KR101687578B1 - 수평형 습식 스크러버의 충전물용 그레이팅 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수평형 습식 스크러버의 충전물 보관용 그레이팅은 상기 그레이팅의 수평형 날개가 윗방향으로 경사지게 배향되고, 상기 그레이팅의 수평형 날개가 그레이팅의 단면보다 더 길게 연장되어 배치되는 점에 특징이 있다.
본 발명은 기존 수평형 습식 스크러버의 문제점인 무용공간을 최소화하여 전체적인 스크러버의 효율을 높임과 동시에 더 많은 충전물을 수용할 수 있는 그레이팅을 제공하는데 효과가 있다. 또한 액체의 비산 문제 및 채널링을 방지하는 효과가 있다.

Description

수평형 습식 스크러버의 충전물용 그레이팅{Grating for Horizontal Wet Scrubber Packing Material}

본 발명은 수평형 습식 스크러버의 충전물을 보관하는 그레이팅에 관한 것이다.

현재 국내 주력산업의 한 분야를 차지하는 반도체 및 디스플레이 산업은 제조 공정시 다양한 종류의 기체를 발생한다. 상기 기체를 처리하는 방법은 통상적으로 스크러버 방식의 포집 방법과 전기집진법, 또는 이들의 혼합된 방식을 사용한다.

스크러버는 기체를 정화하기 위해 수십 년 전부터 사용되어온 가장 일반적인 환경 설비로서 액체를 위에서 분사하고 아래부터 오염기체를 불어넣어 액체에 용해되는 기체상 물질을 흡수, 제거하고 고체상 물질은 미세 액적과 충돌해 세정하는 원리다. 따라서 기체와 액체가 만나는 시간이 길어질수록 기체 중의 물질이 흡수, 혹은 충돌되는 양이 증가되어 처리 효율이 좋아진다.

이러한 스크러버 중 상기와 같이 수직이 아닌 수평으로 배치되어 기체는 수평 방향으로 이동하고, 기체와 액체가 접촉하는 충전물의 상단 및 전단에 액체를 스프레이로 공급하는 수평형 습식 스크러버가 있다(도 1 참조). 수평형 습식 스크러버에는 기체와 액체가 접촉하는 패킹 또는 충전물(1)을 일정한 위치에 고정하기 위해 기체는 통과할 수 있지만 충전물은 통과하지 못할 크기의 격자 모양의 격벽 즉, 그레이팅(7)이 충전물을 앞뒤로 막고 있다(도 1 참조).

통상적으로 그레이팅은 도 2와 같은 격자 형태이며 FRP(Fiber glass Reinforced Plastic)로 제작된다. 통상 수평형 습식 스크러버의 단면이 사각형 형태이므로 그레이팅도 대부분 사각형 형태로 제작된다. 그레이팅은 수평 날개와 수직 날개로 구성 되는데 격자의 간격은 충전물이 밖으로 빠져나오지 않으면서 기체를 통과시킬 수 있는 정도의 크기로 형성된다.

기액 접촉을 위해서 충전물의 상단 및 그레이팅의 전단부에 스프레이 형식으로 액체를 공급한다(도1 참조). 그러나 기체와 액체의 교차흐름 및 중력으로 인해서 충전물 중 기체와 액체가 접촉하지 못하는 무용공간이 발생한다. 도 1의 붉은색 점선 화살표는 수평형 습식 스크러버에 있어서 액체의 흐름을 나타낸다. 충전물 후단부의 상단은 액체가 중력으로 인해서 하강하기 때문에 충전물에서 기체와 액체의 접촉이 없는 무용공간이 된다(도 1의 빗금친 삼각형 영역 참조). 이러한 무용공간을 없애기 위해서 충전물이 배치된 모든 부분 상단에 스프레이를 배치하여 무용공간을 줄이고자 노력하고 있다.

또한 통상의 그레이팅은 기체의 속도가 1.0m/sec 등의 일정한 기준 이상이 될 경우 액체가 그레이팅을 통과한 후에도 비산하는 문제가 발생한다. 이러한 경우 비산하는 액체가 수분 제거기(2)에서 제거되지 않고 기체와 같이 배출되는 문제가 발생할 수 있다. 액체의 비산 문제는 기체의 속도를 낮춤으로써 해결이 가능하나 기체의 속도를 낮출 경우 스크러버의 효율이 떨어지게 되어 장치의 부피가 커져야하는 또 다른 문제점이 발생한다.

한편, 통상의 그레이팅을 사용할 경우 내부 충전물이 고르게 배치되지 않거나 고르게 배치되더라도 액체가 충전물을 빠져나오면서 한쪽으로 쏠리게 되는 채널링 현상이 발생할 수 있다. 이러한 경우에 비산문제와 더불어 기액 접촉 효율이 떨어지는 문제가 발생한다.

