WO2017065388A1 - 건식 회전혼합유동 반응가속장치 - Google Patents

건식 회전혼합유동 반응가속장치 Download PDF

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WO2017065388A1
WO2017065388A1 PCT/KR2016/007284 KR2016007284W WO2017065388A1 WO 2017065388 A1 WO2017065388 A1 WO 2017065388A1 KR 2016007284 W KR2016007284 W KR 2016007284W WO 2017065388 A1 WO2017065388 A1 WO 2017065388A1
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reactant
unit
exhaust gas
reaction
cyclone chamber
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PCT/KR2016/007284
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English (en)
French (fr)
Inventor
한방희
한재원
Original Assignee
주식회사 에스엔
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material

Definitions

  • the present invention relates to a dry rotary mixed flow reaction accelerator, and more particularly, dry rotary mixed flow reaction acceleration for removing acid gases (HCI, SO 2 , HF, etc.) contained in fossil fuel combustion flue gas or waste incineration flue gas. Relates to a device.
  • acid gases HCI, SO 2 , HF, etc.
  • the flue gas passes through the catalyst layer in the form of powder or pellets, and there is little use of water compared to the wet process, and there is almost no change in temperature of the exhaust gas after SO 2 removal, and thus no reheating is required.
  • the reaction rate is slow, a large apparatus is necessary due to the expansion of the reaction zone, and the economic efficiency is low because the SO 2 removal rate is not high.
  • the flue gas is washed and absorbed by water or alkaline solution, and since the primary product is in the form of a solution or slurry, and SO 2 and the weak reactant are mixed, the reaction rate is high, so the SO 2 removal rate is high and the accessory is not large.
  • the low temperature of the gas discharged in the process process requires reheating for the lift power in the stack, and there is a disadvantage that a large amount of waste water is generated according to the process.
  • the contact rate between the flue gas and the slurry absorbent is low, so the desulfurization efficiency is low, about 60 to 70%, and the reaction time is 10 seconds or more.
  • the height of the device In order to maintain the length and improve the desulfurization efficiency, the height of the device must be high, and if the inlet temperature of the flue gas flowing into the semi-dry flue gas desulfurization device is higher than 160 ° C, the moisture contained in the slurry-absorbent is rapidly dried, resulting in a gas-liquid.
  • the Republic of Korea Patent No. 10-1015154 can omit the liquid slurry production device, gypsum slurry separation device, wastewater treatment device and white smoke discharge heat exchanger in the conventional wet flue gas desulfurization apparatus through the improved semi-dry fluidized bed reactor.
  • it improves low desulfurization efficiency in the conventional semi-dry flue gas desulfurization system and can eliminate the periodic removal work due to the solid fixation, and maximizes the reaction of the absorbent by fluidization of powder absorbent and internal circulation and recirculation in the device.
  • the present invention discloses a technique for maintaining high and effectively removing gaseous boron compounds contained in exhaust gas by glass melting and converting them into particulate boron compounds to facilitate collection removal in a powder absorbent cyclone dust collector at a later stage.
  • the reactors that have been developed so far have a disadvantage that the desulfurization rate is not high because the residence time in the fluidization unit is relatively short, and the structure of the reactor for implementing the above characteristics is relatively complicated.
  • the object of the present invention has a relatively simple structure, can maintain a relatively long reaction time between the reactant and acidic gas, improve the reaction rate,
  • the present invention relates to a dry rotary mixed flow reaction accelerator for easily changing fluctuation in acid gas residence time and improving convenience of maintenance.
  • Dry rotary mixed flow reaction accelerator includes a cyclone chamber, an accelerated diffusion unit, a reagent supply unit, a reaction unit, a filter dust collector and a reagent resupply unit.
  • the cyclone chamber rotates the introduced exhaust gas to remove particulate matter contained in the exhaust gas.
  • the accelerated diffusion unit is connected to an upper portion of the cyclone chamber to introduce a reactant, and accelerates the rotational flow and the rising rate of the exhaust gas so that the reactant and the exhaust gas are uniformly dispersed and diffused.
  • the reactant supply unit supplies the reactant to the accelerated diffusion unit.
  • the reaction part is connected to the upper portion of the accelerated diffusion part and the exhaust gas and the reactant rotate upwardly to react with each other.
  • the filter dust collector filters the exhaust gas in which the reaction is completed in the reaction unit, and collects the unreacted reactant.
  • the reactant resupply unit resupply the reactant collected by the filter dust collector to the accelerated diffusion unit.
  • the reactant supply unit and the reactant resupply unit supply the reactant into the accelerated diffusion unit along the rotational direction of the exhaust gas rotating in the accelerated diffusion unit.
  • the acceleration diffusion unit may include an acceleration diffusion chamber of a conical shape, the radius of which increases from bottom to top.
  • the acceleration diffusion unit includes a plurality of nozzle units that are introduced into the acceleration diffusion chamber, each of the plurality of nozzle units in the rotational direction of the exhaust gas rotated in the acceleration diffusion unit at the end It may include a nozzle extended to bend.
  • each of the nozzle units further includes an inlet portion drawn toward the center of the acceleration diffusion chamber, and an extension portion extending from an end portion of the inlet portion, wherein the nozzle is the inlet portion at the end of the extension portion. And an inclination angle of 45 ° with the extension direction of the extension part.
  • the reactant supply unit and the reactant resupply unit may be connected to at least one of the nozzle units to supply a reactant into the acceleration diffusion chamber.
  • a plurality of first guides for accelerating the rotational flow and the rising speed of the exhaust gas may be formed on the inner surface of the acceleration diffusion chamber.
  • the reaction unit includes a cylindrical reaction chamber, the inner surface of the reaction chamber may be formed with a plurality of second guides for accelerating the rotational rise of the exhaust gas and the reactant.
  • the cyclone chamber may include a first cyclone chamber having a conical shape that increases in radius from a bottom to an upper side, a second cyclone chamber having a cylindrical shape connected to an upper portion of the first cyclone chamber, and the second cyclone chamber It is connected to the inlet portion and the exhaust gas is introduced, and formed in the center of the second cyclone chamber having a diameter smaller than the diameter of the second cyclone chamber, one end is introduced into the second cyclone chamber and the other end is It may include a venturi unit connected to the acceleration diffusion unit.
  • the inlet is connected to the side of the second cyclone chamber, the width of the inlet is equal to the length between the inner surface of the second cyclone chamber and the outer surface of the venturi portion, the height of the inlet portion One end may be equal to the depth introduced into the second cyclone chamber.
  • the exhaust gas flowing into the inlet is introduced into the side space between the inner surface of the second cyclone chamber and the outer surface of the venturi portion, rotates and descends into the first cyclone chamber, and is lowered into the first cyclone.
  • the exhaust gas may rotate and rise through the venturi unit to flow to the acceleration diffusion unit.
  • the bag filter is connected to the first discharge duct for discharging the exhaust gas after the reaction is completed, the lower hopper accumulating the reactive agent that did not react in the reaction portion, the reactive agent accumulated in the lower hopper
  • a first reactant circulation unit configured to collect and provide the reactant resupply unit, a bag filter positioned above the lower hopper to filter foreign matter contained in the exhaust gas, and a second discharge duct from which the filtered exhaust gas is discharged It may include.
  • the rotational flow and ascending speed of the exhaust gas is accelerated in the accelerated diffusion unit, the uniform dispersion and diffusion of the reactant and the exhaust gas are promoted, so that the reaction in the reaction unit can be performed more uniformly and effectively.
  • the rotational flow is also induced in the reaction unit, so that the reaction time between the reactant and the exhaust gas can be maintained relatively long, thereby improving reactivity.
