KR102232057B1 - 다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징과 다중확산수단을 포함하고, 상기 다중확산수단은 적어도 하나 이상의 확산층을 포함하되, 중앙이 하방으로 경사 또는 굴곡지는 형태로 형성된 단면을 구비한 확산체를 적어도 하나 이상 포함하여 상기 확산체의 하측에서 상승하는 배기가스를 확산시키고, 낙하하는 세정액을 차단하여 배출 또는 드레인시켜 압력손실을 감소시키는 것을 특징으로 하는 다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치에 대한 것이다.

Description

다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치{Exhaust Gas Treatment Equipment Including Multi Diffusion Means}

본 발명은 다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징과 다중확산수단을 포함하고, 상기 다중확산수단은 적어도 하나 이상의 확산층을 포함하되, 중앙이 하방으로 경사 또는 굴곡지는 형태로 형성된 단면을 구비한 확산체를 적어도 하나 이상 포함하여 상기 확산체의 하측에서 상승하는 배기가스를 확산시키고, 낙하하는 세정액을 차단하여 배출 또는 드레인시켜 압력손실을 감소시키는 것을 특징으로 하는 다중확산수단을 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.

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.

미국 등록특허공보 US 9,272,241호(2016.03.01)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 배기가스가 배기가스 처리장치 하우징 내에서 고르게 분산되어 세정액과의 접촉시간 및 접촉면적이 넓어짐에 따라 세정효율이 높은 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 배기가스가 하우징 내 널리 확산되면서도 압력손실을 줄여 효율적인 세정작업이 가능한 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 세정액이 분사되는 분사노즐 부근에 위치하여 분사되는 세정액을 포말화하고, 이에 따라 분사되는 액적이 배기가스 내의 황산화물(SOx) 또는 미세입자(PM)와 반응이 가능한 표면적을 증가시키며, 진행방향을 다양화시켜 배기가스 내의 오염물질을 더욱 효율적으로 포집할 수 있도록 하여 세정효율이 향상된 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 여러 기능을 하나의 구조가 수행할 수 있도록 함으로써, 공간을 절약하고 배기가스 처리장치 내의 여러 구조를 유기적으로 연결시켜 배기가스 유동의 제어와 세정액을 혼합을 효율적으로 처리할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징과 다중확산수단을 포함하고, 상기 다중확산수단은 적어도 하나 이상의 확산층을 포함하여 하부에서 상승하는 배기가스를 확산시키는 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 배기가스 처리장치는 상기 다중확산수단의 하측에 상승하는 배기가스를 중앙 부분으로 1차적으로 수렴시키고 재상승시키는 전환수단을 더 포함하고, 상기 다중확산수단은 상기 전환수단의 상측에 이격된 상태로 구비되어 중앙으로 집중되어 상승하는 배기가스를 확산시켜 고르게 상승시키는 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 다중확산수단은 제1층과 제2층을 포함하고, 상기 제1층은 상기 전환수단의 상측에 소정거리 이격되어 구비되고, 상기 제2층은 상기 제1층으로부터 상측으로 소정거리 이격되어 구비되되 상기 제1층과 엇갈려 배열되어 배기가스가 복수회 확산되면서 고르게 퍼져나가는 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 제1층과 제2층은 복수의 확산체들이 소정의 간격을 두고 이격된 상태로 배열되고, 상기 확산체는 인접한 층의 확산체 사이의 간격을 커버하도록 엇갈려 배열되어 간격 사이로 상승하는 배기가스를 양쪽으로 확산시키고 낙하하는 세정액을 차단할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 확산체는 중앙이 하방으로 돌출되도록 경사 또는 굴곡지는 형태로 형성된 단면이 대략 일정하게 연장되도록 구비되어 상측에서 낙하하는 세정액을 차단하고 배출하거나 드레인할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 확산체는 중앙이 하방으로 절곡되도록 소정 각도를 이루며 형성된 제1면과 제2면을 포함하고 상기 제1면이 수평면과 이루는 각도와 상기 제2면이 수평면과 이루는 각도는 대략 같도록 형성되어 절곡된 부분을 중심으로 대칭되는 단면을 형성하여 균등하게 배기가스를 확산시킬 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 확산체는 그 폭이 확산체 사이의 간격보다 크도록 형성되어 상기 간격 사이로 낙하하는 세정액을 차단할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 제2층의 폭이 상기 전환수단의 토출부의 폭보다 크도록 형성되되, 상기 폭은 일측 말단에 배열된 확산체의 일단으로부터 타측 말단에 배열된 확산체의 일단까지의 거리인 것을 특징으로 하여 낙하하는 세정액이 상기 토출구 내로 진행하는 것을 차단할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징과 다중확산수단을 포함하고, 상기 다중확산수단은 적어도 하나 이상의 확산층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 배기가스 처리장치는 상기 다중확산수단의 하측에 상승하는 배기가스를 중앙 부분으로 1차적으로 수렴시키고 재상승시키는 전환수단을 더 포함하고, 상기 다중확산수단은 상기 전환수단의 상측에 이격된 상태로 구비되어 중앙으로 집중되어 상승하는 배기가스를 확산시켜 고르게 상승시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 다중확산수단은 제1층과 제2층을 포함하고, 상기 제1층은 상기 전환수단의 상측에 소정거리 이격되어 구비되고, 상기 제2층은 상기 제1층으로부터 상측으로 소정거리 이격되어 구비되되 상기 제1층과 엇갈려 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제1층과 제2층은 복수의 확산체들이 소정의 간격을 두고 이격된 상태로 배열되고, 상기 확산체는 인접한 층의 확산체 사이의 간격을 커버하도록 엇갈려 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 확산체는 중앙이 하방으로 돌출되도록 경사 또는 굴곡지는 형태로 형성된 단면이 대략 일정하게 연장되도록 구비되어 상측에서 낙하하는 세정액을 차단할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 확산체는 중앙이 하방으로 절곡되도록 소정 각도를 이루며 형성된 제1면과 제2면을 포함하고 상기 제1면이 수평면과 이루는 각도와 상기 제2면이 수평면과 이루는 각도는 대략 같도록 형성되어 절곡된 부분을 중심으로 대칭되는 단면을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 확산체는 그 폭이 확산체 사이의 간격보다 크도록 형성되어 상기 간격 사이로 낙하하는 세정액을 차단할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 다중확산수단은 상기 확산체들이 복수의 층을 이루되, 상기 확산체는 인접한 층의 확산체 사이의 간격을 커버하도록 엇갈려 배열되고, 상기 확산체는 그 폭이 확산체 사이의 간격보다 크도록 형성되어 상기 간격 사이로 낙하하는 세정액을 차단할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제2층의 폭이 상기 전환수단의 토출부의 폭보다 크도록 형성되되, 상기 폭은 일측 말단에 배열된 확산체의 일단으로부터 타측 말단에 배열된 확산체의 일단까지의 거리인 것을 특징으로 하여 낙하하는 세정액이 상기 토출구 내로 진행하는 것을 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징과 다중확산수단을 포함하고, 상기 다중확산수단은 적어도 하나 이상의 확산층을 포함하여 하측에서 상승하는 배기가스를 확산시키는 배기가스 처리장치를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은, 상기 배기가스 처리장치는 상기 다중확산수단의 하측에 상승하는 배기가스를 중앙 부분으로 1차적으로 수렴시키고 재상승시키는 전환수단을 더 포함하고, 상기 다중확산수단은 상기 전환수단의 상측에 이격된 상태로 구비되어 중앙으로 집중되어 상승하는 배기가스를 확산시켜 고르게 상승시키는 배기가스 처리장치를 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 상기 다중확산수단은 제1층과 제2층을 포함하고, 상기 제1층은 상기 전환수단의 상측에 소정거리 이격되어 구비되고, 상기 제2층은 상기 제1층으로부터 상측으로 소정거리 이격되어 구비되되 상기 제1층과 엇갈려 배열되어 배기가스가 복수회 확산되면서 고르게 퍼져나가도록 할 수 있다.

