KR102025976B1 - 수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법에 관한 것으로, 이격배열되는 다수의 수막을 형성한 후 수막에 고전압을 인가하여 수막들 사이로 통과하는 하전된 유해가스를 포집할 수 있는 수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법인 것을 특징으로 한다.

Description

수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법{WATER SPRAY TYPE SCRUBBER AND PRECIPITATION METHOD OF USING THE SAME}
본 발명은 수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고전압이 인가되는 이격된 수막들 사이로 하전된 유해가스를 통과시켜 유해가스를 포집할 수 있는 수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 대규모 소각장 및 연소설비에서 방출되는 유해대기오염물질인 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 등을 포함하는 유해성 가스를 처리하는 설비에 있어서, 질소산화물은 선택적 촉매환원법(SCR)으로 처리하며, 황산화물은 전기집진기로 입자상 물질을 처리한 후 배연탈황법(FGD)으로 처리하는 것이 널리 상용화되었다.
그러나 선택적 촉매환원법(SCR)과 배연탈황법(FGD)은 대량의 유해가스가 성격이 전혀 다른 탈진 및 탈황의 두 공정을 순차적으로 거치면서 유해가스에 포함된 오염물질이 처리됨에 따라 초기 투자비 및 운전비가 상승되게 되고, 탈진 및 탈황 공정의 최적 공정결합이 요구되었다. 이에 따라 유해가스를 중화시켜 처리하는 스크러버가 제안되었고, 분무되는 중화제의 액적과 유해가스 간의 접촉면적 및 시간을 증가시키도록 패킹 스크러버로 개선되었다.
도 1은 종래 습식 패킹 스크러버의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 유입단으로 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx), 염화수소(HCl), 플루오르화수소(HF), 암모니아(NH3) 등이 포함된 유해가스를 본체(100) 내로 유입시킨다.
유입된 유해가스는 패킹볼(121)이 위치하는 영역(120)을 통과하면서 상부의 스프레이 챔버(140)에서 뿌려지는 중화용 가스에 의해 수산화나트륨(NaOH) 또는 황산(HSO4) 등으로 중화처리된 후 미스트 제거 영역(150)을 통과하여 외부로 배출된다. 또한, 생성된 수산화암모늄 또는 황산암모늄은 패킹볼이 위치하는 영역(120)의 하부에 위치하는 처리영역(130)으로 낙하하여 처리된다.
그러나 이와 같은 종래 습식 패킹 스크러버는 패킹에 의한 압력손실이 매우 크게 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 가스처리 효율을 크게 하기 위해서는 수직방향 또는 수평방향으로 장치가 커져야 하나, 이는 높은 압력손실을 유발하는 문제점이 있었다.
아울러, 이와 같은 습식 패킹 스크러버는 1㎛ 이하의 초미세먼지에 대한 집진효율이 매우 낮은 문제점이 있었다.
1. 대한민국 등록특허 제10-1334935호(2013.11.29.) "비금속 집진판을 이용한 유해가스 처리장치"
본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압력손실과 상관없이 유해가스를 포집할 수 있는 수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이격된 수막들 사이에 형성되는 전기장에 의해 하전된 유해가스가 통과하면서 포집될 수 있는 수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이격된 수막들 사이에 형성되는 전기장에 의해 하전된 유해가스가 통과하면서 포집될 수 있어 가스 흡수와 함께 미세입자까지 포집가능한 수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제는, 본 발명에 따라, 유해가스가 유입 및 배출되도록 마련되는 챔버; 상기 챔버 내에서 상호 이격되는 시트형상의 수막들을 형성하며, 접지극이 되도록 연결되는 집진부; 및, 상기 시트형상의 수막들의 사이에 이격되도록 위치하며, 인가되는 고전압에 의해 방전되는 방전부;를 포함하며, 상기 유해가스는 상기 시트형상의 수막들 사이를 통과하면서 상기 방전부의 방전에 의해 하전되어 상기 방전부와 상기 시트형상의 수막들 사이에 형성되는 전기장을 따라 이동하여 상기 시트형상의 수막들에 포집되는 수막형 스크러버에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 집진부는, 상기 유해가스의 흐름방향과 교차하는 방향으로 배치되며, 외부로부터 유체를 공급받도록 설치되는 유체공급부재; 및, 상기 유체공급부재의 길이방향을 따라 이격배열되며, 상기 시트형상의 수막들을 형성하는 다수 개의 슬릿 노즐;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 시트형상의 수막들은 판면이 상기 유해가스의 흐름방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 챔버는 오존이 공급되도록 설치될 수 있다. 아울러, 상기 방전부는 패널 형상으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 방전부의 판면은 마주보는 수막의 판면과 평행하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 방전부는, 중앙부가 빈 패널형상의 방전프레임; 및, 상기 방전프레임 내측의 일 단으로부터 타 단을 연결하며, 일 방향으로 이격배열되는 다수 개의 연결프레임;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결프레임은 상기 유해가스의 흐름방향과 교차하는 방향으로 이격배열될 수 있다. 여기서, 상기 연결프레임은 와이어일 수 있다.
