KR200396085Y1 - 연소가스 처리용 반건식 반응탑 - Google Patents

Abstract

본 고안은 연소가스 처리용 반건식 반응탑에 관한 것으로서, 특히 연소가스의 편류현상의 방지하여 균일한 흐름을 유도하고 연소가스 중의 산성가스의 제거효율을 높이는 동시에 소석회 축적현상을 최소화시킬 수 있는 연소가스 처리용 반건식 반응탑에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 반응탑은 상부로 연소가스가 유입된 다음 소석회 슬러리의 분사에 의해 반응이 이루어진 다음 하부의 출구를 통하여 배출되는 구조를 갖는 반건식 반응탑에 있어서, 상기 반응탑의 상단부에 연소가스가 수평으로 유입되도록 연결되고 끝단이 원통부로 이루어지는 동시에 다수개의 다공판에 의해 여러 구역으로 나뉜 유입 닥트와, 상기 반응탑을 상하로 구획하는 동시에 상기 유입 닥트 하면을 이루는 상판과, 상기 유입 닥트의 원통부의 각각의 구역마다 상단면과 상기 상면을 상하로 관통하여 수직으로 설치되어 소석회 슬러리를 분사하는 노즐과, 상기 노즐이 통과하는 상기 상판의 상판 홀에 격자 모양으로 설치되어 연소가스를 안내하는 가이드 밴으로 구성된다.

Description

연소가스 처리용 반건식 반응탑 {Spray-Dry Scrubbing System for Flue gas}

본 고안은 연소가스 처리용 반건식 반응탑에 관한 것으로서, 특히 연소가스의 편류현상의 방지하여 균일한 흐름을 유도하고 연소가스 중의 산성가스의 제거효율을 높이는 동시에 소석회 축적현상을 최소화시킬 수 있는 연소가스 처리용 반건식 반응탑에 관한 것이다.

연소가스 처리용 반건식 반응탑은 일반 생활쓰레기 및 산업폐기물 소각로, 산업용 보일러에서 배출되는 연소가스 중 산성가스를 제거하고, 연소가스를 급랭하여 다이옥신의 재합성을 방지하는 대기오염방지시설로서 알칼리 물질인 소석회 슬러리를 이류체 노즐을 이용하여 수십 마이크로 단위의 미립자로 분사하여 연소가스 중에 존재하는 황화합물질(SOx), 염화수소(HCl) 등의 산성가스를 흡수한 후 중화반응으로 제거하고, 중화반응으로 인해 생성된 염과 미반응 소석회는 반응탑 내부에서 건조되어 반건식 반응탑 후단에 설치된 집진설비에서 집진하여 처리하는 장치이다.

기존 연소가스 중 산성가스를 제거하는 대기오염방지시설은 크게 습식, 반건식, 건식 방법으로 나눌 수 있으며, 산성가스의 높은 용해도를 고려하면 습식이 제거효율이 가장 좋으나 이차 폐수처리설비가 필요하다는 단점이 있다. 이에 반해 반건식 방법은 이차 폐수처리설비가 필요 없고, 제거효율은 다소 습식에 비해 낮지만 설치비용 및 운전비용이 적게 소요된다는 장점이 있다. 그러나 반건식은 연소가스의 유체역학적 해석과 소석회 슬러리의 분사기술, 소석회 슬러리의 반응과 건조에 필요한 조건, 반응탑 표면에 건조된 소석회의 축적 방지기술, 연소가스의 집진설비 유입온도 조절 등 보다 많은 기술을 요한다.

