KR101529703B1 - 오염물질 분해방법 및 그를 위한 오염물질 분해장치 - Google Patents

오염물질 분해방법 및 그를 위한 오염물질 분해장치 Download PDF

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Abstract

간편하고 효율적으로 2차 오염물질 생성을 억제하는 오염물질 분해방법 및 그를 위한 오염물질 분해장치가 제공된다. 오염물질 분해방법은, 가스 상태의 오염물질이 유입구를 통해 유입되는 유입단계, 오염물질이 서로 다른 축열층 중 어느 하나와 열교환하여 예열되는 예열단계, 예열된 오염물질이 가열부가 구비된 반응로에서 반응시간 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 처리물질로 전환되는 처리단계, 처리물질이 서로 다른 축열층 중 다른 하나와 열교환하여 냉각되는 냉각단계, 및 냉각된 처리물질이 배출구를 통해 배출되는 배출단계를 포함한다.

Description

오염물질 분해방법 및 그를 위한 오염물질 분해장치{Decomposition method for contaminant and Contaminant decomposition apparatus for the same}
본 발명은 오염물질 분해방법 및 그를 위한 오염물질 분해장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 처리과정에서의 2차 오염물질 생성을 간편하고 효율적으로 억제하여, 불필요한 처리과정을 배제하고 오염물질이 효과적으로 분해되도록 한 오염물질 분해방법 및 그를 위한 오염물질 분해장치에 관한 것이다.
공장이나 산업시설, 유기-화학적 프로세스를 동반하는 각종 처리시설 등에서는 대량의 배기가스(Exhaust gas)가 지속적으로 방출된다. 배기가스에는 각 종의 오염물질(Contaminant/ Pollutant)이 함유되어 있어 유독하고 악취가 날 수 있으며, 치명적인 영향을 주어 인체를 손상시킬 수도 있다. 오염물질은 이러한 배기가스에 함유되거나 그 외 다른 형태로 존재할 수 있으며, 대기 중이나 수중, 또는 토양에 방류되어 심각한 환경오염을 초래할 수 있다.
따라서, 각종의 분해설비 또는 처리설비 등을 설치하여 오염물질을 제거한다. 분해설비 또는 처리설비는 가스 상태의 오염물질을 내부로 유입한 후, 생물학적 처리과정, 흡착과정, 열에 의한 소각과정, 전기적 반응과정, 촉매를 이용한 촉매 반응과정 등을 거쳐 이를 분해할 수 있다. 대한민국 등록특허 제10-0638800호에 오염물질 처리설비의 일 례가 개시되어 있다.
한편, 일반적으로 오염물질이 분해설비를 거쳐 처리되는 경우에도 이로부터 완전히 무해한 최종 처리물질을 얻는 것은 용이하지 못하며, 처리과정에서 2차 오염물질이 생성되는 문제가 있다. 예를 들어, 오염물질에 암모니아, 아민계화합물 등 질소성분이 포함되어 있는 경우, 오염물질을 처리하는 과정에서 질소산화물이 생성될 수 있으며, 이를 처리하는 재처리과정이 추가되어야만 한다. 종래 이를 위해 분해설비에 SCR(Selective Catalytic Reduction: 선택적 촉매 환원)장비 등의 처리장비가 부가되는 방식이 주로 사용되어 왔다.
그러나, 종래의 경우 장비가 부가적, 추가적으로 설치됨으로써 부지 면적이 증가하고, 설비가 불필요하게 커지거나 복잡해지며, 에너지 소모량이 크게 증가하는 등 분해설비가 효율적으로 구성되지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 1차 처리과정에서 질소산화물과 같은 2차 오염물질을 생성하고, 이를 별도의 2차 처리과정을 통해 재처리하는 종래의 비효율적 처리방식은 오염물질의 분해/처리 수준을 저하시키는 큰 문제점이 있어, 이에 대한 개선이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0638800호, (2006.10.27), 도 1
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명이 이루고자 하는 하나의 기술적 과제는, 처리과정에서의 2차 오염물질 생성을 간편하고 효율적으로 억제하여, 불필요한 처리과정을 배제하고 오염물질이 효과적으로 분해되도록 한 오염물질 분해방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 하나의 기술적 과제는 상기와 같은분해방법을 수행하여 처리과정에서의 2차 오염물질 생성을 간편하고 효율적으로 억제하며, 불필요한 처리과정을 배제하고 오염물질이 효과적으로 분해되도록 한 오염물질 분해장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 오염물질 분해방법은, 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입구를 통해 유입되는 유입단계; 상기 오염물질이 서로 다른 축열층 중 어느 하나와 열교환하여 예열되는 예열단계; 예열된 상기 오염물질이 가열부가 구비된 반응로에서 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 처리물질로 전환되는 처리단계; 상기 처리물질이 서로 다른 축열층 중 다른 하나와 열교환하여 냉각되는 냉각단계; 및 냉각된 상기 처리물질이 배출구를 통해 배출되는 배출단계를 포함한다.
상기 분해방법은 상기 반응로의 온도가 750~1050℃로 유지될 수 있다.
상기 분해방법은 상기 처리단계 이전에, 상기 오염물질에 반응촉진제를 주입하는 단계를 더 포함하고, 상기 반응로의 온도는 650~950℃로 유지될 수 있다.
상기 반응촉진제는 작용기로 히드록실기를 갖는 화합물로 이루어질 수 있다.
상기 2차 오염물질은 질소산화물이며, 상기 처리물질은 N2를 포함할 수 있다.
상기 분해방법은 상기 오염물질 중 일부가 상기 반응로에 직접 주입되어 처리되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 분해방법은 상기 반응로 내 산소 농도가 3%이상으로 유지되고, 상기 반응로 내부의 서로 다른 2지점 이상의 지점으로부터 측정된 온도값을 기준으로 상기 반응로 내부온도가 제어될 수 있다.
상기 반응로는 상기 오염물질의 유동경로 상에 배치되는 적어도 하나의 차단판을 포함하고, 상기 차단판이 상기 오염물질의 유동속도를 저하시킬 수 있다.
상기 분해방법은 상기 반응로 내부로 외기를 유입하거나, 상기 반응로 내부의 가스를 상기 반응로 외부로 우회시켜 상기 반응로 내부온도를 조절할 수 있다.
상기 분해방법은 상기 반응로와 연결된 바이패스관을 통해 상기 오염물질 중 일부가 상기 반응로 외부로 우회될 수 있다.
본 발명에 의한 오염물질 분해장치는, 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구; 내부에 가열부가 구비되어 상기 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로; 상기 처리물질이 배출되는 배출구; 및 상기 유입구와 상기 반응로의 사이, 및 상기 배출구와 상기 반응로의 사이에 개재되고, 상기 오염물질과 열교환하여 상기 반응로로 유입되는 상기 오염물질을 예열하거나, 상기 처리물질과 열교환하여 상기 반응로로부터 유출되는 상기 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층을 포함하되, 상기 오염물질이 상기 반응로 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 상기 처리물질로 처리된다.
상기 반응로는 상기 오염물질의 유동경로 상에 배치되는 적어도 하나의 차단판을 포함하여, 상기 차단판이 상기 오염물질의 유동속도를 저하시킬 수 있다.
상기 분해장치는 상기 가열부와 인접하게 설치되어 상기 오염물질을 상기 가열부 주위로 우회시키는 저지패널을 더 포함할 수 있다.
상기 저지패널은 상기 가열부와 인접한 판상의 구조물, 및 상기 오염물질을 분산시키는 메쉬 타입의 구조물 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 반응로의 온도는 750~1050℃로 유지될 수 있다.
상기 분해장치는, 상기 유입구와 연결되는 주입로를 더 포함하고, 상기 주입로를 통해 상기 오염물질에 반응촉진제가 주입되며, 상기 반응로의 온도는 650~950℃로 유지될 수 있다.
상기 반응촉진제는 작용기로 히드록실기를 갖는 화합물로 이루어질 수 있다.
상기 오염물질은 상기 유입구로부터 상기 서로 다른 축열층 중 어느 하나로 선택적으로 유입되고, 상기 처리물질은 상기 반응로로부터 상기 서로 다른 축열층 중 다른 하나로 선택적으로 유출될 수 있다.
상기 서로 다른 축열층은 복수의 축열재가 회전 대칭형으로 배열되어 구성된 축열모듈 중 일부분으로 이루어지되, 상기 축열모듈의 일 측에 적어도 일부가 회전 가능하게 결합되는 분배모듈을 더 포함하여, 상기 오염물질이 상기 분배모듈을 통해 상기 축열모듈의 일부분으로 선택적으로 분배될 수 있다.
상기 분해장치는 상기 서로 다른 축열층 내부에 격자구조 또는 허니콤 구조의 축열재가 각각 장입될 수 있다.
상기 축열재 내측에 촉매반응을 통해 상기 오염물질을 처리하는 촉매가 삽입될 수 있다.
