KR100287970B1 - 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치는 종류에 따라 살수탑형, 충진탑형, 관다발형으로 분류되며 이는 기존의 단일 기능을 갖고 있는 세정탑에 비해 세 가지 이상의 복합기능을 갖고 있는 세정탑으로서, 효율 향상 및 설치 면적 감소와 높은 효율로 어떠한 조건에서도 균일한 성능을 발휘할 수 있으므로 설계 및 제작 표준화를 가능케 하여 제작비용을 절감할 수 있고, 세정수를 여과 후 전량 재사용 함으로써 폐수의 배출이 전혀 없는 구조로 수질 보전 및 유지에 기여하며, 아울러서 관리비용이 저렴하게 든다.

Description

오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치

본 고안에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치는 오염가스의 오염물질을 세정수에 용해시켜 정화 처리하는 장치로, 더욱 구체적으로 설명하면, 정화 효율과 운영 효율의 일장일단의 관계를 유수식 세정장치와 가압수식 세정장치를 적절하게 조합하여 상보적 관계를 유도하여 효율을 향상시키고 세정수를 정수 처리하여 순환하므로 대기 환경 및 수질 환경에 기여하는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치에 관한 것이다.

종래의 유수식 세정장치는 자연압 상태의 세정수 흐름에 오염가스를 접촉시키는 방법으로 세정수를 비산시키는 방식에 따라 S형 가이드 베인 통과 전과 후의 기압차에 의해 세정수를 비산시키는 S형 가이드 베인식, 회전차에 의해 세정수를 비산시켜 오염가스와 세정수(이하 '기액'이라 한다)를 접촉시키는 로터리식, 오염가스의 유속에 의해 세정수를 흡입 비산시키는 분수식, 나선 가이드 하부가 세정수에 잠기고 그 사이로 오염가스를 유도하여 회전시켜 세정수에 반복적으로 접촉시키는 나선 가이드 베인식이 있다. 이와 같은 유수식 세정장치는 운전비가 적게 드는 반면에 기액 접촉 효율이 낮다는 문제점이 있다.

종래의 가압수식 세정장치는 강제적으로 기액 접촉 기회를 높이는 방법으로 세정수를 가압하여 살수하는 방식에 따라 세정수를 가압하여 단순 살수하는 단순 살수탑식, 단순 살수에 원심력 집진 기능을 가미한 원심 살수탑식, 오염가스가 흐르는 관에 목을 만들어 이곳에 다량의 세정수를 고압으로 살수하는 벤츄리 스크라바(Venturi Scrubber)식이 있다. 상기 가압수식 세정장치는 목부 형성에 따른 기체이동 압력손실의 증가로 인한 배기 송풍기의 동력증가 및 다량의 고압 살수를 위한 살수 펌프의 동력증가 및 용수사용량의 증가로 비경제적이라는 문제점이 있다.

또한, 종래의 가압수식 세정장치 중 충진탑(Packed Tower)식이 있는데, 상기 충진탑식은 기체의 흐름에 대한 압력손실을 감소시켜 저압의 소량 살수를 목적으로 처리장치 내에 공극이 매우 큰 충진재를 충진한 후 이곳에 세정수를 살수하여 오염가스와의 접촉기회를 증가시켜 효율을 향상시키는 방식이다.

상기 충진탑은 상대적으로 정화효율이 우수하다는 이점 때문에 최근에 많이 사용되고 있는 추세인데, 고농도 및 고온의 함진 가스에 대한 충진층 폐쇄 등의 문제점으로 내구수명의 단축과 그로 인한 충진재의 빈번한 교채가 필요하다는 단점이 있으며, 함진 가스에 대한 적응 가능성이 있는 상기 단순 및 원심 살수탑, 벤츄리 스크라바 등은 효율 및 세정수의 오염에 따른 노즐의 막힘, 압력 손실의 증가 등의 유지관리상 문제점이 있다.

