KR101606881B1

KR101606881B1 - 배기가스 처리장치

Info

Publication number: KR101606881B1
Application number: KR1020150170518A
Authority: KR
Inventors: 송준학
Original assignee: 지에스건설 주식회사
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2016-03-28

Abstract

본 발명은 배기가스 처리장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소각설비에서 배출된 배기가스가 공급되고, 상기 배기가스가 가열되는 배기가스 가열기; 상기 배기가스 가열기로부터 공급받은 응축수의 열이 암모니아수로 전달되도록 구성되는 암모니아수 가열기; 연결덕트를 통해 상기 배기가스 가열기에 연결된 SCR; 및 상기 연결덕트를 통과하는 배기가스에 증발 기화된 암모니아를 공급하는 분사부를 포함하고, 상기 암모니아수 가열기는, 배출관으로부터 응축수를 공급받는 제1 기화기 통로; 및 상기 암모니아 공급관으로부터 암모니아를 공급받고, 상기 응축수의 열이 상기 암모니아에 전달되도록 구성되는 제2 기화기 통로를 포함하고, 상기 제2 기화기 통로는, 메인 파이프; 및 상기 메인 파이프와 양 단이 연통되고, 상기 메인 파이프로부터 분지된 유로를 형성하는 적어도 하나 이상의 분지 파이프를 포함하는 배기가스 처리장치가 제공될 수 있다.

Description

배기가스 처리장치{EXHAUST GAS TREATMENT APPRATUS}

본 발명은 배기가스 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 소각설비에서 발생되는 배기가스에는 질산화물을 포함한 다양한 종류의 오염물질이 포함되어 있으므로, 배기가스 처리장치를 이용하여 배기가스에 포함된 오염물질을 처리하고 질산화물(NOx)을 제거한 후 대기로 배출한다.

배기가스 처리장치는, 소각설비에서 배출된 배기가스를 공급하는 공급덕트와; 공급덕트를 통해 공급되는 배기가스를 가열하고, 가열된 배기가스를 연결덕트로 내보내는 배기가스 가열기와; 연결덕트를 통해 배기가스 가열기에 연결된 SCR(selective catalytic reduction)과; 연결덕트에 연결되어 연결덕트를 통과하는 배기가스에 암모니아수를 공급하는 암모니아수 공급장치로 구성되며, SCR은 굴뚝에 연결된다.

소각설비에서는 상대적으로 높은 온도를 가지는 증기와, 상대적으로 낮은 온도를 가지는 배기가스가 발생된다. 배기가스의 온도가 높을수록, 특히 200℃ 이상 높아질수록 질산화물 처리효율이 증가하므로, 배기가스의 가열을 위한 배기가스 가열기가 구비된다.

소각설비에서 발생된 고온의 증기가 증기공급관을 통하여 배기가스 가열기에 제공되고, 소각설비에서 발생된 저온의 배기가스는 공급덕트를 통해 배기가스 가열기에 제공된다. 배기가스 가열기에서는 고온의 증기와 배기가스가 열교환되고, 배기가스의 온도가 가열된다. 배기가스와의 열교환 후 온도가 낮아진 증기는 응축되고(응축수), 이러한 응축수는 배출관을 통해 탱크로 회수된다.

SCR은 연결덕트 통해 공급되는 배기가스 중의 질산화물과 암모니아수 공급장치인 암모니아 기화설비에 의해 공급되는 암모니아수를 반응시켜 무해한 산소와 질소 및 물로 환원시키는 것으로, 널리 사용되고 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.

종래의 암모니아수 공급장치는 노즐을 이용하여 암모니아수를 무화 (atomization)시켜 연결덕트를 통과하는 배기가스에 분사함으로써, 배기가스의 자체열에 의해 암모니아수가 기체상태로 증발되어 배기가스와 혼합되도록 한다. 이때, 암모니아수 공급장치에 의해 공급되는 암모니아수는 온도가 낮아서 쉽게 증발되지 못하므로, 배기가스의 혼합 전에 암모니아를 가열하기 위해 암모니아 기화설비가 구비되었다.