본 발명은, 상기 제1층과 제2층은 복수의 확산체들이 소정의 간격을 두고 이격된 상태로 배열되고, 상기 확산체는 인접한 층의 확산체 사이의 간격을 커버하도록 엇갈려 배열되어 간격 사이로 상승하는 배기가스를 양쪽으로 확산시키고 낙하하는 세정액을 차단할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공할 수 있다.

본 발명은, 상기 확산체는 중앙이 하방으로 돌출되도록 경사 또는 굴곡지는 형태로 형성된 단면이 대략 일정하게 연장되도록 구비되어 상측에서 낙하하는 세정액을 차단하고 배출하거나 드레인할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공한다.

본 발명은, 상기 확산체는 중앙이 하방으로 절곡되도록 소정 각도를 이루며 형성된 제1면과 제2면을 포함하고 상기 제1면이 수평면과 이루는 각도와 상기 제2면이 수평면과 이루는 각도는 대략 같도록 형성되어 절곡된 부분을 중심으로 대칭되는 단면을 형성하여 균등하게 배기가스를 확산시킬 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 효과를 수반한다.

본 발명은, 상기 확산체는 그 폭이 확산체 사이의 간격보다 크도록 형성되어 상기 간격 사이로 낙하하는 세정액을 차단할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공할 수 있다.

본 발명은, 상기 제2층의 폭이 상기 전환수단의 토출부의 폭보다 크도록 형성되되, 상기 폭은 일측 말단에 배열된 확산체의 일단으로부터 타측 말단에 배열된 확산체의 일단까지의 거리인 것을 특징으로 하여 낙하하는 세정액이 상기 토출구 내로 진행하는 것을 차단할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 효과를 도모한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치(1)의 하우징(11)을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하우징(11)의 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중분산수단(12)의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3분산링(1213)과 상부캡(122)의 지지구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3분산링(1213)과 상부캡(122)의 지지구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중분산수단(12)을 통과하는 배기가스의 흐름을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부캡(122')을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1다중분사수단(13)을 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1다중분사수단(13)을 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1분사수단(131)을 도시한 평면도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2분사수단(132)을 도시한 평면도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부캡(122)과 분사구(131c)를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상부캡(122)과 분사구(131c')를 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상부캡(122')과 분사구(131c)를 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 상부캡(122')과 분사구(131c')를 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전환수단(14)과 다중확산수단(15)의 사시도.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전환수단(14)과 다중확산수단(15)의 단면도.
도 18은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 확산체(1511)를 도시한 사시도.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산체(151')를 도시한 사시도.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2다중분사수단(16)의 사시도.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2다중분사수단(16)의 단면도.
도 22은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기수분리수단(17)의 단면을 도시한 단면도.
도 23은 상기 기수분리수단(17)에서 배기가스에 포함된 액적 또는 미스트를 분리하는 것을 도시한 도면.

이하에서는 본 발명에 따른 다중분산수단을 포함하는 배기가스 처리장치의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에서 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에서 사용된 정의에 따른다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니고, 다른 구성요소 또한 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 명세서에 기재된 "~부" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, 어떤 구성요소간 "연결"된다고 할 때, 이는 구성요소끼리 직접 접촉하며 체결된다는 것에 한정되는 것이 아니라 다른 구성요소를 통하여 체결되는 것을 포함하며, 체결되어있지 않더라도 소정의 힘이나 에너지를 전달할 수 있도록 배치된다는 것을 의미할 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치(1)의 하우징(11)을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하우징(11)의 단면도이다. 도 1을 참고하면, 엔진이나 보일러에서 나온 배기가스는 황산화물(SOx), 질산화물(NOx), 입자성 물질(Particular Matter, 이하 PM) 등의 유해물질을 포함한 채 배기가스 처리장치(1) 내에 들어오는데, 상기 배기가스 처리장치(1)는 상기 유해물질을 감축하는 다수의 수단이 단계적으로 구비된 하우징(11)을 포함할 수 있다.

도 1을 참고하면, 상기 하우징(11)은 내부가 비어있는 거대한 통의 형태로 여러 가지 형상이 있을 수 있으나 일반적으로는 원통형의 하우징(11)이 많은데, 측면에 하우징(11)의 외관을 형성하는 벽부(111)와 세정액을 내부에서 분사할 수 있도록 유입받는 세정액 유입부(114)를 포함하고, 하부에 배기가스가 들어오는 가스 유입부(112)와 분사된 세정액이 빠져나가는 세정액 유출부(115)를, 상부에 배기가스가 나가는 가스 유출부(113)를 포함할 수 있다.

도 2를 참고하면, 상기 벽부(111)는 상하로 곧게 전개되는 수직벽(111a)과, 상기 가스 유출구(113) 부근에서 상기 수직벽(111a)으로부터 중앙으로 절곡되며 연장형성된 경사벽(111b)을 포함할 수 있다.

상기 가스 유입부(112)는 상기 하우징(11)의 내측으로 돌출되어 후술할 다중분산수단(12)의 일측과 연통되는 가스 유입관(112a)을 포함할 수 있는데, 여러가지 형태가 있을 수 있으나 일반적으로는 내부가 빈 중공의 원통형으로 구성되어 배기가스가 유입될 수 있는 통로의 기능을 한다.

상기 가스 유출부(113)는 배기가스 처리장치(1) 내에서 유해물질을 제거한 청정가스가 대기 중으로 방출되는 곳으로 청정가스를 배출할 수 있도록 커다란 구멍이 뚫려 있다.

상기 세정액 유입부(114)는 상기 하우징(11)의 내부에서 분사되기 위한 세정액이 유입되는 부분이다. 도 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 세정액 유입부(114)는 후술할 제1다중분사수단(13), 제2다중분사수단(16) 및 수적분리수단(17)에 각각 연결 또는 형성되어 있다.

상기 세정액 유출부(115)는 유해물질을 세척하며 내려온 세정액이 하우징(11) 외부로 배출되는 곳으로 상기 하우징(11)의 바닥면 일측에서 하부로 일정길이만큼 연장형성되는 세정액 유출관(115a)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.

