KR102176844B1 - Semi-dry reactor comprising fluid reacting device - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a semi-dry reactor including a fluid reaction device, wherein combustion gas introduced through a duct and liquid slurry injected from the inside form a swirling airflow according to the induction of a turning plate, and rotates along a vortex unit on the inner wall of a tower-type body and the outer wall of a cylindrical turning plate to spirally rotate the swirling airflow, thereby increasing residence time of mixed fluid to provide a time for unreacted substances to react, so that gas-liquid contact efficiency in combustion gas can be enhanced. Accordingly, the volume of the tower-type body is reduced to make a device compact, and at the same time, the amount of reactive agents including liquid slurry can be significantly reduced to reduce operating costs and improve conversion efficiency for harmful gases.

Description

유체반응장치를 포함하는 반건식 반응기{Semi-dry reactor comprising fluid reacting device}Semi-dry reactor comprising fluid reacting device

본 발명은 반건식 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 가스와 액체 간의 반응 효율을 향상시켜 유해가스 전환효율을 높이기 위한 유체반응장치를 구비하는 반건식 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a semi-dry reactor, and more particularly, to a semi-dry reactor having a fluid reaction device for increasing the conversion efficiency of harmful gases by improving the reaction efficiency between gas and liquid.

소각시설의 연소과정에 발생되는 연소가스 중 다량 함유된 인체에 유해한 황화합물(SOx) 및 염화수소(HCl)는, 소각시설 후단에 설치되는 도 1에 도시된 반건식반응기(SDR; Semi-Dry Reactor)에서 액상 슬러리(Lime Slurry)를 이용해 무해한 물질로 전환되어 제거된다.Sulfur compounds (SOx) and hydrogen chloride (HCl), which are harmful to the human body, contained in a large amount among the combustion gases generated during the combustion process of the incineration facility, are installed in the semi-dry reactor (SDR; Semi-Dry Reactor) shown in FIG. 1 installed at the rear end of the incineration facility. It is converted into harmless material and removed using liquid slurry.

도 1은 현재 사용하고 있는 대부분의 일반적인 반건식반응기의 구조도를 나타내며, 상부 덕트를 통해 타워형 본체 내부로 연소가스를 주입하면서, 이와 동시에 상기 본체 상단에 구비된 노즐을 통해 액상 슬러리를 분사하여, 연소가스와 액상 슬러리 간 혼합을 유도하는 방식으로 동작하고 있다. 이러한 방식으로 동작하는 반건식반응기의 유해가스 전환효율은 연소가스외 액상 슬러리 간 기액접촉 효율에 의존한다.1 shows the structure diagram of most general semi-dry reactors currently in use, while injecting combustion gas into a tower-type body through an upper duct, and simultaneously spraying a liquid slurry through a nozzle provided at the top of the body, It operates in a manner that induces mixing between the and liquid slurry. The toxic gas conversion efficiency of the semi-dry reactor operating in this manner depends on the gas-liquid contact efficiency between the liquid slurry other than the combustion gas.

그러나, 종래 반건식반응기의 경우 타워형 본체 내부에서의 유체 흐름은 단순히 층류(laminar flow)로만 이루어지기 때문에, 유해가스 전환효율에 영향을 미치는 기액접촉이 충분하지 않다. 이에 따라, 반응약제 투입량을 증가시켜야 하지만 층류 형태의 유체흐름에서는 기액접촉 효율을 증가시키기에 여전히 한계가 있고 또한 고가의 약품 소비량 증가에 따라 과도한 운전비용을 요하는 문제가 있다. 또한 반건식반응기 설비 구조를 개선하는 방안으로서 타워형 본체 상단에 구비된 노즐의 개수를 증가시키거나 타워형 본체의 높이를 증가시키는 방안도 제시되고 있으나, 이에 불구하고 충분한 기액접촉을 기대하기 어렵고 장치규모 및 설비투자비가 커져야 하는 부담이 있다.However, in the case of a conventional semi-dry reactor, since the fluid flow inside the tower-type body is simply laminar flow, gas-liquid contact that affects the conversion efficiency of harmful gases is not sufficient. Accordingly, it is necessary to increase the input amount of the reaction agent, but there is still a limit to increasing the gas-liquid contact efficiency in a laminar fluid flow, and there is a problem that excessive operation costs are required as the consumption of expensive chemicals increases. In addition, as a way to improve the structure of the semi-dry reactor facility, a plan to increase the number of nozzles provided on the top of the tower-type body or increase the height of the tower-type body has been proposed, but despite this, it is difficult to expect sufficient gas-liquid contact and There is a burden of increasing investment costs.

한편 한국 등록실용신안 제20-0441385호는 반응기 본체 내 강제식 선회와류를 형성하는 사이클론부와, 사이클론부 내 난류를 형성시키기 위한 터뷸런스 플레이트에 관한 구성을 통해, 반건식반응기 내부에서의 가스와 액체 간 믹싱효과를 극대화하는 방안이 제시되어 있다. 그러나 한국 등록실용신안 제20-0441385호에 따른 반건식 반응기의 경우, 설비 구조가 복잡하고 반응기 본체의 크기가 커짐에 따라 많은 수의 사이클론부를 형성해야하는 문제가 있다.On the other hand, Korean Utility Model No. 20-0441385 has a structure related to a cyclone part that forms a forced swirling vortex in the reactor body, and a turbulence plate for forming turbulence in the cyclone part, so that there is no difference between gas and liquid inside the semi-dry reactor. A method to maximize the mixing effect is proposed. However, in the case of a semi-dry reactor according to Korean Utility Model Registration No. 20-0441385, there is a problem that a large number of cyclones must be formed as the facility structure is complex and the size of the reactor body increases.

