KR101546268B1 - 배가스 처리용 흡착탑 - Google Patents

Abstract

배가스 처리용 흡착탑이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배가스 처리용 흡착탑은 활성탄을 수용하고, 배가스의 유입구와 배출구가 각각 형성되는 몸체부, 몸체부 내부의 온도 변화량을 감지하도록 몸체부의 내부 공간에 설치되는 적어도 하나의 제1 센서부 및 제1 센서부에 의해 감지되는 온도 변화량에 따라 배가스의 유입 및 배출을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

배가스 처리용 흡착탑{ABSORBING COLUMN FOR PROCESSING EXHAUST GAS}

본 발명은 배가스 처리용 흡착탑에 관한 것이다.

철광석 소결 중 소결기에서 발생한 배가스에는 유해성분인 질소산화물(NOX)과 황산화물(SOX)이 다량 포함되어 있어, 이를 제거한 후 대기중으로 배출해야만 한다.

이와 같은 질소산화물과 황산화물의 제거에 이용되는 대표적인 배가스 정화설비로서, 활성탄이 충전된 촉매탑을 이용하는 방법이 있는데, 탑의 내부에 충전된 활성탄에 질소산화물과 황산화물이 흡착되어 배가스가 정화되므로 통상 활성탄 흡착탑으로 지칭한다.

한편, 활성탄 흡착탑의 내부에 적층된 활성탄으로는 고온의 배가스가 지속적으로 통과하고, 또한 황산화물의 흡착시 수화열, 흡착열, 희석열 등이 발생하므로 점차로 온도가 상승하여 결국 핫 스팟(hot spot)이 발생할 수 있다.

이와 같은 핫 스팟에 의해 흡착탑 내부에서 화재가 발생할 수 있는 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 핫 스팟에 대한 신속한 대처가 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0011151호(2012.02.07, 흡착탑, 이를 포함하는 바이오 가스 정제 시스템 및 흡착탑의 충진물 관리 방법)에 개시되어 있다.

본 발명의 실시예들은, 내부에서 발생하는 핫 스팟을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 배가스 처리용 흡착탑을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 활성탄을 수용하고, 배가스의 유입구와 배출구가 각각 형성되는 몸체부, 몸체부 내부의 온도 변화량을 감지하도록 몸체부의 내부 공간에 설치되는 적어도 하나의 제1 센서부 및 제1 센서부에 의해 감지되는 온도 변화량에 따라 배가스의 유입 및 배출을 제어하는 제어부를 포함하는 배가스 처리용 흡착탑이 제공된다.

여기서, 제1 센서부는 몸체부의 내부 공간을 가로질러 설치되는 동관을 포함할 수 있다.

배가스 처리용 흡착탑은 유입구 및 배출구를 통과하는 배가스의 상태를 측정하도록 유입구 및 배출구에 각각 설치되는 제2 센서부를 더 포함할 수 있다.

제2 센서부는 배가스 중의 일산화탄소 및 산소 농도를 측정 가능할 수 있다.

배가스 처리용 흡착탑은 몸체부 내부로 냉각 유체를 분사하도록 몸체부에 설치되는 분사부를 더 포함하고, 제어부는 제1 센서부에 의해 감지되는 온도 변화량에 따라 분사부를 제어할 수 있다.

그리고, 냉각 유체는 질소를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 내부에서 발생하는 핫 스팟을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 배가스 처리용 흡착탑을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배가스 처리용 흡착탑을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배가스 처리용 흡착탑의 구성을 보다 상세히 나타내는 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 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.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 배가스 처리용 흡착탑의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배가스 처리용 흡착탑을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배가스 처리용 흡착탑의 구성을 보다 상세히 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배가스 처리용 흡착탑(1000)은 몸체부(100), 제1 센서부(200) 및 제어부(300)를 포함하고, 제2 센서부(400) 및 분사부(500)를 더 포함할 수 있다.

몸체부(100)는 활성탄을 수용하고, 배가스의 유입구(110)와 배출구(120)가 각각 형성되는 부분으로, 배가스 처리용 흡착탑(1000)의 주요 외관을 형성할 수 있다. 이 경우, 몸체부(100)는 필요에 따라 종방향으로 구획된 복수의 단으로 구성될 수 있다.

