KR20090106329A - 다단식 가스정화장치 - Google Patents

다단식 가스정화장치 Download PDF

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KR20090106329A
KR20090106329A KR1020080127227A KR20080127227A KR20090106329A KR 20090106329 A KR20090106329 A KR 20090106329A KR 1020080127227 A KR1020080127227 A KR 1020080127227A KR 20080127227 A KR20080127227 A KR 20080127227A KR 20090106329 A KR20090106329 A KR 20090106329A
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KR1020080127227A
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이인섭
김헌
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미래엔이티 주식회사
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Abstract

본 발명은 습식 가스 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 정화셀을 구비하여 복수의 오염물질을 순차적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 기존에 사용하는 복수의 오염물질을 제거하는 습식정화장치보다 설치가 간단하며, 설치장소가 넓지 않아도 되며, 특히 습식정화장치 효율을 높여 복수의 오염물질을 순차적으로 제거할 수 있으므로 환경보호에 기여할 수 있는 다단식 가스정화장치를 제공하는 것이다. 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일태양에 따르면, 인입된 유해가스가 이동하는 유해가스 이동통로; 상기 유해가스 이동통로에 연결되어 있으며, 상기 유해가스의 오염물질을 제거하기 위한 세정액 분사노즐이 내부에 설치된 세정 케이스; 상기 세정 케이스에 연결된 세정가스 이동통로; 상기 세정가스 이동통로에 연결되어 세정 케이스를 통과한 세정된 유해가스에 포함된 미스트, 반응염 등을 제거하기 위한 엘리미네이터가 설치되어 있는 정화 챔버; 상기 세정 케이스의 하부에 연결되어 있으며, 세정액 분사노즐에서 분사된 액체와 엘리미네어터에서 제거된 미스트, 반응염 등을 저장하는 액체저장부;를 포함하는 두 개 이상의 정화셀을 구비하며, 각각의 정화셀은 상류측에 설치된 정화셀의 정화 챔버 출구와 하류측에 설치된 정화셀의 유해가스 이동통로가 연결되어 유해가스에 포함된 복수의 오염물질을 순차적으로 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치가 제공된다.
Figure P1020080127227
가스정화장치, 엘리미네이터, 미스트

Description

다단식 가스정화장치{MULTI-STEP GAS SCRUBBER}
본 발명은 한국환경기술진흥원 지원 차세대핵심환경기술 개발사업의 연구 개발 결과물이다.(과제번호 2007-01001-0028-0, 과제명 '소각시설에서 발생되는 먼지,가스,백연 동시 제거용 100,000 m3/hr 규모의 하이브리드 시스템의 실증화')
본 발명은 습식 가스 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 정화셀을 구비하여 복수의 오염물질을 순차적으로 제거할 수 있는 다단식 가스 정화장치에 관한 것이다.
도시의 생활 쓰레기나 산업폐기물을 소각하는 소각로로부터 발생되는 배출가스에는 분진, 산성가스(HCL, SOx, NOx, HF 등), 중금속(Hg, Cd, Pb, As, Zn 등) 및 다이옥신과 같은 유해물질이 포함되어 있다. 또한, 음식물 찌꺼기나 유해 물질의 건조시 배출되는 배출가스에도 다량의 분진이나 유해가스 및 악취를 발생하는 미세분진 및 가스가 포함되어 있다. 특히 음식물 찌거기나 유해물질의 건조시 발생하는 배출가스에는 광화학적 반응을 일으켜서 스모그를 발생시키고 악취의 원인이 되는 휘발성유기탄소(Volitale Organic Compounds; 이하 VOC)가 포함되어 있다.
상기와 같은 유해한 배출가스를 처리하는 방법으로, 배출가스에 알카리성 용액을 분사하여 습식으로 분진을 제거하거나 중화 처리하고 탈취로에서 소각후 수분을 제거한 후에 배출시키거나, 반건식으로 소석회 슬러리를 공급하여 중화 처리한 후에 백필터를 통과하도록 하여 분진을 제거하고 배출시키는 방법이 알려져 있다. 또한, VOC를 제거하여 악취와 백연을 방지하기 위하여 정화장치의 후단에 촉매를 이용하여 VOC를 연소시키기 위한 설비가 별도로 설치되기도 한다.