또한, 암모니아 기화설비는 연결덕트를 통과하는 배기가스의 일부 또는 전부가 암모니아 기화설비를 통과하도록 구성되고, 암모니아수 공급장치는 암모니아 기화설비를 통과하는 배기가스에 암모니아수를 분사하여, 암모니아수 공급장치에 의해 공급된 암모니아수가 암모니아 기화설비에서 1차 배기가스와 혼합된 후 연결덕트로 혼입되도록 구성된다. 암모니아수는 배기가스와 재차 혼합되면서 효과적으로 증발될 수 있다.

따라서, 배기가스 가열기를 이용하여 배기가스를 가열한 후, 배기가스에 포함된 질산화물의 농도에 따라 배기가스에 적정량의 암모니아수를 공급하면, 암모니아수와 혼합된 배기가스는 SCR을 통과하면서 무해한 산소와 질소 및 물로 환원되어 질산화물이 제거된 후 굴뚝을 통해 대기 중으로 배출된다.

한편, 낮은 온도에서는 SCR의 성능이 저하되므로 배기가스의 온도를 충분히 상승시켜야 한다.

그러나, 암모니아수 공급장치가 액상의 암모니아수를 무화시켜 배기가스에 분사하고, 암모니아수가 배기가스의 열에 의해 증발되도록 구성될 경우, 암모니아수가 증발되면서 배기가스의 열에너지를 흡수하여 배기가스의 온도가 낮아지게 되고, 이에 따라, SCR의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 암모니아 기화설비가 구비되는 경우, 암모니아 기화설비를 통과하는 배기가스에 암모니아수를 분사하여, 암모니아수가 2단계에 거쳐 배기가스와 혼합되도록 구성되므로, 설비가 복잡해지고 대형화되는 문제가 있다.

한편, 암모니아수 공급장치에 의해 공급되는 암모니아수의 온도를 상승시키고, 배기가스와 혼합되기 전에 암모니아수를 충분히 기화시키는 방법이 개발되고 있으나, 굴뚝을 통해 배출되는 배기가스로 암모니아수의 온도를 충분히 상승시키기 어려울 뿐만 아니라, 굴뚝을 통해 대기로 배출되는 배기가스의 온도가 낮아져 배기가스가 하얗게 보이게 되는 백연현상이 발생된다는 문제가 있다. 또한, 암모니아수의 열교환 시간의 확보를 위한 체류시간을 확보하기 위해 설비가 대형화되고 그에 따른 설비투자비가 증가되는 문제점이 발생되었다.

한편, 소각설비에서 발생되는 증기를 응축시키고 이를 통해 암모니아수를 암모니아 가스로 증발시키는 방법은, 배기가스의 배출양이 많은 경우 설비가 비현실적으로 대형화되어야 문제가 있다.

다시 말해, 배기가스의 배출양이 많아지게 될 경우, 배기가스에 포함된 질산화물의 농도가 변화할 때 배기가스에 포함된 질산화물 양이 큰 폭으로 변하게 된다. 또한, 질산화물의 양이 큰 폭으로 변화하는 경우, 질산화물과 반응하기 위한 암모니아의 분사량도 큰 폭으로 변화하게 되고, 암모니아를 가열하기 위한 응축수의 양도 큰 폭으로 변화하게 된다.

즉, 배기가스에 함유된 질산화물의 양이 적을 때에는 상대적으로 적은 양의 암모니아가 가열되기 때문에 적은 양의 응축수가 공급되나, 배기가스에 함유된 질산화물의 양이 많을 때에는 상대적으로 다량의 암모니아를 가열시키기 위해서 많은 양의 응축수가 공급되어야 한다.

그러나, 응축수가 다량으로 공급되기 위해서는 배기가스 가열기도 커져야 하는데, 배기가스 가열기를 대형화시키는 것에는 현실적으로 한계가 있다는 문제가 있다.

