WO2018208109A1 - 확산수단을 가진 배기가스 처리장치 - Google Patents

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pretreatment
gas
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diffusion
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이수태
이수규
김용섭
육근재
진성재
최용기
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means, and more particularly, a pre-treatment that primarily reduces harmful substances in the exhaust gas generated by combustion, and exhaust gases in which the harmful substances are primarily reduced by the pre-processor. It includes a post-treatment for additionally removing the harmful substances in the phosphorus pre-treatment gas, the post-treatment relates to an exhaust gas treatment device having a diffusion means characterized in that it comprises a diffusion means for diffusing the pre-treatment gas flowing into the interior. .
  • Sulfur oxides and nitrogen oxides can act on the mucous membranes of the human body and cause respiratory diseases. It is also a pollutant designated by the World Health Organization as a first-class carcinogen.
  • SOx or NOx when SOx or NOx is released into the air as it is, it reacts with moisture (H 2 O) in the air to become sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and nitric acid (HNO 3 ), respectively, which may be a major cause of acid rain.
  • PM is a form of small particles compared to gaseous pollutants.
  • PM in exhaust gas When PM in exhaust gas is released into the air, it may cause visibility problems to reduce the visibility, or fine particles may enter the human body through the lungs or respiratory organs and cause various diseases. .
  • the fine dust which is a problem in Korea is also caused by the PM and can be regarded as a major cause of air pollution.
  • the International Maritime Organization has established an emission control area (ECA) to limit the emissions of hazardous substances in the sea area.
  • ECA emission control area
  • SECA SOx Emission Control Area
  • SECA SOx Emission Control Area
  • the post-treatment process using a scrubber is economically advantageous because it can satisfy the above regulations and prevent environmental pollution even with a low-cost fuel having a relatively high sulfur content.
  • the scrubber can satisfy both economic and environmental aspects, so it is highly versatile enough to be used not only in ships but also in power plants.
  • the invention shown in the above patent document discloses a scrubber for absorbing SOx and PM in exhaust gas.
  • the scrubber ionizes the SOx into the cleaning solution.
  • sea water having a pH of about 8.3 can neutralize the ionized sulfur oxide without a separate alkaline additive.
  • the particulate matter may be aggregated and discharged together in the cleaning liquid to prevent its release into the atmosphere.
  • the present invention only shows a schematic diagram of the circulation process of the exhaust gas and the cleaning liquid including the scrubber, and does not mention the specific shape of the scrubber and the cleaning method.
  • the scrubber Since the scrubber has a very long shape up and down, it occupies a large volume of the ship, which is inefficient in terms of space utilization and damages the aesthetics of the ship. There is therefore a need for a method of lowering the height of the scrubber, which does not disclose a solution to this problem at all.
  • the mixing method can be regarded as one of the important performances of the scrubber because the cleaning time and the contact area between the cleaning solution and the exhaust gas must be smoothly mixed, so that the mixing method can be regarded as one of the important performances of the scrubber.
  • the amount of exhaust gas discharged varies depending on the load of an engine or a boiler, and the above-described patent invention that sprays cleaning liquids in a batch without considering such a change in flow has a problem of inefficient operation.
  • a filter such as a demister (a separator) to remove fine cleaning liquid particles in the exhaust gas has to be cleaned by clogging a hole when used for a long time, and a method for cleaning such demister is also required.
  • the present invention is to solve the above problems of the prior art
  • An object of the present invention is to provide a pretreatment that primarily reduces harmful substances in exhaust gases generated by combustion, and a post-treatment apparatus that additionally removes harmful substances in the pretreatment gases, which are exhaust gases having primarily reduced harmful substances by the preprocessor.
  • a post-treatment apparatus that additionally removes harmful substances in the pretreatment gases, which are exhaust gases having primarily reduced harmful substances by the preprocessor.
  • the after-treatment is to provide an exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means comprising a diffusion means for diffusing the pre-treatment gas flowing into the interior.
  • Another object of the present invention has a diffusion means for efficient diffusion of the pretreatment gas in the lower portion of the after-treatment through the dispersing means spaced apart in front of the pre-treatment gas inlet portion into which the pretreatment gas is introduced into the after-treatment.
  • An exhaust gas treatment apparatus is provided.
  • Still another object of the present invention is to provide a diffusion means in which the diffusion means covers the front portion of the pretreatment gas inlet and is configured to efficiently diffuse the pretreatment gas through a body having a diffusion portion through which the pretreatment gas can pass. It is to provide an exhaust gas treatment device having.
  • Still another object of the present invention is an exhaust gas treatment having a diffusion means for efficiently diffusing the pretreatment gas through two or more continuous diffusion means disposed in front of the pretreatment gas inflow unit into which the pretreatment gas is introduced into the aftertreatment.
  • Another object of the present invention is to improve the space utilization and harmfulness by allowing the cleaning liquid to be double sprayed on the flow path of the exhaust gas flowing through the interior of the pretreatment that primarily reduces harmful substances in the exhaust gas generated by combustion It is an object of the present invention to provide an exhaust gas treating apparatus having a diffusion means that exhibits material removal efficiency.
  • Another object of the present invention is to improve the space utilization and harmful substances by making the exhaust gas flowing in the interior of the pretreatment that primarily reduces harmful substances in the exhaust gas generated by combustion flows through the stirring means in a curved manner. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means that exhibits removal efficiency.
  • Still another object of the present invention is an exhaust gas treatment having a diffusion means which is applied to a ship to efficiently remove harmful substances including sulfur oxides (SOx) in exhaust gas discharged from an engine or a boiler of the ship.
  • SOx sulfur oxides
  • the present invention is implemented by the embodiment having the following configuration to achieve the above object.
  • the exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means of the present invention, a pre-treatment for reducing primarily harmful substances in the exhaust gas generated by the combustion, and the harmful substances are primarily reduced by the preprocessor
  • a post-treatment unit for additionally removing harmful substances in the pre-treatment gas, which is the exhaust gas
  • the post-treatment unit includes a pre-treatment gas inlet part through which the pre-treatment gas is introduced and a post-treatment gas in which harmful substances are additionally removed by the post-treatment unit.
  • the diffusion means is disposed in the state of being spaced apart in front of the pre-treatment gas inlet in the interior of the after-treatment housing the pretreatment gas To spread to the interior of the post-processor housing.
  • the exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means of the present invention
  • the diffusion means is disposed covering the front of the pre-treatment gas inlet portion having a diffusion portion through which the pre-treatment gas can pass. It characterized in that it comprises a body.
  • the exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means of the present invention the diffusion portion is characterized in that it comprises a plurality of through holes.
  • the body in the exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means of the present invention, is formed in a form to vertically cover the front of the pretreatment gas inlet, the upper and lower end of the pretreatment gas It is characterized in that the inlet portion is formed in the form of inclined or curved upward and downward, respectively.
  • the exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means of the present invention
  • the diffusion means is characterized in that the two or more consecutively disposed in front of the pre-treatment gas inlet.
  • the exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means of the present invention, the pre-processor, the exhaust gas inlet and the pre-treatment the harmful substances are reduced in the pre-treatment unit
  • a pretreatment housing having a pretreatment gas outlet through which pretreatment gas, which is exhaust gas, flows out, and forming a flow path of the exhaust gas therein, and stirring means for allowing the exhaust gas on the flow path to flow in a curved shape. It is done.
  • the stirring means is disposed to cover the flow path inside the preprocessor housing, the central body and the body It characterized in that it comprises a plurality of wings coupled radially with a predetermined twist angle.
  • the stirring means forms a space portion between each of the blades through which the exhaust gas can pass without hitting each of the blades Characterized in that.
  • the stirring means is fixed without rotation.
  • the pre-processor is disposed between the exhaust gas inlet and the stirring means, the exhaust gas introduced through the exhaust gas inlet A first pretreatment injection means for injecting a cleaning solution into a gas, and a second pretreatment injection means for injecting a cleaning solution into the exhaust gas which is disposed between the stirring means and the pretreatment gas outlet and spirally flows through the flow path through the stirring means; It further comprises a means.
  • the first pretreatment injection means sprays the cleaning liquid in the form of fine droplets as compared to the second pretreatment injection means. It is done.
  • the exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means of the present invention the first pre-treatment injection means is characterized in that for spraying the cleaning liquid in the form of droplets having a particle size of 100 ⁇ 200 ⁇ m .
  • the exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means of the present invention the second pre-treatment injection means is characterized in that for spraying the cleaning liquid in the form of droplets having a particle diameter of 500 ⁇ 1,000 ⁇ m .
  • the exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means of the present invention the exhaust gas treatment apparatus having the diffusion means is installed in the ship, the harmful substance includes sulfur oxides (SOx). Characterized in that.
  • the present invention has the following effects through the above-described configuration.
  • the present invention includes a pretreatment that primarily reduces harmful substances in the exhaust gas generated by combustion, and a post-treatment unit that additionally removes harmful substances in the pretreatment gas, which is an exhaust gas in which the harmful substances are primarily reduced by the preprocessor.
  • the aftertreatment has an effect of providing an exhaust gas treatment device having a diffusion means, characterized in that it comprises a diffusion means for diffusing the pretreatment gas introduced into the inside.
  • the present invention is an exhaust gas treatment having a diffusion means for efficient diffusion of the pretreatment gas in the lower portion of the aftertreatment through the diffusion means disposed in front of the pretreatment gas inlet in which the pretreatment gas is introduced into the aftertreatment. Has the effect of providing the device.
  • the present invention is an exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means that the diffusion means is disposed covering the front of the pre-treatment gas inlet portion, the diffusion means for efficient diffusion of the pre-treatment gas through the body having a diffusion portion through which the pre-treatment gas can pass. To exert its effect.
  • the present invention has the effect of providing an exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means having a body shaped to enable the pretreatment gas to be efficiently diffused.
  • the present invention provides an effect of providing an exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means for efficiently spreading the pretreatment gas through two or more continuous diffusion means disposed in front of the pretreatment gas inflow unit into which the pretreatment gas is introduced into the aftertreatment. Shows.
  • the present invention exhibits improved space utilization and harmful substance removal efficiency by allowing the cleaning solution to be injected twice on the flow path of the exhaust gas flowing inside the preprocessor, which primarily reduces harmful substances in the exhaust gas generated by combustion. It has the effect of providing an exhaust gas treating apparatus having a diffusion means.
  • the present invention is to make the exhaust gas flowing in the interior of the pre-processor to reduce the harmful substances primarily in the exhaust gas generated by combustion to flow in a curved form through the stirring means to exhibit improved space utilization and harmful substances removal efficiency
  • the effect of providing an exhaust gas treating apparatus having a diffusion means is exerted.
  • the present invention is applied to a ship, the effect of providing an exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means that can effectively remove the harmful substances including sulfur oxides (SOx) in the exhaust gas discharged from the engine or boiler of the vessel. Gives.
  • SOx sulfur oxides
  • FIG. 1 is a perspective view of an exhaust gas treating apparatus having a diffusion means according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view of the exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
  • FIG. 4 is a reference diagram illustrating a process of treating exhaust gas in the cross section of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a1-a1 sectional view taken along the line A of FIG.
  • FIG. 7 is a2-a2 'cross-sectional view of section A of FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line b-b 'of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line C1-c1 'of section C of FIG.
  • FIG. 11 is a c2-c2 'cross-sectional view taken along the line C of FIG.
  • FIG. 13 is a sectional view taken along the line d1-d1 'of the section D in FIG.
  • FIG. 14 is a sectional view taken along the line d2-d2 'of the section D of FIG.
  • 17 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 16.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of section e1-e1 'of section E of FIG.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of section e2-e2 'of section E of FIG.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line f-f 'in FIG.
  • FIG. 21 is a reference diagram illustrating a washing process in FIG. 20.
  • FIG. 22 is a sectional view taken along the line g-g 'of FIG. 12.
  • FIG. 23 is a reference diagram illustrating a water droplet blocking process in FIG. 22.
  • Exhaust gas in the present invention refers to a gas generated in the process of burning fuel to drive a combustion device such as an engine, a boiler, etc.
  • the harmful substances in the exhaust gas is sulfur oxide (SOx) contained in the exhaust gas , Nitrogen oxide (NOx), PM (Particular Matter, particulate matter) and the like.
  • Exhaust gas treatment apparatus having a diffusion means according to the present invention is the main purpose of the exhaust gas treatment in ships, but the use is not limited to the ship.
  • an exhaust gas treating apparatus having a diffusion means includes a preprocessor 11, a connection part 12, and a post processor 13.
  • FIG. 4 briefly look at the process of the exhaust gas proceeds in the exhaust gas treatment apparatus as follows.
  • the thick arrow indicates the flow of gas
  • the dotted line indicates the cleaning liquid to be injected
  • the thin arrow indicates the cleaning liquid to be discharged.
  • the pretreatment 11 makes the first harmful gas to be reduced pretreatment gas and discharges it through the pretreatment gas outlet 1113.
  • the connection part 12 moves the pretreatment gas to the postprocessor 13.
  • the aftertreatment unit 13 additionally removes harmful substances from the pretreatment gas introduced through the pretreatment gas inlet unit 1312 and discharges it through the aftertreatment gas outlet unit 1313.
  • the cleaning liquid used to flow into the cleaning liquid inlet 1114 of the pretreatment unit 11 and the harmful substances of the pretreatment gas in the post-treatment unit 13 are used.
