KR20230033380A - 암모니아 방출방지 및 제거장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 암모니아 방출방지 및 제거장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 누출된 암모니아가 대기로 방출되는 것을 흡수액을 이용하여 원천적으로 차단하며, 잔존 암모니아를 효과적으로 제거하고, 암모니아 제거 후에는 원활하게 평상상태로 복구할 수 있는, 암모니아 방출방지 및 제거장치를 제공함에 있다.
Description
본 발명은 암모니아 방출방지 및 제거장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 누출된 독성 암모니아의 대기로의 방출을 방지하고 이를 제거하는 장치에 관한 것이다.
암모니아는 냉매로서 널리 사용되어 왔으며, 근래에는 이산화탄소 무방출 연료로서 암모니아의 사용이 증가하고 있다. 질소와 수소로만 구성된 암모니아(NH3)는 내연기관의 연료로 직접 사용될 수도 있으며, 이러한 예시로서 발전소 선박 차량 항공기 등에서 암모니아를 연료로 사용하는 시도가 있었으며, 현재에도 기술개발 중이다. 다른 방법으로, 반응기를 통해서 암모니아가 질소와 수소로 분해된 후에 수소의 형태로 사용될 수도 있다. 이러한 예시로서 재생에너지로 발생한 수소를 질소와 반응시켜 암모니아를 합성한 후, 수소가 필요한 소비자에게 암모니아 형태로 운송되어 소비자의 반응기에서 수소가 생산되도록 하는 방식으로 사용되기도 한다.
이처럼 암모니아는 다양한 활용예가 있으나, 독성이 있다는 점 때문에 그 사용범위의 확장에 한계가 있는 실정이다. 암모니아는 25ppm (0.0025%)의 낮은 농도만으로도 인체에 유해하며, 사람이 2000ppm (0.2%)에 30분 노출될 경우 사망할 수 있을 정도로 높은 독성을 가지고 있다. 따라서, 암모니아를 저장하거나 처리하는 설비에서 암모니아가 누출될 경우, 운전자나 주위 사람들에게 치명적인 위험이 될 수 있다.
암모니아 누출에 대응하는 종래 기술은 크게 빠른 감지, 공기에 의한 희석, 운전자 거주 지역으로의 유입 방지 등으로 나눌 수 있다. 각각에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
독성인 암모니아는 반응성이 좋아서 빠른 감지는 어렵지 않다. 다만, 넓은 공간에서 국부적인 암모니아 누출을 신속하게 감지하기 위한 감지기 배치가 중요하다. 여기에서 감지 자체만을 목적으로 한다면 감지기를 넓은 면적에 촘촘하게 배치하면 당연히 감지효율이 올라가겠지만, 지나치게 감지기 개수가 많아질 경우 설비나 운용에 드는 비용 또한 상승하게 되어 보다 세심한 고려가 필요하게 된다.
운전자 거주 지역으로의 유입 방지는 수동적인 안전 대책이다. 암모니아 대기 방출을 고려하여 운전자 거주 지역과 암모니아 설비가 충분한 거리를 가지도록 배치하고, 암모니아 누출 감지 시에는 운전자 거주 지역으로 공기 유입을 차단하는 방법을 채용한다.
공기에 의한 희석은 천연가스, LPG와 같은 가연성 가스 누출에 사용되는 방법과 동일한 맥락이다. 가연성 가스라 하여도 폭발농도 이하로 공기와 희석되면 화재나 폭발 위험이 없고 안전하게 사용될 수 있다. 즉 독성 가스인 암모니아도 독성이 발휘되지 못할 만큼 공기와 희석되게 하면 된다. 그러나 암모니아는 가연성과 더불어 앞서 설명한 바와 같이 매우 강한 독성을 모두 가지고 있기 때문에 공기희석방식을 적용하기에 어려움이 있다. 도 1 및 도 2는 종래의 가연성 비독성 가스의 실내/실외설비 누출방지장치의 개략적인 구성을 도시하고 있으며, 이를 통해 가연성 가스 공기희석방식을 구체적으로 설명하고, 또한 암모니아 희석에 적용하기 어려운 이유를 상세히 설명한다.
도 1은 실외설비 누출방지장치를 도시한 것으로, 누출된 가스가 단순히 공기(바람)에 의해 자연스럽게 희석되도록 하는 것으로서 실질적으로 별도의 장치가 없다고도 볼 수 있다. 다만 도시된 바와 같이 누출되는 양을 줄이기 위하여 설비 입출구에 차단밸브를 설치하여 누출 발생 시에 차단밸브를 닫는 정도의 장치가 보조적으로 구비되기도 한다. 또한 방폭장비를 채용하거나, 시스템에 전기공급을 줄여 점화가능성을 줄이는 등의 장치나 제어가 더 적용되기도 한다.
도 2는 실내설비 누출방지장치를 도시한 것으로, 설비를 수용하고 있는 공간에서 가스누출이 발생하면 강제환기를 통해 희석시켜 덕트를 통해 외부로 배기시키는 형태로 구성된다. 즉 설비수용공간에는 각각 개폐기가 구비되는 환기입구 및 환기출구가 구비되며, 환기출구는 송풍기가 구비되어 덕트를 향해 강제배기를 하도록 이루어짐으로써, 결과적으로 누출된 가스가 덕트를 통해 대기로 방출되어 희석되도록 하는 것이다. 이러한 장치에서도 앞서의 실외설비 누출방지장치에서와 마찬가지로, 방폭장비, 점화가능성 저감제어, 차단밸브 등의 장치나 제어가 더 사용될 수 있으며, 특히 설비수용공간에서 폭발하한농도를 유지할 수 있도록 공기를 충분히 공급시켜 주는 것이 매우 중요하다. 예시적으로, LNG의 경우 폭발하한농도는 5%이며, 따라서 누출량의 20배 정도의 공기를 공급하면 화재나 폭발을 방지할 수 있다.
그런데, 암모니아의 경우 2000ppm 즉 0.2% 농도만 되어도 사람이 30분 이상 노출되면 사망에 이를 정도로 독성이 매우 강하며, 독성이 없는 수준인 0.0025% 수준으로 낮추기 위해서는 40,000배의 공기를 공급해야 하는데 실질적으로 이러한 동작조건을 실현하기란 당연히 매우 어렵다. 즉 암모니아의 경우에 종래의 가연성 가스에 적용되는 누출방지장치를 그대로 적용한다면, 덕트를 통해 대기 중에 안전수준을 기준으로 할 때, 매우 고농도의 암모니아가 그대로 배출되게 되어 운전자 및 주위 공중환경에 커다란 위험이 되는 것이다.
이처럼 암모니아는 가연성 뿐만 아니라 매우 강한 독성을 가지고 있기 때문에, 독성을 무시할만한 수준으로 희석하는 것이 기술적으로 쉽지 않다. 더욱이, 암모니아가 누출되는 비상 상황에서는 장비 고장, 화재, 폭발 등이 병존할 수 있으므로 이러한 공기희석방식은 더욱 어렵다.
