KR101719540B1 - 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템 - Google Patents

촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명 세라믹 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템은 상온에서 휘발성 가스를 수집하는 것으로 사각 형상의 프레임 전면에 설치되는 VOC 가스 포집부(110)와, 상기 VOC 가스 포집부 후부에 체결되며 상기 VOC 가스 포집부에서 포집된 VOC 가스에 포함된 물질에서 먼지와 같은 입자성 물질을 제거하는 프리 필터(120)와, 상기 프리 필터를 통과한 VOC 가스를 제올라이트 농축기부에서 벤젠, 신나, 냄새와 같은 휘발성 물질을 흡착하는 방식으로 필터링하여 메인 송풍기를 통하여 실내의 내부로 배기하고, 세라믹 촉매 산화 설비(180)의 출력 라인에 자체 농축기부 출력 라인을 통하여 에어를 공급받아 세라믹 촉매 산화 설비(180)의 고온 에어를 일정 온도까지 냉각시켜 공급받아서 흡착존의 휘발성 물질을 탈착 제거하여 탈착 송풍기를 이용하여 열교환기로 전송하는 것으로 상기 사각형상의 프레임(200)의 베이스(210) 중앙에 설치되는 제올라이트 농축기부(130)와, 상기 제올라이트 농축기부 후부에서 베이스(210)에 설치되고 배관에 의하여 체결되며 제올라이트 농축기부(130)에서 휘발성 물질이 제거된 가스를 실내로 배기하도록 구성되는 메인 송풍기(150)와, 상기 제올라이트 농축기부(130)에서 탈착 제거된 휘발성 물질을 전송받아 열 교환을 통하여 상승시켜 전기 히터(170)로 전송하며 세라믹 촉매 산화 설비로부터 고온의 처리 가스를 공급받아 열 교환에 이용하고 열 교환기에 이용된 196℃의 가스를 처리 가스 배출구로 전송하는 것으로 열교환기, 전기히터, 세라믹 촉매 산화 설비 및 처리 가스 배출구가 일체로 구성되는 몸체부(300)에서 상기 몸체부의 내부 상부에 설치되는 열교환기(160)와, 상기 열교환기(160)로부터 휘발성 물질이 포함된 220℃의 가스를 전송받아 히팅하고 히팅된 가스를 세라믹 촉매 산화 설비로 전송하는 것으로 상기 몸체부(300) 내부에서 열 교환기(160) 하부 일측에 설치되는 전기 히터(170)와, 상기 전기 히터(170)에서 히팅된 휘발성 물질을 수신하여 촉매를 이용하여 산화시키며 고온의 에어를 열 교환기(160)에 공급하면서 일부에 고온 에어와 제올라이트 농축기의 출력라인(134)으로부터 전송되는 저온 에어를 혼합하여 제올라이트 농축기(130)로 공급하여 흡착존의 휘발성 물질을 탈착 제거하도록 하는 것으로 상기 몸체부 내부에서 상기 열 교환기 하부의 일측에 구성되는 세라믹 촉매 산화설비(180) 및 열 교환기(160)에 연결되고 몸체부(300) 상부 일측에 구성되며 열교환기에서 열교환에 이용된 가스를 외부로 배출하는 처리 가스 배출구(190)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템{Indoor Concentrated and Combustion System of VOC with Catalyst Oxidation device and Energy Recycling Means}
본 발명은 실내에 설치된 반도체, LCD 등의 제조 공장에서 발생하는 VOC 및 악취물질을 실내에서 제거하고 배출하는 것에 관한 것이다. 상기와 같은 반도체 공장이나 화학 용제를 사용하는 공장에서는 휘발성 유기 화합물, 악취물질이 발생하여 작업자의 건강을 해치므로 상기 VOC, 악취물질 등을 작업 공간 내에서 신속히 포집하여 청정 공기로 연소시켜 배출하는 것이다. 본 발명은 상기와 같이 VOC, 악취가 발생하는 장소의 실내에 설치하여 VOC, 악취물질 등을 농축하여 청정공기를 실내에 공급하고 농축된 VOC 물질을 연소시켜 실내 및 외부로 배출하는 것에 관한 것이다.