다음으로 도 1 내지 도 23을 참고하여 상기 배기가스 처리장치(1)의 하우징(11) 내부에 유입된 배기가스를 단계별로 세정하여 종국에는 황산화물(SOx)과 입자성 물질(PM)이 제거된 청정가스를 배출시키는 다양한 수단들에 대하여 설명하겠다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치(1)의 하우징(11)을 도시한 도면이고, 도 2는 상기 배기가스 처리장치(1)의 단면도이다. 먼저 도 1 및 도 2를 참고하여 개략적인 배기가스 처리장치(1)를 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치(1)는 상기 가스 유입부(112)의 상부에 위치하여 배기가스를 하우징(11) 내부에 고르게 분산시키는 다중분산수단(12)과, 그 상측에서 상승하는 배기가스의 진행에 따라 세정액을 분사하는 제1다중분사수단(13), 상승하는 배기가스를 1차적으로 수렴시키고 재상승시키면서 상부에서 낙하하는 세정액을 포집하고 외부로 배출하는 전환수단(14), 상대적으로 상기 하우징(11)의 중앙부에 집중되어 상승하는 배기가스를 확산시켜 고르게 상승시키는 다중확산수단(15), 복수의 분사수단이 병렬로 배열된 제2다중분사수단(16) 및 상기 다중분사수단 위에 황산화물(SOx)과 미세 입자(PM)를 포함한 세정액을 배기가스에서 분리하도록 구비된 수적분리수단(17)을 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중분산수단(12)의 분해사시도이다. 도 3을 참고하면, 상기 다중분산수단(12)은 가스 유입부(112)의 상부에 소정거리 이격된 채로 구비되어 배기가스를 하우징(11) 내부에 고르게 분산시키되, 외곽 부분으로 고르게 분산시키도록 구비될 수 있다. 상기 다중분산수단(12)은 바람직하게는 상기 가스 유입부(112)와 그 평면 형상의 중심이 일치할 수 있으며, 분산부(121)와 상부캡(122)을 포함할 수 있다.

상기 분산부(121)는 가스 유입부(112)로부터 유입되는 배기가스를 하우징의 내부로 고르게 분산시킬 수 있으며, 이를 위해 복수개의 분산링(1211,1212,1213)을 포함할 수 있다. 상기 분산링은 전체적으로 상협하광의 형상을 가진 링으로서, 각 분산링은 소정거리 이격되어 구비되어 그 사이로 배기가스가 통과하도록 구비될 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 있어서, 각 분산링은 상측으로 갈수록 환형 형상의 지름이 줄어들도록 구비될 수 있다. 즉, 제1분산링(1211)보다 제2분산링(1212)이 지름이 작고, 제2분산링(1212)보다 제3분산링이 지름이 작도록(1213) 구비되어 전체적으로는 분산링이 상측으로 갈수록 축경되는 형상을 갖출 수 있다. 달리 말해, 후술하는 상부캡(122)의 하단 지름이 제3분산링(1213)의 상단 지름보다 크고, 제3분산링(1213)의 하단 지름이 제2분산링의 상단 지름보다 크도록 형성되며, 제2분산링(1212)의 하단 지름이 제1분산링(1211)의 상단 지름보다 크도록 형성될 수 있다. 마지막으로 최하측 분산링인 제1분산링(1211)의 하단 지름이 상기 가스 유입부(112)의 지름보다 크도록 형성될 수 있다. 이에 따라 상승하는 배기가스는 균일하게 속력이 감소하면서 하우징(11)의 외곽 부분으로 분산될 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 분산링(1211,1212,1213)이 상측으로 갈수록 축경됨에 따라, 하측의 제1분산링(1211)의 상단(z1)에서 수직으로 전개되는 직선은 상측의 제2분산링(1212)의 중간 부분(y2)과 연결될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 하측의 제1분산링(1211)의 상단(z1)에서 수직으로 전개되는 직선이 상측의 제2분산링(1212)의 중간 부분(y2)이 아닌 하단(x2)과 상단(z2) 사이의 부분과 닿을 수도 있다. 상기 상부캡 및 분산링들이 상술한 바와 같이 구비되면서, 위에서 아래로 낙하하는 세정액이 바람직하게는 분산링 사이 공간으로 유입되지 않고 바깥쪽을 따라 낙하유동하고, 결과적으로 가스 유입부(112)의 바깥으로 낙하하고 세정액 유출부(115)를 통해 배출될 수 있도록 함으로써, 세정액이 가스 유입부(112) 내부로 낙하하여 배관 또는 엔진에 예상치 못한 피해를 주는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 상기 분산링들은(1211,1212,1213) 복수개의 통공을 구비하여 그 사이로도 배기가스를 통과시켜 압력손실을 더욱 저감할 수도 있다. 가스 유입부(112)로 유입된 배기가스의 일부는 제1분산링(1211)과 제2분산링(1212) 사이의 공간으로 빠져나가고, 나머지 배기가스의 일부는 상기 제1분산링(1211)의 중심을 통과해서, 제2분산링(1212)과 제3분산링(1213) 사이의 공간으로 빠져나가며, 나머지 배기가스는 제3분산링(1213)과 상부캡(122) 사이의 공간으로 빠져나가면서, 전체적으로는 균일하게 배기가스의 흐름이 압력손실을 줄이면서 분산되도록 형성된다. 분산링들이 복수의 통공을 구비하되, 세정액이 가스 유입부(112) 내부로 낙하하는 것을 방지하기 위하여, 상기 분산링(1211,1212,1213)들은 소정의 부분에만 통공을 구비할 수도 있다. 예를 들면 제1분산링(1211)의 상단(z1)에서 수직으로 전개되는 직선은 제2분산링(1212)의 중간 부분(y2)과 연결되는 경우에 있어서 제2분산링은 중간 부분(y2)과 하단(x2) 사이에만 통공을 구비하고 중간 부분(y2)과 상단(z2) 사이에는 통공이 구비되지 않도록 하여 통공을 통과하는 세정액이 제1분산링(1211)에 의해 가스유입부(112) 내로 유입되는 것을 차단할 수도 있다.

상기 상부캡(122)은 상기 하우징(11)의 중앙 부분을 통해 상승하는 배기가스를 차단하고, 결과적으로 배기가스가 하우징(11)의 외곽 부분으로 고르게 분산되도록 구비될 수 있다. 상기 상부캡(122)은 바람직하게는 밑면이 개구부인 원뿔 형상을 가질 수 있다. 이에 따라 상기 상부캡(122)은 하부에 개구부를 가지고 전체적으로 상측으로 돌출되고 함입되도록 형성되며, 일정한 경사를 가진 상협하광의 형상을 띌 수 있다. 하우징(11)의 중앙 부분에서 수직으로 상승하는 배기가스를 효과적으로 차단하고, 배기가스가 상부캡(122) 내에 정체되지 않고 외곽 부분으로 유동하여 분산되도록 할 수 있다. 상기 상부캡(122)은 내면(1221)과 외면(1222)을 포함할 수 있다.

상기 내면(1221)은 하부에서 상승하는 배기가스와 면하도록 구비될 수 있고, 배기가스가 중앙 쪽으로 치우쳐 상승하는 것을 방지하며 외곽 쪽으로 자연스럽게 유동하여 고르게 분산되도록 할 수 있다. 상기 내면(1221)이 중앙으로 갈수록 함입되어 형성되고, 중앙 부분이 막혀있는바 중앙 부분으로 상승하는 배기가스는 상기 내면(1221)을 통과하여 진행하지 못하고 외곽 부분으로 유동하면 상부캡(122)과 제3분산링(1213) 사이로 빠져나가게 된다.

