KR102059185B1

KR102059185B1 - 습식배연 탈황장치

Info

Publication number: KR102059185B1
Application number: KR1020180030240A
Authority: KR
Inventors: 나상건
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2019-12-24
Also published as: KR20190108775A

Abstract

본 발명은 배기가스와 흡수용액을 충분히 기액접촉시켜 배기가스의 탈황효율을 증대시키기 위해, 배기가스와 기액 접촉하기 위한 흡수용액을 전방위로 분사할 수 있는 분사타워가 구비되는 습식배연 탈황장치에 관한 것이다.

Description

습식배연 탈황장치{WET FLUE GAS DESULFURIZATION APPARATUS}

본 발명은 습식배연 탈황장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기가스와 기액 접촉하기 위한 흡수용액을 전방위로 분사할 수 있는 분사타워가 구비되는 습식배연 탈황장치에 관한 것이다.

보일러에서는 석탄(coal) 등의 화석연료와 과잉산소가 포함된 공기(air)가 주입되어 연소가 이루어지고, 연소 결과 석탄회(fly ash), 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), 미연탄소분(HC) 등의 부산물이 열과 함께 발생하고, 반응하지 않은 질소(N2)와 산소(O2)가 잔류하게 된다.

이와 같이, 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, 그들중 대부분은 습식배연 탈황장치이다.

습식 탈황 공정에 있어서, 배기가스는 석회와 같은 알칼리를 함유한 흡수유체와 기체-액체 접촉(gas-liquid contact)하게되고, 그에 따라 이산화황이 배기가스로부터 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.

대한민국 공개실용신안공보 제1998-0030926호에 개시된 종래의 습식배연 탈황장치를 살펴보면, 배기가스가 입구덕트를 통해 흡수탑(1)에 유입되고, 상기 흡수탑(1)에서는 순환펌프(3)에 의해 공급되는 탄산칼슘을 함유한 흡수액이 분무노즐(2)에서 분무되어 흡수액과 배기가스의 기액접촉이 이루어지게 된다. 상기 흡수액은 배기가스 중의 이산화황을 선택적으로 흡수하여 아황산칼슘을 생성하고, 공기 흡입관(6)에 의해 흡수탑 순환탱크(4) 내로 공급되는 공기 중의 산소에 의해 상기 흡수액 중의 아황산칼슘(CaSO3)이 산화되어 석고를 생성하게 된다.

이때, 종래의 분무노즐(2)은 상기 흡수탑(1) 내에서 수평방향으로 평행하게 배열되고 있으며, 상기 분무노즐(2)을 통해 흡수액이 상기 흡수탑(1)의 수직방향으로만 분사되고 있다.

이에 따라, 상기 흡수탑(1)으로 유입된 배기가스가 상기 분무노즐(2) 사이를 통해 혹은 상기 흡수탑(1)의 벽면을 통해 유동되어 상기 분무노즐(2)을 통해 분사되는 흡수액과 충분히 기액접촉되지 않은 상태로 배출될 수 있는 문제점이 있다.

즉, 배기가스의 탈황효율이 낮아질 수 있다.

대한민국 공개실용신안공보 제1998-0030926호(1998.08.17 공개)

본 발명은 배기가스와 흡수용액을 충분히 기액접촉시켜 배기가스의 탈황효율을 증대시키기 위해, 배기가스와 기액 접촉하기 위한 흡수용액을 전방위로 분사할 수 있는 분사타워가 구비되는 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 분사타워와, 상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 분사타워로 공급하기 위한 순환 펌프 및 상기 흡수탱크에 산소 함유 가스를 공급하는 산소공급관을 포함하며, 상기 분사타워는 상기 흡수탑의 전방위로 흡수용액을 분사하는, 습식배연 탈황장치를 제공한다.

또한, 상기 분사타워를 회전시키기 위한 회전부를 더 포함할 수 있다.