한편, 본 발명의 발명자가 대한민국에 출원번호 제10-2004-0093768호로 특허 출원한 발명의 명칭이 '하이브리드식 배출가스 정화장치'의 명세서에는 분진을 포함하는 산성의 배출가스를 습식으로 정화 처리한 후에 직접 백필터를 통과하도록 하여 처리하는 방법 및 장치가 제시되어 있다(이하 배출가스를 습식으로 정화처리한 후에 직접 백필터를 통과하도록 하여 처리하는 방식을 '하이브리드식 배출가스 처리방식'이라고 한다). 또한, 본 발명의 발명자가 대한민국에 출원번호 제10-2005-26074호로 특허 출원한 발명의 명칭이 '배출가스 습식정화장치'의 명세서에는 배출가스로부터 분진, 미스트, 수분, 응축수 등의 제거효율을 높일 수 있고, 폐수의 발생과 정화처리챔버의 분사노즐의 막힘을 방지할 수 있는 습식 정화장치가 제시되어 있다. 또한, 본 발명의 발명자가 대한민국에 출원번호 제10-2005-0036503호로 특허 출원한 발명의 명칭이 '응축기를 구비한 하이브리드식 배출가스 장치'의 명세서에는 별도의 촉매 연소장치를 설치하지 않고서 VOC나 악취를 제거하고, 백연을 방지할 수 있는 응축기를 구비한 배출가스 정화장치가 제시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 출원인이 상기와 같이 대한민국에 출원한 발명의 연장선상에서 이루어진 것으로, 다양한 종류의 유해한 물질을 포함하는 배출 가스를 오염물질의 종류에 따라서 순차적으로 완벽하게 정화 처리하여 대기로 배출시킬 수 있는 효율이 높은 다단식 가스정화장치를 제공하고자 하는 것이다.
종래에는 산성가스, 알카리성가스, VOC 등 각종 오염물질이 혼합되어 있는 유해가스를 하나의 장치에서 효율적으로 정화하기 어려운 문제점이 있었다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다단식 가스 정화 장치는, 인입된 유해가스가 이동하는 유해가스 이동통로; 상기 유해가스 이동통로에 연결되어 있으며, 상기 유해가스의 오염물질을 제거하기 위한 세정액 분사노즐이 내부에 설치된 세정 케이스; 상기 세정 케이스에 연결된 세정가스 이동통로; 상기 세정가스 이동통로에 연결되어 세정 케이스를 통과한 세정된 유해가스에 포함된 미스트, 반응염 등을 제거하기 위한 엘리미네이터가 설치되어 있는 정화 챔버; 상기 세정 케이스의 하부에 연결되어 있으며, 세정액 분사노즐에서 분사된 액체와 엘리미네어터에서 제거된 미스트, 반응염 등을 저장하는 액체저장부;를 포함하는 두 개 이상의 정화셀을 구비하며,
각각의 정화셀은 상류측에 설치된 정화셀의 정화 챔버 출구와 하류측에 설치된 정화셀의 유해가스 이동통로가 연결되어 있다. 복수의 오염물질을 포함하는 유 해가스가 복수의 정화셀을 순차적으로 통과하도록 되어 있고, 정화셀 별로 특정한 종류의 오염물질을 제거하기 위한 약품을 분무하도록 되어 있어서 유해가스에 포함된 오염물질을 각각의 정화셀에서 순차적으로 제거한다. 또한, 세정 케이스 내부에는 와류를 형성하기 위한 혼합 부재가 설치되어 있다. 또한, 세정 케이스 내부에는 특정한 오염물질을 제거하기 위한 약품을 분사하기 위한 노즐이 설치되어 있다.
각각의 정화셀은 세정 케이스에 분무된 약품에 의하여 유해가스에 생성된 미스트, 반응염 등을 제거하기 위한 엘리미네이터가 설치된 정화 챔버를 포함하고 있다. 따라서, 특정한 오염물질을 제거하기 위하여 상류측의 정화셀에 투입된 약품에 의하여 생성된 반응염이나 수분이 완벽하게 제거된 상태로 유해가스가 하류측의 정화셀로 공급된다. 하류측 정화셀에는 상류측 정화셀에서 제거되고 남은 오염물질을 제거하기 위한 약품이 세정 케이스 내부로 투입된다. 즉, 유해가스에 포함된 오염물질을 각각의 정화셀에서 순차적으로 제거할 수 있다.
본 발명에 의하면, 다양한 종류의 오염물질을 포함하는 유해가스를 복수의 정화셀을 통과하도록 하여 순차적으로 완벽하게 제거할 수 있다. 예를 들면 상류측의 정화셀에서 일차로 알카리성 오염물질을 제거하고, 하류측의 정화셀에서 산성 오염물질을 순차적으로 제거하여 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다. 세정케이스 내부의 혼합 부재는 와류를 형성하여 세정케이스 내부에 공급되는 약품과 오염된 가스가 장시간 접촉하도록 하여 오염 물질이 효과적으로 제거되도록 한다. 또한, 세정케이스를 복수 개 병렬로 설치할 경우, 설치장소가 넓지 않아도 되며, 특히 습식정화장치 효율을 높여 복수의 오염물질을 동시에 효과적으로 제거할 수 있다. 또한 엘리미네이터의 하부면과 습식정화 챔버의 바닥면 사이의 공간에는 수분이 유출되는 것을 방지하기 위해 항상 액체가 차 있어 미스트를 효율적으로 제거할 수 있다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 다단식 가스정화장치의 일실시예의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 다단식 가스정화장치는 두 개의 정화셀을 가지고 있으나, 유해가스의 종류에 따라서 세 개 이상의 정화셀을 연결할 수 있음은 자명하다.