  • the cleaning liquid When the present invention is applied to a ship, the cleaning liquid may be used as a fresh water, such as sea water or alkali additives, the exhaust gas is generated in the combustion process of the engine or boiler of the ship, the harmful substance is sulfur oxides (SOx) and PM may mean.
  • SOx sulfur oxides
  • the preprocessor 11 serves to primarily reduce harmful substances in the exhaust gas generated by combustion. As can be seen through FIGS. 2 to 5, the preprocessor 11 includes a preprocessor housing 111, a first pretreatment injection means 112, a stirring means 113, and a second pretreatment injection means 114. Include.
  • the preprocessor housing 111 forms an external shape of the preprocessor 11 and forms a flow path of the exhaust gas therein.
  • the preprocessor housing 111 includes an inner wall 1111, an exhaust gas inlet 1112, a pretreatment gas outlet 1113, a cleaning liquid inlet 1114, and a cleaning liquid outlet 1115. 1 to 5, in one embodiment of the present invention, the preprocessor housing 111 is formed as a cylindrical tower, and moves the introduced exhaust gas from the top of the preprocessor housing 111 to the bottom thereof. It forms a flow path through which harmful substances in the exhaust gas can be removed first.
  • the inner wall 1111 is a portion that forms a flow path of the exhaust gas inside the preprocessor housing 111. Referring to FIG. 2, in one embodiment of the present invention, the inner wall 1111 has a cylindrical flow path of the exhaust gas inside the preprocessor housing 111.
  • the exhaust gas inlet 1112 is a portion into which the exhaust gas flows into the preprocessor housing 111. As can be seen through FIGS. 2 to 5, the exhaust gas inlet 1112 is formed at the upper end of the preprocessor housing 111, and the exhaust gas introduced through the exhaust gas inlet 1112 is The inner wall 1111 moves downward along the cylindrical flow path formed.
  • the pretreatment gas outlet 1113 is a portion from which the pretreatment gas, which is an exhaust gas from which harmful substances are first removed, is discharged from the preprocessor 11. 2 to 5, the pretreatment gas outlet 1113 is formed at one lower side of the preprocessor housing 111 and is pretreated gas discharged through the pretreatment gas outlet 1113. Is moved to the post-processor 13 through the connection portion 12.
  • the cleaning liquid inlet 1114 is a portion into which the cleaning liquid for injection in the preprocessor 11 flows. As can be seen through FIG. 5, the cleaning liquid inlet 1114 is connected or formed to the first pretreatment injection means 112 and the second pretreatment injection means 114, which will be described later.
  • the cleaning solution outlet 1115 may include the first pretreatment injection means 112 and the first agent to remove harmful substances from the exhaust gas introduced into the preprocessor housing 111 through the exhaust gas inlet 1112. 2 is a portion to which the cleaning liquid injected by the pretreatment injection means 114 is discharged. 2 to 5, the cleaning solution outlet 1114 is formed at the lower end of the preprocessor housing 111, and the first pretreatment injection means 112 and the cleaning solution outlet 1114 are provided.
  • the cleaning liquid injected by the second pretreatment injection means 114 may collect harmful substances in the exhaust gas and move to the lower end of the preprocessor housing 111 to be discharged to the outside.
  • the lower end of the pretreatment housing 111 may be formed in a shape that converges toward the cleaning solution outlet 1114.
  • the first pretreatment injection means 112 is disposed near the exhaust gas inlet 1112 within the preprocessor housing 111 to inject a cleaning solution to the exhaust gas introduced through the exhaust gas inlet 1112. That's the part.
  • a cleaning solution as described above, seawater, fresh water mixed with an alkali additive, and the like may be used.
  • the first pretreatment injection means 112 cools the exhaust gas introduced through the exhaust gas inlet 1112.
  • the exhaust gas introduced through the gas inlet 1112 generally has a temperature of 250 ° C. to 350 ° C., and the temperature is lowered to 50 ° C. to 50 ° C. by the cleaning liquid injected by the first pretreatment injection means 112. The volume is reduced.
  • the first pretreatment injection means 112 allows PM to be collected primarily by the cleaning liquid, especially among the harmful substances in the exhaust gas. Exhaust gas in contact with the cleaning liquid injected by the first pretreatment injection means 112 passes through the stirring means 113, the flow path of which is changed from a straight line to a spiral, and the second pretreatment injection means 114 to be described later It comes in contact with the sprayed cleaning liquid. As a result, the cleaning solution in which the first pretreatment injection means 112 collects harmful substances is increased in size and moved to the lower portion of the preprocessor housing 111 by gravity.
  • the first pretreatment injection means 112 sprays the cleaning liquid in the form of fine droplets as compared to the second pretreatment injection means 114.
  • the first pretreatment injection means 112 may be characterized in that to spray the cleaning liquid in the form of droplets having a particle size of 100 ⁇ 200 ⁇ m.
  • PM has a particle size of about 0.1 to 0.5 ⁇ m, and when the cleaning liquid is sprayed in the form of droplets having a particle size of 100 to 200 ⁇ m, it is effective to efficiently aggregate and aggregate the PM into the cleaning liquid. .
  • the first pretreatment injection means 112 includes a rod-shaped injection body 1121 and an injection hole 1122 formed at one end of the injection body 1121. It includes, and the injection body 1121 may be supplied with the cleaning liquid and compressed air from the cleaning liquid supply means (not shown) through the cleaning liquid inlet 1114.
  • the injection body 1121 receives a cleaning liquid together with compressed air and delivers the cleaning liquid to the injection hole 1122, and the injection hole 1122 injects the cleaning liquid toward the exhaust gas.
  • the first pretreatment injection means 112 is disposed horizontally on a cross section perpendicular to the traveling direction of the exhaust gas on the flow path of the exhaust gas formed by the inner wall 1111 of the preprocessor housing 111,
  • the inner wall 1111 is protruded toward the center of the flow path at regular angular intervals, and a plurality of the inner walls 1111 are disposed.
  • the cleaning liquid may be efficiently injected into the exhaust gas flowing into the exhaust gas inlet 1112 and traveling toward the stirring means 113.
  • the specific shape and arrangement of the first pretreatment injection means 112 may vary depending on the injection capacity of the first pretreatment injection means 112 and the overall length design of the preprocessor 11.
  • the stirring means 113 is disposed between the first pretreatment injection means 112 and the second pretreatment injection means 114 in the interior of the preprocessor housing 111 so that the exhaust gas on the flow path is curved, Preferably it is a part that serves to make the flow in a spiral.
  • the preprocessor housing 111 forms an exhaust gas flow path in the vertical direction from the top to the bottom, the stirring means 113 is introduced through the exhaust gas inlet 1112 The flow of exhaust gas which proceeds in a straight downward direction is thus converted into a curved, preferably spiral.
  • the stirring means 113 When the flow on the flow path of the exhaust gas is changed from a straight line to a curved line by the stirring means 113, the flow path is lengthened, and as a result, the washing liquid sprayed by the second pretreatment injection means 114 and Will increase the contact time. As a result, the proportion of harmful substances such as PM and SOx in the exhaust gas is increased by the cleaning liquid. Therefore, the stirring means 113 is preferably disposed adjacent to the exhaust gas inlet 1112.
  • the agitation means 113 can improve the removal time of harmful substances in the exhaust gas compared to the internal space of the preprocessor housing 111, without further increasing the height of the preprocessor 11 or further. Even if the height is reduced, the efficiency of removing harmful substances in the exhaust gas can be improved. As a result, the size of the equipment can be reduced.
  • the stirring means 113 is disposed covering the flow path, and includes a central body 1131, a plurality of wings 1132, and a space portion 1133.
  • the flange portion 1334 coupled to the outside of the 1132 is seated on the stepped 1111a formed on the inner wall 1111 of the preprocessor housing 111.
  • the stirring means 113 may be arranged in the form of being coupled to the inner wall 1111 of the preprocessor housing 111 by welding or the like.
  • the body 1131 is a portion that is the center of the stirring means 113, the wing 1132 is radially coupled to the body 1131 with a predetermined torsion angle.
  • the space portion 1133 is a portion that forms a space in which the exhaust gas can pass between the wings 1132 without hitting each of the wings 1132.
  • the stirring means 113, six wings 1132 are coupled at a predetermined angle twisted at an interval of 30 degrees along the outer surface of the body 1131
  • the space portion 1133 is formed between the wings 1132.
  • the stirring means 113 When the stirring means 113 is configured as described above, the flow of the exhaust gas passing through the stirring means 113 is helically formed, and the exhaust gas is formed by the inner wall 1111 of the preprocessor housing 111. It can be formed in a symmetrical form along the center of the flow direction of the flow path, the flow is smooth, by the cleaning liquid sprayed by the first pretreatment injection means 112 and the second pretreatment injection means 114 Hazardous substances in the trapped exhaust gas may flow down the inner wall 1111 of the housing 111.
  • the stirring means 113 is preferably characterized in that it is fixed without rotation. This is because the exhaust gas flowing through the exhaust gas inlet 1112 generally has a sufficient fluid supply speed toward the pretreatment gas outlet 1113, so that it is necessary to supply a separate straight energy to the exhaust gas on the flow path. Because there is no.
  • the second pretreatment injection means 114 is disposed between the stirring means 113 and the pretreatment gas outlet 1113 in the preprocessor housing 111 and passes through the stirring means 113 through the flow path. It is a part that injects the cleaning liquid into the exhaust gas proceeding helically.
  • the second pretreatment injection means 114 is curved toward the pretreatment gas outlet 1113 located in the lower portion of the preprocessor housing 111 via the stirring means 113, preferably exhaust gas proceeding helically.
  • the first pretreatment injection means 112 is sprayed by the first pretreatment injection means 112 to induce aggregation of the cleaning solution in the state of collecting harmful substances such as PM contained in the exhaust gas, thereby making the size larger.
  • the inner wall 1111 of the processor housing 111 flows down or falls to the lower portion of the preprocessor housing 111.
  • the second pretreatment injection means 114 is injected by the first pretreatment injection means 112 as described above to increase the size of the cleaning liquid in the state of collecting harmful substances such as PM in the exhaust gas. It is preferable to spray the cleaning liquid having a larger particle diameter than the cleaning liquid sprayed by the injection means 112. Specifically, the second pretreatment injection means 114 preferably sprays the cleaning liquid in the form of droplets having a particle diameter of 500 ⁇ m to 1,000 ⁇ m.
  • the second pretreatment injection means 114 is a rod-shaped injection body 1141 and a plurality of branching side by side at a predetermined interval from the injection body 1141 Jet nozzles 1142 and a plurality of jet holes 1143 formed at predetermined intervals in the jet nozzles 1142.
  • the injection body 1141 may be supplied with a cleaning liquid and compressed air from the cleaning liquid supply means (not shown) through the cleaning liquid inlet 1114.
  • the injection body 1141 receives the cleaning solution together with the compressed air and delivers the cleaning solution to each of the injection ports 1142, and the injection hole 1143 injects the cleaning solution toward the exhaust gas.
  • the second pretreatment injection means 114 has a structure in which the injection hole 1143 for injecting the cleaning liquid is more densely arranged than the first pretreatment injection means 112, which passes through the stirring means 113. This is because it is advantageous to evenly spray the cleaning liquid without the dead zone toward the exhaust gas which spirally flows through the flow path.
  • the specific shape and arrangement of the second pretreatment injection means 114 may also include the injection capacity of the second pretreatment injection means 114 and the preprocessor 11. ) May vary depending on the overall length of the design.
  • connection part 12 is a part for moving the pretreatment gas, which is the exhaust gas of which the harmful substances are primarily reduced, from the preprocessor 11 to the aftertreatment 13. 2 to 4, one end of the connection part 12 communicates with a pretreatment gas outlet 1113 of the preprocessor housing 111, and the other end of the connection part 12 has a pretreatment gas inlet part of the postprocessor housing 131. 1312).
  • the aftertreatment 13 additionally removes harmful substances in the pretreatment gas, which is an exhaust gas in which the harmful substances are primarily reduced by the pretreatment 11. 1 to 4 and 12, the post processor 13 includes a post processor housing 131, a diffusion means 132, a packing 133, a packing support means 134, and a first post treatment injection means ( 135), the second after-treatment injection means 136, the water separation means 137, washing means 138, the water blocking means 139.
  • the aftertreatment housing 131 forms an external shape of the aftertreatment 13 and forms a flow path of the pretreatment gas therein.
  • the aftertreatment housing 131 includes an inner wall 1311, a pretreatment gas inlet 1312, a posttreatment gas outlet 1313, and a cleaning solution outlet 1315.
  • the post-processor housing 131 is formed as a cylindrical tower, and moves the pre-treatment gas introduced through the lower one in the upward direction and in the pre-treatment gas Form a flow path through which additional hazardous substances can be removed.
  • the inner wall 1311 is a portion that forms a flow path of the pretreatment gas inside the post-processor housing 131. 2 and 12, the inner wall 1311 has a cylindrical flow path of the exhaust gas inside the post-processor housing 131.
  • the pretreatment gas inlet 1312 is a portion into which the pretreatment gas flows into the postprocessor housing 131. As shown in Figures 2 to 4 and 12, the pretreatment gas inlet 1312 is formed on the lower side of the aftertreatment housing 131, the pretreatment gas introduced through the pretreatment gas inlet 1312 Is moved upward along the cylindrical flow path formed by the inner wall 1311.
