분무탑

스프레이 타워(또는 스프레이 칼럼 또는 스프레이 챔버)는 연속적인 기체상(분산된 고체 입자를 포함할 수 있음)과 분산된 액체상 사이의 질량 및 열 전달을 달성하기 위해 사용되는 기액 접촉기입니다.그것은 강철이나 플라스틱으로 만들어진 빈 원통형 용기와 용기에 액체를 분사하는 노즐로 구성되어 있다.유입 가스 흐름은 보통 타워의 바닥으로 들어가 위로 이동하는 반면, 액체는 하나 이상의 레벨에서 아래로 분사됩니다.유입 가스와 액체가 반대 방향으로 흐르는 것을 역류 흐름이라고 합니다.

개요

이런 종류의 기술은 예를 들어 대기 오염 제어를 위한 습식 스크러버로 사용될 수 있습니다.역류 흐름은 오염 물질 농도가 가장 낮은 출구 가스를 가장 신선한 스크럽 액체에 노출시킵니다.많은 노즐이 타워를 통해 위로 올라갈 때 모든 가스를 분사하기 위해 다양한 높이로 타워를 가로질러 배치됩니다.노즐을 많이 사용하는 이유는 오염물질 입자에 영향을 미치는 미세한 물방울의 수를 극대화하고 가스를 흡수할 수 있는 넓은 표면적을 제공하기 위함입니다.

이론적으로 물방울이 작을수록 기체 및 입자 오염 물질에 대한 수집 효율이 높아집니다.단, 스크럽된 출구 가스 스트림에 의해 스크럽버에서 액체 방울이 배출되지 않을 정도로 커야 합니다.따라서 스프레이 타워는 일반적으로 직경 500-1000µm의 물방울을 생성하는 노즐을 사용한다.크기는 작지만 크기가 10~50µm인 벤추리 스크러버와 비교하면 큰 액적입니다.가스 속도는 0.3~1.2m/s(1~4ft/s)로 낮게 유지되어 과도한 물방울이 타워 밖으로 유출되는 것을 방지합니다.

낮은 가스 속도를 유지하기 위해 스프레이 타워는 유사한 가스 흐름 유량을 처리하는 다른 스크러버보다 커야 한다.분무탑에서 발생하는 또 다른 문제는 물방울이 가까운 거리에 떨어진 후, 그 물방울들이 모여들거나 주탑의 벽에 부딪히는 경향이 있다는 것이다.이것에 의해, 접촉하는 총액면적이 감소해, 스크러버의 회수 효율을 저감 할 수 있다.

분무탑 내 흐름은 역류-흐름 구성 외에 공류 또는 직교류 구성일 수 있다.

동류 분무탑에서는 입구 가스와 액체가 같은 방향으로 흐릅니다.가스 흐름이 액체 스프레이에 "밀리지 않기 때문에" 용기를 통과하는 가스 속도는 역류 스프레이 타워에서보다 높습니다.따라서 동일량의 배기가스를 처리하는 역류분무탑보다 동일량의 배기가스 분무탑이 작아진다.수평 스프레이 스크러버라고도 불리는 직류 스프레이 타워에서는 기체와 액체가 서로 수직인 방향으로 흐릅니다.

이 용기는 여러 개의 스프레이 부분을 통해 가스가 수평으로 흐른다.각 섹션에 분사되는 액체의 양과 품질은 다를 수 있으며, 일반적으로 마지막 스프레이 세트에 가장 깨끗한 액체가 분사됩니다(재생 액체가 사용되는 경우).

파티클 포집

스프레이 타워는 저에너지 스크러버입니다.접촉력은 벤추리 스크러버보다 훨씬 낮으며, 이러한 시스템 전체의 압력 강하는 일반적으로 2.5cm(1in) 미만의 물입니다.따라서 작은 입자의 포집 효율은 에너지 집약적인 장치보다 낮습니다.직경 10~25µm 이상의 거친 입자를 채취하는 데 적합하지만 액체 흡입구 노즐 압력이 증가하면 직경 2.0µm의 입자를 채취할 수 있다.

노즐에서 높은 액체 압력에 의해 작은 물방울이 형성될 수 있습니다.가장 높은 포집 효율은 작은 물방울이 생성되고 물방울의 속도와 상승하는 입자의 속도 차이가 클 때 달성됩니다.그러나 작은 물방울은 침전 속도가 작기 때문에 이 메커니즘에 의해 작동하는 스크러버에는 최적의 크기의 물방울이 있습니다.

이 액적 크기 범위는 중력 스프레이(^[1]대향 전류) 타워의 경우 500 ~ 1,000 µm이다.2070–3100kPa(300–450psi)의 매우 높은 압력으로 물을 주입하면 매우 미세한 물방울이 안개를 형성합니다.이러한 경우 관성 충돌 이외의 포집 메커니즘이 ^[2]발생하기 때문에 더 높은 입자 포집 효율성을 달성할 수 있다.그러나 이러한 스프레이 노즐은 동일한 포집 효율로 작동하는 벤추리보다 더 많은 힘을 사용하여 물방울을 형성할 수 있습니다.

