KR100597695B1 - A Selective Catalyst And Non-Catalyst Reduction System Using Regenerative Heat Recovery - Google Patents
A Selective Catalyst And Non-Catalyst Reduction System Using Regenerative Heat Recovery Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입되는 배가스 유입구(26), 상기 배가스 유입구(26)에 연결설치되어 상기 배가스를 축열식 베드(2, 4, 6)로 유입시키는 유입댐퍼(22a, 22b, 22c), 상기 각각의 유입댐퍼(22a, 22b, 22c)에 연결설치되고 그 내부에 처리가스로부터 열을 회수하는 축열층(12) 및 환원제를 공급하는 제 1 환원제 공급수단(14)이 구비된 적어도 2개 이상의 축열식 베드(2, 4, 6), 상기 제 1 환원제 공급수단(14)에 연결설치되고 그 내부에 환원제가 채워져 있는 환원제 탱크(40), 상기 각각의 축열식 베드(2, 4, 6)의 일측에 연결설치되어 유입되는 질소산화물을 포함하는 배가스를 환원시키기 위한 반응실(10), 상기 축열식 베드(2, 4, 6)의 일측에 각각 연결설치되어 상기 반응실(10)에서 환원된 처리가스를 외부로 배출하기 위한 배출댐퍼(20a, 20b, 20c), 상기 배출댐퍼(20a, 20b, 20c)에 연결설치되어 처리가스를 외부로 배출하는 처리가스 배출구(30) 및 상기 축열식 베드(2, 4, 6)의 일측에 각각 연결설치되어 축열식 베드(2, 4, 6)에 잔존하는 배가스를 퍼지하기 위한 퍼지댐퍼(24a, 24b, 24c)를 포함하는 질소산화물을 포함하는 배가스를 처리하기 위한 축열식 환원장치를 제공한다.The present invention is connected to the exhaust gas inlet 26, the exhaust gas inlet 26 containing nitrogen oxides, the inlet dampers 22a, 22b, which are connected to the exhaust gas inlet 26 to introduce the exhaust gas into the heat storage beds 2, 4, 6, 22c), the heat storage layer 12 connected to each of the inflow dampers 22a, 22b and 22c and having heat recovery from the process gas and a first reducing agent supply means 14 for supplying a reducing agent are provided therein. At least two regenerative beds 2, 4, 6, a reducing agent tank 40 connected to the first reducing agent supply means 14 and filled with a reducing agent therein, each of the regenerative beds 2, 4, 6) connected to one side of the reaction chamber 10 and the heat storage beds 2, 4, and 6 for reducing exhaust gas containing nitrogen oxide introduced and connected to one side of the reaction chamber 10, respectively. Discharge dampers 20a, 20b, and 20c for discharging the reduced processing gas to the outside; It is connected to the discharge dampers (20a, 20b, 20c) installed in each of the process gas outlet 30 for discharging the processing gas to the outside and the one side of the heat storage bed (2, 4, 6), the heat storage bed (2, 4) And 6) provide a regenerative reduction device for treating flue gas containing nitrogen oxide including purge dampers 24a, 24b and 24c for purging the remaining flue gas.
본 발명에 따르면, 축열식 베드에 축열층을 구성함으로써 환원시 사용된 고온의 폐열을 회수하여 재이용함으로 운전비를 감소시킬 수 있으며, 유입되는 질소산화물을 포함하는 배가스에 환원제를 공급하여 환원시킴으로써 배가스에 포함된 질소산화물이 질소로 전환되어 처리되도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, by constructing a heat storage layer in the heat storage bed, it is possible to reduce the operating cost by recovering and recycling high-temperature waste heat used in the reduction, and supplying a reducing agent to the exhaust gas containing nitrogen oxides to reduce the inclusion in the exhaust gas. Nitrogen oxides are converted into nitrogen and treated.
질소산화물, 축열층, 촉매층, 환원제, Nitrogen oxide, heat storage layer, catalyst layer, reducing agent,
Description
도 1은 본 발명에 따른 제 1 환원제 공급수단을 포함하는 3베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도,1 is a block diagram showing a three-bed heat storage reduction apparatus including a first reducing agent supply means according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 제 1 환원제 공급수단 및 촉매층을 포함하는 3베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도,Figure 2 is a block diagram showing a three-bed regenerative reduction device comprising a first reducing agent supply means and a catalyst layer according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 제 1 환원제 공급수단을 포함하는 2베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도,3 is a block diagram showing a two-bed regenerative type reduction apparatus including a first reducing agent supply means according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 제 1 환원제 공급수단을 포함하는 다른 양태의 2베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도,Figure 4 is a block diagram showing a two-bed regenerative reduction device of another embodiment including a first reducing agent supply means according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 제 1 환원제 공급수단 및 촉매층을 포함하는 2베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도,5 is a block diagram showing a two-bed regenerative type reduction apparatus including a first reducing agent supply means and a catalyst layer according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 제 2 환원제 공급수단을 포함하는 3베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도,6 is a block diagram showing a three-bed regenerative type reduction apparatus including a second reducing agent supply means according to the present invention,
도 7은 본 발명에 따른 제 2 환원제 공급수단 및 촉매층을 포함하는 3베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도,Figure 7 is a block diagram showing a three-bed regenerative reduction device comprising a second reducing agent supply means and a catalyst layer according to the present invention,
도 8은 본 발명에 따른 제 2 환원제 공급수단을 포함하는 2베드형 축열식 환 원장치를 나타내는 구성도,8 is a block diagram showing a two-bed regenerative reduction device including a second reducing agent supply means according to the present invention,
도 9는 본 발명에 따른 제 2 환원제 공급수단을 포함하는 다른 양태의 2베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도,9 is a block diagram showing a two-bed regenerative reduction device of another embodiment including a second reducing agent supply means according to the present invention,
도 10은 본 발명에 따른 제 2 환원제 공급수단 및 촉매층을 포함하는 2베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도이다.10 is a block diagram showing a two-bed regenerative type reduction apparatus including a second reducing agent supply means and a catalyst layer according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
2 : 제 1 축열식 베드(bed) 4 : 제 2 축열식 베드2: first regenerative bed 4: second regenerative bed
6 : 제 3 축열식 베드 8 : 버너6: 3rd heat storage bed 8: burner
10 : 반응실 12 : 축열층10: reaction chamber 12: heat storage layer
14 : 제 1 환원제 공급수단 16 : 노즐14 first reducing agent supply means 16 nozzle
18 : 촉매층 20a : 제 1 배출댐퍼18
20b : 제 2 배출댐퍼 20c : 제 3 배출댐퍼20b:
22a : 제 1 유입댐퍼 22b : 제 2 유입댐퍼22a:
22c : 제 3 유입댐퍼 24a : 제 1 퍼지댐퍼22c:
24b : 제 2 퍼지댐퍼 24c : 제 3 퍼지댐퍼 24b:
26 : 배가스 유입구 28 : 공기 유입구26: exhaust gas inlet 28: air inlet
30 : 처리가스 배출구 32 : 송풍기30: process gas outlet 32: blower
34 : 완충탱크 36 : 제 2 환원제 공급수단34
38a : 제 1 밸브 38b : 제 2 밸브38a:
38c : 제 3 밸브 40 : 환원제 탱크38c: third valve 40: reducing agent tank
본 발명은 질소산화물을 처리하는 축열식 환원장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배가스 중에 존재하는 질소산화물을 직접환원 또는 촉매환원시켜 처리함과 동시에 상기 환원시 발생하는 열을 회수 재이용하는 축열식 환원장치에 관한 것이다.The present invention relates to a regenerative reduction apparatus for treating nitrogen oxides, and more particularly, to a regenerative reduction apparatus for directly recovering or catalytically reducing nitrogen oxides present in exhaust gas and recovering and reusing the heat generated during the reduction. It is about.