  • the aftertreatment gas outlet 1313 is a portion from which the aftertreatment gas, which is a pretreatment gas from which harmful substances are additionally removed, is discharged from the aftertreatment unit 13. As shown in FIGS. 2 to 4 and 12, the aftertreatment gas outlet 1313 is formed on the aftertreatment housing 131 and is discharged through the aftertreatment gas outlet 1313.
  • the treatment gas may be discharged to the atmosphere by removing the harmful substances from the exhaust gas by the pretreatment 11 and the aftertreatment 13.
  • the cleaning solution inlet 1314 is a portion into which the cleaning solution for injection in the post-processor 13 flows. As can be seen through FIGS. 2 and 12, the cleaning solution inlet 1314 is connected to the first aftertreatment injection means 135, the second aftertreatment injection means 136, and the cleaning means 138, which will be described later. Or formed.
  • the cleaning solution outlet 1315 is the first aftertreatment injection means 135 or the first to remove harmful substances in the pretreatment gas introduced into the aftertreatment housing 131 through the pretreatment gas inlet 1312.
  • the cleaning liquid injected by the second post-process injection means 136 is discharged.
  • the cleaning solution outlet 1315 is formed at the lower end of the post-processor housing 131, and the first cleaning post is performed through the cleaning solution outlet 1315.
  • the cleaning liquid sprayed by the treatment injection means 135 and the second aftertreatment injection means 136 collects harmful substances in the pretreatment gas and moves to the lower end of the aftertreatment housing 131 to be discharged to the outside. do.
  • the lower end of the post-processor housing 131 may be formed in a shape that converges toward the cleaning solution outlet 1315.
  • the diffusion means 132 is a portion which is disposed adjacent to the pretreatment gas inlet 1312 in the post processor housing 131 to diffuse the pretreatment gas introduced through the pretreatment gas inlet 1312. 13 to 15, the diffusion means 132 is disposed to be spaced apart in front of the pretreatment gas inlet 1312, and includes a body 1321 and a fastening part 1322.
  • the body 1321 is disposed to cover the front of the pretreatment gas inlet 1312 and has a diffuser 1321a through which the pretreatment gas can pass.
  • the body 1321 may be formed of a plate member. As shown in FIGS. 14 and 15, the body 1321 is generally formed to vertically cover the front of the pretreatment gas inlet 1312, and the top and bottom of the body 1321 are the pretreatment gas.
  • the inclined or curved paper toward the inlet portion 1312 may be formed in a shape.
  • the upper end of the body 1321 is inclined upward toward the pretreatment gas inlet 1312, the lower end of the body 1321 is inclined downward toward the pretreatment gas inlet 1312 Formed.
  • the pretreatment gas introduced through the pretreatment gas inlet 1312 may be uniformly diffused forward and upper and lower portions.
  • the body 1321 may be formed in the form of a curved sheet as a whole, not only inclined or curved sheets, the upper and lower ends.
  • the diffusion part 1321a may include a plurality of holes, and the diffusion part 1321a may be formed of a plurality of holes formed uniformly.
  • the diffusion part 1321a is not limited to the through hole, and the diffusion part 1321a may be formed in the form of a slit or the like.
  • the area or shape of the body 1321, the size, shape, number, etc. of the diffusion part 1321a may vary depending on the processing capacity of the post processor 13.
  • the fastening part 1322 is a part which allows the diffusion means 132 to be fixed to the inside of the after processor housing 131 by being fastened to the fixing part 1311 b formed in the after processor housing 131.
  • the fastening part 1322 is vertically extended or bent from the left and right ends of the body 1321 to the pretreatment gas inlet part 1312.
  • the diffusion means 132 may be fixed to the inside of the post processor housing 131.
  • the pretreatment gas which is an exhaust gas of which the harmful substances are primarily reduced by the pretreatment 11, is discharged to the pretreatment gas outlet 1312 because the flow path is helically changed by the stirring means 113.
  • the pretreatment gas inlet 1312 even when flowing into the pretreatment gas inlet 1312 through the connecting portion 12, it has a certain amount of rotational energy. Accordingly, the flow is concentrated toward the pretreatment gas inlet 1312 of the inner wall 1311 of the postprocessor housing 131 while entering the inside of the postprocessor housing 131, and inside the postprocessor housing 131. It is not evenly distributed in the flow path of the pretreatment gas formed in the filter.
  • the diffusion means 132 narrows the cross-sectional area when the pretreatment gas flows into the aftertreatment housing 131 and serves as a nozzle so that the pretreatment gas flows into the aftertreatment housing 131. Allows to spread evenly. This allows the pretreatment gas to be evenly distributed on the flow path of the pretreatment gas formed inside the post-processor housing 131. That is, by evenly dispersing the pretreatment gas introduced into the packing 133 through the diffusion means 132, it is possible to increase the absorption efficiency of SOx of the pretreatment gas in the packing 133 and to collect other harmful substances. Efficiency can also be improved.
  • two diffusion means 132 are disposed in front of the pretreatment gas inlet 1312 in succession, whereby diffusion by the diffusion means 132 is further increased. It can be made uniform.
  • the packing 133 is a portion for increasing the contact area between the cleaning liquid sprayed by the first aftertreatment injection means 135 and the second aftertreatment injection means 136 and the pretreatment gas, which will be described later.
  • the packing 133 is disposed on the flow path of the pretreatment gas and the upper portion of the diffusion means 132 in the post-processor housing 131 to increase the gas / liquid contact area between the pretreatment gas and the cleaning liquid.
  • SOx which is a harmful substance in the pretreatment gas
  • a plurality of fillers of the packing 133 is formed, and the filler may be made of steel, ceramic, plastic, or the like.
  • the packing 133 may be formed of a random packing in which fillers are gathered and a structured packing having a predetermined pattern without a predetermined pattern.
  • the packing 133 may vary in type and shape depending on the processing capacity and the length design of the post processor 13.
  • the packing supporting means 134 supports the packing 133 from the bottom, but diffuses the pretreatment gas. 16 and 17, the packing support means 134 covers the flow path of the pretreatment gas, and the edge of the step 1311a protruding inwardly into the inner wall 1311 of the aftertreatment housing 131. The part rests and supports the packing 133 placed on the top.
  • the packing support means 134 is characterized in that it has a diffusion function to diffuse the pretreatment gas in the lower portion of the packing 133.
  • the packing support means 134 includes a through part 134a formed to allow the pretreatment gas to pass therethrough and a support part 134b for supporting the packing.
  • the support part 134a is a strand having a cross structure
  • the through part 134a is formed by a through hole formed by the support part 134b. That is, the packing supporting means 134 forms the through portion 134a of the mesh structure by the supporting portion 134b having the cross structure.
  • the packing support means 134 increases the passage area of the pretreatment gas to minimize the pressure loss of the pretreatment gas by increasing the ratio of the diffusion part 134a, that is, the ratio of the through hole of the mesh structure, compared to the general mesh structure.
  • the area of the diffusion part 134a and the vertical projection area of the support part 134b are preferably about 2 to 4 to 1.
  • the support portion 134b is preferably characterized in that at least a portion has a twisted structure.
  • the pretreatment gas that strikes the support part 134b of the pretreatment gas passing through the through part 134a changes its traveling direction along the twisted direction.
  • the pretreatment gas can be diffused more widely, and more uniform and active dispersion and diffusion of the pretreatment gas is achieved.
  • the packing support means 134 does not merely support the packing 133, and evenly distributes the pretreatment gas introduced into the packing 133 in the entire lower area of the packing 133. .
  • the packing support means 134 preferably has a bent structure in which the peak portion (1341) and the valley portion (1342) are continuously connected side by side. Side by side successive bending structure improves the bearing capacity compared to the cross-sectional area allows the packing 133 can be more stably supported by the mountain (1341). Furthermore, such a structure allows the pressure of the pretreatment gas traveling toward the packing 133 to be uniformly distributed in the packing support means 134, and thus from the bottom of the packing 133 toward the packing 133. The flowing pretreatment gas is made to diffuse evenly to the bottom of the packing (133).
  • the first aftertreatment injection means 135 is a portion of the inside of the aftertreatment housing 131 disposed on the flow path of the pretreatment gas and spraying the cleaning liquid toward the pretreatment gas.
  • the first aftertreatment injection means 135 is disposed on the packing 133 and sprays a cleaning solution toward the packing 133.
  • the first after-treatment injection means 135 is a rod-shaped injection body (1351) and the injection body (1351) at regular intervals And a plurality of spraying rods 1352, which are branched side by side, and a plurality of spraying holes 1153 formed at predetermined intervals on each of the spraying rods 1352, and each of the spraying rods 1352 through the spraying body 1351. It may further include a cleaning liquid supply means (not shown) for supplying the cleaning liquid and compressed air. The cleaning solution and compressed air supplied by the cleaning solution supply means (not shown) are supplied to the injection body 1351 through the cleaning solution inlet 1314.
  • the injection body 1351 receives a cleaning liquid together with compressed air, and delivers the cleaning liquid to each of the spraying units 1352, and the injection hole 1353 injects the cleaning liquid toward the exhaust gas.
  • the specific shape and arrangement of the first aftertreatment injection means 135 may vary depending on the injection capacity of the first aftertreatment injection means 135 and the overall length of the aftertreatment 13.
  • the second aftertreatment injection means 136 is disposed on a flow path of the pretreatment gas in the interior of the aftertreatment housing 131 to inject a cleaning solution toward the pretreatment gas, but the first aftertreatment injection means 135 It is characterized in that it works independently. This independent operation can be made by the control of the controller C as shown in FIG. The controller C performs control so that the cleaning solution injection of the first after-treatment injection means 135 and the second after-treatment injection means 136 may be independently performed.
  • the second after-treatment injection means 136 is a rod-shaped injection body 1361 and the injection body 1361 at regular intervals And a plurality of spraying rods 1362 branched side by side, and a plurality of spraying holes 1363 formed at predetermined intervals on each of the spraying rods 1362, and each of the spraying rods 1362 through the spraying body 1361. It may further include a cleaning liquid supply means (not shown) for supplying the cleaning liquid and compressed air. The cleaning liquid and compressed air supplied by the cleaning liquid supply means (not shown) are supplied to the injection body 1361 through the cleaning liquid inlet 1314. The injection body 1361 receives the cleaning liquid together with the compressed air and delivers the cleaning liquid to each of the injection rods 1362, and the injection hole 1363 injects the cleaning liquid toward the exhaust gas.
  • the specific shape, arrangement, and the like of the second aftertreatment injection means 136 are described in relation to the first aftertreatment injection means 135, and the injection capacity of the second aftertreatment injection means 136 and the post It may vary depending on the overall length design of the processor 13 and the like.
  • the second aftertreatment injection means 136 operates independently of the first aftertreatment injection means 135 so that the second aftertreatment injection means 136 is optional with the first aftertreatment injection means 135. This means that the cleaning liquid can be sprayed on or simultaneously. Therefore, when the amount of the exhaust gas generated by combustion and the amount of pretreatment gas flowing from the pretreatment 11 changes according to the load of the engine, it is possible to appropriately spray the cleaning liquid accordingly. Economical operation of the processor 13 is achieved.
  • the second aftertreatment injection means 136 is disposed above the first aftertreatment injection means 135 at regular intervals.
  • the resistance that hinders the flow of the pretreatment gas is increased.
  • the second aftertreatment injection means 136 and the first aftertreatment injection means 135 are preferably arranged at different heights.
  • first after-treatment injection means 135 and the second after-treatment injection means 136 are arranged at different heights, but are arranged to cross each other during vertical projection on the flow path of the pretreatment gas. More preferred. Through this arrangement, the cleaning liquid can be evenly sprayed on the pretreatment gas on the pretreatment gas flow path without a square area, and the removal of harmful substances in the pretreatment gas can be performed more efficiently.
  • the mechanism of removing the harmful substances in the pretreatment gas through the cleaning liquid sprayed by the first aftertreatment injection means 135 and the second aftertreatment injection means 136 is as follows.
  • the pretreatment gas includes acidic substances such as sulfur oxides (SOx) and harmful substances such as PM, and the first aftertreatment injection means 135 and the second aftertreatment injection means 136 neutralize the harmful substances.
  • the cleaning liquid is sprayed to remove and coagulate.
  • 0.1 ⁇ 0.5um PM is first agglomerated by fine water droplets (100 ⁇ 200um) is increased in size.
  • a basic washing solution is required. When fresh water is used, a separate alkaline additive is added to induce a neutralization reaction.
  • the alkaline additive may be NaOH (sodium hydroxide), Na 2 CO 3 (sodium carbonate) or NaHCO 3 (sodium bicarbonate).
  • SOx sulfur oxide
  • sea water which is brine
  • water is sodium chloride (NaCl), magnesium chloride (MgCl 2), potassium chloride (KCl) containing a salt melt in which they occur Cl, such as -, SO 4 2-, Br - the pH due to the negative ions, such as 7.8 ⁇ 8.3 degree Phosphorus weak basic. Therefore, if such seawater is used as a cleaning liquid, there is an advantage that neutralization of sulfur oxides (SOx) is possible without the addition of a separate alkaline additive.
  • SOx sulfur oxides
  • the neutralization reaction by sea water is as follows, first, it is mixed with sulfur dioxide (SO 2 ) water in the gas state.
  • SO 2 sulfur dioxide
  • sulfur dioxide is absorbed into seawater and becomes the sulfate through the reaction.
