KR20220049280A - 자화분사노즐이 장착된 폐가스 세정를 위한 스크러버 및 폐가스 세정를 위한 스크러버용 자화분사노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스파이럴식 자화분사노즐(N)이 장착된 폐가스 정화용 흡수탑 내지 스크러버 및 스파이럴식 자화분사노즐(Spiral type spray nozzle)에 관한 것이며, 스파이럴식 자화분사노즐(N)은 노즐의 분사각(spray angle)은 120°이고, 스파이럴식 노즐팁(2)의 나선변(P)의 상부면(3)에는 노즐중심에서 외측 단부로 홈(t)이 일정간격으로 연속하여 형성되며, 상기 파이프 형상의 노즐몸체부(1)는 내부 벽면으로 3 ~ 5개의 나선홈(f)이 길이방향으로 형성된 강성부(K)와 연속하여 자화부(M)로 형성되어 있다.
본 발명의 스파이럴식 자화분사노즐은 이물질 등의 퇴적이 지연되고, 막힘현상도 개선됨과 함께 지화된 세정액의 세정력을 향상시켜 노즐 및 기액접촉수단을 포함하여 스크러버의 내부 세척주기가 길어져 스크러버의 성능을 향상시기고 가동에 따른 소요경비를 감소시키는 장점이 있다.

Description

자화분사노즐이 장착된 폐가스 세정를 위한 스크러버 및 폐가스 세정를 위한 스크러버용 자화분사노즐{Scrubber for cleaning waste gas equipped with magnetic spray nozzle and Magnetic spray nozzle for scrubber for waste gas cleaning }
본 발명은 자화분사노즐이 장착된 폐가스 세정를 위한 스크러버 및 폐가스 세정를 위한 스크러버용 자화분사노즐에 관한 것이며, 구체적으로는 유해성분을 함유한 폐가스에서 유해가스의 흡수분리를 위해 스크러버에 장착되는 스파이럴식 자화분사노즐에 관한 것이다.
일반적으로 스크러버 장치는 유해성분을 함유한 폐가스에서 유해가스의 흡수분리를 위해 충진재 등 기액접속수단과 세정제(흡수제) 분사장치가 장착되어 있으며, 스크러버 내로 유입되는 폐가스를 기액접촉수단으로 통과시키는 과정에 분사노즐에서 분사되는 세정제로 유해성분의 흡수 및 충진재 내지 기액접촉수단을 세정시키면서 폐가스에 함유된 유해성분을 분리한다.
상기 스크러버에 사용되는 분사노즐(spray nozzle)에는 여러 유형의 분사노즐이 사용되고 있으나, 충전탑 내지 스크러버에서는 분사되는 액적의 균일한 배분에 있고, 분사입경의 크기에는 특별히 영향이 없으므로 대부분 액체의 직접적인 압력에 의해 분사되는 풀콘식 노즐, 중공콘식 노즐, 스파이럴식 노즐 등의 압력식 노즐 형태가 채용되고 있으나 이러한 분사노즐들은 스크러버에 설치하여 사용할 때 세정제를 장시간 순환사용하는 과정에 발생하는 중화염(鹽), 슬라임(slime) 등 이물질이 노즐팁부에 축적되어 막힘현상이 발생하여 세정장치 가동중단 등의 문제점이 발생하고 있으므로 세정제 분사노즐(spray nozzle)의 분사노즐을 막힘현상의 감소 내지 방지를 위한 개선이 필요하다.
그리고 스크러버 장치에서 유해성분을 함유한 폐가스의 제거를 위한 세정제로는 산 또는 알칼리 세정수를 사용하는 것이 알반적이며 산 또는 알칼리 세정수에 의한 폐가스의 제거효율은 한계가 있어 세정제의 세정효율을 향상시키기 의한 노력도 함께 필요한 실증이다.
스크러버용 분사노즐과 관련하여 선행기술을 예로 들면, 특허문헌1에 일정한 수압을 갖는 화재진압수를 이송하는 배관에 연결되는 하이브리드노즐에 있어서; 상기 화재진압수를 와류수용실에 수용하기 위하여 와류수용실에 접선방향으로 배치되어 와류흐름을 유도하는 유로를 갖는 노즐본체와; 상기 와류수용실의 하부에 기밀가능하게 결합되어 있으며, 상기 와류의 각속도를 증가시키기 위한 상광하협형상의 와류가속부와, 상기 와류가속부의 하부의 분사구를 통하여 일정한 분사각으로 비산되는 액적의 충돌위치에 형성되어 화재진압수의 분사각을 더 확대시키는 스파이럴형상의 액적충돌부를 갖는 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드노즐을 개시하고 있으며, 특허문헌2에는 중앙부에 급수가 이동하는 급수관(62)이 구비되고, 상기 급수관(62)의 일측 외부면에는 상기 이물질 미립자에 대해 상대극성을 가지도록 전원공급부(90)로 부터 전원을 공급받는 전극단자(68)가 구비되고, 상기 급수관(62)의 측면에는 상기 급수가 이동하는 급수이동로(64)와 상기 급수이동로(64)의 단부를 향해 공기압축기(96)에 의해 공급되는 압축공기가 분사될 수 있는 공기이동로(65)가 수평방향의 분사공(69a)을 향하도록 배치되는 액적분사부(67)가 상기 이물질 미립자의 이동 방향과 동일한 수평방향으로 구비되는 것을 특징으로 하는 스크러버의 하전 액적 분사장치를 개시하고 있다.
