KR101398053B1 - 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템 - Google Patents

자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템 Download PDF

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Abstract

대기오염물질이 유입되는 오염가스 유입구와 유입된 오염가스가 처리 후 배출되는 처리가스 배출구 및 오염가스를 처리한 폐수가 배출되는 처리수 배출구를 가지는 스크러버와, 염수 또는 해수를 전기분해하여 산화-흡수제를 생성하고 생성된 산화-흡수제를 스크러버 내부로 공급하여 오염가스 유입구를 통해 유입된 오염가스를 처리하여 유해물질을 제거하도록 하는 산화-흡수제 생성장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템이 개시된다.

Description

자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템{A SCRUBBER SYSTEM HAVING AN APPARATUS FOR CREATING AUTOMATIC AN OXIDIZING BENT AND ABSORBENT}
본 발명은 각종 대기오염물질의 처리를 위한 스크러버 설비에 사용되는 산화-흡수제를 전기분해방식에 의해 제조하는 스크러버 시스템에 관한 것이다.
최근에는 산업화의 발달로 인해 화석연료의 연소과정에서 발생되는 연소가스, 각종 화학공정에서 발생되는 유해가스, 및 폐수처리 과정에서 발생되는 폐가스 등 각종 대기오염물질들이 날로 심각해지고 있다.
이러한 대기오염물질을 처리하기 위한 공정 중에 대표적인 것이 습식 스크러버(Scrubber)에 의한 대기오염물질을 흡수 또는 산화처리하는 공정이다. 이와 같은 습식 스크러버 방식에 의한 각종 대기오염물질들을 처리하는 방법이 공개특허 10-2010-0106267(침액식 스크러버 제어방법)에 개시되어 있다.
공개된 종래의 기술에 의하면, 스크러버 내부에서 분사노즐을 통해 액체를 분사함으로써 배기가스에 포함된 이물질들을 침전시키는 구성에 관한 것으로서, 이와 같이 물리적인 방법에 의해서 대기오염물질을 처리하는데에는 한계가 있다.
이러한 점을 감안하여, 최근에는 습식 스크러버에서 흡수 또는 산화의 효율을 높이기 위해 NaOCl, NaClO2 등의 산화제나 NaOH 등의 약품을 사용하는 기술이 활발히 연구 및 개발되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 염수 또는 해수를 전기분해하여 생성되는 산화제를 이용하여 각종 대기오염물질을 산화 및 흡수 처리가능한 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템은, 대기오염물질이 유입되는 오염가스 유입구와, 유입된 오염가스가 처리 후 배출되는 처리가스 배출구 및 상기 오염가스를 처리한 폐수가 배출되는 처리수 배출구를 가지는 스크러버와; 염수 또는 해수를 전기분해하여 산화-흡수제를 생성하고, 상기 생성된 산화-흡수제를 상기 스크러버 내부로 공급하여 상기 오염가스 유입구를 통해 유입된 오염가스를 처리하여 상기 오염가스에 포함된 유해물질을 제거하도록 하는 산화-흡수제 생성장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 산화-흡수제 생성장치는, 상기 스크러버 내부로 염수 또는 해수를 공급하기 위한 원수 공급부와; 상기 스크러버 내부에 설치되어 상기 원수 공급부에서 공급되는 염수 또는 해수를 분사하는 분사부와; 상기 스크러버 내부에 설치되어 상기 분사부에서 분사되는 염수 또는 해수를 전기분해하여 차아염소산 용액을 생성하는 전기분해부; 및 상기 전기분해부로 전원을 공급하기 위한 전원공급부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전기분해부는, 상기 스크러버 내부에 상하로 서로 이격되도록 복수 지점에 설치되며, 내부에 구형의 바이폴라전극이 내장된 패키드배드 반응기를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 산화-흡수제 생성장치는, 염수 또는 해수를 전기분해하여 차아염소산 용액을 생성하며, 격막에 의해 구분되는 제1 및 제2전해공간을 가지는 유격막 전해조와; 상기 제1전해공간에 설치되어 상기 염수 및 해수를 전기분해하여 알카리수를 생성하는 음극전극과; 상기 제2전해공간에 설치되어 상기 염수 및 해수를 전기분해하여 산성수를 생성하는 양극전극과; 상기 양극전극 및 음극전극으로 전원을 공급하기 위한 전원공급부와; 상기 제1전해공간에서 생성된 알카리수를 상기 스크러버 내부로 공급하여 분사하는 알카리수 공급부와; 상기 제2전해공간에서 생성된 산성수를 상기 스크러버 내부로 분사하여 공급하는 산성수 공급부;를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 알카리수 공급부 및 상기 산성수 공급부는 상기 스크러버 내부에서 상기 알카리수 및 산성수를 상하 방향을 기준으로 서로 다른 높이에서 단계적으로 분사되도록 설치되는 것이 좋다.
