KR101462376B1 - 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치 - Google Patents

질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철강산업, 비료제조업, 전자부품산업, 도금산업 등 각종 산업설비에서 제조공정 및 연소 또는 소각에 의해 배출되는 가스 중 인체 및 대기환경에 유해한 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 산화, 환원 및 이들을 복합적으로 반응시켜 제거하며, 특히 최초 가스가 유입되는 부분에 버너가 내장된 직접 연소기를 설치 구성하여 가스를 예열한 후 분해되게 하기 위한 유해가스제거장치에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은; 제조공정 및 연소 또는 소각에 의해 배출되는 가스 중 인체 및 대기환경에 유해한 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 제거하여 유해성분을 억제하기 위한 유해가스제거장치로서,
가스를 흡입후드(110)를 통해 유입시키며, 유입된 가스를 버너(121)를 이용해 직접 가열하여 예열한 후 공급되게 하는 직접연소기(100)와;
상기 직접연소기(100)에 산화반응조(210)가 연결되어 내부로 가스가 유입되며, 상기 산화반응조(210) 하부에 구비된 산화탱크(220)에 알칼리를 포함한 용수와 함께 산화제가 수용되면, 상기 산화제는 노즐(250)에 의해 산화반응조(210) 상부에서 분사된 후 상기 산화탱크(220)에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 산화 처리하는 산화반응수단(200)과; 상기 산화반응수단(200)에 환원반응조(310)가 연결되어 내부로 산화처리된 가스가 유입되며, 상기 환원반응조(310) 하부에 구비된 환원탱크(320)에 산을 포함한 용수와 함께 환원제가 수용되면, 상기 환원제는 노즐(350)에 의해 환원반응조(310) 상부에서 분사된 후 상기 환원탱크(320)에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 환원 처리하는 환원반응수단(300)과; 상기 환원반응수단(300)에 복합반응조(410)가 연결되어 내부로 환원처리된 가스가 유입되며, 상기 복합반응조(410) 하부에 구비된 복합탱크(420)에 알칼리와 산을 포함한 용수와 함께 산화제와 환원제가 수용되면, 수용된 산화제와 환원제는 노즐(450)에 의해 복합반응조(410) 상부에서 분사된 후 상기 복합탱크(420)에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 산화, 환원을 동시에 수행한 후 외부로 배출하는 2차복합반응수단(400)를 포함하여 구성되며,
상기 직접연소기(100)에 유입된 가스는 상기 버너(121)의 직접 연소에 의해 예열되어 상기 산화반응수단(200) 내부에 유입되며, 유입된 가스는 상기 산화반응수단(200) 및 환원반응수단(300)과 더불어, 상기 2차복합반응수단(400)에 의해 산화, 환원 처리되어 가스에 포함된 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)이 제거된 가스가 배출되는 구조를 갖는다.

Description

질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치 {Apparatus for removing harmful gas containing sulfur oxides and nitrogen oxides}
본 발명은 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철강산업, 비료제조업, 전자부품산업, 도금산업 등 각종 산업설비에서 제조공정 및 연소 또는 소각에 의해 배출되는 가스 중 인체 및 대기환경에 유해한 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 산화, 환원 및 이들을 복합적으로 반응시켜 제거하며, 특히 최초 가스가 유입되는 부분에 버너가 내장된 직접 연소기를 설치 구성하여 가스를 예열한 후 분해되게 하기 위한 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치에 관한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 종래기술로 "대한민국 등록특허공보 제10-0597695호(등록일:2006.06.29)"가 개시되었는데, 이는 질소산화물을 포함하는 배가스가 유입되는 배가스 유입구, 상기 배가스 유입구에 연결설치되어 상기 배가스를 축열식 베드로 유입시키는 유입댐퍼, 상기 각각의 유입댐퍼에 연결설치되고 그 내부에 처리가스로부터 열을 회수하는 축열층 및 환원제를 공급하는 제1환원제 공급수단이 구비된 적어도 2개 이상의 축열식 베드, 상기 제1환원제 공급수단에 연결설치되고 그 내부에 환원제가 채워져 있는 환원제 탱크, 상기 각각의 축열식 베드의 일측에 연결설치되어 유입되는 질소산화물을 포함하는 배가스를 환원시키기 위한 반응실, 상기 축열식 베드의 일측에 각각 연결설치되어 상기 반응실에서 환원된 처리가스를 외부로 배출하기 위한 배출댐퍼, 상기 배출댐퍼에 연결설치되어 처리가스를 외부로 배출하는 처리가스 배출구 및 상기 축열식 베드의 일측에 각각 연결설치되어 축열식 베드에 잔존하는 배가스를 퍼지하기 위한 퍼지댐퍼를 포함하여 구성되며,
이와 같이, 종래에는 질소산화물을 포함하는 배가스가 다수의 축열식 베드에 각각 유입되면, 상기 축열식 베드에 저장된 배가스는 하나의 반응실 내부에 응집된 후 환원제에 의해 환원처리되며, 처리된 가스는 축열식 베드에 구비된 축열층에 의해 폐열이 회수되는 구조를 갖되, 상기 회수된 폐열은 유입되는 배가스의 예열을 위한 것이다.