일반적으로 발전소, 보일러, 소각로, 소성로 등과 같은 연료의 연소설비로부터 발생하는 오염물질 중 대표적인 오염물질인 질소산화물은 공해방지의 관점에서 직접 대기중으로 방출할 수 없기 때문에 제거의 대상이 되고 있다. 특히, 상기 질소산화물의 경우 호흡기관장애, 광화학스모그 발생 등 인체에 대한 유해성을 지니고 있으므로 심각한 환경오염문제를 일으키고 있다. In general, nitrogen oxides, which are representative pollutants of pollutants generated from combustion facilities of fuels such as power plants, boilers, incinerators, and kilns, cannot be discharged directly into the atmosphere from the viewpoint of pollution prevention. In particular, the nitrogen oxide has a serious environmental pollution problem because it has a harmful to the human body, such as respiratory tract disorder, photochemical smog generation.
현재까지 상기 질소산화물을 처리하기 위하여 비과잉 공기를 이용한 연소 및 연소온도 조절 등과 같은 연소방법을 개선시키거나 세정기술, 선택적 촉매 환원기술, 선택적 무촉매 환원기술 등을 이용하여 질소산화물을 처리하고 있다. To date, the nitrogen oxides have been treated by improving combustion methods such as combustion using non-excess air and controlling the combustion temperature, or by using cleaning techniques, selective catalytic reduction techniques, and selective catalytic reduction techniques. .
그러나 적용하기 용이한 대부분의 기술들은 20 내지 60%의 낮은 제거효율을 나타내고 있으며, 고효율로 제거 가능한 기술인 선택적 촉매 환원기술도 적절한 운전온도인 200 내지 400℃를 유지하기 위하여 높은 운전비를 필요로 하고 있다. 또 한 소규모설비에서 고효율로 질소산화물을 제거할 수 있는 선택적 무촉매 환원기술의 경우에는 실증규모설비에 대하여 일정한 온도분포를 유지하기 어려우므로 제거효율이 낮고, 반응온도 영역인 750 내지 1200℃를 유지하기 위해 높은 운전비가 요구되고 있으므로 실증규모의 설비에 적용하는 예가 매우 드문 실정이다. However, most of the technologies that are easy to apply have a low removal efficiency of 20 to 60%, and a selective catalytic reduction technique, which is a highly efficient removal technique, also requires a high operating cost to maintain an appropriate operating temperature of 200 to 400 ° C. . In addition, in the case of selective non-catalytic reduction technology capable of removing nitrogen oxide with high efficiency in small-scale facilities, it is difficult to maintain a constant temperature distribution for the demonstration-scale facilities, so the removal efficiency is low and the reaction temperature range is maintained at 750 to 1200 ° C High operating costs are required for this purpose, so it is very rare to apply it to a demonstration-scale facility.
한편, 전술한 반응온도에 따른 운전비의 증가를 감소시키기 위하여 배가스가 유입되는 곳에 축열재를 구비시킨 뒤 상기 처리된 배가스를 축열재로 통과시켜 배출함으로써 폐열을 회수하고, 상기 회수한 폐열을 이용하여 처리하고자 하는 대상가스를 예열시키는 축열식 연소장치가 개발되었다.On the other hand, in order to reduce the increase in operating costs according to the reaction temperature described above, by providing a heat storage material in the place where the exhaust gas is introduced, the waste heat is recovered by passing the treated exhaust gas through the heat storage material and discharged, and using the recovered waste heat A regenerative combustion apparatus has been developed to preheat the target gas to be treated.
이와 같은 축열식 연소법에 의한 오염물의 처리는 처리가스의 폐열을 최대한 회수하여 축열식 환원장치로 유입되는 처리대상가스의 예열에 이용하는 것으로서, 상기 폐열회수를 극대화하기 위해 열교환기를 사용하지 않고, 세라믹 등의 축열재를 반응에 의하여 처리된 고온의 청정가스와 직접 접촉시켜 폐열을 회수한다. The treatment of contaminants by the regenerative combustion method is to recover the waste heat of the treated gas as much as possible and to preheat the treated gas flowing into the regenerative reduction apparatus, without using a heat exchanger to maximize the waste heat recovery, and to accumulate heat such as ceramics. The ash is recovered by direct contact with the hot clean gas treated by the reaction.
이러한 일례로서 대한민국실용신안등록 제0312741호는 휘발성 유기화합물이 포함된 유해가스를 소각처리하기 위한 반응실 하부 좌우에 세라믹 축열매체가 설치되고 유해가스 유입관 및 청정공기 배출관과 각각의 밸브를 통하여 연통 개폐되는 축열실 1 및 축열실 2가 구비되어 이루어지는 축열식 환원설비가 개시되어 있으며, 대한민국특허공보 특1998-082082호는 유기폐수 및 휘발성 유기화합물을 공기와 혼합한 후 축열식 소각로에서 소각하는 것을 특징으로 하는 증발 축열식 소각공정이 개시되어 있고, 대한민국특허공보 특2003-0041649호는 생산공정에서 발생하는 휘발성 유기화합물을 처리하는 축열식 촉매산화 연소장치(RCO)로 구성된 축열식 연소장 치가 개시되어 있다.As an example, Korean Utility Model Registration No. 0312741 has a ceramic heat storage medium installed at the lower left and right of the reaction chamber for incineration of harmful gases containing volatile organic compounds, and communicates with the harmful gas inlet pipe and the clean air discharge pipe through respective valves. A regenerative reduction device comprising a regenerative chamber 1 and a
그러나, 전술한 방법들은 탄화수소화합물의 일종인 휘발성 유기화합물 및/또는 악취를 제거하기 위한 것으로서, 상기 처리하고자 하는 휘발성 유기화합물 및/또는 악취를 연소하여 제거할 경우, 대기중에 존재하는 질소가 산소와 결합하여 질소산화물이 생성되는 문제점이 있으며, 단순한 산화공정으로 오염물질을 처리하는 것이므로 질소산화물의 처리에 적합하지 않다는 문제점이 있다.However, the above-mentioned methods are for removing volatile organic compounds and / or odors, which are a kind of hydrocarbon compounds. When the volatile organic compounds and / or odors to be treated are burned and removed, nitrogen in the atmosphere is separated from oxygen. There is a problem in that nitrogen oxides are produced by combining, and there is a problem in that it is not suitable for the treatment of nitrogen oxides because the treatment of pollutants by a simple oxidation process.
이에, 본 발명자들은 질소산화물을 포함하는 배가스를 처리하기 위한 연구를 지속적으로 수행하던 중 휘발성 유기화합물 및/또는 악취 등을 처리하는 동시에 연료비를 감소시킬 목적으로 사용되는 축열식 연소장치에 환원제를 공급하는 수단 및/또는 촉매층 등을 구비시켜 질소산화물을 질소로 환원시킬 수 있다는 점을 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, the inventors of the present invention continuously supply a reducing agent to a regenerative combustion device used for the purpose of reducing fuel costs while treating volatile organic compounds and / or odors while continuously conducting research for treating flue gas containing nitrogen oxides. The present invention has been completed by focusing on providing a means and / or a catalyst layer to reduce nitrogen oxides to nitrogen.