상기 회전부는, 상기 분사타워가 결합되는 회전축 및 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.

상기 분사타워는, 원주방향으로 모든 측면에 걸쳐 흡수용액의 분사가 가능하도록 원주방향으로 적어도 3개 이상의 측면에 각각 분사노즐이 구비되는 파이프로 이루어질 수 있다.

상기 분사노즐은, 서로 마주보는 위치에 형성되는 한 쌍의 제1 분사노즐 및 서로 마주보는 위치에 형성되되, 상기 한 쌍의 제1 분사노즐과 수직을 이루는 한 쌍의 제2 분사노즐을 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 제1 분사노즐과 상기 한 쌍의 제2 분사노즐은 상기 파이프의 길이방향을 따라 적어도 한번 이상 교대로 배치될 수 있다.

상기 파이프는 구(sphere) 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 파이프는 다면체(polyhedron) 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 분사타워는, 원주방향으로 모든 측면에 걸쳐 흡수용액의 분사가 가능하도록 원주방향으로 적어도 3개 이상의 측면과, 길이방향으로 흡수용액의 분사가 가능하도록 일단부에 각각 분사노즐이 구비되는 복수의 파이프로 이루어질 수 있다.

상기 복수의 파이프는, 상기 회전축에 일단이 결합되어 상기 흡수탑의 내벽면을 향해 뻗어나갈 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 분사타워는, 모든 면에 각각 분사노즐이 구비되는 복수의 플레이트로 이루어질 수 있다.

상기 복수의 플레이트는 상기 회전축에 나란하게 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 회전축에 설치되는 교반날개를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 순환펌프에 의해 상기 흡수탱크에서 상기 분사타워로 흡수용액이 공급되는 공급라인 상에는 유량조절밸브가 설치될 수 있다.

또한, 상기 입구덕트로 유입되는 배기가스의 이산화황(SO2) 농도를 측정하기 위한 농도 측정기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 농도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 이산화황 농도에 따라 상기 분사타워로 공급되는 흡수용액의 공급량을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 유량 조절 밸브는 전동식 밸브일 수 있다.

상기 제어부는, 상기 농도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 이산화황 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 분사타워로 공급되는 흡수용액의 공급량을 증가시킬 수 있다.

상기 제어부는, 상기 농도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 이산화황 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 분사타워로 공급되는 흡수용액의 공급량을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 분사타워를 통해 흡수용액이 흡수탑 내에서 전방위로, 즉 모든 방향으로 분사됨에 따라 상기 흡수탑 내부를 유동하는 배기가스가 흡수용액과 기액접촉하지 않고 지나가는 부분이 없도록 한다.

또한, 분사타워가 회전됨에 따라 이를 통해 분사되는 흡수용액이 미세하게 분할되는 효과를 얻을 수 있으며, 상기 흡수탑 내에 난류가 발생하여 흡수용액과 배기가스의 접촉면적 및 시간이 증가하게 된다.

궁극적으로, 배기가스의 탈황효율이 향상되는 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 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 분사타워를 분리하여 도시한 도면.
도 3은 도 2의 일부를 확대하여 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 분사타워를 분리하여 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 분사타워를 분리하여 도시한 도면.
도 6은 도 5의 일부를 확대하여 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 분사타워를 분리하여 도시한 도면.
도 8은 도 7의 일부를 확대하여 도시한 도면.

이하, 본 발명의 습식배연 탈황장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 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.

본 발명의 습식배연 탈황장치는 흡수용액과 배기가스의 기액접촉에 의해 보일러 등의 배기가스로부터 황산화물, 대부분 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), 배기가스 입구덕트(210), 배기가스 출구덕트(220), 분사타워(300), 순환펌프(400), 산소공급관(500), 농도 측정기(600), 제어부(700), 부산물 배출부(800) 및 회전부(900)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.

