KR20160104728A - 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법 및 스크러버 - Google Patents

가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법 및 스크러버 Download PDF

Info

Publication number
KR20160104728A
KR20160104728A KR1020167022112A KR20167022112A KR20160104728A KR 20160104728 A KR20160104728 A KR 20160104728A KR 1020167022112 A KR1020167022112 A KR 1020167022112A KR 20167022112 A KR20167022112 A KR 20167022112A KR 20160104728 A KR20160104728 A KR 20160104728A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
particles
gas stream
vertical
section
inlet chamber
Prior art date
Application number
KR1020167022112A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101729460B1 (ko
Inventor
빈프리트 구트펠
롤프 그라프
하랄트 케쓸러
레이요 꾸이바라이넨
Original Assignee
아멕 포스터 휠러 에너지아 오와이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아멕 포스터 휠러 에너지아 오와이 filed Critical 아멕 포스터 휠러 에너지아 오와이
Publication of KR20160104728A publication Critical patent/KR20160104728A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101729460B1 publication Critical patent/KR101729460B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/68—Halogens or halogen compounds
    • B01D53/685—Halogens or halogen compounds by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81—Solid phase processes
    • B01D53/83—Solid phase processes with moving reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/06—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
    • B01D53/10—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds with dispersed adsorbents
    • B01D53/12—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds with dispersed adsorbents according to the "fluidised technique"
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/508—Sulfur oxides by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/40—Alkaline earth metal or magnesium compounds
    • B01D2251/404—Alkaline earth metal or magnesium compounds of calcium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/60—Inorganic bases or salts
    • B01D2251/604—Hydroxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/204—Inorganic halogen compounds
    • B01D2257/2045—Hydrochloric acid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/204—Inorganic halogen compounds
    • B01D2257/2047—Hydrofluoric acid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/302—Sulfur oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0233—Other waste gases from cement factories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0241—Other waste gases from glass manufacture plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • B01D2258/0291—Flue gases from waste incineration plants

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법 및 스크러버 (18) 로서, 상기 스크러버의 하부 부분으로 상기 가스 스트림을 도입하기 위한 적어도 하나의 가스 채널 (14, 108); 수직 가스 스트림을 형성하도록 상기 가스 스트림을 상향으로 배향하기 위한 유입 챔버 (20, 64); 수직의 대칭 축선 (68) 을 갖고 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (52, 88) 을 포함하는 수축 섹션 (24, 54) 으로서, 상기 수축 섹션은 상기 유입 챔버 (20, 64) 의 상단부 위에서 상기 유입 챔버 (20, 64) 의 상단부와 유동 연결된, 상기 수축 섹션 (24, 54); 상기 수축 섹션 위에서 상기 수축 섹션과 유동 연결로 배열된 반응 챔버 (28, 78); 상기 가스 스트림에서의 오염 화합물들을 반응 생성물들로 전환시키기 위하여 상기 반응 챔버에 적어도 하나의 시약을 도입하기 위한 수단 (30, 30', 30''); 상기 반응 챔버로부터 상기 반응 생성물들을 포함하는 입자들 및 가스를 배출하기 위하여 상기 반응 챔버와 유동 연결된 배출 채널 (34); 상기 배출 채널과 유동 연결된 입자 분리기 (36); 및 상기 입자 분리기로부터 상기 반응 챔버로 분리된 입자들의 일부를 연속적으로 재순환시키기 위한 복귀 채널 (46) 을 포함하고; 상기 복귀 채널은 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (52, 88) 주위로 환형으로 배열된 수직 단부 섹션 (50) 을 포함하고, 상기 수직 단부 섹션의 하단부 (56) 는 상기 재순환된 입자들의 미세한 분획물 (104) 이 상기 수직 가스 스트림과 함께 비말 동반되고 상기 재순환된 입자들의 조대한 분획물 (106) 이 상기 유입 챔버 (64) 의 하부 부분 (82) 으로 분리되게 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (92) 의 하단부에 인접하여 상기 재순환된 입자들을 균등하게 분배하도록 상기 유입 챔버 (64) 와 유동 연결된다.

Description

가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법 및 스크러버{A METHOD OF AND A SCRUBBER FOR REMOVING POLLUTANT COMPOUNDS FROM A GAS STREAM}
본 발명은 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법 및 스크러버에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 배기 가스의 스트림으로부터 SO2, HCl 및 HF 와 같은 오염물질들을 제거하는데 사용되는 건식 CFB 스크러버들에 관한 것이다.
건식 CFB 스크러버들은 연소 보일러로부터 유출되는 배기 가스와 같은 오염물질 운반 가스 스트림으로부터 오염물질들, 특히 산 가스들을 제거하는 공지된 시스템들이다. 건식 CFB 스크러버들은 일반적으로 스크러버의 하부 부분으로 가스 스트림을 도입하기 위한 가스 채널, 상기 가스 스트림을 상향으로 배향하기 위한 상기 스크러버의 하부 부분의 유입 챔버, 가스를 가속시키기 위하여 상기 유입 챔버 위에 배열된 수축 (constriction) 섹션, 상기 수축 섹션 위에 배열된 반응 챔버, 가스 스트림에서의 오염 화합물들을 반응 생성물들로 전환시키기 위하여 상기 반응 챔버에 적어도 하나의 시약을 도입하기 위한 수단, 상기 반응 챔버로부터 상기 반응 생성물들을 포함하는 입자들 및 가스를 배출하기 위한 배출 채널, 상기 가스로부터 상기 반응 생성물들을 포함하는 입자들을 분리하기 위한 입자 분리기, 및 상기 입자 분리기로부터 상기 반응 챔버로 분리된 입자의 일부를 재순환시키기 위한 복귀 채널을 포함한다.
특히, 배기 가스로부터 SO2, SO3, HCl 및 HF 를 제거할 때, 건식 CFB 스크러버들에서 사용된 시약은 일반적으로 수산화칼슘 Ca(OH)2, CaO, CaCO3, 및 NaHCO3 와 같은 알칼리성 물질이다. 특히, 약간의 연도 가스들에서 저농도들로 존재하는 수은, 다이옥신들 또는 푸란들과 같은 오염물질들을 제거할 때, 또한 분말형 활성 탄소, 아탄 코크 또는 벤토나이트와 같은 다른 시약들이 스크러버 시스템으로 도입될 수 있다.
시약은 다른 위치들로, 예를 들면, 연소 공정에서, 스크러버 상류의 배기 가스 덕트에서, 스크러버의 반응 챔버 내로 직접 또는 복귀 채널 내로 분사될 수 있다. 가스 스트림에서의 오염 화합물들은 시약 물질과 반응하여 입자 분리기, 일반적으로 패브릭 필터에서 가스로부터 제거되는 반응 생성물들, 일반적으로 고형 염들을 형성한다.
또한, 물은 일반적으로 반응 챔버로 분사되어, 예를 들면, SO2 와 Ca(OH)2 의 반응을 향상시키기 위하여 반응 챔버 안의 온도 및 습도를 제어한다. 하지만, 습식 스크러버들에서와 달리 건식 스크러빙 시스템들에서, 처리되어지는 가스 스트림은 수분으로 포화되지 않는다. 그와 달리, 응축 없이 배기 가스에서 증발될 수 있는 수분의 양만이 부가된다.
건식 CFB 스크러버의 반응 챔버는 오염물질 운반 가스의 수직 스트림에 의해서 유동화되는 미립자 물질의 층 (bed of particulate material) 을 포함하고, 상기 층은 주로 플라이 애시 및 시약 입자들로 이루어진다. 시약과 오염 화합물들간의 반응은 주로 반응 챔버에서, 층 입자들의 표면상에서 대부분 발생한다. 반응 챔버에서 층을 유지하기 위하여, 일반적으로 입자 분리기에 의해서 수집된 물질의 일부는 반응 챔버로 다시 재순환된다.