상기 분해장치는, 상기 서로 다른 축열층과 상기 유입구의 사이, 및 상기 서로 다른 축열층과 상기 배출구의 사이 중 적어도 하나에 착탈 가능하게 삽입되는 불연성 또는 난연성의 필터부재를 더 포함할 수 있다.
상기 분해장치는, 상기 유입구와 상기 반응로 사이를 연결하고, 상기 서로 다른 축열층을 우회하는 분기관을 더 포함하여, 상기 오염물질 중 일부가 상기 분기관을 통해 분기되어 상기 반응로에 직접 주입될 수 있다.
상기 분해장치는, 상기 배출구와 상기 반응로 사이를 연결하고, 상기 서로 다른 축열층을 우회하는 유출관을 더 포함하여, 상기 반응로 내부의 가스가 상기 유출관을 통해 유출될 수 있다.
상기 유출관에 상기 가스에 포함된 상기 오염물질을 처리하는 촉매가 삽입될 수 있다.
상기 분해장치는 상기 반응로와 연결된 바이패스관을 더 포함하여, 상기 오염물질 중 일부가 상기 바이패스관을 통해 상기 반응로 외부로 우회될 수 있다.
상기 분해장치는, 상기 서로 다른 축열층 중 적어도 하나에 연결되어, 상기 서로 다른 축열층에 퍼지가스(Purge gas)를 주입하는 퍼지가스 공급관을 더 포함할 수 있다.
상기 퍼지가스는 상기 반응로 내부의 가열된 가스가 우회된 것이거나, 가스 상태의 유체가 외부로부터 직접 유입된 것일 수 있다.
본 발명에 의한 오염물질 분해방법으로, 처리과정에서의 2차 오염물질 생성을 별도의 추가적인 프로세스 없이 간편하고, 효율적으로 억제할 수 있다. 따라서, 오염물질의 처리과정이 간소화되고 분해수준 또는 처리수준이 상승하는 유용한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 오염물질 분해장치는 별도의 추가적, 부가적인 설비 없이도 2차 오염물질의 생성을 효과적으로 억제할 수 있어, 장치가 간편하고 효율적으로 구성될 수 있다. 뿐만 아니라, 장치의 크기가 감소하여 상대적으로 부지가 넓지 않은 곳에도 이를 용이하게 설치 가능한 유용한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해장치를 개념적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 분해장치의 축열층 내부를 도시한 사시도이다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 오염물질 분해장치의 작동과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해방법을 도시한 순서도이다.
도 9 및 도 10은 실험례 및 비교실험례의 결과를 각각 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 오염물질 분해장치의 구성 및 작동과정을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 12는 도 11의 분해장치 중 분배모듈 및 축열모듈의 일부를 좀 더 상세하게 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 오염물질 분해방법을 도시한 순서도이다.
도 14는 도 13의 분해방법을 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 오염물질 분해장치의 구성도이다.
도 15는 도 14의 분해장치의 작동과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해방법 및 그를 위한 오염물질 분해장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해장치를 개념적으로 도시한 구성도이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해방법을 도시한 순서도이다.
우선 도 8a 및 도 8b와 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해방법은 도 8a에 도시된 바와 같이 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입구(도 1의 310 참조)를 통해 유입되는 유입단계(S100), 유입된 오염물질이 서로 다른 축열층(도 1의 200a, 200b 참조) 중 어느 하나와 열교환하여 예열되는 예열단계(S110), 예열된 상기 오염물질이 가열부(도 1의 110 참조)가 구비된 반응로(도 1의 100 참조)에서 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여 2차 오염물질의 생성을 억제하고 처리물질로 전환되는 처리단계(S120), 처리물질이 서로 다른 축열층(도 1의200a, 200b 참조) 중 다른 하나와 열교환하여 냉각되는 냉각단계(S130), 및 냉각된 처리물질이 배출구(도 1의 410 참조)를 통해 배출되는 배출단계(S140)를 포함한다. 이러한 오염물질 분해방법은 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구, 서로 다른 축열층, 오염물질이 처리물질로 전환되는 반응로, 및 처리물질이 배출되는 배출구를 포함하는 오염물질 분해장치를 이용하여 수행되는 것일 수 있다.
이 때, 도 8b에 도시된 바와 같이, 처리단계(S230) 이전에 오염물질에 반응촉진제를 주입하는 단계(S210)가 더 포함될 수 있으며, 이를 통해 오염물질의 처리반응을 촉진시키는 동시에 반응온도를 낮출 수 있다. 따라서, 가열부가 소모하는 에너지 역시 감소될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해방법은, 오염물질을 버너와 같은 가열부(110)가 구비된 고온의 반응로(100)내부에서 일정 반응시간 동안 체류시킴으로써 간편하고, 효과적으로 2차 오염물질의 생성을 억제하는 것이며, 그 밖의 전처리 또는 후처리 과정과 같은 부가적인 처리과정을 포함하지 않는다. 따라서, 오염물질의 처리과정이 불필요한 과정 없이 단순화되어 손쉽게 적용되고, 이를 통해 오염물질의 분해 또는 처리 수준을 종래에 비해 큰 폭으로 상승시킬 수 있는 것이다. 가열부(110)는 버너와 같이 연료를 이용하는 연소발열체 이외에도, 전기저항 등에 의해 발열하는 전기발열체 등으로 형성되는 것도 가능하며 그 밖에도 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해방법은 오염물질이 반응로(100) 내부에 유입되거나 유출되는 과정에서 열교환 되도록 구성되어 처리과정에서 버려질 수 있는 폐열을 효과적으로, 용이하게 재사용할 수 있다. 이를 통해 처리과정에서의 열효율을 극대화하고 경제적인 효과까지 도모할 수 있다.
한편, 이와 같은 오염물질 분해방법을 위한 오염물질 분해장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구(310), 내부에 버너와 같은 가열부(110)가 구비되어 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로(100), 처리물질이 배출되는 배출구(410), 및 유입구(310)와 반응로(100)의 사이 및 배출구(410)와 반응로(100)의 사이에 개재되고, 오염물질과 열교환하여 반응로(100)로 유입되는 오염물질을 예열하거나, 처리물질과 열교환하여 반응로(100)로부터 유출되는 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층(200a, 200b)을 포함하되, 오염물질이 반응로(100) 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여 2차 오염물질의 생성을 억제하고 처리물질로 처리된다.
이와 같은 구성을 갖는 오염물질 분해장치(1) 역시 상기와 같은 2차 오염물질을 별도로 처리하기 위한 전처리 또는 후처리 설비와 같은 설비가 추가적으로 적용될 필요가 없다. 따라서 장치를 간편하고 효율적으로 구성할 수 있는 이점을 얻을 수 있으며, 장치의 크기가 감소되어 상대적으로 좁은 부지에도 용이하게 설치될 수 있는 유용한 효과까지 얻을 수 있는 것이다.
이하, 이러한 특징을 갖는 오염물질 분해방법 및 오염물질 분해장치(1)에 대해 좀 더 상세히 설명한다. 설명이 논리적이고 일관성을 갖도록 하기 위해, 먼저 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해장치(1)의 각 구성부에 대해 좀 더 상세히 설명한 후, 이를 토대로 오염물질 분해방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 하우징(10)은 내부에 수용공간을 갖는 금속재 설비일 수 있으며, 공장이나 산업시설, 각종 처리시설의 주변에 인접하게 설치된 것일 수 있다. 하우징(10) 내부의 수용공간에는 반응로(100), 축열층(200a, 200b), 유입로(300) 및 유입구(310), 배출로(400) 및 배출구(410) 등의 구성부가 컴팩트하게 배치될 수 있으며, 이러한 구성부들이 용이하게 배치될 수 있는 한 하우징(10)은 특정 형상에 한정되지 않고 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 하우징(10)의 내부 또는 외부표면은 내부식성 재료로 코팅 처리될 수 있으며, 이를 통해 외기 변화, 내부 습기, 또는 각종 온도 변화에 용이하게 대처하도록 형성될 수 있다.
반응로(100)는 하우징(10)의 일 측, 바람직하게는 하우징(10) 상부의 밀폐된 공간에 상대적으로 넓게 형성될 수 있다. 반응로(100) 내부에는 도시된 바와 같이 가열부(110)가 설치되며, 반응로(100) 내부로 유입된 오염물질은 가열부(110)에 의해 가열되어 처리 가능한 온도 이를 테면, 반응온도로 유지될 수 있다.
이 때, 가열부(110) 주위에는 도시된 바와 같이 가열부(110)와 인접하게 설치되는 저지패널(111)이 형성되어 유입된 오염물질을 가열부(110) 주위로 우회시킬 수 있다. 즉, 질소산화물(NOx)과 같은 2차 오염물질은 고온에서 더욱 용이하게 생성될 수 있으므로 저지패널(111)을 이용하여 가열부(110)를 향하는 오염물질의 유동을 저지하고, 오염물질이 가열부(110)의 화염 등에 의해 직접 가열되는 것을 방지하여 이를 사전에 차단할 수 있는 것이다.
