KR101959401B1 - 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법 - Google Patents

배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 배기가스 처리장치에서 배출되는 세정액 내에 기체상태로 남아 있는 유해가스를 제거하고, 기체상태의 유해가스가 제거된 세정액을 배출하는 유해가스 제거부의 세정액 배출유량의 조절이 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨의 측정결과에 기초하여 이루어질 수 있도록 해주는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법{A System for Removing Harmful Gas in the Scrubbing Solution Discharged from the Exhaust Gas Treatment Apparatus and a Method thereof}
본 발명은 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 배기가스 처리장치에서 배출되는 세정액 내에 기체상태로 남아 있는 유해가스를 제거하고, 기체상태의 유해가스가 제거된 세정액을 배출하는 유해가스 제거부의 세정액 배출유량의 조절이 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨의 측정결과에 기초하여 이루어질 수 있도록 해주는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현대의 선박은 대부분 자체 동력과 난방을 위한 엔진과 보일러 등을 구비하고 있다. 상기 엔진과 보일러 등을 구동하기 위해서는 연료를 태워야 하는데, 연소 과정에서 발생하는 배기가스에는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), PM(Particular Matter, 입자성 물질) 등의 유해물질이 포함되어 있다.
황산화물이나 질소산화물은 인체의 점막에 작용해 호흡기 질환을 일으킬 수도 있으며, 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소가 1급 발암물질로 지정한 오염물질이기도 하다. 또한, 상기 SOx나 NOx가 공기 중으로 그대로 방출되면 대기 중의 수분(H20)과 반응하여 각각 황산(H2SO4), 질산(HNO3)이 되어 산성비의 주된 원인이 되기도 한다.
PM은 가스상오염물질에 대비되는 작은 입자의 형태로서 배기가스 속의 PM이 그대로 대기 중에 방출되면 가시거리를 줄이는 시정장애를 일으키거나, 미세한 입자가 폐나 호흡기를 통해 인체에 들어가 각종 질환을 발생시킬 수 있다. 최근 국내에서 문제가 되는 미세먼지 또한 상기 PM에 의한 것으로서 대기오염의 주된 원인으로 볼 수 있다.
따라서 이러한 배기가스 속 유해물질에 대한 방지책이 필요한데, 특히 선박의 경우는 엔진의 출력규모가 거대하여 승용차의 130배에 달하는 배기가스를 내뿜는 것으로 알려져 있는바, 방대한 양의 유해물질 배출을 방지하기 위해 선박의 배기가스에 대한 구체적이고 실체적인 대책이 요구된다.
이에 국제해사기구(International Maritime Organization, 이하 IMO)에서는 배출규제지역(Emission Control Area, 이하 ECA)를 설정하여 해당 해역 내에서 유해물질의 배출량을 제한하고 있다. 특히 황산화물 배출규제지역(SOx Emission Control Area, 이하 SECA)은 NOx 등의 다른 유해물질도 같이 규제하는 상기 ECA보다 더 광범위하게 규정하여 강력한 제재를 가하고 있다.
더구나 2015년 1월 1일부터는 규제를 더욱 강화하여 상기 SECA를 지나는 모든 선박에 대해 환경오염을 일으키는 연료 내 황(Sulphur) 함유율을 0.1%로 제한하였다(IMO 184(59)). 상기 SECA는 2011년 8월 해양오염방지협약의 수정을 통해 기존의 발틱해와 북해지역에서 북미지역으로 확대 규정되었고, 2016년 4월 1일부터는 중국 근해도 지정되는 등, 앞으로 계속 확장될 것이므로 선박의 황산화물 관리는 더 중요해질 전망이다.
또한, ECA 이외 전세계 해역에서도 배기가스 내 SOx 함유량을 3.5% 이하로 규제하던 것을 2016년 10월 28일 개최된 IMO 총회에서 0.5%로 낮추는 법안이 통과되어 2020년부터 시행될 예정에 있는바, 지역을 불문하고 황산화물 관리의 필요성은 더욱 증대하고 있다.
이와 같은 국제적 규제를 준수하기 위해 저황유(Low sulphur)를 사용하거나 황산화물의 배출량이 적은 천연가스가 연료로 쓰이는 LNG 추진선이 이용되기도 하고, 배기가스의 황산화물을 절감하는 스크러버(Scrubber)가 사용되기도 한다.
스크러버를 이용해 배기가스 처리공정을 수행하면 황 함유율이 비교적 높은 저가의 연료로도 상기 규제들을 만족시키며 환경오염을 방지할 수 있기에 경제적으로 유리하다. 스크러버는 세정액으로 SOx를 이온화시키는데 이때 pH 8.3 전후인 해수(Sea Water) 또는 알칼리성 첨가제를 넣은 담수 등을 세정액으로 이용하면 이온화된 황산화물을 중화시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 입자성 물질을 응집시켜 세정액 속에 같이 배출하여 대기 중으로의 방출을 방지할 수도 있다.
종래 스크러버는 내부에서 분사되어 이온화된 황산화물을 중화시키는 데에 사용된 세정액을 외부로 배출할 때 세정액 내부에 용해되지 않고 기체 상태로 남아 있는 SOx의 제거를 위한 대책이 미비하였다. 이에 스크러버에서 배출되는 세정액 내의 유해가스인 기체상태의 SOx 등을 효율적으로 제거하면서도 이 과정에서 스크러버 내의 세정액의 레벨이 일정 수준으로 유질될 수 있게 해주는 기술에 대한 필요성이 커지고 있는 실정이다.
미국 등록특허공보 US 9,272,241호 "COMBINED CLEANING SYSTEM AND METHOD FOR REDUCTION OF SOX AND NOX IN EXHAUST GASES FROM A COMBUSTION ENGINE", 2016. 03. 01. 등록
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명의 목적은, 배기가스 처리장치에서 배출되는 세정액 내에 기체상태로 남아 있는 유해가스를 제거하고, 기체상태의 유해가스가 제거된 세정액을 배출하는 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨의 측정 결과에 기초하여 상기 유해가스 제거부의 세정액 배출유량을 조절함으로써 배기가스 처리장치 배출 세정액 내의 유해가스 제거가 이루어지도록 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨이 사전에 설정된 범위 내에 있도록 세정액 배출유량이 실시간 조절되어 배기가스 처리장치의 배출 세정액의 레벨이 적정수위를 유지할 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 유해가스 제거부 내의 압력을 근거로 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨이 정밀하게 측정될 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달하였는지에 대한 판정이 이루어질 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달한 경우 적절한 대응조치가 수행될 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 향상된 공간활용도와 유해물질 제거효율을 가진 배기가스 처리장치를 통해 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거가 효율적으로 이루어질 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 선박에 적용되어, 상기 선박의 엔진이나 보일러 등에서 배출되는 배기가스 내의 황산화물(SOx)을 포함하는 유해물질을 효율적으로 제거할 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 연소에 의해 생성된 배기가스가 유입되고, 상기 배기가스에 세정액을 분사하여 상기 배기가스 내의 유해가스를 제거하고, 분사된 세정액을 배출하는 배기가스 처리장치와, 상기 배기가스 처리장치와 연결되어 상기 배기가스 처리장치에서 배출되는 세정액 내에 기체상태로 남아 있는 유해가스를 제거하고, 기체상태의 유해가스가 제거된 세정액을 배출하는 유해가스 제거부와, 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨을 측정하는 레벨측정부와, 상기 레벨측정부의 측정 결과에 기초하여 상기 유해가스 제거부의 세정액 배출유량을 조절하는 유량조절부를 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 레벨측정부는 상기 유해가스 제거부 내의 압력을 근거로 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 유량조절부는 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨이 사전에 설정된 범위 내에 있도록 세정액 배출유량을 실시간 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 유해가스 제거부는 일단이 상기 배기가스 처리장치의 세정액 유출부와 연통되고, 타단이 상기 유량조절부와 연결된 도관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달하였는지 판정하는 레벨판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 레벨판단부의 판정결과 상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달한 경우 위험경고의 생성 및 상기 배기가스 처리장치의 세정액 분사 중지제어 중 어느 하나 이상을 수행하는 조치부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 레벨판단부는 상기 배기가스 처리장치의 세정액 유출부와 연통되어 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은 선박에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 유해가스는 황산화물(SOx)이고, 상기 세정액은 해수 또는 알칼리 첨가제가 포함된 담수인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 배기가스 처리장치는, 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기와, 상기 전처리기에 의해 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스 내의 유해물질을 추가적으로 제거하되 상기 유해가스 제거부와 연결된 후처리기를 포함하고, 상기 전처리기는, 상기 배기가스가 유입되는 배기가스 유입부와 상기 전처리기에서 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스가 유출되는 전처리가스 유출부를 가지며, 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 형성하는 전처리기 하우징과, 상기 유동경로 상의 배기가스가 곡선형으로 유동하도록 만들어주는 교반수단과, 상기 배기가스 유입부와 상기 교반수단 사이에 배치되어 상기 배기가스 유입부를 통해 유입된 배기가스에 세정액을 분사하는 제1 전처리분사수단과, 상기 교반수단과 상기 전처리가스 유출부 사이에 배치되어 상기 교반수단을 거쳐 상기 유동경로를 곡선형으로 진행하는 배기가스에 세정액을 분사하는 제2 전처리분사수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 후처리기는, 상기 전처리가스가 유입되는 전처리가스 유입부와 상기 후처리기에 의해 유해물질이 추가적으로 제거된 후처리가스가 유출되는 후처리가스 유출부를 가지며, 내부에 상기 전처리가스의 유동경로를 형성하는 후처리기 하우징과, 상기 후처리기 하우징의 내벽을 통해 상승하여 상기 후처리가스 유출부로 유출되는 수적을 차단하는 수적차단수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 후처리기는 상기 수적차단수단의 하부에, 상기 전처리가스의 유동경로 상에 배치되어 상기 전처리가스를 향해 세정액을 분사하는 제1 후처리분사수단과, 상기 전처리가스의 유동경로 상에 배치되어 상기 전처리가스를 향해 세정액을 분사하되 상기 제1 후처리분사수단과 독립적으로 작동하는 제2 후처리분사수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 후처리기는, 상기 후처리기 하우징 내부 중 상기 제1 후처리분사수단 및 상기 제2 후처리분사수단의 하부에 배치된 패킹과, 상기 패킹을 하부에서 지지하여주되 상기 패킹의 하부에서 상기 전처리가스를 확산시켜주는 확산기능을 가진 패킹지지수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 후처리기는 상기 전처리가스 유입부에 인접 배치되어 상기 전처리가스 유입부를 통해 유입되는 전처리가스를 확산시켜주는 확산수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 배기가스 처리장치는 확산수단을 포함하고, 상기 확산수단은 상광하협 형상의 가스확산기를 포함하여 상기 가스 유입부를 통해 유입된 배기가스가 하우징 내에 널리 분산되어 효율적인 세정작업이 가능하고 낙하하는 세정액에 의한 압력손실과 확산기 자체에 의한 압력손실을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 배기가스 처리장치는 상기 확산수단 상측에 세정액 분사수단을 더 포함하고, 상기 분사수단은 세정액을 측면으로 분사하는 측방분사수단을 포함하여 상기 확산수단에서 분산된 배기가스와 세정액의 접촉면적을 넓혀 작업 효율을 향상시키면서도 하우징의 높이를 줄여 공간활용성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 배기가스 처리장치는 상기 분사수단 상측에 분배수단을 더 포함하고, 상기 분배수단은 작은 관통공을 여러 개 포함하는 메쉬구조로 형성하고, 상부로 갈수록 확경되는 상광하협 형상의 경사부를 포함하며, 상기 경사부의 하측에 커다란 유입공을 형성함으로써 내벽면쪽으로 편향된 배기가스의 흐름을 고르게 분배시켜 처리 효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 배기가스 처리장치는 상기 분배수단의 상측에 제1 분사수단, 제2 분사수단 및 제3 분사수단을 갖는 다중분사수단을 포함하고, 상기 제1 분사수단, 제2 분사수단 및 제3 분사수단은 상하로 엇갈려 배치되어 배기가스와 접촉면적을 확대하며, 엔진 또는 보일러의 부하에 따라 선택적으로 가동되어 효율적 운용이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 배기가스 처리장치는 상기 다중분사수단 상측에 수적분리수단을 포함하며, 상기 수적분리수단은 그 중심에 배기가스가 들어오는 유도부와 상기 유도부의 상측에 형성된 날개를 하나 이상 포함하여 상기 유도부에서 나온 배기가스의 나선형 흐름이 유도되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단에 의해 분리된 수적을 포집하는 수적포집수단을 포함하여 유해물질의 대기 방출을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은, 상기 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단 상측에 하우징의 경사면을 타고 상승하는 수적을 차단하는 수적차단수단을 포함하고, 상기 수적차단수단은 상기 경사면의 일측에서 밑으로 연장형성되는 차단벽을 포함하여 내측벽을 타고 상승하던 수적을 효과적으로 차단할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법은, 레벨측정부가 연소에 의해 생성된 배기가스가 유입되고 상기 배기가스에 세정액을 분사하여 상기 배기가스 내의 유해가스를 제거하고 분사된 세정액을 배출하는 배기가스 처리장치에서 배출되는 세정액 내에 기체상태로 남아 있는 유해가스를 제거하고 기체상태의 유해가스가 제거된 세정액을 배출하는 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨을 측정하는 레벨측정단계와, 유량조절부가 상기 레벨측정부의 측정 결과에 기초하여 상기 유해가스 제거부의 세정액 배출유량을 조절하는 유량조절단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법은, 상기 유량조절단계는 상기 유량조절부가 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨이 사전에 설정된 범위 내에 있도록 세정액 배출유량을 실시간 조절하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법은, 상기 유량조절단계 후 또는 상기 유량조절단계와 동시에, 레벨판단부가 상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달하였는지 판정하는 레벨판단단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법은, 조치부가 상기 레벨판단부의 판정결과 상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달한 경우 위험경고의 생성 및 상기 배기가스 처리장치의 세정액 분사 중지제어 중 어느 하나 이상을 수행하는 조치단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 구성을 통해 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명은 배기가스 처리장치에서 배출되는 세정액 내에 기체상태로 남아 있는 유해가스를 제거하고, 기체상태의 유해가스가 제거된 세정액을 배출하는 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨의 측정 결과에 기초하여 상기 유해가스 제거부의 세정액 배출유량을 조절함으로써 배기가스 처리장치 배출 세정액 내의 유해가스 제거가 이루어지도록 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨이 사전에 설정된 범위 내에 있도록 세정액 배출유량이 실시간 조절되어 배기가스 처리장치의 배출 세정액의 레벨이 적정수위를 유지할 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 효과를 가진다.
본 발명은 상기 유해가스 제거부 내의 압력을 근거로 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨이 정밀하게 측정될 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 효과를 발휘한다.
본 발명은 상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달하였는지에 대한 판정이 이루어질 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 효과를 나타낸다.
본 발명은 상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달한 경우 적절한 대응조치가 수행될 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 효과를 보여준다.
본 발명은 향상된 공간활용도와 유해물질 제거효율을 가진 배기가스 처리장치를 통해 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거가 효율적으로 이루어질 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 효과를 준다.
본 발명은 선박에 적용되어, 상기 선박의 엔진이나 보일러 등에서 배출되는 배기가스 내의 황산화물(SOx)을 포함하는 유해물질을 효율적으로 제거할 수 있게 해주는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 제공하는 효과를 보유한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템의 구성도
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템의 구성도
도 3은 제1 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 사시도
도 4는 제1 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 절개 사시도
도 5는 도 1의 A-A' 단면도
도 6은 도 5의 단면에서 배기가스의 처리과정을 도시한 참고도
도 7은 제1 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 전처리기의 절개 사시도
도 8은 도 7의 A구간의 a1-a1' 단면도
도 9는 도 7의 A구간의 a2-a2' 단면도
도 10은 도 7의 B구간의 b-b' 단면도
도 11은 제1 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 교반수단의 사시도
도 12는 도 7의 C구간의 c1-c1' 단면도
도 13은 도 7의 C구간의 c2-c2' 단면도
도 14는 제1 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 후처리기의 절개 사시도
도 15는 도 14의 D구간의 d1-d1' 단면도
도 16은 도 14의 D구간의 d2-d2' 단면도
도 17은 제1 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 확산수단의 사시도
도 18은 제1 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 패킹지지수단의 사시도
도 19는 도 18의 B-B' 단면도
도 20은 도 14의 E구간의 e1-e1' 단면도
도 21은 도 14의 E구간의 e2-e2' 단면도
도 22는 도 14의 F구간의 f-f' 단면도
도 23은 도 22에서의 세척과정을 도시한 참고도
도 24는 도 14의 G구간의 g-g' 단면 사시도
도 25는 도 24에서의 수적차단과정을 도시한 참고도
도 26은 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 사시도
도 27은 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 절개 사시도
도 28은 f1-f1'의 단면도
도 29는 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 확산수단을 나타낸 분해 사시도
도 30은 도 27의 A구간의 a-a' 단면도
도 31은 선박의 롤링에 의해 기울어진 모습을 나타낸 도 27의 A구간의 a-a' 단면도
도 32는 배기가스가 유동하는 모습을 나타낸 도 27의 A구간의 a-a' 단면도
도 33은 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 분사수단을 나타낸 사시도이다.