  • the acceleration diffusion portion is extended in a conical shape and the end of the nozzle unit into which the reactant is introduced is formed to bend along the rotation direction to accelerate the rotation flow, the reaction time is extended and responsiveness through the rotation flow This becomes possible.
  • the nozzle units may be supplied with a new reactant as well as a recaptured reactant to improve energy recycling performance, and a plurality of nozzle units may be uniformly formed, thus recapturing a new reactant with a design.
  • the reactant can be selectively supplied, which improves the utility of use.
  • the rotational flow can be maintained or accelerated.
  • the cyclone chamber is composed of a first cyclone chamber having a conical shape, and a second cyclone chamber having a venturi part introduced into the center and connected to an inlet at a side thereof, whereby the introduced exhaust gas rotates and descends first, and then venturi secondary. Since it is induced to increase the rotation through the portion, it is possible to achieve rotational flow in the acceleration diffusion unit and the reaction unit, it is possible to improve the effect of the rotational flow.
  • Figure 1 is a schematic diagram showing a dry rotary mixed flow reaction acceleration device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a cyclone chamber, an acceleration diffusion unit, and a reaction unit of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating the interior of the accelerated diffusion unit of FIG. 1.
  • FIG. 4 is an image showing an example of a flow state inside the cyclone chamber and the acceleration diffusion unit of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a flow flow of incineration flue gas inside the cyclone chamber, the accelerated diffusion unit, and the reaction unit of FIG. 1.
  • FIG. 6 is an image illustrating an example of the flow of FIG. 5.
  • first cyclone chamber 120 second cyclone chamber
  • first particle discharging unit 151 first collecting unit
  • first guide 220 first nozzle unit
  • reagent supply pipe 320 reagent storage unit
  • reaction chamber 420 second guide
  • outlet 440 first discharge duct
  • bag filter 530 second discharge duct
  • first reactor circulating unit 600 reactant resupply unit
  • Reagent supply unit 700 Second particle discharge unit
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a dry rotary mixed flow reaction acceleration device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a cyclone chamber, an acceleration diffusion unit, and a reaction unit of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating the interior of the accelerated diffusion unit of FIG. 1.
  • FIG. 4 is an image showing an example of a flow state inside the cyclone chamber and the acceleration diffusion unit of FIG. 1.
  • the dry rotary mixed flow reaction accelerator 10 includes a cyclone chamber 100, an acceleration diffusion unit 200, a reagent supply unit 300, and a reaction unit 400. , A filter dust collecting part 500, a reagent resupplying part 600, and a second particle discharging part 700.
  • the cyclone chamber 100 is to remove the particulate matter contained in the incoming flue gas in advance before providing to the reaction unit 400, the particle of the particulate matter through gravity by reducing the speed of the incoming flue gas to induce the falling Use a descending mechanism.
  • the cyclone chamber 100 includes a first cyclone chamber 110, a second cyclone chamber 120, an inlet 130, a venturi unit 140, and a first particle discharge unit 150. .
  • the first cyclone chamber 110 has a conical shape in which the radius increases from the bottom to the top, and a space is formed therein.
  • the first particle discharging unit 150 is connected to the lower side of the first cyclone chamber 110, and the particulate matter, for example, dust, is lowered by gravity through the first particle discharging unit 150.
  • the foreign matter is discharged, and the particulate matter thus discharged may be collected through the first collecting part 151 connected to the lower side of the first particle discharging part 150.
  • the first particle discharging unit 150 may include a valve to discharge the particulate matter to the first collecting unit 151 through opening or closing.
  • the second cyclone chamber 120 is connected to an upper portion of the first cyclone chamber 110 so that an inner space is connected to a space formed by the first cyclone chamber 110, and has a cylindrical shape.
  • the inlet part 130 is connected to the side of the second cyclone chamber 120, and the venturi part 140 is connected to the center of the second cyclone chamber 120.
  • the venturi part 140 is formed in a cylindrical shape having an outer diameter smaller than the outer diameter of the second cyclone chamber 120, one end of which is drawn into the second cyclone chamber 120, and the other end thereof. Is connected to the acceleration diffusion unit 200.
  • the depth at which one end of the venturi part 140 is introduced into the second cyclone chamber 120 may be, for example, more than half the height of the second cyclone chamber 120.
  • venturi part 140 One end of the venturi part 140 is introduced into the center of the second cyclone chamber 120, and thus, in the second cyclone chamber 120 up to the drawn depth, the venturi part 140 is connected to the venturi part 140.
  • the outer space and the inner space can be divided by the donut shape.
  • the inlet 130 the exhaust gas is introduced, the inlet 130 is connected to the side of the second cyclone chamber 120.
  • the height of the inlet 130, as shown in FIG. 1, one end of the venturi portion 140 may be equal to the depth introduced into the second cyclone chamber 120.
  • the width of the inlet 130 may be the same as the length between the outer surface of the venturi portion 140 and the inner surface of the second cyclone chamber 120, as shown in FIG.
  • the exhaust gas introduced through the inlet 130 is introduced through the outer space between the second cyclone chamber 120 and the venturi portion 140, and thus the second cyclone chamber 120 and the Rotational flow is induced along the space between the venturi parts 140.
  • the exhaust gas introduced in this rotational flow is induced to be relatively slowed in the cyclone chamber 100 so as to rotate downwardly, ie, rotate in a direction toward the first cyclone chamber 110.
  • the exhaust gas lowered to the lower portion of the first cyclone chamber 110 is induced to rise toward the venturi portion 140 located at the center while being separated by gravity of the particulate matter, and is rotated and flows upward. Passing through the venturi unit 140 is guided to the acceleration diffusion unit 200 to be described later.
  • the accelerated diffusion unit 200 is connected to the venturi unit 140 and positioned above the cyclone chamber 100 to accelerate the rotational flow and the ascending speed of the exhaust gas, and uniform the inflow of reactant and the exhaust gas. Induces dispersion and diffusion.
  • the acceleration diffusion unit 200 includes an acceleration diffusion chamber 210, a plurality of nozzle units 220 and 230, and a plurality of first guides 211.
  • the acceleration diffusion chamber 210 has a conical shape in which the radius increases from the bottom to the top, and a space is formed therein.
  • the plurality of nozzle units 220 and 230 are introduced into the acceleration diffusion chamber 210.
  • four nozzle units 220 and 230 may be formed at intervals of 90 degrees to the inner surface of the acceleration diffusion chamber 210.
  • four nozzle units 220 and 230 may be formed at intervals of 90 degrees to the inner surface of the acceleration diffusion chamber 210.
  • four shown may be formed in various numbers.
  • the first nozzle unit 220 may be connected to the reactant supply unit 300 to receive a reactant
  • the second nozzle unit 230 may be connected to the reactant resupply unit 600. May be resupplied.
  • the first nozzle unit connected to the reactant supply unit 300 and the second nozzle unit connected to the reactant resupply unit 600 may be disposed to face each other, and the four nozzle units spaced at the 90 degree intervals. Some of them may be connected to the reagent supply, and others may be connected to the reagent resupply.
  • each of the first and second nozzle units 220 and 230 includes an inlet part 221 and 231, an extension part 222 and 232, and nozzles 223 and 233.
  • the inlets 221 and 231 are connected to the reactant supply unit 300 or the reactant resupply unit 600 to receive a reactant, and extend into the accelerated diffusion chamber 210.
  • 222 and 232 extend in the extension direction of the inlet portions 221 and 231 to extend further into the acceleration diffusion chamber 210.
  • the nozzles 223 and 233 extend at the ends of the extension parts 222 and 232 and are bent at an angle of 45 degrees with respect to the extension direction of the extension parts 222 and 232.
