본 발명은 습식 스크러버에서 사용되고 있는 다수의 사선 유로판(Diagonal Eliminator)에 굴곡 유로판(Bending Eliminator)을 연결하여 구성된 가스유로장치와, 무수히 많은 괴체(塊體)로 된 충전재{이러한 충전재는 폴리프로피렌이나 폴리에치렌 또는 금속 재질의 테라라이트 (tellerette), 무기성 광물로 제작한 구슬, 래싱링(rashing ring), 벌 새들(berl saddle) 및 인타록스 새들(intalox saddle)과 덩어리를 대표하는 개념이다}를 충전시켜 배가스가 충전재 사이를 통과하도록 한 기액반응장치 및 가스유로장치에서 보는 사선 유로판을 이용한 제습장치를 주요장 치로 하여 구성되어 있다.
등록실용신안공보 20-0401745(2005. 11. 14)호에 의해 제공된 바 있는, 엘리미네이터(사선 유로판)는 고농도의 분진이 유입되거나 점착성이 높은 분진이 유입되면, 사선 유로판 끝에 설치된 갈고리 형상의 구조에 분진이 축적되어 사선 유로판 사이에 분진이 축적되면서 가스의 흐름을 방해하는 문제가 발생되고 있다. 따라서 본 발명에서는 도 1과 같이 사선 유로판(Diagonal Eliminator) 전단에 굴곡 유로판(Bending Eliminator)을 설치하고, 굴곡 유로판으로 반응용액을 분사하여 굴곡 유로판에 반응용액이 흐르게 하고, 고농도의 분진이나 점착성이 높은 분진을 함유하는 배가스가 굴곡 유로판 사이에 형성되는 유로로 유입시키면, 배가스에 함유하는 고농도의 분진 또는 점착성이 높은 분진이 굴곡 유로판에 관성충돌되면서 분진은 반응용액에 흡수되어 제거되고, 굴곡 유로판에서 제거되지 않은 미세한 분진은 사선 유로판의 갈고리 형상에서 발생하는 음압에 의하여 포집 제거되므로 고농도의 분진 또는 점착성이 높은 분진에 의하여 사선 유로판의 갈고리 형상의 구조에서 유로판의 막힘 현상을 방지할 수 있다. 이러한 구조는 분진의 농도 또는 특성에 따라 유로판의 배열을 다양화할 수 있는 장점이 있어 다양한 구조의 가스유로장치를 만들 수 있다. 또한 입경이 큰 분진이 유입되는 경우에는 굴곡유로판과 사선유로판의 전단에 벤튜리판을 설치하고 벤튜리판에 수분 또는 반응액을 분사하여 벤튜리판에 수분 또는 반응액이 흐르도록 하면 입경이 큰 분진이 관성충돌하면서 수분 또는 반응액에 흡수되어 제거됨으로 거대한 분진에 의하여 발생할 수 있는 가스유로장치의 막힘 현상을 방지할 수 있다. 따라서 본 가스유로장치는 입자상오염물질의 성상 또 는 특성에 따라 다양한 배열 또는 조합으로 입자상 오염물질을 제거함으로써 배가스에 함유되어 있는 입자상 오염물질의 제거를 보다 쉽게 할 수 있다.
또한 유로판 또는 벤튜리 판에 분사하는 용액을 HCl과 같은 산성용액을 사용하면 알카리성 물질을 제거할 수 있고, NaOH와 같은 알카리 용액을 사용하면 산성물질을 제거할 수 있다. 따라서 악취물질과 같이 알카리 물질과 산성물질이 함께 공존하는 배가스의 처리에서는 특정 반응제에 대하여 가장 빠르게 반응하는 오염물질을 처리하는 전처리 공정으로 활용(일반적으로 알카리 오염물질과 산성 오염물질이 공존하는 경우에는 알카리물질을 먼저 제거한다.)할 수 있어 가스상 오염물질과 입자상 오염물질을 동시에 처리하는 장점을 같게 된다. 이러한 공정의 활용은 설비의 설치비 및 운영비를 절감시키는 중요한 인자로 작용하여 본 발명의 상용화에 크게 기여하게 될 것이다.
상술한 바와 같이, 기액반응장치는 무수히 많은 충전재를 충전시킨 반응기를 요소로 하며, 제거하려는 물질에 따라 충전재에 반응제(NaOH, HCl, H2SO4, NaClO, NaClO2 등)를 분사함으로써 다음과 같은 산화반응, 중화반응 등을 유도하여 기체상 오염물질(산성가스, 알카리성 가스, 악취, 휘발성유기화합물)을 제거한다.
