KR101769033B1 - 배기가스 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 반응탑의 상부에 있어서 아황산가스의 흡수에 기여하지 않는 여분의 흡수액을 줄여, 반응탑의 하부에 있어서 흡수액의 부족을 해소한다. 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치로서, 배기가스가 도입되는 반응탑과, 반응탑의 내부에 설치되고, 배기가스를 처리할 액체가 공급되는 본관과, 본관으로부터 공급되는 액체를 분사하는 복수의 분사부를 구비하며, 배기가스가 도입되는 저부측으로부터 배기가스가 배출되는 상부측에 있어서의 반응탑의 높이 방향에 있어서, 복수의 분사부는 다른 위치에 설치되고, 상부측의 분사부로부터 분사되는 액체의 유량은, 저부측의 분사부로부터 분사되는 액체의 유량보다 적은 배기가스 처리장치를 제공한다.

Description

배기가스 처리장치{EXHAUST GAS TREATMENT APPARATUS}
[0001] 본 발명은, 배기가스 처리장치에 관한 것이다.
[0002] 종래, 내부에서 해수 등의 흡수액을 분출하고 있는 원통 형상의 흡수탑의 저부(底部)로부터 상부로 배기가스를 통과시켜, 배기가스 중의 유해 성분을 제거하는 배기가스 처리장치가 알려져 있다(특허문헌 참조). 흡수탑의 내부에서는, 배기가스를 나선(螺旋) 형상으로 선회시키면서 상부로 이동시킴으로써, 배기가스가 해수 등의 흡수액과 접촉하는 거리를 길게 하고 있다.
일본 특허공개공보 H06-190240호 일본 특허공개공보 H08-281055호
[0003] 배기가스의 유해 성분의 하나인 아황산가스(SO2)는, 흡수탑의 저부로부터 상부에 걸쳐 흡수액과 1차 반응하여 서서히 가스 중으로부터 제거된다. 이 때문에, 유해 성분의 농도는 상부 쪽이 저부보다 낮다. 여기서, 흡수탑의 저부 및 상부에 있어서 동일 구경(口徑)의 노즐에 의해 일정 유량의 흡수액이 분사될 경우, 흡수탑의 상부에서는 아황산가스의 흡수에 기여하지 않는 여분(餘分)의 흡수액이 분사되게 된다. 흡수액을 공급하는 펌프를 움직이기 위해 필요한 전력은, 분사되는 흡수액의 유량에 따라 증대된다.
[0004] 본 발명의 제 1 양태에 있어서는, 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치를 제공한다. 배기가스 처리장치는, 반응탑과, 본관(幹管)과, 복수의 분사부를 구비하여도 된다. 반응탑에는, 배기가스가 도입되어도 된다. 본관은, 반응탑의 내부에 있어서 높이 방향으로 설치되어도 된다. 또, 본관에는 배기가스를 처리할 액체가 공급되어도 된다. 복수의 분사부는, 본관으로부터 공급되는 액체를 분사해도 된다. 반응탑의 높이 방향은, 배기가스가 도입되는 반응탑의 저부측으로부터 배기가스가 배출되는 반응탑의 상부측으로의 방향이어도 된다. 복수의 분사부는, 높이 방향의 다른 위치에 설치되어도 된다. 상부측의 분사부로부터 분사되는 액체의 유량은, 저부측의 분사부로부터 분사되는 액체의 유량보다 적어도 된다.
[0005] 복수의 분사부가 분사하는 액체의 유량은, 저부측으로부터 상부측의 순으로 적어져도 된다.
[0006] 상부측의 분사부에 있어서 액체를 분사하는 개구의 면적은, 저부측의 분사부에 있어서 액체를 분사하는 개구의 면적보다 작아도 된다.
[0007] 복수의 분사부의 액체를 분사하는 개구의 면적은, 저부측으로부터 상부측의 순으로 작아져도 된다.
[0008] 상부측의 분사부가 분사하는 액체의 입경(粒徑)은, 저부측의 분사부가 분사하는 액체의 입경보다 작아도 된다.
[0009] 상부측의 본관의 단면적은, 저부측의 상기 본관의 단면적보다 작아도 된다.
[0010] 복수의 분사부를, 높이 방향에 따라 복수의 그룹으로 분할해도 된다. 복수의 그룹은, 반응탑의 저부측에 있어서의 저부 그룹과, 반응탑의 상부측에 있어서의 상부 그룹과, 저부 그룹과 상부 그룹 사이의 중부(中部) 그룹을 적어도 포함해도 된다. 복수의 분사부가 분사하는 액체의 유량은, 저부 그룹으로부터 상부 그룹의 순으로 적어져도 된다.
[0011] 복수의 분사부의 액체를 분사하는 개구의 면적은, 저부 그룹으로부터 상부 그룹의 순으로 작아져도 된다.
[0012] 저부 그룹에 있어서의 분사부의 개구의 면적과 중부 그룹에 있어서의 분사부의 개구의 면적 간의 차(差)는, 중부 그룹에 있어서의 분사부의 개구의 면적과 상부 그룹에 있어서의 분사부의 개구의 면적 간의 차보다 커도 된다.
[0013] 본관에 공급할 액체의 유량을 제어하는 제어부를 더 구비해도 된다.
[0014] 제어부는, 그룹마다 분사부로부터 분사되는 액체의 유량을 제어해도 된다.
[0015] 배기가스 처리장치는, 동력장치가 배출한 배기가스를 처리해도 된다. 제어부는, 동력장치의 부하에 따라 그룹을 선택하여 동작시켜도 된다.