본 고안의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기 유수식 세정장치에서 운전비가 작게 드는 장점을 이용하고, 비효율적인 세정수와 오염가스의 접촉을 향상시키는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 상기 가압수식 세정장치에서 오염가스와 세정수의 접촉 효율의 장점을 이용하고, 동력의 증가에 따른 관리비용의 증대로 경제적 비효율성을 개선시키는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 상기 가압수식 세정장치 중 충진탑에서 오염가스와 세정수의 접촉 효율 상의 장점을 이용하고, 고농도 및 고온 함진 가스의 적응력의 향상과 노즐의 막힘, 압력 손실의 증가 등의 유지관리상의 문제점을 해결하기 위함이다.

본 고안의 아직 다른 목적은 오염가스와 세정수의 접촉으로 오염물질이 함침(含浸)된 세정수를 여과 후 전량 재사용함으로써 폐수 배출이 전혀 없는 구조로 대기오염물질 제거에 따른 2차 수질오염 문제를 해결하기 위함이다.

본 고안의 이러한 목적은 여과기를 도입하므로써 종래의 여러 가지 방식을 하나의 단일장치에 복합적으로 설치 가능하게 되어 오염가스 제거 성능의 향상 및 장치 설비비와 유지 관리비가 감소되는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치를 제공하는 것이다.

본 고안에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치를 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예들에 의하여 그 특징 및 장점들을 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

도1은 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치의 부분 절단된 개략도.

도2는 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치의 정화기 단면도로서,

a)는 정면에서 본 개략적인 종단면도

b)는 동류 살수장치의 살수상태를 도시한 부분 절단 종단면도

c)는 원심 살수장치의 살수상태를 도시한 개략적인 횡단면도

도3은 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치의 다른 실시예를 도시한 개략적인 종단면도.

도4는 도3의 A부분의 부분 확대 단면도.

도5는 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치 하부처리실확대 단면도.

도6은 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치 여과부의 결합도.

도7은 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치 여과부의 작동 설명도로서,

a)는 여과시의 종단면도이고 b)는 탈수시의 종단면도이다.

도8은 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치의 몸통부흡 수실이 변형된 또 다른 실시예를 도시한 종단면도.

도9는 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치의 몸통부흡 수실이 변형된 제3실시예를 도시한 종단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1. 정화기 2. 여과기

11. 동류살수장치 12. 원심살수장치

13. 몸통부 흡수실 14. 하부처리실

21. 여과부 22. 송출펌프

G. 오염가스 L. 세정수

C. 냉각수

본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치는, 도1에 도시된 바와 같이, 오염가스가 유입되고 정화 처리되는 정화기(1)와, 상기 정화기(1)에서 배출되는 오염된 세정수를 여과시켜 다시 상기 정화기(1)로 공급하는 여과기(2)로 구성된다. 상기 정화기(1)는 오염가스가 유입되며 오염가스 진행 방향으로 세정수를 살포하는 나선형 구조의 동류살수장치(11), 상기 동류살수장치(11)에 연결되고 유입된 오염가스가 원운동을 하면서 흐르도록 세정수가 살포되는 원심살수실(12), 상기 원심살수실(12)의 하단에 연결되며 오염가스와 세정수가 하방으로 흐르도록 하향 연장된 몸통부흡수실(13), 상기 몸통부흡수실(13) 하단에 설치되며 세정수와 오염가스가 분리되며 오염가스는 정화되어 배출되는 하부처리실(14)을 포함한다. 상기 여과기(2)는 상기 정화기(1)의 하부처리실(14)의 하부에서 배출되는 미세한 먼지 입자가 함침된 오염된 세정수를 여과하는 여과부(21)와 상기 여과부에서 여과 처리된 세정수를 상기 정화기로 다시 송출시키는 송출펌프(22)를 포함한다.

상기 정화기(1)의 상기 동류 살수 장치(11)는, 도2(a),(b)에 도시된 바와 같이, 오염가스가 유입되며 나선형으로 하향으로 연장되는 가스유입관(111)과, 상기 가스유입관(111)의 연장방향을 따라 일정 간격으로 배치되며 살수배관(112)에 연결된 다수의 분사노즐(113)로 구성되며 상기 분사노즐(113)의 분사공은 가스 유동과 같은 방향, 더욱 구체적으로 설명하면 가스유동 방향에 접선으로 분사되도록 배치된다.