또한, 상기 연결프레임의 외측으로 돌출형성되며, 상기 연결프레임의 길이방향을 따라 이격배열되는 다수 개의 방전 핀을 더 포함할 수 있다.
상술한 수막형 스크러버를 이용한 집진 방법은, 챔버 내에 접지극으로 연결되는 시트형상의 수막들이 형성되고, 상기 시트형상의 수막들 사이에서 인가되는 고전압에 의해 방전되는 방전부가 설치된 상태에서 상기 챔버 내로 유해가스가 유입되어, 시트형상의 수막들 사이로 상기 유해가스가 통과하면서 상기 유해가스가 하전되는 단계; 및, 하전된 유해가스가 상기 방전부와 상기 시트형상의 수막들 사이에 형성되는 전기장을 따라 이동하여 상기 시트형상의 수막들에 포집되는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 챔버에는 오존을 더 공급할 수 있다.
본 발명에 따르면, 압력손실과 상관없이 유해가스를 포집할 수 있는 수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법이 제공된다.
또한, 이격된 수막들 사이에 형성되는 전기장에 의해 하전된 유해가스가 통과하면서 포집될 수 있는 수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법이 제공된다.
또한, 이격된 수막들 사이에 형성되는 전기장에 의해 하전된 유해가스가 통과하면서 포집될 수 있어 가스 흡수와 함께 미세입자까지 포집가능한 수막형 스크러버 및 이를 이용한 집진 방법이 제공된다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수막형 스크러버의 개략도,
도 3은 도 2의 부분확대도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 수막형 스크러버의 작동상태도,
도 5는 제1실시예의 제1변형예에 따른 방전부의 개략도
도 6은 제1실시예의 제2변형예에 따른 방전부의 개략도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 수막형 스크러버에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수막형 스크러버의 개략도이고, 도 3은 도 2의 부분확대도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 수막형 스크러버는 챔버(1), 방전부(10), 집진부(20) 및 고전압 인가부를 포함하여 구성된다.
상기 챔버(1)는 유해가스가 유입 및 배출되도록 마련되며, 선택적으로 오존을 내부로 공급할 수 있는 오존 공급부(미도시)가 형성될 수도 있다.
여기서, 유해가스는 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx), 염화수소(HCl), 플루오르화수소(HF), 암모니아(NH3) 등이 포함되어 있다.
오존이 공급되는 경우에는 NO + 03 → NO2 + O2 와 같이 비수용성이 수용성으로 산화되는 효과가 발생한다.
상기 방전부(10)는 고전압 인가부에 의해 고전압이 인가되어 방전되어 유입되는 유해가스를 하전시키는 부재로서, 패널 형상으로 마련되어 시트 형상의 수막들 사이에 위치하도록 설치된다. 이때, 방전부(10)의 판면은 마주보는 수막의 판면과 평행하도록 설치된다.
상기 방전부(10)에 고전압 인가시, 방전부(10)는 고전압 방전되어 유해가스를 하전시키고, 방전부(10)와 시트형상의 수막들 사이에는 전기장이 형성된다.
상기 집진부(20)는 접지극이 되도록 연결되며, 유체공급부재(21)와 다수 개의 슬릿 노즐(22)을 포함하여 구성된다.
상기 유체공급부재(21)는 챔버(1) 내에서 유해가스의 흐름방향과 교차하는 방향으로 배치되며, 중공관 또는 중공튜브로 마련되어 외부로부터 유체를 공급받도록 설치된다.
상기 슬릿 노즐(22)은 유체공급부재(21)의 길이방향을 따라 이격배열되며, 유체공급부재(21)로부터 공급되는 유체를 분사하여 시트형상의 수막들을 형성한다. 공급되는 유체는 물 등으로 마련될 수 있다.
이때, 시트형상의 수막들은 판면이 상기 유해가스의 흐름방향을 따라 형성되고, 각 시트형상의 수막의 간격은 1㎜ ~ 7㎜일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제1실시예에 따른 수막형 스크러버를 이용한 집진 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 수막형 스크러버의 작동상태도이다.
먼저, 챔버(1) 내로 유해가스가 유입되면, 유해가스는 시트 형상의 수막들 사이로 유해가스가 통과하면서 고전압에 의해 방전되는 방전부(10)에 의해 하전된다.
