KR102179996B1 - 스크러빙 워터 재순환 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 배기가스 처리장치(110)로서, 일측은 배기가스의 배출구(101)와 연결되어 연소 후 생성되는 배기가스가 유입되도록 형성되며, 스크러빙 워터가 투입되는 분사부(112)가 구비되고, 상기 스크러빙 워터에 의해 상기 유입된 배기가스의 특정한 화합물이 제거되도록 형성된 배기가스 처리장치(110); 용수 저장탱크(120)로서, 상기 스크러빙 워터와 상기 특정한 화합물이 화학 반응한 액체가 저장되며, 제 1 ph 센서(122)가 구비된 용수 저장탱크(120); 상기 제 1 ph 센서(122)에 의해 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우, 상기 용수 저장탱크(120) 내에 중화수를 투입하는 중화수 투입장치(124); 상기 용수 저장탱크(120) 후단에 구비되어 상기 용수 저장탱크(120)로부터 배출되는 1차 정화수의 ph값을 측정하는 제 2 ph 센서(126); 상기 1차 정화수를 저장하도록 형성된 중성수 저장탱크(130); 상기 1차 정화수를 재정화시키는 필터모듈(140); 및 상기 1차 정화수의 상기 중성수 저장탱크(130) 또는 상기 필터모듈(140)로의 이동을 제어하는 제어부(150); 를 포함하며, 상기 제어부(150)는, 상기 제 2 ph 센서(126)에서 측정된 상기 1차 정화수의 ph값이 미리 설정된 값보다 높을 경우, 상기 1차 정화수를 상기 중성수 저장탱크(130)로 이동시키고, 상기 제 2 ph 센서(126)에서 측정된 상기 1차 정화수의 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우, 상기 1차 정화수를 상기 필터모듈(140)로 이동시켜 재정화시키는 스크러빙 워터 재순환 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 스크러빙 워터 재순환 시스템으로서, 보다 상세하게는, 정화수가 특정한 조건에 의한 유로를 따라 유동하는 과정에서 재정화되도록 형성함으로써, 연소 후 생성되는 배기가스와 스크러빙 워터 사이의 화학 반응에서 발생되는 황산화물 및 질소산화물을 제거함과 동시에, 정화수를 재순환시켜 다시 재활용할 수 있는 기술이다.
일반적으로 NOx는 거의 대부분 선택적 촉매환원(SCR) 기술 또는 선택적 무촉매환원(SNCR) 기술과 연소조건 개선기술을 이용하여 처리하고 있으며, NOx를 제외한 SOxㆍHCl 등의 산성가스 제거는 Na 또는 Ca 화합물 등의 첨가제와 물을 이용하는 습식(wet scrubbing)기술이나 또는 CaㆍNa 계열 등의 첨가제를 주입하여 산성가스와 반응하게 하고 첨가제와 산성가스의 반응으로 생성되는 염성분을 백 필터(bag filter)로 제거하는 건식 또는 반건식 기술을 이용하여 제거하고 있으며, 입자상물질은 수분을 분사하여 먼지 등을 제거하는 습식기술 또는 원심력집진ㆍ관성집진ㆍ전기집진 및 여과집진 등의 건식기술을 이용하여 제거하고 있다.
특히, 미세먼지는 흡수ㆍ흡착 등 물리화학적인 방법이나 전기적 성질을 이용하는 전기집진기술 또는 고효율의 필터를 이용하는 여과집진기술 등을 이용하여 제거하고 있다.
또한 SOx, NOx 등의 산성가스를 동시에 처리하기 위하여 플라스마(plasma) 또는 전자빔 기술을 가스정화에 응용하는 기술로 개발하고 있으며, 특정유해물질(HAPs), 잔류성유해물질(POPs) 등과 같은 휘발성유기화합물(VOCs) 및 악취 등의 처리에 대한 관심이 높아지면서 흡수ㆍ흡착ㆍ열산화ㆍ촉매산화ㆍ농축/소각 등을 고도화하여 제거 효율을 향상시키기 위한 기술개발이 진행되고 있다.
그러나 다양하게 배출되는 오염물질을 처리하기 위하여 여러 종류의 방지시설이 설치ㅇ운영되면서 오염물질을 제거하기 위한 방지시설의 설치비 및 운영비가 엄청나게 증가하고 있으며, 최근 연구가 추진되고 있는 동시처리기술은 설비의 안정적인 운영측면보다 효율성과 경제성이 강조되면서 최근 기술개발이 대두되고 있는 실정이다.
한편, 종래기술로는 한국공개특허 제10-2006-0127512호가 개시되어 있으며, 이는 폐가스로부터의 가스상 및 입자상 물질 동시 처리 스크러버에 관한 기술이다.
그러나, 상기 종래기술은 단지 원심력집진기술을 이용하는 구성만을 개시할 뿐, 배기가스 처리 후 생성된 용수의 산성을 제거하는 구성에 대한 개시가 전혀 없으며, 소규모 처리 장치의 경우에는 수동적인 처리 장치인 바, 산성도가 가변하는 용수에서 능동적인 대처가 불가능하다는 문제가 여전히 존재한다.
