WO2014088288A1 - 연속급수가 가능한 에너지 절감형 펌프 및 이를 활용한 급수시스템 - Google Patents

연속급수가 가능한 에너지 절감형 펌프 및 이를 활용한 급수시스템 Download PDF

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WO2014088288A1
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water
steam
tank
auxiliary tank
water supply
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PCT/KR2013/011104
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English (en)
French (fr)
Inventor
임주혁
Original Assignee
Yim Joo-Hyuk
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/004—Accumulation in the liquid branch of the circuit

Definitions

  • the present invention relates to a pump for supplying water required for a steam generating unit and a water supply system using the same. More specifically, an energy-saving pump capable of continuously supplying water to the steam generator to supply the recovered water after using the steam generated from the steam generator to a power source, heating, hot water, or process heat, and a water supply system using the same It is about.
  • a pump means a machine that sucks or moves a liquid or gas under the action of pressure.
  • the pumps are classified into volume pumps, turbo pumps, and special pumps.
  • the pumps utilize the principle of inhaling, pressurizing and discharging the liquid by the reciprocating motion of the piston. It uses the principle of sucking and discharging liquid by rotating at high speed in the middle.
  • the special pump has a wide variety of types of fluids to handle and the operating principle of the pump, including a vacuum pump and injection pump.
  • the vacuum pump include a rotary vane pump, a rotary piston pump, and the like, and mainly use a principle of inhaling, expanding, compressing, and evacuating air having a mechanical configuration to obtain a vacuum.
  • Jet pump uses the principle of pumping in water by suction by pressure drop by installing jet in water and injecting steam or water from the nozzle at high speed using the principle of venturi tube.
  • the pump should be understood as a generic term for a system for supplying water to the steam generator 200 described below.
  • the steam generator 200 or the steam generator is a mechanical device that generates steam by heating or cutting off water, such that there is no place that is not used throughout our lives such as power generation, industrial, heating, food processing, agricultural industry, and other fields. to be.
  • the present invention is to facilitate the water supply even when the pressure of the steam energy generated in the steam generator is not sufficient.
  • a cooling means in the water supply portion to quickly cause condensation to promote the water supply to the steam generating side.
  • the present invention includes a water source tank 110 which receives cool water while being supplied with heat from the outside while the superheated steam inside the steam generator 200 for making the superheated steam circulated through the use part 300; Communicating with the water source tank 110 to receive the water of the water source tank 110 received from the use unit 300, the steam generator 200 to supply a portion of the superheated steam Auxiliary tanks 120 respectively in communication with the steam generators 200; And communicate with the auxiliary tank 120 to receive water from the auxiliary tank 120 supplied from the water source tank 110 and to supply a part of the superheated steam of the steam generator 200. It includes; the main tank 130 in communication with each of the steam generating unit 200.
  • the auxiliary tank 120 of the present invention has a sealed structure, the first line 111 is provided with a first valve 112 so that the water source tank 110 and the auxiliary tank 120 are in communication with each other.
  • the first line 111 provided with the first valve 112 is provided with water from the water source tank 110 when the inside of the auxiliary tank 120 is in a vacuum state, or the steam generator ( It may be possible to flow in both directions so that the superheated steam in the auxiliary tank 120 received from the 200 to be discharged to the water source tank (110).
  • the auxiliary tank 120 has a separate condensing agent storage tank 400 in order to lower the pressure inside the auxiliary tank 120 or to make a vacuum state by condensing the steam inside the auxiliary tank 120. ) Can be communicated with.
  • the auxiliary tank 120 of the present invention supplies water to the main line 130 and the fifth line provided with a fifth valve 121 for controlling a supply amount of superheated steam generated by the steam generator 200.
  • a second line 124 provided with a second valve 123 for adjusting a supply amount, and to supply water stored in the auxiliary tank 120 to the main tank 130.
  • the superheated steam of the steam generator 200 may be supplied into the auxiliary tank 120.
  • the energy-saving pump is a steam generated in the steam generator 200, the water condensed in the condenser 320 through the turbine 310 and expansion valve 340 After passing through the process heat 330 is supplied with the water discharged may be supplied to the steam generating unit 200.
  • the water supply system is the water generated by the steam generated in the steam generating unit 200 is utilized as the process heat 330 through the water condensed in the condenser 320 and the expansion valve 340 through the turbine 310 and discharged Including a main water supply device 350 for supplying the steam generator 200, the line connected to the energy-saving pump for supplying water to the steam generator 200 is the main water supply device ( And a line of any one of a front end and a rear end of 350.
  • water can be supplied to the steam generating unit without using a high capacity pump.
  • the present invention is to smoothly perform the water supply even when the pressure of the steam energy generated in the steam generator is not sufficient.
  • a cooling means in particular, a condensing agent storage tank in the water supply portion, it is possible to accelerate the water supply to the steam generating side by causing the condensation action quickly.
  • the opening degree of each line connecting the internal components of the water supply unit By adjusting the opening degree of each line connecting the internal components of the water supply unit, the amount of water supplied to the steam generator can be adjusted, and the operation of the water supply unit can be driven stably.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a system including a water supply unit according to the present invention
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of a water supply unit according to the present invention.
  • FIG. 3 is a conceptual view of the auxiliary tank of the present invention
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of a water supply system according to the present invention.
