KR101927076B1 - 화력발전소 폐가스 정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 가스가 이동할 수 있는 공간이 구비되고, 일측면에 공장 설비로부터 발생된 폐가스를 인입하는 폐가스 유입구가 형성되며, 타측면에 상기 폐가스가 정화된 기체가 유출되는 정화 기체 유출구가 형성된 하우징, 상기 폐가스 유입구 내부에 구비되어 상기 하우징 내부로 인입된 폐가스와 해수가 혼합될 수 있도록 해수를 비산시켜 공급하는 해수 비산장치 및 상기 폐가스 유입구 외부에 구비되어 상기 폐가스가 상기 하우징 내부로 밀려들어갈 수 있도록 공기의 흐름을 제공하는 송풍수단을 포함하는 화력발전소 폐가스 정화장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 다양한 공장이나 화력발전소 등에서 발생하는 배출연소 가스를 포함하는 폐가스를 해수를 이용하여 효과적으로 정화시킬 수 있고, 폐가스에 포함된 미세먼지까지도 제거할 수 있으며, 폐가스의 처리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

화력발전소 폐가스 정화장치{WASTE GAS CLEANING APPARATUS FOR THERMOELECTRIC POWER PLANT}
본 발명은 화력발전소 폐가스 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 플랜트 등의 공장과 화력발전소 등에서 화석연료 연소시 발생하는 배출연소 가스를 포함하는 폐가스를 효과적으로 정화시킬 수 있고, 폐가스에 포함된 미세먼지까지도 제거할 수 있으며, 폐가스의 처리비용을 절감할 수 있는 화력발전소 폐가스 정화장치에 관한 것이다.
현재 널리 사용되고 있는 공산품들, 즉 섬유, 플라스틱 등의 석유화학제품들과 유리, 반도체, 철강, 건축자재 등을 비롯한 모든 제품들은 석탄, 석유, 가스 등과 같은 화석연료를 에너지원으로 직접 사용하거나 화석연료를 사용한 발전소에서 생산한 전기를 사용하는 공장들에서 제조되고 있으며, 이들 화석연료의 연소과정에서 다양한 대기오염물질들이 발생하고 있다. 더욱이 화학약품을 원료나 첨가제로서 사용하는 공장들의 경우에는 그 화학약품들의 연소 및 반응과정에서 다양한 유독성의 대기환경 오염물질들이 생성될 수 있다.
이처럼 다양한 공장들에서 발생하는 대기 오염물질들을 그대로 공기 중으로 방출한다면 환경오염이 심각한 상황에 이르게 되므로, 우리나라를 비롯한 많은 나라들은 각종 공장에서 나오는 대기오염물질들을 충분히 정화 처리한 후에 외부로 방출하도록 규제하고 있다. 특히, 화력발전소나 공장의 배기가스에 포함된 분진들을 충분히 제거하지 않고 방출하게 되면, 스모그 등의 공기오염을 일으킬 뿐만 아니라 공기 중 미세먼지로 인해 사람에게 각종 호흡기 질환을 일으키는 등 건강상 큰 문제를 발생시킬 수 있으므로, 배기가스 중의 분진과 미세먼지 등을 확실하게 제거해야 한다.
미세먼지 문제는 한 개인이나, 기업, 국가를 넘어 전 지구적인 문제로 확대가 되고 있으며, 특히 지정학적으로 거대 인구가 밀집해 있는 중국과 인접한 한국에 있어서는 더욱더 해결해야 할 중요한 과제가 되고 있다. 현재 미세먼지를 제거하기 위한 다양한 노력들이 전 세계적인 차원에서 경주가 되고 있지만 그 해결책은 쉽게 마련되고 있지 않다.
미세먼지 제거와 관련한 기술들은 개인들이 착용하는 마스크 개발에서부터, 거리에 물을 분사하여 공기 중의 미세먼지를 물에 부착하여 땅으로 떨어뜨리는 기술, 인공강우 기술, 배출되는 연소가스를 필터를 통해 제거하는 필터 기술, 정전기를 이용하여 포집하는 기술 등 매우 다양하다. 그러나, 그 중 어느 것 하나 미세먼지를 획기적으로 제거하는 기술이 되지는 못하고 있으며, 대부분 비효율적이거나 설치 및 운영에 많은 비용을 수반하는 문제점이 있다.
미세먼지는 지름이 10㎛(1000분의 1㎜)이하인 먼지를 미세먼지, 2.5㎛이하로 더 작은 먼지를 초 미세먼지로 명명하고 있다. 최근 들어 미세먼지와 초 미세먼지 오염이 심각해지면서 정부가 가동 30년 이상 된 화력 발전소 10기를 폐지하기로 하는 등 대책마련에 나설 정도로 발전소의 미세먼지 문제는 심각한 실정이다. 이에 정부는 오래된 화력발전소 폐기 문제뿐만이 아니라 가동 또는 건설 중인 화력발전소들도 미세먼지를 제거하기 위한 최첨단 집진 시설 설치를 의무화 하고 있다.
