KR101493245B1 - 처리가스의 흐름이 유도되는 습식 탈황장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배가스로 배출 전 처리되는 처리가스가 습식 탈황장치의 흡수탑에 유입될 때, 상기 처리가스의 흡수탑 내부 반대편 벽에 대한 충돌 또는 다수 형성된 처리가스 유입덕트를 통해 유입되는 처리가스간의 충돌로 인해 발생되는 가스압력 및 에너지 손실의 저감을 방지하도록, 흡수탑으로 유입되는 상기 처리가스의 흐름이 한쪽 방향으로 유지되는 습식 탈황장치에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 습식 탈황장치는, 처리가스 내의 산화물을 중화하기 위한 알칼리성 흡수액을 수용하며 상기 알칼리성 흡수액을 흡수액공급관을 통해 흡수챔버로 공급하는 재순환펌프를 포함하는 반응조와, 일측에 처리가스유입구가 형성되며 상기 재순환펌프와 흡수액공급관을 통해 공급되는 알칼리성 흡수액을 상기 처리가스유입구를 통해 유입되는 처리가스를 향해 분사하기 위한 흡수액분사노즐을 포함하는 흡수챔버로 이루어지는 원통형의 흡수탑을 이용하여 이루어지는 습식 탈황장치에 있어서, 상기 처리가스가 상기 흡수탑으로 유입되도록 하는 처리가스유입덕트가 한 개 또는 한 개 이상 형성되며, 상기 처리가스유입덕트를 통해 흡수탑 내부로 유입되는 처리가스는, 상기 흡수탑 내부에서 한쪽 방향으로 회전흐름이 유지되도록 유입되는 것을 특징으로 한다.

Description

처리가스의 흐름이 유도되는 습식 탈황장치 {Wet-type desulfurization apparatus for inducing gas-flow}
본 발명은 처리가스의 흐름이 유도되는 습식 탈황장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배가스로 배출 전 처리되는 처리가스가 습식 탈황장치의 흡수탑에 유입될 때, 상기 처리가스의 흡수탑 내부 반대편 벽에 대한 충돌 또는 다수 형성된 처리가스 유입덕트를 통해 유입되는 처리가스 간의 충돌로 인해 발생되는 가스압력 및 에너지 손실의 저감을 방지하도록, 흡수탑으로 유입되는 상기 처리가스의 흐름이 한쪽 방향으로 유지되는 습식 탈황장치에 관한 것이다.
탈황장치는 각종 플랜트, 특히 발전소 또는 제철소에서 배출되는 배가스에 포함되는 황산화물과 염화수소, 불화수소 등의 산성가스를 포함하는 물질을 제거하는 설비들을 포함한다. 상기 탈황장치는 산성물질로 이루어지는 배가스를 효율적으로 제거하기 위해 일반적으로 습식 스크러버(흡수탑)를 채용하게 되는데, 이때 중화물질로서 알칼리성 물질을 흡수액으로 사용하게 된다. 알칼리성 물질로는 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 암모니아 등이 사용되는데, 규모가 큰 설비일수록 약품비용 절감을 위해 칼슘 또는 마그네슘을 포함한 약품이 사용되게 된다.
한편, 습식 스크러버가 사용되는 탈황장치는 배가스가 상기 습식 스크러버를 통과하면서 수분을 다량 포함하고 있을 뿐만 아니라, 온도도 낮아지기 때문에 굴뚝을 통하여 바로 배출될 경우 백연을 발생시켜 미관상 좋지 않은 영향을 끼치게 된다. 이러한 이유로 탈황장치의 대부분은 가스-가스히터(Gas-Gas Heater, GGH)를 채용하여 배가스의 온도를 상승시켜 배출하고 있는 실정이다. 탈황장치 전단의 보일러에서 유입되는 배가스의 온도는 보통 고온의 상태이며 다량의 수분을 함유하고 있는데, 상기 가스-가스히터는 탈황장치의 흡수탑에서 최적의 탈황제거 효율을 유지할 수 있도록 온도저하를 위한 용도로도 사용되고 있다.
