KR101728637B1

KR101728637B1 - 연소가스 처리를 위한 건식 유동화 반응장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리 설비

Info

Publication number: KR101728637B1
Application number: KR1020160103837A
Authority: KR
Inventors: 이용현; 박창영; 박세영; 홍순오
Original assignee: 코오롱환경서비스주식회사
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2017-04-20

Abstract

본 발명은 배기가스를 안내하는 제1상승유로와 제1하강유로와 제2상승유로와 제2하강유로가 연속으로 M자 형상으로 형성되고, 제1상승유로의 입측에 유입구를 구비하고, 제2하강유로의 출측에 배출구를 구비하는 반응기 몸체부; 상기 유입구에 연결되며 배기가스에 분말약품을 투입하는 분말약품 투입부; 및 상기 제1하강유로에서 제2상승유로로 전환되는 하부에 외기를 투입하여 분말입자들을 유동시키는 유동화부;를 포함하는 연소가스 처리를 위한 건식 유동화 반응장치를 제공한다.

Description

연소가스 처리를 위한 건식 유동화 반응장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리 설비{FLUIDIZATION REACTOR FOR EXHAUST GAS AND EXHAUST GAS TREATMENT EQUIPMENT HAVING THE SAME}

본 발명은 소각로 연소로 등에서 연소되어 배출되는 연소가스에 포함된 오염물질을 저감하기 위한 배기가스 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분말약품을 유동시켜 반응 효율을 향상시킨 건식 유동화 반응장치에 관한 것이다.

일반적으로 소각로 및 연소로에서 발생되는 연소가스에는 각종 유해물질 즉, NOx, SOx, HCl, 다이옥신, 비산재(FLY ASH)가 발생된다.

상기 유해물질을 포함된 배기가스는 대기로 방출되기 이전에 대기방지설비를 통하여 유해물질을 제거한 후 대기로 방출하게 되며 이 과정에서 각종 유해물질을 제거하기 위하여 유해물질 종류에 따라서 유해물질 제거 설비인 대기방지 설비들을 설치하게 된다.

연소가스 배출 규제가 강화됨에 따라 대기 오염물질의 보증 수치가 낮아지고 있다. 이로 인하여 연소 가스 처리 장치의 효율성을 향상시킬 필요가 있다.

관련선행문헌으로는 대한민국 공개특허 10-2009-0096906호 (공개일자 2009년 9월 15일) '소각 및 연소로의 배기가스 복합 건식 집진 반응기'가 있다.

본 발명의 목적은 건식 분말약품을 투입하여 배기가스에 포함된 유해물질을 제거하는 반응장치에 있어서, 건식 분말 약품의 반응 효율을 향상시킬 수 있는 구조를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 설치 공간을 축소하고 처리 효율을 향상시킨 배기가스 처리를 위한 건식 유동화 반응장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 미반응 분말약품을 비산 및 유동화하여 반응효율을 극대화하고 재투입함으로써, 건식 분말약품의 이용 효율을 향상하고, 건식 분말약품의 소모량을 절감하기 위한 것이다.

상기 유동화부의 하부에 퇴적된 분말입자를 포집하여 상기 분말약품 투입부로 재투입하는 약품재순환부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.할 수 있다.

상기 약품재순환부는 배출구를 구비하여 상기 유동화부에서 배출된 분말입자 중 일부를 배출하도록 하면 더욱 바람직하다.

또한, 상기 제1상승유로에서 상기 제1하강유로로 전환되는 상부에 물을 분무하는 반응증폭부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 배기가스 처리를 위한 반응 장치는 배기가스 유로를 M자 형상으로 형성하여, 배기가스와 건식 분말약품의 반응 시간을 증가시킬 수 있는 효과를 가져온다.

또한, 본 발명에 따른 반응 장치는 분말 입자가 낙하하여 퇴적되는 구간에 유동화부를 구비하여, 미반응 건식 분말약품이 유동하며 부유할 수 있도록 함으로써 건식 반응 약품의 반응 효율을 향상시키는 효과를 가져온다.

그리고, 본 발명에 따른 반응 장치는 미반응 건식 약품이 포함되어 있는 분말 입자를 재투입할 수 있는 구조를 제공함으로써, 분말약품의 이용 효율을 향상시키고 분말약품 소모량을 절감할 수 있는 효과를 가져온다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 처리를 위한 건식 유동화 반응장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치를 나타낸 구성도이다.
도 4은 본 발명의 제3실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치와 집진 장치를 구비하는 연소가스 처리 설비를 나타낸 것이다.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 처리를 위한 건식 유동화 반응장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건식 유동화 반응장치(10)는 반응기 몸체부(100)와, 분말약품 투입부(200)와, 유동화부(300)와, 약품재순환부(400)와, 반응증폭부(500)를 포함한다.

본 발명에 따른 건식 유동화 반응장치(10)는 소각로 또는 연소로 등에서 발생하는 배기가스를 통과시키며, 건식약품을 투입하여 배기가스에 포함된 유해물질을 제거하기 위한 것이다.

