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KR101129917B1 - 열교환기 자동세정장치 - Google Patents

열교환기 자동세정장치 Download PDF

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KR101129917B1
KR101129917B1 KR1020050023295A KR20050023295A KR101129917B1 KR 101129917 B1 KR101129917 B1 KR 101129917B1 KR 1020050023295 A KR1020050023295 A KR 1020050023295A KR 20050023295 A KR20050023295 A KR 20050023295A KR 101129917 B1 KR101129917 B1 KR 101129917B1
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gas
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head pipe
heat
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진선구
엄석섭
천기석
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주식회사 포스코
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G9/00—Cleaning by flushing or washing, e.g. with chemical solvents

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

본 발명은 열교환기 자동세정장치에 관한 것으로서, 특히, 대소형 압축기의 압축시 발생되는 압축열을 낮춰주는 열교환기의 성능을 향상하기 위한 것으로서 열교환기내의 냉각수 흐름에 변화를 줌으로써 열교환기 내에 쌓여지는 스케일 및 슬러지를 최소화하고, 이를 통하여 스케일이나 슬러지에 의하여 열전도율이 낮아지는 것을 방지하고 열교환 효율을 항상 최적상태로 유지할 수 있는 열교환기 자동세정장치에 관한 것이다.
본 발명은 드레인라인(30-1)으로 연결되는 다수의 지관(200-1)을 가지는 메인해드배관(120)과, 상기 메인해드배관(120)에 공급되는 가스의 압력을 조절하기 위한 감압변(110)과, 상기 열교환기의 배출되는 냉각수온도를 검출하는 쿨러토출온도센서(330)와, 상기 쿨러토출온도센서(330)에서 감지된 냉각수의 온도가 설정치 이상일 경우 상기 드레인밸브(30-1)를 통하여 공급되는 가스의 양을 조절하는 제어부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
열교환기

