KR102113211B1 - 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치 - Google Patents

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    • F23J15/04—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material using washing fluids

Abstract

본 발명은 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서, 상기 배기가스 처리장치는 수적분리수단을 포함하고, 상기 수적분리수단은 그 중심에 배기가스가 들어오는 유도부와 상기 유도부의 상측에 형성된 날개를 하나 이상 포함하여 상기 유도부에서 나온 배기가스의 나선형 흐름이 유도되는 것을 특징으로 하는 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치에 대한 것이다.

Description

수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치{Exhaust gas treatment equipment including droplet separating means}
본 발명은 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서, 상기 배기가스 처리장치는 수적분리수단을 포함하고, 상기 수적분리수단은 그 중심에 배기가스가 들어오는 유도부와 상기 유도부의 상측에 형성된 날개를 하나 이상 포함하여 상기 유도부에서 나온 배기가스의 나선형 흐름이 유도되는 것을 특징으로 하는 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치에 대한 것이다.
현대의 선박은 대부분 자체 동력과 난방을 위한 엔진과 보일러 등을 구비하고 있다. 상기 엔진과 보일러 등을 구동하기 위해서는 연료를 태워야 하는데, 연소 과정에서 발생하는 배기가스에는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), PM(Particular Matter, 입자성 물질) 등의 유해물질이 포함되어 있다.
황산화물이나 질소산화물은 인체의 점막에 작용해 호흡기 질환을 일으킬 수도 있으며, 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소가 1급 발암물질로 지정한 오염물질이기도 하다. 또한, 상기 SOx나 NOx가 공기 중으로 그대로 방출되면 대기 중의 수분(H20)과 반응하여 각각 황산(H2SO4), 질산(HNO3)이 되어 산성비의 주된 원인이 되기도 한다.
PM은 가스상오염물질에 대비되는 작은 입자의 형태로서 배기가스 속의 PM이 그대로 대기 중에 방출되면 가시거리를 줄이는 시정장애를 일으키거나, 미세한 입자가 폐나 호흡기를 통해 인체에 들어가 각종 질환을 발생시킬 수 있다. 최근 국내에서 문제가 되는 미세먼지 또한 상기 PM에 의한 것으로서 대기오염의 주된 원인으로 볼 수 있다.
따라서 이러한 배기가스 속 유해물질에 대한 방지책이 필요한데, 특히 선박의 경우는 엔진의 출력규모가 거대하여 승용차의 130배에 달하는 배기가스를 내뿜는 것으로 알려져 있는바, 방대한 양의 유해물질 배출을 방지하기 위해 선박의 배기가스에 대한 구체적이고 실체적인 대책이 요구된다.
이에 국제해사기구(International Maritime Organization, 이하 IMO)에서는 배출규제지역(Emission Control Area, 이하 ECA)를 설정하여 해당 해역 내에서 유해물질의 배출량을 제한하고 있다. 특히 황산화물 배출규제지역(SOx Emission Control Area, 이하 SECA)은 NOx 등의 다른 유해물질도 같이 규제하는 상기 ECA보다 더 광범위하게 규정하여 강력한 제재를 가하고 있다.
더구나 2015년 1월 1일부터는 규제를 더욱 강화하여 상기 SECA를 지나는 모든 선박에 대해 환경오염을 일으키는 연료 내 황(Sulphur) 함유율을 0.1%로 제한하였다(IMO 184(59)). 상기 SECA는 2011년 8월 해양오염방지협약의 수정을 통해 기존의 발틱해와 북해지역에서 북미지역으로 확대 규정되었고, 2016년 4월 1일부터는 중국 근해도 지정되는 등, 앞으로 계속 확장될 것이므로 선박의 황산화물 관리는 더 중요해질 전망이다.
또한, ECA 이외 전세계 해역에서도 배기가스 내 SOx 함유량을 3.5% 이하로 규제하던 것을 2016년 10월 28일 개최된 IMO 총회에서 0.5%로 낮추는 법안이 통과되어 2020년부터 시행될 예정에 있는바, 지역을 불문하고 황산화물 관리의 필요성은 더욱 증대하고 있다.
이러한 국제적 규제를 준수하기 위해 저황유(Low sulphur)를 사용하거나 황산화물의 배출량이 적은 천연가스가 연료로 쓰이는 LNG 추진선이 이용되기도 하지만, 배출가스의 황산화물을 절감하는 스크러버(Scrubber)를 사용하기도 한다.
스크러버를 이용해 후처리 공정을 수행하면 황 함유율이 비교적 높은 저가의 연료로도 상기 규제들을 만족시키며 환경오염을 방지할 수 있기에 경제적으로 유리하다. 이렇듯 스크러버는 경제성과 환경성 모두를 충족시킬 수 있어 선박뿐만 아니라 발전소 등에서도 사용될 만큼 범용성이 높다.
<특허문헌>
미국 등록특허공보 US 9,272,241호(2016.03.01. 등록) "COMBINED CLEANING SYSTEM AND METHOD FOR REDUCTION OF SOX AND NOX IN EXHAUST GASES FROM A COMBUSTION ENGINE"
상기 특허문헌에 도시된 발명은 배기가스 내 SOx 및 PM을 흡수하기 위한 스크러버를 게시하고 있다. 상기 스크러버는 세정액으로 SOx를 이온화시키는데 이때 pH 8.3 전후인 해수(Sea Water)를 이용하면 별도의 알칼리성 첨가제 없이도 이온화된 황산화물을 중화시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 입사성 물질을 응집시켜 세정액 속에 같이 배출하여 대기 중으로의 방출을 방지할 수도 있다.
그러나 상기 발명은 스크러버를 포함한 배기가스 및 세정액의 순환 과정에 대한 개략도를 나타내고 있을 뿐, 스크러버 내부의 구체적 형상과 세정 방법에 대한 것은 언급하지 않고 있다.
스크러버는 상하로 매우 긴 형태를 가지고 있어 선박의 부피를 많이 차지해 공간활용도 측면에서 비효율적이고 선박의 미관을 해친다. 따라서 스크러버의 높이를 낮추는 방법에 대한 필요성이 존재하는데, 상기 문헌에는 이러한 문제점에 대한 해결책은 전혀 개시되어 있지 않다.
스크러버 내로 유입되는 배기가스를 처리기 내에 고르게 분산시켜야 세정액을 이용한 작업 효율이 높아지는데, 상기 선행문헌에는 이를 위한 구성도 존재하지 않는다.
그리고 세정액과 배기가스의 혼합이 원활히 일어나야 양자 간의 접촉시간과 접촉면적이 늘어 세정 작업이 제대로 이루어질 수 있기에 그 혼합방법은 스크러버의 중요한 성능 중의 하나로 볼 수 있는데, 상기 발명에는 이에 대한 구체적 방안이 공개되어 있지 않다.
또한, 배기가스의 배출 과정에서 스크러버를 통과할 시 세정을 위한 해수 분사 및 구조물로 인한 경로 방해로 압력손실이 발생하는데, 이러한 압력손실은 수치화되어 스크러버의 성능을 나타내는 자료로 쓰일 정도로 중요한 사항임에도 불구하고 상기 문헌에는 이에 대한 방안도 마련되어 있지 않다.
스크러버 내 분사된 해수 등의 세정액이 밑으로 역류하여 배기가스가 나오는 엔진 및 보일러 등으로 유입되는 경우도 문제가 되곤 하는데, 상기 특허문헌에는 이에 대한 대비책도 기재되어 있지 않다.
엔진이나 보일러의 부하에 따라 배출되는 배기가스의 양은 가변적인데, 이러한 유동 변화를 고려치 않고 일괄적으로 세정액을 분사하는 상기 특허발명은 작업에 있어 효율성이 떨어지는 문제점도 있다.
배기가스 속의 미세한 세정액 입자를 제거하기 위한 디미스터(기수분리기) 등의 필터는 장기간 사용될 경우 구멍이 막혀 청소해주어야 하는데, 이러한 디미스터의 세척을 위한 방법도 요구된다.
마지막으로 배기가스 속 유해물질을 흡수한 세정액이 배기가스의 유동을 따라 대기 중으로 방출되는 현상을 방지할 필요성도 존재한다.
