KR20100129887A - 배가스에 함유된 가스상 오염물질 및 에어로솔 상태의 오염물질을 동시에 처리하는 스크러버 시스템 - Google Patents

배가스에 함유된 가스상 오염물질 및 에어로솔 상태의 오염물질을 동시에 처리하는 스크러버 시스템 Download PDF

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KR20100129887A
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남연우
한영욱
김영수
오창덕
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Abstract

본 발명은 산업공정에서 배출되는 배가스에 함유된 가스상 오염물질과 에어로솔 상태의 오염물질을 동시에 처리하게 하는 기술에 관한 것이다. 본 발명은 배가스의 온도를 낮추어 기체상 유해물질을 에어로솔(aerosol)로 상전환시키는 냉각탑과, 상기 입자상으로 상전환된 유해물질을 포집하여 제거하는 여과집진장치와, 상기 여과집진장치를 통과한 배가스에 포함된 SOx, NOx, HCl 등의 산성가스를 제거하는 습식가스처리장치와, 처리가 완료된 배가스를 배출하기 위한 팬(fan)을 포함하는 것을 특징으로 하여, 산업공정에서 나오는 다양한 물질 중에서 고온에서는 가스상 물질로 존재하지만 저온에서는 액체나 고체로 존재하는 물질을 가스의 온도를 변화시켜 에어로솔 상태로 변화시키고, 상기 에어로솔 상태의 물질은 백필터를 이용하여 제거하며, 가스상 오염물질를 습식 반응설비를 이용하여 제거함으로써 건식반응공정과 습식반응 공정을 효율적으로 병행하여 에어로솔 상태의 오염물질과 가스상 오염물질을 동시에 제거하는 효과를 제공한다.
Figure P1020090048467
에어로솔, 건식, 습식, 오염, 정화장치, 필터

