KR102099599B1 - 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치 - Google Patents

산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치에 관한 것으로서, 장방형의 컨테이너식 구조를 갖는 모듈하우징; 상기 모듈하우징의 내부로 산업공정에서 발생되는 VOCs 함유 배기가스를 유입하기 위한 도입부로서, 고농도 VOCs 함유 배기가스와 저농도 VOCs 함유 배기가스를 구분하여 유입 및 유입량을 조절하기 위한 고농도 댐퍼 및 저농도 댐퍼; 상기 모듈하우징의 내부에 설치되는 것으로서, 상기 고농도 댐퍼 및 저농도 댐퍼를 통해 모듈하우징의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스로부터 VOCs의 휘발됨을 방지하고 타르나 먼지를 제거하기 위한 전처리부; 상기 모듈하우징의 내부에 설치되어 전처리부를 경유한 VOCs 함유 배기가스에 대해 농축 처리하여 농도를 높여주기 위한 것으로서, 유입량의 일정 이상을 농축하고 나머지 잔량은 외부로 배출 처리하는 농축처리부; 상기 모듈하우징의 내부에 설치되어 농축처리부를 통해 농축 처리된 VOCs 함유 배기가스를 공급받아 축열재가 수평 배열된 축열실에서 1차 예열 처리하고 버너가 설치된 연소실에서 고온의 열을 이용하여 2차 연소 처리함에 의해 배기가스로부터 VOCs를 제거한 후 외부로 배출 처리하는 수평분배식 RTO;를 포함하며, 상기 농축처리부는 탈착 히터로부터 열에너지를 공급받아 배기가스로부터 VOCs를 탈착 처리하도록 구비되며, 상기 탈착 히터는 상기 수평분배식 RTO의 연소실이 갖는 고온의 열에너지를 회수하여 재활용하는 방식으로 VOCs 탈착에 이용하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 농축기와 축열식 연소산화장치(RTO; Regenerative Thermal Oxidizer)를 일체형으로 구비 및 모듈화한 환경설비로 제작하므로 현장에서의 조립 설치가 아닌 공장에서 조립 후 운반하여 현장 설치가 가능한 구성이며, 설치 기간 및 시간을 크게 단축시킬 수 있고 장치의 부피를 크게 줄일 수 있어 설치면적을 절감할 수 있으며, 설치비 및 인건비까지 절감할 수 있다.

Description

산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치{INDUSTRIAL HYBRID MODULE TYPE VOCs TREATING APPARATUS}
본 발명은 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 농축과 더불어 축열연소 처리를 병행하도록 로우터 타입 농축기와 축열식 연소산화장치(RTO; Regenerative Thermal Oxidizer)를 일체형으로 구비하여 모듈로 제작함으로써 장치의 부피를 크게 줄이면서도 VOCs(휘발성 유기화합물)에 대한 대용량 처리 및 연속식 처리를 가능하게 하며 설치시간을 크게 단축함과 더불어 설치면적은 물론 설치비 및 인건비를 절감할 수 있도록 한 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기용매의 사용이 증가함에 따라 각종 산업공정에서는 다양한 종류의 휘발성 유기화합물(이하, "VOCs"라 함)이 발생되고 있다.
이에, 상기 VOCs를 제거하기 위한 장치 및 방법들이 여러 다양한 형태로 제안되고 있으며, 그 처리효율을 높이기 위한 연구개발들 또한 계속적으로 추진되고 있는 실정에 있다.
국내등록특허 제10-1574675호에서는 저온 촉매를 이용하여 VOCs를 처리하는 장치를 제안 및 개시하고 있고, 국내공개특허 제10-2019-0059735호에서는 농축기술을 이용하여 VOCs를 농축시켜 배출하는 VOCs 농축모듈을 제안 및 개시하고 있으며, 국내등록특허 제10-1239612호 등지에서는 고온의 열을 이용하여 VOCs를 산화 처리하여 제거하는 축열식 연소산화장치(RTO; Regenerative Thermal Oxidizer)를 제안 및 개시하고 있다.
하지만, 상술한 바와 같은 종래의 다양한 방식을 갖는 VOCs 처리장치는 모두가 개별적으로 설치되어 사용되고 있으며, 설치규모가 상당히 큰 단점이 있다.
