KR101445540B1 - Scr 폐촉매 재생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SCR 폐촉매 재생에 관한 것으로, 특히 에어레이션(aeration) 처리와 수직 오실레이션(oscillation) 처리를 동시에 수행하여 SCR 폐촉매를 재생하는 SCR 폐촉매 재생 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 SCR 폐촉매를 재생하기 위한 재생용수를 담은 재생조; 상기 재생조 내에서 상기 SCR 폐촉매를 내부 바닥면에 장착하고, 오실레이션(oscillation)하는 모듈; 상기 재생조의 하부에 구비되고, 상부 방향으로 기포를 발생시키는 산기관; 및 상기 모듈의 상부에 연결되고, 상기 모듈을 상하로 오실레이션(oscillation)시키는 호이스트부; 를 포함한다.

Description

SCR 폐촉매 재생 장치{REGENERATING APPARATUS FOR DEACTIVATED SCR CATALYST}

본 발명은 SCR 폐촉매 재생에 관한 것으로, 특히 에어레이션(aeration) 처리와 오실레이션(oscillation) 처리를 동시에 수행하여 SCR 폐촉매를 재생하는 SCR 폐촉매 재생 장치에 관한 것이다.

열 병합 발전소, 석탄화력 발전소 및 소각장 등에서 배출되는 배기가스에는 일반적으로 염산가스, 황산화물, 질소산화물 및 다이옥신류 등과 같은 유해한 물질이 다량 포함되어 있는바, 이들 유해물질 중에서 질소산화물을 특정적으로 제거하기 위한 방법으로 NH₃를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction: SCR)이 널리 적용되고 있다.

상기 SCR 탈질 공정에서 질소산화물을 제거하기 위해 설치되는 촉매는 이산화티탄(TiO₂)을 담체로 하여 소량의 바나듐(V₂O₅) 및 텅스텐(WO₃)을 첨가시켜 제조된 촉매를 사용하는바, 이러한 SCR 탈질 촉매는 SCR 탈질 공정에 사용되는 과정에서 배기가스에 포함되어 있는 다량의 불순물 및 오염물질 등에 의해 오염된다. 이러한 SCR 탈질 촉매는 시간이 지남에 따라 촉매의 활성이 감소하게 되고, 평균적으로 2 내지 3년이 경과하면 촉매의 성능이 실질적으로 저하되거나 종료된다.

따라서, 상기 폐 탈질 SCR 촉매를 재생하여 촉매의 성능을 종래의 새로운 촉매의 성능으로 복구시켜 재사용할 수 있도록 하는 탈질 SCR 폐촉매의 재생 방법이 요구되고 있으며, 이것은 향후 수입 대체 효과는 물론 자원 재활용의 관점에서도 시급히 필요한 기술이라 하겠다.

이러한 폐촉매의 재생 방법은 물리적 재생처리 방법과 화학적 재생처리 방법으로 구별되는데, 종래의 물리적 재생처리 방법은 폐촉매를 촉매 반응기로부터 탈착시켜 촉매 재제조 공장으로 운반하여 압축공기 등으로 표면에 침적된 입자상 물질 등을 불어내고, 고온 배소 공정을 통해 표면에 침적된 카본 성분 등을 연소시키는 방법 및 폐촉매를 장시간 증류수에 침지시킨 상태로 초음파로 세정하는 방법 등이 알려져 있다.

한편, 화학적 재생처리 방법은 묽은 산 또는 알칼리 수용액 혹은 이들의 혼합 용액에 의해 세정하며 보조적으로 초음파를 이용하는 방법 등이 검토되어 왔으며, 또한 상기 물리적 재생처리 방법과 화학적 재생처리 방법을 복합적으로 적용하여 재생하는 방법도 알려져 있다.

그러나 이러한 기술들은 폐촉매를 탈질 반응기에서 탈리하여 별도의 재생 처리 시설 장소로 이동하여 처리함을 전제로 하므로 운반 중에 촉매 자체의 손상 및 비용 증가가 불가피하며, 물리적인 연마 등 재생 방법은 작업이 번잡하거나, 재생 작업에 의해 탈질촉매 자체가 깨지거나 파괴되는 문제가 있다.