● NH3 + HCl → NH4Cl
● 8NH3 + 12NaClO → 4N2 + 12NaCl + 6H2O + 3O2
● (CH3)3N + HCl → (CH3)3N·HCl
● (CH3)3N + NaOCl → (CH3)3NO·NaCl
● H2S + NaOH → Na2S + H2O
● Na2S + H2S → 2NaSH
● H2S + 2NaClO → Na2S + 2H2O
● Na2S + 4NaClO → Na2SO2 + 4NaCl
● CH3SH + NaOH → CH3SNa + H2O
● 2CH3SH + 6NaClO → 2CH3SO3 + 6NaCl +H2
● (CH3)2S + 3NaClO → (CH3)2SO3 + 3NaOH
● (CH)2S2 + 2NaClO → (CH3)2SO32 + 2NaOH
이러한 기액반응에 의한 산화 및 중화반응은 반응제와 기체상 오염물질과의 접촉시간 및 접촉기회가 매우 중요한 인자로 작용하므로 접촉기회를 향상시키기 위하여 무수히 많은 충전재를 반응기 내부에 넣어서 배가스가 충전재층을 통과하는 동안 반응제와 접촉하도록 하며, 이때 반응제와 기체상 오염물질 사이에 충분한 반응이 이루어지도록 충전재층의 길이를 조절한다. 이러한 방법은 등록실용신안공보 20-0401745(2005. 11. 14)에 의한 "세정 집진기"에서 사용하는 벤튜리판에서 발생하는 압력손실에 의한 동력의 증가를 방지하는 효과를 갖게 되어 설비의 경제성을 향상시키고, 적은 압력손실로 인하여 공탑속도를 빠르게 유지할 수 있어 설비의 크 기를 소형화할 수 있는 장점이 있으며, 등록특허공보 10-0237737(2000. 01. 15)에 의한 "선회류를 이용한 분사장치와 이것을 이용한 혼합장치 및 흡수세정장치"의 문제점으로 지적되는 반응제와 오염물질의 접촉면적 및 접촉기회의 문제로 인하여 반응기의 길이를 크게 하고, 관경이 작은 여러 개의 반응기를 병렬로 연결하는 복잡하고 비효율적인 문제점이 개선된다는 효과가 있다.
사선 유로판을 이용한 제습장치는 등록실용신안공보 20-0401745(2005. 11. 14)에 의한 "세정 집진기"에서 사용하는 사선 유로판을 이용하는 방법과 동일하지만, 기존의 기술에서는 사선 유로판을 3 ~ 4단을 설치하고, 사선 유로판에서 제거되지 않은 액상물질을 데미스터를 이용하여 수분을 제거하였으나, 본 발명에서는 유로판의 배열간격을 넓게 하고, 사선의 길이를 짧게 하여 사선 유로판 1단의 압력손실을 5 mmH2O로 유지함으로써 사선 유로판의 단수를 5단 이상으로 만들 수 있게 되어 2 ~ 3단에서는 기액반응이 이루어지고, 4 ~ 5단에서 액적을 제거함으로 액상물질을 제거하는 데미스터를 사용하지 않으므로 반응효율을 항상시키면서 액상물질을 제거하는 장점을 갖게 되어 설비의 효율성을 증대시키는 효과를 갖게 된다.
이러한 구조 개선을 가스유로장치에 적용하면, 가스유로장치에서 충분한 반응제를 주입하여도 반응제가 기액반응장치로 가스유로 장치에서 사용하는 반응제가 유입되지 않게 되어 기액반응장치에서 가스유로장치에서 사용되는 반응제와 반응할 수 있는 반응액을 분사할 수 있어 다양한 반응제를 하나의 설비에서 사용이 가능하게 된다. 이러한 다양한 반응제를 사용할 수 있는 구조의 발명은 배가스에 함유되 어 있는 서로 특성이 다른 2 종류 이상의 오염물질을 하나의 설비로 효과적으로 제거함으로 알카리성 물질과 산성가스를 모두 처리할 수 있는 장점을 갖게 한다. 또한 기액반응장치에서 제거되지 않은 물질을 제습장치에 Na2S, NaHCO3, NaClO, NaHSO3와 같은 환원제를 투입하여 오염물질을 다시 정화함으로 오염물질의 정화효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 도 4 에 도시된 바와 같이, 하우징(1)에 가스유로장치(2), 기액반응장치(3) 및 제습장치(4)를 설치하여 구성된다.
