KR20190061434A - 혼합수단을 포함하는 배기가스 스크러버 - Google Patents

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KR20190061434A
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김용섭
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주식회사 파나시아
김용섭
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Abstract

본 발명은 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서, 상기 배기가스 처리장치는 배기가스와 세정액의 혼합을 통해 유해물질의 세정능력을 극대화하는 혼합수단을 포함하며, 상기 혼합수단은 배기가스와 세정액을 혼합시키는 혼합부와, 세정액을 분사하는 중앙분사부를 포함하며, 또한 상기 배기가스 처리장치는 가스 유입부로 유입된 배기가스가 압력손실을 최소화하며 하우징 내부에 퍼질 수 있도록 두 개의 유동로를 제공하는 이중확산수단을 포함하며, 상기 이중확산수단은 상기 가스유입관의 상측을 덮는 제1몸체와, 상기 제1몸체의 상측에 위치한 제2몸체를 포함하고, 상기 제1, 2몸체 상측에는 제1, 2차단마개가 구비되어 낙하하는 수적의 역류를 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치에 대한 것이다.

Description

혼합수단을 포함하는 배기가스 스크러버{Exhaust gas scrubber including mixing means}
본 발명은 혼합수단을 포함하는 배기가스 스크러버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서, 상기 배기가스 처리장치는 배기가스와 세정액의 혼합을 통해 유해물질의 세정능력을 극대화하는 혼합수단을 포함하며, 상기 혼합수단은 배기가스와 세정액을 혼합시키는 혼합부와, 세정액을 분사하는 중앙분사부를 포함하며, 또한 상기 배기가스 처리장치는 가스 유입부로 유입된 배기가스가 압력손실을 최소화하며 하우징 내부에 퍼질 수 있도록 두 개의 유동로를 제공하는 이중확산수단을 포함하며, 상기 이중확산수단은 상기 가스유입관의 상측을 덮는 제1몸체와, 상기 제1몸체의 상측에 위치한 제2몸체를 포함하고, 상기 제1, 2몸체 상측에는 제1, 2차단마개가 구비되어 낙하하는 수적의 역류를 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 스크러버에 대한 것이다.
현대의 선박은 대부분 자체 동력과 난방을 위한 엔진과 보일러 등을 구비하고 있다. 상기 엔진과 보일러 등을 구동하기 위해서는 연료를 태워야 하는데, 연소 과정에서 발생하는 배기가스에는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), PM(Particular Matter, 입자성 물질) 등의 유해물질이 포함되어 있다.
황산화물이나 질소산화물은 인체의 점막에 작용해 호흡기 질환을 일으킬 수도 있으며, 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소가 1급 발암물질로 지정한 오염물질이기도 하다. 또한, 상기 SOx나 NOx가 공기 중으로 그대로 방출되면 대기 중의 수분(H20)과 반응하여 각각 황산(H2SO4), 질산(HNO3)이 되어 산성비의 주된 원인이 되기도 한다.
PM은 가스상오염물질에 대비되는 작은 입자의 형태로서 배기가스 속의 PM이 그대로 대기 중에 방출되면 가시거리를 줄이는 시정장애를 일으키거나, 미세한 입자가 폐나 호흡기를 통해 인체에 들어가 각종 질환을 발생시킬 수 있다. 최근 국내에서 문제가 되는 미세먼지 또한 상기 PM에 의한 것으로서 대기오염의 주된 원인으로 볼 수 있다.
따라서 이러한 배기가스 속 유해물질에 대한 방지책이 필요한데, 특히 선박의 경우는 엔진의 출력규모가 거대하여 승용차의 130배에 달하는 배기가스를 내뿜는 것으로 알려져 있는바, 방대한 양의 유해물질 배출을 방지하기 위해 선박의 배기가스에 대한 구체적이고 실체적인 대책이 요구된다.
이에 국제해사기구(International Maritime Organization, 이하 IMO)에서는 배출규제지역(Emission Control Area, 이하 ECA)를 설정하여 해당 해역 내에서 유해물질의 배출량을 제한하고 있다. 특히 황산화물 배출규제지역(SOx Emission Control Area, 이하 SECA)은 NOx 등의 다른 유해물질도 같이 규제하는 상기 ECA보다 더 광범위하게 규정하여 강력한 제재를 가하고 있다.
더구나 2015년 1월 1일부터는 규제를 더욱 강화하여 상기 SECA를 지나는 모든 선박에 대해 환경오염을 일으키는 연료 내 황(Sulphur) 함유율을 0.1%로 제한하였다(IMO 184(59)). 상기 SECA는 2011년 8월 해양오염방지협약의 수정을 통해 기존의 발틱해와 북해지역에서 북미지역으로 확대 규정되었고, 2016년 4월 1일부터는 중국 근해도 지정되는 등, 앞으로 계속 확장될 것이므로 선박의 황산화물 관리는 더 중요해질 전망이다.
또한, ECA 이외 전세계 해역에서도 배기가스 내 SOx 함유량을 3.5% 이하로 규제하던 것을 2016년 10월 28일 개최된 IMO 총회에서 0.5%로 낮추는 법안이 통과되어 2020년부터 시행될 예정에 있는바, 지역을 불문하고 황산화물 관리의 필요성은 더욱 증대하고 있다.
이러한 국제적 규제를 준수하기 위해 저황유(Low sulphur)를 사용하거나 황산화물의 배출량이 적은 천연가스가 연료로 쓰이는 LNG 추진선이 이용되기도 하지만, 배출가스의 황산화물을 절감하는 스크러버(Scrubber)를 사용하기도 한다.
스크러버를 이용해 후처리 공정을 수행하면 황 함유율이 비교적 높은 저가의 연료로도 상기 규제들을 만족시키며 환경오염을 방지할 수 있기에 경제적으로 유리하다. 이렇듯 스크러버는 경제성과 환경성 모두를 충족시킬 수 있어 선박뿐만 아니라 발전소 등에서도 사용될 만큼 범용성이 높다.
<특허문헌>
미국 등록특허공보 US 9,272,241호(2016.03.01. 등록) "COMBINED CLEANING SYSTEM AND METHOD FOR REDUCTION OF SOX AND NOX IN EXHAUST GASES FROM A COMBUSTION ENGINE"
상기 특허문헌에 도시된 발명은 배기가스 내 SOx 및 PM을 흡수하기 위한 스크러버를 게시하고 있다. 상기 스크러버는 세정액으로 SOx를 이온화시키는데 이때 pH 8.3 전후인 해수(Sea Water)를 이용하면 별도의 알칼리성 첨가제 없이도 이온화된 황산화물을 중화시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 입자성 물질을 응집시켜 세정액 속에 같이 배출하여 대기 중으로의 방출을 방지할 수도 있다.
그러나 상기 발명은 스크러버를 포함한 배기가스 및 세정액의 순환 과정에 대한 개략도를 나타내고 있을 뿐, 스크러버 내부의 구체적 형상과 세정 방법에 대한 것은 언급하지 않고 있다.
스크러버는 상하로 매우 긴 형태를 가지고 있어 선박의 부피를 많이 차지해 공간활용도 측면에서 비효율적이고 선박의 미관을 해친다. 따라서 스크러버의 높이를 낮추는 방법에 대한 필요성이 존재하는데, 상기 문헌에는 이러한 문제점에 대한 해결책은 전혀 개시되어 있지 않다.
스크러버 내로 유입되는 배기가스를 처리기 내에 고르게 분산시켜야 세정액을 이용한 작업 효율이 높아지는데, 상기 선행문헌에는 이를 위한 구성도 존재하지 않는다.
그리고 세정액과 배기가스의 혼합이 원활히 일어나야 양자 간의 접촉시간과 접촉면적이 늘어 세정 작업이 제대로 이루어질 수 있기에 그 혼합방법은 스크러버의 중요한 성능 중의 하나로 볼 수 있는데, 상기 발명에는 이에 대한 구체적 방안이 공개되어 있지 않다.
또한, 배기가스의 배출 과정에서 스크러버를 통과할 시 세정을 위한 해수 분사 및 구조물로 인한 경로 방해로 압력손실이 발생하는데, 이러한 압력손실은 수치화되어 스크러버의 성능을 나타내는 자료로 쓰일 정도로 중요한 사항임에도 불구하고 상기 문헌에는 이에 대한 방안도 마련되어 있지 않다.
스크러버 내 분사된 해수 등의 세정액이 밑으로 역류하여 배기가스가 나오는 엔진 및 보일러 등으로 유입되는 경우도 문제가 되곤 하는데, 상기 특허문헌에는 이에 대한 대비책도 기재되어 있지 않다.
엔진이나 보일러의 부하에 따라 배출되는 배기가스의 양은 가변적인데, 이러한 유동 변화를 고려치 않고 일괄적으로 세정액을 분사하는 상기 특허발명은 작업에 있어 효율성이 떨어지는 문제점도 있다.