그러나, 현재 설치 운영되는 미세먼지 제거장치는 대부분 전기 집진기를 이용한 장치로 설치비가 많이 들고 운영에 전문성이 요구되며 많은 운영비가 들어가는 단점이 있다. 전기 집진기를 이용한 방법은 거대한 전기 집진판을 설치하여 그 속을 배기가스가 통과하게 하여 극성을 띤 집진판에 미세먼지를 부착시키고 일정 시간이 경과한 후 전기를 끊고 진동 혹은 물로 집진판에 부착한 먼지를 제거 한 후 다시 가동하는 방식으로 운영이 된다. 이 방식은 거대한 집진 장치를 설치해야 하며 전기를 공급해주어야 하며 부착된 미세먼지를 제거하기 위한 장치들이 설치가 되어야 하며 고장 및 수리에 많은 비용과 전문성이 요구되는 단점들이 있다.
또한, 산업화가 진행되고 사람들의 건강에 대한 관심이 증대됨에 따라 미세먼지를 줄이기 위한 노력과 요구들은 점점 강화되고 있다. 이러한 요구를 반영하여 정부 및 지자체의 규제 또한 강화되고 있다. 일 예로 충청남도의 경우 화력발전소가 소재한 시군구를 중심으로 하여 국가대기환경기준보다 강화된 지역대기환경기준을 설정 운영한다고 2017년 1월 3일 발표하였다. 충청남도에서 시행되는 환경기준에서 미세먼지 기준은 (PM 10)(50-40㎍/㎏)으로 강화되고 있다. 이러한 규제들에 효과적으로 대응하고 전 지구적인 미세먼지 문제에 효율적으로 대응하기 위해서는 기존의 미세먼지 제거방법보다 개선된 기술의 개발이 필요한 상황이다.
또한, 경제규모가 커짐에 따라 화석연료의 사용이나 원자력 발전의 비중은 더욱 증가하고 있으나, 원자력 발전에 대한 반대가 높아지고 있는 상황에서 화력발전을 통한 전기에너지의 생산은 그 중요성이 더욱 커지고 있으며, 이에 비례하여 화력발전소 등에서 배출되는 배출연소가스에서 발생하는 미세먼지 및 유해가스의 제거에 대한 필요성은 더욱 증가하고 있다. 따라서 현재 미세먼지 제거의 문제는 화력발전소에서 나오는 연소 배출 가스 속의 미세먼지 제거에 달려 있다고 해도 과언이 아닌 상황이다.
이와 관련하여, 기존의 정전기를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방식은 배출 연소 가스 속의 미세먼지를 정전기 장치가 부착된 공간으로 유입시켜 정전기가 발생하는 막에 미세먼지를 부착시키고 일정한 시점이 경과를 하면 전기를 끄고 진동 혹은 물로 부착된 먼지를 막에서 떨어뜨린 후 이를 모아서 제거하는 방법으로 작동이 된다. 이 방식은 정전기 발생을 위해 많은 전력이 소모가 되며, 정전기가 발생하는 막을 만들고 설치하는 막대한 비용이 발생하며, 막에 부착된 먼지의 제거를 위해서 물을 사용할 경우에는 막대한 물이, 진동을 할 경우에는 먼지가 비산하는 문제가 발생하며 바닥에 떨어진 먼지를 수거하여 버리는 비용 또한 발생하게 된다. 또한 설비에 미세먼지가 쌓이면 전기 장치는 쉽게 고장 나는 문제 또한 있으며 고장시 쉽게 고칠 수 없는 문제 또한 가지고 있어 기술적 경제적인 한계를 가지고 있다고 할 수 있다.
예를 들어, 한국 등록특허 제10-1569721호 의 경우는 담수를 분사하는 방식으로 미세먼지를 제거하는 기술을 개시하고 있으나, 발전소 배출연소가스의 경우는 고온의 기체로 대량으로 투입이 되면 안개화된 담수가 증발되면서 미세먼지도 함께 날라가는 현상이 발생하여 실제적으로 바닥으로 떨어져 포집되는 미세먼지는 적어지는 현상이 발생하여 효율성이 떨어지는 현상이 발생하고 특히나 초미세 먼지의 경우는 더욱 포집이 어려워지는 현상이 발생할 수 있다.