설령, 서로 다른 방식의 VOCs 처리장치를 혼합하여 사용하고자 하는 경우에는 그 설치규모가 더욱 커질 수밖에 없는 문제점이 있고, 조선소나 자동차공장, 인쇄공장, 타이어공장 등 산업현장에서 직접 부품들을 조립하여 설치하여야 하므로 작업이 번거롭고 설치 기간 및 시간이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 설치면적을 너무 많이 차지하게 됨은 물론 설치비 및 인건비 또한 과다하게 소요되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1574675호 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0059735호 대한민국 등록특허공보 제10-1239612호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 농축과 더불어 축열연소 처리를 병행하도록 로우터 타입 농축기와 축열식 연소산화장치(RTO; Regenerative Thermal Oxidizer)를 일체형으로 구비하여 모듈로 제작함으로써 장치의 부피를 크게 줄이면서도 VOCs(휘발성 유기화합물)에 대한 대용량 처리 및 연속식 처리를 가능하게 하며 장치의 운전효율을 향상시킬 수 있도록 한 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 농축기와 축열식 연소산화장치(RTO; Regenerative Thermal Oxidizer)를 일체형으로 구비 및 모듈화함으로써 현장에서의 조립 설치가 아닌 공장에서 조립 후 운반하여 현장 설치가 가능하므로 설치 기간 및 시간을 크게 단축시킬 수 있도록 함과 더불어 설치면적은 물론 설치비 및 인건비를 절감할 수 있도록 하며, 장치의 유지보수시 모듈에 의한 표준품을 사용하므로 유지보수시간을 줄일 수 있도록 한 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 각종 산업분야에서 발생되는 폐가스로부터 이에 함유된 VOCs(휘발성 유기화합물)의 처리효율을 높일 수 있도록 하며 환경오염을 방지할 수 있도록 한 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치는, 장방형의 컨테이너식 구조를 갖는 모듈하우징; 상기 모듈하우징의 내부로 산업공정에서 발생되는 VOCs 함유 배기가스를 유입하기 위한 도입부로서, 고농도 VOCs 함유 배기가스와 저농도 VOCs 함유 배기가스를 구분하여 유입 및 유입량을 조절하기 위한 고농도 댐퍼 및 저농도 댐퍼; 상기 모듈하우징의 내부에 설치되는 것으로서, 상기 고농도 댐퍼 및 저농도 댐퍼를 통해 모듈하우징의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스로부터 VOCs의 휘발됨을 방지하고 타르나 먼지를 제거하기 위한 전처리부; 상기 모듈하우징의 내부에 설치되어 전처리부를 경유한 VOCs 함유 배기가스에 대해 농축 처리하여 농도를 높여주기 위한 것으로서, 유입량의 일정 이상을 농축하고 나머지 잔량은 외부로 배출 처리하는 농축처리부; 상기 모듈하우징의 내부에 설치되어 농축처리부를 통해 농축 처리된 VOCs 함유 배기가스를 공급받아 축열재가 수평 배열된 축열실에서 1차 예열 처리하고 버너가 설치된 연소실에서 고온의 열을 이용하여 2차 연소 처리함에 의해 배기가스로부터 VOCs를 제거한 후 외부로 배출 처리하는 수평분배식 RTO;를 포함하며, 상기 농축처리부는 탈착 히터로부터 열에너지를 공급받아 배기가스로부터 VOCs를 탈착 처리하도록 구비되며, 상기 탈착 히터는 상기 수평분배식 RTO의 연소실이 갖는 고온의 열에너지를 회수하여 재활용하는 방식으로 VOCs 탈착에 이용하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 전처리부는, 상기 고농도 댐퍼 및 저농도 댐퍼를 통해 모듈하우징의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스의 휘발됨을 방지하기 위해 50℃ 이상을 상회하지 않도록 냉각 처리하기 위한 냉각코일; 상기 고농도 댐퍼 및 저농도 댐퍼를 통해 모듈하우징의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스로부터 타르나 먼지를 제거하기 위한 필터부;를 포함하며, 상기 필터부는 부직포필터, 미디움필터, 헤파필터를 순차 배치할 수 있다.
