KR20230123487A - 기포 칼럼에서 한정된 공간으로부터 공기를 처리하기위한 방법 - Google Patents

기포 칼럼에서 한정된 공간으로부터 공기를 처리하기위한 방법 Download PDF

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KR20230123487A
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Abstract

본 발명은 가스 화합물 오염물, 특히 NOx, SOx 및/또는 VOC들, 및 미립자 물질을 고갈시키기 위해 한정된 공간에 수용되고/되거나 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 한정된 공간을 나가는 공기를 처리하기 위한 기포 칼럼의 용도에 관한 것이다.
기포 칼럼 (100) 은 상기 미립자 물질 및 가스 화합물 오염물들을 포획할 수 있는 액체로 충전된, H/D 비 ≤ 1.5 (H: 높이, D: 직경) 의 바람직하게는 원통형의 인클로저를 포함한다. 작동 표면 가스 속도 Ug 가 0.35 m/s 와 0.50 m/s 사이의 범위가 되는 유량으로, 기포들을 형성하기 위해 상기 인클로저 (1) 의 바닥에서 상기 액체 내에 공기가 주입되다. 따라서 상기 기포들의 형태로 주입된 상기 공기는 상기 미립자 물질 및/또는 상기 가스 화합물 오염물(들) 의 적어도 일부가 상기 액체에 의해 포획되도록 액체와의 접촉에 의해 처리되고, 처리된 공기는 인클로저의 상단에서 배출된다.

Description

기포 칼럼에서 한정된 공간으로부터 공기를 처리하기 위한 방법
본 발명은 밀폐 또는 반-밀폐 (semi-enclosed) 인, 한정된 공간에서의 공기 처리 분야에 관한 것으로, 특히 기포 칼럼 (bubble column) 에 의해 이러한 공간에 수용되고/되거나 이러한 공간으로 진입하고/진입하거나 이러한 공간을 나가는 공기 중의 미립자 물질 및/또는 가스 화합물의 형태의 오염물의 제거에 관한 것이다.
한정된 환경, 특히 철도 터널, 도로 터널 또는 자동차 공원과 같은 반 밀폐된 공간의 공기는 일반적으로 실외 공기보다 훨씬 더 오염된다.
이러한 한정된 공간은 일시적 인구, 사용자 및/또는 운영 직원 또는 거래자와 같은 더 많거나 더 적은 영구 인구에 의해 빈번하게 이용될 수 있다.
이러한 한정된 공간은 철도 타입의 지하 교통 네트워크가 될 수 있다. "지하철도 구역"이란 근로자들이 근무하는 철도 운송라인에 연결된, 지표면 아래에 위치한 모든 커버된 공간을 의미한다. 따라서, 이 정의는 역, 복도, 기차, 터널, 상업지구, 기술실 및 기차 정비 센터를 포함하여, 사람들이 정기적으로 일하는 모든 공간에 관한 것이다. 프랑스에서는 7개 도시 구역이 지하 철도 구역, 즉 "메트로" 또는 지하철 네트워크 공간의 네트워크를 가지고 있다.
그것은 또한 커버되고 지하 주차장, 또는 도로 터널일 수 있다.
이러한 상이한 상황들에서, 공기 환기 및 추출 및/또는 송풍 시스템들이 사용될 수 있으며, 그 목적은 이러한 한정된 공간들에 존재하는 공기를 외측으로부터 송풍되는 "신선한" 공기로 재생함으로써 그리고/또는 외측의 배기 공기의 추출 및 배출에 의해 더 통기성 있게 만드는 것이다. 일부 경우에, 배기 공기 복원은 소위 "바이패스 (by-pass)" 설비에서 수행되고, 공기는 추출, 복원되고 후속하여 터널에 재주입된다.
그러나, 이러한 시스템들은 종종 이러한 한정된 구역들에서 양호한 공기 품질을 보장하기에 충분하지 않다. 일부 경우에, 특히 커버된/지하 주차장에서, 도시 실외 공기가 공기를 재생하기 위해 취해진다. 이제, 도시 공기는, 특히 자동차 교통, 도시 난방 또는 인근 산업 활동으로 인해, 질소 산화물 NOx 와 같은 미세 입자 및 가스 화합물 오염물, 또는 휘발성 유기 화합물 (VOCs) 과 같은 다른 오염 화합물, 또는 황 산화물 SOx 와 같은 황 유도체의 관점에서 이미 상당한 수준의 오염을 가질 수 있다. 도로 터널 또는 자동차 공원 타입의 한정된 공간에 대해, 공기는 지하 도로 교통의 결과로서 입자 및 가스 오염물로 적재되어 있다. 지하철도 구역 타입의 철도 네트워크에 대해, 오염은 본질적으로 제동 단계 (braking phases) 및 트랙과 팬터그래프 (pantograph) 와의 마찰로 인한 미립자 오염이다. 모든 경우에 이러한 오염된 공기는 추출되고 외부로 배출되므로 이러한 한정된 공간과 가까운 외부 분위기를 오염시킨다.
이러한 오염물은 전술한 한정된 공간에서 방출되든, 외측으로부터 재유입되든 다음의 2개의 카테고리로 분류될 수 있다.
- 미립자 물질은 불완전 연소 (그을음), 타이어 마모, 브레이크 구성요소 마모, 노면 또는 레일 트랙 열화 (rail track degradation) 등으로부터 기인할 수 있다. 몇 미크론 정도의 그 작은 크기는 그것이 공기 중에 부유하는 이유를 설명한다. 지하철도 구역에 대해 확인된 주요 구성성분은 다양한 금속이며, 그 중 철, 원소 탄소 및 유기 탄소이다. 특히 실리카로 이루어진 삼투성 분진이 또한 언급될 수 있다. 입자는 보통 크기에 따라, 특히 동등한 공기역학적 거동의 구체가 가질 수 있는 직경에 따라 분류된다. 따라서, 통상적으로, 공기 오염의 맥락에서, 그들의 건강에 대한 영향들로 인해 규제를 받는 2개의 입자 타입, 즉 크기가 10 ㎛ 미만인 PM10 타입의 미립자 물질, 및 크기가 2.5 ㎛ 미만인 PM2.5 타입의 미립자 물질이 참조된다. 소위 "미세" 입자는 PM2.5 타입의 입자이고, 이들은 또한 PM1 (서브마이크론 입자) 또는 PM0.1 (초미세 입자 또는 나노입자) 로 분류되는 더 작은 크기의 입자이다.
- 가스 화합물, 특히 일산화질소 및/또는 이산화탄소 (NO, NO2) 를 포함하는 질소 산화물 NOx, 일산화탄소 CO, 황 화합물, 예컨대 SOx, 및 VOC들 (NO 는 태양의 영향 하에서 그리고 산소의 존재 하에서 NO2 로 자발적으로 산화될 수 있고, 따라서, 비록 그것이 동일한 농도에서 NO2 보다 잠재적으로 덜 유해할지라도, 그것은 또한 NO2 의 잠재적인 전구체라는 것에 주목해야 한다) 을 포함한다.
전술한 한정된 공간들에서, 공기 질에 대한 권장 임계값들은, 특히 미세 입자들 또는 NOx 에 관하여, 규칙적으로 초과된다.
오염 문제의 원인을 해결하거나 이러한 환경에서 공기를 처리함으로써 이러한 오염물 수준을 감소시키는 것이 점점 더 시급해지고 있다.