도 34는 도 27의 B구간의 b1-b1' 단면도
도 35는 도 27의 B구간의 b2-b2' 단면도
도 36은 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 분사수단이 세정액을 분사하는 모습을 나타낸 개념도
도 37은 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 분배수단을 나타낸 사시도
도 38은 도 27의 C구간의 c1-c1' 단면도
도 39는 도 27의 C구간의 c2-c2' 단면도
도 40은 배기가스가 유동하는 모습을 나타낸 도 27의 A, B, C구간의 c1-c1' 단면도
도 41은 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 다중분사수단을 나타낸 사시도
도 42는 도 27의 D구간의 d1-d1' 단면도
도 43 및 44는 도 27의 D구간의 d2-d2' 단면도
도 45는 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 제1 타입의 수적분리수단을 나타낸 분해 사시도
도 46은 도 27의 E구간의 e1-e1' 단면도
도 47은 도 27의 E구간의 e2-e2' 단면도
도 48은 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 제1 타입의 수적분리수단에 의해 배기가스가 유동하는 모습을 나타낸 사시도
도 49는 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 제2 타입의 수적분리수단을 나타낸 분해 사시도
도 50은 도 27의 E구간의 e1-e1' 단면도
도 51은 도 27의 E구간의 e2-e2' 단면도
도 52는 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 제2 타입의 수적분리수단에 의해 배기가스가 유동하는 모습을 나타낸 사시도
도 53은 도 27의 E, D구간의 사시도
도 54는 도 27의 E, D구간의 e1-e1' 단면도
도 55는 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 수적차단수단을 나타낸 부분절단 사시도
도 56은 도 27의 F구간의 f1-f1' 단면도
도 57은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법의 순서도
도 58은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법의 순서도
이하에서는 본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서 배기가스라 함은 엔진, 보일러 등을 구동하기 위해 연료를 연소하는 과정에서 발생하는 가스를 의미하며, 상기 배기가스 내의 유해물질은 상기 배기가스에 포함된 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), PM(Particular Matter, 입자성 물질) 등을 의미한다. 본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템 및 방법은 선박에서의 배기가스 처리를 주된 목적으로 하지만 선박에만 적용되는 것으로 용도가 한정되지는 않는다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템의 구성도가 도시되어 있다. 이를 참조하면, 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은 배기가스 처리장치(1), 세정액 공급부(2), 유해가스 제거부(3), 레벨측정부(4) 및 유량조절부(5)를 포함한다.
상기 배기가스 처리장치(1)는 연소에 의해 생성된 배기가스가 유입되고, 상기 배기가스에 세정액을 분사하여 상기 배기가스 내의 유해가스를 제거하고, 분사된 세정액을 배출하는 장치이다. 상기 배기가스 처리장치(1)는 해수 또는 알칼리 첨가제가 포함된 담수를 세정액으로 공급받아 분사함으로써 상기 배기가스 내의 황산화물(SOx)을 용해시켜 독성을 제거하여 배출한다. 본 발명이 선박에 적용되는 경우에 있어, 상기 유해가스는 황산화물(SOx)이고, 상기 세정액은 해수 또는 알칼리 첨가제가 포함된 담수인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 배기가스 처리장치(1)에 관해서는 뒤에서 제1 실시예(1a)와 제2 실시예(1b)를 살펴보도록 한다. 상기 제1 실시예(1a)와 제2 실시예(1b)는 세정액 유입부(1114, 1314, 1714)를 통해 세정액이 유입되고, 세정액 유출부(1115, 1315, 1715)를 통해 세정액을 배출한다.
상기 세정액 공급부(2)는 상기 배기가스 처리장치(1)로 세정액을 공급하는 역할을 수행한다. 전술한 바와 같이 상기 세정액 공급부(2)는 세정액으로 해수를 공급할 수도 있고, 알칼리 첨가제가 포함된 담수를 공급할 수도 있다. 또한, 상기 세정액 공급부(2)는 해수를 펌핑하여 세정액으로 공급한 뒤 배출되는 세정액을 재순환시키지 않고 외부로 배출시키는 오픈 모드(open mode) 또는 알칼리 첨가제가 포함된 담수를 세정액으로 공급한 뒤 배출되는 세정액을 재순환시켜 사용하는 클로즈 모드(close mode)로 작동될 수 있다.
상기 유해가스 제거부(3)는 상기 배기가스 처리장치(1)와 연결되어 상기 배기가스 처리장치에서 배출되는 세정액 내에 기체상태로 남아 있는 유해가스를 제거하고, 기체상태의 유해가스가 제거된 세정액을 배출하는 역할을 수행한다. 상기 배기가스 처리장치(1)가 배출하는 세정액 속에는 배기가스 내의 유해가스 즉, 황산화물(SOx)이 대부분 용해되어 독성이 없어진 상태로 포함되지만 기체상태로 남아 세정액 내부에 포획된 상태로 존재하기도 한다. 이러한 기체상태의 유해가스가 그대로 세정액에 포함되어 외부로 배출될 경우 환경오염을 유발하게 되므로 제거해줄 필요가 있다. 상기 유해가스 제거부(3)는 상기 배기가스 처리장치(1)에서 밸출되는 세정액에 포함된 기체상태의 유해가스가 제거된 상태로 세정액의 외부 배출이 이루어질 수 있게 해준다.
상기 유해가스 제거부(3)는 일단이 상기 배기가스 처리장치의 세정액 유출부와 연통되고, 타단이 상기 유량조절부(5)와 연결된 도관을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 도관은 상기 배기가스 처리장치(1)에서 배출되는 세정액을 저류해 놓을 수 있는 저류부로서의 역할을 수행한다. 상기 유해가스 제거부(1)는 상기 저류부에서 세정액과 분리되는 유해가스를 포집 또는 배출하는 유해가스 배출부를 더 포함할 수 있다. 상기 유해가스 제거부(3)의 세정액 배출유량은 뒤에서 설명할 유량조절부(5)의 제어에 따라 조절되게 된다.
상기 레벨측정부(4)는 상기 유해가스 제거부(3) 내의 세정액 레벨을 측정하는 역할을 수행한다. 상기 유해가스 제거부(3) 내에는 상기 배기가스 처리장치(1)에서 배출된 세정액이 일정 기간 머무르며 세정액 내에 기체상태로 남아 있는 유해가스의 제거가 이루어지게 되는데, 상기 레벨측정부(4)는 상기 유해가스 제거부(3) 내에 머무르고 있는 세정액의 레벨 즉, 수위를 측정하여 상기 유해가스 제거부(3)의 처리용량에 부합하는 운전이 이루어질 수 있게 해준다.
상기 레벨측정부(4)는 상기 유해가스 제거부(3) 내의 압력을 근거로 상기 유해가스 제거부(3) 내의 세정액 레벨을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이 경우 상기 레벨측정부(4)는 상기 유해가스 제거부(3)의 내부의 세정액의 레벨 변화에 따른 압력 변화를 감지하는 압력센서 즉, 트랜스듀서(transducer)와 상기 트랜스듀서에서 전달된 전기신호를 증폭하는 앰플리파이어(amplifier)와 상기 앰플리파이어와 상기 트랜스듀서를 연결하는 커넥터 등을 포함할 수 있다.
상기 레벨측정부(4)는 위와 같은 압력에 근거한 측정 방식 외에도 초음파를 이용한 측정방식 등 다양한 방식을 채택할 수 있으며, 그에 따라 세부적인 구성은 달라질 수 있다. 즉, 상기 레벨측정부(4)가 상기 유해가스 제거부(3) 내의 세정액 레벨을 측정하는 방식은 특정 방식으로 특별히 제한되지 않는다.
상기 유량조절부(5)는 상기 레벨측정부(4)의 측정 결과에 기초하여 상기 유해가스 제거부(3)의 세정액 배출유량을 조절하는 역할을 수행한다. 상기 유량조절부(5)는 상기 레벨측정부(4)와 회로적으로 연결되거나 유무선 통신을 통해 연결된 제어부와 상기 제어부의 제어를 받아 상기 유해가스 제거부(3)의 배출유량을 조절하는 조절수단 등을 포함할 수 있고, 상기 조절수단으로는 스로틀밸브(throtle valve)가 적용될 수도 있다.
상기 유량조절부(5)는 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨이 사전에 설정된 범위 내에 있도록 세정액 배출유량을 실시간 조절하는 것이 바람직하다. 이를 통해 상기 유해가스 제거부(3) 내에 머무르는 세정액의 레벨을 유해가스 제거에 적절한 수준으로 유지할 수 있게 된다.
도 2에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템의 구성도가 도시되어 있는데, 도 1과 비교하여, 상기 배기가스 처리장치(1), 상기 세정액 공급부(2), 상기 유해가스 제거부(3), 상기 레벨측정부(4) 및 상기 유량조절부(5) 외에 레벨판단부(6) 및 조치부(7)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 한다. 상기 레벨판단부(6) 및 상기 조치부(7)를 제외한 나머지 구성은 위에서 설명한 바와 같으므로, 이하에서는 상기 레벨판단부(6) 및 상기 조치부(7)에 관하여 설명한다.
상기 레벨판단부(6)는 상기 유해가스 제거부(3)로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치(1)에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달하였는지 판정하는 역할을 수행한다. 상기 레벨판단부(6)는 상기 배기가스 처리장치(1) 내의 세정액 레벨을 측정할 수 있는 위치에 설치되어 일정 수위에 도달할 경우 이를 알려주는 레벨스위치 등을 포함할 수 있다.
상기 유해가스 제거부(3)는 상기 배기가스 처리장치(1)가 배출하는 세정액의 용량을 고려하여 설계되므로 상기 유해가스 제거부(3)의 세정액 배출유량의 조절을 통해 상기 배기가스 처리장치(1) 내의 세정액 레벨도 적정수준으로 유지되는 것이 일반적이다. 그러나 상기 유해가스 제거부(3), 상기 레벨측정부(4) 및 상기 유량조절부(5) 중 하나 이상의 고장 등으로 인해 상기 유해가스 제거부(3)를 통해 세정액 배출이 원활히 이루어지지 못하고, 이에 따라 상기 세정액의 수위가 상기 배기가스 처리장치(1) 내부의 임계레벨을 넘어서게 될 경우 상기 배기가스 처리장치(1)의 내구성이나 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 상기 레벨판단부(6)는 이러한 문제를 방지하기 위한 것이다.
상기 조치부(7)는 상기 레벨판단부(6)의 판정결과 상기 유해가스 제거부(3)로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치(1)에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달한 경우 위험경고의 생성 및 상기 배기가스 처리장치(1)의 세정액 분사 중지제어 중 어느 하나 이상을 수행하는 부분이다. 상기 조치부(7)는 상기 레벨판단부(6)와 회로적으로 연결되거나 유무선 통신을 통해 연결되어 경고의 생성이나 상기 배기가스 처리장치를 제어하는 제어부 등을 포함할 수 있다.
상기 조치부(7)는 상기 위험경고를 시각적, 청각적 수단을 통해 발생시킬 수도 있고, 상기 배기가스 처리장치(1)의 세정액 분사 중지를 위해 상기 배기가스 처리장치(1)의 가동을 전면적으로 중단시킬 수도 있다. 상기 조치부(7)의 이러한 조치를 통해 상기 세정액의 역류로 인한 상기 배기가스 처리장치(1)의 내구성 악화나 고장 등을 방지할 수 있게 된다.
한편, 이하에서는 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템에 적용될 수 있는 상기 배기가스 처리장치(1)의 구체적인 실시예들로서 제1 실시예(1a) 및 제2 실시예(1b)를 살펴본다.
도 3 내지 5를 참고하면, 제1 실시예에 따른 배기가스 처리장치(1a)는, 전처리기(11), 연결부(12), 후처리기(13)를 포함한다.
도 6을 참고하여, 상기 배기가스 처리장치(1a)에서 진행되는 배기가스의 처리과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다. 도 6에서 굵은 화살표는 가스의 흐름, 점선은 분사되는 세정액, 가는 화살표는 배출되는 세정액을 의미한다.
상기 전처리기(11)는 연소에 의해 생성된 배기가스가 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입되면 일차적으로 유해물질을 감축된 전처리가스로 만들어 전처리가스 유출부(1113)을 통해 배출한다. 상기 연결부(12)는 상기 전처리가스를 상기 후처리기(13)로 이동시킨다. 상기 후처리기(13)는 전처리가스 유입부(1312)를 통해 유입된 전처리가스에서 추가적으로 유해물질을 제거하여 후처리가스 유출부(1313)를 통해 배출한다.
상기 전처리기(11)에서 상기 배기가스 내의 유해물질을 제거하기 위해 상기 전처리기(11)의 세정액 유입부(1114)로 유입되어 사용된 세정액 및 상기 후처리기(13)에서 전처리가스의 유해물질을 제거하기 위해 상기 후처리기(13)의 세정액 유입부(1314)로 유입되어 사용된 세정액은 상기 전처리기(11) 및 상기 후처리기(13)의 하부에 각각 형성된 세정액 유출부(1115, 1315)를 통해 배출된다.
본 발명이 선박에 적용되는 경우 상기 세정액으로는 해수 또는 알칼리 첨가제가 혼합된 담수 등이 사용될 수 있으며, 상기 배기가스는 상기 선박의 엔진 또는 보일러 등의 연소과정에서 발생하는 것으로 상기 유해물질은 황산화물(SOx) 및 PM을 의미한다.
상기 전처리기(11)는 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 역할을 수행한다. 도 4 내지 7을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 전처리기(11)는 전처리기 하우징(111), 제1 전처리분사수단(112), 교반수단(113), 제2 전처리분사수단(114)을 포함한다.
상기 전처리기 하우징(111)은 상기 전처리기(11)의 외형을 형성하고, 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 형성하는 부분이다. 상기 전처리기 하우징(111)은 내벽(1111), 배기가스 유입부(1112), 전처리가스 유출부(1113), 세정액 유입부(1114) 및 세정액 유출부(1115)를 포함한다. 도 3 내지 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 전처리기 하우징(111)은 원통형 타워로 형성되어 있으며, 유입된 배기가스를 상기 전처리기 하우징(111)의 상부에서 하부로 이동시키며 상기 배기가스 내의 유해물질이 일차적으로 제거될 수 있는 유동경로를 형성한다.
상기 내벽(1111)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 형성하는 부분이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 내벽(1111)은 상기 전처리기 하우징(111) 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 원통형으로 형성하고 있다.
상기 배기가스 유입부(1112)는 상기 전처리기 하우징(111)의 내부로 배기가스가 유입되는 부분이다. 도 4 내지 7을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 배기가스 유입부(1112)는 상기 전처리기 하우징(111)의 상단에 형성되어 있으며, 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입된 배기가스는 상기 내벽(1111)이 형성하는 원통형의 유동경로를 따라 하부로 이동하게 된다.
상기 전처리가스 유출부(1113)는 상기 전처리기(11)에서 일차적으로 유해물질이 제거된 배기가스인 전처리가스가 배출되는 부분이다. 도 4 내지 7을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 전처리가스 유출부(1113)는 상기 전처리기 하우징(111)의 하부 일측에 형성되어 있으며, 상기 전처리가스 유출부(1113)를 통해 배출되는 전처리가스는 상기 연결부(12)를 통하여 상기 후처리기(13)로 이동하게 된다.
상기 세정액 유입부(1114)는 상기 전처리기(11)의 내부에서 분사되기 위한 세정액이 유입되는 부분이다. 도 7을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 세정액 유입부(1114)는 후술할 제1 전처리분사수단(112) 및 제2 전처리분사수단(114)에 각각 연결 또는 형성되어 있다.
