KR101131286B1 - 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템 및 노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템 및 노즐에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 환원제와 희석수를 노즐 내부에서 혼합되도록 하여 입자 크기를 크게 생성하기 위한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템 및 노즐에 관한 것이다.

Description

무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템 및 노즐{REDUCING AGENT INJECTION SYSTEM AND REDUCING AGENT INJECTION SYSTEM NOZZLE OF SELECTIVE NON-CATALYTIC REDUCTION}
본 발명은 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템 및 노즐에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 환원제와 희석수를 노즐 내부에서 혼합되도록 하여 입자 크기를 크게 생성하기 위한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템 및 노즐에 관한 것이다.
고온의 소각로, 가열로, 보일러는 내부로 연료와 산화제를 공급하면서 착화시켜 연료를 태우거나 또는 연료 자체의 연소열로 고온을 유지시키는 장치이다. 이러한 보일러에서 연소반응을 위한 산화제로서 사용되는 공기는 초고온의 화염 형성에 제한이 있고, 공기 중의 질소가 연소반응을 거치면서 생성되는 질소산화물(NOx)을 배출함으로써 환경문제의 유발을 가져오고 있다.
질소산화물은 화석연료를 사용하는 보일러 등의 열발생장치 및 폐기물을 소각 처리하는 장치에서 피할 수 없이 발생되는 유해물질로서 대기를 오염시켜 산성비의 주요원인이 됨은 물론이고, 광화학적 스모그 현상을 일으키는 대기오염물질로 알려져 있다.
특히 바이오매스 보일러의 경우에는 연소과정에서 여러 유해가스가 발생하게 되며, 이를 제거하기 위해 추가적인 약품을 투입하는 공정을 추가하고 있다. 예를 들어, 파이프의 고온 부식을 방지하기 위해 황성분을 투입하고, 질소산화물의 제거를 위해 SNCR 요소를 투입한다. 또한, Sox, HCl, HF(불화수소)를 제거하기 위해 소석회를 투입하고, 다이옥신, 퓨란을 흡착하기 위해 활성탄을 투입하기도 한다.
특히 SNCR 요소는 보일러 내부에 직접 분사되어 질소산화물을 제거하는 방식으로 사용되는데, 노즐이 고온을 견디도록 설계가 되어야 하는 것 이외에, SNCR 요소 성분이 보일러 내부 깊숙히 고르게 분사되는 것이 중요하다.
종래에는 요소와 희석수를 노즐로 공급하기 전에 별도의 믹서에서 혼합시킨 후에 공급하거나, 노즐에 별도의 믹싱바디를 두어 혼합한 후 노즐로 공급하는 것이 일반적이었다. 다만 이러한 종래의 노즐의 경우에는 요소와 희석수의 혼합용액의 입자가 매우 미세하게 형성되는 단점이 있다. 이 경우 큰 직경을 가지는 보일러의 경우에는 입자가 매우 미세하여 보일러의 중앙부로 공급되지 못한 채로 주변에서 반응을 완료해버리는 문제점이 발생하게 된다.
즉, 요소 입자가 보일러의 중심부까지(보일러 내부 전체) 공급이 되어 질소산화물과 반응을 해야 하나, 입자가 작은 경우에는 주변부에서 반응이 완료되고 중심부의 질소산화물을 외부로 배출되어 버리는 문제가 발생하게 되는 것이다.
또한, 별도의 믹싱바디 및 혼합 믹서가 추가되는 경우, 상기 부분에서 믹서가 막히는 등의 고장이 빈번히 발생되는 문제가 있었다.
또한, 종래의 노즐의 경우에는, 요소와 희석수가 혼합되어 보일러 내부에 공급되기 때문에, 질소산화물의 양에 따라 투입되는 요소의 양을 조절하는 경우에 희석수의 공급도 이에 의존하여 변화된다. 따라서 투입되는 요소의 양과 희석수의 양을 독립적으로 조절하기가 매우 어려운 문제가 있었다.
