KR101326409B1 - 수용성 유해 가스 포집장치 및 이를 이용한 드라이 피트의수용성 유해 가스 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 황화수소나 암모니아 가스와 같은 수용성 유해 가스를 포집하는 장치에 관한 것으로서, 특히 곡선형상으로 만곡된 다수개의 곡면판에 냉각수를 유동시켜 상기 수용성 유해가스가 상기 냉각수에 녹아 포집되도록 하여 상기 유해가스를 경제적이고 효율적으로 포집함은 물론 현 설비물을 그대로 사용할 수 있는 수용성 유해가스 포집장치 및 이를 이용한 드라이 피트의 수용성 유해 가스 처리 시스템에 관한 것이다.

드라이 피트,황화수소,암모니아,곡면판

Description

수용성 유해 가스 포집장치 및 이를 이용한 드라이 피트의 수용성 유해 가스 처리 시스템{Water soluble harmful gas collecting apparatus and the system by thereof}

도 1a 및 1b는 본 발명의 포집장치에 대한 사시도,

도 2는 본 발명을 이용한 드라이 피트의 수용성 유해가스 시스템의 개념도,

도 3은 본 발명의 포집장치가 드라이 피트에 장치되는 것을 도시하는 분리 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 드라이 피트 11 : 걸림턱

20 : 살수구 30 : 저수조

40 : 냉각탑 S : 슬래그

100 : 포집장치 P : 냉각핀

110 : 곡면판 120 : 고정 로프

140 : 샤워 헤드 200 : 차단막

본 발명은 황화수소나 암모니아 가스와 같은 수용성 유해 가스를 포집하는 장치에 관한 것으로서, 특히 곡선형상으로 만곡된 다수개의 곡면판에 냉각수를 유동시켜 상기 수용성 유해가스가 상기 냉각수에 녹아 포집되도록 하여 상기 유해가스를 경제적이고 효율적으로 포집함은 물론 현 설비물을 그대로 사용할 수 있는 수용성 유해가스 포집장치 및 이를 이용한 드라이 피트의 수용성 유해 가스 처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 드라이 피트(Dry Pit)는 그 설비물의 특성상 슬래그를 일반 대기환경에서 처리해야 하며, 황화수소 및 암모니아의 발생시간이 수재스택에 비해 길다. 상기 슬래그(slag) 중에는 황화물로서 CaS, MnS, 단체황 등이 포함되어 있다. 슬래그가 물에 접촉되어 있으면 황화수소 냄새, 다 황화물에 기인하는 황색의 물, CaO에 기인하는 높은 pH의 오수가 발생한다. 　슬래그 중에 포함되어 있는 다황화칼슘은 공기중의 이산화탄소에 의하여 분해되고, 탄산칼슘, 황화수소, 단체의 황 등을 생성한다.

　　　　　　　　　　　CaS_x -> Ca^{2 +} + S_x ^2-

　　　　　　　　　　　CaS_x +　H₂0　+ CO₂ -> CaCO₃ + S_{x -1}

　　CaS는 물에 접촉하면 가수분해하고 황화수소를 유리한다.

　　　　　　　　　　　CaS + 2H₂0 -> Ca(OH)₂ + H₂S 　

　　황화수소는 악취방지법에서도 규제하고 있는 악취성의 맹독가스이다. 황 이온 S^{2 -}는 중금속화합물과 반응하여 물에 불용성의 금속황화물을 생성하는 작용이 강하고 동식물의 필수 금속원소인 철,동,아연등을 불활성의 황화물로 변화시키기 때문에 동식물에 대하여 독성을 나타낸다.

드라이 피트에서 슬래그를 냉각 처리할 경우 대기에 슬래그가 노출된 상태에서 직접 냉각수를 슬래그에 분사하여 냉각을 시키게 되는데 이 때 고농도의 황화수소를 저감시키기 위하여 아민계의 소취제, 목초액등을 냉각수에 희석하여 사용하여 왔다. 또한 무증기 시스템을 이용하는 방법으로서는 고온의 슬래그를 냉각시키는 과정에서 증기를 포집시키는 방법을 사용하고 있다.

이 방법의 경우는 황화수소 및 암모니아를 가장 이상적으로 포집할 수 있으나 시스템이 고가이므로 황화수소와 암모니아 만을 포집하기 위하여 100억 이상의 고가의 장비를 사용해야 한다는 문제점이 있었다.

