KR200309272Y1 - 탈황 설비의 덕트 파이프 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 노즐을 통해 상부 흡수탑 바닥에 공업용수 또는 석회석 슬러리액를 분사시켜 덕트 파이프를 세정하는 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치에 관한 것이다.
본 고안의 일실시예에 따른 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치는 탈황 설비 흡수탑의 상하층부를 연통하여 형성된 덕트 파이프의 직상부에 설치된 다수개의 노즐; 상기 각 노즐에 연결된 이동관; 상기 이동관에 공업용수를 공급하기 위하여 공업용수를 저장하는 공업용수 저장 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하고, 본 고안의 다른 실시예에 따른 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치는 덕트 파이프의 직상부에 설치된 다수개의 노즐; 일단부는 상기 각 노즐과 연결되고 타단부는 하부 흡수탑에 연결된 석회 슬러리액의 이동관 및 상기 이동관의 중간에 설치된 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 의하면, 공업용수 또는 석회석 슬러리액을 상부 흡수탑의 바닥에 일정 주기로 분사시킴으로써 덕트 파이프 내벽에 스케일이 쌓이는 것을 방지함으로써 탈황설비의 탈황 효율을 높일 수 있다.

Description

탈황 설비의 덕트 파이프 세정 장치{Apparatus for Cleaning Duct Pipe in Desulfurization Equipments}
본 고안은 탈황 설비의 덕트 파이프 세정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노즐을 통해 상부 흡수탑 바닥에 공업용수 또는 석회석 슬러리액를 분사시켜 덕트 파이프를 세정하는 탈황 설비의 덕트 파이프 세정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 탈황 장치는 보일러 등에서 석탄이나 벙커씨(B/C)유 등 황 성분이 함유된 연료를 연소시킬 때 배출되는 배기가스 중에 함유되어 있는 아황산가스 () 등의 황 성분을 흡수하여 제거시켜주는 장치를 말한다.
화력 발전소의 배기가스에 포함된 아황산가스는 대기 중의 수분과 결합하여 산성비의 주 원인이 되고 인체의 호흡기 계통에 각종 질병을 유발시키므로 아황산 가스의 배출은 환경보전법 상 엄격하게 규제되고 있다.
배기가스의 탈황 방법으로는 크게 건식 탈황법과 습식 탈황법으로 나뉜다.
건식 탈황법은 배기가스의 배출 과정 중에 중화제인 소석회나 활성탄 등의 분말을 건식으로 분사, 접촉시켜 황성분을 제거하는 방법을 말하고, 습식 탈황법은 수산화마그네슘 또는 탄산칼슘이 포함된 석회석 슬러리를 흡수제로 사용한 흡수액을 배기가스 중에 분무하여 배기가스와 접촉시켜 배기가스 중에 함유되어 있는 황산화물을 석고결정으로 만들어 제거하는 방법을 말한다.
요즘은 습식 탈황법을 개량하여 흡수액에 배기가스를 직접 분사하는 가스 분사 방식을 이용하고 있다.
도 1은 습식 탈황법 중 가스분사 방식을 나타내는 개략도이다.
연소 보일러에서 배출되는 황 성분이 함유된 배기가스를 배기가스 인입 장치를 통하여 상부 흡수탑(102)에 주입하기 전에 덕트 쿨러(106)에서 냉각수를 분사하여 배기 가스의 온도를 낮춘다. 이는 부식 방지를 위하여 상부 흡수탑(102) 내벽에 부착된 플라스틱 재질이 고열에 의해 손상되는 것을 방지하기 위함이다.
상부 흡수탑(102)에 유입된 배기 가스는 상부 흡수탑 바닥(108)에 유입구(130)가 형성되고 하부 흡수탑(104)의 석회석 슬러리액까지 연장하여 연결된 덕트 파이프(110)를 통해 흡수액인 석회석 슬러리액(112) 내부로 분사된다.
