KR0122464Y1 - 원심 분사식 연소가스 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 각종 소각로나 보일러 연소실등의 후단 배출구에 설치하는 연소가스처리 장치로서, 이의 본체 일측으로 가스 유입 안내관과 본체 상측에 공기와 암모니아 가스 공급관이 각각 연통된 내,외측 체임버를 형성하고, 배축덕트가 연통된 내측 싸이클론부에는 상기 각 체임버로부터 다수로 수설 연통되어 접선 방향으로 분사공과 가이드 베인(Vane)이 다수 형성된 내,외측 원심분사관을 각각 환설하며, 그 하부로 집진부를 형성한 본 고안은 상기 배출구로부터 배출되는 연소가스가 싸이클론부에 다수 수설된 내,외측 원심분사관의 분사공과 가이드 베인(또는 원통형 노즐관)을 통해 접선방향으로 분사되는 공기 및 암모니아가스와 함께 선회류되는 회전원심 분리작용에 의해 연소가스중에 함유된 불완전 연소물질(CHAR) 또는 일산화탄소를 완전연소시킴과 동시에 염화수소, 황산화물등의 유해물질을 제거하고 질소산화물을 절감시키며 나머지 원심분리된 비산분진을 본체 하부의 집진부로 집진 유도시킬 수 있도록 한 원심분사식 연소가스 처리장치에 관한 것이다.

Description

원심 분사식 연소가스 처리장치

제1도는 본 고안의 일부를 절개한 사시도.

제2도는 본 고안의 정단면 예시도.

제3도는 제2도의 A-A선 평 단면도.

제4도 (a)는 본 고안의 외측 원심분사관을 발췌한 사시도.

(b)는 본 고안의 내측 원심분사관을 발췌한 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:가스유입 안내관 2,2':공기공급관