[0016] 제어부는, 배기가스를 처리할 때에 항상 상부 그룹의 분사부를 동작시켜도 된다.
[0017] 상부 그룹의 분사부의 주(主) 방향은, 저부측으로 기울어 있어도 된다.
[0018] 또한, 상기의 발명의 개요는, 본 발명의 필요한 특징의 모두를 열거한 것은 아니다. 또, 이들 특징 그룹(群)의 서브 콤비네이션(sub combination)도 또한, 발명이 될 수 있다.
[0019] 도 1은 제 1 실시형태의 배기가스 처리장치(100)를 나타내는 도면이다.
도 2는 배기가스 처리장치(100)의 수평방향의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 3의 (A)는, 상부 그룹(46-3)에 있어서의 노즐(42)의 개구 면(44)을 나타내는 도면이고, (B)는, 중부 그룹(46-2)에 있어서의 노즐(42)의 개구 면(44)을 나타내는 도면이며, (C)는, 저부 그룹(46-1)에 있어서의 노즐(42)의 개구 면(44)을 나타내는 도면이다.
도 4는 저부측(14) 및 상부측(12)에 있어서의 세정액의 입경을 비교하는 모식도이다.
도 5는 반응탑(10)의 높이 방향에 있어서의 아황산가스 농도와 해수의 유량 간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 반응탑(10)의 높이 방향에 있어서의 아황산가스 농도와 해수의 유량 간의 관계를 나타내는 비교예의 도면이다.
도 7은 제 2 실시형태의 배기가스 처리장치(110)를 나타내는 도면이다.
도 8은 제 3 실시형태에 있어서의 상부 그룹(46-3)의 노즐(42)을 나타내는 도면이다.
[0020] 이하, 발명의 실시형태를 통해 본 발명을 설명하겠으나, 이하의 실시형태는 청구범위에 따른 발명을 한정하는 것은 아니다. 또, 실시형태 중에서 설명되어 있는 특징의 조합의 전부가 발명의 해결수단에 필수라고는 할 수 없다.
[0021] 도 1은, 제 1 실시형태의 배기가스 처리장치(100)를 나타내는 도면이다. 배기가스 처리장치(100)는 선박의 엔진 등인 동력장치(20)로부터 배출되는 배기가스를 처리한다. 구체적으로는, 배기가스 처리장치(100)는, 배기가스에 포함되는 아황산가스(SO2) 등의 유해 물질을 제거한다. 본 예의 배기가스 처리장치(100)는, 반응탑(10), 배기가스 도입관(22), 본관(30), 액체 유량 제어부(50) 및 세정액 공급 펌프(60)를 구비한다.
[0022] 배기가스 도입관(22)은, 동력장치(20)가 배출한 배기가스를 반응탑(10)에 도입한다. 반응탑(10)은, 측면에 개구(24)를 갖는다. 배기가스 도입관(22)은, 개구(24)를 통해 반응탑(10)의 저부측(14)에 접속된다. 배기가스 도입관(22)은, 도입되는 배기가스가 반응탑(10)의 내부에서 나선 형상으로 선회하도록, 반응탑(10)에 접속된다.
[0023] 본 예에 있어서는, 동력장치(20)로부터 반응탑(10)으로, 7000(㎥/h)(0℃, 1atm 환산으로의 유량)의 배기가스가 도입된다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 액체 및 배기가스의 유량은 모두 (㎥/h)이다. 특별히, 단위를 명기하고 있지 않는 경우에 있어서도, 유량은 (㎥/h)이다.
[0024] 선박의 엔진이나 보일러에 사이클론 스크러버(cyclone scrubber)를 설치할 경우, 반응탑(10)은 기관실이나 데크(deck) 내에 설치할 수 있도록 한다. 예컨대, 반응탑(10)의 높이는 7m 이하로 한다. 바람직하게는, 반응탑(10)의 높이는 5m 이하로 한다. 반응탑(10)의 반경(半徑)은 0.3m에서 수 m 정도여도 된다. 또한, 본 예의 반응탑(10)의 직경은 0.8m로 하였다.
[0025] 반응탑(10)은, 배기가스가 도입되는 저부측(14)으로부터 배기가스가 배출되는 상부측(12)에 있어서의 반응탑(10)의 높이 방향으로 연신(延伸)하는 내부 공간을 갖는다. 높이 방향은, 예컨대 지면(地面) 또는 수면(水面)과 수직인 방향이다. 본 명세서에 있어서, 높이 방향은 z방향으로 한다. 또, z방향에 수직인 수평면은, 서로 수직인 x방향 및 y방향으로 이루어지는 x-y 면에 의해 규정한다.
[0026] 반응탑(10)의 내부 공간에는, 1개의 본관(幹管, 30)이 설치된다. 액체(세정액)와 접하는 반응탑(10) 및 본관(30) 등의 구조물은, 해수 또는 알칼리액에 대해서 내구성이 요구된다. 예컨대 저비용의 재질로 할 경우, 액체와 접하는 구조물의 재료는 SS400 등의 철재(鐵材)로 한다. 액체와 접하는 구조물의 재료는, 네이벌 황동(naval brass) 등의 구리 합금, 알루미늄 황동(aluminum brass) 등의 알루미늄 합금, 큐프로 니켈(cupro-nickel) 등의 니켈 합금, 또는, SUS316L 등의 스테인리스로 해도 된다. 또한, SUS란, 일본공업규격(Japanese Industrial Standards)에 있어서의 스테인리스 강(鋼)의 약호(略號)이다. SUS316L는, SUS316보다 탄소 함유율이 낮은 스테인리스 강이다.
