KR101155562B1 - Ｕ자형 고압 스크러버 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 U자형 고압 스크러버 시스템은 유입되는 고온의 합성가스에 분무수를 분사하여, 상기 합성가스내의 분진 입자를 수적에 충돌하여 차단 제거시키는 1단 벤츄리형 스크러버 배관부(10)와, 상기 벤츄리형 스크러버 배관부(10)에 연결되어 상기 합성가스내의 미세분진이 제거된 후의 폐수를 후단의 설비와 연결되는 폐수 유출관(32)으로 유출하는 2단 원통형 스크러버 반응기(30)를 포함하는 것으로, 소형화된 하나의 스크러버에 2단으로 모듈형으로 구성하여 합성가스의 공급유량에 따라 다단으로 연결가능하므로, 작은 공간에 저렴한 비용으로 설치가능하며, 분진 부유물이 폭기되어 폐수와 함께 배출되지 않고 스크러버 외부의 별도 분진저장탱크로 배출되어 제어밸브의 막힘 현상이 방지되며, 폐수 배출용 밸브의 자동제어에 의해 상부 스크러버 배관부와 하부 스크러버 반응기의 압력변동이 최소화되며, 또한 배출된 폐수내의 미세 분진이 2차적으로 걸러져서 스크러버 시스템으로 재순환되는 효과를 가진다.

Description

Ｕ자형 고압 스크러버 시스템{U-SHAPE HIGH PRESSURE SCRUBBER SYSTEM}

본 발명은 U자형 고압 스크러버 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온/고압의 가스화 공정을 통해 발생되는 합성가스내 포함된 분진을 제거하고 후단 공정의 운전 조건을 고려하여 합성가스의 온도를 제어하기 위한 U자형 고압 스크러버 시스템에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 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 재고하여 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 처리하는 장치 중 유해가스 및 분진을 동시에 제거할 수 있는 세정 장치는 장치가 단순하고 유지관리가 쉽기 때문에 많은 공정에서 활용되고 있다.

대표적인 처리 장치인 세정식 스크러버의 경우, 일반적으로 내부 수위량 조절에 의해 가스의 유출을 방지하게 되는데 하이(high)/로(low) 레벨 제어 시, 유입되는 가스에 의해 압력변동이 발생하게 되며, 전?후단 시스템의 운전조건에 영향을 미치게 된다. 또한 배출되는 폐수내에 포함된 미세분진 침전물에 의해 자동제어 밸브의 막힘 현상이 발생함으로써 내부 수위를 제어하는데 문제가 발생하게 된다.

또한 대용량 가스를 처리하기 위해서는 가스량에 비례하여 스크러버의 사이즈도 대형화되어야 하므로, 제작비용의 증가와 함께 공간적인 제약이 발생한다.

유사한 특허로서, 발명의 명칭이 3중 회전방식의 싸이클론 스크러버인 한국등록특허 제10-0905046호에 개시된 싸이클론 스크러버는 처리가스의 회전에 의한 원심력과 노즐에서 분사되는 세정액적에 의해서 짧은 체류시간을 더욱 연장하여 효과적으로 분진과 가스상 오염물질을 동시에 제거한다.

다른 특허로서, 발명의 명칭이 가압 탈취 용액운 회전식 탈취장치인 한국등록특허 제10-0663635호의 탈취장치는 약액세정탑식 탈취법을 사용하는 스크러버로서, 처리가스의 속도에너지를 증가시켜 처리대상가스에 포합되는 먼지 등의 유해물질을 제거하는데 사용되는 자회전식 약액분사기를 갖춘 탈취탑으로 처리대상가스와 약액물과의 접촉을 높이고 그에 따른 탈취효율을 증가할 수 있다.

또 다른 특허로서, 발명의 명칭이 습식 스크러버의 하부 침전슬러지 자동제거장치인 한국특허출원 제10-2008-0060083호에는 습식 스크러버를 분해 해체하지 않고, 습식 스크러버 하부면에 침전 또는 침적된 슬러지를 효율적으로 제거함으로써 세정수 교환빈도를 감소시키고, 반복되는 기기장치의 분해 조립으로 인한 기기 수명의 단축을 방지하여 경제성이 향상될 뿐만 아니라 깨끗한 세정수의 유지로 탈취효율과 분진 세정효율이 증가되고, 분사노즐의 막힘 현상이 감소하게 되어 유지 관리비용이 절감된다.