상기 원심 살수실(12)은, 도2(a),(c)에 도시한 바와 같이, 세정수 공급간(121)과 고압공기공급관(122)이 연결되어 일정각도로 경사지게 배치되는 다수의 미세분사노즐(123)과 수직 하방으로 배치되는 하방살수노즐(124)로 구성이 되고, 상기 미세분사노즐(123)의 경사각도는 상기 원심살수실(12) 표면형상의 가상 법선에 대략 20˚로 배치되나 필요에 따라서는 이보다 크거나 작은 각도로 배치될 수 있음은 물론이다.

상기 몸통부흡수실(13)은 종방향으로 일정길이가 연장된 원통으로서, 도3에 도시된 바와 같이, 중공의 파이형태의 다수의 관이 묶인 2단의 관다발(131)이 내설되고 상기 관다발 각각의 상단에는 이물질 제거용 타공판(132)이 설치되고, 외부로 상기 관다발층(131)의 각각의 하부와 상부의 위치에 냉각수 유입관(133)과 유출관(134)이 연결된다.

상기 몸통부흡수실(13)의 하단에는 망입형 유수장치(135)가 설치되고, 유체의 유동로를 S자 형으로 유도하는 S형 가드 베인( S-type guard vain)(135')과 상기 S형 가드 베인 끝단에는 유수를 세분시키는 유수분산용망(135'')으로 구성된다.

상기 하부처리실(14)은 세정수가 충액되고 오염된 슬러지가 침전되는 하부의 침전실(141)과, 오염가스와 세정수를 분리시키는 기액분리부(142)와, 상기 기액분리부에서 분리된 세정수를 중화 처리한 뒤 회수하는 회수부(143)와, 기액분리된 오염가스를 정화시켜 배출하는 정화부(144)로 구성된다.

상기 하부처리실(14)의 침전실(141)은, 도5에 도시된 바와 같이, 오염된 세정수의 슬러지를 침전시켜 배출하기 용이하게 상광하협의 구조로 하부에 배수관(1411)이 연결되고, 상기 배수관은 상기 여과기(2)로 직결된다.

상기 기액분리부(142)는 연무제거와 기액분리를 겸하는 연무제거장치(1421)와, 상기 연무제거장치 하단의 물받이(1422)와, 상기 물받이 하단에 배수관(1423)이 연결되어 타단이 충액된 세정수에 수장되며, 기액분리의 대부분은 상기 망입형 유수장치(135) 외부에서 비중이 큰 함침 세정수가 낙수 하는 형태로 이뤄진다.

상기 회수부(143)는 상기 몸통부 흡수실 하부로 도입 연결된 중화제 살수노즐(1431)과, 상기 망입형 유수장치(135) 외부에 위치하는 중화실(1432)과, 상기 중화실 하단에 회수배관(1433)이 연장되어 하향 개방된 정류통(1434) 내부로 도입되어 중화 처리된 세정수를 유도하는 구조를 갖는다.

상기 정화부(144)는 상기 망입형 유수장치(135) 상방으로 기액분리를 겸하는 상기 연무제거장치(1421)와, 상기 연무제거장치 상방으로 최종적으로 오염물질을 흡착하는 흡착층(1441)과, 상기 흡착층 상방으로 흡착 처리된 청정가스를 배기펜(1442)에 의해 외부로 배출하는 배기구(1443)로 구성된다.

상기 여과부(21)는, 도6에 도시한 바와 같이, 오염된 세정수가 유입되는 유입구(211), 상기 유입구와 연결된 3방 벨브(212), 상기 3방 벨브를 조작하는 벨브 조작 헨들(213), 상기 3방 벨브(213)에 연결되는 여과본체(214), 상기 여과본체 상단에는 압축공기 유입구(215)와 하단으로 유출배관에 설치되는 볼 벨브(216), 상기 볼 벨브에 연결되는 여과 처리된 세정수의 유출구(217)가 연결되는 구조를 갖는다.