따라서 배기가스의 압력손실을 최소화하며 고르게 분산시키고, 황산화물과 PM을 세정액과 적절히 혼합해 유해물질을 효과적으로 제거하여 청정가스만을 배출하면서도 스크러버의 부피를 줄여 공간활용도를 높일 수 있고, 엔진 부하에 따라 유연하게 적응해 작업 효율을 향상시키며 세정액의 엔진 역류를 방지할 수 있는 배기가스 처리장치에 대한 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 배기가스의 나선유동에 의해 세정액을 분리시켜 대기 중으로 유해물질의 방출을 방지할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 원심력에 의해 배기가스와 세정액 수적을 분리시켜 대기 중으로 유해물질의 방출을 저지하면서도 배기가스의 압력손실을 방지하는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 배기가스의 나선유동시 밑으로 우회하도록 함으로써 분리된 세적액을 낙하시켜 유해물질의 대기 방출을 효율적으로 방지할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 배기가스의 나선유동에 의해 중심에 음압이 발생하여 나선유동에 방해가 되거나 배기가스의 상승을 방해하는 현상을 방지할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 나선유동을 위해 배기가스를 일정 방향으로 안내할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 나선유동을 발생시키면서도 배기가스의 종방향 속도를 가감속시키지 않아 세정효율을 일정하게 유지시킬 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 선박에 설치되어 선체의 엔진 또는 보일러에서 발생한 유해물질을 처리하는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 배기가스를 널리 확산하여 세정효율을 향상시키는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 세정액과 배기가스의 접촉면적을 넓혀 세정효율을 향상시키면서도 하우징의 높이를 줄여 공간활용성을 증대시키는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 내벽면에 치우진 배기가스의 유동을 하우징 단면 내 고루 분배시켜 세정 효율을 증진시키는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 엔진 또는 보일러의 가동률에 따라 선택적으로 세정액을 분사하고 배기가스와 접촉면적을 넓혀 세정효율을 증대시키는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 분리된 세정액 수적을 배기가스의 유동 방해 없이 낙하시키면서도 배기가스의 유출을 방지할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 황산화물(SOx) 또는 PM 등의 유해물질을 포함한 세정액 수적이 대기 중으로 방출되는 것을 방지할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서, 상기 배기가스 처리장치는 수적분리수단을 포함하여 배기가스와 수적을 분리함으로써 유해물질의 대기 방출을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단이 원심력에 의해 배기가스와 수적을 분리하여 유해물질의 대기 방출을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단이 그 중심에 배기가스가 들어오는 유도부와 상기 유도부의 상측에 형성된 날개를 하나 이상 포함하여 상기 유도부에서 나온 배기가스의 나선형 흐름이 유도되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단이 상기 날개의 상측에 원추형상의 제1 음압방지수단을 포함하고, 상기 날개는 수평으로 휘어진 수평날개를 포함하여 배기가스의 나선흐름을 형성하면서도 이에 의한 음압발생을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 날개가 상기 유도부의 일측에서 일정 각도를 가지고 뒤틀려 형성되는 비틀림날개를 포함하여 상기 경사날개를 통과한 배기가스가 밑으로 우회하며 나선형 흐름을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단이 상기 날개의 상측에 원통형상의 제2 음압방지수단을 포함하고, 상기 제2 음압방지수단은 내부가 비어있는 형상으로 날개의 하측까지 덮도록 밑으로 연장형성되어 상기 비틀림날개를 통과한 배기가스가 밑으로 우회하며 나선형 흐름을 형성하도록 유도하면서도 이에 의한 음압발생을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단이 제2 음압방지수단의 상측에 원추형상의 제1 음압방지수단을 더 포함하여 음압형성을 효과적으로 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 유도부가 배기가스의 흐름을 일측으로 집중시키는 하광상협 형상의 유도판과, 상기 유도판에 모인 배기가스를 위로 전달하도록 유도판의 상측에서 수직으로 연장형성된 유도관을 포함하여 배기가스의 유동을 유도하면서도 압력손실을 최소화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 날개가 정지되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 선박에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 확산수단을 포함하고, 상기 확산수단은 상광하협 형상의 가스확산기를 포함하여 상기 가스 유입부를 통해 유입된 배기가스가 하우징 내에 널리 분산되어 효율적인 세정작업이 가능하고 낙하하는 세정액에 의한 압력손실과 확산기 자체에 의한 압력손실을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 확산수단 상측에 세정액 분사수단을 더 포함하고, 상기 분사수단은 세정액을 측면으로 분사하는 측방분사수단을 포함하여 상기 확산수단에서 분산된 배기가스와 세정액의 접촉면적을 넓혀 작업 효율을 향상시키면서도 하우징의 높이를 줄여 공간활용성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 분사수단 상측에 분배수단을 더 포함하고, 상기 분배수단은 작은 관통공을 여러 개 포함하는 메쉬구조로 형성하고, 상부로 갈수록 확경되는 상광하협 형상의 경사부를 포함하며, 상기 경사부의 하측에 커다란 유입공을 형성함으로써 내벽면쪽으로 편향된 배기가스의 흐름을 고르게 분배시켜 처리 효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 다중분사수단 상측에 수적분리수단을 포함하며, 상기 수적분리수단은 그 중심에 배기가스가 들어오는 유도부와 상기 유도부의 상측에 형성된 날개를 하나 이상 포함하여 상기 유도부에서 나온 배기가스의 나선형 흐름이 유도되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단에 의해 분리된 수적을 포집하는 수적포집수단을 포함하여 유해물질의 대기 방출을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단 상측에 하우징의 경사면을 타고 상승하는 수적을 차단하는 수적차단수단을 포함하고, 상기 수적차단수단은 상기 경사면의 일측에서 밑으로 연장형성되는 차단벽을 포함하여 내측벽을 타고 상승하던 수적을 효과적으로 차단할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 배기가스의 나선유동에 의해 세정액을 분리시켜 대기 중으로 유해물질의 방출을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 원심력에 의해 배기가스와 세정액 수적을 분리시켜 대기 중으로 유해물질의 방출을 저지하면서도 배기가스의 압력손실을 방지하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 배기가스의 나선유동시 밑으로 우회하도록 함으로써 분리된 세적액을 낙하시켜 유해물질의 대기 방출을 효율적으로 방지할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 배기가스의 나선유동에 의해 중심에 음압이 발생하여 나선유동에 방해가 되거나 배기가스의 상승을 방해하는 현상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 나선유동을 위해 배기가스를 일정 방향으로 안내할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 나선유동을 발생시키면서도 배기가스의 종방향 속도를 가감속시키지 않아 세정효율을 일정하게 유지시킬 수 있는 효과가 존재한다.
또한, 본 발명은 선박에 설치되어 선체의 엔진 또는 보일러에서 발생한 유해물질을 처리하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 확산수단을 포함하여 배기가스를 널리 확산하여 세정효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 측방분사수단을 포함하여 세정액과 배기가스의 접촉면적을 넓혀 세정효율을 향상시키면서도 하우징의 높이를 줄여 공간활용성을 증대시키는 효과가 존재한다.
또한, 본 발명은 분배수단을 포함하여 내벽면에 치우진 배기가스의 유동을 하우징 단면 내 고루 분배시켜 세정 효율을 증진시키는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 다중분사수단을 포함하여 엔진 또는 보일러의 가동률에 따라 선택적으로 세정액을 분사하고 배기가스와 접촉면적을 넓혀 세정효율을 증대시키는 효과가 존재한다.
또한, 본 발명은 수적포집수단을 포함하여 분리된 세정액 수적을 배기가스의 유동 방해 없이 낙하시키면서도 배기가스의 유출을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 수적차단수단을 포함하여 황산화물(SOx) 또는 PM 등의 유해물질을 포함한 세정액 수적이 대기 중으로 방출되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치를 나타낸 부분 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치를 나타낸 f1-f2'의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 확산수단을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 확산수단을 나타낸 A구역의 a-a' 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 확산수단이 선박의 롤링에 의해 기울어진 모습을 나타낸 A구역의 a-a' 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 확산수단을 통해 배기가스가 유동하는 모습을 나타낸 A구역의 a-a' 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 분사수단을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 분사수단을 나타낸 B구역의 b1-b1' 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 분사수단을 나타낸 B구역의 b2-b2' 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 분사수단이 세정액을 분사하는 모습을 나타낸 개념도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 분배수단을 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 분배수단을 나타낸 C구역의 c1-c1' 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 분배수단을 나타낸 C구역의 c2-c2' 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 분배수단에 의해 배기가스가 유동하는 모습을 나타낸 A, B, C구역의 c1-c1' 단면도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 다중분사수단을 나타낸 사시도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 다중분사수단을 나타낸 D구역의 d1-d1' 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 다중분사수단을 나타낸 D구역의 d2-d2' 단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 다중분사수단을 나타낸 D구역의 d2-d2' 단면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 제1 타입의 수적분리수단을 나타낸 분해 사시도이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 제1 타입의 수적분리수단을 나타낸 E구역의 e1-e1' 단면도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 제1 타입의 수적분리수단을 나타낸 E구역의 e2-e2' 단면도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 제1 타입의 수적분리수단에 의해 배기가스가 유동하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 제2 타입의 수적분리수단을 나타낸 분해 사시도이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 제2 타입의 수적분리수단을 나타낸 E구역의 e1-e1' 단면도이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 제2 타입의 수적분리수단을 나타낸 E구역의 e2-e2' 단면도이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 제2 타입의 수적분리수단에 의해 배기가스가 유동하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 수적포집수단을 나타낸 E, D구역의 사시도이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 수적포집수단을 나타낸 E, D구역의 e1-e1' 단면도이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 수적차단수단을 나타낸 부분절단 사시도이다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 수적차단수단을 나타낸 F구간의 f1-f1' 단면도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
그러면 도면을 참고하여 본 발명의 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 개략적인 구성과 배기가스의 흐름을 설명하겠다.