반응기 몸체부(100)는 배기가스를 안내하는 유로를 형성하며, 다른 구성요소들과 결합되는 부분이다.

배기가스가 상기 반응기 몸체부(100)로 유입되어, 상기 반응기 몸체부(100)에 형성된 유로를 통과하며 유해물질이 제거된다.

분말약품 투입부(200)는 반응기 몸체부(100)의 유입구에 연결되어, 상기 반응기 몸체부(100)로 유입되는 배기가스에 분말약품을 혼합하는 역할을 수행한다.

분말약품 투입부(200)되는 분말약품은 소각로 또는 연소로의 특징에 따라 달라질 수 있다. 대표적인 반응 약품으로는 BICA, LIME, A/C 등이 있다.

유동화부(300)는 반응기 몸체부(100) 내부에서 분말약품 투입부를 통해서 투입된 분말약품과, 배기가스에 포함된 분진 등을 유동(부유)시켜서 배기가스와 분말약품의 접촉 효율을 향상시키는 역할을 수행한다.

약품재순환부(400)는 상기 반응기 몸체부(100)의 내부에 퇴적되는 미반응 분말약품을 상기 분말약품 투입부(200)로 재순환시켜 분말약품의 소모량을 절감할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

반응 증폭부(500)는 분말약품에 물을 분무함으로써, 산가스의 흡수 및 흡착 효율을 증가시키는 역할을 수행한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치를 나타낸 구성도이다.

도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치는 반응기 몸체부(100)와, 분말약품 투입부(200)와, 유동화부(300)를 포함한다.

반응기 몸체부(100)는 배기가스가 유입되는 유입구(102)과, 상기 반응기 몸체부(100)를 통과한 배기가스가 배출되는 배출구(104)를 구비한다.

반응기 몸체부(100)는 대략 M자 형상의 배기가스 유로를 구비한다.

M자 형상의 배기가스유로는 유입구(102)측으로 부터, 제1상승유로(110), 제1하강유로(120), 제2상승유로(130), 제2하강유로(140)가 연속적으로 연결되고, 제2하강유로의 하부가 배출구(104)로 연결된다.

반응기 몸체부(100)의 내부의 유로를 통과하며 배기가스와 분말약품이 반응하여 오염물질이 제거된다. 분말약품의 반응을 위해서는 일정한 체류시간(반응시간)을 확보해야 하는데, 이를 위해서는 유로의 길이를 증대시켜야 한다.

그런데, 유로의 길이는 장비의 크기 및 설치 면적과 관련된다.

본 발명은 반응기 몸체부(100)의 내부에 유로를 상승과 하강을 반복하는 M자형의 유로로 형성함으로써, 설치면적을 최소화하며 반응 효율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다. 또한, 제한된 설치면적에 맞춰 유로 및 크기를 조절할 수 있다.

예를 들어, 제1상승유로(110)의 체류시간이 0.5초라고 하면, 전체 유로를 체류하는 체류시간은 4초로 증가하게 된다.

분말약품 투입부(200)는 배기가스와 반응하여 유해물질을 제거하는 건식 분말약품을 투입하는 역할을 수행한다.

분말약품 투입부(200)를 통해서는 분말 상태의 약품이 투입되므로, 분말 상태의 약품이 배기가스의 유동에 실려 반응기 몸체부(100)로 투입된다.

분말약품 투입부(200)는 투입 효율을 향상하기 위하여, 도시한 바와 같이 목부(210)를 구비하는 축확관기(Venturi) 형태로 형성하고, 상기 목부(210)에 분말약품 투입구(220)를 배치하는 것이 바람직하다.

축확관기의 목부(210)에서는 유속이 증가하고 압력이 감소하게 되는데, 분말약품 투입구(220)를 목부(210)에 배치하게 되면, 빠른 유속에 분말 상태의 약품이 보다 효과적으로 실려 확산 될 수 있다.

유동화부(300)는 제1하강유로(120)에서 제2상승유로(130)로 전환되는 하부에 배치되어, 배기가스와 배기가스에 혼합된 분말약품을 유동시키는 역할을 수행한다.

제1하강유로(120)에서 제2상승유로(130)로 전환되는 부분은 수평구간을 구비하게 되므로, 이 구간에서는 분말입자의 퇴적이 발생하게 된다.

분말입자에는 반응이 완료된 약품분말과, 미반응 약품분말과, 분진 등이 포함되어 있다.

제1하강유로(120)와 제2상승유로(130)로 연결되는 부분은 배기가스의 유속의 감소와 분말약품의 자중에 의하여 분말약품과 분진이 하부에 퇴적하게 되는데, 이 구간에 외기를 투입하여 퇴적되는 분말약품을 부유할 수 있도록 유동시켜, 미반응 분말약품과 배기가스가 효과적으로 반응할 수 있도록 하는 것이다.

여기서 외기라 함은, 외부의 공기가 될 수도 있고 배출가스 처리 장치의 후단에서 도입되는 배기가스일 수도 있다.

유동화부(300)는 외기를 분사하기 위한 노즐을 포함할 수 있다.

