KR20090044360A - 배기가스의 집진장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화력발전소, 제철소, 소각로 등의 산업시설에서 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 분진을 집진하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 배기가스의 집진장치는 내부에 세정액이 담기고, 일 측에는 배기가스 투입구가 형성되고 타 측에는 배기가스 배출구가 형성되는 저장탱크; 상기 저장탱크의 양측 면에 설치되는 축 지지대; 상기 축 지지대에 회전 가능하게 설치되는 회전 축; 상기 회전 축에 일정 간격을 두고 설치되는 다수의 원형 디스크; 및 상기 회전 축을 회전시키는 원형 디스크 구동 장치를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 의할 경우, 배기가스 내에 포함되어 있는 분진을 손쉽고 효율적으로 제거할 수 있게 된다.

배기가스, 분진, 집진장치, 원형 디스크, 세정액

Description

배기가스의 집진장치 및 방법{Collection Apparatus and Method of Dust in Exhaust Gas}

본 발명은 배기가스의 집진장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화력발전소, 제철소, 소각로 등의 산업시설에서 배출되는 배기가스에 함유되어 있는 분진을 효율적으로 제거하기 위한 집진장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 화석 연료를 연소시키는 화력발전소, 제철소, 소각로 등의 산업시설에서 배출되는 배기가스에는 유해한 대기오염물질, 예를 들어 이산화황(SO₂), 질소산화물(NOx), 다이옥신 등이 포함되어 있기 때문에, 화력발전소, 제철소, 소각로 등의 산업시설에는 이러한 대기오염물질을 제거하기 위한 배기가스 처리 설비를 구비한다.

이러한 배기가스 내의 대기오염물질을 제거하는 기술은 매우 다양하여, 그 기술 또한 매우 빠른 속도록 발전하고 있다.

예를 들어 보면, 이산화황을 제거하기 위한 기술로는 습식 석회/석고법, 흡수제, 활성탄 등을 이용한 건식 공정이 일부 상용화되어 있다.

또한 질소산화물 제거하기 위해서는 원천적으로 질소산화물이 생성되는 것을 억제하기 위하여 화석연료의 연소방법을 개선하거나, 연소 후의 배기가스를 처리하는 탈질 방법 등이 있다. 배기가스 탈질 방법은 질소산화물을 수용액에 흡수시키는 지의 여부에 따라 습식법과 건식법으로 나누어질 수 있으며, 보다 우수한 방법으로 평가 받는 건식법의 대표적인 상용화공정으로는 선택적 촉매 환원법(selective catalytic reduction,SCR)이 있다.

또한 최근에는 상기와 같은 전통적 방법 이외에 플라즈마 방전을 하여 대기오염물질을 제거하는 방법들이 시도되고 있다.

상기와 같이 다양한 방법에 의하여 대기오염물질을 처리하는 과정에서 배기가스 내에 포함되어 있는 분진(먼지)은 처리효율을 높이는데 장애사유로 작용한다. 따라서 대기오염물질을 처리하는 공정 이전에 분진을 제거하는 전처리 공정이 도입되고 있으나, 종래의 집진장치는 장치가 너무 복잡하여 제조비용 및 운영비용이 과도하게 발생하며, 집진효율 또한 만족스럽지 못하다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 대기오염물질을 처리하기에 앞서 배기가스 내의 분진을 효율적으로 제거하여 대기오염물질의 처리 효율을 높일 수 있는 집진장치 및 집진방법을 제공하고자 하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배기가스의 집진장치를 제공하는데, 본 발명에 따른 배기가스의 집진장치는,

내부에 세정액이 담기고, 일 측에는 배기가스 투입구가 형성되고 타 측에는 배기가스 배출구가 형성되는 저장탱크;

상기 저장탱크의 양측 면에 설치되는 축 지지대

상기 축 지지대에 회전 가능하게 설치되는 회전 축;

상기 회전 축에 일정 간격을 두고 설치되는 다수의 원형 디스크; 및

상기 회전 축을 회전시키는 원형 디스크 구동 장치를 포함하여 이루어진다.

상기 저장탱크의 측면에는 상기 회전 축을 승·하강시키는 실린더가 더 구비될 수 있다.

상기 저장탱크에는 세정액을 분사하는 분사노즐부가 더 구비될 수 있으며, 세정액의 수위를 조절하기 위한 수위조절부가 더 구비될 수 있다.

또항 상기 저장탱크에는 상기 원형 디스크의 표면을 브러싱하는 브러시가 더 구비될 수 있다.

상기 원형 디스크는 합성수지 재질로 이루어지거나, 상기 원형 디스크의 표면에 친유성기를 가지는 필름이 코팅될 수 있다.