도 1을 참고하면, 엔진이나 보일러에서 나온 배기가스는 황산화물(SOx), 질산화물(NOx), 입자성 물질(Particular Matter, 이하 PM) 등의 유해물질을 포함한 채 배기가스 처리장치(17) 내에 들어오는데, 상기 배기가스 처리장치(17)는 상기 유해물질을 감축하는 다수의 수단이 단계적으로 구비된 하우징(171)을 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 3을 참고하면, 상기 하우징(171)은 내부가 비어있는 거대한 통의 형태로 여러 가지 형상이 있을 수 있으나 일반적으로는 원통형의 하우징(171)이 많은데, 측면에 하우징(171)의 외관을 형성하는 내벽면(1711)을, 하부에 배기가스가 들어오는 가스 유입부(1712)와 분사된 세정액이 빠져나가는 세정액 유출부(1715)를, 상부에 배기가스가 나가는 가스 유출부(1713)를 포함할 수 있다.
상기 내벽면(1711)은 상하로 곧게 전개되는 수직면(1711a)과, 상기 가스 유출구(1713) 부근에서 상기 수직면(1711a)으로부터 중앙으로 절곡되며 연장형성된 경사면(1711b)을 포함할 수 있는데, 상기 내벽면(1711)은 후술할 분사수단(173) 등에서 유입된 세정액이 배기가스의 유동을 따라 타고 오르는 기능을 가지기도 한다.
상기 가스 유입부(1712)는 상기 하우징(171)의 내측으로 돌출되어 후술할 확산수단(172)의 일측과 연통되는 가스 유입관(1712a)을 포함할 수 있는데, 여러가지 형태가 있을 수 있으나 일반적으로는 내부가 빈 중공의 원통형으로 구성되어 배기가스가 유입될 수 있는 통로의 기능을 한다.
상기 세정액 유출부(1715)는 유해물질을 세척하며 내려온 세정액이 하우징(171) 외부로 배출되는 곳으로 상기 하우징(171)의 바닥면 일측에서 하부로 일정길이만큼 연장형성되는 세정액 유출관(1715a)을 포함할 수 있는데, 세정액의 배출을 위해 내부가 빈 중공의 원통형으로 형성된 경우가 많다. 선박에 설치되는 경우에는 선체가 좌우로 기우는 롤링(rolling) 현상 및 앞뒤로 기우는 피칭(pitching) 현상 때문에 별도의 바닥면 경사 없이도 선박의 기울기에 따라 일측에 고인 세정액의 원활한 배출이 가능하다.
상기 가스 유출부(1713)는 배기가스 처리장치(17) 내에서 유해물질을 제거한 청정가스가 대기 중으로 방출되는 곳으로 청정가스를 배출할 수 있도록 커다란 구멍이 뚫려 있는데, 후술할 수적차단수단(178)과 연통되어 상기 내벽면(1711)을 타고 상승하는 수적을 차단할 수도 있다.
다음으로 도 2 내지 도 31을 참고하여 상기 배기가스 처리장치(17)의 하우징(171) 내부에 유입된 배기가스를 단계별로 세정하여 종국에는 황산화물(SOx)과 입자성 물질(PM)이 제거된 청정가스를 배출시키는 다양한 수단들에 대하여 설명하겠다.
먼저 도 2 및 도 3을 참고하여 개략적으로 설명하자면, 본 발명에 의한 배기가스 처리장치(17)는 상기 가스 유입부(1712)의 위에 위치하여 배기가스를 하우징(171) 내부에 고르게 분포시키는 확산수단(172)과, 그 상측에 세정액을 분사하는 분사수단(173), 상기 분사수단(173)의 상측에 배기가스를 퍼트리는 분배수단(174), 그 위에 복수의 분사수단이 병렬로 나열된 다중분사수단(175), 상기 다중분사수단(175) 위에 배기가스의 나선 흐름을 유도하는 수적분리수단(176), 상기 수적분리수단(176) 하부에서 분리된 수적을 포집하는 수적포집수단(177), 그리고 상기 가스 유출부(1713) 부근에서 내벽면(1711)을 타고 오르는 수적을 낙하시키는 수적차단수단(178)을 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참고하면, 상기 확산수단(172)은 상기 가스 유입부(1712)에서 유입되는 배기가스를 하우징(171) 내에 고루 분산시키는 기능을 가지는데, 위로 갈수록 넓어지는 상광하협 형상의 가스확산기(1721)와, 상기 가스확산기(1721)의 내측에 고인 세정액을 배기가스의 유동 방해 없이 배출하는 배출로(1722)를 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 가스확산기(1721)는 그 내부가 빈 얇은 상광하협의 형상으로 구성하여 내측면(1721a)과 외측면(1721b), 상기 두 면(1721a,b)의 경계가 되는 가장자리(1721) 및 상기 외측면(1721b)의 둘레를 따라 가스확산기(1721)의 바깥쪽으로 연장형성되는 차단부(11721d)를 포함할 수 있다.
상기 외측면(1721b)은 상기 가스 유입부(1712)를 통해 들어온 배기가스가 타고 올라 하우징(171) 내부에 넓게 분산되는 기능을 가진다.
종래기술에도 가스확산기를 가스 유입구 상측에 구비하고 있는 경우가 종종 있었지만, 위로 갈수록 폭이 좁아지는 하광상협 형상을 가져 낙하하는 세정액이 가스확산기의 표면을 따라 흘러내리며 배기가스의 흐름을 방해하였다. 그리고 이에 의해 배기가스의 압력손실이 발생하여 배기가스 처리장치 전체의 기능을 약화시키는 단점이 있었다. 또한 상기 하광상협 형상은 삼각뿔 내지는 원뿔의 형태를 가지는 경우가 많았는데, 가스 유입구에서 유입된 배기가스가 상기 뿔의 하측면에 부딪힌 후에 우회하여 하우징 내부에 넓게 퍼지며 상부로 올라가는 유동을 형성하므로 큰 압력손실을 야기하기도 하였다. 배기가스 처리장치는 단위 높이당 얼마만큼의 압력 손실이 있는지(mmAq/m)가 수치화되어 성능을 나타내는 지표로 쓰일 만큼 중요한 사항인데도 불구하고 종래기술은 상기와 같은 구성의 가스확산기로 인해 압력손실이 막대하였다.
따라서 본 발명에 의한 가스확산기(1721)는 위로 갈수록 넓어지는 형상을 포함하여 가스 유입부(1712)를 통해 들어온 배기가스가 상기 가스확산기(1721)의 외측면(1721b)을 따라 점점 넓어지며 자연스럽게 상승됨에 따라 압력손실 없이도 배기가스를 하우징(171) 내부에 넓게 분산시킬 수 있다. 특히 상기 상광하협 형상의 가스확산기(1721)는 역원추형의 형상을 포함함이 바람직하다.
상기 내측면(1721a)은 후술할 분사수단(173)에서 분사된 세정액이 포집되어 흘러내려 아래로 모이는 기능을 가지는데, 이에 의해 상기 가스확산기(1721)의 외측면(1721b)을 따라 상승하는 배기가스의 유동을 방해하지 않아 압력손실을 방지할 수 있다.
상기 차단부(1721d)는 상기 외측면(1721b)의 둘레를 따라 외측으로 연장형성되는 구성으로 상기 가장자리(1721c)의 밑에 위치하는데, 수평으로 전개되는 제1 면(172d-1)과 상하로 전개되는 제2 면(1721d-2)을 포함할 수 있다.
도 6을 참고하면, 본 발명에 의한 배기가스 처리장치(17)가 선박에 사용되어 선체가 파도에 의해 앞뒤로 기우는 피칭(pitching)현상이나, 커브 등에 의해 좌우로 기우는 롤링(rolling)현상을 확인할 수 있다. 이때 하우징(171)도 같이 전후좌우로 기울게 되는데, 이 순간에 가스확산기(1721) 역시 기울어 외측면(1721b)이 수직 이상으로 넘어가면 후술할 분사수단(173)에서 분사된 세정액이 가스 유입부(1712)로 들어갈 수 있다. 이렇게 가스 유입부(1712)로 들어간 세정액이 역류하여 엔진(E)이나 보일러(B)에까지 들어가게 되면 기기 고장 등의 중대한 사태를 유발할 우려가 있다. 따라서 이러한 현상을 방지하기 위해 상기 차단부(1721d)가 선박의 크기, 롤링(rolling) 및 피칭(pitching) 각도 등을 고려한 크기로 설계되어야 한다. 보다 구체적으로는, 상기 제1 면(1721d-1)의 길이와 제1 면(1721d-2)의 길이를 변경함으로써 외측면(1721b)에서 바깥으로 돌출되는 정도를 조절해 선체가 기울 때도 세정액이 가스 유입부(1712)로 역류하는 것을 방지한다. 이때 상기 외측면(1721b)이 전개되는 각도 역시 롤링 및 피칭 등을 고려하여 설계됨이 바람직하다.
