KR100897370B1 - 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 제거방법 - Google Patents

분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 제거방법에 관한 것으로서, 특히 연소시설의 연소 배기가스 중에 포함된 질소산화물 및 다이옥신을 제거하기 위한 장치로서, 연소 배기가스가 유입되는 덕트와; 상기 덕트와 연결되어 상기 덕트를 통과하는 연소 배기가스에 환원제인 암모니아(NH3)를 주입하는 환원제 주입라인과; 암모니아(NH3)가 주입된 연소 배기가스가 유입되어 환원 처리되는 제 1필터백과; 상기 제 1필터백과 연결된 연결관을 통해 공급되는 처리 가스로부터 질소산화물 및 다이옥신을 제거하는 제 2필터백과; 분말형 촉매를 상기 연결관으로 공급하는 촉매 공급장치와; 상기 제 2필터백에 연결되는 송풍기; 및 상기 송풍기와 연결되는 굴뚝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 특정 입경의 분말형 촉매를 재순환하여 사용된 촉매의 지속적인 재활용이 가능하고, 탑 타입이 아닌 필터백 기반의 순환구조를 가짐으로써 유해가스를 효과적으로 제거하여 효율을 증대시킬 수 있다.
Figure R1020080088687
질소산화물, 다이옥신, 입경, 분말형 촉매, 환원제, 필터백

Description

분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 제거방법{THE APPARATUS AND METHOD FOR NITROGEN OXIDES AND DIOXINS REMOVAL FROM EXHAUST GAS USING POWDER TYPE CATALYST}
본 발명은 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 제거방법에 관한 것으로서, 상세하게는 특정 입경의 분말형 촉매를 재순환하여 사용된 촉매의 지속적인 재활용이 가능하고, 탑 타입이 아닌 필터백 기반의 순환구조를 가짐으로써 유해가스를 효과적으로 제거하도록 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 제거방법에 관한 것이다.
소각로나 보일러등과 같은 연소시설의 배가스에는 질소산화물(NOX, 즉 NO, NO2, N2O, N2O5 등이며 주로 NO), 황산화물(SOX), 분진, 다이옥신, 중금속, VOCs(Volatile Organic Compounds, 휘발성유기화합물) 등의 유해 오염물질이 포함되어 있는데, 이러한 오염물질들은 대기 중으로 배출되기 전에 규제농도 이하로 처리되어야 한다.
이 분야의 종래 기술은 연소 시설에서 발생된 질소산화물을 제거하기 위하여 연소전 제어와 연소 제어가 있으며, 두 가지 기술만으로는 원하는 수준의 질소산화물 제거와 저비용을 달성하기가 어렵기 때문에, 연소 후 제어기술로서 촉매 사용 유무에 따라 선택적 무촉매환원법(SNCR)과 선택적 촉매환원법(SCR) 기술에 관한 연구와 적용이 이루어지고 있는 실정이다.
종래의 기술 중에 대표적인 탈질공정인 SCR(Selective Catalytic Reduction)은, 일반적으로 백금, 팔라듐 등의 귀금속 또는 바나듐, 철, 코발트 등의 기타 전이 금속물질을 이용하여, 이산화티탄, 산화바나듐, 알루미나, 제올라이트 등에 반응시켜 제조한 촉매를 반응탑에 적재하거나 충진하여 고온으로 가열된 촉매에 환원제를 분사하여 질소산화물만을 선택적으로 환원시켜 질소가스로 바꾸는 기술이다. 그러나, 이 방법의 경우에는 전처리 시설에서 나오는 배가스의 온도를 촉매탑에서 촉매와 반응하기에 적절한 온도영역인 250-350℃로 유지하기 위하여, 별도의 열원을 주입하는 가열시설과 반응탑 설치에 따른 많은 초기 투자비와 고가 촉매 사용에 따른 비용증가요인이 SNCR기술에 비교하여 많다. 그 뿐만 아니라, 반응 공정상에 황산화물이 존재할 시엔 환원제 주입에 따른 산성유안(NH4HSO4) 생성의 문제가 있고, 비산먼지가 다량 존재할 시엔 이에 의한 촉매의 피독 및 잦은 교체 작업이 빈번히 이루어지는 실정이어서 전처리 공정으로 집진 설비나 탈황 설비가 반드시 추가되어야 하는 단점이 있다.
