KR102581780B1 - 소각로 연소배기가스 처리장치 - Google Patents

소각로 연소배기가스 처리장치 Download PDF

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Abstract

소각로에서 발생하는 산성물질이 함유된 배기가스를 효과적으로 처리하는 소각로 연소배기가스 처리장치가 제공된다. 처리장치는, 소각로 후단에 배치되어 소각로에서 배출된 산성물질 함유 배기가스를 처리하는 소각로 연소배기가스 처리장치에 있어서, 배기가스를 도입하는 도입관이 상부에 연결되고, 배기가스를 배출하는 배출관이 하부에 연결되고, 수직으로 연장되어 있는 반응탑, 반응탑의 상단을 관통하여 반응탑의 내부로 삽입되고, 말단에 산성물질 처리용 물질이 분사되는 분사구를 갖는 적어도 하나의 처리물질공급관, 및 반응탑 내 도입관과 처리물질공급관의 분사구 사이의 적어도 일 지점에 배치되고 반응탑의 내부에 개재되어 반응탑을 흐르는 유체의 유동단면적(flow cross sectional area)을 축소시키고 체류시간은 증가시키는 적어도 하나의 유동지연판을 포함한다.

Description

소각로 연소배기가스 처리장치{Incinerator combustion exhaust gas treating apparatus}
본 발명은 배기가스 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 소각로에서 폐기물 연소에 의해 생성되는 연소배기가스를 처리하기 위한 소각로 연소배기가스 처리장치에 관한 것이다.
생활폐기물, 산업폐기물 등 각종 폐기물 처리에 소각공정이 포함된다. 폐기물들은 수집 후 분리되며 재활용품이나 분해공정 등 다른 처리가 필요한 물품(예, 음식물)을 제외하고 남은 가연성물품들은 소각처리가 가능하다. 소각공정은 소각로(incinerator)에서 진행된다.
소각로는 가연성폐기물을 연소시켜 처리하므로 상당량의 배기가스를 배출한다. 배기가스의 폐열은 열교환기 등을 통해 회수되며 열 회수 후 배기가스는 적절한 정화공정을 거쳐 연돌을 통해서 외부로 배출된다. 이와 관련된 다양한 기술들이 개시된 바 있다(예, 대한민국 특허10-0976971등).
특히 소각로에서는 폐기물의 종류 등에 따라 연소 중 다량의 산성물질(예, 염화수소, 질소산화물, 황산화물 등)도 생성되기 때문에 이를 처리하는 공정도 필요하다. 예를 들어, 반응탑 등의 내부에서 물이나 중화제 등을 이용하여 산성물질을 중화시키는 공정 등이 가능하다.
그러나 중화제 등이 충분히 혼합되지 않는 경우 산성물질이 제거되지 않고 배출되는 문제가 있는데, 이는 대부분의 반응탑에서 발생될 수 있으나 효과적인 대안은 없는 실정이다. 또한 수직구조물인 반응탑은 과도한 높이(예,100톤 소각시설에서 30m이상)로 인해 또 다른 문제(고도작업에 의한 안전 문제, 청소곤란 등 유지관리문제, 건축 인허가시 문제)가 있지만 그에 대한 대안도 마땅히 제시되지 못하고 있다.
대한민국등록특허공보 제10-0976971호, (2010. 08. 23), 명세서
본 발명의 기술적 과제는, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소각로에서 폐기물 연소 시 생성되는 산성물질이 함유된 연소배기가스를 더 효과적으로 처리가능한 소각로 연소배기가스 처리장치를 제공하는 것이며, 이를 통해 산성물질의 처리율은 높이고 반응탑의 높이는 낮출 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 소각로 연소배기가스 처리장치는, 소각로 후단에 배치되어 상기 소각로에서 배출된 산성물질 함유 배기가스를 처리하는 소각로 연소배기가스 처리장치에 있어서, 상기 배기가스를 도입하는 도입관이 상부에 연결되고, 상기 배기가스를 배출하는 배출관이 하부에 연결되고, 수직으로 연장되어 있는 반응탑; 상기 반응탑의 상단을 관통하여 상기 반응탑의 내부로 삽입되고, 말단에 상기 산성물질 처리용 물질이 분사되는 분사구를 갖는 적어도 하나의 처리물질공급관; 및 상기 반응탑 내 상기 도입관과 상기 처리물질공급관의 상기 분사구 사이의 적어도 일 지점에 배치되고 상기 반응탑의 내부에 개재되어 상기 반응탑을 흐르는 유체의 유동단면적(flow cross sectional area)을 축소시키고 체류시간은 증가시키는 적어도 하나의 유동지연판을 포함한다.
상기 유동지연판은, 상기 유동지연판에 관통 형성되어 내부로 유체를 통과시키며, 직경이 상기 처리물질공급관의 외경보다 커 내부에 상기 처리물질공급관을 수용가능한 적어도 하나의 주 유동홀을 포함할 수 있다.
상기 유동지연판은, 상기 주 유동홀 주위에 분산 배치되며, 상기 유동지연판의 일 면에 형성된 입구와 타 면에 형성된 출구가 서로 어긋나게 상기 유동지연판에 대해 일정 각도로 경사지게 관통된 복수의 국소조절홀을 더 포함할 수 있다.
상기 국소조절홀은, 상기 주 유동홀 둘레를 따라 방사상으로 배열되고 출구가 입구보다 상기 주 유동홀 측으로 모여있어 상기 주 유동홀 주변의 유체를 상기 주 유동홀 측으로 집중시킬 수 있다.
상기 국소조절홀은, 출구가 상기 주 유동홀의 중심에 대해 어긋나 있어 상기 주 유동홀의 중심 주변으로 상기 주 유동홀의 중심을 비껴서 회전되는 유체회전류를 생성할 수 있다.
상기 소각로 연소배기가스 처리장치는, 상기 처리물질공급관과 상기 배출관의 사이에 배치되고 상기 처리물질공급관의 상기 분사구와 대향되는 위치에 형성되어 상기 분사구의 전방에서 유동저항을 발생시키는 보조 유동지연부를 더 포함할 수 있다.
상기 소각로 연소배기가스 처리장치는, 상기 반응탑 내 상기 분사구와 상기 배출관 사이의 적어도 일 지점에 배치되는 적어도 하나의 추가 유동지연판을 더 포함할 수 있다.
상기 유동지연판은 복수 개가 상기 반응탑 내 상기 도입관과 상기 분사구의 사이에 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 처리물질공급관이 복수로 형성되고, 상기 주 유동홀은 상기 유동지연판의 상기 처리물질공급관과 대응하는 위치에 복수 개가 관통 형성될 수 있다.
상기 반응탑은 단면이 타원형으로 형성되고, 상기 유동지연판은 상기 반응탑의 단면에 대응하는 타원판으로 형성될 수 있다.
상기 주 유동홀은 상기 반응탑의 단면이 형성하는 타원의 두 초점과 대응되는 위치에 각각 관통 형성된 제1주 유동홀 및 제2주 유동홀을 포함할 수 있다.
