1. 충전탑에 유입되는 배출가스의 온도 : 100℃이하 (최적온도 : 30 ~ 40℃)
2. 흡수처리후의 폐수는 일정긱간 가동후 일시에 제거하지 말고 연속적으로 제거하면서 신수를 보충하는 것이 바람직.
3. 폐수처리시 CN폐수와 Cr폐수는 분리 처리하는 것이 바람직
(두 폐수를 분리하기 위해서는 폐가스를 분리, 처리하는 것이 원칙)
4. 충전층을 여러단으로 설치할 경우 각 단마다 SPRAY NOZZLE을 설치하여 제거효율을 극대화 함.
5. 세정액은 폐가스의 성상에 따라서 산성은 알칼리액으로, 알칼리는 산성액으로 처리함
6. 방지시설에서 처리가스 배출시 MIST의 방출을 막기 위해서는 미스트 제거기를 설치 하여야 함. (DEMISTER)
DEMISTER정의)
유체중에 함유되어 있는 불순물을 금속제 특수선조로서 포집제거하는것을 목적으로 한 충돌식 미립포집기의 일종
DEMISTER 작용) 유체속에 발생되는 GAS는 액체분자를 품은채 탑속에서 상승하여 DEMIST 의 선조에 충돌한다.
그때 품어 있는 액체분자가 선조의 표면에 부딪쳐서 선조의 물기와 액의 표면장력과 모관현상에 의하여
점점 큰액 즉, 액체방울이 되어 낙하한다.
액체분자와 분리된 가스는 DEMIST의 방해를 받지 않고 통과하여 상승함.
◈ 세정집진시설 (충전탑)
1. 명칭 : 세정집진시설(충전탑)
2. 방지기기의 효율
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연결 배출시설 |
오 염 물 질 |
방지효율 |
처리 후 농 도 |
|
|
종 류 |
농 도 |
|||
|
가 스 량 온 도 SO4 |
120 m3/min 25℃ 20 ppm |
- - 80% |
- - 10 ppm | |
3. 설계사양
- 설계용량 : 120㎥/min
- 공탑속도 : 1.0m/sec
- duct 유속 : 15m/sec
4. 본체의 설계계산 및 사양
** 설계근거 : "환경기술 감리 표준화 2", "대기오염방지기술"참조
① 탑 직경의 계산
가) 그림 12에서 X축값 구하기
|
X = (L'/V')(ρG/ρL)^0.5
L' : 세정액유량 (kg/hr) V' : 배출가스량 (kg/hr) ρG : 배출가스밀도 (㎏/m3) ρL : 세정액밀도 (㎏/m3) |
14,400 1.166
X = ------- x (-------)^0.5 = 0.06
8,395 1000
- 가스중량(V')
V' = 120m3/min × 1.166㎏/m3 × 60min/hr
└─ 25℃에서의 가스밀도
= 8,395 ㎏/hr
- 액가스비 : 2.0ℓ/㎥
└─ 염산 : 3ℓ/㎥로 하고 그외 보통물질의 액가스비는 2ℓ/㎥로 함
- 세정액중량 (L')
L' = 120 m3/min × 2 L/m3 × 60min/hr × 1000㎏/m3 × 10^-3
└─ 세정액의 밀도
= 14,400㎏/hr
나) G'값의 결정
-----> 가)에서 구한 X축값에 의해 그림 12에서 Y축 값을 구함 그런 다음 G'을 구함.