이처럼 일반적으로 NOX를 제거하기 위해서 상업적으로 적용되고 있는 대부분 의 SCR기술은 350℃부근에서 NOX를 N2로 제거하는데 있어 매우 효율적인 기술이기는 하지만, 촉매의 마모, 교환, 피독성으로 인하여 NOX의 전환율을 감소시키거나 제거반응 전에 환원제 산화등의 부반응들을 야기하며 미반응 암모니아(NH3 Slip) 등의 문제점들이 지적되어 왔다.
이런 기술의 대체적인 방안으로 경제적인 면에서 저렴하며 적용이 간단한 SNCR기술이 질소산화물의 제어법으로 연구되어 오고 있으나, SCR에 비해 낮은 효율 및 적정 운전 조건에서의 조작등의 어려움으로 적용이 미비하며 다이옥신을 동시처리하지는 못하는 공정이다. 종래의 탈질 공정 기술 특허는 첫번째로 대부분이 촉매공정(SCR) 또는 로내분사(SNCR), 신규기술로는 플라즈마 방전등의 기술이 있으며, 두번째로 흡착법에 의한 탈질기술들의 대부분이 흡착 탑형식의 탑형 반응기를 사용한 기술이 주된 기술이었다.
그런데 이러한 방법들 중 촉매를 이용하지 아니한 탄소를 이용한 흡착법은 경제적이면서 간단한 방법이나, 흡착/재생에 따른 탄소의 소모와 흡착탑에서의 압력강하, 효율저하 등을 이유로 상업화되지 못하고 있다.
특히, 기존에 탄소를 이용한 공정 중 금속산화물을 이용한 첨착활성탄 공정은 도 1에서와 같이 입경 2~4mm 정도의 파쇄형(그레뇰)이나 펠렛형의 조립형 활성탄을 반응탑에 충진하는 흡착탑을 사용하고 있으며 반응이 끝난 활성탄을 교체하기 위하여 탑가동을 중지하거나 별도의 반응기를 설치해야 하는 단점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 출원인에 의해 특허 등록 제0767161호(명 칭 : 분말형 첨착활성탄을 이용한 연소 배기가스로부터의 질소산화물 및 다이옥신 제거장치)와, 특허등록공보 제0815175호(명칭 : 분말형 첨착활성탄을 이용한 연소 배기가스로부터의 질소산화물 및 다이옥신 제거방법)가 개발되었다.
도 2를 참조하면, 상기의 분말형 첨착활성탄을 이용한 연소 배기가스로부터의 질소산화물 및 다이옥신 제거장치는, 배출 가스가 통과하는 덕트(1); 상기 덕트(1)에 연결되어 산화제를 주입하는 산화제 주입라인(2); 상기 산화제 주입라인(2)과 연결되어 연동되고, 상기 덕트(1)의 내부로 산화제를 제공하는 산화제 분사 장치(3); 산화제가 주입된 배기가스가 유입되어 산화처리되는 산화필터백(4); 상기 산화필터백(4)과 연통된 연결관(102)을 통해 공급되는 산화처리 가스로부터 질소산화물 및 다이옥신을 흡착제거하는 흡착필터백(5); 흡착제로서 분말형 첨착활성탄을 상기 흡착필터백(5)에 공급하는 흡착제 공급장치(6); 상기 흡착필터백(5)에 연결되는 송풍기(40); 및 상기 송풍기(50)와 연결되는 굴뚝(50)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기의 분말형 첨착활성탄을 이용한 연소 배기가스로부터의 질소산화물 및 다이옥신 제거방법은 연소 배기가스를 산화처리하는 단계; 및 상기 산화처리 가스를 흡착제인 분말형 첨착활성탄을 통과하도록 하여 연소 배기가스 중의 질소산화물 및 다이옥신을 흡착 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러나, 이러한 종래의 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 방법에 의한 흡착개념을 통한 흡착제의 주입은 일정량의 질소산화물을 흡착하며 파괴되므로 실공정에서 유지/보수에 대한 어려움과 고효율을 달성하기가 어려운 문제점이 있다.