종래의 특허문헌 0001, 0002, 0003, 0004는 모두 접촉 면적과 효율을 높이기 위한 개선된 그레이팅 형태의 팩킹을 제공하고 있으며, 그레이팅의 수평 경사를 변경한 점에 특징이 있다. 그러나, 종래의 특허문헌은 단순히 접촉에 의한 효율을 높일 수 있는 패킹에 관한 것으로서 앞에서 언급한 무용공간, 상부 스프레이 배치, 비산, 채널링에 대한 해결책은 되지 못한다.

미국특허공보 제6,032,932호 Packing Grastes for Wet Gas Scrubber and Other Application 미국특허공보 제5,490,958호 Filler for Heat Exchanger 미국특허공보 제4,532,086호 Packing Made of One-Piece Layers 미국특허공보 제4,107,241호 Contacting Arrangement for Mass Transfer Operations

이상과 같이 본 발명은 기존 수평형 습식 스크러버의 문제점인 무용공간을 최소화하여 전체적인 스크러버의 효율을 높임과 동시에 더 많은 충전물을 수용할 수 있는 그레이팅을 제공하는데 목적이 있다. 또한 액체의 비산 문제 및 채널링을 방지하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명인 수평형 습식 스크러버의 충전물 보관용 그레이팅은 상기 그레이팅의 수평형 날개가 윗방향으로 경사지게 배향되고, 상기 그레이팅의 수평형 날개가 그레이팅의 단면보다 더 길게 연장되어 배치되는 점에 특징이 있는 충전물 보관용 그레이팅을 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 충전물 보관용 그레이팅은 구조적으로 나타날 수 밖에 없는 수평형 습식 스크러버의 무용공간을 최소화할 뿐만 아니라, 더 많은 충전물을 수용할 수 있는 장점이 있음에도 불구하고, 압력 강하는 종래의 기술보다 동일 또는 더 낮은 효과가 있다. 또한 무용공간이 최소화 됨으로써 충전물 상부에 배치된 스프레이 수를 줄일 수 있고, 충진물 후단부에 배치된 본 발명에 따른 그레이팅으로 인해 액체가 바로 비산하지 않고 그레이팅을 따라 흐르게 되는 효과가 있을 뿐만 아니라 채널링도 동시에 방지할 수 있다.

도 1은 통상적으로 사용되는 수평형 습식 스크러버.
도 2는 통상적으로 사용되는 FRP 그레이팅.
도 3은 본 발명에 따른 그레이팅의 개략도.
도 4는 종래 발명의 그레이팅 단면도(a) 및 본 발명에 따른 그레이팅의 단면도(b).

본 발명에 따른 충전물 보관용 그레이팅은 수평형 습식 스크러버 내부에서 전단부와 후단부 사이에 충전물이 배치되며, 상기 충전물을 상기 전단부와 상기 후단부 사이에 보관할 수 있도록 상기 전단부와 상기 후단부에 위치하는 충전물 보관용 그레이팅에 있어서, 일정한 간격으로 균등하게 배치된 상기 충전물 보관용 그레이팅의 수평형 날개가 경사지게 배향되고, 상기 수평형 날개가 상기 충전물 보관용 그레이팅의 단면보다 더 길게 연장되며, 상기 수평형 날개가 배향되는 각도는 수평인 0도와 수직인 90도를 기준으로 할 때 20도 이상 70도 이하로 배치되고, 상기 수평형 날개의 배치간격은 수직 거리를 기준으로 10미리미터 이상 300미리티러 이하인 점에 특징이 있다.

특히 상기 수평형 날개가 경사지게 배향되는 것은 상기 전단부와 상기 후단부의 상기 수평형 날개 중 상기 충전물과 접하는 부분이 낮은 곳에 위치하도록 배향하는 것이다.

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또한, 수평형 날개가 그레이팅의 단면보다 더 길게 연장되어 배치되는 것은, 상기 수평형 날개의 연장된 부분의 종단 위치의 높이가 상기 수평형 날개의 바로 상단에 배치된 수평형 날개의 경사면의 시작 위치보다 높도록 연장되어 배치되는 것이다.

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본 발명은 상기 충전물 보관용 그레이팅을 포함하는 수평형 습식 스크러버 및 상기 수평형 습식 스크러버를 사용하여 기체상으로부터 물질을 제거하는 방법을 제공한다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 그레이팅의 개략도 도 4(a)는 종래 기술에 따른 그레이팅의 단면도를 도 4(b)는 본 발명에 따른 그레이팅의 단면도다. 그레이팅의 재질은 통상의 그레이팅과 동일한 FRP로 제작할 수 있으며, 그레이팅의 단면 길이(d)는 통상의 그레이팅과 같은 길이로 제작할 수 있다.

