KR960005786B1

KR960005786B1 - 폐열회수용 열교환기의 효율적 열회수와 부식방지 방법 및 장치

Info

Publication number: KR960005786B1
Application number: KR1019940001140A
Authority: KR
Inventors: 임관호; 김영열
Original assignee: 임관호; 김영열
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1994-01-21
Publication date: 1996-05-01
Also published as: KR950023958A

Abstract

내용 없음.

Description

폐열회수용 열교환기의 효율적 열회수와 부식방지 방법 및 장치

제1도는 종래의 정면 개략도.

제2도는 본 발명의 일실시예의 정면 개략도.

제3도는 본 발명의 다른 실시예의 정면 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 폐가스 관로 12 : 유입구

14 : 배출구 20 : 열교환기

22 : 유입공기관로 24 : 배출공기관로

26 : 다발관 30 : 바이패스관로

VT : 벤츄리관 B : 블로워

TS : 온도센서 V : 콘트롤밸브

PLC : 프로그램어블로직 제어기

본 발명은 폐열 회수용 열교환기의 효율적 열회수와 부식방지 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 제철소 및 유리공장 등에서 로내의 분위기 온도가 높은 사용처에서 발생되는 폐열을 이용하여 이 로에 공급되는 예열공기 또는 별도의 열사용을 위해 열교환기를 설치하는데 열교환기의 높은 열회수 효율과 부식방지에 적당하도록 발명된 것이다.

일반적으로 제철소의 로와 유리공장 등의 가열 또는 용해로는 그 용도에 따라 분위기 온도를 600℃~1200℃로 유지시켜 주어야 한다. 이처럼 고온의 분위기 온도를 유지시키는 방법으로 예열된 공기를 이용하여 석탄가스나 천연가스 혹은 유류 등의 연료를 연소시켜서 얻는다. 따라서, 로내의 분위기 온도가 바로 로의 폐가스의 출구 온도가 되는데 경제성의 이유로 배기되는 이 폐가스의 열을 회수한다. 이 폐열을 효율적으로 회수할 때 연료를 절약하게 되며, 따라서 제품생산 비용을 줄이게 할 수 있다. 이러한 종래의 폐열회수 방법으로는 열교환기를 이용하여 연소공기를 예열 공급하는 수단을 이용한다.

즉, 제1도에서와 같이 로에서의 폐가스를 배출하는 관로(10)내에 다발관(26)을 갖는 다수의 열교화닉(20)를 수직배열하여 상온의 공기를 폐가스의 배출구(14)측에서 유입구(12)측으로 상하 지그재그상으로 유입되게 관로(28)를 형성하여서 로내의 폐가스유입구(12)로부터 폐가스배출구(14)로 고온의 폐가스(600℃~1200℃)가 배기되면서 관로(22)에 의해 상온으로 유입되는 공기가 열교환기(20)의 다발관(26)을 지나면서 열교환하여 최종관로(24)를 통해 로내로 유입시키게 하는 방법 및 장치로 폐열을 이용해 왔다.

그러나 이러한 종래의 방법 및 장치에서는 다발관의 표면온도가 폐가스의 노점온도에 도달되어 다발관에 부식이 발생되는 저온 부식현상이 발생됨에 따라 점진적으로 열효율이 떨어지며, 장치의 부식이 가속화되어 주기적으로 청소 또는 열교환기 자체를 교체해 주어야 하는 문제점이 있다. 특히, 제철소나 유리공장 등의 로에서 발생되는 폐가스에는 유황을 함유하는데 공기와 결합하여 SO₂가 되고, 이 SO₂의 산소와 결합하여 SO₃가 된다. 이 SO₃는 온도가 낮은 다발관의 표면에 응축된 물과 화합하여 이 관 표면에 부식을 가속화시키는 원인이 된다. 따라서, 이러한 저온 부식현상을 줄이기 위하여 부식에 강한 고급재료를 사용할 수 있으나 현재까지 알려진 열교환기용 다발관은 부식속도를 줄일 수는 있어도 방지할 수는 없다.

따라서 본 발명은 이상과 같은 문제점을 근본적으로 해결하기 위하여, 유입공기를 기존의 폐가스 또는 기 가열된 유입공기를 이용 1차 예열을 하여 열교환기에 유입시키므로써 항상 노점온도 이상의 공기가 유입되게 하여 열교환기의 다발관 표면에 이슬맺힘 현상이 발생되지 않게 한 방법으로써 저온부식 현상을 일소한 것으로, 상기 방법을 달성하기 위해 본 발명은 배기관내에 다발관을 갖는 다수의 열교환기를 수직배열한 열회수장치에서 상온의 유입공기관로에 벤츄리관을 형성하고 폐가스 또는 열교환기로 기 열교환되어 예열된 공기관로로부터 바이패스관로를 통하여 상기 벤츄리관 입구에 위치되게 하되, 그 전방에 블로워를 두고 그 전방측에 온도센서와 바이패스관로의 콘트롤밸브를 프로그램어블로직 제어기로 가변조절되게 설치 구성된다.