또한, 이러한 종래의 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 방법은 추가적인 공정에 따른 오존주입장치와 같은 추가 설비가 설치되어야만 하기 때문에 설치 비용이 상승되고, 산화제의 주입에 따른 공정내의 산화/부식되는 다른 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특정 입경의 분말형 촉매를 재순환하여 사용된 촉매의 지속적인 재활용이 가능하고, 탑 타입이 아닌 필터백 기반의 순환구조를 가짐으로써 유해가스를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 제거방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 오존주입장치와 같은 추가 설비가 불필요하기 때문에 설치 비용이 상대적으로 감소되고, 환원제로서 암모니아(NH3)를 주입함으로써 공정내의 산화/부식을 미연에 방지할 수 있도록 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 제거방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
또, 본 발명은 반응에 충분한 체류시간과 분말형 촉매의 재순환 사용으로 매트릭스 덕트 리액터와 재순환에 사용되는 순환 덕트상에서의 접촉공간/체류시간을 확보할 수 있어 유해가스를 백필터뿐만 아니라 매트릭스 덕트 리액터와 순환 덕트 에서 추가적으로 제거가 가능하도록 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 제거방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
연소시설의 연소 배기가스 중에 포함된 질소산화물 및 다이옥신을 제거하기 위한 장치로서, 연소 배기가스가 유입되는 덕트와; 상기 덕트와 연결되어 상기 덕트를 통과하는 연소 배기가스에 환원제인 암모니아(NH3)를 주입하는 환원제 주입라인과; 암모니아(NH3)가 주입된 연소 배기가스가 유입되어 환원 처리되는 제 1필터백과; 상기 제 1필터백과 연결된 연결관을 통해 공급되는 처리 가스로부터 질소산화물 및 다이옥신을 제거하는 제 2필터백과; 분말형 촉매를 상기 연결관으로 공급하는 촉매 공급장치와; 상기 제 2필터백에 연결되는 송풍기; 및 상기 송풍기와 연결되는 굴뚝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 본 발명은 상기 제 2필터백에서 배출되는 분말형 촉매를 재생하여 촉매 재순환관을 통해 상기 연결관으로 공급하는 재생 장치가 더 구비된다.
여기에서 또한, 상기 제 1필터백과 제 2필터백 사이의 연결관에는 반응기인 매트릭스 덕트 리액터가 더 설치된다.
여기에서 또, 상기 매트릭스 덕트 리액터는 직사각 형태의 덕트 본체와; 상기 덕트 본체로 유입되는 환원제와 촉매의 접촉시간과 체류시간을 증대시키도록 상 기 덕트 본체의 상단에 설치되되, 일방향으로 경사를 가지며 설치되는 복수의 제 1경사판과; 상기 제 1경사판의 하단과 이격되어 제 1경사판과 대향되는 경사를 가지며 설치되는 복수의 제 2경사판; 및 상기 제 2경사판의 하단과 이격되어 제 2경사판과 대향되는 경사를 가지며 설치되는 복수의 제 N경사판으로 이루어진다.
여기에서 또, 상기 매트릭스 덕트 리액터는 그 입구측에 상기 환원제 주입라인의 분기 라인과, 촉매 공급장치 및 재생 장치가 각각 연결되어 환원제와 분말형 촉매 및 재생된 분말형 촉매가 공급된다.
여기에서 또, 상기 분말형 촉매는 입경이 46~140㎛ 범위이다.
여기에서 또, 상기 분말형 촉매는 MnOx계 또는 TiO2계의 질소산화물 제거용 촉매이다.
여기에서 또, 상기 본 발명은 150~180℃의 온도영역에서 운전된다.
본 발명의 다른 특징은,
연소시설의 연소 배기가스에 포함된 질소산화물 및 다이옥신을 제거하기 위한 방법으로서, 연소 배기가스에 환원제인 암모니아(NH3)를 주입하는 주입 공정과; 주입된 암모니아(NH3)를 이용하여 연소 배기가스를 제 1필터백에서 환원되는 환원 공정과; 상기 처리 가스를 분말형 촉매를 통과하도록 하여 연소 배기가스 중의 질소산화물 및 다이옥신을 제 2필터백에서 제거하는 제거 공정; 및 상기 제거 공정에서 배출되어 회수되는 분말형 촉매를 회수하여 재생한 후 상기 제거 공정에 재투입하는 재투입 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 본 발명은 상기 연소 배기가스의 제 1필터백 처리 후에 연소 배기가스를 반응기에 통과시켜 환원제와 분말형 촉매의 접촉시간과 체류시간을 증대시켜 질소산화물 제거효율을 높이는 반응 공정을 더 포함한다.
여기에서 또한, 상기 분말형 촉매는 입경이 46~140㎛ 범위이다.
여기에서 또, 상기 분말형 촉매는 MnOx계 또는 TiO2계의 질소산화물 제거용 촉매이다.