여기에서, 상기 농축처리부는, 상기 모듈하우징 내에서 전처리부를 경유한 VOCs 함유 배기가스에 대해 탈착과 냉각 및 농축 과정을 순차 수행하도록 하기 위해 로우터 타입 농축기로 구성하며; 상기 로우터 타입 농축기는, 상기 탈착 히터로부터 열에너지를 공급받아 배기가스로부터 VOCs를 탈착하기 위한 탈착부와, 상기 탈착부를 통해 탈착된 VOCs를 응축시키기 위한 냉각부, 및 상기 냉각부를 통해 응축시킨 탈착 VOCs를 농축시켜 고농도로 만들기 위한 농축부로 이루어지게 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 수평분배식 RTO는, 상기 농축처리부를 통해 고농도로 농축시킨 VOCs 함유 배기가스를 통과시키는 제1분배로우터와, 버너가 설치된 연소실을 통해 VOCs가 제거된 청정공기를 통과시키는 제2분배로우터로 이루어진 분배로우터; 상기 제1분배로우터에서 통과시킨 고농도 농축상태의 VOCs 함유 배기가스를 축열재가 구비된 축열실로 보내는 제1분배실과, 버너가 설치된 연소실을 통해 VOCs가 제거된 청정공기를 통과시키는 제2분배실 이루어진 분배실; 상기 분배실에 이웃하여 구비되고, 축열재가 적층 배열된 축열실; 상기 축열실에 이웃하여 구비되고, 고농도 농축상태의 VOCs 함유 배기가스를 연소 처리하기 위한 고온의 열에너지를 제공하는 버너가 설치된 연소실;을 포함하며, 상기 분배로우터, 분배실, 축열실, 연소실은 좌측 방향에서 우측 방향으로 수평 분배되는 구조로 배치함으로써 축열재가 고온의 열에너지에 의해 깨짐이 발생하더라도 설치상태를 유지케 하여 축열 연소를 위한 RTO 기능을 수행 및 장치의 가동 정지를 방지할 수 있도록 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 축열재는, 다공성 세라믹 축열재로 구성하되, 산화마그네슘 또는 산화칼슘의 축열분말을 미분쇄하여 구비하고, 미분쇄시킨 축열분말 100중량부에 알루미나, 지르코니아, 탄화규소 중에서 선택된 1종의 세라믹분말 10~30중량부를 혼합한 상태로 성형틀에 넣어 300~500kg/㎠의 성형압력으로 성형하고, 1150~1300℃의 온도에서 1시간 내지 1시간 30분 동안 소성하여 다공성 소결체를 완성한 후, 상기 다공성 소결체와 탄산염을 전기로에 넣은 후 80~85℃의 온도 및 3~5kg/㎠의 압력으로 가압함침 처리하여 제조하며, 상기 탄산염은 탄산리튬과 탄산나트륨 및 탄산칼륨이 혼합된 제1탄산염 또는 탄산리튬과 탄산칼륨이 혼합된 제2탄산염을 사용한 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 로우터 타입 농축기와 축열식 연소산화장치(RTO)를 일체형으로 구비하되 모듈로 제작하여 하나의 장치로 제작한 산업용 하이브리드 방식의 모듈형 VOCs(휘발성 유기화합물) 처리장치를 제공할 수 있으며, 특히 RTO를 수평 분배식으로 설치함에 의해 장치의 운전효율을 더욱 높일 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.
본 발명은 농축기와 축열식 연소산화장치(RTO; Regenerative Thermal Oxidizer)를 일체형으로 구비 및 모듈화한 환경설비로 제작하므로 현장에서의 조립 설치가 아닌 공장에서 조립 후 운반하여 현장 설치가 가능한 구성이며, 설치 기간 및 시간을 크게 단축시킬 수 있고 장치의 부피를 크게 줄일 수 있어 설치면적을 절감할 수 있으며, 설치비 및 인건비까지 절감할 수 있으며, 모듈에 의한 표준품으로 제작되므로 장치의 유지보수시 유지보수시간을 줄일 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.
본 발명은 열에너지를 이용한 농축 처리와 더불어 축열연소 처리를 병행하는 하이브리드 방식으로 각종 산업분야에서 발생되는 배기가스로부터 이에 함유된 VOCs의 처리효율을 높일 수 있고 VOCs의 제거로 환경오염을 방지할 수 있으며, VOCs(휘발성 유기화합물)에 대한 대용량 처리 및 연속식 처리를 수행할 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치를 나타낸 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치를 나타낸 상세 구성도이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치(100)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 모듈하우징(110), 고농도 댐퍼(120), 저농도 댐퍼(130), 전처리부(140), 농축처리부(150), 송배풍기부(160), 및 수평분배식 RTO(170)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 모듈하우징(110)은 장방형의 컨테이너식 구조를 갖는 몸체로 구비되며, 패널 조립으로 제작된다.
상기 고농도 댐퍼(120)는 상기 모듈하우징(110)의 일측면 외측에 위치하여 상기 모듈하우징의 내부와 연통되게 연결 설치되며, 상기 모듈하우징(110)의 내부로 산업공정에서 발생되는 VOCs 함유 배기가스를 유입하기 위한 도입부로서, 고농도 VOCs 함유 배기가스의 유입 처리 및 유입량을 조절하기 위한 구성이다.