대한민국 등록실용신안 제10-0441385호Republic of Korea Utility Model Registration No. 10-0441385

본 발명의 목적은 장치를 소형화하고 적은 운전비용으로 고효율의 유해가스 전환효율을 구현할 수 있는 선회회전식 유체반응장치를 구비하는 반건식 반응기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a semi-dry reactor having a rotating fluid reaction device capable of miniaturizing an apparatus and realizing a highly efficient harmful gas conversion efficiency at a low operating cost.

본 발명은 타워형 본체; 상기 타워형 본체 상단에 구비되며 연소가스가 유입되는 상부덕트; 상기 타워형 본체 상단에 구비되며 액상 슬러리가 분사 공급되는 분사노즐; 상기 타워형 본체 하단에 구비되며 연소가스가 배출되는 하부덕트; 상기 타워형 본체 하단에 구비되며 반응생성물 및 고형물이 배출되는 드레인; 및 타워형 본체 내부에 구비되되, 복수 개의 와선형 유닛을 구비하여 연소가스 및 액상 슬러리의 혼합유체의 유동을 선회기류로 형성하고 복수 개의 선회판을 구비하여 선회기류의 방향을 전환시켜 혼합유체의 체류시간을 증가시키는 유체반응장치를 포함하는 반건식 반응기를 제공한다.The present invention is a tower type body; An upper duct provided on the top of the tower-type body and into which combustion gas flows; A spray nozzle provided on the top of the tower-type body and through which a liquid slurry is sprayed and supplied; A lower duct provided at the bottom of the tower-type body and through which combustion gas is discharged; A drain provided at the bottom of the tower-type body and through which reaction products and solids are discharged; And it is provided inside the tower-type body, and has a plurality of spiral units to form the flow of the mixed fluid of combustion gas and liquid slurry into a swirling airflow, and a plurality of swirling plates to change the direction of the swirling airflow to retain the mixed fluid. It provides a semi-dry reactor comprising a fluid reaction device for increasing the time.

본 발명에 따른 반건식 반응기는 덕트를 통해 들어온 연소가스와 내부에서 분사한 액상 슬러리가 선회판의 유도에 따라 선회기류를 형성하고 타워형 본체 내벽과 원통형의 선화판의 외벽에 와선형 유닛을 따라 회전하여 선회기류가 나선형으로 회전함으로써 혼합유체의 체류시간을 높여 미반응 물질이 반응할 수 있는 시간을 제공하여 연소가스 내의 기액접촉 효율을 높일 수 있고, 이에 따라 타워형 본체의 부피를 작게 하여 장치를 소형으로 함과 동시에 액상 슬러리를 포함한 반응 약제에 대한 양을 현저히 줄여 운전비용을 절감하면서도 유해가스에 대한 전환효율을 현저히 향상시킬 수 있다.In the semi-dry reactor according to the present invention, the combustion gas introduced through the duct and the liquid slurry injected from the inside form a swirling airflow according to the induction of the slewing plate, and rotate along the vortex unit on the inner wall of the tower body and the outer wall of the cylindrical line drawing plate. By spirally rotating the swirling air flow, it is possible to increase the residence time of the mixed fluid and provide time for the unreacted substances to react, thereby increasing the gas-liquid contact efficiency in the combustion gas, thereby reducing the volume of the tower-type body to make the device compact. At the same time, it is possible to significantly improve the conversion efficiency for harmful gases while reducing operating costs by remarkably reducing the amount of reaction agents including liquid slurry.

또한, 연소가스가 액상 슬러리와 반응하면서 벽면 내부에 고착화될 수 있는 클링커 등이 선회기류의 회전으로 클링커 생성의 문제점을 해결하여 장비의 수명을 연장시킬 수 있다.In addition, as the combustion gas reacts with the liquid slurry, the clinker or the like, which may be fixed inside the wall surface, solves the problem of clinker generation due to the rotation of the swirling air stream, thereby extending the life of the equipment.

도 1은 종래의 반건식 반응기의 종단면 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반건식 반응기의 종단면 구조도 및 유체 흐름 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반건식 반응기의 종단면 구조도 및 제1 반응챔버의 유체 흐름 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 반건식 반응기의 종단면 구조도 및 제2 반응챔버의 유체 흐름 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 반건식 반응기의 종단면 구조도 및 제3 반응챔버의 유체 흐름 모식도이다.1 is a longitudinal sectional structural diagram of a conventional semi-dry reactor.
2 is a longitudinal sectional structural diagram and a schematic diagram of fluid flow of a semi-dry reactor according to the present invention.
3 is a longitudinal sectional structural diagram of a semi-dry reactor according to the present invention and a schematic diagram of a fluid flow in a first reaction chamber.
4 is a longitudinal sectional view of a semi-dry reactor according to the present invention and a schematic diagram of a fluid flow in a second reaction chamber.
5 is a longitudinal cross-sectional view of a semi-dry reactor according to the present invention and a schematic diagram of a fluid flow in a third reaction chamber.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in order to describe the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

일반적으로, 소각시설의 연소과정에서 발생되는 연소가스 중 다량 함유된 인체에 유해한 황화합물(SOx)및 염화수소(HCl)는, 소각시설 후단에 설치되는 반건식 반응기(SDR; Semi-Dry Reactor)에서 액상 슬러리(Lime Slurry)를 이용해 무해한 물질로 전환되어 제거한다.In general, sulfur compounds (SO x ) and hydrogen chloride (HCl), which are harmful to the human body, contained in a large amount of combustion gases generated in the combustion process of an incineration facility are liquid in a semi-dry reactor (SDR) installed at the rear of the incineration facility. It is converted into harmless material and removed using a slurry (Lime Slurry).

