KR101932091B1 - 회전흐름과 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템 및 그 탈황 탈진 방법 - Google Patents

회전흐름과 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템 및 그 탈황 탈진 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템 및 그 탈황 탈진 방법에 관한 것으로서, 특히 이산화황 및 분진이 포함된 연도 가스에 대해 심층 탈황, 탈진, 미스트 제거를 진행하는 일체화 시스템 및 그 탈황 탈진 방법에 관한 것이다.
본 발명은 초청정 탈황 탈진을 위한 회전흐름과 싱크흐름 커플링 일체화 시스템 및 그 탈황 탈진 방법을 개시하며, 상기 시스템은 스프레이 레이어(3), 슬러리 폰드(5), 및 순환 펌프를 포함하고, 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)와 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)를 더 포함한다. 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)는 슬러리 폰드(5)의 상부, 스프레이 레이어(3)의 하부에 장착되고, 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)는 탑체(1) 상단에 구비된다. 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)는 복수 개의 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41)과 그 하부에 구비되고 고정에 사용되는 지지기둥(42)을 포함하고, 각 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(41)는 회전류 실린더(44), 회전류 로터(43), 흐름 안내 장치(45)를 포함하며, 회전류 로터(43)는 내부 실린더(431)와 회전류 날개(432)를 포함하고, 흐름 안내 장치(45)의 연도 가스가 유출하는 곳의 내경은 연도 가스가 유입하는 곳의 내경보다 작으며, 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)는 복수 개의 먼지 미스트 제거 유닛을 포함하고, 각 먼지 미스트 제거 유닛은 흐름 안내 실린더(21)와 흐름 안내 실린더(21) 내에 구비되는 n 개의 난류 로터(22)를 포함하며 난류 로터(22)는 모두 흐름 안내 실린더(21) 벽에 상하로 배치된다.

Description

회전흐름과 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템 및 그 탈황 탈진 방법{ROTATIONAL FLOW AND SINK FLOW-COUPLING INTEGRATED SYSTEM FOR ULTRA-CLEAN DESULPHURATION AND DEDUSTING AND DESULPHURATION AND DEDUSTING METHOD THEREFOR}
본 발명은 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템 및 그 탈황 탈진 방법에 관한 것으로서, 특히 이산화황 및 분진이 포함된 연도 가스에 대해 심층의 탈황, 탈진, 미스트 제거를 진행하는 일체화 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
현재 보일러 연도 가스 탈황 분야의 회전류기 탑은, 탑판 상의 기체 액체 접촉 시간이 짧아 탈황 효율이 모두 80% 내외로 낮으며 CaCO3를 탈황제로 적용하기에 적합하지 않으며 구성이 복잡하고 스케일이 쉽게 형성되며 탈황 효율이 탑 지름의 증가에 따라 감소하는 문제가 존재한다. 회전류기 탑은 가스를 접선 방향으로 유입하므로 중심에 저효율 영역이 형성되기 쉽다. 이에 업계에서는 회전흐름 싱크흐름 탈황기술을 개발하였는데 해당 기술은 공기 역학적 유화기술을 기초로 하는 향상된 기술이다. 공기 역학적 유화기술은 소형 보일러의 연도 가스의 탈황에 적용되며, 해당 기술은 확대실험에서 현저한 확대 효과가 있어 일정한 국한성이 있다. 또한, 현재 연도 가스 탈황기술은 대부분 공탑 기술을 적용하는바, 즉 연도 가스가 흡수탑에 들어간 후 해당 장치를 거치지 않고 직접 상부에서 스프레이되는 슬러리와 반응한다. 따라서, 연도 가스와 슬러리의 접촉 경로가 짧아, 일부 연도 가스는 반응하지 않고 흡수탑을 떠나며 연도 가스의 정류 시간이 짧아 탈황 효율이 낮게 된다.
흡식 연도 가스 정화의 주요 작업은 탈황인데, 클린 가스의 환경에 대한 영향을 개선하기 위하여, 그 중의 분진(석고를 포함) 및 액적에 대한 요구도 날로 엄격해지고 있으므로 고도의 탈황, 탈진, 미스트 제거 기술을 연구하여야 한다.
현재, 습식 탈황은 일반적으로 공탑 스프레이 기술을 적용하는데, 비교적 높은 탈황 효율을 얻기 위하여, 비교적 큰 액체/기체비 및 다층 스프레이가 필요하며, 일부 효율 향상 개조 프로젝트의 경우에는, 요구를 만족하기 위하여 심지어 두 탑을 직렬 연결하여야 한다. 또한, 연도, 흡수탑 크기 및 구성의 특수성으로 인해, 연도 가스가 흡수탑에 들어간 후의 편류(drift current , eccentric flow)는 불가피한 문제로 되고 있다.
연도 가스의 탈진, 미스트 제거 공정 노선은 다양하나, 대량의 미스트 방울을 함유한 포화되고 습한 연도 가스에 대해 동시에 탈진, 탈-미스트, 특히 고효율적이고 고도의 탈진, 미스트 제거를 구현할 수 있는 선택 가능한 기술 공정 노선 및 공정 장비는 모두 비교적 적다.
현재, 중국 국내 기존의 대형 석탄 연소 보일러 연도 가스의 95% 이상은 흡식 탈황 공정을 적용하고 있으며, 외부로 배출되는 저온 포화 클린 가스에는 석고 슬러리 및 먼지가 포함되며, 기본적으로 모두 GGH를 구비하지 않아 심각한 ‘석고비’ 현상 및 먼지 오염 배출량이 비교적 큰 문제를 초래한다. 이러한 문제를 초래하는 주요 원인은 미스트 제거기가 입경이 15μm 이상인 비교적 큰 액적만 제거할 수 있기에 연도 가스에 함유된 대량의 미세 슬러리 미스트 방울이 클린 가스 중의 먼지 배출 함량을 높게 하는 것이다.
기존의 습식 탈황 클린 가스의 먼지 미스트 제거 공정에 있어서, ‘미스트 제거기+습식 전기 집진’공정 노선을 적용하거나 ‘GGH+ 백 필터 집진’ 공정 노선을 적용하여 먼지 오염의 배출량을 효과적으로 감소할 수 있다. 그러나 이 두 가지 공정은 모두 일정한 단점이 있다.
‘GGH+ 백 필터 집진’공정 노선을 적용하는 경우, GGH 및 백 필터 집진기의 운행 저항력이 매우 크고 건설 비용도 비교적 높으며 더 중요한 것은 GGH가 일정한 공기 누설률이 존재하므로 탈황 시스템의 탈황 효과에 매우 큰 영향을 미친다. 중국의 대기 오염 배출 표준 중 SO2의 배출농도 요구는 엄격하여, 모두 50mg/Nm3 이하인데, 절대 대부분의 석탄 연소 연도 가스 중 SO2 농도는 모두 2000mg/Nm3 이상이며, GGH 공기 누설률을 0.5%로 계산하면, 탈황 시스템의 효율은 97.5%에서 98%로 증가되어야 하고, 흡수탑 출구 클린 가스 중의 SO2 농도는 50mg/Nm3에서 40mg/Nm3로 감소되어야만 배출 요구를 만족할 수 있다. GGH 운행 과정 중 공기 누설률의 증가를 감안하면 흡수탑의 탈황 효율은 더 향상되어야 한다. 따라서, 이 공정은 중국에서 실제 응용할 의미가 없다.