[0027] 본관(30)은, 반응탑(10)의 내부에 있어서 z방향으로 연신하여 설치된다. 본관(30)에는, 배기가스를 처리하는 세정액이 세정액 공급 펌프(60)로부터 공급된다. 본관(30)은, 세정액을 z방향으로 반송하는 공간을 제공한다. 세정액은, 예컨대 해수이다. 액체는, 가성(苛性) 소다(caustic soda) 용액 등의 알칼리 액이어도 된다.
[0028] 본관(30)은, 외측 측면에 복수의 지관(枝管, 40)을 갖는다. 복수의 지관(40)은, 본관(30)의 외측 측면으로부터, 반응탑(10)의 내측 측면(16)을 향해 연신하여 설치된다. 지관(40)은, 예컨대 x-y 평면 내에 있어서 연신하여 설치된다. 각각의 지관(40)은, 반응탑(10)의 내측 측면(16)의 근방까지 연신하여도 된다. 지관(40)의 선단과 반응탑(10)의 내측 측면(16) 간의 간격은, 1㎝에서 수십 ㎝ 정도여도 된다.
[0029] 본관(30)은, 복수의 다른 높이 방향의 위치에 있어서, 한 쌍의 지관(40)을 각각 갖는다. 지관(40)은 미리 정해진 z방향의 위치에 있어서, 한 쌍으로 설치된다. 예컨대, 지관(40-2A 및 40-2B)은, 같은 z방향의 위치에 있어서의 한 쌍의 지관(40)이다. 지관(40-2A 및 40-2B)보다 z방향의 높은 위치에 있어서, 한 쌍의 지관(40-3A 및 40-3B)이 설치된다. 또한, 도면의 형편상, 지관(40-3A)은 도시되어 있지 않다.
[0030] 본 예에서는, 복수의 한 쌍의 지관(40-nA 및 40-nB)은, 다른 높이 위치에 있어서, 본관(30)을 축으로 하여 90도씩 어긋나서 배치된다. 또한, n은 2 이상의 임의의 자연수이다. 또한, 다른 예에 있어서는, 복수의 한 쌍의 지관(40)은, 다른 높이 위치에 있어서, 본관(30)을 축으로 하여 90도보다 작은 각도로 어긋나서 각각 배치되어도 된다. 90도보다 작은 각도는, 60도에서 20도의 범위의 임의의 각도여도 된다. 90도보다 작은 각도로 함으로써, 반응탑(10) 내에 있어서 흡수액을 보다 조밀하게 분사할 수가 있다. 또, 복수의 한 쌍의 지관(40)은, 다른 높이 위치에 있어서, 본관(30)을 축으로 하여 90도보다 큰 각도로 어긋나서 각각 배치되어도 된다. 90도보다 큰 각도는, 90도에서 120도의 범위의 임의의 각도여도 된다.
[0031] 지관(40)은, 본관(30)으로부터 공급되는 액체를 분사하는 분사부로서의 노즐(42)을 갖는다. 예컨대, 지관(40-8A)은 1개의 노즐(42-8A)을 가지며, 지관(40-8B)은 1개의 노즐(42-8B)을 갖는다. 노즐(42)은, 지관(40)의 연신 방향의 단부(端部)인 내측 측면(16) 쪽에 설치된다. 높이 방향에 있어서, 복수의 노즐(42)은 다른 위치에 설치된다. 예컨대, 지관(40-1A에서 40-12A)이 다른 높이 방향의 위치에 설치됨에 따라, 노즐(42-1A)에서 노즐(42-12A)도 다른 높이 방향의 위치에 설치된다.
[0032] 노즐(42)은 개구 면으로부터 세정액을 분사한다. 본 예의 노즐(42)은, 스프레이 노즐이다. 노즐(42)은 공원추(空圓錐) 형상으로 세정액을 분사해도 된다. 노즐(42)의 개구 면을 ×로 모식적으로 나타낸다. 한 쌍의 지관(40)에 있어서, 노즐(42)의 방향은 반대 방향으로 설치된다.
[0033] 복수의 지관(40) 및 복수의 노즐(42)은, 높이 방향에 따라 복수의 그룹(46)으로 분할된다. 본 예에서는, 복수의 그룹(46)은, 저부측(14)에 있어서의 저부 그룹(46-1)과, 상부측(12)에 있어서의 상부 그룹(46-3)과, 저부 그룹(46-1)과 상부 그룹(46-3) 사이의 중부 그룹(46-2)을 포함한다. 본 예의 본관(30)은 z방향 길이가 3m이며, 저부 그룹(46-1), 중부 그룹(46-2) 및 상부 그룹(46-3)의 z방향 길이는 각각 1m이다.
[0034] 본 예에 있어서, 저부 그룹(46-1)은, 노즐(42-1A 및 42-1B)에서 노즐(42-4A 및 42-4B)을 포함한다. 중부 그룹(46-2)은, 노즐(42-5A 및 42-5B)에서 노즐(42-8A 및 42-8B)을 포함한다. 또, 상부 그룹(46-3)은, 노즐(42-9A 및 42-9B)에서 노즐(42-12A 및 42-12B)을 포함한다. 본 예에서는, 각 그룹(46)에는 4쌍의 지관(40)이 설치되는 것으로 하였으나, 다른 예에서는 각 그룹(46)에 있어서의 지관(40)의 수는 4쌍보다 적어도 되고 많아도 된다.