따라서 연소가스의 반건식 반응탑 유입 시 유입 닥트의 굴곡과 반건식 반응탑 유입부의 구조적 특징으로 연소가스의 편류 현상이 일어나 분사노즐에서 분사된 소석회 슬러리와 연소가스의 기액 접촉이 일어나지 않는 곳(Dead space)이 형성되며, 여러 개의 분사노즐을 사용할 경우 각 노즐의 분사 상태가 일치하지 않는 등의 문제점으로 인해 산성가스의 제거효율이 낮아지는 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반건식 반응탑에 상부에 유입닥트와 수평으로 연결된 원통부를 설치하고 그 내부에 연소가스를 균등하게 배분하는 다공판과 상판홀을 설치하여 연소가스의 흐름을 잠시 정체시킨 후 흐름 방향을 수직으로 바꿈으로써 연소가스의 흐름 변화에 의한 편류현상을 방지하고, 분사노즐에서 분사된 소석회 슬러리와 동일한 흐름을 유지하여 기액 접촉을 유도함으로써 흡수 및 중화반응을 촉진시켜 연소가스 중 산성가스의 제거효율을 증가시키는 반건식 반응탑을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안에 의한 반응탑은 상부로 연소가스가 유입된 다음 소석회 슬러리의 분사에 의해 반응이 이루어진 다음 하부의 출구를 통하여 배출되는 구조를 갖는 반건식 반응탑에 있어서, 상기 반응탑의 상단부에 연소가스가 유입되도록 거의 수평으로 연결되고 끝단이 원통부로 이루어지는 동시에 다수개의 다공판에 의해 여러 구역으로 나뉜 유입 닥트와, 상기 반응탑을 상하로 구획하는 동시에 상기 유입 닥트 하면을 이루는 상판과, 상기 유입 닥트의 원통부의 각각의 구역마다 상단면과 상기 상면을 상하로 관통하여 수직으로 설치되어 소석회 슬러리를 분사하는 노즐과, 상기 노즐이 통과하는 상기 상판의 상판 홀에 격자 모양으로 설치되어 연소가스를 안내하는 가이드 밴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 유입 닥트는 수직으로 설치된 연소가스 분리판에 의해 두 개로 나뉘고 그 분리판의 끝단은 원통부 중앙까지 연장되며, 상기 원통부는 두 개의 다공판과 상기 분리판에 의해 120도의 세 구역으로 구획된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 참조된 도면, 도 1은 본 고안에 의한 연소가스 처리용 반건식 반응탑의 사시도, 도 2는 본 고안에 의한 연소가스 처리용 반건식 반응탑의 상부 및 유입부의 상세 사시도, 도 3은 본 고안에 의한 연소가스 처리용 반건식 반응탑 유입부의 평면도이다.

본 고안에 의한 연소가스 처리용 반건식 반응탑은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 원통형의 반건식 반응탑(1) 상부에 연소가스가 유입되는 유입 닥트(3)가 연결되어 있고 반응탑(1) 하부에는 호퍼(10)와 출구 닥트(11)가 연결되어 있다. 따라서 연소가스는 유입 닥트(3)를 통과하여 반응탑(1)에 유입된 후, 반응탑(1)에서 하강한 다음 출구 닥트(11)를 통하여 배출된다.

반건식 반응탑(1)의 상부 구조가 잘 도시되어 도 2와 3을 참고하면, 단면이 사각형인 유입 닥트(3)가 반건식 반응탑(1)의 상단부에 직각 방향으로 연소가스가 유입되도록 연결되어 있고, 유입 닥트(3)는 반건식 반응탑(1)의 상단 중앙까지 연장되어 그 끝단 부분은 반응탑(1)과 같이 원통부를 이루도록 원통형 구조를 갖는다. 유입 닥트(3)의 상면은 물론 밀폐되어 있고, 하면은 상판(4)에 의해 막혀 있다. 상판(4)은 유입 닥트(3) 하면을 밀폐할 뿐만 아니라 반응탑(1)을 상하로 구분한다.

유입 닥트(3)는 수직으로 세워져 설치된 연소가스 분리판(8)에 의해 좌우로 나뉘고, 이 연소가스 분리판(8)은 원통부의 중앙까지 연장되어 있다. 유입 닥트(3) 끝단의 원통부는 120도 각도로 설치된 두 개의 다공판(6)과 연소가스 분리판(8)에 의해 세 구역으로 나뉘게 된다. 따라서 연소가스는 연소가스 분리판(8)에 의해 두 곳으로 나뉘어 반응탑(1)으로 유입된 다음 다공판(6)을 통과하여 서로 만나게 된다.

상판(4)에는 세 개의 일정한 크기의 상판 홀(5)이 형성되어 있는데, 이 상판 홀(5)은 세 구역에 각각 하나씩 형성되어 있다. 상판 홀(5)의 중앙에는 유입 닥트(3)의 원통부 상면까지 관통하여 고정된 이류체 노즐(2)이 관통하여 있고, 그 상판 홀(5)의 나머지 부분에는 연소가스를 안내하기 위한 격자 모양의 가이드 밴(7)이 각각 설치되어 있다. 유입 닥트(3)의 원통부는 세 구역으로 나뉘도록 설계하였는데 노즐(2)의 수만큼 나뉘도록 다른 수의 구역으로 나누어 설계하면 된다.

각 구역으로 연소가스가 균등하게 배분되도록 다공판(6)을 설치한 것이다. 유입부는 연소가스의 유속을 닥트(3)에서의 유속보다 작게 하여 잠시 정체시킴으로써 연소가스의 관성력을 완충하고, 흐름 방향을 바꿈으로써 생성되는 편류현상을 방지한다. 연소가스는 소석회 슬러리 분사노즐(2)의 분사 범위 내에서 반응탑(1)으로 유입되도록 설계된 상판 홀(5)에 일정한 하강기류를 위해 가이드 밴(Guide vane)(7)을 설치한 것이다. 상판 홀(5) 중앙에 수직으로 분사노즐(2)을 설치하여 분사되는 소석회 슬러리와 연소가스가 같은 흐름 방향을 갖도록 한다. 연소가스와 분사된 소석회 슬러리는 동일 방향으로 진행을 하면서 수십 마이크로 단위의 소석회 슬러리 미립자 표면에서 산성가스를 흡수하고, 알칼리 약품인 소석회와 중화반응을 일으켜 반응효율을 최대한 높였다. 또한 소석회 슬러리는 분사노즐(2)에서 고압으로 분사가 되기 때문에 노즐분사각 및 분사거리, 분사된 소석회 슬러리의 입자 크기가 상판 홀(5)을 통과하는 연소가스에 의해 영향을 받지 않으며, 소석회 슬러리의 분사속도는 연소가스의 유속보다 빠르므로 반응탑(1) 내부에서 노즐분사(2)에 의한 와류가 형성되어 미립의 소석회가 건조될 수 있는 시간을 가짐으로써 반응탑 및 호퍼에서 발생될 수 있는 소석회 축적 현상을 최소화한다.

미설명 부호, 9는 점검창을 나타낸다.

이와 같이, 본 고안에 의한 연소가스 반응용 반건식 반응탑은 연소가스의 편류현상을 방지하여 균일한 연소가스의 흐름을 유도하고, 연소가스가 소석회 슬러리 분사 범위 내에서 반응탑으로 유입되고, 연소가스와 동일선상에서 소석회 슬러리를 분사함으로써 연소가스 중 산성가스의 제거효율을 최대한 높이는 동시에 반응탑 내부에서 노즐분사에 의한 와류 형성으로 반응탑 케이싱 및 호퍼에서 발생될 수 있는 소석회 축적 현상을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

본 고안은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 고안의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.

도 1은 본 고안에 의한 연소가스 처리용 반건식 반응탑의 사시도이다

도 2는 본 고안에 의한 연소가스 처리용 반건식 반응탑의 상부 및 유입부의 상세 사시도이다.

도 3은 본 고안에 의한 연소가스 처리용 반건식 반응탑 유입부의 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1 : 반건식 반응탑 2 : 이류체 노즐

3 : 유입 닥트 4 : 상판

5 : 상판 홀 6 : 다공판

7 : 가이드 밴 8 : 연소가스 분리판

9 : 노즐 점검창 10 : 호퍼

11 : 출구 닥트

Claims (2)

1. 상부로 연소가스가 유입된 다음 소석회 슬러리의 분사에 의해 반응이 이루어진 다음 하부의 출구를 통하여 배출되는 구조를 갖는 반건식 반응탑에 있어서,

   상기 반응탑의 상단부에 연소가스가 수평으로 유입되도록 연결되고 끝단이 원통부로 이루어지는 동시에 다수개의 다공판에 의해 여러 구역으로 나뉜 유입 닥트와, 상기 반응탑을 상하로 구획하는 동시에 상기 유입 닥트 하면을 이루는 상판과, 상기 유입 닥트의 원통부의 각각의 구역마다 상단면과 상기 상면을 상하로 관통하여 수직으로 설치되어 소석회 슬러리를 분사하는 노즐과, 상기 노즐이 통과하는 상기 상판의 상판 홀에 격자 모양으로 설치되어 연소가스를 안내하는 가이드 밴을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 처리용 반건식 반응탑.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유입 닥트는 수직으로 설치된 연소가스 분리판에 의해 두 개로 나뉘고 그 분리판의 끝단은 원통부 중앙까지 연장되며, 상기 원통부는 두 개의 다공판과 상기 분리판에 의해 120도의 세 구역으로 구획된 것을 특징으로 하는 연소가스 처리용 반건식 반응탑.