KR102436707B1 - 스크러버 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스크러버는, 배기가스에 포함된 오염물질을 정화시키도록 세정수를 분무하는 분무기를 가진 본체; 및 상기 본체 내부에서 상기 분무기의 하측에 설치되며, 배기가스를 교란시키고 세정수를 확산시키도록 구성되는 상부돌출구조의 교란부를 가진 다공판;을 포함하여, 노패킹층 구조로 이루어진다.

Description

스크러버{SCRUBBER}

본 발명은 스크러버로서, 선박엔진의 배기가스에 포함된 황산화물을 저감시키는 스크러버에 관한 것이다.

국제해사기구(IMO)에서는 선박엔진에서 배출되는 황산화물 배출규제를 단계적으로 강화하고 있다.

황산화물 배기규제를 만족하기 위해서는 유황을 제거한 연료를 사용하거나 그에 상당하는 황산화물저감장치를 부착해야 한다.

유황을 제거한 저유황연료는 일반 연료에 비하여 매우 가격이 높기 때문에 전해역에서 규제가 시작되는 운항비용이 매우 증가되는 어려움이 있다.

따라서 대부분의 선박은 황산화물저감장치를 적용할 것으로 예상된다.

황산화물 저감장치는 초기에 선박적용을 위하여 공간에 제약이 없이 개발된 육상의 기술을 도입하였으나 협소한 공간에 설치하기에는 수많은 문제가 발생되었다.

따라서 설치공간이 협소한 선박에서의 탈황설비는 여러 가지 형태로 개발되고 있다.

장치의 내부에 여러 가지 형태의 내장재를 적층하여 사용하거나, 매우 많은 개수의 세정수 분사기를 설치하거나 복잡한 형태의 회로를 만들거나 다량의 세정수를 공급함으로써 황산화물을 저감시키고자 하고 있다.

그러나 이러한 장치들은 고온에서 녹거나 부식 및 막힘 현상 등에 의하여 사용이 불가한 경우가 자주 발생되어 장치의 내부를 모두 교체해야 하는 문제가 있으며, 다량의 세정수를 공급하기 위하여 고출력의 공급펌프를 사용함으로써 설치비용이 증가되고 에너지사용이 증가하여 운영비용 크게 증가되는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 제2019-0000275호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 패킹층을 없애면서도 보다 효과적인 황산화물 저감기능을 가지도록 개선된 스크러버를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스크러버는, 배기가스에 포함된 오염물질을 정화시키도록 세정수를 분무하는 분무기를 가진 본체; 및 상기 본체 내부에서 상기 분무기의 하측에 설치되며, 배기가스를 교란시키고 세정수를 확산시키도록 구성되는 상부돌출구조의 교란부를 가진 다공판;을 포함하여, 노패킹층 구조로 이루어진다.

구체적으로, 상기 본체는 통구조의 하우징을 구비하며, 상기 다공판은, 상기 하우징의 내부를 횡방향 가로막도록 배치되며, 복수 개의 바디홀이 형성된 바디; 및 상기 바디에서 상기 바디홀의 상부에 육면체 구조로 돌출되며, 양측에 측부홀이 형성된 상기 교란부;를 구비하며, 상기 바디홀과 측부홀을 통해 배기가스와 세정수가 통과하는 구조를 취할 수 있다.

여기에서, 상기 교란부는, 상기 바디홀의 테두리로부터 상측으로 연장되며, 서로 이격되어 배치된 두 개의 벽; 및 두 개의 상기 벽의 상단을 연결하는 커버;를 구비하여, 두 개의 상기 벽의 하단 사이에는 상기 바디홀이 위치되고, 양측에는 상기 바디, 두 개의 상기 벽, 상기 커버로 둘러싸인 상기 측부홀이 형성되며, 상기 커버의 양측부에는 양측으로 돌출되어 연장되면서 상기 벽보다 측방향으로 돌출된 베인이 형성될 수 있다.

이때, 상기 베인은 상기 커버로부터 연장길이가 상기 커버의 측방향 길이의 5% 내지 15%일 수 있다.

한편, 상기 교란부는 복수 개가 복수 개의 열로 배치되며, 인접한 다른 열에 위치된 측방향의 다른 교란부와 나란하지 않도록 배치될 수 있다.