예를 들면, 특허 공보 WO 2005/030368 에서 나타낸 통상적으로 사용되는 구성에서, 재순환된 물질은 입자 분리기의 하부 호퍼로부터 슬로핑 재순환 채널 및 공급 노즐을 통하여 유입 챔버 위에 배열된 수직 수축 섹션의 확장 하류 부분 측으로 도입된다. 이 해결책은, 공급 노즐이 스크러버에서 비교적 높은 수직 레벨에 있기 때문에, 스크러버 시스템의 총 높이가 비교적 길다는 단점을 갖는다.
WO 2006/032288 은 공급 노즐에 의해서 재순환 채널을 수축 섹션 상류의 유입 챔버의 측벽에 연결함으로써 스크러버 시스템의 높이가 감소되는 다른 구성을 개시하고 있다. 이 해결책은, 유입 챔버에서의 가스 스트림의 속도가 특히 공급 노즐의 위치 부근에서 비교적 느릴 수도 있기 때문에, 재순환된 입자들의 너무 큰 부분은 특히 낮은 부하에서 유입 챔버의 저부로 가라 앉는 경향이 있다는 단점을 갖는다. 이런 영향은 가스를 유입 챔버의 저부로 재순환시킴으로써 최소화될 수 있지만 이는 시스템을 복잡하게 만들고 비용을 증가시킨다.
특허 공보들 CN 201760230 및 CN 101402019 는 다수의 원주 방향으로 배열된 벤튜리 노즐들을 포함하는 수축 섹션의 수직 축선에서 유입 챔버의 중앙 영역에서 흡착제 입자들을 흡착제 분배기로 운반하기 위한 경사진 채널을 포함하는 건식 유동층 탈황 반응기를 나타내고 있다. 이들 해결책들에도 불구하고, 가스 속도가 비교적 느리고, 그리고 반응 챔버로의 입자들의 비말 동반 및 이들의 분배가 최적에 미치지 못할 수도 있는 영역에서 재순환된 입자들은 유입 챔버로 도입된다.
본 발명의 목적은 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법 및 스크러버를 제공하는데 있고, 여기서 전술한 선행 기술의 문제점의 적어도 일부가 최소화된다.
일 양태에 따르면, 본 발명은 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하기 위한 스크러버를 제공하고, 상기 스크러버는 상기 스크러버의 하부 부분으로 상기 가스 스트림을 도입하기 위한 적어도 하나의 가스 채널; 수직 가스 스트림을 형성하도록 상기 가스 스트림을 상향으로 배향하기 위한 상기 스크러버의 하부 부분의 유입 챔버; 수직의 대칭 축선을 갖고 중앙에 배열된 벤튜리 노즐을 포함하는 수축 섹션으로서, 상기 수축 섹션은 상기 수직 가스 스트림을 가속시키기 위하여 상기 유입 챔버의 상단부 위에서 상기 유입 챔버의 상단부와 유동 연결된, 상기 수축 섹션; 상기 수축 섹션 위에서 상기 수축 섹션과 유동 연결로 배열된 반응 챔버; 상기 가스 스트림에서의 오염 화합물들을 반응 생성물들로 전환시키기 위하여 상기 반응 챔버에 적어도 하나의 시약을 도입하기 위한 수단; 상기 반응 챔버로부터 상기 반응 생성물들을 포함하는 입자들 및 가스를 배출하기 위하여 상기 반응 챔버와 유동 연결된 배출 채널; 상기 가스로부터 상기 반응 생성물들을 포함하는 입자들을 분리하기 위하여 상기 배출 채널과 유동 연결된 입자 분리기; 및 상기 입자 분리기로부터 상기 반응 챔버로 분리된 입자들의 일부를 연속적으로 재순환시키기 위한 복귀 채널을 포함하고; 상기 복귀 채널은 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 주위로 환형으로 배열된 수직 단부 섹션을 포함하고, 상기 수직 단부 섹션의 하단부는 상기 재순환된 입자들의 미세한 분획물이 상기 수직 가스 스트림과 함께 비말 동반되고 상기 재순환된 입자들의 조대한 분획물이 상기 유입 챔버의 하부 부분으로 분리되게 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐의 하단부에 인접한 영역으로 상기 재순환된 입자들을 균등하게 분배하도록 상기 유입 챔버와 유동 연결된다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 스크러버에서 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 이하의 연속적인 단계들: 상기 스크러버의 하부 부분에서 적어도 하나의 가스 채널을 통하여 유입 챔버로 상기 가스 스트림을 도입하는 단계; 수직 가스 스트림을 형성하도록 상기 유입 챔버에서 상기 가스 스트림을 상향으로 배향하는 단계; 상기 유입 챔버 위에서 상기 유입 챔버와 유동 연결로 배열된 수축 섹션에서 상기 수직 가스 스트림을 가속시키는 단계로서, 상기 수축 섹션은 수직의 대칭 축선을 갖고 중앙에 배열된 벤튜리 노즐을 포함하는, 상기 수직 가스 스트림을 가속시키는 단계; 상기 수축 섹션으로부터 상기 수축 섹션 위에 배열된 반응 챔버로 상기 가스 스트림을 운반하는 단계; 상기 오염 화합물들을 미립자의 반응 생성물들로 전환시키기 위하여 상기 반응 챔버에 적어도 하나의 시약을 도입하는 단계; 배출 채널을 통하여 상기 반응 챔버로부터 입자 분리기로 상기 반응 생성물들을 포함하는 입자들 및 가스를 배출하는 단계; 상기 입자 분리기에서 상기 가스로부터 상기 반응 생성물들을 포함하는 입자들을 분리하는 단계; 상기 입자 분리기로부터 복귀 채널을 통하여 상기 반응 챔버로 분리된 입자들의 일부를 재순환시키는 단계; 및 상기 재순환된 입자들의 미세한 분획물은 상기 수직 가스 스트림과 함께 비말 동반되고 상기 재순환된 입자들의 조대한 분획물은 상기 유입 챔버의 하부 부분으로 분리되도록 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 주위로 환형으로 배열된 상기 복귀 채널의 수직 단부 섹션을 통하여 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐의 하단부에 인접한 영역으로 상기 재순환된 입자들을 균등하게 분배하는 단계를 포함한다.
본 발명의 중요한 특징은 재순환된 입자들이 유입 챔버의 측벽에서 방출되지 않고 수축 섹션의 대칭 축선에 대하여 중앙에 있는 부분에서 방출된다는 것이다. 이에 따라, 입자들은 수축 섹션에 대하여 대칭이거나 균등하게 방출될 수 있다.
가스 스트림에 대한 입자들의 방출 위치 및 이들 입자들의 분배는 스크러버의 최적의 기능화를 위하여 중요하다. 입자들이 유입 챔버측에 또는 상기 유입 챔버의 하부 부분에 방출되었다면, 입자들은 비교적 느린 속도와 어쩌면 불안정한 방향을 갖는 가스 스트림에 의해서 영향을 받을 수 있고, 그리고 입자들로의 열 전달 및 이들 입자와 가스의 비말 동반이 효과적이지 않다. 또한, 입자들의 비대칭 방출은 반응 챔버에서 형성된 유동층이 비대칭이 될 위험을 증가시킨다. 이것은 오염물질들의 제거의 효율성을 감소시키고, 그리고 심지어 상기 층이 반응 챔버에 머물러 있지 않고 유입 챔버로 아래로 떨어지게 될 수 있다.
