KR19990003099A - Gas-liquid contactor for exhaust gas treatment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배기가스 중에 포함되어 있는 이산화황(SO2)가스를 효과적으로 제거하는 기-액 접촉장치에 관한 것으로, 종래의 배기가스 처리를 위한 기-액 접촉장치는 흡수탑 중심부에 가까운 곳에 위치한 액상승관을 통하여 분산판 상부로 공급된 흡수액과 월류판 가까이에 위치한 액 상승관을 통하여 분산판 상부로 공급된 흡수액이 액하강부에 도달하는데 걸리는 시간이 다르기 때문에 분산판 위치에 따라서 처리효율이 일정하지 않을 수도 있었다.The present invention relates to a gas-liquid contact device for effectively removing sulfur dioxide (SO 2 ) gas contained in the exhaust gas, the conventional gas-liquid contact device for the exhaust gas treatment is a liquid lift near the center of the absorption tower The treatment efficiency is not constant depending on the position of the dispersion plate because the time taken for the absorption liquid supplied to the upper part of the distribution plate through the pipe and the absorption liquid supplied to the upper part of the dispersion plate through the liquid riser tube located near the overflow plate is different. I could not.
이에 본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위한 것으로 상기 가스분산판의 형태를 조정하여 구성된 장치와, 상기 가스분산판에 설치된 흡수액 상승관간의 수평거리를 조정하여 구성된 장치와, 상기 월류관을 내측으로 조정하여 구성된 것을 특징으로 하는 배기가스 처리용 기-액 접촉장치를 제공하여 흡수탑의 직경이 증가하는 것과 관계없이 흡수액의 순환비를 크게 하여 장치의 효율을 증가시키고 기-액접촉효율을 높이도록 하였다.Accordingly, the present invention is to improve the above problems, the device configured by adjusting the shape of the gas distribution plate, the device configured by adjusting the horizontal distance between the absorption pipe riser installed in the gas distribution plate, and the overflow pipe inward It provides a gas-liquid contact device for exhaust gas treatment, characterized in that the adjustment is configured to increase the circulation ratio of the absorbent liquid regardless of the diameter of the absorption tower increases to increase the efficiency of the device and to increase the gas-liquid contact efficiency It was.
Description
본 발명은 화석연료를 연소할 때 발생하는 배기가스중의 황산화물을 제거하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배출되는 배기가스 중에 포함되어 있는 이산화황(SO2)가스를 효과적으로 제거하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for removing sulfur oxides in the exhaust gas generated when burning fossil fuels, and more particularly, to an apparatus for effectively removing sulfur dioxide (SO 2 ) gas contained in the exhaust gas. It is about.
일반적으로 배기가스중에 함유되어 있는 대기오염물질인 SO2가스와 비산회(Fly Ash)를 처리하기 위한 기술에는 여러 가지가 있으나, 산성가스인 SO2가스를 중화시킬 수 있는 흡수제로서 알칼리용액 또는 알칼리슬러리를 배기가스에 분무하는 기-액접촉방식의 습식탈황공정이 가장 보편적으로 이용되고 있다. 이중에서도 흡수제로서 석회석슬러리를 사용하여 부산물로서 석고를 생성시키는 습식 석회석-석고 공정이 전체 탈황 공정의 약 80% 정도를 점유하고 있는 것으로 알려져 있다.Generally, there are various techniques for treating SO 2 gas and fly ash, which are air pollutants contained in exhaust gas, but as an absorbent that can neutralize SO 2 gas, which is an acid gas, alkali solution or alkali slurry. The gas-liquid wet type desulfurization process for spraying the gas to the exhaust gas is most commonly used. Among them, the wet limestone-gypsum process, which uses limestone slurry as an absorbent to produce gypsum as a by-product, is known to occupy about 80% of the total desulfurization process.
이러한 탈황 공정에서 가장 중요한 구성 장치인 흡수탑은 기체와 액체를 접촉시켜 화학반응을 유도하는 장치로서 지금까지 수많은 종류의 흡수탑이 개발되어 실용화되었으며 현재 상용화되어있는 대표적인 흡수탑으로서는 분무탑(Spray Tower)과 단탑(Tray Tower), 충전탑(Packed Tower) 및 가스분사 반응기(제트버블링리액터)가 있다. 이들 장치들은 각각 고유한 특성을 가지고 있기 때문에 직접적인 비교는 곤란하지만 이들 흡수탑을 운전하는데 있어서 가장 중요한 사항은 운전비와 초기 투자비는 최소화하면서 치리효율은 높게 유지하는 것이다. 상기 탈황장치중 단탑은 탑 상부에서 흡수액을 공급하고 탑 중간에서 배기가스를 불어넣어 여러 단의 분산판을 거치도록 구성되어 있다. 이러한 기-액 접촉방식은 여러 단의 분산판을 사용해야 하기 때문에 압력손실이 크고 탑 상부로 흡수액을 공급해야 하기 때문에 흡수액의 이송을 위한 펌프의 동력 소모가 많은 문제점이 있다. 또한 발전소 보일러의 부하변동에 따라 흡수탑으로 유입되는 배기가스의 유량변화가 발생하는 경우 분산판 상부에서 위핑(Weeping)이나 플로딩(Flooding)현상이 발생하기 때문에 배기가스의 유량변화가 매우 적은 경우에만 사용할 수 있다는 단점이 있다.The absorption tower, which is the most important component in the desulfurization process, is a device that induces a chemical reaction by contacting gas and liquid. As a result, numerous absorption towers have been developed and put into practical use. ), Tray Tower, Packed Tower, and Gas Injection Reactor (Jet Bubbling Reactor). Each of these devices has unique characteristics, making direct comparisons difficult, but the most important aspect of operating these absorption towers is to maintain high efficiency while minimizing operating and initial investment costs. The column of the desulfurization apparatus is configured to pass through the dispersion plate of several stages by supplying the absorption liquid from the top of the tower and blowing the exhaust gas in the middle of the tower. Since the gas-liquid contact method requires the use of multiple stages of the dispersion plate, the pressure loss is large and the absorbent liquid must be supplied to the top of the tower. In addition, when the flow rate of the exhaust gas flowing into the absorption tower occurs due to the load fluctuations of the boiler of the power plant, when the flow rate of the exhaust gas is very small since weeping or floating occurs in the upper part of the distribution plate. The disadvantage is that it can only be used.
