KR102048539B1

KR102048539B1 - 습식배연 탈황장치

Info

Publication number: KR102048539B1
Application number: KR1020180007365A
Authority: KR
Inventors: 장인갑; 구자형; 김준호
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2019-11-25
Also published as: KR20190088825A

Abstract

본 발명은 산화를 위한 산소 함유 가스를 효과적으로 공급할 수 있음과 동시에, 부산물이 효율적으로 배출될 수 있는 습식배연 탈황장치에 관한 것으로, 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치가 흡수탱크의 상하 방향을 따라 조절 가능함에 따라, 산소 함유 가스가 흡수탱크의 상측 또는 하측에 선택적으로 공급될 수 있으므로, 흡수탱크 내에서 산소 함유 가스 공급에 따른 아황산염의 산화반응 영역과 부산물(석고)의 안정화 영역이 구분될 수 있다.

Description

습식배연 탈황장치{WET FLUE GAS DESULFURIZATION APPARATUS}

본 발명은 습식배연 탈황장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화를 위한 산소 함유 가스를 효과적으로 공급할 수 있음과 동시에, 부산물이 효율적으로 배출될 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 연도 가스 탈황장치가 설치되어 왔는데, 그들중 대부분은 습식 연도 가스 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. 그 결과, 배기가스로부터 흡수된 이산화황은 흡수 유체에 아황산염(Sulfite)을 형성한다. 이러한 아황산염을 산화시켜 안정된 황산염(Sulfate)을 형성하기 위해, 통상적으로 공기를 흡수 유체내로 불어넣는 것에 의해 아황산염을 산화시킨다.

즉, 습식 연도 가스 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 흡수액을 교반시키기 위해 큰 전력이 필요하며, 국부적으로 순환을 일으켜 주입된 산소의 이용 효율이 낮다는 문제점이 있다.

또한, 산화 반응이 진행됨에 따라 생성되는 석고와 흡수액의 혼합도도 동시에 증가하여, 순환펌프(3)에 의해 분무노즐(2)로 공급되는 흡수액에 석고가 많은 양 혼재될 수 있다는 문제점이 있다.

대한민국 공개실용신안공보 제1998-0030926호(1998.08.17 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산화를 위한 산소 함유 가스를 효과적으로 공급할 수 있음과 동시에, 부산물이 효율적으로 배출될 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 펌프와, 상기 흡수탱크에 산소 함유 가스를 공급하는 산소공급관 및 상기 흡수탱크의 하부에 설치되며 부산물이 배출되는 부산물 배출부를 포함하며, 상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치는 상기 흡수탱크의 상하 방향을 따라 조절 가능한 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치를 제공한다.

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 내측부는 구(sphere) 형상으로 이루어질 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 외측부를 관통하여 상기 흡수탱크의 내부로 뻗어나오는 상기 산소공급관의 일단부는 휘어지도록 형성될 수 있다.

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

이때, 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 가능하다.

상기 산소공급관은 산소 함유 가스가 저장된 가스탱크와 연결되되, 상기 산소공급관의 일부는 플렉서블한 관으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 내측부의 회전을 구동하기 위한 액추에이터를 더 포함할 수 있다.

상기 산소공급관은, 상기 흡수탱크의 상측으로 산소 함유 가스를 공급하기 위한 제1 산소공급관 및 상기 흡수탱크의 하측으로 산소 함유 가스를 공급하기 위한 제2 산소공급관을 포함할 수 있다.

상기 제1 산소공급관 또는 상기 제2 산소공급관을 통해 선택적으로 산소 함유 가스가 공급될 수 있다.

상기 제1 산소공급관 및 제2 산소공급관은 각각 상기 흡수탱크의 상측과 하측에 다단으로 고정 설치될 수 있다.

또한, 상기 산소공급관은 복수개로 이루어지며, 상기 복수개의 산소공급관은 상기 흡수탱크의 원주방향을 따라 같은 방향으로 기울어지도록 이격되어 배치될 수 있다.

상기 순환 펌프는 상기 흡수탱크의 상측에서 흡수용액을 회수할 수 있다.

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

상기 파이프라인은 상기 산소공급관보다 상측에서 연결될 수 있다.