저지패널(111)은 가열부(110)와 인접하게 배치되는 판상의 구조물, 및 오염물질을 가열부(110) 주변으로 분산시키는 메쉬 타입의 구조물 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 저지패널(111)의 형상은 반응로(100) 내부의 형상, 가열부(110)의 크기 및 배치상태 등에 따라 그에 대응하여 알맞은 형태로 다양하게 변형될 수 있다.
한편, 반응로(100)는 오염물질의 유동경로 상에 배치되는 적어도 하나의 차단판(120)을 포함하여, 차단판(120)이 오염물질의 유동속도를 저하시킬 수 있다. 즉, 반응로(100) 내부에 유입된 오염물질은 반응로(100) 내부에서 압력차, 밀도차 등의 유동요인에 의해 유동하되, 차단판(120)과 접촉되는 지점에서 유동방향이 전환되어 그 흐름이 자연스럽게 지체되는 것이다. 따라서, 오염물질이 처리되는 처리반응이 일어나는 시간 즉, 반응시간이 증가하고 이를 통해 2차 오염물질의 생성을 용이하게 억제할 수 있다. 이에 대해서는 후술하는'오염물질 분해방법'에서 좀 더 상세히 설명한다.
차단판(120)은 도시된 바와 같이 서로 다른 축열층(200a, 200b)의 사이에 위치할 수 있으나 이로써 한정될 것은 아니며, 그 밖에도 반응로(100) 내부의 다양한 지점에 설치될 수 있다. 또한, 차단판(120)의 개수 및 형상 등도 반응로(100)의 크기나 형상, 반응로(100)의 위치 등을 고려하여 그에 알맞게 얼마든지 변화될 수 있다.
축열층(200a, 200b)은 도시된 바와 같이 하나와 다른 하나가 서로 나란히 형성될 수 있으며, 장입된 축열재(210)를 이용하여 오염물질 또는 처리물질과 열교환하고, 반응로(100)로 유입되는 오염물질을 예열하거나, 반대로 반응로(100)로부터 유출되는 고온의 처리물질을 냉각할 수 있다. 축열층(200a, 200b)은 베드(Bed)로 불리는 일종의 용기형 구조물 내부에 하나 이상의 축열재(210)가 장입되어 형성된 것일 수 있으며, 필요에 따라 그 개수가 증가할 수 있다.
이 때, 오염물질을 예열한 축열층(예를 들어, 200a일 수 있다)은 발열되어 온도가 감소하고, 처리물질을 냉각한 축열층(예를 들어, 200b일 수 있다)은 흡열되어 반대로 온도가 상승한다. 따라서, 처리물질이 배출된 후 오염물질을 이전과 다른 축열층(예를 들어, 200b일 수 있다)으로 주입하면, 오염물질은 온도가 상승한 축열층(200b)과 열교환하여 다시 용이하게 예열되고 처리물질은 반대로 온도가 감소한 축열층(예를 들어, 200a일 수 있다)과 열교환하여 다시 용이하게 냉각될 수 있다.
즉, 오염물질이 유입구(310)로부터 서로 다른 축열층(200a, 200b) 중 어느 하나로 선택적으로 유입되고, 고온의 처리물질은 반응로(100)로부터 서로 다른 축열층(200a, 200b) 중 다른 하나로 선택적으로 유출되도록 함으로써, 열교환 과정을 통해 축열재(210)에 저장된 열에너지를 효과적으로 이용할 수 있는 것이다. 이를 통해 처리과정에서 소모되는 에너지를 절감하고 경제적인 효과를 도모할 수 있다. 이에 대해서도 후술하는'오염물질 분해방법'에서 좀 더 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 분해장치의 축열층 내부를 도시한 사시도이다.
잠시 도 2를 참조하면, 축열층(200a, 200b)은 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 복수의 축열재(210)를 포함할 수 있다. 축열재(210)는 내부를 관통하는 관통공(211)이 분할 형성되어 일종의 격자구조 또는 허니콤(Honeycomb) 구조를 형성할 수 있으며, 오염물질 또는 처리물질은 격자구조 또는 허니콤 구조를 이루는 관통공(211)을 통해 축열재(210) 내부를 용이하게 통과할 수 있다. 축열재(210)는 열용량이 높거나 비열이 큰 금속재, 또는 세라믹 소재 등으로 이루어질 수 있으며, 격자구조 또는 허니콤 구조를 이용하여 접촉면적을 상승시키고 흡열 또는 발열과정을 통해 오염물질 또는 처리물질과 효과적으로 열교환할 수 있다.
축열재(210)는 열교환이 용이하고 오염물질 또는 처리물질을 효과적으로 분배 가능한 격자구조 또는 허니콤 구조 등으로 형성되는 것이 바람직하며, 온도제어 등의 목적을 위해 이와 다른 이형의 축열재가 반응로(100) 내부 등 여타 공간에 별도로 추가되지 않아도 소기의 목적이 달성될 수 있다.
이러한 축열재(210)의 내측에는 촉매반응을 통해 오염물질을 처리하는 촉매(212)가 삽입될 수 있다. 즉, 축열층(200a, 200b)의 내부에서 촉매반응을 통해 오염물질의 일부가 처리되도록 함으로써 장치 전체의 처리능력을 향상시킬 수 있는 것이다. 이러한 촉매(212)는 오염물질을 상대적으로 낮은 에너지 준위에서 처리되도록 유도하는 활성금속일 수 있으며, 따라서 반응로(100) 보다 낮은 온도에서 오염물질의 일부를 처리물질로 전환할 수 있다. 오염물질이 암모니아를 포함하는 경우, 촉매(212)에 의한 암모니아의 처리온도는 200~300℃에서 결정될 수 있다. 촉매(212)는 축열층(200a, 200b) 내부 중 온도변화가 180~450℃로 유지되는 구간에 삽입되는 것이 바람직하다.
다시 도 1을 참조하면, 유입로(300)는 분기되어 서로 다른 축열층(200a, 200b)에 각각 연결되고, 배출로(400) 역시 분기되어 서로 다른 축열층(200a, 200b)에 각각 연결될 수 있다. 이러한 유입로(300)는 공장이나 산업시설 기타 처리시설을 향해 연장되어, 산업시설이나 처리시설의 배기가스에 포함된 가스 상태의 오염물질을 수송하도록 형성될 수 있다. 배출로(400)는 오염물질 분해장치(1)의 외부에 위치하는 덕트(미도시) 등에 연결되어 정화된 처리물질을 외부로 배기할 수 있다.
가스상태의 오염물질은 유입로(300)의 내부에 위치한 유입구(310)를 통해 하우징(10) 내측으로 유입되고, 처리물질은 배출로(400)의 내부에 위치한 배출구(410)를 통해 하우징(10) 외부로 배출된다. 이 때, 유입구(310) 및 배출구(410)는 각각 유입로(300)의 일 측, 및 배출로(400)의 일 측을 말하는 것으로서, 그 위치는 예시적인 것이며 도시된 바와 같은 위치에 한정될 필요가 없다.
유입로(300)와 축열층(200a, 200b)의 사이 및 배출로(400)와 축열층(200a, 200b)의 사이에는 각각 유입댐퍼(320a, 320b) 및 배출댐퍼(420a, 420b)가 형성된다. 유입댐퍼(320a, 320b) 및 배출댐퍼(420a, 420b)는 예를 들어, 타이머에 의한 조작, 제어장비에 의한 조작, 또는 작업자에 의한 수동조작 등으로 개폐가 가능하며, 각각이 서로 유기적으로 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 이로써 서로 다른 축열층(200a, 200b) 중 어느 하나로 오염물질이 선택적으로 제공되고, 반대로 서로 다른 축열층(200a, 200b) 중 어느 하나로부터 처리물질이 선택적으로 배출될 수 있는 것이다. 이에 대해서도 후술하는'오염물질 분해방법'에서 좀 더 상세히 설명한다.
또한, 서로 다른 축열층(200a, 200b)과 유입구(310)의 사이, 및 서로 다른 축열층(200a, 200b)과 배출구(410)의 사이 중 적어도 하나에 착탈 가능하게 형성되는 필터부재(220)가 삽입될 수 있다. 이러한 필터부재(220)는 예를 들어, 세라믹과 같은 불연성 또는 난연성 재질로 형성되어 고온에서도 용이하게 사용 가능하며, 축열층(200a, 200b)을 통과하는 오염물질이나 그 밖의 수분 등이 축열재(210)에 침착되는 것을 방지할 수 있다. 필터부재(220)는 착탈식으로 형성되어 일정 주기마다 용이하게 교체될 수 있다.
필터부재(220)는 도시된 바와 같이 축열층(200a, 200b) 하부에 삽입되는 것이 바람직하나 이로써 한정될 필요는 없으며, 축열층(200a, 200b)과 유입구(310)의 사이, 및 축열층(200a, 200b)과 배출구(410) 사이의 가능한 어느 지점에도 형성될 수 있다. 필터부재(220)가 형성되는 위치에 따라 필터부재(220)의 형상은 그에 적합하게 변형될 수 있다.
