KR102205199B1 - 질소 산화물 및 황산화물 제거를 위한 착탈 가능한 액체 분사관을 갖는 스크러버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 착탈 가능한 액체 분사관을 갖는 스크러버에 관한 것으로, 질소 산화물이나 황산화물의 제거과정에 적용되는 스크러버 시스템의 작동과정에서 액체 분사관의 분사관이 막힐 때에 이의 청소 내지 교환의 문제점을 해결하기 위하여 분사관의 결합방식과 구조를 개선한 기술에 관한 것이다.

Description

질소 산화물 및 황산화물 제거를 위한 착탈 가능한 액체 분사관을 갖는 스크러버{Scrubber for removing nitrogen oxide and sulfur oxide with detachable liquid injection pipe}

본 발명은 착탈 가능한 액체 분사관을 갖는 스크러버에 관한 것으로, 질소 산화물이나 황산화물의 제거과정에 적용되는 스크러버 시스템의 작동과정에서 액체 분사관의 분사관이 막힐 때에 이의 청소 내지 교환의 문제점을 해결하기 위하여 분사관의 결합방식과 구조를 개선한 기술에 관한 것이다.

NOx와 SO₂는 화력발전소 등에서 화석연료 연소시에 주로 발생하며 대기 중에서 질산염, 황산염 등을 생성하여 이차 유기 에어로졸의 원인이 되고 있다. 각종 공장 내지 산업설비 등에서 배출되는 질소산화물(NOx) 등의 오염물질은 대기질을 악화시킴은 물론 인체에도 치명적 영향을 줄 수 있기 때문에 환경보전법 등에 환경배출기준 등을 두고 있다. 질소산화물의 경우, 질소가 포함된 연료등이 연소될 때, 연소실의 온도가 충분히 높고 산소분압이 충분이 높을 경우 주로 생성되는데 이를 줄이기 위해, 온도를 낮게 한다거나, 연소 가스의 체류시간을 짧게 한다거나 연소 지역의 산소농도를 조절한다거나 하지만, 이의 발생을 막을 수는 없다. 따라서 이들을 제거하기 위한 스크러버 시스템 등을 사용하게 된다.

스크러버는 액체를 이용해서 가스 속에 부유하는 고체 또는 액체 입자를 포집하는 장치로서 액체로서는 보통 물을 사용하지만, 가스나 입자의 성질에 의해서는 다른 액체도 사용된다. 액체를 먼지를 포함한 가스 속으로 분산시켜, 입자와 액체 방울과의 충돌, 확산에 의한 미소 입자의 접촉, 습도 증가에 의한 입자의 부착 응집, 액막에 의한 포집 입자의 재비산 방지, 응축에 의한 입자 지름의 증대 등에 의해 입자의 포집을 쉽게 한다. 액체의 분산 방식과 입자의 포집 방식 등에 따라 충전탑, 분무탑, 싸이클론, 벤츄리, 이젝터 방식 등 다양한 종류가 있으며, 어느 경우에나 기본적으로는 액체의 분산부와 입자의 포집부로 구성되어 있다.

오염원의 물질들은 다양한 물질들이 함께 혼합되어 있으며, 그 중에는 고온에서는 가스나 액체로 존재하다가 온도 변화에 따라 상대적인 저온에서는 고화되는 물질들(통상 '기름찌든때'라 부름)이 존재한다. 오염 물질들이 스크러버에 비교적 고온으로 공급되나 스크러버의 액체 분사 내지 분무과정을 통해서 상대적으로 온도가 낮아지며, 지속적으로 사용되는 경우 이 과정에서 분사관의 분사공들이 기름찌든때로 인해 효율이 떨어지게 된다. 심한 경우 아예 막히는 경우가 발생하기도 한다. 또한 유기물을 분해 증류하여 나오는 점성의 타르 물질과 같이 오염원 자체가 점성이 많은 물질이 많아 분사공들이 막힐 가능성이 높아지기도 한다.