현재 사용하고 있는 대부분의 일반적인 반건식 반응기의 구조도를 나타내며, 상부 덕트를 통해 타워형 본체 내부로 연소가스를 주입하면서, 이와 동시에 상기 본체 상단에 구비된 노즐을 통해 액상 슬러리를 분사하여, 연소가스와 액상 슬러리 간 혼합을 유도하는 방식으로 동작하고 있다. 이러한 방식으로 동작하는 반건식반응기의 유해가스 전환효율은 연소가스와 액상 슬러리간 기액접촉 효율에 의존한다.It shows the structure diagram of most general semi-dry reactors currently in use, while injecting combustion gas into the tower-type body through an upper duct and at the same time injecting liquid slurry through a nozzle provided at the top of the body, and the combustion gas and liquid slurry It works in a way that induces liver mixing. The toxic gas conversion efficiency of the semi-dry reactor operating in this manner depends on the gas-liquid contact efficiency between the combustion gas and the liquid slurry.

이러한 효율을 증가시키기 위해 타워형 본체의 높이를 증가시키는 방안이 제시되고 있으나 충분한 기액접촉 효과를 기대하기 어렵고 그러면 반응 약제 투입량을 증가시켜야 하는데 고가의 약품사용 증가는 과도한 운전비용을 요구하는 문제가 있다. 이를 해결하기위해 반응기 본체 내부에 선회판(Whirlabout plate)를 장착함으로써 연소가스의 흐름을 선회(Whirlabout)시켜 체류시간을 증가시킴으로써 가스와 액체간 혼합 효과를 극대화하여 유해물질 제거효율을 극대화한다.In order to increase such efficiency, a method of increasing the height of the tower-type body has been proposed, but it is difficult to expect a sufficient gas-liquid contact effect, and then the amount of reaction agent input must be increased, but the increase in the use of expensive chemicals requires excessive operating costs. To solve this problem, a whirlabout plate is installed inside the reactor body to increase the residence time by whirling the flow of the combustion gas, maximizing the mixing effect between gas and liquid to maximize the efficiency of removing harmful substances.

본 발명은 타워형 본체; 상기 타워형 본체 상단에 구비되며 연소가스가 유입되는 상부덕트; 상기 타워형 본체 상단에 구비되며 액상 슬러리가 분사 공급되는 분사노즐; 상기 타워형 본체 하단에 구비되며 연소가스가 배출되는 하부덕트; 상기 타워형 본체 하단에 구비되며 반응생성물 및 고형물이 배출되는 드레인; 및 타워형 본체 내부에 구비되되, 복수 개의 와선형 유닛을 구비하여 연소가스 및 액상 슬러리의 혼합유체의 유동을 선회기류로 형성하고 복수 개의 선회판을 구비하여 선회기류의 방향을 전환시켜 혼합유체의 체류시간을 증가시키는 유체반응장치를 포함하는 반건식 반응기를 제공한다.The present invention is a tower type body; An upper duct provided on the top of the tower-type body and into which combustion gas flows; A spray nozzle provided on the top of the tower-type body and through which a liquid slurry is sprayed and supplied; A lower duct provided at the bottom of the tower-type body and through which combustion gas is discharged; A drain provided at the bottom of the tower-type body and through which reaction products and solids are discharged; And it is provided inside the tower-type body, and has a plurality of spiral units to form the flow of the mixed fluid of combustion gas and liquid slurry into a swirling airflow, and a plurality of swirling plates to change the direction of the swirling airflow to retain the mixed fluid. It provides a semi-dry reactor comprising a fluid reaction device for increasing the time.

도 2는 본 발명에 따른 반건식 반응기(10)의 단면 구조도를 나타낸 이미지이다. 상기 반건식 반응기는 소각시설(도면 미도시) 후단에 설치되며, 타워형 본체(100), 상부덕트(200), 분사노즐(300), 하부덕트(400) 및 드레인(500)을 기본 구성으로 한다. 구체적으로, 타워형 본체 내부에 제1 선회판(601), 제2 선회판(602), 제1 와선형 유닛(701), 제2 와선형 유닛(702) 및 원통형 유닛(703)으로 구성되는 유체반응장치(600)를 구비한다.2 is an image showing a cross-sectional structure diagram of a semi-dry reactor 10 according to the present invention. The semi-dry reactor is installed at the rear end of the incineration facility (not shown), and has a tower type body 100, an upper duct 200, an injection nozzle 300, a lower duct 400 and a drain 500 as a basic configuration. Specifically, a fluid composed of a first slewing plate 601, a second slewing plate 602, a first vortex unit 701, a second vortex unit 702 and a cylindrical unit 703 inside the tower-type body A reaction device 600 is provided.

상기 타워형 본체(100)는 횡단면 원형의 빈 하우징 형태로 제공되며 소각시설로부터 유입되는 연소가스와 별도로 공급되는 액상 슬러리를 포함한 반응 약제가 상호 기액접촉하여 연소가스 내 포함된 황화합물(SOx) 및 염화수소(HCl)을 제거하는 아래의 반응이 일어나는 공간이다.The tower-type body 100 is provided in the form of an empty housing having a circular cross section, and a reaction agent including a liquid slurry supplied separately from the combustion gas flowing from the incineration facility makes gas-liquid contact with each other, so that sulfur compounds (SO x ) and hydrogen chloride contained in the combustion gas This is the space where the reaction below to remove (HCl) occurs.

SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2OSO 2 + Ca(OH) 2 → CaSO 3 + H 2 O

2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O2HCl + Ca(OH) 2 → CaCl2 + 2H 2 O

상기 상부덕트(200)는 소각시설의 연소가스 배기관(도면 미도시)과 연결되어 황화합물(SOx) 및 염화수소(HCl) 등의 유해가스를 포함한 연소가스가 유입되는 통로로서, 상기 타워형 본체(100) 상단 중앙에 형성되는 것으로 예시되어 있다. 상기 하부덕트(400)는 여과집진기 등과 같은 후처리 시설과 연결되어 황화합물(SOx) 및 염화수소(HCl) 등의 유해가스가 제거된 연소가스가 배출되는 통로로서, 상기 타워형 본체(100) 하단 측부에 형성되는 것으로 예시되어 있다. 연소가스는 타워형 본체(100) 상방에서 하방으로 유인되며, 이러한 연소가스의 흐름은 반건식 반응기(10) 후단에 설치된 유인송풍기(도면 미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 유인송풍기에 의해 타워형 본체(100) 내부에 음압이 형성되고, 이에 따른 연소가스의 흐름은 정상상태에서 층류(Laminar flow)이다. The upper duct 200 is a passage through which combustion gases including harmful gases such as sulfur compounds (SO x ) and hydrogen chloride (HCl) are introduced by being connected to a combustion gas exhaust pipe (not shown) of an incineration facility, and the tower-type body 100 ) It is illustrated as being formed in the center of the top. The lower duct 400 is a passage through which combustion gas from which harmful gases such as sulfur compounds (SO x ) and hydrogen chloride (HCl) have been removed by being connected to a post-treatment facility such as a filter dust collector, etc. is discharged, and the lower side of the tower-type body 100 It is illustrated as being formed in. The combustion gas is guided from the top of the tower-type body 100 to the bottom, and the flow of the combustion gas may be made by a guided blower (not shown) installed at the rear end of the semi-dry reactor 10. A negative pressure is formed inside the tower-type body 100 by the manned blower, and the flow of the combustion gas accordingly is a laminar flow in a normal state.

상기 분사노즐(300)은 액상 슬러리를 포함한 반응약제를 상기 타워형 본체(100) 내부로 공급하기 위한 수단으로서, 상부덕트(200) 주연을 따라 일정한 간격으로 복수로 제공되는 것이 바람직하다. 분사노즐(300)에 의해 분무 공급되는 반응약제의 흐름 또한 본체(100) 내부의 음압 및 반응약제의 자중에 의해 낙하하면서 정상상태에서 층류(Laminar flow)를 이룬다. 또한, 상기 분사노즐은 타워형 본체 상단에 구비되되, 타워형 본체와 제1 선회판 사이의 공간에 액상 슬러리를 분사하도록 구비된다. 구체적으로, The spray nozzle 300 is a means for supplying a reaction agent including a liquid slurry into the tower-type body 100, and is preferably provided in plural at regular intervals along the periphery of the upper duct 200. The flow of the reaction agent sprayed and supplied by the injection nozzle 300 also falls by the negative pressure inside the main body 100 and the weight of the reaction agent to form a laminar flow in a normal state. In addition, the spray nozzle is provided on the top of the tower-type body, and is provided to spray liquid slurry into the space between the tower-type body and the first turning plate. Specifically,

상기 드레인(500)은 반응약제와 연소가스가 기액접촉에 따라 생성되는 반응생성물과, 연소가스 내부에 본래부터 존재하고 있는 소각부산물로서 재(ash)와 같은 고형물이 수집되어 배출되는 통로로 제공된다. 드레인(500)은 타워형 본체(100) 하단 중앙에 제공되며, 반응생성물 및 고형물에 대한 용이한 수집을 위해 드레인(500) 주변의 타워형 본체(100)의 하단은 하방으로 테이퍼진 구조이다.The drain 500 is provided as a passage through which a reaction product generated by gas-liquid contact between a reaction agent and a combustion gas, and an incineration by-product originally present in the combustion gas, and solids such as ash are collected and discharged. . The drain 500 is provided at the center of the lower end of the tower-type body 100, and the lower end of the tower-type body 100 around the drain 500 has a downwardly tapered structure for easy collection of reaction products and solids.

본 발명에 따른 타워형 본체 내부에서 상기 연소가스 및 액상 슬러리 각각 본연의 층류 흐름을 선회기류로 전환함과 동시에 연소가스 및 액상 슬러리 간의 접촉시간을 길게 하기 위해, 유체반응장치를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 유체반응장치는 타워형 본체 내부에 설치되며 타워형 본체 상단으로부터 형성되며 유동가스의 흐름을 선회기류로 형성하는 원통형의 제1 선회판; 및 제1 선회판의 내부에 구비되되 타워형 본체 하단으로부터 형성되며 이미 형성된 유동가스의 선회기류 방향을 반대로 전환시키는 원통형의 제2 선회판을 포함하며, 상기 타워형 본체의 내벽과 제1 선회판의 외벽 사이에 구비되며 선회기류의 유동을 나선형으로 유도하는 평면 형태의 제1 와선형 유닛; 제1 선회판 내벽과 제2 선회판 외벽 사이에 구비되며 선회기류의 유동을 나선형으로 유도하는 평면 형태의 제2 와선형 유닛을 포함한다.In order to convert the natural laminar flow of each of the combustion gas and the liquid slurry into a swirling air flow in the tower-type body according to the present invention, and to increase the contact time between the combustion gas and the liquid slurry, a fluid reaction device is provided. . This fluid reaction device is installed inside the tower-type body, is formed from the top of the tower-type body, a cylindrical first turning plate for forming a flow of the flowing gas into a swirling air flow; And a cylindrical second slewing plate provided inside the first slewing plate, which is formed from a lower end of the tower-type body and reverses the slewing air flow direction of the already formed flowing gas, wherein the inner wall of the tower-type body and the outer wall of the first slewing plate A first spiral-shaped unit of a planar shape provided between and inducing the flow of the swirling air in a spiral manner; It is provided between the inner wall of the first slewing plate and the outer wall of the second slewing plate and includes a second vortex type unit of a planar shape for inducing the flow of the slewing air in a spiral manner.

