KR20150010605A - 습식 스크러버 노즐 시스템 및 공정 가스를 세정하기 위한 사용 방법 - Google Patents

습식 스크러버 노즐 시스템 및 공정 가스를 세정하기 위한 사용 방법 Download PDF

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덴니스 제임스 래스로
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알스톰 테크놀러지 리미티드
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Abstract

적어도 제 1 분사 레벨 시스템(40), 및 습식 스크러버 타워(14)에서 제 1 분사 레벨 시스템(40) 위에서 콤팩트하고 수직으로 배열된 제 2 분사 레벨 시스템(48)을 포함하는, 공정 가스(F)를 세정하는데 유용한 습식 스크러버(10)가 개시된다. 각 분사 레벨 시스템(40, 48)은 환경 오염물 제거를 위해 공정 가스(F)와 접촉하고 상호혼합하기 위해 노즐에 공급되는 흡착액(AL)을 분무하기 위한, 복수의 분무 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도 노즐(56)이 장비된다.

Description

습식 스크러버 노즐 시스템 및 공정 가스를 세정하기 위한 사용 방법{WET SCRUBBER NOZZLE SYSTEM AND METHOD OF USE FOR CLEANING A PROCESS GAS}
본 발명은 노즐 시스템 및 공정 가스를 세정하도록 노즐 시스템을 사용하는 방법에 관한 것이다. 해당 노즐 시스템은 습식 스크러버의 습식 스크러버 타워에서 유용하다. 습식 스크러버의 습식 스크러버 타워 내에 배열되는 노즐 시스템은 적어도 흡착액이 분무를 위해 공급되는 복수의 노즐이 장비되는 제 1 분사 레벨 시스템과, 흡착액이 마찬가지로 분무를 위해 공급되는 습식 스크러버 타워에서 제 1 분사 레벨 시스템 위에 수직으로 배열된 복수의 노즐이 장비된 제 2 분사 레벨 시스템을 포함한다.
본 발명은 공정 가스를 세정하는데 유용한 습식 스크러버 및 공정 가스를 세정하도록 습식 스크러버를 사용하기 위한 방법에 관한 것이다.
예를 들어 발전소와 같은 연소 플랜트에서 석탄, 석유, 토탄, 폐기물 등과 같은 연료의 연소는 특히 성분 중에서 이산화황(SO2) 및 이산화탄소(CO2)와 같은 황산화물(SOx)을 함유하는 고온 공정 가스를 발생시킨다. 이산화황은 환경 오염물이다. 그러므로, 대기로 공정 가스를 방출하기 전에 공정 가스에 함유된 이산화황의 적어도 일부를 제거하는 것이 필요하다. 또한, 이산화탄소 가스의 부정적인 환경에 대한 초점 증가로 인해, 대기로 공정 가스를 방출하기 전에 공정 가스로부터 이산화탄소를 제거하는 것이 또한 중요해지고 있다.
종래의 습식 스크러버 분사 타워는 한 방향으로 또는 때때로 두 방향으로 대략 90°내지 대략 120°의 분사 원뿔 각도를 제공하는 분무 노즐이 전형적으로 2 내지 3m의 간격으로 이격된 몇개의 분사 레벨 시스템을 갖는다.
WO 2012/076947은 접촉 플레이트의 사용을 통해 다소 개선된 종래의 습식 스크러버를 기술한다. 습식 스크러버를 사용하는 방법은 제 1 분사 레벨 시스템의 적어도 하나의 노즐의 근방으로부터 제 2 분사 레벨 시스템의 노즐의 수단에 의해 분무된 흡착액을 편향시키는 것을 포함한다. 그것으로서, 제 1 분사 레벨 시스템은 제 1 분사 레벨 시스템의 적어도 하나의 노즐 위에 수직으로 위치된 편향 접촉 플레이트와 함께 제 2 분사 레벨 시스템 아래에 수직으로 배열된다. 편향 접촉 플레이트에 의해 편향된 흡착액은 제 1 분사 레벨 시스템의 적어도 하나의 노즐에 의해 분무된 흡착액에 의해 바로 이전에 접촉된 공정 가스를 접촉한다.