상기 저농도 댐퍼(130)는 상기 모듈하우징(110)의 일측면 외측에 위치하여 상기 모듈하우징의 내부와 연통되게 연결 설치되며, 상기 모듈하우징(110)의 내부로 산업공정에서 발생되는 VOCs 함유 배기가스를 유입하기 위한 도입부로서, 저농도 VOCs 함유 배기가스의 유입 처리 및 유입량을 조절하기 위한 구성이다.
즉, 상기 고농도 댐퍼(120)와 저농도 댐퍼(130)는 고농도 VOCs 함유 배기가스와 저농도 VOCs 함유 배기가스를 구분하여 유입하기 위한 것으로서, 개별적 사용 또는 동시 사용이 가능하다 할 것이다.
상기 전처리부(140)는 상기 모듈하우징(110)의 내부에 설치되는 것으로서, 상기 고농도 댐퍼(120) 및 저농도 댐퍼(130)를 통해 모듈하우징(110)의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스로부터 VOCs의 휘발됨을 방지함과 더불어 타르나 먼지를 제거하기 위한 구성이다.
이를 위해, 상기 전처리부(140)는 냉각코일(141)과 필터부(142)로 구성할 수 있다.
상기 냉각코일(141)은 상기 고농도 댐퍼(120) 및 저농도 댐퍼(130)를 통해 모듈하우징(110)의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스 측에 냉기를 공급함에 의해 냉각 처리하되, 50℃ 이상을 상회하지 않도록 냉각시키는 역할을 담당하며, 이를 통해 모듈하우징(110)의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스로부터 VOCs가 휘발되는 것을 방지할 수 있다.
여기에서, 상기 냉각코일(141) 측 냉각 기능을 위해 상기 고농도 댐퍼(120) 및 저농도 댐퍼(130) 상에는 각각 온도감지센서가 설치되고, 상기 온도감지센서로부터 측정되어 전송되는 신호값에 따라 냉각코일(141)의 냉각 성능을 조절할 수 있도록 구비된다.
상기 필터부(142)는 상기 고농도 댐퍼(120) 및 저농도 댐퍼(130)를 통해 모듈하우징(110)의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스로부터 타르나 먼지를 제거하기 위한 역할을 담당하도록 구비된다.
이때, 상기 필터부(142)는 입자 크기에 따른 순차적 필터링을 위해 부직포필터(142a), 미디움필터(142b), 헤파필터(142c)를 순차 배치하는 구성을 갖게 할 수 있다.
상기 농축처리부(150)는 상기 모듈하우징(110)의 내부에 설치되어 전처리부(140)를 경유한 VOCs 함유 배기가스에 대해 농축 처리를 수행하여 VOCs 농도를 강제적으로 높여주어 고농도로 만들기 위한 것으로서, VOCs 함유 배기가스의 유입량의 일정 이상을 농축하고 나머지 잔량은 외부로 배출 처리하도록 한 구성이다.
이때, 상기 농축처리부(150)를 통해서는 장치의 과부하 방지를 위해 VOCs의 90% 이상을 농축 처리하고 나머지 10% 미만에 대해 배출 처리함이 바람직하다.
여기에서, 농축하지 않고 배출 처리하는 10% 미만의 VOCs에 대해서는 송배풍기부(160)를 통해 외부 배출하거나 또는 수평분배식 RTO(170)로 보내 VOCs를 제거토록 구성할 수 있다.
상기 농축처리부(150)는 탈착 히터(154)로부터 열에너지를 공급받아 배기가스로부터 VOCs를 탈착 처리하도록 구성함이 바람직하다.
이때, 상기 탈착 히터(154)는 수평분배식 RTO(170)의 연소실(174)이 갖는 고온의 열에너지를 회수하여 재활용하는 방식으로 VOCs 탈착에 이용하도록 구성함이 바람직하며, 이를 통해 에너지를 절감할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
상기 농축처리부(150)는 상기 모듈하우징(110) 내에서 전처리부(140)를 경유한 VOCs 함유 배기가스에 대해 농축효율을 높이면서 일정 이상의 농축 처리가 용이하도록 로우터 타입 농축기로 구성함이 바람직하며, 탈착과 냉각 및 농축 과정을 순차 수행하도록 구성할 수 있다.
이를 위해, 상기 로우터 타입 농축기로 이루어지는 농축처리부(150)는 탈착 히터(155)로부터 열에너지를 공급받아 배기가스로부터 VOCs를 탈착하기 위한 탈착부(151)와, 상기 탈착부(151)를 통해 탈착된 VOCs를 응축시키기 위한 냉각부(152), 및 상기 냉각부(152)를 통해 응축시킨 탈착 VOCs를 농축시켜 고농도로 만들기 위한 농축부(153)로 이루어지게 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 농축처리부(150)에서는 모듈하우징(110)의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스에 대해 초기 유입치에 비해 5배 내지 20배로 농축시키는 역할을 담당하도록 구비된다.