또한, 상기 스크러버 내부로 해수 또는 일반수를 포함하는 일반 유입수를 공급하는 일반 유입수 공급부를 더 포함하며, 상기 일반 유입수는 상기 스크러버 내부에서 상기 알카리수 공급부 및 상기 산성수 공급부의 분사구 후단에 설치되어 오염가스를 최종적으로 처리하는 것이 좋다.
또한, 상기 산화-흡수제 생성장치는, 염수 또는 해수를 전기분해하여 차아염소산 용액을 생성하는 무격막 전해조와; 상기 무격막 전해조 내부에 설치되는 전기분해용 양극전극 및 음극전극과; 상기 양극전극 및 음극전극으로 전원을 공급하기 위한 전원공급부와; 상기 무격막 전해조에서 생성된 차아염소산 용액을 상기 스크러버 내부로 공급하는 차염 공급경로; 및 상기 스크러버 내부에 설치되어 상기 차염 공급경로를 통해 공급된 차아염소산 용액을 분사하는 분사부;를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 스크러버 시스템에 있어서 상기 스크러버의 오염가스를 처리한 폐수가 배출되는 처리수 배출구에서 배출되는 처리수를 상기 산화-흡수제 생성장치의 전기분해부나 전해조의 염수 또는 해수의 유입부로 재순환하여 공급할 수 있도록 구성할 수 있다.
본 발명의 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템에 따르면, 스크러버 내부로 염수(또는 해수)를 전기분해한 전기분해수(산화제 포함)를 분사방식으로 공급함으로써, 스크러버 내부로 유입된 대기오염물질을 효과적으로 산화 및 흡수하여 처리할 수 있게 된다.
특히, 스크러버 내부에서 직접 전기분해를 통해 전기분해수를 생성하는 동시에 대기오염물질을 산화 및 흡수처리하는 구성을 가짐으로써, 장치의 소형화가 가능하고, 설치 장소 및 공간에 제약을 덜 받게 되는 이점이 있다.
또한, 스크러버 내부로 전기분해수와 유입수(해수 또는 일반수)를 동시에 공급하여 분사함으로써, 대기오염물질 중의 유해물질의 흡수 및 산화효율을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템을 나타내 보인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 본 발명의 실시예에 따른 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템을 나타내 보인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템을 나타내 보인 구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템을 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템(10)을 나타내 보인 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템(10)은, 스크러버(20)와, 산화-흡수제 생성장치(30)를 구비한다.
상기 스크러버(20)는, 대기오염물질이 유입되는 오염가스 유입구(21)와, 유입된 대기오염물질이 처리 후 배출되는 처리가스 배출구(22) 및 상기 대기오염물질을 처리한 폐수가 배출되는 처리수 배출구(23)를 구비한다.
상기 구성에 의하면, 대기오염물질은 상기 스크러버(20)의 오염가스 유입구(21)를 통해, 스크러버(20) 내부로 유입된다. 유입된 대기오염물질은 스크러버(20)의 내부에서 상기 산화-흡수제 생성장치(30)로부터 공급되는 산화-흡수제에 의해 산화 및 흡수 처리되어 유해물질이 제거되고, 유해물질이 제거된 처리가스는 스크러버(20)의 상부에 형성되는 상기 처리가스 배출구(22)를 통해 다음의 처리공정으로 이동된다.
