KR100829533B1 - 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리시스템 및 그 처리방법 - Google Patents

각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리시스템 및 그 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템은, 연소로, 소각로, 유리 용해로 등의 각종 노(爐)에서 발생하는 고온의 배기가스를 200~300℃로 냉각하는 폐열회수장치(20), 상기 폐열회수장치(20)에서 냉각되어 배출된 가스를 140~200℃로 냉각시키는 가스급랭장치(30), 상기 가스급랭장치(30)로부터 배출된 가스를 산화시켜 개질하는 가스개질장치(40), 상기 가스개질장치(40)로부터 배출된 가스 중의 황산화물과 분진을 제거하는 여과집진기(50), 및 상기 여과집진기(50)에서 배출된 가스를 활성탄 촉매, 소석회(Ca(OH)2) 및 이산화규소(SiO2)로 이루어진 혼합물 촉매제의 층 안으로 통과시켜 가스 중의 오염물질을 상기 활성탄 촉매에 흡착시키고 질소산화물 및 황산화물을 제거한 후 정화된 가스를 굴뚝으로 내보내는 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 다종 오염물질 저감 처리 시스템은 하나의 코크 선택적 촉매 환원 반응장치를 이용하여 각종의 노에서 나오는 배기가스 중의 오염물질들을 한꺼번에 정화할 수 있도록 함으로써 정화설비의 설치비 및 유지비를 절감하고 정화효율을 높이는 장점이 있다.
Figure R1020060050562
배가스, 선택적 촉매 환원법, 코크, SCR, CSCR, 백필터, 폐열회수, 송풍기, 산화제, 환원제, 소석회

Description

각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템 및 그 처리방법{System For Processing Multi-Pollutant Reduction For Purifying Flue Gas Of Various Furnaces And The Method Thereof}
도1은 종래의 배출가스 정화 시스템의 구성도이다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템의 구성도이다.
도3은 도2의 다종 오염물질 저감 처리 시스템에 적용된 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)의 단면도이며, 도4 및 도5는 그 분해사시도들이다.
도6은 본 발명의 제2실시예에 따른 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템의 구성도이다.
도7은 본 발명의 제3실시예에 따른 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템의 구성도이다.
도8은 본 발명의 제4실시예에 따른 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템의 구성도이다.
*도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명*
1, 10: 노(爐) 2, 20: 폐열회수장치
3, 30: 가스급냉장치 3a: 석회공급부
4: 제1백필터 4a: 화학약품 공급부
5: 제2백필터 6: 스팀 히터
7: 가스 버너 8: SCR(selective catalytic reduction) 타워
8a: 환원제 공급부 9, 90: 유인송풍기
10, 100: 굴뚝 40: 가스개질장치(gas reformer)
50: 여과집진장치 80: 코크 선택적 촉매 환원 반응장치
81: 환원제 공급부 82: 촉매제 공급부
83: 촉매제 재활용 장치
본 발명은 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템 및 그 처리방법에 관한 것으로서, 각종 연소로, 소각로, 유리 용해로 등의 각종의 노(爐)에서 발생되는 배출가스로부터 다양한 오염물질들을 가장 간편한 시설과 방법으로 효율적으로 제거할 수 있는 다종 오염물질 저감 처리 시스템 및 그 처리방법에 관한 것이다.
최근 그 수요가 급속도로 증가하고 있는 엘시디(Liquid Crystal Display; LCD)를 제조하기 위한 기판유리 용해설비에서는 원료 물질의 연소 및 용해공정 중에 다량의 입자상 물질, 황산화물(Sulfuric Oxide; SOx), 염화수소, 질소산화물, 일산화탄소, 기타 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs) 및 비소 등과 같은 중금속성분과 붕소성분이 배출되게 된다.
이외에도 쓰레기 소각시설, 연소로 등 각종 노에서도 다량의 유해화합물들과 입자상 물질들이 배출되는데, 이러한 배출가스 중의 오염물질의 종류와 농도, 양은 다르지만, 그 성분을 살펴보면,
① 주로 산성비 등의 원인이 되는 SOx, HCl, NOx, HF 등의 산성가스,
② 스모그 현상 등의 원인이 되는 NOx 가스,
③ 발암 등의 원인 독성물질인 다이옥신(TCDD/F),
④ As, Hg, Cd 등의 중금속류
등으로 구성되어 있다.
