KR20110012018U

KR20110012018U - 2층 수조 세정탑

Info

Publication number: KR20110012018U
Application number: KR2020100006686U
Authority: KR
Inventors: 김점희
Original assignee: 김점희
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2011-12-29

Abstract

기존 원통형 세정탑(Wet Scrubber)은 세정실 및 세정충전물(=Pallring) 층이 보통 2개인데 수조는 최하부 1개 였다.

그래서 각 세정실의 세정액을 달리하려면 2개의 세정탑을 수평으로 직렬연결하여야 했고 이로인해 넓은 부지가 소요되고 가격도 비쌌다.

본 고안은 기존 원통형 세정탑 하부 세정실에 중공(=중앙이 열린) 원추형(또는 나팔형) 내판을 세정탑 본체 동 내부에 접합하여 원추형 내판과 본체 동 사이의 환상공간을 상부수조로 이용하고 내판 내부는 가스통로로 이용하는 방법으로 하부수조 이외의 상부수조를 추가로 형성함으로써 세정탑 높이를 약간 증가시키는 것만으로 2개의 세정탑을 연결하는 효과를 제공한 것이다.

본 고안은 3층 이상의 수조를 형성하거나 제무(=Demist)실의 형상이 다른 경우에도 용이하게 응용할 수 있다.

원통형 세정탑 본체동(=Shell), 본체상판, 본체하판, 다공판(또는 격자판=Grating), 분리판, 중공 원추형(또는 나팔형) 내판, 하부 수조실, 상부 수조실, 하부 세정실, 상부 세정실

Description

2층 수조 세정탑{2 Story Water Tank Wet Scrubber}

본 고안은 각종 생산설비나 보일러 등에서 배출되는 배기가스의 분진 또는 유해가스를 순환세정액으로 세척하여 처리하는 원통형 세정탑(=Wet Scrubber)에 관한 것이다.

지금까지 세정탑은 대부분 내식성 재질(FRP, PVC, STS등)의 원통형 탑으로 제작하였다.

제1도와 같이 원통형동의 하부에 원판을 접합하고 동의 상부에는 굴뚝과 일체로 된 원추형 상판을 접합한 다음 그 동의 내부에 다공격판을 2개이상(대부분 3개)설치하며 이 격판을 경계로 하부로부터 수조실, 세정충전물(=Pallring)을 채운 세정실(대부분 2실), 제무충전물(=Demister)을 채운 제무실 등으로 나누었다.

또 수조동에는 돌출수조를 접합하여 순환 세정수 관리에 편리를 기하였다. 이러한 세정탑은 가스 흐름이 원활하여 압력 손실이 적고 무게 중심이 낮아 풍압전도에도 안전하였다.

이러한 기존 세정탑의 세정실은 1개 또는 3개 이상인 경우도 있으나 대부분은 2개인데 수조(=Water Tank)는 세정실의 수와 관계없이 최하부의 1개 였다.

그래서 각 세정실의 순환세정액을 달리하려면 2개 이상의 세정탑을 수평으로 직렬연결 하여야 했고 이로인해 넓은 부지가 소요되며 가격도 비쌌다.

본 고안은 적은 원가로 2개의 세정실이 있는 세정탑에 2개의 수조실을 형성하여 각 세정실마다 순환세정액을 달리함으로써 세정탑의 성능을 획기적으로 개선하려는 것이다.

본 고안은 하부 세정실 내부에 위가 좁고 하부가 넓은 중공(=중앙이 열린) 원추형(또는 나팔형) 상부 수조 내판(이하 내판)을 하부 세정실 외부의 세정탑 원통형 본체동 내부에 접합하여 내판과 본체동 사이의 환상공간을 상부수조로 이용하고 내판 내부를 가스통로로 이용하여 1개의 수조를 추가로 형성한 것이다.

본 고안의 상부수조는 기존 세정탑 하부 살수실에서 사용하지 않던 공간을 활용한 것이므로 세정탑 높이나 원가가 그리 크게 증가하지 않고도 2개의 수조를 형성한 것이다.

본 고안은 제진(=집진=분진제거)이 주목적인 세정탑에는 그리 큰 이익이 되지 못한다. 그러나 유해가스 흡수가 주목적인 세정탑에는 큰 이익이 된다.