본 발명은 공기 처리 기술에 의해 공기 질을 개선하기 위해, 이러한 한정된 공간에 수용되고/되거나 이러한 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 이러한 한정된 공간을 나가는공기의 오염 저감의 이러한 일반적인 문제에 대응하여 공기 처리 기술에 의한 품질 향상을 목적으로 한다.
일반적으로, 이러한 한정된 구역에서의 공기 처리는 물리적 장벽을 갖는 필터, 정전 필터, 또는 흡착제로서 작용하는 활성탄을 사용하여 수행된다.
물리적 필터의 단점은 그것들이 높은 압력 강하를 발생시켜 높은 운영 비용을 초래하고, 막힘 위험을 수반하기 때문에 오퍼레이터의 개입이 필요하여 상당한 유지보수가 필요하다는 것이다.
또한 상당한 비용 및 작동 중지를 발생시키는 복잡한 핸들링 (고전압의 존재 하에서의 개입) 을 갖는 정전 필터에 대해서도 동일한 문제가 발생한다.
또한, 산업용 가스 방출의 처리 분야에서, 다양한 오염물을 제거하기 위해 가스가 "클리닝"될 수 있게 하는 플레이트 칼럼 (plate column), 패킹 칼럼 (packed column), 스프레이 칼럼 (spray column), 벤투리 스크러버 (venturi scrubber) 와 같은 가스/액체 접촉 디바이스를 사용하는 것으로 알려져 있다. 이들 디바이스 중 일부는 한정된 공간에서 공기를 처리하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 특허 출원 WO-2019/192,827 은 수산화칼륨 (KOH) 과 같은 흡수제 화합물을 포함하는 액체와 접촉하여 세척하기 위한 패킹 칼럼을 사용하여 NOx 및 미립자 물질과 같은 가스 화합물 오염물을 제거하도록 설계된 한정된 공기 처리 방법을 개시한다.
그러나, 특허 출원 WO-2019/192,827 에서와 같은 패킹 또는 트레이에 상관없이, 내부를 갖는 칼럼을 사용하는 것은, 일반적으로 여과 시스템보다 적은 유지보수를 필요로 하지만, 투자 및 작동 관점에서 비용이 많이 드는 해결책인 데, 특히 왜냐하면 동일한 공기 유동을 처리하기 위해, 적합한 가스 및 액체 순환 수단 (펌프, 압축기) 을 사용하는 것이 필요하고, 액체 저장 탱크가 필요하기 때문이다. 게다가, 이들 칼럼 및 내부 그 자체는 고가이고, 이들은 엄격한 치수화 (dimensioning) 를 필요로 하며, 이는 처리된 유동에 관한 칼럼의 사용의 유연성을 제한할 수 있다.
또한 공기 정화는 기포 칼럼 작동 원리에 기초한 디바이스에서 수행될 수 있으며, 여기서 가스는 물이 충전된 탱크의 베이스에서 주입되어 탱크에서 상승하는 기포를 발생시키고 따라서 액체와 가스 사이의 매스 전달을 가능하게 한다. 기포 칼럼은 프로세스 엔지니어링, 특히 생물학적 산업에서의 호기성 발효조로서, 석유화학 또는 수처리를 위해 널리 사용되는 가스/액체 반응기 타입이다. 공기 정화의 맥락에서, 특허 출원 CN-105,289,161 A1 은 입방체 형상의 물 탱크를 포함하는 공기 정화기를 설명하며, 여기서 먼지-적재된 공기는 탱크 바닥에서 압축기에 의해 주입되고 탱크에서 기포의 형태로 상승하며, 이는 물과의 접촉을 통해 공기로부터 입자를 제거하는 효율을 증가시키기 위해, 상승하는 큰 기포가 더 미세한 기포로 분할될 수 있게 하는 다공성 파티션 플레이트를 더 포함한다. 이러한 타입의 대기 공기 정화기의 다른 예는 특허 KR-100,529,857 에 설명되어 있다. 상기 정화기는 수직으로 위치설정되고 부분적으로 수용액으로 충전된 원통형 인클로저를 포함하고, 상기 인클로저의 베이스에서 정화될 공기는 복수의 노즐들을 통하여 주입되어 기포를 형성한다. 상기 인클로저는 칼럼 내에서 상승하는 기포를 분리하기 위한 그리드, 수용액에 와류를 형성하는 교반기, 및 칼럼의 상부 파트의 가스 배출구와 칼럼의 가스/액체 인터페이스 사이에 배열된 수용액 주입 시스템을 포함한다. 이 시스템은 복잡하고 비용이 많이드는 데, 왜냐하면 특히 기포를 발생시키기 위한 압축기, 교반기를 회전시키기 위한 모터 및 액체 스프레이 시스템을 위한 펌프를 필요로 하기 때문이다.
본 발명의 목적은 적어도 부분적으로 앞서 언급한 선행 기술의 문제점을 극복하는 것이며, 일반적으로, NOx, SOx, VOC들, 및 미립자 물질과 같은 가스 화합물 오염물의 이러한 공기를 고갈시키기 위해, 한정된 공간, 전형적으로 지하 철도 영역, 커버된/지하 주차장 또는 도로 터널에 수용되고/되거나 그로 진입하고/진입하거나 그를 나가는 공기를 처리하는 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 다음과 같은 목적들 중 적어도 하나에 도달되도록 하는 방법 및 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다:
- 기계 파트를 이동시킬 필요성을 회피하고
- 기계적 여과, 정전기적 여과, 플레이트 또는 패킹 (packing) 을 포함하는 가스/액체 접촉 칼럼에 의한 세척의 기술과 관련하여 비교적 낮은 설치 및 작동 비용 및/또는 감소된 유지 보수를 갖고,
- 매우 제한된 사용 공간을 갖는 한정된 환경에서 사용하기에 적합하도록 공기 처리 디바이스의 크기를 최소화하고,
- 전형적으로 수천 내지 수만 또는 심지어 수십만 m3/h 범위의 큰 공기 유동의 처리를 허용한다.
따라서, 무엇보다도, 전술된 목적들 중 적어도 하나를 달성하기 위해, 본 발명은, 제 1 양태에 따르면, 기포 칼럼을 사용하여, 적어도 하나의 가스 화합물 오염물질, 특히 NOx, SOx 및/또는 VOC들, 및 미립자 물질을 고갈시키기 위해 한정된 공간에 수용되고/되거나 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 한정된 공간을 나가는 공기를 처리하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은, 상기 미립자 물질 및 가스 화합물 오염물들을 포획할 수 있는 액체로 충전된 H/D 비 ≤ 1.5 의 인클로저를 포함하고, H 및 D 는 각각 상기 인클로저의 높이 및 직경이고,
- 작동 표면 가스 속도 Ug 가 0.35 m/s 와 0.50 m/s 사이의 범위가 되는 유량으로, 기포들을 형성하기 위해 상기 인클로저의 바닥에서 상기 액체 내에 공기가 주입되고,
- 상기 기포들의 형태로 주입된 상기 공기는 상기 미립자 물질 및/또는 상기 가스 화합물 오염물(들) 의 적어도 일부가 상기 액체에 의해 포획되도록 액체와의 접촉에 의해 처리되고,
- 처리된 상기 공기는 인클로저의 상단에서 배출된다.
본 발명의 하나 이상의 구현예에 따르면, 작동 표면 가스 속도 Ug 가 0.40 m/s 와 0.50 m/s 사이의 범위이다.
유리하게, 기포들의 형태로 상승하는 공기 유동을 드라이빙 (driving) 하는 힘만이 부력으로부터 기인한다.