  • the water supply unit 100 includes a water source tank 110, an auxiliary tank 120, and a main tank 130.
  • the steam generating unit 200 may be any configuration or means for generating steam.
  • the use unit 300 means a variety of configurations for utilizing the high-temperature, high-pressure steam, for example, turbine, district heating, that is, providing heating, hot water and process heat in residential and commercial building space (process heater) Device and the like.
  • the high temperature and high pressure (superheated) steam generated by the steam generator 200 passes through the condenser 320 in a state in which temperature and pressure are separated after being utilized as a power source of the turbine 310. Heat exchange is made while passing through the condenser 320 (plural condenser).
  • the high temperature and high pressure (superheated) steam generated by the steam generator 200 is throttled in a state where the pressure is dropped while passing through an expansion valve 340 or a pressure reducing valve, thereby heating the process heating device (process heat) 330. Is utilized.
  • the water that has undergone condensation and the process heating device (process heat) 330 are supplied to a separately provided water source tank 110.
  • a pump (not shown) may be used for smooth supply.
  • the present invention relates to a water supply unit 100 for smoothly supplying water to the steam generator 200, a detailed description of the steam generator 200 and the use unit 300 will be omitted. .
  • the pump according to the present invention be understood as a concept including a water supply part 100.
  • the water supply unit 100 will be described in detail.
  • the water supply unit 100 includes a water source tank 110, an auxiliary tank 120, and a main tank 130.
  • the water source tank 110 preferably has a structure in which one side, in particular, the upper side is open, the agent for communicating with the use portion 300 to recover the water utilized in the use portion 300
  • Six lines 114 are provided.
  • the sixth line 114 may be provided with a valve (not shown) or a pump (not shown) to adjust the water supply amount.
  • the first line 111 is provided with a first valve 112 to communicate with the auxiliary tank 120 to be described later.
  • a small capacity pump may be connected in parallel with the first valve 112 as necessary.
  • the first sensor 113 for measuring the water level of the water source tank 110 to adjust the opening degree of the first to fifth valves 112, 123, 133, 121, 131 is provided on the water source tank 110 side. do.
  • the auxiliary tank 120 will be described in detail with reference to FIG. 2.
  • the auxiliary tank 120 is connected to the first line 111 described above.
  • the auxiliary tank 120 is connected to the fifth line 122 having the fifth valve 121 and the second line 124 having the second valve 123, respectively.
  • the first line 111 is a passage through which the water in the water source tank 110 flows to the auxiliary tank 120.
  • the fifth line 122 is a passage through which the (superheated) steam generated by the steam generator 200 flows to the auxiliary tank 120.
  • the second line 124 is a passage through which the water in the auxiliary tank 120 flows to the main tank 130 side.
  • a second valve 123 is provided on the second line 124, but a pump having a relatively small capacity so that water can be smoothly supplied from the auxiliary tank 120 to the main tank 130.
  • the second valve 123 may use various valves, for example, a gate valve, a globe valve, a check valve, a ball valve, and the like.
  • the check valve is preferable in that the main tank 130 can perform a reverse flow prevention function from the main tank 130 to the auxiliary tank 120.
  • the (superheated) steam introduced into the auxiliary tank 120 may flow out to the water source tank 110.
  • Water in the tank 110 may flow into the auxiliary tank 120.
  • the first line 111 is preferably connected lower than the water level of the water stored in the water source tank (110).
  • a separate line (not shown) Is provided may allow water to flow into the auxiliary tank (120).
  • a separate line can be connected to the water source to keep it open at all times. This is because if the internal pressure of the auxiliary tank 120 is set lower than the pressure of the water source, water will flow into the auxiliary tank 120, but in the opposite case, the water will not flow.
  • the water source tank 110 may be provided with a water level valve, or a first sensor 113 for measuring the water level may be provided.
  • one side of the auxiliary tank 120 is provided with a condensing agent flow path 126 so that the condensing agent of the separately provided condensing agent storage tank 400 flows into the auxiliary tank 120.
  • the condensing agent is to lower the pressure inside the auxiliary tank by liquefying the (superheated) steam in the auxiliary tank 120, or more preferably to make a vacuum.
  • the condensing agent flow path 126 may be provided with a valve (not shown) for adjusting the input amount of the condensing agent.
  • the main tank 130 will be described in detail with reference to FIG. 2.
  • the main tank 130 is connected to the second line 124 described above.
  • the main tank 130 is connected to the fourth line 132 provided with the fourth valve 131 and the third line 134 provided with the third valve 133, respectively.
  • the second line 124 is a passage for introducing water in the auxiliary tank 120 into the main tank 124.
  • the third line 134 is a passage for supplying water to the steam generator 200.
  • the fourth line 132 is a passage through which the (superheated) steam generated by the steam generator 200 flows to the main tank 130.
  • a third valve 133 is provided on the third line 134, but a pump having a relatively small capacity so that water can be smoothly supplied from the main tank 130 to the steam generator 200. Can be replaced with This is because the main tank 130 and the steam generating unit 200 has a similar pressure during water supply.
  • the third valve 133 may use various valves, for example, a gate valve, a globe valve, a check valve, a ball valve, and the like.
  • the check valve is preferable in that it can perform a backflow prevention function from the steam generator 200 to the main tank 130.
