KR100451690B1 - Method and apparatus for removing harmful compounds in exhaust gas by electron beam irradiation - Google Patents

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Abstract

폐기물 소각로 등에서 발생하는 연소 배기가스에 전자선을 조사하여 SOX, NOX, HCl 및 다이옥신 등의 유해화합물을 제거하는 배기가스중의 유해화합물 제거방법 및 장치에 관하여 개시된다. 개시된 유해화합물 제거방법은, 유해화합물을 함유하는 배기가스에 소정량의 암모니아를 주입하고, 전자선 가속기로부터 발생된 전자선을 조사하여, 배기가스중의 질소산화물(NOX), 황산화물(SOX), 염화수소가스(HCl) 및 다이옥신을 동시에 제거하는 것을 특징으로 한다. 또한, 개시된 유해화합물 제거장치는 전자선(Electron beam)을 발생시키는 전자선 가속기와, 전자선 가속기의 하부에 설치되며 그 내부에서 전자선과 배기가스중의 유해화합물의 반응이 일어나는 전자선 반응기와, 배기가스를 전자선 반응기 내부로 도입하는 흡기관과, 전자선 반응후의 배기가스를 배출하는 배기관과, 배기가스내에 암모니아를 주입하는 암모니아 주입관과, 배기가스내에 스팀(Steam)을 주입하는 스팀 주입관을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 종래 방법에 비해 단순한 공정과 간단한 장치로 SOX, NOX, HCl 및 다이옥신 등의 유해화합물을 동시에 제거하는 것이 가능하고, 특히, 전자선 조사만으로도 다이옥신을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.By irradiating an electron beam to the combustion exhaust gas generated from waste incinerators it is disclosed about the hazardous compound removal method and apparatus of the exhaust gas for removing harmful compounds such as SO X, NO X, HCl and dioxin. The disclosed harmful compound removal method injects a predetermined amount of ammonia into the exhaust gas containing the hazardous compound, irradiates the electron beam generated from the electron beam accelerator, and removes nitrogen oxides (NO X ) and sulfur oxides (SO X ) in the exhaust gas. Hydrogen chloride gas (HCl) and dioxin are simultaneously removed. In addition, the disclosed harmful compound removing device is an electron beam accelerator for generating an electron beam, an electron beam reactor installed under the electron beam accelerator and reacting the harmful compounds in the electron beam and exhaust gas therein, and the exhaust gas is an electron beam accelerator. An intake pipe introduced into the reactor, an exhaust pipe for discharging the exhaust gas after the electron beam reaction, an ammonia injection tube for injecting ammonia into the exhaust gas, and a steam injection tube for injecting steam into the exhaust gas It is done. Therefore, it is possible to eliminate the harmful compound such as a simple process and a simple apparatus SO X, NO X, HCl and dioxin, as compared with the conventional method at the same time and, in particular, it is possible to effectively remove the dioxins only the electron beam irradiation.

Description

전자선 조사에 의한 배기가스중의 유해화합물 제거방법 및 장치Method and device for removing harmful compounds in exhaust gas by electron beam irradiation

본 발명은 각종의 소각로, 연소로, 가열로 등에서 발생하는 배기가스중의 유해화합물을 제거하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐기물 소각로 등에서 발생하는 연소 배기 가스에 전자선을 조사하여 SOX, NOX, HCl 및 다이옥신 등의 유해화합물을 제거하는 전자선 조사에 의한 배기가스중의 유해화합물제거방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for removing harmful compounds in exhaust gases generated in various incinerators, combustion furnaces, heating furnaces, and the like. A method and apparatus for removing harmful compounds in exhaust gas by electron beam irradiation to remove harmful compounds such as X , NO X , HCl and dioxins.

각종 가열로, 각종 보일러 또는 폐기물 소각로 등에서 배출되는 연소 배기 가스중에는 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX), 염화수소가스(HCl) 및 다이옥신 (C12H4O2Cl4) 등의 유해한 화합물이 함유되어 있으며, 특히, 산업 폐기물 및 일반 가정으로부터 배출된 폐기물을 소각하기 위한 소각로등으로부터 발생하는 연소 배기가스 중에는 미량이지만 강한 독성을 가진 다이옥신과 같은 유기 염소 화합물이 함유되어 있어, 이들을 제거하기 위한 방법에 관하여 많은 연구가 행하여지고 있으나, 상기와 같은 여러 종류의 유해화합물을 동시에 제거할 수 있는 방법은 아직까지 확립되어 있지 않은 실정이다.Combustion exhaust gases emitted from various heating furnaces, boilers or waste incinerators are harmful, such as sulfur oxides (SO X ), nitrogen oxides (NO X ), hydrogen chloride gas (HCl), and dioxins (C1 2 H 4 O 2 Cl 4 ). Compounds are contained and, in particular, combustion exhaust gases from incinerators for incineration of industrial wastes and general household wastes contain organic chlorine compounds such as dioxins, which are trace but highly toxic. Although many studies have been conducted on the method for removing the harmful compounds, the above-mentioned methods have not yet been established.

