KR100264382B1 - 기체 청정 또는 기체 냉각용 장치 및 그 방법 - Google Patents

기체 청정 또는 기체 냉각용 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기체가 입자의 분리나, 기상 오염원의 흡수 또는 기체의 냉각을 위해 미세하게 분할된 액체와 접촉하여, 오염된 기체를 청정화하고/또는 고온기체의 냉각을 하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 미세하게 분할된 액체가 기체의 주유동방향에 수직인 둘 또는 그 이상의 면으로 뿌려지고, 규칙적인 배열인, 선형 커튼이나 우산형 셸의 형태로 공급되어지며, 기체가 기체의 주유동방향에 수직인 방향으로 기체상의 액체에 의해 생성되는 충격운동에 의해 교대로 응집되고 뿌려질 정도로 공급되어지며, 미세하게 분할된 액체가 공급되어지는 인접한 평면사이의 직교거리가 평면사이에서 기체유동의 실질적인 균등화가 발생하지 않도록 조절되고, 인접평면의 액체의 공급이 상류에 바로 인접위치한 평면에 공급되는 액체의 충격운동에 의해 응집되어지는, 기체의 유동방향의 하류에 위치한 평면에서 발생하도록 조정되는 것을 특징으로 한다.

Description

[발명의 명칭
기체 청정 또는 기체 냉각용 장치 및 그 방법
[발명의 상세한 설명]
[기술 분야]
본 발명은 오염된 기체의 청정화 및/또는 고온기체의 냉각을 위한 방법에 관한 것이며, 이 기체는 입자의 분리나, 기상 오염원의 흡수 또는 기체의 냉각을 위해 미세하게 분할된 액체와 접촉되어진다. 미세하게 분할된 액체는, 규칙적인 배열로, 우산형 외형이나 선형 커튼의 형태로 공급되어지며, 기체의 주유동방향에 수직인 둘 또는 그 이상의 면으로 뿌려진다. 본 발명은 또한 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 오염되고 그리고/또는 고온의 기체를 위한 유입구와, 청정화되고 그리고/또는 냉각된 기체를 위한 배출구 및, 그 사이에 위치한 접촉구간을 포함한다. 접촉구간은 기체의 주유동방향에 수직인 둘 또는 그 이상의 면에 배치되고, 미세하게 분할된 액체를 분사하기 위해 제공되어지는 다수의 공급수단을 수용한다.
본 출원에서 의도하는 기술적 문제에 대한 해결은, 기체 세정기와 같은 기체 청정장치와, 대부분의 생각할 수 있는 크기의 조절 탑과 열회수 장치와 같은 기체 냉각장치에 적용되어질 수 있다. 그러나, 가장 큰 요구사항과 또한 가장 중요한 적용은 대형 제조업, 대형 발전소 또는 대형 소각시설에 있다. 하기의 설명에서, 이 장치는 기체 세척탑이 약 1-20m의 지름과 약 1-40m의 높이를 가지는 공장규모에 사용되는 것을 추정할 수 있을 것이다. 편의를 위해서,“세척”이라는 용어는 청정이나 냉각중 어느 하나 또는 청정과 냉각의 양자를 의미하는 것으로 이하에서 사용된다.
본 방법은 기체 세척탑을 개방하는 것에만 적용할 수 있다. 이른바 충전 기체세정기나 충전 컬럼(column)은 본 발명의 방법의 접촉구간으로 사용될 수 없다. 그러나, 종속연결된 배열에서는, 제안된 세척방법과, 예를 들면, 충전컬럼의 결합을 이용하는 것이 가능한 것은 물론이다.
본 발명은, 또한 액체와 기체의 좋은 접촉이 열전달을 촉진하므로, 기체청정이 오염된 고온기체로부터 열을 회수하는 것과 함께 수행되는 환경에 적합할 것이다.
[기술 배경]
입자 또는 기체 물질을 제거하려는 목적의 오염된 기체의 청정은 현대 산업사회에서는 중요하고도 일상적인 공정이다. 많은 다양한 기술이 개발되어져 왔으며, 오늘날에는 기체청정설비가 설계되어 질때나, 특정한 오염물질을 제거하려 할 때에 선택되어지는 몇몇의 방법이 존재한다.
입자 오염물질은 사이클론, 정전 집전기나 장벽필터, 포대필터나 카세트필터와 같은 동적 분리기의 사용에 의해 제거되어진다.