이처럼 종래의 암모니아 방출방지 및 제거장치는 충분히 안전한 수준으로 암모니아를 제거하고 있지 못하고 있으며, 이러한 문제점을 해소한 개선된 암모니아 방출방지 및 제거장치의 개발이 시급한 실정이다.
Sami Lamberg, RistoLautkaski, Kimmo Virolainen. 2015. Safety Guide of Ammonia Refrigerating Systems.
Kang, Su-Jin; Lee, Ik-Mo; Moon, Jin-Young; Chon, Young-Woo. 2017. "Risk Analysis of Ammonia Leak in the Refrigeration Manufacturing Facilities".Journal of the Korean Institute of Gas. Vol. 21(1), pp. 43-51.
Ding Xi-bo, Wang Ruyue. 2017. Development of Ammonia Gas Leak Detection and Location Method. TELKOMNIKA.V15I3.5079Corpus ID: 64731962.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 누출된 암모니아가 대기로 방출되는 것을 흡수액을 이용하여 원천적으로 차단하며, 잔존 암모니아를 효과적으로 제거하고, 암모니아 제거 후에는 원활하게 평상상태로 복구할 수 있는, 암모니아 방출방지 및 제거장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 암모니아 사용설비(500) 공간을 외부환경과 차단하는 외곽밀폐벽(110); 상기 외곽밀폐벽(110)에 구비되어 공기를 유입시키며 환기유입로개폐기(111d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 환기유입로(111); 상기 외곽밀폐벽(110)에 구비되어 환기배출로송풍기(112f)에 의해 공기를 배출시키며 환기배출로개폐기(112d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 환기배출로(112); 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 상측에 구비되어 누출된 암모니아 가스를 감지하는 외곽밀폐벽가스감지기(113); 상시 공기흐름이 형성되어 대기로 공기를 방출하는 덕트(120); 상기 덕트(120) 및 상기 환기배출로(112)를 연결하며 덕트연통로개폐기(121d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 덕트연통로(121); 암모니아 흡수액을 수용하는 흡수탱크(130); 상기 흡수탱크(130) 및 상기 덕트연통로(121)를 연결하며 흡수액공급로개폐기(131d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 흡수액공급로(131); 상기 흡수탱크(130) 내 수용된 흡수액 상측공간 및 상기 덕트(120)를 연결하며 덕트복귀로개폐기(132d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 덕트복귀로(132); 상기 흡수탱크(130)에 구비되어 상기 흡수탱크(130) 내 수용된 흡수액 상측공간의 암모니아 농도 또는 흡수액의 pH를 측정하는 흡수탱크가스감지기(133); 를 포함할 수 있다.
이 때 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간에서 암모니아 누출 발생 시, 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)는 폐쇄되고, 상기 환기배출로개폐기(112d), 상기 흡수액공급로개폐기(131d), 상기 덕트복귀로개폐기(132d)는 개방됨으로써, 상기 흡수액공급로(131)를 통해 상기 덕트연통로(121)로 흡수액이 채워짐에 따라, 상기 환기배출로(112)를 통해 배출된 암모니아 및 공기의 혼합물이 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액과 접촉하여 상기 흡수탱크(130)를 통과하는 과정에서 암모니아가 흡수액에 용해되어 제거되고, 상기 흡수탱크(130)를 통과하면서 암모니아가 제거되어 정제된 공기가 상기 덕트복귀로(132)를 통해 외부로 배출되도록 형성될 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 상기 환기배출로(112)에 공급된 흡수액이 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간으로 흘러들어가는 것을 배제하도록, 상기 덕트연통로(121)가 상기 환기배출로(112)보다 하측에 배치될 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간에 흘러들어온 흡수액이 모여서 수용되도록, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 하면 일부에 함몰 형성되며 배수조배수밸브(114v)에 의해 배수 여부가 조절되는 배수조(114); 를 포함할 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액의 배수 여부를 조절하는 덕트연통로배수밸브(121v)를 포함할 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 상기 흡수탱크(130)에 구비되어 정제된 공기를 배출시키며 정제공기배기로개폐기(134d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 정제공기배기로(134); 를 포함할 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 압력감지기(116p)에 의해 감지된 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 압력이 대기압을 유지하도록 상기 외곽밀폐벽(110) 내부에 공기를 주입하는 공기주입기(116); 를 포함할 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간의 잔존 암모니아 가스를 제거하기 위해 흡수액을 분사하는 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115); 상기 덕트(120) 내부공간의 잔존 암모니아 가스를 제거하기 위해 흡수액을 분사하는 덕트내부흡수액분사기(122); 를 포함할 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 상기 흡수탱크(130) 내 흡수액을 보충하는 흡수액주입기(135); 를 포함할 수 있다.
또한 상기 흡수탱크(130)는, 암모니아 및 공기의 혼합물과 흡수액의 접촉을 증가시키도록, 상기 흡수탱크(130) 내부에 접촉증가구조물이 구비될 수 있다. 이 때 상기 접촉증가구조물은, 상기 흡수액공급로(131) 측에 인접하게 구비된 수평방향의 격막 형태로 형성되며 복수 개의 개방부가 분포 형성되는 분배기 형태, 상기 흡수탱크(130) 내에 서로 수직방향으로 이격되며 적어도 하나의 개방부가 형성되는 복수 개의 수평방향의 격막 형태, 상기 흡수탱크(130) 내에 충진되는 복수 개의 고체충진재 형태 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
또한 상기 흡수액은, 물, 산성수, 에탄올, 글리콜 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 암모니아 제거율 모니터링을 위해, 복수 개의 상기 흡수탱크가스감지기(133)가 서로 다른 높이로 구비될 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 하나의 상기 흡수탱크(130)에 복수 개의 상기 환기배출로(112)가 연결될 수 있다.
또한 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거방법은, 상술한 바와 같은 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)를 사용하는 암모니아 방출방지 및 제거방법에 있어서, 상기 외곽밀폐벽가스감지기(113)에 의해 누출된 암모니아 가스가 감지되어, 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)가 폐쇄되는 누출가스감지단계; 상기 환기배출로개폐기(112d), 상기 흡수액공급로개폐기(131d), 상기 덕트복귀로개폐기(132d)는 개방됨으로써, 상기 흡수액공급로(131)를 통해 상기 덕트연통로(121)로 흡수액이 채워지는 흡수탱크연결단계; 상기 환기배출로(112)를 통해 배출된 암모니아 및 공기의 혼합물이 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액과 접촉하여 상기 흡수탱크(130)를 통과하는 과정에서 암모니아가 흡수액에 용해되어 제거되고, 상기 흡수탱크(130)를 통과하면서 암모니아가 제거되어 정제된 공기가 상기 덕트복귀로(132)를 통해 외부로 배출되는 암모니아제거단계; 를 포함할 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간의 잔존 암모니아 가스를 제거하기 위해 흡수액을 분사하는 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115); 상기 덕트(120) 내부공간의 잔존 암모니아 가스를 제거하기 위해 흡수액을 분사하는 덕트내부흡수액분사기(122);를 포함하며, 상기 암모니아 방출방지 및 제거방법은, 상기 암모니아제거단계에서 상기 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115) 및 상기 덕트내부흡수액분사기(122)가 흡수액을 분사할 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 압력감지기(116p)에 의해 감지된 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 압력이 대기압을 유지하도록 상기 외곽밀폐벽(110) 내부에 공기를 주입하는 공기주입기(116);를 포함하며, 상기 암모니아 방출방지 및 제거방법은, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간에 잔존된 암모니아 가스가, 상기 공기주입기(116)에 의해 주입된 공기에 의해 흡수액과 강제접촉하여 제거되거나 또는 상기 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115) 및 상기 덕트내부흡수액분사기(122)가 분사한 흡수액에 의해 제거되는 잔존가스제거단계; 를 포함할 수 있다.