그런데, 다양한 가스화 공정에서 발생되는 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)가 주성분인 합성가스를 이용하여 대체연료 및 대체천연가스 등을 제조하기 위해서는 고온/고압의 가스화 공정을 통해 발생되는 합성가스내에 포함된 분진의 제거와, 후단 공정의 운전 조건을 고려하여 합성가스의 온도를 제어하는 공정이 필요하지만, 이상의 유사특허들은 이러한 필요공정과는 무관한 것이다.

따라서, 본 발명은 이상과 같은 필요성에 부합하고자 안출된 것으로, 그 목적은 구조가 간단하고 유입되는 고압의 가스에 대한 압력변동이 적으며, 분진과 같은 침전물이 생기는 경우에 효율적으로 처리가 가능한 U자형 고압 스크러버 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일반적인 분무탑 스크러버에 비해 설비비 및 유지비가 적게드는 장점을 가지는 U자형 고압 스크러버 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르는 U자형 고압 스크러버 시스템은 고압 스크러버 시스템으로서, 유입되는 고온의 합성가스에 분무수를 분사하여, 상기 합성가스내의 분진 입자를 수적에 충돌하여 차단 제거시키는 1단 벤츄리형 스크러버 배관부와, 상기 벤츄리형 스크러버 배관부에 연결되어 상기 합성가스내의 미세분진이 제거된 후의 폐수를 후단의 설비와 연결되는 폐수 유출관으로 유출하는 2단 원통형 스크러버 반응기를 포함한다.

벤츄리형 스크러버 배관부는 U자형으로, 일측은 스크러버 벤츄리가 설치되어 고온의 합성가스 유입관이 연결되고, 타측은 합성가스 유출관이 연결될 수 있다.

벤츄리형 스크러버 배관부의 압력과 상기 원통형 스크러버 반응기의 압력과의 차압을 측정하는 차압측정계와, 상기 원통형 스크러버 반응기의 상기 폐수 유출관에 설치되는 폐수 배출용 자동제어밸브를 더 포함하여, 상기 차압측정계에 의해 측정된 차압에 따라 상기 원통형 스크러버 반응기의 수위를 일정하게 유지하도록 상기 자동제어밸브를 제어할 수 있다.

원통형 스크러버 반응기에는 분무수에 포함된 분진이 침적되도록 설치된 경사형 다공판과, 상기 다공판에 침적되는 분진 부유물을 폭기(aeration)시켜 폐수와 함께 배출하지 않고 배출하도록 설치된 폭기수단을 포함한다.

본 발명의 U자형 고압 스크러버 시스템은 폐수 배출관내의 폐수에 포함된 미세 분진을 걸러내도록 설치된 필터장치와, 상기 필터장치를 통과하여 미세분진이 제거된 폐수를 저장하는 물저장탱크와, 상기 물저장탱크에 저장된 물을 분무수로서 상기 벤츄리형 스크러버 배관부에 공급하는 물공급용 펌프를 더 포함할 수 있다.

벤츄리 스크러버 배관부와 상기 원통형 스크러버 반응기가 상기 유입되는 합성가스의 유량에 따라 모듈의 형태로 다단으로 조합되어 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 스크러버의 형상을 U자형으로 함으로써, 향류와 병류 2단으로 물을 분사하되 병류는 벤츄리형, 향류는 원통형으로 제작함으로써 합성가스의 온도를 용이하게 제어할 수 있으며, 미세분진에 대한 집진 효율을 높일 수 있고, 또한 일반적인 스크러버에 있어서, 스크러버 몸체의 길이를 늘리거나 폭을 넓혀서 체류시간을 증가시키는데, 이럴 경우 공간적 제약이 발생할 수 있는 바, 기존의 일자 원통형 방식에 비하여 동일한 체류시간을 확보하기 위한 공간적 제약이 덜 발생하게 되는 효과를 가진다.