유입로(300)는 하우징(10)의 외부로 연장될 수 있으며, 유입로(300)의 연장된 일측에는 송풍기(330)가 연결된다. 송풍기(330)는 예를 들어, 로터리식 터빈(Turbine) 또는 임펠러(Impeller)를 구비한 것으로서, 회전력을 이용하여 오염물질을 유동시키고 이를 축열층(200a, 200b)에 용이하게 제공하도록 형성된 것일 수 있다.
유입로(300)의 일 측에는 주입로(340)가 형성되어 역시 유입로(300) 상에 위치하는 오염물질의 유입구(310)와 용이하게 연결된다. 주입로(340)의 끝단에는 반응촉진제가 저장된 주입탱크(342)가 설치될 수 있으며, 따라서, 주입탱크(342)로부터 배출된 반응촉진제가 주입로(340)를 통해 이동하여 오염물질에 용이하게 주입될 수 있다. 반응촉진제의 주입량은 주입로(340) 상에 결합된 제어밸브(341)의 개폐량을 제어함으로써 적절히 조절될 수 있다.
반응촉진제는 오염물질과 함께 축열층(200a, 200b)을 거쳐 반응로(100)에 투입되며, 반응로(100) 내부에서 오염물질의 처리반응을 촉진시켜 오염물질의 반응온도를 낮추고 2차 오염물질의 생성을 억제하는 데 도움을 줄 수 있다. 반응촉진제는 예를 들어, 작용기로 히드록실기를 갖는 화합물로 이루어질 수 있으며, 구체적으로 탄화수소류나, 에탄올, 프로판올 등을 포함하는 알코올류, 또는 글리세린, 아세톤, 계면활성제 등과 같은 고분자 탄화수소류를 포함할 수 있다. 반응촉진제에 의한 오염물질의 처리과정에 대해서도 후술하는'오염물질 분해방법'에서 좀 더 상세히 설명한다.
한편, 반응로(100)에는 바이패스관(500)이 연결되어 반응로(100) 내부에 유입된 오염물질 중 일부가 바이패스관(500)을 통해 반응로(100) 외부로 우회될 수 있다. 즉, 반응로(100) 내부에 과량의 오염물질이 유입되거나, 오염물질 또는 처리물질을 포함하는 반응로(100) 내부의 가스가 적절히 배출되지 않는 경우, 반응로(100) 내부의 온도가 적정수준으로 유지되기 어려울 수 있으므로, 바이패스관(500)을 통해 이를 우회시켜 반응로(100)의 온도를 적절히 조절하는 것이다. 바이패스관(500)은 일 측에 결합된 제어밸브(501)를 조절하여 적절하게 폐쇄되거나 개방될 수 있다.
바이패스관(500)은 도시된 바와 같이 반응로(100)와 유입로(300)사이를 연결하도록 구성될 수 있으며, 이를 통해 우회된 오염물질을 처리과정에 재투입하도록 형성될 수 있다. 그러나 바이패스관(500)의 구현방식이 이러한 방식으로 한정될 것은 아니다. 필요한 경우, 바이패스관(500)은 반응로(100)와 축열층(200a, 200b)의 사이, 특히, 반응로(100)와 가스상태의 오염물질 및 처리물질이 입출되는 축열층(200a, 200b) 하부 사이에 연결되도록 형성될 수도 있는 것이며, 이를 통해 유입된 오염물질을 예열하고 축열층(200a, 200b)내부를 퍼지하는 퍼지작용까지 병행되도록 할 수 있는 것이다. 그 밖에도 반응로(100)로부터 오염물질을 우회시킬 수 있는 다양한 방식으로 바이패스관(500)의 구현방식이 변경될 수 있다.
오염물질 분해장치(1)는 서로 다른 축열층(200a, 200b) 중 적어도 하나에 연결되어 축열층(200a, 200b) 내부로 퍼지가스(Purge gas)를 주입하는 퍼지가스 공급관을 포함할 수 있다. 퍼지가스공급관(600)은 도시된 바와 같이 반응로(100)와 서로 다른 축열층(200a, 200b) 중 어느 하나를 서로 연결하는 방식으로 구현될 수 있으며, 이를 통해 반응로(100) 내부의 가열된 가스를 우회시켜 퍼지가스로 사용할 수 있다.
퍼지가스는 퍼지가스공급관(600) 일 측에 연결된 공급펌프(610)를 통해 축열층(200a, 200b)에 고압 분사되고, 타 측에 결합된 제어밸브(601)를 제어하여 분사량이 조절될 수 있다. 이를 통해, 오염물질의 접촉으로 인해 축열재(210) 표면에 생성된 침착물을 용이하게 제거할 수 있으며, 따라서 퍼지가스 분사 후 오염물질의 순환 및 처리과정이 더욱 원활하게 진행될 수 있다.
그러나, 퍼지가스공급관(600)의 구현방식이 이로써 한정될 것은 아니다. 퍼지가스공급관(600)은 외부의 청정유체 특히, 가스 상태의 유체를 직접 유입하여 퍼지가스로 사용하고, 이를 축열층(200a, 200b)으로 분사하도록 형성될 수도 있는 것이며, 이를 통해서 축열재(210) 표면에 생성된 침착물을 용이하게 제거할 수 있는 것이다. 도시되지 않았지만, 이러한 경우 퍼지가스공급관(600)은 반응로(100)와 분리될 수 있으며, 퍼지가스공급관(600) 일 측에는 유체 주입탱크나 외기와 연결된 연결 덕트 등이 추가로 연결될 수 있다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 오염물질 분해장치의 작동과정을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 도 8a 및 도8b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해방법에 대해 상세히 설명한다. 설명은 도 8a에 도시된 분해방법을 기준으로 하여 진행하며, 이후 이와 차이나는 부분을 중심으로 도 8b에 도시된 분해방법을 설명한다.
우선, 최초에 도 3에 도시된 바와 같이 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입구(310)를 통해 유입되는 유입단계(S100)가 진행된다(도시된 300 내부의 화살표 참조). 오염물질은 공장, 산업시설, 그 밖의 처리시설과 연결된 유입로(300)를 따라 이송된 것일 수 있으며, 유입로(300) 일 측에 연결된 송풍기(330)를 구동함으로써 오염물질이 하우징(10) 내측으로 용이하게 유입될 수 있다.
유입된 오염물질은 개방된 유입댐퍼(320a)를 통해 서로 다른 축열층(200a, 200b) 중 어느 하나의 축열층(200a)으로 진입된다. 유입댐퍼(320a, 320b)는 전술한 바와 같이 타이머나, 제어장치, 수동조작 등으로 개폐가 가능하며, 이를 이용하여 하나의 유입댐퍼(320a) 만을 개방하고 나머지 유입댐퍼(320b)는 폐쇄할 수 있는 것이다. 이로써 오염물질이 개방된 유입댐퍼(320a)와 연결된 축열층(200a)에 진입된다.
오염물질은 축열층(200a)내부를 통과하면서 예열된 후 반응로(100)로 유입된다(S110)(도시된 200a 내부의 점선화살표 참조). 이 때, 축열층(200a)은 반응로(100)의 가열부(110)에 의해 미리 가열되어 온도가 증가한 것일 수 있다. 따라서, 오염물질은 축열층(200a)과 열교환하여 용이하게 예열되며, 이와 동시에 축열층(200a)은 발열되어 온도가 감소한다.
도시되지 않았지만, 예열 과정은 이와 다른 방식으로 진행될 수도 있다. 즉, 스팀(Steam)이나 가열된 유체를 유입로(300)에 공급하여 오염물질과 함께 유입되도록 하거나, 유입로(300) 일 측에 별도의 열교환기를 설치하고 열교환기 내부로 스팀이나 가열된 유체를 순환시켜 열교환기와의 접촉을 통해 오염물질이 예열되도록 할 수도 있는 것이다. 이러한 예열 방식은 축열층(200a, 200b)을 이용하는 예열방식과 병행될 수도 있다.
예열과정을 거쳐 반응로(100)에 유입된 오염물질은, 도 4에 도시된 바와 같이 가열부(110)에 의해 재차 가열되어 온도가 상승하고, 반응로(100) 내에서 특정 반응시간, 구체적으로 반응시간 0.8~5초 동안 체류하게 된다. 오염물질은 이러한 과정을 거쳐 2차 오염물질의 생성을 억제하고 처리물질로 전환되는 처리단계(S120)을 거치게 된다.
이 때, 상기 오염물질은 전술한 바와 같이 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 반응로(100)의 온도는 750~1050℃로 유지될 수 있다. 즉, 상기와 같은 온도 범위 내에서, 상기와 같은 반응시간 동안 오염물질을 체류시킴으로써 암모니아, 및 아민계화합물과 같은 질소성분이 포함된 오염물질을 용이하게 처리하고 2차 오염물질의 생성을 억제할 수 있는 것이다.
