KR101906495B1 - 미세먼지 조대화 장치 및 이를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법 - Google Patents

미세먼지 조대화 장치 및 이를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법 Download PDF

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Abstract

본원 발명은 미세먼지 조대화 장치 및 이를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 스팀을 사용하여 PM2.5 이하의 미세먼지를 응집시켜 입자의 크기를 크게 하는 장치 및 이를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법에 관한 것이다. 본원 발명은 종래의 장치 및 방법에서 제거하기 어려운 0.3㎛의 미세먼지까지 제거가 가능하다.

Description

미세먼지 조대화 장치 및 이를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법{Apparatus of Coarsening Particulate Matter and Method for Removing Particulate Matter Using Thereof}
본원 발명은 미세먼지 조대화 장치 및 이를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 세정식으로는 제거가 곤란한 PM2.5 이하의 미세먼지를 스팀을 사용하여 응집시켜 조대화화여 제거하는 장치 및 이를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법에 관한 것이다.
WHO 기준으로 미세먼지와 초미세먼지는 각각 입자의 직경이 2.5㎛, 1.0㎛인 입자상 물질을 의미하며 우리나라에서는 각각 10㎛, 2.5㎛로 분리하여 규제하고 있다.
현재 국내 미세먼지의 주된 원인 중 하나는 연소 특히, 화력 발전소의 연소에 의한 것을 들 수 있다. 화력 발전소의 연소로부터 기인한 미세먼지는 국내 미세먼지 발생량의 20~30%를 차지하고 있는 것으로 파악된다. 우리나라의 주력 제품인 반도체 생산 과정에서도 상당한 양의 미세먼지가 발생한다.
미세먼지는 발생원에서부터 고체 상태의 미세먼지인 탄소, 검댕, 광물, 산화규소 등으로 바로 나오는 경우가 대부분이다. 그 외에 가스 상태로 나온 물질이 공기 중의 다른 물질과 화학반응을 일으켜 미세먼지가 되는 광화학반응에 의한 것이 있다.
먼지를 처리하는 주요 방법으로는 전기집진, 세정집진, 여과집진, 원심력집진 등이 있다.
전기집진은 고전압이 사용되고 있어 오존이 배출되는 문제가 있다. 장비가 고가임에도 먼지의 입경 범위가 큰 경우는 제진에도 어려움이 있다. 비저항에 차이가 크면 제진에 불리하고 온도에 의해서도 제진 성능이 달라지는 등의 점도 해결해야 한다. 무엇보다도 전기집진 장치의 탈착시, 분진 재비산에 의한 헌팅(hunting)에 의해 순간적으로 배출허용 기준을 수배이상 초과하는 미세먼지가 배출되지만 이에 대한 뚜렷한 해결책은 제시되지 않았다.
입경이 l㎛ 이하인 입자의 제진효율이 0%에 가깝기 때문에 일반적인 세정집진 방식은 PM2.5에는 적용할 수 없다. 벤투리 타입은 이론적으로 설계 최적화를 통해서 l㎛ 입자까지도 처리가 가능할 수 있지만, 압력손실이 300㎜H2O 이상으로 너무 높아지기 때문에 현실적으로 적용하기에는 한계가 있다.
여과집진은 먼지의 크기에 따라 개별적으로 다르게 적용할 수 있지만 먼지의 형상과 비중에 따라 적용이 어려운 경우가 있다. 수분이 높으면 적용이 불가능하고 산, 알칼리가 동시에 유입되는 경우에는 적용이 더욱 곤란하다. 방지시설의 규모가 크고, 적용 온도에 따라 설치비가 급증하는 문제가 있다.
원심력집진은 압력 손실이 클 뿐만 아니라 입경 10㎛ 이하 입자에 대한 제진 효율이 0%에 가깝기 때문에 실질적으로 미세먼지 제거에 적용할 수 없다.
이와 같이 통상적인 집진 장치를 사용한 미세먼지 제거는 많은 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 미세먼지를 조대화(Coarsening)하는 기술이 제안되었다.
특허문헌 1은 반도체 공장에서 반도체를 생산하는 과정에서 발생되거나 또는 산처리 및 기타 화학물질을 처리하는 공정에 의하여 발생되어 배출되는 가스인 F2, NOX, R-SH류의 DMS, SiO2 등과 먼지를 멀티타워 장치내로 유입시키면서 다단계로 처리하여 먼지가 제거된 환경에 무해한 기체로 만들어 대기로 배출시키기 위한 것이다.
