KR101323114B1 - 오염물질 분해처리용 고온발생장치 - Google Patents

오염물질 분해처리용 고온발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오염물질 분해처리용 고온발생장치에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 혼합몸체의 상부에 고온발생헤드가 결합되어지고, 상기 혼합몸체의 하부에 반응몸체가 결합되어지게 구성된 오염물질 분해처리용 고온발생장치에 있어서, 상기 혼합몸체는 원통체의 내측에 상부를 향하는 고온생성실이 관통되게 형성되어지며, 상기 고온생성실의 하부에 원통체의 하부를 향하는 혼합실이 관통되게 일체로 형성되어지고, 상기 고온발생헤드는 헤드몸체의 중앙에 하부로 단턱홀이 관통되게 형성되어지며, 상기 단턱홀에는 고전압발생부에 접속된 음극봉이 삽입되어지고, 상기 음극봉과 단턱홀 사이에 알곤가스 공급노즐이 삽입되어지며, 상기 알곤가스 공급노즐이 알곤가스 공급부에 결합되어지고, 상기 혼합몸체의 상부 일측에 물공급부가 구비되어 고온생성실로 물이 공급되게 결합되어지고, 상기 혼합몸체의 상부 타측에 에어공급부가 구비되어 상기 고온생성실로 에어가 공급되게 구비되어지고, 상기 혼합실로 오염물질을 공급하는 오염물질 공급부에 연결된 오염물질 주입구가 상기 혼합몸체의 하부에 결합되어지고, 상기 반응몸체는 내부에 하부로 좁아지는 반응실이 관통되게 형성되어지고, 상기 반응몸체의 상부가 혼합몸체의 하부에 플랜지로 결합되어지고, 상기 반응실에 냉각수 공급부에 연결된 냉각수 분사노즐이 삽입되게 결합됨을 특징으로 한다.

Description

오염물질 분해처리용 고온발생장치{High temperature producer for pollutant dissolution processing}
본 발명은 오염물질 분해처리용 고온발생장치에 관한 것으로서, 특히 고온발생헤드가 구비된 고온생성실과 혼합실을 갖는 혼합몸체의 하부에 반응실을 갖는 반응몸체가 결합되어지도록 하는 가운데 고온생성실의 내측 상부로 물과 에어가 공급되어지도록 하고, 혼합실의 내측으로 오염물질이 공급되어 반응실에서 반응되어 배출되도록 한 것이다.
일반적으로 대기중의 오염물질 중 유해가스들은 처리하기위한 방안으로 질소가스를 이용한 프라즈마 기술이 사용되어지고 있으며, 이러한 프라즈마 기술은 음극과 양극의 전극으로 이루어진 프라즈마 토치의 마모가 적고 오래 사용할 수 있는 장점으로 인하여 주로 이용되어지고 있다.
그러나 질소의 안정화된 성질로 인하여 오염물질의 처리가 완전하지 못한 한계점이 있었다. 이는 유해가스를 처리하기 위해서는 별도의 고온 열분해처리가 필요하고 여기에 산화수소기를 투입하여 독가스를 분해시켜서 불화수소, 염화수소 및 이산화탄소 등으로 안정화시켜 처리하여야 하나, 질소가스를 이용한 프라즈마 기술로는 유독가스 처리가 완전하지 못한 문제점이 있었다.
한편, 이러한 프라즈마 기술은 공개특허 1997-2102(1997.1.24)호의 프라즈마에 의한 산업폐기 악성기체 및 폐유와 폐기고체의 소각장치로 공개되었고, 공개된 소각장치는 프라즈마 토치로 구성시킨 반응실에 산소와 암모니아의 연속촉매제를 주입시키는 주입관이 결합되어지고, 반응실에 산소를 공급하여 오염악성물질을 태우는 것이나, 이는 산소와 반응하는 오염악성물질만 산화처리되기 때문에 처리효율이 낮아지는 문제점이 있었고, 마이너스기를 띤 오염물질인 염소기 및 불화기 등과 같은 것은 처리가 어려우며 비용이 증가되는 또 다른 문제점이 있었다.
