KR101795732B1 - 석탄화력발전소용 공기 청정 장치 - Google Patents

석탄화력발전소용 공기 청정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석탄을 이용하여 발전하는 화력발전소에서 발생되는 연기를 정화시켜 청정공기가 발전소에서 배출되도록 하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 1차적으로 석회수를 이용하여 오염된 연기의 폐기물을 걸러내고, 2차적으로 연기에 포함된 미세먼지와 이산화탄소를 여과시키며, 3차적으로 연기만 남은 상태의 일산화탄소를 포함하는 폐가스에 산소를 반응시켜 이산화탄소로 변화시키고 수산화나트륨용액이 이산화탄소를 흡수시켜 깨끗한 공기로 정화한 뒤, 4차적으로 깨끗한 공기를 수분응축기를 다수 회 통과시킴으로써 수분을 제거하여 순수 연기상태의 깨끗한 공기를 발전소 외부로 배출하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에 관한 것이다.

Description

석탄화력발전소용 공기 청정 장치{MACHINE FOR PURIFED AIR OF COAL-FIRED ELECTRICAL POWER PLANT}
본 발명은 석탄을 이용하여 발전하는 화력발전소에서 발생되는 연기를 정화시켜 청정공기가 발전소에서 배출되도록 하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 1차적으로 석회수를 이용하여 오염된 연기의 폐기물을 걸러내고, 2차적으로 연기에 포함된 미세먼지와 이산화탄소를 여과시키며, 3차적으로 연기만 남은 상태의 일산화탄소를 포함하는 폐가스에 산소를 반응시켜 이산화탄소로 변화시키고 수산화나트륨용액이 이산화탄소를 흡수시켜 깨끗한 공기로 정화한 뒤, 4차적으로 깨끗한 공기를 수분응축기를 다수 회 통과시킴으로써 수분을 제거하여 순수 연기상태의 깨끗한 공기를 발전소 외부로 배출하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에 관한 것이다.
화력발전소란, 석탄이나 석유에 의한 화력으로 증기를 발생시켜 터빈을 돌리고, 이에 따라 발전기를 운전하여 전력을 발전하는 기관이다.
Figure 112017087675780-pat00001
이러한 화력발전소는, [표 1]과 같이 구현되는데, 근래 들어 세계적으로 환경문제가 대두됨에 따라 석탄을 이용하는 화력발전소의 경우, 환경오염의 주범으로 인식되고 있다.
특히, 한국에서는 2017년 04월 15일 미세먼지감축을 위한 응급대책으로 일부 석탄화력발전소에 대한 일시 가동중단과 셧다운을 정부에서 지시한 바 있을 정도이다.
그러나 전세계적으로 오래전부터 발전 기능을 해온 석탄화력발전소를 갑자기 중단한다는 것은 일자리 감소, 전문지식 낭비 등의 여러문제가 발생될 것으로 예상된다.
또한, 중국은 총 전력의 79%를, 인도는 69%를, 미국을 49%를, 독일은 45%를, 일본은 27%를, 그리고 한국은 40%를 석탄화력발전소에서 생산하고 있다. 특히, 한국에서는 국내 PM2.5배출량의 59%를 차지하고 있는 셈이다.
즉, 석탄화력발전소를 폐쇄하는 것은 경제 발전의 발목을 잡는 대책이다. 문제의 해결책은 지구온난화의 주요 원인인 이산화탄소와 미세먼지를 처리하여 깨끗한 공기를 자연으로 반환할 수 있도록 하는 것에 있다.
다시 말해, 이 문제점을 해결함으로써 석탄화력발전소의 사용을 재개할 수 있고 자연을 지키면서 경제 발전을 가속화 할 수 있는 것이다.
이에 따라, 본 출원인은 석탄화력발전소의 운용을 유지하는 한편, 운용에 따라 발생되는 매연을 정화시켜 깨끗한 공기가 발전소 외부로 배출되어 환경에 융합되도록 하는 방안을 모색하게 되었다.
구체적으로는 자연 환경에서의 비가 공기를 정화시켜주는 것에서 착안하게 되었다.
한편, 석탄화력발전소의 가장 큰 오염원인이 되었던 석탄회를 회수하는 기술이 개방되었는데, 이는 등록특허공보 제10-0596034호에 기재된 화력발전소의 고순도 및 미립 석탄회 회수장치가 기재되어 있다.
상기 기술은, 분체중의 각 성분의 입도 및 비중차이를 이용한 원심분리 공정에 의해 미연탄소 함량이 낮고 분말도가 높은 화력발전소의 고순도 및 미립분 정제회 회수장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 화력발전소 등에서 발생하는 석탄회에 포함된 미연탄소 등을 용이하게 분리시키는 정제설비 등에 응용 가능한 고순도 및 미립 석탄회 회수장치에 관한 것이다.
그러나 상기 기술은, 석탄을 이용하는 화력발전소에서 발생되는 매연을 정화시킬 수 있는 기술이 아니다.
