KR101270286B1 - 유해가스 차단설비의 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업현장에서 여과기(1)의 배기관(2)을 거쳐 배출되는 유해가스를 제거하는 장치에 관련되며, 동체(10), 제1차연소부(20), 제2차연소부(30)를 주요 구성으로 한다. 동체(10)는 상기 여과기(1)와 배기관(2) 사이에 장착 가능하도록 플랜지(11)를 구비하고, 유해가스의 흐름을 변환시키는 돔형상의 가변돌부(15)를 구비한다. 제1차연소부(20)는 상기 동체(10)의 선단에 내부로 관통된 하나 이상의 연소구(21)를 구비하고, 상기 동체(10)의 외단에 연소구(21) 상으로 화염을 분사하는 버너(25)를 구비한다. 제2차연소부(30)는 상기 동체(10)의 제1차연소부의 상단에 설치되고, 제1차연소부(20)를 통한 연소가스가 통과하면서 재연소하는 화격판(31)을 구비한다.
이에 따라 본 발명은, 기존의 설비에 추가적으로 장착이 가능하여 설치비용의 절감과 함께 설치시간을 단축하고, 특히 유해가스를 와류시키면서 연소하여 완전 연소로 인해 연소효율의 증대와 연소의 안정성을 높여 완전연소를 기여할 수 있어 대기환경 오염을 효율적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

유해가스 차단설비의 연소장치{Combustion device of harmful gas block installed}

본 발명은 산업현장에서 여과기의 배기관을 거쳐 배출되는 유해가스를 제거하는 설비에 장착되는 연소장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기존의 설비에 추가적으로 장착이 가능하여 설치비용의 절감과 함께 설치시간을 단축하고, 특히 유해가스를 와류시키면서 연소하여 완전 연소로 인해 연소효율의 증대와 연소의 안정성을 높여 완전연소를 기여할 수 있어 대기환경 오염을 효율적으로 줄일 수 있는 유해가스 차단설비의 연소장치에 관한 것이다.

통상적으로, 식품 또는 시멘트, 섬유 및 화학, 곡물 및 사료, 제철 및 주물, 고무 및 약품을 취급하는 산업(공장)현장에는 제조에 따른 유해(반응)가스가 배출되는데, 이러한 유해가스는 악취, 가연 및 폭발, 부식 및 유독성과 같이 인체는 물론, 환경에 상당히 유해한 특성을 가지고 있다. 즉, 이러한 산업현장에는 인체와 환경에 유해한 유해가스를 대기중으로 방출하는 것이 법적으로 금지되어 있기 때문에 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 차단 및 정화설비를 필수적으로 설치하여 왔다.

주지된 바와 같이, 산업현장에서 발생하는 유해가스는 오존 및 다이옥신 등 광화학 옥시전트는 광역적으로 형성되고 산림고사 등의 생태계 피해를 가속화시킨다는 연구결과가 보고됨에 따라 유해가스의 차단에 대한 관심이 점차 증가하고 있다. 유해가스는 자체로서 유해하고 악취의 원인으로 작용하여 지역적인 오염물질로 다루어져 왔으나 점차 국경을 초월하여 다른 나라에도 피해를 유발하는 장거리 환경오염물질로서 국제 문제화됨에 따라 전 지구차원의 근본적인 유해가스 저감대책이 논의되고 있는 실정이다.

이러한 유해가스를 제거하기 위한 기술은 연소식(열 및 촉매), 유기용제를 회수하기 위한 건식 및 습식식(흡착법, 흡수법, 응축법) 등이 있다. 이외에도 막분리, 자외선 산화법, 코로나 기술 등이 있지만 이들은 대부분 대용량으로 비용이나 규모, 운영면에서 일반적인 산업현장에 적용하기에는 곤란한 점이 있다. 따라서 산업현장에서의 유해가스 처리는 환기 및 후드를 사용한 국소박이 등의 소극적 방법과 활성탄을 이용한 흡착 및 흡수액을 이용하는 기술 등이 적용되고 있으며 이 중 흡착법에 의한 필터류가 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 필터는 농도가 낮은 경우에는 효율적이나 수명이 짧아 필터를 자주 교체해야 하는 불편함과 아울러 유지비용이 많아 소요된다는 단점이 있다. 즉, 이들 단점을 보안하고 처리효율도 향상된 보다 효과적인 처리방식이 필요하다.