  • the water separation unit 137 is disposed above the second aftertreatment injection unit 136 in the interior of the aftertreatment housing 131 and flows through the second aftertreatment injection unit 136 through the pretreatment gas. It is the part that separates the microdroplets flowing through the path.
  • the radiator separation means 137 is disposed in such a manner that the edge portion is seated on the stepped portion 1311a protruding inward to the inner wall 1311 of the post-processor housing 131.
  • the water separation means 137 serves to separate, filter, and recover an aerosol-type droplet or mist generated by the pretreatment gas and the cleaning liquid, and a vertical cross section is formed in a zigzag shape. ) May be arranged in a plurality arranged at regular intervals.
  • the base separation means 137 may be changed in a specific form according to the design, temperature and chemical characteristics of the post-processor 13, and the like.
  • the washing means 138 is disposed above the second aftertreatment injection means 136 and below the water separation means 137 of the aftertreatment housing 131 to separate the water separation means 137. It is the part which sprays a cleaning liquid toward.
  • the cleaning means 138 is a rod-shaped injection body (1381) and a plurality of branches branched side by side at regular intervals in the injection body (1381) And a plurality of injection holes 1383 formed at predetermined intervals on the injection rods 1382 and the injection rods 1382, and the cleaning liquid and the compressed air are supplied to the injection rods 1382 through the injection bodies 1381. It may further include a cleaning liquid supply means for supplying (not shown). The cleaning liquid and compressed air supplied by the cleaning liquid supply means (not shown) are supplied to the injection body 1341 through the cleaning liquid inlet 1314.
  • the injection body 1381 receives the cleaning liquid together with the compressed air and delivers the cleaning liquid to each of the spray units 1382, and the injection hole 1383 injects the cleaning liquid toward the water separation means 137.
  • the water separation means 136 may be contaminated or blocked in the process of separating, filtering, and recovering fine droplets or mist in a state in which harmful substances such as PM and the like in the pretreatment gas are collected. By separating the separation means 137 by the cleaning solution to prevent contamination and blockage of the water separation means 136.
  • the cleaning means 138 by spraying the cleaning liquid to increase the size of the fine droplets or mist separated by the water separation means 137 by the large droplets or harmful droplets trapping the harmful substances become the aftertreatment Efficiently falls to the lower portion of the housing 131 or to flow down into the inner wall 1311 of the post-processor housing 131.
  • the drop blocking means 139 is a portion that rises through the inner wall 1311 of the after-treatment housing 131 and serves to block water droplets flowing out to the after-treatment gas outlet 1313. 12, 22 and 23, the water blocking means 139 includes a blocking wall (1391). In addition, the water droplet blocking means 139 forms a collecting space (1392) for collecting the water droplets in the vicinity of the after-treatment gas outlet 1313 to prevent the water droplets outflow.
  • the collection space 1372 is formed in a shape in which the collected drops can fall to the bottom.
  • the aftertreatment gas outlet 1313 is formed above the postprocessor housing 131 in an upward direction, and the water droplet blocking means 139 is downward from an edge of the aftertreatment gas outlet 1313.
  • An extended barrier wall 1391 is included.
  • the blocking wall (1391) forms a collecting space (1392) between the upper inner wall of the housing 131 of the post-processor.
  • the upper inner wall 1311 of the housing 131 of the post-processor is converging toward the post-treatment gas outlet and is inclined, and the blocking wall 1391 is used to efficiently form the liquid and the collection space 1392.
  • In order to effectively block the external discharge of the enemy is preferably characterized in that it extends in the vertical direction.
  • the pretreatment gas rises along the flow path of the pretreatment gas formed in the aftertreatment 13 and becomes a posttreatment gas while additionally removing harmful substances, and is discharged to the outside through the aftertreatment gas outlet 1313.
  • some of the water droplets consisting of the cleaning liquid which collects the harmful substances in the pretreatment gas are lifted on the inner wall 1311 of the aftertreatment housing 131 and moved toward the aftertreatment outlet 1313.
  • a collection space (1392) is formed between the blocking wall (1391) and the inner wall (1311) of the after-treatment housing (131) around the after-treatment gas outlet (1313) to agglomerate the water droplets. Droplets aggregate in the collecting space (1392) to increase the size and weight of the droplets can be dropped to the lower portion of the post-processor housing (131).
  • the water droplet blocking means 139 blocks water droplets that collect harmful substances in the pretreatment gas from being discharged to the outside through the post processor outlet 1313, and is separated into a lower portion of the post processor housing 131. Let it fall

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기와, 상기 전처리기에 의해 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스 내의 유해물질을 추가적으로 제거하는 후처리기를 포함하고, 상기 후처리기는, 상기 전처리가스가 유입되는 전처리가스 유입부와 상기 후처리기에 의해 유해물질이 추가적으로 제거된 후처리가스가 유출되는 후처리가스 유출부를 가지며, 내부에 상기 전처리가스의 유동경로를 형성하는 후처리기 하우징과, 상기 전처리가스 유입부에 인접 배치되어 상기 전처리가스 유입부를 통해 유입되는 전처리가스를 확산시켜주는 확산수단을 포함한다.

Description

확산수단을 가진 배기가스 처리장치
본원발명은 확산수단을 가진 배기가스 처리장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기와, 상기 전처리기에 의해 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스 내의 유해물질을 추가적으로 제거하는 후처리기를 포함하되, 상기 후처리기는 내부로 유입되는 전처리가스를 확산시켜주는 확산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치에 관한 것이다.
현대의 선박은 대부분 자체 동력과 난방을 위한 엔진과 보일러 등을 구비하고 있다. 상기 엔진과 보일러 등을 구동하기 위해서는 연료를 태워야 하는데, 연소 과정에서 발생하는 배기가스에는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), PM(Particular Matter, 입자성 물질) 등의 유해물질이 포함되어 있다.
황산화물이나 질소산화물은 인체의 점막에 작용해 호흡기 질환을 일으킬 수도 있으며, 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소가 1급 발암물질로 지정한 오염물질이기도 하다. 또한, 상기 SOx나 NOx가 공기 중으로 그대로 방출되면 대기 중의 수분(H20)과 반응하여 각각 황산(H2SO4), 질산(HNO3)이 되어 산성비의 주된 원인이 되기도 한다.
PM은 가스상오염물질에 대비되는 작은 입자의 형태로서 배기가스 속의 PM이 그대로 대기 중에 방출되면 가시거리를 줄이는 시정장애를 일으키거나, 미세한 입자가 폐나 호흡기를 통해 인체에 들어가 각종 질환을 발생시킬 수 있다. 최근 국내에서 문제가 되는 미세먼지 또한 상기 PM에 의한 것으로서 대기오염의 주된 원인으로 볼 수 있다.
따라서 이러한 배기가스 속 유해물질에 대한 방지책이 필요한데, 특히 선박의 경우는 엔진의 출력규모가 거대하여 승용차의 130배에 달하는 배기가스를 내뿜는 것으로 알려져 있는바, 방대한 양의 유해물질 배출을 방지하기 위해 선박의 배기가스에 대한 구체적이고 실체적인 대책이 요구된다.
이에 국제해사기구(International Maritime Organization, 이하 IMO)에서는 배출규제지역(Emission Control Area, 이하 ECA)를 설정하여 해당 해역 내에서 유해물질의 배출량을 제한하고 있다. 특히 황산화물 배출규제지역(SOx Emission Control Area, 이하 SECA)은 NOx 등의 다른 유해물질도 같이 규제하는 상기 ECA보다 더 광범위하게 규정하여 강력한 제재를 가하고 있다.
더구나 2015년 1월 1일부터는 규제를 더욱 강화하여 상기 SECA를 지나는 모든 선박에 대해 환경오염을 일으키는 연료 내 황(Sulphur) 함유율을 0.1%로 제한하였다(IMO 184(59)). 상기 SECA는 2011년 8월 해양오염방지협약의 수정을 통해 기존의 발틱해와 북해지역에서 북미지역으로 확대 규정되었고, 2016년 4월 1일부터는 중국 근해도 지정되는 등, 앞으로 계속 확장될 것이므로 선박의 황산화물 관리는 더 중요해질 전망이다.
또한, ECA 이외 전세계 해역에서도 배기가스 내 SOx 함유량을 3.5% 이하로 규제하던 것을 2016년 10월 28일 개최된 IMO 총회에서 0.5%로 낮추는 법안이 통과되어 2020년부터 시행될 예정에 있는바, 지역을 불문하고 황산화물 관리의 필요성은 더욱 증대하고 있다.
이러한 국제적 규제를 준수하기 위해 저황유(Low sulphur)를 사용하거나 황산화물의 배출량이 적은 천연가스가 연료로 쓰이는 LNG 추진선이 이용되기도 하지만, 배출가스의 황산화물을 절감하는 스크러버(Scrubber)를 사용하기도 한다.
스크러버를 이용해 후처리 공정을 수행하면 황 함유율이 비교적 높은 저가의 연료로도 상기 규제들을 만족시키며 환경오염을 방지할 수 있기에 경제적으로 유리하다. 이렇듯 스크러버는 경제성과 환경성 모두를 충족시킬 수 있어 선박뿐만 아니라 발전소 등에서도 사용될 만큼 범용성이 높다.
<특허문헌>
미국 등록특허공보 US 9,272,241호(2016.03.01. 등록) "COMBINED CLEANING SYSTEM AND METHOD FOR REDUCTION OF SOX AND NOX IN EXHAUST GASES FROM A COMBUSTION ENGINE"
상기 특허문헌에 도시된 발명은 배기가스 내 SOx 및 PM을 흡수하기 위한 스크러버를 게시하고 있다. 상기 스크러버는 세정액으로 SOx를 이온화시키는데 이때 pH 8.3 전후인 해수(Sea Water)를 이용하면 별도의 알칼리성 첨가제 없이도 이온화된 황산화물을 중화시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 입자성 물질을 응집시켜 세정액 속에 같이 배출하여 대기 중으로의 방출을 방지할 수도 있다.
그러나 상기 발명은 스크러버를 포함한 배기가스 및 세정액의 순환 과정에 대한 개략도를 나타내고 있을 뿐, 스크러버 내부의 구체적 형상과 세정 방법에 대한 것은 언급하지 않고 있다.
스크러버는 상하로 매우 긴 형태를 가지고 있어 선박의 부피를 많이 차지해 공간활용도 측면에서 비효율적이고 선박의 미관을 해친다. 따라서 스크러버의 높이를 낮추는 방법에 대한 필요성이 존재하는데, 상기 문헌에는 이러한 문제점에 대한 해결책은 전혀 개시되어 있지 않다.
스크러버 내로 유입되는 배기가스를 처리기 내에 고르게 분산시켜야 세정액을 이용한 작업 효율이 높아지는데, 상기 선행문헌에는 이를 위한 구성도 존재하지 않는다.
그리고 세정액과 배기가스의 혼합이 원활히 일어나야 양자 간의 접촉시간과 접촉면적이 늘어 세정 작업이 제대로 이루어질 수 있기에 그 혼합방법은 스크러버의 중요한 성능 중의 하나로 볼 수 있는데, 상기 발명에는 이에 대한 구체적 방안이 공개되어 있지 않다.
또한, 배기가스의 배출 과정에서 스크러버를 통과할 시 세정을 위한 해수 분사 및 구조물로 인한 경로 방해로 압력손실이 발생하는데, 이러한 압력손실은 수치화되어 스크러버의 성능을 나타내는 자료로 쓰일 정도로 중요한 사항임에도 불구하고 상기 문헌에는 이에 대한 방안도 마련되어 있지 않다.
스크러버 내 분사된 해수 등의 세정액이 밑으로 역류하여 배기가스가 나오는 엔진 및 보일러 등으로 유입되는 경우도 문제가 되곤 하는데, 상기 특허문헌에는 이에 대한 대비책도 기재되어 있지 않다.
엔진이나 보일러의 부하에 따라 배출되는 배기가스의 양은 가변적인데, 이러한 유동 변화를 고려치 않고 일괄적으로 세정액을 분사하는 상기 특허발명은 작업에 있어 효율성이 떨어지는 문제점도 있다.
배기가스 속의 미세한 세정액 입자를 제거하기 위한 디미스터(기수분리기) 등의 필터는 장기간 사용될 경우 구멍이 막혀 청소해주어야 하는데, 이러한 디미스터의 세척을 위한 방법도 요구된다.
마지막으로 배기가스 속 유해물질을 흡수한 세정액이 배기가스의 유동을 따라 대기 중으로 방출되는 현상을 방지할 필요성도 존재한다.