상기 유체반응장치는 타워형 본체 내부에서 연소가스 및 액상 슬러리의 혼합유체의 체류시간을 높이는 것으로, 연소가스 및 액상 슬러리의 혼합유체는 유체반응장치 내에 구비된 복수 개의 원통형의 선회판과 상기 원통형의 선회판 외벽에 구비된 복수 개의 와선형 유닛을 통과하면서 유동이 하향 회전하고, 다시 상향 회전시킨 후 다시 하향 회전시킴로써 연소가스와 액상 슬러리 간 기액 접촉 시간을 증가시키는 방식으로 동작한다. 본 발명에 따른 타워형 본체에 구비된 유체반응장치는 상기 타워형 본체의 단면 형상에 대응하여 원형으로 형성되고, 상기 선회판은 동심원을 이루는 선회판을 복수 개로 구비한다.The fluid reaction device increases the residence time of the mixed fluid of the combustion gas and the liquid slurry in the tower-type body, and the mixed fluid of the combustion gas and the liquid slurry includes a plurality of cylindrical slewing plates provided in the fluid reaction device and the cylindrical slewing plate. The flow rotates downward while passing through a plurality of spiral units provided on the outer wall of the plate, and then rotates upward and downward again, thereby increasing the gas-liquid contact time between the combustion gas and the liquid slurry. The fluid reaction device provided in the tower-type body according to the present invention is formed in a circular shape corresponding to the cross-sectional shape of the tower-type body, and the slewing plate includes a plurality of slewing plates forming concentric circles.

또한, 상기 유체반응장치는 원통형의 선회판 및 선회판 외벽에 구비된 와선형 유닛 중 적어도 하나의 일면 또는 양면에 촉매 입자가 분산된 형태일 수 있다. 상기 촉매 입자는 활성탄, 코발트, 망간, 산화아연 및 제올라이트 중 선택된 1종 이상이고, 구체적으로, 상기 촉매 입자는 활성탄, 코발트 및 망간 중 선택된 1종 이상이다. 상기와 같은 촉매 입자를 유체반응장치에 분산시켜 연소가스 및 액상 슬러리의 혼합유체의 기액반응을 촉진하여 유해가스 제거효율을 높일 수 있다.In addition, the fluid reaction device may have a form in which catalyst particles are dispersed on at least one surface or both surfaces of a cylindrical slewing plate and a spiral unit provided on an outer wall of the slewing plate. The catalyst particles are at least one selected from activated carbon, cobalt, manganese, zinc oxide, and zeolite, and specifically, the catalyst particles are at least one selected from activated carbon, cobalt, and manganese. By dispersing the catalyst particles as described above in a fluid reaction device, the gas-liquid reaction of the mixed fluid of the combustion gas and the liquid slurry can be promoted, thereby increasing the efficiency of removing harmful gases.

본 발명에 따른 반건식 반응기는 연소가스 및 액상 슬러리의 혼합유체의 선회기류를 타워형 본체 내에서 여러 번 다른 방향으로 전환하여 순환시키는 방식을 채택함으로써, 별도의 외부 유체가 희석됨에 따라 연소가스 및 액상 슬러리 간 기액접촉 반응확율이 낮아지는 문제와, 타워형 본체(100) 내부 압력 증가에 따른 연소가스 및 액상 슬러리의 혼합유체의 타워형 본체(100) 내 체류시간이 짧아질 수 있는 문제와, 연소가스의 유입 및 배기를 위한 외부 유인송풍기에서의 과부하 등의 문제가 동시에 해소될 수 있어 유리하고, 별도의 난류를 형성시키는 사이클론 장치와 같은 장치를 구비하지 않아도 되는 이점이 있다.The semi-dry reactor according to the present invention adopts a method in which the swirling air flow of the mixed fluid of the combustion gas and the liquid slurry is switched in different directions several times in the tower-type body and circulates, so that the combustion gas and the liquid slurry are diluted as separate external fluids are diluted. The problem of lowering the gas-liquid contact reaction probability, the problem that the residence time of the mixed fluid of the combustion gas and the liquid slurry in the tower-type body 100 may be shortened due to an increase in the internal pressure of the tower-type body 100, and the inflow of the combustion gas. And there is an advantage in that problems such as overload in an external manned blower for exhaust can be solved at the same time, and there is an advantage that a device such as a cyclone device for forming a separate turbulence is not required.

