KR102250566B1 - 수처리 장치 및 수처리 방법 - Google Patents

수처리 장치 및 수처리 방법 Download PDF

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Abstract

수처리 장치가 제공된다. 상기 수처리 장치는 유해물질을 포함하는 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구, 흡수제를 공급받는 제1 및 제2 흡수제 유입구, 퍼지가스를 배출하는 퍼지가스 배출구, 상기 유해물질을 흡수한 농축 흡수제를 배출하는 농축 흡수제 배출구를 가지는 흡수탑, 상기 농축 흡수제 배출구로부터, 상기 농축 흡수제를 제공받아, 재생 흡수제를 추출하고, 상기 재생 흡수제를 상기 제1 흡수제 유입구로 제공하되, 상기 재생 흡수제는 제1 온도 범위를 가지는 재생 모듈, 및 상기 퍼지가스 배출구로부터 상기 퍼지가스를 제공받아, 상기 제공받은 퍼지가스의 열로 제1 원수를 가열한 후, 상기 퍼지가스에 포함된 순환 흡수제를 상기 제2 흡수제 유입구로 공급하되, 상기 순환 흡수제는 상기 제1 온도 범위보다 낮은 제2 온도 범위를 가지는 담수화 모듈을 포함할 수 있다.

Description

수처리 장치 및 수처리 방법 {Water treatment apparatus and water treatment method}
본 발명은 수처리 장치 및 수처리 방법에 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 유해물질을 포함하는 배기가스를 흡수하는 흡수탑, 상기 유해물질을 흡수한 농축 흡수제로부터 재생 흡수제를 추출하는 재생 모듈, 및 상기 유해물질이 흡수되고 남은 퍼지가스의 열로 원수를 가열한 후, 가열된 원수를 이용하여 담수를 생성하는 담수화 모듈을 포함하는, 수처리 장치 및 수처리 방법에 관한 것이다.
전 세계적인 인구 증가와 산업의 발달로 인한 오염의 확산으로 2025년이 되면 거의 모든 국가들이 용수 부족을 겪게 되며 그 중 절반의 국가들은 물자원 확보의 심각한 위기를 맞을 것으로 예상된다. 최근의 지구온난화와 맞물린 이상기후현상은 수자원 확보의 불확실성을 더욱 가중시키고 있다.
따라서 기후변화에 대비한 지속적이고 안정적인 물 공급을 위해 수자원 관리의 패러다임이 급격히 변하고 잇는데 특히 미국, 호수, 싱가포르, 유럽 등의 주요 선진국들은 심각한 지역적, 시간적 물 공급의 불균형문제를 해결하고자 다양한 수자원의 개발과 통합을 시도하고 있으며, 구체적으로 물의 재이용 및 해수담수화를 통해 지속가능한 수자원 확보를 위한 다양한 기술들이 연구 개발되고 있다.
예를 들어, 대한민국 특허 공개 번호 10-2018-0015430(출원 번호: 10-2016-0098939, 출원인: 성균관대학교 산학협력단)에는, 미세기포를 이용한 해수 담수화 시스템에 관한 것으로, 유입된 해수가 냉각되어 담수얼음 이 생성되는 결빙조, 및 상기 결빙조에 미세기포를 공급하는 미세기포 공급부를 포함하며, 상기 미세기포 공급 부로부터 상기 결빙조에 공급된 미세기포에 의해 상기 결빙조로 유입된 해수에 포함된 입자성 물질이 수면으로 부상하여 제거되는 미세기포를 이용한 냉동 해수 담수화 시스템이 제공된다. 이 밖에도 해수담수화와 관련된 다양한 기술들이 지속적으로 연구 개발되고 있다.
대한민국 특허 공개 번호 10-2018-0015430
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 배기가스로부터 유해물질을 제거하고, 제거하는 과정에서 생성된 퍼지가스의 열을 이용하여 담수를 생성하는 수처리 장치 및 수처리 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 유해물질 제거효율이 향상된 수처리 장치 및 수처리 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 경제적 비용이 절감된 수처리 장치 및 수처리 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 수처리 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수처리 장치는 유해물질을 포함하는 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구, 상기 유해물질을 흡수하는 흡수제를 공급받는 제1 및 제2 흡수제 유입구, 상기 배기가스로부터 상기 유해물질이 흡수되고 남은 퍼지가스를 배출하는 퍼지가스 배출구, 상기 유해물질을 흡수한 농축 흡수제를 배출하는 농축 흡수제 배출구를 가지는 흡수탑, 상기 농축 흡수제 배출구로부터, 상기 농축 흡수제를 제공받아, 상기 농축 흡수제로부터 상기 흡수제가 재생된 재생 흡수제를 추출하고, 상기 재생 흡수제를 상기 제1 흡수제 유입구로 제공하되, 상기 재생 흡수제는 제1 온도 범위를 가지는 재생 모듈, 및 상기 퍼지가스 배출구로부터 상기 퍼지가스를 제공받아, 상기 제공받은 퍼지가스의 열로 제1 원수를 가열한 후, 상기 퍼지가스에 포함된 순환 흡수제를 상기 제2 흡수제 유입구로 공급하되, 상기 순환 흡수제는 상기 제1 온도 범위보다 낮은 제2 온도 범위를 가지는 담수화 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배기가스 유입구의 중력 방향 높이는, 상기 제1 및 제2 흡수제 유입구의 중력 방향 높이보다 낮은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 흡수제 유입구를 통하여 상기 흡수탑 내로 유입된 상기 재생 흡수제 및 상기 순환 흡수제의 온도는, 상기 배기가스 유입구를 통하여 상기 흡수탑 내로 유입된 상기 배기가스의 온도보다 낮은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 재생 모듈은, 상기 농축 흡수제 및 상기 재생 흡수제 사이에 열을 교환하는 제1 열교환기, 및 상기 제1 열교환기로부터 상기 농축 흡수제를 제공받아, 상기 농축 흡수제로부터 상기 재생 흡수제를 추출하고, 상기 재생 흡수제를 상기 제1 열교환기를 통해 상기 제1 흡수제 유입구로 제공하는 스트리퍼(stripper)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 열교환기는, 상기 재생 흡수제로부터 상기 농축 흡수제로 열을 제공하여, 상기 재생 흡수제의 온도를 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 재생 흡수제는, 상기 농축 흡수제가 열처리되어 상기 농축 흡수제 내의 상기 유해물질이 제거된 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수처리 장치는 상기 재생 모듈은, 상기 제1 열교환기 및 상기 제1 흡수제 유입구 사이에 배치되어, 상기 제1 열교환기로부터 상기 제1 흡수제 유입구로 제공되는 상기 재생 흡수제의 온도를 감소시키는 냉각기를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 담수화 모듈은, 상기 퍼지가스 및 제1 원수를 제공받아, 상기 퍼지가스의 열로 상기 제1 원수를 가열하는 제2 열교환기, 상기 제2 열교환기로부터 상기 퍼지가스를 제공받아, 상기 퍼지가스를 세척하고, 상기 순환 흡수제를 상기 제2 흡수제 유입구로 공급하는 워시 칼럼(wash