  • the nozzles 223 and 233 are the acceleration diffusion chamber 210. It extends to form an angle of 45 degrees with respect to the inner surface and the extension surface extending the center portion, and thus the reactive agent injected through the nozzles (223, 233) is also sprayed at an angle of 45 degrees with respect to the extension surface.
  • the reactant injected through the nozzles 223 and 233 is naturally sprayed along the moving direction of the flue gas that is rotated and flows inside the acceleration diffusion chamber 210, and thus the reactant is the flue gas. And can be mixed more easily.
  • the first guides 211 is formed on the inner surface of the acceleration diffusion chamber 210, the upper side than the plurality of nozzles (220, 230), from the inner surface of the acceleration diffusion chamber 210 to the lower side Extend in an inclined state.
  • the first guides 211 may be continuously formed along the inner surface of the acceleration diffusion chamber 210, such as the shape of a thread.
  • the rotational flow of the exhaust gas may be accelerated in the acceleration diffusion chamber 210 by the first guides 211.
  • the acceleration diffusion unit 200 induces the rotational force and the lifting force to be accelerated to the exhaust gas that rotates and rises through the venturi unit 140, and does not offset the rotational flow of the rotating and rising exhaust gas.
  • the exhaust gas is dispersed and diffused more uniformly with the reactant, the rotational circulation flow is accelerated, and the exhaust gas and the reactant are moved to the reaction unit 400 located above.
  • the reactant supply unit 300 includes a reactant supply pipe 310, a reactant storage unit 320, and a reactant supply unit 330.
  • the reactant is supplied to the reactant supply pipe 310 through the reactant supply unit 330 from the reactant storage unit 320 in which the reactant is stored, and the reactant supply pipe 310 is formed as described above. 1 is connected to the inlet 221 of the nozzle unit 220, the reactant is introduced into the acceleration diffusion unit 200.
  • the reactant supply pipe 310 may be, for example, a screw feeder tube, and the reactant supply unit 330 may be a motor for rotating the screw feeder tube or a compressor for applying compressed air to the screw feeder tube. .
  • the reaction part 400 includes a reaction chamber 410, a second guide 420, an outlet part 430, and a first discharge duct 440.
  • the reaction chamber 410 is connected to the upper side of the acceleration diffusion chamber 210 and extends in the upper direction in a cylindrical shape.
  • the second guide 420 is formed on an inner surface of the reaction chamber 410 and extends downward from the reaction chamber 410.
  • the second guide 420 may have a threaded shape and may be continuously formed along the inner surface of the reaction chamber 410, similarly to the first guide 211.
  • the rotational flow may be induced by the second guide 420 in a state in which the exhaust gas and the reactant are mixed in the reaction chamber 410.
  • the acceleration diffusion unit 200 the rotational flow and the ascending speed is accelerated, the exhaust gas and the reactant dispersed and diffused more uniformly, the rotary flow flows upward in the reaction chamber 410 And react.
  • the alkaline powder absorbent when the exhaust gas contains a sulfur oxide, Ca (OH) 2 may be used as the alkaline powder absorbent as a reactant for removing the sulfur oxide.
  • the flue gas is a fossil fuel combustion flue gas or waste incineration flue gas
  • any one of NaOH, KOH, Na 2 CO 3 may be used as an alkaline powder absorbent to remove the acid gas contained therein to remove the boron compound in the flue gas. have.
  • reaction time in the reaction chamber 410 by modifying the structure of the acceleration diffusion unit 200 and the reaction chamber 410 or the structure and shape of the first and second guides 211 and 420. It is possible to control, thereby enabling the effective removal of harmful substances according to the combination of the reactant and the exhaust gas.
  • the exhaust gas of the harmful substances removed through the reaction chamber 410 is discharged through the outlet 430 connected to the upper side of the reaction chamber 410, the first discharge is connected to the outlet 430 It is provided to the bag filter 500 through the duct (440).
  • the filter 500 includes a lower hopper 510, a bag filter 520, a second discharge duct 530, and a first reactant circulator 540.
  • the first discharge duct 440 extends to the lower hopper 510, and the exhaust gas provided through the first discharge duct 440 rises on the filter dust collector 500 and passes through the bag filter 520.
  • the filter is discharged through the second discharge duct 530.
  • the bag filter 520 additionally filters and removes foreign substances such as particulate matter contained in the exhaust gas, for example, dust.
  • the unreacted reactant contained in the rising flue gas descends by gravity and accumulates in the lower hopper 510.
  • the reagent accumulated in the lower hopper 510 is circulated for recycling through the first reactant circulator 540 connected to the lower hopper 510.
  • the first reactant circulator 540 is primarily connected to the second particle discharging unit 700 and the reaction is performed in a state in which particulate matter such as foreign matter is removed from the reactants accumulated in the lower hopper 510.
  • the reagent is resupplied to the second resupply unit 600.
  • the second particle discharge part 700 may include a second particle discharge pipe 710 connected to the first reactant circulation part 540 and a second collecting part 711 connected to the second particle discharge pipe 710. Including, it further removes particulate matter that may be included in the collected reactant.
  • the reactant resupply unit 600 includes a reactant resupply pipe 610, a second reactant circulator 620, and a reactant resupply unit 630.
  • the second reactant circulator 620 receives the reactant through the first reactant circulator 540, and supplies the recycled reactant to the reactant resupply pipe 610.
  • the reactant resupply unit 630 connects the recycled reactant supplied to the reactant resupply pipe 610 into the accelerated diffusion unit 200 and the second nozzle connected to the reactant resupply pipe 610. It is pulled in through the unit 230.
  • the reactant resupply pipe 610 may be, for example, a screw feeder pipe, and the reactant resupply unit 630 may apply compressed air to the motor or the screw feeder pipe that rotates the screw feeder pipe. It may be a compressor.
  • the rotational flow and ascending speed of the exhaust gas is accelerated in the accelerated diffusion unit, the uniform dispersion and diffusion of the reactant and the exhaust gas are promoted, so that the reaction in the reaction unit can be performed more uniformly and effectively.
  • the rotational flow is also induced in the reaction unit, so that the reaction time between the reactant and the exhaust gas can be maintained relatively long, thereby improving reactivity.
  • the acceleration diffusion portion is extended in a conical shape and the end of the nozzle unit into which the reactant is introduced is formed to bend along the rotation direction to accelerate the rotation flow, the reaction time is extended and responsiveness through the rotation flow This becomes possible.
  • the nozzle units may be supplied with a new reactant as well as a recaptured reactant to improve energy recycling performance, and a plurality of nozzle units may be uniformly formed, thus recapturing a new reactant with a design.
  • the reactant can be selectively supplied, which improves the utility of use.
  • the rotational flow can be maintained or accelerated.
  • the cyclone chamber is configured as a first cyclone chamber having a conical shape, and a second cyclone chamber having a venturi part introduced into the center and connected to an inlet at a side thereof, whereby the introduced exhaust gas rotates and descends first, and then venturi secondary. Since it is induced to increase the rotation through the portion, it is possible to achieve rotational flow in the acceleration diffusion unit and the reaction unit, it is possible to improve the effect of the rotational flow.
  • the dry rotary mixed flow reaction accelerator according to the present invention has industrial applicability that can be used to remove particulate matter contained in incineration flue gas.