또한 본 발명의 U자형 고압 스크러버 시스템은 원통형 스크러버 반응기내부에 설치된 다공판(porous plate)위에 쌓인 분진 입자들을 폭기(aeration)시킴으로써 하부로 자연스럽게 향하게 되어 외부 분진 저장탱크로 이송함으로써 하부로 배출되는 폐수 내 분진량을 최소화함으로써 수위조절용 콘트롤 밸브의 막힘 현상을 방지할 수 있으며, 기존의 하이/로(high/low) 레벨 제어 대신 스크러버 상부와 하부의 차압을 측정하는 방식의 일정 수위제어 방식을 적용함으로써 고압 조건에서 가스 유입 시에도 스크러버 수위 변동에 따른 압력 변동을 최소화 시킬 수 있어 후단 설비의 안정적인 운전이 가능한 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 U자형 고압 스크러버 시스템의 구성도이고,
도 2는 도 1의 경사형 다공판에 대한 "A" 부분의 상세도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예의 동작을 상세하게 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 U자형 고압 스크러버 시스템의 구성을 나타내고 있고, 도 2는 도 1의 경사형 다공판의 구성을 상세히 나타내고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 U자형 고압 스크러버 시스템은 고압 스크러버 시스템으로서, U자형으로 구성된 1단 벤츄리형 스크러버 배관부(10)와, 이 벤츄리형 스크러버 배관부(10)의 하부에 스크러버 연결플랜지(11)에 의해 연결된 2단 원통형 스크러버 반응기(30)가 2단으로 구성된다.

벤츄리형 스크러버 배관부(10)는 U자형으로 구성되며, 일측은 스크러버 벤츄리(12)가 설치되어 고온의 합성가스 유입관(13)이 연결되고, 타측은 합성가스 유출관(14)이 연결된다. 또한 유입되는 고온의 합성가스에 분무수를 분사하도록 한 쌍의 수분사노즐(22)(24)이 부착되며, 분사된 분무수가 합성가스내의 분진 입자에 충돌하여 분진을 차단 제거한다.

합성가스내의 미세분진이 제거된 후의 폐수는 벤츄리형 스크러버 배관부(10)의 하부에 연결된 원통형 스크러버 반응기(30)의 폐수 유출관(32)으로 유출되어 후단의 설비(도시하지 않음)로 유출하게 된다. 이때 분무되는 물 공급량을 조절함으로써 후단 공정의 운전 조건에 맞도록 합성가스의 온도를 조절할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 U자형 고압 스크러버 시스템은 상부를 벤츄리형으로 하고, 하부를 원통형으로 하여, 기존의 세정장치보다 분진의 제거효율이 좋으며 두 가지의 복합된 세정장치가 소형화한 하나의 모듈 스크러버로서 구성한 것으로, 구체적인 실시예로서 도시하지는 않았지만, 유입되는 합성가스의 유량에 따라서 벤츄리 스크러버 배관부(10)와 원통형 스크러버 반응기(30)가 모듈의 형태로 다단으로 조합되어 설치될 수 있음은 물론이다. 이와 같이 본 발명의 U자형 고압 스크러버 시스템은 합성가스의 유량에 따라서 모듈형으로 다단으로 연결시켜 설계가 가능하므로, 대용량의 합성가스의 유입시에도 효율에 따라서 다양하게 작은 공간에 설치가 가능하며, 장치의 제작비용 또한 저감시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 U자형 고압 스크러버 시스템은 벤츄리형 스크러버 배관부(10)의 압력과 원통형 스크러버 반응기(30)의 압력을 측정하는 차압측정계(PDT)(100)와, 원통형 스크러버 반응기(30)의 폐수 유출관(32)에 설치되는 폐수 배출용 자동제어밸브(60)를 더 포함하며, 스크러버 내부의 물을 하이/로(high/low) 레벨 제어 시, 고압의 합성 가스가 유입되는 조건에서 스크러버 내부의 수위에 의해 압력 변동이 발생할 때, 차압측정계(100)에 의해 측정된 차압에 따라 자동제어밸브(60)를 제어함으로서 원통형 스크러버 반응기(30)의 수위를 일정하게 유지할 수 있다.