또 특허문헌3에는 일측에서 물을 공급받아 타측으로 물을 배출하는 중앙통로가 내부에 길이방향으로 형성되며, 외측은 길이방향을 따라 반경이 커져가는 나팔 형태로 경사곡면(11)이 형성되는 바디(1); 상기 바디(1)의 일측에 바디의 길이방향을 따라 결합되되, 상기 바디(1)의 중앙통로와 연통되는 제2수로(24) 및 상기 제2수로(24) 외주를 따라 형성되는 제1수로(22)가 형성되는 할로우콘 가이드(2); 상기 바디(1)와 결합되며, 상기 바디(1)로부터 배출되는 물을 전달받은 후 외부로 배출하기 위한, 깔때기 형상의 제2개구부(31)가 형성된 풀콘가이드(3); 상기 풀콘 가이드(3) 내측에 결합되되, 상기 바디(1)로부터 배출된 물이 와류를 형성하면서 비산되도록, 다수의 나선형수로(41)가 외면에 형성된 스파이럴 베인(4);을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터스크린노즐을 개시하고 있다.
본 출원의 발명자는 스파이럴식 분사노즐을 스크러버에 특히 적합한 구조와 관련하여 선 출원한 2019년 특허출원 제44277호를 더욱 개선하여 분사노즐에 자화(磁化)기능을 부여함으로써 노즐막힘 현상의 방지와 함께 세정액의 세정력이 향상되어 폐가스의 정화효과가 개선되는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
KR 10-0457646 B1 KR 20-0379320 Y1 KR 10-1058419 B1
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 스파이럴식 자화분사노즐(Magnetic piral type spray nozzle)이 장착된 폐가스 세정를 위한 스크러버의 제공에 관한 것이며, 상세하게는 스크러버에 장착되는 분사노즐의 막힘현상을 방지하고, 세정액의 세정력을 향상시켜 폐가스의 정화효율을 개선한 자화분사노즐이 장착된 폐가스 세정를 위한 스크러버 및 자화분사노즐의 제공을 목적으로 하는 것이다.
보다 상세하게는 본 발명의 출원인이 선 출원한 2019년 특허출원 제44277호(발명의 명칭; 폐가스 세정를 위한 스크러버용 분사노즐)을 더욱 개선하여 분사노즐에 자화기능을 부여하여 노즐막힘 현상의 방지와 함께 자화(磁化)된 세정액에 의해 세정력을 향상시켜 폐가스의 정화효과를 개선한 스크러버 및 자화분사노즐의 제공을 목적으로하는 것이다.
본 발명에 따른 과제의 해결수단으로 자화분사노즐이 장착된 폐가스 세정를 위한 스크러버는 폐가스(G)의 유입구(IP)와 정화가스 배출구(OP)를 가지는 수평으로 배치된 하우징 내측으로 유입구(IP)와 배출구(OP) 사이에 일정 간격을 두고 기액접촉수단이 다수개가 평행하게 설치되고, 상기 기액접촉수단 각각의 전, 후면에 세정액 분사노즐이 장착되고, 상기 하우징 외부 하측으로 세정액을 유입 및 회수하는 세정액 저장조가 설치되며, 세정액 저장조에는 일측에 세정액 유입관 및 타측에 세정액 배출관이 설치된 스크러버(SB)에 있어서, 상기 분사노즐이 원형 파이프의 노즐몸체부(1)와 원추(cone) 형상의 스파이럴식 노즐팁(2)으로 이루어지고 분사노즐의 분사각(spray angle)은 120°인 자화분사노즐(N)이며, 상기 노즐몸체부(1)는 벽체 주위에 자석(m)을 포함하고 있는 자화부(M)가 설치되고, 상기 노즐팁(2)의 나선변(P)의 상부(3) 또는 상,하부면(3,4)에 노즐중심에서 외측 단부로 홈(t)이 일정간격으로 연속하여 형성되는 것으로 이루어진다.
본 발명의 자화분사노즐(N)이 장착된 폐가스 세정를 위한 스크러버에 따른 또 다른 실시형태는 폐가스(G)의 유입구(IP)와 정화가스 배출구(OP)를 가지는 수평으로 배치된 하우징 내측으로 유입구(IP)와 배출구(OP) 사이에 일정 간격을 두고 기액접촉수단이 다수개가 평행하게 설치되고, 상기 기액접촉수단 각각의 전, 후면에 세정액 분사노즐이 장착되고, 상기 하우징 외부 하측으로 세정액을 유입 및 회수하는 세정액 저장조가 설치되며, 세정액 저장조에는 일측에 세정액 유입관 및 타측에 세정액 배출관이 설치된 스크러버(SB)에 있어서, 상기 분사노즐이 원형 파이프의 노즐몸체부(1)와 원추(cone) 형상의 스파이럴식 노즐팁(2)으로 이루어지고 분사노즐의 분사각(spray angle)은 120°인 자화분사노즐(N)이며, 상기 노즐몸체부(1)의 내부 벽면에는 길이방향으로 3 ~ 5개의 나선형 홈(f)이 동일한 간격으로 형성된 강선부(K)가 형성되고, 연속하여 파이프의 벽체 주위에 자석(m)을 포함하고 있는 자화부(M)가 설치되고, 상기 노즐팁(2)의 나선변(P)의 상부(3) 또는 상,하부면(3,4)에 노즐중심에서 외측 단부로 홈(t)이 일정간격으로 연속하여 형성되는 것으로 이루어진다.