도 1은 습식 탈황장치에서 배가스의 온도를 상승시키기 위한 일 실시 예로서 가스-가스히터(200)를 사용하는 모습을 나타내고 있다. 배가스가 배가스유입덕트(230)를 통해 상기 가스-가스히터로 유입되게 되면, 흡수탑(100)으로부터 처리가스배출덕트(220)를 통해 배출되는 낮은 온도의 처리가스와 열교환에 의해 온도가 낮아지게 된다. 낮은 온도 상태의 배가스는 처리가스유입덕트(210)를 통해 흡수탑의 흡수챔버(120)의 처리가스유입구(121)로 유입되게 되는데, 흡수액분사노즐(122)로부터 분사되는 알칼리성물질인 중화물질의 액적이 산성물질인 배가스와 접촉하면서 중화시키게 되고, 산성물질이 제거된 처리가스가 처리가스배출덕트(220)를 통해 흡수탑의 외부로 배출되게 된다. 상기 처리가스배출덕트를 통해 배출되는 처리가스는 흡수탑에서 온도가 낮고 수분이 포화된 상태를 유지하게 되는데, 가스-가스히터(200)를 통과하면서 열교환이 이루어지면서 온도의 상승이 이루어지게 되며, 수분은 불포화상태로 되어 배가스출구덕트(240)를 통해 굴뚝으로 배출되게 된다. 최종 배출되는 배가스는 산성가스 함유량이 최소화되고 수분은 불포화되어 백연이 상당히 감소된 상태로 배출된다.
배가스를 배출하는 발전 설비 또는 제철 설비들이 대형화됨에 따라, 배출되는 배가스의 양 또한 점차 많아지게 되고, 이에 따라 배가스를 처리하기 위한 탈황장치 또한 함께 대형화되어가고 있다. 이에 따라, 배가스를 처리하기 위한 설비들의 개량 필요성이 대두되게 되는데, 첫째, 기존에 설치되어 있는 탈황장치의 용량을 넘어서는 배가스량의 유입에 따라 예상치 못한 난류가 발생하게 되며, 상기 난류 발생으로 인해 탈황장치 내부에서 압력손실이 발생하게 되는바, 배가스 배출을 위한 압력을 높여야 하는 문제가 있다. 배가스가 도 1의 습식 탈황장치를 통해 처리되는데 필요한 압력을 압력손실이라 하며, 상기 압력손실이 증가될수록 팬을 구동하는 전기소모량이 함께 증가하면서 결국 에너지 손실이 증가하게 된다. 따라서, 압력손실을 줄여 에너지손실을 저감해야 하는 대책이 필요하게 된다.
둘째, 배가스의 양이 많아지는 경우, 상기 도 1의 탈황장치에 구비된 가스-가스히터가 처리하는 용량이 한계를 넘어서게 되거나, 가스-가스히터의 처리용량이 충분한 경우라 하더라도 배가스의 누설률 저감을 위해 상기 가스-가스히터를 2대 이상으로 나누어 설치해야하는 경우도 발생한다. 종래에는 일반적으로 같은 용량의 가스-가스히터 여러 대를 흡수탑의 주위에 등간격으로 배치하여 설치하곤 하였다. 도 2는 하나의 흡수탑에 2대의 가스-가스히터를 설치한 일 예로서, 흡수탑의 양쪽에 제1, 2가스-가스히터(200a, 200b)를 대칭되게 설치한 것을 위에서 바라본 모습을 보여주고 있다.
배가스가 흡수탑으로 유입되는 속도는 보통 10 ~ 20 m/s가 되는데, 도 2와 같이 제1, 2가스-가스히터로부터 유입되는 제1, 2처리가스유입덕트(210a, 210b)를 대칭으로 형성하는 경우, 즉, 제1, 2처리가스 유입덕트 각각의 길이방향 제1, 2유입중심선(a1, a2)과 흡수탑의 중심을 통과하며 상기 제1, 2유입중심선과 동일방향으로 평행하게 형성되는 흡수탑유입중심선(c1)이 일치되도록 배치하는 경우, 흡수탑의 중심부분에서 상호 반대방향으로 유입된 가스가 정통으로 부딪히며 가스 흐름에 난류가 발생하게 된다.