상기 파이프라인은 상기 순환 펌프에 의해 회수되는 흡수용액을 회수하여 상기 산소공급관으로 공급할 수 있다.

또한, 상기 흡수탱크 내의 흡수용액의 밀도를 측정하기 위한 밀도계를 더 포함할 수 있다.

상기 밀도계에 의해 측정된 밀도가 미리 설정된 값을 넘지 않는 경우에는 상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 상기 흡수탱크의 하측으로 공급되며, 상기 밀도계에 의해 측정된 밀도가 미리 설정된 값을 넘는 경우에는 상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 상기 흡수탱크의 상측으로 공급될 수 있다.

본 발명에 따르면, 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치가 흡수탱크의 상하 방향을 따라 조절 가능함에 따라, 산소 함유 가스가 흡수탱크의 상측 또는 하측에 선택적으로 공급될 수 있으므로, 흡수탱크 내에서 산소 함유 가스 공급에 따른 아황산염의 산화반응 영역과 부산물(석고)의 안정화 영역이 구분될 수 있다.

이에 따라, 아황산염의 산화가 효과적으로 이루어질 수 있으며, 산화반응에 의해 생성되는 부산물 또한 효과적으로 배출될 수 있어, 순환펌프를 통해 스프레이로 회수되는 흡수용액에 부산물이 많은 양 혼재되지 않고 미반응된 알칼리성 흡수재가 보다 잘 회수될 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 A 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도.
도 3은 도 2의 분리사시도.
도 4는 도 1의 산소공급관의 배치상태를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치의 일부를 도시한 부분 확대도.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치를 도시한 개략도.

이하, 본 발명의 습식배연 탈황장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 6을 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 A 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도, 도 3은 도 2의 분리사시도, 도 4는 도 1의 산소공급관의 배치상태를 도시한 평면도, 도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치의 일부를 도시한 부분 확대도이며, 도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치를 도시한 개략도이다.

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

우선, 도 1 내지 4를 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), 배기가스 입구덕트(210), 배기가스 출구덕트(220), 스프레이(230), 순환 펌프(240), 산소공급관(300), 회전결합부(400) 및 부산물 배출부(500)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 있으며, 본 실시 예에서는 원형의 탱크로 이루어지고 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.

이때, 상기 순환 펌프(240)는 상기 흡수탱크(100)의 상측에서 흡수용액을 회수하는 것이 바람직하며, 이는 아래에서 자세히 설명할 바와 같이 탈황반응이 이루어짐에 따라 부산물, 본 실시 예에서는 석고(CaSO4·2H2O)가 발생하여 상기 흡수탱크(100)의 하부로 가라앉게 되기 때문이다.

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 → H+ + HSO3-

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 복수의 산소공급관(300)이 설치된다.

상기 산소공급관(300)에 의해 흡수탱크(100)의 흡수용액 내로 공기가 공급됨에 따라, 상기 흡수탱크(100) 내에서는 아황산염(또는 아황산이온)의 산화 반응이 이루어지게 되며, 이에 따라 산화된 황산염과 흡수재로서 석회석이 반응하여 부산물로서 석고가 형성된다. 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) H+ + HSO3- + 1/2 O2 → 2H+ + SO42-

(3) 2H+ + SO42- + CaCO3 + H2O → CaSO4·2H2O + CO2

상기 복수의 산소공급관(300)은, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 흡수탱크(100)의 원주방향을 따라 서로 이격되며 배치되되, 상기 흡수탱크(100)의 원주방향을 따라 같은 방향으로 기울어지도록 배치된다.

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.

또한, 상기 산소공급관(300)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 산소공급관(300)과 연통되어 상기 흡수탱크(100)의 상측에서 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.

이때 본 발명의 상기 산소공급관(300) 각각은, 회전결합부(400)에 의해 상기 흡수탱크(100)에 설치되며, 이와 관련하여서는 아래에서 자세히 설명하도록 한다.

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.