또한 한국 공개특허 제10-2016-0116671호의 경우는 응집제를 이용한 방법을 개시하고 있으나 발전소와 같은 대용량의 경우에는 막대한 응집제를 투입하여야 하고 그렇게 미세먼지가 제거된다고 하여도 응집제와 응집제에 부착된 먼지를 처리하는 방법 또한 간단한 문제가 아니게 되고 응집제의 성분이 배출되는 가스에 함유되어 외부로 배출되는 문제 또한 노정될 수 있어 미세먼지를 잡으려다 더 큰 건강에 해가 되는 문제가 발생할 수도 있게 된다. 또한 대량의 물을 뿌려서 미세먼지를 제거하는 방법도 사용이 되고 있으나 이 경우 대량의 물이 필요로 하고, 또 미세먼지 제거 효과도 높지 않으며 증발하는 수분이 공기중으로 쉽게 날아가버리는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 다양한 공장과 화력발전소에서 발생하는 배출연소 가스를 포함하는 폐가스를 효과적으로 정화시킬 수 있고, 폐가스에 포함된 미세먼지까지도 제거할 수 있으며, 폐가스의 처리비용을 절감할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-1569721호(등록일: 2015.11.11) 한국등록특허 제10-1605554호(등록일: 2016.03.16)
본 발명의 목적은 다양한 공장과 화력발전소 등에서 발생하는 배출연소 가스를 포함하는 폐가스를 효과적으로 정화시킬 수 있고, 폐가스에 포함된 미세먼지까지도 제거할 수 있으며, 폐가스의 처리비용을 절감할 수 있는 화력발전소 폐가스 정화장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치는 내부에 가스가 이동할 수 있는 공간이 구비되고, 일측면에 공장 설비로부터 발생된 폐가스를 인입하는 폐가스 유입구가 형성되며, 타측면에 상기 폐가스가 정화된 기체가 유출되는 정화 기체 유출구가 형성된 하우징, 상기 폐가스 유입구 내부에 구비되어 상기 하우징 내부로 인입된 폐가스와 해수가 혼합될 수 있도록 해수를 비산시켜 공급하는 해수 비산장치 및 상기 폐가스 유입구 외부에 구비되어 상기 폐가스가 상기 하우징 내부로 밀려들어갈 수 있도록 공기의 흐름을 제공하는 송풍수단을 포함하는 것으로 구성된다.
상기 송풍수단은 상기 폐가스 유입구를 관통하는 구조로 구비되어 상기 공기의 흐름에 회전력을 부여할 수 있도록 내주면에 인렛 가이드가 형성되어 있는 회전력 부여관에 연결되어 상기 하우징 내부로 공기의 흐름을 제공할 수 있다.
상기 폐가스 유입구는 상기 하우징 내에 설치된 부분의 내측 직경이 상기 해수 비산장치의 직경 크기보다 20 내지 50% 크게 형성되고, 상기 하우징 내에 설치된 부분의 외측 직경이 상기 해수 비산장치의 직경 크기보다 50 내지 100% 크게 형성된 깔때기(Funnel) 구조로 형성될 수 있다.
상기 송풍수단은 상기 공장 설비로부터 발생된 폐가스를 흡입하여 상기 하우징 내부로 공기의 흐름을 제공할 수 있다.
상기 해수 비산장치는 외주면에 해수 배출구가 형성되어 있는 원반형의 비산장치가 회전하면서 상기 해수 배출구를 통해 해수를 배출시킴과 동시에 비산시키는 구조일 수 있다.
상기 해수 비산장치는 8,000 내지 20,000 rpm의 회전수로 회전하며 해수를 비산시킬 수 있다.
상기 정화 기체 유출구 내부에는 냉각 수가 흐르는 적어도 2개 이상의 냉각관들이 일정 간격으로 이격되어 이격 공간을 형성하도록 배치되어 일체화된 구조의 냉각관 구조체가 구비될 수 있다.
상기 하우징 내부의 하단에는 상기 폐가스의 오염물질들이 해수에 포함된 염분에 흡착되어 생성되는 오염물질 흡착 소금을 회수하는 홉바형 회수용기가 구비될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 목적을 달성하기 위해 폐가스 정화장치의 하우징 내부에 폐가스를 인입하여 분산시키는 폐가스 분산단계, 상기 폐가스 정화장치의 하우징 내부에 해수를 유입시켜 해수 비산장치에 의해 비산시킨 해수증기를 상기 폐가스와 혼합시키는 폐가스 및 해수증기 혼합단계 및 상기 하우징 내부에서 상기 폐가스의 열에너지에 의해 상기 해수증기의 수분과 염분이 분리되면서 상기 분리된 염분에 의해 상기 폐가스에 포함된 오염물질들이 흡착되도록 하여 상기 폐가스를 정화시키는 폐가스 정화단계를 포함하는 해수를 이용한 화력발전소 폐가스 정화방법을 제공한다.
상기 폐가스 정화장치는 내부에 가스가 이동할 수 있는 공간이 구비되고, 일측면에 공장 설비로부터 발생된 폐가스를 인입하는 폐가스 유입구가 형성되며, 타측면에 상기 폐가스가 정화된 기체가 유출되는 정화 기체 유출구가 형성된 하우징, 상기 폐가스 유입구 내부에 구비되어 상기 하우징 내부로 인입된 폐가스와 해수가 혼합될 수 있도록 해수를 비산시켜 공급하는 해수 비산장치 및 상기 폐가스 유입구 외부에 구비되어 상기 폐가스가 상기 하우징 내부로 밀려들어갈 수 있도록 공기의 흐름을 제공하는 송풍수단을 포함하는 화력발전소 폐가스 정화장치일 수 있다.
