WO2019225811A1 - 벤튜리 일체형 스크러버 장치 - Google Patents

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WO2019225811A1
WO2019225811A1 PCT/KR2018/011727 KR2018011727W WO2019225811A1 WO 2019225811 A1 WO2019225811 A1 WO 2019225811A1 KR 2018011727 W KR2018011727 W KR 2018011727W WO 2019225811 A1 WO2019225811 A1 WO 2019225811A1
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venturi
scrubber
exhaust gas
washing water
gas
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PCT/KR2018/011727
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서민수
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Seo Min Su
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    • F01N13/004—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 specially adapted for marine propulsion, i.e. for receiving simultaneously engine exhaust gases and engine cooling water
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    • F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
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    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a scrubber device for collecting and removing harmful substances contained in exhaust gas of a ship engine.
  • the venturi structure is integrated into the scrubber body, and the scrubber body is installed or disassembled in multiple stages.
  • a ship In general, a ship is installed with a main engine driving a propeller to propel a ship, and a plurality of power generation engines for supplying power to various equipment or equipment mounted on the ship.
  • the exhaust gas discharged after combustion in a diesel engine of such a ship not only contains a large number of suspended particulates such as dust and fine dust, but also a number of harmful gaseous substances such as NOx and nitrogen oxides. This is a cause of environmental pollution.
  • a selective catalytic reduction (SCR) that removes nitrogen oxides or a sulfur oxides is reduced.
  • Scrubber (SOx removal) device to remove particulate matter
  • DPF diesel particulate filter
  • the scrubber device is a device for removing foreign substances in the exhaust gas through the contact and coagulation effect of the gas and liquid, and not only gaseous substances such as SOx, which is a sulfur oxide in the exhaust gas, It collects and removes floating fine particles such as dust, thereby purifying exhaust gas.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a scrubber module system for removing harmful substances in exhaust gas of a conventional ship engine
  • FIG. 2 shows a configuration diagram of a conventional general scrubber.
  • a scrubber module system for removing harmful substances in exhaust gas of a ship engine is discharged after scrubber, main engine of a ship, and scrubbing.
  • the gas and seawater monitoring system (GAS & SEA WATER MONITORING SYSTEM) for inspecting the seawater flowing into or out of the exhaust gas and the scrubber are connected to each other to form a module system.
  • the scrubber is composed of an external venturi type, and as shown, the venturi tube is separately mounted on the side of the scrubber body.
  • the exhaust gas discharged from the exhaust line of the main engine flows into the lower portion of the scrubber body via the venturi tube, scrubs while moving upward along the inside of the scrubber body, and is then discharged to the upper portion of the scrubber body.
  • Such a conventional scrubber is composed of a scrubber body 100 and the venturi tube 150, the venturi tube 150 is installed to be connected to the lower portion of the scrubber body (100). .
  • the dust collecting layer 110 is provided in two stages, and many injection pipes which inject moisture into the exhaust gas and the dust collecting layer 110 which flow into the scrubber main body 100 inside. 120 is installed.
  • the dust collecting layer 110 is a portion filled with a packing ball or a pall-ring in which a plurality of pores through which exhaust gas can pass.
  • the exhaust gas EXHAUST GAS of the main engine introduced from above the venturi tube 150 is introduced below the scrubber body 100 via the venturi tube 150, and at this time, the exhaust gas is The diffusion and expansion by the Venturi effect is moved upward from the lower portion of the scrubber body (100).
  • the exhaust gas is scrubbed, and at this time, gaseous particles, such as sulfur oxides, or particulate matter such as dust or fine dust, which are contained therein, come into contact with, aggregate, and fall down to moisture particles.
  • gaseous particles such as sulfur oxides, or particulate matter such as dust or fine dust, which are contained therein, come into contact with, aggregate, and fall down to moisture particles.
  • the scrubber body 100 is discharged upward.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-2018-0038420
  • Patent Document 2 Korean Patent Publication No. 10- 1549560
  • a scrubber having an external venturi tube, a dust collecting layer, a spray nozzle, and the like is disclosed.
  • the scale may be generated due to changes in characteristics such as temperature, flow rate, and moisture content of the exhaust gas, or changes in properties such as particle size distribution and density of particulate matter to be removed.
  • the tury hole can be easily blocked, and thus there is a problem in that the driving stability is lowered.
  • the exhaust gas moving inside the scrubber main body is subjected to back pressure due to structural interference of the internal materials such as scrubber packing and demister and washing water injected in the reverse direction of the exhaust gas.
  • side effects such as increased load of the main engine as well as reduced output.
  • the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention, by integrally installing the venturi portion integrally inside the scrubber body, to significantly reduce the size, volume or weight of the entire scrubber apparatus, miniaturization, compact To make them angry.
  • the scrubber body is composed of a rectangular polyhedron, and by being separated into multiple stages so as to be installed or dismantled, it is possible to improve work convenience due to storage or transportation as well as installation.
  • each venturi conduit is formed through arc-shaped guide vanes facing each other, and the venturi conduit, as well as appropriately disposing the washing water injection pipe along the scrubber main body, provides fluidity and harmful substances of the exhaust gas. To improve the efficiency of dust collection.
  • Another object of the present invention by placing a plurality of injection nozzles installed inside the scrubber body in the forward direction of the exhaust gas, it is possible to add additional kinetic energy to the exhaust gas by utilizing the self-propulsion of the sprayed washing water. It is an object of the present invention to provide a venturi-integrated scrubber device that can effectively prevent the occurrence of back pressure on exhaust gas.
  • the gas inlet for the exhaust gas is provided in the lower side, the gas outlet for discharging the exhaust gas to the upper side is provided, the main flow path so that the exhaust gas can move Is provided inside the scrubber body to provide a hollow scrubber body, the at least one collecting layer spaced apart in the scrubber body, and the gas inlet and the main flow path to communicate with the inside,
  • a venturi part having at least one venturi pipe through which exhaust gas can pass, and a plurality of washing water injection pipes installed along a movement path of the exhaust gas and multi-injecting washing water in a forward direction of the exhaust gas; It is configured to include.
  • venturi portion is integrally installed inside the scrubber main body, the size, volume or weight of the entire scrubber device can be significantly reduced, thereby making it possible to miniaturize and compact.
  • the scrubber main body is formed by connecting a tubular tubular body consisting of a rectangular polyhedron in multiple stages, and at least one drain hole for discharging the washing water to the outside is preferably provided at the lower side.
  • the venturi portion of the present invention the barrier ribs are installed horizontally so as to block a part of the main flow path, and the venturi duct is disposed at a predetermined interval so that the venturi duct is spaced apart between the lower surface and the partition wall of the scrubber body. It may be composed of at least one guide member.
  • the guide member, the support plate of the plate structure, which both ends are respectively coupled to both side walls of the scrubber body, and are respectively installed to face each other on the upper and lower sides in the longitudinal direction of the support, the outer convex circular surface It is preferably composed of guide vanes provided so as to narrow the venturi duct formed between the guide member.
  • the guide member forming the venturi pipeline can be selected and applied to an appropriate length corresponding to the displacement of the engine, the expandability of the venturi pipeline can be improved.
  • the washing water injection pipe of the present invention may be provided in each of the front side of the venturi pipe line, may include a venturi injection pipe for injecting the cleaning water toward the venturi pipe.
  • the washing water spray pipe may include at least one reverse spray pipe for spraying the washing water in a reverse direction to the traveling direction of the exhaust gas.
  • the reverse injection pipe is disposed above the main flow path after the exhaust gas passes through the venturi portion and the space volume is rapidly increased and the velocity of the mixed gas drops sharply, thereby preventing the reverse back pressure from being applied to the exhaust gas.
  • the exhaust gas and the washing water can be mixed more effectively.
  • the present invention minimizes the disturbance of the exhaust gas, thereby improving the dust collecting efficiency of the harmful substances, and preventing the back gas from being applied to the exhaust gas, thereby preventing the increase of the load of the engine or the reduction of the output.
  • a plurality of auxiliary injection pipes for multiple injection of the washing water in the forward direction of the exhaust gas, each of the auxiliary injection pipes, each of the auxiliary injection pipes, the washing water in the advancing direction of the exhaust gas Preferably, a plurality of spray nozzles for spraying are arranged to form at least one row in the longitudinal direction.
  • the guide plate is installed in the main flow path of the scrubber body so that the exhaust gas discharged from the venturi part and moved upwardly can be diffused to the center of the scrubber body.
  • the guide plate may be installed to be inclined at a predetermined angle along a side wall of the scrubber body, and may be formed of a porous plate having a plurality of through holes formed therein so that the exhaust gas may pass therethrough, and a plurality of guide plates may be in contact with the side wall.
  • the drain groove can be formed.
  • the exhaust gas which exits the venturi part and moves upward along the sidewall of the scrubber body can be effectively diffused to the center portion of the scrubber body, and the washing water can be discharged downward through the drain groove.
  • the present invention has the following effects.
  • the scrubber body is composed of a plurality of rectangular polyhedron, it is easy to manufacture, and can be separated or combined in multiple stages, so that the installation or dismantling work is easy, thereby reducing the maintenance cost.
  • the Venturi pipeline has excellent scalability, it can effectively respond to various types of ship engines and can reduce installation costs and construction periods.
  • the engine since the back pressure to the exhaust gas can be blocked by injecting the washing water in the forward direction of the exhaust gas, the engine can be stably operated and fuel consumption can be reduced by preventing the increase of the load of the engine and the reduction of the output. It works.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a scrubber module system for removing harmful substances in exhaust gas of a conventional marine engine.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional general scrubber.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a scrubber module system to which an example of the venturi integrated scrubber device of the present invention is applied.
  • FIG. 4 is a front view of an embodiment of a venturi integrated scrubber device according to the present invention.