또한 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간에 흘러들어온 흡수액이 모여서 수용되도록, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 하면 일부에 함몰 형성되며 배수조배수밸브(114v)에 의해 배수 여부가 조절되는 배수조(114); 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액의 배수 여부를 조절하는 덕트연통로배수밸브(121v); 상기 흡수탱크(130) 내 흡수액을 보충하는 흡수액주입기(135);를 포함하며, 상기 암모니아 방출방지 및 제거방법은, 상기 흡수액공급로개폐기(131d)가 폐쇄되고 상기 흡수액주입기(135)에 의해 상기 흡수탱크(130)로 흡수액이 보충되고, 상기 배수조배수밸브(114v) 및 상기 덕트연통로배수밸브(121v)가 개방되어 상기 외곽밀폐벽(110) 및 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액이 배수되는 평상상태복구단계; 흡수액 배수가 완료된 이후 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)가 개방되어 평상상태로의 복구가 완료되는 평상복구완료단계; 를 포함할 수 있다.
또는 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거방법은, 상술한 바와 같은 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)를 사용하는 암모니아 방출방지 및 제거방법에 있어서, 상기 외곽밀폐벽가스감지기(113)에 의해 누출된 암모니아 가스가 감지되어, 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)가 폐쇄되는 누출가스감지단계; 상기 덕트복귀로개폐기(132d)는 폐쇄되고, 상기 환기배출로개폐기(112d), 상기 흡수액공급로개폐기(131d)는 개방됨으로써, 상기 암모니아 사용설비(500) 공간이 외부환경과 완전 차단되며, 상기 흡수액공급로(131)를 통해 상기 덕트연통로(121)로 흡수액이 채워지는 흡수탱크연결단계; 상기 환기배출로개폐기(112d)가 암모니아 제거율에 따라 개방도가 조절되도록 제어되며 개방됨으로써, 상기 환기배출로(112)를 통해 배출된 암모니아 및 공기의 혼합물이 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액과 접촉하여 상기 흡수탱크(130)를 통과하는 과정에서 암모니아가 흡수액에 용해되어 제거되고, 상기 흡수탱크(130)를 통과하면서 암모니아가 제거되는 암모니아제거단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 가연성 및 독성을 모두 가지는 암모니아가 설비에서 누출되더라도 대기 방출 시 신속하고 안전하게 희석하여 제거시킴으로써, 암모니아가 위험한 수준의 농도로 대기에 방출되는 것을 효과적으로 방지하는 큰 효과가 있다. 구체적으로는, 종래에 가연성 가스 누출 시에 사용되던 공기희석방식으로는 암모니아의 독성을 희석시킬 수 없는 바, 암모니아를 흡수하는 흡수탱크를 구비함으로써 암모니아를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 것이다.
도 1은 종래의 가연성 비독성 가스의 실내설비 누출방지장치.
도 2는 종래의 가연성 비독성 가스의 실외설비 누출방지장치.
도 3은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치.
도 4는 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 흡수탱크 실시예.
도 5는 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 누출가스감지단계.
도 6은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 흡수탱크연결단계.
도 7은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 잔존가스제거단계.
도 8은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 평상상태복구단계.
도 9는 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 평상복구완료단계.
도 10a는 암모니아의 물에 대한 용해도.
도 10b는 암모니아의 에탄올에 대한 용해도.
도 10c는 암모니아의 글리콜에 대한 용해도.
도 11은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 가압식 외곽밀폐벽 및 가압식 흡수탱크벽 실시예.
도 2는 종래의 가연성 비독성 가스의 실외설비 누출방지장치.
도 3은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치.
도 4는 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 흡수탱크 실시예.
도 5는 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 누출가스감지단계.
도 6은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 흡수탱크연결단계.
도 7은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 잔존가스제거단계.
도 8은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 평상상태복구단계.
도 9는 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 평상복구완료단계.
도 10a는 암모니아의 물에 대한 용해도.
도 10b는 암모니아의 에탄올에 대한 용해도.
도 10c는 암모니아의 글리콜에 대한 용해도.
도 11은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 가압식 외곽밀폐벽 및 가압식 흡수탱크벽 실시예.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 암모니아 방출방지 및 제거장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
[1] 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치
도 3은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 크게 외곽밀폐벽(110), 덕트(120), 흡수탱크(130)를 포함하며, 여기에 다양한 장치들이 구비되어 암모니아 방출방지 및 제거를 수행한다. 먼저 [1]에서는 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)의 각부에 대하여 설명하고, 이후 [2], [3]에서 각부의 순차적인 동작에 의한 암모니아 방출방지 및 제거방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
상기 외곽밀폐벽(110) 및 이에 구비되는 장치들에 대하여 설명한다.
상기 외곽밀폐벽(110)은 암모니아 사용설비(500) 둘레에 구비되어, 상기 암모니아 사용설비(500) 공간을 외부환경과 차단하는 역할을 한다. 한편 상기 암모니아 사용설비(500)에는, 앞서 도 1, 도 2의 종래기술에서와 마찬가지로 차단밸브(550) 등이 구비되어 누출 발생 시 공급을 차단하여 그 자체적으로 누출량을 저감하도록 할 수 있다.
기본적으로 상기 외곽밀폐벽(110)에는, 환기유입로(111), 환기배출로(112), 외곽밀폐벽가스감지기(113)가 구비된다.
상기 환기유입로(111) 및 상기 환기배출로(112)는 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간으로 공기를 강제송풍시킬 수 있도록 하는 것이다. 보다 구체적으로 설명하자면, 먼저 상기 환기유입로(111)는 상기 외곽밀폐벽(110)에 구비되어 공기를 유입시키며 환기유입로개폐기(111d)에 의해 개폐가능하게 형성된다. 또한 상기 환기배출로(112)는 상기 외곽밀폐벽(110)에 구비되어 환기배출로송풍기(112f)에 의해 공기를 배출시키며 환기배출로개폐기(112d)에 의해 개폐가능하게 형성된다.
