KR100950382B1

KR100950382B1 - 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치

Info

Publication number: KR100950382B1
Application number: KR1020030023111A
Authority: KR
Inventors: 문인석; 김재형; 김민호; 김국진; 이재열
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2010-03-29
Also published as: KR20040088775A

Abstract

본 발명에 따른 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치는, 벤츄리 스크러버의 내부 공간으로 통하는 고압수 유입관에는 내부에 중공의 장착구가 형성된 분사캡이 설치되고, 이 분사캡의 하단 테두리에 소정 간격으로 형성된 고정바에는 둘레에 다수개의 각도 조절편이 힌지 결합된 중공의 고정판이 설치되며, 상기 장착구와 고정판의 중공에는 상부에 가압판이 마련된 이동축이 삽입 설치되고, 상기 가압판과 장착구 사이의 이동축에는 스프링이 끼워져 가압판을 탄성 지지하며, 상기 장착구와 고정판의 중공에는 이동축이 삽입 설치되고, 이 이동축의 상부에는 가압판이 설치되어 가압판과 장착구 사이의 이동축에 끼워진 스프링에 의해 탄성 지지되며, 상기 이동축의 하단에는 연결로드에 의해 상기 각도 조절편과 힌지 결합된 이동판이 설치된다.

벤츄리 스크러버, 분사장치, 데드존

Description

벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치{Apparatus for injecting water to all directions in ventury scrubber}

도1은 일반적인 생석회 제조 공정도.

도2는 종래의 샤프트 킬른에 있어서 배기가스 처리공정을 나타낸 도면.

도3은 종래의 벤cb리 스크러버에 형성된 데드존을 나타낸 도면.

도4는 본 발명에 따른 전방위 물 분사장치의 분해 사시도.

도5는 본 발명에 따른 전방위 물 분사장치의 하방 분사 상태를 도시한 도면.

도6은 본 발명에 따른 전방위 물 분사장치의 상방 분사 상태를 도시한 도면.

도7은 도5의 작동 상태도.

도8은 도6의 작동 상태도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

20a, 20b: 샤프트 킬른 21: 이송 컨베이어

22: 석회석 저장호퍼 23: 덕트

24: 랜스 25: 배가스 덕트

26: 챤넬 27: 스택

28: 고압수 유입관 30: 벤츄리 스크러버

31: 수막 형성노즐 32: 배가스 유입구

33: 배가스 배출구 34: 데드존(dead zone)

40: 전방위 물 분사장치 41: 가압판

42: 이동축 43: 스프링

44: 받침판 45: 분사캡

45a: 장착구 45b: 고정바

46: 고정판 47: 각도 조절편

48: 연결로드 49: 이동판

본 발명은 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샤프트 킬른에서 발생되는 배가스에 포함된 유해물질을 제거하는데 사용되는 벤츄리 스크러버의 내부 공간에 배치되어 벤츄리 스크러버의 내벽에 균일하게 물을 분사하여 배가스 내의 유해물질을 보다 효과적으로 제거함으로써 설비의 효율을 향상시킬 수 있는 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치에 관한 것이다.

샤프트 킬른은 코크 오븐 가스(Coke Oven Gas)의 연소열을 이용하여 900℃ 이상의 고온으로 원료인 석회석을 오랜 시간 가열함으로써 생석회를 제조하는데 사용되는 설비이며, 도1을 참조하여 생석회 제조공정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 생석회의 원료로 사용되는 석회석은 원료 저장호퍼(10)로부터 진동형 절출기(11)에 의해 40∼80mm로 정립하여 절출된 후 이송 컨베이어(12)에 의해 드럼 워셔(13)로 이송된다. 이 드럼 워셔(13)에서 표면에 부착된 이물질을 제거하기 위해 수세 처리된 후 스크린(14)을 통과해 수세 저장호퍼(15)에 저장된다. 그 후, 정량 절출기(16)에 의해 생산 공정에 따른 일정량이 절출되어 장입 컨베이어(17)를 통해 평량 호퍼(18)로 이송된 후 샤프트 킬른(20a,20b)으로 장입된다. 이 샤프트 킬른(20a,20b)은 두 대가 병렬로 구성되며 예열과 소성 및 냉각영역을 형성하여 상기 석회석을 20여 시간 동안 탈탄산 반응(석회석에 열을 가해 이산화탄소를 배출하는 반응)시키면서 서서히 하강시켜 순수한 생석회를 제조한다. 이렇게 제조된 생석회는 정출기(19)를 배출된 후 이송 컨베이어(21)를 통해 저장호퍼(22)에 저장된다.

