KR102048538B1

KR102048538B1 - 습식배연 탈황장치

Info

Publication number: KR102048538B1
Application number: KR1020180009420A
Authority: KR
Inventors: 구자형; 나상건
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2019-11-25
Also published as: KR20190090568A

Abstract

본 발명은 흡수탱크 내 흡수용액의 국부적인 산화도에 따라, 즉, 상기 흡수탱크 내 복수의 영역에서의 흡수용액의 ORP값과 기준 ORP값의 비교를 통해 ORP값이 상대적으로 낮은 영역으로 산소 함유 가스가 공급되도록 산소공급관의 위치를 조절할 수 있어, 산화를 위한 산소 함유 가스를 효과적으로 공급할 수 있다.

Description

습식배연 탈황장치{WET FLUE GAS DESULFURIZATION APPARATUS}

본 발명은 습식배연 탈황장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡수탱크 내 흡수용액의 국부적인 산화도에 따라 산화를 위한 산소 함유 가스를 효과적으로 공급할 수 있는 습식배연 탈황장치에 관한 것이다.

황을 함유한 연료가 연소될 때, 황은 재에 붙은 것을 제외하고 이산화황(SO2)의 형태로 대기로 방출된다. 이러한 이산화황은 대기오염을 유발하며 지구상에 산성비를 내리게 하여 인체 및 동물 뿐만 아니라 환경에 상당히 해로운 영향을 미친다.

이를 위해, 환경보호 차원에서 대규모의 소각 시설 및 발전소에는 통상적으로 배기가스 탈황장치가 설치되어 왔는데, 그들 중 대부분은 습식배연 탈황장치이다.

습식 탈황 공정에 있어서, 배기 가스는 석회와 같은 알칼리를 함유한 흡수 유체와 기체-액체 접촉(gas-liquid contact)하게되고, 그에 따라 이산화황이 배기 가스로부터 흡수되고 제거된다. 이때, 배기가스와 흡수유체의 기액접촉방법에 따라 여러 가지로 분류되지만 분무방식의 접촉방법이 세계적으로 많이 채용되고 있다.

그 결과, 배기가스로부터 흡수된 이산화황은 흡수 유체에 아황산염(Sulfite)을 형성하며, 이러한 아황산염은 통상적으로 공기를 흡수 유체 내로 불어넣는 것에 의해 산화되어 부산물인 석고를 형성하게 된다.

즉, 습식배연 탈황장치는 이른바 산화 탱크의 유형이며, 공기가 탱크 내로 불어넣어지면, 상기 탱크에서 공기는 탱크 내부의 흡수된 이산화황을 갖는 흡수 유체와 접촉하게 된다.

이때, 산화 효율을 높이기 위해 공기를 탱크 내의 흡수 유체와 효율적으로 접촉시킬 필요성이 있다.

대한민국 공개실용신안공보 제1998-0030926호에 개시된 종래의 습식배연 탈황장치를 살펴보면, 공기 흡입관(6)에 의해 흡수탑 순환탱크(4) 내로 공기가 공급되며, 공기중의 산소에 의해 흡수액 중의 아황산칼슘(CaSO3)이 산화되어 석고를 생성하게 된다. 이때, 상기 공기 흡입관(6)은 상기 순환탱크(4)의 하부에 고정설치되어 공기가 상기 순환탱크(4)의 하부로 불어넣어지며, 별도의 산화용 교반기(5)에 의해 교반되고 있다.

하지만, 종래의 습식배연 탈황장치에 있어서, 상기 순환탱크(4) 내의 흡수액의 국부적인 산화도 편차에 따른 정밀한 공기 공급이 어렵다는 문제점이 있다.

대한민국 공개실용신안공보 제1998-0030926호(1998.08.17 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 흡수탱크 내 흡수용액의 국부적인 산화도에 따라 산화를 위한 산소 함유 가스를 효과적으로 공급할 수 있는 습식배연 탈황장치를 제공하는 것에 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 알칼리성 흡수재를 포함하는 흡수용액이 저장된 흡수탱크와, 상기 흡수탱크의 상부로 연장되는 흡수탑과, 상기 흡수탑의 일측에 구비되는 배기가스 입구덕트와, 상기 흡수탑의 타측에 구비되는 배기가스 출구덕트와, 상기 흡수탑 내에 설치되어 상기 흡수용액을 분사하기 위한 스프레이와, 상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 스프레이에 공급하기 위한 순환 펌프 및 상기 흡수탱크에 산소 함유 가스를 공급하는 산소공급관을 포함하며, 상기 흡수탱크 내 복수의 영역에서의 상기 흡수용액의 국부적인 산화도에 따라 상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절 가능한, 습식배연 탈황장치를 제공한다.

또한, 상기 흡수탱크 내 복수의 영역에서의 상기 흡수용액의 ORP(산화환원전위)값을 측정하기 위한 ORP 측정계를 더 포함할 수 있다.