Description

배가스에 함유된 가스상 오염물질 및 에어로솔 상태의 오염물질을 동시에 처리하는 스크러버 시스템{A scrubber system for exhaust gas treatment}
본 발명은 발전소, 제철소, 소각로 등의 각종 산업공정과 유리용해로 등의 용해로 공정에서 배출되는 배가스에 함유되어 있는 CO2를 제거하기에 앞서 SOx, NOx, HCl 등의 가스상 오염물질 및 미세먼지, 중금속 등의 에어로솔 상의 물질 그리고 고온에서는 가스상 물질로 존재하지만, 80℃ 이하에서는 고체 또는 액체로 존재하는 브롬(Br) 등을 효율적으로 처리하는 기술에 관한 것이다.
고온에서 가스상 물질로 존재하는 브롬(Br)은 일반적으로 80℃ 이하에서 원심력 집진기를 이용하여 제거하고 있으며, 배가스에 함유되어 있는 입자상 물질은 수분을 분사하거나 수분에 가스를 통과시켜 제거하는 습식기술 또는 원심력집진ㆍ관성집진ㆍ전기집진 및 여과집진 등의 건식기술을 이용하여 제거하고, 특히 미세먼지는 흡수ㆍ흡착 등 물리화학적인 방법이나 전기적 성질을 이용하는 전기집진기술 또는 고효율의 필터를 이용하는 여과집진기술 등을 이용하여 제거하고 있다.
또한 NOx의 제거는 연소공정을 개선하여 NOx의 발생을 저감시키는 기술과 산업공정 후단에서 방지설비를 이용하여 제거하는 방법으로 구분되며, 산업공정 후단에서 사용하는 방지설비는 촉매반응을 이용하는 선택적 촉매환원(SCR; Selective Catalytic Reduction) 기술과 고온의 화학반응을 이용하는 선택적 무촉매환원(SNCR; Selective Non-catalytic Reduction) 기술 그리고 필터케이크(Filtercake)를 이용하는 기술 등의 건식공정 그리고 다량의 반응제를 이용하여 산화/환원공정 등으로 NOx를 제거하는 습식공정이 있으며, SOx, HCl 등의 산성가스는 Na 또는 Ca 화합물 등의 첨가제와 물을 이용하는 처리하는 습식공정과 Ca 또는 Na 계열 등의 첨가제를 주입하여 가스상 오염물질과 반응하게 하고 첨가제와 산성가스의 반응으로 생성되는 염성분을 백필터(bag filter)로 제거하는 건식 또는 반건식 기술 등이 이용되고 있다.
그러나 CO2 제거에 앞서 다양한 형상으로 배출되는 오염물질을 처리하기 위하여 여러 종류의 방지시설이 설치되면, CO2 처리비용보다 더 많은 전처리서 오염물질을 제거하기 위한 방지시설의 설치비 및 운영비가 과도하게 증가하고 있으며, 최근 연구가 추진되고 있는 동시처리기술은 설비의 안정적인 운영측면보다 효율성이 강조되면서 습식전기집진, 고효율의 여과재의 이용으로 인하여 동력비가 증가되는 등의 경제성 저하문제로 인하여 상용화에 많은 어려움을 겪고 있다.
과학의 발달로 산업시설에서 배출되는 대기오염물질의 종류가 급속하게 증가하고, 배출되는 물질의 성상이 다양화하면서 종래에 구분하던 가스상/입자상물질의 개념이 크게 변화하고 있으며, 다양화 또는 변화하는 오염물질은 대기오염방지시설의 증가로 나타나면서 생산제품의 가격상승이라는 또 다른 문제를 유발하면서 산업발전에 커다란 장애요인으로 작용하고 있다.
본 발명은 용수를 이용하여 배가스의 온도를 조절하는 냉각탑과, 먼지입경 1μm까지 포집할 수 있는 백필터(bag filter) 그리고 산화/환원반응을 효율적으로 이용하여 SOx, NOx, HCl을 효율적으로 제거하는 습식집진장치를 조합함으로써 하나의 설비에서 다수의 오염물질을 효율적으로 처리할 수 있게 하는 기술을 제공하고자 한다.
일반적으로 대기오염물질의 처리는 가스상물질과 입자상물질을 별도의 처리공정으로 제거함으로써 설치비 및 운영비가 증가되고, 공정이 복잡해지면서 제거의 효율성 확보를 위하여 많은 노력이 뒷받침되어야 하는 곤란성이 있었다.
그러나 본 발명은 오랜 기간 대기오염방지기술로 활용이 되고 있는 습식 스 크러버(wet scrubbing)기술과 여과집진기술을 이용하여 설치비가 저렴하고 운영이 단순하면서도 효율적으로 오염물질을 제거할 수 있는 기술로서, 기체상태의 오염물질과 에어로솔상태의 오염물질을 동시에 처리함으로써 단순한 구성을 가지며, 이에 따라 투자비용을 크게 절감할 수 있고 운영상에 발생할 수 있는 문제점을 최소화하면서 안정적인 운영을 보장할 수 있으며, 오염물질의 제거효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 특히, 배가스에 포함된 브롬(Br) 등의 유해 금속 오염물질을 효율적으로 제거하는 효과가 있다.