  • the fifth line 122 connecting the steam generator 200 and the auxiliary tank 120 to each other and the fourth line connecting the steam generator 200 and the main tank 130 to each other may communicate with each other.
  • a third sensor 135 for measuring the water level of the main tank 130 to adjust the opening degree of the first to fifth valves 112, 123, 133, 121, 131 is provided on the main tank 120 side. do.
  • the control of the first to fifth valves 112, 123, 133, 121, 131 for the method for supplying water and / or (superheated) steam is carried out by the first to third sensors 113, 125, 135. It can be made through a separate control means (not shown) to receive information about the measured water level, etc.).
  • (superheated) steam generated in the steam generator 200 is used as a power source to work while passing through the use unit 300, or used as a heat source for supplying heat and then using a high pressure pump to generate steam. It was resupplied to the part (200).
  • the internal pressure of the steam generator 200 maintained the state of high temperature and high pressure as the steam was continuously generated, and thus the pump played a very important role by using a multistage pump.
  • one side of the auxiliary tank 120 is provided with a means for lowering the temperature of the condensing agent storage tank 400 or the auxiliary tank 120 to provide an internal temperature of the auxiliary tank 120.
  • a means for lowering the temperature of the condensing agent storage tank 400 or the auxiliary tank 120 to provide an internal temperature of the auxiliary tank 120 By dropping the peripheral pressure, in particular, it can be set lower than the pressure of the water source tank (110).
  • the auxiliary tank 120 preferably has a closed structure. Due to the internal pressure of the auxiliary tank 120 in a state lower than the internal pressure of the water source tank 110, the water in the water source tank 110 can easily flow to the auxiliary tank 120.
  • a pressure control valve (not shown) may be provided on the auxiliary tank 120 to adjust the internal pressure of the auxiliary tank 120. have. This is to allow the water in the water source tank 110 to easily flow to the auxiliary tank 120 by adjusting the internal pressure of the auxiliary tank 120.
  • the steam generation unit 200 (superheated) vapor is introduced through the fifth line 122 and condensed. Or the internal pressure drops significantly.
  • auxiliary tank 120 Water introduced into the auxiliary tank 120 from the water source tank 110 flows into the main tank 130 through the second line 124. Since the auxiliary tank 120 is in a state of receiving water from the water source tank 110, the level of the auxiliary tank 120 may be maintained higher than the level of the main tank 130.
  • water passing through the process heat 330 and the condenser 320 may be directly introduced into the water source tank 110 of the water supply unit 100.
  • the superheated steam generated by the steam generator 200 passes through the turbine 310 and the expansion valve 340, passes through the condenser 320, and the like, and the main water supply device 350 (for example, the high pressure pump) It can be used) to supply water to the steam generator 200 side.
  • the main water supply device 350 for example, the high pressure pump
  • the present invention proposes supplying a part of the water passing through the process heat 300 and the condenser 320 to the water supply part 100, and supplying the remaining part to the main water supply device 350.
  • 4 shows that the supply line installed in the front of the main water supply device 350 is provided with a line flowing into the water supply unit 100, but the water is the main water supply device in the line at the rear of the main water supply device 350 And may be supplied to 350.
  • the available capacity of the main water supply device 350 may be reduced. There is a cost saving effect.

Abstract

본 발명은 증기발생부에 필요한 물을 공급해주기 위한 펌프에 관한 것이다. 보다 상세하게는 증기발생부에서 발생된 증기를 동력원, 난방, 온수 또는 공정열 등에 사용한 후 회수되는 물을 다시 증기발생부에 원활히 공급하기 위한 연속급수가 가능한 에너지 절감형 펌프에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 증기발생부(200) 내부의 과열증기가 사용부(300)를 순환하면서 냉각된 물을 공급받는 수원탱크(110), 수원탱크(110)와 연통되며, 상기 증기발생부(200)의 과열증기 중 일부를 공급을 수 있도록 상기 증기발생부(200)와 연통된 보조탱크(120); 및 상기 수원탱크(110)로부터 공급받은 상기 보조탱크(120)의 물을 공급받을 수 있도록 상기 보조탱크(120)와 연통되며, 상기 증기발생부(200)의 과열증기 중 일부를 공급을 수 있도록 상기 증기발생부(200)와 연통된 메인탱크(130)를 포함한다.

Description

연속급수가 가능한 에너지 절감형 펌프 및 이를 활용한 급수시스템
본 발명은 증기발생부에 필요한 물을 공급해주기 위한 펌프 및 이를 활용한 급수시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 증기발생부에서 발생된 증기를 동력원, 난방, 온수 또는 공정열 등에 사용한 후 회수되는 물을 다시 증기발생부에 원활히 공급하기 위한 연속급수가 가능한 에너지 절감형 펌프 및 이를 활용한 급수시스템에 관한 것이다.
사전적으로 펌프(pump)는 압력의 작용으로 액체, 기체를 빨아올리거나 이동시키는 기계를 의미한다. 크게 펌프의 종류를 분류하여 보면, 용적형 펌프, 터보형 펌프 및 특수형 펌프로 분류되며, 용적형 펌프는 피스톤의 왕복운동으로 액체를 흡입하고 가압시켜 토출하는 원리를 이용하며, 터보형 펌프는 임펠러를 액체 중에서 고속으로 회전시켜 그 원심력으로 액체를 흡입하여 토출하는 원리를 이용한다.
