KR20170044609A - 배기가스 처리 장치 및 배기가스 처리 장치의 배수 처리 방법 - Google Patents

배기가스 처리 장치 및 배기가스 처리 장치의 배수 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배수 처리를 위한 소비 에너지를 삭감할 수 있도록 하는 것을 그 과제로 한다. 스크러버(10)에 있어서 배기가스(g1) 중에 포함되는 SO2를 세정 해수(a1)와 접촉시킴으로써, 배기가스를 정화하여 정화 가스(g2)로 만들고, SO2를 흡수한 세정 해수를 배수(a2)로서 배출한다. 이때, 배기가스의 유량 및 SO2 농도, 정화 가스의 SO2 농도를 측정한다. 이들 측정값으로부터, 세정 해수에 흡수되어 HSO3 -가 된 양을 연산하고, 이 연산 결과에 따른 양의 희석 해수(a3)를 배출한 배수에 공급한다.

Description

배기가스 처리 장치 및 배기가스 처리 장치의 배수 처리 방법{EXHAUST GAS TREATMENT DEVICE AND WASTE WATER TREATMENT METHOD FOR EXHAUST GAS TREATMENT DEVICE}
본 발명은 배기가스에 해수를 접촉시켜 배기가스를 정화하는 배기가스 처리 장치 및 배기가스 처리 장치의 배수(排水) 처리 방법에 관한 것이다.
화력 발전 플랜트나 화학 공업 플랜트, 폐기물 소각 시설, 선박 등에 있어서는, 화석 연료를 이용한 엔진이나 보일러가 사용되고 있다. 이러한 엔진이나 보일러로부터 배출되는 배기가스에는, 유황분(주로 SO2)이 포함되어 있어, 환경 보호의 관점에서, 배기가스 처리 장치에 의해 SO2를 일정 레벨까지 제거할 필요가 있다. 여기서, 배기가스 처리 장치에서는, 알칼리성의 흡수제를 이용하여, 스크러버(흡수탑) 안에서의 배기가스와 알칼리성의 흡수제의 접촉에 의해 SO2를 흡수시켜 제거하는 방법(습식 탈황)이 행해지는 경우가 많다(예컨대, 특허문헌 1 및 2 참조).
특허문헌 1 및 2에 있어서, 배기가스 중의 SO2를 제거하는 경우, 스크러버에서는, 알칼리성의 흡수제로서 세정 해수가 도입되고, 이 세정 해수가 SO2를 흡수함으로써 pH(수소 이온 농도)가 3~5 정도인 배수가 생긴다. 이 배수는, 스크러버로부터 배수 처리 탱크에 도입된다. 배수 처리 탱크 내에서는, 배수와 해수 펌프를 통해 퍼 올려진 희석 해수를 혼합하고, 그 후에 노즐 등을 통해 폭기(에어레이션) 처리된다. 이 폭기 처리에 의해, 배수의 pH가 증가하여, 배출 규제 해역(ECA)을 제외한 해역에 있어서, 수질 개선된 처리수로서 바다로의 방류가 가능해진다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2006-55779호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공표 제2011-524800호 공보
그러나, 특허문헌 1 및 2의 방법에서는, 희석 해수의 양이, 세정 해수의 양의 약 2배~6배로 다량이 된다(아메리카 합중국 환경 보호청에서의 2011년 발표의 보고서 「Exhaust Gas Scrubber Washwater Effluent」 참조). 이 다량의 희석 해수를 퍼 올려 사용하기 때문에, 해수 펌프의 에너지 소비가 많아진다고 하는 문제가 있다. 이러한 문제는, 특히 선박에 있어서, 항행 중에 선(船) 내에서 공급 가능한 에너지가 한정되기 때문에 나타난다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 배수 처리를 위한 소비 에너지를 삭감할 수 있는 배기가스 처리 장치 및 배기가스 처리 장치의 배수 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 배기가스 처리 장치는, 배기가스 중에 포함되는 SO2를 세정 해수와 접촉시켜, 배기가스를 정화하여 정화 가스로 만들고, SO2를 흡수한 상기 세정 해수를 배수로 하는 스크러버와, 상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 유량을 측정하는 제1 측정부와, 상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 SO2 농도를 측정하는 제2 측정부와, 상기 정화 가스의 SO2 농도를 측정하는 제3 측정부와, 상기 각 측정부의 측정값에 기초하여 상기 배수의 HSO3 -의 양을 연산하고, 이 연산 결과에 따른 양의 알칼리성 물질을 상기 배수에 공급하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 배수 처리 장치에 의하면, 상기한 유량 및 SO2 농도의 측정값에 따라, 배수에 공급하는 알칼리성 물질의 양을 제어하기 때문에, 알칼리성 물질이 공급된 배수의 수질을 충분히 개선하면서, 알칼리성 물질을 쓸데없이 공급하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 알칼리성 물질을 공급하는 펌프 등의 장치의 소비 에너지를 삭감할 수 있다. 또한, 처리하는 배수량을 적게 할 수 있기 때문에, 배수 처리를 위해서 구동하는 장치(예컨대, 폭기 처리를 행하는 장치)의 소비 에너지도 삭감할 수 있고, 그 처리 시간을 단축할 수도 있다.
또한, 상기 배수 처리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 세정 해수의 알칼리 이온 및 상기 알칼리성 물질의 알칼리 이온의 총합이, 상기 배수의 HSO3 -의 몰수보다 많아지도록 상기 알칼리성 물질을 상기 배수에 공급해도 좋다.
또한, 상기 배수 처리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 세정 해수의 알칼리 이온 및 상기 알칼리성 물질의 알칼리 이온의 총합이, 상기 배수의 HSO3 -의 몰수에 대해 2배 이상 2.33배 이하가 되도록 상기 알칼리성 물질을 상기 배수에 공급해도 좋다. 이에 의해, 처리수를 바다로 방류 가능한 pH로 하면서, 알칼리성 물질의 공급량이 과잉이 되는 것을 보다 잘 방지할 수 있다.
또한, 상기 배수 처리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 세정 해수의 알칼리 이온 및 상기 알칼리성 물질의 알칼리 이온의 총합을, 운행 해역에 따라 갱신해도 좋다.
또한, 상기 배수 처리 장치에 있어서, 상기 스크러버에 공급되는 상기 세정 해수의 유량을 측정하는 제4 측정부를 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 제4 측정부의 측정값과, 상기 배수의 HSO3 -의 양으로부터, 상기 배수에 공급하는 상기 알칼리성 물질의 양을 연산해도 좋다.
또한, 상기 배수 처리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 정해진 시간마다 상기 배수의 HSO3 -의 양을 연산하고, 이 연산 결과에 따라 상기 배수에 공급하는 상기 알칼리성 물질의 양을 갱신해도 좋다.
또한, 상기 배수 처리 장치에 있어서, 상기 알칼리성 물질은 해수이면 좋다. 이에 의하면, 배수 처리 탱크에 공급하는 해수량을 억제할 수 있다.