3:내측체임버 4,4':암모니아 가스공급관

5;외측체임버 8:싸이클론부

9:배출덕트 10:연소가스 처리본체

11:내측원심 분사관 12,14:환형지지관

13:외측원심분사관 15:분사공

16:가이드 베인 17:집진부

본 고안은 각종 소각로나 보일러 연소실 등의 후단배출구에 설치하는 연소가스처리 장치로서, 이의 본체 일측으로 가스유입 안내관과 본체 상측에 공기와 암모니아 가스 공급관이 각각 연통된 내,외측 체임버를형성하고, 배출덕트가 연통된 내측 싸이클론부에는 상기 각 체임버로부터 다수로 수설 연통되어 접선방향으로 분사공과 가이드 베인(Vane)이 다수 형성된 내,외측 원심분사관을 각각 환설하며, 그 하부로 집진부를 형성한 본 고안은 상기 배출구로부터 배출되는 연소가스가 싸이클론부에 다수 수설된 내,외측 원심분사관의 분사공과 가이드 베인(또는 원통형 노즐관)을 통해 접선방향으로 분사되는 공기 및 암모니아 가스와 함께 선회류되는 회전원심 분리작용에 의해 연소가스 중에 함유된 불완전 연소물질(CHAR) 또는 일산화탄소를 완전 연소시킴과 동시에 질소산화물, 염화수소, 황산화물 등의 유해물질을 제거하여 배출덕트로 배출하고 나머지 원심분리된 비산분진을 본체 하부의 집진부로 집진 유도 시킬 수 있도록 한 원심분사식 연소가스 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래 연소가스 처리장치로서 대기오염 물질인 분진을 제거하기 위한 수단으로 단통 싸이클론과 멀티싸이클론, 전기집진기, 백필터 등이 있으며, 또한 소각로 자체의 1차 연소실에 불완전 연소된 연소가스를 완전연소시키기 위하여 1차 연소실 후단에 2차 연소실을 별도로 설치하고 2차 연소용 공기를 주입하여 불완전 연소물질(CHAR)이나 일산화탄소(Co)를 완전연소시키기 위한 수단이 있고, 또 질소산화물을 제거를 위하여 저 질소산화물(NOx)버너를 사용하거나 촉매탑을 이용하는 방법, 그리고 염화수소나 황산화물을 제거하기 위하여 소석회나 가정소다 용액 또는 암모니아 가스를 별도의 반응탑이나 세정장치에 분사시켜서 제거하는 등의 여러 방식이 채택되고 있으나, 이러한 방식으로 환경공해의 요인이 되는 유해물질들을 각각 성분별로 개별 처리하는데 막대한 시설투자비는 물론 이의 공정에 따른 화공약품의 과다소모로 비경제적일 뿐 아니라 설치공간이 많이 소요되는 문제점이 초래되었고,또한 기존에 사용되고 있는 연소가스 집진설비로서 원통상의 싸이클론 집진장치 역시 소각로나 보일러 연소실 등으로부터 배출되는 연소가스가 싸이클론 집진기내로 유입되어 단순히 선회류되는 원심력을 유도하여 연소가스중에 비산되는 분진만 분리제거할 뿐 연소가스중의 대기오염 물질인 일산화탄소나 질소산화물, 염화수소, 황산화물 등의 유해가스를 제거할 수 없는 것이었으며, 또한 소각로에서 배출되는 고온 연소가스 때문에 후단에 열 교환기(또는 폐열보일러)를 설치하여 연소가스를 냉각시킨 후 싸이클론에 유입시키는 수단을 일반적으로 채택하고 있으나 이 또한 미처리된 연소가스가 열교환기를 통과하면서 그 내부를 부식시키거나 마모손상을 초래하게 되는 등의 폐단에 의해 보다 효율적으로 이러한 연소가스에 함유된 유해물질들과 비산분진을 단일장치내에서 동시에 분리제거할 수 있는 연소가스 처리장치가 요구되고 있는 것이다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하고 이에 따른 요구사항에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 기존 사용되고 있는 소각로나 보일러 연소실 등에서 배출되는 연소가스를 본 고안의 원심분삭식 연소가스처리 장치내에 유입되게 하여 2차 연소용 공기와 암모니아 가스 등을 본 장치내에 원심분사관을 통하여 동일한 접선방향으로 분사시켜 원심력을 증대시키고 장치내에 발생한 격렬한 선회류속에서 연소가스가 연소용 공기 및 암모니아 가스와 혼합되어 연소가스중에 함유된 불완전 연소물질(CHAR) 또는 일산화탄소를 완전연소되도록 하고, 대기 오염물질인 질소산화물(NOx), 염화수소(Hcl), 황산화물(Sox) 등과 같은 유해가스를 제거 배출함과 동시에 비산되는 분진을 원심분리하여 본 장치내의 집진부로 집진유도 할 수 있도록 한데 있는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성과 그 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 일부를 파단한 사시도. 제2도는 본 고안의 정단면예시도이고, 제3도는 제2도의 A-A선 평단면도이며, 제4도 (a)(b)는 본 고안의 외측 원심분사관과 내측 원심분사관을 발췌한 사시도를 나타낸다.

제1도 및 제2도와 같이, 연소가스처리장치(20)는 보일러의 연소실(도시생략)이나 소각로(30)의 배출구(31)에 직열로 설치하는 것으로.

즉, 연소가스 처리본체(20)를 상광하협상으로 테이퍼지게 형성하되, 본체(10)의 몸통 일측에 제3도에서와 같이, 가스유입 안내관(1)이 가스의 유입시 일방향으로 선회되도록 경사지게 본체(10)내로 연통되게 형성되어 있고, 본체(10) 상부로는 공기공급관(2)(2')이 연통된 내측 체임버(3)와 암몸니아 가스 공급관(4)(4')과 연통된 외측체임버(5)가 격판(6)으로 각각 차단되어 상향 만곡된 형태로 되어 있으며, 상기 내측 체임버(3)의 중앙을 관통하여 본체(10) 중앙의 싸이클론부(8)로 연통된 배출덕트(9)가 입설되어 있다.

또한 상기 싸이클론부(8)의 내주면에 근접하여 외측체임버(5)로부터 동형 수개로 연통 수설된 외측 원심분사관(13)이 제4도 (a)와 같이 환형지지관(14)에 연통 기립된 상태로 형성되어 있고, 내측체임버(3)에 역시 그 직하부로 연통 수설된 수개의 내측 원심분사관(11)이 외측 원심분사관(13)의 길이보다 다소 길게 제4도(b)와 같이 환형지지관(12)에 연통기립된 상태로 형성되어 있으며, 상기 동형 다수로 형성된 내,외측 원심분사관(11)(13)에는 분사량이 균일하게 이루어지도록 분사공(15)이 상측에서 하측으로 점차 커지는 형태로서 접선방향 즉, 시계방향과 같은 일방향으로 천공되어 있고, 각 분사공(15)마다 일방향으로 분사를 유도시켜 주는 가이드 베인(16)이 고착되어 있다.