본 발명은 중앙에 배열된 벤튜리 노즐을 갖는 수축 섹션을 구비한 스크러버들에 관한 것이다. 벤튜리 노즐은 가변 단면적을 갖는 공지된 유속 변화 구성요소이다. 수직 벤튜리의 수평 단면은 벤튜리의 하부 부분에서 수렴하거나 상향으로 감소하고, 그리고 상기 벤튜리의 상부 부분에서 발산하거나 상향으로 증가한다. 이에 따라, 수직 가스 스트림의 속도는 벤튜리의 하부 부분에서 가속된다. 벤튜리의 형상은 유동 경로에서 난류 또는 심지어 데드 스페이스들 (dead spaces) 을 유발하는 임의의 날카로운 모서리들을 회피하도록 유선형으로 하는 것이 유리하다.
중앙에 배열된 벤튜리 노즐은 하나의 벤튜리 노즐만을 포함하는 비교적 작은 스크러버의 유일한 벤튜리 노즐일 수도 있거나, 또는 다수의 벤튜리 노즐들을 포함하는 더 큰 스크러버의 중앙 벤튜리 노즐일 수도 있다. 예를 들면, 특허 공보들 CN 201760230 및 CN 101402019 에 개시된 스크러버들은 중앙에 배열된 벤튜리 노즐을 포함하고 있지 않다는 것에 주목해야 한다.
수축 섹션에 대한 분리된 입자들의 원하는 균등 또는 대칭 분배는 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 주위로 환형으로 복귀 채널의 수직 단부 섹션을 배열함으로써 가능할 수 있다. 수축 섹션에 대하여 대칭으로 재순환된 입자들을 방출함으로써, 반응 챔버에 대하여 재순환된 입자들을 균등하게 분배할 수 있다. 수축 섹션이 다수의 벤튜리들을 포함할 때, 본 발명은 모든 벤튜리들에 대하여 재순환된 입자들을 균등하게 분배할 수 있다. 입자들의 균등한 분배는 반응 챔버에서 발생하는 반응들의 효율을 위하여 매우 중요하다.
반응 챔버에 대한 입자들의 균등한 분배는 재순환된 입자들이 전형적으로 또한 미반응 시약을 포함하고 있기 때문에 특히 중요하다. 본 발명의 약간의 적용들에서, 오염 화합물들과 시약의 반응은 스크러버를 통한 1회 통과 동안 결코 완료되지 못할 수도 있다. 이런 경우에, 시약의 높은 이용률을 얻기 위하여 입자 분리기에 의해서 수집된 물질의 비교적 많은 부분을 재순환시키는게 중요하다.
일반적으로, 시약은 반응 챔버로 직접 도입된다. 그때, 하지만, 시약의 균등한 분배를 보장하기 위하여 다수의 공급 포인트들이 요구될 수도 있다. 또한, 복귀 채널을 통하여 시약 또는 시약의 일부를 도입하는 것이 가능하고, 다시 말하면, 상기 복귀 채널은 재순환된 입자들의 스트림으로 미립자 시약을 도입하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 시약이 복귀 채널을 통하여 스크러버에 도입될 때, 재순환된 입자들이 수직 가스 스트림으로 균등하게 분배되는 것은 물론 특히 중요하다.
본 발명에 따르면, 수직 단부 섹션은 재순환된 입자들을 유입 챔버의 중앙 영역을 향하여 하향으로 배향할 수 있다. 하지만, 많은 경우들에서, 상향 유동 가스 스트림과 재순환된 입자들의 혼합은 입자들의 방향이 똑바로 하향으로가 아니고 속도가 또한 수평 성분을 갖는다면 더 효율적이다.
수축 섹션이 단일 벤튜리 노즐만을 포함하는 경우에, 수직 단부 섹션의 하단부는 다수의 개구부들을 포함하는 것이 유리하고, 이들 개구부들은 재순환된 입자들에 대하여 수직의 대칭 축선을 향하여 수평 모멘텀을 유발한다. 따라서, 수직 단부 섹션의 하단부의 개구부들 또는 하단부 섹션의 저부는 입자들을 주로 수직 가스 스트림의 중앙을 향하여 투척하도록 설계되는 것이 유리하다.
다른 한편, 수축 섹션이 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 주위로 원주 방향으로 배열된 다수의 벤튜리 노즐들을 포함한다면, 재순환된 입자들은 외향으로, 즉 수축 섹션의 수직의 대칭 축선으로부터 멀리 수평 모멘텀에 의해서 영향을 받는 것이 유리하다. 이에 따라, 재순환된 입자들은 다수의 벤튜리 노즐들로 진입하는 수직 가스 스트림들로 균등하게 분배될 수 있다. 이것은 수직 단부 섹션의 하단부 아래에 분산 피스를 배열함으로써 만들어지는게 유리하고, 상기 분산 피스는 재순환된 입자들을 외향으로 바운스하는 상부 표면을 갖는다.
바람직하게는, 분산 피스는 60 - 120도, 바람직하게는 80 - 100도의 애퍼처 (aperture) 를 갖는 상향으로 배향된 직원뿔을 포함한다. 재순환된 입자들이 상기 직원뿔의 상부 표면과 충돌하면, 이들 입자들은 상향 유동 가스 스트림들과 효율적으로 상호 작용하도록 분산 피스 주위로 원형으로 퍼진다.
본 발명의 또 다른 중요한 특징은 입자들이 비교적 빠른 속도와 높은 온도를 갖는 가스 스트림으로 방출된다는 것이다. 전형적으로, 유입 챔버로 진입하는 가스 스트림은 100 - 250℃, 바람직하게는 130 - 160℃ 의 온도를 갖는다. 대응하여, 본 발명에 따르면, 재순환된 입자들은 가스 스트림의 온도가 적어도 100℃ 인 위치에서 유입 챔버 (58) 에서 분배된다. 이에 따라, 반응 챔버에서 습해지고 냉각된 재순환된 입자들은 수축 섹션에 재진입되는 동안 고온 가스 스트림으로 효율적으로 신속하게 건조되고 가열된다. 이런 초기 건조 및 가열이 종래의 스크러버에서 발생될 수 있는, CaCl 로 인한 응집과 같은, 유해한 영향들을 최소화한다는 점에 주목하고 있다. 본 구성은, 예를 들면, WO 2005/030368 에서 개시된 종래의 구성 (입자들이 수축 섹션의 하류 부분으로 방출됨) 과 비교되어야 한다. 이런 종래의 구성에서, 입자들은 물 및 산 응축 온도들 보다 약 10℃ 내지 40℃ 높은, 전형적으로 65 - 85℃ 의 온도를 갖는, 반응 챔버에서의 입자층과 거의 바로 혼합되어 전술한 유해한 영향들의 위험을 유발한다. 본 발명에 따른 분사 위치는 또한 적당한 흡착제들, 예를 들면, 탄소 입자들을 사용함으로써 수은 감소에 유리하다는 것이 입증되었다.
본 발명에 따르면, 재순환된 입자들은 중앙에 배열된 벤튜리 노즐의 하단부 부근에 방출된다. 이에 따라, 방출 위치는 유입 챔버의 상부 부분 또는 수축 섹션의 하부 부분이고 유입 챔버의 하부 부분 또는 중앙은 아니다. 전형적으로, 가스는 유입 챔버의 중앙 부분들에서 약 10 m/s 의 속도를 갖지만 수축 섹션에서는 60 m/s 의 속도일 수도 있다. 본 발명에 따르면, 수직 단부 섹션의 하단부는 가스 스트림이 이미 수축 섹션을 향하여 상향으로 유선형의 잘 정의된 유속을 갖는 수축 섹션의 하단부에 대단히 근접한 위치에 있다. 본 발명에 따르면, 재순환된 입자들은 가스의 수직 속도가 적어도 20 m/s, 심지어 더 바람직하게는 적어도 30 m/s 인 위치에서 방출되는 것이 바람직하다.