그리고, 도 4에서와 같이, 하전된 유해가스가 방전부(10)와 시트형상의 수막들 사이에 형성되는 전기장을 따라 이동하여 시트형상의 수막들에 포집된다. 이와 같은 방법으로 하전된 유해가스 성분을 모두 포집할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제1실시예의 변형예로서, 방전부의 구성이 변경될 수 있다. 도 5는 제1실시예의 제1변형예에 따른 방전부의 개략도이다. 도 5를 참조하면, 제1변형예에 따른 방전부(10A)는 방전프레임(11)과 연결프레임(12)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 방전프레임(11)은 중앙부가 빈 패널형상으로 마련되고, 상기 연결프레임(12)은 와이어로 마련되어 방전프레임(11) 내측의 일 단으로부터 타 단을 연결하며, 일 방향으로 이격배열되도록 설치된다. 이와 같은 형상은 제1실시예의 패널형상과 비교하여 하전효율이 상승할 수 있다.
도 6은 제1실시예의 제2변형예에 따른 방전부의 개략도이다. 도 6을 참조하면, 제2변형예에 따른 방전부(10B)는 방전프레임(11)과 연결프레임(12) 및 방전 핀(13)을 포함하여 구성된다.
상기 방전프레임(11)과 상기 연결프레임(12)은 제1변형예와 동일할 수 있으며, 상기 방전 핀(13)은 연결프레임(12)의 외측으로 돌출형성되며, 연결프레임(12)의 길이방향을 따라 이격배열된다. 이와 같은 형상은 제1실시예의 패널형상과 비교하여 방전 핀(13)을 통해 방전효율이 더 상승할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
1 : 챔버 10 : 방전부
11 : 방전프레임 12 : 연결프레임
13 : 방전 핀 20 : 집진부
21 : 유체공급부재 22 : 슬릿 노즐
23 : 고전압 인가부

Claims (12)

  1. 유해가스가 유입 및 배출되도록 마련되는 챔버;
    상기 챔버 내에서 상호 이격되는 시트형상의 수막들을 형성하는 다수 개의 슬릿 노즐을 포함하며, 상기 슬릿 노즐을 통해 상기 수막들이 접지극이 되도록 연결되는 집진부; 및,
    상기 시트형상의 수막들의 사이에 이격되도록 위치하며, 인가되는 고전압에 의해 방전되는 방전부;를 포함하며,
    상기 유해가스는 상기 시트형상의 수막들 사이를 통과하면서 상기 방전부의 방전에 의해 하전되어 상기 방전부와 상기 시트형상의 수막들 사이에 형성되는 전기장을 따라 이동하여 상기 시트형상의 수막들에 포집되는 수막형 스크러버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집진부는,
    상기 유해가스의 흐름방향과 교차하는 방향으로 배치되며, 외부로부터 유체를 공급받도록 설치되는 유체공급부재를 포함하고,
    상기 다수개의 슬릿 노즐은 상기 유체공급부재의 길이방향을 따라 이격배열되는 수막형 스크러버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시트형상의 수막들은 판면이 상기 유해가스의 흐름방향을 따라 형성되는 수막형 스크러버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 오존이 공급되도록 설치되는 수막형 스크러버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방전부는 패널 형상으로 마련되는 수막형 스크러버.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 방전부의 판면은 마주보는 수막의 판면과 평행하도록 설치되는 수막형 스크러버.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방전부는,
    중앙부가 빈 패널형상의 방전프레임; 및,
    상기 방전프레임 내측의 일 단으로부터 타 단을 연결하며, 일 방향으로 이격배열되는 다수 개의 연결프레임;을 포함하는 수막형 스크러버.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결프레임은 상기 유해가스의 흐름방향과 교차하는 방향으로 이격배열되는 수막형 스크러버.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 연결프레임은 와이어인 수막형 스크러버.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 연결프레임의 외측으로 돌출형성되며, 상기 연결프레임의 길이방향을 따라 이격배열되는 다수 개의 방전 핀을 더 포함하는 수막형 스크러버.
  11. 챔버 내에 다수 개의 슬릿 노즐을 이용하여 상기 슬릿 노즐을 통해 접지극으로 연결되는 시트형상의 수막들이 상호 이격되도록 형성되고, 상기 시트형상의 수막들 사이에서 인가되는 고전압에 의해 방전되는 방전부가 설치된 상태에서 상기 챔버 내로 유해가스가 유입되어, 시트형상의 수막들 사이로 상기 유해가스가 통과하면서 상기 유해가스가 하전되는 단계; 및,
    하전된 유해가스가 상기 방전부와 상기 시트형상의 수막들 사이에 형성되는 전기장을 따라 이동하여 상기 시트형상의 수막들에 포집되는 단계;를 포함하는 수막형 스크러버를 이용한 집진방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 챔버에는 오존을 더 공급하는 수막형 스크러버를 이용한 집진방법.
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