배기가스 속의 세정액 입자를 제거하기 위한 디미스터(기수분리기) 등의 필터는 장기간 사용될 경우 구멍이 막혀 청소해주어야 하는데, 이러한 디미스터의 세척을 위한 방법도 요구된다.
마지막으로 배기가스 속 유해물질을 흡수한 세정액이 배기가스의 유동을 따라 대기 중으로 방출되는 현상을 방지할 필요성도 존재한다.
따라서 배기가스의 압력손실을 최소화하며 고르게 분산시키고, 황산화물과 PM을 세정액과 적절히 혼합해 유해물질을 효과적으로 제거하여 청정가스만을 배출하면서도 스크러버의 부피를 줄여 공간활용도를 높일 수 있고, 엔진 부하에 따라 유연하게 적응해 작업 효율을 향상시키며 세정액의 엔진 역류를 방지할 수 있는 배기가스 처리장치에 대한 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 혼합수단을 포함하여 배기가스와 세정액을 효과적으로 혼합함에 따라 세정 효율을 극대화하는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 배기가스의 유동 방향으로 세정액을 분사하여 압력손실을 최소화할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 날개를 복수 개 포함함에 따라 혼합구간의 혼합효율을 향상시킬 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 날개를 수평으로 전개되는 원주 상에 배열하여 공간활용성을 향상시킨 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 각 날개가 동일한 방향으로 배열되어 배기가스의 흐름을 일정하게 유도하는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 배기가스가 하우징 내에서 널리 확산되어 세정액과 접촉시간과 접촉면적이 넓어짐에 따라 세정 효율이 높은 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 배기가스가 낙하하는 세정액의 유동영향으로 역류하는 것을 방지할 수 있는 구조의 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 낙하하는 세정액이 가스 유입부로 들어가 엔진으로 역류하며 기계적 고장 상황을 야기하는 것을 방지할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 배기가스의 유동경로를 다분화하여 배기가스의 압력손실을 최소화할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 세정액을 자연스럽게 배출하여 배기가스의 압력손실을 최소화할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 세정액 유출부를 포함하여 배기가스 처리장치가 기울어질 때 발생하는 경사면을 따라 세정액을 배출하여 지속적인 세정작업이 가능한 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 선박에 설치되어 선체의 엔진 또는 보일러에서 발생한 유해물질을 처리하는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 세정액과 배기가스의 접촉면적을 넓혀 세정효율을 향상시키면서도 하우징의 높이를 줄여 공간활용성을 증대시키는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 내벽면에 치우진 배기가스의 유동을 하우징 단면 내 고루 분배시켜 세정 효율을 증진시키는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 엔진 또는 보일러의 가동률에 따라 선택적으로 세정액을 분사하고 배기가스와 접촉면적을 넓혀 세정효율을 증대시키는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 분리된 세정액 수적을 배기가스의 유동 방해 없이 낙하시키면서도 배기가스의 유출을 방지할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 황산화물(SOx) 또는 PM 등의 유해물질을 포함한 세정액 수적이 대기 중으로 방출되는 것을 방지할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시 예에 의해서 구현된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서, 상기 처리장치가 배기가스와 세정액의 혼합을 통해 유해물질의 세정능력을 극대화하는 혼합수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 혼합수단이 세정액을 분사하는 중앙분사부와, 배기가스와 세정액을 혼합시키는 혼합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 혼합부가 배기가스의 유동을 우회시키는 날개를 포함하여 상기 중앙분사부에서 분사된 세정액과 효율적으로 혼합되어 세정효율을 극대화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 날개가 굽어진 형태를 가지며, 복수 개가 띠 형태로 분포되어 날개 사이로 배기가스가 유동하며 세정액과 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 날개가 수평으로 전개되는 원주 상에 복수 개가 분포되어 배기가스의 유동 방향을 수평으로 전환시키며 처리장치의 부피를 줄여 공간활용성이 뛰어난 것을 특징으로 한다.
본 발명으 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 날개가 일측에 배기가스가 충돌하는 충돌면을 포함하여 배기가스와 세정액을 더욱 효과적으로 혼합할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 날개가 복수 개가 일정 간격으로 배열되며, 각 날개는 동일한 방향으로 배치되어 있어 배기가스의 유동을 일정하게 안내하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 혼합수단이 날개 측으로 배기가스의 흐름을 안내하는 상협하광 형상의 유도부를 포함하여 그 외의 통로로는 배기가스가 유출되지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 혼합수단이 상기 복수 개의 날개를 위아래에서 덮는 마개를 포함하여 배기가스가 날개 사이로만 흐를 수 있도록 안내하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 유도부가 그 가장가리에 하나 이상의 낙하공을 포함하여 상기 중앙분사부에서 분사된 세정액을 밑으로 배출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서, 상기 배기가스 처리장치가 가스 유입부로 유입된 배기가스가 압력손실을 최소화하며 하우징 내부에 퍼질 수 있도록 두 개의 유동로를 제공하는 이중확산수단을 포함하여 배기가스를 분산시킴으로써 유해물질의 효율적인 세정작업이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 이중확산수단이 상기 가스유입관의 상측을 덮는 제1몸체를 포함하고, 상기 제1몸체가 내부가 비어있는 통 형상으로 형성되어 가스 유입관을 통해 유입되어 일측으로 편향된 유동을 갖는 배기가스가 하부로 우회하며 확산될 수 있도록 유도하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 이중확산수단이 낙하하는 수적이 상기 가스 유입관으로 흘러드는 것을 방지하도록 상협하광 형상의 제1차단마개를 상기 제1몸체 위에 포함하여 낙하하는 수적이 일측에 고이는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 이중확산수단이 상기 제1차단마개 위에 형성되어 상측으로 연장되는 통 형상의 가이드관을 포함하여 제1몸체 하부로 우회하며 빠져나가지 못한 배기가스가 상승하도록 안내하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 이중확산수단이 상기 가이드관의 상측을 덮는 제2몸체를 포함하고, 상기 제2몸체가 내부가 비어있는 통 형상으로 형성되어 가이드관을 통해 유입된 배기가스가 아래로 우회하며 빠져나가도록 안내하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 이중확산수단이 낙하하는 수적이 상기 가스 유입관으로 흘러드는 것을 방지하도록 상협하광 형상의 제2차단마개를 상기 제2몸체 위에 포함하여 낙하하는 수적이 일측에 고이는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 세정액이 하우징 바닥의 일측에 형성된 세정액 유출부를 통해 유출되어 하우징 내부의 유량을 일정하게 유지시키며 세정작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 배기가스 처리장치가 선박에 설치되며, 상기 배기가스는 황산화물로 구성되는 유해물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 배기가스 처리장치가 상기 이중확산수단 상측에 세정액 분사수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 배기가스 처리장치가 혼합수단 위에 분배수단을 더 포함하고, 상기 분배수단이 작은 관통공을 여러 개 포함하는 메쉬구조로 형성하고, 상부로 갈수록 확경되는 상광하협 형상의 경사부를 포함하며, 상기 경사부의 하측에 커다란 유입공을 형성함으로써 내벽면쪽으로 편향된 배기가스의 흐름을 고르게 분배시켜 처리 효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 배기가스 처리장치가 상기 분배수단의 상측에 제1 분사수단, 제2 분사수단 및 제3 분사수단을 갖는 다중분사수단을 포함하고, 상기 제1 분사수단, 제2 분사수단 및 제3 분사수단이 상하로 엇갈려 배치되어 배기가스와 접촉면적을 확대하며, 엔진 또는 보일러의 부하에 따라 선택적으로 가동되어 효율적 운용이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 배기가스 처리장치가 상기 다중분사수단 상측에 수적분리수단을 포함하고, 상기 수적분리수단이 수적을 분리하도록 작은 구멍이 다수 형성된 패킹체와, 상기 패킹체 하측에서 세정액을 분사하여 패킹체를 세척하는 상방분사수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 처리장치는 상기 배기가스 처리장치가 상기 수적분리수단 상측에 하우징의 경사면을 타고 상승하는 수적을 차단하는 수적차단수단을 포함하고, 상기 수적차단수단이 상기 경사면의 일측에서 밑으로 연장형성되는 차단벽을 포함하여 내측벽을 타고 상승하던 수적을 효과적으로 차단할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시 예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 혼합수단을 포함하여 배기가스와 세정액을 효과적으로 혼합함에 따라 세정 효율을 극대화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배기가스의 유동 방향으로 세정액을 분사하여 압력손실을 최소화할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.
또한, 본 발은 날개를 복수 개 포함함에 따라 혼합구간의 혼합효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 날개를 수평으로 전개되는 원주 상에 배열하여 공간활용성을 향상시킨 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 각 날개가 동일한 방향으로 배열되어 배기가스의 흐름을 일정하게 유도하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 이중확산수단을 구비하여 배기가스가 하우징 내에서 널리 확산되어 세정액과 접촉시간과 접촉면적이 넓어짐에 따라 세정 효율이 높은 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배기가스가 낙하하는 세정액의 유동영향으로 역류하는 것을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 차단부를 포함하여 낙하하는 세정액이 가스 유입부로 들어가 엔진으로 역류하며 기계적 고장 상황을 야기하는 것을 방지할 수 있는 효과가 존재한다.