도2는 상기한 샤프트 킬른에 의한 석회석 제조 시 배가스를 처리하는 공정을 나타낸다. 2대의 샤프트 킬른(20a,20b)은 각각 가스 통로가 형성되어 있어 장입과 정출의 정해진 사이클을 통해 가스를 공급하는 소성 공정과 이 가스를 배출하는 비소성 공정을 교대로 반복한다. 랜스(24)를 통해 공급된 연료 가스와 덕트(23)를 통해 공급된 연소용 공기가 공급되는 소성측 킬른(20b)에서는 일정 시간 동안 석회석을 가열하여 소성시키고, 이 때 발생된 고온의 배가스는 비소성측 킬른(20a)으로 이동된 후 배가스 덕트(25)를 통해 벤츄리 스크러버(30)로 공급된다. 이 벤츄리 스크러버(30)는 벤츄리(ventury) 특성인 단면적이 줄어들다가 다시 원래의 단면으로 커지도록 유로를 형성하여 유체의 정압력이 감소되는 대신 유속이 증가되도록 하여 운동 에너지를 증가시키는 동시에 수막형성 노즐(31)을 통해 내부 공간에 물을 분사함으로써 배가스의 기체 역학적인 견인력에 의한 가속화로 물의 분무화(atomization)가 이루어져 물과 유해물질의 관성충돌을 일으켜 집진되도록 하며, 처리된 배가스는 챤넬(26) 및 스택(27)을 통해 대기 중으로 방출된다.

상기 생석회 제조 과정에서 배출되는 배가스에는 유독성 가스(CO₂)와 분진이 다량 함유되어 있어 대기 중에 방출되기 전에 이를 완전히 제거하도록 법적으로 의무화되어 있을 뿐만 아니라, 환경 오염을 방지한다는 차원에서 볼 때도 상당히 중요한 과제이다.

그러나, 상기한 방식으로 배가스를 처리하는 종래의 벤츄리 스크러버(30)는 도3에서 보는 바와 같이 수막 형성노즐(31)을 통해 물이 분사되어도 그 내벽(30a)에 분진 등과 접촉하기 위한 균일한 수막이 항상 유지될 수 없어 어느 한 부분에 수막이 형성되지 않은 데드존(deae zone,34)이 형성되고, 그 결과 다량의 유해물질이 물과 접촉되지 않고 통과하게 되는 문제점이 있었다. 이에 의해 유해물질이 대기 중으로 다량 방출됨에 따라 그 방출량을 줄이기 위해 생석회의 생산량을 감축하거나 가동을 일시 중지하는 사례가 빈번히 발생하여 생산량이 감소되고 있으며, 환경 배출 부담금 또한 증가하고 있는 실정이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 벤츄리 스크러버의 내벽에 데드존이 형성되지 않도록 하기 위해 벤츄리 스크러버의 내부 공간에 배치되어 벤츄리 스크러버의 내벽에 전방위로 물을 분사함으로써 항상 균일한 내벽 수막이 형성될 수 있도록 하여 배가스 내의 유해물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치를 마련하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명에 따르면, 가동을 정지하지 않고도 벤츄리 스크러버의 정상 상태를 오랫동안 유지할 수 있어 유해물질의 제거 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 생석회의 생산성도 향상시킬 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치는, 벤츄리 스크러버의 내부 공간으로 통하는 고압수 유입관에는 내부에 중공의 장착구가 형성된 분사캡이 설치되고, 이 분사캡의 하단 테두리에 소정 간격으로 형성된 고정바에는 둘레에 다수개의 각도 조절편이 힌지 결합된 중공의 고정판이 설치되며, 상기 장착구와 고정판의 중공에는 상부에 가압판이 마련된 이동축이 삽입 설치되고, 상기 가압판과 장착구 사이의 이동축에는 스프링이 끼워져 가압판을 탄성 지지하며, 상기 장착구와 고정판의 중공에는 이동축이 삽입 설치되고, 이 이동축의 상부에는 가압판이 설치되어 가압판과 장착구 사이의 이동축에 끼워진 스프링에 의해 탄성 지지되며, 상기 이동축의 하단에는 연결로드에 의해 상기 각도 조절편과 힌지 결합된 이동판이 설치된다.