이를 해결하기 위해 스크러버 시스템의 분사관이 설치된 좁은 공간에 사람이 직접 들어가서 해당 부분을 청소하고 있다. 실제 며칠 마다 청소가 이루어져야 하며, 청소를 위해서는 스크러버 시스템을 정지시켜야 하며, 해당 공간내의 유해 가스가 존재하지 않도록 하여야 한다. 잦은 가공 중단으로 인한 열손실이 커지며, 스크러버 시스템의 가동 효율성도 저하되게 된다. 가끔 작업자가 유해 가스에 의한 피해를 보는 경우도 보고되기도 한다. 스크러버 시스템은 통상 다단으로 구성되어 있고, 분사관을 청소하기 위해 작업자가 들어가야 하므로 해당 공간은 어느 정도의 높이를 가져야 하며, 이로 인해 스크러버 시스템의 규모는 매우 커지는 상황이며, 작업자의 안전을 도모하기 위한 별도의 구조 내지 부착설비들이 필요하게 된다. 스크러버 시스템은 통상 원통형의 형상을 가지며, 분사관들에는 다수의 분사공(분사 노즐)이 있는데, 시스템의 가장자리는 물론, 시스템의 중간에 위치하는 분사공도 있기 때문에 더욱 위험성이 커질 수 있다. 또한 스크러버의 분사관들이 문제가 심각한 경우 이를 전체적으로 교체하여야 하는데 이러한 교체 작업은 비용이 상당히 들어가는 작업이다.

KR 10-1702831B1 KR 10-1780698B1

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 작업자가 스크러버 시스템의 분사관이 설치된 공간에 직접 들어가서 작업하지 않고도 스크러버 시스템의 분사관의 기능 저하 문제를 해결할 수 있는 분사관 구조를 제공하고자 한다.

또한, 작업자가 유해가스의 위험으로부터 안전을 유지할 수 있고, 스크러버의 가동을 완전히 중단함이 없이도 연중 무휴로 활용할 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.

또한 오염물질의 저감효율은 유지하면서도 전체적인 시스템의 크기를 줄이고자 한다. 또한, 스크러버의 분사관의 구조적 관점은 물론 기능적 관점에서 스크러버 시스템의 효율을 높일 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

이를 위한 본 발명은 내부가 다수개의 충전재층에 의해 다수개의 공간으로 구획되는 흡수탑과, 상기 공간부 상측에 설치되는 액체 분사장치와, 상기 액체 분사장치로 유해가스 및 악취를 제거하기 위한 세정용 액체를 공급하는 배관과, 상기 세정용 액체를 회수하는 세정액 회수부를 포함하는 스크러버에 있어서, 상기 액체 분사장치는 액체를 분사하는 분사관과 상기 분사관을 지지하는 분사관 지지체로 이루어지되, 상기 분사관은 분사관 지지체로부터 착탈가능한 것을 특징으로 하는 스크러버이다.

그리고, 상기 분사관 지지체는 하부가 개방된 관형으로 이루어져 상기 흡수탑 내부 벽에 고정되고, 상기 분사관은 상기 개방된 관형의 분사관 지지체 내부에 삽입되는 형태로 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 분사관이 안정적으로 안착할 수 있도록, 상기 분사관은 흡수탑 외벽과 분사관 고정부재에 의해 고정되는 것이 바람직하다.

*본 발명의 상기 분사관 지지체는 내부 공간을 구비하는 메시망형으로 이루어져 상기 흡수탑 내부벽에 고정되고, 상기 분사관은 상기 메시망형 분사관 지지체 내부에 삽입되는 형태로 되어 있는 것일 수 있다.

또한 본 발명은 흡수탑 내부 벽면에는 분사관을 수용할 수 있는 분사관 지지체를 구비하고, 상기 분사관은 상기 분사관 지지체에 끼워지는 형태인 것을 특징으로 하는 스크러버 일 수 있다.

한편, 본 발명에서의 분사관은 경우에 따라 사방으로 분사공이 형성되어 있는 파이프 형태인 것이 바람직할 수 있다.

