KR101221960B1 - 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치는 접지된 상태로 회전 회동하는 롤러부; 금속소재로서, 유해가스가 유입 및 배출되도록 전후면이 개방되되, 상기 롤러부에 설치되어 무한궤도 형태로 상기 유해가스의 유동방향과 수직방향을 따라 회전하는 회전접지부; 상기 회전접지부의 외면 및 내면을 통하여 유해가스가 처리되도록 상기 회전접지부와 대향하는 면 위에 방전핀이 돌출되게 형성되되, 상기 회전접지부의 외측으로 이격되게 설치되며 통로를 형성하는 제1방전판과 상기 회전접지부의 내측으로 이격되게 설치되어 통로를 형성하는 제2방전판을 구비하는 방전부; 상기 방전부에 펄스전압을 인가함으로써 유입되는 유해가스를 플라즈마화하는 펄스인가부; 상기 회전접지부 하측의 내면 및 외면에 각각 설치되어 상기 회전접지부의 양면(兩面)이 동시에 재생되도록 세척하는 세척부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 고전압의 펄스를 인가하여 질소산화물 및 황산화물이 포함되는 유해가스를 효과적으로 처리할 수 있는 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치가 제공된다.
이에 의하여, 고전압의 펄스를 인가하여 질소산화물 및 황산화물이 포함되는 유해가스를 효과적으로 처리할 수 있는 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치가 제공된다.
Description
본 발명은 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고전압의 펄스전원을 인가하여 유해가스를 플라즈마화하고 접지부에 세정액을 분사함으로써 내구력 및 정화효율을 향상시킬 수 있는 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치에 관한 것이다.
국제화 시대에 따른 국가간의 경쟁력의 우위를 위한 생산활동의 증대에 따라 산업의 현대화 및 양적 팽창으로 각종 공장 및 자동차 등에서 배출되는 유해가스로 인한 공해문제가 심각한 형태로 나타나고 있다.
일반적으로 화석연료를 연소시키는 산업시설에서 배출되는 배기가스는 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 포함하고 있으며, 종래에는 질소산화물을 제거하기 위하여 배기가스와 환원제를 촉매층에 동시에 통과 시킴으로써 질소산화물을 질소로 환원시키는 선택적 촉매 환원법(Selective Datalytic Reduction:SCR)이 사용되고, 황산화물을 제거하기 위해서는 석회석, 활성탄 등을 통해 황을 흡착하는 방법인 배연탈황법(flue-gas deslfurization)이 주로 사용된다.
그러나, 이러한 방법 선택적 촉매 환원법은 온도에 민감한 촉매를 활성시키기 위하여 온도를 높게 유지시켜야하고, 온도가 유지되지 않는 경우에는 질소산화물 처리효율이 급격히 떨어지는 문제가 있으며, 배연탈황법은 초기 투자비가 높다는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 펄스 코로나 전기방전을 이용하여 유해가스에 포함된 질소산화물 및 황산화물을 건식으로 제거하는 방법이 사용되고 있다.
도 1은 종래의 고전압 펄스를 이용한 유해가스 처리장치의 일례의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 유해가스 처리장치(10)는 펄스발생부(13)에 의해 인가되는 고전압 펄스를 이용하여 유해가스를 분해, 정화하고 있으나, 유입되는 유해가스로 인하여 접지부(12)가 쉽게 부식되어 장비의 내구성이 약해지며 수명이 단축되는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 내식성이 강한 하스텔로이(Hastelloy) C 또는 인코넬(Inconel) 등 고가의 재질으로 접지부(12)를 구성할 수 있으나, 장비의 원가가 크게 상승하는 문제가 있었다.