이러한 각종 노의 배기가스에 대한 기존의 정화방식을 간략히 설명하면, 우선, 산성가스의 처리를 위한 방법으로 (a) 배기가스에 소석회, 중탄산소다분말 등의 알칼리 약제를 사용하여 여과집진장치로 흡수해 제거하는 건식, (b) 배기가스에 소석회 슬러리를 사용하여 제거하는 반건식, (c) 배기가스에 가성소다 등의 알칼리 약제를 반응시켜 제거하는 습식으로 나눌 수 있다. 이때, 사용되는 장치는 건식의 경우에는 여과집진기 및 알칼리 분말투입장치를 사용하고, 반건식의 경우에는 반건식 반응탑을 이용하여 슬러리 상태의 소석회를 투입하며, 습식의 경우에는 스크라바(scrubber)에 가성소다 등의 알칼리 약제를 투입하여 처리한다.
다음으로, 질소산화물(NOx)의 처리를 위한 방법으로는, (i) 대개 850-950 ℃의 노(爐)내에 요소수 등을 분무하는 무촉매 환원장치, (ii) 250-350℃의 가스에 암모니아 등의 환원제를 분무하여 촉매탑에서 제거하는 촉매환원장치, (iii) 산화, 환원 및 PH 조정을 통해 스크라바에서 제거시키는 습식제거 장치 등으로 나눌 수 있다.
또한, 중금속과 다이옥신을 제거하는 방법으로는, (a) 배출가스에 흡착제(활성탄 등)를 분무하여 흡착 제거하는 방식과, (b) 고정층 베드(bed)를 이용하여 흡착 제거하는 방식, 및 (c) 위 고정층과 유사한 이동층, 유동층 방식으로 나눌 수 있다.
도1은 종래의 노의 배출가스 정화 시스템의 구성도이다. 도1을 참고하면, 연소로, 소각로, 유리 용해로 등의 각종 노(furnace, 1)에서 배출되는 약 1000℃ 정도의 고온의 배기가스는 보일러(2)에서 약 200~300℃로 1차 냉각된 다음 가스급랭장치(3)에 의해서 150~170℃ 정도로 2차 냉각된다. 이때, 보일러(2)는 고온의 배기가스를 냉각하면서 그 폐열을 회수하는 장치이다. 상기 보일러(2)를 거치면서 1차 냉각된 배기가스는 가스급랭장치(3)에 인입되기 전에 석회공급부(3a)로부터 공급된 소석회(Ca(OH)2)와 반응하여 가스급랭장치(3)안에서 황산화물과 염소, 불소 성분 등이 흡수반응에 의해 고형폐기물로 뭉쳐서 장치의 아래로 모여 배출된다.
석회공급부(3a)의 소석회는 슬러리(slurry) 상태로 가스급랭장치(3)안에 직접 투입될 수도 있으며, 가스급랭장치(3)와 제1필터(4) 사이의 가스 배관 안에 분말(powder)상태로 뿌려질 수도 있다.
가스급랭장치(3)를 거친 배가스는 제1필터(4)와 제2필터(5)를 차례대로 거치면서 흡수반응(중화반응)이 일어난다. 배가스 내의 분진은 제1필터(4)에 인입되어 걸러져 고형폐기물로 배출된다. 이어, 제1필터(4)를 나온 배가스는 제2백필터(5)로 인입되기 전에 화학약품 공급부(4a)에 의해 소정의 화학약품(예를 들어, 활성탄)이 투입된다. 이 활성탄 분말은 흡착반응에 의해 다이옥신 등 유해물질의 제거를 위한 것으로서, 이후 소석회(중화제)에 의한 흡수반응(중화반응)과 활성탄 분말에 의한 흡착반응이 동시에 일어난다.
제2백필터(5)에서도 흡수 흡착반응으로 생긴 고형폐기물과 분진 등이 여과장치에 잡혀서 고형폐기물로 배출된다. 이로써, 중화제 및 활성탄에 의하여 산성가스 및 다이옥신, 중금속 등이 제거된다. 이어, 배가스는 스팀 히터(6)와 가스버너(7)에 의해 200℃ 이상으로 가열된 후에 선택적 촉매 환원 반응장치(selective catalytic reduction tower, 8)로 들어간다. 상기 선택적 촉매 환원 반응장치는 금속 촉매가 내장되어 있으며, 금속 촉매의 작용에 의해 배가스 중의 질소 산화물을 환원시켜 물과 질소로 변환함으로써 정화하는 역할을 한다. 상기 배가스는 선택적 촉매 환원 반응장치(8)로 인입되기 전에 환원제 공급부(8a)에 의해서 소정의 환원제(예를 들어 암모니아)가 투입되며, 이러한 환원반응의 결과 질소산화물은 물과 질소가스로 변환된다.