  • FIG. 5 is an internal perspective view of the scrubber device of FIG. 4 viewed from the side.
  • FIG. 5 is an internal perspective view of the scrubber device of FIG. 4 viewed from the side.
  • FIG. 6 is a front view of the scrubber main body in which the lower part of the scrubber main body is cut out in the state which only the partition and the guide member of the venturi part were installed in the venturi integrated scrubber apparatus which concerns on this invention.
  • FIG. 7 is a front perspective view of the scrubber body in a venturi-integrated scrubber device according to the present invention, in which only a collecting layer and a plurality of washing water spray tubes are installed inside the scrubber body.
  • FIG. 8 is an enlarged view of an auxiliary injection pipe installed in a lower part inside the scrubber body of the present invention shown in FIG. 5.
  • FIG 9 is an explanatory view of the operation of the venturi integrated scrubber device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a scrubber module system to which an example of the venturi integrated scrubber device of the present invention is applied.
  • the venturi integrated scrubber device of the present invention is connected to the exhaust line of the main engine of the ship, so that the sulfur oxides in the exhaust gas discharged from the engine ( It serves to remove gaseous substances such as SOx) as well as harmful particulate matter such as dust or fine dust by contacting and agglomerating and collecting the washing water.
  • the scrubber apparatus is connected to a gas monitoring system (GAS MONITORING SYSTEM) for inspecting the cleaned exhaust gas discharged after scrubbing.
  • GAS MONITORING SYSTEM a gas monitoring system
  • the scrubber device of the present invention has an internal venturi type integrated structure, as shown, the main engine of the ship is directly connected to the scrubber body.
  • venturi integrated scrubber device of the present invention uses sea water as the washing water due to the characteristics used in the ship, and the sea water is supplied by using a pump.
  • the seawater monitoring system (INLET SEA WATER MONITORING SYSTEM) for checking the adequacy of the inputted seawater
  • the discharge water monitoring system (DISCHARGE WATER MONITORING SYSTEM) for checking the safety of the seawater discharged after scrubbing to the scrubber device of the present invention Connected.
  • venturi integrated scrubber device of the present invention is a component of the scrubber module system as described above, and purifies exhaust gas of the engine.
  • venturi integrated scrubber device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 9.
  • Figure 4 shows a front view of an embodiment of the venturi integrated scrubber device according to the present invention
  • Figure 5 shows an internal perspective view of the scrubber device of Figure 4 viewed from the side.
  • the venturi integrated scrubber apparatus 1 of this invention is comprised from the scrubber main body 10, the collection layer 30, the venturi part 50, and the wash water injection pipe 80. As shown in FIG.
  • the scrubber main body 10 serves as a housing providing a path through which the exhaust gas of the main engine moves, and is composed of a tubular structure having a predetermined height with an empty inside.
  • the scrubber body 10 is made of a rectangular tubular structure, it is preferable to combine the tubular tubular body made of a rectangular polyhedron in multiple stages.
  • each tube may be coupled to each other through a bolt or welding operation using a flange (17) structure.
  • the scrubber apparatus 1 is a heavy-weight installation which carries out several tens of tons, by constructing the scrubber main body 10 in multiple stages as mentioned above, installation and disassembly operation
  • work are easy, and storage property and transportability can be improved. In addition, maintenance work becomes easy.
  • the scrubber body 10 is provided with at least one gas inlet 11 through which the exhaust gas of the engine flows, and a plurality of gas outlets 12 through which the scrubbed exhaust gas is discharged to the outside.
  • the gas inlet 11 is connected to the ship's main engine in the module system shown in FIG. 3, and is installed at the front lower side of the scrubber body 10, and the gas outlet 12 is installed upward at the upper end. do.
  • three and two gas inlets 11 and gas outlets 12 are provided, respectively, but these are shown as an example, and the size, number, or installation position thereof are used in an environment of use. However, it may be appropriately selected and applied in consideration of the type, size, displacement, etc. of the engine to be connected.
  • the opening parts 15 and 16 are provided in the front upper part and the back lower part of the scrubber main body 10, respectively.
  • the openings 15 and 16 are installed for observing the inside of the scrubber main body 10 or for maintenance of the washing water injection pipe 80, and are provided to be opened and closed by using a door.
  • the size or position may be appropriately selected and applied in consideration of the use environment.
  • a plurality of drains 13 connected to the discharge water monitoring system shown in FIG. 3 are provided.
  • At least one collecting layer 30 is formed inside the scrubber body 10.
  • the collecting layer 30 is spaced apart at regular intervals in the up and down direction inside the scrubber body 10 and is horizontally installed in two stages.
  • the collecting layer 30 may be configured as a demister for collecting and removing moisture contained in the exhaust gas.
  • the demister serves as a filter for filtering the moisture contained in the exhaust gas, and is made of a fiber material, plastic or metal material.
  • the demister applied to the present invention is a chevron type made of plastic or metal, and a large number of 'V'-shaped or zigzag-type fine particles through which exhaust gas can pass. It has a flow path.
  • the collecting layer 30 may apply the demisters of various products that are generally used, detailed description thereof will be omitted here.
  • the collecting layer 30 in the present invention has been described as a demister for removing moisture, it may be constituted by a conventional dust collector having a dust collecting function capable of collecting and removing dust or dust in the exhaust gas.
  • the dust collector is filled with a packing ball, a falling ring, and the like, in which a plurality of pores through which gas can pass, and absorbs and removes particulate matter such as dust and dust in the exhaust gas.
  • the collection layer 30 of the present invention may be configured with a demister or dust collector in consideration of the characteristics of the engine, the use environment, and the like, or may be configured by mixing them.
  • venturi unit and the guide member applied to the venturi integrated scrubber device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 6 is a front view of the scrubber main body in which the lower part of the scrubber main body is cut in the state in which only the partition and the guide member of the venturi part were installed in the venturi integrated scrubber apparatus which concerns on this invention.
  • FIG. 6 illustrates a state in which only the venturi part 50 is installed in a state in which the washing water injection pipe 80 and the auxiliary injection pipe 90 are not installed inside the scrubber body 10 for convenience of description. will be.
  • the venturi part 50 forms a venturi conduit 53 having a relatively small cross-sectional area of the flow path, thereby increasing the flow rate of the exhaust gas passing through the venturi conduit 53, and the venturi conduit 53.
  • the venturi part 50 of the present invention has a lower inside of the scrubber body 10 so that the gas inlet 11 installed in the scrubber body 10 and the main flow passage 19 formed in the scrubber body 10 can communicate with each other. As installed in the gas inlet 11, the exhaust gas passing through the gas inlet 11 may directly enter the venturi part 50.
  • the venturi part 50 is formed with at least one venturi conduit 53 through which the exhaust gas introduced from the gas inlet 11 may pass.
  • the venturi portion 50 is composed of a partition 51 and a guide member 55.
  • the partition wall 51 forms an upper wall of the venturi portion 50, and has a rectangular plate structure, and is horizontally spaced apart a predetermined distance upward from an inner lower surface of the scrubber body 10.
  • the partition wall 51 is fixedly installed on the inner wall of the scrubber body 10, as shown in Figure 5, is installed so as to block only a part of the main flow path (19).
  • the main flow path 19 is opened through the opening between the front end surface of the partition wall 51 and the rear wall of the scrubber body 10. Can be moved upwards
  • a plurality of guide members 55 are provided between the lower surface of the scrubber body 10 and the partition wall 51.
  • the guide member 55 is horizontally installed between the partition 51 and the lower surface of the scrubber main body 10 so as to be spaced apart by a predetermined distance in the up and down direction, and as shown in FIG. 6, both end surfaces thereof are scrubber main body. 10 is fixedly coupled to both side walls.
  • the guide member 55 is composed of a support 57 coupled to both ends of the side wall of the scrubber body 10 and two guide vanes 58 coupled to the support 57.
  • the support 57 is formed of a long plate structure having a predetermined thickness and width, and the guide vanes 58 are provided symmetrically to face each other on the upper and lower surfaces of the support 57.
  • the guide vane 58 is installed in the longitudinal direction of the support 57, and provided to form an arc surface convex outward of the support 57, as shown in Figure 6, between each guide member 55
  • the venturi conduit 53 which has a narrow upper and lower width and a long length, is horizontally formed.
  • the guide vane 58 is provided in the lower side of the front end of the partition 51 so as to correspond to the upper guide vane 58 of the guide member 55 located at the uppermost side.
  • the guide vanes 58 installed on the partition 51 and the guide member 55 may include a plurality of venturi pipes 53 in the up and down directions at the rear half of the venturi part 50. By providing), the venturi effect is imparted to the exhaust gas passing through.
  • the partition wall 51, the guide member 55, the guide vane 58, and the like of the venturi portion 50 may be fixed to the scrubber body 10 by welding or the like.
  • the guide plate 20 is installed on the inner rear wall of the scrubber body 10.
  • the guide plate 20 is installed on the main flow passage 19 slightly higher than the venturi portion 50, and is exhausted from the venturi portion 50 and then moved upward along the rear wall of the scrubber body 10. Is to serve to change the traveling direction of the exhaust gas so that it is diffused to the center portion of the scrubber body (10).
  • the guide plate 20 is preferably made of a porous plate formed with a plurality of through-holes 21 so that a portion of the exhaust gas moving upward.
  • the guide plate 20 is installed on the rear wall of the inside of the scrubber body 10, but is installed to be inclined upward at an angle so as not to affect the flow of the exhaust gas.
  • the guide plate 20 is formed with a plurality of drainage grooves 25 along the surface in contact with the rear wall of the scrubber body 10.
  • the drain groove 25 is formed by cutting a predetermined length along the rear end surface of the guide plate 20 to be spaced apart, when the guide plate 20 is coupled to the rear wall of the scrubber body 10 by welding or the like.