재순환된 입자들은 수직 가스 스트림으로부터 재순환된 입자들로 매우 효율적인 열 전달을 가능하게 하는 거의 역류 유동으로 고속의 수직 가스 스트림과 충돌하는 것이 유리하다. 또한, 수직 가스 스트림은 재순환된 입자들의 미세한 분획물을 수축 섹션 및 반응 챔버로 효율적으로 비말 동반한다. 다른 한편, 가스 스트림과 함께 비말 동반되기에는 너무 무거운 재순환된 입자들의 조대한 분획물은 분리되어 유입 챔버의 저부로 가라 앉는다.
본 발명에 따른 재순환된 입자들을 방출하는 또 다른 이점은 예를 들면 수은 오염물질들을 제거하기 위하여 시약으로서 복귀 채널을 통하여 아탄 코크 입자들과 같은 탄소 입자들을 공급할 때 달성된다. 본 배열에 의해서, 탄소 입자들은 반응 챔버에서 황 산화물들을 제거하기 전에, SO2 및 SO3, 그리고 있을 수 있는 황산 분자들과 정면 충돌을 일으키게 된다. 이에 따라, 황 분자들은 탄소 입자들을 한층 더 활성화시키고, 그리고 오염물질 제거는 향상된다.
유입 챔버는 일반적으로 다른 형상들 및 크기들을 가질 수도 있다. 유입 챔버는 가스 채널 또는 다수의 가스 채널들의 단부에서 분리 챔버일 수 있거나, 또는 유입 챔버는 단지 가스 스트림의 방향이 주로 수평으로부터 수직으로 변화되는 가스 채널의 단부 섹션일 수 있다. 스크러버로부터 분리된 조대한 입자들을 배출하기 위한 배출 덕트는 유입 챔버의 저부에 연결된다.
복귀 채널은 단일 채널일수도 있지만, 본 발명의 유리한 실시형태에 따르면, 복귀 채널은 파이프 섹션들이 수직 단부 섹션에 연결되는 다수의 병렬 (in-parallel) 연결된 파이프 섹션들을 포함하거나 또는 복귀 채널의 하류 단부는 이들 다수의 병렬 연결된 파이프 섹션들로 분할된다. 파이프 섹션들은 2개의 파이프들만을 포함할 수 있고, 이들 파이프들은 수직 단부 섹션, 바람직하게는 단부 섹션의 양쪽에 다른 각도들로 연결된다. 본 발명의 특히 유리한 실시형태에 따르면, 복귀 채널은 수직 단부 섹션과 유동 연결로 2개 보다 많은 파이프 섹션들을 포함한다. 바람직하게는, 파이프 섹션들은 수직 단부 섹션과 회전 대칭으로 연결된다. 이런 구성은 수축 섹션이 다수의 원주 방향으로 배열된 벤튜리들을 포함하고 파이프 섹션들이 벤튜리들 사이에 배열될 때 특히 유리하다.
반응 챔버로의 재순환된 입자들의 균등한 분배는 가스 스트림과 입자들의 비말 동반에 좌우된다. 따라서, 원하는 분배를 달성하기 위하여, 재순환된 입자들이 가스 스트림과 접촉하는 영역에서 가스 스트림의 속도가 일정한 것이 또한 중요하다. 이런 원하는 가스 속도를 갖기 위하여, 약간의 경우들에서 시스템은 유입 챔버에 가스 스트림을 도입하기 위한 단일 가스 채널을 갖는 것 뿐만 아니라, 유입 챔버에 연결된 다수의 가스 채널들이 존재하는 것도 유리하다. 유입 챔버의 양쪽에 연결된 2개의 가스 채널들이 존재하는 것이 바람직할 수도 있지만, 유입 챔버와 회전 대칭으로 연결된 2개 보다 많은 가스 채널들이 존재하는 것이 심지어 더 바람직하다.
본 발명의 주요 특징은 재순환된 입자들의 조대한 분획물이 유리하게 분리될 수 있다는 것이다. 조대한 입자들의 오염물질 감소 효율은 이들의 일반적으로 더 낮은 시약 함량 및 이들의 더 낮은 단위 체적당 면적비율 (area-to-volume ratio) 로 인하여 미세한 입자들의 오염물질 감소 효율 보다 더 낮기 때문에 재순환된 입자들로부터 조대한 입자들의 분리와, 이들 입자들이 반응 챔버로 진입하는 것을 허용하지 않는 것이 특히 중요하다. 반응 챔버의 입자층 내로 축적되려고 하는 조대한 입자들의 경향으로 인하여 조대한 입자들의 악영향은 특히 향상된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분리되어 수직 가스 스트림과 함께 비말 동반되는 입자들의 공유분들 (shares) 은 각각 분산 피스의 수직 위치를 조정함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 분산 피스는 분산 피스의 수직 위치를 제어하기 위한 리프팅 메카니즘에 연결되는 것이 유리하다.
분산 피스가 상향으로 배향된 원뿔을 포함하는 경우에, 분산 피스는, 대안으로, 또는 부가적으로, 원뿔의 애퍼처를 제어하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 이에 따라, 입자들에 대하여 유발된 수평 모멘텀은 원뿔의 애퍼처를 증가시킴으로써 증가될 수 있다.
본 발명의 전술한 간단한 설명 뿐만 아니라 추가의 목적들, 특징들 및 이점들은, 첨부 도면들과 관련하여, 본 발명에 따라 현재 바람직하지만 그럼에도 불구하고 예시적인 실시형태들의 이하의 상세한 설명을 참고로 하여 보다 충분히 이해될 것이다.
도 1 은 선행 기술에 따른 건식 CFB 스크러버를 구비한 보일러의 개략 다이어그램을 도시한다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 스크러버의 상세부의 개략 다이어그램을 도시한다.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 스크러버의 상세부의 개략 다이어그램을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 스크러버의 상세부의 개략 다이어그램을 도시한다.
도 1 의 개략 다이어그램은 노 (12) 와, 가열 회수 영역 (HRA; 16) 과 함께 배기 가스 채널 (14) 을 포함하는 보일러 (10) 를 도시한다. 배기 가스 채널은 배기 가스로부터 오염 화합물들, 예를 들면 황 산화물들을 제거하기 위하여 HRA 의 하류로 종래의 건식 CFB 스크러버 (18) 에 연결된다. 스크러버 내로 진입하는 배기 가스의 온도, 즉 HRA 하류의 온도는 전형적으로 약 150℃ 이다.
종래의 건식 CFB 스크러버들 뿐만 아니라 본 발명에 따른 건식 CFB 스크러버들은 CFB 보일러들 또는 PC 보일러들과 같은 임의의 타입들의 보일러들과, 또는 시멘트 킬른들 (cement kilns), 유리 용광로들 (glass furnaces) 및 폐기물 소각 플랜트들 (waste incineration plants) 과 같은 많은 다른 타입들의 플랜트들과 연결되어 사용될 수 있다. SO2, SO3, HCl, HF, 다이옥신들, 푸란들 및 Hg 를 포함하는 중금속들과 같은 유사한 오염 화합물들을 포함하는 배기 가스의 스트림을 모두 생성하는 이들 플랜트들은 공통적인 특징이 있다.
도 1 에 도시된 건식 CFB 스크러버 (18) 는 수직 가스 스트림을 형성하도록 배기 가스 스트림을 상향으로 배향하기 위하여 스크러버의 하부 부분에 배열된 유입 챔버 (20) 를 포함한다. 유입 챔버는 실제 분리 챔버일 수도 있거나, 또는, 예를 들면, 배기 가스 채널 (14) 의 곡선형 단부 섹션일 수도 있다. 또한, 단일 유입 챔버로 안내되는 2개 또는 심지어 2개 보다 많은 배기 가스 채널들이 존재할 가능성이 있다. 이와 같은 다수의 배기 가스 채널들은 단일 플랜트로부터 또는 다수의 분리 플랜트들로부터 배기 가스를 운반할 수 있다.