또한, 접지부(12)에는 먼지 및 화학반응에 의해 발생하는 생성물 등이 점착되어 유해가스의 분해반응을 저해하므로 유해가스를 정화하는 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유해가스를 플라즈마화하고, 세정액을 분사하여 접지부를 세척함으로써 내구력 및 유해가스 정화능력을 향상시킬 수 있는 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 접지된 상태로 회전 회동하는 롤러부; 금속소재로서, 유해가스가 유입 및 배출되도록 전후면이 개방되되, 상기 롤러부에 설치되어 무한궤도 형태로 상기 유해가스의 유동방향과 수직방향을 따라 회전하는 회전접지부; 상기 회전접지부의 외면 및 내면을 통하여 유해가스가 처리되도록 상기 회전접지부와 대향하는 면 위에 방전핀이 돌출되게 형성되되, 상기 회전접지부의 외측으로 이격되게 설치되며 통로를 형성하는 제1방전판과 상기 회전접지부의 내측으로 이격되게 설치되어 통로를 형성하는 제2방전판을 구비하는 방전부; 상기 방전부에 펄스전압을 인가함으로써 유입되는 유해가스를 플라즈마화하는 펄스인가부; 상기 회전접지부 하측의 내면 및 외면에 각각 설치되어 상기 회전접지부의 양면(兩面)이 동시에 재생되도록 세척하는 세척부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치에 의해 달성된다.
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또한, 상기 세척부는, 세정수를 저장하는 세정수 탱크; 상기 세정수 탱크 내의 세정수를 순환시키는 펌프; 상기 펌프로 순환되는 세정수를 상기 회전 접지부에 분사시키는 분사노즐;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 세척부는 상기 세정수를 분사시켜 상기 회전 접지부를 세척하며, 상기 세척부의 단부에 설치되어 회전하는 상기 회전 접지부를 닦는 브러시를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 롤러부는 구동롤러를 포함하며, 상기 구동롤러의 회전력에 의하여 상기 회전 접지부가 회전될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고전압 펄스를 인가하여 효율적으로 유해가스를 정화할 수 있는 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치가 제공된다.
또한, 접지부에 세정액을 분사하여 접지부의 부식을 방지하고, 정화처리과정에서 발생되는 물질이 접지부에 점착되어 정화효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 브러시를 이용하여 회전 접지부에 남아있는 이물질 및 세정액을 털어냄으로서 회전 접지부의 재생율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 고전압 펄스를 이용한 유해가스 처리장치의 일례의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 측단면도이고,
도 3은 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 III - III' 를 따라 절단한 단면을 도시한 것이고,
도 4는 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 작동 단면도이고,
도 5는 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 분해 사시도 이고,
도 6은 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치가 병렬로 배치된 것을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 측단면도이고,
도 3은 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 III - III' 를 따라 절단한 단면을 도시한 것이고,
도 4는 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 작동 단면도이고,
도 5는 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 분해 사시도 이고,
도 6은 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치가 병렬로 배치된 것을 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 측단면도이고, 도 3은 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 III - III' 를 따라 절단한 단면을 도시한 것이고, 도 4는 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 작동 단면도이고, 도 5는 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치의 분해 사시도 이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치(100)는 케이스(110)와 롤러부(120)와 회전접지부(130)와 방전부(140)와 펄스인가부(150)와 주입부(미도시)와 세척부(160)와 브러시(170)를 포함한다.
상기 케이스(110)는 단면이 사각형으로 전후면이 개방된 사각박스의 형태로 마련되며, 금속재질 또는 비금속재질로 구성될 수 있다.
상기 롤러부(120)는 케이스의 내부 모서리 쪽에 설치되는 네 개의 롤러들을 포함한다.
또한, 롤러들은 외부에 설치되는 모터로부터 동력을 인가받아 회전하는 구동롤러(121)와 후술할 회전접지부(130)가 회전할 수 있도록 가이드 하는 역할만을 수행하며 직접적으로 동력이 인가되지 않는 종동롤러(122)를 포함한다.
상기 회전접지부(130)는 모서리 쪽에 설치되는 롤러부(120)의 각 롤러들을 감싸고, 무한궤도 형태로 회전가능하게 설치되며, 소정의 두께를 가지는 연성 재질의 금속으로 형성된다.
상기 방전부(140)는 제1방전판(141)과 제2방전판(142)을 포함한다.
상기 제1방전판(141)은 케이스(110)의 내측에 회전접지부(130)와 이격되게 설치되고, 탄소강 재질의 판형태로 마련된다. 한편, 회전접지부(130)와 이격공간은 유해가스가 이동하여 처리될 수 있는 통로로서 이용된다.
상기 제2방전판(142)은 긴 판의 형태로서 회전접지부(130)가 형성하고 있는 공간의 내부에 회전접지부(130)로부터 소정간격 이격되게 마련된다. 또한, 제2방전판(142)과 회전접지부(130)의 내부가 이루는 공간은 유해가스가 이동할 수 있는 통로가 된다.