원통형 스크러버 반응기(30)에는 그 내부에 경사형 다공판(34)이 설치되어, 다공판(34)상에 분무수에 포함된 분진이 침적되며, 경사형 다공판(34)에 침적되는 분진 부유물은 폭기수단에 의해 폭기(aeration)된다. 폭기수단은 도 2에 도시된 바와 같이, 분진 부유물이 침적된 경사형 다공판(34)에 공기를 공급하도록 설치된 에어 탱크(50)와, 에어 탱크(50)에서 공급된 에어에 의해 폭기되는 분진 부유물이 저장되도록 설치된 분진저장탱크(40)를 포함하며, 에어 탱크(50)로 부터의 공기가 경사형 다공판(34) 하부의 노즐(36)을 통해 경사형 다공판(34)에 공급됨에 따라, 폭기된 분진 부유물은 폐수와 함께 배출되지 않고 원통형 스크러버 반응기(30) 외부의 분진저장탱크(40)로 배출된다. 그 결과, 미세분진에 의한 수위 제어용 자동제어밸브의 막힘 현상을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 U자형 고압 스크러버 시스템은 폐수 배출관(32)을 통해 배출된 물을 벤츄리형 스크러버 배관부(10)로 재순환되도록, 폐수배출관(32)에 필터장치(70)를 설치하고, 필터장치(70)를 통과하여 2차적으로 미세 분진이 걸러진 폐수를 물저장탱크(80)에 저장한 후, 물공급용 펌프(90)의 작동에 의해 물저장탱크(80)에 저장된 물을 분무수로서 벤츄리형 스크러버 배관부(10)의 수분사노즐(22)(24)로부터 분사시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 U자형 고압 스크러버 시스템은 소형화된 하나의 스크러버에 2단으로 모듈형으로 구성하여 합성가스의 공급유량에 따라 다단으로 연결가능하므로, 작은 공간에 저렴한 비용으로 설치가능하며, 분진 부유물이 폭기되어 폐수와 함께 배출되지 않고 스크러버 외부의 별도 분진저장탱크로 배출되므로, 제어밸브의 막힘 현상이 방지되며, 폐수 배출용 자동제어밸브의 자동제어에 의해 상부 스크러버 배관부와 하부 스크러버 반응기의 압력변동이 최소화되며, 또한 배출된 폐수내의 미세 분진이 2차적으로 걸러져서 스크러버 시스템으로 재순환되는 효과를 가진다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 U자형 고압 스크러버 시스템의 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10 : 벤츄리형 스크러버 배관부 11 : 스크러버 연결프랜지
12 : 스크러버 벤츄리 13 : 합성가스 유입관
14 : 합성가스 유출관 22,24 : 수분사노즐
30 : 원통형 스크러버 반응기 32 : 폐수 유출관
34 : 경사형 다공판 36 : 노즐
40 : 분진저장탱크 50 : 에어 탱크
60 : 폐수 배출용 자동제어밸브 70 : 필터장치
80 : 물저장탱크 90 : 물공급용 펌프
100 : 스크러버 차압측정계

Claims (6)

1. 고압 스크러버 시스템으로서,
   유입되는 고온의 합성가스에 분무수를 분사하여, 상기 합성가스내의 분진 입자를 수적에 충돌하여 차단 제거시키는 1단 벤츄리형 스크러버 배관부와,
   상기 벤츄리형 스크러버 배관부에 연결되어 상기 합성가스내의 미세분진이 제거된 후의 폐수를 후단의 설비와 연결되는 폐수 유출관으로 유출하는 2단 원통형 스크러버 반응기를 포함하는
   U자형 고압 스크러버 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 벤츄리형 스크러버 배관부는 U자형으로, 일측은 스크러버 벤츄리가 설치되어 고온의 합성가스 유입관이 연결되고, 타측은 합성가스 유출관이 연결되는
   U자형 고압 스크러버 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 벤츄리형 스크러버 배관부의 압력과 상기 원통형 스크러버 반응기의 압력과의 차압을 측정하는 차압측정계와,
   상기 원통형 스크러버부의 상기 폐수 유출관에 설치되는 폐수 배출용 자동제어밸브를 더 포함하여,
   상기 차압측정계에 의해 측정된 차압에 따라 상기 원통형 스크러버부의 수위를 일정하게 유지하도록 상기 자동제어밸브를 제어하는
   U자형 고압 스크러버 시스템.
   
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 원통형 스크러버 반응기에는
   분무수에 포함된 분진이 침적되도록 설치된 경사형 다공판과,
   상기 다공판에 침적되는 분진 부유물을 폭기(aeration)시켜 폐수와 함께 배출하지 않고 배출하도록 설치된 폭기수단을 포함하는
   U자형 고압 스크러버 시스템.
   
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 폐수 배출관내의 폐수에 포함된 미세 분진을 걸러내도록 설치된 필터장치와,
   상기 필터장치를 통과하여 미세분진이 제거된 폐수를 저장하는 물저장탱크와,
   상기 물저장탱크에 저장된 물을 분무수로서 상기 벤츄리형 스크러버 배관부에 공급하는 물공급용 펌프를 더 포함하는
   U자형 고압 스크러버 시스템.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 벤츄리 스크러버 배관부와 상기 원통형 스크러버 반응기가 상기 유입되는 합성가스의 유량에 따라 모듈의 형태로 다단으로 조합되어 설치되는
   U자형 고압 스크러버 시스템.

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