본 실시예의 경우에는 두 개의 정화셀이 있으므로 인입덕트(100)쪽의 정화셀을 상류측 정화셀, 출구덕트(200)쪽의 정화셀을 하류측 정화셀이라고 부르기로 한다.
본 실시예의 경우 상류측 정화셀은 알카리가스 제거를 위한 알카리가스 제거부와 알카리가스 제거부에서 생성된 반응염과 수분을 제거하기 위한 제1엘리미네이터(202)를 구비한 제1정화 챔버(201)로 이루어져 있다.
알카리가스 제거부의 전단에는 두 개의 제1세정 케이스(101)가 제1유해가스 이동통로(105)에 연결되어 있으며, 인입덕트(100)로부터 유입된 유해가스가 제1세정가스 이동통로(106)를 향하여 수직으로 흐르도록 배치되어 있다.
알카리가스 제거부의 제1세정 케이스(101)의 하부에는 산성 제1액체 저장조(104)가 있다.
제1세정 케이스(101)의 내부에는 산성 제1액체 저장조(104)로부터 산성 액체를 공급받아 액체를 분사할 수 있는 제1세정액 분사노즐(102)이 설치되어 있으며, 각각의 제1세정액 분사노즐(102)의 하부에는 와류를 형성할 수 있는 제1혼합 부재(103R, 103L)가 설치되어있다.
도 3은 도 1에 도시된 다단식 가스정화장치에 사용되는 혼합 부재의 사시도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 사용되는 혼합 부재인 고정 안내 날개(103R, 103L)는 중심부에 위치하는 중심축(1033)과 중심축(1033)과 세정 케이스(101)의 내경 사이에 설치되는 다수의 안내 판(1031L, 1031R)을 구비하고 있다. 중심축(1033)으로 중공의 축을 사용할 수도 있으나, 중공으로 세정가스의 대부분이 통과되는 것을 방지하기 위하여 중심이 막힌 중심축을 사용하는 것이 바람직하다.
안내 판(1031R, 1031L)은 경사 방향에 따라서 두 가지로 나뉜다. 시계방향으로 경사진 안내 판(1031R)을 우회전 안내 판(1031R)이라고 하며, 반시계방향으로 경사진 안내 판(1031L)를 좌회전 안내 판(1031L)이라고 한다.
세정 케이스(101)의 하부에 위치하는 혼합 부재(103R)는 우회전 안내 판(1031R)을 구비한 우회전 고정 안내 날개(103R)이며, 상부에 위치하는 혼합 부재(103L)는 좌회전 안내 판(1031L)을 구비한 좌회전 고정 안내 날개(103L)이다.
제1정화 챔버(201)는 제1세정 케이스(101)에서 유입된 1차로 세정된 유해가스를 처리하기 위해 유입된 유해가스가 하류측 정화셀의 제2유해가스 이동통 로(115)를 향해 수평으로 흐르도록 배치된다.
제1정화 챔버(201) 전단에는 산성액체를 분사하는 제1엘리미네이터용 분사노즐(203)을 설치할 수 있다.
그러나 제1엘리미네이터용 분사노즐(203)은 단지 제1엘리미네이터(202)의 하부에 산성액체를 채워주는 역할을 하므로 1차로 세정된 유해가스의 수분량에 따라 설치하지 않을 수 있다.
또한, 제1정화 챔버(201)는 제1엘리미네이터용 분사노즐(203)을 설치여부와 관계없이 제1세정액 분사노즐(102)에서 인입된 액체를 하부 산성 제1액체 저장조(104)로 유입하면서 유해가스의 통로를 형성하기 위하여 배치된 절곡된 블레이드를 포함한다.
제1엘리미네이터(202) 하부면은 항상 산성액체로 체워져 있어 유해가스가 통과할 수 없도록 되어 있어서, 가스는 항상 제1엘리미네이터(202)를 통하여 수분이 제거된 상태로 하류측 정화셀의 제2유해가스 이동통로(115)로 배출된다.
제1엘리미네이터(202)에 의해 제거되어 하부로 유입된 액체는 제1액체 저장조(104)에 저장된다.
하류측 정화셀은 산성가스 및 VOC를 제거하기 위한 산성가스 제거부와 산성가스제거부에서 생성된 반응염과 수분을 제거하기 위한 제2엘리미네이터(212)를 구비한 제2정화 챔버(211)로 이루어져 있다.