또한 본체(10)의 테이퍼진 하부에는 그 내벽을 타고 원심분리에 의해 비산분진이 가라앉도록 한 집진부(17)가 형성되어 있으며 집진부(17)의 일측에 소지 개폐문(도시 생략)이 형성되어서 구성된 것이다.

한편, 상기 공기 공급관(2)(2')과 암모니아 가스공급관(4)(4')에는 댐퍼를 설치하여 그 분사량을 제어 조절할수도 있게 되며, 상기 내,외측 원심분사관(11)(13)은 이에 한정되지 않고 2중 3중으로 설치하여도 무방하다. 도면중 미설명 부호 32는 소각폐기물이고, 18은 내화물벽이며, 19는 내화물 보호 철판 케이스를 나타낸 것이다.

이상과 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 설명한다.

제2도와 같이, 소각로(30)에서 배출되는 연소가스가 배출구(31)를 통해 본 고안의 연소가스 처리본체(10)의 가스유입 안내관(1)으로 제3도의 화살표 방향과 같이 유입되면, 송풍기(도시안됨)를 가동시켜 이와 연결된 본체(10)상부의 공기공급관(2)(2')과 암모니아 가스 공급관(4)(4')을 통한 연소용 공기와 암모니아 가스가 각 내,외측체임버(3)(5)로 공급됨과 동시에 이들로부터 다수로 연통수설된 내,외측 원심분사관(11)(13)의 각 분사공(15)을 통해 분사되어지는 바, 이때 각 분사공(15)은 접선방향 즉, 시계방향과 같은 일방향으로 천공되어 가이드베인(16)에 유도 안내토록 되어 있으므로서 내측원심분사관(11)을 통한 연소용 공기와 외측 원심분사관(13)을 통한 암모니아 가스가 싸이클론부(8)내에서 격렬한 선회류가 이루어지게 되며, 이에 따라 연소가스 역시 함께 회오리를 일으키며 선회되어 원심력을 유도하게 된다.

따라서, 이와 같이 싸이클론부(8)내의 내,외측 원심분사관(11)(13)에서 접선 방향으로 분사되는 연소용 공기와 암모니아 가스가 연소가스와 함께 원통형 기체막을 형성하고 이 기체막 외부와 내부 표면을 순차적으로 접속 반응하는 과정에서 단위체적당 반응 체류시간이 증가되므로서 연소가스와 연소용 공기 및 암모니아 가스의 혼합상태를 촉진하고 입상물질의 원심분리효과를 증대시키게되어 원통형 기체막을형성하는 격렬한 선회류속에서 연소가스와 내측 원심분사관(11)으로부터 분사되는 2차 연소용 공기가 혼합되어 연소가스중에 함유된 불안전 연소물질(CHAR)또는 일산화탄소가 완전연소되며, 또한 이때 외측 원심부낫관(13)으로부터 분사되는 암모니아 가스 역시 연소가스중에 함유된 유해한 대기오염 물질인 염화수소(Hcl), 황산화물(Sox)등과 화학반응하여 이들을 제거시키게 되는 바, 좀더 구체적으로 연소가스가 원통형 기체막 표면을 따라 선회 하강하면서 원심분리 및 연소반응과 화학반응에 요하는 충분한 체류시간을 유지한 후, 정화된 연소가스가 싸이크론부(8)의 내측원심분사관(11)중앙을 통해 배출덕트(9)로 상향 배출하게 됨과 동시에 상기와 같이, 선회류되는 과정에서 원심력에 의해 비산하는 분진들은 제2도와 같이 본체(10)의 테이퍼진 내벽을 타고 가라앉아 집진부(17)에 집진된다.