도 1을 참고하면 외부통(12)의 상부에 개스 주입구(11)를 형성하여 발생된 가스를 주입하고, 상기 주입된 가스에 상기 외부통(12)의 상단부 내측에 설치된 복수개의 스팀 노즐(20)에서 스팀을 분사주입한 후에 일정한 간격을 두고 상기 스팀 노즐(20) 하부에 설치된 복수개의 세정액 노즐(14)에서 세정액을 분사하고, 상기 외부통(12)과 상기 내부통(13)이 설치된 사이에 걸쳐 설치된 멀티 벤츄리(30)를 통 과하도록 한 후에 상기 멀티 벤츄리(30)의 하부에 복수개 설치된 세정액 노즐(14)에서 세정액(15)을 분사하면서 상기 가스를 통과시키면서 상기 멀티 벤츄리(30)의 하부에 일정한 규격으로 설치된 패킹부(40)를 통과시킨 후에 상기 내부통(13)의 버블링부(50)를 통과시킨 후에 그 위에 설치된 세정액 노즐(14)에서 세정액(15)을 분사시킨 후에 다시 버블링부(50)를 통과시키고 그 위에서 세정액 노즐(14)에서 분사된 세정액을 접촉한 다음 상기 내부통(13)의 상부에 형성된 배출구를 통하여 상기 멀티타위 장치(10)를 통과하면서 처리되어 먼지가 제거된 환경에 무해한 가스를 배출하도록 한 것이다.
특허문헌 1은 주입된 가스에 스팀을 분사하는 점에서 본원 발명과 일부 유사하지만, 특허문헌 1은 미세먼지를 조대화화 하지 않고 분자운동을 활동하게 하여 F2는 HF로 NO는 NO2로 바꾸기 위한 화학적 변환에 관한 것이라는 점에서 본원과 큰 차이가 있다. 또한 스팀과 가스를 한정된 공간에서 혼합하기 위한 별도의 장치가 없고, 고속의 기체를 사용하여 세정액을 미세 액적화하여 미세먼지를 제거하는 구성이 없다는 점에서 본원 발명의 미세먼지 제거 장치와는 그 목적, 구성, 효과가 상이하다.
대한민국 등록특허공보 제0464969호
본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래 집진 방식으로 처리하기 어려운 미세먼지를 조대화시킨 후 이를 통상적인 기술을 사용하여 처리하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히 본원 발명은 스팀을 사용하여 미세먼지를 조대화함에 있어, 1) 스팀의 사용량을 대폭 줄이고, 2) 기체와 스팀의 혼합 효율을 높이고, 3) 대량의 스팀에 의해서 조대화된 미세먼지가 희석되지 않고, 4) 압축된 공기를 분사하여 세정액을 미세한 액적화함으로써 세정액의 세정효율을 극대화한 개선된 미세먼지 조대화 장치 및 이를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본원 발명의 제1양태는 미세먼지 조대화 장치 및 상기 미세먼지 조대화 장치에서 배출되는 처리유체를 처리하기 위한 후단처리 장치를 포함하는 미세먼지 처리장치에 있어서, 상기 미세먼지 조대화 장 치는 미세먼지를 포함하는 기체와 스팀이 혼합되어 유체를 형성하는 유체혼합부; 상기 유체를 미세먼지처리조 내의 1개 이상의 제1이중관 중 내부관에 와류 형태로 배출시키는 1개 이상의 유체유입부; 상기 유체유입부 각각에 대응되고 상기 유체유입부에서 배출된 유체에 세정액을 분사하는 세정액분사부;를 포함하고,
상기 유체유입부 및 각각의 상기 유체유입부에 대응되는 상기 세정액분사부는 상기 제1이중관 중 내부관에 같이 배치되고, 상기 유체유입부에는 상기 유체가 상기 제1이중관 중 내부관에 와류 형태로 유입될 수 있게 하는 와류발생부가 배치된 미세먼지 처리장치를 제공한다.
상기 후단처리 장치는 상기 미세먼지 조대화 장치에서 배출되는 상기 처리유체를 1개 이상의 제2이중관을 사용하여 세정액으로 추가 처리한다.