상기 세정액 유출부(1115)는 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 상기 전처리기 하우징(111)의 내부로 유입된 배기가스의 유해물질 제거를 위하여 상기 제1 전처리분사수단(112) 및 상기 제2 전처리분사수단(114)에 의하여 분사된 세정액이 배출되는 부분이다. 도 4 내지 7에 나타난 바와 같이, 상기 세정액 유출부(1114)는 상기 전처리기 하우징(111)의 하단에 형성되어 있는데, 상기 세정액 유출부(1114)를 통해 상기 제1 전처리분사수단(112) 및 상기 제2 전처리분사수단(114)에 의하여 분사된 세정액이 상기 배기가스 내의 유해물질을 포집하여 상기 전처리기 하우징(111)의 하단으로 이동하여 외부로 배출될 수 있게 된다. 상기 세정액의 원활한 배출을 위해서 상기 전처리기 하우징(111)의 하단은 상기 세정액 유출부(1114)를 향해 수렴되는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내부 중 상기 배기가스 유입부(1112) 부근에 배치되어 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입된 배기가스에 세정액을 분사하는 부분이다. 상기 세정액으로는 전술한 바와 같이, 해수, 알칼리 첨가제가 혼합된 담수 등이 사용될 수 있다.
상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입된 배기가스를 냉각시켜준다. 상기 가스 유입부(1112)를 통해 유입된 배기가스는 일반적으로 250~350℃의 온도를 가지는데, 상기 제1 전처리분사수단(112)이 분사하는 세정액에 의하여 50~50℃도 그 온도가 내려가며, 부피가 줄어들게 된다.
또한, 상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 배기가스 내의 유해물질 그 가운데서도 특히, PM이 세정액에 의해 일차적으로 포집될 수 있게 해준다. 상기 제1 전처리분사수단(112)이 분사한 세정액과 접촉한 배기가스는 상기 교반수단(113)을 거치며, 그 유동경로가 직선에서 나선형으로 바뀌게 되고, 후술할 제2 전처리분사수단(114)이 분사하는 세정액과 접촉하게 된다. 이에 따라 상기 제1 전처리분사수단(112)이 분사하여 유해물질을 포집한 세정액은 그 크기가 증가하게 되어 중력에 의하여 상기 전처리기 하우징(111)의 하부로 이동하게 된다.
상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 제2 전처리분사수단(114)에 비하여 상기 세정액을 미세한 액적 형태로 분사하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 세정액을 입경이 100~200㎛인 액적 형태로 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 배기가스의 유해물질 중 PM은 입경이 0.1~0.5㎛ 정도인데, 상기 세정액이 입경이 100~200㎛인 액적 형태로 분사될 경우 상기 PM을 효율적으로 응집하여 세정액 내에 뭉치게 하는 데에 효율적이다.
도 8 및 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전처리분사수단(112)은 막대형 분사몸체(1121)와, 상기 분사몸체(1121)의 일단부에 형성된 분사구(1122)를 포함하고 있으며, 상기 분사몸체(1121)는 세정액 공급수단(미도시)으로부터 상기 세정액 유입부(1114)를 통해 세정액과 압축공기를 공급받을 수 있다. 상기 분사몸체(1121)는 세정액을 압축공기와 함께 공급받아 상기 분사구(1122)로 전달하고, 상기 분사구(1122)는 세정액을 상기 배기가스를 향해 분사한다.
한편, 상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내벽(1111)에 의해 형성된 배기가스의 유동경로 상에 상기 배기가스의 진행방향과 수직인 단면에 수평으로 배치되되, 상기 내벽(1111)에서 일정 각도 간격으로 상기 유동경로의 중심을 향해 각각 돌출되어 다수개가 배치되어 있다. 이와 같은 배치를 통하여 상기 배기가스 유입부(1112)로 유입되어 상기 교반수단(113) 쪽으로 진행하는 배기가스에 효율적으로 세정액이 분사되도록 할 수 있다.
상기 제1 전처리분사수단(112)의 구체적인 형태와 배치 등은 상기 제1 전처리분사수단(112)의 분사용량 및 상기 전처리기(11)의 전체적인 길이 설계 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 교반수단(113)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내부 중 상기 제1 전처리분사수단(112) 및 상기 제2 전처리분사수단(114) 사이에 배치되어 상기 유동경로 상의 배기가스가 곡선형, 바람직하게는 나선형으로 유동하도록 만들어주는 역할을 수행하는 부분이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 전처리기 하우징(111)은 상부에서 하부로 수직하방향의 배기가스 유동경로를 형성하는데, 상기 교반수단(113)은 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입되어 직선 하방향으로 진행하는 배기가스의 흐름을 곡선형, 바람직하게는 나선형으로 바꾸어준다.
상기 교반수단(113)에 의해 상기 배기가스의 유동경로 상에서의 흐름이 직선에서 곡선형으로 바뀔 경우 상기 유동경로가 길어지게 되고, 그 결과 상기 제2 전처리 분사수단(114)에 의해 분사되는 세정액과의 접촉시간이 늘어나게 된다. 이에 따라 상기 배기가스에서 상기 PM이나 상기 SOx 등의 유해물질이 상기 세정액에 의해 포획되는 비율이 높아지게 된다. 따라서 상기 교반수단(113)은 상기 배기가스 유입부(1112)와 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같이 상기 교반수단(113)을 통해 상기 전처리기 하우징(111)의 내부 공간 대비 배기가스 내의 유해물질 제거시간을 향상시킬 수 있게 되고, 상기 전처리기(11)의 높이를 늘리지 않고도 또는 더 나아가 그 높이를 줄여도 배기가스 내의 유해물질 제거효율을 향상시킬 수 있게 된다. 그 결과 설비의 소형화가 가능하게 된다.
도 10 및 11을 참조하면, 상기 교반수단(113)은 상기 유동경로를 커버하며 배치되되, 중앙의 몸체(1131), 다수개의 날개(1132) 및 공간부(1133)를 포함하고 있으며, 상기 날개(1132)의 외측에 결합된 플랜지부(1334)에 의하여 상기 전처리기 하우징(111)의 내벽(1111)에 형성된 단턱(1111a)에 안착되어 배치되어 있다. 필요에 따라 상기 교반수단(113)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내벽(1111)에 용접 등의 방식을 통해 결합되는 형태로 배치될 수도 있다.
상기 몸체(1131)는 상기 교반수단(113)의 중심이 되는 부분이며, 상기 날개(1132)는 상기 몸체(1131)에 소정의 비틀림각을 가지고 방사상으로 결합되어 있다. 또한, 상기 공간부(1133)는 각 상기 날개(1132) 사이에 상기 배기가스가 각 상기 날개(1132)에 부딪히지 않고 통과할 수 있는 공간을 형성하는 부분이다.
도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 교반수단(113)은, 상기 몸체(1131)의 외측면을 따라 30°간격으로 6개의 날개(1132)가 일정 각도 비틀려 결합되어 있으며, 각 상기 날개(1132) 사이에 상기 공간부(1133)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 교반수단(113)이 이와 같이 구성될 경우 상기 교반수단(113)을 통과한 배기가스의 흐름이 나선형으로 형성되되, 상기 전처리기 하우징(111)의 내벽(1111)에 의해 형성되는 배기가스의 유동경로의 이동방향 중심을 따라 대칭적인 형태로 형성될 수 있게 되고, 그 흐름이 원활하게 되며, 상기 제1 전처리분사수단(112) 및 상기 제2 전처리분사수단(114)이 분사하는 세정액에 의해 포획된 배기가스 내의 유해물질이 상기 하우징(111)의 내벽(1111)을 타고 흘러내릴 수 있게 된다.
한편, 각 상기 날개(1132) 사이에 상기 공간부(1132)가 나타나지 않을 경우 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입된 배기가스가 상기 교반수단(113)을 통과할 때 지나친 압력손실을 받게 되므로, 상기 배기가스의 흐름 상 바람직하지 못하다.
또한, 상기 교반수단(113)은 회전하지 않고 고정된 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 이것은 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입되는 배기가스는 일반적으로 상기 전처리가스 유출부(1113)를 향한 유체공급속도는 충분히 갖추고 있으므로, 상기 유동경로 상의 배기가스에 별도의 직진 에너지를 공급할 필요가 없기 때문이다.
상기 제2 전처리분사수단(114)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내부 중 상기 교반수단(113)과 상기 전처리가스 유출부(1113) 사이에 배치되어 상기 교반수단(113)을 거쳐 상기 유동경로를 나선형으로 진행하는 배기가스에 세정액을 분사하는 부분이다.
상기 제2 전처리분사수단(114)은 상기 교반수단(113)을 거쳐서 상기 전처리기 하우징(111)의 하부에 위치한 전처리가스 유출부(1113)를 향하여 곡선형 바람직하게는, 나선형으로 진행하는 배기가스에 세정액을 추가적으로 분사함으로써 상기 제1 전처리분사수단(112)에 의해 분사되어 배기가스 내에 포함된 PM 등의 유해물질을 포집한 상태인 세정액의 응집을 유도함으로써 그 크기를 더욱 크게 만들어 주어, 상기 전처리기 하우징(111)의 내벽(1111)을 타고 흘러내리거나 상기 전처리기 하우징(111)의 하부로 효율적으로 낙하하도록 해준다.
상기 제2 전처리분사수단(114)은 위와 같이 상기 제1 전처리분사수단(112)에 의해 분사되어 배기가스 내의 PM 등의 유해물질을 포집한 상태인 세정액의 크기를 증가시켜주기 위하여 상기 제1 전처리분사수단(112)이 분사하는 세정액에 비하여 그 입경이 큰 세정액을 분사하여 주는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 제2 전처리분사수단(114)은 상기 세정액을 입경이 500~1,000㎛인 액적 형태로 분사하는 것이 바람직하다.
도 12 및 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 전처리분사수단(114)은 막대형의 분사몸체(1141)와, 상기 분사몸체(1141)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(1142)와, 각 상기 분사대(1142)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(1143)를 포함하고 있다. 상기 분사몸체(1141)는 세정액 공급수단(미도시)으로부터 상기 세정액 유입부(1114)를 통해 세정액과 압축공기를 공급받을 수 있다. 상기 분사몸체(1141)는 세정액을 압축공기와 함께 공급받아 각 상기 분사대(1142)로 전달하고, 상기 분사구(1143)는 세정액을 상기 배기가스를 향해 분사한다.
상기 제2 전처리분사수단(114)은 상기 제1 전처리분사수단(112)에 비하여 상기 세정액을 분사하는 분사구(1143)가 더욱 촘촘하게 배치된 구조를 형성하고 있는데, 이는 상기 교반수단(113)을 거쳐 상기 유동경로를 나선형으로 진행하고 있는 배기가스를 향하여 사각영역이 없이 세정액을 고르게 분사하는 데에 유리하기 때문이다.
상기 제1 전처리분사수단(112)과 관련하여 전술한 바와 같이, 상기 제2 전처리분사수단(114)의 구체적인 형태와 배치 등도 상기 제2 전처리분사수단(114)의 분사용량 및 상기 전처리기(11)의 전체적인 길이 설계 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 연결부(12)는 상기 전처리기(11)에서 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스를 상기 후처리기(13)로 이동시켜주는 부분이다. 도 4 내지 6을 참조하면, 상기 연결부(12)는 일단이 상기 전처리기 하우징(111)의 전처리가스 유출부(1113)와 연통되고, 타단이 상기 후처리기 하우징(131)의 전처리가스 유입부(1312)와 연통된 통로를 포함한다.
상기 후처리기(13)는 상기 전처리기(11)에 의해 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스 내의 유해물질을 추가적으로 제거하는 역할을 수행한다. 도 3 내지 5 및 도 14를 참조하면, 상기 후처리기(13)는 후처리기 하우징(131), 확산수단(132), 패킹(133), 패킹지지수단(134), 제1 후처리분사수단(135), 제2 후처리분사수단(136), 기수분리수단(137), 세척수단(138), 수척차단수단(139)를 포함한다.
상기 후처리기 하우징(131)은 상기 후처리기(13)의 외형을 형성하고, 내부에 상기 전처리가스의 유동경로를 형성하는 부분이다. 상기 후처리기 하우징(131)은 내벽(1311), 전처리가스 유입부(1312), 후처리가스 유출부(1313) 및 세정액 유출부(1315)를 포함한다. 도 4 및 14에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 후처리기 하우징(131)은 원통형 타워로 형성되어 있으며, 하부 일측을 통해 유입된 전처리가스를 상방향으로 이동시키며 상기 전처리가스 내의 유해물질이 추가적으로 제거될 수 있는 유동경로를 형성한다.
상기 내벽(1311)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내부에 상기 전처리가스의 유동경로를 형성하는 부분이다. 도 4 및 14를 참조하면, 상기 내벽(1311)은 상기 후처리기 하우징(131) 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 원통형으로 형성하고 있다.
상기 전처리가스 유입부(1312)는 상기 후처리기 하우징(131)의 내부로 전처리가스가 유입되는 부분이다. 도 4 내지 6 및 도 14에 나타난 바와 같이, 상기 전처리가스 유입부(1312)는 상기 후처리기 하우징(131)의 하부 일측에 형성되어 있으며, 상기 전처리가스 유입부(1312)를 통해 유입된 전처리가스는 상기 내벽(1311)이 형성하는 원통형의 유동경로를 따라 상부로 이동하게 된다.
상기 후처리가스 유출부(1313)는 상기 후처리기(13)에서 추가적으로 유해물질이 제거된 전처리가스인 후처리가스가 배출되는 부분이다. 도 4 내지 6 및 도 14에 나타난 바와 같이, 상기 후처리가스 유출부(1313)는 상기 후처리기 하우징(131)의 상부에 형성되어 있으며, 상기 후처리가스 유출부(1313)를 통해 배출되는 후처리가스는 배기가스에서 유해물질의 제거가 상기 전처리기(11) 및 상기 후처리기(13)에 의해 이루어진 것으로 대기로 방출될 수 있다.
상기 세정액 유입부(1314)는 상기 후처리기(13)의 내부에서 분사되기 위한 세정액이 유입되는 부분이다. 도 4 및 14를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 세정액 유입부(1314)는 후술할 제1 후처리분사수단(135), 제2 후처리분사수단(136) 및 세척수단(138)에 각각 연결 또는 형성되어 있다.
상기 세정액 유출부(1315)는 상기 전처리가스 유입부(1312)를 통해 상기 후처리기 하우징(131)의 내부로 유입된 전처리가스 내의 유해물질 제거를 위하여 상기 제1 후처리분사수단(135) 또는 상기 제2 후처리분사수단(136)에 의하여 분사된 세정액이 배출되는 부분이다. 도 4 내지 6 및 도 14를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 세정액 유출부(1315)는 상기 후처리기 하우징(131)의 하단에 형성되어 있는데, 상기 세정액 유출부(1315)를 통해 상기 제1 후처리분사수단(135) 및 상기 제2 후처리분사수단(136)에 의하여 분사된 세정액이 상기 전처리가스 내의 유해물질을 포집하여 상기 후처리기 하우징(131)의 하단으로 이동하여 외부로 배출될 수 있게 된다. 상기 세정액의 원활한 배출을 위해서 상기 후처리기 하우징(131)의 하단은 상기 세정액 유출부(1315)를 향해 수렴되는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 확산수단(132)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내부 중 상기 전처리가스 유입부(1312)에 인접 배치되어 상기 전처리가스 유입부(1312)를 통해 유입되는 전처리가스를 확산시켜주는 부분이다. 도 15 내지 17을 참조하면, 상기 확산수단(132)은 상기 전처리가스 유입부(1312)의 전방에 이격된 상태로 배치되어 있는데, 몸체(1321) 및 체결부(1322)를 포함하고 있다.
상기 몸체(1321)는 상기 전처리가스 유입부(1312)의 전방을 커버하며 배치되되 상기 전처리가스가 통과할 수 있는 확산부(1321a)를 가지는 부재이다. 상기 몸체(1321)는 판형 부재로 형성될 수 있다. 도 16 및 17에 나타난 바와 같이, 상기 몸체(1321)는 전체적으로는 상기 전처리가스 유입부(1312)의 전방을 수직으로 커버하는 형태로 형성되되, 상기 몸체(1321)의 상단과 하단이 상기 전처리가스 유입부(1312) 측으로 경사 또는 굴곡지는 형태로 형성될 수 있다.
조금 더 상세히 살펴보면, 상기 몸체(1321)의 상단은 상기 전처리가스 유입부(1312) 측으로 상방향 경사지어 형성되고, 상기 몸체(1321)의 하단은 상기 전처리가스 유입부(1312) 측으로 하방향 경사지어 형성되어 있다. 상기 몸체(1321)의 이와 같은 형상을 통하여 상기 전처리가스 유입부(1312)를 통해 유입되는 전처리가스가 전방 및 상하부로 고르게 확산될 수 있게 된다. 상기 몸체(1321)는 상단과 하단만이 경사 또는 굴곡지는 형태가 아니라 전체적으로 굴곡지는 형태로 형성될 수도 있다.
상기 확산부(1321a)는 다수개의 통공을 포함할 수 있는데, 상기 확산부(1321a)는 균일하게 형성된 다수개의 통공으로 형성될 수 있다. 그러나 상기 확산부(1321a)가 통공으로 한정되지는 것은 아니며, 상기 확산부(1321a)는 슬릿 등의 형태로 이루어질 수도 있다.
