KR101321113B1 - 유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기 - Google Patents

유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기 Download PDF

Info

Publication number
KR101321113B1
KR101321113B1 KR1020110086328A KR20110086328A KR101321113B1 KR 101321113 B1 KR101321113 B1 KR 101321113B1 KR 1020110086328 A KR1020110086328 A KR 1020110086328A KR 20110086328 A KR20110086328 A KR 20110086328A KR 101321113 B1 KR101321113 B1 KR 101321113B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wire
cleaning liquid
electrode
ground electrode
plasma reactor
Prior art date
Application number
KR1020110086328A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130023514A (ko
Inventor
한방우
김용진
김학준
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020110086328A priority Critical patent/KR101321113B1/ko
Publication of KR20130023514A publication Critical patent/KR20130023514A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101321113B1 publication Critical patent/KR101321113B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/06—Spray cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/60—Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/47—Generating plasma using corona discharges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/302—Sulfur oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0803—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J2219/0805—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • B01J2219/0845—Details relating to the type of discharge
    • B01J2219/0849—Corona pulse discharge

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 플라즈마 방전을 이용하여 발전소, 소각장, 제조공장 등에서 배출되는 유해가스 내에 포함되어 있는 입자상의 물질과 유해성 가스를 제거할 수 있는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기에 관한 것이다.
이러한 본 발명인 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기는, 코로나 방전을 이용하여 유해가스를 처리하는 유해가스 처리용 플라즈마 반응기에 있어서, 상측에 수막수단이 구비되고 지면과 수직방향으로 설치된 실린더형 접지극과, 상기 실린더형 접지극의 중앙부에 설치된 와이어형 방전극과, 상기 실린더형 접지극과 와이어형 방전극에 전압을 인가하는 전압인가장치로 이루어진 코로나 방전부와; 상기 코로나 방전부의 하측에 설치되어 세정액을 저장하는 세정액 탱크와; 상기 세정액 탱크 내의 세정액을 수막수단으로 공급하는 세정액 순환수단과; 상기 실린더형 접지극의 하측 부분에 설치되어 유해가스와 세정액을 분리하는 세정액 분리수단을 포함하도록 이루어진 것이다.

