KR100954371B1 - 탈황 및 탈질장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의하면, 슬러리가 저장되는 산화탱크, 상기 산화탱크 상측에 연장된 흡수탑, 상기 흡수탑의 상측에 연장되어 소각시설이나 발전시설로부터 배기가스가 유입되는 배기가스유입구, 상기 산화탱크로부터 흡수탑에 연장된 플레이트에 순환펌프를 통해 산화탱크의 슬러리를 공급하여 상기 배기가스가 상기 슬러리와 기체 및 액체 접촉하게 하여 배기가스에 존재하는 황산화물과 질산화물이 슬러리에 흡수되도록 하는 슬러리공급노즐 및 상기 산화탱크의 슬러리에 산소 함유 가스를 공급시키는 산소공급수단을 포함하고, 상기 산화탱크의 내부 일측 상측에 구비되는 제1수중펌프, 상기 제1수중펌프에 대각으로 대향되도록 산화탱크의 내부 타측 하측에 구비되는 제2수중펌프 및 상기 제1수중펌프와 제2수중펌프에 의한 슬러리의 대류 순환 방향에 대하여 반대 방향으로 슬러리를 대류 순환시키는 복수개의 수중펌프들을 구비하여 상기 슬러리의 대류 순환이 일정주기로 정방향 또는 역방향으로 진행되도록 하여 상기 슬러리를 산화탱크 내부에서 대류 순환시켜 상기 산소가 슬러리에 고르게 반응할 수 있도록 슬러리를 교반시키는 교반수단; 상기 흡수탑의 일측에 산화탱크의 상측으로부터 연장되어 상기 배기가스가 대기 중으로 배기되도록 하는 배기가스배출구의 내부에 구비되어 상기 슬러리에 의해 제거되지 않은 배기가스 중의 황산화물과 질산화물을 광촉매 반응시키는 광촉매수단; 및 상기 배기가스배출구 내부에 구비되어 상기 광촉매수단에 의한 광촉매 반응시 생성되는 결과물을 포집하여 고압 방전 반응시켜 제거하는 고압방전수단을 포함하는 탈황 및 탈질장치가 제 공된다.
탈황, 탈질, 황산화물, 질산화물, 대류, 슬러리, 석회, 칼슘, 광촉매, 방전
Description
본 발명은 탈황 및 탈질장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소각시설이나 발전시설에 설치되어 상기 시설로부터 발생되는 배기가스에 포함된 황산화물과 질산화물을 흡수하는 흡수유체를 교반시키는 교반수단의 교반 효율을 향상시킬 수 있는 탈황 및 탈질장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 배기가스에 포함된 황산화물과 질산화물을 흡수유체를 통해 산화시켜 제거함과 동시에 상기 슬러리에 의해 제거되지 않은 황산화물과 질산화물을 광촉매수단과 고압방전수단을 통하여 광촉매 반응시키고 상기 반응의 결과물을 포집한 후 방전 반응시켜 황산화물과 질산화물의 고효율 정화를 가능하게 할 수 있는 탈황 및 탈질장치에 관한 것이다.
일반적으로 소각시설이나 발전시설로부터 배출되는 배기가스에는 대기오염물질인 황산화물과 질산화물이 포함되어 있다. 그러므로 상기 소각시설이나 발전시설에는 상기 배기가스의 황산화물과 질산화물을 정화시키기 위한 습식 연도 가스 탈황 및 탈질장치가 구비된다.
상기와 같은 습식 연도 탈황 및 탈질장치에 의한 탈황 및 탈질 공정에 있어 서, 배기가스는 석회와 같은 알칼리를 함유한 흡수유체와 기체 또는 액체 접촉(Gas-liquid contact)하게 되고 그에 따라 황산화물과 질산화물이 배기가스로부터 흡수유체에 흡수되며 상기 흡수유체에 외부로부터 공급되는 산소와 상기 황산화물과 질산화물이 반응하여 산화 제거되는 방식이 주로 실행되고 있다.