전술한 바와 같이, 유해가스를 차단 및 정화하는 방식은 크게 건식 및 습식 또는 연소식으로 나뉜다. 건식은 유해가스가 통과하는 여과기(1) 상에 다수의 필터를 설치하여 차단, 관성, 충돌 및 확산 메카니즘에 의해 유해가스에 포진된 유해성분(먼지)을 분리, 포집하여 배기관(2)으로 배출하는 것으로 비교적 설치가 저렴한 장점이 있다. 또한, 습식은 유해가스가 통과하는 여과기(1) 상에 중화제(반응)를 분사시켜 흡수, 확산, 교착 및 관성충돌을 통하여 배기관(2)으로 배출하는 것으로 유해가스의 다양한 성분에 구애받지 않고 사용이 가능한 장점이 있다. 또한, 연소식은 유해가스가 통과하는 여과기(1) 상에 고온의 온도로 가열하여 유해가스를 열 분해시켜 배기관(2)으로 배출하는 것으로 소각시설과 같이, 국부적인 차단시설에 용이한 장점이 있다. 하지만, 건식은 유해가스의 온도와 성분에 따라 그 사용범위가 매우 한정되는 단점이 있고, 습식은 별도의 폐수처리시설이 필요한 단점이 있으며, 연소식은 유해가스의 성분에 따라 한정되면서 초기설치에 따른 비용이 증가되는 단점이 있으며, 특히 건식 및 습식 또는 연소식으로 형성된 설비에는 대기환경의 기준에 현저히 미달되는 문제점이 있어 이를 해결하기 위한 시급한 문제로 대두되고 있는 실정이다.

따라서 근래에는 이러한 건식 및 습식 또는 연소식을 복합적으로 병행된 복합설비를 통해 대기환경의 기준에 적합하도록 구현되고 있는 실정이다. 하지만, 복합설비는 기존에 사용된 설비로부터 완전히 새롭게 설치됨에 따라 초기설치에 따른 비용이 상당히 소요되면서 설치시간이 길어 생산에 차질을 유발시켜 실질적으로 이를 적용하기엔 불가능한 실정이고, 기존에 설치된 설비 상에 연소식을 재설치할 필요성이 있는 경우에도 기존 설비를 모두 제거해야 됨에 따라 자원의 낭비와 함께 또 다른 환경오염을 불러일으키는 문제점이 발생하였다.

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 기존의 설비에 추가적으로 장착이 가능하여 설치비용의 절감과 함께 설치시간을 단축하고, 특히 유해가스를 와류시키면서 연소하여 완전 연소로 인해 연소효율의 증대와 연소의 안정성을 높여 완전연소를 기여할 수 있어 대기환경 오염을 효율적으로 줄일 수 있는 유해가스 차단설비의 연소장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 산업현장에서 여과기의 배기관을 거쳐 배출되는 유해가스를 제거하는 장치에 있어서: 상기 여과기와 배기관 사이에 장착 가능하도록 플랜지를 구비하고, 유해가스의 흐름을 변환시키는 돔형상의 가변돌부를 구비하는 동체; 상기 동체의 선단에 내부로 관통된 하나 이상의 연소구를 구비하고, 상기 동체의 외단에 연소구 상으로 화염을 분사하는 버너를 구비하는 제1차연소부; 및 상기 동체의 제1차연소부의 상단에 설치되고, 제1차연소부를 통한 연소가스가 통과하면서 재연소하는 화격판을 구비하는 제2차연소부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 제1차연소부의 연소구는 동체의 동심으로부터 내주면으로 편심시킨 상태에서 소정의 각도로 경사지도록 구비하여 유해가스를 와류시켜 연소시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 제2차연소부는 화격판의 상단에 안착되어 연소가스를 재연소시켜 잔류한 유해가스를 재차 제거하면서 촉매역할을 수행하는 다수의 세라믹볼을 구비하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 유해가스 차단설비의 연소장치는 기존의 설비에 추가적으로 장착이 가능하여 설치비용의 절감과 함께 설치시간을 단축하고, 특히 유해가스를 와류시키면서 연소하여 완전 연소로 인해 연소효율의 증대와 연소의 안정성을 높여 완전연소를 기여할 수 있어 대기환경 오염을 효율적으로 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 연소장치를 다양한 각도에서 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 연소장치를 절개하여 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 연소장치를 정단면으로 절개하여 유해가스를 연소하는 상태를 나타내는 연소상태도.
도 4는 본 발명에 따른 연소장치를 평단면으로 절개하여 유해가스를 연소하는 상태를 나태는 연소상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 산업현장에서 여과기(1)의 배기관(2)을 거쳐 배출되는 유해가스를 제거하는 장치와 관련되며, 유해가스를 연소시켜 제거하는 동체(10)와, 제1차연소부(20) 및 제2차연소부(30)를 주요 구성으로 하는 연소장치를 신규 또는 기존설비에 탈ㆍ장착이 가능한 유해가스 차단설비의 연소장치에 관 한다.