나아가, 상기 교란부는 상기 측부홀이 인접한 다른 열에 위치된 측방향의 다른 교란부의 측부홀과 일부가 서로 마주보게 배치될 수 있다.

그리고, 상기 교란부는 인접한 다른 열과의 이격거리가 측방향의 길이의 20% 내지 40%일 수 있다.

또한, 상기 교란부는 상기 측부홀의 면적이 상기 바디홀 면적의 110% 내지 150%일 수 있다.

한편, 상기 다공판은 상기 분무기의 하측에서 복수 개가 다층구조로 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 스크러버는, 종래의 패킹층에 비하여 상하높이가 줄어든 다공판을 포함하고 이러한 다공판에 상부돌출구조의 교란부가 구성됨으로써, 배기가스의 유동을 교란시켜 강력한 난류유동을 발생시키고, 세정수의 액적들을 미세 액적들로 미립화시키면서 사방으로 확산하고 이에 더하여 일부가 버블화되도록 함에 따라, 상하높이가 줄어든 좁은 공간에서도 최대의 황산화물 저감효율을 구현할 수 있는 효과를 가진다.

나아가, 본 발명은 상술된 효과로 인하여 분무하는 세정수의 용량을 줄이면서, 세정수 공급펌프의 부하를 낮춤에 따라, 에너지사용을 감소시켜 운영비용을 저감시킬 수 있다.

이에 더하여, 본 발명은 분무기의 하측에서 복수 개가 다층구조로 다공판이 구성됨으로써, 배기가스의 강력한 난류유동과 세정수의 미립화 및 확산효과를 다단으로 구현시킴에 따라, 황산화물 저감효율을 극대화할 수 있는 장점을 지닌다.

또한, 본 발명은 커버의 양측부에서 양측으로 돌출되어 연장된 베인이 구성됨으로써, 배기가스를 더욱더 분기화하여 보다 여러 방향으로 유동하도록 함에 따라, 배기가스의 교란을 증폭시켜 더욱더 강력한 난류유동을 발생시키는 이점을 가진다.

그리고, 본 발명은 교란부가 복수 개 마련되고 복수 개의 열로 배치되며, 인접한 다른 열에 위치된 측방향의 다른 교란부와 나란하지 않도록 배치되고, 나아가 측부홀의 일부만이 서로 마주보게 배치됨으로써, 배압의 상승을 최소화하면서 배기가스의 난류유동 효과를 극대화할 수 있는 장점을 지닌다.

도 1은 본 발명에 따른 스크러버의 내부를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 스크러버의 다공판을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 A를 나타낸 확대도이다.
도 5는 도 4의 다공판에서 배기가스와 세정수의 유동을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4의 다공판에서 세정수가 미립화되는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 다공판을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 또한, 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 스크러버의 내부를 나타낸 도면이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 스크러버의 다공판을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 스크러버는 본체(100)와, 다공판(200)을 포함한다.

여기에서, 상기 본체(100)는 배기가스(G)에 포함된 오염물질을 정화시키도록 구성된다.

구체적으로, 상기 본체(100)는 하우징(110)과, 분무기(120)를 구비할 수 있다.

상기 하우징(110)은 통구조로서 일례로서 도면에 도시된 바와 같이 U자 형상을 취한다.

이러한 하우징(110)은 도면 상으로 우측의 상단에는 선박 엔진의 배기가스(G)가 유입되는 유입부(111)가 형성되고, 좌측의 하단에는 세정수(W)가 배수되는 배수부(112)가 형성된다.

이와 같은 하우징(110)은 도면 상으로는 U자 형상을 취하였지만 본 발명에 의해 한정되지 않고, 비록 도면에 도시되지는 않았지만 I자 형상을 취하여 하부의 일측에 유입부가 형성되고, 하부의 타측에 배수부가 형성된 구조를 취할 수도 있으며, 나아가 본 발명은 선박 엔진 뿐만 아니라 종래의 어떠한 엔진의 배출라인에도 적용되어 활용될 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 분무기(120)는 세정수(W)를 분무하는 기기로서, 배기가스(G)에 포함된 황산화물을 제거하기 위해 배기가스(G)와의 화학반응이 원활하도록 세정수(W)를 적정 입자로 미립화하여 분무하는 역할을 수행한다.