상기 자화분사노즐(N)의 또 다른 실시형태는 원형 파이프의 노즐몸체부(1)의 내경(D), 스파이럴식 노즐팁(2)의 길이(L) 및 나선골의 간격(W)의 상호관계에 있어서 L/D가 2.5±0.3, W/L가 0.2±0.05이고, 분사각(spray angle)이 120°가 되도록 나선변(Pa)이 노즐몸체부(1)의 중심(S)를 기준으로 하여 나선으로 동심원을 이루면서 직경이 점차적으로 작아지는 원추(cone) 형태의 구조로 이루어진다.
본 발명에 따른 또 다른 과제의 해결수단으로 폐가스 세정를 위한 스크러버용 자화분사노즐(N)은 원형 파이프의 노즐몸체부(1)와 원추(cone) 형상의 스파이럴식 노즐팁(2)으로 이루어지고, 상기 노즐몸체부(1)가 파이프의 벽체 주위에 자석(m)을 포함하고 있는 자화부(M)로 형성된 스파이럴식 자화분사노즐로 이루어진다.
본 발명에 따른 폐가스 세정를 위한 스크러버용 자화분사노즐(N)의 일 실시형태는 자화분사노즐(N)은 원형 파이프의 노즐몸체부(1)와 원추(cone) 형상의 스파이럴식 노즐팁(2)으로 이루어지고, 상기 스파이럴식 노즐팁(2)의 분사노즐의 분사각(spray angle)은 120°이고, 상기 스파이럴식 노즐팁(2)의 나선변(P)의 상부면(3)에는 노즐중심에서 외측 단부로 홈(t)이 일정간격으로 연속하여 형성되며, 상기 노즐몸체부(1)는 그 내부 벽면에 길이방향으로 3 ~ 5개의 나선형 홈(f)이 동일한 간격으로 형성된 강선부(K)가 형성되고, 연속하여 파이프의 벽체 주위에 자석(m)을 포함하고 있는 자화부(M)가 설치되는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 폐가스 세정를 위한 스크러버용 자화분사노즐(N)의 또 다른 실시형태는 원형 파이프의 노즐몸체부(1)와 스파이럴식 노즐팁(2)으로 이루어진 스파이럴식 분사노즐에 있어서, 스파이럴식 분사노즐의 분사각(spray angle)은 120°이고, 스파이럴식 노즐팁(2)의 나선변(P)의 상,하부면(3,4)에 노즐중심에서 외측 단부로 홈(t)이 일정간격으로 연속하여 형성되며, 상기 노즐몸체부(1)는 그 내부 벽면에는 길이방향으로 3 ~ 5개의 나선형 홈(f)이 동일한 간격으로 형성된 강선부(K)가 형성되고, 연속하여 파이프의 벽체 주위에 자석(m)을 포함하고 있는 자화부(M)가 설치되는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 자화분사노즐(N)의 또 다른 실시형태는 원형 파이프의 노즐몸체부(1)의 내경(D), 스파이럴식 노즐팁(2)의 길이(L) 및 나선골의 간격(W)의 상호관계에 있어서 L/D가 2.5±0.3, W/L가 0.2±0.05이고, 분사각(spray angle)이 120°가 되도록 나선변(Pa)이 노즐몸체부(1)의 중심(S)를 기준으로 하여 나선으로 동심원을 이루면서 직경이 점차적으로 작아지는 원추(cone) 형태의 구조로 이루어진다.
본 발명의 지화분사노즐을 장착한 폐가스 세정를 위한 스크러버는 지화분사노즐에 의해 세정액을 장시간 순환 사용하여도 세정과정에 발생하는 중화염(鹽), 슬라임(slime) 등 이물질이 노즐팁부에 축적되는 것이 감소되어 노즐팁부의 막힘현상이 개선되는 효과가 있으며, 동시에 자화부에 의해 세정액이 자화(磁化)되어 세정액의 폐가스 세정력이 증가되는 효과가 있다.
또 노즐팁의 막힘현상의 개선과 함께 자화(磁化)된 세정액의 세정력 향상에 의해 폐가스의 정화효과도 향상되어 스크러버를 장시간 가동할 수 있으므로 폐가스 스크러버 가동 및 유지에 따른 소요경비도 경감시키는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에서 자화분사노즐(N)이 장착된 폐가스 정화용 스크러버를 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 일정기간 사용한 기존의 스크러버의 스파이럴식 분사노즐의 막힘현상이 발생한 영상물.
