KR100679186B1 - 대전된 액적 가스 세척 장치 및 방법 - Google Patents

대전된 액적 가스 세척 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

세척될 가스로부터 미립자 및 오염된 가스 모두를 제거하기 위해 전하량이 큰 액체 액적을 이용한 가스 세척 장치 및 방법은, 전기 전도 유도 전극(28)이 산재된 액체 시트(20)의 모서리(24)로부터 액적(22)을 방사시키는 살포 액체 시트 전극(20)을 갖는다.
가스 세척, 미립자, 전하, 전극, 액체 시트

Description

대전된 액적 가스 세척 장치 및 방법{CHARGED DROPLET GAS SCRUBBER APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 가스를 세척하기 위한, 특히 세척될 가스 내로 도입된 대전된 액체 액적의 효과를 통하여 세척될 공기 또는 다른 가스로부터 미립자 오염물 및 오염된 가스 모두를 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
많은 양의 공기 또는 다른 가스가 이용되고, 넓게는 2개의 종류, 즉 고체 및 액체 미립자로 분류되는 오염 물질과 독성 또는 산성 가스와 같은 오염 물질로 심하게 오염되는, 발전소에 이용되는 복수의 산업 공정 및 발전 공정들이 있다. 예를 들어, 오염 물질의 모든 종류는 화력발전소에서 석탄이 연소됨으로써 많은 양이 생성될 것이다.
대기 내에 처리된 공기를 재도입하기 전에, 개선된 오염 물질 제거 효율로 오염된 공기로부터 모든 종류의 오염 물질을 제거하기 위한, 개선된 장치 및 방법을 개발하고, 보다 실체적이고 신뢰성있으며 비용면에서 합당한 수단에 의해 그러한 목적을 달성할 강력하고 계속적인 필요가 분명히 있다.
출원인의 정보 공개 자료와 함께 출원된 특허에 도시된 대로, 적절한 정전기 대전 장치를 통하여 미립자를 포함한 가스를 통과시킨 다음 대전된 미립자의 전하에 반대되는 극성의 전하를 갖는 복수의 대전된 액체 액적을 세척될 가스 내로 도입시킴으로써 미립자가 먼저 정전기적으로 대전되는 방법에 의해 세척될 가스로부터 미립자를 제거하는 것은 가스 세척 기술 분야에 공지되어 있다. 이러한 방법에서, 미립자에 대한 가스 세척 공정은, 반대로 대전된 액적과 미립자 사이의 정전기 인력, 즉 액적-미립자 분리 거리의 제곱에 반비례하고, 전하 크기의 곱에 비례하는 단극-단극 인력의 효과를 통하여 진행되며, 그러한 힘은 액체 액적에 의해 미립자가 액적 내로 흡착되도록 끌어당긴다. 그 다음, 액적은 당해 기술 분야에 공지된 공정에 의해 수집된 미립자와 함께 기류에서 제거된다.
또한, 상기 특허에 도시된 대로, 그 미립자가 액적의 표면에 접촉하게 될 때, 기류로부터 수집된 오염 가스와 액적의 연속적인 통상의 제거가 수반되는 액체 액적에 의한 독성 또는 산성 가스의 흡착 공정에 의해 액체 액적의 도입을 통하여 흐름으로부터 오염된 가스를 제거하는 것도 당해 기술 분야에 공지되어 있다.
이는 미립자의 예비 정전기 대전을 위한 어떠한 요구사항도 사전에 방지하기 때문에, 세척될 가스의 기류로부터 대전되지 않은 미립자의 제거를 허용하는 장치 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 본 발명은 세척될 가스 내로 전하량이 충분히 큰 액체 액적의 도입을 통하여 이를 달성하고, 종래의 방법에 이용된, 대전된 액적과 대전된 미립자 사이의 단극-단극 상호 작용 대신에, 단극-쌍극자 상호 작용에 의하여 전혀 대전되지 않은 미립자의 고효율 미립자 수집을 달성하도록 충분한 수밀도를 갖는다.
본 발명에서, 큰 전하량의 각각의 액체 액적은 각각 대전되지 않은 근접한 미립자에서 전기 쌍극자 모멘트를 유도한다. 공지된 대로, 전기 단극과 유도된 근접 전기 쌍극자 사이에는 인력이 있다. 그래서 본 발명에서는, 미립자는 종래의 방법에서 이용된 장치에 작용하는 단극-단극힘에 의해서라기 보다는, 단극-쌍극자 힘에 의해 대전된 액적으로 당겨진다. 미립자가 대전되지 않기 때문에, 액체 액적에 의한 미립자의 수집은 액적의 크기를 변화시키지 않게 하여 액적의 수용량을 유도하는 쌍극자 모멘트의 크기를 감소시키지 않는다.
이하에 상세히 설명되는 것처럼, 단극-쌍극자 힘의 크기는 액적-미립자 분리 거리에 대해 상당히 상이하고 더욱 민감한 종속성을 가지며, 또한 종래 장치에 작용하는 단극-단극힘보다는 액적 전하 크기에 더욱 민감한 종속성을 갖는다.
그래서, 본 발명은 단극-쌍극자 힘의 이용을 통한 미립자 세척의 고효율을 이루기 위하여, 세척될 가스에서 적절하게 대전된 액체 액적의 수밀도 제공에 관련되는 요구사항을 충족하여야 한다.
그리고, 단위 체적당 충분한 액체 액적 표면 영역을 제공하고, 액체 액적에 의하여 오염된 가스의 요구 흡착량을 허용하도록, 세척될 가스 내에서 액체 액적의 적절한 수밀도 및 액적의 충분한 표면 영역을 제공함으로써 세척될 가스로부터 오염된 가스 제거의 충분한 효율도 달성될 수 있는 그러한 발명에 대한 요구가 있다. 이하에 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명은 액적과 미립자 사이의 단극-쌍극자 힘의 작용을 통한 미립자 수집의 고효율을 달성하는 적절한 동일 액적을 포함하여 이러한 요구를 충족한다.
액적 전하가 고갈될 경우에 그 수용량의 고갈이 발생하는 것보다는, 액적이 세척될 가스와 상호 작용할 때, 그러한 상호 작용 동안에 각각 액적의 미립자 수집 수용량을 유지하도록 액체 액적 전하 크기의 항구성을 유지할 수 있는 그러한 발명이 바람직하다.
그리고, 매우 높은 전압은 다른 바람직하지 못한 효과를 생성할 뿐만 아니라, 액적의 적절한 대전을 방해할 수 있는 공간 대전 효과를 포함하여, 액적 전하를 고갈시키는 것이 당연한 코로나 방전을 일으키기 용이하기 때문에, 예를 들어 약 60 KV 정도의 전압과 같이 정전기 침전 장치에 자주 요구되는 매우 높은 전압을 이용하지 않는 액체 액적의 요구 전하를 달성할 수 있는 그러한 발명에 대한 관련된 요구가 있다.