또한 상기 롤링 및 피칭이 발생할 때 차단부(1721d)에 고인 세정액이 가스 유입부(1712)가 아닌 하우징(171) 바닥으로 쏟아질 수 있도록 만들 수 있다. 이를 위해 상기 제2 면(1721d-2)의 전개 각도를 롤링 및 피칭을 고려하여 설계한다.
상기 배출로(1722)는 상기 가스확산기(1721)의 내측면(1721a)에서 포집된 세정액이 흘러넘치는 것을 방지하기 위해 하우징(171)의 바닥면에 배출하는 기능을 가진 구성으로, 상기 가스확산기(1721)의 하측에서 내측면(1721a)과 연통되어 형성된다. 이때 배출로(1722)는 상기 가스 유입부(1712)가 하우징(171) 내측으로 돌출되며 연장형성된 가스 유입관(1712a)의 안쪽으로 길게 연장형성되는데, 세정액의 배출을 위해 가스 유입관(1721a)의 내측면과 연통된 배출구(1722a)를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 배출구(1722a)가 상기 가스 유입관(1712a)의 일측에 형성되기 위해서 상기 배출로(1722)는 상기 가스확산기(1721)의 하측에서 가스 유입관(1712a)의 내측면까지 기울어진 형태로 연장형성된다.
상기 배출로(1722)에서 배출된 세정액은 하우징(171)의 바닥면에 고이게 되는데, 여기 모인 세정액은 하우징(171)의 바닥 일측에서 아래로 소정의 각도를 가지고 뻗어나가는 세정액 유출부(1715)를 통해 배기가스 처리장치(17) 외부로 방출된다. 이때 상기 세정액 유출부(1715)가 일측에만 치우쳐 형성되고 하우징(171)의 바닥면에 별도의 경사면이 없더라도 선박의 운행 과정에서 파도나 가감속 등에 의해 선체가 앞뒤로 기우는 피칭(pitching)현상 및 회전 등에 의해 선체가 좌우로 기우는 롤링(rolling)현상 등에 의해 하우징(171) 전체가 기울게 되므로 세정액의 원활한 배출이 가능하여 바닥면에 과도하게 축적되는 현상을 방지할 수 있다. 이렇게 하우징(171)이 기운 모습은 도 6에서 더욱 상세히 확인 가능하다.
도 7을 참고하면, 이러한 구성에 의해 상기 가스확산기(1721)의 내측면(1721a)에 포집된 세정액이 상기 가스 유입관(1712a)을 통과하는 배기가스의 흐름에 영향으로 주지 않아 압력손실을 방지하며 낙하하고(점선으로 표시된 부분), 배기가스는 구조물에 의한 압력손실 없이 하우징(171) 내부에 자연스럽게 분산(실선으로 표시된 부분)되는 모습을 확인할 수 있다.
도 8 내지 도 11을 참고하면, 상기 분사수단(173)은 상기 확산수단(172)의 상측에서 세정액을 분사하며 황산화물(SOx) 및 PM을 포함한 배기가스를 세정하는 기능을 가지는데, 특히 세정액을 배기가스의 유동 방향의 측면에서 분사하는 측방분사수단(1731)을 하나 이상 포함할 수 있다.
도 8을 참고하면, 상기 측방분사수단(1731)은 배기가스에 세정액을 분사하는 구성으로 분사몸체(1731a)와 분사구(1731b)를 포함할 수 있다.
상기 분사몸체(1731a)은 세정액을 공급하는 막대형태의 공급관으로써 하우징(171)의 내벽면(1711)에 결합되어 있는데, 하우징(171)이 원통형상인 경우 분사몸체(1731a) 역시 원형으로 분포될 수 있는데, 특히 내측벽(1711)에서 외측으로 일정깊이 함입형성된 공간에 위치한다면 분사수단(1731) 자체가 배기가스의 유동을 가로막아 구조물에 의한 압력손실도 예방할 수 있다.
상기 분사구(1731b)는 상기 분사몸체(1731a)의 일단부에 형성되어 세정액을 분사하는데, 측면을 향해 형성되어 세정액을 측면으로 분사한다.
엔진(E)이나 보일러(B) 내부에서 연소에 의해 발생한 배기가스는 산성물질인 황산화물(SOx) 및 PM 등의 유해물질을 포함하는데, 상기 분사수단(173)은 이러한 유해물질을 중화 내지는 응집하여 제거하기 위한 세정액을 분사한다. 일반적으로 0.1~0.5um의 PM이 먼저 미세 물방울(100~200um)에 의해 응집되어 크기가 커진다. 또한 산성의 황산화물(SOx)을 중화시키기 위하여 염기성의 세정액이 필요한데, 담수를 사용하는 경우에는 별도의 알칼리성 첨가제를 넣어 중화반응을 유도한다.
이때 상기 알칼리성 첨가제는 NaOH(수산화나트륨), Na2CO3(탄산나트륨) 또는 NaHCO3(중탄산나트륨) 등이 가능하다. NaOH를 첨가한 세정액에 의한 황산화물(SOx)의 중화반응은 다음과 같다.
SO2(g)+2NaOH(aq)+(1/2)O2(g) → 2Na++SO4 2-+H2O
그러나 본 발명에 의한 배기가스 처리장치(17)가 바다 위에서 운항되는 선박에 설치되는 경우에는 염수인 해수(Sea Water)를 사용할 수도 있다. 일반적으로 해수는 염화나트륨(NaCl), 염화마그네슘(MgCl2), 염화칼륨(KCl) 등의 염분을 포함하는데 이들이 녹아 생기는 Cl-, SO4 2-, Br- 등의 음이온으로 인하여 pH가 7.8~8.3 정도인 약염기성을 띄게 된다. 따라서 이러한 해수를 세정액으로써 사용한다면 별도의 알칼리성 첨가제의 투입 없이도 황산화물(SOx)의 중화가 가능한 이점이 있다.
이때 해수에 의한 중화반응식은 다음과 같은데, 먼저 기체 상태의 이산화황(SO2) 물과 혼합된다.
SO2(g) +H2O(l) ↔ H2SO3(aq)
다음으로 해수 내 염기와 반응하게 되는데, 이는 다음과 같다.
2H2SO3(aq)+OH- ↔ 2HSO3 - (aq)+H+ (aq)+H2O(aq)
2HSO3 - (aq)+OH- (aq) ↔ 2SO3 2- (aq)+H+ (aq)+H2O(aq)
즉, 이산화황이 해수에 흡수되어 상기 반응을 거쳐 황산염이 된다.
상기 분사수단은 해수 또는 담수로 구성된 세정액 외에도 압축공기를 더 포함한 2류체를 분사하여 세정액이 하우징(171) 내에 널리 분산되어 배기가스와 접촉하는 면적을 확대하여 세정 효율을 향상시킬 수도 있다.
또한 상기 세정액 및 압축공기는 배기가스 속 황산화물(SOx) 내지는 PM 등의 유해물질을 세정하는 외에 배기가스 자체의 온도를 낮춰 냉각시키는 기능을 가지기도 한다. 일반적으로 엔진(E) 및 보일러(B)에서 연소의 부산물로 발생하는 배기가스는 하우징(171)에 유입되는 시점에서 온도가 약 250~300도 정도 되는 고온의 가스이다. 이러한 고온의 배기가스를 그대로 대기 중으로 방출하면 많은 문제가 발생하고, 하우징(171) 내의 여러 구성들이 열손상(Heat injury)을 입을 수도 있으며, 세정액이 빠르게 증발해버려 세정작업에 차질이 생길 수도 있다. 또한 고온 상태에서는 세정액을 분사해도 PM이 응집하지 않고 그대로 통과해버리는 현상이 발생할 수도 있다. 따라서 상기 분사수단(173)은 가스 유입부(1712)를 통해 하우징(171) 내부로 들어온 고온의 배기가스에 해수 내지는 담수와 압축공기의 혼합인 2류체를 분사하여 온도를 50~60도 정도로 냉각하는 기능을 가진다.
상기 서술한 분사수단(173)의 기능은 배기가스와 접촉면적과 접촉시간이 늘어나야 더욱 효과적으로 작용하는데, 종래의 배기가스 처리장치의 분사수단들은 세정액을 배기가스의 유동방향과 일치하게 분사하여 접촉면적이 좁을 수밖에 없었고, 접촉시간도 짧았다. 따라서 세정 작업 및 냉각 작업이 효과적으로 수행될 수 없는 문제가 존재하였다.
