KR200333254Y1 - 이중 다공판 세트 부착형 다공판식 스크러버 - Google Patents

Abstract

다공판식(Sieve Plate 또는 Impin-Jet) 스크러버는 화학장치 및 분진과 유해가스를 제거하는 대기오염방지시설에 사용되는 시설로 본체안에 수평으로 여러단의 많은 작은 구멍이 뚫려 있는 다공판을 설치하여 이곳으로 오염물질을 함유한 공기가 들어가고 순환수를 다공판위로 넣어 형성된 물층으로 가스가 통과하게 되며 이 과정에서 수많은 기포가 발생하고, 수많은 기포의 넓은 기액 접촉면에서 농도차에 의한 분자확산 및 충돌에 의해 흡수 제거시킨 후 정화된 공기는 스크러버 출구를 통해 대기중으로 배출되는 구조로 되어 있는 시설이다.

이러한 다공판식 스크러버의 경우 종전에는 상술한 바와 같이 단순히 다공판을 설치하여 사용되어 왔는데 기액접촉층에서 오염물질은 대부분 제거되지만 일부 기포가 큰 경우 기포내 오염물질이 액체와의 접촉 없이 그대로 대기중으로 배출되어 제거효율을 저하시키는 경우가 있어 왔으며 특히 1㎛ 전후의 극미립자의 경우에는 제거효율이 70%이하로 낮은 경우가 많았다.

그래서 근래에는 다공판 구멍 위에 임펙트 플레이트를 설치하여 기포가 플레이트에 충돌하여 잘게 부숴줘 기액 접촉효과를 현격하게 증대시키므로써 제거효율을 높인 방식을 개발하여 사용되고 있다.

그러나 이 방식은 제거효율을 획기적으로 높인 우수한 방식임에는 틀림없으나 크기가 커지고 설비비가 비싸지는 단점이 있다.

이에 임펙트 플레이트 세트 대신 와이어 메쉬망 세트를 개발하여 제거효율은임펙트 플레이트 방식처럼 획기적으로 증대시킨 반면 설비비면에서는 임펙트 플레이트 방식보다 훨씬 저렴하고 종전 방식에 비해서도 별 차이가 없는 경제적인 방식을 사용하여 왔다.

그러나 이 방식에서 사용하는 와이어 메쉬망은 아주 가는 철사로 되어 있어 이곳을 흐르는 공기의 유동으로 자주 파손되는 문제점이 있어 왔다.

이에 본 고안은 와이어 메쉬망 대신 아래 다공판과 구멍이 일치되지 않는 엇갈린 구멍을 가진 다공판을 설치하여 효과는 와이어 메쉬망과 같은 효과를 가지면서 기계적으로 견고한 다공판으로 대체하므로써 파손되는 문제점을 해결한 방식이다.

Description

이중 다공판 세트 부착형 다공판식 스크러버{Double Perforated Hole Type Sieve Plate Scrubber}

습식 스크러버는 화학장치 및 대기오염방지시설 등에 광범위하게 사용되는 시설로 스크러버안에서 기액접촉을 통해 가스흡수 및 분진 제거 등이 이루어지며 이러한 습식 스크러버는 구조에 따라 여러 종류가 있다.

습식 스크러버 종류로는 본체안에 충진물을 넣어 충진물 표면에 물이 흐르면서 물로 가스를 흡수하도록 되어 있는 충전탑, 증류 공정에서 많이 사용하는 여러단 위에 버블캡을 설치하여 버블캡 주위에 형성된 물층으로 버블캡을 통해 가스를 통과시켜 가스를 흡수하는 버블캡 트레이식 스크러버, 본체안에 수평으로 여러단의 다공판(Sieve Plate)을 설치하고 다공판위에 물층을 형성한 후 다공판 구멍을 통해 가스가 물층을 통과하면서 기액 접촉에 의해 가스를 흡수하는 다공판(Sieve Plate)식 스크러버[다른 명칭으로 Impin-Jet식 스크러버라고도 함] 등 많은 종류가 있다.