  • a plurality of drain holes may be formed at regular intervals along the surface.
  • the washing water falling from the upper portion of the guide plate 20 may move to the lower portion of the scrubber body 10 through the drain hole formed by the drain groove 25.
  • FIG. 7 is a front perspective view of the scrubber body in the venturi-integrated scrubber device according to the present invention, in which only a collecting layer and a plurality of washing water spray tubes are installed inside the scrubber body.
  • FIG. 7 illustrates a state in which the washing water spray pipe is installed in the state in which the venturi part 50 is removed for convenience of description.
  • the washing water injection pipe 80 is installed along a path through which the exhaust gas introduced through the gas inlet 11 of the scrubber body 10 moves, and injects the washing water in a traveling direction of the exhaust gas, that is, in a forward direction, to exhaust gas.
  • the washing water injected from the washing water injection pipe 80 is injected in the forward direction of the exhaust gas, it is possible to add self-propelling force to the kinetic energy of the exhaust gas, thereby causing unnecessary back pressure on the exhaust gas. You can prevent it.
  • the washing water injection pipe 80 is spaced apart three in the up and down direction between the guide member 55 of the venturi portion 50 and the rear wall of the scrubber body 10, Moreover, four pieces are provided in the lower main flow path 19 of each collection layer 30, respectively.
  • washing water injection pipe 80 may be configured to include four venturi injection pipes (85) respectively installed in the front portion of the venturi pipe line 53 of the venturi portion (50).
  • the washing water spray pipe 80 is a spray pipe body 81 horizontally installed in the transverse direction of the main flow path 19, and a plurality of spray nozzles 83 spaced apart along the spray pipe body 81. It is composed.
  • the injection pipe main body 81 is formed in a pipe structure in which the washing water can be moved, and both ends thereof are coupled to both side walls of the scrubber body 10 to be horizontal. It is fixedly installed.
  • the washing water injection pipe 80 is provided with a washing water inlet 82 protruding to one side wall of the scrubber body (10).
  • the injection nozzle 83 is spaced apart a predetermined distance along the injection pipe main body 81 is provided with a plurality of arrangement.
  • the injection nozzle 83 is preferably installed so that the washing water can be injected in the direction in which the exhaust gas travels.
  • a plurality of injection nozzles 86 (shown in FIG. 5) of the venturi injection pipe 85 are spaced apart along the venturi pipe line 53 so as to spray the washing water toward the venturi pipe line 53.
  • the spray nozzles 83 of the three washing water injection pipes 80 which are horizontally installed and installed in the up and down directions adjacent to the lower rear wall of the scrubber main body 10 are respectively installed upward.
  • washing water injection pipe 80 injects the washing water in the same forward direction as the direction in which the exhaust gas proceeds, not only can it effectively contact and mix moisture with the exhaust gas, but also prevent the reverse back pressure from being applied to the exhaust gas. This can prevent side effects such as increased engine load and reduced power.
  • each of the collecting layers 30 The washing water injection pipe 80 provided in the lower part can be comprised including the reverse injection pipe which can inject washing water in the reverse direction to the advancing direction of waste gas.
  • the lower two washing water spraying pipes 80 are washed in the reverse direction of the exhaust gas. It consists of a reverse jet tube for spraying water.
  • the upper two washing water spraying pipes 80 spray the washing water upward toward the upper collecting layer 30 in the forward direction of the exhaust gas.
  • the lower two reverse injection pipes inject the washing water downward.
  • the two reverse injection pipes provided below the collecting layer 30 are sprayed with the washing water in the reverse direction of the exhaust gas, but are located above the main flow path 19, and the exhaust gas is connected to the venturi portion 50. After the passage, the volume of the mixture rapidly increases and the velocity of the mixed gas is significantly separated, thereby preventing the back gas from being applied back to the exhaust gas, and more effectively contacting the water of the washing water with the harmful particles in the exhaust gas. And mixed.
  • the number and arrangement of the washing water injection pipes 80 may be appropriately selected and applied in consideration of the output of the engine, the displacement, the use environment, and the like, and the number of the injection nozzles 83 and 86 may also be applied to the scrubber device 1. May be appropriately selected and applied in consideration of the processing capacity.
  • auxiliary injection pipe 90 will be described with reference to FIGS. 5 and 8.
  • FIG. 8 shows an enlarged view of the auxiliary injection pipe installed in the lower part inside the scrubber body of the present invention shown in FIG.
  • the auxiliary injection pipe 90 is installed at the rear of the gas inlet 11, that is, at the inlet side of the venturi part 50, so that the washing water can be injected in the traveling direction of the exhaust gas. Is installed.
  • the auxiliary injection pipe (90) is to mix the exhaust gas by injecting the washing water to the exhaust gas exiting from the gas inlet (11) to enter the venturi portion 50 in the forward direction, two spaced apart in the vertical direction Can be.
  • the auxiliary injection pipe 90 mixes relatively cool washing water with this high temperature exhaust gas entering the venturi portion 50 to exhaust the exhaust gas. By rapidly cooling, the volume is reduced so that the reverse back pressure is applied to the exhaust gas by the venturi part 50.
  • the auxiliary injection pipe (90) is composed of the injection pipe main body 91 and the injection nozzles (92, 93) through which the washing water moves, similarly to the cleaning water injection pipe (80).
  • Both ends of the injection pipe main body 91 are respectively coupled to both inner walls of the scrubber main body 10 so that the injection pipe main body 91 is installed in the horizontal direction inside the scrubber main body 10 similarly to the washing water injection pipe 80, and the injection nozzle ( 92 and 93 are spaced apart from each other along the injection pipe main body 91.
  • the auxiliary injection pipe 90 can more effectively mix the washing water with the exhaust gas to obtain a rapid cooling effect.
  • FIG. 9 is an explanatory view of the operation of the venturi integrated scrubber device according to the present invention, in which the washing water sprayed from the washing water spray pipe 80 and the auxiliary spray pipe 90 is indicated by a dotted line.
  • the gas inlet 11 is connected to the exhaust line of the engine, the exhaust gas discharged to the engine enters the gas inlet 11 of the scrubber body 10 as shown by the arrow 200.
  • the exhaust gas exiting after passing through the gas inlet 11 is cooled by being mixed with the washing water injected from the auxiliary injection pipe 90 in the forward direction, thereby reducing the volume of each venturi of the venturi part 50. It enters the pipeline 53.
  • the exhaust gas enters the venturi conduit 53 and is mixed with the washing water injected from the venturi injection conduit 85 provided at the front of the venturi conduit 53 to open the venturi conduit 53. Will pass.
  • the exhaust gas moved to the center portion of the main flow passage 19 is mixed with the washing water sprayed upward and downward from the four washing water spray pipes installed below the collecting layer 30 to move to the collecting layer 30. .
  • the exhaust gas includes gaseous particles of sulfur oxide contained therein.
  • Particulate particulates such as dust or fine dusts come into contact with and agglomerate and fall downwards in contact with moisture particles of the washing water, thereby removing harmful substances.
  • the moisture particles present therein are collected due to the decrease in the flow rate and the increase in the surface area while passing through the demister of the first collecting layer 30. It adheres to the wall surface of the microchannel of 30, and is collected, and moves to upward after moisture is removed.
  • the exhaust gas is mixed with the washing water sprayed by the washing water injection pipe 80 above the first collecting layer 30, and after the moisture is removed from the second collecting layer 30 again, through the gas outlet 12. It is discharged to the outside.
  • the exhaust gas is discharged to the outside through the gas outlet 12 in a state that harmful substances and moisture particles contained therein are removed.
  • the scrubber body 10 having a multi-stage structure by adopting the scrubber body 10 having a multi-stage structure, the installation or dismantling operation can be simplified, the transportability and the storage property can be improved, and the venturi portion 50 inside the scrubber body 10 is provided.
  • the size, volume, or weight of the entire scrubber device 1 be significantly reduced, but also can be reduced in size and compactness, and the dust collection efficiency can be improved.
  • venturi portion 50 can be easily expanded according to the use environment, the venturi part 50 can be effectively applied to various engine characteristics and use environments, and since the washing water is sprayed in the forward direction of the exhaust gas, it is inverse to the exhaust gas. You can block back pressure from occurring. Not only does it increase the load on the engine or reduce its output, but it also eliminates the need for a separate auxiliary draft, such as a forced draft fan.
  • the position and number of the gas inlet 11, the gas outlet 12, the washing water injection pipe 80, and the like are not limited to those shown in the drawings, and may be variously selected and applied according to the use environment.
  • a demister and a dust collector can also be appropriately selected and applied as the collecting layer 30.
  • the scrubber apparatus 1 of the present invention has been described as a standing structure, but may be applied to an environment installed horizontally.
  • venturi integrated scrubber device of the present invention can be used to reduce harmful substances in the exhaust gas by connecting to various engine facilities such as a main engine of a ship, an engine for power generation, or a boiler.

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Abstract

본 발명은 엔진 배기라인에 설치되는 유해 물질 제거용 스크러버 장치에 관한 것으로서, 가스 유입구와 가스 배출구가 각각 구비되고, 상기 배기가스가 이동할 수 있도록 메인 유로를 제공하는 스크러버 본체와, 상기 스크러버 본체 내부에 이격 설치되는 복수의 포집층과, 상기 스크러버 본체의 하측 내부에 설치하되, 상기 배기가스가 통과할 수 있는 적어도 하나 이상의 벤튜리 관로가 형성되는 벤튜리부, 및 상기 배기가스의 이동 경로를 따라 설치되어, 상기 배기가스의 순방향으로 세정수를 다중 분사하는 다수의 세정수 분사관으로 구성됨으로써, 스크러버 장치의 크기와 중량 등을 축소시켜 설치 및 해체 작업이 간편할 뿐 아니라, 공간 활용성 및 확장성이 우수한 벤튜리 일체형 스크러버 장치에 관한 것이다.