이때, 상기 세정수(W)는 석회수, 해수 등 배기가스(G)에 포함된 황산화물을 효과적으로 제거할 수 있는 재료라면, 종래의 어떠한 재료도 활용될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명은 다공판(200)을 포함한다.

종래에는 배기가스(G)에 포함된 황산화물의 제거율을 높이기 위해 세정수(W)를 분무하는 분무기(120)를 상당히 다수 개 사용하거나 패킹층을 크게 만들었는데, 이러한 경우 세정수(W)의 소비가 상당함으로써 세정수(W)의 소비가 너무 크고 나아가 세정수 공급펌프도 많거나 크게 마련해야 하는 한계점이 있으며, 나아가 세정수(W)의 공급이 원활하지 않는 경우 고온의 배기가스(G)에 의해 플라스틱 재질의 패킹층이 녹거나 이로 인하여 막히는 문제점이 있다.

이러한 한계점 및 문제점을 극복하기 위해, 본 발명은 종래의 패킹층을 대체하는 다공판(200)을 포함한다.

상기 다공판(200)은 본체(100) 내부에서 상기 분무기(120)의 하측에 설치되며, 배기가스(G)를 교란시키고 세정수(W)를 확산시키도록 구성되는 상부돌출구조의 교란부(220)를 가진다.

도 4는 도 2의 A를 나타낸 확대도이고, 도 5는 도 4의 다공판에서 배기가스와 세정부의 유동을 나타낸 도면이며, 도 6은 도 4의 다공판에서 세정부가 미립화되는 것을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 다공판(200)은 바디(210)와, 교란부(220)를 구비할 수 있다.

상기 바디(210)는 하우징(110)의 내부를 횡방향 가로막도록 배치되며, 복수 개의 바디홀(210a)이 형성된다.

또한, 상기 교란부(220)는 바디(210)에서 바디홀(210a)의 상부에 육면체 구조로 돌출되고 양측에 측부홀(220a)이 형성되며, 이러한 바디홀(210a)과 측부홀(220a)을 통해 배기가스(G)와 세정수(W)가 통과한다.

참고로, 상기 육면체 구조는 바디홀에 의해 하면이 개방되고 양측의 측부홀에 의해 양측면이 개방된 상태에서의 구조로서, 실질적으로 육면체와 동일하지는 않고 육면체와 같은 외형을 가진 것을 의미한다.

구체적으로, 상기 교란부(220)는 두 개의 벽(221)과 커버(222)로 이루어질 수 있다.

상기 벽(221)은 바디홀(210a)의 테두리로부터 상측으로 연장되며, 두 개가 서로 이격되어 배치된다.

또한, 상기 커버(222)는 두 개의 벽(221)의 상단을 연결한다.

이에 따라, 두 개의 벽(221)의 하단 사이에는 바디홀(210a)이 위치되고, 양측에는 바디(210), 두 개의 벽(221), 커버(222)로 둘러싸인 측부홀(220a)이 형성된다.

이때, 상기 교란부(220)는 측부홀(220a) 형상이 사각 형상을 취하고, 커버(222)의 평면 형상이 직사각형 형상을 취함으로써, 전체적으로 바디(210)로부터 육면체 구조로 돌출된 구조를 지닌다.

상술된 바와 같이 구성되는 교란부(220)를 가진 다공판(200)은, 배기가스(G)를 교란시키고 세정수(W)를 확산시키는 역할을 수행한다.

구체적으로, 상기 다공판(200)은 배기가스(G)가 바디(210)의 바디홀(210a)을 거쳐 교란부(220)의 측부홀(220a)을 통해 양측으로 나옴으로써, 배기가스(G)가 분기되면서 유량이 나눠지면서 방향이 전환됨에 따라, 배기가스(G)의 유동을 교란시켜 강력한 난류유동을 발생시킨다.

또한, 상기 다공판(200)은 분무기(120)에서 분무되는 세정수(W)가 낙하하여 평면구조의 바디(210)의 표면과 평면구조의 교란부(220)의 커버(222) 표면에 부딪혀 반사됨으로써, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 세정수(W)의 액적들을 미세 액적들로 미립화시키면서 사방으로 확산시킨다. 아울러, 이로 인하여 미립화된 세정수(W)의 액적들이 바디(210)의 표면에서 버블(B)로도 형성됨으로써 배기가스(G)와의 접촉면적을 넓히게 된다.