상기 여과본체(214)는, 도7에 도시된 바와 같이, 유입된 함침 세정수를 여과하는 2중의 여과망(2141)과, 상기 압축공기 유입구(215)를 통해 유입된 압축공기에 의해 팽창되어 여과후 남은 슬러지를 탈수시키는 고무 튜브(2142)로 구성된다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치는 오염가스의 종류에 따라 상기 몸통부흡수실(13) 내부의 구조가 변경된다.

상기 몸통부흡수실(13)이 변형된 다른 실시예로, 도8에 도시한 바와 같이, 상기 몸통부흡수실(13)은 2개의 살수 배관(136)에 연결되어 하향으로 배치되는 2개의 분무 노즐(137)이 구성된다.

제3실시예로, 도9에 도시한 바와 같이, 상기 몸통부흡수실(13) 내부로 충진재(138)가 충진되어 기액 접촉 시간을 연장하고 하단에서 상기 충진재(138)를 지지하는 쇄철망(139)으로 구성된다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치의 일련된 처리 과정 및 기능을 실시예별로 이하 상세히 설명한다.

상기 동류살수장치(11)로 유입되는 오염가스는 상기 분사 노즐(113)에 의한 동류 분사로 1차 제진 및 고온가스에 대한 냉각이 이뤄지고, 상기 과정에서 처리된 오염가스는 상기 원심살수실(12)로 이동하여 상기 미세분사노즐(123)과 하방살수노즐(124)의 분사로 하방 나선이동을 하며 함침이 이뤄진다.

상기 처리 과정을 거친 오염가스는 상기 몸통부흡수실(13)로 유입되어 세정 흡수 처리되어 상기 하부처리실(14)로 이동하며 오염가스의 종류에 따라 실시예 별로 처리 과정이 상이한데, 오염가스의 종류 별로 그 실시예들의 처리과정은 후술하기로 한다.

상기 처리과정을 거친 오염가스와 세정수는 상기 중화제 살수 노즐(1431)에 의한 중화액이 살수되고, 상기 배기펜(1442)의 흡입작용으로 상기 망입형유수장치(135)를 통해 세정수의 비산에 의한 기액 접촉 배기가 이뤄지며, 상기 유수분산용 망(135'')에 의해 미세하게 부서져 기액 접촉 효율이 높아진다.

상기 처리과정을 거친 오염가스와 함침 세정수는 상기 하부처리실(14)로 유입되어 기액 분리가 이뤄져 오염가스는 상기 정화부(144)로, 함침 세정수는 상기 회수부(143)로 이동된다.

상기 정화부(144)로 이동된 오염가스는 상기 연무제거장치(1421)로 유입되어 정화 처리되며, 일부 편승된 세정수는 상기 물받이(1422)를 통해 배수관(1423)으로 회수되고, 최종적으로 상기 흡착층(1441)에서 흡착이 이뤄져 상기 배기펜(1442)을 통해 청정가스가 외부로 배출되고, 상기 회수부(143)로 이동된 세정수는 상기 회수배관(1433)을 통해 하향 개방된 상기 정류통(1434)으로 유도되어 하방으로 회수된다.

상기 처리과정을 거친 함침 세정수는 상기 침전실(141)로 침전된 슬러지와 함께 상기 순환펌프(22)에 의해 상기 배수관(1411)을 통해 상기 여과부(21)로 유입되어 여과된 청정수가 상기 다수의 살수배관으로 다시 순환된다.

상기 오염가스를 크게 3가지로 분류할 수 있는데, 오염물질이 세정수와 반응하여 발열하는 잠재 발열가스용은 관다발형, 오염물질의 입자가 큰 함진 가스용은 살수형, 기액접촉 시간에 영향이 큰 오염가스는 충진재형이 선택된다.

관다발형은, 도3,4에 도시된 바와 같이, 상기 몸통부흡수실(13)로 오염가스(G)가 유입되어 상기 관다발(131) 내부로 오염가스가 흐르고, 상기 동류 살수 장치(11) 및 원심 살수실(12)에서 분사된 세정수(L)가 흘러 내려와 상기 관다발 내부벽으로 흐르며, 상기 관다발(131) 외부에는 하부에서 냉각수(C)가 유입되어 상부로 유출되어 세정수에 의한 오염물질의 함침과 냉각수의 순환에 의한 냉각이 이뤄진다.

