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KR102230703B1 - 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치 - Google Patents

골재 가열로의 배기가스 온도저감장치 Download PDF

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KR102230703B1
KR102230703B1 KR1020200150418A KR20200150418A KR102230703B1 KR 102230703 B1 KR102230703 B1 KR 102230703B1 KR 1020200150418 A KR1020200150418 A KR 1020200150418A KR 20200150418 A KR20200150418 A KR 20200150418A KR 102230703 B1 KR102230703 B1 KR 102230703B1
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KR
South Korea
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exhaust gas
temperature
cooler
refrigerant
heating furnace
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KR1020200150418A
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Inventor
정현수
Original Assignee
진산아스콘(주)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 골재 가열로로부터 배출되는 고온의 배기가스를 냉각수에 의한 냉각 및 외부 공기를 배기가스에 혼입시켜 저온의 배기가스를 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치에 관한 것으로, 배기가스의 온도를 저감시키는 효과가 있고, 고온의 배기가스에 외부에서 유입되는 공기의 혼입의 의해 대기오염물질의 농도 및 악취를 희석시킴으로써, 대기오염을 예방하는 친환경적인 효과가 있으며, 특히, 본 발명은 냉각기의 양측에 고온의 배기가스가 유입되는 유입구와 저온의 배기가스가 토출되는 토출구에 일체형으로 결합될 수 있도록 플랜지를 구비함으로써, 기존의 연돌 또는 배기관에 간단하게 조립 장착시켜 사용이 가능한 구조이므로, 기존의 아스콘 공장에서 골재 가열로나 또는 폐아스콘 재생 가열로에 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.

Description

골재 가열로의 배기가스 온도저감장치{Exhaust gas temperature reduction device of aggregate heating furnace}
본 발명은 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치에 관한 것으로, 구체적으로는 골재 가열로로부터 배출되는 고온의 배기가스를 냉각수에 의한 냉각 및 외부 공기를 배기가스에 혼입시켜 저온의 배기가스를 외부로 배출시킴으로써, 배기가스의 온도를 저감시켜 지구 온난화를 예방하고, 대기오염물질의 농도 및 악취를 희석시키는 친환경적 장치인 것을 특징으로 하는 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치에 관한 것이다.
산업체에서 사용하는 가열로나 연소로는 거의 대부분 경유, 벙커유 등과 같은 화석연료를 사용하며, 이러한 화석연료에서 연소되어 연돌을 통해 외기로 배출되는 배기가스의 온도는 보통 140~180℃의 열을 대기로 방출시키며, 이때 발생하는 열은 지구 온난화 현상을 더욱 가중시킨다.
특히 아스콘 공장에서 골재의 수분을 제거하기 위하여 건조시키기 위한 골재 가열로나 또는 이미 사용되었던 폐아스콘으로부터 골재를 분리시켜 재사용하기 위해 폐아스콘을 가열시키는 가열로는 다량의 화석연료를 사용하고 있고, 고온의 배기가스를 외부로 다량 배출하고 있지만 이에 대한 특별한 대책은 전무한 실정이다.
특히, 특허문헌 1은 폐아스콘 가열시 발생하는 특정 대기유해물질 저감장치에 관한 발명으로 도 1에 도시된 바와 같이, 재생드라이어부(100), 제1분진제거부(200), 믹싱챔버부(300), 흡입팬(400), 분배기부(500) 및 신재 드라이어부(600)를 포함하는 장치로서, 폐아스콘 가열시 발생하는 악취나 대기유해물질을 제거하기 위한 제1분진제거부(200)를 구비하고 있으나 가열로로부터 발생하는 고온의 배기가스를 외부로 배출시 배기가스의 온도를 저감시키지 못하는 문제점이 있었다.
그리고 특허문헌 2는 소각로의 고온 배기가스 온도 저감장치에 관한 발명으로 도 2에 도시된 바와 같이, 다수 개의 연소로(2,3,3')중 바깥측 연소로(3')로부터 폐열회수 보일러(4)로 배출되는 배기가스의 온도를 일정치 이하로 낮출 수 있도록 상기 바깥측 연소로(3')와 폐열회수 보일러(4) 사이의 배관(P)에 일정간격을 두고 마련되는 적어도 하나의 분사노즐(8)과; 이 분사노즐과 연통되어 외부로부터 공급되는 유체를 이송하는 유체공급수단(9)이 구비된 장치가 알려져 있지만, 외부로 배출되는 배기가스의 온도를 저감시키는 효과는 있지만, 배기가스의 유해물질 농도를 감소시키지 못하는 문제점이 있었다.
