KR102105178B1 - 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

배기 가스 정화 장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 정화 장치는 배기 가스가 주입되는 배기 가스 주입부, 환원제가 주입되는 환원제 주입부, 및 상기 배기 가스 주입부를 통해 주입된 배기 가스와 상기 환원제 주입부를 통해 주입된 환원제를 1차로 혼합하는 제1 임펠러를 포함하는 1차 접촉부; 상기 1차 접촉부의 하류에 배치되어 상기 1차 접촉부와 연통되고, 상기 1차 접촉부에서 혼합된 배기 가스와 환원제의 혼합물을 2차로 혼합하는 제2 임펠러를 포함하는 2차 접촉부; 및 상기 2차 접촉부의 하류에 배치되어 상기 2차 접촉부와 연통되고, 용수가 주입되는 용수 주입부, 및 상기 용수 주입부를 통해 주입된 용수와 상기 2차 접촉부에서 2차로 혼합된 혼합물을 혼합하는 제3 임펠러, 및 상기 제3 임펠러에 의해 혼합된 혼합물을 기체와 액체로 분리하는 분리기를 포함하는 3차 접촉부;를 포함할 수 있다.

Description

배기 가스 정화 장치 {APPARATUS FOR PURIFYING EXAHUST GAS}
본 발명은 배기 가스 정화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기 가스에 포함된 각종 유해 가스를 SCR 촉매를 사용하여 정화시키는 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
화석 연료가 연소되면서 배출되는 배기 가스 내에는 다양한 오염 물질이 포함되고, 이러한 오염 물질로 인해 환경 문제가 발생된다. 특히, 질소 산화물(NOx)과 황산화물(SOx)은 인체의 눈, 코, 등 점막에 악영향을 미치고, 식물 세로를 파괴하며, 산성비의 원인이 될 뿐만 아니라, 미세 먼지 발생의 전구 물질로서 역할을 하는 것으로 알려져 있어, 반드시 기준 농도 이하로 처리하여 배출되어야 한다.
탈질 공정은 고온(약 300~400℃)에서 촉매와 환원제(NH3)를 이용하여 질소 형태로 제거하는 선택적촉매환원법(Selective Catalytic Reduction, SCR)공법이 주로 사용되고 있다. 선택적촉매환원법은 고온 조건을 유지하는데 소모되는 에너지를 줄이기 위해 주로 보일러 후단에 설치된다. 그러나 배기 가스에 포함되어 있는 다량의 먼지와 황산화물에 의한 피독 현상으로 인해 정비에 소요되는 비용과 촉매를 교체하는데 소요되는 비용이 많이 발생한다. 또한, 환원제로 사용되는 NH3 중 일부가 반응하지 않고 대기로 배출되면서 미세먼지 발생의 원인으로 보고되고 있다
탈황 공정의 경우 대부분의 배출원에서 석회석을 이용한 습식 배연 탈황 공정(Flue Gas Desulfurization, FGD)을 사용하고 있으면, 습식 배연 탈황 공정은 석회석을 분쇄하여 슬러리 형태로 만들고 스크러버(Scrubber)에서 분사하여 기-액 접촉 원리를 통해 황산화물을 흡수하여 제거한다. 그러나 석회선 취급 설치(분쇄, 이송, 저장 등)와 스크러버의 규모가 크고 슬러리 펌프의 잦은 고장으로 인해 유지료가 발생하는 문제가 있다.