도 1은 종래의 탈황 및 탈질장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 탈황 및 탈질장치는, 배기가스 중의 황산화물과 질산화물을 슬러리내로 흡수하고 산소 함유 가스를 슬러리 내로 공급하여 상기 슬러리 내에 존재하는 황산화물과 질산화물을 산화시키는 것으로, 슬러리가 저장되는 산화탱크(1), 상기 산화탱크(1) 상측에 연장된 흡수탑(2), 상기 산화탱크(1)의 상측으로부터 연장되며 내부에 연무제거기(3)가 구비된 배기가스배출구(4), 상기 흡수탑(2)의 상측에 연장되어 소각시설이나 발전시설로부터 배기가스가 유입되는 배기가스유입구(5), 상기 흡수탑(2)에 구비된 플레이트(6)에 순환펌프(7)를 통해 산화탱크(1)의 슬러리를 공급하여 상기 배기가스가 상기 슬러리와 기체 및 액체 접촉하게 하여 배기가스에 포함된 황산화물과 질산화물이 슬러리에 흡수되도록 하는 슬러리공급노즐(8), 산소 함유 가스를 상기 산화탱크(1)에 공급시키는 산소공급수단(9) 및 상기 슬러리에 상기 산소가 고르게 반응할 수 있도록 상기 슬러리를 교반시키는 교반프로펠러(10) 등을 포함한다.
따라서 상기와 같은 탈황 및 탈질장치에 의하면, 상기 배기가스유입구(5)를 통해 유입된 배기가스는 슬러리공급노즐(8)로부터 주입되어 하향으로 흐르는 슬러리와 기체 및 액체 접촉하게 되고 이에 따라 상기 슬러리는 상기 배기가스의 황산 화물과 질산화물을 흡수한 상태로 산화탱크(1)로 공급되며, 상기 슬러리에 의해 황산화물과 질산화물이 제거된 배기가스가 상기 배기가스배출구(4)에 구비된 연무제거기(3)에 의해 필터링되어 대기 중으로 배기되게 된다.
그러나 상기와 같은 탈황 및 탈질장치는, 상기 산소공급수단(9)으로부터 주입되는 산소 함유 가스의 공기 상승 작용에 의해 유도되는 상향 흐름으로 인하여 상기 교반프로펠러(10)가 국부적인 순환을 야기하게 되고, 이로 인하여, 적절히 교반된 슬러리의 일부분이 재차 교반프로펠러(10) 측으로 이동되어 교반 효율이 감소되는 결과를 발생시켜 결국 황산화물과 질산화물의 산화 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같이 교반프로펠러(10)를 통하여 산화탱크(1)내의 슬러리를 교반시키는 경우 상기 슬러리에는 흡착제로 사용되는 소량의 석회가 포함되어 있기 때문에 상기와 같이 교반 효율이 저하되어 상기 석회가 굳어진 상태로 부유되는 경우 상기 교반프로펠러(10)가 파손될 우려가 있고 상기 교반프로펠러(10)의 파손에 따른 교체 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 상기 연무제거기(3)는 단순히 배기가스를 필터링하기 위한 복수개의 필터들만이 구비되기 때문에 상기 배기가스에 슬러리에 의해 제거되지 않은 황산화물과 질산화물이 포함되어 있을 경우 상기 필터들에 의해 상기 황산화물과 질산화물이 제거되지 않아 상기 배기가스의 정화 효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 산화탱크 내부에 복수개의 수중펌프를 구비하여 황산화물과 질산화물을 흡수하는 흡수유체인 