본 발명의 실시예는, 다량의 배기가스에 포함된 질산화물을 효과적으로 처리할 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소각설비에서 배출된 배기가스가 공급되고, 상기 배기가스가 가열되는 배기가스 가열기; 상기 배기가스 가열기로부터 공급받은 응축수의 열이 암모니아수로 전달되도록 구성되는 암모니아수 가열기; 연결덕트를 통해 상기 배기가스 가열기에 연결된 SCR; 및 상기 연결덕트를 통과하는 배기가스에 증발 기화된 암모니아를 공급하는 분사부를 포함하고, 상기 암모니아수 가열기는, 배출관으로부터 응축수를 공급받는 제1 기화기 통로; 및 상기 암모니아 공급관으로부터 암모니아를 공급받고, 상기 응축수의 열이 상기 암모니아에 전달되도록 구성되는 제2 기화기 통로를 포함하고, 상기 제2 기화기 통로는, 메인 파이프; 및 상기 메인 파이프와 양 단이 연통되고, 상기 메인 파이프로부터 분지된 유로를 형성하는 적어도 하나 이상의 분지 파이프를 포함하는 배기가스 처리장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 분지 파이프는, 상기 메인 파이프로부터 분지되는 각도 및 합류되는 각도가 90°보다 작도록 구성되는 배기가스 처리장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 분사부는, 하나 이상의 타공이 형성되고, 구면형으로 구성되는 확산판; 및 상기 암모니아를 연결덕트에 분사하기 위한 분사노즐을 포함하는 배기가스 처리장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 분사노즐은 복수 개로 제공되고, 상기 분사노즐은 상기 연결덕트의 내주면을 향하여 소정각도 기울어지도록 구비되는 배기가스 처리장치가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 배기가스 처리장치의 암모니아 가열기를 나타낸 것이다.
도 3은 도 1의 배기가스 처리장치의 분사부를 측면에서 바라본 것이다.
도 4는 일 실시예에 따른 분사부를 도 3의 X-X에서 바라본 것을 나타낸 것이다.
도 5(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사부로서, 노즐이 하류를 향하여 형성된 분사부를 나타낸 것이고, 도 5(b)는 도 5(a)의 노즐이 상류를 향하여 형성된 분사부를 나타낸 것이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 분사부를 도 3의 X-X에서 바라본 것을 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

이하에서는, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 구성을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치(1)는, 소각설비(미도시)에서 배출된 배기가스가 공급덕트(10)를 통해 유입되고 유입된 배기가스가 연결덕트(20)를 통해 배출되는 배기가스 가열기(30); 연결덕트(20)를 통해 배기가스 가열기(30)에 연결되는 SCR(40); 연결덕트(20) 내의 배기가스에 암모니아가스를 공급하는 암모니아 공급장치(50)를 포함한다.

배기가스 가열기(30)는, 증기공급관(32)을 통하여 소각설비로부터 공급되는 고온의 증기를 이용하여 배기가스를 가열시킨다. 일 예로, 증기공급관(32)을 통하여 소각설비로부터 공급된 고온의 증기가 흐르는 제1 가열기 통로(31)를 포함한다. 배기가스 가열기(30)에서 냉각된 증기는 응축수로 응축되며, 응축수는 배출관(33)을 통하여 배출된다. 또한, 배기가스 가열기(30)는, 공급덕트(10)를 통하여 소각설비로부터 배기가스를 공급받는 제2 가열기 통로 (34)를 포함한다. 배기가스 가열기(30)에서 가열된 배기가스는 연결덕트(20)를 통하여 배출된다. 증기공급관(32)의 증기는 공급덕트(10)의 배기가스보다 상대적으로 고온이므로, 증기의 열이 배기가스로 전달되고, 냉각된 증기는 응축수로 응축된다.

SCR(40)은 굴뚝에 연결되어 질산화물(NOx)이 제거된 배기가스를 대기중으로 배출한다. 일예로, SCR은 연결덕트(20)를 통해 공급되는 배기가스 중 질산화물과 암모니아수 공급장치(50)에 의해 공급되는 암모니아수를 반응시켜 무해한 산소와 물로 환원시킬 수 있도록 구성된다.

암모니아 공급장치(50)는, 저장탱크(101)로부터 액상의 암모니아수를 공급받는 암모니아 공급관(100); 암모니아 공급관(100) 상에 설치되는 암모니아수 가열기(200); 및 일측이 암모니아수 가열기(200)와 연결되고 타측이 연결덕트(20)의 둘레면을 관통하는 분사부(300)를 포함한다.

이하에서는, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아수 가열기(200)에 대하여 설명한다. 도 2는 도 1의 배기가스 처리장치의 암모니아 공급관을 나타내는 것이다.

도 2를 참조하면, 암모니아수 가열기(200)는, 응축수의 열로 암모니아수를 가열시킨다. 앞서, 배기가스 가열기(30)에 공급되는 증기는 배기가스를 고온으로 가열할 수 있도록 충분히 온도가 높으며, 배기가스를 가열한 후 배기가스 가열기(30)에서 배출되는 응축수 역시 매우 온도가 높으므로, 암모니아수가 응축수의 열로 가열될 수 있게 된다.