도 3은 본 발명에서 노즐몸체부(1)가 자화부(M)로 형성된 스파이럴식 자화노즐(N)의 일 실시형태를 나타낸 도면
도 4는 본 발명에서 노즐몸체부(1)가 강선부(K)와 자화부(M)로 형성된 스파이럴식 자화노즐(N)의 또 다른 실시형태와 강선부(K)의 나선형 홈을 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 스파이럴식 자화노즐(N)에서 스파이럴식 노즐팁(2)의 길이(L) 및 나선골의 간격(W)을 나타낸 도면
도 6은 본 발명에 따른 스파이럴식 자화노즐(N)과 기존의 일반노즐의 HCl가스 처리효율을 비교한 도표
아래에서는 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만 아래 기재에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에서 자화분사노즐(N)이 장착된 유해성분을 함유한 폐가스 정화용 스크러버(SB)를 개략적으로 나타내는 도면으로써, 도 1을 참고하여 본 발명에 따른 자화분사노즐이 장착된 폐가스 세정를 위한 스크러버를 보다 구체적으로 설명하면,
본 발명에 따른 자화분사노즐이 장착된 폐가스 세정를 위한 스크러버는 폐가스(G)의 유입구(IP)와 정화가스 배출구(OP)를 가지는 수평으로 배치된 하우징 내측으로 유입구(IP)와 배출구(OP) 사이에 일정 간격을 두고 기액접촉수단(MU)이 다수개가 평행하게 설치되고, 상기 기액접촉수단 각각의 전, 후면에 세정액 분사노즐(N)이 장착되고, 상기 하우징 외부 하측으로 세정액(L)을 유입 및 회수하는 세정액 저장조(T)가 설치되며, 세정액 저장조에는 일측에 세정액 유입관 및 타측에 세정액 배출관이 설치된 스크러버(SB)에 있어서, 상기 분사노즐(N)이 원형 파이프의 노즐몸체부(1)와 원추(cone) 형상의 스파이럴식 노즐팁(2)으로 이루어지고, 분사노즐의 분사각(spray angle)은 120°인 자화분사노즐(N)이며, 상기 노즐몸체부(1)는 벽체 주위에 자석(m)을 포함하고 있는 자화부(M)가 설치되고, 상기 노즐팁(2)의 나선변(P)의 상부(3) 또는 상,하부면(3,4)에 노즐중심에서 외측 단부로 홈(t)이 일정간격으로 연속하여 형성되는 것으로 이루어진다.
상기 스크러버(SB)에 장착되는 자화분사노즐(N)의 다른 실시형태는 노즐몸체부(1)의 내부 벽면에 길이방향으로 3 ~ 5개의 나선형 홈(f)이 동일한 간격으로 형성된 강선부(K)가 형성되고, 연속하여 파이프의 벽체 주위에 자석(m)을 포함하고 있는 자화부(M)가 설치되고, 상기 노즐팁(2)의 나선변(P)의 상부(3) 또는 상,하부면(3,4)에 노즐중심에서 외측 단부로 홈(t)이 일정간격으로 연속하여 형성된 자화분사노즐(N)이다.
상기 스크러버(SB)는 그 내부로 공급되는 세정액(L)이 자화분사노즐(N)을 통하여 자화부(M)에 의해 자화(磁化)되어 기액접촉수단으로 분사되거나 또는 자화(磁化)되면서 강선부(K)의 강선(鋼線;rifing)작용에 따라 기액접촉수단으로 분사되며, 기액접촉수단(MU)으로 분사된 세정액은 기액접촉수단에서 폐가스와 접촉하면서 유해성분을 흡수 및 세척한 후 세정액 저장조(T)로 회수되어 일정기간 순환하면서 세정하는 것으로 이루어진다.
상기 기액접촉수단(MU)은 폐가스를 정화하기 위하여 설치하는 널리 알려진 기액접촉수단 또는 본 발명의 출원인의 등록특허 등록번호10-1652312, 등록번호10-1783376 등에 공지된 기액접촉수단으로 특별히 한정되는 것이 아니므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 2는 일정기간 사용한 기존의 스크러버의 스파이럴식 분사노즐의 막힘현상이 발생한 영상물이며, 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 세정액(L)은 세정액 저장조(T)로 회수되어 일정기간 순환하면서 폐가스를 세정하며, 장시간 순환사용(recycle)으로 세정액은 유해성분에 의한 염 및 슬라임(Slime) 등의 이물질 농도가 상승되어 분사노즐에서 분사되는 과정에 분사노즐의 막힘현상을 발생시켜 폐가스의 흡수 및 세척 기능이 저하되고 폐가스 정화 기능도 저하되어 종국적으로는 분사노즐의 교체 내지 기액접촉수단을 분리하여 세척하여야 하기 때문에 분사노즐의 막힘현상은 스크러버 가동 및 유지에 중요한 문제점으로 나타난다.