[0035] 상술한 바와 같이, 아황산가스(SO2)와 알칼리 성분을 포함하는 물 간의 반응은 1차 반응이다. 예컨대, 아황산가스와 수산화나트륨 간의 반응은, 하기의 화학식 1로 나타낼 수 있다. 또한, 알칼리 성분을 포함하는 물은, 수산화나트륨(NaOH) 및 탄산수소나트륨(NaHCO3)의 적어도 일방(一方)을 첨가한 물이어도 된다.
［화학식 1］
SO2＋Na＋＋OH－→Na＋HSO3 －
[0036] 화학식 1에 나타내는 바와 같이 아황산가스는 아황산 이온(HSO3 －)이 된다. 아황산 이온은, 세정액에 포함되어 반응탑(10)의 저부측(14)으로 낙하한다. 그리고, 아황산 이온은 배수로서 배수관(18)을 지나, 반응탑(10)으로부터 외부로 배출된다. 배수는 pH 조정한 후에, 배기가스 처리장치(100) 밖으로 방출되어도 되며, 밖으로 방출하지 않고 세정액으로서 재이용되어도 된다.
[0037] 화학식 1에 나타내는 바와 같이, 아황산가스와 세정액 간의 반응은 아황산가스의 농도에 비례하는 1차 반응이기 때문에, 아황산가스의 농도는 반응탑(10)의 저부측(14)으로부터 상부측(12)에 걸쳐 옅어진다.
[0038] 본 예에서는, 상부측(12)의 노즐(42)로부터 분사되는 세정액의 유량은, 저부측(14)의 노즐(42)로부터 분사되는 액체의 유량보다 적게 한다. 즉, 저부 그룹(46-1), 중부 그룹(46-2) 및 상부 그룹(46-3)의 순으로, 노즐(42)이 분사하는 세정액의 유량을 적게 한다.
[0039] 구체적으로는, 저부 그룹(46-1)의 노즐(42)에 있어서의 세정액의 유량은 72(㎥/h)로 한다. 또, 중부 그룹(46-2)의 노즐(42)에 있어서의 세정액의 유량은 16(㎥/h)으로 한다. 나아가, 상부 그룹(46-3)의 노즐(42)에 있어서의 세정액의 유량은 8(㎥/h)으로 한다. 이와 같이, 저부 그룹(46-1), 중부 그룹(46-2) 및 상부 그룹(46-3)에 있어서의 액체의 유량은, 대략 9：2：1로 해도 된다. 이는, 세정액의 분출구인 노즐(42)의 개구를, 저부 그룹(46-1), 중부 그룹(46-2), 상부 그룹(46-3)의 순으로 작게 함으로써 실현할 수 있다. 또한, 노즐(42)의 개구의 면적은 같고, 저부 그룹(46-1), 중부 그룹(46-2), 상부 그룹(46-3)의 순으로 노즐(42)의 수를 적게 하여도 된다. 즉, 저부측(14)으로부터 상부측(12)의 순으로 분사하는 액체의 유량을 적게 할 수 있으면 된다. 또, 저부 그룹(46-1), 중부 그룹(46-2), 상부 그룹(46-3)의 순으로, 노즐(42)의 개구의 면적을 작게 해도 되며, 노즐(42)의 개구의 면적을 작게 하는 동시에 노즐(42)의 수를 적게 하여도 된다.
[0040] 본 예의 배기가스 처리장치(100)는, 흡수탑의 저부측(14) 및 상부측(12)에 있어서 같은 유량의 흡수액이 분사되는 경우에 비해, 아황산가스의 흡수에 기여하지 않는 여분의 세정수를 분사하지 않게 할 수가 있다. 따라서, 여분의 흡수액을 분사하지 않는 만큼, 세정액 공급 펌프(60)를 움직이기 위해 필요한 전력을 억제할 수가 있다. 추가로, 본 예의 배기가스 처리장치(100)는, 반응탑(10)의 저부측(14)에는 세정액의 유량을 상부측(12)보다 많게 하기 때문에, 저부측(14)에 있어서 아황산가스에 대한 세정액의 부족을 해소할 수가 있다.
[0041] 본관(30)과 세정액 공급 펌프(60)의 사이에는, 밸브(32)가 설치된다. 액체 유량 제어부(50)는, 밸브(32)의 개폐를 제어함으로써 본관(30)에 공급되는 세정액의 유량을 제어한다. 본 예의 밸브(32)는 전동(電動)의 모터 밸브이지만, 전자 밸브여도 된다. 또한, 다른 예에 있어서는 액체 유량 제어부(50)를 설치하지 않아도 된다. 이 경우, 밸브(32)는 수동에 의해 개폐 가능한 볼 밸브(ball valve) 또는 게이트 밸브(gate valve)여도 된다.
[0042] 액체 유량 제어부(50)는, 밸브(32)를 개폐함으로써, 저부 그룹(46-1), 중부 그룹(46-2) 및 상부 그룹(46-3)의 분할된 그룹(46)마다 노즐(42)로부터 분사되는 세정액의 유량을 제어할 수가 있다.