상기 처리수 배출구(23)는 스크러버(20)의 하부에 설치되며, 스크러버(20) 내부로 공급되어 대기오염물질을 산화 및 흡수한 처리수가 배출되는 곳으로서, 이러한 처리수는 그대로 방류되거나, 또는 폐수처리시설로 공급되어, 후속 처리공정을 거치도록 하거나, 또는 전해조로 재순환하여 사용할 수 있다.
상기 산화-흡수제 생성장치(30)는 스크러버(20) 내부로 염수 또는 해수를 전기분해하여 생성된 산화-흡수제를 공급하여, 오염가스 유입구(21)를 통해 유입된 대기오염물질에 포함된 질소산화물 등을 산화 및 흡수하여 제거하기 위한 것이다. 이러한 산화-흡수제 생성장치(30)는, 무격막 전해조(31)와, 양극전극(33)과 음극전극(32)과, 전원공급부(34)와, 산화-흡수제 공급경로(35) 및 분사부(36)를 구비한다.
상기 무격막 전해조(31)는 염수 또는 해수(이하 '염수'라 함)가 유입되는 염수 입구(31a)와, 전기분해되어 생성된 산화-흡수제가 배출되는 배출구(31b)를 가진다.
상기 무격막 전해조(31) 내부에는 음극전극(32)과, 양극전극(33)이 서로 이격되어 마주하도록 설치되어, 상기 전원공급부(34)로부터 직류 전류를 공급받음으로써, 무격막 전해조(31) 내부로 유입된 염수를 전기분해하게 된다. 이와 같이 염수를 무격막 전해조(31) 내에서 전기분해하게 되면, pH가 약알카리범위(8~11)를 가지는 산화제(NaOCl)가 생성되며, 이와 같은 약알카리 산화제를 포함하는 흡수제(전해수)는 상기 산화-흡수제 공급경로(35)를 통해 상기 스크러버(20) 내에 설치되는 분사부(36)로 공급된다.
상기 분사부(36)는 복수의 분사노즐(36a)을 포함하는 구성으로서, 복수가 다단으로 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 분사부(36)는 오염가스 유입구(21)로부터 처리가스 배출구(22)까지 상하방향으로 복수 단으로 일정 간격 이격되게 설치됨으로써, 처리가스 배출구(22)로 이동되는 대기오염물질을 단계적으로 처리하여 대기오염물질에 포함된 유해물질(질소산화물 등)을 보다 효과적으로 산화 및 흡수하여 제거하게 된다.
이상에 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템(10)에 의하면, 간단한 구성에 의해 염수를 전기분해하여 산화제(NaOCl)를 생성하고, 생성된 산화-흡수제를 스크러버(20) 내부로 공급하여 분사하는 구성을 가짐으로써, 스크러버(20) 내부로 유입된 대기오염물질에 포함된 유해물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다. 특히, 장치가 간단하고 소형화가 가능하고, 경량화가 가능하여 설치비용을 줄일 수 있으며, 선박 등과 같이 설치공간에 제약을 받는 장소에서도 용이하게 설치하여 운행시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기와 같이 산화제(NaOCl)를 이용하여 대기오염물질에 포함한 유해물질을 산화 및 흡수하여 처리하는 공정(반응식)은 공지의 기술로부터 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 내용이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크러버 시스템(100)은, 스크러버(20')와, 산화-흡수제 생성장치(130)를 구비한다.
상기 스크러버(20')는 앞서 도 1을 통해 설명한 스크러버(20)와 동일한 구성을 가진다. 즉, 스크러버(20')는 오염가스 유입구(21)와, 처리가스 배출구(22) 및 처리수 배출구(23)를 구비한다.
상기 산화-흡수제 생성장치(130)는 원수 공급부(131), 분사부(132), 전기분해부(133) 및 전원공급부(134)를 구비한다.
상기 원수 공급부(131)는 스크러버(20') 외부로부터 염수를 공급하기 위한 것으로서, 원수 탱크(미도시) 및 펌프(미도시) 등을 포함할 수 있다. 상기 원수 공급부(131)에서 공급되는 원수 즉, 염수는 상기 분사부(132)를 통해 상기 스크러버(20') 내부의 상부에서 하부로 골고루 분사된다.