column), 상기 제2 열교환기로부터 가열된 상기 제1 원수를 제공받아, 담수를 생성하는 담수화기를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 담수화기는, 상기 제2 열교환기로부터 제공된 가열된 상기 제1 원수가 흐르는 제1 원수 유로, 제1 원수 유로 내의 상기 제1 원수보다 낮은 온도의 제2 원수가 흐르는 제2 원수 유로, 및 상기 제1 원수 유로 및 제2 원수 유로 사이에 배치되는 멤브레인을 포함할 수 있다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 수처리 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수처리 방법은 유해물질을 포함하는 배기가스를, 상기 유해물질을 흡수하는 흡수제를 포함하는 흡수탑으로 제공하는 배기가스 공급단계, 상기 흡수제를 통하여, 상기 배기가스로부터 상기 유해물질을 흡수하는 유해물질 흡수단계, 상기 흡수탑으로부터 상기 유해물질을 흡수한 농축 흡수제를 제공받아, 상기 농축 흡수제로부터 상기 흡수제가 재생된 재생 흡수제를 추출하고, 상기 재생 흡수제를 제1 온도 범위에서 상기 흡수탑으로 제공하는 제1 흡수제 공급단계, 및 상기 흡수탑으로부터 상기 유해물질이 흡수되고 남은 퍼지가스를 제공받아, 상기 퍼지가스의 열로 제1 원수를 가열한 후, 상기 퍼지가스에 포함된 순환 흡수제를 상기 제1 온도 범위보다 낮은 제2 온도 범위에서 상기 흡수탑으로 제공하는 제2 흡수제 공급단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유해물질 흡수단계는, 상기 제1 및 제2 흡수제 공급단계를 통하여 상기 흡수탑으로 제공된 상기 재생 흡수제 및 상기 순환 흡수제를 통하여, 상기 유해물질이 흡수되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 흡수제 공급단계는, 상기 농축 흡수제를 열처리하여 상기 농축 흡수제 내의 상기 유해물질이 제거된 상기 재생 흡수제를 추출하는 재생 흡수제 추출 단계, 및 상기 재생 흡수제의 온도를 감소시키는 재생 흡수제 냉각 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 흡수제 공급단계는, 상기 퍼지가스의 열로 상기 제1 원수를 가열하는 원수 가열단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수처리 방법은 상기 제2 흡수제 공급단계에서 가열된 상기 제1 원수 및, 가열된 원수보다 낮은 온도의 제2 원수를 제공받아, 상기 제1 및 제2 원수 사이의 온도차이를 이용하여, 담수를 생성하는 담수 생성 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치는 유해물질을 포함하는 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구, 상기 유해물질을 흡수하는 흡수제를 공급받는 제1 및 제2 흡수제 유입구, 상기 배기가스로부터 상기 유해물질이 흡수되고 남은 상기 퍼지가스를 배출하는 퍼지가스 배출구, 상기 유해물질을 흡수한 상기 농축 흡수제를 배출하는 농축 흡수제 배출구를 가지는 흡수탑, 상기 농축 흡수제 배출구로부터, 상기 농축 흡수제를 제공받아, 상기 농축 흡수제로부터 상기 흡수제가 재생된 재생 흡수제를 추출하고, 상기 재생 흡수제를 제1 흡수제 유입구로 제공하되, 상기 재생 흡수제는 제1 온도 범위를 가지는 재생 모듈, 및 상기 퍼지가스 배출구로부터 상기 퍼지가스를 제공받아, 상기 제공받은 퍼지가스의 열로 제1 원수를 가열한 후, 상기 퍼지가스에 포함된 순환 흡수제를 상기 제2 흡수제 유입구로 공급하되, 상기 순환 흡수제는 상기 제1 온도 범위보다 낮은 제2 온도 범위를 가지는 상기 담수화 모듈을 포함할 수 있다. 이에 따라, 배기가스에 포함된 유해물질을 제거할 뿐만 아니라 유해물질을 제거하고 남은 퍼지가스의 열을 통하여, 원수로부터 담수를 생성할 수 있는 수처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 실시 예에 따른 수처리 장치는, 상기 흡수탑 내의 흡수제가 상기 제1 온도 범위 보다 낮은 제2 온도 범위를 갖는 상기 순환 흡수제에 의하여, 온도가 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 흡수탑 내의 흡수제 온도를 감소시키기 위한 별도의 장치나, 전력 소모가 발생되지 않아 경제적 이득이 발생될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치가 포함하는 흡수탑을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치가 포함하는 담수화기를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 방법이 포함하는 제1 흡수제 공급단계를 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 방법이 포함하는 제2 흡수제 공급단계를 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치가 포함하는 흡수탑을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치가 포함하는 담수화기를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치는, 흡수탑(100), 재생 모듈(200), 및 담수화 모듈(300)을 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다.
상기 흡수탑(100, Absorber)은 유해물질을 흡수하는 기능을 제공할 수 있다. 본 명세서에서 의미하는 유해물질은, 제거하고자 하는 물질을 말할 수 있다. 예를 들어, 유해물질은 이산화탄소(Carbon dioxide, CO2), 일산화탄소(Carbon monoxide, CO), 일산화황(Sulfur oxide, SO), 이산화황(sulfur dioxide, SO2) 등을 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 유해물질이 이산화탄소인 경우를 상정하여 설명하기로 한다.
상기 흡수탑(100)은 유해물질을 포함하는 배기가스(FG)를 제공받아, 상기 유해물질을 흡수하는 흡수제를 이용하여 유해물질을 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 유해물질이 이산화탄소(CO2)인 경우, 상기 흡수제는 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA), 프로필아민(propylamine) 및 암모니아 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 흡수제는 재생 흡수제, 및 순환 흡수제를 포함할 수 있다. 상기 재생 흡수제는 후술되는 재생 모듈(200)을 통하여 상기 흡수탑(100)으로 제공되는 흡수제일 수 있다. 상기 순환 흡수제는 상기 담수화 모듈(300)을 통하여 상기 흡수탑(100)으로 제공되는 흡수제일 수 있다.
상기 흡수탑(100)은 배기가스 유입구(100a), 제1 흡수제 유입구(100b), 제2 흡수제 유입구(100c), 농축 흡수제 배출구(100d), 및 퍼지가스 배출구(100e)를 포함할 수 있다.
