KR101324204B1 - Highly Effective Regenerative Catalyst Oxidizer Including Auxiliary Catalyst - Google Patents

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Abstract

유량 균형을 갖추고 높은 열효율로 동작할 수 있는 촉매식 연소 설비를 제공한다. 공정 가스를 연소하기 위한 연소챔버, 상기 연소챔버에 부착되어 투입되는 보조연료로 처리가스를 연소하는 버너, 복수의 영역으로 구성되어 상기 공정 가스와 열교환하는 열교환층, 상기 열교환층상에서 상기 공정 가스를 촉매산화하는 촉매층, 상기 연소 설비에 상기 공정 가스를 공급하거나 배출하기 위한 유입구 및 배출구 및 상기 유입구와 유출구를 통해 공정 가스의 유동 경로를 제공하는 로터형 분배 기구를 포함하는 촉매식 연소설비에 있어서, 상기 연소챔버의 일부 가스가 분기되는 경로상에 보조 촉매층을 포함하고, 분기된 가스가 상기 보조 촉매층을 통과하여 상기 버너로 유입되는 것을 특징으로 하는 촉매식 연소설비를 제공한다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따르면, 공정 가스(VOC)의 연소를 위해 보조 연료를 유입하는 경우에도 배출 가스의 승온을 억제하여 높은 열효율로 동작할 수 있고 촉매식 연소설비에 최적화된 연소 설비를 제공할 수 있게 된다 It provides a catalytic combustion plant that is flow balanced and can operate with high thermal efficiency. A combustion chamber for combusting the process gas, a burner for combusting the process gas with auxiliary fuel attached to the combustion chamber, a heat exchange layer composed of a plurality of regions, for exchanging heat with the process gas, and the process gas on the heat exchange layer. A catalytic combustion apparatus comprising a catalyst layer for catalytic oxidation, an inlet and an outlet for supplying or discharging the process gas to the combustion facility, and a rotor type distribution mechanism for providing a flow path of the process gas through the inlet and the outlet. It includes a secondary catalyst layer on the path of the part of the gas of the combustion chamber branched, the branched gas is passed through the auxiliary catalyst layer to provide a catalytic combustion facility, characterized in that introduced to the burner. According to the present invention, according to the present invention, even when an auxiliary fuel is introduced for combustion of a process gas (VOC), a combustion apparatus optimized for a catalytic combustion apparatus can be operated at a high thermal efficiency by suppressing the temperature rise of the exhaust gas. It becomes available

Description

보조 촉매를 구비한 고효율 촉매식 연소설비{Highly Effective Regenerative Catalyst Oxidizer Including Auxiliary Catalyst}Highly Effective Regenerative Catalyst Oxidizer Including Auxiliary Catalyst

본 발명은 산업 현장에서 발생하는 유해한 공정 가스를 연소 제거하는 연소 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 가스의 이동 경로상에 열교환층 및 촉매층을 구비하여 높은 열효율로 공정가스를 연소할 수 있는 촉매식 연소 설비에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion equipment for burning and removing harmful process gases generated in an industrial field, and more particularly, a catalyst capable of combusting process gases at high thermal efficiency by including a heat exchange layer and a catalyst layer on a moving path of the process gas. It relates to a type of combustion plant.

산업 현장에서 공정 가스로 발생하는 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound)을 포함하는 유해 가스를 산화시켜 대기로 방출하는 연소 설비에는 다양한 형태가 있다. There are many types of combustion plants that oxidize and release toxic gases, including volatile organic compounds, generated as process gases in industrial sites to the atmosphere.

대표적인 것으로, 축열식 연소설비가 있는데, 이 설비는 연소가능 오염물질을 700∼1000℃ 온도영역 바람직하게는 800 ℃ 이상의 온도 영역에서 직접 연소시켜 제거하는 방법으로서, 많은 양의 오염물질을 처리할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나, 이 설비는 부하변동이 심하거나 농도가 낮고 유량이 적을 경우에는 비경제적이며, 시스템이 비교적 대형이어서 넓은 설치면적이 요구되어 설비확장이 어렵다는 단점이 있다.A representative type is a regenerative combustion facility, which is a method of directly burning and removing combustible pollutants in a temperature range of 700 to 1000 ° C., preferably at a temperature of 800 ° C. or higher. It has advantages However, this equipment is uneconomical in case of heavy load fluctuations, low concentrations and low flow rates, and it is difficult to expand equipment due to the large size of the system, which requires a large installation area.

한편, 촉매식 연소설비는 VOC 물질을 촉매를 이용하여 연소시켜 제거하는 방법으로서, 축열식 연소설비에 비해 경우에 따라서는 500~600℃의 바람직하게는 200∼400℃의 낮은 반응온도에서 VOC물질의 완전연소가 가능하기 때문에 축열식 연소설비에 비해 대폭적인 에너지 절약이 가능하다. 또한, 저온에 의한 촉매와의 접촉산화를 통해 고온 연소시 발생할 수 있는 질소산화물 등의 2차 공해 물질 생성을 현저하게 감축 가능하여 폐가스 처리기술로서 용도가 확대되고 있다.On the other hand, the catalytic combustion equipment is a method of burning and removing the VOC material by using a catalyst, compared to the regenerative combustion equipment in some cases, the reaction temperature of the VOC material at a low reaction temperature of 500 ~ 600 ℃, preferably 200 ~ 400 ℃ Because of the complete combustion, it is possible to save significant energy compared to regenerative combustion equipment. In addition, it is possible to significantly reduce the generation of secondary pollutants such as nitrogen oxides that can occur during high-temperature combustion through the catalytic oxidation of the catalyst at a low temperature, the use of the waste gas treatment technology has been expanded.

도 1은 종래의 촉매식 연소설비를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a conventional catalytic combustion equipment.

