KR100720102B1

KR100720102B1 - 폐열을 이용한 배기가스 처리장치

Info

Publication number: KR100720102B1
Application number: KR1020060050587A
Authority: KR
Inventors: 문기학
Original assignee: 성진엔지니어링 (주)
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2007-05-21

Abstract

본 발명은 농축기를 통한 VOC의 흡착 농축효과를 극대화하여 배기가스의 처리 성능을 최대로 향상시킬 수 있는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치에 관한 것으로, 공장의 배기관에 연결된 제1 배기관을 통해 배기가스가 유입되고 유입된 배기가스를 화염을 통해 소각시키는 노즐 및 소각된 가스를 배출하는 배출구를 포함하는 소각로와, 상기 배출구에 연결되어 소각가스를 배기부를 통해 배기하는 제2 배기관을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서; 상기 제2 배기관의 중간과 제1 배기관의 중간에는 제2 배기관을 통과하는 소각가스의 폐열을 이용하여 제1 배기관을 통과하는 배기가스의 온도를 상승시켜 배기가스에 포함된 액적물질을 기화시키는 제1 열교환기가 더 구비되어 있고; 상기 제1 배기관의 제1 열교환기와 소각로 사이에는, 온도의 상승을 통해 수분이 증발된 배기가스에 포함되는 VOC를 흡착 농축하여 청정가스는 상기 배기부에 연결된 청정가스 배기관을 통해 대기중으로 배출하고 잔류된 VOC가 포함된 배기가스는 제1 배기관을 통해 소각로로 배출시키는 농축기가 더 구비됨을 특징으로 하는 것이다.

폐열, 배기가스, 처리장치

Description

폐열을 이용한 배기가스 처리장치{Exhaust gas treatment apparatus using useless heat}

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치를 나타낸 전체 구성도.

도 2는 도 1의 A부 확대도.

도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예의 배기가스 처리장치를 나타낸 전체 구성도.

도 4는 도 3의 B부 확대도.

도 5는 본 발에 따른 제2 실시예의 배기가스 처리장치를 구성하는 응축기를 확대도시한 일부 절개 사시도.

도 6은 도 5의 A-A선 단면도.

도 7은 통상적으로 알려진 배기가스 처리장치를 나타낸 개략 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 소각로

11 : 노즐

12 : 배출구

2 : 제1 배기관

21, 22 : 송풍팬, 23 : 필터

3 : 제2 배기관

4 : 제1 열교환기

41 : 소각가스 통로

42 : 배기가스 통로

5 : 농축기

51 : 청정가스 배기관

6 : 응축기

61 : 케이스

611 : 드레인관

62 : 냉각핀

63 : 액상 액적물질 회수수단

631 : 절곡판, 632 : 수직 절곡부, 633 : 절곡면, 634 : 굴곡통로

7 : 연소공기 열교환기

71 : 소각가스 통로

72 : 연소공기 통로

73 : 제1 연소공기 공급관

731 : 연소 공기팬

74 : 제2 연소공기 공급관

8 : 제2 열교환기

81 : 소각가스 통로

82 : 배기가스 통로

9 : 배기부

10 : 배기관

본 발명은 반도체, LCD 등을 생산하는 공장에서 발생되는 배기가스를 처리하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는, 농축기를 통한 VOC의 흡착 농축효과를 극대화하여 배기가스의 처리 성능을 최대로 향상시킬 수 있는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 LCD 생산공정 중에 발생되는 배기가스(이하, "공장 배기가스"라 칭함)는, VOC와, 부틸아세테이트와 2-엑토시에틸 아세테이트 등의 PR 공정(photo resist)에서 첨가되는 물질(이하, "PR성분"이라 한다.)과 수분 및 기타 이물질 등의 혼합물로 구성된다.

특히, 상기 VOC라 함은 휘발성 유기화합물로서, VOC가 대기중으로 발산될 경우에는, 질소산화물과 공존하여 햇빛의 작용으로 광화학 반응을 일으키게 됨에 따라 오존 및 팬(PAN;퍼옥시아세틸 나이트레이트) 등의 광화학 산화성 물질을 생성시켜 인체에 유해한 영향을 끼치는 것이다.