상기 배기가스 유입구(100a)에는 배기가스 유입라인(10)이 연결될 수 있다. 상기 제1 흡수제 유입구(100b)에는 제2 재생 흡수제 라인(32)이 연결될 수 있다. 상기 제2 흡수제 유입구(100c)에는 제3 순환 흡수제 라인(53)이 연결될 수 있다. 상기 농축 흡수제 배출구(100d)에는 제1 농축 흡수제 라인(21)이 연결될 수 있다. 상기 퍼지가스 배출구(100e)에는 제1 순환 흡수제 라인(51)이 연결될 수 있다.
상기 배기가스 유입라인(10)은 상기 배기가스 유입구(100a)를 통하여 유해물질을 포함하는 배기가스(FG)가 상기 흡수탑(100)으로 유입될 수 있는 통로를 제공할 수 있다. 상기 배기가스(FG)의 투입 속도 및 투입량은 당업자의 설계 사양에 따라 제어될 수 있다.
상기 제2 재생 흡수제 라인(32)은 상기 제1 흡수제 유입구(100b)를 통하여 재생 흡수제(RA)가 상기 흡수탑(100)으로 유입될 수 있는 통로를 제공할 수 있다. 상기 제3 순환 흡수제 라인(53)은 상기 제2 흡수제 유입구(100c)를 통하여 순환 흡수제(PG)가 상기 흡수탑(100)으로 유입될 수 있는 통로를 제공할 수 있다. 상기 재생 흡수제(RA) 및 상기 순환 흡수제(PG)는 상기 배기가스(FG) 중의 이산화탄소와 선택적으로 반응할 수 있다. 상기 재생 흡수제(RA) 및 상기 순환 흡수제(PG)의 보다 구체적인 설명은 후술된다.
상기 제1 농축 흡수제 라인(21)은 상기 농축 흡수제 배출구(100d)를 통하여 상기 배기가스(FG) 중 상기 유해물질을 흡수한 농축 흡수제(CA)가 상기 흡수탑(100)으로부터 배출되는 통로를 제공할 수 있다. 상기 제1 순환 흡수제 라인(51)은 상기 퍼지가스 배출구(100e)를 통하여 상기 배기가스(FG)로부터 상기 유해물질이 흡수되고 남은 퍼지가스(PG)가 상기 흡수탑(100)으로부터 배출되는 통로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 퍼지가스(PG)는 질소(N), 산소(O), 수증기, 및 흡수제 등을 포함할 수 있다. 상기 퍼지가스(PG)가 포함하는 흡수제는, 상기 흡수탑(100) 내에서 상기 흡수제가 상기 유해물질을 흡수하고 남은 잔여 흡수제일 수 있다.
즉, 상기 흡수탑(100)은 상기 배기가스(FG) 및 상기 흡수제를 제공받아, 상기 흡수제를 통하여 상기 배기가스(FG)가 포함하는 유해물질을 흡수한 후, 상기 유해물질을 흡수한 농축 흡수제(CA) 및 상기 유해물질이 흡수되고 남은 퍼지가스(PG)를 배출할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 배기가스 유입구(100a)의 중력 방향 높이(h1)는, 상기 제1 흡수제 유입구(100b)의 중력 방향 높이(h2), 및 제2 흡수제 유입구(100c)의 중력 방향 높이(h3) 보다 낮을 수 있다. 즉, 상기 흡수탑(100) 내에서 상기 배기가스 유입구(100a)의 위치는 상기 제1 및 제2 흡수제 유입구(100b, 100c)의 위치보다 낮을 수 있다. 또한, 상기 상기 제1 및 제2 흡수제 유입구(100b, 100c)를 통하여 상기 흡수탑(100) 내로 유입된 상기 재생 흡수제(RA) 및 상기 순환 흡수제의 온도는, 상기 배기가스 유입구(100a)를 통하여 상기 흡수탑 내로 유입된 상기 배기가스(FG)의 온도보다 낮을 수 있다. 이에 따라, 상기 배기가스(FG) 및 상기 흡수제 사이에 혼합이 용이하게 발생되어, 상기 흡수제가 배기가스(FG)가 포함하는 유해물질을 용이하게 흡수할 수 있다.
보다 구체적으로, 상대적으로 높은 온도를 갖고 상대적으로 낮은 위치에서 상기 흡수탑(100) 내부로 유입된 상기 배기가스(FG)는, 밀도 차이에 의하여 상기 흡수탑(100)의 위쪽 방향으로 이동하게 된다. 반면, 상대적으로 낮은 온도를 갖고 상대적으로 높은 위치에서 상기 흡수탑(100) 내부로 유입된 상기 흡수제는, 밀도 차이에 의하여 상기 흡수탑(100)의 아래쪽 방향으로 이동하게 된다. 이에 따라, 상기 배기가스(FG) 및 상기 흡수제 사이에 혼합이 용이하게 발생될 수 있다.
상기 재생 모듈(200)은 제1 열교환기(210), 스트리퍼(220), 냉각기(230), 및 펌프(240)를 포함할 수 있다.
상기 제1 열교환기(210)는, 상기 흡수탑(100)으로부터 제공된 상기 농축 흡수제(CA) 및 후술되는 스트리퍼(220)로부터 제공된 상기 재생 흡수제(RA) 사이에 열을 교환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 흡수탑(100)으로부터 상기 제1 열교환기(210)로 제공된 상기 농축 흡수제(CA)의 온도는, 후술되는 스트리퍼(220)로부터 제공된 상기 재생 흡수제(RA)의 온도보다 낮을 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 열교환기(210)로 제공된 상기 재생 흡수제(RA)는 상기 제1 열교환기(210)로 제공된 상기 농축 흡수제(CA)로 열을 전달할 수 있다. 결과적으로, 상기 농축 흡수제(CA)는 상기 제1 열교환기(210)를 통과함에 따라 온도가 증가하고, 상기 재생 흡수제(RA)는 상기 제1 열교환기(210)를 통과함에 따라 온도가 감소할 수 있다.
상기 제1 열교환기(210)는 제1-1 열교환기 유입구(210a), 제1-1 열교환기 유출구(210b), 제1-2 열교환기 유입구(210c), 및 제1-2 열교환기 유출구(210d)를 포함할 수 있다.
상기 제1-1 열교환기 유입구(210a)에는 제1 농축 흡수제 라인(21)이 연결될 수 있다. 상기 제1-1 열교환기 유출구(210b)에는 제2 농축 흡수제 라인(22)이 연결될 수 있다. 상기 제1-2 열교환기 유입구(210c)에는 제1 재생 흡수제 라인(31)이 연결될 수 있다. 상기 제1-2 열교환기 유출구(210d)에는 제2 재생 흡수제 라인(32)이 연결될 수 있다.