기체 오염물질은 일반적으로, 입자 생성물을 얻기 위해서, 기체를 미립자 물질로 전환하기 위한 약간의 첨가제를 사용하는 간접의 기술, 즉 이를 기체 또는 액체형태로 제공되는 물질과 함께 재반응하거나, 건조 또는 젖은 상태로 제공되는 미립자의 표면에 굳게하는 것중 어느 하나에 의해 제거되어진다. 재반응 생성물은 입자분리기에서 분리되어진다.
그 온도를 조화시키거나 열을 회수하기 위한 기체냉각은 또한 오늘날 중요하고도 일상적인 공정이다. 열전달은 일반적으로 관류식이나 재생식의 열교환기의 사용이나, 고온과 냉각 매개체 사이의 직접접촉중 하나에 의해 발생된다. 본 발명은 기체와 액체의 직접 접촉에 의한 열전달에 관한 것이기 때문에, 다른 기술은 논하지 않을 것이다.
많은 관점에서 유용한 한 방법은 기체를 액체에 의해 넘치는 지나간 표면이나 미세하게 분할된 액체의 비를 통하여 전도하는 것에 있다. 본 발명은 액체내의 입자를 포착하고 액체내의 오염된 기체의 기체성분을 용해하는 것뿐만 아니라 고온기체를 냉각하는 것을 가능하게 한다. 액체는 또한 용해된 기체요소를 액체로부터 보다 쉽게 분리할 수 있게 하기 위해 이를 고체형태로 변화시키는 물질을 포함한다.
액체는 그중 일부가 제거되지만, 일반적으로 연속적으로 세척장치에 재순환됨으로써 다른 응용에 그 열을 이용하거나 오염물질을, 선택적으로 회수하기 위해, 기체 또는 고체 형태로 분리되도록 순차적으로 처리되어지고, 냉각되거나 다른 방법으로 처리된 액체는 재사용되기 위해 기체 세척설비로 재순환될 수 있다.
이러한 기체 세척설비는 기체만이 미세하게 분할된 액체를 마주치는 개방탑과, 기체가 예를 들면 안자형 또는 고리형의 작은 부품으로 채워진 탑을 통과하여 흐르는 충전 기체세정기나 충전 컬럼으로 개략적으로 분류할 수 있으며, 그 위로 액체가 본래 전체 표면에 걸쳐 흘러 내릴 수 있는 액체막을 생성하기 위해 뿌려진다.
충전 기체세정기가 본 발명의 적용분야에 포함되지 않기 때문에, 여기에서 논해지지는 않을 것이다.
예를 들면, 열 회수를 위해 기체를 냉각하고 이산화황을 분리하기 위한 개방형 탑의 보기는, US 3,532,595호에서 주어지며, 이는 수평의 기체흐름을 가지는 기체 세정기와 수직탑 양자를 개시하고 액체는 몇몇의 높이와 위칭에서 제공되어진다. US 4,164,399호는 액체가 단지 한 높이에서 제공되지만 몇몇의 높이에서 포착되어진 후에 뿌려지는 덜 복잡한 설계형의 탑을 설명한다.
US 2,523,441호는 충전구간을 가진 개방형 탑의 결합을 보여준다.
상술한 기술은, 탑내의 운동의 주요동작중에 기체세척에 사용되는 액체가 중력에 의해 아래로 낙하하거나 흐르는 것을 요구한다. 그러나 기체가 통과하여 흐르는 다소간의 수평 액체커튼을 생성한는 기체세정기를 설계하는 것이 알려져 있다. 이것의 한 예는 SE 103,474호에 개시된 고도의 복잡한 설계에서 찾아볼 수 있으며, 기체의 하강운동은 대부분 수직벽을 따라 발생하는 것으로 간주되어진다. 두개의 다른 실시예는 US 2,589,956호와 US 3,691,731호에서 주어진다.
중간설계는 US 4,583,999호에 개시되며, 세척액은 수평으로 공급되지만, 바람직하게는 약간의 감속후에 미세하게 분할된 작은 물방울의 비 형태로 내려간다.
공지의 최첨단 기술, 예를 들면, DE-Al 33 41 318호와 US 3,532,595호의 본 발명과 근접한 형의 기체 세척탑에서, 액체는 일반적으로 4-6개의 높이에서 제공되어진다. 각각의 높이에서는 원뿔체, 중공 원뿔형태의 영역이나, 완전 원뿔형태의 영역내에서 작은 물방울을 뿌리는 몇몇의 노즐을 가진다. 이 원뿔의 꼭지각은 90-120°이다.
