KR100855905B1 - 가스를 정화시키는 가스세정기 및 방법 - Google Patents

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Abstract

입자 및 가스 불순물을 함유하는 가스를 정화하기 위한 가스세정기에 있어서, 가스는 세정액이 분무되는 흡입 칼럼(10)을 통하여 운반된다. 부가적으로 제공된 제트 펌프(7)는 세정액을 가지고서 작동하고, 상기 제트 펌프는 흡입 칼럼과 연속적으로 가스 유동 내에 배치되어서 부압을 발생시킨다. 제트 펌프는 흡입 칼럼의 가스 유동 상류부에 배치되는 것이 바람직하다. 제트 펌프에 의해 가스 유동에 발생된 부압은 적어도 흡입 칼럼에서의 압력 손실을 보상할 정도로 커야 한다.
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가스세정기, 흡입 칼럼, 제트 펌프, 가이드 튜브, 수집 챔버, 미스트 콜렉터, 분무 노즐, 하우징 플랜지, 패킹 바스켓

Description

가스를 정화시키는 가스세정기 및 방법{WASHER AND METHOD FOR PURIFYING GASES}
본 발명은 청구항 1 및 청구항 11의 각 전제부에 따른 가스를 정화시키는 가스세정기 및 방법에 관한 것이다.
입자 및/또는 가스 불순물을 함유하는 가스를 정화시키는 종래의 가스세정기는 통상적으로 세정액이 분무되는 패킹 또는 접촉 몸체를 가진 소위 흡입 칼럼을 포함하고 있다. 이러한 흡입 칼럼에 있어서, 밀접한 접촉이 세정액과 가스 사이에서 형성된다. 이러한 구성은 가스 불순물의 매우 효율적인 흡입을 초래한다. 세정액은 단지 흡입만 일으키도록 물만으로 구성될 수 있지만, 세정액은 가스 불순물, 예를 들면, 황화수소, 아황산가스, 산화질소 또는 암모니아와 같은 가스 불순물을 환경 친화성의 물질로 변환시키는 반응물을 포함할 수도 있다. 상기와 같은 흡입 칼럼은 대체로 지지 화격자 상의 각 부분에 배치되어 있는 정돈되거나 정돈되지 않은 패킹을 구비하고 있다. 유체 분배기는 세정액을 일정하게 분무하기 위해 흡입 칼럼의 헤드부에 배치되어 있다. 이러한 유체 분배기는 중력 분배기 또는 노즐-타입 분배기의 형태로 구현될 수 있다.
상기와 같은 칼럼의 단점은 현저한 압력 손실을 초래하는 비교적 높은 패킹 높이에 있다. 먼지 입자가 가스 유동(흐름) 내에 존재하면, 짧은 작동 시간 후에 패킹의 작동이 방해되고 압력 손실이 과도하게 커지기 때문에 상기 칼럼은 많은 유지 비용을 들여야만 작동될 수 있다.
가스 압력 손실없이 가스를 정화시키는 것은, 필요로 하는 큰 물질전달계수가 가스와 세정액 사이에서의 큰 상대 속도에 있어서 달성될 수 있기 때문에, 원칙적으로 실현될 수 없다. 액체 제트 펌프를 사용하는 경우, 압력 손실은 발생하지 않고 적절한 물질전달계수가 달성된다. 그러나, 이러한 펌프는 세정액 내의 가스의 존속 시간이 적절한 흡입을 실현하기에 충분하지 않기 때문에 가스를 정화시키는 데는 적합하지 않다. 제트 펌프의 연장은 큰 유체 방울이 형성되고 가스와 유체 사이의 상대 속도가 동시에 하강하기 때문에 상기와 같은 상황을 개선하지 못한다. 양자의 효과는 흡입 효율에 대하여 단점으로 작용한다.
본 발명은 입자 및/또는 가스 불순물을 함유하는 가스를 정화시키는 가스세정기 및 방법을 개시하는 것을 목적으로 하는 바, 가스는 세정액이 분무되는 적어도 하나의 흡입 칼럼을 통하여 운반되고, 상기 가스세정기 및 상기 방법은 매우 효율적인 방식으로 그리고 가스 유동 내에서 압력 손실을 발생시키지 않고서 먼지를 많이 가지고 있는 가스를 정화시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따르면, 상기와 같은 목적은 청구항 1의 특징을 가진 가스세정기 및 청구항 11의 특징을 가진 방법에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 가스세정기 및 본 발명에 따른 방법의 이로운 부가적인 특징은 각각의 종속항에 개시되어 있 다.