본 발명의 장치는 코로나 방전이 일어나지 않고, 액체 시트로부터 방사된 액적의 적절한 대전을 허용하도록 금속 유도 전극과, 유도 전극 어레이와 액체 시트의 어레이 사이에 존재하는 다만 20 KV의 정전기 포텐셜과, 액체 시트의 서리에서 유지될 수 있는 그러한 적절한 높은 전기장 힘의 간격으로 산재된 액체 시트의 모서리로부터 액적을 방사시키는 액체 시트 전극의 살포를 포함하여, 액적 생성 및 전하의 위치에 전극 형상을 이용하여 이러한 요구가 충족된다.
이하에 더욱 자세히 설명되는 바와 같이, 본 발명에 의한 다른 요구들은 단일 챔버에서 동시에 수행되는 미립자 및 오염 가스 세척 과정을 허용하는 것과, 송풍기 또는 세척 챔버를 통하여 세척될 가스를 이동시키는 다른 수단에 대한 것보다 강한 동력을 요구하지 않는 것과, 이러한 결과들이 낮은 액체-가스 비율로 달성되도록 허용하는 것을 제한없이 포함한다.
본 발명은, 세척될 가스로부터 미립자 및 오염된 가스 모두를 제거하기 위하여 대전된 액체 액적을 사용하고, 대전된 액적에 의해 대전되지 않은 미립자가 유도되는 대전된 액체 액적과 전기 액적 사이의 단극-쌍극자 인력에 의하여 대전되지 않은 미립자의 세척과, 반대 극성으로 대전된 액적 전하를 이용함으로써 사전에 대전된 미립자의 세척을 강화하는 것을 허용하며; 액적 생성 및 전하의 위치에 전극 형상을 갖는 일 실시예에서 상기 장치는 액적 전하를 고갈시킬 수 있는 코로나 방전의 발생이나 적절한 액적 전하를 위해 요구되는 전기장 세기의 생성을 방해하는 간섭이 발생하지 않고, 유도 전극 어레이와 액체 시트 전극의 어레이 사이에 다만 20 KV의 정전기 포텐셜과 액체 시트로부터 방사된 액적의 적절한 전하를 허용하도록 액체 액적의 모서리에서 유지될 수 있는 그러한 적절히 높은 전기장 세기를 포함하는 상기 액체 시트 전극에 평행하고, 전기 전도성 유도 전극이 산재된 액체 시트의 모서리로부터 액적을 방사하는 평행한 전도성 살포 액체 시트 구성 전극을 발생시키기 위한 수단을 포함하며; 이하의 상세한 설명과 같이 미립자 및 세척될 가스에 함유된 독성 또는 산성 가스에 대해 원하는 소정의 수집 효율에 의해 액체 액적의 양, 크기 및 대전 상태의 적합성이 결정되는 상기 방법은, 적절한 크기 및 적절한 대전 상태의 적절한 양으로 대전된 액체 액적을 생성하고, 세척될 가스로 대전된 상기 액적을 직접 혼합하는 단계를 포함하며; 상기 발명은, 단일 챔버에서 동시에 수행되는 미립자 및 오염된 가스 세척 과정을 허용하고, 세척 챔버를 통해 세척될 가스를 이동시키는 송풍기 또는 다른 수단보다 동력을 요구하지 않고, 이러한 결과들이 낮은 액체-기체 기류 비율로 달성되도록 허용한다.
도면에서, 본 발명의 양호한 일 실시예를 모두 도시한다.
도1은 정면도이다.
도2는 노즐 조립체의 평면도이다.
도3은 살포 액체 시트를 액적으로 분산시켜 방사하는 2개의 노즐 및 근접 유도 전극을 도시하는 확대 측면도이다.
도4는 도3의 방향에 수직한 방향으로부터 액체 시트를 액적으로 분산시켜 방사하는 2개의 노즐을 도시하는 확대 정면도이다.
도5(a) 및 도5(b)는 상기 유도 전극에 대하여 액체 시트 모서리의 2개의 상이한 상대 구조를 위하여, 모서리 부근의 하나의 액체 시트 사이에 연장되는 2개의 전기장 라인 및 2개의 근접 유도 전극을 정성적으로 도시하는 도면이다.
간결성을 위하여, 단지 1개의 노즐 세트 및 1개의 유도 전극 쌍이 본 도면에 도시된다.
유사한 도면부호가 유사하거나 대응하는 요소를 표시하는 도면들을 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예 장치의 주 요소들은, 세척될 가스가 도시되지 않은 팬 또는 다른 외부 구동력에 의해 수직 하향으로 유동하도록 하는 수직 챔버(10) 내에 내장되고 적어도 하나이며 일반적으로 다수인 평행 수평 튜브(14)를 포함하고, 각각은 노즐(18)의 열(16)을 갖고 각각의 노즐(18)은 도4에 가장 잘 도시된, 수직하게 이동하도록 방향 설정된 살포 액체 시트 전극(20)이 전도성 액체를 하향 방사하는 노즐 조립체(12)와 평행 수직면 유도 전극(28)의 어레이(26)이며; 각각의 상기 액체 시트 전극(20)은 액체 시트가 개별 액체 액적(22)이 되도록 충분히 분리될 때 그 모서리(24)로부터 주로 하향으로 충분한 양의 액체 액적(22)을 방사하고, 상기 유도 전극(28)은 튜브(14) 및 액체 시트 전극(20)의 아래로 평행하게 위치되며, 상기 유도 전극(28)은 상기 액체 시트 전극(20)판들 사이에 동일하게 이격되고, 노즐 조립체(12) 및 어레이(26)의 수직 관련 위치 설정은 액체 시트 전극(20)이 유도 전극(28)의 각각의 상부 모서리(32)와 교차하는 수평판(30)의 부근 또는 아래에 위치된다.
유도 전극(28)에 고압을 제공하기 위하여, 유도 전극(28)의 어레이(26)는 전기 부싱(36)을 통하여 챔버(10)의 외부로 연장하는 전기 커넥터(34)에 의해 도시되지 않은 종래의 고압원에 연결되고, 챔버(10) 내의 부싱(36)의 표면의 일부가 세척될 가스의 이슬점 온도보다 높은 약 섭씨 5도의 온도로 유지되고 부싱(36)은 세척될 가스 내의 미립자에 의한 오염으로부터 부싱(36)을 보호하기 위해 차폐체(38)로 둘러싸인다. 부싱(36)의 요구되는 가열은 차폐체(38)의 내부에 장착된 (도시되지 않은) 전기 히터에 의해, 또는 차폐체(38) 내로 분사된 건조하고 온난한 가스의 이용에 의해 실행될 수 있다. 글레이즈 전류가 유동을 일으키는 것에 의하여, 부싱(36)의 표면 상에 저항성 글레이즈를 이용함으로써 전기 가열이 제공될 수 있다. 이슬점보다 높은 약 섭씨 5도로 부싱(36)을 가열하는 목적은 부싱(36)의 표면 상에 액체의 응축을 방지하는 것이고, 응축은 전기 커넥터(34)로 운반된 고압의 단 락을 일으키는 경향이 있다.
중공인 튜브(14)는, 액체 시트 전극(20)의 유지와 액체 시트 전극(20)의 모서리(24)로부터 방사된 액적(22)의 연속적인 생성을 위한 가압 전도성 액체를 연속적으로 제공하도록, 액체 공급 튜브(40)를 통과하여 이하에 더욱 상세히 설명된 대로, 전도성 액체의 가압된 공급원, 바람직하게는 펌프(42)에 의해 구동되는 재순환 액체에 연통된다.