이때 아황산가스가 기포(114) 상태로 하부 흡수탑(104)의 석회석 슬러리액(112) 내부로 분사되어 아황산가스와 석회석 슬러리 상태의 흡수액이 반응하여 석고 결정으로 침전된다.
다음은 아황산 가스가 흡수액 중의 탄산 칼슘과 반응하여 석고 결정이 되는 화학 반응식이다.
(흡수과정)
(산화과정)
(중화과정)
(결정화 과정)
배기가스 내에 포함된 아황산가스가 석회석 흡수액과 반응하는 속도는 수용액내의 각 이온들이 서로 마주치는 빈도에 크게 의존하므로 하부 흡수탑(104)의 측벽에는 프로펠러(120)를 설치하여 흡수액인 석회석 슬러리액(112)을 교반시킨다.
이와 같은 가스 분사 방식의 탈황 설비에서는 배기가스를 냉각시키는 덕트 쿨러(106)를 통과하는 과정 중에 수분과 연소 분진 입자들이 서로 결합하여 상부 흡수탑(102)의 바닥에 퇴적된다. 특히, 연소 설비의 배기가스가 유입되는 상부 흡수탑(102)의 구조가 수평 구조이므로 연소 분진의 퇴적이 더욱 심하게 일어난다.
따라서, 덕트 쿨러(106)에서 수분과 결합된 침전물들이 탈황 설비의 상부 흡수탑 바닥(108)에 퇴적되면서 상부 흡수탑 바닥(108)에 형성된 덕트 파이프(110)의 유입구(130) 및 그 내벽에 스케일이 부착되어 경질화된다.
이와 같이 덕트 파이프 내벽에 스케일이 생성되면 하부 흡수탑의 흡수액에 분사되는 가스량이 감소하여 상부 흡수탑의 압력이 상승하고 탈황 효율이 저하되며, 심한 경우에는 덕트 파이프 내벽의 스케일을 제거하기 위하여 탈황 설비의 운전을 중지해야 하는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 고안은, 흡수탑의 덕트 파이프가 덕트 쿨러를 지나면서 생성된 침전 퇴적물에 의해 막히는 것을 방지하기 위하여 일정 주기로 상부 흡수탑의 바닥에 공업용수 또는 미세한 석고 결정이 포함된 석회석 슬러리액을 분사할 수 있는 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 습식 탈황법 중 가스 분사 방식을 나타내는 개략도,
도 2는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 탈황 설비의 덕트 파이프 세정 장치를 나타내는 설치 상태도,
도 3은 본 고안의 제 2 실시예에 따른 탈황 설비의 덕트 파이프 세정 장치를 나타내는 설치 상태도,
도 4는 본 고안에 따른 노즐 및 이동관의 연결 상태를 나타내는 예시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
102 : 상부 흡수탑 104 : 하부 흡수탑
106 : 덕트 쿨러 108 : 상부 흡수탑 바닥
110 : 덕트 파이프 112 : 석회석 슬러리액
114 : 기포 118 : 석고 고형물
120 : 프로펠러 130 : 유입구
202 : 노즐 204 : 이동관
206 : 압력조절 밸브 208 : 펌프
210 : 공업용수 탱크 304 : 스크린 망
306 : 유입관
전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일실시예에 따른 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치는 탈황 설비 흡수탑의 상하층부를 연통하여 형성된 덕트 파이프의 직상부에 설치된 다수개의 노즐; 상기 각 노즐과 연결되고 상기 노즐에 공업용수를 공급하기 위하여 설치된 이동관; 상기 이동관에 공업용수를 공급하기 위하여 공업용수를 저장하는 공업용수 저장 탱크 ; 및 상기 이동관과 상기 저장 탱크사이에 연결되어 상기 노즐로 일정 압력 이상의 용수를 공급하기 위하여 설치된 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 다른 실시예에 따른 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치는 탈황 설비 흡수탑의 상하층부를 연통하여 형성된 덕트 파이프의 직상부에 설치된 다수개의 노즐; 일단부는 상기 각 노즐과 연결되고 타단부는 하부 흡수탑에 연결된 석회 슬러리액의 이동관; 상기 하부 흡수탑의 석회석 슬러리액을 유입하기 위하여 상기 하부 흡수탑의 측벽에 연통하여 연결된 유입관; 및 상기 이동관과 상기 유입관의 중간에 설치되어 상기 하부 흡수탑에 있는 석회석 슬러리액을 상기 유입관을 통해 흡입하여 상기 상부 흡수탑의 바닥에 상기 노즐을 통해 일정 압력이상의 석회 슬러리액을 제공하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치를 나타내는 설치 상태도이고, 도 4는 본 고안에 따른 노즐 및 이동관의 연결 상태를 나타내는 예시도이다.