상기 외면(1222)은 상단에서 하단으로 갈수록 넓어지도록 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는 상기 상부캡(122)이 원뿔 형상을 갖도록 형성되는바, 일정한 기울기를 갖도록 구비될 수 있다. 상기 외면(1222)은 후술하는 바와 같이 분사구(131c)와의 상호작용으로 인하여 상기 분사구(131c)에서 분사되는 세정액을 포말화하여 그 직경을 더 작게 만들고, 이로써 배기가스 내의 황산화물(SOx) 또는 미세입자(PM)와 반응이 가능한 표면적을 넓힘으로써 효율적인 세정이 가능하도록 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부캡(122')을 도시한 도면이다. 상기 상부캡(122')은 전체적으로 곡면 형상을 가지면서 상부로 함입되어 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 상부캡(122')은 배기가스와 상부캡의 내면(1221) 사이의 마찰을 줄여 압력손실의 저감을 더욱 도모할 수 있으며, 외면(1222)이 곡면 형상을 갖고 중앙 측이 상부로 돌출됨에 따라 후술하는 바와 같이 분사구(131c)로부터 분사되는 세정액을 작게 포말화하여 더욱 다양한 각도로 분산시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3분산링(1213)과 상부캡(122)의 지지구조를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3분산링(1213)과 상부캡(122)의 지지구조를 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 분산부의 분산링과 상부캡은 하우징의 벽부(111) 또는 하면을 통해 지지될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 제3분산링(1213) 및 상부캡(122)에서 수평으로 지지부(1213a,122a)가 연장되어 벽부와 연결될 수 있다. 또는 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에서는 상부캡(122)에서 하방으로 연장되는 지지부(122b)가 제3분산링(1213)과 연결되고, 제3분산링(1213)에서 하방으로 연장되는 지지부(1213b)가 제2분산링과 연결됨으로써 다중분산수단(12)이 하우징의 하면과 연결되어 지지될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중분산수단(12)을 통과하는 배기가스의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 6을 참고하면, 전술한 바와 같이 가스 유입부(112)로부터 유입된 배기가스는 분산부(121)를 통해 진행하면서, 가스 유입부(112)와 제1분산링(1211), 제1분산링(1211)과 제2분산링(1212), 제2분산링(1212)과 제3분산링(1213) 사이의 이격된 공간을 통해 하우징의 외곽 부분으로 분산된다. 배기가스 중 일부는 각 분산링의 중공 부분을 통과하면서 하우징의 중심 부분을 통해 상승하지만, 상부캡에 의해 그 상승이 차단되고, 외곽 부분으로 흘러나가게 된다. 배기가스가 특정한 한 부분을 통해서 하우징의 외곽 부분으로 분산되는 대신 분산링과 가스 유입부(112), 분산링과 상부캡(122) 및 각 분산링 사이의 이격된 여러 공간을 통해 전방위로 분산되는 바, 도 7에 도시된 바와 같이 하우징의 최외곽 부분에 쏠려서 유동하지 않고, 외곽 부분에 균일하게 분산되어 이후의 혼합 및 세정 과정에서 세정효율을 높일 수 있고 압력손실을 줄일 수 있다.

또한 분산링(1211,1212,1213)이 복수개 이격되어 존재하는 바, 배압의 발생을 제한하면서 배기가스의 속도를 낮출 수 있다. 배기가스 처리장치(1)에 유입되는 배기가스는 그 속도가 너무 빠른 경우 정상적인 세정이 불가능하고, 내부 구조물에 의해서 부압이 발생하는 경우 세정효율이 크게 떨어지는 바 배기가스의 유입속도를 저하시키되 압력손실을 최소화하는 것이 필요하다. 본 발명은 분산부(121)에 포함된 복수개의 분산링이 상부로 갈수록 축경됨에 따라 배기가스를 외곽 부분으로 분산시킴과 동시에 감속시킬 수 있다. 또한, 이 과정에서 복수의 분산링이 상술한 바와 같이 순차적으로 축경되는 바 유입되는 배기가스의 감속에 따른 부압의 발생 또는 압력손실이 최소화될 수 있다.

그러나 본 발명에 따른 다중분산수단(12)의 권리범위는 상술한 상부캡(122)의 형상 및 분산부(121)에 구비된 분산링의 갯수에 국한되지 않으며, 상부캡(122)가 효과적으로 중앙 부분을 통해 상승하는 배기가스를 차단하고, 각 분산링 사이 이격된 부분으로 배기가스가 빠져나가면서 하우징(11)의 외곽 부분으로 고르게 분산시킬 수 있는 변형의 실시예라면 본 발명의 권리범위가 미칠 수 있다.

상기 구성들을 통하여 본 발명에 따른 다중분산수단(12)은 가스 유입부(112)를 통해 수직으로 유입되는 배기가스의 흐름을 하우징의 외곽 부분으로 고르게 분산시키고, 부압과 압력손실의 발생을 최소화하면서 배기가스를 순차적으로 감속하여 세정효율이 뛰어나고 압력손실이 적은 배기가스 처리장치(1)를 제공할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1다중분사수단(13)을 나타낸 사시도, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1다중분사수단(13)을 나타낸 단면도, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1분사수단(131)을 도시한 평면도, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2분사수단(132)을 도시한 평면도이다. 도 8 내지 도 11을 참고하면, 상기 제1다중분사수단(13)은 상기 다중분산수단(12)의 상측에 위치하며, 복수 개의 분사수단이 상하로 배열되어 있다.

도 9를 참고하면, 상기 다중분사수단(13)은 제1분사수단(131), 제2분사수단(132) 및 제3분사수단(133)을 포함할 수 있다.

도 10을 참고하면, 상기 제1분사수단(131)은 막대형의 분사몸체(131a)와, 상기 분사몸체(131a)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(131b)와, 각 상기 분사대(131b)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(131c)를 포함할 수 있다.

상기 분사몸체(131a)는 외부로부터 세정액을 공급하는 공급관으로, 하우징(11)의 벽부(111)에 결합되어 있다.

상기 분사대(131b)는 상기 분사몸체(131a)로부터 분지되어 더 넓은 공간에 세정액을 분사하기 위한 구성으로, 제2분사수단(132)의 분사대(132b)와는 어긋나게 배치되어 배기가스와의 접촉면적을 최대화할 수 있다. 또한 배기가스의 사각지대를 없애 유해물질이 그대로 대기 중으로 방출되는 것을 저지할 수 있다.

상기 분사구(131c)는 상기 분사대(131b)의 일정 위치에 다수 개 형성되어 세정액과 압축공기의 혼합체를 분사한다. 상기 분사구(131c)는 바람직하게는 수직 하방을 중심으로 하여 세정액 또는 세정액과 압축공기의 혼합체를 분사할 수 있으나, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 수직이 아닌 방향을 중심으로 하여 세정액을 분사할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 수직 상방 또는 수직 상방이 아닌 방향을 중심으로 하여 세정액을 분사할 수도 있고, 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는 상기 분사구(131c)가 회전가능하도록 구비되어 세정액을 분사하는 방향과 각도가 변화할 수 있도록 할 수 있다. 이는 후술하도록 한다.

도 11을 참고하면, 제2분사수단(132) 역시 마찬가지로 분사몸체(132a), 분사대(132b), 분사구(132c)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 제1분사수단(131) 및 제2분사수단(132)은 엔진(E)이나 보일러(B) 등의 작동 상태에 따라 선택적으로 가동될 수 있다. 이때 상기 선택적 분사를 위해 제어부(134)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 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 다중분사수단(13)은 상기 제1분사수단(131)과 제2분사수단(132)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(13)은 상기 제1분사수단(131) 및 제2분사수단(132) 상측에 제3분사수단(133)을 더 포함하여 배기가스 내 유해물질에 대한 효율적인 세정이 가능하다.