이러한 문제점 이외에도, 종래의 노즐은 고온으로부터 노즐을 보호하기 위해 보일러의 벽으로부터 보일러 내부로 깊숙히 돌출되어 설치되지 못하는 제한이 있었다. 이 경우, 노즐에서 분사되는 요소가 노즐 끝단에서 응결되는 데, 이러한 요소수가 직접 패킹부 등에 스며들어 부식을 일으키는 경우가 종종 발생을 하였다. 따라서 가급적이면 노즐의 냉각 성능을 향상시켜 노즐의 팁부분이 보일러의 벽면으로부터 내부로 이격시켜 제공하는 것이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 첫째는 요소와 희석수를 노즐의 외부에서 혼합하여 제공하는 것이 아니라, 노즐 내에서 혼합되도록 하여 보일러 내부로 공급되는 요소 입자의 크기를 크게 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 통해 요소 입자가 보일러의 중심부까지 공급되어 보일러 내부 전체에서 질소산화물과 반응하여 유해가스를 제거하는 것을 목적으로 한다. 또한, 요소 양과 희석수의 양을 독립적으로 조절하는 것을 목적으로 한다.
둘째로, 노즐의 구조를 요소 입자가 공급되는 부분 외측에 이송 공기 통로와 냉각 공기 통로를 이중으로 제공하여, 노즐 팁이 이송 공기가 열에 의해 영향을 덜 받도록 하여 요소 입자의 이송 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
셋째로, 노즐 팁이 열에 의해 영향을 덜 받도록 외부로 노출되지 않도록 하여, 노즐 팁이 보일러의 안쪽으로 설치될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다.
본 발명에 의한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템은, 보일러 가열부(100)에 환원제를 분사하도록 제공되는 노즐(1)과, 환원제 저장부(4)와, 상기 환원제 저장부(4)로부터 환원제를 상기 노즐(1)에 공급하는 환원제 공급부와, 희석수를 상기 노즐(1)에 공급하는 희석수 공급부와, 냉각공기를 상기 노즐(1)에 공급하는 냉각공기 공급부를 포함하고, 상기 노즐(1)은 환원제 및 희석수가 분사되는 노즐 팁(80)과, 환원제가 인입되는 환원제 인입부(32)와, 희석수가 인입되는 희석수 인입부(34)와, 상기 환원제 인입부(32) 및 상기 희석수 인입부(34)를 상기 노즐 팁(80)과 연결시켜주는 제1 관로(33)와, 냉각공기가 인입되는 냉각공기 인입부(56)와, 상기 냉각공기 인입부(56)와 연결되어 제공되고 상기 제1 관로(33)를 외측에서 둘러싸는 형태로 제공되는 제2 관로(43)와, 상기 냉각공기 인입부(56)와 연결되어 제공되고 상기 제2 관로(43)를 외측에서 둘러싸는 형태로 제공되는 제3 관로(53)를 포함하고,
상기 환원제 공급부와 상기 환원제 인입부(32) 사이에는 제1 밸브(2)가 제공되고,
상기 희석수 공급부와 상기 희석수 인입부(34) 사이에는 제2 밸브(3)가 제공된다.
이러한 상기 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템은, 상기 환원제 저장부(4)에 저장된 환원제를 순환시키면서 가열하는 환원제 가열부를 더 포함하고, 상기 환원제 가열부는, 상기 환원제 저장부에 연결된 순환펌프(5)와, 상기 순환펌프(5)의 하류에 제공되는 필터(6)와, 가열된 액체로부터 환원제에 열을 공급하는 열교환기(7)를 포함한다.
이 경우에 있어서, 상기 제1 밸브는, 환원제의 양을 온/오프 제어가능한 솔레노이드 밸브이고, 상기 제2 밸브는, 희석수의 양을 일정하게 공급할 수 있는 니들 밸브이다.