(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2006-0127512호
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 산성도가 가변하는 스크러빙 용수의 능동적인 대처가 가능한 장치를 제안하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 배기가스 처리장치(110)로서, 일측은 배기가스의 배출구(101)와 연결되어 연소 후 생성되는 배기가스가 유입되도록 형성되며, 스크러빙 워터가 투입되는 분사부(112)가 구비되고, 상기 스크러빙 워터에 의해 상기 유입된 배기가스의 특정한 화합물이 제거되도록 형성된 배기가스 처리장치(110); 용수 저장탱크(120)로서, 상기 스크러빙 워터와 상기 특정한 화합물이 화학 반응한 액체가 저장되며, 제 1 ph 센서(122)가 구비된 용수 저장탱크(120); 상기 제 1 ph 센서(122)에 의해 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우, 상기 용수 저장탱크(120) 내에 중화수를 투입하는 중화수 투입장치(124); 상기 용수 저장탱크(120) 후단에 구비되어 상기 용수 저장탱크(120)로부터 배출되는 1차 정화수의 ph값을 측정하는 제 2 ph 센서(126); 상기 1차 정화수를 저장하도록 형성된 중성수 저장탱크(130); 상기 1차 정화수를 재정화시키는 필터모듈(140); 및 상기 1차 정화수의 상기 중성수 저장탱크(130) 또는 상기 필터모듈(140)로의 이동을 제어하는 제어부(150); 를 포함하며, 상기 제어부(150)는, 상기 제 2 ph 센서(126)에서 측정된 상기 1차 정화수의 ph값이 미리 설정된 값보다 높을 경우, 상기 1차 정화수를 상기 중성수 저장탱크(130)로 이동시키고, 상기 제 2 ph 센서(126)에서 측정된 상기 1차 정화수의 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우, 상기 1차 정화수를 상기 필터모듈(140)로 이동시켜 재정화시키는, 스크러빙 워터 재순환 시스템을 제공한다.
또한, 상기 필터모듈(140)은, 상기 용수저장탱크(120) 및 상기 중성수 저장탱크(130)를 연결시키는 정화수 공급 유로(160)에 바이패스 구조로 구비되며, 이온수지를 포함한 이온필터(142); 탄소수지를 포함한 카본필터(144); 및 침전물을 제거하도록 형성된 침전물 필터(146); 를 포함하며, 상기 1차 정화수의 이동 방향을 기준으로, 상기 이온필터(142), 상기 카본필터(144) 및 상기 침전물 필터(146) 순서로 위치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 정화수 공급 유로(160)에는 상기 이온필터(142)로 상기 1차 정화수를 공급하도록 형성된 1차 정화수 공급 유로(161)가 구비되고, 상기 이온필터(142)의 후단에는, 상기 1차 정화수가 상기 이온필터(142)에 의해 정화된 2차 정화수를 다시 상기 정화수 공급 유로(160)로 이동시키는 2차 정화수 공급 유로(162); 및 상기 2차 정화수의 ph를 측정하는 제 3 ph 센서(143); 가 구비되며, 상기 제어부(150)는, 상기 제 3 ph 센서(143)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 높을 경우에는, 상기 2차 정화수를 상기 2차 정화수 공급 유로(162)를 통해 상기 정화수 공급 유로(160)로 공급하며, 상기 제 3 ph 센서(143)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우에는, 상기 2차 정화수의 재정화를 위해, 상기 2차 정화수를 상기 카본필터(144)로 이동시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 카본필터(144)의 후단에는, 상기 2차 정화수가 상기 카본필터(144)에 의해 정화된 3차 정화수를 다시 상기 정화수 공급 유로(160)로 이동시키는 3차 정화수 공급 유로(163); 및 상기 3차 정화수의 ph를 측정하는 제 4 ph 센서(145); 가 구비되며, 상기 제어부(150)는, 상기 제 4 ph 센서(145)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 높을 경우에는, 상기 3차 정화수를 상기 3차 정화수 공급 유로(163)를 통해 상기 정화수 공급 유로(160)로 공급하며, 상기 제 4 ph 센서(145)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우에는, 상기 3차 정화수의 재정화를 위해, 상기 3차 정화수를 상기 침전물 필터(146)로 이동시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 침전물 필터(146)의 후단에는, 상기 3차 정화수가 상기 침전물 필터(146)에 의해 정화된 4차 정화수를 다시 상기 정화수 공급 유로(160)로 이동시키는 4차 정화수 공급 유로(164)를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이온필터(142), 카본필터(144) 및 침전물 필터(146) 각각은, 유체가 이동 가능하도록 다수의 홀이 형성되되, 상기 다수의 홀 중 하나인 제 1 홀만 개방되되, 나머지는 폐쇄되도록 구성되고, 상기 1차 정화수는 상기 다수의 홀 중 제 1 홀을 통과하는 과정에서 정화되도록 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(150)는, 상기 1차 정화수가 상기 이온필터(142)의 상기 다수의 홀 중 어느 하나의 홀의 통과 전 및 후의 ph값 변화량이 미리 설정된 값 이하이며, 소정의 시간 동안 상기 ph값 변화량이 미리 설정된 값을 초과하지 않을 때, 상기 제 1 홀은 폐쇄시키고, 상기 나머지 중 하나인 제 2 홀을 개방시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(150)는, 상기 1차 정화수가 상기 카본필터(144)의 상기 다수의 홀 중 어느 하나의 홀의 통과 전 및 후의 ph값 변화량이 미리 설정된 값 이하이며, 소정의 시간 동안 상기 ph값 변화량이 미리 설정된 값을 초과하지 않을 때, 상기 제 1 홀은 폐쇄시키고, 상기 나머지 중 하나인 제 2 홀을 개방시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 침전물 필터(146)에는 차압센서(147) 및 탁도센서(148)를 구비하여 상기 침전물 필터(146)에 입자성 물질의 적층을 센싱하며, 탁도를 센싱하고, 상기 제어부(150)는, 상기 제 1 홀에 입자성 물질의 적층이 감지된 경우, 상기 제 1 홀의 탁도가 미리 설정된 값 이상일 때, 상기 제 1 홀은 폐쇄시키고, 상기 나머지 중 하나인 제 2 홀을 개방시키는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 상기 이온필터(142), 카본필터(144) 및 침전물 필터(146) 각각은, 시각적 신호를 통해 상기 제 1 홀의 폐쇄 시기를 관리자에게 알려주는 것이 바람직하다.