수직 가스 스트림을 가속시키기 위한 수직 수축 섹션 (24), 실제로 벤튜리 노즐이 유입 챔버의 상단부 (22) 위에, 그리고 상기 유입 챔버의 상단부 (22) 와 유동 연결로 배열된다. 수직 축선 (26) 을 중심으로 대칭인 수축 섹션 (24) 은 수축 섹션 위에, 그리고 상기 수축 섹션과 유동 연결로 배열된 수직 반응 챔버 (28) 에서 유동층을 유지하는 것을 가능하게 한다.
반응 챔버 (28) 는 배기 가스에서의 오염 화합물들을 무해한 화합물들, 즉, CaSO4 와 같은 스크러버의 반응 생성물들로 전환시키기 위하여 반응 챔버로 수산화칼슘 Ca(OH)2 와 같은 시약을 도입하기 위한 랜스 또는 공급 스크류와 같은 종래의 공급 수단 (30) 을 포함한다. 시약은 대안으로, 예를 들면, 스크러버 (18) 의 상류의 배기 가스 채널 (14) 에 연결된 공급 수단 (30') 을 사용함으로써 스크러버 내로 도입될 수 있다. 오염 화합물들의 반응 생성물들로의 전환을 용이하게 하기 위하여, 반응 챔버는 일반적으로 또한 반응 챔버내에 형성되는 유동층을 습하게 하고 냉각시키기 위하여 반응 챔버로 물을 공급하기 위한 수단 (32), 예를 들면 하나 이상의 노즐들을 포함한다.
배출 채널 (34) 은 반응 챔버로부터 입자 분리기 (36) 로 반응 생성물들 및 있을 수 있는 미반응 시약을 포함하는 입자들 및 가스를 배출하기 위하여 반응 챔버 (28) 의 상부 부분에 연결된다. 입자 분리기는 일반적으로 패브릭 필터이지만, 약간의 경우들에서 대안으로 다른 타입의 분리기, 예를 들면, 전기 집진기 (electrostatic precipitator) 일 수도 있다. 반응 생성물들 및 미반응 시약을 포함하는 입자들은 입자 분리기 (36) 에서 배기 가스로부터 분리되고, 그리고 남아 있는 세정된 배기 가스는 스택 (38) 을 통하여 환경으로 배향된다.
입자 분리기 (36) 에서 분리된 입자들은 입자 분리기의 저부에서 일련의 하부 호퍼들과 같은 수집 디바이스 (40) 로 수집된다. 분리된 입자들의 일부는, 그 공유분이 입자 유동 제어 디바이스 (42) 에 의해서 제어될 수 있고, 시스템으로부터 제거되도록 사일로 (44) 로 배향된다. 반응 챔버 (28) 에서 입자층을 유지하기 위하여, 그리고 또한 분리된 입자들이 미반응 시약의 상당 부분을 여전히 함유할 수 있기 때문에, 분리된 입자들의 다른 부분은 복귀 채널 (46) 을 통하여 반응 챔버 (28) 로 다시 연속적으로 재순환된다. 복귀 채널은 또한 대안으로, 또는 전술한 시약 공급 수단에 부가하여 사용되는 시약 공급 수단 (30'') 을 포함할 수 있다.
도 1 에 도시된 종래의 구성에 따르면, 복귀 채널 (46) 은 수축 섹션 (24) 의 상부 부분측에 연결된다. 대안으로, 복귀 채널은 반응 챔버 (28) 의 하부 부분에 직접 연결될 수 있다. 하지만, 복귀 채널을 연결하는 이런 배열들은 약간의 적용들에서 반응 챔버 (28) 에서 층의 파울링 (fouling), 응집 및 조대화 (coarsening) 와 같은 유해한 영향들 유발할 수 있다는 것이 발견되었다.
다른 종래의 구성에 따르면, 복귀 채널은 유입 챔버 (20) 측에 연결된다 (도 1 에 미도시). 하지만, 이것은 특히 낮은 부하들에서 충분한 양의 재순환된 입자들을 반응 챔버로 비말 동반하는데 필요한 가스 속도를 유지하기 위하여 유입 챔버에서 재순환된 가스의 스트림 (도 1 에서 미도시) 을 배기 가스의 스트림에 부가할 필요가 있을 수도 있다는 단점을 갖는다.
도 2 의 개략 다이어그램은 입자들을 입자 분리기 (36) 로부터 반응 챔버 (28) 로 다시 복귀시키기 위한 변형된 배열을 포함하는 본 발명의 실시형태를 도시한다. 특히 유리한 특징으로서, 도 2 에 도시된 복귀 채널 (48) 은 수직 단부 섹션 (50) 을 포함하고, 상기 수직 단부 섹션은 수축 섹션 (54) 의 유일한 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (52) 주위로 환형으로 배열된다. 수직 단부 섹션 (50) 의 하단부 (56) 는 재순환된 입자들이 유입 챔버 (64) 의 상단부 (62) 를 향하여 유동하도록 벤튜리 노즐 (52) 의 상류 부분 (60) 으로 다수의 개구부들 (58) 을 포함한다. 수직 단부 섹션의 하단부 (56) 는 유리하게는 재순환된 입자들에 대하여 수평 모멘텀을 유발하고, 이에 따라 재순환된 입자들을 개구부들 (58) 을 통하여 수축 섹션 (54) 의 대칭 축선 (68) 을 향하여 내향으로 배향하기 위하여 개구부들 (58) 로 안내되는 경사진 저부 (66) 를 포함한다.
재순환된 입자들을 수축 섹션에 대하여 균등하게 분배하기 위하여, 개구부들 (58) 의 수는 적어도 3개, 더 바람직하게는 적어도 4개, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 6개이다. 개구부들 (58) 에 대한 입자들의 균등 분배는 수직 단부 섹션 (50) 이 충분한 높이 (70) 를 가질 때 향상된다. 바람직하게는, 그 높이는 적어도 수축 섹션의 최소 폭 (72) 의 크기이다. 또한, 입자들의 분배는 수직 단부 섹션 (50) 에 연결된 다수의 복귀 채널들 (48, 48'), 또는 복귀 채널들의 적어도 단부 섹션들, 소위 말하는 파이프 섹션들을 구비함으로써 향상될 수 있다. 복귀 채널들 또는 파이프 섹션들의 수는 바람직하게는 적어도 2개, 심지어 더 바람직하게는 적어도 3개 또는 4개, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 6개이다.
재순환된 입자들은 유입 챔버 (64) 로부터 수축 섹션 (54) 을 향하여 유동하는 고속의 수직 가스 스트림 (74) 과 조우한다. 재순환된 입자들의 미세한 분획물 (76) 은 수축 섹션 위의 반응 챔버 (78) 로 수직 가스 스트림과 함께 비말 동반된다. 동시에, 수직 가스 스트림과 함께 비말 동반되지 않는 재순환된 입자들의 조대한 분획물 (80) 은 유입 챔버의 하부 부분 (82) 으로 가라 앉는다. 조대한 분획물은 배출 덕트 (84) 를 통하여 유입 챔버의 하부 호퍼 (86) 로부터 사일로로 배출되는 것이 유리하다.