본 발명에 따른 화력발전소 폐가스 정화 장치는 다양한 공장과 화력발전소 등에서 발생하는 배출연소 가스를 포함하는 폐가스를 효과적으로 정화시킬 수 있고, 폐가스에 포함된 미세먼지까지도 제거할 수 있으며, 폐가스의 처리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 전체적인 모습을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 하우징 내부에서 해수에 의해 폐가스의 오염물질들이 흡착되는 모습을 확대한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 홉바형 회수용기에 오염물질 흡착 소금이 회수되는 모습을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 폐가스 유입구 주변에 구비되는 해수 비산장치와 송풍수단의 모습을 확대한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 회전력 부여관의 단면 모습을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 해수 비산장치의 모습을 확대한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 냉각관 구조체의 모습을 확대한 모식도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 구체적인 수치는 실시예에 불과하다.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 전체적인 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 하우징 내부에서 해수에 의해 폐가스의 오염물질들이 흡착되는 모습을 확대한 확대도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 홉바형 회수용기에 오염물질 흡착 소금이 회수되는 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 폐가스 유입구 주변에 구비되는 해수 비산장치와 송풍수단의 모습을 확대한 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 회전력 부여관의 단면 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 해수 비산장치의 모습을 확대한 모식도가 도시되어 있다.
도 7에는 본 발명의 일실시예에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치의 냉각관 구조체의 모습을 확대한 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면 본 발명에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치(100)는 내부에 가스가 이동할 수 있는 공간이 구비되고, 일측면에 공장 설비로부터 발생된 폐가스를 인입하는 폐가스 유입구(111a)가 형성되며, 타측면에 상기 폐가스가 정화된 기체가 유출되는 정화 기체 유출구(160)가 형성된 하우징(110), 상기 폐가스 유입구(111a) 내부에 구비되어 상기 하우징(110) 내부로 인입된 폐가스와 해수가 혼합될 수 있도록 해수를 비산시켜 공급하는 해수 비산장치(120) 및 상기 폐가스 유입구(111a) 외부에 구비되어 상기 폐가스가 상기 하우징(110) 내부로 밀려들어갈 수 있도록 공기의 흐름을 제공하는 송풍수단(130)을 포함하는 것으로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 화력발전소 폐가스 정화장치(100)는 다양한 공장이나 화력발전소 등에서 발생하는 폐가스를 상기 하우징(110)의 일측벽(111)에 형성된 상기 폐가스 유입구(111a)를 통해 하우징(110) 내부로 유입시켜 상기 해수 비산장치(120)와 송풍수단(130)에 의해 안개화된 해수증기와 접촉시켜 혼합함으로써, 상기 폐가스에 포함된 미세먼지를 포함하는 오염물질들은 상기 안개화된 해수증기에 포함된 염분이 흡착하여 상기 하우징(110)의 바닥으로 낙하시키도록 하고, 오염물질이 제거된 청정 공기는 상기 정화 기체 유출구(160)를 통해 배출되도록 하여 폐가스를 효과적으로 정화시킴과 동시에 폐가스에 포함된 미세먼지까지도 제거할 수 있으며, 폐가스의 정화 과정이 하나의 하우징 내부에서 신속하게 수행되므로, 폐가스의 처리비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
더욱이, 대부분의 화력발전소는 해수를 냉각수로 이용하기 위해 해안가 주변에 위치하고 있으므로, 상기 화력발전소 폐가스 정화장치(100)는 적용성과 활용도가 매우 우수하며, 해안가 주변의 화력발전소 등에서 냉각수로 사용되는 해수는 고온의 폐가스와 혼합될 경우, 해수에 포함된 다양한 원소들이 이온화 되어 폐가스에 포함된 SOx, NOx 등의 오염물질들을 흡착하여 결정화되는 반응력이 매우 우수하여 화력발전소의 폐가스 정화 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 화력발전소 폐가스 정화장치(100)는 폐가스를 정화시킴과 동시에 오염물질을 흡착한 결정화된 소금을 얻을 수 있게 해준다. 따라서, 이와 같이 얻어진 오염물질 흡착 소금은 공업용 소금 등으로의 재활용하여 수익 자원화하거나, 다시 바닷물에 용해시켜 폐기할 수도 있다.
또한, 화력발전소 폐가스 정화장치(100)는 폐가스를 상기 폐가스 유입구(111a)를 통해 하우징(110) 내부로 유입시켜 하우징(110) 내부에서 안개화된 해수증기와 폐가스를 혼합시키므로, 폐가스가 갖고 있는 열에너지가 상기 안개화된 해수증기에 포함된 염분과 폐가스에 포함된 오염물질들 사이의 반응, 즉 이들의 결합, 흡착, 결정화 등의 반응을 촉진하는 에너지로 공급되어 폐가스의 SOx, NOx 등의 미세먼지를 포함하는 오염물질 제거 반응을 더욱 촉진시키고, 폐가스의 정화 효율을 극대화할 수 있다.