또한 VOC는 대기 오염물질로서 발암성을 가진 독성 화학물질이기도 하고 악 취를 발생하기도 하는 유해한 물질로써 알려져 있다.

따라서 여러 나라에서는 상기와 같은 문제를 가지는 VOC의 대기 방출을 규제하고 있는 실정이다.

이에 먼저, 통상적으로 알려진 공장 배기가스의 처리장치를 설명하면 다음과 같다.

도 7은 통상적으로 알려진 배기가스 처리장치를 나타낸 것으로서, 공장으로 부터 배기관(100)을 통해 배출되는 배기가스를 물리적으로 필터링하는 필터부(200)와, 이 필터부(200)로부터 배출되는 배기가스를 흡착제를 통해 정화하는 농축기(300)와, 농축기(300)내의 농축가스를 연소하는 노즐을 포함하는 연소기(400), 및 상기 농축기(300)내의 청정가스와 상기 연소기(400)를 통해 연소된 청정가스를 배출하는 배기부(500)로 구성된다.

그리고 상기 필터부(200)는, 배기가스에 함유된 입자가 큰 이물질을 물리적으로 처리하는 것으로서 통상적으로 하나 이상으로 배열된 필터를 포함한다.

또한 상기 흡착제는 농축기(300)의 내부에 구비되어 배기가스에 함유되어 있는 VOC를 흡착하는 작용을 수행하는 것으로서 통상적으로 흡착성과 다공성이 뛰어난 제오라이트가 대표적으로 사용된다.

따라서, 상기와 같은 장치를 통해 공장 배기가스의 처리과정을 설명하면, 먼저 공장에서 배출되는 배기가스를 최초 필터부(200)에 통과시켜 입자가 큰 이물질을 물리적으로 걸러낸다.

다음 입자가 큰 이물질이 1차적으로 걸러진 배기가스를 농축기(300)로 유입 시켜 배기가스에 함유된 VOC를 흡착제에 흡착되게 하면서, 상기 농축기(300)로부터 청정가스만을 배기부(500)로 강제 이송시켜 배기시킨다. 그리고 상기 청정가스의 배기와 더불어, 상기 농축기(300)의 내부에 잔류된 농축가스를 연소기(400)로 이송시켜 연소기(400)에서 농축가스에 함유된 혼합물을 산화시켜 청정가스를 얻어낸 다음, 이를 배기부(500)를 통해 배기시키는 일련의 과정을 통해 배기가스를 처리하는 것이다.

그러므로 상기와 같은 과정을 통해 배기가스를 처리함에 있어서, 배기가스의 필터링 후 바로 흡착 과정이 진행되어 청정가스를 얻어냄과 동시에 농축기의 농축가스를 산화시켜 청정가스를 얻어내게 된다.

그런데, 상기 필터링 과정을 마친 배기가스에는 VOC, PR성분, 수분 및 각종 이물질이 포함되어 있는데, 상기 PR성분 및 수분은 액적물질로서 농축기의 표면기공을 차단함으로서 VOC의 흡착 농축성능을 저하시킨다.

따라서 상기 액적물질이 농축기를 구성하는 흡착제의 기공들을 막으면서 흡착제의 표면에 흡착 됨으로서, 배기가스에 함유된 VOC가 흡착제에 흡착되지 않고 그대로 대기로 방출되는 현상이 발생되어 환경오염을 유발하는 문제점을 가지고 있었다.

또한 상기 액적물질에 함유된 수분은 제오라이트(제오라이트 로터)등의 흡착제의 수명을 단축시키는 문제점도 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 공장 의 배기관을 통해 유입되는 배기가스의 온도를 소각가스의 통해 상승시킴으로서, PR성분 및 수분(이하, "액적물질"이라 칭함)이 기화된 상태의 배기가스를 농축기로 유입되게 함에 따라 농축기를 통한 VOC의 흡착 농축효과를 최대로 향상시킬 수 있도록 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치를 제공함을 목적으로 한다.