본 발명과 관련된 종래의 기술은 대한민국 등록 특허 제10-1196929호(2012년 11월 05일 공고)에 개시되어 있는 것이다. 도 1은 상기 종래의 희박한 휘발성 탄화수소를 포함하는 대량의 배기가스 정화 장치 구성도이다. 상기도 1에서 종래의 희박한 휘발성 탄화수소를 포함하는 대량의 배기가스 정화 장치는 흡착제를 충전한 흡착탑(탈착탑)(7a, 7b), 진공펌프(4), 기액 분리기(5), 농축 가스 공급 라인(1), 미응축 가스 반환 라인(6), 공기(퍼지 가스) 공급 라인(8, 8a, 8b), 대기에 방산하는 가스 라인(9)으로 이루어지는 본 장치와, 이 본 장치의 전처리 장치로서 메소포러스 활성탄으로 구성되는 정치형의 허니컴(21a, 21b)을 이용하여 희박한 탄화수소를 포함하는 공기를 처리하는 것으로 2a, 2b, 3a, 3b, 9a, 9b, 14a, 14b, 15a, 15b는 모두 전자 밸브이고 도면 부호 10a, 10b는 정치형의 허니컴(21a, 21b)에 도입하는 원료 가스의 공급 라인이고, 12a, 12b는 정치형의 허니컴(21a, 21b)에 흡착되어 농축된 휘발성 탄화수소를 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급 라인이다. 여기서, 퍼지된 가스는 농축 가스 라인(15)을 통하여 농축 가스 공급 라인(1)에 유도되고, 흡착장치의 입구 가스로서 흡착탑(7a, 7b)에 공급되는 것이다. 한편, 정치형의 허니컴(21a, 21b)에서 휘발성 탄화수소를 흡착시킨 후의 배기가스를 대기에 방산하는 가스 라인(14)으로부터 전자 밸브(14a, 14b)를 통하여 대기중에 방출하는 것이다. 또한 상기 흡착장치(흡착탑(7a, 7b))에 충전하는 메소포러스 활성탄 및 전처리 장치(정치형의 허니컴(21a, 21b))에 충전하는 메소포러스 활성탄은 모두 캐탈러사(Cataler社)의 상품명 "HF-1"를 이용한 것이다. 또한 상기 원료 가스 공급 라인(10a(10b))으로부터 "500PPM의 초산 에틸을 포함하는 공기"를 매시 60㎥의 비율로 정치형의 허니컴(21a, 21b)에 송기하지만, 그 전에 이 21a, 21b에 충전되어 있는 메소포러스 활성탄을 미리 이 가스로 프리코트하는 것이다. 또한, 농축 가스 라인(15)를 통과하는 농축 가스의 송기 속도는 매초 50cm로서, 정치형의 허니컴(21a와 21b)의 전환 시간은 약 10분이었다. 검증된 성과로서 상기의 조건에서 시험한 결과는 정치형의 허니컴(21a(21b))으로부터 대기에 방산하는 가스 라인(14)을 통하여 대기중에 방출된 공기중의 초산 에틸의 농도는 약 10PPM이었다. 또한, 퍼지 가스로서 공기를 이용해, 그때 퍼지 가스 공급 라인(12a(12b))으로부터 정치형의 허니컴(21a(21b))을 거쳐, 농축 가스 라인(15)을 통과해, 흡탈착탑(7a(7b)) 입구의 농축 가스 공급 라인(1)에 모아지는 초산 에틸의 농도는 약 5000PPM이고, 약 10배로 농축되어 있는 것이 확인되었다. 이어서, 이 농축 가스를 전자 밸브(2a와 2b)를 10분 간격으로 교대하여, 흡착탑(7a, 7b)으로 흡탈착 조작을 실시하게 한 결과, 흡착탑(7a, 7b) 출구로부터 대기에 방산하는 가스 라인(9)을 통하여, 대기에 방산되는 깨끗한 가스 중의 초산 에틸의 농도는 1 ~ 2PPM이였다. 탈착의 수단으로서는 진공펌프(4)와 병용하여 공기 공급 라인(8(8a,8b))으로부터 퍼지 가스(공기)를 주입하여, 탈착시킨 퍼지 배기가스는 기액 분리기(5)에 있어서 냉매(프레온 가스)에 의해 3 ~ 5℃정도로 냉각시켜, 퍼지 배기가스 중에 포함되는 농후한 초산 에틸을 액체로서 회수했다. 또한, 기액 분리기(5)에 있어서의 미응축 가스는 미응축 가스 반환 라인(6)으로부터 흡착탑(7a, 7b) 입구의 농축 가스 공급 라인(1)으로 되돌렸다. 퍼지 계수(α)는 "2"이다. 또한 정치형의 허니컴(21a, 21b) 및 흡착탑(7a, 7b)에 있어서의 퍼지 가스로서 "상온의 공기"를 이용했지만, 이것에 대신하여 "상온의 질소"를 이용할 수 있고, 이것에 의해, 상기한 바와 같이, 정치형의 허니컴(21a, 21b)에 있어서 퍼지되는 가스 중의 탄화수소 농도가 폭발 하한치를 넘는 농도로 농축되어도 위험성을 회피할 수 있으며 또한, 이와 같이 "질소"를 이용하는 경우에는 그것을 회수해, 재이용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 종래의 희박한 휘발성 탄화수소를 포함하는 대량의 배기가스 정화 장치는 배기가스를 포집하여 처리하는 것으로 이미 생산 시설이 설치되어 제조를 하고 있는 공장 내부에 설치하기에는 형상 및 설비의 크기 등이 부적합한 문제점이 있는 것이다. 또한 상기와 같은 종래의 희박한 휘발성 탄화수소를 포함하는 대량의 배기가스 정화 장치는 처리 과정에서 생성되는 열원을 재활용할 수 없는 문제점이 있는 것이다. 