또한, 상기 배수 처리 장치에 있어서, 상기 알칼리성 물질은, NaOH 수용액, Mg(OH)2 슬러리액, Ca(OH)2 슬러리액, 및 CaCO3 슬러리액 중 적어도 하나이면 좋다. 이에 의하면, 세정 해수에 대한 알칼리성 물질의 상대량을 대폭 적게 할 수 있다.
또한, 상기 배수 처리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 알칼리성 물질이 공급된 상기 배수를 상기 스크러버에 공급하여, 상기 세정 해수로서 순환 사용시켜도 좋다.
또한, 상기 배수 처리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 알칼리성 물질이 공급된 상기 배수를 상기 스크러버에 공급할지, 또는 외부로 배출할지를 전환해도 좋다.
또한, 상기 배수 처리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2 측정부 및 상기 제3 측정부의 측정값에 기초하여 상기 스크러버의 탈황율을 연산하고, 상기 탈황율에 기초하여 상기 세정 해수의 유량을 제어해도 좋다.
또한, 상기 배수 처리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 배수에 대해 공기를 혼입하여 폭기 처리하는 폭기 처리를 행해도 좋다.
또한, 상기 배수 처리 장치의 배수 처리 방법은, 스크러버에 도입된 배기가스 중에 포함되는 SO2를 세정 해수와 접촉시킴으로써, 배기가스를 정화하여 정화 가스로 만들고, SO2를 흡수한 상기 세정 해수를 배수로서 배출하는 정화 공정과, 상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 유량 및 SO2 농도, 상기 정화 가스의 SO2 농도, 및 상기 스크러버에 도입되는 세정 해수의 유량을 측정하는 측정 공정과, 상기 측정 공정의 측정값으로부터, 상기 배수의 HSO3 -의 양을 연산하는 연산 공정과, 상기 연산 공정의 연산 결과에 따른 양의 알칼리성 물질을 상기 배수에 공급하는 공급 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배수 처리 장치는, 배기가스 중에 포함되는 SO2를 세정 해수와 접촉시켜, 배기가스를 정화하여 정화 가스로 만들고, SO2를 흡수한 상기 세정 해수를 배수로 하는 스크러버와, 상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 유량을 측정하는 제1 측정부와, 상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 SO2 농도를 측정하는 제2 측정부와, 상기 정화 가스의 SO2 농도를 측정하는 제3 측정부와, 상기 각 측정부의 측정값에 기초하여 상기 배수의 HSO3 -의 양을 연산하고, 이 연산 결과에 따른 양의 상기 세정 해수를 상기 스크러버에 공급하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배수 처리 장치의 배수 처리 방법은, 스크러버에 도입된 배기가스 중에 포함되는 SO2를 세정 해수와 접촉시킴으로써, 배기가스를 정화하여 정화 가스로 만들고, SO2를 흡수한 상기 세정 해수를 배수로서 배출하는 정화 공정과, 상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 유량 및 SO2 농도, 상기 정화 가스의 SO2 농도, 및 상기 스크러버에 공급되는 상기 세정 해수의 유량을 측정하는 측정 공정과, 상기 측정 공정의 측정값으로부터, 상기 정화 공정의 탈황율을 연산하는 제1 연산 공정과, 상기 제1 연산 공정의 연산 결과에 따른 유량의 상기 세정 해수를 상기 스크러버에 공급하는 제1 공급 공정과, 상기 측정 공정의 측정값으로부터, 상기 배수의 HSO3 -의 양을 연산하는 제2 연산 공정과, 상기 제2 연산 공정의 연산 결과에 따른 양의 알칼리성 물질을 상기 배수에 공급하는 제2 공급 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상기한 측정값에 따라, 배수에 공급하는 알칼리성 물질의 양을 제어하기 때문에, 배수 처리를 위한 소비 에너지를 삭감할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 제1 실시형태의 배수 처리 탱크의 pH를 연속 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 3은 제1 실시형태의 배수 처리 방법의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 제2 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 5는 제2 실시형태의 배수 처리 방법의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 제3 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 7은 제4 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치의 개략 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 제1 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치의 개략 구성도이다. 한편, 본 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치로서는, 선박에 사용되는 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 정화하는 장치를 고려한다. 단, 이것에 한정되지 않고, 본 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치는, 화력 발전 플랜트나 화학 공업 플랜트, 폐기물 소각 시설에서의 배기가스의 처리에 적용 가능하다.
여기서, 본 명세서 및 특허청구의 범위에서, 「알칼리 이온」이란, OH- 이온(수산화물 이온), HCO3 - 이온(탄산수소 이온), CO3 2- 이온(탄산 이온)을 의미하는 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배기가스 처리 장치는, 엔진(20)으로부터의 배기가스(g1)가 공급되는 스크러버(10)와, 스크러버(10)에 세정 해수(a1)를 공급하는 제1 해수 펌프(30)와, 스크러버(10)로부터의 배수(a2)가 도입되는 배수 처리 탱크(40)와, 배수 처리 탱크(40) 내에 희석 해수(a3)(알칼리성 물질)를 공급하는 제2 해수 펌프(공급 수단)(50)를 포함하여 구성된다. 한편, 본 실시형태의 배기가스 처리 장치를 각종 플랜트 등에 적용하는 경우에는, 엔진(20)을 대신하여 보일러를 이용해도 좋다.
엔진(20)으로부터 배출된 배기가스(g1)는, 배기가스관(21)을 통해 스크러버(10)에 도입된다. 이 배기가스(g1)에는 SO2(이산화유황)가 포함된다. 또한, 스크러버(10) 내에는, 제1 해수 펌프(30)의 구동에 의해, 세정 해수관(31)을 통해 세정 해수(a1)가 도입된다. 스크러버(10) 내에 도입된 세정 해수(a1)는, 복수의 노즐(도시하지 않음)에 의해 분무되어, 스크러버(10) 내를 상승하는 배기가스(g1)와 기액(氣液) 접촉한다.
배기가스(g1) 내의 SO2는, 하기 식 (1)에 나타낸 바와 같이, 세정 해수(a1)에 흡수되어, 수소 이온(H+)과 아황산 이온(HSO3 -)으로 해리된다. 또한, 수소 이온의 일부는, 하기 식 (2)에 나타낸 바와 같이, 세정 해수(a1) 중의 탄산수소 이온(HCO3 -)과 반응한다.
SO2(gas)+H2O→H2SO3→H++HSO3 - …(1)
H++HCO3 -→H2O+CO2(aq) …(2)
스크러버(10)에 있어서, 배기가스(g1) 중의 SO2는, 세정 해수(a1)에 의해 흡수되어 제거된다. 따라서, 배기가스(g1)는, 스크러버(10) 내에서 정화된 정화 가스(g2)가 되어, 스크러버(10)의 상부로부터 대기 중으로 배기된다. 또한, 스크러버(10) 내에서, SO2를 흡수한 세정 해수(a1)는 배수(a2)가 되고, 배수(a2) 중에는 아황산 이온(HSO3 -)과 탄산(CO2)이 용해된 상태가 된다. 따라서, 배수(a2)의 pH(수소 이온 지수)는 3~5 정도가 된다. 스크러버(10) 내의 배수(a2)는, 스크러버(10)의 내벽면을 따라 자중(自重)으로 낙하하여, 스크러버(10) 하방의 저류부에 저류되고 나서 배수관(11)을 통해 배수 처리 탱크(40)에 배출된다.