특허문헌 1 : 국내 등록특허공보 제10-2076356호(2020. 02. 11. 공고) 폐아스콘 가열시 발생하는 특정 대기유해물질 저감장치 특허문헌 2 : 국내 등록실용신안공보 제20-0301896호(2003. 01. 29. 공고) 소각로의 고온 배기가스 온도 저감장치
본 발명은 골재 가열로로부터 배출되는 고온의 배기가스를 냉각수에 의한 냉각 및 외부 공기를 배기가스에 혼입시켜 저온의 배기가스를 외부로 배출시킴으로써, 배기가스의 온도를 저감시켜 지구 온난화를 예방하는 친환경적 장치인 것을 특징으로 하는 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
그리고 본 발명은 고온의 배기가스에 외부에서 유입되는 공기의 혼입의 의해 대기오염물질의 농도 및 악취를 희석시킴으로써, 대기오염을 예방하는 친환경적 장치인 것을 특징으로 하는 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
그리고, 본 발명은 냉각기의 양측에 고온의 배기가스가 유입되는 유입구와 저온의 배기가스가 토출되는 토출구에 일체형으로 결합될 수 있도록 플랜지를 구비함으로써, 기존의 연돌 또는 배기관에 간단하게 조립 장착시켜 사용이 가능한 구조인 것을 특징으로 하는 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 다른 과제로 한다.
본 발명은 골재 가열로(10)로부터 발생되는 고온의 배기가스(Gh)를 흡입하는 배기가스 흡입관(20); 상기 배기가스 흡입관(20)을 통해 유입된 고온의 배기가스(Gh)를 저온의 배기가스(Gl)로 냉각시키기 위한 냉각기(30): 및 상기 냉각기(30)로부터 토출되는 저온의 배기가스(Gl)를 외부로 배출하기 위한 배기가스 배출관(40);을 포함하는 것을 특징으로 하는 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치를 과제의 해결 수단으로 한다.
그리고, 상기 배기가스 흡입관(20)은 고온의 배기가스(Gh)가 토출되는 토출구에 플랜지(f1)가 장착된 구조이고, 상기 배기가스 배출관(40)은 저온의 배기가스(Gl)가 유입되는 유입구에 플랜지(f2)가 장착된 구조인 것을 특징으로 한다.
또한, 고온의 배기가스(Gh)가 유입되는 유입구와 저온의 배기가스(Gl)가 토출되는 토출구에 각각 플랜지(f3, f4)가 구비되고, 상기 냉각기(30)의 플랜지(f3, f4)는 각각 배기가스 흡입관(20)의 플랜지(f1)와 배기가스 배출관(40)의 플랜지(f2)에 볼트에 의해 체결되는 구조인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각기(30)는 상기 냉각기(30)는 냉매 유입구(51)를 통해 유입된 냉매(W)가 복수 개의 냉매관(52)이 구비된 일측 냉매 분지관(53)을 통해 냉각기 내부를 통과한 다음 타측 냉매 분지관(54)과 연결되는 냉매 유출구(55)를 통해 외부로 배출되고, 공기 유입구(61)를 통해 유입된 외부 공기(A)가 복수 개의 분출공(62)이 형성된 공기 분사관(63)을 통해 냉각기 내부를 통과하는 고온의 배기가스(Gh)에 분사되어 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 골재 가열로로부터 배출되는 고온의 배기가스를 냉각수에 의한 냉각 및 외부 공기를 배기가스에 혼입시켜 저온의 배기가스를 외부로 배출시킴으로써, 배기가스의 온도를 저감시키는 효과가 있고, 고온의 배기가스에 외부에서 유입되는 공기의 혼입의 의해 대기오염물질의 농도 및 악취를 희석시킴으로써, 대기오염을 예방하는 친환경적인 효과가 있다.
특히, 본 발명은 냉각기의 양측에 고온의 배기가스가 유입되는 유입구와 저온의 배기가스가 토출되는 토출구에 일체형으로 결합될 수 있도록 플랜지를 구비함으로써, 기존의 연돌 또는 배기관에 간단하게 조립 장착시켜 사용이 가능한 구조이므로, 기존의 아스콘 공장에서 골재 가열로나 또는 폐아스콘 재생 가열로에 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 소각로의 고온 배기가스 온도 저감장치의 전체 개략 구성을 도시한 도면.