이와 같이 배기가스(G)의 난류유동과 세정수(W)의 미립화, 확산, 및 버블화에 의하여, 배기가스(G)와 세정수(W)의 접촉면적이 극도로 확대되고 장시간 동안 상호교란이 이루어짐으로써, 좁은 공간에서도 최대의 황산화물 저감효율을 구현할 수 있다.

나아가, 상기 다공판(200)은 분무기(120)의 하측에서 복수 개가 다층구조로 배치될 수 있는데, 이와 같은 다층구조로 인하여 상술된 배기가스(G)의 강력한 난류유동과 세정수(W)의 미립화 및 확산효과를 다단으로 구현시킴에 따라, 황산화물 저감효율을 극대화할 수 있다.

한편, 상기 커버(222)의 양측부에는 양측으로 돌출되어 연장되면서 벽(221)보다 측방향으로 돌출된 베인(223)이 형성될 수 있다.

이러한 베인(223)은 배기가스(G)가 측부홀(220a)을 통해 나올 때 확산이 더욱더 강력하게 이루어지도록 한다.

배기가스(G)가 커버(222)를 따라 나와서 상측으로 올라가는 유동에 있어서, 만약 베인(223)이 없는 경우에는 커버(222)의 일측 테두리만을 타고 올라가지만, 도 5에 도시된 바와 같이 베인(223)이 있는 경우에는 베인(223)의 일측 테두리와 전후측 테두리를 즉, 베인(223)의 세 개의 테두리를 타고 올라감으로써, 배기가스(G)를 더욱더 분기화하여 보다 여러 방향으로 유동하도록 함에 따라, 배기가스(G)의 교란을 증폭시켜 더욱더 강력한 난류유동을 발생시킨다.

이때, 상기 베인(223)은 커버(222)로부터 연장길이가 커버(222)의 측방향 길이의 5% 내지 15%인 것이 바람직한데, 만약 5% 미만인 경우 교란효과가 떨어지게 되고 15% 초과인 경우 엔진 측에 대한 배압이 높아지게 된다.

그리고, 상기 교란부(220)는 복수 개가 복수 개의 열로 배치되며, 인접한 다른 열에 위치된 측방향의 다른 교란부(220)와 나란하지 않도록 배치될 수 있다.

만약 교란부(220)가 인접한 다른 열에 위치된 측방향의 다른 교란부(220)와 나란하게 배치된 경우, 측부홀(220a)끼리 서로 완전하게 마주보게 됨에 따라 배압이 높아지게 된다.

이때, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 교란부(220)는 측부홀(220a)이 인접한 다른 열에 위치된 측방향의 다른 교란부(220)의 측부홀(220a)과 일부가 서로 마주보게 배치될 수 있다.

즉, 교란부(220)의 측부홀(220a)을 통해 나오는 배기가스(G)가 서로 완전하게 마주치지 않도록, 교란부(220)의 측부홀(220a)끼리 일부만 서로 마주보는 배치됨으로써, 배압의 상승을 최소화하면서 배기가스(G)의 난류유동 효과를 극대화할 수 있다.

한편, 상기 교란부(220)는 인접한 다른 열과의 이격거리가 측방향의 길이의 20% 내지 40%일 수 있는데, 만약 20% 미만인 경우 배압이 높아지게 되고 40% 초과인 경우 배기가스(G)의 교란효과가 떨어지게 된다.

또한, 상기 교란부(220)는 측부홀(220a)의 면적이 바디홀(210a) 면적의 110% 내지 150%일 수 있는데, 만약 110% 미만인 경우 배압이 높아지게 되고 150% 초과인 경우 배기가스(G)의 교란효과가 떨어지게 된다.

결과적으로, 본 발명은 종래의 패킹층에 비하여 상하높이가 줄어든 다공판(200)을 포함하고 이러한 다공판(200)에 상부돌출구조의 교란부(220)가 구성됨으로써, 배기가스(G)의 유동을 교란시켜 강력한 난류유동을 발생시키고, 세정수(W)의 액적들을 미세 액적들로 미립화시키면서 사방으로 확산하고 이에 더하여 일부가 버블화되도록 함에 따라, 상하높이가 줄어든 좁은 공간에서도 최대의 황산화물 저감효율을 구현할 수 있다.