또한, 종래에는 반응실의 경우 통상의 환원장치에 적용되는 구조와 동일한 버너가 구비되어 반응실의 내부 온도를 고온으로 유지하는 일반적인 구조를 갖는다.
따라서, 종래에는 질소산화물(NOx)을 포함하는 배가스는 축열식 베드에 유입된 후 하나의 반응실 내부에 응집되어 환원제에 의해 환원처리가 1차적으로만 이루어지는 구조를 갖기 때문에 고농도로 질소산화물을 포함하는 가스의 경우 환원처리가 완벽하게 이루어지지 않으므로 배가스에 포함된 질소산화물의 제거 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 축열식 베드에 구비된 환원제 공급수단은 탱크에서 환원제가 지속적으로 공급되기 때문에 상기 탱크에서 환원제를 채워 넣어야 하는 구조를 갖는 것이며, 이를 재사용 하기 위한 어떠한 수단 및 장치를 찾아볼 수 없는 구조를 갖기 때문에 환원제의 지속적 공급에 의한 유지비용이 증가하는 또 다른 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 환원처리의 효율을 높이기 위해 통상적으로 사용되는 버너는 환원처리가 이루어지는 반응실에 직접 설치되는 구조를 갖기 때문에 반응실 내부에서 버너를 이용해 유해성분을 연소하는 과정에서 다른 화합물로 변형되거나, 황산화물(SOx) 등의 유해가스가 추가로 발생하여 배출되어 심각한 대기 오염을 야기하는 또 다른 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 유해가스제거장치에 대하여, 산화반응수단 및 환원반응수단을 통해 1차 산화, 환원 처리된 후 처리된 가스가 다시 2차복합반응수단에 의해 2차 산화, 환원 처리되도록 설치 구성함으로써, 이를 통해 고농도로 질소산화물 및 황산화물이 포함된 가스의 처리 효율이 상승되게 하여 가스에 포함된 질소산화물 및 황산화물을 완벽하게 제거되도록 하는 유해가스제거장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 탱크에 수용된 산화제 또는 환원제가 순환펌프에 의해 흡입된 후 노즐에 의해 분사되면 다시 탱크에 유입되는 순환 구조를 갖도록 구성함으로써, 이를 통해 산화제 또는 환원제의 사용기간이 늘어나 유해가스제거장치의 유지비용이 절감되도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 가스를 예열한 후 유입되도록 하는 직접연소기를 최초 가스가 발생하는 부분에 설치 구성함으로써, 이를 통해 가스를 연소하는 과정에서 다른 화합물로 변형되거나, 황산화물 등의 유해가스가 추가로 발생하여도 후속 공정에서 산화, 환원처리되어 제거 되도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은; 제조공정 및 연소 또는 소각에 의해 배출되는 가스 중 인체 및 대기환경에 유해한 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 제거하여 유해성분을 억제하기 위한 유해가스제거장치로서,
가스를 흡입후드를 통해 유입시키며, 유입된 가스를 버너를 이용해 직접 가열하여 예열한 후 공급되게 하는 직접연소기와; 상기 직접연소기에 산화반응조가 연결되어 내부로 가스가 유입되며, 상기 산화반응조 하부에 구비된 산화탱크에 알칼리를 포함한 용수와 함께 산화제가 수용되면, 상기 산화제는 노즐에 의해 산화반응조 상부에서 분사된 후 상기 산화탱크에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 산화 처리하는 산화반응수단과; 상기 산화반응수단에 환원반응조가 연결되어 내부로 산화처리된 가스가 유입되며, 상기 환원반응조 하부에 구비된 환원탱크에 산을 포함한 용수와 함께 환원제가 수용되면, 상기 환원제는 노즐에 의해 환원반응조 상부에서 분사된 후 상기 환원탱크에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 환원 처리하는 환원반응수단과; 상기 환원반응수단에 복합반응조가 연결되어 내부로 환원처리된 가스가 유입되며, 상기 복합반응조 하부에 구비된 복합탱크에 알칼리와 산을 포함한 용수와 함께 산화제와 환원제가 수용되면, 수용된 산화제와 환원제는 노즐에 의해 복합반응조 상부에서 분사된 후 상기 복합탱크에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 산화, 환원을 동시에 수행한 후 외부로 배출하는 2차복합반응수단를 포함하여 구성되며,
상기 직접연소기에 유입된 가스는 상기 버너의 직접 연소에 의해 예열되어 상기 산화반응수단 내부에 유입되며, 유입된 가스는 상기 산화반응수단 및 환원반응수단과 더불어, 상기 2차복합반응수단에 의해 산화, 환원 처리되어 가스에 포함된 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)이 제거된 가스가 배출됨을 특징으로 하는 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치를 제공한다.