이어, 상기 선택적 촉매 환원 반응장치(8)를 통과한 가스는 송풍기(9)에 의해 굴뚝(10)으로 안내되며, 굴뚝(10)으로부터는 이상의 장치를 통해 질소산화물, 황화물, 분진 등이 제거된 정화가스가 배출된다.
그러나, 상술한 종래 방식의 배기가스 처리 시스템은 각각의 오염물질을 제거하기 위해 각각의 장치들을 따로 따로 설치함으로써 시설비 및 유지관리비가 많 이 드는 반면, 기대하는 만큼 오염물질의 제거효율이 높지 않은 문제점이 있었다.
이러한 이유에서, 하나의 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(coke selective catalytic reduction tower; CSCR tower)를 이용하여 여러 종류의 오염물질들을 일시에 처리할 수 있는 다종 오염물질 저감 처리(multi pollutant reduction process; MPR process) 시스템을 개발할 필요성이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 각종의 노에서 나오는 배기가스 중의 오염물질들을 제거하기 위해 별개의 장치를 각각 사용하지 않고, 각종 오염물질을 산화처리하여 백필터 또는 간편한 시스템 설계에 의해 하나의 코크 선택적 촉매 환원 반응장치에서 여러 가지의 정화작용을 일시에 수행할 수 있도록 함으로써 전체 시스템의 설치비 및 유지비를 절감하고 배가스 정화효율을 높인 다종 오염물질 저감 처리 시스템 및 그 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의해 제공된 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템은, 연소로, 소각로, 유리 용해로 등의 각종 노(爐)에서 발생하는 고온의 배기가스를 200~300℃로 냉각하는 폐열회수장치(20); 상기 폐열회수장치(20)에서 냉각되어 배출된 가스를 140~200℃로 냉각시키는 가스급랭장치(30); 상기 가스급랭장치(30)로부터 배출된 가스를 산화시켜 개질하는 가스개질장치(40); 상기 가스개질장치(40)로부터 배출된 가스 중의 황산화물과 분진을 제거하는 여과집진기(50); 및 상기 여과집진기(50)에서 배출된 가스를 활성탄 촉매, 소석회(Ca(OH)2) 및 이산화규소(SiO2)로 이루어진 혼합물 촉매제의 층 안으로 통과시켜 가스 중의 오염물질을 상기 활성탄 촉매에 흡착시키고 질소산화물 및 황산화물을 제거한 후 정화된 가스를 굴뚝으로 내보내는 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의해 제공된 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 방법은, 연소로, 소각로, 유리 용해로 등의 각종 노(爐)에서 발생하는 고온의 배기가스를 폐열회수장치(20) 안으로 통과시켜 200~300℃로 냉각하는 제1단계; 상기 제1단계에 의해 냉각된 배기가스를 가스급랭장치(30)안으로 통과시켜 140~200℃로 냉각시키는 제2단계; 상기 제2단계에 의해 냉각된 배기가스를 산화시켜 개질하는 제3단계; 개질된 배기가스 중의 황산화물과 분진을 여과 집진 방식으로 제거하는 제4단계; 및 상기 가스를 활성탄 촉매, 소석회(Ca(OH)2) 및 이산화규소(SiO2)로 이루어진 혼합물 촉매제의 층 안으로 통과시켜 가스 중의 오염물질을 상기 활성탄 촉매에 흡착시키고 질소산화물 및 황산화물을 제거한 후 정화된 가스를 굴뚝으로 내보내는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명에 따른 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템과 그 방법에 대해 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템의 구성도이다.
연소로, 소각로, LCD 유리 용해로 등의 각종 노(10)에서 배출된 배가스는 폐열회수장치(20)에 의해 200~300℃ 정도로 1차 냉각된다. 본 발명의 다종 오염물질 저감 처리 시스템은 이밖에도 제철공장의 용광로, 아크 용해로, 코크(coke) 연소 챔버, 오일·가스 연소 챔버 등 매우 다양한 종류의 노(10)에서 배출되는 배가스의 처리를 위하여 적용될 수 있다. 폐열회수장치(20)는 노의 배가스를 1차 냉각하는 한편 폐열을 회수하여 재활용하기 위한 장치로서, 보일러 또는 열교환기로 구성되며, 바람직하게는 배가스의 온도를 250℃ 정도까지 낮춘다. 상기 폐열회수장치(20)에서 1차 냉각된 배가스는 가스급랭장치(gas quencher, 30)로 인입되어 150~170℃의 온도로 2차 냉각된다.