여기서 상기 폐가스 유입구(111a)를 통해 유입되는 폐가스는 예를 들어, 상기 하우징(110) 내부로 투입되는 투입 압력이 1~100Kg/㎠ 범위로 조절됨으로써, 화력발전소 폐가스 정화장치(100)의 정화 효율이 극대화될 수 있도록 조절된다. 또한, 상기 폐가스의 온도는 대략 60℃~250℃ 범위로 조절하여 상기 하우징(110) 내부로 투입함으로써, 상기 안개화된 해수증기에 포함된 염분과 폐가스에 포함된 오염물질들 사이의 반응의 반응 시간과 정도를 조절할 수 있다.
상기 폐가스의 온도가 250℃ 이상으로 너무 고온일 경우에는 미세먼지등의 오염물질이 안개화된 물방울에 부착되고 해수의 염분에 부착할 시간도 없이 염분과 미세먼지가 완전건조가 되어 오염물질들이 소금과 분리되어 비산하는 상황이 발생할 수도 있으며, 상기 폐가스의 온도 60℃ 미만으로 너무 낮을 경우에는 화력발전소 폐가스 정화장치(100)의 폐가스의 정화 효율이 저하될 수 있으므로, 60℃~250℃의 범위내의 온도가 바람직하다.
한편, 상기 폐가스 유입구(111a)는 상기 해수 비산장치(120) 및 상기 송풍수단(130)과 함께 상기 하우징(110)에 적어도 1개 이상으로 복수개가 설치될 수 있다. 즉, 상기 폐가스 유입구(111a)는 상기 해수 비산장치(120) 및 상기 송풍수단(130)과 함께 상기 하우징(110)의 사이즈와 형상의 설계에 따라 화력발전소 폐가스 정화장치(100)의 효율을 더욱 극대화할 수 있도록, 예를 들어, 하우징(110)의 일측면에 상하방향으로 해수 비산장치(120) 및 송풍수단(130)를 포함하는 복수개의 폐가스 유입구(111a)로 설치될 수 있다.
상기 송풍수단(130)은 폐가스가 상기 하우징(110) 내부로 밀려들어갈 수 있도록 공기의 흐름을 제공하는 것이면 특별히 제한되지 않으나 예를 들어, 상기 하우징(110)의 일측벽(111)에 상기 폐가스 유입구(111a)를 관통하는 구조로 구비되어 상기 공기의 흐름에 회전력을 부여할 수 있도록 내주면에 인렛 가이드(132)가 형성되어 있는 회전력 부여관(131)에 연결되어 상기 하우징(110) 내부로 공기의 흐름을 제공하는 구조로 구비될 수 있다.
즉, 상기 송풍수단(130)은 상기 하우징(110) 내부로 제공되는 공기의 흐름에 회전력을 부여할 수 있도록 내주면에 인렛 가이드(132)가 형성되어 있는 회전력 부여관(131)에 연결되어 상기 하우징(110) 내부로 공기의 흐름을 제공함으로써, 상기 해수 비산장치(120)에 의해 비산되는 해수가 하우징(110) 내부에서 더욱 균일하고 효과적으로 안개화되어 비산될 수 있도록 하여 상기 화력발전소 폐가스 정화장치(100)의 폐가스의 정화 효율을 극대화할 수 있다.
여기서, 상기 인렛 가이드(132)는 상기 회전력 부여관(131)으로 유입되는 공기에 회전력을 제공할 수 있도록 일종의 달팽이관과 유사한 형태로 형성되어 있으며, 이러한 인렛 가이드(132)에 의해 형성된 구조는 달팽이관과 유사하게 갈수록 좁아지는 구조로 되어 있으며 상기 하우징(110) 내부로 유입시킬 공기의 회전력 부여 정도에 따라 변경하여 다양하게 설계할 수 있다.
상기 폐가스 유입구(111a)는 상기 하우징(110) 내에 설치된 부분의 내측 직경(D2)이 상기 해수 비산장치(120)의 직경 크기(D1)보다 20 내지 50% 크게 형성되고, 상기 하우징(110) 내에 설치된 부분의 외측 직경(D3)이 상기 해수 비산장치(120)의 직경 크기(D1)보다 50 내지 100% 크게 형성된 깔때기(Funnel) 구조로 형성될 수 있다. 이와 같이 깔때기(Funnel) 구조로 형성된 폐가스 유입구(111a)는 하우징(110) 내부로 유입되는 폐가스를 폐가스 유입구(111a)의 중심으로 집중시켜 상기 해수 비산장치(120) 쪽으로 원활하게 이동할 수 있도록 하여 폐가스가 비산된 해수증기와 함께 효과적으로 혼합될 수 있도록 한다. 즉, 상기 깔때기(Funnel) 구조의 폐가스 유입구(111a)는 하우징(110) 내부에서 폐가스와 해수증기의 혼합을 원활하게 함으로써, 화력발전소 폐가스 정화장치(100)의 정화 효율 향상에 기여할 수 있다.