마찬가지로 분무탑도 탑의 중간에서 배기가스를 불어넣고 탑 상부에서 수많은 노즐을 통해 흡수제가 포함된 액을 분무하는 방식으로 상기한 단탑에 비하면 압력손실은 적으나 이 역시 흡수액의 분무를 위해 흡수탑 상부로 흡수액을 이송해야 하고 노즐을 통해 흡수액을 고압으로 분사해야 하기 때문에 펌프의 동력소모가 큰 문제점이 있다.Similarly, the spray tower blows the exhaust gas in the middle of the tower and sprays the absorbent-containing liquid through a number of nozzles at the top of the tower. Power consumption of the pump is a big problem because the absorption liquid must be transferred to the furnace and the absorption liquid must be injected at a high pressure through the nozzle.
가스분사 방식의 기-액 접촉장치에서 우수한 성능을 얻기 위해서는 보일러의 조업조건 변화에 따라 배기가스의 유량과 압력이 변화해도 장치의 효율을 일정하게 유지할 수 있어야 하고 장치 내에서의 불필요한 압력손실을 최소화하여 가능한 동력소모를 줄여야 한다.In order to achieve good performance in gas-liquid gas-liquid contact device, the efficiency of the device should be kept constant even if the flow rate and pressure of the exhaust fluctuates according to the change of operating conditions of the boiler, and the unnecessary pressure loss in the device should be minimized. To reduce the power consumption.
도 2 는 이를 해결하기 위한 종래의 가스층 다공판형 습식 배연탈황 장치( 국내 출원번호: 94-36804 )를 도시하고 있다. 도 2 는 종래의 가스층 다공판형 습식 배연탈황장치의 작동상태를 나타낸다.Figure 2 shows a conventional gas layer porous plate-type wet flue gas desulfurization apparatus (national application number: 94-36804) to solve this problem. Figure 2 shows the operating state of the conventional gas layer porous plate type wet flue gas desulfurization apparatus.
도 1 은 상기 도 2 에 도시된 종래의 가스층 다공판형 습식 배연 탈황장치가 흡수탑에 사용되어 배기가스 처리공정을 수행하는 통상의 배기가스 처리시스템을 보여주고 있다.FIG. 1 shows a conventional exhaust gas treatment system in which the conventional gas layer porous plate type wet flue gas desulfurization apparatus shown in FIG. 2 is used in an absorption tower to perform an exhaust gas treatment process.
도 1 에 도시된 바와 같이 통상의 배기가스 처리시스템은 가압팬(1)과 전단세정기(2)와 흡수탑(3)과 석회석 슬러리공급부(4)와 산화공기공급부(5)와 탈수설비부(6)로 구성되어 상기 가압팬(1)에 의해 배기가스가 가압 공급되면, 전단세정기(2)에서는 공급된 배기가스에 포함된 분진, HCl, HF 등의 불순물이 제거되고, 흡수탑(3)에서는 배기가스내의 황산화물이 흡수되고 공급된 석회석 슬러리와의 반응으로 석고결정체가 생성된다. 석회석 슬러리공급부(4)에서는 상기 흡수탑에서의 반응을 연속적으로 원활하게 이루어 지도록 석회석 슬러리가 공급된다. 상기 산화공기공급부(5)와 흡수탑(3)의 흡수탱크내에서 생성된 석고 결정체는 탈수설비부(6)에서 배출 처리되게 한다.As shown in FIG. 1, a conventional exhaust gas treatment system includes a pressurized fan 1, a shear cleaner 2, an absorption tower 3, a limestone slurry supply unit 4, an oxidizing air supply unit 5, and a dehydration unit 6. When the exhaust gas is pressurized and supplied by the pressure fan 1, the shear cleaner 2 removes impurities such as dust, HCl, HF, and the like contained in the exhaust gas, and the absorption tower 3 Sulfur oxides in the exhaust gas are absorbed and react with the supplied limestone slurry to produce gypsum crystals. The limestone slurry supply unit 4 is supplied with a limestone slurry so that the reaction in the absorption tower can be continuously and smoothly performed. The gypsum crystals produced in the absorption tank of the oxidation air supply unit 5 and the absorption tower 3 are discharged from the dehydration unit 6.
종래의 가스층 다공판형 습식 배연탈황 장치( 국내 출원번호: 94-36804 )는 도 2 에 도시된 바와 같이 흡수탱크의 내부 중상부에 다수의 가스 분출공이 천공된 가스 분산판(110)과, 상기 가스분산판(110)에 외부로부터 도입되는 배기가스도입관(160)과, 상기 가스분산판(110)의 가장자리 둘레에 적정 높이를 갖는 흡수액의 월류를 위한 월류판(152)이 일체로 형성되고 상기 가스 분산판(110)의 하부에는 일정간격을 두고 하부의 흡수액이 분출될 수 있도록 흡수액 상승관(140)이 설치되어 가스분산판(110)의 상면과 통하도록 설치되어 있고, 하부에는 배기가스의 탈황을 위한 산화공기를 주입하는 산화공기 주입관(170)이 분사노즐(171)을 가지고 설치되어 있으며, 배기가스와 반응하도록 석회석 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급관(190)과 반응후 슬러리를 배출하기 위한 슬러리 배출관(191)이 설치되어 있다.The conventional gas layer porous plate type wet flue gas desulfurization apparatus (Domestic Application No. 94-36804) has a gas distribution plate 110 in which a plurality of gas ejection holes are punctured in an upper middle portion of an absorption tank as shown in FIG. The exhaust gas introduction pipe 160 introduced from the outside into the distribution plate 110 and the overflow plate 152 for the overflow of the absorbent liquid having an appropriate height around the edge of the gas distribution plate 110 are integrally formed. The lower portion of the gas distribution plate 110 is provided so that the absorbent liquid riser tube 140 is provided at a predetermined interval so that the absorbent liquid can be ejected to communicate with the upper surface of the gas distribution plate 110, the lower portion of the exhaust gas An oxidized air injection pipe 170 for injecting oxidized air for desulfurization is installed with an injection nozzle 171, and a slurry supply pipe 190 for supplying limestone slurry to react with exhaust gas and a slurry after reaction are discharged. top There slurry discharge pipe 191 is provided.