상기 스크러버(SB)와 같은 폐가스 정화 흡수탑에 장착되는 분사노즐은 분사액적의 입경에 영향이 적고 세정액의 균일한 분사에 적용하므로 세정액의 직접적인 압력에 의해 분산되는 압력식 분사노즐이 주로 사용되며, 스파이럴식 분사노즐(Spiral type spray nozzle)은 압력식 분사노즐의 한 유형이다.
도 3은 본 발명에서 노즐몸체부(1)가 자화부(M)로 형성된 스파이럴식 자화분사노즐(N)에 관한 일 실시형태를 나타낸 도면이며, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 스파이럴식 자화분사노즐(N)을 설명하면,
도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 스파이럴식 자화 분사노즐(N)은 일정한 내경(D)을 갖는 원형 파이프 형상의 노즐몸체부(1)와 스파이럴식 노즐팁(2)으로 이루어져 있으며, 파이프 형상의 노즐몸체부(1)는 파이프의 벽체 주위에 자석(m)을 포함하고 있는 자화부(M)로 형성되어 있으며, 스크러버 내부로 공급되는 세정액(L)은 자화분사노즐(N)의 자화부(M)을 통과하면서 자화(磁化)되어 기액접촉수단(MU)으로 분사되며, 기액접촉수단(MU)으로 분사된 세정액은 유해성분의 흡수 및 기액접촉수단의 세척 후 세정액 저장조(T)로 회수되어 일정기간 순환하면서 세정하는 것으로 이루어진다.
상기 자화부(M)은 파이프의 벽체의 주위에 일정하게 배열된 자석(m) 들을 포함하는 것으로 이루어지며, 상기 자석(m)은 20000 ~ 25000가우스의 네오디움 자석이 바람직하고, 자석의 형상 및 N, S극에 따른 배열 등은 특별하게 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명에서 노즐몸체부(1)가 강선부(K)와 자화부(M)로 형성된 스파이럴식 자화분사노즐(N)의 또 다른 실시형태와 강선부(K)의 나선형 홈을 나타낸 도면이며, 도 4를 참조하여 설명하면,
도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 스파이럴식 자화분사노즐(N)은 일정한 내경(D)을 갖는 원형 파이프 형상의 노즐몸체부(1)와 스파이럴식 노즐팁(2)으로 이루어져 있으며, 파이프 형상의 노즐몸체부(1)는 그 내부 벽면에 길이방향으로 3 ~ 5개의 나선형 홈(f)이 동일한 간격으로 형성된 강선부(K)와 강선부(K)에 연속하여 파이프의 벽체 주위에 자석(m)을 포함하고 있는 자화부(M)로 형성되고, 스파이럴식 노즐팁(2)의 나선변(P) 상부면(3)에 노즐중심에서 외측 단부로 홈(t)이 일정간격으로 연속하여 형성되어 있다.
본 발명에 따른 상기 스파이럴식 노즐팁(2)은 분사각(spray angle)이 120°로 형성되도록 노즐몸체부(1)의 중심(S)를 기준으로 하여 나선변(P)이 나선으로 동심원을 이루면서 직경이 점차적으로 작아지는 원추(cone) 형태의 구조로 이루어져 있으며, 스파이럴식 노즐팁(2)의 나선변(P) 상부면(3)에 홈(t)이 형성된 구조로 이루어진다.
상기 나선변(P)의 상부면(3)에 형성된 홈(t)은 V자 형상으로 형성되거나 V자 형상이 나선변(P)의 외측단부에서 노즐중심 방향으로 점차적으로 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되며, 홈(t)의 깊이는 1 ~ 1.5㎜가 바람직하다.
상기 나선변(P)의 상부면(3)에 형성되는 홈(t)은 세정액이 노즐몸체부(1)의 외부로 유출되면서 나선변(P)에 충돌하여 분산될 때 홈(t)에 의해 마찰강도를 높이고 기포의 발생을 유도하여 기포에 의해 슬라임(Slime) 등의 이물질이 나선변(P)에 축적되는 것을 방지 내지 지연시키는 기능을 하며, 상기 홈(t)은 도 5에 나타낸 비와 같이 나선변(P)의 상, 하부면(3, 4)에 동일한 형태로 형성될 수도 있다.
본 발명에 따른 스파이럴식 자화분사노즐(N)의 노즐몸체부(1)에 형성되는 상기 강선부(K)는 그 내부 벽면에 길이방향으로 3 ~ 5개의 나선형 홈(f)이 동일한 간격으로 형성되어 있으며, 나선형 홈(f)는 총열의 내부에 형성되는 강선(鋼線;rifing)과 같은 기능에 의해 회전하는 세적액의 흐름을 안정되게 유도하여 세정수가 노즐몸체부(1)의 외부로 유출되면 나선변(P)에 충돌하여 분산될 때 균일하게 분사되는 기능을 나타내며, 나선형 홈(f)이 3개 이하일 때는 세정액의 흐름에 특별한 영향을 주지 못하며 5개 이상일 때는 세정액의 분사각에 영향을 주기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 나선형 홈(f)의 형상은 凹형상 또는 V형상일 수 있으며, 깊이는 노즐몸체부(1)를 형성하는 파이프의 강도 등에 영향을 주지 않는 범위에서 형성하는 것이 바람직하다. 또 나선형 홈(f)의 폭은 2 ~ 3㎜로 형성하는 것이 바람직하며, 나선형 홈(f)의 나선방향은 나선변(P)의 나선방향과 동일한 방향으로 형성된다.