슬러리가 산화탱크 내부에서 대류 순환되도록 하고 이를 통하여 슬러리와 산소의 산화 반응 효율을 향상시킬 수 있는 탈황 및 탈질장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 슬러리를 순환시키는 교반수단이 펌프로 구성됨에 따라 상기 황산화물과 질산화물의 산화에 따라 발생되는 석고 등과 같은 고형물에 의해 교반수단이 파손되는 것을 방지하여 유지비용을 절약할 수 있는 탈황 및 탈질장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 배기가스에 포함된 황산화물과 질산화물을 슬러리를 통해 흡수하여 산화시킴과 동시에 상기 슬러리에 의해 흡수되지 않은 황산화물과 질산화물을 광촉매수단을 통하여 광촉매 반응시키고 상기 반응의 결과물을 포집하여 고압방전수단을 통하여 방전 반응시켜 고효율 정화를 가능하게 할 수 있는 탈황 및 탈질장치를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 슬러리가 저장되는 산화탱크, 상기 산화탱크 상측에 연장된 흡수탑, 상기 흡수탑의 상측에 연장되어 소각시설이나 발전시설로부터 배기가스가 유입되는 배기가스유입구, 상기 산화탱크로부터 흡수탑에 연장된 플레이트에 순 환펌프를 통해 산화탱크의 슬러리를 공급하여 상기 배기가스가 상기 슬러리와 기체 및 액체 접촉하게 하여 배기가스에 존재하는 황산화물과 질산화물이 슬러리에 흡수되도록 하는 슬러리공급노즐 및 상기 산화탱크의 슬러리에 산소 함유 가스를 공급시키는 산소공급수단을 포함하고, 상기 산화탱크의 내부 일측 상측에 구비되는 제1수중펌프, 상기 제1수중펌프에 대각으로 대향되도록 산화탱크의 내부 타측 하측에 구비되는 제2수중펌프 및 상기 제1수중펌프와 제2수중펌프에 의한 슬러리의 대류 순환 방향에 대하여 반대 방향으로 슬러리를 대류 순환시키는 복수개의 수중펌프들을 구비하여 상기 슬러리의 대류 순환이 일정주기로 정방향 또는 역방향으로 진행되도록 하여 상기 슬러리를 산화탱크 내부에서 대류 순환시켜 상기 산소가 슬러리에 고르게 반응할 수 있도록 슬러리를 교반시키는 교반수단; 상기 흡수탑의 일측에 산화탱크의 상측으로부터 연장되어 상기 배기가스가 대기 중으로 배기되도록 하는 배기가스배출구의 내부에 구비되어 상기 슬러리에 의해 제거되지 않은 배기가스 중의 황산화물과 질산화물을 광촉매 반응시키는 광촉매수단; 및 상기 배기가스배출구 내부에 구비되어 상기 광촉매수단에 의한 광촉매 반응시 생성되는 결과물을 포집하여 고압 방전 반응시켜 제거하는 고압방전수단을 포함하는 탈황 및 탈질장치가 제공된다.
따라서 본 발명에 의하면, 흡수제가 포함된 슬러리를 이용하여 배기가스 중의 황산화물과 질산화물의 흡수 산화 제거시 산화탱크 내부에 구비된 교반수단의 복수개의 수중펌프에 의해 산화탱크 내부의 슬러리가 대류 순환되면서 교반되도록 함으로써, 상기 슬러리와 산소공급수단에 의해 산화탱크에 공급되는 산소의 산화 반응이 용이하게 진행되도록 할 수 있고 상기 황산화물과 질산화물의 산화시 생성되는 석고에 의해 상기 수중펌프가 파손되거나 하는 등의 문제점이 방지되어 유지비용을 절약할 수 있다.