이때 상기 제1분사수단(131)과 제2분사수단(132)의 관계와 마찬가지로 제3분사수단(133)은 제2분사수단(132)과 엇갈려 배치하여 세정액과 배기가스의 접촉면적을 확대함에 따라 황산화물(SOx)의 중화반응과 PM의 응집작용을 보다 효과적으로 유도할 수 있다.

그리고 상기 제3분사수단(133) 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 제1분사수단(131), 제2분사수단(132) 및 제3분사수단(133)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 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부캡(122)과 분사구(131c)를 도시한 도면이며, 도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상부캡(122)과 분사구(131c')를 도시한 도면이다. 도 12 및 도 13을 참고하면, 상기 상부캡(122)은 상기 제1다중분사수단(13)의 하측에 인접하여 위치하며, 분사구(131c)에서 분사되는 세정액을 포말화하여 그 직경을 더 작게 만들고, 이로써 배기가스 내의 황산화물(SOx) 또는 미세입자(PM)와 반응이 가능한 표면적을 넓힘으로써 효율적인 세정이 가능하도록 한다. 통상의 분사구의 경우 세정액과 압축공기의 혼합체를 고압으로 분사하게 되는데, 이때 모든 세정액이 배기가스 내의 오염물질을 흡수할 수는 없다. 본 발명의 상부캡(122)은 세정액이 분사되는 분사노즐 부근에 위치하여 분사되는 세정액을 포말화하고, 이에 따라 분사되는 액적의 표면적을 증가시키고 진행방향을 다양화시켜 배기가스 내의 오염물질을 더욱 효율적으로 포집할 수 있도록 한다.

자세하게는, 상기 상부캡(122)은 분사구(131c)에 인접하여 구비되며, 하우징(11)의 중앙 부분에 위치하도록 구비될 수 있다. 이에 따라 상측에서 분사되어 낙하하는 세정액이 외면(1221)과 충돌하게 되고, 상기 외면(1221)은 일정한 기울기를 가지면서 하부로 갈수록 넓어지는 상협하광의 형상을 가짐에 따라 그 표면에서 세정액을 충돌에 의해 포말화시킴으로써 액적의 표면적을 증가시키고 진행방향을 다양화시켜 배기가스 내의 오염물질을 더욱 효율적으로 포집하도록 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 분사구(131c)는 수직 하방을 중심으로 하여 세정액을 분사하도록 구비될 수 있다. 통상적으로 분사구에 구비된 분사노즐에서 세정액이 분사되는 경우 방사상으로 세정액이 분사되는데, 포말화되어 직경이 작아진 세정액의 액적이 전체적으로 고르게 분산되도록 도 12에 도시된 바와 같이 분사구(131c)가 수직 하방을 중심으로 세정액을 분사하도록 구비될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 상기 분사구(131c')는 도 13에 도시된 바와 같이 수직 하방이 아닌 방향을 중심으로 하여 세정액을 분사하도록 구비될 수 있다. 상기 분사구(131c')는 바람직하게는 상부캡(122)의 바깥쪽을 향해 세정액을 분사하도록 구비되고, 상기 상부캡(122)은 상기 분사구(131c')로부터 분사되는 세정액을 포말화함으로써 비교적 먼 구역까지 포말화된 세정액 액적이 도달하여 배기가스와 세정액의 원활한 혼합을 촉진할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는, 상기 분사구(131c)가 회전가능하도록 구비되어 세정액의 분사 각도를 조절하여 포말화된 세정액 액적이 진행할 수 있는 거리를 조절할 수도 있다.

도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상부캡(122')과 분사구(131c)를 도시한 도면이고, 도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 상부캡(122')과 분사구(131c')를 도시한 도면이다. 도 14 및 도 15를 참고하면, 상기 상부캡(122')이 전체적으로 곡면 형상을 가지면서 상부로 함입되어 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 상부캡(122')의 외면(1222')이 곡면 형상을 갖고 중앙 측이 상부로 돌출된다.

이에 따라, 분사구(161c)에서 수직 하방을 중심으로 세정액이 분사되는 경우와 수직 하방이 아닌 방향, 바람직하게는 상부캡(122')의 바깥쪽을 향하여 세정액이 분사되는 경우(161c'), 중앙에서 외곽으로 갈수록 상기 외면(1222')의 기울기가 변화되면서 진행되므로, 낙하하는 세정액이 상기 외면(1222')에 충돌한 후 반사되는 각도가 다양화되므로, 포말화되어 직경이 작아진 세정액 액적을 더욱 다양한 각도로 분산시켜 배기가스와 세정액의 혼합을 촉진할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전환수단(14)과 다중확산수단(15)의 사시도이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전환수단(14)과 다중확산수단(15)의 단면도이다. 도 16 및 17을 참고하여 이하를 설명하면, 상기 전환수단(14)은 상승하는 배기가스를 중앙 부분으로 1차적으로 수렴시키고 재상승시키며, 상부에서 낙하하는 세정액을 포집하여 외부로 방출할 수 있다.

배기가스 내의 오염물질과 응집을 위하여 후술하는 제2다중분사수단(16)에 의해 세정액이 분사되는데, 이때 세정액은 중력에 의해 낙하하게 된다. 낙하하는 세정액은 상승하는 배기가스와 그 방향이 반대되므로 배기가스의 압력손실을 유발하게 되는데, 세정액이 적은 경우 압력손실은 감소하나 배기가스 내 오염물질의 정화가 부족할 수 있으며, 세정액의 양이 많은 경우 세정액의 배기가스와 세정액의 혼합은 촉진될 수 있으나 압력손실이 증가하게 된다. 이에 따라 배기가스가 통과하는 스크러버 내의 구역에 있어서 세정액의 양을 적적하게 유지하는 것이 중요하다.

본 발명의 일 실시예에 있어서는 상기 전환수단(14)의 하부에는 제1다중분사수단(13)이 구비되어 있는 바 전환수단의 하부에서 상승하는 배기가스에 대해서는 제1다중분사수단(13)에서 분사된 세정액을 통해 배기가스 내의 황산화물 등 유해물을 정화하고, 제2다중분사수단(16)으로부터 분사된 세정수는 상기 전환수단(14)을 통해 외부로 드레인함을써 배기가스의 우수한 세정효율을 달성함과 동시에 압력손실의 지나친 증가를 방지할 수 있다. 또한 이와 함께 상승하는 배기가스를 중앙 부분으로 수렴 및 재상승시켜 배기가스가 후술하는 다중확산수단(15)과 제2다중분사수단(16)을 거치면서 다시 한 번 스크러버 내에서 고르게 진행하며 세정액과 혼합됨으로써 배기가스 내의 오염물질을 정화할 수 있도록 한다. 상기 전환수단(14)은 차단부(141), 토출부(143) 및 드레인부(145)를 포함할 수 있다.

상기 차단부(141)는 하부에서 상승하는 배기가스를 중앙 쪽으로 수렴시키고, 이와 동시에 상부에서 낙하하는 세정액이 아래로 떨어지는 것을 차단할 수 있도록 구비될 수 있다. 기체상으로 상승유동하는 배기가스를 중앙 쪽으로 수렴시키고, 액체상으로 하강유동하는 세정액을 바깥쪽으로 포집한 후 배출 또는 드레인시키기 위하여 상기 차단부(141)는 상협하광의 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는 도 12에 도시된 바와 같이 중앙에 소정 크기의 개구부를 갖고 일정한 기울기로 바깥쪽으로 갈수록 확경되는 형상을 가진다.

