KR960012561B1

KR960012561B1 - 저압력강하 건조가스세척기

Info

Publication number: KR960012561B1
Application number: KR1019920016198A
Authority: KR
Inventors: 비. 메이어스 로버트; 더블유. 존슨 데니스; 티. 앰라인 제랄드
Original assignee: 더 뱁콕 앤드 윌콕스 컴퍼니; 로버트 제이.에드 워즈
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1992-09-05
Publication date: 1996-09-23
Also published as: DE69212426T2; DE69212426D1; US5194076A; RU2081679C1; SK319392A3; CA2081030C; EP0539121A1; KR930007489A; ATE140636T1; CZ319392A3; PL296337A1; PL170883B1; EP0539121B1; ES2090529T3; HUT65105A; CN1032407C; JPH0824814B2; HU9203273D0; JPH05220323A; CA2081030A1

Abstract

요약없음

Description

저압력강하 건조가스세척기

제1도는 종래 수평건조가스세척기의 일부절개사시도.

제2도는 종래 수직건조가스세척기의 수직단면도.

제3도는 본 발명에 따른 수평건조가스세척기의 수직단면도.

제4도는 미국특허 제4,980,009호에 게재된 본 발명에 따른 프로펠러날개형상조립체의 구조를 도시한 제5도의 4-4선 단면도.

제5도는 프로펠러날개형상조립체의 일부절개사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40 : 하우징41 : 베인

42 : 연소가스유입구44 : 출구

46 : 폐기물출구48 : 날개형상분무기

50 : 입구52 : 호퍼

60 : 내부헤더다기관62 : 내부관

63 : 외부헤더다기관64 : 스페이서

65 : 분무혼합체임버70 : 링

71 : 패킹마개너트72 : 측부공급관

73 : 보호가스입구74 : 환형체임버

76 : 노즐개구부79 : 패킹마개

80 : 정렬스페이서82 : 분무가스입구부

84 : 외부관86 : 분무기선단캡

94 : 환형공간96 : 날개형상표면

97 : 후미선단부

본 발명은 가스세척기에 관련된 것으로서, 특히 화석연료(석탄, 오일, 페트로리움, 코크 등) 및/또는 전기 가열장치에 의해 연소되는 폐기물의 연소과정과 폐기물재생에너지장치 및 다른 산업공정 과정중에 발생하는 연도가스내에 함유된 유황산물이나 다른 오염물질을 제거하는데 유용한 건조가스세척기에 관한 것이다.

종래 주정부나 연방정부의 배출가스규제에 응하여 고온의 연소배출가스로부터 유황산화물 및/또는 기타 다른 오염물질을 제거하는 몇가지 기술이 발명자들에 의해 제안되었는데, 이러한 기술둘은 첫째, 유황성분 및/또른 다른 오염물질이 적게 함유된 화석연료를 사용함에 따라 공급/수요에 응하여 최종사용자에게 운송하는 화물운송비 및 연료비가 증가되는 결점이 있었고, 둘째, 연소하기이전에 연료내의 유황성분이나 다른 오염물질의 함유량을 기계적인 공정 및/또는 화학공정을 통해 사전에 감소시키는 방법도 있지만, 이경우에는 유황성분 및/또는 오염물질을 어떤 공정을 통해 요구되는 수준으로 감소시키는데에 따른 비용이 추가되어 사용코스트가 높은 문제점이 있으며, 셋째, 흡착장치(예컨대 더 뱁콕 앤드 윌콕스 컴퍼니와 기타 다른 제조회사에 의해 제안된 엘아이엠비(LIMB)나 냉각기계장치)를 매개로 유황산화물 및/또는 다른 오염물질을 제거하기 위해 고온연소가스내로 분말알칼리물질을 직접 분사하거나 연소시키기 이전에 분말알칼리물질과 연료를 혼합하는 방법도 있지만, 이 방법에서는 분사공정이 전자기침전조(ESP)의 상류에서 이루어질때에 다른 연소가스조건(가습 또는 삼산화유황분사)을 위해 요구될 수 있는 연소가스내에 분말입자의 하중이 증가되고 시제의 사용이 빈약할 뿐만 아니라 제거효율이 낮은 결점이 있었고, 넷째, 유황산화물 및/또는 다른 오염물질을 제거하기 위해 수성의 알칼리용제나 슬러리를 사용하여 고온가스를 상류유동가스액체접촉장치내에서 정류하는 화학습윤흡착공정도 제안되어 있는바, 이 방법에서는 공정과정의 부산슬러지와 함께 주변분위기(연소가스와 안개의 포화에 의함)로 액체가 손실될 뿐만아니라 흡착모듈과 공정하류의 모든 관련되는 보조장치(즉, 주/보조탈수 및 폐수취급 보조장치)의 건조와 관련하는 경제성이 낮은 분제점이 있고, 더 뱁콕 앤드 윌콕스 컴퍼니는 습윤세척기의 제조자들중의 하나인 한편, 다섯째, 유황산화물과 기타 다른 오염물질을 제거하기 위해 수성알칼리용제나 슬러리를 작게 분말로 만들어(2중액체 또는 회전컵형식의 기계분말기를 사용하여) 고온의 연소가스로 분사하는 화학건조흡착스프레이법이 제안되어 있지만, 이 방법에서는 스프레이 건조가스유입분배장치를 가로질러 높은 압력강하가 야기될 뿐만아니라 제어운전을 유지하기 위해 스프레이저온(연소가스포화온도로 접근)의 한계가 있었다.