상기 소각로 연소배기가스 처리장치는, 상기 반응탑 전단에서 상기 소각로에서 배출된 상기 배기가스의 폐열을 회수하는 배열회수모듈, 상기 반응탑의 후단에서 질소산화물을 제거하는 배연탈질모듈, 및 상기 반응탑의 후단에 배치되어 입상의 오염물질을 포집하는 집진모듈 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 소각로에서 폐기물 연소 시 배출되는 연소배기가스 내 산성물질을 효과적으로 처리할 수 있다. 본 발명은 산성물질과 산성물질을 중화시키는 처리물질간 혼합율을 다양한 방식의 유체제어를 통해 효과적, 효율적으로 상승시키므로 반응탑의 길이를 늘리지 않고도 더 효과적인 연소배기가스의 처리가 가능하다. 따라서 배기가스의 처리효과는 증가시키면서 구조적으로는 더 낮은 높이의 반응탑을 형성할 수 있다. 따라서 반응탑의 높이로 인한 문제(예, 고도작업에 의한 안전 문제, 청소곤란 등 유지관리문제, 건축 인허가시 문제 등)도 함께 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 소각로 연소배기가스 처리장치의 반응탑과 내부구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 반응탑을 포함하는 소각로 연소배기가스 처리장치의 구성도이다.
도 3은 도 1의 반응탑의 단면도이다.
도 4는 도 1의 반응탑 내부에 배치된 유동지연판의 저면도이다.
도 5는 도 4의 유동지연판의 제1변형례를 도시한 도면이다.
도 6 은 도 4의 유동지연판의 제2변형례를 도시한 도면이다.
도 7은 도 4의 유동지연판의 제3변형례를 도시한 도면이다.
도 8은 유동지연판의 다단배치를 예시한 도면이다.
도 9는 유동지연판의 다단배치 및 처리물질공급관의 복수배치를 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의해 보조 유동지연부가 적용된 반응탑을 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 의해 추가 유동지연판이 적용된 반응탑을 도시한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, '배기가스'는 '연소배기가스'와 동일한 의미이며 배기가스와 연소배기가스는 모두 소각로에서 소각물(가연성폐기물 등)연소에 의해 배출되는 산성물질 함유 배기가스를 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 의한 소각로 연소배기가스 처리장치에 대해 상세히 설명한다. 먼저 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 설명한 후, 그를 바탕으로 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 대해서도 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 소각로 연소배기가스 처리장치의 반응탑과 내부구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 반응탑을 포함하는 소각로 연소배기가스 처리장치의 구성도이고, 도 3은 도 1의 반응탑의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 소각로 연소배기가스 처리장치는 반응탑(10)과 유동지연판(140)이 포함된 산성물질 처리구조를 포함한다. 유동지연판(140)은 반응탑(10) 내부에 개재되어 반응탑(10)을 흐르는 유체(배기가스)의 유동단면적(flow cross sectional area: 반응탑 내부공간을 채우는 유체의 흐름방향에 대한 횡단면 면적을 의미)을 축소시키고 체류시간은 증가시킨다. 즉 반응탑(10) 내부에서 유체의 유량과 체류시간을 조절하여 배기가스와 처리물질(산성물질 처리용 물질-알칼리성 물질, 예를 들어 NaOH, CaCO3, Mg(OH)2, Ca(OH)2 등)의 접촉시간 및 혼합율을 증가시킴으로서 배기가스(또는 그와 동등하게 배기가스에 함유된 산성물질)를 효과적으로 중화시킬 수 있다.
특히 유동지연판(140)은 반응탑(10) 내부에 배치되되, 반응탑(10)에 배기가스를 도입하는 도입관(110)과, 도입관(110)과 인접하게 반응탑(10) 상부에서 처리물질을 분사하는 처리물질공급관(130)의 말단 사이에 위치하여, 배기가스의 유동을 반응탑(10) 도입 초기부터 효과적으로 조절할 수 있다. 또한, 이와 같은 구조로 인해, 유동지연판(140)이 처리물질 분사 경로상에 위치하는 것을 피할 수 있으므로, 처리물질에 의해 유동지연판(140)이 오염되는 것도 피할 수 있으며, 유동지연판(140)에 의해 처리물질 분사가 방해되는 것도 피할 수 있다.
또한 이와 같이 유동지연판(140)으로 유체흐름 및 체류시간을 조절하여 배기가스와 처리물질을 혼합하고 배기가스 내 산성물질을 중화시킬 수 있으므로, 예를 들어, 유동경로를 증가시켜 유체 혼합을 유도하기 위해 반응탑(10)의 높이를 과도하게 높일 필요도 없게 된다. 따라서 유동지연판(140)을 적용하고 반응탑(10)은 높이를 적절히 낮추어도 무방하다.
이러한 본 발명의 소각로 연소배기가스 처리장치는 다음과 같이 구성된다. 소각로 연소배기가스 처리장치(도 2의 1참조)는, 소각로(도 2의 2참조) 후단에 배치되어 소각로에서 배출된 산성물질 함유 배기가스를 처리하는 소각로 연소배기가스 처리장치에 있어서, 배기가스를 도입하는 도입관(110)이 상부에 연결되고, 배기가스를 배출하는 배출관(120)이 하부에 연결되고, 수직으로 연장되어 있는 반응탑(10), 반응탑(10)의 상단을 관통하여 반응탑(10)의 내부로 삽입되고, 말단에 산성물질 처리용 물질(즉, 처리물질)이 분사되는 분사구(131)를 갖는 적어도 하나의 처리물질공급관(130), 및 반응탑(10) 내 도입관(110)과 처리물질공급관(130)의 분사구(131) 사이의 적어도 일 지점에 배치되고 반응탑(10)의 내부에 개재되어 반응탑(10)을 흐르는 유체의 유동단면적(flow cross sectional area)을 축소시키고 체류시간은 증가시키는 적어도 하나의 유동지연판(140)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 유동지연판(140)은, 유동지연판(140)에 관통 형성되어 내부로 유체를 통과시키며, 직경이 처리물질공급관(130)의 외경보다 커 내부에 처리물질공급관(130)을 수용가능한 적어도 하나의 주 유동홀(141)을 포함할 수 있다.
따라서 주 유동홀(141)이 형성된 유동지연판(140)은 실질적으로 주 유동홀(141) 내부에 처리물질공급관(140)이 수용 또는 삽입된 형태로 배치된다(도 1 및 도 3참조). 그에 의해 유동지연판(140)은 주 유동홀(141)을 관통하는 처리물질공급관(140)과 교차된 구조로 형성될 수 있다.
또한 유동지연판(140)은, 주 유동홀(141) 주위에 분산 배치되며, 유동지연판(140)의 일 면에 형성된 입구(도 3의 142a참조)와 타 면에 형성된 출구(도 3의 142b참조)가 서로 어긋나게 유동지연판(140)에 대해 일정 각도로 경사지게 관통된 복수의 국소조절홀(도 1 및 도 3의 142참조)을 더 포함할 수 있다.
