KR100905046B1 - 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 처리가스의 회전에 의한 원심력에 의해서 분진을 제거할 뿐만 아니라 노즐에서 분사되는 세정액적에 의해서 가스상 오염물질을 동시에 제거할 수 있는 싸이클론 스크러버에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 기존 싸이클론 스크러버의 단점인 짧은 체류시간을 더욱 연장하여 효과적으로 분진 및 가스상 오염물질을 제거할 수 있는데 이는, 하부 일측에 처리가스가 유입되는 유입관을 접선 방향으로 연결하고, 상단은 처리가스가 배출되도록 배출관을 연결한 싸이클론 몸체와; 상기 싸이클론 몸체의 내부는 유입되는 처리가스의 1차 회전상승과, 회전하강과, 2차 회전상승을 유도하는 제1,2 내통과; 상기 싸이클론 몸체의 하부를 차단하는 다수개의 유출홈을 형성한 하부 차단판과; 상기 하부 차단판에 의해 싸이클론 몸체의 하부에 형성되는 포집부;를 포함하는 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버에 의해 이루어진다.

또한, 본 발명은 분사되는 세정액을 서로 충돌시키는 방식을 사용하여 안정적으로 균일한 세정액적을 분사함으로서 세정액과 분진 및 가스상물질의 접촉율을 증가시켜 그 제거효율을 향상시킨 것을 특징으로 한다.

스크러버, 싸이클론, 집진기, 환경, 분진

Description

3중 회전방식의 싸이클론 스크러버{Cyclone scrubber}

본 발명은 처리가스의 회전에 의한 원심력에 의해서 분진을 제거할 뿐만 아니라 노즐에서 분사되는 세정액적에 의해서 가스상 오염물질을 동시에 제거할 수 있는 싸이클론 스크러버에 관한 것이다.

산업공정, 발전시설, 그리고 소각설비 등의 가스 흐름 또는 배기가스 중에 포함된 유해물질을 처리하기 위한 방법은 여러 가지가 있으며, 각각의 오염물질의 종류와 특성, 공정의 특성, 설치 위치적 특성에 따라 서로 다른 장치 및 시스템이 선택된다. 최근에는 산업 환경기술수준과 질적 경쟁력을 제고하여 환경, 에너지 및 경제적 측면에서 장점을 가지는 장치, 즉 하나의 장치로 여러 오염물질을 동시에 제거할 수 있는 기술 및 장치의 개발에 관심이 집중되고 있다. 이러한 유해오염물질을 처리(Multi-pollutants control)하는 장치중 유해가스 및 분진을 동시에 제거할 수 있는 세정 장치는 장치가 단순하고 유지관리가 쉽기 때문에 많은 공정에서 활용되고 있다.

한편, 세정법에 의한 처리장치는 가스-액체 접촉방법에 따라 충전탑, 분무탑, 벤츄리 스크러버, 사이클론 스크러버 등으로 구분되며 처리효율을 증대시키기 위해 단독 또는 두 종류 이상을 복합설치하기도 한다. 충진탑 형식의 세정장치는 기-액 접촉시간 및 접촉면적을 크게 함으로서 가스상물질의 제거에 많이 사용되고 벤츄리 스크러버는 고압 노즐에 의한 입자와 세정액적간의 충돌을 향상시킴으로서 입자상물질의 제거에 많이 사용되고 있다. 싸이클론 세정탑은 처리가스가 세정탑 측면으로 유입되면서 원심력에 의해 회전하게 되고, 액체를 가스가 회전하는 부위에 분사하여 가스와 액체간 접촉을 향상시키는 방법의 세정장치이기 때문에 입자상물질 및 가스상물질의 제거에 사용이 되고 있다.