액체 시트 전극(20)의 모서리(24)에서 방출되는 액적(22)을 대전시키기 위한 수단은, 도5(a) 및 5(b)에 도시되는, 전기장 라인의 군집에 결과로서 생성되고 모서리(24) 부근의 액체 시트 전극(20)과 유도 전극(28) 사이로 연장되며 모서리(24) 부근에 존재하는 높은 전기장 세기에 의해 제공된다. 액체 시트 전극(20)의 모서리(24)로부터의 방사 중에 액적(22)은 이러한 높은 장의 세기에 노출된다. 출원인의 수의 계산은 모서리(24)가 근접 유도 전극(28) 사이 영역의 상부 반부 내에 위치될 경우에, 모서리(24) 부근의 최대 최적의 전기장 세기가 달성될 것을 나타낸다. 대전된 액적(22)의 연속적인 방사를 위해 요구되는 전기 전류는 노즐 조립체(12) 및 챔버(10)가 접지된 상태로 노즐 조립체(12)로부터 액체 시트 전극(20)을 통하여 흐른다.
공정은 이하에 상세히 설명될 대전 액체 액적에 의하여 미립자 및 오염된 가스의 수집 이후에, 종래의 충돌 분리기(44) 및/또는 종래의 미스트 제거기(46)에 의해 세척될 가스의 유동 기류로부터 제거된다. 상기 액체가 펌프(42)의 작동에 의해 액체 공급 튜브(40)를 통하여 노즐로 회수된 후에, 분리기(44) 및/또는 미스 트 제거기(46)에 의해 수집된 액체는 이후에 섬프(48)에 수집되고, 그 후에 여과기(50)를 통해 여과되며, 펌프(42)는 노즐 조립체(12)로 액체 유동의 압력의 제어를 허용하도록 제어 가능한 출력압을 갖는다.
양호한 실시예의 기능적 수단의 상세한 설명
바람직한 실시예에서, 가압된 액체 수단을 구성하는 섬프(48), 펌프(42) 및 액체 공급 튜브(40)는 제어 가능한 액체압으로 가압된 액체를 제공하는 공급원이 된다.
충분한 양의 액체 액적(22)을 방사하기 위하여 상기 가압된 액체 수단에 연결된 액적 생성 수단은 노즐(18)의 노즐 조립체(12) 및 노즐(18)로부터 방사된 액체 시트 전극(20)에 의해 제공되며, 액체 시트 전극(20)은 액체 시트 전극(20)의 모서리(24)에서 충분한 양의 액적(22)을 방사한다.
상기 액적 생성 수단과 연통하는 액적 대전 수단은 유도 전극(28)의 어레이(26)로의 커넥터(34)에 의해 연결된 도시되지 않은 고압원의 조합과, 액체 시트 전극(20) 및 유도 전극(28)의 관련 구조 및 액적(22)이 방사되는 액체 시트 전극(20)의 모서리(24)에 있는 얻어진 높은 전기장 세기에 의해 제공된다.
액적(22)을 세척될 가스 내로 분사시키기 위하여 액적(22) 상에서 작동하는 분사 수단은, 가압된 액체 수단, 액적 생성 수단 및 세척될 가스 유동의 흐름 내의 액적 생성 수단의 존재의 조합에 의해 제공되어, 상당한 속도로 액적(22)을 세척될 가스 유동 흐름 내에 분사하도록 한다.
상기 액적이 상기 가스와 상호 작용된 후에 세척될 상기 가스로부터 상기 액적을 제거시키고 상기 액적 내에 함유된 액체와 함께 수집되도록 세척될 상기 가스 및 상기 가스로 분사된 액적(22)과 연통하는 액적 제거 수단은 종래의 충돌 분리기(44) 및/또는 종래의 미스트 제거기(46) 및 상기 액적(22)으로부터 상기 액체를 수집하는 섬프(48)의 조합에 의해 제공된다.
본 발명을 위한 작동 매개 변수의 적절한 값을 설명하기 전에, 관련 물리학을 고려하는 것이 유용하다.
관련된 배경 물리학
출원인이 본 발명의 작용에 의한 공기 또는 다른 가스의 세척 중에 일어나는 공정의 모든 물리학적 변수를 정확하게 계산하거나 측정할 수는 없지만, 미립자 제거를 포함한 단극/쌍극자 상호 작용 및, 액체 액적 세척에 의한 독성이나 산성 가스의 제거를 위한 원형이 성공적으로 실험되었더라도, 대부분의 관련된 물리학은 적어도 일반적으로 공지되어 있다. 이것은 본 발명을 위한 적절한 작동 매개 변수 및 조건의 선택에 관련되기 때문에, 이러한 물리학을 고려하는 것이 유용하다.
본 발명은 가스 내의 전혀 대전되지 않은 미립자를 가스 내로 도입된 대전된 액체 액적으로 유인하고, 대전된 액적의 전기 단극장이 대전되지 않은 미립자 내의 쌍극으로 유도되는 단극/쌍극자 인력을 이용한다. 각각의 대전된 액적(22)은, 쌍극자 모멘트의 크기가 결정되고, 미립자의 형상 및 유전체 상수에 의하여 소정의 액적 전하 및 거리를 위하여 액적으로부터 거리의 제곱 이상으로 액적이 대전될 때 변화하며, 액적 부근의 오염된 미립자로 전기 쌍극자 모멘트가 도입될 단극 전기장을 갖는다. (균일한 장은 쌍극자를 구성하는 동일한 반대의 전하에 동일한 반대의 힘으로 작용하기 때문에) 균일한 전기장 내의 전기 쌍극자 모멘트 상에 알짜힘이 영(0)이라도, 이것이 미립자의 근접부에서 대전된 액적(22)의 전기 단극에 의해 유도된 미립자의 전기 쌍극자 모멘트 상의 힘을 위한 것이 아님을 용이하게 알 수 있다. 액적(22)의 전기 단극장은 미립자의 쌍극자 모멘트 상의 인력으로 작용하는 데, 이는 단극장의 세기가 단극의 액적(22)으로부터의 거리의 제곱에 반비례하여 변화한다는 사실과 미립자의 두께로 인하여, 단극 전하와 액적에 대면한 미립자의 측면에 유도된 쌍극자의 반대 극성 사이의 인력의 크기가 미립자의 반대 측면에 유도된 유사한 극성 전하와 단극 사이의 척력의 크기보다 약간 크기 때문이다.