이 경우에 있어서, 상기 환원제 공급부는 펌프와 필터를 포함하고, 상기 희석수 공급부는 펌프와 필터를 포함하고, 상기 냉각공기 공급부는 에어펌프를 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 환원제를 보일러 가열부의 내부로 분사하는 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐은, 환원제 및 희석수가 분사되는 노즐 팁(80)과, 환원제가 인입되는 환원제 인입부(32)와, 희석수가 인입되는 희석수 인입부(34)와, 상기 환원제 인입부(32) 및 상기 희석수 인입부(34)를 상기 노즐 팁(80)과 연결시켜주는 제1 관로(33)와, 냉각공기가 인입되는 냉각공기 인입부(56)와, 상기 냉각공기 인입부(56)와 연결되어 제공되고 상기 제1 관로(33)를 외측에서 둘러싸는 형태로 제공되는 제2 관로(43)와, 상기 냉각공기 인입부(56)와 연결되어 제공되고 상기 제2 관로(43)를 외측에서 둘러싸는 형태로 제공되는 제3 관로(53)를 포함하고, 환원제와 희석수는 제1 관로(33) 내에서 서로 혼합된다.
또한, 본 발명에 의한 환원제를 보일러 가열부의 내부로 분사하는 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐은, 상기 노즐(1)은, 환원제 및 희석수가 분사되는 노즐 팁(80)이 제공되고, 환원제가 인입되는 환원제 인입부(32)와, 희석수가 인입되는 희석수 인입부(34)와, 상기 환원제 인입부(32) 및 상기 희석수 인입부(34)를 상기 노즐 팁(80)과 연결시켜주는 제1 관로(33)가 제공되는 제1 하우징(30)과, 상기 제1 하우징(30)이 내측에 삽입될 수 있도록 관통 형상으로 제공되고, 일측면에 개구부(42)가 형성된 제2 하우징(40)과, 상기 제2 하우징(40)이 내측에 삽입될 수 있도록 관통 형상으로 제공되고, 일측면에 상기 개구부(42)에 대응하는 위치에 냉각공기가 인입되는 냉각공기 인입부(56)가 형성된 제3 하우징(50)을 포함하고, 상기 제1 하우징(30)과 상기 제2 하우징(40)은 이격되어 제2 관로(43)를 형성하고, 상기 제2 하우징(40)과 상기 제3 하우징(50)은 이격되어 제3 관로(53)를 형성하고, 상기 제2 관로(43) 및 제3 관로(53)의 상기 노즐 팁(80)에 대한 반대측은 막혀 있다.
이 때, 상기 냉각공기 인입부(56)는 노즐과 가까워질수록 단면적이 줄어드는 형태이다.
그리고, 상기 제2 하우징(40)은 상기 노즐 팁(80)을 완전히 감싸도록 전방으로 돌출되어 형성된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 첫째는 요소와 희석수를 노즐의 외부에서 혼합하여 제공하는 것이 아니라, 노즐 내에서 혼합되도록 하여 보일러 내부로 공급되는 요소 입자의 크기를 크게 제공하는 효과가 있다. 이를 통해 요소 입자가 보일러의 중심부까지 공급되어 보일러 내부 전체에서 질소산화물과 반응하여 유해가스를 제거하는 효과가 있다. 또한, 보일러 내부에 투입되는 요소 양과 희석수의 양을 독립적으로 조절하는 효과가 있다.
둘째로, 노즐의 구조를 요소 입자가 공급되는 부분 외측에 이송 공기 통로와 냉각 공기 통로를 이중으로 제공하여, 노즐 팁이 이송 공기가 열에 의해 영향을 덜 받도록 하여 요소 입자의 이송 성능을 향상시키는 효과가 있다.
셋째로, 노즐 팁이 열에 의해 영향을 덜 받도록 외부로 노출되지 않도록 하여, 노즐 팁이 보일러의 안쪽으로 설치될 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 보일러 공정의 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐의 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐의 일부 부품의 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐의 일부 부품의 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐의 일부 부품의 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐의 일부 부품의 단면도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 1은 보일러 시스템의 전체 공정 구성도이다. 연료가 가열부(100) 내에서 가열되어 연소된다. 가열부(100)를 통과한 가스는 고온의 가스이다. 이러한 고온의 가스는 가열부(100)와 연결되어 있고, 열교환기를 포함한 열교환부(110)를 통과하면서, 열에너지를 제공한다. 일반적인 열교환기의 구조는 액체가 흐르는 파이프로 되어 있고, 고온의 가스의 열에너지를 파이프 내의 액체로 공급하여 열에너지의 교환이 이루어지는 구조이다.