보다 구체적으로 상기 분사부(132)는 복수 구비되며, 스크러버(20') 내부에 상하로 이격되게 설치되어, 상하로 구분되어 설치되는 전기분해부(133) 각각에 대해 염수를 골고루 분사하도록 설치되며, 다수의 분사노즐(132a)을 가진다. 따라서 상기 분사부(132)에서 분사된 염수는 전기분해부(133)로 골고루 공급됨으로써, 전기분해부(133)에서 염수가 전기분해반응에 의해 약알카리성(pH 8~11)의 산화제(NaOCl)가 생성된다. 그리고 이와 같이 생성된 약알카리성 산화제(NaOCl)는 대기오염물질의 산화 및 흡수율을 증가시키는 기능을 함으로써, 대기오염물질에 포함된 유해물질을 액체상태로 산화 및 흡수하여 효과적으로 처리할 수 있도록 한다.
한편, 상기 전기분해부(133)는 스크러버(20') 내부에 설치되며, 전원공급부(134)로부터 인가되는 직류전류에 의해 분사되는 염수를 전기분해하여 차아염소산 용액 즉, 산화제(NaOCl)를 생성한다. 이러한 전기분해부(133)는 복수가 대기오염물질의 이동경로를 따라 서로 상하로 이격되도록 다단으로 설치된다. 이러한 전기분해부(133)는 바람직하게는, 내부에 구형의 바이폴라전극(133a)이 내장된 구성의 소위 패키드배드 반응기(paked bed reactor)를 포함하는 것이 좋다. 이러한 구성을 가지는 전기분해부(133)로 염수를 분해하면서 직류전류를 인가하게 되면, 전기분해반응에 의해 발생되는 차아염소산 용액이 바로 대기오염물질에 포함된 유해물질을 산화 및 흡수하여 제거할 수 있게 된다. 이와 같이 전기분해부(133)에서 전기분해와 동시에 유해물질의 산화 및 흡수기능이 이루어질 수 있도록 상기 전기분해부(133)는 스크러버(20') 내부의 가스 이동경로 전체를 소정 두께로 차단하도록 설치되며, 다단으로 복수 설치되는 것이 좋다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 스크러버(20') 내부에 전기분해부(133)를 설치하게 되면, 설치공간을 줄일 수 있기 때문에, 장치의 소형화 경량화가 가능한 이점이 있게 된다. 또한, 별도의 전기분해조를 필요로 하지 않기 때문에, 장치 및 부품의 수를 줄일 수 있게 되어 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크러버 시스템(200)은, 스크러버(20)와, 산화-흡수제 생성장치(230)를 구비한다.
상기 스크러버(20)는 앞서 도 1을 통해 설명한 스크러버와 동일한 구성을 가지므로, 동일한 부호를 부여하였으며, 따라서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 산화-흡수제 생성장치(230)는, 유격막 전해조(231)와, 음극전극(235), 양극전극(234), 전원공급부(239), 알카리수 공급부(236), 산성수 공급부(237) 및 유입수 공급부(238)를 구비한다.
상기 유격막 전해조(231)의 내부에는 그 내부를 제1전해공간(231a)과, 제2전해공간(231b)으로 구분하는 격막(232)이 설치된다. 상기 각각의 전해공간(231a,231b)으로 염수가 유입되며, 유입된 염수는 각각의 전해공간(231a,231b)에 설치된 음극전극(235) 및 양극전극(234)에 의해 각각 전기분해된다.
상기 전원공급부(239)는 상기 양극전극(234) 및 음극전극(235) 각각으로 직류전류를 공급하여, 각각의 전해공간(231a,231b)에서 전기분해가 일어나서 전해수가 생성되도록 한다.
구체적으로, 제1전해공간(231a)에서는 양극전극(234)에 의해 전기분해되어 산화제(Cl2)가 포함된 산성수가 생성되며, 제2전해공간(231b)에서는 음극전극(235)에 의해 전기분해되어 가성소다(NaOH)가 포함된 알카리수가 생성된다.
상기 알카리수 공급부(236)는 제2전해공간(231b)의 전해수 배출구로부터 스크러버(20)로 알카리수를 공급하기 위한 알카리수 공급경로(236a)와, 상기 알카리수 공급경로(236a)를 통해 공급된 알카리수를 스크러버(20) 내부에서 분사시키기 위한 알카리수 분사부(236b)를 구비한다.