따라서 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명 촉매 산화설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템은 별도의 포집 덕트 라인이 필요하지 않으며 제조 작업자 주위에 설치하여 작업자를 실내에서 유기하는 VOC(volatile organic compound) 및 악취로부터 보호하기 위한 것이다. 또한 본 발명의 다른 목적은 시스템을 콤팩트하도록 하여 설치 면적을 최소로 하고 에너지를 재활용하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 가진 본 발명 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템은 상온에서 휘발성 가스를 수집하는 것으로 사각 형상의 프레임 전면에 설치되는 VOC 가스 포집부(110)와, 상기 VOC 가스 포집부 후부에 체결되며 상기 VOC 가스 포집부에서 포집된 VOC 가스에 포함된 물질에서 먼지와 같은 입자성 물질을 제거하는 프리 필터(120)와, 상기 프리 필터를 통과한 VOC 가스를 벤젠, 신나, 냄새와 같은 휘발성 물질을 흡착하는 방식으로 필터링하여 메인 송풍기를 통하여 실내의 내부로 배기하고, 세라믹 촉매 산화 설비(180)의 출력 라인에 자체 농축기부 출력 라인을 통하여 에어를 공급받아 세라믹 촉매 산화 설비(180)의 고온 에어를 일정 온도까지 냉각시켜 공급받아서 흡착존의 휘발성 물질을 탈착 제거하여 탈착 송풍기를 이용하여 열교환기로 전송하는 것으로 상기 사각형상의 프레임(200)의 베이스(210) 중앙에 설치되는 제올라이트 농축기부(130)와, 상기 제올라이트 농축기부 후부에서 베이스(210)에 설치되고 배관에 의하여 체결되며 제올라이트 농축기부(130)에서 휘발성 물질이 제거된 가스를 실내로 배기하도록 구성되는 메인 송풍기(150)와, 상기 제올라이트 농축기부(130)에서 탈착 제거된 휘발성 물질을 전송받아 열 교환을 통하여 상승시켜 전기 히터(170)로 전송하며 세라믹 촉매 산화 설비로부터 고온의 처리 가스를 공급받아 열 교환에 이용하고 열 교환기에 이용된 196℃의 가스를 처리 가스 배출구로 전송하는 것으로 열교환기, 전기히터, 세라믹 촉매 산화 설비 및 처리 가스 배출구가 일체로 구성되는 몸체부(300)에서 상기 몸체부의 내부 상부에 설치되는 열교환기(160)와, 상기 열교환기(160)로부터 휘발성 물질이 포함된 220℃의 가스를 전송받아 히팅하고 히팅된 가스를 세라믹 촉매 산화 설비로 전송하는 것으로 상기 몸체부(300) 내부에서 열 교환기(160) 하부 일측에 설치되는 전기 히터(170)와, 상기 전기 히터(170)에서 히팅된 휘발성 물질을 수신하여 촉매를 이용하여 산화시키며 고온의 에어를 열 교환기(160)에 공급하면서 일부에 고온 에어와 제올라이트 농축기의 출력라인(134)으로부터 전송되는 저온 에어를 혼합하여 제올라이트 농축기(130)로 공급하여 흡착존의 휘발성 물질을 탈착 제거하도록 하는 것으로 상기 몸체부 내부에서 상기 열 교환기 하부의 일측에 구성되는 세라믹 촉매 산화설비(180) 및 열 교환기(160)에 연결되고 몸체부(300) 상부 일측에 구성되며 열교환기에서 열교환에 이용된 가스를 외부로 배출하는 처리 가스 배출구(190)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템은 반도체 공장이나 디스플레이 생산 공장 등의 실내에 설치하여 휘발성 물질을 능률적으로 처리할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명은 기존의 VOC 물질 제거를 위한 열산화설비(R.T.O., R.C.O.) 등과 같은 외부의 특정 장소에 위치한 VOC 처리 설비가 필요치 않으며, 포집 덕트 및 연료가스 라인 등을 설치할 필요없이 콤팩트한 구성으로 실내에 설치할 수 있는 것이다. 또한 휘발성 물질의 소각 또는 산화 시 생성되는 에너지를 재활용함으로써 구축 비용 및 유지관리 비용이 적게 드는 효과가 있는 것이다. 본 발명의 다른 효과는 입자성 물질과 휘발성 물질을 분리하여 처리하도록 함으로써 처리 효율을 높일 수 있는 것이다.
도 1은 종래의 희박한 휘발성 탄화수소를 포함하는 대량의 배기가스 정화 장치 구성도,
도 2는 본 발명 촉매 산화 설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템 개념 구성도,
도 3은 본 발명 촉매 산화 설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템 사시 구성도,
도 4는 본 발명 촉매 산화 설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템 평면 구성도,
도 5는 본 발명 촉매 산화 설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템 분해 구성도,
도 6은 본 발명 촉매 산화 설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 방법에 대한 제어 흐름도이다.