상기 제1 농축 흡수제 라인(21)은 상기 흡수탑(100)이 포함하는 상기 농축 흡수제 배출구(100d) 및 상기 제1-1 열교환기 유입구(210a)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 농축 흡수제 라인(21)은 상기 흡수탑(100)으로부터 배출된 상기 농축 흡수제(CA)가 상기 제1 열교환기(210)로 공급되는 통로를 제공할 수 있다.
상기 제2 농축 흡수제 라인(22)은 상기 제1-1 열교환기 유출구(210b) 및 후술되는 스트리퍼(220)가 포함하는 제1 스트리퍼 유입구(220a)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 농축 흡수제 라인(22)은 상기 제1 열교환기(210)를 통하여 온도가 상승된 상기 농축 흡수제(CA)가 후술되는 스트리퍼(220)로 공급되는 통로를 제공할 수 있다.
상기 제1 재생 흡수제 라인(31)은 후술되는 스트리퍼(220)가 포함하는 제1 스트리퍼 유출구(220b) 및 상기 제1-2 열교환기 유입구(210c)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 재생 흡수제 라인(31)은 후술되는 스트리퍼(220)로부터 배출된 상기 재생 흡수제(RA)가 상기 제1 열교환기(210)로 공급되는 통로를 제공할 수 있다.
상기 제2 재생 흡수제 라인(32)은 상기 제1-2 열교환기 유출구(210d) 및 상기 흡수탑(100)이 포합하는 상기 제1 흡수제 유입구(100b)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 재생 흡수제 라인(32)은 상기 제1 열교환기(210)를 통하여 온도가 저하된 상기 재생 흡수제(RA)가 상기 흡수탑(100)으로 공급되는 통로를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 농축 흡수제 라인(21)에는 펌프(240)가 배치될 수 있다. 즉, 상기 흡수탑(100) 및 상기 제1 열교환기(210) 사이에는 펌프(240)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 펌프(240)는 상기 흡수탑(100)으로부터 배출된 상기 농축 흡수제(CA)가 상기 제1 열교환기(210)로 제공되는 투입 속도, 및 양을 제어할 수 있다.
상기 스트리퍼(220)는, 상기 제1 열교환기(210)로부터 제공된 상기 농축 흡수제(CA)로부터 상기 재생 흡수제(RA)를 추출할 수 있다. 상기 재생 흡수제(RA)는 상기 농축 흡수제(CA)가 열처리되어, 상기 농축 흡수제(CA) 내의 상기 유해물질이 제거된 것일 수 있다. 상기 유해물질은 상술된 바와 같이 이산화탄소(CO2)일 수 있다. 상기 재생 흡수제(RA)는 상기 흡수탑(100)으로 제공되어, 상기 배기가스(FG)가 포함하는 상기 유해물질을 흡수할 수 있다.
상기 스트리퍼(220)는 제1 스트리퍼 유입구(220a), 제1 스트리퍼 유출구(220b), 및 제2 스트리퍼 유출구(220c)를 포함할 수 있다. 상술된 바와 같이 상기 제1 스트리퍼 유입구(220a) 및 제2 스트리퍼 유출구(220b)는 각각 상기 제2 농축 흡수제 라인(22), 및 제1 재생 흡수제 라인(31)과 연결될 수 있다. 상기 제2 스트리퍼 유출구(220c)에는 유해물질 배출라인(40)이 연결될 수 있다. 상기 유해물질 배출라인(40)은 상기 제2 스트리퍼 유출구(220c)를 통하여, 상기 유해물질이 상기 스트리퍼(220)로부터 배출되는 통로를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 재생 흡수제 라인(32)에는 상기 냉각기(230)가 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 열교환기(210) 및 상기 흡수탑(100)이 포함하는 상기 제1 흡수제 유입구(100b) 사이에는 상기 냉각기(230)가 배치될 수 있다. 상기 냉각기(230)는 상기 제1 열교환기(210)로부터 상기 제1 흡수제 유입구(100b)로 제공되는 상기 재생 흡수제(RA)의 온도를 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 스트리퍼(220)에서 열처리에 의하여 온도가 상승된 상기 재생 흡수제(RA)는 상기 제1 열교환기(210) 및 상기 냉각기(230)를 통하여 온도가 감소된 상태로 상기 흡수탑(100)에 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 흡수제 유입구(100b)를 통하여 상기 흡수탑(100)으로 제공되는 상기 재생 흡수제는 제1 온도 범위를 가질 수 있다.
상기 담수화 모듈(300)은 제2 열교환기(310), 워시 칼럼(wash column, 320), 및 담수화기(330)를 포함할 수 있다.
상기 제2 열교환기(310)는, 상기 흡수탑(100)으로부터 제공된 상기 퍼지가스(PG) 및 제1 원수(seawater, SW) 사이에 열을 교환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 흡수탑(100)으로부터 제공된 상기 퍼지가스(PG)의 온도는, 상기 제1 원수(SW)은 온도보다 높을 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 열교환기(310)로 제공된 상기 퍼지가스(PG)는 상기 제1 원수(SW)로 열을 전달하여, 상기 제1 원수(SW)를 가열할 수 있다. 결과적으로, 상기 퍼지가스(PG)는 상기 제2 열교환기(310)를 통과함에 따라 온도가 감소하고, 상기 제1 원수(SW)는 상기 제2 열교환기(310)를 통과함에 따라 온도가 증가할 수 있다.
상기 제2 열교환기는 제2-1 열교환기 유입구(310a), 제2-1 열교환기 유출구(310b), 제2-2 열교환기 유입구(310c), 및 제2-2 열교환기 유출구(310d)를 포함할 수 있다.
상기 제2-1 열교환기 유입구(310a)에는 제1 순환가스 라인(51)이 연결될 수 있다. 상기 제2-1 열교환기 유출구(310b)에는 제2 순환가스 라인(52)이 연결될 수 있다. 상기 제2-2 열교환기 유입구(310c)에는 제1-1 원수 라인(61)이 연결될 수 있다. 상기 제2-2 열교환기 유출구(310d)에는 제1-2 원수 라인(62)이 연결될 수 있다.
상기 제1 순환가스 라인(51)은 상기 흡수탑(100)이 포함하는 상기 퍼지가스 배출구(100e) 및 상기 제2-1 열교환기 유입구(310a)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 순환가스 라인(51)은 상기 흡수탑(100)으로부터 배출된 상기 퍼지가스(PG)가 상기 제2 열교환기(310)로 공급되는 통로를 제공할 수 있다.