이에, 한국공개특허 제2012-0081914호는 폐촉매를 세척하기 위한 다기능 연속 세척조를 포함하는 폐촉매 재생시스템을 개시하였으나, 세정시간이 길어지며 초음파부를 포함하여 부수적 처리를 병행함으로써 세척과정이 복잡하고 운전비용이 증가하는 문제점이 있다.

특허문헌 1: 한국공개특허 제2012-0081914호

본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 에어레이션(aeration) 처리와 오실레이션(oscillation) 처리를 동시에 수행하여 SCR 폐촉매를 재생하기 위한, SCR 폐촉매 재생 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 SCR 폐촉매 재생 장치는 SCR 폐촉매를 재생하기 위한 재생용수를 담은 재생조; 상기 재생조 내에서 상기 SCR 폐촉매를 내부 바닥면에 장착하고, 오실레이션(oscillation)하는 모듈; 상기 재생조의 하부에 구비되고, 상부 방향으로 기포를 발생시키는 산기관; 및 상기 모듈의 상부에 연결되고, 상기 모듈을 상하로 오실레이션(oscillation)시키는 호이스트부; 를 포함한다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른, 상기 모듈의 바닥면은 중공의 에어 통로를 갖는 볼록 패턴을 일정 간격으로 다수 구비하고, 상기 SCR 폐촉매가 상기 볼록 패턴 사이에 맞물려 장착되는 볼록 패턴부를 구비한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른, 상기 모듈은 프레임 구조로 형성된다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른, 상기 기포는 상기 산기관에 구비된 노즐의 직경, 분사압, 상기 SCR 폐촉매의 셀크기 및 상기 SCR 폐촉매의 판사이 간격 중 적어도 어느 하나에 의해 설정된다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른, 상기 재생용수는 DI 워터(Deionized Water), 또는 상기 DI 워터에 황산(H₂SO₄), 암모늄바나데이트(NH₄VO₃) 및 암모늄파라텅스텐((NH₄)₂WO₃)을 혼합한 수용액을 이용한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른, 상기 재생조는 일측에 상기 재생용수를 유입하기 위한 유입부를 관통 구비하고, 하부면 일측에 사용 후의 재생용수 또는 슬러지를 배출하는 드레인부를 구비한다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른, 상기 호이스트부는 상기 모듈의 상부와 연결되는 다수의 와이어; 상기 와이어에 연결되는 후크; 및 상기 후크를 수직방향으로 상승 또는 하강시키는 권상기; 를 포함한다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른, 상기 와이어는 상기 모듈의 상부에 구비된 연결고리에 대각선 형상으로 연결되고, 상기 대각선 형상의 접점에 상기 후크가 걸림으로써 연결된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 SCR 폐촉매 재생 장치는, SCR 폐촉매에 대한 에어레이션 처리와 수직 오실레이션을 동시에 수행할 수 있으므로, SCR 폐촉매를 용이하게 재생할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 SCR 폐촉매 재생 장치는, 산기관을 이용하여 에어레이션 처리 효율을 향상시키면서, 동시에 SCR 폐촉매가 장착된 모듈을 동력기를 이용하여 재생 용액에서 수직 오실레이션시킴으로써 SCR 폐촉매에 부착된 불순물을 용이하게 탈리할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SCR 폐촉매 재생 장치의 정단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 볼록 패턴부를 도시하는 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈을 도시하는 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 모듈의 도시하는 사시도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 일, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SCR 폐촉매 재생 장치의 정단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 SCR 폐촉매 재생 장치(100)는 호이스트부(110), 모듈(120), 재생조(130)를 포함한다.

도 1과 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 따른 SCR 폐촉매 재생 장치(100)를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 우선 재생조(130)가 개시된다.