이와 같이 종래에는 이원화된 탈질, 탈황 공정으로부터 유의한 수준의 질소와 황산화물을 처리하고 있으나, 이와 같이 이원화된 방식에 의하면 넓은 설비를 필요로 하고 부지 규모가 대형화됨에 따라 높은 운영비가 소요되는 단점이 발생하여 이원화된 공정을 단일화하는 연구가 진행되고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배기 가스 내에 포함된 질소 산화물과 황산화물, 및 미세 먼지를 하나의 장치에서 연속적으로 처리할 수 있는 배기 가스 정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 정화 장치는 배기 가스가 주입되는 배기 가스 주입부, 환원제가 주입되는 환원제 주입부, 및 상기 배기 가스 주입부를 통해 주입된 배기 가스와 상기 환원제 주입부를 통해 주입된 환원제를 1차로 혼합하는 제1 임펠러를 포함하는 1차 접촉부, 상기 1차 접촉부의 하류에 배치되어 상기 1차 접촉부와 연통되고, 상기 1차 접촉부에서 혼합된 배기 가스와 환원제의 혼합물을 2차로 혼합하는 제2 임펠러를 포함하는 2차 접촉부, 및 상기 2차 접촉부의 하류에 배치되어 상기 2차 접촉부와 연통되고, 용수가 주입되는 용수 주입부, 및 상기 용수 주입부를 통해 주입된 용수와 상기 2차 접촉부에서 2차로 혼합된 혼합물을 혼합하는 제3 임펠러, 및 상기 제3 임펠러에 의해 혼합된 혼합물을 기체와 액체로 분리하는 분리기를 포함하는 3차 접촉부를 포함할 수 있다.
상기 1차 접촉부는 원통 형상의 메인 몸통부, 및 상기 메인 몸통부의 하부에 구비되고 상부에서 하부로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 메인 사이클론부를 포함할 수 있다.
상기 2차 접촉부는 원통 형상의 보조 몸통부, 및 상기 보조 몸통부의 하부에 구비되고 상부에서 하부로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 보조 사이클론부를 포함할 수 있다.
상기 분리 접촉부는 원통 형상의 분리 몸통부, 및 상기 분리 몸통부의 하부에 구비되고 상부에서 하부로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 분리 사이클론부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 정화 장치는 상기 제1 임펠러, 상기 제2 임펠러, 및 상기 제3 임펠러의 회전에 필요한 동력을 발생시키는 구동부를 더 포함하고, 상기 제1 임펠러, 상기 제2 임펠러, 및 상기 제3 임펠러는 상기 구동부의 구동축과 동일 축을 통해 연결될 수 있다.
상기 3차 접촉부에는 상기 분리기에 의해 분리된 가스가 배출되는 유출관이 구비될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 정화 장치는 상기 분리기에 의해 분리된 용수가 저장되는 용수 저장소를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 임펠러는 바닥 플레이트, 상기 바닥 플레이트에 구비되는 복수 개의 날개를 포함할 수 있다.
상기 날개의 크기는 상기 바닥 플레이트의 원주 방향을 따라 서로 다르게 형성될 수 있다.
상기 날개에는 통공이 형성될 수 있다.
상기 제2 임펠러의 날개에는 SCR 촉매가 코팅될 수 있다.
상기 통공에는 다공성 메쉬망이 구비되고, 상기 다공성 메쉬망에는 SCR 촉매가 채워지거나 코팅될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 정화 장치는 상기 용수 저장소와 연통되는 용수 연결 라인, 및 상기 용수 연결 라인과 연통되는 용수 저장 탱크를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 정화 장치는 상기 용수 저장소와 상기 용수 저장 탱크 사이의 상기 용수 연결 라인에 구비되는 이송 펌프를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 정화 장치에 의하면, 하나의 장치에서 질소 산화물, 황 산화물, 및 미세 먼지를 정화할 수 있고, 황산화물은 비료 형태로 자원화함으로써, 배기 가스에 포함된 각종 오염 물질을 단순한 구조를 통해 정화할 수 있다.
또한, 제1 임펠러, 제2 임펠러, 및 제3 임펠러가 하나의 구동축을 통해 하나의 구동부로 동작되므로, 배기 가스 정화 장치의 제조 원가를 절감할 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 1차 접촉부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 2차 접촉부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 3차 접촉부의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 임펠러의 구성을 도시한 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 정화 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 정화 장치는 배기 가스와 환원제를 1차로 혼합하는 1차 접촉부(100), 상기 1차 접촉부(100)에서 혼합된 배기 가스와 환원제 혼합물이 2차로 혼합되어 SCR 촉매에 의해 정화되는 2차 접촉부(200), 및 상기 2차 접촉부(200)에서 환원된 혼합물을 기체와 액체로 분리하여 회수하는 3차 접촉부(300)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 1차 접촉부(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 1차 접촉부(100)는 원통 형상의 메인 몸통부(110), 및 상기 메인 몸통부(110)의 하부에 구비되고 상부에서 하부로 갈수로 직경이 점차적으로 작아지는 메인 사이클론부(120)를 포함한다. 상기 메인 사이클론부(120)에 의해 배기 가스와 환원제의 혼합물은 상부에서 하부로 수렴하게 된다. 메인 사이클론부(120)의 하부에는 메인 유출구(170)가 형성된다.
