KR20180038420A - 다수의 플러드형 스크러버 헤드들을 갖는 다중 레벨 가스 스크러버 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 수평 배향 및 플러드형 동작 특성이 상이한 중화 시약들을 각각 이용하여 다수의 상호작용 구역들에서 완전한 습식 스크러빙을 허용하는, 습식 스크러빙 헤드 설계에 관한 것이다. 다수의 스크러빙 구역들에 대한 능력은 미립자 및 산성 가스 제거 시스템들을 위한 폴리싱 상호작용 구역들을 추가함으로써 또는 상이한 중화 용액 또는 이들 동작 조건들의 조합으로 동작하여 제거되는 오염 물질들의 범위를 넓힘으로써 전체 오염 물질 제거 효율을 향상시킨다. 플러드형 헤드 설계 접근법은 단일의 스크러버로 하여금 다수의 오염 물질들에 대해 높은 수준의 제거 효율을 달성할 수 있게 하여, 비용, 및 그것이 대체하는 다수의 디바이스들의 설치 면적 상호작용 복잡성을 절감시킨다. 플러드형 헤드 스크러버들은 연소 연도 가스 오염 물질 제거에서 그리고 분진, 악취 및 산성 가스를 발생시키는 화학적 및 산업 응용 분야들에서 적용된다.
Description
본 발명은 대기 오염 배출물들의 제거에 관한 것으로, 특히 가스들로부터 다수의 오염물들을 스크러빙(scrubbing)하는 장치에 관한 것이다.
석탄, 도시 고형 폐기물 및 바이오매스의 연소로 인한 대기 오염 배출물들, 및 화학적 및 산업 공정들로 인한 대기 배출물들은, 보다 제한적인 표준들이 구현될 수 있도록 하는 공해 저감 기술들의 진보와 더불어 환경 보호에 대한 더욱 커진 공공의 요구로 인해 정부 환경 기관들에 의해 점차 제한되어 왔다. 이 제한들은 국가, 지역 및 대기 오염원의 인구 밀집 지역으로의 근접하는 정도에 따라 달라진다. 이 규제들은, 미립자 물질, 즉, 이산화황, 염화수소 및 플루오르화 수소와 같은 산성 가스들 및 수은 및 인체 건강에 해로운 영향으로 알려진 금속 그룹들과 같은 금속을 포함하는 광범위한 연소 부산물들을 대상으로 한다. 유틸리티 및 산업 공정들에 의해 오늘날 사용되는 오염 저감 시스템들의 대부분은 최초의 환경 규제들의 수립으로부터 시작된 개발의 역사가 있다. 이러한 디바이스들은, 알려진 화학적 및 기계적 공정들을 채용하여, 규제된 오염 성분들을 가스 스트림들로부터 제거한다. 오늘날 시행되고 있는 엄격한 배출 제한들 및 시행 보류 중인 보다 엄격한 이러한 제한들은 대안적인 접근법들을 필요로 한다. 이러한 대안적인 접근법들은 이들의 오염 물질 제거 효율을 향상시키기 위해 기존의 기술들에 대한 세분화를 추가하는 것을 포함한다.
해양 및 발전 응용 분야들에서 디젤 연료의 연소로 인한 배출물들도 또한 규제된 배출물들의 근원이다. 국제 무역의 물품들을 운송하는 일반 화물 및 컨테이너 선박들은 2.5% 내지 2.7%의 범위의 황을 함유한 벙커 등급 연료들을 태우고 있다. 또한, 이들 해양 디젤 엔진들은 세계의 바다들 위의 대기로 방출되는 많은 양의 재, 그을음 및 미연소 연료를 생성한다. 황 및 미립자 배출물들은 육상 기반의 작업들에 대한 환경 규제들에 의해 허용되는 것보다 많다. 부둣가뿐만 아니라 영해에서의 이러한 배출물들에 대한 규제들은 지역 및 국가 환경 기관들에 의해 그리고 국제 해사 기구(International Marine Organization)에 의한 국제 수역에서 구현되고 있다. 이러한 규제의 요구들을 충족시키는 데 이용가능한 옵션들에는 스크러빙 기술들을 추가하는 것 또는 선박들에 대한 연료 공급을 저 유황 연료들로 변경하는 것이 포함된다.
위에서 언급된 연소 공정들의 배출 기술들은 일반적으로 습식 및 건식 시스템들로 분할될 수 있다. 건식 시스템들은 상이한 기술들을 활용하여 산성 가스 및 미립자의 제거를 해결한다. 건식 연도 가스(flue gas) 탈황은 일반적으로 분무 건조기 타워(spray dryer tower)와 같은 디바이스들에 의해 달성된다. 건식 미립자 시스템들에는 백 필터들(bag filters)과 정전 집진기들(electrostatic precipitators)이 일반적으로 사용된다.
연소 연도 가스들과 함께 사용되는 습식 시스템들은 일반적으로 중화제로서 석회석, 석회, 수화 석회 또는 강화 석회와 같은 알칼리성 물질을 함유하는 수계 슬러리를 사용한다. 습식 스크러빙 시스템들은 몇 가지 방법들을 채용하여 수성 슬러리와 오염된 연도 가스 사이의 상호작용을 생성한다. 간단한 접근법은 분무 타워 또는 유사한 디바이스에서 분무기들을 사용하여 슬러리를 연도 가스에 분사하여 슬러리와의 반응을 통해 이산화황, 염화수소 및 플루오르화 수소를 제거하여 칼슘계 화합물들을 형성한다. 연도 가스와 분무된 슬러리 사이의 상호작용은 일반적으로 본질적이며 강제 습식 스크러빙 시스템들만큼 효율적이거나 효과적이지 못하다.
강제 습식 스크러빙 시스템들은 수성 슬러리에 함유된 알칼리성 시약 내로 연도 가스를 밀어 넣는 설계 접근법들을 채용한다. 이러한 시스템들의 설계는 반응 시간을 증가시키고 산성 가스 제거 효율을 향상시키는 알칼리성 슬러리와 연도 가스 사이의 완벽한 상호작용을 보장하는 난기류성(turbulent) 반응 구역을 생성한다. 또한, 난기류성 구역은 미립자 물질을 연도 가스로부터 스크러빙 용액으로 전달하기 위한 환경을 생성한다. 이러한 난기류성 구역들은 스크러빙 유체의 본체에 침지된(submerged) 포트들을 포함하는 스크러빙 헤드들에 의해 생성된다. 연도 가스는 미립자를 전달하고 화학적 상호작용들을 위한 반응 구역을 제공하는 스크러빙 용액에 난기류성 구역을 생성하는 높은 속도로 포트들을 통과한다.
따라서, 이러한 형태의 습식 시스템은 단일의 통과로 다수의 오염 물질들을 제거할 수 있는 능력을 갖는다. 하지만, 그것은 통상적으로 스크러버의 기저부에 위치한 스크러빙 유체 저장조(reservoir)에서의 단일 상호작용으로 동작하는 것으로 제한된다. 그 접근법은 가스가 스크러버를 통해 상승함에 따라 다수의 스크러빙 구역들에 도달하도록 스크러빙 헤드들을 적층하는 것을 허용하지 않는다.
연소, 산업 및 화학적 공정들로부터 대기 오염 물질들을 제어하기 위해 산업에 부과되는 보다 제한적인 배출 제한들은, 고효율 및 비용 효과적인 저감 시스템들을 제공하기 위해, 강화된 접근법들을 필요로 한다.