재생조(130)는 SCR 폐촉매(140)를 재생하기 위한 재생용수(134)를 담는 용기이다. 이와 같은 재생조(130)는 모듈(120)이 내부에 구비되고 재생용수(134)를 담을 수 있는 금속 재질의 하우징인 것이 바람직하다. 그리고 재생조(130)는 일측에 재생용수(134)를 유입하기 위한 유입부(132)를 관통 구비하고, 하부면 일측에 사용 후의 재생용수(134) 또는 슬러지를 배출하는 드레인부(133)를 구비한다.

여기서, 재생하고자 하는 SCR 폐촉매(140)는 일반적인 SCR 탈질 공정에서 사용되는 이산화티탄(TiO₂)을 담체로 하여 소량의 바나듐(V₂O₅)과 텅스텐(WO₃)을 첨가한 형태로서 예컨대, 허니컴형, 메쉬에 촉매물질을 압착하여 제작한 판형, 및 유리섬유 지지체에 촉매를 코팅한 파형 등의 형태를 포함할 수 있다.

한편, 재생조(130)의 내부에는 상술한 SCR 폐촉매(140)를 장착하고 수직 오실레이션되는 모듈(120)이 구비된다.

여기서 수직 오실레이션은 모듈(120)을 재생용수(134)에 잠긴 상태에서 대기 중에 노출되도록 상부로 상승시키거나, 하강시키는 동작인 것이 바람직하다.

이를 위해 모듈(120)의 상부는 호이스트부(110)에 연결된다. 호이스트부(110)는 전동기, 감속 장치, 와인딩 드럼을 일체로 통합시킨 감아 올리거나 풀어 내리는 기계로서 그 기동 방식에 따라 체인 호이스트, 공기 호이스트, 전기 호이스트 등 다양한 종류가 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 호이스트부(110)의 방식을 특별히 한정하지 않는다.

이와 같은 호이스트부(110)는 후크(111)와 권상기(112)를 포함한다.

권상기(123)는 드럼모터와 같이 후크(111)를 감아 올리거나 풀어 내리는 기기인 것이 바람직하다.

와이어(123)에 의해 연결되고, 후크(111)는 모듈(120)에 상부와 권상기(112)는 후크(111)를 감아 올리거나 풀어 내리는 동작을 수행한다.

모듈(120)의 상부가 후크(111)에 연결되기 위해서는 모듈(120)은 상부 모서리 다수의 연결고리(121)를 구비하고, 와이어(123)는 대각선 위치에 구비된 2개의 연결고리(121)의 고리홀(121a)에 체결된다.

도 1에 도시한 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈(120)의 상부에는 4개의 연결고리(121)가 구비되므로, 연결고리(121)에 와이어(123)가 X자 형태로 체결될 수 있다. 여기서 X자 형태의 와이어(123) 접점에 후크(111)가 걸림으로써, 모듈(120)은 호이스트부(110)에 의해 상방으로부터 지지된다. 그러면 권선기(112)는 후크(111)를 감아 올리거나 풀어 내리는 동작을 반복 수행함으로써, 모듈(120)을 재생용수(134)에서 대기중으로 상하로 수직 이동시킨다. 따라서 모듈(120)의 내부에 장착 구비된 SCR 폐촉매(140)는 재생용수(134)에 의해 세척된다.

이와 같이, 모듈(120)은 수직 오실레이션하고, 이에 따라 모듈(120)의 내부 바닥면에 장착된 SCR 폐촉매(140)는 재생용수(134)에 의해 효과적으로 세척됨으로써 불순물들이 용이하게 탈리된다.

한편, 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈(120)은 볼록 패턴부(122)를 구비한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 볼록 패턴부를 도시하는 사시도이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 볼록 패턴부(122)는 하부가 판형의 구조체로서, 바닥면에는 중공의 에어 통로를 갖는 볼록 패턴(122a)을 일정 간격으로 다수 구비한다. 이러한 볼록 패턴부(122)는 다수의 볼록 패턴(122a)에 의해 SCR 폐촉매(140)를 고정 장착할 수 있어서, 수직 오실레이션 시 SCR 폐촉매(140)가 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 도 2를 참조하면 볼록 패턴(122a)은 형성된 에어 통로를 통해 도 1에 도시한 산기관(131)에서 발생한 기포를 SCR 폐촉매(140)로 전달하고, 상기 기포는 SCR 폐촉매(140)의 표면에 침적된 불순물을 분리시킬 수 있다.