하부수조와 상부수조의 흡수농도를 달리 할 수도 있고 순환세정액 자체를 달리 할 수도 있기 때문이다.

염화수소(=H Cℓ) 가스의 흡수를 예로 들자.

단순 수세로 배출가스의 H Cℓ을 흡수할 때 1수조의 경우 3％ H Cℓ용액으로 흡수할 때 보다 하부수조 5％, 상부수조 1％의 H Cℓ용액으로 흡수하면 상하평균 3％가 아닌 상부 1％ H Cℓ용액으로 최종 흡수한 효과를 얻어 H Cℓ 가스농도가 훨씬 저하한다.

약품 수세의 경우 하부수조에는 값싼 석회석(=CaCO₃)을 충전시켜 순환시키고 상부수조에는 가성소다(=NaOH)를 용해시켜 순환 살수시키면 비싼 가성소다를 절약하며 높은 처리효율을 얻을 수 있다.

기존 원통형 세정탑의 본체(1)은 원통형 본체 동(=Shell)(1a)과 상부가 열린 원추형 상판(1b) 및 원판 하판(1c)로 구성되며 본체 동(1a) 내부에 3개의 원판형 다공판(2)(또는 격자판=Grating)을 접합하되 그중 2개는 세정충전물(=Pallring) 다공판(21,22)이고 최상부의 1개는 제무충전물(=Demister) 다공판(23)이다.

이 3개의 다공판(2)(21, 22, 23)을 경계로 세정탑의 본체(1)의 내부는 하부로부터 수조실(3) 2개의 세정실(4), 하부세정실(41), 상부세정실(42), 제무실(5)로 나뉘어지며 제무실(5)의 상부에는 굴뚝(6)이 접합되어 있다.

수조실(3)의 하부는 수조(3a)이고 수조실(3)의 상부는 수조가스실(3b)(=가스 유입실)이며 수조(3a) 외부의 본체 동(1a)을 절개하여 돌출수조(3c)가 접합되어 있다. 돌출수조(3c)는 순환수 보충이나 약품투입 등 순환수 관리에 필요하다.

하부 세정실(41)의 하부는 하부 세정 접촉재(=Pallring)층 (41a)이고 하부 세정실(41)의 상부는 하부 세정 살수실(41b)이며

상부 세정실(42)의 하부는 상부 세정 접촉재층(42a)이고 상부 세정실(42)의 상부는 상부 세정 살수실(42b)이다.

제무실(=Demist chamber)(5)의 하부는 제무 충전물(=Demister)층 (5a)이고 제무실(5)의 상부는 제무 가스실(5b)(=가스 유출실)(5b)이며 제무 가스실(5b) 상부에는 전술한 바와 같이 굴뚝(6)이 접합되어 있다.

수조(3a)의 순환세정액(=순환수)은 펌프, 순환관, 살수노즐로 구성된 순환라인(7)을 따라 각각 하부 살수실(41a)과 상부 살수실(41b)에서 살수되어 유입가스와 하부 접촉재 층(41a) 및 상부 접촉재 층(42a)에서 접촉하여 분진을 포착하고 유해가스를 흡수한 다음 수조(3a)로 낙하하고 다시 순환라인(7)을 따라 순환을 반복한다. 증발로 소모된 순환수는 돌출수조(3c)를 통해 보충된다.

세정된 가스는 제무 충전물 층(5a)에서 수적(=물방울=mist)이 제거된 다음 제무 가스실(5b), 굴뚝(6)을 거쳐 대기중으로 배출된다.

이것이 전형적인 기존 세정탑이다.(※ 맨홀, 투시창, 측정공 등은 설명을 생략했다. )

본 고안은 기존 세정탑 하부 살수실(41a)의 본체 동(1a) 내부에 위는 좁고 아래는 넓은 중앙이 열린(=중공) 원추형(또는 나팔형) 상부수조 내판(8)을 접합하고 상부 세정실 충전물 다공판(22)의 중앙(=내판 중공 개구부의 바로 위)은 내판(8) 개구부보다 약간 큰 원판인 분리판(9)으로 막아 원추형 내판(8)과 분리판(9)를 포함한 상부 세정실 충전물 다공판(22)으로 둘러싸인 공간에 상부 수조실(10)을 형성하는 것이 본 고안의 핵심이다.