천정, 바닥, 천장을 바닥에 연결하는 원통 벽, 복수의 수직으로 이격된 헤드들, 각 헤드 위의 용적(volume), 가스 주입구, 유도 통풍 팬, 및 가스 배출구를 갖는 스크러버 베셀; 스크러버 베셀의 하단부를 가로질러 수평으로 위치된 침지형(submerged) 하부 헤드로서, 침지형 하부 헤드는 전체에 걸쳐 연장되는 복수의 협소한 슬롯들을 갖는 수평 플레이트를 포함하는, 침지형 하부 헤드; 침지형 하부 헤드 아래의 스크러버 베셀의 바닥 단부 내에 배치된 제 1 스크러빙 유체 저장조, 및 침지형 스크러빙 헤드 위의 원하는 레벨의 제 1 반응 구역 용적으로서, 제 1 스크러빙 유체는 제 1 그룹의 오염물들을 오염된 가스 스트림으로부터 제거하도록 선택되는, 제 1 반응 구역 용적; 침지형 헤드 위의 제 1 용적 내로 연장되는 제 1 스크러빙 유체 주입구, 제 1 스크러빙 유체 주입구와 유체 연결(fluid connection)되어 제 1 스크러빙 유체를 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내로 분무하기 위한 제 1 분무 수단, 및 바닥의 제 1 스크러빙 유체 배출구; 제 1 스크러빙 유체 주입구 위의 일 위치에서 스크러버 베셀의 전체 단면을 가로질러 수평으로 연장되는 제 1 플러드형(flooded) 헤드로서, 제 1 플러드형 헤드는 전체에 걸쳐 연장되는 복수의 협소한 슬롯들을 갖는 플레이트를 포함하는, 제 1 플러드형 헤드; 제 1 플러드형 헤드 위의 원하는 레벨로 배치된 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로서, 제 2 스크러빙 유체는 오염된 가스 스트림으로부터 제 2 그룹의 오염물들을 제거하도록 선택되는, 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적; 및 제 1 플러드형 헤드 위의 제 2 용적 내로 연장되는 제 2 스크러빙 유체 주입구, 제 2 스크러빙 유체 주입구와 유체 연결되어 제 2 스크러빙 유체를 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내로 분무하기 위한 제 2 분무 수단, 및 스크러버 베셀 벽을 통과하는 제 1 플러드형 헤드 위의 제 2 스크러빙 유체 배출구를 갖는, 오염된 가스 스트림으로부터 복수의 별개의 오염물들을 제거하기 위한 수직 배향형 스크러버 장치가 제공된다.
천정, 바닥, 천장을 바닥에 연결하는 원통 벽, 복수의 수직으로 이격된 헤드들, 각 헤드 위의 용적, 가스 주입구, 유도 통풍 팬, 및 가스 배출구를 갖는 스크러버 베셀; 스크러버 베셀의 바닥 단부 내에 원하는 레벨로 배치된 제 1 스크러빙 유체 저장조로서, 제 1 스크러빙 유체는 오염된 가스 스트림으로부터 제 1 그룹의 오염물들을 제거하도록 선택되는, 제 1 스크러빙 유체 저장조; 가스 주입구 위의 일 위치에서 스크러버 베셀을 가로질러 수평으로 연장되는 제 1 플러드형 헤드로서, 제 1 플러드형 헤드는 제 1 스크러빙 유체 저장조와 제 1 플러드형 헤드 사이에 제 1 용적을 규정하며, 제 1 플러드형 헤드는 전체에 걸쳐 연장되는 복수의 협소한 슬롯들을 갖는 플레이트를 포함하는, 제 1 플러드형 헤드; 제 1 플러드형 헤드 위의 원하는 레벨로 배치된 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로서, 반응 구역 용적은, 제 1 플러드형 헤드를 통해 제 1 스크러빙 유체 저장조로부터 제 1 플러드형 헤드 위의 원하는 레벨까지 각각 연장되는 하나 이상의 오버플로우 튜브를 통해 저장조와 유체 연결되는, 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적; 벽을 통해 제 1 플러드형 헤드 위의 제 2 용적으로 연장되는 제 1 스크러빙 유체 주입구, 제 1 스크러빙 유체 주입구와 유체 연결되어 제 1 스크러빙 유체를 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로 분무하기 위한 제 1 분무 수단, 및 바닥의 제 1 스크러빙 유체 배출구; 제 1 플러드형 헤드 위의 일 위치에서 스크러버 베셀의 전체 단면을 가로질러 수평으로 연장되는 제 2 플러드형 헤드로서, 제 2 플러드형 헤드는 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적과 제 2 플러드형 헤드 사이에 제 2 용적을 규정하며, 제 2 플러드형 헤드는 전체에 걸쳐 연장되는 다수의 협소한 슬롯들을 갖는 플레이트를 포함하는, 제 2 플러드형 헤드; 제 2 플러드형 헤드 위에 원하는 레벨로 배치된 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로서, 제 2 스크러빙 유체는 오염된 가스 스트림으로부터 제 2 그룹의 오염물들을 제거하도록 선택되는, 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적; 및 제 2 플러드형 헤드 위의 제 3 용적으로 연장되는 제 2 스크러빙 유체 주입구, 제 2 스크러빙 유체 주입구와 유체 연결되어 제 2 스크러빙 유체를 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내로 분무하기 위한 제 2 분무 수단, 및 스크러버 베셀의 벽을 통과하는 제 2 플러드형 헤드 위의 제 2 스크러빙 유체 배출구를 갖는, 오염된 가스 스트림으로부터 복수의 별개의 오염물들을 제거하기 위한 수직 배향형 스크러버 장치가 더 제공된다.
스크러버 장치는, 스크러버 베셀의 전체 단면을 가로질러 수평으로 연장되고, 다른 헤드들 위로 수직으로 적층되며, 각각이 아래의 헤드에 대해 추가적인 용적을 규정하는, 하나 이상의 추가의 플러드형 헤드; 대응하는 플러드형 헤드 위에 원하는 레벨로 각각 배치된 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로서, 각각의 추가의 스크러빙 유체는 오염된 가스 스트림으로부터 원하는 추가의 오염물들 그룹을 제거하도록 선택되는, 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체 반응 구역 용적; 및 벽을 통해 대응하는 추가의 플러드형 헤드 위의 대응하는 추가적인 용적으로 연장되는 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체 주입구로서, 추가의 스크러빙 유체 주입구와 유체 연결되어 추가의 스크러빙 유체를 대응하는 추가의 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로 분사하기 위한 추가의 대응 분무 수단, 및 스크러버 베셀의 벽을 통과하는 대응 플러딩 헤드 위의 하나 이상의 대응하는 추가의 스크러빙 유체 배출구를 가질 수도 있다.
가스 주입구는 베셀의 상단부에 위치될 수도 있고 가스 주입 도관은 최하부 헤드 아래; 또는 베셀의 측부의 일 위치로 가스를 유도할 수 있고, 가스 주입 도관은 최하부 헤드 아래; 또는 베셀의 최하부 헤드 아래의 일 위치로 가스를 유도한다.
장치는 스크러버 베셀을 가로질러 연장되는 흡수성 메쉬로 구성된 미스트 제거기를 더 포함할 수도 있다. 분무 수단의 각각은 하나 이상의 분무 노즐일 수도 있다. 플러드형 헤드들 내의 슬롯들의 크기는 플러드형 헤드들 아래의 가압된 가스의 존재 시에 스크러빙 유체의 통과를 방지하도록 선택될 수도 있다.