상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 상측에 구비되는 상기 외곽밀폐벽가스감지기(113)에 의해, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부로 누출된 암모니아 가스를 감지할 수 있다. 이후 보다 상세히 설명되겠지만 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간으로는 암모니아를 흡수하는 흡수액이 유입될 수 있는데, 액체 상태의 흡수액은 하부공간으로 깔리게 되므로, 상기 외곽밀폐벽가스감지기(113)가 불필요하게 흡수액에 침수되지 않을 수 있도록 상기 외곽밀폐벽가스감지기(113)가 상측에 구비되도록 하는 것이다.
부가적으로 상기 외곽밀폐벽(110)에는, 배수조(114), 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115), 공기주입기(116) 등이 더 구비될 수 있다. 상기 배수조(114)는 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간에 흘러들어온 흡수액이 모여서 수용되도록 하기 위한 장치로서, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 하면 일부에 함몰 형성되며, 배수조배수밸브(114v)에 의해 배수 여부가 조절된다. 상기 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115)는 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간의 잔존 암모니아 가스를 제거하기 위해 흡수액을 분사하는 역할을 한다. 상기 공기주입기(116)는 압력감지기(116p)에 의해 감지된 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 압력이 대기압을 유지하도록 상기 외곽밀폐벽(110) 내부에 공기를 주입하는 역할을 한다. 이에 대해서, 이후 암모니아 방출방지 및 제거방법 설명 시 보다 상세히 설명한다.
상기 덕트(120) 및 이에 구비되는 장치들에 대하여 설명한다.
상기 덕트(120)에는 도 3에 도시된 바와 같이 상시 공기흐름이 형성되어 대기로 공기를 방출할 수 있도록 이루어진다. 암모니아가 누출되지 않은 평상상태에서는, 상기 환기유입로(111) 및 상기 환기배출로(112)가 개방되어 있으므로, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간이 상기 덕트(120)와 연통되어 자연스러운 환기가 상시 이루어질 수 있게 된다.
상기 덕트연통로(121)는 상기 덕트(120) 및 상기 환기배출로(112)를 연결하며 덕트연통로개폐기(121d)에 의해 개폐가능하게 형성된다. 상기 환기배출로(112)와 구분하는 이유는, 역시 이후 보다 상세히 설명되겠지만, 암모니아 누출 발생 시 상기 덕트연통로(121)에는 흡수액이 채워지게 되기 때문이다. 이 때 상기 환기배출로(112)에 공급된 흡수액이 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간으로 흘러들어가는 것을 배제하도록, 도시된 바와 같이 상기 덕트연통로(121)가 상기 환기배출로(112)보다 하측에 배치되도록 한다. 더불어 상기 덕트연통로(121)에는, 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액의 배수 여부를 조절하는 덕트연통로배수밸브(121v)가 구비되도록 한다.
상기 덕트(120)에는 또한, 상기 덕트(120) 내부공간의 잔존 암모니아 가스를 제거하기 위해 흡수액을 분사하는 덕트내부흡수액분사기(122)가 더 구비될 수 있다.
상기 흡수탱크(130) 및 이에 구비되는 장치들에 대하여 설명한다.
상기 흡수탱크(130)는 암모니아 흡수액을 수용하는 역할을 하며, 상기 암모니아 사용설비(500)에서 암모니아 누출 발생 시 암모니아가 유통되는 공간으로 흡수액을 공급하여 암모니아를 최대한 흡수시켜 공기로부터 제거할 수 있도록 한다. 이후 보다 상세히 설명되겠지만, 궁극적으로 본 발명에서는 암모니아 및 공기의 혼합물이 그대로 외부로 배출되지 않고 상기 흡수탱크(130)를 통과하여 배출되도록 한다. 즉 암모니아 및 공기의 혼합물이 진행하면서 상기 흡수탱크(130) 내의 흡수액과 최대한 접촉하도록 함으로써, 외부로 배출되기 전에 공기 중에 섞여있는 암모니아를 최대한 제거하는 것이다.
이처럼 암모니아 및 공기의 혼합물과 흡수액의 접촉을 증가시키도록 하기 위해, 상기 흡수탱크(130) 내부에 접촉증가구조물이 구비되는 것이 바람직하다. 도 4는 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 흡수탱크 실시예들로서, 상기 접촉증가구조물의 여러 형태들을 도시한다. 상기 접촉증가구조물은, 가장 단순하게는 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 상기 흡수액공급로(131) 측에 인접하게 구비된 수평방향의 격막 형태로 형성되며 복수 개의 개방부가 분포 형성되는 분배기 형태일 수 있다. 또는 상기 접촉증가구조물은, 도 4(b), (c), (d)에 도시된 바와 같이, 상기 흡수탱크(130) 내에 서로 수직방향으로 이격되며 적어도 하나의 개방부가 형성되는 복수 개의 수평방향의 격막 형태일 수 있다. 도 4(b)는 격막들의 개방부가 어긋나게 형성되는 예시이며, 도 4(c)는 도 4(b)와 유사하되 격막에 별도의 복수 개의 통공(개방부)이 더 형성되는 예시이며, 도 4(d)는 격막의 둘레부에는 개방부가 형성되지 않되 중간 부분에 모두 복수 개의 통공(개방부)이 형성되는 예시이다. 또는 상기 접촉증가구조물은, 도 4(e)에 도시된 바와 같이, 상기 흡수탱크(130) 내에 충진되는 복수 개의 고체충진재 형태일 수 있다. 상기 접촉증가구조물이 도 4로 한정되는 것은 아니며, 또한 도 4의 여러 예시들이 복합적으로 결합된 형태일 수도 있는 등, 암모니아 및 공기의 혼합물과 흡수액의 접촉을 증가시킬 수 있는 구조라면 상기 접촉증가구조물로서 어떤 구조든 채용될 수 있다.
상기 흡수탱크(130)에는, 기본적으로 흡수액공급로(131), 덕트복귀로(132), 흡수탱크가스감지기(133)가 구비된다.
상기 흡수액공급로(131)는 상기 흡수탱크(130) 및 상기 덕트연통로(121)를 연결하며 흡수액공급로개폐기(131d)에 의해 개폐가능하게 형성되어, 암모니아 누출 발생 시 상기 덕트연통로(121)에 흡수액이 채워지도록 하는 역할을 한다. 한편 이후 보다 상세히 설명하겠지만, 이처럼 상기 흡수탱크(130) 내의 흡수액이 다른 공간으로 공급됨에 따라 흡수액이 부족해지는 것에 대비하며, 상기 흡수탱크(130) 내 흡수액을 보충하는 흡수액주입기(135)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 덕트복귀로(132)는 상기 흡수탱크(130) 내 수용된 흡수액 상측공간 및 상기 덕트(120)를 연결하며 덕트복귀로개폐기(132d)에 의해 개폐가능하게 형성된다. 상기 흡수탱크(130)를 통과하면서 암모니아가 제거된 공기는, 상기 덕트복귀로(132) 및 상기 덕트(120)를 순차적으로 통과하면서 외부로 배출될 수 있게 된다. 이 때 부가적으로 상기 흡수탱크(130)에는, 정제된 공기를 배출시키며 정제공기배기로개폐기(134d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 정제공기배기로(134)가 구비되어, 상기 덕트(120)를 굳이 통하지 않더라도 암모니아가 제거된 공기를 직접 외부로 배출시키도록 할 수도 있다.