암모니아수 가열기(200)는, 응축수와 암모니아수 간의 열교환을 위하여, 배출관(33)으로부터 응축수를 공급받는 제1 기화기 통로(210)와, 암모니아 공급관(100)으로부터 암모니아를 공급받는 제2 기화기 통로(220)를 포함한다. 암모니아수는 암모니아수 가열기(200)에서 열교환을 통하여 증발잠열을 미리 공급받을 수 있게 된다. 또한, 암모니아수 가열기(200)는, 제1 기화기 통로(210)에 흐르는 응축수의 양과 제2 기화기 통로(220)에 흐르는 암모니아의 양을 조절하기 위해서 하나 이상의 유량제어밸브(213)를 포함할 수 있다.

제1 기화기 통로(210)는 배출관(33)과 연통된다. 일 예로, 제1 기화기 통로(210)는 제1 기화기 통로 유입부(211)를 통해 배출관(33)으로부터 응축수를 공급받고, 제1 기화기 배출부(212)를 통해 응축수를 배출한다. 제1 기화기 통로(210)로 유입된 응축수는 제2 기화기 통로(220)의 암모니아를 가열시키고, 암모니아와의 열교환으로 인해 온도가 낮아진 응축수는 제1 기화기 배출부(212)를 통해 제1 기화기 통로(210)로부터 빠져나간다. 제1 기화기 통로(210)에서 빠져나간 응축수는 저수탱크(미도시)로 회수된다.

제1 기화기 통로 배출부(212)에는 유량조절밸브(213)가 구비될 수 있다. 유량조절밸브(213)을 통하여, 상기 암모니아 공급관(100)을 통해 공급되는 암모니아수의 유량에 비례하여 암모니아수 가열기(200)로 공급되는 응축수의 양이 제어될 수 있다. 또한, 이러한 유량조절밸브(213)의 개도를 제어하기 위하여 별도의 제어부가 구비될 수 있다. 유량조절밸브(213)가 열려있는 정도(밸브 개도)가 제어됨으로써 암모니아수 가열기(200)를 통과한 암모니아수의 온도가 증발온도 이상을 확보할 수 있게 가열되도록 체류시간이 조절될 수 있다.

제2 기화기 통로(220)는 암모니아 공급관(100)과 연통된다. 일예로, 제2 기화기 통로(220)는 제2 기화기 통로 유입부(221)를 통해 암모니아 공급관(100)의 상류(102)로부터 암모니아를 공급받고, 제2 기화기 통로 배출부(222)를 통해 기화된 암모니아를 암모니아 공급관(100)의 하류(103)로 배출한다.

또한, 제2 기화기 통로(220)는 메인 파이프(223) 및 하나 이상의 분지 파이프(224)를 포함한다. 분지 파이프(224)는, 메인 파이프(223)의 상류에서 메인 파이프(223)으로부터 분지되고, 메인 파이프(223)의 하류에서 메인 파이프(223)으로부터 분지된다. 따라서, 분지 파이프(224)는 양 단이 메인 파이프(223)와 연통되고, 상기 메인 파이프로부터 분지된 유로를 형성할 수 있다. 이때, 분지 파이프(224)가 메인 파이프(223)로부터 분지되는 각도(a)는 직각보다 작고, 분지 파이프(224)가 메인 파이프(223)에 합류되는 각도(b)가 직각보다 작을 수 있다. 분지되는 각도(a) 및 합류되는 각도(b)가 90°보다 작은 각도이므로, 암모니아가 분지 파이프(224) 내에서 보다 원활하게 흐를 수 있게 되고, 분지 파이프(224)를 내부에서 재액화되는 것이 방지될 수 있다.