이 때, 2차 오염물질은 질소산화물(NOx)일 수 있으며, 처리과정을 거쳐 처리된 처리물질은 N2를 포함할 수 있다. 처리단계(S120)는 암모니아 또는 아민계화합물이 NH2로 전환되는 단계, 및 NH2가 질소산화물과 반응하여 질소산화물을 제거하고 N2로 전환되는 단계를 포함하여 진행되는 것으로 보이며, 이를 구체적인 반응식을 사용하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 암모니아 또는 아민계화합물이 NH2로 전환되는 단계는 아래 반응식 1, 2, 3, 4에 표기된 반응식 중 적어도 하나의 반응식으로 표현될 수 있다.
<반응식 1> NH3 + O → NH2 + OH
<반응식 2> NH3 + OH → NH2 + H2O
<반응식 3> NH2 + O2 → HNO + OH
<반응식 4> NH2 + O2 → N2 + H2O
이와 같은 단계에서, 아래 반응식 5, 6, 7에 표기된 반응식 중 적어도 하나의 반응식으로 표현되는 부반응이 함께 진행될 수 있다.
<반응식 5> HNO + H → NO + H2
<반응식 6> HNO + O → NO + OH
<반응식 7> HNO + OH → NO + H2O
즉, 암모니아 또는 아민계화합물을 포함하는 오염물질의 처리과정에서 HNO(나이트록실: Nitroxyl)과 같은 중간물질이 형성되며, 이러한 중간물질이 수소 또는 산소와 재반응하는 과정을 거쳐 질소산화물(반응식 중 NO)과 같은 2차 오염물질이 생성되는 것이다. 종래에는 이러한 부반응을 그대로 유지하여 2차 오염물질의 생성을 억제하기 곤란하였으며, 2차 오염물질을 제거하기 위해서는 예를 들어, SCR(Selective Catalytic Reduction: 선택적 촉매 환원)장치와 같은 추가적인 후처리 장치를 별도로 구성할 수 밖에 없었던 것이다.
그러나, 본 발명에 의한 오염물질 분해방법은 반응로(100)의 온도를 750~1050℃로 유지함과 동시에, 오염물질의 반응시간을 0.8~5초로 증가시켜, 아래 반응식 8, 9, 10에 표기된 반응식 중 적어도 하나의 반응식으로 표현되는 2차 오염물질 제거반응을 유도하는 것으로 보인다.
<반응식 8> NH2 + NO → N2 + H + OH
<반응식 9> NH2 + NO → N2 + H2O
<반응식 10> H + OH → H2O
이 때, 반응로(100) 내부의 산소(O)농도는 오염물질의 처리가 원활하게 이루어질 수 있도록 반응로(100) 내 가스 전체의 3%이상의 비율로 유지되는 것이 바람직하다. 이는 유입시 오염물질 내부에 추가적으로 산소기체를 투입하는 방식으로 이루어질 수 있으며, 전술한 퍼지가스공급관(600)을 통해 산소기체가 직접 투입되는 방식으로 이루어질 수도 있다.
또한, 온도편차를 최소화하여 상기 반응로(100) 내부가 전체적으로 균일한 온도로 유지되도록 하기 위해, 반응로(100) 내부 온도는 반응로(100) 내부의 서로 다른 2지점 이상의 지점으로부터 측정된 온도값을 기준으로 하여 유지되거나 제어될 수 있다. 기준 온도값은 반응로(100) 내부의 서로 다른 위치에 구비된 온도계(미도시)를 이용하여 용이하게 파악이 가능하다.
따라서, NH2가 질소산화물과 반응하여 질소산화물이 제거되며, 무해한 N2를 포함하는 처리물질로 최종 전환되는 것으로 보인다. 이러한 과정을 통해 별도의 추가적인 처리설비 없이도 간편하고, 효율적으로 2차 오염물질의 생성을 억제할 수 있는 것이다.
오염물질은 도시된 바와 같이 반응로(100) 내부에 배치된 차단판(120)과의 접촉을 통해 유동경로가 전환되고 임의의 방향으로 흐름이 형성되어 유동속도가 저하될 수 있다. 따라서 오염물질은 반응로(100) 내부에 적정시간 동안, 자연스럽게 체류하게 된다(도시된 100 내부의 화살표 참조). 이러한 경우, 만일 반응로(100) 내부의 온도가 필요이상으로 감소 또는 증가하면, 반응로(100) 내부로 외기를 유입하거나, 반응로(100) 내부의 가스를 반응로(100) 외부로 우회시켜 반응로(100) 내부온도를 다시 적정수준으로 유지할 수 있다. 이는 예를 들어, 전술한 바이패스관(500)을 이용하여 이루어질 수 있으며, 외기 유입시에는 전술한 퍼지가스공급관(600)을 이용할 수도 있다. 그러나 이로써 한정될 필요는 없으며, 그 밖에도 다양한 방식으로 외기를 유입하거나 반응로(100) 내 가스를 우회시키는 것이 가능하다.
처리단계(S120)를 거쳐 전환된 처리물질은 가열된 상태로 반응로(100)로부터 유출되고, 도 5에 도시된 바와 같이 또 다른 축열층(200b)를 통과하면서 냉각된다(S130). 냉각된 처리물질은 개방된 배출댐퍼(420b)를 통해 배출구(410)를 통과하여, 최종적으로 배출로(400) 외부로 배출된다.
이 때, 축열층(200b)은 고온의 처리물질과 열교환하여 온도가 상승하는 폐열 회수과정을 거치게 된다. 따라서, 이와 같은 일차적인 처리과정이 종료한 후, 도 6에 도시된 바와 같이 폐열이 회수된 축열층(200b)에 오염물질을 유입시킬 수 있다.
즉, 온도가 상승한 축열층(200b) 측에 연결된 유입댐퍼(320b)를 개방하는 동시에 나머지 유입댐퍼(320a)는 폐쇄하고, 오염물질을 예열하고 온도가 감소한 축열층(200a) 측에 연결된 배출댐퍼(420a)를 개방하는 동시에 나머지 배출댐퍼(420b)는 폐쇄하여, 오염물질 및 처리물질의 흐름을 도시된 바와 같이 역방향으로 전환할 수 있는 것이다. 따라서, 오염물질은 축열층(200b)을 통과하면서 다시 예열되고, 반응로(100) 내부에서 체류되어 처리물질로 전환되며, 또 다른 축열층(200a)을 통과하면서 다시 냉각된 후 배출구(410)를 통해 배출로(400) 외부로 배출되는 것이다.
이러한 과정을 반복함으로써, 처리과정에서 소모되는 에너지를 절약하여 경제적인 효과까지 도모할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해방법은 처리단계 이전에, 오염물질에 반응촉진제를 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이하, 도 8b 및 도 7을 참조하여 이에 대해 설명한다.
도 8b 및 도 7을 참조하면, 반응촉진제를 주입하는 단계(S210)는 오염물질이 유입구(310)로 유입되는 단계(S200) 이후에 진행될 수 있다. 이 때, 주입로(340)에 결합된 제어밸브(341)는 개방되고, 주입탱크(342)로부터 반응촉진제가 주입된다. 반응로(100)의 온도는 650~950℃로 상대적으로 낮게 유지될 수 있다.
이 때, 오염물질은 전술한 바와 같이 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 반응촉진제는 작용기로 히드록실기를 갖는 화합물로 이루어진 것일 수 있다. 전술한 바와 같이, 오염물질의 반응시간은 0.8~5초로 유지될 수 있다.
반응촉진제는 전술한 바와 같이 탄화수소류나, 에탄올, 프로판올 등을 포함하는 알코올류, 또는 글리세린, 아세톤, 계면활성제 등과 같은 고분자 탄화수소류를 포함할 수 있으며, 이러한 반응촉진제는 유입로(300)를 따라 축열층(200a, 200b) 중 어느 하나를 통과하여 예열되고 반응로(100)에 유입되어(S220) 오염물질 처리과정에 참여할 수 있다. 구체적으로, 반응촉진제는 반응로(100) 내부에서 탄화수소계열의 라디칼을 생성하며, 이를 통해 전술한 반응식 1, 2, 3, 4 중 적어도 하나로 표현되는 반응과정 또는 반응식 8, 9, 10 중 적어도 하나로 표현되는 반응과정을 촉진시킬 수 있는 것이다. 이로 인해 반응촉진제가 주입되는 경우, 반응로(100) 전체의 온도가 650~950℃ 사이로 상대적으로 낮게 유지되어도 원하는 효과를 얻을 수 있으며, 따라서 가열부(110) 소모 에너지 절감이 가능하다.
이로써 처리과정이 촉진될 수 있으며, 동시에 에너지 소모가 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같은 처리단계(S230)를 거쳐 생성된 처리물질은 반응로(100)로부터 유출되어 축열층(200a, 200b) 중 다른 하나를 통과하여 냉각되고(S240), 배출구(410)를 통해 배출된다(S250).