또한, 상기 슬러리에 의해 제거되지 않은 배기가스에 포함된 황산화물과 질산화물을 광촉매수단과 고압방전수단을 통하여 광촉매 반응시키고 상기 반응의 결과물을 포집하여 방전 반응시켜 제거함으로써, 배기가스에 포함된 황산화물과 질산화물의 고효율 정화를 가능하게 할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탈황 및 탈질장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 탈황 및 탈질장치에 있어서 광촉매수단을 나타낸 도면이며, 도 4는 도 2의 탈황 및 탈질장치에 있어서 고압방전수단을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탈황 및 탈질장치는, 배기가스 중의 황산화물과 질산화물을 슬러리내로 흡수하고 산 소 함유 가스를 슬러리 내로 공급하여 상기 슬러리 내에 존재하는 황산화물과 질산화물을 산화시키는 연도 습식 탈황 및 탈질장치에 관한 것으로, 슬러리가 저장되는 산화탱크(11), 상기 산화탱크(11) 상측에 연장된 흡수탑(12), 상기 흡수탑(12)의 상측에 연장되어 소각시설이나 발전시설로부터 배기가스가 유입되는 배기가스유입구(13), 상기 산화탱크(11)로부터 흡수탑(12)에 연장된 플레이트(14)에 순환펌프(15)를 통해 산화탱크(11)의 슬러리를 공급하여 상기 배기가스가 상기 슬러리와 기체 및 액체 접촉하게 하여 배기가스에 존재하는 황산화물과 질산화물이 슬러리에 흡수되도록 하는 슬러리공급노즐(16) 및 상기 산화탱크(11)의 슬러리에 산소 함유 가스를 공급시키는 산소공급수단(17) 이외에, 상기 산화탱크(11)의 내부에 구비되어 상기 산소가 슬러리에 고르게 반응할 수 있도록 상기 슬러리를 교반시키는 교반수단(110), 상기 흡수탑(12)의 일측에 산화탱크(11)의 상측으로부터 연장되어 상기 배기가스가 대기 중으로 배기되도록 하는 배기가스배출구(18)의 내부에 구비되어 상기 슬러리에 의해 제거되지 않은 배기가스 중의 황산화물과 질산화물을 광촉매 반응시키는 광촉매수단(120) 및 상기 배기가스배출구(18) 내부에 구비되어 상기 광촉매수단(120)에 의한 광촉매 반응시 생성되는 결과물을 포집하여 고압 방전 반응시켜 제거하는 고압방전수단(130)을 포함한다.
여기서, 상기 산화탱크(11)에 저장된 슬러리는, 석회 등과 같은 칼슘 화합물로써, 상기 슬러리공급노즐(16)을 통해 흡수탑(12)에 연장된 플레이트(14)에 공급되어 흡수탑(12)의 상측을 향하여 분사되고, 이에 따라 상기 흡수탑(12)에 배기가스유입구(13)를 통하여 배기가스가 유입되게 되면 상기 배기가스가 상기 슬러리와 기체 또는 액체 접촉하게 되어 배기가스 중의 황산화물과 질산화물이 슬러리에 흡수된 상태로 산화탱크(11) 내부로 떨어지게 된다. 이때, 상기 황산화물과 질산화물을 흡수한 흡수유체 즉, 슬러리는 상기 산소공급수단(17)에 의해 공급되는 산소 함유 가스와 산화 반응하게 되면서 상기 황산화물과 질산화물은 고체 상태의 석고로 부유되거나 용해되게 되고, 상기 부유된 석고는 회수펌프(미도시)에 의해 회수되어 고액분리기(미도시) 내로 유입되어 석고와 여과액으로 각각 분리되고 상기 여과액은 여과탱크(미도시)로 전달되어 석회와 같은 흡수제와 혼합된 후 다시 산화탱크(11)로 복귀된다.
따라서 상기 배기가스 중의 황산화물과 질산화물은 상기 석회와 같은 흡수제가 혼합된 슬러리와의 접촉을 통하여 완벽하게 산화됨을 통하여 제거될 수 있다.
상기 교반수단(110)은, 상기 산소 함유 가스의 산소가 산화탱크(11) 내부의 슬러리에 포함된 황산화물과 질산화물과 고르게 반응하여 상기 황산화물과 질산화물이 완벽하게 산화될 수 있도록 상기 슬러리를 교반시키는 것으로, 상기 산화탱크(11)의 내부 일측 상측에 구비되는 제1수중펌프(111)와 상기 제1수중펌프(111)에 대각으로 대향되도록 산화탱크(11)의 내부 타측 하측에 구비되는 제2수중펌프(112)를 포함한다.
