KR100988643B1

KR100988643B1 - 고농도 ｖｏｃ 안전처리장치

Info

Publication number: KR100988643B1
Application number: KR1020100051078A
Authority: KR
Inventors: 윤진한; 길상인; 홍원석; 송동근; 장두훈
Original assignee: 주식회사 제이텍; 한국기계연구원
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2010-10-18

Abstract

본 발명에 따른 고농도 VOC 안전처리장치는, VOC를 연소시키면서 배출되는 열에너지를 열교환기를 통하여 열회수를 하고, 남은 여열을 이용하여 흡착탑에 흡착된 상기 VOC를 탈착하는데 사용하며, 외부로 배출되는 연소배가스의 재순환과 함께 배출량의 조절을 통해 상기 VOC를 처리한다.
구체적으로, 본 발명은 각 공정으로부터 VOC를 가진 가스가 유입되어 상기 VOC가 흡착되는 적어도 하나 이상의 흡착탑; 및 상기 흡착탑으로부터 유입되는 상기 VOC를 연소 및 촉매에 의해 VOC환원시키고, 연소된 가스를 열교환시키는 HTO;를 포함하며, 상기 HTO로부터 배출되는 고온의 연소된 가스가 상기 흡착탑에 유입되어 흡착된 상기 VOC를 탈착시켜 탈착된 상기 VOC가 상기 HTO로 유입되도록 구성된다.
결과적으로, 본 발명은 연소된 가스를 흡착탑에 유입시켜 흡착탑에 흡착된 VOC를 탈착시키고, 재순환라인을 통한 연소된 가스의 재순환을 활용함으로써, HTO로 유입되는 VOC의 농도를 이상적인 농도구배 형태로 제어하여 VOC의 완전처리와 높은 제거효율을 낼 수 있는 효과를 가진다.

Description

고농도 ＶＯＣ 안전처리장치{Safe-processing apparatus of Volatile Organic Compounds}

본 발명은 고농도 VOC 안전처리장치로서, HTO로 유입되는 VOC의 농도를 이상적인 농도구배 형태로 제어하여 VOC의 완전처리와 높은 제거효율을 낼 수 있는 고농도 VOC 안전처리장치에 관한 것이다.

VOC를 처리하는데 있어서 저농도의 경우에는 연료비가 많이 들기 때문에 흡착탑을 이용하여 처리한다.

하루 종일 저농도의 VOC를 흡착탑을 통하여 흡착을 한 후, 퇴근시에 흡착탑의 VOC를 탈착을 하거나, 일정기간 동안 흡착하고 휴일에 작동하게 하는 방법 등이 있다. 이는 흡착탑과 VOC 처리장치인 HTO의 용량에 따라 달라진다.

탈착시에 HTO 장치에서 나오는 열을 이용하여 탈착을 하게 되는데, 일정 온도와 유량을 흡착탑에 흘려 보내게 되면 처음에는 낮은 농도의 VOC가 나오다가 시간이 지나게 되면, 도 1에 도시된 바와 같이 VOC 농도가 높아지게 된다.

이렇게 되면 고농도의 VOC를 처리하는데 문제가 발생하게 된다.

VOC를 처리하기 위한 RTO 장치나 HTO 장치를 고농도 조건에 맞추어 설계를 하게 되면 저농도 일때 연료비가 너무 많이 들기 때문에 경제적이지 못하고, 중간 정도의 농도에 맞추게 되면 고농도가 유입될 때 과열에 의한 촉매의 손상 또는 VOC를 다 처리하지 못하고 배출하게 되어 VOC 슬립이 일어나게 된다.

또한 고농도의 VOC가 만들어지게 되면 역화에 의한 폭발이 일어날 수도 있는 문제점이 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 기존의 RTO 장치나 RCO 장치는, 2-way 밸브 또는 4-way 밸브를 이용하여 교대로 축열과 방열을 이용하여 VOC를 처리하게 된다.