도시된 바와 같이, 촉매식 연소설비는 연소 챔버, 열교환층과 상기 열교환층상에 적층되는 촉매층 및 일정 주기로 회전하면서 공정 가스를 연소 챔버 내로 공급 및 배출하는 회전 로터를 포함하여 구성된다.As shown, the catalytic combustion apparatus comprises a combustion chamber, a heat exchange layer and a catalyst layer stacked on the heat exchange layer, and a rotating rotor for supplying and discharging the process gas into the combustion chamber while rotating at regular intervals.

상기 연소챔버에는 구동버너(116)가 설치되어 있으며, 상기 구동버너(116)는 외부로부터 기상의 연료를 공급받아 구동한다. A drive burner 116 is installed in the combustion chamber, and the drive burner 116 is driven by a gaseous fuel supplied from the outside.

상기 촉매층(113)은 휘발성 유기물질 등의 오염물질에 대한 산화활성이 우수한 촉매 담체에 백금이나 팔라듐 등과 같은 산화활성금속을 코팅하거나 담지한 것을 사용할 수 있다. 상기 촉매층(113)은 휘발성 유기물질이나 일산화탄소 등의 오염물질을 비교적 저온에서 산화시킨다. The catalyst layer 113 may be coated with or supported on an oxide active metal such as platinum or palladium on a catalyst carrier having excellent oxidation activity against contaminants such as volatile organic materials. The catalyst layer 113 oxidizes contaminants such as volatile organic materials and carbon monoxide at a relatively low temperature.

이러한 촉매식 연소설비는 낮은 온도의 VOCs 처리의 경우에도 초기 구동시 이외에는 버너를 사용하지 않고서 산화반응시 발생하는 발열에 의해 연속적인 공정가스의 처리가 가능하다는 장점을 갖는다. 즉, 고농도 VOC가스가 유입시에는 자체 열량으로 운전이 가능해 보조 연료가 필요 없다. 그러나, 저농도 VOC가스 유입시에는 연소챔버의 온도를 유지하기 위한 필요열량을 연소설비에 설치된 버너가 가동되어 보조연료를 계속적으로 공급함으로써 연소설비본체 온도를 유지하여야 한다. 그러나, 이 때 기상의 보조연료(도 2의 2 참조)와 함께 외부 공기(도 2의 1 참조)가 공급됨으로 인해 배출되는 배출가스량이 유입 가스의 량보다 많아지는 유량 불균형 현상이 발생하며, 이에 따라 배출 가스의 출구온도가 상승해 열효율을 저하시킨다는 문제점이 발생된다. 또한, 낮은 온도의 연소공기로 인해 연소효율이 저하된다.Such catalytic combustion equipment has the advantage that even in the case of treating low temperature VOCs, continuous process gas can be processed by the heat generated during the oxidation reaction without using a burner except during initial operation. In other words, when a high concentration of VOC gas is introduced, it is possible to operate with its own calories, thus eliminating the need for auxiliary fuel. However, when the low concentration of VOC gas is introduced, the burner installed in the combustion facility needs to maintain the combustion equipment body temperature by continuously supplying auxiliary fuel to heat the necessary heat to maintain the temperature of the combustion chamber. However, at this time, a flow unbalance phenomenon occurs in which the amount of exhaust gas discharged due to supply of the external air (see 1 in FIG. 2) together with the auxiliary fuel of the vapor phase (see 2 of FIG. 2) Accordingly, there arises a problem that the outlet temperature of the exhaust gas rises and thermal efficiency is lowered. In addition, combustion efficiency is lowered due to low temperature combustion air.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 2와 같은 축열식 연소설비(100)가 제안된 바 있다(등록특허 제10-803764호). 이 설비는 유입가스 덕트(112)로 유입 가스(3)와 함께 보조연료(7)가 유입되는 특징으로 하고 있다. 즉 보조연료(7)는 유입가스(3)와 함께 혼합되어 유입되도록 구성되어 있는 것으로서, 이에 의해 연소설비로 유입되는 가스의 농도가 높아지게 된다. In order to solve this problem, the regenerative combustion facility 100 as shown in FIG. 2 has been proposed (registered patent No. 10-803764). This facility is characterized in that the auxiliary fuel (7) is introduced into the inlet gas duct 112 together with the inlet gas (3). That is, the auxiliary fuel 7 is configured to be mixed and introduced with the inlet gas 3, whereby the concentration of the gas flowing into the combustion facility is increased.

그러나, 이 방식은 보조 연료를 유입가스덕트(3)로 유입하여야 하므로, 시스템 운전상의 안전 문제가 발생하며, 보조 연료가 연소 챔버로 유입되기 이전에 연소될 가능성이 존재하여, 열교환층이 본연의 기능을 수행하지 못할 수도 있다. However, this method requires the introduction of auxiliary fuel into the inlet gas duct (3), which poses a safety problem in system operation and the possibility of combustion of the auxiliary fuel before it enters the combustion chamber. You may not be able to perform the function.

이러한 문제점으로 인해, 본 발명의 발명자는 축열식 연소설비 전반에 적용 하도록 유량 불균형 문제, 연료의 연소효율 및 열효율 저하 문제를 해결하는 새로운 형식의 연소설비를 제안한 바 있다. 그러나, 이 방식은 촉매식 연소설비에 적용하는데에 최적화를 위해 추가적 개선이 필요하며, 그러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명이 도출되었다. Due to these problems, the inventor of the present invention has proposed a new type of combustion equipment that solves the problem of flow rate imbalance, fuel combustion efficiency and thermal efficiency degradation to be applied to the overall heat storage combustion equipment. However, this approach requires further refinement for optimization in application to catalytic combustion plants, and the present invention has been derived to solve such problems.

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 VOC의 연소를 위해 보조 연료를 유입하는 경우에도 배출 가스의 승온을 억제하여 높은 열효율로 동작할 수 있는 촉매식 연소설비를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a catalytic combustion facility that can operate at a high thermal efficiency by suppressing the temperature rise of the exhaust gas even when the auxiliary fuel is introduced for the combustion of the VOC. do.