그리고, 본 발명의 분사관 하방으로는 메쉬망을 구비하여 분사효율을 높일 수도 있다. 한편, 분사효율을 지속적으로 유지하기 위하여, 상기 메쉬망에는 초음파 진동자가 구비될 수 있으며, 상기 초음파 진동자의 구동은 주파수 추미 방식을 사용하여 주변 환경에 따라 최적 구동 주파수를 선택하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 마이크로 버블 발생부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 마이크로 버블 발생부는 회전체를 수용하는 하우징부, 다수의 회전플레이트를 구비하는 회전체, 회전체에 의해 발생하는 마이크로 버블을 토출하는 토출부를 구비하되, 상기 회전플레이트에는 양각의 액체 유도부를 구비하는 것이 바람직하다. 특히 상기 액체 유도부는 회전 플레이트의 중심부로부터 방사형으로 형성되되 그 말단이 분기되는 형태인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 따르면, 스크러버 시스템의 잦은 가동 중단없이도 스크러버 시스템의 분사관을 청소할 수 있으며, 이를 통해, 스크러버 시스템의 가동 효율성과 작업환경의 안전성을 도모할 수 있다. 즉, 스크러버의 분사관이 착탈식으로 되어 있어 스크러버 시스템의 완전 중단 없이도 연중 무휴로 가동이 가능하며, 손쉽게 스크러버의 분사관을 청소할 수 있으며, 작업자를 유해가스로부터 보호할 수도 있다.

또한 분사관과 메쉬망의 구성등을 통해 분사효율을 높여 충전재층의 효율을 도모할 수 있고, 분사효율을 보다 지속적으로 유지될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 스크러버의 기본적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 세정액 분사장치의 실시예이다.
도 3은 개방관형 분사관 지지체와 분사관의 실시예이다.
도 4는 개방관형 분사관 지지체와 분사관의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예로서 내부 공간을 구비하는 메시망형 분사관 지지체와 분사관의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 내부 공간을 구비하는 메시망형 분사관 지지체와 분사관의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일실시예로서 끼움형 분사관 지지체의 형태를 보여준다.
도 8은 끼움형 분사관 지지체의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 메쉬망에 초음파 진동자를 구비하는 형태를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 마이크로 버블 발생부의 구성도이다.
도 11은 마이크로 버블 발생부의 회전체의 회전플레이트의 형태를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하는 것을 의미할 수 있다.

도 1은 스크러버의 기본적인 구성도를 보여준다. 가스 유체의 흐름은 아래에서 위로 흐르고, 사용되는 흡수 액체는 상부에서 하부로 흘러 가스의 유해 물질을 흡수 제거 시킨다. 고형물의 함유량이 많은 경우라면 상부에서 하부로 기-액의 흐름을 같게 하는 동향류의 방식도 있으며, 가스 유체가 수평으로 흐르고 흡수액은 상부에서 하부로 흐르게 되어 압력 손실을 줄이는 교차류 충전탑의 형식도 있으나 대부분 도면과 같은 대향류식이 주를 이루고 있다. 세정액 배관(310)을 통해 세정액 분사장치(100)로 세정액이 공급되고, 공급된 세정액이 분사관을 통해 분사되고, 오염물질을 포함한 세정액이 세정액 회수관(320)을 통해 배출되는 공정이다. 본 발명에서는 흡수탑의 적당한 위치에 마이크로 버블 발생부(400)를 별도로 구비하여 세정효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 스크러버의 역할이 가스 흡수에만 국한된 것은 아니며, 실제 스크러버는 가스 흡수 외에도 탈거, 증류, 탈취, 증습은 물론 먼지와 액적의 제거 등을 위해 사용되기도 한다.

흡수탑(300)은 접촉효율을 높이고자 탑 중간에 충진재를 충진시키거나 분배기 및 재분배기를 설치한다. 2단 내지 3단의 충진층을 가질 경우도 있는데 이 경우에는 충진층 내부에서 편류가 발생하지 않도록 충진층 각 단 사이에 재분배기를 설치한다. 다단으로 설치하는 경우 압력손실이 다소 크며 흡수액의 탑내 보유량이 크다는 점이 있다. 필요에 따라 다층으로 설치되는 충전재층(200)을 통해 오염물질의 제거 효율이 배가된다. 충전재로 사용되는 것들은 다양할 수 있으며, 충전재의 형태, 크기, 구성 재질 등에 대한 선택은 중요하다. 선택된 특정 충전재의 특성은 설비의 크기와 운전비용에도 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로 자기 충전재는 온도가 높은 경우 등 제한된 경우에 사용되며, 플라스틱제 충전재는 경제적인 측면과 작은 충전비중 등 여러 가지 이점 때문에 가장 널리 사용되고 있다. 플라스틱 충전재의 사용시에는 특히 내부식성과 내열온도에 대한 주의를 요한다.