원추형 또는 나팔형 내판(8)과 본체 동(1a) 사이의 환상 공간은 상부수조(10a)가 되고 내판(8)의 수면상부와 상부 세정실 충전물 다공판(22) 사이의 원통형 공간은 상부 수조 가스실(10b)이 된다.

또 상부 수조(10a)의 본체 동(1a) 외부에 상부 돌출수조(10c)를 접합하여 상부수조(10a)의 순환수 관리에 이용한다.

이에 따라 기존의 수조실(3)은 하부 수조실(3)로 불리워야 할 것이며

기존의 수조(3a)는 하부수조(3a)로

수조 가스실(3b)는 하부 수조 가스실(3b)로

돌출수조(3c)는 하부 돌출수조(3c)로 각각 불리워야 할 것이다.

또 상부 수조실(10)에는 별도의 상부 순환라인(72)이 있어야 하므로 기존의 순환라인(7)은 하부 순환라인(71)로 불리워야 할 것이다.

상부 수조실(10)의 형상은 하부 수조실(3)과는 판이하나 그 역할은 다를 것이 없고 상부 돌출수조(10c)도 도2와 같이 엘보(=Elbow)형 이거나 도3과 같이 티이(=Tee)형 이므로 하부 돌출수조(3c)와는 그 모양이 다르나 역시 그 기능은 같다. (※ 하부 돌출수조도 엘보형이나 티이형으로 할 수도 있다.)

하부 수조 가스실(3b)이 가스를 하부 다공판(21)에 분산시키는 것과 마찬가지로 상부 수조 가스실(10b)도 가스를 상부 다공판(22)에 분산시키는 역할을 한다.

상부 돌출수조(10c)를 도3과 같이 티이형으로 할 때 이를 크게 확대시켜 지 면에 닿도록 하면(도3) 세정탑의 전도에 대한 안정에 유효하며 순환수 자연냉각이나 상부 수조 용량증가에도 기여한다.

그러나 원가증가는 피할 수 없다.

원추형(또는 나팔형) 내판(8)의 내부는 하부 살수실(41b)가 되는데 기존 세정탑의 하부 살수실(41b)보다 축소되고 그 형상도 다르다. 축소된 부분은 상부 수조(10a)로 전용된 것이다.

하부 살수실(41b)에 1개의 살수 노즐을 사용하면 축소된 하부 살수실(41b) 공간은 원래 살수에 이용되지 않던 공간이다. 이 공간을 상부 수조(10a)로 전용한 것이므로 본 고안에 의해 2개의 수조를 형성하여도 1개 수조인 경우보다 세정탑 높이의 증가는 그리 크지 않다. 이것이 본 고안의 결정적 장점이다.

분리판(9)는 상부 살수실 다공판(22)의 경우 그 중앙부에 타공하지 않으면 되나 격자판(22)인 경우 별도로 원판을 접합하여야 한다.

분리판(9)는 상부 세정실(42)의 상부 순환수가 하부 세정실(41)로 떨어지지 않도록 차단하는 것이 주 기능이며 하부 세정 살수실(41b)의 가스가 충돌하여 가스에 포함된 수적(=mist)을 포착·낙하시켜 상부 세정실 순환수와 하부 세정실 순환수의 분리를 확실하게 하는 역할도 한다.

하부 세정 살수실(41b)는 내판(8) 내부이므로 상부로 갈수록 단면이 좁아져 가스속도가 증가하여 수적이 관성 충돌 분리(10m/sec 전후)에 필요한 적당한 속도가 되는 것이다.

분리판(9)로 인해 상부 세정 충전물층(42a)는 그 면적이 감소하므로 손실이 된다. 그러나 면적 감소는 10％이내이고 또 분리판(9) 상부의 충전물층(42a)에도 측면으로부터 가스가 침투하므로 분리판(9) 면적만큼 전부 손실이 아니며 실제 손실은 5％ 미만일 것이다.