또한, 제1방전판(141) 및 제2방전판(142)은 회전접지부(130)와 대향하는 방향으로 방전핀(143)이 돌출되게 형성된다.
상기 펄스인가부(150)는 방전부(140)와 연결되어 고전압 펄스전원을 인가하는 부재이다.
한편, 회전접지부(130)와 방전부(140)의 이격으로 인하여 형성되는 공간의 전후면이 개방되며, 입사되는 유해가스가 회전접지부(130)와 방전부(140)의 전후면 모두에 의하여 이용될 수 있으므로 유해가스 처리면적을 확장할 수 있다.
상기 주입부(미도시)는 유해가스의 분해반응을 촉진하는 첨가제를 분사하기 위한 부재로서, 케이스의 내부에 설치되며, 첨가제는 유해가스의 분해반응을 촉진하거나 환원제로서의 역할을 하는 물질로서, 암모니아(NH3), 일산화탄소(CO), 요소(Urea:CO(NH2)2), 수증기(H2O), 및 메탄(CH4), 에틸렌(C2H4), 프로필렌(C3H6), 부탄(C4H10)을 포함하는 지방족 탄화수소로 이루어지는 군에서 하나 이상이 선택될 수 있다.
상기 세척부(160)는 회전접지부(130)를 세정하는 부재로서, 세정수 탱크(161)와 펌프(162)와 분사노즐(163)을 포함한다.
상기 세정수 탱크(161)는 회전접지부(130)에 분사할 세정수를 보관, 저장하는 부재로서 케이스(110)의 하측에 설치된다.
상기 펌프(162)는 세정수 탱크(161)에 보관된 세정수를 강제 순환시키는 부재로서, 세정수 탱크(161)와 후술하는 분사노즐(163)을 상호 연결한다.
상기 분사노즐(163)은 펌프(162)에 의해서 순환되는 세정수를 회전접지부(130)에 분사하기 위한 부재로서, 회전접지부(130)의 하단에 부착되어 회전접지부(130)의 하면을 세정한다. 또한, 분사노즐(163)은 회전접지부(130)의 내부 하단에 하나 더 구비되어, 회전접지부(130)의 내부면을 세정하는 역할을 한다.
상기 브러시는 회전접지부(130)에 남아있는 세정액과, 회전접지부(130)에 점착되는 화학반응 후의 생성물을 제거하기 위한 것으로서 분사노즐(163)이 부착된 곳에서 회전접지부(130)가 회전하는 방향으로 소정간격 이격된 곳에 설치된다.
도 6은 도 2의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치가 병렬로 배치된 것을 도시한 것이다.
본 실시예에서는 한 개의 회전접지부(130)가 설치되어 작동하고 있으나, 도 6을 참조하면 회전접지부(130)를 병렬로 다수개 설치하여 유해가스가 입사되는 면적을 늘림으로써 대유량의 유해가스를 동시에 처리할 수도 있다.
지금부터는 상술한 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치(100)의 작동에 대하여 설명한다.
유해가스가 케이스(110)의 내부로 유입되면, 펄스인가부(150)로부터 방전부(140)에 펄스 고전압이 인가되고, 펄스 고전압이 충분히 충전되어 방전부(140)와 회전접지부(130)의 사이의 전압이 코로나 개시 전압에 도달하면, 방전부(140)로부터 코로나 방전이 시작된다. 이때, 방전부(140)의 외측으로 돌출된 방전핀(143)을 이용하여 방전부(140)와 회전접지부(130) 사이의 정전용량을 조절할 수도 있다.
한편, 상술한 코로나 방전에 의하여 방전부(140)와 회전접지부(130)의 사이로 유입되는 유해가스의 절연이 파괴됨으로써 유해가스는 플라즈마 상태가 되고, 그에 따라 다량의 라디칼 및 오존이 발생된다.
유해가스는 플라즈마 상태에서 유해가스 중의 산소, 수증기 등이 자유전자들과 충돌하여 O, OH, H20, 오존(O3) 와 같은 산화성 라디칼과 H, N, NH, NH2 등과 같은 환원성 라디칼이 생성되며, 생성된 라디칼들은 질소산화물(SOx) 및 황산화물(NOx)을 산화시키며, 산화물은 고체미립자로 전환됨으로써 유해가스가 처리된다.