상기 ORP 측정계는, 상기 흡수탱크 내 복수의 영역에서 회수되는 흡수용액이 각각 저장되기 위한 복수의 측정조 및 상기 각각의 측정조마다 설치되는 복수의 ORP 전극을 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 영역 중 일 영역에서 상기 ORP 측정계에 의해 측정된 흡수용액의 ORP값이 기준 ORP값보다 낮은 경우, 상기 일 영역으로 산소 함유 가스가 공급되도록 상기 산소공급관의 위치를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 ORP 측정계는, 상기 흡수탱크 내 일 영역에서 회수되는 흡수용액이 저장되기 위한 비교조와, 상기 비교조 내의 흡수용액의 완전산화를 위해 상기 비교조로 산소 함유 가스를 공급하는 서브 산소공급관 및 상기 비교조에 설치되는 ORP 전극을 더 포함할 수 있다.

상기 기준 ORP값은 상기 비교조에 설치되는 ORP 전극에 의해 측정된 ORP값에 해당할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 각각의 측정조마다 설치되는 복수의 ORP 전극에 의해 측정되는 각 영역에서의 흡수용액의 ORP값과 상기 기준 ORP값을 비교하기 위한 비교부를 포함할 수 있다.

상기 산소공급관은 상기 흡수탱크에 길이 조절 가능하게 설치될 수 있다.

상기 산소공급관은 상기 흡수탱크의 상하 방향을 따라 다단으로 배치될 수 있다.

상기 산소공급관은, 상기 흡수탱크에 결합되는 제1 공급관 및 상기 제1 공급관에 대하여 상기 흡수탱크의 내측으로 슬라이드 가능하게 설치되는 적어도 하나의 제2 공급관을 포함할 수 있다.

상기 산소공급관은 회전결합부에 의해 상기 흡수탱크에 설치되되, 상기 회전결합부는 상기 흡수탱크를 관통하도록 고정 설치되는 외측부 및 상기 외측부의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 상기 산소공급관과 고정 결합되는 내측부를 포함할 수 있다.

상기 외측부의 내부에는 상기 내측부가 삽입되기 위한 중심홀과, 상기 중심홀에서 각 양단부로 개구되어 상기 산소공급관이 관통하기 위한 양측의 개구부가 형성될 수 있다.

상기 양측의 개구부는 상기 중심홀에서 각 양단부로 갈수록 상기 흡수탱크의 상하 방향으로의 폭이 넓어지도록 개구될 수 있다.

상기 양측의 개구부의 폭은 상기 산소공급관이 상기 흡수탱크의 상하 방향을 따라 기울어지는 각도만큼 형성될 수 있다.

상기 흡수탱크의 내측으로 개구되는 개구부에는 상기 개구부가 흡수탱크의 내부와 연통되지 않도록 상기 산소공급관이 관통하는 실링부가 구비되되, 상기 실링부는 상기 산소공급관이 상기 흡수탱크의 상하 방향을 따라 기울어지는 것에 대응하여 변형 가능할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 비교부에 의해 비교된 결과에 따라 상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절하기 위해 상기 산소공급관을 구동하는 구동부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 산소공급관의 일측에 연결되어 상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 산소공급관으로 공급하기 위한 파이프라인을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기의 습식배연 탈황장치의 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 ORP 측정계에 의해 측정된 상기 흡수탱크 내 복수의 영역에서의 흡수용액의 ORP값과 기준 ORP값을 비교하는 비교단계 및 상기 비교단계에 의해 비교된 결과에 따라 상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절하는 위치조절단계를 포함하는, 습식배연 탈황장치의 산소공급위치 조절방법을 제공한다.

상기 위치조절단계는, 상기 산소공급관의 길이 조절 또는 회전에 의해 이루어질 수 있다.

상기 위치조절단계는, 상기 흡수탱크에 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 수평 방향으로 조절하기 위해 상기 산소공급관의 길이를 조절할 수 있다.

상기 위치조절단계는, 상기 흡수탱크에 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 수직 방향으로 조절하기 위해 상기 산소공급관의 회전을 구동할 수 있다.

본 발명에 따르면, 흡수탱크 내 흡수용액의 국부적인 산화도에 따라, 즉, 상기 흡수탱크 내 복수의 영역에서의 흡수용액의 ORP값과 기준 ORP값의 비교를 통해 ORP값이 상대적으로 낮은 영역으로 산소 함유 가스가 공급되도록 산소공급관의 위치를 조절할 수 있어, 산화를 위한 산소 함유 가스를 효과적으로 공급할 수 있다.

궁극적으로, 배기가스의 탈황 효율이 증가되는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치를 도시한 개략도.
도 2는 도 1의 ORP 측정계를 분리하여 도시한 개략도.
도 3은 도 1의 일부를 확대하여 도시한 확대도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치를 도시한 개략도.
도 5는 도 4의 일부를 확대하여 도시한 확대도.
도 6은 도 5의 분리 사시도.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치의 일부를 확대하여 도시한 확대도.

이하, 본 발명의 습식배연 탈황장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 7을 참조하여 설명하도록 한다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구 범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치를 도시한 개략도, 도 2는 도 1의 ORP 측정계를 분리하여 도시한 개략도, 도 3은 도 1의 일부를 확대하여 도시한 확대도, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치를 도시한 개략도, 도 5는 도 4의 일부를 확대하여 도시한 확대도, 도 6은 도 5의 분리 사시도이며, 도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치의 일부를 확대하여 도시한 확대도이다.

본 발명의 습식배연 탈황장치는, 특히 보일러 등의 배기 가스로부터 습식 탈황에 의해 이산화황(SO₂)을 제거하기 위한 것이다.