한편, 더 뱁콕 앤드 윌콕스 컴퍼니는 현재 2개의 전기동력발생장치로 운전중인 2개의 수평동시유동건조세척장치를 보유하고 있을 뿐 아니라 전기를 동력으로 하는 수평동시유동건조세척장치의 유일한 제조회사인 한편, 전기동력을 사용하는 수직동시유동건조세척장치는 다수의 제조자가 양산하고 있다.

제1도는 더 뱁콕 앤드 윌콕스사로부터 입수가능한 기존의 수평동시 유동건조가스세척장치의 일부제거된 사시도로써, 상기 건조가스세척장치는 가열된 연소가스용 입구(12)와 미립자 수집기로 가스를 함유한 미립자를 공급하기 위한 출구(14)를 구비한 하우징을 갖추고, 슬러리는 공기입구(20)을 통해 압축가스도 수용하는 다수의 분무기(18)로 입구(16)를 통하여 공급되며, 다수의 가스분산기(22)는 하우징(10)의 스프레이흡착부(26)에서 상기 분무기 출구선단과 공조하여 유입된 유동가스(24)와 슬러리를 혼합하고 사용되지 않은 슬러리는 분출구(28)에 의해 본 장치를 통해 재순환된다.

제2도는 기존의 수직하부동시유동건조가스세척기의 수직단면도로써, 상기 수직가스세척기는 분무기(33)로 부터 분사된 슬러리와 연도가스를 혼합하는 가스분산기(32)가 상부에 장착된 하우징(30)을 갖추고 있다.

본 발명은 저압력강하 건조가스세척기에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 입구/가스유동분배장치를 가로지르는 방향으로의 압력손실을 감소시키는 동시에 유동가스내로 흡착제를 균일하게 분산시켜 가스/액체 접촉을 향상시켜줌으로써, 유황산화물/다른 오염물질을 효과적으로 제거할 뿐만 아니라 시약사용도 및 가스세척기운전을 향상시켜 현재의 건조가스세척기술을 증진시키는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에서는 미국특허 제4,980,099호에 게재된 프로펠러날개형상조립체에 내장된 단일 혹은 다중 분무층이 설치된 수직동시하류유동 건조가스세척기모듈을 갖추고, 고온의 연소가스는 입구부를 통해 건조가스세척장치로 유입되어 프로펠러날개형상조립체로 하류유동되는 바, 이 프로펠러날개형상조립체는 공기역학적으로 최대의 유동효율을 갖도록 형상화되어 가스유동교란을 최소화함으로써 건조가스세척기체임버를 가로질러 가스가 균등하게 유동될 수 있을 뿐만 아니라, 분무기와 관련공급파이프를 단일 혹은 다중열을 이루도록 장착시켜 줄 수 있게 된다.

상기 저압력강하입구부/프로펠러날개형상조립체의 배치구조로 인해 분사건조체임버를 가로질러 가스가 균일하게 유동될 수 있으므로 효과가 적은 제1도의 고압력강하 살포기와 제2도에 도시된 바와 같은 종래 분무건조기입구가스분배에 사용되온 상부가스분산기가 필요없게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 압력강하가 적고 구조가 간단하면서도 견고하고 제조비가 저렴한 건조가스세척기를 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

제3도에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 건조가스세척기는 하우징(40)을 구비한 수직가스세척기를 갖추고, 상기 하우징(40)에는 연소가스유입구(42)가 형성되어 이 연소가스유입구(42)를 통해 하우징(40)에 의해 구획지워진 체임버내로 연소가스가 유입되게 되어 있다.