상기 송배풍기부(160)는 상기 농축처리부(150)로부터 배출되는 VOCs 함유 배기가스 또는 고농축 VOCs 함유 배기가스에 대해 외부 배출하거나 수평분배식 RTO(170) 측으로 보내기 위한 배풍기(161)와, 상기 농축처리부(150)로부터 배출되는 VOCs 함유 배기가스 및 고농축 VOCs 함유 배기가스를 수평분배식 RTO(170)로 공급하기 위한 송풍기(162), 및 상기 농축처리부(150)에서 미 농축된 10% 미만의 VOCs 함유 배기가스를 외부 배출하는데 사용함과 더불어 상기 수평분배식 RTO(170)를 통해 VOCs가 제거된 청정공기를 외부 배출하는데 사용하기 위한 배출관(163)으로 이루어진다.
상기 수평분배식 RTO(170)는 상기 모듈하우징(110)의 내부에 설치되어 농축처리부(150)를 통해 농축 처리된 VOCs 함유 배기가스를 공급받아 축열재(173a)가 수평 배열된 축열실(173)에서 1차 예열하면서 정화 처리하고 버너(174a)가 설치된 연소실(174)에서 고온의 열을 이용하여 2차 연소 처리함에 의해 배기가스로부터 VOCs를 제거한 후 외부로 배출 처리하기 위한 구성이다.
이를 위해, 상기 수평분배식 RTO(170)는 분배로우터(171), 분배실(172), 축열실(173), 및 연소실(174)로 구성할 수 있다.
상기 분배로우터(171)는 상기 농축처리부(150)를 통해 고농도로 농축시킨 VOCs 함유 배기가스를 통과시키는 제1분배로우터(171a)와, 버너(174a)가 설치된 연소실(174)을 통해 VOCs가 제거된 청정공기를 통과시켜 외부 배출할 수 있도록 하는 제2분배로우터(171b)로 구비된다.
상기 분배실(172)은 상기 제1분배로우터(171a)에서 통과시킨 고농도 농축상태의 VOCs 함유 배기가스를 축열재(173a)가 구비된 축열실(173)로 보내는 제1분배실(172a)과, 버너(174a)가 설치된 연소실(174)을 통해 VOCs가 제거된 청정공기를 외부 배출하기 위해 통과시키는 제2분배실(172b)로 구비된다.
상기 축열실(173)은 상기 분배실(172)에 이웃하여 구비되고, 열에너지를 축열하기 위한 축열재(173a)가 적층 배열되어 구비된다.
상기 연소실(174)은 상기 축열실(173)에 이웃하여 구비되고, 고농도 농축상태의 VOCs 함유 배기가스를 연소 처리하기 위한 고온의 열에너지를 제공하도록 버너(174a)가 설치된다.
이때, 상기 분배로우터(171), 분배실(172), 축열실(173), 및 연소실(174)은 모듈하우징(110) 내의 좌측 방향에서 우측 방향으로 수평 분배되어 배열되는 구조로 배치된다.
이와 같이, 수평 분배식 RTO(170)로 구성하는 이유는 축열실(173)에 배열된 축열재(173a)가 연소실(174)에서 형성되는 고온의 열에너지에 의해 깨지는 현상이 발생하더라도 설치상태를 그대로 유지케 할 수 있는 구조배치설계를 갖게 되며, 이를 통해 축열 연소를 통해 VOCs를 제거하기 위한 RTO 기능을 원활하게 수행할 수 있게 되고 장치의 가동 정지를 방지할 수 있으며 장치의 운전효율을 향상시킬 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
상기 축열재(173a)는 축열 성능을 높이기 위해 다공성 세라믹 축열재로 구성할 수 있다.
이를 위해, 상기 축열재(173a)는 산화마그네슘 또는 산화칼슘의 축열분말을 미분쇄하여 구비하고, 미분쇄시킨 축열분말 100중량부에 알루미나, 지르코니아, 탄화규소 중에서 선택된 1종의 세라믹분말 10~30중량부를 혼합한 상태로 성형틀에 넣어 300~500kg/㎠의 성형압력으로 성형하고, 1150~1300℃의 온도에서 1시간 내지 1시간 30분 동안 소성하여 다공성 소결체를 완성한 후, 상기 다공성 소결체와 탄산염을 전기로에 넣은 후 80~85℃의 온도 및 3~5kg/㎠의 압력으로 가압함침 처리하여 제조한 것을 사용할 수 있다.
