KR101262248B1 - 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치 - Google Patents

초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 촉매모듈을 초음파 세정하기 위한 탈질촉매 세정 장치에 있어서, 내부에 세정액이 채워지는 케이싱부; 내부에 상기 촉매 모듈이 수용되고, 상기 케이싱부의 내부에 위치되어 상기 케이싱부와 연통되는 세정조부; 상기 케이싱부의 상부 및 하부에 위치되고, 초음파를 상기 케이싱부의 내부를 향하여 발생시켜 상기 촉매모듈을 초음파 세정하는 초음파 발생부; 및 상기 케이싱부의 양측 외부에 위치되고, 상기 세정조부와 연결되어 상기 세정조부를 상기 촉매모듈과 함께 상하방향으로 왕복이동시키는 진동 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치를 개시한다. 상기와 같은 탈질촉매 세정 장치는 촉매모듈의 크기에 상관없이 초음파 및 상하 운동을 동시에 적용하여 균일하게 촉매모듈 전체를 세정할 수 있고 세정성능을 향상시킬 수 있으며, 오염물의 축적으로 인한 세정액의 오염을 감소시킬 수 있다.

Description

초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치{DEVICE FOR CLEANING DENITRIFICATION CATALYST USING ULTRASONIC}
본 발명은 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치에 관한 것으로서, 특히, 탈질촉매의 세정을 향상시키는 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치에 관한 것이다.
화력발전소, 화학 플랜트 등에서 질소산화물(NOx)이 발생하고 있다. 이러한 질소산화물을 제거하기 위하여 선택적 촉매 환원법(SCR; selective catalytic reduction), 선택적 비촉매 환원법(SNCR; selective non-catalytic reduction) 및 플라즈마를 이용하는 방법 등이 사용되고 있다.
특히, 선택적 촉매 환원법이 질소산화물의 감소 효율이 우수하여 상용화되고 있다. 여기서, 선택적 촉매 환원법에 의한 탈질촉매는 모듈화되어, 배기가스가 유동하는 공간에 설치되고, 환원제로 우레아(Urea)나 암모니아(NH3)를 분사하여 탈질촉매층에서 환원반응을 통해 질소산화물을 질소(N2)와 수증기로 분해시킨다. 이러한 탈질 촉매모듈은 일반적으로 이산화티타늄, 감마-알루미나, 실리카 등을 담체로서 사용하고, 바나듐, 텅스텐, 몰리브덴, 철 등을 촉매 활성 금속으로 사용한다.
하지만, 탈질촉매 모듈은 배기가스 중의 분진, 황 등과 같은 오염물에 의해 플러깅(plugging), 마스킹(masking) 또는 포이즈닝(poisoning)되어, 활성성능의 저하를 초래한다. 이로 인해, 탈질촉매는 교체되거나, 탈질촉매에 새로운 촉매층을 추가할 수 있다. 이는 탈질촉매 모듈의 유지 비용을 증가시키고, 폐기에 따른 환경문제를 유발한다.
따라서, 활성성능이 저하된 탈질촉매 모듈은 산 용액이나 알칼리 용액 등과 같은 세정액을 통해 세정되어, 탈질촉매 모듈로부터 오염물이 제거된다. 이로 인해, 탈질촉매 모듈은 재생된다. 이때, 초음파를 이용하면, 탈촉매 모듈의 재생 성능이 향상될 수 있다.
하지만, 탈질촉매 모듈은 다양한 크기로 제작되므로, 세정장치에 비해 지나치게 작은 탈질촉매 모듈이 세정장치에 투입되면, 탈질촉매 모듈의 전부 또는 일부에 초음파가 도달하지 않는 경우도 발생하게 된다. 이로 인해, 탈질촉매 모듈의 세정이 불완전하게 되어 재생된 탈질촉매 모듈의 성능이 저하되고, 세정 시간도 증가하게 된다. 따라서, 탈질촉매 모듈의 크기 및 형상에 관계없이 탈질촉매를 효과적으로 세정할 수 있는 장치가 필요하다.
