KR102069593B1 - 배연탈황설비의 흡수탑 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배연탈황설비의 흡수탑에 관련 것으로서, 반응 챔버; 상기 반응 챔버로 배연가스를 안내하는 배연가스 유입관; 상기 배연가스 유입관으로부터 유입되는 배연가스에 흡수액을 분사하는 분사노즐; 상기 배연가스와 상기 흡수액의 화학 반응 과정에서 발생되는 습분과 슬러리를 제거하도록 상기 분사노즐의 하류 측에 구비되는 엘리미네이터; 및 상기 엘리미네이터를 통과한 배연가스를 상기 반응 챔버 외부로 안내하는 배연가스 배출관;을 포함하고, 상기 엘리미네이터는 상기 배연가스와 상기 흡수액 사이의 혼합 및 반응을 촉진하는 덕트;를 포함함으로써, 습분과 슬러리를 제거할 수 있다.
Description
본 발명은 배연탈황설비의 흡수탑에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탈황과정에서 생성되는 습분과 슬러리를 제거하기 위한 엘리미네이터가 구비된 배연탈황설비의 흡수탑에 관한 것이다.
일반적으로 화력 발전소 등 플랜트 설비에는 보일러에서 배출되는 배연가스에 포함된 황산화물을 제거하기 위한 배연탈황설비가 설치된다.
탈황 방식 중 가장 널리 사용되는 습식 탈황법에 대해 살펴보면, 흡수탑에 황산화물이 포함된 배연가스를 유입시키고 흡수탑 내부에서 석회석이 포함된 흡수액을 분사하여 황산화물과 석회석을 반응시켜 석고를 부산물로 발생시키게 된다. 이 중 반응하지 않고 남은 석회석과, 생성된 석고는 물과 섞인 슬러리 상태로 존재한다.
이러한 과정에서 배연가스에 포함되어있던 물은 탈황과정을 거치며 미세한 안개 형태의 습분(Mist) 상태로 존재하게 되는데, 배연가스에 이러한 습분이 포함되어있으면 각종 설비의 부식을 유발하므로 습분 제거가 필요하다.
따라서 종래의 배연탈황설비의 경우에는 흡수탑 내부에 습분 제거기를 설치하여 배연가스가 습분 제거기를 투과하여 흡수탑 배출구로 빠져나가는 과정에서 습분이 제거되도록 하였다.
그러나 이러한 종래의 배연탈황설비의 흡수탑에 있어서는, 판 여러 개를 이어붙인 형태로 형성된 습분 제거기로는 배연가스에 포함된 습분과 슬러리를 제거하는데 한계가 있었다.
따라서, 본 발명은 흡수탑 내부의 습분과 슬러리를 제거할 수 있는 배연탈황설비의 흡수탑을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 반응 챔버; 상기 반응 챔버로 배연가스를 안내하는 배연가스 유입관; 상기 배연가스 유입관으로부터 유입되는 배연가스에 흡수액을 분사하는 분사노즐; 상기 배연가스와 상기 흡수액의 화학 반응 과정에서 발생되는 습분과 슬러리를 제거하도록 상기 분사노즐의 하류 측에 구비되는 엘리미네이터; 및 상기 엘리미네이터를 통과한 배연가스를 상기 반응 챔버 외부로 안내하는 배연가스 배출관;을 포함하고, 상기 엘리미네이터는 상기 배연가스와 상기 흡수액 사이의 혼합 및 반응을 촉진하는 덕트;를 포함하는 배연탈황설비의 흡수탑을 제공한다.
상기 덕트는, 상기 배연가스와 상기 흡수액이 유입되는 유입구; 상기 유입구로 유입된 배연가스와 흡수액에 스월(swirl)을 발생시키는 중공; 및 상기 중공을 통과한 배연가스와 흡수액을 토출하는 토출구;를 포함할 수 있다.
상기 덕트는, 스월을 발생시키며 상기 유입구 측으로부터 상기 토출구 측으로 바람을 일으키는 팬;을 더 포함할 수 있다.
상기 팬은 상기 덕트의 내부에 복수개가 직렬로 구비될 수 있다.
상기 덕트는 상기 배연가스의 유동 방향 상 복수 단으로 형성될 수 있다.
상기 복수 단의 덕트 중 임의의 단에 속하는 덕트의 유입구는 상기 임의의 단보다 상류 측에 위치하는 단에 속하는 덕트의 토출구보다 유동 단면적이 작게 형성될 수 있다.
상기 복수 단의 덕트 중 임의의 단에 포함되는 덕트는 복수로 형성될 수 있다.