그리고 액체를 2중으로 분무하는 날개가 하나 혹은 다수열로 장착된 분무기(48)는 세밀하게 분말화된 알칼리용액이나 슬러리시약을 고온연소가스유동층으로 균질로 분무하여 유황산화물 및/또는 다른 오염물질을 흡수하고, 연도가스잠열은 수초내에 슬러리비말을 탈수시켜 배출가스온도를 낮추고 건조물을 만들며, 상기 날개형상분무기(48)들은 제3도에 도시된 바와 같이 하나의 평면내에 배열되어 있는데, 이 날개형상분무기(48)는 하우징(40) 벽을 향한 방향과 같이 다른 방향으로 배열될 수 있을 뿐만 아니라 동평면상이 아닌 즉, 엇갈린 형태로 배열될 수도 있으며, 또한 하나 혹은 다수개의 날개형상분무기(48)가 다른 분무기와 수직방향으로 엇갈리게 배열될 수도 있음은 물론이다.

상기한 가스는 분무기를 지나 계속해서 하부로 이동하면서 하류유동방향에 대해 직각인 출구(44)를 통해 건조세척체입버를 빠져나가고, 건조된 일부 분무물질은 하우징(40)의 베이스부에 위치한 호퍼(52)에 수집되어 이후 폐기물출구(46)를 통해 제거장치로 이송되는데, 여기서 다른 실시예로서 적어도 하나의 전환베인(41)이나 다른 공기배기장치를 연소가스입구(42)와 날개형상조립체사이의 체임버내에 설치하여 연소가스의 흐름방향을 변환시켜 분류할 수 있으며, 상기 출구(44)에는 체임버로부터 하부를 향하는 입구(50)나 혹은 호퍼(52)근처에 방사상으로 연결되거나 또는 저압력강하와 본 발명의 다른 목적을 달성하는 적절한 방법으로 연결된 입구가 형성될 수도 있다.

그리고 알칼리용액이나 슬러리시제는 유동가스층내로 균일하게 분산되어 종래 가스세척기에 비해 저량저온분사(즉 포화상채에 가까운 저량분사)가 가능하며 시제이용도와 유황산화물 및 다른 오염물질의 제거효율을 향상시킨다.

제4도 내지 제5도는 미국특허 제4,980,099호(본 발명에 참조로써 병합됨)의 제2도 내지 제3도에 각각 대응되는 대표적인 분무기(48)를 도시한 것으로서, 분무될 수분 또는 흡착제는 주입구(61)를 통해 내부헤더다기관(60)으로 유입되고, 상기 내부헤더다기관(60)은 수분이나 흡착제를 내부관(62)을 통해 분무혼합체임버(65)로 공급한다.

또한 상기 내부헤더다기관(60)은 스페이서(64)를 매개로 외부헤더다기관(63)내에서 동심상으로 배치되면서 날개형상부문장치의 앞쪽 가장자리를 형성하고, 분무될 가스는 측부공급관(72)으로 유입되며, 분무가스입구부(82)를 통해 공기도 내부헤더다기관(60)과 외부헤더다기관(63)사이에 형성된 환형체임버(74)로 유입되고, 가스는 상기 환형체임버(74)를 통해 순차적으로 입구부(69)를 통과하여 내부관(62)과 정열스페이서(80)에 의해 고정된 외부관(84) 사이에 형성된 환형공간(66)을 지난 다음에 분무혼합체임버(65)로 유입되며, 가스와 액체 및/또는 고체의 균질혼합물은 분무혼합체임버와 분무기선단캡(86)의 노즐개구부(76)를 순차적으로 통해 빠져나간다.

상기 외부관(84)은 팩킹마개(79)와 O링(70) 내지 팩킹마개너트(71)에 의해 다기관(63)에 고정되고, 분무기보호가스는 보호가스입구(73)를 통하여 장착판(83) 안으로 유입된 다음 외부헤더다기관(63)과 이 다기관(63)에 고정된 날개형상표면(96)에 의해 부분적으로 일부 통로를 통하여 유동된 이후에 외부관(84)과 날개형상표면(96)의 후미선단부(97)에서 연장된 덮개하우징(98)사이에 형성된 환형공간(94)으로 유입되어 분무선단캡(86)을 지나 유동되는 한편, 상기 각 덮개하우징(98)의 내부벽에 고정된 유동분배오리피스(90)는 일정하게 규격화되어 배치되어 있기 때문에 다수의 분무기사이로 보호가스가 균등하게 분포되어 유동된다.