또한, 본 발명은 배기가스의 유동경로를 다분화하여 배기가스의 압력손실을 최소화할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 세정액을 자연스럽게 배출하여 배기가스의 압력손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 세정액 유출부를 포함하여 배기가스 처리장치가 기울어질 때 발생하는 경사면을 따라 세정액을 배출하여 지속적인 세정작업이 가능한 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 배기가스 처리장치를 선박에 설치하여 선체의 엔진 또는 보일러에서 발생한 유해물질을 처리하는 효과를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 분배수단을 포함하여 내벽면에 치우진 배기가스의 유동을 하우징 단면 내 고루 분배시켜 세정 효율을 증진시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 다중분사수단을 포함하여 엔진 또는 보일러의 가동률에 따라 선택적으로 세정액을 분사하고 배기가스와 접촉면적을 넓혀 세정효율을 증대시키는 효과가 존재한다.
또한, 본 발명은 수적포집수단을 포함하여 분리된 세정액 수적을 배기가스의 유동 방해 없이 낙하시키면서도 배기가스의 유출을 방지할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 수적차단수단을 포함하여 황산화물(SOx) 또는 PM 등의 유해물질을 포함한 세정액 수적이 대기 중으로 방출되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스 처리장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스 처리장치를 나타낸 부분 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스 처리장치를 나타낸 g1-g1'의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이중확산수단을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이중확산수단을 나타낸 A구역의 a-a' 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이중확산수단이 선박의 롤링에 의해 기울어진 모습을 나타낸 A구역의 a-a' 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이중확산수단을 통해 배기가스가 유동하는 모습을 나타낸 A구역의 a-a' 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 분사수단을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 분사수단을 나타낸 B구역의 b1-b1' 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 분사수단을 나타낸 B구역의 b2-b2' 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 분사수단이 세정액을 분사하는 모습을 나타낸 개념도이다.
도 12는 본 발명의 실 시예에 따른 분배수단을 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 분배수단을 나타낸 D구역의 d1-d1' 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 분배수단을 나타낸 D구역의 d2-d2' 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 분배수단에 의해 배기가스가 유동하는 모습을 나타낸 B, C구역의 d1-d1' 단면도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 다중분사수단을 나타낸 사시도이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 다중분사수단을 나타낸 E구역의 e1-e1' 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 다중분사수단을 나타낸 E구역의 e2-e2' 단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 다중분사수단을 나타낸 E구역의 e2-e2' 단면도이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 혼합수단을 나타낸 분해 사시도이다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 혼합수단을 나타낸 C구역의 c1-c1' 단면도이다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 혼합수단을 나타낸 배기가스가 유동하는 모습을 나타낸 C구역의 c1-c1' 단면도이다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 혼합수단을 나타낸 C구역의 c2-c2' 단면도이다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 혼합수단을 나타낸 확대 단면도이다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 중앙분사부을 나타낸 사시도이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 중앙분사부을 나타낸 측면도이다.
도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 중앙분사부을 나타낸 평면도이다.
도 28은 본 발명의 실시 예에 따른 수적포집수단을 나타낸 A, B, C 구열의 사시도이다.
도 29는 본 발명의 실시 예에 따른 수적포집수단을 나타낸 A, B, C구역의 c1-c1' 단면도이다.
도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 수적차단수단을 나타낸 부분절단 사시도이다.
도 31은 본 발명의 실시 예에 따른 수적차단수단을 나타낸 G구간의 g1-g1' 단면도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 혼합수단을 포함하는 배기가스 스크러버를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
그러면 도면을 참고하여 본 발명의 혼합수단을 포함하는 배기가스 스크러버에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 개략적인 구성과 배기가스의 흐름을 설명하겠다.
도 1을 참고하면, 엔진이나 보일러에서 나온 배기가스는 황산화물(SOx), 질산화물(NOx), 입자성 물질(Particular Matter, 이하 PM) 등의 유해물질을 포함한 채 배기가스 처리장치(17) 내에 들어오는데, 상기 배기가스 처리장치(17)는 상기 유해물질을 감축하는 다수의 수단이 단계적으로 구비된 하우징(171)을 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 3을 참고하면, 상기 하우징(171)은 내부가 비어있는 거대한 통의 형태로 여러 가지 형상이 있을 수 있으나 일반적으로는 원통형의 하우징(171)이 많은데, 측면에 하우징(171)의 외관을 형성하는 내벽면(1711)을, 하부에 배기가스가 들어오는 가스 유입부(1712)와 분사된 세정액이 빠져나가는 세정액 유출부(1715)를, 상부에 배기가스가 나가는 가스 유출부(1713)를 포함할 수 있다.
상기 내벽면(1711)은 상하로 곧게 전개되는 수직면(1711a)과, 상기 가스 유출구(1713) 부근에서 상기 수직면(1711a)으로부터 중앙으로 절곡되며 연장형성된 경사면(1711b)을 포함할 수 있는데, 상기 내벽면(1711)은 후술할 분사수단(173) 등에서 유입된 세정액이 배기가스의 유동을 따라 타고 오르는 기능을 가지기도 한다.
상기 가스 유입부(1712)는 상기 하우징(171)의 내측으로 돌출되어 후술할 이중확산수단(172)의 일측과 연통되는 가스 유입관(1712a)을 포함할 수 있는데, 여러가지 형태가 있을 수 있으나 일반적으로는 내부가 빈 중공의 원통형으로 구성되어 배기가스가 유입될 수 있는 통로의 기능을 한다.
상기 세정액 유출부(1715)는 유해물질을 세척하며 내려온 세정액이 하우징(171) 외부로 배출되는 곳으로 상기 하우징(171)의 바닥면 일측에서 하부로 일정길이만큼 연장형성되는 세정액 유출관(1715a)을 포함할 수 있는데, 세정액의 배출을 위해 내부가 빈 중공의 원통형으로 형성된 경우가 많다. 선박에 설치되는 경우에는 선체가 좌우로 기우는 롤링(rolling) 현상 및 앞뒤로 기우는 피칭(pitching) 현상 때문에 별도의 바닥면 경사 없이도 선박의 기울기에 따라 일측에 고인 세정액의 원활한 배출이 가능하다.
상기 가스 유출부(1713)는 배기가스 처리장치(17) 내에서 유해물질을 제거한 청정가스가 대기 중으로 방출되는 곳으로 청정가스를 배출할 수 있도록 커다란 구멍이 뚫려 있는데, 후술할 수적차단수단(178)과 연통되어 상기 내벽면(1711)을 타고 상승하는 수적을 차단할 수도 있다.
다음으로 도 2 내지 도 31을 참고하여 상기 배기가스 처리장치(17)의 하우징(171) 내부에 유입된 배기가스를 단계별로 세정하여 종국에는 황산화물(SOx)과 입자성 물질(PM)이 제거된 청정가스를 배출시키는 다양한 수단들에 대하여 설명하겠다.
먼저 도 2 및 도 3을 참고하여 개략적으로 설명하자면, 본 발명에 의한 배기가스 처리장치(17)는 상기 가스 유입부(1712)의 위에 위치하여 배기가스를 하우징(171) 내부에 고르게 분포시키는 이중확산수단(172)과, 그 상측에 세정액을 분사하는 분사수단(173), 상기 분사수단(173)의 상측에 배기가스를 혼합하는 혼합수단(176)과, 상기 혼합수단(176)을 빠져나와 낙하하는 수적을 포집하는 수적포집수단(177), 상기 혼합수단(176) 상측에 배기가스를 퍼트리는 분배수단(174), 그 위에 복수의 분사수단이 병렬로 나열된 다중분사수단(175), 상기 다중분사수단(175) 상측에 하부에서 분리된 수적을 분리하는 수적분리수단(179), 그리고 상기 가스 유출부(1713) 부근에서 내벽면(1711)을 타고 오르는 수적을 낙하시키는 수적차단수단(178)을 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참고하면, 상기 이중확산수단(172)은 상기 가스 유입부(1712)에서 유입되는 배기가스를 하우징(171) 내에 고루 분산시키는 기능을 가지는데, 내부가 빈 통 형태의 제1몸체(1721)와, 상기 제1몸체(1721)의 상측에 위치한 차단마개(1722)와, 상기 차단마개(1722) 상측의 가이드관(1725), 상기 가이드관(1725)을 덮는 제2몸체(1723), 상기 제2몸체(1723) 상측에 위치한 제2차단마개(1724)를 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 제1몸체(1721)는 상기 가스유입관(1712a) 상측에 위치하는데, 내부가 비어 있어 배기가스가 이동할 수 있는 통로가 되는 내부공간(1721a)을 가지는 원통형상으로 형성된다. 또한 하측에는 상기 내부공간(1721a)으로 유입된 배기가스를 내보낼 수 있도록 하부출구(1721b)가 형성되어 있다.