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. 이에 따라, 상기 입구덕트(210)를 통해 유입되는 배기가스는 상기 흡수탑(200) 내에서 상부로 유동되어 상기 출구덕트(220)를 통해 배출된다.

상기 입구덕트(210)와 출구덕트(220)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 입구덕트(210)를 통해 유입되는 배기가스가 후술할 분사타워(300)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 분사타워(300)가 설치되며, 상기 순환펌프(400)는 상기 흡수탱크(100) 내의 흡수용액을 회수하여 상기 분사타워(300)로 공급하기 위한 것이다.

본 실시 예에서 상기 분사타워(300)는 상기 입구덕트(210)보다 상측에 구비되어, 상기 입구덕트(210)를 통해 흡수탑(200)으로 유입되는 배기가스가 상기 분사타워(300)를 통과하여 상기 출구덕트(220)로 배출된다.

이에 따라, 상기 순환펌프(400)에 의해 상승되어 상기 분사타워(300)를 통해 분사되는 흡수용액과 상기 입구덕트(210)를 통해 유입되는 배기가스가 기체-액체 접촉하게 되고, 상기 흡수용액이 배기가스 내에 존재하는 이산화황을 흡수하게 된다.

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

(1) SO2 + H2O → H+ + HSO3-

이때, 상기 분사타워(300)는 상기 흡수탑(200) 내에서 유동되는 배기가스가 흡수용액과 접촉되지 않고 지나가는 부분이 생기지 않도록 상기 흡수탑(200)의 전방위로, 즉 모든 방향으로 흡수용액을 분사할 수 있도록 구비된다.

구체적으로, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서 상기 분사타워(300)는 원주방향으로 모든 측면에 걸쳐 흡수용액의 분사가 가능하도록 원주방향으로 적어도 3개 이상의 측면에 각각 분사노즐(340)이 구비되는 파이프(320)로 이루어지며, 상기 파이프(320)는 구(sphere) 형상을 이루고 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 파이프(320)는 구형을 이루도록 복수의 가로방향 파이프라인과 복수의 세로방향 파이프라인을 갖도록 형성되되, 모두 연통되도록 이루어진다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 연통되지 않는 복수의 파이프들이 구형을 이루도록 결합될 수도 있다.

상기 분사노즐(340)은, 서로 마주보는 위치에 형성되는 한 쌍의 제1 분사노즐(342)과, 서로 마주보는 위치에 형성되되, 상기 한 쌍의 제1 분사노즐(342)과 수직을 이루는 한 쌍의 제2 분사노즐(344)을 포함할 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 파이프(320)의 원주방향을 따라 90°마다 분사노즐(340)이 이격되어 배치되는 것이다.

또한, 본 실시 예에서 상기 한 쌍의 제1 분사노즐(342)과 상기 한 쌍의 제2 분사노즐(344)은 상기 파이프(320)의 길이방향을 따라 교대로 배치되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 한 쌍의 제1 분사노즐(342)과 제2 분사노즐(344)이 동일한 단면상에 형성될 수도 있다.

이에 따라, 각 파이프(320)마다 모든 방향으로(원주방향을 따라 360°로) 흡수용액이 분사될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 파이프(320)가 구 형상의 입체형태로 이루어짐에 따라 구의 내측, 외측 및 상기 각 파이프라인 사이로 흡수용액이 분사될 수 있어 흡수용액이 상기 분사타워(300)의 전방위로 분사될 수 있다.

더욱이, 상기 분사타워(300)를 회전시키기 위한 회전부(900)가 더 구비될 수 있다.

상기 회전부(900)는, 상기 분사타워(300)가 결합되는 회전축(920) 및 상기 회전축(920)을 회전시키기 위한 구동부(940)를 포함한다.

본 실시 예에서 상기 회전축(920)은 상기 흡수탑(200)의 상측면과 상기 흡수탱크(100)의 하측면에 각각 회전가능하도록 고정되고 있으며, 상기 회전축(920)이 분사타워(300)를 관통하도록 분사타워(300)가 회전축(920) 상에 결합되고 있다.