이러한 본 발명에 따르면, 고농도의 질소산화물 및 황산화물이 포함된 가스의 처리 효율이 상승되어 가스에 포함된 질소산화물 및 황산화물을 완변하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 산화제 또는 환원제의 사용기간이 늘어나 유해가스제거장치의 유지비용이 절감되는 또 다른 효과가 있다.
또한, 가스를 연소하는 과정에서 다른 화합물로 변형되거나, 황산화물 등의 유해가스가 추가로 발생하여도 후속 공정에서 산화, 환원처리에 의해 제거되는 또 다른 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면.
도 2는 다른 실시 예에 따른 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면.
본 발명에 따른 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치를 첨부된 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
한편, 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하거나 속하지 아니한 기술분야에서 광범위하게 널리 알려져 사용되고 있는 구성요소에 대해서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하며, 이는 불필요한 설명을 생략함과 더불어 이에 따른 본 발명의 요지를 더욱 명확하게 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.
이에 따른, 유해가스제거장치(1)를 개략적으로 설명하면, 제조공정 및 연소 또는 소각에 의해 배출되는 가스 중 인체 및 대기환경에 유해한 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 제거하여 유해성분을 억제하기 위한 유해가스제거장치로서,
가스를 흡입후드(110)를 통해 유입시키며, 유입된 가스를 버너(121)를 이용해 직접 가열하여 예열한 후 공급되게 하는 직접연소기(100)와; 상기 직접연소기(100)에 산화반응조(210)가 연결되어 내부로 가스가 유입되며, 상기 산화반응조(210) 하부에 구비된 산화탱크(220)에 알칼리를 포함한 용수와 함께 산화제가 수용되면, 상기 산화제는 노즐(250)에 의해 산화반응조(210) 상부에서 분사된 후 상기 산화탱크(220)에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 산화 처리하는 산화반응수단(200)과; 상기 산화반응수단(200)에 환원반응조(310)가 연결되어 내부로 산화처리된 가스가 유입되며, 상기 환원반응조(310) 하부에 구비된 환원탱크(320)에 산을 포함한 용수와 함께 환원제가 수용되면, 상기 환원제는 노즐(350)에 의해 환원반응조(310) 상부에서 분사된 후 상기 환원탱크(320)에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 환원 처리하는 환원반응수단(300)과; 상기 환원반응수단(300)에 복합반응조(410)가 연결되어 내부로 환원처리된 가스가 유입되며, 상기 복합반응조(410) 하부에 구비된 복합탱크(420)에 알칼리와 산을 포함한 용수와 함께 산화제와 환원제가 수용되면, 수용된 산화제와 환원제는 노즐(450)에 의해 복합반응조(410) 상부에서 분사된 후 상기 복합탱크(420)에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 산화, 환원을 동시에 수행한 후 외부로 배출하는 2차복합반응수단(400)를 포함하여 구성되며,
상기 직접연소기(100)에 유입된 가스는 상기 버너(121)의 직접 연소에 의해 예열되어 상기 산화반응수단(200) 내부에 유입되며, 유입된 가스는 상기 산화반응수단(200) 및 환원반응수단(300)과 더불어, 상기 2차복합반응수단(400)에 의해 산화, 환원 처리되어 가스에 포함된 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)이 제거된 가스가 배출되는 구조를 갖는다.
이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.
먼저, 상기 직접연소기(100)는 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)이 포함된 가스를 흡입후드(110)를 통해 유입시키며, 유입된 가스를 버너(121)를 이용해 직접 가열하여 예열한 후 공급되게 하는 것이다.