본 고안의 제 1 실시예에 따른 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치는 노즐(202), 이동관(204), 압력조절 밸브(206), 공업용수 저장탱크(210), 펌프(208) 등을 포함한다.
덕트 파이프(110)의 내벽에 쌓인 스케일을 제거하려면 분사되는 공업용수의 운동량이 커야 하는데 이동하는 물체의 운동량은 질량과 속도의 곱으로 나타내어지므로, 일정량의 공업용수를 분사한다면 이동 속도가 커야 한다.
노즐(202)은 분출되는 공업용수의 속도를 크게 하기 위하여 분출 단면적을 작게 하여 고압의 액체를 분출시키면 압력에너지가 속도에너지로 바뀌는 원리를 이용한 것으로서, 공업용수가 공급되는 이동관(204)의 단면적보다 단면적이 좁아지는 테이퍼 형태의 원통관으로 이루어져 있다.
상부 흡수탑(102)과 하부 흡수탑(104) 사이에는 수십개의 덕트 파이프(110)가 설치되어 있고 덕트 파이프의 유입구(130)는 상부 흡수탑 바닥(108)에 형성되어있다.
따라서, 노즐(202)은 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐(202)로부터 분사되는 공업용수가 모든 덕트 파이프(110)의 유입구(130)에 미치도록 상부 흡수탑 바닥(108)으로부터 일정한 높이에 일정한 간격으로 다수개가 배열되어야 한다.
이동관(204)은 단부가 각 노즐(202)에 연결되고 타단부는 공업용수 저장탱크(210)에 연결된다.
또한, 압력조절 밸브(206)는 노즐(202)을 통해 분출되는 공업용수의 분사압을 조정하기 위하여 이동관(204)의 중간에 설치된다.
공업용수 저장탱크(210)는 노즐(202)을 통해 일정 주기로 상부 흡수탑 바닥(108)에 분사되는 공업용수를 안정적으로 공급하기 위하여 다량의 공업용수를 일시 저장하는 역할을 하는 것으로서, 플라스틱 또는 금속 재질의 탱크를 사용할 수 있으며 겨울철 사용시에는 부동액을 넣어 공업용수가 동결되는 것을 방지하여야 한다.
펌프(208)는 상기 공업용수 저장탱크(210)에 저장된 공업용수를 상부 흡수탑(102)에 설치되어 있는 노즐(202)로 일정 압력의 공업용수를 공급하기 위한 장치로서 일반적인 로터리 펌프를 사용할 수 있다.
로터리 펌프는 회전운동으로 액체를 운반하는 펌프로서 흡입·송출 밸브 없이 회전자(Rotor)의 회전에 의해서 액체를 운송하는 펌프이다.
그러나 본 고안에 사용되는 펌프는 로터리 펌프에 한정되지 않고 액체를 일정 압력 이상으로 운송할 수 있는 모든 펌프를 포함한다.
도 3은 본 고안의 제 2 실시예에 따른 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치를 나타내는 설치 상태도이다.
본 고안의 제 2 실시예에 따른 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치는 노즐(202), 이동관(204), 압력조절 밸브(206), 펌프(208), 유입관(306) 등을 포함한다.