도 2 에서, 복귀 채널의 수직 단부 섹션은 수직 단부 섹션의 내벽으로서 벤튜리 노즐의 외벽의 일부를 구비함으로써 수축 섹션 바로 주위로 환형으로 배열된다. 도 3 의 실시형태는 수직 단부 섹션 (50) 이 벤튜리 노즐 (52) 로부터 이격되어 있다는 점만 도 2 의 실시형태와 상이하다. 이에 따라, 수직 단부 섹션의 하단부 (56) 및 개구부들 (58) 은 도 2 에 도시된 실시형태에서 보다 더 낮은 레벨에 있고, 그리고 분리된 입자들은 수축 섹션의 대칭 축선 (68) 으로부터 더 멀리 더 낮은 레벨에서 방출된다. 이것은 입자들이 도 2 에서의 속도 보다 약간 더 느린 속도를 갖는 가스 스트림 (74) 에 충돌되는 효과를 갖는다. 이에 따라, 도 2 의 실시형태에서 가스 유동에 의해서 비말 동반되는 중간 크기의 입자들의 일부는 도 3 의 실시형태에서 분리되어 유입 챔버 (64) 의 저부로 떨어진다.
도 4 는 본 발명의 제 3 실시형태를 도시하고, 이 실시형태는 다수의 원주 방향으로 배열된 벤튜리 노즐들 (90) 에 의해서 둘러 싸인 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (88) 을 갖는 수축 섹션 (54) 을 구비한 건식 CFB 스크러버들에서 적용가능하다. 전술한 바와 동일한 방식으로, 예를 들면, 도 2 에서와 동일한 방식으로, 재순환된 입자들을 복귀 채널 (48) 로부터 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 주위로 환형으로 배열된 수직 단부 섹션을 갖는 이런 스크러버 내로 복귀시키는 것이 가능하다. 하지만, 이런 구성에서, 대부분의 비말 동반된 입자들은 중앙 벤튜리 노즐을 통하여 반응 챔버로 안내되고, 그리고 반응 챔버 (78) 에 대한 입자들의 분배는 이상적이지 않다.
따라서, 도 4 는 대부분의 재순환된 입자들이 다수의 원주 방향으로 배열된 벤튜리 노즐들 (90) 에 대하여 균등하게 분배되는 다른 구성을 도시한다. 이것은 재순환된 입자들에 대하여 외향으로 배향된 수평 모멘텀을 유발하도록 중앙 벤튜리 노즐 (88) 의 하단부 (92) 부근에 환형으로 복귀 채널 (48) 의 수직 단부 섹션 (50) 을 연장함으로써, 그리고 수직 단부 섹션 (50) 의 하단부 (56) 아래로 분산 피스 (94) 를 배열함으로써 가능하게 된다.
분산 피스 (94) 는 60 - 120도, 바람직하게는 80 - 100도의 애퍼처를 갖는 상향으로 배향된 직원뿔을 포함하는 것이 유리하다. 본 발명의 유리한 실시형태에 따르면, 분산 피스는 리프팅 메카니즘 (96) 에 연결되고, 이에 따라 분산 피스의 수직 위치는 조정될 수 있다. 분산 피스가 더 높이 상승되면, 재순환된 입자들은 더 높은 레벨에서 분산 피스의 상부 표면과 충돌하고 더 빠른 속도의 가스 스트림과 조우하고, 그리고 더 많은 입자들이 수직 가스 스트림들에 의해서 비말 동반될 것이다. 따라서, 분산 피스의 수직 위치를 조정함으로써, 스크러버로부터 제거될 유입 챔버의 저부로 분리될 입자들의 부분을 제어하는 것이 가능하다.
분산 피스는, 대안으로 또는 부가적으로, 전방 부분이 단부 부분과 부분적으로 오버랩핑되는 조정 가능한 상부 표면 및 오버랩핑량을 조정하기 위한 수단을 갖는 구성 (98), 또는 상기 원뿔의 애퍼처의 제어를 가능하게 하는 다른 적합한 구성을 포함한다. 애퍼처를 증가시킴으로써, 입자들에 대하여 유발된 수평 모멘텀은 증가된다.
도 4 의 구성을 사용할 때, 복귀 채널 (48) 의 수직 단부 섹션 (50) 의 하단부 (56) 로부터 방출된 재순환된 입자들은 우선 중앙 벤튜리 노즐 (88) 로 배향된 가스 스트림 (100) 과 조우한다. 중앙에 배향된 가스 스트림 (100) 은 일반적으로 비교적 적기 때문에, 주로 가장 작은 입자들로 이루어진 재순환된 입자들의 적은 부분만이 중앙 벤튜리 노즐 (88) 로 그리고 중앙 벤튜리 노즐을 통하여 반응 챔버 (78) 로 가스 스트림과 함께 비말 동반된다. 대부분의 다른 입자들은 떨어지고, 분산 피스 (94) 의 상부 표면과 충돌하고, 그리고 외향으로 바운스된다. 게다가, 이들 입자들이 원주 방향으로 배열된 벤튜리 노즐들 (90) 을 향하여 유동하는 수직 가스 스트림들 (102) 에 의해서 영향을 받기 때문에, 입자들의 미세한 부분 (104) 은 원주 방향으로 배열된 벤튜리 노즐들 (90) 을 통하여 반응 챔버 (78) 로 수직 가스 스트림들과 함께 비말 동반되고, 그리고 입자들의 조대한 부분 (106) 은 유입 챔버의 저부로 가라 앉는다.
유리하게, 도 4 에서 도시된 실시형태에서, 뿐만 아니라 도 2 및 도 3 에서 도시된 실시형태들에서, 복귀 채널 (48) 은 수직 단부 섹션 (50) 과 유동 연결로 다수의 병렬 연결 파이프 섹션들을 포함할 수 있다. 도 4 의 실시형태에서, 다수의 병렬 연결 파이프 섹션들은 다수의 원주 방향으로 배열된 벤튜리 노즐들 (90) 사이에서 대칭으로 배열되는 것이 유리하다.
도 4 의 실시형태는 유입 챔버 (64) 로 오염물질 운반 가스를 도입하기 위한 2개의 가스 채널들 (108) 을 도시한다. 일반적으로, 가스 채널들의 수는 1개 또는 2개, 또는 3개 또는 4개와 같이 심지어 2 개 보다 더 많을 수 있다. 다수의 가스 채널들은 유입 챔버에서의 가스 분배가 비교적 균등하게 된다는 이점을 제공한다. 이에 따라, 개별 원주 방향으로 배열된 벤튜리 노즐들 (90) 로 배향된 수직 가스 스트림들은 거의 동일하고, 그리고 원주 방향의 벤튜리 노즐들에 대한 재순환된 입자들의 분배의 균등은 향상된다. 단일 벤튜리에서 입자 분배의 균등을 향상시키기 위하여 단일 벤튜리만을 포함하는 도 2 및 도 3 의 실시형태들에서 2개 이상의 가스 채널들이 또한 사용될 수 있다.