한편, 상기 직접연소기(100)는 최초 가스가 발생하는 곳에 흡입후드(110)가 설치되면, 상기 흡입후드(110)에 금속재 관 형태로 제작되는 가열덕트(120)가 연결됨과 더불어, 상기 가열덕트(120)의 하면으로 버너(121)가 가열부분이 가열덕트(120) 내부로 관통되는 결합 구조를 갖는다.
이때, 상기 가열덕트(120)는 상부가 내향으로 점차 좁혀지는 삼각뿔 구조를 갖음에 따라 상기 가열덕트(120)로 유입되는 가스에 대한 회전 기류를 형성하도록 하여 유입된 가스가 버너(121)를 통해 가열되는 접촉시간 및 가열시간을 증가시키게 된다.
또한, 상기 직접연소기(100)는 상기 흡입후드(110)로부터 유입되는 가스를 강제 흡입하여 상기 가열덕트(120) 측으로 공급하기 위한 흡입펌프(130)를 더 포함한다.
이때, 상기 흡입펌프(130)는 흡입후드(110)와 가열덕트(120) 사이에 설치된 상태에서 자연 유입되는 가스를 강제 흡입/배출하여 상기 가열덕트(120) 측으로 공급하는 목적과 함께, 상기 가열덕트(120) 측에 구비된 버너(121)의 연소 효율을 높이기 위함이다.
따라서, 상기 직접연소기(100)는 연소하는 과정에서 다른 화합물로 변형되거나, 황산화물(SOx) 등의 유해가스가 추가로 발생하여 배출됨을 방지하기 위해 최초 가스가 유입되는 부분에 설치되는 것이며, 이에 따라 가스를 예열한 후 산화, 환원처리되게 하여 연소과정에서 발생하는 유해가스를 제거하면서 고온으로 예열된 가스의 산화, 환원 반응의 효율을 높이기 위함이다.
또한, 상기 직접연소기(100)는 상기 버너(121)의 결합부 상측으로 허니컴 세라믹(123)이 더 구비된다.
이때, 상기 허니컴 세라믹(123)은 벌집과 같은 형태를 갖는 세라믹으로 압출 성형법에 의해 제작되며, 표면적이 크고 중공 부분을 물질이 통과할 수 있도록 제작됨으로써, 직접연소기(100)로부터 가열된 열이 상기 허니컴 세라믹(123)에 전이되어 축열됨으로 가스에 대한 지속적 예열 작용과 함께, 상기 버너(121)가 소비하는 연료의 절감을 위한 것이다.
또한, 상기 직접연소기(100)는 상기 흡입후드(110)와 흡입펌프(130) 연결부위 사이로 외부 이물질이 유입됨을 방지하기 위한 필터망(111)을 더 포함한다.
이때, 상기 필터망(111)은 다공성의 금속 망판 형태로 제작된 상태에서 다단으로 형성됨에 따라 외부 이물질 중 작은 크기를 갖는 이물에 대한 필터링 효과를 제공하여 본 발명의 유해가스제거장치(1) 내부로 이물이 유입됨을 차단한다.
또한, 상기 직접연소기(100)는 산화반응수단(200)에 예열된 가스가 유입되기에 앞서, 상기 버너(121)로부터 예열된 가스에 대하여, 알칼리 또는 산 혹은, 이들이 조합된 것으로부터 선택된 용수와, 이 용수와 함께 산화제 또는 환원제를 각각 분사하거나, 혹은 산화제와 환원제를 동시에 분사하여 일부 산화, 환원처리된 가스를 산화반응조(210)에 유입되게 하는 1차복합반응기(140)를 더 포함한다.
이때, 상기 1차복합반응기(140)는 금속재 원통 형태로 제작되면, 상기 제1차복합반응기(140)의 내부로 산화제를 분사하기 위한 노즐(150)이 관통결합되며, 상기 노즐(150)은 후술하는 산화반응수단(200), 환원반응수단(300), 2차복합반응수단(400)에 각각 연결되어(도면부호 참조;㈎→㈎,㈏→㈏,㈐→㈐) 상기 산화반응수단(200), 환원반응수단(300), 2차복합반응수단(400)으로부터 용수와 함께 산화제 또는 환원제가 각각 공급되거나, 혹은 산화제와 환원제가 동시에 공급되어 분사되게 된다.
또한, 1차복합반응기(140)의 하부는 후술하는 산화탱크(220) 및 환원탱크(320), 복합탱크(420)에 각각 연결되어(도면부호;㈑→㈑,㈒→㈒,㈓→㈓) 상기 노즐(150)에서 분사된 산화제 또는 환원제 혹은, 산화제와 환원제가 각각 해당하는 산화탱크(220), 환원탱크(320), 복합탱크(420)에 선택적으로 유입되게 함에 따라 산화제, 환원제가 상기 1차복합반응기(140) 내에서 순환하게 된다.