도 2 및 3을 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)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 이루어진다. 또한, 본 실시 예에서 상기 양측의 개구부(424, 426)는 상기 중심홀(422)에서 각 양단부로 갈수록 상기 흡수탱크(100)의 상하 방향으로의 폭이 넓어지도록 개구될 수 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 중심홀(422)에서 상기 흡수탱크(100)의 내측으로 개구되는 제1 개구부(424)와, 상기 중심홀(422)에서 상기 흡수탱크(100)의 외측으로 개구되는 제2 개구부(426)가 형성되되, 상기 제1 개구부(424)와 제2 개구부(426)는 각각 상기 중심홀(422)에서 멀어질수록 상하 방향의 폭(L)이 넓어지도록 형성되고 있다.

이때, 상기 양측의 개구부(424, 426)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 형성된다.

또한, 상기 흡수탱크(100)의 내측으로 개구되는 제1 개구부(424)에는 상기 제1 개구부(424)가 흡수탱크(100)의 내부와 연통되지 않도록 하기 위한 실링부(460)가 구비될 수 있다. 상기 산소공급관(300)이 상기 실링부(460)를 관통하되, 상기 실링부(460)는 상기 산소공급관(300)이 상기 흡수탱크(100)의 상하 방향을 따라 기울어지는 것에 대응하여 변형 가능하다.

일 예로, 상기 실링부(460)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.

또한, 상기 내측부(440)의 회전을 구동하기 위한 액추에이터(480)를 더 포함할 수 있다. 상기 액추에이터(480)는 상기 내측부(440)에 직접 연결될 수도 있으나, 별도의 연결부를 통해 연결될 수도 있다.

이와 같이, 상기 내측부(440)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.

또한, 상기 흡수탱크(100) 내의 흡수용액의 밀도를 측정하기 위한 밀도계(120)를 더 포함할 수 있으며, 상기 밀도계(120)에 의해 측정되는 밀도에 따라 상기 산소공급관(300)에 의해 공기가 공급되는 위치를 조절할 수 있다.

구체적으로, 상기 밀도계(120)에 의해 측정된 밀도가 일정값을 넘기 전에는 상기 산소공급관(300)이 흡수탱크(100)의 하측으로 기울어져 공기가 아래쪽으로 공급되도록 할 수 있으며, 일정값을 넘게되면 상기 산소공급관(300)이 흡수탱크(100)의 상측으로 기울어져 공기가 위쪽으로 공급되도록 할 수 있다.

이는 상기 밀도계(120)에 의해 측정된 밀도의 값이 크다는 것은, 상기 흡수용액에 탈황작업의 부산물로 생성되는 석고의 양이 많이 혼재되어 있다는 것을 의미하기 때문이다.

일 예로, 탈황작업의 초기 시에는 생성된 석고의 양이 많지 않으므로 상기 흡수탱크(100) 내의 흡수용액이 전체적으로 혼합될 수 있도록 흡수탱크(100)의 하부를 향해 공기를 공급할 수 있다. 이에 따라, 상기 흡수탱크(100)의 전체 영역에서 미반응된 흡수재(석회)와의 석고 생성 반응이 활발하게 이루어질 수 있다.

하지만, 탈황작업이 계속 진행되며 생성된 석고의 양이 많아진 경우에는, 상기 흡수용액과 석고도 함께 혼합되어 상기 순환펌프(240)를 통해 스프레이(230)로 공급되는 석고의 양이 증가하게 될 뿐만 아니라, 석고가 흡수탱크(100)의 하부로 가라앉지 않고 부유하게 되어 배출이 잘 안된다는 문제가 생길 수 있다.

이를 해결하기 위해, 상기 흡수용액의 밀도가 큰 경우에는 상기 산소공급관(300)이 흡수탱크(100)의 상측을 향하도록 조절해주어 공기가 상측으로 공급될 수 있도록 함에 따라, 상기 흡수탱크(100)의 상부에는 공기 공급에 의한 산화반응과 석고생성반응이 활발하게 이루어지는 반응영역이 형성되고, 상기 흡수탱크(100)의 하부에는 석고가 안정화되어 효율적으로 배출될 수 있도록 하는 안정화영역이 형성될 수 있다.

다음으로는, 도 5를 참고하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치에 관하여 살펴보도록 한다.

제2 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치는 상기에서 설명한 제1 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치와 상기 산소공급관의 형상 및 상기 산소공급관을 흡수탱크(100)에 설치하기 위한 회전결합부의 구조만 상이하게 형성되며 나머지는 모두 동일한 바, 상이한 부분에 대해서만 설명하도록 한다.