도 2는 종래의 폐아스콘 가열시 발생하는 특정 대기유해물질 저감장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 종래의 배출관로 구조에서 배기가스가 배출되는 과정을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치의 전체 개략 구성을 도시한 도면.
도 5는 도 4의 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치의 전체 개략 구성을 분리하여 도시한 도면.
도 6은 도 4의 냉각기 본체를 확대하여 도시한 도면.
도 7은 도 6의 냉매 분지관의 바람직한 실시예에 따른 배치 구조를 도시한 도면.
도 8은 도 6의 냉매 분지관의 바람직한 다른 실시예에 따른 배치 구조를 도시한 도면.
도 9는 도 6의 공기 분사기를 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치에 대해서 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만 설명하되, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위 내에서 생략되는 것에 유의하여야 한다.
참고로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치(이하, '배기가스 온도저감장치'라 한다.)를 명세서에 첨부된 도면인 도 4를 중심으로 설명하면 아래의 내용과 같다.
본 발명에서 적용하는 배기가스 온도저감장치는 경유, 벙커유 등과 같은 화석연료를 다량 사용하는 아스콘 공장의 골재 가열로나 또는 폐아스콘의 골재를 분리하기 위한 폐아스콘 재생 가열로에서 외부로 배출되는 배기가스의 온도가 통상적으로 고온인 140~180℃인 점을 감안하여 외부로 배출되는 배기가스의 온도를 저감시키기 위한 장치이다.
본 발명에 따른 배기가스 온도저감장치는 배기가스 흡입관(20), 냉각기(30) 및 배기가스 배출관(40)을 포함하는 구조로 이루어진다.
배기가스 흡입관(20)은 골재 가열로(10)로부터 발생되는 고온의 배기가스(Gh)를 흡입하여 냉각기(30)로 토출하기 위하여 내부에 배풍기(70)가 구비된다.
냉각기(30)는 상기 배기가스 흡입관(20)을 통해 유입된 고온의 배기가스(Gh)를 저온의 배기가스(Gl)로 냉각시키기 위한 수단으로, 냉매인 물(W)과 외부 공기(A)를 이용하여 고온의 배기가스(Gh)를 저온의 배기가스(Gl)로 냉각시킨다.
한편, 본 발명에서 고온의 배기가스(Gh)라 함은 외부로 배출되는 배기가스의 온도범위가 140~180℃이고, 저온의 배기가스(Gl)라 함은 외부로 배출되는 배기가스의 온도범위가 40~60℃이지만, 배기가스의 온도는 반드시 상기에 기재된 범위에만 한정되지 아니하고, 가열로의 공정 조건이나 또는 냉각기의 공정 조건에 따라 고온 및 저온의 온도 범위는 적절히 조정되어질 수 있다.
상기 냉각기(30)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 냉매 유입구(51)를 통해 유입된 냉매인 물(W)이 복수 개의 냉매관(52)이 구비된 일측 냉매 분지관(53)을 통해 냉각기 내부를 통과한 다음 타측 냉매 분지관(54)과 연결되는 냉매 유출구(55)를 통해 외부로 배출된다.
냉매인 물(W)이 냉각기(30)에서 순환되는 과정을 살펴보면, 냉매 탱크(56)로부터 공급되어 고온의 배기가스(Gh)가 냉각기(30)로 유입되는 유입구 인근에 일체형으로 결합된 냉매 유입구(51)를 통해 유입된 냉매인 물(W)이 복수 개의 냉매관(52)이 구비된 일측 냉매 분지관(53)을 통해 냉각기 내부를 통과한 다음 타측 냉매 분지관(54)과 연결되는 냉매 유출구(55)를 통해 외부로 배출되어진다.
그리고 냉매 유출구(55)를 통해 외부로 배출된 냉매인 물(W)은 순환 펌프(57)에 의해 냉각장치(58)를 거쳐 냉각된 후 냉매 탱크(56)로 이송되고, 냉매 탱크(56)로 이송된 물(W)은 다시 냉매 유입구(51)를 통해 냉각기(30)로 유입되고, 냉각기(30) 내로 유입되는 고온의 배기가스(Gh)가 냉각기의 내부의 공간을 가로질러 형성되는 복수 개의 냉매관(52) 사이를 통과하면서 냉매관(52)으로부터 발산되는 냉기에 의해 배기가스의 온도가 낮아지면서 저온의 배기가스(Gl)로 변환된다.