상기와 같이 구성된 종래의 가스층 다공판형 습식 배연탈황 장치는 도 2 에 도시된 바와 같이 다수의 가스분출공(111)이 천공된 단일 단의 가스분산판(110)을 사용하여 가스분산판(110) 하부에 도입되는 배기가스의 압력에 의하여 분산판(110) 하부에 가스층(180)이 형성되고 가스분출공(111)을 통하여 가스가 분출되도록 함으로써 가스분산판(110) 상부에 미세 기포로 이루어진 기포층(120)이 형성되도록 하였다. 기포층(120) 형성에 따라 높은 위치에너지를 가지게 되는 분산판(110) 상부의 기-액 혼합물이 적정 높이로 설치된 다수의 V홈을 가지는 월류판(152)을 넘어 액 하강부(150)로 월류되면 액 하강부(150)와 기포층(120) 사이에 수두차가 발생하게 되고 이 수두차가 분산판(110) 상부와 하부의 흡수액이 연속적으로 순환되도록 하는 추진력으로 작용하게 됨으로서 별도의 순환펌프가 없이도 가스분산판 상하부의 흡수액이 액 상승관(140)과 액 하강관(151)을 통하여 매우 빠른 속도로 순환되도록 하였다.In the conventional gas layer porous plate type wet flue gas desulfurization apparatus configured as described above, the gas dispersion plate 110 is formed by using a single stage gas dispersion plate 110 in which a plurality of gas ejection holes 111 are drilled, as shown in FIG. 2. The gas layer 180 is formed below the dispersion plate 110 by the pressure of the exhaust gas introduced into the lower portion, and the gas is blown through the gas ejection hole 111 to form a bubble made of fine bubbles on the gas distribution plate 110. Layer 120 was allowed to form. As the bubble layer 120 is formed, the gas-liquid mixture on the upper part of the dispersion plate 110 having a high potential energy is passed to the liquid lowering part 150 beyond the overflow plate 152 having a plurality of V grooves installed at an appropriate height. When overflowed, a water head difference is generated between the liquid lowering part 150 and the bubble layer 120, and the water head difference acts as a driving force to continuously circulate the absorbent liquid in the upper and lower portions of the dispersion plate 110, thereby providing a separate circulation pump. Without the absorption liquid in the upper and lower gas distribution plate was circulated through the liquid rising pipe 140 and the liquid down pipe 151 at a very high speed.
그러나 이러한 종래의 장치는 배기가스의 처리용량을 증가시키기 위해 장치의 직경을 증가시키면 분산판(110) 상부와 하부의 흡수액의 순환비(L/G비)가 작아지기 때문에 필연적으로 탈황효율이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 따라서 화력발전소 등과 같이 대용량의 배기가스를 처리하는 장치로서는 한계가 있었다.However, this conventional apparatus inevitably lowers the desulfurization efficiency because increasing the diameter of the apparatus in order to increase the processing capacity of the exhaust gas decreases the circulation ratio (L / G ratio) of the absorbent liquid in the upper and lower portions of the dispersion plate 110. I have a problem. Therefore, there is a limit as an apparatus for treating a large amount of exhaust gas such as a thermal power plant.
따라서 도 2 에 도시된 종래의 가스층 다공판형 습식 배연탈황 장치( 국내 출원번호: 94-36804 )를 사용하여 배기가스를 처리하고자 할때 배기가스의 처리량이 증가될 경우에는 도 3a 에 도시된 바와 같이 장치의 직경과 배기가스 도입관(260)의 개수 및 액 상승관(240)의 개수도 비례해서 증가해야 한다. 도 3a 는 종래의 가스층 다공판형 습식 배연탈황장치의 내부구조와 작동상태를 보여주는 단면도이며, 도 3b 는 도 3a 의 A-A선 단면도이다. 도 3a 내지 도 3b 에 도시된 바와 같이 분산판 상부에 일정 높이로 흡수액이 채워진 상태에서 가스도입관(260)을 통해 배기가스가 도입되면 분산판 하부에 일정한 압력을 가지는 가스층(280)이 형성되고 분산판에 천공되어 있는 수많은 가스분출공(211)을 통해 가스가 분출된다. 분사된 가스는 분산판(210) 상부에서 액체(흡수제를 포함한 흡수액)와의 격렬한 혼합으로 인해 기-액 혼합물인 기포층(220)을 형성하고 기-액접촉을 통해 기상의 황산화물이 흡수액층으로 흡수되며, 기포층 형성으로 인해 배기가스 도입 전보다 위치에너지가 높아진 기-액 혼합물은 위치에너지가 낮은 액 하강부(250)를 향해 흐름을 이루어 진행하다가 월류판(210)을 넘어 액 하강부를 통해 흡수탑의 하부(230)로 하강하게 된다. 이렇게 되면 월류판 안팎에 수두차가 발생하게 되며 이 수두차가 유지되는 한 월류판을 넘어간 양만큼의 흡수액이 액상승관(240)을 통해 분산판 상부로 상승하게 된다. 본 장치에서 월류판을 월류하는 흡수액의 양은 월류판의 전체 길이에 비례하게 되며 분산판 상부에서의 위치와 관계없이 분산판 단위면적 당 처리하는 배기가스의 양은 동일하다. 그러므로 예를 들어 분산판의 직경(직사각형인 경우 한 변의 길이)이 두 배로 증가하면 분산판의 면적은 4 배로 증가하게 되고 처리해야할 배기가스의 양도 4 배로 증가해야 하나 월류판의 길이는 두 배 밖에 증가하지 않기 때문에 월류판을 월류하는 흡수액의 양이 처리해야할 배기가스의 양과 비례해서 증가하지 않는다는 단점이 있다. 따라서 흡수탑의 직경이 증가해도 분산판 상부와 하부를 순환하는 흡수액의 순환량이 비례적으로 증가하지 않기 때문에 실질적으로는 L/G비가 감소하게 되는 것이다.Therefore, when the throughput of the exhaust gas is increased when the exhaust gas is to be treated using the conventional gas layer porous plate type wet flue gas desulfurization apparatus (Domestic Application No. 94-36804) shown in FIG. 2, as shown in FIG. 3A. The diameter of the device and the number of exhaust gas introduction tubes 260 and the number of liquid rise tubes 240 must also increase proportionally. Figure 3a is a cross-sectional view showing the internal structure and operating state of a conventional gas layer porous plate-type wet flue gas desulfurization apparatus, Figure 3b is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 3A to 3B, when the exhaust gas is introduced through