한편 특수형 펌프는 취급하는 유체의 종류 및 펌프의 작동원리 등이 매우 다양한데, 그 중에는 진공펌프 및 분사펌프 등이 포함된다. 진공펌프의 예로는 로타리 베인 펌프, 로타리 피스톤 펌프 등이 있으며, 주로 진공을 획득하기 위해서 기계적 구성을 구비하여 공기를 흡입, 팽창, 압축 및 배기하는 원리를 이용한다.
분사펌프(Jet pump)는 수중에 제트부를 설치하고 벤튜리관의 원리를 이용하여 증기 또는 물을 노즐에서 고속으로 분사시킴으로써, 압력 저하에 의한 흡입작용으로 양수하는 원리를 이용한다.
반면, 본 발명에 있어서 펌프라 함은 이하 서술하는 증기발생부(200)에 물을 공급하기 위한 시스템을 통칭하는 의미로 이해되어야 한다.
한편 증기발생부(200) 또는 증기발생기는 물을 데우거나 끊여 증기를 발생시키는 기계장치로서 발전용, 산업용, 난방용, 식품가공, 농공업 및 기타 분야 등과 같이 우리 생활 전반에 사용되지 않는 곳이 없을 정도이다.
본 출원인은 증기발생기에 급수하기 위하여 증기발생기에서 발생하는 고압의 증기 에너지를 사용함으로써 별도의 추가 에너지 없이 또는 최소한의 에너지만으로 급수가 될 수 있는 점에 착안하여, 대한민국 특허 출원번호 10-2011-0078771호에서 에너지 절감형 펌프를 제안한바 있다. 또한, 상기 출원에서는 증기발생기에서 발생하는 증기의 응축을 이용한다면, 임의의 수원(水原)에서도 흡입제어를 할 수 있다는 점도 아울러 제안한바 있다.
본 발명은 증기발생부에서 발생되는 증기 에너지의 압력이 충분하지 않을 경우에도 급수를 원활히 수행토록 하기 위한 것이다. 또한 급수부에 냉각수단을 이용하여 신속히 응축작용을 일으킴으로써 증기발생부측으로 물 공급을 촉진시키기 위한 것이다.
또한 급수부의 내부 구성요소를 각각 연결시켜주는 각 라인의 개도를 조절함으로써 증기발생부로의 물 공급량을 조절할 수 있으며 급수부의 동작이 안정적으로 구동되도록 하기 위한 것이다.
또한 증기발생부의 과열 또는 증기발생부로 물을 공급하는 메인급수장치의 고장시 등 이상발생시 증기발생부로 물을 원활히 공급하기 위한 것이다.
본 발명은 외부로부터 열을 공급받아 내부에 저장된 물을 과열증기로 만들기 위한 증기발생부(200) 내부의 과열증기가 사용부(300)를 순환하면서 냉각된 물을 공급받는 수원탱크(110); 상기 사용부(300)로부터 공급받은 상기 수원탱크(110)의 물을 공급받을 수 있도록 상기 수원탱크(110)와 연통되며, 상기 증기발생부(200)의 과열증기 중 일부를 공급을 수 있도록 상기 증기발생부(200)와 각각 연통된 보조탱크(120); 및 상기 수원탱크(110)로부터 공급받은 상기 보조탱크(120)의 물을 공급받을 수 있도록 상기 보조탱크(120)와 연통되며, 상기 증기발생부(200)의 과열증기 중 일부를 공급을 수 있도록 상기 증기발생부(200)와 각각 연통된 메인탱크(130);를 포함한다.
본 발명의 상기 보조탱크(120)는 밀폐된 구조를 갖으며, 상기 수원탱크(110)와 상기 보조탱크(120)가 상호 연통되도록 제1밸브(112)가 구비된 제1라인(111)이 구비되되, 상기 제1밸브(112)가 구비된 제1라인(111)은 상기 보조탱크(120) 내부가 진공상태가 될 경우 상기 수원탱크(110)에서 물이 유입되거나, 상기 증기발생부(200)로부터 받은 상기 보조탱크(120) 내부의 과열증기가 상기 수원탱크(110)로 유출될 수 있도록 양방향 유동가능할 수 있다.
본 발명은 상기 보조탱크(120)의 내부의 증기를 응결시킴으로써 상기 보조탱크(120)내부의 압력을 강하시키거나, 진공상태로 만들기 위하여 상기 보조탱크(120)는 별도 마련된 응축제저장탱크(400)와 연통할 수 있다.
본 발명의 상기 보조탱크(120)는 상기 증기발생부(200)에서 발생된 과열증기의 공급량을 조절하기 위한 제5밸브(121)가 구비된 제5라인 및 상기 메인탱크(130)에 물을 공급량을 조절하기 위한 제2밸브(123)가 구비된 제2라인(124)을 포함하되, 상기 보조탱크(120) 내부에 저장된 물을 상기 메인탱크(130)로 공급시키기 위하여 상기 제5밸브(121)를 개방시켜 상기 증기발생부(200)의 과열증기가 상기 보조탱크(120) 내부로 공급될 수 있다.