본 발명의 하나 이상의 구현예에 따르면, 상기 액체는 수용액이고, 바람직하게는 물로 이루어진다.
본 발명의 하나 이상의 구현예에 따르면, 상기 액체는 상기 적어도 하나의 가스 화합물 오염물에 대한 적어도 하나의 화합물 흡수제를 포함하는 수용액이고/이거나 상기 적어도 하나의 가스 화합물 오염물의 용해성 촉진제를 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 구현예에 따르면, 상기 인클로저에서의 액체는 바람직하게는 배치식으로 (batchwise) 재생된다.
본 발명의 하나 이상의 구현예에 따르면, 상기 기포 칼럼은 주위 온도 및 압력에서 작동된다.
본 발명의 하나 이상의 구현예에 따르면, 주변 입자 침전 및 농축 존이 인클로저에서, 상기 인클로저와 상기 인클로저에 배열되고 센터링된 튜브 사이에서, 생성되고, 상기 액체는 상기 주변 존에서 전체 하강하는 모션을 갖는다.
본 발명의 하나 이상의 구현예에 따르면, 미립자 물질 및/또는 오염 성분들을 포함하는 액체가 상기 인클로져의 측방향 벽 상에서, 바람직하게는 상기 인클로져의 상부 반부에서 개방된 적어도 하나의 액체 배출 파이프에 의해 상기 주변 존으로부터 인출된다.
본 발명의 하나 이상의 구현예에 따르면, 칼럼의 인클로저는 원통형이다.
제 2 양태에 따르면 본 발명은 가스 화합물 오염물들, 특히 NOx, SOx 및/또는 VOC들, 및 미립자 물질을 고갈시키기 위해 한정된 공간에 수용되고/되거나 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 한정된 공간을 나가는 공기를 처리하기 위한 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 기포 칼럼에 관한 것이고, 상기 칼럼은 0.35 m/s 와 0.50 m/s 사이의 범위의 작동 표면 가스 속도 Ug 에서 작동하도록 구성되고, 상기 기포 칼럼은,
- H/D 비 ≤ 1.5 인 바람직하게는 원통형의 인클로저로서, H 및 D 는 각각 상기 인클로저의 높이 및 직경이고, 상기 미립자 물질 및 가스 화합물 오염물질들을 포획할 수 있는 액체로 충전되도록 구성되는, 상기 인클로저,
- 공기 입구 파이프,
- 상기 공기 입구 파이프에 연결되고 인클로저의 바닥에 배열되는, 상기 공기를 액체에 분산시키기 위한 수단,
- 상기 인클로저의 상단에 배열되는 처리된 공기 출구 파이프,
- 상기 인클로저의 상단 상에서 개방된 액체 공급 파이프, 및
- 상기 인클로저로부터 액체를 배출하기 위한 적어도 하나의 파이프를 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 칼럼은 액체 재생 및 블리드 회로 (liquid renewal and bleed circuit) 를 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 칼럼은 추가로, 내부 튜브로서, 상기 인클로저와 내부 튜브 사이에 제공된 주변 입자 침전 및 농축 존 내로 인클로저를 수직으로 분할하는, 상기 인클로저에 배열되고 센터링되는, 상기 내부 튜브, 및 내부 튜브 내에 형성된 중심 존을 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 액체 배출 파이프는 상기 인클로져의 측방향 벽 상으로, 바람직하게는 인클로져의 상부 반부에서 개방된다.
제 3 양태에 따르면, 본 발명은 병렬로 작동하도록 구성된, 본 발명에 따른 몇개의 기포 칼럼을 포함하는 가스 화합물 오염물들, 특히 NOx, SOx 및/또는 VOC들, 및 미립자 물질의 고갈을 위해 한정된 공간에 수용되고/되거나 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 한정된 공간을 나가는 공기를 처리하기 위한 유닛에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은, 비제한적인 예로서 주어진 본 발명의 특정 실시예들에 대한 이하의 설명을 첨부된 도면들을 참조하여 정독하는 것으로부터 명확해질 것이다.
- 도 1 은 본 발명에 따른 공기 처리를 위한 기포 칼럼 및 그의 작동의 블록도이다.
- 도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기포 칼럼을 도시한다.
- 도 3 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기포 칼럼을 도시한다.
- 도 4 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기포 칼럼을 도시한다.
도면들에서, 동일한 도면부호들은 동일하거나 유사한 요소들을 나타낸다.
본 발명은 적어도 하나의 가스 화합물 오염물, 특히 NOx, SOx 및/또는 VOC들, 및 미립자 물질을 고갈시키기 위해 한정된 공간에 수용되고/되거나 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 한정된 공간을 나가는 공기를 처리하기 위한 특별한 기포 칼럼 및 그것을 사용하는 구체적인 방법을 제공하는 것이다.
한정된 공간은 밀폐된 또는 반밀폐된 공간, 바람직하게는 철도 터널, 도로 터널, 주차장 또는 지하 철도 구역 (역, 복도, 기차, 터널, 상업지구, 기술실 및 이 정의에 부합하는 열차 유지 보수 센터를 포함하여, 작업자가 실시하는 철도 수송 라인에 연결된, 지표면 아래에 위치된 모든 밀폐된 공간) 과 같은 반밀폐된 공간으로 이해된다.
한정된 공간에 수용되고/되거나 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 한정된 공간을 나가는, 처리될 공기는 미립자 물질 및/또는 하나 이상의 가스 화합물 오염물, 예컨대 NOx, SOx, VOC들, NH3, 특히 NOx 를 포함한다.
도 1 은 본 발명에 따른 공기 처리를 위한 기포 칼럼 및 그의 작동을 개략적으로 예시한다.
상기 방법 및 기포 칼럼의 실시예가 이하에서 상세히 설명된다. 본 발명의 보다 철저한 이해를 가능하게 하기 위해 많은 구체적인 상세가 개시된다. 그러나, 방법 및 기포 칼럼이 이러한 특정 상세들 없이 구현될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우들에서, 이미 공지된 특징들은 필수적이지 않은 설명의 복잡성을 회피하도록 대한 상세하게 설명되지 않는다.
본 설명에서, "포함하다" 라는 용어는 "함유하다" 및 "갖는다"와 동의어이며 (동일한 것을 의미하고), 포괄적 또는 개방적이며, 언급되지 않은 다른 요소들을 배제하지 않는다. "포함하다"라는 용어는 배타적 및 폐쇄적 용어인 "이루어진다"를 포함하는 것으로 이해된다.
또한, 본 설명에서, 용어 "본질적으로" 또는 "실질적으로"는 ± 5%, 바람직하게는 ± 1% 근사치에 대응한다. 예를 들어, 실질적으로 전체 표면을 커버하는 요소는 상기 표면의 적어도 95% 를 커버하는 요소에 대응한다.
본 명세서에서, "원통형"은 회전 원통을 의미한다.
나머지 설명 및 청구항들에서, 다양한 요소들의 위치들 ("바닥", "상단", "위", "아래", "수평", "수직", "하부 절반" 등) 은 작동 포지션에서의 칼럼과 관련하여 정의된다.
본 발명에 따른 기포 칼럼 (100) 은 처리될 오염된 공기 (Ap) 의 미립자 물질 및/또는 가스 화합물 오염물을 포획할 수 있는 액체로 충전되도록 구성된, 높이 (H) 및 직경 (D) 의 인클로저 (1) 를 포함한다.