본 발명은 탈질촉매 모듈의 크기 및 형상에 상관없이 탈질촉매 모듈 전체를 균일하게 세정할 수 있는 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 세정성능을 향상시킬 수 있는 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 오염물의 축적으로 인한 세정액의 오염을 감소시킬 수 있는 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 촉매모듈을 초음파 세정하기 위한 탈질촉매 세정 장치에 있어서, 내부에 세정액이 채워지는 케이싱부; 내부에 상기 촉매 모듈이 수용되고, 상기 케이싱부의 내부에 위치되어 상기 케이싱부와 연통되는 세정조부; 상기 케이싱부의 상부 및 하부에 위치되고, 초음파를 상기 케이싱부의 내부를 향하여 발생시켜 상기 촉매모듈을 초음파 세정하는 초음파 발생부; 및 상기 케이싱부의 양측 외부에 위치되고, 상기 세정조부와 연결되어 상기 세정조부를 상기 촉매모듈과 함께 상하방향으로 왕복이동시키는 진동 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치를 개시한다.
또한, 상기 케이싱부는, 상기 케이싱부의 상부에 형성되어 상기 케이싱부의 상부를 개폐시키고, 상기 케이싱부의 내부를 향하는 면에 상기 초음파 발생부가 설치된 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치를 개시한다.
또한, 상기 세정조는 상부 및 하부의 적어도 일부분이 개방되어, 상기 케이싱부와 연통되면서 상기 촉매모듈을 수용하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치를 개시한다.
또한, 상기 탈질촉매 세정 장치는, 상기 케이싱부에 연결되어 상기 케이싱부의 내부에 세정액을 공급 및 배출시키고, 상기 촉매모듈의 세정에 의해 발생된 오염물을 세정액으로부터 분리하는 세정액 정화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치를 개시한다.
또한, 상기 세정액 정화부는, 세정액이 저장되고, 상기 케이싱부에 연결되는 저장 탱크; 상기 저장 탱크와 상기 케이싱부를 연결하고, 상기 저장 탱크의 세정액을 상기 케이싱부로 공급하는 세정액 공급기; 및 상기 저장 탱크와 상기 케이싱부를 연결하고, 상기 케이싱부의 세정액을 상기 저장 탱크로 배출시키는 세정액 배출기를 포함하되, 세정액은 상기 저장 탱크로부터 상기 케이싱부를 거쳐 다시 상기 저장 탱크로 공급되어 순환하고, 오염물은 상기 저장 탱크에서 침전되어 세정액과 분리되는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치를 개시한다.
또한, 상기 탈질촉매 세정 장치는, 상기 케이싱부에 형성되어 상기 저장 탱크와 연결되고, 상기 케이싱부에 공급된 세정액이 일정량 이상일 때, 세정액을 상기 저장 탱크로 배출시키는 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치를 개시한다.
또한, 상기 탈질촉매 세정 장치는, 상기 케이싱부에 연결되고, 상기 케이싱부의 내부에 증기를 공급하는 증기 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치는 다음과 같은 효과들을 갖는다.
(1) 본 발명에 따른 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치는 케이싱부, 세정조부, 초음파 발생부 및 진동 발생부를 포함하고, 케이싱부는 세정액으로 채워지고, 케이싱부와 연통되어 촉매모듈이 수용된 세정조부가 그 내부에 수용된다. 이때, 케이싱부의 상부 및 하부에 위치된 초음파 발생부는 초음파를 케이싱부의 내부를 향하여 발생시켜 촉매모듈을 초음파 세정한다. 또한, 진동 발생부는 세정조부와 연결되어 세정조부를 촉매모듈과 함께 상하방향으로 왕복이동시킨다. 이로 인해, 촉매모듈은 초음파를 이용하여 세정되지 않는 영역(dead zone) 없이 모두 초음파 세정될 수 있고, 진동 발생부 자체의 운동에 의해서도 세정될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치는 촉매모듈을 상하방향으로 왕복이동시켜 초음파 및 촉매모듈의 상하 운동을 동시에 적용하여 세정하도록 하고, 이로 인해 촉매모듈의 크기 및 형상에 상관없이 균일한 세정을 구현하고 세정성능을 향상시킬 수 있다는 효과를 갖는다.