상기 몸체(1321)의 면적이나 형상, 상기 확산부(1321a)의 크기나 형태, 개수 등은 상기 후처리기(13)의 처리용량 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 체결부(1322)는 상기 후처리기 하우징(131)의 내부에 형성된 고정부(1311b)에 체결됨으로써 상기 확산수단(132)이 상기 후처리기 하우징(131)의 내부에 고정될 수 있게 해주는 부분이다. 도 15 및 16을 참조하면, 상기 체결부(1322)는 상기 몸체(1321)의 좌우측단에서 상기 전처리가스 유입부(1312) 측으로 수직연장 또는 절곡된 형태로 형성되어 있는데, 볼트 등의 체결수단에 의해 상기 후처리기 하우징(131)의 내부에 형성된 고정부(1311b)에 체결됨으로써 상기 확산수단(132)이 상기 후처리기 하우징(131)의 내부에 고정될 수 있게 해준다.
상기 전처리기(11)에 의해 일차적으로 유해물질의 감축이 이루어진 배기가스인 전처리가스는 상기 교반수단(113)에 의해 그 유동경로가 나선형으로 변경된 상태이기 때문에 상기 전처리가스 유출부(1312)로 유출되어 상기 연결부(12)를 거쳐 상기 전처리가스 유입부(1312)로 유입될 때에도 어느 정도의 회전에너지를 가지고 있는 상태이다. 따라서 상기 후처리기 하우징(131)의 내부로 진입하면서 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311) 중 상기 전처리가스 유입부(1312) 측으로 그 흐름이 집중되게 되며, 상기 후처리기 하우징(131) 내부에 형성된 전처리가스의 유동경로에 균일하게 분산되지 못한다.
상기 확산수단(132)은 상기 전처리가스가 상기 후처리기 하우징(131) 내부로 유입될 때의 단면적을 좁게 만들어 노즐과 같은 역할을 수행함으로써, 상기 전처리가스가 상기 후처리기 하우징(131)의 내부로 균일하게 확산될 수 있게 해준다. 이를 통해 상기 전처리가스가 상기 후처리기 하우징(131) 내부에 형성된 전처리가스의 유동경로 상에 고르게 분산될 수 있게 된다. 즉, 상기 확산수단(132)을 통해 상기 패킹(133)으로 유입되는 전처리가스를 고르게 분산되도록 하여 상기 패킹(133)에서의 전처리가스의 SOx의 흡수효율을 높일 수 있게 되며, 기타 유해물질의 포집 효율도 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 도 15 및 16에 나타나 바와 같이, 상기 확산수단(132)은 상기 전처리가스 유입부(1312)의 전방에 2개가 연속하여 배치되어 있는데, 이를 통해 상기 확산수단(132)에 의한 확산이 더욱 균일하게 이루어지도록 할 수 있다.
상기 패킹(packing, 133)은 뒤에서 설명할 제1 후처리분사수단(135) 및 제2 후처리분사수단(136)이 분사하는 세정액과 상기 전처리가스의 접촉면적을 크게 만들어주기 위한 부분이다. 상기 패킹(133)은 상기 후처리기 하우징(131) 내부 중 상기 확산수단(132)의 상부, 상기 전처리가스의 유동경로 상에 배치되어 상기 전처리가스와 상기 세정액의 기/액 접촉면적을 늘려줌으로써 해수 또는 알칼리 첨가제를 함유한 담수 등으로 이루어진 세정액을 통한 상기 전처리가스 내의 유해물질인 SOx의 용해가 원활하게 이루어질 수 있게 해준다.
상기 패킹(133)의 다수의 충진재가 모여있는 구조를 이루는데, 상기 충진재는 철강(steel), 세라믹, 플라스틱 재질 등으로 만들어진 것이 사용될 수 있다. 또한, 상기 패킹(133)의 형태는 일정한 패턴이 없이 충진재들이 모여있는 랜덤(random) 패킹과 일정한 패턴이 있는 스트럭쳐드(structured) 패킹 등이 적용될 수 있다. 상기 패킹(133)은 상기 후처리기(13)의 처리용량 및 길이 설계 등에 따라 그 종류와 형태는 달라질 수 있다.
상기 패킹지지수단(134)은 상기 패킹(133)을 하부에서 지지하여주되 상기 전처리가스를 확산시켜주는 부분이다. 도 18 및 19를 참조하면, 상기 패킹지지수단(134)은 상기 전처리가스의 유동경로를 커버하며, 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311)에 내측으로 돌출형성된 단턱(1311a)에 그 테두리 부분이 안착되고, 상부에 놓여지는 패킹(133)을 지지한다. 본 발명에서 상기 패킹지지수단(134)은 상기 전처리가스를 상기 패킹(133)의 하부에서 확산시켜주는 확산기능을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 패킹지지수단(134)은 상기 전처리가스가 통과할 수 있도록 형성된 관통부(134a) 및 상기 패킹을 지지하는 지지부(134b)를 포함하고 있다. 구체적으로 상기 지지부(134a)는 교차구조를 가지는 스트랜드이고, 상기 관통부(134a)는 상기 지지부(134b)에 의해 형성된 통공으로 형성된 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 패킹지지수단(134)은 교차구조를 가지는 지지부(134b)에 의해 메쉬구조의 관통부(134a)를 형성하고 있다. 이러한 메쉬구조를 통해 저항을 낮춤으로써 상기 전처리가스의 압력손실을 줄일 수 있다.
상기 패킹지지수단(134)은 상기 확산부(134a)의 비율 즉, 메쉬구조의 통공의 비율을 늘려줌으로써 일반적인 메쉬구조에 비해 상기 전처리가스의 통과면적을 증가시켜 전처리가스의 압력손실을 최소화하는 것이 바람직한데, 구체적으로 상기 확산부(134a)의 면적과 상기 지지부(134b)의 수직투영면적이 2~4 대 1 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 18에 나타난 바와 같이, 상기 지지부(134b)는 적어도 일부분이 트위스트된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 상기 지지부(134b)가 이와 같이 트위스트된 구조를 가질 경우 상기 관통부(134a)를 통과하는 전처리가스 중 상기 지지부(134b)에 부딪히는 전처리가스는 상기 트위스트된 방향을 따라 그 진행방향을 전환하게 된다. 그 결과 상기 전처리가스가 더욱 광범위하게 확산될 수 있게 되며, 더욱 균일하고 활발한 전처리가스의 분산 및 확산이 이루어지게 된다.
본 발명에서 상기 패킹지지수단(134)은 단순히 상기 패킹(133)을 지지하는 역할에 머물지 않으며, 상기 패킹(133)으로 유입되는 전처리가스를 상기 패킹(133)의 하부 전체 면적에 고르게 분산되도록 해준다. 그 결과 상기 패킹지지수단(134)을 통해 상기 패킹(133)에서의 전처리가스의 SOx의 흡수효율을 높일 수 있게 되며, 기타 유해물질의 포집 효율도 향상시킬 수 있게 된다.
또 한편, 상기 패킹지지수단(134)은 산부(1341)와 골부(1342)가 연속하여 나란히 이어지는 굴곡구조를 가지는 것이 바람직하다. 나란히 연속하여 이어지는 굴곡구조는 단면적 대비 지지력을 향상시켜주므로 상기 패킹(133)이 상기 산부(1341)에 의해 더욱 안정적으로 지지될 수 있게 해준다. 더 나아가 이러한 구조는 상기 패킹(133)을 향해 진행하는 전처리가스의 압력이 상기 패킹지지수단(134)에 균일하게 분산될 수 있게 해줌으로써 상기 패킹(133)의 하부에서 상기 패킹(133)을 향해 유동하는 전처리가스가 상기 패킹(133)의 하부로 전체적으로 균일하게 확산되도록 만들어 준다.
상기 제1 후처리분사수단(135)는 상기 후처리기 하우징(131)의 내부 중 상기 전처리가스의 유동경로 상에 배치되어 상기 전처리가스를 향해 세정액을 분사하는 부분이다. 상기 제1 후처리분사수단(135)은 상기 패킹(133)의 상부에 배치되어 상기 패킹(133)을 향해 세정액을 분사한다.
도 14, 도 20 및 21을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 후처리분사수단(135)은 막대형의 분사몸체(1351)와, 상기 분사몸체(1351)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(1352)와, 각 상기 분사대(1352)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(1353)를 포함하고 있으며, 상기 분사몸체(1351)를 통해 각 상기 분사대(1352)에 세정액과 압축공기를 공급하는 세정액 공급수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 세정액 공급수단(미도시)이 공급하는 세정액 및 압축공기는 상기 세정액 유입부(1314)를 통해 상기 분사몸체(1351)로 공급된다. 상기 분사몸체(1351)는 세정액을 압축공기와 함께 공급받아 각 상기 분사대(1352)로 전달하고, 상기 분사구(1353)는 세정액을 상기 배기가스를 향해 분사한다.
상기 제1 후처리분사수단(135)의 구체적인 형태와 배치 등은 상기 제1 후처리분사수단(135)의 분사용량 및 상기 후처리기(13)의 전체적인 길이 설계 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 제2 후처리분사수단(136)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내부 중 상기 전처리가스의 유동경로 상에 배치되어 상기 전처리가스를 향해 세정액을 분사하되 상기 제1 후처리분사수단(135)과 독립적으로 작동하는 것을 특징으로 한다. 이러한 독립적인 작동은 도 19에 나타난 바와 같은 제어부(C)의 제어에 의해 이루어질 수 있다. 상기 제어부(C)는 상기 제1 후처리분사수단(135) 및 상기 제2 후처리분사수단(136)의 세정액 분사가 독립적으로 이루어질 수 있도록 제어를 수행한다.
도 14, 도 20 및 21을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 후처리분사수단(136)은 막대형의 분사몸체(1361)와, 상기 분사몸체(1361)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(1362)와, 각 상기 분사대(1362)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(1363)를 포함하고 있으며, 상기 분사몸체(1361)를 통해 각 상기 분사대(1362)에 세정액과 압축공기를 공급하는 세정액 공급수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 세정액 공급수단(미도시)이 공급하는 세정액 및 압축공기는 상기 세정액 유입부(1314)를 통해 상기 분사몸체(1361)로 공급된다. 상기 분사몸체(1361)는 세정액을 압축공기와 함께 공급받아 각 상기 분사대(1362)로 전달하고, 상기 분사구(1363)는 세정액을 상기 배기가스를 향해 분사한다.
상기 제2 후처리분사수단(136)의 구체적인 형태와 배치 등은 상기 제1 후처리분사수단(135)과 관련하여 설명한 바와 같이, 상기 제2 후처리분사수단(136)의 분사용량 및 상기 후처리기(13)의 전체적인 길이 설계 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 제2 후처리분사수단(136)이 상기 제1 후처리분사수단(135)과 독립적으로 작동한다는 것은 상기 제2 후처리분사수단(136)은 상기 제1 후처리분사수단(135)과 선택적으로 또는 동시에 세정액을 분사할 수 있음을 의미한다. 따라서 엔진의 부하에 따라 연소에 의해 생성된 배기가스 및 상기 전처리기(11)로부터 유입되는 전처리가스의 양이 변화할 때 그에 대응하여 적절한 세정액의 분사가 이루어지도록 할 수 있게 되고, 그 결과 상기 후처리기(13)의 경제적인 작동이 이루어지게 된다.
상기 제2 후처리분사수단(136)은 상기 제 1후처리분사수단(135)의 상부에 일정 간격 이격되어 배치되어 있다. 상기 제2 후처리분사수단(136)과 상기 제1 후처리분사수단(135)이 상기 전처리가스의 유동경로 중 동일한 수평면 상에 배치될 경우 상기 전처리가스의 유동을 방해하는 저항이 커지게 되므로 상기 제2 후처리분사수단(136)과 상기 제1 후처리분사수단(135)은 이와 같이 서로 다른 높이에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 더 나아가 상기 제1 후처리분사수단(135)과 상기 제2 후처리분사수단(136)은 서로 다른 높이에 배치되면서도 상기 전처리가스의 유동경로 상에 수직투영 시 서로 교차하는 형태로 배치되는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 배치를 통하여 상기 전처리가스 유동경로 상의 전처리가스에 사각영역이 없이 고르게 세정액이 분사될 수 있게 되며, 전처리가스 내의 유해물질 제거가 더욱 효율적으로 진행될 수 있게 된다.
여기서, 상기 제1 후처리분사수단(135) 및 상기 제2 후처리분사수단(136)이 분사하는 세정액을 통해 상기 전처리가스 내의 유해물질이 제거되는 메커니즘을 살펴보면 아래와 같다.
상기 전처리가스는 산성물질인 황산화물(SOx) 및 PM 등의 유해물질을 포함하는데, 상기 제1 후처리분사수단(135) 및 상기 제2 후처리분사수단(136)은 이러한 유해물질을 중화 내지는 응집하여 제거하기 위해 세정액을 분사한다. 일반적으로 0.1~0.5um의 PM이 먼저 미세 물방울(100~200um)에 의해 응집되어 크기가 커진다. 또한, 산성의 황산화물(SOx)을 중화시키기 위하여 염기성의 세정액이 필요한데, 담수를 사용하는 경우에는 별도의 알칼리성 첨가제를 넣어 중화반응을 유도한다.
이때, 상기 알칼리성 첨가제는 NaOH(수산화나트륨), Na2CO3(탄산나트륨) 또는 NaHCO3(중탄산나트륨) 등이 가능하다. NaOH를 첨가한 세정액에 의한 황산화물(SOx)의 중화반응은 다음과 같다.
SO2(g)+2NaOH(aq)+(1/2)O2(g) → 2Na++SO4 2-+H2O
그러나 전술한 바와 같이 본 발명이 선박에 적용되는 경우에는 염수인 해수(Sea Water)를 세정액으로 사용할 수도 있다. 일반적으로 해수는 염화나트륨(NaCl), 염화마그네슘(MgCl2), 염화칼륨(KCl) 등의 염분을 포함하는데 이들이 녹아 생기는 Cl-, SO4 2-, Br- 등의 음이온으로 인하여 pH가 7.8~8.3 정도인 약염기성을 띄게 된다. 따라서 이러한 해수를 세정액으로써 사용한다면 별도의 알칼리성 첨가제의 투입 없이도 황산화물(SOx)의 중화가 가능한 이점이 있다.
이때, 해수에 의한 중화반응식은 다음과 같은데, 먼저 기체 상태의 이산화황(SO2) 물과 혼합된다.
SO2(g) +H2O(l) ↔ H2SO3(aq)
다음으로 해수 내 염기와 반응하게 되는데, 이는 다음과 같다.
2H2SO3(aq)+OH- ↔ 2HSO3 - (aq)+H+ (aq)+H2O(aq)
2HSO3 - (aq)+OH- (aq) ↔ 2SO3 2- (aq)+H+ (aq)+H2O(aq)
즉, 이산화황이 해수에 흡수되어 상기 반응을 거쳐 황산염이 된다.
상기 기수분리수단(137)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내부 중 상기 제2 후처리분사수단(136)의 상부에 배치되어 상기 제2 후처리분사수단(136)을 거쳐 상기 전처리가스의 유동경로를 유동하는 미세액적을 분리하는 역할을 수행하는 부분이다. 상기 기수분리수단(137)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311)에 내측으로 돌출형성된 단턱(1311a)에 그 테두리 부분이 안착되는 방식 등을 통해 배치된다.
상기 기수분리수단(137)은 상기 전처리가스와 세정액이 만나 생성되는 에어로졸 형태의 액적 또는 미스트(mist)를 분리, 여과, 회수하는 역할을 수행하는데, 수직방향의 단면이 지그재그 형태로 나타나는 블레이드(blade)가 일정 간격으로 다수개 배치되는 형태로 구성될 수 있다. 이밖에도 상기 기수분리수단(137)은 상기 후처리기(13)의 설계나 온도 및 화학적 특성 등에 따라 구체적인 형태 등이 달라질 수 있다.
상기 세척수단(138)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내부 중 상기 제2 후처리분사수단(136)의 상부 및 상기 기수분리수단(137)의 하부에 배치되어 상기 기수분리수단(137)을 향하여 세정액을 분사하는 부분이다.
도 14, 22 및 23을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 세척수단(138)은 막대형의 분사몸체(1381)와, 상기 분사몸체(1381)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(1382)와, 각 상기 분사대(1382)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(1383)를 포함하고 있으며, 상기 분사몸체(1381)를 통해 각 상기 분사대(1382)에 세정액과 압축공기를 공급하는 세정액 공급수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 세정액 공급수단(미도시)이 공급하는 세정액 및 압축공기는 상기 세정액 유입부(1314)를 통해 상기 분사몸체(1381)로 공급된다. 상기 분사몸체(1381)는 세정액을 압축공기와 함께 공급받아 각 상기 분사대(1382)로 전달하고, 상기 분사구(1383)는 세정액을 상기 기수분리수단(137)을 향해 분사한다.