한편 편류가 발생하지 않도록 하기 위하여 충전물의 크기는 탑지름의 1/8보다 작게 설계하고 탑의 높이는 탑지름의 2.5이상으로 설계한다. 또한 운전은 범람(flooding)의 40~80%를 유지하는 정도로 한다. 흡수탑(300) 하부에 샘플링 배관과 드레인 밸브를 설치하여 주기적으로 세정액의 물성(pH 등)을 파악하고 일정 값 이상일 경우에는 드레인 밸브를 열어 드레인시키고, 새로운 세정액을 공급한다. 흡수탑 외부에는 Sight glass를 설치하여 실제로 접촉이 잘 이루어지고 있는지를 육안으로 확인하기도 한다. 점검 및 유지관리가 가능하도록 흡수설비 상부와 전면에 충분한 공간이 확보되어야 하고 흡수설비 내외부를 점검하기위한 작업대, 통행시설, 계단 등이 설치된다.

도 2는 본 발명의 세정액 분사장치(100)의 분사관 지지체(10)와 분사관(50)의 실시예이다. 본 발명은 상기 스크러버의 흡수탑에서 세정액이 분사되는 분사장치의 구조를 개선한 것이 기술의 핵심적 사상이다. 앞서 배경기술에서 언급한 스크러버의 분사관에 생기는 문제를 본 발명에서는 착탈 가능한 분사관의 형태로 이를 극복하고자 하며, 본 발명의 기본적 기술사상을 이루며, 이를 구현하는 방식은 다양할 수 있다. 착탈이라는 개념자체가 부착 내지 분리가 되어 이동되는 형태의 이동 부분과 이동 부분을 안정적으로 만드는 지지 부분이 존재한다는 것을 의미한다. 즉, 지지체와 착탈체라 할 수 있는 부분이 존재하여야 한다. 본 발명에서는 이러한 지지체와 착탈체(본 발명에서는 분사관에 해당함)의 다양한 방식을 제시한다.

분사관(50)이 안정적으로 지지될 수 있거나 분사관이 수용될 수 있는 분사관 지지체(10)가 존재한다. 분사관 지지체(10)는 스크러버의 흡수탑(300)에 고정된다. 설비구성시에 용접될 수도 있고, 다양한 결합수단에 의해 고정될 수 있다. 분사관 지지체(10)는 분사관(50)을 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하고 있으며, 분사관(50)이 삽입된 후 분사관 자체도 어느 정도 안정적으로 고정하는 것이 바람직하다. 분사관(50)이 분사관 지지체(10)내로 삽입된 후 고정하는 방법은 다양할 수 있다. 분사관의 표면에 나사산과 나사골의 구조를 구비하여 분사관의 삽입후 너트 유사형태의 분사관 고정부재(55)를 사용하여 흡수탑(300)의 외벽부분에 고정될 수 있다.

도 3은 개방관형 분사관 지지체(10)와 분사관의 단면도이다. 지지체의 경우 매우 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 스크러버의 흡수탑은 기본적으로 원통형의 것이 대부분이나 물론 그렇지 않은 경우도 있을 수 있으며, 이에 따라 다소의 변형은 가능할 것이다. 우선 하나의 실시형태로서, 도면에서 보는 바와 같은 분사관 지지체(10)는 내부공간이 구비된 관형이되, 하부가 개방된 형태로 되어 있는 것이 바람직하다. 분사관(50)을 상기 분사관 지지체(10)의 내부로 삽입시켜 분사관이 안착될 수 있도록 한다. 분사관(50)은 분사노즐(51)을 구비하고 있는데, 해당 분사노즐(51) 부분이 분사관 지지체의 개방된 부분에 위치되도록 한다. 도 4에서는 도 2의 Ⅳ 부분의 단면도를 보여주는데, 분사노즐(51)이 분사관 지지체의 개방된 부분에 위치하는 형태를 보여주고 있다.