또한, 본 발명은 보조 연료를 사용하는 경우 시스템의 안전성에 문제를 일으키지 않는 촉매식 연소설비를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide a catalytic combustion plant that does not cause problems with the safety of the system when using auxiliary fuels.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 공정 가스를 연소하기 위한 연소챔버, 상기 연소챔버에 부착되어 투입되는 보조연료로 처리가스를 연소하는 버너, 복수의 영역으로 구성되어 상기 공정 가스와 열교환하는 열교환층, 상기 열교환층상에서 상기 공정 가스를 촉매산화하는 촉매층, 상기 연소 설비에 상기 공정 가스를 공급하거나 배출하기 위한 유입구 및 배출구 및 상기 유입구와 유출구를 통해 공정 가스의 유동 경로를 제공하는 로터형 분배 기구를 포함하는 촉매식 연소설비에 있어서, 상기 연소챔버의 일부 가스가 분기되는 경로상에 보조 촉매층을 포함하고, 분기된 가스가 상기 보조 촉매층을 통과하여 상기 버너로 유입되는 것을 특징으로 하는 촉매식 연소설비를 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention comprises a combustion chamber for combusting a process gas, a burner for combusting the process gas with an auxiliary fuel attached to the combustion chamber, and a plurality of areas for exchanging heat with the process gas. A heat exchange layer, a catalyst layer for catalytically oxidizing the process gas on the heat exchange layer, an inlet and outlet for supplying or discharging the process gas to the combustion facility, and a rotor type distribution for providing a flow path of the process gas through the inlet and outlet A catalytic combustion apparatus comprising a mechanism, comprising: an auxiliary catalyst layer on a path where a part of gas in the combustion chamber branches, and a branched gas flows into the burner through the auxiliary catalyst layer. Provide combustion equipment.

본 발명에서 상기 연소챔버로부터 분기된 가스는 외부 공기와 희석되어 혼합될 수 있다. In the present invention, the gas branched from the combustion chamber may be diluted with the outside air and mixed.

본 발명에서 상기 혼합된 가스의 온도는 500~600℃, 바람직하게는 400℃ 이하인 것이 바람직하다. In the present invention, the temperature of the mixed gas is preferably 500 to 600 ° C, preferably 400 ° C or less.

본 발명에서 상기 열교환층과 촉매층은 복수의 영역으로 구분되며, 상기 복수의 영역은 공정 가스의 유입 영역 및 배출 영역으로 구분되며, 상기 유입 영역의 단면적은 상기 배출 영역의 단면적 보다 작은 것이 바람직하다. 이 때, 상기 유입 영역 단면적과 상기 배출 영역 단면적은 상기 외부 공기의 유입량에 따라 결정될 수 있다. In the present invention, the heat exchange layer and the catalyst layer are divided into a plurality of regions, and the plurality of regions are divided into an inflow region and an exhaust region of the process gas, and the cross-sectional area of the inflow region is preferably smaller than the cross-sectional area of the exhaust region. In this case, the inflow area cross-sectional area and the discharge area cross-sectional area may be determined according to the inflow amount of the outside air.

또한 본 발명에서 상기 연소챔버로부터 분기된 가스의 일부는 퍼징 가스로 사용될 수 있으며, 그외 다른 열원으로 제공되는 것도 가능하다. In addition, in the present invention, a part of the gas branched from the combustion chamber may be used as a purging gas, and may be provided as another heat source.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 공정 가스를 연소하기 위한 연소챔버, 상기 연소챔버에 부착되어 투입되는 보조연료로 처리가스를 연소하는 버너, 복수의 영역으로 구성되어 상기 공정 가스와 열교환하는 열교환층, 상기 열교환층상에서 상기 공정 가스를 촉매산화하는 촉매층, 상기 연소 설비에 상기 공정 가스를 공급하거나 배출하기 위한 유입구 및 배출구 및 상기 유입구와 유출구를 통해 공정 가스의 유동 경로를 제공하는 로터형 분배 기구를 포함하는 촉매식 연소설비에 있어서, 상기 연소챔버의 일부 가스가 분기되는 경로상에 보조 촉매층을 포함하고, 분기된 가스는 상기 보조 촉매층을 통과하여 농축 탈착 설비의 탈착 열원으로 공급되는 것을 특징으로 하는 촉매식 연소설비를 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention, a combustion chamber for burning the process gas, a burner for burning the process gas with the auxiliary fuel attached to the combustion chamber, a plurality of areas consisting of a heat exchange with the process gas A heat exchange layer, a catalyst layer for catalytically oxidizing the process gas on the heat exchange layer, an inlet and outlet for supplying or discharging the process gas to the combustion facility, and a rotor type distribution for providing a flow path of the process gas through the inlet and outlet A catalytic combustion apparatus comprising a mechanism, comprising: an auxiliary catalyst layer on a path where a portion of the gas in the combustion chamber branches, and the branched gas passes through the auxiliary catalyst layer and is supplied to a desorption heat source of a concentrated desorption facility. It provides a catalytic combustion plant.

본 발명에 따르면, 공정 가스(VOC)의 연소를 위해 보조 연료를 유입하는 경우에도 배출 가스의 승온을 억제하여 연료의 높은 연소 효율과 열효율로 동작할 수 있는 촉매식 연소설비를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에서 보조 촉매는 버너로 유입되는 가스의 오염을 방지하고 연소 효율을 증진시킬 수 있다. According to the present invention, even when an auxiliary fuel is introduced for combustion of a process gas (VOC), it is possible to provide a catalytic combustion apparatus capable of operating at a high combustion efficiency and thermal efficiency of the fuel by suppressing an elevated temperature of the exhaust gas. In addition, the co-catalyst in the present invention can prevent the contamination of the gas flowing into the burner and improve the combustion efficiency.