배수 처리 탱크(40)에 도입된 배수(a2)는, 바다로 방류하기 위해서 산을 중화할 필요가 있다. 그 때문에, 배수 처리 탱크(40)에서는, 제2 해수 펌프(50)에 의해 희석 해수(a3)가 공급되고, 이 희석 해수(a3)가 스크러버(10)로부터의 배수(a2)와 혼합되어 배수(a2)가 희석된다. 또한, 배수 처리 탱크(40)에서는, 희석된 배수(a2)에 대해, 에어 공급 장치로서의 블로워(41)를 통해 공기를 혼입하는 폭기(에어레이션) 처리가 행해진다. 폭기 처리로서는, 블로워(41)로부터 공급되는 공기를, 배수 처리 탱크(40) 내의 노즐(42)로부터 미세한 버블 에어로서 분출하여, 배수 처리 탱크(40) 내의 희석된 배수(a2)에 접촉시키는 것을 예시할 수 있다. 배수 처리 탱크(40)에서의 폭기 처리에 있어서의 반응식은, 하기 식 (3)~(5)에 나타낸 바와 같이 된다.
HSO3 -+(1/2)O2→H++SO4 2- …(3)
H++HCO3 -→H2O+CO2(aq) …(4)
CO2(aq)→CO2(gas)↑ …(5)
상기 반응에 의해, 배수 처리 탱크(40)에서 혼합된 희석 해수(a3) 및 배수(a2)에 있어서는, 아황산 이온(HSO3 -)이 산화함으로써, 황산 이온(SO4 2-)이 남아 중성이 되고, 수질 개선된 처리수(a4)가 되어 바다로의 방류가 가능해진다. 한편, 배수 처리 탱크(40)로부터 방출되는 처리수(a4)의 배출 경로(43)에는, 처리수(a4) 중의 pH를 계측하는 계측기(44)가 설치되어 있다.
계속해서, 본 실시형태의 배기가스 처리 장치에 있어서, 제2 해수 펌프(50)에 의한 희석 해수(a3)의 공급 유량을 제어하는 구성에 대해 설명한다. 이러한 제어를 행하기 위해서, 배기가스 처리 장치는, 제1~제4 측정부(61~64)와, 제어부(65)를 구비하고 있다.
제1 측정부(61)는, 배기가스관(21)에 설치되어, 스크러버(10)에 도입되기 전의 배기가스(g1)의 유량을 측정하는 매스 플로우 미터에 의해 구성된다. 제2 측정부(62)는, 배기가스관(21)에 설치되어, 스크러버(10)에 도입되기 전의 배기가스(g1)의 SO2 농도를 측정하는 레이저식 가스 분석계에 의해 구성된다. 제3 측정부(63)는, 스크러버(10)에 있어서의 정화 가스(g2)의 출구측에 설치되어, 스크러버(10)를 통과한 정화 가스(g2)의 SO2 농도를 측정하는 레이저식 가스 분석계에 의해 구성된다. 제4 측정부(64)는, 세정 해수관(31)에 설치되어, 스크러버(10)에 도입되는 세정 해수(a1)의 유량을 측정하는 매스 플로우 미터에 의해 구성된다. 각 측정부(61~64)는 측정 대상의 변동을 연속해서 측정 가능하게 구성된다. 한편, 상기 각 측정부(61~64)의 구성은 일례를 나타낸 것이며, 측정 대상의 변동을 측정 가능한 것을 전제로 하여, 임의의 구성을 채용할 수 있다.
제어부(65)는, 예컨대 희석 해수(a3)의 공급의 제어에 필요한 각종 처리를 실행하는 프로세서나, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 기억 매체를 포함하는 프로그래머블 컨트롤러(PLC)에 의해 구성된다. 제어부(65)는, 각 측정부(61~64)와, 제2 해수 펌프(50)에 소정의 신호선을 통해 접속되어 있다. 각 측정부(61~64)의 측정 결과는, 전기 신호로서 제어부(65)에 출력된다. 제어부(65)는, 각 측정부(61~64)로부터 출력된 계측 결과에 기초하여 제2 해수 펌프(50)에 의한 희석 해수(a3)의 최적의 공급 유량을 연산한다. 그리고, 제어부(65)는, 상기 연산의 결과에 따른 전기 신호를 제2 해수 펌프(50)에 출력하여, 제2 해수 펌프(50)의 구동을 제어한다. 한편, 제어부(65)에 의해, 제2 해수 펌프(50)는 바람직하게는 인버터 제어된다.
제2 해수 펌프(50)에 의한 희석 해수(a3)의 공급 유량은, 예컨대 이하에 서술한 바와 같이 연산한다. 여기서, 하기의 연산식에 있어서, 「C1」은, 제2 측정부(62)에 의해 측정되는 스크러버(10)에 도입되기 전의 배기가스(g1)의 SO2 농도를 나타내고, 「C2」는, 제3 측정부(63)에 의해 측정되는 스크러버(10)를 통과한 정화 가스(g2)의 SO2 농도를 나타내며, 그 측정 단위는 모두 ppm이다. 또한, 「G」는, 제1 측정부(61)에 의해 측정되는 스크러버(10)에 도입되기 전의 배기가스(g1)의 유량을 나타내고, 그 측정 단위는 N㎥(노멀 입방 미터)/h이다. 「W」는, 제4 측정부(64)에 의해 측정되는 스크러버(10)에 도입되는 세정 해수(a1)의 유량을 나타내고, 그 측정 단위는 ㎥/h이다.
먼저, 세정 해수(a1)에 흡수되어 HSO3 - 이온이 된 양 「S1」(단위: ㏖/h)을 하기 식 (6)에 의해 연산한다. 한편, 1몰의 기체의 체적은 22.4리터이다.
S1=(C1-C2)÷22.4×G×10-3 …(6)
계속해서, 희석 해수(a3)의 유량을 Q1(㎥/h)로 하고, 공급되는 해수 전체, 즉 세정 해수(a1)와 희석 해수(a3)의 총합에 있어서의 HCO3 - 이온(알칼리 이온)의 양 「S2」(단위: ㏖/h)를 하기 식 (7)에 의해 연산한다. 여기서, 하기 식 (7)에서는, 해수의 알칼리 이온 농도를 2.0×10-3 ㏖/L로 하였으나, 날씨나 해역에 따라 농도가 변화하는 것이 고려되기 때문에, 정기적으로 해수의 알칼리 이온 농도를 분석하여, 식 (7)에 반영하는 것이 바람직하다. 예컨대, 현재 위치를 측정하고, 이 현재 위치에 기초한 운행 해역 정보를 출력하는 GPS를 더 구비해도 좋다. 제어부(65)는, GPS로부터 출력된 운행 해역 정보에 기초하여, 해수의 알칼리 이온 농도를 갱신해도 좋다. 운행 해역에 대응하는 해수의 알칼리 이온 농도는, 미리 제어부(65)에 기억되어 있어도 좋고, 알칼리도 측정기를 이용하여 측정해도 좋다.