각각의 높이에는 규칙적인 격자 형태로, 0.5-1m의 간격을 가지고 배열된 노즐이 제공되어진다. 각 높이 사이의 거리는 1-2m이다. 최소한 몇개의 높이가 탑의 바닥부 훨씬 위로 위치되어진다. 이의 목적은 이러한 높이가 그 높이에서의 다수의 부품 구석구석까지 탑을 통하여 내려가는 잘 분사되는 비 형태의 작은 물방울을 생성하기 위한 것이다.
기체 세척기의 효율은 크게는 기체와 작은 물방울 사이의 상대운동에 의존한다. 그러므로 기체가 하강하는 물방울의 반대방향, 즉 역류방향으로 위로 흐르는 것이 바람직하지만, 여러가지 이유로 기체가 하강하는 작은 물방울과 같은 방향, 즉 일치하는 방향으로 하강하는 기체 세척기가 존재한다.
이 방법을 사용할 때 기체세척 효율을 증가시키길 원한다면, 탑의 높이를 높이던지, 세척액의 흐름을 증가시키는 것이 필요하다. 어떤 선택을 하던지간에, 결과는 기체유동의 주어진 부피에 대한 펌프작업을 증가시킨다.
[발명의 상세한 설명]
[기술적 문제]
개방형 기체 세척탑은 많은 공간을 요하는 불합리가 있다. 이는 또한 상당한 건축비를 필요로 한다.
전자로부터 생기는 또다른 결점은 탑이 매우 높다는 것이다. 이것은 미세한 작은 물방울의 비 형태로 탑을 통하여 하강하는 액체가 최초에 상당한 높이로 펌프로 퍼올려져야 한다는 것을 의미한다. 그러한 펌프작업은 운전경비에 상당한 부담을 가지게 한다.
[발명의 목적]
습식 세척기, 즉 기체세정기에서의 기체청정과 기체냉각은 제조업과 발전소 및 소각설비에서 수십년간 확립된 기술을 가진다. 이 기술은 잘 응용되어 왔으며, 또한 효율적이고 신뢰성 있는 것으로 간주됨에 틀림없다. 상기 기술에 있어 가장 명확한 결점은 그 장치가 많은 공간과 그에 따른 많은 비용, 그리고 상당한 펌프작업으로 인한 많은 에너지를 요한다는 것에 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 공지된 방법의 신뢰성과 효율을 유지하면서, 부피가 덜 큰 기체 세척장치를 요구하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기체청정과 기체냉각에 보다 작은 에너지를 요구하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
[발명의 요약]
본 발명은 오염된 기체의 청정화 및/또는 고온기체의 냉각을 위한 방법에 관한 것이며, 기체는 입자의 분리나 기체 오염물질의 흡수 또는 기체의 냉각을 위해 미세하게 분할된 액체와 접촉되어진다. 미세하게 분할된 액체는 규칙적인 배열로, 우산형 셸(shell)이나 선형 커튼의 형태로 공급되어지며, 기체의 주유동방향에 수직인 둘 또는 그 이상의 면으로 뿌려진다.
본 발명에 따르면, 심사숙고되어진 기술적 문제에 대한 해결은, 기체가 기체의 주유동방향에 수직인 방향에서 기체상의 액체에 의해 움직이는 충격작용에 의해 선택적으로 응집하고 뿌려질 정도로 미세하게 분할된 액체를 공급하는 것에 의해 이루어진다.
미세하게 분할된 액체가 공급되어지는 인접한 평면 사이의 직교거리는 기체흐름의 실질적인 균등화가 각 평면사이에서 발생되지 않을 정도로 조절되어진다.
인접한 평면에의 액체의 공급은, 기체의 유동방향내 하류에 위치한 평면에서, 유동기체가 상류 바로 가까이에 위치한 평면에 공급되는 액체의 충격작용에 의해 응집되어지는 곳에서 일어나도록 조정되어진다.
[발명의 일반적 설명]
이하의 설명에서,“탑”이라는 용언는“세척탑”과 동의어이고,“액체”라는 용어는“세척액”과 동의어로 사용한다.“기체”라는 용어는 유입기체, 오염된 기체, 또는 고온기체와, 접촉구간에서 냉각되거나 청정화된 기체 양자를 의미한다.
본 발명의 방법에서, 기체에는 규칙적으로 배열된 공급수단으로부터 미세하게 분할된 액체가 공급되어진다. 이러한 수단은 이하 노즐로 참고되어지며, 다양한 도안으로 되어도 좋다. 가장 일반적인 형태는 원통형 본체 둘레에 우산형 셸과 같은 중공 원뿔내에 미세하게 분할된 액체를 공급하는 수단과, 직선을 따라 이선의 가상운동에 의해 생성되는 커튼처럼 미세하게 분할된 액체를 공급하는 기다란 수단이다.