한편, 모듈(120)을 재생하기 위한 재생용수(134)는 DI 워터(Deionized Water)를 사용하거나, 또는 재생용수(134)는 DI 워터에 황산(H₂SO₄), 암모늄바나데이트(NH₄VO₃) 및 암모늄파라텅스텐((NH₄)₂WO₃)을 혼합한 수용액을 사용할 수 있다.

이때, DI 워터에 혼합된 암모늄바나데이트(NH₄VO₃)와 암모늄파라텅스텐((NH₄)₂WO₃)은 수명이 끝난 SCR 폐촉매(140)의 활성성분을 보충하기 위해 첨가될 수 있다. 이러한 암모늄바나데이트(NH₄VO₃) 및 암모늄파라텅스텐((NH₄)₂WO₃)은 0.005M ∼ 0.1M의 농도로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 0.025M ∼ 0.05M의 농도로 사용될 수 있다.

특히, 허니컴형 SCR 촉매의 활성성분인 오산화바나듐은 1.0 중량% 미만에서 NOx 제거율이 낮아진다. 한편, NOx는 400℃ 이상의 온도에서도 제거율이 빠르게 감소하며, 10중량%를 초과하면 SO₂의 산화반응을 촉진시키기 때문에, 오산화바나듐은 1.0 내지 10중량%로 담지되어야 한다. 따라서 재생용수(134)에 포함된 암모늄바나데이트(NH₄VO₃)의 농도가 0.1M을 초과하는 것은 바람직하지 않다.

또한, 허니컴형 SCR 촉매의 활성성분인 텅스텐도 10중량%를 넘으면 이산화황의 산화반응을 촉진할 수 있고, 고가의 성분이라 경제적인 측면에서도 암모늄파라텅스텐의 농도가 0.1M을 초과하는 것은 바람직하지 않다.

한편, 산기관(131)은 외부의 에어 펌프(미도시) 또는 블로어(미도시)에 연결되어 공급된 에어를 다수의 노즐을 통해 기포로 분사하는 기기로서, 재생조(130)의 하부에 장착되고 노즐의 직경, 에어의 분사압, SCR 폐촉매(140)의 셀크기와 간격 등에 의해 기포의 크기를 설정할 수 있다.

특히, SCR 폐촉매(140)가 허니컴 형태인 경우에 산기관(131)에서 분사되는 기포의 직경은 허니컴의 셀 크기보다 작은 것이 바람직하다. 또한, SCR 폐촉매(140)가 판형 또는 파형인 경우에 산기관(131)에서 분사되는 기포의 직경은 판사이의 간격보다 작은 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 따른 SCR 폐촉매 재생 장치(100)는 산기관(131)을 통해 SCR 폐촉매(140)로 기포를 분사하는 에어레이션 처리를 수행함과 동시에, 호이스트부(110)에 의해 모듈(120)을 수직 왕복 운동시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 SCR 폐촉매 재생 장치(100)는 SCR 폐촉매(140)에 대한 에어레이션 처리와 수직 오실레이션 처리를 동시에 수행할 수 있으므로, SCR 폐촉매(140)에 부착된 불순물들을 용이하게 탈리함으로써 SCR 폐촉매(140)를 효과적으로 재생할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈을 도시하는 사시도이다.

도 3을 참조하면 모듈(120)은 재생용수(134)와 SCR 폐촉매(140)의 접촉면적을 넓이기 위해 프레임 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 모듈(120)이 프레임 구조로 형성됨으로써, SCR 폐촉매(140)는 모듈(120) 상부로부터 삽입되어 볼록 패턴부(122)에 장착될 수 있다. 그리고 모듈(120)은 수직 오실레이션 시 재생용수(134)와의 저항을 최소화할 수 있다.