[0043] 도 2는, 배기가스 처리장치(100)의 수평방향의 단면도를 나타내는 도면이다. 도 2에서는, 최상부(最上部)의 지관(40) 및 노즐(42)만을 나타낸다. 노즐(42-12A)의 개구 면(44-12A)은 (-x방향)을 향하고, 노즐(42-11A)의 개구 면(44-11A)은 y방향을 향하며, 노즐(42-12B)의 개구 면(44-12B)은 x방향을 향하고, 노즐(42-11B)의 개구 면(44-11B)은 (-y방향)을 향하여 각각 설치된다. 본 예의 각 노즐(42)은, 개구 면(44)으로부터 공원추 형상으로 세정액을 분사한다.
[0044] 도 3에 있어서, (A)는, 상부 그룹(46-3)에 있어서의 노즐(42)의 개구 면(44)을 나타내는 도면이다. (B)는, 중부 그룹(46-2)에 있어서의 노즐(42)의 개구 면(44)을 나타내는 도면이다. (C)는, 저부 그룹(46-1)에 있어서의 노즐(42)의 개구 면(44)을 나타내는 도면이다.
[0045] 노즐(42)은 개구 면(44)에 형성된 개구(48)로부터 세정액을 분사한다. 상부측(12)의 노즐(42)에 있어서의 개구(48)의 면적은, 저부측(14)의 노즐(42)에 있어서의 개구(48)의 면적보다 작다.
[0046] 본 예의 노즐(42)의 개구(48)는, 저부 그룹(46-1), 중부 그룹(46-2), 상부 그룹(46-3)의 순으로 작다. 구체적으로는, 저부 그룹(46-1)의 개구(48)의 면적을 1로 하면, 중부 그룹(46-2)의 개구(48)의 면적을 1/2로 하고, 상부 그룹(46-3)의 개구(48)의 면적을 1/6로 한다. 개구(48)의 면적이 작을수록, 세정액의 입경(粒徑)은 작아진다. 또, 본 예에서는, 저부 그룹(46-1)에 있어서의 노즐(42)의 개구(48)의 면적과 중부 그룹(46-2)에 있어서의 노즐(42)의 개구(48)의 면적 간의 차는, 중부 그룹(46-2)에 있어서의 노즐(42)의 개구(48)의 면적과 상부 그룹(46-3)에 있어서의 노즐(42)의 개구(48)의 면적 간의 차보다 큰 것으로 한다.
[0047] 도 4는, 저부측(14) 및 상부측(12)에 있어서의 세정액의 입경을 비교하는 모식도이다. 도 4는 입경의 차이를 설명하는 편의적인 도면이며, 엄밀한 스케일을 규정하는 것은 아니다. 단, 저부측(14)과 상부측(12)에서는 동일한 스케일로 도시되어 있는 것으로 한다. 세정액의 입자를 동그라미로 나타내고, 아황산가스에는 사선(斜線)을 그어 나타낸다.
[0048] 배기가스 중의 아황산가스는 저부측(14)으로부터 상부측(12)에 걸쳐 서서히 제거된다. 이 때문에, 아황산가스의 농도는, 저부측(14)보다 상부측(12)이 낮다. 본 예에서는, 상부측(12)의 노즐(42)이 분사하는 세정액의 입경은, 저부측(14)의 노즐(42)이 분사하는 세정액의 입경보다 작다. 분사되는 세정액의 입경이 작을수록, 세정액의 질량당 아황산가스와의 접촉 면적은 커진다. 이 때문에, 세정액의 유량이 적어도, 상부측(12)일수록 세정액의 입경을 작게 함으로써, 농도가 옅어진 상부측(12)에 있어서의 아황산가스를 효과적으로 제거할 수가 있다.
[0049] 이에 대하여, 저부측(14)의 노즐(42)이 분사하는 세정액의 입경은, 상부측(12)의 노즐(42)이 분사하는 세정액의 입경보다 크다. 분사되는 세정액의 입경이 클수록, 한 알갱이당 세정액은 보다 많은 알칼리 성분을 포함하기 때문에, 화학식 1의 반응을 보다 진행할 수 있으며, 아황산가스의 흡수량은 커진다. 이 때문에, 저부측(14)일수록 세정액의 입경을 크게 함으로써, 농도가 진한 저부측(14)에 있어서의 아황산가스를 효과적으로 제거할 수가 있다.
[0050] 도 5는, 반응탑(10)의 높이 방향에 있어서의 아황산가스 농도와 해수의 유량 간의 관계를 나타내는 도면이다. 본 예에서는, 세정액으로서 해수를 이용하였다. 좌측의 종축(縱軸)은 아황산가스 농도(ppm)이며, 우측의 종축은 반응탑(10)의 해수의 유량(㎥/h)이다. 횡축(橫軸)은, 반응탑(10)의 높이(m)이다. 도 5에 있어서, 실선(實線)은 아황산가스 농도(ppm)를 나타내고, 점선은 반응탑(10)의 해수의 유량(㎥/h)을 나타낸다. 또한, 반응탑(10)의 높이가 0(제로)인 위치는, 가장 저부측(14)에 위치하는 지관(40-1)의 높이 방향의 위치로 한다.
[0051] 본 예에서는, 저부 그룹(46-1)은, 반응탑(10)의 높이 0.0~1.0(m)의 위치에 설치된다. 중부 그룹(46-2)은, 반응탑(10)의 높이 1.0~2.0(m)의 위치에 설치된다. 상부 그룹(46-3)은, 반응탑(10)의 높이 2.0~3.0(m)의 위치에 설치된다. 상술한 바와 같이, 노즐(42)이 분사하는 세정액의 유량은, 저부 그룹(46-1)에서 75(㎥/h), 중부 그룹(46-2)에서 16(㎥/h), 상부 그룹(46-3)에서 8(㎥/h)이다.