상기 구동부(940)에 의해 회전축(920)이 회전함에 따라 이에 결합된 상기 분사타워(300)가 일체로 회전하게 되며, 이에 따라 상기 분사타워(300)의 분사노즐(340)을 통해 분사되는 흡수용액이 흩뿌려져 상기 분사타워(300)를 둘러싸게 되고, 일정 회전속도 이상일 경우에는 흡수용액이 상기 분사타워(300)를 둘러싸는 미세한 막을 형성할 수도 있다.

상기와 같이 분사타워(300)에 의해 분사되는 흡수용액과 기액접촉함에 따라 이산화황이 제거된 배기가스는 상기 출구덕트(220)를 통해 배출되며, 이산화황을 흡수한 흡수용액은 다시 상기 흡수탱크(100)의 내부로 떨어지게 된다.

이때, 상기 분사타워(300)를 통과하여 출구덕트(220)를 향해 유동되는 배기가스 상에는 수분(미스트)이 함유되어 있으며, 이를 흡수 제거하기 위해 상기 출구덕트(220)에는 습분제거기(Mist Eliminator; 230)가 설치될 수 있다.

또한, 상기 순환펌프(400)에 의해 상기 흡수탱크(100)에서 상기 분사타워(300)로 흡수용액이 공급되는 공급라인 상에는 유량조절밸브(V)가 설치되어 상기 분사타워(300)로 공급되는 흡수용액의 공급량이 조절될 수 있도록 한다. 이하, 상기 분사타워(300)로 공급되는 흡수용액의 유량 조절에 관하여는 아래에서 자세히 살펴보도록 한다.

상기 흡수탱크(100)에는 산소 함유 가스, 본 실시 예에서는 공기를 공급하기 위한 산소공급관(500)이 설치된다.

상기 산소공급관(500)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 흡수탱크(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

이때, 상기 산소공급관(500)을 통해 산소분리부에 의해 분리된 고순도의 산소가 공급될 수도 있으며, 상기 아황산염의 산화 반응은 배기가스 내에 포함된 산소에 의해 상기 흡수탑(200) 또는 흡수탱크(100) 내에서 자연산화될 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 회전축(920)에 설치되는 교반날개(120)를 더 포함할 수 있으며, 상기 회전축(920)이 회전함에 따라 상기 교반날개(120)에 의해 흡수탱크(100) 내에 회전 흐름이 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 산소공급관(500)을 통해 공급되는 공기가 미세하게 분할될 수 있으며, 상기 흡수탱크(100) 내에 회전흐름이 형성됨에 따라 공기와 흡수용액 간의 접촉면적과 시간이 증가될 수 있고, 산화 효율이 향상될 수 있다.

더욱이, 상기 구동부(940)를 통해 회전축(920)을 회전시킴에 따라 상기 분사타워(300)와 교반날개(120)의 회전이 일체로 이루어질 수 있어 구조가 간단하면서도 전력이 절감될 수 있는 효과가 있다.

하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 산소공급관은 상기 흡수탱크(100)의 원주방향을 따라 복수개가 서로 이격되어 배치되되, 상기 흡수탱크(100)의 원주방향을 따라 같은 방향으로 기울어지도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 별도의 교반날개 없이 상기 복수의 산소공급관을 통해 공급되는 공기에 의해 상기 흡수용액의 교반이 이루어지도록 할 수도 있다.

상기 흡수탱크(100)의 하부에는 상기와 같이 생성된 석고가 배출되기 위한 부산물 배출부(800)가 구비된다. 상기 부산물 배출부(800)는 배출펌프(820)와 고-액분리기(840)를 포함하여, 석고를 함유하는 흡수 용액이 상기 배출펌프(820)에 의해 회수되어 상기 고-액분리기(840)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.

