KR102136290B1

KR102136290B1 - 에너지 절감형 농축로터 및 이를 포함하는 폐가스 처리 시스템

Info

Publication number: KR102136290B1
Application number: KR1020170176191A
Authority: KR
Inventors: 이현재; 임봉빈; 조민휘
Original assignee: 주식회사 엔바이온
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2020-08-26
Also published as: CN111372669A; KR102177063B1; KR20190062090A; CN111372670A; KR20190062153A

Abstract

본 발명은 오염 성분을 농축하는 동시에 이를 효율적으로 처리하는 농축로터 및 이를 포함하는 폐가스 처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 폐가스 내의 오염 성분을 흡착하고 농축 탈착하기 위한 복수의 기능 영역을 형성하는 흡착부재, 상기 폐가스에 대하여 상기 흡착부재를 상대적으로 회전시키기 위한 구동부를 포함하여 폐가스를 농축하기 위한 농축로터에 있어서, 상기 복수의 기능 영역은 흡착영역, 탈착영역 및 냉각영역을 포함하고, 상기 냉각영역의 면적이 상기 탈착영역의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터를 제공한다. 본 발명에 따르면, 흡착부재로부터 에너지 회수를 극대화하여 탈착 에너지를 최소화하는 농축로터 및 폐가스 처리 시스템을 제공할 수 있게 된다.

Description

에너지 절감형 농축로터 및 이를 포함하는 폐가스 처리 시스템{Low Energy Consumption Concentrating Rotor For Treating Malodor And VOCs Gases, And Treating System Comprising The Same}

본 발명은 악취와 휘발성유기화합물 등과 같은 오염성분을 함유하고 있는 폐가스를 처리하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오염 성분을 농축하는 동시에 이를 효율적으로 처리하는 농축로터 및 이를 포함하는 폐가스 처리 시스템에 관한 것이다.

최근 대기환경에 대한 법적규제가 강화됨에 따라 암모니아, 황화수소 등 악취성분과 톨루엔, 자일렌과 같은 휘발성유기화합물에 대한 처리기술 개발이 활성화되고 있다. 이 중 저농도의 황화수소, 메틸메르캅탄, 디메틸설파이드 등과 같은 황계 악취성분, 암모니아, 아민류와 같은 질소계 악취성분, 그리고 알데히드류와 방향족화합물과 같은 휘발성유기화합물을 동시에 포함하는 폐가스를 처리해야 하는 경우도 발생하고 있다. 일반적으로 이러한 폐가스의 경우 폐가스 중 연소가능한 성분이 작아 800℃이상의 고온을 이용하거나 300℃이상의 촉매를 이용한 산화시스템은 추가적인 에너지의 소모가 많아 비경제적이다. 따라서 최근에는 축열재를 이용하여 열회수율을 90％이상 회수하여 저농도의 휘발성유기화합물을 처리하는 축열연소법이 많이 사용되고 있다. 축열연소법은 산화온도를 800℃이상으로 유지하여 휘발성유기화합물을 고온으로 산화시키는 산화법으로 일반적으로 폐가스중의 휘발성유기화합물의 산화발열량에 의한 승온온도가 가스단위입방미터당 40∼80℃인 경우에는 추가적인 연료의 공급없이 운전이 가능하다. 하지만 승온온도가 가스단위입방미터당 40℃이하인 경우 추가적인 연료가 소요되게 된다. 축열연소법에서 촉매를 이용한 축열연소법을 축열촉매연소법이라고 하며, 연소온도를 300∼450℃로 낮출 수 있으므로 보다 경제적으로 처리가능하다. 하지만 이 경우에도 폐가스에 포함된 휘발성유기화합물의 가스단위입방미터당 발열량이 15∼30℃를 미치지 못할 경우 추가로 소모되게 된다. 하지만 최근 환경규제가 더욱 강화됨에 따라 보다 낮은 농도의 악취나 휘발성유기화합물을 포함하는 폐가스를 처리해야 하는 경우가 늘고 있다.

한편, 저농도의 폐가스를 산화처리하는 방법을 한국등록특허 10-1309714호는 유입되는 상기 폐가스를 흡착하고, 흡착된 상기 악취성분과 휘발성유기화합물을 상기 폐가스보다 높은 온도 및 낮은 유량의 탈착용 공기를 이용하여 탈착하는 흡착농축수단; 및 상기 탈착된 가스를 연소하는 산화수단을 포함하고, 상기 산화수단에서 연소되어 처리된 가스의 최소한 일부를 상기 흡착농축수단으로 재유입하는 것을 특징으로 하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리 시스템을 제공하고 있다.