따라서 상기 교반수단(110)에 의하면, 상기 제1수중펌프(111)와 제2수중펌프(112) 즉, 복수개의 수중펌프를 통하여 상기 슬러리가 산화탱크(11) 내부 공간에 대류 순환되면서 교반되기 때문에, 상기 산소공급수단(17)으로부터 주입되는 산소 함유 가스의 공기 상승 작용이 발생되더라도 상기 슬러리와 산소의 산화 반응이 용 이하게 진행될 수 있다. 여기서, 상기 교반수단(110)은 복수개의 수중펌프 즉, 상기 제1수중펌프(111)와 제2수중펌프(112)에 의한 슬러리의 대류 순환 방향에 대하여 반대 방향으로 슬러리를 대류 순환시키는 복수개의 수중펌프들을 더 구비하여 상기 슬러리의 대류 순환이 일정주기로 정방향 또는 역방향으로 진행되도록 하여 상기 슬러리의 교반 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 교반수단(110)에 의하면, 상기 슬러리의 교반이, 종래와 같이, 교반용 프로펠러의 구성을 통하여 진행되는 것이 아니고 입자가 작은 슬러리를 흡수하여 토출시키는 펌프의 구성을 통하여 진행됨으로써, 상기 황산화물과 질산화물의 산화시 생성되는 석고(상기 슬러리에 비해 상대적으로 부피가 큼)에 의해 상기 교반수단(110)이 파손되거나 하는 등의 문제점을 방지하여 유지비용을 절약할 수 있다.
또한, 상기 교반수단(110)에 의하면, 복수개의 수중펌프를 이용하여 슬러리를 대류 순환시켜 교반되게 함으로써, 종래와 같이 상기 산화탱크(11)의 외측에 연장되어 상기 슬러리를 순환시키는 별도의 연결관 등을 설치할 필요가 없어 제조 및 설치 작업이 간편하고 상기 연결관에 산화시 생성된 석고 등이 정체되는 문제점을 방지할 수 있다.
상기 광촉매수단(120)은, 상기 슬러리에 의해 제거되지 않은 배기가스 중의 황산화물과 질산화물을 제거하기 위한 것으로, 상기 흡수탑(12)으로부터 연장되어 상기 배기가스가 대기 중으로 배기되도록 하는 배기가스배출구(18)의 입구에 구비되는 광촉매제로 구성된 광촉매필터(121)와, 상기 광촉매필터(121)의 내부에 구비 되어 상기 광촉매필터(121)에 자외선을 조사하는 자외선조사램프(122) 등을 포함한다.
여기서, 상기 광촉매필터(121)는, 상기 배기가스배출구(18)의 입구 전체를 커버하는 원형 또는 타원형의 단면을 가지면서 설치되며, 상기 자외선조사램프(122)로부터 자외선 조사시 배기가스 중의 잔여 황산화물과 질산화물을 광촉매 분해할 수 있도록 표면에 나노실버(Nano silver)와 광촉매인 이산화티타늄이나 산화아연 중 어느 하나가 라미네이트 코팅된다. 즉, 상기 광촉매필터(121)는 광촉매 용액에 1-5회 침적된 후 상온 혹은 80℃ 내지 100℃에서 1-5회 소성하여 제조되고, 상기 광촉매는 산화티타늄을 스프레이법이나 함침법, 딥코팅(DIP-coating)법으로 다양하게 처리될 수 있다.
또한, 상기 광촉매필터(121)와 자외선조사램프(122)는, 상기 자외선조사램프(122)의 중앙에 자외선조사램프(122)가 끼워지는 복수개의 스페이서(123)의 외부 둘레에 상기 광촉매필터(121)가 튜브형으로 끼워져 상기 배기가스배출구(18)의 내부에 고정 설치되는 일체형타입으로 구성되며, 상기 광촉매필터(121)의 내주면과 상기 자외선조사램프(122)의 둘레 사이에 상기 황산화물과 질산화물이 광촉매 반응되도록 하는 공간이 형성되도록 하고 상기 스페이서(123)에 의해 상기 광촉매필터(121)가 안정적으로 지지되도록 할 수 있다. 여기서, 상기 복수개의 스페이서(123)들 사이에는 보강리브(124)들이 구비되어 상기 광촉매필터(121)가 처지는 것을 방지하고, 상기 광촉매필터(121)의 양단과 상기 자외선조사램프(122)의 양단에 감겨지는 수축튜브(125)를 통하여 상기 광촉매필터(121)가 자외선조사램프(122) 의 둘레에 고정되도록 하며, 상기 수축튜브(125)의 둘레에 마감캡(126)이 더 구비되어 상기 자외선조사램프(122)의 양단을 마감하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 스페이서(123)는 힌지핀 등으로 결합되어 상기 자외선조사램프(122)의 둘레에 밀착되도록 오므리거나 벌릴 수 있도록 하여 상기 자외선조사램프(122)와 광촉매필터(121)의 교체 삽입을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 광촉매필터(121)는 Col-gate 또는 허니콤 구조를 가져 배기가스와 광촉매필터(121)와의 접촉면적을 증대시켜 광촉매 반응 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서 상기 광촉매수단(120)에 의하면, 상기 슬러리에 의해 제거되지 않은 배기가스 중의 황산화물과 질산화물을 자외선조사램프(122)로부터 자외선을 조사받아 광촉매 반응을 발생시키는 광촉매필터(121)를 통하여 분해 제거할 수 있다.