처리가스의 흐름에 난류가 발생되는 경우의 단점은 아래와 같다.
1. 흡수탑으로 유입되는 처리가스량이 많아짐에 따라, 유입된 처리가스가 흡수탑 내부 중 처리가스 유입구의 반대편 벽으로 충돌하거나, 흡수탑 주위에서 유입되는 가스가 상호 충돌하면서 가스압력 손실이 증가하게 되고, 이로 인해 에너지의 손실이 발생하게 된다.
2. 흡수액분사노즐을 통해 분무되는 액적이 가스 방향과 반대로 분무되는 경우, 가스와 반대의 기류를 형성하게 되어 가스의 압력 손실이 증가하게 된다.
3. 흡수탑 내부에서 가스의 분배가 고르게 이루어지지 않아 산성가스의 흡수효율이 감소하게 된다.
4. 가스분배에 쏠림현상이 나타나게 되면서, 상부에서 분사되는 액적과 가스의 접촉이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 즉, 가스가 쏠리는 부분에는 액적이 적게 형성되고, 가스가 쏠리지 않는 부분에는 액적이 많이 몰리게 되어 가스와 액적의 접촉이 비효율적으로 이루어지게 된다.
국내등록특허공보 제10-0621751호 (등록일자: 2006. 08. 31.) 는 열교환 기능을 구비한 탈황설비의 덕트배치구조를 나타내고 있으나, 단순히 덕트구조의 개선을 이루고 있을 뿐, 흡수탑 내부에서의 가스의 흐름을 제어함으로써 가스상호간의 직접 충돌방지를 통한 가스압력손실 및 에너지손실 저감, 액적과 가스의 접촉 효율을 증대시키기에는 한계가 있다.
KR 10-0621751 B1 2006. 08. 31.
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명에 의하면 처리가스가 흡수탑에 유입될 때 상기 처리가스의 흡수탑 내부 반대편 벽에 대한 충돌 또는 다수 형성된 처리가스 유입덕트를 통해 유입되는 처리가스간의 상호 충돌로 인해 발생되는 가스압력 및 에너지 손실의 저감을 방지하도록, 흡수탑으로 유입되는 처리가스의 흐름이 한쪽 방향으로 유지되도록 하는 처리가스의 흐름이 유도되는 습식 탈황장치에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 습식 탈황장치는, 처리가스 내의 산화물을 중화하기 위한 알칼리성 흡수액을 수용하며 상기 알칼리성 흡수액을 흡수액공급관을 통해 흡수챔버로 공급하는 재순환펌프를 포함하는 반응조와, 일측에 처리가스유입구가 형성되며 상기 재순환펌프와 흡수액공급관을 통해 공급되는 알칼리성 흡수액을 상기 처리가스유입구를 통해 유입되는 처리가스를 향해 분사하기 위한 흡수액분사노즐을 포함하는 흡수챔버로 이루어지는 원통형의 흡수탑을 이용하여 이루어지는 습식 탈황장치에 있어서, 상기 처리가스가 상기 흡수탑으로 유입되도록 하는 처리가스유입덕트가 한 개 또는 두 개 이상 형성되며, 상기 처리가스유입덕트를 통해 흡수탑 내부로 유입되는 처리가스는, 상기 흡수탑 내부에서 한쪽 방향으로 회전흐름이 유지되도록 유입되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 습식 탈황장치는, 처리가스 내의 산화물을 중화하기 위한 알칼리성 흡수액을 수용하며 상기 알칼리성 흡수액을 흡수액공급관을 통해 흡수챔버로 공급하는 재순환펌프를 포함하는 반응조와, 일측에 처리가스유입구가 형성되며 상기 재순환펌프와 흡수액공급관을 통해 공급되는 알칼리성 흡수액을 상기 처리가스유입구를 통해 유입되는 처리가스를 향해 분사하기 위한 흡수액분사노즐을 포함하는 흡수챔버로 이루어지는 원통형의 흡수탑; 및 상기 흡수탑으로부터 배출되는 처리가스의 온도를 상승시켜 배출하도록 상기 흡수탑의 주위에 한 개 또는 한 개 이상 형성되는 가스-가스히터;로 이루어지며, 상기 가스-가스히터와 흡수탑 사이에는, 처리가스가 상기 가스-가스히터로부터 흡수탑으로 유입되도록 하는 처리가스유입덕트가 한 개 또는 두 개 이상 형성되며, 상기 가스-가스히터로부터 처리가스유입덕트를 통해 흡수탑 내부로 유입되는 처리가스는, 상기 흡수탑 내부에서 한쪽 방향으로 회전흐름이 유지되도록 유입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 습식 탈황장치의 처리가스유입덕트의 내부에는, 흡수탑으로 유입되는 처리가스의 흐름을 한쪽 방향으로 유지하기 위해 가이드베인이 