한편, 상기 송풍수단(130)은 단지 상기 하우징(110) 내부로 밀려들어갈 수 있도록 공기의 흐름을 제공하는 역할 뿐만 아니라 상기 공장 설비로부터 발생된 폐가스를 흡입하여 상기 하우징(110) 내부로 공기의 흐름을 제공하는 구조로 구비될 수 있다. 즉 상기 송풍수단(130)은 예를 들어, 별도의 폐가스 흡입수단(도시하지 않음)을 장착하여 송풍수단(130) 자체가 상기 하우징(110) 내부로 폐가스를 유입하는 폐가스 유입구의 역할을 감당함과 동시에 송풍수단의 역할을 하도록 구성됨으로써, 화력발전소 폐가스 정화장치(100)의 정화 효율을 극대화함과 동시에 설계의 유연성을 확보할 수 있다.
상기 해수 비산장치(120)는 상기 하우징(110) 내부로 인입된 폐가스와 해수가 혼합될 수 있도록 해수를 비산시켜 공급할 수 있는 구조이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 외주면에 해수 배출구(121)가 형성되어 있는 원반형의 비산장치가 회전하면서 상기 해수 배출구(121)를 통해 해수를 배출시킴과 동시에 비산시키는 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로 이러한 원반형의 비산장치(120)는 일면의 중심에는 하우징(110) 외부의 지지대(142)에 의해 지지된 회전모터(140)로부터 연장된 회전축(141)이 연결되어 회전하며, 타면의 중심에는 해수 공급관(123)이 연결되어 해수를 공급받는 구조로 형성될 수 있다.
이 때, 상기 해수 비산장치(120)는 바람직하게는 8,000 내지 20,000 rpm의 회전수로 회전하며 해수를 비산시킬 수 있다. 상기 해수 비산장치의 회전수가 8,000 rpm 미만일 경우에는 해수의 비산에 의한 안개화 효과가 매우 미미하고, 20,000 rpm을 초과할 경우에는 비산된 해수에 의해 상기 하우징(110) 내부가 손상되는 등의 문제가 발생할 수 있고, 회전모터(140)의 작동비용 등의 측면에서 바람직하지 않다.
한편, 상기 해수 비산장치(120)는 상기 화력발전소 폐가스 정화장치(100)의 설계나 설치 비용 등을 감안하여 경우에 따라서는 원반형의 비산장치 형태가 아닌 해수를 분산시키기 위한 해수분산 홀이 형성된 노즐형태의 해수비산 장치(도시하지 않음)가 적용될 수 있다.
상기 정화 기체 유출구(160) 내부에는 냉각 수가 흐르는 적어도 2개 이상의 냉각관(151)들이 일정 간격으로 이격되어 이격 공간(152)을 형성하도록 배치되어 일체화된 구조의 냉각관 구조체(150)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 정화 기체 유출구(160) 내부에 일종의 응축설비로서 냉각 수가 흐르는 냉각관 구조체(150)를 구비함으로써, 상기 하우징(110) 내부에서 안개화된 해수에 의해 미세먼지 등의 오염물질이 1차 제거된 폐가스의 정화된 기체가 상기 냉각관 구조체(150)를 통과 하면서 응축되어 잔여 수분은 물방울 형태로 냉각관 표면에 부착하여 흘러 내리거나 물방울 형태로 아래로 떨어지게 된다. 이 과정에서 잔류 미세먼지 등의 잔류 오염물질이 응축되어 떨어지거나 상기 냉각관 표면에 흐르는 수분에 부착되도록 하여 2차 정화과정이 이루어지도록 하여 상기 화력발전소 폐가스 정화장치(100)의 폐가스 정화 효율을 더욱 극대화 할 수 있으며 온도를 빼앗긴 공기는 온도가 낮아져서 외부 온도와 유사한 온도가 되어 외부로 배출이 되게 된다.
또한, 오염물질이 1차 제거된 상기 폐가스의 정화된 기체가 냉각관 구조체(150)를 통과하면서 상기 냉각관 구조체(150)의 하부에는 수분이 응축 액화된 담수가 낙하하며 모아지므로, 해수를 이용한 공장이나 화력발전소 폐가스의 정화과정에서 담수를 얻을 수도 있는 장점이 있다.
상기 하우징(110) 내부의 하단에는 상기 폐가스의 오염물질들이 해수에 포함된 염분에 흡착되어 생성되는 오염물질 흡착 소금을 회수하는 홉바형 회수용기(170)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 하우징(110)의 하부에 오염물질 흡착 소금을 회수하는 홉바형 회수용기(170)를 구비하여 해수를 이용한 공장이나 화력발전소 폐가스의 정화과정에서 상기 홉바형 회수용기(170)에 모아진 소금을 공업용 재료 등으로 활용하거나, 담수에 용해시켜 다시 바닷물로 흘려 보냄으로써, 상기 화력발전소 폐가스 정화장치(100)의 활용도를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명은 또한, 폐가스 정화장치의 하우징 내부에 폐가스를 인입하여 분산시키는 폐가스 분산단계, 상기 폐가스 정화장치의 하우징 내부에 해수를 유입시켜 해수 비산장치에 의해 비산시킨 해수증기를 상기 폐가스와 혼합시키는 폐가스 및 해수증기 혼합단계 및 상기 하우징 내부에서 상기 폐가스의 열에너지에 의해 상기 해수증기의 수분과 염분이 분리되면서 상기 분리된 염분에 의해 상기 폐가스에 포함된 오염물질들이 흡착되도록 하여 상기 폐가스를 정화시키는 폐가스 정화단계를 포함하는 해수를 이용한 화력발전소 폐가스 정화방법을 제공한다.