또한, 상기 장착구의 상면에 상기 이동축이 삽입되는 중공의 받침판이 설치되어 상기 가압판과 장착구 사이의 이동축에 끼워진 스프링을 지지한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치의 분해 사 시도이다. 도5와 도7은 본 발명에 따른 전방위 물 분사장치가 하방향으로 물을 분사하는 상태를 도시한 작동 상태도이고, 도6과 도8은 본 발명에 따른 전방위 물 분사장치가 상방향으로 물을 분사하는 상태를 도시한 작동 상태도이다.

먼저, 본 발명의 기술적 구성을 설명하면 다음과 같다. 벤츄리 스크러버(30)의 내부 공간으로 통하도록 설치된 고압수 유입관(28)의 하단에 분사캡(45)이 설치된다. 이 분사캡(45)의 내부에는 십자형태를 가진 중공의 장작구(45a)가 형성되어 있고, 이 장착구(45a)가 십자형태로 이루어진 것은 상기 고압수 유입관(28)을 통해 유입된 고압수가 통과할 수 있도록 하기 위함이다. 또한, 상기 분사캡(45)의 하부 테두리에는 소정 간격으로 고정바(45b)가 형성되어 있고, 이 고정바(45b)에는 팔각형태를 가진 중공의 고정판(46)이 설치된다. 이 고정판(46)이 상기 분사캡(45)에 직접 설치되지 아니하고 고정바(45b)를 매개로 설치된 것은 소정 간격으로 설치된 고정바(45b) 사이로 고압수가 배출될 수 있도록 하기 위함이다. 한편, 상기 고정판(46)의 팔각형 둘레에는 8개의 각도 조절편(47)이 각각 결합되는데, 이 각도 조절편(47)은 상기 고정판(46)에 힌지(46a)에 의해 결합되어 회전될 수 있도록 구성된다.

상기 장착구(45a)와 고정판(46)의 중공에는 상하로 연장된 이동축(42)이 삽입 설치되고, 이 이동축(42)의 상부에는 가압판(41)이 설치된다. 가압판(41)과 장착구(45a) 사이의 이동축(42)에는 스프링(43)이 끼워져 상기 가압판(41)을 탄성 지지한다. 상기 가압판(41)은 고압수의 압력을 전달하는 것이므로 압력 전달을 용이하게 하기 위해 테두리가 들어올려진 접시형태를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 장착구(45a)의 상면에는 상기 이동축(42)이 삽입될 수 있도록 중공의 형태를 가진 받침판(44)이 설치되어 상기 스프링(43)을 보다 안정적으로 지지하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 이동축(42)의 하단에는 상기 고정판(46)과 동일하게 팔각형태를 가진 이동판(49)이 설치된다. 이 이동판(49)은 상기 고정판(46)의 테두리에 힌지 결합된 각도 조절편(47) 각각과 연결로드(48)에 의해 결합되고, 이동판(49)과 각도 조절편(47)에는 모두 힌지(47a,49a)가 마련되어 상기 연결로드(48)와 힌지 결합된다. 따라서, 상기 이동판(49)이 이동할 때, 상기 각도 조절편(47)은 상기 고정판(46)을 기준으로 회전된다.