우선, 도 1 내지 3을 참고하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치에 관하여 살펴보도록 한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치는 크게, 흡수탱크(100), 흡수탑(200), 산소공급관(300), 부산물 배출부(500), ORP 측정계(600) 및 제어부(700)를 포함하여 이루어질 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 상기 흡수탱크(100)에는 알칼리성 흡수재를 포함하는 흡수용액이 저장되며, 본 실시 예에서는 알칼리성 흡수재로 석회석(CaCO3)이 사용되고 있다. 상기 흡수탱크(100)는 원형 또는 사각형 등 다양한 단면을 갖도록 형성될 수 있다.

상기 흡수탑(200)은 상기 흡수탱크(100)의 상부로 연장되는 것으로, 상기 흡수탱크(100)와 일체로 형성될 수 있다.

상기 흡수탑(200)의 일측에는 배기가스가 유입되기 위한 배기가스 입구덕트(210)가 구비되며, 상기 흡수탑(200)의 타측에는 정화된 배기가스가 배출되기 위한 배기가스 출구덕트(220)가 구비되고 있다. 상기 출구덕트(220)에는 습분제거기(Mist Eliminator; 222)가 설치되어 흡수용액 상에 존재하는 습분을 제거할 수 있도록 한다.

본 실시 예에서 상기 입구덕트(210)는 도 1을 기준으로 상기 흡수탑(200)의 좌측 하부에 구비되고 있으며, 상기 출구덕트(220)는 상기 흡수탑(200)의 우측 상부에 구비되고 있다.

상기 입구덕트(210)와 출구덕트(220)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 입구덕트(210)를 통해 유입되는 배기가스가 후술할 스프레이(230)에 의해 분사되는 흡수용액과 접촉된 후 상기 출구덕트(220)를 통해 배출될 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

상기 흡수탑(200) 내에는 상기 흡수용액을 분사하기 위한 스프레이(230)가 설치되며, 상기 순환펌프(240)는 상기 흡수탱크(100) 내의 흡수용액을 회수하여 상기 스프레이(230)로 공급하기 위한 것이다.

본 실시 예에서 상기 스프레이(230)는 상기 입구덕트(210)보다 상측에 구비되어, 상기 입구덕트(210)를 통해 흡수탑(200)으로 유입되는 배기가스가 상기 스프레이(230)를 통과하여 상기 출구덕트(220)로 배출된다.

이에 따라, 상기 순환 펌프(240)에 의해 상승되어 상기 스프레이(230)를 통해 분무되는 흡수 용액과 상기 입구덕트(210)를 통해 유입되는 배기가스가 기체-액체 접촉하게 되고, 상기 흡수 용액이 배기가스 내에 존재하는 이산화황을 흡수하게 된다.

구체적으로, 흡수탑(200)에서는 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다.

(1) SO2 + H2O + CaCO3 → CaSO3 + H2O + CO2

이때, 상기 스프레이(230)는 상기 흡수탑(200)을 통과하는 배기가스가 흡수용액과 접촉되지 않고 지나가는 부분이 생기지 않도록 상기 흡수탑(200)의 단면에 있어서 모든 위치에 균일하게 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 이산화황이 제거된 배기 가스는 상기 출구덕트(220)를 통해 배출되며, 이산화황을 흡수한 흡수 용액은 다시 상기 흡수탱크(100)의 내부로 떨어지게 된다.

상기 흡수탱크(100)에는 산소 함유 가스, 본 실시 예에서는 공기를 공급하기 위한 산소공급관(300)이 설치된다.

상기 산소공급관(300)에 의해 흡수탱크(100)의 흡수용액 내로 공기가 공급됨에 따라 상기 흡수탱크(100) 내에서는 아황산염, 본 실시 예에서는 CaSO3의 산화 반응이 이루어지게 되며, 이에 따라 부산물로서 석고(CaSO4·2H2O)가 형성된다. 이와 같이 형성된 석고는 상기 흡수용액 내에서 부유되며 상기 흡수 탱크(100)의 하측으로 가라앉게 된다.

이하, 상기 흡수탱크(100)에서는 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다.

(2) CaSO3 + 2H2O + 1/2 O2 -> CaSO4·2H2O

상기 흡수탱크(100)의 하부에는 상기와 같이 생성된 석고가 배출되기 위한 부산물 배출부(500)가 구비된다. 상기 부산물 배출부(500)는 배출펌프(520)와 고-액분리기(540)를 포함하여, 석고를 함유하는 흡수 용액이 상기 배출펌프(520)에 의해 회수되어 상기 고-액분리기(540)로 도입될 수 있으며, 이에 따라 고체물질인 석고와 여과액으로 분리됨으로써 흡수된 이산화황이 완전하게 제거될 수 있다.

더욱이, 상기 여과액은 여과탱크(미도시)로 전달되어 석회와 혼합된 뒤 다시 상기 흡수탱크(100)로 복귀될 수 있다.