살수형은, 도8에 도시된 바와 같이, 상기 몸통부흡수실(13)로 오염가스가 유입되고 상기 분무 노즐(137)에 의한 동류 살수가 이뤄져 세정수에 의해 오염 물질이 함침이 이뤄진다.

충진재형은, 도9에 도시된 바와 같이, 상기 몸통부흡수실(13)로 오염가스가 유입되고 상기 몸통부흡수실(13) 내부에 충진된 충진재(138)에 의해 오염가스와 세정수의 유동이 더디어져 기액접촉 시간이 연장되어 함침이 이뤄진다.

이상과 같이 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치는 가압수식 세정기능과 유수식 세정기능의 최적화로 오염가스의 정화효율이 매우 높고 유지비용을 절감할 수 있으며, 이로 인하여 설비면적을 줄일 수 있고 규격화에 의한 제작이 가능하다. 또한, 중화반응과 물리적 침강 및 별도의 여과와 탈수기능이 조합된 복합세정 장치로 세정수를 청정화하여 전량 재사용함으로써 2차 오염물질인 폐수의 배출을 차단한다.

따라서, 이와 같은 복합기능에 의해 작은 설치면적으로 유지비용인 적게 드는 본 발명에 따른 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치는 높은 효율의 정화능력을 가지며 대기 환경 보전 뿐만 아니라 수질환경 보전에도 기여하는 효과를 갖는 발명이다.

Claims (10)

1. 오염가스가 인입되는 가스 인입 덕트 내의 동류살수장치, 본체 인입구의 접선유입방향의 공압 및 액압을 미세분사하는 원심살수실, 살수장치 또는 충진층 또는 간접냉각 방식의 관다발 장치에 의한 몸통부흡수실, 상기 몸통부흡수실 하단에 유수분산용망이 설치된 S형 가이드 베인, 연무제거장치와 흡착층이 설치되고 중화반응 및 침전에 의한 세정기능을 포함하는 하부처리실, 상기 하부처리실 하단의 배출구와 직결된 여과기, 상기 여과기에서 처리된 세정수를 상기 살수장치들에 순환시키는 것을 특징으로 하는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치.
2. 제1항에 있어서, 동류살수장치는 오염가스 인입 덕트 내에 기액 동류 분사를 하여 1차세정 및 냉각기능을 하는 것을 특징으로 하는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치.
3. 제1항에 있어서, 원심살수실은 오염가스의 흐름에 저항을 줄일 수 있는 공압 또는 액압을 이용한 나선형으로 배치된 미세분사노즐을 특징으로 하는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치.
4. 제1항에 있어서, 관다발형의 몸통부흡수실은 내부로 유리관다발을 설치되어 상기 유리관다발 외부로 냉각수를, 내부로는 세정액막을 형성되는 것을 특징으로 하는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치.
5. 제1항에 있어서, 살수형 몸통부흡수실은 내부로 공압 또는 액압을 이용한 분무노즐을 설치하여 분무하는 것을 특징으로 하는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치.
6. 제1항에 있어서, 충진재형 몸통부흡수실은 내부로 충진재를 충진시켜 기액 접촉 시간을 연장시킨 것을 특징으로 하는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치.
7. 제1항에 있어서, S형 가이드 베인에 유수분산용망을 설치하는 것을 특징으로 하는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치.
8. 제1항에 있어서, 연무제거장치는 4조각으로 구획된 교류식 연무제거장치로 설치가 용이한 것을 특징으로 하는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치.
9. 제1항에 있어서, 하부 처리실은 함침 세정수의 슬러지가 침전되는 침전실, 기액접촉 배기후 기액을 분리시키는 기액분리부, 중화 처리된 세정수를 회수하는 회수부, 기액 분리된 오염가스를 정화시키는 정화부로 구성되는 것을 특징으로 하는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치.
10. 제1항에 있어서, 여과기는 2중 여과망에 의한 여과와 순환펌프의 진공압 및 압축 공기 가압에 의한 탈수기능을 특징으로 하는 오염가스 정화용 복합 세정 및 수처리장치.