산성가스 제거부의 전단에는 상류측 정화셀과 마찬가지로 2개의 제2세정 케이스(111)가 상류측 정화셀의 제1정화 챔버(201)의 출구에서 유입된 1차 세정과 미 스트 및 반응염 제거과정을 거친 유해가스를 처리하기 위해 유입된 유해가스가 제2세정가스 이동통로(116)를 향해 수직으로 흐르도록 배치되어 있다.
산성가스 제거부의 제2세정 케이스(111)의 하부에는 제2액체 저장조(114)가 있다.
제2세정 케이스(111)의 내부에는 제2액체 저장조(114)로부터 알카리성 액체를 공급받아 액체를 분사할 수 있는 제2세정액 분사노즐(112)이 설치되어 있으며, 각각의 제2세정액 분사노즐(112)의 하부에는 와류를 형성할 수 있는 제2혼합 부재(113R, 113L)가 설치되어있다.
상류측과 반대로 세정 케이스(111)의 하부에 위치하는 혼합 부재(113L)는 좌회전 안내 판을 구비한 좌회전 고정 안내 날개(113L)이며, 상부에 위치하는 혼합 부재(113R)는 우회전 안내 판을 구비한 우회전 고정 안내 날개(113R)이다.
제2정화 챔버(211)는 제2세정 케이스(111)에서 유입된 2차 세정된 유해가스를 처리하기 위해 유입된 유해가스가 출구덕트(200)를 향해 수평으로 흐르도록 배치된다.
제2정화 챔버(211) 전단에는 알카리성 액체를 분사하는 제2엘리미네이터용 분사노즐(213)을 설치할 수 있다.
그러나 제2엘리미네이터용 분사노즐(213)은 단지 제2엘리미네이터(212)의 하부에 알카리성 액체를 채워주는 역할을 하므로 2차 세정된 유해가스의 수분량에 따라 설치하지 않을 수 있다.
또한 제2정화 챔버(211)는 제2엘리미네이터용 분사노즐(213)의 설치여부와 관계없이 제2세정액 분사노즐(112)에서 인입된 액체를 하부 알카리성 제2액체 저장조(114)로 유입하면서 유해가스의 통로를 형성하기 위하여 배치된 절곡된 블레이드를 포함한다.
제2엘리미네이터(212) 하부면은 항상 알카리성 액체로 체워져 있어 2차 세정을 거친 유해가스가 통과할 수 없도록 되어 있어서, 2차 세정을 거친 유해가스는 항상 제2엘리미네이터(212)를 통하여 수분이 제거된 청정가스의 상태로 출구덕트(200)로 배출된다.
제2엘리미네이터(212)에 의해 제거되어 하부로 유입된 액체는 제2액체 저장조(114)에 저장된다.
본 실시예의 다단식 가스정화장치는, 유해가스를 중화시키고, 배출가스 내에 포함된 분진과 같은 입자성 유해물질을 제거할 수 있도록, 세정액 분사노즐(102, 112)로 분무되는 액체 저장조(104, 114)의 용액이 적절한 PH를 유지하도록 가성소다(NaOH), 차염소산 나트륨(NaClO)과 같은 알카리 약제, 또는 염산(HCl)과 같은 산성 약제를 조절하여 투입하기 위한 장치를 구비한다. 즉, 알카리성 약제를 저장하기 위한 NaOH 약품 탱크(410)와 NaClO 약품 탱크(420)와, 산성 약제를 저장하기 위한 HCl 약품 탱크(400)와 액체 저장조(104, 114)에 설치된 PH 센서(501)와, 약품 탱크(400, 410, 420)에 저장된 약품을 액체 저장조(104, 114)로 이송하기 위한 약품 이송용 펌프(401)와 배관을 더 포함한다. PH센서(501)의 측정값을 입력받고 정해진 범위의 값인 경우에 약품 이송용 펌프(401)를 동작시켜서 액체 저장조(104, 114)로 약품을 공급하기 위한 제어장치(500)를 더 포함한다. 제어장치(500)는 통상 PLC를 사용하나, 범용의 컴퓨터를 사용할 수도 있다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 다다식 가스정화장치의 작용에 대해서 설명한다.