도 3은 본 발명에 따른 반건식 반응기의 종단면으로, 도 2의 반건식 반응기에 주입된 연소가스 및 액상 슬러리가 반건식 반응기의 타워형 본체 내벽과 제1 선회판 사이의 제1 반응챔버에서의 유체 흐름 모식도이다. 상기 제1 반응챔버에서의 유체 흐름(801)은 상부덕트를 통해 반건식 반응기 상부로 유입되는 연소가스와 반건식 반응기 상부에서 분사되는 액상 슬러리가 혼재된 상태로 혼합유체의 유동이 제1 선회판과 제1 선회판 외벽에 형성된 제1 와선형 유닛을 따라 하단 방향의 선회기류로 회전한다. 상기 혼합유체는 제1 와선형 유닛에 부딪히면서 나선형 형태로 회전하면서 하단 방향으로 이동하면서 기액접촉 빈도가 증가되면서 체류시간이 증가되어 유해물질 제거효율이 향상된다. 이때, 제1 선회판은 타워형 본체의 상단으로부터 형성되되, 타워형 본체 하단으로부터 일정 간격을 두고 구비되어, 제1 반응챔버는 독립적인 공간이 아닌, 다음 제2 반응챔버로 혼합유체가 이동할 수 있는 틈을 형성한다. 또한, 제1 와선형 유닛은 평면의 플레이트이고 일부 경사를 갖도록 구비되며, 타워형 본체의 원주방향 및 축방향으로 일정한 간격으로 가지고 복수개로 형성된 것이다. 구체적으로, 원주방향으로 2개 이상, 축방향으로 3개 이상의 와선형 유닛을 구비한다.3 is a longitudinal cross-sectional view of the semi-dry reactor according to the present invention, in which combustion gas and liquid slurry injected into the semi-dry reactor of FIG. 2 are schematic diagrams of fluid flow in the first reaction chamber between the inner wall of the tower-type body of the semi-dry reactor and the first turning plate . The fluid flow 801 in the first reaction chamber is a state in which the combustion gas flowing into the upper part of the semi-dry reactor through the upper duct and the liquid slurry injected from the upper part of the semi-dry reactor are mixed, and the flow of the mixed fluid is 1 It rotates with a swirling airflow in the lower direction along the first spiral unit formed on the outer wall of the turning plate. The mixed fluid rotates in a spiral shape while colliding with the first vortex type unit and moves downward, increasing the frequency of gas-liquid contact, increasing the residence time, thereby improving the efficiency of removing harmful substances. At this time, the first slewing plate is formed from the top of the tower-type body, and is provided at a certain interval from the bottom of the tower-type body, so that the first reaction chamber is not an independent space, but a gap through which the mixed fluid can move to the next second reaction chamber. To form. In addition, the first spiral unit is a flat plate and is provided to have a partial inclination, and is formed in plural at regular intervals in the circumferential direction and the axial direction of the tower-shaped body. Specifically, two or more spiral units are provided in the circumferential direction and three or more spiral units are provided in the axial direction.

도 4는 본 발명에 따른 반건식 반응기의 종단면으로, 도 2의 반건식 반응기에 주입된 연소가스 및 액상 슬러리가 반건식 반응기의 제1 선회판 내벽과 제2 선회판 사이의 제2 반응챔버에서의 유체 흐름 모식도이다. 상기 제2 반응챔버에서의 유체 흐름(802)은 상기 제1 반응챔버를 거쳐 유입되는 연소가스와 액상 슬러리가 혼재된 상태인 혼합유체의 유동이 제2 선회판과 제2 선회판 외벽에 형성된 제2 와선형 유닛을 따라 회전방향을 전화하여 상단 방향의 선회기류로 회전한다. 상기 혼합유체는 제2 와선형 유닛에 부딪히면서 나선형 형태로 회전하면서 상단 방향으로 이동하면서 기액접촉 빈도가 증가되면서 체류시간이 증가되어 유해물질 제거효율이 향상되고, 기액접촉을 통해 생성된 상대적으로 무거운 생성물은 바닥으로 낙하한다. 이때, 제2 선회판은 타워형 본체의 하단으로부터 형성되되, 타워형 본체 상단으로부터 일정 간격을 두고 구비되어, 제2 반응챔버는 독립적인 공간이 아닌, 다음 제3 반응챔버로 혼합유체가 이동할 수 있는 틈을 형성한다. 또한, 제2 와선형 유닛은 평면의 플레이트이고 일부 경사를 갖도록 구비되며, 타워형 본체의 원주방향 및 축방향으로 일정한 간격으로 가지고 복수개로 형성된 것이다. 구체적으로, 원주방향으로 2개 이상, 축방향으로 3개 이상의 와선형 유닛을 구비한다.4 is a longitudinal cross-sectional view of the semi-dry reactor according to the present invention, in which the combustion gas and liquid slurry injected into the semi-dry reactor of FIG. 2 are fluid flow in the second reaction chamber between the inner wall of the first slewing plate and the second slewing plate of the semi-dry reactor It is a schematic diagram. The fluid flow 802 in the second reaction chamber is a flow of the mixed fluid in a state in which the combustion gas and the liquid slurry introduced through the first reaction chamber are mixed, and the flow of the mixed fluid is formed on the outer walls of the second and second slewing plates. 2 It rotates with the swirling airflow toward the top by inverting the direction of rotation along the vortex type unit. The mixed fluid, while colliding with the second spiral unit, rotates in a spiral shape and moves upward, increasing the gas-liquid contact frequency, increasing the residence time, improving the efficiency of removing harmful substances, and a relatively heavy product generated through gas-liquid contact. Falls to the floor. At this time, the second slewing plate is formed from the lower end of the tower-type body, and is provided at a predetermined interval from the top of the tower-type body, so that the second reaction chamber is not an independent space, but a gap through which the mixed fluid can move to the next third reaction chamber. To form. In addition, the second spiral unit is a flat plate and is provided to have a partial inclination, and is formed in plural at regular intervals in the circumferential direction and axial direction of the tower-shaped body. Specifically, two or more spiral units are provided in the circumferential direction and three or more spiral units are provided in the axial direction.