상기 와류발생부는 베플, 엠보싱, 또는 스크루 형태이다.
상기 제1이중관 중 내부관은 상기 미세먼지처리조 하단의 세정액에 잠기지 않도록 위치하며, 상기 제1이중관 중 외부관은 그 하단부가 상기 미세먼지처리조 하단의 세정액에 잠기도록 위치한다.
상기 미세먼지처리조의 상단에 데미스터가 부가되며, 상기 데미스터는 유체유입부 및 상기 세정액분사부를 통과한 조대화된 미세먼지를 포함하는 유체가 상기 제1이중관 중 내부관을 통과한 후 상기 제1이중관 중 외부관으로 배출되었을 때, 상기 유체의 미스트를 제거한다.
상기 후단처리 장치의 상기 제2이중관 중 내부관은 세정액이 주입되고, 상기 제2이중관 중 외부관은 압축공기가 주입된다.
상기 제2이중관의 하부에는 상기 제2이중관을 통과한 세정액에 의해 처리된 처리유체를 처리하기 위한 격자베플이 추가로 배치된다. 상기 격자베플은 격리된 1개 이상의 관이 집합된 형상으로서, 상기 1개 이상의 관은 각각 출구쪽으로 갈수록 단면적이 줄어드는 형태이다.
상기 제1이중관 및 상기 제2이중관은 각각의 외부관이 말단에서 직경이 줄어드는 형태이다.
본원 발명의 제2양태는 상기 미세먼지 처리장치를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법을 제공한다. 구체적으로 1) 제1이중관의 내부관으로 미세먼지를 포함하는 기체와 스팀을 공급하는 단계;
2) 상기 미세먼지를 포함하는 기체와 상기 스팀이 혼합된 유체를 와류를 형성시키기 위한 와류발생부로 통과시키는 단계;
3) 상기 와류가 형성된 유체에 세정액을 분사하는 단계;
4) 상기 세정액을 통과한 상기 유체가 상기 제1이중관의 외부관을 통해서 상부로 배출되는 단계;
5) 상기 상부로 배출된 처리유체를 후단처리 장치에 공급하는 단계;
6) 제2이중관의 내부관으로 세정액을 공급하고 상기 제2이중관의 외부관으로는 압축공기를 공급하여 노즐형태의 상기 제2이중관의 말단에서 상기 세정액을 미세액적화하는 단계;
7) 상기 미세액적화한 세정액과 상기 후단처리 장치로 공급되는 상기 처리유체를 접촉하는 단계;를
포함하는 미세먼지를 제거하는 방법을 제공한다.
상기 4) 단계 및 5) 단계 사이에 데미스터를 사용하여 상기 유체에서 미스트를 제거하는 단계;가 부가될 수 있다.
상기 스팀의 온도는 80℃ 내지 180℃이며, 상기 1) 단계의 미세먼지의 입자 크기 중 0.1㎛ 내지 5㎛인 것이 상기 2) 단계 이후 0.5㎛ 내지 10㎛로 조대화된다.
본원 발명은 이중관의 스팀 및 와류현상에 의해서 미세먼지를 조대화함으로써 1) 스팀의 사용량을 대폭 줄이고, 2) 기체와 스팀의 혼합 효율을 높이고, 3) 대량의 스팀에 의해서 조대화된 미세먼지가 희석되지 않고, 압축된 공기를 분사하여 4) 세정액을 미세한 액적화함으로써 세정액의 세정효율을 극대화한 개선된 미세먼지 조대화 장치 및 이를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법을 제공할 수 있다.
본원 발명은 제1이중관 중 내부관이 세정액에 잠기지 않도록 배치하여 6) 조대화된 미세먼지가 미세먼지처리조의 하단의 세정액에 제거될 수 있고, 동시에 스팀 또한 같이 제거할 수 있다. 제1이중관 중 내부관이 세정액에 잠기지 않도록 배치됨으로써 7) 버블링에 의한 세정액의 외부 유출을 막을 수 있다.