이하, 도 2를 참고하여 상기 산소공급관(300)에 관하여 자세히 살펴보면, 상기 산소공급관(300)은 상기 흡수탱크(100)에 길이 조절 가능하게 설치된다. 즉, 상기 산소공급관(300)은 상기 흡수탱크(100) 고정 결합되는 제1 공급관(310) 및 상기 제1 공급관(310)에 대하여 상기 흡수탱크(100)의 내측으로 슬라이드 가능하게 설치되는 적어도 하나의 제2 공급관(320)을 포함하여 이루어지며, 본 실시 예에서 상기 제2 공급관(320)은 상기 제1 공급관(310)에 대하여 이의 내측에서 슬라이드 가능하게 설치되는 제1 슬라이드관(322)과, 상기 제1 슬라이드관(322)에 대하여 이의 내측에서 슬라이드 가능하게 설치되는 제2 슬라이드관(324)으로 이루어진다.

이때, 상기 제1 공급관(310), 제1 슬라이드관(322) 및 제2 슬라이드관(324)의 내부는 모두 연통되도록 형성되며, 상기 제2 슬라이드관(324)의 일단에 공기가 분사되기 위한 분사홀이 형성되어 관의 길이방향을 따라 분사되고 있다.

상기 산소공급관(300)은 도 1에 도시된 본 실시 예와 같이 복수개로 이루어져 상기 흡수탱크(100)의 상하 방향을 따라 다단으로 배치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 흡수탱크(100)의 상측 또는 하측에 있어서 상기 산소공급관(300)의 길이를 조절함으로써, 상기 흡수탱크(100) 내 복수의 영역에서의 흡수용액의 국부적인 산화도에 따라 상기 산소공급관(300)에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 일단으로 배치될 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 산소공급관(300)은 복수개가 상기 흡수탱크(100)의 원주방향을 따라 서로 이격되며 배치되되, 상기 흡수탱크(100)의 원주방향을 따라 같은 방향으로 기울어지도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 흡수탱크(100)의 단면을 기준으로, 상기 각각의 산소공급관(300)이 설치되는 지점에서의 접선에 있어서 상기 산소공급관(300)이 수직으로 설치되지 않으며, 동일한 방향으로 일정한 각도(α)를 이루도록 설치되는 것이다. 상기 각도(α)는 30°~ 60°인 것이 바람직하다.

이에 따라, 별도의 교반기 없이 상기 복수의 산소공급관(300)을 통해 공급되는 공기에 의해 상기 흡수용액의 교반이 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같이, 상기 흡수탱크(100) 내에 회전 흐름이 형성됨에 따라 상기 산소공급관(300)을 통해 공급되는 공기와 흡수용액 간의 접촉 시간이 더욱 연장될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 흡수탱크(100) 내 흡수용액의 교반을 위한 교반기를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 산소공급관(300)의 일측에는, 정확하게 상기 제1 공급관(310)의 일측에는 상기 흡수탱크(100) 내의 흡수용액을 상기 산소공급관(300)으로 공급하기 위한 파이프라인(250)이 연결될 수 있다. 본 실시 예에서, 상기 파이프라인(250)은 상기 제1 공급관(310)과 연통되어 상기 흡수탱크(100)에서 회수한 흡수용액을 산소공급관(300)으로 공급하고 있으며, 상기 파이프라인(250)이 산소공급관(300)보다 상측에서 연결되고 있으므로 별도의 펌프는 구비되지 않고 있다.

하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 파이프라인이 산소공급관보다 하측에서 연결되거나, 상기 흡수용액을 산소공급관 내부로 강하게 분사시켜야 하는 경우에는 별도의 펌프가 구비될 수 있음은 물론이다.

상기 파이프라인(250)은 산소공급관(300) 각각마다 연결될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 흡수탱크(100)의 상측에서 개별적으로 흡수용액을 회수할 수도 있고, 또는 상기 순환 펌프(240)에 의해 회수되는 흡수용액을 회수할 수도 있다.

이에 따라, 상기 산소공급관(300)을 통해 공급되는 공기는 상기 파이프라인(250)을 통해 산소공급관(300)의 내부로 공급되는 흡수용액의 작용에 의해 미세하게 분할될 수 있으며, 상기 흡수탱크(100) 내에 분사되기 전까지 흡수용액과 혼합될 수 있다. 결과적으로, 산소의 이용효율이 높아지게 된다.

하지만, 상기 흡수탱크(100)의 크기는 통상적으로 크게 형성되므로, 상기 흡수탱크(100) 내 흡수용액을 교반시킨다 하더라도 상기 공기공급관(300)에 의해 공기가 상기 흡수탱크(100)의 전 영역에 걸쳐 균일하게 공급되는 것이 어렵다.

이때, 공기의 통기량이 적을 경우 미산화의 아황산칼슘농도가 증가하기 때문에, 흡수제인 탄산칼슘의 용해저해, 탈황성능의 저하 및 화학적산소요구량(chemical oxygen demand; COD)의 증대 등의 문제가 발생하게 된다. 또한, 부하 변동 등을 고려해 공기를 과도하게 공급하게 되면 유지비용의 증대 및 S2O6, S2O8 등의 과산화물이 생성 요인이 되어 COD의 증대에 연결된다. 따라서, 공기의 통기류량을 적정 범위로 조절하는 것이 필요하다.

이를 위해, 상기 흡수탱크(100) 내 복수의 영역에서의 흡수용액의 국부적인 산화도에 따라 상기 산소공급관(300)에 의해 공기가 공급되는 위치를 조절하기 위한 ORP 측정계(600) 및 제어부(700)가 구비될 수 있다.