Description

벤튜리 일체형 스크러버 장치
본 발명은 선박 엔진의 배기가스 내에 포함된 유해 물질을 포집하여 제거하는 스크러버 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 스크러버 본체 내부에 벤튜리 구조를 통합 설치함과 아울러, 스크러버 본체를 다단으로 설치 또는 해체시킬 수 있게 함으로써, 스크러버 장치 전체의 크기와 부피는 물론 중량을 축소시켜 운반성과 장착성 및 공간 활용성 등을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 다양한 크기의 선박 엔진에 효율적으로 적용할 수 있는 벤튜리 일체형 스크러버 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박에는 선박을 추진시키기 위해 프로펠러를 구동하는 메인 엔진과 선박에 탑재된 각종 장비나 의장품 등에 전원을 공급하기 위한 다수의 발전용 엔진 등이 설치되어 운영되고 있다.
이러한 선박의 디젤 엔진에서 연소 후 배출되는 배기가스에는, 분진이나 미세 먼지 등 다수의 부유성 미립자가 포함되어 있을 뿐 아니라, 질소 산화물인 NOx, 그리고 황산화물인 SOx 등의 다수의 유해성 기체상 물질 등이 포함되어 있기 때문에 환경오염의 한 원인이 되고 있다.
이러한 환경오염 물질의 배출을 저감하고자, 세계 각국에서는 환경규제를 통해 그 배출량을 규제하고 있으며, 또한, 국제 해사 기구(IMO, International Maritime Organization)에서도 항구(port)는 물론 공해상에서의 유해 물질의 배출 규제를 더욱 강도 높게 규제하는 추세이기 때문에, 선박 엔진의 배기가스에 포함된 유해 물질의 제거가 선박 운항에 있어서 중요한 문제로 대두되고 있다.
따라서, 이러한 환경규제를 만족하기 위해서, 특히, 선박 엔진의 경우에는, 유해 물질 집진 장치의 하나로서, 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매 저감장치(SCR:Selective Catalytic Reduction)나, 황산화물을 저감하는 스크러버(Scrubber, SOx 제거) 장치, 입자상 물질을 제거하는 매연여과장치(DPF:Diesel Particulate Filter) 등을 엔진의 배기라인에 설치하여 운영함으로써, 배기가스에 대한 환경규제에 적극 대응하고 있다.
상기와 같은 유해 물질 집진 장치 중, 스크러버 장치는 기체와 액체의 접촉 및 응집 효과를 통해 배기가스 내의 이물질들을 제거하는 장치로서, 배기가스 내의 황산화물인 SOx 등의 기체상 물질은 물론, 분진이나 미세 먼지 등의 부유성 미립자 등을 포집하여 제거함으로써, 배기가스를 정화시키는 역할을 하는 장치이다.
이하, 종래의 스크러버 장치를 도 1 및 2를 참조하여 간략히 설명한다.
여기서, 도 1은 종래의 선박 엔진의 배기가스 내의 유해 물질 제거를 위한 스크러버 모듈 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 종래의 일반적인 스크러버의 구성도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 선박 엔진의 배기가스 내의 유해 물질을 제거하는 스크러버 모듈 시스템(Scrubber Module System)은, 스크러버(SCRUBBER), 선박의 메인 엔진(MAIN ENGINE), 스크러빙(scrubbing) 후 배출되는 배기가스와 스크러버에 유입 또는 배출되는 해수(sea water)를 검사하는 가스 및 해수 모니터링 시스템(GAS ＆ SEA WATER MONITORING SYSTEM) 등이 서로 연결됨으로써, 하나의 모듈 시스템을 형성하고 있다.
여기서, 스크러버는 외부 벤튜리 타입(OUTSIDE VENTURI TYPE)으로 구성된 것으로서, 도시된 바와 같이, 벤튜리관이 스크러버 본체의 측면에 별도로 장착되어 있다.
따라서, 메인 엔진의 배기라인으로부터 배출되는 배기가스는 벤튜리관을 경유하여 스크러버 본체의 하부로 유입되고, 스크러버 본체 내부를 따라 상향 이동하면서 스크러빙 된 후, 스크러버 본체 상부로 배출된다.
이와 같은 종래의 일반적인 스크러버는, 도 2에 도시된 바와 같이, 스크러버 본체(100)와 벤튜리관(150)으로 구성되어 있으며, 벤튜리관(150)은 스크러버 본체(100)의 하부에 연결되도록 설치된다.
한편, 스크러버 본체(100)의 내부에는, 집진층(110)이 2단으로 설치되어 있고, 스크러버 본체(100) 내부로 유입되는 배기가스와 집진층(110)에 수분을 분사하는 다수의 분사관(120)이 설치되어 있다.
집진층(110)은 배기가스가 통과할 수 있는 다수의 기공이 존재하는 패킹 볼(packing ball)이나 폴링(pall-ring) 등이 채워진 부분이다.
따라서, 화살표와 같이, 벤튜리관(150)의 상방으로부터 유입된 메인 엔진의 배기가스(EXHAUST GAS)는 벤튜리관(150)을 경유하여 스크러버 본체(100)의 하방으로 투입되고, 이때, 배기가스는 벤튜리 효과에 의해 확산, 팽창되면서 스크러버 본체(100)의 하부에서 상방으로 이동하게 된다.
이 과정에서, 배기가스는 스크러빙이 이루어지게 되고, 이때, 내부에 포함되어 있는 황산화물 등의 기체상 입자나, 분진 또는 미세 먼지 등과 같은 입자상 물질들이 수분 입자와 접촉, 응집하여 낙하하게 되며, 또한, 집진층(110)에서도 유해 물질이 포집되어 제거된 후, 스크러버 본체(100) 상방으로 배출되는 것이다.
이러한 종래의 스크러버는 배기가스의 특성에 따라 다양한 방식이 제안되어 있으며, 선행 기술 문헌으로서, 특허 문헌 1(한국공개특허공보 제10-2018-0038420호) 및 특허 문헌 2(한국등록특허공보 10-1549560호)에도, 상기와 같은 종래의 스크러버와 같이, 외부 벤튜리관, 집진층, 분사 노즐 등을 구비한 스크러버가 개시되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 스크러버는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 배기가스를 확산, 팽창시킬 수 있는 벤튜리관이 스크러버 본체 외부에 별도로 장착됨으로써, 스크러버 전체의 크기나 부피 또는 중량이 증가하기 때문에, 설치 비용 및 시간이 현저히 증가하게 되고, 또한, 공간의 제약이 큰 선박의 특성상 스페이스(space) 부족으로 인해 설치를 위한 공간 확보에 많은 제약을 받게 되는 문제점이 있었다.
둘째, 스크러버 본체가 일체형 원통 구조로 제작되어 운송 및 설치되기 때문에, 일반적으로 30톤 정도의 고중량의 선박 엔진용 스크러버의 특성상 운반성이나 장착성이 현저히 떨어질 뿐 아니라, 유지 보수 비용도 증가하게 되는 문제점이 있었다.
셋째, 원통형 벤튜리관의 구조적 특성상, 배기가스의 온도, 유량, 수분 함량과 같은 특성 변화나, 제거하고자 하는 입자상 물질의 입경 분포, 밀도 등과 같은 성상 변화 등에 의한 스케일(scale) 등의 발생으로 인해 벤튜리 홀(hole)이 쉽게 막힐 수 있고, 이로 인해 운전의 안정성이 떨어지는 문제점이 있었다.
넷째, 처리하는 배기가스의 양이 증가하게 되는 경우에는, 원통형 벤튜리관의 관로의 확장이 어렵기 때문에, 벤튜리관 자체를 더 큰 용량으로 교체해야 하거나, 또는, 별도의 벤튜리관을 추가로 설치해야 함으로써, 제작 단가의 증가는 물론 다양한 크기의 엔진에 효율적으로 대처할 수 없는 문제점이 있었다.
다섯째, 스크러버 본체 내부를 이동하는 배기가스가, 스크러버 팩킹과 수분포집기(Demister) 등 내부재의 구조적인 방해와 배기가스의 진행 방향에 역방향으로 분사되는 세정수로 인해, 역배압을 받게 되고, 이로 인해, 메인 엔진의 로드(load) 증가는 물론 출력 감소와 같은 부작용이 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 역배압을 방지하기 위하여, 종래에는 별도의 동력구동 송풍기( Forced draft Fan)를 설치함으로써 이를 보완하고 있으나, 이 경우에는 추가적인 송풍기 설치로 인한 설치 비용과 추가전력 소모에 의한 운영비의 증가를 감수해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 벤튜리부를 스크러버 본체 내부에 일체형으로 통합 설치함으로써, 스크러버 장치 전체의 크기나 부피 또는 중량을 현저히 감소시켜 소형화, 콤팩트화 할 수 있게 하는 것이다.
또한, 스크러버 본체를 사각형 다면체로 구성함과 아울러, 다단으로 분리하여 설치 또는 해체 작업이 가능하도록 함으로써, 보관이나 운반은 물론, 설치 등에 따른 작업 편의성을 향상시킬 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 다수의 가이드 베인(guide vane)을 이용하여 폭이 좁고 길이가 긴 다수의 벤튜리 관로를 형성함으로써, 벤튜리 관로의 확장성을 확보할 수 있게 하는 것이다.