이상 설명한 바와 같은 오염물질 분해방법의 효과는 하기 <실험례 1>과 <비교실험례 1>을 통해 보다 명확하게 확인될 수 있다. 이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 이에 대해 설명한다
<실험례 1> 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해방법의 효과 확인실험
실험조건: 실험장치는 도 1에 도시된 분해장치와 동일한 방식의 장치를 사용하였으며, 반응촉진제로 에탄올을 사용하되 에탄올과 유입된 NH3가 몰(mol)비 1:1의 비율이 되도록 투입량을 조절하였다. 반응로 내부 온도를 온도구간 650~950℃ 사이에서 변화시켜가면서 NH3 및 질소산화물 변화량을 측정하였으며, 각 온도에서 편차±10℃를 유지하도록 운전하였다. 측정 온도는 도 9에 도시된 바와 같다.
NH3는 검지관을 사용하여 측정하였으며, 질소산화물(NOx)은 Euroton社의Greenline MK2를 사용하여 측정하였다. 실험시 NH3의 최초유입량은 1000ppm으로 측정되었다.
한편, 각 온도에서의 반응시간은 초(sec) 단위로 측정된 것으로, 오염물질이 축열층을 통과하는 시간은 계산을 통해 보정하였으며, 반응로 내 오염물질이 주입된 후0.8~5초의 범위를 유지하도록 하였다. 본 <실험례 1>에 적용된 반응시간은 구체적으로 1.3초가 되도록 하였다.
이에 따른 결과는 도 9에 그래프로 도시하였다. 도 9의 가로축은 온도를 표시한 것이며, 세로축은 그에 대응하는 암모니아(NH3)의 처리율(Conversion rate), 및 질소산화물(NOx)의 생성률(yield rate)을 유입된 오염물질에 대한 비율(Percentage)로 표시한 것이다.
<비교실험례 1> 반응시간 변화에 따른 비교실험
실험조건: 앞의 <실험례 1>과 동일한 조건으로 하되, 반응로 내부 온도 변화구간과 반응시간에 차이를 두었다. 반응로 내부 온도는 500~1000℃ 사이에서 변화되었으며, 각 온도에서 편차 ±10℃를 유지하도록 운전하였다. 본 <비교실험례 1>에 적용된 반응시간은 구체적으로 0.2초가 되도록 하였다.
이에 따른 처리결과는 도 10에 그래프로 도시하였다. 도 10의 가로축은 온도를 표시한 것이며, 세로축은 그에 대응하는 암모니아(NH3)의 처리율(Conversion rate) 및 질소산화물(NOx)의 생성률(yield rate)을 유입된 오염물질에 대한 비율(Percentage)로 표시한 것이다.
상기 <실험례 1>과 <비교실험례 1>을 비교할 때, <실험례 1>의 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 온도의 변화에 따라 암모니아의 처리율이 증가하는 한편, 2차 오염물질인 질소산화물의 생성률이 급격히 감소하는 것을 알 수 있다. 반면, 상기 <비교실험례 1>의 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 온도구간 변화에 따라 암모니아의 처리율이 증가함에 따라, 2차 오염물질인 질소산화물의 생성률 역시 오히려 증가하는 결과를 보이고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 결과를 통해 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해방법의 효과를 명확히 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 오염물질 분해방법을 통해 간편하고, 효율적으로 2차 오염물질의 생성을 억제할 수 있으며, 이를 통해, 불필요한 처리과정을 배제하고 오염물질을 효과적으로 분해할 수 있다.
이하, 도 11 및 도 12를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 의한 오염물질 분해장치에 대해 상세히 설명한다. 이하, 설명이 명확하고 간결하도록 전술한 실시예와 차이나는 부분만을 중점적으로 하여 설명하되, 별도로 설명하지 않은 구성에 대한 설명은 전술한 설명사항으로 대신한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 오염물질 분해장치의 구성 및 작동과정을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 12는 도 11의 분해장치 중 분배모듈 및 축열모듈의 일부를 좀 더 상세하게 도시한 사시도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 오염물질 분해장치(1-1)는 서로 다른 축열층(200a, 200b)을 포함하되, 각각의 축열층(200a, 200b)은 복수의 축열재(210)가 회전 대칭형으로 배열(도 10의 200-1 참조)되어 구성된 축열모듈(200-1) 중 일부분으로 이루어지며, 상기 축열모듈(200-1)의 일 측에 적어도 일부가 회전 가능하게 결합되는 분배모듈(700)을 포함하여 오염물질이 분배모듈(700)을 통해 축열모듈(200-1)의 일부분으로 선택적으로 분배된다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 의한 오염물질 분해장치(1-1)는 축열층(200a, 200b)이 서로 독립적으로 구성된 베드(Bed)타입이 아닌 모듈 형태로 형성되며, 이러한 모듈의 일부분과 나머지 부분이 각각 오염물질을 예열하거나, 반대로 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층(200a, 200b)으로 작용하는 것이다.
따라서, 서로 다른 축열층(200a, 200b)의 위치가 연속적으로 변화할 수 있으며, 이를 통해 오염물질 또는 처리물질의 유동방향을 급격히 바꾸지 않고도 예열 및 냉각과정을 용이하게 진행할 수 있다. 분배모듈(700)의 중앙부에는 오염물질 및 처리물질을 분배/수용하는 회전개폐부(720)가 형성될 수 있으며, 회전개폐부(720)는 회전축(721)과 결합되어 회전할 수 있다. 회전축(721)은 구동모터(722)와 운동전달수단(723)을 통해 연결될 수 있다. 이하 이에 대해 설명한다.
분배모듈(700)은 도 12에 도시된 바와 같이 원통형의 실린더 형태로 형성될 수 있으며, 서로 구획된 복수개의 셀(710)을 포함할 수 있다. 각각의 셀(710)은 축열모듈(200-1) 내부에 회전 대칭형으로 배열된 축열재(210)와 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
이러한 분배모듈(700)의 중앙부에는 회전개폐부(720)가 회전 가능하게 결합된다. 회전개폐부(720)는 내부를 구획하는 격벽구조가 채용되어 일 측은 유입로(300)와 연결되고 타 측은 배출로(400)와 연결될 수 있다(도 11 참조), 따라서 이를 통해, 유입로(300)로 유입되는 오염물질이 적어도 하나의 셀(710)을 통해 적절히 분배되는 한편 배출되는 처리물질은 나머지 셀(710)을 이용하여 적절히 수용할 수 있다.
이 때, 회전개폐부(720)가 회전하면, 오염물질이 분배되는 셀(710)과 처리물질이 수용되는 셀(710)의 위치가 변화할 수 있으며, 오염물질이 분배되는 셀(710)의 위치 및 처리물질이 수용되는 셀(710)의 위치에 대응하여 서로 다른 축열층(200a, 200b)이 형성되는 위치 역시 변화하는 것이다. 이러한 방식으로 축열층(200a, 200b)의 위치를 연속적으로 변화시킬 수 있으며, 오염물질 또는 처리물질의 유동방향을 급격히 변화시키지 않고도 예열 및 냉각과정을 용이하게 진행할 수 있다.
회전축(721)은 회전개폐부(720)의 일 측에 결합될 수 있으며, 구동모터(722)는 회전축(721)과 이격되어 하우징(10) 내부의 적절한 위치에 설치될 수 있다. 또한, 운동전달수단(723)은 구동모터(722)와 회전축(721) 사이를 연결하는 벨트, 체인 또는 그 밖의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이러한 구성을 통해, 도 11에 도시된 바와 같이 유입구(310)로 오염물질을 유입하고, 분배모듈(700)을 통해 서로 다른 축열층(200a, 200b) 중 어느 하나로 오염물질을 통과시켜 오염물질을 예열할 수 있으며, 예열된 오염물질을 반응로(100)에서 처리하여 처리물질을 얻을 수 있다. 반응로(100) 내부에서의 처리과정은 전술한 바와 같다. 또한, 처리과정을 통해 전환된 처리물질은 축열층(200a, 200b) 중 다른 하나를 통과하여 냉각되고 분배모듈(700)을 통해 다시 배출구(410)로 용이하게 배출될 수 있는 것이다. 도시되지 않았지만, 필요에 따라 전술한 바이패스관이나 퍼지가스공급관이 추가적으로 형성되는 것도 가능하다.
따라서, 이러한 오염물질 분해장치(1-1)를 사용하여, 전술한 바와 같은 간편하고 효율적으로 2차 오염물질 생성을 억제하는 오염물질 분해방법을 용이하게 수행할 수 있다.
이하, 도 13 내지 15를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 오염물질 분해방법 및 그를 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 오염물질 분해장치에 대해 상세히 설명한다. 이하에서도, 설명이 명확하고 간결하도록 전술한 실시예와 차이나는 부분만을 중점적으로 하여 설명하되, 별도로 설명하지 않은 사항에 대한 설명은 전술한 설명사항으로 대신한다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 오염물질 분해방법을 도시한 순서도이고, 도 14는 도 13의 분해방법을 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 오염물질 분해장치의 구성도이며, 도 15는 도 14의 분해장치의 작동과정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 오염물질 분해방법은 도 13에 도시된 바와 같이 오염물질 중 일부가 분기된 후 반응로에 직접 주입되어 처리되는 단계(S400, S320)를 포함할 수 있다. 즉, 오염물질을 반응로(도 14의 100 참조) 내부에 직접 주입하여 처리과정에 참여하는 암모니아 또는 NH2의 양을 증가시키고, 이를 통해 전술한 반응식으로 표현되는 2차 오염물질의 제거반응을 용이하게 유도하는 것이다. 따라서, 오염물질의 처리과정이 더욱 활발히 진행될 수 있다.