이와 같은 종래의 폐가스 처리 시스템에서 폐가스의 흡착농축장치로 도 1과 같은 원통형의 흡착부재(10)가 사용된다. 도 1을 참조하면, 세라믹 파이버 또는 글래스 파이버로 이루어진 시트(sheet)를 절곡하여 하니컴 모양으로 성형한 후 제올라이트, 활성탄, 실리카 등의 흡착제를 코팅하여 구성된다. 동작 시 흡착부재(10)는 흡착영역(12), 탈착영역(14) 및 냉각영역(16) 등 기능적으로 구획되는 복수의 영역으로 구성되는데, 종래의 흡착농축수단에서 탈착영역(14)과 냉각영역(16)은 일괄적으로 동일한 면적을 갖도록 설계하고 있으며, 그 설계에 대한 기술적 고려가 없었다.

(선행문헌 1) 한국등록특허 제10-1309714호

본 발명의 발명자들은 종래의 흡착부재를 구성하는 기능 영역들의 면적이 농축장치의 에너지 회수 효율에 영향을 미치는 것을 발견하였다. 이에 본 발명은 에너지 회수 효율을 최적화 할 수 있는 농축로터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

폐가스 내의 오염 성분을 흡착하고 농축 탈착하기 위한 복수의 기능 영역을 형성하는 흡착부재, 상기 폐가스에 대하여 상기 흡착부재를 상대적으로 회전시키기 위한 로터를 포함하여 폐가스를 농축하기 위한 농축로터에 있어서, 상기 복수의 기능 영역은 흡착영역, 탈착영역 및 냉각영역을 포함하고, 상기 냉각영역의 면적이 상기 탈착영역의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터를 제공한다.

본 발명에서 상기 냉각영역의 면적과 상기 탈착영역의 면적은 1.05 : 1 내지 3 : 1 비율이거나, 1.1 : 1 내지 3 : 1 비율일 수 있다. 또한, 상기 탈착영역에 대한 상기 냉각영역의 면적 비율의 상한선은 2.0 이하, 또는 1.5 이하일 수 있다.

본 발명에서 상기 흡착영역의 면적과 상기 탈착영역의 면적은 흡착제, 오염 물질의 종류 및 농도 등에 따라 변화할 수 있으며, 바람직하게는 3 : 1 내지 30 : 1 비율, 더 바람직하게는 3 : 1 내지 15 : 1인 것이 좋다.

또한, 본 발명의 농축로터는 상기 흡착부재의 탈착영역으로 유입되는 가스를 가열하기 위한 가열 수단을 더 구비할 수 있다.

본 발명에서 상기 흡착부재는, 상기 폐가스 유입측의 전단부 부재; 및 상기 폐가스 유출측의 후단부 부재를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 전단부 부재는 친수성 흡착제를 포함하고, 상기 후단부 부재는 소수성 흡착제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 전단부 부재는 실리카, 다공성 실리카, 친수 처리 실리카 에어로겔, 제습제로 사용되는 제올라이트 A 및 규조토로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 흡착제를 주성분으로 포함할 수 있고, 상기 후단부 부재는 Y제올라이트, ZSM-5, 모더나이트 제올라이트(mordenite zeolite) 및 베타 제올라이트(Beta zeolite)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종을 주성분으로 포함할 수 있다. 또한, 이 경우 탈착 공기 또는 탈착 가스는 상기 후단부 부재로 유입될 수 있다.

본 발명에서 상기 전단부 부재 및 상기 후단부 부재 중 최소한 하나는 교체 가능하게 장착될 수 있다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 폐가스 중의 오염 성분을 농축하기 위한 농축로터 및 상기 농축로터에 의해 농축되어 배출되는 오염 성분을 처리하기 위한 농축 가스 처리 수단을 포함하는 폐가스 처리 시스템에 있어서, 상기 농축로터는, 폐가스 내의 오염 성분을 흡착하고 농축 탈착하기 위한 복수의 기능 영역을 형성하는 흡착부재, 상기 폐가스에 대하여 상기 흡착부재를 상대적으로 회전시키기 위한 구동부 포함하고, 상기 복수의 기능 영역은 흡착영역, 탈착영역 및 냉각영역을 포함하고, 상기 냉각영역의 면적은 탈착영역의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템을 제공한다.

본 발명에서 상기 흡착부재의 냉각영역으로 상기 폐가스로부터 분기되는 분기 가스가 공급될 수 있다. 또한, 상기 흡착부재의 냉각영역을 통과한 가스는 상기 탈착영역으로 유입될 수 있다.