그리고 도 5는 본 발명에 따른 스파이럴식 자화분사노즐(N)에 있어서, 노즐팁(2)의 길이(L) 및 나선골의 간격(W)의 관계를 설명하기 위한 나타낸 도면이며, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 스파이럴식 자화노즐의 노즐팁(2)의 길이(L) 및 나선골의 간격(W)의 관계를 구체적으로 설명하면,
본 발명에 따른 상기 파이럴식 자화분사노즐(N)의 분사각(spray angle)은 나선변(P)의 나선각과 밀접한 관계가 있으며, 이와 동시에 노즐몸체부(1)의 내경(D)과 스파이럴식 노즐팁(2)의 길이(L)는 유체(세정액)의 유압과의 관계에서 분사력 및 세정력에 영향을 주는 중요한 조건이며, 동일 조건의 유속 내지 유압에서 L/D 값이 크면 클수록 세정액의 분사력과 노즐팁의 끝단까지 도달하는 힘이 약해져 기액접촉수단(필터체)의 세정효율이 낮아질 뿐 아니라 이로 인하여 나선변(P)에 이물질의 축적을 증가시키는 현상을 나타낸다.
또 노즐팁(2)의 길이(L)와 나선 골의 간격(W)은 나선변(P)의 선회회수 및 나선변(P)에 이물질의 축적과 밀접한 관계가 있으며, W/L 값이 크면 클수록 나선변(P)에 이물질의 축적이 지연될 수는 있으나 나선변(P)의 선회회수가 적어 세정액의 유입량에 비하여 세정력이 미치지 못하는 문제점이 발생하며, W/L 값이 작으면 작을수록 나선변(P)에 이물질이 쉽게 축적되므로 노즐의 세척 주기가 단축되기 때문에 스크러버를 효율적으로 가동하는데 문제점이 발생한다.
본 발명에 따른 상기 스파이럴식 자화노즐(N)은 분사각(spray angle)이 120°가 되도록 하면서, 노즐몸체부(1)의 내경(D)과 스파이럴식 노즐팁(2)의 길이(L)의 비(L/D)를 2.5±0.3로 설정하고, 스파이럴식 노즐팁(2)의 길이(L)와 나선골의 간격(W)의 비(W/L)를 0.2±0.05가 되도록 설정하여 나선변(P)이 노즐몸체부(1)의 중심(S)를 기준으로 하여 나선으로 동심원을 이루면서 직경이 점차적으로 작아지는 원추(cone) 형태의 구조로 형성함으로써, 세정액의 유량을 적절하게 공급하면서 노즐의 막힘현상의 방지 내지 현저하게 감소시키는 나선 골의 간격(W)을 형성하는 것으로 이루어지며, 상기 조건에서 나선변(P)이 노즐몸체부(1)의 중심(S)를 기준으로 하여 나선으로 선회하는 회수를 3회가 되게 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 스파이럴식 자화분사노즐(N)의 재질은 폴리프로필렌(PP) 및 폴리염화비닐(PVC)로부터 선택될 수 있으며 또 노즐몸체부(1)에 형성되는 강선부(K) 및 자화부(M)와 스파이럴식 노즐팁(2)이 일체로 제작될 수 있고, 노즐몸체부(1)의 일정부분에는 세정액 공급관과 결합할 수 있는 나사결합부가 형성될 수 있다.
또 상기 스파이럴식 자화분사노즐(N)을 스텐레스스틸(SUS)로 제작할 때에는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리염화비닐(PVC)로 파이프 벽체 주위에 자석을 포함되도록 자화부(M)을 별도로 성형제작하여 노즐몸체부(1)에 형성되는 강선부(K)와 나사결합하는 구조로 제작할 수도 있다.
본 발명에 따른 상기 스파이럴식 지화분사노즐(N)은 분사각(spray angle)을 120°로 하여 L/D값 2.5±0.3의 조건을 충족하면서 노즐몸체부(1)가 강선부(K) 및 자화부(M)로 이루어진 다양한 직경의 노즐몸체부의 제작이 가능하므로 세정액의 공급유량 내지 세정액의 유입압력, 폐가스 정화용 스크러버의 처리용량에 관계없이 세정액 분사노즐로 장착하여 노즐의 막힘현상을 지연 내지 방지하는 효과에 의해 스크러버의 내부에 장작되는 노즐 등의 세척주기가 연장됨에 따라 스크러버의 폐가스 정화효율을 향상시킬 수 있으며 동시에 노즐의 자화부(M)에 의해 세정액이 자화되어 세정액의 정화작용도 향상되어 스크러버의 폐가스 정화효과 내지 성능을 향상시키는 상승된 효과를 나타낸다.