[0052] 본 예에서는, 반응탑(10)의 높이가 0.0(m)인 위치에 있어서, 아황산가스의 농도가 830ppm였다. 반응탑(10)의 높이가 1.0(m), 2.0(m) 및 3.0(m)인 위치에서는, 아황산가스의 농도는 각각 130(ppm), 12(ppm) 및 1.5(ppm)가 되었다. 이와 같이, 상부측(12)일수록 세정액의 입경을 작게 하고, 또한, 세정액의 유량을 적게 함으로써, 저부측(14) 및 상부측(12)에 있어서 아황산가스를 효과적으로 제거할 수가 있었다.
[0053] 도 6은, 반응탑(10)의 높이 방향에 있어서의 아황산가스 농도와 해수의 유량 간의 관계를 나타내는 비교예의 도면이다. 종축 및 횡축은 도 5와 같다. 해당 비교예에 있어서는, 높이 방향에 있어서 세정액의 유량을 변화시키지 않는다. 즉, 세정액은 높이 방향에 있어서 해수의 유량은 33.33(㎥/h)으로 일정하게 하였다. 또, 모든 노즐(42)의 개구(48)의 면적은 동일하게 함으로써, 세정액의 입경을 일정하게 하였다.
[0054] 해당 비교예에서는, 반응탑(10)의 높이가 0.0(m)~2.0(m)인 위치에서는, 아황산가스 농도가 도 5의 예보다 높기 때문에, 아황산가스에 대해서 알칼리 성분의 공급이 부족하다고 할 수 있다. 반응탑(10)의 높이가 3.0(m)인 위치에서는, 아황산가스의 농도는 14(ppm)가 되었다. 이와 같이, 세정액의 입경 및 세정액의 유량을 일정하게 한 경우에는, 저부측(14) 및 상부측(12)에 있어서 아황산가스의 제거율이 도 5의 예보다 저하되었다. 즉, 도 5의 예의 쪽이, 반응탑(10)의 상부측(12)에 있어서 아황산가스의 흡수에 기여하지 않는 여분의 세정액이 적고, 또한, 반응탑(10)의 저부측(14)에 있어서 세정액의 부족이 해소되어 있다고 할 수 있다.
[0055] 도 7은, 제 2 실시형태의 배기가스 처리장치(110)를 나타내는 도면이다. 본 예에서는, 제 1 실시형태의 본관(30)에 대신하여, 저부측(14)의 본관(30-1), 중부측의 본관(30-2) 및 상부측(12)의 본관(30-3)이 설치된다. 또, 저부측(14)의 본관(30-1), 중부측의 본관(30-2) 및 상부측(12)의 본관(30-3)에는, 밸브(32-1, 32-2 및 32-3)가 각각 설치된다.
[0056] 본 예에서는, 상부측(12)의 본관(30-3)의 단면적은, 저부측(14)의 본관(30-1)의 단면적보다 작다. 또, 상부측(12)의 본관(30-3)의 단면적은 중부측의 본관(30-2)의 단면적보다 작고, 중부측의 본관(30-2)의 단면적은 저부측(14)의 본관(30-1)의 단면적보다 작다. 본 예에 있어서, 본관(30)의 단면적이란, 저부측(14)으로부터 상부측(12)으로의 방향(z방향)으로 연이어 존재(延在)하는 본관(30)의 지름 방향(x-y 평면)에 있어서의 단면적을 의미한다. 본 예에 있어서도, 분사부로서의 노즐(42)이 분사하는 액체의 유량은, 저부 그룹(46-1)으로부터 상부 그룹(46-3)의 순으로 적게 할 수 있다. 또, 노즐(42)의 개구(48)의 면적은, 저부 그룹(46-1)으로부터 상부 그룹(46-3)의 순으로 작게 해도 된다.
[0057] 또, 본 예의 액체 유량 제어부(50)는, 그룹(46)마다 노즐(42)로부터 분사되는 세정액의 유량을 제어할 수가 있다. 본 예의 액체 유량 제어부(50)는, 동력장치(20)로부터 부하(負荷) 정보를 받고, 동력장치(20)의 부하에 따라 그룹(46)을 선택하여, 각 그룹(46)의 노즐(42)을 동작시킨다. 즉, 본 예의 액체 유량 제어부(50)는, 배기가스 유량의 대소(大小)에 따라, 각 밸브(32)를 독립적으로 제어해도 된다. 본 예는, 복수의 밸브(32)를 가지며, 또한, 복수의 밸브(32)를 독립적으로 제어하는 점에서, 제 2 실시형태와 다르다. 그 밖의 점은, 제 1 실시형태와 같아도 된다.
[0058] 본 예의 액체 유량 제어부(50)는, 배기가스 유량의 대소에 따라, (a) 저부 그룹(46-1), 중부 그룹(46-2) 및 상부 그룹(46-3)의 노즐(42)을 함께 동작시켜 되고, (b) 저부 그룹(46-1) 및 상부 그룹(46-3)의 노즐(42)을 함께 동작시켜도 되며, (c) 중부 그룹(46-2) 및 상부 그룹(46-3)의 노즐(42)을 함께 동작시켜도 된다.