상기 1차 접촉부(100)에는 배기 가스가 주입되는 배기 가스 주입부(111), 및 환원제가 주입되는 환원제 주입부(113)가 구비되고, 상기 1차 접촉부(100)의 내부에는 배기 가스와 환원제를 1차로 혼합하는 제1 임펠러(140)가 구비된다. 바람직하게는, 상기 제1 임펠러(140)는 상기 메인 몸통부(110)의 내부에 구비될 수 있다.
상기 배기 가스 주입부(111)를 통해 유입된 배기 가스와 환원제 주입부(113)를 통해 유입된 환원제는 제1 임펠러(140)의 회전에 의해 발생된 원심력에 의해 제1 임펠러(140)의 접선 방향으로 배기 가스와 환원제 혼합물을 반경 방향 외측으로 밀어냄으로써, 배기 가스와 환원제가 1차 접촉부(100)의 내부에서 1차로 혼합된다.
한편, 상기 1차 접촉부(100)에는 메인 임펄러를 동작시키는 구동부가 구비될 수 있다. 구동부는 동력을 발생시키는 모터일 수 있고, 구동부의 구동축은 제1 임펠러(140)의 중앙에 구비되는 제1 구동축과 연결된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 2차 접촉부(200)의 구성을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 2차 접촉부(200)는 원통 형상의 보조 몸통부(210), 및 상기 보조 몸통부(210)의 하부에 구비되고 상부에서 하부로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 보조 사이클론부(220)를 포함한다.
상기 보조 몸통부(210)에는 상기 1차 접촉부(100)에서 배출되는 혼합물이 유입되도록 메인 유출구(170)와 연통되는 보조 유입구(260)가 형성되고, 상기 보조 사이클론부(220)의 하부에는 배기 가스와 환원제의 혼합물이 상기 3차 접촉부(300)로 유출되는 보조 유출구(270)가 형성된다.
상기 2차 접촉부(200)의 내부에는 상기 1차 접촉부(100)에서 혼합된 배기 가스와 환원제 혼합물을 2차로 혼합하는 제2 임펠러(240)가 구비된다. 바람직하게는, 상기 제2 임펠러(240)는 보조 몸통부(210)의 내부에 구비될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 임펠러의 구성을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 임펠러(240)는 원판 형상의 바닥 플레이트(241), 및 상기 바닥 플레이트(241)의 상부에 구비되는 복수 개의 날개(245)를 포함할 수 있다. 상기 날개(245)에는 SCR 촉매가 코팅될 수 있다.
상기 날개(245)의 크기는 상기 바닥 플레이트(241)의 원주 방향을 따라 서로 다르게 형성될 수 있다. 상기 각각의 날개(245)에는 통공(247)이 형성될 수 있다. 상기 날개(245)의 통공(247)에는 다공성 메쉬망(249)이 구비될 수 있다(도 7 참조). 다공성 메쉬망(249)에는 SCR 촉매가 채워지거나 또는 코팅될 수 있다. 이와 같이, 다공성 메쉬망에 SCR 촉매가 코팅되거나 채워짐으로써, 배기 가스와 촉매의 접촉 면적이 증가하여 SCR 촉매에 의한 배기 가스 정화 효율이 향상될 수 있다.
이때, 상기 바닥 플레이트(241)에는 반경 방향으로 복수 개의 슬롯이 형성되고, 상기 슬롯에 통공(247)이 형성된 사각 형상의 날개(245)가 삽입될 수 있다.
이와 같이, 날개(245)의 크기를 서로 다르게 형성하고, 각각의 날개(245)에 통공(247)을 형성함으로써, 제2 임펠러(240)의 회전에 의해 혼합물과 SCR 촉매가 접촉하는 접촉 면적이 증가하고 이로 인해 촉매에 의한 배기 가스의 정화 효율을 높일 수 있다.