내판(9) 상부의 개구부를 축소하면 분리판(9)의 면적도 축소할 수 있어 상부 세정 충전물층(42a)의 손실도 축소 할 수 있으나 압력 손실이 커지므로 적당한 타협점을 찾아 설계해야 할 것이다.

중공 원추형 내판(8)은 상부 수조(10a) 높이가 차지하는 본체 동(1a) 내부 공간의 약 50％를 상부 수조(10a)로 이용하고 나머지 50％는 하부 세정 살수실(41b)로 이용하는 것이 된다.

그러나 사분원, 예: 동직경 2.8m, 내판상부 개구부 직경 0.8m (x-1.4)²+(y-1)²=1, 0.4≤x≤1, 0≤y≤1(단위: m),

반 포물선, 예: 동직경 2m, 내판 상부개구부 직경 0.6m y=(x-1)², 0.3≤x≤1, 0≤y≤0.49 (단위: m),

반 쌍곡선, 예: 동직경 1.8m, 내판 상부 개구부 직경 0.6m y=

, 0.3≤x≤0.9, 0.3≤y≤0.9(단위: m), 등의 곡선을 y축 둘레로 회전시켜 얻은 나팔형 내판(8)은 대략 70％를 상부 수조(10a)로 이용하고 나머지 30％를 하부 세정실(41b)로 이용하므로 공간 이용성이 좋고 강도도 우수하다. 그러나 성형이 어렵다. 성형의 편리를 위하여 원추형 내판(8) 하부와 본체 동(1a) 사이에 수평부를 두면 상기 50 ％를 상부 수조(10a)로 이용하던 것을 60％ 이상으로 증가시킬 수 있으나 수평부와 인접한 본체 동(1a)는 취약하게 되므로 두께를 증가시켜야 한다. 내판 상부에 수직 원통부를 두면 역시 수조용량을 증가 시킬 수 있으나 이번에는 내판 원추부의 두께를 증가시켜야 한다.

본 고안의 작동은 이미 설명한 대로이다.

즉 하부 세정실(41)에서 1차로 세정된 가스는 원추형 또는 나팔형 상부 수조 내판(8) 내부 즉 하부 세정 살수실(41b)을 통과하면서 속도가 빨라져 분리판(9)에 충돌하면서 가스에 포함된 수적(=mist)은 대부분 분리판(9)에 포착되어 도로 하부 세정실로 떨어지고

가스는 상부 수조 가스실(10b)의 사방으로 분산되어 분리판(9) 주위의 상부 세정실 다공판(22)을 통과한 다음

상부 세정실(42)에서 상부수조(10a)의 순환수로 다시 한번 세정되고

제무실(5)에서 수적을 최후로 분리한 다음 굴뚝(6)을 통해 대기중에 배출되는 것이다.

도1은 기존 세정탑의 입단면도

도2는 본 고안 세정탑의 입단면도 (상부 돌출 수조가 엘보형인 경우)

도3은 본 고안의 상부 돌출 수조가 확대 티이형인 경우의 입단면도

도4는 상부수조와 상부 돌출수조 및 하부 돌출수조를 보인 평단면도

도5는 상부 다공판과 분리판을 보인 평단면도

도6은 제무실의 구조가 다르거나 수조가 3개인 경우에 본 고안을 응용한 예를 보인 입단면도

Claims

원통형 세정탑(Wet Scrubber) 하부 살수실(41)의 본체 동(1a) 내부에

위는 좁고 아래는 넓은 중앙이 열린(=중공)

원추형 또는 나팔형 상부수조 내판(이하 내판)(8)을 접합하고

내판(8)의 중앙 중공 개구부 바로 상부의 상부 세정 충전물 다공판(22) 중앙에는

분리판(9)을 형성 또는 접합하여

내판(8)과 본체 동(1a) 사이의 환상공간은 상부수조(10a)로 이용하고

분리판(9)를 포함한 상부 세정 충전물 다공판(22)과

상부수조(10a) 사이의 공간은 상부 수조 가스실(10b)로 이용하며

상부수조(10a)의 본체 동(1a)에는

엘보(=Elbow)형 또는 티이(=Tee)형 상부돌출수조(10c)를 접합하고

하부 순환라인(71)과는 별도로 상부 수조실(10)에

상부 순환라인(72)를 형성한 2층 수조 세정탑