(2) 본 발명에 따른 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치는 세정액 정화부를 더 포함하고, 세정액 정화부를 이용하여 케이싱에 세정액을 공급하고, 케이싱부로부터 세정액을 배출시킨다. 이로 인해, 촉매모듈로부터 고형물 형태의 오염물이 케이싱부의 내부에 축적되지 않고, 외부로 배출되어 세정액과 분리된다. 따라서, 본 발명에 따른 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치는 촉매모듈의 오염물 축적으로 인한 세정액의 오염을 감소시킬 수 있다는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치를 도시하는 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치(100)를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치(100)는 케이싱부(101), 세정조부(102), 초음파 발생부(103) 및 진동 발생부(104)를 포함하고, 배기가스의 유동공간에 설치되어 질소산화물을 제거하다가 활성성능이 저하된 촉매모듈(10)을 세정하여, 활성성능을 재생시킨다. 여기서, 촉매모듈(10)은 배기가스 중에서 질소산화물을 제거하기 위한 탈질촉매를 모듈화한 것이다.
케이싱부(101)는 내부에 세정액으로 채워진다. 세정액은 촉매모듈(10)을 세정하는 데에 이용된다. 여기서, 촉매모듈(10)은 상이한 장소에서 시간을 달리하여 사용되었으므로 상이한 오염물이 다양한 양으로 부착된다. 따라서, 세정액은 촉매모듈(10)에 부착된 오염물의 종류와 양에 따라 적합하게 선택되어 케이싱부(101)의 내부에 채워진다.
또한, 케이싱부(101)의 상부에는 덮개부(111)가 형성된다. 케이싱부(101)의 상부는 덮개부(111)에 의해 개폐된다. 이로 인해, 촉매모듈(10)은 케이싱부(101)의 상부를 통해 세정조부(102)에 위치될 수 있고, 촉매모듈(10)의 세정과정에서는 덮개부(111)가 덮이므로 케이싱부(101)는 밀폐된 상태로 유지된다.
세정조부(102)는 그 내부에 촉매모듈(10)이 수용된다. 또한, 세정조부(102)는 케이싱부(101)의 내부에 위치되어 케이싱부(101)와 연통된다. 이때, 세정조부(102)의 상부 및 하부는 적어도 일부분이 개방된 상태이다. 이로 인해, 세정조부(102)에서 촉매모듈(10)이 수용된 상태로 세정액이 촉매모듈(10)을 세정할 수 있게 된다.
한편, 세정조부(102)의 상부는 케이싱부(101)로부터 돌출되도록 연장된다.
초음파 발생부(103)는 케이싱부(101)의 상부 및 하부에 위치되고, 초음파를 케이싱부(101)의 내부를 향하여 발생시킨다. 이로 인해, 초음파는 세정액을 통해 세정조부(102)에 수용된 촉매모듈(10)에 전달되어, 세정액이 촉매모듈(10)을 세정하도록 한다. 이때, 초음파는 일정한 주파수를 갖고, 세정액에서 공동현상(cavitation)이 발생하며, 세정액의 분자는 촉매모듈(10)의 표면에 충돌하게 된다. 이로 인해, 촉매모듈(10)로부터 오염물이 분리되고, 오염물은 고형물의 형태로 케이싱부(101)의 내부에서 유동하게 된다.
또한, 케이싱부(101)의 상부에 위치된 초음파 발생부(103)는 덮개부(111)에 설치된다. 이때, 초음파 발생부(103)는 케이싱부(101)의 내부를 향하도록 덮개부(111)의 내면에 설치된다.
진동 발생부(104)는 케이싱부(101)의 양측 외부에 위치되고, 세정조부(102)와 연결된다. 이때, 케이싱부(101)로부터 돌출된 세정조부(102)의 상부가 진동 발생부(104)와 연결된다. 또한, 진동 발생부(104)는 세정조부(102)를 상하방향으로 왕복이동시킨다. 이때, 세정조부(102)의 하부가 적어도 일부분 개방된 상태이기에, 촉매모듈(10)은 세정조부(102)의 하부에 지지되어 세정조부(102)에 수용된 상태로 유지된다. 따라서, 세정조부(102)에 수용된 촉매모듈(10)도 세정조부(102)와 함께 상하방향으로 이동하게 된다.