따라서, 상기 1차복합반응기(140)가 최초 가스가 유입되는 부분에서부터 산화,환원 및 이를 복합적으로 처리되도록 함에 따라 본 발명의 유해가스제거장치(1)에서 산화,환원 반응을 여러 차례 수행하여 가스에 포함된 질소산화물 및 황산화물의 제거 효율을 높이게 된다.
그리고, 상기 산화반응수단(200)은 상기 직접연소기(100)에 산화반응조(210)가 연결되어 내부로 가스가 유입되며, 상기 산화반응조(210) 하부에 구비된 산화탱크(220)에 알칼리를 포함한 용수와 함께 산화제가 수용되면, 상기 산화제는 노즐(250)에 의해 산화반응조(210) 상부에서 분사된 후 상기 산화탱크(220)에 유입되는 순환구조에 의해 산화 처리하기 위한 것이다.
한편, 상기 산화반응수단(200)은 내부에 수용공간을 갖는 타워 형태로 산화반응조(210)가 제작된 상태에서 상기 산화반응조(210) 하부에 산화탱크(220)가 일체로 형성됨과 더불어 상기 산화탱크(220)에 노즐(250)이 관 연결되며, 상기 노즐(250)은 분사 부위가 상기 산화반응조(210)의 상부 내측에 관통결합되어 상기 산화탱크(220)에 수용된 산화제를 하향으로 분사시키게 되고, 상기 노즐(250)은 산화반응조(210) 내부에서 다단으로 설치할 수 있다.
이때, 상기 산화반응조(210)의 상단 일측에는 유입된 가스가 산화 처리된 후 다음 공정으로 공급되게 하는 연결관(240)이 결합되며, 상기 연결관(240)은 후술하는 환원반응수단(300)과 연결된다.
또한, 상기 산화반응수단(200)은 산화제가 노즐(250)을 통해 분사된 후 상기 산화탱크(220)에 유입되면, 이를 반복적으로 강제 흡입/배출하여 순화되게 하는 순환펌프(230)를 더 포함한다.
이때, 상기 순환펌프(230)는 상기 산화탱크(220)와 노즐(250) 사이에 관 연결에 의해 체결되어 상기 산화탱크(220)에 수용된 산화제를 흡입하여 상기 노즐(250)에 강제 공급하게 된다.
또한, 상기 산화탱크(220)는 상부 일측에 알칼리를 포함한 용수와 함께 해당하는 산화제를 투입하기 위한 용수투입홀(224) 및 약제투입홀(223)이 각각 형성된다.
따라서, 전술한 구조의 산화반응수단(200) 내부로 상기 직접연소기(100)를 통해 예열된 가스가 유입되면 상기 산화탱크(220)에 수용된 산화제가 노즐(250)을 통해 산화반응조(210) 내부에 분사되어 가스에 대한 1차 산화 처리한 후 후술하는 환원반응수단(300)에 공급하게 되며, 이에 대한 산화 반응식은 다음과 같다.
[반응식 1]
Figure 112014022623015-pat00001

그리고, 상기 환원반응수단(300)은 상기 산화반응수단(200)에 환원반응조(310)가 연결되어 내부로 산화처리된 가스가 유입되며, 상기 환원반응조(310) 하부에 구비된 환원탱크(320)에 산을 포함한 용수와 함께 환원제가 수용되며, 상기 환원제는 노즐(350)에 의해 환원반응조(310) 상부에서 분사된 후 상기 환원탱크(320)에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 환원 처리하기 위한 것이다.
한편, 상기 환원반응수단(300)은 내부에 수용공간을 갖는 타워 형태로 환원반응조(310)가 제작된 상태에서 상기 환원반응조(310) 하부에 환원탱크(320)가 일체로 형성됨과 더불어 상기 환원탱크(320)에 노즐(350)이 관 연결되며, 상기 노즐(350)은 분사 부위가 상기 환원반응조(310)의 상부 내측에 관통결합되어 상기 환원탱크(320)에 수용된 환원제를 하향으로 분사시키게 되고, 상기 노즐(350)은 환원반응조(310) 내부에서 다단으로 설치할 수 있다.
이때, 상기 환원반응조(310)의 상단 일측에는 유입된 가스가 환원 처리된 후 다음 공정으로 공급되게 하는 연결관(340)이 결합되며, 상기 연결관(340)은 후술하는 2차복합반응수단(400)과 연결된다.