본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위해 도출된 것으로서, 질소산화물을 포함하는 배가스를 환원처리하여 질소로 전환시키는 동시에 환원장치로부터 배출되는 처리가스의 폐열을 회수하여 환원장치로 유입되는 처리대상가스를 예열시킴으로써 유지비를 감소시킬 수 있는 환원장치를 제공하는 것에 기술적 과제가 있다.The present invention was derived to overcome the above-described problems, by reducing the exhaust gas containing nitrogen oxides to convert to nitrogen to recover the waste heat of the processing gas discharged from the reducing device to the treated gas flowing into the reducing device There is a technical problem to provide a reducing apparatus capable of reducing maintenance costs by preheating.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 적어도 두 개 이상의 축열식 베드의 내부에 처리대상가스에 환원제를 공급할 수 있는 환원제 공급수단 및/또는 촉매층을 구비하고, 환원처리된 처리가스의 폐열을 회수하기 위한 축열층을 구비시킨 축 열식 환원장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object is provided with a reducing agent supply means and / or a catalyst layer capable of supplying a reducing agent to the gas to be treated in the interior of at least two regenerative beds, for recovering the waste heat of the reduced treated gas Provided is a heat storage reduction apparatus having a heat storage layer.
또한, 본 발명은 축열층 및/또는 촉매층이 구비된 적어도 두 개 이상의 축열식 베드로 유입되는 처리대상가스의 이동경로에 환원제 공급수단을 구비하여 환원처리된 처리가스의 폐열을 회수할 수 있도록 한 축열식 환원장치를 제공한다.
In addition, the present invention is provided with a reductant supply means in the moving path of the gas to be treated flowing into the at least two regenerative beds provided with a heat storage layer and / or a catalyst layer heat storage reduction to recover the waste heat of the treated gas is reduced Provide the device.
한 가지 관점에서, 본 발명은 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입되는 배가스 유입구(26), 상기 배가스 유입구(26)에 연결설치되어 상기 배가스를 축열식 베드(2, 4, 6)로 유입시키는 유입댐퍼(22a, 22b, 22c), 상기 각각의 유입댐퍼(22a, 22b, 22c)에 연결설치되고 그 내부에 처리가스로부터 열을 회수하는 축열층(12) 및 환원제를 공급하는 제 1 환원제 공급수단(14)이 구비된 적어도 2개 이상의 축열식 베드(2, 4, 6), 상기 제 1 환원제 공급수단(14)에 연결설치되고 그 내부에 환원제가 채워져 있는 환원제 탱크(40), 상기 각각의 축열식 베드(2, 4, 6)의 일측에 연결설치되어 유입되는 질소산화물을 포함하는 배가스를 환원시키기 위한 반응실(10), 상기 축열식 베드(2, 4, 6)의 일측에 각각 연결설치되어 상기 반응실(10)에서 환원된 처리가스를 외부로 배출하기 위한 배출댐퍼(20a, 20b, 20c), 상기 배출댐퍼(20a, 20b, 20c)에 연결설치되어 처리가스를 외부로 배출하는 처리가스 배출구(30) 및 상기 축열식 베드(2, 4, 6)의 일측에 각각 연결설치되어 축열식 베드(2, 4, 6)에 잔존하는 배가스를 퍼지하기 위한 퍼지댐퍼(24a, 24b, 24c)를 포함하는 질소산화물을 포함하는 배가스를 처리하기 위한 축열식 환원장치 를 제공한다.In one aspect, the present invention is installed in connection with the
또 다른 관점에서, 본 발명은 ⅰ) 질소산화물을 포함하는 배가스를 적어도 두 개 이상의 축열식 베드 중 하나의 축열식 베드의 축열층을 통과시킨 뒤 환원제를 공급한 후 반응실로 유입시키는 단계, ⅱ) 상기 반응실로 유입된 질소산화물을 포함하는 배가스를 환원시키는 단계, ⅲ) 상기 환원되어 처리된 처리가스를 상기 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입된 축열식 베드를 제외한 다른 하나의 축열식 베드로 통과시켜 외부로 배출함으로써 축열층으로 폐열을 회수하는 단계, ⅳ) 상기 폐열이 회수된 축열층을 포함하는 축열식 베드로 질소산화물을 포함하는 배가스를 유입시켜 예열시킨 뒤 환원제를 공급한 후 반응실로 유입시키는 단계, ⅴ) 상기 반응실로 유입된 질소산화물을 포함하는 배가스를 환원시키는 단계 및 ⅵ) 상기 단계 ⅱ) 내지 단계 ⅴ)를 반복하는 단계를 포함하는 질소산화물을 포함하는 배가스를 처리하기 위한 축열식 환원처리방법를 제공한다.In another aspect, the present invention is the present invention is to provide a method comprising: i) passing the exhaust gas containing nitrogen oxide through the heat storage layer of the heat storage bed of at least two heat storage beds and then supplying a reducing agent to the reaction chamber, ii) the reaction Reducing the exhaust gas containing nitrogen oxide introduced into the chamber, iii) passing the reduced treated gas through one of the other regenerative beds except the regenerative bed into which the exhaust gas containing nitrogen oxide is introduced and discharged to the outside Recovering the waste heat to the bed, iii) preheating by introducing the exhaust gas containing nitrogen oxides into the regenerative bed including the heat storage layer from which the waste heat is recovered, and supplying a reducing agent to the reaction chamber, iii) into the reaction chamber. Reducing the exhaust gas containing the introduced nitrogen oxides, and iii) steps ii) to iii). It provides a regenerative reduction treatment method for treating the flue gas containing nitrogen oxide comprising the step of repeating).
본 발명에 따른 축열식 환원장치는 질소산화물을 포함하는 배가스를 환원처리하며, 상기 환원처리된 처리가스로부터 폐열을 회수하여 유입되는 질소산화물을 포함하는 배가스를 예열시키는 구성을 갖는 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하며, 바람직하게는 폐열을 회수할 수 있는 축열층과 질소산화물을 포함하는 배가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급수단 및/또는 촉매층을 포함하는 베드를 적어도 두 개 이상 포함하고, 상기 베드의 일측으로 반응실이 연결설치된 형태로 구성된 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 인쇄, 도장 기타 코팅 등의 오븐 및 기타 화학공정에서 발생하는 휘발성 유기화합물 또는 유기성 악취 등을 처리하기 위한 축열 식 연소장치(RTO, Regenerative Thermal Oxidizer)에 환원제 공급수단 및/또는 촉매층을 설치하여 사용하는 것이 좋다.The regenerative reduction device according to the present invention is any device that has a configuration for reducing the exhaust gas containing nitrogen oxide and preheating the exhaust gas containing nitrogen oxide which is recovered by recovering waste heat from the reduced treated gas. It may be, and preferably comprises at least two beds including a reductant supply means for supplying a reducing agent to the exhaust gas containing a heat storage layer and nitrogen oxide and / or a catalyst layer capable of recovering waste heat, The reaction chamber may be connected to one side, and more preferably, a regenerative combustion apparatus (RTO) for treating volatile organic compounds or organic odors generated in an oven and other chemical processes such as printing, coating, and other coatings. Using a reductant supply means and / or a catalyst layer in a regenerative thermal oxide Good.
특징적으로 본 발명에 따른 축열식 환원장치는 축열층 및/또는 촉매층을 포함하는 베드를 적어도 두 개 이상 구비한 후 상기 베드로 유입되는 질소산화물을 포함하는 배가스의 이동경로에 환원제를 공급하여 혼합시키는 환원제 공급수단을 구비시켜 상기 베드로 유입되는 배가스에 환원제를 혼합시킬 수 있도록 구성될 수 있다.In particular, the regenerative reduction device according to the present invention includes at least two beds including a heat storage layer and / or a catalyst layer, and then supplies a reducing agent to mix and supply a reducing agent to a movement path of an exhaust gas containing nitrogen oxide flowing into the bed. It may be configured to be able to mix the reducing agent with the exhaust gas flowing into the bed by means.
여기서, 본 발명에 따른 축열식 환원장치는 적어도 두 개 이상의 베드가 포함되는 바, 본 발명에서는 2개의 베드로 구성된 축열식 환원장치를 2베드형 축열식 환원장치로, 3개의 베드로 구성된 축열식 환원장치를 3베드형 축열식 환원장치로 특정하여 지칭할 수 있다.Here, the regenerative reduction device according to the present invention includes at least two or more beds. In the present invention, the regenerative reduction device consisting of two beds is a two-bed regenerative reduction device, and the regenerative reduction device consisting of three beds is a three-bed type. It may be specifically referred to as a regenerative reduction device.