대전된 액적(22) 상의 단극 전하에 의해 유도된 전기 쌍극자 모멘트를 갖는 대전되지 않은 미립자와 하나의 대전된 액체 액적(22) 사이의 인력의 크기가 액적 전하의 제곱에 비례하고, 미립자 크기와 비교하여 넓다고 추정되는 미립자와 액체 액적(22)의 중심 사이 거리의 5번째 동력에 반비례하는 것을 알 수 있다. (1973년 뉴욕주의 제이 윌리 엔드 선즈(J. Wiley & Sons)에서 출판된) 에이. 디. 무어(A. D. Moore)의 "정전기 및 그 적용"의 348쪽 §14.2.7의 식(11) 참조. 이러한 종속성은, (1.) 미립자 쌍극자 모멘트는 소정의 미립자 유전체 상수 및 형상을 위하여 미립자의 위치에서 단극 전기장의 크기에 소정의 상수배일 것이고, 전기장은 단극(액체 액적) 전하에 비례하고 단극/쌍극자 거리의 제곱에 반비례하고, (2.) 그러므로, 미립자 쌍극자 모멘트 및 미립자의 측면으로 유도된 각각의 반대 전하의 대응 크기는 액적을 향하여 대면하고 액적으로부터 이격되어서, 액적 전하가 분리 거리의 제곱 이상이 될 때 변화하고, (3.) 액적과 미립자 사이의 알짜인력의 크기는, 액적을 향하여 대면하는 미립자의 측면으로 유도된 반대 극성 전하 상의 액적 전하에 의해 작용하는 인력과, 액적으로부터 이격되는 미립자의 측면으로 유도된 유사한 극성 전하 상의 액적 전하에 의해 작용하는 척력 사이에서 상이해 질 것이고, 액적으로부터 약간 넓은 거리, 즉 미립자의 두께보다 약간 크기 때문에, 이는 다른 인력보다 약간 작으며, (4.) 간단한 대수학은, 그러한 힘들 사이의 차이점을 취하여, 액적/미립자 분리 거리가 미립자의 두께보다 더욱 크며, 알짜인력이 액적 전하의 제곱으로 변화하고 분리 거리의 5번째 동력에 반비례하여 변화하는 것의 추정을 도시하기 때문에, 제1 법칙으로부터 더욱 용이하게 알 수 있다.
단극/쌍극자 힘이 단극(액적) 전하의 제곱에 비례하고 단극-쌍극자 거리(액적-미립자 거리)의 5번째 동력에 반비례하기 때문에, 수집 효율은 평균 액적에 의해 수행된 전하의 크기와, 세척될 가스를 포함한 대전된 액적의 긴밀한 혼합 모두에 크게 의존하여 작용될 수 있다. 이하에 더욱 자세히 설명되듯이, 본 발명은 그 위에 수행될 수 있고 때때로 레일리 한계라고 불리는 최대 전하의 상당한 부분인 액적으로 전하를 부여하고, 상기 최대 전하는 액적 크기 및 액적(22)을 형성하도록 이용되는 액체의 표면장력의 함수이다. 레일리 전하 한계는, 모든 매개변수가 MKS 단위계, 즉 QR은 쿨롱, σ는 미터당 뉴톤, r은 미터로 주어질 때, 액체의 표면장력을 σ, 액적의 반경을 r , 1(9.0×109)의 값을 갖는 상수를 (4πε)이라 할 때, QR=[16π(4πε)(σr3)]1/2 이다.
출원인의 컴퓨터 시뮬레이션 계산은 약 0.1의 액적당 미립자 수집 효율을 제 공하기 위하여 액적으로 유도되어야 하는 약 0.2QR인 요구 전하 Q를 나타낸다.
소정의 액적 전하를 위하여, 평균 유효 단극/쌍극자 힘은 액적의 크기가 감소함에 따라 증가한다.
예를 들어, 액적이 모서리(24)에서 생성될 때, 액적은 반경 R0를 갖고 전하 Q0를 운반한다. 그러한 액적이 가스를 통과할 때, 그 경로 내의 상당한 수의 미립자는 액적 표면에 매우 인접한 거리로 다가올 것이다. 그 거리가 R0와 비교하여 작다면, 액적을 향하는 미립자를 당기도록 작용하는 힘 F0가 Q0 2에 비례하고 R0 5에 반비례한다.
동일한 액적이 증발되기 시작한다면, 그 초기 전하 Q0를 유지할 것이지만, 그 반경은 R0보다 작아진다. 그 반경이 1/2 R0이 될때까지 증발된 액적을 추정해 본다. 액적의 작은 거리 내로 다가온 그러한 미립자는 액적으로 향하는 32F0의 힘에 직면한다.
액체 액적에 위치될 수 있는 초기 전하 Q0의 최대값에 관한 한, 모서리(24)에서 소정의 전기장 세기를 위하여, 액적 상에 남은 전하는 생성시 액적의 표면 영역에 비례한다. 따라서, 전하가 레일리 한계를 넘지 않는 한, 더 큰 크기의 액적이 생성되었을 때 더 큰 전하를 운반할 것이다.
전술한 고려사항은 단극/쌍극자 상호 작용을 통해 미립자 수집의 최대 효율을 달성하도록 전하량이 큰 액적 대전을 갖기 위해 큰 초기 크기의 액적을 이용하는 것이 선호된다.
큰 초기 크기와 그에 따른 큰 전하의 액적의 이용은 세척된 가스가 고온 및 비교적 저습도를 가질 때 본 발명의 장치를 특히 효율적으로 만든다. 통상적으로, 이러한 가스는 우선 가스가 공기 오염 제어 장치를 통과하기 이전에 가스를 습윤시키고 냉각시키기 위해 물의 분무가 이용되는 "급냉(quench)" 챔버를 통과한다. 고온의 가스가 본 발명의 장치를 통과할 때, 장치는 냉각시킬뿐 아니라, 급냉 공정 중의 액적의 증발에 의해 장치의 미립자 수집 효율이 향상된다. 그러므로, 이러한 장치는 급냉뿐 아니라 미립자와 유해 가스를 제거하기 위한 단일 장치로서도 효율적이다.
반면에, 본 발명은 오염 가스를 흡착하는 액적, 즉 독성 및 산성 가스를 갖도록 한다. 이러한 공정은 세척될 가스의 단위 체적 당 액적 표면적을 최대화함으로써 촉진되는 것으로 보인다. 액적당 체적이 액적 반경의 세제곱으로 변경하고 액적당 표면적이 그 반경의 제곱으로 변함에 따라, 주입되는 액체의 단위 체적 당 효율적인 수집 표면 영역은 액적 반경과 같이 역으로 변하고 액적에 의한 최대 오염 흡착을 위해 더 작은 액적의 이용이 선호된다.
이러한 고려사항은 가스 흡착 효율의 적정 수준과 허용되는 미립자 수집 효율의 높은 수준 모두를 달성하기 위해 액적의 최적 범위로 제안된다.