본 발명의 목적은 상술한 종래의 습식 스크러버 및 방법보다 효율적이고 낮은 비용으로 공정 가스를 세정하는 습식 스크러버 및 습식 스크러버를 사용하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 습식 스크러버 및 해당 습식 스크러버를 사용하여 공정 가스를 세정하는 방법에 의해 달성된다. 해당 습식 스크러버는 습식 스크러버 타워 내에 배열된 해당 노즐 시스템을 구비한 습식 스크러버 타워을 포함한다. 해당 노즐 시스템은 흡착액이 복수의 노즐들에 의해 분무를 위해 공급되는 습식 스크러버 타워 내에 배열된 복수의 노즐이 장비된 제 1 분사 레벨 시스템, 및 흡착액이 제 2 분사 레벨 시스템에 있는 복수의 노즐들에 의한 분무를 위해 공급되는 제 1 분사 레벨 시스템 위에서 수직으로 습식 스크러버 타워 내에 배열된 복수의 노즐들이 장비된 제 2 분사 레벨 시스템을 포함한다. 해당 노즐 시스템은 2 내지 6개의 수직으로 "적층된" 분사 레벨 시스템을 포함할 수 있지만, 최상의 목적을 위하여 평균 부합 또는 규제 기준 초과로 공정 가스를 효율적으로 세정하기 위하여 2 내지 3 또는 4개의 수직으로 적층된 분사 레벨 시스템을 포함할 수 있다.
해당 노즐 시스템에 적합한 노즐은 대략 150°내지 대략 180°의 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도를 제공한다. 필요한 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도, 예를 들어 확장된 평탄 부채꼴형 분사 또는 확장된 중공 분사를 제공할 수 있는 시판중인 노즐은, 미국, 일리노이 60187, 휘톤에 소재한 Spraying Systems, 미국, 매사추세츠 01301, 그린필드에 소재한 Bete Fog Nozzle, 및 미국, 일리노이 60174, 세인트 찰스에 소재한 Lechler에 의해 제조된다. 필요한 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도를 제공하는 노즐을 사용하는 것은 습식 스크러버 타워 내에서 분사 레벨 시스템의 비교적 밀접한 "적층"을 허용한다. 그러므로, 분사 구역, 즉 최저 분사 레벨 시스템으로부터 최상 분사 레벨 시스템까지의 수직으로 측정하는 영역은 상당히 감소되는 한편, 동일한 양의 액체를 전달한다. 그러므로, 장점은 최소의 장비 크기와 가스/흡착액 친밀한 접촉, 에너지 사용 및 압력 강하를 허용하는 감소된 분사 구역 내에서 모든 방향으로 흡착액의 극히 높은 밀도 분사이다.
각 분사 레벨 시스템, 예를 들어, 습식 스크러버 타워 내에 있는 2 내지 대략 6개는 그 위에 및/또는 아래에 수직으로 직접 배열되는 분사 레벨 시스템(들)으로부터 대략 대략 0.3 내지 0.5 m의 거리에 배열된다. 평탄 분사를 전달하는 노즐은 또한 예를 들어 압력 강하와 같은 추가의 이점을 제공하는 벽 장착을 또한 허용한다. 각 분사 레벨 시스템은 이에 대한 흡착액의 공급을 위하여 흡착액 공급부에 유체적으로 연결된 입구가 장비된다. 각 입구는 그 위에 및/또는 아래에 수직으로 배열된 분사 레벨 시스템(들)으로부터 입구(들)의 습식 스크러버 타워 내의 진입 지점(들)으로부터 대략 적어도 10 내지 20°수평으로 편심된, 습식 스크러버 타워 내로의 진입 지점을 포함한다. 그것으로서, 해당 습식 스크러버는 대략 대략 6 내지 10m의 습식 스크러버 타워 분사 구역 수직 높이를 요구하는 동일한 수의 분사 레벨을 요구하는 종래의 시스템과 비교하여 대략 1m 이하의 습식 스크러버 타워 분사 구역 수직 높이를 요구하는 적어도 2개의 분사 레벨 시스템이 장비된 습식 스크러버 타워를 포함한다. 해당 시스템의 편심된 흡착액 입구 및 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도 노즐은 습식 스크러버 타워 내의 분사 레벨 시스템 및 노즐의 보다 콤팩트한 배열을 허용한다. 이러한 콤팩트한 배열은 분사 구역 내에서 모든 방향으로 고밀도의 흡착액 분사를 제공한다. 이러한 고밀도 분사는 강렬한 액체/기체 상호 혼합을 유발하고, 흡착액 및 공정 가스의 "구름"으로서 지칭될 수 있는 것을 만든다. 흡착액 및 공정 가스의 구름은 습식 스크러버 타워에서 흡착액에 의해 이산화황 및 다른 산성 가스와 같은 공정 가스 오염물의 매우 효율적인 흡착을 산출한다. 마찬가지로, 보다 높은 밀도 분사는 공정 가스 계층화 및 흡착 회피를 제거하고, 그러므로 공정 가스 세정 효율을 향상시킨다.