다른 한편, 발전소에서 발생되는 매연(연기, 가스 등)을 정화할 수 있는 기술에 관련하여서는, 등록특허공보 제10-1725377호에 발전소 배출가스 중의 이산화탄소 활용을 위한 발전소 배출가스 정화장치, 정화방법 및 이를 이용한 식물 재배방법이 기재되어 있다.
상기 기술은, 철이온이 용해된 흡수액을 제조하고 과산화수소를 첨가하여 발전소의 배출가스를 상기 흡수액에 통과시켜 발전소 배출가스 중에 포함된 아황산가스 및 질소산화물로부터 황산이온 및 질산이온을 생성하고 상기 황산이온 및 질산이온을 상온 상압에서 산화시키고 용해도를 증가시켜 상기 흡수액에 포집하고 이를 중화하여 제거하는 것을 특징으로 하고, 발전소 배출가스 중의 이산화탄소 활용을 위한 발전소 배출가스 정화장치로서 반응기의 내부는 세 개의 판막에 의해 구획되는 4개의 칼럼이 형성되고, 제1칼럼의 하부에 발전소의 배출가스가 주입되어 주입된 가스가 버블형태로 반응기 내부의 액상촉매와 함께 상승하게 하며, 이에 따라 상승한 액상촉매는 제1판막의 상단을 넘어 제2칼럼에서 하강한 다음 상기 제2판막의 하측을 통해 제3칼럼으로 이동하여 상승하고, 제3판막의 상단을 넘어 제4칼럼에서 하강한 다음 액상촉매는 반응기 하단부를 거쳐 다시 제1칼럼으로 이동하여 액상촉매가 순환하면서 배출가스 중 아황산가스 및 질소산화물은 반응기 내부에서 액상촉매의 흡수액에 포집하여 제거되고 이산화탄소는 반응기 상단의 기체배출구로 배출, 분리하는 것이다.
다른 기술로서, 등록특허공보 제10-1757250호에는 발전소 배출가스 중의 이산화탄소 활용을 위한 발전소 배출가스 정화장치, 정화방법 및 이를 이용한 식물 재배방법이 기재되어 있다.
상기 기술은, 2번째 선행기술의 출원인이 출원한 기술로서, 2번째 선행기술과 유사하다.
또 다른 기술로서, 등록특허공보 제10-0817684호에는 석탄으로부터 청정 에너지를 생산하기 위한 방법이 기재되어 있다.
상기 기술은, 가압된 수소 농후 미가공 가스와 고온 분체 연료를 산출하도록 석탄의 일부를 연소시키기 위해 산소를 주입하면서 대기와 밀봉된 반응기(10) 내에 석탄을 공급하고 반응기(10) 내의 석탄을 이동시킴으로써 석탄으로부터 청정 에너지를 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.
상기 수소 농후 가스는 증류 물질과 탄화수소를 제거하기 위해 열분해 컴파트먼트(21)에서 열분해되고 합성 가스를 생산하기 위해 탈황된다.
그리고 고온 분체 연료는 공통 포트(23)를 통해 가스화기 외부로 공동으로 지향되는 연료 가스와 용융 슬래그를 생산하기 위해 공기 송풍 가스화기(11)에서 가스화된다. 이때, 분리된 후에 연료 가스는 연소시에 매우 낮은 NOX 방출을 갖는 가스를 생산하기 위해 탈황됨을 기재하고 있다.
그러나 상술된 선행기술들은 본 출원인이 제안하고자 하는 본 발명과 정화를 위한 전체적인 구조와, 이에 따른 정화방식이 상이한 것으로 판단된다.
등록특허공보 제10-0596034호(2006.07.03. 공고) 등록특허공보 제10-1725377호(2017.04.26. 공고) 등록특허공보 제10-1757250호(2017.07.12. 공고) 등록특허공보 제10-0817684호(2008.03.27. 공고)
본 발명의 목적은, 석탄을 이용하여 발전하는 화력발전소에서 발생되는 연기를 정화시켜 청정공기가 발전소에서 배출되도록 하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 1차적으로 석회수를 이용하여 오염된 연기의 폐기물을 걸러내고, 2차적으로 연기에 포함된 미세먼지와 이산화탄소를 여과시키며, 3차적으로 연기만 남은 상태의 일산화탄소를 포함하는 폐가스에 산소를 반응시켜 이산화탄소로 변화시키고 수산화나트륨용액이 이산화탄소를 흡수시켜 깨끗한 공기로 정화한 뒤, 4차적으로 깨끗한 공기를 수분응축기를 다수 회 통과시킴으로써 수분을 제거하여 순수 연기상태의 깨끗한 공기를 발전소 외부로 배출하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 석탄화력발전소용 공기 청정 장치는, 석회수를 이용하여 오염된 연기의 오염물질을 걸러내는 1차 여과기(10); 연기에 포함된 미세먼지와 이산화탄소를 여과시키는 2차 여과기(20); 2차 여과되어 일산화탄소를 포함하는 폐가스에 산소를 반응시켜 이산화탄소로 변화시키고 수산화나트륨용액이 이산화탄소를 흡수시켜 깨끗한 공기로 정화하는 3차 여과기(30); 및 깨끗한 공기를 수분응축기를 다수 회 통과시킴으로써 수분을 제거하여 순수 연기상태의 깨끗한 공기를 발전소 외부로 배출하는 4차 여과기(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 여과기(10)는,
복수 개의 여과공간(11)이 형성되고, 상기 복수 개의 여과공간(11)은 오염된 공기가 통과하는 제1 망(12)에 의해 구분되며, 오염된 공기가 유입되는 제1 연기유입구(13)와, 복수 개의 여과공간(11)을 모두 통과하면 배출될 수 있도록 하는 제1 연기배출구(14)가 마련되고, 상기 복수 개의 여과공간(11)은 각각의 저면이 '∨'의 형태로 구성되고, 여과공간(11)의 상측으로 구비된 분무관(15)과 상기 분무관(15)에 연결되어 각 여과공간(11)에 연통된 분무노즐(16)을 포함하며, 상기 분무관(15)의 다른 일단에는 제1 양수기(17)가 마련되고, 제1 양수기(17)에는 석회수조(18)가 연결되며, 상기 복수 개의 여과공간(11)의 각각의 저면 중 모이는 집합지점에는 운송롤러(19)가 구비되고, 상기 운송롤러(19)의 일단에는 유압모터(19a)와 상기 유압모터(19a)에 물리적으로 연결되어 동력을 전달하는 유압기(19b)가 형성됨으로써,
상기 제1 연기유입구(13)를 통해 유입된 오염된 공기는 상기 분무노즐(16)에서 분사되는 석회수에 의해 오염물질이 공기로부터 분리되어 낙하되어, 오염물질이 분리된 공기가 상기 제1 연기배출구(14)로 이동되며, 공기로부터 분리된 오염물질은 운송롤러(19)에 의해 하나의 지점으로 운송되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 여과기(20)는,
- 제2 망(20c)과 격벽에 의해 구분되는 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)를 포함하며,
- 상기 석회수 여과조(20a)에는 상기 제1 연기배출구(14)와 연결된 제2 연기유입구(20aa)가 마련되고,
- 상기 소다석회수 여과조(20b)에는 공기가 배출되는 제2 연기배출구(20ba)가 마련되며,
- 상기 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b) 각각의 저면은 '∨' 형태로 구성되고, 그 내부에 그 내부에 각각 제1 배출판(20ab)와 제2 배출판(20bb)를 포함하되,
상기 제1 배출판(20ab)와 제2 배출판(20bb)은, 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)의 '∨' 형태의 저면의 휘어짐이 시작되는 부근에 구성되고,
석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)의 상면에도 임시 석회수조(20ac)와 임시 소다석회수 여과조(20bc)가 형성될 수 있는 높이에 형성되며,
- 상기 회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)의 저면에는 각각 석회수 탱크(21a)와 소다석회수 탱크(21b)가 연결되되,
상기 석회수 탱크(21a)와 소다석회수 탱크(21b)는 다른 일측에 각각 제2 양수기(23)와 제1 펌프(24)가 연결되고, 각 탱크(21a, 21b)에는 운송벨트(22)가 각각 마련되어 2차 여과기(20)에서 공기로부터 분리된 이물질을 탱크(21a, 21b) 외부로 운송하며,
- 상기 2차 여과기(20)는 유입된 공기가 각 여과조(20a, 20b)를 통과할 때, 석회수 탱크(21a) 또는 소다석회수 탱크(21b)로부터 석회수 또는 소다석회수 각각이 공급되어 임시 석회수조(20ac) 또는 임시 소다석회수조(20bc)에 고이고, 고인 석회수 또는 소다석회수가 각각의 배출판(20ab, 20bb)에 형성된 다수의 통공을 통해 낙하되면서 공기에 포함된 이물질을 분리시켜, 분리된 이물질과 석회수 또는 소다석회수를 석회수 탱크(21a)와 소다석회수 탱크(21b)로 유입시키되,
이물질은 운송벨트(22)에 의해 배출되고, 석회수 또는 소다석회수는 각각에 구비된 제2 양수기(23)와 제1 펌프(24)를 통해 다시 임시 석회수조(20ac) 또는 임시 소다석회수조(20bc)로 순환되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 3차 여과기(30)는,
- 하부 일측에 관통공이 형성된 격벽으로 구분되는 1차 여과조(31)와 제2 여과조(32)를 포함하고,
- 상기 제2 연기배출구(20ba)에 연결되는 제3 연기유입구(33)가 마련되며,
- 상기 1차 여과조(31)와 제2 여과조(32)의 상측으로는 제2 분무관과 이에 결합된 복수 개의 제2 분무노즐이 위치되되, 제2 분무노즐들은 상기 1차 여과조(31)와 제2 여과조(32)에 각각 연통되도록 구성되고,
- 상기 제2 분무관의 일단은 제3 양수기(37)와 제2 펌프(38)에 연결되는데, 상기 제3 양수기(37)의 다른 일측은 상기 1차 여과조(31) 또는 제2 여과조(32) 중 어느 하나에 연결되며,
- 상기 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)의 내부에는 수산화나트륨용액이 수용되되, 상기 제3 양수기(37)와 제2 펌프(38)에 의해 상기 제2 분무관로 순환되어 제2 분무노즐로 분무되고,
- 상기 제3 연기유입구(33)에서 유입된 공기는 연기이송구(34)를 통해 1차 여과조(31)에서 2차 여과조(32)로 이송된 뒤 제3 연기배출구(35)를 통해 배출되며,
- 상기 1차 여과조(31)에는 산소를 공급하는 산소유입구(36)를 포함하되,
3차 여과기(30)에 유입된 공기에 포함된 일산화탄소에 산소를 반응시켜 이산화탄소를 만들고, 상기 이산화탄소는 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)를 통과하면서 이들에 수용된 수산화나트륨용액에 흡수됨으로써 깨끗한 공기가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 4차 여과기(40)는,
상기 3차 여과기(30)의 제3 연기배출구(35)로부터 깨끗한 공기를 유입받는 제4 연기유입구(41)와, 반대 측에 공기를 완전히 배출하는 제4 연기배출구(42)를 포함하고,
이의 내부 저면은 '∨' 형태로 형성되어, 배관을 통해 폐수탱크(45)와 연결되며, '∨' 형태로 오목하게 시작되는 저면 영역에는 제3 배출판(43)이 설치되고,
상기 제3 배출판(43)에서부터 4차 여과기(40)의 내부 상측면까지 설치된 수분응축기(44)가 일정간격마다 복수 개 배열됨으로써,
상기 4차 여과기(40)로 유입된 깨끗한 공기는 수분응축기(44)를 순차적으로 통과하면서 수분을 뺏기게 되고, 완전히 정화된 상태로 제4 연기배출구(42)를 통해 배출되되,
상기 수분응축기(44)는 깨끗한 공기로부터 뺏은 수분을 하부방향으로 이동시켜 제3 배출판(43)으로 낙하시키고, 낙하된 수분은 제3 배출판(43)에 형성된 다수 개의 통공에 의해 하부방향으로 더 낙하되어, 폐수탱크(45)에 저장되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에 의하면, 석탄을 이용하여 발전하는 화력발전소에서 발생되는 연기를 정화시켜 청정공기가 발전소에서 배출되도록 할 수 있는 효과를 보유한다.
보다 구체적으로는, 1차적으로 석회수를 이용하여 오염된 연기의 폐기물을 걸러내고, 2차적으로 연기에 포함된 미세먼지와 이산화탄소를 여과시키며, 3차적으로 연기만 남은 상태의 일산화탄소를 포함하는 폐가스에 산소를 반응시켜 이산화탄소로 변화시키고 수산화나트륨용액이 이산화탄소를 흡수시켜 깨끗한 공기로 정화한 뒤, 4차적으로 깨끗한 공기를 수분응축기를 다수 회 통과시킴으로써 수분을 제거하여 순수 연기상태의 깨끗한 공기를 발전소 외부로 배출할 수 있는 효과를 보유한다.
도 1은 본 발명에 따른 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에서 1차 여과기의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에서 2차 여과기의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에서 3차 여과기의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에서 4차 여과기의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 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.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
본 발명은 석탄을 이용하여 발전하는 화력발전소에서 발생되는 연기를 정화시켜 청정공기가 발전소에서 배출되도록 하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 1차적으로 석회수를 이용하여 오염된 연기의 폐기물을 걸러내고, 2차적으로 연기에 포함된 미세먼지와 이산화탄소를 여과시키며, 3차적으로 연기만 남은 상태의 일산화탄소를 포함하는 폐가스에 산소를 반응시켜 이산화탄소로 변화시키고 수산화나트륨용액이 이산화탄소를 흡수시켜 깨끗한 공기로 정화한 뒤, 4차적으로 깨끗한 공기를 수분응축기를 다수 회 통과시킴으로써 수분을 제거하여 순수 연기상태의 깨끗한 공기를 발전소 외부로 배출하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명을 첨부된 도면을 통해 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에서 1차 여과기의 구성을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에서 2차 여과기의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
또한, 도 3은 본 발명에 따른 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에서 3차 여과기의 구성을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 석탄화력발전소용 공기 청정 장치에서 4차 여과기의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
위와 같은 1차 여과기(10) 내지 4차 여과기(40)를 오염된 공기가 순차적으로 통과하면서 정화되는데, 1차 여과기(10)를 먼저 설명하면,
도 1과 같이, 1차 여과기(10)는 복수 개의 여과공간(11)이 형성되며, 복수 개의 여과공간(11)은 제1 망(12)에 의해 구분되도록 한다.
이때, 제1 망(12)은 1차 여과기(10)에 유입된 오염된 공기가 통과하는 것으로서, 통과 중 일부 오염물질이 걸러질 수 있다. 따라서 제1 망(12)은 발전소에서 발생되는 오염물질(예를 들면, 석회)이 걸러질 정도의 크기를 갖도록 구성된다.
또한, 복수 개의 여과공간(11)이 형성됨에 따라 제1 망(12)도 복수 개일 수 있는데, 이 경우 오염된 공기의 이동방향대로 각 제1 망(12)의 메쉬 크기도 점점 작아지도록 구성될 수도 있다.
이와 같이, 오염된 공기의 유입을 위하여 1차 여과기(10)는 유입방향 일측에 제1 연기유입구(13)가 마련될 수 있으며, 반대로 복수 개의 여과공간(11)을 모두 통과하면 배출될 수 있도록 제1 연기배출구(14)가 마련될 수 있다.
또한, 복수 개의 여과공간(11)은 각각의 저면이 '∨'의 형태로 구성될 수 있는데, 이는 각 여과공간(11)에 분무되는 석회수에 의해 오염된 물질에 포함되어 있는 오염물질의 하중이 증가됨에 따라 여과공간(11)의 저면으로 낙하되면, 한군데로 모일 수 있도록 하기 위함이다.
이때, 분무되는 석회수는, 여과공간(11)의 상측으로 구비된 분무관(15)과 상기 분무관(15)에 연결되어 각 여과공간(11)에 연통된 분무노즐(16)을 통해 상기 여과공간(11) 내부에 분무된다.
이를 위해, 분무관(15)의 다른 일단에는 제1 양수기(17)가 마련되고, 제1 양수기(17)에는 석회수조(18)가 연결될 수 있다.
따라서, 석회수조(18)에 수용된 석회수가 제1 양수기(17)의 구동에 의해 분무관(15)으로 이동되는 것이다.
다시, 여과공간(11)의 저면으로 돌아가서, 이의 모이는 집합지점에는 운송롤러(19)가 구비될 수 있다. 이러한 운송롤러(19)는 저면으로 낙하되는 오염물질을 일방향으로 모이도록 운송하는 역할을 한다.
이러한 운송롤러(19)의 일단에는 유압모터(19a)가 연결되는데, 상기 유압모터(19a)는 이와 물리적/전기적으로 연결된 유압기(19b)로부터 동력을 전달받아 구동될 수 있다.
한편, 1차 여과기(10)에는 도면부호로 표시되진 않았지만, 제1 연기유입구(13)에 인접한 여과공간(11)에 공기압축기와 압축공기 충격기가 마련될 수 있다.
공기압축기는 외부공기를 흡입하여 압축시키는 역할을 하며, 압축공기 충격기는 공기압축기로부터 압축공기를 전달받아 여과공간(11)으로 배출하는 역할을 하는데, 순간적으로 큰 힘을 발생시켜 세게 배출하도록 한다.
이러한 공기의 압축과 압축된 공기를 순간적으로 세게 배출시키는 것은, 이미 다른 기술분야에서 널리 사용하고 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 2차 여과기는 1차 여과기에서 1차적으로 오염물질이 걸러진 공기를 전달받을 수 있도록 제1 연기배출구(14)와 연결된 제2 연기유입구(20aa)가 마련된다.
구체적으로, 2차 여과기(20)는 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)로 구성되며, 각 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b) 역시 저면이 '∨' 형태로 구성된다.
이러한 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)는 그 내부에 각각 제1 배출판(20ab)와 제2 배출판(20bb)를 포함하는데,
이 제1 배출판(20ab)와 제2 배출판(20bb)은, 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)의 '∨' 형태의 저면의 휘어짐이 시작되는 부근에도 구성되고, 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)의 상면에도 소정의 공간이 형성될 수 있는 높이에 형성된다.
또한, 제2 연기유입구(20aa)는 상기 제1 배출판(20ab)와 제2 배출판(20bb)의 높이에 대응되는 높이를 갖도록 한다. 왜냐하면, 제2 연기유입구(20aa)를 통해 유입된 공기는 2개씩 상면/저면에 설치된 제1 배출판(20ab) 또는 제2 배출판(20bb) 사이를 통과해야 하기 때문이다.
이러한 회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)의 구분은, 이들 사이를 가로막는 제2 망(20c)과 이의 상측에 구비된 격벽을 통해 구분되며, 상기 제2 망(20c)은 오염공기가 통과되도록 메쉬망으로 구성될 수 있다.
상기 회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)에 각각 제1 배출판(20ab) 또는 제2 배출판(20bb)이 설치됨에 따라, 상기 회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)의 상측에는 임시 석회수조(20ac)와 임시 소다석회수 여과조(20bc)가 마련될 수 있다. 이에 대한 설명은 후술한다.
상기 회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)의 저면은 석회수 탱크(21a)와 소다석회수 탱크(21b)에 각각 연결된다.
이들 석회수 탱크(21a)와 소다석회수 탱크(21b)는 각각 석회수와 소다석회수를 저장하는 탱크로서, 다른 일측에 제2 양수기(23)와 제1 펌프(24)가 연결된다.
이때 제2 양수기(23)는 상기 석회수 탱크(21a)와 소다석회수 탱크(21b)에 수용된 석회수와 소다석회수를 빨아들이는 역할을 하고, 제1 펌프(24)는 빨아들여진 석회수와 소다석회수가 회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b) 방향으로 이동하도록 하는 역할을 한다.
이를 위해 도 2와 같이 제2 양수기(23)는 상기 회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)에 배관을 통해 연결될 수 있다.
한편, 석회수 탱크(21a)와 소다석회수 탱크(21b)에는 각각 운송벨트(22)가 마련될 수 있는데, 이 운송벨트(22)는 롤러를 이용한 컨베이어 벨트 등으로 구성되어, 2차 여과기(20)를 통과하는 공기에 포함되었다가 통과 과정에서 공기로부터 분리된 이물질(미세먼지 등)을 각 탱크(21a, 21b) 외부로 운송하는 역할을 한다.
이때, 각 탱크(21a, 21b)에 운송벨트(22)를 형성하기 위하여 형성된 공간에 석회수 또는 소다석회수가 배출되지 않도록 기밀성을 확보하는 구성이 더 마련될 수도 있음은 당연하다(패킹고무 등).
2차 여과기(20)에 따른 동작을 살펴보면, 유입된 공기가 각 여과조(20a, 20b)를 통과할 때, 석회수 탱크(21a)로부터 석회수가 공급되어 임시 석회수조(20ac)에 고이고, 고인 석회수가 제1 배출판(20ab)에 형성된 다수의 통공을 통해 낙하되면서 1차 여과기(10)와 마찬가지로 공기에 포함된 이물질에 하중을 주어 이물질이 분리되도록 한다.
이때, 2차 여과기(20)에서는 1차 여과기(10)에서 한번 여과되었기 때문에 이물질이 적을 것이고, 따라서, 저면에 별도의 이물질을 모이는 구성을 포함하지 않아도 된다.
이는, 소다석회수 여과조(20b)를 통과할 때도 마찬가지이며, 이와 같이 낙하된 석회수 또는 소다석회수는 저면에 설치된 배출판(20ab, 20bb)에 형성된 복수 개의 통공을 통해 각 탱크(21a, 21b)로 낙하되어 계속 순환되는 것이다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 3차 여과기(30)는 2차 여과기(20)의 제2 연기배출구(20ba)에 연결되는 제3 연기유입구(33)가 마련된다.
3차 여과기(30)는 오염물질이 제거된 공기, 즉 가스상태로서 일산화탄소를 포함하는 공기에 산소를 주입함으로써 공기가 이산화탄소로 환원되도록 한 뒤, 이산화탄소를 수산화나트륨 용액에 흡수시켜, 깨끗한 공기를 획득하는 공간이다.
구체적으로, 3차 여과기(30)는 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)로 구분된다. 이러한 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)는 격벽으로 구분되며, 격벽의 하단 일측에는 관통홀(도면부호 미표시)이 형성될 수도 있다.
이러한 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)의 상측으로는 도면부호가 표시되지 않았지만 제2 분무관과 이에 결합된 복수 개의 제2 분무노즐이 위치되되, 제2 분무노즐들은 상기 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)에 각각 연통되도록 구성된다.
또한, 제2 분무관의 일단은 제3 양수기(37)와 제2 펌프(38)에 연결되는데, 이 제3 양수기(37)의 다른 일측은 상기 1차 여과조(31) 또는 2차 여과조(32) 중 어느 하나에 연결되도록 구성된다.
그리고 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)의 내부에는 수산화나트륨용액에 수용될 수 있다.
아울러, 1차 여과조(31) 또는 2차 여과조(32) 중 어느 하나에는 산소유입구(36)가 연통될 수 있는데, 이 산소유입구(36)는 산소를 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32) 중 어느 하나에 유입시키는 역할을 한다.
따라서, 제3 연기유입구(33)를 통해 1차 여과조(31)에 유입된 일산화탄소를 포함하는 공기(폐가스)에 상기 산소유입구(36)를 통해 유입된 산소가 반응함을써, 이산화탄소로 환원(Co + O = Co2)되는데,
이때, 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)에 수용된 수산화나트륨용액이 이산화탄소를 흡수하여 깨끗한 공기만 남도록 한다.
또한, 수산화나트륨용액이 이산화탄소를 더 쉽게 흡수하도록 하기 위하여, 수산화나트륨용액이 제3 양수기(37)와 제2 펌프(38)에 의해 제2 분무관과 제2 분무노즐을 통해 순환되어 상측에서 낙하되도록 할 수 있다.
이때, 상기 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)를 구분하는 격벽의 하부 일측에 관통홀이 형성됨에 따라서, 수산화나트륨용액이 상기 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)에 공유될 수 있다.
또한, 제3 연기유입구(33)를 통해 유입된 공기는 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)를 통과하면서 상술된 이산화탄소의 흡수가 진행되는데, 이는 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)를 잇도록 구성된 연기이송구(34)에 의해 가능하다.
이와 같이 3차 여과기(30)를 통해 획득된 깨끗한 공기는 제3 연기배출구(35)를 통해, 상기 제3 연기배출구(35)와 연결된 4차 여과기(40)의 제4 연기유입구(41)로 이동하며, 이로 인해 4차 여과기(40)를 통과하게 된다.
도 4를 참조한 4차 여과기(40)는,
3차 여과기(30)로부터 깨끗한 공기를 유입받는 제4 연기유입구(41)와, 반대 측에 공기를 완전히 배출하는 제4 연기배출구(42)를 포함한다.