이러한 유해화합물을 제거하는 종래의 방법으로는 다음과 같은 방법들이 공지되어 있다.As a conventional method for removing such harmful compounds, the following methods are known.

황산화물(SOX)의 가장 일반적인 제거 방법으로는 배기가스를 황산화물과 반응하는 석회 등과 같은 시료의 현탁액(Water suspension)으로 세정하는 습식세정 (Wet scrubbing) 방법이 사용된다. 이 현탁액은 황산화물을 함유한 배기가스내로 분무되며, 이에 의해 황산화물이 현탁액 안으로 흡수되고, 황산화물이 석회와 반응하면서 아래식과 같이 황산칼슘이나 아황산칼슘을 형성하게 된다. 배기가스중에 함유되는 황산화물(SOX)의 대부분은 SO2이므로 주반응은 다음과 같이 나타내어진다.The most common removal method of sulfur oxides (SO X ) is a wet scrubbing method in which the exhaust gas is washed with a water suspension of a sample such as lime reacting with sulfur oxides. This suspension is sprayed into the exhaust gas containing sulfur oxides, whereby the sulfur oxides are absorbed into the suspension, and the sulfur oxides react with lime to form calcium sulfate or calcium sulfite as shown below. Since most of the sulfur oxides (SO x ) contained in the exhaust gas is SO 2 , the main reaction is expressed as follows.

Figure pat00007
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생성된 황산칼슘이나 아황산칼슘은 현탁액과 함께 슬러리(Slurry) 상태로 배출된다. 이와 같은 습식세정 방법은 현탁액을 준비하기 위한 수단과 이 현탁액의 사후 처리 수단이 요구되므로 장치가 복잡하며, 또한 생성된 슬러리는 사후처리 장치에 의해 건조시켜야 하므로 추가적인 에너지가 요구되고, 습식법으로 인한 폐수처리의 문제점이 있다.The produced calcium sulfate or calcium sulfite is discharged in a slurry state together with the suspension. This wet cleaning method requires a means for preparing a suspension and a post-treatment means for the suspension, and the apparatus is complicated, and the resulting slurry needs to be dried by a post-treatment device, which requires additional energy, and the waste water from the wet method. There is a problem with the processing.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 건식법이 개발되고 있다. 건식법으로서 대표적인 예는 소각로 등의 화로내에 CaCO3나 Ca(OH)2등의 Ca계 탈황제를 직접 투입하여 로내에서 발생한 황산화물을 흡수, 제거하는 로내 탈황 방법이다. 이 방법은 습식법에서와 같은 문제점은 없지만, 가장 중요한 점인 탈황율이 낮은 결점이 있어서, 실용화가 곤란한 문제점이 있다.Therefore, a dry method is developed to solve such a problem. A typical example of the dry method is an in-furnace desulfurization method in which a Ca-based desulfurization agent such as CaCO 3 or Ca (OH) 2 is directly introduced into a furnace such as an incinerator to absorb and remove sulfur oxides generated in the furnace. This method does not have the same problems as in the wet method, but has the disadvantage of having a low desulfurization rate, which is the most important point, and thus has a problem that it is difficult to put to practical use.

질소산화물(NOX)의 제거 방법은 건식법과 습식법으로 분류되며, 일반적으로는 건식법인 선택적 촉매 환원법(SCR, Selective catalytic reduction)이 사용된다. 선택적 촉매 환원법은 환원제로서 암모니아 가스(NH3), 탄화수소 또는 일산화탄소를 이용한다. 이들 중 암모니아는 심지어 산소(O2)가 존재하는 경우일지라도 선택적으로 NOX와 반응하지만, 다른 두 개의 환원제는 오로지 산소와 반응하기 때문에, 배기가스중에 함유되는 NOX가스를 환원시키는 경우에는 일반적으로 암모니아 가스가 이용된다. 또한, 선택적 촉매 환원법에서는 백금과 같은 귀금속 또는 산화알루미늄(Al2O3) 및 이산화티탄(TiO2)과 같은 여러 가지 금속산화물중 하나를 NOX가스와암모니아 가스의 반응 촉매로서 사용한다. 배기가스 중에 함유되는 NOX의 대부분은 일산화질소(NO)이고, NO2는 미량이므로, 선택적 접촉 환원법에서 일어나는 주반응은 다음과 같은 일반식으로 나타내어지고, 여기에서 NO가스는 촉매상에서 암모니아 가스와 반응하여, 환원됨으로써 무해한 N2및 H2O로 분해된다.Nitrogen oxide (NO X ) removal methods are classified into a dry method and a wet method. Generally, a selective catalytic reduction method (SCR), which is a dry method, is used. The selective catalytic reduction method uses ammonia gas (NH 3 ), a hydrocarbon or carbon monoxide as the reducing agent. Among them, ammonia selectively reacts with NO X even in the presence of oxygen (O 2 ), but since the other two reducing agents only react with oxygen, in general when reducing the NO X gas contained in the exhaust gas, Ammonia gas is used. In the selective catalytic reduction method, a noble metal such as platinum or one of various metal oxides such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and titanium dioxide (TiO 2 ) is used as a reaction catalyst of NO x gas and ammonia gas. Since most of the NO x contained in the exhaust gas is nitrogen monoxide (NO) and NO 2 is a trace amount, the main reaction occurring in the selective catalytic reduction method is represented by the following general formula, where NO gas is ammonia gas and The reaction is reduced to decompose into harmless N 2 and H 2 O.