이러한 유해가스 및 먼지 등을 동시에 처리하는 장점을 가진 습식세정장치는 그 활용도가 다양하고 최근에는 수은 등 중금속에 제거에도 사용될 수 있어서 그 기술이 재평가 되고 있지만 해결해야하는 여러 문제점도 있다. 세정액 및 처리 유량에 맞지 않는 일관된 노즐 설계로 인하여 생성되는 세정액의 크기가 크고 크기 분포가 다양하여 미세 균일 세정액적을 생성하지 못한다. 따라서, 물질전달율을 낮게하고 효율을 저하시켜 전체적인 세정장치의 규모가 커지고 제조비용 및 큰 설치 면적이 요구된다. 또한, 충진탑과 같이 충진물을 이용하는 세정장치는 시간 경과에 따라 충진물의 오염으로 효율이 떨어져 유해가스가 처리되지 않고 배출된다. 이러한 효율저하를 막기위해 자주 충진물의 교체함으로 인하여 충진물 처리의 문제점 및 교체비용 등의 부담을 준다. 벤츄리 스크러버의 경유에는 처리유량이 적고 이에 반해 2차 오염물인 폐수가 많이 발생하여 처리비용 부담 및 재순환에 어려움이 있 으며, 재순환 빈도가 높아 노즐의 부식 및 막힌 현상이 발생한다. 싸이클론 스크러버의 경우에도 비록 입자상 및 가스상물질을 동시에 처리가 가능하고 충진물이 없어 운전상의 잇점이 있지만 싸이클론내의 빠른 회전으로 체류시간이 작아 가스상물질의 경우에 접촉시간이 충분하기 않아 그 처리효율이 낮다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 싸이클론 스크러버의 내부에 내경이 원뿔형인 회전 유도 내통과 충돌노즐을 구비하여 처리가스의 체류시간을 증가시킴과 동시에 미세 세정액적을 제공하여 가스상물질 및 입자상물질의 처리효율을 향상시키는 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 하부 일측에 처리가스가 유입되는 유입관을 접선 방향으로 연결하고, 상단은 처리가스가 배출되도록 배출관을 연결한 싸이클론 몸체와; 상기 싸이클론 몸체의 내부는 유입되는 처리가스의 1차 회전상승과, 회전하강과, 2차 회전상승을 유도하는 제1,2 내통과; 상기 싸이클론 몸체의 하부를 차단하는 다수개의 유출홈을 형성한 하부 차단판과; 상기 하부 차단판에 의해 싸이클론 몸체의 하부에 형성되는 포집부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 싸이클론 몸체의 일측은 두개의 관통공을 형성하여 일단에 고압 세정액 분사노즐이 구비된 두개의 세정내관을 상기 싸이클론 몸체의 내부에 삽입하고, 분사되는 세정액이 서로 충돌되도록 상기 고압 세정액 분사노즐을 마주하게 배치하는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명의 다른 특징 및 신규한 장점들은 이하의 발명의 실시를 위한 구체적인 내용란의 상세한 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버에 의하면, 종래의 싸이클론 스크러버 보다 회전횟수가 늘어남에 따라 처리가스의 체류시간이 증가되기 때문에 미세 세정액적이 처리가스와 접촉되는 접촉율이 향상되어 집진효율이 증가하게 되고, 노즐을 서로 마주하게 하여 세정액이 충돌되게 구성하여 세정액이 미세해지기 때문에 2차 오염물질인 세정액의 양을 줄일 수 있고, 노즐의 막힘 현상을 방지하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 첨부된 도면들과 관련하여 상세히 설명한다.

본 발명은 크게 처리가스가 유입되는 유입관(11)과 처리가스가 배출되는 배출관(12)을 구비한 싸이클론 몸체(10)와, 상기 처리가스를 몸체(10)의 내부에서 1차 회전상승, 회전하강 및 2차 회전상승을 유도하도록 구비되는 제1,2 내통(20,30)과, 상기 싸이클론 몸체(10)의 하부를 차단하되 처리가스에 포함된 분진 및 분사된 세정액 등을 포집부(50)에 포집하도록 다수개의 유출홈(41,42,43)을 형성한 하부 차단판(40)을 포함하여 구성된다.

유입관(11)은 처리가스가 유입되는 관로로써 유입관(11)으로부터 유입되는 처리가스가 상기 싸이클론 몸체(10)에서 용이하게 회전되도록 싸이클론 몸체(10)의 접선에 연결되는데 본 발명에서는 바람직하게도 제1 내통(20)의 위치와 수평을 이루는 싸이클론 몸체(10)의 접선에 연결하였다.

배출관(12)은 싸이클론 몸체(10)에서 정화된 처리가스가 배출되는 관로로써 싸이클론 몸체(10)의 상부에 구비된다.