본 발명은, 상기 분사타워(300)로 공급되는 흡수용액의 공급량(유량)을 조절하기 위해, 즉 상기 분사타워(300)를 통해 분사되는 흡수용액의 분사량을 조절하기 위해 농도 측정기(600) 및 제어부(700)를 포함한다.

상기 농도 측정기(600)는 상기 입구덕트(210)로 유입되는 배기가스의 이산화황(SO2) 농도를 측정하기 위한 것으로, 상기 제어부(700)는 상기 농도 측정기(600)에 의해 측정되는 배기가스의 이산화황 농도에 따라 상기 분사타워(300)로 공급되는 흡수용액의 공급량을 조절 제어할수 있다.

이때, 상기 유량 조절 밸브(V)는 전동식 밸브로 이루어져 전기적 신호를 받아 개도를 조절함으로써 유량을 조절할 수 있고, 상기 제어부(700)는 상기 유량 조절 밸브(V)의 개도를 조절하기 위해 전기적 신호를 보낼 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부(700)는, 상기 농도 측정기(600)에 의해 측정된 배기가스의 이산화황 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 분사타워(300)로 공급되는 흡수용액의 공급량을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부(700)는 상기 유량 조절 밸브(V)가 열리도록 전기적 신호를 보내 상기 분사타워(300)로 공급되는 흡수용액의 공급량을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부(700)는, 상기 농도 측정기(600)에 의해 측정된 배기가스의 이산화황 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 분사타워(300)로 공급되는 흡수용액의 공급량을 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부(700)는 상기 유량 조절 밸브(V)가 닫히도록 전기적 신호를 보내 상기 분사타워(300)로 공급되는 흡수용액의 공급량을 감소시킬 수 있다.

따라서, 상기 배기가스의 이산화황 농도에 따라 상기 분사타워(300)를 통해 분사되는 흡수용액의 분사량을 조절함으로써 상기 배기가스 내에 포함된 이산화황의 흡수가 효율적으로 이루어질 수 있으며, 상기 흡수용액의 분사량을 조절함으로써 운전 비용이 감소될 수 있다.

다음으로, 도 4를 참고하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치에 관하여 살펴보도록 한다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치는 상기에서 살펴본 제1 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치와 분사타워의 형상만 상이할 뿐 나머지 구성은 동일한 바, 상이한 부분에 관하여만 설명하도록 한다.

본 실시 예에서 분사타워(2300)는 상기 흡수탑(200) 내에서 유동되는 배기가스가 흡수용액과 접촉되지 않고 지나가는 부분이 생기지 않도록 상기 흡수탑(200)의 전방위로, 즉 모든 방향으로 흡수용액을 분사할 수 있도록 구비된다.

구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서 상기 분사타워(2300)는 원주방향으로 모든 측면에 걸쳐 흡수용액의 분사가 가능하도록 원주방향으로 적어도 3개 이상의 측면에 각각 분사노즐이 구비되는 파이프(2320)로 이루어지며, 상기 파이프(2320)는 정팔면체(octahedron) 형상을 이루고 있다.

하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 파이프는 다양한 다면체(polyhedron) 형상으로 이루어질 수 있다.

즉, 상기 파이프(2320)는 팔면체를 이루도록 복수의 모서리 파이프라인과 복수의 가로방향 파이프라인을 갖도록 형성되되, 모두 연통되도록 이루어진다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 연통되지 않는 복수의 파이프들이 팔면체 형상을 이루도록 결합될 수도 있다.

상기 분사노즐은 도 3에서 살펴본 바와 같이 제1 실시 예와 동일하게 형성되고 있으며, 이에 따라 각 파이프(2320)마다 모든 방향으로(원주방향을 따라 360°로) 흡수용액이 분사될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 파이프(2320)가 팔면체 형상의 입체형태로 이루어짐에 따라 팔면체의 내측, 외측 및 상기 각 파이프라인 사이로 흡수용액이 분사될 수 있어 흡수용액이 상기 분사타워(2300)의 전방위로 분사될 수 있다.