엔진이나 보일러로부터 발생한 배기가스는 하우징(171) 내부에서 분사되는 세정액에 의해 세척되는데, 이때 세정액과의 접촉면적을 최대한 넓게 만들어야 세정효율을 극대화할 수 있다. 그러나 가스유입관(1712a)은 하우징(171)의 밑면 면적보다 좁을 수밖에 없으므로, 상기 가스유입관(1712a)을 통해 유입된 배기가스는 하우징(171)의 일측으로 편향된 유동을 가지게 된다. 이러한 편향된 유동으로는 세정액과의 접촉면적이 좁게 되고, 또한 좁은 유동 단면적에 의해 배출속도가 빠르므로 세정액과의 접촉시간이 짧을 수밖에 없다. 따라서 세정효율이 떨어져 배기가스 속 황산화물이나 PM 등을 효과적으로 제거할 수 없고, 결국 이러한 유해물질을 포함한 배기가스가 대기 중으로 방출되어 대기오염을 초래하게 된다.
이를 해결하고자 본 발명에서는 가스유입관(1712a)을 통해 유입관 배기가스를 하우징(171) 내부에 최대한 넓게 분산시키고자 하는데, 상기 제1몸체(1721)가 배기가스의 유동을 넓게 분산시킨다.
도 7을 확인하면 이를 보다 구체적으로 확인할 수 있는데, 가스유입관(1712a)을 통해 하우징(171) 내부로 유입된 배기가스는 상기 제1몸체(1721)의 내부에 형성된 내부공간(1721a)으로 들어가고, 이어 상기 제1몸체(1721)의 내주면 및 제1차단마개(1722)에 의해 막혀 곧바로 상측으로 올라가지 못한 채 밑으로 우회한다. 이렇게 우회한 배기가스의 유동은 하부출구(1721b)를 통해 제1몸체(1721) 밖으로 빠져나가는데, 이에 의해 가스유입관(1721a)보다 더 큰 단면적을 통과해 하우징(171) 외측으로 분산되어 상승되게 된다.
상기 제1차단마개(1722)는 상기 제1몸체(1721)의 상측에 위치하는데, 상기 분사수단(173) 등에서 분사된 세정액이 낙하하여 상기 가스유입관(1712a)으로 들어가는 것을 방지하도록 상측이 폐쇄된 형상을 가지며, 바람직하게는 절두원추형의 형상을 가진다.
배기가스 속 황산화물과 PM 등을 처리하는 배기가스 처리장치(1)는 배기가스를 유입시키기 위해 엔진이나 보일러 등과 연결되어 있다. 따라서 이러한 가스유입관(1712a)으로 세정액이 흘러들어간다면 엔진이나 보일러의 기계적 고장 상황을 야기할 염려가 있다. 특히 본 발명과 같이 가스 유입부(1712)가 하측에 위치하고, 세정액은 위에서 아래로 낙하하는 방식의 경우에는 그 위험성이 더욱 크다. 따라서 본 발명에서는 상기 제1몸체(1721)의 위에 낙하하는 세정액의 유입을 차단할 수 있는 제1차단마개(1722)를 포함하여 엔진이나 보일러의 고장을 방지할 수 있다. 또한 상기 제1차단마개(1722)가 절두원추형으로 형성되면 그 위에 낙하된 세정액 수적이 고이는 것을 방지하고 자연스럽게 하우징(171) 바닥으로 흘려보낼 수 있는 이점이 있다.
상기 가이드관(1725)은 상기 제1차단마개(1722)의 상측에 위치하는 관 형태의 구성으로, 상기 제1몸체(1721)의 하부출구(1721b)로 빠져나가지 못한 배기가스가 타고 올라가는 곳이다.
상기 제2몸체(1723)는 상기 가이드관(1725)을 덮는 구성으로, 내부가 비어있는 통 형상을 갖는다. 상기 제1몸체(1721)의 하부출구(1721b)만으로는 배기가스의 압력손실을 방지할 수 없는바, 두 개의 유동로를 확보하여 압력손실을 최소화하기 위해 제2몸체(1723)의 밑도 배기가스가 지나갈 수 있도록 하부출구(1723b)를 마련한다. 이러한 구성에 의해 배기가스는 두 개의 유동로를 확보하게 되고, 이에 의해 가스유입부(1721)를 통해 하우징(171) 내부로 유입된 배기가스의 압력손실을 최소화하면서도, 배기가스를 하우징(171) 내부에 고르게 분산시킬 수 있다.
상기 제2차단마개(1724)는 상기 제2몸체(1723) 위에 위치하며, 구체적으로는 상광하협의 원추형상을 가질 수 있다.
배기가스 속 황산화물과 PM 등을 처리하는 배기가스 처리장치(1)는 배기가스를 유입시키기 위해 엔진이나 보일러 등과 연결되어 있다. 따라서 이러한 가스유입관(1712a)으로 세정액이 흘러들어간다면 엔진이나 보일러의 기계적 고장 상황을 야기할 염려가 있다. 특히 본 발명과 같이 가스 유입부(1712)가 하측에 위치하고, 세정액은 위에서 아래로 낙하하는 방식의 경우에는 그 위험성이 더욱 크다. 따라서 본 발명에서는 상기 제2몸체(1723)의 위에 낙하하는 세정액의 유입을 차단할 수 있는 제2차단마개(1724)를 포함하여 엔진이나 보일러의 고장을 방지할 수 있다. 또한 상기 제2차단마개(1724)가 원추형으로 형성되면 그 위에 낙하된 세정액 수적이 고이는 것을 방지하고 자연스럽게 하우징(171) 바닥으로 흘러보낼 수 있는 이점이 있다.
상기 제1,2차단마개(1722, 1724)에서 흘러내린 세정액은 하우징(171)의 바닥면에 고이게 되는데, 여기 모인 세정액은 하우징(171)의 바닥 일측에서 아래로 소정의 각도를 가지고 뻗어나가는 세정액 유출부(1715)를 통해 배기가스 처리장치(17) 외부로 방출된다. 이때 상기 세정액 유출부(1715)가 일측에만 치우쳐 형성될 수 있는데, 하우징(171)의 바닥면에 별도의 경사면이 없더라도 선박의 운행 과정에서 파도나 가감속 등에 의해 선체가 앞뒤로 기우는 피칭(pitching)현상 및 회전 등에 의해 선체가 좌우로 기우는 롤링(rolling)현상 등에 의해 하우징(171) 전체가 기울게 되므로 세정액의 원활한 배출이 가능하여 바닥면에 과도하게 축적되는 현상을 방지할 수 있다. 이렇게 하우징(171)이 기운 모습은 도 6에서 더욱 상세히 확인 가능하다.
도 8 내지 도 11을 참고하면, 상기 분사수단(173)은 상기 이중확산수단(172)의 상측에서 세정액을 분사하며 황산화물(SOx) 및 PM을 포함한 배기가스를 세정하는 기능을 가진다.
도 8을 참고하면, 상기 분사수단(173)은 배기가스에 세정액을 분사하는 구성으로 분사몸체(1731)와 분사대(1732)를 포함할 수 있다.
상기 분사몸체(1731)는 세정액을 공급하는 막대형태의 공급관으로써 하우징(171)의 내벽면(1711)에 결합되어 있다.
상기 분사대(1732)는 상기 분사몸체(1731)의 일단부에 형성되어 뻗어나가는 가지로써, 그 타단에는 분사구(1733)가 구비되어있어 밑으로 세정액을 분사한다.
엔진이나 보일러 등에서 나온 배기가스는 황산화물(SOx), PM 등의 유해물질을 포함하는데, 상기 분사수단(173)에서는 배기가스에서 이들 유해물질을 제거하기 위해 세정액을 분사하여 1차 전처리하게 된다. 이렇게 1차 전처리된 배기가스는 상기 다중분사수단(175)을 거쳐 세정되는데, 그 자세한 원리는 후술한다.
또한 상기 세정액은 배기가스 속 황산화물(SOx) 내지는 PM 등의 유해물질을 세정하는 외에 배기가스 자체의 온도를 낮춰 냉각시키는 기능을 가지기도 한다. 일반적으로 엔진(E) 및 보일러(B)에서 연소의 부산물로 발생하는 배기가스는 하우징(171)에 유입되는 시점에서 온도가 약 250~300도 정도 되는 고온의 가스이다. 이러한 고온의 배기가스를 그대로 대기 중으로 방출하면 많은 문제가 발생하고, 하우징(171) 내의 여러 구성들이 열손상(Heat injury)을 입을 수도 있으며, 세정액이 빠르게 증발해버려 세정작업에 차질이 생길 수도 있다. 또한 고온 상태에서는 세정액을 분사해도 PM이 응집하지 않고 그대로 통과해버리는 현상이 발생할 수도 있다. 따라서 상기 분사수단(173)은 가스 유입부(1712)를 통해 하우징(171) 내부로 들어온 고온의 배기가스에 해수 내지는 담수를 분사하여 온도를 50~60도 정도로 냉각하는 기능을 가진다. 이렇게 배기가스를 냉각시키면 그 부피도 줄어드는 이점이 존재한다.