또한 본 발명은 공정 가스(VOC)의 연소를 위해 보조 연료를 유입하는 경우 이와 함께 유입되는 외부 공기로 인해 발생하는 유량 불균형 문제를 해소할 수 있게 된다.In addition, the present invention can solve the flow imbalance problem caused by the external air introduced when the auxiliary fuel is introduced for the combustion of the process gas (VOC).

또한, 본 발명은 보조 연료를 사용하는 경우 시스템의 안전성에 문제를 일으키지 않는 촉매식 연소설비를 제공할 수 있게 된다. In addition, the present invention can provide a catalytic combustion system that does not cause a problem in the safety of the system when using the auxiliary fuel.

도 1은 종래의 촉매식 연소설비의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 연소설비의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 적용 가능한 촉매식 연소설비의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촉매식 연소설비를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 공정 가스의 유동에 적용하기에 적합한 열교환층/촉매층 및 분배기구의 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉매식 연소설비를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에서 촉매층을 통과한 추기 가스의 다른 사용예를 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing an example of a conventional catalytic combustion facility.
2 is a view schematically showing another example of a conventional combustion facility.
3 is a view schematically showing an example of a catalytic combustion apparatus applicable to the present invention.
4 conceptually illustrates a catalytic combustion plant according to a preferred embodiment of the present invention.
5A and 5B show an example of the structure of a heat exchange layer / catalyst layer and a distribution mechanism suitable for application to the flow of process gas according to the invention.
6 is a view conceptually showing a catalytic combustion plant according to another embodiment of the present invention.
7 is a view showing another example of the use of the bleed gas passed through the catalyst layer in the present invention.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 일실시예에 사용되는 촉매식 연소 설비를 개념적으로 도시한 도면이다. 도시 편의상 도면은 설비의 단면을 기준으로 작성하였다. 3 conceptually illustrates a catalytic combustion plant used in one embodiment of the present invention. For the convenience of illustration, the drawings are made based on the section of the equipment.

도 3을 참조하면, 공정 가스(예컨대 VOC)의 처리 경로가 일점 쇄선으로 도시되어 있다. 이를 참조하면, 공정 가스는 유입구(222)로 유입되어 회전형 로터(220)와 같은 분배 기구를 통해 열교환층(212)으로 분배된다. 공정 가스는 열교환층 및 촉매층을 통과하면서 산화된다. 촉매층(213)을 통과한 공정 가스는 연소챔버에서 다시 촉매층을 통과하면서 산화되고, 열교환층을 통과하면서 열교환에 의해 열교환층을 승온시킨다. 이어서, 공정 가스는 분배 기구(220)를 배출구(224)로 배출된다. 분배 기구로 사용되는 회전형 로터(220)는 소정의 속도로 회전하면서, 공정 가스를 열교환층에 분배한다. 이에 따라, 열교환층은 공정 가스를 예열하거나 연소 후 배출되는 공정 가스로부터 에너지를 저장하게 된다. Referring to Fig. 3, the processing path of the process gas (e. G., VOC) is shown in dashed lines. Referring to this, the process gas flows into the inlet port 222 and is distributed to the heat exchange layer 212 through a distributing mechanism such as the rotating rotor 220. The process gas is oxidized while passing through the heat exchange layer and the catalyst bed. The process gas passing through the catalyst layer 213 is oxidized while passing through the catalyst layer again in the combustion chamber, and the heat exchange layer is heated by heat exchange while passing through the heat exchange layer. The process gas then exits the dispensing mechanism 220 to the outlet 224. The rotary type rotor 220 used as a distributing mechanism rotates at a predetermined speed and distributes the process gas to the heat exchange layer. Accordingly, the heat exchange layer preheats the process gas or stores energy from the process gas discharged after the combustion.

상술한 촉매식 연소설비(200)는 배출구(224)가 열교환층 내부를 관통하여 연소설비 외부로 연장되는 경우를 설명한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 배출구가 열교환층 내부를 관통하지 않는 경우에도 적용 가능하다. 이러한 구조의 연소설비는 도 1 및 도 2에서 설명한 바 있다. The above-described catalytic combustion equipment 200 is a case in which the outlet 224 extends through the heat exchange layer to the outside of the combustion equipment, but the present invention is not limited thereto, and the outlet does not penetrate the heat exchange layer. Applicable to Combustion equipment having such a structure has been described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 4는 도 3과 같은 촉매식 연소설비를 이용하여 구현되기에 적합한 시스템의 예를 개념적으로 도시하는 도면이다. FIG. 4 is a diagram conceptually showing an example of a system suitable for implementation using the catalytic combustion equipment as in FIG. 3.

도 4를 참조하면, 본 발명의 시스템은 연소 챔버(214) 내의 일부 가스를 버너(216)로 바이패스한다. Referring to FIG. 4, the system of the present invention bypasses some gas in combustion chamber 214 to burner 216.

본 발명에서 추기된 가스는 보조 촉매층(231)을 통과하도록 설계되어 있으며, 그 이유는 다음과 같다. In the present invention, the additional gas is designed to pass through the auxiliary catalyst layer 231, for the following reason.