상기 복수의 덕트 중 임의의 덕트는 일 방향으로 스월을 발생시키도록 형성되고, 상기 임의의 덕트가 속한 단에서 그 임의의 덕트에 인접한 덕트는 상기 일 방향의 반대 방향으로 스월을 발생시키도록 형성될 수 있다.
상기 임의의 덕트에 구비되는 팬은 상기 일 방향으로 회전되게 형성되고, 상기 인접한 덕트에 구비되는 팬은 상기 반대 방향으로 회전되게 형성될 수 있다.
상기 엘리미네이터는 상기 반응 챔버의 내부 공간 중 그 엘리미네이터가 구비되는 공간을 상류 측과 하류 측으로 구획하는 격판;을 더 포함하고, 상기 덕트는 상기 격판을 관통하여 형성될 수 있다.
상기 격판은 중력에 수직하는 방향에 경사지도록 형성될 수 있다.
상기 엘리미네이터는, 상기 반응 챔버의 내벽면에 구성되어 상기 격판에 포집되는 상기 배연가스와 상기 흡수액 사이의 반응생성물을 상기 반응 챔버 저부로 안내하는 파이프;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 배연탈황설비의 흡수탑은, 반응 챔버; 상기 반응 챔버로 배연가스를 안내하는 배연가스 유입관; 상기 배연가스 유입관으로부터 유입되는 배연가스에 흡수액을 분사하는 분사노즐; 상기 배연가스와 상기 흡수액의 화학 반응 과정에서 발생되는 습분과 슬러리를 제거하도록 상기 분사노즐의 하류 측에 구비되는 엘리미네이터; 및 상기 엘리미네이터를 통과한 배연가스를 상기 반응 챔버 외부로 안내하는 배연가스 배출관;을 포함하고, 상기 엘리미네이터는 상기 배연가스와 상기 흡수액 사이의 혼합 및 반응을 촉진하는 덕트;를 포함함으로써, 습분과 슬러리를 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배연탈황설비의 흡수탑을 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 단면도,
도 3은 도 2의 B-B선 단면도,
도 4는 도 2의 C-C선 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 단면도,
도 3은 도 2의 B-B선 단면도,
도 4는 도 2의 C-C선 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배연탈황설비의 흡수탑을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명에 앞서, 방향을 나타낼 때 '하류 측'이라 함은 반응 챔버에서 배연가스가 유동하는 방향의 하류, 즉 배연가스 배출관을 향하는 방향을 의미하고, '상류 측'이라 함은 반응 챔버에서 배연가스가 유동하는 방향의 상류, 즉 배연가스 유입관을 향하는 방향을 의미하는 것으로 정의한다. 또한 '슬러리(Slurry)'는 통상적으로 사용되는 사전적 의미 뿐 아니라, 흡수액에 포함된 석회석슬러리 및 반응 챔버에서의 화학반응을 통하여 생성된 석고슬러리가 혼합된 것을 지칭하는 것으로 정의한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배연탈황설비의 흡수탑을 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부분을 확대한 단면도이고, 도 3은 도 2의 B-B선 단면도이며, 도 4는 도 2의 C-C선 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배연탈황설비의 흡수탑은 반응 챔버(100), 상기 반응 챔버로 배연가스를 안내하는 배연가스 유입관(110), 상기 배연가스 유입관으로부터 유입되는 배연가스에 흡수액을 분사하는 분사노즐(120), 상기 배연가스와 상기 흡수액의 화학 반응 과정에서 발생되는 습분과 슬러리를 제거하도록 상기 분사노즐의 하류 측에 구비되는 엘리미네이터(130) 및 상기 엘리미네이터를 통과한 배연가스를 상기 반응 챔버(100) 외부로 안내하는 배연가스 배출관(140);을 포함할 수 있다.
상기 반응 챔버(100)는 탈황을 위한 화학반응이 일어나는 공간을 갖는 원기둥 형상의 구조물로 형성될 수 있다. 상기 반응 챔버(100)의 내부는 상술한 바와 같이 배연가스의 유동 방향을 기준으로 상류 측과 하류 측으로 구분할 수 있으나, 이는 특정 경계를 기준으로 하여 물리적으로 분리된 공간임을 의미하는 것은 아니다.
상기 배연가스 유입관(110)은 보일러에서 배출된 배연가스를 상기 반응 챔버(100)로 안내하기 위한 것으로, 상기 반응 챔버의 상류 측에 형성될 수 있다.