S2 = (희석 해수의 HCO3 - 이온량)+(세정 해수의 HCO3 - 이온량)
= (2.0×10-3×Q1×103)+(2.0×10-3×W×103)
= 2Q1+2W …(7)
다음으로, 식 (6), (7)의 연산 결과를 이용하여, 적절한 희석 해수(a3)의 유량(Q1)을, 하기 식 (8)에 의해 연산한다. 이 연산에서는, 배수 처리 탱크(40) 중의 배수(a2)를 수질 개선한 처리수(a4)로 하는 것이 요구된다. 그래서, 세정 해수(a1)와 희석 해수(a3)의 HCO3 - 이온(알칼리 이온)의 총량 「S2」가, 세정 해수(a1)에 흡수되어 HSO3 -가 된 양 「S1」에 계수 「A」가 곱해진 값에 비해, 크게 되는 부등식을 이용한다.
(세정 해수와 희석 해수의 HCO3 - 이온의 양의 총합) > A×(세정 해수에 흡수되어 HSO3 - 이온이 된 양)
S2 > A×S1
2Q1+2W > A×{(C1-C2)÷22.4×G×10-3}
Q1 > [A×{(C1-C2)÷22.4×G×10-3}-2W]÷2 …(8)
이상과 같이, 배수 처리 탱크(40)에 공급되는 희석 해수(a3)의 유량(Q1)은, 식 (8)의 우변의 연산 결과보다 많아진다. 한편, 실제 운전 시에는, 연산한 식 (8)의 우변의 연산 결과에 비해 유량(Q1)이 확실하게 커지도록, 식 (8)의 우변의 연산 결과에 대해 약 1.05배~1.15배의 유량(Q1)을 설정값으로서 이용해도 좋다. 상기 식 (6)~식 (8)의 연산은, 제어부(65)에 의해, 수분(예컨대 5분) 간격으로 실시하여, 희석 해수(a3)의 유량(Q1)을 갱신하도록 제어를 행한다.
여기서, 도 2를 참조하여, 식 (8)에서의 계수(A)의 설정 방법에 대해 설명한다. 도 2는 해수량을 변화시켰을 때의 배수 처리 탱크의 pH를 연속 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 도 2에서는, 하기 식 (9)에서 연산되는 계수(A)를 0, 0.5, 1, 2, 2.33, 4, 8로 변화시켰을 때의 pH의 결과이다.
A = (해수로부터 공급되는 HCO3 - 이온(알칼리 이온)의 양)
÷ (세정 해수에 흡수되어 HSO3 - 이온이 된 양) …(9)
도 2의 결과로부터, 배수 처리 탱크(40)에서 처리된 처리수(a4)는, A≥2의 조건에 있어서, pH가 6.5~8.6이 되는 것을 알 수 있고, 동(同) 조건으로 처리수(a4)를 바다로 방류할 수 있다. 한편, A=4, 8의 조건이어도 처리수(a4)를 바다로 방류할 수 있는 pH가 되지만, 과잉으로 희석 해수(a3)를 공급하게 된다. 본 실시형태에서는, 2≤A≤2.33의 범위에 있어서, pH를 7 정도로 할 수 있다. 즉, 2≤A≤2.33의 범위이면, 처리수(a4)를 바다로 방류 가능한 수질로 하면서, 예컨대 세정 해수(a1)의 양에 대해 희석 해수(a3)의 양을 2배 이하로 해서 과잉이 되는 것을 억제하여, 제2 해수 펌프(50)의 에너지 절약화를 도모할 수 있다.
다음으로, 도 1로 되돌아가서, 상기 제어부(65)의 구성에 대해 설명한다. 도 1에서는 제어부(65)를 기능 블록도로서 나타낸다. 한편, 도 1에 도시된 제어부(65)의 기능 블록은, 본 발명에 관련된 구성만을 나타내고 있으며, 그 이외의 구성에 대해서는 생략하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(65)는 입력부(65a), 연산부(65b) 및 출력부(65c)를 포함하여 구성되어 있다. 입력부(65a)는, 제1~제4 측정부(61~64)의 유량이나 농도의 측정값을 전기 신호로서 입력한다. 연산부(65b)는, 입력부(65a)에 입력된 각 측정값으로부터, 상기 식 (6)으로 나타낸 세정 해수(a1)에 흡수되어 HSO3 -가 된 양 「S1」, 식 (7)로 나타낸 세정 해수(a1)와 희석 해수(a3)의 HCO3 - 이온의 양의 총합 「S2」를 연산한다. 그리고, 이 양 「S1」, 「S2」의 연산 결과에 따라, 상기 식 (8)로 나타낸 적절한 희석 해수(a3)의 유량 「Q1」을 연산한다. 출력부(65c)는, 연산부(65b)의 유량 「Q1」의 연산 결과에 따라, 제2 해수 펌프(50)의 구동을 제어하기 위한 전기 신호를 출력한다. 또한, 출력부(65c)는, 블로워(41)를 통해 배수 처리 탱크(40) 내의 노즐(42)로부터 미세한 버블 에어를 분출하기 위한 전기 신호를 출력한다.
계속해서, 도 1 및 도 3을 참조하여, 상기 배기가스 처리 장치에서의 배수 처리 방법에 대해 설명한다. 도 3은 배수 처리 방법의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 배수 처리 방법에서는, 정화 공정(ST1), 측정 공정(ST2), 연산 공정(ST3) 및 공급 공정(ST4)이 행해진다.
먼저, 정화 공정(ST1)에서는, 엔진(20)으로부터의 배기가스(g1)가 배기가스관(21)을 통해 스크러버(10) 내에 도입된다. 한편, 제1 해수 펌프(30)의 구동에 의해 스크러버(10) 내에서는, 세정 해수관(31)을 통해 세정 해수(a1)가 안개 형상으로 분사된다. 이에 의해, 배기가스(g1) 중에 포함되는 SO2와 안개 형상의 세정 해수(a1)가 접촉하여 세정 해수(a1)에 SO2가 흡수되고, 배기가스(g1)가 정화되어 정화 가스(g2)로서 스크러버(10)로부터 배출된다. SO2를 흡수한 세정 해수(a1)는, 배수(a2)로서 스크러버(10)로부터 배수 처리 탱크(40) 내에 도입된다.
상기 정화 공정을 행하면서, 측정 공정(ST2)이 행해진다. 측정 공정에서는, 제1 측정부(61)에 의해, 배기가스관(21)을 흘러 스크러버(10)에 도입되기 전의 배기가스(g1)의 유량이 측정되고, 제2 측정부(62)에 의해 상기 배기가스(g1)의 SO2 농도가 측정된다. 또한, 제3 측정부(63)에 의해, 스크러버(10)의 출구측을 통과한 정화 가스(g2)의 SO2 농도가 측정되고, 제4 측정부(64)에 의해, 세정 해수관(31)을 흘러 스크러버(10)에 도입되는 세정 해수(a1)의 유량이 측정된다.