상기 토출부(143)는 상기 차단부(141)에 의해 수렴된 배기가스가 전환수단(14)을 통과하여 상기 토출부(143)를 통해 토출되어 상승하도록 구비될 수 있다. 상기 토출부(143)는 상기 차단부(141)의 상측에서 위로 연장형성되어 상기 차단부(141)에 의해 일측으로 유도된 배기가스를 위로 올려 보내는 통로의 기능을 가지는데, 이를 위해 속이 빈 원통형의 형상으로 구성될 수 있다.

상기 드레인부(145)는 배기가스로부터 분리되고 낙하한 후 상기 전환수단(14)에 의해 더이상 하강하지 못하고 차단부(141) 상에 고인 세정액을 배출하도록 구비될 수 있다. 상기 드레인부(145)는 유해물질을 세척하며 내려온 세정액이 하우징(11) 외부로 배출되는 곳으로 상기 벽부(111)의 일측에 일정길이만큼 연장형성되고, 세정액의 배출을 위해 내부가 빈 중공의 원통형으로 형성될 수 있다. 선박에 설치되는 경우에는 선체가 좌우로 기우는 롤링(rolling) 현상 및 앞뒤로 기우는 피칭(pitching) 현상 때문에 벽부(111)의 일측에 구비되더라도 선박의 기울기에 따라 일측에 고인 세정액의 원활한 배출이 가능하다.

도 16 및 도 17을 참고하면, 상기 다중확산수단(15)은 비교적 중앙으로 집중되어 하부에서 상승하는 배기가스를 고르게 확산시켜 세정액과 혼합시킴으로써 배기가스 내 함유된 유해물질의 정화를 촉진할 수 있다. 상기 다중확산수단(15)은 적어도 하나 이상의 확산층을 포함하여 하부에서 상승하는 배기가스를 고르게 확산시킬 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 다중확산수단(15)은 제1층(151)과 제2층(153)을 포함하며, 각 층(151, 153)은 중앙이 하방으로 경사 또는 굴곡지는 형태로 형성된 단면을 구비한 확산체(1511)를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.

상기 제1층(151)은 상기 토출부(143)로부터 상측으로 소정거리 이격되어 구비됨으로써 토출부(143)를 통하여 토출되어 상승하는 배기가스를 양측으로 확산시키도록 구비된다. 상기 제1층(151)은 복수개의 후술하는 확산체(1511)들이 소정의 간격을 두고 이격된 상태로 배열되어 구성될 수 있다.

상기 제2층(153)은 상기 제1층(151)으로부터 상측으로 소정거리 이격되어 구비될 수 있다. 상기 제1층(151)은 복수개의 후술하는 확산체(1511)들이 소정의 간격을 두고 이격된 상태로 배열되어 구성될 수 있는데, 전체 폭이 상기 제1층(151)보다 넓도록 형성되어 상대적으로 중앙으로 집중되어 상승하는 배기가스를 제1층(151) 및 제2층(153)을 거치면서 넓게 확산되도록 할 수 있다. 제2층(153)은 바람직하게는 상기 제1층(151)과 엇갈리도록 형성될 수 있다.

자세하게는, 도 17에서 볼 수 있는 바와 같이 각 층은 인접한 층의 확산체 사이의 간격을 커버하도록 엇갈려 배열될 수 있는데, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 제2층(153)은 제1층(151)의 후술하는 확산체(1511) 사이의 간격을 커버하도록 엇갈려 배열될 수 있다. 제1층(151)과 제2층(153)이 엇갈려 배열됨으로써 상승하는 배기가스를 복수 회에 걸쳐 확산시켜 하우징(11) 내에서 고르게 퍼져 상승할 수 있도록 하며, 상기 간격 사이로 상부에서 낙하하는 세정액이 상기 토출부(143)를 통해 하부로 진행하는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 있어서, 각 층(151,153)을 구성하는 상기 확산체(1511)들이 배열될 때 소정의 간격(w1)을 형성하게 되고, 상기 확산체(1511)는 일단부터의 타단까지의 폭(w2)을 형성하게 되는데, 상기 폭(w2)이 확산체 사이의 간격(w1)보다 크도록 형성되거나 배열될 수 있다. 상부에서 낙하하는 세정액은 확산체(1511)에 의해 낙하가 차단되나, 사이 간격(w1)을 통해 계속 낙하할 수 있는데, 그 아래에 간격(w1)보다 큰 폭(w2)을 가진 확산체(1511)가 배열되어 세정액을 차단할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1층(151)에 배열된 확산체(1511)의 폭(w2)이 제2층(153)에 배열된 간격(w1)보다 크도록 구비되어 세정액이 하부 또는 토출부(143)로 낙하하는 것을 방지한다.

나아가 본원발명의 일 실시예에 있어서, 상기 각 층을 구성하는 확산체(1511)들의 배열이 존재하는데, 일측 말단에 배열된 확산체의 일단으로부터 타측 말단에 배열된 확산체의 일단까지의 거리를 층의 폭(w3)이라 정의할 수 있다. 바람직하게는 최상층의 폭(w3)이 상기 토출부(143)의 폭보다 크도록 형성됨으로써 낙하하는 세정액이 상기 토출부(143)를 통해 낙하하여 압력손실을 증가시키지 않고 후술하는 확산체(1511)에 의해 차단되어 배출되거나 드레인되도록 할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 최상층에 해당하는 제2층(153)의 폭(w3)이 토출부(143)의 지름보다 크도록 형성됨으로써 낙하하는 세정액이 상기 토출부(143)를 통해 낙하하여 압력손실을 유발하는 것을 방지한다.

도 18은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 확산체(1511)를 도시한 사시도이고, 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산체(151')를 도시한 사시도이다. 도 18 및 도 19를 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 확산체(1511)는 중앙이 하방으로 경사지는 형태로 형성된 단면을 구비하되, 상기 단면이 대략 일정하게 연장되도록 구비될 수 있다. 상기 확산체(1511)가 하방으로 경사지거나 돌출된 단면을 가짐으로써, 하측에서 상승하는 배기가스를 확산체의 양쪽으로 우회하여 상승하도록 유도할 수 있고, 이러한 확산체(1511)가 복수 개 배열됨으로써 비교적 중앙으로 치우쳐 상승하는 배기가스가 하우징(11) 내부 공간에 고르게 확산되어 상승하도록 하여 세정액과 혼합을 촉진할 수 있다. 상기 확산체(1511)는 중앙이 하방으로 절곡되어 골(1511a)을 포함할 수 있고, 소정 각도를 이루면서 상기 골(151a)에서 연결되는 제1면(15111)과 제2면(15113)을 포함할 수 있다.

상기 골(1511a)에는 낙하하는 세정액이 고일 수 있다. 상기 확산체(1511)가 대략 일정한 단면을 가지고 연장되기 때문에 상기 골(1511a)에 고인 세정액은 연장된 방향으로 유동하거나 흐를 수 있고, 연장된 확산체(1511)의 적어도 일단에 별도로 구비된 드레인을 위한 수단 등을 통해 배출되거나 포집될 수 있다.