분사노즐(51)은 다양한 형태가 될 수 있다.세정액 분사장치(100)는 세정액의 분산이 잘 이루어져야 한다. 세정액 자체의 분산효율에 의해 분사액적에 의해 직접적으로 오염물질에 접촉하는 부분도 있으나, 충전재층(200)에 세정액이 골고루 분산되어 오염물질이 이에 접촉하면서 세정액으로 오염원을 흡수하게 되는 부분이 많다. 충전재층에 보다 고르게 분사하기 위해서 노즐 스프레이 방식이 가장 선호되는 방식이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예로서 내부 공간을 구비하는 메시망형 분사관 지지체(20)와 분사관(60)의 형태를 설명하기 위한 도면이다. 분사관 지지체(20)는 전체적으로는 관형이되 관의 표면이 메쉬망과 같이 많은 구멍이 뚫려있는 형태가 될 수 있다. 메쉬망 형태의 경우 해당 메쉬 구멍은 비교적 크게 형성되어 있어서 분사관(60)에서 나오는 세정액의 진로에 방해가 되지 않는 것이 바람직하다. 메쉬 구멍이 너무 촘촘한 경우에는 세정액의 진로의 방해가 될 뿐만 아니라 오히려 메쉬 구멍이 막히는 경우도 발생할 수 있다. 다만 메쉬망의 형태에서는 손쉽게 이를 제거할 수 있는 부분이 있기는 하다. 그러나 이러한 점을 방지하기 위해서 메쉬망형 분사관 지지체(20)에는 초음파 진동자를 설치하는 것이 고려될 수 있다. 이를 통해 분산 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 메시망형 분사관 지지체에 오염물질이 달라붙어 생길 수 있는 문제도 해결할 수 있기 때문이다.

도 6은 도 5의 Ⅵ의 단면형태를 보여준다. 메쉬망형 분사관 지지체(20)내부로 분사관(60)이 삽입되고, 분사관의 분사공(61)에서 배출되는 세정액이 메쉬 구멍을 통해 토출된다. 한편, 분사관(60)의 형태는 분사공(61)이 다수 뚫려있는 파이프 형태가 바람직할 수 있다. 앞서 하부가 개방된 형태의 경우 분사노즐이 해당 부분에 위치하여야 하나, 본 실시예의 형태에서는 분사공(61)이 일렬적으로 형성될 필요가 없고, 파이프 형태의 관에 사방으로 다수개 형성되는 형태가 가능하며 바람직하다. 분사관(60)의 분사공(61)으로부터 빠져 나온 세정액은 분사관 지지체(20)의 메쉬 구멍을 통해 분사되는 부분도 있고, 메쉬망에 부딪혀 세정액이 분사관 지지체로부터 하부로 떨어지는 것들도 있게 된다. 이와 같은 경우, 위어박스형의 분사장치에서와 같은 효과를 볼 수 있다. 또한 상기 분사관 지지체(20)의 경우 충전재층의 역할을 할 수 있는 부분도 존재하게 된다.

본 실시예의 형태의 경우, 분사공이 아래 방향으로만 뚫려 있는 것이 아니라, 사방으로 형성되어 있어 분사공의 크기와 세정액을 공급하는 압을 조정하여 세정액을 분산 효율을 높일 수도 있을 것이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일실시예로서 끼움형 분사관 지지체(30)의 형태를 보여준다. 앞서 설명한 분사관 지지체는 관형 지지체의 형태로서 관 내부에 분사관을 삽입하는 형태이다. 본 실시예의 형태는 흡수탑(300)에 분사관(70)이 삽입되는 분사관 삽입공(31)을 구비하고 이에 대향되는 흡수탑의 반대편 내벽에는 분사관 지지체(30)를 도면과 같은 형태로 구비하여 분사관(70)이 끼워질 수 있는 형태이다. 분사관 삽입공 부분에 분사관을 고정하는 방법은 앞서 도 2에서와 같은 결합방식도 가능하며 다양한 방법이 강구될 수 있을 것이다. 한편, 이러한 구조가 흡수탑에 다양하게 다수 설치될 수 있다. 도면에서는 하나의 평면을 기준으로 설치된 형태를 제시하고 있으나, 다수개가 설치된 것들이 보다 바람직하게는 높이를 달리하여 설치되는 경우 효율이 더욱 좋을 수 있다. 더욱이 분사공이 사방으로 형성되어 있는 파이프 형태의 분사관의 경우에는 더욱 그러할 것이다. 본 실시형태에서는 다양한 분사노즐 형태도 가능할 것이나, 앞서 설명한 바와 같은 같은 다수의 분사공이 다양하게 형성되어 있는 파이프 형태의 것이 바람직할 수 있다. 해당 도면에서는 분사관의 아래로 메쉬망(75)을 구비하는 형태를 도시하였으나 메쉬망(75)이 없는 형태도 가능하다.