제1 내통(20)과 제2 내통(30)은 유입되는 처리가스의 1차 회전상승과 회전하강과 2차 회전상승을 유도하는 구성으로써, 제1 내통(20)은 상기 싸이클론 몸체(10)의 하부측 내경으로부터 일정간격 이격된 원통으로 내경은 지름이 점차적으로 줄어드는 원뿔형으로 구성하여 내경이 큰쪽을 싸이클론 몸체(10)상의 상부방향을 향하도록 하고, 상기 제2 내통(30)은 상기 싸이클론 몸체(10)의 상부에 위치하는 원통(30a)으로 내경은 지름이 점차적으로 줄어드는 원뿔형으로 구성하여 내경이 큰쪽을 싸이클론 몸체(10)상의 하부방향을 향하도록 하되, 외경은 싸이클론 몸체(10)의 내경과 면접하게 하고, 상기 제2 내통(30)의 내경의 지름과 동일한 원통(30b)을 상기 제2 내통(30)의 내경과 연결, 또는 일체형으로 구성한다.

여기서, 상기 원통(30b)의 내경(D1) 보다 제1 내통(20)의 상부측 내경(D2)을 더 크게 형성하는 것이 바람직하다.

포집부(50)는 다수개의 유출홈(41,42,43)이 형성된 하부 차단판(40)에 의해 싸이클론 몸체(10)의 하부에 형성되며, 처리가스에 포함된 분진을 원심력과 세정액적에 의해 제거하여 포집하는 공간 및 재순환을 위한 세정액적의 저장 공간이다. 여기서, 상기 하부 차단판(40)의 유출홈(41,42,43) 중 어느 하나의 유출홈(42)은 제1 내통(20)의 내경과 통하도록 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 싸이클론 몸체(10)의 일측에 두개의 관통공(13,14)을 형성하여 일단에 고압 세정액 분사노즐(73,74)이 구비된 두개의 세정내관(71,72)을 상기 싸이클론 몸체(10)의 내부에 삽입하여 구성할 수 있는데, 이는 처리가스에 포함된 미세한 입자를 처리하기 위한 것으로, 더욱 바람직하게는 상기 고압 세정액 분사노즐(73,74)에서 분사되는 세정액이 서로 충돌되도록 고압 세정액 분사노즐(73,74)을 마주하게 배치한다.

그리고, 상기 싸이클론 몸체(10)의 상부는 플레이트(60a)와 상기 플레이트(60a)의 일측으로부터 수직연장되는 다수개의 지지대(60b)를 연결하여 구성되는 상부 차단판(60)이 더 구비될 수 있는데 이는 처리된 회전가스가 바로 배출관(12)으로 배출되지 않고 가스중에 일부 포함된 세정액적을 차단판(60)에 충돌시켜 제거하기 위함이다.

이하, 상기와 같이 구성된 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버의 동작관계를 설명한다.

처리가스가 유입관(11)을 통해 싸이클론 몸체(10)로 유입되면 처리가스는 제1 내통(20)의 외경과 싸이클론 몸체(10)의 내경을 타고 회전 상승(A)하게 된다. 다음 처리가스가 외경이 좁아지고 원통(30b)이 형성된 제2 내통(30)에 의해 하강(B)하게 된다. 이는 외경이 좁아지는 제2 내통(30)의 상부의 구조에 의해 처리가스의 회전속도가 증가되기 때문이다.

그리고 하강되는 처리가스는 제1 내통의 내경에 접하게 되는데 이때의 처리가스도 제1 내통의 하부측으로 갈수록 내경이 좁아짐에 따라 처리가스의 회전속도가 증가해 상승기류를 타며 2차 회전 상승(C)하게 된다.

한편, 상승(C)되는 처리가스는 원통(30b)의 내경을 통과해 배출관(12)으로 배출되는데 이때 상부에 구비된 상부 차단판(60)에 의해 처리가스는 한번 더 간섭을 받아 처리가스에 일부 포함된 세정액적을 제거한다.