이하에서 이를 첨부도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 방법을 살펴보면 제2도에서와 같이 도시되지 않은 로로부터 방출 배기되는 폐가스의 고열(600℃~1200℃)을 바이패스관로(30)를 통해 유입공기 유입구(22)로 직접 바이패스되게 하되, 이 유입측에 벤츄리관(VT)을 형성하여 유입을 원활히 하며, 이 유입관(22)에 블로워(B)에 의해 혼합하여 다발관의 표면온도가 노점 이하로 되지 않게 한 예열공기를 상기 폐가스 배출관로(10)상에 수직설치된 열교환기(20)로 지그재그 상으로 유입시키면서 뜨거운 유입공기를 얻어 로의 연소용 공기 공기유입 등의 목적으로 사용되게 함으로써 열교환기의 다발관에 이슬맺힘 현상 및 저온 부식현상을 일소하게 한 방법으로 된다. 또한 이 유입구(22)로 바이패스를 열교환기의 마지막 배출부위인 관로(24)로부터 직접 취할 수도 있다 (제3도 참조).

상기 방법을 실현하기 위한 구성을 살펴보면, 폐가스관로(10)상에 수직 배열된 다발관(26)으로서 일정간격으로 다수설치된 열교환기(20)의 상하로 연결관(28)을 형성 지그재그상 통로를 형성한 말단의 배출공기관로(24) 및 선단의 유입공기관로(22)를 갖게 한 것에 있어서, 폐가스관로(10)의 유입구(12)로부터 바이패스관로(30)를 인출하거나(제2도 참조) 배출공기관로(24)로부터 또는 그 직하부 열교환기의 다발관중 어느 하나로부터 직접 바이패스관로(30)를 인출하여(제3도 참조) 유입공기관로(22)에 벤츄리관(VT)를 형성하여 이에 삽입되어 중심에서 공기유입방향으로 절곡되며, 벤츄리관의 전방에는 블로워(B)를 구비하되 그 전방에 온도센서(TS)를 두고, 이 온도에 따라 콘트롤밸브(V)를 자동조절하는 프로그램어블로직 제어기(PLC)를 구비하여서 된다.

관로(22)의 전방에는 블로워(B)가 있고, 그 전방에는 온도센서(TC)를 가지고 있어 온도센서(TC)의 아날로그 시그날을 디지탈 시그날로 바꾸는 콘버터(A to B Converter)를 통하여 컴퓨터 역할을 하는 프로그램어블로직 제어기(PLC)에 입력이 되고, 제어기(PLC)에 실려있는 프로그램에 의하여 디지탈을 아날로그 시그날로 바꾸는 콘버터(A to B Converter)를 통하여 콘트롤밸브(C) 혹은 댐퍼를 조정하여 고온가스의 흐름을 조정할 수 있어서 온도센서(TC)의 읽음이 적정 설계치 온도가 되도록 하는 방법, 또는 온도센서(TS)에 디지탈 디스플레이를 달아 메뉴얼(인력)로 밸브(C) 또는 댐퍼로 조정하여 온도(TS)의 읽음이 적정 설계 온도값이 되도록 하는 것이며, 또한 공기를 예열할 고온가스를 얻는 방법으로 바이패스관로(20)는 폐가스유입구(12)측의 열교환기의 배출공기관로(24) 또는 열교환기(20)의 다발관(26)중 어느 하나로부터 인출 또는 별개의 연소기(버너)를 바이패스관로(30) 대신 설치하여 고온의 가스를 얻는 것이며 유입공기관로(22)의 벤츄리관(VT)을 찬공기와의 혼합실로 이용하여 찬공기와 고온가스의 완전 혼합을 돕기 위하여 이 벤츄리관(VT)을 블로워(B)의 상류에 설치하는 것이다.

이상과 같은 방법으로 되고 구성되는 본 발명의 작용효과를 살펴보면, 예컨대 제철소에서 통상 로내의 분위기 온도가 약 600℃~1200℃ 정도가 되므로 폐가스관(10)로 처음 유입되는 폐가스 온도는 600℃~1200℃ 정도가 된다. 이때 열교환기(20)의 다발관(26)을 지나면서 유입되는 공기와 열교환이 이루어지며 공기는 가열하여 배출공기관로(24)를 통해 로내의 연소용 공기공급이나 기타 그밖의 목적으로 사용할 수가 있게 된다. 이때 폐가스관로의 유입구(12)측에서 소량의 폐가스를 바이패스관로(30)를 통해 바이패스시켜 벤츄리관(VT)으로 유입되게 하므로서 유입되는 상온의 찬공기와 폐가스가 섞여 찬공기를 가열시켜 온도상승을 이룬다. 이를 더 효과적으로 혼합하기 위해 블로워(B)가 필요하다. 이때 재순환되는 뜨거운 폐가스의 양은 공기를 취하는 대기온도에 따라 다르며 대기로 배출시키는 폐가스의 온도를 얼마까지 낮추도록 하느냐에 따라 함수관계를 가지며, 이 폐가스 흐름 비율은 원하는 공기유입온도에 따라 프로그램어블로직 제어기를 이용하여 콘트롤밸브(V) 또는 댐퍼를 이용하여 자동 조절할 수 있게 된다. 따라서, 열교환기(20)의 다발관(26)으로 유입되는 공기는 1차 예열되어 약 다발관의 표면의 노점형성온도 이상을 유지시킬 수 있으므로 항시 다발관(26)의 표면온도가 노점온도 이상으로 유지되므로써 이슬맺힘 현상이 발생되지 않고, 따라서 폐가스의 함유성분인 SO₂가 폐가스에서 열을 회수함에 따라 온도가 낮아짐으로 일부가 산소와 결합한 SO₃가 결합될 물이 발생되지 않으므로 부식이 발생되지 않는다. 이러한 열교환기(20)의 다발관(26)을 유입공기관로측의 최초의 것이 가장 효과적으로 작용된다.