‘미스트 제거기+습식 전기 집진’공정 노선을 적용하는 경우, 흡수탑 출구 클린 가스의 고효율적 먼지 미스트 제거 효과를 보장할 수 있고, 출구 함진량이 5mg/Nm3보다 작을 수 있다. 현재 이 공정은 소수의 새로 건설된 탈황 흡수탑에만 적용되고 있는데, 주요 원인은 흡식 전기 집진 장치의 중량, 체적이 매우 커지므로 새로 건설되는 흡수탑이 이 공정 노선에 따라 설계되어야만 구현될 수 있기 때문이다. 또한, 이 공정 노선은 고압 전기장을 이용하여 미스트 방울 및 분진 입자를 포집하므로, 그 장치에 매우 많은 고압 전기 장치를 구비되며, 전극선이 모두 고급 합금 재료로 구성되어 그 건설 비용이 엄청 비싸고 운행 전력 소모가 큰 것도 그 응용을 제한하는 원인 중 하나이다. 이미 건설된 탈황탑에 대해 공정 노선 개선 업그레이드를 진행하기 어려운 원인은 주로 원 흡수탑의 구성 설계 강도가 전기 집진기의 부하 요구를 만족할 수 없고, 인접하여 배치할 시 장소 면적 요구도 그 외부 배치의 가능성을 제한하며, 인접 배치시 증가되는 거대한 운행 저항력이 이 공정 노선의 운행 비용을 더 한층 높이는 것이다. 대량의 고압 전기 장치가 구비되므로 이 공정 노선의 운행 유지보수는 복잡하고 운행 조작에 대한 기술적 요구가 높으며 운행 유지보수 비용이 비교적 높다.
상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 회전흐름-싱크흐름 커플링의 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템 및 그 탈황 탈진 방법을 제공하며, 기존의 탈황 기술을 최적화하고 탈황 효과를 향상하며 기존의 탈진, 탈-미스트 기술의 단점을 피하는 것을 목적으로 하며, 그 구성이 간단하고 운행 신뢰도가 높으며 효과가 현저하고 운행이 안정하며 에너지 소모가 작고 비용이 적으며, 연도 가스에 대하여 고도의 탈황, 탈진 및 탈-미스트를 구현할 수 있으며, 따라서 초청정 배출을 구현할 수 있다.
구체적인 기술방안은 아래와 같다.
탑체에 장착되는 스프레이 레이어; 탑체 하부에 구비되는 슬러리 폰드; 및 슬러리 폰드에 장착되는 순환 펌프; 슬러리 폰드의 상부, 스프레이 레이어의 하부에 장착되는 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치; 및 탑체 상단에 구비되는 관다발 먼지 미스트 제거 장치;를 포함하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템에 있어서,
상기 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치는 복수 개의 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛 및 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛의 하부에 위치하여 고정에 사용되는 지지기둥을 포함하고, 인접한 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛은 밀봉판에 의해 서로 연결되며, 각 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛은 회전류 실린더를 포함하고, 회전류 실린더 내에는 회전류 로터가 구비되고 회전류 실린더 상단에는 흐름 안내 장치가 구비되며, 회전류 로터는 내부 실린더 및 회전류 날개를 포함하고, 흐름 안내 장치의 연도 가스가 유출되는 곳의 내경은 연도 가스가 유입되는 곳의 내경보다 작으며;
상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치는 복수 개의 먼지 미스트 제거 유닛을 포함하고, 각 먼지 미스트 제거 유닛은 흐름 안내 실린더와 흐름 안내 실린더 내에 구비되는 n개 난류 로터를 포함하되, n≥1이며; n개 난류 로터는 모두 흐름 안내 실린더의 벽에 수직되도록 상하로 배치된다.
또한, 상기 흐름 안내 실린더는 수직으로 구비된 원통이다.
또한, 상기 흐름 안내 실린더의 높이는 아래의 파라미터에 의해 확정된다: 상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치의 출구 함진량≤5mg/Nm3이면, 흐름 안내 실린더를 통과하는 연도 가스 단면 평균 유속은 5~6m/s이고, 정류시간은 0.2~0.3s이다.
또한, 상기 난류 로터는 중심 실린더의 외벽과 흐름 안내 실린더의 내벽 사이의 환형 구역에 균일하게 분포되는 다수 개의 날개를 포함한다.
또한, 상기 난류 로터의 날개와 중심 실린더의 끼인각은 20~55도이고, 인접한 날개 사이의 차폐율은 -10~45%이다.
또한, 상기 날개의 경사각은 기체가 날개에 의해 안내된 후, 기체 회전 운동의 실제 속도≥8m/s를 만족한다.
또한, 상기 중심 실린더는 상단이 폐쇄되는 원통이고 그 단면 면적은 흐름 안내 실린더 단면의 15~50% 이다.
또한, 상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치의 흐름 안내 실린더 내벽에는 안정된 액체량을 함유하는 액막층을 형성하기 위한 물차단환이 구비된다.
또한, 상기 물차단환의 두께 및 높이는 최대 액체부피비를 획득하도록 확정된다.
또한, 상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치에는 장치 내벽면에 하나의 고속으로 회전하는 두께가 균일한 액막층을 형성하도록 제어하는 방출구멍이 구비되고, 방출구멍은 날개 회전방향과 동일하고 흐름 안내 실린더의 내벽면 부분과 접하는 구멍이다.
또한, 상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치는 각 먼지 미스트 제거 유닛에 할당한 세척수 컴포넌트를 구비하고, 세척수 컴포넌트는 먼지 미스트 제거 유닛의 흐름 안내 실린더의 중심 축선에 구비되며, 세척수 컴포넌트는 흐름 안내 실린더의 내벽에 수직되는 세척 노즐을 포함한다.