한편 상기 황화수소나 암모니아는 일부 조업상의 컨트롤로 발생농도를 저감할 수 있고, 소취제를 이용하여 다시 농도를 조절할 수 있으나 소취제의 경우는 약품의 반응에 의해 황화수소의 농도를 감소시키는 방식이므로 소취제의 농도, 온도, 압력과 같은 요인에 의해 감소효과를 일으킬 수는 있으나 냉각수내의 농도 및 온도의 경우는 한계점이 있으므로 만족할 만한 황화수소의 농도감소를 나타내지 못할 가능성이 높은 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 드라이 피트상에 설치되 는 한편 냉각수 유동에 의해 수용성 유해가스를 포집되도록 하여 상기 유해가스를 경제적이고 효율적으로 포집함은 물론 현 설비물을 그대로 사용할 수 있는 수용성 유해가스 포집장치 및 이를 이용한 드라이 피트의 수용성 유해 가스 처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적은 드라이 피트 상부에 장치되는 한편 곡선형상으로 만곡된 다수개의 곡면판에 냉각수를 유동시켜 상기 수용성 유해 가스가 상기 냉각수에 녹아 포집되고, 상기 냉각수는 상기 다수개의 곡면판상에 장치된 샤워헤드에 의해 살수되는 포집장치를 이용하되, 상기 드라이 피트로 투입된 냉각수가 배출 후 저장되어 상기 수용성 유해가스를 분리하는 저수조와, 상기 저수조로부터 정화된 냉각수를 냉각한 후, 상기 드라이 피트의 살수구와 상기 포집장치의 샤워헤드에 상기 냉각된 냉각수를 공급하는 냉각탑을 포함하는 드라이 피트의 수용성 유해 가스 처리 시스템에 의해 달성될 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 곡선형상으로 만곡된 다수개의 곡면판에 냉각수를 유동시켜 상기 수용성 유해가스가 상기 냉각수에 녹아 포집되도록 하여 상기 유해가스를 경제적이고 효율적으로 포집함은 물론 현 설비물을 그대로 사용할 수 있는 수용성 유해가스 포집장로서, 이하 실시예와 첨부된 도면을 통해 설명하기로 한다.

우선 본 발명의 원리에 대해 설명하면, 황화수소 및 암모니아의 물 용해도는 황화수소 가 225.7 % by volume at 25℃ 이고 암모니아가 약 1000 % by volume at 25℃ 이므로 물에 잘 녹는 성질을 이용한다.

물에 잘 녹이기 위해서는 적절한 냉각수의 온도조절이 필요하며 드라이 피트의 냉각수는 그 특성상 작업 중에는 70℃ 정도까지 올라가게 되므로 지속적으로 냉각을 시키고, 냉각된 물이 다시 슬래그로 떨어지면서 슬래그의 황화수소 발생 중에 계속적으로 냉각을 시키면서 물 용해도를 이용하여 냉각수 내에 황화수소와 암모니아를 흡수시킨 후에 이들 오염물질의 발생이 일어나지 않는 상온상태까지 냉각수를 순환시키는 방식이다.

본 발명의 포집장치(100)는 상술한 원리를 이용한 것으로서 도 1a에 도시된 바와 같이 곡선형상으로 만곡된 다수개의 곡면판(110)상에 냉각수를 유동시키고나서, 상기 냉각수에 의해 상기 황화수소나 암모니아 가스와 같은 수용성 유해가스를 녹여 포집한 후 상기 냉각수와 함께 상기 드라이 피트(10)내부로 강하시키게 되는 것이다.

한편 상술한 바와 같이 본 발명은 곡면판(110)을 이용하게 되는데, 이는 상기 수용성 유해가스와 상기 냉각수와의 접촉면적을 증가시키기 위해서이다.

이때 상기 냉각수를 공급하기 위해 상기 곡면판(110)상에 다수개의 샤워헤드(140)를 장치하여 상기 곡면판(110)에 충분한 냉각수가 공급될 수 있도록 하였다. 실험에 의한 결과 상기 샤워헤드(140)는 상기 곡면판(110)상에 50cm간격을 설치하는 것이 제일 효율적이었으며, 상기 곡면판(110)의 크기는 5m의 높이로 형성하되 상기 곡면판(110)사이의 간격은 2.5cm로 하는 것이 바람직하였다.

또한, 상술한 바와 같이 냉각수의 온도를 유지하기 위해 상기 곡면판(110)상 에 냉각핀(P)을 다수개 장치하여 냉각 온도를 유지하도록 하는 것도 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 다수개의 곡면판(110)을이용하는데, 상기 다수개의 곡면판(110)의 일측 또는 양측 단부에 고정 로프(120)를 각각 장치하여 상기 곡면판(110)이 펼쳐지거나 겹쳐질 수 있도록 하였다.(도 1b 참조)

한편 상기 곡면판(110)은 냉각수가 유동하므로 녹이 발생하는 것을 방지하기 위해 방청 처리된 철판을 사용하는 것이 바람직하다.

이상 상기 도 1a 및 도 1b를 참조하여 본 발명을 설명하였으며, 상기 도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예는 본 발명을 보다 명료하게 설명하기 위한 것으로서 상기 실시예에 의해 본 발명이 제한되지 아니함은 물론이다.

이하, 본 발명의 포집장치(100)를 이용한 드라이 피트의 수용성 유해 가스 처리 시스템에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이 드라이 피트(10) 내부에 슬래그(S)가 적층되어 있다. 상기 슬래그(S)에 살수구(20)를 통해 냉각수를 분사하면 상술한 바와 같이 황화수소(H2S) 또는 암모니아(NH4) 가스와 같은 유해가스가 발생된다.

상기 발생된 유해 가스는 상기 드라이 피트(10) 상부측으로 상승하게 되고 결국 본 발명의 포집장치(100)에 접촉된다.