또한, 상기 중성수 저장탱크(130)의 후단 및 상기 배기가스 처리장치(110)는 재순환 유로(170)로 연결되며, 상기 중성수 저장탱크(130) 내에 저장된 중성수를 다시 상기 순환시켜 상기 중성수를 상기 배기가스 처리장치(110)로 공급하도록 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 배기가스 처리장치(110)에서 상기 스크러빙 워터에 의해 제거되는 특정한 화합물은, 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)인 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 스크러빙 워터 재순환 시스템은 필터모듈을 바이패스 구조로 배치함과 동시에, 다수의 센서들을 통해 정화수의 정화 단계를 다수로 구분하여 능동적인 유로를 형성함으로써, 높은 산성을 갖는 스크러빙 워터를 다시 재순환시킬 수 있는 바, 스크러빙 워터의 정화 효율을 극대화시킬 수 있다.
또한, 산성도가 가변하는 스크러빙 워터의 능동적인 대처가 가능함과 동시에, 각각의 센서가 다수의 홀로 형성되며, 센서들의 측정값을 통해 홀의 개폐가 수행되는 바, 연속적인 실험이 가능하고, 측정 중 크리닝을 하는 번거로움을 줄일 수 있다.
이에 더하여, 시각적 신호를 통해 관리자에게 필터의 교체 시기를 알려주는 바, 관리자 입장에서 현재 상태를 용이하게 파악할 수 있으며, 점검 및 교체 시기를 예측할 수 있는 관리의 용이성을 제공한다.
도 1은 본 발명인 스크러빙 워터 재순환 시스템의 스크러빙 워터가 재순환하는 과정을 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명인 스크러빙 워터 재순환 시스템의 스크러빙 워터가 이온필터에 의해 정화되는 과정을 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명은 스크러빙 워터 재순환 시스템의 스크러빙 워터가 카본필터에 의해 정화되는 과정을 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 4는 본 발명은 스크러빙 워터 재순환 시스템의 스크러빙 워터가 침전물 필터에 의해 정화되는 과정을 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 5의 a는 본 발명에 따른 스크러빙 워터 재순환 시스템의 필터모듈 중 이온필터의 단면을 개략적으로 도시하고 있는 단면도이다.
도 5의 b는 도 5의 a 상태에서 특정 홀의 정화 성능이 떨어졌을 때, 순차적으로 상기 특정 홀 이외의 다른 하나의 홀이 개방되는 과정을 단계별로 도시하고 있다.
도 2는 본 발명인 스크러빙 워터 재순환 시스템의 스크러빙 워터가 이온필터에 의해 정화되는 과정을 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명은 스크러빙 워터 재순환 시스템의 스크러빙 워터가 카본필터에 의해 정화되는 과정을 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 4는 본 발명은 스크러빙 워터 재순환 시스템의 스크러빙 워터가 침전물 필터에 의해 정화되는 과정을 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 5의 a는 본 발명에 따른 스크러빙 워터 재순환 시스템의 필터모듈 중 이온필터의 단면을 개략적으로 도시하고 있는 단면도이다.
도 5의 b는 도 5의 a 상태에서 특정 홀의 정화 성능이 떨어졌을 때, 순차적으로 상기 특정 홀 이외의 다른 하나의 홀이 개방되는 과정을 단계별로 도시하고 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스크러빙 워터 재순환 시스템을 설명한다.