상기 가스급랭장치(30)로부터 나온 배가스는 가스개질장치(gas reformer, 40)로 인입되며, 가스개질장치(40)는 배가스 중의 NO를 NO2, N2O4등으로 산화시킨다. 이러한 산화반응의 반응식은 다음과 같다.
NO + O3 --> NO2 + O2
2NO + O2 --> 2NO2
2NO2 --> N2O4
NO + NO2 --> N2O3
NO + NO2 + H2O --> 2HNO2
상기 가스개질장치(40)에서 NO를 산화시키는 방식으로는, 가스에 전기를 걸어주는 저온 플라즈마 장치를 이용하는 방식도 있고, 배가스 중에 산화제를 투여하는 방식도 있다. 산화제를 투여할 경우 O3, NaClO2 등이 산화제로 사용된다.
가스개질장치(40)에 의해 개질된 상태로 배출된 가스는 여과집진장치(50)로 들어가는데, 이때 배가스가 상기 여과집진장치(50)로 인입되기 전에, 후술하는 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)로부터 재활용된 촉매제가 배가스에 투입된다. 이때, 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)로부터 재활용 공급된 촉매제 안에는 소석회 성분이 포함되어 있어서, 여과집진장치(50)에서 황산화물 및 질소산화물의 흡수반응이 일어나게 된다. 상기 재활용 촉매제가 배가스에 투입됨으로써 여과집진장치(50)안에서는 배가스 중의 황산화물, 질소산화물이 흡수반응을 일으키고 염 생성 및 분진이 포집되어 고형폐기물로 배출된다. 이러한 작용에 의해 상기 여과집진장치(50)는 배가스 안에 있는 SOx, HCl 등 산가스의 80% 이상, 중금속·다이옥신의 90% 이상, 그리고 NOx의 50-60% 정도를 제거한다.
상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)로부터 재활용 공급된 촉매제 중의 소석회 성분에 의한 여과집진장치(50)에서의 황산화물 및 질소산화물의 흡수반응식은 다음과 같다.
Ca(OH)2 + SO2 --> CaSO3 + H2O
2Ca(OH)2 + 4NO + 3O2 --> 2Ca(NO3)2 + 2H2O
Ca(OH)2 + 2HCl --> CaCl2 +2H2O
Ca(OH)2 + 2HF --> CaF2 + 2H2O
4NO + NaClO2 + 2Ca(OH)2 --> 2Ca(NO2)2 + NaCl + 2H2O
상기 여과집진장치(50)는 백필터로 구성하는 것이 바람직하며, 배출된 고형폐기물은 상술한 가스급랭장치(30)의 폐기물과 마찬가지로 지하에 매립처리된다.
이어, 상기 여과집진장치(50)로부터 나온 배가스는 유인송풍기(60)에 의해 이송되어 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)로 들어간다. 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)는 배가스 중의 잔여 산가스와 중금속, 다이옥신, NOx를 흡착, 흡수, 환원반응으로 제거하며 잔여분진의 90% 이상을 제거하는 기능을 수행한다.
필요한 경우에는 배가스가 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)에 인입되기 전에 암모니아 등 환원제를 투입하여 NOx의 환원제거효율을 증대시킬 수 있다. 도2에서 도면부호 81은 유인송풍기(60)와 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80) 사이에서 배가스에 환원제를 투입하는 환원제 공급부(81)이다.
상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)는 촉매제 공급부(82)로부터 활성탄 촉매와 중화제, 산화제 등이 혼합된 촉매제가 계속적으로 공급되어, 반응기 안의 가스에 대해서 중화반응(흡수반응), 흡착반응 및 환원반응을 수행한다. 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)에 투입되는 혼합촉매제의 성분비는 배가스의 농도에 따라 다르게 하는 것이 바람직하며, 본원의 발명자는 그 예로서 활성탄 촉매 5~70 중량%, 소석회 20~85 중량%, 이산화규소 2~10 중량%의 비율로 혼합물 촉매제 를 만들어 적용하였다.