상기 기수분리수단(136)은 전처리가스 내의 PM 등과 같은 유해물질을 포집한 상태의 미세 액적 또는 미스트를 분리, 여과, 회수하는 과정에서 오염되거나 폐색될 수 있는데, 상기 세척수단(138)은 상기 기수분리수단(137)이 세정액에 의해 세척되도록 해줌으로써 상기 기수분리수단(136)의 오염 및 폐색을 방지하여 준다.
또한, 상기 세척수단(138)은 세정액을 분사하여 상기 기수분리수단(137)에 의해 분리된 미세 액적 또는 미스트의 크기를 늘려줌으로써 유해물질을 포집한 미세 액적 또는 미스트가 큰 액적이 되어 상기 후처리기 하우징(131)의 하부로 효율적으로 낙하하거나 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311)을 타고 하부로 흘러내릴 수 있도록 해준다.
상기 수적차단수단(139)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311)을 통해 상승하여 상기 후처리가스 유출부(1313)로 유출되는 수적을 차단하는 역할을 수행하는 부분이다. 도 14, 24 및 25를 참조하면, 상기 수적차단수단(139)은 차단벽(1391)을 포함하고 있다. 또한, 상기 수적차단수단(139)은 상기 후처리가스 유출부(1313) 부근에서 수적을 포집하는 포집공간(1392)을 형성하여 수적이 외부로 유출되는 것을 방지하여 준다. 상기 포집공간(1392)은 포집된 수적이 하부로 낙하할 수 있는 형태로 형성된다.
상기 후처리가스 유출부(1313)는 상기 후처리기 하우징(131)의 상부에 상방향으로 형성되어 있는데, 상기 수적차단수단(139)은 상기 후처리가스 유출부(1313)의 테두리에서 하방향으로 연장된 차단벽(1391)을 포함하고 있다. 상기 차단벽(1391)은 상기 후처리기의 하우징(131)의 상단 내벽 사이에 포집공간(1392)을 형성하여 준다. 상기 후처리기의 하우징(131)의 상단 내벽(1311)은 상기 후처리가스 유출부를 향해 수렴하며 경사진 형태로 형성되어 있는데, 상기 차단벽(1391)은 상기 포집공간(1392)의 효율적 형성과 액적의 외부 배출의 효율적 차단을 위하여 수직 하방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
상기 전처리가스는 상기 후처리기(13) 내부에 형성된 전처리가스의 유동경로를 따라 상승하며, 유해물질이 추가적으로 제거되면서 후처리가스가 되어 상기 후처리가스 유출부(1313)를 통해 외부로 배출된다. 이 과정에서 전처리가스 내의 유해물질을 포집한 세정액으로 이루어진 수적들 중 일부는 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311)을 타고 상승하여 상기 후처리기 유출부(1313)를 향해 이동하게 된다.
상기 후처리기 하우징(131)의 상단 내벽(1311)을 타고 상기 후처리가스 유출부(1313)의 테두리 부근까지 이동한 수적은 상기 차단벽(1391)에 걸리게 된다. 또한, 상기 차단벽(1391)과 상기 후처리가스 유출부(1313) 주위의 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311) 사이에 수적이 서로 응집할 수 있도록 해주는 포집공간(1392)이 형성되므로 상기 포집공간(1392)에서 수적들이 응집하여 그 크기와 무게가 증가하여 상기 후처리기 하우징(131)의 하부로 낙하할 수 있게 된다.
이와 같이 상기 수적차단수단(139)은 전처리가스 내의 유해물질을 포집한 수적들이 상기 후처리기 유출부(1313)를 통해 외부로 배출되는 것을 차단하고, 상기 후처리기 하우징(131)의 하부로 분리되어 낙하하도록 해준다.
다음으로, 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치(1b)에 관하여 살펴본다.
도 26을 참고하면, 엔진이나 보일러에서 나온 배기가스는 황산화물(SOx), 질산화물(NOx), 입자성 물질(Particular Matter, 이하 PM) 등의 유해물질을 포함한 채 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치(1b) 내로 들어오는데, 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치(1b)는 상기 유해물질을 감축하는 다수의 수단이 단계적으로 구비된 하우징(171)을 포함할 수 있다.
도 27 및 28을 참고하면, 상기 하우징(171)은 내부가 비어있는 거대한 통의 형태로 여러 가지 형상이 있을 수 있으나 일반적으로는 원통형의 하우징(171)이 많은데, 측면에 하우징(171)의 외관을 형성하는 내벽면(1711)을, 하부에 배기가스가 들어오는 가스 유입부(1712)와 분사된 세정액이 빠져나가는 세정액 유출부(1715)를, 상부에 배기가스가 나가는 가스 유출부(1713)를 포함할 수 있다.
상기 내벽면(1711)은 상하로 곧게 전개되는 수직면(1711a)과, 상기 가스 유출부(1713) 부근에서 상기 수직면(1711a)으로부터 중앙으로 절곡되며 연장형성된 경사면(1711b)을 포함할 수 있는데, 상기 내벽면(1711)은 후술할 분사수단(173) 등에서 유입된 세정액이 배기가스의 유동을 따라 타고 오르는 기능을 가지기도 한다.
상기 가스 유입부(1712)는 상기 하우징(171)의 내측으로 돌출되어 후술할 확산수단(172)의 일측과 연통되는 가스 유입관(1712a)을 포함할 수 있는데, 여러가지 형태가 있을 수 있으나 일반적으로는 내부가 빈 중공의 원통형으로 구성되어 배기가스가 유입될 수 있는 통로의 기능을 한다.
상기 세정액 유출부(1715)는 유해물질을 세척하며 내려온 세정액이 하우징(171) 외부로 배출되는 곳으로 상기 하우징(171)의 바닥면 일측에서 하부로 일정길이만큼 연장형성되는 세정액 유출관(1715a)을 포함할 수 있는데, 세정액의 배출을 위해 내부가 빈 중공의 원통형으로 형성된 경우가 많다. 선박에 설치되는 경우에는 선체가 좌우로 기우는 롤링(rolling) 현상 및 앞뒤로 기우는 피칭(pitching) 현상 때문에 별도의 바닥면 경사 없이도 선박의 기울기에 따라 일측에 고인 세정액의 원활한 배출이 가능하다.
상기 가스 유출부(1713)는 제2 실시예에 따른 배기가스 처리장치(1b) 내에서 유해물질을 제거한 청정가스가 대기 중으로 방출되는 곳으로 청정가스를 배출할 수 있도록 커다란 구멍이 뚫려 있는데, 후술할 수적차단수단(178)과 연통되어 상기 내벽면(1711)을 타고 상승하는 수적을 차단할 수도 있다.
다음으로, 도 27 내지 56을 참고하여 상기 배기가스 처리장치(1b)의 하우징(171) 내부에 유입된 배기가스를 단계별로 세정하여 종국에는 황산화물(SOx)과 입자성 물질(PM)이 제거된 청정가스를 배출시키는 다양한 수단들에 대하여 설명하겠다.
먼저 도 27 및 28을 참고하여 개략적으로 설명하자면, 상기 배기가스 처리장치(1b)는 상기 가스 유입부(1712)의 위에 위치하여 배기가스를 하우징(171) 내부에 고르게 분포시키는 확산수단(172)과, 그 상측에 세정액을 분사하는 분사수단(173), 상기 분사수단(173)의 상측에 배기가스를 퍼트리는 분배수단(174), 그 위에 복수의 분사수단이 병렬로 나열된 다중분사수단(175), 상기 다중분사수단(175) 위에 배기가스의 나선 흐름을 유도하는 수적분리수단(176), 상기 수적분리수단(176) 하부에서 분리된 수적을 포집하는 수적포집수단(177), 그리고 상기 가스 유출부(1713) 부근에서 내벽면(1711)을 타고 오르는 수적을 낙하시키는 수적차단수단(178)을 포함할 수 있다.
도 29 내지 32를 참고하면, 상기 확산수단(172)은 상기 가스 유입부(1712)에서 유입되는 배기가스를 하우징(171) 내에 고루 분산시키는 기능을 가지는데, 위로 갈수록 넓어지는 상광하협 형상의 가스확산기(1721)와, 상기 가스확산기(1721)의 내측에 고인 세정액을 배기가스의 유동 방해 없이 배출하는 배출로(1722)를 포함할 수 있다.
도 29 및 30을 참고하면, 상기 가스확산기(1721)는 그 내부가 빈 얇은 상광하협의 형상으로 구성하여 내측면(1721a)과 외측면(1721b), 상기 두 면(1721a,b)의 경계가 되는 가장자리(1721) 및 상기 외측면(1721b)의 둘레를 따라 가스확산기(1721)의 바깥쪽으로 연장형성되는 차단부(11721d)를 포함할 수 있다.
상기 외측면(1721b)은 상기 가스 유입부(1712)를 통해 들어온 배기가스가 타고 올라 하우징(171) 내부에 넓게 분산되는 기능을 가진다.
종래기술에도 가스확산기를 가스 유입부 상측에 구비하고 있는 경우가 종종 있었지만, 위로 갈수록 폭이 좁아지는 하광상협 형상을 가져 낙하하는 세정액이 가스확산기의 표면을 따라 흘러내리며 배기가스의 흐름을 방해하였다. 그리고 이에 의해 배기가스의 압력손실이 발생하여 배기가스 처리장치 전체의 기능을 약화시키는 단점이 있었다. 또한 상기 하광상협 형상은 삼각뿔 내지는 원뿔의 형태를 가지는 경우가 많았는데, 가스 유입부에서 유입된 배기가스가 상기 뿔의 하측면에 부딪힌 후에 우회하여 하우징 내부에 넓게 퍼지며 상부로 올라가는 유동을 형성하므로 큰 압력손실을 야기하기도 하였다. 배기가스 처리장치는 단위 높이당 얼마만큼의 압력 손실이 있는지(mmAq/m)가 수치화되어 성능을 나타내는 지표로 쓰일 만큼 중요한 사항인데도 불구하고 종래기술은 상기와 같은 구성의 가스확산기로 인해 압력손실이 막대하였다.
따라서 본 발명에 의한 가스확산기(1721)는 위로 갈수록 넓어지는 형상을 포함하여 가스 유입부(1712)를 통해 들어온 배기가스가 상기 가스확산기(1721)의 외측면(1721b)을 따라 점점 넓어지며 자연스럽게 상승됨에 따라 압력손실 없이도 배기가스를 하우징(171) 내부에 넓게 분산시킬 수 있다. 특히 상기 상광하협 형상의 가스확산기(1721)는 역원추형의 형상을 포함함이 바람직하다.
상기 내측면(1721a)은 후술할 분사수단(173)에서 분사된 세정액이 포집되어 흘러내려 아래로 모이는 기능을 가지는데, 이에 의해 상기 가스확산기(1721)의 외측면(1721b)을 따라 상승하는 배기가스의 유동을 방해하지 않아 압력손실을 방지할 수 있다.
상기 차단부(1721d)는 상기 외측면(1721b)의 둘레를 따라 외측으로 연장형성되는 구성으로 상기 가장자리(1721c)의 밑에 위치하는데, 수평으로 전개되는 제1 면(172d-1)과 상하로 전개되는 제2 면(1721d-2)을 포함할 수 있다.
도 31을 참고하면, 상기 배기가스 처리장치(1b)가 선박에 사용되어 선체가 파도에 의해 앞뒤로 기우는 피칭(pitching)현상이나, 커브 등에 의해 좌우로 기우는 롤링(rolling)현상을 확인할 수 있다. 이때 하우징(171)도 같이 전후좌우로 기울게 되는데, 이 순간에 가스확산기(1721) 역시 기울어 외측면(1721b)이 수직 이상으로 넘어가면 후술할 분사수단(173)에서 분사된 세정액이 가스 유입부(1712)로 들어갈 수 있다. 이렇게 가스 유입부(1712)로 들어간 세정액이 역류하여 엔진(E)이나 보일러(B)에까지 들어가게 되면 기기 고장 등의 중대한 사태를 유발할 우려가 있다. 따라서 이러한 현상을 방지하기 위해 상기 차단부(1721d)가 선박의 크기, 롤링(rolling) 및 피칭(pitching) 각도 등을 고려한 크기로 설계되어야 한다. 보다 구체적으로는, 상기 제1 면(1721d-1)의 길이와 제1 면(1721d-2)의 길이를 변경함으로써 외측면(1721b)에서 바깥으로 돌출되는 정도를 조절해 선체가 기울 때도 세정액이 가스 유입부(1712)로 역류하는 것을 방지한다. 이때 상기 외측면(1721b)이 전개되는 각도 역시 롤링 및 피칭 등을 고려하여 설계됨이 바람직하다.
또한 상기 롤링 및 피칭이 발생할 때 차단부(1721d)에 고인 세정액이 가스 유입부(1712)가 아닌 하우징(171) 바닥으로 쏟아질 수 있도록 만들 수 있다. 이를 위해 상기 제2 면(1721d-2)의 전개 각도를 롤링 및 피칭을 고려하여 설계한다.
상기 배출로(1722)는 상기 가스확산기(1721)의 내측면(1721a)에서 포집된 세정액이 흘러넘치는 것을 방지하기 위해 하우징(171)의 바닥면에 배출하는 기능을 가진 구성으로, 상기 가스확산기(1721)의 하측에서 내측면(1721a)과 연통되어 형성된다. 이때 배출로(1722)는 상기 가스 유입부(1712)가 하우징(171) 내측으로 돌출되며 연장형성된 가스 유입관(1712a)의 안쪽으로 길게 연장형성되는데, 세정액의 배출을 위해 가스 유입관(1721a)의 내측면과 연통된 배출구(1722a)를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 배출구(1722a)가 상기 가스 유입관(1712a)의 일측에 형성되기 위해서 상기 배출로(1722)는 상기 가스확산기(1721)의 하측에서 가스 유입관(1712a)의 내측면까지 기울어진 형태로 연장형성된다.
상기 배출로(1722)에서 배출된 세정액은 하우징(171)의 바닥면에 고이게 되는데, 여기 모인 세정액은 하우징(171)의 바닥 일측에서 아래로 소정의 각도를 가지고 뻗어나가는 세정액 유출부(1715)를 통해 배기가스 처리장치(1b) 외부로 방출된다. 이때 상기 세정액 유출부(1715)가 일측에만 치우쳐 형성되고 하우징(171)의 바닥면에 별도의 경사면이 없더라도 선박의 운행 과정에서 파도나 가감속 등에 의해 선체가 앞뒤로 기우는 피칭(pitching)현상 및 회전 등에 의해 선체가 좌우로 기우는 롤링(rolling)현상 등에 의해 하우징(171) 전체가 기울게 되므로 세정액의 원활한 배출이 가능하여 바닥면에 과도하게 축적되는 현상을 방지할 수 있다. 이렇게 하우징(171)이 기운 모습은 도 31에서 더욱 상세히 확인 가능하다.
도 32를 참고하면, 이러한 구성에 의해 상기 가스확산기(1721)의 내측면(1721a)에 포집된 세정액이 상기 가스 유입관(1712a)을 통과하는 배기가스의 흐름에 영향으로 주지 않아 압력손실을 방지하며 낙하하고(점선으로 표시된 부분), 배기가스는 구조물에 의한 압력손실 없이 하우징(171) 내부에 자연스럽게 분산(실선으로 표시된 부분)되는 모습을 확인할 수 있다.
도 33 내지 36을 참고하면, 상기 분사수단(173)은 상기 확산수단(172)의 상측에서 세정액을 분사하며 황산화물(SOx) 및 PM을 포함한 배기가스를 세정하는 기능을 가지는데, 특히 세정액을 배기가스의 유동 방향의 측면에서 분사하는 측방분사수단(1731)을 하나 이상 포함할 수 있다.
도 33을 참고하면, 상기 측방분사수단(1731)은 배기가스에 세정액을 분사하는 구성으로 분사몸체(1731a)와 분사구(1731b)를 포함할 수 있다.
상기 분사몸체(1731a)은 세정액을 공급하는 막대형태의 공급관으로써 하우징(171)의 내벽면(1711)에 결합되어 있는데, 하우징(171)이 원통형상인 경우 분사몸체(1731a) 역시 원형으로 분포될 수 있는데, 특히 내측벽(1711)에서 외측으로 일정깊이 함입형성된 공간에 위치한다면 분사수단(1731) 자체가 배기가스의 유동을 가로막아 구조물에 의한 압력손실도 예방할 수 있다.
