KR960011037B1

KR960011037B1 - 폐수 재생능력을 가진 샤워터널식 배기 정화장치

Info

Publication number: KR960011037B1
Application number: KR1019930018118A
Authority: KR
Inventors: 이대성; 신호근
Original assignee: 이대성; 신호근
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 1996-08-16
Also published as: JP2601633B2; KR950007927A; JPH07171332A

Abstract

내용 없음.

Description

폐수 재생능력을 가진 샤워터널식 배기 정화장치

제1도는 본 발명에 의한 부분절취된 정면도.

제2도는 (a)(b)는 제1도의 A부 및 B부 확대 단면도.

제3도는 본 발명의 냉각수 챔버 사시도.

제4도는 제1도의 C확대 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 터널 12 : 배기가스 진입구

16A : 상향샤워터널 11A : 상향분사노즐

16B : 하향샤워터널 11B : 하향분사노즐

15 : 안내배플 15A : 배기통로

15B : 배플 20 : 샤워수저장조

30 : 진공열교환 배기관 31 : 냉각수

32 : 냉각배기관 40 : 진공증발챔버

50 : 진공 농축건조기 60 : 응축기(condenser)

70 : 증류수탱크 80 : 유체유도 압축분자펌프

V₁: 압력조절밸브 R,R₁,R₂,R₃,r₁~r₆: 관로

P : 진공펌프 P₁: 압출펌프

P₂,P₃: 진공압축펌프

본 발명의 폐수재생(再生)능력을 가진 샤워터널 배기정화장치에 관한 것으로, 특히 세정방식에 의한 배기 정화장치에서 필연적으로 발생하는 폐수를 배기 폐열을 이용하여 열교환 가열함으로써 증발이 용이하게 할 뿐 아니라 폐열을 빼앗긴 만큼 배기가스는 냉각되어 적은량의 세정수를 가지고도 높은 세정능력 및 효과를 나타내게 할, 진공증발챔버 및 진공농축 건조기에서 증발하는 수증기를 매카니컬 부스터 또는 유체 유도압측분자 펌프를 이용하여 증기압을 높여 응축온도를 높여줌으로써 응축기의 응축액화를 용이하게 하고 필요할 경우 기화열을 재사용할 수 있게 한 폐수재생능력을 가지 샤워터널 배기정화 장치에 관한 것이다.

종래의 배기정화 기술들을 살펴보면 전기집진방식이나 싸이클론(Cyclon), 필터트램(filter)등을 사용하는 건식과 낙하식 클링타워(Cooling Tower) 또는 샤워링(Showering)등을 사용하는 세정방식의 습식 두가지로 대별되는데, 건식의 경우 분진이나 끄름 등과 같은 미립자(Particles)에는 효과가 있으며, Sox, Nox, Co, Hcl등과 같은 유해가스에는 적절하지 못하며, 특히 전기집진기의 경우는 시설비가 비싸고 수명에 문제가 있는 단점들이 있다.

습식의 경우 건식보다는 배기정화 능력이 우수한 장점이 있으나 배기가스의 세정과정에서 필연적으로 발생하는 폐수문제 때문에 방대한 폐수처리 시설과 폐수처리 시설의 가동에 따르는 비용 등으로 임지적 제한과 비경제성의 문제가 제기된다.