상기 흡수탱크가스감지기(133)는, 상기 흡수탱크(130)에 구비되어 상기 흡수탱크(130) 내 수용된 흡수액 상측공간의 암모니아 농도 또는 흡수액의 pH를 측정하는 역할을 한다. 도 3에서는 상기 흡수탱크가스감지기(133)가 흡수액 바깥에 구비되어 침수되지 않도록 하는 형태로 도시되어 있으나 반드시 이렇게만 되어야 하는 것은 아니고, 흡수액의 pH를 측정하여 가스를 감지하는 경우 흡수액 수중에 구비되도록 할 수도 있는 등 감지기의 가스감지 원리에 따라 구비위치는 다양하게 달라질 수 있다. 뿐만 아니라 상기 흡수탱크가스감지기(133)가 단일 개만 구비될 필요는 없으며, 암모니아 제거율 모니터링을 위해, 복수 개의 상기 흡수탱크가스감지기(133)가 서로 다른 높이로 구비되도록 할 수도 있다.
더불어 도 3에서는 하나의 상기 흡수탱크(130)에 하나의 상기 환기배출로(112)가 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 즉 복수 개의 암모니아 사용설비(500)를 하나의 상기 흡수탱크(130)로 관리하도록 할 수 있는데, 이러한 경우 하나의 상기 흡수탱크(130)에 복수 개의 상기 환기배출로(112)가 연결되도록 할 수 있다.
[2] 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거방법 제1실시예
이하에서, 상술한 바와 같은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)를 사용하는 암모니아 방출방지 및 제거방법에 대하여 단계적으로 상세히 설명한다. 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거방법 제1실시예는, 암모니아 누출 발생 시 수행되는 누출가스감지단계, 흡수탱크연결단계, 암모니아제거단계를 포함하며, 이후 평상상태로 되돌아가기 위해 수행되는 잔존가스제거단계, 평상상태복구단계, 평상복구완료단계를 더 포함할 수 있다.
먼저 암모니아 누출 발생 시 순차적으로 수행되는 누출가스감지단계, 흡수탱크연결단계, 암모니아제거단계 각각을 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 누출가스감지단계 시 장치 구성을 도시한 것이다. 상기 누출가스감지단계에서는, 상기 외곽밀폐벽가스감지기(113)에 의해 누출된 암모니아 가스가 감지되어, 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)가 폐쇄된다. 평상상태에서는 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)가 개방된 상태에 있음으로써 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간이 자연스럽게 상기 덕트(120)를 통해 환기될 수 있도록 되어 있었으나, 암모니아 누출이 발생하면 외부 대기로 독성을 가진 암모니아가 방출될 수 있으므로, 일단 상기 외곽밀폐벽(113) 내부공간을 외부와 차단하도록 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)가 폐쇄되는 것이다.
도 6은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 흡수탱크연결단계 시 장치 구성을 도시한 것이다. 상기 흡수탱크연결단계에서는, 상기 환기배출로개폐기(112d), 상기 흡수액공급로개폐기(131d), 상기 덕트복귀로개폐기(132d)는 개방됨으로써, 상기 흡수액공급로(131)를 통해 상기 덕트연통로(121)로 흡수액이 채워진다. 여기에서, 평상상태에서도 이미 상기 환기배출로개폐기(112d), 상기 덕트복귀로개폐기(132d)는 개방되어 있었으므로 이들은 동작에 변화가 없되, 폐쇄되어 있던 상기 흡수액공급로개폐기(131d)가 개방됨으로써 상기 흡수탱크(130) 내에 수용되어 있던 흡수액이 상기 덕트연통로(121)로 흘러내려와 채워지게 된다.
이 때, 만일 도시된 바와 달리 상기 덕트연통로(121)가 상기 환기배출로(112)와 비슷한 높이에 있거나 더 높게 배치된다면, 흡수액이 상기 덕트연통로(121)에만 채워지는 것이 아니라 상기 환기배출로(112)를 통해 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간으로 쏟아져들어가게 될 것이다. 이러할 경우 상기 암모니아 사용설비(500)가 흡수액에 잠겨 침수될 수 있으며, 이는 설비 고장 위험성을 크게 증가시키게 된다. 따라서 이러한 문제를 방지하기 위해, 상기 환기배출로(112)에 공급된 흡수액이 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간으로 흘러들어가는 것을 배제하도록, 상기 덕트연통로(121)가 상기 환기배출로(112)보다 하측에 배치되도록 하는 것이다.
물론 그렇게 한다 하더라도 약간의 흡수액이 상기 외곽밀폐벽(110)으로 넘쳐들어갈 수 있을 가능성은 있다. 이러한 경우 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간에 흘러들어온 흡수액이 모여서 수용되도록 하는 상기 배수조(114)가 구비됨으로써, 상기 암모니아 사용설비(500)를 보다 확실하게 보호할 수 있게 된다.
도 6의 상태에서 상기 환기배출로송풍기(112f)가 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간의 공기를 상기 환기배출로(112) 쪽으로 강제송풍함으로써, 상기 암모니아제거단계가 이루어지게 된다. 상기 암모니아제거단계에서는, 상기 환기배출로(112)를 통해 배출된 암모니아 및 공기의 혼합물이 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액과 접촉하여 상기 흡수탱크(130)를 통과하게 된다. 도 6에서, 공기의 흐름은 진한 화살표로, 암모니아의 흐름은 연한 화살표로 표시되어 있다. 이처럼 암모니아 및 공기의 혼합물이 상기 흡수탱크(130)를 통과하는 과정에서 암모니아가 흡수액에 용해되어 제거되고, 상기 흡수탱크(130)를 통과하면서 암모니아가 제거되어 정제된 공기가 상기 덕트복귀로(132)를 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.
이 과정에서, 암모니아의 제거가 보다 효과적으로 이루어질 수 있도록, 상기 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115) 및 상기 덕트내부흡수액분사기(122)가 흡수액을 분사함으로써 공기 중의 암모니아가 분사된 흡수액으로 흡수되도록 하는 것이 바람직하다. 한편 흡수액이 암모니아를 흡수하여 암모니아가 차지하던 만큼의 부피가 줄어듦에 따라 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 압력이 대기압보다 낮아지면 아무리 강제송풍을 해도 공기가 외부로 배출되기 어려워질 수 있으므로, 상기 공기주입기(116)가 상기 압력감지기(116p)에 의해 감지된 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 압력이 대기압을 유지하도록 상기 외곽밀폐벽(110) 내부에 공기를 주입하도록 할 수 있다. 더불어 상기 흡수탱크(130)에 상기 정제공기배기로(134)가 구비될 경우, 상기 덕트(120)를 굳이 통하지 않더라도 암모니아가 제거된 공기를 직접 외부로 배출시키도록 할 수도 있다.