많은 종류의 스크러버 중 본 고안은 다공판식 스크러버를 개선하여 효율 증대 및 설비비 절감 효과를 위해 고안된 것이다.

다공판식 스크러버는 화학장치에서 사용하기 위해 개발된 것으로 지금은 화학장치 뿐만 아니라 유해가스를 제거하는 대기오염방지장치로도 사용되고 있다.

이러한 다공판식 스크러버는 도 1에 나타낸 바와 같이 팬(2)에 의해 스크러버 입구(101)로 유입된 가스는 여러단의 다공판(103)에 뚫려 있는 많은 작은 구멍(통상 직경 3 ～ 6 mm)(104)으로 들어가고 이때 순환펌프(3)를 순환수를 다공판(103)위로 공급된 물은 웨어(109)에 의해 일정한 두께의 물층을 형성하고 이곳으로 가스가 통과하게 되며 이 과정에서 수많은 기포가 발생하고, 수많은 기포의 넓은 기액 접촉면에서는 가스상 물질의경우에는 농도차에 의한 분자확산으로 물로 흡수되고, 분진 및 산미스트(미세한 액적) 등 입자상 물질의 경우에는 충돌 및 확산에 의해 물에 부착 제거된다.

이후 기액접촉시 통과하는 공기에 의해 다량의 미스트가 튀어 오르게 되며 이렇게 배출되는 미스트는 디미스터(105)에서 제거되고 오염물질이 제거되어 정화된 공기는 스크러버 출구(102)를 통해 대기중으로 배출된다.

이때 순환수는 오염물질의 지속적인 흡수로 계속 농축되는 것을 방지하기 위해 일정량씩 드레인관(303)을 통해 드레인 시켜주고 드레인된 양과 증발된 양 만큼 신수공급관(302)을 통해 보충하여 준다.

그러므로 상술한 바와 같이 다공판식 스크러버는 구조상 기액 접촉층에서 강한 난류와 수많은 기포에 의한 매우 넓은 기액 접촉면적으로 높은 제거효율을 가지고 있을 뿐만 아니라 순환수안에 함유된 고형물질에 의해 막히는 부분이 없어 약 10%의 고농도 슬러리 상태로도 운전이 가능하여 분진농도가 높거나 점착성 분진의 처리에 탁월한 특성을 가지고 있다.

그러나 도 1에서 보는 바와 같이 다공판 구멍(104)으로 들어온 공기에 의해 형성된 수많은 기포안에 존재하는 오염물질은 대부분 제거되지만 일부 기포가 큰 경우 제거물질이 액체와의 접촉 없이 그대로 대기중으로 배출되어 제거효율을 저하시키는 경우가 있으며 특히 1㎛ 전후의 극미립자의 경우에는 제거효율이 70%이하로 낮은 경우가 많았다.

이를 극복하기 위해 여러 가지로 개선하여 왔으며 그 중 하나가 다공판 구멍(104) 크기를 작게하거나 구멍으로 유입되는 유속을 빠르게 하는 방법을 사용하여 왔다. 그러나 구멍크기를 작게하여 기포 크기를 작게하는 것은 제거효율 향상에 효과가 있으나 구멍 크기를 너무 작게 할 경우 다공판 면적이 커져 장치 크기가 커지고 압력손실이 증대되어 현실적으로 구멍크기를 Φ 3mm 이하로는 적용하지 않고 있으며 구멍으로 유입되는 유속의 증가도 강한 난류 형성으로 기액 접촉 효과를 증대시키지만 이 역시 압력손실의 급격한 증가로 18m/sec 이상의 적용은 어려운 현실적인 제한이 있다.

그래서 근래에는 도 2에 나타낸 바와 같이 다공판 구멍(104) 위에 임펙트 플레이트(107)를 설치하여 기포가 플레이트에 충돌하여 잘게 부숴줘 기액 접촉효과를 현격하게 증대시키므로써 제거효율을 높인 방식을 개발하여 사용되고 있다.