더 구비되도록 하며, 본 발명의 처리가스 유입덕트의 수평면에 대한 경사각도(α)는, 0 ~ 20° 의 범위로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 흡수탑으로 유입되는 가스의 직접적인 충돌을 피할 수 있기 때문에, 압력손실이 저감되어 에너지 손실을 줄일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 흡수탑으로 유입된 가스가 회전하며 점차 상부로 이동되기 때문에, 종래 액적의 분무방향과 가스의 상승 기류 방향이 반대로 형성됨으로 인해 나타났던 압력손실이 저감되게 된다.
또한 본 발명에 의하면, 처리가스 유입덕트를 다수로 형성하는 경우 한 개의 유입덕트로 형성하는 경우보다 덕트의 높이를 낮게 할 수 있으며, 이로 인해 흡수탑 전체의 높이를 낮게 할 수 있어 탈황장치의 설치비를 절감시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 흡수탑으로 유입된 가스가 회전하며 골고루 섞이게 되기 때문에, 액적과 가스의 접촉 효율이 향상됨과 함께 접촉시간이 증가되게 되어 산성가스의 처리가 용이하게 이루어지게 된다.
도 1은 일반적인 습식 탈황장치에서 배가스의 온도를 상승시키기 위해 가스-가스히터를 사용하는 모습을 나타내는 도면.
도 2는 종래 흡수탑의 양쪽에 가스-가스히터를 대칭되게 2대 설치한 것을 위에서 바라본 모습을 나타내는 평단면도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 흡수탑 주위에 가스-가스히터가 한 대 설치된 상태에서 처리가스가 유입되며, 흡수탑에 유입되는 처리가스가 흡수탑 내부에서 한쪽방향으로 회전흐름이 유지되도록 설치한 모습을 나타내는 평단면도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 흡수탑의 양쪽에 가스-가스히터가 대칭되게 2대 설치된 상태에서, 유입된 처리가스가 흡수탑 내부에서 한쪽방향으로 회전흐름이 유지될 수 있음을 나타내는 평단면도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 흡수탑의 양쪽에 가스-가스히터가 대칭되게 2대 설치된 상태에서, 유입된 처리가스가 흡수탑 내부에서 한쪽방향으로 회전흐름이 유지될 수 있음을 나타내는 평단면도면.
도 6은 본 발명에 따라 흡수탑에 연결되는 처리가스유입덕트의 수평경사각도를 나타내는 정단면도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명에서는 가스-가스히터를 통해 흡수탑으로 유입되는 배가스를 처리하는 습식 탈황장치를 실시 예로 하여 설명하는 것으로 한다. 그러나, 본 발명은 흡수탑에 유입되는 배가스의 처리를 위한 습식 탈황장치에 모두 적용가능한 것으로서, 반드시 가스-가스히터를 통해 유입되는 배가스의 처리에만 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일반적인 습식 탈황장치에서 배가스의 온도를 상승시키기 위해 가스-가스히터를 사용하는 모습을 나타내는 도면으로서, 본 발명에 적용되는 흡수탑(100)은 처리가스 내의 산화물을 중화하기 위한 알칼리성 흡수액을 수용하며 상기 알칼리성 흡수액을 흡수액공급관(130)을 통해 흡수챔버로 공급하는 재순환펌프(111)를 포함하는 반응조(110)와, 일측에 처리가스유입구(121)가 형성되며 상기 재순환펌프(111)와 흡수액공급관(130)을 통해 공급되는 흡수액을 상기 처리가스유입구를 통해 유입되는 처리가스로 분사하기 위한 흡수액분사노즐(122)을 포함하는 흡수챔버(120)로 이루어지는 흡수탑으로 이루어진다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 흡수탑(100) 주위에 가스-가스히터(200)가 한 대 설치된 상태에서 처리가스가 유입되며, 상기 흡수탑으로 유입되는 처리가스가 흡수탑 내부에서 한쪽 방향으로 회전흐름이 유지되는 모습을 나타내는 평단면도면이다. 도 3을 참조하면, 가스-가스히터로부터 흡수탑으로 유입되는 처리가스가 2개의 처리가스유입덕트(210a, 210b)를 통해 흡수탑에 유입되고 있음을 알 수 있다.