열교환부(110)를 통과한 가스는 열교환부 하부(120)에 위치하게 되고, 열교환부 하부(120)에는 가스 분석 장치가 제공된다.
열교환부 하부(120)를 통과한 기체는 SOx, HCl, HF(불화수소)를 제거하기 위해 SDR 소석회 투입부(130)를 거치게 된다.
이후, 가스는 연속적으로 다이옥신 제거 및 퓨란 흡착을 위해 활성탄 투입부(131)를, 소석회(slurry) 타입의 대체로서 소석회 분말 투입부(132)를 더욱 거치게 된다.
이후, 가스에 함유되어 있는 분진 등의 이물질을 제거하기 위해 여과 집진 장치(Bag filter)(140)를 통과하게 되는데, 가스가 여과 집진 장치를 통과하기 전에 여과 집진 장치를 보호하기 위한 프리코팅(Pre-coating) 약품 투입부(133)를 거치게 된다.
여과 집진 장치(140)를 통과한 기체는 굴뚝(150)을 통과하여 최종적으로 대기 중으로 배출하게 된다.
본 발명에 의한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐 및 시스템은 가열부(100)에 제공된다.
본 발명에서의 환원제라 함은 일반적으로 요소(Urea)인 것이 바람직하나, 이는 다른 물질에도 적용될 수 있다. 희석수란 Demi-water를 말한다. 요소와 혼합되어 보일러 가열부(100)에 분사된다.
도 2는 본 발명에 의한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템의 구성도이다.
본 발명에 의한 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템은, 보일러 가열부(100)에 환원제를 분사하도록 제공되는 노즐(1)과, 환원제 저장부(4)와, 환원제 저장부(4)로부터 환원제를 노즐(1)에 공급하는 환원제 공급부와, 희석수를 노즐(1)에 공급하는 희석수 공급부와, 냉각공기를 노즐(1)에 공급하는 냉각공기 공급부를 포함한다.
노즐(1)은 환원제가 인입되는 환원제 인입부(32)와, 희석수가 인입되는 희석수 인입부(34)와, 냉각공기가 인입되는 냉각공기 인입부(56)를 포함한다.
환원제 공급부는 펌프(9)와, 필터(10, 11)로 구성된다. 환원제 공급부의 하류는 환원제 공급라인(12)이 제공되는데, 환원제 공급라인(12)이 환원제 인입부(32)와 연결되기 전에 제1 밸브(2)가 제공된다.
도 2에 도시된 실시예에서는 각 레벨 단위로 10개의 노즐이 제공된다. 즉, 한 개의 환원제 공급라인(12)에는 10개의 노즐이 제공된다. 다만, TMS에서 배출되는 가스의 성분 분석을 수행하고, 질소산화물(NOx)의 양에 따라 투입되는 환원제의 양 및 위치가 제어되어야 한다. 따라서, 제1 밸브(2)는 온/오프를 결정하는 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다.
또한, 하나의 환원제 공급라인(12)을 통해 10개의 노즐이 제어가 되어야 하므로, 제1 밸브(2)는 환원제가 분사되는 위치를 제어하는 기능을 수행한다.
희석수 공급부는 펌프(미도시)와 필터(13)로 구성된다. 희석수 공급라인(14)은 각 노즐에 따라 분배되고, 희석수 인입부(34)와 연결되기 전에 제2 밸브(3)가 제공된다.
희석수는 항상 균일하게 제공이 되어야 한다. 희석수 인입부로 유입되는 희석수의 양에 따라 요소 입자의 크기가 결정되는데, 크기를 균일하게 유지하기 위해서이다. 따라서 희석수 인입부로 유입되는 유량을 일정하게 유지하기 위해서는 제2 밸브(3)는 니들 밸브인 것이 바람직하다.
본 발명의 핵심은 환원제와 희석수가 혼합이 된 후에 노즐 내로 유입되는 것이 아니라, 노즐 내로 유입되는 환원제와 희석수의 양을 사전에 제어가 가능하도록 하고, 보일러 가열부로 분사되는 요소 입자의 크기를 크고, 균일하게 제어하기 위해, 환원제와 희석수를 노즐의 내부에서 혼합하는 것이다.