그러나 이 방식은 제거효율을 획기적으로 높인 우수한 방식임에는 틀림 없으나 크기가 커지고 설비비가 비싸지는 단점이 있다.

즉 설비가 커지는 이유는 임펙트 플레이트(107) 아래에 구멍이 위치하여 플레이트와 플레이트 사이에는 구멍을 낼 수 없으므로 구멍 숫자가 줄어들기 때문에 동일한 용량을 처리하기 위해서는 다공판 크기가 종전 방식보다 거의 2배정도가 필요하며 이는 스크러버 본체 크기가 커지고 다공판 면적이 넓어져 설비비가 증가 할 뿐만 아니라 추가로 설치되는 임펙트 플레이트 세트(106) 구조 자체가 제작이 까다로운 구조로 되어 있어 임펙트 플레이트 세트(106)값이 비싸기 때문이다.

이를 개선한 것이 본 출원인이 기 출원한 방식(실용신안 제 0307290호)으로도 3에 나타낸 바와 같이다공판위에 와이어 메쉬망 세트(108)를 부착하여 다공판 구멍(104)으로 공기가 들어와 형성된 기포가 메쉬망을 통과하면서 부숴져 수많은 미세한 기포로 만들어 기액 접촉 효과를 대폭 높이므로써 제거 효율을 증대 시켰으며 임펙트 플레이트 방식과 달리 본 메쉬망 방식은 도 1의 종전 방식과 마찬가지로 다공판 세트(103) 전체에 구멍을 낼 수 있기 때문에 임펙트 플레이트와 달리 본체 크기가 같고, 메쉬망 세트는 매우 제작이 용이하기 때문에 임펙트 플레이트 방식과 달리 도 1의 종전 방식에 비해 설비비 증가 요인이 미미하여 경제성도 우수한 방식을 개발하여 실제 시설에 적용시켜 왔다.

그러나 본 방식은 우수한 효율과 경제성에도 불구하고 와이어 메쉬망을 구성하는 철사 굵기가 가늘어 메쉬망을 통과하는 공기에 의해 메쉬망이 상하로 흔들리게 되고 이로 인해 쉽게 파손되는 문제점이 발생되었다.

본 고안은 종전 다공판위 와이어 메쉬망 부착형 다공판식 스크러버처럼 효율이 좋고 장치 크기가 작으면서 설비비가 저렴한 장치가 될 수 있는 장점을 유지하면서 기계적 파손이 안 되는 장치 개발을 기술적 과제로 고려하였다.

(1) 첫 번째로 제거효율의 증대 방법에 있어서 종전의 다공판식 스크러버(도 1 방식) 내부에 설치된 다공판위에 2차로 효율을 증대 시킬 수 있는 별도의 장치 즉 기액 접촉시 발생하는 기포를 부숴주면서 난류를 형성하여 기액 접촉 효과를 극대화 할 수 있는 구조를 가진 장치를 설치하며

(2) 두 번째로 크기를 작게 하기 위해 효율을 증대시키는 장치로 인해 본체단면적이 커지지 않는 구조로 장치를 고안코져 한다.

즉 종전에 효율을 증대시킨 임펙트 플레이트(도 2 방식) 방식의 경우에는 임펙트 플레이트 아래에만 구멍이 위치하여 다공판 크기가 종전 방식보다 약 2배정도가 넓어져 스크러버 본체 크기가 커지는 문제점이 있어 왔기 때문이다.

(3) 세 번째로 저렴한 장치가 가능하기 위해 효율 향상을 위한 추가 장치 구조가 간단하고 저렴하여야 한다.

(4) 본 고안의 핵심인 다공판 위에 설치되어 효율을 증대 시키는 장치가 기계적인 견고함을 유지하여 이 곳을 통과하는 공기에 의한 충격에도 파손되지 않아야 한다.

이러한 기술적 과제를 해결코져 다음과 같은 장치를 고안하였다.