노즐(202)은 제 1 실시예와 마찬가지로 상부 흡수탑 바닥(108)으로부터 일정 높이에 설치하되, 모든 덕트 파이프(110)의 유입구(130)에 노즐(202)로부터 분출되는 석회석 슬러리액이 미치도록 일정 간격으로 배열된다.
이동관(204)은 상부 흡수탑(102) 내부까지 하나의 관으로 연장되나 상부 흡수탑 내부에서는 노즐(202)의 배열에 따라 사다리 형태의 다수개의 단부로 분리되어 각 노즐(202)에 연결된다. 또한, 이동관(204)의 타단부는 상부 흡수탑(102)의 외부로 연장되어 펌프(208)에 연결된다.
펌프(208)는 제 1 실시예와 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.
유입관(306)은 하부 흡수탑(104)의 석회석 슬러리액(112)을 취출하기 위하여 일단부가 하부 흡수탑(104)의 측벽을 관통하여 내부까지 연장되고 타단부는 상기 펌프(208)에 연결된다.
이하, 본 고안에 따른 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치의 작동 상태를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
본 고안의 제 1 실시예에 따르면, 공업용수 저장탱크(210)에 저장된 공업용수를 펌프(208)에 의하여 끌어올려 이동관(204)을 지나서 노즐(202)을 통해 상부흡수탑 바닥(108)에 분사시킨다.
상기 노즐(202)을 통해 분사된 공업용수는 상부 흡수탑 바닥(108)에 형성된 다수개의 유입구(130)를 통해 덕트 파이프(110)의 내벽에 강한 충격을 준다. 즉, 분사액에 의한 충격량은 공업용수의 분사 속도에 비례하므로 펌프(208) 및 노즐(202) 등에 의하여 분사액의 속도를 크게 할수록 덕트 파이프(110) 내벽이 받는 충격량은 커진다.
특히, 이동관(204)의 중간에 설치된 압력조절 밸브(206)에 의하여 분사액의 분사압을 조절할 수 있다.
이와 같이, 공업용수에 의한 충격에 의하여 덕트 파이프(110) 내벽에 쌓인 스케일이 제거된다. 제거된 스케일은 하부 흡수탑(104)의 석회석 슬러리액(112) 속으로 떨어지게 되고, 하부 흡수탑(104)의 바닥에 쌓인 석고 고형물(118)과 함께 외부로 배출된다.
일정 주기로 강하게 공업용수를 상부 흡수탑 바닥(108)에 분사시켜 주면 덕트 파이프(110)의 유입구(103) 및 내벽에는 스케일이 거의 쌓이지 않고 항상 깨끗한 상태를 유지할 수 있다. 따라서 아황산가스가 하부 흡수탑(104)의 석회석 슬러리액 (112)으로 이동할 때 배기가스의 흐름이 거의 방해받지 않게 된다.
공업용수의 분사 주기는 6∼8 시간마다 1시간씩 상부 흡수탑 바닥(108)에 분사시키는 것이 바람직하다. 만일 분사 주기가 짧으면 분사액에 의하여 배기가스의 흐름이 방해되고, 분사 주기가 길면 덕트 파이프(110)의 내벽에 스케일이 쌓여서 역시 배기 가스의 흐름이 방해되어 탈황 효율을 떨어뜨린다.
본 고안의 제 2 실시예에 따르면, 하부 흡수탑(104)의 석회석 슬러리액(112)을 취출하여 펌프(208)를 거쳐 상부 흡수탑 바닥(108)에 분사시키면 분출된 슬러리액은 덕트 파이프(110)를 거쳐서 하부 흡수탑(104)으로 흘러 내려가는 과정에서 덕트 파이프(110) 내벽을 세척하므로 스케일 생성을 방지한다.