또한, 보다 구체적으로는, 본원의 발명자의 실험에 의해 확인된 바에 의하면 다음의 3가지 비율로 혼합물 촉매제를 만들어 적용하는 것이 바람직하였다.
(1) 활성탄 촉매 5~15 중량%, 소석회 75~85 중량%, 이산화규소 2~10 중량%
(2) 활성탄 촉매 30~40 중량%, 소석회 50~60 중량%, 이산화규소 2~10 중량%
(3) 활성탄 촉매 60~70 중량%, 소석회 20~30 중량%, 이산화규소 2~10 중량%
이와 같은 비율로 조제된 상기 혼합물 촉매제는 환원 촉매를 점착시킨 활성탄과 중화제 고형분, 산화제 실리콘 등의 배합시킨 물질로서, 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)안에서 SOx, HCl 등 산가스와 다이옥신, 중금속류 및 NOx를 흡수, 흡착, 환원 반응에 의하여 제거한다. 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)에서 일어나는 환원반응의 반응식은 다음과 같다.
4NO + 4NH3 + O2 + (촉매) --> 4N2 + 6H2O
4NH3 + 2NO2 + O2 (촉매) --> 3N2 + 6H2O
이후, 정화처리가 완료된 배가스는 굴뚝(100)을 통해 공기 중으로 배출된다.
상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)에서 사용이 완료된 약제는 하부로 배출되어 촉매제 재활용 장치(83)에 의해 재활용 처리 된 후 상기 여과집진장치(50) 전단으로 투입된다. 상기 촉매제 재활용 장치(83)는 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)로부터 배출된 고형폐기물을 밀링(milling) 후 공기이동방식으로 여과 집진기 전단에 재인입한다. 이와 같이 재활용 촉매제가 여과집진장치(50)에 인입되기 전의 배가스에 혼합됨으로써, 배가스가 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)에 인입되기 전에 흡착, 흡수, 환원을 위한 전처리(pre-treatment)가 이루어지게 되는 효과를 거둘 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 다종 오염물질 저감 처리 시스템의 구성에 의해서 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)로 흡수, 흡착, 환원반응을 한꺼번에 수행할 수 있다. 또한, 본 발명은 전체 프로세스의 효율증대 및 약품사용량의 최소화를 위하여 배가스 산화개질 장치 및 사용약제의 재순환 공정을 고려하였다.
도3은 도2의 다종 오염물질 저감 처리 시스템에 적용된 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)의 단면도이며, 도4 및 도5는 그 분해사시도들이다.
도3을 참고하면, 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)는 반응기 내부에 혼합물 촉매제가 채워진 상태에서 운전되며, 인입덕트(811)를 통해 반응기 내부로 유입된 배가스는 반응기의 하부에 위치한 플로우인 호퍼(flow-in hopper; 805a)와 상부에 위치한 촉매공급호퍼(806) 사이의 흡착층(adsorption layer; 804)을 통과하여 배기덕트(802)를 통해 외부로 배출된다.
상기 혼합물 촉매제를 구성하는 활성탄 촉매는 견과껍질(nut shell)이나 목재, 코코아 야자열매 껍질, 토탄, 과일씨 또는 석탄 등을 공기 없이 열처리(탄화)하여 고온에서 증기로 활성화한 것으로서, 탄화공정에 의해 목재의 세포벽이 타들어 갈 때 생긴 수 많은 미세한 구멍들로 인해 그 빈 공간을 채우려고 하는 강한 흡착력을 갖게 되는데, 이러한 흡착력에 의해 비소 및 붕소 성분의 흡착이 가능하게 되며 질소산화물 및 암모니아의 원자간 결합을 느슨하게 하여 질소 및 물로 변환되는 작용이 쉽게 일어나도록 돕는다.
혼합물 촉매제는 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80) 상부의 촉매투입구(811)를 통해 반응기 안으로 투입되어 저장층(803)에 축적된 상태에서 대기하다가, 사용 완료된 촉매가 배출호퍼(808)를 통해 외부로 방출되면 촉매공급호퍼(806)를 통해 그 아래의 흡착층(804)으로 공급된다.
도4 및 도5는 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)의 분해사시도들로서 구조물의 결합상태 및 배가스의 통과경로를 나타낸다. 도5에서는 반응기 내부의 구조를 설명하기 위하여 편의상 벽체를 도면부호 814a 및 814b로 분리하여 도시하였다.