상기 분사구(1731b)는 상기 분사몸체(1731a)의 일단부에 형성되어 세정액을 분사하는데, 측면을 향해 형성되어 세정액을 측면으로 분사한다.
엔진(E)이나 보일러(B) 내부에서 연소에 의해 발생한 배기가스는 산성물질인 황산화물(SOx) 및 PM 등의 유해물질을 포함하는데, 상기 분사수단(173)은 이러한 유해물질을 중화 내지는 응집하여 제거하기 위한 세정액을 분사한다. 일반적으로 0.1~0.5um의 PM이 먼저 미세 물방울(100~200um)에 의해 응집되어 크기가 커진다. 또한 산성의 황산화물(SOx)을 중화시키기 위하여 염기성의 세정액이 필요한데, 담수를 사용하는 경우에는 별도의 알칼리성 첨가제를 넣어 중화반응을 유도한다.
이때 상기 알칼리성 첨가제는 NaOH(수산화나트륨), Na2CO3(탄산나트륨) 또는 NaHCO3(중탄산나트륨) 등이 가능하다. NaOH를 첨가한 세정액에 의한 황산화물(SOx)의 중화반응은 다음과 같다.
SO2(g)+2NaOH(aq)+(1/2)O2(g) → 2Na++SO4 2-+H2O
그러나 상기 배기가스 처리장치(1b)가 바다 위에서 운항되는 선박에 설치되는 경우에는 염수인 해수(Sea Water)를 사용할 수도 있다. 일반적으로 해수는 염화나트륨(NaCl), 염화마그네슘(MgCl2), 염화칼륨(KCl) 등의 염분을 포함하는데 이들이 녹아 생기는 Cl-, SO4 2-, Br- 등의 음이온으로 인하여 pH가 7.8~8.3 정도인 약염기성을 띄게 된다. 따라서 이러한 해수를 세정액으로써 사용한다면 별도의 알칼리성 첨가제의 투입 없이도 황산화물(SOx)의 중화가 가능한 이점이 있다.
이때 해수에 의한 중화반응식은 다음과 같은데, 먼저 기체 상태의 이산화황(SO2) 물과 혼합된다.
SO2(g) +H2O(l) ↔ H2SO3(aq)
다음으로 해수 내 염기와 반응하게 되는데, 이는 다음과 같다.
2H2SO3(aq)+OH- ↔ 2HSO3 - (aq)+H+ (aq)+H2O(aq)
2HSO3 - (aq)+OH- (aq) ↔ 2SO3 2- (aq)+H+ (aq)+H2O(aq)
즉, 이산화황이 해수에 흡수되어 상기 반응을 거쳐 황산염이 된다.
상기 분사수단은 해수 또는 담수로 구성된 세정액 외에도 압축공기를 더 포함한 2류체를 분사하여 세정액이 하우징(171) 내에 널리 분산되어 배기가스와 접촉하는 면적을 확대하여 세정 효율을 향상시킬 수도 있다.
또한 상기 세정액 및 압축공기는 배기가스 속 황산화물(SOx) 내지는 PM 등의 유해물질을 세정하는 외에 배기가스 자체의 온도를 낮춰 냉각시키는 기능을 가지기도 한다. 일반적으로 엔진(E) 및 보일러(B)에서 연소의 부산물로 발생하는 배기가스는 하우징(171)에 유입되는 시점에서 온도가 약 250~300도 정도 되는 고온의 가스이다. 이러한 고온의 배기가스를 그대로 대기 중으로 방출하면 많은 문제가 발생하고, 하우징(171) 내의 여러 구성들이 열손상(Heat injury)을 입을 수도 있으며, 세정액이 빠르게 증발해버려 세정작업에 차질이 생길 수도 있다. 또한 고온 상태에서는 세정액을 분사해도 PM이 응집하지 않고 그대로 통과해버리는 현상이 발생할 수도 있다. 따라서 상기 분사수단(173)은 가스 유입부(1712)를 통해 하우징(171) 내부로 들어온 고온의 배기가스에 해수 내지는 담수와 압축공기의 혼합인 2류체를 분사하여 온도를 50~60도 정도로 냉각하는 기능을 가진다.
상기 서술한 분사수단(173)의 기능은 배기가스와 접촉면적과 접촉시간이 늘어나야 더욱 효과적으로 작용하는데, 종래의 배기가스 처리장치의 분사수단들은 세정액을 배기가스의 유동방향과 일치하게 분사하여 접촉면적이 좁을 수밖에 없었고, 접촉시간도 짧았다. 따라서 세정 작업 및 냉각 작업이 효과적으로 수행될 수 없는 문제가 존재하였다.
또한 황산화물(SOx) 및 PM을 세정하고 냉각하는 배기가스 처리장치는 상하로 5m가 넘어가는 등 매우 길다란 형상을 하고 있는데, 지상에 있는 발전소에 설치되는 경우에는 큰 문제가 아니더라도 선박에 설치되는 경우에는 큰 부피 때문에 선박 설계에 제한이 되고 미관을 해친다. 그러나 종래 기술에 의한 분사수단은 세정액을 배기가스 유동 방향에 평행하게 분사하여 충분한 접촉면적을 확보하기 위해 배기가스 처리장치 자체를 더욱 길게 만들 수밖에 없는 문제가 있었다.
그리고 분사수단이 세정액을 배기가스의 흐름에 역행하게 위에서 아래로 분사하는 경우가 많았는데, 이 경우 배기가스의 유동을 정면으로 방해하여 막대한 압력손실을 야기하였다. 전술하였듯이 배기가스 처리장치의 압력손실 정도는 수치화(mmAq/m 단위)되어 그 성능을 나타내는 지표로 활용될 만큼 중요한 사항인바, 종래기술은 문제가 많았다.
그러나 도 33 내지 35에서 확인할 수 있듯이 상기 배기가스 처리장치(1b)는 하우징(171) 내부에 측방분사수단(1731)을 포함하여 세정액과 압축공기 등을 배기가스의 유동의 측면에서 분사함으로써 하우징(171)의 길이를 늘리지 않고도 배기가스와 세정액의 충분한 접촉면적과 접촉시간을 확보하여 황산화물(SOx)의 중화반응 및 PM의 응집, 배기가스 전체의 냉각 반응이 원활히 발생하도록 한다. 특히 후술할 분배수단(174)의 경사부(1741) 하측에 설치하면 와류가 발생하는 지점에 세정액을 분사하게 됨으로써 배기가스와 세정액의 활발한 혼합이 가능하다. 더구나 이러한 냉각에 의해 온도가 낮아지면 공기가 수축함으로써 부피가 줄어들어 상대적으로 PM입자가 응집하여 커지게 되는 효과도 존재한다. 또한 측면에서 힘을 가하므로 배기가스의 유동방향에 대한 압력손실이 발생하지 않는 이점도 존재한다. 바람직하게는 배기가스의 유동방향에 수직하게 분사함이 바람직하다.
또한, 도 36을 참고하면, 세정액 및 압축공기의 2류체를 원추형상으로 분포하여 배기가스와의 접촉면적 및 접촉시간을 극대화해 작업의 효율성을 증대시킬 수도 있다.
도 37 내지 도 40을 참고하면, 상기 분배수단(174)은 상기 분사수단(173)의 상측에 위치하는데, 작은 구멍인 관통공(174a)이 다수 포함된 메쉬 구조로 형성되며, 일측으로 기울어진 경사부(1741)와, 상기 경사부(1741)의 하측에서 밑으로 연장형성된 안내부(1742)를 포함할 수 있다.
도 37 및 38을 참고하면, 상기 경사부(1741)는 상측으로 갈수록 확경되는 상광하협의 형상을 띄는데, 이는 배기가스의 유동을 중앙으로 끌어오고, 경사부(1741) 하측에서 소용돌이 흐름을 형성하여 세정액과 혼합을 시키기 위한 것이다.
상기 배기가스 처리장치(1b)는 세정액과 배기가스의 효과적인 반응을 위해 하우징(171) 내부에 고르게 분산되어 접촉면적과 접촉시간을 증가시켜야 하는데, 상기 확산수단(172)을 거친 배기가스는 역원추형의 가스확산기(1721)의 영향에 의해 하우징(171)의 내벽면(1711) 쪽으로 치우쳐 상승하는 경향이 있다. 따라서 내벽면(1711) 측으로 편향된 배기가스의 상승 흐름을 중앙으로 돌려놓기 위하여 작은 관통공(174a)을 많이 포함하되 전체적으로는 상측으로 갈수록 넓어지게 구성한다. 이러한 구성에 의해 하우징(171)의 내벽면(1711)에 편향되어 상승하던 배기가스는 중앙측으로 하향 경사진 다수의 관통공(174a)를 통과하며 안쪽으로 굴절되어 중앙으로 유동이 분산된다. 또한 상기 관통공(174a)을 통해 상승하지 못한 일부 배기가스의 유동은 경사부(1741)의 하면에 충돌하여 밑으로 우회하는 과정에서 소용돌이 흐름(와류)을 구성하여 세정액과 배기가스의 혼합이 일어나 황산화물(SOx)의 중화반응 및 PM의 응집반응이 활발히 일어나 세정 효과가 더욱 향상된다.
도 37 및 39를 참고하면, 상기 안내부(1742)는 가운데 커다란 구멍인 유입공(1742a)을 포함하여 배기가스가 대량으로 지나갈 수 있도록 내부가 텅 빈 형상을 가진다.
전술한 경사부(1741) 자체도 내벽면(1711)측의 배기가스 유동을 중앙으로 끌고 오는 효과가 어느 정도 존재하지만, 더욱 확실한 기능 수행을 위해 중앙에 커다란 유입공(1742a)을 포함한다. 이러한 구성에 의해 상기 경사부(1741)에서 소용돌이 치며 우회한 배기가스를 중앙측으로 균일하게 분배하여 세정 효율을 증대시킨다. 또한 수직으로 형성된 안내부(1742)는 이러한 분배효과가 더욱 효과적으로 발생할 수 있도록 배기가스의 유동을 가이드한다. 이러한 배기가스의 유동은 도 41에서 확인할 수 있다.
도 41 내지 44를 참고하면, 상기 다중분사수단(175)은 상기 분배수단(174)의 상측에 위치하며, 복수 개의 분사수단이 상하로 배열되어 있다.
도 42를 참고하면, 상기 다중분사수단(175)은 제1 분사수단(1751), 제2 분사수단(1752) 및 제3 분사수단(1753)을 포함할 수 있다.
도 43을 참고하면, 상기 제1 분사수단(1751)은 막대형의 분사몸체(1751a)와, 상기 분사몸체(1751a)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(1751b)와, 각 상기 분사대(1751b)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(1751c)를 포함할 수 있다.
상기 분사몸체(1751a)는 외부로부터 세정액을 공급하는 공급관으로, 하우징(171)의 내벽면(1711)에 결합되어 있다.
상기 분사대(1751b)는 상기 분사몸체(1751a)로부터 분지되어 더 넓은 공간에 세정액을 분사하기 위한 구성으로, 제2 분사수단(1752)의 분사대(1752b)와는 어긋나게 배치되어 배기가스와의 접촉면적을 최대화할 수 있다. 또한 배기가스의 사각지대를 없애 유해물질이 그대로 대기 중으로 방출되는 것을 저지할 수 있다.
상기 분사구(1751c)는 상기 분사대(1751b)의 일정 위치에 다수 개 형성되어 세정액과 압축공기의 혼합체를 분사한다.
도 44를 참고하면, 제2 분사수단(1752) 역시 마찬가지로 분사몸체(1752a), 분사대(1752b), 분사구(1752c)를 포함하되, 전술한 바와 마찬가지로 각 분사대는 어긋나게 배치된다. 이러한 구성에 의해 각 분사수단이 분사하는 세정액과 배기가스의 접촉면적이 최대가 되어 황산화물(SOx)의 중화반응 및 PM의 응집반응이 효과적으로 발생할 수 있다.
또한 상기 제1 분사수단(1751) 및 제2 분사수단(1752)은 엔진(E)이나 보일러(B) 등의 작동 상태에 따라 선택적으로 가동될 수 있다. 이때 상기 선택적 분사를 위해 제어부(1754)를 더 포함하여 엔진이나 보일러의 구동 상태에 따라 유연하게 대응하며 분사를 제어할 수 있다.
일반적으로 선박에 사용되는 엔진(E)은 선박이 가감속하거나 해저 시추를 위한 드릴을 가동하거나, 전력 시스템의 사용량이 증가하는 경우 등 그 가동률이 항시 변한다. 또한 보일러(B)도 날이 무더운 여름에는 거의 사용이 안 되는 반면, 날이 추운 겨울 같은 경우에는 선원들의 체온유지 및 화물의 온도 조절을 위해 많이 이용되는 등, 시간에 따라 가동량이 달라진다. 이렇게 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동 상태는 계속하여 변하는데, 이는 연료의 연소량이 변한다는 것을 의미한다. 그리고 연료의 연소량이 변하면 연소에 의해 발생하는 배기가스 또한 발생량을 달리한다. 이렇게 배기가스의 배출량이 달라지면 황산화물(SOx)과 PM 등의 유해물질의 양 역시 달라진다.
그러나 배기가스의 배출량이 줄어들어도 배출가스 처리장치(1b)의 세정액 분사량이 일정하다면 불필요한 세정액이 분사되고 있는 것이다. 세정액의 분사를 위해서는 펌프를 가동하여야 하는데 펌프는 전력으로 가동되는 것이기에, 불필요한 분사는 불필요한 전력의 낭비를 뜻한다. 또한 pH 8.3 정도의 약염기성인 해수(Sea Water)를 이용한 세정액을 분사하는 경우와 달리, 담수를 이용해 세정액을 만들 경우에는 알칼리성 첨가제를 넣어야 하는데, 불필요한 세정액이 분사되는 경우는 알칼리성 첨가제 또한 낭비되는 것이다. 따라서 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동상태에 따라 달라지는 배기가스의 배출량에 대응하여 세정액의 분사량 역시 조절할 필요성이 존재한다.
상기 배기가스 처리장치(1b)의 다중분사수단(175)는 상기 제1 분사수단(1751)과 제2 분사수단(1752)을 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동률에 따라 선택적으로 작동시켜 세정액을 분사하여 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다. 이러한 구성에 의해 배기가스 배출량이 적은 경우에는 일부 분사수단만 가동하여 세정액을 분사함으로써 펌프의 작동을 위한 전력의 낭비를 방지하고 알칼리성 첨가제를 절약할 수 있다.
또한 상기 다중분사수단(175)은 상기 제1 분사수단(1751) 및 제2 분사수단(1752) 상측에 제3 분사수단(1753)을 더 포함하여 배기가스 내 유해물질에 대한 효율적인 세정이 가능하다.
이때 상기 제1 분사수단(1751)과 제2 분사수단(1752)의 관계와 마찬가지로 제3 분사수단(1753)은 제2 분사수단(1752)과 엇갈려 배치하여 세정액과 배기가스의 접촉면적을 확대함에 따라 황산화물(SOx)의 중화반응과 PM의 응집작용을 보다 효과적으로 유도할 수 있다.
그리고 상기 제 3분사수단(1753) 역시 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동률에 따라 달라지는 배기가스의 배출량에 대응하여 선택적으로 작동하여 세정액을 공급하기 위한 펌프의 전력 낭비를 방지하고 알칼리성 첨가제를 절약할 수 있다.
상기 제1 분사수단(1751), 제2 분사수단(1752) 및 제3 분사수단(1753)은 해수 내지는 담수로 구성되는 세정액 뿐만 아니라 압축공기도 포함한 2류체를 분사하여 보다 빠르고 넓게 분사됨에 따라 멀리까지 도달하고, 이에 의해 황산화물(SOx)과 세정액의 접촉시간과 접촉면적을 증대시켜 중화반응이 원활히 발생할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한 압축공기에 의한 냉각작용도 보다 효과적으로 일어날 수 있다.
도 45 내지 52를 참고하면, 상기 수적분리수단(176)은 상기 다중분사수단(175) 상측에 위치하는데, 크게 두 가지 종류로 나뉜다.
도 45를 참고하면, 제1 타입은 세정액에 의해 세정되며 올라온 배기가스의 유동을 가이드하는 유도부(1761)와, 상기 유도부(1761)를 통해 상승된 배기가스의 나선 유동을 형성하는 하나 이상의 수평날개(1762a), 상기 날개(1762a)의 상/하부에서 배기가스의 유동을 막아 일정한 방향으로 흘러 보내는 마개(1764), 상기 수평날개(1762a)의 상측에서 차압을 방지하는 제1 음압방지수단(1763a)을 포함할 수 있다.