그리고 모듈(120)의 모서리에는 고리홀(121a)을 구비하는 연결고리(121)가 각각 프레임과 일체형으로 구비되고, 와이어(123)의 일단과 타단은 대각선에 구비된 고리홀(121a)에 각각 체결된다. 이와 같이 X자 형태로 체결된 와이어(123)의 접점에 후크(111)를 걸면, 호이스트부(110)는 모듈(120)을 상방으로부터 지지할 수 있다. 이 상태에서 권상기(112)는 후크(111)를 감아 올리거나 감아 내리는 동작을 수행한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 모듈의 도시하는 사시도이다.

도 4에 도시한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 모듈(220)과 도 3에 도시한 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈(120)을 비교하면, 도 4에 도시한 모듈(220)은 연결고리(221)가 갈고리 형태로 형성되고, 상부 프레임의 모서리에 각각 장착되는 구조로 형성된다는 점에서 차이점이 있다.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시 예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.

또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: SCR 폐촉매 재생 장치 110: 호이스트부
120, 220: 모듈 130: 재생조
140: SCR 폐촉매 111: 후크
112: 권상기 121, 221: 연결고리
121a, 221a: 고리홀 122: 볼록 패턴부
122a: 볼록 패턴 123: 와이어
131: 산기관 132: 유입부
133: 드레인부 134: 재생용수

Claims (8)

1. SCR 폐촉매를 재생하기 위한 재생용수를 담은 재생조;
   상기 재생조 내에서 상기 SCR 폐촉매를 내부 바닥면에 장착하고, 오실레이션(oscillation)하는 모듈;
   상기 재생조의 하부에 구비되고, 상부 방향으로 기포를 발생시키는 산기관; 및
   상기 모듈의 상부에 연결되고, 상기 모듈을 상하로 오실레이션(oscillation)시키는 호이스트부; 를 포함하고,
   상기 호이스트부는 상기 모듈의 상부와 연결되는 다수의 와이어; 상기 와이어에 연결되는 후크; 및 모터와 드럼을 포함하고, 후크를 수직방향으로 상승시키거나 하강시키는 권상기; 를 구비하며,
   상기 재생용수는 DI 워터(Deionized Water)에 황산(H₂SO₄), 암모늄바나데이트(NH₄VO₃) 및 암모늄파라텅스텐((NH₄)₂WO₃)을 혼합한 수용액을 이용하되, 상기 암모늄바나데이트(NH₄VO₃) 및 상기 암모늄파라텅스텐((NH₄)₂WO₃)은 0.005M ∼ 0.1M의 농도인 SCR 폐촉매 재생 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 모듈은
   바닥면에 볼록 패턴부를 더 포함하고,
   상기 볼록 패턴부는 중공의 에어 통로를 갖는 볼록 패턴을 일정 간격으로 다수 구비하고, 상기 SCR 폐촉매가 상기 볼록 패턴 사이에 맞물려 장착되는 것을 특징으로 하는 SCR 폐촉매 재생 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 모듈은
   프레임 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 SCR 폐촉매 재생 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 기포의 크기는
   상기 산기관에 구비된 노즐의 직경, 분사압, 상기 SCR 폐촉매의 셀크기 및 상기 SCR 폐촉매의 판사이 간격 중 적어도 어느 하나에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 SCR 폐촉매 재생 장치.
   
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 상기 재생조는
   일측에 상기 재생용수를 유입하기 위한 유입부를 관통 구비하고, 하부면 일측에 사용 후의 재생용수 또는 슬러지를 배출하는 드레인부를 구비하는 것을 특징으로 하는 SCR 폐촉매 재생 장치.
   
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서, 상기 와이어는
   상기 모듈의 상부에 구비된 연결고리에 대각선 방향으로 대응하여 연결되고,
   상기 대각선 방향으로 대응하여 연결된 와이어들의 접점에 상기 후크가 걸림으로써 연결되는 것을 특징으로 하는 SCR 폐촉매 재생 장치.

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