KR19980701230A - 폐기가스 세정기(Scrubber for Waste Gases) - Google Patents

Abstract

폐기가스 세정기는 종축선을 중심으로 하여 회전가능하게 착설된 중공의 원통형 분무기를 포함한다. 이 분무기는 액체욕에 부분적으로 침지된다. 분무기는 양단부에 비교적 넓은 개방부를 가지며, 중간영역을 따라 근접한 간격을 둔 다수의 베인을 갖는다. 폐기가스가 분무기의 일측단부에서 개방부측으로 흡인되고 분무기가 회전될 때에 베인에 의하여 퍼올려지는 액체와 조합된다. 액체는 가스흐름 내의 입자들을 흡수 또는 포착한다. 그 결과의 유체가 타측단부의 개방부를 통하여 분무기로부터 배출된다. 송풍기가 요구된 유로를 통하여 유체를 흡인하고 분무기의 회전에 의하여 발생되는 원심력을 극복하는 부압을 제공한다. 분무기의 전체 내부영역이 가스세정에 이용되므로 종래의 폐기가스 세정기 보다 효율이 좋다.

(제 1 도)

Description

폐기가스 세정기

본 발명은 유독가스의 처리분야에 관한 것으로, 유독가스가 대기중에 방출되기 전에 유독가스를 무해하게 하기 위한 방법과 장치를 제공한다.

본 발명은 미국특허 제5,185,016호에 기술된 가스세정기를 개선한 것으로, 그 명세서가 본 발명의 인용문헌으로 참조된다.

많은 산업설비들은 유독가스를 발생하는 바, 이러한 유독가스는 처리되지 아니하고 대기중에 방출되는 것이 법적으로 금지되어 있다. 이러한 유독가스의 한 예로서는 HCl 가스가 있으며 이 가스는 전자부품 제조공정에서 부산물로 생성된다. 본 발명은 HCl 가스나 기타 다양한 유독가스를 세정하는데 이용될 수 있다.

상기 언급된 특허문헌의 가스세정기는 원통형 회전부재를 포함하며, 이는 이 회전부재의 주위에 배치된 부동형의 스테이터로 둘러싸여 있다. 폐기가스와 세정액은 회전부재와 스테이터 사이의 환상영역에서 만나고 이 영역에서 세정이 이루어진다.

상기 언급된 특허문헌의 가스세정기가 그 고유기능을 수행하나 이는 몇가지의 기능을 갖는다. 상기 특허문헌에서 세정과정은 비교적 작은 환상영역에서만 일어나므로 이 장치는 실질적인 세정이 이루어진 공간보다 큰 공간을 점유한다. 원통형 회전부재의 내부영역이 세정과정에 이용되지 않으므로 상기 특허문헌의 대부분의 공간은 쓸모없게 된다. 이와 같이 장치의 처리율은 비교적 작은 환상영역에 수용될 수 있는 가스와 액체의 양으로 제한된다. 따라서 세정공정의 효율은 제한되고 작업자는 요구된 결과를 얻기 위하여 비교적 많은 양의 에너지를 소비하여야 한다. 또한 종래기술의 장치에 있어서는 폐기가스의 주어진 유량에 대하여 비교적 부피가 크고 무거운 기계를 필요로 하는 바, 이는 상당량의 에너지를 소비하게 된다.

본 발명은 종래기술의 장치보다 큰 효율을 갖는 가스세정기를 제공하므로서 상기 언급된 결정들을 해소한다. 본 발명의 가스세정기는 처리되는 폐기가스의 유량에 대하여 비교적 적은 에너지를 소비한다. 본 발명은 폐기가스 흐름이 물과 같은 세정매체와 효율적으로 혼합되어 가스흐름 내의 유독물질이 세정매체에 의하여 용이하게 흡수되거나 포착될 수 있도록 하는 방법과 장치를 제공한다.