상기와 같은 목적을 가진 본 발명 촉매 산화설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템을 도 2 내지 도 6을 기초로 하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 촉매 산화설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템 개념 구성도이다. 상기도 2에서 본 발명 다른 실시 예인 촉매 산화설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템은 상온에서 휘발성 가스를 수집하는 것으로 사각 형상의 프레임 전면에 설치되는 VOC 가스 포집부(110)와, 상기 VOC 가스 포집부 후부에 체결되며 상기 VOC 가스 포집부에서 포집된 VOC 가스에 포함된 물질에서 먼지와 같은 입자성 물질을 제거하는 프리 필터(120)와, 상기 프리 필터(120)를 통과한 VOC 가스를 제올라이트 농축기부(130)에서 벤젠, 신사, 냄새와 같은 휘발성 물질을 흡착하는 방식으로 필터링하여 메인 송풍기를 통하여 실내의 내부로 배기하고, 세라믹 촉매 산화 설비(180)의 449℃ 출력 라인에 자체 농축기부 139℃ 출력 라인을 통하여 에어를 공급받아 세라믹 촉매 산화 설비(180)의 449℃ 고온 에어를 일정 온도(200℃)까지 냉각시켜 공급받아서 흡착존의 휘발성 물질을 탈착 제거하여 탈착 송풍기를 이용하여 열교환기로 전송하는 것으로 상기 사각형상의 프레임(200)의 베이스(210) 중앙에 설치되는 제올라이트 농축기부(130)와, 상기 제올라이트 농축기부 후부에서 베이스(210)에 설치되고 배관에 의하여 체결되며 제올라이트 농축기부(130)에서 휘발성 물질이 제거된 가스를 실내로 배기하도록 구성되는 메인 송풍기(150)와, 상기 제올라이트 농축기부(130)에서 탈착 제거된 53℃의 휘발성 물질을 전송받아 열 교환을 통하여 220℃로 상승시켜 전기 히터(170)로 전송하며 세라믹 촉매 산화 설비로부터 449℃의 고온의 에어를 공급받아 열 교환에 이용하고 열 교환기에 이용된 196℃의 가스를 처리 가스 배출구로 전송하는 것으로 열교환기, 전기히터, 세라믹 촉매 산화 설비 및 처리 가스 배출구가 일체로 구성되는 몸체부(300)에서 상기 몸체부의 내부 상부에 설치되는 열교환기(160)와, 상기 열교환기(160)로부터 휘발성 물질이 포함된 220℃의 가스를 전송받아 히팅하고 히팅된 가스를 세라믹 촉매 산화 설비로 전송하는 것으로 상기 몸체부(300) 내부에서 열 교환기(160) 하부 일측에 설치되는 전기 히터(170)와, 상기 전기 히터(170)에서 히팅된 휘발성 물질을 수신하여 촉매를 이용하여 산화시키며 449℃의 고온의 에어를 열 교환기(160)에 공급하면서 일부에 고온 에어와 제올라이트 농축기의 출력라인(134)으로부터 전송되는 139℃의 저온 에어를 혼합하여 제올라이트 농축기(130)로 공급하여 흡착존의 휘발성 물질을 탈착 제거하도록 하는 것으로 상기 몸체부 내부에서 상기 열 교환기 하부의 일측에 구성되는 촉매 산화설비(180)와, 열 교환기(160)에 연결되고 몸체부(300) 상부 일측에 구성되며 열교환기에서 열교환에 이용된 가스를 외부로 배출하는 처리 가스 배출구(190) 및 사각 형상의 프레임 내부 일측으로 제올라이트 농축기부 전면에 설치되는 것으로 화재 발생 시 신속히 진화하기 위한 고체 소화기(195)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 상기 열 교환기에서 배출되는 처리 가스는 메인 송풍기에서 실내로 배출되는 배관에 연결하여 실외 및 실내로 배출할 수 있도록 구성할 수도 있으며 이는 인쇄, 코팅, 타이어 제조 공증 등에서 처리 가스의 폐열을 실내에 이용할 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명 촉매 산화 설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템 사시 구성도이다. 