노즐은, 공급되어질 때 미세하게 분할된 액체가 운동 옆방향, 즉 기체의 주유동방향에 횡으로 기체를 첨가하여 집중효과를 발생하도록 배치된다. 노즐은 일반적으로 그 주요요소를 가지는, 기체세정기를 통하는 기체의 주흐름방향에 수직인 방향으로 액체를 공급한다. 노즐은 전체평면에 같은 방향과 다음 평면에 반대방향의 한 방향으로 분사되도록 방향지어져도 좋지만, 바람직하게는 모든 평면은 최소한 두 대향방향으로 액체를 분사하는 선형노즐이나 원형분사 우산형 노즐이 제공되어진다.
기체의 주유동방향에 수직인 방향으로 액체를 공급하는, 격자로 배열된 노즐에 의해, 기체의 치환과 집중은 전체 흐름이 임의의 노즐이 맞닿지 않은 영역의 평면을 통과할 정도로 되어진다. 이 영역은, 노즐사이에 등간격으로, 인접노즐사이의 연결선에 의해 한정되는 표면의 중력중심 둘레에 위치된다.
본 발명에 따르면, 흐름기체의 방향에서 보듯, 제1의 평면 하류에서, 노즐은 이러한 중력 중심과 반대로 배치되어져야 한다. 더우기, 평면은 기체가 다음 하류평면의 노즐로부터 미세하게 분할된 액체와 접촉하게 되기전에 임의의 큰 정도로 균등하게 되는 기체흐름을 위한 충분한 공간과 시간이 되지 않을 정도로 폐쇄되도록 위치되어져야 한다.
이 제2평면의 하류에는, 필요한 만큼, 제3평면, 제4평면등이 유사하게 배열될 수 있다. 접촉구간을 통한 지그재그형 운동은 기체에 전해지게 된다.
평면사이의 거리는, 한 평면에 공급되는 액체가 인접한 평면의 인접노즐로부터 액체의 반대의 유동과 함께 상호작용하지 않을 정도로 노즐설계에 적용되어져야 한다. 그러나, 이 거리는 작은 물방울이 없는 영역이 가능한 한 완전히 피할정도로 작아야 한다. 이 거리는 1m보다 작아야 하며, 바람직하게는 0.6m보다 작아야 한다.
상호작용의 측정은 인접평면의 인접노즐로부터의 보다 높은 응집이나 작은 물방울 유동밀도를 마주치는 임의의 평면의 노즐로부터의 작은 물방울의 나타낼 수 있다. 이것이 발생한는 공간의 지점에서, 작은 물방울 유동의 횡으로의 공간 분포에서 보듯이, 작은 물방울 유동밀도는 최소한 노즐로부터의 본 거리에서의 최대값의 10%까지 떨어져야 한다.
효율이 기체와 액체사이의 접촉의 강도에 의존하므로, 노즐의 작은 물방울 분포와 평면사이의 거리는 보다 작은 상호작용이 발생되도록 조절되는 것이 바람직하다. 하나의 노즐로부터의 작은 물방울의 적은 양은 상기 인접 노즐로부터의 적은 양과 접촉되어져야 한다. 본 발명에 따르면, 최대 작은 물방울 밀도의 최소한 0.01%, 바람직하게는 0.1%가, 유동사이의 가상 경계선이 두 유동이 동일밀도를 가지는 곳에서 그려지는 곳에 존재해야 한다.
노즐을 가진 두 평면만 사용된다면,“우산”의 원추각은 제1평면에 대해 독단적으로 선택될 수 있으며, 제2평면에 대해서는, 두 평면으로부터의“우산”이 서로간에 근소하게 접할 정도로 조절되어진다. 노즐을 가진 수개의 평면이 사용된다면, 예를 들면 180°의 원추각을 가진 평면에 액체를 상당하게 공급하는 것에 유리하다. 이는 단순한 균형을 가져온다. 또한 두 평면만의 경우에, 이 각도는 가장 유리할 수 있다.
한 평면에서의 노즐의 분포는 규칙적인 격자의 형태가 유리하다. 모든 평면이 똑같게 갖추어진다면, 사각형 구조가 가장 유리할 것이다. 그러나, 정삼각형의 격자의 사용이 임의의 중요한 결점을 수반하지 않는다면, 평면은 다른 쌍이어도 좋다. 또한, 전술한 것처럼, 마름모꼴 격자와 완전한 직선평행의 노즐이 쉽사리 사용되어도 좋다.