또한, 서로 마주보는 원호 형상의 가이드 베인을 통해 각각의 벤튜리 관로가 형성되도록 함과 아울러, 벤튜리 관로는 물론 스크러버 본체 내부를 따라 세정수 분사관을 적절히 배치함으로써, 배기가스의 유동성 및 유해 물질의 집진 효율성을 향상시킬 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 스크러버 본체 내부에 설치되는 다수의 분사 노즐을 배기가스의 진행 방향에 순방향으로 배치함으로써, 분사되는 세정수의 자체 추진력을 활용하여 배기가스에 추가적인 운동에너지를 부가할 수 있게 함으로써, 배기가스에 대한 역배압이 발생하는 것을 효과적으로 차단할 수 있는 벤튜리 일체형 스크러버 장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 배기가스가 유입되는 가스 유입구가 하측부에 구비되고, 상기 배기가스를 외부로 배출하는 가스 배출구가 상측부에 구비되며, 상기 배기가스가 이동할 수 있도록 메인 유로를 제공하는 내부가 비어 있는 스크러버 본체와, 상기 스크러버 본체 내부에 이격 설치되는 적어도 하나 이상의 포집층과, 상기 가스 유입구와 상기 메인 유로를 연통시킬 수 있도록, 상기 스크러버 본체의 하측 내부에 설치하되, 상기 배기가스가 통과할 수 있는 적어도 하나 이상의 벤튜리 관로가 형성되는 벤튜리부, 및 상기 배기가스의 이동 경로를 따라 설치되어, 상기 배기가스의 순방향으로 세정수를 다중 분사하는 다수의 세정수 분사관을 포함하여 구성된다.
따라서, 벤튜리부가 스크러버 본체 내부에 일체형으로 통합 설치되어 있기 때문에, 스크러버 장치 전체의 크기나 부피 또는 중량을 현저히 감소시켜 소형화, 콤팩트화 할 수 있게 된다.
또한, 상기 스크러버 본체는, 사각형 다면체로 이루어진 통 형상 관체를 다단으로 연결하여 형성되도록 하고, 하측부에는 상기 세정수를 외부로 배출하는 적어도 하나 이상의 배수구가 설치되는 것이 바람직하다,
이로 인해, 스크러버의 설치 또는 해체 작업이 용이하고, 유지 보수 비용을 절감할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 벤튜리부는, 상기 메인 유로의 일부를 차단할 수 있도록 수평 설치되는 격벽, 및 상기 스크러버 본체의 하측면과 상기 격벽 사이에, 상기 벤튜리 관로가 이격 형성되도록 소정의 간격으로 배치되는 적어도 하나 이상의 가이드 부재로 구성될 수 있다.
이때, 상기 가이드 부재는, 상기 스크러버 본체의 양측벽에 양단부가 각각 결합되는 판재 구조의 지지대, 및 상기 지지대의 길이 방향을 따라 상,하측면에 서로 마주보도록 각각 설치하되, 외측으로 볼록한 원호면을 이루도록 구비되어 상기 가이드 부재 사이에 형성되는 상기 벤튜리 관로가 좁아지도록 하는 가이드 베인으로 구성되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 벤튜리 관로를 형성하는 가이드 부재를 엔진의 배기량에 대응하여 적절한 길이로 선택하여 적용시킬 수 있기 때문에, 벤튜리 관로의 확장성을 향상시킬 수 있다.
또한, 서로 마주보는 길이가 긴 원호 형상의 가이드 베인을 적용함으로써, 배기가스의 원활한 흐름을 유도하는 것은 물론, 유해 물질의 집진 효율성을 증대시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 세정수 분사관은, 상기 벤튜리 관로의 전방측에 각각 설치되어, 상기 벤튜리 관로를 향해 세정수를 분사하는 벤튜리 분사관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 세정수 분사관은, 상기 배기가스의 진행 방향에 역방향으로 세정수를 분사하는 역 분사관을 메인 유로의 상부에 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
이때, 역 분사관은, 배기가스가 벤튜리 부분을 통과한 후, 급격히 공간 체적이 증가하여 혼합 기체의 속도가 현격히 떨어진 이후의 메인 유로의 상부에 배치됨으로써, 배기가스에 역배압이 걸리는 것을 방지함과 아울러 배기가스와 세정수가 보다 효과적으로 혼합되도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 배기가스의 진행 방해를 최소화함으로써, 유해 물질의 집진 효율성 향상은 물론, 배기가스에 역배압이 걸리는 것을 방지하여 엔진의 로드 증가나 출력 감소를 차단할 수 있다.
한편, 상기 벤튜리부의 입구측에는, 상기 배기가스의 순방향으로 상기 세정수를 다중 분사하는 보조 분사관을 복수로 더 구비하되, 상기 보조 분사관의 각각은, 상기 배기가스의 진행 방향으로 세정수를 분사하는 다수개의 분사 노즐이 길이 방향으로 적어도 하나 이상의 열을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 가스 유입구를 빠져나와 벤튜리부로 진입하는 배기가스를 냉각하여 그 부피를 축소시킴으로써, 배기가스에 대해 역배압이 걸리는 것을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
한편, 상기 스크러버 본체의 메인 유로에는, 상기 벤튜리부로부터 배출되어 상향 이동하는 배기가스가 상기 스크러버 본체의 중앙부로 확산 이동할 수 있도록 안내판이 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안내판은, 상기 스크러버 본체 내부의 측벽을 따라 일정 각도로 경사지게 설치하되, 상기 배기가스가 통과할 수 있도록 다수의 통공이 형성된 다공판으로 이루어지고, 상기 측벽과 접촉하는 접촉면을 따라 다수의 배수홈이 형성되도록 할 수 있다.
따라서, 벤튜리부를 빠져나와 스크러버 본체의 측벽을 따라 상향 이동하는 배기가스를 스크러버 본체의 중앙부로 효과적으로 확산시킬 수 있고, 또한, 세정수는 배수홈을 통해 하방으로 배출시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 벤튜리 일체형 구조의 스크러버를 채택하여 스크러버를 소형화, 경량화시킴으로써, 장치의 운반성이나 장착성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 설치 공간의 제약을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 스크러버 본체를 다수의 사각형 다면체로 구성하여, 제작이 용이하고, 다단으로 분리 또는 결합시킬 수 있기 때문에, 설치 또는 해체 작업이 용이하며, 이에 따른 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 벤튜리 관로의 확장성이 우수하기 때문에, 다양한 특성의 선박 엔진에 효과적으로 대응할 수 있을 뿐 아니라, 설치 비용 및 공사 기간을 절감할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 원호 형상의 가이드 베인을 통해 길이가 긴 다수의 벤튜리 관로를 형성함으로써, 배기가스의 원활한 진행을 유도할 수 있을 뿐 아니라, 청소 작업이 용이하여 안정적인 운전이 가능한 효과가 있다.
다섯째, 배기가스의 순방향으로 세정수를 분사하게 됨으로써, 배기가스에 대한 역배압을 차단할 수 있기 때문에, 엔진의 로드 증가나 출력 감소의 방지를 통해 엔진의 안정적인 운전은 물론 연료 소비를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 선박 엔진의 배기가스 내의 유해 물질 제거를 위한 스크러버 모듈 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 종래의 일반적인 스크러버의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 벤튜리 일체형 스크러버 장치의 일예가 적용된 스크러버 모듈 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 벤튜리 일체형 스크러버 장치의 일 실시예의 정면도이다.
도 5는 도 4의 스크러버 장치를 측면에서 바라본 내부 투시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 벤튜리 일체형 스크러버 장치에 있어서, 벤튜리부의 격벽과 가이드 부재만 설치된 상태에서 스크러버 본체의 하측부를 절개한 스크러버 본체의 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 벤튜리 일체형 스크러버 장치에 있어서, 스크러버 본체 내부에 포집층과 다수의 세정수 분사관만 설치된 상태의 스크러버 본체의 정면 투시도이다.
도 8은 도 5에 도시된 본 발명의 스크러버 본체 내부의 하측부에 설치된 보조 분사관의 확대도이다.
도 9는 본 발명에 따른 벤튜리 일체형 스크러버 장치의 작동 설명도이다.
먼저, 도 3을 참조하여 본 발명의 벤튜리 일체형 스크러버 장치가 적용된 스크러버 모듈 시스템의 일예를 설명한다.
여기서, 도 3은 본 발명의 벤튜리 일체형 스크러버 장치의 일예가 적용된 스크러버 모듈 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 스크러버 모듈 시스템(Scrubber Module System)에 있어서, 본 발명의 벤튜리 일체형 스크러버 장치는 선박의 메인 엔진(MAIN ENGINE)의 배기라인에 연결됨으로써, 엔진으로부터 배출되는 배기가스 내의 황산화물(SOx)과 같은 기체상 물질은 물론 분진 또는 미세 먼지 등과 같은 유해성 입자상 물질을 세정수에 접촉 및 응집시켜 포집함으로써 제거하는 역할을 하게 된다.
이때, 스크러버 장치에는, 스크러빙(scrubbing) 후 배출되는 세정된 배기가스를 검사하는 가스 모니터링 시스템(GAS MONITORING SYSTEM)이 연결되어 있다.
한편, 본 발명의 스크러버 장치는 내부 벤튜리(INSIDE VENTRI TYPE) 일체형 구조이기 때문에, 도시된 바와 같이, 선박의 메인 엔진은 스크러버 본체에 직접 연결된다.
또한, 본 발명의 벤튜리 일체형 스크러버 장치는 선박에 사용되는 특성상, 세정수로서 해수(sea water)를 이용하게 되며, 이때 해수는 펌프(pump)를 이용하여 공급하게 된다.
이때, 투입되는 해수의 적정성을 검사하기 위한 해수 모니터링 시스템(INLET SEA WATER MONITORING SYSTEM)과, 스크러빙 후 배출되는 해수의 안전성을 검사하기 위한 배출수 모니터링 시스템(DISCHARGE WATER MONITORING SYSTEM)이 본 발명의 스크러버 장치에 연결된다.