본 발명에 따른 처리대상 가스는 질소산화물을 포함하는 배가스를 의미하는 것으로서, 본 발명에서는 상기 질소산화물을 포함하는 배가스를 "배가스"로 지칭할 수 있다.The gas to be treated according to the present invention refers to an exhaust gas containing nitrogen oxide, and in the present invention, the exhaust gas containing nitrogen oxide may be referred to as "exhaust gas".
본 발명에 따른 축열식 환원장치의 축열식 베드는 그 내부에 축열층 및/또는 환원제를 공급하기 위한 환원제 공급수단이 구비될 수 있으며, 필요에 따라 촉매층을 더 구비할 수 있다. 여기서, 상기 환원제 공급수단은 상기 축열식 베드의 내부에 구비되는 대신 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입되는 유입구의 후방에 연결설치하여 구성할 수 있다.The heat storage bed of the heat storage reduction device according to the present invention may be provided with a reducing agent supply means for supplying a heat storage layer and / or a reducing agent therein, it may be further provided with a catalyst layer if necessary. Here, the reducing agent supply means may be configured to be connected to the rear of the inlet through which the exhaust gas containing nitrogen oxide is introduced, instead of being provided in the heat storage bed.
또한, 본 발명에 따른 축열식 환원장치는 상기 축열층 및/또는 환원제 공급 수단만이 구비된 축열식 베드를 이용하여 질소산화물을 포함하는 배가스를 처리할 경우 반응실의 온도를 750 내지 1200℃, 바람직하게는 800 내지 1100℃로 유지되도록 하고, 상기 축열층 및/또는 환원제 공급수단과 촉매층이 함께 구비된 축열식 베드를 이용하여 질소산화물을 포함하는 배가스를 처리할 경우에는 반응실의 온도를 200 내지 500℃, 바람직하게는 300 내지 400℃로 유지되도록 한다.In addition, the heat storage reduction apparatus according to the present invention, when treating the exhaust gas containing nitrogen oxides using a heat storage bed provided with only the heat storage layer and / or a reducing agent supply means, the temperature of the reaction chamber is 750 to 1200 ℃, preferably Is maintained at 800 to 1100 ℃, and when treating the flue gas containing nitrogen oxide using the heat storage bed provided with the heat storage layer and / or reducing agent supply means and the catalyst layer is 200 to 500 ℃ Preferably, it is maintained at 300 to 400 ℃.
한편, 본 발명에 따른 환원제는 질소산화물을 질소로 환원시키는 통상의 환원제 예를 들면, 암모니아(NH3), 우레아(urea) 또는 이들의 혼합물이라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 바람직하게는 암모니아를 사용하는 것이 좋다.On the other hand, the reducing agent according to the present invention may be any conventional reducing agent for reducing nitrogen oxides to nitrogen, for example, ammonia (NH 3 ), urea (urea) or a mixture thereof, preferably ammonia It is good to use.
본 발명에 따른 촉매는 질소산화물을 질소로 환원시키는 방법에 사용되는 촉매로서, 전술한 목적을 달성하기 위하여 당업계에서 통상적으로 사용되는 촉매라면 어떠한 촉매를 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 V2O3-WO3/TiO2 형 촉매[ZECAT-NA2, (주)코캣, 대한민국]를 사용하는 것이 좋다.The catalyst according to the present invention is a catalyst used in a method for reducing nitrogen oxides to nitrogen, and any catalyst may be used as long as it is commonly used in the art to achieve the above object, but preferably V 2 It is recommended to use O 3 -WO 3 / TiO 2 type catalyst [ZECAT-NA2, Cocat, Korea].
여기서, 상기 촉매는 축열식 베드 내부의 소정공간에 충진되어 촉매층 형태로 구성되는 바, 본 발명에서는 상기 촉매를 촉매층으로 간주할 수 있다.Here, the catalyst is filled in a predetermined space inside the regenerative bed and configured in the form of a catalyst layer. In the present invention, the catalyst may be regarded as a catalyst layer.
또한, 본 발명에 따른 축열층은 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입되는 경로 및 반응실에서 처리된 처리가스가 외부로 배출되기 위한 경로를 제공하는 곳으로서, 상기 처리가스로부터 폐열을 회수하고, 회수된 폐열을 유입되는 배가스로 전달하기 위하여 축열재가 충진되어 있다.In addition, the heat storage layer according to the present invention provides a path for introducing a flue gas containing nitrogen oxide and a path for discharging the treated gas from the reaction chamber to the outside, and recovers and recovers waste heat from the treated gas. The heat storage material is filled to transfer the waste heat to the incoming flue gas.
상기 축열재의 재질은 처리가스로부터 폐열을 회수하고 배가스를 예열할 목 적을 달성할 수 있는 물질이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 당업계에서 통상적으로 사용되고 있는 축열재 예를 들면 허니컴(honeycomb) 구조의 세라믹 구조체 등을 사용하는 것이 좋다.The material of the heat storage material may be any material that can achieve the purpose of recovering waste heat from the processing gas and preheating the exhaust gas, but is preferably a heat storage material commonly used in the art, for example, honeycomb. It is preferable to use a ceramic structure having a structure).
한편, 본 발명에 따른 축열식 환원장치를 이용하여 질소산화물을 처리하는 방법을 살펴보면 다음과 같다. On the other hand, look at the method for treating the nitrogen oxide using the heat storage reduction device according to the present invention.
ⅰ) 질소산화물을 포함하는 배가스를 적어도 두 개 이상의 축열식 베드 중 하나의 축열식 베드의 축열층을 통과시킨 뒤 환원제를 공급한 후 반응실로 유입시키는 단계, Iii) passing a flue gas containing nitrogen oxides through the heat storage layer of the heat storage bed of at least two heat storage beds and supplying a reducing agent to the reaction chamber,
ⅱ) 상기 반응실로 유입된 질소산화물을 포함하는 배가스를 환원시키는 단계,Ii) reducing the exhaust gas containing nitrogen oxide introduced into the reaction chamber;
ⅲ) 상기 환원되어 처리된 처리가스를 상기 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입된 축열식 베드를 제외한 다른 하나의 축열식 베드로 통과시켜 외부로 배출함으로써 축열층으로 폐열을 회수하는 단계, Iii) recovering the waste heat to the heat storage layer by passing the reduced treated gas through the other heat storage bed except the heat storage bed into which the flue gas containing the nitrogen oxide is introduced and discharged to the outside;
ⅳ) 상기 폐열이 회수된 축열층을 포함하는 축열식 베드로 질소산화물을 포함하는 배가스를 유입시켜 예열시킨 뒤 환원제를 공급한 후 반응실로 유입시키는 단계, Iii) preheating by introducing a flue gas containing nitrogen oxides into a regenerative bed including a heat storage layer in which the waste heat is recovered, and then supplying a reducing agent to the reaction chamber,
ⅴ) 상기 반응실로 유입된 질소산화물을 포함하는 배가스를 환원시키는 단계,Iii) reducing the exhaust gas containing nitrogen oxide introduced into the reaction chamber,
ⅵ) 상기 단계 ⅱ) 내지 단계 ⅴ)를 반복하는 단계를 포함하는 질소산화물을 포함하는 배가스를 처리하기 위한 축열식 환원처리방법Iii) a regenerative reduction treatment method for treating flue gas containing nitrogen oxides comprising repeating steps ii) to iii) above;
을 포함한다.It includes.
이때, 단계 ⅱ)의 반응실 온도는 750 내지 1200℃, 바람직하게는 800 내지 1100℃로 유지된다.At this time, the reaction chamber temperature of step ii) is maintained at 750 to 1200 ℃, preferably 800 to 1100 ℃.