본 발명은, 도 1 에 도시된 바와 같이, 배가스의 온도를 낮추어 기체상 유해물질을 에어로솔(aerosol)로 상전환시키는 냉각탑(1)과, 상기 에어로솔로 전환된 유해물질을 포집하여 제거하는 여과집진장치(2)와, 상기 여과집진장치(2)를 통과한 배가스에 포함된 SOx, NOx, HCl 등의 산성가스를 제거하는 습식가스처리장치(3)와, 처리가 완료된 배가스를 배출하기 위한 팬(fan)(4) 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각탑(1)은 통체(12)와, 통체(12)에 설치된 배가스 유입구(11)와, 통체(12) 내부에 설치된 냉각수 분사 노즐(13)과, 냉각된 배가스를 배출하는 배가스 배출구(14) 및 냉각수를 배수하는 드레인시스템(15)으로 구성된다.
상기 여과 집진장치(2)는 여과집진장치(2)는 하우징(21)과, 하우징 외부에 설치된 배가스 유입구(22)와, 하우징(21) 내부에 설치되는 백필터(bag filter)(23)와, 백필터(23)의 상단에 설치되어는 퍼지시스템(24)과, 처리된 배가스를 배출하는 배가스 배출구(25)와, 하우징(21) 하단에 설치되는 스크류펌프(26)로 구성된다.
습식가스처리장치(3)는 본 발명자가 특허출원번호 10-2007-0088439(2007. 08. 31)로 특허를 출원한 “배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 장치와 산성가스 제거 반응기”에서 설계된 산성가스 제거 반응기를 장치를 습식가스처리장치(3)로 구성된다.
상기 습식가스처리장치(3)는 특허출원번호 10-2007-0088439과 동일한 것으로서, 배가스가 유입되는 유입구(31)가 설치되고 횡방향의 타측에 정화된 배가스가 배출되는 배출구(32)가 설치된 하나의 통체 내에 반응장치를 설치하되, 반응장치가 산화/중화 반응기, 환원/중화 반응기를 포함하여 구성된 것에 있어서, 산화/중화 및 환원/중화를 위한 반응기가 굴곡유로판을 세로로 세워 다중 결합시켜서 된 엘리미네이터(굴곡유로판 뭉치)(33)와 엘리미네이터 상부에 설치된 반응액공급장치(24)로 구성된다.
냉각탑(1)의 배가스 유입구(11)를 통하여 고온의 배가스가 냉각탑(12)으로 냉각탑(12) 내부에 설치되어 있는 노즐(13)을 통하여 분사되는 냉각수에 의하여 배가스의 온도가 낮아지면서 브롬(Br)과 같이 고온에서 가스상 물질로 존재하지만 저온에서는 액체 또는 고체로 바뀌는 물질이 배가스 온도가 저온으로 떨어지면서 에 어로솔 상태로 바뀌게 되고, 분사되는 냉각수는 수증기로 증발되어 배가스의 수분함량이 증가하며, 수분함량이 증가된 배가스는 배가스 배출구를 통하여 배출되고, 증발되지 않은 냉각수는 냉각탑(1) 하부에 있는 드레인 시스템(15)에 의하여 외부로 배출된다.
냉각탑(1)의 배가스 배출구(14)를 통하여 배출된 배가스는 여과집진장치(2)의 배가스 유입구(22)로 유입되며, 여과집진장치(2)로 유입된 배가스는 백필터(bag filter)(23)를 통과하면서 직경 1μm의 먼지까지 제거시켜 배가스 배출구(24)를 통하여 미세먼지가 제거된 배가스를 배출한다. 배가스가 여과집진장치(2)의 백필터를 통과하는 과정에서 필터에 막힘현상이 발생되면 퍼지시스템(24)이 작동되어 필터표면에 붙어있는 먼지를 떨어뜨리며, 필터에서 떨어진 먼지덩어리는 여과집진장치(2) 하부에 있는 스크류펌프(26)에 의하여 외부로 배출된다. 이 과정으로 미세먼지들이 제거된다.
여과집진장치(2)를 통과한 배가스는 습식가스처리장치(3)로 이동하며, 상기 습식처리장치(3)는 본 발명자가 특허출원한 “배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 장치와 산성가스 제거 반응기”(특허출원번호 10-2007-0088439)의 것을 적용한다. 상기 습식가스처리장치(3)의 유입구(31)로 배가스가 유입되고, 통체 내의 반응장치에 설치된 엘리미네이터(33)의 굴곡유로판 표면을 흐르는 반응액 사이로 배가스를 통과시킴으로써 배가스와 반응액의 접촉 효율을 향상시키면서도 배가스의 반응기 통과 저항을 감소시켜 효율적으로 SOx, NOx, HCl 등의 산성가스를 제거하게 된다.
즉, 냉각탑(1)과 여과집진장치(2)를 통해 티끌 또는 에어로솔상태의 오염물질이 제거되고, 습식가스처리장치(3)를 통해 가스상태의 오염물질이 제거되는 것이다. 이후 처리가 완료된 배가스는 팬(9)을 통해 외부로 배출된다.
도 1은 본 발명의 배가스에 함유된 가스상 오염물질 및 에어로솔 상태의 오염물질을 동시에 처리하는 스크러버 시스템의 설명도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
1. 냉각탑
11. 배가스 유입구
12. 통체
13. 냉각수 분사 노즐
14. 배가스 배출구
15. 드레인 시스템
2. 여과집진장치
21. 하우징
22. 배가스 유입구
23. 백필터(bag filter)
24. 퍼지시스템
25. 배가스 배출구
26. 스크류 펌프
3. 습식가스처리장치
31. 유입구
32. 배출구
33. 엘리미네이터
34. 반응액 공급장치
4. 팬(fan)