the gas introduction pipe 260 in a state where the absorbent liquid is filled at a predetermined height on the upper part of the distribution plate, a gas layer 280 having a constant pressure is formed at the lower part of the distribution plate. Gas is ejected through a number of gas ejection holes 211 that are perforated in the dispersion plate. The injected gas forms the bubble layer 220 which is a gas-liquid mixture due to the vigorous mixing with the liquid (absorbent liquid containing absorbent) on the upper part of the dispersion plate 210, and the gaseous sulfur oxide is transferred to the absorbent liquid layer through gas-liquid contact. The gas-liquid mixture, which is absorbed and has a higher potential energy than before the introduction of the exhaust gas due to the bubble layer, flows toward the liquid lowering part 250 having a lower potential energy, and is absorbed through the liquid lowering part beyond the overflow plate 210. It is lowered to the lower portion 230 of the tower. In this case, the head difference occurs in and out of the overflow plate, and the amount of absorbent liquid that goes beyond the moon plate rises to the upper portion of the dispersion plate through the liquid phase pipe 240 as long as the head difference is maintained. In this apparatus, the amount of absorbent liquid flowing over the overflow plate is proportional to the total length of the overflow plate, and the amount of exhaust gas treated per unit area of the dispersion plate is the same regardless of the position of the upper portion of the dispersion plate. Thus, for example, if the diameter of the distribution plate (the length of one side in the case of a rectangle) is doubled, the area of the distribution plate is quadrupled and the amount of exhaust gas to be treated must be quadrupled, but the overflow plate is only twice as long. Since there is no increase, the amount of absorbent liquid flowing over the overflow plate does not increase in proportion to the amount of exhaust gas to be treated. Therefore, even if the diameter of the absorption tower is increased, the L / G ratio is substantially reduced because the circulation amount of the absorption liquid circulating in the upper and lower portions of the dispersion plate does not increase proportionally.
또한 흡수탑 중심부에 가까운 곳에 위치한 액상승관을 통하여 분산판 상부로 공급된 흡수액과 월류판 가까이에 위치한 액 상승관을 통하여 분산판 상부로 공급된 흡수액이 액하강부에 도달하는데 걸리는 시간이 다르기 때문에 분산판 위치에 따라서 처리효율이 일정하지 않을 수도 있다.In addition, the time taken for the absorption liquid supplied to the upper part of the dispersion plate through the liquid riser located near the center of the absorption tower and the time taken for the absorption liquid supplied to the upper part of the dispersion plate to reach the liquid descending part through the liquid riser tube located near the overflow plate are different. Depending on the distribution plate position, the processing efficiency may not be constant.
이에 본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위한 것으로 흡수탑의 직경이 증가하는 것과 관계없이 흡수액의 순환비를 크게 하여 장치의 효율을 증가시키고 기-액접촉효율을 높일 수 있도록 상기 가스분산판의 형태를 조정하여 구성된 장치와, 상기 가스분산판에 설치된 흡수액 상승관간의 수평거리를 조정하여 구성된 장치와, 상기 월류관을 내측으로 조정하여 구성된 것을 특징으로 하는 배기가스 처리용 기-액 접촉장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention is to improve the above problems, regardless of the diameter of the absorption tower increases the circulation ratio of the absorption liquid to increase the efficiency of the device and to increase the gas-liquid contact efficiency of the shape of the gas dispersion plate And a device configured by adjusting a horizontal distance between the absorbing liquid rising pipe installed in the gas distribution plate, and adjusting the overflow pipe inward to provide a gas-liquid contact device for exhaust gas treatment. It aims to do it.
도 1 은 종래의 배기가스 처리공정을 보여주는 계통도.1 is a system diagram showing a conventional exhaust gas treatment process.
도 2 는 종래의 가스층 다공판형 습식 배연탈황장치의 작동상태도.Figure 2 is an operating state of the conventional gas layer porous plate type wet flue gas desulfurization apparatus.
도 3a 는 종래의 가스층 다공판형 습식 배연탈황장치의 내부구조와 작동상태를 보여주는 단면도.Figure 3a is a cross-sectional view showing the internal structure and operating state of a conventional gas layer porous plate type wet flue gas desulfurization apparatus.
도 3b 는 도 3a 의 A-A선 단면도.3B is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 3A.