본 발명의 에너지 절감형 펌프를 활용한 급수시스템은 상기 에너지 절감형 펌프는 증기발생부(200)에서 발생된 증기가 터빈(310)을 지나 응축기(320)에서 응축된 물 및 팽창밸브(340)를 지나 공정열(330)로 활용되어 배출되는 물을 공급받은 후 증기발생부(200)로 공급할 수 있다.
또한, 상기 급수시스템은 증기발생부(200)에서 발생된 증기가 터빈(310)을 지나 응축기(320)에서 응축된 물 및 팽창밸브(340)를 지나 공정열(330)로 활용되어 배출되는 물을 공급받아 상기 증기발생부(200)로 공급하는 메인급수장치(350)를 포함하되, 상기 증기발생부(200)로 물을 공급하는 상기 에너지 절감형 펌프와 연결되는 라인은 상기 메인급수장치(350)의 전단 및 후단 중 어느 하나의 라인과 연통할 수 있다.
위와 같은 본 발명에 따라서 증기발생부에서 발생하는 고압의 과열증기를 이용하여, 고용량의 펌프를 사용하지 않더라도 증기발생부에 물을 공급할 수 있다.
본 발명은 증기발생부에서 발생되는 증기 에너지의 압력이 충분하지 않을 경우에도 급수를 원활히 수행토록하기 위한 것이다. 또한 급수부에 냉각수단 특히, 응축제저장탱크를 이용하여 신속히 응축작용을 일으킴으로써 증기발생부측으로 물 공급을 촉진시킬 수 있다.
또한 급수부의 내부 구성요소를 각각 연결시켜주는 각 라인의 개도를 조절함으로써 증기발생부로의 물 공급량을 조절할 수 있으며 급수부의 동작이 안정적으로 구동될 수 있다.
또한, 증기발생부의 과열 또는 증기발생부로 물을 공급하는 메인급수장치의 고장시 등 이상발생시 급수부의 정상가동으로 증기발생부로 물을 원활히 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 급수부가 포함된 시스템 개념도
도 2는 본 발명에 따른 급수부 개념도
도 3은 본 발명 중 보조탱크 개념도
도 4는 본 발명에 따른 급수시스템의 개념도
도 1을 참고하여 상술한다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 급수부(100)는 수원탱크(110), 보조탱크(120) 및 메인탱크(130)를 포함한다. 한편, 증기발생부(200)는 증기를 발생시키기 위한 다양한 구성 내지 수단이면 족하다. 또한 사용부(300)는 고온 고압의 증기를 활용하기 위한 다양한 구성을 의미하며, 예를 들면, 터빈, 지역 난방 즉, 주거와 상업용 빌딩 공간의 난방, 온수 및 공정열(Process heater)을 제공하는 장치 등을 의미한다.
일반적으로 증기발생부(200)에서 발생된 고온 고압의 (과열)증기는 터빈(310)의 동력원으로 활용된 후 온도와 압력이 떨어진 상태로 응축기(320)를 통과한다. 응축기(320)(복수기, Condenser)를 통과하면서 열교환이 이루어진다. 또는 증기발생부(200)에서 발생된 고온 고압의 (과열)증기는 팽창밸브(Expansion valve)(340) 또는 감압밸브를 통과하면서 압력이 떨어진 상태로 교축되어 공정가열장치(공정열)(330)로 활용된다.
터빈(310)을 돌린 후 응축과정을 거친 물 및 공정가열장치(공정열)(330)를 거친 물은 별도 마련된 수원탱크(110)에 공급된다. 원활한 공급을 위하여 펌프(미도시)를 사용할 수도 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명은 증기발생부(200)에 물을 원활한 공급을 위한 급수부(100)에 관한 것이므로 증기발생부(200) 및 사용부(300) 등에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
참고로, 본 발명에 따른 펌프는 급수부(100)를 포함하는 개념으로 이해하는 것이 바람직하다. 급수부(100)에 대하여 상술하도록 한다.
도 2를 참고하면, 급수부(100)는 수원탱크(110), 보조탱크(120), 및 메인탱크(130)를 포함한다.
도 2를 참고하면, 수원탱크(110)는 일측 특히, 상부측이 개방된 구조를 갖는 것이 바람직하며, 사용부(300)에서 활용된 물을 회수하기 위하여 사용부(300)와 연통시키기 위한 제6라인(114)이 구비된다. 제6라인(114)에는 밸브(미도시) 또는 펌프(미도시)가 구비되어, 급수량을 조절할 수 있다. 후술하는 보조탱크(120)와 연통시키기 위하여 제1밸브(112)가 구비된 제1라인(111)이 구비된다. 제1밸브(112)와 함께 필요에 따라 소용량의 펌프가 병렬로 연결될 수 있다.
한편, 수원탱크(110)의 수위를 계측하여 제1 내지 제5밸브(112, 123, 133, 121, 131)의 개도를 조절하기 위한 제1센서(113)가 수원탱크(110)측에 구비된다.
도 2를 참고하여 보조탱크(120)에 대하여 상술한다.