필요에 따라, 상기 단계 ⅰ) 및 단계 ⅳ)는 질소산화물을 포함하는 배가스를 축열층을 통과시킨 뒤 환원제를 공급한 후 추가적으로 촉매층을 더 통과할 수 있도록 구성할 수 있는데, 이러한 경우 단계 ⅱ) 및 단계 ⅴ) 의 반응실 온도는 200 내지 500℃, 바람직하게는 300 내지 400℃이다.If necessary, the steps iii) and iii) may be configured to further pass through the catalyst layer after supplying a reducing agent after passing the exhaust gas containing nitrogen oxide through the heat storage layer, in which case ii) and The reaction chamber temperature of step iii) is 200 to 500 ° C, preferably 300 to 400 ° C.
한편, 본 발명에 따른 축열식 환원처리 방법은 필요에 따라, 상기 단계 ⅰ) 또는 단계 ⅳ)의 질소산화물을 포함하는 배가스에 환원제를 공급하는 방법 대신 질소산화물을 포함하는 배가스가 상기 베드로 유입되기 전에 환원제를 공급받은 후 축열층 및/또는 촉매층을 통과하도록 하는 방법으로 구성할 수 있다.On the other hand, the regenerative reduction method according to the present invention, if necessary, the reducing agent before the flue gas containing the nitrogen oxide is introduced into the bed instead of the method for supplying a reducing agent to the exhaust gas containing the nitrogen oxide of step (iii) or step (iii). After receiving the can be configured to pass through the heat storage layer and / or the catalyst layer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 질소산화물을 처리하기 위한 축열식 환원장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the heat storage reduction apparatus for treating nitrogen oxides according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 환원제 공급수단을 포함하는 3베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 제 1 환원제 공급수단 및 촉매층을 포함하는 3베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 제 1 환원제 공급수단을 포함하는 2베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 제 1 환원제 공급수단을 포함하는 다른 양태의 2베드형 축 열식 환원장치를 나타내는 구성도, 도 5는 본 발명에 따른 제 1 환원제 공급수단 및 촉매층을 포함하는 2베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도, 도 6은 본 발명에 따른 제 2 환원제 공급수단을 포함하는 3베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도, 도 7은 본 발명에 따른 제 2 환원제 공급수단 및 촉매층을 포함하는 3베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도, 도 8은 본 발명에 따른 제 2 환원제 공급수단을 포함하는 2베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도, 도 9는 본 발명에 따른 제 2 환원제 공급수단 포함하는 다른 양태의 2베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도, 도 10은 본 발명에 따른 제 2 환원제 공급수단 및 촉매층을 포함하는 2베드형 축열식 환원장치를 나타내는 구성도로서 함께 설명한다.1 is a block diagram showing a three-bed regenerative reduction device comprising a first reducing agent supply means according to the present invention, Figure 2 is a three-bed regenerative reduction device comprising a first reducing agent supply means and a catalyst layer according to the present invention 3 is a block diagram showing a two-bed heat storage reduction apparatus including a first reducing agent supply means according to the present invention, Figure 4 is a two-bed bed of another embodiment including a first reducing agent supply means according to the present invention 5 is a block diagram illustrating a two-type regenerative reduction device including a first reduction agent supply means and a catalyst layer according to the present invention, and FIG. 6 is a second reduction agent supply means according to the present invention. 3 is a schematic diagram showing a three-bed regenerative reduction device comprising a, Figure 7 shows a three-bed regenerative reduction device comprising a second reducing agent supply means and a catalyst layer according to the
도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축열식 환원장치는 거시적인 관점에서 질소산화물을 포함하는 배가스에 환원제를 공급하기 위한 환원제가 채워져 있는 환원제 탱크(40), 축열재가 충진된 축열층을 포함하는 축열식 베드(2, 4, 6) 및 상기 축열식 베드(2, 4, 6)와 연결설치되어 질소산화물을 환원시키는 반응실(10)로 구성되어 있다.As shown in Figures 1 to 10, the heat storage reduction apparatus according to the present invention is a reducing
여기서, 상기 환원제 탱크(40)는 질소산화물을 포함하는 배가스에 환원제를 공급하기 위하여 환원제 공급수단(14, 36)에 연결설치되는 바, 본 발명에서는 상기 환원제 공급수단(14, 36)의 위치에 따라 임의로 축열식 베드(2, 4, 6)의 내부에 구비되는 환원제 공급수단을 제 1 환원제 공급수단(14)으로 하고, 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입되는 배가스 유입구(26)의 후방에 연결설치되는 환원제 공급수 단을 제 2 환원제 공급수단(36)이라 한다. Here, the reducing
상기 환원제 공급수단(14, 36)은 통상적으로 환원제를 배가스에 공급할 수 있는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 추천하기로는 환원제가 통과하는 소정관에 노즐(16)을 구비시킨 후 질소산화물을 포함하는 배가스에 환원제를 분사하는 방법이 좋고, 특정적으로 상기 제 2 환원제 공급수단(36)의 경우 통상적인 기체 혼합장치를 사용하여 환원제를 배가스와 혼합시킬 수 있다.The reducing agent supply means (14, 36) may be used as long as it can usually supply the reducing agent to the exhaust gas, but it is recommended to include a nitrogen oxide after the
한편, 상기 제 1 환원제 공급수단(14) 및 환원제 탱크(40) 사이에 밸브(38a, 38b, 38c)를 구비시켜 상기 환원제 탱크(40)로부터 각각의 축열식 베드(2, 4, 6)에 구비된 제 1 환원제 공급수단(14)으로 유입되는 환원제를 조절할 수 있다.Meanwhile,
본 발명에 따른 환원제는 암모니아, 우레아 또는 이들의 혼합물이라면 어느 것을 사용하여도 무방하지만 바람직하게는 암모니아를 사용하는 것이 좋다. The reducing agent according to the present invention may be any one of ammonia, urea or a mixture thereof, but preferably ammonia is used.
필요에 따라, 본 발명에 따른 축열식 환원장치는 상기 축열식 베드(2, 4, 6) 중 한 쌍의 축열식 베드(2, 6)를 선택하여 환원반응을 진행시키고, 선택되지 않는 하나의 축열식 베드(4)는 환원반응에 이용하지 않고 별도로 미반응한 질소산화물을 포함하는 배가스를 저장할 수 있는 공간을 제공하도록 하여 구성할 수 있다. 여기서, 미반응이라 함은 환원반응을 하지 않은 것을 의미한다.If necessary, the regenerative reduction device according to the present invention selects a pair of regenerative beds (2, 6) of the regenerative beds (2, 4, 6) to proceed with a reduction reaction, one regenerative bed (not selected) 4) can be configured to provide a space for storing flue gas containing unreacted nitrogen oxides without being used for the reduction reaction. Here, unreacted means that no reduction reaction is performed.