Description

유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기{Wire-Cylinder Type Plasma Reactor}
본 발명은 플라즈마 방전을 이용하여 발전소, 소각장, 제조공장 등에서 배출되는 유해가스 내에 포함되어 있는 입자상의 물질과 유해성 가스를 제거할 수 있는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기에 관한 것이다.
일반적으로, 대규모 소각장 및 연소설비를 갖춘 발전소, 제조공장 등에서는 입자상 물질 및 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 등과 같은 유해성 가스를 포함하는 유해(배출)가스를 방출하며, 이러한 유해(배출)가스에 포함되어 있는 입자상 물질과 유해성 가스를 처리하기 위하여 소각장 및 연소설비를 갖춘 발전소, 제조공장 등에는 유해가스 처리설비(장치)가 설치된다.
상기 유해가스 처리설비 중에는 입자상 물질을 하전시켜 처리하는 플라즈마 반응기(장치)를 이용한 전기집진장치가 있으며, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 등의 유해성 가스를 처리하는 장치에는 질소산화물의 경우 선택적 촉매환원법(SCR)으로 처리하며, 황산화물은 전기집진기로 입자상 물질을 처리한 후 배연탈황법(FGD)으로 처리하는 것이 널리 상용화되어 있다.
그러나, 상술한 선택적 촉매환원법(SCR)과 배연탈황법(FGD)은 대량의 유해가스가 성격이 전혀 다른 탈진 및 탈황의 두 공정을 순차적으로 거치면서 유해가스에 포함된 오염물질이 처리됨에 따라 초기 투자비 및 운전비가 상승되게 되고, 탈진 및 탈황 공정의 최적 공정결합이 요구되었다.
도 1과 같이 근래 사용되고 있는 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 처리를 위한 펄스방전 플라즈마 가스처리장치는 고전압 인가 방전극과 대응 접지극 사이에 고전압 펄스전압을 인가하고 참가제로 암모니아(NH3) 또는 탄화수소(HC)를 첨가하여 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)은 질산염과 황산염으로 변환시키는 플라즈마 반응기(Plasma Reactor)와, 변환된 상기 질산염과 황산염은 질산 염모늄, 황산 암모늄 등의 입자상 물질로 변환되어 후단에 설치되어 있는 전기집진기(ESP)에서 포집하여 제거하도록 하고 있다.
그러나, 펄스방전 플라즈마 반응기(Plasma Reactor)에서는 질산 염모늄, 황산 암모늄 등으로 변환된 입자상 물질이 내벽에 포집되어 플라즈마 방전 성능을 감소시키고, 이상방전을 발생시켜 장기 운전이 어려운 단점이 있으며, 변환된 생성입자는 매우 작은 미세입자로 래핑(rapping)과 같은 기존의 탈진방법으로 제거하기가 매우 어려운 문제점을 가지고 있다.
도 2와 같이 본 출원인에 의하여 부식을 일으키는 강 산성가스로부터 집진판(접지극)을 보호하기 위한 기술이 (KR) 등록특허 제10-1015057호인 내부식성의 반도체/LCD 공정 배가스 정전 후처리장치가 제공되어 있다.
상기 본 출원인에 의하여 제공되어 있는 (KR) 등록특허 제10-1015057호인 내부식성의 반도체/LCD 공정 배가스 정전 후처리장치에서는 코로나 방전을 이용하여 미세입자를 하전시켜 집진하되, 산성가스로부터 집진판을 보호하기 위하여 수막용 분사장치가 설치된 전기집진장치(A)와, 패킹볼이 충진되어 있는 스크러버에 세정액을 분사하여 가스를 제거하되, 세정액을 하전하는 세정액 하전장치가 설치되어 있는 스크러버장치(B)가 제공되어 있다.
또한, 본 출원인에 의하여 펄스 코로나 방전으로 인하여 다량의 라디칼과 암모니아(NH3) 또는 탄화수소(HC) 등과 같은 첨가제를 이용하여 유해성 가스를 처리하는 유해가스 처리시스템에 관한 기술이 (KR) 공개특허 제10-2010-01366607호로 제공되어 있다.
(KR) 등록특허 제10-1015057호 (KR) 공개특허 제10-2010-01366607호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로,
본 발명은 발전소, 소각장, 제조공장 등에서 배출되는 유해가스 내에 포함되어 있는 입자상의 물질과 유해성 가스를 제거하되, 구조를 간소화하는 동시에 질산염과 황산염으로 변환되는 입자상 물질로부터 접지극(집진면)을 보호할 수 있는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 유해가스의 이동방향으로 펄스 코로나 방전이 길게 발생하는 실린더(중공(中空) 관)의 접지극을 제공하여 유해가스가 실린더형 접지극을 통과하도록 함으로써 입자상 물질의 하전과 유해성 가스의 반응이 잘 이루어지도록 하여 입자상 물질과 유해성 가스의 처리효율을 높일 수 있도록 이루어진 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 발명된 본 발명인 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기는, 코로나 방전을 이용하여 유해가스를 처리하는 유해가스 처리용 플라즈마 반응기에 있어서, 상측에 수막수단이 구비되고 지면과 수직방향으로 설치된 실린더형 접지극과, 상기 실린더형 접지극의 중앙부에 설치된 와이어형 방전극과, 상기 실린더형 접지극과 와이어형 방전극에 전압을 인가하는 전압인가장치로 이루어진 코로나 방전부와; 상기 코로나 방전부의 하측에 설치되어 세정액을 저장하는 세정액 탱크와; 상기 세정액 탱크 내의 세정액을 수막수단으로 공급하는 세정액 순환수단과; 상기 실린더형 접지극의 하측 부분에 설치되어 유해가스와 세정액을 분리하는 세정액 분리수단을 포함함을 특징으로 한다.