상기 측정 공정에서의 측정값에 기초하여 연산 공정(ST3)이 행해진다. 연산 공정에서는, 먼저 전술한 바와 같이, 제어부(65)에 의해 세정 해수(a1)에 흡수되어 HSO3 -가 된 양이 연산되고, 이 연산 결과에 따라 적절한 희석 해수(a3)의 유량이 연산된다.
정화 공정(ST1) 및 연산 공정(ST3)이 행해지면, 공급 공정(ST4)이 행해진다. 공급 공정에서는, 연산 공정의 연산 결과에 따라, 제어부(65)에 의해 제2 해수 펌프(50)의 구동을 제어하여 희석 해수(a3)가 배수 처리 탱크(40)에 공급된다. 그리고, 배수 처리 탱크(40) 내에서, 스크러버(10)로부터의 배수(a2)가, 제2 해수 펌프(50)에 의해 공급된 희석 해수(a3)와 혼합되어 희석된다. 그 후, 배수 처리 탱크(40)에서는, 희석된 배수(a2)에 대해 폭기 처리가 행해지고, 배수(a2)를 수질 개선한 처리수(a4)로서 해수 중으로 방류된다. 처리수(a4)는, 바다로 방류되기 전에 계측기(44)에 의해 pH가 측정된다. 한편, 배수(a2)와 희석 해수(a3)의 혼합 및 폭기 처리를 동시에 행해도 좋다. 동시에 행한 경우라도, 배수(a2)는 수질 개선된 처리수(a4)로서 해수 중으로 방류된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 배수 처리 방법에 의하면, 제1~제4 측정부(61~64)의 측정값에 따라, 배수(a2)를 희석하는 희석 해수(a3)를 적절한 양으로 조정하기 때문에, 처리수(a4)의 수질을 바다로 방류할 수 있는 pH가 되도록 충분히 개선하면서, 희석 해수(a3)의 양을 삭감할 수 있다. 이에 의해, 제2 해수 펌프(50)를 구동하기 위한 소비 전력에 낭비가 생기는 것을 억제할 수 있다. 게다가, 희석된 배수(a2)의 양을 삭감할 수 있기 때문에, 폭기 처리에서의 블로워(41)를 구동하기 위한 소비 전력도 억제할 수 있고, 폭기 처리의 단시간화를 도모할 수 있다.
한편, 상기에 있어서, 세정 해수(a1)의 유량은, 미리 정해진 설정값을 이용할 수도 있고, 별도로 결정된 값을 이용할 수도 있다. 또한, 다음으로 설명하는 본 발명의 제2 실시형태와 같이, 제어부(65)에 의해 값을 결정할 수도 있다. 미리 정해진 설정값을 이용하는 경우에는, 제4 측정부(64)에 의한 세정 해수(a1)의 유량의 측정은 필요 없기 때문에, 제4 측정부(64)가 불필요해질 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해 도 4를 참조하여 상세히 후술한다. 한편, 제2 실시형태에 있어서, 제1 실시형태와 공통되는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 도시, 설명을 생략한다.
도 4는 제2 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치의 개략 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치에서는, 제어부(65)가 세정 해수(a1)의 유량을 결정한다. 제어부(65)는, 제2 측정부(62)에 의해 측정된 스크러버(10)에 도입되기 전의 배기가스(g1)의 SO2 농도와, 제3 측정부(63)에 의해 측정된 스크러버(10)의 출구측을 통과한 정화 가스(g2)의 SO2 농도를 이용하여 탈황율(SO2 농도의 제거율)을 연산한다. 탈황율이 소정의 임계값을 하회한 경우에는, 제어부(65)는, 세정 해수(a1)의 유량이 증가하도록, 제1 해수 펌프(30)의 구동을 제어한다. 탈황율은, 예컨대 제2 측정부(62)에 의해 측정된 스크러버(10)에 도입되기 전의 배기가스(g1)의 SO2 농도와, 제3 측정부(63)에 의해 측정된 스크러버(10)의 출구측을 통과한 정화 가스(g2)의 SO2 농도의 비[정화 가스(g2)의 SO2 농도/배기가스(g1)의 SO2 농도]에 의해 연산된다.
또한, 제어부(65)는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 세정 해수(a1)의 HCO3 - 이온량과 희석 해수의 HCO3 - 이온량의 총합이, 세정 해수(a1)에 흡수되어 HSO3 - 이온이 된 몰수에 대해 2배 이상 2.33배 이하가 되도록, 제2 해수 펌프(50)의 구동을 제어한다. 이에 의해, 세정 해수(a1) 및 희석 해수(a3)를 낭비 없이 효율적으로 사용할 수 있다. 예컨대, 탈황율을 올리기 위해서 세정 해수(a1)의 유량을 증가시킨 경우에는, 그 증가분에 상당하는 유량의 희석 해수(a3)를 삭감할 수 있다.
또한, 제어부(65)는, 세정 해수(a1)의 HCO3 - 이온량이, 세정 해수(a1)에 흡수되어 HSO3 - 이온이 된 몰수에 대해 2배 이상 2.33배 이하가 되도록, 제1 해수 펌프(30)를 제어할 수도 있다. 이 경우에는, 희석 해수(a3)가 불필요하게 되기 때문에, 제2 해수 펌프(50)의 동력을 삭감할 수 있다.
계속해서, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태의 배기가스 처리 장치에서의 배수 처리 방법에 대해 설명한다. 도 5는 배수 처리 방법의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 배수 처리 방법에서는, 정화 공정(ST11), 측정 공정(ST12), 제1 연산 공정(ST13), 제1 공급 공정(ST14), 제2 연산 공정(ST15) 및 제2 공급 공정(ST16)이 행해진다.
먼저, 정화 공정(ST11)에서는, 엔진(20)으로부터의 배기가스(g1)가 배기가스관(21)을 통해 스크러버(10) 내에 도입된다. 한편, 제어부(65)의 입력부(65a)에는, 엔진(20)의 출력값이 입력된다. 연산부(65b)에서는, 엔진(20)의 출력값에 기초하여 연료 소비량이 연산된다. 또한, 연산부(65b)에서는, 연료 소비량에 기초하여, 배기가스(g1)의 정화에 필요한 세정 해수(a1)의 유량이 연산된다. 출력부(65c)는, 이 연산 결과에 기초하여, 필요한 유량의 세정 해수(a1)를 스크러버(10)에 도입하도록, 제1 해수 펌프(30)를 구동시킨다. 제1 해수 펌프(30)의 구동에 의해, 세정 해수(a1)가 세정 해수관(31)을 지나, 스크러버(10) 내에서 안개 형상으로 배기가스(g1)에 대해 분사된다. 이에 의해, 배기가스(g1) 중에 포함되는 SO2와 안개 형상의 세정 해수(a1)가 접촉하여 세정 해수(a1)에 SO2가 흡수되고, 배기가스(g1)가 정화되어 정화 가스(g2)로서 스크러버(10)로부터 배출된다. SO2를 흡수한 세정 해수(a1)는, 배수(a2)로서 스크러버(10)로부터 배수 처리 탱크(40) 내에 도입된다.
