KR20140087222A - 미세먼지 포집용 스크러버 장치 - Google Patents

미세먼지 포집용 스크러버 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 미세먼지에 대한 포집성능을 향상시키도록 개선된 미세먼지 포집용 스크러버 장치를 제공하는 것으로, 상부로부터 배가스가 유입되어 하부 측면에 제공되는 배기구를 통해 배기하며, 하부에는 집진수 처리부가 구비되는 챔버; 상기 챔버를 상, 하부로 분리토록 제공되는 분리판; 상기 분리판을 매개로 상기 챔버에 설치되며 상기 챔버의 상부로 유입된 배가스를 상기 챔버의 하부로 통과시키는 벤츄리; 상기 벤츄리의 입구로 집진수를 무화(霧化)하여 분사하도록 제공되는 제1분사부; 및 상기 챔버의 배기구를 차폐하도록 제공되어 배가스를 포함한 액적의 배출을 차단하는 데미스터(demister);를 포함한다.

Description

미세먼지 포집용 스크러버 장치 {FINE PARTICLES FILTERING SCRUBBER}
본 발명은 미세먼지 포집용 스크러버 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 하향 벤츄리가 설치되어 미세 먼지를 포집하는데 이용되는 미세먼지 포집용 스크러버 장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전소, 제철소, 소각로 등의 각종 산업 설비에서 배출되는 배가스에는 SOx, NOx, HCL, 휘발성 유기화합물(VOCs), 악취 등의 가스상 물질과 미세분진, 중금속 등의 입자상 물질을 함유하고 있다.
특히, 고온의 비철금속의 정련 공정에서는 고온의 로에서 K, Na, Mg 등이 염소 성분의 가스와 함께 증발되어 배출되며, 대기중에서 응고하여 1㎛ 전후 크기를 형성하게 되어, 염소 성분의 가스와 함께 이의 제거가 필요하다.
여과집진기, 벤츄리 스크러버, 전기집진기 등의 대부분의 집진기는 수 ㎛ 크기 이상에 적용되어 왔으며, 이러한 일반적인 집진설비에서 1㎛ 전후의 미세먼지 포집성능이 30% 전후로 그 성능이 충분치 않아, 보다 효율적인 집진장치가 요구되고 있다.
이에 따라 종래에는 다양한 복합형 집진장치가 개발되고 있으며, 대표적으로 미세 섬유 및 코팅제를 이용한 여과집진기, 사전 입자 응집을 이용한 여과집진기, 물결모양의 집진판과 여과포를 혼합한 전기 집진기 등이 시도되고 있다. 이러한 집진기 들은 염소가스의 동시 제거가 불가능하며, 사전에 흡수탑과 같은 습식 방법으로 염소 성분을 제거하는 경우에는 건식 장치를 사용할 수 없다.
이에 따라 염소 성분의 가스를 습식으로 사전 처리하여 다량의 수분과 함께 미세 입자가 포함된 배가스를 처리하기 위하여 미세먼지 처리용 스크러버가 고안되어 적용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 미세먼지 포집용 스크러버 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 1을 참고하면, 종래의 미세먼지 포집용 스크러버 장치(1)는 배가스가 유입되도록 제공된 챔버(10)를 포함하고, 이 챔버(10)의 내부에는 벤츄리(venturi)(20)가 제공된다. 챔버(10)의 내부는 벤츄리(20)를 기준으로 상하로 구획하는 분리판(10a)이 제공된다.
챔버(10)의 하부에는 집진수를 분사하는 제1분사부(30)가 제공되어 집진수에 의해 배가스의 일부를 액화하여 제거한다.
또한, 벤츄리(20)의 입구에는 제2분사부(40)가 제공되는데, 제2분사부(40)는 집진수를 안개형으로 무화시켜 분사한다.
한편, 챔버(10)의 상부에는 최상부에는 데미스터(demister)(50)가 수평으로 설치된다.
데미스터(50)는 벤츄리(20)를 통과하는 과정에서 제2분사부(40)에서 분사되는 미세 물 입자와 미세 먼지 입자가 만나 입경이 성장되며 포집된 무거운 액적(液滴)이 배출되지 못하게 차단한다.
이때, 무거운 액적으로 성장한 입자는 유동방향과 반대방향으로 낙하할 수 있어 미세먼지 집진효율이 다소 떨어질 수 있으며, 수평으로 설치된 데미스터(50)를 향하여 상승하는 입자 중 큰 입자는 하방으로 떨어져 측면을 통해 외부에 마련된 드레인 저장부(60)로 배출될 수 있다. 한편, 일부 소량의 입자는 슬러리 형태로 분리판의 바닥에 퇴적되므로 이를 주기적으로 청소해야 하는 불편함이 있다.