한편, 배가스는 몸체부(100)를 통과하는 과정에서 배가스 중의 질소산화물(NOX)과 황산화물(SOX)이 산소나 수증기와 반응해 활성탄에 흡수될 수 있다. 이 과정에서, 다량의 반응열이 발생할 수 있고, 고온의 배가스가 지속적으로 몸체부(100)를 통과한다면, 몸체부(100) 내부의 온도가 점차로 상승하여 결국 핫 스팟(hot spot)이 발생할 수 있다.

따라서, 핫 스팟의 발생을 방지하기 위해서는 몸체부(100) 내부의 배가스 온도를 지속적으로 모니터링할 필요가 있다. 특히, 몸체부(100)의 표면보다는 몸체부(100)의 내부 공간의 온도 변화를 모니터링하여 핫 스팟의 발생 여부를 비교적 초기에 감지할 필요가 있다.

제1 센서부(200)는 몸체부(100) 내부의 온도 변화량을 감지하도록 몸체부(100)의 내부 공간에 설치되는 적어도 하나의 부분으로, 제1 센서부(200)를 통해 상술한 바와 같은 몸체부(100)의 내부 공간의 온도 변화를 모니터링할 수 있다.

한편, 도 2에서는 제1 센서부(200)가 몸체부(100)의 내부 공간에 설치된 일례를 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 서로 다른 길이 또는 형상을 갖는 복수의 제1 센서부(200)를 다양한 배치로 설치할 수 있다.

제어부(300)는 제1 센서부(200)에 의해 감지되는 온도 변화량에 따라 배가스의 유입 및 배출을 제어하는 부분으로, 온도 변화량의 감지 결과 핫 스팟이 이미 발생하였거나 발생할 확률이 높을 것으로 예측되는 온도인 경우, 자동적으로 배가스의 유입 및 배출을 적절히 제어할 수 있다.

예를 들어, 온도 변화량의 감지 결과 소정의 온도 이상인 경우에는, 배가스의 유입을 차단하고 몸체부(100)로부터 신속하게 배가스를 배출하도록 제어할 수 있다. 또한, 유입되는 배가스에 냉각수 또는 냉풍을 공급하여 배가스의 온도를 낮추는 등에 자동 제어가 이루어질 수도 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 배가스 처리용 흡착탑(1000)은 제1 센서부(200)를 통해 몸체부(100)의 내부 공간의 온도 변화를 모니터링하여 핫 스팟의 발생 여부를 비교적 초기에 감지할 수 있는 등, 내부에서 발생하는 핫 스팟을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 배가스 처리용 흡착탑(1000)에서, 제1 센서부(200)는 몸체부(100)의 내부 공간을 가로질러 설치되는 동관을 포함할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 동관이 몸체부(100)의 대향된 양 벽면 사이를 가로질러 설치될 수 있다.

구체적으로, 복수의 동관이 몸체부(100) 내부 공간에 설치되었을 때, 몸체부(100)의 내부 공간 중 일정 부분에 핫 스팟이 발생하여 일정 부분의 온도가 상승한다면, 각 동관이 설치된 위치에 따라 각 동관간에 열 전도도 차이가 발생하게 될 수 있다.

이로 인해, 각 동관간의 열 전도도 차이를 측정한다면 몸체부(100) 내부의 핫 스팟 발생 여부를 신속하게 모니터링 할 수 있다. 또한, 동관 형태의 제1 센서부(200)를 몸체부(100)의 내부 공간에 설치하더라도 배가스의 통과에 지장을 거의 미치지 않는 등 제1 센서부(200)의 설치 및 관리가 비교적 용이할 수 있다.

한편, 동관에는 별도의 판부재(미도시)를 추가 설치하여 보다 넓은 면적의 온도 변화량을 측정할 수 있는 등, 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

제2 센서부(400)는 유입구(110) 및 배출구(120)를 통과하는 배가스의 상태를 측정하도록 유입구(110) 및 배출구(120)에 각각 설치되는 부분으로, 제1 센서부(200)를 보조하여 핫 스팟의 발생 가능성을 다각적으로 모니터링할 수 있다.