상기 고압방전수단(130)은, 상기 광촉매수단(120)에 의한 광촉매 반응시 생성되는 결과물을 포집하여 고압 방전 반응시켜 제거하기 위한 것으로, 외부의 고전압원(미도시)으로부터 전기를 공급받는 제1축전기(C1)의 양단에 방전기(131)의 2개 전극(131a,131b)이 연결되고, 상기 방전기(131)의 후단에 제2축전기(C2)와 변압기(T)를 통해 방전실(132)의 방전전극(132a)과 접지전극(132b)이 연결된 형태를 가진다.
여기서, 상기 제1축전기(C1)로부터 공급되는 고전압이 방전기(131)의 일정간격의 두 전극(131a,131b) 사이에 절연이 파괴되는 전압에 다다르면, 상기 방전기(131)의 두 전극(131a,131b) 사이의 절연파괴로 인한 불꽃방전이 일어난다. 이때, 상기 제2축전기(C2)에 저장된 에너지가 변압기(T)를 통해서 증폭되어 방전 실(132)에 전달되고 이에 의해, 방전실(132) 내부의 방전전극(132a)과 접지전극(132b) 사이의 배기가스에 방전이 일어나게 된다. 한편, 상기 제2축전기(C2)에 충전된 전압이 모두 방전되게 되면, 상기 방전기(131)의 두 전극(131a,131b) 사이는 절연이 회복되게 되어 두 전극(131a,131b) 사이의 불꽃방전이 중단되게 되고, 제1축전기(C1)의 전압이 제2축전기(C2)에 충전되어 방전기(131)의 두 전극(131a,131b) 사이의 전압이 절연 파괴 전압에 다다르면 재차 불꽃방전이 발생하여 같은 방법으로 방전실(132)에서 방전을 일으키게 된다. 이와 같은 과정이 반복적으로 이루어져 방전실(132)은 지속적인 방전현상이 나타나게 된다.
따라서 상기 고압방전수단(130)에 의하면, 상기 광촉매필터수단(120)에 의해 배기가스 중의 황산화물과 질산화물이 분해 제거되었다 하더라도 상기 광촉매필터수단(120)의 광촉매필터(121)에 흡착된 황산화물과 질산화물의 연소 가능한 찌꺼기를 고전압 방전을 통해 제거시킬 수 있다.
여기서, 상기 고압방전수단(130)은 상기 배기가스의 방전효율을 보다 높이기 위하여 상기 배기가스를 가열하여 기화시키기 위한 히팅수단을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탈황 및 탈질장치의 작용과 효과에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 상기 산화탱크(11)에 저장된 슬러리가 상기 슬러리공급노즐(16)을 통해 흡수탑(12)에 연장된 플레이트(14)에 공급되어 흡수탑(12)의 상측을 향하여 분사되는 상태에서, 배기가스유입구(13)로 소각시설이나 발전시설로부터 발생된 배기가스가 유입되면, 상기 배기가스가 상기 슬러리와 기체 또는 액체 접촉하게 되어 배기가스 중의 황산화물과 질산화물이 슬러리에 흡수되게 되고 상기 황산화물과 질산화물을 흡수한 슬러리는 산화탱크(11) 하측으로 하강하게 된다. 이에 따라, 상기 황산화물과 질산화물은 상기 슬러리에 함유된 석고 등과 같은 흡수제와 산화 반응하여 고체 상태의 석고 등으로 부유되거나 용해되어 제거된다.