또한 황산화물(SOx) 및 PM을 세정하고 냉각하는 배기가스 처리장치는 상하로 5m가 넘어가는 등 매우 길다란 형상을 하고 있는데, 지상에 있는 발전소에 설치되는 경우에는 큰 문제가 아니더라도 선박에 설치되는 경우에는 큰 부피 때문에 선박 설계에 제한이 되고 미관을 해친다. 그러나 종래 기술에 의한 분사수단은 세정액을 배기가스 유동 방향에 평행하게 분사하여 충분한 접촉면적을 확보하기 위해 배기가스 처리장치 자체를 더욱 길게 만들 수밖에 없는 문제가 있었다.
그리고 분사수단이 세정액을 배기가스의 흐름에 역행하게 위에서 아래로 분사하는 경우가 많았는데, 이 경우 배기가스의 유동을 정면으로 방해하여 막대한 압력손실을 야기하였다. 전술하였듯이 배기가스 처리장치의 압력손실 정도는 수치화(mmAq/m 단위)되어 그 성능을 나타내는 지표로 활용될 만큼 중요한 사항인바, 종래기술은 문제가 많았다.
그러나 도 8 내지 도 10에서 확인할 수 있듯이 본 발명에 의한 배기가스 처리장치(17)는 하우징(171) 내부에 측방분사수단(1731)을 포함하여 세정액과 압축공기 등을 배기가스의 유동의 측면에서 분사함으로써 하우징(171)의 길이를 늘리지 않고도 배기가스와 세정액의 충분한 접촉면적과 접촉시간을 확보하여 황산화물(SOx)의 중화반응 및 PM의 응집, 배기가스 전체의 냉각 반응이 원활히 발생하도록 한다. 특히 후술할 분배수단(174)의 경사부(1741) 하측에 설치하면 와류가 발생하는 지점에 세정액을 분사하게 됨으로써 배기가스와 세정액의 활발한 혼합이 가능하다. 더구나 이러한 냉각에 의해 온도가 낮아지면 공기가 수축함으로써 부피가 줄어들어 상대적으로 PM입자가 응집하여 커지게 되는 효과도 존재한다. 또한 측면에서 힘을 가하므로 배기가스의 유동방향에 대한 압력손실이 발생하지 않는 이점도 존재한다. 바람직하게는 배기가스의 유동방향에 수직하게 분사함이 바람직하다.
또한 도 11을 참고하면, 세정액 및 압축공기의 2류체를 원추형상으로 분포하여 배기가스와의 접촉면적 및 접촉시간을 극대화해 작업의 효율성을 증대시킬 수도 있다.
도 12 내지 도 15를 참고하면, 상기 분배수단(174)은 상기 분사수단(173)의 상측에 위치하는데, 작은 구멍인 관통공(174a)이 다수 포함된 메쉬 구조로 형성되며, 일측으로 기울어진 경사부(1741)와, 상기 경사부(1741)의 하측에서 밑으로 연장형성된 안내부(1742)를 포함할 수 있다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 상기 경사부(1741)는 상측으로 갈수록 확경되는 상광하협의 형상을 띄는데, 이는 배기가스의 유동을 중앙으로 끌어오고, 경사부(1741) 하측에서 소용돌이 흐름을 형성하여 세정액과 혼합을 시키기 위한 것이다.
배기가스 처리장치(17)는 세정액과 배기가스의 효과적인 반응을 위해 하우징(171) 내부에 고르게 분산되어 접촉면적과 접촉시간을 증가시켜야 하는데, 상기 확산수단(172)을 거친 배기가스는 역원추형의 가스확산기(1721)의 영향에 의해 하우징(171)의 내벽면(1711) 쪽으로 치우쳐 상승하는 경향이 있다. 따라서 내벽면(1711) 측으로 편향된 배기가스의 상승 흐름을 중앙으로 돌려놓기 위하여 작은 관통공(174a)을 많이 포함하되 전체적으로는 상측으로 갈수록 넓어지게 구성한다. 이러한 구성에 의해 하우징(171)의 내벽면(1711)에 편향되어 상승하던 배기가스는 중앙측으로 하향 경사진 다수의 관통공(174a)를 통과하며 안쪽으로 굴절되어 중앙으로 유동이 분산된다. 또한 상기 관통공(174a)을 통해 상승하지 못한 일부 배기가스의 유동은 경사부(1741)의 하면에 충돌하여 밑으로 우회하는 과정에서 소용돌이 흐름(와류)을 구성하여 세정액과 배기가스의 혼합이 일어나 황산화물(SOx)의 중화반응 및 PM의 응집반응이 활발히 일어나 세정 효과가 더욱 향상된다.
도 12 및 도 14를 참고하면, 상기 안내부(1742)는 가운데 커다란 구멍인 유입공(1742a)을 포함하여 배기가스가 대량으로 지나갈 수 있도록 내부가 텅 빈 형상을 가진다.
전술한 경사부(1741) 자체도 내벽면(1711)측의 배기가스 유동을 중앙으로 끌고 오는 효과가 어느 정도 존재하지만, 더욱 확실한 기능 수행을 위해 중앙에 커다란 유입공(1742a)을 포함한다. 이러한 구성에 의해 상기 경사부(1741)에서 소용돌이 치며 우회한 배기가스를 중앙측으로 균일하게 분배하여 세정 효율을 증대시킨다. 또한 수직으로 형성된 안내부(1742)는 이러한 분배효과가 더욱 효과적으로 발생할 수 있도록 배기가스의 유동을 가이드한다. 이러한 배기가스의 유동은 도 16에서 확인할 수 있다.
도 16 내지 도 19를 참고하면, 상기 다중분사수단(175)은 상기 분배수단(174)의 상측에 위치하며, 복수 개의 분사수단이 상하로 배열되어 있다.
도 17을 참고하면, 상기 다중분사수단(175)은 제1 분사수단(1751), 제2 분사수단(1752) 및 제3 분사수단(1753)을 포함할 수 있다.
도 18을 참고하면, 상기 제1 분사수단(1751)은 막대형의 분사몸체(1751a)와, 상기 분사몸체(1751a)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(1751b)와, 각 상기 분사대(1751b)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(1751c)를 포함할 수 있다.
상기 분사몸체(1751a)는 외부로부터 세정액을 공급하는 공급관으로, 하우징(171)의 내벽면(1711)에 결합되어 있다.
상기 분사대(1751b)는 상기 분사몸체(1751a)로부터 분지되어 더 넓은 공간에 세정액을 분사하기 위한 구성으로, 제2 분사수단(1752)의 분사대(1752b)와는 어긋나게 배치되어 배기가스와의 접촉면적을 최대화할 수 있다. 또한 배기가스의 사각지대를 없애 유해물질이 그대로 대기 중으로 방출되는 것을 저지할 수 있다.
상기 분사구(1751c)는 상기 분사대(1751b)의 일정 위치에 다수 개 형성되어 세정액과 압축공기의 혼합체를 분사한다.
도 19를 참고하면, 제2 분사수단(1752) 역시 마찬가지로 분사몸체(1752a), 분사대(1752b), 분사구(1752c)를 포함하되, 전술한 바와 마찬가지로 각 분사대는 어긋나게 배치된다. 이러한 구성에 의해 각 분사수단이 분사하는 세정액과 배기가스의 접촉면적이 최대가 되어 황산화물(SOx)의 중화반응 및 PM의 응집반응이 효과적으로 발생할 수 있다.
또한 상기 제1 분사수단(1751) 및 제2 분사수단(1752)은 엔진(E)이나 보일러(B) 등의 작동 상태에 따라 선택적으로 가동될 수 있다. 이때 상기 선택적 분사를 위해 제어부(1754)를 더 포함하여 엔진이나 보일러의 구동 상태에 따라 유연하게 대응하며 분사를 제어할 수 있다.
일반적으로 선박에 사용되는 엔진(E)은 선박이 가감속하거나 해저 시추를 위한 드릴을 가동하거나, 전력 시스템의 사용량이 증가하는 경우 등 그 가동률이 항시 변한다. 또한 보일러(B)도 날이 무더운 여름에는 거의 사용이 안 되는 반면, 날이 추운 겨울 같은 경우에는 선원들의 체온유지 및 화물의 온도 조절을 위해 많이 이용되는 등, 시간에 따라 가동량이 달라진다. 이렇게 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동 상태는 계속하여 변하는데, 이는 연료의 연소량이 변한다는 것을 의미한다. 그리고 연료의 연소량이 변하면 연소에 의해 발생하는 배기가스 또한 발생량을 달리한다. 이렇게 배기가스의 배출량이 달라지면 황산화물(SOx)과 PM 등의 유해물질의 양 역시 달라진다.