또한, 오염악성물질을 태우는 과정에서 반응실에서 발생된 열에 의하여 소각장치가 과열되는 원인이 있었고, 이러한 원인으로 인하여 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 물과 에어가 혼합몸체의 고온생성실로 공급되어 수증기에 의한 산소와 수소로 반응되어지는 가운데 수소와 오에이치기로 분해되어지도록 하고, 혼합실로 공급되어지는 오염물질이 산소, 불화수소 및 이산화탄소 등의 안정된 가스로 정화되어 배출되어지도록 하고, 물에 의한 냉각작용에 의하여 혼합몸체가 과열되는 것을 방지하여 효율을 높일 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 혼합몸체(10)의 상부에 고온발생헤드(20)가 결합되어지고, 상기 혼합몸체(10)의 하부에 반응몸체(30)가 결합되어지게 구성된 오염물질 분해처리용 고온발생장치(A)에 있어서, 상기 혼합몸체(10)는 원통체의 내측에 상부를 향하는 고온생성실(11)이 관통되게 형성되어지며, 상기 고온생성실(11)의 하부에 원통체의 하부를 향하는 혼합실(12)이 관통되게 일체로 형성되어지고, 상기 고온발생헤드(20)는 헤드몸체(21)의 중앙에 하부로 단턱홀(211)이 관통되게 형성되어지며, 상기 단턱홀(211)에는 고전압발생부(221)에 접속된 음극봉(22)이 삽입되어지고, 상기 음극봉(22)과 단턱홀(211) 사이에 알곤가스 공급노즐(23)이 삽입되어지며, 상기 알곤가스 공급노즐(23)이 알곤가스 공급부(231)에 결합되어지고, 상기 혼합몸체(10)의 상부 일측에 물공급부(24)가 구비되어 고온생성실(11)로 물이 공급되게 결합되어지고, 상기 혼합몸체(10)의 상부 타측에 에어공급부(25)가 구비되어 상기 고온생성실(11)로 에어가 공급되게 구비되어지고, 상기 혼합실(12)로 오염물질을 공급하는 오염물질 공급부(261)에 연결된 오염물질 주입구(26)가 상기 혼합몸체(10)의 하부에 결합되어지고, 상기 반응몸체(30)는 내부에 하부로 좁아지는 반응실(301)이 관통되게 형성되어지고, 상기 반응몸체(30)의 상부가 혼합몸체(10)의 하부에 플랜지(31)로 결합되어지고, 상기 반응실(301)에 냉각수 공급부(311)에 연결된 냉각수 분사노즐(312)이 삽입되게 결합됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 에어공급부(25)는 에어압축기(251)의 토출측에 구비된 에어공급관(252)이 혼합몸체(10)에 형성된 에어공급홀(253)의 외측에 결합되어지고, 상기 에어공급홀(253)의 내측에 에어공급노즐(254)이 결합되어지되, 상기 에어공급노즐(254)은 중공형의 에어확산링(254-1)에 에어분사홀(254-2)이 형성되어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 물공급부(24)는 물공급펌프(241)의 토출측에 구비되는 물공급관(242)이 혼합몸체(10)에 형성된 물공급홀(243)의 외측에 결합되어지고, 상기 물공급홀(243)의 내측에 물공급노즐(244)이 결합되어짐을 특징으로 한다.
그리고 상기 혼합몸체(10)의 내부에 형성된 고온생성실(11)은 상기 혼합실(12)의 직경 보다 더 적게 형성되어지되, 상기 고온생성실(11)의 내주면에 요철링부(111)가 형성되어짐을 특징으로 한다.
본 발명은 고온발생헤드가 구비된 고온생성실과 혼합실을 갖는 혼합몸체의 하부에 반응실을 갖는 반응몸체가 결합되어지도록 하는 가운데 고온생성실의 내측 상부로 물과 에어가 공급되어지도록 하고, 혼합실의 내측으로 오염물질이 공급되어 반응실에서 반응되어지도록 함으로써, 고온생성실에서 수증기에 의한 산소와 수소로 반응되어지는 가운데 수소와 오에이치기로 용이하게 분해되어지는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이러한 상태에서 혼합실로 공급되어지는 오염물질이 산소, 불화수소 및 이산화탄소 등의 안정된 가스로 원활하게 정화되어 배출되어지는 효과를 얻을 수 있다.
그리고 고온발생실로 공급되어지는 물이 수증기로 되어지는 과정에서 냉각이 이루어지게 됨에 따라 혼합몸체가 과열되는 것을 방지하여 효율을 높일 수 있는 효과를 더 얻을 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 오염물질 분해처리용 고온발생장치의 사시도.