통상적인 그레이팅의 수평 날개 간격(H)은 충전물이 통과할 수 없는 크기로 만들어지는 반면, 본 발명에 따른 그레이팅의 수평 날개 간격(h 및 h')는 충전물이 통과할 수 있는 크기로 만들어 질 수 있다. 충전물이 수평 날개 간격(h 및 h')을 통과하더라도 수평 날개의 경사로 인해서 충전물이 외부로 방출되지 않을 수 있기 때문이다. 이는 충전물의 형태 및 외부 마찰력, 충전물의 적층 높이에 따라 달라질 수 있으며, 충전물이 크기가 미세하고 외부 마찰력이 없어 유체에 특성이 가까워지면 수평 날개 간격(h 및 h')은 충전물의 단면 크기보다 작아야할 것이다.

수평 날개는 외각 프레임에 지지를 받아 단면 길이(d)를 넘어서까지 연장되는 것이 바람직하다. 수평 날개의 경사면으로 인해서 충전물을 통과한 액체는 바로 외부로 방출되지 않고 경사면에 의해서 일정량이 항상 유지된다(도 4 참조). 이로 인해서 그레이팅 상부, 즉 기존의 무용 공간에 해당하는 부분(v)이 본 발명에서는 줄어들게 된다(v' 참조). 그러므로 통상의 수평식 습식 스크러버에서는 반드시 필요한 충전물 후단부의 상단에 설치된 액체 스프레이가 본 발명에서는 줄어들어거나 필요가 없다.

수평형 습식 스크러버의 충전물을 통과한 액체 및 기체는 통상적으로 그레이팅을 통과한 후 바로 낙하하여 하단의 별도 부위에 모이게 된다. 그러나 기체의 속도가 일정 수준 이상이 되면 액체가 그레이팅을 통과한 후에 비산하는 문제가 발생한다. 비산한 액체는 수분 제거기(2)에서 모두 제거되지 않고 기체와 함께 방출하는 경우가 발생하여 처리량을 일정 이상 높일 수 없는 제한요소가 된다.

본 발명에 따른 그레이팅을 적용할 경우 경사면에 항상 일정한 액체가 유지되고 있어, 액체가 바로 그레이팅을 통과하지 않고 수평 날개의 경사면을 따라 흐르게 된 후 외부로 방출되기 때문에 비산에 따른 문제점을 해결할 수 있다. 비산 발생이 없거나 줄어들기 때문에 본 발명은 기체의 속도를 종래의 장치에 비해서 높일 수 있어 처리량에 있어서도 장점이 있다. 또한 경사면에 유지되는 일정한 액체로 인해서 기체가 한쪽 부위에서 급격하게 빠져나가는 채널링 현상도 동시에 방지할 수 있는 장점이 있다.

1 : 패킹미디어(충전물)
2 : 수분 제거기
3 : 공기/기체 주입구
4 : 액체 순환 펌프
5 : 팬/모터 결합체
6 : 세정 후 공기/기체 방출부
7 : 그레이팅

Claims (9)

1. 수평형 습식 스크러버 내부에서 전단부와 후단부 사이에 충전물이 배치되며, 상기 충전물을 상기 전단부와 상기 후단부 사이에 보관할 수 있도록 상기 전단부와 상기 후단부에 위치하는 충전물 보관용 그레이팅에 있어서,
   일정한 간격으로 균등하게 배치된 상기 충전물 보관용 그레이팅의 수평형 날개가 경사지게 배향되고, 상기 수평형 날개가 상기 충전물 보관용 그레이팅의 단면보다 더 길게 연장되며, 상기 수평형 날개가 배향되는 각도는 수평인 0도와 수직인 90도를 기준으로 할 때 20도 이상 70도 이하로 배치되고, 상기 수평형 날개의 배치간격은 수직 거리를 기준으로 10미리미터 이상 300미리미터 이하인 점에 특징이 있는 충전물 보관용 그레이팅.
2. 1항에 있어서,
   상기 수평형 날개가 경사지게 배향되는 것은 상기 전단부와 상기 후단부의 상기 수평형 날개 중 상기 충전물과 접하는 부분이 낮은 곳에 위치하도록 배향하는 점에 특징이 있는 충전물 보관용 그레이팅.
3. 삭제
4. 1항에 있어서,
   수평형 날개가 그레이팅의 단면보다 더 길게 연장되어 배치되는 것은, 상기 수평형 날개의 연장된 부분의 종단 위치의 높이가 상기 수평형 날개의 바로 상단에 배치된 수평형 날개의 경사면의 시작 위치보다 높도록 연장되어 배치되는 점에 특징이 있는 충전물 보관용 그레이팅.
5. 삭제
6. 삭제
7. 1항에 있어서
   상기 경사진 그레이팅이 충전물의 후단부에만 배치되는 점에 특징이 있는 충전물 보관용 그레이팅
8. 1항, 2항, 4항, 7항 중 어느 하나의 항에 따른 충전물 보관용 그레이팅을 포함하는 수평형 습식 스크러버.
9. 8항에 따른 수평형 습식 스크러버를 사용하여 기체상으로부터 물질을 제거하는 방법.

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