상술한 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템에 적용되는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템을 이용한 탈황 탈진 방법에 있어서,
제1단계: 슬러리의 산화 및 석고 결정화
슬러리 폰드 내에 산화 공기를 유입하고 교반기의 작용하에 산화 공기와 석회석-석고 슬러리를 충분히 혼합하여 상기 슬러리 성분 중의 아황산칼슘을 황산칼슘으로 산화하고 황산칼슘을 석고 입자로 결정화하는 단계;
제2단계: 슬러리의 스프레이 및 순환
원 연도 가스의 조건 및 클린 가스에 대한 요구에 따라, 순환 펌프를 사용하여 제1단계의 슬러리를 다층의 스프레이 레이어에 펌핑하여 스프레이하는 단계;
제3단계: 기액의 회전흐름 싱크흐름 커플링 접촉 및 반응
회전흐름 싱크흐름 커플링 장치 중의 회전류 날개는 탑 내에서 아래에서 위로 향하는 연도 가스의 흐름 방향을 변경시키고 가속시키며, 스프레이 레이어에서 스프레이되는 슬러리는 위에서 아래로 흘러내리는 슬러리가 연도 가스와 접촉한 후, 일부 연도 가스는 중심을 향해 싱크흐름하고, 흐름 안내 장치의 내경이 좁아지는 제약을 받아 계속하여 회전흐름하여 올라가는 연도 가스는 슬러리와 싱크흐름으로 되며, 슬러리가 중심으로 도로 떨어져 쾌속 탈황을 진행하고 슬러리 세척을 하여 일부 분진을 제거하는 단계;
제4단계: 초보 먼지 및 미스트 제거
위로 고속 운동하는 연도 가스는 관다발 먼지 미스트 제거 장치에 들어가고, 관다발 먼지 미스트 제거 장치 하부의 난류 로터는 연도 가스 중의 대량의 미스트 액적 입자와 분진 입자를 서로 충돌시켜 비교적 큰 입자로 응집시킨 후 침강시키는 단계;
제5단계: 추가 먼지 및 미스트 제거
관다발 먼지 미스트 제거 장치 내의 액막층은 계속하여 위로 고속 운동하는 연도 가스 미스트 액적 입자 및 분진 고체 입자와 충분히 접촉한 후, 액체 포집하여 분리를 구현하는 단계;
제6단계: 고도 먼지 및 미스트 제거
계속하여 위로 고속 운동하는 연도 가스 미스트 액적 입자와 분진 고체 입자는 연도 가스를 따라 고속 회전하며, 연도 가스와의 밀도차를 이용하여 원심 분리를 구현하며, 관다발 먼지 미스트 제거 장치의 흐름 안내 실린더의 내벽면에 뿌려져 장치 벽면에 부착된 액막층과 접촉한 후 없어지는 단계;를 포함한다.
본 발명의 유익한 효과는 아래와 같다.
1. 시스템 탈황 효과가 좋은 바, 효율이 99% 이상에 도달할 수 있으며, 출구 이산화유황 함량이 30mg/Nm3 이하에 도달할 수 있으며 운행 저항력이 다소 증가하지만, 스프레이 레이어 및 슬러리 순환 펌프의 배치를 감소할 수 있으므로 전반적으로 에너지 소모를 증가하지 않는다.
2. 시스템 탈진, 미스트 제거 효과가 좋은 바, 출구 함진량이 5mg/Nm3 이하에 도달하고 액적 함량이 25mg/Nm3 이하에 도달할 수 있다.
3. 시스템은 스케일이 형성되어 막히는 리스크가 없고 세척수의 양이 적으며 세척 빈도가 낮다.
4. 시스템은 운행 신뢰도가 높고 장착이 편리하며 유지보수가 간단하고 효과가 좋으며 제조 비용이 낮고 가격대 성능비가 높다.
5. 기액 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치의 쾌속 냉각 및 연도 가스 균일 분포 작용. 탈황효과를 향상하는 동시에 연도 가스 중 물안개의 형성 및 먼지의 휴대를 감소할 수 있으며 후속 미스트 제거, 탈진의 부하를 감소할 수 있다.
6. 관다발 먼지 미스트 제거 장치는 효과가 좋고 운행 저항력이 작으며, 통상의 ‘미스트 제거기+습식 전기 집진’ 공정을 대체할 수 있으며 포화 연도 가스의 탈진 미스트 제거를 위하여 신뢰성 있고 염가인 신규 공정 장치 선택을 제공한다.
7. 개조 프로젝트에서, 원래의 일반적인 미스트 제거기를 철거하고 관다발 먼지 미스트 제거 장치를 직접 장착할 수 있으며 증가 저항력이 약 100~150Pa이며 기타 운행 소모를 생성하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 먼지 미스트 제거 유닛의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 회전류 로터 및 회전류 실린더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5a-5c는 본 발명에 따른 흐름 안내 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 난류 로터를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부 도면을 결부하여 본 발명의 원리 및 특징을 설명하며, 실시예는 본 발명을 해석할 뿐 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.
본 발명은 칼슘법 탈황의 통상의 기술을 기액의 회전(rotational)흐름 싱크(sink)흐름 커플링 및 관다발 먼지 미스트 제거 기술과 결합하여, 슬러리의 스프레이 및 순환, 기액의 회전흐름 싱크흐름 커플링 접촉 및 반응, 슬러리의 산화 및 석고 결정화, 출구 연도 가스의 관다발 탈진 및 미스트 제거 4개 부분을 하나의 탈황 흡수탑 내에 유기적으로 결합함으로써 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 방법 및 시스템을 형성하며, 아래에서 위로 탈황, 탈진 효과가 점차 강화되며 최종적으로 관다발 먼지 미스트 제거 장치에서 미스트 제거 작용이 탈진의 효과를 강화한다.
전반 탈황 과정에서, 슬러리는 슬러리 순환 펌프에 의해 흡수탑 슬러리 폰드에서 슬러리 스프레이 레이어에 수송되며, 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치와 스프레이 레이어 사이에서, 연도 가스는 아래에서 위로, 슬러리는 위에서 아래로, 기액은 총적으로 역류하여 접촉하며, 그중의 반응물과 반응산물의 농도 변화 정도가 비교적 크며 정반응의 진행에 유리하며 원 연도 가스 중의 이산화유황 함량과 탈황 후 슬러리 중 아황산칼슘의 농도를 가능한 낮추어 탈황 효과가 좋다.
본 발명의 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치의 주요 작업 원리는 아래와 같다. 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치는 연도 가스를 균일하게 분포하는 작용이 있으며 연도 가스가 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치에 들어간 후, 각 싱크흐름 커플링 유닛의 회전류 날개에 의해 회전류 실린더 벽으로 회전하는 동시에 스프레이 레이어에서 흘러내린 슬러리는 연도 가스와 접촉한 후 일부분이 중심으로 싱크흐름한다. 회전류 날개는 슬러리 및 연도 가스에 대해 난류 작용을 하여 기액 물질 전달 효과를 향상한다. 연도 가스와 슬러리는 위로 회전흐름하며 흐름 안내 장치의 출구에 도달하면, 흐름 안내 장치의 내경이 좁아져 연도 가스가 싱크흐름으로 변하며 슬러리는 장애를 받아 아래로 도로 떨어진다. 회전흐름과 싱크흐름의 커플링에 의해 여러 개 상의 난류가 섞여지며, 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치 공간 내에서 하나의 기액이 회전되고 뒤집히며 난류도가 매우 큰 기액 물질 전달 시스템을 형성하며, 그 중에서 기체, 액체, 고체 3개 상이 충분히 접촉하고 기액막 물질 전달 저항력이 감소되며 물질 전달 속도가 향상된다. 연도 가스는 상술한 공간 내에서 탈황 과정을 효과적으로 완성하며 일부 분진을 제거한다. 슬러리는 이산화유황을 흡수한 후 슬러리 폰드에 도로 떨어져 부산물 석고를 생성하여 배출한다. 또한, 상기 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치는 연도 가스를 쾌속적으로 냉각하는 작용이 있다.