본 발명은 명세서에서 현재 가장 바람직한 실시형태들로 고려되는 것과 관련하여 실례들로서 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시형태들로 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에서 규정된 바와 같이, 본 발명의 범위 내에 포함된 그 특징들의 다양한 조합들 또는 변경들, 그리고 여러개의 다른 적용들을 포함하는 것으로 의도되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 스크러버 (18) 로서,
    - 상기 스크러버의 하부 부분으로 상기 가스 스트림을 도입하기 위한 적어도 하나의 가스 채널 (14, 108);
    - 수직 가스 스트림을 형성하도록 상기 가스 스트림을 상향으로 배향하기 위한 상기 스크러버의 하부 부분의 유입 챔버 (20, 64);
    - 수직의 대칭 축선 (68) 을 갖고 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (52, 88) 을 포함하는 수축 섹션 (24, 54) 으로서, 상기 수축 섹션은 상기 수직 가스 스트림을 가속시키기 위하여 상기 유입 챔버 (20, 64) 의 상단부 위에서 상기 유입 챔버 (20, 64) 의 상단부와 유동 연결된, 상기 수축 섹션 (24, 54);
    - 상기 수축 섹션 위에서 상기 수축 섹션과 유동 연결로 배열된 반응 챔버 (28, 78);
    - 상기 가스 스트림에서의 오염 화합물들을 반응 생성물들로 전환시키기 위하여 상기 반응 챔버에 적어도 하나의 시약을 도입하기 위한 수단 (30, 30', 30'');
    - 상기 반응 챔버로부터 상기 반응 생성물들을 포함하는 입자들 및 가스를 배출하기 위하여 상기 반응 챔버와 유동 연결된 배출 채널 (34);
    - 상기 가스로부터 상기 반응 생성물들을 포함하는 입자들을 분리하기 위하여 상기 배출 채널과 유동 연결된 입자 분리기 (36); 및
    - 상기 입자 분리기로부터 상기 반응 챔버로 분리된 입자들의 일부를 연속적으로 재순환시키기 위한 복귀 채널 (46) 을 포함하고;
    상기 복귀 채널은 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (52, 88) 주위로 환형으로 배열된 수직 단부 섹션 (50) 을 포함하고,
    상기 수직 단부 섹션의 하단부 (56) 는 재순환된 입자들의 미세한 분획물 (104) 이 상기 수직 가스 스트림과 함께 비말 동반되고 상기 재순환된 입자들의 조대한 분획물 (106) 이 상기 유입 챔버 (64) 의 하부 부분 (82) 으로 분리되게 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (92) 의 하단부에 인접하여 상기 재순환된 입자들을 균등하게 분배하도록 상기 유입 챔버 (64) 와 유동 연결되고, 그리고
    배출 덕트 (84) 는 상기 스크러버 (18) 로부터 분리된 조대한 입자들 (106) 을 배출하기 위하여 상기 유입 챔버 (64) 의 저부 (86) 에 연결되는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 스크러버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재순환된 입자들에 대하여 수평 모멘텀을 유발하기 위한 수단이 상기 수직 단부 섹션의 하단부 (56) 에 인접하여 배열되는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 스크러버.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수축 섹션 (54) 은 단일 벤튜리 노즐 (52) 을 포함하고, 그리고
    상기 수직 단부 섹션 (50) 의 상기 하단부 (56) 는 수직의 대칭 축선 (68) 을 향하여 재순환된 입자들에 대하여 수평 모멘텀을 유발하기 위하여 상기 수직 단부 섹션의 상기 하단부로부터 상기 단일 벤튜리 노즐의 상류 부분 (60) 으로 다수의 개구부들 (58) 로 안내되는 경사진 저부 (66) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 스크러버.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 수축 섹션은 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (88) 주위로 원주 방향으로 배열된 다수의 벤튜리 노즐들 (90) 을 포함하고, 그리고
    상기 수직 단부 섹션의 상기 하단부 (56) 아래에는 상기 수직의 대칭 축선으로부터 멀리 상기 재순환된 입자들에 대하여 수평 모멘텀을 유발하기 위한 분산 피스 (94) 가 연결되는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 스크러버.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 분산 피스 (94) 는 60 - 120도, 바람직하게는 80 - 100도의 애퍼처 (aperture) 를 갖는 상향으로 배향된 원뿔을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 스크러버.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 분산 피스는 상기 원뿔의 애퍼처를 제어하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 스크러버.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 분산 피스의 상기 수직 위치는 리프팅 메카니즘 (96) 에 의해서 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 스크러버.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복귀 채널은 상기 수직 단부 섹션 (50) 과 유동 연결로 다수의 병렬 (in-parallel) 연결 파이프 섹션들 (48, 48') 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 스크러버.
  9. 제 1 항에 있어서,
    다수의 가스 채널들 (108) 은 상기 유입 챔버와 연결되는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 스크러버.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복귀 채널은 상기 오염 화합물들을 반응 생성물들로 전환시키기 위하여 적어도 하나의 미립자 시약을 도입하기 위한 수단 (30'') 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 스크러버.
  11. 스크러버 (18) 에서 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법으로서, 상기 방법은 이하의 연속적인 단계들:
    - 상기 스크러버의 하부 부분에서 적어도 하나의 가스 채널 (14, 108) 을 통하여 유입 챔버 (20, 64) 로 상기 가스 스트림을 도입하는 단계;
    - 수직 가스 스트림을 형성하도록 상기 유입 챔버 (20, 64) 에서 상기 가스 스트림을 상향으로 배향하는 단계;
    - 상기 유입 챔버 (20, 64) 위에서 상기 유입 챔버 (20, 64) 와 유동 연결로 배열된 수축 섹션 (24, 54) 에서 상기 수직 가스 스트림을 가속시키는 단계로서, 상기 수축 섹션은 수직의 대칭 축선 (68) 을 갖고 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (52, 88) 을 포함하는, 상기 수직 가스 스트림을 가속시키는 단계;
    - 상기 수축 섹션 (24, 54) 으로부터 상기 수축 섹션 위에 배열된 반응 챔버 (28, 78) 로 상기 가스 스트림을 운반하는 단계;
    - 상기 오염 화합물들을 미립자의 반응 생성물들로 전환시키기 위하여 상기 반응 챔버에 적어도 하나의 시약 (30, 30', 30'') 을 도입하는 단계;
    - 배출 채널 (34) 을 통하여 상기 반응 챔버로부터 입자 분리기 (36) 로 상기 반응 생성물들을 포함하는 입자들 및 가스를 배출하는 단계;
    - 상기 입자 분리기 (36) 에서 상기 가스로부터 상기 반응 생성물들을 포함하는 입자들을 분리하는 단계; 및
    - 상기 입자 분리기로부터 복귀 채널 (46) 을 통하여 상기 반응 챔버로 분리된 입자들의 일부를 재순환시키는 단계를 포함하고,
    - 재순환된 입자들의 미세한 분획물 (104) 이 상기 수직 가스 스트림과 함께 비말 동반되고 상기 재순환된 입자들의 조대한 분획물 (106) 이 상기 유입 챔버의 하부 부분으로 분리되도록 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (52, 88) 주위로 환형으로 배열된 상기 복귀 채널의 수직 단부 섹션 (50) 을 통하여 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐의 하단부 (56) 에 인접하여 상기 재순환된 입자들을 균등하게 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 분리된 입자들에 대하여 수평 모멘텀을 유발하는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 수축 섹션 (54) 은 단일 벤튜리 노즐 (52) 을 포함하고, 그리고
    상기 수직 단부 섹션의 상기 하단부로부터 상기 단일 벤튜리 노즐의 상류 부분 (60) 으로 다수의 개구부들 (58) 로 안내되는 상기 수직 단부 섹션 (50) 의 상기 하단부 (56) 의 경사진 저부 (66) 에 의해서 수직의 대칭 축선을 향하여 상기 재순환된 입자들에 대하여 수평 모멘텀을 유발하는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 수축 섹션 (54) 은 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐 (88) 주위로 원주 방향으로 배열된 다수의 벤튜리 노즐들 (90) 을 포함하고, 그리고
    상기 수직 단부 섹션의 상기 하단부 (56) 아래에서 중앙에 연결된 분산 피스 (94) 에 의해서 상기 수직의 대칭 축선으로부터 멀리 상기 재순환된 입자들에 대하여 수평 모멘텀을 유발하는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 가스 스트림 (74, 98, 100) 의 온도가 적어도 100℃ 이고 상기 가스 스트림의 수직 설계 속도가 적어도 20 m/s, 바람직하게는 적어도 30 m/s 인 위치에서 상기 중앙에 배열된 벤튜리 노즐의 상기 하단부 (92) 에 인접하여 상기 재순환된 입자들을 분배하는 것을 특징으로 하는, 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법.