가스유로 장치는(2)는 다수의 굴곡 유로판(21)과 사선 유로판(22)을 혼합한 구조와 반응제 분사장치(7)로 되어 있다. 가스유입구(2)로 유입된 배가스는 굴곡 유로판(21)에서 입경이 상대적으로 큰 입자상 물질이 관성충돌하면서 제거되고, 사선 유로판(22)을 지나면서 갈고리부(221)에서 형성되는 음압으로 인하여 미세분진이 제거된다. 또한 반응제 분사장치(7)에서 분사되는 반응액에 의하여 가스상 오염물질을 전처리할 수 있다. 이때 오염물질과 반응하지 않은 반응제는 사선 유로판(22)에서 제거되지만, 반응제가 기액반응장치(3)로 이동하는 것을 확실하게 방지하기 위한 반응제이동방지판(10)이 설치되어 있다. 반응제이동방지판(10)은 사선 유로판에서 액상의 오염물질이 완벽하게 제거되지 않는 경우에 액상물질의 관성충돌을 유도하여 사선유로판에서 제거되지 않은 액상물질을 제거하도록 벤튜리 구조의 판(벤튜리 홀의 직경을 크게하여 압력손실을 최소화)으로 설치되어 있다.
가스유로장치(2)의 입측에 벤튜리판(9)을 설치하여 배가스로부터 입자가 큰 오염물질을 응집 제거할 수 있게 할 수 있다.
따라서 반응제이동방지판(10)의 입측에 가스유로장치(2)가 설치되고, 출측에 기액반응장치(3)가 설치된다. 그리하여 가스유로장치(2)에 의해서 입자상 오염물질과 일부의 가스상 오염물질이 제거된 배가스는 반응제이동방지판(10)을 거쳐 기액반응장치(3)로 유입된다. 기액반응장치(3)는 충전재가 충전된 반응기(31)와 분사장치로 구성되고, 반응기(31)에 충전된 충전재는 테라라이트, 구슬, 래싱 링 등과 같은 덩어리 모양체로 되어 있다. 분사장치는 반응기(31)의 입측에 설치된 입측 분사장치(6)와 상층부에 설치된 상부 분사장치(61)로 구성되면, 이들 분사장치에서 살포되는 반응제에 의하여 충전재들의 표면은 항상 반응제로 코팅되어 있다. 따라서 배가스에 함유된 가스상 오염물질이 충전재층을 통과하게 되면 오염물질이 충전재의 표면에 코팅된 반응제와 반응하여 제거된다. 따라서, 기액반응장치(3)에서는 반응기(31)의 충전재들이 항상 충분하게 젖어 있어야 한다. 그리하여, 충전재층에 반응제가 충분하게 공급되도록 본 발명에서는 충전재층의 상부와 배가스가 유입되는 입측에서 반응제를 살수한다. 분사장치가 입측에만 설치되면 반응제는 도 2의(가)와 같이 반응제의 무게로 인하여 반응제가 분사되는 반대 방향 상층부의 충전재에는 묻지 않게 되고, 또한 상부에만 분사장치를 설치하면 도 2의(나)와 같이 배가스의 흐름에 의하여 배가스가 유입되는 하부방향의 충전재들이 반응제로 코팅되지 않아서 기액반응의 효율이 매우 낮아진다. 따라서 충전재층에 반응제를 분사하는 기 술은 기액반응에서 가장 중요한 인자로 작용한다.
기액반응장치(3)를 통과한 배가스는 기액반응장치(3)에서 살수되는 반응제에 의하여 배가스는 많은 액상물질을 함유하게 되므로 액상물질을 제거하여야 한다. 기존의 기술에서는 3 ∼ 4단의 엘리미네이터 층을 설치하고 엘리미네이터의 전단에 필터를 설치하는 구조로 액상물질을 1차 제거하고, 액상물질을 완전한 제거를 위하여 데미스터를 이용하여 액상물질을 2차 제거하는 구조를 갖고 있다. 이러한 구조에서는 엘리미네이터 층의 단수를 증가시킬수록 압력손실이 증가하는 문제를 발생시켜 엘리미네이터의 단수가 제한되었다. 그러나 본 발명에서는 제습장치에 설치되는 사선 유로판(42)의 배열간격을 20 mm 내지 50 mm로 넓게 하고, 사선의 길이를 25 mm 내지 40 mm로 짧게 하여 사선 유로판(42) 1단의 압력손실을 5 mmH2O로 유지함으로써 사선 유로판(42)의 단수를 5단 이상 설치할 수 있게 하였다. 따라서 제습장치(4)의 사선 유로판(42)의 단수를 6단 이상으로 하는 경우, 반응액 분사장치(8)를 이용하여 반응제를 살수하면, 액상의 반응제가 1단, 2단, 3단에서 기액반응이 이루어지고, 4단, 5단, 6단에서 액상의 반응제가 제거되므로 기액반응장치(3)에서 미반응한 물질을 제거하면서 액상물질을 제거할 수 있다.