또한, 상기 환원반응수단(300)은 환원제가 노즐(350)을 통해 분사된 후 상기 환원탱크(320)에 유입되면, 이를 반복적으로 강제 흡입/배출하여 순환되게 하는 순환펌프(330)를 더 포함한다.
이때, 상기 순환펌프(330)는 상기 환원탱크(320)와 노즐(350) 사이에 관 연결에 의해 체결되어 상기 환원탱크(320)에 수용된 환원제를 흡입하여 상기 노즐(350)에 강제 공급하게 된다.
또한, 상기 환원탱크(320)는 상부 일측에 산을 포함한 용수와 함께 해당하는 환원제를 투입하기 위한 용수투입홀(324) 및 약제투입홀(323)이 각각 형성된다.
따라서, 전술한 구조의 환원반응수단(300) 내부로 상기 산화반응수단(200)을 통해 산화처리된 가스가 유입되면 상기 환원탱크(320)에 수용된 환원제가 노즐(350)을 통해 환원반응조(310) 내부에 분사되어 가스에 대한 1차 환원 처리한 후 후술하는 환원반응수단(300)에 공급하게 되며, 이에 대한 산화 반응식은 다음과 같다.
[반응식 2]
Figure 112014022623015-pat00002

그리고, 상기 2차복합반응수단(400)은 상기 환원반응수단(300)에 복합반응조(410)가 연결되어 내부로 환원처리된 가스가 유입되며, 상기 복합반응조(410) 하부에 구비된 복합탱크(420)에 알칼리와 산을 포함한 용수와 함께 산화제와 환원제가 수용되면, 수용된 산화제와 환원제는 노즐(450)에 의해 복합반응조(410) 상부에서 분사된 후 상기 복합탱크(420)에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 산화, 환원을 동시에 수행한 후 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)이 제거된 가스를 외부로 배출하기 위한 것이다.
한편, 상기 2차복합반응수단(400)은 내부에 수용공간을 갖는 타워 형태로 복합반응조(410)가 제작된 상태에서 상기 복합반응조(410) 하부에 복합탱크(420)가 일체로 형성됨과 더불어 상기 복합탱크(420)에 노즐(450)이 관 연결되며, 상기 노즐(450)은 분사 부위가 상기 복합반응조(410)의 상부 내측에 관통결합되어 상기 복합탱크(420)에 수용된 산화제와 환원제를 하향으로 분사시키게 되고, 상기 노즐(450)은 복합반응조(410) 내부에서 다단으로 설치할 수 있다.
이때, 상기 복합반응조(410)의 상단 일측에는 유입된 가스가 산화, 환원 처리된 후 외부로 배출되게 하는 배출관(440)이 결합된다.
또한, 상기 2차복합반응수단(400)은 산화제와 환원제가 노즐(450)을 통해 분사된 후 상기 복합탱크(420)에 유입되면, 이를 반복적으로 강제 흡입/배출하여 순환되게 하는 순환펌프(430)를 더 포함한다.
이때, 상기 순환펌프(430)는 상기 복합탱크(420)와 노즐(450) 사이에 관 연결에 의해 체결되어 상기 복합탱크(420)에 수용된 산화제와 환원제를 흡입하여 상기 노즐(450)에 강제 공급하게 된다.
또한, 상기 복합탱크(420)는 상부 일측에 용수와 함께 해당하는 산화제와 환원제를 투입하기 위한 용수투입홀(424) 및 약제투입홀(423)이 각각 형성된다.
따라서, 전술한 구조의 2차복합반응수단(400) 내부로 상기 환원반응수단(300)을 통해 환원처리된 가스가 유입되면 상기 복합탱크(420)에 수용된 산화제와 환원제가 노즐(450)을 통해 복합반응조(410) 내부에 분사되어 가스에 대한 2차 산화, 환원 처리하며, 이에 대한 산화, 환원 반응식은 다음과 같으며, 이와 같은 일련의 과정을 통해 최종적으로 가스에 포함된 일부의 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 제거하여 외부로 배출하게 된다.
[반응식 3]
Figure 112014022623015-pat00003

따라서, 본 발명의 유해가스제거장치(1)는 상기 산화반응수단(200) 및 환원반응수단(300)을 통해 1차 산화, 환원 처리된 후 처리된 가스가 다시 2차복합반응수단(400)에 의해 2차 산화, 환원 처리되도록 설치 구성함에 따라 이를 통해 질소산화물 및 황산화물이 고농도로 포함된 가스의 처리 효율이 상승하여 가스에 포함된 질소산화물 및 황산화물을 완벽하게 제거할 수 있게 된다.