상기 보조 유입구(260)를 통해 유입된 혼합물은 제2 임펠러(240)의 회전에 의해 발생된 원심력에 의해 제2 임펠러(240) 회전 방향의 반경 방향 외측으로 혼합물을 밀어내고, 이때, 제2 임펠러(240)의 날개(245)에 코팅된 촉매와 혼합물이 접촉하면서 계면 반응이 발생하고 질소 산화물이 환원된다.
제2 임펠러(240)의 중앙에는 제2 구동축(251)이 구비되고, 제2 구동축(251)은 제1 구동축(151)과 동일 축 상에 연결될 수 있다. 또는, 구동부의 구동축과 제2 구동축(251)과 제1 구동축(151)은 하나의 축으로 이루어질 수도 있다. 따라서, 구동부의 동력에 의해 제1 구동축(151)과 제2 구동축(251)이 회전하고, 이로 인해, 제1 임펠러(140)와 제2 임펠러(240)가 회전하게 된다.
상기 보조 사이클론부(220)에 의해 배기 가스와 환원제의 혼합물은 상부에서 하부로 수렴하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 3차 접촉부(300)의 구성을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 3차 접촉부(300)는 원통 형상의 분리 몸통부(310), 및 상기 분리 몸통부(310)의 하부에 구비되고 상부에서 하부로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 분리 사이클론부(320)를 포함할 수 있다.
상기 분리 몸통부(310)의 상부 중앙에는 보조 유출구(270)와 연통되는 분리 유입구(360)가 형성된다. 상기 2차 접촉부(200)의 보조 유출구(270)에서 배출된 혼합물은 상기 분리 유입구(360)를 통해 3차 접촉부(300)의 내부로 유입된다. 상기 분리 사이클론부(320)에 의해 배기 가스와 환원제의 혼합물은 상부에서 하부로 수렴하게 된다.
3차 접촉부(300)에는 용수를 주입하는 용수 주입부(311)가 설치될 수 있다. 용수 주입부(311)를 통해 분리 회부부의 내부로 주입된 용수는 배기 가스에 포함된 황산화물(SOx)를 제거하는데 사용된다. 용수 주입부(311)를 통해 주입되는 용수는 알칼리성으로 배기 가스에 포함된 황산화물(SOx)은 알칼리성 용수에 용해된다.
3차 접촉부(300)의 내부에는 2차 접촉부(200)에서 혼합되어 유입된 배기 가스와 환원제 혼합물을 혼합하는 제3 임펠러(340)가 구비된다. 바람직하게는, 제3 임펠러(340)는 분리 몸통부(310)의 내부에 구비될 수 있다.
제3 임펠러(340)의 중앙에는 제3 구동축(351)이 구비되고, 제3 구동축(351)은 제2 구동축(251)과 제1 구동축(151)과 동일 축 상에 연결될 수 있다. 따라서, 구동부(150)의 동력에 의해 제1 구동축(151), 제2 구동축(251) 및 제3 구동축(351)이 회전하고, 이로 인해, 제1 임펠러(140), 제2 임펠러(240), 및 제3 임펠러(340)가 함께 회전하게 된다. 본 발명의 명세서에서, 제1 구동축 내지 제3 구동축이 분리된 것으로 설명되었으나, 바람직하게는 제1 구동축 내지 제3 구동축은 하나의 구동축으로 형성된다. 이와 같이, 제1 구동축 내지 제3 구동축이 하나의 구동축으로 형성되고, 구동부(150)의 동력에 의해 제1 임펠러 내지 제3 임펠러가 함께 회전하게 된다.
3차 접촉부(300) 내부로 유입된 배기 가스와 용수는 제3 임펠러(340)에 의해 혼합되어, 배기 가스에 포함된 먼지는 용수에 흡장된다.
3차 접촉부(300)에는 제3 임펠러(340)에 의해 혼합된 배기 가스와 용수의 혼합물을 먼지가 제거된 가스와 환상화물과 환원제가 용해된 용수로 분리하는 기-액 분리기(380), 기-액 분리기(380)에서 분리된 비용해성 가스가 배출되는 가스 유출관(390), 및 기-액 분리기(380)에 의해 분리된 용수를 저장하는 용수 저장소(321)를 포함할 수 있다.