상기 ORP 측정계(600)는 상기 흡수탱크(100) 내 복수의 영역에서의 상기 흡수용액의 ORP(산화환원전위)값을 측정하기 위한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 흡수탱크(100) 내 복수의 영역에서 회수되는 흡수용액이 각각 저장되기 위한 복수의 측정조(610), 상기 각각의 측정조(610)마다 설치되는 복수의 ORP 전극(620), 상기 흡수탱크(100) 내 일 영역에서 회수되는 흡수용액이 저장되기 위한 비교조(630), 상기 비교조(630) 내의 흡수용액의 완전산화를 위해 상기 비교조로 산소 함유 가스를 공급하는 서브 산소공급관(640) 및 상기 비교조(630)에 설치되는 ORP 전극(650)을 포함할 수 있다.

이때, 복수의 영역은 상기 흡수탱크(100)의 수직방향 및 수평방향을 따라 복수개로 나뉠 수 있다.

이에 따라, 상기 각각의 측정조(610)의 ORP 전극(620)에 의해 측정되는 복수의 각 영역에서의 흡수용액의 ORP값과, 상기 비교조(630)의 ORP 전극(650)에 의해 측정되는 완전산화된 흡수용액의 ORP값을 얻을 수 있다. 상기의 ORP값은 연속적으로 측정될 수 있으며, 상기 각각의 측정조(610)와 비교조(630) 내의 흡수용액은 다시 흡수탱크(100)로 회수될 수 있다.

상기 제어부(700)는 상기 복수의 영역 중 일 영역에서 상기 ORP 측정계(600)에 의해 측정된 흡수용액의 ORP값이 기준 ORP값보다 낮은 경우, 상기 일 영역으로 산소 함유 가스가 공급되도록 상기 산소공급관(300)의 위치를 조절하기 위한 것으로, 구체적으로 상기 각각의 측정조(610)마다 설치되는 복수의 ORP 전극(620)에 의해 측정되는 각 영역에서의 흡수용액의 ORP값과 상기 기준 ORP값을 비교하기 위한 비교부(720)와, 상기 비교부(720)에 의해 비교된 결과에 따라 상기 산소공급관(300)에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절하기 위해 상기 산소공급관(300)을 구동하는 구동부(740)를 포함할 수 있다.

상기 비교부(720)는 상기 각각의 측정조(610)의 ORP 전극(620)에 의해 측정되는 복수의 각 영역에서의 흡수용액의 ORP값을 전달받아 이를 각각 기준 ORP값과 비교할 수 있다. 이때, 상기 기준 ORP값은 상기 비교조(630)에 설치되는 ORP 전극(650)에 의해 측정된 ORP값에 해당할 수 있다.

이에 따라, 상기 구동부(740)는 상기 비교부(720)의 비교 결과를 전달받아 상기 복수의 영역 중 흡수용액의 ORP값이 기준 ORP값보다 작게 나타나는 영역으로 공기가 더 공급될 수 있도록 상기 산소공급관(300)의 길이를 조절할 수 있다.

즉, 상기 흡수탱크(100) 내의 모든 영역에서 흡수용액의 완전산화를 위한 ORP값에 도달할 수 있도록 ORP값이 기준 ORP값보다 작게 나타나는 영역으로 공기가 공급되도록 하는 것이다. 상기 구동부(740)는 액추에이터 등으로 이루어질 수 있다.

더욱이, 상기 구동부(740)는 상기 복수의 영역에서의 ORP값이 기준 ORP값보다 전체적으로 낮거나 높게 나타나는 경우에는, 상기 산소공급관(300)에 의해 공급되는 공기의 유량을 제어할 수도 있다. 즉, 공기가 저장된 가스탱크(340)에 연결된 상기 산소공급관(300) 상에 설치되는 유량조절밸브를 조절함으로써 이를 통해 공급되는 공기의 유량을 조절할 수 있다.

이때, 상기 흡수탱크(100)에 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절하기 위한 방법을 살펴보면, 우선 상기 ORP 측정계(600)에 의해 측정된 상기 흡수탱크(100) 내 복수의 영역에서의 흡수용액의 ORP값과 기준 ORP값을 비교하며(비교단계), 상기 비교단계에 의해 비교된 결과에 따라 상기 산소공급관(300)에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절할 수 있다(위치조절단계).

본 실시 예에서 상기 위치조절단계는, 상기 산소공급관(300)의 길이 조절 에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 산소공급관(300)의 길이를 조절함에 따라 상기 흡수탱크(100)에 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 수평 방향으로 조절할 수 있다.

다음으로는, 도 4 내지 6을 참고하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치에 관하여 살펴보도록 한다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치는 크게, 흡수탱크(100), 흡수탑(200), 산소공급관(300), 회전결합부(400), 부산물 배출부(500), ORP 측정계(600) 및 제어부(700)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 산소공급관(300) 및 회전결합부(400) 이외에는 상기 제1 실시 예에서 설명한 것과 다르지 않으므로 상이한 부분에 대해서만 중점적으로 설명하도록 한다.

상기 흡수탱크(100)에는 공기를 공급하기 위한 산소공급관(300)이 설치되되, 상기 산소공급관(300)은 상기 흡수탱크(100)에 길이 조절 가능하게 설치되며, 더욱이 회전결합부(400)에 의해 상기 흡수탱크(100)에 회전 가능하게 설치된다.