도 3을 참조하면, 흡수탑에 연결되는 처리가스유입덕트의 내부에 가이드베인(300a, 300b)이 형성되게 되는데, 상기 가이드베인은 처리가스의 흐름방향을 한쪽으로 유도하기 위한 것으로서, 흡수탑에 인접하여 제1처리가스유입덕트(210a)와 제2처리가스유입덕트(210b)의 내부에 제1가이드베인(300a)과 제2가이드베인(300b)이 각각 형성됨을 알 수 있다. 도면상에서 볼 때, 상기 제1가이드베인은 흡수탑의 좌측으로 연결되는 제1처리가스 유입덕트의 내부에 형성된 상태에서 흡수탑 내부로 유입되는 처리가스를 상방으로 유도하는 역할을 하고, 제2가이드베인은 흡수탑의 우측으로 연결되는 제2처리가스유입덕트의 내부에 형성된 상태에서 흡수탑 내부로 유입되는 처리가스를 하방으로 유도하는 역할을 한다.
흡수탑의 상방과 하방은 흡수탑을 상부에서 바라보는 상태에서 편의상 기재하는 것으로서, 상기 제1, 2 가이드베인을 통해 흡수탑으로 유입된 처리가스는 흡수탑의 반대편 벽에 부딪히거나, 상호 반대방향으로 형성되어 있는 처리가스 유입덕트를 통해 유입된 처리가스가 정통으로 부딪히는 상황이 방지되게 된다. 상기 제1, 2 가이드베인은 제1, 2 처리가스유입덕트의 높이에 걸쳐 형성됨으로써, 흡수탑으로 유입되는 처리가스가 처리가스유입덕트의 높이에 걸쳐 한쪽 방향으로 향할 수 있도록 한다.
도 3은 처리가스유입덕트가 흡수탑 양쪽 반대방향에 대칭되게 형성된 것을 보여주고 있으나, 처리가스유입덕트는 3개 이상 형성되는 것도 가능하고, 1개 형성되는 것도 가능하다. 처리가스유입덕트가 1개 또는 3개 이상일 경우에도, 상기 처리가스 유입덕트의 내부에 형성되는 가이드베인을 통해, 유입된 처리가스가 흡수탑 내부에서 한쪽 방향으로 회전흐름이 유지될 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 흡수탑의 양쪽에 가스-가스히터가 대칭되게 2대 설치된 상태에서, 유입된 처리가스가 흡수탑 내부에서 한쪽방향으로 회전흐름이 유지될 수 있음을 나타내는 평단면도면이다. 도 4의 다른 실시 예를 참조하면, 본 발명은 처리가스 내의 산화물을 중화하기 위한 알칼리성 흡수액을 수용하며 상기 알칼리성 흡수액을 흡수액공급관을 통해 흡수챔버로 공급하는 재순환펌프를 포함하는 반응조와 일측에 처리가스유입구가 형성되며 상기 재순환펌프와 흡수액공급관을 통해 공급되는 흡수액을 상기 처리가스유입구를 통해 유입되는 처리가스로 분사하기 위한 흡수액분사노즐을 포함하는 흡수챔버로 이루어지는 흡수탑(100); 및 상기 흡수탑으로부터 배출되는 처리가스의 온도를 상승시켜 배출하도록 상기 흡수탑의 양측에 각각 형성되는 제1가스-가스히터(200a) 및 제2가스-가스히터(200b)로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1가스-가스히터 및 제2가스-가스히터와 흡수탑(100)의 사이에는, 처리가스가 상기 제1가스-가스히터 및 제2가스-가스히터로부터 상기 흡수탑으로 유입되도록 하는 제1처리가스유입덕트(210a)와 제2처리가스유입덕트(210b)가 각각 구비된다.