본 발명에 따른 동체(10)는 상기 여과기(1)와 배기관(2) 사이에 장착 가능하도록 플랜지(11)를 구비하고, 유해가스의 흐름을 변환시키는 돔형상의 가변돌부(15)를 구비한다. 동체(10)는 내부가 연통되는 중공의 형태로, 여과기(1)의 배기관(2)에 적용되는 규격의 직경과 길이로 형성된다. 즉, 동체(10)는 여과기(1)의 배기관(2) 사이에 장착이 가능하도록 상단과 하단에 각각의 플랜지(11)를 구비한다.

이러한 플랜지(11)는 다수의 체결공(12)이 방사형으로 구비되는데, 체결볼트를 통하여 여과기(1)의 배기관(2) 사이에 누수 없이 긴밀한 장착이 가능하게 된다. 여기서, 여과기(1)라 함은 산업현장에 발생하는 유해가스를 포집하여 1차적으로 제거하는 챔버형으로 유해가스를 집진하기 위한 흡입펌프(도면 미도시)를 구비하고, 배기관(2)은 유해가스가 제거된 청정가스를 외부로 배출하는 것으로 지상으로 확산되지 않도록 비교적 높이 솟은 굴뚝의 형태로 형성된다.

이때, 본 발명의 동체(10)의 내부에는 유해가스의 흐름을 변환시키는 돔형상의 가변돌부(15)를 구비한다. 여과기(1)로부터 유입되는 유해가스는 동체(10)의 내부를 통과하여 배기관(2)으로 배출되는데, 가변돌부(15)는 보다 향상된 유해가스의 제거(연소)효율을 증대시키기 위해 흐름을 변환시켜 준다. 도 1처럼 가변돌부(15)는 돔형상으로 형성되는데, 동체(10)의 내부에 돌출되게 구비하여 유해가스의 통과면적을 국부적으로 감소시켜 준다. 즉, 통과면적에 감소로 인한 유해가스의 속도와 유해가스의 흐름방향을 임의대로 변화시켜 후술하는 제1차연소부(20)로 원활한 연소 작용을 도모한다.

또, 본 발명에 따른 제1차연소부(20)는 상기 동체(10)의 선단에 내부로 관통된 하나 이상의 연소구(21)를 구비하고, 상기 동체(10)의 외단에 연소구(21) 상으로 화염을 분사하는 버너(25)를 구비한다. 제1차연소부(20)는 동체(10)로 유입되는 유해가스를 고온으로 가열시켜 1차적으로 유해성분을 연소시켜 제거하는 역할을 수행한다. 도 1 및 도 2처럼, 유해가스가 흐르는 동체(10)의 선단으로 관통되는 연소구(21)를 하나 이상 구비하는데, 이러한 연소구(21)와 동체(10)의 외단으로 버너(25)를 구비하여 유해가스 상으로 고온의 화염을 분사한다. 버너(25)는 화염의 온도가 850~1100K로 직접가열에 의하여 연소시키는 것이 유해성분을 제거하는데 가장 효율적이고 이산화탄소와 수증기만 생성되는 천연가스를 주 연료로 이용하는 것이 바람직하고, 부분산화가 일어나지 않도록 주의하여야 하며 가능하면 동체(10) 상에 단열부재를 더 구비하여 열이 외부로 유출되지 않게 하는 것이 바람직하다.

이때, 본 발명에 의한 상기 제1차연소부(20)의 연소구(21)는 동체(10)의 동심으로부터 내주면으로 편심시킨 상태에서 소정의 각도로 경사지도록 구비하여 유해가스를 와류시켜 연소시킨다. 제1차연소부(20)는 유해가스를 가열하여 유해성분을 연소시키는 역할을 수행하는 것으로, 연소구(21)를 통하여 별도의 장치가 필요 없이 유해가스를 와류시키면서 연소한다. 즉, 연소구(21)를 동체(10)의 동심(평면)으로부터 내주면으로 인접되게 편심시키면서 연소구(21)를 동체(10)의 동심(정면)으로부터 소정의 각도로 경사지게 배치한다. 따라서 버너(25)에 의해 연소구(21)로 분사되는 화염이 동체(10)의 내주면을 타고 소용돌이를 일으키는 나선형의 와류를 발생시키게 된다.