도 4 는 본 발명의 일 실시예를 보여주는 단면도.4 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.
도 5 는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 단면도.5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
310(410): 가스 분산판311(411): 가스 분출공310 (410): gas dispersion plate 311 (411): gas blowing hole
320(420): 기포층340(440): 액 상승관320 (420): bubble layer 340 (440): liquid riser
350(450): 액 하강부352(452): 월류판350 (450): liquid lowering part 352 (452): moon plate
360(460): 가스도입관380(480): 가스층360 (460): gas introduction pipe 380 (480): gas layer
상기 각 목적들을 달성하기 위해 본 발명에서 제안하는 배기가스 처리를 위한 기-액 접촉장치는 흡수탱크의 내부 중상부에 다수의 가스 분출공이 천공된 가스 분산판과, 일측이 상기 가스분산판에 연결되어 외부로부터 배기가스가 도입되는 소정개수의 배기가스 도입관과, 상기 가스분산판의 가장자리 둘레에 적정 높이를 갖는 흡수액의 월류를 위한 월류판이 일체로 형성되고 상기 가스 분산판의 하부에는 소정 간격 두고 하부의 흡수액이 분출될 수 있도록 소정 개수의 흡수액 상승관이 설치되어 가스분산판의 상면과 통하도록 구성된 통상의 배기가스 처리를 위한 기-액 접촉장치에 있어서, 상기 가스 분산판은 중심부가 가장자리부보다 볼록하게 라운드가 진 돔형태를 지니며; 상기 흡수액 상승관은 일측이 상기 라운드 진 가스 분산판에 연결되고, 타측이 상기 가스 분산판의 하측으로 서로 동일한 수평면상에 이르도록 설치되며, 서로 간에 같은 수평거리 간격을 두어 설치된 것을 특징으로 하며,In order to achieve the above objects, the gas-liquid contact device for exhaust gas treatment proposed in the present invention includes a gas dispersion plate having a plurality of gas ejection holes perforated in the upper middle portion of an absorption tank, and one side of which is connected to the gas dispersion plate. And a predetermined number of exhaust gas introduction tubes through which the exhaust gas is introduced from the outside, and a overflow plate for overflowing the absorbent liquid having an appropriate height around the edge of the gas distribution plate is integrally formed, and spaced apart from the lower portion of the gas distribution plate at a predetermined interval. In the gas-liquid contacting apparatus for a conventional exhaust gas treatment configured to communicate with the upper surface of the gas dispersion plate by installing a predetermined number of absorbent liquid risers so that the lower absorbent liquid can be ejected. Has a more convex round dome; The absorption liquid riser is installed so that one side is connected to the rounded gas distribution plate, the other side is installed on the same horizontal plane to the lower side of the gas distribution plate, spaced apart from each other the same horizontal distance,
또한 상기 통상의 배기가스 처리를 위한 기-액 접촉장치에 있어서, 상기 가스 분산판은 평평한 면을 지니며; 상기 소정 개수의 흡수액 상승판은, 일측이 상기 평평한 가스 분산판에 연결되고, 타측이 상기 가스 분산판의 하측으로 서로 동일한 수평면상에 이르도록 설치되며, 배기가스도입관 간의 수평거리 간격이 가장자리에서 중앙부로 올수록 촘촘해지도록 설치된 것을 특징으로 하며,Also in the conventional gas-liquid contact apparatus for treating exhaust gases, the gas distribution plate has a flat surface; The predetermined number of absorption liquid rise plates, one side is connected to the flat gas distribution plate, the other side is installed so as to reach the same horizontal plane to the lower side of the gas distribution plate, the horizontal distance interval between the exhaust gas inlet pipe at the edge It is characterized by being installed so as to come closer to the center,
또한 상기 월류판이 내측으로 소정각도만큼 기울여 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the moon plate is characterized in that it is installed inclined by a predetermined angle inward.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 배기가스 처리를 위한 기-액 접촉장치를 동작시키면 분산판 중심부에 위치한 액 상승관을 통해 상승한 흡수액이 분산판 가장자리에 설치된 월류판을 거쳐 흡수탑하부로 순환되는 시간이 짧아져 흡수액의 순환량이 증가하게 되어 L/G비가 증가하게 되고, 흡수탑의 직경이 커져도 상부의 흡수액은 가능한 한 빠른 속도로 액 하강부를 통해 흡수탑 하부로 내려오고 흡수제인 알칼리 물질을 함유하고 있는 SO2흡수능력이 큰 신선한 흡수액은 빠른 속도로 분산판 상부로 공급되어 처리용량에 관계없이 높은 SO2제거효율을 얻는 것이 가능하게 된다.When the gas-liquid contact device for exhaust gas treatment according to the present invention configured as described above is operated, the time that the absorbent liquid rising through the liquid riser tube located at the center of the dispersion plate is circulated to the lower part of the absorption tower through the overflow plate installed at the edge of the dispersion plate. This shortens the amount of circulation of the absorbent liquid and increases the L / G ratio, and even if the diameter of the absorbent tower is increased, the upper absorbent liquid descends to the lower part of the absorber through the liquid descending part as quickly as possible and contains the alkali material as the absorbent. The fresh absorbent liquid with large SO 2 absorption capacity can be supplied to the upper part of the dispersion plate at a high speed to obtain high SO 2 removal efficiency regardless of the processing capacity.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4 는 본 발명에 의한 배기가스처리를 위한 기-액 접촉장치의 내부구조를 보여주는 단면도로서 각 부분의 기능과 운전원리를 상세하게 설명한다.Figure 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the gas-liquid contact device for the exhaust gas treatment according to the present invention will be described in detail the function and operation principle of each part.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 배기가스 처리를 위한 기-액 접촉장치는 상기에서 설명한 통상의 배기가스 처리를 위한 기-액 접촉장치에 있어서, 다수의 가스 분출공(311)이 천공되어 있는 상기 분산판(310)이 돔형태로 중심부쪽으로 갈수록 위치가 높아지도록 하고, 분산판의 가장자리 둘레에는 적정한 높이를 갖는 흡수액의 월류를 위한 월류판(352)을 일체로 형성하고 상기 가스분산판(310) 하부에는 일정한 간격을 두고 하부의 흡수액이 분산판 상부로 상승할 수 있도록 액 상승관(340)을 설치하여 가스 분산판의 상면과 통하도록 구성한 것을 특징으로 한다.As shown, in the gas-liquid contact device for exhaust gas treatment according to the present invention, in the gas-liquid contact device for the conventional exhaust gas treatment described above, a plurality of gas ejection holes 311 are perforated. The dispersion plate 310 has a dome shape so that its position is increased toward the center, and the gas dispersion plate 310 is integrally formed around the edge of the dispersion plate for the overflow plate 352 for the overflow of the absorbent liquid having an appropriate height. The lower portion of the liquid absorbing tube is installed at a predetermined interval so as to rise to the upper portion of the dispersion plate is installed to communicate with the upper surface of the gas dispersion plate.