한편, 상기 슬러리에 의해 배기가스 중의 황산화물과 질산화물의 흡수시, 상기 산화탱크(11)의 내부에 구비된 교반수단(110)의 제1수중펌프(111)와 제2수중펌프(112)에 의해 산화탱크(11) 내부의 슬러리가 대류 순환되면서 교반되어 상기 슬러리와 산소공급수단(17)에 의해 산화탱크(11)에 공급되는 산소의 산화 반응이 용이하게 진행된다. 이때, 상기 교반수단(110)에 의한 슬러리의 교반은, 종래에서와 같이, 교반용 프로펠러의 구성을 통하여 진행되는 것이 아니고 입자가 작은 슬러리를 흡수하여 토출시키는 펌프의 구성을 통하여 진행기 때문에 상기 황산화물과 질산화물의 산화시 생성되는 석고에 의해 상기 수중펌프가 파손되거나 하는 등의 문제점이 방지되어 유지비용을 절약할 수 있다.
한편, 상기 흡수탑(12)으로부터 연장된 배기가스배출구(18)를 통해 배기되는 배기가스 중 상기 슬러리에 의해 제거되지 않은 황산화물과 질산화물은 광촉매수단(120)의 자외선조사램프(122)로부터 조사되는 자외선을 통하여 광촉매 반응을 일으키는 광촉매필터(121)에 의해 분해 제거된다. 여기서, 상기 광촉매필터(121)는 상기 배기가스배출구(18)의 내부 공간에 대응되는 원형 또는 타원형의 단면을 가지기 때문에 상기 배기가스와의 접촉 면적을 최대화할 수 있으며, 상기 원형 또는 타원형의 단면을 가지는 광촉매필터(121)의 내부에 자외선조사램프(122)가 구비되기 때문에 상기 광촉매필터(121)의 단위면적당 조사되는 자외선이 항상 수직한 각도를 가질 수 있어 광도(
)를 최대화할 수 있어 상기 광촉매수단(120)에 의한 황산화물과 질산화물의 고효율 정화를 가능하게 할 수 있다.
한편, 상기 광촉매수단(120)에 의한 광촉매 반응시 생성되는 결과물 즉, 광촉매필터(121)에 흡착된 황산화물과 질산화물의 찌꺼기는 상기 고압방전수단(130)에 의해 제거된다.
따라서 상기와 같은 탈황 및 탈질장치에 의하면, 상기 슬러리를 이용하여 배기가스 중의 황산화물과 질산화물의 흡수 산화 제거시, 상기 산화탱크(11)의 내부에 구비된 교반수단(110)의 제1수중펌프(111)와 제2수중펌프(112)에 의해 산화탱크(11) 내부의 슬러리가 대류 순환되면서 교반되도록 함으로써, 상기 슬러리와 산소공급수단(17)에 의해 산화탱크(11)에 공급되는 산소의 산화 반응이 용이하게 진행되도록 할 수 있고, 상기 황산화물과 질산화물의 산화시 생성되는 석고에 의해 상기 수중펌프가 파손되거나 하는 등의 문제점이 방지되어 유지비용을 절약할 수 있다.
또한, 상기 슬러리에 의해 제거되지 않은 배기가스에 포함된 황산화물과 질산화물을 광촉매수단(120)과 고압방전수단(130)을 통하여 광촉매 반응시키고 상기 반응의 결과물을 포집하여 방전 반응시켜 제거함으로써, 배기가스에 포함된 황산화물과 질산화물의 고효율 정화를 가능하게 할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이 나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 종래의 탈황 및 탈질장치를 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탈황 및 탈질장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 3은 도 2의 탈황 및 탈질장치에 있어서 광촉매수단을 나타낸 도면; 및
도 4는 도 2의 탈황 및 탈질장치에 있어서 고압방전수단을 나타낸 도면이다.