본 발명에서는 이처럼 암모니아 누출 발생 시 누출가스감지단계, 흡수탱크연결단계, 암모니아제거단계를 순차적으로 수행하여, 암모니아가 혼합된 공기가 외부로 곧바로 배출되지 않고 반드시 흡수액과 접촉하여 통과하도록 함으로써, 공기 중에 혼합된 암모니아가 흡수액에 흡수되어 최대한 제거되도록 한다. 공기가 배출되는 경로는 도시된 바와 같이 상기 흡수탱크(130) 상측공간에 구비되는 상기 덕트복귀로(132) 또는 상기 정제공기배기로(134) 뿐이므로, 배출되는 것은 흡수액을 통과해 온 공기뿐인 바 흡수액에 의해 충분히 암모니아가 제거되기 때문에, 외부로 배출되는 공기의 독성을 매우 효과적으로 안전한 수준까지 낮출 수 있게 된다.
이후 평상상태로 되돌아가기 위해 순차적으로 수행되는 잔존가스제거단계, 평상상태복구단계, 평상복구완료단계 각각을 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 잔존가스제거단계 시 장치 구성을 도시한 것이다. 상기 잔존가스제거단계에서는, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간에 잔존된 암모니아 가스가, 상기 공기주입기(116)에 의해 주입된 공기에 의해 흡수액과 강제접촉하여 제거되거나 또는 상기 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115) 및 상기 덕트내부흡수액분사기(122)가 분사한 흡수액에 의해 제거되도록 한다. 흡수액을 분사하는 방식은 직접적으로 잔존 암모니아를 제거할 수 있다는 점에서 직관적이고 편리하지만 제거속도가 다소 느릴 수 있다. 한편 상기 공기주입기(116)를 이용하여 공기를 더 주입하면, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 압력이 높아져서 공기가 강제적으로 흡수액이 채워져있는 공간 쪽으로 더 이동하게 되며, 흡수액이 채워진 공간의 부피가 상대적으로 상당히 크기 때문에 잔존 암모니아 가스는 매우 효과적으로 흡수액에 흡수되어 제거될 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 평상상태복구단계 시 장치 구성을 도시한 것이다. 상기 평상상태복구단계에서는, 상기 흡수액공급로개폐기(131d)가 폐쇄되고 상기 흡수액주입기(135)에 의해 상기 흡수탱크(130)로 흡수액이 보충되고, 상기 배수조배수밸브(114v) 및 상기 덕트연통로배수밸브(121v)가 개방되어 상기 외곽밀폐벽(110) 및 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액이 배수된다. 이제 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간의 암모니아 가스가 완전히 제거되었으므로, 상기 암모니아 사용설비(500)가 동작 가능한 상태로 되돌리기만 하면 된다. 따라서 불필요하게 남아있는 흡수액은 배수되어 제거되도록 하고, 상기 흡수탱크(130)에서 배출되어 부족해진 흡수액은 보충해 주는 단계를 거치는 것이다.
도 9는 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 평상복구완료단계 시 장치 구성을 도시한 것이다. 상기 평상복구완료단계에서는, 흡수액 배수가 완료된 이후 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)가 개방되어 평상상태로의 복구가 완료된다. 즉 암모니아 누출이 없는 상태에서 자연스러운 환기가 이루어지는 원래의 상태로 되돌아가게 되는 것이다.
이처럼 본 발명에 의하면, 암모니아 누출이 발생한다 하더라도 앞서의 누출가스감지단계, 흡수탱크연결단계, 암모니아제거단계를 순차적으로 수행함으로써 외부로 방출되는 공기의 독성을 안전한 수준까지 효과적으로 제거할 수 있으며, 또한 그 이후에는 잔존가스제거단계, 평상상태복구단계, 평상복구완료단계가 순차적으로 수행됨으로써 평소의 원래 상태로 매우 원활하게 되돌아갈 수 있다.
부가적으로, 상기 흡수액에 대하여 보다 상세히 설명한다. 상기 흡수액으로는 암모니아의 용해도가 높은 액체라면 무엇이든 사용가능한데, 예를 들어 물, 산성수, 에탄올, 글리콜 등이 채용될 수 있다. 도 10a는 암모니아의 물에 대한 용해도를, 도 10b는 암모니아의 에탄올에 대한 용해도를, 도 10c는 암모니아의 글리콜에 대한 용해도를 각각 나타내고 있다. 물은 암모니아 용해도가 높을뿐더러 가격이 저렴하고 구하기 쉬운 장점이 있다. 또한 암모니아는 염기성이기 때문에, 산성수를 이용하면 용해도를 더욱 높일 수 있다. 그러나 온도가 낮은 암모니아의 경우 물은 응결가능성이 있다는 단점이 있어, 그 외의 선택지가 필요할 수 있다. 도 10b, c를 참조하면, 에탄올, 글리콜 모두 온도가 낮은 암모니아의 경우에 원활하게 사용할 수 있음을 알 수 있다. 물론 상술한 물질들이 반드시 단독으로 사용되어야 할 필요는 없으며, 필요에 따라 적절히 이들이 혼합되어 사용되어도 무방하다.
[3] 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거방법 제2실시예
도 11은 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거장치의 가압식 외곽밀폐벽 및 가압식 흡수탱크벽 실시예로서, [2]에서 설명한 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거방법 제1실시예와 비슷하나 약간 다른 부분이 있는, 본 발명의 암모니아 방출방지 및 제거방법 제2실시예를 설명하기 위한 도면이다.
제1실시예에서는, 상기 외곽밀폐벽(110)에 직접적으로 공기가 유통되는 경로 즉 상기 환기유입로(111), 상기 덕트연통로(121)는 폐쇄되었지만, 공기가 흡수액을 통과하여 유통되는 경로 즉 상기 덕트복귀로(132)는 개방됨으로써 암모니아가 제거된 공기가 상기 덕트(120)를 통해 자연스럽게 배출될 수 있도록 하였다. 제2실시예에서는, 이와는 달리 상기 덕트복귀로(132)까지 폐쇄됨으로써, 상기 외곽밀폐벽(110)이 완전 밀폐가 이루어지도록 한다는 점에서 제1실시예와 상이하다.
제2실시예에서도, 암모니아 누출 발생 시 누출가스감지단계, 흡수탱크연결단계, 암모니아제거단계가 순차적으로 수행된다는 점은 마찬가지이다. 즉 제2실시예에서도, 상기 누출가스감지단계에서는 제1실시예와 동일하게, 상기 외곽밀폐벽가스감지기(113)에 의해 누출된 암모니아 가스가 감지되어, 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)가 폐쇄된다.
한편 제2실시예에서는, 흡수탱크연결단계에서 제1실시예에서와는 달리 상기 덕트복귀로개폐기(132d)가 더 폐쇄된다. 즉 제2실시예의 상기 흡수탱크연결단계에서는, 상기 덕트복귀로개폐기(132d)는 폐쇄되고, 상기 환기배출로개폐기(112d), 상기 흡수액공급로개폐기(131d)는 개방됨으로써, 상기 암모니아 사용설비(500) 공간이 외부환경과 완전 차단되며, 상기 흡수액공급로(131)를 통해 상기 덕트연통로(121)로 흡수액이 채워진다.