발명의 요약

본 발명의 가스세정기는 액체욕 내에 부분적으로 잠기도록 배치되는 분무기를 포함한다. 이 분무기는 중공의 원통형 부재이고 그 종축선을 중심으로 하여 회전가능하게 착설된다. 분무기는 3개의 영역, 즉 비교적 짧은 두 단부영역과 보다 긴 하나의 중앙영역을 포함하는 3개의 영역을 갖는다. 중앙영역은 비교적 근접하게 간격을 두고 배치된 다수의 베인을 갖는다. 단부영역은 베인 사이의 간격보다 길이와 폭이 현저히 큰 개방부를 형성한다. 이들 영역은 배플로 한정되어 있고 그 내부에 분무기가 회전가능하게 연결된다. 배플은 분무기 외부의 영역에서 유체의 유로를 형성하는데 도움이 된다. 배플은 분무기의 내부영역으로는 연장되지 아니하고 대신에 분무기의 모든 3개의 영역이 하나의 커다란 내부영역을 형성한다.

폐기가스가 일측 단부영역에서 분무기측으로 유입되어 개방부를 통해 분무기의 내부영역으로 통과한다. 한편, 세정매체로 구성되는 액체풀로부터의 일부액체가 베인에 의하여 퍼올려져 분무기의 내부영역으로 유입된다. 송풍기에 의하여 생성된 부압이 분무기의 내부를 통하여 가스와 액체를 흡인한다. 분무기의 회전으로 액체는 방울입자가 되고 이들 방울입자가 가스흐름 내의 입자를 흡수 또는 포착한다. 가스-액체 혼합물이 대향단부에서 이에 형성된 개방부를 통하여 분무기를 떠난다. 송풍기에 의하여 발생된 부압은 회전에 의하여 발생되는 원심력에 의하여 가스와 액체가 분무기의 주연을 향하여 이동하려는 경향을 충분히 극복할 수 있도록 한다. 분무기를 떠나는 가스는 불필요한 입자로부터 분리된다. 나머지 습기를 제거하므로서 가스는 청정하게 된다.

분무기는 세정액체욕에 최적한 레벨로 침지되어야 한다. 만약 분무기가 너무 깊게 침지되는 경우 분무기를 회전시키는데 상당량의 회전력(마력)이 요구된다. 분무기가 너무 얕게 침지되는 경우에는 세정효과가 떨어진다. 특히 분무기 직경의 약 3-9%, 좋기로는 약 6%가 액체 내에 잠기는 것이 최적한 레벨이다.

본 발명에 있어서, 분무기의 대부분 또는 모든 영역이 가스와 액체를 혼합하는데 사용되어 본 발명은 매우 효율적으로 종래 기술의 가스세정기와 비교하였을 때에 가스처리율이 증가된다.

이와 같이 본 발명의 기본 목적은 폐기가스 세정기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 폐기가스 세정기의 효율을 증가시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 주어진 시간 내에 세정될 수 있는 가스의 양을 증가시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 비교적 적은 양의 물을 소비하는 가스세정기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 비교적 적은 전력을 소모하는 가스세정기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 폐기가스 세정기의 크기를 줄이는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 자가 세정기능을 갖는 가스세정기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래기술의 방법보다 우수한 세정방법을 제공하는데 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 액체욕 내에 침지된 분무기를 보이고 가스유로를 보인 본 발명 가스세정기의 주요부분을 보인 개략 정면도.

제 2 도는 본 발명의 우선 실시형태에 따라 구성된 가스세정기의 정면도.

제 3 도는 제 2 도에서 보인 가스세정기의 측면도.