기-액 분리기(380)는 소량의 미립자성 액체를 포함하는 기상 액상 혼합물 중에서 기상과 액상을 분리하는 장치로, 망형 또는 기공형 등으로 형성되어 기상의 가스만 통과시키도록 구성되어, 정화된 배기 가스와 용수의 혼합물이 기-액 분리기(380)에 충돌하면 관성 충돌 원리에 의해 기상과 액상이 분리되고 기상은 가스 유출관(390)을 통해 외부로 배출되고 액상은 중력에 의해 자유 낙하한다. 그리고 자유 낙하한 액상의 용수는 3차 접촉부(300)의 하단에 형성된 용수 저장소(321)에 저장된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 정화 장치는 용수 저장소(321)에 저장된 용수를 자원화하기 위해 저장하는 별도의 용수 저장 탱크(420)를 더 포함할 수 있다. 이때, 용수 저장소(321)와 용수 저장 탱크(420)는 용수 연결 라인(410)을 통해 연결되고, 용수 저장소(321)와 용소 저장 탱크 사이의 용수 연결 라인(410)에는 이송 펌프(430)가 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 배기 가스 정화 장치는 도 1에 도시된 배기 가스 정화 장치와 기본적인 구성은 동일하다. 다만, 도 4에 도시된 배기 가스 정화 장치는 2차 접촉부(200)가 복수 개 구비되는 점에서 도 1에 도시된 배기 가스 정화 장치와 차이가 있다. 2차 접촉부(200)가 복수 개 구비되는 것은, 배기 가스에 포함된 질소 산화물(NOx)의 농도에 따라 적절하게 2차 접촉부(200)를 설치할 수 있다. 즉, 배기 가스에 포함된 오염 물질 중에서 제거하기 가장 어려운 물질이 질소 산화물(NOx)이다. 따라서, 배기 가스에 포함된 질소 산화물이 농도가 낮은 경우에는 하나의 2차 접촉부(200)만으로 배기 가스에 포함된 질소 산화물을 제거할 수 있지만, 배기 가스에 포함된 질소 산화물의 농도가 높은 경우에는 2차 접촉부(200)를 여러 개 설치하여 배기 가스에 포함된 질소 산화물을 완전히 제거할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 임펠러의 구성을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 임펠러는 도 1 내지 5에 도시된 제1 임펠러(140), 제2 임펠러(240), 및 제3 임펠러(340)에 적용될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 임펠러는 원판 형상의 바닥 플레이트(241), 및 바닥 플레이트(241)에 구비되는 복수 개의 날개(245)를 포함할 수 있다. 날개(245)는 사각형 모양으로 형성될 수 있고, 그 중앙에는 통공(247)이 형성될 수 있다. 이때, 날개(245)의 크기는 바닥 플레이트(241)의 원주 방향을 따라 서로 다르게 형성될 수 있다. 또한, 임펠러의 날개(245)(바람직하게는 제2 임펠러(240)의 날개(245))에는 SCR 촉매가 코팅된다.
한편, 바닥 플레이트(241)에는 반경 방향으로 슬릿(243)이 형성되고, 날개(245)가 바닥 플레이트(241)의 슬릿(243)에 삽입되도록 함으로써, 바닥 플레이트(241)와 날개(245)를 조립할 수 있다. 이때, 슬릿(243)은 날개(245)의 개수에 해당하는
이와 같이, 임펠러 날개(245)의 크기를 서로 다르게 형성하고, 임펠러 날개(245)에 통공(247)을 형성함으로써, 환원제와 배기 가스의 혼합물이 SCR 촉매와의 접촉 면적을 극대화할 수 있어 SCR 촉매에 의한 배기 가스 정화 효율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 정화 장치의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 배기 가스는 배기 가스 주입부(111)를 통해 1차 접촉부(100) 내부로 유입되고, 환원제는 환원제 주입부(113)를 통해 1차 접촉부(100) 내부로 유입된다. 1차 접촉부(100) 내부로 유입된 배기 가스와 환원제는 제1 임펠러(140)의 회전에 의해 1차로 혼합된다. 즉, 제1 임펠러(140)의 회전에 의해 1차 접촉부(100)의 메인 몸통부(110) 내에서 와류가 발생되고, 이로 인해 배기 가스와 환원제가 제1 임펠러(140)의 중앙에서 반경 방향 외측으로 밀려 나가면서 혼합되고, 배기 가스와 환원제의 혼합물은 1차 접촉부(100)의 메인 사이클론부(120)를 통해 하부로 수렴하면서 2차 접촉부(200)로 이동된다.