따라서, 본 발명의 벤튜리 일체형 스크러버 장치는 상기와 같은 스크러버 모듈 시스템의 한 구성요소로서, 엔진의 배기가스를 정화시키게 된다.
이하, 도 4 내지 9를 참조하여 본 발명의 벤튜리 일체형 스크러버 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 도 4는 본 발명에 따른 벤튜리 일체형 스크러버 장치의 일 실시예의 정면도를 나타낸 것이고, 도 5는 도 4의 스크러버 장치를 측면에서 바라본 내부 투시도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 벤튜리 일체형 스크러버 장치(1)는, 스크러버 본체(10), 포집층(30), 벤튜리부(50), 및 세정수 분사관(80)으로 구성되어 있다.
스크러버 본체(10)는 메인 엔진의 배기가스가 이동하는 경로를 제공하는 하우징(housing) 역할을 하는 것으로서, 내부가 비어 있는 일정 높이의 통 형상 구조로 구성되어 있다.
따라서, 스크러버 본체(10)의 내부에는 스크러빙(scrubbing) 과정에서 배기가스가 상향 이동할 수 있는 메인 유로(19)가 형성되어 있다.
여기서, 스크러버 본체(10)는 사각형 통 형상 구조로 이루어진 것으로서, 사각형 다면체로 이루어진 통 형상의 관체를 다단으로 결합하여 제작하는 것이 바람직하다.
이때, 각각의 관체는 플랜지(flange)(17) 구조를 이용하여 볼트 또는 용접 작업을 통해 서로 결합시킬 수 있을 것이다.
따라서, 스크러버 장치(1)는 수십 톤(ton)이 나가는 고중량 설비이기 때문에, 상기와 같이 스크러버 본체(10)를 다단으로 구성함으로써, 설치나 해체 작업이간편하여 보관성이나 운반성을 향상시킬 수 있게 되고, 또한 유지 보수 작업이 용이하게 된다.
한편, 스크러버 본체(10)에는 엔진의 배기가스가 유입되는 적어도 하나 이상의 가스 유입구(11)와, 스크러빙 된 배기가스를 외부로 배출하는 복수의 가스 배출구(12)가 설치되어 있다.
여기서, 가스 유입구(11)는 도 3에 도시된 모듈 시스템에 있어서, 선박의 메인 엔진에 연결되는 것으로서, 스크러버 본체(10)의 정면 하측부에 설치되고, 가스 배출구(12)는 상단부에 상향 설치된다.
가스 유입구(11)와 가스 배출구(12)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각 3개와 2개가 설치되어 있지만, 이는 하나의 예시로서 나타낸 것으로서, 그 크기나 개수 또는 설치 위치 등은, 사용 환경이나, 연결되는 엔진의 종류, 크기, 배기량 등을 종합적으로 고려하여 적절히 선택하여 적용할 수 있을 것이다.
한편, 스크러버 본체(10)의 정면 상측부와 배면 하측부에는 개구부(15, 16)가 각각 설치된다.
개구부(15, 16)는 스크러버 본체(10)의 내부를 관찰하거나, 또는 세정수 분사관(80) 등의 유지 보수를 위하여 설치하는 것으로서, 도어(door)를 이용하여 개폐 가능하도록 구비되며, 그 크기나 위치 등은 사용 환경을 고려하여 적절히 선택하여 적용할 수 있다.
또한, 스크러버 본체(10) 하단부에는, 도 3에 도시된 배출수 모니터링 시스템에 연결되는 복수의 배수구(13)가 설치된다.
스크러버 본체(10) 내부에서 세정수와 배기가스가 접촉하여 혼합되면, 세정수의 수분 입자와 배기가스 내의 유해 물질 입자가 서로 응집한 후, 하방으로 낙하하게 되고, 이때 스크러버 본체(10) 하면에 축적되는 포집된 유해 물질과 수분들은 배수구(13)를 통해 외부로 배출되는 것이다.
한편, 스크러버 본체(10)의 내부에는 적어도 하나 이상의 포집층(30)이 형성된다.
포집층(30)은 도시된 바와 같이, 스크러버 본체(10) 내부의 상,하 방향에 있어서, 일정 간격으로 이격되어 2단으로 수평하게 설치된다.
여기서, 포집층(30)은 배기가스 내에 포함된 수분을 포집하여 제거하는 데미스터(demister)로 구성될 수 있다.
데미스터는 배기가스 내에 포함된 수분을 걸러내기 위한 필터 역할을 하는 것으로서, 섬유 소재나 플라스틱 또는 금속 소재로 제작된다.
본 발명에 적용된 데미스터는 도 6에 도시된 바와 같이, 플라스틱 또는 금속 소재로 제작되는 쉐브론 타입(chevron type)을 적용한 것으로서, 배기가스가 통과할 수 있는 많은 개수의 'V'자형 또는 지그재그형 미세 유로를 구비한 것이다.
따라서, 배기가스는 상기와 같이 데미스터에 형성된 많은 미세 유로를 통과하면서, 그 표면적이 넓어지고, 속도가 저하됨과 아울러, 미세 유로의 벽면과의 접촉 면적 및 시간이 증가하게 되고, 이로 인해, 배기가스 내에 포함된 수분이 각각의 미세 유로의 벽면에 효과적으로 부착됨으로써, 수분이 제거되는 것이다.
포집층(30)은 일반적으로 사용되는 다양한 제품의 데미스터를 적용할 수 있으므로, 여기서는 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에서의 포집층(30)은 수분을 제거하는 데미스터로서 설명하였지만, 배기가스 내의 분진이나 먼지 등을 포집하여 제거할 수 있는 집진 기능을 가지는 통상적인 집진기로 구성할 수도 있다.
집진기는 가스가 통과할 수 있는 다수의 기공이 존재하는 패킹 볼(packing ball)이나 폴링(pall-ring) 등이 채워지는 것으로서, 배기가스 내의 분진이나 먼지 등의 입자상 물질을 흡착하여 제거하게 된다.
따라서 본 발명의 포집층(30)은 엔진의 특성이나, 사용 환경 등을 고려하여 데미스터 또는 집진기로 구성하거나 또는 이 둘을 혼용하여 구성할 수도 있다.
이하, 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명의 벤튜리 일체형 스크러버 장치에 적용된 벤튜리부와 가이드 부재를 상세히 설명한다.
여기서, 도 6은 본 발명에 따른 벤튜리 일체형 스크러버 장치에 있어서, 벤튜리부의 격벽과 가이드 부재만 설치된 상태에서 스크러버 본체의 하측부를 절개한 스크러버 본체의 정면도를 나타낸 것이다.
도 6은 설명의 편의를 위하여, 스크러버 본체(10)의 내부에 세정수 분사관(80)과 보조 분사관(90)이 설치되지 않은 상태에서, 벤튜리부(50)만 설치한 상태를 도시한 것이다.
벤튜리부(50)는 상대적으로 유로의 단면적이 작아지는 벤튜리 관로(53)를 형성함으로써, 이 벤튜리 관로(53)를 통과하는 배기가스의 유속을 증가시킴과 아울러, 벤튜리 관로(53)를 통과한 후의 배기가스의 압력 저하와 함께 확산 및 팽창을 유도함으로써, 배기가스와 세정수의 접촉 면적을 증대시킬 뿐 아니라, 균일한 혼합을 유도하여 세정수의 수분 입자와 배기가스에 포함된 유해 물질 입자의 응집이 효과적으로 이루어지도록 하는 것이다.
본 발명의 벤튜리부(50)는 스크러버 본체(10)에 설치된 가스 유입구(11)와 스크러버 본체(10) 내부에 형성된 메인 유로(19)를 서로 연통시킬 수 있도록, 스크러버 본체(10)의 하측 내부에 설치되는 것으로서, 가스 유입구(11)에 대응하는 위치에 설치됨으로써, 가스 유입구(11)를 통과한 배기가스가 곧바로 벤튜리부(50)로 진입될 수 있도록 구비된다.
이때, 벤튜리부(50)는 가스 유입구(11)로부터 유입된 배기가스가 통과할 수 있는 적어도 하나 이상의 벤튜리 관로(53)가 형성되어 있다.
여기서, 벤튜리부(50)는 격벽(51)과 가이드 부재(55)로 구성된다.
격벽(51)은 벤튜리부(50)의 상측벽을 형성하는 것으로서, 직사각형 판재 구조로 이루어져 있고, 스크러버 본체(10)의 내부 하측면으로부터 상방으로 일정거리 이격되어 수평으로 설치된다.
이때, 격벽(51)은 스크러버 본체(10)의 내측벽에 고정 설치하되, 도 5에 도시된 바와 같이, 메인 유로(19)의 일부만 차단할 수 있도록 설치된다.
따라서, 벤튜리부(50)를 통과한 배기가스는 스크러버 본체(10)의 후면벽에 부딪힌 후, 격벽(51)의 선단면과 스크러버 본체(10)의 후면벽 사이의 개구를 통해 메인 유로(19)를 따라 상방으로 이동할 수 있다.
한편, 스크러버 본체(10)의 하측면과 격벽(51) 사이에는, 다수개의 가이드 부재(55)가 설치된다.
가이드 부재(55)는 격벽(51)과 스크러버 본체(10)의 하측면 사이에 상,하 방향으로 일정 거리 이격되도록 수평으로 설치되는 것으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 양단면이 스크러버 본체(10)의 양측벽에 각각 고정 결합된다.
이때, 가이드 부재(55)는 스크러버 본체(10)의 양측벽에 양단부가 각각 결합되는 지지대(57) 및 이 지지대(57)에 결합되는 두 개의 가이드 베인(guide vane)(58)으로 구성된다.
지지대(57)는 일정 두께와 폭을 가지는 길이가 긴 판재 구조로 형성되어 있고, 가이드 베인(58)은 지지대(57)의 상,하측면에 서로 마주보도록 대칭되게 각각 설치되어 있다.