[0059] 상부 그룹(46-3)으로부터 분사되는 세정액은, 저부 그룹(46-1) 및 중부 그룹(46-2)의 적어도 일방(一方)에 있어서 처리하지 못한 아황산가스의 처리를 보상(補償)하는 것으로 해도 된다. 이를 실현하기 위해, 액체 유량 제어부(50)는, 상부 그룹(46-3)의 노즐(42)은, 배기가스를 처리할 때에 항상 동작시키는 것으로 하여도 된다.
[0060] 액체 유량 제어부(50)는, 밸브(32)의 개폐를 제어하여, 각 본관(30)의 유량을 0%, 50% 및 100%의 범위에서 제어해도 된다. 또한, 유량이 0%라는 것은 밸브(32)가 완전히 닫혀 있는 상태에서의 유량을 의미하고, 유량이 100%라는 것은 밸브(32)가 완전히 열려 있는 상태에서의 유량을 의미한다. 또한, 제 1 실시형태와 같이, 저부 그룹(46-1), 중부 그룹(46-2) 및 상부 그룹(46-3)에 있어서의 본관(30)의 유량의 정격(定格)은, 9：2：1로 해도 된다. 또, 각 본관(30)의 유량은, 임의의 수치의 범위에서 제어해도 된다.
[0061] 액체 유량 제어부(50)는, 각 그룹(46)에 있어서의 본관(30)의 유량을 저부측(14)의 본관(30-1)：중부측의 본관(30-2)：상부측(12)의 본관(30-3)=9×(0%, 50% 또는 100%)：2×(0%, 50% 또는 100%)：1×(0%, 50% 또는 100%)의 비율로 제어할 수 있다. 이로써, 제 1 실시형태에 비해, 각 노즐(42)의 유량을 보다 유연하게 제어할 수가 있다. 또, 각 본관(30)의 유량의 비율은, 임의의 수치로 제어해도 된다.
[0062] 도 8은, 제 3 실시형태에 있어서의 상부 그룹(46-3)의 노즐(42)을 나타내는 도면이다. 본 예에서는, 상부 그룹(46-3)의 노즐(42)의 주(主)방향(70)이, 반응탑(10)의 저부측(14)으로 기울어 있다. 본 예의 주방향(70)은, 공원추 형상으로 분사되는 세정액에 있어서의 원추의 정점(頂点)을 지나며, 해당 원추의 높이에 평행한 직선이다. 해당 원추의 정점을 지나며 저면(底面)에 수직인 평면으로 해당 원추를 절단한 경우에 있어서, 주방향(70)은, 2개의 측변과 정점이 이루는 각의 이등분선(二等分線)이어도 된다. 또한, 도면의 보기 쉬움을 고려하여, 노즐(42-12 및 42-10)에 있어서의 주방향(70)의 기재는 생략한다. 단, 도 8에 있어서는, 노즐(42-12 및 42-10)의 주방향(70)도 저부측(14)을 향하고 있다. 또한, 본 예에 있어서의 중부 그룹(46-2) 및 저부 그룹(46-1)의 노즐(42)의 주방향(70)은, 반응탑(10)의 저부측(14)으로 기울어 있지 않고, x-y면에 평행하다.
[0063] 만일 노즐(42)을 90도만큼 저부측(14)으로 기울인 경우에는, 주방향(70)은 바로 아래를 향하게 된다. 배기가스의 선회류는, 본관(30)보다 반응탑(10)의 내측 측면(16)에 가까운 위치를 주로 흐르기 때문에, 주방향(70)이 바로 아래를 향할 경우, 세정액과 배기가스의 선회류가 기액(氣液) 접촉하기가 어려워질 가능성이 있다. 이에, 본 예의 주방향(70)은, 노즐(42)이 저부측(14)으로 기울어 있지 않은 경우를 기울기 각도가 0도인 것으로 하며, 90도보다 작은 각도만큼 기울어 있어도 된다. 주방향(70)의 기울기 각도는, 배기가스 처리장치(100 및 110)의 성능에 따라 정해도 된다. 주방향(70)의 기울기 각도는, 몇 도에서 몇 십 도만큼 저부측(14)으로 기울어 있어도 되며, 예컨대 10도만큼 저부측(14)으로 기울어 있어도 된다.
[0064] 상부 그룹(46-3)의 노즐(42)로부터 분사되는 세정액의 입자는, 중부 그룹(46-2) 및 저부 그룹(46-1)보다 입경이 작기 때문에, 입자의 중량도 가볍다. 이 때문에, 상부 그룹(46-3)의 노즐로부터 분사된 세정액의 입자는, 배기가스의 선회류를 타고, 반응탑(10)의 상부측(12)으로부터 반응탑(10)의 외부로 배출될 가능성이 있다. 세정액은 반응탑(10)의 내부에 있어서 SO2 등을 포함하는 배기가스와 기액 접촉하고 있기 때문에, 세정액은 반응탑(10)의 외부로 배출되지 않는 편이 바람직하다.
[0065] 본 예에 있어서는, 상부 그룹(46-3)에 있어서의 노즐(42)의 주방향(70)이 저부측(14)으로 기울어 있기 때문에, 상대적으로 작은 입경의 세정액이 반응탑(10)의 외부로 배출되는 것을 저감할 수가 있다. 또한, 상부 그룹(46-3)에 있어서의 모든 노즐(42)이 저부측(14)으로 기울어 있는 것이 바람직하지만, 상부 그룹(46-3)에 있어서 상부측(12)에 보다 가까운 3쌍의 노즐(42; 42-12, 42-11 및 42-10)이 저부측(14)으로 기울어 있어도 된다. 이것에 대신하여, 상부 그룹(46-3)에 있어서 상부측(12)에 보다 가까운 2쌍의 노즐(42; 42-12 및 42-11)이 저부측(14)으로 기울어 있어도 되며, 상부 그룹(46-3)에 있어서의 가장 상부측(12)인 한 쌍의 노즐(42-12)이 저부측(14)으로 기울어 있어도 된다. 또, 본 실시형태를 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태에 적용해도 됨은 물론이다.