다음으로, 도 5 및 6을 참고하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치에 관하여 살펴보도록 한다.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치는 상기에서 살펴본 제1 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치와 분사타워의 구조만 상이할 뿐 나머지 구성은 동일한 바, 상이한 부분에 관하여만 설명하도록 한다.

본 실시 예에서 분사타워(3300)는 상기 흡수탑(200) 내에서 유동되는 배기가스가 흡수용액과 접촉되지 않고 지나가는 부분이 생기지 않도록 상기 흡수탑(200)의 전방위로, 즉 모든 방향으로 흡수용액을 분사할 수 있도록 구비된다.

구체적으로, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서 상기 분사타워(3300)는 원주방향으로 모든 측면에 걸쳐 흡수용액의 분사가 가능하도록 원주방향으로 적어도 3개 이상의 측면과, 길이방향으로 흡수용액의 분사가 가능하도록 일단부에 각각 분사노즐(3340)이 구비되는 복수의 파이프(3320)로 이루어진다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 복수의 파이프(3320)는 각각 상기 회전축(920)에 일단이 결합되어 상기 흡수탑(200)의 내벽면을 향해 뻗어나가도록 구비된다.

이때, 상기 복수의 파이프(3320)는 상기 흡수탑(200)의 내벽면을 향해 모든 방향으로 뻗어나가는 것이 바람직하며, 상기 회전축(920)에는 구형의 중심부(3312)가 결합되고, 상기 복수의 파이프(3320)가 상기 중심부(3312)에 결합되어 이로부터 뻗어나가도록 구비될 수도 있다.

상기 분사노즐(3340)은, 서로 마주보는 위치에 형성되는 한 쌍의 제1 분사노즐(3342)과, 서로 마주보는 위치에 형성되되, 상기 한 쌍의 제1 분사노즐(3342)과 수직을 이루는 한 쌍의 제2 분사노즐(3344) 및 상기 파이프(3320)의 일단부에 형성되는 제3 분사노즐(3341)을 포함할 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 파이프(3320)의 원주방향을 따라 90°마다 분사노즐이 이격되어 배치되며, 상기 파이프(3320)의 끝단에 적어도 하나 이상의 분사노즐이 배치되는 것이다.

또한, 본 실시 예에서 상기 한 쌍의 제1 분사노즐(3342)과 상기 한 쌍의 제2 분사노즐(3344)은 상기 파이프(3320)의 길이방향을 따라 교대로 배치되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 한 쌍의 제1 분사노즐(3342)과 제2 분사노즐(3344)이 동일한 단면상에 형성될 수도 있다.

이에 따라, 각 파이프(3320)마다 원주방향(360°) 및 길이방향의 모든 방향으로 흡수용액이 분사될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 복수의 파이프(3320)가 상기 회전축(920)으로부터 상기 흡수탑(200)의 내벽면을 향해 모든 방향으로 뻗어나가도록 구비됨에 따라 흡수용액이 상기 분사타워(3300)의 전방위로 분사될 수 있다.

마지막으로, 도 7 및 8을 참고하여 본 발명의 제4 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치에 관하여 살펴보도록 한다.

본 발명의 제4 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치는 상기에서 살펴본 제1 실시 예에 따른 습식배연 탈황장치와 분사타워의 구조만 상이할 뿐 나머지 구성은 동일한 바, 상이한 부분에 관하여만 설명하도록 한다.

본 실시 예에서 분사타워(4300)는 상기 흡수탑(200) 내에서 유동되는 배기가스가 흡수용액과 접촉되지 않고 지나가는 부분이 생기지 않도록 상기 흡수탑(200)의 전방위로, 즉 모든 방향으로 흡수용액을 분사할 수 있도록 구비된다.