냉각공기 공급부는 에어펌프(15) 또는 블로어(blower)로 구성된다. 역시 하나의 레벨에서 하나의 냉각공기 공급라인(16)을 통하여 10개의 노즐로 분배되며, 노즐로 인입되는 공기의 양을 균일하게 유지하기 위해서 니들 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에서 노즐에 공급되는 희석수의 양과, 냉각공기의 양에 따라 생성되는 요소 입자가 변하게 되므로, 이를 일정하게 유지하기 위해 니들 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 상기 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템은, 환원제 저장부(4)에 저장된 환원제를 순환시키면서 가열하는 환원제 가열부를 더 포함할 수 있다.
환원제 가열부는, 환원제 저장부에 연결된 순환펌프(5)와, 순환펌프(5)의 하류에 제공되는 필터(6)와, 가열된 액체로부터 환원제에 열을 공급하는 열교환기(7)를 포함한다. 열교환기(7)는 가열된 액체가 존재하는 공간을 통과하는 파이프 등으로 제공되며, 환원제가 파이프를 통과하면서 가열된 액체로부터 열에너지를 전달받게 된다.
환원제로 요소를 사용하는 경우에는 요소의 결정화를 방지하도록 하기 위해 온도를 제어하여야 하는데, 종래에는 환원제 저장부(4)에 내수성의 전기 히터를 직접 설치하여 가열을 하였다. 이 경우, 전기 히터에 가까운 요소의 경우에는 높게 가열되고 먼쪽의 요소는 가열이 미미한 문제점이 있었다. 위험성으로 인해 전기 히터의 강도를 높일 수도 없다.
따라서 본 발명은 요소를 순환하도록 하면서 중탕법의 효과를 이용한 열교환기를 통해 전체적인 환원제(요소)의 가열을 돕는 시스템을 제공하고 있다.
이하, 본 발명에서 사용되는 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐의 구조에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 의한 환원제를 보일러 가열부의 내부로 분사하는 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐은, 환원제 및 희석수가 분사되는 노즐 팁(80)과, 환원제가 인입되는 환원제 인입부(32)와, 희석수가 인입되는 희석수 인입부(34)와, 환원제 인입부(32) 및 희석수 인입부(34)를 상기 노즐 팁(80)과 연결시켜주는 제1 관로(33)와, 냉각공기가 인입되는 냉각공기 인입부(56)와, 냉각공기 인입부(56)와 연결되어 제공되고 제1 관로(33)를 외측에서 둘러싸는 형태로 제공되는 제2 관로(43)와, 상기 냉각공기 인입부(56)와 연결되어 제공되고 제2 관로(43)를 외측에서 둘러싸는 형태로 제공되는 제3 관로(53)를 포함한다.
본 발명에 사용되는 노즐의 가장 중요한 특징은 환원제와 희석수가 제1 관로(33) 내에서 서로 혼합되는 것이다. 따라서 노즐로 공급되기 전에 환원제와 희석수를 혼합하기 위한 별도의 믹싱 장치가 필요하지 않다. 단순히 제1 관로(33)에 연결되어 환원제 인입부와 희석수 인입부가 제공되면 충분하다. 환원제와 희석수는 제1 관로(33)를 따라 노즐 팁으로 이동되어 노즐 팁을 통과하여 보일러 연소실 내부로 분사된다. 이 때, 이동 과정에서 서로 혼합되며, 요소 입자가 균일한 크기로 형성된다.
냉각공기 인입부(56)는 노즐과 가까워질수록 단면적이 줄어드는 형태로 제공되는 것이 바람직하다. 냉각공기 인입부(56)는 제1 관로(33)의 외측에 제1 관로(33)를 둘러싸는 형태로 제공되는 제2 관로(43)와, 제2 관로(43)의 외측에 제2 관로(43)를 둘러싸는 형태로 제공되는 제3 관로(53) 내부로 냉각공기를 공급하는 기능을 수행한다. 따라서 제2 관로(43) 및 제3 관로(53) 내부로 냉각공기가 공급되는 과정에서, 냉각공기 인입부(56)의 단면적이 줄어드는 형태로 제공되어야 압력이 높아지는 효과가 있다.