상기 제1면(15111)은 상기 골(1511a)을 향해 하방경사지도록 연장형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서는 일단으로부터 상기 골(1511a)까지 일정한 기울기로 연장될 수 있다.

상기 제2면(15113)은 제1면(15111)과 마찬가지로 상기 골(1511a)을 향해 하방경사지도록 연장형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서는 일단으로부터 상기 골(1511a)까지 일정한 기울기로 연장될 수 있다.

상기 제1면(15111)과 제2면(15113)은 상기 확산체(1511)의 중앙에서 골(1511a)을 형성하며 연결되는 바, 수평면에 대하여 소정의 기울기(θ)를 가질 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 제1면(15111)이 수평면에 대하여 갖는 기울기와 제2면(15113)이 수평면에 대하여 갖는 기울기는 서로 같을 수 있다. 이에 따라 상기 확산체(1511)는 골(1511a), 즉 절곡된 부분을 중심으로 대칭되는 단면을 형성할 수 있다. 상기 제1면(15111)과 제2면(15113)이 수평면에 대해 가지는 기울기의 각도는 15도, 30도, 45도 등 소정의 각도가 될 수 있으며, 하측으로부터 상승하는 배기가스를 효율적으로 확산시키고 상부에서 낙하하는 세정액을 차단하고 고이게 할 수 있으면 무방하다.

도 19를 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 확산체(1511')는 중앙이 하방으로 돌출되거나 또는 굴곡져 형성되며, 곡면 형태로 형성된 단면을 구비하되, 상기 단면이 대략 일정하게 연장되도록 구비될 수 있다. 상기 확산체(1511')의 하방으로 굴곡진 부분이 곡면을 형성함으로써, 배기가스가 곡면을 따라 상승유동하여 확산되어 면에 대한 마찰을 줄일 수 있다. 상기 확산체(1511') 또한 중앙이 하방으로 굴곡져 골(1511a')을 포함할 수 있고, 소정 각도를 이루면서 상기 골(151a)에서 연결되는 제1면(15111')과 제2면(15113')을 포함할 수 있다.

상기 골(1511a')에는 낙하하는 세정액이 고일 수 있다. 상기 확산체(1511')가 대략 일정한 단면을 가지고 연장되기 때문에 상기 골(1511a')에 고인 세정액은 연장된 방향으로 유동하거나 흐를 수 있고, 연장된 확산체(1511')의 적어도 일단에 별도로 구비된 드레인을 위한 수단 등을 통해 배출되거나 포집될 수 있다.

상기 제1면(15111')과 제2면(15113')은 실질적으로 하나의 곡면을 형성하면서 상호 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 확산체(1511')가 유선형의 곡면을 가지면서 하부에서 상승하는 배기가스를 효율적으로 양측으로 확산시킬 수 있다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2다중분사수단(16)의 사시도이고, 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2다중분사수단(16)의 단면도이다. 상기 제2다중분사수단(16)은 상기 전환수단(14) 및 다중확산수단(15)의 상측에 위치하며, 복수 개의 분사수단이 상하로 배열되어 있다.

도 20 및 도 21을 참고하면, 상기 제2다중분사수단(16)은 상술한 제1다중분사수단(13)과 마찬가지로 제1분사수단(161), 제2분사수단(162) 및 제3분사수단(163)을 포함할 수 있고, 실질적으로 동일하게 구성되어 제1다중분사수단(13)과 같이 세정액과 배기가스의 혼합을 촉진할 수 있다.

자세하게는, 상기 제1분사수단(161)은 막대형의 분사몸체(161a)와, 상기 분사몸체(161a)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(161b)와, 각 상기 분사대(161b)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(161c)를 포함할 수 있고, 상기 분사몸체(161a)는 외부로부터 세정액을 공급하는 공급관으로, 하우징(11)의 벽부(111)에 결합되어 있다.

상기 분사대(161b)는 상기 분사몸체(161a)로부터 분지되어 더 넓은 공간에 세정액을 분사하기 위한 구성으로, 제2분사수단(162)의 분사대(162b)와는 어긋나게 배치되어 배기가스와의 접촉면적을 최대화할 수 있다. 또한 배기가스의 사각지대를 없애 유해물질이 그대로 대기 중으로 방출되는 것을 저지할 수 있다.

상기 분사구(161c)는 상기 분사대(161b)의 일정 위치에 다수 개 형성되어 세정액과 압축공기의 혼합체를 분사한다. 상기 제1다중분사수단(13)의 분사구(131c)와 같이, 상기 분사구(161c)는 바람직하게는 수직 하방을 중심으로 하여 세정액 또는 세정액과 압축공기의 혼합체를 분사할 수 있으나, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 수직이 아닌 방향으로 중심으로 하여 세정액을 분사할 수 있다.

도 를 참고하면, 제2분사수단(132) 및 제3분사수단(163) 역시 마찬가지로 분사몸체(162a,163a), 분사대(162b,163b), 분사구(162c,163c)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 제1분사수단(161), 제2분사수단(162) 및 제3분사수단(163)은 엔진(E)이나 보일러(B) 등의 작동 상태에 따라 선택적으로 가동될 수 있다. 이때 상기 선택적 분사를 위해 제어부(164)를 더 포함하여 엔진이나 보일러의 구동 상태에 따라 유연하게 대응하며 분사를 제어할 수 있다.

도 22은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기수분리수단(17)의 단면을 도시한 단면도이고, 도 23은 상기 기수분리수단(17)에서 배기가스에 포함된 액적 또는 미스트를 분리하는 것을 도시한 도면이다. 도 22 및 도 23을 참고하면, 상기 기수분리수단(17)은 배기가스 처리장치 하우징(11)의 내부 중 상기 제2다중분사수단(16)의 상부에 배치되어 상기 제2다중분사수단(16)을 거쳐 유동하는 배기가스 내부의 세정액을 분리하는 역할을 수행하는 부분이다. 상기 기수분리수단(17)은 상기 하우징의 내벽(111)에 내측으로 돌출형성된 단턱(111c)에 그 테두리 부분이 안착되는 방식 등을 통해 배치될 수 있다.

상기 기수분리수단(17)은 상기 전처리가스와 세정액이 만나 생성되는 에어로졸 형태의 액적 또는 미스트(mist)를 분리, 여과, 회수하는 역할을 수행하도록 구비되며, 기수분리부(171), 증기분사부(172) 및 세척부(173)를 포함할 수 있다.

상기 기수분리부(171)는 배기가스 내에 포함되어 상승하는 액적 또는 미스트를 분리 및 여과할 수 있도록 구비될 수 있다. 상기 수직방향의 단면이 지그재그 형태로 나타나는 블레이드(blade)가 일정 간격으로 다수개 배치되는 형태로 구성될 수 있다. 황산화물(SOx) 또는 미세입자(PM)를 포함한 세정액은 배기가스와 함께 상승하게 되는데, 상기 기수분리부(171)를 통과하면서 블레이드 사이의 오목한 부분에 포집되고, 배기가스는 기수분리부(171)를 통과하여 상승함으로써 배기가스와 배기가스 내의 세정액 액적 또는 미스트가 분리된다. 이밖에도 상기 기수분리부(171)는 상기 배기가스 처리장치(1)의 설계나 온도 및 화학적 특성 등에 따라 구체적인 형태 등이 달라질 수 있다.

