KR20110112133A - 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑에 관한 것이다. 이는 산성유해가스 내의 산화물을 중화하기 위한 알칼리성 흡수액을 수용하는 흡수액탱크와; 상기 흡수액탱크의 상부에 배치되며 처리할 산성유해가스를 그 내부로 통과시키는 것으로서, 하측부에 상기 산성유해가스를 받아들이는 가스유입구가 구비되고 상측부에 가스유출구가 마련되어 있는 다수의 흡수챔버와; 상기 흡수챔버의 내부공간을 상호 연통시키기 위하여, 일측 흡수챔버의 가스유출구와 이웃 흡수챔버의 가스유입구를 연통시키는 가스이송덕트와; 상기 각 흡수챔버의 내부에 구비되며, 외부로부터 공급된 흡수액을 흡수챔버 내부로 분출하는 다수의 노즐과; 상기 흡수액탱크내의 흡수액을 상기 노즐로 공급하는 흡수액공급수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑은, 배기가스를 그 내부로 통과시키며 흡수액과 접촉하게 하는 흡수챔버를 다수 구비하여, 배기가스와 흡수액과의 접촉시간을 최대로 연장함으로써, 배기가스내 산화물의 제거효율이 높고, 또한 흡수액의 누설염려가 없어 실링을 위한 장치나 비용이 소요되지 않아 유지보수가 용이하다.

Description

다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑{Absorption tower having multi-absorption chamber}

본 발명은 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑에 관한 것이다.

대규모 소각시설이나 화력발전소의 보일러 또는 제철소 등에서 물질 연소시 발생하는 배기가스내의 염화수소(HCl)나 황산화물(SOx) 또는 불화수소(HF) 등의 산성성분은 인체에 매우 해로움은 물론 대기오염의 원인물질로서 다양한 방법을 통해 제거되고 있다.

상기 배기가스내의 산성성분을 제거하기 위한 방법의 하나로, 배기가스를 흡수탑의 내부로 유도하고, 흡수탑 내부에 흡수액으로서의 알칼리성 용액(가령 소석회, Ca(OH)2)이나 슬러리를 분사하여, 고온의 배기가스가 알칼리성 물질과 접촉하도록 함으로써, 가스내의 산성물질을 알칼리성 물질로 흡수 및 중화시키는 방식이 있다. 상기 알칼리성 용액은 미립자 상태로 흡수탑 내부에서 가스와 접촉하며 가스 내부의 산성물질을 흡수하는 반응과정을 거친다. 상기 산성물질의 제거효율은 산성물질과 흡수액과의 접촉시간 및 접촉면적 그리고 흡수액의 pH에 따라 달라진다.

도 1에 상기 중화반응을 위한 종래의 습식 흡수탑을 도시하였다.

도시한 바와같이, 종래의 습식 흡수탑(11)은, 배기가스입구(13)를 통해 배기가스를 받아들이고 상부에 처리가스출구(15)를 가지며 흡수액(17)을 수용하는 반응탱크(35)와, 상기 반응탱크(35) 내의 상측부에 배치되는 다수의 노즐(31)과, 상기 흡수액(17)을 노즐(31)로 공급하기 위한 흡수액배출관(23)과 펌프(25)와 흡수액공급관(29)을 포함한다. 상기 흡수액(17)은 물과 소석회 또는 석회석 등이 혼합된 슬러리(slurry)상 또는 가성소다나 수산화마그네슘이 혼합된 용액이다.

또한 상기 반응탱크(35)의 측부에는 교반기(19)가 설치된다. 상기 교반기(19)는 흡수액(17)의 내부에 고형물이 가라앉아 고착되는 것을 막는 것으로서, 모터(19a)와, 상기 모터(19a)에 의해 회전하는 교반날개(19b)를 갖는다. 상기 모터(19a)의 회전력을 교반날개(19b)로 전달하는 샤프트는 반응탱크(35)의 측벽을 관통하여 반응탱크(35) 내부로 연장되어 있다.

도면부호 27은 배출라인이다. 상기 배출라인은 흡수액(17)의 일부를 외부의 용액배출탱크(미도시)로 보내는 통로이다.

상기 구성을 갖는 종래의 흡수탑(11)에 있어서, 상기 배기가스입구(13)를 통해 처리공간(33)으로 유입한 배기가스는, 처리가스출구(15)측으로 상향 이동하며 노즐(31)로부터 하향 분사되는 흡수액(17)과 접촉한다. 배기가스가 흡수액(17)과 접함에 따라 배기가스 내부의 산화물이 흡수액(17)과 반응하여 중화처리되고, 산화물이 제거된 가스는 처리가스출구(15)를 통해 외부로 배출된다.