즉 유동지연판(140)은 반응탑(10) 내부의 도입관(110)과 분사구(131) 사이에 개재되어 유체 체류시간을 증가시키는 동시에 주 유동홀(141)과 국소조절홀(142)의 통로구조를 이용하여 국소적으로는 유체의 흐름방향을 제어할 수 있으며 이를 통해 반응탑(10) 내부에서 배기가스와 처리물질을 더 쉽게 혼합하여 배기가스 처리시간을 단축시킬 수 있다. 이하, 이러한 본 발명의 일 실시예에 기초하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 보다 상세히 설명한다.
반응탑(10)과 유동지연판(140)의 구조를 설명하기 전에, 도 2를 참조하여 반응탑(10)과 함께 적용가능한 소각로 연소배기가스 처리장치의 나머지 구성들을 간단히 설명하면 다음과 같다. 도 2를 참조하면, 소각로 연소배기가스 처리장치(1)는 소각로(2) 후단에 배치되고 서로 연속적으로 연결된 복수의 배기가스 처리용 모듈들을 포함할 수 있다. 소각로 연소배기가스 처리장치(1)는 예를 들어, 소각로(2) 후단에 연결된 배열회수모듈(9), 전술한 반응탑(10), 집진모듈(11, 13), 및 배연탈질모듈(12)을 포함할 수 있다. 즉 소각로 연소배기가스 처리장치(1)는 전술한 반응탑(10)과 그 내부에 배치된 처리물질공급관(도 1의 130참조) 및 유동지연판(도 1의 140참조) 외에도, 반응탑(10) 전단에서 소각로(2)에서 배출된 배기가스의 폐열을 회수하는 배열회수모듈(9), 반응탑(10)의 후단에서 질소산화물을 제거하는 배연탈질모듈(12), 및 반응탑(10)의 후단에 배치되어 입상의 오염물질을 포집하는 집진모듈(11, 13) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
배열회수모듈(9)은 예를 들어, 열교환기와 보일러 등으로 구성된 것일 수 있다. 배열회수모듈(9)은 배기가스가 유동하는 덕트 내 설치된 복수의 열교환관과, 이를 이용하여 배기가스의 열을 회수하고 온수나 증기를 생성하는 보일러 등을 포함하는 형태로 형성될 수 있다(도면은 간략히 도시됨).
반응탑(10)은 배열회수모듈(9) 후단에 연결되어 배기가스에 함유된 산성물질을 제거하여 배기가스를 중화시킨다. 이에 대해서는 구체적으로 후술한다(도면은 간략히 도시됨).
배연탈질모듈(12)은, 배기가스 내 함유된 질소산화물을 질소 등으로 환원시켜 처리한다. 배연탈질모듈(12)은 그러한 한도 내에서 특별히 제한될 필요는 없다. 배연탈질모듈(12)은 예를 들어, 촉매를 이용한 선택적 촉매 환원법(Selective catalytic reduction: SCR), 및/또는 촉매를 사용하지 않는 무촉매 환원법(Selective non catalytic reduction: SNCR)등을 포함하는 방식으로 질소산화물을 처리할 수 있으며, 그에 대응하는 처리구조(예, 촉매 및/또는 환원제 분사구조)를 포함하는 형태로 형성될 수 있다(도면은 간략히 도시됨).
집진모듈(11, 13)은 배연탈질모듈(12) 전단 및/또는 후단에 배치가 가능하다. 배연탈질모듈(12) 전단에는 예를 들어, 백(bag)필터 등으로 이루어진 필터체가 포함된 집진모듈(11)이 배치되고, 배연탈질모듈(12) 후단에는 예를 들어, 또 다른 필터체 및/또는 필터체 아닌 포집구조(예, 전기집진장치 등)로 이루어진 집진모듈(13)등을 배치할 수 있다(도면은 간략히 도시됨).
따라서, 소각로 연소배기가스 처리장치(1)는 이러한 구성들을 통해 반응탑(10) 내부에서의 중화처리를 기본으로, 배기가스의 폐열회수(배열회수모듈), 탈질(배연탈질모듈), 및 집진작용(집진모듈) 중 적어도 어느 하나의 처리를 복합적으로 진행할 수 있다. 바람직하게는, 배열회수모듈(9), 배연탈질모듈(12), 및 집진모듈(11,13)을 모두 포함하여 폐열회수, 탈질, 및 집진작용이 모두 가능한 소각로 연소배기가스 처리장치(1)를 구성할 수 있다. 이러한 처리장치로 통과되어 폐열회수, 산성물질 중화, 집진 및 탈질 처리된 배기가스는 연돌(14)을 통해 대기 중으로 배출된다.
이 중 특히 반응탑(10)에서는 소각로(2)에서 배출된 배기가스(A)의 산성물질을 처리물질과 반응시켜 중화시키는 중화처리가 진행된다. 즉 소각로(2)에서 배출된 배기가스는, 폐기물 연소 시 발생된 산성물질이 함유된 산성물질 함유 배기가스로서, 반응탑(10)을 통과하면서 중화된다. 배기가스에 함유된 산성물질의 종류는 소각로(2)에서 연소되는 폐기물의 종류에 따라서 달라질 수 있으며, 산성물질은 예를 들면, 염화수소, 질소산화물, 황산화물 등 다양한 산성물질을 포함할 수 있다.
이하, 도 1 및 도 3을 참조하여 반응탑(10)과 유동지연판(140)을 포함하는 배기가스 중화처리구조와 그 작용효과를 보다 상세히 설명한다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 반응탑(10)은 수직방향으로 연장된 통체로 형성될 수 있다. 반응탑(10)의 내부는 배기가스를 통과시킬 수 있게 비어 있으며 수직방향으로 배치되어 배기가스를 하방으로 통과시킬 수 있다. 즉 반응탑(10) 내부에서 유체의 흐름방향은 반응탑(10)의 길이방향인 수직방향일 수 있다.
반응탑(10)은 배기가스(A)를 도입하는 도입관(110)이 상부에 연결되고, 배기가스를 배출하는 배출관(120)이 하부에 연결되고, 수직으로 연장된다. 반응탑(10)은 예를 들어, 수직방향으로 연장된 통체로서, 도입관(110) 및 배출관(120)을 제외한 나머지 부분은 막혀 있을 수 있다. 도입관(110)은 반응탑(10)의 상부 일 측에, 배출관(120)은 반응탑(10)의 하부 일 측에 연결될 수 있고 형상 등은 유체를 통과시킬 수 있는 한도 내에서 다양하게 변형도 가능하다.
반응탑(10)이 원통형상으로 도시되었으나, 예를 들면, 횡단면이 타원인 타원형 통체 등 다른 형상으로도 얼마든지 변형이 가능하다. 후술하는 바와 같이 유동지연판(140)은, 반응탑(10)의 단면형상 등에 대응하여 적절하게 변형될 수 있다. 반응탑(10)은 예를 들어, 하부 측에 직경이 감소하는 깔때기 형상의 구조를 포함할 수도 있다.
처리물질공급관(130)은, 반응탑(10)의 상단을 관통하여 반응탑(10)의 내부로 삽입된다. 도 1 및 도 3에 도시된 것처럼, 처리물질공급관(130)은 반응탑(10) 내부로 일정길이로 연장되어 있을 수 있다. 도시되지 않았지만, 처리물질공급관(130)은 외부의 처리물질 공급용 관로(미도시) 등과 연결되어 처리물질을 공급받을 수 있다. 처리물질공급관(130)은 말단에 처리물질 즉, 산성물질 처리용 물질이 분사되는 분사구(131)를 갖는다.