또한, 도 11을 참고하면, 세정액을 원추형상으로 분포하여 배기가스와의 접촉면적 및 접촉시간을 극대화해 작업의 효율성을 증대시킬 수도 있다.
이때 분사수단(173)에서 분사되는 세정액의 양은 너무 많지 않게 적절히 조정함이 바람직하다. 분사수단(173)은 하우징(171) 안에서 아래 쪽에 위치하게 되는바, 하우징(171) 내부로 들어온 배기가스가 이중확산수단(172)을 통과해 상승하자 마자 많은 양의 세정액을 배기가스의 유동방향과 반대되는 방향으로 분사하게 되면 큰 압력손실이 야기될 수 있기 때문이다. 전술한 바와 같이 압력손실은 스크러버의 성능 중 중요한 요소인바, 압력손실을 최소화하기 위해 분사수단(173)에서 분사되는 세정액의 양은 적절한 양으로 제어함이 바람직하다.
도 20 내지 도 27을 참고하면, 상기 혼합수단(176)은 배기가스의 유동을 가이드하는 유도부(1761), 상기 유도부(1761)에서 나온 배기가스를 수평으로 안내하며 세정액과 혼합시키는 혼합부(1762), 상기 혼합부(1762)의 중심에서 외측으로 세정액을 분사하는 중앙분사부(1765), 상기 중앙분사부(1765)에 세정액을 공급하는 세정액공급부(1764)을 포함할 수 있다.
상기 유도부(1761)는 상협하광 형상의 유도판(1761a)과, 상기 유도판(1761a) 상측에서 배기가스를 위로 안내하는 유도관(1761b)을 포함할 수 있다.
상기 유도판(1761a)은 배기가스가 외측으로 빠져나가지 않고 모두 날개(1762a) 쪽으로 모이도록 안내하는데, 그 가장자리에는 하나 이상의 낙하공(1761aa)을 포함할 수 있다. 상기 낙하공(1761aa)은 후술할 낙하공(1771a)과 같은 구성으로, 그 기능에 대해서는 후술한다.
상기 유도관(1761b)은 상기 유도판(1761a)을 타고 중앙으로 모인 배기가스를 날개(1762a)측으로 가이드하도록 내부가 빈 통 형상을 갖는다.
상기 혼합부(1762)는 날개(1762a)와, 상기 날개(1762a)의 상부를 덮는 상판(1762b)과, 상기 날개(1762a)의 하부를 덮는 하판(1762c)을 포함할 수 있다.
상기 날개(1762a)는 상기 유도관(1761b)을 타고 올라온 배기가스를 외측으로 내보내는데, 이때 상기 날개(1762a)는 S자 형태로 구부러져 있어 배기가스가 요동치며 흐를 수 있도록 가이드 한다. 이런 유동에 의해 배기가스와 세정액이 더욱 효과적으로 혼합되어 유해물질의 세정효과가 극대화된다.
보다 구체적인 형태는 도 23에서 확인할 수 있는데, 날개(1762a)는 전체적으로 S자 형태를 가지도록 제1면(1762aa)과, 제2면(1762ab)을 포함하되, 배기가스가 빠져나가는 일단에는 배기가스가 충돌하여 세정액과 혼합되도록 절곡연장 형성된 충돌면(1762ac)이 형성되어 있다. 이러한 구성에 의한 배기가스의 유동은 다음과 같다. 먼저 두 날개(1762a) 사이로 들어온 배기가스는 일측으로 휘어진 제1면(1762aa)과 충돌하여 타측 날개(1762a)의 제2면(1762ab) 측으로 튕겨져 나간다. 이렇게 튕긴 배기가스는 제2면(1762ab)을 따라 휘어져 유동하다가, 타측 날개(1762a)의 말단에 형성된 충돌면(1762ac)과 충돌하여 다시 일측 날개(1762a) 쪽으로 유동 방향이 바뀐다. 이렇게 굽어진 형태로 유동하며 날개(1762a)와 충돌하게 되므로, 배기가스와 세정액이 더욱 효과적으로 혼합될 수 있어 세정효율이 극대화된다.
그러나 반드시 이러한 형태로 구부러져야 하는 것은 아니며, 배기가스가 충돌하여 유동방향을 바꿀 수 있도록 굽어지거나 절곡된 형상이면 족하다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이러한 형태의 날개(1763a)에 한정되지 않음은 물론이다.
상기 날개(1762a)는 상기 유도관(1761b) 위에 띠 형태를 이루며 복수 개가 구비될 수 있는데, 그 개수에는 제한이 없으며, 바람직하게는 원형 형태로 나열되어 있다. 이렇게 복수 개의 날개를 구비함으로 인해, 배기가스가 통과하는 유로의 면적이 더 좁아짐에 따라 세정액과 배기가스의 혼합이 더욱 잘 발생한다.
또한 날개(1762a)는 모두 같은 방향으로 일정 간격으로 배치될 수 있는데, 이에 의해 각 날개(1762a)를 빠져나온 배기가스가 서로 충돌하지 않고 일정한 방향으로 유동할 수 있다.
다음으로 상기 날개(1762a)의 상측을 덮는 상판(1762b), 상기 날개(1762a)의 하측을 덮는 하판(1762c)에 대해 서술하겠다.
상기 상판(1762b)은 상기 유도관(1761b)을 타고 상승한 배기가스가 날개(1762a)가 아닌 다른 곳으로 빠져나감으로써 세정액과 제대로 혼합되지 못하는 것을 방지하기 위해, 날개(1762a)의 상측은 밀폐시킨다.
상기 하판(1762c)은 상기 날개(1762a) 밑에서 유도관(1761b)을 타고 올라온 배기가스가 날개(1762a)를 따라 세정액과 혼합되어 유동하는 것이 아닌, 밑으로 빠져 나가는 것을 방지하기 위해 날개(1762a)의 하부를 밀폐시킨다.
도 25 내지 도 27을 참고하면, 상기 중앙분사부(1765)은 상기 복수 개의 날개(1762a) 가운데에서, 날개(1762a) 측을 향해 세정액을 분사하는 구성으로, 복수 개의 분사구를 포함할 수 있는데, 도 20 내지 도 25 내지 도 27에는 상측의 제1중앙분사기(1765a)과, 하측의 제2중앙분사기(1765b)을 포함하는 일 실시 예를 확인할 수 있다. 그러나 반드시 두 개의 세트만을 포함할 것은 아니고, 한 개만 있어도 무방하며, 3개 이상의 세트가 구비된 실시 예도 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다. 또한 한 세트 안에 형성되는 분사구의 갯수는 상기 날개(1762a) 사이 공간의 갯수와 같게 형성함이 바람직하다.
상기 중앙분사부(1765)은 배기가스가 유동할 방향인 날개(1762a) 측으로 세정액을 분사함에 따라, 배기가스의 압력손실을 최소화하며, 나아가 압력을 더해줌으로써 원활한 배기가 가능토록 한다.
또한, 상기 중앙분사부(1765)은 배기가스가 날개(1762a)를 통과하기 이전에 세정액을 분사해줌으로써, 날개(1762a)를 통과할 때 굽이쳐 요동함에 따라 세정액과 배기가스가 효과적으로 섞여 세정효율을 극대화시킨다.
추가적으로, 상기 분사구에서 분사된 세정액은 상기 날개(1762a) 사이의 모든 면적에 분포되도록 분사구의 형태와 위치가 적절히 조절됨이 바람직한데, 이에 의해 세정액과 혼합되지 않은 배기가스가 날개(1762a) 사이로 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.
도 21을 참고하면, 상기 세정액공급부(1764)은 상기 중앙분사부(1765)에 세정액을 공급하는 관으로, 크게 수평공급관(1764a)와, 수직공급관(1764b)을 포함할 수 있다.
상기 수평공급관(1764a)은 외부에서 하우징(171) 내부로 세정액을 끌어오는 구성으로, 하우징(171)의 내부를 가로지르며 수평하게 놓여있다.
상기 수직공급관(1764b)은 상기 수평공급관(1764a)의 일측과 연결되어 있으며, 타측은 상기 중앙분사부(1765)과 연결되어 있다. 이러한 수직공급관(1764b)은 수평공급관(1764a)으로부터 세정액을 공급받아 상측에 중앙분사부(1765)에 세정액을 공급하여 중앙분사부(1765)이 날개(1762a) 방향으로 세정액을 분사할 수 있게 도와준다.
이러한 과정을 거쳐 배기가스가 흐르고 세정액이 공급되는 과정은 도 22에서 상세히 확인할 수 있는데, 점선으로 나타낸 화살표는 배기가스의 흐름을, 실선으로 나타내내 화살표는 세정액의 흐름을 의미한다.