스크러버 본체안에 설치된 다공판위에 또 다른 다공판을 구멍이 서로 엇 갈리도록 설치하여 도 2의 임펙트 플레이트의 역할을 하여 기포가 위 다공판에 충돌하여 기액 접촉 효과를 현격하게 증대시키므로써 제거효율을 증대시키고 도 2 방식의 임펙트 플레이트와 달리 다공판에 전체적으로 구멍을 뚫어 본체 크기가 커지는 것을 방지하고 약한 와이어 메쉬망과 달리 다공판으로 설치하여 기계적 파손이 없도록 하였다.

이러한 장치를 간략하게 나타내면

스크러버 본체와 부속시설로 배기팬 및 순환펌프를 구비하고

스크러버 본체는 가스 유입구와

기액 접촉에 의해 오염물질을 제거하는 곳으로 여러단의 수평으로 설치된 다공판과 각 다공판 위에 구멍이 엇 갈리도록 제작된 또 하나의 다공판;

아래 다공판 위에 일정한 높이의 물층으로 형성해 주는 웨어와 다공판 양끝에 위치하여 물이 들어오고 나가는 순환수 유입부와 배출부;

상단부에 비산되는 미스트를 제거하는 디미스터;

정화된 공기를 배출하는 배출구;

순환수를 보내는 순환수 배관과 보충수를 공급해 주는 신수 공급관 및 농축된 물을 빼내는 드레인관으로 구성하였다.

도1은 일반적인 다공판식 스크러버 구조도

도2는 다공판위 임펙트 플레이트 부착형 다공판식 스크러버 구조도

도3은 다공판위 와이어 메쉬망 부착형 다공판식 스크러버 구조도

도4는 다공판위 상부 다공판 부착형 다공판식 스크러버 구조도

*도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명

1.......다공판식 스크러버 2.......배기팬

3.......순환펌프 101.....스크러버 입구

102.....스크러버 출구 103.....다공판

104.....다공판 구멍 105.....디미스터

106.....임펙트 플레이트 세트 107.....임펙트 플레이트

108.....와이어 메쉬망 세트 109......웨어

110.....상부 다공판 201.....배기닥트

301.....순환수 배관 302.....신수공급관

303.....드레인관

도 4에 나타낸 본 고안은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

첫째 다공판위에 구멍이 서로 엇 갈리도록 즉 일치하지 않도록 다른 다공판(110)(이 때 구멍 크기는 아래 다공판과 같아도 되고 달라도 무방함)을 설치하여 다공판 구멍(104)으로 공기가 들어와 형성된 기포가 위 다공판이 도 2의 임펙트 플레이트(107) 역할을 하여 다공판에 부딪쳐 기포를 부셔 줌과 동시에 이곳에서 강한 난류가 형성되어 기액 접촉효과를 크게하여 제거효율을 증대 시킨다.

둘째 임펙트 플레이트 방식과 달리 본 이 중 다공판 방식은 도 1의 종전 방식과 마찬가지로 다공판 세트(103) 전체에 구멍을 낼 수 있게 때문에 임펙트 플레이트와 달리 본체 크기가 같고, 도 3의 메쉬방 세트(108)와 달리 다공판(110)은 견고하고 또한 메쉬망 세트와 마찬가지로 제작이 용이하기 때문에 임펙트 플레이트 방식과 달리 도 1의 종전 방식에 비해 설비비 증가 요인이 미미하여 경제성도 우수하다.