기포 칼럼 (100) 은 다음을 포함한다:
- 처리될 공기 (Ap) 를 위한 입구 파이프 (2),
- 공기 입구 파이프 (2) 에 연결되고 인클로저 (1) 의 바닥에 배열되는, 상기 인클로저 내에 수용된 액체 내에 공기를 분산시키기 위한 수단,
- 인클로저 (1) 의 상단에 배열된, 처리된 공기 (At) 를 위한 출구 파이프 (6),
- 인클로저 (1) 의 상단 상에서 개방된 액체 공급 파이프 (4), 및
- 인클로저 (1) 로부터 액체를 배출하기 위한 적어도 하나의 파이프 (5, 9).
처리될 공기 (Ap) 는 유리하게는 송풍기 (17) 또는 압축기 또는 팬과 같은 임의의 다른 풍압 (aeraulic) 디바이스에 의해, 공기 입구 파이프 (2) 를 통해 칼럼 (100) 의 인클로저 (1) 내로 공급된다. 주입되는 공기 유동은 작동 표면 가스 속도 (Ug)(칼럼이 작동중일 때 가스의 표면 속도) 가 0.35 m/s 와 0.50 m/s 사이의 범위가 되게 하고, 공기는 공기 입구 파이프 (2) 에 연결된 가스 분산 수단 (도 1 에 도시되지 않음) 의 작용을 통해 인클로저 (1) 의 바닥에서 액체에 기포를 형성하도록 주입된다. 그후 기포들의 형태로 주입된 공기는 입자 및/또는 가스 화합물 오염물(들) 의 적어도 일부가 상기 액체에 의해 포획되도록 액체와의 접촉에 의해 처리된다. 따라서 처리된 공기는 인클로저 (1) 의 상단에서 배출된다.
바람직한 실시예에 따르면, 인클로저 (1) 는 원통형이다. 원통형 인클로저의 경우, 직경 D 는 실린더의 직경이다. 그러한 기하학적 형상은 특히 칼럼에서 "데드" 볼륨들의 존재를 제한하는 것을 허용한다.
칼럼의 인클로저 (1) 는 또한 평행육면체, 전형적으로 직육면체 (rectangular parallelepiped) 또는 정육면체일 수 있으며, 이는 일부 경우에 풋프린트를 최적화하고 구축된 공간에서 칼럼의 위치설정을 용이하게 하기 위해 유리할 수 있다. 평행육면체 인클로저, 특히 직육면체 또는 정육면체의 경우, 직경 D 는 인클로저의 단면 (수평 단면) 에 내접하는 원의 직경으로 규정되는 등가 직경인 것으로 이해된다.
칼럼 (100) 의 인클로저 (1) 는 바람직하게는, 공기가 연속 상, 즉 액체로부터 분리되는 가스 분리 존 (gas disengagement zone) 으로 알려진 인클로저의 상단에서의 존을 제외하고, 실질적으로 그 전체 높이에 걸쳐 액체로 충전된다. 분리 존의 시작을 마킹하는 공기/액체 인터페이스는 일반적으로 인클로저의 상부 반부에, 바람직하게는 인클로저의 상부 1/3 또는 심지어 상부 1/4 에 위치된다.
액체는 수용액인 것이 바람직하다. 액체는 물로 이루어질 수 있다. 물과 오염된 공기의 접촉은 일부 가스 화합물 오염물과 입자상 물질이 물에 의해 포획되도록 허용한다.
다른 구현예에 따르면, 액체는 하나 이상의 가스 화합물 오염물에 화학적으로 활성인 적어도 흡수제 화합물, 즉 처리될 공기 중에 존재하는 상기 화합물 오염물과의 화학 반응에 의해 화합물 오염물의 흡수를 가능하게 하는 화합물을 포함하는 수용액일 수 있고/있거나, 그것은 하나 이상의 가스 화합물 오염물, 즉 상기 화합물 오염물과의 직접적인 화학 반응 없이 화합물 오염물의 용해성를 증가시키는 화합물의 용해성 촉진제를 포함한다.
기포 칼럼의 일반적인 작동으로부터 알려진 바와 같이 그리고 그것이 본 발명에 적용될 때에 기포 칼럼 내의 2개의 상 유동은 임의의 큰 외부 강제력 (forcing)(교반기, 외부 압력 구배, 기포 유동의 열전달 등) 없이 중력에 의해 드라이빙되어, 단지 기포 형태의 상승하는 공기 유동을 드라이빙하는 힘만이 부력으로부터 기인된다. 기포 중에 분산된 공기는 주로 상승하는 모션을 갖는다. 칼럼은 바람직하게는 배치식으로 작동되는데: 액체가 칼럼 인클로저에 첨가되거나 그로부터 제거되더라도, 후술되는 바와 같이, 액체 유량은 칼럼의 바닥에 주입된 공기의 유동에 비해 매우 낮게 유지된다. 간헐적으로 블리딩될 수 있는 액체에서의 오염물의 축적이 존재한다. 한편으로, 기포는 액체에 모멘텀을 부여하고 그에 동역학을 부과한다. 다른 한편으로, 공기 개재물의 모션은 개재물들 사이의 상호 작용을 위한 매개물로서 또한 역할하는 액체 상의 관성에 의해 구속된 상태로 유지된다. 이러한 상들 사이의 동적 평형은 가스와 액체 사이의 모멘텀 교환 및 난류 생성/소산의 중대한 프로세스들을 수반한다: 이러한 동적 평형은 복잡한 유동 구조들을 발생시킨다. 따라서, 기포 칼럼에서, 평균 재순환이 칼럼의 규모에서 행해지고, 중심에서 상승하는 액체 유동이 주변부에서 하강하며, 그 주변부에서 "혼돈 (chaotic)"으로 지칭되는 2차 순환이 중첩된다. 특히, 그것은 가스와 액체 사이의 매우 높은 레벨의 매스 전달 (mass transfer), 및 기포의 형태로 주입된 공기 중의 부유된 입자의 포획 (capture), 및 공기로부터 액체로의 가스 화합물 오염물의 전달에 필요한 조건을 제공하는, 액체 상에서의 양호한 농도 균질성을 보장하는, 상이한 스케일의 이들 순환의 존재이다. 따라서, 이러한 전달은 이동하는 파트 (단독으로 부력과 관련된 교반과는 대조적으로, 칼럼에서 하나 이상의 강성 또는 가요성 요소의 물리적 모션에 의해 야기되는 바와 같이 정의되는 소위 기계적 교반) 를 사용하지 않고 달성되며, 이는 낮은 설치 및 작동 비용, 및 감소된 칼럼 유지를 초래한다.
본 발명의 하나의 이점은 즉 0.35 m/s 과 0.50 m/s 사이의 범위를 갖는 기포 칼럼에서의 높은 표면 가스 속도 Ug 의 작동에 기초하여, 그리고 즉 매우 낮은 H/D 비, 보다 구체적으로는 1.5 이하의 특정 치수를 갖는, 한정된 공간에 수용되고/되거나 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 한정된 공간을 나가는 오염된 공기를 처리하기 위한 기포 칼럼의 사용에 있다.
본 발명에 따르면, 기포 칼럼 (100) 의 인클로저 (1) 는 1.5 이하, 또는 심지어 1 이하의 H/D 비를 갖는다. 처리될 가스와 액체 사이에 충분한 접촉 시간을 남기기 위해 최소 높이가 필요하며, 따라서 이 액체는 입자 및/또는 가스 화합물 오염물로 충전된다. 따라서, 본 발명에 따른 기포 칼럼은 바람직하게는 0.5 이상의 H/D 비를 갖는다.