Description

열교환기 자동세정장치{An apparatus for cleaning a heat-exchanging machine}
도 1은 종래의 열교환기를 나타내는 도면.
도 2는 열교환기 자동세정장치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제어부를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 의한 열교환기 자동세정장치가 열교환기에 부착된 상태를 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 열교환기 원통 20: 튜브(tube)
30-1: 드레인밸브 40: 가스입구
50: 가스출구 60: 냉각수입구
70: 냉각수출구 80-1: 버플플레이트
100-1,100-2: 압력계 120: 메인해드배관
130: 드레인변 300: 제어부
330: 쿨러토출온도센서 500: 압력계
본 발명은 열교환기 자동세정장치에 관한 것으로서, 특히, 대소형 압축기의 압축시 발생되는 압축열을 낮춰주는 열교환기의 성능을 향상하기 위한 것으로서 열교환기내의 냉각수 흐름에 변화를 줌으로써 열교환기 내에 쌓여지는 스케일 및 슬러지를 최소화하고, 이를 통하여 스케일이나 슬러지에 의하여 열전도율이 낮아지는 것을 방지하고 열교환 효율을 항상 최적상태로 유지할수 있는 열교환기 자동세정장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 열교환기를 나타내는 도면으로서, 종래의 열교환기는 고온의 가스입구(40)를 통하여 유입된 가스가 가스출구(50)를 통하여 배출된다. 이때, 고온의 가스를 냉각하기 위하여 고온의 가스가 이동하는 통로에 다수의 튜브(20)를 설치하게 된다. 가스입구(40)를 통하여 유입된 고온의 가스는 튜브(20)를 통과한 후 가스출구(50)를 통하여 배출되는 과정에서 튜브(20) 외 측의 냉각수에 의하여 냉각되는데, 냉각수는 버플플레이트(80-1: baffle plate))에 의하여 상하로 이동하면서 냉각수출구(70)를 통하여 배출된다. 냉각수의 온도는 냉각수입구(60)의 온도보다 냉각수출구(70)의 온도가 상승하게 된다. 가스의 온도는 가스출구(50)의 온도가 가스입구(40)의 온도보다 낮아진다. 이는 튜브(20)의 열전도에 의한 열교환으로 이루어진다. 한편, 미설명부호 30-1은 드레인밸브이다.
이러한 종래의 열교환기는 튜브 측으로 고온의 사용유체가 들어와 냉각수와 열교환을 통하여 입구온도 보다는 낮은 온도로 나가고 냉각수는 냉각수입구(60)로버플플레이트(80-1)를 지나며 아래위로 이동하여 사용유체와 열교환 후 배출된다. 이 때 일정기간 사용중 점차적으로 버플플레이트 하부 양측에 스케일, 슬러지 등이 누적, 고착이 진행되어 열교환율을 저하시킨다. 또한, 이로 인하여 냉각수 통수면적을 줄여서 흐름을 방해하고, 냉각수는 일정한 상태를 유지하여 흐름으로 유속에 변화가 없는 층류성 흐름으로 튜브를 통과하게 됨으로써 점차적으로 냉각수 통로가 폐쇄되는 것이다. 이로인하여 튜브와 버플플레이트의 원활한 미끄럼 운동에 장해를 주어 튜브절손 등의 문제가 있다.
또한 열교환기 내부 청소시에는 압축기를 정지시키게 되고, 이로 인하여 약품으로 열교환기 내부를 청소할때에는 약품비용과 폐수처리비용이 들게 된다. 또한, 청소 작업일정 만큼 압축기를 정지함으로서 설비의 효율적인 운영에도 어려움이 있고, 압축기를 기동정지하는 과정에서 열교환기 내부 재질 차에 따른 열팽창 차이로 설비수명이 단축되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열교환기 내 하부 드레인 라인에 배관을 다수 연결하여 냉각수가 역류하지 않을 정도의 높은압력을 가진 기체를 공급하여 냉각수의 흐름이 일반적인 층류흐름에서 난류흐름으로 변화를 줌으로써 열교환기내부에 스케일/슬러지 등 고형물이 누적되지 않도록 하는 열교환기 자동세정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적은 고온의 가스가 유입된 후 배출되는 튜브와, 상기 튜브의 외측으로 이동하는 냉각수에 의하여 상기 튜브내의 가스를 냉각하되, 하부에 상기 냉각수를 배출하기 위한 드레인밸브를 다수가지는 열교환기에 있어서, 상기드레인밸브(30-1)로 연결되는 다수의 지관(200-1)을 가지는 메인해드배관(120)과, 상기 메인해드배관(120)에 공급되는 가스의 압력을 조절하기 위한 감압변(110)과, 상기 열교환기의 배출되는 냉각수온도를 검출하는 쿨러토출온도센서(330)와, 상기 쿨러토출온도센서(330)에서 감지된 냉각수의 온도가 설정치 이상일 경우 상기 드레인밸브(30-1)를 통하여 공급되는 가스의 양을 조절하는 제어부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 열교환기 자동세정장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제어부를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 의한 열교환기 자동세정장치가 열교환기에 부착된 상태를 나타내는 도면으로서, 본발명은 도 2에 도시된 바와같이,고온의 가스가 유입된 후 배출되는 튜브와, 상기 튜브의 외측으로 이동하는 냉각수에 의하여 상기 튜브내의 가스를 냉각하되, 하부에 상기 냉각수를 배출하기 위한 드레인밸브를 다수가지는 열교환기에 있어서, 상기 드레인밸브(30-1)로 연결되는 다수의 지관(200-1)을 가지는 메인헤드배관(120)과, 상기 메인헤드배관(120)에 공급되는 가스의 압력을 조절하기 위한 감압변(110)과, 상기 열교환기의 배출되는 가스온도를 검출하는 쿨러토출온도센서(330)와, 상기 쿨러토출온도센서(330)에서 감지된 가스의 온도가 설정치 이상일 경우 상기 드레인밸브(30-1)를 통하여 공급되는 가스의 양을 조절하는 제어부(300)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 이하, 각각의 부재에 대하여 상세히 설명한다.
열교환기는 열교환기원통(10)과, 상기 열교환기 원통내서 가스가 유입된후 배출되는 튜브(20)로 이루어지되, 상기 열교환기원통(10)의 일측에는 상기 열교환기 원통(10)내에 냉각수를 공급하여 상기 튜브(20)내를 이동하는 고온의 기체를 냉각하기 위한 냉각수 입구(60) 및 냉각수 출구(70)가 형성된다.