본 발명에 따르면, 세정액을 가지고서 작동하는 제트 펌프는 부가적으로 제공되어 있고, 상기 제트 펌프는 흡입 칼럼과 연속적으로 가스 유동 내에서 배치되어서 가스 유동 내에 부압을 발생시킨다. 이러한 구성은 종래의 흡입 칼럼의 장점이 가스 정화 프로세스용 액체 제트 펌프의 장점과 조합되어 있는 것을 의미한다. 제트 펌프의 흡입 효과는 흡입 칼럼의 흡입 효과에 부가되고, 제트 펌프 내에 발생된 부압은 흡입 칼럼 내의 압력 손실을 보상하거나 심지어 압력 이득을 유발할 수도 있다.
제트 펌프가 대부분의 먼지 입자를 가스 유동으로부터 제거하여 먼지가 거의 없는 가스가 흡입 칼럼에 공급되도록 흡입 칼럼의 가스 유동 상류부에 제트 펌프를 배치하는 것이 바람직하다.
가스세정기는 가스와 제트 펌프로부터 나오는 세정액의 혼합물을 위한 가이드 튜브를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 가이드 튜브는 흡입 칼럼에 의해 동심적으로 둘러싸여 있다. 이러한 경우에 있어서, 가이드 튜브는 2 개의 동심원형태 실린더의 이중 케이싱을 가지는 것이 바람직하고, 이들 2 개의 동심원형태 실린더 사이에서 세정액이 제트 펌프로 공급될 수 있다. 게다가, 가이드 튜브는 세정액을 흡입 칼럼의 적어도 하나의 분무 노즐로 공급하는 적어도 하나의 측방향의 출구를 구비하고 있다. 가스 유동은 제트 펌프에 대한 가이드 튜브의 대향측 단부에서 대략 180도 만큼 편향되고, 가이드 튜브 및 흡입 칼럼으로부터 나오는 불순물을 가진 세정액을 위한 수집 챔버가 이 단부 아래에 배치되는 것이 또한 바람직하다. 이러한 구성은 작은 공간 요건 및 적은 투자 비용을 특징으로 하는 콤팩트하고 간단한 설계의 가스세정기를 제공한다.
제트 펌프는 20-40 mbar 정도의 부압을 발생시킬 수 있어서, 흡입 칼럼 내에서의 압력 손실은 20 mbar 이하로 유지될 수 있다. 가스 유동 내에서 발생된 부압은 제트 펌프를 통하여 운반되는 세정액의 양을 변화시킴으로써 원하는 값으로 조정될 수 있다. 효과적으로 가스를 정화시키기 위해서는, 제트 펌프를 통해서 운반된 세정액과 흡입 칼럼을 통하여 운반된 세정액 사이의 정량적인 비율이 대략 2:1이 되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 가스세정기의 종단면도이다.
본 발명을 도면에 예시된 한 실시예에 관하여 아래에서 보다 상세하게 기술한다.
가스세정기는 각각의 단부면에서 바닥부(2) 및 커버(3)에 의해 폐쇄되어 있는 원통형 하우징(1)을 가지고 있다. 가스 입구(4) 및 가스 출구(5)는 하우징(1)의 상단부에서 서로 대향하여 배치되어 있다. 가스 입구(4)는 하우징의 벽을 관통하여 하우징(1)의 길이 방향으로 뻗어 있는 가이드 튜브(6) 속으로 이른다. 가스 출구(5)는 하우징(1)의 벽에서 시작된다.
가이드 튜브(6)는 2 개의 실린더로 구성되어 있으며, 상기 2 개의 실린더는 서로에 대해 그리고 하우징에 대해 동심적으로 놓여 있고 상기 2 개의 실린더는 그 사이에 위치된 빈 공간을 가진 이중 케이싱을 형성한다. 가이드 튜브(6)는 상단부에서는 폐쇄되어 있고 하단부에서는 개방되어 있다. 가이드 튜브(6)의 2개의 실린더 사이의 빈 공간은 하단부에서는 폐쇄되어있으며 상단부에서는 액체 제트 펌프(7)의 노즐 속으로 이른다.
가이드 튜브(6)의 이중 케이싱의 빈 공간은 연결편(8)에 의해 하단부에 있는 세정액용 공급 라인(9)에 연결되어 있다. 대략 3-4 bar의 압력을 받는 세정액은 이중 케이싱 내에서 상승하여 액체 제트 펌프(7)의 노즐로부터 나온다. 이러한 노즐은 가이드 튜브(6)의 단면에 걸쳐서 대체로 일정한 분무가 성취되도록 하는 수 및 배치로 설치되어 있다.