본 발명에서 상기 농축 가스 처리 수단은 응축 회수 장치, 농축 회수 장치 또는 산화 장치일 수 있다.

본 발명에 따르면, 흡착부재로부터 에너지 회수를 극대화하여 탈착 에너지를 최소화하는 농축로터 및 폐가스 처리 시스템을 제공할 수 있게 된다. 본 발명은 대규모의 설비뿐만 아니라 소형의 가정용 공기청정기에도 적용되어 에너지를 절감할 수 있다.

도 1은 종래의 폐가스 처리 시스템에서 폐가스의 흡착농축장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 농축로터를 모식적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착부재를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 다른 흡착부재를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 폐가스 처리 장치의 예를 모식적으로 도시한 도면이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 농축로터를 모식적으로 도시한 측면도이다.

도 2을 참조하면, 농축로터(100)는 흡착부재 및 구동부를 포함하여 구성된다.

상기 농축로터(100)는 복수의 분리된 가스 유로를 제공한다. 도시된 바와 같이, 예컨대, 내부의 흡착부재를 관통하는, 오염원으로부터의 폐가스 흐름(①), 폐가스에 포함된 오염 성분을 탈착하는 탈착 공기 흐름(③) 및 탈착 후 가열된 흡착부재의 영역을 냉각하기 위한 냉각 공기 흐름(②)이 제공되도록 적절한 유로가 제공된다. 이를 위하여 상기 농축로터(100)에는 적절한 가스 유입구들, 가스 유출구 및 하우징이 제공될 수 있다. 또한 본 발명에서 흡착부재를 관통하는 복수의 유로들은 서로 간의 가스 흐름이 간섭하지 않도록 적절한 밀봉 수단에 의해 분리 및/또는 구획된다. 예시적으로 실리콘 수지, 내열성 고분자 또는 금속이나 세라믹 재료를 상기 하우징과 흡착부재 사이에 배치함으로써 각 유로를 흐르는 가스 흐름을 분리 및 구획할 수 있다. 도 2는 농축로터의 흡착영역(A), 냉각영역(C) 및 탈착영역(D)이 분리 구획됨을 개념적으로 도시하고 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각영역(C)을 통과한 공기 흐름(②)은 탈착수단(200)을 거쳐 추가 가열되어 탈착영역(D)으로 유입된다. 본 발명의 탈착수단(200)은 농축로터(100)의 일부 구성으로서 구현될 수도 있고, 분리된 별개의 구성으로 구현될 수도 있다.

도 2에는 가스 유로들(①, ②, ③)에서 가스 흐름에 대해 예시적 방향을 도시한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않음은 물론이다. 각 유로의 가스 흐름 중 적어도 하나가 도시된 것과 반대 방향을 가질 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착부재(110)를 모식적으로 도시하는 도면이다.

먼저, 도 3의 (a)는 흡착부재(110)의 측면도이고, (b)는 정면도이다. 도시된 바와 같이, 흡착부재(110)는 소정 두께를 가질 수 있다. 물론, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 흡착부재(110)에는 상기 흡착부재를 회전시키기 위한 구동부가 구비될 수 있다. 본 발명에서 상기 구동부는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예시적으로, 직결식 구동 장치와 벨트나 체인을 이용하여 구현될 수 있다. 여기서, 벨트나 체인을 이용하는 경우 상기 구동부는 체인 및 체인 기어로 구성될 수 있다. 이를 위하여, 상기 흡착부재의 외주면에 외주면을 감싸는 원통형 금속 프레임이 구비되고, 상기 프레임 상에 체인과 맞물리기 위한 복수의 돌기를 포함하는 기어 구조가 형성될 수 있다. 이 경우 체인의 운동이 흡착부재 외곽으로부터 전달되어 회전축(130)을 중심으로 흡착부재가 회동하게 된다. 물론, 이와 달리, 본 발명에서 상기 구동부는 회전축(130)을 회전시켜 흡착부재(100)를 회전하는 방식으로 구현될 수도 있다.

본 발명에서 상기 흡착부재(110)는 흡착 기능과 함께 열교환 매체로 작용한다. 이를 위하여, 상기 흡착부재(110)는 축열성 및 가스 흡착성을 갖는 적절한 소재로 형성될 수 있다. 일반적으로 흡착부재는 세라믹스 섬유, 유리 섬유, 코디어라이트 또는 알루미늄이나 스테인레스 금속판을 절곡한 모재에 흡착력이 우수한 흡착제를 코팅하여 사용한다. 상기 흡착부재(110)의 흡착제로는 제올라이트, 활성탄, 활성탄소섬유, 알루미나, 실리카 및 고분자수지로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종의 소재 또는 선택된 소재들간의 복합 소재가 사용될 수 있다.