본 실시 예에서의 상기 회전결합부(1400)는 마찬가지로, 상기 흡수탱크(100)를 관통하도록 고정 설치되는 외측부(1420) 및 상기 외측부(1420)의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 상기 산소공급관(1300)과 고정 결합되는 내측부(1440)를 포함할 수 있다.

본 실시 예에서도, 상기 내측부(1440)는 구(sphere) 형상으로 이루어지며, 상기 산소공급관(1300)이 상기 내측부(1440)를 관통하며 고정결합되고 있다.

또한, 상기 외측부(1420)는 그 길이방향이 상기 흡수탱크(100)의 수평방향을 향하도록 흡수탱크(100)를 관통하여 고정 결합되며, 원통 형상으로 이루어지되, 상기 외측부(1420)의 내부에는 상기 내측부(1440)가 삽입되기 위한 중심홀(1422)과, 상기 중심홀(1422)에서 각 양단부로 개구되어 상기 산소공급관(1300)이 관통하기 위한 양측의 개구부(1424, 1426)가 형성된다.

상기 중심홀(1422)은 상기 내측부(1440)의 형상에 대응하는 형상으로, 즉 구에 대응하는 형상으로 이루어진다. 또한, 본 실시 예에서 상기 양측의 개구부(1424, 1426)는 상기 제1 실시 예에서와 상이하게 이를 관통하는 상기 산소공급관(1300)에 대응하는 형상으로 이루어진다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 양측의 개구부(1424, 1426)는 상기 중심홀(1422)에서 각 양단부로 일정한 폭으로 개구되고 있으며, 이에 따라 상기 산소공급관(1300)은 상기 제1 실시 예에서와 같이 상기 흡수탱크(100)의 상하방향으로는 기울어지지 않으며 산소공급관(1300)의 축을 중심으로 회전 가능하게 형성된다.

이때, 상기 외측부(1420)를 관통하여 상기 흡수탱크(100)의 내부로 뻗어나오는 상기 산소공급관(1300)의 일단부는 휘어지도록 형성된다. 상기 산소공급관(1300)의 일단부가 휘어지는 각도(β)는 다양하게 형성될 수 있으나, 본 실시 예에서는 45°의 각도로 휘어지고 있다.

따라서, 상기 산소공급관(1300)이 이의 길이방향 축을 중심으로 회전함에 따라, 상기 산소공급관(1300)의 일단부가 향하는 방향이 조절될 수 있으며, 상기 제1 실시 예와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.

마지막으로, 도 6을 참고하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치에 관하여 살펴보도록 한다.

제3 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치는 상기에서 설명한 제1 또는 제2 실시 예와 상이하게 산소공급관이 흡수탱크(100)에 회전결합부를 통해 회전가능하게 설치되고 있지 않으며, 산소공급관이 흡수탱크(100)에 고정설치되고 있다.

다만, 상기 산소공급관은, 상기 흡수탱크(100)의 상측으로 공기를 공급하기 위한 제1 산소공급관 및 상기 흡수탱크(100)의 하측으로 공기를 공급하기 위한 제2 산소공급관을 포함한다.

본 실시 예에서 상기 산소공급관은 다단배치되고 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 흡수탱크(100)의 상측에 설치되는 제1 산소공급관(300a)과 상기 흡수탱크(100)의 하측에 설치되는 제2 산소공급관(300b)이 구비되고 있다.

이때, 상기 제1 산소공급관(300a)과 제2 산소공급관(300b)에 각각 흡수용액을 공급하기 위한 파이프라인 또한, 제1 파이프라인(250a)과 제2 파이프라인(250b)을 포함할 수 있다.

하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 산소공급관이 흡수탱크에 하나의 단으로 설치되되, 각 산소공급관이 상측과 하측을 향하는 복수의 유로를 갖도록 형성될 수도 있다.