장치에 최하부 스크러버 헤드 위의 원하는 유체 레벨로 제 1 스크러빙 유체를 도입하는 단계; 장치에 그 다음으로 높은 스크러버 헤드 위의 원하는 레벨로 제 2 스크러빙 유체를 도입하는 단계; 종래 기술의 가스 컨디셔너를 사용하여, 오염된 공정 가스를 냉각시키는 단계; 최하부 스크러버 헤드 아래의 일 위치에서, 냉각된 오염 가스를 유도 통풍 팬으로부터의 압력 하에 장치에 도입하는 단계; 가스로 하여금 최하부 스크러버 헤드를 통해 상향으로 통과할 수 있게 하여, 제 1 그룹의 오염물들을 오염된 가스로부터 최하부 스크러버 헤드 위의 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내의 제 1 스크러빙 유체로 전달하는 단계; 가스로 하여금 그 다음으로 높은 스크러버 헤드를 통해 상향으로 통과할 수 있게 하여, 제 2 그룹의 오염물들을 오염된 가스로부터 그 다음으로 높은 스크러버 헤드 위의 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내의 제 2 스크러빙 유체로 전달하는 단계; 빠져나간(exiting) 가스를 분무하여 추가적인 오염물들을 제거하고 가스 유속을 느리게 하는 단계; 빠져나간 가스가 스크러빙 장치를 빠져나갈 수 있게 하는 단계; 각 스크러빙 유체의 원하는 레벨을 유지하기 위해 스크러버 베셀로부터 제 1 스크러빙 유체 및 제 2 스크러빙 유체를 개별적으로 제거하는 단계; 및 스크러빙 장치에서 재사용하기 위해 배출된 스크러빙 유체들을 클리닝하는 단계를 포함하는 방법에 따라 오염된 가스 스트림으로부터 다수의 오염물들을 제거하는 이러한 스크러버 장치의 사용이 더 제공된다.
본 발명은 일련의 수직으로 적층된 스크러버 헤드들을 갖는 스크러버 베셀을 포함하는 오염된 가스 스트림으로부터 다수의 오염물들을 제거하기 위한 스크러버 장치를 제공하며, 각각의 스크러버 헤드는 상이한 스크러빙 유체로 플러드되며(flooded), 각각의 스크러빙 유체는 오염된 가스 스트림으로부터 원하는 그룹의 오염물들을 제거하도록 선택되고, 여기서, 오염된 가스는 최하부 스크러버 헤드 아래로부터 일련의 플러드형 스크러버 헤드들을 통해 상향으로 압력 하에 유동한다.
본 장치는 미립자 물질, 금속, 염화수소, 플루오르화 수소, 아산화질소, 산화질소, 이산화탄소, 및 이산화황을 포함하는 오염물들의 그룹으로부터 선택된 다수의 오염물들을 오염된 가스 스트림으로부터 제거하는 데 사용될 수도 있다.
본 발명은 전체 스크러버 단면을 점유하는 독점 범람 수평 스크러빙 헤드를 채용한다. 오염된 가스는 헤드 내의 일 배열의 포트들을 통해 헤드 아래로부터 위로 통과한다. 스크러빙 유체는 가스가 고속으로 포트를 통과하여, 지지된 세정 유체 내에서 난기류성 반응 구역을 생성함에 따라 가스에 의해 헤드 위로 지지된다. 스크러빙 유체의 레벨은 오버플로우 파이프들 또는 트로프들(troughs)에 의해 제어되며 유체는 난기류성 구역 위에 위치한 분사 노즐들에 의해 지속적으로 추가된다. 스크러버의 횡단면에서 수직 간격으로 초기의 헤드 위에 추가적인 플러드형 수평 헤드들이 추가될 수 있다. 플러드형 헤드 접근법을 사용하여, 본 발명은 다수의 레벨들에서 완전한 습식 스크러빙을 허용하며, 각각의 레벨은 상이한 중화 시약들을 이용하여 동작하는 것이 가능하다. 다수의 스크러빙 구역들에 대한 능력은 미립자 및 산성 가스 제거를 위한 폴리싱 반응 구역들을 추가함으로써 또는 상이한 중화 용액 또는 이들 동작 조건들의 조합으로 동작하여 제거되는 오염 물질들의 범위를 넓힘으로써 전체 제거 효율을 향상시킬 기회를 제공한다.
본 발명은 각 레벨에서 상이한 중화 시약들을 사용할 수 있는 능력을 이용하여 다수의 레벨들의 각각에서 난기류성 스크러빙 반응 구역을 생성하는 것에 대한 새로운 접근법을 취한다. 종래의 접근법들은 스크러빙 헤드에 걸친 압력 차를 사용하여 유체의 본체에 침지된 일 배열의 포트들을 통해 가스를 가압하는 반면에, 본 발명은 압력 차를 이용하여 수평 스크러빙 헤드의 상부에서 스크러빙 유체를 지지한다. 수평 스크러빙 헤드는 플러드형 구역으로 가스가 수직 상향으로 통과하는 일 배열의 포트들을 포함한다. 압력 차와 포트 설계는 가스를 충분히 가속시켜 헤드 위의 플러드형 구역에서 원하는 고도의 난기류성 반응을 생성한다. 스크러빙 헤드의 수평 배향은 동일한 스크러버 본체 내에 다수의 헤드들이 적층될 수 있게 한다. 플러드형 스크러버 헤드들은 스크러버 본체의 전체 단면을 점유하며, 이는 스크러버의 단면적의 100%를 가스의 스크러빙 및 운송에 사용한다. 수평 배향은 스크러빙 헤드가 스크러빙 장비에 이용될 수 있는 공간에 의해 요구되는 임의의 형상이 될 수 있게 한다. 한 번의 통과로 다수의 오염 물질들을 제거할 수 있는 능력을 갖기 때문에 시스템은 그것이 대체하는 장비의 누적량보다 작은 설치 면적을 가지며, 단일 유닛으로서 다수의 단일 목적 유닛들보다 경제적이다. 플러드형 헤드는 새로운 스크러버 설계들에 통합되거나 가장 낮은 수준의 침지형 헤드 설계 접근법을 사용하여 기존의 습식 스크러버들에 개장될 수 있다.
플러드형 스크러빙 헤드 시스템은 스크러버 본체의 수직 배향 및 플러드형 스크러빙 헤드들의 수평 배향에 기초한다. 가스는 스크러버 본체의 기저부 및 제 1 플러드형 헤드 아래의 스크러빙 유체 저장조 위의 플리넘(plenum) 영역으로 유입된다. 가스는 연도 가스 배출에 필요한 용적을 제공할 수 있는 유도 통풍 팬 및 설계에서의 스크러빙 헤드 레벨들 위의 다수의 반응 구역들을 지지하는 데 필요한 압력 차에 의해 플리넘으로 이동된다. 플리넘에서의 압력은 가스를 헤드의 포트들을 통해 그리고 헤드 위의 난기류성 반응 구역으로 강제로 가압하기에 충분하다. 헤드의 크기, 형상 및 복수의 포트들은 헤드가 원하는 깊이와 활발한 난기류를 헤드 위에 생성하기 위해 가스가 충분히 가속되도록 한다.