이때, 가이드 베인(58)은 지지대(57)의 길이 방향으로 설치되고, 지지대(57)의 외방으로 볼록한 원호면을 이루도록 구비됨으로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 가이드 부재(55) 사이에 상대적으로 상,하 폭이 좁고 길이가 긴 벤튜리 관로(53)를 수평하게 형성하게 된다.
한편, 격벽(51)의 선단부 하측면에는, 최상측에 위치하는 가이드 부재(55)의 상부 가이드 베인(58)에 대응하도록 가이드 베인(58)이 설치된다.
따라서, 격벽(51)과 가이드 부재(55)에 설치되는 가이드 베인(58)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 벤튜리부(50)의 후반부에 상,하 방향으로 다수의 벤튜리 관로(53)를 형성함으로써, 통과하는 배기가스에 벤튜리 효과를 부여하게 된다.
벤튜리부(50)의 격벽(51)과 가이드 부재(55) 및 가이드 베인(58) 등은 용접 등을 이용하여 스크러버 본체(10)에 고정시킬 수 있을 것이다.
한편, 도 5, 6에 도시된 바와 같이, 스크러버 본체(10)의 내측 후면벽에는 안내판(20)이 설치된다.
이 안내판(20)은 벤튜리부(50)보다 약간 상부의 메인 유로(19) 상에 설치되는 것으로서, 벤튜리부(50)로부터 배출된 후 스크러버 본체(10)의 후면벽을 따라 상향 이동하는 배기가스가 스크러버 본체(10)의 중앙부로 확산되어 이동할 수 있도록, 배기가스의 진행 방향을 바꿔주는 역할을 하는 것이다.
이때, 안내판(20)은 상향 이동하는 배기가스의 일부가 통과할 수 있도록 다수의 통공(21)이 형성된 다공판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
안내판(20)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 스크러버 본체(10) 내부의 후면벽에 설치하되, 배기가스의 흐름에 영향을 주지 않도록 일정 각도로 상향 경사지게 설치된다.
따라서, 상향 이동하는 배기가스의 일부는 안내판(20)의 다수의 통공(21)을 통과하여 그대로 상향 이동하고, 이 외의 배기가스는 안내판(20)의 하면을 따라 흘러감으로써, 메인 유로(19)의 중앙부로도 이동하게 된다.
한편, 안내판(20)에는, 스크러버 본체(10)의 후면벽과 접촉하는 면을 따라 다수의 배수홈(25)이 형성된다.
여기서, 배수홈(25)은 안내판(20)의 후단면을 따라 일정 길이로 절취하여 이격 형성함으로써, 안내판(20)을 스크러버 본체(10)의 후면벽에 용접 등을 통해 결합시켰을 때, 그 결합면을 따라 일정 간격으로 다수의 배수공이 형성되도록 할 수 있다.
따라서, 안내판(20)의 상부에서 낙하하는 세정수는 배수홈(25)에 의해 형성되는 배수공을 통과하여 스크러버 본체(10)의 하부로 이동할 수 있게 된다.
이하, 도 5와 도 7을 참조하여 본 발명에 구비된 세정수 분사관을 상세히 설명한다.
여기서 도 7은 본 발명에 따른 벤튜리 일체형 스크러버 장치에 있어서, 스크러버 본체 내부에 포집층과 다수의 세정수 분사관만 설치된 상태의 스크러버 본체의 정면 투시도를 나타낸 것이다.
도 7은 설명의 편의를 위하여 벤튜리부(50)를 제거한 상태에서, 세정수 분사관이 설치된 상태를 나타낸 것이다.
세정수 분사관(80)은 스크러버 본체(10)의 가스 유입구(11)를 통해 유입된 배기가스가 이동하는 경로를 따라 설치되고, 배기가스의 진행 방향, 즉 순방향으로 세정수를 분사하여 배기가스에 혼합시키는 역할을 하게 된다.
따라서, 세정수 분사관(80)으로부터 분사되는 세정수는 배기가스의 순방향으로 분사되기 때문에, 자체 추진력을 배기가스의 운동에너지에 부가할 수 있게 되고, 이로 인해 배기가스에 불필요한 역배압이 걸리는 것을 방지할 수 있다.
이때, 세정수 분사관(80)은 도 5에 도시된 바와 같이, 벤튜리부(50)의 가이드 부재(55)와 스크러버 본체(10)의 후면벽 사이에 상,하 방향으로 3개가 이격 설치되고, 또한, 각 포집층(30)의 하측부 메인 유로(19) 상에도 각각 4개가 설치된다.
또한, 세정수 분사관(80)은 벤튜리부(50)의 벤튜리 관로(53)의 전방부에 각각 설치되는 4개의 벤튜리 분사관(85)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 세정수 분사관(80)은 메인 유로(19)의 횡 방향으로 수평 설치되는 분사관 본체(81), 및 이 분사관 본체(81)를 따라 이격 설치되는 다수개의 분사 노즐(83)로 구성된다.
분사관 본체(81)는 도 7에 도시된 바와 같이, 세정수가 이동할 수 있는 내부가 비어 있는 파이프(pipe) 구조로 형성되며, 그 양단부가 스크러버 본체(10)의 양측벽에 각각 결합되어 수평으로 고정 설치된다.
이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 세정수 분사관(80)은 스크러버 본체(10)의 일측벽으로 돌출된 세정수 투입구(82)가 구비된다.
한편, 분사 노즐(83)은 도 7에 도시된 바와 같이, 분사관 본체(81)를 따라 일정 거리 이격되어 다수개가 배열 설치된다.
분사 노즐(83)은 세정수가 배기가스의 진행 방향으로 분사될 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 벤튜리 분사관(85)의 분사 노즐(86)(도 5에 도시함)은 벤튜리 관로(53)를 향해 세정수를 분사할 수 있도록 벤튜리 관로(53)를 따라 다수개가 이격되어 수평으로 설치되고, 스크러버 본체(10)의 하측부 후면벽에 인접하여 상,하 방향으로 설치된 3개의 세정수 분사관(80)의 분사 노즐(83)은 각각 상방을 향하도록 설치된다.
세정수 분사관(80)은 세정수를 배기가스가 진행하는 방향과 같은 순방향으로 분사하기 때문에, 배기가스에 수분을 효과적으로 접촉 혼합시킬 수 있을 뿐 아니라, 배기가스에 역배압이 걸리는 것을 방지함으로써, 엔진의 로드가 증가나 출력 감소와 같은 부작용을 방지할 수 있다.
한편, 벤튜리부(50)를 통과한 후, 급격히 공간 체적이 증가한 혼합 기체의 속도가 현격히 떨어져 있는 상태에서, 아직 혼합하지 못한 잔여 배기가스의 혼합이 쉽게 이루어질 수 있기 때문에, 각각의 포집층(30) 하측부에 설치되는 세정수 분사관(80)에는, 배기가스의 진행 방향에 역방향으로 세정수를 분사할 수 있는 역 분사관을 포함하여 구성할 수 있다.
따라서, 도 5, 7에 도시된 바와 같이, 포집층(30) 하측부에 배치된 4개의 세정수 분사관(80) 중, 하측 두 개의 세정수 분사관(80)은 배기가스의 역방향으로 세정수를 분사하는 역 분사관으로 구성된다.
즉, 포집층(30) 하부의 4개의 세정수 분사관(80) 중, 상측 2개의 세정수 분사관(80)은 배기가스의 순방향으로 상부 포집층(30)을 향해 세정수를 상향 분사하게 하고, 하측 2개의 역 분사관은 세정수를 하향 분사하게 하는 것이다.
포집층(30) 하부에 설치된 2개의 역 분사관은, 배기가스의 역방향으로 세정수를 분사하게 되지만, 메인 유로(19)의 상측부에 위치하고 있고, 또한, 배기가스는 벤튜리부(50)를 통과한 후, 급격히 공간 체적이 증가하여 혼합 기체의 속도가 현격히 떨어져 있기 때문에, 배기가스에 역배압이 걸리는 것을 방지할 수 있고, 또한, 세정수의 수분과 배기가스 내의 유해 물질 입자가 더욱 효과적으로 접촉 및 혼합되도록 할 수 있다.
또한, 세정수 분사관(80)의 개수와 배치 등은 엔진의 출력, 배기량, 사용 환경 등을 고려하여 적절히 선택하여 적용할 수 있고, 또한 분사 노즐(83, 86)의 개수도 스크러버 장치(1)의 처리 용량을 고려하여 적절히 선택하여 적용할 수 있을 것이다.
이하, 도 5와 8을 참조하여 보조 분사관(90)을 설명한다.
여기서, 도 8은 도 5에 도시된 본 발명의 스크러버 본체 내부의 하측부에 설치된 보조 분사관의 확대도를 나타낸 것이다.
보조 분사관(90)은 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 유입구(11)의 후방, 즉 벤튜리부(50)의 입구부측에 설치되는 것으로서, 배기가스의 진행 방향으로 세정수를 분사할 수 있도록 설치된다.
보조 분사관(90)은 가스 유입구(11)로부터 빠져나와 벤튜리부(50)로 진입하는 배기가스에 세정수를 순방향으로 분사하여 배기가스에 혼합시키는 것으로서, 상,하 방향으로 2개가 이격 설치될 수 있다.
통상적으로, 배기가스는 대략 250℃ 정도의 고온의 기체이기 때문에, 보조 분사관(90)은 벤튜리부(50)로 진입하는 이러한 고온의 배기가스에 상대적으로 차가운 세정수를 혼합시켜, 배기가스를 신속하게 냉각(cooling)시킴으로써, 그 부피를 감소시켜, 벤튜리부(50)에 의해 배기가스에 역배압이 걸리는 것이 차단되도록 하는 것이다.