Figure pat00008
Figure pat00008

그러나, 상기 선택적 접촉 환원법은 촉매가 암모니아 가스 뿐만 아니라 배기가스 중의 여러 성분과도 접촉하기 때문에 사용되는 촉매의 효율이 저하되어, 비교적 비싼 촉매를 자주 교환하여야 하는 문제점이 있으며, 작업 온도의 범위가 제한되고, 또한, 촉매가 반응 물질과 접촉하기 위해 넓은 표면적을 필요로 하여 전체 시스템이 커지게 되는 문제점이 있다.However, in the selective catalytic reduction method, since the catalyst is in contact with not only ammonia gas but also various components in the exhaust gas, the efficiency of the catalyst used is lowered, so that a relatively expensive catalyst must be frequently exchanged, and the range of working temperature is limited. In addition, there is a problem that the catalyst requires a large surface area in order to contact the reactants and the entire system becomes large.

염화수소가스(HCl)의 제거 방법으로는 석회 슬러리 환원법이 있으나, 이 방법은 HCl 제거 후의 슬러리를 처리해야 하는 문제점이 있다.As a method for removing hydrogen chloride gas (HCl), there is a lime slurry reduction method, but this method has a problem in that the slurry after HCl removal has to be treated.

다이옥신과 같은 유해한 유기 염소 화합물을 제거하는 방법으로는 고온 연소법, 활성탄 흡착법, 세척에 의한 방법 들이 공지되어 있다.Methods of removing harmful organic chlorine compounds such as dioxins are known by high temperature combustion, activated carbon adsorption and washing.

고온 연소법은 소각로 등의 로내의 온도를 1000℃이상으로 올려 그 고열에 의하여 연소 배기가스중에 함유되어 있는 유기 염소 화합물을 분해 반응시킴으로써 연소 배기 가스로부터 유기 염소 화합물을 제거하는 방법이다. 또 다른 방법으로는 소각로등으로부터 배출된 연소 배기 가스를 다른 연소로에 도입하여 이 연소로내에서 1000℃이상의 온도에서 연소 배기가스중에 함유되어 있는 유기 염소 화합물을분해 반응시킴으로써 연소 배기가스로부터 유기 염소 화합물을 제거하는 방법이 있다. 이와 같은 고온 연소법은 소각로내의 온도를 1000℃이상으로 높여야 하기 때문에 소각로를 전면적으로 개조할 필요가 있으며, 게다가 로내 전반에 걸쳐 1000℃이상으로 온도를 유지하는 것이 곤란하고, 고온으로 인한 소각물의 회분의 용융에 의해 로벽이 쉽사리 손상되는 문제점이 있다. 또한, 별도의 연소로를 설치하게 되면 이로 인해 설비비와 운전비가 많이 소요되는 문제점이 있다.The high temperature combustion method is a method of removing organic chlorine compounds from combustion exhaust gases by raising the temperature in a furnace, such as an incinerator, to 1000 ° C. or more by decomposing and reacting the organic chlorine compounds contained in the combustion exhaust gases by high heat. In another method, the organic chlorine from the combustion exhaust gas is introduced by introducing a combustion exhaust gas discharged from an incinerator or the like into another combustion furnace and decomposing and reacting the organic chlorine compound contained in the combustion exhaust gas at a temperature of 1000 ° C or higher in the combustion furnace. There is a method for removing the compound. Since the high temperature combustion method needs to raise the temperature in the incinerator to 1000 ° C or higher, it is necessary to completely remodel the incinerator, and it is difficult to maintain the temperature above 1000 ° C throughout the furnace. There is a problem that the furnace wall is easily damaged by melting. In addition, when a separate combustion furnace is installed, there is a problem in that a lot of equipment costs and operating costs.

활성탄 흡착법은 소각로 등으로부터 배출된 연소 배기가스를 활성탄 등의 흡착제 내부를 통과시켜 연소 배기가스에 함유되어 있는 유기 염소 화합물을 흡착제에 흡착시켜 제거하는 방법이다. 이와 같은 방법은 유기 염소 화합물을 흡착시킨 후의 활성탄 등의 흡착제를 재생하기 위한 처리를 필요로 한다.The activated carbon adsorption method is a method in which combustion exhaust gas discharged from an incinerator or the like passes through an adsorbent such as activated carbon to adsorb and remove organic chlorine compounds contained in the combustion exhaust gas to the adsorbent. Such a method requires a treatment for regenerating an adsorbent such as activated carbon after adsorbing the organic chlorine compound.