스크러빙 워터 재순환 시스템의 전체 설명
도 1은 본 발명인 스크러빙 워터 재순환 시스템의 스크러빙 워터가 재순환하는 과정을 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스크러빙 워터 재순환 시스템(100)은, 배기가스 처리장치(110), 용수 저장탱크(120), 중화수 투입장치(124), 제 2 ph 센서(126), 중성수 저장탱크(130), 필터모듈(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
먼저, 배기가스 처리장치(110)는 외부로부터 차단되도록 밀폐 형성되는 챔버 형태로 형성될 수 있고, 내부에는 직접 응축 콘덴서(Direct Contact Condenser, DCC)가 구비될 수 있다. 이 때, 배기가스 처리장치(110)의 일측은 배기가스 배출구(101)와 연결되어 연소 후 생성되는 배기가스가 배기가스 배출구(101)를 통해 유입된다. 배기가스 처리장치(110) 상측에는 분사부(112)가 구비되며, 분사구(112)를 통해 스크러빙 워터가 배기가스 처리장치(110) 내부로 분사되도록 형성된다. 이는 배기가스 배출구(101)를 통해 유입된 배기가스의 특정한 화합물을 스크러빙 워터와의 화학 반응을 통해 제거하기 위함이며, 스크러빙 워터를 분사시킴으로써, 화학 반응의 효율을 증대시킬 수 있다. 이 때, 배기가스 처리장치(110)에서 스크러빙 워터에 의해 제거되는 특정한 화합물은 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)인 것이 바람직하며, 이하에서는 이를 기준으로 설명한다. 스크러빙 워터에 배기가스 중에 포함된 황산화물 및 질소산화물이 용해됨에 따라, 배기가스 처리장치(110) 내부에 저류된 용해수는 산성을 띄게 된다. 이 때, 상기 용해수는 주로 황산이며, 일부 질산을 포함하고 있다. 한편, 도 1에는 한 쌍의 스크러빙 워터 분사구를 구비한 구성을 도시하고 있으나, 분사부(112)는 설계자의 선택 및 화학 반응 효율을 증대시키기 위해, 다양한 형태 및 위치로 구비될 수 있다.
용수 저장탱크(120)는 배기가스 처리장치(110)에서 스크러빙 워터에 배기가스 중에 포함된 황산화물 및 질소산화물이 용해된 액체가 임시적으로 저장된다. 이 때, 용수 저장탱크(120)의 전단에는 제 1 ph 센서(122)가 구비된다. 제 1 ph 센서(122)는 용수 저장탱크(120)의 입구에 구비될 수 있으나, 설계자의 선택에 따라, 배기가스 처리장치(110) 후단에 구비될 수도 있으며, 배기가스 처리장치(110) 및 용수 저장탱크(120)를 연결하는 유로 상에 구비될 수도 있다.
중화수 투입장치(124)는 제 1 ph 센서(122)에 의해 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우, 용수 저장탱크(120) 내에 중화수를 투입하도록 형성되며, 중화수가 아닌 일정량의 중화제가 투입되도록 형성될 수도 있고, 중화제의 양은 스크러빙 워터의 양 및 제 1 ph 센서(122)에 의해 측정된 ph값에 따라 달라질 수 있다. 중화수 투입장치(124)에 의해 중화된 스크러빙 워터는 '1차 정화수'라 지칭한다.
제 2 ph 센서(126)는 용수 저장탱크(120) 후단에 구비되어 상기 1차 정화수의 ph값을 측정하도록 형성된다. 이 때, 제 2 ph 센서(126)는, 용수 저장탱크(120) 및 후술하는 필터모듈(140) 사이의 유로에 구비될 수도 있다.
필터모듈(140)은 이온필터(142), 카본필터(144) 및 침전물 필터(146)를 포함한다. 이온필터(142)는 내부에 이온수지를 구비하며, 카본필터(144)는 내부에 탄소수지를 구비하고, 침전물 필터(146)는 침전물을 제거하도록 형성된다. 또한, 이들의 배치 순서는 1차 정화수의 이동 방향을 기준으로, 이온필터(142), 카본필터(144) 및 침전물 필터(146) 순서로 직렬로 배치되나, 필터모듈(140) 자체는 후술하는 정화수 공급 유로(160)에 병렬로 연결된다.
중성수 저장탱크(130)는 용수 저장탱크(120)의 후단에 위치하며, 용수 저장탱크(120)로부터 배출된 1차 정화수를 임시적으로 저장하도록 형성된다. 이 때, 용수 저장탱크(120) 및 중성수 저장탱크(130)를 연결하는 메인 유로를 '정화수 공급 유로(160)'라고 정의하며, 전술한 필터모듈(140)은 상기 정화수 공급 유로(160)에 바이패스 구조(병렬로 연결됨을 의미함)로 배치된다. 또한, 중성수 저장탱크(130)는 배기가스 처리장치(110)와 재순환 유로(170)에 의해 연결된다. 이에 따라, 중성수 저장탱크(130) 내에 임시적으로 저장된 정화수(1차 내지 4차 정화수 중 어느 하나를 의미함)를 다시 배기가스 처리장치(110)로 재공급함과 동시에, 스크러빙 워터를 지속적으로 순환시킬 수 있다.