이때. 고온의 배기가스(Gh)가 저온의 배기가스(Gl)로 변환될 때, 배기가스의 온도 저감 범위는 아스콘 공장의 골재 가열로(10)나 또는 폐아스콘 재생 가열로로부터 외부로 배출되는 배기가스의 온도와, 냉각기(30) 내부에 설치되는 냉매관(52)의 개수 및 냉각기(30)의 내부에 순환되는 냉매인 물(W)의 온도에 따라 좌우된다.
따라서, 고온의 배기가스(Gh)를 저온의 배기가스(Gl)로 변환하고자 할 경우에는 냉매관(52)의 개수 및 냉매인 물(W)의 온도를 적절하게 조정하여 원하고자 하는 저온의 배기가스(Gl)로 변환할 수 있다.
그리고 냉각기(30)의 내부에 배치되는 냉매관(52) 및 냉매 분지관(53, 54)의 구조를 살펴보면 아래의 내용과 같다.
도 7에 도시된 냉각기(30)는 냉각기(30) 내부의 상부에 배치된 일측 냉매 분지관(53)에 연결된 복수 개의 냉매관(52)이 냉각기의 내부 공간에서 일정간격 이격되어 냉각기(30) 내부의 하부로 경사지도록 배치되고, 하부에 배치된 복수 개의 냉매관(52)이 일정간격 이격되어 상부로 경사지도록 배치된 다음 다시 일정간격 이격되어 냉각기(30) 내부의 하부에 배치된 타측 냉매 분지관(54)까지 경사지도록 배치된 구조이다.
도 8에 도시된 냉각기(30)는 냉각기(30) 내부의 상부에 각각 복수 개의 상부 냉매 분지관(53)이 구비되고, 냉각기(30) 내부의 하부에 상기 하부 냉매 분지관(53)의 개수에 대응되는 복수 개의 냉매 분지관(54)이 구비된다. 그리고, 각각의 상부 냉매 분지관(53)과 하부 냉매 분지관(53) 사이에 복수 개의 냉매관(52)이 연결된 구조이다.
이와 같이, 냉각기(30)는 냉각기(30)의 내부의 공간을 통과하는 고온의 배기가스(Gh)가 저온의 배기가스(Gl)로 용이하게 변환될 수 있도록 냉각기(30)의 내부의 공간을 가로지르도록 복수 개의 냉매관(52)이 반복적으로 배치되는 구조이다.
따라서, 냉각기(30) 내로 유입되는 고온의 배기가스(Gh)가 냉각기의 내부의 공간을 가로질러 형성되는 복수 개의 냉매관(52) 사이를 통과하면서 냉매관(52)으로부터 발산되는 냉기에 의해 배기가스의 온도가 낮아지면서 저온의 배기가스(Gl)로 변환된다.
그리고 공기 유입구(61)를 통해 냉각기(30)의 내부로 유입되는 외부 공기(A)는 도 9에 도시된 바와 같이, 복수 개의 분출공(62)이 형성된 공기 분사관(63)을 통해 냉각기 내부를 통과하는 고온의 배기가스(Gh)에 분사되어 혼합됨으로써, 고온의 배기가스(Gh)가 저온의 배기가스(Gl)로 변환되고, 고온의 배기가스(Gh) 내에 함유되어 있는 대기오염물질의 농도를 희석시키는 작용을 한다.
상기에서 냉각기(30)의 내부로 유입되는 외부 공기(A)는 외부 공기 자체를 사용하거나 또는 외부 공기를 응축기(미도시)에 통과시켜 대기의 온도보다 낮은 저온의 외부 공기(A)를 사용할 수 있다.
배기가스 배출관(40)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각기(30)로부터 토출되는 저온의 배기가스(Gl)를 외부로 배출하는 관으로, 구체적인 예로는 일반적인 배기관, 연돌 등을 들 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기에서 설명한 바와 같은 장치에 의해 골재 가열로로부터 배출되는 고온의 배기가스를 냉각수에 의한 냉각 및 외부 공기를 배기가스에 혼입시켜 저온의 배기가스를 외부로 배출시킴으로써, 배기가스의 온도를 저감시키는 효과가 있고, 고온의 배기가스에 외부에서 유입되는 공기의 혼입의 의해 대기오염물질의 농도 및 악취를 희석시킴으로써, 대기오염을 예방하는 친환경적인 효과가 있다.