|
(G')^2×F×(μ)^0.2 ----------------- = Y g×ρG×ρL G' :탑단면적당 배출가스량 (㎏/sec.m2) F : 충전재 계수 (pall ring2" : plastics : 82m^-1) μ : 세정액 점도 (1.002cp : 물 20℃에서의 점도) g : 중력가속도 (9.8m/sec) |
X = 0.06
FLOODING를 0.7이라 할 때
Y = 0.065
따라서
0.065×9.8×1.166×1000
G' =(-----------------------)^0.5
82×(1.002)^0.2
= 3.0 ㎏/m2.sec
다) G',f의 결정(f는 월류점의 40 ~ 70%)
G',f = 3.0㎏/m2.sec×3600sec/hr×0.7
= 7,560 ㎏/m2.hr
* 일류점에 40 ~ 70를 곱해주는 이유는 일류점에서 탑을 운전할 경우 세정액의 배출가스에 의하여 일류하기
때문에 이것을 방지하기 위한 것 임
라) 탑단면적(A)의 결정
V' 8,395 ㎏/hr
A= ------ = -------------- = 1.1 m2
G',f 7,560 ㎏/m2hr
- 탑직경(D)
4×A 4×1.1
D = (------)^0.5 = (------)^0.5 = φ1.2 m
3.14 3.14
- 탑 설계 SIZE : φ 1,600
---> 탑 설계 면적(A')
= 3.14/4×1.6^2 = 2.0m2 ≫A(1.20 m2) 이므로 만족함
- 실제 공탑속도
120㎥/min
처리풍량/탑단면적 = ----------- = 60min = 1sec
2.0㎡
② 충전층 높이 산정 (Z= NOG×HOG)
가) 총괄 이동 단위 높이 (HOG)
- 총괄 이동 단위 높이 (HOG)
|
. HOG = HG + m(G/L)×HL HG : 가스 전달 단위높이 HL : 액체 전달 단위높이 G : 가스의 공탑 질량속도 (kg/㎡.hr) L : 액체의 공탑 질량속도 (kg/㎡.hr) m : 평형곡선 기울기(그림16 ~ 그림20) |
- HG (가스전달단위높이)
|
α G^β μG . HG (가스전달단위높이) = -------(--------)^0.5 L^γ ρG DG └ S.N : schmidt number
pall ring 2"의 경우 충전상수 α = 1.237 β = 0.41 γ = 0.45 G : 가스의 공탑질량속도 (kg/㎡.hr) G = V'/A = 8395kg/hr /2.0㎡ = 4198kg/㎡.hr
L : 액체의 공탑질량속도(kg/㎡.hr) L = L'/A = 14400kg/hr /2.0㎡ = 7200kg/㎡.hr
S.N : 기체의 schmidt number = 0.6 |
1.237×(4198)^0.41
HG =---------------- × (0.6)^0.5 = 0.53 m
7200^0.45
- HL(액체전달단위높이)
|
HL(액체전달단위높이) = φ×(L/μL)^η×S.N^0.5 pall ring 2" 일 때 충전상수 : φ = 0.003 η = 0.22 S.N = 액체의 schmidt number (H2SO4의 경우 580) μL= 액체의 점도 (1.002) |
HL = 0.003×(7200/1.002)^0.22×(580)^0.5
= 0.51 m
- 전체의 기액체 전달단위
HOG = 0.53 + 0.6 × (4198/7200) × 0.51
= 0.71m
나) 총괄 이동 단위수(NOG)
ㄱ. 잘 용해되는 가스에 대한 NOG 계산
(표-9와 같은 용매에 대한 용질가스의 경우)
. 처리효율(E) = 70%
. NOG = ln(100/(100-E)) = ln(100/(100-70)) = 1.2
다) 충전층의 높이 산정
Z = NOG×HOG
= 1.2×0.71 = 0.8m
라) 탑고의 결정
H = 충전층 길이 + 유입부 + demister + 노즐층높이 + 순환수 탱크높이
└보통 200㎜ └보통 1단의 높이 : 250㎜
= 800 + 900 + 200 + 500 + 800
= 3200㎜ ----- 3600㎜로 설계함
※ 참고 : ㄱ. 에 의한 것을 제외한 용매, 용질에 대한 NOG 계산
Ln[{(1-m.G/L)}{(Y1-mX2)/(Y2-mX2)} + (mG/L)]Y
NOG = ----------------------------------------------
1 - (mG/L)
Y1 : 충전탑 유입부(하단)에서의 유입가스 중의 용질의 몰비
(kg.moles 용질/kg .moles 유입가스)
Y2 : 충전탑 유입부(상단)에서의 유입가스 중의 용질의 몰비
(kg.moles 용질/kg .moles 유입가스)
X2 : 충전탑 용매중에 녹아 있는 용질의 몰비
(kg.moles 용질/kg.moles 유입가스)
G : 가스의 공탑몰 속도(kg.moles/hr.㎠)
L : 용매의 공탑몰 속도(kg.moles/hr.㎠)
mX2 = 0 : 유입용매 중에 녹아 있는 용질의 몰비가 0인 경우
Y1, Y2를 y1,y2 (가스의 유입, 출부의 농도)로 하면 y2=(1-η)y1이라하면
Ln[{1-mG/L}{1/(1-η)} + {mG/L}]y
NOG = ---------------------------------
1 - mG/L
5. 부대시설의 설계 계산 및 사양
① 충전물 수량
- 충전재질 : 2" pall ring
- 충전층의 높이 : 800㎜
- 충전물 수량
카다로그를 보면 2" pall ring의 경우는 1㎥당 6360EA가 들어 갈수 있다.