구체적으로, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서 상기 분사타워(4300)는 모든 면에 각각 분사노즐(4340)이 구비되는 복수의 플레이트(4320)로 이루어진다.

상기 복수의 플레이트(4320)는 원형의 플레이트로 이루어지고 있으며, 상기 회전축(920)에 나란하게 결합되고 있다. 이때, 본 실시 예에서 상기 복수의 플레이트(4320)는 양 끝단에서 가운데로 갈수록 크기가 커지도록 형성되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 모두 동일한 크기로 형성될 수도 있음은 물론이다.

상기 분사노즐(4340)은 상기 플레이트(4320)의 상면, 하면 밑 옆면에 모두 형성되고 있으며, 모든 위치에 균일하게 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 각 플레이트(4320)마다 상측, 하측 및 측면의 모든 방향으로 흡수용액이 분사될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 복수의 플레이트(4320)가 상기 회전축(920)에 나란하게 결합됨에 따라 흡수용액이 상기 분사타워(4300)의 전방위로 분사될 수 있다.

또한, 교반날개를 회전부의 회전축에 설치 가능함에 따라, 회전부의 구동부를 통해 회전축을 회전시켜 분사타워와 교반날개의 회전이 일체로 이루어질 수 있어 구조가 간단하면서도 전력이 절감될 수 있는 효과가 있다.

궁극적으로, 배기가스의 탈황효율이 향상되는 효과가 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: 교반날개
200: 흡수탑 210: 배기가스 입구덕트
220: 배기가스 출구덕트 230: 습분제거기
400: 순환펌프 500: 산소공급관
600: 농도 측정기 700: 제어부
800: 부산물 배출부 820: 배출펌프
840: 고액분리기 900: 회전부
920: 회전축 940: 구동부
[제1 실시예]
300: 분사타워 320: 파이프
340: 분사노즐 342: 제1 분사노즐
344: 제2 분사노즐
[제2 실시예]
2300: 분사타워 2320: 파이프
[제3 실시예]
3300: 분사타워 3312: 중심부
3320: 파이프 3340: 분사노즐
3341: 제3 분사노즐 3342: 제1 분사노즐
3344: 제2 분사노즐
[제4 실시예]
4300: 분사타워 4320: 플레이트
4340: 분사노즐