해당 습식 스크러버를 사용하는 방법은 습식 스크러버 타워의 대략 0.3 내지 0.5m 높이에서 복수의 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도 노즐이 장비되는 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템을 배열하는 단계, 서로로부터 원형으로 이격되어 대략 10 내지 대략 20°수평으로 편심된, 둥글거나 또는 원형의 습식 스크러버 타워 내로의 진입 지점을 구비한 적어도 각각의 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템을 위하여 흡착액 입구를 배열하는 단계, 흡착액의 복수의 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도 노즐에 의한 흡착액 분무를 위하여 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템으로 흡착액 입구를 통해 흡착액을 공급하는 단계, 및 세정된 공정 가스를 만들도록 공정 가스와 흡착액 접촉을 위하여, 공정 가스의 상향 수직 유동이 5 내지 15 m/s의 속도로 습식 스크러버 타워를 통과하는 단계를 포함한다.
흡착액 접촉을 위해 습식 스크러버 타워를 통한 공정 가스 유동을 위한 5 내지 15 m/s의 속도는 5 m/s 미만의 공정 가스 속도가 덜 효율적인 흡착액 및 공정 가스 상호 혼합을 초래하는 경향이 있기 때문에 바람직하다. 유사하게, 15 m/s보다 높은 공정 가스 속도에 의해, 습식 스크러버 타워 내의 공정 가스의 압력 강하가 수용할 수 없을 정도로 높은 레벨로 증가하는 경향이 있다. 높은 압력 강하 레벨은 습식 스크러버 타워를 통해 공정 가스를 외부로 보내는데 요구되는 많은 양의 에너지 및 관련된 고비용으로 인하여 수용할 수 없다. 또한, 15 m/s보다 큰 공정 가스 속도에 의해, 많은 양의 흡착액이 공정 가스 내에 혼입되어, 습식 스크러버 타워 박무 제거기에서 증가된 액체 부하를 유발하고, 잠재적으로 습식 스크러버 타워로부터 불필요한 증가된 흡착액 손실을 유발한다.
요약하여, 습식 스크러버 타워, 제 1 분사 레벨 시스템에 포함된 노즐들에 의한 분무를 위해 흡착액이 공급되는 적어도 제 1 분사 레벨 시스템, 및 습식 스크러버 타워에서 제 1 분사 레벨 시스템 위에서 수직으로 배열되고, 제 2 분사 레벨 시스템에 포함된 노즐들에 의한 분무를 위해 흡착액이 공급되는 제 2 분사 레벨 시스템을 포함하는, 공정 가스를 세정하기 위한 습식 스크러버가 본 명세서에서 기술되며, 각 분사 레벨 시스템 입구는 서로로부터 수평으로 편심되고 콤팩트한 수직 높이 내에 배열되며, 각 노즐은, 세정 공정 가스를 만들도록 습식 스크러버 타워를 통과한 환경 오염물을 포함하는 공정 가스로부터 환경 오염물의 제거를 위해 습식 스크러버 타워의 내부에서 흡착액을 분무하는 평탄화된 광폭 분사 각도 노즐이다. 해당 습식 스크러버는 대략 5 내지 15 m/s의 속도로 통과되는 공정 가스와 함께 대략 0.3 내지 0.5m의 콤팩트한 수직 높이를 갖는다. 습식 스크러버 내에서 분사된 흡착액은 석회석 슬러리, 알칼리성 나트륨 용액, 또는 대안적으로, 암모니아 용액 또는 아민 용액이다. 해당 노즐은 이산화황 또는 산성 가스와 같은 환경 오염물의 제거를 위해 대략 150 내지 180°의 노즐 분사 각도로 흡착액을 분무한다.
습식 스크러버를 사용하여 환경 오염물을 포함하는 공정 가스를 세정하는 해당 방법은, 습식 스크러버 타워의 내부 내에 복수의 평탄화된 광폭 분사 각도 노즐이 각각 장비된 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템을 콤팩트하게 배열하는 단계, 각각의 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템을 위한 흡착액 입구를 서로로부터 수평으로 편심 이격되도록 배열하는 단계, 복수의 평탄화된 광폭 분사 노즐에 의한 흡착액 분무를 위하여 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템으로 흡착액 입구를 통해 흡착액을 공급하는 단계, 및 세정된 공정 가스를 만들도록 흡착액 접촉 및 환경 오염물 제거를 위해 공정 가스의 상향 수직 유동이 습식 스크러버 타워를 통과하는 단계를 포함한다. 기술된 방법을 위하여, 적어도 제 1 및 제 2 스프레이 레벨 시스템은 다른 것으로부터 하나가 이격되어 대략 10 내지 대략 20°수평으로 편심된 흡착액 입구들이 대략 0.3 내지 0.5m 수직 높이에서 콤팩트하게 배열된다. 해당 방법의 노즐은 대략 150 내지 대략 180°의 분사 각도를 제공하는 평탄화된 광폭 분사 각도 노즐이다. 습식 스크러버 타워를 통해 수직 상방으로 흐르는 공정 가스는 흡착액을 접촉하도록 대략 5 내지 15 m/s의 속도로 유동하고, 흡착액은 환경 오염물, 예를 들어, 이산화황, 이산화탄소 또는 산성 가스 제거를 위하여 석회석 슬러리, 알칼리성 나트륨 용액, 암모니아 용액 또는 아민 용액이다.