상기 제2 반응챔버는 유입된 연소가스와 액상 슬러리의 혼합유체의 흐름을 상향으로 바꿔줌으로써, 제1 반응챔버에서 반응생성물과 미반응 물질들을 이끌고 상밥응로 상향 회전하면서 2차 기액반응으로 반응효율을 높일 수 있으며, 이에 따라 장치의 볼륨을 줄여 장치를 소형화하고 동시에 액상 슬러리를 포함하는 약품의 사용량을 현저히 줄여주어 운용상의 운전비용을 절감하면서 유해가스 전화효율을 향상시킨다.The second reaction chamber changes the flow of the mixed fluid of the introduced combustion gas and the liquid slurry upward, thereby leading the reaction products and unreacted substances in the first reaction chamber and rotating upward in the upper chamber, resulting in a second gas-liquid reaction. As a result, the volume of the device is reduced to reduce the size of the device, and at the same time, the amount of use of chemicals including liquid slurry is significantly reduced, thereby reducing operational operating costs and improving the efficiency of harmful gas conversion.

도 5는 본 발명에 따른 반건식 반응기의 종단면으로, 도 2의 반건식 반응기에 주입된 연소가스 및 액상 슬러리가 반건식 반응기의 제2 선회판 내부의 제3 반응챔버에서의 유체 흐름 모식도이고, 상기 제2 선회판의 내부는 유동가스의 선회기류 방향을 전환시키기 위해 타워형 본체의 상단부 중심에 축방향으로 일정 길이를 가지는 원통형 유닛이 추가로 구비된다. 상기 제3 반응챔버의 유체 흐름(803)은 제2 선회판을 통해 상향 회전하여 상승한 연소가스와 액상 슬러리의 혼합유체와 반응생성물은 타워형 본체의 상단부 중심에 형성된 원통형 유닛에 의해 하향 회전하면서 연소가스는 하부덕트를 통해 여과집진기로 유입되고 연소가스와 반응하여 만들어진 반응생성물은 중앙부로 낙하하여 배출장치로 배출된다.5 is a longitudinal cross-sectional view of the semi-dry reactor according to the present invention, in which combustion gas and liquid slurry injected into the semi-dry reactor of FIG. 2 are schematic diagrams of fluid flow in a third reaction chamber inside a second slewing plate of the semi-dry reactor, and the second The inside of the slewing plate is further provided with a cylindrical unit having a predetermined length in the axial direction at the center of the upper end of the tower-shaped body to change the vortex flow direction of the flowing gas. The fluid flow 803 of the third reaction chamber rotates upward through the second slewing plate, and the mixture fluid of the combustion gas and the liquid slurry that rises and the reaction product are rotated downward by a cylindrical unit formed at the center of the upper end of the tower body. Is introduced into the filter dust collector through the lower duct, and the reaction product produced by reacting with the combustion gas falls to the center and is discharged to the discharge device.

상기와 같은 구성의 반건식 반응기는 주입된 연소가스와 액상 슬러리의 혼합유체의 반응기 내의 체류시간을 월등히 향상시켜 기액반응의 효과를 높이고, 미반응 물질이 반응할 수 있는 시간을 더 제공하여 연소가스 내의 유해물질 제거효율을 향상시키고, 연소가스와 액상 슬러리 내의 약제가 반응하면서 벽면 내부에 고착화되는 클리커 등은 유체의 선회기류(회전)으로 인해 현저하기 줄어 장비의 수명을 연장시키는 효과가 있다.The semi-dry reactor of the above configuration significantly improves the residence time of the mixed fluid of the injected combustion gas and the liquid slurry in the reactor, thereby enhancing the effect of gas-liquid reaction, and providing additional time for the reaction of unreacted substances in the combustion gas. The efficiency of removing harmful substances is improved, and the clicker, etc., which is fixed inside the wall surface as the chemicals in the combustion gas and the liquid slurry react, is significantly reduced due to the swirling air (rotation) of the fluid, thereby prolonging the life of the equipment.

이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이나 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 개시된 실시예에 대해 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.The above description relates to specific embodiments of the present invention, but the above embodiments according to the present invention are disclosed for the purpose of explanation and are not understood to limit the scope of the present invention, and those skilled in the art It should be understood that various changes and modifications can be made to the disclosed embodiments without departing from the essence of the present invention. Accordingly, all such modifications and changes may be understood to correspond to the scope of the invention disclosed in the claims or their equivalents.