본 발명의 이점을 달성하기 위해, 각 평면에서의 격자점의 갯수는 최소한 16, 바람직하게는 최소한 25보다 커야 한다. 선형 노즐의 경우에, 최소한 5개의 노즐이 각 평면에 사용되어져야 한다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명은 다음과 같은 별첨의 도면을 참조하여 보다 상세히 설명되어질 것이다.
제1도는 종래의 세척탑의 수직단면도.
제2도는 본 발명에 따른 세척탑의 수직단면도.
제3도는 원형단면의 세척탑에서의 노즐의 제안된 분포를 나타내는 도면.
제4도는 원형단면의 세척탑에서의 노즐의 또 다른 분포를 나타내는 도면.
제5도는 몇몇 노즐 둘레의 액체 물방울의 분포를 보다 상세히 나타내는 도면.
제6도는 제5도의 노즐에 대한 공간 좌표의 기능으로서 작은 물방울 유동밀도분포를 나타낸 도면.
제7도는 사각형 단면의 세척탑 노즐의 제안된 분포를 나타내는 도면.
제8도는 본 발명에 따른 세척탑을 통하는 기체유동의 개략도 및,
제9도는 다른 설계에서의 몇몇 노즐둘레의 액체물방울의 분포를 나타내는 도면이다.
[바람직한 실시예의 설명]
제1도는 오염된 기체에 대한 유입구(2)와, 청정기체에 대한 배출구(3), 중간의 접촉구간(4)을 가지는 공지의 세척탑(1a)을 개략적으로 도시한다. 세척탑(1a)의 바닥부(5)에는, 세척액(6)이 모여진다. 세척액(6)은 펌프(7)에 의해 분배관(8)까지 올려지며, 접촉구간(4)의 상부에 노즐(9a)가 배열되어진다. 노즐을 가지는 평면(81-84)사이의 높이 차는 약 2m이다. 개략적으로 도시된 노즐(9a)은 중공 원추형이며, 즉 이는 120°의 맞꼭지각을 가지는 원뿔셸내에 미세하게 분할된 세척액을 뿌린다. 세척액은 다음으로 접촉구간을 통하여 미세한 물방울의 비처럼 하강하고 바닥부(5)에 수집된다. 분배관(8)과 노즐(9a)위로, 물방울 분리기(10)가 제공되어진다. 깨끗한 세척액이 도관(18)을 통하여 제공되어지며, 사용한 오염된 세척액은 또다른 도관(19)을 통하여 제거될 수 있다.
제2도는 또한 본 발명에 의해 설계된 탑(1)을 개략적으로 도시한다. 이 탑(1)은 본질적으로 낮아진 높이에 의해 제1도에 도시된 것과 구분된다. 더우기 접촉구간(4)은 수평으로 미세하게 분할된 액체를 뿌리는, 즉 180°의 맞꼭지각을 가지는 중공원추 노즐(9)이 제공되어진다. 이 경우, 노즐과 평면사이의 높이 차는 불과 20-60cm이다. 명확하게 하기 위해서, 도면은 척도를 고려하지 않았으며, 제1도의 탑(1a)과 제2도의 탑(1) 사이의 높이 차는 개략적으로 도시한 것보다 더 크다. 제1도에 해당하는 제2도의 부분은 동일 참조번호를 가진다.
제3도는 원형 단면을 가지는 탑의 단면 위의 노즐의 분포의 실제 적용을 도시한다. 탑은 약 12m의 지름을 가지며, 약 1m의 피치를 가지는 정방형 격자의 각 평면에 약 100개의 노즐을 안쪽으로 수용한다. 분포는, 미세하게 분할된 액체(6)가 각 격자점에서 어떻게 뿌려지는지를 설명하는, 원(31)에 의해 표시된다. 제3(a)도는 제2도의 평면(81)(83)에서의 노즐의 분포를 도시하고, 제3(b)도는 평면(82)(84)에서의 상당하는 노즐의 분포를 도시한다.
기체의 작은 부분이 벽을 따라 탑을 통하여 거의 직선으로 통과할 가능성을 피하기 위하여, 제4도의 노즐분포가 고려될 수 있다. 여기에서, 전체 탑원주는 안쪽으로 방향지어지고, 반원으로 액체를 뿌리는 노즐(9)이 갖추어져 있으며, 탑내에서의 노즐(9)의 분포는 이에 맞춰 조절되어진다.
도시된 것처럼, 그 원형은 완전히 규칙적으로 되지는 않으며, 다음 평면에서의 노즐의 분포는 이론적으로 기대되는 것으로부터 약간 벗어나는 방법으로 조정되어져야 한다.