이때, 상기 탄산염은 탄산리튬과 탄산나트륨 및 탄산칼륨이 혼합된 제1탄산염 또는 탄산리튬과 탄산칼륨이 혼합된 제2탄산염을 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 축열실(173)과 연소실(174)은 고온 형성에 따른 안전성과 안정성 확보를 위해 외측에서부터 내측을 향하여 내화단열재층, 단열벽돌층, 내화벽돌층으로 순차 배열되는 내화벽체로 설치할 수 있다.
상기 내화단열재층은 규조토질, 점토질, 알루미나질 중에서 어느 1종 또는 2종 이상이 혼합 사용된 내화단열재 또는 세라크울이나 유리섬유가 사용된 섬유내화단열재로 구성할 수 있다.
상기 단열벽돌층은 규조토질에 샤모트를 혼합해 내열성을 높인 단열벽돌로 구성할 수 있다.
상기 내화벽돌층은 탄화규소질, 지르코니아질, 마그네시아질, 알루미나지르코니아질, 마그크롬질, 규석질 중에서 어느 1종 또는 2종 이상이 혼합 사용된 내화벽돌로 구성할 수 있다.
또한, 상기 모듈하우징(110)는 압연강재, 알루미늄합금, 스테인리스 중에서 선택된 어느 1종의 소재로 구성할 수 있으며, 이중 구조의 벽체로 형성하되 벽체의 사이에 고무완충재를 개재하여 방폭형 구조로 구비할 수 있다.
이때, 상기 모듈하우징(110)에는 그 외면에 방진방음을 위한 코팅층을 형성할 수 있다 할 것인데, 상기 코팅층은 폴리우레탄수지 100중량부를 기준으로 경량기포콘크리트 20~30중량부, 내후성을 위한 아크로니트릴스티렌아크릴레이트(ASA) 10~20중량부, 난연성 구비 및 열전도를 위한 알루미늄분말 10~30중량부, 에폭시 경화제 10~50중량부를 포함하는 혼합 조성으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 모듈하우징(110)의 내부에는 VOCs 함유 배기가스나 열에너지 및 청정공기의 흐름을 위한 경로를 제공하는 다수의 배관이 설치되고, 필요에 따라 배관 상에는 이동 흐름의 제어를 위한 밸브가 설치되며, 이는 자명한 사항이라 할 것이다.
한편, 상술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치(100)의 VOCs 처리과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 산업공정에서 배출되는 VOCs 함유 배기가스를 고농도 댐퍼(120)와 저농도 댐퍼(130)를 통해 모듈하우징(110)의 내부로 유입하되, VOCs 함유 배기가스에 대해 유입량을 조절한다.
이때, 고농도 댐퍼(120)와 저농도 댐퍼(130)는 처리량 및 VOCs 농도에 따라 개별적 사용 또는 동시 사용이 가능하다.
고농도 댐퍼(120)와 저농도 댐퍼(130)를 통해 모듈하우징(110)의 내부로 유입된 VOCs 함유 배기가스는 전처리부(140)에서 VOCs의 휘발됨을 방지하기 위해 냉각 처리함과 더불어 타르나 먼지를 필터링하여 제거한다.
전처리부(140)의 냉각코일(141)에서 모듈하우징(110)의 내부로 유입되기 시작하는 VOCs 함유 배기가스 측에 냉기를 공급함에 의해 50℃ 이상을 상회하지 않도록 냉각 처리함으로써 VOCs 함유 배기가스로부터 VOCs가 휘발되는 것을 방지한다.
이어서, 전처리부(140)의 필터부(142)에서 VOCs 함유 배기가스로부터 타르나 먼지를 필터링 하여 제거한다.
여기에서, 모듈하우징(110)의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스 측 온도가 50℃ 미만일 경우에는 냉각코일(141)을 가동하지 않고, 필터부(142)로 보내 타르나 먼지 제거를 위한 필터링 처리만을 진행할 수 있다.
이와 같이 전처리부(140)의 필터부(142)를 통과한 VOCs 함유 배기가스는 농축처리부(150)로 보내져 농축 처리를 통해 VOCs 농도를 강제적으로 높여줌으로써 고농도로 만드는 처리를 수행한다.