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Abstract

건식 회전혼합유동 반응가속장치는 사이클론 챔버, 가속확산부, 반응제 공급부, 반응부, 여과집진부 및 반응제 재공급부를 포함한다. 상기 사이클론 챔버는 유입된 배가스를 회전유동시켜 상기 배가스에 함유된 입자상물질을 제거한다. 상기 가속확산부는 상기 사이클론 챔버의 상부에 연결되어 반응제가 유입되며, 상기 배가스의 회전유동 및 상승속도를 가속시켜 상기 반응제와 상기 배가스가 균일하게 분산 및 확산된다. 상기 반응제 공급부는 상기 가속확산부로 상기 반응제를 공급한다. 상기 반응부는 상기 가속확산부의 상부에 연결되어 상기 배가스와 상기 반응제가 상부로 회전 상승하며 서로 반응한다. 상기 여과집진부는 상기 반응부에서 반응이 종료된 상기 배가스를 여과하며, 반응하지 않은 반응제를 포집한다. 상기 반응제 재공급부는 상기 여과집진부에서 포집된 반응제를 상기 가속확산부로 재공급한다. 상기 반응제 공급부 및 상기 반응제 재공급부는 상기 가속확산부에서 회전하는 상기 배가스의 회전 방향을 따라 상기 반응제를 상기 가속확산부의 내부로 공급한다.

Description

건식 회전혼합유동 반응가속장치
본 발명은 건식 회전혼합유동 반응가속장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화석연료 연소 배가스 또는 폐기물 소각 배가스 중에 함유된 산성가스(HCI, SO2, HF 등)를 제거하기 위한 건식 회전혼합유동 반응가속장치에 관한 것이다.
화석연료 연소 배가스 또는 폐기물 소각 배가스 중에 함유된 황산화물을 제거하기 위한 배연 탈황기술로는 건식, 습식 및 반건식의 3가지 종류가 있다.
이 중, 건식 탈황법의 경우 배연가스를 분말이나 펠릿(pellet) 형태의 촉매층을 통과시키는 것으로, 습식 공정에 비해 용수사용이 거의 없으며 SO2 제거 후 배출가스의 온도 변화가 거의 없어 재가열이 필요 없는 장점이 있으나 반응속도가 느리기 때문에 반응영역 확장에 따른 대형장치가 필수적이고 SO2 제거율이 높지 않아 경제성이 낮은 단점이 있다.
습식 탈황법의 경우 물이나 알칼리 용액 등으로 배연가스를 세정하여 흡수하는 것으로, 1차 생성물이 용액 또는 슬러리 형태이며 SO2와 약체 반응제이 혼합이므로 반응속도가 빨라 SO2 제거율이 높으며 부속 장치가 크지 않아 공간 확보가 용이한 장점이 있으나 공정과정에서 배출되는 가스의 온도가 낮아 연돌에서의 상승력을 위해서는 재가열이 필요하며 공정에 따라 다량의 폐수가 생성되는 단점이 있다.
한편, 반건식 탈황법의 경우 배출가스에 알칼리성 용액이나 슬러리를 분사하여 고온의 배출가스가 알칼리성 물질과 접촉하도록 하는 것으로, 가스 내의 산성 물질을 알칼리성 물질로 흡수 및 중화시키므로 산성가스의 높은 제거효율 뿐 아니라 폐수의 발생이 없으며 장치의 부식 및 백연현상이 없는 장점이 있다.
그러나, 상기 반건식 탈황법의 경우 배가스와 슬러리상 흡수제와 함께 장치의 하부방향으로 하강하므로 배가스와 슬러리상 흡수제와의 접촉율이 낮아 탈황효율이 60~70% 정도로 낮으며, 반응시간을 10초 이상 길게 유지하여 탈황효율을 향상시키기 위해서는 장치의 높이가 높아야 하며, 반건식 배연탈황장치에 유입되는 배가스의 유입온도가 160℃ 이상으로 높으려면 슬러리상 흡수제에 함유된 수분의 건조가 신속히 발생하여 기-액반응이 일어나는 시간을 감소하여 탈황효율이 낮아지고, 배가스의 유입온도를 낮게 유지하면 배가스 중에 함유된 수증기가 응축하여 장치의 내벽면에 응축하게 되어 반응장치 내벽면에 고착 반응 고형물의 고착량이 증가하여 장치의 부식을 야기하며, 내벽에 고착된 반응 고형물이 증가하면 장치의 내부 직경이 감소하여 탈황효율이 더욱 감소하므로 주기적으로 고형물을 제거하는 작업이 필요한 단점이 있다.
이에, 대한민국 등록특허 제10-1015154호에서는 개선된 반건식 유동층 반응기를 통해 종래의 습식 배연탈황장치에서의 액상 슬러리 제조장치, 석고상 슬러리 분리장치, 폐수처리 장치 및 백연배출 방지용 열교환기 등을 생략할 수 있으며, 종래 반건식 배연탈황장치에서의 낮은 탈황효율을 개선하고 고형물의 고착으로 인한 주기적 제거작업을 생략할 수 있으며, 분말 흡수제의 유동화와 장치내의 내부 순환과 재순환으로 흡수제의 반응이 극대화되어 탈황효율이 높게 유지되며, 유리용해로 배가스 중에 함유된 가스 붕소화합물을 효과적으로 제거하며 이와 동시에 입자상 붕소화합물로 전환되어 후단의 분말 흡수제 싸이클론 집진장치에서 포집 제거가 용이한 기술을 개시하고 있다.
그러나, 현재까지 개발되고 있는 반응기의 경우 유동화부에서의 체류시간이 상대적으로 짧아 탈황률이 높지 않은 단점이 있으며, 상기와 같은 특징을 구현하기 위한 반응기의 구조가 상대적으로 복잡해지는 문제가 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1015154호가 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 상대적으로 간단한 구조를 가지며, 반응제와 산성가스와의 반응시간을 상대적으로 길게 유지할 수 있으며, 반응률를 향상시키고, 반응제의 특성에 따른 산성가스 체류시간의 변동이 용이하고, 유지관리의 편의성이 향상된 건식 회전혼합유동 반응가속장치에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 건식 회전혼합유동 반응가속장치는 사이클론 챔버, 가속확산부, 반응제 공급부, 반응부, 여과집진부 및 반응제 재공급부를 포함한다. 상기 사이클론 챔버는 유입된 배가스를 회전유동시켜 상기 배가스에 함유된 입자상물질을 제거한다. 상기 가속확산부는 상기 사이클론 챔버의 상부에 연결되어 반응제가 유입되며, 상기 배가스의 회전유동 및 상승속도를 가속시켜 상기 반응제와 상기 배가스가 균일하게 분산 및 확산된다. 상기 반응제 공급부는 상기 가속확산부로 상기 반응제를 공급한다. 상기 반응부는 상기 가속확산부의 상부에 연결되어 상기 배가스와 상기 반응제가 상부로 회전 상승하며 서로 반응한다. 상기 여과집진부는 상기 반응부에서 반응이 종료된 상기 배가스를 여과하며, 반응하지 않은 반응제를 포집한다. 상기 반응제 재공급부는 상기 여과집진부에서 포집된 반응제를 상기 가속확산부로 재공급한다. 상기 반응제 공급부 및 상기 반응제 재공급부는 상기 가속확산부에서 회전하는 상기 배가스의 회전 방향을 따라 상기 반응제를 상기 가속확산부의 내부로 공급한다.