그러나 배기가스의 배출량이 줄어들어도 배출가스 처리장치(17)의 세정액 분사량이 일정하다면 불필요한 세정액이 분사되고 있는 것이다. 세정액의 분사를 위해서는 펌프를 가동하여야 하는데 펌프는 전력으로 가동되는 것이기에, 불필요한 분사는 불필요한 전력의 낭비를 뜻한다. 또한 pH 8.3 정도의 약염기성인 해수(Sea Water)를 이용한 세정액을 분사하는 경우와 달리, 담수를 이용해 세정액을 만들 경우에는 알칼리성 첨가제를 넣어야 하는데, 불필요한 세정액이 분사되는 경우는 알칼리성 첨가제 또한 낭비되는 것이다. 따라서 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동상태에 따라 달라지는 배기가스의 배출량에 대응하여 세정액의 분사량 역시 조절할 필요성이 존재한다.
본 발명에 의한 배기가스 처리장치(17)의 다중분사수단(175)는 상기 제1 분사수단(1751)과 제2 분사수단(1752)을 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동률에 따라 선택적으로 작동시켜 세정액을 분사하여 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다. 이러한 구성에 의해 배기가스 배출량이 적은 경우에는 일부 분사수단만 가동하여 세정액을 분사함으로써 펌프의 작동을 위한 전력의 낭비를 방지하고 알칼리성 첨가제를 절약할 수 있다.
또한 상기 다중분사수단(175)은 상기 제1 분사수단(1751) 및 제2 분사수단(1752) 상측에 제3 분사수단(1753)을 더 포함하여 배기가스 내 유해물질에 대한 효율적인 세정이 가능하다.
이때 상기 제1 분사수단(1751)과 제2 분사수단(1752)의 관계와 마찬가지로 제3 분사수단(1753)은 제2 분사수단(1752)과 엇갈려 배치하여 세정액과 배기가스의 접촉면적을 확대함에 따라 황산화물(SOx)의 중화반응과 PM의 응집작용을 보다 효과적으로 유도할 수 있다.
그리고 상기 제 3분사수단(1753) 역시 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동률에 따라 달라지는 배기가스의 배출량에 대응하여 선택적으로 작동하여 세정액을 공급하기 위한 펌프의 전력 낭비를 방지하고 알칼리성 첨가제를 절약할 수 있다.
상기 제1 분사수단(1751), 제2 분사수단(1752) 및 제3 분사수단(1753)은 해수 내지는 담수로 구성되는 세정액 뿐만 아니라 압축공기도 포함한 2류체를 분사하여 보다 빠르고 넓게 분사됨에 따라 멀리까지 도달하고, 이에 의해 황산화물(SOx)과 세정액의 접촉시간과 접촉면적을 증대시켜 중화반응이 원활히 발생할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한 압축공기에 의한 냉각작용도 보다 효과적으로 일어날 수 있다.
도 20 내지 도 27을 참고하면, 상기 수적분리수단(176)은 상기 다중분사수단(175) 상측에 위치하는데, 크게 두 가지 종류로 나뉜다.
도 20을 참고하면, 제1 타입은 세정액에 의해 세정되며 올라온 배기가스의 유동을 가이드하는 유도부(1761)와, 상기 유도부(1761)를 통해 상승된 배기가스의 나선 유동을 형성하는 하나 이상의 수평날개(1762a), 상기 날개(1762a)의 상/하부에서 배기가스의 유동을 막아 일정한 방향으로 흘러 보내는 마개(1764), 상기 수평날개(1762a)의 상측에서 차압을 방지하는 제1 음압방지수단(1763a)을 포함할 수 있다.
도 24를 참고하면, 제 2타입은 세정액에 의해 세정되며 올라온 배기가스의 유동을 가이드하는 유도부(1761)와, 상기 유도부(1761)를 통해 상승된 배기가스의 나선 유동을 형성하는 비틀림날개(1762b), 상기 비틀림날개(1762b)의 상측과 측면에서 차압을 방지하는 제2 음압방지수단(1763b)을 포함할 수 있다.
도 20, 21, 24 및 도 25를 참고하면, 두 타입의 공통된 구성인 상기 유도부(1761)는 위로 갈수록 좁아지는 하광상협 형상의 유도판(1761a)과, 상기 유도판(1761a)의 상측에서 위로 연장형성된 유도관(1761b)을 포함할 수 있다.
상기 유도판(1761a)은 바람직하게는 속이 빈 절두원추형의 형상으로, 상기 다중분사수단(175)을 거쳐 올라온 배기가스를 중앙으로 유도하는 기능을 가진다. 이때 새어나가는 배기가스 없이 모두 일측으로만 보내기 위해서 상기 하우징(171)의 단면과 상응하는 형상의 둘레를 가져 내벽면(1711)에 꼭 들어맞도록 기밀스럽게 구성할 수 있다.
상기 유도관(1761b)은 상기 유도판(1761a)의 상측에서 위로 연장형성되어 상기 유도판(1761a)에 의해 일측으로 유도된 배기가스를 위로 올려 보내는 통로의 기능을 가지는데, 이를 위해 속이 빈 원통형의 형상으로 구성될 수 있다.
도 21을 참고하면, 제1 타입의 상기 수평날개(1762a)는 후술할 하판(1764b) 위에 하나 이상 구비되는데, 일정한 곡률을 가지고 옆으로 누워있다. 또한 각 수평날개(1762a)는 그 사이에 배기가스가 지나갈 수 있도록 일정 간격을 유지한 채 이격되어 있다. 이러한 형상의 수평날개(1762a)에 의해 유도관(1761b)을 통해 상승된 배기가스가 측면으로 나선을 그리며 유동하는 반경류(radial flow)가 유도된다.
상기 다중분사수단(175)에서 분사된 세정액은 배기가스 속에 작은 수적 형태로 존재하는데, 여기에는 황산화물(SOx), PM 등의 유해물질이 다수 포함되어 있다. 따라서 배기가스와 같이 대기 중으로 방출되는 것을 방지해야 하는데, 이를 위해 상기 날개(1762)가 배기가스의 나선 유동을 형성하고, 이때 발생하는 원심력에 의해 상대적으로 무거운 수적이 외측으로 쏠려 내벽면(1711)에 모이게 됨으로써 배기가스와 수적의 분리가 이루어진다.
또한 모든 수평날개(1762a)는 정지된 정익(stator)으로 구성될 수 있는데, 압축기와 같이 회전할 경우 속도가 지나치게 빨라져 배기가스와 세정액의 접촉시간이 충분치 못해 세정 작업의 효율이 떨어지기 때문이다.
상기 마개(1764)는 상기 수평날개(1762a)의 상측과 하측을 각각 덮어 배기가스가 나선 유동을 형성하지 않은 채 상하로 빠져나가는 것을 방지하는 상판(1764a)과 하판(1764b)을 포함할 수 있다. 상기 상판(1764a)과 하판(1764b)은 상기 수평날개(1762a)가 원형으로 분포할 경우 원형판의 형상을 이룰 수 있다.
상기 날개(1762)에 의해 배기가스가 나선으로 흐르게 되면 원심력이 작용하여 유체가 내벽면(1711)으로 쏠리게 되고 중심은 상대적으로 압력이 낮아지게 된다. 이 경우 차압에 의해 나선형 유동이 제대로 형성되지 못하거나, 상측의 공기보다 압력이 낮아져 상승 운동에 방해가 될 수 있다. 따라서 나선 유동의 중심이 되는 곳에 질량을 배치하여 음압을 방지할 필요성이 존재한다.
따라서 상기 제1 음압방지수단(1763a)은 상기 수평날개(1762a)의 상측에 위치하여 배기가스의 나선 유동에 의한 차압을 방지하는데, 바람직하게는 상기 상판(1764a)의 위에서 원추형의 형상을 갖는다. 이에 의한 배기가스의 유동은 도 25에서 확인할 수 있다.
도 24 및 도 26을 참고하면, 상기 비틀림날개(1762b)는 유도관(1761b)의 외면을 따라 하나 이상 분포하는데, 상기 유도관(1761b)의 외면부터 시작하여 하우징(171)의 내벽면(1711)을 향해 방사상으로 일정 길이 연장된다. 이때 유도관(1761b)의 외면에 접하는 뿌리(root)면의 시위(chord)가 상기 유도관(1761b)의 축과 이루는 각도(stagger angle a); 와, 바깥(tip)면의 시위(chord)가 유도관(1761b)의 축과 이루는 각도(stagger angle b); 는 서로 달라 전체적으로 비틀린 형태로 구성될 수 있다. 일반적으로는 b가 a보다 크게 형성된다. 이렇게 뒤틀린 비틀림날개(1762b)는 상기 유도관(1761b)을 빠져나온 공기가 나선을 그리며 아래로 퍼져 나가는 사류(oblique flow)를 안내한다. 바람직하게는 root에서 tip으로 갈수록 엇갈림각도(stagger angle)가 지속적으로 커져 배기가스의 유동을 더욱 효과적으로 유도한다.