배출호퍼(808)의 상방에 위치한 복수 개의 플로우인 호퍼(805a)의 각각의 상부 내측에는 4개의 미니호퍼(mini-hopper; 805b)가 내삽되어 있다. 이때, 플로우인 호퍼(805a)와 미니호퍼(805b) 사이에는 약간의 틈이 있어서 이 틈을 통하여 배가스가 스며들게 된다. 그리고, 인입덕트(801)와 반응기의 벽체(814a)가 접한 부분에는 입구측 개구부(801a)가 여러 개 마련되어 있는데, 이를 통해 반응기내로 유입된 배가스는 플로우인 호퍼(805a)와 미니호퍼(805b) 사이의 틈새를 통해 미니호퍼(814b)의 하부 개구로 들어간 후 상부 개구로 나와 흡착층(804)안을 상승 이동하게 된다. 또한, 배기덕트(802)와 반응기의 벽체(814a)가 접한 부분에는 출구측 개구부(802a)가 여러 개 마련되어 있어서, 흡착층(804)을 통과한 배가스가 출구측 개구부(802a)를 통해 외부로 배출된다(도5의 화살표로 표시된 부분 참조).
한편, 배출호퍼(808)의 상방에는 지지대(813)가 설치되며, 이 지지대(813)의 위에는 플로우인 호퍼(805a)의 열(列)의 수 만큼 지지빔(807)이 배치된다. 지지빔(807)위의 플로우인 호퍼(805a)의 하단부가 닿는 위치에는 덧판(807b)이 부착되어, 사용완료된 혼합물 촉매제(805a)가 덧판(807b)과 지지빔(807)의 틈새를 통해 흘러 내려오게 되며, 계속해서 지지빔(807)에 형성된 촉매제 배출공(807a)을 통해 배출호퍼(808)로 내려가게 된다. 한편, 배출호퍼(808)는 프레임(810)에 의해 지지된다.
도6은 본 발명의 제2실시예에 따른 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템의 구성도이다.
도6의 다종 오염물질 저감 처리 시스템은 도2에 도시된 제1실시예와 비교하여 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)가 빠져 있다는 점에서 차이가 있다. 본 발명의 제2실시예는, 노에서 배출되는 오염물질의 농도가 높지 않을 경우 코크 선택적 촉매 환원 반응장치를 반드시 이용할 필요는 없다는 점을 고려하여, 설비를 간단하게 하기 위해 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)를 생략하고 여과집진장치(50)의 전단에 소석회 및 활성탄을 투입하도록 한 것을 특징으로 한다. 도면부호 51은 배가스 중에 소석회 및 활성탄을 투입하기 위한 소석회·활성탄 공급부이다.
이와 같이 시스템을 구성할 경우, 여과집진장치(50)에서 흡수, 흡착 반응이 모두 일어난다.
도7은 본 발명의 제3실시예에 따른 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템의 구성도이다.
도7의 제3실시예를 도6의 제2실시예와 비교하면, 가스급랭장치(30)가 빠져 있다는 점에서 차이가 있다. 노(10)의 배가스 온도가 1000℃ 정도 되지만, 폐열회수장치(20)만으로도 충분히 온도를 낮출 수 있을 경우에는 가스급랭장치(30)를 생략하는 것이 가능하다.
도8은 본 발명의 제4실시예에 따른 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템의 구성도로서, 도6 및 도7과 비교하여 폐열회수장치(20)가 생략되고 가스급랭장치(30)만 설치된 경우이다. 폐열회수장치(20)와 가스급랭장치(30)는 모두 배가스의 온도를 낮추는 기능을 하므로, 폐열회수장치(20)를 생략하고, 가스급랭장치(30)만 설치하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템 및 그 처리방법은, 다양한 종류의 노에서 발생되는 배기가스 중의 오염물질을 코크 선택적 촉매 환원법을 이용하여 간단한 시스템 설비로 일시에 정화처리함으로써 설비비 및 유지관리비를 절감하고 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명은 배가스에 다량 함유된 오염물질들을 활성탄 촉매의 미세공극에 흡착시키고 배가스 중의 질소산화물은 질소로 전환되도록 하여 촉매의 열화현상 없이 법 규제치 이하로 질소산화물을 쉽게 제거할 수 있는 장점이 있으며, 촉매의 수명을 연장함으로써 촉매 구입에 드는 비용을 절감하여 경제적으로도 유리한 장점이 있다.