상기 제2 순환가스 라인(52)은 상기 제2-1 열교환기 유출구(310b) 및 후술되는 워시 칼럼(320)이 포함하는 워시 칼럼 유입구(320a)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 순환가스 라인(52)은 상기 제2 열교환기(310)를 통하여 온도가 감소된 상기 퍼지가스(PG)가 후술되는 스트리퍼(320)로 공급되는 통로를 제공할 수 있다.
상기 제1-1 원수 라인(61)은 상기 제2-2 열교환기 유입구(310c)를 통하여, 상기 제2 열교환기(310)로 상기 제1 원수(SW)를 공급하는 통로를 제공할 수 있다.
상기 제1-2 원수 라인(62)은 상기 제2-2 열교환기 유출구(310d) 및 후술되는 담수화기(330)가 포함하는 제1 원수 유로 유입구(3320a)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1-2 원수 라인(62)은 상기 제2 열교환기(310)를 통하여 가열된 상기 제1 원수(SW)가 후술되는 담수화기(330)로 공급되는 통로를 제공할 수 있다.
상기 워시 칼럼(320)은 상기 제2 열교환기(310)로부터 상기 퍼지가스(PG)를 제공받아, 상기 퍼지가스(PG)의 증발을 방지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 워시 칼럼(3200은 상기 퍼지가스(PG)를 냉각시키는 방법으로 상기 퍼지가스(PG)의 증발을 방지할 수 있다. 또한, 상기 워시 칼럼(320)은 상기 퍼지가스(PG)를 상기 흡수탑(100)이 포함하는 상기 제2 흡수제 유입구(100c)로 공급할 수 있다. 상기 퍼지가스(PG)는 상술된 바와 같이, 상기 흡수제를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 퍼지가스(PG)가 포함하는 상기 흡수제는, 상기 제2 열교환기(310) 및 상기 워시 칼럼(320)을 거쳐, 상기 흡수탑(100)으로 순환 공급될 수 있다. 즉, 상기 순환 흡수제(PG)는 상기 퍼지가스(PG)에 포함되어 상기 흡수탑(100)으로 공급되는 흡수제 일 수 있다.
결과적으로, 상기 흡수탑(100)으로부터 배출된 상기 퍼지가스(PG)에 포함된 상기 순환 흡수제(PG)는, 상기 제2 열교환기(310) 및 상기 워시 칼럼(320)을 통하여 온도가 감소된 후, 상기 흡수탑(100)으로 다시 공급될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 흡수제 유입구(100c)를 통하여 상기 흡수탑(100)으로 제공되는 상기 순환 흡수제(PG)는 제2 온도 범위를 가질 수 있다. 상기 제2 온도 범위는 상기 제1 흡수제 유입구(100b)를 통하여 상기 흡수탑(100)으로 제공되는 상기 재생 흡수제(RA)가 갖는 제1 온도 범위보다 낮은 온도 범위일 수 있다.
상기 흡수탑(100) 내로 공급된 상기 제2 온도 범위를 갖는 순환 흡수제(PG)는, 상기 흡수탑(100) 내로 제공된 상기 제1 온도 범위를 갖는 재생 흡수제(RA)의 온도를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 흡수탑(100) 내의 상기 흡수제 온도가 감소될 수 있다. 또한, 상기 흡수탑(100) 내의 상기 흡수제 온도의 감소로 인하여, 상기 실시 예에 따른 수처리 장치는, 상기 흡수탑(100)내의 상기 흡수제 및 상기 배기가스(FG) 사이의 온도 차이를 증가시켜, 상기 흡수제 및 상기 배기가스(FG)의 혼합 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 달리, 상기 제2 온도 범위를 갖는 상기 순환 흡수제(PG)가 상기 흡수탑(100)으로 제공되지 않거나, 상기 흡수탑(100)으로 제공되는 상기 순환 흡수제(PG)가 상기 제1 온도 범위보다 낮은 상기 제2 온도 범위를 갖지 못하는 경우, 수처리 장치는 상기 흡수탑(100) 내의 상기 흡수제 온도를 감소시키기 위한 별도의 추가 장치가 필요할 수 있다. 또는, 상기 흡수탑(100) 내의 상기 흡수제 온도를 감소시키기 위해 상기 제1 열교환기(210) 및 상기 냉각기(230)에서 많은 전력 소모가 발생될 수 있다. 즉, 상기 제2 온도 범위를 갖는 상기 순환 흡수제(PG)가 상기 흡수탑(100)으로 제공되지 않거나, 상기 흡수탑(100)으로 제공되는 상기 순환 흡수제(PG)가 상기 제1 온도 범위보다 낮은 상기 제2 온도 범위를 갖지 못하는 경우, 상기 흡수탑(100) 내의 상기 흡수제 온도를 감소시키기 위해 경제적 손실이 발생될 수 있다.
반면, 상기 실시 예에 따른 수처리 장치는, 상기 흡수탑(100) 내의 흡수제가, 상기 제1 온도 범위 보다 낮은 제2 온도 범위를 갖는 상기 순환 흡수제에 의하여, 온도가 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 흡수탑(100) 내의 흡수제 온도를 감소시키기 위한 별도의 장치나, 전력 소모가 발생되지 않아 경제적 이득이 발생될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 담수화기(330)는 상기 제2 열교환기(310)로부터 가열된 상기 제1 원수(SW)를 제공받아, 담수(fresh water, FW)를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 담수화기(330)는 제1 원수 유로(332), 제2 원수 유로(334), 및 멤브레인(336)을 포함할 수 있다. 상기 제1 원수 유로(332)는 가열된 상기 제1 원수(SW)가 흐를 수 있다. 상기 제2 원수 유로(334)는 상기 제1 원수 유로(332) 내의 상기 제1 원수(SW) 보다 낮은 온도의 제2 원수(FW)가 흐를 수 있다. 상기 멤브레인(336)은 상기 제1 원수 유로(332) 및 상기 제2 원수 유로(334) 사이에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 담수화 모듈(300)은 담수저장 탱크(340)를 더 포함할 수 있다. 상기 담수저장 탱크(340)는 상기 담수화기(330)로부터 생성된 담수(FW)를 저장할 수 있다. 또한, 상기 담수저장 탱크(340)는 상기 담수화기(330)로 제2 원수(FW)를 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 원수(FW)는 상기 담수화기(330)로부터 생성된 상기 담수(FW)와 같을 수 있다.
상기 제1 원수 유로(332)에 가열된 상기 제1 원수(SW)가 흐르고, 상기 제2 원수 유로(334)에 상기 제2 원수(FW)가 흐르는 경우, 고온의 상기 제1 원수 유로(332) 및 저온의 상기 제2 원수 유로(334) 사이의 온도 차이에 의하여, 상기 제1 원수 유로(332) 및 상기 제2 원수 유로(334) 사이에 압력 구배(gradient)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 원수(SW) 및 제2 원수(FW)에서 발생된 증기(water vapor, WV)는 상기 멤브레인(336)을 통하여 상기 제1 원수 유로(332)에서 상기 제2 원수 유로(334)로 이동될 수 있다. 상기 제2 원수 유로(334)로 이동된 증기는, 상기 제2 원수(FW)의 낮은 온도에 의하여 응축되어 담수(FW)로 형성될 수 있다.