본 고안에 대해 구체적으로 설명하면

도 4에서 다공판식 스크러버(1)까지 팬(2)에 의해 이송된 공기는 스크러버 입구(101)로 들어와 여러단의 다공판(103)에 뚫려 있는 많은 작은 구멍(통상 직경 3 ～ 6 mm)(104)으로 들어가고 이때 순환펌프(3)에 의해 다공판(103)위로 공급된 물은 웨어(109)에 의해 형성된 물층을 통해 공기가 통과하면서 형성되는 수많은 기포가 다공판 위에 설치된 또 다른 상부 다공판(110)를 거쳐 더욱 작게 부숴지고 이렇게 만들어진 미세한 기포와 물의 접촉이 일어나 이곳에서 유해가스등 가스상 물질이나 분진 등 입자상물질을 제거하여 주는 데, 제거 메카니즘은 가스상 물질의 경우에는 부숴진 기포에 의해 형성된 매우 넓은 기액 접촉 경계면에서 농도차에 의한 분자확산에 의해 물로 흡수되고, 분진 등 입자상 물질의 경우에는 역시 미세하게 부숴진 기포에 의해 형성된 매우 넓은 기액 접촉 경계면에서 충돌 및 확산에 의해 물에 부착 제거된다.

상부 다공판(110)이 부착된 다공판층(103,110)을 통과한 공기는 통과시 다량의 미스트와 함께 날아가게 되며 미스트는 디미스터(105)에서 제거되며 디미스터를 통과한 정화된 공기는 스크러버 출구(102)를 통해 대기중으로 배출된다.

이때 스크러버 내부를 순환하면서 유해 가스나 분진을 흡수 제거해 주는 순환수는 오염물질의 지속적인 흡수로 오염물질의 농도가 점차 높아지게 되는 데 순환수의 흡수능력을 유지하기 위해 일정농도 이상 높아지는 것을 방지하고저 지속적인 신수를 신수공급관(302)을 통해 넣어주고 넣어준 양만큼 드레인관(303)을 통해 드레인 시켜 준다.

본 고안은 다공판식 스크러버를 개선한 것으로 종전에 사용되어온 다공판식 스크러버는 도 1에 나타낸 바와 같이 다공판 세트만 설치되어 있는 것을 다공판 위에 와이어 메쉬망 세트를 설치하여 제거 효율을 높인 것이다.

또한 종전 방식의 제거 효율을 향상시키기 위해 도입된 다공판 세트 위에 임펙트 프레이트가 설치된 도 2에 나타낸 방식과 비교할 때 이 방식은 종전 방식보다 제거효율이 현격하게 향상되었으나 본체 크기가 커지고 고가의 임펙트 플레이트 설치로 설비비가 50%이상 증가되는 문제점을 가지고 있으나 본 고안은 5%도 안 되는 거의 설비비의 증가 없이 제거효율은 임펙트 플레이트 방식보다 우수한 효과를 가지고 있다.

또한 도 3에 나타낸 와이어 메취망 방식의 문제점인 흐르는 공기에 의해 야기되는 기계적 파손을 방지한 것이다.

결과적으로 본 고안은 거의 설비비의 증가 없이 제거효율을 획기적으로 증대시킴과 동시에 기계적 손상 없는 안정적인 시설이다.

Claims (1)

1. 다공판식 스크러버를 개선하여 제거효율을 증대시킨 시설로 다공판식 스크러버 본체와 부속시설로 배기팬 및 순환펌프를 구비하고 주 시설인 다공판식 스크러버 본체를 구성함에 있어서,

   본체를 유지하는 원통형 케이싱;

   오염물질을 함유한 공기가 들어오는 케이싱 하단에 위치한 유입구;

   기액 접촉에 의해 오염물질을 제거하는 곳으로 여러단의 수평으로 설치된 다공판과 각 다공판 위에 아래 다공판과 구멍이 엇갈린 배치로 뚫려 있는 상부 다공판 세트;

   다공판 위로 공급된 물을 일정한 높이의 물층으로 형성해 주는 웨어와 다공판 양끝에 위치하여 물이 들어오고 나가는 순환수 유입부와 배출부;

   여러단의 기액접촉층인 다공판 및 와이어 메쉬망 세트를 지난 상단부에 비산되는 미스트를 제거하는 디미스터;

   정화된 공기를 대기중으로 배출하는 배출구로 되어 있고

   순환펌프로 순환수를 보내는 순환수 배관과 보충수를 공급해 주는 신수 공급관 및 농축된 물을 빼내는 드레인관;

   이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 다공판 세트 부착형 다공판식 스크러버.