Claims (17)

  1. 연소로, 소각로, 유리 용해로를 포함하는 각종 노(爐)에서 발생하는 고온의 배기가스를 200~300℃로 냉각하는 폐열회수장치(20);
    상기 폐열회수장치(20)에서 냉각되어 배출된 가스를 140~200℃로 냉각시키는 가스급랭장치(30);
    상기 가스급랭장치(30)로부터 배출된 가스를 산화시켜 개질하는 가스개질장치(40);
    상기 가스개질장치(40)로부터 배출된 가스 중의 황산화물과 분진을 제거하는 여과집진기(50); 및
    상기 여과집진기(50)에서 배출된 가스를 활성탄 촉매, 소석회(Ca(OH)2) 및 이산화규소(SiO2)로 이루어진 혼합물 촉매제의 층 안으로 통과시켜 가스 중의 오염물질을 상기 활성탄 촉매에 흡착시키고 질소산화물 및 황산화물을 제거한 후 정화된 가스를 굴뚝으로 내보내는 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80);를 포함하며
    상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)에서 사용되는 혼합물 촉매제는 활성탄 촉매 5~70 중량%, 소석회 20~85 중량%, 이산화규소 2~10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스개질장치(40)는 저온 플라즈마 장치를 이용하여 가스를 산화시키는 것을 특징으로 하는 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염 물질 저감 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스개질장치(40)는 오존(O3) 또는 아염소산나트륨(NaClO2)을 포함하는 산화제를 이용하여 가스를 산화시키는 것을 특징으로 하는 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 여과집진기(50)와 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)의 사이에 유인송풍기(60)가 설치된 것을 특징으로 하는 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템.
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  6. 제1항에 있어서, 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)에서 사용되는 혼합물 촉매제는 활성탄 촉매 5~15 중량%, 소석회 75~85 중량%, 이산화규소 2~10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)에서 사용되는 혼합물 촉매제는 활성탄 촉매 30~40 중량%, 소석회 50~60 중량%, 이산화규소 2~10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)에서 사용되는 혼합물 촉매제는 활성탄 촉매 60~70 중량%, 소석회 20~30 중량%, 이산화규소 2~10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)의 반응기 내부는 인입된 가스를 반응기 내의 활성탄 촉매층으로 안내하는 복수 개의 플로우인 호퍼들(flow-in hopper), 상기 플로우인 호퍼들의 상부에 이격되어 설치된 복수 개의 촉매공급호퍼들, 상기 플로우인 호퍼들과 상기 촉매공급호퍼들의 사이에 활성탄 촉매로 채워져 형성된 흡착층, 상기 촉매공급호퍼의 상부에 축적된 미사용 활성탄 촉매의 저장층, 및 상기 플로우인 호퍼의 하부에서 사용 완료된 활성탄 촉매를 배출하는 배출호퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)는 상기 반응기의 벽체의 외부에서 상기 플로우인 호퍼들의 높이에 맞추어 형성된 인입덕트 및 상기 촉매공급호퍼들의 높이에 맞추어 형성된 배기덕트를 더 구비하고, 상기 인입덕트가 상기 벽체와 결합된 부분에는 복수 개의 입구측 개구부가 형성되어 가스가 반응기 내로 유입되며, 상기 배기덕트가 상기 벽체와 결합된 부분에는 복수 개의 출구측 개구부가 형성되어 반응기 내부의 정화된 가스가 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 각각의 플로우인 호퍼들의 상부 내측에는 복수 개의 미니호퍼들이 소정의 간격을 유지한 상태에서 얹혀져 내삽된 상태로 설치된 것을 특징으로 하는, 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)로부터 나온 고형 배출물을 소정의 크기로 잘게 분쇄하여 재활용 화학약품을 만드는 촉매제 재활용 장치(83)를 더 포함하며, 상기 촉매제 재활용 장치(83)로부터 나온 재활용 화학약품은 상기 가스개질장치(40)로부터 배출된 가스 중에 투입되는 것을 특징으로 하는 각종 노의 배출가스 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템.
  13. 제4항에 있어서, 상기 유인송풍기(60)에 의해 이송되어 상기 코크 선택적 촉매 환원 반응장치(80)로 인입되기 직전의 가스에 암모니아를 포함하는 환원제를 투입하는 환원제 공급부(81)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각종 노의 배출가스의 정화를 위한 다종 오염물질 저감 처리 시스템.
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