KR960000005B1 - 기체에서 분진을 수집하는 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

기체에서 분진을 수집하는 장치
제1도는 이 발명에 따른 장치의 수직 종단면도.
제2도는 제1도 장치의 A-A 선 수평 단면도.
제3도는 제1도 B부분의 확대도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 외측 하우징 2 : 원추형 집진통
3 : 봉긋한 커버 4 : 원통형 상부 연장부
5 : 단열 벽돌 내장재 6 : 절연재
7 : 기체 입구 8 : 기체 출구
9 : 내측 하우징 10 : 링
11 : 기체 출구 포오트 12 : 봉긋한 바닥
13 : 필터 요소 14 : 기체-밀폐 보정구(compensator)
15,16 : 커버 17 : 목
17a : 시임 용접 18, 21 : 러그(lug)
20 : 원통형 지탱 요소 19,22 : 지지체
23 : 단열재 24 : 밀봉 수단
25 : 쐐기 26 : 원추형 소켓
27 : 분진 출구 28 : 인입 구멍
본 발명은 기체 투과성 2차원 필터 요소에 의해 900℃이하의 온도와 20바아 이하의 압력에서 기체들로부터 분진을 수집하는 장치에 관한 것이다.
동력 장치의 열 효율을 증가시키기 위하여, 고온 연소 기체의 에너지를 1차로 가스 터어빈에 그리고 2차로 증기 터어빈에 이용하는 조합된 동력 장치가 고안되었다. 그러한 동력 장치에서는 상승된 압력하에서 연료들이 공기와 반응하므르 가스 터어빈에 적당한 압력 강하가 필요하다.
연소에 의해 화학 결합 에너지가 기계적 및/또는 전기적 에너지로 전환되는 모든 공정들에서, 효율은 궁극적으로 유용 물질들이 사용될 수 있는 최대 온도에 따라 좌우될 것이다. 한편, 배기 가스의 NOx 함량, 즉 대기오염이 연소온도와 더불어 증가한다는 것이 알려져 있다. 이런 이유로 해서, 특별히 연료를 고정층 또는 순환 유동층에서 태우는 것이 이미 제안된 바 있다. 그런 경우에 발생하는 최고 온도와 공정에 사용될 수 있는 최고 온도 사이의 차이는 통상의 연소 장치에서보다 훨씬 더 작게 될 수 있을 것이다. 그러나, 유동층 연소기에서 나온 고온 배기 가스들은 반드시 실질적인 양의 분진을 내포하여 가스 터어빈을 침식시키며, 이런 까닭에 이 배기 가스에서 사전에 분진이 제거되어야만 한다. 900℃이하의 온도와 20바아 이하의 압력에서 기체들로부터 분진을 수집하는 장치가 위와 같이 여타의 이유에서 필요하다.
본 발명의 경우에 기체가 투과될 수 있는 2차원 필터 요소들에 의해 분진이 수집된다. 그러한 필터 요소들은 대개 실린더로 되어 있으며, 그 바닥이 막혀 있고, 그러한 필터요소들 여러개가 공통의 판(板)에 매달려 있다. 그러한 필터들이 보통 ″백 필터(ba g filter)″로 기재되지만, 이런 용어는 고온 필터에 대해서는 사용되지 않고, 고온 필터에서는 필터 요소들이 유연하지 않고 강직성이다.
그러한 필터 요소들을 통과하는 기체의 흐름이 단속적으로 차단된 다음, 반대방향에서 이 필터요소를 통과하는 순수한 기체에 의해 필터 요소들에 세정된다. 그러한 필터 요소들이 앞서 언급한 상태들에서 사용될때, 튜브판이 양 방향(작동/세정)에서의 0.2바아 이하의 압력 차이를 견디어 내고 900℃에서 필터 요소들의 중량을 받치도록 설계되어다 하므로, 필터 요소들을 통상 방식으로 튜브판에 삽입할 수 없다. 그밖에, 튜브판이 외측 하우징에 연결되어야 하며, 열손실을 피하고 경제적으로 적당한 물질을 사용할 수 있으려면 이 하우징의 압력 제한벽이 200℃초과의 온도를 받아서는 안된다. 계산에 의하면, 700℃의 결과적 온도 차이는 너무 높아 외측 하우징의 압력 제한벽과 튜브판 사이에 기체-밀폐(gas-tight) 이음매가 허용되지 않는다. 수냉식 튜브판의 경우에는 반드시 열손실이 내포된다는 점에서 단점이 있으며, 그럼에도 불구하고 이 튜브판은 발생되는 구조적 문제점을 해결하는데 사용될 수 없다고 밝혀졌다.
이와 같은 이유로, 본 발명의 목적은 기체 투과성 2차원 필터 요소들에 의해 900℃이하의 온도와 20바아 이하의 압력에서 기체들로부터 분진을 수집하는 기능을 하는 장치를 제공하는 것이며, 여기서 이 필터 요소들은 통상의 튜브판 사용에 있어 상술한 단점들이 생기지 않으며 신뢰할만한 작동을 하도록 기체 흐름 가운데 놓일 수 있다.