본 발명의 추가의 목적 및 특징은 다음의 상세한 설명 및 청구범위로부터 명백하게 된다.
해당 발명은 첨부된 도면을 참조하여 다음에 보다 상세히 설명된다:
도 1은 제 1 실시예에 따른 세정 장치의 부분적으로 절개된 개략 측면 사시이다.
도 2는 박무 제거기 바로 아래에서 선 Ⅱ-Ⅱ을 따르는 도 1의 습식 스크러버의 분사 레벨 시스템의 개략 평면도이다.
도 1은 습식 스크러버(10)를 도시한다. 습식 스크러버(10)는 석탄, 석유, 이탄, 폐기물 등과 같은 연료를 연소시키기 위해 작동하는 보일러(12)에서 발생된 연도 가스(F)의 형태를 하는 공정 가스에 포함되는 이산화황 및 유사한 환경 오염물 중 적어도 일부를 제거하기 위해 작동한다 공정 가스와 연소 가스(F)는 명세서 전체에 걸쳐서 동의어로 간주되고 상호 교환 가능하게 사용된다.
습식 스크러버(10)는 내부(16)를 갖는 수직 개방 원형 또는 라운드형 습식 스크러버 타워(14), 및 유체적으로 연결된 보일러(12)로부터 연도 가스(F)의 유동을 위하여 습식 스크러버 타워(14)의 베이스 부분(20)에 배열된 공정 가스 입구(18)를 포함한다. 보일러(12)로부터 연도 가스(F)는 세정을 위하여 습식 스크러버 타워(14)의 유체적으로 연결된 내부(16)로 흐르고, 세정된 연도 가스(CF)로서 습식 스크러버 타워(14)의 상부 부분(24)에 배열된 공정 가스 출구(22)로부터 밖으로 흐른다. 세정된 연도 가스(CF)는 이산화황 함유량 및 유사한 환경 오염물의 적어도 일부가 제거된 연도 가스이다. 수직의 상향 화살표로서 도 1에 도시된 바와 같이, 연도 가스(F)는 습식 스크러버 타워(14)의 내부(16)에서 실질적으로 수직 상방으로 진행하고, 세정된 연도 가스(CF)로서 습식 스크러버 타워(14)로부터 밖으로 진행한다.
흡착액 탱크(26)는 습식 스크러버 타워(14)의 베이스 부분(20)의 저부(28)에 배열된다. 흡착액 탱크(26)는 유체적으로 연결된 산화 장치(26a)가 장비된다.이러한 신선한 석회석, CaCO3, 또는 알칼리성 나트륨 용액과 같은 흡착제는 석회석 또는 알칼리성 나트륨 용액 저장 영역(32)과 공급 파이프(34)에 유체적으로 연결된 흡착제 공급 디바이스(30)로부터 흡착액 탱크(26)에 공급된다. 대안으로서, 흡착액 탱크(26)가 습식 스크러버 타워(14)의 외측에 위치되고, 대안으로서, 석회석 또는 알칼리성 나트륨 용액의 공급이 건조 분말, 슬러리 또는 양자로서 다른 위치에 있는 습식 스크러버(10)로 들어갈 수 있다는 것을 예측할 것이다.