도2는 본 발명에 따른 오염물질 분해처리용 고온발생장치의 내부를 절개하여 도시한 사시도.
도3은 본 발명에 따른 오염물질 분해처리용 고온발생장치의 내부를 절개하여 도시한 분해 사시도.
도4는 본 발명에 따른 고온발생장치가 설치된 상태를 도시한 오염물질 분해처리의 구성도.
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 오염물질 분해처리용 고온발생장치(A)는 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 혼합몸체(10)의 상부에 고온발생헤드(20)가 결합되어지고, 상기 혼합몸체(10)의 하부에 반응몸체(30)가 결합되어지게 구성되어 있다.
여기에서, 상기 혼합몸체(10)는 내부에 안정된 고온의 열(프라즈마)이 발생되는 가운데 과열되는 것을 방지하여 효율을 높일 수 있는 기능이 제공되어지는 것으로 중공인 형태를 갖는 원통체의 내측에 상부를 향하는 고온생성실(11)이 관통되게 형성되어 있다.
상기 고온생성실(11)의 하부에는 원통체의 하부를 향하는 혼합실(12)이 관통되게 일체로 형성되어있다.
이러한 상기 혼합몸체(10)의 내부인 상부로 형성된 고온생성실(11)은 하부로 형성된 혼합실(12)의 직경 보다 더 적게 형성되어 프라즈마의 발생효율을 높일 수 있게 되어지고, 상기 고온생성실(11)의 내주면에는 요철링부(111)가 상부에서 하부 또는 하부에서 상부를 향하여 형성되어짐으로써, 내부 단면적을 넓혀 냉각효율을 높이며 물이 수중기로 변환되는 효율을 높일 수 있게 구성되어 있다. 한편, 상기 혼합몸체(10)는 후술하는 고전압발생부(221)로부터 양극이 접지되어지도록 함으로써, 음극봉(22)을 통해 프라즈마가 원활하게 발생될 수 있게 된다.
상기 고온발생헤드(20)는 고전압발생부(221)에서 인가된 고전압에 의하여 프라즈마(열)가 발생되는 기능을 갖는 것으로 헤드몸체(21)의 중앙에 하부로 관통되게 형성된 단턱홀(211)이 형성되어지고, 상기 단턱홀(211)에 고전압발생부(221)에 접속된 음극봉(22)이 삽입되어 있다.
상기 음극봉(22)과 단턱홀(211) 사이에는 알곤가스 공급부(231)의 알곤가스 공급노즐(23)이 삽입되어짐으로써, 안정된 프라즈마가 계속적으로 발생될 수 있게 구성되어 있다. 이때, 상기 알곤가스는 프라즈마가 발생되는 과정중에 수증기로 인한 음극봉(22) 및 고온생성실(11)내의 부식과 변형을 방지할 수 있게 구성되어 있다.
한편, 상기 혼합몸체(10)의 상부 일측에는 물공급부(24)가 구비되어 고온생성실(11)로 일정량의 물이 계속적으로 공급됨으로써, 물이 수증기로 되어지는 과정에서 냉각이 이루어질 수 있도록 하는 가운데 수증기에 의한 산소와 수소로 반응되어지는 효율을 높여 수소와 오에이치기로 용이하게 분해되어질 수 있게 된다.
이러한 상기 물공급부(24)는 물공급펌프(241)의 토출측에 구비된 물공급관(242)이 혼합몸체(10)에 형성된 물공급홀(243)의 외측에 결합되어지고, 상기 물공급홀(243)의 내측에 물공급노즐(244)이 결합되어지게 구성되어 있다.
상기 혼합몸체(10)의 상부 타측에는 고온생성실(11)의 내부로 에어가 공급되어지는 에어공급부(25)가 구비되어지며, 이러한 상기 에어공급부(25)는 에어압축기(251)의 토출측에 구비된 에어공급관(252)이 혼합몸체(10)에 형성된 에어공급홀(253)의 외측에 결합되어지게 구성되어 있다.
상기 에어공급홀(253)의 내측에는 에어공급노즐(254)이 결합되어지고, 상기 에어공급노즐(254)은 중공형의 에어확산링(254-1)에 에어분사홀(254-2)이 형성되어 에어의 공급률을 높일 수 있게 구성되어 있다.