제5도는 두 인접한 평면에서의 노즐(9)이 각각에 관하여, 어떻게 배열되어지는지와, 미세하게 분할된 액체가 제3도의 모형을 통해 비스듬하게 가상 수직구간을 통하여 공급되는 것을 보다 상세히 도시한다. 본 발명의 이해를 쉽게하기 위해서, 수평면의 거리에 관련한 수직방향의 거리를 증가시키는 것에 의해 축척이 무시되었다.
평면(81)의 노즐(51)로부터 미세하게 분할된 액체가 유동(61)내로 들어온다. 평면(82)의 노즐(52)로부터 반대의 유동(62)내로 들어온다. 유동(61)(62)은 유동(521)(522) 사이 뿐만아니라 유동(511)과 (512) 사이의 각도 각각 20°이하이며, 바람직하게는 10°이하이며, 기체의 주유동방향에 수직인 평면에 대하여 대칭이며, 유동의 주요부가 그 안에 위치하는 경계를 나타내는 지시된 유선인(511)(512)(521)(522)에 의해 한정되는 것은 아니다. 유동은 상호간에 부분적으로 간섭하며, 실질적으로 같은 크기인 경계가 선(66)에 의해 지시되어진다. 그러나, 여기에서 물방울 유동밀도는 실질적으로 중앙부보다 작다.
제6도는 선65를 따라 취해진 단면에서 제5도에서의 물방울 유동의 밀도분포의 보기를 보여준다.“작은 물방울 유동밀도”는 단위면적당 질량유동을 의미한다. 이 도면으로부터 각각의 거리의 증가와 함께 유동의 연속적인 감소가 이루어진다는 것을 알 수 있다. 전술한 것처럼, 선(66)은 각 물방울 유동이 두드러진 영역의 경계를 지시한다.
본 발명에 따르면, 평면‘81’과‘82’사이의 거리는, 경계선(66)에서의 물방울 유동밀도(61)(62) 양자가 각각의 평면(81)(82)에 근접하여 존재하는 최대값의 10% 밑으로 떨어질 정도로 미세하게 분할된 액체의 분포에 적용되어져야 한다. 그러나, 본 발명의 이점의 최적의 이용을 위해서, 평면‘81’과‘82’사이의 거리는 너무 크게 되지 않아야 할 것이다. 그러므로, 물방울 유동밀도(61)(62)는 경계선(66)에서의 최대값의 0.01%를 초과해야 할 것이며, 바람직하게는 최대값의 0.1%를 초과하여야 한다.
제7도는 사각단면을 가지는 탑의 단면위로의 노즐(9) 분포의 실제 응용을 나타낸다. 사각형은 약 12.4m의 변을 가지며, 약 1.2m의 피치를 가지는 사각 격자모양의 각 평면에 약 100개의 노즐을 내부에 수용한다. 분포상태는 미세하게 분할된 액체(6)가 각 격자점에서 어떻게 분사하는지를 예시하는 원(71)에 의해 지시되어진다. 따라서, 제7(a)도는 제2도에서의 평면‘81’과‘83’의 노즐(9)의 분포를 나타내며, 제7(b)도는 평면‘82’와‘84’의 해당노즐을 나타낸다. 제7도는 사각 단면이 이론적인 소정의 규칙적인 격자로부터의 임의의 이탈을 수반할 필요가 없다는 것을 보여준다.
제8도는 기체가 접촉구간(4)을 통하여 어떻게 흐르는지를 개략적으로 보여준다. 유선(11)은 노즐(9) 둘레로 굽이쳐 흐른다.
제9도는 120°의 분사 맞꼭지각을 가지는 몇몇의 노즐(9d)(9a)둘레의 액체 물방울의 분포를 개략적으로 나타낸다. 제9(a)도에는, 몇몇의 선형 분사노즐(9d)이 각각 120°의 중간각을 가지는 두개의 선형 커튼을 생성하는 것을 도시한다. 평면(81-84)이 동일 높이상에서 한 쌍이거나, 기체가 후자의 평면으로부터의 액체를 먼저 만나도 좋다는 것을 알 수 있을 것이다. 제9(b)도에서는, 중공 원추형의 노즐(9a)을 적용할 때의 같은 형이 도시되어진다. 이 설계에서는, 완전 대칭으로부터의 이탈을 조절하기 위한 액체 물방울 유동사이의 거리에서의 각 쌍의 차이를 받아 들이는 것이 유리하다.
제2도에서의 장치는 하기와 같이 작동한다. 기체는 유입구(2)를 통하여 접촉구간(4)으로 탑(1)에 들어간다. 기체는 노즐(9)을 가지는 제1평면(81)의 부근으로 갈때까지 수직으로 상승한다.