본원 발명은 처리유체를 후단처리 장치에서 추가로 처리함으로써, 미세먼지 조대화 장치에서 처리되지 못한 미세먼지를 추가로 제거할 수 있는 효과가 있다. 구체적으로 4) 제2이중관 및 고압의 압축공기를 사용하여 세정액의 액적을 10㎛이하로 파쇄함으로써 접촉 면적의 증대와 충돌효과로 잔여 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있고, 8) 압축공기에 의해 가속된 미세먼지를 포함하는 유체가 격자베플에 의해서 한번 더 충돌하여 제거될 뿐만 아니라 하단의 세정액에 더 용이하게 포집될 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본원 발명은 종래의 집진 장치에서 처리하지 못하는 0.1㎛의 미세먼지까지 제거하는 뛰어난 장점이 있다.
도 1은 종래의 미세먼지 조대화 장치에 대한 개략도이다.
도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따른 장치의 개략도이다.
도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 와류발생부의 한 예이다.
도 4는 본원 발명의 일 실시예에 따른 격자베플의 한 예이다.
도 5는 본원 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 격자베플의 한 예이다.
도 6은 본원 발명의 일 실시예에 따른 이중관 한 예이다.
도 7은 본원 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지의 조대화 전후 크기 분포를 나타낸다.
도 8은 본원 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지의 제거 효율을 나타낸다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2를 참고하면, 본원 발명은 미세먼지 조대화 장치(100) 및 상기 미세먼지 조대화 장치(100)에서 배출되는 처리유체를 처리하기 위한 후단처리 장치(200)를 포함하는 미세먼지 처리장치로 구성된다.
상기 미세먼지 조대화 장치(100)는 미세먼지를 포함하는 기체와 스팀이 혼합되어 유체를 형성하는 유체혼합부(110), 상기 유체를 미세먼지처리조(160) 내의 1개 이상의 제1이중관(130) 중 내부관(132)에 와류 형태로 배출시키는 1개 이상의 유체유입부(120), 상기 유체유입부(120) 각각에 대응되고 상기 유체유입부(120)에서 배출된 유체에 세정액을 분사하는 세정액분사부(140)를 포함한다.
상기 유체혼합부(110)는 별도의 믹서 형태로 배치될 수 있고, 유체유입부(120)의 직접에 단순히 T 형태의 관으로도 배치될 수 있다. 본원 명세서 전반에서 미세먼지를 조대화하기 위한 스팀은 통상적으로 언급되는 스팀을 포함하며 수분을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 고온의 유체를 말한다.
상기 유체유입부(120) 및 각각의 상기 유체유입부(120)에 대응되는 상기 세정액분사부(140)는 상기 제1이중관(130) 중 내부관(132)에 같이 배치된다. 유체혼합부(110)에서 혼합된 미세먼지를 포함하는 기체와 스팀은 1개 이상으로 분배되어 유체유입부(120)를 통해서 제1이중관(130) 중 내부관(132)로 배출된다.
상기 유체유입부(120)에는 상기 유체가 상기 제1이중관(130) 중 내부관(132)에 와류 형태로 배출될 수 있게 하는 와류발생부(125)가 배치된다. 미세먼지는 고온의 스팀에 의해서 조대화가 되며, 특히 와류발생부(125)에 의해서 조대화가 더욱 가속된다. 와류가 생성됨으로써 원심력과 파장에 의해서 응집화가 가속화되기 때문이다.
와류 형태로 배출된 미세먼지는 동일한 제1이중관(130) 중 내부관(132)에 배치된 세정액분사부(140)에서 분사된 세정액에 의해서 세정된다. 세정액에 의해서 미세먼지를 포집되며, 다른 기체 성분은 화학적으로 산화, 환원 또는 흡수된다. 통상의 스크러버에 의한 세정과 동일한 원리에 의해서 세정되는바 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 세정액은 처리하는 기체에 따라 변화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명한다. 참고로 세정액분사부(150)는 통상의 분사 노즐을 사용할 수 있으며, 이에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
와류발생부(125)는 베플, 엠보싱, 또는 스크루 형태일 수 있으며, 도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 스크루 형태의 와류발생부(125)를 나타낸다. 도 3은 와류발생부(120)의 일 측면을 나타낸 것으로서 와류발생부(125)는 관의 내부를 스크루 형태로 분해하여 유체의 흐름에 와류를 형성할 수 있게 한다. 이러한 와류를 형성할 수 있는 구성은 유체의 흐름에 저항을 주거나 유체의 흐름을 변형하는 것으로서, 베플, 엠보싱 등의 형태가 가능하다.