각 헤드 상의 유체는 지속적으로 순환된다. 스크러빙 유체는 유체 저장조로부터 각 헤드 위의 영역으로 스크러빙 유체를 전달하는 유체 분사 노즐들의 네트워크로 펌핑된다. 저장조로의 복귀는 유체를 저장조로 다시 파이핑(pipe)하는 오버플로우 트로프들 또는 스탠드파이프들(standpipes)과 같은 유체 레벨 제어들에 의해 제공된다. 복귀하는 유체의 상태는 pH와 같은 제어 요인들에 대해 모니터링되고 저장조는 헤드 위에 재분사되기 전에 그 최적의 반응 조건으로 유체를 복귀시키기 위해 추가적인 중화 시약들을 이용하여 컨디셔닝된다. 또한, 유체는 습식 사이클론과 같은 고체 제거 디바이스들에 의해 처리되어 스크러빙 유체에 의해 수집된 미립자 물질을 제거할 수도 있다.
플러드형 헤드 스크러버에서 가스가 계속해서 상승함에 따라 동일한 포트 구성, 유체 분사 및 유체 저장조로의 오버플로우를 갖는 추가의 플러드형 스크러빙 헤드가 발생한다. 상이한 스크러빙 유체들이 채용되는 경우, 오버플로우들은 대안의 스크러빙 유체를 해당 유체에 대한 적절한 취급 장비를 이용하여 탱크 설비에 보낸다.
최종 헤드의 난기류성 구역을 빠져나올 때, 가스는 데미스터들(demisters) 또는 유사한 디바이스들을 통해 상승하여 가스로부터 자유수(free water)를 제거한다. 필요한 경우 가스는 적층 또는 추가적인 공정들로 도관되도록 이용가능하다.
플러드형 헤드 시스템은 또한 스크러버의 기저부에서 침지형 스크러빙 헤드들과 함께 사용될 수 있다. 침지형 스크러빙 헤드 위의 난기류성 구역을 빠져나간 후, 가스는 압력 하에서 전술한 바와 동일한 방식으로 스크러버의 전체 단면에서 작동하는 플러드형 헤드(들)로 상승한다.
바람직한 실시예에 대한 상세한 설명은 하기의 도면들을 참조하여 오직 예로서만 이하에 제공된다:
도 1A는 본 발명의 플러드형 스크러버 헤드의 일 실시예의 개략적인 도면의 평면도이다.
도 1B는 도 1A에 도시된 플러드형 스크러버 헤드의 1B-1B를 관통하는 횡단면도이다.
도 1C는 도 1A 에 나타낸 플러드형 스크러버 헤드의 실시예의 일 모서리의 확대도이다.
도 2는 각각의 스크러빙 레벨에서 본 발명의 플러드형 스크러버 헤드를 갖는 다중 레벨 스크러버의 단면도이다.
도 3은 초기의 스크러빙이, 침지형 스크러빙 헤드에 의해 수행되고 본 발명의 플러드형 스크러버 헤드가 초기의 헤드 위의 후속 레벨들에서의 스크러빙을 위해 사용되는 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 1A는 본 발명의 플러드형 스크러버 헤드의 일 실시예의 개략적인 도면의 평면도이다.
도 1B는 도 1A에 도시된 플러드형 스크러버 헤드의 1B-1B를 관통하는 횡단면도이다.
도 1C는 도 1A 에 나타낸 플러드형 스크러버 헤드의 실시예의 일 모서리의 확대도이다.
도 2는 각각의 스크러빙 레벨에서 본 발명의 플러드형 스크러버 헤드를 갖는 다중 레벨 스크러버의 단면도이다.
도 3은 초기의 스크러빙이, 침지형 스크러빙 헤드에 의해 수행되고 본 발명의 플러드형 스크러버 헤드가 초기의 헤드 위의 후속 레벨들에서의 스크러빙을 위해 사용되는 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
본 발명은 단일 스크러버 베셀(11) 내에 다수의 습식 스크러빙 상호작용 레벨들(2, 4)을 생성하는 수단을 제공하며, 이의 각각의 레벨은 상이한 스크러빙 유체를 이용하여 가스 흐름의 100%를 스크러빙하는 것이 가능하다. 본 발명은 수평 배향 및 플러드형 동작 특성이 단일 습식 스크러버 본체 내에 다수의 헤드들의 적층을 허용하는 스크러버 헤드 설계를 사용한다. 단일 시스템에 추가적인 스크러빙 상호작용 구역들을 통합할 수 있는 능력은, 폴리싱 단계들을 추가함으로써 미립자 물질, 산성 가스들 또는 금속들과 같은 오염 물질들에 대한 전반적인 제거 효율을 높이거나 다른 중화 시약들을 활용함으로써 추가된 규제 오염 물질들을 제거할 수 있는 기회를 제공한다. 본 발명의 플러드형 스크러버 헤드들을 습식 스크러버 설계들에 통합함으로써, 결과적인 시스템은 보다 적은 자본 비용, 보다 작은 설치 면적 및 다수의 오염 물질들에 대한 보다 높은 제거 효율성을 가질 것이다.
도 1A 내지 도 1C를 참조하면, 스크러빙 헤드(50)는 헤드의 엘리먼트들을 설명하기 위한 일반적인 형태로 나타나 있다. 헤드(50)는 수평 배향으로 동작한다. 헤드는 충분한 강도, 강성, 및 내열성 및 내약품성을 갖는 임의의 시트 또는 판재로부터 제조될 수도 있다. 전형적인 재료는 금속판이며, 바람직한 재료는 스테인리스 강이다. 헤드의 수평 단면 형상은 스크러버 헤드의 외주와 스크러버 베셀의 내주(inner circumference) 사이에 밀봉형 끼워 맞춤이 가능하도록 스크러버 본체의 형상과 일치한다. 헤드는 헤드에 대한 임의의 형상, 수 및 배향으로 존재할 수도 있는 복수의 포트들(61)을 포함한다. 바람직한 포트 형상은 125mm 내지 200mm의 범위의 길이를 가지며 2mm의 바람직한 폭을 갖는 슬롯이다. 포트들의 간격(63)은 전형적으로 20 내지 25mm의 범위 내에 있다. 포트들과 헤드의 에지 사이의 마진(margins)(65)은 바람직한 거리가 40mm 이고 일정하다. 헤드는 헤드에 직각으로 배향된 가속기 플레이트들(71)을 포함할 수도 있다. 가속기 플레이트들은 포트들(61)의 열 사이의 공간을 균등하게 분할한다. 가속기 플레이트들과 포트들(61) 사이의 여백(65)은 40mm의 바람직한 거리로 유지된다. 가속기 플레이트들은 일반적으로 높이가 150mm 이며 스크러빙 유체를 횡으로 전달할 수 있도록 헤드 데크 레벨에 스쿠퍼들(scuppers)을 포함한다. 가속기 플레이트는 스크러버 헤드와 동일한 재료로 이루어진다. 포트들, 마진, 및 가속기 플레이트들에 대한 다른 파라미터들이 본 발명의 범위 내에서 허용된다.
도 2를 참조하면, 2개의 플러드형 헤드들(12, 14)을 포함하는 스크러빙 베셀(11)로 구성되는 본 발명의 플러드형 스크러버 헤드들을 통합한 스크러버 시스템의 일 예가 도시되어 있다.