상기 세정액 분리수단은 실린더형 접지극과 틈새가 형성되도록 실린더형 접지극 보다 지름의 크기가 작은 중공(中空) 관인 분리관으로 이루어지며, 상기 분리관은 세정액 탱크를 관통하도록 설치되고, 상단부는 실린더형 접지극의 하단부보다 높게 위치하고, 상기 분리관은 실린더형 접지극과 동심원임을 특징으로 한다.
상기 실린더형 접지극의 내주면은 수막형성이 잘 이루어지도록 친수성 물질로 코팅된 코팅층이 형성되며, 상기 코팅층은 TiO2 나노입자를 담금법을 이용하여 코팅되어 형성됨을 특징으로 한다.
상기 세정액 탱크 하측에는 와이어형 방전극을 설치하는 방전극 하부지지대가 설치된 유해가스 덕트 몸체가 더 설치되고,
상기 실린더형 접지극은 다수개가 설치되고, 상기 각각의 실린더형 접지극의 중앙부에 와이어형 방전극이 설치되며, 상기 각각의 실린더형 접지극의 하측부분에는 세정액 분리수단이 설치될 수도 있다.
상기 코로나 방전부는, 전압인가장치가 실린더형 접지극과 와이어형 방전극에 나노 펄스 전압을 인가하여 나노펄스 코로나 방전을 일으키는 펄스 코로나 방전부임을 특징으로 한다.
상기 수막수단은 실린더형 접지극의 상부 외주연에 설치된 수막용 챔버와, 상기 수막용 챔버와 연통되어 접지극 내부로 세정액을 배출하는 다수개의 수막용 노즐로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 와이어형 방전극은 탄소섬유 또는 금속섬유로 이루어진다.
상기와 같이 이루어진 본 발명인 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기는 유해가스가 유해가스의 이동방향으로 길게 코로나 방전이 발생하는 실린더형 집지극을 통과함으로써 입자상 물질의 하전 효율과 집진 효율을 높일 수 있으며, 나노 펄스 코로나 방전시 생성된 다량의 라디칼이 유해가스의 이동방향으로 길이가 긴 형태의 실린더형 접지극 내부에 존재함으로써 유해성 가스의 반응 효율을 높일 수 있어 입자상 물질과 동시에 유해성 가스의 처리 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 실린더형 접지극의 집진면인 내부면에 수막이 형성됨으로써 나노 펄스 코로나 방전시 생성된 라디칼에 의하여 형성되는 질산 염모늄, 황산 암모늄 등으로 변환된 입자상 물질이 집진면에 부착되는 것을 방지하여 이로 인하여 종래에 발생하던 문제점을 해결할 수 있으며, 수막을 형성하는 세정액(물)에 의하여 수용성 가스를 처리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명인 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기는 실린더형 접지극과, 실린더형 접지극의 중앙부에 설치된 와이어형 방전극 사이에 코로나 방전이 발생함으로써 유해가스의 이동방향으로 길이가 긴 실린더형 접지극 내에 균일하게 존재하는 라디칼에 의하여 유해가스 처리효율을 높일 수 있다.
또한, 유해가스와 세정액이 혼합되지 않고, 구분되어 배출됨으로써 유해가스의 습도가 높아지는 것을 방지할 수 있으며, 수막에 의하여 실린더형 접지극이 고온으로 가열되어 발생하는 이상현상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래에 실시 중에 있는 저온 플라즈마 공법의 개념도.
도 2는 본 발명의 출원인에 의하여 제공된 종래기술인 내부식성의 반도체/LCD 공정 배가스 정전 후처리장치의 구성 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기의 단면 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 도시한 유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기의 부분 상세 단면 개략도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 도시한 유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기의 부분 상세 단면 개략도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기의 평단면 개략도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기의 단면 개략도.
첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명인 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기는 접지극과 방전극에 펄스의 고전압을 인가하여 발생하는 나노 펄스 코로나 방전에 의하여 입자상 물질을 하전시켜 제거하고, 라디칼 이온과 유해성 가스를 반응시켜 제거하도록 하는 동시에 수용성 가스를 처리하고, 방전으로 가열되는 현상을 방지하며, 질산 염모늄, 황산 암모늄 등으로 변환된 입자상 물질로부터 접지극(집진면)을 보호할 수 있는 플라즈마 반응기이다.
이러한 본 발명인 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기의 구성에 대하여 이하 실시 예를 도시한 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하며, 본 발명인 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기의 구성은, 펄스 전압을 인가받아 나노 펄스 코로나 방전을 발생시켜 다량의 라디칼 이온(전자)을 생성하고, 상기 생성된 다량의 라디칼 이온(전자)을 이용하여 유해가스 내의 입자상 물질과 유해성 가스 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)를 처리하는 지면과 수직방향으로 설치되는 코로나 방전부(10)와, 상기 코로나 방전부(10)의 수직하측에 설치되어 세정액을 저장하는 세정액 탱크(20)와, 상기 세정액 탱크(20) 내의 세정액을 순환시키는 순환펌프(31)와 여과기(필터)(32)를 포함하는 세정액 순환수단(30)과, 상기 세정액 탱크(20)의 하측에 설치되어 코로나 방전부(10)을 통과하여 처리된 유해가스를 안내하는 배출구(41)가 형성된 유해가스 덕트 몸체(40)와, 상기 세정액 순환수단(30)으로 순환하여 공급되는 세정액으로 코로나 방전부(10)에 수막을 형성하는 수막수단(50)과, 상기 코로나 방전부(10)를 통과하여 배출되는 유해가스와 세정액을 분리하는 세정액 분리수단(60)으로 구성된다.
도 3에서는 유해가스의 흐름이 상측의 코로나 방전부(10)로 유입되어 유해가스 덕트 몸체(40)로 배출되어 상측에서 하측으로 이동하도록 하였으나, 하측의 유해가스 덕트 몸체(40)로 유입되어 코로나 방전부(10)를 통과하여 상측으로 배출되는 것도 가능하다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 코로나 방전부(10)는 중공(中空) 관으로 형성되어 지면과 수직방향으로 설치된 실린더형 접지극(11)과, 상기 실린더형 접지극(11)의 중앙부에 길이방향으로 길게 설치되는 와이어형 방전극(12)과, 상기 실린더형 접지극(11)과 와이어형 방전극(12)과 전기적으로 연결되어 실린더형 접지극(11)과 와이어형 방전극(12) 사이에 코로나 방전이 발생하도록 고전압을 인가하는 전압인가장치(13)로 이루어진다.
상기 실린더형 접지극(11)은 보통 전류가 흐르는 금속 재질로 형성되며, 상단부(11a)에는 실린더형 접지극(11)의 내부면에 수막이 형성될 수 있도록 수막수단(50)이 설치되고, 내부면에는 수막의 형성이 잘 이루어지도록 코팅층(14)이 형성되고, 상기 코팅층(14)은 TiO2 나노입자를 담금법으로 코팅하여 형성된다.
이러한 상기 실린더형 접지극(11)의 하단부(11b)는 세정액 탱크(20)의 상부와 연통하도록 설치되어 수막형성에 사용된 세정액이 세정액 탱크(20)에 모일 수 있도록 한다.
상기 와이어형 방전극(12)은 탄소섬유 또는 금속섬유로 이루어지며, 실린더형 접지극(11)의 상측에 설치된 방전극 상부지지대(봉)(12a)와, 유해가스 덕트 몸체(40)에 설치되어 실린더형 접지극(11)의 하측에 위치하는 방전극 하부지지대(12b)에 설치되어 원통형인 실린더형 접지극(11)의 중앙부분에 위치하도록 설치된다.
상기 전압인가장치(13)는 일반 고전압을 발생하는 고전압 발생장치를 사용하여 라디칼을 생성하지 않도록 할 수도 있으나, 본 발명에서는 라디칼이 생성되도록 나노(nano) 펄스전압을 인가하는 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전압인가장치(13)는 50ns~500ns의 펄스상승시간을 갖고, 100~1000ns의 펄스길이(FWHM:frll width half maximum)와 200Hz~2000Hzdml 펄스주기를 가지며, 펄스 최고인가전압은 100kV로 조절되는 사양을 갖는 것이 바람직하다.
상기 전압인가장치(13)의 펄스 전압이 실린더형 접지극(11)과 와이어형 방전극(12)에 인가되면 펄스 코로나 방전이 발생하여 다량의 O, OH, HO2 와 같은 라디칼 이온이 생성되게 된다.
상기 코로나 방전부(10)에는 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 등과 같은 유해성 가스의 처리 효율을 높이기 위하여 실린더형 접지극(11) 내에 암모니아(NH3) 또는 탄화수소(HC)를 공급하는 가스공급장치가 더 구비될 수도 있다.