하지만 밸브시스템이 복잡하고, 밸브 교대가 일어날 때 흐르던 유체가 방향이 바뀌기 때문에 유체의 흐름이 끊기는 현상이 발생하며, 연소실에서 유체의 방향이 바뀌고 압력변동이 심하기 때문에 간혹 보조버너가 실화되는 현상이 나타나기도 하며, 밸브 교대시 VOC 슬립(slip)이 일어나기도 하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, HTO로 유입되는 VOC의 농도를 이상적인 농도구배 형태로 제어하여 VOC의 완전처리와 높은 제거효율을 낼 수 있는 고농도 VOC 안전처리장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고농도 VOC 안전처리장치는, VOC를 연소시키면서 배출되는 열에너지를 열교환기를 통하여 열회수를 하고, 남은 여열을 이용하여 흡착탑에 흡착된 상기 VOC를 탈착하는데 사용하며, 외부로 배출되는 연소배가스의 재순환과 함께 배출량의 조절을 통해 상기 VOC를 처리한다.

구체적으로, 본 발명은, 각 공정으로부터 VOC를 가진 가스가 유입되어 상기 VOC가 흡착되는 적어도 하나 이상의 흡착탑; 및 상기 흡착탑으로부터 유입되는 상기 VOC를 연소 및 촉매에 의해 VOC환원시키고, 연소된 가스를 열교환시키는 HTO;를 포함하며, 상기 HTO로부터 배출되는 고온의 연소된 가스가 상기 흡착탑에 유입되어 흡착된 상기 VOC를 탈착시켜 탈착된 상기 VOC가 상기 HTO로 유입되도록 구성된다.

이때, 본 발명은 상기 흡착탑에서 탈착되어 배출되는 VOC가 연소된 가스와 혼합되어 상기 VOC의 농도가 조절된 후 상기 HTO에 유입되도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 HTO는, 본체; 상기 본체 내에 구성되며, 유입되는 가스 내의 VOC를 연소시키는 연소실; 및 상기 연소실과 연통되도록 상기 본체에 구성되고, 상기 흡착탑의 유입부 및 배출부와 각각 연결된 열교환기;를 포함하며, 상기 연소실로부터의 연소된 가스가 상기 열교환기로 유동되어 열교환된 후 배출되어 상기 흡착탑으로 유입되고, 상기 흡착탑에서 탈착된 상기 VOC가 상기 열교환기로 유동되어 열교환된 후 상기 연소실로 유입되어 연소되도록 구성되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 HTO는, 상기 연소실과 상기 열교환기 사이에 배치된 두 개의 세라믹 축열재; 및 두 개의 상기 세라믹 축열재 사이에 배치된 세라믹 촉매;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 연소실 내에 보조버너가 장착된 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 각 공정으로부터 VOC를 가진 가스가 유입되어 상기 VOC가 흡착되는 적어도 하나 이상의 흡착탑; 및 상기 흡착탑으로부터 유입되는 상기 VOC를 연소 및 촉매에 의해 VOC환원시키고, 연소된 가스를 열교환시키는 HTO;를 포함하며, 상기 HTO로부터 배출되는 고온의 연소된 가스가 상기 흡착탑에 유입되어 흡착된 상기 VOC를 탈착시켜 탈착된 상기 VOC가 상기 HTO로 유입되도록 구성되며, 상기 HTO에 유입 및 배출되는 상기 VOC의 유량을 조절하도록 구성되는 고농도 VOC 안전처리 장치가 제공된다.