상기 산소공급관(300)은 도 5에 도시된 바와 같이 제1 실시 예와 동일하게 상기 흡수탱크(100)에 결합되는 제1 공급관(310), 상기 제1 공급관(310)에 대하여 이의 내측에서 슬라이드 가능하게 설치되는 제1 슬라이드관(322), 및 상기 제1 슬라이드관(322)에 대하여 이의 내측에서 슬라이드 가능하게 설치되는 제2 슬라이드관(324)으로 이루어진다.

다만, 상기 제2 슬라이드관(324)의 일단에 공기가 분사되기 위한 분사홀(330)이 제2 슬라이드관(324)의 측면에 형성되어 공기가 관의 길이방향과 수직방향으로 분사되고 있다.

이와 같이, 상기 분사홀(330)이 제2 슬라이드관(324)의 측면에 형성되며, 상기 산소공급관(300)은 후술할 바와 같이 회전결합부(400)에 의해 회전 가능하게 형성되므로, 상기 산소공급관(300)을 상기 흡수탱크(100)의 상하 방향을 따라 다단배치하지 않고 일단으로 배치하더라도 상측 또는 하측을 향해 공기가 공급되도록 조절 가능하다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 다단으로 배치될 수 있음은 물론이다.

이하, 도 5 및 6을 참고하여 상기 회전결합부(400)에 관하여 상세히 살펴보면, 상기 회전결합부(400)는 상기 흡수탱크(100)를 관통하도록 고정 설치되는 외측부(420) 및 상기 외측부(420)의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 상기 산소공급관(300)과 고정 결합되는 내측부(440)를 포함할 수 있다.

본 실시 예에서, 상기 내측부(440)는 구(sphere) 형상으로 이루어지며, 상기 산소공급관(300), 정확하게는 상기 제1 공급관(310)이 상기 내측부(440)를 관통하며 고정결합되고 있다.

상기 외측부(420)는 그 길이방향이 상기 흡수탱크(100)의 수평방향을 향하도록 흡수탱크(100)를 관통하여 고정 결합되며, 원통 형상으로 이루어지되, 상기 외측부(420)의 내부에는 상기 내측부(440)가 삽입되기 위한 중심홀(422)과, 상기 중심홀(422)에서 각 양단부로 개구되어 상기 산소공급관(300)이 관통하기 위한 양측의 개구부(424, 426)가 형성된다.

상기 중심홀(422)은 상기 내측부(440)의 형상에 대응하는 형상으로, 즉 구에 대응하는 형상으로 이루어지며, 상기 양측의 개구부(424, 426)는 이를 관통하는 상기 산소공급관(300)에 대응하는 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 양측의 개구부(424, 426)는 상기 중심홀(422)에서 각 양단부로 일정한 폭으로 개구되고 있으며, 이에 따라 상기 산소공급관(300)은 이의 축을 중심으로 회전 가능하게 형성된다.

따라서, 상기 산소공급관(300)이 상기 흡수탱크(100)의 내측에서 길이 조절이 가능할 뿐만 아니라 이의 길이방향 축을 중심으로 회전 가능함에 따라, 상기 산소공급관(300)에 의해 공기가 공급되는 위치를 용이하게 조절할 수 있다.

이때, 상기 제어부(700)의 구동부(740)는 상기 회전결합부(400)와 연결되어 상기 산소공급관(300)의 회전을 조절 제어할 수 있다.

상기 흡수탱크(100)에 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절하기 위한 방법을 살펴보면, 우선 상기 ORP 측정계(600)에 의해 측정된 상기 흡수탱크(100) 내 복수의 영역에서의 흡수용액의 ORP값과 기준 ORP값을 비교하며(비교단계), 상기 비교단계에 의해 비교된 결과에 따라 상기 산소공급관(300)에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절할 수 있다(위치조절단계).

본 실시 예에서 상기 위치조절단계는, 상기 산소공급관(300)의 길이 조절 또는 회전에 의해 이루어질 수 있으며, 구체적으로, 상기 흡수탱크(100)에 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 수평 방향으로 조절하기 위해서는 상기 산소공급관(300)의 길이를 조절할 수 있으며, 상기 흡수탱크(100)에 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 수직 방향으로 조절하기 위해서는 상기 산소공급관(300)의 회전을 구동할 수 있다.

다음으로는, 도 7을 참고하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치에 관하여 살펴보도록 한다.

제3 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치는 상기에서 설명한 제2 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치와 상기 분사홀의 위치 및 상기 산소공급관(300)을 흡수탱크(100)에 설치하기 위한 회전결합부의 구조만 상이하게 형성되며 나머지는 모두 동일한 바, 상이한 부분에 대해서만 설명하도록 한다.

본 실시 예에서 상기 산소공급관(300)은 마찬가지로 제1 공급관(310), 제1 슬라이드관(322) 및 제2 슬라이드관(324)을 포함하되, 제1 실시 예와 동일하게 상기 제2 슬라이드관(324)의 일단에 공기가 분사되기 위한 분사홀이 형성되어 관의 길이방향을 따라 분사되고 있다.