이에 따라, 상기 제1 산소공급관(300a) 또는 상기 제2 산소공급관(300b)을 통해 선택적으로 공기가 공급될 수 있어 공기가 공급되는 방향이 조절될 수 있으며, 상기 제1 실시 예와 동일한 작용효과를 얻을 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 120: 밀도계
200: 흡수탑 210: 입구덕트
220: 출구덕트 222: 습분제거기
230: 스프레이 240: 순환펌프
250: 파이프라인 300, 1300: 산소공급관
320: 공기탱크 400, 1400: 회전결합부
420, 1420: 외측부 422, 1422: 중심홀
424, 426, 1424, 1426: 개구부 440, 1440: 내측부
460: 실링부 480: 액추에이터

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;
상기 흡수탱크에 산소 함유 가스를 공급하는 산소공급관; 및
상기 흡수탱크의 하부에 설치되며 부산물이 배출되는 부산물 배출부;를 포함하며,
상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 공급되는 위치는 상기 흡수탱크의 상하 방향을 따라 조절 가능하되, 상기 산소공급관은 회전결합부에 의해 상기 흡수탱크에 설치되는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제1항에 있어서,
상기 회전결합부는,
상기 흡수탱크를 관통하도록 고정 설치되는 외측부; 및
상기 외측부의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 상기 산소공급관과 고정 결합되는 내측부;
를 포함하는 습식배연 탈황장치.
제2항에 있어서,
상기 내측부는 구(sphere) 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제2항에 있어서,
상기 외측부의 내부에는 상기 내측부가 삽입되기 위한 중심홀과, 상기 중심홀에서 각 양단부로 개구되어 상기 산소공급관이 관통하기 위한 양측의 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제4항에 있어서,
상기 외측부를 관통하여 상기 흡수탱크의 내부로 뻗어나오는 상기 산소공급관의 일단부는 휘어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제4항에 있어서,
상기 양측의 개구부는 상기 중심홀에서 각 양단부로 갈수록 상기 흡수탱크의 상하 방향으로의 폭이 넓어지도록 개구되는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제6항에 있어서,
상기 양측의 개구부의 폭은 상기 산소공급관이 상기 흡수탱크의 상하 방향을 따라 기울어지는 각도만큼 형성되는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제6항에 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 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제2항에 있어서,
상기 산소공급관은 산소 함유 가스가 저장된 가스탱크와 연결되되, 상기 산소공급관의 일부는 플렉서블한 관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제2항에 있어서,
상기 내측부의 회전을 구동하기 위한 액추에이터;
를 더 포함하는 습식배연 탈황장치.
제1항에 있어서,
상기 산소공급관은,
상기 흡수탱크의 상측으로 산소 함유 가스를 공급하기 위한 제1 산소공급관; 및
상기 흡수탱크의 하측으로 산소 함유 가스를 공급하기 위한 제2 산소공급관;
을 포함하는 습식배연 탈황장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 산소공급관 또는 상기 제2 산소공급관을 통해 선택적으로 산소 함유 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제12항에 있어서,
상기 제1 산소공급관 및 제2 산소공급관은 각각 상기 흡수탱크의 상측과 하측에 다단으로 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제1항에 있어서,
상기 산소공급관은 복수개로 이루어지며, 상기 복수개의 산소공급관은 상기 흡수탱크의 원주방향을 따라 같은 방향으로 기울어지도록 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제1항에 있어서,
상기 순환 펌프는 상기 흡수탱크의 상측에서 흡수용액을 회수하는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제1항에 있어서,
상기 산소공급관의 일측에 연결되어 상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 산소공급관으로 공급하기 위한 파이프라인;
을 더 포함하는 습식배연 탈황장치.
제16항에 있어서,
상기 파이프라인은 상기 산소공급관보다 상측에서 연결되는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제16항에 있어서,
상기 파이프라인은 상기 순환 펌프에 의해 회수되는 흡수용액을 회수하여 상기 산소공급관으로 공급하는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.
제1항에 있어서,
상기 흡수탱크 내의 흡수용액의 밀도를 측정하기 위한 밀도계;
를 더 포함하는 습식배연 탈황장치.
제19항에 있어서,
상기 밀도계에 의해 측정된 밀도가 미리 설정된 값을 넘지 않는 경우에는 상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 상기 흡수탱크의 하측으로 공급되며,
상기 밀도계에 의해 측정된 밀도가 미리 설정된 값을 넘는 경우에는 상기 산소공급관에 의해 산소 함유 가스가 상기 흡수탱크의 상측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 습식배연 탈황장치.