도 26을 참고하면, 상기 비틀림날개(1762b)는 위에서 봤을 때 날개와 날개 사이에 충분한 공간이 형성되도록 그 간격(pitch)이 이격되어 있는데, 바람직하게는 30도씩 간격을 둘 수 있다. 이에 의해 상기 유도관(1761b)을 빠져나온 배기가스의 압력손실을 최소화하며 나선 우회 유동을 만들 수 있다. 또한 모든 비틀림날개(1762b)는 정지된 정익(stator)으로 구성될 수 있는데, 압축기와 같이 회전할 경우 속도가 지나치게 빨라져 배기가스와 세정액의 접촉시간이 충분치 못해 세정 작업의 효율이 떨어지기 때문이다.
상기 제2 음압방지수단(1763b)은 유도관(1761b)을 통해 상승된 배기가스가 아래로 우회하며 빠져나갈 수 있도록 상기 비틀림날개(1762b)의 밑부분까지 연장형성되어 비틀림날개(1762b)와 유도관(1761b)을 모두 덮을 수 있다. 이에 의해 배기가스 속 유해물질을 포함한 세정액의 수적이 원심력에 의해 분리될 때 아래쪽으로도 힘을 받아 효과적인 분리가 가능하다. 상기 제2 음압방지수단(1763b)은 배기가스의 유동을 위해 속이 빈 통의 형태를 갖는데, 바람직하게는 원통형의 형상으로 차압을 효과적으로 방지한다. 혹은 상기 제2 음압방지수단(1763b)의 상측에 원추형의 제1 음압방지수단(1763a)을 더 포함할 수도 있다. 이러한 구성에 의한 배기가스의 나선 우회 유동은 도 27에서 더욱 상세한 확인이 가능하다.
도 28 내지 도 29를 참고하면, 상기 수적포집수단(177)은 상기 수적분리수단(176)의 밑에서 배기가스로부터 분리된 수적을 포집하는 구성으로 상기 유도관(1761b)을 감싸며 하우징(171) 단면과 동일한 형상을 갖는 격판(1771), 상기 유도판과 동일한 구성이거나 혹은 그와 평행하게 전개되는 경사판(1772), 상기 경사판(1772)의 일측에서 밑으로 연장형성되는 낙하관(1773), 상기 낙하관(1773)의 하단부에 위치한 포집통(1774)을 포함할 수 있다.
상기 수적분리수단(176)은 배기가스 속 수적을 분리하기 위한 구성으로 원심력을 이용해 황산화물(SOx), PM 등의 유해물질을 포함한 세정액을 내벽면(1711) 측으로 편향시킨다. 상기 분리된 수적은 배기가스의 유동 영향을 받아 다시 상승하기 전에 밑으로 낙하시킬 수단이 필요한데, 동시에 상기 수적이 낙하하는 통로로 배기가스가 올라오는 것을 방지하여야 한다.
도 22, 26 및 도 28를 참고하면, 상기 격판(1771)은 그 둘레 부근에 다수의 관통공(1771a)을 포함하여 상기 수적분리수단(176)에서 분리된 수적을 낙하시킨다. 이때 본 발명에 의한 배기가스 처리장치(17)가 선박에 설치된다면 선체의 롤링(rolling) 및 피칭(pitching)으로 인해 격판(1771)의 별도 경사 없이도 수적이 관통공(1771a)에 흘러들어갈 수 있다.
상기 경사판(1772)은 상기 격판(1771)의 관통공(1771a)에서 떨어진 수적이 외측으로 흘러내릴 수 있도록 소정의 경사를 유지하며 전개되는데, 바람직하게는 원추형상을 갖는다. 이렇게 외측으로 흘러내린 수적을 낙하시키기 위해 일측에 낙하공(1772a)을 하나 이상 포함하는데, 바람직하게는 90도마다 한 개씩 총 4개를 구비한다.
상기 낙하관(1773)은 상기 경사판(1772)의 일측에 형성된 낙하공(1772a)에서 아래로 길게 연장형성되어 수적을 하우징(171)의 하부로 낙하시킨다. 여러 형상이 있을 수 있으나 상기 낙하공(1772a)과 일치하는 단면을 가짐이 바람직한데, 도 29의 경우는 낙하공(1772a)이 삼각형으로 구성되므로 낙하관(1773) 역시 삼각기둥의 형상을 갖는다.
도 28 및 도 29를 참고하면, 상기 포집통(1774)은 상기 낙하관(1773)을 타고 하강한 수적을 포집하는 통으로써 상기 제3 분사수단(1753) 보다 밑에 있어 분사된 세정액이 항상 가득 차 있도록 구성한다. 또한 상기 낙하관(1773)이 포집통(1774) 내측까지 연장형성되어 상기 제3 분사수단(1753)으로부터 분사된 세정액에 완전히 잠기면 배기가스가 낙하관(1773)을 타고 상승하여 수적분리수단(176)을 거치지 않고 방출되는 것을 방지할 수 있다.
도 30 내지 도 31을 참고하면, 상기 수적차단수단(178)은 제 1차단수단(1781)과 제2 차단수단(1782)을 포함할 수 있는데, 각각 상기 수적분리수단(176) 상측에 위치하며 배기가스로부터 분리된 수적 중 일부가 낙하하지 않고 배기가스의 유동의 영향을 받아 하우징(171)의 내벽면(1711)을 타고 올라오는 것을 차단하여 대기 중으로 유해물질을 포함한 수적이 방출되는 것을 방지한다.
상기 분사수단(173, 175)에서 분사된 해수 내지는 담수로 구성된 세정액은 황산화물(SOx)을 중화시키고 PM을 응집시키는 기능을 가지므로 배기가스 처리장치(17)의 상부에 존재하는 세정액 수적은 배기가스에 들어있던 여러 유해물질을 포함하고 있다. 이러한 세정액의 수적을 세정된 배기가스와 함께 대기 중으로 방출시킨다면 배기가스 처리장치(17) 자체가 무의미해지는바, 수적의 대기방출을 막아야 한다.
이를 위해 상기 수적분리수단(176)의 수평날개(1762a)가 세정액 수적을 포함한 배기가스의 나선형 흐름을 유도하여 원심력에 의해 상대적으로 무거운 액체인 수적을 하우징(171)의 내벽면(1711) 측으로 편향시킨다. 또는 상기 수적분리수단(176)의 경사날개(1762b)가 배기가스를 밑으로 우회시키며 나선 흐름을 유도하여 원심력에 의해 수적이 내벽면(1711) 측 아래로 쏠리게 된다. 그리고 상기 내벽면(1711) 측에 쏠린 세정액의 수적들은 중력의 작용에 의해 아래로 떨어지고, 상기 수적포집수단(177)에 의해 포집되어 하우징(171) 바닥측으로 낙하되며 대기 중으로의 방출이 저지된다.
그러나 상기 수적포집수단(177)에도 불구하고, 상기 수적분리수단(176)에 의해 분리된 세정액의 수적 일부가 하우징(171)의 내벽면(1711)에 쏠린 후에 낙하하지 않고 압력차에 의해 상승하는 배기가스 유동의 영향을 받아 하우징(171)의 상측으로 내벽면(1711)을 타고 올라가기도 한다. 이렇게 내벽면(1711)을 타고 상승하는 수적은 하우징(171)의 상측까지 올라가 대기 중으로 방출될 수도 있는바, 이를 차단하여 유해물질의 배출을 막아야 할 필요성이 존재한다.
도 30을 참고하면, 이를 위해 상기 내벽면(1711)은 상하로 곧게 전개되는 수직면(1711a) 외에, 상기 가스 유출구(1713) 부근에서 상기 수직면(1711a)으로부터 중앙으로 절곡되며 연장형성된 경사면(1711b)을 포함할 수 있다. 상기 경사면(1711b)에 의해 배기가스의 영향으로 수직면(1711a)을 따라 상승하던 수적을 어느 정도 차단할 수 있다. 그러나 배기가스는 경사면(1711b)을 만나면 그 경사를 따라 휘어 유동하게 되므로 배기가스의 영향을 받는 수적 역시 경사면(1711b)을 따라 올라가 대기 중으로 방출될 염려가 여전히 존재한다.
이를 방지하기 위해 상기 제1 차단수단(1781)은 상기 경사면(1711b)의 일측에서 아래로 연장형성된 차단벽(1781a)을 포함할 수 있다. 상기 차단벽(1781)은 가스 유출부(1713)의 경계를 따라 두꺼운 띠 형태로 분포하는데, 상기 가스 유출부(1713)가 원형일 경우 차단벽(1781a)은 중공의 원통 형상을 가진다. 이에 의해 내벽면(1711)을 따라 상승하던 수적이 경사면(1711b)을 거쳐 차단벽(1781a)을 따라 흘러내리고, 상기 차단벽(1781a)의 하단부에서 더 이상 타고 올라갈 면이 없기에 중력에 의해 아래로 떨어진다. 바람직하게는 상기 차단벽(1781)을 중력이 작용하는 방향으로 전개하여 차단 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 수적의 유동은 도 31에서 더욱 상세히 확인할 수 있다.