또한, 본 발명은 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 미반응한 배가스의 저장공간을 제공하는 축열식 베드(4)를 일정한 공간을 갖는 완충탱크(34)로 대체하여 구성할 수 있다. In addition, the present invention can be configured by replacing the
특정적으로, 본 발명에 따른 축열식 환원장치는 상기 축열식 베드(2, 4, 6) 3개를 하나의 세트로 하여 구성한 후 각각의 축열식 베드(2, 4, 6)에 반응실(10)을 연결설치한 구성을 갖는 형태를 3베드형 축열식 환원장치라 하고, 한 쌍의 축열식 베드(2, 6)를 하나의 세트로 하여 구성한 후 각각의 축열식 베드(2, 6)에 반응실(10)을 연결설치하고, 상기 한 쌍의 축열식 베드(2, 6)의 일측으로 환원반응에 참가하지 않는 축열식 베드(4) 또는 완충탱크(34)를 연결설치한 구성을 갖는 형태를 2베드형 축열식 환원장치라 한다.Specifically, the regenerative reduction device according to the present invention comprises three sets of the regenerative beds (2, 4, 6) as a set, and then the reaction chamber (10) in each of the regenerative beds (2, 4, 6). The form having a connected installation is called a three-bed regenerative reduction device, and a pair of
여기서, 상기 축열식 베드(2, 4, 6)는 그 내부 일측에 축열층(12) 및/또는 제 1 환원제 공급수단(14)이 구비되어 있으며, 상기 축열층(12)은 반응실(10)에서 처리된 처리가스가 통과하며 폐열을 회수하고, 상기 회수된 폐열을 유입되는 질소산화물을 포함하는 배가스에 공급하여 유입되는 배가스를 예열하며, 상기 제 1 환원제 공급수단(14)은 상기 축열층(12)을 통과한 배가스에 환원제를 공급한다.Here, the heat storage bed (2, 4, 6) is provided with a
필요에 따라, 본 발명에 따른 축열식 베드(2, 4, 6)는 그 내부 일측에 촉매층(18)을 더 구비할 수 있는데, 상기 촉매층으로 사용할 수 있는 촉매는 당업계에서 통상적으로 사용되는 촉매라면 어떠한 촉매를 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 V2O3-WO3/TiO2형 촉매[ZECAT-NA2, (주)코캣, 대한민국]를 사용하는 것이 좋다.If necessary, the heat storage bed (2, 4, 6) according to the present invention may be further provided with a
한편, 본 발명에 따른 축열식 베드(2, 4, 6)는 필요에 따라 2 내지 3 또는 그 이상을 사용할 수 있는 바, 상기 적어도 두 개 이상의 베드(2, 4, 6) 중 임의로 하나의 축열식 베드를 제 1 축열식 베드(2)로 하고, 다른 하나의 축열식 베드를 제 2 축열식 베드(4), 또 다른 하나의 축열식 베드를 제 3 축열식 베드(6)로 하여 설 명하기로 한다.On the other hand, the heat storage bed (2, 4, 6) according to the present invention can use 2 to 3 or more if necessary, at least one of the at least two of the bed (2, 4, 6) of the heat storage bed Will be described as a first heat storage bed (2), another heat storage bed as a second heat storage bed (4), another heat storage bed as a third heat storage bed (6).
한편, 상기 각각의 축열식 베드(2, 4, 6)의 일측으로는 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입될 수 있도록 유입댐퍼가 연결설치되는 바, 전술한 목적을 달성하기 위해 상기 제 1 축열식 베드(2)의 일측에 연결설치되는 댐퍼를 제 1 유입댐퍼(22a), 제 2 축열식 베드(4)의 일측에 연결설치되는 댐퍼를 제 2 유입댐퍼(22b), 제 3 축열식 베드(6)의 일측에 연결설치되는 댐퍼를 제 3 유입댐퍼(22c)라 하며, 상기 각각의 유입댐퍼(22a, 22b, 22c)는 오염원으로부터 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입되는 배가스 유입구(26)와 순차적으로 연결설치된다.On the other hand, one side of each of the heat storage bed (2, 4, 6) is provided with an inlet damper is connected so that the exhaust gas containing nitrogen oxide can be introduced, the first heat storage bed ( 2) a damper connected to one side of the
또한, 상기 각각의 축열식 베드(2, 4, 6)의 다른 일측으로는 반응실(10)에서 환원처리된 처리가스가 배출될 수 있도록 배출댐퍼가 연결설치되는 바, 전술한 목적을 달성하기 위해 상기 제 1 축열식 베드(2)의 일측에 연결설치되는 댐퍼를 제 1 배출댐퍼(20a), 제 2 축열식 베드(4)의 일측에 연결설치되는 댐퍼를 제 2 배출댐퍼(20b), 제 3 축열식 베드(6)의 일측에 연결설치되는 댐퍼를 제 3 배출댐퍼(20c)라 하며, 상기 각각의 배출댐퍼(20a, 20b, 20c)는 환원처리된 처리가스를 외부로 배출시키기 위한 처리가스 배출구(30)와 순차적으로 연결설치된다. In addition, the other side of each of the heat storage bed (2, 4, 6) is provided with a discharge damper is connected to the discharge treatment gas discharged from the
또한, 상기 각각의 축열식 베드(2, 4, 6)의 또 다른 일측으로는 상기 베드(2, 4, 6)의 축열층(12) 내에 가스의 흐름이 종료되면 그 축열층(12)에 유입된 질소산화물을 포함하는 배가스가 정체할 수 있는 공간을 제공하게 되어 상기 유입된 배가스가 환원반응 없이 외부로 배출될 수 있으므로, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 배가스가 상기 축열층(12)내에 체류하지 못하도록 외부의 공기를 이용하여 퍼지하여야 하는 바, 전술한 목적을 달성하기 위해 상기 제 1 축열식 베드(2)의 일측에 연결설치되는 댐퍼를 제 1 퍼지댐퍼(24a), 제 2 축열식 베드(4)의 일측에 연결설치되는 댐퍼를 제 2 퍼지댐퍼(24b), 제 3 축열식 베드(6)의 일측에 연결설치되는 퍼지댐퍼를 제 3 퍼지댐퍼(24c)라 하며, 상기 각각의 퍼지댐퍼(24a, 24b, 24c)는 외부의 공기를 유입시키기 위한 공기 유입구(28)와 순차적으로 연결설치된다.In addition, the other side of each of the heat storage bed (2, 4, 6) flows into the
본 발명에 따른 반응실(10)은 상기 제 1 축열식 베드(2), 제 2 축열식 베드(4) 및 제 3 축열식 베드(6) 등의 일측에 연결설치되며, 통상의 환원장치에 적용되는 반응실의 구성을 갖도록 상기 반응실(10)의 일측으로 버너(8)가 구비되어 반응실(10) 내부의 온도를 750 내지 1200℃, 바람직하게는 800 내지 1100℃로 유지하게 된다.The
한편, 본 발명에 다른 축열식 베드(2, 4, 6)에 촉매층(18)이 더 구비될 경우 상기 반응실(10)의 내부온도는 200 내지 500℃, 바람직하게는 300 내지 400℃이다.On the other hand, when the heat storage bed (2, 4, 6) according to the present invention is further provided with a
본 발명에 따른 축열식 환원장치를 한 쌍의 축열식 베드(2, 6)만으로 환원반응을 수행하도록 구성할 경우에는 상기 한 쌍의 축열식 베드(2, 6)에 각각 연결설치되어 있는 제 1 퍼지댐퍼(24a) 및 제 3 퍼지댐퍼(24c)에 송풍기(32)를 연결설치한 후 상기 송풍기(32)에 제 2 퍼지댐퍼(24b)와 제 2 축열식 베드(4) 또는 완충탱크(34)를 순차적으로 연결설치하여 구성할 수 있다.When the regenerative reduction device according to the present invention is configured to perform a reduction reaction with only a pair of
여기서, 상기 한 쌍의 축열식 베드(2, 6)로 축열식 환원장치를 구성할 경우에는 선택된 상기 한 쌍의 축열식 베드(2, 6)를 제외한 베드 즉, 제 2 축열식 베드(4)가 미반응 배가스를 퍼지하기 위한 공간으로 사용되며, 궁극적으로 축열식 환원장치를 2베드형태로 제작될 경우에는 일정 공간을 제공하는 완충탱크(34)로 상기 제 2 축열식 베드(4)를 대체하여 설비시 소요되는 비용을 절감할 수 있다.Here, when the regenerative reduction device is configured with the pair of
특히, 상기 제 2 축열식 베드(4) 또는 완충탱크(34)는 한 쌍의 축열식 베드(2, 6)의 축열층(12) 하단에 정체하며 반응하지 않은 질소산화물을 포함하는 배가스를 흡입하여 저장하기 위한 것으로서, 미반응한 질소산화물을 포함하는 배가스가 축열층(12)의 하단에 정체하고 있을 경우, 상기 한 쌍의 축열식 베드(2, 6)와 연결설치된 송풍기(32)를 일정시간 동안 기동시켜 정체되어 있는 질소산화물을 포함하는 배가스를 상기 제 2 축열식 베드(4) 또는 완충탱크(34)로 이송시키도록 한다. In particular, the second
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 축열식 환원장치의 작동기작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the heat storage reduction apparatus according to the present invention having such a configuration as follows.