상기 제1 원수 유로(332)는 제1 원수 유로 유입구(332a) 및 제1 원수 유로 유출구(332b)를 포함할 수 있다. 상기 제2 원수 유로(334)는 제1 원수 유로 유입구(334a) 및 제2 원수 유로 유출구(334b)를 포함할 수 있다.
상기 제1 원수 유로 유입구(332a)에는 상기 제1-2 원수 유로 라인(62)이 연결될 수 있다. 상기 제1 원수 유로 유출구(332b)에는 제1-3 원수 유로 라인(63)이 연결될 수 있다. 상기 제2 원수 유로 유입구(334a)에는 제2-1 원수 유로 라인(71)이 연결될 수 있다. 상기 제2 원수 유로 유출구(334b)에는 제2-2 원수 유로 라인(72)이 연결될 수 있다.
상기 제1-2 원수 유로 라인(62)은 상술된 바와 같이 상기 제2 열교환기(310)로부터 배출된 가열된 상기 제1 원수(SW)가 상기 제1 원수 유로(332)로 공급되는 통로를 제공할 수 있다. 상기 제1-3 원수 유로 라인(63)은 상기 제1 원수(SW)로부터 담수(FW)가 생성되고 남은 소금물(BR)이 상기 제1 원수 유로(332)로부터 배출되는 통로를 제공할 수 있다.
상기 제2-1 원수 유로 라인(71)은 상기 제2 원수 유로 유입구(334a) 및 상기 담수저장 탱크(340)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2-1 원수 유로 라인(71)은 상기 담수저장 탱크(340)로부터 배출된 상기 제2 원수(FW)가 상기 제2 원수 유로(334)로 공급되는 통로를 제공할 수 있다.
상기 제2-2 원수 유로 라인(72)은 상기 제2 원수 유로 유출구(334b) 및 상기 담수저장 탱크(340)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2-2 원수 유로 라인(72)은 상기 담수저장 탱크(340)로부터 배출된 상기 담수(FW)가 상기 담수저장 탱크(340)로 공급되는 통로를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치는 상기 유해물질을 포함하는 상기 배기가스(FG)가 유입되는 상기 배기가스 유입구(100a), 상기 유해물질을 흡수하는 흡수제를 공급받는 상기 제1 및 제2 흡수제 유입구(100b, 100c), 상기 배기가스(FG)로부터 상기 유해물질이 흡수되고 남은 상기 퍼지가스(PG)를 배출하는 상기 퍼지가스 배출구(100e), 상기 유해물질을 흡수한 상기 농축 흡수제(CA)를 배출하는 농축 흡수제 배출구(100d)를 가지는 상기 흡수탑(100), 상기 농축 흡수제 배출구(100d)로부터, 상기 농축 흡수제(CA)를 제공받아, 상기 농축 흡수제(CA)로부터 상기 흡수제가 재생된 상기 재생 흡수제(RA)를 추출하고, 상기 재생 흡수제(RA)를 상기 제1 흡수제 유입구(100b)로 제공하되, 상기 재생 흡수제(RA)는 제1 온도 범위를 가지는 상기 재생 모듈(200), 및 상기 퍼지가스 배출구(100e)로부터 상기 퍼지가스(PG)를 제공받아, 상기 제공받은 퍼지가스(PG)의 열로 상기 제1 원수(SW)를 가열한 후, 상기 퍼지가스(PG)에 포함된 순환 흡수제를 상기 제2 흡수제 유입구(100c)로 공급하되, 상기 순환 흡수제는 상기 제1 온도 범위보다 낮은 제2 온도 범위를 가지는 상기 담수화 모듈(300)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 배기가스에 포함된 유해물질을 제거할 뿐만 아니라 유해물질을 제거하고 남은 퍼지가스의 열을 통하여, 원수로부터 담수를 생성할 수 있는 수처리 장치가 제공될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치가 설명되었다. 이하, 오 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 방법이 설명된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 실시 예에 따른 수처리 방법은, 상기 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 상기 수처리 장치를 통하여 수행될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 상기 실시 예에 따른 수처리 방법을 설명함에 있어, 상기 실시 예에 따른 수처리 장치가 사용된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 방법이 포함하는 제1 흡수제 공급단계를 구체적으로 설명하기 위한 순서도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 방법이 포함하는 제2 흡수제 공급단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 방법은 유해물질을 포함하는 배기가스(FG)를 흡수탑(100)으로 제공하는 배기가스 공급단계(S100), 상기 배기가스(FG)로부터 상기 유해물질을 흡수하는 유해물질 흡수단계(S200), 상기 유해물질을 흡수한 농축 흡수제(CA)로부터, 재생 흡수제(RA)를 추출하고, 상기 재생 흡수제(RA)를 상기 흡수탑으로 제공하는 제1 흡수제 공급단계(S300), 및 상기 흡수탑(100)으로부터 상기 유해물질이 흡수되고 남은 퍼지가스(PG)를 제공받아, 상기 퍼지가스(PG)의 열로 제1 원수(SW)를 가열한 후, 상기 퍼지가스(PG)에 포함된 순환 흡수제를 상기 흡수탑(100)으로 제공하는 제 흡수제 공급단계(S400)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 설명된다.
상기 S100 단계 및 S200 단계는, 상기 유해물질을 흡수하는 흡수제를 포함하는 상기 흡수탑(100)으로 상기 배기가스(FG)가 제공된 후, 상기 흡수제를 통하여 상기 배기가스(FG)에 포함된 상기 유해물질(예를 들어, 이산화탄소)이 흡수될 수 있다. 상기 흡수제는, 상기 S300 단계 및 상기 S400 단계에서 각각 제공된 상기 재생 흡수제(RA) 및 상기 순환 흡수제를 포함할 수 있다. 즉, 상기 S200 단계에서는 상기 재생 흡수제 및 상기 순환 흡수제를 통하여 상기 유해물질이 흡수될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 S300 단계는, 상기 유해물질을 흡수한 상기 농축 흡수제(CA)가 상기 흡수탑(100)으로부터 제1 열교환기(210)로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1 열교환기(210)는 제공받은 상기 농축 흡수제(CA)의 온도를 증가시켜, 스트리퍼(220)로 공급할 수 있다. 상기 스트리퍼(220)에서는 제공받은 상기 농축 흡수제(CA)를 열처리하여, 상기 농축 흡수제(CA)로부터 상기 유해물질이 제거된 상기 재생 흡수제(RA)를 추출할 수 있다(S310). 추출된 상기 재생 흡수제(RA)는 상기 스트리퍼(220)로부터 상기 제1 열교환기(210)로 제공될 수 있다.