특히, 발전소, 제철소 등과 같은 대량의 배기가스가 방출되는 경우 충분한 세정을 위해 샤워링 시간을 늘릴 수 밖에 없는데 이렇게 될 경우 압력손실에 의한 배기지장 현상이 초래되어 연소계통에 문제를 발생시키게 된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 기술들의 단점을 극복하여 샤워링 시간을 아무리 길게 할지라도 배기에 지장을 주지 아니하고 오히려 촉진시키는 샤워터널 스크러빙 구조와 배기폐열을 회수하는 진공열교환 배기 장치 및 폐열을 이용한 진공증류방식의 폐수재생공급 시스템, 그리고 농축폐수를 진공농축 건조시켜 폐수중에 액화함침된 대기오염 물질들을 고체상태로 추출하여 경제적으로 손쉽게 종말처리케 하는 농축폐수의 진공농축 건조장치 등으로 구성되는 폐수재생 능력을 가진 샤워터널 배기정화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 배기가스 배출원과 접속되는 배기가스 진입구과 진공열교환 배기관 및 상하 지그재그형 샤워터널과 그 말단에 냉각배기관을 가지며, 이 터널하부에 샤워수 저장조를 구비하며 그 일측에는 진공증발챔버와 폐수의 농축 슬러지 저장조를 갖는 진공농축 건조기를 형성하여 연결하고 그 일측에는 진공폄프와 연결된 응축기(condenser)하부에 증류수 탱크를 갖고, 상기 진공증발 챔버와 응축기사이에는 진공농축 건조기와 연결된 관로와 메커니칼부스터를 가지는 관로가 연결되고 진공농축 건조기와 응축기 사이에는 진공압출펌프로 응축기내에서 열교환되어 보내는 관로를 연결하여서 된다.

이하에서 이를 첨부도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.

제1도에서와 같이 배기가스 진입구(12)에는 진공열교환 배기관(30)의 냉각수 챔버로부터 인출한 곤로(r₁)가 연결되어 내부의 하부에서 상부로 코일링되어 외부로 인출한 관로(R₁)를 진공증발챔버(40)내로 연결되게 하며, 상기 배기가스 진입구(12)는 진공열교환 배기관(30)상부로 연결되고 진공열교환 배기관 하부는 상하 지그재그형 샤워터널(10)의 하부로 연결된다. 이 터널(10)의 상향샤워터널(16A)에는 일정높이 간격으로 일정각도의 상향분사노즐(11A)을 배열하고(제2도(b)참조) 하향샤워터널(16B)에는 일정각도의 하향분사노즐(11B)을 배열하되 분사수가 집중되는 중앙에 원호형 단면을 갖는 배플(15B)을 위치시키고 그 상부에는 분사수 사각지대를 커버하는 저부에 배기통로(15A)을 갖는 상광하혈의 안내배플(15)을 설치하며(제2도(a)참조)그 하부로는 샤워수 저장조(10)를 두어 낙수유입되게 하며, 한편 마지막 상향샤워터널의 종단 또는 일측 배기구에는 공기펌프(AP)로 배기유도하여 유도배출되게 한 냉각관(32)을 둔다. 이때 이 냉각배기관은 제4도에서와 같이 둘레벽과 중앙에 상부로 돌설된 수실(32a)을 두어 배기가 냉각되는 한편, 내부에서 회전하여 외부로 배출된다.

한편, 진공증발챔버(40) 하부에는 플로트밸브(fv₁)를 두어 일정수 위에서 잠금되는 관로(r₃)를 샤워수 저장조(20)와 연결하고 그 저부로부터 압출펌프(P₁)를 가지는 관로(r₁)에 의해 진공열교환 배기관(30)의 냉각수 챔버(31)로 유입되게 한다. 그리고, 그 일측으로는 외부둘레에 내장된 스팀자켓 또는 적정 가열수단을 갖는 진공농축 건조기(50)를 관로(r₆)로 연결하여 역시 플로트밸브(fv₂)에 의해 수위 조절되게 하며, 하부의 농축폐수의 농축 슬러지 저장소(52)를 구비하며, 그 일측의 응축기(60) 저부에는 증류수탱크(70)를 가지며, 상기 응축기 일측으로 진공펌프(P)을 연결하며, 상기 증류수탱크(70) 하부로는 진공압출펌프(P₂)를 두어 샤워수 저장조(20)로 증류수를 압출 유입시켜주는 관로(r₂)를 가진다.

그리고 상기 진공증발챔버(40)와 응축기(60) 상부사이에는 관로(R₂)로 연결된 진공농축 건조기(50) 및 메커니컬부스터(80)를 가지는 관로(R)가 연결된 구성이다.