보조탱크(120)는 전술한 제1라인(111)과 연결된다. 보조탱크(120)는 제5밸브(121)가 구비된 제5라인(122) 및 제2밸브(123)가 구비된 제2라인(124)과 각각 연결된다. 제1라인(111)은 수원탱크(110)의 물이 보조탱크(120)로 유동하기 위한 통로이다. 제5라인(122)은 증기발생부(200)에서 발생된 (과열)증기가 보조탱크(120) 측으로 유동하기 위한 통로이다. 제2라인(124)은 보조탱크(120) 내부의 물이 메인탱크(130) 측으로 유동하기 위한 통로이다. 도 2에는 제2라인(124) 상에 제2밸브(123)가 구비된 것으로 도시되었으나, 보조탱크(120)에서 메인탱크(130)로 물이 원활하게 공급될 수 있도록 비교적 소용량의 펌프(미도시)로 대체될 수 있다. 이는 급수시 보조탱크(120)와 메인탱크(130)가 비슷한 압력을 갖기 때문이다. 한편, 제2밸브(123)는 다양한 밸브, 예를 들면, 게이트 밸브, 글로브 밸브, 체크 밸브, 볼 밸브 등이 활용될 수 있다. 메인탱크(130)에서 보조탱크(120)로의 역류 방지 기능을 수행할 수 있는 점에서 체크 밸브가 바람직하다.
수원탱크(110)와 보조탱크(120)를 상호 연결하는 제1라인(111)과 관련하여, 보조탱크(120)로 유입된 (과열)증기가 수원탱크(110)측으로 유출될 수 있으며, 수원탱크(110)의 물이 보조탱크(120) 측으로 유입될 수 있다. 이를 위하여, 제1라인(111)은 수원탱크(110)에 저장된 물의 수위보다 낮게 연결되는 것이 바람직하다.
한편, 도시하지는 아니하였으나, 보조탱크(120)와 연결된 제1라인(111)의 경우 보조탱크(120) 내부에 유입된 (과열)증기를 배출하는 용도로만 사용될 경우, 별도의 라인(미도시)이 구비되어 보조탱크(120)로 물을 유입시킬 수 있다. 별도의 라인은 상수원과 연결되어 항시 개방된 상태를 유지할 수 있다. 보조탱크(120)의 내부압력이 상수원의 압력보다 낮게 설정될 경우 보조탱크(120) 측으로 물이 유입될 것이나, 반대의 경우에는 물이 유입되지 않게 될 것이기 때문이다.
한편, 수원탱크(110) 측에 정수위 밸브를 구비하거나, 수위를 계측하기 위한 제1센서(113)가 구비될 수 있다.
도 3을 참고하면, 보조탱크(120)의 일측에는 별도 마련된 응축제저장탱크(400)의 응축제가 보조탱크(120)측으로 유입될 수 있도록 응축제유동로(126)가 구비된다. 여기서 응축제는 보조탱크(120) 내부의 (과열)증기를 액화시킴으로써 보조탱크 내부의 압력을 강하시키거나, 보다 바람직하게는 진공상태로 만들기 위함이다. 응축제유동로(126)에는 응축제 투입량을 조절하기 위한 밸브(미도시)가 구비될 수 있다. 첨부된 도면에는 응축제 및 이를 저장하기 위한 응축제저장탱크(400) 등에 대하여만 기술하였으나, 보조탱크(120) 내부의 온도를 떨어뜨려 보조탱크(120) 내부의 (과열)증기를 액체상태로 만들 수 있는 다양한 열교환 수단일 수도 있다.
도 2를 참고하여 메인탱크(130)에 대하여 상술한다.
메인탱크(130)는 전술한 제2라인(124)과 연결된다. 메인탱크(130)는 제4밸브(131)가 구비된 제4라인(132) 및 제3밸브(133)가 구비된 제3라인(134)과 각각 연결된다. 제2라인(124)은 보조탱크(120) 내부의 물을 메인탱크(124)로 유입시키기 위한 통로이다. 제3라인(134)은 증기발생부(200) 측으로 물을 공급시키기 위한 통로이다. 제4라인(132)은 증기발생부(200)에서 발생된 (과열)증기가 메인탱크(130) 측으로 유동하기 위한 통로이다.
도 2에는 제3라인(134) 상에는 제3밸브(133)가 구비된 것으로 도시되었으나, 메인탱크(130)에서 증기발생부(200)로 물이 원활하게 공급될 수 있도록 비교적 소용량의 펌프(미도시)로 대체될 수 있다. 이는 급수시 메인탱크(130)와 증기발생부(200)가 비슷한 압력을 갖기 때문이다. 한편, 제3밸브(133)는 다양한 밸브, 예를 들면, 게이트 밸브, 글로브 밸브, 체크 밸브, 볼 밸브 등이 활용될 수 있다. 증기발생부(200)에서 메인탱크(130)로의 역류 방지 기능을 수행할 수 있는 점에서 체크 밸브가 바람직하다.
여기서 전술한 증기발생부(200)와 보조탱크(120)를 서로 이어주는 제5라인(122)과 증기발생부(200)와 메인탱크(130)를 서로 이어주는 제4라인은 서로 통할 수도 있다.
한편, 메인탱크(130)의 수위를 계측하여 제1 내지 제5밸브(112, 123, 133, 121, 131)의 개도를 조절하기 위한 제3센서(135)가 메인탱크(120)측에 구비된다.
위와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따라 증기발생부(200) 측에 물을 공급하기 위한 작동방법에 대하여 상술한다.