처리물질공급관(130)은 하나 또는 복수로 형성될 수 있으며(도 9참조) 따라서 도면으로 구조나 배치가 제한될 필요는 없다. 처리물질공급관(130)의 길이나 형상, 개수 등도 필요에 따라서 변경될 수 있다.
분사구(131)를 통해 분사되는 처리물질(도 3의 B참조)은 알칼리성 물질일 수 있으며 액상으로 처리물질공급관(130)에 공급될 수 있다. 즉 처리물질(B)은 액상 처리물질을 포함한다. 액상 처리물질은, 고체상 처리물질이 액상물질과 혼합되어 분산 및/또는 용해되어 형성된 액상혼합물을 포함한다. 예를 들어, 액상 처리물질은, 고체상(예, 분말) 알칼리성 물질이 물에 혼합되어, 고체상 알칼리성 물질이 액상의 물에 분산된 상태의 것을 포함할 수 있다.
이러한 처리물질을 효과적으로 공급하기 위해, 처리물질공급관(130)은 예를 들어, 이류체식 노즐(미도시)을 포함하여 형성될 수 있다. 즉 이류체식 노즐로 액상의 물과 고체상의 알칼리성 물질을 함께 분사하여 고체상의 알칼리성 물질이 액상의 물에 분산 및/또는 용해된 상태로 분사되게 함으로써, 반응탑(10) 내에서 배기가스 내 산성물질과 알칼리성 처리물질이 접촉하여 중화되게 할 수 있다. 그러나 그와 같이 한정될 필요는 없으며, 일류체식 노즐로 액상의 물에 고체상의 알칼리성 물질을 혼합한 후 액상물질에 알칼리성 물질을 분산 및/또는 용해시킨 상태로 일류체식 노즐을 통해 분사하는 것도 가능하다.
이와 같이 처리물질(B)을 반응탑(10)내 분사하여 배기가스와 접촉시키는 처리법은 예를 들어, 처리액에 배기가스를 투과시켜 처리하는 습식처리법이나, 액상물질을 사용하지 않고 배기가스를 처리하는 건식처리법과 다른 것으로 이를 테면, 반건식 처리법일 수 있다.
처리물질공급관(130)은 반응탑(10) 내부에 이러한 처리물질(B)을 효과적으로 분사하기 위해 일정 길이로 반응탑(10) 내부로 연장되어 있을 수 있다. 분사구(131)는 처리물질공급관(130)의 말단에 형성될 수 있으며 분사구(131)측에 전술한 노즐구조가 적용되어 있을 수 있다. 따라서 분사구(131)를 통해 분사된 처리물질(B)은 도 3과 같이 반응탑(10) 내부로 확산되어 반응탑(10)을 통과하는 배기가스와 혼합되고 접촉될 수 있다.
유동지연판(140)은, 도 1 및 도 3에 도시된 것처럼, 반응탑(10) 내 도입관(110)과 처리물질공급관(130)의 분사구(131) 사이에 배치된다. 해당 위치에서 유동지연판(140)은 특히 반응탑(10) 내 도입이 시작된 배기가스(A)의 유량과 체류시간을 도입초기부터 효과적으로 조절할 수 있다.
유동지연판(140)은 하나 또는 복수로 형성될 수 있으며(도 8참조) 따라서 반응탑(10) 내 도입관(110)과 분사구(131) 사이의 적어도 일 지점에 배치될 수 있다. 유동지연판(140)은 도시된 바와 같이 배치지점에서 반응탑(10)의 내부에 개재되어, 반응탑(10)을 흐르는 유체의 유동단면적(전술한 바와 같이, 반응탑 내부공간을 채우는 유체의 흐름방향에 대한 횡단면 면적일 수 있다)을 축소시키고 체류시간은 증가시킨다.
즉 유동지연판(140)은 반응탑(10) 내부공간에 개재되어 유동지연판(140)이 설치된 지점에서 반응탑(10) 내부공간(특히 횡단면)을 축소시키며 이를 통해 유체의 유동단면적을 감소시킨다. 또한 반응탑(10) 내부공간에 개재되므로 일종의 저항체로 기능하여 유체의 유동을 지연시킬 수 있다. 유동지연판(140)의 형상은 그와 같이 반응탑(10) 내부공간에 개재될 수 있는 한도 내에서 적절히 변형될 수도 있다.
바람직하게는, 유동지연판(140)은 반응탑(10)의 횡단면과 평행하게 반응탑(10)의 내부에 개재되는 원판 형상의 부재로 형성될 수 있다. 원판 형상의 유동지연판(140)은 도시된 것처럼 부분적으로 개방되어, 개방된 부분(예, 주 유동홀 및 국소조절홀)으로 유체를 통과시킬 수 있다. 이때 유체의 유동단면적은 유동지연판(140)의 개방된 부분(처리물질공급관이 있는 부분은 제외된 부분)으로 축소될 수 있다. 따라서 반응탑(10)을 흐르는 유체의 유동단면적(cross sectional area)은 유동지연판(140)의 형상이나 구조에 따라 변동될 수 있다.
보다 구체적으로, 유동지연판(140)은 유동지연판(140)에 관통 형성되어 내부로 유체를 통과시키는 주 유동홀(141)을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 주 유동홀(141)은 직경이 처리물질공급관(130)의 외경보다 커 내부에 처리물질공급관(130)을 수용할 수 있으며 따라서 처리물질공급관(130) 외측의 공간으로 배기가스를 통과시킬 수 있다. 따라서 유동지연판(140)이 위치한 지점에서 유체의 유동단면적은 예를 들어, 주 유동홀(141)의 면적에서 그 내부에 수용된 처리물질공급관(130)이 차지하는 면적을 뺀 크기로 축소될 수 있다.
도 1 및 도 3과 같이, 주 유동홀(141)은 처리물질공급관(130)을 수용하고도 유동공간이 확보되도록 직경이 크게 형성된다. 즉 주 유동홀(141)은 처리물질공급관(130)이 내부에 수용되되 처리물질공급관(130)과는 이격된다. 예를 들어 주 유동홀(141)은 처리물질공급관(130)의 두께보다 큰 직경으로 처리물질공급관(130)의 둘레를 둘러싸는 형상일 수 있다. 따라서 처리물질공급관(130)의 외면과 주 유동홀(141)의 내면 사이에 형성된 빈 공간으로 유체가 흐를 수 있다.
주 유동홀(141) 내부에 처리물질공급관(130)이 위치하기 때문에, 주 유동홀(141)로 통과되는 유체는 자연히 처리물질공급관(130)측으로 집중된다(도 3의 점선화살표 참조). 따라서 주 유동홀(141)은, 반응탑(10) 내부에 채워진 유체(배기가스)를 통과시키는 역할과, 유체를 주 유동홀(141) 내부의 처리물질공급관(130)측으로 모으는 역할을 동시에 할 수 있다. 예를 들어 도시된 것처럼, 처리물질공급관(130)이 횡단면이 원형인 반응탑(10)의 중앙에 설치된 경우, 유동지연판(140)은 그와 대응되는 중앙에 주 유동홀(141)이 관통 형성되어 처리물질공급관(130)을 둘러싸는 원형의 고리 형상으로 형성될 수 있다(도 1참조).