또한 배기가스에 포함되는 VOC와 액적물질을 응축을 통해 액상의 유기화합물(이하, "액상 액적물질"이라 칭함)로 치환하여 배출 제거한 다음, 응축으로 인하여 공기의 상대습도가 상승됨에 따라 발생되는 일부 수분 과 액적물질이 잔류된 배기가스를 기화시켜 농축기로 유입되게 함으로서, 농축기를 통한 VOC의 흡착 농축효과를 좀더 향상시킬 수 있도록 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치를 제공하는 목적도 있다.

또 소각로에서 배출되는 소각가스로부터 열을 회수하여 연소공기의 온도를 상승시킨 다음 이를 노즐에 공급함으로서, 소각로에서 연소공기의 온도를 상승시켜 연료의 소비를 최소로 줄일 수 있는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치를 제공하는 목적도 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 공장의 배기관에 연결된 제1 배기관을 통해 배기가스가 유입되고 유입된 배기가스를 화염을 통해 소각시키는 노즐 및 소각된 가스를 배출하는 배출구를 포함하는 소각로와, 상기 배출구에 연결되어 소각가스를 배기부를 통해 배기하는 제2 배기관을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서; 상기 제2 배기관의 중간과 제1 배기관의 중간에는 제2 배기관을 통과하는 소각가스의 폐 열을 이용하여 제1 배기관을 통과하는 배기가스의 온도를 상승시켜 배기가스에 포함된 액적물질을 기화시키는 제1 열교환기가 더 구비되어 있고; 상기 제1 배기관의 제1 열교환기와 소각로 사이에는, 온도의 상승을 통해 수분이 증발된 배기가스에 포함되는 VOC를 흡착 농축하여 청정가스는 상기 배기부에 연결된 청정가스 배기관을 통해 대기중으로 배출하고 잔류된 VOC가 포함된 배기가스는 제1 배기관을 통해 소각로로 배출시키는 농축기가 더 구비됨을 특징으로 하는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치를 나타낸 전체 구성도이며, 도 2는 도 1의 A부 확대도이다.

이에 본 발명의 배기가스 처리장치는, 공장의 배기관(10)에 연결된 제1 배기관(2)을 통해 배기가스가 유입되고 유입된 배기가스를 화염을 통해 소각시키는 노즐(11) 및 소각된 가스를 배출하는 배출구(12)를 포함하는 소각로(1)와, 상기 배출구(12)에 연결되어 소각된 가스(이하, "소각가스"라 칭함)를 배기부(9)를 통해 배기하는 제2 배기관(3)을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서; 상기 제2 배기관(3)의 중간과 제1 배기관(2)의 중간에는 제2 배기관(3)을 통과하는 소각가스의 폐열을 이용하여 제1 배기관(2)을 통과하는 배기가스의 온도를 상승시켜 배기가스에 포함된 액적물질을 기화시키는 제1 열교환기(4)가 더 구비되어 있고; 상기 제1 배기관(2)의 제1 열교환기(4)와 소각로(1) 사이에는, 온도의 상승을 통해 수분이 증발된 배기가스에 포함되는 VOC를 흡착 농축하여 청정가스는 상기 배기부(9)에 연 결된 청정가스 배기관(51)을 통해 대기중으로 배출하고 잔류된 VOC가 포함된 배기가스는 제1 배기관(2)을 통해 소각로(1)로 배출시키는 농축기(5)가 더 구비됨을 특징으로 한다.

그리고 상기 제1 열교환기(4)는, 상기 제2 배기관(10)이 인입측과 배출측에 연결되어 이동하는 폐열을 가진 소각가스가 통과되는 소각가스 통로(41)와, 소각가스 통로(41)와 구획되게 구비되어 제1 배기관(2)을 이동하는 배기가스가 통과되면서 소각가스의 열을 회수하게 구비된 배기가스 통로(42)를 포함하는 것이다.

또한 상기 농축기(5)는, 상기 제1 배기관(2)을 통해 배기가스를 유입받아 VOC를 흡착하여 청정가스를 생성하고, 청정가스의 생성후에는 부산물로 농축가스가 잔류되는데 이와 같은 농축가스를 제1 배기관(2)을 통해 소각로(1)로 배기하는 작용을 수행하는 것이다. 그리고 이와 같은 작용을 수행하는 농축기(5)는 여러 종류가 공지되어 사용되는 것으로 본 발명에서는 그 구체적인 설명은 생략한다.