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 분사타워;
상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 분사타워로 공급하기 위한 순환 펌프;
상기 흡수탱크에 산소 함유 가스를 공급하는 산소공급관; 및
상기 분사타워를 회전시키기 위한 회전부;를 포함하며,
상기 분사타워는 상기 흡수탑의 전방위로 흡수용액을 분사하는, 습식배연 탈황장치.
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 분사타워;
상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 분사타워로 공급하기 위한 순환 펌프; 및
상기 흡수탱크에 산소 함유 가스를 공급하는 산소공급관;을 포함하며,
상기 분사타워는 상기 흡수탑의 전방위로 흡수용액을 분사하되,
상기 분사타워는, 원주방향으로 모든 측면에 걸쳐 흡수용액의 분사가 가능하도록 원주방향으로 적어도 3개 이상의 측면에 각각 분사노즐이 구비되는 파이프로 이루어지고,
상기 분사노즐은,
서로 마주보는 위치에 형성되는 한 쌍의 제1 분사노즐; 및
서로 마주보는 위치에 형성되되, 상기 한 쌍의 제1 분사노즐과 수직을 이루는 한 쌍의 제2 분사노즐;
을 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제1항에 있어서,
상기 회전부는,
상기 분사타워가 결합되는 회전축; 및
상기 회전축을 회전시키기 위한 구동부;
를 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제1항에 있어서,
상기 분사타워는, 원주방향으로 모든 측면에 걸쳐 흡수용액의 분사가 가능하도록 원주방향으로 적어도 3개 이상의 측면에 각각 분사노즐이 구비되는 파이프로 이루어지는, 습식배연 탈황장치.
제4항에 있어서,
상기 분사노즐은,
서로 마주보는 위치에 형성되는 한 쌍의 제1 분사노즐; 및
서로 마주보는 위치에 형성되되, 상기 한 쌍의 제1 분사노즐과 수직을 이루는 한 쌍의 제2 분사노즐;
을 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제5항에 있어서,
상기 한 쌍의 제1 분사노즐과 상기 한 쌍의 제2 분사노즐은 상기 파이프의 길이방향을 따라 적어도 한번 이상 교대로 배치되는, 습식배연 탈황장치.
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 분사타워;
상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 분사타워로 공급하기 위한 순환 펌프; 및
상기 흡수탱크에 산소 함유 가스를 공급하는 산소공급관;을 포함하며,
상기 분사타워는 상기 흡수탑의 전방위로 흡수용액을 분사하되,
상기 분사타워는, 원주방향으로 모든 측면에 걸쳐 흡수용액의 분사가 가능하도록 원주방향으로 적어도 3개 이상의 측면에 각각 분사노즐이 구비되는 파이프로 이루어지고,
상기 파이프는 구(sphere) 형상으로 이루어지는, 습식배연 탈황장치.
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 분사타워;
상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 분사타워로 공급하기 위한 순환 펌프; 및
상기 흡수탱크에 산소 함유 가스를 공급하는 산소공급관;을 포함하며,
상기 분사타워는 상기 흡수탑의 전방위로 흡수용액을 분사하되,
상기 분사타워는, 원주방향으로 모든 측면에 걸쳐 흡수용액의 분사가 가능하도록 원주방향으로 적어도 3개 이상의 측면에 각각 분사노즐이 구비되는 파이프로 이루어지고,
상기 파이프는 다면체(polyhedron) 형상으로 이루어지는, 습식배연 탈황장치.
제3항에 있어서,
상기 분사타워는, 원주방향으로 모든 측면에 걸쳐 흡수용액의 분사가 가능하도록 원주방향으로 적어도 3개 이상의 측면과, 길이방향으로 흡수용액의 분사가 가능하도록 일단부에 각각 분사노즐이 구비되는 복수의 파이프로 이루어지는, 습식배연 탈황장치.
제9항에 있어서,
상기 복수의 파이프는, 상기 회전축에 일단이 결합되어 상기 흡수탑의 내벽면을 향해 뻗어나가는, 습식배연 탈황장치.
제3항에 있어서,
상기 분사타워는, 모든 면에 각각 분사노즐이 구비되는 복수의 플레이트로 이루어지는, 습식배연 탈황장치.
제11항에 있어서,
상기 복수의 플레이트는 상기 회전축에 나란하게 결합되는, 습식배연 탈황장치.
제3항에 있어서,
상기 회전축에 설치되는 교반날개;
를 더 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제1항에 있어서,
상기 순환펌프에 의해 상기 흡수탱크에서 상기 분사타워로 흡수용액이 공급되는 공급라인 상에는 유량조절밸브가 설치되는, 습식배연 탈황장치.
제14항에 있어서,
상기 입구덕트로 유입되는 배기가스의 이산화황(SO2) 농도를 측정하기 위한 농도 측정기;
를 더 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제15항에 있어서,
상기 농도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 이산화황 농도에 따라 상기 분사타워로 공급되는 흡수용액의 공급량을 조절하는 제어부;
를 더 포함하는, 습식배연 탈황장치.
제16항에 있어서,
상기 유량 조절 밸브는 전동식 밸브인, 습식배연 탈황장치.
제16항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 농도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 이산화황 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 분사타워로 공급되는 흡수용액의 공급량을 증가시키는, 습식배연 탈황장치.
제16항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 농도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 이산화황 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 분사타워로 공급되는 흡수용액의 공급량을 감소시키는, 습식배연 탈황장치.