암모니아수 가열기(200)는 그 전단에 유량제어수단(201)을 포함할 수 있다. 유량제어수단(201)은 상기 연결덕트(20)를 통해 SCR(40)로 공급되는 배기가스에 포함된 질산화물(NOx)의 양에 따라 적절한 암모니아수의 제어할 수 있고, 이로써 적절한 양의 암모니아가스가 배기가스로 공급되도록 할 수 있다. 또한, 암모니아수 가열기(200)는, 암모니아수의 증발 잔여량의 배출을 위하여 배출노즐(미도시)를 포함할 수 있다. 일예로, 유량제어 수단은 밸브일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 분사부(300)에 대하여 설명한다. 도 3는 도 1의 분사부(300)를 측면에서 본 것이고, 도 4는 일 실시예에 따른 분사부를 도 3의 X-X에서 바라본 것을 나타낸 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 분사부(300)는 파이프 형태의 인입부재(310); 암모니아 가스가 분사되는 분사노즐(320); 분사된 암모니아 가스를 확산시키는 확산부재(330); 및 암모니아 가스를 가압하는 가압수단(미도시)를 포함할 수 있다.

인입부재(310)는 연결덕트(20)의 둘레면을 관통하여 연결덕트(20)에 삽입된다. 인입부재(310)는 연결덕트(20)와 용접고정될 수 있다. 인입부(310)의 일측은 암모니아 공급관(100)과 연통되어 있고, 인입부(310)의 타측에는 분사노즐(320)이 구비된다. 인입부재(310)는 암모니아 공급관(100)으로부터 공급받은 암모니아 가스를 분사노즐(320)을 통하여 분사한다.

분사노즐(320)은 홀(321)을 포함한다. 암모니아 가스는 분사노즐(320)을 통하여 연결덕트(20) 내에 분사된다. 배기가스에 포함된 질산화물의 양은 변동되고, 암모니아 가스는 변동되는 질산화물의 양에 맞게 분사되므로, 암모니아 가스의 분사량도 조절될 수 있다. 이때, 암모니아 가스의 분사량이 적을 때에도 암모니아가 흘러내리지 않고 소정의 분사각(c)으로 분사될 수 있도록, 홀(321)은 적절한 크기로 형성된다.

분사노즐(320)이 공급받는 암모니아는, 암모니아수 가열기(200)에 의해 가열되어, 상대적으로 높은 온도와 압력을 가지므로, 상기 분사노즐(320)을 통해 분사되는 순간 가스형태로 증발기화되어 연결덕트(20)의 내부를 통과하는 배기가스와 혼합된다. 또한, 제2 기화기 통로(220) 내부와 분사노즐(320)사이의 배압(背壓, Back Pressure)이 소정 압력 이상으로 유지되도록 제어될 수 있다. 일예로, 제2 기화기 통로(220) 내부와 분사노즐(320)사이의 배압이 조절될 수 있도록 출구밸브(340)가 구비될 수 있으며, 이러한 출구밸브(340)는 암모니아 공급관(100) 및 분사부(300) 중 하나 이상에 구비될 수 있다. 또한, 분사노즐(320)에서 암모니아의 분사를 보다 원활하게 하기 위하여 압력게이지(341)가 구비될 수 있으며, 이러한 압력게이지(341)는 암모니아 공급관(100) 및 분사부(300) 중 하나 이상에 구비될 수 있다. 출구밸브(340)의 조절을 통하여 암모니아의 분사압력이 조절될 수 있다. 이때, 배압이 1kgf/㎠G를 유지하지 못하면 암모니아가 분사될 때 완전히 증발기화되지 못하고 액적 상태로 토출된다. 따라서, 출구밸브(340) 및 압력게이지(341) 중 하나 이상은, 배압을 적어도 1kgf/㎠G로 유지할 수 있도록 조절되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 출구밸브(340), 압력게이지(341)의 제어를 위해 별도의 제어부가 구비될 수도 있다.

한편, 본 실시예 및 이에 따른 도면에서는 출구밸브(340)와 압력게이지(341)를 통하여 배압이 제어되는 것으로 나타내었으나, 이는 예시에 불과하고 본 발명의 사상은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

확산부재(330)는 하나 이상의 타공(332)이 형성된 확산판(331)과, 확산판(331)을 고정하는 확산판 고정부재(333)를 포함한다. 확산판(331)은, 분사노즐(320)로부터 연결덕트(20) 내부의 배기가스 흐름 방향으로 소정거리 이격되도록 구비된다. 또한, 확산판(331)은 구면형 부재를 포함한다. 즉, 확산판(331)을 연결덕트(20)의 상류에서 보았을 때 그 형상은 원형이며, 확산판(331)을 연결덕트(20)의 측단면에서 보았을 때 그 형상은 원호형이다.