또 상기 소각로(1)의 배출구(12)와 제2 배기관(3)의 사이에는, 상기 소각로(1)에서 배출되는 폐열을 가진 소각가스가 통과되는 소각가스 통로(81)와, 소각가스 통로(81)와 구획되게 구비되어 상기 농축기(5)와 연결된 제1 배기관(2)이 인입측에 연결되고 소각로(1)와 연결된 제1 배기관(2)이 배출측에 연결되어 제1 배기관(2)을 통해 배기가스가 통과되면서 소각가스의 열을 회수하게 구비된 배기가스 통로(82)를 포함하는 제2 열교환기(8)더 구비되어 있는 것이다.

또 상기 배기부(9)는 배기가스를 대기중으로 배출할 수 있는 굴뚝으로 구성되며, 굴뚝의 내부에는 소각가스와 농축기(5)에서 배출되는 청정가스를 강제 배출 시킬 수 있는 송풍팬이 더 구비되는 것도 있다.

한편, 상기 제1 열교환기(4)를 구성하는 소각가스 통로(41)의 인입측과 제2 배기관(3)의 사이에는, 상기 제2 배기관(3)을 이동하는 폐열을 가진 소각가스가 통과되는 소각가스 통로(71)와, 소각가스 통로(71)와 구획되게 구비되어 소각가스를 통해 연소공기가 소각가스의 열을 회수하게 구비된 연소공기 통로(72)를 포함하는 연소공기 열교환기(7)가 더 구비되어 있는 것이다. 그리고 상기 연소공기 통로(72)의 인입측에는 대기중의 공기를 강제 이송시키는 연소공기 공급팬(731)을 포함하는 제1 연소공기 공급관(73)이 더 구비되어 있으며, 상기 연소공기 통로(72)의 배출측과 상기 노즐(11)의 사이에는 열교환된 연소공기를 노즐(11)로 공급하여 LNG와 혼합되게 하는 제2 연소공기 공급관(74)이 더 구비되어 있는 것이다.

그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 열교환기(4)와 농축기(5) 사이의 제1 배기관(2)에는 송풍팬(21)이 더 구비됨으로서 농축기(5)를 통한 흡착 농축효과를 향상시킬 수 있는 것이다.

또한 상기 제1 열교환기(4)와 농축기(5) 사이의 제1 배기관(2)에는 배기가스의 포함된 이물질을 필터링하는 필터(23)가 더 구비됨으로, 제1 열교환기를 통과한 배기가스에 포함된 분진등의 이물질을 물리적으로 제거하여 농축기를 통한 흡착 농축효과를 좀더 향상시킬 수 있는 것이다.

또 상기 농축기(5)와 소각로(1) 사이의 제1 배기관(2)에는 송풍팬(21,22)이 더 구비됨으로서, 농축기(5)의 VOC가 포함된 농축 배기가스를 원활하게 소각로로 이송시킬 수도 있는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 제1 실시예의 배기가스 처리장치의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 공장으로부터 배기관(10)을 통해 배기가스가 제1 배기관(2)을 통과하면서 제1 열교환기(4)와 농축기(5) 및 제2 열교환기(8)를 통과하여 소각로(1)로 유입된 다음, 소각로(1)로 유입된 배기가스는 소각되어 소각로(1)의 배출구(12)를 통해 배출되고, 소각로(1)에서 배출된 소각가스는 제2 배기관(3)를 통과하면서 연소공기 열교환기(7)와 제1 열교환기(4)을 통과하여 배기부(9)를 거쳐 대기중으로 방출되는 과정을 진행한다.

그리고, 상기와 같이 제2 배기관(3)를 통과하는 높은 온도의 소각가스가 제1 열교환기(4)를 통과하는 과정에서는, 제1 열교환기(4)의 배기가스 통로를 통과하는 배기가스에서 소각가스의 열을 흡수함으로서, 배기가스에 포함된 액적물질을 기화시키고 액적물질이 기화된 배기가스를 농축기(5)로 공급함에 따라서 농축기(5)의 흡착 농축효과를 향상시킬 수 있는 것이다.