본 발명에 따른 축열식 환원장치는 환원반응에 사용되는 축열식 베드(2, 4, 6)의 개수에 따라 3베드형 축열식 환원장치 및 2베드형 축열식 환원장치로 분류될 수 있으며, 상기 3베드형 축열식 환원장치 및 2베드형 축열식 환원장치의 배가스 처리방법은 기본적인 서로 동일하지만 용이한 설명을 위하여 3개의 축열식 베드(2, 4, 6)를 하나의 세트로 하여 구성되는 3베드형 축열식 환원장치의 작동기작을 설명한 후에 2개의 축열식 베드(2, 6)를 하나의 세트로 하여 구성된 2베드형 축열식 환원장치를 설명하기로 한다.The regenerative reduction device according to the present invention may be classified into a three-bed regenerative reduction device and a two-bed regenerative reduction device according to the number of regenerative beds (2, 4, 6) used in the reduction reaction. The flue gas treatment method of the reduction device and the two-bed regenerative reduction device is basically the same, but for the sake of easy explanation, the operation of the three-bed regenerative reduction device composed of three regenerative beds (2, 4, 6) as a set After explaining the mechanism, a two-bed regenerative reduction device composed of two
먼저 3베드형 축열식 환원장치를 설명하면 다음과 같다.First, the three-bed regenerative reduction device will be described.
오염원으로부터 질소산화물을 포함하는 배가스가 배가스 유입구(26)로 유입되면 상기 배가스 유입구(26)에 연결설치된 제 1 유입댐퍼(22a) 및 제 2 축열식 베드(4)의 제 2 배출댐퍼(20b)를 개방하여 질소산화물을 포함하는 배가스가 제 1 축열식 베드(2)의 축열층(12) 및 제 1 환원제 공급수단(14)을 통과하여 환원제가 공급된 뒤 반응실(10)로 유입되도록 한다.When the flue gas containing nitrogen oxide flows into the
그 다음, 상기 반응실(10)로 유입된 질소산화물을 포함하는 배가스는 상기 반응실(10)의 일측에 구비된 버너(8)에 의하여 750 내지 1200℃, 바람직하게는 800 내지 1100℃의 온도에서 질소로 전환되어 처리된다.Next, the exhaust gas containing nitrogen oxide introduced into the
그 다음, 상기 환원처리된 고온의 처리가스는 상기 반응실(10)의 일측에 연결설치된 제 2 축열식 베드(4)의 제 1 환원제 공급수단(14) 및 축열층(12)을 통과하며 폐열을 회수한 후 상기 제 2 축열식 베드(4)의 일측에 구비된 제 2 배출댐퍼(20b) 및 처리가스 배출구(30)를 순차적으로 통과하여 외부로 배출된다.Subsequently, the reduced-temperature treatment gas passes through the first reducing agent supply means 14 and the
그 다음, 상기 제 1 유입댐퍼(22a) 및 제 2 배출댐퍼(20b)를 폐쇄한 뒤 배가스 유입구(26)와 연결설치된 제 2 축열식 베드(4)의 제 2 유입댐퍼(22b) 및 제 3 축열식 베드(6)의 제 3 배출댐퍼(20c)를 개방하여 질소산화물을 포함하는 배가스가 폐열을 회수한 제 2 축열식 베드(4)의 축열층(12)을 통과하며 예열되도록 하고, 상기 예열된 질소산화물을 포함하는 배가스는 제 1 환원제 공급수단(14)을 통과하며 환원제가 공급된 뒤 반응실(10)로 유입시킨다.Next, the
그 다음, 상기 반응실(10)로 유입된 예열된 질소산화물을 포함하는 배가스는 상기 반응실(10)의 일측에 구비된 버너(8)에 의하여 750 내지 1200℃, 바람직하게는 800 내지 1100℃의 온도에서 질소로 환원되어 처리된다.Then, the exhaust gas containing the preheated nitrogen oxide introduced into the
그 다음, 상기 환원처리된 고온의 처리가스는 상기 반응실(10)의 일측에 연결설치된 제 3 축열식 베드(6)의 제 1 환원제 공급수단(14) 및 축열층(12)을 통과하며 폐열을 회수한 후 상기 제 3 축열식 베드(6)의 일측에 구비된 제 3 배출댐퍼(20c) 및 처리가스 배출구(30)를 순차적으로 통과하여 외부로 배출된다.Subsequently, the reduced-temperature hot processing gas passes through the first reducing agent supply means 14 and the
한편, 상기 제 2 축열식 베드(4) 및 제 3 축열식 베드(6)를 통하여 질소산화물을 포함하는 배가스를 처리하는 동안 상기 제 1 축열식 베드(2)를 구성하는 축열층(12)에는 가스의 흐름이 종료되어 상기 질소산화물을 포함하는 배가스가 정체되는 공간을 제공하게 되어 상기 질소산화물을 포함하는 배가스가 환원반응을 하지 않고 외부로 배출될 수 있는 바, 필요에 따라 상기 제 1 축열식 베드(2)의 일측에 연결설치된 제 1 퍼지댐퍼(24a)를 개방하여 상기 제 1 퍼지댐퍼(24a)와 연결설치된 공기 유입구(28)로부터 공기를 유입시켜 상기 제 1 축열식 베드(2)의 축열층(12)을 퍼지하게 된다.Meanwhile, gas is flowed into the
여기서, 상기 축열층(12)을 퍼지하는 것은 질소산화물을 포함하는 배가스 처리하는 공정에 참여하지 않는 축열식 베드(2, 4, 6)의 퍼지댐퍼(24a, 24b, 24c)를 개방하여 전술한 바와 동일한 방법으로 수행한다.Here, the purging of the
그 다음, 상기 제 2 유입댐퍼(22b) 및 제 3 배출댐퍼(20c)를 폐쇄한 뒤 배가스 유입구(26)와 연결설치된 제 3 축열식 베드(6)의 제 3 유입댐퍼(22c) 및 제 1 축열식 베드(2)의 제 1 배출댐퍼(20a)를 개방하여 질소산화물을 포함하는 배가스가 폐열을 회수한 제 3 축열식 베드(6)의 축열층(12)을 통과하며 예열되도록 하고, 상기 예열된 질소산화물을 포함하는 배가스는 제 1 환원제 공급수단(14)을 통과하며 환원제가 공급된 뒤 반응실(10)로 유입된다.Next, the
그 다음, 상기 반응실(10)로 유입된 예열된 질소산화물을 포함하는 배가스는 상기 반응실(10)의 일측에 구비된 버너(8)에 의하여 750 내지 1200℃, 바람직하게는 800 내지 1100℃의 온도에서 질소로 환원되어 처리된다.Then, the exhaust gas containing the preheated nitrogen oxide introduced into the
그 다음, 상기 환원처리된 고온의 처리가스는 상기 반응실(10)의 일측에 연결설치된 제 1 축열식 베드(2)의 제 1 환원제 공급수단(14) 및 축열층(12)을 통과하며 폐열을 회수한 후 상기 제 1 축열식 베드(2)의 일측에 구비된 제 1 배출댐퍼(20a) 및 처리가스 배출구(30)를 순차적으로 통과하여 외부로 배출된다.Subsequently, the reduced-temperature treatment gas passes through the first reducing agent supply means 14 and the
그 다음, 전술한 과정을 반복적으로 수행함으로써 질소산화물을 포함하는 배가스를 지속적으로 처리한다.Then, by repeatedly performing the above-described process, the exhaust gas containing nitrogen oxide is continuously treated.