또한, 상기 흡착부재는 구상흡착제, 무정형흡착제, 실린더형흡착제 및 하니컴형 흡착제를 이용하여 충전식으로 하거나 절곡, 압출 및 시트형 흡착제를 이용하여 적층형 흡착제를 성형하여 통기성과 접촉면적을 향상시킨 하니컴 형상의 흡착부재를 사용하는 것도 무방하다.

도 3의 (b)를 참조하면, 도 2와 관련하여 설명한 가스 유로에 대응하여 흡착부재 부분을 복수의 영역으로 구획할 수 있고, 이 영역들은 전술한 밀봉 수단에 의해 격리 또는 분리될 수 있다.

본 발명에서 흡착부재(110)는 복수의 영역들을 포함한다. 상기 복수의 영역은 도 1을 참조하여 설명한 유로(①, ②, ③)를 흐르는 가스 흐름에 실질적으로 수직한 방향의 면적으로 규정될 수 있다. 예시적으로 영역의 면적은 농축로터 축방향에 수직인 단면적에 의해 규정될 수 있다.

상기 복수의 영역은 예시적으로 흡착영역(A), 탈착영역(D) 및 냉각영역(C)과 같은 기능 영역을 포함한다. 본 발명에서 상기 흡착영역(A)의 면적은 바람직하게는 상기 흡착부재(110)의 전체 면적의 40% 내지 90%를 차지할 수 있다.

종래의 농축장치에서 흡착영역(A)은 탈착영역(D) 또는 냉각영역(C) 보다 큰 영역 면적을 갖는다. 또한, 종래에는 일반적으로 탈착영역(D)과 냉각영역(C)이 동일한 영역 면적을 갖도록 설계되고 있으며, 일부의 경우 탈착영역(D)이 냉각영역(C)보다 크게 설계되는 경우도 있다.

그러나, 도시된 바와 같이, 본 발명에서 상기 냉각영역(C)은 탈착영역(D) 보다 큰 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 본 발명에서 흡착영역 면적 > 냉각영역 면적 > 탈착영역 면적의 관계를 갖는다. 바람직하게는 본 발명에서 냉각영역 면적/탈착영역 면적 비율은 1.05 이상 또는 1.1 이상 또는 1.2 이상일 수 있다. 또한, 상기 면적 비율의 상한선은 1.5, 2.0 또는 3.0으로 제한될 수 있다. 이를 초과하는 과도한 면적 비율은 에너지 회수 효율의 증가에 실질적인 영향을 미치지 못하므로 경제성 관점에서 불리하다.

이상 흡착부재(110)가 일단의 흡착부재로 구성되는 경우를 설명하였지만 본 발명에서 흡착부재(110)는 다양한 형태로 설계될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 로터에 다단 흡착부재가 채용되는 경우를 모식적으로 도시한 도면이다.

먼저, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 흡착부재(110)는 폐가스 경로 상 전단부에 있는 전단부 부재(110A) 및 폐가스 경로 상 후단부에 있는 후단부 부재(110B)의 2 개 부재로 이루어져 있다. 상기 전단부 부재(110A) 및 후단부 부재(110B)은 동일한 흡착제로 구성될 수 있고, 상이한 흡착제로 구성될 수 있다.

상기 전단부 부재(110A) 및 후단부 부재(110B)는, 서로 상이한 조성의 흡착제를 사용함으로써 각각 다른 기능을 수행하도록 설계될 수 있다.

예컨대, 전단부 부재(110A)는 실리카, 다공성 실리카, 친수 처리 실리카 에어로겔, 제습제로 사용되는 제올라이트 A 및 규조토와 같은 친수성 흡착제를 포함하여 제습 기능을 수행하도록 설계될 수 있고, 후단부 부재(110B)는 전단부에서 수분이 제거된 폐가스에 대하여 양호한 흡착 특성을 갖도록 Y 제올라이트, ZSM-5, 모더나이트제올라이트, 베타 제올라이트(Beta zeolite) 등의 소수성 흡착제를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 전단부 부재 및 후단부 부재는 각각 친수성 흡착제 성분 또는 소수성 흡착제 성분을 주성분으로 포함하거나 실질적으로 이들 성분만으로 구성될 수 있다.