확산판 고정부재(333)는 확산판(331)과 인입부재(310) 간을 연결하도록 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 확산판(331)과 연결덕트(20)의 둘레면을 연결하도록 구성될 수 있다.

분사 노즐(321)로부터 분사된 암모니아는 증발기화하여 가스상태로 되고, 가스화된 암모니아는 확산판(331)과 충돌한다. 이때, 암모니아 가스의 일부는 타공(332)을 통해 확산판(331)을 통과하고, 암모니아 가스의 나머지는 확산판(331)에 의해 연결덕트(20)의 둘레면을 향하여 확산된다. 상당량의 암모니아 가스가 확산판(331)과 충돌됨으로써, 연결덕트(20)가 짧게 제공될 때에도, 암모니아 가스가 넓게 확산되어 배기가스와 보다 원활하게 혼합될 수 있다.

상기의 실시예에 따르면, 암모니아 가스와 배기가스가 보다 양호하게 혼합될 수 있다는 효과가 있다.

특히, 기존의 배기가스 처리장치에서는, 연결덕트(20)가 휘어진 구조를 포함하도록 길게 형성되고, 연결덕트(20)의 내부에 난류를 위한 베인(vein)이 구비되고, 이로 인해 발생되는 난류를 통하여 암모니아 가스와 배기가스를 혼합하으나, 상기 실시예에 따르면 연결덕트(20)가 상대적으로 짧게 형성되고 베인이 구비되지 않더라도, 암모니아 가스와 배기가스를 양호하게 혼합시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 배기가스 처리장치가 암모니아수를 충분히 높은 온도로 가열하고, 분사 전에 미리 공급된 암모니아수의 증발잠열로 인해 배기가스의 온도가 저하되는 것을 방지하고, 배기가스 처리효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

특히, 종래에는 배기가스 가열기(30)로부터 배출된 응축수가 그냥 버려졌으나, 암모니아수 가열기(200)는 응축수의 폐열을 이용하므로, 별도의 암모니아수를 가열하기 위한 별도의 열원이 필요 없으며, 배기가스를 이용하여 암모니아수를 가열하는 종래의 방법과 달리, 암모니아수를 충분히 높은 온도로 가열하면서도, 배기가스의 온도가 저하되어 백연현상이 발생되는 것을 방지하고, 배기가스의 열을 이용하여 암모니아수를 가열하는 설비의 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 암모니아수를 매우 높은 온도로 가열한 후 연결덕트(20)의 내부에 직접 분무하여 증발기화 시키므로, 암모니아 기화설비를 이용하지 않아도 암모니아수를 효과적으로 기화시킬 수 있으며, 암모니아 기화설비가 필요하지 않게 됨에 따라 배기가스를 순환시키기 위한 별도의 송풍기가 필요치 않으므로, 설비를 더욱 간단하게 제작할 수 있을 뿐 아니라, 유지보수가 더욱 용이해지는 효과가 있다.

또한, 상기 분사부(300)의 분사노즐(320)에서 분사된 암모니아가스는 증발기화되어 확산되므로 배기가스와 효과적으로 혼합될 수 있다는 효과가 있다.

또한, 상기 배기가스 가열기(30)에서 발생되는 고온의 응축수를 암모니아수 가열기(200)로 공급하는 배출관(32)의 배출측에 유량조절밸브(213)가 구비됨으로써, 상기 암모니아 공급관(100)을 통해 공급되는 암모니아수의 유량에 비례하여 암모니아수 가열기(200)로 공급되는 응축수의 체류시간이 제어될 수 있다. 암모니아수 가열기(200)를 통과한 암모니아수의 온도가 증발온도 이상을 확보할 수 있게 가열되도록 체류시간을 조절함으로써, 연결덕트(20)로 증발기화되어 공급되는 암모니아가스에 의해 SCR(40)로 공급되는 배기가스의 온도에 영향받는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

한편, 위 서술한 일 실시예 및 그에 따른 도면에서는 하나의 인입부재(310)에 홀(321)가 하나로 구비되는 것으로 서술하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다른 실시예로서, 노즐이 복수 개로 구비될 수 있다.