이때 상기 황화수소나 암모니아 가스는 상술한 바와 같이 물에 잘 녹는 수용성이며 상기 포집장치(100)의 곡면판(110)상에 유동하는 냉각수에 잘 녹아들어가게 된다.

즉, 상기 냉각수에 녹은 황화수소는 황산으로 되고, 상기 암모니아는 암모니 아수로 되어 상기 드라이 피트(10) 하측으로 하강하게 된다.

이와 같이 상기 유해 가스를 포함하는 냉각수는 상기 드라이 피트(10) 하부 일측에 장치되는 저수조(30)로 배출된다.

상기 저수조(30)에서는 이미 저장되어 있던 Ca 이온에 의해 상기 황산을 황산염계 스케일로 침전시키고, 상기 암모니아수는 기화되어 암모니아 가스로 변환시킴에 의해 상기 유해 가스가 함유된 냉각수를 정화시키게 된다.

이때 상기 암모니아 가스는 상기 저수조(30) 일측에 따로이 수집부(50)를 장치하여 수집하는 것이 바람직하다. 또한 상기 저수조(30)는 온도를 높게 유지하여 상기 정화작용이 용이하게 되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 저수조(30)를 거쳐 정화된 냉각수는 냉각탑(40)에 의해 냉각된 후 상기 샤워헤드(140)와 드라이 피트(10)의 살수구(20)로 공급하여 상기 냉각수를 순환시키게 된다.

이때 상기 냉각탑(40)은 널리 알려져 있는 구성인 관계로 자세한 설명은 생략하도록 한다.

이상 설명한 수용성 유해 가스 처리 시스템에 의해 상기 드라이 피트(10)에서 발생된 유해 가스를 처리할 수 있게 되는 것이다.

이때 상기 포집장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 드라이 피트(10) 상부에 위치하게 되며, 보다 안정적인 설치를 위해 상기 드라이 피트(10)에 걸림턱(11)을 형성한 후 상기 포집장치(100)를 장치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 포집장치(100)는 외부에 노출되어 있어 직사광선에 의해 가열되 므로 상기 포집장치(100)를 덮는 차단막(200)을 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 차단막(200)은 통풍성이 좋은 내열성 플라스틱을 사용하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 황화수소 및 암모니아를 경제적이고 효율적으로 저감시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 드리이 피트 사용 이외에도 강한 수용성을 가진 악취물질의 경우는 본 발명에 의해 높은 효과를 거둘 수 있다고 생각된다. 즉, 폐수처리의 악취물질을 감소시켜야 하는 공정이면 본 발명품의 응용이 가능하므로 적용폭이 높은 효과도 있다.

Claims (6)

1. 수용성 유해가스를 포집하기 위한 장치로서,

   곡선형상으로 만곡된 다수개의 곡면판과, 상기 곡면판상에 장치되어 냉각수를 공급하는 샤워 헤드를 포함하여,

   상기 곡면판에 유동되는 냉각수에 의해 상기 수용성 유해가스가 포집되고,

   상기 다수개의 곡면판 일측 단부에 고정 로프를 각각 장치하여 상기 다수개의 곡면판이 펼침 가능하게 상호 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 수용성 유해가스 포집장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 다수개의 곡면판 상부에 설치되어 상기 곡면판을 냉각하는 냉각핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 유해가스 포집장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 곡면판은 방청 처리된 철판으로서, 5m 높이로 형성되는 한편 상기 다수개의 곡면판은 2.5cm의 간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 수용성 유해가 스 포집장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 포집장치 상부에 설치되어 외부의 직사광선을 차단하는 차단막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 유해가스 포집장치.
6. 드라이 피트에 적층되는 슬래그가 살수구로부터 투입되는 냉각수에 의해 발생하는 황화수소(H₂S)과 암모니아(NH₄) 중 선택된 하나 이상을 포함하는 수용성 유해 가스를 포집하기 위한 시스템으로서,

   상기 드라이 피트 상부에 별도로 장치되는 한편 곡선형상으로 만곡된 다수개의 곡면판에 냉각수를 유동시켜 상기 수용성 유해 가스가 상기 냉각수에 녹아 황산(H₂SO₄)과 암모니아수(NH₄OH) 중 선택된 하나 이상을 포함하는 용액으로 포집되고, 상기 냉각수는 상기 다수개의 곡면판상에 장치된 샤워헤드에 의해 살수되는 포집장치;와,

   살수구와 샤워헤드에 의해 드라이 피트로 투입된 냉각수가 배출 후 저장되는 한편 Ca 이온에 의해 상기 황산을 황산염계 스케일로 침전시키고, 상기 암모니아수는 기화되어 암모니아 가스로 수집됨에 의해 상기 수용성 유해가스를 상기 냉각수로부터 분리하는 저수조;와,

   상기 저수조에 의해 정화된 냉각수를 냉각한 후, 상기 드라이 피트의 살수구와 상기 포집장치의 샤워헤드에 상기 냉각된 냉각수를 공급하는 냉각탑;을 포함하는 것을 특징으로 하는 드라이 피트의 수용성 유해 가스 처리 시스템.

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