한편, 상기 진공증발챔버(40)와 응축기(60) 사이에는 진공압출펌프(P₃)를 이용하여 진공증발챔버(40) 내에서 기화열 손실로 열을 빼앗긴 농축폐수를 응축기 냉각시 챔버로 보내어 응축기내에서 다시 열교환하여 기화열을 회수한 다음 진공농축 건조기(50)로 보내어 기화열을 재사용함으로써 필요할 경우 진공농축 건조기(50)의 히팅에너지를 절약하게 할 수도 있다.

도면중 미설명부호 100은 보일러, 200은 버너이다.

본 발명에서는 샤워터널이 수직설치되었으나 필요에 따라 수평설치 될 수도 있으며, 각 샤워수 저장조 역시도 필요에 따라서는 다른 적당한 장소에 별도설치가 가능하고 각 부분의 위치는 입지조건과 배기가스 배출원의 종류 및 형태에 따라 설계적 변경이 가능한 것으로 본 발명의 요지에 속한다 하겠다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작동상태를 살펴보면 폐열을 간직한 배기가스는 배기가스진입구(12)의 코일링된 관로(r₁)와 진공열교환배기관(30)을 거치면서 배기폐열을 빼앗기게 되고 샤워수 분사노즐(31N)에 의해 1차 세정되어 더욱 냉각된 상태로 다수의 상, 하향, 샤워터널(10)로 진입하게 되는데, 하향샤워터널(16B)로 진입할 경우 하향분사노즐(11B)의 분사수 사각지대를 커버하는 분사수 안내배플(15)의 배기통로(15A)를 통하여 샤워터널 중앙으로 유도되며, 이때 배기가스는 샤워터널 중앙으로 집중분사되는 샤워수와 합류하여 하향진행하다가 상기 배기통로(15A) 직하부 중앙에 위치한 배플(15B)에 충돌하면서 비산하는 과정에서 배기가스와 샤워수가 뒤섞여 세정능력이 향상되게 한다.

또한 상향샤워터널(16A)에서는 상향분사노즐(11A)에 의해 상측으로 집중분사되는 샤워수와 함께 배기가스가 상승하며, 이때 필요한 경우 분사수 안내배플(15)을 상향배기샤워터널에도 설치할 수 있다.

이와 같은 과정을 반복적으로 거쳐 세정되는 다단계의 집중분산을 반복하면서 분사수의 분사에너지에 의해 분사수 분사속도에 편승, 배기촉진되는 한편 샤워수와의 반복된 접촉을 통하여 세정되어 배기가스 중에 함유된 대기오염물질들을 세정수에 혼합, 함침, 액화시킴으로써 유해오염물질의 대기중 방출을 방지하게 된다. 특히 배기가스가 통과하는 과정에서 배기폐열이 열교환되어 배기가스는 냉각배기되는 한편 배기폐열과 열교환되어 뜨거워진 샤워폐수는 배기가스 진입구(12)내에 설치된 열교환코일 관로(R₁)를 거치면서 배기폐열과 재차 열교환 가열되어 증발이 용이한 상태로 진공증발챔버(40)내로 유입된다.

이렇게 배기폐열을 2차에 걸쳐 열교환 흡수하여 뜨거워진 샤워폐수는 진공증발챔버(40)로 진입하게 되는데 진공증발챔버(40)에 진입하는 되는 순간 압력과 진공환경의 복합기능에 의해 폭발하듯이 분출되면서 증발, 기화하게 된다. 이때 증발, 기화되지 못한 샤워폐수는 기화열의 손실로 기화된 만큼의 온도를 빼앗기고 농도가 짙어져 진공증발챔버(40) 하부에 모이고 관로(r₅)를 따라 다시 진공농축 건조기(50)로 모이게 되어 진공농축 건조됨으로써 소량의 오염물질 슬러지를 저장소(52)에 침적시키게 된다.