즉 유동지연판(140)에 의해 반응탑(10) 내부로 도입된 배기가스(A)는 처리물질공급관(130)이 수용되어 있는 주 유동홀(141)을 통과하며 따라서 주 유동홀(141)에 삽입된 처리물질공급관(130)측으로 모이게 된다. 따라서 유체는 처리물질공급관(130)을 따라 유동하면서 처리물질공급관(130)의 말단에 도달되어 처리물질공급관(130) 말단의 분사구(131)에서 분사되는 처리물질(B)과 더욱 효과적으로 접촉되고 혼합될 수 있다. 주 유동홀(141) 내부에 처리물질공급관(130)이 수용된 구조에 의해 이러한 효과가 나타난다. 처리물질공급관(130)의 위치가 변경되면 주 유동홀(141)의 위치도 그에 대응하여 변경하여 도시된 예에 한정되지 않고 다양한 형태로 처리물질공급관(130)과 주 유동홀(141)의 위치를 조정할 수 있다.
한편, 유동지연판(140)의 주 유동홀(141) 둘레에는, 도시된 것처럼 국소조절홀(142)이 분산 배치된다. 국소조절홀(142)은 복수로 형성될 수 있으며 도 3에 도시된 것처럼, 유동지연판(140)에 대해 일정 각도로 경사지게 관통될 수 있다. 따라서 국소조절홀(142)은 유동지연판(140)의 단면 상에서 경사지게 관통되어 있는 통로로 형성될 수 있다. 이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 국소조절홀(142)과 주 유동홀(141)의 구조와 변형례 등에 대해서 보다 상세히 설명한다.
도 4는 도 1의 반응탑 내부에 배치된 유동지연판의 저면도이고, 도 5는 도 4의 유동지연판의 제1변형례를 도시한 도면이며, 도 6 은 도 4의 유동지연판의 제2변형례를 도시한 도면이고, 도 7은 도 4의 유동지연판의 제3변형례를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 국소조절홀(142)은 유동지연판(140)의 일 면에 형성된 입구(142a)와 반대편 타 면에 형성된 출구(142b)를 포함할 수 있다. 도시된 것처럼, 국소조절홀(142)은 입구(142a)와 출구(142b)가 서로 어긋나게 유동지연판(140)에 대해 일정 각도로 경사지게 관통된다. 따라서 국소조절홀(142)은 입구(142a)와 출구(142b)를 연결하는 내면이 경사면(142c)으로 형성된다.
특히 국소조절홀(142)은, 도 4처럼 주 유동홀(141) 둘레를 따라 방사상으로 배열되고, 도 3 및 도 4와 같이 출구(142b)가 입구보다 주 유동홀(141) 측으로 모여있어 주 유동홀(141) 주변의 유체를 주 유동홀(141) 측으로 집중시킬 수 있다(도 3 및 도 4의 점선화살표 참조). 이러한 국소조절홀(142)의 집중효과는 주 유동홀(141)로 통과되는 유체흐름에 그 주변의 유체흐름이 합해지는 효과로 나타나므로, 주 유동홀(141) 내부에 위치한 처리물질공급관(130)과 접촉하는 유체의 유량을 더 증가시킬 수 있다.
따라서 주 유동홀(141) 및 국소조절홀(142)을 통과하며 주 유동홀(141) 측으로 모이는 배기가스(A) 흐름은 주 유동홀(141) 내부의 처리물질공급관(130)과 접촉하며 처리물질공급관(130)의 말단에 도달될 수 있다. 따라서 처리물질공급관(130)의 말단에서 분사되는 처리물질(B)과 더욱 효과적으로 접촉되고 혼합될 수 있다. 이와 같이 국소조절홀(142)과 주 유동홀(141)을 이용하여 처리물질과 배기가스를 효과적으로 혼합할 수 있다.
즉 유동지연판(140)은, 전체적으로는 유동저항을 발생시켜 반응탑(10)을 통과하는 배기가스의 체류시간을 증가시키는 역할을 하면서 그와 동시에, 국소적으로는 처리물질공급관(130)이 수용된 주 유동홀(141) 측으로 주변의 배기가스 흐름을 모아서 집중시키는 역할을 하므로, 체류시간 증가효과와 유체 집중효과에 의해 처리물질과 배기가스 혼합이 매우 효과적으로 이루어질 수 있다. 따라서 배기가스 내 산성물질이 처리물질과 반응하여 효과적으로 중화될 수 있다.
도 4를 참조하면, 주 유동홀(141)은 원형으로 형성되고, 국소조절홀(142)은 그 둘레에 일종의 슬릿 형태로 형성될 수 있다. 국소조절홀(142)은 출구(142b)가 입구(142a)보다 주 유동홀(141) 측으로 모여 있어 주 유동홀(141) 측으로 주변의 유체를 집중시키기 쉽게 되어 있다. 국소조절홀(142)은 예를 들어, 주 유동홀(141) 둘레에 방사상으로 배치된 원호 형상의 슬릿으로 형성될 수 있다.
그러나 이에 한정될 필요는 없으며 국소조절홀과 주 유동홀의 배치는 또 다른 형태로 변형도 가능하다. 이하 이에 대해 좀더 상세히 설명한다.
도 5를 참조하면, 유동지연판(140-1)은 국소조절홀(142)이 유체회전류(점선화살표 참조)를 생성할 수 있는 형태로 변형될 수도 있다. 즉 국소조절홀(142-1)은 출구(142b)가 입구(142a)보다 주 유동홀(141) 측으로 모여 있되, 출구(142b)가 주 유동홀(141)의 중심에 대해 어긋나 있어 주 유동홀(141)의 중심 주변으로 주 유동홀(141)의 중심을 비껴서 회전되는 유체회전류를 생성할 수 있다. 이러한 경우 유체 경로를 보다 효과적으로 제어하기 위해, 국소조절홀(142-1)은 슬릿이 아닌 일직선 또는 곡선인 통공 형태로 형성될 수 있다. 도시된 것처럼 국소조절홀(142-1)의 출구(142b)가 주 유동홀(141)의 중심과 어긋나는 방향으로 비껴서 관통되어 있기 때문에, 주 유동홀(141) 둘레에 배치된 국소조절홀(142-1)들을 통과하는 유체는 주 유동홀(141)의 중심을 비껴서 회전되는 회전류로 변환될 수 있다.