즉 상기 제1 열교환기(4)의 소각가스 통로(41)를 통과하는 소각가스는 소각로(1)의 연소과정을 통해 폐열이 포함되어 있는 것이다. 그러므로 고온의 소각가스가 상기 제1 열교환기(4)의 소각가스 통로(41)를 통과하는 과정에서는 제1 열교환기(4)의 배기가스 통로(42)를 통과하는 배기가스에서 열을 흡수하게 되는 것이다.

따라서 상기와 같이 배기가스 통로(42)를 통과하는 배기가스가 열을 흡수하게 되면 배기가스의 온도가 급상승(상대습도 50%이하)됨에 따라서 배기가스에 포함되는 일부 액상 상태의 액적물질이 완전하게 기화된다. 그러므로 액적물질이 기화 된 상태의 배기가스를 농축기(5)로 유입함에 따라서 농축기(5)를 구성하는 제올라이트 등의 흡착제의 성능이 저하되는 것을 예방함은 물론 흡착제의 수명을 최대화 할 수 장점을 가지는 것이다.

다시말해 상기 농축기(5)에 액적물질이 완전히 기화된 배기가스를 유입함에 따라서 수분으로 인한 흡착제의 성능 저하는 물론 수명단축 현상을 사전에 예방할 수 있는 것이다.

또한, 상기와 같이 제2 배기관(3)을 통과하는 높은 온도의 소각가스가 연소공기 열교환기(7)를 통과하는 과정에서는, 연소공기 열교환기(7)의 연소 공기통로(72)를 통과하는 연소공기에서 열을 회수함으로서, 연소공기의 온도가 상승됨에 따라 소각로(1)의 LNG 소모량을 최소로 줄일 수 있는 것이다.

즉 소각로(1)에서 배출되는 소각가스로부터 열을 회수하여 연소공기의 온도를 상승시켜 이를 노즐(11)에 공급함으로써 소각로(2)에서 연소공기의 온도를 상승시키는데 필요한 연료의 낭비를 줄일 수 있는 것이다. 다시말해 소각가스로부터 열을 회수하여 연소공기의 온도를 약 300ㅀC까지 상승시킴으로써 연소공기를 상승시키기 위한 연료인 LNG의 소비량을 줄일 수 있음에 따라서 연료 소모량을 최소로 줄일 수 있는 것이다.

한편, 상기 소각로(1)의 배출구(12)와 제2 배기관(3)의 사이에는 소각가스를 통해 농축기(5)에서 배출되는 배기가스의 온도를 상승시키는 제2 열교환기(8)를 더 구비함으로서, 소각로(1)에서 배기가스의 온도 상승을 위한 LNG의 소모량을 좀더 줄일 수도 있는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예의 배기가스 처리장치를 나타낸 전체 구성도이며, 도 4는 도 3의 B부 확대도이고, 도 5는 본 발에 따른 제2 실시예의 배기가스 처리장치를 구성하는 응축기를 확대도시한 일부 절개 사시도이고, 도 6은 도 5의 C-C선 단면도이다.

이에, 본 발명에 따른 제2 실시예의 배기가스 처리장치는, 상술한 제1 실시예의 구성을 모두 포함함을 전제하며, 상기 제1 열교환기(4)를 구성하는 배기가스 통로(42)의 인입측에는, 상기 제1 배기관(2)을 통해 유입되는 배기가스를 응축시켜 배기가스에 포함된 농축기(5)의 흡착 방해물질인 액적물질을 액상으로 상변화시켜 드레인관(611)을 통해 제거하는 응축기(6)가 더 구비됨을 특징으로 한다.

그리고 상기 응축기(6)는, 인입측에 배기가스가 유입되는 상기 제1 배기관(2)이 연결되고 배출측은 상기 제1 열교환기(4)의 배기가스 통로(42)의 인입측에 연결되어 있으며 하부에는 하나 이상의 드레인관(611)이 구비된 케이스(61)와, 상기 케이스(61)의 내부에 구비되어 유입되는 배기가스를 통과시키면서 배기가스를 응축시키는 하나 이상의 냉각핀(62)을 포함하는 것이다.

