KR20210002872A - 복수 개의 쉘을 가지는 ＳＯｘ 및 ＮＯｘ 처리용 스크러버 - Google Patents

복수 개의 쉘을 가지는 ＳＯｘ 및 ＮＯｘ 처리용 스크러버 Download PDF

Info

Publication number
KR20210002872A
KR20210002872A KR1020190078675A KR20190078675A KR20210002872A KR 20210002872 A KR20210002872 A KR 20210002872A KR 1020190078675 A KR1020190078675 A KR 1020190078675A KR 20190078675 A KR20190078675 A KR 20190078675A KR 20210002872 A KR20210002872 A KR 20210002872A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shell
sox
scrubber
case
target gas
Prior art date
Application number
KR1020190078675A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102237958B1 (ko
Inventor
우영민
정대헌
Original Assignee
한국에너지기술연구원
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 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020190078675A priority Critical patent/KR102237958B1/ko
Publication of KR20210002872A publication Critical patent/KR20210002872A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102237958B1 publication Critical patent/KR102237958B1/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
    • B01D53/60—Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/06—Spray cleaning
    • B01D47/063—Spray cleaning with two or more jets impinging against each other
    • 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
    • B01D53/14—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 absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1481—Removing sulfur dioxide or sulfur trioxide
    • 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
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • 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
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/79—Injecting reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 복수 개의 쉘을 가지는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 장치 부피를 소형화하고 전력 및 세정액, 산화제, 흡수제 등과 같은 여러 작용제의 사용량을 저감하면서도 효과적인 SOx 및 NOx의 정화가 이루어질 수 있도록 하는, 복수 개의 쉘을 가지는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버를 제공함에 있다.

Description

복수 개의 쉘을 가지는 ＳＯｘ 및 ＮＯｘ 처리용 스크러버 {Scrubber for cleaning SOx and NOx having multiple shells}
본 발명은 복수 개의 쉘을 가지는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버에 관한 것이다.
스크러버(scrubber)란 액체를 이용해서 가스 속에 부유하는 고체 입자, 액체 입자 또는 특정 가스상 물질을 포집하는 장치로서, 다양한 분야에서 다양한 형태로서 활용되고 있다. 특히 선박이나 공장 등과 같이 운용 중에 유해가스가 대량 발생되는 설비의 경우, 배출되는 유해가스를 스크러빙한 후 배출하여야 하므로, 이러한 설비에서 스크러버는 필수적인 장치이다.
스크러버의 원리를 간략히 설명하자면, 포집하고자 하는 대상입자가 포함된 가스에 포집주체가 되는 작동액체를 분산시켜, 입자와 액체 방울과의 충돌, 확산에 의한 미소 입자의 접촉, 습도 증가에 의한 입자의 부착 응집, 액막에 의한 포집 입자의 재비산 방지, 응축에 의한 입자 지름의 증대 등에 의해 액체로 입자의 포집이 이루어지게 된다. 스크러버의 형태는, 액체의 분산방식과 입자의 포집방식에 따라, 실식, 원심식, 벤투리식, 관성식, 거르개식, 충전탑식, 박막식, 기계식 등 다양하게 실시된다. 각 형태의 스크러버의 구조를 간략히 설명하자면 다음과 같다. 실식 스크러버는, 공실 또는 공탑에 복수 개의 노즐이 설치되고 출구부의 방해판에서 입자를 포집하도록 형성된다. 원심식 스크러버는, 공탑 내에 액분무장치가 설치되고 입자가 포함된 가스를 선회류로 하여 원심력에 의해 입자를 포집하도록 형성된다. 벤투리식 스크러버는, 벤투리미터의 인후부에서 가스 흐름 속도가 커지는 것을 이용해, 인후부에 액체를 주입해서 미립화하는 원리를 사용한다. 관성식 스크러버는, 유공판 및 충돌판으로 이루어지는 수평 선반이 탑 내에 설치된 형태로 이루어져 관성에 의해 입자를 포집한다. 거르개식 스크러버는, 섬유 모양의 거름재에 의해 입자를 포집한다. 충전탑식 스크러버는, 충전탑 내에 스프레이 노즐을 설치하고 있으며, 탑 내에 충전물을 채워 상하에서 액체를 분무하도록 되어 있다. 박막식 스크러버는, 포집면 위에 액체를 흐르게 하여 입자를 포함한 가스와 접촉시키도록 이루어진다. 기계식 스크러버는 장치 내의 회전날개에 의해 액체를 입자가 포함된 가스 속에 분무하도록 이루어지는데, 비산된 액체 방울을 포집하기 위하여 다른 집진장치를 병용할 필요가 있다.
한편 연료가 연소된 엔진으로부터 발생되는 배기가스를 정화하기 위하여 스크러버가 구비되고 있는데, 특히 선박의 경우 중유를 원료로 사용하기 때문에 SOx(황산화물) 및 NOx(질소산화물)이 많이 발생되는 바, 선박에 사용되는 스크러버에서는 배기가스 내의 SOx 및 NOx를 효과적으로 정화할 수 있게 하기 위하여 다양한 연구가 이루어지고 있다. 일례로 한국등록특허 제1680990호("연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 ＳＯＸ 및 ＮＯＸ를 감소시키기 위한 조합된 정화 시스템 및 방법", 2016.11.23., 이하 '선행문헌')에서는, 배기가스 정화 스크러버 및 배기가스 재순환 스크러버 2개의 스크러퍼를 사용하되, 각각의 스크러버에 순환되는 액체와 알칼리성 작용제 투입 시점을 다변화함으로써 정화 효율을 높이고자 하는 기술이 개시된다.
일반적으로 SOx를 정화하기 위해서는 물 또는 알칼리용액으로 세정하는 습식, 수산화칼슘이나 Na가 흡수제를 사용하는 건식 등의 방법이 사용된다. 습식의 경우 SOx 제거효율이 높고 공정신뢰도가 우수한 반면 다량의 용수가 필요하고 2차 오염물질이 발생한다는 단점이 있으며, 건식의 경우 2차 오염물질 발생량이 적고 배기가스 재가열이 필요없다는 장점이 있지만 제거효율이 낮고 흡수제가 고가라는 단점이 있다. 선박의 경우, 해수가 적절한 알칼리성을 가지기 때문에 선박에 구비되는 스크러버에서는 일반적으로 SOx 제거를 위해 해수를 세정액으로 사용하는 습식이 채용되는 경우가 많다. 한편 NOx의 경우 우레아, 암모니아, 일산화탄소 및 탄화수소 등과 같은 환원제를 배기가스에 제공하여 산화-환원 반응을 통해 환원됨으로써 정화가 이루어지도록 하는 방식이 주로 사용된다.
이처럼 NOx 및 SOx가 혼합되어 있는 배기가스의 경우 각각을 정화하는데 사용되는 원리 및 작용제가 상이하다. 도 1은 종래의 스크러버의 개념도로서, 대상가스가 유통되는 케이스 내에 해수나 환원제를 분무하는 노즐이 구비되며(도면을 간략화하기 위하여 2개만 나타내었다), 정화를 위한 흡수제를 내장하는 블록 등도 구비되는 것이 나타나 있다. 그런데 이러한 종래의 스크러버의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 단일 쉘 내에서 스크러빙이 이루어지기 때문에, SOx 및 NOx 둘 다를 모두 효과적으로 정화하기에 한계가 있다. 보다 구체적으로 설명하자면, SOx 제거를 위해 해수가 분무됨과 동시에 NOx 제거를 위해 환원제가 분무되게 되면, 두 작용제가 혼합되면서 간섭되면서 각각에 대한 정화성능이 오히려 저감될 수 있는 것이다.
이러한 문제를 해소하기 위하여 선행문헌에서와 같이 복수 개의 스크러버 및 복수 개의 루프를 사용하여 스크러빙을 수행하는 방식도 제안되었으나, 이러한 경우 설비의 부피가 커지고 제어가 복잡해지는 등의 문제가 있다.
1. 한국등록특허 제1680990호("연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 ＳＯＸ 및 ＮＯＸ를 감소시키기 위한 조합된 정화 시스템 및 방법", 2016.11.23.)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 장치 부피를 소형화하고 전력 및 세정액, 산화제, 흡수제 등과 같은 여러 작용제의 사용량을 저감하면서도 효과적인 SOx 및 NOx의 정화가 이루어질 수 있도록 하는, 복수 개의 쉘을 가지는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복수 개의 쉘을 가지는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 내부에 공간이 형성된 케이스(110); SOx 및 NOx를 포함하는 대상가스를 상기 케이스(110) 하부로 유입시키는 유입구(120); 정화된 상기 대상가스를 상기 케이스(120) 상부로 배출시키는 배출구(130); 상기 케이스(110) 내부의 공간이 분리되어 서로 격리되게 형성되는 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N); 상기 대상가스가 상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N)를 순차적으로 통과하도록 형성되는 제1, 2, …, N-1쉘유통구(141p, 142p, …, 14Np); 를 포함하며, 각각의 쉘별로 서로 독립적인 별도의 정화동작을 하도록 형성될 수 있다.
이 때 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N) 중 선택되는 적어도 하나에 형성되며, 전하를 띤 알칼리성의 작동액체를 분무하여 상기 대상가스 내 SOx를 정화하는 정전분무기(150); 상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N) 중 선택되는 적어도 하나에 형성되며, 산화제를 함유한 작동액체를 분무하여 상기 대상가스 내 NO를 NO2로 산화시키는 산화제노즐(160); 상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N) 중 선택되는 적어도 하나에 형성되며, 흡수제를 내장한 블록 형태로 형성되어 상기 대상가스를 통과시켜 상기 대상가스 내 NO2를 흡수하는 흡수제블록(170); 를 더 포함할 수 있다.
또한 이 때 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 상기 대상가스가, 상기 정전분무기(150)가 형성된 쉘, 상기 산화제노즐(160)이 형성된 쉘, 상기 흡수제블록(170)이 형성된 쉘을 순차적으로 통과하면서 정화되도록 형성될 수 있다.
제1실시예로서, 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 상기 케이스(110) 내부에 형성되며 상기 케이스(110)와 동심인 원형단면을 가지는 제1환상벽체(C1); 상기 케이스(110) 내부에 형성되며 상기 케이스(110)와 동심인 원형단면을 가지되 상기 제1환상벽체(C1)를 둘러싸도록 형성되는 제2환상벽체(C2); 를 더 포함하며, 상기 제1환상벽체(C1) 내부로 이루어지는 공간이 상기 제1쉘(141)을 형성하고, 상기 제1환상벽체(C1) 및 상기 제2환상벽체(C2) 사이로 이루어지는 공간이 상기 제2쉘(142)을 형성하고, 상기 제2환상벽체(C2) 및 상기 케이스(110) 사이로 이루어지는 공간이 상기 제3쉘(143)을 형성할 수 있다.
이 때 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 상기 제1쉘(141) 하부에 상기 유입구(120)가 연결되고, 상기 제1환상벽체(C1) 상부에 상기 제1쉘유통구(141p)가 형성되고, 상기 제2환상벽체(C2) 하부에 상기 제2쉘유통구(142p)가 형성되고, 상기 케이스(110) 상부에 상기 배출구(130)가 연결되어, 상기 대상가스가 상기 유입구(120) - 상기 제1쉘(141) - 상기 제1쉘유통구(141p) - 상기 제2쉘(142) - 상기 제2쉘유통구(142p) - 상기 제3쉘(143) - 상기 배출구(130)를 순차적으로 통과하도록 형성될 수 있다.
제2실시예로서, 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 상기 케이스(110) 내부에 상기 케이스(110)의 상하면과 수평하게 형성되며 서로 이격 배치되는 복수 개의 수평벽체(P); 를 더 포함하며, 복수 개의 상기 수평벽체(P)에 의해 분리된 각 공간들이 상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N)을 형성할 수 있다.
이 때 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 복수 개의 상기 수평벽체(P) 각각에 상기 제1, 2, …, N-1쉘유통구(141p, 142p, …, 14Np)가 형성되되, 인접한 한 쌍의 쉘에 형성된 유통구들이 각각의 상기 수평벽체(P) 서로 반대쪽 반면에 형성됨으로써 상기 대상가스가 지그재그로 진행하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 스크러버에 복수 개의 쉘이 형성되도록 하고, 각각의 쉘에서 SOx 제거, NO 산화, NO2 흡수가 순차적 및 별도로 이루어지도록 함으로써, 전력 및 세정액, 산화제, 흡수제 등과 같은 여러 작용제의 사용량을 저감하면서도 SOx 및 NOx의 정화성능을 극대화시킬 수 있다.
즉 본 발명에서는 하나의 스크러버 내에 서로 다른 기능을 가지는 복수 개의 기능성 쉘이 형성되도록 함으로써, SOx를 정화하기 위한 작용제 및 NOx를 정화하기 위한 작용제 간의 간섭 등을 원천적으로 배제한다. 이에 따라 작용제의 사용량을 저감하면서도 SOx 및 NOx 각각의 정화성능이 크게 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
스크러빙을 수행하고자 하는 대상인 대상가스가 복수 개의 쉘을 순차적으로 지나감으로써, 동일한 부피라고 할 때 단일 쉘인 종래의 스크러버에 비래 가스진행경로가 크게 증가한다. 이에 따라 본 발명에 의하면, 대상가스 및 작동액체 간의 접촉시간 및 계면면적이 극대화되며, 따라서 정화성능이 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.
또한 본 발명에 의하면, 이와 같이 하나의 스크러버 내에 복수 개의 쉘이 포함되는 구조를 통하여, 동일 정화성능을 가졌다고 할 때 종래에 비해 장치 부피를 훨씬 저감할 수 있는 효과 또한 있다.
도 1은 종래의 스크러버의 개념도.
도 2는 본 발명의 스크러버의 제1실시예.
도 3은 본 발명의 스크러버의 제1실시예에서의 대상가스의 가스진행경로.
도 4는 본 발명의 스크러버의 제2실시예.
도 5는 본 발명의 스크러버의 제2실시예에서의 대상가스의 가스진행경로.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 복수 개의 쉘을 가지는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
[1] 전체구성 및 동작원리
앞서 설명한 바와 같이 종래의 스크러버는, 스크러버 내의 공간이 단일 공간으로 형성되기 때문에, SOx 처리를 위한 작용제와 NOx 처리를 위한 작용제가 혼합 및 간섭됨에 따라 각각에 대한 정화성능이 오히려 떨어지게 되는 문제가 있었다. 또한 이처럼 정화성능이 떨어지는 상황에서 원하는 정도까지 정화를 하기 위해서, 전력, 작용제 등의 사용량이 과도하게 증가하는 문제가 있었다.
본 발명에서는 스크러버 내에 복수 개의 쉘을 형성하고, 각각의 쉘별로 서로 독립적인 별도의 정화동작을 하도록 함으로써, 상술한 바와 같은 문제를 해소한다. 즉 서로 격리되어 있는 쉘들 중 어떤 쉘에서는 SOx를 주로 정화하고, 다른 어떤 쉘에서는 NOx를 주로 정화하는 등과 같은 방식으로 정화를 수행하는 것이다. 이와 같이 함으로써, 상술한 바와 같이 여러 작용제들이 혼합 및 간섭됨으로써 발생되는 정화성능 저하의 문제가 원천적으로 해결되며, 결과적으로 정화성능이 크게 향상된다. 또한 이처럼 혼합 및 간섭에 의한 정화성능 저하 요인이 제거되었기 때문에, 종래에 비하여 정화에 사용되는 전력, 작용제 등의 사용량 역시 크게 절감할 수 있게 되어, 효율 및 경제성 등도 크게 향상될 수 있다.
본 발명의 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)의 구체적인 구성을 설명하자면 다음과 같다. 본 발명의 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 기본적으로는 종래의 스크러버와 유사하게, 내부에 공간이 형성된 케이스(110), SOx 및 NOx를 포함하는 대상가스를 상기 케이스(110) 하부로 유입시키는 유입구(120), 정화된 상기 대상가스를 상기 케이스(120) 상부로 배출시키는 배출구(130)를 포함한다.
이 때 종래의 스크러버와는 달리, 본 발명의 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 상기 케이스(110) 내부가 복수 개의 쉘로 구분되며, 각각의 쉘별로 서로 독립적인 별도의 정화동작을 하도록 형성된다. 보다 구체적으로 설명하자면, 본 발명의 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 상기 케이스(110) 내부의 공간이 분리되어 서로 격리되게 형성되는 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N) 및 상기 대상가스가 상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N)를 순차적으로 통과하도록 형성되는 제1, 2, …, N-1쉘유통구(141p, 142p, …, 14Np)를 포함한다. 먼저 간략히 설명하자면, 도 2 및 도 3으로 설명될 제1실시예는 스크러버 내부를 복수 개의 환상공간으로 나눈 예시이고, 도 4 및 도 5로 설명될 제2실시예는 스크러버 내부를 복수 개의 수평공간으로 나눈 예시이다. 이후에 각각의 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 상술한 바와 같이 이처럼 내부의 공간이 복수 개의 쉘로 나뉘며, 각각의 쉘별로 서로 독립적인 별도의 정화동작을 하도록 이루어진다. 보다 구체적으로 설명하자면, 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100) 내에는, 복수 개의 쉘들 각각에 선택적으로 정전분무기(150), 산화제노즐(160), 흡수제블록(170)이 구비될 수 있다. 상기 정전분무기(150)는 전하를 띤 알칼리성의 작동액체를 분무하여 상기 대상가스 내 SOx를 정화하는 역할을 하며, 상기 산화제노즐(160)은 산화제를 함유한 작동액체를 분무하여 상기 대상가스 내 NO를 NO2로 산화시키는 역할을 하며, 상기 흡수제블록(170)은 흡수제를 내장한 블록 형태로 형성되어 상기 대상가스를 통과시켜 상기 대상가스 내 NO2를 흡수하는 역할을 한다.
여기에서 본 발명의 NOx 처리에 대하여 부연하자면 다음과 같다. 앞서도 설명한 바와 같이, 일반적으로 NOx 처리에는 우레아, 암모니아, 일산화탄소 및 탄화수소 등과 같은 환원제가 사용된다. 즉 NOx에 환원제를 투입하여 N으로부터 O를 떼어냄으로써 정화를 수행하는 것이다. 한편 일반적으로 선박, 공장 등과 같은 설비에서 배출되는 배기가스(즉 정화의 대상이 되는 대상가스)에 포함되는 NOx는 대부분 NO 및 NO2이다. 이 중 NO2는 물에 잘 녹는 성질이 있기 때문에 대상가스에 단지 물을 제공하기만 해도 상당히 쉽게 제거될 수 있는 반면, NO는 물에 잘 녹지 않는다. 이러한 성질을 응용하여, 본 발명에서는 NOx 처리에 환원제를 사용하는 대신 오히려 산화제를 사용함으로써, NO를 산화시켜 NO2로 만든 다음 이를 물에 녹임으로써 대상가스로부터 제거하여 정화를 수행한다.
물론 이와 같은 동작원리가 원활하게 이루어지기 위해서는, 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 상기 대상가스가, 상기 정전분무기(150)가 형성된 쉘, 상기 산화제노즐(160)이 형성된 쉘, 상기 흡수제블록(170)이 형성된 쉘을 순차적으로 통과하면서 정화되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 형성되는 경우, 먼저 상기 대상가스는 상기 정전분무기(150)가 형성된 쉘을 통과하면서, 산화제, 흡수제 등의 작용제 사용을 배제한 상태로, 상기 정전분무기(150)의 분무특성 및 해수의 알칼리성을 이용하여 SOx가 먼저 중점적으로 제거된다. 다음으로 상기 대상가스는 상기 산화제노즐(160)이 형성된 쉘을 통과하면서, 대부분의 SOx가 제거된 상태로, 산화제에 의하여 상기 대상가스 내의 NO가 산화되어 NO2로 만들어진다. 마지막으로 상기 대상가스는 상기 흡수제블록(170)이 형성된 쉘을 통과하면서, 상기 대상가스 내의 NOx가 대부분 물에 잘 녹는 NO2로 바뀐 상태로, 흡수제에 원활하게 흡수됨으로써 최종적으로 NOx의 제거가 이루어진다.
이러한 과정에서 각각의 쉘이 서로 독립적인 공간을 형성하고 있으므로 산화제, 흡수제 등이 서로 전혀 간섭을 일으키지 않으며, 각 쉘별로 중점적으로 제거되는 물질이 다르게 형성됨으로써 해당 쉘에서는 해당 물질만 최대 효율로 제거하도록 설계하면 된다. 따라서 본 발명에 의하면, 결과적으로 전체적인 전력, 작용제 등의 사용량이 훨씬 절감될 뿐만 아니라 각 물질별 정화성능도 훨씬 높일 수 있다.
더불어 본 발명에서는 이처럼 하나의 스크러버 내에 복수 개의 쉘을 형성하는 구성을 통하여, 종래에 별도의 여러 개의 장치를 연결하고 여러 루프를 통해 정화가 이루어지도록 하는 것에 비해 장치 부피를 크게 줄일 수 있다. 이처럼 본 발명의 구조를 도입하면 정화성능을 유지 또는 향상하면서도 장치 부피를 소형화할 수 있어, 예를 들어 선박 등과 같이 장치 소형화가 중요한 분야에서 활용성을 크게 높일 수 있다.
[2] 제1실시예
도 2는 본 발명의 스크러버의 제1실시예를 도시하고 있다. 앞서 간략히 설명한 바와 같이 제1실시예에 따른 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는 내부의 공간이 복수 개의 환상공간으로 나뉘어진다. 보다 구체적으로 설명하자면, 제1실시예에 따른 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 상기 케이스(110) 내부에 형성되며 상기 케이스(110)와 동심인 원형단면을 가지는 제1환상벽체(C1), 상기 케이스(110) 내부에 형성되며 상기 케이스(110)와 동심인 원형단면을 가지되 상기 제1환상벽체(C1)를 둘러싸도록 형성되는 제2환상벽체(C2)를 더 포함한다. 또한 상기 제1환상벽체(C1) 내부로 이루어지는 공간이 상기 제1쉘(141)을 형성하고, 상기 제1환상벽체(C1) 및 상기 제2환상벽체(C2) 사이로 이루어지는 공간이 상기 제2쉘(142)을 형성하고, 상기 제2환상벽체(C2) 및 상기 케이스(110) 사이로 이루어지는 공간이 상기 제3쉘(143)을 형성하도록 이루어진다.
도 3은 본 발명의 스크러버의 제1실시예에서의 대상가스의 가스진행경로를 도시하고 있다. 상술한 바와 같은 구조로 이루어지는 제1실시예에서, 상기 제1쉘(141) 하부에 상기 유입구(120)가 연결되고, 상기 제1환상벽체(C1) 상부에 상기 제1쉘유통구(141p)가 형성되고, 상기 제2환상벽체(C2) 하부에 상기 제2쉘유통구(142p)가 형성되고, 상기 케이스(110) 상부에 상기 배출구(130)가 연결되도록 할 수 있다. 이와 같은 유로설계에 따라, 상기 대상가스는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유입구(120) - 상기 제1쉘(141) - 상기 제1쉘유통구(141p) - 상기 제2쉘(142) - 상기 제2쉘유통구(142p) - 상기 제3쉘(143) - 상기 배출구(130)를 순차적으로 통과한다. 이처럼 상기 대상가스가 상승 ?? 하강 ?? 상승의 경로를 거치면서 대상가스 및 작동액체 간의 접촉시간 및 계면면적이 극대화됨에 따라 정화성능이 더욱 향상될 수 있다.
제1실시예에서는, 상기 케이스(110) 내부가 상기 제1, 2, 3쉘(141, 142, 143) 3개의 공간으로 나뉘게 된다. 이 때 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 최초에 상기 정전분무기(150)를 사용하여 SOx를 제거하고, 다음으로 상기 산화제노즐(160)을 사용하여 NO를 산화시키고, 마지막으로 상기 흡수제블록(170)을 사용하여 NO2를 흡수시키는 동작원리로 정화가 이루어진다. 따라서 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1쉘(141)에 상기 정전분무기(150)가, 상기 제2쉘(142)에 상기 산화제노즐(160)이, 상기 제3쉘(143)에 상기 흡수제블록(170)이 배치되도록 하는 것이 바람직하다.
[3] 제2실시예
도 4는 본 발명의 스크러버의 제2실시예를 도시하고 있다. 앞서 간략히 설명한 바와 같이 제2실시예에 따른 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는 내부의 공간이 복수 개의 수평공간으로 나뉘어진다. 보다 구체적으로 설명하자면, 제1실시예에 따른 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는, 상기 케이스(110) 내부에 상기 케이스(110)의 상하면과 수평하게 형성되며 서로 이격 배치되는 복수 개의 수평벽체(P)를 더 포함한다. 또한 복수 개의 상기 수평벽체(P)에 의해 분리된 각 공간들이 상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N)을 형성하도록 이루어진다.
도 5는 본 발명의 스크러버의 제2실시예에서의 대상가스의 가스진행경로를 도시하고 있다. 상술한 바와 같은 구조로 이루어지는 제2실시예에서, 복수 개의 상기 수평벽체(P) 각각에 상기 제1, 2, …, N-1쉘유통구(141p, 142p, …, 14Np)가 형성되되, 인접한 한 쌍의 쉘에 형성된 유통구들이 각각의 상기 수평벽체(P) 서로 반대쪽 반면에 형성되도록 할 수 있다. 이와 같은 유로설계에 따라, 상기 대상가스는 도 5에 도시된 바와 같이 지그재그로 진행하게 된다. 이처럼 상기 대상가스가 지그재그로 진행함에 따라, 제2실시예에서도 제1실시예에서와 마찬가지로, 대상가스 및 작동액체 간의 접촉시간 및 계면면적이 극대화됨에 따라 정화성능이 더욱 향상될 수 있다.
제2실시예에서는, 상기 케이스(110) 내부가 상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N) N개의 공간으로 나뉘게 된다. 이 때 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 최초에 상기 정전분무기(150)를 사용하여 SOx를 제거하고, 다음으로 상기 산화제노즐(160)을 사용하여 NO를 산화시키고, 마지막으로 상기 흡수제블록(170)을 사용하여 NO2를 흡수시키는 동작원리로 정화가 이루어진다. 이 때 N 값이 3이라면, 상기 제1쉘(141)에 상기 정전분무기(150)가, 상기 제2쉘(142)에 상기 산화제노즐(160)이, 상기 제3쉘(143)에 상기 흡수제블록(170)이 배치되도록 할 수 있다. 또는 N 값이 3 이상이라면, 하부측 쉘들에 상기 정전분무기(150)가, 중간측 쉘들에 상기 산화제노즐(160)이, 상부측 쉘들에 상기 흡수제블록(170)이 배치되도록 할 수 있다. 도 5는 N 값이 6인 예시로서, 하부측 2개의 쉘들에 상기 정전분무기(150)가, 중간측 2개의 쉘들에 상기 산화제노즐(160)이, 상부측 2개의 쉘들에 상기 흡수제블록(170)이 배치되는 예시를 도시하고 있다. 물론 이는 하나의 예시일 뿐으로, 반드시 정전분무기 / 산화제노즐 / 흡수제블록이 구비되는 쉘들의 개수가 동일할 필요는 없다. 예를 들어 상기 대상가스에 SOx가 상당히 많이 포함되고 상대적으로 NOx는 적게 포함된다고 할 때, N 값을 4로 하고, 정전분무기를 2개의 쉘에 형성하고 산화제노즐 및 흡수제블록은 각각 1개의 쉘에 형성할 수 있다. 이와 같이 함으로써 SOx 정화를 더 활발하게 수행할 수 있으며, 따라서 상기 대상가스에 SOx가 더 많이 포함되는 경우 보다 유리하게 작동할 수 있다.
제1실시예는 스크러버 내부를 환상공간으로 분리하고, 제2실시예는 수평공간으로 분리한다는 점에서 차이가 있을 뿐, 두 실시예 모두 스크러버 내부를 복수 개의 공간(쉘)으로 분리하고 각각의 쉘별로 서로 간섭 없이 별도의 정화동작이 이루어진다는 점에서는 마찬가지이다. 이 때 제1실시예는 스크러버 내부가 딱 3개의 공간으로 나뉘기 때문에 직관적으로 장치구성 및 제어설계를 하기에 용이하다. 한편 제2실시예는 스크러버 내부를 원하는 만큼 많은 개수의 공간으로 쪼갤 수 있으며, 따라서 앞서 SOx 비율이 높은 대상가스의 예시에서처럼, 대상가스 내 SOx 및 NOx 비율에 따라 각 기능성 쉘의 개수를 적절하게 결정할 수 있어, 보다 설계자유도를 높임과 동시에 대상가스에 대하여 정화성능을 최적화할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : SOx 및 NOx 처리용 스크러버
110 : 케이스
120 : 유입구
130 : 배출구
141, 142, 143, …, 14N : 제1, 2, 3, …, N쉘
141p, 142p, …, 14Np : 제1, 2, …, N쉘유통구
150 : 정전분무기
160 : 산화제노즐
170 : 흡수제블록
C1, C2 : 제1, 2환상벽체
P : 수평벽체

Claims (7)

  1. 내부에 공간이 형성된 케이스(110);
    SOx 및 NOx를 포함하는 대상가스를 상기 케이스(110) 하부로 유입시키는 유입구(120);
    정화된 상기 대상가스를 상기 케이스(120) 상부로 배출시키는 배출구(130);
    상기 케이스(110) 내부의 공간이 분리되어 서로 격리되게 형성되는 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N);
    상기 대상가스가 상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N)를 순차적으로 통과하도록 형성되는 제1, 2, …, N-1쉘유통구(141p, 142p, …, 14Np);
    를 포함하며,
    각각의 쉘별로 서로 독립적인 별도의 정화동작을 하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는,
    상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N) 중 선택되는 적어도 하나에 형성되며, 전하를 띤 알칼리성의 작동액체를 분무하여 상기 대상가스 내 SOx를 정화하는 정전분무기(150);
    상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N) 중 선택되는 적어도 하나에 형성되며, 산화제를 함유한 작동액체를 분무하여 상기 대상가스 내 NO를 NO2로 산화시키는 산화제노즐(160);
    상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N) 중 선택되는 적어도 하나에 형성되며, 흡수제를 내장한 블록 형태로 형성되어 상기 대상가스를 통과시켜 상기 대상가스 내 NO2를 흡수하는 흡수제블록(170);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는,
    상기 대상가스가, 상기 정전분무기(150)가 형성된 쉘, 상기 산화제노즐(160)이 형성된 쉘, 상기 흡수제블록(170)이 형성된 쉘을 순차적으로 통과하면서 정화되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는,
    상기 케이스(110) 내부에 형성되며 상기 케이스(110)와 동심인 원형단면을 가지는 제1환상벽체(C1);
    상기 케이스(110) 내부에 형성되며 상기 케이스(110)와 동심인 원형단면을 가지되 상기 제1환상벽체(C1)를 둘러싸도록 형성되는 제2환상벽체(C2);
    를 더 포함하며,
    상기 제1환상벽체(C1) 내부로 이루어지는 공간이 상기 제1쉘(141)을 형성하고,
    상기 제1환상벽체(C1) 및 상기 제2환상벽체(C2) 사이로 이루어지는 공간이 상기 제2쉘(142)을 형성하고,
    상기 제2환상벽체(C2) 및 상기 케이스(110) 사이로 이루어지는 공간이 상기 제3쉘(143)을 형성하는 것을 특징으로 하는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는,
    상기 제1쉘(141) 하부에 상기 유입구(120)가 연결되고,
    상기 제1환상벽체(C1) 상부에 상기 제1쉘유통구(141p)가 형성되고,
    상기 제2환상벽체(C2) 하부에 상기 제2쉘유통구(142p)가 형성되고,
    상기 케이스(110) 상부에 상기 배출구(130)가 연결되어,
    상기 대상가스가 상기 유입구(120) - 상기 제1쉘(141) - 상기 제1쉘유통구(141p) - 상기 제2쉘(142) - 상기 제2쉘유통구(142p) - 상기 제3쉘(143) - 상기 배출구(130)를 순차적으로 통과하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는,
    상기 케이스(110) 내부에 상기 케이스(110)의 상하면과 수평하게 형성되며 서로 이격 배치되는 복수 개의 수평벽체(P);
    를 더 포함하며,
    복수 개의 상기 수평벽체(P)에 의해 분리된 각 공간들이 상기 제1, 2, 3, …, N쉘(141, 142, 143, …, 14N)을 형성하는 것을 특징으로 하는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 SOx 및 NOx 처리용 스크러버(100)는,
    복수 개의 상기 수평벽체(P) 각각에 상기 제1, 2, …, N-1쉘유통구(141p, 142p, …, 14Np)가 형성되되,
    인접한 한 쌍의 쉘에 형성된 유통구들이 각각의 상기 수평벽체(P) 서로 반대쪽 반면에 형성됨으로써 상기 대상가스가 지그재그로 진행하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 SOx 및 NOx 처리용 스크러버.
KR1020190078675A 2019-07-01 2019-07-01 복수 개의 쉘을 가지는 ＳＯｘ 및 ＮＯｘ 처리용 스크러버 KR102237958B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190078675A KR102237958B1 (ko) 2019-07-01 2019-07-01 복수 개의 쉘을 가지는 ＳＯｘ 및 ＮＯｘ 처리용 스크러버

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190078675A KR102237958B1 (ko) 2019-07-01 2019-07-01 복수 개의 쉘을 가지는 ＳＯｘ 및 ＮＯｘ 처리용 스크러버

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210002872A true KR20210002872A (ko) 2021-01-11
KR102237958B1 KR102237958B1 (ko) 2021-04-08

Family

ID=74129262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190078675A KR102237958B1 (ko) 2019-07-01 2019-07-01 복수 개의 쉘을 가지는 ＳＯｘ 및 ＮＯｘ 처리용 스크러버

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102237958B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR980008326A (ko) * 1996-07-11 1998-04-30 서상기 반건식 전기세정기 및 이를 사용한 배기가스 정화방법
KR20020065194A (ko) * 2001-02-06 2002-08-13 선도전기주식회사 배기가스 후처리장치
KR101055592B1 (ko) * 2011-03-18 2011-08-08 이상복 수벽 회전식 오염공기 정화장치
KR101680990B1 (ko) 2012-09-25 2016-11-29 알파 라발 코포레이트 에이비 연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 ｓｏｘ 및 ｎｏｘ를 감소시키기 위한 조합된 정화 시스템 및 방법
KR20180053850A (ko) * 2016-11-14 2018-05-24 한국에너지기술연구원 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치
KR101864756B1 (ko) * 2017-11-06 2018-06-07 겟에스씨알 주식회사 배기가스 내 PM 및 SOx 동시 처리 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR980008326A (ko) * 1996-07-11 1998-04-30 서상기 반건식 전기세정기 및 이를 사용한 배기가스 정화방법
KR20020065194A (ko) * 2001-02-06 2002-08-13 선도전기주식회사 배기가스 후처리장치
KR101055592B1 (ko) * 2011-03-18 2011-08-08 이상복 수벽 회전식 오염공기 정화장치
KR101680990B1 (ko) 2012-09-25 2016-11-29 알파 라발 코포레이트 에이비 연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 ｓｏｘ 및 ｎｏｘ를 감소시키기 위한 조합된 정화 시스템 및 방법
KR20180053850A (ko) * 2016-11-14 2018-05-24 한국에너지기술연구원 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치
KR101864756B1 (ko) * 2017-11-06 2018-06-07 겟에스씨알 주식회사 배기가스 내 PM 및 SOx 동시 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102237958B1 (ko) 2021-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101938149B1 (ko) 확산수단을 가진 배기가스 처리장치
CN109260922B (zh) 一种新型烟气脱硫脱硝一体化塔
CN103458995A (zh) 来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置及废气处理系统
CN103111173A (zh) 一种烟气净化系统及其方法
KR20160049782A (ko) 선박용 스크러버
CN203315937U (zh) 旋风文丘里喷淋式脱硫除尘器
CN104399367B (zh) 一种带有缩放形孔板的烟气洗涤装置
CN104826476A (zh) 工业烟气脱硫脱硝除尘一体化的工艺方法以及装置
CN103203147A (zh) 喷雾贮水冲击式内循环除尘器及其除尘方法
CN109772124A (zh) 一种烟气脱硫脱硝脱白设备
CN107469580A (zh) 一种湿法烟气脱硫脱汞除尘一体化装置及工艺
CN105435610A (zh) 一种满足工业烟气深度脱硫脱硝及除尘的一体化多效装置
CN105148698A (zh) 锅炉烟气脱硫脱硝系统
CN2936409Y (zh) 一种废气处理装置
CN100391577C (zh) 用活性炭净化废气的耦合多级装置
KR102237958B1 (ko) 복수 개의 쉘을 가지는 ＳＯｘ 및 ＮＯｘ 처리용 스크러버
KR101980883B1 (ko) 다중 분사구조를 가진 배기가스 처리장치
CN108714368B (zh) 一种scr烟气脱硝系统
CN111936727B (zh) 文丘里一体型洗涤装置
CN106621663A (zh) 一种锅炉烟气处理装置及方法
CN207203768U (zh) 一种锅炉烟气脱硫除尘装置
KR20180125120A (ko) 향상된 공간활용도와 유해물질 제거효율을 가진 배기가스 처리장치 및 방법
KR20180125119A (ko) 향상된 공간활용도와 유해물질 제거효율을 가진 배기가스 처리장치 및 방법
KR20010040868A (ko) 고속 흡수장치내에 가스 흐름 유형을 향상시키도록 된압력 강하를 줄이는 유입구
JPH06190240A (ja) 円筒型排煙脱硫装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right