세척에 의한 방법은 소각로 등으로부터 배출된 연소 배기가스를 약액으로 세척하여 연소 배기가스에 함유되어 있는 유기 염소 화합물을 제거하는 방법이다. 이 방법은 연소 배기 가스를 세척한 후의 폐액의 독성을 제거하기 위한 처리를 필요로 하는 문제점이 있다.The washing method is a method of removing the organic chlorine compound contained in the combustion exhaust gas by washing the combustion exhaust gas discharged from the incinerator or the like with a chemical liquid. This method has a problem of requiring a treatment for removing the toxicity of the waste liquid after washing the combustion exhaust gas.

이상에서 설명한 바와 같이, 이러한 종래의 배기가스중의 유해화합물 제거 방법은 그 처리 공정이 복잡하고, 처리 장치가 대형화 되어 설비비 및 운전비의 부담이 크며, 잔류 슬러리 또는 폐액 등의 후처리가 필요하는 등의 문제점이 있다. 또한, 배기 가스중에는 상기의 유해 화합물들이 혼재하여 있으므로 이들 모두를 제거하기 위해서는 각각의 유해화합물의 제거 방법들을 조합하여야 하므로 그 처리 시설이 방대해져 대규모 화력발전소 등과는 달리 소규모의 배연량을 발생시키는 소각로 등에 적용하기에는 문제점이 있다.As described above, the conventional method for removing harmful compounds in the exhaust gas is complicated in its treatment process, the processing apparatus is enlarged, and the burden of equipment cost and operation cost is large, and post-treatment such as residual slurry or waste liquid is required. There is a problem. In addition, since the above-mentioned harmful compounds are mixed in the exhaust gas, in order to remove all of them, each of the harmful compounds must be combined so that the treatment facilities are enormous and thus incinerators generate a small amount of flue gas unlike large-scale thermal power plants. There is a problem to apply to such.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 간단한 장치 및 방법으로도 배기가스중에 함유되는 다이옥신, SOX, NOX, HCl등의 유해화합물을 동시에 제거할 수 있으며, 특히, 다이옥신의 제거에 효율적인 전자선 조사에 의한 배기가스중의 유해화합물 제거방법 및 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, it is possible to remove harmful compounds such as dioxins, SO X , NO X , HCl contained in the exhaust gas at the same time with a simpler device and method, In particular, the present invention provides a method and apparatus for removing toxic compounds in exhaust gas by electron beam irradiation that is effective for removing dioxin.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스중의 유해화합물 제거장치 구성도.1 is a block diagram of an apparatus for removing harmful compounds in exhaust gas according to the present invention.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10...전자선 가속기 20...전자선 반응기10 ... electron accelerator 20 ... electron reactor

30...흡기관 40...배기관30 Intake pipe 40 Exhaust pipe

50...암모니아 주입관 51...제 1밸브50 ammonia inlet tube 51 ... 1st valve

60...스팀 주입관 61...제 2밸브60 ... steam inlet 61 ... second valve

70...가스 및 수분 분석기 80...주입량 조절장치70 ... Gas and Moisture Analyzer 80 ... Infusion Control

90...집진장치90 ... dust collector

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전자선 조사에 의한 배기가스중의 유해화합물 제거방법은; 유해화합물을 함유하는 배기가스에 소정량의 암모니아를 주입하고, 전자선 가속기로부터 발생된 전자선을 조사하여, 상기 배기가스중의 질소산화물(NOX), 황산화물(SOX), 염화수소가스(HCl) 및 다이옥신을 동시에 제거하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, there is provided a method for removing harmful compounds in exhaust gas by electron beam irradiation according to the present invention; A predetermined amount of ammonia is injected into the exhaust gas containing noxious compounds, and the electron beam generated from the electron beam accelerator is irradiated to detect nitrogen oxides (NO X ), sulfur oxides (SO X ), and hydrogen chloride gas (HCl) in the exhaust gas. And dioxin at the same time.

여기에서, 상기 배기가스중의 수분 함유량이 10 wt% 이하일 경우에는, 상기 전자선 조사 이전에 소정량의 스팀(Steam)을 주입하는 것이 바람직하며, 상기 암모니아 및 상기 스팀의 주입 전에, 상기 배기가스중의 상기 유해화합물의 함유량 및 수분 함유량을 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 암모니아 및 상기 스팀의 주입량을 적정하게 조절하는 것이 바람직하다.Here, when the moisture content of the exhaust gas is 10 wt% or less, it is preferable to inject a predetermined amount of steam prior to the electron beam irradiation, and before injecting the ammonia and the steam, in the exhaust gas It is preferable to analyze the content of the above-mentioned harmful compound and the water content, and to adjust the injection amount of the ammonia and the steam appropriately according to the analysis result.