이때, 농축처리부(150)에서는 로우팅 과정을 통해 탈착부(151)에서 탈착 히터(154)로부터 180~220℃ 정도의 열에너지를 공급받아 배기가스에 함유된 VOCs를 탈착 처리한 다음, 냉각부(152)에서 탈착된 VOCs를 응축시킨 후, 농축부(153)에서 응축시킨 탈착 VOCs를 농축시켜 고농도로 만드는 작업을 수행한다.
여기에서, 탈착 히터(154)는 수평분배식 RTO(170)의 연소실(174)이 갖는 고온의 열에너지(800~1000℃)를 회수하여 탈착부(151)에서의 탈착 처리에 재활용하며, 농축부(153)에서는 VOCs 함유 배기가스에 대해 초기 유입치에 비해 5배 내지 20배로 농축 처리하는 과정을 수행하되 배기가스 중에서 VOCs의 90% 이상을 농축 처리하고 나머지 10% 미만에 대해 배출 처리한다.
이와 같이 농축처리부(150)에서 고농도로 농축 처리되는 VOCs는 수평분배식 RTO(170)로 공급되는데, 제1분배로우터(171a)에서 고농도로 농축시킨 VOCs 함유 배기를 통과킴으로써 제1분배실(172a)을 경유하여 축열실(173)로 보내고, 축열실(173)에서는 연소실(174)에서의 예열에 의해 축열된 상태를 갖는 축열재(173a)에서 VOCs를 흡착하여 1차 정화 처리한 후 연소실(174)로 보낸다.
연소실(174)에서는 버너(174a)의 가동에 의해 800~1000℃ 정도의 고온을 형성한 상태로 연소실(174)에서 고온의 열을 이용하여 2차 연소 처리함에 의해 배기가스로부터 VOCs를 제거하여 청정공기를 만든다.
연소실(174)에서 VOCs가 제거된 청정공기는 축열실(173)을 통과하고, 제2분배실(172b)과 제2분배로우터(171b)를 순차 경유한 후 송배풍기부(160) 측 배출관(163)을 통해 외부로 배출 처리된다.
이에 따라, 본 발명의 하이브리드 모듈형 VOCs 처리장치(100)를 통해서는 각종 산업공정에서 발생되는 VOCs를 농축과 탈착히터 및 RTO 측 열을 이용하여 제거함으로써 청정공기를 만들어 외부 배출할 수 있으며, 연속 작업을 통해 대용량의 VOCs를 매우 효과적으로 처리할 수 있으며, 환경오염을 방지하는 역할을 수행하는 장점을 제공할 수 있다.
특히, 본 발명에서는 농축처리부(150)와 RTO(Regenerative Thermal Oxidizer)(170)를 모듈하우징(110) 내에 설치하여 일체형으로 구비 및 모듈화한 구성을 제공함으로써 현장에서의 조립 설치가 아닌 공장에서 조립 후 운반하여 바로 현장 설치하여 사용할 수 있는 장점을 제공할 수 있으며, 설치 기간 및 시간을 크게 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 설치면적은 물론 설치비 및 인건비까지 절감할 수 있는 새로운 구성의 하이브리드 모듈형 VOCs 처리장치를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 범위에 속한다 할 것이다.
110: 모듈하우징 120: 고농도 댐퍼
130: 저농도 댐퍼 140: 전처리부
141: 냉각코일 142: 필터부
150: 농축처리부 151: 탈착부
152: 냉각부 153: 농축부
154: 탈착히터 160: 송배풍기부
170: 수평분배식 RTO 171: 분배로우터
172: 분배실 173: 축열실
174: 연소실

Claims (5)

  1. 각종 산업현장에서 배출되는 VOCs(휘발성 유기화합물)에 대한 대용량 처리 및 연속식 처리를 가능하게 하는 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치에 있어서,
    장방형의 컨테이너식 구조를 갖는 모듈하우징; 상기 모듈하우징의 내부로 산업공정에서 발생되는 VOCs 함유 배기가스를 유입하기 위한 도입부로서, 고농도 VOCs 함유 배기가스와 저농도 VOCs 함유 배기가스를 구분하여 유입 및 유입량을 조절하기 위한 고농도 댐퍼 및 저농도 댐퍼; 상기 모듈하우징의 내부에 설치되는 것으로서, 상기 고농도 댐퍼 및 저농도 댐퍼를 통해 모듈하우징의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스로부터 VOCs의 휘발됨을 방지하고 타르나 먼지를 제거하기 위한 전처리부; 상기 모듈하우징의 내부에 설치되어 전처리부를 경유한 VOCs 함유 배기가스에 대해 농축 처리하여 농도를 높여주기 위한 농축처리부; 상기 모듈하우징의 내부에 설치되어 농축처리부를 통해 농축 처리된 VOCs 함유 배기가스를 공급받아 축열재가 수평 배열된 축열실에서 1차 예열 처리하고 버너가 설치된 연소실에서 고온의 열을 이용하여 2차 연소 처리함에 의해 배기가스로부터 VOCs를 제거한 후 외부로 배출 처리하는 수평분배식 RTO; 를 포함하며,