상기도 3에서 본 발명 촉매 산화 설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템은 사각 형상의 프레임(200)과, 사각 형상의 프레임 전면에 설치되며 프리 필터 전단에서 휘발성 가스를 흡입하는 VOC 가스 포집부(110)와, 상기 VOC 가스 포집부(110)에 체결되어 포집된 VOC 가스에 포함된 물질에서 먼지와 같은 입자성 물질을 제거하는 프리 필터(120)와, 프리 필터를 통과한 VOC 가스를 제올라이트 농축기(130)에서 벤젠,신사, 냄새와 같은 휘발성 물질을 흡착하는 방식으로 필터링하여 메인 송풍기를 통하여 실내의 내부로 배기하고, 세라믹 촉매 산화 설비(180)의 출력 라인에 자체 제올라이트 농축기부(130) 출력 라인(134)을 통하여 저온 에어를 공급받아 세라믹 촉매 산화 설비로부터 전송되는 449℃의 고온 에어를 200℃와 같은 일정 온도까지 냉각시켜 공급받아서 흡착존의 휘발성 물질을 탈착 제거하여 탈착 송풍기를 이용하여 열교환기로 전송하는 것으로 상기 사각형상의 프레임(200)의 베이스(210) 중앙에 설치되는 제올라이트 농축기부(130)와, 상기 제올라이트 농축기(130) 후부의 베이스(210)에 설치되고 상기 제올라이트 농축기부에서 휘발성 물질이 제거된 가스를 실내로 배기하도록 구성되는 메인 송풍기(150)와, 상기 제올라이트 농축기부(130)와 프리 필터(120) 사이에 설치되는 탈착 송풍기(155)를 이용하여 상기 농축기부에서 탈착 제거된 휘발성 물질을 전송받아 열 교환을 통하여 온도를 상승시켜 전기 히터(170)로 전송하며 세라믹 촉매 산화 설비로부터 449℃의 고온의 에어를 공급받으며 열 교환기에 이용된 가스를 처리 가스 배출구로 전송하여 외부로 배출하도록 하는 것으로 탈착 송풍기와 배관으로 연결되고 열 교환기, 전기 히터 및 세라믹 촉매 산화 설비가 구성되는 몸체부(300) 내부에서 상부에 설치되는 열교환기(160)와, 상기 몸체부(300) 내부에서 상기 열교환기(160) 하부 일측에 설치되며 상기 전기 히터에서 히팅된 휘발성 물질을 수신하여 촉매를 이용하여 산화시키며 생성된 449℃의 고온의 에어를 열 교환기(160)로 공급하면서 일부의 고온 에어와 제올라이트 농축기부(130)의 출력 라인(134)으로부터 공급되는 139℃의 저온의 에어를 혼합하여 제올라이트 농축기 흡착존으로 공급하여 휘발성 물질을 탈착 제거하도록 하는 세라믹 촉매 산화설비(180)와, 상기 몸체부(300) 내부에서 상기 열 교환기(160) 하부 타측에 설치되는 것으로 상기 열교환기로부터 휘발성 물질이 포함된 220℃의 가스를 전송받아 히팅하고 가열된 350℃의 가스를 세라믹 촉매 산화 설비(180)로 전송하는 전기 히터(170)와, 열 교환기(160)에서 연결되고 몸체부(300) 상부 일측에 구성되며 열교환기에서 열교환에 이용된 가스를 외부로 배출하는 처리 가스 배출구(190) 및 사각 형상의 프레임 내부 일측에 설치되어 화재 시 화재를 신속히 진화하기 위한 고체 소화기(195)로 구성된 것임을 나타내고 있는 것이다. 또한 제올라이트 농축기부 부근에 설치된 농축기 기어드 모터(125)는 제올라이트를 연속적으로 사용할 수 있도록 VOC 물질에 따라 2 ~ 5 R.P.H. 속도로 회전되는 것이다. 일반적으로 반도체, LCD 제조 공장과 같은 크린 룸에 이와 같은 실내 VOC 제거 설비를 설치할 경우 높이가 1800mm이내로 제한되며, 타이어 제조, 인쇄, 코팅 공장의 생산라인과 가까운 위치에 설비를 설치하려면 설비의 구성이 일체화되어야 하고 콤팩트하게 구성되어야 하며 본 발명은 이에 맞추어 각 구성을 콤팩트하도록 구성한 것이다.