또한, 본 발명에 따른 전자선 조사에 의한 배기가스중의 유해화합물 제거장치는; 전자선(Electron beam)을 발생시키는 전자선 가속기; 상기 전자선 가속기의하단부와 소정의 간격을 두고 상기 전자선 가속기의 하부에 설치되며, 그 내부에서 상기 전자선 가속기로부터 조사된 전자선과 상기 배기가스중의 유해화합물의 반응이 일어나는 전자선 반응기; 상기 전자선 반응기의 일면에 연결되어 상기 유해화합물을 함유하는 배기가스를 상기 전자선 반응기 내부로 도입하는 흡기관; 상기 전자선 반응기의 타면에 연결되어 상기 전자선 반응후의 상기 배기가스를 배출하는 배기관; 상기 흡기관의 측면에 연결되어 상기 배기가스내에 암모니아를 주입하는 암모니아 주입관; 상기 흡기관의 측면에 연결되어 상기 배기가스내에 스팀(Steam)을 주입하는 스팀 주입관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the apparatus for removing harmful compounds in the exhaust gas by the electron beam irradiation according to the present invention; An electron beam accelerator for generating an electron beam; An electron beam reactor installed at a lower portion of the electron beam accelerator at a predetermined interval with a lower end of the electron beam accelerator, and reacting an electron beam irradiated from the electron beam accelerator with harmful compounds in the exhaust gas therein; An intake pipe connected to one surface of the electron beam reactor to introduce exhaust gas containing the harmful compound into the electron beam reactor; An exhaust pipe connected to the other surface of the electron beam reactor to discharge the exhaust gas after the electron beam reaction; An ammonia inlet pipe connected to a side of the intake pipe to inject ammonia into the exhaust gas; And a steam injection tube connected to the side of the intake pipe to inject steam into the exhaust gas.

여기에서, 상기 암모니아 및 상기 스팀의 주입 전에, 상기 암모니아 및 상기 스팀의 주입량을 적정하게 조절하는 주입량 조절 수단;을 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, the injection amount adjusting means for appropriately adjusting the injection amount of the ammonia and the steam, before the injection of the ammonia and the steam; preferably further includes.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 전자선 조사에 의한 배기가스중의 유해화합물 제거장치에 대한 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for removing harmful compounds in exhaust gas by electron beam irradiation according to the present invention.

일반적으로 소각로 등에서 배출되는 배기가스에는 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX), 염화수소가스(HCl) 및 다이옥신(Dioxin)과 같은 유해화합물이 함유되어 있다. 따라서, 상기 유해화합물을 제거하기 위하여 소각로 등으로부터 배출된 상기 배기가스를 전자선 반응기(20)의 일면에 연결된 흡기관(30)을 통하여 전자선 반응기(20) 내부로 도입한다. 이 과정에서 상기 배기가스내에 암모니아(NH3)를 소정량 주입한다. 상기 암모니아는 흡기관(30)의 측면에 연결된 암모니아 주입관(50)을 통해 흡기관(30) 내부를 흐르는 상기 배기가스 내에 주입된다. 따라서, 상기 암모니아는 상기 배기가스와 혼합되어 전자선 반응기(20)에 도입된다. 상기 전자선 반응기(20)에 도입된 상기 암모니아 가스와 혼합된 상기 배기가스는 전자선 반응기(20)와 소정의 간격을 두고 그 상부에 설치된 전자선 가속기(10)로부터 발생된 전자선에 조사된다.In general, exhaust gases emitted from incinerators contain harmful compounds such as sulfur oxides (SO X ), nitrogen oxides (NO X ), hydrogen chloride gas (HCl), and dioxins. Therefore, the exhaust gas discharged from the incinerator or the like is introduced into the electron beam reactor 20 through the intake pipe 30 connected to one surface of the electron beam reactor 20 to remove the harmful compounds. In this process, a predetermined amount of ammonia (NH 3 ) is injected into the exhaust gas. The ammonia is injected into the exhaust gas flowing in the intake pipe 30 through the ammonia inlet pipe 50 connected to the side of the intake pipe 30. Thus, the ammonia is mixed with the exhaust gas and introduced into the electron beam reactor 20. The exhaust gas mixed with the ammonia gas introduced into the electron beam reactor 20 is irradiated to the electron beam generated from the electron beam accelerator 10 disposed thereon at a predetermined interval from the electron beam reactor 20.