제 1 도는 본 발명에 따른 가스세정기의 기본구성과 작동을 보이고 있다. 가스세정기는 중공의 원통형 부재로 구성된 분무기(1)를 포함한다. 분무기(1)는 3개의 영역, 즉 단부영역(3)(5)과 중간영역(7)을 갖는다. 단부영역에는 분무기의 주연둘레에 연장된 비교적 큰 개방부가 형성되어 있다. 제 1 도의 정면도에서는 각 단부영역에 단 두개의 개방부만을 볼 수 있다. 개방부(9)(11)가 단부영역(3)에 형성되고 개방부(13)(15)가 단부영역(5)에 형성된다. 중간영역(7)은 다수의 베인(17)을 가지며, 이들 베인은 분무기의 전체의 주연둘레에 연장되어 있다. 이들 베인은 인접한 베인 사이의 평균간격이 개방부의 폭 또는 길이보다 작게(현저히 작게) 서로 간격을 두고 있다.

분무기의 외부영역은 배플(19)(21)에 의하여 상기 언급된 3개의 영역과 일치하는 3개의 영역으로 나누어져 있다. 배플은 분무기의 방사상 외측으로 연장되어 분무기가 회전가능하게 연결되는 축수를 형성한다. 배플은 분무기의 외부영역에서 유체흐름을 분리한다. 배플은 분무기의 내부영역으로 연장되지 않고, 대신에 3개의 영역이 분무기의 내부내에 하나의 큰 개방공간을 형성한다.

분무기는 화살표(27)로 보인 바와 같이 그 종축선(31)을 중심으로 하여 회전토록 적당한 수단(도시하지 않았음)에 의하여 착설된다. 분무기는 용기(23) 내에 수용된 액체욕(25) 내에 배치된다. 물일 수 있는 이 액체는 폐기가스를 처리하기 위한 세정매체로서 작용한다. 송풍기(29)는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 시스템을 통과하여 흡인하는 부압을 제공한다.

세정될 폐기가스가 좌측에서 화살표(33)로 보인 바와 같이 제 1 도에 도시된 시스템으로 유입된다. 분무기는 세정기가 작동되는 한 항시 회전한다. 폐기가스는 단부영역의 한 개방부를 통과하므로서 분무기의 내부영역으로 유입된다. 개방부는 비교적 크므로 분무기가 신속히 회전되어도 주어진 가스분자가 개방부의 하나를 통하여 쉽게 통과한다. 송풍기에 의하여 유도된 부압이 분무기의 중간영역을 통하여 그 내부영역에서 화살표(35)로 보인 바와 같이 우측으로 가스가 흡인될 수 있도록 한다.

한편, 회전하는 분무기는 상당량의 액체가 액체욕(25)으로부터 이 분무기의 외부영역으로부터 내부영역으로 통과 하도록 한다. 이 액체는 액체를 퍼올리는 소형 물갈퀴처럼 작용하는 베인(17)에 의하여 내부영역으로 퍼올려진다. 근접배치된 베인이 액체를 분무화하여 액체가 작은 물방울 입자의 형태로 분무기의 내부에 이른다. 또한 베인은 액체를 현저히 교란시키고, 이와 같이 교란된 액체가 분무기의 내부로 유입되는 가스와 만나게 된다.

배플(19)(21)은 도시된 바와 같이 액체욕측으로 돌출연장되어 있으나 용기외 저면까지 연장되지는 않는다. 액체욕은 분무기의 모든 3개의 영역에 걸쳐 연장된다.

가스와 액체는 분무기의 내부영역에서, 주로 중간영역에 해당하는 내부영역의 부분에서 전체적으로 혼합된다. 먼저 가스는 액체를 퍼올려 베인을 통해 분무기의 내부로 보내는 분무기에 의하여 액체의 밀도 큰 벽에 만나게 된다. 가스가 분무기의 내부를 통하여 통과할 때에 액체와 가스의 몰 대 몰 조합이 형성된다. 세정될 물질의 특수한 화학적 성질에 따라서, 이러한 조합은 화학적이거나 기계적인 것일 수 있다.