상기한 구조로 된 본 발명에 따른 가스건조세척기는, 첫째 분무기와 관련공급파이프를 공기역학적으로 수용하면서 건조제세척체임버내에 가스가 균등하게 분배되도록 해주는 날개형상조립체를 사용함으로써 수직 동시하방유동건조세척기를 가로질러 측부의 가스압력강하가 적고, 둘째로 출구가스온도를 낮게하여(포화상태에 가깝게 낮은 온도로) 운전함으로써 유황산화물과 다른 오염물질의 제거효율 및 시약사용성을 향상시키며, 셋째로 전체 압력강하가 낮아서 운전코스트가 작고, 500∼600MW 보일러 FGD 장치의 라이프사이클코스트는 단위 인치당(수주측정) 압력강하에 500,000달러에서 1,500,000달러로 추산되는 한편 상기한 용량의 FGD 시스템에서는 1인치(수주)나 2인치(수주) 또는 그 이상의 압력강하를 기대할 수 있다.

또한 넷째로 종래 가스세척기에 사용되는 디퓨저나 상부가스분산장치와 복잡한 가스분배장치가 필요없게 됨으로써 구조가 간단해짐에 따라 자본코스트가 저감되고, 다섯째로 분무기열내의 각 노즐로 분무 알칼리용액이나 슬러리시제의 유동을 제어함으로써 연소가스온도층/유동층의 불균형을 보다 양호하게 조절할 수 있고, 이러한 유동제어는 가스유동과 상류 또는 하류온도를 측정함으로써 자동적으로 온라인(on-line)으로 이루어질 수 있으며, 여섯째로 보다 효과적이고 저용량의 노즐을 사용함에 따라 분무질을 개선시키거나 종래 건조가스 세척분무기와 비교해 볼 때 상대적으로 적은 에너지로도 동일한 분무효과를 얻을 수 있으며, 일곱째로 내부부품의 이동이 없을 뿐만 아니라, 마지막으로는 운전이 간단한 잇점이 있다.

본 발명은 또한 예로서 미합중국 특허 제4,452,765호에 도시된 형식의 수평건조가스세척장치에 병합시켜 사용할 수도 있다.

한편 본 발명의 특정 실시예를 본 발명의 요지를 기술하기 위해 첨부도면을 참조하여 상세히 서술함에 따라 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 다른 변형실시예가 야기될 수 있다.

Claims

체임버를 형성시켜줌과 더불어 이 체임버에 폐기가스가 유입되는 폐기가스유입구(42)와 상기 체임버로부터 처리된 가스를 배출하는 처리가스배출구(44)가 형성된 하우징(40)과, 이 하우징(40)내에 상기 체임버를 가로질러 뻗은 하나의 분무기(48)열을 갖추고, 상기 분무기(48)열은 폐기가스유입구(42)를 통해 유입되는 가스와 대향되는 직경이 상대적으로 큰 앞쪽 선단부와 이 앞쪽 선단부의 반대쪽으로 상대적으로 직경이 작은 뒷쪽 선단부가 구비된 날개형상부재를 갖추며, 또한 최소한 하나의 분무기(48)가 상기 뒷쪽 선단부로부터 슬러리를 분무하기 위해 상기 날개형상부재를 따라 이격설치되어, 가스처리혼합물을 함유한 일정간격을 두고 용액이나 슬러리를 폐기가스로 분무하는 저압력강하 건조가스세척기.
제1항에 있어서, 상기 체임버가 처리가스배출구 위의 폐기가스유입구(42)와 수직하게 뻗어 형성된 것을 특징으로 하는 저압력강하 건조가스세척기.
제1항에 있어서, 상기 처리된 가스배출구(44)에 체임버 주축에서 일정각도로 뻗은 도관이 구비된 것을 특징으로 하는 저압력강하 건조가스세척기.
제3항에 있어서, 상기 출구도관이 체임버 주축에 대해 약 90°각도로 뻗어 형성되면서 체임버로부터 가스와 건조된 슬러리혼합물이 유입되는 하향유입구(50)를 구비한 것을 특징으로 하는 저압력강하 건조가스세척기.
제2항에 있어서, 상기 하우징의 하부선단에 연결된 호퍼(52)와 이 호퍼(52)의 바닥부에 배출출구(46)가 구비되어 가스상태를 벗어나 침전된 건조슬러리 고체/입자를 배출하도록 된 것을 특징으로 하는 저압력강하 건조가스세척기.
제1항에 있어서, 상기 배출가스입구(42)와 적어도 하나의 날개형상조립체 사이의 체임버내에 적어도 하나의 고체/입자 전환 베인(41)이 구비되어, 입구로부터 배출가스를 날개형상부재의 큰직경선단부에서부터 작은직경선단부로 날개형상부재와 평행하게 전환하도록 된 것을 특징으로 하는 저압력강하 건조가스세척기.
제1항에 있어서, 상기 체임버가 가스출구와 거의 동일고도에 있는 배출가스입구와 수평하게 뻗어 형성된 것을 특징으로 하는 저압력강하 건조가스세척기.