제어부(150)는 1차 정화수의 중성수 저장탱크(130) 또는 필터모듈(140)로의 이동을 제어한다. 즉, 1차 정화수의 유동 방향이 중성수 저장탱크(130) 또는 필터모듈(140)로 선택적으로 이동되도록 제어한다. 제어부(150)는 제 2 ph 센서(126)로부터 측정된 1차 정화수의 ph값에 관한 정보를 전기적 신호로 전달받도록 형성되며, 제 2 ph 센서(126)에서 측정된 1차 정화수의 ph값이 미리 설정된 값보다 높을 경우, 1차 정화수를 중성수 저장탱크(130)로 이동시키고, 제 2 ph 센서(126)에서 측정된 1차 정화수의 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우, 1차 정화수를 상기 필터모듈(140)로 이동시켜 재정화시킨다. 이 때, 1차 정화수의 유동 방향의 조절은 각각의 유로에 구비된 밸브(미도시)의 개폐를 전자식으로 조절하여 수행되는 바, 각각의 유로의 입구 또는 출구 측에는 당업계에서 일반적으로 사용되는 솔레노이드 밸브와 같은 전자식 밸브가 구비될 수 있다.
또한, 제어부(150)는 전술한 제 1 ph 센서(122) 및 제 2 ph 센서(126)와 후술할 제 3 ph 센서(143), 제 4 ph 센서(145), 차압센서(147) 및 탁도센서(148)와 모두 전기적으로 연결됨으로써, 상기 센서들로부터 측정된 정보를 전송받도록 형성되며, 이를 바탕으로 센서들이 구비된 유로의 개폐가 전자식 밸브를 통해 제어될 수 있다. 이 때, 제어부(150)는 상기 센서들로부터 무선 전기적 신호를 통해 전송받도록 형성될 수 있다.
정화수의 유동 방향은 ph 센서 및 제어부(150)에 의해 조절되며, 도 1에서의 정화수의 유동 방향은 제 2 ph 센서(126)에 의해 용수 저장탱크(120)로부터 배출되는 1차 정화수의 ph값이 미리 설정된 값보다 높은 경우이다.
즉, 용수 저장탱크(120) 내에서 중화수 투입장치(124)에 의해 1차 정화수의 산성이 적절하게 중화된 상태인 바, 1차 정화수는 필터모듈(140)로 이동할 필요가 없으며, 중성수 저장탱크(130)로 이동하도록 형성된다. 이러한 1차 정화수의 이동을 위해, 정화수 공급 유로(160)에는 펌프(P)가 구비될 수 있으며, 펌프(P)는 제어부(150)에 의해 작동이 조절될 수 있다.
필터모듈에 의해 1차 정화수가 정화되는 유동 방향 설명
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스크러빙 워터 재순환 시스템(100)의 필터모듈(140)은 이온필터(142), 카본필터(144) 및 침전물 필터(146)로 구성되며, 상기 순서로 배치된다. '전단' 및 '후단'이라는 용어는 정화수(1차 내지 4차 정화수를 모두 포함하는 의미임)의 이동 방향을 기준으로 설명하는 것이다.
도 2는 본 발명인 스크러빙 워터 재순환 시스템의 스크러빙 워터가 이온필터에 의해 정화되는 과정을 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 2를 참조하면, 이온필터(142)의 전단에는 1차 정화수 공급 유로(161)가 연결되며, 이온필터(142)의 후단에는 2차 정화수 공급 유로(162)가 연결된다. 다시 말해, 1차 정화수 공급 유로(161)의 전단 및 2차 정화수 공급 유로(162)의 후단은 각각 정화수 공급 유로(160)와 연결된다.
1차 정화수 공급 유로(161)로 공급된 1차 정화수는 이온필터(142)를 거치면서 '2차 정화수'가 되며, 이온필터(142)의 후단에 구비된 제 3 ph 센서(143)는 상기 2차 정화수의 ph를 측정하고, 제 3 ph 센서(143)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 높을 경우에는, 2차 정화수를 2차 정화수 공급 유로(164)를 통해 정화수 공급 유로(160)로 재공급한다. 이에 따라, 2차 정화수는 중성수 저장탱크(130)로 이동된다.
반면에, 제 3 ph 센서(143)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우에는, 2차 정화수의 재정화를 위해, 2차 정화수를 상기 카본필터(144)로 이동시킨다.
도 3은 본 발명은 스크러빙 워터 재순환 시스템의 스크러빙 워터가 카본필터에 의해 정화되는 과정을 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 3을 참조하면, 카본필터(144)의 전단은 이온필터(142)의 후단과 연결된다. 전술한 바와 같이, 제 3 ph 센서(143)에 의해 측정된 2차 정화수의 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우, 2차 정화수의 ph를 더욱 높여 중성에 가깝게 하기 위해, 2차 정화수를 카본필터(144)로 공급시킨다.
이온필터(142)를 거친 2차 정화수가 카본필터(144)를 거치면서 '3차 정화수'가 되며, 카본필터(144)의 후단에 구비된 제 4 ph 센서(144)는 상기 3차 정화수의 ph를 측정한다.
이 때, 제 4 ph 센서(145)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 높을 경우에는, 3차 정화수를 3차 정화수 공급 유로(163)를 통해 정화수 공급 유로(160)로 재공급한다. 즉, 이 경우는 정화수 공급 유로(160), 1차 정화수 공급 유로(161), 이온필터(142), 카본필터(144), 2차 정화수 공급 유로(162) 및 정화수 공급 유로(160)를 거쳐 중성수 저장탱크(130)로 이동하도록 구성된다.
반면에, 제 4 ph 센서(145)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우에는, 3차 정화수의 재정화를 위해, 3차 정화수를 상기 침전물 필터(146)로 이동시킨다.
도 4는 본 발명은 스크러빙 워터 재순환 시스템의 스크러빙 워터가 침전물 필터에 의해 정화되는 과정을 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 4를 참조하면, 침전물 필터(146)의 전단은 카본필터(144)의 후단과 연결된다. 전술한 바와 같이, 제 4 ph 센서(144)에 의해 측정된 3차 정화수의 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우, 3차 정화수의 ph를 더욱 높여 중성에 가깝게 하기 위해, 3차 정화수를 침전물 필터(146)로 공급시킨다.
이온필터(142)를 거친 2차 정화수가 카본필터(144)를 거치면서 3차 정화수가 되고, 3차 정화수가 다시 침전물 필터(146)를 거치면서 '4차 정화수'가 된다. 침전물 필터(146)의 후단은 4차 정화수 공급 유로(164)와 연결되며, 4차 정화수 공급 유로(164)의 후단은 정화수 공급 유로(160)와 연결됨으로써, 4차 정화수는 다시 정화수 공급 유로(160)로 이동될 수 있다.
침전물 필터(146)에는 차압센서(147) 및 탁도센서(148)가 구비된다. 침전물 필터(146)에서 입자성 물질이 적층되면, 차압센서(147)에서 이를 감지한다. 또한, 탁도센서(148)에서 감지된 탁도가 미리 설정된 범위 이내인지 여부를 확인하며, 침전물 필터(146) 이후에는 별도의 필터가 구비되어 있지 않는 바, 이를 시각적 신호로 관리자에게 알람을 제공한다.
필터모듈의 구조
도 5의 a는 본 발명에 따른 스크러빙 워터 재순환 시스템의 필터모듈 중 이온필터의 단면(A-A')을 개략적으로 도시하고 있는 단면도이며, 도 5의 b는 도 5의 a 상태에서 특정 홀의 정화 성능이 떨어졌을 때, 순차적으로 상기 특정 홀 이외의 다른 하나의 홀이 개방되는 과정을 단계별로 도시하고 있다.
종래에는 이온수지, 탄소수지 및 침전물 필터의 효율 저하 또는 막힘 현상의 문제가 발생 후, 교환까지 많은 시간이 소요되며, 교환 주기를 자동으로 관리자에게 제공하지 않는 바, 매우 비효율적인 문제가 있었다. 이에 따라, 본 발명에 따른 스크러빙 워터 재순환 시스템의 필터모듈(140)은 각각 다수의 홀이 형성된 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 5의 a 및 b를 참조하면, 이온필터(142), 카본필터(144) 및 침전물 필터(146) 각각은 유체가 이동 가능하도록 다수의 홀이 형성되며, 도면에서는 8개의 홀이 형성된 구조를 예시로 들고 있으나, 홀의 개수 및 직경의 크기는 설계자의 선택에 따라 달라질 수 있으며, 이하에서는 이온필터(142)를 예로 설명한다.
이온필터(142) 내에는 8개의 홀이 구비되며, 8개의 홀을 통해 1차 정화수가 유동할 수 있도록 형성된다. 이 때, 8개의 홀이 모두 개방된 상태로 유지되는 것이 아니라, 그 중 어느 하나의 홀(제 1 홀(142a))만 개방되되, 나머지(142b)는 폐쇄되도록 구성되며, 1차 정화수는 제 1 홀(142a)을 통과하는 과정에서 정화되도록 구성된다.
이온필터(142) 및 카본필터(144)는 정상적으로 작동하는 경우, 통과 전 및 후의 ph의 변화량이 존재해야하며, 만약 통과 전 및 후의 ph의 변화량이 존재하지 않는 경우, 이온필터(142) 및 카본필터(144) 중 특정 홀은 필터로써의 역할을 더 이상 할 수 없음을 의미한다.
이에 따라, 제어부(150)는, 1차 정화수가 이온필터(142)의 상기 다수의 홀 중 어느 하나의 홀의 통과 전 및 후의 ph값 변화량이 미리 설정된 값 이하이며, 소정의 시간 동안 상기 ph값 변화량이 미리 설정된 값을 초과하지 않을 때, 제 1 홀(142a)은 폐쇄시키고, 나머지 중 하나인 제 2 홀(142b)을 개방시킨다.
이와 같은 다수의 홀의 개폐에 관한 동작은 카본필터(144)에서도 역시 동일한 원리로 작동되며, 이들은 이온필터(142) 및 카본필터(144)을 전후로 구비된 제 2 ph 센서(126), 제 3 ph 센서(143) 및 제 4 ph 센서(144)에 의해 각각 측정된 ph값의 비교를 통해 수행된다.
이 때, 상기 제 2 내지 제 4 ph 센서(126, 143, 144)에서는 미리 설정된 값과 비교시 정화수의 산성도의 5를 기준으로 판단할 수 있다.
한편, 제어부(150)는 침전물 필터(146)에 구비된 차압센서(147) 및 탁도센서(148)로부터 입자성 물질의 적층 및 탁도에 관한 정보를 전송받고, 제 1 홀(142a)에 입자성 물질의 적층이 감지된 경우, 제 1 홀(142a)의 탁도가 미리 설정된 값 이상일 때, 상기 제 1 홀은 폐쇄시키고, 나머지 중 하나인 제 2 홀을 개방시키도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 필터모듈(140)은 ph 센서, 차압센서(147) 및 탁도센서(148)를 구비함에 따라 연속적으로 측정이 가능하며, 측정 중 크리닝을 해야되는 번거로움이 없어진다.
또한, 이온필터(142), 카본필터(144) 및 침전물 필터(146) 각각은, 시각적 신호를 통해 제 1 홀(142a)의 폐쇄 시기를 관리자에게 알려준다. 이 때, 시각적 신호는 LED 램프(미도시)의 점등 색상 변화를 통해 관리자에게 제공될 수 있으며, 발광 다이오드가 황색, 오렌지색, 청색 및 적색의 색상 변화가 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로는, 침전물 필터(146)에서 황색의 다이오드는 제 1 홀(146a)의 적층이 위험 수위에 온 것을 알리는 것이며, 이는 측정 홀의 교환이 필요함을 의미하는 것이다. 이 때, 제어부(150)는 자동으로 제 1 홀(146a)에서 제 2 홀(146b)로 정화수의 유동 홀을 변경하며, 제 8 홀까지 모두 막힌 경우에는 다이오드로 전기적 신호가 전달되어 적색등이 발광되도록 형성될 수 있다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 연소장치
100: 스크러빙 워터 재순환 시스템
110: 배기가스 처리장치
112: 분사부
120: 용수 저장탱크
122: 제 1 ph 센서
124: 중화수 투입장치
126: 제 2 ph 센서
130: 중성수 저장탱크
140: 필터모듈
142: 이온필터
144: 카본필터
146: 침전물 필터
150: 제어부
160: 정화수 공급 유로
161: 1차 정화수 공급 유로
162: 2차 정화수 공급 유로
163: 3차 정화수 공급 유로
164: 4차 정화수 공급 유로
170: 재순환 유로
100: 스크러빙 워터 재순환 시스템
110: 배기가스 처리장치
112: 분사부
120: 용수 저장탱크
122: 제 1 ph 센서
124: 중화수 투입장치
126: 제 2 ph 센서
130: 중성수 저장탱크
140: 필터모듈
142: 이온필터
144: 카본필터
146: 침전물 필터
150: 제어부
160: 정화수 공급 유로
161: 1차 정화수 공급 유로
162: 2차 정화수 공급 유로
163: 3차 정화수 공급 유로
164: 4차 정화수 공급 유로
170: 재순환 유로
Claims (12)
- 배기가스 처리장치(110)로서, 일측은 배기가스의 배출구(101)와 연결되어 연소 후 생성되는 배기가스가 유입되도록 형성되며, 스크러빙 워터가 투입되는 분사부(112)가 구비되고, 상기 스크러빙 워터에 의해 상기 유입된 배기가스의 특정한 화합물이 제거되도록 형성된 배기가스 처리장치(110);
용수 저장탱크(120)로서, 상기 스크러빙 워터와 상기 특정한 화합물이 화학 반응한 액체가 저장되며, 제 1 ph 센서(122)가 구비된 용수 저장탱크(120);
상기 제 1 ph 센서(122)에 의해 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우, 상기 용수 저장탱크(120) 내에 중화수를 투입하는 중화수 투입장치(124);
상기 용수 저장탱크(120) 후단에 구비되어 상기 용수 저장탱크(120)로부터 배출되는 1차 정화수의 ph값을 측정하는 제 2 ph 센서(126);
상기 1차 정화수를 저장하도록 형성된 중성수 저장탱크(130);
상기 1차 정화수를 재정화시키는 필터모듈(140); 및
상기 1차 정화수의 상기 중성수 저장탱크(130) 또는 상기 필터모듈(140)로의 이동을 제어하는 제어부(150); 를 포함하며,
상기 제어부(150)는,
상기 제 2 ph 센서(126)에서 측정된 상기 1차 정화수의 ph값이 미리 설정된 값보다 높을 경우, 상기 1차 정화수를 상기 중성수 저장탱크(130)로 이동시키고,
상기 제 2 ph 센서(126)에서 측정된 상기 1차 정화수의 ph값이 미리 설정된값보다 낮을 경우, 상기 1차 정화수를 상기 필터모듈(140)로 이동시켜 재정화시키며,
상기 필터모듈(140)은, 상기 용수저장탱크(120) 및 상기 중성수 저장탱크(130)를 연결시키는 정화수 공급 유로(160)에 바이패스 구조로 구비되며,
이온수지를 포함한 이온필터(142);
탄소수지를 포함한 카본필터(144); 및
침전물을 제거하도록 형성된 침전물 필터(146); 를 포함하며,
상기 1차 정화수의 이동 방향을 기준으로, 상기 이온필터(142), 상기 카본필터(144) 및 상기 침전물 필터(146) 순서로 위치되고,
상기 정화수 공급 유로(160)에는 상기 이온필터(142)로 상기 1차 정화수를 공급하도록 형성된 1차 정화수 공급 유로(161)가 구비되고,
상기 이온필터(142)의 후단에는, 상기 1차 정화수가 상기 이온필터(142)에 의해 정화된 2차 정화수를 다시 상기 정화수 공급 유로(160)로 이동시키는 2차 정화수 공급 유로(162); 및
상기 2차 정화수의 ph를 측정하는 제 3 ph 센서(143); 가 구비되며,
상기 제어부(150)는,
상기 제 3 ph 센서(143)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 높을 경우에는, 상기 2차 정화수를 상기 2차 정화수 공급 유로(162)를 통해 상기 정화수 공급 유로(160)로 공급하며,
상기 제 3 ph 센서(143)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우에는, 상기 2차 정화수의 재정화를 위해, 상기 2차 정화수를 상기 카본필터(144)로 이동시키는,
스크러빙 워터 재순환 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 카본필터(144)의 후단에는,
상기 2차 정화수가 상기 카본필터(144)에 의해 정화된 3차 정화수를 다시 상기 정화수 공급 유로(160)로 이동시키는 3차 정화수 공급 유로(163); 및
상기 3차 정화수의 ph를 측정하는 제 4 ph 센서(145); 가 구비되며,
상기 제어부(150)는,
상기 제 4 ph 센서(145)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 높을 경우에는, 상기 3차 정화수를 상기 3차 정화수 공급 유로(163)를 통해 상기 정화수 공급 유로(160)로 공급하며,
상기 제 4 ph 센서(145)에서 측정된 ph값이 미리 설정된 값보다 낮을 경우에는, 상기 3차 정화수의 재정화를 위해, 상기 3차 정화수를 상기 침전물 필터(146)로 이동시키는,
스크러빙 워터 재순환 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 침전물 필터(146)의 후단에는,
상기 3차 정화수가 상기 침전물 필터(146)에 의해 정화된 4차 정화수를 다시 상기 정화수 공급 유로(160)로 이동시키는 4차 정화수 공급 유로(164)를 구비하는,
스크러빙 워터 재순환 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 이온필터(142), 카본필터(144) 및 침전물 필터(146) 각각은,
유체가 이동 가능하도록 다수의 홀이 형성되되, 상기 다수의 홀 중 하나인 제 1 홀만 개방되되, 나머지는 폐쇄되도록 구성되고, 상기 1차 정화수는 상기 다수의 홀 중 제 1 홀을 통과하는 과정에서 정화되도록 형성된,
스크러빙 워터 재순환 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제어부(150)는,
상기 1차 정화수가 상기 이온필터(142)의 상기 다수의 홀 중 어느 하나의 홀의 통과 전 및 후의 ph값 변화량이 미리 설정된 값 이하이며, 소정의 시간 동안 상기 ph값 변화량이 미리 설정된 값을 초과하지 않을 때, 상기 제 1 홀은 폐쇄시키고, 상기 나머지 중 하나인 제 2 홀을 개방시키는,
스크러빙 워터 재순환 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제어부(150)는,
상기 1차 정화수가 상기 카본필터(144)의 상기 다수의 홀 중 어느 하나의 홀의 통과 전 및 후의 ph값 변화량이 미리 설정된 값 이하이며, 소정의 시간 동안 상기 ph값 변화량이 미리 설정된 값을 초과하지 않을 때, 상기 제 1 홀은 폐쇄시키고, 상기 나머지 중 하나인 제 2 홀을 개방시키는,
스크러빙 워터 재순환 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 침전물 필터(146)에는 차압센서(147) 및 탁도센서(148)를 구비하여 상기 침전물 필터(146)에 입자성 물질의 적층을 센싱하며, 탁도를 센싱하고,
상기 제어부(150)는,
상기 제 1 홀에 입자성 물질의 적층이 감지된 경우, 상기 제 1 홀의 탁도가 미리 설정된 값 이상일 때, 상기 제 1 홀은 폐쇄시키고, 상기 나머지 중 하나인 제 2 홀을 개방시키는,
스크러빙 워터 재순환 시스템.
- 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온필터(142), 카본필터(144) 및 침전물 필터(146) 각각은, 시각적 신호를 통해 상기 제 1 홀의 폐쇄 시기를 관리자에게 알려주는,
스크러빙 워터 재순환 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중성수 저장탱크(130)의 후단 및 상기 배기가스 처리장치(110)는 재순환 유로(170)로 연결되며, 상기 중성수 저장탱크(130) 내에 저장된 중성수를 다시 순환시켜 상기 중성수를 상기 배기가스 처리장치(110)로 공급하도록 형성된,
스크러빙 워터 재순환 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 배기가스 처리장치(110)에서 상기 스크러빙 워터에 의해 제거되는 특정한 화합물은, 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)인,
스크러빙 워터 재순환 시스템.
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| KR1020180152629A KR102179996B1 (ko) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 스크러빙 워터 재순환 시스템 |
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| KR1020180152629A KR102179996B1 (ko) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 스크러빙 워터 재순환 시스템 |
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| KR20200066468A KR20200066468A (ko) | 2020-06-10 |
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2018
- 2018-11-30 KR KR1020180152629A patent/KR102179996B1/ko active IP Right Grant
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