아래에서는 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명에 따른 스파이럴식 자화분사노즐(N)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
<실시예 1, 2 및 시험예 1>
아래 [표 1]에 기재된 규격의 스파이럴식 노즐의 나선변(P)에 테이퍼 형상의 홈(t)가 형성되고, 노즐몸체부(1)가 강선부(K) 및 자화부(M)로 형성된 본 발명의 스파이럴식 자화분사노즐(N)을 제작한 시제품(폴리프로필렌 사출성형품)을 실시예1, 실시예2로 하여, 본 발명의 스파이럴식 자화분사노즐(실시예1, 실시예2)과 홈(t)와 나선홈(f)가 형성되지 않은 기존 스파이럴식 노즐(비교예1)을 각각 스크러버(S)의 세정액 분사노즐로 사용하여 노즐 및 기액접촉수단(MU)을 포함하여 스크러버의 내부 세척주기를 비교하여 노즐의 성능을 시험하고 그 결과를 아래 [표 1]에 나타내었다.
구분 직경
(D)㎜		 팁길이 (L)㎜ L/D W/L 분사각
(spray angle)		 유압(bar)에 따른 유량(ℓ/min) 스크러버
세척주기
0.7 1 1.5 2
실시예1 20.6 50 2.43 0.2 120° 28.4 34.7 41.0 49.1 1회/18월
실시예2 29 73 2.51 0.2 120° 38.9 47.6 58.7 83.3 1회/15월
비교예1 20.2 42 2.07 0.2 120° 28.1 34.2 40.8 48.9 1회/08월
상기 [표 1]에 나타낸 바와같이 동일조건으로 일정기간 스크러버용 세정액 분사노즐로 사용한 결과 본 발명에 따른 스파이럴식 지화분사노즐(N)이 비교예1에 비하여 노즐 및 기액접촉수단을 포함하여 스크러버의 내부 세척주기가 길어지는 것을 확인할 수 있으므로 본 발명에 따른 스파이럴식 자화분사노즐(N)에 의해 이물질 등의 퇴적이 지연되고, 막힘현상도 개선됨과 동시에 자화부에 의해 자화된 세정액의 세정작용도 향상되는 것을 예측할 수가 있다.
<시험예 2>
시험용 스크러버에 상기 <실시예1>에서 제작한 본 발명에 따른 스파이럴식 자화분사노즐(N)과 기존의 스파이럴식 일반노즐(비교예2) 각각을 세정액 분사노즐로 장착하고, 알칼리 세정수로 50ppm 농도의 HCl가스(폐가스)를 사용하여 시험용 스크러버의 입구 측의 HCl가스농도(초기농도)와 출구 측의 HCl가스농도(세정 후 농도)를 측정하여 아래 계산식에 의해 HCl가스(폐가스) 처리효율(세정율)을 계산하고 그 결과를 아래 [표 2] 및 [표 3]과 으로 타나내었다.
[계산식] [(초기농도 - 세정 후 농도)/초기농도] X 100 = 폐가스처리효율(%)
구분 시간 세정수(pH) 세정수
온도(℃)		 HCl가스농도(ppm) HCl가스
처리효율 %
입구 측 출구 측
실시예1
자화분사노즐		 0:00 8.46 16.1 50 2.5 95.0
0:30 3.36 17.0 50 2.5 95.0
1:00 2.96 16.3 50 2.5 95.0
1:30 2.3 16.0 50 2.0 96.0
2:00 2.16 15.8 50 1.7 96.6
2:30 2.05 15.8 50 0.5 99.0
구분 시간 세정수(pH) 세정액
온도(℃)		 HCl가스농도(ppm) HCl가스
처리효율 %
입구 측 출구 측
비교예2
일반노즐		 0:00 8.53 16.0 50 3.0 94.0
0:30 3.5 16.1 50 5.0 90.0
1:00 3.19 15.4 50 4.5 91.0
1:30 2.61 15.4 50 4.8 90.4
2:00 2.17 15.5 50 5.0 90.0
2:30 2.05 15.6 50 4.0 92.0
상기 [표 2] 및 [표 3]을 대비하여 살펴보면, 본 발명에 따른 자화분사노즐(N)과 기존의 일반노즐(비교예2)에 의한 세정과정에서 시간경과에 따른 세정수의 pH변화와 온도변화에 특이한 차이가 없는데 비하여, 본 발명에 따른 자화분사노즐(N)에 의한 처리효율은 시간경과에 따라 증가하여 2시간 30분경과 시에 99%의 효율을 나타내고, 기존의 일반노즐에 의한 처리효율은 초기 94%에서 감소하여 2시간 30분경과 시 92%를 나타내고 있는 점(도 6 참조)으로 볼 때, 본 발명에 따른 자화분사노즐(N)은 세정수의 세정력을 상승시켜 이에 의해 스크러버의 폐가스 정화효율이 향상될 수 있는 것을 예측할 수가 있다.