도 2의 시스템을 사용하는 가스 오염 제거의 공정은 제거를 필요로 하는 미립자 물질, 산성 가스 및 금속을 생성하는 연소 또는 산업 공정으로부터의 오염된 가스(1)의 도입으로 시작된다. 가스는 이하의 제 1 스크러빙 유체(31)(또는 고형 멤브레인)의 저장조 및 상기의 플러드형 헤드(12)에 의해 구속된 최하부 플리넘(3)으로 유입된다. 가스는 유도 통풍 팬(도시하지 않음)에 의해 생성된 양압(positive pressure) 하에 유입된다. 가스 압력은 헤드들(12, 14) 상의 제 1 스크러빙 유체의 원하는 깊이를 지지하고 가스가 헤드들에서의 포트들을 통과함에 따라 가스에 의해 발생되는 압력 강하를 극복하기에 충분하다. 최하부 플리넘(3)에서의 바람직한 압력은 450mm의 물이다. 가스는 최하위 헤드(12)에서의 포트들을 통해 초당 20 내지 25 미터의 속도로 상승한다. 가스는 난기류성 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적(33)으로 유입되는데, 여기서 가스 및 제 1 스크러빙 유체는 활발하게 혼합된다. 제 1 스크러빙 유체는 제거의 대상이 되는 제 1 그룹의 오염물들과의 반응성을 위해 선택된다. 최하부 헤드(12) 상의 제 1 스크러빙 유체 레벨은 전형적으로 스크러버 베셀(11)의 기저부에 위치된 제 1 스크러빙 유체 저장조(31)로 헤드를 통과하는 오버플로우 튜브들에 의해 제어된다. 오버플로우 제 1 스크러빙 유체(37)는, 유체 레벨을 유지하기 위해 그리고 제거되는 오염물들과의 반응성을 유지하기 위해, 제 1 스크러빙 유체 주입구 분사 헤더(13)로부터의 컨디셔닝된 제 1 스크러빙 유체(34)로 대체된다. 화학적 반응성 외에도, 습식 스크러버에서 생성되는 활발한 난기류는 미립자 물질을 가스로부터 효율적으로 제거하여 이를 스크러빙 유체에 전달할 것이다. 난기류성 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적을 빠져나간 후에 가스는 잔존 압력 하에서 상승하여 공정을 반복하고, 제 2 플러드형 헤드(14)를 통해 난기류성 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적(35)으로 통과한다. 예시적인 목적을 위해, 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적(35)의 깊이는 제 2 스크러빙 유체 배출구에 의해 제어되고, 제 2 스크러빙 유체 배출구는 제 2 스크러빙 유체를 스크러버 베셀로부터 전달하고 이를 도시되지 않은 제 2 스크러빙 유체 저장조로 경로 설정하는 복수의 오버플로우 트로프들(23)일 수도 있다. 이러한 접근법을 사용하여, 헤드(14) 상의 제 2 스크러빙 유체는 헤드(12) 상의 스크러빙 유체와는 상이한 스크러빙 유체일 수 있으므로, 폴리싱 또는 다른 오염물들이 제거될 수 있게 한다. 헤드(14) 상의 제 2 스크러빙 유체는 컨디셔닝된 스크러빙 유체(36)로 일정하게 대체된다. 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적(35)을 빠져나간 탈오염 가스(7)는 스택 또는 추가 공정들로 도관될(ducted) 수 있다. 이러한 동일한 접근법을 사용하여, 공정에 의해 요구되는 바와 같은 다른 대기 오염 물질들의 추가 폴리싱 또는 제거를 위해 추가적인 플러드형 스크러빙 헤드들이 스크러버 본체 내에 수직으로 연속적으로 추가될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 제 2 스크러빙 헤드로서 기능하는 플러드형 헤드(14) 아래에, 침지형 최하부 헤드(22)를 포함하는 스크러빙 베셀(11)을 포함하는 시스템의 일 예가 나타나 있다.
도 3의 공정은 제거를 필요로 하는 미립자 물질, 산성 가스 및 금속을 생성하는 연소 또는 산업 공정으로부터의 오염된 가스(1)로 시작된다. 가스는 침지형 스크러버 헤드(22)로 도관된다. 가스는 유도 통풍 팬(도시하지 않음)에 의해 생성된 양압(positive pressure) 하에 유입된다. 가스 압력은 최하부 헤드(22) 상의 제 1 스크러빙 유체의 깊이에 의해 생성된 압력을 극복하고 제 2 플러드형 헤드(14) 상에 지지될 제 2 스크러빙 유체의 깊이를 지지하기에 충분하다. 헤드들에서의 포트들을 통과함에 따라 가스에 의해 발생되는 압력 강하 및 가스의 도관에서 발생되는 손실을 극복하기 위해 추가적인 가스 압력이 설계에 통합된다. 최하부 플리넘(3)에서의 바람직한 압력은 450mm의 물이다. 가스는 헤드의 설계에 의해 결정되는 속도로, 침지형 헤드(22)에서의 포트들을 통해 상승한다. 가스는 난기류성 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적(33)으로 유입되며, 여기서 가스 및 제 1 스크러빙용 유체는 난기류성 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적에서 활발하게 혼합된다. 제 1 스크러빙 유체는 제거의 대상인 제 1 그룹의 오염물들과의 반응성을 위해 선택된다. 침지형 헤드(22) 상의 제 1 스크러빙 유체 레벨은 베셀의 바닥에서 제 1 스크러빙 유체 배출구(32)를 통해 재순환을 위해 빠져나간 유체의 흐름을 규제하기 위해 제어 밸브들을 작동시키는 차압 센서들과 같은 센서들에 의해 제어된다. 컨디셔닝된 제 1 스크러빙 유체(34)는 제거되는 오염물들과의 반응성을 유지하기 위해 제 1 스크러빙 유체 주입구 분사 헤더(13)를 통해 첨가된다. 화학적 반응성 외에도, 습식 스크러버에서 생성되는 활발한 난기류는 미립자 물질을 가스로부터 효율적으로 제거하여 이를 스크러빙 유체에 전달할 것이다. 난기류성 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적(33)을 빠져나간 후, 가스는 잔존 압력 하에서 상승하여 공정을 반복하고, 플러드형 헤드(14)를 통해 난기류성 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적(35) 내로 통과한다. 예시적인 목적을 위해, 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적(35)의 깊이는 제 2 스크러빙 유체 배출구에 의해 제어되고, 제 2 스크러빙 유체 배출구는 제 2 스크러빙 유체를 스크러버 베셀로부터 전달하고 이를 제 2 스크러빙 유체 저장조(도시하지 않음)로 경로 설정하는 복수의 오버플로우 트로프들(23)일 수도 있다. 이러한 접근법을 사용하여, 상부 플러드형 헤드(14)는 침지형 헤드(22)에 사용된 것과는 상이한 스크러빙 유체로 동작할 수 있으므로 폴리싱 또는 다른 규제된 오염물들을 제거하기 위한 다른 시약들의 첨가를 허용한다. 플러드형 헤드(14) 상의 제 2 스크러빙 유체는 제 2 스크러빙 유체 주입구 분사 헤더(15)에 의해 운반되는 컨디셔닝된 제 2 스크러빙 유체(36)로 일정하게 대체된다. 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적을 빠져나간 탈오염 가스(7)는 스택 또는 추가 공정으로 도관될 수 있다. 이러한 동일한 접근법을 사용하여, 공정에 의해 요구되는 바와 같은 다른 대기 오염 물질들의 추가 폴리싱 또는 제거를 위해 추가적인 플러드형 스크러빙 헤드들이 스크러버 베셀 내에 수직으로 연속적으로 추가될 수도 있다.