더욱이, 본 발명의 유해가스제거장치(1)는 탱크에 수용된 산화제 또는 환원제가 순환펌프(230,330,430)에 의해 흡입된 후 노즐(250,350,450)에 의해 배출되면 다시 탱크에 유입되는 순환구조를 갖도록 구성함에 따라 산화제 또는 환원제의 사용기간이 늘어나 유해가스제거장치(1)의 유지비용이 절감되게 된다.
또한, 상기 산화반응조(210), 환원반응조(310), 복합반응조(410)의 상부에는 가스에 잔류한 수분을 필터링 하기 위한 데미스터(211,311,411)가 더 구비되되, 상기 데미스터(211,311,411)는 섬유로 그물코를 다층으로 형성됨으로 가스에 잔류한 수분은 상기 데미스터(211,311,411)에 접촉되어 응집하게 된다.
또한, 상기 산화반응조(210), 환원반응조(310), 복합반응조(410)의 내부에는 분사된 산화제 또는 환원제가 일정시간 체류할 수 있도록 지연시키는 패킹(212,312,412)이 더 구비되되, 상기 패킹(212,312,412)은 표면적이 크고 중공 부분을 물질이 통과할 수 있도록 제작된다.
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한편, 도 2는 다른 실시 예에 따른 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
이에 따르면, 전술한 구조의 유해가스제거장치(1)에 대한 다른 실시 상태를 나타낸 것으로, 상기 산화탱크(220), 환원탱크(320), 복합탱크(420)는 내부에 수용된 산화제 또는 환원제에 대한 pH 와 ORP 값을 측정하여, 이에 대한 값을 기준으로 산화탱크(220)는 알칼리, 환원탱크(320)는 산, 복합탱크(420)는 알칼리와 산을 각각 포함한 용수와 함께, 산화탱크(220)는 산화제, 환원탱크(320)는 환원제, 복합탱크(420)는 산화제와 환원제를 각각 자동으로 보충되게 하는 PH감지부재(221,321,421) 및 ORP감지부재(222,322,422)를 더 포함한다.
이때, 상기 PH감지부재(221,321,421) 및 ORP감지부재(222,322,422)는 측정된 값을 기준으로 정량펌프를 작동하도록 하여 산화제, 환원제를 상기 산화탱크(220)는 산화제, 환원탱크(320)는 환원제, 복합탱크(420)는 산화제와 환원제를 각각 자동으로 공급되게 한다.
한편, 상기 산화탱크(220), 환원탱크(320), 복합탱크(420)는 제1정량펌프, 제2정량펌프, 제3정량펌프, 제4정량펌프, 제5정량펌프와 각각 연결된다.(도면부호 참조;ⓐ→ⓐ,ⓑ→ⓑ,ⓒ→ⓒ,ⓓ→ⓓ,ⓔ→ⓔ,ⓕ→ⓕ,ⓖ→ⓖ,ⓘ→ⓘ)
따라서, 본 발명의 유해가스제거장치(1)는 각각의 탱크에 수용된 산화제 또는 환원제의 pH 와 ORP 값을 PH감지부재(221,321,421) 및 ORP감지부재(222,322,422)를 이용해 실시간으로 측정한 후 측정된 값을 기준으로 정량펌프를 작동하여 자동으로 공급되도록 구성함에 따라 유해가스제거장치(1)의 유지에 대한 편의성을 제공하게 된다.
또한, 상기 산화반응조(210), 환원반응조(310), 복합반응조(410)의 내부 상측에는 유입된 가스를 분산되게 기류를 형성하면서 상측으로 가스를 상승시키기 위해 설치되는 송풍팬(500)을 더 포함한다.
이때, 상기 송풍팬(500)은 공기를 흡입하는 방향으로 블레이드가 설치되어 상기 산화반응조(210), 환원반응조(310), 복합반응조(410) 내부에 유입된 가스를 상측으로 상승시키면서, 내부 공간에 회전 기류를 형성시켜 가스가 중앙 부분에 머물려고 하는 것을 분산시키게 된다.