실질적으로 전체 내측부분은 가스와 액체의 혼합에 유용하게 이용된다, 이러한 혼합은 액체에 의한 입자의 포착 또는 흡수가 이루어지도록 하여 가스흐름이 무해하도록 하므로서 대기중에 방출할 수 있도록 한다. 송풍기(29)의 부압은 가스와 액체가 원심력에 의하여 회전하는 밀무기를 벗어나려는 경향을 충분히 방지할 수 있도록 크게 생성된다.

그리고 가스와 액체는 화살표(37)로 보인 바와 같이 우측으로 계속 이동되고, 이들은 화살표(39)로 보인 바와 같이 단부영역(5)에 형성된 개방부를 통하여 분무기를 떠난다. 유체흐름은 송풍기(29)의 영향하에 계속 유동하고 적당한 배출부를 향하여 연속 유동한다. 제 1 도는 가스흐름이 분무기로 유입되기 전에 그리고 이 분무기를 떠난 후에 가스흐름을 이송하는 채널의 모든 벽(배플 19와 21은 제외)은 도시하지 않았으나 상기 언급된 바와 같이 유체의 단일유로를 형성하기 위한 도관이 제공되어야 함은 알 수 있는 것이다.

액체레벨은 너무 높게 설정되지 않아야 한다. 그렇지 않으면 분무기를 회전시키는데 큰 회전력(모우터 마력)이 요구된다. 다른 한편으로 액체레벨이 너무 낮으면 세정효과가 충분치 아니할 것이다. 최적한 액체레벨은 분무기의 최대 깊이가 분무기 직경의 약 6% 정도인 것으로 확인 되었다. 이러한 레벨은 약 3%가 되게 낮출 수 있으며 또한 약 9%가 되게 높일 수 있다. 이와 같이 그 범위는 약 3-9%인 것이 좋다. 분무기의 최대 깊이라 함은 원통형 분무기가 액체의 레벨에 놓였을 때에 분무기가 액체욕 내로 가장 깊게 연장된 지점으로부터 액체욕의 표면에 수직인 선을 따라 액체욕의 표면까지 측정된 깊이를 의미한다.

제 2 도와 제 3 도는 본 발명의 우선 실시형태에 따라 구성된 가스세정기를 보인 것이다. 세정될 폐기가스가 유입구(61)에서 시스템으로 유입되고 유입채널(63)을 통하여 분무기(65)의 좌측단부로 이동된다. 분무기는 제 1 도에 대하여 설명된 구조와 동일한 구조를 갖는다. 배플(91)(93)이 분무기의 외부영역에서 유체흐름을 분리한다. 분무기는 액체욕(67) 내에 부분적으로 잠기고 구동벨트(71)를 통하여 작용하는 모우터(69)에 의하여 회전한다.

분무기를 떠나는 가스와 액체는 습기제거장치로 보내어져 기체흐름으로부터 액체가 제거된다. 습기제거장치는 모울레큘러 시브(molecular sieve) 또는 이와 동등한 장치일 수 있다. 습기제거장치에 수집된 액체는 액체욕으로 회수된다. 그리고 건조가스가 송풍기(77)의 부압에 의하여 유출채널(75)을 통해 이송된다.

제 2 도에서 보인 바와 같이, 유입 또는 유출흐름은 크로스밸브(79)를 통과할 수 있게 되어 있다. 크로스 밸브는 유입 및 유출흐름 사이에 유체가 연통될 수 있도록 하므로서 유출구측의 세정가스 일부를 유입구측으로 재순환 시킨다. 이러한 재순환 이유는 매우 뜨거운 유입폐기가스 흐름을 냉각시키는데 도움이 될 수 있기 때문이다. 세정의 요체가 폐기가스를 비교적 찬 액체의 방울들과 혼합시키는 것이므로 세정공정도 역시 냉각공정이다.