인입덕트(100)를 통해 페인트공장, 석유화학공장, 인쇄공장, 자동차 도장공장 및 폐수처리장 등에서 발생하는 악취가스, VOC 등 유해가스가 공급된다. 그러면, 유해가스는 제1유해가스 이동통로(105)를 따라서 이동하여 두 개의 제1세정 케이스(101)에 나뉘어 유입된다. 유입된 유해가스는 제1세정 케이스(101)의 하부에서 우회전 고정 안내 날개(103R)를 따라서 와류를 형성하게 되며, 상부에서 다시 좌회전 고정 안내 날개(103L)를 따라서 와류를 형성하게 된다. 이렇게 유해가스가 제1세정 케이스(101)의 내부를 따라서 와류를 형성하면서 유동하면, 제1액체 저장조(104)에서 산성 세정액이 제1세정액 분사노즐(102)로 공급된다. 공급된 산성 세정액은 제1세정액 분사노즐(102)을 통해서 유해가스에 분무됨으로써 유해가스에 함유된 암모니아나 아민류 등의 알카리성 가스가 제거된다. (제거 반응식에 대해서는 후술한다.) 1차적으로 세정된 유해가스는 제1세정가스 이동통로(106)를 통해서 제1정화 챔버(201)로 이동하고 제1정화 챔버(201)내의 제1엘리미네이터(202)에서는 1차적으로 세정된 유해가스내에 존재하는 반응염과 미스트가 제거된다.
상류측 정화셀에서 1차적으로 정화된 유해가스는 제2차유해가스 이동통로(115)를 통해서 하류측 정화셀로 공급된다. 그러면, 유해가스는 제2유해가스 이동통로(115)를 따라서 이동하여 두 개의 제2세정 케이스(111)에 나뉘어 유입된다. 유입된 유해가스는 제2세정 케이스(111)의 상부에서 우회전 고정 안내 날개(113R) 를 따라서 와류를 형성하게 되며, 하부에서 다시 좌회전 고정 안내 날개(113L)를 따라서 와류를 형성하게 된다. 이렇게 유해가스가 제2세정 케이스(111)의 내부를 따라서 와류를 형성하면서 유동하면, 제2액체 저장조(114)에서 알카리성 세정액이 제2세정액 분사노즐(112)로 공급된다. 공급된 알카리성 세정액은 제2세정액 분사노즐(112)을 통해서 유해가스에 분무됨으로써 유해가스에 함유된 황화수소(H2S)다양한 메르캅탄류 RSH (여기서 R = CH3, C2H5, C3H7 등) 등의 산성가스, VOC 가 제거된다.(제거 반응식에 대해서는 후술한다.) 2차적으로 세정된 유해가스는 제2세정가스 이동통로(116)를 통해서 제2정화 챔버(211)로 이동하고 정화 챔버내의 제2엘리미네이터(212)에서는 2차적으로 세정된 유해가스내에 존재하는 반응염과 미스트가 제거되며, 청정가스만이 출구덕트(200)를 통해 배출된다.
도 2는 본 발명에 따른 다단식 가스정화장치의 다른 실시예의 개략도이며, 도 4는 도 2에 도시된 다단식 가스정화장치에 사용된 혼합 부재의 사시도이다. 도 2에 도시된 실시예는 유해가스가 인입되는 인입덕트(100)와 유해가스 이동통로(105)가 세정 케이스(101)의 상부에 위치하도록 배치된 것과 혼합 부재로서 좌회전 고정 안내날개(103L, 113L)와 우회전 고정 안내 날개(103R, 113R)를 연속하여 연결하여 사용한 것을 제외하고는 도 1에 도시된 실시예와 동일하다. 그러므로 동일한 부재에 대해서는 편의상 동일한 부재번호를 부여하였으며, 설명을 생략하기로 하고 차이점에 대해서만 설명한다.
도 1의 실시예와 달리 유해가스가 인입되는 인입덕트(100)와 제1유해가스 이 동통로(105)가 제1세정 케이스(101)의 상부에 위치하도록 배치되어 있으므로 제1세정 케이스(101) 내부의 유해가스가 도 1의 실시예와 달리 제1세정 케이스(101)의 상부에서 하부로 흐르며, 제2세정 케이스(111) 내부의 유해가스도 도 1의 실시예와 반대로 하부에서 상부로 흐른다.
도 1의 실시예와 달리 좌회전 고정 안내 날개(103L, 113L)와 우회전 고정 안내 날개(103R, 113R)를 연속하여 연결하여 사용하였으므로 회전 방향이 서로 상반되는 와류가 발생하면서 층류나 정류 형태로 유입되는 유해가스를 난류로 변환시켜 준다. 그 결과 세정액 분사 노즐(102)을 통해서 분사되는 세정액과 유해가스를 더욱더 균일하게 혼합할 수 있어서 유해 물질의 제거 효율이 높아진다.
도 5는 본 발명에 따른 다단식 가스정화장치에 사용되는 혼합 부재의 다른 실시예의 사시도이다. 도 5을 참조하면, 혼합 부재(123L, 123R)는 외측 고정 안내 날개의 중심축(1233) 내부에 제2안내 판(1235L, 1235R)과 제2 중심축(1237)으로 이루어진 또 하나의 고정 안내 날개가 구비되어 있으며, 외측 고정 안내 날개와 내측 고정 안내 날개가 동일한 방향으로 경사진 안내 판(1231L, 1235L, 1231R, 1235R)을 구비하고 있다.
내측 고정 안내 날개를 구비함으로써 외측 고정 안내 날개에 의해서 형성되는 와류에 의해서 충분히 영향을 받을 수 없는 중심부까지 와류의 영향이 미칠 수 있어 보다 효율적인 세정액과 유해 가스의 혼합을 이룰 수 있다는 장점이 있다.
도 5에서는 고정 안내 날개가 두 겹으로 형성되어 있는 것으로 설명하였으나, 세 겹 이상으로 형성될 수도 있으며, 도 5에서는 외측 고정 안내 날개와 내측 고정 안내 날개가 동일한 방향으로 경사진 안내 판(1231L, 1235L, 1231R, 1235R)을 구비하고 있는 것으로 설명하였으나, 서로 다른 방향으로 형성된 안내 판을 구비할 수도 있다.
또한, 도 5에 도시된 혼합 부재(123L, 123R)을 도 4에 도시된 것과 마찬가지로 연속하여 연결하여 사용하여 유해 물질의 제거 효율을 높일 수도 있음은 자명하다.
도 6과 도 7은 본 발명에 따른 다단식 가스정화장치에 사용되는 혼합 부재의 또 다른 실시예의 사시도이다. 도 6을 참조하면, 혼합 부재는(143)은 원뿔형으로 나사모양으로 되어 있으며 끝단에 가스 및 액체가 충돌할 수 있게 되어있어 액체 및 가스가 충돌에 의하여 미립화되어 고효율로 반응을 유도할 수 있다. 도 7을 참조하면, 혼합 부재의 다른 실시예는 2개의 나선형 구조를 구비하고 있다. 제1나선형 구조(143b)의 내부에 제1나선형 구조와 다른 형태의 제2나선형 구조(143a)가 추가로 구비되어 있으며, 도시하지는 않았으나 나선형 구조는 세 개 이상도 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단식 가스정화장치의 다른 실시예에 의하면 유해가스의 종류에 따라 약품을 절약하기 위해 상류측 정화셀은 수용성가스 제거 하류측 정화셀은 산성가스 및 VOC 또는 알카리가스 및 VOC를 제거하기 위해 상류측 정화셀에는 수용성가스 제거용 제1액체 저장조(104)에 저장된 액체는 물을 사용할 수 있고, 유해가스가 산성가스인 경우에는 중화처리하기 위하여 하류측 정화셀의 제2액체 저장조(114)에는 가성소다(NaOH) 용액을 사용할 수도 있으며, 유해가스가 알카 리가스인 경우에는 하류측 정화셀의 제2액체 저장조(114)에 황산(H2SO4)이나 염산(HCl)용액을 사용할 수도 있다.
상류측, 하류측 정화셀 모두 액체 저장조(104, 114)에 저장된 용액은 순환 펌프(300)를 통하여 세정 케이스(101, 111)나 정화 챔버(201, 211)내부의 분사노즐(102, 112, 203, 213)로 공급하도록 되어 있다. 도시하지는 않았으나, 액체 저장조(104, 114)의 용액을 순환 펌프(300)으로 공급하기 전에 분사노즐(102, 112, 203, 213)이 막히는 것을 방지하기 위하여 액체 저장조(104, 114)의 슬러지 등을 정화하기 위한 폐수처리시설을 설치할 수도 있다.
(알카리가스 제거부에서 사용되는 약제 및 제거 반응식)
알카리가스(암모니아, 트리메틸아민 등)제거부의 경우 사용하는 약제로는 황산(H2SO4), 염산(HCl), 차아염소산나트륨(NaOCl)을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 알카리가스 제거용 약제를 사용하여 암모니아를 제거시 그 각각의 반응식은 다음과 같다.
2NH3 + H2SO4 => (NH4)2SO4
NH3 + HCl => NH4Cl
2NH3 + 3NaOCl => N2 + 3NaCl +3H2O
알카리가스 제거용 약제를 사용하여 다양한 아민류 RNH2, R2NH, R3N (여기서 R = CH3, C2H5, C3H7 등)을 제거할 수 있으며 한 예로 트리메틸아민((CH3)3N)을 제거시 그 각각의 반응식은 다음과 같다.
(CH3)3N + H2SO4 => (CH3)3N·H2SO4
(CH3)3N + HCl => (CH3)3N·HCl
(CH3)3N + NaOCl => (CH3)3NO·NaCl
(산성가스 및 VOC 제거부에서 사용되는 약제 및 제거 반응식)
산성가스 및 VOC 제거부에서는 가성소다(NaOH)와 차아염소산나트륨(NaOCl)을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 산성가스 제거용 약제를 사용하여 황화수소(H2S)를 제거시 그 각각의 반응식은 다음과 같다.