여기에서 또한, 상기 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거를 위한 각 공정은 150~180℃의 온도영역에서 운전되다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 및 제거방법에 따르면, 특정 입경의 분말형 촉매를 재순환하여 사용된 촉매의 지속적인 재활용이 가능하고, 탑 타입이 아닌 필터백 기반의 순환구조를 가짐으로써 유해가스를 효과적으로 제거하여 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 오존주입장치와 같은 추가 설비가 불필요하기 때문에 설치 비용이 상대적으로 감소되고, 환원제로서 암모니아(NH3)를 주입함으로써 공정내의 산화/부식을 미연에 방지할 수 있는 다른 이점이 있다.
또, 본 발명에 따르면 반응에 충분한 체류시간과 분말형 촉매의 재순환 사용으로 매트릭스 덕트 리액터와 재순환에 사용되는 순환 덕트상에서의 접촉공간/체류 시간을 확보할 수 있어 유해가스를 백필터뿐만 아니라 매트릭스 덕트 리액터와 순환 덕트에서 추가적으로 제거가 가능할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치의 구성을 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치중 매트릭스 덕트 리액터의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 4의 A-A 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치(100)는 덕트(110)와, 환원제 주입라인(120)과, 제 1필터백(130)과, 제 2필터백(140)과, 촉매 공급장 치(150)와, 재생 장치(160)와, 매트릭스 덕트 리액터(170)와, 송풍기(180)와, 굴뚝(190)으로 구성된다.
먼저, 덕트(110)는 통상의 덕트로 연소 배기가스가 유입된다.
그리고, 환원제 주입라인(120)은 덕트(110) 상에 연결 설치되어 덕트(110)를 통과하는 연소 배기가스에 환원제인 암모니아(NH3)를 주입한다.
또한, 제 1필터백(130)은 암모니아(NH3)가 주입된 연소 배기가스가 유입되어 환원 처리된다. 여기에서, 제 1필터백(130)은 일반적인 백 사양과 거의 동일하나, 소각로 조건과 질소산화물 부하에 따라 반응에 필요한 체류시간과 흡착제로 제공되는 분말형 촉매의 공급량을 추가로 공급할 필요가 있을 경우에 반응기의 형태가 약간 변동될 수도 있다. 제 1필터백(130)은 후단의 제 2필터백(140) 전의 충분한 환원공간이 되며, 다이옥신 동시처리에 이용되는 1차적인 분진제거기능을 수행하게 된다.
또, 제 2필터백(140)은 제 1필터백(130)과 연결된 연결관(131)을 통해 공급되는 처리 가스로부터 질소산화물과, 다이옥신, 중금속, VOC 등을 제거한다.
한편, 촉매 공급장치(150)는 촉매 저장탱크(151)가 연결되어 있어, 흡착제로서 아직 사용되지 아니한 미사용 분말형 촉매를 공급한다. 여기에서, 분말형 촉매는 입경이 46~140㎛ 범위인 데, 분말형 촉매의 입경이 46㎛ 미만이거나 140㎛ 초과하는 경우, 질소산화물 및 다이옥신을 제거 효율이 떨어지게 된다. 여기에서 또한, 분말형 촉매는 MnOx계 또는 TiO2계의 질소산화물 제거용 촉매 사용되며, 이들의 제조 과정은 통상의 제조 과정을 따른다.
그리고, 재생 장치(160)는 제 2필터백(140)의 하부에 모인 분말형 촉매를 공급받아 이를 세척 및 건조한 후 촉매 재순환관(161) 및 연결관(131)을 통해 제 2필터백(140)으로 주입함으로써 이미 사용된 분말형 촉매를 재활용한다.
또한, 매트릭스 덕트 리액터(170)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제 1필터백(130)과 제 2필터백(140) 사이의 연결관(131)에 사이에 설치된다. 여기에서, 매트릭스 덕트 리액터(170)는 직사각 형태의 덕트 본체(171)와, 덕트 본체(171)로 유입되는 환원제와 촉매의 접촉시간과 체류시간을 증대시키도록 덕트 본체(171)의 상단에 설치되되, 일방향으로 경사를 가지며 설치되는 복수의 제 1경사판(173)과, 제 1경사판(173)의 하단과 이격되어 제 1경사판(173)과 대향되는 경사를 가지며 설치되는 복수의 제 2경사판(175)과, 제 2경사판(175)의 하단과 이격되어 제 2경사판(175)과 대향되는 경사를 가지며 설치되는 복수의 제 N경사판(177)으로 이루어진다. 여기에서, 매트릭스 덕트 리액터(170)는 경사판의 개수가 선택에 따라 가감될 수 있다. 여기에서 또한, 매트릭스 덕트 리액터(170)는 그 입구측에 환원제 주입라인(120)의 분기 라인(121)과, 촉매 공급장치(150) 및 재생 장치(160)가 각각 연결되어 환원제와 분말형 촉매 및 재생된 분말형 촉매가 공급된다. 여기에서 또, 제 1경사판(173)의 각도(Θ1)는 10~80°의 범위를 가지며, 제 2경사판(175)의 각도(Θ2)는 10~80°의 범위를 가지고, 이후 경사판들의 각도는 제 1경사판(173) 및 제 2경사판(175)의 각도와 동일하다.