본 발명의 기술적 구성은 이동판(49)이 이동하는 것과 연동하여 각도 조절편(47)이 회전되도록 하는 것이므로 고정판(46)과 이동판(49)의 형태 및 고정판(46)에 부착되는 각도 조절편(47)의 개수는 중요하지 아니하다. 그러나, 구조적 안정성을 고려해 볼 때 상기한 바와 같이 상기 고정판(46)과 이동판(49)은 팔각형태를 가지는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 전방위 물 분사장치는 고압수 유입관(28)에 의해 벤츄리 스크러버(30) 내부 공간으로 공급되는 고압수의 압력에 따라 각도 조절편(47)이 조절되도록, 보다 상세하게는 수압이 높을 때는 하방으로 수압이 낮을 때는 상방으로 물이 분사되도록 하여 벤츄리 스크러버의 내벽에 균일하게 수막을 형성하는 것이다.

유량 조절 밸브(미도시)에 의해 자동 또는 수동으로 압력이 조절되는 고압수 유입관(28)을 통해 벤츄리 스크러버(30)의 내부로 고압수가 공급될 때, 고압수 유입관(28) 내에 설치된 가압판(41)이 가압된다. 그러나, 상기 가압판(41)은 스프링(43)에 의해 탄성 지지되어 있기 때문에 스프링(43)의 탄성력과 유입되는 고압수의 압력의 크기에 따라 작용 형태가 달라진다.

먼저, 스프링(43)의 탄성력보다 더 큰 압력으로 유입되는 경우에는 도5 및 도7에서 보는 바와 같이, 상기 스프링(43)이 압축되면서 가압판(41)과 연결된 이동축(42)이 하방으로 이동하게 된다. 이 때, 이동축의 하단에 설치된 이동판(49)도 이동축(42)과 같이 하방 이동하게 되고, 이와 연동하여 상기 이동판(49)에 연결로드(48)에 의해 힌지 결합된 상기 각도 조절편(47)이 하방으로 회전하게 된다. 따라서, 고압수는 상기 각도 조절편(47)에 부딪치면서 하방으로 분사되어 벤츄리 스크러버(30)의 하부 내벽에 수막을 형성한다.

그러나, 스프링(43)의 탄성력보다 더 작은 압력으로 유입되는 경우에는 도6 및 도8에서 보는 바와 같이, 상기 스프링(43)은 압축되지 않아 이동축(42)이 이동되지 않으며 상기 각도 조절편(47)도 상방을 향하는 상태로 유지된다. 따라서, 고압수는 상기 각도 조절편(47)과 부딪치면서 상방으로 분사되어 벤츄리 스크러버(30)의 상부 내벽에 수막을 형성한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치에 의하면 공급되는 물의 압력에 따라 자동적으로 분사되는 방향이 변화되므로, 물을 벤츄리 스크러버 내벽에 균일하게 분사할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치에 의하면, 벤츄리 스크러버 내벽에 균일하게 물을 분사시켜 수막이 형성되지 않은 데드존의 발생을 방지함으로써, 배가스의 제거효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 배가스 배출량을 줄이기 위해 생석회 제조 공정을 중단하지 않아도 되므로 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims

벤츄리 스크러버(30)의 내부 공간으로 통하는 고압수 유입관(28)에는 내부에 중공의 장착구(45a)가 형성된 분사캡(45)이 설치되고, 이 분사캡(45)의 하단 테두리에 소정 간격으로 형성된 고정바(45b)에는 둘레에 다수개의 각도 조절편(47)이 힌지 결합된 중공의 고정판(46)이 설치되며, 상기 장착구(45a)와 고정판(46)의 중공에는 상부에 가압판(41)이 마련된 이동축(42)이 삽입 설치되고, 상기 가압판(41)과 장착구(45a) 사이의 이동축(42)에는 스프링(43)이 끼워져 가압판(41)을 탄성 지지하며, 상기 이동축(42)의 하단에는 연결로드(48)에 의해 상기 각도 조절편(47)과 힌지 결합된 이동판(49)이 설치된 것을 특징으로 하는 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치.
제1항에 있어서,

상기 장착구(45a)의 상면에 상기 이동축(42)이 삽입되는 중공의 받침판(44)이 설치되어 상기 가압판(41)과 장착구(45a) 사이의 이동축(42)에 끼워진 스프링(43)을 지지하는 것을 특징으로 하는 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치.