또한, 본 실시 예에서의 회전결합부(1400)는 마찬가지로 상기 흡수탱크(100)를 관통하도록 고정 설치되는 외측부(1420) 및 상기 외측부(1420)의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 상기 산소공급관(300)과 고정 결합되는 내측부(1440)를 포함할 수 있다.

본 실시 예에서도, 상기 내측부(1440)는 구(sphere) 형상으로 이루어지며, 상기 산소공급관(300)이 상기 내측부(1440)를 관통하며 고정결합되고 있다.

또한, 상기 외측부(1420)의 내부에는 상기 내측부(1440)가 삽입되기 위한 중심홀(1422)과, 상기 중심홀(1422)에서 각 양단부로 개구되어 상기 산소공급관(300)이 관통하기 위한 양측의 개구부(1424, 1426)가 형성되되, 상기 양측의 개구부(1424, 1426)는 상기 중심홀(1422)에서 각 양단부로 갈수록 상기 흡수탱크(100)의 상하 방향으로의 폭이 넓어지도록 개구될 수 있다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 중심홀(1422)에서 상기 흡수탱크(100)의 내측으로 개구되는 제1 개구부(1424)와, 상기 중심홀(1422)에서 상기 흡수탱크(100)의 외측으로 개구되는 제2 개구부(1426)가 형성되되, 상기 제1 개구부(1424)와 제2 개구부(1426)는 각각 상기 중심홀(1422)에서 멀어질수록 상하 방향의 폭이 넓어지도록 형성되고 있다.

이때, 상기 양측의 개구부(1424, 1426)의 폭은 상기 산소공급관(300)이 상기 흡수탱크(100)의 상하 방향을 따라 기울어지는 각도만큼 형성될 수 있다. 이는 상기 산소공급관(300)이 흡수탱크(100)에 설치되는 위치, 흡수탱크(100)의 크기 등에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 본 실시 예에서는, 상기 산소공급관(300)이 상기 흡수탱크(100)의 중간부에 설치되어, 상하 방향으로 각각 30°씩 기울어질 수 있도록 형성되고 있다.

또한, 상기 흡수탱크(100)의 내측으로 개구되는 제1 개구부(1424)에는 상기 제1 개구부(1424)가 흡수탱크(100)의 내부와 연통되지 않도록 하기 위한 실링부(1460)가 구비될 수 있다. 상기 산소공급관(300)이 상기 실링부(1460)를 관통하되, 상기 실링부(1460)는 상기 산소공급관(300)이 상기 흡수탱크(100)의 상하 방향을 따라 기울어지는 것에 대응하여 변형 가능하다.

일 예로, 상기 실링부(1460)는 신축 변형 가능한 플렉서블 소재로 이루어질 수도 있으며, 또는 주름진 구조로 형성되어 상기 산소공급관(300)이 기울어짐에 따라 주름이 펴지고 접히며 변형 가능하게 형성될 수도 있다.

이와 같이, 상기 내측부(1440)를 회전시킴에 따라 상기 산소공급관(300)이 상기 흡수탱크(100)에 대하여 상향 경사지거나 하향 경사진 방향을 향하도록 제공될 수 있으며, 이에 따라 상기 산소공급관(300)에 의해 공기가 공급되는 위치는 상기 흡수탱크(100)의 상하 방향을 따라 조절 가능하다.

이때, 상기 산소공급관(300)은 공기가 저장된 가스탱크(320)와 연결되되, 상기 산소공급관(300)의 일부는 플렉서블한 관으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 흡수탱크(100)에 설치된 산소공급관(300)이 상측 또는 하측으로 기울어지는 경우에도 파손되지 않고 가스탱크(320)와의 연결을 유지할 수 있다.

본 실시 예에서, 상기 흡수탱크(100)에 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절하기 위한 방법은 상기 제2 실시 예에서 설명한 방법과 동일하게 이루어질 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

100: 흡수탱크 200: 흡수탑
210: 입구덕트 220: 출구덕트
222: 습분제거기 230: 스프레이
240: 순환펌프 250: 파이프라인
300: 산소공급관 310: 제1 공급관
320: 제2 공급관 322: 제1 슬라이드관
324: 제2 슬라이드관 330: 분사홀
340: 가스탱크 400, 1400: 회전결합부
420, 1420: 외측부 422, 1422: 중심홀
424, 426, 1424, 1426: 개구부 440, 1440: 내측부
1460: 실링부 500: 부산물 배출부
520: 배출펌프 540: 고액분리기
600: ORP 측정계 610: 측정조
620, 650: ORP 전극 630: 비교조
640: 서브 산소공급관 700: 제어부
720: 비교부 740: 구동부