이때, 상기 HTO는, 본체; 상기 본체 내에 구성되며, 유입되는 가스 내의 VOC를 연소시키는 연소실; 및 상기 연소실과 연통되도록 상기 본체에 구성되고, 상기 흡착탑의 유입부 및 배출부와 각각 연결된 열교환기;를 포함하며, 상기 연소실로부터의 연소된 가스가 상기 열교환기로 유동되어 열교환된 후 배출되어 상기 흡착탑으로 유입되고, 상기 흡착탑에서 탈착된 상기 VOC가 상기 열교환기로 유동되어 열교환된 후 상기 연소실로 유입되어 연소되도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 HTO는, 상기 연소실과 상기 열교환기 사이에 배치된 두 개의 세라믹 축열재; 및 두 개의 상기 세라믹 축열재 사이에 배치된 세라믹 촉매;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 연소실 내에 보조버너가 장착된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 열교환된 가스가 상기 흡착탑에 유입되도록, 상기 HTO의 열교환기로부터 상기 흡착탑의 유입부로 연결된 흡착탑유입라인; 탈착된 상기 VOC가 상기 HTO의 열교환기에 유입되도록, 상기 흡착탑의 배출부로부터 상기 열교환기로 연결된 열교환기유입라인; 및 열교환된 상기 VOC와 외부로부터 유입되는 상기 공기와 함께 상기 연소실로 유입되도록, 상기 HTO의 열교환기로부터 상기 연소실로 연결된 연소실유입라인;을 포함하는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 열교환기유입라인은, 상기 VOC가 상기 열교환기에 이송되도록 이송력을 제공하는 VOC이송용 송풍기;를 구비하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 열교환기유입라인은, 외부로부터 상기 VOC의 연소를 위한 상기 공기가 유입되도록 유입력을 제공하는 공기유입용 송풍기;를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 흡착탑에서 상기 VOC가 흡착된 후 나온 깨끗한 공기가 외부로 배출되도록, 상기 흡착탑의 배출부로부터 외부로 배치되는 제1 배출라인;을 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 배출라인은, 탈착공정시 외부로부터 역류가능한 배가스를 차단하는 제1 배출밸브;를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 연소된 가스를 재순환하도록, 상기 제1 배출라인으로부터 상기 열교환기유입라인으로 연결된 재순환라인;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 흡착탑유입라인은 제1 연소가스 조절밸브;를 구비하고, 상기 재순환라인은 제2 연소가스 조절밸브;를 구비하여, 상기 연소실의 온도를 조절하기 위해, 상기 제1 연소가스 조절밸브는 상기 HTO로부터 연소된 가스의 유출량을 조절하고 상기 제2 연소가스 조절밸브는 상기 제1 배출라인으로부터 상기 열교환기유입라인으로 유입되는 가스의 유입량을 조절하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이에 더하여, 본 발명은 연소된 가스를 외부로 배출되도록, 상기 흡착탑유입라인으로부터 상기 제1 배출라인으로 연결된 제2 배출라인;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제2 배출라인은, 외부로 배출되는 연소된 가스의 유량을 조절하는 제2 배출밸브;를 구비하는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 제2 배출라인은, 연소된 가스가 외부로 이송되도록 이송력을 제공하는 VOC이송용 송풍기;를 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 VOC를 가진 가스가 상기 흡착탑으로 유입되도록, 각 공정으로부터 상기 흡착탑의 유입부로 연결된 흡착탑흡입라인;을 포함하는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 흡착탑흡입라인은, 상기 VOC를 가진 가스가 상기 흡인탑에 흡입되도록 흡입력을 제공하는 적어도 하나 이상의 제1 흡입용 송풍기;를 구비하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 흡착탑흡입라인은, 상기 제1 흡입용 송풍기가 복수 개인 경우, 상기 제1 흡입용 송풍기들에 의해 이송된 상기 VOC들을 모아서 상기 흡착탑으로 유동시키도록 유동력을 제공하는 제2 흡입용 송풍기;를 구비할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 흡착탑의 유입부와 배출부에 상기 라인들이 연결 부위에 장착된 유량조절밸브;를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고농도 VOC 안전처리장치는, 연소된 가스를 흡착탑에 유입시켜 흡착탑에 흡착된 VOC를 탈착시키고, 재순환라인을 통한 연소된 가스의 재순환을 활용함으로써, HTO로 유입되는 VOC의 농도를 이상적인 농도구배 형태로 제어하여 VOC의 완전처리와 높은 제거효율을 낼 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 종래기술에 따라 이루어지는 VOC의 농도 구배를 나타낸 그래프이다.
도 2는 종래기술에 따른 RTO 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고농도 VOC 안전처리장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 도 3의 고농도 VOC 안전처리장치에 의해 이루어지는 VOC의 농도 구배를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 고온의 연소된 가스로 VOC를 가진 가스에서 상기 VOC를 탈착하고, 탈착된 상기 VOC를 유입된 가스와 함께 연소함에 따라, 상기 VOC를 처리하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고농도 VOC 안전처리장치를 나타낸 개략도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 고농도 VOC 안전처리장치는 VOC를 연소시키는 HTO(10)와, 상기 HTO(10)의 연소된 가스를 이용하여 VOC를 탈착시키는 흡착탑(20)을 포함한다.

상기 HTO(10)는 'Hybrid Thermal Oxidation'의 약자로서 '하이브리드 열적 산화'를 지칭하며, 유입되는 VOC를 연소 및 열교환시키는 역할을 한다.

이와 같은 HTO(10)는 본체(12)와, 상기 본체(12) 내에 구성되는 연소실(14) 및 열교환기(16)를 구비한다.

상기 연소실(14)은 유입되는 가스 내의 VOC를 연소시키도록 본체(12) 내에 형성된다.