Claims (4)

  1. 배가스의 온도를 낮추어 기체상 유해물질을 에어로솔(aerosol)로 상전환시키는 냉각탑(1)과, 상기 에어로솔로 상전환된 유해물질을 포집하여 제거하는 여과집진장치와, 상기 여과집진장치를 통과한 배가스에 포함된 SOx, NOx, HCl 등의 산성가스를 제거하는 습식가스처리장치와, 처리가 완료된 배가스를 배출하기 위한 팬 을 포함하는 것을 특징으로 하는 배가스에 함유된 가스상 오염물질 및 에어로솔 상태의 오염물질을 동시에 처리하는 스크러버 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각탑(1)은 통체(12)와, 통체(12)에 설치된 배가스 유입구(11)와, 통체(12) 내부에 설치된 냉각수 분사 노즐(13)과, 냉각된 배가스를 배출하는 배가스 배출구(14) 및 냉각수를 배수하는 드레인시스템(15)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 배가스에 함유된 가스상 오염물질 및 에어로솔 상태의 오염물질을 동시에 처리하는 스크러버 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 여과 집진장치는 여과집진장치(2)는 하우징(21)과, 하우징 외부에 설치된 배가스 유입구(22)와, 하우징(21) 내부에 설치되는 백필터(bag filter)(23)와, 백필터(23)의 상단에 설치되어는 퍼지시스템(24)과, 처리된 배가스를 배출하는 배가스 배출구(25)와, 하우징(21) 하단에 설치되는 스크류펌프(26)로 구성되는 것을 특징으로 하는 배가스에 함유된 가스상 오염물질 및 에어로솔 상태의 오염물질을 동시에 처리하는 스크러버 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 습식가스처리장치는 배가스가 유입되는 유입구가 설치되고 횡방향의 타측에 정화된 배가스가 배출되는 배출구가 설치된 하나의 통체 내에 반응장치를 설치하되, 반응장치가 산화/중화 반응기, 환원/중화 반응기를 포함하여 구성된 것에 있어서, 산화/중화 및 환원/중화를 위한 반응기가 굴곡유로판을 세로로 세워 다중 결합시켜서 된 엘리미네이터(굴곡유로판 뭉치)와 엘리미네이터 상부에 설치된 반응액공급장치로 구성된 것임을 특징으로 하는 배가스에 함유된 가스상 오염물질 및 에어로솔 상태의 오염물질을 동시에 처리하는 스크러버 시스템.
KR1020090048467A 2009-06-02 2009-06-02 배가스에 함유된 가스상 오염물질 및 에어로솔 상태의 오염물질을 동시에 처리하는 스크러버 시스템 KR20100129887A (ko)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108619877A (zh) * 2018-07-18 2018-10-09 安徽京仪自动化装备技术有限公司 一种适用于酸性气体、粉尘环境的水洗喷淋装置
CN112275067A (zh) * 2020-10-09 2021-01-29 唐山净天环保科技有限公司 一种用于环保设备的废气处理输送装置

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