상기 정화 공정을 행하면서, 측정 공정(ST12)이 행해진다. 측정 공정에서는, 제1 측정부(61)에 의해, 배기가스관(21)을 흘러 스크러버(10)에 도입되기 전의 배기가스(g1)의 유량이 측정되고, 제2 측정부(62)에 의해 상기 배기가스(g1)의 SO2 농도가 측정된다. 또한, 제3 측정부(63)에 의해, 스크러버(10)의 출구측을 통과한 정화 가스(g2)의 SO2 농도가 측정되고, 제4 측정부(64)에 의해, 세정 해수관(31)을 흘러 스크러버(10)에 도입되는 세정 해수(a1)의 유량이 측정된다.
상기 측정 공정에서의 측정값에 기초하여, 제1 연산 공정(ST13)이 행해진다. 제1 연산 공정에서는, 먼저, 전술한 바와 같이, 제어부(65)는, 제2 측정부(62)에 의해 측정된 스크러버(10)에 도입되기 전의 배기가스(g1)의 SO2 농도와, 제3 측정부(63)에 의해 측정된 스크러버(10)의 출구측을 통과한 정화 가스(g2)의 SO2 농도를 이용하여 탈황율을 연산한다. 그리고, 이 탈황율에 따라, 제어부(65)에 의해 제1 해수 펌프(30)의 구동을 제어하여 세정 해수(a1)가 스크러버(10)에 공급된다.
제1 연산 공정(ST13)이 행해지면, 제1 공급 공정(ST14)이 행해진다. 제1 공급 공정에 있어서, 제어부(65)는, 연산한 탈황율을 미리 정해진 임계값과 비교한다. 탈황율이 임계값을 하회한 경우에는, 제어부(65)는, 세정 해수(a1)의 유량이 증가하도록, 제1 해수 펌프(30)의 구동을 제어한다.
제1 공급 공정(ST14)이 행해지면, 상기 측정 공정에서의 측정값에 기초하여, 제2 연산 공정(ST15)이 행해진다. 제2 연산 공정에서는, 전술한 바와 같이, 제어부(65)에 의해 세정 해수(a1)에 흡수되어 HSO3 -가 된 양이 연산되고, 이 연산 결과에 따라 적절한 희석 해수(a3)의 유량이 연산된다.
정화 공정(ST11) 및 제2 연산 공정(ST15)이 행해지면, 제2 공급 공정(ST16)이 행해진다. 제2 공급 공정에서는, 제2 연산 공정의 연산 결과에 따라, 제어부(65)에 의해 제2 해수 펌프(50)의 구동을 제어하여 희석 해수(a3)가 배수 처리 탱크(40)에 공급된다. 그리고, 배수 처리 탱크(40) 내에서, 스크러버(10)로부터의 배수(a2)가, 제2 해수 펌프(50)에 의해 공급된 희석 해수(a3)와 혼합되어 희석된다. 그 후, 배수 처리 탱크(40)에서는, 희석된 배수(a2)에 대해, 폭기 처리가 행해지고, 배수(a2)를 수질 개선한 처리수(a4)로서 해수 중으로 방류된다. 처리수(a4)는, 바다로 방류되기 전에, 계측기(44)에 의해 pH가 측정된다. 한편, 배수(a2)와 희석 해수(a3)의 혼합 및 폭기 처리를 동시에 행해도 좋다. 동시에 행한 경우라도, 배수(a2)는 수질 개선된 처리수(a4)로서 해수 중으로 방류된다.
다음으로, 이하, 본 발명의 제3 실시형태에 대해 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 한편, 제3 실시형태에 있어서, 제1 및 제2 실시형태와 공통되는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고, 그 도시, 설명을 생략한다.
도 6은 제3 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치의 개략 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치에서는, 알칼리성 물질(a5)을 저장하는 저장 탱크(80)를 구비하고 있다. 저장 탱크(80) 내의 알칼리성 물질(a5)은, 공급 수단으로서의 펌프(90)를 통해 배수 처리 탱크(40)에 공급되어 배수(a2)와 혼합된다. 즉, 제3 실시형태에서는, 제1 실시형태의 희석 해수(a3)를 대신하여 저장 탱크(80) 내의 알칼리성 물질(a5)을 이용하고 있다. 펌프(90)는, 제어부(65)에 의해, 제1 실시형태의 제2 해수 펌프(50)와 동일하게 제어된다.
알칼리성 물질(a5)로서는, 정해진 농도로 희석된 NaOH 수용액, Mg(OH)2 슬러리액, Ca(OH)2 슬러리액, 및 CaCO3 슬러리액을 예시할 수 있고, 이들을 단일로 이용하는 것 외에, 복수의 조합으로 혼합시킨 것을 이용해도 좋다.
펌프(90)에 의한 알칼리성 물질(a5)의 공급 유량을 Q2(㎥/h)로 한 경우, 그 연산은, 제1 실시형태에서의 희석 해수(a3)의 유량(Q1)의 연산에 대해, 이하에 서술하는 점이 변경된다. 제3 실시형태에서는, 「S2」(단위: ㏖/h)를, 세정 해수(a1)와 알칼리성 물질(a5)의 총합에 있어서의 알칼리 이온의 양으로 하여, 하기 식 (7a)에 의해 연산한다. 여기서, 하기 식 (7a)에 있어서, 「M」은 알칼리성 물질(a5)의 알칼리 이온 농도(단위: ㏖/L)이다.
S2 = (알칼리성 물질의 알칼리 이온량)+(세정 해수의 알칼리 이온량)
= (M×Q2×103)+(2.0×10-3×W×103)
= M×Q2×103+2W …(7a)
식 (6), (7a)의 연산 결과를 이용하여, 적절한 알칼리성 물질(a5)의 유량(Q2)을, 하기 식 (8a)에 의해 연산한다.
(세정 해수와 알칼리성 물질의 알칼리 이온의 양의 총합) > A×(세정 해수에 흡수되어 HSO3 - 이온이 된 양)
S2 > A×S1
M×Q2×103+2W > A×{(C1-C2)÷22.4×G×10-3}
Q2 > [A×{(C1-C2)÷22.4×G×10-3}-2W]÷(M×103) …(8a)
이상과 같이, 배수 처리 탱크(40)에 공급되는 알칼리성 물질(a5)의 유량(Q2)은, 식 (8a)의 우변의 연산 결과보다 많아진다. 제3 실시형태에서도, 계수(A)를 2≤A≤2.33의 범위에서 설정함으로써, 처리수(a4)를 바다로 방류 가능한 수질로 하면서, 알칼리성 물질(a5)의 양이 과잉이 되는 것을 억제하여, 펌프(90)의 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 한편, 실제 운전 시에는, 연산한 식 (8a)의 우변의 연산 결과에 비해 유량(Q2)이 확실하게 커지도록, 식 (8a)의 우변의 연산 결과에 대해 약 1.05~1.15배의 유량(Q2)을 설정값으로서 이용해도 좋다. 상기 식 (6), 식 (7a), 식 (8a)의 연산은, 제어부(65)에 의해, 예컨대 5분 간격으로 실시하여, 알칼리성 물질(a5)의 유량(Q2)을 갱신하도록 제어를 행한다. 또한, 여기서, 상기 식 (7a)에서는, 해수의 알칼리 이온 농도를 2.0×10-3 ㏖/L로 하였으나, 날씨나 해역에 따라 농도가 변화하는 것이 고려되기 때문에, 정기적으로 해수의 알칼리 이온 농도를 분석하여, 식 (7a)에 반영하는 것이 바람직하다. 예컨대, 현재 위치를 측정하고, 이 현재 위치에 기초한 운행 해역 정보를 출력하는 GPS를 더 구비해도 좋다. 제어부(65)는, GPS로부터 출력된 운행 해역 정보에 기초하여, 해수의 알칼리 이온 농도를 갱신해도 좋다. 운행 해역에 대응하는 해수의 알칼리 이온 농도는, 미리 제어부(65)에 기억되어 있어도 좋고, 알칼리도 측정기를 이용하여 측정해도 좋다.