상기 증기분사부(172)는 상기 기수분리부(171)의 하부에 배치되어 상기 기수분리부(171)를 향하여 증기를 분사하는 부분이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 증기분사부(172)는 막대형의 분사몸체(172a)와, 상기 분사몸체(172a)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(172b)와, 각 상기 분사대(172b)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(172c)를 포함하고 있다.

상기 증기분사부(172)는 증기를 기수분리부(171)를 향해 분사함으로써 기수분리부(171)의 세척시 세척이 용이하도록 하며, 또한 배기가스 내에 포함된 액적 또는 미스트의 크기를 증가시킴으로써 유해물질을 포집한 세정액 또는 미스트가 큰 수적이 되어 상기 하우징(11)의 하부로 효율적으로 낙하하거나 상기 하우징의 내벽(111)을 타고 하부로 흘러내릴 수 있도록 할 수 있다.

상기 세척부(173)는 상기 하우징(11)의 내부 중 상기 기수분리부(171)의 상부에 배치되어 상기 기수분리부(171)를 향하여 세정액을 분사하는 부분이다. 도 22 및 도 23을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 세척부(173)는 막대형의 분사몸체(173a)와, 상기 분사몸체(173a)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(173b)와, 각 상기 분사대(173b)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(173c)를 포함하고 있으며, 세정액은 상기 세정액 유입부(114)를 통해 상기 분사몸체(173a)로 공급될 수 있다. 상기 분사몸체(173a)는 세정액을 공급받아 각 상기 분사대(173b)로 전달하고, 상기 분사구(173c)는 세정액을 상기 기수분리부(171)를 향해 분사한다.

상기 기수분리부(171)는 전처리가스 내의 PM 등과 같은 유해물질을 포집한 상태의 세정액 또는 미스트를 분리, 여과, 회수하는 과정에서 오염되거나 폐색될 수 있는데, 상기 세척부(173)는 상기 기수분리부(171)가 세정액에 의해 세척되도록 해줌으로써 상기 기수분리수단(17)의 오염 및 폐색을 방지하여 준다. 또한, 상기 세척부(173)는 세정액을 분사하여 상기 기수분리부(171)에 의해 분리된 세정액 또는 미스트의 크기를 늘려줌으로써 유해물질을 포집한 세정액 또는 미스트가 큰 수적이 되어 상기 하우징(11)의 하부로 효율적으로 낙하하거나 상기 하우징의 내벽(111)을 타고 하부로 흘러내릴 수 있도록 해준다.

상기 서술한 구성을 바탕으로, 엔진이나 보일러 등에서 연소로 인해 발생한 배기가스가 본 발명에 의한 배기가스 처리장치(1)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(112)를 통해 하우징(11) 내부로 들어온다. 가스 유입부(112)의 상측에 구비된 다중분산수단(12)을 만나 하우징의 외곽 부분으로 퍼지게 되고, 곧 이어 제1다중분산수단(13)을 통과하면서 분사된 세정액과의 혼합이 촉진되고, 배기가스 내의 오염물질이 포집된다. 이 때 상부캡(122)은 분사된 세정액을 포말화하여 액적의 표면적을 증가시켜 혼합을 촉진한다. 이후 전환수단(14)에서 일차적으로 배기가스가 수렴된 후 재상승되고, 다중확산수단(15)을 통해 다시 하우징(11) 내에 고르게 확산되어 상승한다.

이후 제2다중분사수단(16)에서의 세정액 분사로 인하여 배기가스 내의 오염물질이 포집되어 세정액은 아래로 낙하하고 배기가스가 한번 더 정화되고, 기수분리수단(17)에서 배기가스와 세정액의 액적이 분리되어 정화된 배기가스가 가스 유출부(113)를 통해 배출된다.

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 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 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.

1: 배기가스 처리장치
11: 하우징 111: 벽부 112: 가스 유입부
113: 가스 유출부 114: 세정액 유입부 115: 세정액유출부
12: 다중분산수단 121: 분산부
1211: 제1분산링 1212: 제2분산링 1213: 제3분산링
122: 상부캡 1221: 내면 1222: 외면
13: 제1다중분사수단 131: 제1분사수단 132: 제2분사수단
133: 제3분사수단 134: 제어부
14: 전환수단
141: 차단부 143: 토출부 145: 드레인부
15: 다중확산수단 151: 제1층 153: 제2층
1511: 확산체 1511a: 골
15111: 제1면 15113: 제2면
16: 제2다중분사수단 161: 제1분사수단 162: 제2분사수단
163: 제3분사수단 164: 제어부
17: 기수분리수단
171: 기수분리부 172: 증기분사부 173: 세척부

Claims (14)

1. 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징과 하부에서 상승하는 배기가스를 확산시키는 다중확산수단 및 상기 다중확산수단의 하측에 상승하는 배기가스를 중앙 부분으로 1차적으로 수렴시키고 재상승시키는 상협하광 형상의 전환수단을 포함하고,
   상기 다중확산수단은 상기 전환수단의 상측에 이격된 상태로 구비되는 복수의 확산층을 포함하되,
   상기 확산층은 상기 전환수단의 상측에 소정거리 이격되어 구비되는 제1층, 상기 제1층으로부터 상측으로 소정거리 이격되며 상기 제1층과 엇갈려 배열되는 제2층을 포함하고,
   상기 제1층과 제2층은 중앙이 하방으로 돌출되도록 경사 또는 굴곡지는 형태의 단면이 연장형성된 복수의 확산체가 소정의 간격을 두고 이격된 상태로 배열되되 상기 확산체는 인접한 층의 확산체 사이의 간격을 커버하도록 엇갈려 배열되고,
   상기 확산체는 그 폭이 인접하는 확산층의 확산체 사이의 간격보다 크도록 형성되며,
   최상단에 구비되는 상기 확산층의 일측 말단에 배열된 확산체의 일단으로부터 타측 말단에 배열된 확산체의 타측 일단까지로 정의되는, 상기 최상단 확산층의 폭은 상기 전환수단 상단의 지름보다 크도록 형성되어 낙하하는 세정액이 전환수단을 통과하여 낙하하는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
   
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7. 제1항에 있어서, 상기 확산체는 중앙이 하방으로 절곡되도록 소정 각도를 이루며 형성된 제1면과 제2면을 포함하는 것을 특징으로 하는
   다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1면이 수평면과 이루는 각도와 상기 제2면이 수평면과 이루는 각도는 같도록 형성되어 절곡된 부분을 중심으로 대칭되는 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는
   다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 확산체는 중앙이 하방으로 돌출되거나 또는 굴곡져 형성되며, 단면이 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는
   다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
   
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12. 제1항, 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기가스 처리장치는 전환수단의 하측에 다중분사수단을 더 포함하고, 상기 다중분사수단은 복수의 분사수단을 포함하여 세정액을 분사함으로써 세정액과 배기가스의 원활한 혼합을 유도하는 것을 특징으로 하는
    다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 복수의 분사수단은 상하로 엇갈려 배치되어 배기가스 세정이 효율적인 것을 특징으로 하는
    다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 배기가스 처리장치는 상기 다중분사수단의 하측에 다중분산수단을 더 포함하고,
    상기 다중분산수단은 상기 가스 유입부로부터 이격된 상태로 구비되어 유입되는 배기가스를 상기 하우징의 외곽 부분으로 고르게 분산시키는 것을 특징으로 하는
    다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치.

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