1차 접촉부(100)의 메인 유출구(170)에서 유출되어 2차 접촉부(200)의 보조 유입구(260)로 유입된 배기 가스와 환원제의 혼합물은 제2 임펠러(240)의 회전에 의해 2차로 혼합된다. 이때, 배기 가스와 환원제의 혼합물은 제2 임펠러(240)의 날개(245)에 코팅된 SCR 촉매와 접촉되면서, 촉매의 반응에 의해 배기 가스에 포함된 질소 산화물은 질소로 변환되어 정화된다.
제2 임펠러(240)의 회전에 의해 질소 산화물이 환원된 배기 가스는 보조 사이클론부(220)를 통해 아래쪽으로 수렴하고, 보조 유출구(270)를 통해 2차 접촉부(200)에서 배출되어 분리 유입구(360)를 통해 3차 접촉부(300) 내부로 이동된다.
3차 접촉부(300)에 구비된 용수 주입부(311)는 3차 접촉부(300) 내로 용수를 주입하고, 2차 접촉부(200)에서 유입된 배기 가스와 용수는 제3 임펠러(340)의 회전에 의해 배기 가스와 용수가 혼합되면서 배기 가스에 포함된 미세 먼지는 용수에 흡장된다. 또한, 배기 가스에 포함된 황산화물과 환원제도 용수에 흡장된다.
제3 임펠러(340)의 회전에 의해 미세 먼지와 황산화물과 환원제를 흡장한 용수와 정화된 배기 가스는 분리 사이클론부(320)를 따라 소용돌이 치면서 아래쪽으로 수렴하면서 이동한다. 이때, 기-액 분리기는 용수와 배기 가스를 기체와 액체로 분리하고, 분리된 비용해성 가스는 가스 유출관을 통해 외부로 배출된다. 그리고 용수는 3차 접촉부(300)의 하부에 구비된 용수 저장소(321)에 저장된다.
마지막으로, 용수 저장소(321)에 저장된 용수는 용수 연결 라인(410)을 통해 용수 저장 탱크(420)에 저장된다. 이때, 용수 연결 라인(410)에 설치된 이송 펌프(430)에서 의해 용수 저장소(321)에 저장된 용수가 용수 탱크로 압송된다. 용수 탱크에 저장된 용수는 별도의 자원화 과정을 통해 비료 형태로 자원화될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 정화 장치는 하나의 장치에서 질소 산화물, 황 산화물, 및 미세 먼지를 정화할 수 있고, 황산화물은 비료 형태로 자원화함으로써, 배기 가스에 포함된 각종 오염 물질을 단순한 구조를 통해 정화할 수 있다.
또한, 배기 가스를 배출하는 각종 산업 현장에 단순한 설계 변경을 통해 설치가 가능하므로 산업 현장에 최적화된 배기 가스 정화 장치를 제공할 수 있다.