도 7과 도 8에서 분사관(70) 아래로 메쉬망(75)이 설치되어 있는 것을 개시하고 있다. 메쉬망(75)은 도 1에서 보는 바와 같이 충전재층(200)에 세정액을 보다 골고루 분산시키는데에 도움이 될 수 있다. 앞서 언급하였듯이 스크러버의 효율에 상당한 영향을 줄 수 있는 부분 중의 하나가 충전재층(200)이며, 충전재층에서의 접촉면적도 중요한 부분에 해당한다. 한편, 접촉시 실제 오염물질의 제거에 관여하는 것이 바로 세정액이기 때문에 세정액이 충전재층의 충전물에 골고루 충분히 적셔져야 하며, 적절한 시간으로 머물러야 한다. 본 발명의 본 실시예의 메쉬망(75)의 경우 충전재층의 효율을 보다 높여줄 수 있다. 분사관에서 분사되는 세정액이 메쉬망의 저항을 받지 않고 바로 아래로 분사되는 것들도 존재하며, 메쉬망에 부딪히는 것들도 존재한다. 사방으로 형성된 분사공을 갖는 분사관(70)의 형태에서는 메쉬망에 부딪혀 메쉬망에 머물러 떨어지는 형태의 세정액이 상당부분 존재할 수 있다. 그리고 해당 메쉬망이 충전재층(200)상부로 전체적으로 형성되어 있기 때문에 충전재층에 대하여 골고루 빠짐없이 분사되는 효과를 볼 수 있게 된다. 시간적 간격도 어느 정도 조절되어 빠르게 충전재층에 도달하는 세정액과 어느 정도의 시간 후에 도달하는 세정액 등의 차이가 존재하므로 시간적 간격도 조절되는 효과도 볼 수 있다. 메쉬망의 메쉬의 크기는 앞서 메쉬망 관현 분사관 지지체의 메쉬와 같이 적절하게 조절될 수 있다.

한편, 상기 실시형태의 메쉬망(75)의 경우 그 자체적으로 충전재층의 역할을 할 수도 있어 그 효율을 높일 수 있다. 그러나, 메쉬망의 경우 메쉬의 크기가 작은 경우 오히려 메쉬망에 오염원이 달라붙는 문제가 생길 수도 있다. 앞서 설명한 장점에도 불구하고 작동시간이 지남에 따라 오히려 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있기 때문에 이를 해결하여야 한다. 물론, 메쉬망의 크기가 상당히 큰 형태인 경우에는 별 문제가 없을 것이며, 메쉬망의 경우 비교적 용이하게 이를 제거할 수 있는 부분이 있기는 하나, 제거를 위해 가동을 멈추거나 하는 문제가 있을 수 있게 된다. 본 발명의 실시예에서는 이를 초음파 진동자를 메쉬망에 적용하여 해결할 수 있다.

도 9는 메쉬망에 초음파 진동자를 구비하는 형태를 설명하기 위한 개념도이다. 초음파 진동은 보일러 등의 열교환기에서 효율을 떨어뜨리는 물때(scale)를 방지하는 용도, 선박의 표면에 수생 생물들이 붙지 못하게 하여 연료 효율이 떨어지는 것을 방지하거나, 저수지나 호수에 녹조 등의 발생을 방지하거나, 플라스틱 압출에서 점도를 낮추어서 압출 효율을 높이는 등 매우 다양한 분야에 적용되고 있다. 본 발명에서도 특히 상기 실시형태의 경우 이를 적용하는 것이 매우 효과적이다. 일반적으로 활용되는 초음파 진동자는 자왜(magnetostriction) 현상을 이용하는 자왜 진동자와 압전(piezoelectric) 현상을 이용하는 압전 진동자가 있다. 자왜현상은 강자성의 물질을 자화(磁化)할 때 그 물질에 탄성적 변형이 생기는 현상을 말하며 자기 일그러짐 현상이라고도 한다. 자성체를 결정축(結晶軸)에 따라 어떤 방향으로 자화하는 데 필요한 이방성(異方性) 에너지로 인한 자성체 내의 내부 충격 때문에 생긴다. 역으로 자성체에 외부의 기계적 충격을 가하면 그 자성체의 자화 상태(자화율)에 변화가 생긴다. 자왜 현상이 두드러진 물질은 자왜 재료로 이용되며, 이를 이용하여 압전 진동자를 만든다. 한편, 어떤 종류의 결정체를 전계 중에 두면 일그러짐이 생기고, 혹은 일그러짐을 가하면 압전기를 발생한다. 이 현상을 이용하여 진동자, 공진자로서 사용하는 것이 압전 진동자이다. 결정의 분극을 이용하여 전기적 에너지와 기계적 에너지의 전환을 행하는 압전 재료로는 단결정인 수정, 탈탄산 리튬, 니오브산 리튬과 세라믹인 지르콘 티탄산염, 티탄산 바륨등이 있다.

도면에서의 보여주는 초음파 진동자는 압전 진동자의 형태로서, 이에 국한되는 것은 아니다. 메쉬망(75)에 진동자(transducer)가 부착되고 적절한 구동 주파수로 이를 가동하는 것이다. 한편, 초음파 진동자의 구동형태를 크게 나누면, 부하의 변동에 관계없이 고정된 주파수를 발진하여 제공하는 회로와, 부하의 인가에 따른 진동자의 발진 조건에 맞추어 발진 주파수 공급 전압, 전류를 변경하여 전력과 주파수를 제어하는 주파수 추미 방식이 있다. 주파수가 고정된 방법은 부하의 변화가 비교적 적거나, 거의 없는 세척기, 가습기 등에 유용하며 기계적으로 목적물에 연결되어 직접 진동자의 에너지를 공급하는 방식에서는 그 효율이 적합하지 않다.

본 발명이 상기한 실시형태에서는 주파수 추미 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 초음파 진동자의 공명 주파수는 진동자의 온도와 응력 등에 따라서 달라지며, 주변 환경, 즉 부하 조건(진동자에 접촉한 물질의 물성, 온도, 유속 등)에 따라서도 달라지게 된다. 이러한 달라진 조건에 따라 최적의 구동 상태가 필요하다. 본 발명의 경우 오염원의 종류, 구동 조건 등에 따라 공명 주파수의 변동이 심할 것이기 때문에 가동 조건에 맞게 구동 주파수를 조정하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 세정액의 분사효율을 높이기 위해 별도의 마이크로 버블 발생부(400)를 구비할 수 있다. 마이크로 버블 발생부는 다양한 장치의 형태로 가능하며, 세정액 분사장치(100)의 상단이나 흡수탑(300)의 중간 부분등에 설치될 수 있다. 도 1에서는 흡수탑의 상단이면서 세정액 분사장치의 바로 아래 부분에 설치한 예를 보여준다. 도 10에서는 마이크로 버블 발생부의 주요한 구성을 보여주며, 도 11에서는 본 발명에서 보다 핵심적인 회전플레이트의 표면의 구조를 보여준다. 도면에서는 미도시하였으나, 전체적인 마이크로 버블 발생부는 하우징부, 하우징부에 다수의 회전플레이트(430)가 겹겹히 쌓여있는 형태의 회전체(410), 회전체의 축이 거치되는 수용부, 회전체의 회전에 의해 형성된 마이크로 버블이 토출되는 토출부를 기본적으로 구비하고 있다. 토출부에는 분무팬(420)이 형성되어 있는데, 분무팬의 모터와 연동하여 하우징부에는 기어 연결부가 형성되는 형태가 구비되고, 기어 연결부는 상기 회전체의 축의 기어와 연동되어 회전할 수 있도록 되어 있는 형태를 일반적으로 생각할 수 있다. 마이크로 버블 발생부의 하우징 내부로 공급되는 세정 액체는 상기 회전체에 접촉하게 되고 상기 회전체의 회전에 따라 상기 액체는 작은 알갱이로 쪼개지게 된다.

회전체(410)는 도면에서 보는 바와 같이 다수의 회전플레이트(430)들이 일정한 간격을 두고 겹겹히 쌓여 있는 형태로 구성된다. 공급되는 세정 액체는 회전체의 회전에 의해 회전체 내로 빨려 들어오며, 특히 이러한 현상은 분무팬(420)의 작동에 의한 압력차이와 분무팬의 모터와 연계되어 회전하는 회전체에 의한 것이다. 개별 회전플레이트에는 세정 액체가 퍼질 수 있도록 양각의 액체 유도부(435)를 구비하고 있다. 액체 유도부(435)의 역할은 액체가 한곳에 몰리지 않고 플레이트 전반에 걸쳐 퍼질 수 있도록 하고, 이렇게 잘 펴진 상태에서 회전체에서 토출부로 액체를 뿌려주는 것이다. 이와 같은 마이크로 버블 발생을 통해 오염원이 접촉하는 면적을 넓혀 그 효율을 증대시킬 수 있다. 액체 유도부(435)는 도면에서 보는 바와 같이 중심으로부터 방사형으로 다수개가 구비되되, 약강의 액체 유도부의 말단은 분기되어 있는 형태의 것이 분사 효율을 높이는데에 보다 바람직하다.

한편, 상기 마이크로 버블 발생부는 흡수탑 내부에 설치하지 않고, 흡수탑 외부에 구비하고, 흡수탑의 벽부분에 마이크로 버블 발생부의 토출부가 위치하도록 하여 구비되는 것이 바람직하다. 또한 마이크로 버블 발생부를 사용하지 않을 때는 흡수탑과 연통되지 않도록 차단막을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 실시형태는 이하에 첨부한 청구범위 내에서 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.

100 : 세정액 분사장치 200 : 충전재층
300 : 흡수탑 310 : 세정액 배관
320 : 세정액 회수관 400 : 마이크로 버블 발생부
10, 20, 30 : 분사관 지지체
50, 60, 70 : 분사관
51 : 분사노즐 61, 71 : 분사공
55 : 분사관 고정부재 75 : 메쉬망
410 : 회전체 420 : 분무팬
430 : 회전플레이트 435 : 액체 유도부

Claims (2)

1. 내부가 다수개의 충전재층에 의해 다수개의 공간으로 구획되는 흡수탑과, 상기 흡수탑의 충전재층 상층에 설치되는 액체 분사장치와, 상기 액체 분사장치로 유해가스 및 악취를 제거하기 위한 세정용 액체를 공급하는 배관과, 상기 세정용 액체를 회수하는 세정액 회수부를 포함하는 스크러버에 있어서,
   상기 액체 분사장치는 액체를 분사하는 분사관과 상기 분사관을 지지하는 분사관 지지체로 이루어지되,
   상기 분사관 지지체는 내부 공간을 구비하는 메시망형으로 이루어져 상기 흡수탑 내부 벽에 고정되고, 상기 분사관은 상기 내부 공간을 구비하는 메시망형의 분사관 지지체 내부에 삽입되되,
   상기 분사관은 사방으로 분사공이 형성되어 있는 파이프 형태이되, 상기 분사관도 흡수탑 외벽과 분사관 고정부재에 의해 고정되거나 분리될 수 있도록 되어 있어, 상기 분사관이 분사관 지지체와의 관계에서 안정적으로 착탈가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 스크러버.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 분사관 하방으로는 메쉬망을 구비하고, 상기 메쉬망에는 초음파 진동자가 구비되며, 상기 초음파 진동자의 구동은 주파수 추미 방식을 사용하여 주변 환경에 따라 최적 구동 주파수를 선택하는 것을 특징으로 하는 스크러버.

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