제1실시예의 경우 상기 덕트복귀로(132)가 개방되어 있었기 때문에 공기가 흡수액을 통과하여 외부로 배출됨으로써 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간의 압력이 과도하게 높아질 우려가 없다. 그러나 제2실시예의 경우 상기 덕트복귀로(132)가 폐쇄됨에 따라 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간이 외부환경과 완전 차단됨으로써, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간의 압력이 상당히 높아지게 된다. 물론 이에 따라 상기 환기배출로(112)를 통해 흘러가는 공기의 흐름도 제1실시예에서처럼 자연스럽게 이루어지지 못할 수 있다.
이러한 점을 고려하여, 제2실시예의 암모니아제거단계에서는, 암모니아 및 공기의 혼합물이 흡수액을 통과하면서 암모니아가 제거되는 것은 마찬가지이되, 상기 환기배출로개폐기(112d)가 암모니아 제거율에 따라 개방도가 조절되도록 제어되며 개방되도록 하여 공기의 흐름이 원활하게 이루어지도록 적절히 제어된다. 즉 명확히 설명하자면, 제2실시예의 암모니아제거단계에서는, 상기 환기배출로개폐기(112d)가 암모니아 제거율에 따라 개방도가 조절되도록 제어되며 개방됨으로써, 상기 환기배출로(112)를 통해 배출된 암모니아 및 공기의 혼합물이 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액과 접촉하여 상기 흡수탱크(130)를 통과하는 과정에서 암모니아가 흡수액에 용해되어 제거되고, 상기 흡수탱크(130)를 통과하면서 암모니아가 제거되도록 한다.
제2실시예의 경우 암모니아가 제거되는 과정에서 외부환경으로 열려있는 경로가 전혀 없기 때문에, 독성물질이 외부환경으로 전혀 배출되지 않을 수 있다는 장점이 있다. 다만 상술한 바와 같이 상기 외곽밀폐벽(110) 및 상기 흡수탱크(130)의 내부압력이 상당히 과도하게 높아질 우려가 있다. 따라서 제2실시예의 경우, 상기 외곽밀폐벽(110) 및 상기 흡수탱크(130)가 내압성을 가지도록 설계되어야 하며, 여러 개폐기들도 내압성을 가지도록 밸브 형태로 선택되어야 하는 등 일부 설계자유도가 저하될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 암모니아 방출방지 및 제거장치
110 : 외곽밀폐벽
111 : 환기유입로 111d : 환기유입로개폐기
112 : 환기배출로 112d : 환기배출로개폐기 112f : 환기배출로송풍기
113 : 외곽밀폐벽가스감지기
114 : 배수조 114v : 배수조배수밸브
115 : 외곽밀폐벽내부흡수액분사기
116 : 공기주입기 116p : 압력감지기
120 : 덕트
121 : 덕트연통로 121d : 덕트연통로개폐기 121v : 덕트연통로배수밸브
122 : 덕트내부흡수액분사기
130 : 흡수탱크
131 : 흡수액공급로 131d : 흡수액공급로개폐기
132 : 덕트복귀로 132d : 덕트복귀로개폐기
133 : 흡수탱크가스감지기
134 : 정제공기배기로 134d : 정제공기배기로개폐기
135 : 흡수액주입기
500 : 암모니아 사용설비 550 : 차단밸브
110 : 외곽밀폐벽
111 : 환기유입로 111d : 환기유입로개폐기
112 : 환기배출로 112d : 환기배출로개폐기 112f : 환기배출로송풍기
113 : 외곽밀폐벽가스감지기
114 : 배수조 114v : 배수조배수밸브
115 : 외곽밀폐벽내부흡수액분사기
116 : 공기주입기 116p : 압력감지기
120 : 덕트
121 : 덕트연통로 121d : 덕트연통로개폐기 121v : 덕트연통로배수밸브
122 : 덕트내부흡수액분사기
130 : 흡수탱크
131 : 흡수액공급로 131d : 흡수액공급로개폐기
132 : 덕트복귀로 132d : 덕트복귀로개폐기
133 : 흡수탱크가스감지기
134 : 정제공기배기로 134d : 정제공기배기로개폐기
135 : 흡수액주입기
500 : 암모니아 사용설비 550 : 차단밸브
Claims (19)
- 암모니아 사용설비(500) 공간을 외부환경과 차단하는 외곽밀폐벽(110);
상기 외곽밀폐벽(110)에 구비되어 공기를 유입시키며 환기유입로개폐기(111d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 환기유입로(111);
상기 외곽밀폐벽(110)에 구비되어 환기배출로송풍기(112f)에 의해 공기를 배출시키며 환기배출로개폐기(112d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 환기배출로(112);
상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 상측에 구비되어 누출된 암모니아 가스를 감지하는 외곽밀폐벽가스감지기(113);
상시 공기흐름이 형성되어 대기로 공기를 방출하는 덕트(120);
상기 덕트(120) 및 상기 환기배출로(112)를 연결하며 덕트연통로개폐기(121d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 덕트연통로(121);
암모니아 흡수액을 수용하는 흡수탱크(130);
상기 흡수탱크(130) 및 상기 덕트연통로(121)를 연결하며 흡수액공급로개폐기(131d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 흡수액공급로(131);
상기 흡수탱크(130) 내 수용된 흡수액 상측공간 및 상기 덕트(120)를 연결하며 덕트복귀로개폐기(132d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 덕트복귀로(132);
상기 흡수탱크(130)에 구비되어 상기 흡수탱크(130) 내 수용된 흡수액 상측공간의 암모니아 농도 또는 흡수액의 pH를 측정하는 흡수탱크가스감지기(133);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는,
상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간에서 암모니아 누출 발생 시,
상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)는 폐쇄되고, 상기 환기배출로개폐기(112d), 상기 흡수액공급로개폐기(131d), 상기 덕트복귀로개폐기(132d)는 개방됨으로써,
상기 흡수액공급로(131)를 통해 상기 덕트연통로(121)로 흡수액이 채워짐에 따라, 상기 환기배출로(112)를 통해 배출된 암모니아 및 공기의 혼합물이 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액과 접촉하여 상기 흡수탱크(130)를 통과하는 과정에서 암모니아가 흡수액에 용해되어 제거되고,
상기 흡수탱크(130)를 통과하면서 암모니아가 제거되어 정제된 공기가 상기 덕트복귀로(132)를 통해 외부로 배출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는,
상기 환기배출로(112)에 공급된 흡수액이 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간으로 흘러들어가는 것을 배제하도록,
상기 덕트연통로(121)가 상기 환기배출로(112)보다 하측에 배치되는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는,
상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간에 흘러들어온 흡수액이 모여서 수용되도록,
상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 하면 일부에 함몰 형성되며 배수조배수밸브(114v)에 의해 배수 여부가 조절되는 배수조(114);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는,
상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액의 배수 여부를 조절하는 덕트연통로배수밸브(121v)를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는,
상기 흡수탱크(130)에 구비되어 정제된 공기를 배출시키며 정제공기배기로개폐기(134d)에 의해 개폐가능하게 형성되는 정제공기배기로(134);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는,
압력감지기(116p)에 의해 감지된 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 압력이 대기압을 유지하도록 상기 외곽밀폐벽(110) 내부에 공기를 주입하는 공기주입기(116);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는,
상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간의 잔존 암모니아 가스를 제거하기 위해 흡수액을 분사하는 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115);
상기 덕트(120) 내부공간의 잔존 암모니아 가스를 제거하기 위해 흡수액을 분사하는 덕트내부흡수액분사기(122);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는,
상기 흡수탱크(130) 내 흡수액을 보충하는 흡수액주입기(135);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 흡수탱크(130)는,
암모니아 및 공기의 혼합물과 흡수액의 접촉을 증가시키도록, 상기 흡수탱크(130) 내부에 접촉증가구조물이 구비되는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 10항에 있어서, 상기 접촉증가구조물은,
상기 흡수액공급로(131) 측에 인접하게 구비된 수평방향의 격막 형태로 형성되며 복수 개의 개방부가 분포 형성되는 분배기 형태,
상기 흡수탱크(130) 내에 서로 수직방향으로 이격되며 적어도 하나의 개방부가 형성되는 복수 개의 수평방향의 격막 형태,
상기 흡수탱크(130) 내에 충진되는 복수 개의 고체충진재 형태
중 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 흡수액은,
물, 산성수, 에탄올, 글리콜 중 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는,
암모니아 제거율 모니터링을 위해,
복수 개의 상기 흡수탱크가스감지기(133)가 서로 다른 높이로 구비되는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는,
하나의 상기 흡수탱크(130)에 복수 개의 상기 환기배출로(112)가 연결되는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거장치.