또한, 상기 케이스(61) 내부의 배출측에는, 상기 냉각핀(62)을 통과한 배기가스가 충돌되게 함으로서 배기가스에 포함된 액상 액적물질은 충돌 낙하를 통해 배출제거하는 액상 액적물질 회수수단(63)을 더 구비되어 있는 것이다.

그리고 상기 액상 액적물질 회수수단(63)은 다수의 수직 절곡부(632)에 의해 형성된 절곡면(633)을 포함하는 다수의 절곡판(631)이 간격을 두고 수직으로 설치되어 구성된다. 따라서 상기 절곡판(631)들의 사이에는 배기가스가 통과되면서 배 기가스에 포함되는 액상 액적물질이 상기 절곡면(633)과 충돌되어 하부로 낙하되게 하고 배기가스가 통과되는 굴곡통로(634)가 구비되는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 제2 실시예의 배기가스 처리장치의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 실시예의 배기가스 처리장치는, 공장으로부터 배기관(10)을 통해 배기가스가 제1 배기관(2)을 통과하면서 응축기(6), 제1 열교환기(4), 농축기(5) 및 제2 열교환기(8)를 통과하여 소각로(1)로 유입된 다음, 소각로(1)로 유입된 배기가스는 소각되어 소각로(1)의 배출구(12)를 통해 배출되고, 소각로(1)에서 배출된 소각가스는 제2 배기관(3)를 통과하면서 연소공기 열교환기(7)와 제1 열교환기(4)을 통과하여 배기부(9)를 거쳐 대기중으로 방출되는 과정을 진행한다.

따라서 상기와 같이 공장의 배기관(10)에서 배출된 배기가스가 제1 배기관(2)을 통해 응축기(6)로 유입되게 되면, 유입된 배기가스가 냉각핀(62)의 냉각 작동을 통해 응축되어 통과된다. 그리고 이와 같이 응축기(6)를 통과하는 배기가스가 냉각되어 통과되게 되는 과정에서는 일부 기화되어 있는 액적물질이 상변화를 일으켜 액체상태로 치환되고, 치환된 액체상태의 액적물질은 응축기(1)의 하부에 구비된 드레인관(213)을 통해 외부로 배출되어 제거되는 것이다.

아울러 상기와 같이 액상 액적물질이 낙하되어 배출 제거되는 과정에서는 배기가스에 포함되어 있는 입자가 작은 이물질은 수분에 대하여 흡착성을 가짐으로서 액상의 액적물질에 입자가 작은 이물질이 흡착된다. 그러므로 응축과정에서 생성되 는 액상의 액적물질의 배출과 함께 상기 입자가 작은 이물질도 드레인관(611)을 통해 제거되는 것이다.

한편, 상기 응축기(3) 내부의 배출측에는 액상 액적물질 회수수단(63)이 더 구비됨에 따라서, 상기 액상 액적물질 회수수단(63)으로 응축된 배기가스를 통과시키게 되면 배기가스에 포함된 관성을 가진 액상 액적물질이 낙하를 통해 배출 제거되고 기체상태의 배기가스만이 제1 열교환기(4)로 유입되는 것이다.

다시말해 상기 액상 액적물질이 상기 액상 액적물질 회수수단(63)에 구비된 굴곡통로(634)를 통과하는 과정에서는, 배기가스에 포함되는 액상 액적물질이 관성으로 인하여 상기 절곡면(633)에 반복적으로 충돌됨으로 인하여 하부로 낙하되고, 이와 같이 낙하된 액상 액적물질은 케이스(61)의 하부에 구비되어 있는 드레인관(611)을 통해 외부로 배출되어 제거된다. 그리고 상기 굴곡통로(634)를 통과한 기체 상태의 배기가스는 제1 열교환기로 유입되는 것이다.