계속해서, 상기 제1 열교환기(210)는 상기 재생 흡수제(RA)를 제공받아, 상기 제생 흡수제(RA)의 온도를 감소시킬 수 있다(S320). 구체적으로, 상기 제1 열교환기(210)는 상기 스트리퍼(220)로부터 제공받은 상기 재생 흡수제(RA)의 열을 상기 흡수탑(100)으로부터 제공받은 상기 농축 흡수제(CA)로 전달하여, 상기 재생 흡수제(RA)의 온도를 감소시킬 수 있다.
상기 제1 열교환기(210)에서 온도가 감소된 상기 재생 흡수제(RA)는 냉각기(230)로 제공될 수 있다. 상기 냉각기(230)는 상기 재생 흡수제(RA)의 온도를 더욱 감소시킬 수 있다(S330). 이후, 온도가 감소된 상기 재생 흡수제(RA)는 상기 냉각기(230)로부터 상기 흡수탑(100)으로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 흡수탑으로 제공되는 상기 재생 흡수제(RA)는 제1 온도 범위를 가질 수 있다.
즉, 상기 S300 단계는 상기 흡수탑(100)으로부터 상기 유해물질을 흡수한 상기 농축 흡수제(CA)를 제공받아, 상기 농축 흡수제(CA)로부터 상기 흡수제가 재생된 상기 재생 흡수제(RA)를 추출하고, 상기 재생 흡수제(RA)를 제1 온도 범위에서 상기 흡수탑으로 제공할 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 S400 단계는, 상기 유해물질이 흡수되고 남은 퍼지가스(PG)가 상기 흡수탑(100)으로부터 제2 열교환기(310)로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 열교환기(310)는 제공받은 상기 퍼지가스(PG)의 열을 통하여, 제1 원수(SW)를 가열할 수 있다(S410). 상기 퍼지가스(PG)는 상기 제1 원수(SW)에 열을 전달함에 따라, 온도가 감소될 수 있다. 온도가 감소된 상기 퍼지가스(PG)는 상기 제2 열교환기(310)로부터 워시 칼럼(320)으로 제공될 수 있다.
상기 워시 칼럼(320)은 상기 퍼지가스(PG)의 증발을 방지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 워시 칼럼(320)은 상기 퍼지가스(PG)를 냉각시키는 방법으로, 상기 퍼지가스(PG)의 증발을 방지할 수 있다. 또한, 상기 워시 칼럼(320)은 상기 퍼지가스(PG)를 세척할 수 있다(S420). 세척된 퍼지가스(PG)는 상기 워시 칼럼(320)으로부터 상기 흡수탑(100)으로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지가스(PG)는 상기 흡수제를 포함할 수 있다. 즉, 상기 흡수탑(100)으로부터 배출되는 상기 퍼지가스(PG)에는 상기 유해물질과 반응되지 못한 상기 흡수제가 포함될 수 있다. 이에 따라, 상기 퍼지가스(PG)가 포함하는 상기 흡수제는, 상기 제2 열교환기(310) 및 상기 워시 칼럼(320)을 거쳐, 상기 흡수탑(100)으로 순환 공급될 수 있다. 즉, 상기 순환 흡수제는 상기 퍼지가스(PG)에 포함되어 상기 흡수탑(100)으로 공급되는 흡수제일 수 있다. 이 경우, 상기 흡수탑으로 제공되는 상기 순환 흡수제는 상기 제1 온도 범위보다 낮은 제2 온도 범위를 가질 수 있다.
결과적으로, 상기 S400 단계는 상기 흡수탑(100)으로부터 상기 유해물질이 흡수되고 남은 상기 퍼지가스(PG)를 제공받아, 상기 퍼지가스(PG)의 열로 상기 제1 원수(SW)를 가열한 후, 상기 퍼지가스(PG)에 포함된 상기 순환 흡수제를 상기 제1 온도 범위보다 낮은 제2 온도 범위에서 상기 흡수탑으로 제공할 수 있다.
상기 실시 예에 따른 수처리 방법은 담수 생성 단계(S500)를 더 포함할 수 있다. 상기 S500 단계는, 상기 S400 단계에서 상기 제2 열교환기(310)를 통하여 가열된 상기 제1 원수(SW)가 담수화기(330)로 공급될 수 있다. 또한, 상기 담수화기(330)에는 가열된 상기 제1 원수(SW)보다 낮은 온도를 갖는 제2 원수(FW)가 공급될 수 있다. 상기 담수화기(330)는 상기 제1 및 제2 원수(SW, FW) 사이의 온도차이를 이용하여 담수를 생성할 수 있다. 즉, 상기 실시 예에 따른 수처리 방법은, 배기가스에 포함된 유해물질을 제거할 뿐만 아니라 유해물질을 제거하고 남은 퍼지가스의 열을 통하여, 원수로부터 담수를 생성할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 흡수탑
200: 재생모듈
210: 제1 열교환기
220: 스트리퍼
230: 냉각기
240: 펌프
300: 담수화 모듈
310: 제2 열교환기
320: 워시 칼럼
330: 담수화기
340: 담수저장 탱크

Claims (14)

  1. 유해물질을 포함하는 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구, 상기 유해물질을 흡수하는 흡수제를 공급받는 제1 및 제2 흡수제 유입구, 상기 배기가스로부터 퍼지가스를 배출하는 퍼지가스 배출구, 상기 유해물질을 흡수한 농축 흡수제를 배출하는 농축 흡수제 배출구를 가지는 흡수탑;
    상기 농축 흡수제 배출구로부터, 상기 농축 흡수제를 제공받아, 상기 농축 흡수제로부터 상기 흡수제가 재생된 재생 흡수제를 추출하고, 상기 재생 흡수제를 상기 제1 흡수제 유입구로 제공하되, 상기 재생 흡수제는 제1 온도 범위를 가지는 재생 모듈; 및
    상기 퍼지가스 배출구로부터 상기 퍼지가스를 제공받아, 상기 제공받은 퍼지가스의 열로 제1 원수를 가열한 후, 상기 퍼지가스에 포함된 순환 흡수제를 상기 제2 흡수제 유입구로 공급하되, 상기 순환 흡수제는 상기 제1 온도 범위보다 낮은 제2 온도 범위를 가지는 담수화 모듈;을 포함하되,
    상기 퍼지가스는, 상기 흡수탑에서 상기 배기가스로부터 상기 유해물질이 흡수되고 남은 물질이되, 상기 담수화 모듈에서는 상기 퍼지가스의 열을 통하여 가열된 상기 제1 원수로부터 담수가 생성되고,
    상기 순환 흡수제는, 상기 담수화 모듈을 통해 상기 흡수탑으로 제공되는 물질이되, 상기 흡수탑 내의 흡수제의 온도를 감소시키는, 수처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 배기가스 유입구의 중력 방향 높이는, 상기 제1 및 제2 흡수제 유입구의 중력 방향 높이보다 낮은 것을 포함하는, 수처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 흡수제 유입구를 통하여 상기 흡수탑 내로 유입된 상기 재생 흡수제 및 상기 순환 흡수제의 온도는,