이러한 경우, 유체회전류의 회전효과가 더해지므로, 회전효과가 더해진 배기가스가 처리물질공급관(130)의 말단에서 분사된 처리물질과 더 역동적으로 혼합될 수 있다. 따라서 혼합율이 증가하여 처리물질과 배기가스 내 산성물질의 중화반응도 더 잘 일어날 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 주 유동홀(141)은 유동지연판(140-2)의 처리물질공급관과 대응하는 위치에 복수 개가 관통 형성될 수도 있다. 그러한 경우 처리물질공급관(도 9의 130참조)은 복수로 형성될 수 있다. 즉 전술한 것처럼 처리물질공급관(130)을 복수로 형성하고, 그에 대응하는 위치에 복수의 주 유동홀(141)을 형성한 구조도 얼마든지 가능하다. 국소조절홀(142)들은 각각의 주 유동홀(141) 둘레에 방사상으로 배치될 수 있다.
이때 주 유동홀(141)이 형성된 위치인 처리물질공급관(130)과 '대응하는 위치'는 예를 들어, 유동지연판(140-2) 상에서 주 유동홀(141)이 처리물질공급관(130)과 중첩되는 위치일 수 있으며, 주 유동홀(141)안에 처리물질공급관(130)이 삽입되는 위치 또는 수용되는 위치일 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 유동지연판(140-3)을 타원으로 형성하는 것도 얼마든지 가능하다. 예를 들어, 전술한 것처럼 반응탑(도 1의 10참조)의 횡단면이 타원형상으로 형성되는 경우 등에 이러한 구조의 유동지연판(140-3)을 적용할 수 있다. 즉 반응탑(10)의 단면이 타원형으로 형성되고, 유동지연판(140-3)은 반응탑(10)의 단면에 대응하는 타원판으로 형성될 수도 있다. 이러한 경우, 주 유동홀은 반응탑(10)의 단면이 형성하는 타원의 두 초점과 대응되는 위치에 각각 관통 형성된 제1주 유동홀(141a) 및 제2주 유동홀(141b)을 포함할 수 있다.
즉 반응탑이 단면이 타원인 타원형상의 통체인 경우 처리물질공급관(130)은 반응탑(10)의 단면이 형성하는 타원의 두 초점에 배치되는 것이 바람직하며, 유동지연판(140-3)에는 그에 대응하는 위치에 제1주 유동홀(141a) 및 제2주 유동홀(141b)을 형성해 줄 수 있다. 이와 같은 방식으로 유동지연판을 변형할 수 있으며 주 유동홀의 배치도 얼마든지 바꾸어 줄 수 있다.
이와 같이 다양한 구조의 유동지연판을 반응탑(10) 내 도입관(110)과 분사구(131) 사이에 배치하여, 반응탑(10)안에서 유체의 체류시간을 적절히 증가시킬 수 있다. 특히 유동지연판(140)은, 도입관(110)과 분사구(131) 사이에 위치하여 배기가스의 도입 초기부터 유량과 체류시간을 조절할 수 있으며, 전체적으로는 유동저항을 발생시켜 반응탑(10)을 통과하는 배기가스의 체류시간을 증가시키는 역할을 하면서, 국소적으로는 처리물질공급관(130)이 수용된 주 유동홀(141) 측으로 주변의 배기가스 흐름을 모아서 집중시키는 역할을 동시에 하므로, 체류시간 증가효과와 유체 집중효과에 의해 처리물질과 배기가스 혼합이 매우 효과적으로 이루어질 수 있다. 따라서 배기가스 내 산성물질이 처리물질과 반응하여 효과적으로 중화될 수 있다.
이와 같이, 유동지연판(140)이 형성된 반응탑(10)안에서 배기가스와 처리물질을 효과적으로 혼합하고, 접촉시간을 증대시켜 배기가스 내 산성물질을 효과적으로 중화시킬 수 있다.
도 8은 유동지연판의 다단배치를 예시한 도면이고, 도 9는 유동지연판의 다단배치 및 처리물질공급관의 복수배치를 예시한 도면이다.
한편 도 8을 참조하면, 유동지연판(140a, 140b, 140c)은 복수로 형성되어 반응탑(10) 내 도입관(110)과 분사구(131)의 사이에 다단으로 배치될 수도 있다. 즉 유동지연판(140a, 140b, 140c)은 복수 개가 반응탑(10) 내 도입관(110)과 분사구(131)의 사이에 서로 이격되어 배치될 수 있다.
이러한 경우 유동지연판(140a, 140b, 140c)이 배치된 각 지점에서, 전술한 유체의 체류시간 증가효과와 유체 집중효과가 반복하여 발생되므로 처리물질(B)과 배기가스(A)가 더욱 효과적으로 혼합되어 처리될 수 있다. 특히, 처리물질공급관(130)이 위치하는 상류측(즉, 반응탑의 상부)에서 다단으로 배기가스의 유량과 체류시간을 반복하여 조정하기 때문에 배기가스 도입 초기부터 유량과 체류시간이 조절되어 이후 반응탑(10) 내부공간 전체를 통해서 유체의 유체 조절효과가 더 잘 나타날 수 있다. 이와 같이 유동지연판(140a, 140b, 140c)을 추가하여 유체의 유동속도를 원하는 대로 조절하면 상대적으로 길이가 짧은(높이가 낮은) 반응탑(10)에서도 충분한 처리효과를 얻을 수 있다.
도 9를 참조하면, 이러한 구조적 특징은 유동지연판(140d, 140e, 140f) 뿐만 아니라 처리물질공급관(130)이 복수로 형성된 경우에도 동등하게 적용될 수 있다. 즉 각 유동지연판(140d, 140e, 140f)에 복수의 처리물질공급관(130)에 대응하여 복수의 주 유동홀(141)들이 형성되어 있는 경우에도, 유동지연판(140d, 140e, 140f)은 복수로 형성되어, 반응탑(10) 내 다단으로 배치될 수 있다.
이와 같이 반응탑 내 도입관(110)과 처리물질공급관(130)의 분사구(131) 사이에 복수의 유동지연판을 다단 배치하여 적용할 수 있다. 복수 유동지연판을 이용하면 체류시간의 조절 뿐만 아니라 처리물질공급관(130) 측으로 유체를 집중시키는 유체집중효과도 배가되므로, 도시된 것처럼 주 유동홀(141)에 수용된 처리물질공급관(130) 측으로 배기가스를 집중시켜 처리물질과 산성물질을 더 효과적으로 반응시킬 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 소각로 연소배기가스 처리장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 다른 실시예는 반응탑 내 보조 유동지연부가 적용된 외에는 실질적으로 전술한 실시예와 동일하므로, 앞선 실시예에서 설명된 사항에 대한 반복설명은 생략하고 차이나는 부분을 중점적으로 설명한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의해 보조 유동지연부가 적용된 반응탑을 도시한 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 소각로 연소배기가스 처리장치는, 반응탑(10) 내 보조 유동지연부(150)가 형성된다. 보조 유동지연부(150)는 유동지연판(140)과 별도로 처리물질공급관(130)의 분사구(131)와 대향되는 위치에 형성되어 반응탑(10) 내 유체흐름을 제어한다. 보조 유동지연부(150)는, 처리물질공급관(130)과 배출관(120)의 사이에 배치되고 처리물질공급관(130)의 분사구(131)와 대향되는 위치에 형성되어 분사구(131)의 전방에서 유동저항을 발생시킬 수 있다.