도 49를 참고하면, 제 2타입은 세정액에 의해 세정되며 올라온 배기가스의 유동을 가이드하는 유도부(1761)와, 상기 유도부(1761)를 통해 상승된 배기가스의 나선 유동을 형성하는 비틀림날개(1762b), 상기 비틀림날개(1762b)의 상측과 측면에서 차압을 방지하는 제2 음압방지수단(1763b)을 포함할 수 있다.
도 45, 46, 49 및 도 50을 참고하면, 두 타입의 공통된 구성인 상기 유도부(1761)는 위로 갈수록 좁아지는 하광상협 형상의 유도판(1761a)과, 상기 유도판(1761a)의 상측에서 위로 연장형성된 유도관(1761b)을 포함할 수 있다.
상기 유도판(1761a)은 바람직하게는 속이 빈 절두원추형의 형상으로, 상기 다중분사수단(175)을 거쳐 올라온 배기가스를 중앙으로 유도하는 기능을 가진다. 이때 새어나가는 배기가스 없이 모두 일측으로만 보내기 위해서 상기 하우징(171)의 단면과 상응하는 형상의 둘레를 가져 내벽면(1711)에 꼭 들어맞도록 기밀스럽게 구성할 수 있다.
상기 유도관(1761b)은 상기 유도판(1761a)의 상측에서 위로 연장형성되어 상기 유도판(1761a)에 의해 일측으로 유도된 배기가스를 위로 올려 보내는 통로의 기능을 가지는데, 이를 위해 속이 빈 원통형의 형상으로 구성될 수 있다.
도 46을 참고하면, 제1 타입의 상기 수평날개(1762a)는 후술할 하판(1764b) 위에 하나 이상 구비되는데, 일정한 곡률을 가지고 옆으로 누워있다. 또한 각 수평날개(1762a)는 그 사이에 배기가스가 지나갈 수 있도록 일정 간격을 유지한 채 이격되어 있다. 이러한 형상의 수평날개(1762a)에 의해 유도관(1761b)을 통해 상승된 배기가스가 측면으로 나선을 그리며 유동하는 반경류(radial flow)가 유도된다.
상기 다중분사수단(175)에서 분사된 세정액은 배기가스 속에 작은 수적 형태로 존재하는데, 여기에는 황산화물(SOx), PM 등의 유해물질이 다수 포함되어 있다. 따라서 배기가스와 같이 대기 중으로 방출되는 것을 방지해야 하는데, 이를 위해 상기 날개(1762)가 배기가스의 나선 유동을 형성하고, 이때 발생하는 원심력에 의해 상대적으로 무거운 수적이 외측으로 쏠려 내벽면(1711)에 모이게 됨으로써 배기가스와 수적의 분리가 이루어진다.
또한 모든 수평날개(1762a)는 정지된 정익(stator)으로 구성될 수 있는데, 압축기와 같이 회전할 경우 속도가 지나치게 빨라져 배기가스와 세정액의 접촉시간이 충분치 못해 세정 작업의 효율이 떨어지기 때문이다.
상기 마개(1764)는 상기 수평날개(1762a)의 상측과 하측을 각각 덮어 배기가스가 나선 유동을 형성하지 않은 채 상하로 빠져나가는 것을 방지하는 상판(1764a)과 하판(1764b)을 포함할 수 있다. 상기 상판(1764a)과 하판(1764b)은 상기 수평날개(1762a)가 원형으로 분포할 경우 원형판의 형상을 이룰 수 있다.
상기 날개(1762)에 의해 배기가스가 나선으로 흐르게 되면 원심력이 작용하여 유체가 내벽면(1711)으로 쏠리게 되고 중심은 상대적으로 압력이 낮아지게 된다. 이 경우 차압에 의해 나선형 유동이 제대로 형성되지 못하거나, 상측의 공기보다 압력이 낮아져 상승 운동에 방해가 될 수 있다. 따라서 나선 유동의 중심이 되는 곳에 질량을 배치하여 음압을 방지할 필요성이 존재한다.
따라서 상기 제1 음압방지수단(1763a)은 상기 수평날개(1762a)의 상측에 위치하여 배기가스의 나선 유동에 의한 차압을 방지하는데, 바람직하게는 상기 상판(1764a)의 위에서 원추형의 형상을 갖는다. 이에 의한 배기가스의 유동은 도 25에서 확인할 수 있다.
도 49 및 도 51을 참고하면, 상기 비틀림날개(1762b)는 유도관(1761b)의 외면을 따라 하나 이상 분포하는데, 상기 유도관(1761b)의 외면부터 시작하여 하우징(171)의 내벽면(1711)을 향해 방사상으로 일정 길이 연장된다. 이때 유도관(1761b)의 외면에 접하는 뿌리(root)면의 시위(chord)가 상기 유도관(1761b)의 축과 이루는 각도(stagger angle a); 와, 바깥(tip)면의 시위(chord)가 유도관(1761b)의 축과 이루는 각도(stagger angle b); 는 서로 달라 전체적으로 비틀린 형태로 구성될 수 있다. 일반적으로는 b가 a보다 크게 형성된다. 이렇게 뒤틀린 비틀림날개(1762b)는 상기 유도관(1761b)을 빠져나온 공기가 나선을 그리며 아래로 퍼져 나가는 사류(oblique flow)를 안내한다. 바람직하게는 root에서 tip으로 갈수록 엇갈림각도(stagger angle)가 지속적으로 커져 배기가스의 유동을 더욱 효과적으로 유도한다.
도 51을 참고하면, 상기 비틀림날개(1762b)는 위에서 봤을 때 날개와 날개 사이에 충분한 공간이 형성되도록 그 간격(pitch)이 이격되어 있는데, 바람직하게는 30도씩 간격을 둘 수 있다. 이에 의해 상기 유도관(1761b)을 빠져나온 배기가스의 압력손실을 최소화하며 나선 우회 유동을 만들 수 있다. 또한 모든 비틀림날개(1762b)는 정지된 정익(stator)으로 구성될 수 있는데, 압축기와 같이 회전할 경우 속도가 지나치게 빨라져 배기가스와 세정액의 접촉시간이 충분치 못해 세정 작업의 효율이 떨어지기 때문이다.
상기 제2 음압방지수단(1763b)은 유도관(1761b)을 통해 상승된 배기가스가 아래로 우회하며 빠져나갈 수 있도록 상기 비틀림날개(1762b)의 밑부분까지 연장형성되어 비틀림날개(1762b)와 유도관(1761b)을 모두 덮을 수 있다. 이에 의해 배기가스 속 유해물질을 포함한 세정액의 수적이 원심력에 의해 분리될 때 아래쪽으로도 힘을 받아 효과적인 분리가 가능하다. 상기 제2 음압방지수단(1763b)은 배기가스의 유동을 위해 속이 빈 통의 형태를 갖는데, 바람직하게는 원통형의 형상으로 차압을 효과적으로 방지한다. 혹은 상기 제2 음압방지수단(1763b)의 상측에 원추형의 제1 음압방지수단(1763a)을 더 포함할 수도 있다. 이러한 구성에 의한 배기가스의 나선 우회 유동은 도 52에서 더욱 상세한 확인이 가능하다.
도 53 및 54를 참고하면, 상기 수적포집수단(177)은 상기 수적분리수단(176)의 밑에서 배기가스로부터 분리된 수적을 포집하는 구성으로 상기 유도관(1761b)을 감싸며 하우징(171) 단면과 동일한 형상을 갖는 격판(1771), 상기 유도판과 동일한 구성이거나 혹은 그와 평행하게 전개되는 경사판(1772), 상기 경사판(1772)의 일측에서 밑으로 연장형성되는 낙하관(1773), 상기 낙하관(1773)의 하단부에 위치한 포집통(1774)을 포함할 수 있다.
상기 수적분리수단(176)은 배기가스 속 수적을 분리하기 위한 구성으로 원심력을 이용해 황산화물(SOx), PM 등의 유해물질을 포함한 세정액을 내벽면(1711) 측으로 편향시킨다. 상기 분리된 수적은 배기가스의 유동 영향을 받아 다시 상승하기 전에 밑으로 낙하시킬 수단이 필요한데, 동시에 상기 수적이 낙하하는 통로로 배기가스가 올라오는 것을 방지하여야 한다.
도 47, 51 및 53을 참고하면, 상기 격판(1771)은 그 둘레 부근에 다수의 관통공(1771a)을 포함하여 상기 수적분리수단(176)에서 분리된 수적을 낙하시킨다. 이때 상기 배기가스 처리장치(1b)가 선박에 설치된다면 선체의 롤링(rolling) 및 피칭(pitching)으로 인해 격판(1771)의 별도 경사 없이도 수적이 관통공(1771a)에 흘러들어갈 수 있다.
상기 경사판(1772)은 상기 격판(1771)의 관통공(1771a)에서 떨어진 수적이 외측으로 흘러내릴 수 있도록 소정의 경사를 유지하며 전개되는데, 바람직하게는 원추형상을 갖는다. 이렇게 외측으로 흘러내린 수적을 낙하시키기 위해 일측에 낙하공(1772a)을 하나 이상 포함하는데, 바람직하게는 90도마다 한 개씩 총 4개를 구비한다.
상기 낙하관(1773)은 상기 경사판(1772)의 일측에 형성된 낙하공(1772a)에서 아래로 길게 연장형성되어 수적을 하우징(171)의 하부로 낙하시킨다. 여러 형상이 있을 수 있으나 상기 낙하공(1772a)과 일치하는 단면을 가짐이 바람직한데, 도 29의 경우는 낙하공(1772a)이 삼각형으로 구성되므로 낙하관(1773) 역시 삼각기둥의 형상을 갖는다.
도 53 및 54를 참고하면, 상기 포집통(1774)은 상기 낙하관(1773)을 타고 하강한 수적을 포집하는 통으로써 상기 제3 분사수단(1753) 보다 밑에 있어 분사된 세정액이 항상 가득 차 있도록 구성한다. 또한 상기 낙하관(1773)이 포집통(1774) 내측까지 연장형성되어 상기 제3 분사수단(1753)으로부터 분사된 세정액에 완전히 잠기면 배기가스가 낙하관(1773)을 타고 상승하여 수적분리수단(176)을 거치지 않고 방출되는 것을 방지할 수 있다.
도 55 및 56을 참고하면, 상기 수적차단수단(178)은 제 1차단수단(1781)과 제2 차단수단(1782)을 포함할 수 있는데, 각각 상기 수적분리수단(176) 상측에 위치하며 배기가스로부터 분리된 수적 중 일부가 낙하하지 않고 배기가스의 유동의 영향을 받아 하우징(171)의 내벽면(1711)을 타고 올라오는 것을 차단하여 대기 중으로 유해물질을 포함한 수적이 방출되는 것을 방지한다.
상기 분사수단(173, 175)에서 분사된 해수 내지는 담수로 구성된 세정액은 황산화물(SOx)을 중화시키고 PM을 응집시키는 기능을 가지므로 배기가스 처리장치(1b)의 상부에 존재하는 세정액 수적은 배기가스에 들어있던 여러 유해물질을 포함하고 있다. 이러한 세정액의 수적을 세정된 배기가스와 함께 대기 중으로 방출시킨다면 배기가스 처리장치(1b) 자체가 무의미해지는바, 수적의 대기방출을 막아야 한다.
이를 위해 상기 수적분리수단(176)의 수평날개(1762a)가 세정액 수적을 포함한 배기가스의 나선형 흐름을 유도하여 원심력에 의해 상대적으로 무거운 액체인 수적을 하우징(171)의 내벽면(1711) 측으로 편향시킨다. 또는 상기 수적분리수단(176)의 경사날개(1762b)가 배기가스를 밑으로 우회시키며 나선 흐름을 유도하여 원심력에 의해 수적이 내벽면(1711) 측 아래로 쏠리게 된다. 그리고 상기 내벽면(1711) 측에 쏠린 세정액의 수적들은 중력의 작용에 의해 아래로 떨어지고, 상기 수적포집수단(177)에 의해 포집되어 하우징(171) 바닥측으로 낙하되며 대기 중으로의 방출이 저지된다.
그러나 상기 수적포집수단(177)에도 불구하고, 상기 수적분리수단(176)에 의해 분리된 세정액의 수적 일부가 하우징(171)의 내벽면(1711)에 쏠린 후에 낙하하지 않고 압력차에 의해 상승하는 배기가스 유동의 영향을 받아 하우징(171)의 상측으로 내벽면(1711)을 타고 올라가기도 한다. 이렇게 내벽면(1711)을 타고 상승하는 수적은 하우징(171)의 상측까지 올라가 대기 중으로 방출될 수도 있는바, 이를 차단하여 유해물질의 배출을 막아야 할 필요성이 존재한다.
도 55를 참고하면, 이를 위해 상기 내벽면(1711)은 상하로 곧게 전개되는 수직면(1711a) 외에, 상기 가스 유출부(1713) 부근에서 상기 수직면(1711a)으로부터 중앙으로 절곡되며 연장형성된 경사면(1711b)을 포함할 수 있다. 상기 경사면(1711b)에 의해 배기가스의 영향으로 수직면(1711a)을 따라 상승하던 수적을 어느 정도 차단할 수 있다. 그러나 배기가스는 경사면(1711b)을 만나면 그 경사를 따라 휘어 유동하게 되므로 배기가스의 영향을 받는 수적 역시 경사면(1711b)을 따라 올라가 대기 중으로 방출될 염려가 여전히 존재한다.
이를 방지하기 위해 상기 제1 차단수단(1781)은 상기 경사면(1711b)의 일측에서 아래로 연장형성된 차단벽(1781a)을 포함할 수 있다. 상기 차단벽(1781)은 가스 유출부(1713)의 경계를 따라 두꺼운 띠 형태로 분포하는데, 상기 가스 유출부(1713)가 원형일 경우 차단벽(1781a)은 중공의 원통 형상을 가진다. 이에 의해 내벽면(1711)을 따라 상승하던 수적이 경사면(1711b)을 거쳐 차단벽(1781a)을 따라 흘러내리고, 상기 차단벽(1781a)의 하단부에서 더 이상 타고 올라갈 면이 없기에 중력에 의해 아래로 떨어진다. 바람직하게는 상기 차단벽(1781)을 중력이 작용하는 방향으로 전개하여 차단 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 수적의 유동은 도 31에서 더욱 상세히 확인할 수 있다.
상기 제2 차단수단(1782)은 상기 제1 차단수단(1781) 밑에 위치하는데, 하방 경사면(1782b)과 또 다른 차단벽(1782a)을 포함할 수 있다.
상기 하방 경사면(1782b)은 상기 하우징(171)의 수직면(1711a)의 일측에서 소정의 각도를 가지고 중앙을 향해 절곡 되는데, 수직면(1711a)을 타고 상승하는 수적을 차단벽(1782a)으로 유도하는 기능을 가진다. 이때 수적의 원활한 유도를 위해 상기 각도를 90도보다 크게 형성하여 경사면이 밑으로 기울도록 형성함이 바람직하다.
상기 차단벽(1782a)은 상기 하방 경사면(1782b)의 끝에서 아래로 연장형성되는데, 바람직하게는 중력이 작용하는 방향으로 전개된다. 상기 하방 경사면(1782b)을 타고 내려오던 수적이 차단벽(1782a)을 만나 수직으로 하강하게 되고, 차단벽(1782a)의 끝에서 더 이상 타고 흐를 면을 상실하여 중력에 의해 아래로 낙하하게 된다.
상기 두 차단수단(1781, 1782)에 의해 황산화물(SOx), PM 등의 유해물질을 포함하는 세정액의 수적이 청정가스와 함께 대기 중으로 방출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 서술한 구성을 바탕으로, 엔진이나 보일러 등에서 연소로 인해 발생한 배기가스가 상기 배기가스 처리장치(1b)를 통과하며 황산화물(SOx), 입자성 물질(PM) 등의 유해물질을 제거하여 청정가스로 변환되는 과정을 도 27 및 28을 참고하여 설명하겠다.
도 27 및 28을 참고하면, 배기가스는 가스 유입부(1712)를 통해 하우징(171) 내부로 들어온다. 가스 유입관(1712a)의 상측에서 확산수단(172)을 만나 사방으로 퍼지게 되고, 곧 이어 분사수단(173)에서 분사된 세정액과 압축공기의 혼합체에 의해 배기가스 속 PM이 응집된다. 이 때 상기 확산수단(172)에 의해 배기가스는 내벽면(1712) 쪽으로 편향된 유동을 형성하는데, 분배수단(174)에 통과하며 다시 중앙으로 고르게 분배된다. 하우징(171) 단면 전역에 고르게 분배된 배기가스는 다중분사수단(175)에서 분사된 세정액에 의해 황산화물(SOx)의 중화 및 PM의 응집이 일어나고, 수적분리수단(176)에 의해 형성된 나선형유동은 원심력을 이용하여 수적을 외측으로 분리해낸다. 분리된 수적은 수적포집수단(177)에 의해 낙하하고, 배기가스는 나선형으로 돌며 계속 상승한다. 그러나 배기가스 유동의 영향으로 낙하하지 못하고 내벽면(1711)을 따라 상승하는 일부 수적은 차단수단(178)에 의해 가로막혀 낙하되어 유해물질의 대기 방출이 저지된다.