이처럼 유해가스를 와류시켜 연소하게 되면, 와류로 인한 유해가스의 압력과 마찰 및 충돌에 의해 가열온도가 더욱 상승하게 된다. 또한 와류로 인해 버너(25)로부터 분사된 화염이 유해가스 상에 고르게 분포되어 균일한 연소를 기여할 수 있어 유해성분의 완전연소를 도모한다.

또, 본 발명에 따른 제2차연소부(30)는 상기 동체(10)의 제1차연소부의 상단에 설치되고, 제1차연소부(20)를 통한 연소가스가 통과하면서 재연소하는 화격판(31)을 구비한다. 제2차연소부(30)는 제1차연소부(20)에 의해 연소된 연소가스를 2차적으로 연소시켜 잔류한 유해성분을 완전히 제거하는 역할을 수행한다. 도 2와 같이, 제1차연소부(20)와 소정의 간격으로 이격된 상단으로 화격판(31)을 구비하여 연소가스를 통과시키면서 연소한다. 화격판(31)은 격자형으로 다수의 통공을 구비하는 망 형태로서, 고온의 연소가스에 견딜 수 있는 재질로 형성한다.

즉, 제1차연소부(20)에 의해 소정의 온도로 달구어진 화격판(31)으로 연소가스가 조밀한 통공으로 통과하여 재차 연소됨에 따라 잔류한 유해가스를 연소시켜 유해성분을 제거한다. 이러한 화격판(31)은 동체(10)의 내부에 다단으로 내설시켜 잔류한 유해가스를 완전히 연소시키는 것도 가능하지만, 하나만을 구비하여도 무방하다.

이때, 본 발명에 의한 상기 제2차연소부(30)는 화격판(31)의 상단에 안착되어 연소가스를 재연소시켜 잔류한 유해가스를 재차 제거하면서 촉매역할을 수행하는 다수의 세라믹볼(35)을 구비한다. 제2차연소부(30)는 제1차연소부(20)에 의해 연소된 연소가스를 2차적으로 연소시켜 잔류한 유해성분을 완전히 제거하면서 촉매역할을 수행하는 것으로, 화격판(31)의 상단에 다수의 세라믹볼(35)을 안착시켜 구비한다. 세라믹볼(35)은 규조토, 점토 등의 원료를 볼 형태로 성형한 후 고온처리 한 것으로 내열성, 내부식성, 내약품성 등의 특징을 갖고 있으며 0.1미크론 이상크기의 일반세균과 중금속, 기타 유해물질 등을 제거하는 특성이 있어 미세먼지와 유해가스를 동시에 제거할 수 있다.

즉, 세라믹볼(35) 표면에 무수히 많은 3차원구조의 미세다공질 터널조직을 형성하여 심층여과와 표면여과가 가능하고 탈진성능이 우수하여 분진층에 의한 여과저항 상승폭이 비교적 작다. 또한 세라믹볼(35) 내외측 표면에 유해가스를 촉매하는 물질을 담지하여 미세분진과 유해가스를 동시에 저감이 가능하다. 이러한 세라믹볼(35)은 볼 형태가 아닌 상자형 및 원뿔형 등으로 다양하게 형성이 가능하나, 연소가스의 원활한 통과를 위해 원형의 볼 형태로 형성하는 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 4를 이용하여 작용, 즉 유해가스를 연소시켜 유해성분을 제거하는 작용에 있어서, 먼저 도 3처럼 여과기(1)와 배기관(2) 상에 동체(10)의 플랜지(11)를 통하여 연통되게 장착한다. 여과기(1)를 통하여 산업현장의 유해가스를 포집하고, 포집된 유해가스는 동체(10) 상으로 유입된다. 이어서, 유해가스는 동체(10)의 가변돌부(15)에 의해 통과하면서 흐름이 변경된다. 즉, 가변돌부(15)에 의해 유해가스의 통과면적이 국부적으로 감소되어 압력차에 의한 속도가 빨라지고 제1차연소부(20) 측에 집중적으로 통과되게 흐름을 변경한다.