또한 상기 내,외측체임버(11)(13)에 각기 연통된 공기공급관(2)(2')과 암모니아 가스공급관(4)(4')이 양측에 복수로 형성된 것은 내,외측체임버(3)(5)로 공기와 암모니아 가스가 균일하게 안내 공급되도록 한 것이며, 이러한 공기공급관(2)(2')과 암모니아 가스 공급관(4)(4')의 적개소에 각각 댐퍼를 설치하여 공기의 양과 암모니아 가스의 양을 적절히 조절하여 싸이클론부(8)내에서 연소가스의 불완전 연소물질을 완전 연소시키는 작용과 유해물질의 화학적 반응에 제거 효과를 보다 효율적으로이루어질 수 있도록 하면 더욱 바람직하다.

또한 상기 공기공급관(2)(2')과 암모니아 가스공급관(4)(4')은 상호 그 용도를 바꾸어 가동시켜도 무방하며 이에 따른 그 효과 또한 상기와 커다란 변화가 없는 것이다.

한편, 본 고안은 내측 원심분사관(11)으로부터 2차연소용 공기를 분사시키는 작용에 의해 상대적으로 소각로(30) 또는 보일러의 1차 연소실내에 송풍되는 연소공기량이 감소되어 연소실의 로 내부가 환원성 분위기가 되어 연소반응이 지연되므로서 급격한 국부 화염 온도를 낮추게 되어 로 내에서 질소 산화물의 생성이 감소되는 장점도 있게 된다.

또한, 내,외측 원심분사관(11)(13)으로 분사되는 공기 및 암모니아 가스등의 기체 분사에 의한 자체 냉각작용으로 고온의 연소가스로부터 싸이클론부(8)의 과열이 방지되므로 본 고안의 연소가스처리장치를 소각로(30)의 바로 후단에 직렬연결하여 설치 사용할 수 있음은 물론 본 장치의 후단에 열 교환기(도시생략)를 설치하므로서 분진과 유해가스가 제거된 연소가스가 열 교환기에 유입되므로 분진이나 황산화물, 염화수소등에 의한 열 교환기의 튜브의 부식과 마모 손상을 방지할 수 있는 잇점도 지니게된다.

이상과 같이 본 고안에 의하면, 내측 원심분사관(11)을 통하여 분사되는 2차 연소용 공기가 격렬히 선회하는 원통형 기체막을 형성하고 연소가스와 접촉반응을 촉진하여 불완전연소 물질이나 일산화탄소를 완전 연소시킬 수 있고, 기체 유속에 의해 유입되는 연소가스의 원심력이 가속되어 입상물질의 분리 집진 효율을 높일 수 있으며, 싸이클론부(8)내부로 분사선회되는 기체의 냉각효과에 의해 내부장치가 고온의 연소가스에 과열되지 않음은 물론, 외측 원심부사관(13)의 암모니아 가스의 분사 작용으로 연소가스에 함유된 염화수소, 황산화물을 제거할 수 있는 등의 장점을 지닌 본 고안은 단일개의 연소가스 처리 장치로서 상기와 같이, 연소가스를 제2차 완전연소시키는 작용과 연소 가스중의 유해물질 제거 및 집진작용을 일시에 복합적으로 수행할 수 있어 시설공간과 그 설비비용을 크게 절감시킬 수 있으며, 연소가스 처리 용량이나 처리 효율에 따라 내,외측 원심분사관(11)(13)을 2중 또는 3중으로 선택적으로 설치하거나 각기 별개로 가동시킬 수 있는 등의 획기적이고 매우 실용적인 유용한 고인인 것이다.

Claims (1)

1. 연소가스처리본체(10)의 몸통 일측으로 편향된 가스유입 안내과(1)을 내측으로 연통형성하고, 본체(10)상부로 공기공급관(2)(2')과암모니아 가스 공급관(4)(4')이 연통된 내측체임버(3)와 외측체임버(5)를 각각 형성하며, 배출덕트(9)가 중앙으로 관통하여 연통된 내측 싸이클론부(8)에는 상기 내,외측체임버(3)(5)로부터 다수 동형으로 수설 연통되어 접선 방향으로 분사공(15)과 가이드베인(16)이 하향 다수로 형성되고 그 하단에 각각 환형지지관(12)(14)으로 지지연통된 내측 원심분사관(11)과 외측 원심분사관(13)을 환설하고, 본체(10)의 테이퍼진 하부에 집진부(17)가 구성된 것을 특징으로 하는 원심분사식 연소가스처리장치.