여기서, 상기 축열식 베드(2, 4, 6)의 내부에 촉매층(18)이 더 구비될 경우에는 상기 반응실(10)의 내부온도는 200 내지 500℃, 바람직하게는 300 내지 400℃로 하여 환원반응을 수행한다.Here, when the
필요에 따라, 상기 축열식 베드(2, 4, 6)의 제 1 환원제 공급수단(14)을 제거한 뒤 상기 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입되는 배가스 유입구(26)의 후방으로 제 2 환원제 공급수단(36)을 연결설치하여 축열식 환원장치를 구성할 경우에는 축열식 베드(2, 4, 6)의 내부에서 환원제를 공급하는 방법을 제외시킨 상태로 전술한 질소산화물을 포함하는 배가스의 처리방법을 수행하게 된다.If necessary, after removing the first reducing agent supply means 14 of the heat storage bed (2, 4, 6) and the second reducing agent supply means to the rear of the
한편, 2베드형 축열식 환원장치의 작동기작을 살펴보면 다음과 같다.On the other hand, the operation of the two-bed regenerative reduction device is as follows.
본 발명에 따른 2베드형 축열식 환원장치의 보다 용이한 설명을 위하여 도 2의 완충탱크(34)를 구비한 축열식 환원장치를 기준으로 하여 설명하기로 한다.For easier description of the two-bed heat storage reduction device according to the present invention will be described with reference to the heat storage reduction device having a
오염원으로부터 질소산화물을 포함하는 배가스가 배가스 유입구(26)로 유입되면 상기 배가스 유입구(26)에 연결설치된 제 1 유입댐퍼(22a) 및 제 3 축열식 베드(6) 및 제 3 배출댐퍼(20c)를 개방하여 질소산화물을 포함하는 배가스가 제 1 축열식 베드(2)의 축열층(12) 및 제 1 환원제 공급수단(14)을 통과하여 환원제가 공급된 뒤 반응실(10)로 유입되도록 한다.When the flue gas containing nitrogen oxide is introduced into the
그 다음, 상기 반응실(10)로 유입된 질소산화물을 포함하는 배가스는 상기 반응실(10)의 일측에 구비된 버너(8)에 의하여 750 내지 1200℃, 바람직하게는 800 내지 1100℃의 온도에서 질소로 환원되어 처리된다.Next, the exhaust gas containing nitrogen oxide introduced into the
그 다음, 상기 환원처리된 고온의 처리가스는 상기 반응실(10)의 일측에 연결설치된 제 3 축열식 베드(6)의 제 1 환원제 공급수단(14) 및 축열층(12)을 통과하며 폐열을 회수한 후 상기 제 3 축열식 베드(6)의 일측에 구비된 제 3 배출댐퍼(20c) 및 처리가스 배출구(30)를 순차적으로 통과하여 외부로 배출된다.Subsequently, the reduced-temperature hot processing gas passes through the first reducing agent supply means 14 and the
그 다음, 상기 제 1 유입댐퍼(22a) 및 제 3 배출댐퍼(20c)를 폐쇄한 뒤 배가스 유입구(26)와 연결설치된 제 3 축열식 베드(6)의 제 3 유입댐퍼(22c) 및 제 1 축열식 베드(2)의 제 1 배출댐퍼(20a)를 개방하여 질소산화물을 포함하는 배가스가 폐열을 회수한 제 3 축열식 베드(6)의 축열층(12)을 통과하며 예열되도록 하고, 상 기 예열된 질소산화물을 포함하는 배가스는 제 1 환원제 공급수단(14)을 통과하며 환원제가 공급된 뒤 반응실(10)로 유입된다.Next, the
그 다음, 상기 반응실(10)로 유입된 질소산화물을 포함하는 배가스는 상기 반응실(10)의 일측에 구비된 버너(8)에 의하여 750 내지 1200℃, 바람직하게는 800 내지 1100℃의 온도에서 질소로 환원되어 처리된다.Next, the exhaust gas containing nitrogen oxide introduced into the
그 다음, 상기 환원처리된 고온의 처리가스는 상기 반응실(10)의 일측에 연결설치된 제 1 축열식 베드(2)의 제 1 환원제 공급수단(14) 및 축열층(12)을 통과하며 폐열을 회수한 후 상기 제 1 축열식 베드(2)의 일측에 구비된 제 1 배출댐퍼(20a) 및 처리가스 배출구(30)를 순차적으로 통과하여 외부로 배출된다.Subsequently, the reduced-temperature treatment gas passes through the first reducing agent supply means 14 and the
필요에 따라, 상기 제 1 축열식 베드(2)의 축열층(12) 하단에 정체하던 반응하지 않은 질소산화물을 포함하는 배가스를 1 축열식 베드(2)와 연결설치된 송풍기(32)로 일정시간 동안 송풍하여 완충탱크(34)로 이송시켜 환원처리된 처리가스와 함께 외부로 배출되는 것을 방지하고, 상기 완충탱크(34)로 유입된 배가스는 제 3 축열식 베드(6)로 유입되는 배가스에 포함되어 반응실(10)로 유입되며, 이러한 과정은 제 1 축열식 베드(2) 및 제 3 축열식 베드(6)의 역할이 순차적으로 반복되며 수행된다.If necessary, the exhaust gas containing the unreacted nitrogen oxides stagnated at the bottom of the
그 다음, 전술한 과정을 반복적으로 수행함으로써 질소산화물을 포함하는 배가스를 지속적으로 처리한다.Then, by repeatedly performing the above-described process, the exhaust gas containing nitrogen oxide is continuously treated.
여기서, 상기 한 쌍의 축열식 베드(2, 6)의 내부에 촉매층(18)이 더 구비될 경우에는 상기 반응실(10)의 내부온도는 200 내지 500℃, 바람직하게는 300 내지 400℃로 하여 환원반응을 수행한다.Here, when the
필요에 따라, 상기 축열식 베드(2, 4, 6)의 제 1 환원제 공급수단(14)을 제거한 뒤 상기 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입되는 배가스 유입구(26)의 후방으로 제 2 환원제 공급수단(36)을 연결설치하여 축열식 환원장치를 구성할 경우에는 축열식 베드(2, 4, 6)의 내부에서 환원제를 공급하는 방법을 제외시킨 상태로 전술한 질소산화물을 포함하는 배가스의 처리방법을 수행하게 된다.If necessary, after removing the first reducing agent supply means 14 of the heat storage bed (2, 4, 6) and the second reducing agent supply means to the rear of the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the exemplary embodiments described above are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the appended claims and their equivalents, rather than the detailed description, are included in the scope of the present invention.
본 발명은 상술한 바와 같이, 축열식 베드에 축열층을 구성함으로써 환원반응시 사용된 고온의 폐열을 회수하여 재이용함으로 운전비를 감소시킬 수 있으며, 유입되는 질소산화물을 포함하는 배가스에 환원제를 공급하여 환원시킴으로써 배가스에 포함된 질소산화물이 질소로 전환되어 처리되도록 하는 효과가 있다.The present invention can reduce the operating cost by recovering and recycling the waste heat of the high temperature used in the reduction reaction by configuring the heat storage layer in the heat storage bed, as described above, by supplying a reducing agent to the exhaust gas containing the nitrogen oxide flowing into the reduction By doing so, there is an effect that the nitrogen oxide contained in the exhaust gas is converted to nitrogen and treated.
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