한편, 상기 튜브(20)내로 고온의 기체를 보내기 위하여 가스출구(50) 및 가스입구(40)가 상기 튜브와 연통된 상태로 형성된다. 상기 열교환기원통(10)의 하부에는 드레인밸브(30-1)가 다수 형성된다.
상기 메인해드배관(120)은 상기 열교환기와 플랙시블호스(220-1)에 의하여 연결되되, 가스를 저장할 수 있는 용기형태로 이루어지며, 상기 드레인밸브(30-1)로 가스를 공급하는 지관(200-1)을 다수 가진다. 또한, 가스공급압력을 조절하는 감압변(110)을 일측에 가진다. 감압변(110)의 양측단에는 압력계(100-2, 100-1)가 장착되어 감압변(110)을 통하여 메인해드배관(120)으로 유입되는 압력을 측정한다.
또한, 지관(200-1)에는 전자변(210-1)이 장착되어 있고, 전자변(210-1)을 통과한 가스는 플랙시블호스(220-1)을 통과한 후, 드레인밸브(30-1)를 통하여 열교환기내의 냉각수에 가스를 공급할 수 있도록 구성된다.
한편, 각각의 전자변(210-1)을 제어하기 위하여 제어부(300)가 구성되어 있 으며, 제어부(300)와 쿨러토출온도센서(330)사이는 온도센서검출선(320)에 의하여 연결된다. 또한, 전자변(210-1)과 제어부(300)사이는 컨트롤러선(310-1)이 연결되어 있다.
메인해드배관(120)에는 압력계(500)가 장착되어 있으며, 상기 압력계(500)는 상기 메인해드배관(120)내의 압력을 측정하여 제어부(300)로 전송한다. 한편, 메인해드배관(120)에는 드레인변(130)이 설치되어 메인해드배관(120)내의 기체를 배기하고자 할때 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 작동 및 기능에 대하여 상세히 설명한다. 평상시에는 메인해드배관(120)에 연결된 전자변(210-1) 및 드레인밸브(30-1)는 닫혀 있는 상태이다. 쿨러토출온도센서(330)에서 토출온도가 설정치 이상으로 올라가면 제어부(300)에서 출력되는 신호가 전자변으로 보내져, 전자변(210-1)을 열고, 메인해드배관(120)에 들어있던 고압의 기체가 드레인밸브(30-1)를 통과하여 열교환기 내의 냉각수내에서 버블링(bubbling)을 이르킨다.
이후, 드레인밸브(30-1)를 통과한 기체는 냉각수내로 분사되어 냉각수의 흐름을 난류성 흐름으로 변화시킨다. 이로 인하여 난류성 냉각수는 움직이면서 버플플레이트(80-1) 및 튜브(20)외피에 부착되었던 슬러지, 스케일 등을 제거한다. 즉, 기체가 냉각수내부를 상승하면서 냉각수내에서 버블링을 이르킴과 동시에 냉각수의 흐름을 바꾸게 되며, 이로 인하여 쌓여있던 슬러지등이 떨어진다. 한편, 슬러지등이 메인해드배관(120)바닥에 쌓여있을 경우, 드레인변(130)을 일부개방할 경우 바 닥에 쌓여있는 슬러지등을 외부로 손쉽게 배출할수도 있다.
가스쿨러 에어세정전
토출가스온도(℃)		 에어세정후
토출가스온도(℃)		 온도차(℃)
1단 68.39 45.2 -23.19
2단 63.22 45.7 -17.52
3단 35.80 35.1 -0.70
4단 66.10 37.1 -29.0
5단 63.20 44.0 -19.2
*가스 온도가 위표와 같이 17~29℃ 낮아짐으로서 설비를 정지하지 않고도 안정적으로 청소를 할수 있도록 하였다*
본 발명에 의하여, 열교환기 내부의 냉각수 흐름에 변화를 주어 쿨러내부 누적된 스케일,슬러지 등을 제거하는 효과가 있다. 또한 스케일, 슬러지의 누적을 방지하여 쿨러내부의 상태를 청결하게 유지하여 사용유체와 냉각수 사이의 열전도율이 저하되지 않도록 함으로서 열교환기가 가지는 본래의 목적인 열교환효율을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 가스의 수축으로 압송량이 증대되며, 압축기의 효율을 향상시키고 전력비를 절감하는 효과가 있다. 또한, 설비를 정지하지 않고도 안정적으로 청소할 수 있어 설비의 안정적이고 효율적인 관리를 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 바닥면에 다수개의 드레인 밸브(30-1)가 구비되어 있는 열교환기 원통(10)과, 상기 열교환기 원통(10) 내측에 배치되어 고온의 가스가 유입된 후 배출되되 설치면을 기준으로 수평방향으로 가스의 흐름이 유지되는 다수개의 튜브(20)와, 일단부가 상기 열교환기 원통(10) 내측에 결합되고 타단부가 개구부를 이루되 상기 개구부가 번갈아서 상측방향과 하측방향으로 형성되는 다수개의 버플플레이트(80-1)를 포함하며, 가스입구(40)를 통하여 유입되고 상기 열교환기 원통(10) 내측을 순환하는 냉각수 사이에서 열교환이 이루어진 가스는 가스출구(50)를 통과하여 외부로 배출되고, 상기 가스출구(50) 일측에는 배출되는 상기 가스의 온도를 검출하는 쿨러토출온도센서(330)가 구비된 열교환기; 및
    일측에는 압력계(500)가 구비되고 외부로부터 공급받는 가스의 압력을 조절하는 감압변(100)이 구비된 메인헤드배관(120)과, 상기 메인헤드배관(120)에 연결되어 공급받는 가스가 통과할 수 있도록 다수개의 상기 드레인 밸브(30-1)에 연결되며 각각 전자변(210-1)이 설치되어 있는 다수개의 지관(200-1)과, 상기 쿨러토출온도센서(330)에서 측정된 배출가스의 온도가 설정치 이상일 경우, 메인헤드배관(120)에 들어있던 고압의 기체가 드레인밸브(30-1)를 통과하여 열교환기 내의 냉각수에 공급되도록 하는 제어부(300)를 구비하는 자동세정장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 자동세정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    고압의 기체가 상기 드레인밸브(30-1)를 통과하여 열교환기 내의 냉각수에 공급됨에 따라, 냉각수내에서 생성된 버블링이 상기 냉각수의 흐름을 난류성 흐름으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 열교환기 자동세정장치.
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