도 4는 본 발명 촉매 산화 설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템 평면 구성도이다. 상기도 4에서 본 발명 촉매 산화 설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템은 사각형상의 프레임(200) 전면에 구성되는 VOC 가스 포집부(110)와, 상기 VOC 가스 포집부에 일체로 체결되며 VOC 가스 포집부에서 포집된 휘발성 가스에 포함된 입자성 물질을 제거하는 것으로 상기 VOC 가스 포집부에 체결되는 프리 필터(120)와, 상기 사각형상의 프레임(200)의 베이스(210) 중앙에 설치되는 것으로 프리 필터(120)를 통과한 VOC 가스를 제올라이트 농축기(130)에서 벤젠, 신나, 냄새와 같은 휘발성 물질을 흡착하는 방식으로 필터링하여 메인 송풍기로 전송하여 실내로 배기하고, 세라믹 촉매 산화 설비의 출력 라인에 자체 농축기부 출력 라인을 연결하여 에어를 혼합하여 세라믹 촉매 산화 설비의 고온 에어를 일정 온도까지 냉각시켜 공급받아서 흡착존의 휘발성 물질을 탈착 제거하여 탈착 송풍기(155)를 이용하여 열교환기로 전송하는 제올라이트 농축기부(130)와, 상기 제올라이트 농축기부와 프리 필터 사이에 설치되고 상기 농축기부에서 휘발성 물질이 탈착 제거된 처리 가스를 열 교환기로 전송하는 탈착 송풍기(155)와, 상기 제올라이트 농축기부 후부에서 베이스(210)에 설치되고 상기 제올라이트 농축기부에서 휘발성 물질이 제거된 가스를 실내로 배기하도록 구성되는 메인 송풍기(150)와, 상기 제올라이트 농축기부에 연결된 탈착 송풍기로부터 처리 가스를 배관을 통하여 전송받으며 열 교환을 통하여 220℃의 고온의 에어를 전기 히터로 전송하고 상기 세라믹 촉매 산화 설비(180)로부터 449℃의 고온의 에어를 공급받는 것으로 몸체부 내부에서 세라믹 촉매 산화 설비와 전기 히터 상부에 설치되는 열교환기(160)와 상기 전기 히터에서 히팅된 휘발성 물질을 수신하여 촉매를 이용하여 산화시키며 고온의 에어를 열교환기로 전송하며 제올라이트 농축기의 출력라인으로부터 저온의 에어를 공급받아 혼합하여 제올라이트 농축기의 흡착존으로 공급하여 휘발성 물질을 탈착 제거하도록 하는 것으로 상기 몸체부 내부에서 상기 열 교환기 하부 일측에 설치되는 세라믹 촉매 산화설비(180)와 상기 몸체부 내부에서 상기 열 교환기 하부 타측에 설치되는 것으로 상기 열교환기로부터 휘발성 물질이 포함된 가스를 전송받아 히팅하고 가열된 가스를 세라믹 촉매 산화 설비로 전송하는 전기 히터(170)가 내부에 구성되는 몸체부(300)와, 상기 몸체부 상부 일측에 구성되며 열교환기에서 열교환에 이용된 가스를 외부로 배출하는 처리 가스 배출구(190) 및 사각 형상의 프레임 내부 일측에 설치되어 화재 시 화재를 신속히 진화하기 위한 고체 소화기(195)로 구성된 것임을 나타내고 있는 것이다.
도 5는 본 발명 촉매 산화 설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템 분해 구성도이다. 상기도 5에서 촉매 산화 설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템은 프레임 전면에 설치되는 VOC 가스 포집부(110)에서 포집된 휘발성 가스에 포함된 입자성 물질을 필터링하는 프리 필터(120)와, 상기 프리 필터를 거친 VOC 가스는 제올라이트 농축기부(130)에서 벤젠, 신나, 냄새와 같은 휘발성 물질을 흡착하는 방식으로 필터링하여 메인 송풍기(150)로 전송하여 실내로 배기하고, 세라믹 촉매 산화 설비(180)의 출력 라인(182)에 자체 농축기부(130) 출력 라인(132)을 통하여 저온 에어를 공급받아 세라믹 촉매 산화 설비에서 생성된 449℃의 고온 에어를 200℃의 일정 온도까지 냉각시켜 공급받아서 흡착존의 휘발성 물질을 탈착 제거하여 탈착 송풍기(155) 및 제올라이트 농축기부를 통과하는 제2출력 라인(132)를 이용하여 열교환기(160)로 전송하는 제올라이트 농축기부(130)와, 상기 제올라이트 농축기부의 제2출력 라인(132)을 통하여 처리 가스를 전송받으며 세라믹 촉매 산화 설비(180)로부터 고온의 에어를 공급받아 열 교환에 이용하는 것으로 몸체부(300) 내부에서 세라믹 촉매 산화 설비(170)와 전기 히터(180) 상부에 설치되는 열교환기(160)와, 상기 몸체부(300) 내부 일측에 설치되고 전기 히터에서 히팅된 휘발성 물질을 수신하여 촉매를 이용하여 산화시키며 449℃의 고온의 에어를 상부에 설치된 열교환기로 전송하고 동시에 일부를 제올라이트 출력라인(134)으로부터 공급되는 저온의 에어를 혼합하여 제올라이트 농축기부의 흡착존에 공급하도록 하는 세라믹 촉매 산화설비(180)와, 상기 열 교환기(160) 하부 타측에 설치되는 것으로 상기 열교환기(160)로부터 휘발성 물질이 포함된 가스를 전송받아 히팅하고 350℃의 가열된 가스를 좌측에 설치된 세라믹 촉매 산화 설비로 전송하는 전기 히터(170)가 내부에 구성되는 몸체부(300)와, 상기 몸체부(300) 상부 일측에 구성되며 열교환기(160)에서 열교환에 이용된 가스를 외부로 배출하는 처리 가스 배출구(190) 및 사각 형상의 프레임(200) 내부 일측에 설치되어 화재 시 화재를 신속히 진화하기 위한 고체 소화기(195)로 구성된 것임을 나타내고 있는 것이다.