가이드 튜브(6)는 이중 케이싱과 하우징(1)의 벽 사이의 거리를 넘어서 각각 뻗어 있는 수개의 환형 패킹 바스켓(10)에 의해 동심적으로 둘러싸여 있다. 패킹 바스켓(10)은 동일한 거리 만큼 서로로부터 이격되어서 흡입 칼럼을 형성하고 있다. 상기 분무 노즐(11)이 각각의 패킹 바스켓(10)의 전체 표면에 대해 일정하게 분무할 수 있도록 각각의 패킹 바스켓 상부에 수개의 분무 노즐(11)을 원주상으로 배치시키는 것이 바람직하다. 분무 노즐(11)은 패킹에 세정액을 분무할 수 있도록 가이드 튜브(6)의 이중 케이싱의 빈 공간에 연결되어 있다.
미스트 콜렉터(mist collector)(12)가 흡입 칼럼 상부에 위치되어 있고, 다른 분무 노즐 장치(13)가 이 미스트 콜렉터 상부에 설치되어 있다. 이 분무 노즐 장치는 요구된 시간 간격 내에 미스트 콜렉터를 정화시키기 위해서 미스트 콜렉터(12)에 물을 분무한다.
가스세정기의 작동 동안에, 정화될 가스는 가스 입구(4)를 통하여 가이드 튜브(6)의 상단부로 도입된다. 세정액은 3-4 bar의 압력하에서 액체 제트 펌프(7)의 노즐로부터 나와서, 가이드 튜브(6) 내에 약 20-40 mbar의 부압을 발생시킨다. 이러한 부압은 가스를 흡입하고 가스를 세정액과 혼합시키는 역할을 한다. 상기 부압은, 단위 시간당 액체 제트 펌프(7)로부터 나오는 세정액의 양을 적절히 변화시킴으로써 일정한 범위 내에서 조정될 수 있다. 가스/세정액 혼합물은 가이드 튜브(6) 내에서 하강하며, 세정액은 가스 불순물의 일부를 흡수하고, 적절하다면, 화학적 평형이 조정되도록 가스 불순물의 일부를 변화시킨다. 먼지제거에 유리하게 작용을 하는 배플판(14)을 통과한 후, 상기 혼합물은 가이드 튜브(6)의 하단부로부터 나와서 다시 분리되고, 흡수된 불순물과 대부분의 먼지를 가지고 있는 세정액은 하우징(1) 내에서 가이드 튜브(6)의 하부에 위치되어 있는 수집 챔버(15) 내에 침강한다. 아직 흡수되지 않은 불순물과 나머지 먼지를 가지고 있는 가스는 180도 만큼 편향되고 흡입 칼럼의 패킹 바스켓(10) 내를 통과하도록 가이드 튜브(6)의 이중 케이싱과 하우징(1)의 벽 사이에서 상승한다.
잔류하는 가스 불순물이 흡수되고 나머지 먼지가 중력에 의해 분리되도록 가스는 다시 패킹 바스켓(10) 내에서 분무 노즐(11)로부터 나오는 세정액과 밀접 상태가 되고, 이 불순물 및 먼지는 세정액에 의해 수집 챔버(15)로 운반된다. 가스에 의해서 끌려갈 수 있는 세정액의 방울은 미스트 콜렉터(12)에서 제거되고 정화된 가스는 가스 출구(5)를 통해서 배출된다.
가스가 패킹 바스켓(10)을 통과하는 동안 발생하는 가스 압력 손실은 20mbar 이하로 적절히 유지될 수 있다. 이러한 사실은 상기 압력 손실이 액체 제트 펌프(7)에 의해 발생된 부압보다도 작다는 것을 의미한다. 이러한 구성으로 인해 본 발명의 가스세정기는 정화될 가스를 실제로 흡입할 수 있다.
수집 챔버(15)는 일단 소정량의 세정액이 축적되면 라인(16)을 통해서 비워질 수 있도록 레벨 검출 장치를 구비하고 있다. 상기 세정액은 처리된 후, 새로운 세정액의 형태로 라인(16)을 통하여 다시 가스세정기에 공급될 수 있다.