여기서 상기 폐가스 정화장치는 내부에 가스가 이동할 수 있는 공간이 구비되고, 일측면에 공장이나 화력발전소 설비로부터 발생된 폐가스를 인입하는 폐가스 유입구(111a)가 형성되며, 타측면에 상기 폐가스가 정화된 기체가 유출되는 정화 기체 유출구(160)가 형성된 하우징(110), 상기 폐가스 유입구 내부에 구비되어 상기 하우징(110) 내부로 인입된 폐가스와 해수가 혼합될 수 있도록 해수를 비산시켜 공급하는 해수 비산장치(120) 및 상기 폐가스 유입구(111a) 외부에 구비되어 상기 폐가스가 상기 하우징(110) 내부로 밀려들어갈 수 있도록 공기의 흐름을 제공하는 송풍수단(130)을 포함하는 화력발전소 폐가스 정화장치(100) 일수 있다.
본 발명에 따른 폐가스 정화방법은 다양한 공장에서 발생하는 폐가스를 폐가스 정화장치의 하우징(110) 내부에 인입시켜 해수 비산장치(120)에 의해 안개화된 해수증기와 접촉시켜 혼합함으로써, 폐가스에 포함된 미세먼지를 포함하는 오염물질들을 상기 안개화된 해수증기에 포함된 염분이 흡착하여 상기 하우징(110)의 바닥으로 낙하시키도록 하고, 오염물질이 제거된 청정 공기는 상기 하우징(110)의 외부로 배출되도록 하여 폐가스를 효과적으로 정화시킴과 동시에 폐가스에 포함된 미세먼지까지도 제거할 수 있으며, 폐가스의 정화 과정이 하나의 하우징 내부에서 신속하게 수행되므로, 폐가스의 처리비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 폐가스가 갖고 있는 열에너지가 상기 안개화된 해수증기에 포함된 염분과 폐가스에 포함된 오염물질들 사이의 반응, 즉 이들의 결합, 흡착, 결정화 등의 반응을 촉진하는 에너지로 공급되어 SOx, NOx 등의 미세먼지를 포함하는 폐가스의 오염물질 제거 반응을 더욱 촉진시키고, 폐가스의 정화 효율을 극대화할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 폐가스 정화방법은 냉각수의 조달을 위해 주로 해안가 등에 위치하는 공장에서 발생하는 폐가스를 효율적으로 제거할 수 있도록 해수를 사용한다. 해수에는 염분뿐만 아니라 다양한 원소들로 이루어진 이온들이 존재하며 이러한 이온들은 염분과 함께 공장이나 화력발전소 폐가스에 포함된 다양한 오염 물질들을 흡착하여 분리해낼 수 있다. 따라서, 상기 폐가스 정화방법은 폐가스를 정화시킴과 동시에 오염물질을 흡착한 결정화된 소금을 얻을 수 있으며, 이러한 오염물질 흡착 소금은 공업용 소금 등으로의 재활용 하거나, 다시 바닷물에 용해시켜 폐기할 수도 있다.
또한, 상기 폐가스 정화방법은 상기 하우징의 정화 기체 유출구(160) 내부에 냉각 수가 흐르는 냉각관 구조체(150)를 구비함으로써, 상기 하우징(110) 내부에서 안개화된 해수에 의해 미세먼지 등의 오염물질이 1차 제거된 폐가스의 정화된 기체가 상기 냉각관 구조체(150)를 통과 하면서 SOx, NOx 등의 미세먼지를 포함하는 잔류 오염물질이 상기 냉각관에 부착되도록 하여 2차 정화과정이 이루어지도록 하여 상기 화력발전소 폐가스 정화장치(100)의 폐가스 정화 효율을 더욱 극대화 할 수 있다.