도 3과 도 5를 참조하면, 상기 수막수단(50)은 세정액 탱크(20) 내의 세정액을 순환시키는 순환펌프(31)와 이물질을 제거하는 여과기(필터)(32)를 포함하는 세정액 순환수단(30)으로부터 공급되는 세정액을 실린더형 접지극(11)의 내부에 공급하여 실린더형 접지극(11)의 내부면에 수막을 형성하는 것으로, 지면과 수직형태로 설치되는 실린더형 접지극(11)의 상단부(11a) 부분의 외주연에 설치된 수막용 챔버(51)와, 상기 수막용 챔버(51)와 연통되어 실린더형 접지극(11) 내부로 세정액을 배출하는 다수개의 수막용 노즐(52)로 이루어진다.
상기 수막용 노즐(52)은 실린더형 접지극(11) 내부에 균일하게 수막이 형성되도록 도 6과 같이 동일한 간격으로 방사선 형태로 형성된다.
도 4과 도 6을 참조하면, 상기 세정액 분리수단(60)은 실린더형 접지극(11) 보다 지름의 크기가 작은 중공(中空) 관으로 이루어진 분리관(61)으로 형성되며, 상기 분리관(61)은 실린더형 접지극(11)과 동심원이 되도록 설치되어 실린더형 접지극(11)과 분리관(61) 사이에 수막을 형성한 후 세정액이 배출되는 틈새(62)를 가지도록 한다.
상기 분리관(61)은 유해가스가 세정액 탱크(20) 내를 통과하지 않도록 세정액 탱크(20)를 관통되게 설치되어 유해가스 덕트 몸체(40)와 연통하여 유해가스의 통로가 세정액 탱크(20)와 구분(구획)되도록 한다.
또한, 상기 실린더형 접지극(11)의 하단부(11b)보다 분리관(61)의 상단부(61a)가 높은 위치에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 설치된 세정액 분리수단(60)에 의하여 도 4와 같이 실린더형 접지극(11)에 수막을 형성한 세정액은 실린더형 접지극(11)과 분리관(61) 사이의 틈새(62)를 통하여 배출되어 세정액 탱크(20)에 저장되고, 실린더형 접지극(11)을 통과하는 유해가스는 분리관(61)으로 안내되어 유해가스 덕트 몸체(40)로 이동된다.
도 7은 유해가스의 유량이 큰 경우에 적용되는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것으로, 코로나 방전부(10)의 실린더형 접지극(11)은 다수개가 설치될 수 있으며, 상기 각각의 실린더형 접지극(11)의 중앙부에 와이어형 방전극(12)이 설치되고, 하측부분에는 세정액 분리수단(60)이 형성된다.
이와 같이 이루어진 본 발명인 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기에 대한 작동상태를 살펴보면,
유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기의 실린더형 접지극(11)과 와이어형 방전극(12)에 고압 나노펄스를 인가하면, 유해가스가 통과하는 중공(中空) 관으로 이루어진 실린더형 접지극(11) 내에는 나노펄스 코로나 방전에 의하여 다량의 이온인 O, OH, HO2 와 같은 라디칼이 생성되어 존재하고, NO는 플라즈마 반응으로 대부분 산소와 결합하여 NO2으로 산화되어 존재한다.
상기 중공(中空) 관으로 이루어진 실린더형 접지극(11) 내에 유입된 유해가스는 다량의 전자(이온)에 의하여 이온화되고, 이온화된 유해가스에 포함되어 있는 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)은 하기 화학식과 같이 반응하게 된다.
[화학식 1]
SO2 + O2 → SO3
[화학식 2]
SO3 + H2O → H2SO4
[화학식 3]
NO2 + SO2 → H2SO4 + NO
[화학식 4]
2NO + O2 → 2NO2
[화학식 5]
2NO2 + 2HO → 2HNO3
[화학식 6]
NO + 1/2O2 → 2NO2
상기 변환된 NO2는 친수성 가스로서 수막을 형성하는 세정액에 의하여 제거된다.
입자상 물질과 질산염과 황산염으로 전환된 입자상 물질은 정전기력에 의하여 실린더형 접지극(11)에 집진되며, 집진되는 입자상 물질은 세정액으로 형성된 수막에 의하여 실린더형 접지극(11)에 부착되지 않고 세정액과 함께 이동하여 세정액 탱크(20)로 배출되어 실린더형 접지극(11)으로부터 제거된다.
본 발명인 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기는 질산염과 황산염으로 전환된 입자상 물질로부터 집진면인 실린더형 접지극을 보호할 수 있어 내구성이 좋고, 처리된 유해가스의 습도가 낮아 습도에 민감한 장소에 아주 적합하게 널리 사용될 수 있을 것이다.
또한, 유해성 가스로부터 집진면인 실린더형 접지극을 보호할 수 있어 부식을 유발하는 강산성의 가스를 포함하는 유해가스의 처리가 가능하다.
10 : 코로나 방전부 11 : 실린더형 접지극
12 : 와이어형 방전극 13 : 전압인가장치
14 : 코팅층
20 : 세정액 탱크
30 : 세정액 순환수단 31 : 순환펌프
32 : 여과기
40 : 유해가스 덕트 몸체
50 : 수막수단 51 : 수막용 챔버
52 : 수막용 노즐
60 : 세정액 분리수단 61 : 분리관
62 : 틈새