상기 제2 차단수단(1782)은 상기 제1 차단수단(1781) 밑에 위치하는데, 하방 경사면(1782b)과 또 다른 차단벽(1782a)을 포함할 수 있다.
상기 하방 경사면(1782b)은 상기 하우징(171)의 수직면(1711a)의 일측에서 소정의 각도를 가지고 중앙을 향해 절곡 되는데, 수직면(1711a)을 타고 상승하는 수적을 차단벽(1782a)으로 유도하는 기능을 가진다. 이때 수적의 원활한 유도를 위해 상기 각도를 90도보다 크게 형성하여 경사면이 밑으로 기울도록 형성함이 바람직하다.
상기 차단벽(1782a)은 상기 하방 경사면(1782b)의 끝에서 아래로 연장형성되는데, 바람직하게는 중력이 작용하는 방향으로 전개된다. 상기 하방 경사면(1782b)을 타고 내려오던 수적이 차단벽(1782a)을 만나 수직으로 하강하게 되고, 차단벽(1782a)의 끝에서 더 이상 타고 흐를 면을 상실하여 중력에 의해 아래로 낙하하게 된다.
상기 두 차단수단(1781, 1782)에 의해 황산화물(SOx), PM 등의 유해물질을 포함하는 세정액의 수적이 청정가스와 함께 대기 중으로 방출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 서술한 구성을 바탕으로, 엔진이나 보일러 등에서 연소로 인해 발생한 배기가스가 본 발명에 의한 배기가스 처리장치(17)를 통과하며 황산화물(SOx), 입자성 물질(PM) 등의 유해물질을 제거하여 청정가스로 변환되는 과정을 도 2 및 도 3을 참고하여 설명하겠다.
도 2 및 3을 참고하면, 배기가스는 가스 유입부(1712)를 통해 하우징(171) 내부로 들어온다. 가스 유입관(1712a)의 상측에서 확산수단(172)을 만나 사방으로 퍼지게 되고, 곧 이어 분사수단(173)에서 분사된 세정액과 압축공기의 혼합체에 의해 배기가스 속 PM이 응집된다. 이 때 상기 확산수단(172)에 의해 배기가스는 내벽면(1712) 쪽으로 편향된 유동을 형성하는데, 분배수단(174)에 통과하며 다시 중앙으로 고르게 분배된다. 하우징(171) 단면 전역에 고르게 분배된 배기가스는 다중분사수단(175)에서 분사된 세정액에 의해 황산화물(SOx)의 중화 및 PM의 응집이 일어나고, 수적분리수단(176)에 의해 형성된 나선형유동은 원심력을 이용하여 수적을 외측으로 분리해낸다. 분리된 수적은 수적포집수단(177)에 의해 낙하하고, 배기가스는 나선형으로 돌며 계속 상승한다. 그러나 배기가스 유동의 영향으로 낙하하지 못하고 내벽면(1711)을 따라 상승하는 일부 수적은 차단수단(178)에 의해 가로막혀 낙하되어 유해물질의 대기 방출이 저지된다.
상기 서술한 구성과 과정을 통해 배기가스는 황산화물(SOx), 입자성 물질(PM) 등의 유해물질을 분리하고 청정가스가 되어 대기 중으로 방출된다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
17: 배기가스 처리장치
171: 하우징
1711: 내벽면 1712: 가스 유입부 1713: 가스 유출부
1712a: 가스 유입관 1712b: 가스 유입구
1711a: 수직면 1711b: 경사면 1715: 세정액 유출부
172: 확산수단
1721: 가스확산기 1722: 배출로
1721b: 외측면 1721d: 차단부 1722a: 배출구
173: 분사수단 1731: 측방분사수단
174: 분배수단 1741: 경사부 1742: 안내부
174a: 관통공 1742a: 유입공
175: 다중분사수단
176: 수적분리수단
1761: 유도부 1762: 날개 1763: 음압방지수단
1764: 마개
177: 수적포집수단
1771: 격판 1772: 경사판 1773: 낙하관
1774: 포집통
1771a: 관통공 1772a: 낙하공
178: 수적차단수단
1781a: 차단벽 1782a: 차단벽 1782b: 하방 경사면

Claims (16)

  1. 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징을 포함하는 수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 수적분리수단, 분배수단 및 확산수단을 포함하며,
    상기 확산수단은 상광하협 형상의 가스확산기를 포함하여 상기 가스 유입부를 통해 유입된 배기가스가 하우징 내에 널리 분산되어 효율적인 세정작업이 가능하고 낙하하는 세정액에 의한 압력손실과 확산기 자체에 의한 압력손실을 방지할 수 있으며,
    상기 분배수단은 작은 관통공을 여러 개 포함하는 메쉬구조로 형성하여 배기가스의 효율적인 분배가 가능하고,
    상기 분배수단은 내벽면쪽으로 편향된 배기가스의 흐름을 하우징 내측으로 굴절시키기 위하여 상부로 갈수록 확경되는 상광하협 형상을 갖는 경사부와, 상기 경사부의 하측에 커다란 유입공과, 상기 유입공에서 하부로 연장형성되어 내벽면쪽으로 편향된 배기가스의 흐름을 상기 관통공을 통해 상기 유입공으로 가이드하는 안내부와, 상기 경사부, 상기 안내부 및 상기 하우징의 내벽면으로 둘러싸여 배기가스의 나선 흐름을 유도하는 와류 형성 공간을 포함하여 세정액과 배기가스의 혼합을 유도하고 하우징 내벽면 측으로 편향된 배기가스의 유동을 하우징 중앙으로 분산할 수 있으며,
    상기 수적분리수단은 원심력에 의해 배기가스와 수적을 분리하여 유해물질의 대기 방출을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수적분리수단은 그 중심에 배기가스가 들어오는 유도부와 상기 유도부의 상측에 형성된 날개를 하나 이상 포함하여 상기 유도부에서 나온 배기가스의 나선형 흐름이 유도되는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수적분리수단은 상기 날개의 상측에 원추형상의 제1 음압방지수단을 포함하고,
    상기 날개는 수평으로 휘어진 수평날개를 포함하여 배기가스의 나선흐름을 형성하면서도 이에 의한 음압발생을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 날개는 상기 유도부의 일측에서 일정 각도를 가지고 뒤틀려 형성되는 비틀림날개를 포함하여 상기 비틀림날개를 통과한 배기가스가 밑으로 우회하며 나선형 흐름을 형성하는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수적분리수단은 상기 날개의 상측에 원통형상의 제2 음압방지수단을 포함하고,
    상기 제2 음압방지수단은 내부가 비어있는 형상으로 날개의 하측까지 덮도록 밑으로 연장형성되어 상기 비틀림날개를 통과한 배기가스가 밑으로 우회하며 나선형 흐름을 형성하도록 유도하면서도 이에 의한 음압발생을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수적분리수단은 제2 음압방지수단의 상측에 원추형상의 제1 음압방지수단을 더 포함하여 음압형성을 효과적으로 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도부는 배기가스의 흐름을 일측으로 집중시키는 하광상협 형상의 유도판과, 상기 유도판에 모인 배기가스를 위로 전달하도록 유도판의 상측에서 수직으로 연장형성된 유도관을 포함하며,
    상기 유도판은 하우징의 내벽면과 기밀스럽게 결합하여 배기가스가 새어나가는 것을 방지하며 배기가스의 유동을 유도하면서도 압력손실을 최소화하는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 날개는 정지되어 있는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 선박에 설치되며, 상기 배기가스는 황산화물로 구성되는 유해물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 확산수단 상측에 세정액 분사수단을 더 포함하고,
    상기 세정액 분사수단은 세정액을 측면으로 분사하는 측방분사수단을 포함하여 상기 확산수단에서 분산된 배기가스와 세정액의 접촉면적을 넓혀 작업 효율을 향상시키면서도 하우징의 높이를 줄여 공간활용성을 향상시키는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 수적분리수단에 의해 분리된 수적을 포집하는 수적포집수단을 포함하여 유해물질의 대기 방출을 방지하는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단 상측에 하우징의 경사면을 타고 상승하는 수적을 차단하는 수적차단수단을 포함하고,
    상기 수적차단수단은 상기 경사면의 일측에서 밑으로 연장형성되는 차단벽을 포함하여 내측벽을 타고 상승하던 수적을 효과적으로 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는
    수적분리수단을 포함하는 배기가스 처리장치.

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