따라서 배기가스의 압력손실을 최소화하며 고르게 분산시키고, 황산화물과 PM을 세정액과 적절히 혼합해 유해물질을 효과적으로 제거하여 청정가스만을 배출하면서도 스크러버의 부피를 줄여 공간활용도를 높일 수 있고, 엔진 부하에 따라 유연하게 적응해 작업 효율을 향상시키며 세정액의 엔진 역류를 방지할 수 있는 배기가스 처리장치에 대한 필요성이 대두된다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명의 목적은, 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기와, 상기 전처리기에 의해 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스 내의 유해물질을 추가적으로 제거하는 후처리기를 포함하되, 상기 후처리기는 내부로 유입되는 전처리가스를 확산시켜주는 확산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 후처리기로 전처리가스가 유입되는 전처리가스 유입부의 전방에 이격된 상태로 배치된 확산수단을 통해 후처리기의 하부에서 전처리가스의 확산이 효율적으로 이루어지게 해주는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 확산수단이 상기 전처리가스 유입부의 전방을 커버하며 배치되되 상기 전처리가스가 통과할 수 있는 확산부를 가지는 몸체를 통해 전처리가스의 확산이 효율적으로 이루어지게 해주는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전처리가스가 효율적으로 확산될 수 있게 해주는 형상의 몸체를 가진 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 후처리기로 전처리가스가 유입되는 전처리가스 유입부의 전방에 2 이상 연속하여 배치된 확산수단을 통해 전처리가스의 확산이 효율적으로 이루어지게 해주는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기의 내부를 유동하는 배기가스의 유동경로 상에 세정액이 이중으로 분사되도록 해줌으로써 향상된 공간활용도와 유해물질 제거효율을 발휘하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기의 내부를 유동하는 배기가스를 교반수단을 통하여 곡선형으로 유동하도록 만들어 줌으로써 향상된 공간활용도와 유해물질 제거효율을 발휘하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 선박에 적용되어, 상기 선박의 엔진이나 보일러 등에서 배출되는 배기가스 내의 황산화물(SOx)을 포함하는 유해물질을 효율적으로 제거할 수 있게 해주는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기와, 상기 전처리기에 의해 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스 내의 유해물질을 추가적으로 제거하는 후처리기를 포함하고, 상기 후처리기는, 상기 전처리가스가 유입되는 전처리가스 유입부와 상기 후처리기에 의해 유해물질이 추가적으로 제거된 후처리가스가 유출되는 후처리가스 유출부를 가지며, 내부에 상기 전처리가스의 유동경로를 형성하는 후처리기 하우징과, 상기 전처리가스 유입부에 인접 배치되어 상기 전처리가스 유입부를 통해 유입되는 전처리가스를 확산시켜주는 확산수단을 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 확산수단은 상기 후처리기 하우징의 내부 중 상기 전처리가스 유입부의 전방에 이격된 상태로 배치되어 상기 전처리가스를 상기 후처리기 하우징의 내부로 확산시켜주는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 확산수단은 상기 전처리가스 유입부의 전방을 커버하며 배치되되 상기 전처리가스가 통과할 수 있는 확산부를 가지는 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 확산부는 다수개의 통공을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 몸체는 상기 전처리가스 유입부의 전방을 수직으로 커버하는 형태로 형성되되, 상단 및 하단이 상기 전처리가스 유입부 측으로 각각 상방향 및 하방향 경사 또는 굴곡지는 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 확산수단은 상기 전처리가스 유입부의 전방에 2 이상 연속하여 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 전처리기는, 상기 배기가스가 유입되는 배기가스 유입부와 상기 전처리기에서 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스가 유출되는 전처리가스 유출부를 가지며, 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 형성하는 전처리기 하우징과, 상기 유동경로 상의 배기가스가 곡선형으로 유동하게 하는 교반수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 교반수단은 상기 전처리기 하우징의 내부에 상기 유동경로를 커버하며 배치되되, 중앙의 몸체와 상기 몸체에 소정의 비틀림각을 가지고 방사상으로 결합된 다수개의 날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 교반수단은 각 상기 날개 사이에 상기 배기가스가 각 상기 날개에 부딪히지 않고 통과할 수 있는 공간부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 교반수단은 회전하지 않고 고정된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 전처리기는, 상기 배기가스 유입부와 상기 교반수단 사이에 배치되어 상기 배기가스 유입부를 통해 유입된 배기가스에 세정액을 분사하는 제1 전처리분사수단과, 상기 교반수단과 상기 전처리가스 유출부 사이에 배치되어 상기 교반수단을 거쳐 상기 유동경로를 나선형으로 진행하는 배기가스에 세정액을 분사하는 제2 전처리분사수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 제1 전처리분사수단은 상기 제2 전처리분사수단에 비하여 상기 세정액을 미세한 액적 형태로 분사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 제1 전처리분사수단은 상기 세정액을 입경이 100~200㎛인 액적 형태로 분사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 제2 전처리분사수단은 상기 세정액을 입경이 500~1,000㎛인 액적 형태로 분사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 상기 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는 선박에 설치되고, 상기 유해물질은 황산화물(SOx)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 구성을 통해 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명은 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기와, 상기 전처리기에 의해 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스 내의 유해물질을 추가적으로 제거하는 후처리기를 포함하되, 상기 후처리기는 내부로 유입되는 전처리가스를 확산시켜주는 확산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 상기 후처리기로 전처리가스가 유입되는 전처리가스 유입부의 전방에 이격된 상태로 배치된 확산수단을 통해 후처리기의 하부에서 전처리가스의 확산이 효율적으로 이루어지게 해주는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 효과를 가진다.
본 발명은 상기 확산수단이 상기 전처리가스 유입부의 전방을 커버하며 배치되되 상기 전처리가스가 통과할 수 있는 확산부를 가지는 몸체를 통해 전처리가스의 확산이 효율적으로 이루어지게 해주는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 효과를 발휘한다.
본 발명은 상기 전처리가스가 효율적으로 확산될 수 있게 해주는 형상의 몸체를 가진 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 효과를 나타낸다.
본 발명은 상기 후처리기로 전처리가스가 유입되는 전처리가스 유입부의 전방에 2 이상 연속하여 배치된 확산수단을 통해 전처리가스의 확산이 효율적으로 이루어지게 해주는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 효과를 보여준다.
본 발명은 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기의 내부를 유동하는 배기가스의 유동경로 상에 세정액이 이중으로 분사되도록 해줌으로써 향상된 공간활용도와 유해물질 제거효율을 발휘하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 효과를 보유한다.
본 발명은 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기의 내부를 유동하는 배기가스를 교반수단을 통하여 곡선형으로 유동하도록 만들어 줌으로써 향상된 공간활용도와 유해물질 제거효율을 발휘하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 효과를 발현한다.
본 발명은 선박에 적용되어, 상기 선박의 엔진이나 보일러 등에서 배출되는 배기가스 내의 황산화물(SOx)을 포함하는 유해물질을 효율적으로 제거할 수 있게 해주는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 제공하는 효과를 준다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산수단을 가진 배기가스 처리장치의 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산수단을 가진 배기가스 처리장치의 절개 사시도
도 3은 도 1의 A-A' 단면도
도 4는 도 3의 단면에서 배기가스의 처리과정을 도시한 참고도
도 5는 전처리기의 절개 사시도
도 6은 도 5의 A구간의 a1-a1' 단면도
도 7은 도 5의 A구간의 a2-a2' 단면도
도 8은 도 5의 B구간의 b-b' 단면도
도 9는 교반수단의 사시도
도 10은 도 5의 C구간의 c1-c1' 단면도
도 11은 도 5의 C구간의 c2-c2' 단면도
도 12는 후처리기의 절개 사시도
도 13은 도 12의 D구간의 d1-d1' 단면도
도 14는 도 12의 D구간의 d2-d2' 단면도
도 15는 확산수단의 사시도
도 16은 패킹지지수단의 사시도
도 17은 도 16의 B-B' 단면도
도 18은 도 12의 E구간의 e1-e1' 단면도
도 19는 도 12의 E구간의 e2-e2' 단면도
도 20은 도 12의 F구간의 f-f' 단면도
도 21은 도 20에서의 세척과정을 도시한 참고도
도 22는 도 12의 G구간의 g-g' 단면 사시도
도 23은 도 22에서의 수적차단과정을 도시한 참고도
이하에서는 본 발명에 따른 확산수단을 가진 배기가스 처리장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서 배기가스라 함은 엔진, 보일러 등의 연소장치를 구동하기 위해 연료를 연소하는 과정에서 발생하는 가스를 의미하며, 상기 배기가스 내의 유해물질은 상기 배기가스에 포함된 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), PM(Particular Matter, 입자성 물질) 등을 의미한다. 본 발명에 따른 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는 선박에서의 배기가스 처리를 주된 목적으로 하지만 선박에만 적용되는 것으로 용도가 한정되지는 않는다.
도 1 내지 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는, 전처리기(11), 연결부(12), 후처리기(13)를 포함한다.
도 4를 참고하여, 상기 배기가스 처리장치에서 진행되는 배기가스의 처리과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다. 도 4에서 굵은 화살표는 가스의 흐름, 점선은 분사되는 세정액, 가는 화살표는 배출되는 세정액을 의미한다.
상기 전처리기(11)는 연소에 의해 생성된 배기가스가 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입되면 일차적으로 유해물질을 감축된 전처리가스로 만들어 전처리가스 유출부(1113)을 통해 배출한다. 상기 연결부(12)는 상기 전처리가스를 상기 후처리기(13)로 이동시킨다. 상기 후처리기(13)는 전처리가스 유입부(1312)를 통해 유입된 전처리가스에서 추가적으로 유해물질을 제거하여 후처리가스 유출부(1313)를 통해 배출한다.
상기 전처리기(11)에서 상기 배기가스 내의 유해물질을 제거하기 위해 상기 전처리기(11)의 세정액 유입부(1114)로 유입되어 사용된 세정액 및 상기 후처리기(13)에서 전처리가스의 유해물질을 제거하기 위해 상기 후처리기(13)의 세정액 유입부(1314)로 유입되어 사용된 세정액은 상기 전처리기(11) 및 상기 후처리기(13)의 하부에 각각 형성된 세정액 유출부(1115, 1315)를 통해 배출된다.
본 발명이 선박에 적용되는 경우 상기 세정액으로는 해수 또는 알칼리 첨가제가 혼합된 담수 등이 사용될 수 있으며, 상기 배기가스는 상기 선박의 엔진 또는 보일러 등의 연소과정에서 발생하는 것으로 상기 유해물질은 황산화물(SOx) 및 PM을 의미할 수 있다.
상기 전처리기(11)는 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 역할을 수행한다. 도 2 내지 5를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 전처리기(11)는 전처리기 하우징(111), 제1 전처리분사수단(112), 교반수단(113), 제2 전처리분사수단(114)을 포함한다.
상기 전처리기 하우징(111)은 상기 전처리기(11)의 외형을 형성하고, 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 형성하는 부분이다. 상기 전처리기 하우징(111)은 내벽(1111), 배기가스 유입부(1112), 전처리가스 유출부(1113), 세정액 유입부(1114) 및 세정액 유출부(1115)를 포함한다. 도 1 내지 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 전처리기 하우징(111)은 원통형 타워로 형성되어 있으며, 유입된 배기가스를 상기 전처리기 하우징(111)의 상부에서 하부로 이동시키며 상기 배기가스 내의 유해물질이 일차적으로 제거될 수 있는 유동경로를 형성한다.
상기 내벽(1111)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 형성하는 부분이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 내벽(1111)은 상기 전처리기 하우징(111) 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 원통형으로 형성하고 있다.
상기 배기가스 유입부(1112)는 상기 전처리기 하우징(111)의 내부로 배기가스가 유입되는 부분이다. 도 2 내지 5를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 배기가스 유입부(1112)는 상기 전처리기 하우징(111)의 상단에 형성되어 있으며, 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입된 배기가스는 상기 내벽(1111)이 형성하는 원통형의 유동경로를 따라 하부로 이동하게 된다.
상기 전처리가스 유출부(1113)는 상기 전처리기(11)에서 일차적으로 유해물질이 제거된 배기가스인 전처리가스가 배출되는 부분이다. 도 2 내지 5를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 전처리가스 유출부(1113)는 상기 전처리기 하우징(111)의 하부 일측에 형성되어 있으며, 상기 전처리가스 유출부(1113)를 통해 배출되는 전처리가스는 상기 연결부(12)를 통하여 상기 후처리기(13)로 이동하게 된다.
상기 세정액 유입부(1114)는 상기 전처리기(11)의 내부에서 분사되기 위한 세정액이 유입되는 부분이다. 도 5를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 세정액 유입부(1114)는 후술할 제1 전처리분사수단(112) 및 제2 전처리분사수단(114)에 각각 연결 또는 형성되어 있다.
상기 세정액 유출부(1115)는 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 상기 전처리기 하우징(111)의 내부로 유입된 배기가스의 유해물질 제거를 위하여 상기 제1 전처리분사수단(112) 및 상기 제2 전처리분사수단(114)에 의하여 분사된 세정액이 배출되는 부분이다. 도 2 내지 5에 나타난 바와 같이, 상기 세정액 유출부(1114)는 상기 전처리기 하우징(111)의 하단에 형성되어 있는데, 상기 세정액 유출부(1114)를 통해 상기 제1 전처리분사수단(112) 및 상기 제2 전처리분사수단(114)에 의하여 분사된 세정액이 상기 배기가스 내의 유해물질을 포집하여 상기 전처리기 하우징(111)의 하단으로 이동하여 외부로 배출될 수 있게 된다. 상기 세정액의 원활한 배출을 위해서 상기 전처리기 하우징(111)의 하단은 상기 세정액 유출부(1114)를 향해 수렴되는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내부 중 상기 배기가스 유입부(1112) 부근에 배치되어 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입된 배기가스에 세정액을 분사하는 부분이다. 상기 세정액으로는 전술한 바와 같이, 해수, 알칼리 첨가제가 혼합된 담수 등이 사용될 수 있다.
상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입된 배기가스를 냉각시켜준다. 상기 가스 유입부(1112)를 통해 유입된 배기가스는 일반적으로 250~350℃의 온도를 가지는데, 상기 제1 전처리분사수단(112)이 분사하는 세정액에 의하여 50~50℃도 그 온도가 내려가며, 부피가 줄어들게 된다.