상기 목적은, 상술된 바와 같은 종류로 되어 있고 다음을 특징으로 하는 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다. 즉,
a) 내압력성 원통형 하우징(1)의 바닥에 원추형 집진통(2)이 연결되어 있고, 위로 불룩한 커버(3)와 원통형 상부 연장부(4)가 있으며 내측에는 단열벽돌 내장재(5)가 설치되고 외측에는 절연재(6)가 설치되며, 하단에 기체 입구(7)가 있고 원통형 상부 연장부(14)에는 상부 수평 기체 출구(8)가 있다.
b) 서양배 모양의 기체-밀폐 내측 하우징(9)이 단열 지탱 구조물(18-22)에 의해 하우징(1)에 움직일 수 있게 장착되고, 이 내측 하우징(9)에는 관형기체 출구 포오트(11)가 있고, 아래로 불룩한 바닥(12)을 갖고 있으며 ,이 바닥(12)에 원통형 필터 요소들(13)이 고정된다.
c)내측 하우징(9)의 관형 기체 출구 포오트(11)와 하우징(1)의 기체 출구(8)사이에 기체-밀폐 보정구(compensator)(14)가 배치 된다.
이 발명의 범위내의 다른 바람직한 특징들이 종속항 2-7에서 분명해진다.
이 발명의 요지는, 필터 요소들을 수납하는 통상의 튜브판이 서양배 모양의 기체-밀폐 내측 하우징으로 교체되고, 이 내측 하우징이 단연 지탱 구조물에 의해 외측 하우징에 움직일 수 있게 장착된다는 점에 있다. 그 결과, ″지지″ 기능과 ″밀폐″ 기능이 서로 분리되어, 외측 하우징과 내부 부품들 사이의 높은 온도 차이로 일어나는 문제점들이 극복될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 이 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도에 도시된 장치는 필수적으로 원통형 하우징(1)을 포함하며, 하우징(1)의 바닥에는 집진통(2)이 연결되어 있고, 하우징(1)은 봉긋한 커버(3)와 원통형 상부 연장구(4)를 포함하고, 내측에는 단열벽돌 내장재(5)가 설치되고 외측에는 절연재(6)가 설치된다. 하우징(1)의 하단에는 기체 입구(7)가 제공되고 원통형 상부 연장부(4)에는 상부 수평 기체 출구(8)가 제공된다. 이 장치는 또한 서양배 모양의 기체-밀폐 내측 하우징(9)을 포함하고, 이 내측 하우징(9)이 단열 지탱 구조물(18-22)에 의해 하우징 (1)에 움직일 수 있게 장착되며, 하우징(9)에는 관형 기체 출구 포오트(11)가 제공되고 내측 하우징(9)은 봉긋한 바닥(12)을 포함하고, 원통형 필터 요소들(13)이 이 바닥(1 2)에 고정된다. 내측 하우징(9)의 관형 기체 출구 포오트(11)와 기체 출구(8) 사이에는 기체-밀폐 보정구(14)가 배치된다.
내측 하우징(9)은 중심에 놓이고, 원통형 지탱 요소(20)에 마련된 원주상 등간격진 3개의 U형 지지체들(19)내 러그들(18)에 의해 움직일 수 있게 장착된다. 원통형 지탱 요소(20)는 중심에 놓이고, 하우징(1)에 마련된 U형 지지체들(22)내 러그들(2 1)에 의해 움직일 수 있게 장착된다. 단열재(23)가 러그들(18,21)과 지지체들(19, 22) 사이에 배치된다. 그 결과, 내측 하우징(9)은 700℃ 이하의 높은 온도 차이에도 불구하고 외측 하우징(1)에 의해 지지되어 외측 하우징의 중심에 놓이는 한편, 수직 방향과 수평 방향으로의 내측 하우징(9)의 열 팽창이 방해받지 않는다. 이는 관형 기체 출구 포오트(11)에도 적용되는 사실인데, 기체출구 포오트(11)가 하우징(9)에 고정되고, 보정구(14)에 의해 외측 하우징(1)의 기체 출구(8)에 기체-밀폐식으로 연결된다. 이는 기체-밀폐를 보강하고 열 전달은 비임계치로 감소시킬 수 있도록 보정구(14)를 설계하는 것으로 충분하여, 이 보정구가 필터 요소들을 지지할 필요는 없다. 다른 한편, 필터 요소들(13)에 대한 압력 강하로 인한 압력차를 제외하고는, 내측 하우징(9) 및 보정구(14)가 내외측에서 동일한 압력을 받으므로, 내측 하우징(9)은 필터 요소들을 지지하고 기체-밀폐를 보장하는 기능만을 고려하여 설계되어야 하며, 압력차이로 인한 실질적인 응력을 설계에 고려할 필요는 없다. 기체와 주변 환경 사이의 압력차가 보정구(14)에 가해진다. 내측 하우징(9)과 필터 요소들(13)이 단열 지탱 구조물(18-22)에 의해 지지된다. 그 결과, 압력 제한 기능과 ″지지″ 기능이 서로 다른 구조물들에 의해 수행되어 전술한 설계상의 난점들이 극복되었다.