본 발명의 관다발 먼지 미스트 제거 장치의 주요 작업 원리인 미스트 액적 입자와 분진 고체 입자의 3가지 운동 상태는 각각 응집, 포집, 소멸이다. 상기 응집은 연도 가스가 장치를 지날 때, 그 중에 포함된 미세한 미스트 액적 입자들 사이, 미스트 액적 입자와 분진 입자 사이에서, 장치에서 고속 운동하는 기류에 충돌하여 비교적 큰 입자로 응집된 후 침강되는 것을 가리킨다. 상기 포집은 미스트 액적 입자와 제거되지 않은 분진 고체 입자가 기체를 따라 장치에 들어가 해당 장치 내 흐름 안내 실린더의 일정한 안정된 액체량을 구비하는 액막층과 충분히 접촉한 후 액체에 의해 포집되어 연도 가스에서 분리되어 액막층에 들어가는 것을 구현하는 것을 가리킨다. 상기 소멸은 미스트 액적 입자와 제거되지 않은 분진 고체 입자가 연도 가스를 따라 장치 내에서 고속 회전하여 연도 가스와의 밀도차를 이용하여 원심분리를 구현하여 흐름 안내 실린더 내벽면에 뿌려져 해당 흐름 안내 실린더 내벽면에서 고속 회전하는 두께가 균일한 액막층과 접촉한 후 소멸되는 것을 가리킨다. 상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치는 연도 가스를 재차 균일하게 분포하는 작용이 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템은 탑체(1)에 장착되는 스프레이 레이어(3); 탑체(1) 하부에 구비되는 슬러리 폰드(5); 슬러리 폰드(5)에 장착되는 순환 펌프(6); 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4); 및 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)를 포함하고, 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)는 슬러리 폰드(5)의 상부, 스프레이 레이어(3)의 하부에 장착되고, 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)는 탑체(1) 상단에 구비된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)는 복수 개의 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41) 및 상기 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛 하부에 위치하고 고정에 사용되는 지지기둥(42)을 포함하고, 인접한 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛 사이는 밀봉판(46)에 의해 서로 연결된다. 각 상기 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛은 회전류 실린더(44)를 포함하고, 회전류 실린더에는 회전류 로터(43)가 구비되고, 회전류 실린더 상단에는 흐름 안내 장치(45)가 구비된다. 회전류 로터(43)는 내부 실린더(431) 및 회전류 날개(432)를 포함한다. 상기 흐름 안내 장치(45)의 연도 가스가 유출되는 곳의 내경은 연도 가스가 유입되는 곳의 내경보다 작으며, 내경이 점차 좁아짐으로써 통과하는 연도 가스를 싱크흐름시키는 효과가 있다. 흐름 안내 장치(45)의 단면은 도 5a에 도시된 바와 같이 사다리꼴 형태일 수도 있고, 도 5b에 도시된 바와 같이 엎어 놓은 사발 형태일 수도 있으며, 또는 도 5c에 도시된 바와 같이 쌍곡선 형태일 수도 있다.
회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)는 흡수탑 원 연도 가스 입구와 스프레이 레이어(3) 사이에 장착된다. 스프레이 레이어(3)에 의해 스프레이되는 슬러리는 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)를 통과하여 흡수탑의 슬러리 폰드(5)로 흐르며, 원 연도 가스는 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)를 통과하면서 스프레이 슬러리와 충분히 혼합 접촉하며, 냉각, 세척, 흡수 반응 후 스프레이 레이어(3)에 들어간다. 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)는 복수 개의 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41)이 탑체 단면에 균일하게 분포되어 구성되고, 하나의 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41)은 회전류 로터(43), 회전류 실린더(44) 및 흐름 안내 장치(45)로 구성되며, 복수 개의 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41)은 밀봉판(46)에 의해 하나의 전체 흡수탑 단면을 덮는 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)를 구성한다. 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)의 중량은 지지기둥(42)에 의해 지지된다.
연도 가스가 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)를 통과할 때, 회전류 로터(43)의 작용하에, 기류는 회전류 로터(43) 상부의 고속으로 회전 운동하는 슬러리와 격렬하게 충돌하여 매우 많은 수량의 미세 기포로 분산되어 슬러리에 혼합되며, 동시에 고속으로 운동하는 기류는 슬러리에 지속적인 회전 동력을 제공한다. 미세한 기포와 슬러리의 충분한 혼합은 연도 가스의 쾌속적인 냉각을 촉진하고, 기액 두개 상의 막 접촉 면적의 증가는 기액의 물질 전달 효과를 향상하며, 원 연도 가스 중의 SO2는 슬러리에 의해 흡수 반응되고, 연도 가스 중에 포함된 먼지도 세척된다. 회전 운동하는 기포와 회전류 로터(43) 상부의 회전 슬러리는 회전류 실린더(44) 내에서 점차 위로 운동하고 흐름 안내 장치(45)의 저지를 받아 슬러리는 회전류 로터(43) 상부에 다시 흘러내리고 기체는 흐름 안내 장치(45)를 통과하여 계속하여 위로 운동하여 스프레이 레이어(3)에 들어간다. 균일하게 분포된 복수 개의 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41)은 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)를 통과한 원 연도 가스를 전체 흡수탑 단면에 균일하게 분포하며, 스프레이 레이어(3)에 의해 스프레이된 슬러리는 부단히 흐름 안내 장치(45)를 통해 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41) 내에 들어가며, 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41) 내의 슬러리 양이 증가됨에 따라 회전류 로터(43) 상부의 슬러리는 지속적으로 유지될 수 없어 일부 회전류 로터(43) 하단에 가까운 슬러리는 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41)에서 배출되어 슬러리 폰드(5) 내에 도로 떨어진다. 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)는 복수 개의 먼지 미스트 제거 유닛을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각 상기 먼지 미스트 제거 유닛은 흐름 안내 실린더(21)와 상기 흐름 안내 실린더 내에 구비되는 n 개의 난류 로터(22)를 포함하되, n≥1이며; 상기 n 개의 난류 로터(22)는 모두 흐름 안내 실린더(21)의 벽에 수직되도록 상하로 배치된다. 흐름 안내 실린더(21)는 수직으로 방치된 원통이다. 먼지 미스트 제거 유닛 내에는 먼지 미스트 제거 유닛 내에서 일정한 안정된 액체량을 구비하는 액막층을 형성하기 위한 물차단환(23)이 구비된다. 상기 물차단환(23)은 두께와 높이를 가진 환형 컴포넌트로서 흐름 안내 실린더(21) 내벽에 부착되며 먼지 미스트 제거 유닛이 액체부피비를 제어하는 컴포넌트이다. 물차단환(23)의 두께 및 높이 파라미터의 설정은 먼지 미스트 제거 유닛의 최대 액체부피비를 획득하는 것을 기초로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)는 흐름 안내 실린더(21) 내벽면에 하나의 고속으로 회전하는 두께가 균일한 액막층을 형성하도록 제어하는 복수 개의 방출구멍(24)을 더 포함하고, 방출구멍(24)은 날개(222)의 회전방향과 동일하고 흐름 안내 실린더(21) 내벽면 부분과 접하는 구멍이다. 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)는 각 유닛에 할당된 세척수 컴포넌트를 구비하고, 세척수 컴포넌트는 먼지 미스트 제거 유닛의 흐름 안내 실린더(21)의 중심 축선에 구비되며, 세척수 컴포넌트는 흐름 안내 실린더 내벽에 수직되는 세척 노즐을 포함한다.