보조 유동지연부(150)는 의도적으로 처리물질(B)의 분사경로에 배치된다. 보조 유동지연부(150)는 처리물질공급관(130)의 분사구(131)와 인접할 필요는 없으며 적정간격 이격되어 배치될 수 있다. 보조 유동지연부(150) 역시 처리물질공급관(130)과 배출관(120)의 사이에서 반응탑(10) 내 개재되므로 유동저항을 발생시킨다. 따라서 보조 유동지연부(150)에 의해서도 반응탑(10)을 흐르는 유체의 체류시간을 조절할 수 있다.
예를 들어, 보조 유동지연부(150)는 일 면이 처리물질공급관(130)의 분사구(131)를 향하게 배치된 고정판(151)등으로 형성될 수 있다. 고정판(151)은 지지대(152)를 이용하여 고정할 수 있다. 도시된 바와 같이, 고정판(151)은 분사구(131)와 대향되는 위치에 배치되므로 분사된 처리물질(B) 중 일부가 고정판(151) 위에 축적될 수 있다. 즉 처리물질(B)은 액상으로 분사되지만, 보조 유동지연판(140)이 위치한 지점까지 도달된 일부는 반응탑(10) 내부의 열에 의해 액상성분이 증발되면서 고체상으로 변환되며 그러한 고체상 처리물질이 고정판(151)위에 축적될 수 있다.
예를 들면, 전술한 이류체식 노즐을 이용하여 액상의 물과 고체상의 알칼리성 물질을 함께 분사하는 경우에, 그러한 고체상 물질로의 변환이 더 쉽게 발생될 수 있다. 따라서 고정판(151)등으로 이루어진 보조 유동지연부(150)를 처리물질(B)이 고체상으로 남기 쉬운 위치에 배치하고, 해당 고체상 물질을 표면에 축적하였다가, 고체상으로 산성물질과 반응하도록 할 수 있다. 따라서 보조 유동지연부(150)에 의해서도, 산성물질의 중화효율은 더 증대될 수 있다.
더욱이, 보조 유동지연부(150)가 분사구(131)와 마주보는 위치에서 고체상 처리물질을 축적하고 실질적으로 포집하는 역할을 겸비하므로, 고체상 처리물질이 반응탑(10) 내벽에 부착되거나 하부에 쌓여 반응탑(10)을 오염시키는 것도 방지할 수 있다. 즉 보조 유동지연부(150)에 의해 산성물질의 중화효율을 증대시키면서, 반응탑(10) 내부가 고체상 물질 등으로 불필요하게 오염되는 것도 방지할 수 있다.
보조 유동지연부(150)가 고정판(151)으로 예시되었지만, 그와 같이 한정될 필요는 없으며, 동등한 위치에 또 다른 형태, 예를 들면, 축을 중심으로 회전하는 형태의 보조 유동지연부를 선택적 또는 추가적으로 형성하는 것도 얼마든지 가능하다. 예를 들면, 반응탑(10)의 길이방향과 수직하거나 또는 평행한 회전축을 배치하고, 상기 회전축에 회전 가능하게 결합되어 회전하면서 유동저항을 발생시키는 회전저항체 등으로 보조 유동지연부(150)를 형성할 수도 있다. 이와 같이 분사구(131) 전방에 다양한 형태의 보조 유동지연부(150)를 배치하여 처리효율을 다른 방식으로 더 증대시킬 수도 있다.
이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 소각로 연소배기가스 처리장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 또 다른 실시예는 반응탑 내 추가 유동지연판이 적용된 외에는 실질적으로 전술한 실시예와 동일하므로, 앞선 실시예에서 설명된 사항에 대한 반복설명은 생략하고 차이나는 부분을 중점적으로 설명한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 의해 추가 유동지연판이 적용된 반응탑을 도시한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 소각로 연소배기가스 처리장치는, 반응탑(10) 내 적어도 하나의 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)을 더 포함한다. 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)은 반응탑(10) 내 분사구(131)와 배출관(120) 사이의 적어도 일 지점에 배치된다. 즉 전술한 유동지연판(140)이 도입관(110)과 분사구(131) 사이에 위치하는 반면, 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)은 분사구(131)와 배출구(120) 사이에 위치할 수 있다. 따라서 본 발명은 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)에 의해서 유동지연판(140)이 배치되지 않는 지점에서도 유체의 유량을 조절하고 체류시간을 증가시킬 수 있다.
본 실시예에서 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)은 복수로 예시되었지만 추가 유동지연판은 분사구(131)와 배출관(120) 사이의 어느 한 지점에 단독으로 배치될 수도 있으며, 필요에 따라 개수를 증가시킬 수도 있다.
추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)은 도시된 것처럼 처리물질공급관(130)과 떨어져 있으며 따라서 처리물질공급관(130)과 교차되지 않는다. 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)은 자신을 관통하여 형성된 추가측 주 유동홀(161)을 통해서 처리물질공급관(130)의 말단에서 분사된 처리물질(B)을 내부로 통과시킬 수 있다.
이러한 위치의 차이를 제외하면, 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)의 구조적인 측면은 전술한 유동지연판(140)과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)에는 처리물질공급관(130)과 대응하는 위치에 배치되고 직경이 처리물질공급관(130)의 외경보다 큰 적어도 하나의 추가측 주 유동홀(161)이 형성될 수 있다.
또한, 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)에는 추가측 주 유동홀(161)의 주위에 분산 배치되고 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)의 일 면에 형성된 입구(161a)와 타 면에 형성된 출구(161b)가 서로 어긋나게 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)에 대해 일정 각도로 경사지게 관통된 복수의 추가측 국소조절홀(162)도 형성될 수 있다. 추가측 국소조절홀(162)의 내면은 입구(162a)와 출구(162b) 사이를 연결하는 직선 또는 곡선형태의 경사면(162c)일 수 있다.
이때 추가측 주 유동홀(161)이 형성된 위치인 처리물질공급관(130)과 '대응하는 위치'는 예를 들어, 처리물질공급관(130)의 길이방향으로 바라볼 때 처리물질공급관(130)과 겹치는(overlap) 위치일 수 있으며, 처리물질공급관(130)의 길이방향으로 처리물질공급관(130)과 중첩가능한 위치일 수 있다. 따라서 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c) 중 어느 하나를 그대로 평행 이동시키면 처리물질공급관(130)을 추가측 주 유동홀(161) 안에 넣을 수 있는 위치일 수 있다.
이러한 위치는 처리물질공급관(130)의 분사구(131)와 대향되는 위치이기도 하므로 해당위치에 배치된 추가측 주 유동홀(161)을 통해 분사구(131)로부터 분사된 처리물질(B)을 통과시키는 방식으로 처리물질 분사가 방해받지 않고 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
또한 추가측 국소조절홀(162)은, 도시된 것처럼 출구(162b)가 입구보다 추가측 주 유동홀(161) 측으로 모여 있어, 추가측 주 유동홀(161) 주변의 유체를 추가측 주 유동홀(161) 측으로 집중시킬 수 있다(점선화살표 참조). 이러한 유체 집중효과는, 추가측 주 유동홀(161)로 통과되는 유체흐름에 그 주변의 유체흐름이 합해지는 효과로 나타나므로, 분사구(131)로부터 분사되어 추가측 주 유동홀(161)을 통과하는 처리물질(B)에, 추가측 주 유동홀(161) 및 추가측 국소조절홀(162)을 통과하며 추가측 주 유동홀(161) 측으로 모이는 배기가스(A) 흐름이 합해지는 효과로 인해 배기가스와 처리물질은 더 효과적으로 접촉되고 혼합될 수 있다.