이러한 칼럼 기하학적 형상은 특히, 우수한 매스 전달을 제공하기 위해 충분한 유용한 볼륨을 유지하면서 압력 강하를 최소화할 수 있게 하며, 따라서 우수한 공기 처리 효율을 보장하면서 작동 비용을 최소화하는데 기여한다. 이러한 H/D 비는 특히 칼럼의 그 높이를 최소화함으로써 칼럼의 크기를 제한할 수 있게 하고, 이는 칼럼이 전술한 한정된 공간과 같이 높이가 한정된 공간에 설치될 수 있게 한다.
본 발명에 따르면, 작동 표면 가스 속도 Ug 는 0.35 m/s 과 0.50 m/s 사이, 바람직하게는 0.40 m/s 와 0.50 m/s 사이의 범위이고, 예를 들어 0.40 m/s 와 같다. 이러한 속도 Ug 는 특히 Ug 의 상기 언급된 값에 도달하기에 적합한 감소된 유동 면적을 허용함으로써 칼럼의 크기를 감소시키는 것을 가능하게 하며, 이는 칼럼의 플로어 공간을 최소화한다. 그러한 속도 Ug 는 또한 액체 측에서 높은 매스 전달을 생성할 수 있게 하여, 미립자 물질 및 가스 오염물의 포획을 촉진한다.
따라서, 칼럼 인클로저의 특정 H/D 비과 조합된 이러한 작동 표면 가스 속도는 설명된 바와 같은 한정된 환경의 공간 제약을 충족시키는 콤팩트한 오염된 공기 처리 유닛을 제공하여, 전세계적인 규모로 우수한 공기 처리 효율을 얻기 위해 필수적인 양태인 상당한 공기 유동을 오염제거하게 허용하고, 예를 들어 수천 내지 수십 또는 심지어 수십만 m3/h 의 처리를 허용한다.
액체에 입자가 너무 많이 적재되거나 그것이 목표 가스 화합물을 더 이상 흡수하지 않으면 그것은 간단한 펌핑 작동으로 대체되어 완전히 배출될 수 있다.
또한, 액체 재생 및 블리드 회로에 의해 액체를 바람직하게는 배치식으로 또는 대안적으로 연속적으로 재생하는 것도 가능하다.
따라서, 칼럼은 유리하게는 액체 공급 파이프 (4) 및 액체 배출 파이프(들)(5) 를 포함하는 액체 재생 및 블리드 회로, 액체 배출 파이프(들)(5) 를 액체 공급 파이프 (4) 에 연결하는 유압 펌프 (16), 액체 배출 파이프(들)(5) 에 연결된 새로운 액체 입구 파이프 (11), 액체 재생 회로로부터 액체를 배출하기 위해 펌프 (16) 에 연결된 퍼지 라인 (12), 작동 중에 새로운 액체 입구 파이프 (11), 펌프 (16) 및 액체 공급 파이프 (4) 를 통해 새로운 액체를 인클로저에 공급하거나 액체 배출 파이프(들)(5), 펌프 (16) 및 퍼지 라인 (12) 을 통해 액체를 배수하도록 허용하는 액체 유동 제어 수단을 포함할 수 있다. 액체 재생 및 블리드 회로는 또한 그 안에 포함된 미립자 물질 및/또는 화합물 오염물을 적어도 부분적으로 제거하기 위한 액체 클리닝 수단을 포함할 수 있다 (도 1 에 도시되지 않음).
유압 펌프 (16) 는 유리하게는 작동 시에 기포 칼럼에 의해 요구될 수 있는 재생된 액체의 낮은 유량에 적합한, 전형적으로 1 kW 와 3 kW 사이의 범위의 전력의 저전력 펌프일 수 있다.
바람직하게는, 액체 유동 제어 수단은 새로운 액체 입구 파이프 (11) 상에 배열된 적어도 하나의 밸브 (13), 액체 공급 파이프 (4) 상의 밸브 (14) 및 퍼지 라인 (12) 상의 밸브 (15) 를 포함한다.
액체는 바람직하게는 인클로저 (1) 에서 배치식으로 재생된다. 액체 재생은 또한 연속적인 방식으로 수행될 수 있는데, 예를 들어 영구적으로 칼럼 인클로저를 떠나는 액체가 존재하고 인클로저에 진입하는 액체가 존재하고, 칼럼으로부터 인출되는 액체의 유동은 칼럼에 진입하는 액체의 유동과 동등하다. 이 경우, 이러한 재생 액체 유동은 주입된 공기 유동의 0.1 vol.% 사이 0.4 vol.% 사이의 범위일 수 있다.
재생된 액체는 칼럼으로부터 인출되고 당업자에게 공지된 임의의 수단에 의해 클리닝되는 액체를 포함할 수 있다. 재생된 액체는 또한 "새로운" 액체를 포함할 수 있으며, 즉, 외측로부터 유입되고 칼럼에 존재하지 않은 초기 가스 화합물 오염물 및 입자는 적재되지 않는다. 새로운 액체를 보충 (Make-up) 하는 것은 액체 손실을 보상하게 한다.
액체의 재생 및 블리딩 동안, 액체의 일부는 펌프 (16) 에 의해 액체 배출 파이프(들)(5) 를 통해 인출될 수 있고, 밸브 (13 및 14) 는 폐쇄되고, 밸브 (15) 는 퍼지 라인 (12) 을 통한 액체의 상기 일부의 배출을 위해 개방된다. 후속하여, 새로운 액체는 새로운 액체 입구 파이프 (11) 를 통해 전달될 수 있고, 펌프 (16) 를 거쳐 인클로저 (1) 의 상단으로 액체 공급 파이프 (4) 를 통해 운반될 수 있으며, 밸브 (13, 14) 는 그후 개방되고, 밸브 (15) 는 폐쇄된다.
유리하게는, 인클로저 (1) 에서의 액체는 처리된 가스 및/또는 액체에서의 입자 및/또는 화합물 오염물 농도, 및/또는 액체의 pH 값이 주어진 임계치 또는 주어진 범위의 값을 만족하도록 재생된다. 예를 들어, 액체는 인클로저 내에서 재생되어, 입자 또는 가스 화합물 오염물에서 또는 인클로저 (1) 내의 액체 또는 처리된 공기 모두에서 농도가 양호한 공기 처리 성능 레벨을 보장하기 위해 주어진 임계치 미만이 된다. 액체의 pH 값의 모니터링은 또한 인클로저 (1) 에서 액체의 재생을 트리거링하는데 사용될 수 있다.
칼럼은 실제로 유리하게는 예를 들어, 칼럼에서의 액체의 총 볼륨을 블리딩 (bleeding) 및 교체함으로써, 또는 예를 들어 pH 제어를 통한 부분적인 액체 재생 및 블리딩에 의해, 칼럼에서의 공기 처리 모니터링 및 칼럼의 예방 유지보수를 가능하게 하는 온라인 분석기 (online analyzer) 를 구비할 수 있다.
따라서, 칼럼은 액체에 또는 처리된 가스에 존재하는 입자 및/또는 화합물 오염물의 농도를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서 및/또는 액체의 pH 를 측정하기 위한 시스템, 및 상기 농도 및/또는 상기 pH가 주어진 임계치 (주어진 임계치 미만 또는 초과) 또는 주어진 값 범위를 만족하도록 구성된 자동 액체 재생 제어를 위한 수단을 포함할 수 있다. 자동 액체 재생 제어 수단은 액체 유동 제어 수단, 특히 전술된 액체 재생 및 블리드 회로의 밸브의 작동 시에 작용할 수 있다.