상기 혼합실(12)은 오염물질을 공급하는 오염물질 공급부(261)의 오염물질 주입구(26)가 혼합몸체(10)의 하부에 결합되어 있다.
상기 반응몸체(30)는 내부에 하부로 좁아지는 반응실(301)이 관통되게 형성되어지고, 상기 반응몸체(30)의 상부가 혼합몸체(10)의 하부에 플랜지(31)로 결합되어지고, 상기 반응실(301)에 냉각수 공급부(311)에 연결된 냉각수 분사노즐(312)이 삽입되어지게 구성되어 있다.
여기에서, 상기 반응몸체(30)의 하부는 도4에 도시된 바와 같이, 가스배출구(50)의 입구측이 결합되어지고, 상기 가스배출구(50)의 출구측으로 하부에는 배기가스 저장탱크(51)가 결합되어지며, 상부에는 배기펌프(52)에 연결된 배기관(53)을 갖는 배기가스통(54)의 하부가 결합되어지게 구성되어 있다.
상기 배기가스통(54)의 내측 상부로는 냉각수 분사노즐(541)이 구비되어지며, 상기 냉각수 분사노즐(541)이 구비된 하부로는 가스배출구(50)에 가스순환펌프(501)로 연결된 가스분사관(502)이 구비되어지게 구성되어 있다.
상기 배기가스 저장탱크(51)의 타측에는 밸브(511)를 갖는 물주입관(512)이 결합되어지게 구성되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 오염물질 분해처리용 고온발생장치(A)는 먼저, 고전압발생부(221)를 통해 고전압이 헤드몸체(21)의 내부에 구비된 음극봉(22)으로 인가되어짐과 동시에 혼합몸체(10)로 인가됨에 따라 약 2000℃ 이상의 고온이 발생하게 된다.
다음, 알곤가스공급부(231)에서 알곤가스 공급노즐(23)을 통해 일정량의 알곤가스가 공급됨에 따라 음극봉(22)의 하단부를 포함하는 주변이 부식되는 것을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
다음, 물공급부(24)의 물공급펌프(241)를 통해 물이 물공급관(242)과 물공급홀(243)을 경유하여 물공급노즐(244)을 통해 고온생성실(11)의 상부 내측으로 공급되어지게 되고, 이와 동시에 에어공급부(25)의 에어압축기(251)를 통해 에어가 에어공급관(252), 에어공급홀(253) 및 에어공급노즐(254)의 에어분사홀(254-2)을 통하여 고온생성실(11)의 상부 내측으로 공급되어지게 된다.
다음, 고온생성실(11)로 공급된 물과 에어는 수증기로 된 후 혼합실(12)로 이송되어지게 되며, 혼합실(12)로는 오염물질공급부(261)를 통해 일정량의 오염물질이 계속적으로 공급되는 과정에서 수증기는 산소와 수소로 반응되며, 수소와 오에이치기로 분해되어지게 됨에 따라 오염물질은 불화수소나 이산화탄소 등의 안정된 가스로 정화되어지게 된다.
이러한 반응은 독가스 및 독가스 성분이 들어있는 오염물질이 가스처리화되어지는 과정에서 산소와 수소 및 오에이치기가 필요로하게 되고, 2000℃ 이상의 화염에 처리되어져야할 오염물질(유해가스)을 넣어 줌으로써, 독가스나 독가스성분들의 고분자물질이 단분자물질로 분해되고, 산소와 수소가 결합되어 일산화탄소, 이산화탄소, 염화수소 및 불화수소가 생성케된다. 이와 같은 과정에서 생성된 가스들은 다이옥신과 퓨렌 그 외에 독가스로 재생되어지는 것을 막기 위하여 배기가스통(54)의 상부에 구비된 냉각수 분사노즐(541)을 통하여 냉각수가 분사되어 급속 냉각이 이루어지게 됨으로써, 완전한 분해처리가 이루어지게 된다.
한편, 고온생성실(11)로 공급됨 물은 고온생성실(11)의 내벽을 따라 하부로 흐르는 과정에서 냉각됨에 따라 혼합몸체(10)가 과열되는 것을 방지할 수 있게 된다.