흐름 안내 실린더(21)는 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)의 연도 가스 통과 컴포넌트로서, 수직으로 방치(구비)된 내벽면이 평활하고 양단이 폐쇄되지 않은 원통이다. 흐름 안내 실린더(21)의 통과 연도 가스 단면 평균 유속은 2~8m/s이고, 흐름 안내 실린더 내의 평균 정류시간은 0.1~0.5s이다.
흐름 안내 실린더(21) 밑부분의 연도 가스 입구와 흐름 안내 실린더(21) 중부에는 각각 하나의 난류 로터(22)가 구비된다. 상기 난류 로터(22)의 안내 작용은 미스트 액적과 분진의 제거를 위해 동력 환경을 제공하는 것이다. 상기 난류 로터(22)는 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)를 통과한 연도 가스의 위에서 아래로의 운동방향을 고속 회전 운동으로 전환하는 기류 안내 컴포넌트로서, 중심 실린더(221)와 날개(222)로 구성된다. 비교적 높은 탈진 미스트 제거 효율을 확보하기 위하여 일반적으로 두 층의 난류 로터를 적용한다.
날개(222)는 표면이 매끄러운 박편형 둥근 부채꼴 컴포넌트로서, 일정한 경사각으로 중심 실린더(221)와 흐름 안내 실린더(21) 사이의 환형 영역에 균일하게 분포되고, 상기 날개(222)와 중심 실린더(221)의 끼인각은 20~55도이며, 인접한 날개 사이의 차폐율은 -10~45%이다. 회전류 로터(43)의 회전류 날개(432)와 내부 실린더(431) 사이의 끼인각, 및 상기 날개(432)와 인접한 회전류 날개(432) 사이의 차폐율은 난류 로터(22)의 날개(222)의 경우와 동일할 수도 있고 동일하지 않을 수도 있다. 날개(222)의 수량, 경사각 및 커버리지는 입구 함진량 수요에 따라 조절할 수 있으며, 일반적으로 원 연도 가스 입구 함진량이 높을수록 날개의 수량이 많고 경사각이 작을수록 커버리지가 크다. 동시에, 날개(222)의 경사각은 흐름 안내 실린더(21)의 유체 통과 속도와도 관계되며 흐름 안내 실린더(21)의 유체 통과 속도가 클수록 날개(222)의 경사각도 더 크다. 날개(222)의 경사각은 기체가 날개에 의해 안내된 후, 기체 회전 운동의 실제 속도≥8m/s를 만족한다.
중심 실린더(221)는 외부가 매끄럽고 상단이 폐쇄된 원통이며, 그 지름은 흐름 안내 실린더(21)의 지름과 관련되며, 일반적으로 중심 실린더(221)의 단면 면적은 흐름 안내 실린더의 15~50%이다.
상기 흐름 안내 실린더(21) 내에는 2개의 물차단환이 구비되고, 상기 물차단환은 관다발 먼지 미스트 제거 장치가 액체부피비를 제어하는 컴포넌트이며, 1차 물차단환(231)은 상부 난류 로터(22) 하부에 구비되고, 2차 물차단환(232)은 흐름 안내 실린더(21) 출구에 구비된다.
물차단환의 두께 및 높이 파라미터는 장치의 운행 저항력에 영향을 준다. 물차단환의 두께 및 높이가 합리한 수치인 경우, 장치의 최대 액체부피비를 획득할 수 있고 이때 포집 작용이 대대적으로 강화되고 운행 저항력도 대대적으로 증가하므로 물차단환의 파라미터는 연도 가스 중 미스트 액적 총수, 미스트 액적 입경 분포, 분진의 입경 및 특성 등을 종합적으로 고려하여야 한다.
상기 흐름 안내 실린더(21) 상 하부 난류 로터(22)에서 일정한 높이로 2줄의 배출구멍을 구비하되, 2줄의 배출구멍(24)은 동일한 단면에서 이격되어 배치된다. 방출구멍(24)은 흐름 안내 실린더(21) 내벽과 접하며 방향은 날개(222)의 회전 방향과 동일하다. 아래 줄의 방출구멍(24)의 지름은 윗 줄의 방출구멍(24)의 지름보다 크며, 방출구멍(24)의 수량과 지름의 크기는 연도 가스 입구 미스트 액적 함량에 따라 조절된다. 상기 방출구멍(24)은 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)가 흐름 안내 실린더(21) 벽면 액막 두께를 제어하는 컴포넌트로서, 날개(222)의 회전방향과 동일하고 흐름 안내 실린더(21) 내벽면 부분과 접하며 절개한 자리가 매끄럽고 평탄한 구멍이다. 방출구멍(24)의 크기, 수량 및 배치 높이는 연도 가스 중 미스트 액적 총수, 미스트 액적 입경 분포, 분진의 입경 및 특성 등과 관련된다. 방출구멍(24)은 장치에 의해 제거되는 미스트 액적과 먼지가 제때에 장치에서 배출되도록 보장하여야 하고, 액막이 두꺼워져 2차 미스트 액적이 생성되는 것을 방지하여야 하며, 배출된 액체가 너무 많아 액막을 유지할 수 없는 것을 방지하여야 하고, 고속으로 운동하는 미스트 액적과 분진이 장치의 흐름 안내 실린더(21) 내벽과 직접 충돌하여 더 많고 더 미세한 2차 미스트 액적 분진이 생성되는 것을 방지하여야 한다.
아래에 대표적인 먼지 미스트 제거 처리가 필요한 대량의 미스트 액적을 함유한 석회석-석고 습식 탈황 클린 가스를 예로, 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)의 운행을 설명한다. 석회석-석고 습식 탈황 클린 가스에 함유된 미스트 액적 입자는두 부분이다. 일부는 스프레이 슬러리가 서로 충돌하여 생성한 미세 슬러리 액적이고, 다른 일부는 포화 클린 가스의 냉각 응축에 의해 생성된 미세한 미스트 액적이다. 클린 가스에 함유된 분진 고체 입자도 두 가지 부분이 있다. 일부는 연도 가스 중 슬러리에 의해 포집되지 않은 미세 분진 고체 입자이고, 다른 일부는 슬러리 액적 중 떠다니는 불용해성 석고, 석회석 입자이며, 이 두 부분은 기존의 측정 표준에서 모두‘먼지’로 계산된다. 탈황 클린 가스의 특징은 연도 가스가 포화되고 온도가 낮으며, 미스트 액적 함량이 크고, 함진량이 큰 것이다.
클린 가스는 대량의 미스트 액적과 분진을 갖고 위로 운동하여 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2) 영역에 들어간다. 1차의 난류 로터(22)를 통과한 후, 기체의 흐름 방향은 수직으로 위를 향하는 것에서 회전하여 위로 향하는 것으로 변화되며 이때 기류의 난류세기는 대대적으로 강화된다. 클린 가스 중의 미스트 액적, 분진은 격렬한 난류 기상에서 서로 충돌하는 확률이 대폭 증가하므로 비교적 큰 액체 입자로 응집되어 일부분 제거를 구현한다.