H2S + NaOH => Na2S + H2O
Na2S + H2S => 2NaSH
H2S + 2NaOH => Na2S + 2H2O
Na2S + 4NaOCl => Na2SO4 + 4NaCl
Na2S + NaOCl +H2O => S + NaCl + 2NaOH
산성가스 제거용 약제를 사용하여 다양한 메르캅탄류 RSH (여기서 R = CH3, C2H5, C3H7 등)을 제거할 수 있으며 한 예로 메틸메르캅탄(CH3SH)을 제거시 그 각각의 반응식은 다음과 같다.
CH3SH + NaOH => CH3SNa + H2O
2CH3SH + 6NaOCl => 2CH3SO3 + 6NaCl +H2
(기타 오염물질 제거 약제 및 제거 반응식)
그 밖에 다양한 악취오염물질로서 황화메틸((CH3)2S), 이황화디메틸((CH3)2S2), 아세트알데히드(CH3CHO), 아크로레인(CH2CHCHO), 페놀(C6H5OH), 크레졸(CH3ㆍC6H4OH) 등의 제거용 약제로서 차아염소산 및 가성소다 또는 그 조합을 사용할 수 있으며 그 반응식은 다음과 같다.
(CH3)2S + 3NaOCl => (CH3)2SO3 +3NaCl
(CH3)2S2 + 2NaOCl => 2CH3SO2 +2NaCl
CH3CHO + NaOCl + NaOH => CH3COONa +NaCl +H2O
CH2CHCHO + NaOCl + NaOH => CH2CHCOONa +NaCl +H2O
C6H5OH + NaOH => C6H5ONa +H2O
CH3ㆍC6H4OH + NaOH => CH3ㆍC6H4ONa +H2O
그 밖에 산과 반응하여 염으로 흡수되는 물질로 피리딘(C6H5N), 인돌(C8H7N), 스카톨(C8H6N(CH3)이 있으며, 물에 잘녹는 알카리와 중화반응에 의해 흡수능력이 늘어나는 초산(CH3COOH) 등이 있다.
도 8은 본 발명에 따른 습식 정화장치에 사용되는 엘리미네이터(202, 212)의 일실시예의 사시도이다. 상류측의 정화셀을 기준으로 설명한다. 도 8을 참조하면, 엘리미네이터(202)는 손잡이가 설치된 상판(202a)과, 복수의 블레이드(202b)를 수 용하기 위한 프레임(202d)과, 하판(202c)과, 상판(202a) 및 하판(202c)에 설치된 복수의 블레이드(202b)로 구성된다. 상기 복수의 블레이드(202b)는 수직으로 배치되어 유해가스로부터 제거되는 수분이나 분진이 중력에 의하여 정화 챔버(201)의 바닥면으로 떨어지도록 한다.
또한, 각각의 블레이드(202b)는 유해가스의 흐름 방향을 안내하여 미립자를 제거할 수 있도록 절곡되어 있다. 또한, 상판(202a) 및 하판(202c)에는 블레이드(202b)가 설치되기 위한 설치홈(202e)이 형성되어 있다.
도 9는 본 발명에 따른 습식정화장치에 있어서 엘리미네이터용 분사노즐(203)과 엘리미네이터(202)의 다양한 배치상태도이다. 상류측의 정화셀을 기준으로 설명한다. 도 9a에 도시된 것과 같이 분사노즐로부터 액체가 분무되는 방향이 유해가스 유동 방향(화살표 방향)의 하류를 향하도록 엘리미네이터용 분사노즐(203)을 설치하거나, 도 9b에 도시된 것과 같이 한쌍의 엘리미네이터용 분사노즐(203)을 분무 방향이 대향하도록 설치하거나, 도 9c에 도시된 것과 같이 복수의 엘리미네이터(202)의 사이에 설치할 수도 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 다단식 가스정화장치의 일실시예의 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 다단식 가스정화장치의 다른 실시예의 개략도이며,
도 3은 도 1에 도시된 다단식 가스정화장치에 사용되는 혼합 부재의 사시도이며,
도 4는 도 2에 도시된 다단식 가스정화장치에 사용되는 혼합 부재의 사시도이며,
도 5는 본 발명에 따른 다단식 가스정화장치에 사용되는 혼합 부재의 다른 실시예의 사시도이며,
도 6은 본 발명에 따른 다단식 가스정화장치에 사용되는 혼합 부재의 또 다른 실시예의 사시도이며,
도 7는 본 발명에 따른 다단식 가스정화장치에 사용되는 혼합 부재의 또 다른 실시예의 사시도이며,
도 8는 도 1에 도시된 다단식 가스정화장치에 사용되는 엘리미네이터의 사시도이며,
도 9은 본 발명에 따른 다단식 가스정화장치에 있어서 엘리미네이터용 분사노즐과 엘리미네이터의 다양한 배치상태도이다.