습식 스크러버(10)는 때때로 석회석 슬러리 또는 알칼리성 나트륨 용액으로서 지칭되는 흡착액을 유체적으로 연결된 흡착액 순환 파이프(38)에서 순환시키는 제 1 순환 펌프(36)를 추가로 포함한다. 흡착액은 흡착액 탱크(26)로부터 유체적으로 연결된 순환 파이프(38)를 통해, 베이스 부분(20)에 인접한 접속 습식 스크러버 타워(14)의 중간 부분(42)에서 내부(16)를 수평으로 가로질러 배열된 제 1 분사 레벨 시스템(40)에 유체적으로 연결된 습식 스크러버 타워(14) 내로의 유입 지점(40b)에서 흡착액 입구(40a)로 제 1 순환 펌프(36)에 의해 펌핑된다. 습식 스크러버(10)는 흡착액 탱크(26)로부터 흡착액을 유체적으로 연결된 흡착액 순환 파이프(46)에서 순환시키는 제 2 순환 펌프(44)를 추가로 포함한다. 흡착액은 유체적으로 연결된 순환 파이프(46)를 통해, 제 1 분사 레벨 시스템(40) 위에서 수직으로 약 0.3 내지 0.5m에 있는 습식 스크러버 타워(14)의 중간 부분(42)에서 내부(16)를 수평으로 가로질러 배열된 제 2 분사 레벨 시스템(48)에 유체적으로 연결된 습식 스크러버 타워(14) 내로의 유입 지점(40b)에서 흡착액 입구(40a)로 제 2 순환 펌프(44)에 의해 펌핑된다. 습식 스크러버(10)는 유체적으로 연결된 흡착액 탱크(26)로부터 흡착액을 유체적으로 연결된 흡착액 순환 파이프(52)에서 순환시키는 제 3 순환 펌프(50)를 추가로 포함한다. 흡착액은 유체적으로 연결된 순환 파이프(52)를 통해, 제 2 분사 레벨 시스템(48) 위에 있는 습식 스크러버 타워(14)의 중간 부분(42)에서 내부(16)를 수평으로 가로질러 배열된 제 3 분사 레벨 시스템(54)에 유체적으로 연결된 습식 스크러버 타워(14) 내로의 유입 지점(40b)에서 흡착액 입구(40a)로 제 3 순환 펌프(50)에 의해 펌핑된다. 습식 스크러버(10)는 유체적으로 연결된 흡착액 탱크(26)로부터 흡착액을 유체적으로 연결된 흡착액 순환 파이프(52a)에서 순환시키는 제 4 순환 펌프(50a)를 추가로 포함한다. 흡착액은 유체적으로 연결된 순환 파이프(52a)를 통해, 제 3 분사 레벨 시스템(54) 위에 있는 습식 스크러버 타워(14)의 중간 부분(42)에서 내부(16)를 수평으로 가로질러 배열된 제 4 분사 레벨 시스템(54a)에 유체적으로 연결된 습식 스크러버 타워(14) 내로의 유입 지점(40b)에서 흡착액 입구(40a)로 제 4 순환 펌프(50a)에 의해 펌핑된다. 도 1에 도시된 거리(CC)는 하나의 분사 레벨 시스템, 예를 들어 제 1 분사 레벨 시스템(20)의 유입 지점(40b)의 수직 중간 지점으로부터 다른 분사 레벨 시스템, 예를 들어 제 4 분사 레벨 시스템(54a)의 유입 지점(40b)의 수직 중간 지점까지 측정하는 것에 의해 결정된다. 거리(CC)는 바람직하게 거리(CC) 내에 있는 분사 레벨 시스템당 대략 0.3m 내지 대략 0.5m이다. 거리(CC)는, 감소된 이산화황 제거 효율을 유발하는 인접한 분사 레벨 시스템 사이의 불필요한 흡착액 분사 간섭없이 각 분사 레벨 시스템에 장비된 복수의 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도 노즐(56)의 사용으로 인해 본 실시예에서 상당히 감소된다. 보다 먼 거리(CC)가 요구된 습식 스크러버 타워(14)의 전체적인 수직 높이를 증가시켜, 투자 및 운영 비용을 증가시키기 때문에, 보다 먼 거리(CC)는 덜 바람직하다. 습식 스크러버 타워(14)의 내부(16)에 배치된 습식 스크러버(10)가 4개보다 많거나 적은 분사 레벨 시스템보다 더 많거나 적은, 예를 들어 2 내지 10개 분사 레벨 시스템을 포함할 수 있다는 것을 예측할 것이다.
제 1 분사 레벨 시스템(40)는 펌프(36)에 의해 노즐에 공급된 흡착액을 미세하게 분포시키도록 다수의 유체적으로 연결된 분무 노즐(56)이 장비된 관형 부분(58)을 포함한다. 흡착액은 흡착액과 습식 스크러버 타워(14)의 내부(16)를 통해 상향으로 흐르는 연도 가스 사이의 효과적인 접촉을 달성하도록 노즐(56)에 의해 미세하게 분포된다. 노즐(56)의 전부 또는 일부는 예를 들어 필요한 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도, 예를 들어 부채꼴 형상의 분사 또는 확장된 중공 분사를 제공할 수 있는, 미국, 일리노이 60187, 휘톤에 소재한 Spraying Systems, 미국, 매사추세츠 01301, 그린필드에 소재한 Bete Fog Nozzle, 및 미국, 일리노이 60174, 세인트 찰스에 소재한 Lechler에 의해 제조되어 시판중인 노즐일 수 있다. 대략 150 내지 대략 180°분무 노즐의 이러한 형태의 평탄화된 비교적 광폭의 각도는 약 0.5 bar의, 물을 사용하여 측정된 분사 압력으로, 17000ℓ/h, 또는 280ℓ/m에 대응하는 약 17㎥/h의 액체 유량을 위해 작동한다.
제 2 분사 레벨 시스템(48)은 제 1 분사 레벨 시스템(40)과 동일하지 않으면 유사하고, 다수의 유체적으로 연결된 분무 노즐(56)이 장비된 관형 부분(60)을 포함한다. 제 3 분사 레벨 시스템(54)은 다수의 분무 노즐(56)이 장비된 관형 부분(62)을 포함한다. 제 4 분사 레벨 시스템(54a)은 다수의 분무 노즐(56)을 구비한 관형 부분(62a)을 포함한다.