한편, 배기가스 흡입관(20)은 도 4에 도시된 바와 같이, 고온의 배기가스(Gh)가 토출되는 토출구에 플랜지(f1)가 장착된 구조이고, 배기가스 배출관(40)은 저온의 배기가스(Gl)가 유입되는 유입구에 플랜지(f2)가 장착된 구조이다.
또한, 냉각기(30)는 고온의 배기가스(Gh)가 유입되는 유입구와 저온의 배기가스(Gl)가 토출되는 토출구에 각각 플랜지(f3, f4)가 구비되고, 상기 냉각기(30)의 플랜지(f3, f4)는 각각 배기가스 흡입관(20)의 플랜지(f1)와 배기가스 배출관(40)의 플랜지(f2)에 볼트에 의해 체결되는 구조이다.
참고로 상기 플랜지는 원주형의 날개부에 복수 개의 체결공이 형성된 구조로서, 상기 체결공에 볼트를 삽입하여 체결시키는 구조이다.
본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 골재 가열로(10)로부터 발생되는 고온의 배기가스(Gh)를 흡입하는 배기가스 흡입관(20)과 이를 외부로 배출하는 배기가스 배출관(40)으로 구성되는 종래의 배기가스 온도저감장치에서 고온의 배기가스(Gh)를 토출하는 배기가스 흡입관(20)의 토출구와 고온의 배기가스(Gh)가 유입되는 배기가스 배출관(40)의 유입구에 플랜지(f1, f2)를 각각 장착하고, 양측에 플랜지(f3, f4)가 구비된 냉각기(30)를 볼트에 의해 일체형으로 체결시키면, 종래의 배기가스 온도저감장치에도 냉각기(30)를 간단하게 장착시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 냉각기의 양측에 고온의 배기가스가 유입되는 유입구와 저온의 배기가스가 토출되는 토출구에 일체형으로 결합될 수 있도록 플랜지를 구비함으로써, 기존의 연돌 또는 배기관에 간단하게 조립 장착시켜 사용이 가능한 구조이므로, 기존의 아스콘 공장에서 골재 가열로나 또는 폐아스콘 재생 가열로에 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치를 설명하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 골재 가열로 20 : 배기가스 흡입관
30 : 냉각기 40 : 배기가스 배출관
51 : 냉매 유입구 52 : 냉매관
53, 54 : 냉매 분지관 55 : 냉매 유출구
56 : 냉매 탱크 57 : 순환펌프
58 : 냉각장치 61 : 공기 유입구
62 : 분출공 63 : 공기 분사관
70 : 배풍기 f1, f2, f3, f4 : 플랜지
Gh : 고온 배기가스 Gl : 저온 배기가스
W : 냉매 A : 외부 공기

Claims (6)

  1. 고온의 배기가스(Gh)가 토출되는 토출구에 플랜지(f1)가 장착된 구조로서, 골재 가열로(10)로부터 발생되는 고온의 배기가스(Gh)를 흡입하는 배기가스 흡입관(20);
    고온의 배기가스(Gh)가 유입되는 유입구와 저온의 배기가스(Gl)가 토출되는 토출구에 각각 플랜지(f3, f4)가 구비되고, 상기 플랜지(f3, f4)는 각각 배기가스 흡입관(20)의 플랜지(f1)와 배기가스 배출관(40)의 플랜지(f2)에 볼트에 의해 체결되는 구조로서, 냉매 유입구(51)를 통해 유입된 냉매(W)가 복수 개의 냉매관(52)이 구비된 일측 냉매 분지관(53)을 통해 냉각기 내부를 통과한 다음 타측 냉매 분지관(54)과 연결되는 냉매 유출구(55)를 통해 외부로 배출되고, 공기 유입구(61)를 통해 유입된 외부 공기(A)가 복수 개의 분출공(62)이 형성된 공기 분사관(63)을 통해 냉각기 내부를 통과하는 고온의 배기가스(Gh)에 분사하여 혼합시켜, 상기 배기가스 흡입관(20)을 통해 유입된 고온의 배기가스(Gh)를 저온의 배기가스(Gl)로 냉각시키기 위한 냉각기(30): 및
    저온의 배기가스(Gl)가 유입되는 유입구에 플랜지(f2)가 장착된 구조로서, 상기 냉각기(30)로부터 토출되는 저온의 배기가스(Gl)를 외부로 배출하기 위한 배기가스 배출관(40);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 골재 가열로의 배기가스 온도저감장치.
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