상기 산성수 공급부(237)는 제1전해공간(231a)의 전해수 배출구로부터 스크러버(20)로 산성수를 공급하기 위한 산성수 공급경로(237a)와, 상기 산성수 공급경로(237a)를 통해 공급된 산성수를 스크러버(20) 내부에서 분사시키기 위한 산성수 분사부(237b)를 구비한다.
한편, 도 3에서는 상기 산성수 분사부(237b)가 알카리수 분사부(236b)의 상부에 설치되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 서로 그 위치가 바뀌어 설치될 수도 있다.
또한, 상기 유입수 공급부(238)는 전기분해되지 않은 염수 또는 해수를 스크러버(20) 내부로 직접 공급하기 위한 것으로서, 스크러버(20) 내부에는 유입수를 분사하기 위한 유입수 분사부(238a)가 설치된다. 상기 유입수 분사부(238a)는 상기 산성수 분사부(237b)와 알카리수 분사부(236b)보다 상부 즉, 오염가스 이동경로를 기준으로 하류에 설치된다. 따라서 오염가스 유입구(21)를 통해 유입된 오염가스는 1차적으로 알카리수에 의해 처리되고, 2차적으로 산성수에 의해 처리된 뒤, 또는 1차적으로 산성수에 의해 처리되고, 2차적으로 알카리수에 의해 처리된 뒤, 최종적으로 일반 유입수(일반수)에 의해 처리됨으로써, 오염가스에 포함된 유해물질을 효과적으로 산화 및 흡수하여 제거할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템(200)에 의하면, 유격막 전해조(231)를 이용하여 해수나 염수를 전기분해하여 산화제가 포함된 알카리수 및 산성수를 각각 구분하여 생성한 뒤, 이를 각각 독립적으로 스크러버(20) 내부로 공급함으로써, 오염가스에 포함된 유해물질을 단계적으로 산화 및 흡수 처리할 수 있는 이점이 있다.
또한, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 스크러버 시스템(10, 100, 200)에 있어서 상기 스크러버(20, 20')의 오염가스를 처리한 폐수가 배출되는 처리수 배출구(23)에서 배출되는 처리수를 상기 산화-흡수제 생성장치(30, 130, 230)의 전기분해부(133)나 전해조(31, 231)의 염수 또는 해수를 공급하는 유입부(31a, 131, 231a, 231b)로 재순환하는 분지라인(L)을 구성하여 공급함으로 재활용하도록 구성될 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10,100,200..자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버
20,20'..스크러버
30,130,230..산화-흡수제 생성장치
31..무격막 전해조
32,235..음극전극
33,234..양극전극
231..유격막 전해조

Claims (8)

  1. 대기오염물질이 유입되는 오염가스 유입구와, 유입된 오염가스가 처리 후 배출되는 처리가스 배출구 및 상기 오염가스를 처리한 폐수가 배출되는 처리수 배출구를 가지는 스크러버와;
    염수 또는 해수를 전기분해하여 산화-흡수제를 생성하고, 상기 생성된 산화-흡수제를 상기 스크러버 내부로 공급하여 상기 오염가스 유입구를 통해 유입된 오염가스를 처리하여 상기 오염가스에 포함된 유해물질을 제거하도록 하는 산화-흡수제 생성장치;를 포함하고,
    상기 산화-흡수제 생성장치는,
    상기 스크러버 내부로 염수 또는 해수를 공급하기 위한 원수 공급부와;
    상기 스크러버 내부에 설치되어 상기 원수 공급부에서 공급되는 염수 또는 해수를 분사하는 분사부와;
    상기 스크러버 내부에 설치되어 상기 분사부에서 분사되는 염수 또는 해수를 전기분해하여 차아염소산 용액을 생성하는 전기분해부; 및
    상기 전기분해부로 전원을 공급하기 위한 전원공급부;를 포함하며,
    상기 전기분해부는,
    상기 스크러버 내부에 상하로 서로 이격되도록 복수 지점에 설치되며, 내부에 구형의 바이폴라전극이 내장된 패키드배드 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 산화-흡수제 생성장치를 구비한 스크러버 시스템.
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