Claims

알칼리성 흡수재를 포함하는 흡수용액이 저장된 흡수탱크;
상기 흡수탱크의 상부로 연장되는 흡수탑;
상기 흡수탑의 일측에 구비되는 배기가스 입구덕트;
상기 흡수탑의 타측에 구비되는 배기가스 출구덕트;
상기 흡수탑 내에 설치되어 상기 흡수용액을 분사하기 위한 스프레이;
상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 스프레이에 공급하기 위한 순환 펌프; 및
상기 흡수탱크에 산소 함유 가스를 공급하는 산소공급관;을 포함하며,
상기 흡수탱크 내 복수의 영역에서의 상기 흡수용액의 국부적인 산화도에 따라 상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절 가능한, 습식배연 탈황장치.
제1항에 있어서,
상기 흡수탱크 내 복수의 영역에서의 상기 흡수용액의 ORP(산화환원전위)값을 측정하기 위한 ORP 측정계;
를 더 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제2항에 있어서,
상기 ORP 측정계는,
상기 흡수탱크 내 복수의 영역에서 회수되는 흡수용액이 각각 저장되기 위한 복수의 측정조; 및
상기 각각의 측정조마다 설치되는 복수의 ORP 전극;
을 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제3항에 있어서,
상기 복수의 영역 중 일 영역에서 상기 ORP 측정계에 의해 측정된 흡수용액의 ORP값이 기준 ORP값보다 낮은 경우, 상기 일 영역으로 산소 함유 가스가 공급되도록 상기 산소공급관의 위치를 조절하는 제어부;
를 더 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제4항에 있어서,
상기 ORP 측정계는,
상기 흡수탱크 내 일 영역에서 회수되는 흡수용액이 저장되기 위한 비교조;
상기 비교조 내의 흡수용액의 완전산화를 위해 상기 비교조로 산소 함유 가스를 공급하는 서브 산소공급관; 및
상기 비교조에 설치되는 ORP 전극;
을 더 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제5항에 있어서,
상기 기준 ORP값은 상기 비교조에 설치되는 ORP 전극에 의해 측정된 ORP값에 해당하는, 습식배연 탈황장치.
제6항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 각각의 측정조마다 설치되는 복수의 ORP 전극에 의해 측정되는 각 영역에서의 흡수용액의 ORP값과 상기 기준 ORP값을 비교하기 위한 비교부;
를 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제7항에 있어서,
상기 산소공급관은 상기 흡수탱크에 길이 조절 가능하게 설치되는, 습식배연 탈황장치.
제8항에 있어서,
상기 산소공급관은 상기 흡수탱크의 상하 방향을 따라 다단으로 배치되는, 습식배연 탈황장치.
제8항에 있어서,
상기 산소공급관은,
상기 흡수탱크에 결합되는 제1 공급관; 및
상기 제1 공급관에 대하여 상기 흡수탱크의 내측으로 슬라이드 가능하게 설치되는 적어도 하나의 제2 공급관;
을 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제8항에 있어서,
상기 산소공급관은 회전결합부에 의해 상기 흡수탱크에 설치되되,
상기 회전결합부는,
상기 흡수탱크를 관통하도록 고정 설치되는 외측부; 및
상기 외측부의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 상기 산소공급관과 고정 결합되는 내측부;
를 포함하는 습식배연 탈황장치.
제11항에 있어서,
상기 외측부의 내부에는 상기 내측부가 삽입되기 위한 중심홀과, 상기 중심홀에서 각 양단부로 개구되어 상기 산소공급관이 관통하기 위한 양측의 개구부가 형성되는, 습식배연 탈황장치.
제12항에 있어서,
상기 양측의 개구부는 상기 중심홀에서 각 양단부로 갈수록 상기 흡수탱크의 상하 방향으로의 폭이 넓어지도록 개구되는, 습식배연 탈황장치.
제13항에 있어서,
상기 양측의 개구부의 폭은 상기 산소공급관이 상기 흡수탱크의 상하 방향을 따라 기울어지는 각도만큼 형성되는, 습식배연 탈황장치.
제13항에 있어서,
상기 흡수탱크의 내측으로 개구되는 개구부에는 상기 개구부가 흡수탱크의 내부와 연통되지 않도록 상기 산소공급관이 관통하는 실링부가 구비되되, 상기 실링부는 상기 산소공급관이 상기 흡수탱크의 상하 방향을 따라 기울어지는 것에 대응하여 변형 가능한, 습식배연 탈황장치.
제11항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 비교부에 의해 비교된 결과에 따라 상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절하기 위해 상기 산소공급관을 구동하는 구동부;
를 더 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제1항에 있어서,
상기 산소공급관의 일측에 연결되어 상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 산소공급관으로 공급하기 위한 파이프라인;
을 더 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제2항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 습식배연 탈황장치의 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절하는 방법에 있어서,
상기 ORP 측정계에 의해 측정된 상기 흡수탱크 내 복수의 영역에서의 흡수용액의 ORP값과 기준 ORP값을 비교하는 비교단계; 및
상기 비교단계에 의해 비교된 결과에 따라 상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 조절하는 위치조절단계;
를 포함하는, 습식배연 탈황장치의 산소공급위치 조절방법.
제18항에 있어서,
상기 위치조절단계는, 상기 산소공급관의 길이 조절 또는 회전에 의해 이루어지는, 습식배연 탈황장치의 산소공급위치 조절방법.
제19항에 있어서,
상기 위치조절단계는, 상기 흡수탱크에 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 수평 방향으로 조절하기 위해 상기 산소공급관의 길이를 조절하는, 습식배연 탈황장치의 산소공급위치 조절방법.
제20항에 있어서,
상기 위치조절단계는, 상기 흡수탱크에 산소 함유 가스가 공급되는 위치를 수직 방향으로 조절하기 위해 상기 산소공급관의 회전을 구동하는, 습식배연 탈황장치의 산소공급위치 조절방법.