더불어, 종래의 미세먼지 포집용 스크러버 장치(1)는 배가스가 벤츄리(20)를 통과하는 과정에서 형성되는 액적 등에 의해 내부부하가 증가하게 되어 배출효율을 저하시키는 요인이 되고 있다
또한, 액적으로 형성된 이물질이 분리판(10a)의 바닥 또는 챔버(10)의 내측면 등에 잔류되었다가, 건조 등에 의해 다시 기체 상태로 되어 외부로 배출될 우려가 있다.
본 발명의 일 실시예는 미세먼지에 대한 포집성능을 향상시키도록 개선된 미세먼지 포집용 스크러버 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 미세먼지 포집용 스크러버 장치는 상부로부터 배가스가 유입되어 하부 측면에 제공되는 배기구를 통해 배기하며, 하부에는 집진수 처리부가 구비되는 챔버; 상기 챔버를 상, 하부로 분리토록 제공되는 분리판; 상기 분리판을 매개로 상기 챔버에 설치되며 상기 챔버의 상부로 유입된 배가스를 상기 챔버의 하부로 통과시키는 벤츄리; 상기 벤츄리의 입구로 집진수를 무화(霧化)하여 분사하도록 제공되는 제1분사부; 및 상기 챔버의 배기구를 차폐하도록 제공되어 배가스를 포함한 액적(液滴)의 배출을 차단하는 데미스터(demister);를 포함한다.
또한, 상기 벤츄리의 내부에서 집진수를 분사하도록 제공되는 제2분사부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 데미스터에 잔류된 배가스를 포함하는 액적을 세정하기 위한 세정유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 세정유닛은 상기 데미스터의 배후에 제공되어 상기 데미스터에 붙는 액적을 세정토록 집진수를 분사하는 제3분사부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부로부터 유입된 배가스가 하부로 배출되는 과정에서 이물질을 더욱 효과적으로 포집할 수 있고, 포집된 이물질이 쌓이지 않게 되어 유지보수를 간단하게 할 수 있으며, 잔류된 이물질의 액적이 건조되어 배출되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 본 실시예에는 데미스터에 부착되는 액적을 세정할 수 있어 데미스터를 청결하게 유지할 수 있어 내부부하의 증가를 막을 수 있으며, 이에 따라 배출효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 미세먼지 포집용 스크러버 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 포집용 스크러버 장치의 구성을 나타낸 개략도.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 포집용 스크러버 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 미세먼지 포집용 스크러버 장치(100)는 배가스의 배출선상에 제공되는 챔버(110)를 포함할 수 있다.
배가스는 고온의 비철금속의 정련공정에서 발생하는 이물질 등이 포함할 수 있으며, 예컨대 고온의 로에서 K, Na, Mg 등이 염소 성분의 가스와 함께 증발되어 배출된 이물질이 포함될 수 있다. 이러한 이물질은 대기중에서 응고하여 1㎛ 전후 크기를 형성하게 되므로, 대기중으로 방출하기 전에 염소 성분의 가스와 함께 이의 제거가 필요하다.
이를 위해, 챔버(110)는 배가스의 이물질 등의 처리를 위해 상부로부터 배가스를 포함하는 공기가 유입될 수 있도록 유입구(112)가 제공되며, 하부 측면에는 내부를 순환한 공기가 배출되는 배기구(114)가 마련될 수 있다.
또한, 챔버(110)의 하부에는 배가스의 이물질 등을 포집한 집진수가 저장되거나 배출되는 집진수 처리부(116)가 제공될 수 있다.
또한, 챔버(110)의 내부에는 내부공간을 상, 하부로 분리하는 분리판(110a)이 제공될 수 있다.
또한, 분리판(110a)에는 챔버(110)의 상부로 유입된 배가스를 하부로 통과시키는 벤츄리(venturi)(120)가 제공될 수 있다. 벤츄리(120)는 분리판(110a)을 매개로 챔버(110)에 설치될 수 있으며, 분리판(110a)에 의해 챔버(110)의 상, 하부가 구획됨에 따라 챔버(110) 상부의 공기는 벤츄리(120)만을 통하여 챔버(110)의 하부로 이동할 수 있다.
벤츄리(120)의 입구에는 챔버(110)의 하부로 이동하는 배가스에 포함된 이물질 등을 액적(液滴)에 의해 포집하기 위해 집진수를 분사하는 제1분사부(130)가 제공될 수 있다.
벤츄리(120)는 원형 단면으로 제공되며, 일측에는 단면축소부(122)가 구비되어 배가스와 집진수와의 접촉성을 증가시키고, 이후 출구측으로 갈수록 다시 확장되는 구조로 제공될 수 있다.
또한, 제1분사부(130)는 벤츄리(120)의 입구로 집진수를 무화(霧化)하여 분사하도록 제공될 수 있다.