상기 분사노즐(120)은 배연가스의 탈황처리를 위한 흡수액을 분사하기 위한 것으로, 상기 반응 챔버의 상류 측에 구비되어 흡수액을 분사할 수 있다. 상기 분사노즐(120)에서 분사되는 흡수액에는 석회석(CaCO3)이 포함되어 배연가스에 포함된 황산화물(SO2)과 화학 반응을 하여 석고(CaSO4·2H2O)가 생성된다. 반응물과 생성물을 나타내는 화학 반응식은 다음과 같다.
SO2 + CaCO3 +1/2O2 + 2H2O → CaSO4·2H2O + CO2
상기 화학 반응을 거치면서 습분과 슬러리가 생성된다. 따라서, 습분과 슬러리를 제거하기 위한 목적의 엘리미네이터(130)가 상기 반응 챔버(100) 내부에서 상기 분사 노즐(120)의 하류 측에 구비될 수 있다. 상기 엘리미네이터(130)는 상기 배연가스와 상기 흡수액 사이의 혼합 및 반응을 촉진하는 덕트(200), 상기 반응 챔버(100)의 내부 공간 중 그 엘리미네이터가 구비되는 공간을 상류 측과 하류 측으로 구획하는 격판(132) 및 상기 격판(132)에 포집되는 상기 배연가스와 상기 흡수액 사이 반응물을 상기 반응 챔버 저부(104)로 안내하는 파이프(134)를 포함할 수 있다.
상기 덕트(200)는 내부에 유체가 유동할 수 있는 관으로, 유동 저항을 감소시키기 위하여 원형으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 덕트(200)는 배연가스와 흡수액이 유입되는 유입구(210)가 일단에 형성되고, 상기 덕트의 중심부에는 중공(220)이 형성되며, 상기 중공(220)을 통과한 배연가스와 흡수액을 토출하는 토출구(230)가 타단에 형성되는 원기둥의 형상으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 덕트(200)는 중공(220)에 스월을 발생시키는 팬(240)을 구비하여 배연가스와 흡수액의 혼합 및 반응을 촉진할 수 있다. 상기 팬의 회전에 의해 덕트 내부에서는 일 방향으로 스월이 발생하여 배연가스와 흡수액 입자들의 충돌을 유도함으로써 상기 화학 반응을 활성화시킬 수 있다. 상기 팬(240)은 회전하여 상기 유입구(210)에서 유입된 배연가스와 흡수액을 상기 토출구(230)로 배출시키는 방향으로 바람을 일으킬 수 있도록 하는, 복수의 날을 가진 형상으로 구비될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 팬(240)은 상기 덕트(200) 일 개의 내부에 복수개가 직렬로 구비되어 강한 스월을 발생시키도록 구성될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 덕트(200)는 배연가스의 유동 방향 상 복수 단으로 형성될 수 있으며, 상기 복수 단의 덕트 중 임의의 단에 포함되는 덕트(200)는 복수로 형성될 수 있다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 임의의 단에 속하는 덕트의 유입구(210a)는 상기 임의의 단보다 상류 측에 위치하는 단에 속하는 덕트의 토출구(230a)보다 유동 단면적이 작게 형성될 수 있다. 이러한 구성을 갖는 이유는, 상류 측 덕트의 토출구(230a)에서 나오는 습분과 슬러리 중 일부만이 하류 측 덕트의 유입구(210a)로 들어가도록 하여, 이를 제외한 나머지 습분과 슬러리는 하강하도록 유도하기 위함이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 임의의 단에서 복수의 덕트가 격자로 배열되고, 임의의 덕트가 속한 단에서 그 임의의 덕트에 인접한 덕트는 상기 임의의 덕트와 서로 반대 방향의 스월을 발생시키도록 형성될 수 있다. 구체적으로 예로는, 시계 방향의 스월을 발생시키는 덕트와 사방에 인접하는 4개의 덕트는 그 스월의 방향이 모두 반시계 방향이다.
상기 격판(132)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 엘리미네이터(130)에 구비되어 상기 덕트(200)를 거쳐 상기 덕트의 토출구(230)로 나와 하강하는 습분과 슬러리를 포집할 수 있다.
상기 격판(132)은 상기 덕트(200) 각각의 사이 빈 공간에 위치할 수 있다. 즉, 상기 덕트(200)가 상기 격판(132)을 비스듬하게 관통하는 형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 덕트(200)가 복수 단으로 이루어질 경우에는 각 덕트 단마다 최소 하나의 격판이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 격판(132)은 반응 챔버 일측 내벽면(102)으로 경사지게 형성될 수 있으며, 경사로 인해 상기 격판(132)에 포집된 습분과 슬러리가 상기 격판(132)에 정체하지 않고 반응 챔버 일측 내벽면(102)을 향해 흘러가는 것을 유도할 수 있다.