촉매모듈(10)이 상하방향으로 왕복이동함에 따라, 촉매모듈(10)은 초음파 발생부(103)에 주기적으로 근접하게 된다. 이로 인해, 초음파 발생부(103)로부터 발생되는 초음파가 세정액을 통해 촉매모듈(10)에 고르게 전달되어, 촉매모듈(10)이 초음파의 작용으로 고르게 세정될 수 있다. 따라서, 촉매모듈(10)이 상하방향으로 왕복이동가능함에 따라, 어떠한 크기 및 형상의 촉매모듈(10)이 세정조부(102)에 투입되더라도, 초음파는 세정액을 통해 촉매모듈(10)에 고르게 전달되어 촉매모듈(10)을 초음파 세정할 수 있다.
또한, 진동 발생부(104)에 의해 촉매모듈(10)이 상하방향으로 왕복이동함에 따라, 촉매모듈(10)의 표면이 세정액과 충돌된다. 이로 인해, 촉매모듈(10)로부터 오염물이 분리되고, 오염물은 고형물의 형태로 케이싱부(101)의 내부에서 유동하게 된다. 즉, 진동 발생부(104)는 초음파의 작용을 향상시킬 뿐만 아니라, 자체의 상하 운동을 이용할 수 있도록 하여 촉매모듈(10)로부터 오염물을 분리시켜, 촉매모듈(10)의 세정 작용을 향상시킨다. 진동 발생부(104)는 유압을 이용하여 작동하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 탈질촉매 세정 장치(100)는 세정액 정화부(105), 증기 공급부(106) 및 배출부(107)를 더 포함할 수 있다.
세정액 정화부(105)는 케이싱부(101)에 연결되어 세정액을 케이싱부(101)로 공급하고 케이싱부(101)로부터 배출시킨다. 이로 인해, 세정에 의해 발생된 오염물은 케이싱부(101)의 외부로 배출되어 세정액과 분리된다. 또한, 세정액 정화부(105)는 저장 탱크(151), 세정액 공급기(153) 및 세정액 배출기(155)를 포함한다.
저장 탱크(151)는 세정액을 저장하고, 세정액 공급기(153)와 세정액 배출기(155)를 통해 케이싱부(101)에 연결된다. 이때, 저장 탱크(151)는 세정액을 케이싱부(101)로 공급하기도 하고, 케이싱부(101)로부터 공급받기도 한다. 특히, 세정액이 케이싱부(101)로부터 오염물과 함께 저장 탱크(151)에 공급될 때, 오염물은 저장 탱크(151)의 내부에서 침전된다. 이로 인해, 저장 탱크(151)에서 세정액은 오염물과 분리된다. 또한, 저장 탱크(151)는 오염물이 분리된 상태에서 세정액이 다시 케이싱부(101)에 공급되도록 한다.
세정액 공급기(153)는 저장 탱크(151)와 케이싱부(101)를 연결한다. 또한, 세정액 공급기(153)는 저장 탱크(151)의 세정액을 케이싱부(101)로 공급한다. 이를 위하여 세정액 공급기(153)에는 펌프가 설치되어, 세정액이 케이싱부(101)에 공급될 수 있다.
세정액 배출기(155)는 저장 탱크(151)와 케이싱부(101)를 연결한다. 또한, 세정액 배출기(155)는 케이싱부(101)의 세정액을 저장 탱크(151)로 배출시킨다. 이를 위하여 세정액 배출기(155)에는 세정액 공급기(153)와 마찬가지로 펌프가 설치되어, 세정액이 케이싱부(101)로부터 배출될 수 있다.
한편, 세정액 배출기(155)는 케이싱부(101)의 하부에 연결되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 케이싱부(101)의 하부에 침전될 수 있는 오염물이 용이하게 저장 탱크로 배출될 수 있다.