이 때, 반응로(100) 내부에 주입된 오염물질로 인해 반응로(100) 내부의 열량이 필요이상으로 증가할 수 있다. 이러한 문제는 특히, 오염물질이 전술한 바이패스관(도 14의 500 참조)을 통해 반응로(100) 내부로부터 우회된 후 재주입되는 경우에 발생할 수 있다. 따라서, 도 13에 도시된 바와 같이 반응로(100) 내부에서 가열된 가스를 유출시키는 단계(S410)를 추가하여 열의 입출량을 조절하고, 반응로(100) 내부를 열적 평형상태로 유지할 수 있는 것이다. 유출된 가스에 포함될 수 있는 미처리 오염물질은 촉매반응 등을 이용하는 미처리 오염물질 처리단계(S420)를 거쳐 처리물질로 전환된 후 최종 배출될 수 있다.
한편, 이러한 오염물질 분해방법을 수행하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 오염물질 분해장치(1-2)는, 도 14에 도시된 바와 같이 유입구(310)와 반응로(100) 사이를 연결하고 서로 다른 축열층(200a, 200b)을 우회하는 분기관(800)을 더 포함할 수 있다. 이로써, 상기 오염물질 중 일부가 상기 분기관(800)을 통해 분기되어 상기 반응로(100)에 직접 주입되도록 할 수 있다.
또한, 오염물질 분해장치(1-2)는 배출구(410)와 반응로(100) 사이를 연결하고 서로 다른 축열층(200a, 200b)을 우회하는 유출관(900)을 더 포함할 수 있으며, 이로써 반응로(100) 내부의 가스가 상기 유출관(900)을 통해 유출되도록 할 수 있는 것이다. 이 때, 유출관(900)에는 촉매반응을 통해 오염물질을 처리하는 촉매(910)가 삽입되어 유출 가스에 포함된 미처리 오염물질이 최종적으로 처리되도록 할 수 있다.
도 15를 참조하여 이에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다. 우선, 반응로(100) 내부의 오염물질이 바이패스관(500)을 통해 우회되는 경우, 유입로(300)를 통과하여 반응로(100)로 유동하는 오염물질의 흐름과 합류될 수 있다. 이 때, 바이패스관(500)의 제어밸브(501)는 개방된다.
이러한 오염물질 중 일부는 축열층(200a, 200b)을 우회하여 연결된 분기관(800)을 통해 분기되며, 따라서 오염물질의 일부가 반응로(100)에 직접 주입될 수 있다. 분기되는 오염물질의 양은 분기관(800)에 형성된 제어밸브(801)의 개폐량에 따라 용이하게 조절될 수 있다.
분기되어 반응로(100) 내부에 직접 주입된 오염물질은 서로 다른 축열층(200a, 200b) 중 어느 하나를 통과하여 유입된 오염물질과 함께 반응로(100)에서 용이하게 처리된다. 처리과정은 앞서 설명한 바와 같다.
이 때, 반응로(100) 내부의 가스 중 일부를 유출관(900)을 통해 유출시킬 수 있으며, 이를 통해 열평형 상태를 유지하고 반응로(100) 내부가 과열되는 것을 막을 수 있다. 가스의 유출량 역시 유출관(900)에 형성된 제어밸브(901)를 개폐하여 용이하게 조절 가능하다. 가스 유출량은 분기관(800)을 통해 주입되는 오염물질의 양에 대응하여 가감될 수 있다.
유출되는 가스에는 반응로(100) 내부에 존재하는 미처리된 오염물질이 포함되어 있을 수 있는 바, 유출관(900)에 삽입된 촉매(910)를 이용하여 이를 최종적으로 처리할 수 있다. 따라서, 이와 같은 경우에도 2차 오염물질을 원활하게 제거하고 무해한 처리물질로 전환할 수 있는 것이다.
이러한 오염물질 분해방법 및 오염물질 분해장치(1-2)를 이용하여 처리과정에서의 2차 오염물질 생성을 간편하고 효율적으로 억제하고 오염물질이 효과적으로 분해되도록 할 수 있다.
이상, 첨부된 도면과 함께 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1, 1-1: 오염물질 분해장치 10: 하우징
100: 반응로 110: 가열부
111: 저지패널 120: 차단판
200-1: 축열모듈 200a, 200b: 축열층
210: 축열재 211: 관통공
212, 910: 촉매 220: 필터부재
300: 유입로 310: 유입구
320a, 320b: 유입댐퍼 330: 송풍기
340: 주입로 341, 501, 601, 801, 901: 제어밸브
342: 주입탱크 400: 배출로
410: 배출구 420a, 420b: 배출댐퍼
500: 바이패스관 600: 퍼지가스공급관
610: 공급펌프 700: 분배모듈
710: 셀 720: 회전개폐부
721: 회전축 722: 구동모터
723: 운동전달수단 800: 분기관
900: 유출관

Claims (28)

  1. 삭제
  2. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입구를 통해 유입되는 유입단계;
    상기 오염물질이 서로 다른 축열층 중 어느 하나에 유입되어 열교환하고 예열되는 예열단계;
    예열된 상기 오염물질이 가열부가 구비된 반응로에서 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 처리물질로 전환되는 처리단계;
    상기 처리물질이 서로 다른 축열층 중 다른 하나와 열교환하여 냉각되는 냉각단계; 및
    냉각된 상기 처리물질이 배출구를 통해 배출되는 배출단계를 포함하고,
    상기 반응로의 온도가 750~1050℃로 유지되는 오염물질 분해방법.
  3. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입구를 통해 유입되는 유입단계;
    상기 오염물질이 서로 다른 축열층 중 어느 하나에 유입되어 열교환하고 예열되는 예열단계;
    예열된 상기 오염물질이 가열부가 구비된 반응로에서 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 처리물질로 전환되는 처리단계;
    상기 처리물질이 서로 다른 축열층 중 다른 하나와 열교환하여 냉각되는 냉각단계; 및
    냉각된 상기 처리물질이 배출구를 통해 배출되는 배출단계를 포함하고,
    상기 처리단계 이전에, 상기 오염물질에 반응촉진제를 주입하는 단계를 더 포함하고,
    상기 반응로의 온도는 650~950℃로 유지되는 오염물질 분해방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 반응촉진제는 작용기로 히드록실기를 갖는 화합물로 이루어지는 오염물질 분해방법,
  5. 삭제
  6. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입구를 통해 유입되는 유입단계;
    상기 오염물질이 서로 다른 축열층 중 어느 하나에 유입되어 열교환하고 예열되는 예열단계;
    예열된 상기 오염물질이 가열부가 구비된 반응로에서 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 처리물질로 전환되는 처리단계;
    상기 처리물질이 서로 다른 축열층 중 다른 하나와 열교환하여 냉각되는 냉각단계; 및
    냉각된 상기 처리물질이 배출구를 통해 배출되는 배출단계를 포함하고,
    상기 오염물질 중 일부가 상기 반응로에 직접 주입되어 처리되는 단계를 더 포함하는 오염물질 분해방법.
  7. 삭제
  8. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입구를 통해 유입되는 유입단계;
    상기 오염물질이 서로 다른 축열층 중 어느 하나에 유입되어 열교환하고 예열되는 예열단계;
    예열된 상기 오염물질이 가열부가 구비된 반응로에서 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 처리물질로 전환되는 처리단계;
    상기 처리물질이 서로 다른 축열층 중 다른 하나와 열교환하여 냉각되는 냉각단계; 및
    냉각된 상기 처리물질이 배출구를 통해 배출되는 배출단계를 포함하고,
    상기 반응로는 상기 오염물질의 유동경로 상에 배치되는 적어도 하나의 차단판을 포함하고, 상기 차단판이 상기 오염물질의 유동속도를 저하시키는 오염물질 분해방법.
  9. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입구를 통해 유입되는 유입단계;
    상기 오염물질이 서로 다른 축열층 중 어느 하나에 유입되어 열교환하고 예열되는 예열단계;
    예열된 상기 오염물질이 가열부가 구비된 반응로에서 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 처리물질로 전환되는 처리단계;
    상기 처리물질이 서로 다른 축열층 중 다른 하나와 열교환하여 냉각되는 냉각단계; 및
    냉각된 상기 처리물질이 배출구를 통해 배출되는 배출단계를 포함하고,
    상기 반응로 내부로 외기를 유입하거나, 상기 반응로 내부의 가스를 상기 반응로 외부로 우회시켜 상기 반응로 내부온도를 조절하는 오염물질 분해방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 반응로와 연결된 바이패스관을 통해 상기 반응로 내부의 상기 오염물질 중 일부가 상기 반응로 외부로 우회되는 오염물질 분해방법.