상기 파이프(134)는 상기 격판(132)에서 포집되는 습분과 슬러리를 반응 챔버 저부(104)로 안내할 수 있다. 상기 파이프(134)는 상기 반응 챔버 일측 내벽면(102)에 구성되어 상기 파이프(134)의 일단은 하류 측에서 상기 격판과 연결되고, 상기 파이프(134)의 타단은 상류 측에서 상기 반응 챔버 저부(104)까지 연장될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 배연탈황설비의 흡수탑의 작용효과에 대해 설명한다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배연가스 유입관(110)을 통하여 보일러에서 연소된 배연가스가 상기 반응 챔버(100)로 들어온다.
상기 반응 챔버(100)의 상류 측에서는 배연가스에 포함된 황산화물을 제거하기 위하여 상기 분사노즐(120)이 구비되어 석회석이 포함된 흡수액을 분사한다. 그 결과 상기 반응 챔버(100) 내에서 배연가스에 포함된 황산화물과 흡수액에 포함된 석회석이 화학반응하여 석고가 생성된다. 이때, 황산화물과 반응하지 못하고 남은 석회석 또는 화학반응으로 생성된 석고 중 일부는 슬러리 상태로 존재한다. 그리고, 배연가스에 포함된 물은 탈황과정을 거치면서 미세한 안개 형태의 습분(Mist)상태로 존재하게 된다. 이러한 습분이 배연가스에 포함되어 있는 경우 설비의 부식을 유발한다.
본 발명의 배연탈황설비의 흡수탑에는 이러한 습분과 슬러리를 제거하기 위한 목적의 엘리미네이터(130)가 상기 반응 챔버(100)의 하류 측에 구비되어 습분과 슬러리를 제거하는 역할을 할 수 있다.
상기 엘리미네이터(130)에 구비된 상기 덕트(200)는 스월에 의하여 배연가스와 흡수액 사이의 혼합 및 반응을 촉진함으로써 습분과 슬러리의 입자를 크게 하여 무거워진 입자가 중력에 의해 하강하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 덕트(200)가 복수 단으로 구성되면 배연가스와 흡수액의 혼합 및 반응이 여러 번에 걸쳐서 반복하여 활성화되므로 습분과 슬러리의 제거율이 높아질 수 있다. 따라서, 일 개의 단으로 덕트가 구성되었을 때보다 효과적이다.
그리고, 상기 덕트(200)의 임의의 단에서 서로 인접한 덕트가 서로 반대 방향으로 회전하게 되면 인접한 각각의 덕트에 구비된 토출구에서 나온 습분과 슬러리가 관성에 의해 일방향으로 계속 회전하면서 서로 충돌할 수 있다. 이러한 습분과 슬러리의 충돌로 인해 작은 입자가 만나 합쳐지면서 입자의 크기가 커질 수 있다. 입자의 크기가 커짐에 따라 무거워진 입자는 중력에 의하여 하강할 수 있다. 따라서, 이와 같은 회전 방향을 갖는 상기 덕트(200)는 습분과 슬러리를 효과적으로 제거할 수 있다.
그리고, 습분과 슬러리가 상기 격판(132)에 포집되고 상기 파이프(134)를 통해 이동함으로써, 상기 엘리미네이터(130)를 통과하지 못하고 낙하하는 습분과 슬러리가 상기 반응 챔버(100)의 상류 측에서 일어나는 배연가스의 유입과 흡수액의 분사 및 화학 반응 등에 영향을 주지 않으면서 상기 반응 챔버 저부(104)로 낙하할 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우 임의의 단을 이루는 덕트가 격자로 배열되나, 이와 달리 방사형으로 형성될 수도 있다. 방사형으로 배열되는 경우에는 격자로 배열되는 경우와 달리, 중심부로 갈수록 덕트의 밀도가 높아진다. 따라서, 배연가스와 흡수액의 유량이 반응 챔버의 중심부로 갈수록 커지는 경우에 효과적으로 습분과 슬러리를 제거할 수 있다.