본 발명에 구체화된 바와 같은 하나 이상의 플러드형 스크러빙 헤드는 침지형 스크러빙 헤드들에 의해 대표되는 현재 기술에 비해 이점들을 제공한다. 이점들 중에는, 단일 스크러빙 본체 내에서 상이한 중화 시약들을 이용하여 다중 레벨의 상호작용 구역들에서 가스의 100 %의 습식 스크러빙을 제공할 수 있는 능력이 있다. 이 속성을 사용하면 단일 스크러빙 디바이스에서 더 높은 제거 효율로 광범위한 오염 물질들을 제거할 수 있다. 플러드형 헤드 설계를 활용하는 스크러버들은 보다 작고 매우 유연한 설치 면적, 낮은 자본 비용, 확장성 및 단일 디바이스에서 다수의 오염 물질들을 제거할 수 있는 능력을 갖게 된다. 플러드형 헤드는 석탄, 바이오매스 및 도시 고형 폐기물을 포함하는 연소 공정에 적용되며, 여기서 주요 오염 물질들은 미립자 물질, 이산화황, 염화수소 및 플루오르화 수소를 포함하는 산성 가스, 수은을 포함하는 금속이다. 또한, 먼지, 냄새 및 산성 가스의 제거를 요구하는 화학적 및 산업 공정에서 사용되는 스크러버들은, 신설 및 개장(retrofit) 설치 시 양방 모두에 있어서 플러드형 헤드 설계들에 대한 후보들이다.
전술한 내용으로부터, 본 발명은 명백하고 시스템에 내재된 다른 이점들과 함께 본원에서 개시된 모든 목표들 및 목적들을 달성하기에 매우 적합한 것임을 알게 될 것이다. 어떤 특징들 및 서브 조합들은 유용하며 다른 특징들 및 서브 조합들을 참조하여 채용될 수도 있다는 것은 이해될 것이다. 이것은 청구 범위에 의해 고려되며 그 범위 내에 있다. 청구 범위의 범주를 벗어나지 않으면서 많은 가능한 실시예들이 본 발명으로 이루어질 수도 있다. 본원에서 설명되고 첨부된 도면에 나타낸 모든 사항은 예시적인 것으로서 해석되어야하며 제한적인 의미로 해석되어서는 아니된다는 것은 이해되어야 한다. 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 바람직한 실시예의 다른 변형예들이 또한 실시될 수도 있음을 이해할 것이다.
Claims (20)
- 오염된 가스 스트림으로부터 복수의 별개의 오염물들을 제거하기 위한 수직 배향형 스크러버 장치(scrubber apparatus)로서,
a) 천정, 바닥, 상기 천장을 상기 바닥에 연결하는 원통 벽, 복수의 수직으로 이격된 헤드들, 각 헤드 위의 용적, 가스 주입구, 유도 통풍 팬, 및 가스 배출구를 갖는 스크러버 베셀(scrubber vessel);
b) 상기 스크러버 베셀의 하단부를 가로질러 수평으로 위치된 침지형 하부 헤드(submerged lower head)로서, 상기 침지형 하부 헤드는 전체에 걸쳐 연장되는 복수의 협소한 슬롯들을 갖는 수평 플레이트를 포함하는, 상기 침지형 하부 헤드;
c) 상기 침지형 하부 헤드 아래의 상기 스크러버 베셀의 바닥 단부 내에 배치된 제 1 스크러빙 유체 저장조, 및 상기 침지형 스크러빙 헤드 위의 원하는 레벨의 제 1 반응 구역 용적으로서, 제 1 스크러빙 유체는 상기 오염된 가스 스트림으로부터 제 1 그룹의 오염물들을 제거하도록 선택되는, 상기 제 1 반응 구역 용적;
d) 상기 침지형 헤드 위의 제 1 용적 내로 연장되는 제 1 스크러빙 유체 주입구, 상기 제 1 스크러빙 유체 주입구와 유체 연결(fluid connection)되어 상기 제 1 스크러빙 유체를 상기 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내로 분무하기 위한 제 1 분무 수단, 및 상기 바닥의 제 1 스크러빙 유체 배출구;
e) 상기 제 1 스크러빙 유체 주입구 위의 일 위치에서 상기 스크러버 베셀의 전체 단면을 가로질러 수평으로 연장되는 제 1 플러드형 헤드(flooded head)로서, 상기 제 1 플러드형 헤드는 전체에 걸쳐 연장되는 복수의 협소한 슬롯들을 갖는 플레이트를 포함하는, 상기 제 1 플러드형 헤드;
f) 상기 제 1 플러드형 헤드 위의 원하는 레벨로 배치된 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로서, 제 2 스크러빙 유체는 상기 오염된 가스 스트림으로부터 제 2 그룹의 오염물들을 제거하도록 선택되는, 상기 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적; 및
g) 상기 제 1 플러드형 헤드 위의 제 2 용적 내로 연장되는 제 2 스크러빙 유체 주입구, 상기 제 2 스크러빙 유체 주입구와 유체 연결되어 상기 제 2 스크러빙 유체를 상기 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내로 분무하기 위한 제 2 분무 수단, 및 상기 스크러버 베셀 벽을 통과하는 상기 제 1 플러드형 헤드 위의 제 2 스크러빙 유체 배출구를 포함하는, 수직 배향형 스크러버 장치. - 오염된 가스 스트림으로부터 복수의 별개의 오염물들을 제거하기 위한 수직 배향형 스크러버 장치로서,
a) 천정, 바닥, 상기 천장을 상기 바닥에 연결하는 원통 벽, 복수의 수직으로 이격된 헤드들, 각 헤드 위의 용적, 가스 주입구, 유도 통풍 팬, 및 가스 배출구를 갖는 스크러버 베셀;
b) 상기 스크러버 베셀의 바닥 단부 내에 원하는 레벨로 배치된 제 1 스크러빙 유체 저장조로서, 제 1 스크러빙 유체는 상기 오염된 가스 스트림으로부터 제 1 그룹의 오염물들을 제거하도록 선택되는, 상기 제 1 스크러빙 유체 저장조;
c) 상기 가스 주입구 위의 일 위치에서 스크러버 베셀을 가로질러 수평으로 연장되는 제 1 플러드형 헤드로서, 상기 제 1 플러드형 헤드는 상기 제 1 스크러빙 유체 저장조와 상기 제 1 플러드형 헤드 사이에 제 1 용적을 규정하며, 상기 제 1 플러드형 헤드는 전체에 걸쳐 연장되는 복수의 협소한 슬롯들을 갖는 플레이트를 포함하는, 상기 제 1 플러드형 헤드;
d) 상기 제 1 플러드형 헤드 위의 원하는 레벨로 배치된 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로서, 상기 반응 구역 용적은, 상기 제 1 플러드형 헤드를 통해 상기 제 1 스크러빙 유체 저장조로부터 상기 제 1 플러드형 헤드 위의 원하는 레벨까지 각각 연장되는 하나 이상의 오버플로우 튜브를 통해 상기 저장조와 유체 연결되는, 상기 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적;
f) 상기 벽을 통해 상기 제 1 플러드형 헤드 위의 제 2 용적으로 연장되는 제 1 스크러빙 유체 주입구, 상기 제 1 스크러빙 유체 주입구와 유체 연결되어 상기 제 1 스크러빙 유체를 상기 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로 분무하기 위한 제 1 분무 수단, 및 상기 바닥의 제 1 스크러빙 유체 배출구;