또한, 주입되는 첨가제로 인하여 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)은 하기의 화학식 1 내지 화학식 8과 같이 반응하게 되며 분해반응이 촉진될 수 있다.
[화학식 1]
SO2 + O2 → SO3
[화학식 2]
SO3 + H2O → H2SO4
[화학식 3]
NO2 + SO2 → H2SO4 +NO
[화학식 4]
2NO + O2 → 2NO2
[화학식 5]
2NO2 + 2OH → 2HNO3
[화학식 6]
H2SO4 + 2NH3 → (NH4)2SO4(s)
[화학식 7]
NO + NO2 + NH3 → 2N2 + 3H2O
[화학식 8]
2NO + 2NH3 → N2 + H20 +NH4NO3(s)
상술한 바와 같이 반응에 의하여 황산화물은 황산암모늄((NH4)2SO4)으로 전환되고, 질소산화물은 수증기, 질소, 질산암모늄(NH4NO3)으로 전환됨으로써 유해가스에 포함되는 황산화물(SOx)와 질소산화물(NOx)는 분해, 제거된다.
따라서, 상술한 화학식에 의하면 화학반응에 의하여 황산암모늄((NH4)2SO4)과 질산암모늄(NH4NO3)이 생성된다.
다만, 상기의 유해가스의 처리과정에서 상술한 화학반응에 의해 발생하는 생성물, 먼지 및 암모늄염이 회전접지부(130)에 점착되어 유해가스 처리효율을 저해하는 요인이 될 수 있다.
이때, 구동롤러가 외부의 전원에 의하여 동력을 인가받아 A 방향으로 회전하면, 회전접지부는 A와 동일한 방향인 B 방향으로 회전한다.
이러한 방법에 의하여 회전하는 회전접지부(130)에 세척부(160)는 세정수를 분사하여 회전접지부(130)에 달라 붙어있는 생성물, 먼지 및 암모늄염들을 세정하고, 브러시는 완전히 제거되지 않은 생성물 등의 입자 및 세정수를 털어내어 회전접지부(130)를 재생시킴으로써, 회전접지부(130)의 부식을 방지하고 유해가스의 정화효율을 향상시킨다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 본 실시예의 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치
130 : 회전접지부 160 : 세척부
140 : 방전부 163 : 분사노즐
150 : 펄스인가부 170 : 브러시
130 : 회전접지부 160 : 세척부
140 : 방전부 163 : 분사노즐
150 : 펄스인가부 170 : 브러시
Claims (7)
- 접지된 상태로 회전 회동하는 롤러부;
금속소재로서, 유해가스가 유입 및 배출되도록 전후면이 개방되되, 상기 롤러부에 설치되어 무한궤도 형태로 상기 유해가스의 유동방향과 수직방향을 따라 회전하는 회전접지부;
상기 회전접지부의 외면 및 내면을 통하여 유해가스가 처리되도록 상기 회전접지부와 대향하는 면 위에 방전핀이 돌출되게 형성되되, 상기 회전접지부의 외측으로 이격되게 설치되며 통로를 형성하는 제1방전판과 상기 회전접지부의 내측으로 이격되게 설치되어 통로를 형성하는 제2방전판을 구비하는 방전부;
상기 방전부에 펄스전압을 인가함으로써 유입되는 유해가스를 플라즈마화하는 펄스인가부;
상기 회전접지부 하측의 내면 및 외면에 각각 설치되어 상기 회전접지부의 양면(兩面)이 동시에 재생되도록 세척하는 세척부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 세척부는,
세정수를 저장하는 세정수 탱크;
상기 세정수 탱크 내의 세정수를 순환시키는 펌프;
상기 펌프로 순환되는 세정수를 상기 회전접지부에 분사시키는 분사노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치. - 제4항에 있어서,
상기 세척부는
상기 세척부의 단부에 설치되어 회전하는 상기 회전접지부를 닦는 브러시를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치. - 제1항에 있어서,
상기 롤러부는 구동롤러를 포함하며,
상기 구동롤러의 회전력에 의하여 상기 회전접지부가 회전되는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스전원을 이용한 유해가스 정화장치. - 삭제
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