이상 설명한 바와 같이. 본 발명은 특정의 바람직한 실시 예를 예시한 설명과 도면으로 표현하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 따른 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 및 개조, 수정 등이 가능할 수 있음을 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
1. 유해가스제거장치 100.직접연소기
110.흡입후드 120.가열덕트
130.흡입펌프 140.1차복합반응기
150,250,350,450.노즐 200.산화반응수단
210.산화반응조 220.산화탱크
230,330,430.순환펌프 240,340.연결관
300.환원반응수단 310.환원반응조
320.환원탱크 400.2차복합반응수단
410.복합반응조 420.복합탱크
440.배출관

Claims (4)

  1. 제조공정 및 연소 또는 소각에 의해 배출되는 가스 중 인체 및 대기환경에 유해한 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 제거하여 유해성분을 억제하기 위한 유해가스제거장치로서,
    가스를 흡입후드(110)를 통해 유입시키며, 유입된 가스를 버너(121)를 이용해 직접 가열하여 예열한 후 공급되게 하는 직접연소기(100)와;
    상기 직접연소기(100)에 산화반응조(210)가 연결되어 내부로 가스가 유입되며, 상기 산화반응조(210) 하부에 구비된 산화탱크(220)에 알칼리를 포함한 용수와 함께 산화제가 수용되면, 상기 산화제는 노즐(250)에 의해 산화반응조(210) 상부에서 분사된 후 상기 산화탱크(220)에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 산화 처리하는 산화반응수단(200)과;
    상기 산화반응수단(200)에 환원반응조(310)가 연결되어 내부로 산화처리된 가스가 유입되며, 상기 환원반응조(310) 하부에 구비된 환원탱크(320)에 산을 포함한 용수와 함께 환원제가 수용되면, 상기 환원제는 노즐(350)에 의해 환원반응조(310) 상부에서 분사된 후 상기 환원탱크(320)에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 환원 처리하는 환원반응수단(300)과;
    상기 환원반응수단(300)에 복합반응조(410)가 연결되어 내부로 환원처리된 가스가 유입되며, 상기 복합반응조(410) 하부에 구비된 복합탱크(420)에 알칼리와 산을 포함한 용수와 함께 산화제와 환원제가 수용되면, 수용된 산화제와 환원제는 노즐(450)에 의해 복합반응조(410) 상부에서 분사된 후 상기 복합탱크(420)에 유입되는 순환구조에 의해 가스를 산화, 환원을 동시에 수행한 후 외부로 배출하는 2차복합반응수단(400)를 포함하여 구성되며,
    상기 직접연소기(100)에 유입된 가스는 상기 버너(121)의 직접 연소에 의해 예열되어 상기 산화반응수단(200) 내부에 유입되며, 유입된 가스는 상기 산화반응수단(200) 및 환원반응수단(300)과 더불어, 상기 2차복합반응수단(400)에 의해 산화, 환원 처리되어 가스에 포함된 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)이 제거된 가스가 배출됨을 특징으로 하는 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직접연소기(100)는 상기 산화반응수단(200)에 예열된 가스가 유입되기에 앞서, 상기 버너(121)로부터 예열된 가스에 대하여, 알칼리 또는 산 혹은, 이들이 조합된 것으로부터 선택된 용수와, 이 용수와 함께 산화제 또는 환원제를 각각 분사하거나, 혹은 산화제와 환원제를 동시에 분사하여 일부 산화, 환원처리된 가스를 상기 산화반응조(210)에 유입되게 하는 1차복합반응기(140)를 더 포함하며,
    상기 1차복합반응기(140)는, 금속재 원통 형태로 제작된 상태에서 상기 1차복합반응기(140)의 내부로 알칼리 또는 산 혹은, 이들이 조합된 것으로부터 선택된 용수와, 이 용수와 함께 선택된 산화제 또는 환원제를 각각 분사하거나, 혹은 산화제와 환원제를 동시에 분사되게 하는 노즐(150)이 관통결합된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화반응수단(200)은 산화제, 상기 환원반응수단(300)은 환원제, 상기 2차복합반응수단(400)은 산화제와 환원제를 복합적으로 분사한 후, 이를 반복적으로 강제 흡입/배출하여 순환되게 하는 순환펌프(230,330,430)를 더 포함한 것을 특징으로 하는 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산화탱크(220), 환원탱크(320), 복합탱크(420)는 내부에 수용된 산화제 또는 환원제에 대한 pH 와 ORP 값을 측정하여, 이에 대한 값을 기준으로 산화탱크(220)는 알칼리, 환원탱크(320)는 산, 복합탱크(420)는 알칼리와 산을 각각 포함한 용수와 함께, 산화탱크(220)는 산화제, 환원탱크(320)는 환원제, 복합탱크(420)는 산화제와 환원제를 각각 자동으로 보충되게 하는 PH감지부재(221,321,421) 및 ORP감지부재(222,322,422)를 더 포함한 것을 특징으로 하는 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치.
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