또한, 임펠러의 형상을 최적화함으로써, 촉매와 배기 가스, 및 환원제의 접촉 면적을 증가시켜 촉매에 의한 정화 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 임펠러(140), 제2 임펠러(240), 및 제3 임펠러(340)가 하나의 구동축을 통해 하나의 구동부(150)로 동작되므로, 배기 가스 정화 장치의 제조 원가를 절감할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 1차 접촉부
110: 메인 몸통부
111: 배기 가스 주입부
113: 환원제 주입부
120: 메인 사이클론부
140: 제1 임펠러
150: 구동부
151: 제1 구동축
170: 메인 유출구
200: 2차 접촉부
210: 보조 몸통부
220: 보조 사이클론부
240: 제2 임펠러
241: 바닥 플레이트
243: 슬릿
245: 날개
247: 통공
251: 제2 구동축
260: 보조 유입구
270: 보조 유출구
300: 3차 접촉부
310: 분리 몸통부
311: 용수 주입부
320: 분리 사이클론부
321: 용수 저장소
340: 제3 임펠러
360: 분리 유입구
410: 용수 연결 라인
420: 용수 저장 탱크
430: 이송 펌프

Claims (14)

  1. 배기 가스가 주입되는 배기 가스 주입부, 환원제가 주입되는 환원제 주입부, 및 상기 배기 가스 주입부를 통해 주입된 배기 가스와 상기 환원제 주입부를 통해 주입된 환원제를 1차로 혼합하는 제1 임펠러를 포함하는 1차 접촉부;
    상기 1차 접촉부의 하류에 배치되어 상기 1차 접촉부와 연통되고, 상기 1차 접촉부에서 혼합된 배기 가스와 환원제의 혼합물을 2차로 혼합하는 제2 임펠러를 포함하는 2차 접촉부; 및
    상기 2차 접촉부의 하류에 배치되어 상기 2차 접촉부와 연통되고, 용수가 주입되는 용수 주입부, 및 상기 용수 주입부를 통해 주입된 용수와 상기 2차 접촉부에서 2차로 혼합된 혼합물을 혼합하는 제3 임펠러, 및 상기 제3 임펠러에 의해 혼합된 혼합물을 기체와 액체로 분리하는 분리기를 포함하는 3차 접촉부;
    를 포함하는 배기 가스 정화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 접촉부는
    원통 형상의 메인 몸통부; 및
    상기 메인 몸통부의 하부에 구비되고 상부에서 하부로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 메인 사이클론부를 포함하는 배기 가스 정화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 접촉부는
    원통 형상의 보조 몸통부, 및
    상기 보조 몸통부의 하부에 구비되고 상부에서 하부로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 보조 사이클론부를 포함하는 배기 가스 정화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 3차 접촉부는
    원통 형상의 분리 몸통부, 및
    상기 분리 몸통부의 하부에 구비되고 상부에서 하부로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 분리 사이클론부를 포함하는 배기 가스 정화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 임펠러, 상기 제2 임펠러, 및 상기 제3 임펠러의 회전에 필요한 동력을 발생시키는 구동부;
    를 더 포함하고,
    상기 제1 임펠러, 상기 제2 임펠러, 및 상기 제3 임펠러는 상기 구동부의 구동축과 동일 축을 통해 연결되는 배기 가스 정화 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 3차 접촉부에는 상기 분리기에 의해 분리된 가스가 배출되는 유출관이 구비되는 배기 가스 정화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분리기에 의해 분리된 용수가 저장되는 용수 저장소;
    를 더 포함하는 배기 가스 정화 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 임펠러는
    바닥 플레이트;
    상기 바닥 플레이트에 구비되는 복수 개의 날개;
    를 포함하는 배기 가스 정화 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 날개의 크기는 상기 바닥 플레이트의 원주 방향을 따라 서로 다르게 형성되는 배기 가스 정화 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 날개에는 통공이 형성되는 배기 가스 정화 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 임펠러의 날개에는 SCR 촉매가 코팅된 배기 가스 정화 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 통공에는 다공성 메쉬망이 구비되고,
    상기 다공성 메쉬망에는 SCR 촉매가 채워지거나 코팅되는 배기 가스 정화 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 용수 저장소와 연통되는 용수 연결 라인; 및
    상기 용수 연결 라인과 연통되는 용수 저장 탱크;
    를 더 포함하는 배기 가스 정화 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 용수 저장소와 상기 용수 저장 탱크 사이의 상기 용수 연결 라인에 구비되는 이송 펌프;
    를 더 포함하는 배기 가스 정화 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910000475Y1 (ko) * 1988-10-28 1991-01-25 임은택 세정 집진기

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100484563B1 (ko) 2003-04-11 2005-04-20 (주)우리텍 유해가스 및 미세분진을 동시에 처리할 수 있는 배출가스정화용 스크러버 장치
KR101595648B1 (ko) 2014-03-20 2016-02-19 엠에이티플러스 주식회사 수직조합형 이온교환스크러버

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