예를 들어, 몸체부(100) 내부 공간의 온도가 상대적으로 낮더라도 유입구(110)를 통해 유입되는 배가스의 온도가 지나치게 높다면 핫 스팟이 발생할 수 있으므로, 이러한 배가스의 상태를 제2 센서부(400)를 통해 즉시 감지할 수 있다.

여기서, 제2 센서부(400)는 배가스 중의 일산화탄소 및 산소 농도를 측정 가능한 부분으로, 유입구(110)에 설치된 제2 센서부(400)에 의해 측정되는 일산화탄소 및 산소 농도와 배출구(120)에 설치된 제2 센서부(400)에 의해 측정되는 일산화탄소 및 산소 농도를 비교하여 핫 스팟의 발생 여부를 파악할 수 있다.

구체적으로, 핫 스팟의 발생 시 일산화탄소의 농도는 증가하고 산소의 농도는 감소하게 되므로, 유입구(110)와 비교하여 배출구(120) 측의 일산화탄소 농도가 증가하고 산소 농도가 감소하는 상태라면, 이는 핫 스팟이 발생한 것으로 판단될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 배가스 처리용 흡착탑(1000)은 제2 센서부(400)에서 일산화탄소 및 산소 농도를 측정하여 핫 스팟의 발생 여부를 보다 다각적으로 모니터링할 수 있다.

본 실시예에 따른 배가스 처리용 흡착탑(1000)은 몸체부(100) 내부로 냉각 유체를 분사하도록 몸체부(100)에 설치되는 분사부(500)를 더 포함하고, 제어부(300)는 제1 센서부(200)에 의해 감지되는 온도 변화량에 따라 분사부(500)를 제어할 수 있다.

즉, 제1 센서부(200)에서 온도 변화량를 감지한 결과, 핫 스팟이 이미 발생하였거나 발생할 확률이 높을 것으로 예측되는 경우, 자동적으로 분사부(500)에서 냉각 유체를 몸체부(100) 내부로 분사하도록 제어할 수 있다.

이로 인해, 냉각 유체에 의한 핫 스팟의 소화가 신속하게 이루어질 수 있으므로, 핫 스팟의 확산을 방지하여 화재 등의 2차 사고를 효과적으로 방지할 수 있다.

여기서, 냉각 유체는 질소를 포함할 수 있다. 질소는 상대적으로 저온 상태이므로 핫 스팟의 소화에 효과적일 뿐만 아니라, 불활성기체이므로 배가스와의 반응 없이 신속하게 배가스를 몸체부(100) 외부로 밀어낼 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 몸체부
110: 유입구
120: 배출구
200: 제1 센서부
300: 제어부
400: 제2 센서부
500: 분사부
1000: 배가스 처리용 흡착탑

Claims (6)

1. 활성탄을 수용하고, 배가스의 유입구와 배출구가 각각 형성되는 몸체부;
   상기 몸체부 내부의 온도 변화량을 감지하도록 상기 몸체부의 내부 공간에 설치되는 적어도 하나의 제1 센서부; 및
   상기 제1 센서부에 의해 감지되는 온도 변화량에 따라 상기 배가스의 유입 및 배출을 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제1 센서부는
   상기 몸체부의 내부 공간을 가로질러 설치되는 동관을 포함하고,
   상기 유입구 및 상기 배출구를 통과하는 상기 배가스의 상태를 측정하는 제2 센서부; 를 더 포함하며,
   상기 동관은 상기 몸체부 내부 공간에서 상하측으로 복수 구비되고,
   상기 동관은 상기 몸체부의 대향된 내벽면 사이를 가로질러 설치되며,
   상기 제2 센서부는 상기 유입구 및 상기 배출구에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 배가스 처리용 흡착탑.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 센서부는
   상기 배가스 중의 일산화탄소 및 산소 농도를 측정 가능한 것을 특징으로 하는 배가스 처리용 흡착탑.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부 내부로 냉각 유체를 분사하도록 상기 몸체부에 설치되는 분사부;
   를 더 포함하고,
   상기 제어부는
   상기 제1 센서부에 의해 감지되는 온도 변화량에 따라 상기 분사부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배가스 처리용 흡착탑.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 냉각 유체는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 배가스 처리용 흡착탑.

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