귀금속 촉매의 처리 능력은 GHSV(Gas hourly space velocity; h-1)로 나타내는데, GHSV는 단위시간당 촉매량으로 처리할 수 있는 오염공기의 양을 나타내며, 통상적으로 20000~50000/hr 정도로 설정된다. 만약 촉매층이 30000/hr으로 설계된다는 것은 공정 가스가 유입시 및 배출시 각각 촉매층(213)을 통과하는 경우 얻을 수 있는 처리 능력을 말하는데, 연소챔버(214) 내의 공정 가스를 추기하는 경우 공정 가스는 배출측 촉매층(213)을 통과하지 않은 상태이므로, 가스가 통과하는 촉매의 량이 줄어든다. 즉 공정가스의 량은 같으나 촉매의 량이 반으로 줄었으므로 촉매가 처리해야 할 오염공기량이 2배로 늘어나게 된다. 따라서, 공정 가스의 인출시 보조 촉매층(231)에서 GHSV=60000/hr에 해당하는 만큼 추가로 처리하여야 할 필요가 있다. The treatment capacity of the noble metal catalyst is expressed by gas hourly space velocity (h- 1 ), which represents the amount of polluted air that can be treated by the amount of catalyst per unit time, and is generally set at about 20000 to 50000 / hr. If the catalyst layer is designed to be 30000 / hr refers to the processing capacity that can be obtained when the process gas passes through the catalyst layer 213 at the inlet and outlet, respectively, when the process gas in the combustion chamber 214 is extracted, the process gas is Since the state does not pass through the discharge-side catalyst layer 213, the amount of catalyst through which the gas passes decreases. In other words, the amount of process gas is the same but the amount of catalyst is reduced by half, so the amount of polluted air to be treated by the catalyst is doubled. Therefore, it is necessary to further process as much as GHSV = 60000 / hr in the auxiliary catalyst layer 231 at the time of withdrawing the process gas.

이 때, 추가 처리에 필요한 촉매량은 다음과 같은 방식으로 계산될 수 있다. 예를 들어, 공정 가스 전체의 GHSV가 30000/hr가 되도록 하기 위해서는 유입측 및 배출측에 각 1m3의 촉매가 배치되어야 한다고 가정하면, 공정가스 1000 Ncmm(Ncm3/min)로부터 추기 가스량이 100Ncmm일 때 추기가스로부터 GHSV=60000/hr를 달성하기 위해서는 0.1 m3의 촉매량이 요구되게 된다. 즉, 촉매 체적 V=Q/GHSV (여기서 V는 촉매 체적(m3), Q는 가스 유량(Nm3/hr))로 계산될 수 있다.At this time, the amount of catalyst required for further processing can be calculated in the following manner. For example, assuming that 1 m 3 of catalyst should be disposed on the inlet and outlet sides in order to ensure that the GHSV of the entire process gas is 30000 / hr, the amount of bleed gas from the process gas 1000 Ncmm (Ncm3 / min) is 100 Ncmm. In order to achieve GHSV = 60000 / hr from the bleed gas, a catalyst amount of 0.1 m 3 is required. That is, the catalyst volume V = Q / GHSV, where V is the catalyst volume m3 and Q is the gas flow rate Nm3 / hr.

다시 도 4를 참조하면, 연소챔버로부터 추기된 가스는 보조 촉매층(231)을 거쳐 송풍 팬(218)에 의해 보조연료(③)와 함께 버너를 통해 다시 연소 챔버(214) 내로 도입된다. 이 때, 필요한 경우 상기 버너로 외부 공기(②)가 도입될 수도 있다. 본 발명에서 보조연료와 추기 가스의 비율은 유입되는 VOC의 농도 등에 따라 적절히 조정될 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 시스템은 유량조절댐퍼(232)를 포함할 수 있다. Referring back to FIG. 4, the gas extracted from the combustion chamber is introduced into the combustion chamber 214 through the burner together with the auxiliary fuel ③ by the blowing fan 218 through the auxiliary catalyst layer 231. At this time, outside air (②) may be introduced into the burner if necessary. In the present invention, the ratio of the auxiliary fuel and the bleed gas may be appropriately adjusted according to the concentration of the introduced VOC. To this end, the system of the present invention may include a flow control damper (232).

위 구성을 채용함에 따라 본 발명의 시스템에서는 보조연료의 연소를 위해 외부 공기를 유입하는 종래와는 달리 연소챔버의 추기 가스를 이용함으로써 설비 내부로 유입가스 유량과 배출가스 유량간의 유랑차에 의한 유량 불균형이 억제된다. 또한, 보조촉매를 추가함으로써, 불완전 연소에 물질에 의한 버너 오염 문제를 해결할 수 있다. 또한, 추가 가스의 일부를 퍼지 공기 또는 기타 열원으로 사용시에도 마찬가지로 오염 문제를 해결할 수 있다. According to the above configuration, in the system of the present invention, unlike the conventional method of introducing external air for combustion of auxiliary fuel, the flow rate due to the wandering difference between the inflow gas flow rate and the exhaust gas flow rate inside the facility by using the bleed gas in the combustion chamber. Imbalance is suppressed. In addition, by adding a co-catalyst, it is possible to solve the problem of burner contamination caused by the material in incomplete combustion. In addition, the use of some of the additional gas as purge air or other heat sources can likewise solve the contamination problem.

한편, 통상적으로 촉매식 연소설비(RCO)의 경우 상기 연소챔버의 온도가 400 ℃ 정도의 저온으로 유지되므로, 추기되는 가스의 온도를 낮추어야 할 필요는 없다. 그러나, 온도 조절 등의 이유로 필요한 경우 상기 추기 가스를 외부 공기로 희석할 수 있다. 이 경우, 희석 공기와 추기 가스의 혼합을 위해 별도의 혼합기(230)가 구비될 수 있다. 또한, 본 발명에서 희석 공기로는 외부 공기 뿐만 아니라 연소설비의 배출 가스가 사용될 수도 있다. On the other hand, in the case of a catalytic combustion equipment (RCO), since the temperature of the combustion chamber is maintained at a low temperature of about 400 ° C., it is not necessary to lower the temperature of the additional gas. However, if necessary for reasons such as temperature control, the bleed gas can be diluted with outside air. In this case, a separate mixer 230 may be provided for mixing the dilution air and the bleed gas. In addition, as the dilution air in the present invention, not only the outside air but also the exhaust gas of the combustion facility may be used.