고속으로 회전 운동하는 기류 중의 미스트 액적과 분진은 기체와의 밀도차가 매우 크므로 원심력의 작용하에 점차 벽면 방향을 향해 운동하기 시작한다. 기류의 작용하에, 포집된 액적은 축적된 후 흐름 안내 실린더(21)의 벽면 상에서 두께가 균일한 한 층의 회전 액막을 형성하며, 액막의 회전 방향은 기류와 동일하며, 미스트 액적과 분진이 고속 상태로 흐름 안내 실린더(21) 벽면에 근접할 때, 회전하는 액막과 접촉한 후 액막에 의해 흡수되어 소멸된다. 액막 두께가 부족하거나 액막이 없으면, 고속으로 운동하는 미스트 액적과 분진이 벽면과 직접 충돌하여 필연적으로 더 미세한 미스트 액적과 분진을 생성하므로 먼지 미스트 제거의 목적을 이룰 수 없다. 액막 두께가 너무 크면, 고속으로 운동하는 기류가 액막 표면의 액체를 잘라 부셔 미스트 액적을 만들게 된다. 미스트 액적과 분진을 흡수한 액막은 방출구멍(24) 위치로 회전 운동하였을 때, 일부 액막이 방출구멍(24)으로부터 장치에서 배출되어 액막 두께를 안정시키는 목적을 이루게 된다.
액막은 일정한 높이에서 물차단환(23)의 저저(장애)를 받아 파괴되어 액적으로 분산되어 난류 로터(22) 상부로 도로 떨어지며, 먼지 미스트 제거 유닛의 캐비티(cavity) 내에 엄청난 수량의 액적을 형성하며, 먼지 미스트 제거 유닛에 들어간 연도 가스와 접촉하여 미스트 액적과 분진에 대한 포집을 구현하고 고속 기류에 따라 액막에 뿌려지며 다시 물차단환(23)에 의해 이 부분 액막이 다시 액적으로 분산되어 떨어진다. 회전하는 액막은 흐름 안내 실린더(21) 벽면을 반복적으로 씻어 내므로 석고 결정의 스케일이 형성되어 막히는 문제를 효과적으로 방지한다. 날개(222) 표면은 고속 기류가 씻어 내고 날개(222) 간격이 제일 작은 곳도 20mm 이상이므로, 스케일이 형성되어 막히는 문제가 존재하지 않는다.
기류가 계속하여 위로 운동함에 따라, 회전 각속도는 점차 감소되고, 일부 더 미세한 미스트 액적과 분진은 아직 제거되지 않았으며, 이때 하나의 난류 로터(22)를 더 구비하여 기류가 고속으로 회전하는 환경을 중복하여 제공하면, 응집, 포집 및 소멸의 미스트 액적, 분진 제거 과정이 중복되고, 최종적으로 연도 가스 중의 미스트 액적과 분진에 대한 정화를 구현한다. 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)의 운행 저항력은 단지 350Pa이고 제거 효과는 출구 5mg/Nm3의 먼지 배출 농도를 만족할 수 있다.
상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)는 고강도 PP재질로 제조되며, 중량이 작고 비용이 낮으며 내식성 및 구조 강도 요구를 만족한다. 그 운행 연도 가스 유속은 흡수탑 단면 연도 가스 유속보다 크고, 흡수탑 내에 직접 안착할 수 있으며 배치가 간편한다.
회전흐름 싱크흐름 커플링 장치 중의 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41)의 수량은 시스템 통과 기체의 사용 조건 유량의 크기에 의거한다. 일반적으로, 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41)의 수량은 각 유닛의 단위 시간 내 통과 연도 가스 사용 조건 유량 2~2.5만m3에 따라 설계된다. 연도 가스는 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4) 및 스프레이 레이어(3)를 통과한 후 SO2이 제거되고 연도 가스 온도도 포화온도로 내려가며 이때 연도 가스의 사용 조건 유량도 내려간다.
먼지 미스트 제거 유닛의 수량은 탑체(1) 출구의 연도 가스 사용 조건 유량에 의거하며, 먼지 미스트 제거 유닛의 수량은 각 유닛의 단위 시간 내의 통과 연도 가스 사용 조건 유량 2000~2500m3에 따라 설계된다.
먼지 미스트 제거 유닛 수 a와 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛 수 b는 입구 연도 가스가 포화 연도 가스일 때의 비례관계가 a:b=9~10:1이고, 입구 연도 가스가 불포화 연도 가스이면, 먼지 미스트 제거 유닛 수 a와 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛 수 b의 비례는 a:b=5~9:1이다.
실시예
본 발명에 따른 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템의 탈황 탈진 방법은 슬러리의 스프레이 및 순환, 기액의 회전흐름 싱크흐름 커플링 접촉 및 반응, 슬러리의 산화 및 석고 결정화, 출구 연도 가스의 관다발 먼지 및 미스트 제거를 포함한다. 원 연도 가스는 흡출 송풍기 또는 승압 송풍기를 거쳐 탈황 흡수탑 탑체(1) 내부로 들어가며 아래에서 위로 차례로 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4), 스프레이 레이어(3), 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)를 통과하여 탈황 탈진 정화를 거친 후 최종적으로 클린 가스 연도를 통해 굴뚝으로 배출되어 방출된다. 고온의 원 연도 가스는 흡수탑에 들어간 후 먼저 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4)에서 스프레이 레이어(3)에 의해 스프레이된 슬러리와 충분히 혼합 접촉하며, 슬러리의 냉각, 세척, 흡수 작용하에 초보적 정화를 구현하며, 원 연도 가스 온도가 낮아지고, 대부분의 SO2가 여기서 제거되며, 일부 먼지가 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4) 내에서 슬러리에 의해 세척되어 포집된다. 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4) 출구의 연도 가스는 스프레이 레이어(3)를 통과할 때 스프레이 레이어(3)의 스프레이 액적과 역방향으로 접촉하여 추가 탈황을 구현함으로써 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2) 입구의 SO2 농도가 35mg/Nm3 이하로 더 낮아진다. 스프레이 레이어(3)의 스프레이 슬러리는 흡수탑 슬러리 폰드(5)의 슬러리가 슬러리 펌프의 가압을 거친 후 스프레이 레이어의 노즐에 의해 분사된 것이며, 노즐의 작동 압력은 0.04~0.1MPa이고, 스프레이 액적의 평균 입경은 ~2mm이며, 액체 기체 비는 5~20 사이이다. 이때의 연도 가스 온도는 더 내려가고 그 중의 수증기 농도는 포화상태에 도달하며, 연도 가스는 스프레이 레이어(3)를 떠날 때 나머지 원 연도 가스 중 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치(4) 및 스프레이 레이어(3)의 액적에 의해 포집된 미세 먼지를 함유하는 외에, 일부 스프레이 레이어에 의해 생성된 미세 슬러리 액적을 더 포함한다. 탈황 후의 연도 가스는 흡수탑 단면 평균 유속 2~6m/s의 속도로 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2) 내부로 들어가며, 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2) 내부에서 미세한 슬러리 액적과 연도 가스 중 잔류된 미세 먼지가 포집 제거되며, 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2) 출구의 먼지 총량은 5mg/Nm3 이하로 제어되고, 연도 가스는 깨끗한 연도 가스로 철저히 정화되며, 흡수탑 출구 연도를 통해 굴뚝으로 배출되어 방출된다. 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)에 의해 포집된 먼지, 슬러리 액적은 한데 모인 후 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)를 탈리하여 중력의 작용하에 흡수탑 제일 하부의 흡수탑 슬러리 폰드(5)에 흘러들어 가며, 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2) 내부에 잔류한 먼지 및 슬러리는 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)의 세척수 컴포넌트에 의해 정기적으로 깨끗히 세척된다. 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)의 세척수는 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2) 세척수 펌프에 의해 공정용수를 펌핑하여 제공되며 세척수 작동 압력은 0.1~0.4MPa이다.