가스 분산판(310)에는 다수의 가스 분출공(311)이 천공되어 있으며 상기 분산판은 분산판의 중심부쪽으로 갈수록 위치가 높아지도록 구성되어있다. 분산판의 가장자리 둘레에는 적정한 높이를 갖는 흡수액의 월류를 위한 월류판(352)을 일체로 형성하고 상기 가스분산판(310) 하부에는 일정한 간격을 두고 하부의 흡수액이 분산판 상부로 상승할 수 있도록 액 상승관(340)을 설치하여 가스 분산판의 상면과 통하도록 구성한다. 상기 월류판(352)의 상단부에는 일정한 간격으로 다수의 V홈을 형성하여 기포층(320)의 높이가 낮아져도 흡수액이 원활하게 월류될 수 있도록 하였다. 월류판(352)은 가스분산판(310) 하부로 연장 설치되어 있다. 그러므로 배기가스가 흡수탑 내부로 도입되기 전에 흡수액의 수위는 반드시 분산판 상부에 위치해야 하며 이와 같은 상태에서 SO2가스와 비산회(Fly Ash)가 포함된 배기가스가 가압팬에 의해 가압되어 수 많은 가스도입관(360)을 통해 가스 분산판(310) 하부로 도입되면 가스 분산판의 하부에는 가스층(380)이 형성되고 가스분출공(311)을 통해 가스가 분사된다. 분사된 가스는 분산판 상부에서 액체(흡수제를 포함한 흡수액)와의 격렬한 혼합으로 인해 기-액 혼합물인 기포층(320)을 형성하고 기상의 황산화물이 액상으로의 물질 전달을 통하여 흡수액중으로 흡수되며, 기포층 형성으로 인해 배기가스 도입 전보다 위치에너지가 높아진 기-액 혼합물은 위치에너지가 낮은 액 하강부(350)를 향해 흐름을 이루어 진행하다가 월류판(352)을 넘어 액 하강부를 통해 흡수탑의 하부(330)로 하강하게 된다. 이렇게 되면 월류판 안팎에 수두차가 발생하게 되며 이 수두차가 유지되는 한 월류판을 넘어간 양만큼의 흡수액이 액상승관(340)을 통해 분산판 상부로 상승하게 된다. 특히 이 분산판은 분산판 중심부로 갈수록 위치가 높아지기 때문에 분산판 중심부에 위치한 가스 도입관에 걸리는 압력이 가장 낮고 분산판 외곽으로 갈수록 가스도입관에 걸리는 압력이 높아지게 된다. 그러므로 분산판상의 가스분출공의 밀도가 일정하면 분산판 중심부에 있는 가스분출공에서 분출되는 가스의 속도가 가장 빠르고 분산판 외곽으로 갈수록 분출되는 가스의 속도가 느려지게 된다. 이렇게 되면 분산판 중심부에서의 기-액혼합물의 위치에너지가 가장 높고 분산판 가장자리로 갈수록 점점 낮아지기 때문에 분산판 중심부에서 분산판 외곽을 향하여 매우 빠른 속도의 방사상 흐름이 발생하게 된다. 이러한 결과로 분산판 중심부에 위치한 액 상승관을 통해 상승한 흡수액이 분산판 가장자리에 설치된 월류판을 거쳐 흡수탑하부로 순환되는 시간이 짧아지기 때문에 흡수액의 순환량이 증가하게 되어 L/G비가 증가하게 된다. 그러므로 흡수탑의 직경이 커져도 흡수액의 순환량이 저하되지 않기 때문에 분산판 상부에서 SO2가스를 흡수하여 SO2흡수능력이 저하된 흡수액은 가능한 한 빠른 속도로 액 하강부를 통해 흡수탑 하부로 내려오고 흡수제인 알칼리 물질을 함유하고 있는 SO2흡수능력이 큰 신선한 흡수액은 빠른 속도로 분산판 상부로 공급되어 처리용량에 관계없이 높은 SO2제거효율을 얻는 것이 가능하다. 본 장치는 별도의 순환펌프가 없이도 분산판 상하부의 흡수액이 연속적으로 순환되기 때문에 흡수액의 순환을 위한 순환펌프의 사용을 필요치 않게 하였다. 미설명 부호 370은 산화공기주입관이고, 390은 슬러리 공급관이고, 391은 슬러리 배출관이며, 331은 흡수액의 혼합을 위한 교반기를 나타낸다.A plurality of gas ejection holes 311 are drilled in the gas distribution plate 310, and the distribution plate is configured to increase in position toward the center of the distribution plate. Around the edge of the dispersion plate integrally formed with a flow plate 352 for the overflow of the absorbent liquid having an appropriate height, and the lower absorbent liquid to rise to the upper portion of the distribution plate at regular intervals below the gas dispersion plate 310 The liquid riser tube 340 is installed to communicate with the upper surface of the gas dispersion plate. A plurality of V-grooves are formed on the upper end of the overflow plate 352 at regular intervals so that the absorbent liquid can flow smoothly even when the height of the bubble layer 320 is lowered. The overflow plate 352 extends below the gas distribution plate 310. Therefore, before the exhaust gas is introduced into the absorption tower, the level of the absorbent liquid must be located in the upper part of the dispersion plate. In this state, the exhaust gas containing SO 2 gas and fly ash is pressurized by the pressurizing fan, When introduced into the lower portion of the gas distribution plate 310 through the gas introduction pipe 360, a gas layer 380 is formed at the lower portion of the gas distribution plate, and gas is injected through the gas ejection hole 311. The injected gas forms a bubble layer 320, which is a gas-liquid mixture, due to vigorous mixing with a liquid (absorbent liquid containing absorbent) at the top of the dispersion plate, and gaseous sulfur oxides are absorbed into the absorbent liquid through mass transfer to the liquid phase. The gas-liquid mixture, whose potential energy is higher than before the exhaust gas is introduced due to the bubble layer, flows toward the liquid lowering portion 350 having a lower potential energy, and then flows through the lowering plate 352 to the lower portion of the absorption tower. 