이상과 같이, 제3 실시형태에 의하면, 배수 처리 탱크(40) 내의 배수(a2)를 중화하여, 처리수(a4)로서 바다로 방류 가능한 수질로 하기 때문에, 알칼리 수용액이나 알칼리 슬러리액으로 이루어지는 알칼리성 물질(a5)을 적량 공급할 수 있어, 알칼리성 물질(a5)의 쓸데없는 소비를 삭감할 수 있다.
또한, 이하, 본 발명의 제4 실시형태에 대해 도 7을 참조하여 상세히 설명한다. 한편, 제4 실시형태에 있어서, 제1, 제2 및 제3 실시형태와 공통되는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고, 그 도시, 설명을 생략한다.
도 7은 제4 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치의 개략 구성도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치에서는, 처리수(a4)를 바다로 방류하지 않고 순환 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치에서는, 제3 실시형태와 마찬가지로, 알칼리성 물질(a5)을 저장하는 저장 탱크(80)를 구비하고 있다. 저장 탱크(80) 내의 알칼리성 물질(a5)은, 공급 수단으로서의 펌프(90)를 통해 배수 처리 탱크(40)에 공급되어 배수(a2)와 혼합된다.
제어부(65)는, 배수 처리 탱크(40) 내에서 수질 개선한 처리수(a4)를 배출 유로(43)로부터 분기되는 순환 해수관(71)에 의해 세정 해수관(31)으로 복귀시켜, 순환수(a6)로서 순환 사용한다(순환 공정). 순환수(a6)는, 세정 해수관(31)을 통해 세정 해수로서 스크러버(10)에 공급된다. 순환수(a6)의 유량은, 제4 측정부(64)에 의해, 스크러버(10)에 도입되기 전에 측정된다. 또한, 처리수(a4) 중의 pH는, 계측기(44)에 의해 계측되고 있다.
제어부(65)는, 계측기(44)의 pH의 측정값에 기초하여, 분기되는 지점에 설치된 전환 밸브(h1 및 h2)의 개폐를 제어함으로써, 처리수(a4)를 바다로 방류하는 경우(방류 공정)와, 처리수(a4)를 선박 내에서 순환 사용하는 경우(순환 공정)를 전환할 수 있다(전환 공정).
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 처리수(a4)를 바다로 방류하지 않고 선박 내에서 순환 사용할 수 있다. 그 때문에, 규제 등에 의해 처리수(a4)를 바다로 방류할 수 없는 운행 해역에서도, 처리수(a4)를 순환 사용함으로써, 스크러버(10)에서 배기가스(g1)를 정화할 수 있다. 또한, 선박의 운행 해역의 pH 규제값에 따라, 처리수(a4)를 바다로 방류하는 경우와, 선박 내에서 순환 사용하는 경우를 전환할 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 제3 실시형태에 대해, 순환 해수관(71) 등의 구성요소를 추가하였으나, 이러한 구성요소를 제1 또는 제2 실시형태에 대해 추가한 배기가스 처리 장치로 해도 좋다.
실시예
다음으로, 상기한 실시형태에 따른 배수 처리 방법에서의 수질 개선 및 에너지 절약 효과를 확인하기 위해서 행한 실험에 대해 설명한다. 본 실험의 실시예 1에서는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 희석 해수를 사용하였다. 실시예 2~4에서는, 제2 실시형태와 마찬가지로, 알칼리성 물질을 사용하였다. 구체적으로는, 실시예 2에서 50% NaOH 수용액, 실시예 3에서 35% Mg(OH)2 슬러리액, 실시예 4에서 30% Ca(OH)2 슬러리액을 사용하였다. 실시예 1~4에 있어서, 하기의 표 1의 조건에 대해서는 공통된 조건으로 설정하였다. 실시예 2~4의 알칼리성 물질에 대한 알칼리 이온 농도(M)는, 실시예 2에서는 12.5 ㏖/L, 실시예 3에서는 12.0 ㏖/L, 실시예 4에서는 8.0 ㏖/L로 설정하였다.
배기가스(g1)의 SO2 농도(C1) 500 ppm
정화 가스(g2)의 SO2 농도(C2) 20 ppm
배기가스(g1)의 유량(G) 60,000 N㎥/h
세정 해수(a1)의 유량(W) 500 ㎥/h
계수(A) 2
실시예 1의 각 조건을, 상기 식 (8)에 대입하여 연산하면, Q1 > 786 ㎥/h가 되었기 때문에, 확실하게 처리수(a4)를 바다로 방류할 수 있는 pH가 되도록, 희석 해수(a3)의 유량이 830 ㎥/h가 되도록 제2 해수 펌프(50)를 인버터 제어하였다. 이 연산은, 제어부(65)에 의해 5분 간격으로 실시하여, 희석 해수(a3)의 유량(Q1)을 갱신하도록 제어를 행하였다. 그 결과, 처리수(a4)의 pH는 항상 7 부근이 되어 바다로 방류 가능해졌다. 또한, 희석 해수(a3)의 양은 세정 해수(a1)의 양의 2배보다 적어져, 전술한 종래 기술에서는 2배~6배였던 희석 해수(a3)의 양을 삭감할 수 있고, 에너지 절약화를 도모할 수 있었다. 한편, 본 실시예에서는, 계수(A)를 2.23 이하의 값으로 변경한 경우라도, 세정 해수(a1)의 양을 2배한 양과 비교하여, 희석 해수(a3)의 양을 적게 할 수 있다.
실시예 2의 각 조건을, 상기 식 (8a)에 대입하여 연산하면, Q2 > 0.126 ㎥/h가 되었기 때문에, 확실하게 처리수(a4)를 바다로 방류할 수 있는 pH가 되도록, 알칼리성 물질(a5)의 유량이 0.14 ㎥/h가 되도록 펌프(90)를 인버터 제어하였다. 이 연산은, 제어부(65)에 의해 5분 간격으로 실시하여, 알칼리성 물질(a5)의 유량(Q2)을 갱신하도록 제어를 행하였다. 그 결과, 처리수(a4)의 pH는 항상 7 부근이 되어 바다로 방류 가능해졌다. 또한, 알칼리성 물질(a5)의 양은, 세정 해수(a1)나 실시예 1의 희석 해수(a3)의 양보다 상당히 작게 할 수 있어, 탱크(80)의 소형화 및 에너지 절약화를 도모할 수 있었다.