KR1020167022112A 2014-01-31 2014-01-31 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법 및 스크러버 KR101729460B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2014/051946 WO2015113628A1 (en) 2014-01-31 2014-01-31 A method of and a scrubber for removing pollutant compounds from a gas stream

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160104728A true KR20160104728A (ko) 2016-09-05
KR101729460B1 KR101729460B1 (ko) 2017-04-21

Family

ID=50112881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167022112A KR101729460B1 (ko) 2014-01-31 2014-01-31 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법 및 스크러버

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9533257B2 (ko)
EP (1) EP3099398B1 (ko)
KR (1) KR101729460B1 (ko)
PL (1) PL3099398T3 (ko)
WO (1) WO2015113628A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11058967B2 (en) * 2016-01-19 2021-07-13 Mitsubishi Power Americas, Inc. Waste water evaporation methods and apparatus
DE102016123939A1 (de) 2016-12-09 2018-06-14 Babcock Noell Gmbh Gaswäscher zur Entschwefelung von Rauchgasen auf einem Schiff
CN109453644A (zh) * 2018-12-20 2019-03-12 福建龙净脱硫脱硝工程有限公司 干法烟气净化反应器及其物料预混合装置
CN110575738B (zh) * 2019-10-14 2021-12-03 中国沈阳晶鑫环保科技有限公司 一种湿烟气综合脱水方法
CN110575737B (zh) * 2019-10-14 2021-12-03 中国沈阳晶鑫环保科技有限公司 阵列式加压析水装置
CN110624369A (zh) * 2019-10-14 2019-12-31 杭州富阳松连食品有限公司 一种应用于板式吸收塔中的文氏管
CN112473290B (zh) * 2020-11-10 2022-11-29 询莱流体技术（上海）有限公司 一种基于文丘里原理的雾化装置及降尘设备
NO347339B1 (en) * 2021-02-10 2023-09-25 Norwegian Emission Abatement Tech As A system and method for dry sorption
CN114396609A (zh) * 2021-12-28 2022-04-26 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种用于循环流化床锅炉飞灰利用的系统及方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4065271A (en) * 1973-09-15 1977-12-27 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Process of separating hydrogen fluoride from gases
US4191544A (en) 1978-03-17 1980-03-04 The Babcock & Wilcox Company Gas cleaning apparatus
DE3235558A1 (de) * 1982-09-25 1984-03-29 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur abtrennung von schadstoffen aus abgasen
FI75505C (fi) * 1985-01-11 1988-07-11 Ahlstroem Oy Foerfarande och anordning foer avskiljning av fast material ur roekgaserna fraon en reaktor med cirkulerande baedd.
SE454142B (sv) 1985-04-23 1988-04-11 Flaekt Ab Kontaktreaktor
FI86105C (fi) * 1985-11-19 1992-07-10 Ahlstroem Oy Foerfarande och anordning foer reglering av en virvelbaeddsreaktors funktion.
DE4206602C2 (de) * 1992-03-03 1995-10-26 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum Entfernen von Schadstoffen aus Verbrennungsabgasen und Wirbelschichtreaktor hierzu
FR2692497B1 (fr) * 1992-06-17 1994-11-25 Procedair Dispositif pour le traitement d'un gaz par mise en contact avec des particules de matières solides.
US5665130A (en) 1996-01-18 1997-09-09 Natural Resources Canada Riser terminator for internally circulating fluid bed reactor
US6290752B1 (en) * 1998-10-22 2001-09-18 Von Roll Umwelttechnik Ag Device and process for adsorption or chemisorption of gaseous constituents from a gas flow
DE1169108T1 (de) * 1999-04-07 2002-10-02 Kemestrie Inc Körniges wanderbett filtrationsvorrichtung zur heissgaskonditionierung
US6290921B1 (en) * 1999-11-03 2001-09-18 Foster Wheeler Enegeria Oy Method and apparatus for binding pollutants in flue gas
DE10260740B4 (de) * 2002-12-23 2004-12-30 Outokumpu Oyj Verfahren und Anlage zur Entfernung von gasförmigen Schadstoffen aus Abgasen
CN1224446C (zh) 2003-08-15 2005-10-26 武汉凯迪电力股份有限公司 单塔多床循环流态化的大型化干法烟气脱硫方法
WO2006032288A1 (de) 2004-09-22 2006-03-30 Lurgi Lentjes Ag Rauchgasreinigungsanlage
CN101402019B (zh) 2008-11-06 2012-12-26 北京博朗环境工程技术股份有限公司 均流场内回流循环流化床烟气脱硫反应器
CN201760230U (zh) 2010-07-19 2011-03-16 北京博朗环保工程技术股份有限公司 均流场循环流化床烟气脱硫反应器
US20120237423A1 (en) * 2011-03-18 2012-09-20 Edward Bialkin Method and system for multi-stage flue gas cleaning
DE102011052788B4 (de) * 2011-08-17 2014-03-20 Harald Sauer Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
US8883082B1 (en) * 2013-09-27 2014-11-11 Babcock Power Development LLC Gas distributors for circulating fluidized bed reactors
CN103566725B (zh) * 2013-10-15 2016-03-02 中国科学院过程工程研究所 一种循环流化床半干法联合脱硫脱硝脱汞装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015113628A1 (en) 2015-08-06
EP3099398B1 (en) 2017-08-02
US9533257B2 (en) 2017-01-03
KR101729460B1 (ko) 2017-04-21
PL3099398T3 (pl) 2018-01-31
US20160332117A1 (en) 2016-11-17
EP3099398A1 (en) 2016-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101729460B1 (ko) 가스 스트림으로부터 오염 화합물들을 제거하는 방법 및 스크러버
KR101911213B1 (ko) 순환 유동층 보일러 플랜트로부터 나오는 연도 가스의 이산화황 함량을 감소시키는 방법
US9097158B2 (en) Solids transport in flue gas desulfurization system
RU2341729C2 (ru) Способ снижения выделений диоксида серы из бойлера с циркулирующим псевдоожиженным слоем
KR101340389B1 (ko) 반건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황 방법
CN1222349C (zh) 固结废气中污染物的方法和装置
US20210339161A1 (en) Waste water evaporation methods and apparatus
CZ125595A3 (en) Apparatus for chimney gas desulfurizing by wet way
KR101686153B1 (ko) 조대 입자들이 동반되는 배가스를 위한 분무 건조 흡착 공정
SE504440C2 (sv) Sätt att avskilja gasformiga föroreningar från varma processgaser
KR100261721B1 (ko) 연소공정에서 황산화물 방출을 감소시키기 위한 방법 및 그 반응기
US9040004B2 (en) Method and device for cleaning exhaust gases by way of fluidized bed reactors
CA2510791A1 (en) Method and plant for the conveyance of fine-grained solids
KR950012525B1 (ko) 배기가스 정화방법 및 장치
JPH10305210A (ja) 排煙処理方法及び設備
WO2015113627A1 (en) A method of and a scrubber for removing pollutant compounds from a gas stream
CN101322909A (zh) 净烟气再循环式半干法反应塔及其工艺
CN219784324U (zh) 一种水泥生产超净排放系统
CN101780370B (zh) 基于内循环w型多流体碱雾发生器的脱硫装置及脱硫方法
US5643344A (en) Dry scrubber with forced recirculation
CN103721484A (zh) 同轴短程快速循环协同脱除多种污染物的半干法烟气净化技术
CA2222958A1 (en) Method of and apparatus for treating process gases in a circulating fluidized bed
JP2001219126A (ja) 気流式選別乾燥装置及び該装置を用いたゴミ固形化燃料製造設備
CA2126508A1 (en) High efficiency advanced dry scrubber
JPH1142420A (ja) 脱硫装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant