KR20210102604A - 배기가스 처리효율을 높인 반건식 반응탑 - Google Patents

배기가스 처리효율을 높인 반건식 반응탑 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고형 폐기물의 연소 후에 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 오염물질을 제거하기 위한 반건식 반응탑에 관련된 기술로서, 슬러리 입자가 반응탑 상의 가스 유입부에 누적되는 것을 효율적으로 제거할 수 있도록 구성한 배기가스 처리효율을 높인 반건식 반응탑에 관한 것이다.
본 발명은 소각 처리에 의해 생성되는 배기가스를 유도하기 위하여 일측 개구부로부터 달팽이관 형상으로 휘감겨 형성된 덕트 및 이 덕트의 하단부에 배치되어 배기가스에 액상 소석회를 분사하여 오염물질을 흡착 처리하기 위한 반응탱크를 구비하며, 상기 덕트의 내벽 하단부 둘레에 경사지게 배치되어 배기가스를 반응탱크 측으로 유도하는 연통로와, 이 연통로에 연속해서 반응탱크의 내부로 연이어지는 경사 유통로와, 상기 덕트의 내측 상단부에 배치되는 링형 폐색부재 및 호퍼형 차단부재를 더 포함하여 구성한 것이다.

Description

배기가스 처리효율을 높인 반건식 반응탑{Semi-dry Reactor Tower Increases Treatment Efficiency of Exhaust Gas}
본 발명은 고형 폐기물의 연소 후에 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 오염물질을 제거하기 위한 반건식 반응탑에 관련된 기술로서, 보다 상세하게는 슬러리 입자가 반응탑 상의 가스 유입부에 누적되는 것을 효율적으로 제거할 수 있도록 구성한 배기가스 처리효율을 높인 반건식 반응탑에 관한 것이다.
일반적으로, 폐 플라스틱이나 폐 비닐, 폐 타이어 등과 같은 고형 폐기물은 매립이나 소각에 의해 처리하고 있으나 난 분해성 물질의 매립으로 인한 토양의 오염은 물론 매립지의 확보에 어려움이 있고, 보일러 등의 가동에 의해 배출되는 배기가스에는 인체에 매우 유해한 물질, 즉 클로로디벤조디옥산(chlorodibenzodioxa acid), 클로로디벤조푸란(chlorodibenzofuran) 등과 같은 다이옥신류나 염화수소(HCl), 황산화물(SO2), 불화수소(HF), 휘발성 유기화합물(VOC) 등을 함유하고 있기 때문에 심각한 공해 문제로 대두되고 있다.
이러한 대기오염 방지시설로서 잘 알려져 있는 집진설비는, 연소 처리되는 배기가스로부터 미립자(微粒子)를 포집하여 제거할 수 있도록 함에 따라 깨끗하게 정화된 청정공기를 배출시키기 위해 설치되고 있으며, 특히 오염물질 중에 포함되어 있는 산성가스를 제거하기 위한 설비가 부수적으로 마련된다.
이러한 배기가스에 포함되어 있는 유해물질을 제거하는 방법중의 한가지인 반건식 반응법은, 액상 소석회(Ca(OH)2)를 반건식 반응탑 내에 설치된 노즐을 통해 분무함으로써 배기가스에 포함되어 있는 오염물질을 제거하는 방법으로, 배기가스의 처리 후에도 폐수가 발생하지 않고, 고 효율로 유해물질을 처리할 수 있는 장점이 있으나, 배기가스의 유체 역학적 해석과 반응탑 내로 약품을 분사하는 기술, 반응과 건조에 필요한 조건, 반응탑 표면에 건조된 약품 축적의 방지기술, 배기가스의 유입온도 조절 등과 같은 보다 많은 기술들을 요하게 된다.
이 반건식 반응법에 적용되는 통상의 반응탑에 있어서는 슬러지가 반응탑의 내부 벽면에 계속 누적되어 처리효율이 낮아지게 되며, 반응탑 벽면에 고착된 소석회 입자를 제거하기 위해서는 일정 기간마다 전체 시스텝의 가동을 정지시켜야 하고, 주기적으로 반응탑 내부의 고착 슬러지를 제거해 주어야만 하는 문제를 내포하고 있다.
또한, 슬러지의 제거효율을 높이기 위해 약품의 양을 늘리게 되면 과다한 비용을 부담해야 하며, 반응탑에 후속 설치된 백 필터(Bag Filter)의 내부로 유입되는 배기가스의 온도가 낮아짐에 따라 수분이 응축하여 백 필터의 미세 틈에 눈막힘 현상을 일으켜 고장의 원인이 되기도 한다.
등록특허 제0837612호(2008.06.05 등록)- 반건식 반응탑용 염화수소ㆍ황산화물 제거장치. 등록특허 제1326597호(2013.11.01 등록)- 소각로의 연소배기가스 처리용 반건식 반응탑. 등록특허 제1565827호(2015.10.29 등록)- 회전식 하부 배출장치를 갖는 반건식 반응탑. 등록특허 제1992290호(2019.06.18 등록)- 가스 흐름 패턴의 개선을 통해 SOX 제거효율을 높인 반건식 반응탑.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반응탱크의 상단부에 설치되는 배기가스 유도설비를 개량하여 유해성분이 달라붙은 현상을 억제함으로써 유지관리의 편의성 및 사용 효율을 크게 증대시킬 수 있는 배기가스 처리효율을 높인 반건식 반응탑을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소각 처리에 의해 생성되는 배기가스를 유도하기 위하여 일측 개구부로부터 달팽이관 형상으로 휘감겨 형성된 덕트 및 이 덕트의 하단부에 배치되어 배기가스에 액상 소석회를 분사하여 오염물질을 흡착 처리하기 위한 반응탱크를 구비하며, 상기 덕트의 내벽 하단부 둘레에 경사지게 배치되어 배기가스를 반응탱크 측으로 유도하는 연통로와, 이 연통로에 연속해서 반응탱크의 내부로 연이어지는 경사 유통로와, 상기 덕트의 내측 상단부에 배치되는 링형 폐색부재 및 호퍼형 차단부재를 더 포함하여 구성한 것이다.
또한, 상기 경사 유통로는 내,외측 경사판 및 이들 사이에 일정 간격을 두고 설치된 원호형의 베인들로 이루어지며, 이들 베인들 끼리의 각도가 15°∼25°범위 내에서 비틀려져 장착되어 있고, 상기 호퍼형 차단부재에는 액상 소석회를 분사하기 위한 유통관이 수직으로 매립되어 구성됨과 동시에 이 유통관의 상,하단부에 밸브 및 노즐이 각각 장착되어 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 특징들에 의해, 배기가스가 반응탱크로 유입될 때 달팽이관 형상의 덕트를 통해 1차 회전하면서 유입된 이후에 경사 유통로를 통해 다시한번 2차 회전하면서 반응탱크 내부로 떨어지도록 구성하고, 또 배기가스가 유입되는 부분의 구조를 종전에 비해 단순화하여 공간을 충분히 확보할 수 있기 때문에 배기가스에 포함된 분진이나 재 또는 기름과 수분이 함유된 떡진 성상들이 달라붙은 현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한, 전반적인 구조 자체가 복잡하지 않으므로 제작 비용을 줄일 수 있음은 물론 배기가스를 충분한 회전력으로 반응탱크에 낙하시킬 수 있어 약품 처리시의 효율을 종전에 비해 크게 증대시킬 수 있는 것이다.
도 1은 본 출원인의 선 등록특허 제1392643호에 개시된 일반적인 폐기물 집진 설비의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 반건식 반응탑에서의 배기가스 유도장치를 설명하기 위한 분리 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 가스유도수단의 각 부품을 분리하여 나타낸 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 각 부품이 조립된 상태의 단면 구성도,
도 5는 도 4의 단면 구성을 평면에서 본 도면,
도 6 및 도 7은 다른 구성예를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 배기가스 처리효율을 높인 반건식 반응탑의 주요부분을 나타낸 정면 구성도,
도 9는 도 8의 평면 구성도,
도 10은 배기가스 유도설비의 부분 분해 사시도,
도 11은 도 10의 정면 구성도,
도 12는 도 11의 일부분 개략 단면도,
도 13a, 도 13b는 경사 유통로를 발췌한 분해 사시도 및 조립상태 평면도를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명이 적용되는 바람직한 예로서, 본 출원인이 앞서 출원하여 그 기술력을 인정받은 바 있는 선 등록특허 제1392643호에 개시된 기술에 대하여 상세히 설명하고, 이 기술에서의 문제를 도출한 후에 본 발명의 구성 및 작용효과에 대하여 후술하고자 한다.
첨부된 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 집진설비는 각종 생활 쓰레기나 고형 폐기물을 소각 처리하기 위한 소각로(10) 및 이 소각로(10)에 덕트(11a)를 통해 연결된 폐열 보일러(12)가 구비되며, 이 폐열 보일러(12)에는 덕트(11b)를 개재하여 염화수소(HCL)나 불화수소(HF), 황산화물(SO2) 등과 같은 산성가스를 제거하기 위한 반건식 반응탑(13)이 설치된다.
또한, 반건식 반응탑(13)의 후단에는 활성탄(Activated Carbon)을 공급하여 중금속이나 다이옥신류를 포집하기 위한 활성탄 공급부(14) 및 그 외의 비산물질을 걸러내기 위한 백 필터(15)가 마련되어 있고, 이 백 필터(15)를 거쳐 정화된 배기가스는 최종적으로 송풍기(16)의 가동에 의해 강제적으로 연도(17)를 따라 대기중으로 방출시킬 수 있도록 구성된다.
즉, 소각로(10)에서 연소되어 발생하는 고온의 배기가스는 폐열 보일러(12)를 통과하면서 200℃∼250℃ 정도로 냉각되어 기체상의 다이옥신을 입자상의 다이옥신으로 만들어 포집 가능하도록 한 후, 이 폐열 보일러(12)를 통과한 배기가스는 반건식 반응탑(13)으로 유입된다.
이에 따라, 반건식 반응탑(13) 내로 분사되는 액상 소석회[Ca(OH)2]에 의해 배기가스 내에 함유되어 있는 염화수소(HCL), 불화수소(HF), 황산화물(SO2) 등의 산성가스와 반응함에 따라 황산칼륨(CaSO4), 황산나트륨(Na2SO4) 또는 염화칼슘(CaCl2)이나 염화나트륨(NaCl) 등으로 전환이 이루어진다.
또, 반건식 반응탑(13)을 통과하는 배기가스 중에 포함되어 있는 중금속 물질이나 다이옥신류는 활성탄 공급부(14)로부터 제공되는 활성탄에 의해 흡착되고, 그 일부는 백 필터(15)로 유입됨에 따라 여과포에 의해 먼지, 미반응 흡수제, 활성탄 등을 포집하게 되며, 이 후 각 장치를 통과한 청정가스는 연도(17)를 통해 대기로 배출되는 것이다.
한편, 첨부된 도 2 내지 도 5는, 폐열 보일러(12)로부터 배기가스가 유입되는 덕트(11b) 및 반건식 반응탑(13)의 사이에 설치되어 배기가스에 원심력을 부여하기 위한 가스유도수단을 설명하기 위한 도면이다.
즉, 상기 가스유도수단은 덕트(11b)의 선단부가 고정 설치되는 외통체(20A) 및 이 외통체(20A) 내의 동일 중심선 상에 일체형으로 장착되는 내통체(20B)로 이루어지고, 이들 외,내통체(20A,20B)의 중앙부를 관통하는 파이프(22a)의 선단에 반응탑(13) 내로 에어(Air) 및 액상 소석회를 공급하기 위한 노즐(22b)이 장착된다.
상기 외통체(20A)의 일측면에는 길이방향으로 절결홈(21)이 형성되어 덕트 (11b)의 끝단부가 용접되거나 통상의 체결수단에 의해 결속될 수 있으며, 상기 외통체(20A)의 상단부는 파이프(22a)가 장착되도록 조립공(23a)을 갖는 상판(24a)에 의해 용접됨과 동시에 하단부는 내통체(20B)가 끼워지는 관통공(23b)을 갖는 바닥판(24b)이 용접된다.
또한, 상기 내통체(20B)의 외주벽에는 덕트(11b)로부터의 배기가스를 반응탑(13) 내로 유입시키기 위하여 곡선형상으로 이루어진 4개의 유도판(25)이 상방향에서 하방향으로 소정 간격을 두고 순차적으로 설치된다.
이들 유도판(25)의 양단부는 외통체(20A)의 내주면 및 내통체(20B)의 외주면에 각각 용접 처리되어 일체형으로 장착됨과 동시에 각각의 유도판(25)이 용접되는 부분의 내통체(20B)에 유통공(26a)이 형성되어 있다.
도 6 및 도 7은, 가스유도수단이 반응탑(13) 상에 복수로 설치되는 경우를 예시한 도면으로서, 상기 폐열 보일러(12)로부터 하나의 덕트 (11b)로 이송되는 배기가스를 2개로 분리 구성된 유통로(27a,27b) 및 가스유도수단을 통해 반응탑(13) 내부로 인입되도록 하거나 혹은 4개의 유통로(28a∼28d) 및 가스유도수단을 통해 반응탑(13) 내부로 인입되도록 할 경우에도 단일의 가스유도수단에 비해 동등 이상의 효과를 발휘할 수 있는 것이다.
그런데, 상술한 바와 같은 본 출원인의 배기가스 유도장치에 있어서는 내,외통체를 포함하여 다수의 유도판으로 이루어진 가스유도수단의 제작이 다소 난해하여 작업성을 저해한다는 문제를 내포하고 있다.
더구나, 소각 처리시의 분진이나 재 또는 더스트, 기름과 수분을 함유한 떡진 성상들이 지속적으로 유입되면서 1차로 유도판 사이에 달라 붙고, 다시 2차로 내,외통체의 벽면에 달라붙기 시작하여 결국에는 다 막혀 버리는 현상이 발생하게 된다.
본 발명은 이와 같은 본 출원인의 선 등록특허에 있어서의 문제를 고려하여 배기가스를 반응탱크로 직접 낙하시킴과 동시에 충분한 회전력을 갖도록 함으로써 약품 처리시의 슬러지가 달라붙는 현상을 억제할 수 있도록 한 것으로, 이를 첨부된 도 8 내지 도 13b를 참조로 상세하게 설명한다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 종전과 마찬가지로 소각 처리에 의해 생성되는 배기가스를 처리하기 위한 유도설비(30)를 포함하여 이 배기가스에 액상 소석회를 분사함으로써 오염물질을 흡착 처리하기 위한 반응탱크(40)를 구비한다.
상기 배기가스 유도설비(30)는 반응탱크(40)의 상부에 앵글(41)을 개재하여 소정 간격을 두고 배치된 덕트(31)를 통해 반응탱크(40)의 내부로 공급된다.
상기 덕트(31)는 일측 개구부(32a)로부터 달팽이관 형상으로 휘감겨 형성되어 단면적이 점차 작아지도록 구성됨과 동시에 내,외벽(33a,33b)을 포함한 상,하부판(34a,34b)이 폐색되어 배기가스를 유입시킬 수 있도록 구성된다.
또, 상기 내벽(33a)의 하단부 둘레에 연통로(35)가 형성되어 있고, 이 연통로(35)에 경사 유통로(36)가 설치되어 있다. 이 경사 유통로(36)는 내,외측 경사판(37a,37b) 사이에 다수의 베인(38)이 일정 간격을 두고 장착되어 배기가스를 반응탱크(40)의 상단부 중앙에 형성된 개방부(42) 측으로 유도하게 된다.
상기 경사 유통로(36)의 상측에는 링형 폐색부재(43)가 설치되어 있고, 이 링형 폐색부재(43)의 내측에 호퍼형 차단부재(44)가 장착되어 반응탱크(40)의 상단부를 밀폐시키게 되며, 상기 링형 폐색부재(43)에는 액상 소석회를 공급하기 위한 유통관(45)이 장착되어 밸브(46a)의 개폐에 따라 노즐(46b)을 통해 분사된다.
또한, 상기 경사 유통로(36)에 장착된 베인(38)의 경우, 원호형으로 구부러진 베인(38)들 끼리의 각도가 대략 15°∼25°범위 내에서 비틀려져 형성됨에 따라 배기가스에 회전력을 제공하여 반응탱크(40)로의 유입이 보다 효율적으로 이루어질 수 있는 것이다.
이와 같은 구성에 의해, 외부로부터 덕트(31) 내로 유입되는 배기가스가 내,외벽(33a,33b)을 따라 선회하면서 연통로(35) 및 경사 유통로(36)를 거쳐 반응탱크(40) 내로 인입시킬 수 있게 된다.
따라서, 반응탱크(40)의 내부 상단부에 설치된 노즐(46b)로부터 분사되는 액상 소석회에 의해 배기가스 내에 함유되어 있는 유해 미립자를 포집하여 제거할 수 있는 것이다.
즉, 배기가스가 달팽이관 형상의 덕트(31)를 따라 원심력에 의해 선회하면서 연통로(35)에 설치된 경사 유통로(36)를 거쳐 반응탱크(40)의 개방부(42)를 통해 내부로 진입하게 되는데, 이 때 상기 경사 유통로(36)를 구성하는 내,외측 경사판(37a,37b) 사이에 일정 간격을 두고 설치되어 있는 다수의 베인(38)을 통해 한번 더 회전하면서 곧바로 반응탱크(40)로 낙하하게 된다.
따라서, 종전과 같이 배기가스 내의 유해성분들이 지속적으로 유입되면서 통로 내벽에 달라붙은 현상을 억제할 수 있는 것임은 물론 체류시간 및 반응시간을 증가시킴으로써 기존의 집진설비에 비해 유해성분의 제거 효율을 한층 증대시킬 수 있는 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배기가스 처리효율을 높인 반건식 반응탑에 의하면, 배기가스가 반응탱크로 유입될 때 달팽이관 형상의 덕트를 통해 1차 회전하면서 유입된 이후에 경사 유통로를 통해 다시한번 2차 회전하면서 반응탱크 내부로 떨어지도록 구성하고, 또 배기가스가 유입되는 부분의 구조를 종전에 비해 단순화하여 공간을 충분히 확보할 수 있기 때문에 배기가스에 포함된 분진이나 재 또는 기름과 수분이 함유된 떡진 성상들이 달라붙은 현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한, 전반적인 구조 자체가 복잡하지 않으므로 제작 비용을 줄일 수 있음은 물론 배기가스를 충분한 회전력으로 반응탱크에 낙하시킬 수 있어 약품 처리시의 효율을 종전에 비해 크게 증대시킬 수 있는 것이다.
이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.
30: 배기가스 유도설비 31: 덕트
32a: 개구부 33a: 내벽
33b: 외벽 34a 상부판
34b: 하부판 35: 연통로
36: 경사 유통로 37a: 내측 경사판
37b: 외측 경사판 38: 베인(Bane)
40: 반응탱크 41: 앵글
42: 개방부 43: 링형 폐색부재
44: 호퍼형 차단부재 45: 유통관
46a: 밸브 46b: 노즐

Claims (3)

  1. 소각 처리에 의해 생성되는 배기가스를 유도하기 위하여 일측 개구부(32a)로부터 달팽이관 형상으로 휘감겨 형성된 덕트(31) 및 이 덕트의 하단부에 배치되어 배기가스에 액상 소석회를 분사하여 오염물질을 흡착 처리하기 위한 반응탱크(40)를 구비하며,
    상기 덕트(31)의 내벽 하단부 둘레에 경사지게 배치되어 배기가스를 반응탱크(40) 측으로 유도하는 연통로(35)와, 이 연통로에 연속해서 반응탱크의 내부로 연이어지는 경사 유통로(36)와, 상기 덕트의 내측 상단부에 배치되는 링형 폐색부재(43) 및 호퍼형 차단부재(44)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 배기가스 처리효율을 높인 반건식 반응탑.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경사 유통로(36)는 내,외측 경사판(37a,37b) 및 이들 사이에 일정 간격을 두고 설치된 원호형의 베인(38)들로 이루어지며, 이들 베인들 끼리의 각도가 15°∼25°범위 내에서 비틀려져 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리효율을 높인 반건식 반응탑.
  3. 제1항에 있어서, 상기 호퍼형 차단부재(44)에는 액상 소석회를 분사하기 위한 유통관(45)이 수직으로 매립되어 구성됨과 동시에 이 유통관의 상,하단부에 밸브(46a) 및 노즐(46b)이 각각 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리효율을 높인 반건식 반응탑.
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