액적(22)에 의한 미립자를 수집하는 공정을 이해하기 위해, 달성 가능한 미립자 수집 효율을 크게 감소시키는 액적과 미립자 사이에 위치하는 세척될 가스의 효율을 고려해야 한다. 상기 가스에 대하여 초기 속도를 갖는 세척될 가스에 주입되는 소정의 단면 영역의 액적(22)을 고려하면, 액적은 가스로부터 제거되기 전에 가스에 대해 가스 내의 소정의 이동 거리를 통해 이동한다. 소정의 미립자를 고려하면, 액적은 이동 거리 내에서 즉, 액적의 단면 영역에 의해 쓸려 지나가는 체적인 액적이 가스를 통과하는 그 운동으로 쓸고 지나가는 영역 내에서 초기에 액적의 앞에 위치하고 액적의 운동 축에 인접한다. 이는 세척될 가스에 의해 초기에 위치한 대부분의 미립자가 액적에 의해 쓸려 지나가지 않는 것을 쉽게 알 수 있다. 액적이 소정의 이러한 미립자에 접근함에 따라, 이동하는 액적은 액적의 앞에서 운동하는 가스 내에 선수파(bow wave)를 만들고 이러한 선수파는 액적이 미립자의 초기 위치를 통과함에 따라 신속하게 그 주변의 가스를 따라 액적의 표면 주위로 유동하도록 액적의 운동 축으로부터 크게 분리되어 미립자를 변위시키는 작용을 한다. 이러한 이유로, 당업계에 공지된 바와 같이, 대전되지 않은 액적은 액적이 쓸고 지나가는 체적 내에 원래 위치한 미립자의 천분의 일 내지 만분의 일밖에 수집하지 못한다. J.H.사인필드와 S.N.팬디스의 "대기 화학 및 물리학"(Atmospheric Chemistry and Physics, J. Willey & Sons, Ins., 1998)의 1,020면(마이크론 이하의 미립자에 대한 "수집 효율의 준실험적 상호관계"의 그래프)을 보면 알 수 있다. 그러나 후술하는 바와 같이, 액적당 미립자 수집의 더 높은 효율은 본 발명자에 의한 본 발명의 양호한 실시예로 달성된다.
단극/쌍극자 상호 작용을 통한 액적-미립자 수집 공정의 효율은 액적이 가스 내에 있고 일정한 대전을 유지한다면 (물론 대전되지 않은 미립자의 수집에 의해 영향을 받지 않는다면) 일정하게 유지될 수 있을 것이다. 그러므로, 충분한 액적 전하를 달성하기 위해 액적 발생 지점에서 충분히 높은 전기장 세기를 제공할 때, 액적 전하의 손실을 발생시키는 코로나 방전을 피하기에 충분한 낮은 전압에서 본 발명을 작동하는데 유리하다.
미립자는 단극/쌍극자 힘 처리를 통해 수집되는데 대전될 필요가 없더라도, 만일 미립자가 본 발명에 노출되기 전에 대전된다면 수집 효율은 액적과 미립자 사이의 추가의 정전기 인력을 만들기 위한 미립자의 극성과 반대 극성으로 대전된 액적의 이용에 의해 향상될 것이다. 그러나, 반대 극성으로 대전된 미립자의 흡착은 물론 액적의 전하를 감소시키므로, 액적 및 다른 입자 사이의 힘의 단극/쌍극자 구성요소를 감소시키고, 단극/쌍극자 상호 작용으로부터 발생되는 이후의 입자 수집을 감소시킨다. 그러나, 다음에서 본 발명의 양호한 매개 변수에 작은 영향을 미친다는 것을 알게 될 것이다.
물론 단극-쌍극자 힘 상호 작용을 통한 미립자 수집을 달성하기 위해 액적(22)과 독성 또는 산성 가스 정화용으로, 액적(22)은 세척될 가스와 직접 접촉한다. 점성 항력 때문에, 이는 액적(22)이 노즐(18)에서의 방사로부터 세척될 가스로 신속하게 그 초기 모멘트를 전달할 때 달성되어 약 1 meter/sec보다 작은 상대속도로 느려질 것이다.
적절한 작동 변수
양호한 실시예의 표준에 대한 출원인의 시험은 이하의 작동 변수에 있어서는 특히 90% 이상의 수집 효율이 되고, 세척될 가스가 대기압 및 실온에서 공기이며, 미립자가 약 0.5 마이크론 직경의 염화 암모늄 20 ppm인 경우에는 미립자 세척 효율이 90%이상으로 달성되며, 미립자가 1 마이크론 이하 크기의 유황 에어로졸인 경우에는 미립자 세척 효율은 99%를 넘는다.
1. 유도 전극(28)에 가해지는 고압은 -10 KV내지 -20 KV의 범위로 통상적으로 약 -17 KV이다.
2. 각각의 유도 전극(28)과 액체 시트 전극(20) 사이의 간격은 2.54 cm(1 인치)이지만 (액체 시트 전극(20)의 인접한 것들 사이는 5.08 cm(2 인치)이며 액체 시트 전극(20)은 도입 전극(28) 사이에서 대등하게 이격됨), 출원인의 적어도 10개의 수 계산에 기초한 요소에 의해 액체 시트 전극(20)의 모서리(24)에 인접한 최대 전기장의 세기는, 도5(a) 및 도5(b)에 도시된 모서리(24)에 장의 선농도로 인해 상기 전압 및 간격 구조에 나타난 17 KV/inch(6.69 KV/cm)의 장의 평균 세기를 넘는다.
3. 액적(22)을 형성하기 위해 이용되는 도전성 액체의 액체 유속은 상기에 나타낸 첨가물과 세척되는 상기 시험에서의 공기인 가스의 1000 cfm(초당 세제곱 피트)당 약 17gallon/min(64.26l/min)의 유속이다.
4. 액적(22)의 직경 범위는 이용되는 노즐에 대한 제조자의 데이터에 기초하고 임의의 증기에 후속되어 25 내지 250 마이크론의 범위이며, 출원인의 시험에서는 90%이상의 흡착 효율을 나타낸 출원인의 측정에 대해 140마이크론이 최적 크기이며 또한 독성 또는 산성 가스가 적절하게 흡착되기에 충분히 작은 크기이다.
5. 액체 유동압은 약 45psi이며, 노즐(18)은 베트 브란드 모델 엔에프02580 (Bete Brand, Model NF02580) 노즐이다.
6. 액적(22)은 가스에 대해 세척될 가스를 통하여 약 1m의 평균 거리를 이동한다.
7. 상기 전술된 매개 변수에 있어서, 임의의 코로나 방전이 발생하지 않고 매우 만족스런 작동을 달성하는 것이 가능하다.
8. 상기 전술된 작동 매개 변수에 있어서, 출원인의 계산은 액적(22)이 약 천만개의 기본 전하 유닛의 평균 전하를 갖는 것을 나타내며, 상기 기본 전하 유닛은 충분한 단극-쌍극자 힘 상호 작용 효과를 이루기에 매우 적절한, 즉 1.6×10-19쿨롱인 하나의 전자 전하의 크기이어서 방전된 미립자에 대한 높은 미립자 수집 효율을 달성하며, 출원인의 수 계산에 따르면, 각각의 대전된 액적(22)은 초기에 그 경로에서 미립자의 약 10퍼센트, 즉 액적의 단면 영역과 동일한 체적에서의 미립자들의 10퍼센트를 수집하며, 상기에서 이미 전술된 바와 같이, "액적이 쓸고 지나간 체적"은 액적당 수집 효율이 방전된 액적에 대한 수집 효율보다 훨씬 높다고 상기에서 언급된다.
상기 전술된 상태에서 코로나 방전 없이 본 발명을 작동시키는 능력은, 임의의 액체 표면 불안정성이 액체 시트 전극(20)의 모서리(24)들 중 하나의 지점에서 완전히 나타나기 전에 상기 표면 전극이 코로나 방전의 개시를 위한 초점 전극이 되게 하도록 액체부분이 액체 시트 전극(20)의 모서리(24)로부터 연속적으로 방출되는 액적(22)으로 쪼개지는 사실에서 적어도 일부분이 당연하게 믿어진다.