한편, 제3도에서와 같이 폐가스에 분진이 많이 섞여있어 관로를 오염시킬 우려가 있는 상황하에서는 열교환기(20)에서 가열된 공기를 배출공기관로(24) 또는 직하부의 다발관중 어느 하나의 관로로부터 직접 바이패스관(30)을 통해 바이패스시킬 수도 있으며 이때에는 보다 깨끗한 유입공기를 얻을 수 있다. 또한 본 발명에서 벤츄리관의 필요없이 바이패스관(30)에 직접 블로워를 설치하거나 또는 유입공기 자체를 별도 기타 열원에서 의해 에열시킬 수 있는 것으로 보다 근접된 온도의 유입공기를 취할 수 있다.

이상과 같은 방법으로 구성되고 작용되는 본 발명은 폐가스관로의 배기가스 또는 열교환기로 가열된 공기를 간단한 바이패스관로로 최초 유입되는 상온의 공기를 예열시켜서 공급함으로서 열교환기에 이슬맺힘 및 저온부식현상을 일소하여 설비의 내구성 및 보수유지가 간단하며 청소 등의 점검에 따른 인력절감과 더불어 열효율을 향상시킬 수 있는 특출난 효과가 있다.

Claims

열교환기의 유입공기측 관로에 폐가스의 고열을 소량 바이패스시켜 열교환기의 노점온도 보다 높게 배열시킨 유입공기를 열교환기에 유입시켜 열교환시 관로에 저온 부식현상을 일소케 한 것을 특징으로 한 폐열회수용 열교환기의 효율적 열회수와 부식방지방법.
제1항에 있어서, 상온의 유입공기를 예열시키게 할 고열의 바이패스관로(30)는 열교환기(20)에서 가열유출되는 배출공기관로(24)로부터 인출되게 한 것을 특징으로 하는 폐열회수용 열교환기의 효율적 열회수와 부식방지방법.
제철소 등의 로내 폐가스 고열을 관로(10)를 통해 배기하되 일정간격으로 수직설치되는 열교환기(20)의 다발관(26)을 가지며, 이들이 서로 지그재그형 통로를 갖게 형성된 폐가스 유입구(12)측과 배출구(14)측 상부에 각각 가열공기를 로내로 유입시키는 배출공기관로(24)와 대기상의 찬공기 유입시키는 유입공기관로(22)를 가지게 한 것에 있어서, 폐가스 유입구(12)측으로부터의 바이패스관로(30)가 폐가스 배출구(14)측의 유입공기관로(22)에 형성된 벤츄리관(VT)으로 삽입되어 그 중앙에서 유입방향으로 절곡되며, 이 관로 전방에는 블로워(B)을 가지고 그 전방에는 온도센서(TS)를 가지면서 프로그램어블로직 제어기(PLC)에 의해 자동조절되는 콘트롤밸브(C)가 바이패스관로(30)상에 설치된 것을 특징으로 한 폐열회수용 열교환기의 효율적 열회수와 부식방지장치.
제3항에 있어서, 바이패스관로(30)는 폐가스 유입구(12)측의 열교환기(20)의 배출공기관로(24) 또는 이 열교환기(20)의 다발관(26)중 어느 하나로부터 인출되어 유입공기관로(22)의 벤츄리관(VT)으로 연결되게 한 것을 특징으로 한 폐열회수용 열교환기의 효율적 열회수와 부식방지장치.
제철소 등의 폐가스의 고열을 열교환기를 이용, 재흡수 활용토록 한 것에 있어서, 열교환기의 유입공기측 관로에 유입공기자체를 별도의 열원에 의해 블로워뒤에서 혼합예열하여 열교환기의 노점온도보다 높게 예열시킨 유입공기를 열교환기로 유입시키므로써 열교환시 관로에 저온 부식현상을 일소케 한 것을 특징으로 한 폐열 회수용 열교환기의 효율적 열회수와 부식방지장치.