가스 포집

스프레이 타워는 가스 흡수를 위해 사용될 수 있지만, 포장된 타워나 플레이트 타워만큼 효과적이지는 않습니다.스프레이 타워는 오염물질이 용해성이 높거나 액체에 화학 시약을 첨가할 경우 오염물질을 제거하는 데 매우 효과적입니다.

예를 들어 염산을 제조할 때 배기가스 배기가스에서 HCl 가스를 제거하기 위해 스프레이 타워를 사용합니다.비료 제조에 사용되는 과인산염의 생산에서는 공정의 여러 지점에서 SiF₄ 및 HF 가스가 배출된다.이러한 용해성이 높은 화합물을 제거하기 위해 스프레이 타워가 사용되었습니다.분무탑은 KMnO₄ 용액으로 배기가스를 문질러 골분이나 타우 제조업에서도 악취 제거에 사용된다.

스프레이 타워는 부식성 대기에서 대량의 가스를 처리할 수 있기 때문에 오염물질 제거 과정의 1단계 또는 2단계로 다수의 연도 가스 탈황 시스템에 사용됩니다.

분무탑에서는 액적의 크기를 줄이거나 액체 대 가스비(L/G)를 높임으로써 흡수를 높일 수 있다.단, 이 중 하나를 실현하기 위해서는 소비전력과 운용비용의 증가가 필요합니다.또한, 스프레이 타워의 물리적 크기는 사용할 수 있는 액체의 양과 물방울의 크기를 제한할 것입니다.

유지 보수 문제

다른 스크러버에 비해 스프레이 타워의 주요 장점은 완전히 개방된 설계입니다. 스프레이 노즐을 제외하고는 내부 부품이 없습니다.이 기능은 다른 스크러버와 관련된 스케일 빌드 및 플러그 문제를 대부분 제거합니다.유지보수의 주된 문제는 스프레이 노즐의 막힘이나 부식입니다.특히 재활용 스크러버 액체를 사용할 때는 더욱 그렇습니다.이러한 문제를 줄이기 위해 침전 또는 여과 시스템을 사용하여 재활용 스크러빙 액체를 노즐로 펌핑하기 전에 연마재 입자를 제거합니다.

요약

스프레이 타워는 주로 가스 조절(냉각 또는 가습) 또는 1단계 입자 또는 가스 제거에 사용되는 저렴한 제어 장치입니다.또한 오염물질에 의한 막힘 및 스케일 축적을 줄이기 위해 많은 연도 가스 탈황 시스템에 사용됩니다.

많은 스크러빙 시스템에서는 프라이머리 스크러버 앞이나 밑면에 스프레이를 사용하여 프라이머리 스크러버를 막을 수 있는 큰 입자를 제거합니다.

스프레이 타워는 큰 입자와 용해성이 높은 가스를 제거하기 위해 효과적으로 사용되어 왔습니다.타워 전체의 압력 강하는 매우 낮습니다.보통 2.5cm(1.0인치) 미만의 물이므로 스크러버 운영 비용은 비교적 낮습니다.그러나 액체 펌핑 비용은 매우 높을 수 있습니다.

스프레이 타워는 0.05m³/s(106ft³/min) 이하의 작은 가스 흐름을 처리하기 위한 소형 타워와 50m³/s(106³,000m/min) 이상의 대규모 배기 흐름을 처리하기 위한 대형 타워로 다양한 크기로 구성됩니다.필요한 가스 속도가 낮기 때문에 큰 가스 유량을 처리하는 장치는 크기가 큰 경향이 있습니다.살수탑의 운전특성은 다음 ^[3]표에 제시되어 있다.

살수탑의 운전특성
오염 물질	압력 강하(δp)	액체 대 가스비(L/G)	액체 주입구 압력(pL)	제거 효율	적용들
가스	물 1.3~7.6cm	0.07~2.70 l/m3 (0.5~20 gal/1,000ft3)	70 ~ 2800 kPa	50~90+%(기체가 매우 용해성이 높은 경우에만 고효율)	광업 화학 공정 산업 보일러 및 소각로 철강 산업
입자들.	0.5~3.0인치(물속)	5 gal/13,000ft는 정상, 압력 스프레이 사용 시 10 이상	10 ~ 400 psig	직경 2 ~ 8 µm

레퍼런스

참고 문헌

• 길버트, J. W. 1977년제트 벤추리 흄 스크러빙P. N. 체레미시노프와 R.A. Young(Eds), 대기오염 제어 및 설계 핸드북.파트 2뉴욕: 마르셀 데커
• 맥일베인 컴퍼니1974년. 습식 세척기 핸드북.노스브룩, 일리노이주: 맥일베인 컴퍼니
• 리처드, J. R. 1995년미립자 배출 제어(APTI 코스 413).미국 환경 보호국
• 리처드, J. R. 1995년가스 방출 제어 (APTI 코스 415).미국 환경 보호국