상기 전자선은 상기 배기가스에 함유된 수분을 분해하여 매우 불안정하고 반응성이 높은 H°,O°,OH°등과 같은 라디칼(Radical)을 생성시킨다. 일반적으로 소각로 등에서 배출된 배기가스에는 10 wt% 이상의 수분을 함유하고 있어서, 상기 라디칼을 생성시키기 위해 별도의 수분 첨가는 필요 없으나, 만약 배기가스중의 수분 함유량이 10 wt% 이하일 경우에는 별도의 수분 첨가가 필요하게 된다. 따라서 이러한 경우에는 상기 전자선 조사 이전에 수분을 공급하기 위해 스팀(Steam)을 주입하게 된다. 상기 스팀은 흡기관(30)의 측면에 연결된 스팀 주입관(60)을 통해 주입되며, 상기 스팀의 주입량은 상기 배기가스중에 이미 함유되어 있는 수분의 함유량과 합하여 10 wt%가 될 수 있도록 조절된다.The electron beam decomposes moisture contained in the exhaust gas to generate radicals such as H °, O °, and OH °, which are very unstable and highly reactive. In general, the exhaust gas discharged from an incinerator or the like contains more than 10 wt% of water, so that it is not necessary to add additional water to generate the radicals, but if the moisture content of the exhaust gas is less than 10 wt%, the additional water is required. Addition is necessary. Therefore, in this case, steam is injected to supply moisture before the electron beam irradiation. The steam is injected through the steam inlet pipe 60 connected to the side of the intake pipe 30, the injection amount of the steam is adjusted to be 10 wt% in addition to the content of the moisture already contained in the exhaust gas .

이상과 같이 생성된 상기 라디칼은 상기 유해화합물중의 SOX및 NOX를 산화시켜 H2SO4와 HNO3를 생성시킨다. 이들의 반응은 아래 반응식에 의하는 것으로 생각된다.The radicals generated as described above oxidize SO X and NO X in the harmful compound to generate H 2 SO 4 and HNO 3 . These reactions are considered to be based on the following reaction formulas.

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 생성된 H2SO4와 HNO3는 상기 암모니아 가스(NH3)와 반응하여 중화되며, 황산암모늄과 질산암모늄이 생성된다. 또한, 상기 유해화합물중의 HCI은 상기 NH3와 반응하여 염산암모늄을 생성시키게 된다. 이들의 반응은 아래 반응식에 의하는 것으로 생각된다.The generated H 2 SO 4 and HNO 3 is neutralized by reacting with the ammonia gas (NH 3 ) to form ammonium sulfate and ammonium nitrate. In addition, HCI in the harmful compound reacts with the NH 3 to form ammonium hydrochloride. These reactions are considered to be based on the following reaction formulas.

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 반응에서 생성된 황산암모늄, 질산암모늄 및 염산암모늄은 그 크기가 약 50㎛ 이하의 미세한 입자로 생성되므로, 전자선 반응기(20)의 타면에 연결된 배기관(40)을 통해 상기 전자선 반응후의 상기 배기가스와 함께 배출되며, 집진장치(90)에서 포집되어 제거된다.Since the ammonium sulfate, ammonium nitrate and ammonium hydrochloride produced in the reaction are produced as fine particles having a size of about 50 μm or less, the exhaust gas after the electron beam reaction is carried out through an exhaust pipe 40 connected to the other surface of the electron beam reactor 20. It is discharged together with, is collected and removed from the dust collector (90).

한편, 상기 유해화합물중의 다이옥신(Dioxin)은 상기 전자선의 조사에 의해 무해한 성분으로 분해되어 제거된다.On the other hand, Dioxin (Dioxin) in the harmful compound is decomposed into a harmless component and removed by irradiation of the electron beam.

상술한 바와 같이 상기 배기가스내에 소정량의 암모니아 또는 소정량의 스팀을 주입하게 되는데, 그 주입량을 적정하게 조절하기 위하여 상기 배기가스중의 유해화합물의 함유량과 수분의 함유량을 분석하는 것이 바람직하다.As described above, a predetermined amount of ammonia or a predetermined amount of steam is injected into the exhaust gas. In order to appropriately adjust the amount of injection, it is preferable to analyze the contents of the harmful compounds and the moisture content in the exhaust gas.

따라서, 상기 암모니아 및 상기 스팀의 주입 전에, 상기 암모니아 및 상기 스팀의 주입량을 적정하게 조절하는 주입량 조절 수단을 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 주입량 조절 수단은 다음과 같은 구성을 포함하는 것이 더 바람직하다.Therefore, before injecting the ammonia and the steam, it is preferable to further include an injection amount adjusting means for appropriately adjusting the injection amount of the ammonia and the steam, and the injection amount adjusting means more preferably comprises the following configuration. .