또한, 버너로 유입되는 보조 연료의 적정 온도 유지를 위해 상기 혼합기 내부 또는 상기 버너로의 혼합 가스(추기가스+외부공기)의 이동 경로상에는 온도 센서가 구비될 수 있다. In addition, in order to maintain an appropriate temperature of the auxiliary fuel flowing into the burner, a temperature sensor may be provided on the moving path of the mixed gas (addition gas + external air) into the mixer or the burner.

본 발명에서 연소챔버에서 추기된 가스 일부(④)는 다른 열원으로 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 추기 가스 일부(④)가 연소설비의 유입구(222)로 도입될 수 있다. 이 경우, 도입된 추기 가스는 연소설비로 유입되는 공정 가스의 습도 및 온도를 조절하는 기능을 수행한다. 바람직하게는 도입되는 추기 가스는 상기 버너를 통해 연소 챔버로 유입되는 희석 공기의 량에 대응하는 량만큼 도입되는 것이 바람직하다.In the present invention, a part of the gas ④ extracted from the combustion chamber may be used as another heat source. As shown, a portion of the bleed gas ④ may be introduced into the inlet 222 of the combustion installation. In this case, the introduced bleed gas serves to control the humidity and temperature of the process gas flowing into the combustion facility. Preferably, the bleed gas introduced is preferably introduced in an amount corresponding to the amount of dilution air introduced into the combustion chamber through the burner.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 공정 가스의 유동에 적용하기에 적합한 열교환층/촉매층 및 분배기구의 구조의 일례를 도시한 도면이다.5A and 5B show an example of the structure of a heat exchange layer / catalyst layer and a distribution mechanism suitable for application to the flow of process gas according to the invention.

도 5a를 참조하면, 열교환층(212)과 촉매층(213)은 분리판(213)에 의해 분리된 여러 영역으로 구분된다. 열교환층의 하단에는 상기 열교환층의 소정의 분리된 유입 영역으로 공정 가스를 유입하고 상기 열교환층의 다른 소정의 분리된 배출 영역으로부터 배출되는 공정 가스를 배출하기 위한 분배 기구 예컨대 회전형 로터(220)가 설치되어 있다. 상기 회전형 로터는 축을 중심으로 회전하며, 공정 가스의 유입 및 배출을 위한 분리된 둘 이상의 채널(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 분리판(213)은 상기 열교환층과 촉매층을 분리할 뿐만 아니라 상기 회전형 로터까지 연장하여 상기 회전형 로터로부터 유입되는 공정 가스가 상기 열교환층의 유입 영역으로 유입되게 하고, 상기 열교환층의 배출 영역으로부터 유출되는 공정 가스가 상기 회전형 로터를 통과하여 배출구(224)로 배출되게 한다. Referring to FIG. 5A, the heat exchange layer 212 and the catalyst layer 213 are divided into various regions separated by the separator 213. A lower portion of the heat exchange layer is provided with a dispensing mechanism, such as a rotary type rotor 220, for introducing a process gas into a predetermined separated inlet region of the heat exchange layer and discharging a process gas discharged from another predetermined separated discharge region of the heat exchange layer, Respectively. The rotatable rotor is rotatable about an axis and has two or more separate channels (not shown) for the inflow and outflow of process gases. Separator 213 not only separates the heat exchange layer and the catalyst layer, but extends to the rotary rotor to allow the process gas flowing from the rotary rotor to flow into the inflow region of the heat exchange layer, and the discharge region of the heat exchange layer. Process gas flowing out from is passed through the rotary rotor to be discharged to the outlet 224.

도 5a의 참조번호 A는 처리가스의 경로를 나타낸 지시선이다. 회전형 로터로 유입된 처리가스는 로터의 채널(예컨대, 홈; 도시하지 않음)을 통해 상기 열교환층의 유입 영역으로 유입되어, 연소챔버에서 연소된 후 다시 열교환층의 배출 영역을 통과하여 로터의 채널(도시하지 않음)을 통해 배출구(224)로 배출된다.Reference numeral A in Fig. 5A is a leader line showing the path of the processing gas. The process gas introduced into the rotatable rotor flows into the inlet region of the heat exchange layer through a channel (e.g., a groove) of the rotor, is burnt in the combustion chamber, passes through the discharge region of the heat exchange layer again, And is discharged to the discharge port 224 through a channel (not shown).

도 5b는 도 5a의 열교환층 및 촉매층의 분리 영역을 평면적으로 도시한 도면이다. 도 5b를 참조하면, 열교환층은 복수의 유입 영역(I1, I2, ...)과 복수의 배출 영역(O1, O2, O3...)으로 분리되어 있다. 상기 복수의 제1 영역은 공정 가스를 유입하고 축열된 열로 상기 공정 가스를 예열한 후 공정 가스를 촉매 산화시키는 구간이다. 또한 상기 복수의 제2 영역은 공정 가스를 촉매 산화 시키고 열교환하여 축열하는 구간이다. 또한, 부가적으로 상기 분리 영역은 퍼지 영역(P)을 구비할 수 있다. 상기 퍼지 영역(P)은 해당 영역이 상기 로터의 회전에 의해 배출 영역에서 유입 영역으로 변화하기 전에 흡착된 가스를 퍼징하는 구간이다. FIG. 5B is a plan view illustrating the separation region of the heat exchange layer and the catalyst layer of FIG. 5A. Referring to FIG. 5B, the heat exchange layer is divided into a plurality of inlet regions I1, I2,... And a plurality of outlet regions O1, O2, O3. The plurality of first regions are sections in which process gas is introduced, preheated the process gas with heat accumulated, and catalytic oxidation of the process gas. In addition, the plurality of second regions is a section in which the process gas is catalytically oxidized and heat-exchanged. In addition, the separation region may include a purge region P. FIG. The purge region P is a section for purging the gas adsorbed before the region changes from the discharge region to the inlet region by the rotation of the rotor.