도 28 내지 도 29를 참고하면, 상기 수적포집수단(177)은 상기 분재수단(176)의 밑에서 배기가스로부터 분리된 수적을 포집하는 구성으로 상기 유도판(1761a)과 동일한 구성이거나 혹은 그와 평행하게 전개되는 경사판(1771), 상기 경사판(1771의 일측에서 밑으로 연장형성되는 낙하관(1772), 상기 낙하관(1772)의 하단부에 위치한 포집통(1773)을 포함할 수 있다.
상기 혼합수단(176)은 배기가스와 수적을 혼합시키는데, 이에 의해 황산화물(SOx), PM 등의 유해물질을 포함한 세정액이 발생한다. 이렇게 유해물질을 포함하게 된 세정액의 수적을 배기가스의 유동 영향을 받아 다시 상승하기 전에 밑으로 낙하시킬 수단이 필요한데, 동시에 상기 수적이 낙하하는 통로로 배기가스가 올라오는 것을 방지하여야 한다.
상기 경사판(1771)은 떨어진 수적이 외측으로 흘러내릴 수 있도록 소정의 경사를 유지하며 전개되는데, 바람직하게는 원추형상을 갖는다. 이렇게 외측으로 흘러내린 수적을 낙하시키기 위해 일측에 낙하공(1771a)을 하나 이상 포함하는데, 바람직하게는 90도마다 한 개씩 총 4개를 구비한다.
상기 낙하관(1772)은 상기 경사판(1771)의 일측에 형성된 낙하공(1771a)에서 아래로 길게 연장형성되어 수적을 하우징(171)의 하부로 낙하시킨다. 여러 형상이 있을 수 있으나 상기 낙하공(1771a)과 일치하는 단면을 가짐이 바람직한데, 도 28의 경우는 낙하공(1771a)이 삼각형으로 구성되므로 낙하관(1772) 역시 삼각기둥의 형상을 갖는다.
도 28 및 도 29를 참고하면, 상기 포집통(1773)은 상기 낙하관(1772)을 타고 하강한 수적을 포집하는 통으로써 상기 분사수단(173) 보다 밑에 있어 분사된 세정액이 항상 가득 차 있도록 구성한다. 또한 상기 낙하관(1772)이 포집통(1773) 내측까지 연장형성되어 상기 분사수단(173)으로부터 분사된 세정액에 완전히 잠기면 배기가스가 낙하관(1772)을 타고 상승하여 혼합수단(176)을 거치지 않고 방출되는 것을 방지할 수 있다.
도 12 내지 도 15를 참고하면, 상기 분배수단(174)은 상기 분사수단(173)의 상측에 위치하는데, 작은 구멍인 관통공(174a)이 다수 포함된 메쉬 구조로 형성되며, 일측으로 기울어진 경사부(1741)와, 상기 경사부(1741)의 하측에서 밑으로 연장형성된 안내부(1742)를 포함할 수 있다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 상기 경사부(1741)는 상측으로 갈수록 확경되는 상광하협의 형상을 띄는데, 이는 배기가스의 유동을 중앙으로 끌어오고, 경사부(1741) 하측에서 소용돌이 흐름을 형성하여 세정액과 혼합을 시키기 위한 것이다.
배기가스 처리장치(17)는 세정액과 배기가스의 효과적인 반응을 위해 하우징(171) 내부에 고르게 분산되어 접촉면적과 접촉시간을 증가시켜야 하는데, 상기 이중확산수단(172)을 거친 배기가스는 몸체(1721)의 영향에 의해 하우징(171)의 내벽면(1711) 쪽으로 치우쳐 상승하는 경향이 있다. 따라서 내벽면(1711) 측으로 편향된 배기가스의 상승 흐름을 중앙으로 돌려놓기 위하여 작은 기공(174a)을 많이 포함하되 전체적으로는 상측으로 갈수록 넓어지게 구성한다. 이러한 구성에 의해 하우징(171)의 내벽면(1711)에 편향되어 상승하던 배기가스는 중앙측으로 하향 경사진 다수의 기공(174a)를 통과하며 안쪽으로 굴절되어 중앙으로 유동이 분산된다. 또한 상기 기공(174a)을 통해 상승하지 못한 일부 배기가스의 유동은 경사부(1741)의 하면에 충돌하여 밑으로 우회하는 과정에서 소용돌이 흐름(와류)을 구성하여 세정액과 배기가스의 혼합이 일어나 황산화물(SOx)의 중화반응 및 PM의 응집반응이 활발히 일어나 세정 효과가 더욱 향상된다.
도 12 및 도 14를 참고하면, 상기 안내부(1742)는 가운데 커다란 구멍인 유입공(1742a)을 포함하여 배기가스가 대량으로 지나갈 수 있도록 내부가 텅 빈 형상을 가진다.
전술한 경사부(1741) 자체도 내벽면(1711)측의 배기가스 유동을 중앙으로 끌고 오는 효과가 어느 정도 존재하지만, 더욱 확실한 기능 수행을 위해 중앙에 커다란 유입공(1742a)을 포함한다. 이러한 구성에 의해 상기 경사부(1741)에서 소용돌이 치며 우회한 배기가스를 중앙측으로 균일하게 분배하여 세정 효율을 증대시킨다. 또한 수직으로 형성된 안내부(1742)는 이러한 분배효과가 더욱 효과적으로 발생할 수 있도록 배기가스의 유동을 가이드한다. 이러한 배기가스의 유동은 도 15에서 확인할 수 있다.
도 16 내지 도 19를 참고하면, 상기 다중분사수단(175)은 상기 분배수단(174)의 상측에 위치하며, 복수 개의 분사수단이 상하로 배열되어 있다.
도 17을 참고하면, 상기 다중분사수단(175)은 제1 분사수단(1751), 제2 분사수단(1752) 및 제3 분사수단(1753)을 포함할 수 있다.
엔진(E)이나 보일러(B) 내부에서 연소에 의해 발생한 배기가스는 산성물질인 황산화물(SOx) 및 PM 등의 유해물질을 포함하는데, 상기 다중분사수단(175)은 이러한 유해물질을 중화 내지는 응집하여 제거하기 위한 세정액을 분사한다. 일반적으로 0.1~0.5um의 PM이 먼저 물방울(100~200um)에 의해 응집되어 크기가 커진다. 또한 산성의 황산화물(SOx)을 중화시키기 위하여 염기성의 세정액이 필요한데, 담수를 사용하는 경우에는 별도의 알칼리성 첨가제를 넣어 중화반응을 유도한다.
이때 상기 알칼리성 첨가제는 NaOH(수산화나트륨), Na2CO3(탄산나트륨) 또는 NaHCO3(중탄산나트륨) 등이 가능하다. NaOH를 첨가한 세정액에 의한 황산화물(SOx)의 중화반응은 다음과 같다.
SO2(g)+2NaOH(aq)+(1/2)O2(g) → 2Na++SO4 2-+H2O
그러나 본 발명에 의한 배기가스 처리장치(17)가 바다 위에서 운항되는 선박에 설치되는 경우에는 염수인 해수(Sea Water)를 사용할 수도 있다. 일반적으로 해수는 염화나트륨(NaCl), 염화마그네슘(MgCl2), 염화칼륨(KCl) 등의 염분을 포함하는데 이들이 녹아 생기는 Cl-, SO4 2-, Br- 등의 음이온으로 인하여 pH가 7.8~8.3 정도인 약염기성을 띄게 된다. 따라서 이러한 해수를 세정액으로써 사용한다면 별도의 알칼리성 첨가제의 투입 없이도 황산화물(SOx)의 중화가 가능한 이점이 있다.
이때 해수에 의한 중화반응식은 다음과 같은데, 먼저 기체 상태의 이산화황(SO2) 물과 혼합된다.
SO2(g) +H2O(l) ↔ H2SO3 (aq)
다음으로 해수 내 염기와 반응하게 되는데, 이는 다음과 같다.
2H2SO3 (aq)+OH- ↔ 2HSO3 - (aq)+H+ (aq)+H2O(aq)
2HSO3 - (aq)+OH- (aq) ↔ 2SO3 2 - (aq)+H+ (aq)+H2O(aq)
즉, 이산화황이 해수에 흡수되어 상기 반응을 거쳐 황산염이 된다.
도 18을 참고하면, 상기 제1 분사수단(1751)은 막대형의 분사몸체(1751a)와, 상기 분사몸체(1751a)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(1751b)와, 각 상기 분사대(1751b)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(1751c)를 포함할 수 있다.
상기 분사몸체(1751a)는 외부로부터 세정액을 공급하는 공급관으로, 하우징(171)의 내벽면(1711)에 결합되어 있다.
상기 분사대(1751b)는 상기 분사몸체(1751a)로부터 분지되어 더 넓은 공간에 세정액을 분사하기 위한 구성으로, 제2 분사수단(1752)의 분사대(1752b)와는 어긋나게 배치되어 배기가스와의 접촉면적을 최대화할 수 있다. 또한 배기가스의 사각지대를 없애 유해물질이 그대로 대기 중으로 방출되는 것을 저지할 수 있다.
상기 분사구(1751c)는 상기 분사대(1751b)의 일정 위치에 다수 개 형성되어 세정액을 분사한다.