  11. 삭제
  12. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구;
    내부에 가열부가 구비되어 상기 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로;
    상기 처리물질이 배출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 상기 반응로의 사이, 및 상기 배출구와 상기 반응로의 사이에 개재되고,
    상기 오염물질과 열교환하여 상기 반응로로 유입되는 상기 오염물질을 예열하거나, 상기 처리물질과 열교환하여 상기 반응로로부터 유출되는 상기 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층을 포함하되,
    상기 오염물질이 상기 반응로 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 상기 처리물질로 처리되고,
    상기 반응로는 상기 오염물질의 유동경로 상에 배치되는 적어도 하나의 차단판을 포함하여, 상기 차단판이 상기 오염물질의 유동속도를 저하시키는 오염물질 분해장치.
  13. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구;
    내부에 가열부가 구비되어 상기 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로;
    상기 처리물질이 배출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 상기 반응로의 사이, 및 상기 배출구와 상기 반응로의 사이에 개재되고,
    상기 오염물질과 열교환하여 상기 반응로로 유입되는 상기 오염물질을 예열하거나, 상기 처리물질과 열교환하여 상기 반응로로부터 유출되는 상기 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층을 포함하되,
    상기 오염물질이 상기 반응로 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 상기 처리물질로 처리되고,
    상기 가열부와 인접하게 설치되어 상기 오염물질을 상기 가열부 주위로 우회시키는 저지패널을 더 포함하는 오염물질 분해장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 저지패널은 상기 가열부와 인접한 판상의 구조물, 및 상기 오염물질을 분산시키는 메쉬 타입의 구조물 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 오염물질 분해장치.
  15. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구;
    내부에 가열부가 구비되어 상기 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로;
    상기 처리물질이 배출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 상기 반응로의 사이, 및 상기 배출구와 상기 반응로의 사이에 개재되고,
    상기 오염물질과 열교환하여 상기 반응로로 유입되는 상기 오염물질을 예열하거나, 상기 처리물질과 열교환하여 상기 반응로로부터 유출되는 상기 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층을 포함하되,
    상기 오염물질이 상기 반응로 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 상기 처리물질로 처리되고,
    상기 반응로의 온도는 750~1050℃로 유지되는 오염물질 분해장치.
  16. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구;
    내부에 가열부가 구비되어 상기 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로;
    상기 처리물질이 배출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 상기 반응로의 사이, 및 상기 배출구와 상기 반응로의 사이에 개재되고,
    상기 오염물질과 열교환하여 상기 반응로로 유입되는 상기 오염물질을 예열하거나, 상기 처리물질과 열교환하여 상기 반응로로부터 유출되는 상기 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층을 포함하되,
    상기 오염물질이 상기 반응로 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 상기 처리물질로 처리되고,
    상기 유입구와 연결되는 주입로를 더 포함하고,
    상기 주입로를 통해 상기 오염물질에 반응촉진제가 주입되며,
    상기 반응로의 온도는 650~950℃로 유지되는 오염물질 분해장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 반응촉진제는 작용기로 히드록실기를 갖는 화합물로 이루어지는 오염물질 분해장치.
  18. 삭제
  19. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구;
    내부에 가열부가 구비되어 상기 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로;
    상기 처리물질이 배출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 상기 반응로의 사이, 및 상기 배출구와 상기 반응로의 사이에 개재되고,
    상기 오염물질과 열교환하여 상기 반응로로 유입되는 상기 오염물질을 예열하거나, 상기 처리물질과 열교환하여 상기 반응로로부터 유출되는 상기 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층을 포함하되,
    상기 오염물질이 상기 반응로 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 상기 처리물질로 처리되고,
    상기 오염물질은 상기 유입구로부터 상기 서로 다른 축열층 중 어느 하나로 선택적으로 유입되고,
    상기 처리물질은 상기 반응로로부터 상기 서로 다른 축열층 중 다른 하나로 선택적으로 유출되며,
    상기 서로 다른 축열층은 복수의 축열재가 회전 대칭형으로 배열되어 구성된 축열모듈 중 일부분으로 이루어지되,
    상기 축열모듈의 일 측에 적어도 일부가 회전 가능하게 결합되는 분배모듈을 더 포함하여, 상기 오염물질이 상기 분배모듈을 통해 상기 축열모듈의 일부분으로 선택적으로 분배되는 오염물질 분해장치.
  20. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구;
    내부에 가열부가 구비되어 상기 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로;
    상기 처리물질이 배출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 상기 반응로의 사이, 및 상기 배출구와 상기 반응로의 사이에 개재되고,
    상기 오염물질과 열교환하여 상기 반응로로 유입되는 상기 오염물질을 예열하거나, 상기 처리물질과 열교환하여 상기 반응로로부터 유출되는 상기 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층을 포함하되,
    상기 오염물질이 상기 반응로 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 상기 처리물질로 처리되고,
    상기 서로 다른 축열층 내부에 격자구조 또는 허니콤 구조의 축열재가 각각 장입되는 오염물질 분해장치.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 축열재 내측에 촉매반응을 통해 상기 오염물질을 처리하는 촉매가 삽입되는 오염물질 분해장치.
  22. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구;
    내부에 가열부가 구비되어 상기 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로;
    상기 처리물질이 배출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 상기 반응로의 사이, 및 상기 배출구와 상기 반응로의 사이에 개재되고,
    상기 오염물질과 열교환하여 상기 반응로로 유입되는 상기 오염물질을 예열하거나, 상기 처리물질과 열교환하여 상기 반응로로부터 유출되는 상기 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층을 포함하되,
    상기 오염물질이 상기 반응로 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 상기 처리물질로 처리되고,
    상기 서로 다른 축열층과 상기 유입구의 사이, 및
    상기 서로 다른 축열층과 상기 배출구의 사이 중 적어도 하나에 착탈 가능하게 삽입되는 불연성 또는 난연성의 필터부재를 더 포함하는 오염물질 분해장치.
  23. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구;
    내부에 가열부가 구비되어 상기 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로;
    상기 처리물질이 배출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 상기 반응로의 사이, 및 상기 배출구와 상기 반응로의 사이에 개재되고,
    상기 오염물질과 열교환하여 상기 반응로로 유입되는 상기 오염물질을 예열하거나, 상기 처리물질과 열교환하여 상기 반응로로부터 유출되는 상기 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층을 포함하되,
    상기 오염물질이 상기 반응로 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 상기 처리물질로 처리되고,
    상기 유입구와 상기 반응로 사이를 연결하고, 상기 서로 다른 축열층을 우회하는 분기관을 더 포함하여,
    상기 오염물질 중 일부가 상기 분기관을 통해 분기되어 상기 반응로에 직접 주입되는 오염물질 분해장치.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 배출구와 상기 반응로 사이를 연결하고, 상기 서로 다른 축열층을 우회하는 유출관을 더 포함하여,
    상기 반응로 내부의 가스가 상기 유출관을 통해 유출되는 오염물질 분해장치.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 유출관에 상기 가스에 포함된 상기 오염물질을 처리하는 촉매가 삽입되는 오염물질 분해장치.
  26. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구;
    내부에 가열부가 구비되어 상기 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로;
    상기 처리물질이 배출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 상기 반응로의 사이, 및 상기 배출구와 상기 반응로의 사이에 개재되고,
    상기 오염물질과 열교환하여 상기 반응로로 유입되는 상기 오염물질을 예열하거나, 상기 처리물질과 열교환하여 상기 반응로로부터 유출되는 상기 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층을 포함하되,
    상기 오염물질이 상기 반응로 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 상기 처리물질로 처리되고,
    상기 반응로와 연결된 바이패스관을 더 포함하여, 상기 반응로 내부의 상기 오염물질 중 일부가 상기 바이패스관을 통해 상기 반응로 외부로 우회되는 오염물질 분해장치.
  27. 암모니아, 및 아민계화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 상태의 오염물질이 유입되는 유입구;
    내부에 가열부가 구비되어 상기 오염물질을 가열하고 처리물질로 전환하는 반응로;
    상기 처리물질이 배출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 상기 반응로의 사이, 및 상기 배출구와 상기 반응로의 사이에 개재되고,
    상기 오염물질과 열교환하여 상기 반응로로 유입되는 상기 오염물질을 예열하거나, 상기 처리물질과 열교환하여 상기 반응로로부터 유출되는 상기 처리물질을 냉각하는 서로 다른 축열층을 포함하되,
    상기 오염물질이 상기 반응로 내에 반응시간 0.8~5초 동안 체류하여, 2차 오염물질의 생성을 억제하고 상기 처리물질로 처리되고,
    상기 서로 다른 축열층 중 적어도 하나에 연결되어, 상기 서로 다른 축열층에 퍼지가스(Purge gas)를 주입하는 퍼지가스 공급관을 더 포함하는 오염물질 분해장치.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 퍼지가스는 상기 반응로 내부의 가열된 가스가 우회된 것이거나, 가스 상태의 유체가 외부로부터 직접 유입된 것인 오염물질 분해장치.
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