이어서, 유해가스는 제1차연소부(20)를 통과하면서 연소구(21)의 버너(25)에 의해 와류를 형성함과 함께 연소하게 된다. 즉, 유해가스를 버너(25)로부터 분사되는 화염이 직접적으로 가열되어 유해성분을 연소시켜 제거한다. 이때 도 4처럼 유해가스가 와류됨과 동시에 연소되기 때문에 마찰 및 충돌에 의해 가열온도가 더욱 상승하게 되고 화염이 유해가스 상에 고르게 분포되어 균일한 연소를 기여할 수 있어 유해성분의 완전연소를 도모한다.

이어서, 유해가스가 제1차연소부(20)에 의해 1차적으로 연소된 연소가스가 제2차연소부(20)를 통과하면서 화격판(31)과 세라믹볼(35)에 의해 2차적으로 재차 연소시켜 잔류하는 유해성분을 완전히 제거한다. 즉, 제1차연소부(20)에 의해 사전에 고온의 온도로 달구어진 화격판(31)으로 연소가스가 조밀한 통공으로 통과하여 재차 연소하게 되고, 화격판(31)의 상단에 안착되는 다수의 세라믹볼(35)의 표면을 지나면서 유해성분을 완전히 여과시면서 촉매역할을 수행한다. 이어서 제2차연소부(20)에 의해 유해가스의 유해성분이 완전히 제거된 청정가스가 배기관을 통과하여 산업현장의 외부로 배출하게 된다.

이처럼 본 발명의 연소장치는 유해가스의 차단이 필요한 산업현장에 저렴한 비용으로 쉽고 간편하게 설치하면서 고효율의 유해가스의 차단한다. 또한, 기존에 설치된 설비 상에 연소장치를 추가적으로 장착하여 막대한 비용의 손실을 절감한다. 즉, 기존에 건식 및 습식 또는 연소식으로 구비하는 설비 상으로 적절한 위치에 개재시켜 점점 엄격해지는 대기환경의 기준에 적합되도록 유지하는 것도 가능하다. 따라서 당업자는 전술한 내용과, 도시한 도면에 의거하지 않고 연소장치가 필요한 산업현장에 신규로 설치하는 것도 가능하며 기존에 설치된 설비 상에 연소장치를 추가적으로 설치하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 발명의 유해가스 차단설비의 연소장치는 기존의 설비에 추가적으로 장착이 가능하여 설치비용의 절감과 함께 설치시간을 단축하고, 특히 유해가스를 와류시키면서 연소하여 완전 연소로 인해 연소효율의 증대와 연소의 안정성을 높여 완전연소를 기여할 수 있어 대기환경 오염을 효율적으로 줄일 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1: 여과기 2: 배기관
10: 동체 11: 플랜지
12: 체결공 20: 제1차연소부
21: 연소구 25: 버너
30: 제2차연소부 31: 화격판
35: 세라믹볼

Claims (3)

1. 산업현장에서 여과기(1)의 배기관(2)을 거쳐 배출되는 유해가스 차단설비의 연소장치에 있어서:
   상기 여과기(1)와 배기관(2) 사이에 장착 가능하도록 플랜지(11)를 구비하고, 유해가스의 흐름을 변환시키는 돔형상의 가변돌부(15)를 구비하는 동체(10);
   상기 동체(10)의 선단에 내부로 관통된 하나 이상의 연소구(21)를 구비하고, 상기 동체(10)의 외단에 연소구(21) 상으로 화염을 분사하는 버너(25)를 구비하는 제1차연소부(20); 및
   상기 동체(10)의 제1차연소부의 상단에 설치되고, 제1차연소부(20)를 통한 연소가스가 통과하면서 재연소하는 화격판(31)을 구비하는 제2차연소부(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유해가스 차단설비의 연소장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1차연소부(20)의 연소구(21)는 동체(10)의 동심으로부터 내주면으로 편심시킨 상태에서 소정의 각도로 경사지도록 구비하여 유해가스를 와류시켜 연소시키는 것을 특징으로 하는 유해가스 차단설비의 연소장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2차연소부(30)는 화격판(31)의 상단에 안착되어 연소가스를 재연소시켜 잔류한 유해가스를 재차 제거하면서 촉매역할을 수행하는 다수의 세라믹볼(35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유해가스 차단설비의 연소장치.

Images