상기 서술한 구성과 과정을 통해 배기가스는 황산화물(SOx), 입자성 물질(PM) 등의 유해물질을 분리하고 청정가스가 되어 대기 중으로 방출된다.
이하에서는 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거방법에 관하여 살펴본다.
도 57에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법의 순서도가 도시되어 있다. 이를 참조하면, 상기 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법은 레벨측정단계(S1), 유량조절단계(S2)를 포함한다.
상기 레벨측정단계(S1)는 레벨측정부(4)가 연소에 의해 생성된 배기가스가 유입되고 상기 배기가스에 세정액을 분사하여 상기 배기가스 내의 유해가스를 제거하고 분사된 세정액을 배출하는 배기가스 처리장치(1)에서 배출되는 세정액 내에 기체상태로 남아 있는 유해가스를 제거하고 기체상태의 유해가스가 제거된 세정액을 배출하는 유해가스 제거부(3) 내의 세정액 레벨을 측정하는 단계이다.
상기 레벨측정부(4)를 비롯하여 상기 배기가스 처리장치(1), 상기 유해가스 제거부(3)는 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템에서 설명한 바와 같다.
상기 레벨측정단계(S1)는 상기 레벨측정부(4)가 상기 유해가스 제거부(3) 내의 압력을 근거로 상기 유해가스 제거부(3) 내의 세정액 레벨을 측정하는 방식으로 수행될 수 있는데, 이 경우 상기 레벨측정부(4)는 상기 유해가스 제거부(3)의 내부의 세정액의 레벨 변화에 따른 압력 변화를 감지하는 압력센서 즉, 트랜스듀서(transducer)와 상기 트랜스듀서에서 전달된 전기신호를 증폭하는 앰플리파이어(amplifier)와 상기 앰플리파이어와 상기 트랜스듀서를 연결하는 커넥터 등을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 레벨측정부(4)는 압력 측정 방식으로 제한되는 것은 아니며 초음파 측정 등 다른 방식이 적용될 수 있다.
상기 유량조절단계(S2)는 유량조절부(5)가 상기 레벨측정부(4)의 측정 결과에 기초하여 상기 유해가스 제거부(3)의 세정액 배출유량을 조절하는 단계이다. 상기 유량조절부(5) 역시 본 발명의 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템에서 설명한 바와 같다.
상기 유량조절단계(S2)는 상기 유량조절부(5)가 상기 유해가스 제거부(3) 내의 세정액 레벨이 사전에 설정된 범위 내에 있도록 세정액 배출유량을 실시간 조절하는 방식으로 수행되는 것이 바람직하다. 이러한 방식을 통해 상기 유해가스 제거부(3) 내에 머무르는 세정액의 레벨을 유해가스 제거에 적절한 수준으로 유지할 수 있기 때문이다.
이를 위해 상기 유량조절부(5)는 상기 레벨측정부(4)와 회로적으로 연결되거나 유무선 통신을 통해 연결된 제어부와 상기 제어부의 제어를 받아 상기 유해가스 제거부(3)의 배출유량을 조절하는 조절수단 등을 포함할 수 있고, 상기 조절수단으로는 스로틀밸브(throtle valve)가 적용될 수도 있다.
도 58에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법의 순서도가 도시되어 있다. 도 58을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법은 상기 레벨측정단계(S1)와 상기 유량조절단계(S2) 외에 레벨판단단계(S3) 및 조치단계(S4)를 더 포함하고 있다.
상기 레벨판단단계(S3)는 상기 유량조절단계(S2) 후 또는 상기 유량조절단계(S2)와 동시에, 레벨판단부(6)가 상기 유해가스 제거부(3)로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치(1)에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달하였는지 판정하는 단계이다.
상기 레벨측정단계(S1) 및 상기 유량조절단계(S2)를 통해 상기 유해가스 제거부(3)의 세정액 배출유량이 적절히 조절되므로 상기 배기가스 처리장치(1) 내의 세정액 레벨도 적정수준으로 유지되는 것이 일반적이다. 그러나 상기 레벨측정단계(S1) 및 상기 유량조절단계(S2)에서 상기 유해가스 제거부(3), 상기 레벨측정부(4) 및 상기 유량조절부(5) 중 하나 이상의 고장 등으로 인해 상기 유해가스 제거부(3)를 통해 세정액 배출이 원활히 이루어지지 못하고, 이에 따라 상기 세정액의 수위가 상기 배기가스 처리장치(1) 내부의 임계레벨을 넘어서게 될 경우 상기 배기가스 처리장치(1)의 내구성이나 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 상기 레벨판단단계(S3)는 이러한 문제를 방지하기 위한 것이다.
상기 레벨판단단계(S3)에서 상기 레벨판단부(6)는 상기 유해가스 제거부(3)로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치(1)에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달하였는지 판정하는 역할을 수행하며, 상기 레벨판단부(6)는 상기 배기가스 처리장치(1) 내의 세정액 레벨을 측정할 수 있는 위치에 설치되어 일정 수위를 넘어선 경우 이를 알려주는 레벨스위치 등을 포함할 수 있다.
상기 조치단계(S4)는 조치부(7)가 상기 레벨판단부(6)의 판정결과 상기 유해가스 제거부(3)로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치(1)에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달한 경우 위험경고의 생성 및 상기 배기가스 처리장치(1)의 세정액 분사 중지제어 중 어느 하나 이상을 수행하는 단계이다.
상기 조치단계(S4)는 상기 조치부(7)가 상기 위험경고를 시각적, 청각적 수단을 통해 발생시키거나, 상기 배기가스 처리장치(1)의 세정액 분사 중지를 위해 상기 배기가스 처리장치(1)의 가동을 전면적으로 중단시키는 방식 등으로 수행될 수 있다. 상기 조치부(7)는 상기 레벨판단부(6)와 회로적으로 연결되거나 유무선 통신을 통해 연결되어 경고의 생성이나 상기 배기가스 처리장치를 제어하는 제어부 등을 포함할 수 있다. 상기 조치단계(S4)를 통하여 상기 세정액의 역류로 인한 상기 배기가스 처리장치(1)의 내구성 악화나 고장 등을 방지할 수 있게 된다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1, 1a, 1b: 배기가스 처리장치
2: 세정액 공급부
3: 유해가스 제거부
4: 레벨측정부
5: 유량조절부
6: 레벨판단부
7: 조치부
11: 전처리기
111: 전처리기 하우징
1111: 내벽 1112: 배기가스 유입부
1113: 전처리가스 유출부 1114: 세정액 유입부
1115: 세정액 유출부
112: 제1 전처리분사수단 113: 교반수단
114: 제2 전처리분사수단
12: 연결부
13: 후처리기
131: 후처리기 하우징
1311: 내벽 1312: 전처리가스 유입부
1313: 후처리가스 유출부 1314: 세정액 유입부
1315: 세정액 유출부
132: 확산수단 133: 패킹
134: 패킹지지수단 135: 제1 후처리분사수단
136: 제2 후처리분사수단 137: 기수분리수단
138: 세척수단 139: 수적차단수단
171: 하우징
1711: 내벽면 1712: 가스 유입부
1713: 가스 유출부 1714: 세정액 유입부
1712a: 가스 유입관 1712b: 가스 유입부
1711a: 수직면 1711b: 경사면
1715: 세정액 유출부
172: 확산수단
1721: 가스확산기 1722: 배출로
1721b: 외측면 1721d: 차단부
1721d-1: 제1 면 1721d-2: 제2 면
1722a: 배출구
173: 분사수단 1731: 측방분사수단
174: 분배수단 1741: 경사부
1742: 안내부
174a: 관통공 1742a: 유입공
175: 다중분사수단 176: 수적분리수단
1761: 유도부 1762: 날개
1763: 음압방지수단 1764: 마개
177: 수적포집수단
1771: 격판 1772: 경사판
1773: 낙하관 1774: 포집통
1771a: 관통공 1772a: 낙하공
178: 수적차단수단
1781a: 차단벽 1782a: 차단벽
1782b: 하방 경사면

Claims (25)

  1. 연소에 의해 생성된 배기가스가 유입되고 상기 배기가스에 세정액을 분사하여 상기 배기가스 내의 유해가스를 제거하고 분사된 세정액을 배출하는 배기가스 처리장치와,
    상기 배기가스 처리장치와 연결되어 상기 배기가스 처리장치에서 배출되는 세정액 내에 기체상태로 남아 있는 유해가스를 제거하기 위해 세정액을 저류하는 유해가스 제거부와,
    상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨을 측정하는 레벨측정부와,
    상기 레벨측정부의 측정 결과에 기초하여 상기 유해가스 제거부의 세정액 배출유량을 조절하는 유량조절부를 포함하고,
    상기 유해가스 제거부는 일단이 상기 배기가스 처리장치의 세정액 유출부와 연통되고, 타단이 상기 유량조절부와 연결된 도관을 포함하며,
    상기 레벨측정부는 상기 유해가스 제거부에 설치되어 상기 도관 내의 압력을 근거로 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨을 측정하고,
    상기 유량조절부는 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨이 사전에 설정된 범위 내에 있도록 세정액 배출유량을 실시간 조절하고,
    상기 배기가스 처리장치로부터 배출되는 세정액을 재순환시키지 않고 외부로 배출시키는 오픈 모드(open mode)로 운전되는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달하였는지 판정하는 레벨판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 레벨판단부의 판정결과 상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달한 경우 위험경고의 생성 및 상기 배기가스 처리장치의 세정액 분사 중지제어 중 어느 하나 이상을 수행하는 조치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 레벨판단부는 상기 배기가스 처리장치의 세정액 유출부와 연통되어 배치된 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템은 선박에 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유해가스는 황산화물(SOx)이고, 상기 세정액은 해수 또는 알칼리 첨가제가 포함된 담수인 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  10. 제1항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는,
    연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기와, 상기 전처리기에 의해 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스 내의 유해물질을 추가적으로 제거하되 상기 유해가스 제거부와 연결된 후처리기를 포함하고,
    상기 전처리기는,
    상기 배기가스가 유입되는 배기가스 유입부와 상기 전처리기에서 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스가 유출되는 전처리가스 유출부를 가지며, 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 형성하는 전처리기 하우징과, 상기 유동경로 상의 배기가스가 곡선형으로 유동하도록 만들어주는 교반수단과, 상기 배기가스 유입부와 상기 교반수단 사이에 배치되어 상기 배기가스 유입부를 통해 유입된 배기가스에 세정액을 분사하는 제1 전처리분사수단과, 상기 교반수단과 상기 전처리가스 유출부 사이에 배치되어 상기 교반수단을 거쳐 상기 유동경로를 곡선형으로 진행하는 배기가스에 세정액을 분사하는 제2 전처리분사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 후처리기는,
    상기 전처리가스가 유입되는 전처리가스 유입부와 상기 후처리기에 의해 유해물질이 추가적으로 제거된 후처리가스가 유출되는 후처리가스 유출부를 가지며, 내부에 상기 전처리가스의 유동경로를 형성하는 후처리기 하우징과,
    상기 후처리기 하우징의 내벽을 통해 상승하여 상기 후처리가스 유출부로 유출되는 수적을 차단하는 수적차단수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 후처리기는 상기 수적차단수단의 하부에,
    상기 전처리가스의 유동경로 상에 배치되어 상기 전처리가스를 향해 세정액을 분사하는 제1 후처리분사수단과,
    상기 전처리가스의 유동경로 상에 배치되어 상기 전처리가스를 향해 세정액을 분사하되 상기 제1 후처리분사수단과 독립적으로 작동하는 제2 후처리분사수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 후처리기는,
    상기 후처리기 하우징 내부 중 상기 제1 후처리분사수단 및 상기 제2 후처리분사수단의 하부에 배치된 패킹과,
    상기 패킹을 하부에서 지지하여주되 상기 패킹의 하부에서 상기 전처리가스를 확산시켜주는 확산기능을 가진 패킹지지수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 후처리기는 상기 전처리가스 유입부에 인접 배치되어 상기 전처리가스 유입부를 통해 유입되는 전처리가스를 확산시켜주는 확산수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  15. 제1항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 확산수단을 포함하고,
    상기 확산수단은 상광하협 형상의 가스확산기를 포함하여 상기 배기가스 유입부를 통해 유입된 배기가스가 하우징 내에 널리 분산되어 효율적인 세정작업이 가능하고 낙하하는 세정액에 의한 압력손실과 확산기 자체에 의한 압력손실을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 확산수단 상측에 세정액 분사수단을 더 포함하고,
    상기 분사수단은 세정액을 측면으로 분사하는 측방분사수단을 포함하여 상기 확산수단에서 분산된 배기가스와 세정액의 접촉면적을 넓혀 작업 효율을 향상시키면서도 하우징의 높이를 줄여 공간활용성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 분사수단 상측에 분배수단을 더 포함하고,
    상기 분배수단은 작은 관통공을 여러 개 포함하는 메쉬구조로 형성하고, 상부로 갈수록 확경되는 상광하협 형상의 경사부를 포함하며, 상기 경사부의 하측에 커다란 유입공을 형성함으로써 내벽면쪽으로 편향된 배기가스의 흐름을 고르게 분배시켜 처리 효율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 분배수단의 상측에 제1 분사수단, 제2 분사수단 및 제3 분사수단을 갖는 다중분사수단을 포함하고,
    상기 제1 분사수단, 제2 분사수단 및 제3 분사수단은 상하로 엇갈려 배치되어 배기가스와 접촉면적을 확대하며, 엔진 또는 보일러의 부하에 따라 선택적으로 가동되어 효율적 운용이 가능한 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 다중분사수단 상측에 수적분리수단을 포함하며,
    상기 수적분리수단은 그 중심에 배기가스가 들어오는 유도부와 상기 유도부의 상측에 형성된 날개를 하나 이상 포함하여 상기 유도부에서 나온 배기가스의 나선형 흐름이 유도되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단에 의해 분리된 수적을 포집하는 수적포집수단을 포함하여 유해물질의 대기 방출을 방지하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단 상측에 하우징의 경사면을 타고 상승하는 수적을 차단하는 수적차단수단을 포함하고,
    상기 수적차단수단은 상기 경사면의 일측에서 밑으로 연장형성되는 차단벽을 포함하여 내측벽을 타고 상승하던 수적을 효과적으로 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 시스템.
  22. 제1항의 배기가스 처리 시스템을 이용하여,
    레벨측정부가 연소에 의해 생성된 배기가스가 유입되고 상기 배기가스에 세정액을 분사하여 상기 배기가스 내의 유해가스를 제거하고 분사된 세정액을 배출하는 배기가스 처리장치에서 배출되는 세정액 내에 기체상태로 남아 있는 유해가스를 제거하고 기체상태의 유해가스가 제거된 세정액을 배출하는 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨을 측정하는 레벨측정단계와,
    유량조절부가 상기 레벨측정부의 측정 결과에 기초하여 상기 유해가스 제거부의 세정액 배출유량을 조절하는 유량조절단계를 포함하고,
    상기 유량조절단계는 상기 유량조절부가 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨이 사전에 설정된 범위 내에 있도록 세정액 배출유량을 실시간 조절하는 방식으로 수행되고,
    상기 유해가스 제거부는 일단이 상기 배기가스 처리장치의 세정액 유출부와 연통되고, 타단이 상기 유량조절부와 연결된 도관을 포함하며,
    상기 레벨측정부는 상기 유해가스 제거부에 설치되어 상기 도관 내의 압력을 근거로 상기 유해가스 제거부 내의 세정액 레벨을 측정하고,
    상기 배기가스 처리 시스템은 상기 배기가스 처리장치로부터 배출되는 세정액을 재순환시키지 않고 외부로 배출시키는 오픈 모드(open mode)로 운전되는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법.
  23. 삭제
  24. 제22항에 있어서,
    상기 유량조절단계 후 또는 상기 유량조절단계와 동시에, 레벨판단부가 상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달하였는지 판정하는 레벨판단단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    조치부가 상기 레벨판단부의 판정결과 상기 유해가스 제거부로 이동하기 위하여 상기 배기가스 처리장치에 머무르고 있는 세정액의 레벨이 사전에 설정된 임계레벨에 도달한 경우 위험경고의 생성 및 상기 배기가스 처리장치의 세정액 분사 중지제어 중 어느 하나 이상을 수행하는 조치단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치의 배출 세정액 내의 유해가스 제거 방법.
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