재생 및 블리드 회로는 인클로저 내의 액체의 총 볼륨의 충전 및 스팟 블리딩 (spot bleeding) 에 사용될 수 있다.
기포 칼럼은 다른 측정 및 모니터링 디바이스를 구비할 수 있다. 예를 들어, 펌프 (16) 의 적절한 작동은 카메라들에 의해 모니터링될 수 있고, 액체 재생 및 블리드 회로에 제공된 밸브들이 제어될 수 있다.
제어 수단은 기포 칼럼을 제어 및 모니터링하고, 관련 정보 (알람, 기기에 의해 수행된 측정의 모니터링, 비디오 이미지 등) 를 원격 인간-기계 인터페이스 (HMI) 상에 디스플레이할 수 있다. 기기, 제어가능 요소, 제어 유닛과 HMI 사이의 연결은 예를 들어, 로컬 인터넷 네트워크, 예를 들어, 광섬유, RJ45 타입 이더넷 연결을 위한 모듈형 커넥터 (선택적으로 기포 칼럼에 가능한 한 가까운 LAN/스위치를 부가함) 를 사용하여 공지된 방식으로 달성된다.
인클로저에서 액체의 완전한 교체 또는 점진적인 재생을 위해 의도된 새로운 액체 탱크가 기포 칼럼 다음에 제공될 수 있다. 탱크는 또한 블리딩되거나 배수된 액체에 제공될 수 있으며, 탱크의 바닥에서 미립자 물질의 수집을 용이하게 하기 위해 충분한 침전 시간 (settling time) 을 허용하도록 구성될 수 있다. 블리딩되거나 배수된 액체에 여전히 존재할 수 있는 가스 오염 종은 일단 충만되면 탱크를 비우고, 액체 상의 회수 후에, 현장 또는 추후에 처리될 수 있다. 모든 적합한 유체 연결부 (밸브가 구비된 파이프) 는 기포 칼럼의 인클로저로부터 또는 인클로저를 향해 액체 블리딩 및 충전을 용이하게 보장하기 위해 제공된다.
유리하게는, 기포 칼럼은 주위 온도 및 압력에서 작동된다. 주위 온도는 주어진 환경에 따라 달라지며, 정보 목적을 위해, 온도가 0℃ 와 40℃ 사이의 범위의 온도이다. 주위 압력은 실질적으로 대기압이며, 예를 들어 작동 압력은 바람직하게는 0.1 MPa 와 0.12 MPa abs 사이의 범위이다. 주위 온도 및 압력에서 칼럼의 작동은, 그것이 방법 및 디바이스의 구현을 상당히 단순화하기 때문에, 처리될 공기 유동 및 위치의 관점에서 상당한 이점을 갖는 데, 왜냐하면 처리의 장비 (가열 또는 가압 수단이 필요하지 않음) 및 처리의 에너지 소비가 따라서 제한되기 때문이다.
크기의 치수 차수를 제공하기 위해, 인클로저 (1) 는 예를 들어 1 과 5 m 사이, 바람직하게는 1 과 3 m 사이의 범위의 직경 (D), 1.5 m 의 직경을 가질 수 있다.
프로세스 파라미터들의 크기의 차수를 제공하기 위해, 예를 들어, 1000 m3/h 과 300,000 m3/h, 10,000 m3/h 사이의 범위의 유량을 갖는 처리될 공기의 유동의 예를 취할 수 있다. 공기는 20℃ 이고 압력은 대기압 (0.1013 MPa) 인 주위 압력이다. NO2 및 미립자 물질의 거의 모두를 흡수하기 위해, 0.40 m/s 의 작동 표면 가스 속도가 제공된다.
도 2 는 도 1 과 관련하여 설명된 바와 같이 구성되고 작동하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기포 칼럼 (200) 을 예시한다. 도 2 의 도면부호는 도 1 과 관련하여 위에서 설명한 동일한 도면부호의 요소를 나타낸다. 액체 재생 회로는 전부 도시되어 있지 않지만, 전술한 바와 같이 작동하고 구성된다. 인클로져 (1) 의 바닥에 있는 액체에 공기를 분산시키는 수단은 개략적으로 도면 부호 3 으로 나타낸다. 가스 분산 수단은 기포 (7) 가 액체 내에 형성되도록 허용하며, 그것은 파이프, 파이프 네트워크, 멀티튜브형 분배기 (multitubular distributor), 천공된 플레이트 (perforated plate), 이들 요소의 조합, 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 수단 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 가스 분산 수단은 예를 들어 오리피스 및/또는 슬롯 (스파저) 이 제공된 튜브의 네트워크를 포함하고 바람직하게는 이것으로 구성된다.
바람직하게는, 가스 분산 수단 (3) 은 인클로져의 실질적으로 전체 섹션을 커버한다.
도 3 은 인클로저 (1)에 배열되고 센터링된 내부 튜브 (8) 를 추가로 포함하는 것을 제외하고는, 도 2 의 기포 칼럼과 모든 점에서 동일한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기포 칼럼 (300) 을 도시한다. 따라서, 튜브 (8) 는 인클로져 (1) 를 인클로져와 튜브 (8) 사이에, 보다 정확하게는 인클로져의 측방향 벽과 인클로져에 수직으로 위치된 튜브의 벽 사이에 형성된 주변 입자 침전 및 농축 존 (18) 으로 분할하고, 튜브 (8) 내에 형성된 중심 존 (19) 으로 분할한다.
튜브 (8) 는 예를 들어 금속 튜브이다. 튜브는 유리하게는 그것이 둘러싸는 공기 분산 수단 (3) 바로 위의 인클로저 (1) 에 수직으로 위치설정된다. 이는 바람직하게는 주변 존 (18) 으로의 액체의 통과 및 상기 존 (18) 에서의 액체의 하강하는 유동을 허용하기 위해 인클로저에서 액체/가스 인터페이스의 높이보다 작은 높이에 걸쳐 연장된다.
바람직하게는, 튜브 (8) 는 인클로저의 높이 (H) 의 50% 와 80% 사이의 범위의 높이 (h) 를 갖는다.
튜브는 당업자에게 공지된 임의의 수단에 의해 인클로저의 벽, 예를 들어 인클로저 (1) 의 측방향, 정상부 (summit) 또는 기저 벽에 고정될 수 있다.
액체는 주변 존 (18) 에서 전체 하강하는 모션을 갖지만, 이는 튜브 (8) 내부에서 인클로저 (1) 의 중심 파트에서 전체 상승하는 모션을 갖는다.
액체가 상승하는 존, 즉 중심 존 (19) 이 액체가 하강하는 주변 존 (18) 으로부터 분리되는 이러한 제 2 실시예는, 액체 배출 파이프 (5) 가 배열되는 인클로저의 바닥과 직접 연결로, 주변 존에 위치된 입자의 침전 및 농축을 가능하게 하고, 따라서 이들 입자의 추출 효율을 증가시킨다.
바람직하게는, 튜브 (8) 는 인클로저 (1) 에 그리고 그와 동심으로 배열되고 그 자체가 바람직하게는 원통형인 원통형 튜브이다. 따라서, 인클로저 (1) 와 원통형 튜브 (8) 사이에, 더 정확하게는 원통형 인클로저 (1) 의 측 벽과 인클로저에 수직으로 위치설정된 원통형 튜브 (8) 의 벽 사이에 생성된 주변 존 (18) 은 입자들이 침전되고 농축되는 환형 존이다.
다른 실시예에 따르면, 튜브 (8) 는 직사각형 또는 정사각형 섹션일 수 있다.