한편 기화열 손실로 온도가 낮아진 이 농축폐수는 필요하다고 생각될 경우 진공압출펌프(P₃)에 의해 응축기(60)의 냉각수로 보내어져 진공증발챔버와 진공농축 건조기에서 증발된 수증기와 열교환되면서 응축기(60)의 냉각수 챔버(61)내에서 재가열되어 진공농축 건조기(50)로 관로(R₃)를 따라 회수하여 진공증발농축시킴으로써 기화열을 재생 사용할 수 있고, 또한 필요한 경우 진공농축 건조기(50)를 스팀히팅 또는 전열가열 방식으로도 증발이 촉진시킬수 있다. 한편 기화열 재생사용 회로를 채택하지 않는 경우 응축기에 별도의 냉각수를 직접 공급하여 사용할 수도 있다.

이와 같은 과정을 거쳐 응축액화된 증류수는 저부의 증류수탱크(70)와 접속된 진공압출펌프(P₂)에 의해 샤워수 저장조(20)로 재생공급된다. 이때 샤워수 저장조(20)의 샤워폐수는 진공필터로 여과시켜 샤워수내의 입자상 물질을 여과포에 포집 제거한다. 한편, 진공농축 건조기(50) 하부의 슬러지 저장소(52)에 침적된 슬러지는 정기적으로 압출 또는 인출하여 폐기처분토록 한다.

이상과 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 대형빌딩이나 산업체, 발전소 등의 연소장치에서 발생되는 배기가스중에 함유된 대기오염 물질을 배기에 저장을 주지 않고 오히려 배기를 촉진시키면서 충분한 샤워링을 행하여 물속으로 액화함침시켜 대기중으로 오염물질이 방출되기 아니하도록 하여, 이 과정에서 발생되는 샤워폐수는 진공열교환 등 방법으로 배기가스의 폐열을 흡수하여 낮은 온도에서 최종적으로 배기가스중에 함유된 대기오염 물질들을 진공농축 건조시켜 소량의 고체형태로 종말처리케 하는 획기적 장점이 있다.

Claims

배기가스 진입구(12)와 냉각수 챔버(31)를 갖는 배기폐열회수 및 배기가스 냉각기능의 진공열교환 배기관(30)을 연결하고 이 진공열교환 배기관 하부가 상하 지그재그형 샤워터널(10)과 연결하되, 상향 샤워터널(16A)에는 일정간격과 각도로 상향분사노즐(11A)을 배열하고 하향샤워터널(16B)에는 하향분사노즐(11B)을 일정간격과 각도로 배열하되 분사수가 집중되는 중앙에 원호형 배플(15B)를 위치시키고 그 상부에는 저부중앙에는 배기통로(15A)를 갖는 상광하협의 안내배플(15)을 설치하며, 이 터널하부의 샤워수 저장조(20)내로 입수되게 설치하고, 최종단에는 공기펌프(AP)로 배기유도하여 배출되게 한 냉각배기관(32)를 설치하며, 상기 배기가스 진입구(12)내측에 열교환용으로 코일링하여 인출한 관로(R₁)가 진공증발챔버(40)내에 삽입설치하되, 샤워수 저장조(20)의 물이 진공증발챔버내의 플로트밸브(fv₁) 또는 자동제어밸브에 의해 관로(r₃)를 통해 유입되고, 그 하부로부터 냉각수 챔버(31)는 관로(r₄)를 통해 압출펌프(P₁)에 의해 보내지며 이 냉각수챔버 상부는 관로(r₁)에 의해 상기 관로(R₁)로 연결되며, 진공열교환 배기관 저부와 샤워수 저장조(20)사이에는 관로(r₂)가 연결되고, 진공증발챔버(40)와, 가열수단을 가지며 하부에 슬러지 저장소(52)를 갖는 진공농축 건조기(50)를 관로(r₅)로 연결하고, 진공증발챔버와 진공농축 건조기에서 기화, 증발된 수증기는 관로(R)를 따라 메커니컬부스터(80)로 가압되어 응축기(60)로 보내지게 설치되며, 응축기 저부로는 증류수탱크(70)를 가지고 진공압출펌프(P₂)에 의해 샤워수 저장조(20)로 관로(r₆)이 의해 보내지며 응축기 일측에는 진공펌프(P)를 설치항서 된 것을 특징으로 한 폐수를 방출하지 않는 샤워터널식 배기정화장치.