도 19를 참고하면, 제2 분사수단(1752) 역시 마찬가지로 분사몸체(1752a), 분사대(1752b), 분사구(1752c)를 포함하되, 전술한 바와 마찬가지로 각 분사대는 어긋나게 배치된다. 이러한 구성에 의해 각 분사수단이 분사하는 세정액과 배기가스의 접촉면적이 최대가 되어 황산화물(SOx)의 중화반응 및 PM의 응집반응이 효과적으로 발생할 수 있다.
또한 상기 제1 분사수단(1751) 및 제2 분사수단(1752)은 엔진(E)이나 보일러(B) 등의 작동 상태에 따라 선택적으로 가동될 수 있다. 이때 상기 선택적 분사를 위해 제어부(1754)를 더 포함하여 엔진이나 보일러의 구동 상태에 따라 유연하게 대응하며 분사를 제어할 수 있다.
일반적으로 선박에 사용되는 엔진(E)은 선박이 가감속하거나 해저 시추를 위한 드릴을 가동하거나, 전력 시스템의 사용량이 증가하는 경우 등 그 가동률이 항시 변한다. 또한 보일러(B)도 날이 무더운 여름에는 거의 사용이 안 되는 반면, 날이 추운 겨울 같은 경우에는 선원들의 체온유지 및 화물의 온도 조절을 위해 많이 이용되는 등, 시간에 따라 가동량이 달라진다. 이렇게 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동 상태는 계속하여 변하는데, 이는 연료의 연소량이 변한다는 것을 의미한다. 그리고 연료의 연소량이 변하면 연소에 의해 발생하는 배기가스 또한 발생량을 달리한다. 이렇게 배기가스의 배출량이 달라지면 황산화물(SOx)과 PM 등의 유해물질의 양 역시 달라진다.
그러나 배기가스의 배출량이 줄어들어도 배출가스 처리장치(17)의 세정액 분사량이 일정하다면 불필요한 세정액이 분사되고 있는 것이다. 세정액의 분사를 위해서는 펌프를 가동하여야 하는데 펌프는 전력으로 가동되는 것이기에, 불필요한 분사는 불필요한 전력의 낭비를 뜻한다. 또한 pH 8.3 정도의 약염기성인 해수(Sea Water)를 이용한 세정액을 분사하는 경우와 달리, 담수를 이용해 세정액을 만들 경우에는 알칼리성 첨가제를 넣어야 하는데, 불필요한 세정액이 분사되는 경우는 알칼리성 첨가제 또한 낭비되는 것이다. 따라서 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동상태에 따라 달라지는 배기가스의 배출량에 대응하여 세정액의 분사량 역시 조절할 필요성이 존재한다.
본 발명에 의한 배기가스 처리장치(17)의 다중분사수단(175)는 상기 제1 분사수단(1751)과 제2 분사수단(1752)을 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동률에 따라 선택적으로 작동시켜 세정액을 분사하여 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다. 이러한 구성에 의해 배기가스 배출량이 적은 경우에는 일부 분사수단만 가동하여 세정액을 분사함으로써 펌프의 작동을 위한 전력의 낭비를 방지하고 알칼리성 첨가제를 절약할 수 있다.
또한 상기 다중분사수단(175)은 상기 제1 분사수단(1751) 및 제2 분사수단(1752) 상측에 제3 분사수단(1753)을 더 포함하여 배기가스 내 유해물질에 대한 효율적인 세정이 가능하다.
이때 상기 제1 분사수단(1751)과 제2 분사수단(1752)의 관계와 마찬가지로 제3 분사수단(1753)은 제2 분사수단(1752)과 엇갈려 배치하여 세정액과 배기가스의 접촉면적을 확대함에 따라 황산화물(SOx)의 중화반응과 PM의 응집작용을 보다 효과적으로 유도할 수 있다.
그리고 상기 제 3분사수단(1753) 역시 엔진(E)이나 보일러(B)의 가동률에 따라 달라지는 배기가스의 배출량에 대응하여 선택적으로 작동하여 세정액을 공급하기 위한 펌프의 전력 낭비를 방지하고 알칼리성 첨가제를 절약할 수 있다.
도 2 내지 도 3을 참고하면, 상기 수적분리수단(178)은 상기 다중분사수단(175) 상측에 위치하며, 배기가스 속 수적을 분리하는 역할을 수행한다.
상기 수적분리수단(178)은 배기가스와 세정액이 만나 생성되는 에어로졸 형태의 액적 또는 미스트(mist)를 분리, 여과, 회수하는 역할을 수행하는 블레이드(1792)와, 상기 블레이드(1792)의 하측에서 위로 세정액을 분사하는 상방분사수단(1791)을 포함할 수 있다.
상기 블레이드(1792)는 수직방향의 단면이 지그재그 형태로 나타나되 일정 간격으로 다수 개 배치되는 형태로 구성될 수 있다. 그러나 반드시 이러한 형상에 한하는 것은 아니고, 이 밖에도 상기 블레이드(1792)은 배기가스 처리장치의 설계나 온도 및 화학적 특성 등에 따라 구체적인 형태 등이 달라질 수 있다.
상기 상방분사수단(1791)은 상기 블레이드(1792) 하부에서 위로 세정액을 분사하며 블레이드(1792) 내부를 세척하게 된다. 상기 상방분사수단(1791)에는 복수 개의 분사구가 구비되어 있는데, 이러한 분사구에서 세정액을 분사하여 블레이드(1792) 내에 폐색된 PM 등과 같은 유해물질을 세척해준다. 이로 인해 상기 블레이드(1792)는 배기가스 속 세정액 수적을 분리하면서도, 오염되지 않고 지속적으로 사용 가능한 상태를 유지할 수 있다.
도 30 내지 도 31을 참고하면, 상기 수적차단수단(178)은 배기가스로부터 분리된 수적 중 일부가 낙하하지 않고 배기가스의 유동의 영향을 받아 하우징(171)의 내벽면(1711)을 타고 올라오는 것을 차단하여 대기 중으로 유해물질을 포함한 수적이 방출되는 것을 방지한다.
상기 분사수단(173, 175)에서 분사된 해수 내지는 담수로 구성된 세정액은 황산화물(SOx)을 중화시키고 PM을 응집시키는 기능을 가지므로 배기가스 처리장치(17)의 상부에 존재하는 세정액 수적은 배기가스에 들어있던 여러 유해물질을 포함하고 있다. 이러한 세정액의 수적을 세정된 배기가스와 함께 대기 중으로 방출시킨다면 배기가스 처리장치(17) 자체가 무의미해지는바, 수적의 대기방출을 막아야 한다.
일반적으로 세정액의 수적은 무겁기에 중력의 영향으로 아래로 낙하하게 된다. 또한 상기 수적분리수단(179)에 의해 분리되기도 한다. 그러나 세정액의 수적 일부가 하우징(171)의 내벽면(1711)에 쏠린 후에 낙하하지 않고 압력차에 의해 상승하는 배기가스 유동의 영향을 받아 하우징(171)의 상측으로 내벽면(1711)을 타고 올라가기도 한다. 이렇게 내벽면(1711)을 타고 상승하는 수적은 하우징(171)의 상측까지 올라가 대기 중으로 방출될 수도 있는바, 이를 차단하여 유해물질의 배출을 막아야 할 필요성이 존재한다.
도 30을 참고하면, 이를 위해 상기 내벽면(1711)은 상하로 곧게 전개되는 수직면(1711a) 외에, 상기 가스 유출구(1713) 부근에서 상기 수직면(1711a)으로부터 중앙으로 절곡되며 연장형성된 경사면(1711b)을 포함할 수 있다. 상기 경사면(1711b)에 의해 배기가스의 영향으로 수직면(1711a)을 따라 상승하던 수적을 어느 정도 차단할 수 있다. 그러나 배기가스는 경사면(1711b)을 만나면 그 경사를 따라 휘어 유동하게 되므로 배기가스의 영향을 받는 수적 역시 경사면(1711b)을 따라 올라가 대기 중으로 방출될 염려가 여전히 존재한다.
이를 방지하기 위해 상기 차단수단(178)은 상기 경사면(1711b)의 일측에서 아래로 연장형성된 차단벽(1781)을 포함할 수 있다. 상기 차단벽(1781)은 가스 유출부(1713)의 경계를 따라 두꺼운 띠 형태로 분포하는데, 상기 가스 유출부(1713)가 원형일 경우 차단벽(1781)은 중공의 원통 형상을 가진다. 이에 의해 내벽면(1711)을 따라 상승하던 수적이 경사면(1711b)을 거쳐 차단벽(1781)을 따라 흘러내리고, 상기 차단벽(1781)의 하단부에서 더 이상 타고 올라갈 면이 없기에 중력에 의해 아래로 떨어진다. 바람직하게는 상기 차단벽(1781)을 중력이 작용하는 방향으로 전개하여 차단 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 수적의 유동은 도 31에서 더욱 상세히 확인할 수 있다.