또한, 그 내부를 보면 저면은 '∨' 형태로 형성되어, 배관을 통해 폐수탱크(45)와 연결되며, '∨' 형태로 오목하게 시작되는 저면 영역에는 제3 배출판(43)이 설치될 수 있다. 이때 제3 배출판(43) 역시 다수 개의 통공이 형성될 수 있다.
그리고 제3 배출판(43)에서부터 4차 여과기(40)의 내부 상측면까지 설치된 수분응축기(44)가 일정간격마다 복수 개 배열되도록 설치될 수 있다.
따라서, 제4 연기유입구(41)를 통해 유입된 깨끗한 공기는 수분응축기(44)를 순차적으로 통과하면서 수분을 뺏기게 되고, 완전히 정화된 상태로 제4 연기배출구(42)를 통해 배출될 수 있다.
아울러, 수분응축기(44)는 깨끗한 공기로부터 뺏은 수분을 하부방향으로 이동시켜 제3 배출판(43)으로 낙하시키고, 낙하된 수분은 제3 배출판(43)에 형성된 다수 개의 통공에 의해 하부방향으로 더 낙하되어, 최종적으로 폐수탱크(45)에 저장되게 된다.
상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
10 : 1차 여과기
11 : 여과공간
12 : 제1 망
13 : 제1 연기유입구
14 : 제1 연기배출구
15 : 분무관
16 : 분무노즐
17 : 제1 양수기
18 : 석회수조
19 : 운송롤러
19a : 유압모터
19b : 유압기
20 : 2차 여과기
20a : 석회수 여과조
20b : 소다석회수 여과조
20c : 제2 망
20aa : 제2 연기유입구
20ba : 제2 연기배출구
20ab : 제1 배출판
20bb : 제2 배출판
20ac : 임시 석회수조
20bc : 임시 소다석회수조
21a : 석회수 탱크
21b : 소다석회수 탱크
22 : 운송벨트
23 : 제2 양수기
24 : 제1 펌프
30 : 3차 여과기
31 : 1차 여과조
32 : 2차 여과조
33 : 제3 연기유입구
34 : 연기이송구
35 : 제3 연기배출구
36 : 산소유입구
37 : 제3 양수기
38 : 제2 펌프
40 : 4차 여과기
41 : 제4 연기유입구
42 : 제4 연기배출구
43 : 제3 배출판
44 : 수분응축기
45 : 폐수탱크

Claims (5)

  1. 석회수를 이용하여 오염된 연기의 오염물질을 걸러내는 1차 여과기(10);
    연기에 포함된 미세먼지와 이산화탄소를 여과시키는 2차 여과기(20);
    2차 여과되어 일산화탄소를 포함하는 폐가스에 산소를 반응시켜 이산화탄소로 변화시키고 수산화나트륨용액이 이산화탄소를 흡수시켜 깨끗한 공기로 정화하는 3차 여과기(30); 및
    깨끗한 공기를 수분응축기를 다수 회 통과시킴으로써 수분을 제거하여 순수 연기상태의 깨끗한 공기를 발전소 외부로 배출하는 4차 여과기(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 여과기(10)는,
    복수 개의 여과공간(11)이 형성되고,
    상기 복수 개의 여과공간(11)은 오염된 공기가 통과하는 제1 망(12)에 의해 구분되며,
    오염된 공기가 유입되는 제1 연기유입구(13)와, 복수 개의 여과공간(11)을 모두 통과하면 배출될 수 있도록 하는 제1 연기배출구(14)가 마련되고,
    상기 복수 개의 여과공간(11)은 각각의 저면이 '∨'의 형태로 구성되고,
    여과공간(11)의 상측으로 구비된 분무관(15)과 상기 분무관(15)에 연결되어 각 여과공간(11)에 연통된 분무노즐(16)을 포함하며,
    상기 분무관(15)의 다른 일단에는 제1 양수기(17)가 마련되고, 제1 양수기(17)에는 석회수조(18)가 연결되며,
    상기 복수 개의 여과공간(11)의 각각의 저면 중 모이는 집합지점에는 운송롤러(19)가 구비되고,
    상기 운송롤러(19)의 일단에는 유압모터(19a)와 상기 유압모터(19a)에 물리적으로 연결되어 동력을 전달하는 유압기(19b)가 형성됨으로써,
    상기 제1 연기유입구(13)를 통해 유입된 오염된 공기는 상기 분무노즐(16)에서 분사되는 석회수에 의해 오염물질이 공기로부터 분리되어 낙하되어, 오염물질이 분리된 공기가 상기 제1 연기배출구(14)로 이동되며,
    공기로부터 분리된 오염물질은 운송롤러(19)에 의해 하나의 지점으로 운송되는 것을 특징으로 하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    2차 여과기(20)는,
    - 제2 망(20c)과 격벽에 의해 구분되는 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)를 포함하며,
    - 상기 석회수 여과조(20a)에는 상기 제1 연기배출구(14)와 연결된 제2 연기유입구(20aa)가 마련되고,
    - 상기 소다석회수 여과조(20b)에는 공기가 배출되는 제2 연기배출구(20ba)가 마련되며,
    - 상기 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b) 각각의 저면은 '∨' 형태로 구성되고, 그 내부에 그 내부에 각각 제1 배출판(20ab)와 제2 배출판(20bb)를 포함하되,