또, 송풍기(180)는 제 2필터백(140)에 연결되어 제 2필터백(140)에서 질소산 화물과, 다이옥신, 중금속, VOC 등이 제거된 산화처리 가스를 강제 배출시킨다.
한편, 굴뚝(190)은 송풍기(180)를 통해 강제 배출되는 산화처리 가스를 대기중으로 방출시킨다.
그리고, 본 발명에 따른 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치(100)는 150~180℃의 온도영역에서 운전되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거방법을 설명하기 위한 공정도이다.
본 발명은 연소 배기가스에 환원제인 암모니아(NH3)를 주입하는 주입 공정(S110)과, 주입된 암모니아(NH3)를 이용하여 연소 배기가스를 제 1필터백에서 환원 처리하는 환원 공정(S120)과, 환원 공정(S120)에서 발생한 처리 가스를 분말형 촉매를 통과하도록 하여 연소 배기가스 중의 질소산화물 및 다이옥신을 제 2필터백에서 제거하는 제거 공정(S130)과, 제거 공정(S130)에서 배출되어 회수되는 분말형 촉매를 회수하여 재생한 후 상기 제거 공정에 재투입하는 재투입 공정(S140); 및 연소 배기가스의 제 1필터백 처리 후에 연소 배기가스를 반응기에 통과시켜 환원제와 분말형 촉매의 접촉시간과 체류시간을 증대시켜 질소산화물 제거효율을 높이는 반응 공정(S150)으로 이루어진다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 기존의 탑 방식의 질소산화물 제거 시스템인 SCR의 제거 메커니즘을 예로 들면, 하기 반응식 1과 같다(환원제가 암모니아인 경우).
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (촉매, 250-460℃)
기존 공정의 경우 SCR 탑 입구의 오염가스의 온도가 일반적으로 150-200℃이므로, 반응에 충분한 온도영역에 도달하기 위해서 재가열 시스템이 필요하다.
본 발명에 따른 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거방법은 하기 반응식 2와 같다.
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (분말형 촉매, 150-180℃)
즉, 본 발명은 필터백 방식으로 운영되고, 분말형 촉매를 사용하며, 매트릭스 덕트 리액터(170)를 설치하여 접촉공간/체류시간을 충분히 확보할 수 있어 저온 영역인 150℃-180℃에서도 환원이 가능하다.
<실험예>
본 실험에서는, 기존 분말형 첨착활성탄(AC)과 촉매를 사용하여 차이에 따른 NO의 제거효율을 살펴본 것이다.
본 실험에서 유량은 7780㎖/min, 선속도는 0.8m/min, 온도는 160, 활성탄 첨가량은 5g, 체류시간은 0.5s이었다.
도 7은 본 발명의 촉매(V2O5/TiO2계, MnOx계)와 종래의 분말형 첨착활성탄을 이용한 NO의 제거효율을 나타낸 비교 그래프이다. 촉매의 주입량이 증가함에 따라 각 촉매의 NO 제거율은 증가함을 나타냈으나, MnOx의 촉매의 경우에는 64.39%의 최대제거효율을 나타냄으로서 TiO2계열의 촉매와 비교하여 20%정도의 효율 차이를 보이며 우수한 제거효율을 나타내었다.
종래의 분말형 첨착활성탄은 TiO2 수준의 제거율인 40%를 나타냄을 알 수가 있는데, 분말형 첨착활성탄은 저비용인 반면에 본 실험예와 같이 효율이 비교적 낮게 나타나거나 일정시간이 지나면 촉매반응이 아닌 흡착반응으로 인한 파괴현상이 일어남으로 인해 기능의 상실이 일어나게 되는 단점이 있다.