이를 위해 연소실(14)은 그 내부에 보조버너(14a)가 장착된다. 이때, 상기 VOC는 'Volatile Organic Compounds'의 약자로서 '휘발성 유기화합물'을 지칭한다.

또한, 상기 열교환기(16)는 연소실(14)과 연통되도록 본체(12)에 구성되고, 흡착탑(20)의 유입부(20a) 및 배출부(20b)와 각각 연결된다.

이때, 열교환기(16)는 지나가는 가스가 고온이 되도록 열을 공급하는 열효율을 높이는 역할을 한다.

이에 더하여, 상기 HTO(10)는 두 개의 세라믹 축열재(17)와, 그 사이에 배치된 세라믹 촉매(18)를 더 포함할 수 있다.

상기 세라믹 축열재(17)는 연소실(14)과 열교환기(16) 사이에 배치되어 상기 본체(12) 내에 구성되어, 연소실(14)로부터 열을 회수 축적하여 연소실(14)에서 연소되어 통과하는 가스가 고온의 상태를 유지하도록 한다.

아울러, 상기 세라믹 촉매(18)는 VOC를 촉매산화, 즉 촉매소각함으로써 연소실(14)의 고온산화보다 낮은 온도에서 VOC를 연소시켜 연료비를 절감할 수 있다.

이에 더하여, HTO(10)의 연소실(14), 세라믹 축열재(17)와 세라믹 촉매(18) 사이, 세라믹 축열재(17)와 열교환기(16) 사이에 각각 온도계(19)가 구성될 수 있다.

상기와 같이 HTO(10)이 구성됨으로써, 연소실(14)로부터의 연소된 가스가 상기 열교환기(16)로 유동되어 열교환될 수 있다. 이후에, 상기 가스는 배출되어 흡착탑(20)으로 유입된다.

구체적으로, 연소된 가스의 상기 흡착탑(20)으로의 유입은 흡착탑유입라인(30)을 통하여 이루어진다.

상기 흡착탑유입라인(30)은 열교환된 가스가 흡착탑(20)에 유입되도록, HTO(10)의 열교환기(16)로부터 흡착탑(20)의 유입부(20a)로 연결된 구조를 이룬다.

여기에서, 상기 흡착탑(20)은 HTO(10)로부터 배출되는 고온의 연소된 가스가 유입되어 VOC를 탈착시키도록 적어도 하나 이상 구성된다.

아울러, 흡착탑(20)에는 유입부(20a)와 배출부(20b)에 각각 온도계(29)가 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 흡착탑(20)에서 탈착된 VOC가 외부로부터 유입되는 공기와 함께 HTO(10)로 유입되어 연소되도록 구성된다.

즉, 본 발명은 탈착된 VOC가 HTO(10)의 열교환기(16)에 유입되도록, 흡착탑(20)의 배출부(20b)로부터 열교환기(16)로 연결된 열교환기유입라인(40)이 형성된다.

이때, 열교환기유입라인(40)은 VOC가 열교환기(16)에 이송되도록 이송력을 제공하는 VOC이송용 송풍기(42)를 구비한다.

이와 더불어, 상기 열교환기유입라인(40)은 외부로부터 VOC의 연소를 위한 공기가 유입되도록 유입력을 제공하는 공기유입용 송풍기(44)를 구비한다.

그리고, 열교환된 상기 VOC와 외부로부터 유입되는 상기 공기와 함께 연소실(14)로 유입되도록, HTO(10)의 열교환기(16)로부터 연소실(14)로 연결된 연소실유입라인(50)이 형성된다.

한편, 본 발명은 흡착공정시 함께 흡입된 공기가 흡착탑(20)의 배출부(20b)로부터 외부로 배출되도록 구성되는 제1 배출라인(70)을 포함한다.

이때, 상기 제1 배출라인(70)은 흡착공정시에만 사용하기 때문에 탈착공정시에는 연돌로부터 배가스 및 공기의 유입을 차단하기 위하여 제1 배출밸브(72)를 구비한다.

또한, 본 발명은 상기 흡착탑(20)에서 배출되는 연소된 가스가 재순환되어 HTO(10)에 유입되도록 구성된다.

즉, 본 발명은 연소된 가스를 재순환하도록, 제1 배출라인(70)으로부터 열교환기유입라인(40)으로 연결된 재순환라인(80)을 더 포함한다.

한편, 본 발명은 연소된 가스를 외부로 배출되도록, 상기 흡착탑유입라인(30)으로부터 상기 제1 배출라인(70)으로 연결된 제2 배출라인(90)을 더 포함한다.