그러므로 상기 액상 액적물질 회수수단(63)을 통해 배기가스의 포함되는 액적물질의 제거 효과를 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 응축기를 통과하여 제1 열교환기(4)로 유입된 배기가스는 응축기를 통해 응축된 상태를 유지함으로서 배기가스 중의 습도는 높아지게 된다. 그러므로 제1 열교환기(4)의 배기가스 통로를 통과하는 냉각된 배기가스는 제1 열교환기(4)의 소각가스 통로(41)를 통과하는 고온의 소각가스로 부터 열을 흡수함으로서, 배기가스 중에 포함된 수분과 일부 잔류된 액상 액적물질이 기화된 배기가스는 농축기(5)로 유입되는 것이다. 따라서 수분이 기화 된 배기가스가 농축기로 유입됨으로서 농축기(5)의 흡착 농축효과가 저하되는 것을 예방할 수 있는 것이다.

따라서 상기와 같이 배기가스 통로(42)를 통과하는 배기가스가 열을 흡수하게 되면 배기가스의 온도가 급상승됨에 따라서 배기가스 중의 수분과 일부 잔류된 액상 액적물질이 완전하게 기화된다. 그러므로 기화된 상태의 배기가스를 농축기(5)로 유입함에 따라서 농축기(5)를 구성하는 제올라이트 등의 흡착제의 성능이 저하되는 것을 예방함은 물론 흡착제의 수명을 최대화 할 수 장점을 가지는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 공장의 배기관을 통해 유입되는 배기가스의 온도를 소각가스의 통해 상승시켜 액적물질이 기화된 상태의 배기가스를 농축기로 유입되게 함으로서 농축기의 성능을 최대로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 배기가스에 포함되는 VOC와 액적물질을 응축을 통해 액상 액적물질로 치환하여 배출 제거한 다음 일부 액적물질이 잔류된 배기가스를 기화시켜 농축기로 유입되게 함으로서, 농축기의 성능을 좀더 향상시키면서 흡착제의 수명을 최대로 연장할 수 있는 효과도 있는 것이다.

또 소각가스로부터 열을 회수하여 연소공기의 온도를 상승시킨 다음 이를 노즐에 공급함으로서 연소공기의 온도를 상승시키기 위한 연료의 소비를 최소화 할 수 있는 운전비용이 저렴한 처리장치를 제공할 수 있는 효과도 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지 만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims

공장의 배기관(10)에 연결된 제1 배기관(2)을 통해 배기가스가 유입되고 유입된 배기가스를 화염을 통해 소각시키는 노즐(11) 및 소각된 가스를 배출하는 배출구(12)를 포함하는 소각로(1)와, 상기 배출구(12)에 연결되어 소각가스를 배기부(9)를 통해 배기하는 제2 배기관(3)을 포함하는 배기가스 처리장치에 있어서;

상기 제2 배기관(3)의 중간과 제1 배기관(2)의 중간에는 제2 배기관(3)을 통과하는 소각가스의 폐열을 이용하여 제1 배기관(2)을 통과하는 배기가스의 온도를 상승시켜 배기가스에 포함된 액적물질을 기화시키는 제1 열교환기(4)가 더 구비되어 있고;

상기 제1 배기관(2)의 제1 열교환기(4)와 소각로(1)사이에는, 온도의 상승을 통해 수분이 증발된 배기가스에 포함되는 VOC를 흡착 농축하여 청정가스는 상기 배기부(9)에 연결된 청정가스 배기관(51)을 통해 대기중으로 배출하고 잔류된 VOC가 포함된 배기가스는 제1 배기관(2)을 통해 소각로(1)로 배출시키는 농축기(5)가 더 구비됨을 특징으로 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치.
제 1항에 있어서, 상기 제1 열교환기(4)는,

상기 제2 배기관(10)이 인입측과 배출측에 연결되어 이동하는 폐열을 가진 소각가스가 통과되는 소각가스 통로(41)와, 소각가스 통로(41)와 구획되게 구비되어 제1 배기관(2)을 이동하는 배기가스가 통과되면서 소각가스의 열을 회수하게 구 비된 배기가스 통로(42)를 포함함을 특징으로 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치.
제 2항에 있어서, 상기 배기가스 통로(42)의 인입측에는, 상기 제1 배기관(2)을 통해 유입되는 배기가스를 응축시켜 배기가스에 포함된 농축기(5)의 흡착 방해물질을 액상 액적물질을 상변화시켜 드레인관(611)을 통해 제거하는 응축기(6)가 더 구비됨을 특징으로 폐열을 이용한 배기가스 처리장치.
제 3항에 있어서, 상기 응축기(6)는,