제2 관로(43)는 끝단 부분에 노즐 팁을 포함하는 형태로 제공된다. 따라서 제2 관로(43)를 통과하는 냉각공기는 노즐 팁에서 분사되는 환원제와 희석수를 보일러 연소실 내부로 이송시키는 기능을 수행한다.
제3 관로(53)는 노즐의 가장 바깥쪽에 제공되는 관로로서, 노즐을 냉각시키는 기능을 수행한다.
본 발명에서는 제2 관로(43)와 제3 관로(53)를 별도로 구분하여 두는 것을 주요 특징으로 하고 있다. 냉각기능을 담당하는 제3 관로(53)가 존재하지 않는 경우에는 제2 관로(43)를 이동하는 공기가 직접적으로 가열되기 때문에, 환원제와 희석수의 이송 기능에 문제를 발생하게 된다.
또한, 제2 관로(43)는 제1 관로(33)보다 전방으로 더욱 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다. 종래의 노즐은 고온으로부터 노즐을 보호하기 위해 보일러의 벽으로부터 보일러 내부로 깊숙히 돌출되어 설치되지 못하는 제한이 있었다. 일반적으로, 노즐에서 분사되는 요소가 노즐 끝단에서 응결되는 데, 이러한 요소수가 직접 패킹부 등에 스며들어 부식을 일으키는 경우가 종종 발생을 하였다. 따라서 가급적이면 노즐의 냉각 성능을 향상시켜 노즐의 팁부분이 보일러의 벽면으로부터 내부로 이격시켜 제공하는 것이 필요하다.
따라서 본 발명에서는 제2 관로(43)가 노즐 팁을 감싸고, 냉각공기가 지속적으로 공급되는 구조이기 때문에 노즐 팁이 보일러 가열부의 내부로 더욱 진입하여 제공될 수 있다.
또한, 제2 관로(43) 외부에는 제3 관로(53)가 제공되어, 혹시 제2 관로(43) 끝단에서 응축된 환원제가 노즐 외벽을 타고 흘러가더라도 노즐과 보일러 벽면의 결합부로 흘러가지 못하게 하여 결합부에 제공되는 패킹이 부식되는 현상을 방지하고 있다.
또한, 본 발명에 의한 환원제를 보일러 가열부의 내부로 분사하는 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐은, 환원제 및 희석수가 분사되는 노즐 팁(80)이 제공되고, 환원제가 인입되는 환원제 인입부(32)와, 희석수가 인입되는 희석수 인입부(34)와, 환원제 인입부(32) 및 희석수 인입부(34)를 노즐 팁(80)과 연결시켜주는 제1 관로(33)가 제공되는 제1 하우징(30)과, 제1 하우징(30)이 내측에 삽입될 수 있도록 관통 형상으로 제공되고, 일측면에 개구부(42)가 형성된 제2 하우징(40)과, 제2 하우징(40)이 내측에 삽입될 수 있도록 관통 형상으로 제공되고, 일측면에 개구부(42)에 대응하는 위치에 냉각공기가 인입되는 냉각공기 인입부(56)가 형성된 제3 하우징(50)을 포함한다.
이때, 제1 하우징(30)과 제2 하우징(40)은 이격되어 제2 관로(43)를 형성하고, 제2 하우징(40)과 제3 하우징(50)은 이격되어 제3 관로(53)를 형성하게 된다.
제2 관로(43) 및 제3 관로(53)의 노즐 팁(80)에 대한 방향으로는 개구되어 있어야 하나, 그 반대측은 막혀 있는 것이 바람직하다.
도 4는 제1 하우징(30)의 단면도이다. 제1 하우징(30)은 관통형으로 제공되고 전방에는 노즐 팁(80)에 제공된다. 후방에는 환원제 인입부(32)와 희석수 인입부(34)가 제공된다. 제1 하우징(30)의 외측에는 제2 하우징(40) 내부에 삽입 시, 제2 하우징(40)과 이격되어 제2 관로(43)를 형성할 수 있도록, 돌출부(36, 37)이 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 플랜지(35)가 제공되어 제2 하우징(40)과의 결합시 위치를 고정시키는 기능과 함께, 제2 관로(43)의 후방부를 막는 기능을 수행하게 된다.