제1분사부(130)는 벤츄리(120)의 입구와 소정거리 이격되어 제공될 수 있으며, 집진수의 분사단면이 원형인 형태, 즉 콘(cone) 타입의 제1노즐(132)을 포함할 수 있다. 이러한 제1분사부(130)는 집진수의 공급을 위해 외부로 연장된 제1배관(134)을 통해 집진수 공급수단(102)과 연계될 수 있다. 집진수 공급수단(102)은 (도시되지 않은) 펌프 등을 포함할 수 있으며, 소정의 압력을 집진수를 공급함으로써, 제1노즐(132)로부터 집진수를 무화시켜 분사할 수 있다.
집진수 공급수단(102)은 집진수 저장탱크(102a)를 포함할 수 있으며, 이외에도 사용 수도전 등에 직접 연계되는 것도 가능하다.
또한, 제1배관(134)의 일측에는 제1노즐(132)로 집진수의 공급을 제어하기 위한 제1밸브(136)가 제공될 수 있으며, 제1밸브(136)는 제어부(104)에 의해 개폐가 제어될 수 있다.
따라서, 벤츄리(120)의 입구로 유입된 배가스는 미세 먼지 입자들이 제1분사부(130)에서 분사된 미세 물 입자와 충돌하며 입자의 크기가 커질 수 있다. 그리고, 이러한 입자들은 벤츄리(120)를 통과하는 길이가 길수록 미세 물 입자와 미세 먼지 입자와의 충돌이 많아져서 보다 입경이 큰 물과 먼지의 혼합 입자로 성장할 수 있다. 벤츄리(120)는 이러한 물과 먼지의 혼합 입자의 성장을 위해 소정 길이를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 벤츄리(120)의 내부에는 집진수를 분사하는 제2분사부(140)가 제공될 수 있다.
제2분사부(140)는 제1분사부(130)에서 분사된 미세 물 입자와 충돌하여 성장한 물과 먼지의 혼합 입자를 더욱 크게 성장시킬 수 있다. 제2분사부(140)에서 분사되는 집진수는 제1분사부(130)에서 분사되는 미세 물 입자보다 입경이 대체로 크게 분사되며, 이에 따라 물과 먼지의 혼합 입자의 입경을 더욱 크게 성장시킬 수 있다.
제2분사부(140)는 집진수의 분사단면이 원형인 형태, 즉 콘(corn) 타입의 제2노즐(142)을 포함할 수 있으며, 이때 제2노즐(142)에서 분사되는 집진수는 제1분사부(130)의 입경보다 큰 입경으로 분사될 수 있다. 또한, 제2분사부(140)는 집진수의 공급을 위해 외부로 연장된 제2배관(144)을 통해 집진수 공급수단(102)과 연계될 수 있다.
또한, 제2배관(144)의 일측에는 제2노즐(142)로 집진수의 공급을 제어하기 위한 제2밸브(146)가 제공될 수 있으며, 제2밸브(146)는 제어부(104)에 의해 개폐가 제어될 수 있다.
따라서, 벤츄리(120)를 통과하는 공기는 제1분사부(130) 및 제2분사부(140)에 의해 입경이 성장하며, 통과단면이 감소하는 단면축소부(122)를 거치는 과정에서 추가로 포집되어 무거워진 액적 상태로 벤츄리(120)를 빠져나갈 수 있다.
이와 같이 벤츄리(120)를 빠져나온 물과 먼지의 혼합 입자의 액적(W1)은 중력 등의 영향으로 하부로 떨어져 챔버(110) 하부의 집진수 처리부(116)에 모이게 된다. 또한, 벤츄리(120)를 빠져나온 후 챔버(110)의 내측면 등에 충돌하는 물과 먼지의 혼합 입자의 액적(W2)은 중력 등에 의해 하부로 흘러내리며 챔버(110) 하부의 집진수 처리부(116)에 모이게 된다.
그리고, 집진수 처리부(116)에 모인 물과 먼지의 혼합 입자는 (도시되지 않은) 입자 분리 시설로 배출될 수 있으며, 입자 분리 시설에서 미세 먼지가 분리 제거될 수 있다.
한편, 벤츄리(120)를 빠져나온 물과 먼지의 혼합 입자 중 가벼운 액적(W3)은 챔버(110) 측면의 배기구(114) 방향으로 이동할 수 있다.
본 실시예의 미세먼지 포집용 스크러버 장치(100)는 집진수 처리부(116)에 모이지 않고, 배기구(114)로 이동하는 물과 먼지의 혼합 입자 액적(W3)의 배출을 방지하기 위해, 배기구에 데미스터(demister)(150)가 제공될 수 있다.
데미스터(150)는 배기구에 수직으로 설치되며 배기구(114)를 차폐토록 제공되어 배가스에 포함된 액적(W3)의 배출을 차단하고 공기만을 통과시킬 수 있다. 이에 따라 물과 먼지의 혼합 입자는 데미스터(150)에 달라붙어 잔류하며, 공기는 데미스터(150)를 통과하게 된다.