상기 제1이중관(130) 중 내부관(132)은 상기 미세먼지처리조(160) 하단의 세정액(150)에 잠기지 않도록 위치하며, 상기 제1이중관(130) 중 외부관(131)은 그 하단부가 상기 미세먼지처리조(160) 하단의 세정액에 잠기도록 위치한다. 이로 인해서 조대화된 미세먼지는 미세먼지처리조(160)의 하단의 세정액(150)에 제거될 수 있고, 동시에 스팀 또한 같이 제거될 수 있다. 제1이중관(130) 중 내부관(132)이 세정액에 잠기지 않도록 배치됨으로써 또한 버블링에 의한 세정액의 외부 유출을 막을 수 있다.
미세먼지처리조(160)의 상단에는 데미스터(170)가 부가될 수 있다. 데미스터(170)는 유체유입부(120) 및 상기 세정액분사부(140)를 통과한 조대화된 미세먼지를 포함하는 유체가 상기 제1이중관(130) 중 내부관(132)을 통과한 후 상기 제1이중관(130) 중 외부관(131)으로 배출되었을 때, 상기 유체의 미스트를 제거한다.
후단처리 장치(200)는 상기 미세먼지 조대화 장치(100)에서 배출되는 상기 처리유체를 1개 이상의 제2이중관(210)을 사용하여 세정액으로 추가 처리한다. 도 2에는 1개의 제2이중관(210) 배치된 형태만르 표시하였다. 각각 제1이중관(130) 및 제2이중관(210)은 기본적으로 형태가 유사하며 도 6에는 제2이중관의 일 실시예를 나타내었다. 제1이중관(130) 및 제2이중관(210)은 각각의 외부관이 말단에서 직경이 줄어드는 형태이다.
상기 후단처리 장치(200)의 상기 제2이중관(210) 중 내부관으로 세정액을 공급하고, 상기 제2이중관(210) 중 외부관으로는 압축공기를 공급하여 노즐형태의 상기 제2이중관(210)의 말단을 통과하면서 상기 세정액이 미세액정화 된다. 1개 이상의 제2이중관이 설치될 때는 상기 후단처리 장치(200) 외부에서 세정액 및 압축공기가 분관된 후 각각의 제2이중관에 공급된다.
본원 발명에 적용된 제2이중관(210) 및 격자베플(220)은 벤투리 스크러버와 유사한 구성으로서 벤투리 스크러버의 효율을 상승시기기 위해서는 물방울과 액적을 잘게 파쇄하여 접촉면적을 넓혀주어야 한다. 이를 위해서 액체를 충돌시켜 세정액의 액경을 10μm 이하로 파쇄하여 미세먼지를 제거한다. 세정액을 미세한 크기로 파쇄방법으로 압축공기를 이용하였다.
매우 작은 크기의 미세먼지를 제거하기 위해서는 높은 압력의 고압공기를 사용해야 하는 문제점이 있다. 압축공기로 사용된 고압공기는 운전비용을 상승 시키고 압축공기를 다량 사용하는 문제점을 발생한다. 본원 발명에서는 작은 양의 압축공기를 사용하여도 미세먼지를 제거할 수 있도록 미세먼지를 우선 조대화시켰다.
상기 제2이중관(210)의 하부에는 상기 제2이중관(210)을 통과한 처리유체를 처리하기 위한 격자베플(220)이 배치된다. 격자베플(220)은 격리된 1개 이상의 관이 집합된 형상으로서, 상기 1개 이상의 관은 각각 출구쪽으로 갈수록 단면적이 줄어든다. 도 4 및 도 5는 본원 발명의 일 실시예에 따른 격자베플의 예를 보여주고 있다. 도 4의 격자베플은 각각의 측면이 사다리꼴로 형태이며, 도 5에 따른 격자베플은 입구에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 줄어드는 형태이다. 도 4 및 도 5의 격자베플은 하나의 실시예로서 유체가 충돌할 수 있고 유체의 흐름을 계속 빠르게 유지하지 위해서 출구쪽으로 갈수록 면적이 줄어드는 형태라면 어떠한 형태라도 가능하다. 본원 발명에 따른 격자베플(220)은 압력 손실이 크지 않고, 또한 편류를 방지할 수 있다.