도 5는 제2 하우징(40)의 단면도이다. 제2 하우징(40)은 관통형으로 제공되고, 내부에는 제1 하우징(30)이 삽입되어 제2 관로(43)를 형성하게 된다. 후방의 끝단에는 플랜지(45)가 제공되어 제1 하우징의 플랜지(35)와 맞닿게 된다. 또한, 중간 정도에는 역시 플랜지(48)가 제공되어, 제3 하우징(50)과의 결합시 위치를 고정시키는 기능과 함께, 제3 관로(53)의 후방부를 막는 기능을 수행하게 된다. 또한, 외측에는 돌출부(46)가 제공되어 제3 하우징(50) 내부에 삽입 시, 제3 하우징(50)과 이격되어 제3 관로(53)를 형성할 수 있는 것이 바람직하다.
제2 하우징의 제3 하우징의 냉각공기 인입부(56)와 대응되는 외측에는 개구부(42)가 형성되어, 냉각공기 인입부(56)로 인입되는 냉각공기를 제2 관로(43)로 공급하는 기능을 제공한다.
제2 하우징(40)은 상기 노즐 팁(80)을 완전히 감싸도록 전방으로 돌출되어 형성된다. 이러한 기술적 특징은 앞에서 설명한 바와 동일하다.
도 6은 제3 하우징(50)의 단면도이다. 제3 하우징(50)은 관통형으로 제공되고, 내부에는 제2 하우징(40)이 삽입되어 제3 관로(53)를 형성하게 된다. 후방의 끝단에는 플랜지(58)가 제공되어 제2 하우징의 플랜지(48)와 맞닿게 된다. 또한,중간부에도 플랜지(59)가 제공되어, 보일러 가열부 외벽(70)에 제공되는 노즐 설치부(60)에 고정된다. 제3 하우징(50)의 일측에는 냉각공기 인입부(56)가 형성되어 있다.
도 7은 보일러 가열부 외벽(70)에 제공되는 노즐 설치부(60)의 단면도이다. 제3 하우징(50)이 삽입될 수 있도록 관통형으로 제공되고, 후방에는 플랜지(69)가 형성되어, 제3 하우징(50)의 플랜지(59)와 맞닿게 되어 노즐(1)을 노즐 설치부(60)에 대해 고정시키는 기능을 수행한다.
노즐 설치부(60)는 다소 경사되어 설치되는 것이 바람직하다. 특히 분사되는 노즐 팁의 방향이 소정의 각도 만큼 아래 방향을 향하는 것이 바람직하다. 이는 분사되는 환원제가 보일러 내부의 중심으로 이송되기 위함도 있고, 노즐 팁의 끝단에서 발생하는 응축된 환원제가 노즐 설치부 측으로 이동하는 것을 방지하기 위함이다.
본 발명은 상기와 같은 실시예에 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적인 사상을 가지고 있다면 모두 본 발명의 권리범위에 해당된다고 볼 수 있으며, 본 발명은 특허청구범위에 의해 권리범위가 정해짐을 밝혀둔다.