여기에서, 상기 제2 배출라인(90)은 외부로 배출되는 연소된 가스의 유량을 조절하는 제2 배출밸브(92)를 구비하는 것이 바람직하다.

아울러, 제2 배출라인(90)은 연소된 가스가 외부로 이송되도록 이송력을 제공하는 배출용 송풍기(94)를 구비한다.

이와 같은 본 발명은 또 다른 특징으로서, HTO(10)에 유입 및 배출되는 VOC의 유량을 조절하도록 구성될 수 있다.

이를 위해, 상기 흡착탑유입라인(30)은 제1 연소가스 조절밸브(32)를 구비하고, 상기 재순환라인(80)은 제2 연소가스 조절밸브(82)를 구비한다.

이때, 상기 제1 연소가스 조절밸브(32)와 제2 연소가스 조절밸브(82)는, 연소실(14)의 온도를 조절하기 위한 역할을 한다.

구체적으로, 연소실(14)의 온도를 조절하기 위해, 상기 제1 연소가스 조절밸브(32)는 HTO(10)로부터 연소된 가스의 유출량을 조절하고, 제2 연소가스 조절밸브(82)는 제1 배출라인(70)으로부터 열교환기유입라인(40)으로 유입되는 가스의 유입량을 조절한다.

연소실(14)의 온도가 상승하면, 제1 연소가스 조절밸브(32)를 조절하여 연소된 가스가 흡착탑유입라인(30)을 통해 흡착탑(20)으로 유입되는 연소된 가스의 양을 줄인다.

이에 따라 흡착탑(20)으로 유입되는 가스의 양이 줄어들면, 점차적으로 흡착탑(20)에서 탈착되어 배출되는 VOC의 양도 줄어들게 되어 연소실(14)의 온도는 올라가지 않게 된다.

이와 함께, 제2 연소가스 조절밸브(82)를 조절하여 VOC처리되어 배출되는 가스가 제1 배출라인(70)으로부터 재순환라인(80)을 통해 열교환기유입라인(40)과 연소실유입라인(50)을 거쳐 연소실(14)로 유입되는 유입량을 늘인다.

이에 따라, VOC처리가 된 가스로 인하여 연소실(14)의 온도가 다시금 내려간다. 즉, 세라믹 촉매(18)에 의한 VOC환원시 높은 온도상승이 일어나는데 연소실(14)과 연통된 세라믹 촉매(18) 부분의 온도상승이 더 이상 일어나지 않도록 한다.

이와 반대로, 연소실(14)의 온도가 하강하면, 제1 연소가스 조절밸브(32)를 조절하여 연소된 가스가 흡착탑유입라인(30)을 통해 흡착탑(20)에 유입되는 양을 늘리면서, 제2 연소가스 조절밸브(82)를 조절하여 VOC처리되어 배출되는 가스가 제1 배출라인(70)으로부터 재순환라인(80)을 통해 열교환기유입라인(40)과 연소실유입라인(50)을 거쳐 연소실(14)로 유입되는 유입량을 줄인다.

이에 따라, 연소실(14)에 대한 VOC를 가진 가스의 유입량을 늘려 연소실(14)의 온도가 점차적으로 올라간다. 즉, 세라믹 촉매(18)에 의한 VOC환원시 높은 온도상승이 일어나는데, 상기 환원반응이 활발하게 진행되어 연소실(14)과 연통된 세라믹 촉매(18) 부분의 온도가 점차적으로 상승하게 된다.

그리고, 본 발명은 VOC를 가진 가스가 흡착탑(20)으로 유입되도록, 각 공정으로부터 흡착탑(20)의 유입부(20a)로 연결된 흡착탑흡입라인(60)이 형성된다.

이때, 상기 흡착탑흡입라인(60)은 VOC를 가진 가스가 흡인탑에 흡입되도록 흡입력을 제공하는 적어도 하나 이상의 제1 흡입용 송풍기(62)를 구비하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 흡착탑흡입라인(60)은 제1 흡입용 송풍기(62)가 복수 개인 경우, 제1 흡입용 송풍기(62)들에 의해 이송된 상기 VOC들을 모아서 흡착탑(20)으로 유동시키도록 유동력을 제공하는 제2 흡입용 송풍기(64)를 구비할 수 있다.