하부 흡수탑(104)의 석회석 슬러리액(112)을 취출하여 사용함으로써, 별도의 공업용수 및 공업용수 저장탱크(210)가 필요하지 않고, 더욱이 석회석 슬러리액(112) 속에 포함된 미세한 석고 결정들이 연마제 역할을 하여 덕트 파이프(110) 내벽에 쌓인 스케일을 효과적으로 제거할 수 있다.
상기 노즐(202)에서의 석회석 슬러리액 분사 압력은 1∼3 ㎏/㎠ 으로 하는 것이 바람직하다. 이는 만일 분사 압력을 너무 높게 하면 미세한 석고 결정에 의하여 노즐이 마모되어 흡수탑 세정 장치의 수명이 짧게 되고, 반대로 분사 압력을 너무 낮게 하면 덕트 파이프(110) 내벽의 스케일 제거 효과가 떨어지기 때문이다.
따라서 노즐(202)로 석회석 슬러리액(112)을 공급하는 이동관(204)에 설치된 압력조절 밸브(206)에 의하여 석회석 슬러리액(112)의 분사 압력을 적당한 범위 내로 조절한다.
또한, 유입관(304)의 전방에 설치된 스크린 망(304)은 하부 흡수탑(104)의 바닥에 쌓인 석고 고형물(118)이 유입관(306) 내로 유입되어 펌프(208) 또는 노즐(202)의 고장을 일으키는 것을 방지한다.
이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 제 1 실시예에 따르면 공업용수를 상부 흡수탑의 바닥에 일정 주기로 분사시킴으로써 덕트 파이프 내벽에 스케일이 쌓이는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 2 실시예에 따르면 별도의 공업용수를 공급할 필요없이 하부 흡수탑의 석회석 슬러리액을 세정액으로 사용할 수 있고 석회석 슬러리액에 포함된 미세한 석고 결정에 의하여 덕트 파이프의 세정 효과를 크게 함으로써 덕트 파이프가 막히는 것을 방지하고 탈황 효율을 높일 수 있다.

Claims (7)

  1. 탈황 설비의 흡수탑에 있어서,
    상부 흡수탑의 바닥에 형성된 덕트 파이프 유입구의 직상부에 설치된 다수개의 노즐;
    일단부는 상기 각 노즐과 연결되고 타단부는 펌프에 연결된 이동관;
    상기 흡수탑 하층부에 있는 석회석 슬러리액을 유입하기 위하여 일단부는 상기 흡수탑 하층부의 측벽에 연통하여 연결되고 타단부는 펌프에 연결된 유입관; 및
    상기 이동관과 상기 유입관의 중간에 설치되어 상기 흡수탑 하층부에 있는 석회 슬러리액을 흡입하여 상기 노즐로 석회석 슬러리액을 제공하는 펌프
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    사이즈가 큰 석고 결정이 상기 유입관 내부로 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 유입관의 전방부에 스크린망이 설치되는 것을 특징으로 하는 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치.
  3. 탈황 설비의 흡수탑에 있어서,
    상기 흡수탑의 상하층부를 연통하여 형성된 덕트 파이프의 직상부에 설치된 다수개의 노즐;
    일단부는 상기 각 노즐과 연결되고 타단부는 펌프에 연결된 이동관;
    상기 이동관에 공업용수를 공급하기 위하여 공업용수를 저장하는 공업용수 저장 탱크; 및
    상기 이동관과 상기 저장 탱크 사이에 연결되어 상기 노즐로 일정 압력 이상의 공업용수를 공급하기 위하여 설치된 펌프
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 노즐에서의 석회석 슬러리액 분사압력은 1∼3 ㎏/㎠ 으로 하는 것을 특징으로 하는 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 이동관에는 상기 공업용수 또는 석회석 슬러리액의 분사압력을 조절하기 위하여 압력조절 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 덕트 파이프의 유입구마다 각각 배열되는 것을 특징으로 하는 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치.
  7. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 상부 흡수탑 바닥으로부터 일정 높이에 일정 간격을 갖고 다수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 탈황 설비의 덕트 파이프 세정장치.
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