상기 주입량 조절 수단은 우선 흡기관(30)에 설치되어 전자선 반응기(20) 내부로 도입되는 상기 배기가스중의 상기 유해화합물의 함유량 및 수분 함유량을 분석하는 가스 및 수분 분석기(70)를 구비하게 된다. 상기 가스 및 수분 분석기(70)에 의해 분석된 결과는 주입량 조절장치(80)로 보내진다. 주입량 조절장치(80)는 상기 분석 결과에 따라 상기 암모니아 및 스팀의 적정한 주입량을 산출하고, 그 산출 결과를 신호로 내보내게 된다. 또한, 암모니아 주입관(50)에는 암모니아의 주입량을 조절하는 제 1밸브(51)가 설치되고, 스팀 주입관(60)에는 스팀 주입량을 조절하는 제 2밸브(61)가 설치된다. 상기 제 1밸브(51)와 제 2밸브(61)는 주입량 조절장치(80)에서 나온 신호에 의해 상기 암모니아의 주입량과 상기 스팀의 주입량을 조절하게 된다.The injection amount adjusting means is provided with a gas and moisture analyzer 70 for analyzing the content and moisture content of the harmful compound in the exhaust gas which is first installed in the intake pipe 30 and introduced into the electron beam reactor 20. . The results analyzed by the gas and moisture analyzer 70 are sent to the injection rate controller 80. The injection amount adjusting device 80 calculates an appropriate injection amount of the ammonia and steam according to the analysis result, and outputs the calculation result as a signal. In addition, the ammonia injection pipe 50 is provided with a first valve 51 for adjusting the injection amount of ammonia, and the steam injection pipe 60 is provided with a second valve 61 for adjusting the injection amount of steam. The first valve 51 and the second valve 61 adjust the injection amount of the ammonia and the injection amount of the steam by the signal from the injection amount adjusting device 80.

따라서, 상기와 같은 구성을 포함하는 상기 주입량 조절 수단은 상기 배기가스중의 상기 유해화합물의 함유량 및 수분 함유량에 따라, 상기 암모니아 및 수분의 주입량을 적정하게 조절할 수 있게 된다.Therefore, the injection amount adjusting means including the above configuration can be appropriately adjusted the injection amount of the ammonia and water in accordance with the content and the water content of the harmful compound in the exhaust gas.

이상과 같은 실시예에 따르면, 종래의 방법에 비해 단순한 공정과 비교적 간단한 장치로 소각로 등에서 배출되는 배기가스중의 SOX, NOX, HCl, 다이옥신과 같은 유해화합물을 동시에 제거할 수 있게 된다.According to the embodiment as described above, it is possible to eliminate the harmful compound such as a simple process with a relatively simple apparatus SO X, NO X, HCl, dioxins in the exhaust gas discharged from the incinerator to the comparison with the conventional method at the same time.

또한, 본 발명의 다른 실시예로서 상기 유해화합물중 특히, 다이옥신의 제거를 목적으로 할 경우에는 아래와 같이 훨씬 간단한 공정을 거치게 된다.In addition, as another embodiment of the present invention, in particular, for the purpose of removing dioxin from the harmful compounds, a much simpler process is performed as follows.

즉, 소각로 등으로부터 배출된 상기 다이옥신을 함유하는 배기가스를 전자선 반응기(20)에 도입한 후, 상기 전자선 가속기(10)로부터 발생된 전자선을 상기 배기가스에 조사하게 된다. 따라서, 상기 다이옥신은 스팀이나 암모니아 가스 등의 첨가가 없이도 전자선 조사단에 의하여 무해한 성분으로 분해되어 제거된다.That is, after introducing the exhaust gas containing the dioxin discharged from the incinerator or the like into the electron beam reactor 20, the electron beam generated from the electron beam accelerator 10 is irradiated to the exhaust gas. Therefore, the dioxins are decomposed into harmless components and removed by the electron beam irradiation stage without the addition of steam or ammonia gas.

소각로 등에서 배출되는 배기가스에는 상기 다이옥신이 일반적으로 약 1~1.5ng/N㎥ 이 함유되어 있는데, 이 정도의 초기 농도에서는 약 90% 이상의 다이옥신 제거효과가 있으며, 초기 농도가 고농도(약 50 ng/N㎥)일 경우에는 약 40%의 다이옥신 제거효과가 있다.Exhaust gas discharged from incinerators and the like generally contains about 1 to 1.5 ng / Nm3. At this initial concentration, the dioxins have a removal effect of about 90% or more, and the initial concentration is high (about 50 ng / Nm 3) has a dioxin removal effect of about 40%.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자선 조사에 의한 배기가스중의 유해화합물 제거방법 및 장치는 종래 방법에 비해 단순한 공정과 간단한 장치로 SOX, NOX, HCl 및 다이옥신 등의 유해화합물을 동시에 제거하는 것이 가능하고, 특히, 전자선 조사만으로도 다이옥신을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.As described above, the method and apparatus for removing harmful compounds in the exhaust gas by the electron beam irradiation according to the present invention simultaneously process harmful compounds such as SO X , NO X , HCl and dioxin in a simple process and a simple device compared to the conventional methods. It is possible to remove, and in particular, there is an effect that the dioxin can be effectively removed only by electron beam irradiation.