[0066] 이상, 본 발명을 실시형태를 이용하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 기재된 범위로는 한정되지 않는다. 상기 실시형태에, 다양한 변경 또는 개량을 추가하는 것이 가능하다는 것이 당업자에게 분명하다. 그러한 변경 또는 개량을 추가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있음이, 청구범위의 기재로부터 명백하다.
[0067] 청구범위, 명세서, 및 도면 중에 있어서 나타낸 장치, 시스템, 프로그램, 및 방법에 있어서의 동작, 순서, 스텝, 및 단계 등의 각 처리의 실행 순서는, 특별히 「보다 전에」, 「앞서」 등으로 명시하고 있지 않고, 또, 이전의 처리의 출력을 이후의 처리에서 이용하는 것이 아닌 한, 임의의 순서로 실현할 수 있음에 유의해야 한다. 청구범위, 명세서, 및 도면 중의 동작 플로우에 관하여, 편의상 「우선,」, 「다음으로,」 등을 이용하여 설명했다 하더라도, 이 순서로 실시하는 것이 필수임을 의미하는 것은 아니다.
[0068] 10; 반응탑
12; 상부측
14; 저부측
16; 내측 측면
18; 배수관
20; 동력장치
22; 배기가스 도입관
24; 개구
30; 본관
32; 밸브
40; 지관
42; 노즐
44; 개구 면
46; 그룹
48; 개구
50; 액체 유량 제어부
60; 세정액 공급 펌프
70; 주(主) 방향
100; 배기가스 처리장치
110; 배기가스 처리장치

Claims (14)

  1. 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치로서,
    도입된 상기 배기가스가 선회하면서 상승하는 반응탑과,
    상기 반응탑의 내부에 있어서 높이 방향으로 설치되고, 상기 배기가스를 처리할 액체가 공급되는 본관(幹管)과,
    상기 본관으로부터 공급되는 상기 액체를 상기 배기가스의 선회방향을 따라 분사하는 복수의 분사부
    를 구비하며,
    상기 배기가스가 도입되는 저부(底部)측으로부터 상기 배기가스가 배출되는 상부측에 있어서의 상기 반응탑의 높이 방향에 있어서, 상기 복수의 분사부는 다른 위치에 설치되고,
    상기 상부측의 분사부로부터 분사되는 액체의 유량은, 상기 저부측의 분사부로부터 분사되는 액체의 유량보다 적으며, 또한
    상기 분사부로부터 분사되는 액체의 입경(粒徑)은, 상기 저부측으로부터 상기 상부측의 순으로 작아지는
    배기가스 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 분사부가 분사하는 상기 액체의 유량은, 상기 저부측으로부터 상기 상부측의 순으로 적어지는
    배기가스 처리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상부측의 분사부에 있어서 상기 액체를 분사하는 개구의 면적은, 상기 저부측의 분사부에 있어서 상기 액체를 분사하는 개구의 면적보다 작은
    배기가스 처리장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 분사부의 상기 액체를 분사하는 개구의 면적은, 상기 저부측으로부터 상기 상부측의 순으로 작아지는
    배기가스 처리장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 상부측의 상기 본관의 단면적은, 상기 저부측의 상기 본관의 단면적보다 작은
    배기가스 처리장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 분사부를, 상기 높이 방향에 따라 복수의 그룹으로 분할하고,
    상기 복수의 그룹은,
    상기 반응탑의 상기 저부측에 있어서의 저부 그룹과,
    상기 반응탑의 상기 상부측에 있어서의 상부 그룹과,
    상기 저부 그룹과 상기 상부 그룹 사이의 중부 그룹
    을 적어도 포함하고,
    상기 복수의 분사부가 분사하는 상기 액체의 유량은, 상기 저부 그룹으로부터 상기 상부 그룹의 순으로 적어지는
    배기가스 처리장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 분사부의 상기 액체를 분사하는 개구의 면적은, 상기 저부 그룹으로부터 상기 상부 그룹의 순으로 작아지는
    배기가스 처리장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 저부 그룹에 있어서의 분사부의 개구의 면적과 상기 중부 그룹에 있어서의 분사부의 개구의 면적 간의 차(差)는, 상기 중부 그룹에 있어서의 분사부의 개구의 면적과 상기 상부 그룹에 있어서의 분사부의 개구의 면적 간의 차보다 큰
    배기가스 처리장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 본관에 공급할 상기 액체의 유량을 제어하는 제어부를 더 구비하는
    배기가스 처리장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 그룹마다 분사부로부터 분사되는 액체의 유량을 제어하는
    배기가스 처리장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는, 동력장치가 배출한 배기가스를 처리하고,
    상기 제어부는, 상기 동력장치의 부하에 따라 상기 그룹을 선택하여 동작시키는
    배기가스 처리장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 배기가스를 처리할 때에 항상 상기 상부 그룹의 분사부를 동작시키는
    배기가스 처리장치.
  13. 제 6항에 있어서,
    상기 상부 그룹의 분사부의 주(主) 방향은, 상기 저부측으로 기울어 있는
    배기가스 처리장치.
  14. 삭제
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