실시예 3의 각 조건을, 상기 식 (8a)에 대입하여 연산하면, Q2 > 0.131 ㎥/h가 되었기 때문에, 확실하게 처리수(a4)를 바다로 방류할 수 있는 pH가 되도록, 알칼리성 물질(a5)의 유량이 0.15 ㎥/h가 되도록, 실시예 2와 마찬가지로 펌프(90)를 인버터 제어하였다. 그 결과, 처리수(a4)의 pH는 항상 7 부근이 되어 바다로 방류가능해지고, 또한 알칼리성 물질(a5)의 양은, 실시예 2와 근사한 양이 되어 동일한 효과를 얻을 수 있었다.
실시예 4의 각 조건을, 상기 식 (8a)에 대입하여 연산하면, Q2 > 0.197 ㎥/h가 되었기 때문에, 확실하게 처리수(a4)를 바다로 방류할 수 있는 pH가 되도록, 알칼리성 물질(a5)의 유량이 0.21 ㎥/h가 되도록, 실시예 2와 마찬가지로 펌프(90)를 인버터 제어하였다. 그 결과, 처리수(a4)의 pH는 항상 7 부근이 되어 바다로 방류 가능해지고, 또한 알칼리성 물질(a5)의 양은, 실시예 2와 근사한 양이 되어 동일한 효과를 얻을 수 있었다.
한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있다. 상기 실시형태에 있어서, 첨부 도면에 도시되어 있는 크기나 형상 등에 대해서는, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적절하게 변경이 가능하다. 그 외, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
예컨대, 제어부(65)에 있어서, 세정 해수(a1)의 HCO3 - 이온량과 희석 해수의 HCO3 - 이온량의 총합이, 세정 해수(a1)에 흡수되어 HSO3 - 이온이 된 몰수에 대해 2배 이상 2.33배 이하가 되도록 제2 해수 펌프(50)의 구동을 제어하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 처리수(a4)를 바다로 방류 가능한 수질로 할 수 있는 한에서, 상기 HSO3 - 이온이 된 몰수보다 많아지도록 제2 해수 펌프(50)의 구동을 제어해도 좋다.

Claims (15)

  1. 배기가스 중에 포함되는 SO2를 세정 해수와 접촉시켜, 배기가스를 정화하여 정화 가스로 만들고, SO2를 흡수한 상기 세정 해수를 배수(排水)로 하는 스크러버와,
    상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 유량을 측정하는 제1 측정부와,
    상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 SO2 농도를 측정하는 제2 측정부와,
    상기 정화 가스의 SO2 농도를 측정하는 제3 측정부와,
    상기 각 측정부의 측정값에 기초하여 상기 배수의 HSO3 -의 양을 연산하고, 이 연산 결과에 따른 양의 알칼리성 물질을 상기 배수에 공급하는 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 세정 해수의 알칼리 이온 및 상기 알칼리성 물질의 알칼리 이온의 총합이, 상기 배수의 HSO3 -의 몰수보다 많아지도록 상기 알칼리성 물질을 상기 배수에 공급하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 세정 해수의 알칼리 이온 및 상기 알칼리성 물질의 알칼리 이온의 총합이, 상기 배수의 HSO3 -의 몰수에 대해 2배 이상 2.33배 이하가 되도록 상기 알칼리성 물질을 상기 배수에 공급하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 세정 해수의 알칼리 이온 및 상기 알칼리성 물질의 알칼리 이온의 총합을, 운행 해역에 따라 갱신하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크러버에 공급되는 상기 세정 해수의 유량을 측정하는 제4 측정부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제4 측정부의 측정값과, 상기 배수의 HSO3 -의 양으로부터, 상기 배수에 공급하는 상기 알칼리성 물질의 양을 연산하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 정해진 시간마다 상기 배수의 HSO3 -의 양을 연산하고, 이 연산 결과에 따라 상기 배수에 공급하는 상기 알칼리성 물질의 양을 갱신하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리성 물질은 해수인 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리성 물질은, NaOH 수용액, Mg(OH)2 슬러리액, Ca(OH)2 슬러리액, 및 CaCO3 슬러리액 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 알칼리성 물질이 공급된 상기 배수를 상기 스크러버에 공급하여, 상기 세정 해수로서 순환 사용시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 알칼리성 물질이 공급된 상기 배수를 상기 스크러버에 공급할지, 또는 외부로 배출할지를 전환하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2 측정부 및 상기 제3 측정부의 측정값에 기초하여 상기 스크러버의 탈황율을 연산하고, 상기 탈황율에 기초하여 상기 세정 해수의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 배수에 대해 공기를 혼입하여 폭기(曝氣) 처리하는 폭기 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  13. 스크러버에 도입된 배기가스 중에 포함되는 SO2를 세정 해수와 접촉시킴으로써, 배기가스를 정화하여 정화 가스로 만들고, SO2를 흡수한 상기 세정 해수를 배수로서 배출하는 정화 공정과,
    상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 유량 및 SO2 농도, 상기 정화 가스의 SO2 농도, 및 상기 스크러버에 도입되는 세정 해수의 유량을 측정하는 측정 공정과,
    상기 측정 공정의 측정값으로부터, 상기 배수의 HSO3 -의 양을 연산하는 연산 공정과,
    상기 연산 공정의 연산 결과에 따른 양의 알칼리성 물질을 상기 배수에 공급하는 공급 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치의 배수 처리 방법.
  14. 배기가스 중에 포함되는 SO2를 세정 해수와 접촉시켜, 배기가스를 정화하여 정화 가스로 만들고, SO2를 흡수한 상기 세정 해수를 배수로 하는 스크러버와,
    상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 유량을 측정하는 제1 측정부와,
    상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 SO2 농도를 측정하는 제2 측정부와,
    상기 정화 가스의 SO2 농도를 측정하는 제3 측정부와,
    상기 각 측정부의 측정값에 기초하여 상기 배수의 HSO3 -의 양을 연산하고, 이 연산 결과에 따른 양의 상기 세정 해수를 상기 스크러버에 공급하는 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
  15. 스크러버에 도입된 배기가스 중에 포함되는 SO2를 세정 해수와 접촉시킴으로써, 배기가스를 정화하여 정화 가스로 만들고, SO2를 흡수한 상기 세정 해수를 배수로서 배출하는 정화 공정과,
    상기 스크러버에 도입되기 전의 배기가스의 유량 및 SO2 농도, 상기 정화 가스의 SO2 농도, 및 상기 스크러버에 공급되는 상기 세정 해수의 유량을 측정하는 측정 공정과,
    상기 측정 공정의 측정값으로부터, 상기 정화 공정의 탈황율을 연산하는 제1 연산 공정과,
    상기 제1 연산 공정의 연산 결과에 따른 유량의 상기 세정 해수를 상기 스크러버에 공급하는 제1 공급 공정과,
    상기 측정 공정의 측정값으로부터, 상기 배수의 HSO3 -의 양을 연산하는 제2 연산 공정과,
    상기 제2 연산 공정의 연산 결과에 따른 양의 알칼리성 물질을 상기 배수에 공급하는 제2 공급 공정
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