내측 하우징(9)이 U형 단면의 용접된 커버(16)로 닫힌다. 하우징(1)의 원통형 상부 연장부(4)가 나사 고정 커버 (15)로 닫힌다. 하우징 (9)에는 기다란 목(17)이 있어, 시임 용접(17a)이 떼어내고 커버(16)가 다시 용접으로 연결된다는 점에서 하우징(9)이 반복적으로 열리고 닫힐 수 있다. 커버들(15,16)은 인입 구멍을 닫으며, 이 구멍은 위에서 접근할 수 있고 필터 요소들(13)을 집어넣거나 아마도 교체하는데 필요하다. 원통형 상부 연장부(4)와 상부 수평 기체 출구의 내부 용적이 절연재로 채워진다. 하우징(1)에는 또한 인입구멍(28)이 있고, 하우징(1)의 하단에 분진 출구(27)가 있다.
제2도는 제1도의 A-A선 수평 단면도이다. 내측 하우징(9)의 기다란 목(17)과 원통형 지탱 요소(20)가 동심원들로 나타나 있다. 수평 관형 기체 출구 포오트(11)가 기다란 목(17)에서 갈라져 나온다. 원주상으로 균일하게 이격된 3개의 러그들(18)이 기다란 목(17)에 용접되어 있고, 원통형 지탱 요소의 등간격진 해당 U형 지지체들(19) 안쪽으로 뻗어 있다. 그 결과, 하우징(9)이 움직일 수 있게 장착되고 중심에 놓이며 그의 수평방향 열 팽창이 방해받지 않는다.
제3도는 제1도의 세부 B를 나타내는 확대도이다. 원통형 필터요소들(13)은 바닥이 막혀있고 상단부가 원추형 연장부로 되어 있으며 상기 연장부들이 링들(10) 및 쐐기들(25)에 의해 공지된 방식으로 하우징(9)의 바닥(12)에 있는 원추형 소켓들(26)에 고정되고, 그 사이에 밀봉 수단(24)이 삽입된다. 이로 인하여 필터요소들(13)을 바닥( 12)에 단단히 고정할 수 있으며, 따라서 작동 조건들이 바뀌는 경우에도 기체-밀폐가 보장될 것이다.

Claims (7)

  1. 기체 투과성 2차원 필터요소들에 의해 900℃ 이하의 온도와 20바아 이하의 압력에서 기체들로 부터 분진을 수집하는 장치에 있어서 : a)봉긋한 커버(3)의 원통형 상부 연장부(4)를 가진 내압력성 원통형 하우징(1)으로서, 하우징의 바닥에는 원추형 집진통(2)이 연결되어 있고, 내측에는 단열 벽돌 내장재(5)가 제공되고 외측에는 절연재(6)가 제공되며, 하단의 기체 입구(7)와 원통형 상부 연장부(4)의 상부 수평 기체출구(8)로 구성된 하우징(1), b) 단열 지탱 구조물(18-22)에 의해 하우징(1)에 움직일 수 있게 장착되고 관형 기체출구 포오트(11)가 있는 서양배 모양의 기체-밀폐 (gas-tight) 내측 하우징(9)으로서, 원통형 필터 요소들(13)이 고정되는 봉긋한 바닥 (12)을 포함하는 내측 하우징(9), 그리고 c) 내측 하우징(9)의 관형 기체출구 포오트 (11)와 하우징(1)의 기체출구(8)사이에 배치된 기체-밀폐 보정구(compensator) (14)를 특징으로 하는, 기체로 부터의 분진 수집 장치.
  2. 제1항 있어서, 하우징(1)의 원통형 상부 연장부(4)가 나사 고정 커버(15)로 닫히고 내측 하우징(9)의 U형 단면의 용접 커버(16)로 닫히는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 하우징(9)이 기다란 목(17)을 갖고 있어서, 시임 용접 (17a)을 떼고 커버(16)를 다시 용접으로 연결시킴으로써 하우징(9)이 반복해서 열리고 닫힐 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1-3항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(9)은, 원주상으로 균일하게 이격되어 있고 원통형 지탱 요소(20)에 마련된 3개의 U형 지지체들(19)상의 러그들(18)에 의해 중심에 놓이고 움직일 수 있게 장착되며, 이 원통형 지탱요소(20)는 하우징(1)의 U형 지지체들(22) 내의 러그들(21)에 의해 중심에 놓이고 움직일 수 있게 장착된 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 러그들(18,21)과 지지체들(19,22) 사이에 단열재(23)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1-3항 중 어느 한 항에 있어서, 원통형 필터 요소들(13)이 링들(10)과 쐐기들(25)에 의해 하우징(9) 바닥(12)의 원추형 소켓들(26)에 공지의 방식으로 고정되고, 밀봉 수단(24)이 삽입되는 것을 특징으로하는 장치.
  7. 제1-3항 중 어느 한 항에 있어서, 보정구(14)는 관형 기체 출구 포오트(11)와 기체 출구(8)에 용접에 의해 기체-밀폐식으로 고정되고, 관형 출구 포오트(11)에서 기체 출구(8)로의 열전달을 비임계치로 줄이도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
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