일 실시예에서, 상기 가속확산부는 하부에서 상부로 갈수록 반경이 증가하는 원추형 형상의 가속확산챔버를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가속확산부는 상기 가속확산챔버의 내부로 인입되는 복수의 노즐유닛들을 포함하며, 상기 복수의 노즐유닛들 각각은 끝단에 상기 가속확산부에서 회전하는 상기 배가스의 회전 방향을 따라 휘어지도록 연장된 노즐을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 노즐유닛들 각각은, 상기 가속확산챔버의 중앙을 향해 인입되는 인입부, 및 상기 인입부의 끝단으로부터 연장된 연장부를 더 포함하며, 상기 노즐은 상기 연장부의 끝단에서 상기 인입부 및 상기 연장부의 연장 방향과 45ㅀ의 경사각을 이루며 휘어질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반응제 공급부 및 상기 반응제 재공급부는 상기 노즐유닛들 중 적어도 하나에 연결되어 상기 가속확산챔버의 내부로 반응제를 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가속확산챔버의 내면에는 상기 배가스의 회전유동 및 상승속도를 가속시키는 복수의 제1 가이드들이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반응부는 원통형 형상의 반응챔버를 포함하며, 상기 반응챔버의 내면에는 상기 배가스와 상기 반응제의 회전 상승을 가속시키는 복수의 제2 가이드들이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 사이클론 챔버는, 하부에서 상부로 갈수록 반경이 증가하는 원추형 형상의 제1 사이클론 챔버, 상기 제1 사이클론 챔버의 상부에 연결되는 원통형 형상의 제2 사이클론 챔버, 상기 제2 사이클론 챔버와 연결되어 상기 배가스가 유입되는 유입부, 및 상기 제2 사이클론 챔버의 중앙에 상기 제2 사이클론 챔버의 직경보다 작은 직경으로 형성되어, 일 끝단은 상기 제2 사이클론 챔버의 내부로 인입되고 다른 끝단은 상기 가속확산부와 연결되는 벤츄리부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유입부는 상기 제2 사이클론 챔버의 측부에 연결되며, 상기 유입부의 너비는 상기 제2 사이클론 챔버의 내면과 상기 벤츄리부의 외면 사이의 길이와 동일하고, 상기 유입부의 높이는 상기 벤츄리부의 일 끝단이 상기 제2 사이클론 챔버의 내부로 인입된 깊이와 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유입부로 인입되는 상기 배가스는 상기 제2 사이클론 챔버의 내면과 상기 벤츄리부의 외면 사이의 측부 공간으로 유입되어 회전하며 상기 제1 사이클론 챔버로 하강하고, 상기 제1 사이클론으로 하강된 상기 배가스는 상기 벤츄리부를 통해 회전하며 상승하여 상기 가속확산부로 유동될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 여과집진부는, 상기 반응이 종료된 상기 배가스가 배출되는 제1 배출덕트와 연결되어, 상기 반응부에서 반응하지 않은 반응제가 축적되는 하부 호퍼, 상기 하부 호퍼에 축적된 반응제를 포집하여 상기 반응제 재공급부로 제공하는 제1 반응제 순환부, 상기 하부 호퍼의 상부에 위치하여 상기 배가스 중에 포함된 이물질을 필터링하는 백필터, 및 상기 필터링된 배가스가 배출되는 제2 배출덕트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 가속확산부에서 배가스의 회전유동 및 상승속도가 가속화되어 반응제와 배가스의 균일한 분산 및 확산이 도모되므로 반응부에서의 반응이 보다 균일하고 효과적으로 수행될 수 있으며, 특히 상기 반응부에서도 회전유동이 유도되므로 반응제와 배가스의 반응시간을 상대적으로 길게 유지할 수 있으며 이에 따라 반응성이 향상될 수 있다.
특히, 상기 가속확산부는 원추형 형상으로 반경이 확장되며 반응제가 인입되는 노즐유닛들의 끝단이 회전유동을 가속화할 수 있도록 회전방향을 따라 휘어지도록 형성되므로, 상기 회전유동을 통한 반응시간의 연장 및 반응성 향상이 가능하게 된다.
또한, 상기 노즐유닛들은 신규 반응제를 공급받는 것은 물론, 재포집된 반응제도 공급받을 수 있으므로 에너지 재활용 성능을 향상시키고, 상기 노즐유닛들이 복수개가 균일하게 형성되므로 설계에 따라 신규 반응제와 재포집된 반응제를 선택적으로 공급할 수 있어 사용의 효용성이 향상된다.
나아가, 상기 가속확산챔버에는 제1 가이드들이 형성되고, 반응챔버에는 제2 가이드들이 형성되므로 상기 회전유동을 유지 또는 가속화할 수 있다.
또한, 사이클론 챔버를 원추 형상의 제1 사이클론 챔버, 중앙의 내부로 벤츄리부가 인입되며 측부에 유입부가 연결된 제2 사이클론 챔버로 구성함으로써, 유입된 배가스가 1차적으로 회전하며 하강한 후 2차적으로 벤츄리부를 통해 회전 상승하도록 유도되므로, 상기 가속확산부 및 상기 반응부에서의 회전유동을 도모할 수 있게 되어, 회전유동에 따른 효과를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 건식 회전혼합유동 반응가속장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 사이클론 챔버, 가속확산부 및 반응부를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 가속확산부의 내부를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 1의 사이클론 챔버 및 가속확산부의 내부의 유동상태의 예를 도시한 이미지이다.
도 5는 도 1의 사이클론 챔버, 가속확산부 및 반응부의 내부에서의 소각 배가스의 유동 흐름을 도시한 개략도이다.
도 6은 도 5의 유동흐름의 예를 도시한 이미지이다.
* 부호의 설명
10 : 건식 회전혼합유동 반응가속장치
100 : 사이클론 챔버
110 : 제1 사이클론 챔버 120 : 제2 사이클론 챔버
130 : 유입부 140 : 벤츄리부
150 : 제1 입자배출부 151 : 제1 포집부
200 : 가속확산부 210 : 가속확산 챔버
211 : 제1 가이드 220 : 제1 노즐유닛
230 : 제2 노즐유닛 300 : 반응제 공급부
310 : 반응제 공급관 320 : 반응제 저장부
330 : 반응제 공급유닛 400 : 반응부
410 : 반응챔버 420 : 제2 가이드
430 : 유출부 440 : 제1 배출덕트
500 : 여과 집진부 510 : 하부 호퍼
520 : 백필터 530 : 제2 배출덕트
540 : 제1 반응제 순환부 600 : 반응제 재공급부
610 : 반응제 재공급관 620 : 제2 반응제 순환부
630 : 반응제 재공급유닛 700 : 제2 입자배출부
710 : 제2 입자 배출관 711 : 제2 포집부
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 건식 회전혼합유동 반응가속장치를 도시한 개략도이다. 도 2는 도 1의 사이클론 챔버, 가속확산부 및 반응부를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1의 가속확산부의 내부를 도시한 평면도이다. 도 4는 도 1의 사이클론 챔버 및 가속확산부의 내부의 유동상태의 예를 도시한 이미지이다. 도 5는 도 1의 사이클론 챔버, 가속확산부 및 반응부의 내부에서의 소각 배가스의 유동 흐름을 도시한 개략도이다. 도 6은 도 5의 유동흐름의 예를 도시한 이미지이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 건식 회전혼합유동 반응가속장치(10)는 사이클론 챔버(100), 가속확산부(200), 반응제 공급부(300), 반응부(400), 여과집진부(500), 반응제 재공급부(600) 및 제2 입자배출부(700)를 포함한다.
상기 사이클론 챔버(100)는 인입되는 배가스에 함유된 입자상물질을 상기 반응부(400)로 제공하기 전에 미리 제거하는 것으로, 인입되는 배가스의 속도를 저하시켜 하강을 유도하면 상기 입자상물질이 중력을 통해 하강되는 메커니즘을 이용한다.
보다 구체적으로, 상기 사이클론 챔버(100)는 제1 사이클론 챔버(110), 제2 사이클론 챔버(120), 유입부(130), 벤츄리부(140) 및 제1 입자배출부(150)를 포함한다.
상기 제1 사이클론 챔버(110)는 하부에서 상부로 갈수록 반경이 증가하는 원추형 형상을 가지며, 내부에 공간이 형성된다.