g) 상기 제 1 플러드형 헤드 위의 일 위치에서 상기 스크러버 베셀의 전체 단면을 가로질러 수평으로 연장되는 제 2 플러드형 헤드로서, 상기 제 2 플러드형 헤드는 상기 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적과 상기 제 2 플러드형 헤드 사이에 제 2 용적을 규정하며, 상기 제 2 플러드형 헤드는 전체에 걸쳐 연장되는 다수의 협소한 슬롯들을 갖는 플레이트를 포함하는, 상기 제 2 플러드형 헤드;
h) 상기 제 2 플러드형 헤드 위에 원하는 레벨로 배치된 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로서, 제 2 스크러빙 유체는 상기 오염된 가스 스트림으로부터 제 2 그룹의 오염물들을 제거하도록 선택되는, 상기 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적; 및
i) 상기 제 2 플러드형 헤드 위의 제 3 용적으로 연장되는 제 2 스크러빙 유체 주입구, 상기 제 2 스크러빙 유체 주입구와 유체 연결되어 상기 제 2 스크러빙 유체를 상기 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내로 분무하기 위한 제 2 분무 수단, 및 상기 스크러버 베셀의 벽을 통과하는 상기 제 2 플러드형 헤드 위의 제 2 스크러빙 유체 배출구를 포함하는, 수직 배향형 스크러버 장치. - 제 1 항에 있어서,
a) 상기 스크러버 베셀의 전체 단면을 가로질러 수평으로 연장되고, 다른 헤드들 위로 수직으로 연속적으로 적층되며, 각각이 아래의 헤드에 대해 추가적인 용적을 규정하는, 하나 이상의 추가의 플러드형 헤드;
b) 대응하는 플러드형 헤드 위에 원하는 레벨로 각각 배치된 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로서, 각각의 추가의 스크러빙 유체는 상기 오염된 가스 스트림으로부터 원하는 추가의 오염물들 그룹을 제거하도록 선택되는, 상기 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체 반응 구역 용적; 및
c) 상기 벽을 통해 상기 대응하는 추가의 플러드형 헤드 위의 상기 대응하는 추가적인 용적으로 연장되는 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체 주입구로서, 상기 추가의 스크러빙 유체 주입구와 유체 연결되어 추가의 스크러빙 유체를 상기 대응하는 추가의 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로 분무하기 위한 추가의 대응 분무 수단, 및 상기 스크러버 베셀의 벽을 통과하는 상기 대응 플러딩 헤드 위의 하나 이상의 대응하는 추가의 스크러빙 유체 배출구를 더 포함하는, 수직 배향형 스크러버 장치. - 제 2 항에 있어서,
a) 상기 스크러버 베셀의 전체 단면을 가로질러 수평으로 연장되고, 다른 헤드들 위로 수직으로 연속적으로 적층되며, 각각이 아래의 헤드에 대해 추가적인 용적을 규정하는, 하나 이상의 추가의 플러드형 헤드;
b) 대응하는 플러드형 헤드 위에 원하는 레벨로 각각 배치된 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로서, 각각의 추가의 스크러빙 유체는 상기 오염된 가스 스트림으로부터 원하는 추가의 오염물들 그룹을 제거하도록 선택되는, 상기 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체 반응 구역 용적; 및
c) 상기 벽을 통해 상기 대응하는 추가의 플러드형 헤드 위의 상기 대응하는 추가적인 용적으로 연장되는 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체 주입구로서, 상기 추가의 스크러빙 유체 주입구와 유체 연결되어 추가의 스크러빙 유체를 상기 대응하는 추가의 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로 분무하기 위한 추가의 대응 분무 수단, 및 상기 스크러버 베셀의 벽을 통과하는 상기 대응 플러딩 헤드 위의 하나 이상의 대응하는 추가의 스크러빙 유체 배출구를 더 포함하는, 수직 배향형 스크러버 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 가스 주입구는 상기 베셀의 상단부에 위치되고 가스 주입 도관(duct)은 최하부 헤드 아래의 일 위치로 상기 가스를 유도하는, 수직 배향형 스크러버 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 가스 주입구는 상기 베셀의 측부에 위치되고 가스 주입 도관은 최하부 헤드 아래의 일 위치로 상기 가스를 유도하는, 수직 배향형 스크러버 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 플러드형 헤드들 내의 상기 슬롯들의 크기는 상기 플러드형 헤드들 아래의 가압된 가스의 존재 시에 스크러빙 유체의 통과를 방지하도록 선택되는, 수직 배향형 스크러버 장치. - 오염된 가스 스트림으로부터 다수의 오염물들을 제거하는 방법으로서,
a) 제 1 항의 장치 내로 상기 침지형 스크러버 헤드 위의 원하는 유체 레벨로 제 1 스크러빙 유체를 도입하는 단계;
b) 제 1 항의 장치 내로 상기 플러드형 스크러버 헤드 위의 원하는 레벨로 제 2 스크러빙 유체를 도입하는 단계;
c) 종래 기술의 가스 컨디셔너를 사용하여, 오염된 공정 가스를 냉각시키는 단계;
d) 상기 침지형 스크러버 헤드 아래의 일 위치에서 상기 냉각된 오염 가스를 유도 통풍 팬으로부터의 압력 하에 제 1 항의 장치 내로 도입하는 단계;
e) 상기 가스로 하여금 상기 침지형 스크러버 헤드를 통해 상향으로 통과할 수 있게 하여, 제 1 그룹의 오염물들을 상기 오염된 가스로부터 상기 침지형 스크러버 헤드 위의 상기 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내의 제 1 스크러빙 유체로 전달하는 단계;
f) 상기 가스로 하여금 상기 플러드형 헤드를 통해 상향으로 통과할 수 있게 하여, 제 2 그룹의 오염물들을 상기 오염된 가스로부터 상기 플러드형 헤드 위의 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내의 상기 제 2 스크러빙 유체로 전달하는 단계;
g) 상기 빠져나간 가스를 분무하여 추가적인 오염물들을 제거하고 가스 유속을 느리게 하는 단계;
h) 상기 빠져나간 가스가 상기 스크러빙 장치를 빠져나갈 수 있게 하는 단계;
i) 각 스크러빙 유체의 원하는 레벨을 유지하기 위해 상기 스크러버 베셀로부터 상기 제 1 스크러빙 유체 및 상기 제 2 스크러빙 유체를 개별적으로 제거하는 단계; 및
j) 상기 스크러빙 장치에서 재사용하기 위해, 배출된 스크러빙 유체들을 클리닝하는 단계를 포함하는, 다수의 오염물들을 제거하는 방법. - 제 8 항의 방법에 따라, 오염된 가스 스트림으로부터 다수의 오염물들을 제거하기 위한 제 1 항의 스크러버 장치의 용도.