10: 반건식 반응기
100: 타워형 본체, 200: 상부덕트
300: 분사노즐, 400: 하부덕트,
500: 드레인 600: 유체반응장치
601: 제1 선회판, 602: 제2 선회판
701: 제1 와선형 유닛, 702: 제2 와선형 유닛
703: 원통형 유닛
801: 제1 반응챔버 유체 흐름, 802: 제2 반응챔버 유체 흐름,
803: 제3 반챔버의 유체 흐름10: semi-dry reactor
100: tower type body, 200: upper duct
300: spray nozzle, 400: lower duct,
500: drain 600: fluid reaction device
601: first turning plate, 602: second turning plate
701: first vortex unit, 702: second vortex unit
703: cylindrical unit
801: first reaction chamber fluid flow, 802: second reaction chamber fluid flow,
803: fluid flow in the third semi-chamber

Claims (6)

타워형 본체; 상기 타워형 본체 상단에 구비되며 연소가스가 유입되는 상부덕트; 상기 타워형 본체 상단에 구비되며 액상 슬러리가 분사 공급되는 분사노즐; 상기 타워형 본체 하단에 구비되며 연소가스가 배출되는 하부덕트; 상기 타워형 본체 하단에 구비되며 반응생성물 및 고형물이 배출되는 드레인; 및 타워형 본체 내부에 구비되는 유체반응장치를 포함하고,
상기 유체반응장치는 복수 개의 와선형 유닛을 구비하여 연소가스 및 액상 슬러리의 혼합유체의 유동을 선회기류로 형성하고 복수 개의 선회판을 구비하여 선회기류의 방향을 전환시켜 혼합유체의 체류시간을 증가시키되,
상기 선회판 및 선회판 외벽에 구비된 와선형 유닛 중 적어도 하나의 일면 또는 양면에 촉매 입자가 분산된 형태이고, 상기 촉매 입자는 활성탄, 코발트, 망간, 산화아연 및 제올라이트 중 선택된 1종 이상인 반건식 반응기.
Tower type body; An upper duct provided on the top of the tower-type body and into which combustion gas flows; A spray nozzle provided on the top of the tower-type body and through which a liquid slurry is sprayed and supplied; A lower duct provided at the bottom of the tower-type body and through which combustion gas is discharged; A drain provided at the bottom of the tower-type body and through which reaction products and solids are discharged; And a fluid reaction device provided inside the tower-type body,
The fluid reaction device has a plurality of vortex units to form the flow of the mixed fluid of combustion gas and liquid slurry into a swirling air flow, and a plurality of swirling plates to change the direction of the swirling air flow to increase the residence time of the mixed fluid. Let it be,
A semi-dry reactor in which catalyst particles are dispersed on at least one or both surfaces of at least one of the slewing plate and the vortex unit provided on the outer wall of the slewing plate, and the catalyst particles are at least one selected from activated carbon, cobalt, manganese, zinc oxide, and zeolite .
 제1항에 있어서,
상기 유체반응장치는 타워형 본체 상단으로부터 형성되며 유동가스의 흐름을 선회기류로 형성하는 원통형의 제1 선회판; 및 제1 선회판의 내부에 구비되되 타워형 본체 하단으로부터 형성되며 이미 형성된 유동가스의 선회기류 방향을 반대로 전환시키는 원통형의 제2 선회판을 포함하며,
상기 타워형 본체의 내벽과 제1 선회판의 외벽 사이에 구비되며 선회기류의 유동을 나선형으로 유도하는 평면 형태의 제1 와선형 유닛; 제1 선회판 내벽과 제2 선회판 외벽 사이에 구비되며 선회기류의 유동을 나선형으로 유도하는 평면 형태의 제2 와선형 유닛을 포함하는 반건식 반응기.
The method of claim 1,
The fluid reaction device comprises: a cylindrical first slewing plate formed from an upper end of the tower-type body and forming a flow of the flowing gas into a slewing airflow; And a cylindrical second slewing plate provided inside the first slewing plate, which is formed from a lower end of the tower-type body and reverses the slewing air flow direction of the already formed flowing gas,
A first vortex unit having a planar shape provided between the inner wall of the tower-type body and the outer wall of the first slewing plate and guiding the flow of the slewing air in a spiral manner; A semi-dry reactor comprising a second vortex unit having a planar shape provided between the inner wall of the first slewing plate and the outer wall of the second slewing plate and inducing the flow of the swirling air in a spiral manner.
 제1항에 있어서,
상기 와선형 유닛은 독립적으로 평면의 플레이트이고, 타워형 본체의 원주방향 및 축방향으로 일정한 간격으로 가지고 복수개로 제공되는 것을 특징으로 하는 반건식 반응기.
The method of claim 1,
The spiral type unit is independently a flat plate, a semi-dry reactor, characterized in that provided in a plurality at regular intervals in the circumferential direction and the axial direction of the tower-type body.
 제2항에 있어서,
상기 제2 선회판의 내부는 유동가스의 선회기류 방향을 전환시키기 위해 타워형 본체의 상단부에 축방향으로 일정 길이를 가지는 원통형 유닛이 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 반건식 반응기.
The method of claim 2,
A semi-dry reactor, wherein a cylindrical unit having a predetermined length in the axial direction is additionally provided at the upper end of the tower-type body in order to change the direction of the swirling air flow of the flowing gas.
 제1항에 있어서,
상기 선회판은 상기 타워형 본체의 단면 형상에 대응하여 원형으로 형성되고, 상기 선회판은 동심원을 이루는 복수 개로 구비된 것을 특징으로 하는 반건식 반응기.
The method of claim 1,
The slewing plate is formed in a circular shape corresponding to the cross-sectional shape of the tower-type body, the slewing plate is a semi-dry reactor, characterized in that provided with a plurality of concentric circles.
 제1항에 있어서,
상기 분사노즐은 타워형 본체 상단에 구비되되, 타워형 본체와 제1 선회판 사이의 공간에 액상 슬러리를 분사하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 반건식 반응기.The method of claim 1,
The spray nozzle is provided on the top of the tower-type body, the semi-dry reactor, characterized in that provided to spray the liquid slurry into the space between the tower-type body and the first turning plate.
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