한편, 본 발명은 흡착탑(20)의 유입부(20a)와 배출부(20b)에서 상기 라인들이 연결된 부위에 유량조절밸브(22)가 각각 장착될 수 있다.

이때, 상기 라인들은 흡착탑유입라인(30), 열교환기유입라인(40), 및 흡착탑흡입라인(60)을 지칭한다.

그러면, 여기에서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동을 살펴보기로 한다.

본 발명의 작동은 VOC의 흡착공정과 탈착공정의 두 공정으로 이루어진다.

먼저, 흡착공정을 살펴보면 이러한 흡착공정에서는 HTO(10)가 사용되지 않는다.

VOC가 발생되면 제1 흡입용 송풍기(62)를 지나 제2 흡입용 송풍기(64)를 거쳐 유량조절밸브(22)를 거쳐 흡착탑(20)으로 유입되어 VOC가 흡착된 후 깨끗한 공기는 제1 배출라인(70)을 통하여 외부로 배출된다.

흡착공정이 끝나면, 흡착에 필요한 송풍기들(62)(64)은 정지되고, 유량조절밸브(22)와 제1 배출밸브(72)를 잠근 후 탈착공정에 들어가게 된다.

상기 탈착공정에 작동순서는 다음과 같다.

먼저, 연소실(14)의 보조버너(14a)를 온(ON) 시킨다.

이어서, 연소실(14)의 온도가 올라가면서 배출되는 연소된 가스는 세라믹 축열재(17), 세라믹 촉매(18), 및 세라믹 축열재(17)를 거친 후 열교환기(16)를 지나면서 열교환되어 배출된다.

그런 다음, 배출된 가스는 제2 배출밸브(92)와 제2 연소가스 조절밸브(82)의 조절에 따라, 일부는 제2 배출라인(90)을 통해 외부로 배출되고, 일부는 VOC 탈착을 위해 흡착탑유입라인(30)을 통하여 흡착탑(20)으로 유입된다.

흡착탑(20)으로 유입된 고온의 연소된 가스는 고온의 열로써, 흡착탑(20)에 흡착되어 있는 VOC를 탈착시킨다.

다음으로, 탈착된 VOC는 열교환기유입라인(40)을 통하여 이송되는데, 유량을 조절하면서 이송시키는 VOC이송용 송풍기(42)를 지나 HTO(10) 내부에 있는 열교환기(16)를 거치면서 열을 받는다.

마지막으로, 열을 받은 VOC는 연소실유입라인(50)을 통하여 이송되는데, VOC연소용 송풍기에 의해 유입된 공기와 함께 연소실(14)로 유입되어 일부 연소하고, 나머지는 촉매층, 즉 세라믹 촉매에서 환원반응을 거쳐 완전하게 처리된다.

이와 같이 연소된 가스는 상술된 바와 같은 일련의 공정을 반복하게 된다.

여기에서, 상기와 같이 일련의 공정을 반복하면서 흡착탑(20)의 온도가 점차 올라가게 되면 이에 따라 탈착된 VOC의 농도도 높아지게 된다.

VOC의 농도가 높아지면 연소실(14)의 온도가 높아지게 되어, 설정된 일정온도가 되면 제1 연소가스 조절밸브(32)를 조절함으로써, 흡착탑(20)으로 유입되는 연소된 가스의 양을 줄인다.

이에 따라 흡착탑(20)으로 유입되는 가스의 양이 줄어들면, 점차적으로 흡착탑(20)에서 배출되는 VOC의 양도 줄어들게 되어 연소실(14)의 온도는 올라가지 않게 된다.

아울러, 제2 연소가스 조절밸브(82)를 조절함으로써, VOC처리되어 배출되는 가스가 제1 배출라인(70)으로부터 재순환라인(80)을 통해 열교환기유입라인(40)과 연소실유입라인(50)을 거쳐 연소실(14)로 유입되는 유입량을 늘인다.

또한, 시간이 지남에 따라 연소실(14)의 온도가 설정된 일정온도 이하로 내려오면 제1 연소가스 조절밸브(32)와 제2 연소가스 조절밸브(82)를 상기와 반대로 조절함으로써, 연소실(14)의 온도를 적정한 온도로 올릴 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 공정을 통하여, 폭발과 같은 위험한 상황을 방지하고 안전하고 깨끗하게 VOC를 처리할 수 있다.