도 6은 본 발명 촉매 산화설비와 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 방법에 대한 제어 흐름도이다. 상기도 6에서 발명 세라믹 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 방법은 VOC 가스를 포집하여 사각 형상의 프레임 전면에 설치된 프리 필터를 이용하여 입자성 물질을 제거하는 단계(S11)와, 프리 필터를 통과한 VOC 가스를 상기 프리 필터와 일정거리 이격되며 사각형상의 베이스 중앙에 설치된 제올라이트 농축기부를 이용하여 휘발성 가스를 흡착 제거하고 메인 송풍기를 이용하여 실내로 배기하는 단계(S12)와, 세라믹 촉매 산화 설비(180)의 출력 에어와 제올라이트 농축기부의 출력 에어를 혼합하여 세라믹 촉매 산화 설비의 출력 에어의 온도를 낮추어(200℃) 분사 방식으로 공급받아 상기 제올라이트 농축기부의 흡착존에 불은 휘발성 물질을 탈착 제거하는 단계(S13)와, 상기 제올라이트 농축기부에서 탈착 제거된 53℃의 휘발성 물질을 탈착 송풍기를 이용하여 몸체부 내부에 설치된 열교환기로 전송하는 단계(S14)와, 열교환기에서 열 교환을 통하여 가스 온도를 220℃로 상승시킨 휘발성 물질을 몸체부 내부 하부 타측에 설치된 전기 히터로 전송하는 단계(S15)와, 몸체부 내부 하부 타측에 설치된 전기 히터에서 상기 열교환기를 통하여 공급받은 휘발성 물질을 히팅하고(400℃) 세라믹 촉매 산호 설비로 전송하는 단계(S16)와, 몸체부 내부 하부 일측에 설치된 세라믹 촉매 산화 설비에서 히팅된 휘발성 물질을 세라믹 촉매를 이용하여 산화하고 449℃로 상승시켜 열 교환기로 전송하는 단계(S17)와, 몸체부 내부 상부에 설치된 열교환기가 촉매 산화 설비로부터 고온의 처리 가스(449℃)를 공급받아 열 교환에 이용함으로써 출력 온도가 낮아진 처리 가스(80℃)를 몸체부 상부 일측에 설치된 처리 가스 배출구로 배기하는 단계(S18)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다. 상기에서 S12 단계에서 제올라이트 농축기로 유입되는 유입 가스의 유입 풍량은 200 N㎣/min 인 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 상기 S12 단계에서 실내로 배기하는 배기 가스 풍량은 192 N㎣/min 인 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 상기 S13 단계에서 제올라이트 농축기부의 출력 에어의 풍량은 7 N㎣/min이고 세라믹 촉매 산화 설비의 출력 라인과 혼합하여 제올라이트 농축기로 다시 유입되는 처리 가스의 유입 풍량은 10 N㎣/min 인 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 상기 S14 단계에서 휘발성 물질을 탈착 송풍기를 이용하여 몸체부 내부에 설치된 열교환기로 전송하는 풍량은 10 N㎣/min 인 것을 특징으로 하는 것이고, 상기 S17 단계에서 세라믹 촉매 산화 설비에서 출력하는 처리 가스의 전송 풍량은 10 N㎣/min 이고, 열 교환기로 수신되는 처리 가스의 수신 풍량은 3N㎣/min인 것을 특징으로 하는 것으로 배관의 지름과 조절 밸브를 이용하여 속도를 조절할 수 있는 것이다. 또한 상기 S18 단계에서 처리 가스 배출구로 배기하는 배기 풍량은 7 N㎣/min 인 것을 특징으로 하는 것이다.
110 :VOC 가스 포집부, 120 : 프리 필터,
130 : 농축기부, 150 : 메인 송풍기,
155 : 탈착 송풍기, 160 : 열교환기,
170 : 전기 히터, 180 : 세라믹 촉매 산화 설비
200 : 사각 형상의 프레임, 300 : 몸체부

Claims (5)

  1. VOC 가스가 발생하는 반도체 공장의 실내에 설치하는 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템에 있어서,
    상기 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템은,
    상온에서 휘발성 가스를 수집하는 것으로 사각 형상의 프레임 전면에 설치되는 VOC 가스 포집부(110)와;
    상기 VOC 가스 포집부 후부에 체결되며 상기 VOC 가스 포집부에서 포집된 VOC 가스에 포함된 물질에서 입자성 물질을 제거하는 프리 필터(120)와;
    상기 프리 필터를 통과한 VOC 가스를 휘발성 물질을 흡착하는 방식으로 필터링하여 메인 송풍기를 통하여 실내의 내부로 배기하고, 세라믹 촉매 산화 설비(180)의 출력 라인에 자체 농축기부 출력 라인을 통하여 에어를 공급받아 세라믹 촉매 산화 설비(180)의 고온 에어를 일정 온도까지 냉각시켜 공급받아서 흡착존의 휘발성 물질을 탈착 제거하여 탈착 송풍기를 이용하여 열교환기로 전송하는 것으로 상기 사각형상의 프레임(200)의 베이스(210) 중앙에 설치되는 제올라이트 농축기부(130)와;