그런데 상기한 종래의 흡수탑(11)은, 흡수액의 산성가스 흡수능력에 한계가 있고, 흡수액과 배기가스와의 접촉시간이 짧아, 이를테면 2000ppm 이상의 고농도 SOx 함유 가스가 유입될 경우 산화물의 처리효율이 좋지 못하다는 단점을 갖는다.

즉, 배기가스가 흡수액과 접할 수 있는 시간은, 배기가스가 처리공간(33)에 머물러 있는 동안인데, 타워의 구조상 배기가스입구(13)를 통해 들어온 배기가스는 이어서 들어오는 배기가스에 밀려 처리가스출구(15)로 곧바로 빠져나가므로 그만큼 처리공간(33)내에 머무르는 시간이 짧고, 또한 처리시간이 충분한 경우라 하더라도 배기가스와 접촉하고 있는 흡수액 자체가 흡수할 수 있는 산성물질의 양도 한정되어 있으므로, 고농도의 배기가스를 한 번에 처리하지 못하는 것이다.

또한 상기한 종래의 흡수탑(11)은, 교반기(19)가 반응탱크(35)의 측부에 위치하므로, 반응탱크(35) 측벽을 관통한 교반기의 샤프트를 감싸는 실링장치가 필요하다. 상기 실링장치는 흡수액(17)이 반응탱크(35) 외부로 누출되는 것을 막기 위한 것으로서 지속적인 보수가 필요하다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 고농도 산성 배기가스를 그 내부로 통과시키며 흡수액과 접촉하게 하는 흡수챔버를 다수 구비하여, 배기가스와 흡수액과의 접촉시간을 최대로 연장함으로써, 배기가스내 산화물의 제거효율이 높고, 또한 흡수액의 누설염려가 없어 실링을 위한 장치나 비용이 소요되지 않아 유지보수가 용이한 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑은, 산성유해가스 내의 산화물을 중화하기 위한 알칼리성 흡수액을 수용하는 흡수액탱크와; 상기 흡수액탱크의 상부에 배치되며 처리할 산성유해가스를 그 내부로 통과시키는 것으로서, 하측부에 상기 산성유해가스를 받아들이는 가스유입구가 구비되고 상측부에 가스유출구가 마련되어 있는 다수의 흡수챔버와; 상기 흡수챔버의 내부공간을 상호 연통시키기 위하여, 일측 흡수챔버의 가스유출구와 이웃 흡수챔버의 가스유입구를 연통시키는 가스이송덕트와; 상기 각 흡수챔버의 내부에 구비되며, 외부로부터 공급된 흡수액을 흡수챔버 내부로 분출하는 다수의 노즐과; 상기 흡수액탱크내의 흡수액을 상기 노즐로 공급하는 흡수액공급수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡수챔버는 원통형 케이싱으로서 하부로 개방되고, 그 하단부가 상기 흡수액의 액면 하부로 연장된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 흡수액탱크에는 흡수액탱크내의 흡수액을 교반하기 위한 교반기가 더 설치되고, 상기 교반기는; 흡수액탱크의 상부에 설치되는 모터와, 상기 모터의 구동축에 연결되고 흡수액탱크의 내부로 연장되는 샤프트와, 상기 샤프트의 연장단부에 구비되어 흡수액에 잠기는 교반날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터는 흡수액탱크의 상부 중앙에 배치되며, 상기 흡수챔버는 모터를 중심으로 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑은, 배기가스를 그 내부로 통과시키며 흡수액과 접촉하게 하는 흡수챔버를 다수 구비하여, 배기가스와 흡수액과의 접촉시간을 최대로 연장함으로써, 고농도의 배기가스라 하더라도 한 번에 처리할 수 있어 그만큼 처리효율이 좋고, 또한 흡수액의 누설염려가 없어 실링을 위한 장치나 비용이 소요되지 않아 유지보수가 용이하고 설비가 간편하며 경제적 운전이 가능하다.

도 1은 종래의 습식 흡수탑을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 상기 도 2에 도시한 흡수탑의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑을 부분적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 상기 도 2에 도시한 흡수탑의 동작을 설명하기 위하여 개략적으로 나타내 보인 도면이다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.

도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑(41)은, 흡수액(17)을 수용하는 흡수액탱크(43)와, 상기 흡수액탱크(43)의 상부에 배치되는 네 개의 흡수챔버(45)와, 상기 흡수챔버(45)를 연통시키는 이송덕트(47)와, 상기 흡수액(17)을 교반하기 위한 교반기를 포함한다.