<도면 부호의 간단한 설명>
100....인입덕트 101....제1세정 케이스
102....제1세정액 분사노즐 103....제1혼합 부재
104....제1액체 저장조 105....제1유해가스 이동통로
106....제1세정가스 이동통로 111....제2세정 케이스
112....제2세정액 분사노즐 113....제2혼합 부재
114....제2액체 저장조 115....제2유해가스 이동통로
116....제2세정가스 이동통로 200....출구덕트
201....제1정화 챔버 202....제1엘리미네이터
203....제1엘리미네이터용 분사노즐 211....제2정화 챔버
212....제2엘리미네이터 213....제2엘리미네이터용 분사노즐
300....순환 펌프 400....HCl 약품 탱크
410....NaOH 약품 탱크 420....NaClO 약품 탱크
401....약품 이송용 펌프 500....제어장치
501....PH센서

Claims (17)

  1. 인입된 유해가스가 이동하는 유해가스 이동통로;
    상기 유해가스 이동통로에 연결되어 있으며, 상기 유해가스의 오염물질을 제거하기 위한 세정액 분사노즐이 내부에 설치된 세정 케이스;
    상기 세정 케이스에 연결된 세정가스 이동통로;
    상기 세정가스 이동통로에 연결되어 세정 케이스를 통과한 세정된 유해가스에 포함된 미스트와 반응염을 제거하기 위한 엘리미네이터가 설치되어 있는 정화 챔버;
    상기 세정 케이스의 하부에 연결되어 있으며, 세정액 분사노즐에서 분사된 세정액과 엘리미네어터에서 제거된 미스트와 반응염을 저장하는 액체저장부;를 포함하는 두 개 이상의 정화셀을 구비하며,
    각각의 정화셀은 상류측에 설치된 정화셀의 정화 챔버 출구와 하류측에 설치된 정화셀의 유해가스 이동통로가 연결되어 유해가스에 포함된 복수의 오염물질을 순차적으로 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세정 케이스 내부에 설치되어 인입되는 유해가스가 와류를 형성하도록 안내하는 혼합 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 혼합 부재는 중심축과 상기 중심축과 상기 세정 케이스의 내경 사이에 형성된 다수의 안내 판을 구비한 고정 안내 날개인 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정 안내 날개는 유해 가스가 흐르는 방향을 따라 두 개 이상 설치된 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  5. 제4항에 있어서,
    인접하는 상기 고정 안내 날개의 안내 판의 경사 방향이 서로 반대가 되도록 설치된 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 혼합 부재는 상기 세정 케이스의 중심부로부터 상기 세정 케이스의 내측 방향으로 여러 겹으로 형성된 두 개 이상의 고정 안내 날개를 구비한 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 혼합 부재는 원뿔모양의 나선형 안내판인 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 나선형 안내판은 하나의 나선형 구조의 내부에 상기 나선형 구조의 형태와 다른 형태의 한 개 이상의 나선형 구조가 구비된 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 세정 케이스 내부에는 상기 세정액 분사노즐과 상기 혼합 부재로 이루어진 세정구간이 두 개 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 정화 챔버는, 상기 엘리미네이터의 하부면과 상기 정화 챔버의 바닥면 사이의 공간에는 수분이 유출되는 것을 방지하기 위해 항상 액체가 차 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 케이스는 복수이고, 병렬로 설치된 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정화 챔버는 복수이고, 병렬로 설치된 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 정화 챔버는, 일정거리로 이격되어 설치되어 있는 복수의 엘리미네이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 정화 챔버의 입구 부분에는 엘리미네이터 하부에 액체를 채우기 위한 엘리미네이터용 분사노즐이 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 정화 챔버는, 일정거리로 이격되어 설치되어 있는 복수의 엘리미네이터를 구비하며, 상기 엘리미네이터 하부에 액체를 채우기 위한 엘리미네이터용 분사노즐이 두 개 이상 추가로 설치되어 있으며, 적어도 하나의 엘리미네이터용 분사노즐은 상기 이격되어 설치되어 있는 엘리미네이터 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 엘리미네이터는, 복수의 블레이드가 수직으로 배치되어 유해가스로부터 제거되는 수분이나 분진이 중력에 의하여 습식정화 챔버의 바닥으로 떨어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
  17. 제1항에 있어서,
    PH 센서, 약품 저장탱크, 상기 약품 저장탱크에 연결되어 약품을 액체 저장조로 공급하기 위한 약품펌프와, 상기 PH 센서의 측정값을 입력받고 정해진 범위의 값인 경우에 상기 약품펌프를 동작시켜서 상기 액체 저장조로 약품을 공급하기 위한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단식 가스정화장치.
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