또한, 상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 배기가스 내의 유해물질 그 가운데서도 특히, PM이 세정액에 의해 일차적으로 포집될 수 있게 해준다. 상기 제1 전처리분사수단(112)이 분사한 세정액과 접촉한 배기가스는 상기 교반수단(113)을 거치며, 그 유동경로가 직선에서 나선형으로 바뀌게 되고, 후술할 제2 전처리분사수단(114)이 분사하는 세정액과 접촉하게 된다. 이에 따라 상기 제1 전처리분사수단(112)이 분사하여 유해물질을 포집한 세정액은 그 크기가 증가하게 되어 중력에 의하여 상기 전처리기 하우징(111)의 하부로 이동하게 된다.
상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 제2 전처리분사수단(114)에 비하여 상기 세정액을 미세한 액적 형태로 분사하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 세정액을 입경이 100~200㎛인 액적 형태로 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 배기가스의 유해물질 중 PM은 입경이 0.1~0.5㎛ 정도인데, 상기 세정액이 입경이 100~200㎛인 액적 형태로 분사될 경우 상기 PM을 효율적으로 응집하여 세정액 내에 뭉치게 하는 데에 효율적이다.
도 6 및 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전처리분사수단(112)은 막대형 분사몸체(1121)와, 상기 분사몸체(1121)의 일단부에 형성된 분사구(1122)를 포함하고 있으며, 상기 분사몸체(1121)는 세정액 공급수단(미도시)으로부터 상기 세정액 유입부(1114)를 통해 세정액과 압축공기를 공급받을 수 있다. 상기 분사몸체(1121)는 세정액을 압축공기와 함께 공급받아 상기 분사구(1122)로 전달하고, 상기 분사구(1122)는 세정액을 상기 배기가스를 향해 분사한다.
한편, 상기 제1 전처리분사수단(112)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내벽(1111)에 의해 형성된 배기가스의 유동경로 상에 상기 배기가스의 진행방향과 수직인 단면에 수평으로 배치되되, 상기 내벽(1111)에서 일정 각도 간격으로 상기 유동경로의 중심을 향해 각각 돌출되어 다수개가 배치되어 있다. 이와 같은 배치를 통하여 상기 배기가스 유입부(1112)로 유입되어 상기 교반수단(113) 쪽으로 진행하는 배기가스에 효율적으로 세정액이 분사되도록 할 수 있다.
상기 제1 전처리분사수단(112)의 구체적인 형태와 배치 등은 상기 제1 전처리분사수단(112)의 분사용량 및 상기 전처리기(11)의 전체적인 길이 설계 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 교반수단(113)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내부 중 상기 제1 전처리분사수단(112) 및 상기 제2 전처리분사수단(114) 사이에 배치되어 상기 유동경로 상의 배기가스가 곡선형, 바람직하게는 나선형으로 유동하도록 만들어주는 역할을 수행하는 부분이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 전처리기 하우징(111)은 상부에서 하부로 수직하방향의 배기가스 유동경로를 형성하는데, 상기 교반수단(113)은 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입되어 직선 하방향으로 진행하는 배기가스의 흐름을 곡선형, 바람직하게는 나선형으로 바꾸어준다.
상기 교반수단(113)에 의해 상기 배기가스의 유동경로 상에서의 흐름이 직선에서 곡선형으로 바뀔 경우 상기 유동경로가 길어지게 되고, 그 결과 상기 제2 전처리 분사수단(114)에 의해 분사되는 세정액과의 접촉시간이 늘어나게 된다. 이에 따라 상기 배기가스에서 상기 PM이나 상기 SOx 등의 유해물질이 상기 세정액에 의해 포획되는 비율이 높아지게 된다. 따라서 상기 교반수단(113)은 상기 배기가스 유입부(1112)와 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같이 상기 교반수단(113)을 통해 상기 전처리기 하우징(111)의 내부 공간 대비 배기가스 내의 유해물질 제거시간을 향상시킬 수 있게 되고, 상기 전처리기(11)의 높이를 늘리지 않고도 또는 더 나아가 그 높이를 줄여도 배기가스 내의 유해물질 제거효율을 향상시킬 수 있게 된다. 그 결과 설비의 소형화가 가능하게 된다.
도 8 및 9를 참조하면, 상기 교반수단(113)은 상기 유동경로를 커버하며 배치되되, 중앙의 몸체(1131), 다수개의 날개(1132) 및 공간부(1133)를 포함하고 있으며, 상기 날개(1132)의 외측에 결합된 플랜지부(1334)에 의하여 상기 전처리기 하우징(111)의 내벽(1111)에 형성된 단턱(1111a)에 안착되어 배치되어 있다. 필요에 따라 상기 교반수단(113)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내벽(1111)에 용접 등의 방식을 통해 결합되는 형태로 배치될 수도 있다.
상기 몸체(1131)는 상기 교반수단(113)의 중심이 되는 부분이며, 상기 날개(1132)는 상기 몸체(1131)에 소정의 비틀림각을 가지고 방사상으로 결합되어 있다. 또한, 상기 공간부(1133)는 각 상기 날개(1132) 사이에 상기 배기가스가 각 상기 날개(1132)에 부딪히지 않고 통과할 수 있는 공간을 형성하는 부분이다.
도 8에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 교반수단(113)은, 상기 몸체(1131)의 외측면을 따라 30°간격으로 6개의 날개(1132)가 일정 각도 비틀려 결합되어 있으며, 각 상기 날개(1132) 사이에 상기 공간부(1133)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 교반수단(113)이 이와 같이 구성될 경우 상기 교반수단(113)을 통과한 배기가스의 흐름이 나선형으로 형성되되, 상기 전처리기 하우징(111)의 내벽(1111)에 의해 형성되는 배기가스의 유동경로의 이동방향 중심을 따라 대칭적인 형태로 형성될 수 있게 되고, 그 흐름이 원활하게 되며, 상기 제1 전처리분사수단(112) 및 상기 제2 전처리분사수단(114)이 분사하는 세정액에 의해 포획된 배기가스 내의 유해물질이 상기 하우징(111)의 내벽(1111)을 타고 흘러내릴 수 있게 된다.
한편, 각 상기 날개(1132) 사이에 상기 공간부(1132)가 나타나지 않을 경우 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입된 배기가스가 상기 교반수단(113)을 통과할 때 지나친 압력손실을 받게 되므로, 상기 배기가스의 흐름 상 바람직하지 못하다.
또한, 상기 교반수단(113)은 회전하지 않고 고정된 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 이것은 상기 배기가스 유입부(1112)를 통해 유입되는 배기가스는 일반적으로 상기 전처리가스 유출부(1113)를 향한 유체공급속도는 충분히 갖추고 있으므로, 상기 유동경로 상의 배기가스에 별도의 직진 에너지를 공급할 필요가 없기 때문이다.
상기 제2 전처리분사수단(114)은 상기 전처리기 하우징(111)의 내부 중 상기 교반수단(113)과 상기 전처리가스 유출부(1113) 사이에 배치되어 상기 교반수단(113)을 거쳐 상기 유동경로를 나선형으로 진행하는 배기가스에 세정액을 분사하는 부분이다.
상기 제2 전처리분사수단(114)은 상기 교반수단(113)을 거쳐서 상기 전처리기 하우징(111)의 하부에 위치한 전처리가스 유출부(1113)를 향하여 곡선형 바람직하게는, 나선형으로 진행하는 배기가스에 세정액을 추가적으로 분사함으로써 상기 제1 전처리분사수단(112)에 의해 분사되어 배기가스 내에 포함된 PM 등의 유해물질을 포집한 상태인 세정액의 응집을 유도함으로써 그 크기를 더욱 크게 만들어 주어, 상기 전처리기 하우징(111)의 내벽(1111)을 타고 흘러내리거나 상기 전처리기 하우징(111)의 하부로 효율적으로 낙하하도록 해준다.
상기 제2 전처리분사수단(114)은 위와 같이 상기 제1 전처리분사수단(112)에 의해 분사되어 배기가스 내의 PM 등의 유해물질을 포집한 상태인 세정액의 크기를 증가시켜주기 위하여 상기 제1 전처리분사수단(112)이 분사하는 세정액에 비하여 그 입경이 큰 세정액을 분사하여 주는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 제2 전처리분사수단(114)은 상기 세정액을 입경이 500~1,000㎛인 액적 형태로 분사하는 것이 바람직하다.
도 10 및 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 전처리분사수단(114)은 막대형의 분사몸체(1141)와, 상기 분사몸체(1141)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(1142)와, 각 상기 분사대(1142)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(1143)를 포함하고 있다. 상기 분사몸체(1141)는 세정액 공급수단(미도시)으로부터 상기 세정액 유입부(1114)를 통해 세정액과 압축공기를 공급받을 수 있다. 상기 분사몸체(1141)는 세정액을 압축공기와 함께 공급받아 각 상기 분사대(1142)로 전달하고, 상기 분사구(1143)는 세정액을 상기 배기가스를 향해 분사한다.
상기 제2 전처리분사수단(114)은 상기 제1 전처리분사수단(112)에 비하여 상기 세정액을 분사하는 분사구(1143)가 더욱 촘촘하게 배치된 구조를 형성하고 있는데, 이는 상기 교반수단(113)을 거쳐 상기 유동경로를 나선형으로 진행하고 있는 배기가스를 향하여 사각영역이 없이 세정액을 고르게 분사하는 데에 유리하기 때문이다.
상기 제1 전처리분사수단(112)과 관련하여 전술한 바와 같이, 상기 제2 전처리분사수단(114)의 구체적인 형태와 배치 등도 상기 제2 전처리분사수단(114)의 분사용량 및 상기 전처리기(11)의 전체적인 길이 설계 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 연결부(12)는 상기 전처리기(11)에서 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스를 상기 후처리기(13)로 이동시켜주는 부분이다. 도 2 내지 4를 참조하면, 상기 연결부(12)는 일단이 상기 전처리기 하우징(111)의 전처리가스 유출부(1113)와 연통되고, 타단이 상기 후처리기 하우징(131)의 전처리가스 유입부(1312)와 연통된 통로를 포함한다.
상기 후처리기(13)는 상기 전처리기(11)에 의해 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스 내의 유해물질을 추가적으로 제거하는 역할을 수행한다. 도 1 내지 4 및 도 12를 참조하면, 상기 후처리기(13)는 후처리기 하우징(131), 확산수단(132), 패킹(133), 패킹지지수단(134), 제1 후처리분사수단(135), 제2 후처리분사수단(136), 기수분리수단(137), 세척수단(138), 수척차단수단(139)를 포함한다.
상기 후처리기 하우징(131)은 상기 후처리기(13)의 외형을 형성하고, 내부에 상기 전처리가스의 유동경로를 형성하는 부분이다. 상기 후처리기 하우징(131)은 내벽(1311), 전처리가스 유입부(1312), 후처리가스 유출부(1313) 및 세정액 유출부(1315)를 포함한다. 도 2 및 12에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 후처리기 하우징(131)은 원통형 타워로 형성되어 있으며, 하부 일측을 통해 유입된 전처리가스를 상방향으로 이동시키며 상기 전처리가스 내의 유해물질이 추가적으로 제거될 수 있는 유동경로를 형성한다.
상기 내벽(1311)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내부에 상기 전처리가스의 유동경로를 형성하는 부분이다. 도 2 및 12를 참조하면, 상기 내벽(1311)은 상기 후처리기 하우징(131) 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 원통형으로 형성하고 있다.
상기 전처리가스 유입부(1312)는 상기 후처리기 하우징(131)의 내부로 전처리가스가 유입되는 부분이다. 도 2 내지 4 및 도 12에 나타난 바와 같이, 상기 전처리가스 유입부(1312)는 상기 후처리기 하우징(131)의 하부 일측에 형성되어 있으며, 상기 전처리가스 유입부(1312)를 통해 유입된 전처리가스는 상기 내벽(1311)이 형성하는 원통형의 유동경로를 따라 상부로 이동하게 된다.
상기 후처리가스 유출부(1313)는 상기 후처리기(13)에서 추가적으로 유해물질이 제거된 전처리가스인 후처리가스가 배출되는 부분이다. 도 2 내지 4 및 도 12에 나타난 바와 같이, 상기 후처리가스 유출부(1313)는 상기 후처리기 하우징(131)의 상부에 형성되어 있으며, 상기 후처리가스 유출부(1313)를 통해 배출되는 후처리가스는 배기가스에서 유해물질의 제거가 상기 전처리기(11) 및 상기 후처리기(13)에 의해 이루어진 것으로 대기로 방출될 수 있다.
상기 세정액 유입부(1314)는 상기 후처리기(13)의 내부에서 분사되기 위한 세정액이 유입되는 부분이다. 도 2 및 12를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 세정액 유입부(1314)는 후술할 제1 후처리분사수단(135), 제2 후처리분사수단(136) 및 세척수단(138)에 각각 연결 또는 형성되어 있다.