상기 제1 사이클론 챔버(110)의 하측에는 상기 제1 입자배출부(150)가 연결되며, 상기 제1 입자배출부(150)를 통해 중력에 의해 하강되는 상기 입자상물질, 예를 들어 먼지 등과 같은 이물질 등이 배출되며, 이렇게 배출되는 입자상물질은 상기 제1 입자배출부(150)의 하측에 연결되는 제1 포집부(151)를 통해 포집될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 입자배출부(150)는 밸브를 포함하여, 개방 또는 폐쇄를 통해 상기 입자상물질을 상기 제1 포집부(151)로 배출할 수 있다.
상기 제2 사이클론 챔버(120)는 상기 제1 사이클론 챔버(110)의 상부에 연결되어 내부 공간이 상기 제1 사이클론 챔버(110)가 형성하는 공간과 연결되며, 원통형 형상을 가진다.
상기 제2 사이클론 챔버(120)의 측부에는 상기 유입부(130)가 연결되며, 상기 제2 사이클론 챔버(120)의 중앙에는 상기 벤츄리부(140)가 연결된다.
이 경우, 상기 벤츄리부(140)는 상기 제2 사이클론 챔버(120)의 외경보다 작은 외경을 갖는 원통형 형상으로 형성되며, 일 끝단은 상기 제2 사이클론 챔버(120)의 내부로 인입되고, 다른 끝단은 상기 가속확산부(200)에 연결된다.
상기 벤츄리부(140)의 일 끝단이 상기 제2 사이클론 챔버(120)의 내부로 인입되는 깊이는, 예를 들어 상기 제2 사이클론 챔버(120)의 높이의 절반이상일 수 있다.
상기 벤츄리부(140)의 일 끝단은 상기 제2 사이클론 챔버(120)의 중앙으로 인입되며, 이에 따라 상기 인입된 깊이까지의 상기 제2 사이클론 챔버(120)의 내부에서는 상기 벤츄리부(140)에 의해 도넛 형태로 외측 공간과 내측 공간이 구분될 수 있다.
한편, 상기 유입부(130)는 배가스가 유입되며, 상기 유입부(130)는 상기 제2 사이클론 챔버(120)의 측부에 연결된다.
이 경우, 상기 유입부(130)의 높이는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 벤츄리부(140)의 일 끝단이 상기 제2 사이클론 챔버(120)의 내부로 인입된 깊이와 동일할 수 있다. 또한, 상기 유입부(130)의 너비는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 벤츄리부(140)의 외면과 상기 제2 사이클론 챔버(120)의 내면 사이의 길이와 동일할 수 있다.
그리하여, 상기 유입부(130)를 통해 유입된 배가스는 상기 제2 사이클론 챔버(120)와 상기 벤츄리부(140) 사이의 외측 공간을 통해 유입되고, 이에 따라 상기 제2 사이클론 챔버(120)와 상기 벤츄리부(140) 사이의 공간을 따라 회전 유동이 유도된다.
이렇게 회전 유동되며 유입된 상기 배가스는 상기 사이클론 챔버(100)에서 상대적으로 속도가 저하되도록 유도되어 하부, 즉 상기 제1 사이클론 챔버(110) 방향으로 회전유동하며 하강한다.
이 후, 상기 제1 사이클론 챔버(110)의 하부까지 하강된 상기 배가스는 상기 입자상물질의 중력에 의해 분리되면서 중앙에 위치한 상기 벤츄리부(140)를 향해 상승이 유도되어, 회전유동되며 상승하여 상기 벤츄리부(140)를 통과하여 후술되는 상기 가속확산부(200)로 유도된다.
이러한, 상기 배가스의 상기 사이클론 챔버(100)에서의 유동은 도 5 및 도 6에 상세히 도시된다.
상기 가속확산부(200)는 상기 벤츄리부(140)에 연결되며 상기 사이클론 챔버(100)의 상부에 위치하여, 상기 배가스의 회전유동 및 상승속도를 가속시키며, 유입되는 반응제와 상기 배가스의 균일한 분산 및 확산을 유도한다.
보다 구체적으로, 상기 가속확산부(200)는 가속확산챔버(210), 복수의 노즐유닛들(220, 230), 및 복수의 제1 가이드들(211)을 포함한다.
상기 가속확산챔버(210)는 하부에서 상부로 갈수록 반경이 증가하는 원추형 형상을 가지며, 내부에 공간이 형성된다.
상기 복수의 노즐유닛들(220, 230)은 상기 가속확산챔버(210)의 내측으로 인입된다.
보다 구체적으로, 상기 노즐유닛들(220, 230)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가속확산챔버(210)의 내면으로 90도의 간격으로 네 개가 형성될 수 있다. 물론, 도시된 4개 외에 다양한 개수로 형성될 수도 있다.
또한, 예를 들어, 제1 노즐유닛(220)은 상기 반응제 공급부(300)와 연결되어 반응제를 공급받을 수 있으며, 제2 노즐유닛(230)은 상기 반응제 재공급부(600)와 연결되어 반응제를 재공급받을 수도 있다.
이 때, 상기 반응제 공급부(300)와 연결된 제1 노즐유닛과 상기 반응제 재공급부(600)와 연결된 제2 노즐유닛은 서로 마주보도록 배치될 수도 있으며, 상기 90도 간격의 네 개의 노즐유닛들 중 일부는 반응제 공급부와 연결되고, 나머지는 반응제 재공급부와 연결될 수도 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 노즐유닛들(220, 230) 각각은, 인입부(221, 231), 연장부(222, 232) 및 노즐(223. 233)을 포함한다.
상기 인입부(221, 231)는 상기 반응제 공급부(300) 또는 상기 반응제 재공급부(600)와 연결되어 반응제를 공급받으며 상기 가속확산챔버(210)의 내측으로 연장되며, 상기 연장부(222, 232)는 상기 인입부(221, 231)의 연장방향으로 연장되어 상기 가속확산챔버(210)의 내측으로 보다 연장된다.
한편, 상기 노즐(223, 233)은 상기 연장부(222, 232)의 끝단에 연장되며, 상기 연장부(222, 232)의 연장방향에 대하여 45도의 각을 이루며 휘어진다.
이 경우, 상기 연장부(222, 232)는 상기 가속확산챔버(210)의 내면으로부터 상기 벤츄리부(140)가 위치한 중앙부를 향해 연장되므로 상기 노즐(223, 233)은 상기 가속확산챔버(210)의 내면과 상기 중앙부를 연장한 연장면에 대하여 45도의 각을 이루도록 연장되고, 이에 따라 상기 노즐(223, 233)을 통해 분사되는 반응제도 상기 연장면에 대하여 45도의 각을 이루며 분사된다.
따라서, 상기 노즐(223, 233)을 통해 분사되는 반응제는 상기 가속확산챔버(210)의 내부에서 회전유동하며 이동되는 상기 배가스의 이동방향을 따라 자연스럽게 분사되며, 이에 따라 상기 반응제는 상기 배가스와 보다 용이하게 혼합될 수 있다.
한편, 상기 제1 가이드들(211)은 상기 가속확산챔버(210)의 내면에, 상기 복수의 노즐들(220, 230) 보다 상측에 형성되며, 상기 가속확산챔버(210)의 내면으로부터 하측으로 기울어진 상태로 연장된다.
이 경우, 상기 제1 가이드들(211)은 도시하지는 않았으나, 나사산의 형상과 같이 상기 가속확산챔버(210)의 내면을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
그리하여, 상기 제1 가이드들(211)에 의해 상기 가속확산챔버(210)의 내부에서 상기 배가스의 회전유동이 가속화될 수 있다.