이와 같이 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)에 형성된 추가측 국소조절홀(162)과, 추가측 주 유동홀(161)을 이용하여 분사구(131)와 배출관(120) 사이에서도 처리물질과 배기가스를 효과적으로 혼합하고 접촉시킬 수 있다.
본 실시예와 같이 복수의 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)이 형성된 경우, 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)들은 도시된 것처럼 처리물질공급관(130)의 말단으로부터 반응탑(10)의 하방으로 다단 배치되고, 각각의 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)에 형성된 추가측 주 유동홀(141)은, 하방을 향해 단계적으로 확대될 수 있다. 이는 처리물질공급관(130)의 분사구(131)로부터 분사 후 이루어지는 처리물질(B)의 공간적인 확산을 고려한 것으로, 하방으로 분사되면서 확산하는 처리물질(B)의 공급을 방해하지 않도록 추가측 주 유동홀(161)의 직경도 하방을 향해 차례로 확대될 수 있다.
따라서 분사구(131)와 가장 인접한 추가 유동지연판(160a)에 형성된 추가측 주 유동홀(161) 직경보다, 그 하부에 위치한 추가 유동지연판(160b)에 형성된 추가측 주 유동홀(161) 직경이 더 크고, 다시 그 하부에 위치한 추가 유동지연판(160c)의 주 유동홀(161) 직경은 더 크게 형성될 수 있다. 이러한 구조로 처리물질의 분사는 방해하지 않도록 형성할 수 있다.
이와 같이 처리물질공급관(130)과 배출관(120)의 사이에 배치된 추가 유동지연판(160a, 160b, 160c)을 이용하여 반응탑(10) 내 분사구(131)와 배출관(120) 사이에서도 유체 유동 및 체류시간을 조절할 수 있고 따라서 배기가스와 처리물질을 효과적으로 혼합하여 산성물질을 중화시킬 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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 소각로 연소배기가스 처리장치 2: 소각로
10: 반응탑 9: 배열회수모듈
11, 13: 집진모듈 12: 배연탈질모듈
14: 연돌 110: 도입관
120: 배출관 130: 처리물질공급관
131: 분사구 140, 140-1, 140-2, 140-3, 140a, 140b, 140c, 140d, 140e, 140f: 유동지연판
141: 주 유동홀 141a: 제1 주 유동홀
141b: 제2 주 유동홀 142, 142-1: 국소조절홀
142a, 162a: 입구 142b, 162b: 출구
142c: 경사면 150: 보조 유동지연부
151: 고정판 152: 지지대
160a, 160b, 160c: 추가 유동지연판
161: 추가측 주 유동홀 162: 추가측 국소조절홀
A: 배기가스 B: 처리물질

Claims (12)

  1. 소각로 후단에 배치되어 상기 소각로에서 배출된 산성물질 함유 배기가스를 처리하는 소각로 연소배기가스 처리장치에 있어서,
    상기 배기가스를 도입하는 도입관이 상부에 연결되고, 상기 배기가스를 배출하는 배출관이 하부에 연결되고, 수직으로 연장되어 있는 반응탑;
    상기 반응탑의 상단을 관통하여 상기 반응탑의 내부로 삽입되고, 말단에 상기 산성물질 처리용 물질이 분사되는 분사구를 갖는 적어도 하나의 처리물질공급관; 및
    상기 반응탑 내 상기 도입관과 상기 처리물질공급관의 상기 분사구 사이의 적어도 일 지점에 배치되고 상기 반응탑의 내부에 개재되어 상기 반응탑을 흐르는 유체의 유동단면적(flow cross sectional area)을 축소시키고 체류시간은 증가시키는 적어도 하나의 유동지연판을 포함하고,
    상기 유동지연판은, 상기 유동지연판에 관통 형성되어 내부로 유체를 통과시키며, 직경이 상기 처리물질공급관의 외경보다 커 내부에 상기 처리물질공급관을 수용가능한 적어도 하나의 주 유동홀을 포함하며,
    상기 유동지연판은, 상기 주 유동홀 주위에 분산 배치되며, 상기 유동지연판의 일 면에 형성된 입구와 타 면에 형성된 출구가 서로 어긋나게 상기 유동지연판에 대해 일정 각도로 경사지게 관통된 복수의 국소조절홀을 더 포함하는 소각로 연소배기가스 처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 국소조절홀은, 상기 주 유동홀 둘레를 따라 방사상으로 배열되고 출구가 입구보다 상기 주 유동홀 측으로 모여있어 상기 주 유동홀 주변의 유체를 상기 주 유동홀 측으로 집중시키는 소각로 연소배기가스 처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 국소조절홀은, 출구가 상기 주 유동홀의 중심에 대해 어긋나 있어 상기 주 유동홀의 중심 주변으로 상기 주 유동홀의 중심을 비껴서 회전되는 유체회전류를 생성하는 소각로 연소배기가스 처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처리물질공급관과 상기 배출관의 사이에 배치되고 상기 처리물질공급관의 상기 분사구와 대향되는 위치에 형성되어 상기 분사구의 전방에서 유동저항을 발생시키는 보조 유동지연부를 더 포함하는 소각로 연소배기가스 처리장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반응탑 내 상기 분사구와 상기 배출관 사이의 적어도 일 지점에 배치되는 적어도 하나의 추가 유동지연판을 더 포함하는 소각로 연소배기가스 처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유동지연판은 복수 개가 상기 반응탑 내 상기 도입관과 상기 분사구의 사이에 서로 이격되어 배치되는 소각로 연소배기가스 처리장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 처리물질공급관이 복수로 형성되고, 상기 주 유동홀은 상기 유동지연판의 상기 처리물질공급관과 대응하는 위치에 복수 개가 관통 형성된 소각로 연소배기가스 처리장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반응탑은 단면이 타원형으로 형성되고, 상기 유동지연판은 상기 반응탑의 단면에 대응하는 타원판으로 형성되는 소각로 연소배기가스 처리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 주 유동홀은 상기 반응탑의 단면이 형성하는 타원의 두 초점과 대응되는 위치에 각각 관통 형성된 제1주 유동홀 및 제2주 유동홀을 포함하는 소각로 연소배기가스 처리장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 반응탑 전단에서 상기 소각로에서 배출된 상기 배기가스의 폐열을 회수하는 배열회수모듈,
    상기 반응탑의 후단에서 질소산화물을 제거하는 배연탈질모듈, 및
    상기 반응탑의 후단에 배치되어 입상의 오염물질을 포집하는 집진모듈 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 소각로 연소배기가스 처리장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19990024536A (ko) * 1997-09-03 1999-04-06 양인모 소각로 배가스 냉각장치 및 이를 이용한 배가스 처리공정
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