상기 세정액 유출부(1315)는 상기 전처리가스 유입부(1312)를 통해 상기 후처리기 하우징(131)의 내부로 유입된 전처리가스 내의 유해물질 제거를 위하여 상기 제1 후처리분사수단(135) 또는 상기 제2 후처리분사수단(136)에 의하여 분사된 세정액이 배출되는 부분이다. 도 2 내지 4 및 도 12를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 세정액 유출부(1315)는 상기 후처리기 하우징(131)의 하단에 형성되어 있는데, 상기 세정액 유출부(1315)를 통해 상기 제1 후처리분사수단(135) 및 상기 제2 후처리분사수단(136)에 의하여 분사된 세정액이 상기 전처리가스 내의 유해물질을 포집하여 상기 후처리기 하우징(131)의 하단으로 이동하여 외부로 배출될 수 있게 된다. 상기 세정액의 원활한 배출을 위해서 상기 후처리기 하우징(131)의 하단은 상기 세정액 유출부(1315)를 향해 수렴되는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 확산수단(132)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내부 중 상기 전처리가스 유입부(1312)에 인접 배치되어 상기 전처리가스 유입부(1312)를 통해 유입되는 전처리가스를 확산시켜주는 부분이다. 도 13 내지 15를 참조하면, 상기 확산수단(132)은 상기 전처리가스 유입부(1312)의 전방에 이격된 상태로 배치되어 있는데, 몸체(1321) 및 체결부(1322)를 포함하고 있다.
상기 몸체(1321)는 상기 전처리가스 유입부(1312)의 전방을 커버하며 배치되되 상기 전처리가스가 통과할 수 있는 확산부(1321a)를 가지는 부재이다. 상기 몸체(1321)는 판형 부재로 형성될 수 있다. 도 14 및 15에 나타난 바와 같이, 상기 몸체(1321)는 전체적으로는 상기 전처리가스 유입부(1312)의 전방을 수직으로 커버하는 형태로 형성되되, 상기 몸체(1321)의 상단과 하단이 상기 전처리가스 유입부(1312) 측으로 경사 또는 굴곡지는 형태로 형성될 수 있다.
조금 더 상세히 살펴보면, 상기 몸체(1321)의 상단은 상기 전처리가스 유입부(1312) 측으로 상방향 경사지어 형성되고, 상기 몸체(1321)의 하단은 상기 전처리가스 유입부(1312) 측으로 하방향 경사지어 형성되어 있다. 상기 몸체(1321)의 이와 같은 형상을 통하여 상기 전처리가스 유입부(1312)를 통해 유입되는 전처리가스가 전방 및 상하부로 고르게 확산될 수 있게 된다. 상기 몸체(1321)는 상단과 하단만이 경사 또는 굴곡지는 형태가 아니라 전체적으로 굴곡지는 형태로 형성될 수도 있다.
상기 확산부(1321a)는 다수개의 통공을 포함할 수 있는데, 상기 확산부(1321a)는 균일하게 형성된 다수개의 통공으로 형성될 수 있다. 그러나 상기 확산부(1321a)가 통공으로 한정되지는 것은 아니며, 상기 확산부(1321a)는 슬릿 등의 형태로 이루어질 수도 있다.
상기 몸체(1321)의 면적이나 형상, 상기 확산부(1321a)의 크기나 형태, 개수 등은 상기 후처리기(13)의 처리용량 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 체결부(1322)는 상기 후처리기 하우징(131)의 내부에 형성된 고정부(1311b)에 체결됨으로써 상기 확산수단(132)이 상기 후처리기 하우징(131)의 내부에 고정될 수 있게 해주는 부분이다. 도 13 및 14을 참조하면, 상기 체결부(1322)는 상기 몸체(1321)의 좌우측단에서 상기 전처리가스 유입부(1312) 측으로 수직연장 또는 절곡된 형태로 형성되어 있는데, 볼트 등의 체결수단에 의해 상기 후처리기 하우징(131)의 내부에 형성된 고정부(1311b)에 체결됨으로써 상기 확산수단(132)이 상기 후처리기 하우징(131)의 내부에 고정될 수 있게 해준다.
상기 전처리기(11)에 의해 일차적으로 유해물질의 감축이 이루어진 배기가스인 전처리가스는 상기 교반수단(113)에 의해 그 유동경로가 나선형으로 변경된 상태이기 때문에 상기 전처리가스 유출부(1312)로 유출되어 상기 연결부(12)를 거쳐 상기 전처리가스 유입부(1312)로 유입될 때에도 어느 정도의 회전에너지를 가지고 있는 상태이다. 따라서 상기 후처리기 하우징(131)의 내부로 진입하면서 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311) 중 상기 전처리가스 유입부(1312) 측으로 그 흐름이 집중되게 되며, 상기 후처리기 하우징(131) 내부에 형성된 전처리가스의 유동경로에 균일하게 분산되지 못한다.
상기 확산수단(132)은 상기 전처리가스가 상기 후처리기 하우징(131) 내부로 유입될 때의 단면적을 좁게 만들어 노즐과 같은 역할을 수행함으로써, 상기 전처리가스가 상기 후처리기 하우징(131)의 내부로 균일하게 확산될 수 있게 해준다. 이를 통해 상기 전처리가스가 상기 후처리기 하우징(131) 내부에 형성된 전처리가스의 유동경로 상에 고르게 분산될 수 있게 된다. 즉, 상기 확산수단(132)을 통해 상기 패킹(133)으로 유입되는 전처리가스를 고르게 분산되도록 하여 상기 패킹(133)에서의 전처리가스의 SOx의 흡수효율을 높일 수 있게 되며, 기타 유해물질의 포집 효율도 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 도 13 및 14에 나타나 바와 같이, 상기 확산수단(132)은 상기 전처리가스 유입부(1312)의 전방에 2개가 연속하여 배치되어 있는데, 이를 통해 상기 확산수단(132)에 의한 확산이 더욱 균일하게 이루어지도록 할 수 있다.
상기 패킹(packing, 133)은 뒤에서 설명할 제1 후처리분사수단(135) 및 제2 후처리분사수단(136)이 분사하는 세정액과 상기 전처리가스의 접촉면적을 크게 만들어주기 위한 부분이다. 상기 패킹(133)은 상기 후처리기 하우징(131) 내부 중 상기 확산수단(132)의 상부, 상기 전처리가스의 유동경로 상에 배치되어 상기 전처리가스와 상기 세정액의 기/액 접촉면적을 늘려줌으로써 해수 또는 알칼리 첨가제를 함유한 담수 등으로 이루어진 세정액을 통한 상기 전처리가스 내의 유해물질인 SOx의 용해가 원활하게 이루어질 수 있게 해준다.
상기 패킹(133)의 다수의 충진재가 모여있는 구조를 이루는데, 상기 충진재는 철강(steel), 세라믹, 플라스틱 재질 등으로 만들어진 것이 사용될 수 있다. 또한, 상기 패킹(133)의 형태는 일정한 패턴이 없이 충진재들이 모여있는 랜덤(random) 패킹과 일정한 패턴이 있는 스트럭쳐드(structured) 패킹 등이 적용될 수 있다. 상기 패킹(133)은 상기 후처리기(13)의 처리용량 및 길이 설계 등에 따라 그 종류와 형태는 달라질 수 있다.
상기 패킹지지수단(134)은 상기 패킹(133)을 하부에서 지지하여주되 상기 전처리가스를 확산시켜주는 부분이다. 도 16 및 17을 참조하면, 상기 패킹지지수단(134)은 상기 전처리가스의 유동경로를 커버하며, 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311)에 내측으로 돌출형성된 단턱(1311a)에 그 테두리 부분이 안착되고, 상부에 놓여지는 패킹(133)을 지지한다. 본 발명에서 상기 패킹지지수단(134)은 상기 전처리가스를 상기 패킹(133)의 하부에서 확산시켜주는 확산기능을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 패킹지지수단(134)은 상기 전처리가스가 통과할 수 있도록 형성된 관통부(134a) 및 상기 패킹을 지지하는 지지부(134b)를 포함하고 있다. 구체적으로 상기 지지부(134a)는 교차구조를 가지는 스트랜드이고, 상기 관통부(134a)는 상기 지지부(134b)에 의해 형성된 통공으로 형성된 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 패킹지지수단(134)은 교차구조를 가지는 지지부(134b)에 의해 메쉬구조의 관통부(134a)를 형성하고 있다. 이러한 메쉬구조를 통해 저항을 낮춤으로써 상기 전처리가스의 압력손실을 줄일 수 있다.
상기 패킹지지수단(134)은 상기 확산부(134a)의 비율 즉, 메쉬구조의 통공의 비율을 늘려줌으로써 일반적인 메쉬구조에 비해 상기 전처리가스의 통과면적을 증가시켜 전처리가스의 압력손실을 최소화하는 것이 바람직한데, 구체적으로 상기 확산부(134a)의 면적과 상기 지지부(134b)의 수직투영면적이 2~4 대 1 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 16에 나타난 바와 같이, 상기 지지부(134b)는 적어도 일부분이 트위스트된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 상기 지지부(134b)가 이와 같이 트위스트된 구조를 가질 경우 상기 관통부(134a)를 통과하는 전처리가스 중 상기 지지부(134b)에 부딪히는 전처리가스는 상기 트위스트된 방향을 따라 그 진행방향을 전환하게 된다. 그 결과 상기 전처리가스가 더욱 광범위하게 확산될 수 있게 되며, 더욱 균일하고 활발한 전처리가스의 분산 및 확산이 이루어지게 된다.
본 발명에서 상기 패킹지지수단(134)은 단순히 상기 패킹(133)을 지지하는 역할에 머물지 않으며, 상기 패킹(133)으로 유입되는 전처리가스를 상기 패킹(133)의 하부 전체 면적에 고르게 분산되도록 해준다. 그 결과 상기 패킹지지수단(134)을 통해 상기 패킹(133)에서의 전처리가스의 SOx의 흡수효율을 높일 수 있게 되며, 기타 유해물질의 포집 효율도 향상시킬 수 있게 된다.
또 한편, 상기 패킹지지수단(134)은 산부(1341)와 골부(1342)가 연속하여 나란히 이어지는 굴곡구조를 가지는 것이 바람직하다. 나란히 연속하여 이어지는 굴곡구조는 단면적 대비 지지력을 향상시켜주므로 상기 패킹(133)이 상기 산부(1341)에 의해 더욱 안정적으로 지지될 수 있게 해준다. 더 나아가 이러한 구조는 상기 패킹(133)을 향해 진행하는 전처리가스의 압력이 상기 패킹지지수단(134)에 균일하게 분산될 수 있게 해줌으로써 상기 패킹(133)의 하부에서 상기 패킹(133)을 향해 유동하는 전처리가스가 상기 패킹(133)의 하부로 전체적으로 균일하게 확산되도록 만들어 준다.
상기 제1 후처리분사수단(135)는 상기 후처리기 하우징(131)의 내부 중 상기 전처리가스의 유동경로 상에 배치되어 상기 전처리가스를 향해 세정액을 분사하는 부분이다. 상기 제1 후처리분사수단(135)은 상기 패킹(133)의 상부에 배치되어 상기 패킹(133)을 향해 세정액을 분사한다.
도 12, 도 18 및 19를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 후처리분사수단(135)은 막대형의 분사몸체(1351)와, 상기 분사몸체(1351)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(1352)와, 각 상기 분사대(1352)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(1353)를 포함하고 있으며, 상기 분사몸체(1351)를 통해 각 상기 분사대(1352)에 세정액과 압축공기를 공급하는 세정액 공급수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 세정액 공급수단(미도시)이 공급하는 세정액 및 압축공기는 상기 세정액 유입부(1314)를 통해 상기 분사몸체(1351)로 공급된다. 상기 분사몸체(1351)는 세정액을 압축공기와 함께 공급받아 각 상기 분사대(1352)로 전달하고, 상기 분사구(1353)는 세정액을 상기 배기가스를 향해 분사한다.
상기 제1 후처리분사수단(135)의 구체적인 형태와 배치 등은 상기 제1 후처리분사수단(135)의 분사용량 및 상기 후처리기(13)의 전체적인 길이 설계 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 제2 후처리분사수단(136)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내부 중 상기 전처리가스의 유동경로 상에 배치되어 상기 전처리가스를 향해 세정액을 분사하되 상기 제1 후처리분사수단(135)과 독립적으로 작동하는 것을 특징으로 한다. 이러한 독립적인 작동은 도 19에 나타난 바와 같은 제어부(C)의 제어에 의해 이루어질 수 있다. 상기 제어부(C)는 상기 제1 후처리분사수단(135) 및 상기 제2 후처리분사수단(136)의 세정액 분사가 독립적으로 이루어질 수 있도록 제어를 수행한다.
도 12, 도 18 및 19를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 후처리분사수단(136)은 막대형의 분사몸체(1361)와, 상기 분사몸체(1361)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(1362)와, 각 상기 분사대(1362)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(1363)를 포함하고 있으며, 상기 분사몸체(1361)를 통해 각 상기 분사대(1362)에 세정액과 압축공기를 공급하는 세정액 공급수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 세정액 공급수단(미도시)이 공급하는 세정액 및 압축공기는 상기 세정액 유입부(1314)를 통해 상기 분사몸체(1361)로 공급된다. 상기 분사몸체(1361)는 세정액을 압축공기와 함께 공급받아 각 상기 분사대(1362)로 전달하고, 상기 분사구(1363)는 세정액을 상기 배기가스를 향해 분사한다.