도 4의 실시 예에 따르면, 상기 제1처리가스유입덕트(210a)의 길이방향 중심선인 제1유입중심선(a1)과 제2처리가스유입덕트(210b)의 길이방향 중심선인 제2유입중심선(a2)은, 흡수탑(100)의 중심을 통과하며 상기 제1유입중심선 및 제2유입중심선과 동일방향으로 평행하게 형성되는 흡수탑유입중심선(c1)에 대해 반대방향으로 대칭되게 치우쳐 형성되게 된다. 도 4를 위에서 바라본 모습대로 설명하면, 제1유입중심선(a1)은 흡수탑유입중심선(c1)에 대해 하부에 위치하고 있고, 제2유입중심선(a2)은 상부에 위치하여 반대방향으로 대칭되게 형성됨을 알 수 있다.
도 4에서 보는 바와 같이, 제1처리가스유입덕트(210a)와 제2처리가스유입덕트(210b)가 흡수탑에 대해 도면상에서 상부 및 하부에 위치함으로써, 제1가스-가스히터(200a) 및 제2가스-가스히터(200b)로부터 유입되는 가스가 직접 충돌하는 대신, 흡수탑 내부에서 화살표 방향으로 회전될 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 가스가 흡수탑 내부로 유입되면서 회전이 이루어지게 되면, 유입가스가 직접 부딪힘으로써 발생하는 가스의 압력손실이 저감됨으로써, 가스유입을 위한 에너지의 소모가 감소될 수 있다.
또한, 유입된 가스가 회전하면서 흡수탑의 위쪽으로 상승하기 때문에 액적과의 접촉으로 인한 압력손실도 줄일 수 있게 된다. 즉, 도 2의 종래기술에 의하면 가스가 단순히 위쪽으로만 상승하게 되는 특성상, 가스가 하부로 분무되는 액적과 정 반대로 접촉하면서 압력손실이 증가하여 가스의 원활한 배출이 어려운 측면이 있다. 그러나, 본 발명에 의하면, 가스가 회전하면서 조금씩 위쪽으로 상승하게 되기 때문에, 액적의 분무에 의해 가스의 압력손실이 저감될 수 있게 된다.
도 4의 실시 예는, 가스-가스히터가 흡수탑의 양쪽에 2대 형성된 상태에서, 처리가스유입덕트의 유입중심선을 도면상에서 흡수탑유입중심선의 상하로 형성되도록 하고 있으나, 가스-가스히터가 한대 또는 3대 이상일 경우에도 동일하게 적용가능하다. 또한 도 4의 실시 예는 도 3의 실시 예와 달리 처리가스유입덕트 내부에 가이드베인을 형성하지 않고 유입덕트중심선을 흡수탑유입중심선의 상하로 형성하고 있으나, 유입덕트중심선과 흡수탑유입중심선을 동일한 위치로 형성한 상태에서 가이드베인을 통해 처리가스의 흐름을 유도할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 흡수탑의 양쪽에 가스-가스히터가 대칭되게 2대 설치된 상태에서, 유입된 처리가스가 흡수탑 내부에서 한쪽방향으로 회전흐름이 유지될 수 있음을 나타내는 평단면도면이다. 도 5의 실시 예에 따르면, 흡수탑의 양쪽에 형성된 제1, 2 처리가스유입덕트(210a, 210b)의 유입중심선(a1, a2)이 흡수탑유입중심선(c1)과 동일선상에 위치한 상태에서 상기 제1, 2 처리가스유입덕트의 내부에 가이드베인(300a, 300b)을 형성함으로써, 흡수탑 내부에 유입되는 처리가스의 흐름을 한쪽 방향으로 유도할 수 있게 된다.