Claims (4)

유해화합물을 함유하는 배기가스에 소정량의 암모니아를 주입하고, 전자선 가속기로부터 발생된 전자선을 조사하여, 상기 배기가스중의 질소산화물(NOX), 황산화물(SOX), 염화수소가스(HCl) 및 다이옥신을 동시에 제거하되 상기 배기가스중의 수분 함유량이 10 wt% 이하일 경우에는, 상기 전자선 조사 이전에 소정량의 스팀 (Steam)을 주입하게 되는데, 상기 암모니아 및 상기 스팀의 주입 전에, 상기 배기가스중의 상기 유해화합물의 함유량 및 수분 함유량을 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 암모니아 및 상기 스팀의 주입량을 적정하게 조절하는 것을 특징으로 하는 전자선 조사에 의한 유해화합물 제거방법.A predetermined amount of ammonia is injected into the exhaust gas containing noxious compounds, and the electron beam generated from the electron beam accelerator is irradiated to detect nitrogen oxides (NO X ), sulfur oxides (SO X ), and hydrogen chloride gas (HCl) in the exhaust gas. And dioxins are removed simultaneously, but when the moisture content of the exhaust gas is 10 wt% or less, a predetermined amount of steam is injected before the electron beam irradiation. Before the injection of the ammonia and the steam, the exhaust gas is injected. A method for removing harmful compounds by electron beam irradiation, characterized by analyzing the content of the harmful compounds in the water and the water content, and appropriately adjusting the injection amount of the ammonia and the steam in accordance with the analysis results. 전자선(Electron beam)을 발생시키는 전자선 가속기;An electron beam accelerator for generating an electron beam; 상기 전자선 가속기의 하단부와 소정의 간격을 두고 상기 전자선 가속기의 하부에 설치되며, 그 내부에서 상기 전자선 가속기로부터 조사된 전자선과 상기 배기가스중의 유해화합물의 반응이 일어나는 전자선 반응기;An electron beam reactor installed at a lower portion of the electron beam accelerator at a predetermined interval from a lower end of the electron beam accelerator, and reacting an electron beam irradiated from the electron beam accelerator with a harmful compound in the exhaust gas therein; 상기 전자선 반응기의 일면에 연결되어 상기 유해화합물을 함유하는 배기가스를 상기 전자선 반응기 내부로 도입하는 흡기관;An intake pipe connected to one surface of the electron beam reactor to introduce exhaust gas containing the harmful compound into the electron beam reactor; 상기 전자선 반응기의 타면에 연결되어 상기 전자선 반응후의 상기 배기가스를 배출하는 배기관;An exhaust pipe connected to the other surface of the electron beam reactor to discharge the exhaust gas after the electron beam reaction; 상기 흡기관의 측면에 연결되어 상기 배기가스내에 암모니아를 주입하는 암모니아 주입관; 및 상기 흡기관의 측면에 연결되어 상기 배기가스내에 스팀(Steam)을 주입하는 스팀 주입관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자선 조사에 의한 유해화합물 제거장치.An ammonia inlet pipe connected to a side of the intake pipe to inject ammonia into the exhaust gas; And a steam injection tube connected to a side surface of the intake pipe and injecting steam into the exhaust gas. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 암모니아 및 상기 스팀의 주입 전에, 상기 암모니아 및 상기 스팀의 주입량을 적정하게 조절하는 주입량 조절 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자선 조사에 의한 유해화합물 제거장치.Before the injection of the ammonia and the steam, the injection amount adjusting means for appropriately adjusting the injection amount of the ammonia and the steam; The harmful compound removing apparatus by the electron beam irradiation, characterized in that it further comprises. 제 3항에 있어서, 상기 주입량 조절 수단은,The method of claim 3, wherein the injection amount adjusting means, 상기 흡기관에 설치되어 상기 배기가스중의 상기 유해화합물의 함유량 및 수분 함유량을 분석하는 가스 및 수분 분석기;A gas and moisture analyzer installed in the intake pipe and analyzing a content and a water content of the harmful compound in the exhaust gas; 분석된 상기 유해화합물의 함유량 및 수분 함유량에 따라, 상기 암모니아 및 스팀 주입량을 적정하게 산출하여, 그 결과를 신호로 내보내는 주입량 조절장치;An injection amount adjusting device for properly calculating the injection amount of ammonia and steam according to the analyzed content of the harmful compound and the moisture content, and outputting the result as a signal; 상기 암모니아 주입관에 설치되며, 상기 주입량 조절장치로부터 나온 신호에 의해 상기 암모니아의 주입량을 조절하는 제 1밸브; 및A first valve installed in the ammonia inlet pipe and configured to adjust the injection amount of the ammonia by a signal from the injection amount control device; And 상기 스팀 주입관에 설치되며, 상기 주입량 조절장치로부터 나온 신호에 의해 상기 스팀의 주입량을 조절하는 제 2밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자선 조사에 의한 배기가스중의 유해화합물 제거장치.And a second valve installed in the steam inlet pipe and configured to control the injection amount of the steam in response to a signal from the injection amount control device.
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