SB: 폐가스 정화 스크러버, MU: 기액접촉수단, L: 세정액 N: 본 발명의 스파이럴식 자화분사노즐, D: 노즐몸체부의 내경, K: 강선부, M ;지화부, L: 스파이럴식 노즐팁의 길이 P: 나선변, W: 골 간격, f: 나선홈, t: 홈, m: 자석, 1: 노즐몸체부, 2: 스파이럴식 노즐팁, 3, 4: 나선변의 상,하부면

Claims (8)

  1. 폐가스(G)의 유입구(IP)와 정화가스 배출구(OP)를 가지는 수평으로 배치된 하우징 내측으로 유입구(IP)와 배출구(OP) 사이에 일정 간격을 두고 기액접촉수단(MU)이 다수개가 평행하게 설치되고, 상기 기액접촉수단 각각의 전, 후면에 세정액 분사노즐(N)이 장착되고, 상기 하우징 외부 하측으로 세정액(L)을 유입 및 회수하는 세정액 저장조(T)가 설치되며, 세정액 저장조에는 일측에 세정액 유입관 및 타측에 세정액 배출관이 설치된 스크러버(SB)에 있어서,
    상기 분사노즐(N)이 원형 파이프의 노즐몸체부(1)와 원추(cone) 형상의 스파이럴식 노즐팁(2)으로 이루어지며, 분사노즐의 분사각(spray angle)은 120°이고,
    상기 노즐몸체부(1)는 벽체 주위에 자석(m)을 포함하고 있는 자화부(M)가 설치되거나 또는 그 내부 벽면에 길이방향으로 3 ~ 5개의 나선형 홈(f)이 동일한 간격으로 형성된 강선부(K)가 형성되고, 연속하여 파이프의 벽체 주위에 자석(m)을 포함하고 있는 자화부(M)가 설치되고,
    상기 스파이럴식 노즐팁(2)의 나선변(P)의 상부면(3) 또는 상부 및 하부면(3, 4)에 노즐중심에서 외측 단부로 홈(t)이 일정간격으로 연속하여 형성되며, 홈(t)은 V자 형상으로 나선변(P)의 외측단부에서 노즐중심 방향으로 점차적으로 폭이 좁아지는 테이퍼 형상이고, 깊이는 1 ~ 1.5㎜인 것을 특징으로 하는 자화분사노즐이 장착된 폐가스 세정를 위한 스크러버.
  2. 청구항 1에 있어서, 노즐몸체부(1)의 내경(D)과 스파이럴식 노즐팁(2)의 길이(L)의 비(L/D)가 2.5±0.3이고, 길이(L)와 나선골의 간격(W)의 비(W/L)가 0.2±0.05이며, 나선변(P)이 노즐몸체부(1)의 중심(S)를 기준으로 하여 나선으로 선회하는 회수를 3회인 것을 특징으로 하는 자화분사노즐이 장착된 폐가스 세정를 위한 스크러버.
  3. 원형 파이프의 노즐몸체부(1)와 원추(cone) 형상의 스파이럴식 노즐팁(2)으로 이루어진 스파이럴식 분사노즐에 있어서,
    상기 분사노즐의 분사각(spray angle)은 120°이고, 상기 노즐몸체부(1)가 자화부(M)로 형성되며, 상기 스파이럴식 노즐팁(2)의 나선변(P)의 상부면(3)에는 노즐중심에서 외측 단부로 홈(t)이 일정간격으로 연속하여 형성되는 것을 특징으로 하는 폐가스 세정을 위한 스크러버용 자화분사노즐.
  4. 청구항 3에 있어서 노즐몸체부(1)가 내부 벽면에 길이방향으로 3 ~ 5개의 나선형 홈(f)이 동일한 간격으로 강선부(k)가 형성되고 연속하여 파이프 벽체에 자석(m)을 포함하는 자화부(M)로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐가스 세정을 위한 스크러버용 자화분사노즐.
  5. 청구항 4에 있어서, 스파이럴식 노즐팁(2)의 나선변(P)의 상부 및 하부면(3, 4)에 노즐중심에서 외측 단부로 홈(t)이 일정간격으로 연속하여 형성되는 것을 특징으로 하는 폐가스 세정을 위한 스크러버용 자화분사노즐.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 홈(t)이 V자 형상이고, 홈(t)의 깊이는 1 ~ 1.5㎜인 것을 특징으로 하는 폐가스 세정을 위한 스크러버용 자화분사노즐.
  7. 청구항 6에 있어서, 홈(t)이 V자 형상으로 나선변(P)의 외측단부에서 노즐중심 방향으로 점차적으로 폭이 좁아지는 테이퍼 형상이고, 홈(t)의 깊이는 1 ~ 1.5㎜인 것을 특징으로 하는 폐가스 세정을 위한 스크러버용 자화분사노즐.
  8. 청구항 7에 있어서, 노즐몸체부(1)의 내경(D)과 스파이럴식 노즐팁(2)의 길이(L)의 비(L/D)가 2.5±0.3이고, 길이(L)와 나선골의 간격(W)의 비(W/L)가 0.2±0.05이며, 나선변(P)이 노즐몸체부(1)의 중심(S)를 기준으로 하여 나선으로 선회하는 회수를 3회인 것을 특징으로 하는 폐가스 세정을 위한 스크러버용 자화분사노즐.
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