도 5의 실시 예는, 가스-가스히터가 흡수탑의 양쪽에 대칭되게 2대 형성된 상태를 설명하고 있으나, 가스-가스히터가 한대 또는 3대 이상일 경우에도 동일하게 적용가능하다.
도 6은 본 발명에 따라 흡수탑에 연결되는 처리가스유입덕트의 수평면에 대한 경사각도를 나타내는 정단면도면을 나타낸다. 본 발명에서 상기 경사각도는 0 ~ 20°를 유지하도록 한다. 경사각도가 0˚미만으로 형성되는 경우, 처리가스의 상승속도가 빨라 산성가스의 중화 효율이 저하될 우려가 있고, 경사각도가 20˚를 초과하여 형성되는 경우 가스 유입을 위해 과도한 에너지가 필요로 되어 바람직하지 못하다. 처리가스의 중화효율을 높이고 가스 유입을 위한 에너지 손실이 최소화되도록 5 ~ 15˚의 범위로 함이 바람직하다.
이상, 가스-가스히터를 통해 흡수탑으로 유입되는 배가스를 처리하는 습식 탈황장치를 실시 예로 하여 설명하였으나, 본 발명은 기본적으로 흡수탑에 유입되는 배가스의 처리를 위한 습식 탈황장치에 모두 적용가능할 수 있다.
즉, 본 발명은 처리가스 내의 산화물을 중화하기 위한 알칼리성 흡수액을 수용하며 상기 알칼리성 흡수액을 흡수액공급관을 통해 흡수챔버로 공급하는 재순환펌프를 포함하는 반응조와, 일측에 처리가스유입구가 형성되며 상기 재순환펌프와 흡수액공급관을 통해 공급되는 알칼리성 흡수액을 상기 처리가스유입구를 통해 유입되는 처리가스를 향해 분사하기 위한 흡수액분사노즐을 포함하는 흡수챔버로 이루어지는 원통형의 흡수탑으로 처리가스를 유입되도록 하는 처리가스유입덕트가 한 개 또는 두 개 이상 형성되도록 할 수 있다. 이 때, 상기 처리가스유입덕트를 통해 흡수탑 내부로 유입되는 처리가스는, 상기 흡수탑 내부에서 한쪽 방향으로 회전흐름이 유지되도록 유입될 수 있으며, 상기 처리가스유입덕트의 내부에는, 흡수탑으로 유입되는 처리가스의 흐름을 한쪽 방향으로 유지하기 위해, 필요에 따라 가이드베인이 더 구비될 수 있다. 한편, 상기 흡수탑으로 연결되는 처리가스 유입덕트의 수평면에 대한 경사각도(α)는, 0 ~ 20° 의 범위로 형성되도록 하되, 처리가스의 중화효율을 높이고 가스 유입을 위한 에너지 손실이 최소화되도록 5 ~ 15˚의 범위로 형성되도록 한다.