인입측에 배기가스가 유입되는 상기 제1 배기관(2)이 연결되고 배출측은 상기 제1 열교환기(4)의 배기가스 통로(42)의 인입측에 연결되어 있으며 하부에는 하나 이상의 드레인관(611)이 구비된 케이스(61)와, 상기 케이스(61)의 내부에 구비되어 유입되는 배기가스를 통과시키면서 배기가스를 응축시키는 하나 이상의 냉각핀(62)을 포함함을 특징으로 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치.
제 4항에 있어서, 상기 응축기(6)는,

상기 케이스(61) 내부의 배출측에 장착되어 상기 냉각핀(62)을 통과한 배기가스가 충돌되게 하여 배기가스에 포함된 액상 액적물질은 낙하를 통해 배출 제거하고 배기가스을 통과시켜 상기 농축기(5)로 이송시키는 액상 액적물질 회수수단(63)을 더 포함함을 특징으로 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치.
제 5항에 있어서, 상기 액상 액적물질 회수수단(63)은 다수의 수직 절곡부(632)에 의해 형성된 절곡면(633)을 포함하는 다수의 절곡판(631)이 간격을 두고 수직으로 설치되어 구성되고, 상기 절곡판(631)들의 사이에는 배기가스가 통과되면서 배기가스에 포함되는 액상 액적물질이 상기 절곡면(633)과 충돌되어 하부로 낙하되게 하고 배기가스의 기체만이 통과되는 굴곡통로(634)가 구비됨을 특징으로 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치.
제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 열교환기(4)에 구비된 소각가스 통로(41)의 인입측과 제2 배기관(3)의 사이에는, 상기 제2 배기관(3)을 이동하는 폐열을 가진 소각가스가 통과되는 소각가스 통로(71)와, 소각가스 통로(71)와 구획되게 구비되어 소각가스를 통해 연소공기가 소각가스의 열을 회수하게 구비된 연소공기 통로(72)를 포함하는 연소공기 열교환기(7)가 더 구비되어 있고;

상기 연소공기 통로(72)의 인입측에는 대기중의 공기를 강제 이송시키는 연소공기 공급팬(731)을 포함하는 제1 연소공기 공급관(73)이 더 구비되어 있으며;

상기 연소공기 통로(72)의 배출측과 상기 노즐(11)의 사이에는 열교환된 연소공기를 노즐(11)로 공급하여 LNG와 혼합되게 하는 제2 연소공기 공급관(74)이 더 구비됨을 특징으로 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치.
제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소각로(1)의 배출구(12)와 제2 배기관(3)의 사이에는,

상기 소각로(1)에서 배출되는 폐열을 가진 소각가스가 통과되는 소각가스 통로(81)와, 소각가스 통로(81)와 구획되게 구비되어 상기 농축기(5)와 연결된 제1 배기관(2)이 인입측에 연결되고 소각로(1)와 연결된 제1 배기관(2)이 배출측에 연결되어 제1 배기관을 통해 배기가스가 통과되면서 소각가스의 열을 회수하게 구비된 배기가스 통로(82)를 포함하는 제2 열교환기(8)더 구비됨을 특징으로 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치.
제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 열교환기(4)와 농축기(5) 사이의 제1 배기관(2)에는 송풍팬(21)이 더 구비됨을 특징으로 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치.
제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 열교환기(4)와 농축기(5) 사이의 제1 배기관(2)에는 배기가스의 포함된 이물질을 필터링하는 필터(23)가 더 구비됨을 특징으로 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치.
제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농축기(5)와 소각로(1) 사이의 제1 배기관(2)에는 송풍팬(22)이 더 구비됨을 특징으로 하는 폐열을 이용한 배기가스 처리장치.