박무 제거기(64)는 습식 스크러버 타워(14)에 있는 제 4 분사 레벨 시스템(54a) 또는 최상 분사 레벨 시스템 위에 위치된다. 공정 가스 출구(68)에 인접한 상부 부분(66)에서 내부(16)를 수평으로 가로질러 배열된 박무 제거기(64)는 세정된 연도 가스(CF)에 의해 혼입된 흡착액 액적의 적어도 일부를 제거한다. 그러므로, 흡착액 액적은 세정된 연도 가스가 공정 가스 출구(68)를 통해 습식 스크러버(10)를 빠져나가기 전에 습식 스크러버 타워(14)의 내부(16)를 통해 상방으로 흐름으로써 세정된 연도 가스(CF)로부터 제거된다.
습식 스크러버(10)에서, 이산화황(SO2) 및 연도 가스에 있는 유사한 이러한 산성 가스는 아황산칼슘(CaSO3)을 형성하도록 흡착액에 있는 석회석, CaCO3, 또는 대안적으로 알칼리성 나트륨 용액과 반응하고, 아황산칼슘은 이후에 석고(CaSO4)를 형성하도록 산화된다. 아황산 칼슘의 산화는 바람직하게 소스 파이프(26c)를 통해 공기 또는 산소 소스(26b)에 유체적으로 연결된 산화 장치(26a)를 사용하여 흡착액을 통해 공기 또는 산소 가스를 거품화하는 것에 의해 수행된다. 그러므로, 흡착액은 석회석에 부가하여, 또한 소량의 아황산칼슘 및, 주성분으로서 석고를 포함한다. 이러한 공정을 통해 형성된 석고는 유체적으로 연결된 석고 탈수 유닛(72)에 유체적으로 연결된 처리 파이프(70)를 통해 습식 스크러버(10)로부터 제거된다. 탈수된 석고는 예를 들어 벽 보드에서 상업적으로 사용될 수 있다.
이산화황(SO2)에 부가하여, 습식 스크러버(10)는 또한 연도 가스로부터 적어도 부분적으로, 다른 오염물을 제거한다. 이러한 다른 오염물의 예는 삼산화화황(SO3), 염산, HCl, 불화 수소산, HF, 및 다른 산성 공정 오염물을 포함한다. 또한, 습식 스크러버(10)는, 예를 들어 먼지 입자와 수은과 같은 연도 가스로부터의 다른 형태의 오염물을 적어도 부분적으로 제거할 수 있다.
도 2는 습식 스크러버 타워(14)의 내부(16)에서의 분사 레벨 시스템의 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ로부터 개략 평면도를 도시한다. 각각의 분사 레벨 시스템은 분사 레벨 관형 부분(40, 48, 54 및 54a)들과 함께 "그리드"를 형성하고 이로부터 연장하는 복수의 유체적으로 연결된 수직 관형 연장부(74)가 장비되는 동일한 주요 디자인을 갖는다. 분무 노즐(56)은 관형 연장부(74) 및 또한 선택적으로 관형 부분(40, 48, 54 및 54a)들에 유체적으로 연결되어서, 복수의 노즐(56)은 습식 스크러버 타워(14)의 내부(16)의 전체 수평 단면 위에 오히려 고르게 분포된다.
전형적으로, 각 분사 레벨 시스템(40, 48, 54, 54a)에 있는 노즐(56)의 수는 약 4 내지 약 500개의 범위에 놓일 것이다. 하나의 실시예에 따라서, 노즐(56)에 공급되는 흡착액의 실질적으로 전부는 내부(16)에서 모든 방향, 즉, 습식 스크러버 타워(14)을 통한 연도 가스의 유동 내로 분무된다. 이것으로서, 노즐(56)은 노즐에 공급되는 흡착액을 분무하고 흡착액의 분무 구름(SC)을 발생시킨다. 이러한 분사에서, 구름(SC)은 연도 가스(F) 및 흡착액(AL)의 강렬한 상호 혼합이다. 전형적으로 연도 배기 가스 속도는 습식 스크러버 타워(14)를 통하여 대략 5 내지 15 m/s, 때대로 6 내지 10 m/s일 수 있다. 그러나, 분사 구름(SC)에 있는 흡착액(AL)은 연도 가스(F)에서 아주 느리게 소멸되거나, 맑아지거나 또는 배출된다. 느린 흡착액(AL) 소멸은 습식 스크러버 타워(14) 내에서 난류의 거품 베드를 유발한다. 분사 구름(SC)에 있는 흡착액(AL)과 연도 가스(F)의 강렬한 상호 혼합은 증가된 이산화황 흡착 레벨을 초래하고, 이에 의해 연도 가스(F)로부터 이산화황의 효율적인 제거를 이끈다. 배출전 전에 분사 구름(SC)에서 비교적 긴 평균 잔류 시간 후에, 흡착액(AL)은 분사 구름(SC)으로부터 고르게 배출된다.