    상기 제올라이트 농축기부 후부에서 베이스(210)에 설치되고 배관에 의하여 체결되며 제올라이트 농축기부(130)에서 휘발성 물질이 제거된 가스를 실내로 배기하도록 구성되는 메인 송풍기(150)와;
    상기 제올라이트 농축기부(130)에서 탈착 제거된 휘발성 물질을 전송받아 열 교환을 통하여 상승시켜 전기 히터(170)로 전송하며 세라믹 촉매 산화 설비로부터 고온의 처리 가스를 공급받아 열 교환에 이용하고 열 교환기에 이용된 196℃의 가스를 처리 가스 배출구로 전송하는 열교환기(160)와;
    상기 열교환기(160)로부터 휘발성 물질이 포함된 220℃의 가스를 전송받아 히팅하고 히팅된 가스를 세라믹 촉매 산화 설비로 전송하는 전기 히터(170)와;
    상기 전기 히터(170)에서 히팅된 휘발성 물질을 수신하여 촉매를 이용하여 산화시키며 고온의 에어를 열 교환기(160)에 공급하면서 일부에 고온 에어와 제올라이트 농축기부의 출력라인(134)으로부터 전송되는 저온 에어를 혼합하여 제올라이트 농축기부(130)로 공급하여 흡착존의 휘발성 물질을 탈착 제거하도록 하는 세라믹 촉매 산화설비(180);
    및 열 교환기(160)에 연결되고 몸체부(300) 상부 일측에 구성되며 열교환기에서 열교환에 이용된 가스를 외부로 배출하는 처리 가스 배출구(190)로 구성된 것을 특징으로 하는 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템은,
    사각 형상의 프레임 내부 일측으로 제올라이트 농축기부 전면에 설치되는 것으로 화재 발생 시 신속히 진화하기 위한 고체 소화기(195)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열 교환기, 전기 히터 및 세라믹 촉매 산화 설비는 하나의 몸체부 내부에 설치되고, 열 교환기는 몸체부 내부에서 상부에 설치되고, 전기 히터는 상기 몸체부 내부에서 열 교환기 하부 일측에 설치되고, 세라믹 촉매 산화 설비는 상기 열교환기 하부 타측에 설치되는 것을 특징으로 하는 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템은,
    상기 열 교환기에서 배출되는 처리 가스는 처리 가스 배출구를 통하여 실외로 배출하고 또한 메인 송풍기에서 실내로 배출되는 배관에 연결하여 실내로 배출할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템.
  5. VOC 가스가 발생하는 반도체 공장의 실내에 설치하는 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 방법에 있어서,
    상기 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 방법은,
    VOC 가스를 포집하여 사각 형상의 프레임 전면에 설치된 프리 필터를 이용하여 입자성 물질을 제거하는 단계(S11)와;
    프리 필터를 통과한 VOC 가스를 상기 프리 필터와 일정거리 이격되며 사각형상의 베이스 중앙에 설치된 제올라이트 농축기부를 이용하여 휘발성 가스를 흡착 제거하고 메인 송풍기를 이용하여 실내로 배기하는 단계(S12)와;
    세라믹 촉매 산화 설비(180)의 출력 에어와 제올라이트 농축기부의 출력 에어를 혼합하여 세라믹 촉매 산화 설비의 출력 에어의 온도를 200℃로 낮추어 분사 방식으로 공급받아 상기 제올라이트 농축기부의 흡착존에 불은 휘발성 물질을 탈착 제거하는 단계(S13)와;
    상기 제올라이트 농축기부에서 탈착 제거된 53℃의 휘발성 물질을 탈착 송풍기를 이용하여 몸체부 내부에 설치된 열교환기로 전송하는 단계(S14)와;
    열교환기에서 열 교환을 통하여 가스 온도를 220℃로 상승시킨 휘발성 물질을 몸체부 내부 하부 타측에 설치된 전기 히터로 전송하는 단계(S15)와;
    몸체부 내부 하부 타측에 설치된 전기 히터에서 상기 열교환기를 통하여 공급받은 휘발성 물질을 400℃로 히팅하고 세라믹 촉매 산화 설비로 전송하는 단계(S16)와;
    몸체부 내부 하부 일측에 설치된 세라믹 촉매 산화 설비에서 히팅된 휘발성 물질을 세라믹 촉매를 이용하여 산화하고 상승시켜 열 교환기로 전송하는 단계(S17);
    및 몸체부 내부 상부에 설치된 열교환기가 촉매 산화 설비로부터 고온의 처리 가스를 공급받아 열 교환에 이용함으로써 출력 온도가 낮아진 처리 가스 몸체부 상부 일측에 설치된 처리 가스 배출구로 배기하는 단계(S18)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 방법.

KR1020160101663A 2016-08-10 2016-08-10 촉매 산화 설비 및 에너지 재활용 수단을 구비한 실내 농축 연소 시스템 KR101719540B1 (ko)

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