따라서 단면적 × 충전층 높이 × 6360EA/㎥
= 3.14/4 × 1.6^2 × 0.8 × 6360EA/㎥
= 10225EA ----- 15000EA
② SPRAY PUMP
- 형 식 : 원심볼트류
- 재 질 : F.R.P
- 액기비 : 2 L/m3
- 총스프레이 유량 :
L = 2L/m3×120m3/min = 240 L/min
┌ 유량과 양정을 이용해서 카다로그에서
- 규격 : 50/40A × 0.24m3/min × 20mH× 5HP × 2set : 1SET 예비 결정
└흡입/토출 └총스프레이유량 └보통 양정을 15~20사용
③ 스프레이 노즐
충전층을 여러단으로 설치한 경우 각 단마다 SPRAY NOZZEL을 설치하여 제거효율을 극대화 시킨다.
- 노즐 1개당 주수량 : 1/2" ×10 L/min
└ SPRAY TYPE을 결정하고 보통 노즐압력은 2kg/㎠로 하고 카다로그에서 선정함
- 노즐갯수
240 L/min
EA = ----------- = 24 EA (28 EA로 설계함)
10 L/min
6. 덕트의 설계 및 송풍기 선정
① 배기계통도 설계 : 첨부 도면 참조
② 압력손실 산정
- SCRUBBER 본체의 압력손실(ΔP1)
. 충전층의 압력손실 : 4mmAq
ΔP/Z = α×10^βL/ρL×(G^2/ρG)
ΔP :압력손실(㎜Aq)
Z : 충전층의 높이(0.8m)
α,β : 충전탑의 압력손실 계수
α= 0.259×10^-6, β= 0.683×10^-2
G : 가스중량/탑단면적 = 4,198㎏/㎡.hr
ρG : 가스밀도(1.166㎏/㎥)
ρL: 용액밀도(1000㎏/㎥)
L : 세정액중량/탑단면적 = 7,200㎏/hr.㎡
ΔP = 0.8×0.259×10^-6×10^(0.683×10-2×7200/1000)×(4198^2/1.166)
= 4.00 ㎜Aq
. demister의 압력손실
ΔP = (5 ㎜Aq /0.1m)×0.2m = 10mmAq
. 본체의 총 압력손실
ΔP1 = 4 + 10 = 14mmAq ≒ 20mmAq
- 직관의 압력손실
* ΔP2 = 4f ×L/D×VP = 100 mmAq
- 곡관 압력손실
* ΔP3 = ξVP ×N(곡관수)
VP(속도압) = (15/4.043)^2 = 13.76
(곡관(60。 ,R/D=2.5)일 때 ξ= 0.22)
= 0.22×13.76×30 = 91 mmAq
- 전체 압력손실
ΔP = ΔP1 +ΔP2 +ΔP3
= 14 + 100 + 91 + 기타 압력손실 = 250 mmAq
③ 송풍기 선정
- 풍 량 (Q) : 120 m3/min
- 풍 압 (ΔP) : 250 mmAq
- 동 력 (HP)
Q×ΔP
HP = --------- × 1.2
4500×η
120×250
= ----------- ×1.2
4500×0.65
= 12.3HP
-> 15HP으로 결정함