이상과 같이, 상기 가속확산부(200)에서는, 상기 벤츄리부(140)를 통해 회전하며 상승한 상기 배가스에 회전력과 상승력이 가속되도록 유도하며, 상기 회전하며 상승하는 상기 배가스의 회전유동을 상쇄하지 않으면서 반응제를 분사하여, 상기 배가스는 상기 반응제와 보다 균일하게 분산 확산되며 회전 순환유동이 가속화되며 상부에 위치한 상기 반응부(400)로 상기 배가스와 반응제를 이동시키게 된다.
상기 반응제 공급부(300)는 반응제 공급관(310), 반응제 저장부(320) 및 반응제 공급유닛(330)을 포함한다.
상기 반응제가 저장된 상기 반응제 저장부(320)로부터 상기 반응제 공급유닛(330)을 통해 상기 반응제는 상기 반응제 공급관(310)으로 공급되며, 상기 반응제 공급관(310)은 앞서 설명한 상기 제1 노즐유닛(220)의 인입부(221)와 연결되어, 상기 반응제는 상기 가속확산부(200)의 내부로 인입된다.
상기 반응제 공급관(310)은, 예를 들어 스크류피더관일 수 있으며, 상기 반응제 공급유닛(330)은 상기 스크류피더관을 회전시키는 모터 또는 상기 스크류피더관으로 압축공기를 인가하는 컴프레셔일 수 있다.
상기 반응부(400)는 반응챔버(410), 제2 가이드(420), 유출부(430) 및 제1 배출덕트(440)를 포함한다.
상기 반응챔버(410)는 상기 가속확산챔버(210)의 상측에 연결되며 원통형 형상으로 상부방향으로 길게 연장된다.
상기 제2 가이드(420)는 상기 반응챔버(410)의 내면에 형성되며, 상기 반응챔버(410)로부터 하부방향을 향해 연장된다.
이 경우, 상기 제2 가이드(420)는 상기 제1 가이드(211)와 동일하게, 나사산의 형상을 가지며 상기 반응챔버(410)의 내면을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 그리하여, 상기 제2 가이드(420)에 의해 상기 반응챔버(410) 내부에서 상기 배가스 및 상기 반응제가 혼합된 상태에서 회전유동이 유도될 수 있다.
즉, 상기 가속확산부(200)를 통과하며 회전유동과 상승속도가 가속되며 보다 균일하게 분산 및 확산된 상기 배가스 및 상기 반응제는 상기 반응챔버(410)의 내부에서 상부방향으로 회전 유동이 유동되며 반응하게 된다.
이러한 회전 유동은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같다.
한편, 예를 들어, 상기 배가스가 황산화물을 포함하는 경우, 상기 황산화물을 제거하기 위한 반응제로 알칼리성 분말 흡수제로 Ca(OH)2가 사용될 수 있다. 나아가, 상기 배가스가 화석연료 연소 배가스 또는 폐기물 소각 배가스라면 이에 함유된 산성가스를 제거하기 위한 알칼리성 분말 흡수제로 NaOH, KOH, Na2CO3 중 어느 하나가 사용되어 상기 배가스 중의 붕소화합물을 제거할 수 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 상기 반응챔버(410)의 내부에서도 지속적으로 회전 유동이 유도되므로, 상기 반응제와 상기 배가스 사이의 반응시간이 상대적으로 길게 유도되며, 이에 따라 상기 배가스의 유해물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
또한, 상기 가속확산부(200) 및 상기 반응챔버(410)의 구조나 상기 제1 및 제2 가이드들(211, 420)의 구조 및 형상을 변형함으로써 상기 반응챔버(410) 내부에서의 반응시간을 제어할 수 있으며, 이에 따라 반응제 및 배가스의 조합에 따른 효과적인 유해물질의 제거가 가능하게 된다.
나아가, 상기에서 설명한 회전유동 및 상승유도는 별도의 유동 유도 없이 상기 사이클론 챔버(100), 상기 가속확산부(200) 및 상기 반응챔버(400)의 구조를 통해 자연스럽게 유도되는 것으로 별도의 인위적인 유동 유도 공정 또는 장치를 생략할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 반응챔버(410)를 통해 유해물질의 제거된 상기 배가스는 상기 반응챔버(410)의 상측에 연결된 상기 유출부(430)를 통해 유출되며, 상기 유출부(430)와 연결된 제1 배출덕트(440)를 통해 상기 여과집진부(500)로 제공된다.
상기 여과집진부(500)는 하부 호퍼(510), 백필터(520), 제2 배출덕트(530) 및 제1 반응제 순환부(540)를 포함한다.
상기 제1 배출덕트(440)는 상기 하부 호퍼(510)로 연장되고, 상기 제1 배출덕트(440)를 통해 제공된 상기 배가스는 상기 여과집진부(500) 상에서 상승하며 상기 백필터(520)를 통해 필터링되어 상기 제2 배출덕트(530)를 통해 배출된다.
이 경우, 상기 백필터(520)는 상기 배가스 중에 포함된 입자상물질, 예를 들어 먼지 등과 같은 이물질을 추가로 필터링하여 제거한다. 이 때, 상승하는 상기 배가스 중에 포함된 반응하지 않은 반응제는 중력에 의해 하강하여 상기 하부 호퍼(510)로 축적된다.
이와 같이, 상기 하부 호퍼(510)에 축적된 반응제는 상기 하부호퍼(510)와 연결된 상기 제1 반응제 순환부(540)를 통해 재활용을 위해 순환된다.
상기 제1 반응제 순환부(540)는 1차적으로 제2 입자배출부(700)와 연결되어 상기 하부 호퍼(510)에 축적된 반응제들 중 이물질과 같은 입자상물질이 제거된 상태에서 상기 반응제 재공급부(600)로 반응제를 재공급한다.
이 경우, 상기 제2 입자 배출부(700)는 상기 제1 반응제 순환부(540)와 연결된 제2 입자배출관(710) 및 상기 제2 입자배출관(710)과 연결된 제2 포집부(711)를 포함하여, 포집된 반응제에 포함될 수 있는 입자상물질을 추가로 제거한다.
한편, 상기 반응제 재공급부(600)는 반응제 재공급관(610), 제2 반응제 순환부(620) 및 반응제 재공급유닛(630)을 포함한다.
상기 제2 반응제 순환부(620)는 상기 제1 반응제 순환부(540)를 통해 반응제를 재공급받으며, 이렇게 재활용된 반응제를 상기 반응제 재공급관(610)으로 공급한다.
상기 반응제 재공급유닛(630)은 상기 반응제 재공급관(610)으로 공급된 재활용된 반응제를 상기 가속확산부(200)의 내부로 상기 반응제 재공급관(610)과 연결된 상기 제2 노즐유닛(230)을 통해 인입되도록 한다.
이 경우, 상기 반응제 재공급관(610)은, 예를 들어 스크류피더관일 수 있으며, 상기 반응제 재공급유닛(630)은 상기 스크류피더관을 회전시키는 모터 또는 상기 스크류피더관으로 압축공기를 인가하는 컴프레셔일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 가속확산부에서 배가스의 회전유동 및 상승속도가 가속화되어 반응제와 배가스의 균일한 분산 및 확산이 도모되므로 반응부에서의 반응이 보다 균일하고 효과적으로 수행될 수 있으며, 특히 상기 반응부에서도 회전유동이 유도되므로 반응제와 배가스의 반응시간을 상대적으로 길게 유지할 수 있으며 이에 따라 반응성이 향상될 수 있다.
특히, 상기 가속확산부는 원추형 형상으로 반경이 확장되며 반응제가 인입되는 노즐유닛들의 끝단이 회전유동을 가속화할 수 있도록 회전방향을 따라 휘어지도록 형성되므로, 상기 회전유동을 통한 반응시간의 연장 및 반응성 향상이 가능하게 된다.