출원인은 상기 상술된 상태 이외의 상태에 대한 전체 미립자 세척 효율의 계산이 가능하도록 간단한 스케일링 관계를 유도했다. 만일 Ω가 전체 미립자 세척 효율을 나타내면 미립자 수집에 있어서의 서로 독립적으로 작용하는 액적, 예를 들어 수집 효율이 매우 낮은 효율인 경우,
Ω=(액적당 효과적으로 쓸고 지나간 체적)×(액적의 수)/(챔버 내의 가스 체적)
또한, 안정 상태에 대해서는,
Ω=(액적당 효과적으로 쓸고 지나간 체적)×(액적 생성율)/(챔버를 통한 가스의 체적 유속) 이다.
액적당 수집 효율을 E로 나타내며 액적 경로에서의 모든 미립자들이 수집되기 위한 액적 단면 영역의 일부로서 한정되어 단일체보다 훨씬 작으며, 종래의 물리학 영역에서 이미 상기 전술된 이유 때문에, 상기에 나타낸 바와 같이 E는 방전된 액적에 대해 10,000 중 1 이며 단극-쌍극자 힘 미립자 수집 공정을 이용하는 출원인의 대전된 전하에 대해 약 0.1이다. 챔버(10)를 통해 유동하는 가스의 체적 유속을 Vg라 하고 액체 체적 유속을 Vl라 하자. 액적(22)의 평균 반경을 r이라 하면, 명백하게
Vl=(4/3)πr3×(액적 생성율), 또는
(액적 생성율)=Vl/((4/3)πr3) 이다.
가스에 대한 액적 운동에 대해, 가스를 통한 액적(22)의 이동 평균 길이를 L이라 하고 E의 정의에 의하면,
액적당 효과적으로 쓸고 지나간 체적=L×πr2×E 이다.
그리고, Ω=(3/4)×(Vl/Vg )×(L/r)×E 이다.
또는, 액적 직경 d=2r에의 낮은 효율에 대한 전체 미립자 수집 효율 공식을 나타내면,
Ω=1.5×(Vl/Vg )×(L/d)×E 이다.
그러나, 액적이 서로의 독립적으로 발생되며 매우 작은 수집 효율에 대해 거의 들어 맞는다면 Ω는 단지 수집 효율일 것이다. 수집 효율이 작지 않다면, 소정의 액적에 의해 수집된 미립자의 수는 더욱 초기의 액적으로 인해 감소될 것이다. 장치의 전체 미립자 수집 효율 Г은 작지 않은 수집 효율의 경우에 대해서
Г=1-ｅ-Ω
로 사실상 주어지는 것이 보여질 수 있다. 무차원의 Γ 및 무차원의 매개 변수 Ω의 몇몇의 대응 값은:
Figure 112005004460643-pct00001
따라서, 상기 관계를 이용하면, 전체 미립자 수집 효율 Γ을 생성하도록 V1, V2, L 및 d의 적절한 조합을 액정 수집 효율E 당 값에 대해 용이하게 계산할 수 있다.
독성 또는 산성 가스의 수집을 위한 수집 효율 스케일링에 관해, 출원인은 아직 액적당 독성 또는 산성 가스 수집 효율 Eg에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 완성하지 못했다. 그러나, Eg의 계산은 SD가 독성 또는 산성 가스의 확산 속도이며 SR이 가스에 대한 액적의 속도인 경우에
Eg=SD/SR
로 주어진다. D는 가스의 확산 계수이며 δ는 액적 표면에서의 가스의 경계층 두께인 경우에 SR의 값은 D/δ로 나타내어질 수 있다. 1982년 더블류. 씨, 힌드스, 존 윌리 엔드 선즈(W. C. Hinds, John Wiley & Sons)의 "에어로졸 테크놀로지" 147쪽을 참조.
독성 또는 산성 가스 및 140 마이크론 직경 액정에 대한 이러한 매개 변수의 대표값에서, Eg값은 1보다 크다. 그러므로 전하량이 큰 140 마이크론 액적에 대해서, 독성 또는 산성 가스에 대한 단일 액적 수집 효율(Eg)은 미립자에 대한 수집 효율보다 약 10배 정도 크다.
액적당 독성 또는 산성 가스 수집 효율(Eg)은 미립자에 대한 액적당 효율(E)과 동등하다. 장치에 대한 전체 독성 또는 산성 가스 수집 효율은 Ω에 대해 상기에서 주어진 공식에서 E대신에 Eg를 적용함으로써 그리고 Г에 대해 상기에서 주어진 공식에서 결정된 Ω를 적용함으로써 알아낼 수 있다.
이하의 특허청구범위를 참조하면, 상기에서 주어진 스케일링 정보는 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 미립자에 대해 또는 독성 또는 산성 가스 오염 물질에 대해서도 소망되는 유용한 수집 효율을 달성하도록 본 발명을 만들고 작동하게 할 것이며, 수집 효율은 60퍼센트를 넘으며 일반적으로 실제로 60퍼센트보다 크며 많은 경우에 99퍼센트를 넘으며, 모든 작동 변수의 적절한 조합의 선택에 의해 특허청구범위에서 설명되는 작동 매개 변수의 나타내진 범위 전체에 걸쳐 그러한 효율을 달성하는 것을 포함한다.
양호한 실시예로부터의 가능한 변형
당해 기술과 유사한 것들은 기본 물질에서 벗어나지 않은, 본 발명이 상기에 기재된 특정 형태 이외의 구조로 이용될 수 있다.
한정하기 위함이 아닌 예를 들면, 미립자가 양호한 실시예에서 수집을 위해 대전될 필요가 없지만, 단극-쌍극자 힘 효과의 이용으로 인해 대전된 미립자를 포함한 세척될 가스를 이용하여 본 발명을 이용하는 것도 물론 가능할 것이며, 유도 전극(28)에 가해진 전압이 동일한 극성이어야 하는 경우에 있어서 미립자의 극성과 반대 극성의 액적(22)을 제공하는 것도 가능할 것이다. 반대로 대전된 미립자들과 액적(22) 사이의 단극간 인력의 이러한 시스템에서 액적(22)은 단극-쌍극자 인력을 보완할 것이다. 반대로 대전된 미립자의 수집이 액적(22)의 전하를 감소시키며, 따라서 다른 미립자를 갖고 있는 액적(22)의 단극-쌍극자 힘 상호 작용 세기를 감소시키지만, 상기 전술된 본 발명 작동 상태에서, 액적 전하는 대략 천만개의 기본 전하이므로 이것은 종래의 미립자 대전 장치에 부과된 약 10개의 기본 전하까지만의 표준 미립자 전하에 대해 매우 작은 영향을 준다.
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양호한 실시예가 세척될 가스의 하향류를 이용한 작동에 적절한 형태이지만, 챔버(10)가 수평으로 지향되고, 수평 유동 대신에 세척될 가스를 이용하여 동일한 공정에서 작동시키는 본 발명을 구성하는 것도 물론 가능할 것이다.