상기 제2 후처리분사수단(136)의 구체적인 형태와 배치 등은 상기 제1 후처리분사수단(135)과 관련하여 설명한 바와 같이, 상기 제2 후처리분사수단(136)의 분사용량 및 상기 후처리기(13)의 전체적인 길이 설계 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 제2 후처리분사수단(136)이 상기 제1 후처리분사수단(135)과 독립적으로 작동한다는 것은 상기 제2 후처리분사수단(136)은 상기 제1 후처리분사수단(135)과 선택적으로 또는 동시에 세정액을 분사할 수 있음을 의미한다. 따라서 엔진의 부하에 따라 연소에 의해 생성된 배기가스 및 상기 전처리기(11)로부터 유입되는 전처리가스의 양이 변화할 때 그에 대응하여 적절한 세정액의 분사가 이루어지도록 할 수 있게 되고, 그 결과 상기 후처리기(13)의 경제적인 작동이 이루어지게 된다.
상기 제2 후처리분사수단(136)은 상기 제 1후처리분사수단(135)의 상부에 일정 간격 이격되어 배치되어 있다. 상기 제2 후처리분사수단(136)과 상기 제1 후처리분사수단(135)이 상기 전처리가스의 유동경로 중 동일한 수평면 상에 배치될 경우 상기 전처리가스의 유동을 방해하는 저항이 커지게 되므로 상기 제2 후처리분사수단(136)과 상기 제1 후처리분사수단(135)은 이와 같이 서로 다른 높이에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 더 나아가 상기 제1 후처리분사수단(135)과 상기 제2 후처리분사수단(136)은 서로 다른 높이에 배치되면서도 상기 전처리가스의 유동경로 상에 수직투영 시 서로 교차하는 형태로 배치되는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 배치를 통하여 상기 전처리가스 유동경로 상의 전처리가스에 사각영역이 없이 고르게 세정액이 분사될 수 있게 되며, 전처리가스 내의 유해물질 제거가 더욱 효율적으로 진행될 수 있게 된다.
여기서, 상기 제1 후처리분사수단(135) 및 상기 제2 후처리분사수단(136)이 분사하는 세정액을 통해 상기 전처리가스 내의 유해물질이 제거되는 메커니즘을 살펴보면 아래와 같다.
상기 전처리가스는 산성물질인 황산화물(SOx) 및 PM 등의 유해물질을 포함하는데, 상기 제1 후처리분사수단(135) 및 상기 제2 후처리분사수단(136)은 이러한 유해물질을 중화 내지는 응집하여 제거하기 위해 세정액을 분사한다. 일반적으로 0.1~0.5um의 PM이 먼저 미세 물방울(100~200um)에 의해 응집되어 크기가 커진다. 또한, 산성의 황산화물(SOx)을 중화시키기 위하여 염기성의 세정액이 필요한데, 담수를 사용하는 경우에는 별도의 알칼리성 첨가제를 넣어 중화반응을 유도한다.
이때, 상기 알칼리성 첨가제는 NaOH(수산화나트륨), Na2CO3(탄산나트륨) 또는 NaHCO3(중탄산나트륨) 등이 가능하다. NaOH를 첨가한 세정액에 의한 황산화물(SOx)의 중화반응은 다음과 같다.
SO2(g)+2NaOH(aq)+(1/2)O2(g) → 2Na++SO4 2-+H2O
그러나 전술한 바와 같이 본 발명이 선박에 적용되는 경우에는 염수인 해수(Sea Water)를 세정액으로 사용할 수도 있다. 일반적으로 해수는 염화나트륨(NaCl), 염화마그네슘(MgCl2), 염화칼륨(KCl) 등의 염분을 포함하는데 이들이 녹아 생기는 Cl-, SO4 2-, Br- 등의 음이온으로 인하여 pH가 7.8~8.3 정도인 약염기성을 띄게 된다. 따라서 이러한 해수를 세정액으로써 사용한다면 별도의 알칼리성 첨가제의 투입 없이도 황산화물(SOx)의 중화가 가능한 이점이 있다.
이때, 해수에 의한 중화반응식은 다음과 같은데, 먼저 기체 상태의 이산화황(SO2) 물과 혼합된다.
SO2(g) +H2O(l) ↔ H2SO3 (aq)
다음으로 해수 내 염기와 반응하게 되는데, 이는 다음과 같다.
2H2SO3 (aq)+OH- ↔ 2HSO3 - (aq)+H+ (aq)+H2O(aq)
2HSO3 - (aq)+OH- (aq) ↔ 2SO3 2 - (aq)+H+ (aq)+H2O(aq)
즉, 이산화황이 해수에 흡수되어 상기 반응을 거쳐 황산염이 된다.
상기 기수분리수단(137)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내부 중 상기 제2 후처리분사수단(136)의 상부에 배치되어 상기 제2 후처리분사수단(136)을 거쳐 상기 전처리가스의 유동경로를 유동하는 미세액적을 분리하는 역할을 수행하는 부분이다. 상기 기수분리수단(137)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311)에 내측으로 돌출형성된 단턱(1311a)에 그 테두리 부분이 안착되는 방식 등을 통해 배치된다.
상기 기수분리수단(137)은 상기 전처리가스와 세정액이 만나 생성되는 에어로졸 형태의 액적 또는 미스트(mist)를 분리, 여과, 회수하는 역할을 수행하는데, 수직방향의 단면이 지그재그 형태로 나타나는 블레이드(blade)가 일정 간격으로 다수개 배치되는 형태로 구성될 수 있다. 이밖에도 상기 기수분리수단(137)은 상기 후처리기(13)의 설계나 온도 및 화학적 특성 등에 따라 구체적인 형태 등이 달라질 수 있다.
상기 세척수단(138)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내부 중 상기 제2 후처리분사수단(136)의 상부 및 상기 기수분리수단(137)의 하부에 배치되어 상기 기수분리수단(137)을 향하여 세정액을 분사하는 부분이다.
도 12, 20 및 21을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 세척수단(138)은 막대형의 분사몸체(1381)와, 상기 분사몸체(1381)에서 일정 간격으로 나란히 분지된 다수개의 분사대(1382)와, 각 상기 분사대(1382)에 일정 간격으로 형성된 다수개의 분사구(1383)를 포함하고 있으며, 상기 분사몸체(1381)를 통해 각 상기 분사대(1382)에 세정액과 압축공기를 공급하는 세정액 공급수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 세정액 공급수단(미도시)이 공급하는 세정액 및 압축공기는 상기 세정액 유입부(1314)를 통해 상기 분사몸체(1381)로 공급된다. 상기 분사몸체(1381)는 세정액을 압축공기와 함께 공급받아 각 상기 분사대(1382)로 전달하고, 상기 분사구(1383)는 세정액을 상기 기수분리수단(137)을 향해 분사한다.
상기 기수분리수단(136)은 전처리가스 내의 PM 등과 같은 유해물질을 포집한 상태의 미세 액적 또는 미스트를 분리, 여과, 회수하는 과정에서 오염되거나 폐색될 수 있는데, 상기 세척수단(138)은 상기 기수분리수단(137)이 세정액에 의해 세척되도록 해줌으로써 상기 기수분리수단(136)의 오염 및 폐색을 방지하여 준다.
또한, 상기 세척수단(138)은 세정액을 분사하여 상기 기수분리수단(137)에 의해 분리된 미세 액적 또는 미스트의 크기를 늘려줌으로써 유해물질을 포집한 미세 액적 또는 미스트가 큰 액적이 되어 상기 후처리기 하우징(131)의 하부로 효율적으로 낙하하거나 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311)을 타고 하부로 흘러내릴 수 있도록 해준다.
상기 수적차단수단(139)은 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311)을 통해 상승하여 상기 후처리가스 유출부(1313)로 유출되는 수적을 차단하는 역할을 수행하는 부분이다. 도 12, 22 및 23을 참조하면, 상기 수적차단수단(139)은 차단벽(1391)을 포함하고 있다. 또한, 상기 수적차단수단(139)은 상기 후처리가스 유출부(1313) 부근에서 수적을 포집하는 포집공간(1392)을 형성하여 수적이 외부로 유출되는 것을 방지하여 준다. 상기 포집공간(1392)은 포집된 수적이 하부로 낙하할 수 있는 형태로 형성된다.
상기 후처리가스 유출부(1313)는 상기 후처리기 하우징(131)의 상부에 상방향으로 형성되어 있는데, 상기 수적차단수단(139)은 상기 후처리가스 유출부(1313)의 테두리에서 하방향으로 연장된 차단벽(1391)을 포함하고 있다. 상기 차단벽(1391)은 상기 후처리기의 하우징(131)의 상단 내벽 사이에 포집공간(1392)을 형성하여 준다. 상기 후처리기의 하우징(131)의 상단 내벽(1311)은 상기 후처리가스 유출부를 향해 수렴하며 경사진 형태로 형성되어 있는데, 상기 차단벽(1391)은 상기 포집공간(1392)의 효율적 형성과 액적의 외부 배출의 효율적 차단을 위하여 수직 하방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
상기 전처리가스는 상기 후처리기(13) 내부에 형성된 전처리가스의 유동경로를 따라 상승하며, 유해물질이 추가적으로 제거되면서 후처리가스가 되어 상기 후처리가스 유출부(1313)를 통해 외부로 배출된다. 이 과정에서 전처리가스 내의 유해물질을 포집한 세정액으로 이루어진 수적들 중 일부는 상기 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311)을 타고 상승하여 상기 후처리기 유출부(1313)를 향해 이동하게 된다.
상기 후처리기 하우징(131)의 상단 내벽(1311)을 타고 상기 후처리가스 유출부(1313)의 테두리 부근까지 이동한 수적은 상기 차단벽(1391)에 걸리게 된다. 또한, 상기 차단벽(1391)과 상기 후처리가스 유출부(1313) 주위의 후처리기 하우징(131)의 내벽(1311) 사이에 수적이 서로 응집할 수 있도록 해주는 포집공간(1392)이 형성되므로 상기 포집공간(1392)에서 수적들이 응집하여 그 크기와 무게가 증가하여 상기 후처리기 하우징(131)의 하부로 낙하할 수 있게 된다.
이와 같이 상기 수적차단수단(139)은 전처리가스 내의 유해물질을 포집한 수적들이 상기 후처리기 유출부(1313)를 통해 외부로 배출되는 것을 차단하고, 상기 후처리기 하우징(131)의 하부로 분리되어 낙하하도록 해준다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 연소에 의해 생성된 배기가스에서 일차적으로 유해물질을 감축하는 전처리기와, 상기 전처리기에 의해 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스 내의 유해물질을 추가적으로 제거하는 후처리기를 포함하고,
    상기 후처리기는,
    상기 전처리가스가 유입되는 전처리가스 유입부와 상기 후처리기에 의해 유해물질이 추가적으로 제거된 후처리가스가 유출되는 후처리가스 유출부를 가지며, 내부에 상기 전처리가스의 유동경로를 형성하는 후처리기 하우징과,
    상기 전처리가스 유입부에 인접 배치되어 상기 전처리가스 유입부를 통해 유입되는 전처리가스를 확산시켜주는 확산수단을 포함하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확산수단은 상기 후처리기 하우징의 내부 중 상기 전처리가스 유입부의 전방에 이격된 상태로 배치되어 상기 전처리가스를 상기 후처리기 하우징의 내부로 확산시켜주는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 확산수단은 상기 전처리가스 유입부의 전방을 커버하며 배치되되 상기 전처리가스가 통과할 수 있는 확산부를 가지는 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 확산부는 다수개의 통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 전처리가스 유입부의 전방을 수직으로 커버하는 형태로 형성되되, 상단 및 하단이 상기 전처리가스 유입부 측으로 각각 상방향 및 하방향 경사 또는 굴곡지는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 확산수단은 상기 전처리가스 유입부의 전방에 2 이상 연속하여 배치된 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전처리기는,
    상기 배기가스가 유입되는 배기가스 유입부와 상기 전처리기에서 일차적으로 유해물질이 감축된 배기가스인 전처리가스가 유출되는 전처리가스 유출부를 가지며, 내부에 상기 배기가스의 유동경로를 형성하는 전처리기 하우징과,
    상기 유동경로 상의 배기가스가 곡선형으로 유동하게 하는 교반수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 교반수단은 상기 전처리기 하우징의 내부에 상기 유동경로를 커버하며 배치되되, 중앙의 몸체와 상기 몸체에 소정의 비틀림각을 가지고 방사상으로 결합된 다수개의 날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 교반수단은 각 상기 날개 사이에 상기 배기가스가 각 상기 날개에 부딪히지 않고 통과할 수 있는 공간부를 형성하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 교반수단은 회전하지 않고 고정된 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 전처리기는,
    상기 배기가스 유입부와 상기 교반수단 사이에 배치되어 상기 배기가스 유입부를 통해 유입된 배기가스에 세정액을 분사하는 제1 전처리분사수단과,
    상기 교반수단과 상기 전처리가스 유출부 사이에 배치되어 상기 교반수단을 거쳐 상기 유동경로를 나선형으로 진행하는 배기가스에 세정액을 분사하는 제2 전처리분사수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전처리분사수단은 상기 제2 전처리분사수단에 비하여 상기 세정액을 미세한 액적 형태로 분사하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전처리분사수단은 상기 세정액을 입경이 100~200㎛인 액적 형태로 분사하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 전처리분사수단은 상기 세정액을 입경이 500~1,000㎛인 액적 형태로 분사하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 확산수단을 가진 배기가스 처리장치는 선박에 설치되고, 상기 유해물질은 황산화물(SOx)을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산수단을 가진 배기가스 처리장치.
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