또한, 상기 노즐유닛들은 신규 반응제를 공급받는 것은 물론, 재포집된 반응제도 공급받을 수 있으므로 에너지 재활용 성능을 향상시키고, 상기 노즐유닛들이 복수개가 균일하게 형성되므로 설계에 따라 신규 반응제와 재포집된 반응제를 선택적으로 공급할 수 있어 사용의 효용성이 향상된다.
나아가, 상기 가속확산챔버에는 제1 가이드들이 형성되고, 반응챔버에는 제2 가이드들이 형성되므로 상기 회전유동을 유지 또는 가속화할 수 있다.
또한, 사이클론 챔버를 원추 형상의 제1 사이클론 챔버, 중앙의 내부로 벤츄리부가 인입되며 측부에 유입부가 연결된 제2 사이클론 챔버로 구성함으로써, 유입된 배가스가 1차적으로 회전하며 하강한 후 2차적으로 벤츄리부를 통해 회전 상승하도록 유도되므로, 상기 가속확산부 및 상기 반응부에서의 회전유동을 도모할 수 있게 되어, 회전유동에 따른 효과를 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 건식 회전혼합유동 반응가속장치는 소각 배가스에 함유된 입자상물질을 제거하기 위해 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.

Claims (11)

  1. 유입된 배가스를 회전유동시켜 상기 배가스에 함유된 입자상물질을 제거하는 사이클론 챔버;
    상기 사이클론 챔버의 상부에 연결되어 반응제가 유입되며, 상기 배가스의 회전유동 및 상승속도를 가속시켜 상기 반응제와 상기 배가스가 균일하게 분산 및 확산되는 가속확산부;
    상기 가속확산부로 상기 반응제를 공급하는 반응제 공급부;
    상기 가속확산부의 상부에 연결되어 상기 배가스와 상기 반응제가 상부로 회전 상승하며 서로 반응하는 반응부;
    상기 반응부에서 반응이 종료된 상기 배가스를 여과하며, 반응하지 않은 반응제를 포집하는 여과집진부; 및
    상기 여과집진부에서 포집된 반응제를 상기 가속확산부로 재공급하는 반응제 재공급부를 포함하며,
    상기 반응제 공급부 및 상기 반응제 재공급부는 상기 가속확산부에서 회전하는 상기 배가스의 회전 방향을 따라 상기 반응제를 상기 가속확산부의 내부로 공급하는 것을 특징으로 하는 건식 회전혼합유동 반응가속장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가속확산부는 하부에서 상부로 갈수록 반경이 증가하는 원추형 형상의 가속확산챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 회전혼합유동 반응가속장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가속확산부는 상기 가속확산챔버의 내부로 인입되는 복수의 노즐유닛들을 포함하며,
    상기 복수의 노즐유닛들 각각은 끝단에 상기 가속확산부에서 회전하는 상기 배가스의 회전 방향을 따라 휘어지도록 연장된 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 회전혼합유동 반응가속장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노즐유닛들 각각은, 상기 가속확산챔버의 중앙을 향해 인입되는 인입부, 및 상기 인입부의 끝단으로부터 연장된 연장부를 더 포함하며,
    상기 노즐은 상기 연장부의 끝단에서 상기 인입부 및 상기 연장부의 연장 방향과 45ㅀ의 경사각을 이루며 휘어진 것을 특징으로 하는 건식 회전혼합유동 반응가속장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 반응제 공급부 및 상기 반응제 재공급부는 상기 노즐유닛들 중 적어도 하나에 연결되어 상기 가속확산챔버의 내부로 반응제를 공급하는 것을 특징으로 하는 건식 회전혼합유동 반응가속장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 가속확산챔버의 내면에는 상기 배가스의 회전유동 및 상승속도를 가속시키는 복수의 제1 가이드들이 형성되는 것을 특징으로 하는 건식 회전혼합유동 반응가속장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반응부는 원통형 형상의 반응챔버를 포함하며,
    상기 반응챔버의 내면에는 상기 배가스와 상기 반응제의 회전 상승을 가속시키는 복수의 제2 가이드들이 형성되는 것을 특징으로 하는 건식 회전혼합유동 반응가속장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 사이클론 챔버는,
    하부에서 상부로 갈수록 반경이 증가하는 원추형 형상의 제1 사이클론 챔버;
    상기 제1 사이클론 챔버의 상부에 연결되는 원통형 형상의 제2 사이클론 챔버;
    상기 제2 사이클론 챔버와 연결되어 상기 배가스가 유입되는 유입부; 및
    상기 제2 사이클론 챔버의 중앙에 상기 제2 사이클론 챔버의 직경보다 작은 직경으로 형성되어, 일 끝단은 상기 제2 사이클론 챔버의 내부로 인입되고 다른 끝단은 상기 가속확산부와 연결되는 벤츄리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 회전혼합유동 반응가속장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유입부는 상기 제2 사이클론 챔버의 측부에 연결되며,
    상기 유입부의 너비는 상기 제2 사이클론 챔버의 내면과 상기 벤츄리부의 외면 사이의 길이와 동일하고, 상기 유입부의 높이는 상기 벤츄리부의 일 끝단이 상기 제2 사이클론 챔버의 내부로 인입된 깊이와 동일한 것을 특징으로 하는 건식 회전혼합유동 반응가속장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유입부로 인입되는 상기 배가스는 상기 제2 사이클론 챔버의 내면과 상기 벤츄리부의 외면 사이의 측부 공간으로 유입되어 회전하며 상기 제1 사이클론 챔버로 하강하고,
    상기 제1 사이클론으로 하강된 상기 배가스는 상기 벤츄리부를 통해 회전하며 상승하여 상기 가속확산부로 유동되는 것을 특징으로 하는 건식 회전혼합유동 반응가속장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 여과집진부는,
    상기 반응이 종료된 상기 배가스가 배출되는 제1 배출덕트와 연결되어, 상기 반응부에서 반응하지 않은 반응제가 축적되는 하부 호퍼;
    상기 하부 호퍼에 축적된 반응제를 포집하여 상기 반응제 재공급부로 제공하는 제1 반응제 순환부;
    상기 하부 호퍼의 상부에 위치하여 상기 배가스 중에 포함된 이물질을 필터링하는 백필터; 및
    상기 필터링된 배가스가 배출되는 제2 배출덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 회전혼합유동 반응가속장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101855226B1 (ko) * 2017-01-20 2018-05-08 주식회사 에스엔 회전 혼합 유동을 향상시킨 건식 반응가속장치
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KR102120706B1 (ko) * 2018-12-04 2020-06-10 주식회사 에스엔 잔류시간 및 순환유동을 향상시킨 건식 반응가속장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1019237A (ja) * 1996-05-02 1998-01-23 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 廃棄物処理装置における排ガス処理装置
KR101166484B1 (ko) * 2012-05-24 2012-07-19 (주)미광산업기계 싸이클론식 세정탑
KR20140056813A (ko) * 2012-10-31 2014-05-12 현대중공업 주식회사 싸이클론 분리기
KR101426333B1 (ko) * 2013-12-03 2014-08-05 한국에너지기술연구원 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1019237A (ja) * 1996-05-02 1998-01-23 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 廃棄物処理装置における排ガス処理装置
KR101166484B1 (ko) * 2012-05-24 2012-07-19 (주)미광산업기계 싸이클론식 세정탑
KR20140056813A (ko) * 2012-10-31 2014-05-12 현대중공업 주식회사 싸이클론 분리기
KR101426333B1 (ko) * 2013-12-03 2014-08-05 한국에너지기술연구원 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황 방법

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