양호한 실시예가 세척될 가스의 스트림의 흐름에 평행한 방향으로 액적(22)을 주입하지만, 본 발명을 다른 구성, 예를 들어 액적(22)의 주입 방향과 반대인 가스 유동 방향을 이용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 세척될 가스는 도면에 도시된 장치를 이용하여 하향 대신에 상향으로 유동하게 할 수 있다. 그러나, 출원인은 가스 유속이 액적(22)의 이동 방향의 역전을 발생시키기 충분하다면 액적(22)의 방향이 가스 유동 방향과 반대인 구성은 양호한 실시예보다 하위임을 믿는다. 그러한 구성은 액적(22)이 유도 전극(28)의 어레이 및 노즐 조립체(12)를 통해 후방으로 이송되게 한다. 그러한 구성은 어레이(26) 및 노즐 조립체(12) 상의 충돌에 의해 액적(22)의 감소를 가져오며, 액적(22)의 전기 전하는 액체 시트 전극(20)의 모서리(24)에서의 전기장 세기를 감소시키며, 이에 의해 액체 시트 전극(20)의 모서리(24)로부터 이어서 방출되는 액적(22)의 전하를 감소시킨다.
액적(22)이 다른 각도로, 예를 들어 세척될 가스의 스트림의 흐름과 직각을 이루며 주입되도록 본 발명을 구성하는 것이 가능하다.
본 발명은 미립자 및/또는 독성 또는 산성 가스를 수집한 후에, 세척될 가스의 스트림으로부터의 액적(22)의 제거를 위해 양호한 실시예의 특정 수단을 이용할 필요가 없다. 대신에 당해 기술 분야에 잘 공지된 다른 액적 제거 수단, 예를 들어 대전된 액적(22)의 전기 집진에 의한 또는 원심 제거 장치에 의한 제거 수단을 이용할 수 있다.
양호한 실시예는 여과기(50)를 통과함으로써 액체를 세척한 후에 액적(22)으로부터 액체를 수집하고 순환시키지만, 액적(22)을 생성하는 데 이용되는 물 또는 다른 액체의 유지가 염려스럽지 않다면 물론 액체를 순환시키는 데에는 필수적이지 않으며; 노즐(18)을 위한 액체를 이송하는 액체 공급 튜브(40)는 대신에 신선한 액체의 공급원에 간단하게 연결될 수 있었으며 세척될 가스로부터 제거되는 액적(22)으로부터 수집된 액체는 임의의 필수 폐기물 처리 후에 폐물로서 폐기될 수 있었다.
본 발명의 출원은 액적(22)의 막대한 양의 생산에 대한 양호한 실시예의 특정 수단의 이용에 제한될 필요는 없으며; 대신에 다른 수단은 예를 들어 2개의 액체의 충돌 스트림을 생성하는 장치인 살포 액체 시트 전극(20)을, 또는 그밖에 "V-제트(V-jet)" 또는 "팬" 노즐로서 일반적으로 공지되며 살포 액체 시트를 생산하는 단일-오리피스 노즐을 생산하는 데에 이용될 수 있었다.
직류 전압이 양호한 실시예의 시작품의 출원인의 시험에 이용되었더라도, 본 발명은 다른 파장 형태의 전압을 이용함으로써 이용될 수 있었다.
양호한 실시예가 단일 노즐 조립체(12) 및 유도 전극(28)의 단일 어레이(26)를 이용하는 반면에, 오염 물질 수집 효율을 보다 크게 하기 위해 예를 들어 세척될 가스의 스트림의 다른 위치에서, 예를 들어 도1의 다른 높이에서, 이러한 조립체/어레이의 복수의 쌍을 구비하는 본 발명의 구조를 이용하는 것도 물론 가능하다.
수도물이 양호한 실시예의 시작품의 출원인의 시험에 이용된다 할지라도, 본 발명의 이용은 액체가 액적(22)을 적절히 대전시키기에 충분한 도전성을 가질 것을 조건으로 하는 대전된 액적(22)의 생성을 위한 임의의 액체 이용에 제한되지 않는다. 액체는 적어도 약 단위 센티미터당 50 마이크로 지멘스(micro Siemens/cm)의 도전성을 가져야 한다. 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위로써 한정되며, 또한 특허청구범위에 적용할 수 있는 동등한 원칙에 의해 성취되는 모든 내용을 포함한다.

Claims (31)

  1. 세척될 가스로부터 미립자 오염 물질 및 기상 오염 물질 모두를 제거하기 위한 장치로서, 세척될 상기 가스는 상기 장치 내로 진입할 때 형성된 가스 유동 흐름 및 가스 유동 방향으로 미리 유동하며, 상기 가스 유동 방향은 상기 가스 유동 흐름 내에서 상기 가스 유동 방향에 평행한 방향으로 하류 방향을 한정하고 상기 가스 유동 방향에 반대 방향으로 상류 방향을 한정하며,
    상기 장치는,
    (a) 제어 가능한 액압에서 가압된 액체를 제공하는 공급원인 가압된 액체 수단과,
    (b) 상기 가압된 액체 수단에 연결되어 상기 액체의 충분한 양의 액적을 방사하기 위한 액적 생성 수단과,
    (c) 상기 액적 생성 수단과 연통하고, 상기 액적 생성 수단으로부터 상기 액적들이 각각 방사되는 순간에 상기 액체의 상기 액적에 의해 운반될 수 있는 최대 전하의 적어도 상당하는 부분인 평균 전하로 상기 액적을 대전시키는데 충분한 강도의 전기장에 상기 액적을 노출시키는 액적 대전 수단과,
    (d) 세척될 상기 가스 내로 상기 액적을 분사하고, 세척될 상기 가스에 대한 이동 길이를 통하여 상기 액적의 운동으로 세척될 가스를 통하여 상기 액적을 이동시킴으로써 세척될 상기 가스와 액적을 직접 혼합하기 위해 상기 액적 상에 작용하는 분사 수단과,
    (e) 상기 액적이 상기 가스와 상호 작용한 이후에, 세척될 상기 가스로부터 상기 액적을 제거하고, 상기 액적에 함유된 상기 액체를 함께 수집하기 위하여, 세척될 상기 가스 및 상기 가스 내에 분사된 상기 액적과 연통하는 액적 제거 수단을 포함하고,
    상기 가압된 액체 수단, 상기 액적 생성 수단, 상기 액적 대전 수단 및 상기 분사 수단은 상기 미립자 오염 물질에 대하여 원하는 미립자 제거 효율로 상기 오염 물질을 제거하고, 또한 원하는 기상 오염 물질 제거 효율로 상기 기상 오염 물질을 제거하도록 세척될 상기 가스에서 상기 액적의 이동 길이, 크기, 전하 및 액적 생성 속도의 조합을 상기 액적에 제공하도록 구성 및 작동되는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 장치에 내로 진입하기 이전에 미립자 전하 극성을 갖는 전기적으로 대전된 미립자를 포함하는 세척될 가스와 함께 이용되도록, 상기 액적 대전 수단이 상기 미립자 전하 극성에 반대되는 극성의 전하를 갖는 액적을 생성하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스 유동 방향이 수직인 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가스 유동 방향이 수직 하향인 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가스 유동 방향이 수평인 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 액적 생성 수단 및 상기 분사 수단은 상기 액적이 상기 하류 방향으로 세척될 상기 가스 내로 분사되도록 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 액적 생성 수단 및 상기 분사 수단은 상기 액적이 상기 상류 방향으로 세척될 상기 가스 내로 분사되도록 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 액적 제거 수단은 종래의 충돌 분리기를 포함하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 액적 제거 수단은 종래의 미스트 