상기 흡수액탱크(43)는 그 내부에 흡수액(17)을 수용하는 콘테이너로서 일측에 공기주입구(55)를 갖는다. 상기 공기주입구(55)는 외부의 공기를 흡수액탱크(43) 내부로 유도하는 통로이다. 상기 공기주입구(55)를 통해 주입된 공기는 흡수액(17) 내부의 아황산칼슘을 석고로 산화시킨다.

또한 상기 흡수액탱크(43)의 외부에는 펌프(25)가 구비된다. 상기 펌프(25)는 흡수액배출관(23)을 통해 흡수액탱크(43) 내부의 흡수액을 흡입하고 이를 흡수액공급관(29)을 통해 노즐(31)로 압송한다. 결국 상기 흡수액(17)은 펌프(25)에 의해 흡수액탱크(43) 외부로 배출된 후 노즐(31)로 보내어져 노즐(31)을 통해 분사되어 흡수액탱크(43)의 내부공간(43a)으로 되돌아온다. 아울러 상기한 바와같이 배출라인(27)을 통해 배출된 흡수액만큼의 소석회는 별도의 공급라인을 통해 흡수액탱크(43)로 보충된다.

상기한 교반기는, 흡수액탱크(43)의 상부 중앙에 배치되는 모터(49)와, 상기 모터(49)의 구동축에 연결되며 수직 하부로 연장되고 모터(49)의 구동에 의해 축회전하는 샤프트(53)와, 상기 샤프트(53)의 연장단부에 고정되고 흡수액(17)에 잠겨있는 교반날개(51)를 구비한다.

상기 샤프트(53)는 흡수액탱크(43)의 천장벽을 관통하지만, 흡수액(17)은 흡수액탱크(43)의 내부에 일정 범위내의 수위로 유지되므로 흡수액(17)이 외부로 누설될 염려는 없다. 상기 교반기의 기능은 도 1을 통해 설명한 교반기(19)와 동일하다.

한편, 상기 흡수챔버(45)는, 일정직경 및 높이를 갖는 원통형 케이스로서 그 하부가 개방되어 흡수액탱크(43)의 내부공간(43a)에 연통한다. 상기 흡수챔버(45)는 모터(49)의 주변에 대칭으로 배치된다. 특히 상기 흡수챔버(45)의 하단부는 흡수액탱크(43)의 내부로 하향 연장되어 흡수액(17)의 액면 하부에 위치해 잠긴다. 따라서 상기 노즐(31)로부터 분사된 흡수액은 흡수액탱크(43)로 귀환할 수 있고, 흡수챔버(45)를 통과하는 가스는 외부로 누설됨 없이 이송덕트(47)를 차례로 통과한다.

또한, 상기 각 흡수챔버(45)에는 가스유입구(45a)와 가스유출구(45b)가 구비된다. 상기 가스유입구(45a)는, 흡수챔버(45)의 (흡수탱크(43) 상부에 위치하는 부분의) 외주면 하측부에 위치하는 통로로서, 처리할 가스를 흡수챔버(45) 내부로 유도한다. 또한 가스유출구(45b)는 흡수챔버(45)의 외주면 상측부에 형성된 통로이며, 흡수챔버(45) 내부에서 처리된 처리가스를 외부로 배출하는 구멍이다.

상기한 각 흡수챔버(45)는 이송덕트(47)를 통해 상호 연통한다. 상기 이송덕트(47)는 흡수챔버(45)를 통과한 가스를 내부 유동시켜 다음 흡수챔버(45)로 이동시키는 도관이다.

상기 이송덕트(47)의 일단부는 임의의 흡수챔버(45)의 가스유출구(45b)에 연결되고 타단부는 이웃 흡수챔버(45)의 가스유입구(45a)에 연결된다. 따라서 도 3에 도시한 바와같이, 네 개의 흡수챔버(45)는 이송덕트(47)를 통해 직렬로 연통하며, 배기가스는 각 흡수챔버(45)의 하부로 유입하여 상향 유동한 후 상부로 빠져나간다.

아울러 상기 각 흡수챔버(45)의 내부에는 다수의 노즐(31)이 설치된다. 상기 노즐(31)은 흡수액공급관(29)을 통해 공급된 흡수액을 처리공간(33)으로 하향 분출한다. 상기 노즐(31)로부터 분사되는 흡수액은, 해당 흡수챔버(45) 내에서 상향 유동하는 배기가스와 접하며, 배기가스 내부의 산화물을 흡수한 상태로 흡수액탱크(43)로 귀환한다.