    상기 제1 배출판(20ab)와 제2 배출판(20bb)은, 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)의 '∨' 형태의 저면의 휘어짐이 시작되는 부근에 구성되고,
    석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)의 상면에도 임시 석회수조(20ac)와 임시 소다석회수 여과조(20bc)가 형성될 수 있는 높이에 형성되며,
    - 상기 석회수 여과조(20a)와 소다석회수 여과조(20b)의 저면에는 각각 석회수 탱크(21a)와 소다석회수 탱크(21b)가 연결되되,
    상기 석회수 탱크(21a)와 소다석회수 탱크(21b)는,
    다른 일측에 각각 제2 양수기(23)와 제1 펌프(24)가 연결되고,
    각 탱크(21a, 21b)에는 운송벨트(22)가 각각 마련되어 2차 여과기(20)에서 공기로부터 분리된 이물질을 탱크(21a, 21b) 외부로 운송하며,
    - 상기 2차 여과기(20)는 유입된 공기가 각 여과조(20a, 20b)를 통과할 때, 석회수 탱크(21a) 또는 소다석회수 탱크(21b)로부터 석회수 또는 소다석회수 각각이 공급되어 임시 석회수조(20ac) 또는 임시 소다석회수조(20bc)에 고이고, 고인 석회수 또는 소다석회수가 각각의 배출판(20ab, 20bb)에 형성된 다수의 통공을 통해 낙하되면서 공기에 포함된 이물질을 분리시켜, 분리된 이물질과 석회수 또는 소다석회수를 석회수 탱크(21a)와 소다석회수 탱크(21b)로 유입시키되,
    이물질은 운송벨트(22)에 의해 배출되고, 석회수 또는 소다석회수는 각각에 구비된 제2 양수기(23)와 제1 펌프(24)를 통해 다시 임시 석회수조(20ac) 또는 임시 소다석회수조(20bc)로 순환되는 것을 특징으로 하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    3차 여과기(30)는,
    - 하부 일측에 관통공이 형성된 격벽으로 구분되는 1차 여과조(31)와 제2 여과조(32)를 포함하고,
    - 상기 제2 연기배출구(20ba)에 연결되는 제3 연기유입구(33)가 마련되며,
    - 상기 1차 여과조(31)와 제2 여과조(32)의 상측으로는 제2 분무관과 이에 결합된 복수 개의 제2 분무노즐이 위치되되, 제2 분무노즐들은 상기 1차 여과조(31)와 제2 여과조(32)에 각각 연통되도록 구성되고,
    - 상기 제2 분무관의 일단은 제3 양수기(37)와 제2 펌프(38)에 연결되는데, 상기 제3 양수기(37)의 다른 일측은 상기 1차 여과조(31) 또는 제2 여과조(32) 중 어느 하나에 연결되며,
    - 상기 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)의 내부에는 수산화나트륨용액이 수용되되, 상기 제3 양수기(37)와 제2 펌프(38)에 의해 상기 제2 분무관로 순환되어 제2 분무노즐로 분무되고,
    - 상기 제3 연기유입구(33)에서 유입된 공기는 연기이송구(34)를 통해 1차 여과조(31)에서 2차 여과조(32)로 이송된 뒤 제3 연기배출구(35)를 통해 배출되며,
    - 상기 1차 여과조(31)에는 산소를 공급하는 산소유입구(36)를 포함하되,
    3차 여과기(30)에 유입된 공기에 포함된 일산화탄소에 산소를 반응시켜 이산화탄소를 만들고, 상기 이산화탄소는 1차 여과조(31)와 2차 여과조(32)를 통과하면서 이들에 수용된 수산화나트륨용액에 흡수됨으로써 깨끗한 공기가 되도록 하는 것을 특징으로 하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    4차 여과기(40)는,
    상기 3차 여과기(30)의 제3 연기배출구(35)로부터 깨끗한 공기를 유입받는 제4 연기유입구(41)와, 반대 측에 공기를 완전히 배출하는 제4 연기배출구(42)를 포함하고,
    이의 내부 저면은 '∨' 형태로 형성되어, 배관을 통해 폐수탱크(45)와 연결되며, '∨' 형태로 오목하게 시작되는 저면 영역에는 제3 배출판(43)이 설치되고,
    상기 제3 배출판(43)에서부터 4차 여과기(40)의 내부 상측면까지 설치된 수분응축기(44)가 일정간격마다 복수 개 배열됨으로써,
    상기 4차 여과기(40)로 유입된 깨끗한 공기는 수분응축기(44)를 순차적으로 통과하면서 수분을 뺏기게 되고, 완전히 정화된 상태로 제4 연기배출구(42)를 통해 배출되되,
    상기 수분응축기(44)는 깨끗한 공기로부터 뺏은 수분을 하부방향으로 이동시켜 제3 배출판(43)으로 낙하시키고, 낙하된 수분은 제3 배출판(43)에 형성된 다수 개의 통공에 의해 하부방향으로 더 낙하되어, 폐수탱크(45)에 저장되는 것을 특징으로 하는, 석탄화력발전소용 공기 청정 장치.
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