따라서, 본 실험예와 같이 MnOx계의 촉매가 더 우수한 NO 제거효율을 나타냄을 알 수가 있었다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1는 기존 첨착활성탄에 의한 탑 방식 탈질공정의 제거 원리를 보여주는 도면,
도 2은 종래의 분말형 첨착활성탄을 이용한 연소 배기가스로부터의 질소산화물 및 다이옥신 제거장치를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치의 구성을 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치중 매트릭스 덕트 리액터의 구성을 나타낸 사시도,
도 5는 도 4의 A-A 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거방법을 설명하기 위한 공정도,
도 7은 본 발명의 촉매(V2O5/TiO2계, MnOx계)와 종래의 분말형 첨착활성탄을 이용한 NO의 제거효율을 나타낸 비교 그래프.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110 : 덕트 120 : 환원제 주입라인
130 : 제 1필터백 140 : 제 2필터백
150 : 촉매 공급장치 160 : 재생 장치
170 : 매트릭스 덕트 리액터 180 : 송풍기
190 : 굴뚝

Claims (13)

  1. 연소시설의 연소 배기가스 중에 포함된 질소산화물 및 다이옥신을 제거하기 위한 장치로서,
    연소 배기가스가 유입되는 덕트와;
    상기 덕트와 연결되어 상기 덕트를 통과하는 연소 배기가스에 환원제인 암모니아(NH3)를 주입하는 환원제 주입라인과;
    암모니아(NH3)가 주입된 연소 배기가스가 유입되어 환원 처리되는 제 1필터백과;
    상기 제 1필터백과 연결된 연결관을 통해 공급되는 처리 가스로부터 질소산화물 및 다이옥신을 제거하는 제 2필터백과;
    분말형 촉매를 상기 연결관으로 공급하는 촉매 공급장치와;
    상기 제 2필터백에 연결되는 송풍기와;
    상기 송풍기와 연결되는 굴뚝; 및
    상기 제 2필터백에서 배출되는 분말형 촉매를 재생하여 촉매 재순환관을 통해 상기 연결관으로 공급하는 재생 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1필터백과 제 2필터백 사이의 연결관에는,
    반응기인 매트릭스 덕트 리액터가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 매트릭스 덕트 리액터는,
    직사각 형태의 덕트 본체와;
    상기 덕트 본체로 유입되는 환원제와 촉매의 접촉시간과 체류시간을 증대시키도록 상기 덕트 본체의 상단에 설치되되, 일방향으로 경사를 가지며 설치되는 복수의 제 1경사판과;
    상기 제 1경사판의 하단과 이격되어 제 1경사판과 대향되는 경사를 가지며 설치되는 복수의 제 2경사판; 및
    상기 제 2경사판의 하단과 이격되어 제 2경사판과 대향되는 경사를 가지며 설치되는 복수의 제 N경사판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 매트릭스 덕트 리액터는,
    그 입구측에 상기 환원제 주입라인의 분기 라인과, 촉매 공급장치 및 재생 장치가 각각 연결되어 환원제와 분말형 촉매 및 재생된 분말형 촉매가 공급되는 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 분말형 촉매는,
    입경이 46~140㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 분말형 촉매는,
    MnOx계 또는 TiO2계의 질소산화물 제거용 촉매인 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치는,
    150~180℃의 온도영역에서 운전되는 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거장치.
  9. 연소시설의 연소 배기가스에 포함된 질소산화물 및 다이옥신을 제거하기 위한 방법으로서,
    연소 배기가스에 환원제인 암모니아(NH3)를 주입하는 주입 공정과;
    주입된 암모니아(NH3)를 이용하여 연소 배기가스를 제 1필터백에서 환원 처리하는 환원 공정과;
    상기 환원 공정에서 발생한 처리 가스를 분말형 촉매를 통과하도록 하여 연소 배기가스 중의 질소산화물 및 다이옥신을 제 2필터백에서 제거하는 제거 공정; 및
    상기 제거 공정에서 배출되어 회수되는 분말형 촉매를 회수하여 재생한 후 상기 제거 공정에 재투입하는 재투입 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거방법은,
    상기 연소 배기가스의 제 1필터백 처리 후에 연소 배기가스를 반응기에 통과시켜 환원제와 분말형 촉매의 접촉시간과 체류시간을 증대시켜 질소산화물 제거효율을 높이는 반응 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 분말형 촉매는,
    입경이 46~140㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 분말형 촉매는,
    MnOx계 또는 TiO2계의 질소산화물 제거용 촉매인 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거를 위한 각 공정은 150~180℃의 온도영역에서 운전되는 것을 특징으로 하는 분말형 촉매를 필터백에 주입하여 연소 배기가스로부터 질소산화물 및 다이옥신 제거방법.
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