습식 스크러버 타워(10) 내에서, 노즐(56)은 노즐에 공급된 흡착액의 적어도 절반이 수평으로, 연도 가스 유동 방향에 대해 직각으로 분사되도록 배치된다. 실제로, 모든 흡착액은 모든 방향으로 분사하는 것에 대한 대안으로서, 연도 가스 유동 방향에 직각인, 대체로 수평으로 분사될 수 있다. 각각의 분사 레벨로부터 대체로 수평방향으로 또는 대안적으로 모든 방향으로 분사 구름(SC)에 있는 흡착액을 분사하는 것은 흡착액(AL)을 접촉하는 연도 가스(F)에 형성된 분사 구름(SC)과의 거리(CC)에 의해 나타내는 전체 내부(16) 분사 구역을 커버하도록 배열된다. 노즐(56)로부터 분사된 흡착액(AL)은 상기된 종래의 습식 스크러버 및 방법보다 더 효율적이고 저렴한 비용으로 공정 가스를 세정한다.
또한, 상기된 실시예의 많은 변형이 첨부된 청구항의 범위 내에서 가능하다는 것을 이해할 것이다.
해당 습식 스크러버(10)를 사용하는 방법은 습식 스크러버 타워(14)의 내부(16)의 대략 0.3 내지 대략 0.5m의 수직 높이 거리(CC)에서 복수의 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도 노즐(56)이 각각 장비된 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨시스템(40, 48)을 콤팩트하게 배열하는 단계, 다른 것으로부터 하나가 이격되어 대략 10 내지 대략 20°수평으로 편심된, 습식 스크러버 타워(14) 내로의 진입 지점(40b)과 각각의 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템(40, 48)를 위한 흡착액 입구(40a)를 배열하는 단계, 복수의 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도 노즐(56)에 의한 흡착액(AL) 분무를 위하여 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨시스템(40, 48)에 흡착액 입구(40a)를 통해 흡착액(AL)을 공급하는 단계, 및 공정 가스(F)와 흡착액(AL) 접촉을 위하여 5 내지 15 m/s의 속도로 공정 가스(F)의 상향 수직 유동이 습식 스크러버 타워(14)를 통과하는 단계를 포함한다. 공정 가스(F)와 흡착액(AL) 접촉은 세정된 공정 가스(CF)를 만들도록 이산화황 및 유사한 환경 오염물 제거를 제공한다.
상기에서, 공정 가스로부터 이산화황을 제거하기 위한 방법 및 습식 스크러버가 기술된다. 기술된 방법 및 습식 스크러버가 또한 공정 가스로부터 다른 오염물을 제거하기 위해 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 해당 방법 및 습식 스크러버는 공정 가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 경우에, 공정 가스로부터 이산화탄소의 제거는, 종종 이산화황 제거를 위한 습식 스크러버 작동과 유사한 형태 또는 동일한 형태의 습식 스크러버에서 실시될 수 있지만, 이산화황을 제거하는 습식 스크러버의 공정 가스 유동 방향에 대해 하류에 위치된다. 또한, 석회석은 종종 이산화황 제거 습식 스크러버에 있는 흡착액의 부분일 수 있지만, 이산화탄소 제거 습식 스크러버는, 다른 형태의 흡착액, 예를 들어 암모니아 용액 또는 아민 용액을 포함하는 흡착액을 이용할 수 있다.
요약하여, 공정 가스(F)를 세정하는 습식 스크러버 타워(14)는 습식 스크러버 타워(14)의 내부(16)에서 제 1 분사 레벨 시스템(40) 위에서 수직으로 예를 들어 0.3 내지 0.5m에서 콤팩트하게 배열된 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템(40, 48)을 포함하고, 각 분사 레벨 시스템(40, 48)은 습식 스크러버 타워(14)를 통한 연도 가스(F)의 유동에 대해 직각 방향으로 또는 습식 스크러버 타워(14) 내에서 모든 방향으로 평탄화된 비교적 광폭의 분사 각도로 흡착액(AL)을 분무하기 위해 작동하는 노즐(56)을 포함한다. 분무된 흡착액(AL)은 이산화황을 제거하도록 공정 가스(F) 및 흡착액(AL)을 상호 혼합하기 위해 공정 가스(F)를 접촉한다.