상기 차단수단(178)에 의해 황산화물(SOx), PM 등의 유해물질을 포함하는 세정액의 수적이 청정가스와 함께 대기 중으로 방출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 서술한 구성을 바탕으로, 엔진이나 보일러 등에서 연소로 인해 발생한 배기가스가 본 발명에 의한 배기가스 처리장치(17)를 통과하며 황산화물(SOx), 입자성 물질(PM) 등의 유해물질을 제거하여 청정가스로 변환되는 과정을 도 2 및 도 3을 참고하여 설명하겠다.
도 2 및 3을 참고하면, 배기가스는 가스 유입부(1712)를 통해 하우징(171) 내부로 들어온다. 가스 유입관(1712a)의 상측에서 이중확산수단(172)을 만나 사방으로 퍼지게 되고, 곧 이어 분사수단(173)에서 분사된 세정액에 의해 배기가스 속 PM이 응집된다. 또한 혼합수단(176)에 의해 세정액과 배기가스가 혼합되며, 무거워진 수적은 수적포집수단(177)에 의해 낙하하고, 배기가스는 계속 상승한다. 이때 상기 혼합수단(176)에 의해 배기가스는 내벽면(1712) 쪽으로 편향된 유동을 형성하는데, 분배수단(174)에 통과하며 다시 중앙으로 고르게 분배된다. 하우징(171) 단면 전역에 고르게 분배된 배기가스는 다중분사수단(175)에서 분사된 세정액에 의해 황산화물(SOx)의 중화 및 PM의 응집이 일어난다. 계속해서 상승하는 배기가스는 수적분리수단(179)을 만나 세정액의 수적과 분리된다. 또한 미처 분리되지 못하고 내벽면(1711)을 따라 상승하는 일부 수적은 차단수단(178)에 의해 가로막혀 낙하되어 유해물질의 대기 방출이 저지된다.
상기 서술한 구성과 과정을 통해 배기가스는 황산화물(SOx), 입자성 물질(PM) 등의 유해물질을 분리하고 청정가스가 되어 대기 중으로 방출된다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
17: 배기가스 처리장치
171: 하우징
1711: 내벽면 1712: 가스 유입부 1713: 가스 유출부
1712a: 가스 유입관 1712b: 가스 유입구
1711a: 수직면 1711b: 경사면
1715: 세정액 유출부
172: 이중확산수단
1721: 제1몸체
1721a: 내부공간
1721b: 하부출구
1721c: 내주면
1722: 제1차단마개
1723: 제2몸체
1724: 제2차단마개
1725: 가이드관
173: 분사수단
174: 분배수단 1741: 경사부 1742: 안내부
174a: 기공 1742a: 유입공
175: 다중분사수단
176: 혼합수단
1761: 유도부 1762: 혼합부 1762a: 날개
1764: 세정액공급부 1765: 중앙분사부
177: 수적포집수단
1771: 경사판 1772: 낙하관
1773: 포집통
1771a: 낙하공
178: 수적차단수단
1781: 차단벽
179: 수적분리수단
1791: 상방분사수단
1792: 블레이드

Claims (24)

  1. 연소에 의해 생성된 배기가스가 유출입하는 가스 유입부와 가스 유출부를 갖는 하우징을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서,
    상기 처리장치는 배기가스와 세정액의 혼합을 통해 유해물질의 세정능력을 극대화하는 혼합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합수단은 세정액을 분사하는 중앙분사부와, 배기가스와 세정액을 혼합시키는 혼합부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 혼합부는 배기가스의 유동을 우회시키는 날개를 포함하여 상기 중앙분사부에서 분사된 세정액과 효율적으로 혼합되어 세정효율을 극대화시키는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 날개는 굽어진 형태를 가지며, 복수 개가 띠 형태로 분포되어 날개 사이로 배기가스가 유동하며 세정액과 혼합되는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 날개는 수평으로 전개되는 원주 상에 복수 개가 분포되어 배기가스의 유동 방향을 수평으로 전환시키며 처리장치의 부피를 줄여 공간활용성이 뛰어난 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 날개는 일측에 배기가스가 충돌하는 충돌면을 포함하여 배기가스와 세정액을 더욱 효과적으로 혼합할 수 있는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 날개는 복수 개가 일정 간격으로 배열되며, 각 날개는 동일한 방향으로 배치되어 있어 배기가스의 유동을 일정하게 안내하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합수단은 날개 측으로 배기가스의 흐름을 안내하는 상협하광 형상의 유도부를 포함하여 그 외의 통로로는 배기가스가 유출되지 않는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  9. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합부는 상기 날개를 위아래에서 덮는 상판 및 하판을 포함하여 배기가스가 날개 사이로만 흐를 수 있도록 안내하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  10. 제3항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙분사부는 띠 형태로 배열된 날개들의 가운데에서 날개 사이로 세정액을 분사하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유도부는 그 가장가리에 하나 이상의 낙하공을 포함하여 상기 중앙분사부에서 분사된 세정액을 밑으로 배출하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 가스 유입부로 유입된 배기가스가 압력손실을 최소화하며 하우징 내부에 퍼질 수 있도록 두 개의 유동로를 제공하는 이중확산수단을 포함하여 배기가스를 분산시킴으로써 유해물질의 효율적인 세정작업이 가능한 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이중확산수단은 상기 가스유입관의 상측을 덮는 제1몸체를 포함하고,
    상기 제1몸체는 내부가 비어있는 통 형상으로 형성되어 가스 유입관을 통해 유입되어 일측으로 편향된 유동을 갖는 배기가스가 하부로 우회하며 확산될 수 있도록 유도하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이중확산수단은 낙하하는 수적이 상기 가스 유입관으로 흘러드는 것을 방지하도록 상협하광 형상의 제1차단마개를 상기 제1몸체 위에 포함하여 낙하하는 수적이 일측에 고이는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이중확산수단은 상기 제1차단마개 위에 형성되어 상측으로 연장되는 통 형상의 가이드관을 포함하여 제1몸체 하부로 우회하며 빠져나가지 못한 배기가스가 상승하도록 안내하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 이중확산수단은 상기 가이드관의 상측을 덮는 제2몸체를 포함하고,
    상기 제2몸체는 내부가 비어있는 통 형상으로 형성되어 가이드관을 통해 유입된 배기가스가 아래로 우회하며 빠져나가도록 안내하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 이중확산수단은 낙하하는 수적이 상기 가스 유입관으로 흘러드는 것을 방지하도록 상협하광 형상의 제2차단마개를 상기 제2몸체 위에 포함하여 낙하하는 수적이 일측에 고이는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 세정액은 하우징 바닥의 일측에 형성된 세정액 유출부를 통해 유출되어 하우징 내부의 유량을 일정하게 유지시키며 세정작업을 수행하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 선박에 설치되며, 상기 배기가스는 황산화물로 구성되는 유해물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 이중확산수단 상측에 세정액 분사수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 혼합수단 위에 분배수단을 더 포함하고,
    상기 분배수단은 작은 관통공을 여러 개 포함하는 메쉬구조로 형성하고, 상부로 갈수록 확경되는 상광하협 형상의 경사부를 포함하며, 상기 경사부의 하측에 커다란 유입공을 형성함으로써 내벽면쪽으로 편향된 배기가스의 흐름을 고르게 분배시켜 처리 효율을 향상시키는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 분배수단의 상측에 제1 분사수단, 제2 분사수단 및 제3 분사수단을 갖는 다중분사수단을 포함하고,
    상기 제1 분사수단, 제2 분사수단 및 제3 분사수단은 상하로 엇갈려 배치되어 배기가스와 접촉면적을 확대하며, 엔진 또는 보일러의 부하에 따라 선택적으로 가동되어 효율적 운용이 가능한 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 다중분사수단 상측에 수적분리수단을 포함하고,
    상기 수적분리수단은 수적을 분리하도록 작은 구멍이 다수 형성된 패킹체와, 상기 패킹체 하측에서 세정액을 분사하여 패킹체를 세척하는 상방분사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는 상기 수적분리수단 상측에 하우징의 경사면을 타고 상승하는 수적을 차단하는 수적차단수단을 포함하고,
    상기 수적차단수단은 상기 경사면의 일측에서 밑으로 연장형성되는 차단벽을 포함하여 내측벽을 타고 상승하던 수적을 효과적으로 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는
    배기가스 처리장치.

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210026039A (ko) * 2019-08-29 2021-03-10 주식회사 파나시아 다중확산수단을 포함하는 배기가스 처리장치
KR20210026040A (ko) * 2019-08-29 2021-03-10 주식회사 파나시아 압력손실을 저감하고 확산 및 혼합성능이 개선된 배기가스 처리장치
KR20210026038A (ko) * 2019-08-29 2021-03-10 주식회사 파나시아 다중분산수단을 포함하는 배기가스 처리장치

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KR20210026040A (ko) * 2019-08-29 2021-03-10 주식회사 파나시아 압력손실을 저감하고 확산 및 혼합성능이 개선된 배기가스 처리장치
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