또한 상기 원형 디스크에는 세정액의 포집을 위한 포집 홈이 형성될 수 있 다.

상기 다수의 원형 디스크는 1 내지 10㎜의 간격을 유지하며 설치되는 것이 바람직하다.

상기 배기가스 배출구가 인접하는 상기 저장탱크의 상부 내 측면에는 배기가스의 흐름을 가이드 하는 가이드부가 형성될 수 있다.

또한 본 발명은 배기가스 집진방법을 제공하는데, 본 발명에 따른 배기가스의 집진방법은,

저장탱크의 배기가스 투입구 내부로 배기가스를 투입하는 제1단계;

원형 디스크 구동장치를 구동하여 다수의 원형 디스크가 설치된 회전 축을 회전시키는 제2단계;

상기 원형 디스크가 회전하면서 상기 원형 디스크의 표면에 형성되는 세정액 방울에 상기 배기가스 투입구로 유입된 배기가스 내의 분진을 포집하는 제3단계; 및

분진이 포집된 세정액 방울이 스스로의 자중 또는 인접한 세정액 방울과의 결합에 의하여 낙하하면서 분진을 세정액 안으로 침전시키는 제4단계를 포함하여 이루어진다.

상기 제3단계에 있어서, 상기 원형 디스크의 회전에 의하여 분진을 포집하는 과정에서 분사노즐부가 세정액을 분사하는 과정이 포함될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스의 집진장치가 사용되는 대기오염물질의 처리장치의 일례를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 집진장치를 보인 종단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 집진장치를 보인 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 집진장치를 보인 측면도이다.

먼저 도 1을 참조하면 본 발명에 따른 배기가스의 집진장치(100)는 다른 구성요소와 결합하여 대기오염물질의 처리에 사용된다. 즉, 도 1에 나타낸 바와 같이 대기오염물질 처리장치는 집진장치(100), 제1냉각장치(1), 플라즈마 방전장치(2), 제2냉각장치(3), 코로나 방전장치(4)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 플라즈마 방전장치(2)는 배기가스에 플라즈마 방전을 하여 산화 라디칼, 오존 등을 생성시켜, 산화라디칼, 오존 및 활성화된 전자의 연쇄 충돌을 유도하여 배기가스 내의 유해한 대기오염물질을 유해하지 않은 물질로 유도하여 제거하는 부분이다.

마찬가지로 상기 코로나 방전장치(4)도 배기가스에 코로나 방전을 하여 산화 라디칼, 오존 등을 생성시켜, 산화라디칼, 오존 및 활성화된 전자의 연쇄 충돌을 유도하여 배기가스 내의 유해한 대기오염물질을 유해하지 않은 물질로 유도하여 제거하는 부분이다.

상기 제1냉각장치(1) 및 상기 제2냉각장치(3)는 상기 플라즈마 방전장치(2)와 코로나 방전장치(4)에 일정한 온도로 유지되는 배기가스를 공급하기 위한 부분 이다. 배기가스의 온도가 변화하면 공기의 전기적 저항이 변화하므로, 보다 효율적인 처리를 위해서는 상기 플라즈마 방전장치(2)와 코로나 방전장치(4) 내로 유입되는 배기가스는 일정한 온도를 유지하는 것이 좋다.

상기 집진장치(100), 제1냉각장치(1), 플라즈마 방전장치(2), 제2냉각장치(3) 및 코로나 방전장치(4)는 서로 연결파이프에 의하여 연통될 수 있으며, 상기 연결파이프에는 온도센서와 송풍펌프가 구비될 수 있다.

상기 집진장치(100), 제1냉각장치(1), 플라즈마 방전장치(2), 제2냉각장치(3), 코로나 방전장치(4), 온도센서 및 송풍펌프는 모두 중앙통제장치인 제어부(4)에 의하여 제어될 수 있다.

상기와 같은 일례를 든 대기오염물질 처리장치의 구체적인 구성은 구체적인 프로세스에 따라 상이하며, 이하에서는 본 발명에 따른 배기가스의 집진장치(100)에 대하여 도 2 내지 도 4을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 배기가스의 집진장치(100)는 대기오염물질 처리장치의 맨 앞쪽에 위치되어 화력발전소, 제철소, 소각로 등의 산업시설에서 배출되는 배기가스 내에 포함되어 있는 분진(먼지)을 제거하는 역할을 한다.

상기 집진장치(100)는 내부에 세정액(111a)이 담기고, 일 측에는 배기가스 투입구(111)가 형성되고 타 측에는 배기가스 배출구(112)가 형성되는 저장탱크(110)를 구비한다.

상기 세정액(111a)는 목적하는 바에 따라 물 또는 다양한 종류의 용액이 사 용될 수 있다.