노즐(9)을 통하여, 액체(6)는 10-15m/s의 비율로 기체내로 수평으로 분사되어진다. 기체는 미세하게 분할된 액체에 의해 작용되어지고, 동일 평면(81)의 노즐(9)사이의 중간의 반대방향으로 흐르는 다른 기체를 마주칠 때까지 거의 수평인 방향으로 비말동반한다.
여기서 액체물방울은 노즐(9)에 근접할 때보다 실질적으로 낮은 물방울 유동밀도를 가지므로(증가된 길이와 함께 커진 용적에 걸쳐 자연적으로 뿌려지기 때문), 기체는 다음 평면(82)을 향하여 윗방향으로, 이 제2평면의 노즐(9) 반대편으로, 액체 물방울 사이를 통과한다. 평면(81)에서의 세척액의 충격에 의해 응집되는 기체유동은 이 노즐(9)에 의해 기체내로 분사되는 액체물방울의 충격에 의해 뿌려지게된다. 또한, 기체는 인접 노즐(9)로부터의 액체물방울에 의해 비말동반하는 기체를 마주치기전까지, 수평으로 흐른다.
이러한 공정은 평면(83)에까지 통로에서 반복되어진다. 반복되는 편차와 교대의 가속과 감속에 의해, 기체와 액체사이의 강력하고 효율적인 상호작용이 발생한다.
미세하게 분할된 물방울의 형태로 기체에 의해 비말동반하는 액체는 작은물방울 분리기(10)에서 분리되어진다.
도관(19)을 통하여, 일부의 액체가 다음의 처리과정동안 배수되어지고, 신선하거나 재생성된 액체가 필요한만큼 도관(18)을 통하여 공급되어진다.
[다른 실시예]
본 발명에 따른 방법은 물론 상술한 실시예로 제한되지 않지만, 별첨의 특허청구범위의 범주내에서 몇몇의 다른 방법으로 변형되어도 좋다.
상술한 것처럼, 다양한 설계의 노즐이 사용되어도 좋다. 또한, 노즐은 많은 다른 방법으로 배열되어도 좋다. 등변등각의 격자가 바람직하지만, 이로부터의 일탈도 쉽게 생각할 수 있다. 삼각 또는 마름모꼴 격자가 좋은 결과를 줄 수도 있다. 다른 이점이 삼각격자에 배열된 노즐을 가진 모든 다른 평면과 육각형 격자에 배열된 노즐을 가진 모든 다른 평면에 갖추어질 수 있다.
더우기, 본 방법은 물론 오염된 기체를 청정화하거나 고온기체의 냉각 이상으로 쓰일 수 있다. 기체가 미세하게 분할된 액체와 접촉되어지는 대부분의 환경에 적용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 기체가 미립자의 분리나, 기체 오염물질의 흡수 또는 기체의 냉각을 위해 미세하게 분할된 액체와 서로 접촉되고, 미세하게 분할된 액체는, 규칙적인 배열로, 우산형 셸이나 선형 커튼의 형태로 공급되어지며, 기체의 주 흐름방향에 수직인 둘 또는 그 이상의 평면으로 뿌려지며, 미세하게 분할된 액체의 상당부는, 기체의 주유동방향에 수직인 평면에서의 속도 구성요소가 기체의 주유동방향에 반대되거나 평행인 속도 구성요소보다 클 정도로 공급되어지는 오염된 기체의 청정, 또는 고온기체의 냉각, 또는 오염된 기체의 청정과 고온기체의 냉각을 위한 방법에 있어서, 기체가 오염된 기체의 주흐름방향에 수직인 방향에서 기체상의 액체에 의해 움직이는 충격운동에 의해 번갈아서 응집되거나 뿌려질 정도로 미세하게 분할된 액체를 공급하는 것과, 기체유동의 실질적인 균등화가 평면사이에서 발생되지 않을 정도로, 미세하게 분할된 액체가 공급되어지는 인접한 평면사이의 직교거리를 조절하는 것과, 기체의 유동방향에의 하류에 위치한 평면에서, 유동기체가 상류에 인접위치한 평면에 공급되는 액체의 충격운동에 의해 응집되어지는 것이 발생할 정도로 인접평면에의 액체의 공급을 조정하는 것을 특징으로 하는 오염된 기체의 청정, 또는 고온기체의 냉각, 또는 오염된 기체의 청정과 고온기체의 냉각을 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 다른 평면에 공급되는 작은 물방울의 인접한 반대의 유동사이의 겹침이, 각 유동에서의 미세하게 분할된 액체의 유동의 밀도가 공급점으로부터 관련된 거리에서의 최대밀도의 0.01%와 10%사이인 점에서 두 작은 물방울 유동에 균일한 밀도를 제공할 정도로, 미세하게 분할된 액체가 공급되는 인접평면사이의 직교거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 오염된 기체의 청정, 또는 고온기체의 냉각, 또는 오염된 기체의 청정과 고온기체의 