이때, 보조 분사관(90)은 세정수 분사관(80)과 마찬가지로 세정수가 이동하는 분사관 본체(91)와 분사 노즐(92, 93)로 구성된다.
분사관 본체(91)는, 양단부가 스크러버 본체(10)의 내부 양측벽에 각각 결합됨으로써, 세정수 분사관(80)과 마찬가지로 스크러버 본체(10)의 내부에 횡 방향으로 설치되고, 분사 노즐(92, 93)은 분사관 본체(91)를 따라 다수개가 이격 설치된다.
이때, 분사 노즐(92, 93)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 분사관 본체(91)를 따라 이격 설치되는 중앙부측 분사 노즐(92)외에, 분사관 본체(91)의 상,하 방향으로 각각 돌출하여 후방(배기가스의 진행 방향)으로 세정수를 분사하는 양측 분사 노즐(93)로 구성함으로써, 3열로 구비될 수 있다.
따라서, 보조 분사관(90)은 배기가스에 세정수를 더 효과적으로 혼합시켜 신속한 냉각 효과를 얻을 수 있게 된다.
이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 벤튜리 일체형 스크러버 장치의 작동 과정을 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 벤튜리 일체형 스크러버 장치의 작동 설명도를 나타낸 것으로서, 세정수 분사관(80)과 보조 분사관(90)으로부터 각각 분사되는 세정수는 점선으로 표시하였다.
먼저, 가스 유입구(11)는 엔진의 배기라인과 연결되어 있기 때문에, 엔진으로 배출되는 배기가스는 화살표(200)와 같이, 스크러버 본체(10)의 가스 유입구(11)로 진입하게 된다.
가스 유입구(11)를 통과한 후 빠져나오는 배기가스는 보조 분사관(90)으로부터 순방향으로 분사되는 세정수와 혼합되어 냉각됨으로써, 그 부피가 축소된 상태에서 벤튜리부(50)의 각각의 벤튜리 관로(53)로 진입하게 된다.
이때, 배기가스는 벤튜리 관로(53)로 진입함과 동시에, 벤튜리 관로(53)의 전방부에 설치된 벤튜리 분사관(85)으로부터 분사되는 세정수와 혼합되어 벤튜리 관로(53)를 통과하게 된다.
배기가스는 벤튜리 관로(53)를 통과하면서 유속이 증가하게 되고, 이 후, 벤튜리 관로(53)를 빠져나오는 배기가스는 벤튜리 효과에 의해 압력이 저하됨과 아울러, 확산, 팽창되어 스크러버 본체(10)의 후면벽에 부딪힌 후, 상방으로 이동하게 된다.
이때, 벤튜리부(50)의 배츨부측에 설치된 3개의 세정수 분사관(80)으로부터 분사되는 세정수와 혼합되어 상향 이동한 후, 일부는 안내판(20)의 통공(21)을 통과하여 그대로 상방으로 이동하고, 일부는 안내판(20)의 하면을 따라 메인 유로(19)의 중앙부로 이동하게 된다.
메인 유로(19)의 중앙부로 이동한 배기가스는 포집층(30)의 하측에 설치된 4개의 세정수 분사관으로부터 상방 및 하방으로 각각 분사되는 세정수와 혼합되어 포집층(30)으로 이동하게 된다.
배기가스는 상기와 같이, 가스 유입구(11)로부터 유입된 후, 벤튜리부(50)를 통과하여 메인 유로(19)를 따라 상방으로 이동하는 과정에서, 내부에 포함된 황산화물의 기체상 입자와 분진 또는 미세 먼지 등과 같은 입자상 미립자들이 세정수의 수분 입자와 접촉, 응집하여 하방으로 낙하하게 됨으로써, 유해 물질이 제거되는 것이다.
한편, 배기가스는 세정수와 혼합되어 수분 입자를 많이 포함하고 있기 때문에, 첫번째 포집층(30)의 데미스터를 통과하면서 유속의 저하와 표면적의 증대로 인해, 내부에 존재하는 수분 입자가 포집층(30)의 미세 유로의 벽면에 부착되어 포집됨으로써, 수분이 제거된 후, 상방으로 이동하게 된다.
배기가스는 첫번째 포집층(30) 상방에서 세정수 분사관(80)에 의해 분사되는 세정수와 혼합된 후, 두번째 포집층(30)에서 또 한번 수분이 제거된 후 가스 배출구(12)를 통해 외부로 배출된다.
이때, 배기가스는 내부에 포함된 유해 물질과 수분 입자가 제거된 상태에서 가스 배출구(12)를 통해 외부로 배출되는 것이다.
따라서, 본 발명은 다단형 구조의 스크러버 본체(10)를 채택함으로써, 설치 또는 해체 작업이 간편하고, 운반성 및 보관성을 향상시킬 수가 있고, 또한, 스크러버 본체(10) 내부에 벤튜리부(50)를 통합 설치함으로써, 스크러버 장치(1) 전체의 크기나 부피 또는 중량을 현저히 감소시켜 소형화, 콤팩트화 할 수 있을 뿐 아니라, 집진 효율성도 향상시킬 수 있다.
또한, 사용 환경에 따라 벤튜리부(50)의 확장이 용이하여 다양한 엔진 특성이나 사용 환경에 효과적으로 적용할 수 있고, 세정수가 배기가스의 진행 방향에 순방향으로 분사되는 구조이기 때문에, 배기가스에 대해 역배압이 발생하는 것을 차단할 수 있어. 엔진의 로드 증가나 출력 감소를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 별도의 동력보조 송풍기(Forced draft fan) 등의 부속 설비를 사용할 필요가 없게 된다.
이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
예를 들면, 가스 유입구(11)와 가스 배출구(12), 세정수 분사관(80) 등의 위치나 개수 등은 도시된 바에 한정되지 않고, 사용 환경에 대응하여 다양하게 선택하여 적용할 수 있고, 또한 포집층(30)으로서 데미스터나 집진기도 적절히 선택하여 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 스크러버 장치(1)는 기립 설치되는 구조로 설명하였지만, 수평으로 설치되는 환경에 적용할 수도 있을 것이다.
이상 설명한 본 발명의 벤튜리 일체형 스크러버 장치는 선박의 메인 엔진이나 발전용 엔진, 또는 보일러 등 다양한 엔진 설비에 연결하여 배기가스 내의 유해 물질을 저감하는데 사용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 배기가스가 유입되는 가스 유입구가 하측부에 구비되고, 상기 배기가스를 외부로 배출하는 가스 배출구가 상측부에 구비되며, 상기 배기가스가 이동할 수 있도록 메인 유로를 제공하는 내부가 비어 있는 스크러버 본체;
    상기 스크러버 본체 내부에 이격 설치되는 적어도 하나 이상의 포집층;
    상기 가스 유입구와 상기 메인 유로를 연통시킬 수 있도록, 상기 스크러버 본체의 하측 내부에 설치하되, 상기 배기가스가 통과할 수 있는 적어도 하나 이상의 벤튜리 관로가 형성되는 벤튜리부; 및
    상기 배기가스의 이동 경로를 따라 설치되어, 상기 배기가스의 순방향으로 세정수를 다중 분사하는 다수의 세정수 분사관;을 포함하여 구성하되,
    상기 스크러버 본체는 사각형 다면체로 이루어진 통 형상 관체를 다단으로 연결하여 형성되도록 하고, 하측부에는 상기 세정수를 외부로 배출하는 적어도 하나 이상의 배수구가 설치되고,
    상기 벤튜리부는,
    상기 메인 유로의 일부를 차단할 수 있도록 수평 설치되는 격벽, 및 상기 스크러버 본체의 하측면과 상기 격벽 사이에, 상기 벤튜리 관로가 이격 형성되도록 소정의 간격으로 배치되는 적어도 하나 이상의 가이드 부재로 구성되며,
    상기 가이드 부재는,
    상기 스크러버 본체의 양측벽에 양단부가 각각 결합되는 판재 구조의 지지대, 및 상기 지지대의 길이 방향을 따라 상,하측면에 서로 마주보도록 각각 설치하되, 외측으로 볼록한 원호면을 이루도록 구비되어 상기 가이드 부재 사이에 형성되는 상기 벤튜리 관로가 좁아지도록 하는 가이드 베인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 벤튜리 일체형 스크러버 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세정수 분사관은,
    상기 벤튜리 관로의 전방측에 각각 설치되어, 상기 벤튜리 관로를 향해 세정수를 분사하는 벤튜리 분사관을 포함하는 것을 특징으로 하는 벤튜리 일체형 스크러버 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 세정수 분사관은,
    상기 배기가스의 진행 방향에 역방향으로 세정수를 분사하는 역 분사관을 메인 유로의 상부에 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 벤튜리 일체형 스크러버 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 벤튜리부의 입구측에는, 상기 배기가스의 순방향으로 상기 세정수를 다중 분사하는 보조 분사관을 복수로 더 구비하되,
    상기 보조 분사관의 각각은, 상기 배기가스의 진행 방향으로 세정수를 분사하는 다수개의 분사 노즐이 길이 방향으로 적어도 하나 이상의 열을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 벤튜리 일체형 스크러버 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스크러버 본체의 메인 유로에는, 상기 벤튜리부로부터 배출되어 상향 이동하는 배기가스가 상기 스크러버 본체의 중앙부로 확산 이동할 수 있도록 안내판이 설치되는 것을 특징으로 하는 벤튜리 일체형 스크러버 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 안내판은,
    상기 스크러버 본체 내부의 측벽을 따라 일정 각도로 경사지게 설치하되,
    상기 배기가스가 통과할 수 있도록 다수의 통공이 형성된 다공판으로 이루어지고, 상기 측벽과 접촉하는 접촉면을 따라 다수의 배수홈이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 벤튜리 일체형 스크러버 장치.
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