상기 저장탱크(110)의 양측 면에는 축 지지대(120)가 설치되어 있고, 상기 축 지지대(120)에는 회전 축(130)이 회전 가능하게 설치되어 있다.

상기 회전 축(130)에는 일정 간격을 두고 다수의 원형 디스크(140)가 고정 설치되어 있다.

상기 다수의 원형 디스크(140)는 합성수지 재질로 이루어지거나, 상기 원형디스크(140)의 표면은 친유성기를 가지는 필름으로 코팅되어 있는 것이 바람직하다.

또한 상기 각 원형 디스크(140) 간의 간격(t)은 1 내지 10㎜로 유지하는 것이 바람직하다.

상기 원형 디스크(140)에는 세정액의 포집을 위한 포집 홈(141)이 형성되어 있으며, 상기 포집 홈(141)에 의해서 세정액이 더 많은 분진을 포집하고 침전시키게 된다.

상기 저장탱크(110)의 일 측면에는 상기 회전 축(130)을 회전시키는 원형 디스크 구동 장치(150)가 구비되어 있고, 상기 저장탱크(110)의 타 측면에는 상기 회전 축(130)을 승·하강시키는 실린더(160)가 구비되어 있다. 상기 저장탱크(110)의 청소 등이 필요한 경우에는 상기 실린더(160)에 의하여 상기 회전 축(130)을 승강시켜 필요한 작업을 하고, 작업을 마친 후에는 회전 축(130)을 하강시키게 된다.

상기 저장탱크(110) 내부에는 상기 원형 디스크(140)의 표면 및 상기 원형 디스크(140)가 미치지 않는 영역에 세정액을 분사하는 분사노즐부(170)가 구비되어 있다.

상기 저장탱크(110) 내에는 상기 저장탱크(110) 내의 세정액(111a)의 수위를 조절하는 수위조절부(180)가 구비되어 있다.

상기 저장탱크(110) 내에는 상기 각 원형 디스크(140)의 표면에 묻어 있는 세정액 및 먼지를 브러싱하여 상기 저장탱크(110) 안으로 침전시키는 브러시(190)가 다수 구비되어 있다.

상기 배기가스 배출구(112)가 인접하는 상기 저장탱크(110)의 상부 내 측면에는 배기가스의 흐름을 가이드 하는 가이드부(193)가 형성되어 있다.

도 5는 본 발명에 따른 배기가스의 집진방법을 설명하는 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 배기가스의 집진방법은,

저장탱크의 배기가스 투입구 내부로 배기가스를 투입하는 제1단계(S10);

원형 디스크 구동장치를 구동하여 다수의 원형 디스크가 설치된 회전 축을 회전시키는 제2단계(S20);

상기 원형 디스크가 회전하면서 상기 원형 디스크의 표면에 형성되는 세정액 방울에 상기 배기가스 투입구로 유입된 배기가스 내의 분진을 포집하는 제3단계(S30); 및

분진이 포집된 세정액 방울이 스스로의 자중 또는 인접한 세정액 방울과의 결합에 의하여 낙하하면서 분진을 세정액 안으로 침전시키는 제4단계(S40)를 포함하여 이루어진다.

상기 원형 디스크(140)는 회전을 하지 않는 상태에서는 그 일부가 세정 액(111a) 내에 잠겨있고, 나머지는 세정액(111a)에 잠겨져 있지 않다. 이러한 상태에서 상기 원형 디스크(140)가 회전을 하게 되면, 상기 원형 디스크(140)가 세정액이 담겨져 있는 부분을 지날 때, 무수한 원형 또는 타원형의 세정액 방울들이 상기 원형 디스크(140)의 표면에 맺히어 상승하게 된다. 이때 배기가스 투입구(111)로 유입되는 배기가스 내의 분진은 상기 원형 또는 타원형의 세정액 방울들에 의하여 포집이 되며, 포집된 상기 세정액 방울들은 스스로의 자중 또는 인접한 세정액 방울과의 결합에 의하여 낙하하면서 분진을 세정액 안으로 침전시키게 되는 것이다. 상기 원형 디스크(140) 간의 간격은 인접한 세정액 방울과의 결합 및 운전효율 등을 감안할 때 1 내지 10mm 간격을 두고 위치하는 것이 바람직하다.

상기 원형 디스크(140)는 합성수지 재질로 형성되거나 그 표면에 친유성기를 가지는 필름으로 코팅이 되어 있는 것이 분진의 포집 과정에서 보다 유리하게 작용할 수 있다. 합성수지 재질로 형성되거나 그 표면에 친유성기를 가지는 필름으로 코팅이 되어 있는 경우에는 주로 물이 사용되는 세정액과의 친화성이 없기 때문에 상기 원형 디스크(140)의 표면에 맺히는 물방울이 원형에 가깝게 되어 배기가스와의 접촉면적이 보다 넓어짐과 동시에 보다 손 쉽게 낙하할 수 있기 때문이다.