    상기 농축처리부는 탈착 히터로부터 열에너지를 공급받아 배기가스로부터 VOCs를 탈착 처리하도록 구비하되, 상기 탈착 히터는 상기 수평분배식 RTO의 연소실이 갖는 고온의 열에너지를 회수하여 재활용하는 방식으로 VOCs 탈착에 이용하도록 구성하고,
    상기 농축처리부는 상기 모듈하우징 내에서 전처리부를 경유한 VOCs 함유 배기가스에 대해 탈착과 냉각 및 농축 과정을 순차 수행하도록 하기 위해 로우터 타입 농축기로 구비하되, 상기 로우터 타입 농축기는 상기 탈착 히터로부터 열에너지를 공급받아 배기가스로부터 VOCs를 탈착하기 위한 탈착부와, 상기 탈착부를 통해 탈착된 VOCs를 응축시키기 위한 냉각부, 및 상기 냉각부를 통해 응축시킨 탈착 VOCs를 농축시켜 고농도로 만들기 위한 농축부를 포함하고,
    상기 농축처리부에서는 장치의 과부하 방지를 위해 VOCs의 90% 이상을 농축 처리하고 나머지 10% 미만에 대해 배출 처리하되, 농축하지 않고 배출 처리하는 10% 미만의 VOCs에 대해서는 외부 배출하거나 또는 수평분배식 RTO로 보내 VOCs를 제거토록 구성하며,
    상기 전처리부는 상기 고농도 댐퍼 및 저농도 댐퍼를 통해 모듈하우징의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스의 휘발됨을 방지하기 위해 50℃ 이상을 상회하지 않도록 냉각 처리하기 위한 냉각코일; 상기 고농도 댐퍼 및 저농도 댐퍼를 통해 모듈하우징의 내부로 유입되는 VOCs 함유 배기가스로부터 타르나 먼지를 제거하기 위한 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수평분배식 RTO는,
    상기 농축처리부를 통해 고농도로 농축시킨 VOCs 함유 배기가스를 통과시키는 제1분배로우터와, 버너가 설치된 연소실을 통해 VOCs가 제거된 청정공기를 통과시키는 제2분배로우터로 이루어진 분배로우터;
    상기 제1분배로우터에서 통과시킨 고농도 농축상태의 VOCs 함유 배기가스를 축열재가 구비된 축열실로 보내는 제1분배실과, 버너가 설치된 연소실을 통해 VOCs가 제거된 청정공기를 통과시키는 제2분배실 이루어진 분배실;
    상기 분배실에 이웃하여 구비되고, 축열재가 적층 배열된 축열실;
    상기 축열실에 이웃하여 구비되고, 고농도 농축상태의 VOCs 함유 배기가스를 연소 처리하기 위한 고온의 열에너지를 제공하는 버너가 설치된 연소실; 을 포함하며,
    상기 분배로우터, 분배실, 축열실, 연소실은 좌측 방향에서 우측 방향으로 수평 분배되는 구조로 배치함으로써 축열재가 고온의 열에너지에 의해 깨짐이 발생하더라도 설치상태를 유지케 하여 축열 연소를 위한 RTO 기능을 수행 및 장치의 가동 정지를 방지할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 축열재는,
    다공성 세라믹 축열재로 구성하되, 산화마그네슘 또는 산화칼슘의 축열분말을 미분쇄하여 구비하고, 미분쇄시킨 축열분말 100중량부에 알루미나, 지르코니아, 탄화규소 중에서 선택된 1종의 세라믹분말 10~30중량부를 혼합한 상태로 성형틀에 넣어 300~500kg/㎠의 성형압력으로 성형하고, 1150~1300℃의 온도에서 1시간 내지 1시간 30분 동안 소성하여 다공성 소결체를 완성한 후, 상기 다공성 소결체와 탄산염을 전기로에 넣은 후 80~85℃의 온도 및 3~5kg/㎠의 압력으로 가압함침 처리하여 제조하며, 상기 탄산염은 탄산리튬과 탄산나트륨 및 탄산칼륨이 혼합된 제1탄산염 또는 탄산리튬과 탄산칼륨이 혼합된 제2탄산염을 사용한 것을 특징으로 하는 산업용 하이브리드 방식 모듈형 VOCs 처리장치.
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