본원 발명은 미세먼지 처리장치를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법을 제공한다. 구체적으로 1) 제1이중관(130)의 내부관(132)으로 미세먼지를 포함하는 기체와 스팀을 공급하는 단계;
2) 상기 미세먼지를 포함하는 기체와 상기 스팀이 혼합된 유체를 와류를 형성시키기 위한 와류발생부(125)로 통과시키는 단계;
3) 상기 와류가 형성된 유체에 세정액을 분사하는 단계;
4) 상기 세정액을 통과한 상기 유체가 상기 제1이중관(130)의 외부관(131)을 통해서 상부로 배출되는 단계;
5) 상기 상부로 배출된 처리유체를 후단처리 장치(200)에 공급하는 단계;
6) 제2이중관의 내부관으로 세정액을 공급하고 상기 제2이중관의 외부관으로는 압축공기를 공급하여 노즐형태의 상기 제2이중관의 말단에서 상기 세정액을 미세액적화하는 단계;
7) 상기 미세액적화한 세정액과 상기 후단처리 장치로 공급되는 상기 처리유체를 접촉하는 단계;를
포함하는 미세먼지를 제거하는 방법을 제공한다.
상기 4) 단계 및 5) 단계 사이에 데미스터(170)를 사용하여 상기 유체에서 미스트를 제거하는 단계;가 부가될 수 있다.
상기 스팀의 온도는 80℃ 내지 180℃, 바람직하게는 90℃ 내지 160℃, 더욱 바람직하게는 100℃ 내지 150℃이다.
상기 1) 단계의 미세먼지의 입자 크기 중 0.1㎛ 내지 5㎛인 것이 상기 2) 단계 이후 0.5㎛ 내지 10㎛로 조대화되며, 이에 대한 미세먼지의 분포도 변화를 도 7에 나타내었다. 도 7의 세로축은 각각 크기 미세먼지의 상대적 분포비율로서 절댓값 100% 기준이 아닌 상대적 비율이며, 가로축은 미세먼지의 크기이다.
<실시예>
본원 발명에 따른 장치에 아래 조건으로 미세먼지를 제거하였다.
P×Av (%) 6.6 20 33 50
P(Air) bar 2 3 4 5
Av(N㎥/hr) 10 20 25 30
L/G(㎥/ℓ) 1 1 1 1
미세먼지를 SiO2 입자 크기별로 제거율을 측정하였다. 이때 P×v (%)는 미세먼지를 포함하지 않은 1bar의 단순 크루드 기체(Crude gas)와 대비를 위한 것이다. P×Av (%)는 P×Av 값을 1bar 크루드 기체의 유속인 300N㎥/hr로 나눈 %값이다. P는 공급되는 기체의 압력이며, Av는 유량을 나타낸다. L/G(㎥/ℓ)는 스팀과 미세먼지의 공급비율이다.
본원 발명에 따른 장치에 상기 표와 같은 조건을 적용하였을 경우 미세먼지의 제거 효율을 도 8에 나타내었다. 도 8의 수평축은 미세먼지의 크기(㎛)를 나타내는 것이고 수직축은 해당 크기 미세먼지의 제거율(%)을 나타내는 것이다. 본원 발명은 종래의 장치 및 방법에 제거하기 어려운 0.3㎛의 미세먼지도 상당히 효율적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본원 발명은 미세먼지를 제거할 뿐만 아니라 고압의 전기가 사용되지 않으므로 오존이 발생하지 않고, 폐가스 동시처리 가능 하며 수분이 다량인 경우일수록 유리하다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100 미세먼지 조대화 장치
110 유체혼합부
120 유체유입부
125 와류발생부
130 제1이중관
131 제1이중관 중 외부관
132 제1이중관 중 내부관
140 세정액분사부
150 세정액
160 미세먼지처리조
170 데미스터
200 후단처리 장치
210 제2이중관
220 격자베플
230 압축공기 주입구

Claims (15)

  1. 미세먼지 조대화 장치 및 상기 미세먼지 조대화 장치에서 배출되는 처리유체를 처리하기 위한 후단처리 장치를 포함하는 미세먼지 처리장치에 있어서,
    상기 미세먼지 조대화 장치는 미세먼지를 포함하는 기체와 스팀이 혼합되어 유체를 형성하는 유체혼합부;
    상기 유체를 미세먼지처리조 내의 1개 이상의 제1이중관 중 내부관에 와류 형태로 배출시키는 1개 이상의 유체유입부;
    상기 유체유입부 각각에 대응되고 상기 유체유입부에서 배출된 유체에 세정액을 분사하는 세정액분사부;를 포함하고,
    상기 유체유입부 및 각각의 상기 유체유입부에 대응되는 상기 세정액분사부는 상기 제1이중관 중 내부관에 같이 배치되고,
    상기 유체유입부에는 상기 유체가 상기 제1이중관 중 내부관에 와류 형태로 배출될 수 있게 하는 와류발생부가 배치되며,