본 발명에 따른 일체화 초청정 탈황 탈진 시스템은 더 엄격한 환경보호 요구를 만족하는 전제하에 투자 비용과 운행 비용이 비교적 적으며 신구(新舊)) 탈황 시스템의 건설과 개조가 편리하다.
본 발명에 의해 제출된 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템의 탈황 탈진 방법은 상술한 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템에 적용되며 아래의 단계를 포함한다.
제1단계: 슬러리의 산화 및 석고 결정화
흡수탑의 슬러리 폰드(5) 내에 산화 공기를 유입하고 교반기의 작용하에 산화 공기와 석회석-석고 슬러리를 충분히 혼합하여 상기 슬러리 성분 중의 아황산칼슘을 황산칼슘으로 산화하고 황산칼슘을 석고 입자로 결정화한다.
제2단계: 슬러리의 스프레이 및 순환
원 연도 가스의 조건 및 클린 가스에 대한 요구(5mg/Nm3의 먼지 배출 농도)에 따라 순환 펌프를 사용하여 제1단계에서 획득한 함유 슬러리를 다층의 스프레이 레이어(3)에 펌핑하여 스프레이하고, 스프레이된 후의 슬러리는 슬러리 폰드(5)로 돌아 간다. 스프레이 레이어(3) 노즐의 작동 압력은 0.04~0.1MPa이고, 스프레이 액적의 평균 입경은 ~2mm이며, 액체 기체 비는 5~20 사이이다.
제3단계: 기액의 회전흐름 싱크흐름 커플링 접촉 및 반응
회전류 날개(432)를 이용하여 탑 내 아래에서 위로 향하는 연도 가스의 흐름 방향을 변경하여, 연도 가스를 수직으로 위를 향하는 것에서 회전하여 위를 향하는 것으로 변화시키고 가속시키며, 연도 가스는 스프레이 레이어(3)에 의해 스프레이된 슬러리와 접촉하여 SO2와 일부 먼지를 제거하며 흐름 안내 장치(45)의 내경이 넓다가 좁아지는 제약을 받아 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛(41) 중심으로 싱크흐름한다. 연도 가스와 혼합한 후의 슬러리는 흐름 안내 장치(45)의 저지를 받아 회전류 로터(43) 상부로 도로 떨어진다. 연도 가스는 회전류 날개(432)의 작용하에 비교적 높은 회전 속도를 획득하며 연도 가스 질점 선속도는 약 10~15m/s이고 속도장 분포는 회전류 날개를 따라 중심에서 변두리로 가면서 점차 낮아지며 속도 벡터 방향은 회전류 날개 경사 방향을 따라 위로 회전 운동한다. 고속 기류는 대량의 슬러리와 격렬히 혼합되고, 기류는 엄청 많은 미세 기포로 분산되며, 슬러리도 고속 기류의 추동 하에 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치 내에서 고속 회전 운동을 하며 슬러리의 최고 회전 선속도는 5m/s에 달할 수 있다. 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치 내에서, 연도 가스는 단면 평균 유속이 약 2~6m/s인 조건하에 슬러리와의 혼합, 접촉, 반응을 모두 잘 완성할 수 있으며, 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치 내의 슬러리 회전 유속과 슬러리 양은 평균 단면 유속의 내려감에 따라 감소되나, 연도 가스와 슬러리의 평균 접촉 시간은 단면 평균 유속의 내려감에 따라 증가한다. 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치 내의 연도 가스와 슬러리의 기액 두 상의 혼합, 접촉, 반응의 시간은 약 0.2~0.5s이다.
제4단계: 초보적 먼지 및 미스트 제거
제3단계에서 탈황 후의 연도 가스는 흡수탑 단면 평균 유속 2~6m/s의 속도로 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2) 내로 들어가 미스트 액적 입자와 분진 입자를 형성하며, 먼지 미스트 제거 유닛 하부에 구비된 난류 로터(22)를 이용하여 상기 미스트 액적 입자와 분진 입자를 비교적 큰 입자로 응집하여 침강시킨다. 흐름 안내 실린더(21)를 통과하는 연도 가스 단면 평균 유속은 2~8m/s이고, 흐름 안내 실린더 내의 평균 정류시간은 0.1~0.5s이다.
제5단계: 추가 먼지 및 미스트 제거
제4단계의 초보적 먼지 및 미스트 제거를 거쳐 계속하여 위로 고속 운동하는 연도 가스는, 미스트 액적 입자와 분진 고체 입자가 충분히 접촉하여 액체에 의해 포집되어 분리를 구현한다.
클린 가스는 대량의 미스트 액적과 분진을 갖고 3.5m/s의 유속으로 균일하게 위로 운동하여 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2) 영역에 들어간다. 연도 가스가 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)로 들어갈 때의 유속은 5m/s로 증가하고, 1차 난류 로터(22)를 통과한 후, 기류의 질점 유속은 8m/s 이상으로 증가하며, 기체의 흐름방향은 수직으로 위를 향하는 것에서 회전하여 위로 향하는 것으로 변화되며 이때 기류의 난류세기는 대대적으로 강화된다. 클린 가스 중의 미스트 액적, 분진은 격렬한 난류 기상에서 서로 충돌하는 확률이 대폭 증가되므로 비교적 큰 액체 입자로 응집되어 부분 제거를 구현한다.
제6단계: 고도 먼지 및 미스트 제거
제5단계를 거쳐 먼지 및 미스트가 추가로 제거된 연도 가스는, 미스트 액적 입자와 분진 고체 입자가 연도 가스를 따라 회전하며, 고속으로 회전 운동하는 기류 중의 미스트 액적과 분진은 기체와의 밀도차가 매우 크므로 원심력의 작용하에 점차 벽면 방향을 향해 운동하기 시작한다. 기류의 작용하에, 포집된 액적은 축적된 후 흐름 안내 실린더(21) 내벽면 상에서 한 층의 두께가 균일한 회전 액막을 형성하며, 액막의 회전 방향은 기류와 동일하며, 미스트 방울과 분진이 고속 상태로 벽면에 근접할 때, 회전하는 액막과 접촉한 후 액막에 의해 흡수되어 소멸된다. 미스트 방울과 분진을 흡수한 액막은 방출구멍(24) 위치로 회전 운동하였을 때, 일부 액막이 방출구멍(24)으로부터 배출된다. 관다발 먼지 미스트 제거 장치(2)의 운행 저항력은 350Pa이고 제거 효과는 출구 5mg/Nm3의 먼지 배출 농도를 만족하며 액체 함량이 25mg/Nm3 이하에 도달하였다.
이상의 것은 본 발명의 바람직한 조합 실시예일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것이 아니며 본 발명의 정신과 원칙 내에서 진행한 어떠한 수정, 동등 교체 및 개진 등은 모두 본 발명의 보호범위 내에 포함되어야 한다.