도면부호 57은 블로워이다. 상기 블로워(57)는 도 3의 도면상 우측 첫 번째 흡수챔버(45)의 가스유출구(45b)와 연결되며 처리가 완료된 가스를 외부로 뽑아내는 역할을 한다.

상기한 구성을 갖는 본 실시예의 습식 흡수탑(41)의 작동은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 상기 펌프(25)를 구동하여 각 흡수챔버(45) 내부의 노즐(31)을 통해 흡수액(17)을 분사한다. 상기 노즐(31)로부터 분사되는 흡수액은 처리공간(33)을 지나 흡수액탱크(43)로 낙하한다. 또한 이와 동시에 모터(49)를 구동하여 흡수액탱크(43) 내부의 흡수액(17)을 계속적으로 교반해 흡수액(17)의 내부에 석고가 고형화하지 않도록 한다. 아울러 상기 공기주입구(55)를 통해 흡수액(17) 내부에 공기를 공급함으로써 흡수액 내부에 혼합되는 가령 아황산칼슘을 산화시킨다.

상기 흡수액(17)이 분사되고 있는 동안, 도면상 좌측 첫 번째 흡수챔버(45)의 가스유입구(45a)를 통해, 처리할 배기가스를 주입한다. 상기 가스유입구(45a)를 통해 주입된 배기가스는 처리공간(33)을 상향 유동한 후 가스유출구(45b)로 나가 이송덕트(47)를 통해 다음 흡수챔버(45)로 향한다.

상기 배기가스가 처리공간(33)을 상향 유동하는 동안 노즐(31)로부터 분사된 흡수액과 접촉함은 물론이다. 상기 흡수액은 배기가스 내부의 산화물을 흡수한 상태로 낙하하여 흡수액탱크(43)로 모인다.

상기와 같이 좌측 첫 번째 흡수챔버(45)와 이송덕트(47)를 통과한 배기가스는 두 번째 흡수챔버(45)와 세 번째 흡수챔버와 네 번째 흡수챔버를 차례로 통과하며 흡수액과 접한다. 상기 흡수챔버의 개수는 배기가스 중의 산성농도에 따라 조절 가능함은 물론이다. 특히 처리에 참여하는 흡수챔버의 개수에 따라 산성 가스의 처리효율을 조절할 수 있다.

상기 네 번째 마지막 흡수챔버(45)를 통과한 배기가스는 처리후 가스로서 블로워(57)를 통해 외부로 배기된다. 흡수챔버는 배기가스 중의 산성농도에 따라

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

11:흡수탑 13:배기가스입구 15:처리가스출구
17:흡수액 19:교반기 19a:모터
19b:교반날개 23:흡수액배출관 25:펌프
27:배출라인 29:흡수액공급관 31:노즐
33:처리공간 35:반응탱크 41:흡수탑
43:흡수액탱크 43a:내부공간 45:흡수챔버
45a:가스유입구 45b:가스유출구 47:이송덕트
49:모터 51:교반날개 53:샤프트
55:공기주입구 57:블로워

Claims (4)

1. 산성유해가스 내의 산화물을 중화하기 위한 알칼리성 흡수액을 수용하는 흡수액탱크와;
   상기 흡수액탱크의 상부에 배치되며 처리할 산성유해가스를 그 내부로 통과시키는 것으로서, 하측부에 상기 산성유해가스를 받아들이는 가스유입구가 구비되고 상측부에 가스유출구가 마련되어 있는 다수의 흡수챔버와;
   상기 흡수챔버의 내부공간을 상호 연통시키기 위하여, 일측 흡수챔버의 가스유출구와 이웃 흡수챔버의 가스유입구를 연통시키는 가스이송덕트와;
   상기 각 흡수챔버의 내부에 구비되며, 외부로부터 공급된 흡수액을 흡수챔버 내부로 분출하는 다수의 노즐과;
   상기 흡수액탱크내의 흡수액을 상기 노즐로 공급하는 흡수액공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 흡수챔버는 원통형 케이싱으로서 하부로 개방되고, 그 하단부가 상기 흡수액의 액면 하부로 연장된 것을 특징으로 하는 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 흡수액탱크에는 흡수액탱크내의 흡수액을 교반하기 위한 교반기가 더 설치되고,
   상기 교반기는;
   흡수액탱크의 상부에 설치되는 모터와, 상기 모터의 구동축에 연결되고 흡수액탱크의 내부로 연장되는 샤프트와, 상기 샤프트의 연장단부에 구비되어 흡수액에 잠기는 교반날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 모터는 흡수액탱크의 상부 중앙에 배치되며,
   상기 흡수챔버는 모터를 중심으로 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 흡수챔버를 갖는 습식 흡수탑.

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