1 : 노즐, 2 : 제1 밸브, 3 : 제2 밸브, 4 : 환원제 저장부, 5 : 순환펌프, 6 : 필터, 7 : 열교환기, 12 : 환원제 이송라인, 14 : 희석수 이송라인, 16 : 냉각공기 이송라인, 32 : 환원제 인입부, 34 : 희석수 인입부, 33 : 제1 관로, 43 : 제2 관로, 53 : 제3 관로, 56 : 냉각공기 인입부, 31 : 노즐 팁

Claims (9)

  1. 보일러 가열부에 환원제를 분사하도록 제공되는 노즐과, 환원제 저장부와, 상기 환원제 저장부로부터 환원제를 상기 노즐에 공급하는 환원제 공급부와, 희석수를 상기 노즐에 공급하는 희석수 공급부와, 냉각공기를 상기 노즐에 공급하는 냉각공기 공급부를 포함하고,
    상기 노즐은 환원제 및 희석수가 분사되는 노즐 팁과, 환원제가 인입되는 환원제 인입부와, 희석수가 인입되는 희석수 인입부와, 상기 환원제 인입부 및 상기 희석수 인입부를 상기 노즐 팁과 연결시켜주는 제1 관로와, 냉각공기가 인입되는 냉각공기 인입부와, 상기 냉각공기 인입부와 연결되어 제공되고 상기 제1 관로를 외측에서 둘러싸는 형태로 제공되는 제2 관로와, 상기 냉각공기 인입부와 연결되어 제공되고 상기 제2 관로를 외측에서 둘러싸는 형태로 제공되는 제3 관로를 포함하고,
    상기 환원제 공급부와 상기 환원제 인입부 사이에는 제1 밸브가 제공되고,
    상기 희석수 공급부와 상기 희석수 인입부 사이에는 제2 밸브가 제공되고,
    환원제와 희석수는 제1 관로 내에서 서로 혼합되는
    무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템은, 상기 환원제 저장부에 저장된 환원제를 순환시키면서 가열하는 환원제 가열부를 더 포함하고,
    상기 환원제 가열부는, 상기 환원제 저장부에 연결된 순환펌프와, 상기 순환펌프의 하류에 제공되는 필터와, 가열된 액체로부터 환원제에 열을 공급하는 열교환기를 포함하는,
    무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 밸브는, 환원제의 양을 온/오프 제어가능한 솔레노이드 밸브인,
    무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 밸브는, 희석수의 양을 일정하게 공급할 수 있는 니들 밸브인,
    무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 환원제 공급부는 펌프와 필터를 포함하고,
    상기 희석수 공급부는 펌프와 필터를 포함하고,
    상기 냉각공기 공급부는 에어펌프를 포함하는,
    무촉매 반응 설비의 환원제 분사 시스템.
  6. 환원제를 보일러 가열부의 내부로 분사하는 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐에 있어서,
    상기 노즐은 환원제 및 희석수가 분사되는 노즐 팁과, 환원제가 인입되는 환원제 인입부와, 희석수가 인입되는 희석수 인입부와, 상기 환원제 인입부 및 상기 희석수 인입부를 상기 노즐 팁과 연결시켜주는 제1 관로와, 냉각공기가 인입되는 냉각공기 인입부와, 상기 냉각공기 인입부와 연결되어 제공되고 상기 제1 관로를 외측에서 둘러싸는 형태로 제공되는 제2 관로와, 상기 냉각공기 인입부와 연결되어 제공되고 상기 제2 관로를 외측에서 둘러싸는 형태로 제공되는 제3 관로를 포함하고,
    환원제와 희석수는 제1 관로 내에서 서로 혼합되는,
    무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐.
  7. 환원제를 보일러 가열부의 내부로 분사하는 무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐에 있어서,
    상기 노즐은, 환원제 및 희석수가 분사되는 노즐 팁이 제공되고, 환원제가 인입되는 환원제 인입부와, 희석수가 인입되는 희석수 인입부와, 상기 환원제 인입부 및 상기 희석수 인입부를 상기 노즐 팁과 연결시켜주는 제1 관로가 제공되는 제1 하우징과, 상기 제1 하우징이 내측에 삽입될 수 있도록 관통 형상으로 제공되고, 일측면에 개구부가 형성된 제2 하우징과, 상기 제2 하우징이 내측에 삽입될 수 있도록 관통 형상으로 제공되고, 일측면에 상기 개구부에 대응하는 위치에 냉각공기가 인입되는 냉각공기 인입부가 형성된 제3 하우징을 포함하고,
    상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징은 이격되어 제2 관로를 형성하고, 상기 제2 하우징과 상기 제3 하우징은 이격되어 제3 관로를 형성하고,
    상기 제2 관로 및 제3 관로의 상기 노즐 팁에 대한 반대측은 막혀 있는,
    무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 냉각공기 인입부는 노즐과 가까워질수록 단면적이 줄어드는 형태인,
    무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 하우징은 상기 노즐 팁을 완전히 감싸도록 전방으로 돌출되어 형성된,
    무촉매 반응 설비의 환원제 분사 노즐.
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