상술하기 전에 물 및/또는 (과열)증기를 공급하기 위한 방법에 대한 제1 내지 제5밸브(112, 123, 133, 121, 131)의 제어는 제1내지 제3센서(113, 125, 135)에 서 계측된 수위 등에 대한 정보를 입력받아 별도의 제어수단(미도시)을 통하여 이루어질 수 있다.
종래에는 증기발생부(200)에서 발생된 (과열)증기는 사용부(300)를 지나면서 일을 하는 동력원으로 사용되거나, 열을 공급하기 위한 열원으로 사용된 후 고압의 펌프를 사용하여 증기발생부(200)로 재공급하였다. 증기발생부(200)의 내부압력은 증기가 지속적으로 발생됨에 따라 고온 고압의 상태를 유지하였고, 이에 따라 펌프는 다단 펌프 등을 사용하여 펌프의 성능이 매우 중요한 역할을 차지하였다.
그러나 본 발명에서 증기발생부(200)에서 발생된 (과열)증기는 사용부(300)를 지나면서 온도 및 압력이 강하된 상태로 급수부(100)의 수원탱크(110)로 유입된다. 사용부(300)를 통과한 물은 일반적으로 상온보다 높거나, 비교적 높은 압력을 유지한 상태이다. 반면 수원탱크(110)의 물은 일측이 개방된 상태를 유지하고 있으므로 주변온도와 동일한 상태이거나, 응축수일 경우 사용부(300)에 있는 물보다 비교적 낮은 압력을 유지하고 있다. 사용부(300)를 통과한 물의 압력이 수원탱크(110) 내부의 물의 압력보다 높은 상태이므로 밸브(미도시)를 사용하거나, 저용량의 펌프(미도시)를 사용하여도 원활히 공급할 수 있다.
한편, 도 3을 참고하여 보조탱크(120)의 일측에는 응축제저장탱크(400), 또는, 보조탱크(120)의 내부의 온도를 강하시킬 수 있는 수단이 구비되어 보조탱크(120) 내부 온도를 떨어뜨림으로써 주변압력 특히, 수원탱크(110)의 압력보다 낮게 설정시킬 수 있다. 이를 위하여 보조탱크(120)는 밀폐된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 수원탱크(110)의 내부 압력보다 낮은 상태의 보조탱크(120)의 내부 압력으로 인하여 수원탱크(110)의 물이 보조탱크(120)로 쉽게 유동할 수 있게 된다. 또는 수원탱크(110)의 압력보다 보조탱크(120)의 압력을 낮게하기 위하여, 보조탱크(120) 측에 압력조절밸브(미도시)를 구비하여 보조탱크(120)의 내부압력을 조절시킬 수 있다. 보조탱크(120)의 내부압력 조절을 통하여 수원탱크(110)의 물이 보조탱크(120)로 쉽게 유동할 수 있도록 하기 위함이다.
보조탱크(120) 내부의 원활한 압력강하를 위하여 증기발생부(200)의 (과열)증기를 제5라인(122)을 통하여 유입시킨 후 응축시키면 보조탱크(120)의 내부는 순간적으로 진공상태가 되거나 내부압력이 현저히 강하된다.
수원탱크(110)로부터 보조탱크(120)로 유입된 물은 제2라인(124)을 통하여 메인탱크(130) 측으로 유입된다. 보조탱크(120)는 수원탱크(110)로부터 물을 유입받은 상태에 있으므로, 보조탱크(120)의 수위는 메인탱크(130)의 수위보다 높은 상태를 유지할 수 있다.
보조탱크(120)의 높은 수위에 따른 내부 압력에 의하여 제2라인(124)을 통하여 메인탱크(130)로 원활히 유입될 수 있다. 이를 위해서 제5밸브(121)를 개방된 상태로 유지한다.
증기발생부(200)로부터 (과열)증기가 제4라인(132)을 통하여 유입되고, 보조탱크(120)로부터 제2라인(124)을 통하여 유입되어, 메인탱크(130)의 내부압력은 높아진다. 높아진 내부압력에 의하여 증기발생부(200) 측으로 물의 공급이 원활히 이루어 질 수 있는 것이다. 또는 메인탱크(130)의 수위가 증기발생부(200)의 수위보다 높을 경우 증기발생부(200)로부터 (과열)증기가 제4라인(132)을 통하여 유입되면, 메인탱크(130)에서 증기발생부(200) 측으로 원활히 물이 공급될 수 있다.
이러한 시스템으로 인하여 고압의 펌프를 사용하지 않더라도 증기발생부(200)로 물을 원활히 공급할 수 있는 것이다.
이하, 위와 같은 급수부(100)와 같은 연속급수가 가능한 에너지 절감형 펌프를 활용한 급수시스템에 대하여 상술한다.
먼저, 도 1을 참고하여, 급수시스템은 공정열(330)과 응축기(320)를 거친 물이 직접적으로 급수부(100)의 수원탱크(110)로 유입될 수 있음은 전술한 바와 같다.
또 다른 실시예로, 도 4를 참고하여 상술한다.
일반적으로 증기발생부(200)에서 발생된 과열증기는 터빈(310)과 팽창밸브(340) 등을 거친 후 응축기(320) 등을 지나, 메인급수장치(350)(예를 들면, 고압펌프가 사용될 수 있음)에서 증기발생부(200) 측으로 물을 공급한다.