이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 다른 실시예를 설명한다. 도 5(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사부로서, 노즐이 하류를 향하여 형성된 분사부를 나타낸 것이고, 도 5(b)는 도 5(a)의 노즐이 상류를 향하여 형성된 분사부를 나타낸 것이며, 도 6은 다른 실시예에 따른 분사부를 도 3의 X-X에서 바라본 것을 나타낸 것이다.

본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 일 실시예와 비교하였을 때, 분사 노즐이 복수개로 구비된다는 점에서 차이가 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 도면부호는 상술한 일 실시예를 원용한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 하나의 인입부재(310)에 홀(321)이 복수 개로 구비될 수 있다. 또한, 연결덕트(20)의 상류에서 보았을 때 복수 개의 홀(321)은 소정각도(d) 이격되어 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 홀(321)은 등각으로 배열될 수 있다.

또한, 복수 개의 홀(321)은 연결덕트(20)의 내주면을 향하여 소정각도 기울어지도록 구비될 수 있다. 다시 말해, 도 5와 같이 분사 노즐(320)을 측면에서 보았을 때, 홀(321)은, 연결덕트(20) 내에서의 배기가스 흐름과 나란하지 않고, 배기가스 흐름과 소정의 각도(e, e')를 가지도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 측면에서 보았을 때, 도 5(a)와 같이 홀(321)이 연결덕트의 연장방향에 대하여 90도 이하(e)로 기울어질 수도 있고, 도 5(b)와 같이 홀(321)이 연결덕트의 연장방향에 대하여 90도 이상(e')으로 기울어질 수도 있다.

따라서, 암모니아 가스가 연결덕트(20) 내에 보다 균일하게 분사되고, 암모니아 가스와 배기가스가 보다 잘 혼합될 수 있다는 효과가 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

10 : 공급덕트 20 : 연결덕트
30 : 배기가스 가열기 40 : SCR
50 : 암모니아 공급장치 100 : 암모니아 공급관
200 : 암모니아수 가열기 210 : 제1 기화기 통로
220 : 제2 기화기 통로 300 : 분사부
310: 인입부 320: 분사노즐
321: 홀 330: 확산부재
332: 타공 333: 고정부재

Claims

소각설비에서 배출된 배기가스가 공급되고, 상기 배기가스가 가열되는 배기가스 가열기;
상기 배기가스 가열기로부터 공급받은 응축수의 열이 암모니아수로 전달되도록 구성되는 암모니아수 가열기;
연결덕트를 통해 상기 배기가스 가열기에 연결된 SCR; 및
상기 연결덕트를 통과하는 배기가스에 증발 기화된 암모니아를 공급하는 분사부를 포함하고,
암모니아수 가열기는,
배출관으로부터 응축수를 공급받는 제1 기화기 통로; 및
암모니아 공급관으로부터 암모니아를 공급받고, 상기 응축수의 열이 상기 암모니아에 전달되도록 구성되는 제2 기화기 통로를 포함하고,
상기 제2 기화기 통로는,
메인 파이프; 및
상기 메인 파이프와 양 단이 연통되고, 상기 메인 파이프로부터 분지된 유로를 형성하는 적어도 하나 이상의 분지 파이프를 포함하며,
상기 암모니아 공급관에는 출구밸브 및 압력 게이지가 구비되고,
상기 출구밸브 및 압력 게이지를 통하여 제2 기화기 통로와 분사노즐 사이의 배압을 1kgf/㎠G로 유지할 수 있도록 조절하는 제어부를 포함하며,
상기 분사부는,
하나 이상의 타공이 형성되고, 구면형으로 구성되는 확산판; 및
상기 암모니아를 증발기화시키면서 연결덕트에 분사하기 위한 분사노즐을 포함하고,
상기 확산판은 상기 분사노즐로부터 연결덕트 내부의 배기가스 흐름 방향으로 소정거리 이격되도록 구비되며, 상기 확산판은 상기 분사노즐에서 분사되면서 증발기화된 상기 암모니아를 상기 연결덕트의 둘레면을 향하여 확산시키도록 구성되는 배기가스 처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 분지 파이프는,
상기 메인 파이프로부터 분지되는 각도 및 합류되는 각도가 90°보다 작도록 구성되는 배기가스 처리장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 분사노즐은 복수 개로 제공되고,
상기 분사노즐은 상기 연결덕트의 내주면을 향하여 소정각도 기울어지도록 구비되는 배기가스 처리장치.