Claims (11)

  1. 코로나 방전을 이용하여 유해가스를 처리하는 유해가스 처리용 플라즈마 반응기에 있어서,
    상측에 수막수단이 구비되고 지면과 수직방향으로 설치된 실린더형 접지극과, 상기 실린더형 접지극의 내에 설치된 와이어형 방전극과, 상기 실린더형 접지극과 와이어형 방전극에 전압을 인가하는 전압인가장치로 이루어진 코로나 방전부와;
    상기 코로나 방전부의 하측에 설치되어 세정액을 저장하는 세정액 탱크와;
    상기 세정액 탱크 내의 세정액을 수막수단으로 공급하는 세정액 순환수단과;
    상기 실린더형 접지극의 하측 부분에 설치되어 유해가스와 세정액을 분리하는 세정액 분리수단을 포함함을 특징으로 하는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세정액 분리수단은 실린더형 접지극과 틈새가 형성되도록 실린더형 접지극 보다 지름의 크기가 작은 중공(中空) 관인 분리관으로 이루어짐을 특징으로 하는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분리관은 세정액 탱크를 관통하도록 설치되고, 상단부는 실린더형 접지극의 하단부보다 높게 위치함을 특징으로 하는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 분리관은 실린더형 접지극과 동심원임을 특징으로 하는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실린더형 접지극의 내주면은 친수성 물질로 코팅된 코팅층이 형성됨을 특징으로 하는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코팅층은 TiO2 나노입자를 담금법을 이용하여 코팅되어 형성됨을 특징으로 하는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정액 탱크 하측에는 와이어형 방전극을 설치하는 방전극 하부지지대가 설치된 유해가스 덕트 몸체가 설치됨을 특징으로 하는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실린더형 접지극은 다수개가 설치되고, 상기 각각의 실린더형 접지극 내에 와이어형 방전극이 설치되며, 상기 각각의 실린더형 접지극의 하측부분에는 세정액 분리수단이 설치됨을 특징으로 하는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코로나 방전부는, 전압인가장치가 실린더형 접지극과 와이어형 방전극에 나노 펄스 전압을 인가하여 나노펄스 코로나 방전을 일으키는 펄스 코로나 방전부임을 특징으로 하는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수막수단은 실린더형 접지극의 상부 외주연에 설치된 수막용 챔버와, 상기 수막용 챔버와 연통되어 실린더형 접지극 내부로 세정액을 배출하는 다수개의 수막용 노즐로 이루어짐을 특징으로 하는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 와이어형 방전극은 탄소섬유 또는 금속섬유로 이루어짐을 특징으로 하는 유해가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기.
KR1020110086328A 2011-08-29 2011-08-29 유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기 KR101321113B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110086328A KR101321113B1 (ko) 2011-08-29 2011-08-29 유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110086328A KR101321113B1 (ko) 2011-08-29 2011-08-29 유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130023514A KR20130023514A (ko) 2013-03-08
KR101321113B1 true KR101321113B1 (ko) 2013-10-23