이 과정에서 메인급수장치(350)가 고장 등 이상발생시, 증기발생부(200) 측으로 이어지는 물의 급수가 멈춰야 되므로, 증기발생부(200)가 과열되어 사고의 우려가 있다. 한편, 메인급수장치(350)는 매우 고압의 펌프가 사용되는 것이 일반적이므로 노후 교체 또는 다수로 펌프 구축시 고비용이 소요되는 등 다양한 문제가 발생된다.
도 4를 참고하면, 본 발명은 공정열(300) 및 응축기(320)를 통과한 물의 일부를 급수부(100) 측으로 나머지 부분을 메인급수장치(350)로 공급하는 것을 제안하고 있다. 도 4의 경우 메인급수장치(350)의 앞부분에 설치된 공급라인에 급수부(100)로 유입되는 라인이 구비된 것을 도시한 것이나, 물은 메인급수장치(350)의 뒷부분의 라인에서 메인급수장치(350)로 공급될 수 있다.
위와 같은 급수부(100) 및 사용부(300)의 관계에 따라, 메인급수장치(350)의 교체 또는 이상발생시, 응축기(320) 및 공정열(330)을 통과한 모든 물을 급수부(100)측으로 공급시킬 수 있으며, 이에 따라 증기발생부(200)가 과열되어 폭발하는 등의 문제점 등을 해소할 수 있는 것이다. 급수부(100)가 증기발생부(200)로 물을 공급하는 원리에 대하여는 전술한 바와 같다.
또는, 응축기(320) 및 공정열(330)을 통과한 모든 물이 메인급수장치(350) 및 급수부(100)로 각각 분할 공급됨에 따라 메인급수장치(350)의 가용 용량을 적게할 수 있으므로 비용 절감되는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 외부로부터 열을 공급받아 내부에 저장된 물을 과열증기로 만들기 위한 증기발생부(200) 내부의 과열증기가 사용부(300)를 순환하면서 냉각된 물을 공급받는 수원탱크(110);
    상기 사용부(300)로부터 공급받은 상기 수원탱크(110)의 물을 공급받을 수 있도록 상기 수원탱크(110)와 연통되며, 상기 증기발생부(200)의 과열증기 중 일부를 공급을 수 있도록 상기 증기발생부(200)와 각각 연통된 보조탱크(120); 및
    상기 수원탱크(110)로부터 공급받은 상기 보조탱크(120)의 물을 공급받을 수 있도록 상기 보조탱크(120)와 연통되며, 상기 증기발생부(200)의 과열증기 중 일부를 공급을 수 있도록 상기 증기발생부(200)와 연통된 메인탱크(130);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속급수가 가능한 에너지 절감형 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조탱크(120)는 밀폐된 구조를 갖으며,
    상기 수원탱크(110)와 상기 보조탱크(120)가 상호 연통되도록 제1밸브(112)가 구비된 제1라인(111)이 구비되되,
    상기 제1밸브(112)가 구비된 제1라인(111)은 상기 보조탱크(120) 내부가 진공상태가 될 경우 상기 수원탱크(110)에서 물이 유입되거나, 상기 증기발생부(200)로부터 받은 상기 보조탱크(120) 내부의 과열증기가 상기 수원탱크(110)로 유출될 수 있도록 양방향 유동가능한 것을 특징으로 하는 연속급수가 가능한 에너지 절감형 펌프.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조탱크(120)의 내부의 증기를 응결시킴으로써 상기 보조탱크(120)내부의 압력을 강하시키거나, 진공상태로 만들기 위하여 상기 보조탱크(120)는 별도 마련된 응축제저장탱크(400)와 연통하는 것을 특징으로 하는 연속급수가 가능한 에너지 절감형 펌프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조탱크(120)는 상기 증기발생부(200)에서 발생된 과열증기의 공급량을 조절하기 위한 제5밸브(121)가 구비된 제5라인 및 상기 메인탱크(130)에 물을 공급량을 조절하기 위한 제2밸브(123)가 구비된 제2라인(124)을 포함하되,
    상기 보조탱크(120) 내부에 저장된 물을 상기 메인탱크(130)로 공급시키기 위하여 상기 제5밸브(121)를 개방시켜 상기 증기발생부(200)의 과열증기가 상기 보조탱크(120) 내부로 공급되는 것을 특징으로 하는 연속급수가 가능한 에너지 절감형 펌프.
  5. 제 1 항에 따른 에너지 절감형 펌프를 활용한 급수시스템에 있어서,
    상기 에너지 절감형 펌프는 증기발생부(200)에서 발생된 증기가 터빈(310)을 지나 응축기(320)에서 응축된 물 및 팽창밸브(340)를 지나 공정열(330)로 활용되어 배출되는 물을 공급받은 후 증기발생부(200)로 공급하는 것을 특징으로 하는 급수시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 급수시스템은,
    증기발생부(200)에서 발생된 증기가 터빈(310)을 지나 응축기(320)에서 응축된 물 및 팽창밸브(340)를 지나 공정열(330)로 활용되어 배출되는 물을 공급받아 상기 증기발생부(200)로 공급하는 메인급수장치(350)를 포함하되,
    상기 증기발생부(200)로 물을 공급하는 상기 에너지 절감형 펌프와 연결되는 라인은 상기 메인급수장치(350)의 전단 및 후단 중 어느 하나의 라인과 연통하는 것을 특징으로 하는 급수시스템.
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