제거기를 추가로 포함하는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 액적 제거 수단은 전기 집진기를 포함하는 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 가압된 액체 수단으로 다시 재순환시키기 위하여 상기 액적 제거 수단 및 상기 가압된 액체 수단에 연결된 재순환 수단을 추가로 포함하고, 상기 액체는 상기 액적으로부터 상기 액적 제거 수단에 의해 수집되는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 재순환 수단은 상기 액체를 여과하기 위한 여과 수단과 펌프를 갖는 유동 라인을 포함하는 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 액적은 25 마이크론 내지 250 마이크론 범위의 직경을 갖는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 액적은 140 마이크론의 직경을 갖는 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 액적은 천만개의 기본 전하 단위의 0.1 내지 2.0배 범위의 크기를 갖는 평균 전기 전하로 세척될 상기 가스 내에 분사되는 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 액적 생성 수단은 상기 가스 유동 방향에 평행한 주 유동 방향을 각각 갖고 전도성 액체의 복수의 평행 살포 액체 시트 전극을 생성하기 위한 수단을 포함하며, 상기 시트는 상기 액적을 방사하는 모서리를 갖고, 상기 액적 대전 수단은 상기 액적 생성 수단과 정전기적으로 연통하는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 액적 대전 수단은, 상기 살포 액체 시트 전극과의 조합으로, 상기 가스 유동 방향에 평행한 복수의 평행 유도 전극과, 상기 유도 전극과 상기 살포 액체 시트 전극 사이에 고압을 생성하기 위해 상기 유도 전극에 연결된 고압 수단을 포함하는 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 살포 액체 시트 전극 및 상기 유도 전극은 상기 살포 액체 시트 전극의 각각의 판이 인접한 유도 전극의 판들 사이에 적어도 동일하게 이격되고, 적어도 동일하게 이격된 평행판에 각각 위치하며, 상기 유도 전극은 적어도 주요 부분에 상기 살포 액체 시트 전극의 상기 모서리로부터 하류에 위치되지만 상기 살포 액체 시트 전극의 각각의 상기 모서리는 적어도 상기 인접한 유도 전극들 사이에 위치되는 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 유도 전극과 살포 액체 시트 전극 사이의 전압은 10 KV 내지 20 KV의 범위에 있고, 살포 액체 시트 전극과 인접한 유도 전극의 판 사이는 2.54 cm(1 인치)가 이격되고, 상기 액적 생산 수단 내로의 상기 액체의 유속의 범위는 세척될 상기 가스의 유속의 1000 CFM당 분당 37.8 내지 113.4 리터(10 내지 30 겔론)이며, 상기 가압된 액체 수단은 30 p.s.i. 내지 100 p.s.i. 범위의 압력으로 상기 액체를 제공하고, 상기 액적은 25 내지 150 마이크론 범위의 평균 직경을 갖고 천만개의 기본 전하 단위의 0.1 내지 2.0배 범위의 크기를 갖는 평균 전기 전하를 가지며, 상기 가스에 대한 상기 액적의 이동 길이는 적어도 0.5 미터인 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 유도 전극과 상기 살포 액체 시트 전극 사이의 상기 압력은 17 KV이고, 살포 액체 시트 전극과 인접한 유도 전극의 판 사이는 2.54cm(1 인치)가 이격된 장치.
  21. 제18항에 있어서, 상기 액적 생성 수단 내로의 상기 액체의 유속은 세척될 상기 가스의 유속의 1000 CFM당 분당 64.26 리터(17 겔론)인 장치.
  22. 제18항에 있어서, 상기 액적은 140 마이크론의 평균 직경을 갖는 장치.
  23. 제18항에 있어서, 상기 액적은 대체로 천만개의 기본 전하 단위의 크기를 갖는 평균 전기 전하를 갖는 장치.
  24. 제18항에 있어서, 상기 가스에 대한 상기 액적의 이동 길이는 적어도 0.5미터인 장치.
  25. 제18항에 있어서, 상기 유도 전극과 상기 살포 액체 시트 전극 사이의 상기 전압은 17 KV이고, 살포 액체 시트 전극과 인접한 유도 전극의 판들 사이는 2.54cm(1 인치)가 이격되고, 상기 액적 생성 수단 내로의 상기 액체의 유속은 세척될 상기 가스의 유속의 1000 CFM당 분당 64.26 리터(17 겔론)이고, 상기 액적은 140 마이크론의 평균 직경을 갖고, 상기 액적은 천만개의 기본 전하 단위의 크기를 갖는 평균 전기 전하를 갖고, 상기 가스에 대한 상기 액적의 이동 길이는 1 미터인 장치.
  26. 세척될 가스로부터 미립자 오염 물질 및 기상 오염물질 모두를 제거하기 위한 방법으로서, 세척될 상기 가스는 상기 방법을 적용하기 전에, 형성된 가스 유동 흐름 및 가스 유동 방향으로 미리 유동하고, 상기 가스 유동 방향은 상기 가스 유동 흐름 내에서 상기 가스 유동 방향에 평행한 방향으로 하류 방향을 한정하고 상기 가스 유동 방향에 반대의 방향으로 상류 방향을 한정하며,
    상기 방법은,
    (a) 충분한 양의 액체 액적을 생성하는 단계와,
    (b) 상기 생성된 액적의 각각이 방사되는 순간에 상기 액체의 액적에 의해 운반될 수 있는 최대 전하의 적어도 상당한 부분인 평균 전하로 상기 액적을 대전시키는데 충분한 강도의 전기장에 상기 생성된 액적을 노출시키는 단계와,
    (c) 세척될 상기 가스에 대한 이동 길이를 통하여 상기 액적의 운동으로 세척될 상기 가스를 통해 상기 액적을 이동시킴으로써 상기 액적이 세척될 상기 가스와 직접 혼합되도록 하는 방식으로 세척될 상기 가스의 상기 가스 유동 흐름 내로 상기 대전된 액적을 분사하는 단계와,
    (d) 상기 액적이 세척될 상기 가스와 상호 작용된 후에 세척될 가스로부터 상기 액적을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 미립자 오염물을 위하여 원하는 미립자 제거 효율로 상기 오염 물질을 제거하고, 또한 원하는 기상 오염물 제거 효율로 상기 기상 오염 물질을 제거하도록 세척될 상기 가스 내의 상기 액적의 이동 길이, 액적 생성 속도, 전하 및 크기의 조합을 상기 액적에 제공하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 액적은 25 내지 250 마이크론 범위의 평균 직경을 갖고, 천만개의 기본 전하 단위의 0.1 내지 2.0배 범위의 크기를 갖는 평균 전기 전하를 갖는 방법.
  28. 제1항에 있어서, 상기 미립자 제거 효율은 적어도 90퍼센트인 장치.
  29. 제1항에 있어서, 상기 미립자 제거 효율은 적어도 99퍼센트인 장치.
  30. 제1항에 있어서, 상기 기상 오염물 제거 효율은 적어도 90퍼센트인 장치.
  31. 제1항에 있어서, 상기 기상 오염물 제거 효율은 적어도 99퍼센트인 장치.
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