본 발명이 복수의 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었지만, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경이 만들어지고 그 등가물에 그 요소를 대체할 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 또한, 많은 변형이 본 발명의 본질적인 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적응하도록 만들어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위한 최선의 모드로서 개시된 특정 실시예에 한정되는 아니고, 첨부된 청구항의 범위 내에 놓이는 모든 실시예들을 포함하도록 의도된다. 더욱이, 용어 제 1, 제 2, 등의 사용은 어떠한 순서 또는 중요도를 나타내지 않고, 오히려 용어 제 1, 제 2, 등은 하나의 구성 요소를 다른 것과 구별하기 위해 사용된다.
10 : 습식 스크러버 12 : 보일러
14 : 습식 스크러버 타워 16 : 내부
18 : 공정 가스 입구 20 : 베이스 부분
22 : 공정 가스 출구 24 : 상부 부분
26 : 흡착액 탱크 28 : 저부
30 : 흡착제 공급 디바이스 36 : 제 1 순환 펌프
38 : 순환 파이프 40 : 제 1 분사 레벨 시스템
40a : 흡착액 입구 40b : 유입 지점
42 : 중간 부분 44 : 제 2 순환 펌프
46 : 흡착액 순환 파이프 48 : 제 2 분사 레벨 시스템
50 : 제 3 순환 펌프 52 : 흡착액 순환 파이프
56 :분사 각도 노즐

Claims (15)

  1. 공정 가스를 세정하기 위한 습식 스크러버로서,
    습식 스크러버 타워, 적어도 제 1 분사 레벨 시스템에 포함된 노즐들에 의한 분무를 위해 흡착액이 공급되는 상기 제 1 분사 레벨 시스템, 및 습식 스크러버 타워에서 상기 제 1 분사 레벨 시스템 위에서 수직으로 배열되고, 제 2 분사 레벨 시스템에 포함된 노즐들에 의한 분무를 위해 흡착액이 공급되는 상기 제 2 분사 레벨 시스템을 포함하고,
    각 분사 레벨 시스템 입구는 서로로부터 수평으로 편심되고 콤팩트한 수직 높이 내에 배열되며,
    각 노즐은 세정된 공정 가스를 만들도록 습식 스크러버 타워를 통과한 환경 오염물들을 포함하는 공정 가스로부터 환경 오염물 제거를 위해 습식 스크러버 타워의 내부에서 흡착액을 분무하는 평탄화된 광폭 분사 각도 노즐인, 습식 스크러버.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 콤팩트한 수직 높이는 대략 0.3 내지 0.5m인, 습식 스크러버.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 공정 가스는 대략 5-15 m/s의 속도로 습식 스크러버 타워를 통과하는, 습식 스크러버.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 흡착액은 석회석 슬러리 또는 알칼리성 나트륨 용액인, 습식 스크러버.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 흡착액은 암모니아 용액 또는 아민 용액인, 습식 스크러버.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐 분사 각도는 대략 150 내지 180°인, 습식 스크러버.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 환경 오염물은 이산화황인, 습식 스크러버.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 환경 오염물은 산성 가스인, 습식 스크러버.
  9. 습식 스크러버를 사용하여 환경 오염물을 포함하는 공정 가스를 세정하기 위한 방법으로서,
    습식 스크러버 타워의 내부에서 복수의 평탄화된 광폭 분사 각도 노즐들이 각각 장비된 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템들을 콤팩트하게 배열하는 단계;
    각각의 상기 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템들을 위한 흡착액 입구들을 하나가 다른 것으로부터 이격되어 수평으로 편심되도록 배열하는 단계;
    상기 복수의 평탄화된 광폭 분사 각도 노즐들에 의한 흡착액 분무를 위하여 상기 흡착액 입구들을 통해 상기 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템들로 흡착액을 공급하는 단계; 및
    세정된 공정 가스를 만들도록 흡착액 접촉 및 환경 오염물 제거를 위해 공정 가스의 상향 수직 유동이 상기 습식 스크러버 타워를 통과하는 단계를 포함하는, 공정 가스 세정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 적어도 제 1 및 제 2 분사 레벨 시스템들은 대략 0.3 내지 약 0.5m 수직 높이 내에서 콤팩하게 배열되는, 공정 가스 세정 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 흡착액 입구들은 하나가 다른 것으로부터 적어도 대략 10 내지 20°만큼 수평으로 편심되는, 공정 가스 세정 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 평탄화된 광폭 분사 각도 노즐들은 대략 150 내지 약 180°의 분사 각도를 제공하는, 공정 가스 세정 방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 공정 가스는 약 5-15 m/s의 속도로 상기 습식 스크러버 타워를 통해 상방 수직으로 흐르는, 공정 가스 세정 방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 흡착액은 석회석 슬러리, 알칼리성 나트륨 용액, 암모니아 용액 또는 아민 용액인, 공정 가스 세정 방법.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 환경 오염물은 이산화황, 이산화탄소 또는 산성 가스인, 공정 가스 세정 방법.
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