도 4 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기포 칼럼 (400) 을 도시하며, 액체가 주변 존 (18) 에서, 인클로저 (1) 의 측방향 벽에서 배출되는 것을 제외하고는 도 3 의 기포 칼럼에 대해 모두 동일하다.
따라서, 입자 및/또는 오염 성분을 포함하는 액체는, 특히 가스의 유입에 의해 발생된 난류가 예를 들어 인클로저의 중심 존 (19) 내로의 입자의 재-혼입을 야기할 수 있는 인클로저의 바닥 옆의 입자-적재된 액체의 추출을 피하기 위해, 인클로저 (1) 의 측방향 벽 상에, 바람직하게는 인클로저 (1) 의 상부 반부 상에서 개방된 적어도 하나의 액체 배출 파이프 (9) 를 통해 주변 존 (18) 으로부터 인출된다.
예를 들어, 도 4 에 도시된 칼럼은 그 상부 반부에서 인클로저 (1) 의 벽 상에서 개방되는 2개의 정반대로 대향하는 액체 배출 파이프 (9) 를 포함한다.
유리하게는, 본 발명에 따른 기포 칼럼은 인클로저에서 액체 및 공기의 유동을 발생시키는 교반 (매질에서 소산되는 작업) 에 관여하는 내부, 즉 고정 또는 이동 파트를 포함하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 칼럼 및 그의 작동은 투자 및 작동 관점에서 간단하고 경제적이다.
본 발명에 따르면, 전술한 바와 같은 여러 기포 칼럼은 다양한 실시예에 따라 조합되고 병렬로 작동하도록 구성될 수 있으며, 따라서 가스 화합물 오염물들, 특히 NOx, SOx 및/또는 VOC들, 및 미립자 물질을 고갈시키기 위해 한정된 공간에 수용되고/되거나 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 한정된 공간을 나가는 공기를 처리하기 위한 유닛을 형성한다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 한정된 환경에 수용되고/되거나 한정된 환경으로 진입하고/진입하거나 한정된 환경을 나가는 오염된 공기를 처리하기 위한 유닛 또는 기포 칼럼은 바람직하게는 기포 칼럼으로부터 하류에 배열된 오존 처리와 연관된 정전 필터 디바이스와 연관될 수 있다.
따라서, 정전기 필터 타입의 공기 처리 디바이스가 이미 구비된 한정된 공간에서의 기포 칼럼(들) 에서 처리를 수행하는 것이 고려될 수 있다: 한편으로, 입자에 대한 공기 처리의 전체 효율은 따라서 입자를 비활성화/제거 (dismante) 하기보다는 기존의 디바이스들을 사용함으로써 개선될 수 있고, 다른 한편으로, 그 정전기 석출 (electrostatic precipitation) 전에 입자들을 이온화하기 위해 사용된 필터의 오존 처리를 이용할 수 있는 데, 왜냐하면 오존이 NO 를 NO2 로 산화시키는 경향이 있고, NO2 가 NO 보다 액체 상에서 더 가용성이기 때문이고: 공기 처리에 의한 NOx 추출은 따라서 본 발명에 따른 하나 이상의 기포 칼럼을 사용함으로써 전체적으로 용이하게 된다.
유리하게는, 본 발명과 관련된 한정된 공간에는 한정된 공간으로 및 한정된 공간으로부터 공기를 전달 및/또는 추출하기 위한 수단이 제공되기 때문에, 기포 칼럼 또는 상기 기포 칼럼 중 몇 개를 포함하는 유닛은 이러한 수단 내에 배열될 수 있다. 구체적으로, 이들 수단은 서로 유체 연결된 다양한 파이프, 깔때기 (funnel) 및 인클로져의 네트워크 형태이고, 한정된 환경의 내측로부터 한정된 공간의 외측 및/또는 반대쪽으로의 한정된 환경 내의 공기의 순환을 제공하는 특별목적의 (ad hoc) 송풍기/추출기가 구비된다. 이들 환기/추출 수단 옆에 기포 칼럼(들) 을 배열함으로써 (이들 수단에서의 공기의 일반적인 유동 방향을 기준으로, 그로부터 상류 또는 하류로), 처리될 공기는 가능하게 심지어 추가의 강제된 순환 디바이스를 사용하지 않고 기포 칼럼(들) 에서 순환된다.
유리하게는, 공기 처리는 예를 들어 수동, 자동 또는 반자동 제어, 원격 작동을 허용하는 전자/컴퓨터 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 제어 시스템은 한편으로는 기포 칼럼과 연관된 하나 이상의 측정 수단, 특히 액체 pH 센서 또는 처리된 가스 또는 액체에 존재하는 입자 및/또는 오염 화합물의 농도를 검출하기 위한 센서 및 프로세스를 제어하기 위한 하나 이상의 수단, 특히 밸브 개방/폐쇄 제어 수단과 연관된 하나 이상의 측정 수단에 연결되고, 다른 한편으로는 인간/기계 인터페이스에 연결된 전자/컴퓨터 수단을 포함할 수 있다. 따라서, 프로세스는 인간의 개입을 요구하는 최대 유지보수 작동들로 제한함으로써 원격으로 모니터링될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 한정된 공간에 수용되고/되거나 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 한정된 공간을 나가는 공기를 처리하는 방법은 설명된 변형예 또는 변형예 조합 중 어느 하나에 따른 기포 칼럼을 사용할 수 있다.
예시로서, 본 발명자들은 평행 작동식 기포 칼럼들을 포함하는, 미립자 물질 및 적어도 하나의 가스 화합물 오염물, 특히 NOx, SOx 및/또는 VOC들의 고갈을 위해 의도된 한정된 공간으로부터의 오염된 공기를 처리하기 위한 유닛들의 3개의 경우 (a), (b) 및 (c) 를 비교할 수 있다. 모든 3개의 경우에서, 처리될 공기의 유동은 10,000 m3/h 이다.
경우 (a) 에서, 유닛은 가스 화합물 오염물 (즉, H/D 비 = 1) 을 상당히 감소시키고, 계산을 단순화하기 위해 물로 완전히 충전되고, 주위 온도 및 압력에서, 0.2 m/s 의 작동 표면 가스 속도 (Ug) 로 병렬로 작동하기 위해, 직경 1.5 m 및 높이 1.5 m 의 병렬로 작동하도록 배열된 8개의 기포 칼럼을 포함한다. 각각의 칼럼의 압력 강하는 대략 0.015 MPa 이다. 상기 송풍기의 소비 전력에 관련된 투자비 (P1) 와 연간 운영비 (P2) 가 계산된다.
본 발명에 따른 경우인 경우 (b) 에서, 동일한 공기 유동은 0.4 m/s 의 작동 표면 가스 속도 Ug 를 갖는 동일한 직경 및 동일한 높이 (H = D = 1.5 m), 즉 H/D 비 = 1 인 4개의 기포 칼럼만을 포함하는 유닛으로 처리될 수 있다. 더 높은 가스 속도의 결과로서, 전달 계수는 더 높고, 포획 성능은 베이스 케이스 (a) 의 것과 적어도 동일하다. 이를 통해 P1 과 관련하여 투자 비용 P1' 을 46% 만큼 절감할 수 있으며, 운영 비용 P2' 는 P2 와 필적한다.