냉각을 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 다른 평면에 공급되는 작은 물방울의 인접한 반대의 유동사이의 상호작용이 공급점사이에 바로 인접한 영역에의 이러한 대부분의 작은물방울 유동사이에서 발생되지 않도록, 미세하게 분할된 액체가 공급되는 인접 평면사이의 직교거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 오염된 기체의 청정, 또는 고온기체의 냉각, 또는 오염된 기체의 청정과 고온기체의 냉각을 위한 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기체의 주 유동방향에 수직인 평면에 대해 대칭으로 20°의 각도내에 들어가는 방향으로 대부분의 미세하게 분할된 액체를 공급하는 것을 특징으로 하는 오염된 기체의 청정, 또는 고온기체의 냉각, 또는 오염된 기체의 청정과 고온기체의 냉각을 위한 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기체의 주 유동방향에 평행한 대칭축을 가지고 90°에서 180°의 맞꼭지각을 가지는 중공원추형태와, 반대의 평행 분사를 위해 인접평면의 노즐을 배치함에 의해 대부분의 미세하게 분할된 액체를 공급하는 것을 특징으로 하는 오염된 기체의 청정, 또는 고온기체의 냉각, 또는 오염된 기체의 청정과 고온기체의 냉각을 위한 방법.
  6. 오염된/또는 고온기체를 위한 유입구(2)와, 청정화된/또는 냉각기체를 위한 배출구(3) 및, 그 사이에 배치되어지고, 기체가 통과하여 흐르며, 우산형 셸이나 선형커튼의 형태로 미세하게 분할된 액체를 분할하기 위한, 공급수단(9,9a,9d)이, 기체의 주유동방향(41)에 수직인 평면의 속도성분이 기체의 주유동방향(41)에 반대되거나 평행인 속도성분보다 클 정도로 상당한 양의 미세하게 분할된 액체를 공급하도록 적용되어지고, 기체가 기체의 주유동방향(41)에 수직인 방향으로 기체상의 액체에 의해 생기는 충격운동에 의해 교대로 뿌려지고 응집될 정도로 미세하게 분할된 액체를 공급하도록 적용되어지며, 기체의 주유동방향(41)에 수직인 둘 또는 그 이상의 평면(81-84)에 규칙적인 격자모형으로 배치되게 배열되어지는 접촉구간(4)을 포함하는, 전술한 특허청구범위의 어느 한항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서, 공급수단(9,9a,9d)을 가지는 인접한 평면(81,82)사이의 직교거리가 기체유동의 균등화가 평면사이에서 발생되지 않을 정도로 작은 것과, 인접한 평면(81,82)의 공급수단(9,9a,9d)이, 기체의 유동방향에의 하류에 위치하는 평면(82)에서, 유동기체가 상류에 인접위한 평면(81)에 공급되는 액체의 충격운동에 의해 응집되어지는 곳에 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 오염된 기체의 청정, 또는 고온기체의 냉각, 또는 오염된 기체의 청정과 고온기체의 냉각을 위한 장치.
  7. 제7항에 있어서, 인접한 평면(81,82)사이에서의 직교거리가 인접 격자점이나 각 평면의 인접선사이에서의 직교거리보다 작은 것과, 공급수단(9,9a,9d)을 가진 인접 평면(81,82)사이의 직교거리가 1m보다 작은것을 특징으로 하는 오염된 기체의 청정, 또는 고온기체의 냉각, 또는 오염된 기체의 청정과 고온기체의 냉각을 위한 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 공급수단(9,9a)은 삼각형, 사각형, 또는 육각형으로 구성된 격자형태로 배열된 원형 분사노즐인 것과, 인접한 평면(81,82)의 격자형태는, 기체의 주유동방향에서 보듯이, 하류에 위치한 평면(82)의 격자점이 상류에 바로 인접하여 위치한 평면(81)의 인접 격자점 사이의 선에 의해 생성되는 다각형의 무게중심에 바로 반대방향에 위치할 정도로 엇걸려지는 것을 특징으로 하는 오염된 기체의 청정, 또는 고온기체의 냉각, 또는 오염된 기체의 청정과 고온기체의 냉각을 위한 장치.
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