도시된 바와 같이, 본 발명에서 상기 분리 영역에서 배출 영역의 단면적이 유입 영역의 단면적을 초과하도록 설계될 수 있다. 외부 공기의 유입에 의해 공정 가스의 유입량보다 총 가스의 유출량이 초과하는 경우, 초과된 총 가스량은 보다 큰 단면적의 유동 경로를 통해 배출될 수 있다. 이에 따라, 유입량과 유출량간의 유량 불균형에 의한 배출 가스의 온도가 상승을 억제할 수 있고, 이에 따라 열효율의 저하를 억제하는 것이 가능하다.As shown, the present invention can be designed such that the cross-sectional area of the discharge zone in the separation zone exceeds the cross-sectional area of the inlet zone. If the outflow of the total gas exceeds the inflow of the process gas by the inflow of outside air, the total amount of excess gas can be discharged through the flow path of larger cross-sectional area. As a result, the temperature of the exhaust gas due to the flow rate imbalance between the inflow amount and the outflow amount can be suppressed to increase, thereby reducing the decrease in thermal efficiency.

본 발명이 속한 기술분야의 당업자라면 본 발명에서 외부 공기의 유입량을 고려하여 상기 유입 구간 및 배출 구간의 단면적을 적절히 설계할 수 있을 것이다. 예컨대, 유입되는 외부 공기의 부피비와 유입되는 공정 가스의 비율을 고려하여, 상기 열교환층의 유입 구간 및 유출 구간의 개수가 결정될 수 있는데, 외부 공기의 부피비가 공정 가스 부피비의 1/n이라고 가정하면 상기 열교환층을 최소한 n+1개의 영역으로 나눌 수 있고, 그 중 (n-1)/2을 유입 영역에 할당하고, (n+1)/2을 배출 영역에 할당할 수 있을 것이다. 또한, 퍼지 영역이 도입이 필요한 경우 추가적인 영역을 위해 수정될 수 있을 것이다. Those skilled in the art will be able to properly design the cross-sectional area of the inlet section and the outlet section in consideration of the inflow amount of the outside air in the present invention. For example, the number of inflow sections and outflow sections of the heat exchange layer may be determined in consideration of the volume ratio of the incoming outside air and the incoming process gas, and assuming that the volume ratio of the outside air is 1 / n of the process gas volume ratio. The heat exchange layer may be divided into at least n + 1 zones, of which (n-1) / 2 may be assigned to the inlet zone and (n + 1) / 2 may be assigned to the outlet zone. In addition, the purge region may be modified for additional regions where introduction is required.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉매식 연소설비를 개념적으로 도시한 도면이다.6 is a view conceptually showing a catalytic combustion plant according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 연소챔버(214)로부터의 추기가스가 보조 촉매층(231)을 통과한 후 퍼지 가스 유입구(240)으로 유입된다. 이 때, 선택적으로 상기 추기가스가 희석 공기와 혼합될 수 있다. 이와 같이 유입된 기체는 회전로터를 거쳐 분배되어 열교환층(212)의 퍼지영역(P)으로 유입되며, 적절히 상승된 온도의 기체에 의해 열교환층을 퍼징하는 것을 가능하게 한다. 퍼징된 가스는 연소챔버(214)로 재유입될 수 있다. Referring to FIG. 6, the bleed gas from the combustion chamber 214 flows into the purge gas inlet 240 after passing through the auxiliary catalyst layer 231. At this time, the bleed gas may optionally be mixed with dilution air. The gas introduced in this way is distributed through the rotary rotor to flow into the purge region P of the heat exchange layer 212, and it is possible to purge the heat exchange layer by the gas of an appropriately elevated temperature. The purged gas may be reintroduced into the combustion chamber 214.

도 7은 본 발명에서 촉매층을 통과한 추기 가스의 다른 사용예를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 추기된 가스의 최소한 일부는 외부 설비(300)로 도입될 수 있다. 상기 외부 설비는 농축 탈착 설비, 건조기, 열분해설비, 열교환기 등이 될 수 있다. 예컨대, 상기 추기 가스는 농축 탈착 설비에 흡착된 오염원을 탈착하기 위한 열원으로 사용될 수 있다. 7 is a view showing another example of the use of the bleed gas passed through the catalyst layer in the present invention. As shown, at least a portion of the additional gas may be introduced into the external installation 300. The external facility may be a concentrated desorption facility, a dryer, a pyrolysis facility, a heat exchanger, or the like. For example, the bleed gas may be used as a heat source for desorbing the pollutant adsorbed in the concentrated desorption facility.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상술한 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가해질 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 축열식 연소설비(RTO) 뿐만 아니라 촉매식 연소설비(RCO)에도 적용 가능하며, 별도의 설명이 없더라도 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자라면 본 발명을 촉매식 연소설비(RCO)에 그대로 적용할 수 있다.
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described example, and various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention. As described above, the present invention is applicable not only to the regenerative combustion equipment (RTO) but also to the catalytic combustion equipment (RCO), and those skilled in the art to which the present invention pertains to the catalytic combustion equipment ( RCO) can be applied as it is.