즉, 본 발명은 연소된 가스의 양을 흡착탑(20)으로의 유입량을 조절하면서 재순환라인(80)을 통한 연소된 가스의 재순환을 활용함으로써, 이상적인 VOC 농도 구배 구현에 의해 안정적인 VOC 처리를 할 수 있다.

아울러, 연소된 가스의 재순환을 통해 방폭에 대한 안정성을 확보할 수 있다.

이와 더불어, 기존의 장치와 달리 밸브 교대가 없음으로써 압력과 유속의 변동이 없어서, VOC 슬립이 발생하지 않는다.

나아가, 기존의 장치와 비교하여 간단한 구성을 이룸으로써 초기 설비비가 감소되며, 부피도 작기 때문에 설치부지도 최소화할 수 있다.

결과적으로, 본 발명은 연소된 가스를 흡착탑(20)에 유입시켜 흡착탑(20)에 흡착된 VOC를 탈착시키고, 재순환라인(80)을 통한 연소된 가스의 재순환을 활용함으로써, HTO(10)로 유입되는 VOC의 농도를 도 4와 같이 이상적인 농도구배 형태로 제어하여 VOC의 완전처리와 높은 열효율과 제거효율을 낼 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10 : HTO 12 : 본체
14 : 연소실 14a : 보조버너
16 : 열교환기 17 : 세라믹 축열재
18 : 세라믹 촉매 19 : 온도계
20 : 흡착탑 20a : 유입부
20b : 배출부 22 : 유량조절밸브
29 : 온도계 30 : 흡착탑유입라인
32 : 제1 연소가스 조절밸브 40 : 열교환기유입라인
42 : VOC이송용 송풍기 44 : 공기유입용 송풍기
50 : 연소실유입라인 60 : 흡착탑흡입라인
62 : 제1 흡입용 송풍기 64 : 제2 흡입용 송풍기
70 : 제1 배출라인 72 : 제1 배출밸브
80 : 제2 배출라인 82 : 제2 배출밸브
84 : 배출용 송풍기 90 : 재순환라인
92 : 제2 연소가스 조절밸브