유입가스흐름을 냉각시키기 위한 다른 수단은 액체욕(67)으로부터 액체를 흡인하여 이 액체를 도관(83)을 통하여 유입체널의 개방부측으로 이송하는 펌프(81)를 포함한다. 액체는 시스템으로 유입되는 가스를 냉각시키기 위하여 노즐(도시하지 않았음) 또는 기타 적당한 장치를 통하여 통과된다. 상기 언급된 냉각수단의 모두 또는 그 어느 하나가 본 발명에 포함될 수 있다. 이들 냉각수단은 세정될 폐기가스가 지나치게 뜨겁지 아니한 경우 생략될 수 있다.

펌프(81)와 도관(83)으로 구성된 냉각수단은 도관(83)내 액체흐름의 변화가 세정매체의 포화레벨을 변화시키므로 세정기가 폐기가스 흐름으로부터 입작를 흡입하는 헙입듈에 영향을 줄 수 있다.

도관(85)은 특히 액체욕이 충전되거나 보충될 때에 액체욕이 과충전 되는 것을 방지한다. 도관(85)은 U 자형의 트랩을 구성하므로 송풍기에 의하여 생성된 부압을 극복할 수 있게 되어 있다. 과잉액체는 자동 또는 수동으로 이 도관을 통하여 배출되므로 액체의 레벨이 최적한 레벨로 유지된다. 세정과정중에 액체가 소모되므로 액체욕은 최적한 레벨을 유지할 수 있도록 연속하여 보충되어야 한다.

도관(87)은 시스템을 정기적으로 세척하는데 사용된다. 밸브(89)는 수동형의 밸브일 수 있으며 세척전 시스템을 배수시키는데 사용될 수 있다.

본 발명의 범위 내에서 비록 각 영역의 상대길이가 달라질 수 있으나 분무기의 중간영역은 단부영역보다 긴 것이 좋다. 중간영역의 상대길이를 증가시키면 세정에 사용되는 공간이 증가된다.

본 발명의 범위내에서 분무기의 개방부와 베인의 크기 및 수는 달라질 수 있다.

이상의 본 발명의 특정 실시형태에 대하여 설명되었으나 다른 변형형태의 실현이 가능하다. 이러한 변영형태는 다음의 청구범위 내에 속하여야 한다.

Claims (21)