하우징(1) 외부의 모든 유체-유도 도관이 제거되기 때문에 상기 가스세정기에 대해 제조 비용은 비교적 적게 든다. 이러한 구성은 부가적인 강철 구조물없이 흡입 칼럼을 설치할 수 있게 한다. 도관들은 커버(3) 위에 균일하게 배치되어 있다. 가능한 장착력을 부담하기 위해서 더 이상 하우징 벽의 재료를 보강할 필요도 없다. 분무 노즐이 가이드 튜브(6)에 직접 부착되어 있기 때문에 분무 노즐(11)을 매달기 위한 복잡한 구조는 제거될 수 있다.
유지보수 작업도 극히 효율적인 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 흡입 칼럼의 헤드부에 있는 하우징 플랜지(17)는 개방되어 있고, 연결편(8)과 공급 튜브(9) 사이의 연결부(18)는 분리되어 있으며 내부 부품 전체는 적절한 지레 장치에 의해서 하우징(1)으로부터 위쪽으로 끌어올려진다.

Claims (17)

  1. 입자 및/또는 가스 불순물을 함유하는 가스를 정화시키는 가스세정기로서, 상기 가스가 세정액이 분무되는 적어도 하나의 흡입 칼럼(10)을 통하여 운반되는 가스세정기에 있어서,
    세정액을 가지고서 작동하는 제트 펌프(7)가 부가적으로 설치되어 있고, 상기 제트 펌프는 가스 유동 내에서 흡입 칼럼(10)과 연속적으로 배치되어서 가스 유동 내에 부압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 가스세정기.
  2. 제 1 항에 있어서, 제트 펌프(7)는 흡입 칼럼(10)의 가스 유동 상류부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스세정기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가스 및 세정액은 제트 펌프(7)의 출구에서 병류의 형태로 그리고 흡입 칼럼(10) 내에서 역류의 형태로 운반되는 것을 특징으로 하는 가스세정기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가스와 제트 펌프(7)로부터 나오는 세정액의 혼합물을 위한 가이드 튜브(6)를 포함하고 있고, 상기 가이드 튜브는 흡입 칼럼(10)에 의해 동심적으로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 가스세정기.
  5. 제 4 항에 있어서, 가이드 튜브(6)는 2 개의 동심원형태 실린더로 구성된 이중 케이싱을 가지고 있고, 2 개의 동심원형태 실린더 사이에서 세정액은 제트 펌프(7)로 공급되고, 가이드 튜브(6)는 세정액을 흡입 칼럼(10)의 적어도 하나의 분무 노즐(11)에 공급하기 위한 적어도 하나의 측방향의 출구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가스세정기.
  6. 제 4 항에 있어서, 가스 입구(4) 및 가스 출구(5)가 가이드 튜브(6)의 동일한 단부 상에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스세정기.
  7. 제 4 항에 있어서, 가스 유동이 제트 펌프(7)에 대한 가이드 튜브(6)의 대향 단부에서 대략 180도 만큼 편향되는 것을 특징으로 하는 가스세정기.
  8. 제 4 항에 있어서, 불순물을 가지고 있는 세정액을 위한 수집 챔버(15)가 제트 펌프(7)에 대한 가이드 튜브(6)의 대향 단부의 하부에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스세정기.
  9. 제 4 항에 있어서, 먼지의 분리를 증대시키기 위한 배플판(14)이 가이드 튜브(6)에, 즉 제트 펌프(7)에 대한 가이드 튜브(6)의 대향 단부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스세정기.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 흡입 칼럼이 가스 유동 내에 연속적으로 배치되어 있는 수개의 패킹 바스켓(10)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스세정기.
  11. 입자 및/또는 가스 불순물을 함유하는 가스를 정화시키는 방법으로서, 상기 불순물이 세정액의 도움으로 흡입에 의해 가스로부터 제거되는 방법에 있어서,
    가스가 세정액을 가지고서 작동하는 제트 펌프(7) 및 세정액이 분무되는 패킹-타입 흡입 칼럼을 통하여 연속적으로 운반되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 제트 펌프(7)가 가스 유동 내에 부압을 발생시키고, 상기 부압은 적어도 흡입 칼럼(10) 내의 압력 손실을 보상하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 제트 펌프(7)가 20-40 mbar 정도의 부압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 흡입 칼럼(10) 내의 압력 손실이 20 mbar 보다 낮은 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 제트 펌프(7)가 대략 4-5 mbar의 세정액 압력으로 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 제트 펌프(7)를 통해서 운반된 세정액의 양이 가스 유동 내의 원하는 부압에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 제트 펌프(7)를 통해서 운반된 세정액과 흡입 칼럼(10)을 통해서 운반된 세정액의 정량적인 비가 대략 2:1인 것을 특징으로 하는 방법.
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