100: 반응 챔버 102: 반응 챔버 일측 내벽면
104: 반응 챔버 저부 110: 배연가스 유입관
120: 분사노즐 130: 엘리미네이터
132: 격판 134: 파이프
140: 배연가스 배출관 200: 덕트
210: 유입구 220: 중공
230: 토출구 240: 팬
104: 반응 챔버 저부 110: 배연가스 유입관
120: 분사노즐 130: 엘리미네이터
132: 격판 134: 파이프
140: 배연가스 배출관 200: 덕트
210: 유입구 220: 중공
230: 토출구 240: 팬
Claims (12)
- 반응 챔버;
상기 반응 챔버로 배연가스를 안내하는 배연가스 유입관;
상기 배연가스 유입관으로부터 유입되는 배연가스에 흡수액을 분사하는 분사노즐;
상기 배연가스와 상기 흡수액의 화학 반응 과정에서 발생되는 습분과 슬러리를 제거하도록 상기 분사노즐의 하류 측에 구비되는 엘리미네이터; 및
상기 엘리미네이터를 통과한 배연가스를 상기 반응 챔버 외부로 안내하는 배연가스 배출관;을 포함하고,
상기 엘리미네이터는 상기 배연가스와 상기 흡수액 사이의 혼합 및 반응을 촉진하는 덕트;를 포함하고,
상기 덕트는,
상기 배연가스와 상기 흡수액이 유입되는 유입구;
상기 유입구로 유입된 배연가스와 흡수액에 스월(swirl)을 발생시키는 중공;및
상기 중공을 통과한 배연가스와 흡수액을 토출하는 토출구;를 포함하고,
상기 덕트는 상기 배연가스의 유동 방향 상 복수 단으로 형성되고,
상기 복수 단의 덕트 중 임의의 단에 속하는 덕트의 유입구는 상기 임의의 단보다 상류 측에 위치하는 단에 속하는 덕트의 토출구보다 유동 단면적이 작게 형성되는 배연탈황설비의 흡수탑. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 덕트는, 스월을 발생시키며 상기 유입구 측으로부터 상기 토출구 측으로 바람을 일으키는 팬;을 더 포함하는 배연탈황설비의 흡수탑. - 제3항에 있어서,
상기 팬은 상기 덕트의 내부에 복수개가 직렬로 구비되는 배연탈황설비의 흡수탑. - 삭제
- 삭제
- 반응 챔버;
상기 반응 챔버로 배연가스를 안내하는 배연가스 유입관;
상기 배연가스 유입관으로부터 유입되는 배연가스에 흡수액을 분사하는 분사노즐;
상기 배연가스와 상기 흡수액의 화학 반응 과정에서 발생되는 습분과 슬러리를 제거하도록 상기 분사노즐의 하류 측에 구비되는 엘리미네이터; 및
상기 엘리미네이터를 통과한 배연가스를 상기 반응 챔버 외부로 안내하는 배연가스 배출관;을 포함하고,
상기 엘리미네이터는 상기 배연가스와 상기 흡수액 사이의 혼합 및 반응을 촉진하는 덕트;를 포함하고,
상기 덕트는 상기 배연가스의 유동 방향 상 복수 단으로 형성되고,
상기 복수 단의 덕트 중 임의의 단에 포함되는 덕트는 복수로 형성되고,
상기 복수의 덕트 중 임의의 덕트는 일 방향으로 스월을 발생시키도록 형성되고,
상기 임의의 덕트가 속한 단에서 그 임의의 덕트에 인접한 덕트는 상기 일 방향의 반대 방향으로 스월을 발생시키도록 형성되는 배연탈황설비의 흡수탑. - 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 임의의 덕트에 구비되는 팬은 상기 일 방향으로 회전되게 형성되고,
상기 인접한 덕트에 구비되는 팬은 상기 반대 방향으로 회전되게 형성되는 배연탈황설비의 흡수탑. - 제1항 또는 제7항에 있어서,
상기 엘리미네이터는 상기 반응 챔버의 내부 공간 중 그 엘리미네이터가 구비되는 공간을 상류 측과 하류 측으로 구획하는 격판;을 더 포함하고,
상기 덕트는 상기 격판을 관통하여 형성되는 배연탈황설비의 흡수탑. - 제10항에 있어서,
상기 격판은 중력에 수직하는 방향에 경사지도록 형성되는 배연탈황설비의 흡수탑. - 제10항에 있어서,
상기 엘리미네이터는, 상기 반응 챔버 일측 내벽면에 구성되어 상기 격판에 포집되는 상기 배연가스와 상기 흡수액 사이의 반응생성물을 상기 반응 챔버 저부로 안내하는 파이프;를 더 포함하는 배연탈황설비의 흡수탑.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020180028695A KR102069593B1 (ko) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | 배연탈황설비의 흡수탑 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180028695A KR102069593B1 (ko) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | 배연탈황설비의 흡수탑 |
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| KR102069593B1 true KR102069593B1 (ko) | 2020-01-23 |
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ID=68067366
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020180028695A Active KR102069593B1 (ko) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | 배연탈황설비의 흡수탑 |
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