1. 액체욕을 형성하는 수단, 중공의 원통형 부재로 구성되고 내부영역과 외부영역을 형성하며 일부가 액체욕에 잠긴 상태에서 회전 가능하게 착설된 분무기, 세정될 폐기가스를 외부영역으로부터 내부영역을 통하여 다시 외부영역으로 안내하는 수단과, 분무기를 회전시키기 위한 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 폐기가스 세정기.
2. 제 1 항에 있어서, 분무기가 제1 및 제2 단부영역과 중간영역으로 구성되고, 단부영역이 원통형부재에 형성된 다수의 개방부를 가지고 중간부가 다수의 베인을 가지며, 베인은 인접한 베인 사이에 평균간격을 가지고, 개방부가 폭과 길이를 가지며 이 개방부의 폭과 길이가 인접한 베인 사이의 평균간격 보다 큼을 특징으로 하는 폐기가스 세정기.
3. 제 1 항에 있어서, 분무기가 그 직경의 3-9%가 액체에 잠기도록 하는 깊이로 액체욕 내에 잠김을 특징으로 하는 폐기가스 세정기.
4. 제 3 항에 있어서, 분무기의 직경이 약 6%가 액체에 잠김을 특징으로 하는 세정기.
5. 제 1 항에 있어서, 안내수단이 부압을 발생하기 위한 송풍기수단을 포함하고, 가스와 액체가 분무기를 통하여 흡인됨을 특징으로 하는 세정기.
6. 제 1 항에 있어서, 유입수단이 구성되어 있고, 안내수단이 유입수단으로부터 분무기의 내부영역으로 가스를 안내하는 수단으로 구성되며, 세정기가 액체욕으로부터 유입수단으로 액체를 이송하기 위한 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 세정기.
7. 제 6 항에 있어서, 분무기를 떠나는 가스가 유출수단으로 이송되고, 세정기가 유입수단과 유출수단 사이에 유체연결이 이루어지도록 하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 세정기.
8. 제 1 항에 있어서, 분무기를 떠나는 가스의 유로 내에 연결된 습기제거수단이 구성되어 있음을 특징으로 하는 세정기.
9. 폐기가스 세정기에 있어서, 세정기가 종축선과 내부영역을 갖는 중공의 원통형 부재와, 종축선을 중심으로 하여 원통형 부재를 회전시키기 위한 회전수단으로 구성되고, 원통형 부재가 액체욕에 부분적으로 침지되며, 원통형 부재가 두개의 단부영역과 하나의 중간영역을 가지고, 또한 원통형 부재가 양 단부영역에 개방부를 가지고 중간영역에 다수의 베인을 가지며, 또한 세정기가 일측 단부영역에서 폐기가스를 원통형 부재의 내부영역으로 안내하고, 내부영역을 통하여 타측 단부영역 밖으로 가스를 안내하기 위한 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 가스 세정기.
10. 제 9 항에 있어서, 안내수단이 부압을 제공하는 송풍기로 구성됨을 특징으로 하는 가스 세정기.
11. 제 9 항에 있어서, 베인이 개방부의 크기보다 작은 평균간격으로 서로 간격을 두고 있음을 특징으로 하는 가스 세정기.
12. 제 9 항에 있어서, 가스가 유입채널을 통하여 원통형 부재 내로 유입되고 유출채널을 통하여 원통형 부재를 떠나며, 세정기가 유입 및 유출채널 사이에 유체가 연통되도록 하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 가스 세정기.
13. 제 9 항에 있어서, 가스가 유입채널을 통하여 원통형 부재로 유입되고 유출채널을 통하여 원통형 부재를 떠나며, 세정기가 액체욕으로부터 유입채널로 액체를 안내하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 가스 세정기.
14. 제 9 항에 있어서, 가스가 유입채널을 통하여 원통형 부재로 유입되고 유출채널을 통하여 원통형 부재를 떠나며, 유출채널이 이 유출채널 내에서 유동하는 가스로부터 액체를 제거하기 위한 습기제거수단을 포함함을 특징으로 하는 가스 세정기.
15. 폐기가스 세정기에 있어서, 세정기가 종축선과 내부영역을 갖는 중공의 원통형 부재와, 종축선을 중심으로 하여 원통형 부재를 회전시키기 위한 수단으로 구성되고, 원통형 부재가 두개의 단부영역과 중간영역을 가지며, 원통형 부재가 양측 단부영역에 개방부를 가지고 중간영역에 다수의 베인을 가지며, 세정기가 일측 단부영역에서 원통형 부재의 내부영역으로 폐기가스를 안내하고 내부영역을 통하여 타측 단부영역 밖으로 가스를 안내하기 위한 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 폐기가스 세정기.
16. 제 15 항에 있어서, 안내수단이 부압을 제공하는 송풍기로 구성됨을 특징으로 하는 가스 세정기.
17. 제 15 항에 있어서, 베인이 개방부 보다 작은 평균간격으로 서로 간격을 두고 있음을 특징으로 하는 가스 세정기.
18. 폐기가스 세정방법에 있어서, 이 방법이 중공의 원통형 부재를 액체욕에 부분적으로 침지하고 부압을 가하여 원통형 부재의 일측단부로 폐기가스를 흡인하고 원통형 부재의 타측단부로 배출토록 하면서 원통형 부재를 회전시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 폐기가스 세정방법.
19. 제 18 항에 있어서, 폐기가스가 원통형 부재로 유입되기 전에 폐기가스를 향하여 액체욕으로부터 액체를 이송하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
20. 제 18 항에 있어서, 원통형 부재의 타측 단부 밖으로 배출되는 가스의 일부가 원통형 부재로 유입되는 가스에 재순환됨을 특징으로 하는 방법.
21. 제 18 항에 있어서, 원통형 부재의 밖으로 유동하는 가스로부터 습기를 제거하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.