- 제 1항에 의한 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)를 사용하는 암모니아 방출방지 및 제거방법에 있어서,
상기 외곽밀폐벽가스감지기(113)에 의해 누출된 암모니아 가스가 감지되어, 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)가 폐쇄되는 누출가스감지단계;
상기 환기배출로개폐기(112d), 상기 흡수액공급로개폐기(131d), 상기 덕트복귀로개폐기(132d)는 개방됨으로써, 상기 흡수액공급로(131)를 통해 상기 덕트연통로(121)로 흡수액이 채워지는 흡수탱크연결단계;
상기 환기배출로(112)를 통해 배출된 암모니아 및 공기의 혼합물이 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액과 접촉하여 상기 흡수탱크(130)를 통과하는 과정에서 암모니아가 흡수액에 용해되어 제거되고, 상기 흡수탱크(130)를 통과하면서 암모니아가 제거되어 정제된 공기가 상기 덕트복귀로(132)를 통해 외부로 배출되는 암모니아제거단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거방법.
- 제 15항에 있어서,
상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간의 잔존 암모니아 가스를 제거하기 위해 흡수액을 분사하는 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115); 상기 덕트(120) 내부공간의 잔존 암모니아 가스를 제거하기 위해 흡수액을 분사하는 덕트내부흡수액분사기(122);를 포함하며,
상기 암모니아 방출방지 및 제거방법은,
상기 암모니아제거단계에서 상기 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115) 및 상기 덕트내부흡수액분사기(122)가 흡수액을 분사하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거방법.
- 제 16항에 있어서,
상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 압력감지기(116p)에 의해 감지된 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 압력이 대기압을 유지하도록 상기 외곽밀폐벽(110) 내부에 공기를 주입하는 공기주입기(116);를 포함하며,
상기 암모니아 방출방지 및 제거방법은,
상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간에 잔존된 암모니아 가스가, 상기 공기주입기(116)에 의해 주입된 공기에 의해 흡수액과 강제접촉하여 제거되거나 또는 상기 외곽밀폐벽내부흡수액분사기(115) 및 상기 덕트내부흡수액분사기(122)가 분사한 흡수액에 의해 제거되는 잔존가스제거단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거방법.
- 제 17항에 있어서,
상기 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)는, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간에 흘러들어온 흡수액이 모여서 수용되도록, 상기 외곽밀폐벽(110) 내부공간 하면 일부에 함몰 형성되며 배수조배수밸브(114v)에 의해 배수 여부가 조절되는 배수조(114); 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액의 배수 여부를 조절하는 덕트연통로배수밸브(121v); 상기 흡수탱크(130) 내 흡수액을 보충하는 흡수액주입기(135);를 포함하며,
상기 암모니아 방출방지 및 제거방법은,
상기 흡수액공급로개폐기(131d)가 폐쇄되고 상기 흡수액주입기(135)에 의해 상기 흡수탱크(130)로 흡수액이 보충되고, 상기 배수조배수밸브(114v) 및 상기 덕트연통로배수밸브(121v)가 개방되어 상기 외곽밀폐벽(110) 및 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액이 배수되는 평상상태복구단계;
흡수액 배수가 완료된 이후 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)가 개방되어 평상상태로의 복구가 완료되는 평상복구완료단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거방법.
- 제 1항에 의한 암모니아 방출방지 및 제거장치(100)를 사용하는 암모니아 방출방지 및 제거방법에 있어서,
상기 외곽밀폐벽가스감지기(113)에 의해 누출된 암모니아 가스가 감지되어, 상기 환기유입로개폐기(111d), 상기 덕트연통로개폐기(121d)가 폐쇄되는 누출가스감지단계;
상기 덕트복귀로개폐기(132d)는 폐쇄되고, 상기 환기배출로개폐기(112d), 상기 흡수액공급로개폐기(131d)는 개방됨으로써, 상기 암모니아 사용설비(500) 공간이 외부환경과 완전 차단되며, 상기 흡수액공급로(131)를 통해 상기 덕트연통로(121)로 흡수액이 채워지는 흡수탱크연결단계;
상기 환기배출로개폐기(112d)가 암모니아 제거율에 따라 개방도가 조절되도록 제어되며 개방됨으로써, 상기 환기배출로(112)를 통해 배출된 암모니아 및 공기의 혼합물이 상기 덕트연통로(121)에 채워진 흡수액과 접촉하여 상기 흡수탱크(130)를 통과하는 과정에서 암모니아가 흡수액에 용해되어 제거되고, 상기 흡수탱크(130)를 통과하면서 암모니아가 제거되는 암모니아제거단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 방출방지 및 제거방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116422108A (zh) * | 2023-03-23 | 2023-07-14 | 滕州祥润化工有限公司 | 一种氨水装卸时的氨气回收器 |
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| KR20130034703A (ko) * | 2011-09-29 | 2013-04-08 | 유 득 김 | 복합형 질소산화물 처리 시스템 |
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- 2021-09-01 KR KR1020210116280A patent/KR102576203B1/ko active IP Right Grant
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