    상기 제1이중관 중 내부관은 상기 미세먼지처리조 하단의 세정액에 잠기지 않도록 위치하며, 상기 제1이중관 중 외부관은 그 하단부가 상기 미세먼지처리조 하단의 세정액에 잠기도록 위치하는 미세먼지 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후단처리 장치는 상기 미세먼지 조대화 장치에서 배출되는 상기 처리유체를 1개 이상의 제2이중관을 사용하여 세정액으로 추가 처리하는 미세먼지 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 와류발생부는 베플, 엠보싱, 또는 스크루 형태인 미세먼지 처리장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 미세먼지처리조의 상단에 데미스터가 부가되며,
    상기 데미스터는 유체유입부 및 상기 세정액분사부를 통과한 조대화된 미세먼지를 포함하는 유체가 상기 제1이중관 중 내부관을 통과한 후 상기 제1이중관 중 외부관으로 배출되었을 때, 상기 유체의 미스트를 제거하는 것인 미세먼지 처리장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 후단처리 장치의 상기 제2이중관 중 내부관은 세정액이 주입되고, 상기 제2이중관 중 외부관은 압축공기가 주입되는 미세먼지 처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2이중관의 하부에는 상기 제2이중관을 통과한 세정액에 의해 처리된 처리유체를 처리하기 위한 격자베플이 배치된 미세먼지 처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 격자베플은 격리된 1개 이상의 관이 집합된 형상으로서, 상기 1개 이상의 관은 각각 출구쪽으로 갈수록 단면적이 줄어드는 미세먼지 처리장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1이중관 및 상기 제2이중관은 각각의 외부관이 말단에서 직경이 줄어드는 형태인 미세먼지 처리장치.
  10. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 미세먼지 처리장치를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법.
  11. 1) 제1이중관의 내부관으로 미세먼지를 포함하는 기체와 스팀을 공급하는 단계;
    2) 상기 미세먼지를 포함하는 기체와 상기 스팀이 혼합된 유체를 와류를 형성시키기 위한 와류발생부로 통과시키는 단계;
    3) 상기 와류가 형성된 유체에 세정액을 분사하는 단계;
    4) 상기 세정액을 통과한 상기 유체가 상기 제1이중관의 외부관을 통해서 상부로 배출되는 단계;
    5) 상기 상부로 배출된 처리유체를 후단처리 장치에 공급하는 단계;
    6) 제2이중관의 내부관으로 세정액을 공급하고 상기 제2이중관의 외부관으로는 압축공기를 공급하여 노즐형태의 상기 제2이중관의 말단에서 상기 세정액을 미세액적화하는 단계;
    7) 상기 미세액적화한 세정액과 상기 후단처리 장치로 공급되는 상기 처리유체를 접촉하는 단계;를
    포함하는 제1항의 미세먼지 처리장치를 이용하여 미세먼지를 제거하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 4) 단계 및 5) 단계 사이에 데미스터를 사용하여 상기 유체에서 미스트를 제거하는 단계;가 부가된 미세먼지를 제거하는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1이중관 및 상기 제2이중관은 각각의 외부관이 말단에서 직경이 줄어드는 형태인 미세먼지를 제거하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 스팀의 온도는 80℃ 내지 180℃인 미세먼지를 제거하는 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 1) 단계의 미세먼지의 입자 크기 중 0.1㎛ 내지 5㎛인 것이 상기 2) 단계 이후 0.5㎛ 내지 10㎛로 조대화되는 미세먼지를 제거하는 방법.
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