또한, 유동화부(300)는 외기를 간헐적으로 분사하여 압력파가 형성되도록 함으로써, 분말입자가 보다 효율적으로 부유하여 유동할 수 있도록 할 수도 있다.

기능적으로 살펴보면, 제1상승유로(110)는 투입구간으로 볼 수 있으며, 제1하강유로(120)와 제2상승유로(130)는 체류구간으로 볼 수 있고, 제2하강유로(140)는 배출구간으로 볼 수 있다.

투입구간에서는 배기가스의 투입과, 배기가스와 분말약품의 혼합이 이루어진다.

체류구간에서는 유동화부(300)에 의한 분말약품의 유동과 분말약품과 배기가스의 홉합이 이루어진다.

배출구간에서는 배기가스의 혼합과 토출이 이루어진다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치를 나타낸 구성도이다.

도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치는 반응기 몸체부(100)와, 분말약품 투입부(200)와, 유동화부(300)와, 약품 재순환부(400)를 포함한다.

반응기 몸체부(100)와 분말약품 투입부(200)와 유동화부(300)는 제1실시예와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

약품 재순환부(400)는 유동화부(300)의 하부에 배치되는 것으로, 유동화부(300)에서 유동되지 못하고 낙하하여 퇴적되는 분말입자들을 포집하여, 분말약품 투입부(200)로 재투입하는 역할을 수행한다.

이는 미 반응된 분말약품들을 반응기 몸체부(100)의 입구측으로 재유입시켜 분말약품의 이용효율을 향상시키고, 분말약품의 사용량을 절감할 수 있는 효과를 가져온다.

이 때, 포집된 분말입자를 전량 분말약품 투입부(200)로 재순환시키는 것보다는 일부만을 분말약품 투입부(200)로 재투입하고 나머지는 배출구(410)를 통하여 배출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

포집된 분말입자를 전부 재투입할 경우 배기가스에 포함되어 있는 분진 등이 지속적으로 재투입되므로, 반응기 몸체부(100)의 내부에 과다한 분진이 쌓여 벽면을 침적되거나 배기가스의 흐름을 저해할 수 있기 때문이다.

약품 재순환부(400)는 도시한 바와 같이, 정량배출스크류를 포함할 수 있다.

정량배출스크류를 이용하면, 분말약품 투입부(200)로 투입되는 분말의 양을 정량적으로 조절할 수 있는 효과와 분진을 일정량 배출시키는 기능이 있다.

도 4은 본 발명의 제3실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치를 나타낸 구성도이다.

도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치는 반응기 몸체부(100)와, 분말약품 투입부(200)와, 유동화부(300)와, 약품 재순환부(400)와, 반응증폭부(500)를 포함한다.

반응기 몸체부(100)와 분말약품 투입부(200)와 유동화부(300)와 약품 재순환부는 제2실시예와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

반응 증폭부(500)는 제1하강유로(120)의 상부에 배치되어, 유로의 내부로 물을 분무하여, 분무된 물로 인하여 산가스의 흡수 및 흡착 효율을 증대시키기 위한 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치와 집진 장치를 구비하는 연소가스 처리 설비를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 건식 유동화 반응 장치의 출측에 집진 장치(20)를 연결하여 연소 가스 처리 설비를 구성할 수 있다.

이 때, 집진 장치는 도시한 바와 같이 백 필터로 구성될 수 있다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 반응 장치
20 : 집진 장치
100 : 반응기 몸체부
102 : 유입구
104 : 배출구
110 : 제1상승유로
120 : 제1하강유로
130 : 제2상승유로
140 : 제2하강유로
200 : 분말약품 투입부
300 : 유동화부
400 : 약품재순환부
500 : 반응증폭부

Claims

배기가스를 안내하는 제1상승유로와 제1하강유로와 제2상승유로와 제2하강유로가 연속으로 M자 형상으로 형성되고, 제1상승유로의 입측에 유입구를 구비하고, 제2하강유로의 출측에 배출구를 구비하는 반응기 몸체부;
상기 유입구에 연결되며 배기가스에 분말약품을 투입하는 분말약품 투입부;
상기 제1상승유로에서 상기 제1하강유로로 전환되는 상부에 배치되어 물을 분무하는 반응증폭부; 및
상기 제1하강유로에서 제2상승유로로 전환되는 하부에 배치되어 외기를 투입하여 분말입자들을 유동시키는 유동화부;를 포함하는 연소가스 처리를 위한 건식 유동화 반응장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유동화부의 하부에 퇴적된 분말입자를 포집하여 일부는 상기 분말약품 투입부로 재투입하고, 잔부는 배출하는 약품재순환부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 유동화 반응장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유동화부는
외기를 분사하기 위한 노즐을 포함하며, 상기 노즐을 통하여 외기를 간헐적으로 분사하는 것을 특징으로 하는 건식 유동화 반응장치.
제 1 항의 건식 유동화 반응장치와,
상기 건식 유동화 반응장치의 배출구에 연결되는 집진 장치를 포함하는 연소가스 처리 설비.