나아가, 본 발명은 상술된 효과로 인하여 분무하는 세정수(W)의 용량을 줄이면서, 세정수 공급펌프의 부하를 낮춤에 따라, 에너지사용을 감소시켜 운영비용을 저감시킬 수 있다.

이에 더하여, 본 발명은 분무기(120)의 하측에서 복수 개가 다층구조로 다공판(200)이 구성됨으로써, 배기가스(G)의 강력한 난류유동과 세정수(W)의 미립화 및 확산효과를 다단으로 구현시킴에 따라, 황산화물 저감효율을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명은 커버(222)의 양측부에서 양측으로 돌출되어 연장된 베인(223)이 구성됨으로써, 배기가스(G)를 더욱더 분기화하여 보다 여러 방향으로 유동하도록 함에 따라, 배기가스(G)의 교란을 증폭시켜 더욱더 강력한 난류유동을 발생시킨다.

그리고, 본 발명은 교란부(220)가 복수 개 마련되고 복수 개의 열로 배치되며, 인접한 다른 열에 위치된 측방향의 다른 교란부(220)와 나란하지 않도록 배치되고, 나아가 측부홀(220a)의 일부만이 서로 마주보게 배치됨으로써, 배압의 상승을 최소화하면서 배기가스(G)의 난류유동 효과를 극대화할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

G : 배기가스 W : 세정수
B : 버블 100 : 본체
110 : 하우징 111 : 유입부
112 : 배수부 120 : 분무기
200 : 다공판 210 : 바디
210a : 바디홀 220 : 교란부
220a : 측부홀 221 : 벽
222 : 커버 223 : 베인

Claims (9)

1. 배기가스에 포함된 오염물질을 정화시키도록 세정수를 분무하는 분무기를 가진 본체; 및
   상기 본체 내부에서 상기 분무기의 하측에 설치되며, 배기가스를 교란시키고 세정수를 확산시키도록 구성되는 상부돌출구조의 교란부를 가진 다공판;을 포함하여, 노패킹층 구조로 이루어지며,
   상기 본체는 통구조의 하우징을 구비하며,
   상기 다공판은,
   상기 하우징의 내부를 횡방향 가로막도록 배치되며, 복수 개의 바디홀이 형성된 바디; 및
   상기 바디에서 상기 바디홀의 상부에 육면체 구조로 돌출되며, 양측에 측부홀이 형성된 상기 교란부;를 구비하며,
   상기 바디홀과 측부홀을 통해 배기가스와 세정수가 통과하며,
   상기 교란부는 복수 개가 복수 개의 열로 배치되며, 인접한 다른 열에 위치된 측방향의 다른 교란부와 나란하지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 스크러버.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 교란부는,
   상기 바디홀의 테두리로부터 상측으로 연장되며, 서로 이격되어 배치된 두 개의 벽; 및
   두 개의 상기 벽의 상단을 연결하는 커버;를 구비하여,
   두 개의 상기 벽의 하단 사이에는 상기 바디홀이 위치되고, 양측에는 상기 바디, 두 개의 상기 벽, 상기 커버로 둘러싸인 상기 측부홀이 형성되며,
   상기 커버의 양측부에는 양측으로 돌출되어 연장되면서 상기 벽보다 측방향으로 돌출된 베인이 형성된 것을 특징으로 하는 스크러버.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 베인은 상기 커버로부터 연장길이가 상기 커버의 측방향 길이의 5% 내지 15%인 것을 특징으로 하는 스크러버.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 교란부는 상기 측부홀이 인접한 다른 열에 위치된 측방향의 다른 교란부의 측부홀과 일부가 서로 마주보게 배치된 것을 특징으로 하는 스크러버.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 교란부는 인접한 다른 열과의 이격거리가 측방향의 길이의 20% 내지 40%인 것을 특징으로 하는 스크러버.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 교란부는 상기 측부홀의 면적이 상기 바디홀 면적의 110% 내지 150%인 것을 특징으로 하는 스크러버.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 다공판은 상기 분무기의 하측에서 복수 개가 다층구조로 배치된 것을 특징으로 하는 스크러버.
   

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