본 발명에 따른 경우인 (c) 의 경우, 동일한 공기 유동은 동일한 직경 (D = 1.5 m) 이지만 상이한 높이 (H = 0.75 m), 즉 0.5 의 H/D 비인 단지 4개의 기포 칼럼만을 포함하는 유닛으로 처리될 수 있다. 이 경우 (a) 와 관련하여 포획 성능이 다소 떨어지지만, (b) 의 경우 P1' 과 관련하여 투자비 P1" 가 20% 만큼 감소하고, 압력강하가 거의 절반으로 줄어들게 되어 P2' 에 비해 운용비 P2" 가 47% 만큼 감소하게 된다. 마지막으로, 경우 (c) 의 유닛은 때때로 헤드룸이 제한되는 한정된 공간 내에 설치하기가 훨씬 더 용이한 더 컴팩트한 칼럼을 사용한다.

Claims (15)

  1. 기포 칼럼 (100, 200, 300, 400) 을 사용하여, 적어도 하나의 가스 화합물 오염물, 특히 NOx, SOx 및/또는 VOC들, 및 미립자 물질을 고갈시키기 위해 한정된 공간에 수용되고/되거나 상기 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 상기 한정된 공간을 나가는 공기를 처리하기 위한 방법으로서,
    상기 미립자 물질 및 가스 화합물 오염물들을 포획할 수 있는 액체로 충전된 H/D 비 ≤ 1.5 의 인클로저 (enclosure : 1) 를 포함하고, H 및 D 는 각각 상기 인클로저의 높이 및 직경이고,
    - 작동 표면 가스 속도 Ug 가 0.35 m/s 와 0.50 m/s 사이의 범위가 되는 유량으로, 기포들을 형성하기 위해 상기 인클로저 (1) 의 바닥에서 상기 액체 내에 공기가 주입되고,
    - 기포들의 형태로 주입된 상기 공기는 상기 미립자 물질 및/또는 상기 가스 화합물 오염물(들) 의 적어도 일부가 상기 액체에 의해 포획되도록 상기 액체와의 접촉에 의해 처리되고,
    - 처리된 상기 공기는 상기 인클로저 (1) 의 상단에서 배출되는, 공기를 처리하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    작동 표면 가스 속도 Ug 가 0.40 m/s 와 0.50 m/s 사이의 범위인, 공기를 처리하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    기포들의 형태로 상승하는 공기 유동을 드라이빙 (driving) 하는 힘만이 부력으로부터 기인하는, 공기를 처리하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체는 수용액이고, 바람직하게는 물로 이루어진는, 공기를 처리하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체는 상기 적어도 하나의 가스 화합물 오염물에 대한 적어도 하나의 화합물 흡수제를 포함하는 수용액이고/이거나 상기 적어도 하나의 가스 화합물 오염물의 용해성 촉진제를 포함하는, 공기를 처리하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인클로저에서의 액체는 바람직하게는 배치식으로 (batchwise) 재생되는, 공기를 처리하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기포 칼럼은 주위 온도 및 압력에서 작동되는, 공기를 처리하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    주변 입자 침전(settling) 및 농축 존 (18) 이 상기 인클로저에서, 상기 인클로저 (1) 와 상기 인클로저 (1) 에 배열되고 센터링된 튜브 (8) 사이에서, 생성되고, 상기 액체는 상기 주변 존 (18) 에서 전체 하강하는 모션을 갖는, 공기를 처리하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    미립자 물질 및/또는 오염 성분들을 포함하는 액체가 상기 인클로져 (1) 의 측방향 벽 상에서, 바람직하게는 상기 인클로져 (1) 의 상부 반부에서 개방된 적어도 하나의 액체 배출 파이프 (9) 에 의해 상기 주변 존 (18) 으로부터 인출되는, 공기를 처리하기 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칼럼의 인클로저 (1) 는 원통형인, 공기를 처리하기 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른, 가스 화합물 오염물들, 특히 NOx, SOx 및/또는 VOC들, 및 미립자 물질을 고갈시키기 위해 한정된 공간에 수용되고/되거나 상기 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 상기 한정된 공간을 나가는 공기를 처리하는 방법을 구현하기 위한 기포 칼럼 (100, 200, 300, 400) 으로서,
    0.35 m/s 와 0.50 m/s 사이의 범위의 작동 표면 가스 속도 Ug 에서 작동하도록 구성되고, 상기 기포 칼럼은,
    - H/D 비 ≤ 1.5 인 바람직하게는 원통형의 인클로저 (1) 로서, H 및 D 는 각각 상기 인클로저의 높이 및 직경이고, 상기 미립자 물질 및 가스 화합물 오염물들을 포획할 수 있는 액체로 충전되도록 구성되는, 상기 인클로저 (1),
    - 공기 입구 파이프 (2),
    - 상기 공기 입구 파이프 (2) 에 연결되고 인클로저 (1) 의 바닥에 배열되는, 상기 공기를 상기 액체 (3) 에 분산시키기 위한 수단,
    - 상기 인클로저의 상단에 배열되는 처리된 공기 출구 파이프 (6),
    - 상기 인클로저의 상단 상에서 개방된 액체 공급 파이프 (4), 및
    - 상기 인클로저로부터 액체를 배출하기 위한 적어도 하나의 파이프 (5, 9) 를 포함하는, 기포 칼럼.
  12. 제 11 항에 있어서,
    액체 재생 (liquid renewal) 및 블리드 회로 (bleed circuit) 를 포함하는, 기포 칼럼.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    추가로, 내부 튜브 (8) 로서, 상기 인클로저 (1) 와 상기 내부 튜브 (8) 사이에 제공된 주변 입자 침전 및 농축 존 (18) 내로 상기 인클로저 (1) 를 수직으로 분할하는, 상기 인클로저 (1) 에 배열되고 센터링되는, 상기 내부 튜브 (8), 및
    상기 내부 튜브 (8) 내에 형성된 중심 존 (19) 을 포함하는, 기포 칼럼.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 액체 배출 파이프 (9) 는 상기 인클로져 (1) 의 측방향 벽 상으로, 바람직하게는 상기 인클로져 (1) 의 상부 반부에서 개방되는, 기포 칼럼.
  15. 가스 화합물 오염물들, 특히 NOx, SOx 및/또는 VOC들, 및 미립자 물질의 고갈을 위해 한정된 공간에 수용되고/되거나 상기 한정된 공간으로 진입하고/진입하거나 상기 한정된 공간을 나가는 공기를 처리하기 위한 유닛으로서,
    병렬로 작동하도록 구성된, 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 몇개의 기포 칼럼들 (100, 200, 300, 400) 을 포함하는, 공기를 처리하기 위한 유닛.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100373234B1 (ko) * 2000-09-20 2003-02-25 학교법인 선문학원 기포를 이용한 가스상 물질 제거장치
KR100529857B1 (ko) 2003-10-17 2005-11-21 중소기업진흥공단 대기 오염물질 저감장치
CN105289161A (zh) 2014-06-21 2016-02-03 蒋世芬 一种气泡过水式空气净化器
FR3068620B1 (fr) * 2017-07-10 2020-06-26 IFP Energies Nouvelles Procede d’oligomerisation mettant en oeuvre un dispositf reactionnel comprenant un moyen de dispersion
FR3070872B1 (fr) * 2017-09-14 2022-01-14 Psa Automobiles Sa Dispositif de recuperation de particules du systeme de freinage d’un vehicule automobile
FR3079758B1 (fr) 2018-04-04 2023-01-20 Ifp Energies Now Procede de traitement d'air entrant dans et/ou sortant hors d'un espace confine
FR3079757B1 (fr) * 2018-04-04 2022-07-22 Ifp Energies Now Procede de traitement d’air exterieur urbain

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