본 발명에 의하면, 흡수탑으로 유입되는 가스의 직접적인 충돌을 피할 수 있기 때문에 압력손실이 저감되어 에너지 손실을 줄일 수 있고, 흡수탑으로 유입된 가스가 회전하며 점차 상부로 이동되기 때문에 종래 액적의 분무방향과 가스의 상승 기류 방향이 반대로 형성됨으로 인해 나타났던 압력손실이 저감되게 되며, 흡수탑으로 유입된 가스가 회전하며 골고루 섞이게 되기 때문에 액적과 가스의 접촉 효율이 향상됨과 함께 접촉시간이 증가되게 되어 산성가스의 처리가 용이하게 이루어지게 된다. 또한 본 발명에 의하면, 처리가스 유입덕트를 다수로 형성하는 경우 덕트 자체의 높이를 낮게 유지하는 것이 가능하며, 이로 인해 흡수탑 전체의 높이를 낮게 할 수 있어 탈황장치의 설치비를 절감시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100: 흡수탑
110: 반응조 111: 재순환펌프
120: 흡수챔버
121: 처리가스유입구 122: 흡수액분사노즐
130: 흡수액공급관
200: 가스-가스 히터(GGH)
210: 처리가스 유입덕트
230: 배가스 유입덕트
200a: 제1가스-가스히터 210a: 제1처리가스 유입덕트
200b: 제2가스-가스히터 210b: 제2처리가스 유입덕트
300a: 제1가이드베인 300b: 제2가이드베인
A: 덕트폭
a1: 제1유입중심선 a2: 제2유입중심선
c1: 흡수탑유입중심선 α: 경사각도

Claims (4)

  1. 처리가스 내의 산화물을 중화하기 위한 알칼리성 흡수액을 수용하며 상기 알칼리성 흡수액을 흡수액공급관을 통해 흡수챔버로 공급하는 재순환펌프를 포함하는 반응조와, 일측에 처리가스유입구가 형성되며 상기 재순환펌프와 흡수액공급관을 통해 공급되는 알칼리성 흡수액을 상기 처리가스유입구를 통해 유입되는 처리가스를 향해 분사하기 위한 흡수액분사노즐을 포함하는 흡수챔버로 이루어지는 원통형의 흡수탑을 이용하여 이루어지는 습식 탈황장치에 있어서,
    상기 처리가스가 상기 흡수탑으로 유입되도록 하는 처리가스유입덕트가 두 개 이상 형성되며,
    상기 처리가스유입덕트를 통해 흡수탑 내부로 유입되는 처리가스는, 상기 흡수탑 내부에서 한쪽 방향으로 회전흐름이 유지되도록 유입되며,
    상기 처리가스유입덕트의 내부에는 흡수탑으로 유입되는 처리가스의 흐름을 한쪽 방향으로 유지하기 위해 가이드베인이 더 구비되며,
    상기 가이드베인은 흡수탑으로 유입되는 처리가스가 상기 처리가스유입덕트의 높이에 걸쳐 한쪽 방향으로 향할 수 있도록, 상기 처리가스유입덕트의 높이에 걸쳐 형성되며,
    상기 흡수탑으로 연결되는 처리가스유입덕트의 수평면에 대한 경사각도(α)는 0 ~ 20°의 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 처리가스의 흐름이 유도되는 습식 탈황장치.
  2. 처리가스 내의 산화물을 중화하기 위한 알칼리성 흡수액을 수용하며 상기 알칼리성 흡수액을 흡수액공급관을 통해 흡수챔버로 공급하는 재순환펌프를 포함하는 반응조와, 일측에 처리가스유입구가 형성되며 상기 재순환펌프와 흡수액공급관을 통해 공급되는 알칼리성 흡수액을 상기 처리가스유입구를 통해 유입되는 처리가스를 향해 분사하기 위한 흡수액분사노즐을 포함하는 흡수챔버로 이루어지는 원통형의 흡수탑; 및 상기 흡수탑으로부터 배출되는 처리가스의 온도를 상승시켜 배출하도록 상기 흡수탑의 주위에 한 개 또는 한 개 이상 형성되는 가스-가스히터로 이루어지는 습식 탈황장치에 있어서,
    상기 가스-가스히터와 흡수탑 사이에는, 처리가스가 상기 가스-가스히터로부터 흡수탑으로 유입되도록 하는 처리가스유입덕트가 두 개 이상 형성되며,
    상기 가스-가스히터로부터 처리가스유입덕트를 통해 흡수탑 내부로 유입되는 처리가스는, 상기 흡수탑 내부에서 한쪽 방향으로 회전흐름이 유지되도록 유입되며,
    상기 처리가스유입덕트의 내부에는 흡수탑으로 유입되는 처리가스의 흐름을 한쪽 방향으로 유지하기 위해 가이드베인이 더 구비되며,
    상기 가이드베인은 흡수탑으로 유입되는 처리가스가 상기 처리가스유입덕트의 높이에 걸쳐 한쪽 방향으로 향할 수 있도록, 상기 처리가스유입덕트의 높이에 걸쳐 형성되며,
    상기 흡수탑으로 연결되는 처리가스유입덕트의 수평면에 대한 경사각도(α)는 0 ~ 20°의 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 처리가스의 흐름이 유도되는 습식 탈황장치.
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