    상기 배기가스 유입구를 통하여 상기 흡수탑 내로 유입된 상기 배기가스의 온도보다 낮은 것을 포함하는, 수처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 재생 모듈은,
    상기 농축 흡수제 및 상기 재생 흡수제 사이에 열을 교환하는 제1 열교환기; 및
    상기 제1 열교환기로부터 상기 농축 흡수제를 제공받아, 상기 농축 흡수제로부터 상기 재생 흡수제를 추출하고, 상기 재생 흡수제를 상기 제1 열교환기를 통해 상기 제1 흡수제 유입구로 제공하는 스트리퍼(stripper)를 포함하는, 수처리 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 열교환기는, 상기 재생 흡수제로부터 상기 농축 흡수제로 열을 제공하여, 상기 재생 흡수제의 온도를 감소시키는 것을 포함하는, 수처리 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 재생 흡수제는, 상기 농축 흡수제가 열처리되어 상기 농축 흡수제 내의 상기 유해물질이 제거된 것을 포함하는, 수처리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 재생 모듈은, 상기 제1 열교환기 및 상기 제1 흡수제 유입구 사이에 배치되어, 상기 제1 열교환기로부터 상기 제1 흡수제 유입구로 제공되는 상기 재생 흡수제의 온도를 감소시키는 냉각기를 더 포함하는, 수처리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 담수화 모듈은,
    상기 퍼지가스 및 제1 원수를 제공받아, 상기 퍼지가스의 열로 상기 제1 원수를 가열하는 제2 열교환기;
    상기 제2 열교환기로부터 상기 퍼지가스를 제공받아, 상기 퍼지가스를 세척하고, 상기 순환 흡수제를 상기 제2 흡수제 유입구로 공급하는 워시 칼럼(wash column); 및
    상기 제2 열교환기로부터 가열된 제1 원수를 제공받아, 담수를 생성하는 담수화기를 포함하는, 수처리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 담수화기는,
    상기 제2 열교환기로부터 제공된 가열된 상기 제1 원수가 흐르는 제1 원수 유로;
    상기 제1 원수 유로 내의 상기 제1 원수보다 낮은 온도의 제2 원수가 흐르는 제2 원수 유로; 및
    상기 제1 원수 유로 및 제2 원수 유로 사이에 배치되는 멤브레인을 포함하는, 수처리 장치.
  10. 유해물질을 포함하는 배기가스를, 상기 유해물질을 흡수하는 흡수제를 포함하는 흡수탑으로 제공하는 배기가스 공급단계;
    상기 흡수제를 통하여, 상기 배기가스로부터 상기 유해물질을 흡수하는 유해물질 흡수단계;
    상기 흡수탑으로부터 상기 유해물질을 흡수한 농축 흡수제를 제공받아, 상기 농축 흡수제로부터 상기 흡수제가 재생된 재생 흡수제를 추출하고, 상기 재생 흡수제를 제1 온도 범위에서 상기 흡수탑으로 제공하는 제1 흡수제 공급단계;
    상기 흡수탑으로부터 상기 유해물질이 흡수되고 남은 퍼지가스를 제공받아, 상기 퍼지가스의 열로 제1 원수를 가열한 후, 상기 퍼지가스에 포함된 순환 흡수제를 상기 제1 온도 범위보다 낮은 제2 온도 범위에서 상기 흡수탑으로 제공하는 제2 흡수제 공급단계; 및
    상기 제2 흡수제 공급단계에서 가열된 상기 제1 원수 및, 가열된 제1 원수보다 낮은 온도의 제2 원수를 제공받아, 상기 제1 및 제2 원수 사이의 온도차이를 이용하여, 담수를 생성하는 담수 생성 단계를 포함하는, 수처리 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 유해물질 흡수단계는,
    상기 제1 및 제2 흡수제 공급단계를 통하여 상기 흡수탑으로 제공된 상기 재생 흡수제 및 상기 순환 흡수제를 통하여, 상기 유해물질이 흡수되는 것을 포함하는 수처리 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 흡수제 공급단계는,
    상기 농축 흡수제를 열처리하여 상기 농축 흡수제 내의 상기 유해물질이 제거된 상기 재생 흡수제를 추출하는 재생 흡수제 추출 단계; 및
    상기 재생 흡수제의 온도를 감소시키는 재생 흡수제 냉각 단계를 포함하는 수처리 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 흡수제 공급단계는,
    상기 퍼지가스의 열로 상기 제1 원수를 가열하는 원수 가열단계를 포함하는 수처리 방법.
  14. 삭제
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101164389B1 (ko) 2011-11-22 2012-07-09 주식회사에스티엑스종합기술원 이산화탄소 포집 및 담수화 통합 장치
JP2013000729A (ja) * 2011-06-21 2013-01-07 Toshiba Corp 二酸化炭素回収装置および二酸化炭素回収方法
JP2015151319A (ja) 2014-02-17 2015-08-24 三菱重工業株式会社 Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２回収方法
KR101590728B1 (ko) 2014-10-28 2016-02-03 한양대학교 에리카산학협력단 유해물질 제거 장치 및 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108325340A (zh) * 2013-03-15 2018-07-27 Mecs公司 废气中污染物的再生回收
KR20150004562A (ko) * 2013-07-03 2015-01-13 한국전력공사 이산화탄소 포집 장치
KR101862464B1 (ko) 2016-08-03 2018-05-29 성균관대학교산학협력단 미세기포를 이용한 냉동 해수 담수화 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013000729A (ja) * 2011-06-21 2013-01-07 Toshiba Corp 二酸化炭素回収装置および二酸化炭素回収方法
KR101164389B1 (ko) 2011-11-22 2012-07-09 주식회사에스티엑스종합기술원 이산화탄소 포집 및 담수화 통합 장치
JP2015151319A (ja) 2014-02-17 2015-08-24 三菱重工業株式会社 Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２回収方法
KR101590728B1 (ko) 2014-10-28 2016-02-03 한양대학교 에리카산학협력단 유해물질 제거 장치 및 방법

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