330 is lowered. In this case, the head difference occurs in and out of the moon plate, and the amount of absorbent liquid that exceeds the moon plate rises to the upper part of the distribution plate through the liquid pipe 340 as long as the head difference is maintained. In particular, since the position of the dispersion plate increases toward the center of the distribution plate, the pressure applied to the gas inlet tube located at the center of the distribution plate is the lowest, and the pressure applied to the gas introduction tube increases toward the outside of the distribution plate. Therefore, if the density of the gas ejection holes on the distribution plate is constant, the velocity of the gas ejected from the gas ejection hole at the center of the distribution plate is the fastest and the velocity of the gas ejected toward the outer side of the distribution plate becomes slow. This results in a very rapid radial flow from the center of the distributor toward the periphery of the dispersion because the potential energy of the gas-liquid mixture at the center of the dispersion plate is highest and gradually lower toward the edge of the dispersion plate. As a result, the amount of circulation of the absorbent liquid is increased because the absorption time of the absorbent liquid rising through the liquid riser tube located at the center of the dispersion plate is shortened through the overflow plate installed at the edge of the dispersion plate. . Therefore, even if the diameter of the absorber is increased, the circulation of the absorbent liquid does not decrease, so the absorbent liquid that absorbs SO 2 gas from the upper part of the dispersion plate and lowers the SO 2 absorption capacity descends to the lower part of the absorber through the liquid descending part as quickly as possible and absorbs the absorbent. the SO 2 absorption capacity is greater fresh absorbing solution containing an alkaline substance can be supplied to the upper distribution plate at a high speed to obtain a high SO 2 removal efficiency, regardless of the processing capacity. This apparatus eliminates the need for the use of a circulation pump for circulation of the absorbent liquid because the absorbent liquid in the upper and lower parts of the dispersion plate is continuously circulated without a separate circulation pump. Reference numeral 370 denotes an oxidizing air injection pipe, 390 denotes a slurry supply pipe, 391 denotes a slurry discharge pipe, and 331 denotes an agitator for mixing the absorbent liquid.
상기 미설명 부호의 각 부는 도 5에는 각각 470,490,491,431로 도시된다.Each part of the reference numeral is shown as 470,490,491,431 in FIG.
도 5 는 본 발명의 다른 실시예로서 분산판 상부로 상승된 흡수액의 체류시간을 감소시켜 흡수액의 순환량 및 순환속도를 증대시키기 위한 장치이다.5 is a device for increasing the circulation rate and circulation rate of the absorbent liquid by reducing the residence time of the absorbent liquid raised to the upper portion of the dispersion plate as another embodiment of the present invention.
분산판 중심부에 있는 배기가스 도입관(460)사이의 거리를 짧게하고 월류판(452)이 설치되어 있는 분산판(410) 외곽으로 갈수록 배기가스 도입관사이의 거리를 점점 멀게 설치하여 분산판 중심부에 있는 가스분출공(411)에서의 가스속도가 가장 빠르게 하고 분산판 외곽으로 갈수록 가스속도가 느려지도록 배기가스도입관(460)을 배치한다. 즉 도시된 바와 같이 배기가스도입관 사이의 거리가 a〈 b〈 c〈 d ····의 관계가 성립하도록 배기가스 도입관을 배치한다. 이렇게 분산판상의 가스분출공(401)에서 위치에 따라 가스속도의 구배가 생기도록 하면 분산판 중심부에서의 기-액혼합물(420)의 위치에너지가 가장 높고 분산판 외곽으로 가면서 점점 위치에너지가 낮아지기 때문에 분산판 상부의 중심부로 부터 분산판 외곽의 월류판을 향해 빠른 방사상흐름이 발생하게 된다.Shorten the distance between the exhaust gas inlet pipe 460 in the center of the distribution plate and install the distance between the exhaust gas inlet pipes gradually toward the outside of the distribution plate 410 where the overflow plate 452 is installed. The exhaust gas introduction pipe 460 is disposed so that the gas velocity at the gas ejection hole 411 at the highest speed is lowered and the gas velocity is slowed toward the outside of the dispersion plate. That is, as shown, the exhaust gas introduction pipe is arranged so that the relationship between the exhaust gas introduction pipes is such that a <b <c <d ... In this way, if a gas velocity gradient occurs in the gas ejection hole 401 on the distribution plate, the potential energy of the gas-liquid mixture 420 at the center of the distribution plate is the highest, and the potential energy decreases gradually toward the outside of the distribution plate. Therefore, rapid radial flow occurs from the center of the upper part of the distribution plate toward the overflow plate outside the distribution plate.