100, 200 : 축열식 연소설비 112, 212 : 열교환층
114, 214 : 연소챔버 116, 216 : 버너
118, 218 : 송풍 팬 120, 220 : 회전형 분배기구
122, 222 : 유입구 124, 224 : 배출구
213 : 분리판 230 : 혼합기
231 : 보조 촉매층 232 : 유량조절댐퍼
240 : 퍼지가스 유입구100, 200: regenerative combustion facility 112, 212: heat exchange layer
114, 214: combustion chamber 116, 216: burner
118, 218: blower fan 120, 220: rotary type distributing mechanism
122, 222: inlet 124, 224: outlet
213: separator 230: mixer
231: auxiliary catalyst layer 232: flow control damper
240: purge gas inlet

Claims (8)

공정 가스를 연소하기 위한 연소챔버, 상기 연소챔버에 부착되어 투입되는 보조연료로 처리가스를 연소하는 버너, 복수의 영역으로 구성되어 상기 공정 가스와 열교환하는 열교환층, 상기 열교환층상에서 상기 공정 가스를 촉매산화하는 촉매층, 상기 연소챔버에 상기 공정 가스를 공급하거나 배출하기 위한 유입구 및 배출구 및 상기 유입구와 배출구를 통해 공정 가스의 유동 경로를 제공하는 로터형 분배 기구를 포함하는 촉매식 연소설비에 있어서,
상기 연소챔버 내의 일부 가스가 분기되는 경로상에 보조 촉매층을 포함하고,
상기 보조 촉매층을 통과한 상기 분기된 일부 가스가 외부 공기와 희석되어 혼합된 후 상기 보조연료와 함께 상기 버너로 유입되어 상기 유입구를 통해 유입되는 공정 가스와 상기 배출구를 통해 배출되는 공정 가스의 유량 밸런스를 조절하는 것을 특징으로 하는 촉매식 연소설비.A combustion chamber for combusting the process gas, a burner for combusting the process gas with auxiliary fuel attached to the combustion chamber, a heat exchange layer composed of a plurality of regions, for exchanging heat with the process gas, and the process gas on the heat exchange layer. A catalytic combustion apparatus comprising a catalyst layer for catalytic oxidation, an inlet and outlet for supplying or discharging the process gas to the combustion chamber, and a rotor type distribution mechanism for providing a flow path of the process gas through the inlet and outlet,
An auxiliary catalyst layer on a path through which some gas in the combustion chamber branches;
The branched gas that has passed through the auxiliary catalyst layer is diluted with external air, mixed, and flow rate balance of the process gas introduced into the burner with the auxiliary fuel and introduced through the inlet and discharged through the outlet. Catalytic combustion equipment, characterized in that for adjusting. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 혼합된 가스의 온도는 600℃ 이하인 것을 특징으로 하는 축매식 연소설비.The method of claim 1,
The mixed gas combustion system, characterized in that the temperature of the mixed gas is 600 ℃ or less. 제1항에 있어서,
상기 열교환층과 촉매층은 복수의 영역으로 구분되며, 상기 복수의 영역은 공정 가스의 유입 영역 및 배출 영역으로 구분되며, 상기 유입 영역의 단면적은 상기 배출 영역의 단면적 보다 작은 것을 특징으로 하는 촉매식 연소설비.The method of claim 1,
The heat exchange layer and the catalyst layer are divided into a plurality of zones, the plurality of zones are divided into an inlet zone and an outlet zone of the process gas, and the cross-sectional area of the inlet zone is smaller than the cross-sectional area of the outlet zone. equipment. 제4항에 있어서,
상기 유입 영역 단면적과 상기 배출 영역 단면적은 상기 외부 공기의 유입량에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 촉매식 연소설비.5. The method of claim 4,
And the inlet zone cross-sectional area and the outlet zone cross-sectional area are determined according to the inflow amount of the outside air. 제1항에 있어서,
상기 연소챔버로부터 분기된 가스의 일부가 퍼징 가스로 사용되는 것을 특징으로 하는 촉매식 연소설비.The method of claim 1,
Catalytic combustion facility, characterized in that a portion of the gas branched from the combustion chamber is used as a purging gas. 제1항에 있어서,
연소챔버에서 분기된 가스의 최소한 일부는 상기 공정 가스와 함께 상기 유입구로 도입되는 것을 특징으로 하는 촉매식 연소설비.The method of claim 1,
At least a portion of the gas branched from the combustion chamber is introduced into the inlet along with the process gas. 공정 가스를 연소하기 위한 연소챔버, 상기 연소챔버에 부착되어 투입되는 보조연료로 처리가스를 연소하는 버너, 복수의 영역으로 구성되어 상기 공정 가스와 열교환하는 열교환층, 상기 열교환층상에서 상기 공정 가스를 촉매산화하는 촉매층, 상기 연소 챔버에 상기 공정 가스를 공급하거나 배출하기 위한 유입구 및 배출구 및 상기 유입구와 배출구를 통해 공정 가스의 유동 경로를 제공하는 로터형 분배 기구를 포함하는 촉매식 연소설비에 있어서,
상기 연소챔버 내의 일부 가스가 분기되는 경로상에 보조 촉매층을 포함하고,
상기 보조 촉매층을 통과한 상기 분기된 일부 가스가 외부 공기에 희석되어 혼합된 후 상기 보조연료와 함께 상기 버너로 유입되어 상기 유입구를 통해 유입되는 공정 가스와 상기 배출구를 통해 배출되는 공정 가스의 유량 밸런스를 조절하며,
상기 연소챔버 내의 다른 일부 가스는 분기되어 상기 보조 촉매층을 통과한 후 농축 탈착 설비의 탈착 열원으로 공급되는 것을 특징으로 하는 촉매식 연소설비.A combustion chamber for combusting the process gas, a burner for combusting the process gas with auxiliary fuel attached to the combustion chamber, a heat exchange layer composed of a plurality of regions, for exchanging heat with the process gas, and the process gas on the heat exchange layer. A catalytic combustion apparatus comprising a catalyst layer for catalytic oxidation, an inlet and outlet for supplying or discharging the process gas to the combustion chamber, and a rotor type distribution mechanism for providing a flow path of the process gas through the inlet and the outlet.
An auxiliary catalyst layer on a path through which some gas in the combustion chamber branches;
The branched gas that has passed through the auxiliary catalyst layer is diluted with outside air, mixed, and flow rate balance of the process gas introduced into the burner with the auxiliary fuel and introduced through the inlet and discharged through the outlet. Adjust the
And some other gas in the combustion chamber is branched and passed through the auxiliary catalyst layer and then supplied to the desorption heat source of the concentrated desorption facility.
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