- 제 9 항에 있어서,
상기 단계 (f) 이후에,
ff) 하나 이상의 연속적으로 수직으로 적층된 추가의 플러드형 헤드를 통해 상기 가스로 하여금 상향으로 계속 통과할 수 있게 하여, 하나 이상의 추가의 오염물들 그룹들을 상기 오염된 가스로부터 상기 대응하는 플러드형 헤드들의 각각의 위에 있는 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체 반응 구역 용적들의 각각 내의 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체들로 전달하는 단계인 추가의 단계 (ff)를 더 포함하는, 다수의 오염물들을 제거하는 방법. - 오염된 가스 스트림으로부터 다수의 오염물들을 제거하는 방법으로서,
a) 제 2 항의 장치 내로 상기 제 1 플러드형 스크러버 헤드 위의 원하는 유체 레벨로 제 1 스크러빙 유체를 도입하는 단계;
b) 제 2 항의 장치 내로 상기 제 2 플러드형 스크러버 헤드 위의 원하는 레벨로 제 2 스크러빙 유체를 도입하는 단계;
c) 종래 기술의 가스 컨디셔너를 사용하여, 오염된 공정 가스를 냉각시키는 단계;
d) 상기 제 1 플러드형 스크러버 헤드 아래의 일 위치에서 상기 냉각된 오염 가스를 유도 통풍 팬으로부터의 압력 하에 제 2 항의 장치 내로 도입하는 단계;
e) 상기 가스로 하여금 상기 제 1 플러드형 헤드를 통해 상향으로 통과할 수 있게 하여, 제 1 그룹의 오염물들을 상기 오염된 가스로부터 상기 제 1 플러드형 헤드 위의 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내의 상기 제 1 스크러빙 유체로 전달하는 단계;
f) 상기 가스로 하여금 상기 제 2 플러드형 헤드를 통해 상향으로 통과할 수 있게 하여, 제 2 그룹의 오염물들을 상기 오염된 가스로부터 상기 제 2 플러드형 헤드 위의 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내의 상기 제 2 스크러빙 유체로 전달하는 단계;
g) 상기 빠져나간 가스를 분무하여 추가적인 오염물들을 제거하고 가스 유속을 느리게 하는 단계;
h) 상기 빠져나간 가스가 상기 스크러빙 장치를 빠져나갈 수 있게 하는 단계;
i) 각 스크러빙 유체의 원하는 레벨을 유지하기 위해 상기 스크러버 베셀로부터 상기 제 1 스크러빙 유체 및 상기 제 2 스크러빙 유체를 개별적으로 제거하는 단계; 및
j) 상기 스크러빙 장치에서 재사용하기 위해, 배출된 스크러빙 유체들을 클리닝하는 단계를 포함하는, 다수의 오염물들을 제거하는 방법. - 제 11 항의 방법에 따라, 오염된 가스 스트림으로부터 다수의 오염물들을 제거하기 위한 제 2 항의 스크러버 장치의 용도.
- 제 11 항에 있어서,
상기 단계 (f) 이후에,
ff) 하나 이상의 연속적으로 수직으로 적층된 추가의 플러드형 헤드를 통해 상기 가스로 하여금 상향으로 계속 통과할 수 있게 하여, 하나 이상의 추가의 오염물들 그룹들을 상기 오염된 가스로부터 상기 대응하는 플러드형 헤드들의 각각의 위에 있는 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체 반응 구역 용적들의 각각 내의 하나 이상의 추가의 스크러빙 유체들로 전달하는 단계인 추가의 단계 (ff)를 더 포함하는, 다수의 오염물들을 제거하는 방법. - 미립자 물질, 금속, 염화수소, 플루오르화 수소, 아산화질소, 산화질소, 이산화탄소, 및 이산화황을 포함하는 오염물들의 그룹으로부터 선택된 다수의 오염물들을 오염된 가스 스트림으로부터 제거하기 위한 제 1 항의 장치의 용도.
- 미립자 물질, 금속, 염화수소, 플루오르화 수소, 아산화질소, 산화질소, 이산화탄소, 및 이산화황을 포함하는 오염물들의 그룹으로부터 선택된 다수의 오염물들을 오염된 가스 스트림으로부터 제거하기 위한 제 2 항의 장치의 용도.
- 오염된 가스 스트림으로부터 다수의 오염물들을 제거하기 위한 스크러버 장치로서, 일련의 수직으로 적층되는 스크러버 헤드들을 갖는 스크러버 베셀을 포함하고, 각각의 스크러버 헤드는 각각의 스크러버 헤드위에 별개의 스크러빙 유체 반응 구역 용적을 생성하도록 상이한 스크러빙 유체로 플러드되고, 각각의 스크러빙 유체는 상기 오염된 가스 스트림으로부터 원하는 그룹의 오염물들을 제거하도록 선택되고, 상기 오염된 가스는 압력하에서 일련의 플러드형 스크러버 헤드들을 통해 최하부 스크러버 헤드로부터 상향으로 흐르는 스크러버 장치.
- 오염된 가스 스트림으로부터 다수의 오염물들을 제거하는 방법으로서,
a) 제 16 항의 장치 내로 상기 제 1 플러드형 헤드 위의 원하는 유체 레벨로 제 1 스크러빙 유체를 도입하는 단계;
b) 제 16 항의 장치 내로 상기 제 2 플러드형 헤드 위의 원하는 레벨로 제 2 스크러빙 유체를 도입하는 단계;
c) 종래 기술의 가스 컨디셔너를 사용하여, 오염된 공정 가스를 냉각시키는 단계;
d) 상기 제 1 플러드형 헤드 아래의 일 위치에서 상기 냉각된 오염 가스를 유도 통풍 팬으로부터의 압력 하에 제 16 항의 장치 내로 도입하는 단계;
e) 상기 가스로 하여금 상기 제 1 플러드형 헤드를 통해 상향으로 통과할 수 있게 하여, 제 1 그룹의 오염물들을 상기 오염된 가스로부터 상기 제 1 플러드형 헤드 위의 제 1 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내의 상기 제 1 스크러빙 유체로 전달하는 단계;
f) 상기 가스로 하여금 상기 헤드를 통해 상향으로 통과할 수 있게 하여, 제 2 그룹의 오염물들을 상기 오염된 가스로부터 상기 제 2 플러드형 헤드 위의 제 2 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내의 상기 제 2 스크러빙 유체로 전달하는 단계;
g) 상기 빠져나간 가스를 분무하여 추가적인 오염물들을 제거하고 가스 유속을 느리게 하는 단계;
h) 상기 빠져나간 가스가 상기 스크러빙 장치를 빠져나갈 수 있게 하는 단계;
i) 각 스크러빙 유체의 원하는 레벨을 유지하기 위해 상기 스크러버 베셀로부터 상기 제 1 스크러빙 유체 및 상기 제 2 스크러빙 유체를 개별적으로 제거하는 단계; 및
j) 상기 스크러빙 장치에서 재사용하기 위해, 배출된 스크러빙 유체들을 클리닝하는 단계를 포함하는, 다수의 오염물들을 제거하는 방법. - 미립자 물질, 금속, 염화수소, 플루오르화 수소, 아산화질소, 산화질소, 이산화탄소, 및 이산화황을 포함하는 오염물들의 그룹으로부터 선택된 다수의 오염물들을 오염된 가스 스트림으로부터 제거하기 위한 제 16 항의 장치의 용도.
- 습식 가스 스크러빙 베셀용 플러드형 스크러버 헤드로서,
a) 스크러빙 베셀의 전체 횡단면을 가로질러 연장되는 수평 플레이트로서, 상기 헤드는 상기 헤드 위의 스크러빙 유체 반응 구역 용적으로의 오염된 가스들의 상향 통과를 위한 하나 이상의 열의 포트들을 가지며, 상기 헤드의 전체 둘레는 상기 스크러빙 베셀의 내주에 인접하고, 스크러빙 유체가 상기 헤드 아래의 가압된 가스의 존재 시에 상기 포트들을 통해 하향 통과하는 것을 방지하도록 상기 포트들의 크기, 형상 및 각도가 선택되는 플러드형 스크러버 헤드. - 제 19 항에 있어서, 상기 하나 이상의 열의 포트들 사이에서 상기 헤드에 수직 상향으로 상기 스크러빙 유체 반응 구역 용적 내로 연장되는 하나 이상의 가속기 플레이트를 포함하는, 플러드형 스크러버 헤드.
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