KR20050036696A - 배기가스 처리탑 - Google Patents

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KR20050036696A
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Abstract

(과제) 종래 이상으로 배기가스의 유속을 올림으로써 배기가스의 처리효율을 높이는 것, 혹은 동등한 성능으로 소형화를 도모할 수 있는 배기가스 처리탑을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 확실하게 액을 회수할 수 있는 배기가스 처리탑을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(해결수단) 배기가스 처리탑 (100) 에 있어서, 액적 발생 부재 (20) 를 구비함으로써, 액주 (C) 뿐만 아니라, 액적 발생 부재 (20) 의 근방에 액적 (M) 을 발생시키고, 부유시키도록 하였다. 또 스프레이 노즐로부터 액을 분출시키고, 액주 (C) 와는 상이한 영역에 액막을 존재시키도록 할 수도 있다. 또 배기가스 처리탑 (100) 에 있어서 미스트 엘리미네이터 (118) 의 상류측에 미스트 엘리미네이터 (118) 의 포집판 (119) 의 간격 (P2) 보다 큰 간격 (P1) 으로 배치된 포집판 (121) 을 갖는 액적 엘리미네이터 (120) 를 배치함으로써, 배기가스에 함유되는 큰 입경의 액적을 액적 엘리미네이터 (120) 로 포집하도록 하였다.

Description

배기가스 처리탑{EXHAUST GAS TREATING TOWER}
본 발명은 각종 플랜트나 보일러 등에 구비되는 배기가스 처리탑에 관한 것이다.
각종 플랜트나 보일러의 배기가스 중에 함유되는 황산화물 (SO2) 을 제거하기 위하여 기액접촉 방식의 배기가스 처리탑이 사용되고 있다.
이 배기가스 처리탑에는 황산화물의 흡수액을 상방을 향해 기둥 모양으로 토출하는 이른바 액주식 (液柱式) 인 것이 있다 (예를 들어, 일본 공개실용공보 소59-53828호 (도 1)). 도 31 또는 32 에 나타내는 바와 같이, 이러한 액주식 배기가스 처리탑 (1) 에서는 하부 측방에 형성된 도입구 (2) 로부터 배기가스를 도입하고, 이것이 상방의 배출구 (3) 를 향해 흐르는 동안 기둥 모양으로 토출된 액주 (C) 에 접촉함으로써 배기가스 중에 함유되는 황산화물이 제거되도록 되어 있다.
이러한 액주식 배기가스 처리탑 (1) 에 있어서, 액주 (C) 와 접촉하여 배출구 (3) 에서 배출되는 배기가스 중에는 미세한 액적 (이것을 일반적으로는 미스트라 함) 이 포함되며, 이것을 회수하기 위해 배출구 (3) 에 엘리미네이터 (5) 나 미스트 엘리미네이터 (6) 가 설치되어 있다.
이러한 액주식 배기가스 처리탑 (1) 에 있어서, 배기가스의 처리효율 (단위시간당 처리량) 을 향상시키기 위해서는 장치를 대형화하거나 배기가스의 유속을 높일 필요가 있다.
그러나, 설비의 대형화가 바람직하지 않은 것은 말할 것도 없다. 그래서 배기가스의 액속을 현재 이상으로 높일 것을 검토할 때, 도 9 에 나타내는 바와 같이 종래의 배기가스 처리탑 (1) 에서는 어느 일정 이상의 유속으로 높이면 액주 (C) 에서 황산화물을 모두 제거하지 못해 배기가스가 그대로 빠져나가, 처리 효율의 향상이 곤란해진다는 문제가 있다.
또, 예를 들어 도 32 에 나타내는 것에서는, 미스트 엘리미네이터 (6) 에서 배기가스 중의 액적을 충분히 회수하지 못해 액적이 배기가스와 함께 미스트 엘리미네이터 (6) 를 통과해 빠져나가 배출된다는 문제가 발생한다.
여기서, 배기가스는 하방에서 상방으로 흐르는 과정에서 액주 (C) 에 기액접촉하는 것인데, 이 배기가스의 흐름에 의해 액주 (C) 의 근방에 발생하는 액적은 상방을 향한 항력을 받는다. 그리고, 액적의 무게 (직경) 에 따른 중력과, 상방향으로 흐르는 배기가스에 의한 항력 (공기저항력) 과의 균형에 의해, 어느 일정 이상의 두께 (직경) 의 액적은 배기가스의 흐름을 타고 배기가스 처리탑 (1) 내를 상승하여 미스트 엘리미네이터 (6) 를 향한다.
이 때, 배기가스의 유속이 올라가면 이에 따라 배기가스 처리탑 (1) 내를 상승하는 액적 직경의 상한값도 커지게 되고, 또 전체적으로 상승하는 액적의 양도 증가하게 된다. 그러면, 미스트 엘리미네이터 (6) 에서는 포집해야 하는 액적량이 증가하며, 미스트 엘리미네이터 (6) 의 포집판 (6a) 표면에 부착되는 액의 양도 증가한다.
한편, 배기가스의 유속은 높아지고 있기 때문에 포집판 (6a) 의 표면에 부착된 액이 배기가스에 의해 재비산되고, 그 결과 미스트 엘리미네이터 (6) 를 액이 통과해 빠져나간다.
또, 배기가스 처리탑 (1) 을 설계할 때에는 정상 운전시의 배기가스의 유속을 설정하고, 그 설정한 배기가스의 유속에 기초하여 배기가스 처리탑 (1) 내를 배기가스와 함께 상승하는 액적의 직경을 구하고, 구한 직경의 액적을 확실하게 포집할 수 있도록 미스트 엘리미네이터 (6) 를 설계한다.
그러나, 배기가스 처리탑 (1) 내에서 배기가스의 흐름은 균일하지 않으며, 여러 가지 요인에 의해 비정상적인 흐름이 되거나 유속도 경우에 따라 다르기도 하다. 이 때문에, 실제로는 설계시에 설정한 정상 운전시의 유속보다도 높은 유속으로 배기가스가 흐르는 영역도 존재하는 경우도 있다. 이로써, 그 영역에서는 설계시에 상정했던 것 이상으로 큰 직경의 액적이 배기가스와 함께 상승하여 미스트 엘리미네이터 (6) 를 향하고, 그 결과 상기한 것과 동일하게 하여 미스트 엘리미네이터 (6) 로 액을 전부 포집하지 못해 빠져나가게 된다.
본 발명은 이러한 기술적 과제에 기초하여 이루어진 것으로, 종래 이상으로 배기가스의 유속을 높임으로써 배기가스의 처리 효율을 높이는 것 등을 목적으로 한다.
또, 확실하게 액을 회수할 수 있는 배기가스 처리탑을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적하에 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 이하와 같은 고찰을 얻었다.
배기가스 처리탑 (1) 의 내부에는 액주 (C) 에 뿜어 올리는 노즐 (4) 이 복수 형성되어 있는데, 각각의 노즐 (4) 로부터 기둥 모양으로 뿜어 올려진 액은 정점으로부터 외방으로 펼쳐져 낙하하기 때문에 복수의 노즐 (4) 로부터 뿜어 올려지는 액주 (C) 사이에는 동일 평면 내에서 액의 밀도차가 발생한다. 하방에서 상방을 향해 흐르는 배기가스는 이 액주 (C) 및 그 주위에 부유하는 액적에 접촉함으로써 황산화물이 제거되는 것인데, 이 액주 (C) 및 액적에 접촉함으로써 흐름에 대한 저항력을 받고 있다. 배기가스의 유속이 높아지면 서로 인접하는 노즐 (4, 4) 간의, 액의 존재 상태가 저밀도인 부분에서 액주 (C) 및 액적으로부터 받는 저항력이 부족한 결과, 배기가스가 그대로 빠져나가 황산화물을 전부 제거하지 못하는 현상이 발생하는 것으로 추측하기에 이른 것이다.
그래서 이루어진 본 발명의 배기가스 처리탑은, 하방에서 도입한 배기가스를 상방으로 배출하는 탑 본체를 구비한 배기가스 처리탑에 있어서, 탑 본체 내에서 하방에서 상방으로 기둥 모양의 액을 분출함으로써 액주를 발생시키고, 배기가스에 액주가 접촉함으로써 배기가스에 함유된 물질을 제거하는 제 1 물질 제거부와, 제 1 물질 제거부에서 발생하는 액주와는 상이한 영역에 설치되며, 배기가스에 액을 접촉시킴으로써 배기가스에 함유된 물질을 제거하는 제 2 물질 제거부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 배기가스 처리탑에서는, 탑 본체의 하방에서 도입된 배기가스는 제 1 물질 제거부에서 액주가 접촉함으로써 배기가스에 함유된 물질이 제거되고, 또한 제 1 물질 제거부에서 발생하는 액주와는 상이한 영역에 설치된 제 2 물질 제거부에서 액에 접촉함으로써 배기가스에 함유된 물질이 제거된다.
이러한 배기가스 처리탑은, 탑 본체의 측면에 제 1 물질 제거부 및 제 2 물질 제거부보다 하방에 배기가스의 도입구가 형성된 타입에 특히 적합하다.
여기에서, 제 2 물질 제거부는 제 1 물질 제거부에서 발생하는 액주와는 상이한 영역에 설치하는 것이지만, 구체적으로는 탑 본체 내에서 액주의 상방, 하방 중 어느 한 방향 또는 양방에 설치할 수 있다.
또, 제 2 물질 제거부로는, 액을 우산 모양으로 분출함으로써 액막을 발생시키는 노즐을 구비할 수 있다. 이 노즐은 복수 구비하는 것이 바람직하고, 또한 노즐로부터 발생하는 액막이 인접하는 다른 노즐로부터의 액막과 간극없이 겹치도록 배치하는 것이 바람직하다. 또, 노즐로부터 분출하는 액은 펌프에 의해 가압할 수도 있다.
그런데, 노즐은 제 1 물질 제거부에서 액주를 발생시키기 위한 액을 송급하는 배관에 설치하는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 물질 제거부와 제 2 물질 제거부에서 배관을 공용하게 된다. 그 결과, 탑 본체 내의 개구율의 저감을 최소한으로 억제할 수 있다.
제 2 물질 제거부로서, 제 1 물질 제거부에서 발생한 액주 또는 노즐에서 발생한 액막에서 낙하한 액이 충돌함으로써 액적을 발생시키는 충돌 부재를 구비할 수 있다. 여기에서 충돌 부재는 노즐에서 발생한 액막에서 낙하한 액이 충돌함으로써 액적을 발생시킬 수 있는 것인데, 즉 이 경우는 제 2 물질 제거부로서 노즐과 충돌 부재 양쪽을 구비하는 것이다. 또, 제 1 물질 제거부에서 발생한 액주에서 낙하한 액만 충돌함으로써 액적을 발생시킬 수도 있고, 이 경우는 제 2 물질 제거부로서 충돌 부재만 구비하는 것이다.
또, 충돌 부재는 탑 본체의 상하 방향으로 연장되는 벽면을 가지며, 충돌 부재에서 발생한 액적을 벽면과의 마찰력에 의해 벽면 근방에 유지하는 구성으로 할 수 있다.
상기한 바와 같은 배기가스 처리탑은, 하방에서 도입된 배기가스를 상방으로 배출하는 탑 본체와, 탑 본체 내에서 배기가스에 접촉함으로써 이 배기가스에 함유된 물질을 제거하기 위해 하방에서 상방으로 기둥 모양으로 액을 분출시킴으로써 액주를 발생시키는 액주발생부와, 배기가스에 접촉함으로써 이 배기가스에 함유된 물질을 제거하기 위하여 액주와는 상이한 영역에 액적 및/또는 액막을 발생시키는 액적ㆍ액막발생부를 구비하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
또, 본 발명의 배기가스 처리탑은, 하방에서 도입된 배기가스를 상방으로 배출하는 탑 본체를 구비한 배기가스 처리탑에 있어서, 탑 본체 내에서 배기가스에 접촉시킴으로써 배기가스에 함유된 물질을 제거하는 액을 공급하는 액공급부와, 액공급부에 대해 배기가스의 흐름 방향 하류측에 설치되며, 액에 접촉한 배기가스에 함유되는 액적을 포집하는 제 1 액적 포집부와, 액공급부에 대하여 배기가스의 흐름 방향 하류측이고 또한 제 1 액적 포집부보다도 상류측에 설치되며, 배기가스에 함유되는 액적 중 제 1 액정포집부로 포집하는 액적보다도 큰 액적을 포집하는 제 2 액적 포집부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 배기가스 처리탑은 어떠한 형식인 것이든 상관없지만, 예를 들어 액공급부에서 하방에서 상방으로 기둥 모양으로 액을 분출함으로써 액주를 발생시키고, 액주에 배기가스를 접촉시킴으로써 배기가스에 함유된 물질을 제거하는 이른바 액주방식에 적합하게 이용할 수 있다.
제 1 액적 포집부의 상류측에 제 2 액적 포집부를 구비함으로써 상류측의 제 2 액적 포집부에서는 제 1 액적 포집부에서 포집하는 액적보다도 큰 액적을 포집한다. 이로써, 하류측의 제 1 액적 포집부에서는 제 2 액적 포집부에서 포집된 액적보다도 작은 액적만을 포집하게 된다.
구체적인 구성으로는, 제 1 액적 포집부를 배기가스의 흐름 방향에 대하여 경사시켜 소정 피치로 배열된 복수 장의 제 1 포집판을 구비하는 구성으로 하고, 제 2 액적 포집부를 배기가스의 흐름 방향에 대하여 경사시켜 제 1 포집판보다도 큰 소정 피치로 배열된 복수 장의 제 2 포집판을 구비하는 구성으로 하는 것이 좋다.
여기에서, 제 2 포집판의 피치는 탑 본체 내에서의 배기가스의 통상 운전시 유속에 기초하여 설정할 수 있다. 예를 들어 탑 본체 내에서 통상 운전시, 배기가스의 유속을 5 m/s 로 하는 경우, 제 2 포집판의 경사각을 28°, 피치를 100∼150 ㎜ 로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제 2 포집판에서는 대략 입경이 3 ㎜ 이상인 액적을 포집할 수 있다. 또, 이 경우 제 1 포집판은 40 ∼ 60 ㎜ 로 설정하는 것이 바람직하다.
또, 제 2 포집판의 피치는 탑 본체 내에서의 배기가스의 최대 유속에 기초하여 설정하는 것도 가능하다. 이로써 탑 본체 내에서 배기가스의 흐름이 비정상으로 되어 있는 경우 등에도 대응할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 첨부 도면에 나타내는 실시형태에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
[제 1 실시형태]
도 1 은 본 실시형태에서의 배기가스 처리탑 (10A) 의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이 도 1 에 나타내는 바와 같이, 배기가스 처리탑 (10A) 은 탑 본체 (11) 가 예를 들어 단면에서 보았을 때 직사각형의 통모양이고, 그 바닥부는 바닥판 (12) 에 의해 폐색되며, 상부에는 개구부 (13) 가 형성되어 있다. 또, 탑 본체 (11) 의 하부 측면에는 배기가스를 탑 본체 (11) 내에 도입하기 위한 도입구 (14) 가 개구하여 형성되어 있다.
탑 본체 (11) 내에는 복수의 노즐 (15) 을 구비한 배관 (16) 이 형성되어 있다. 배관 (16) 에는 탑 본체 (11) 의 바닥부에 저장된 액이 펌프 (17) 로 빨아올려져 공급되도록 되어 있다. 노즐 (15) 은 이 액을 상방을 향해 기둥 모양으로 뿜어 올리는 것으로, 이들 복수의 노즐 (15) 은 서로 인접하는 노즐 (15) 로부터 뿜어 올려지는 액주 (C) 에 간극이 생기지 않도록 적절히 설정된 간격으로 배치되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 배기가스 처리탑 (10A) 에는 탑 본체 (11) 의 노즐 (15) 보다도 하방이고 도입구 (14) 보다도 상방인 부분에 액적 발생 부재 (20) 가 형성되어 있다.
도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 이 액적 발생 부재 (20) 는 그리드 등으로도 불리는 것이며, 서로 직교하는 각각 소정 간격으로 배치된 종판부 (충돌 부재 ; 21) 와 횡판부 (충돌 부재 ; 22) 가 서로 직교하도록 조합된 형상을 하고 있으며, 전체로서 격자상을 이루고 있다. 종판부 (21), 횡판부 (22) 는 각각 그 상면 (21a, 22a) 이 소정 폭을 가진 평면으로 되어 있다. 또, 종판부 (21), 횡판부 (22) 는 소정 높이를 가지며, 이로써 서로 인접하는 종판부 (21, 21) 와 횡판부 (22, 22) 에 의해 둘러싸인 부분에 공간 (S) 이 형성되어 있다.
상기 구성을 가진 배기가스 처리탑 (10A) 에서는, 노즐 (10) 로부터 뿜어 올려진 액은 액주 (C) 를 형성하여 하방으로 낙하한다. 그리고, 낙하한 액은 액적 발생 부재 (20) 의 상면 (21a, 22a) 에 충돌하여 미세한 액적 (M) 이 된다.
이렇게 하여 발생한 액적 (M) 은, 통상이라면 그대로 부유하면서 낙하하겠지만, 액적 발생 부재 (20) 에 복수 형성된 공간 (S) 내에서 종판부 (21), 횡판부 (22) 의 벽면과의 마찰력에 의해 통상보다도 장시간 공간 (S) 내에 부유한 상태로 유지된다. 또, 이 현상은 유체의 유속이 흐름을 따라 벽면 근방에 가까워질수록 벽면과의 마찰에 의해 작아지는 것과 동일하며, 용이하게 이해할 수 있다.
그리고, 그 후 액적 (M) 은 배기가스 처리탑 (10A) 내를 낙하하여 바닥부에 저장된다.
한편, 도입구 (14) 로부터 대략 수평방향으로 도입된 배기가스는 배기가스 처리탑 (10A) 내에서 방향을 바꿔 상방을 향해 흐른다. 그리고, 제 1 물질 제거부로서, 노즐 (15) 로부터 상방으로 뿜어 올려진 액주 (C) 에 접촉함으로써 배기가스 중의 황산화물이 액에 흡수되어 상방의 개구부 (13) 에서 배출된다. 그리고, 제 2 물질 제거부로서의 액적 발생 부재 (20) 의 부분에서도, 상면 (21a, 22a) 에 닿아 발생하여 공간 (S) 에 유지되어 부유하는 미세한 액적 (M) 과 접촉함으로써 배기가스 중의 황산물질이 흡수되게 되어 있다.
또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 배기가스 처리탑 (10A) 내의 상부에는 엘리미네이터 (18) 가 설치되어 있고, 이 엘리미네이터 (18) 에 의해 배기가스 중에 잔존하는 미세한 액적 (M) 이 제거ㆍ회수된다.
상기 서술한 바와 같이 배기가스 처리탑 (10A) 에 있어서 액적 발생 부재 (20) 를 구비함으로써 액주 (C) 뿐만 아니라 액적 발생 부재 (20) 의 근방에 액적 (M) 을 발생시켜 부유시킬 수 있다. 이로써, 배기가스 처리탑 (10A) 에서 종래에는 액이 존재하지 않았던 영역에 액적 (M) 을 존재시킬 수 있다. 그 결과, 황산화물의 제거성능을 향상시킬 수 있다.
또, 배기가스는 액주 (C) 나 액적 (M) 과 접촉할 때 저항력을 받게 되는데, 종래의 액주 (C) 만 존재하는 경우와 비교하여 액적 (M) 이 존재하는 만큼 전체로서의 저항력을 증대시킬 수 있어, 기액의 접촉 효율을 높일 수 있다. 그 결과, 배기가스의 유속을 종래 이상으로 높였다고 해도, 배기가스가 그대로 빠져 나가는 한계유속을 향상시킬 수 있다. 따라서, 배기가스 처리탑 (10A) 의 탈황성능을 극적으로 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 동등한 성능을 발휘하기만 하면 되는 것이라면, 배기가스의 유량을 높인 만큼, 배기가스 처리탑 (10A) 을 종래보다도 소형화하는 것이 가능해진다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 액적 발생 부재 (20) 를 노즐 (15) 의 하방에 배치했지만, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 노즐 (15) 로부터 발생하는 액주 (C) 의 상방에 배치하는 구성으로 할 수도 있다. 또한 물론, 액적 발생 부재 (20) 를 노즐 (15) 의 상방ㆍ하방의 양쪽에 배치하는 것도 가능하다.
액주 (C) 의 상방에 액적 발생 부재 (20) 를 배치한 경우, 액주 (C) 로부터 발생하여 배기가스의 흐름에 의해 상방으로 흐르는 액적 (M) 을 액적 발생 부재 (20) 의 공간 (S) 에 유지함으로써, 배기가스 중의 황산화물 제거 효과, 배기가스의 흐름에 대한 저항력 부여 효과를 발휘할 수 있다.
[제 2 실시형태]
다음으로, 배기가스 처리탑 (10B) 에 스프레이 노즐 (노즐: 30) 을 부가하는 경우의 예를 나타낸다. 또, 배기가스 처리탑 (10B) 의 기본적인 구성에 대해서는 상기 제 1 실시형태와 동일하기 때문에, 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 5 에 나타내는 바와 같이 배기가스 처리탑 (10B) 에는, 탑 본체 (11) 의, 노즐 (15) 보다도 하방이면서 또 도입구 (14) 보다도 상방 부분에 복수의 스프레이 노즐 (30) 을 구비한 배관 (31) 이 설치되어 있다.
이 배관 (31) 에는, 탑 본체 (11) 의 저부로부터 펌프 (17) 로 빨아올린 액을 더욱 승압시키는 승압펌프 (펌프: 33) 가 접속되어 있다. 또, 펌프 (17) 와 승압펌프 (33) 를 2 단으로 구비하는 것은 아니라, 승압펌프 (33) 로 탑 본체 (11) 의 저부로부터 액을 직접 빨아올리는 구성으로 할 수도 있으나, 그 경우, 승압펌프 (33) 에서는 펌프 (17) 보다도 높은 압력으로 액을 승압시키는 것이 바람직하다. 또한, 승압펌프 (33) 를 설치하지 않고, 펌프 (17) 만 사용하는 구성으로 할 수도 있다.
각 스프레이 노즐 (30) 로부터는, 승압펌프 (33) 에 의해 승압된 액을 우산 모양 (원추모양) 으로 분출하여 전체 둘레에 걸쳐 연속된 액막 (F) 을 형성한다. 이 때, 복수의 스프레이 노즐 (30) 은, 서로 인접하는 스프레이 노즐 (30) 로부터 우산 모양으로 분출되는 액막 (F) 끼리가 서로 겹쳐져, 탑 본체 (11) 내에 간극이 생기지 않도록 배치된다.
이러한 배기가스 처리탑 (10B) 에서는, 도입구 (14) 로부터 대략 수평방향으로 도입된 배기가스는, 배기가스 처리탑 (10B) 내에서 방향을 바꿔 상방을 향하여 흐른다. 그리고, 제 1 물질 제거부로서의, 노즐 (15) 로부터 뿜어올려진 액주 (C) 에 접촉함으로써 배기가스 중의 황산화물이 액에 흡수되어 상부의 개구부 (13) 로부터 배출된다. 또, 제 2 물질 제거부로서의, 스프레이 노즐 (30) 로부터 우산 모양으로 분출되는 액막 (F) 에 접촉함으로써 배기가스 중의 황산화물이 흡수되도록 되어 있다.
상기 서술한 바와 같이 스프레이 노즐 (30) 을 구비함으로써, 배기가스 처리탑 (10B) 내에 종래에는 액이 존재하고 있지 않았던, 액주 (C) 와는 상이한 영역에 액막 (F) 을 존재시킬 수 있다. 그 결과, 황산화물의 제거성능을 향상시킬 수 있다.
이 때, 서로 인접하는 스프레이 노즐 (30) 로부터 우산 모양으로 분출되는 액막 (F) 끼리가 서로 겹쳐져 탑 본체 (11) 내에 간극이 생기지 않도록 스프레이 노즐 (30) 을 배치함으로써 액주 (C) 의 형성에 의해 액의 존재가 희박한 부분에도 액을 존재시킬 수 있어, 이것에 의해 배기가스 처리탑 (10B) 내에서의 황산화물의 제거성능을 균일화할 수 있어, 가스의 정류효과도 얻어진다.
또한, 배기가스는, 액주 (C) 나 액막 (F) 과 접촉할 때에 저항력을 받지만, 종래의 액주 (C) 만의 경우와 비교하여 액막 (F) 이 존재하는 만큼 기액의 접촉효율을 높여, 전체적으로 저항력을 증대시킬 수 있다. 그 결과, 배기가스의 유속을 종래 이상으로 높였다고 해도, 배기가스가 그대로 빠져 나가는 한계유속을 향상시킬 수 있다. 따라서, 배기가스 처리탑 (10B) 의 탈황성능을 극적으로 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 동등한 성능을 발휘하기만 하면 되는 것이라면, 배기가스의 유량을 높인 만큼, 배기가스 처리탑 (10B) 을 종래보다도 소형화하는 것이 가능해진다.
그런데, 액주 (C) 에 추가하여, 스프레이 노즐 (30) 에서는 승압펌프 (33) 에 의해 승압된 액을 분사하고 있다. 액주 (C) 를 사용하지 않고, 스프레이 노즐 (30) 을 복수단 구비하여 복수단의 액막 (F) 만으로 황산화물을 제거하는 구성으로 하는 경우도 있을 수 있지만, 그 경우, 분사하는 모든 액을 승압펌프 (33) 로 승압시키지 않으면 안된다. 이에 대하여 상기한 바와 같이, 액주 (C) 에 추가하여 스프레이 노즐 (30) 로부터 액막 (F) 을 분출함으로써, 승압펌프 (33) 에서는 스프레이 노즐 (30) 에 공급하는 액만 승압시키면 된다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 스프레이 노즐 (30) 을 노즐 (15) 의 하방에 배치했지만, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 노즐 (15) 로부터 발생하는 액주 (C) 의 상방에 배치하는 구성으로 할 수도 있다. 또한 물론, 스프레이 노즐 (30) 을 노즐 (15) 의 상방ㆍ하방의 양쪽에 배치하는 것도 가능하다.
[제 3 실시형태]
다음으로, 배기가스 처리탑 (10C) 에, 액적 발생 부재 (20) 와 스프레이 노즐 (30) 의 양쪽을 조합하여 구비하는 경우의 예를 나타낸다. 또, 배기가스 처리탑 (10C) 의 기본적인 구성에 관해서는 상기 제 1, 제 2 실시형태와 동일하기 때문에, 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 배기가스 처리탑 (10C) 에는, 탑 본체 (11) 의, 노즐 (15) 보다도 하방이면서 또 도입구 (14) 보다도 상방 부분에 복수의 스프레이 노즐 (30) 을 구비한 배관 (31) 이 설치되어 있다. 또한, 배기가스 처리탑 (10C) 에는, 스프레이 노즐 (30) 의 하방이면서 또 도입구 (14) 보다도 상방 부분에 액적 발생 부재 (20) 가 설치되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 노즐 (15) 로부터 뿜어올려진 액은 액주 (C) 를 형성하고 하방으로 낙하된다. 그리고, 낙하된 액은, 액적 발생 부재 (20) 의 상면 (21a, 22a) 에 충돌하여 미세한 액적 (M) 이 된다.
또한, 각 스프레이 노즐 (30) 로부터는, 승압펌프 (33) 로 승압된 액을 우산 모양, 원추모양으로 분출하여 액막 (F) 을 형성한다. 그리고, 액막 (F) 을 형성한 액은 낙하되어, 하방의 액적 발생 부재 (20) 의 상면 (21a, 22a) 에 충돌하여 미세한 액적 (M) 이 된다.
이렇게 해서 발생된 액적 (M) 은, 액적 발생 부재 (20) 에 복수 형성된 공간 (S) 내에서 부유하는 상태로 유지된다.
그리고 그 후, 액적 (M) 은 배기가스 처리탑 (10C) 내에서 낙하되어, 저부에 저장된다.
이러한 배기가스 처리탑 (10C) 에서는, 도입구 (14) 로부터 대략 수평방향으로 도입된 배기가스가 배기가스 처리탑 (10C) 내에서 방향을 바꿔, 상방을 향하여 흐른다. 그리고, 제 2 물질 제거부로서의 액적 발생 부재 (20) 부분에 있어서 공간 (S) 에 유지되어 부유하는 미세한 액적 (M), 마찬가지로 제 2 물질 제거부로서의 스프레이 노즐 (30) 로부터 우산 모양으로 분출되는 액막 (F), 또 제 1 물질 제거부로서의 노즐 (15) 로부터 뿜어올려진 액주 (C) 에 접촉함으로써 배기가스 중의 황산화물이 액에 흡수되고, 상부의 개구부 (13) 로부터 배출된다.
상기 서술한 바와 같이, 액적 발생 부재 (20) 와 스프레이 노즐 (30) 을 구비함으로써, 배기가스 처리탑 (10C) 내에서 종래에는 액이 존재하고 있던 영역에 액적 (M) 이나 액막 (F) 을 존재시킬 수 있다. 그 결과, 황산화물의 제거성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 배기가스는, 액주 (C), 액막 (F), 액적 (M) 과 접촉할 때에 저항력을 받는 것이지만, 종래의 액주 (C) 만인 경우와 비교하여 액막 (F), 액적 (M) 이 존재하는 만큼 기액의 접촉효율을 높여, 전체적으로 저항력을 증대시킬 수 있다. 그 결과, 배기가스의 유속을 종래 이상으로 올렸다고 해도, 배기가스가 그대로 빠져 나가는 한계유속을 향상시킬 수 있다. 따라서, 배기가스 처리탑 (10C) 의 탈황성능을 극적으로 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 동등한 성능을 발휘하기만 하면 되는 것이라면, 배기가스의 유량을 높인 만큼, 배기가스 처리탑 (10C) 을 종래보다도 소형화하는 것이 가능해진다.
그런데, 액적 발생 부재 (20) 만을 구비한 제 1 실시형태, 스프레이 노즐 (30) 만을 구비한 제 2 실시형태와 비교하여, 액적 발생 부재 (20) 와 스프레이 노즐 (30) 의 양쪽을 구비한 본 실시형태의 구성에서는, 스프레이 노즐 (30) 로부터의 액막 (F) 의 액이 액적 발생 부재 (20) 의 상면 (21a, 22a) 에 충돌함으로써 액적 (M) 을 발생시키기 때문에, 액적 (M) 의 발생량이 단순한 조합 이상으로 된다. 따라서, 본 실시형태에서의 배기가스 처리탑 (10C) 에 있어서 상기한 효과는 한층 더 현저해진다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 액적 발생 부재 (20) 및 스프레이 노즐 (30) 을 노즐 (15) 의 하방에 배치했지만, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 노즐 (15) 로부터 발생하는 액주 (C) 의 상방에도 배치하는 구성으로 할 수도 있다. 또한 물론, 액적 발생 부재 (20) 및 스프레이 노즐 (30) 을 노즐 (15) 의 하방에 배치하지 않고, 액주 (C) 의 상방에만 설치하는 것도 가능하다.
여기서, 상기 제 1 ∼ 제 3 실시형태로 나타낸 배기가스 처리탑 (10A, 10B, 10C) 의 성능을 평가하는 시험을 실시했기 때문에, 그 결과를 이하에 나타낸다.
도 1 에 나타낸 제 1 실시형태에서의 배기가스 처리탑 (10A) 과, 도 5 에 나타낸 제 2 실시형태에서의 배기가스 처리탑 (10B), 도 7 에 나타낸 제 3 실시형태에서의 배기가스 처리탑 (10C) 외에, 비교를 위해 도 31 에 나타낸 종래의 배기가스 처리탑 (1) 에 있어서, 각각 탑입구 (도입구 (14)) 에서의 SO2 농도를 2700 ppmD 로 하고, 탈황을 위한 액은 NH3 의 농도를 270 m㏖/l, 탄산칼슘의 농도를 115 m㏖/l 로 하여, 가스유속과, 배기가스 처리탑 (10) 의 출구 (개구부 (13)) 에서의 SO2 농도와의 관계를 조사했다. 이 때, 종래의 배기가스 처리탑 (1), 액적 발생 부재 (20) 만을 구비한 제 1 실시형태에서의 배기가스 처리탑 (10A) 에서는, 액의 순환유량을 304 m3/(m2×h) 로 하고, 스프레이 노즐 (30) 만을 구비한 제 2 실시형태에서의 배기가스 처리탑 (10B), 액적 발생 부재 (20) 와 스프레이 노즐 (30) 의 양쪽을 구비한 제 3 실시형태에서의 배기가스 처리탑 (10C) 에서는, 액주 (C) 를 발생시키기 위한 액의 순환유량을 274 m3/(m2×h), 스프레이 노즐 (30) 로 보내는 액의 유량을 59 m3/(m2×h) 로 했다.
그 결과, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 종래의 배기가스 처리탑 (1) 과 비교하여, 배기가스 처리탑 (10A, 10B, 10C) 은 출구에서의 SO2 의 농도가 높아지는 시점에서의 유속 (이것을 한계유속이라고 함) 이 대폭 향상되어 있다. 특히, 액적 발생 부재 (20) 만을 구비한 제 1 실시형태에서의 배기가스 처리탑 (10A) 및 스프레이 노즐 (30) 만을 구비한 제 2 실시형태에서의 배기가스 처리탑 (10B) 과 비교하여, 액적 발생 부재 (20) 와 스프레이 노즐 (30) 의 양쪽을 구비한 제 3 실시형태에서의 배기가스 처리탑 (10C) 에서는 한계유속이 높아져 있다.
또한, 액주 (C) 의 단위단면적당 떨어지는 액량 (이하, 이것을 단위유량이라고 함) 과 가스유속 (한계유속) 의 관계를 조사했다.
그 결과, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 액의 단위유량이 동일 조건이면, 종래의 배기가스 처리탑 (1) 과 비교하여 배기가스 처리탑 (10A, 10B, 10C) 은 한계유속이 대폭 향상되어 있음을 알 수 있다.
또, 액주 (C) 의 단위유량과 탈황율의 관계를 조사했다.
그 결과, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 액의 단위유량이 같은 조건이면, 종래의 배기가스 처리탑 (1) 과 비교하여 배기가스 처리탑 (10A, 10B, 10C) 은 탈황율이 대폭 향상되어 있고, 동일 유량에서는 흡수용량계수가 10 % (배기가스 처리탑 (10B) 의 경우) ∼ 30 % (배기가스 처리탑 (10A, 10C) 의 경우) 향상되어 있다. 이것에 의해, 탈황성능이 종래의 배기가스 처리탑 (1) 과 비교하여 1.1∼1.3 배 향상되어 있음을 알 수 있다.
[제 4 실시형태]
다음으로, 배기가스 처리탑 (10D) 에, 상기 제 2 실시형태와 동일하게 스프레이 노즐 (노즐: 30) 을 부가하는 경우의 예를 나타낸다. 또, 배기가스 처리탑 (10D) 의 기본적인 구성에 관해서는 상기 제 1 실시형태와 동일하기 때문에, 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 12 에 나타내는 바와 같이, 배기가스 처리탑 (10D) 에는, 탑 본체 (11) 의, 노즐 (15) 보다도 하방이면서 또 도입구 (14) 보다도 상방 부분에 복수의 스프레이 노즐 (30) 이 설치되어 있다.
여기서, 상기 제 2 실시형태에 나타낸 배기가스 처리탑 (10B) 과의 구성의 차이는, 배기가스 처리탑 (10B) 에서는, 복수의 스프레이 노즐 (30) 을 노즐 (15) 이 설치된 배관 (16) 과는 별도의 배관 (31) 에 설치하도록 했지만, 본 실시형태의 배기가스 처리탑 (10D) 에서는, 복수의 스프레이 노즐 (30) 을 노즐 (15) 이 설치된 배관 (16) 에 설치한 점에 있다.
도 13 ∼ 도 15 에, 배관 (16) 에 스프레이 노즐 (30) 을 장착한 구조의 상세한 예를 복수개 나타낸다.
도 13 에 나타내는 배기가스 처리탑 (10D-1) 에서는, 배관 (16) 에 각 노즐 (15) 을 장착하기 위한 플랜지 부재 (40) 가 상방으로 돌출하도록 설치되어 있다. 그리고, 이 배관 (16) 에는 대략 수평방향으로 돌출하는 플랜지 부재 (41) 가 설치되고, 이 플랜지 부재 (41) 에 하방을 향하여 액을 우산 모양으로 분출하여 액막 (F) 을 형성하는 스프레이 노즐 (30) 이 장착되어 있다. 여기서, 플랜지 부재 (41) 는, 예를 들어 2 ∼ 3 개의 노즐 (15) 에 대하여 1 개가 위치하도록 적절히 배치할 수 있다.
이미 형성된 배기가스 처리탑에 스프레이 노즐 (30) 을 추가로 설치하여 배기가스 처리탑 (10D-1) 을 실현하는 경우는, 배관 (16) 에 플랜지 부재 (41) 를 설치하고, 이 플랜지 부재 (41) 에 스프레이 노즐 (30) 을 장착한다.
도 14 에 나타내는 배기가스 처리탑 (10D-2) 에서는, 각 노즐 (15) 을 장착하기 위한 플랜지 부재 (40) 가 상방으로 돌출하도록 설치된 배관 (16) 에, 마찬가지로 상방으로 돌출하는 플랜지 부재 (42) 가 배치되어 있다. 그리고, 이 플랜지 부재 (42) 에 연장관 (43) 이 장착되고, 이 연장관 (43) 의 선단부에 스프레이 노즐 (30) 이 설치되어 있다. 연장관 (43) 은, 스프레이 노즐 (30) 로부터 액을 하방을 향하여 분출하고, 또한 분출되는 액이 배관 (16) 과 간섭하지 않도록 스프레이 노즐 (30) 의 자세ㆍ위치를 유지하기 위해 굴곡되어 둘러싸여 있다.
여기서, 플랜지 부재 (41) 는, 예를 들어 2 개의 노즐 (15) 에 대하여 1 개가 위치하도록 서로 인접하는 2 개 1 조의 노즐 (15) 의 중간부에 배치할 수 있다.
이미 형성된 배기가스 처리탑에 스프레이 노즐 (30) 을 추가로 설치하여 배기가스 처리탑 (10D-2) 을 실현하는 경우는, 배관 (16) 에 플랜지 부재 (42) 를 설치하고, 이 플랜지 부재 (42) 에 연장관 (43) 및 스프레이 노즐 (30) 을 장착한다.
도 15 에 나타내는 배기가스 처리탑 (10D-3) 에서는, 배관 (16) 에 설치된, 각 노즐 (15) 을 장착하기 위해 상방으로 돌출하도록 설치된 플랜지 부재 (40) 에, 취출관 (45) 을 사이에 두고 스프레이 노즐 (30) 이 설치되어 있다.
취출관 (45) 은, 플랜지 부재 (40) 와 동등한 내경을 갖고, 상하에 플랜지를 가지며 플랜지 부재 (40) 와 노즐 (15) 사이에 개재하는 본체부 (45a) 와, 이 본체부 (45a) 로부터 측방으로 분기하여, 그 선단부에 스프레이 노즐 (30) 이 장착되는 분기부 (45b) 로 구성되어 있다. 여기서, 분기부 (45b) 는, 스프레이 노즐 (30) 로부터 액을 하방을 향하여 분출하고, 또 분출되는 액이 배관 (16) 과 간섭하지 않도록 스프레이 노즐 (30) 의 자세ㆍ위치를 유지하기 위해 굴곡되어 둘러싸여 있다.
여기서, 이러한 취출관 (45) 은, 예를 들어 2 개의 노즐 (15) 당 1 개가 위치하도록 배치되어 있다.
이미 형성된 배기가스 처리탑에 스프레이 노즐 (30) 을 추가로 설치하여 배기가스 처리탑 (10D-3) 을 실현하는 경우는, 이미 형성된 노즐 (15) 을 플랜지 부재 (40) 로부터 떼어낸 후, 취출관 (45) 을 장착하고, 이 취출관 (45) 에 노즐 (15) 을 재장착한다. 그리고, 취출관 (45) 의 선단부에 스프레이 노즐 (30) 을 장착한다.
도 13 ∼ 도 15 에 나타낸 바와 같은 구성에 있어서는, 펌프 (17) 에 의해 가압된 액은 배관 (16) 을 통과하고, 노즐 (15) 과 스프레이 노즐 (30) 로부터 분출되어 액주 (C) 및 액막 (F) 을 형성한다. 이렇게 하여, 상기 제 2 실시형태에서 나타낸 배기가스 처리탑 (10B) 과 같이 스프레이 노즐 (30) 을 구비함으로써 황산화물의 제거성능의 향상, 탈황성능의 향상 등이 가능해진다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 3 실시형태에서 나타낸 배기가스 처리탑 (l0A, 10B, 10C) 에서는 액적 발생 부재 (20) 나, 스프레이 노즐 (30) 을 장착하기 위한 배관 (31) 을 형성하고 있기 때문에, 그만큼 배기가스 처리탑 (10A, 10B, 10C) 에서의 가스유로의 개구율이 감소하여 가스의 압력 손실이 커진다.
이것에 대하여, 본 실시형태의 배기가스 처리탑 (l0D) (10D-1, 10D-2, 10D-3) 에서는 액주 (C) 를 발생시키는 노즐 (15) 이 형성된 배관 (16) 에 스프레이 노즐 (30) 을 형성하도록 하였기 때문에 개구율의 감소를 억제하여 압력 손실을 작게 할 수 있게 되어 있다.
여기서, 본 실시형태에 있어서의 배기가스 처리탑 (10D-l, 10D-2, 10D-3) 과, 도 5 에 나타낸 제 2 실시형태에 있어서의 배기가스 처리탑 (10B) 을 비교하였으므로 그 결과를 나타낸다.
배기가스 처리탑 (10B), 배기가스 처리탑 (l0D-1, 10D-2, 10D-3) 에 있어서, 각각 탑내온도를 30℃, 가스유속을 2.5 ∼ 4.5 m/s, 탑입구 (도입구 (14)) 에 있어서의 SO2 농도를 500 ppmD, 탈황을 위한 액은 탄산칼슘의 농도를 160 m㏖/ℓ, 노즐 (15) 로부터의 액주 (C) 의 분무높이를 1 ∼ 5 m, 액의 순환유량을 150 ∼ 6OO ㎥/(㎡ × h) 로 하였다.
이 때의 단위순환유량과 탈황율과의 관계, 가스유속에 대한 압력 손실과의 관계를 조사하였다.
도 16 및 도 17 은 그 결과를 나타내는 것이다.
도 l6 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 배기가스 처리탑 (10D-1, 10D-2, 10D-3) 과, 도 5 에 나타낸 제 2 실시형태에 있어서의 배기가스 처리탑 (10B) 에서는 거의 동등의 탈황성능이 얻어지는 것을 알 수 있다. 그리고, 도 17 에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 있어서의 배기가스 처리탑 (l0D-l, 10D-2, 10D-3) 과, 도 5 에 나타낸 제 2 실시형태에 있어서의 배기가스 처리탑 (l0B) 에서는 본 실시형태에 있어서의 배기가스 처리탑 (10D-l, l0D-2, 10D-3) 이 압력 손실이 대폭 저감되어 있음을 알 수 있다. 요컨대, 본 실시형태에 있어서의 배기가스 처리탑 (10D-1, 10D-2, 10D-3) 에서는 제 2 실시형태에 있어서의 배기가스 처리탑 (10B) 에 비교하여 탈황율을 유지한 채로, 압력 손실을 대폭 저감할 수 있는 것이다.
그런데, 액에 함유되는 SO2 성분에 의해, 액이 직접 닿지 않는 부분에는 스케일이 부착되기 쉽다. 예를 들어, 상기 제 1 ∼ 제 3 실시형태에서 나타낸 배기가스 처리탑 (10A, 10B, 10C) 에서는 액적 발생 부재 (20) 나, 스프레이 노즐 (30) 을 장착하기 위한 배관 (31) 을 형성하고 있기 때문에, 액이 직접 닿지 않는 부분의 표면적이 배기가스 처리탑 (10D) (10D-1, 10D-2, l0D-3) 에 비교하여 커서 스케일이 부착되기 쉽다. 부착된 스케일이 낙하하면 그 아래쪽에 위치하는 노즐이나 배관 등을 손상시킬 가능성이 있다. 본 실시형태의 배기가스 처리탑 (10D) (10D-1, 10D-2, 10D-3) 에서는, 배관 (16) 에 스프레이 노즐 (30) 을 형성함으로써, 스케일이 부착될 가능성이 있는 개소를 최소한으로 억제할 수 있어 손상의 발생도 억제할 수 있다.
또한, 이미 설치된 배기가스 처리탑에 스프레이 노즐 (30) 을 추가 설치하여 배기가스 처리탑 (l0D-1, 10D-2, 10D-3) 을 실현하는 경우, 이미 형성된 배관 (16) 에 플랜지 부재 (41), 연장관 (43), 취출관 (45) 을 장착하고, 이것에 노즐 (15) 을 장착하면 된다. 그리고, 취출관 (45) 의 선단부에 스프레이 노즐 (30) 을 장착한다. 액적 발생 부재 (20) 나, 배관 (31) 을 형성해야만 하기 때문에 대규모의 작업이 필요해지는 상기 제 1 ∼ 제 3 실시형태에서 나타낸 배기가스 처리탑 (10A, 10B, 10C) 에 비교하여, 부품수가 적고 그 설치도 용이하여 저비용화를 꾀할 수 있다.
특히, 도 15 에 나타낸 배기가스 처리탑 (10D-3) 의 경우, 이미 설치된 노즐 (15) 을 장착하기 위한 플랜지 부재 (40) 에 취출관 (45) 을 장착하기만 하면 되므로, 플랜지 부재 (41) 나 연장관 (43) 의 장착에 용접 등이 필요해지는 배기가스 처리탑 (10D-1, 10D-2) 에 비교하여 작업도 용이하고 저비용으로 상기 효과를 얻을 수 있다.
도 14 에 나타낸 배기가스 처리탑 (10D-2) 에 있어서도, 동일하게 이미 설치된 노즐 (15) 을 장착하기 위한 플랜지 부재 (40) 에 연장관 (43) 및 스프레이 노즐 (30) 을 장착할 수도 있지만, 그 경우, 액주 (C) 를 형성하는 노즐 (15) 의 수가 감소하기 때문에 바람직하지 못하다.
또, 상기 제 4 실시형태에 있어서, 배기가스 처리탑 (10D-1, 10D-2) 의 플랜지 부재 (4l), 연장관 (43) 의 설치 지점(수) 등을 노즐 (15) 의 설치 위치와의 관계에 의해 정하는 예를 들었지만, 예시한 것에 한정되는 것은 아니다. 특히 이미 설치된 배기가스 처리탑을 개조하는 것이 아니라 배기가스 처리탑 (10D-1, l0D-2) 을 신설하는 경우에는 스프레이 노즐 (30) 의 위치ㆍ수가 최적화되는 위치에, 플랜지 부재 (41), 연장관 (43) 을 형성하면 된다.
그런데, 상기 각 실시형태에서 나타낸 배기가스 처리탑 (10A, 10B, 10C, 10D; 이하, 특별히 구별할 필요가 없는 경우에는 간단히 배기가스 처리탑 (10) 이라 함) 에는 이하에 나타내는 바와 같은 구성을 조합하는 것이 유효하다.
도 18 에 나타내는 바와 같이, 배기가스 처리탑 (1O) 의 도입구 (14) 부분에 있어서, 배기가스 처리탑 (10) 의 연직 내벽면 (10a) 과, 도입구 (14) 의 내부 상면 (14a) 사이에, 소정 각도로 경사지는 경사면 (48) 을 형성한다. 이 경사면 (48) 에 의해, 도입구 (14) 의 단면적은 배기가스 처리탑 (10) 의 연직 내벽면 (1Oa) 에 근접할수록 상방으로 점차 확대되도록 되어 있다.
이러한 경사면 (48) 을 형성함으로써, 도입구 (14) 로부터 도입된 배기가스의 흐름이 상방으로 방향을 변경하는 부분에서 내주측의 유속을 높일 수 있고, 그럼으로써 배기가스 처리탑 (l0) 의 탑 본체 (l1) 내에서의 편류를 완화시킬 수 있다.
이러한 경사면 (48) 을 상기 각 실시형태에 조합함으로써 배기가스의 흐름을 균일하게 할 수 있고, 상기 효과를 더욱 현저하게 할 수 있다.
도 19 는 배기가스 처리탑 (10) 의 탑 본체 (11) 내에서, 도입구 (14) 의 정면 부분에, 도입구 (14) 로부터 들어오는 배기가스의 흐름과 대략 직교하는 방향의 정류판 (50) 을 복수개 설치한다. 이 때, 복수개의 정류판 (50) 은, 도입구 (14) 에 가까운 측이 상방에 위치하도록, 높이를 다르게 하여 배치한다. 또한, 도입구 (14) 의 내부 상면 (14a) 과 연직 내벽면 (1Oa) 이 교차하는 부분으로부터, 비스듬하게 하방으로 연장되는 플랩 (51) 을 형성한다.
이러한 정류판 (50) 및 플랩 (51) 에 의해, 도입구 (14) 로부터 도입된 배기가스의 흐름이 상방으로 방향을 변경하는 부분에서, 배기가스는 플랩 (51) 에 의해 각 정류판 (50) 에 유도되고, 각 정류판 (50) 에 부딪쳐 방향을 바꾼다. 이 정류판 (50) 이 없는 경우에는, 배기가스의 유속이 빠를수록, 배기가스는 도입구 (14) 정면의 연직 내벽면 (1Ob) 을 향하여 직진하고, 연직 내벽면 (1Ob) 에 부딪쳐 방향을 변경하는 성분이 많아진다. 이것에 대하여, 상기한 바와 같이 배기가스의 흐름을 각 정류판 (50) 에 부딪치게 하여 방향을 변경시킴으로써, 배기가스 처리탑 (10) 의 탑 본체 (11) 내에서의 편류를 완화할 수 있는 것이다. 이러한 정류판 (50) 을 상기 각 실시형태에 조합하는 것에 의해서도, 배기가스의 흐름을 균일하게 할 수 있고, 상기 효과를 더욱 현저한 것으로 할 수 있다.
여기서, 상기 경사면 (48), 정류판 (50) 을 형성한 경우의 효과를 실증하기 위한 시험을 하였으므로, 그 결과를 이하에 나타낸다.
도 18 에 나타낸 경사면 (48) 을 형성한 배기가스 처리탑 (10) 과, 도 19 에 나타낸 정류판 (50) 을 형성한 배기가스 처리탑 (10) 외에, 비교를 위해 도 31 에 나타낸 종래의 배기가스 처리탑 (1) 에 있어서, 상기와 동일한 조건으로 시험하여, 액의 단위유량과 탈황율의 관계 (도 20(a) 참조), 가스유속과 탈황율의 관계 (도 20(b)참조) 를 조사하였다.
그 결과, 도 20 (a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 액의 단위유량 또는 가스유속이 동일 조건이면, 종래의 배기가스 처리탑 (1) 에 비교하여 경사면 (48), 정류판 (50) 을 형성한 배기가스 처리탑 (10) 은 탈황율이 향상되어 있음을 알 수 있다.
이렇게 하여, 경사면 (48) 이나 정류판 (50) 을 형성함으로써, 배기가스 처리탑 (10A, 10B, 10C, 10D) 의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
[제 5 실시형태]
도 21 은 본 실시형태에 있어서의 배기가스 처리탑 (100) 의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이 도 21 에 나타내는 바와 같이, 배기가스 처리탑 (100) 은 탑 본체 (1l1) 가 예를 들어 단면에서 봤을 때 직사각형의 통상으로, 그 바닥부는 바닥판 (112) 에 의해서 폐색되고, 상부에는 개구부 (ll3) 가 형성되어 있다. 또한, 탑 본체 (111) 의 하부 측면에는 배기가스를 탑 본체 (111) 내에 도입하기 위한 도입구 (l14) 가 개구하여 형성되어 있다.
탑 본체 (11l) 내에는 복수의 노즐 (115) 을 구비한 배관 (116) 이 형성되어 있다. 배관 (116) 에는 탑 본체 (11l) 의 바닥부에 저장된 액이 펌프 (117) 에 의해 빨아 올려져 공급되도록 되어 있다. 노즐 (115) 은 액공급부로서, 이 액을 상방을 향하여 기둥 모양으로 뿜어 올려, 탑 본체 (l11) 내에 액주 (C) 을 형성하는 것으로, 이들 복수의 노즐 (l15) 은 서로 인접하는 노즐 (115) 로부터 뿜어올려지는 액주 (C) 에 간극이 생기지 않도록, 적절히 설정된 간격으로 배치되어 있다.
이러한 배기가스 처리탑 (10O) 에서는 도입구 (1l4) 로부터 대략 수평방향으로 도입된 배기가스는, 배기가스 처리탑 (100) 내에서 방향을 변경하여 상방을 향하여 흐른다. 그리고, 노즐 (l15) 로부터 상방으로 뿜어올려진 액주 (C) 에 접촉함으로써, 배기가스 중의 황산화물이 액에 흡수되어, 상부의 개구부 (113) 로부터 배출되도록 되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 배기가스 처리탑 (100) 에는 배기가스 배출구가 되는 개구부 (113) 에 미스트 엘리미네이터 (제 1 액적 포집부 ; 118) 와, 액적 엘리미네이터 (제2 액적 포집부 ; 120) 가 구비되어 있다.
미스트 엘리미네이터 (1l8) 는 종래부터 배기가스 처리탑 (100) 에 구비되어 있는 것으로, 액주 (C) 을 통과한 배기가스에 포함되는 미세한 액적 (이하, 이것을 미스트라고 적절히 함) 를 제거하기 위해, 미리 설정한 경사 (배기가스의 흐름 방향에 대한 경사) 를 갖는 포집판 (제1 포집판) (119) 이 소정 간격으로 형성되어 있다. 여기서, 포집판 (119) 은 배기가스의 흐름방향에 대하여 소정 각도로 경사진 면을 갖고 있는 것이면, 복수의 절곡부 (119a) 를 갖는 지그재그 형상의 단면으로 할 수도 있고, 하나의 절곡부만을 갖는 「く」 모양의 단면, 또는 절곡부를 갖지 않는 단순히 경사진 판 등, 다른 형상으로 할 수도 있다.
한편, 액적 엘리미네이터 (120) 는 미스트 엘리미네이터 (118) 의 하방, 요컨대, 배기가스의 흐름방향 상류측에 형성되어 있다. 이 액적 엘리미네이터 (120) 는 미스트 엘리미네이터 (1l8) 와 같이 복수의 포집판 (제 2 포집판) (121) 을 갖고 있지만, 이 액적 엘리미네이터 (120) 는 미스트 엘리미네이터 (118) 로 포집하고자 하는 미스트의 입경보다 큰 입경의 액적을 포집하기 위한 것으로, 이들 포집판 (121) 의 간격은 미스트 엘리미네이터 (118) 의 포집판 (119) 의 간격보다도 크게 설정되어 있다.
도 22 에 나타내는 바와 같이 액적 엘리미네이터 (l20) 는 상하에 배치된 봉형상 또는 관형상의 연결부재 (122, l23) 에 소정 개수의 포집판 (121) 이 소정 간격 (피치) (P1) 으로 장착되어 있다. 각 포집판 (l21) 은 연결부재 (122, 123) 에 고정되는 부분 (121a, 121b) 이 탑 본체 (1l1) 의 축선방향 (배기가스의 흐름방향) 에 대략 평행해지고, 그 사이가 탑 본체 (111) 의 축선방향에 대하여 소정 각도 (α) 로 경사진 경사부 (121c) 로 되어 있다.
여기서, 본 실시형태의 배기가스 처리탑 (100) 에서는 예를 들어 액적 엘리미네이터 (120) 로 3 mm 이상의 입경의 액적을 포집하고, 미스트 엘리미네이터 (1l8) 에서는 그 이하의 입경의 액적 (미스트) 을 포집하기 위해 액적 엘리미네이터 (120) 의 포집판 (l21) 의 간격 (P1) 은 l00 ∼ 150 mm, 미스트 엘리미네이터 (118) 의 포집판 (119) 의 간격 (피치) (P2) 은 40 ∼ 60 mm 로 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 액적 엘리미네이터 (120) 의 포집판 (121) 의 간격 (P1) 은 이하와 같이 하여 구할 수 있다 (참고 문헌: 히오키 도시미, 「기포ㆍ액적ㆍ분산공학」, 마키 서점, 1982 년 10 월 30 일).
액적 엘리미네이터 (l20) 에 있어서의 액적 (미스트 포함) 의 포집원리는, 한 방향으로 흐르는 배기가스의 흐름을 포집판 (12l) 에 의해서 변경함으로써, 배기가스보다도 비중이 큰 액적을 관성력에 의해 배기가스와는 다른 운동을 하게 하여 포집판 (121) 에 부착시킨다는 것이다.
보다 상세하게는 등간격으로 배열된 포집판 (121, 121) 사이를 흐름으로써 배기가스의 흐름 방향이 변하는 부분에서, 배기가스 중의 액적이 곡률반경 (r) 을 갖는 궤적으로 이동하고 있는 경우, 이 액적은 원심력 (관성력) 과 배기가스의 점성에의한 저항을 받는다. 이 상태에서 액적의 반경방향의 운동방정식은 근사적으로 수학식 1 과 같이 된다.
[수학식 1]
다만, m: 액적의 질량, u: 배기가스의 유선방향속도, ν: 액적의 반경방향 이동속도, μ:배기가스의 점도이다.
수학식 1 에 있어서, 미소한 액적을 대상으로 하는 경우, 가속도항은 무시할 수 있으므로, 반경방향의 미스트 이동속도 (ν) 는 수학식 2 와 같이 된다.
[수학식 2]
단, : 액적의 밀도이다.
다음에, 배기가스가 각도 (α) 를 굴절하는 시간을 t 라고 하면 액적이 그 사이에서 반경방향으로 이동하는 거리 (ΔS) 는 수학식 3 과 같이 된다.
[수학식 3]
따라서, 액적이 포집판 (121) 에 충돌함으로써 포집되는 포집효율 (η) 은 수학식 4 와 같이 된다.
[수학식 4]
단, S : 포집판 (121) 의 굴절부분에서의 유로폭이다.
그리고 100% 포집되는 최소 액적 직경 (이하 이것을 포집 한계 액적 직경이라고 함 ; dmin) 은 η= 1 수학식 5 가 된다.
[수학식 5]
배기가스의 점도 (μ), 액적의 밀도 (ρL ) 는, 배기가스 처리탑 (100) 에서 취급하는 배기가스, 사용하는 액의 종류에 따라 결정된다. 따라서 배기가스의 유선방향속도 (u), 배기가스 처리탑 (100) 의 운전조건, 액적 엘리미네이터 (120) 에서 포집하고자 하는 포집 한계 액적 직경 (dmin), 배기가스의 방향을 변경하는 각도 (α) 와, 포집판 (121) 의 굴절부분에서의 유로폭 (S) 중 어느 하나를 결정함으로써 나머지 파라미터를 결정할 수 있는 것이다.
도 23 은 상기와 같은 이론에 기초하여 구한, 배기가스의 유속과 포집 한계 액적 직경 (dmin) 의 관계를 나타낸 것이다. 도 24(a) 는 이와 같은 관계를 구하는 데에 있어서, 도 22 에 나타낸 액적 엘리미네이터 (120) 를 모식화한 것이다.
여기에서는 도 24 (a) 에 있어서, 배기가스의 방향을 변경하는 각도 (즉 포집판 (121) 의 경사각도 ; α) 를 28°, 포집판 (121) 의 간격 (P1) 을 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200 ㎜ 로 했을 때에 대해, 배기가스의 유속 (u) 을 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 11.0 m/s 에서의 포집 한계 액적 직경 (dmin) 을 각각 구하였다.
또한 배기가스의 온도는 30℃, 배기가스의 점도 (μ) 는 1.83×10-5 ㎏/m/s, 액에는 석회수를 사용하여, 그 액 (액적) 의 밀도 (ρL ) 는 1150 ㎏/㎥ 으로 하였다.
또, 도 25 는 상기와 동일한 조건에서 액에 물을 사용한 경우의 배기가스의 유속과 포집 한계 액적 직경 (dmin) 의 관계를 나타내는 것이다. 여기에서 액 (액적) 의 밀도 (ρL ) 는 998 ㎏/㎥ 으로 하였다.
이들 도 23 및 도 25 로부터도 알 수 있는 바와 같이 포집하고자 하는 액적의 입경 (포집 한계 액적 직경 (dmin)) 과, 배기가스 처리탑 (100) 에서의 배기가스의 유속 (u) 을 설정하면, 최적한 포집판 (121) 의 간격 (P1) 을 선택할 수 있다.
물론 포집판 (121) 의 경사각도 (α) 를 변경한 경우에도, 동일한 관계를 구함으로써 최적한 포집판 (121) 의 간격 (P1) 을 선택할 수 있다.
또, 도 24 (b) 에 나타내는 바와 같이 포집판 (121) 을, 절곡부 (121d) 를 1개 갖는 단면 「〈」형으로 하는 경우에도, 동일하게 하여 포집 한계 액적 직경 (dmin) 과, 배기가스 처리탑 (100) 에서의 배기가스의 유속의 관계를 구할 수 있고, 이것에 기초하여 최적한 포집판 (121) 의 간격 (P1) 을 선택할 수 있다.
도 26 은 단면 「〈」형의 포집판 (121) 에 있어서, 액에 석회수를 사용한 경우, 도 27 은 액에 물을 사용한 경우의 관계를 나타내는 것이다. 여기에서 포집판 (121) 의 경사각도 (α) 는 45°, 즉 절곡부 (121d) 의 전후에서 포집판 (121) 이 90°절곡하는 구성으로 하였다.
포집판 (121) 을 단면 「〈」형으로 하는 경우에도, 이들의 도 26 및 도 27 에 나타내는 관계에 기초하여, 포집하고자 하는 액적의 입경 (포집 한계 액적 직경 (dmin) 과, 배기가스 처리탑 (100) 에서의 배기가스의 유속 (u) 을 설정하면, 최적한 포집판 (121) 의 관계 (P1) 를 선택할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는 도 22 에 나타내는 바와 같은 액적 엘리미네이터 (120), 즉 도 23 및 도 25 의 관계를 갖는 구성 (형상) 을 채용하고, 포집판 (121) 의 간격 (P1) 을 200 ㎜, 포집판 (121) 의 경사각도 (α) 를 28°로 하였다. 한편, 미스트 엘리미네이터 (118) 는 도 26 및 도 27 의 관계를 갖는 구성 (형상) 을 채용하고, 포집판 (119) 의 간격 (P2) 을 20 ㎜, 3개의 절곡부 (119a) 를 갖는 포집판 (119) 의 경사각도 (α) 를 45°로 하였다.
그리고 배기가스의 유속 (u) 을 5m/s, 배기가스의 온도를 30℃, 배기가스의 점도 (μ) 를 1.83×10-5 ㎏/m/s 로 하고, 액적 멜리미네이터 (120) 와, 미스트 엘리미네이터 (118) 에 대하여, 액에 석회수ㆍ물을 사용한 각각의 경우에서, 액적 직경과 포집효율의 관계를 구하였다 (미스트 엘리미네이터 (118) 에 대해서는, 전술한 액적 엘리미네이터 (120) 에서의 액적의 포집이론을 그대로 적용함).
도 28 은 구한 액적 직경과 포집효율의 관계를 나타내는 것이다. 이 도 28 에 나타내는 바와 같이, 액에 석회수, 물을 사용한 어느 경우도, 미스트 엘리미네이터 (118) 에서는, 대략 액적 직경이 3.00×10-5 m(30㎛) 에서 포집효율 η=1.0 에 도달해 있고, 액적 엘리미네이터 (120) 를 설치하지 않고 미스트 엘리미네이터 (118) 만으로 한 경우에는, 미스트 엘리미네이터 (118) 로 이 이상의 액적 직경의 액적을 전부 포집한다.
이에 대해 액적 엘리미네이터 (120) 는 액에 석회수, 물을 사용한 어느 경우도, 대략 액적 직경이 1.40×10-4 ∼ 1.50×10-4 (140∼150 ㎛) 에서 포집효율 η=1.0 에 도달해 있다.
즉 이에 의해 미스트 엘리미네이터 (118) 의 상류측에 액적 엘리미네이터 (120) 를 설치함으로써, 액적 엘리미네이터 (120) 에서 대략 액적 직경 1.40×10-4 ∼ 1.50×10-4 (140∼150 ㎛) 이상의 액적을 포집하고, 그 후단의 미스트 엘리미네이터 (118) 에서는 대략 액적 직경 1.40×10-4 ∼ 1.50×10-4 (140∼150 ㎛) 을 밑도는 미세한 액적을 포집하면 되게 된다.
상기 기술한 바와 같이 배기가스 처리탑 (100) 에 있어서, 미스트 엘리미네이터 (118) 의 상류측에 미스트 엘리미네이터 (118) 의 포집판 (119) 의 간격 (P2) 보다 큰 간격 (P1) 으로 배치된 포집판 (121) 을 갖는 액적 엘리미네이터 (120) 를 배치함으로써, 배기가스에 함유되는 큰 입경의 액적을 액적 엘리미네이터 (120) 로 포집할 수 있다.
이에 의해 미스트 엘리미네이터 (118) 에서는, 배기가스의 유속을 종래 이상으로 높임으로써, 종래보다도 큰 액적이 미스트 엘리미네이터 (118) 를 향하여 배기가스와 함께 상승된 경우에도, 이것을 그 전단측의 액적 엘리미네이터 (120) 에서 포집할 수 있다. 그 결과, 미스트 엘리미네이터 (118) 의 부하를 경감시킬 수 있으므로, 미스트 엘리미네이터 (118) 에서 미스트가 완전히 포집되지 않게 되어, 그대로 미스트 엘리미네이터 (118) 를 액이 통과하는 것을 억제할 수 있게 된다.
또 배기가스 처리탑 (100) 의 설계시에 상정한 배기가스의 유속에 대해, 부분적으로 보다 높은 유속의 영역이 존재한 경우에도, 그와 같은 영역에서, 설계시에 상정하였던 것 이상으로 큰 직경의 액적이 배기가스와 함께 상승해도, 이것을 액적 엘리미네이터 (120) 로 포집할 수 있고, 이 경우도, 액이 미스트 엘리미네이터 (118) 를 통과하는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이 하여 액적 엘리미네이터 (120) 를 설치함으로써, 확실하게 액을 회수할 수 있게 된다.
여기에서 상기 실시형태에서 나타낸 액적 엘리미네이터 (120) 의 효과를 확인하기 위한 실험하였으므로 그 결과를 이하에 나타낸다.
<장치조건>
실시예 : 상류측에 액적 엘리미네이터 (120) 를 설치하고, 하류측에 미스트 엘리미네이터 (118) 를 2단으로 설치하였다. 액적 엘리미네이터 (120) 는 도 22 에 나타낸 형상으로 하고, 포집판 (121) 의 간격 (P1) 을 100 ㎜, 포집판 (121) 의 경사각도 (α) 를 28°로 하였다. 한편, 미스트 엘리미네이터 (118) 는 도 21 에 나타낸 형상으로 하고, 포집판 (119) 의 간격 (P2) 을 40 ㎜, 3개의 절곡부 (119a) 를 갖는 포집판 (119) 의 경사각도 (α) 를 45°로 하였다.
비교예 : 실시예와 동일한 형상의 미스트 엘리미네이터 (118) 를 2 단으로 설치하였다. 포집판 (119) 의 간격 (P2) 을 40 ㎜, 3개의 절곡부 (119a) 를 갖는 포집판 (119) 의 경사각도 (α) 를 45°로 하였다.
<운전조건>
배기가스 유량 : 17250 ㎥N/h
산화 공기량 : 493 ㎥N/h
배기가스 온도 : 10 ℃
배기가스 유속 : 5 m/s
액 : 석회수
<계측조건>
액적 엘리미네이터 (120) 및 미스트 엘리미네이터 (118 ; 실시예의 경우), 미스트 엘리미네이터 (118 ; 비교예의 경우) 의 상류측 (입구측) 과 하류측 (출구측) 에서, 미스트 온도, 압력을 각각 측정하였다.
도 29 는 입구측 미스트 농도와, 출구측 미스트 농도의 관계를 나타낸 것이다.
이 도 29 에 나타낸 바와 같이, 액적 엘리미네이터 (120) 를 구비하지 않은 비교예에 대해, 액적 엘리미네이터 (120) 를 구비한 실시예에서는, 입구측 미스트 농도가 상승해도, 출구측 미스트 농도가 비교예와 같이 현저하게 상승되지 않고, 액적 엘리미네이터 (120) 에 의해 액이 배기가스 처리탑 (100) 밖으로 누출되는 것을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
또, 도 30 은 실시예와 비교예에서의 압력 손실을 비교하는 것으로, 입구측 미스트 농도에 관계없이, 피치 (간격 P1) 가 큰 액적 엘리미네이터 (120) 를 구비함으로써, 압력 손실을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 액적 엘리미네이터 (120) 의 간격 (P1) 을, 배기가스의 유속 (u) 에 따라 설정하고 있으나, 이 때에 사용하는 배기가스의 유속 (u) 은, 탑 본체 (111) 내에서의 통상 운전시의 배기가스의 유속으로 해도 되고, 또 탑 본체 (111) 내에서의 배기가스의 최대 유속에 기초하여 설정할 수도 있다. 이에 의해 탑 본체 (111) 내에서 배기가스의 흐름이 비정상으로 되는 경우 등에도 대응할 수 있다.
이 이외에도 본 발명의 주된 취지를 일탈하지 않는 한, 상기 각 실시형태에서 든 구성을 취사 선택하거나, 다른 구성으로 적절하게 변경할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기액의 접촉 효율을 높여 배기가스의 처리효율을 높일 수 있고, 종래 이상으로 배기가스의 유속을 올림으로써 배기가스 처리탑의 성능을 향상시키거나 동등한 성능을 발휘하면서 배기가스 처리탑을 소형화하는 것이 가능해진다.
또 본 발명에 의하면, 액적 엘리미네이터를 설치함으로써 배기가스의 유속을 높이거나 혹은 상정한 것 이상으로 배기가스 유속이 높은 영역이 존재하는 경우 등에도 확실하게 액을 회수할 수 있다.
도 1 은 제 1 실시형태에 관련되는 배기가스 처리탑의 구성을 나타내는 단면도.
도 2 는 액적 발생 부재의 사시도.
도 3 은 액적 발생 부재에서의 액적 발생 과정을 나타내는 단면도.
도 4 는 제 1 실시형태에 관련되는 배기가스 처리탑의 변형예를 나타내는 단면도.
도 5 는 제 2 실시형태에 관련되는 배기가스 처리탑의 구성을 나타내는 단면도.
도 6 은 제 2 실시형태에 관련되는 배기가스 처리탑의 변형예를 나타내는 단면도.
도 7 은 제 3 실시형태에 관련되는 배기가스 처리탑의 구성을 나타내는 단면도.
도 8 은 제 3 실시형태에 관련되는 배기가스 처리탑의 변형예을 나타내는 단면도.
도 9 는 본 발명에 관련되는 배기가스 처리탑의 성능평가를 위해 실시한 시험 결과를 나타내는 도면으로, 가스유속과 탑출구에서의 황산화물농도의 관계를 나타내는 도면.
도 10 은 마찬가지로, 액의 단위유량과 가스유속의 관계를 나타내는 도면.
도 11 은 마찬가지로, 액의 단위유량과 탈황율의 관계를 나타내는 도면.
도 12 는 제 4 실시형태에 관련되는 배기가스 처리탑의 구성을 나타내는 단면도.
도 13 은 스프레이 노즐의 설치예를 나타내는 도면으로, (a) 는 정면도, (b) 는 (a) 의 화살표에서 본 단면도.
도 14 는 스프레이 노즐의 다른 설치예를 나타내는 도면으로, (a) 는 정면도, (b) 는 (a) 의 화살표에서 본 단면도.
도 15 는 스프레이 노즐의 또 다른 설치예를 나타내는 도면으로, (a) 는 정면도, (b) 는 (a) 의 화살표에서 본 단면도.
도 16 은 본 실시형태에서의 배기가스 처리탑과, 제 2 실시형태에서의 배기가스 처리탑의 성능비교를 위해 실시한 시험결과를 나타내는 도면으로, 단위순환유량과 탈황율의 관계를 나타내는 도면.
도 17 은 마찬가지로, 가스유속과 압력 손실의 관계를 나타내는 도면.
도 18 은 배기가스 처리탑의 도입구 근방에 경사면을 형성하는 경우의 예.
도 19 는 배기가스 처리탑내에 정류판을 설치하는 경우의 예.
도 20 은 경사면이나 정류판을 형성한 경우의 성능평가를 위해 실시한 시험 결과를 나타내는 도면으로, (a) 액의 단위유량과 탈황율의 관계, (b) 가스유속과 탈황율의 관계를 나타내는 도면.
도 21 은 배기가스 처리탑의 구성을 나타내는 단면도.
도 22 는 액적 엘리미네이터의 구성을 나타내는 도면으로, (a) 는 평면도, (b) 는 입단면도.
도 23 은 액에 석회수를 사용하여, 포집판의 간격을 변화시켰을 때의 배기가스유속과 포집 한계 액적 직경의 관계를 나타내는 도면.
도 24 는 배기가스유속과 포집 한계 액적 직경의 관계를 구할 때 사용한 포집판의 형상을 나타내는 도면.
도 25 는 액에 물을 사용한 경우에서의 포집판의 간격을 변화시켰을 때의 배기가스유속과 포집 한계 액적 직경의 관계를 나타내는 도면.
도 26 은 도 23 과는 상이한 형상의 포집판으로 한 경우, 액에 석회수를 사용하여, 포집판의 간격을 변화시켰을 때의 배기가스유속과 포집 한계 액적 직경의 관계를 나타내는 도면.
도 27 은 마찬가지로, 액에 물을 사용하여, 포집판의 간격을 변화시켰을 때의 배기가스유속과 포집 한계 액적 직경의 관계를 나타내는 도면.
도 28 은 미스트 엘리미네이터와 액적 엘리미네이터에서의 액적 직경과 포집효율의 관계를 나타내는 도면.
도 29 는 본 실시형태에 나타낸 구성에서의 실험결과를 나타내는 도면으로, 입구 미스트 농도와 출구 미스트 농도의 관계를 나타내는 도면.
도 30 은 마찬가지로, 압력 손실을 나타내는 도면.
도 31 은 종래의 배기가스 처리탑의 구성을 나타내는 단면도.
도 32 는 종래의 배기가스 처리탑의 다른 구성을 나타내는 단면도.
*도면의 주요 부호에 대한 설명*
10, 10A, 10B, 10C, 10D : 배기가스 처리탑
11 : 탑 본체
14 : 도입구
15 : 노즐
20 : 액적 발생 부재
21 : 종판부 (충돌 부재)
22 : 횡판부 (충돌 부재)
30 : 스프레이 노즐 (노즐)
33 : 승압 펌프 (펌프)
41, 42 : 플랜지 부재
43 : 연장관
45 : 취출관
48 : 경사면
50 : 정류판
C : 액주
F : 액막
M : 액적
S : 공간
100 : 배기가스 처리탑
111 : 탑 본체
113 : 개구부
118 : 미스트 엘리미네이터 (제 1 액적 포집부)
119 : 포집판 (제 1 포집판)
120 : 액적 엘리미네이터 (제 2 액적 포집부)
121 : 포집판 (제 2 포집판)
C : 액주
P1, P2 : 간격 (피치)

Claims (12)

  1. 하방에서 도입한 배기가스를 상방으로 배출하는 탑 본체를 구비한 배기가스 처리탑에 있어서,
    상기 탑 본체 내에서 하방에서 상방으로 기둥 모양의 액을 분출함으로써 액주를 발생시키고, 상기 배기가스에 상기 액주가 접촉함으로써 이 배기가스에 함유된 물질을 제거하는 제 1 물질 제거부와,
    상기 제 1 물질 제거부에서 발생하는 액주와는 상이한 영역에 설치되며, 상기 배기가스에 액을 접촉시킴으로써 이 배기가스에 함유된 물질을 제거하는 제 2 물질 제거부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탑 본체의 측면에는 상기 제 1 물질 제거부 및 상기 제 2 물질 제거부보다 하방에 상기 배기가스의 도입구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 물질 제거부로서, 액을 우산 모양으로 분출함으로써 액막을 발생시키는 노즐이 복수 구비되고,
    상기 노즐은 이 노즐로부터 발생하는 액막이 인접하는 다른 상기 노즐로부터의 액막과 간극없이 겹치도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 노즐은 상기 제 1 물질 제거부에서 상기 액주를 발생시키기 위한 액을 송급하는 배관에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 노즐로부터 분출되는 액을 가압하는 펌프를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 물질 제거부로서, 상기 제 1 물질 제거부에서 발생한 액주 또는 상기 노즐에서 발생한 액막에서 낙하한 액이 충돌함으로써 액적을 발생시키는 충돌 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 충돌 부재는 상기 탑 본체의 상하 방향으로 연장되는 벽면을 가지며, 상기 충돌 부재에서 발생한 액적을 상기 벽면과의 마찰력에 의해 이 벽면 근방에 유지하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
  8. 하방에서 도입된 배기가스를 상방으로 배출하는 탑 본체를 구비한 배기가스 처리탑에 있어서,
    상기 탑 본체 내에서 상기 배기가스에 접촉시킴으로써 이 배기가스에 함유된 물질을 제거하는 액을 공급하는 액공급부와,
    상기 액공급부에 대해 상기 배기가스의 흐름 방향 하류측에 설치되며, 상기 액에 접촉한 상기 배기가스에 함유되는 액적을 포집하는 제 1 액적 포집부와,
    상기 액공급부에 대하여 상기 배기가스의 흐름 방향 하류측이고 또한 상기 제 1 액적 포집부보다도 상류측에 설치되며, 상기 배기가스에 함유되는 액적 중, 이 제 1 액정포집부에 의해 포집하는 액적보다도 큰 액적을 포집하는 제 2 액적 포집부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 액공급부는 하방에서 상방으로 기둥 모양으로 액을 분출함으로써 액주를 발생시키고, 이 액주에 상기 배기가스를 접촉시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 액적 포집부는, 상기 배기가스의 흐름 방향에 대하여 경사시켜 소정 피치로 배열된 복수의 제 1 포집판을 구비하고,
    상기 제 2 액적 포집부는, 상기 배기가스의 흐름 방향에 대하여 경사지고, 상기 제 1 포집판보다도 큰 소정 피치로 배열된 복수의 제 2 포집판을 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 포집판의 피치는 상기 탑 본체 내에서의 상기 배기가스의 통상 운전시 유속에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 포집판의 피치는 상기 탑 본체 내에서의 상기 배기가스의 최대 유속에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리탑.
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