따라서, 세정액 공급기(153) 및 세정액 배출기(155)의 조합에 의해 세정액은 저장 탱크(151)로부터 케이싱부(101)로 공급되고, 다시 케이싱부(101)로부터 저장 탱크(151)로 공급된다. 즉, 세정액은 저장탱크(151), 세정액 공급기(153), 케이싱부(101) 및 세정액 배출기(155)를 거쳐 다시 저장 탱크(151)로 공급되는 순환이 이루어진다. 이로 인해, 케이싱부(101)의 내부에서 발생되어 유동하는 오염물의 양이 저하되고, 보다 정화된 상태의 세정액으로 촉매모듈(10)이 세정될 수 있다.
증기 공급부(106)는 케이싱부(101)에 연결되고, 케이싱부(101)의 내부에 증기를 공급한다. 케이싱부(101)의 내부에 증기가 공급됨에 따라, 세정액이 가열된다. 이로 인해, 세정액은 촉매모듈(10)의 세정을 위한 적정 온도로 유지될 수 있다.
배출부(107)는 케이싱부(101)에 형성되어 저장 탱크(151)에 연결된다. 세정액이 일정량 이상으로 케이싱부(101)에 공급된 경우, 세정액은 배출부(107)를 통해 배출되어 저장 탱크(151)로 공급된다. 이로 인해, 케이싱부(101)에는 일정량의 세정액만이 채워진 상태로 유지될 수 있다.
이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
100: 탈질촉매 세정 장치
101: 케이싱부
102: 세정조부
103: 초음파 발생부
104: 진동 발생부
105: 세정액 정화부
106: 증기 공급부
107: 배출부

Claims (7)

  1. 촉매모듈을 초음파 세정하기 위한 탈질촉매 세정 장치에 있어서,
    내부에 세정액이 채워지는 케이싱부;
    내부에 상기 촉매 모듈이 수용되고, 상기 케이싱부의 내부에 위치되어 상기 케이싱부와 연통되는 세정조부;
    상기 케이싱부의 상부 및 하부에 위치되고, 초음파를 상기 케이싱부의 내부를 향하여 발생시켜 상기 촉매모듈을 초음파 세정하는 초음파 발생부; 및
    상기 케이싱부의 양측 외부에 위치되고, 상기 세정조부와 연결되어 상기 세정조부를 상기 촉매모듈과 함께 상하방향으로 왕복이동시키는 진동 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 케이싱부는,
    상기 케이싱부의 상부에 형성되어 상기 케이싱부의 상부를 개폐시키고, 상기 케이싱부의 내부를 향하는 면에 상기 초음파 발생부가 설치된 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정조는 상부 및 하부의 적어도 일부분이 개방되어, 상기 케이싱부와 연통되면서 상기 촉매모듈을 수용하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 탈질촉매 세정 장치는,
    상기 케이싱부에 연결되어 상기 케이싱부의 내부에 세정액을 공급 및 배출시키고, 상기 촉매모듈의 세정에 의해 발생된 오염물을 세정액으로부터 분리하는 세정액 정화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 세정액 정화부는,
    세정액이 저장되고, 상기 케이싱부에 연결되는 저장 탱크;
    상기 저장 탱크와 상기 케이싱부를 연결하고, 상기 저장 탱크의 세정액을 상기 케이싱부로 공급하는 세정액 공급기; 및
    상기 저장 탱크와 상기 케이싱부를 연결하고, 상기 케이싱부의 세정액을 상기 저장 탱크로 배출시키는 세정액 배출기를 포함하되,
    세정액은 상기 저장 탱크로부터 상기 케이싱부를 거쳐 다시 상기 저장 탱크로 공급되어 순환하고,
    오염물은 상기 저장 탱크에서 침전되어 세정액과 분리되는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 탈질촉매 세정 장치는,
    상기 케이싱부에 형성되어 상기 저장 탱크와 연결되고, 상기 케이싱부에 공급된 세정액이 일정량 이상일 때, 세정액을 상기 저장 탱크로 배출시키는 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 탈질촉매 세정 장치는,
    상기 케이싱부에 연결되고, 상기 케이싱부의 내부에 증기를 공급하는 증기 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질촉매 세정 장치.
KR1020110003358A 2011-01-13 2011-01-13 초음파를 이용한 탈질촉매 세정 장치 KR101262248B1 (ko)

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