또한, 오염물질이 1차 제거된 상기 폐가스의 정화된 기체가 냉각관 구조체(150)를 통과하면서 상기 냉각관 구조체(150)의 하부에는 액화된 담수가 낙하하며 모아지므로, 해수를 이용한 공장이나 화력발전소 폐가스의 정화과정에서 담수를 얻을 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 화력발전소 폐가스 정화장치
110: 하우징
120: 해수 비산장치
130: 송풍수단
140: 해수 비산장치 회전모터
123: 해수 공급관
131: 회전력 부여관
141: 회전모터 회전축

Claims (10)

  1. 내부에 가스가 이동할 수 있는 공간이 구비되고, 일측면에 공장 설비로부터 발생된 폐가스를 인입하는 폐가스 유입구가 형성되며, 타측면에 상기 폐가스가 정화된 기체가 유출되는 정화 기체 유출구가 형성된 하우징;
    상기 폐가스 유입구 내부에 구비되어 상기 하우징 내부로 인입된 폐가스와 해수가 혼합될 수 있도록 해수를 비산시켜 공급하는 해수 비산장치; 및
    상기 폐가스 유입구 외부에 구비되어 상기 폐가스가 상기 하우징 내부로 밀려들어갈 수 있도록 공기의 흐름을 제공하는 송풍수단;
    을 포함하고,
    상기 송풍수단은 상기 폐가스 유입구를 관통하는 구조로 구비되어 상기 공기의 흐름에 회전력을 부여할 수 있도록 내주면에 인렛 가이드가 형성되어 있는 회전력 부여관에 연결되어 상기 하우징 내부로 공기의 흐름을 제공하며,
    상기 폐가스 유입구는 상기 하우징 내에 설치된 부분의 내측 직경이 상기 해수 비산장치의 직경 크기보다 20 내지 50% 크게 형성되고, 상기 하우징 내에 설치된 부분의 외측 직경이 상기 해수 비산장치의 직경 크기보다 50 내지 100% 크게 형성된 깔때기(Funnel) 구조로 형성되는 화력발전소 폐가스 정화장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 송풍수단은 상기 공장 설비로부터 발생된 폐가스를 흡입하여 상기 하우징 내부로 공기의 흐름을 제공하는 화력발전소 폐가스 정화장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 해수 비산장치는 외주면에 해수 배출구가 형성되어 있는 원반형의 비산장치가 회전하면서 상기 해수 배출구를 통해 해수를 배출시킴과 동시에 비산시키는 구조인 화력발전소 폐가스 정화장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 해수 비산장치는 8,000 내지 20,000 rpm의 회전수로 회전하며 해수를 비산시키는 화력발전소 폐가스 정화장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 정화 기체 유출구 내부에는 냉각 수가 흐르는 적어도 2개 이상의 냉각관들이 일정 간격으로 이격되어 이격 공간을 형성하도록 배치되어 일체화된 구조의 냉각관 구조체가 구비되어 있는 화력발전소 폐가스 정화장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징 내부의 하단에는 상기 폐가스의 오염물질들이 해수에 포함된 염분에 흡착되어 생성되는 오염물질 흡착 소금을 회수하는 홉바형 회수용기가 구비되는 화력발전소 폐가스 정화장치.
  9. 폐가스 정화장치의 하우징 내부에 폐가스를 인입하여 분산시키는 폐가스 분산단계;
    상기 폐가스 정화장치의 하우징 내부에 해수를 유입시켜 해수 비산장치에 의해 비산시킨 해수증기를 상기 폐가스와 혼합시키는 폐가스 및 해수증기 혼합단계; 및
    상기 하우징 내부에서 상기 폐가스의 열에너지에 의해 상기 해수증기의 수분과 염분이 분리되면서 상기 분리된 염분에 의해 상기 폐가스에 포함된 오염물질들이 흡착되도록 하여 상기 폐가스를 정화시키는 폐가스 정화단계;
    를 포함하고,
    상기 폐가스 정화장치는
    내부에 가스가 이동할 수 있는 공간이 구비되고, 일측면에 공장 설비로부터 발생된 폐가스를 인입하는 폐가스 유입구가 형성되며, 타측면에 상기 폐가스가 정화된 기체가 유출되는 정화 기체 유출구가 형성된 하우징;
    상기 폐가스 유입구 내부에 구비되어 상기 하우징 내부로 인입된 폐가스와 해수가 혼합될 수 있도록 해수를 비산시켜 공급하는 해수 비산장치; 및
    상기 폐가스 유입구 외부에 구비되어 상기 폐가스가 상기 하우징 내부로 밀려들어갈 수 있도록 공기의 흐름을 제공하는 송풍수단;
    을 포함하고,
    상기 송풍수단은 상기 폐가스 유입구를 관통하는 구조로 구비되어 상기 공기의 흐름에 회전력을 부여할 수 있도록 내주면에 인렛 가이드가 형성되어 있는 회전력 부여관에 연결되어 상기 하우징 내부로 공기의 흐름을 제공하며,
    상기 폐가스 유입구는 상기 하우징 내에 설치된 부분의 내측 직경이 상기 해수 비산장치의 직경 크기보다 20 내지 50% 크게 형성되고, 상기 하우징 내에 설치된 부분의 외측 직경이 상기 해수 비산장치의 직경 크기보다 50 내지 100% 크게 형성된 깔때기(Funnel) 구조로 형성되는 화력발전소 폐가스 정화장치인 해수를 이용한 화력발전소 폐가스 정화방법.
  10. 삭제
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