Claims

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각 공정으로부터 VOC를 가진 가스가 유입되어 상기 VOC가 흡착되는 적어도 하나 이상의 흡착탑; 및 상기 흡착탑으로부터 유입되는 상기 VOC를 연소 및 촉매에 의해 VOC환원시키고, 연소된 가스를 열교환시키는 HTO(Hybrid Thermal Oxidation : 하이브리드 열적 산화);를 포함하고, 상기 HTO로부터 배출되는 고온의 연소된 가스가 상기 흡착탑에 유입되어 흡착된 상기 VOC를 탈착시켜 탈착된 상기 VOC가 상기 HTO로 유입되도록 구성되며,
상기 HTO는, 본체; 상기 본체 내에 구성되며, 유입되는 가스 내의 VOC를 연소시키는 연소실; 및 상기 연소실과 연통되도록 상기 본체에 구성되고, 상기 흡착탑의 유입부 및 배출부와 각각 연결된 열교환기;를 포함하고, 상기 연소실로부터의 연소된 가스가 상기 열교환기로 유동되어 열교환된 후 배출되어 상기 흡착탑으로 유입되고, 상기 흡착탑에서 탈착된 상기 VOC가 상기 열교환기로 유동되어 열교환된 후 상기 연소실로 유입되어 연소되도록 구성되며,
상기 HTO는, 상기 연소실과 상기 열교환기 사이에 배치된 두 개의 세라믹 축열재; 및 두 개의 상기 세라믹 축열재 사이에 배치된 세라믹 촉매;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제2항에 있어서,
상기 흡착탑에서 탈착되어 배출되는 VOC가 연소된 가스와 혼합되어 상기 VOC의 농도가 조절된 후 상기 HTO에 유입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
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제2항에 있어서,
상기 연소실 내에 보조버너가 장착된 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
각 공정으로부터 VOC를 가진 가스가 유입되어 상기 VOC가 흡착되는 적어도 하나 이상의 흡착탑; 및 상기 흡착탑으로부터 유입되는 상기 VOC를 연소 및 촉매에 의해 VOC환원시키고, 연소된 가스를 열교환시키는 HTO(Hybrid Thermal Oxidation : 하이브리드 열적 산화);를 포함하고, 상기 HTO로부터 배출되는 고온의 연소된 가스가 상기 흡착탑에 유입되어 흡착된 상기 VOC를 탈착시켜 탈착된 상기 VOC가 상기 HTO로 유입되도록 구성되고, 상기 HTO에 유입 및 배출되는 상기 VOC의 유량을 조절하도록 구성되며,
상기 HTO는, 본체; 상기 본체 내에 구성되며, 유입되는 가스 내의 VOC를 연소시키는 연소실; 및 상기 연소실과 연통되도록 상기 본체에 구성되고, 상기 흡착탑의 유입부 및 배출부와 각각 연결된 열교환기;를 포함하며, 상기 연소실로부터의 연소된 가스가 상기 열교환기로 유동되어 열교환된 후 배출되어 상기 흡착탑으로 유입되고, 상기 흡착탑에서 탈착된 상기 VOC가 상기 열교환기로 유동되어 열교환된 후 상기 연소실로 유입되어 연소되도록 구성되며,
상기 HTO는, 상기 연소실과 상기 열교환기 사이에 배치된 두 개의 세라믹 축열재; 및 두 개의 상기 세라믹 축열재 사이에 배치된 세라믹 촉매;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
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제7항에 있어서,
상기 연소실 내에 보조버너가 장착된 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제7항에 있어서,
열교환된 가스가 상기 흡착탑에 유입되도록, 상기 HTO의 열교환기로부터 상기 흡착탑의 유입부로 연결된 흡착탑유입라인;
탈착된 상기 VOC가 상기 HTO의 열교환기에 유입되도록, 상기 흡착탑의 배출부로부터 상기 열교환기로 연결된 열교환기유입라인; 및
열교환된 상기 VOC와 외부로부터 유입되는 공기와 함께 상기 연소실로 유입되도록, 상기 HTO의 열교환기로부터 상기 연소실로 연결된 연소실유입라인;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제11항에 있어서,
상기 열교환기유입라인은,
상기 VOC가 상기 열교환기에 이송되도록 이송력을 제공하는 VOC이송용 송풍기;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제11항에 있어서,
상기 열교환기유입라인은,
외부로부터 상기 VOC의 연소를 위한 상기 공기가 유입되도록 유입력을 제공하는 공기유입용 송풍기;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제11항에 있어서,
상기 흡착탑에서 상기 VOC가 흡착된 후 나온 깨끗한 공기가 외부로 배출되도록, 상기 흡착탑의 배출부로부터 외부로 배치되는 제1 배출라인;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 배출라인은,
탈착공정시 외부로부터 역류가능한 배가스를 차단하는 제1 배출밸브;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제14항에 있어서,
연소된 가스를 재순환하도록, 상기 제1 배출라인으로부터 상기 열교환기유입라인으로 연결된 재순환라인;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제16항에 있어서,
상기 흡착탑유입라인은 제1 연소가스 조절밸브;를 구비하고,
상기 재순환라인은 제2 연소가스 조절밸브;를 구비하여,
상기 연소실의 온도를 조절하기 위해, 상기 제1 연소가스 조절밸브는 상기 HTO로부터 연소된 가스의 유출량을 조절하고 상기 제2 연소가스 조절밸브는 상기 제1 배출라인으로부터 상기 열교환기유입라인으로 유입되는 가스의 유입량을 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제14항에 있어서,
연소된 가스를 외부로 배출되도록, 상기 흡착탑유입라인으로부터 상기 제1 배출라인으로 연결된 제2 배출라인;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제18항에 있어서,
상기 제2 배출라인은,
외부로 배출되는 연소된 가스의 유량을 조절하는 제2 배출밸브;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제18항에 있어서,
상기 제2 배출라인은,
연소된 가스가 외부로 이송되도록 이송력을 제공하는 VOC이송용 송풍기;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제7항에 있어서,
상기 VOC를 가진 가스가 상기 흡착탑으로 유입되도록, 각 공정으로부터 상기 흡착탑의 유입부로 연결된 흡착탑흡입라인;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제21항에 있어서,
상기 흡착탑흡입라인은,
상기 VOC를 가진 가스가 상기 흡착탑에 흡입되도록 흡입력을 제공하는 적어도 하나 이상의 제1 흡입용 송풍기;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
제22항에 있어서,
상기 흡착탑흡입라인은,
상기 제1 흡입용 송풍기가 복수 개인 경우, 상기 제1 흡입용 송풍기들에 의해 이송된 상기 VOC들을 모아서 상기 흡착탑으로 유동시키도록 유동력을 제공하는 제2 흡입용 송풍기;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 고농도 VOC 안전처리장치.
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