이와 같이 본 실시예의 미세먼지 포집용 스크러버 장치(100)는 배가스에 포함된 이물질 등의 오염물질이 물 입자에 포집되어 집진되므로, 미세먼지 포집용 스크러버 장치(100)의 외부로 배기되는 공기중에는 이물질 등의 오염물질의 집진효율을 기존에 비해 대폭 상승시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 미세먼지 포집용 스크러버 장치(100)는 분리판(110a)의 상부에는 이물질 등의 오염물질이 잔류하지 않게 되므로, 분리판(110a)의 청소 등을 위한 유지 보수가 필요없게 되어 사용이 간단하다.
또한, 본 실시예의 미세먼지 포집용 스크러버 장치(100)는 챔버(110) 상부의 배가스는 외부와 격리되므로, 이물질 등 오염물질이 제거되지 않은 상태에서는 외부로의 배출을 원천적으로 차단할 수 있다.
한편, 본 실시예에의 미세먼지 포집용 스크러버 장치(100)는 데미스터(150)에 달라붙어 잔류한 물과 먼지의 혼합 입자를 제거하여 공기의 배출효율을 향상시키기 위한 세정유닛을 더 포함할 수 있다.
세정유닛은 다양한 방식으로 제공되어 데미스터(150)에 달라붙어 잔류한 물과 먼지의 혼합 입자를 제거할 수 있으며, 일례로 집진수를 역방향으로 분사하여 데미스터(150)에 달라붙어 잔류한 물과 먼지의 혼합 입자의 입적(W3)를 제거하는 방식이 사용될 수 있다.
이를 위해, 데미스터(150)의 배후에는 데미스터(150)에 붙은 물과 먼지의 혼합 입자 등을 세정토록 집진수를 분사하는 제3분사부(160)가 제공될 수 있다.
제3분사부(160)는 다수의 제3노즐(162)을 포함할 수 있으며, 외부로 연장된 제3배관(164)을 통해 외부의 집진수 공급수단(102)과 연계될 수 있다. 바람직하게는 제3노즐(162)은 집진수의 분사단면이 원형인 형태, 즉 콘(cone) 타입으로 제공될 수 있으며, 제3노즐(162)에 의해 분사되는 집진수의 영역이 서로 일정 영역 중첩되게 함으로써, 데미스터(150)의 전체 면적을 세정하도록 제공될 수 있다.
또한, 제3배관(164)의 일측에는 제3노즐(162)로 집진수의 공급을 제어하기 위한 제3밸브(166)가 제공될 수 있으며, 제3밸브(166)는 제어부(104)에 의해 개폐가 제어될 수 있다.
제3분사부(160)는 미세먼지 포집용 스크러버 장치(100)의 작중 중 계속 집진수를 분사하도록 제어될 수 있으며, 필요시 또는 주기적으로 집진수를 분사하여 데미스터(150)를 세정할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100: 미세먼지 포집용 스크러버 장치 102: 집진수 공급수단
104: 제어부 110: 챔버
110a: 분리판 112: 유입구
114: 배기구 116: 집진수 처리부
120: 벤츄리 130: 제1분사부
132: 제1노즐 134: 제1배관
136: 제1밸브 140: 제2분사부
142: 제2노즐 144: 제2배관
146: 제2밸브 150: 데미스터
160: 제3분사부 162: 제3노즐
164: 제3배관 166: 제3밸브

Claims (4)

  1. 상부로부터 배가스가 유입되어 하부 측면에 제공되는 배기구를 통해 배기하며, 하부에는 집진수 처리부가 구비되는 챔버;
    상기 챔버를 상, 하부로 분리토록 제공되는 분리판;
    상기 분리판을 매개로 상기 챔버에 설치되며 상기 챔버의 상부로 유입된 배가스를 상기 챔버의 하부로 통과시키는 벤츄리;
    상기 벤츄리의 입구로 집진수를 무화(霧化)하여 분사하도록 제공되는 제1분사부; 및
    상기 챔버의 배기구를 차폐하도록 제공되어 배가스를 포함한 액적(液滴)의 배출을 차단하는 데미스터(demister);
    를 포함하는 미세먼지 포집용 스크러버 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 벤츄리의 내부에서 집진수를 분사하도록 제공되는 제2분사부를 더 포함하는 미세먼지 포집용 스크러버 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 데미스터에 잔류된 배가스를 포함하는 액적을 세정하기 위한 세정유닛을 더 포함하는 미세먼지 포집용 스크러버 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 세정유닛은
    상기 데미스터의 배후에 제공되어 상기 데미스터에 붙는 액적을 세정토록 집진수를 분사하는 제3분사부를 포함하는 미세먼지 포집용 스크러버 장치.

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