Claims (3)
- 슬러리가 저장되는 산화탱크(11), 상기 산화탱크(11) 상측에 연장된 흡수탑(12), 상기 흡수탑(12)의 상측에 연장되어 소각시설이나 발전시설로부터 배기가스가 유입되는 배기가스유입구(13), 상기 산화탱크(11)로부터 흡수탑(12)에 연장된 플레이트(14)에 순환펌프(15)를 통해 산화탱크(11)의 슬러리를 공급하여 상기 배기가스가 상기 슬러리와 기체 및 액체 접촉하게 하여 배기가스에 존재하는 황산화물과 질산화물이 슬러리에 흡수되도록 하는 슬러리공급노즐(16) 및 상기 산화탱크(11)의 슬러리에 산소 함유 가스를 공급시키는 산소공급수단(17)을 포함하고,상기 산화탱크(11)의 내부 일측 상측에 구비되는 제1수중펌프(111), 상기 제1수중펌프(111)에 대각으로 대향되도록 산화탱크(11)의 내부 타측 하측에 구비되는 제2수중펌프(112) 및 상기 제1수중펌프(111)와 제2수중펌프(112)에 의한 슬러리의 대류 순환 방향에 대하여 반대 방향으로 슬러리를 대류 순환시키는 복수개의 수중펌프들을 구비하여 상기 슬러리의 대류 순환이 일정주기로 정방향 또는 역방향으로 진행되도록 하여 상기 슬러리를 산화탱크(11) 내부에서 대류 순환시켜 상기 산소가 슬러리에 고르게 반응할 수 있도록 슬러리를 교반시키는 교반수단(110);상기 흡수탑(12)의 일측에 산화탱크(11)의 상측으로부터 연장되어 상기 배기가스가 대기 중으로 배기되도록 하는 배기가스배출구(18)의 내부에 구비되어 상기 슬러리에 의해 제거되지 않은 배기가스 중의 황산화물과 질산화물을 광촉매 반응시키는 광촉매수단(120); 및상기 배기가스배출구(18) 내부에 구비되어 상기 광촉매수단(120)에 의한 광촉매 반응시 생성되는 결과물을 포집하여 고압 방전 반응시켜 제거하는 고압방전수단(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈황 및 탈질장치.
- 제1항에 있어서, 상기 광촉매수단(120)은,상기 배기가스가 대기 중으로 배기되도록 하는 배기가스배출구(18)의 입구 전체를 커버하는 원형 또는 타원형의 단면을 가지면서 설치되는 광촉매제로 구성된 광촉매필터(121)와;상기 광촉매필터(121)의 내부에 구비되어 상기 광촉매필터(121)에 자외선을 조사하는 자외선조사램프(122)를 포함하며,상기 광촉매필터(121)와 자외선조사램프(122)는,상기 자외선조사램프(122)의 중앙에 자외선조사램프(122)가 끼워지는 복수개의 스페이서(123)의 외부 둘레에 상기 광촉매필터(121)가 튜브형으로 끼워져 상기 배기가스배출구(18)의 내부에 고정 설치되는 일체형타입으로 구성되고,상기 광촉매필터(121)의 내주면과 상기 자외선조사램프(122)의 둘레 사이에 상기 황산화물과 질산화물이 광촉매 반응되도록 하는 공간이 형성되도록 하고 상기 스페이서(123)에 의해 상기 광촉매필터(121)가 안정적으로 지지되도록 하며,상기 복수개의 스페이서(123)들 사이에는 보강리브(124)들이 구비되어 상기 광촉매필터(121)가 처지는 것을 방지하고,상기 광촉매필터(121)의 양단과 상기 자외선조사램프(122)의 양단에 감겨지 는 수축튜브(125)를 통하여 상기 광촉매필터(121)가 자외선조사램프(122)의 둘레에 고정되도록 하며,상기 수축튜브(125)의 둘레에 마감캡(126)이 더 구비되어 상기 자외선조사램프(122)의 양단을 마감하고,상기 스페이서(123)는 상기 자외선조사램프(122)의 둘레에 밀착되도록 오므리거나 벌릴 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 탈황 및 탈질장치.
- 제2항에 있어서, 상기 고압방전수단(130)은,외부의 고전압원(미도시)으로부터 전기를 공급받는 제1축전기(C1)의 양단에 방전기(131)의 2개 전극(131a,131b)이 연결되고,상기 방전기(131)의 후단에 제2축전기(C2)와 변압기(T)를 통해 방전실(132)의 방전전극(132a)과 접지전극(132b)이 연결된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 탈황 및 탈질장치.
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2009
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