Family

ID=48175733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110086328A KR101321113B1 (ko) 2011-08-29 2011-08-29 유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101321113B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101488342B1 (ko) 2013-11-11 2015-01-30 미륭이씨오 주식회사 독립형 대기처리장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106975300A (zh) * 2017-03-08 2017-07-25 河北洁天环保设备科技有限公司 一种工业废气净化处理系统
KR102601482B1 (ko) * 2018-02-07 2023-11-13 (주)썬앤씨 화력발전소용 질소산화물 저감장치 및 이를 이용한 저감방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0995495A1 (en) 1998-10-20 2000-04-26 The Boc Group, Inc. Electrostatic control for contact between gases and solid particles
US20060039844A1 (en) 2002-03-25 2006-02-23 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Method for abatement of voc in exhaust gases by wet pulse corona discharge
JP2007000695A (ja) 2005-06-21 2007-01-11 Ricoh Elemex Corp 空気清浄機

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0995495A1 (en) 1998-10-20 2000-04-26 The Boc Group, Inc. Electrostatic control for contact between gases and solid particles
US20060039844A1 (en) 2002-03-25 2006-02-23 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Method for abatement of voc in exhaust gases by wet pulse corona discharge
JP2007000695A (ja) 2005-06-21 2007-01-11 Ricoh Elemex Corp 空気清浄機

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101488342B1 (ko) 2013-11-11 2015-01-30 미륭이씨오 주식회사 독립형 대기처리장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130023514A (ko) 2013-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101321117B1 (ko) 수직형 플라즈마 장치와 스크러버 장치로 이루어진 유해가스 처리장치
KR101527175B1 (ko) 미세 액적 분사장치를 이용한 폐가스 처리 장치
KR101032617B1 (ko) 탄소섬유를 이용한 전기집진기
KR101448881B1 (ko) 정전 복합형 통합 오염가스 처리 시스템
CN102170958A (zh) 用于电晕放电烟气治理的自由基喷射电离装置
CN104801159B (zh) 一种等离子烟气脱硫脱硝除尘脱汞一体化装置
KR101571093B1 (ko) 폐가스 처리 장치
KR101896948B1 (ko) 펄스를 이용한 조합형 미세먼지 및 질소산화물 제거 장치
KR101190604B1 (ko) 유해가스 처리장치
CN103768942A (zh) 一种等离子体净化柴油机尾气方法
KR101321113B1 (ko) 유해성 가스 처리용 와이어-실린더형 플라즈마 반응기
KR20170083681A (ko) 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치
US7559976B2 (en) Multi-stage collector for multi-pollutant control
KR101408178B1 (ko) 배기가스 처리장치
KR101809626B1 (ko) 복합오염물질 처리 시스템
KR101300194B1 (ko) 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기
KR101108287B1 (ko) 유해가스 처리시스템
KR101927590B1 (ko) 직물시트를 이용한 스크러버
KR20160148745A (ko) 배기가스 처리장치
KR102145661B1 (ko) 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치
KR102049832B1 (ko) 배기가스 처리장치
JP2000325745A (ja) 排ガス浄化装置
KR101334937B1 (ko) 탄소와이어 집진시스템을 이용하는 배기가스 처리장치
KR101896171B1 (ko) 직물시트를 이용한 스크러버
JP2001038244A (ja) 排ガス浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160907

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170907

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190909

Year of fee payment: 7