따라서 분산판 상부에서의 흡수액의 빠른 방사상흐름으로 인해 분산판 상하부에서의 흡수액의 순환속도와 순환량이 크게 증가하기 때문에 높은 SO2제거효율을 얻는 것이 가능하다. 그러므로 이 장치를 이용하여 대용량의 배기가스를 처리하는 경우에는 흡수탑의 직경(또는 사각형인 경우에는 한변의 길이)을 증가시키고 도 5 와 같은 처리장치를 하나의 모듈로 하여 흡수탑내에 여러 모듈을 설치하는 방법을 사용하여 간단하게 스케일 업(Scale Up)할 수 있다는 장점이 있다.Therefore, because of the rapid radial flow of the absorbent liquid in the upper part of the dispersion plate, the circulation rate and the circulation amount of the absorbent liquid in the upper and lower parts of the dispersion plate are greatly increased, thereby obtaining high SO 2 removal efficiency. Therefore, when treating a large amount of exhaust gas by using this device, the diameter of the absorption tower (or the length of one side in the case of a square) is increased, and several modules in the absorption tower are used as a single module as shown in FIG. The advantage of using the installation method is that it can be easily scaled up.
또한 도 5 에 확대하여 보여지는 바와 같이 연구자들은 분산판 외곽에 일정 높이로 설치되어 있는 분산판 상부의 월류판(452)을 중심쪽으로 5°∼ 10°정도 기울여 설치하면 액 하강부를 통하여 흡수액이 순환되는 속도가 약 20% 정도 증가된다는 사실을 발견하였다.In addition, as shown in an enlarged view in FIG. 5, when the researchers install the wall 452 of the upper part of the distribution plate at a predetermined height outside the distribution plate, the inclined liquid circulates through the liquid lowering part when it is inclined about 5 ° to 10 ° toward the center. It was found that the rate of increase was increased by about 20%.
실험 결과 예Experiment result example
도 5 과 같은 장치를 이용하여 화력발전소로 부터 배출되는 배기가스의 탈황실험을 행한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.Desulfurization experiment of the exhaust gas discharged from the thermal power plant using the apparatus as shown in Figure 5 resulted in the following results.
실험에 사용한 장치는 직경이 3,000 mm, 높이 7,000 mm 인 원통형 흡수탑으로서 분산판의 직경은 2,800 mm, 월류판의 높이 350 mm, 직경 250mm 의 배기가스 도입관을 도 4 와 같은 배치방법으로 12개 설치하였으며 분산판에 쌓여있는 가스분출공의 직경은 20 mm , 분산판상의 가스분출공의 구멍밀도(분산판 전체면적에 대한 가스분출공 전체면적의 비)는 0.15, 분산판 전체면적에 대한 액 상승관의 전체면적 비는 0.1이 되도록 장치를 구성하여 실험하였다.The apparatus used for the experiment was a cylindrical absorption tower having a diameter of 3,000 mm and a height of 7,000 mm, and the exhaust gas inlet pipes having a diameter of 2,800 mm, a height of 350 mm and a diameter of 250 mm of the diverter plate were arranged in the arrangement as shown in FIG. The diameter of the gas ejection holes accumulated in the dispersion plate was 20 mm, the hole density (the ratio of the total gas ejection hole area to the total distribution plate area) of the gas ejection holes on the dispersion plate was 0.15, and the liquid was applied to the total area of the dispersion plate. The experiment was performed by configuring the apparatus so that the total area ratio of the riser was 0.1.
상기와 같은 조건에서 실험한 결과 평균 SO2농도가 1,000 ppm인 배기가스를 35,000 Nm3/hr의 유량으로 장치에 공급하고 흡수액의 pH가 4.0∼4.5의 범위를 유지하도록 슬러리 상태의 석회석을 공급하였으며 시간당 500 Nm3/hr의 유량으로 산화용공기를 주입한 결과 장치에서의 가스의 압력손실이 250 mmAq 이상인 경우에는 95% 이상의 탈황효율을 얻는 것이 가능하였다. 또한 낮은 pH로 운전하는 것이 가능하기 때문에 98%이상의 매우 높은 석회석 이용률을 나타내었다.As a result of the experiment under the above conditions, an exhaust gas having an average SO 2 concentration of 1,000 ppm was supplied to the apparatus at a flow rate of 35,000 Nm 3 / hr, and slurry limestone was supplied to maintain the pH of the absorbent liquid in the range of 4.0 to 4.5. As a result of injecting the oxidizing air at a flow rate of 500 Nm 3 / hr per hour, it was possible to obtain a desulfurization efficiency of 95% or more when the pressure loss of the gas in the device was 250 mmAq or more. In addition, it was possible to operate at low pH, which resulted in very high limestone utilization of more than 98%.
상기의 실험결과에서 알 수 있듯이 본 발명에 의한 배기가스 처리를 위한 기-액 접촉장치를 사용할 경우, 장치의 공간 및 성능이 최대로 활용되어 상기 실험의 결과처럼 탈황효율과 석회석 이용률을 향상시키는 효과를 제공한다.As can be seen from the above experimental results, when using the gas-liquid contact device for the exhaust gas treatment according to the present invention, the space and performance of the device is utilized to the maximum to improve the desulfurization efficiency and limestone utilization as the result of the experiment To provide.
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| KR100483077B1 (en) * | 2002-10-28 | 2005-04-14 | 한국전력공사 | wet exhaust gas desulfurization apparatus be utilized an improved gas distribution plate |
| KR100651218B1 (en) * | 2005-12-13 | 2006-11-30 | 한국전력공사 | Apparatus for treating flue gas using single perforated tray |
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| CN108211731A (en) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 天津天元伟业化工技术有限公司 | Self-operated circulation absorption device with pressure balance function |
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