상기 원형 디스크의 표면에는 포집 홈(141)이 형성될 수 있는데, 상기 포집 홈(141)에 의하여 더 많은 세정액(111a)이 상승하게 됨으로써, 보다 많은 분진의 제거가 가능해진다.

또한 상기 원형 디스크(140)의 회전에 의하여 분진을 포집하는 단계에서는 분사노즐부(170)가 세정액(111a)을 분사하게끔 하면 보다 효율적이 된다. 즉, 상 기 분사노블부(170)에서 분사되는 세정액(111a)은 상기 원형 디스크(140)가 미치지 않는 영역에도 세정액(111a)을 분사하여 분진의 제거를 가능하게 하며, 또한 세정액 방울들의 낙하를 보다 용이하게 한다.

이와 같은 과정에 의하여 배기가스 내의 분진이 효율적으로 제거되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 집진장치가 사용되는 대기오염물질 처리장치의 일례를 나타내는 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 집진장치를 보인 종단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 집진장치를 보인 평면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 집진장치를 보인 측면도이다.

도 5은 본 발명에 따른 배기가스의 집진방법을 설명하는 흐름도이다.

* 주요부분에 대한 도면부호 *

100 : 집진장치

1 : 제1냉각장치

2 : 플라즈마 방전장치

3 : 제2냉각장치

4 : 코로나 방전장치

5 : 제어부

110 : 저장탱크

111a : 세정액

111 : 배기가스 투입구

112 : 배기가스 배출구

120 : 축 지지대

130 : 회전 축

140 : 원형 디스크

141 : 포집 홈

150 : 원형 디스크 구동 장치

160 : 실린더

170 : 분사노즐부

180 : 수위조절부

190 : 브러시

193 : 가이드부

Claims (12)

1. 화력발전소, 제철소, 소각로 등의 산업시설에서 배출되는 배기가스 내의 분진을 집진하는 장치에 있어서,

   내부에 세정액이 담기고, 일 측에는 배기가스 투입구가 형성되고 타 측에는 배기가스 배출구가 형성되는 저장탱크;

   상기 저장탱크의 양측 면에 설치되는 축 지지대

   상기 축 지지대에 회전 가능하게 설치되는 회전 축;

   상기 회전 축에 일정 간격을 두고 설치되는 다수의 원형 디스크; 및

   상기 회전 축을 회전시키는 원형 디스크 구동 장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 집진장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 저장탱크의 측면에는 상기 회전 축을 승·하강시키는 실린더가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 집진장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 저장탱크에는 세정액을 분사하는 분사노즐부가 더 구비되는 것을 특징 으로 하는 배기가스의 집진장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 저장탱크에는 세정액의 수위를 조절하기 위한 수위조절부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 집진장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 저장탱크에는 상기 원형 디스크의 표면을 브러싱하는 브러시가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 집진장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 다수의 원형 디스크는 1 내지 10㎜의 간격을 유지하며 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 집진장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 원형 디스크의 표면에는 세정액의 포집을 위한 포집 홈이 형성되는 것 을 특징으로 하는 배기가스의 집진장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 원형 디스크는 합성수지 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 집진장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 원형 디스크의 표면에는 친유성기를 가지는 필름이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스의 집진장치.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 배기가스 배출구가 인접하는 상기 저장탱크의 상부 내 측면에는 배기가스의 흐름을 가이드 하는 가이드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 집진장치.
11. 화력발전소, 제철소, 소각로 등의 산업시설에서 배출되는 배기가스 내의 분 진을 집진하는 방법에 있어서,

    저장탱크의 배기가스 투입구 내부로 배기가스를 투입하는 제1단계;

    원형 디스크 구동장치를 구동하여 다수의 원형 디스크가 설치된 회전 축을 회전시키는 제2단계;

    상기 원형 디스크가 회전하면서 상기 원형 디스크의 표면에 형성되는 세정액 방울에 상기 배기가스 투입구로 유입된 배기가스 내의 분진을 포집하는 제3단계; 및

    분진이 포집된 세정액 방울이 스스로의 자중 또는 인접한 세정액 방울과의 결합에 의하여 낙하하면서 분진을 세정액 안으로 침전시키는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 집진방법.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 원형 디스크의 회전에 의하여 분진을 포집하는 제3단계에 분사노즐부가 세정액을 분사하는 과정이 포함되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 집진방법.

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