다음, 혼합실(12)에서 오염물질)과 혼합된 혼합기체는 반응몸체(30)의 반응실(301)에서 반응되어진 후 가스배출구(50)를 경유하여 일부는 배기가스 저장탱크(51)에 저장되어지며, 나머지는 배기가스통(54)과 배기관(53) 및 배기펌프(52)를 통해 외부로 배출되어지게 된다. 이때, 배기가스통(54)의 내부로 가스배출구(50)내의 가스가 가스순환펌프(501)와 가스분사관(502)을 통해 공급되어 분사되어지게 된다.
또한, 냉각수 공급부(311)의 냉각수 분사노즐(312)을 통해 냉각수가 반응몸체(30)의 반응실(301) 상부에서 하부로 공급됨에 따라 반응의 효율이 높아질 수 있게 된다.
A:고온발생장치 10:혼합몸체
11:고온생성실 12:혼합실
20:고온발생헤드 21:헤드몸체
22:음극봉 23:공급노즐
24:물공급부 25:에어공급부
26:오염물질 주입구 30:반응몸체
31:플랜지 211:단턱홀
221:고전압발생부 231:알곤가스 공급부
261:오염물질 공급부 301:반응실
311:냉각수 공급부 312:냉각수 분사노즐

Claims (4)

  1. 혼합몸체(10)의 상부에 고온발생헤드(20)가 결합되어지고, 상기 혼합몸체(10)의 하부에 반응몸체(30)가 결합되어지게 구성된 오염물질 분해처리용 고온발생장치(A)에 있어서,
    상기 혼합몸체(10)는 원통체의 내측에 상부를 향하는 고온생성실(11)이 관통되게 형성되어지며, 상기 고온생성실(11)의 하부에 원통체의 하부를 향하는 혼합실(12)이 관통되게 일체로 형성되어지고, 상기 고온발생헤드(20)는 헤드몸체(21)의 중앙에 하부로 단턱홀(211)이 관통되게 형성되어지며, 상기 단턱홀(211)에는 고전압발생부(221)에 접속된 음극봉(22)이 삽입되어지고, 상기 음극봉(22)과 단턱홀(211) 사이에 알곤가스 공급노즐(23)이 삽입되어지며, 상기 알곤가스 공급노즐(23)이 알곤가스 공급부(231)에 결합되어지고, 상기 혼합몸체(10)의 상부 일측에 물공급부(24)가 구비되어 고온생성실(11)로 물이 공급되게 결합되어지고, 상기 혼합몸체(10)의 상부 타측에 에어공급부(25)가 구비되어 상기 고온생성실(11)로 에어가 공급되게 구비되어지고, 상기 혼합실(12)로 오염물질을 공급하는 오염물질 공급부(261)에 연결된 오염물질 주입구(26)가 상기 혼합몸체(10)의 하부에 결합되어지고, 상기 반응몸체(30)는 내부에 하부로 좁아지는 반응실(301)이 관통되게 형성되어지고, 상기 반응몸체(30)의 상부가 혼합몸체(10)의 하부에 플랜지(31)로 결합되어지고, 상기 반응실(301)에 냉각수 공급부(311)에 연결된 냉각수 분사노즐(312)이 삽입되게 결합됨을 특징으로 하는 오염물질 분해처리용 고온발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에어공급부(25)는 에어압축기(251)의 토출측에 구비된 에어공급관(252)이 혼합몸체(10)에 형성된 에어공급홀(253)의 외측에 결합되어지고, 상기 에어공급홀(253)의 내측에 에어공급노즐(254)이 결합되어지되, 상기 에어공급노즐(254)은 중공형의 에어확산링(254-1)에 에어분사홀(254-2)이 형성되어짐을 특징으로 하는 오염물질 분해처리용 고온발생장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 물공급부(24)는 물공급펌프(241)의 토출측에 구비되는 물공급관(242)이 혼합몸체(10)에 형성된 물공급홀(243)의 외측에 결합되어지고, 상기 물공급홀(243)의 내측에 물공급노즐(244)이 결합되어짐을 특징으로 하는 오염물질 분해처리용 고온발생장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 혼합몸체(10)의 내부에 형성된 고온생성실(11)은 상기 혼합실(12)의 직경 보다 더 적게 형성되어지되, 상기 고온생성실(11)의 내주면에 요철링부(111)가 형성되어짐을 특징으로 하는 오염물질 분해처리용 고온발생장치.
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