1-탑체, 2-관다발 먼지 미스트 제거 장치, 3-스프레이 레이어, 4-회전흐름 싱크흐름 커플링 장치, 5-슬러리 폰드, 41-회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛, 42-지지기둥, 43-회전류 로터, 44-회전류 실린더, 45-흐름 안내 장치, 46-밀봉판, 431-내부 실린더, 432-회전류 날개, 21-흐름 안내 실린더, 22-난류 로터, 23-물차단환, 24-방출구멍, 221-중심 실린더, 222-날개, 231-1차 물차단환, 232-2차 물차단환.

Claims (12)

  1. 탑체에 장착되는 스프레이 레이어; 탑체 하부에 구비되는 슬러리 폰드; 및 슬러리 폰드에 장착되는 순환 펌프를 포함하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템에 있어서,
    상기 슬러리 폰드의 상부 및 상기 스프레이 레이어의 하부에 장착되는 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치; 및
    탑체 상단에 구비되는 관다발 먼지 미스트 제거 장치를 더 포함하되,
    상기 회전흐름 싱크흐름 커플링 장치는 복수 개의 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛 및 상기 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛의 하부에 위치하여 고정에 사용되는 지지기둥을 포함하고, 인접한 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛은 밀봉판에 의해 서로 연결되며, 각 상기 회전흐름 싱크흐름 커플링 유닛은 회전류 실린더를 포함하고, 상기 회전류 실린더 내에는 회전류 로터가 구비되고 상기 회전류 실린더 상단에는 흐름 안내 장치가 구비되며, 회전류 로터는 내부 실린더 및 회전류 날개를 포함하고, 상기 흐름 안내 장치의 연도 가스가 유출되는 곳의 내경은 연도 가스가 유입되는 곳의 내경보다 작으며;
    상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치는 복수 개의 먼지 미스트 제거 유닛을 포함하고, 각 상기 먼지 미스트 제거 유닛은 흐름 안내 실린더와, 상기 흐름 안내 실린더 내에 구비되는 n 개의 난류 로터를 포함하되, n≥1이며; n 개의 상기 난류 로터는 모두 흐름 안내 실린더 벽에 수직되도록 상하로 배치되고,
    상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치의 상기 흐름 안내 실린더의 내벽에는 안정된 액체량을 함유하는 액막층을 형성하기 위한 물차단환이 구비되는 것을 특징으로 하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흐름 안내 실린더는 수직으로 배치된 원통인 것을 특징으로 하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 흐름 안내 실린더의 높이는 아래의 파라미터에 의해 확정된다: 상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치의 출구 함진량≤5mg/Nm3이면, 상기 흐름 안내 실린더를 통과하는 연도 가스 단면 평균 유속은 5~6m/s이고, 정류시간은 0.2~0.3s인 것을 특징으로 하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 난류 로터는 중심 실린더의 외벽과 상기 흐름 안내 실린더의 내벽 사이의 환형 구역에 균일하게 분포되는 다수 개의 날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 난류 로터의 상기 날개와 상기 중심 실린더의 끼인각은 20~55도이고, 인접한 날개 사이의 차폐율은 -10~45%인 것을 특징으로 하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 날개의 경사각은 기체가 날개에 의해 안내된 후, 기체 회전 운동의 실제 속도≥8m/s를 만족하는 것을 특징으로 하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 중심 실린더는 상단이 폐쇄되는 원통이고 그 단면 면적은 흐름 안내 실린더 단면의 15~50%인 것을 특징으로 하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 물차단환의 두께 및 높이는 최대 액체부피비를 획득하도록 확정되는 것을 특징으로 하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치에는 장치의 내벽면에 하나의 고속으로 회전하는 두께가 균일한 액막층을 형성하도록 제어하는 방출구멍이 구비되고, 상기 방출구멍은 날개 회전방향과 동일하고 상기 흐름 안내 실린더의 내벽면 부분과 접하는 구멍인 것을 특징으로 하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 관다발 먼지 미스트 제거 장치는 각 먼지 미스트 제거 유닛에 할당한 세척수 컴포넌트를 구비하고, 상기 세척수 컴포넌트는 상기 먼지 미스트 제거 유닛의 상기 흐름 안내 실린더의 중심 축선에 구비되며, 상기 세척수 컴포넌트는 상기 흐름 안내 실린더의 내벽에 수직되는 세척 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템을 사용하여 수행되는 탈황 탈진 방법에 있어서,
    제1단계: 슬러리의 산화 및 석고 결정화
    슬러리 폰드 내에 산화 공기를 유입하고 교반기의 작용하에 산화 공기와 석회석-석고 슬러리를 충분히 혼합하여 상기 슬러리 성분 중의 아황산칼슘을 황산칼슘으로 산화하고 황산칼슘을 석고 입자로 결정화하는 단계;
    제2단계: 슬러리의 스프레이 및 순환
    원 연도 가스의 조건 및 클린 가스에 대한 요구에 따라, 순환 펌프를 사용하여 제1단계의 상기 슬러리를 다층의 스프레이 레이어에 펌핑하여 스프레이하는 단계;
    제3단계: 기액의 회전흐름 싱크흐름 커플링 접촉 및 반응
    회전흐름 싱크흐름 커플링 장치 중의 회전류 날개는 탑 내에서 아래에서 위로 향하는 연도 가스의 흐름 방향을 변경시키고 가속시키며, 스프레이 레이어 스프레이 슬러리는 위에서 아래로 흘러내리는 슬러리가 연도 가스와 접촉한 후, 일부 연도 가스는 중심을 향해 싱크흐름하고, 흐름 안내 장치의 내경이 좁아지는 제약을 받아 계속하여 회전흐름하여 올라가는 연도 가스는 슬러리와 싱크흐름으로 되며, 슬러리가 중심으로 도로 떨어져 쾌속 탈황을 진행하고 슬러리 세척을 하여 일부 분진을 제거하는 단계;
    제4단계: 초보 먼지 및 미스트 제거
    위로 고속 운동하는 연도 가스는 관다발 먼지 미스트 제거 장치에 들어가고, 관다발 먼지 미스트 제거 장치 하부의 난류 로터는 연도 가스 중의 대량의 미스트 액적 입자와 분진 입자를 서로 충돌시켜 비교적 큰 입자로 응집시킨 후 침강시키는 단계;
    제5단계: 추가 먼지 및 미스트 제거
    관다발 먼지 미스트 제거 장치 내의 액막층은 계속하여 위로 고속 운동하는 연도 가스 중의 미스트 액적 입자 및 분진 고체 입자와 충분히 접촉한 후, 액체를 포집하여 분리를 구현하는 단계;
    제6단계: 고도 먼지 및 미스트 제거
    계속하여 위로 고속 운동하는 연도 가스 중의 미스트 액적 입자와 분진 고체 입자는 연도 가스를 따라 고속 회전하며, 연도 가스와의 밀도차를 이용하여 원심 분리를 구현하며, 관다발 먼지 미스트 제거 장치의 흐름 안내 실린더의 내벽면에 뿌려져 장치 벽면에 부착된 액막층과 접촉한 후 없어지는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전흐름 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템의 탈황 탈진 방법.
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