이와 같이 본 발명은 제1 내통(20)과 제2 내통(30) 및 상부 차단판(60)에 의해 처리가스의 체류시간이 길어지며 이 과정에서 처리가스에 포함된 입자가 큰 분진 등은 하부 차단판(40)에 의해 형성된 포집부(50)로 포집되게 되고, 처리가스가 1차 회전상승기류(A)에서 하강기류(B)로 빠르게 전환될 때에 포함된 입자가 큰 분진 등이 포집될 수 있도록 제1 내통(20)의 하부측은 포집부(50)와 통하도록 유출홈(42)과 면접된다.

한편, 상기 처리가스의 체류시간이 길어짐에 따라 고압 세정액 분사노즐(73,74)을 싸이클론 몸체(10)의 내부에 구비하여 세정액을 분사하면 미세 분진의 포집도 이룰 수 있다. 더욱이 본 발명에서는 고압 세정액 분사노즐(73,74)을 서로 마주하게 배치함으로써 분사되는 세정액이 서로 충돌되어 세정액이 미세하게 확산 될 수 있어 2차 오염물질인 세정액의 양을 줄일 수 있고, 미세분진의 포집효율을 향상시키는 장점이 있다. 그리고 분사된 세정액은 분진을 포집한 후 하부 차단 판(40)의 유출홈(41,42,43)을 통하여 포집부(50)에 저장하여 계속적으로 재순환될 수 있다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버의 단면을 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버의 단면을 나타낸 도면이고,

도 3은 도 2의 일요부인 노즐의 확대도이고,

도 4는 본 발명에 따른 상부 차단판의 사시도이고,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버에서 처리가스의 흐름을 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 싸이클론 스크러버

10: 싸이클론 몸체 11:유입관

12: 배출관 13,14: 관통공

20: 제1 내통 30a,30b: 원통

30: 제2 내통 40: 하부 차단판

41,42,43: 유출홈 50: 포집부

60a: 플레이트 60b: 지지대

60: 상부 차단판 71,72: 세정내관

73,74: 고압 세정액 분사노즐

Claims (7)

1. 하부 일측에 처리가스가 유입되는 유입관(11)을 접선 방향으로 연결하고, 상단은 처리가스가 배출되도록 배출관(12)을 연결한 싸이클론 몸체(10)와;

   상기 싸이클론 몸체(10)의 내부는 유입되는 처리가스의 1차 회전상승과, 회전하강과, 2차 회전상승을 유도하는 제1,2 내통(20,30)과;

   상기 싸이클론 몸체(10)의 하부를 차단하는 다수개의 유출홈(41,42,43)을 형성한 하부 차단판(40)과;

   상기 하부 차단판(40)에 의해 싸이클론 몸체의 하부에 형성되는 포집부(50);를 포함하며,

   상기 제1 내통(20)은 상기 싸이클론 몸체(10)의 하부측 내경으로부터 일정간격 이격된 원통으로 내경은 지름이 점차적으로 줄어드는 원뿔형으로 구성하여 내경이 큰쪽을 싸이클론 몸체(10)상의 상부방향을 향하도록 하고,

   상기 제2 내통(30)은 상기 싸이클론 몸체(10)의 상부에 위치하는 원통(30a)으로 내경은 지름이 점차적으로 줄어드는 원뿔형으로 구성하여 내경이 큰쪽을 싸이클론 몸체(10)상의 하부방향을 향하도록 하되, 외경은 싸이클론 몸체(10)의 내경과 면접하게 하고, 상기 제2 내통(30)의 내경의 지름과 동일한 원통(30b)을 상기 제2 내통(30)의 내경과 연결, 또는 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 하는 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체(10)의 일측은 두개의 관통공(13,14)을 형성하여 일단에 고압 세정액 분사노즐(73,74)이 구비된 두개의 세정내관(71,72)을 상기 싸이클론 몸체(10)의 내부에 삽입하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 고압 세정액 분사노즐(73,74)은 분사되는 세정액이 서로 충돌되도록 마주하게 배치하는 것을 특징으로 하는 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 원통(30b)의 내경 보다 제1 내통(20)의 상부측 내경을 더 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 내통(20)의 일측은 하부 차단판(40)과 면접시키거나 일체형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체(10)의 상부는 플레이트(60a)와 상기 플레이트(60a)의 일측으로부터 수직연장되는 다수개의 지지대(60b)를 연결하여 구성되는 상부 차단판(60)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버.
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