한편, 이 경우 탈착 공기 흐름이 후단부 부재(110B)로 유입되어 전단부 부재(110A)를 통과하여 유출되도록 하면, 전단부 부재(110B)에 흡착된 수분은 탈착 과정에 후단부 부재(110B)로 혼입되지 않게 되어 소수성의 후단부 흡착부재가 수분의 영향을 받지 않게 된다.

다른 예로, 다단 흡착 부재는 수분 조절 이외의 목적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 전단부 부재(110A)를 알루미나, 티타니아, 탄소계 흡착물질, 제습제로 사용되는 제올라이트 A와 같은 소재로 구성함으로써 기공크기가 0.45nm이상의 제올라이트에 대한 흡착특성이 떨어지는 알데히드류나 황계, 질소계 악취성분을 처리하게 할 수 있다.

또 다른 예로, 전단부 부재(110A)를 저가의 흡착제로 구성하여 전처리과정에서 처리하지 못하는 미스트, 퓸(fume), 고비점 화합물 등을 흡착하게 하고, 이로 인해 재생이 불가능 할 시 교체하는 방식으로 사용할 수 있다.

도 4의 (b)는 앞서 설명한 (a)와는 전단부 흡착부재와 후단부 흡착부재의 두께를 달리한 경우를 보여주고 있다. 전단부 흡착부재(110A)는 후단부 흡착부재(110B) 보다 얇은 두께를 갖도록 설계될 수 있다.

한편, 도 4의 (c)는 전단부 흡착부재(110A)와 후단부 흡착부재(110B) 사이에 제3 흡착 부재(110C)가 추가된 경우를 보여주고 있다. 이 경우 제3 흡착부재(110C)는 후단부 흡착부재(110B)와 동일한 흡착재를 포함할 수 있고, 여기에 Pt, Pd, Rh, Au, Ag, Mn, Cu, Ni, Co, Mo 등의 촉매활성물질을 함침하거나 이온교환함으로써 오염물질의 흡착과 산화에 용이하게 할 수 있다.

또한, 이상 설명한 다단 흡착부재 구조는 흡착부재 전부가 아니라 일부를 교체 가능하다는 장점을 갖는다.

도 5는 도 2를 참조하여 설명한 농축로터를 포함하는 폐가스 처리 장치의 예를 모식적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에서 폐가스 처리 장치는 농축로터(100), 탈착 수단(200), 농축 가스 처리 수단(300)을 포함한다. 부가적으로 상기 처리 장치는 열교환 수단(400)을 더 포함할 수 있다.

도 5를 참조하면, 배출원에서 유입되는 폐가스에 포함된 오염 성분 또는 유해 성분 즉 악취 및/또는 휘발성유기화합물은 농축로터(100)을 통과하면서 농축로터(100)의 흡착부재(100)의 흡착제에 흡착된다. 농축로터(100)는 바람직하게는 유입되는 악취 및 휘발성유기화합물의 농도에 따라 회전속도의 조절이 가능한 로터 방식의 흡착농축수단이다. 본 실시예에서 상기 농축로터(100)는 2∼20rph의 회전 속도로 회전할 수 있다.

전술한 바와 같이, 배출원의 폐가스에 함유된 악취나 휘발성 유기화합물은 상기 농축로터(100)로 유입되어 흡착영역(A)에서 흡착부재(110)에 흡착된다. 로터가 회전함에 따라 오염 성분을 흡착한 흡착부재(110)는 탈착영역(B)으로 진입하고, 탈착 공기에 의해 탈착된다. 이 때, 탈착 가스는 흡착 폐가스보다 낮은 유량이 사용된다. 바람직하게는 상기 탈착 가스 유량과 흡착 가스 유량은 1/3 ~ 1/30인 것이 바람직하다. 탈착영역의 흡착부재로부터 오염 성분의 탈착을 용이하게 하기 위하여 상기 탈착 가스는 탈착 수단(200)을 구비한다.

본 발명에서 상기 탈착 수단(200)으로는 히터, 마이크로웨이브 또는 플라즈마와 같은 가열 장치가 사용되거나 초음파 진동자와 같은 진동 수단이 사용될 수 있다. 물론, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다양한 탈착 수단이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 가열 장치가 사용된다.

탈착영역에서 탈착을 거친 흡착부재(110)는 고온의 탈착 가스에 의해 고온으로 가열된 상태이며, 다음 흡착을 위해 냉각될 필요가 있다. 이를 위해 냉각영역(C)에는 냉각 가스(공기)가 공급된다. 상기 냉각 가스는 예컨대 외부 공기일 수 있고, 도시된 바와 같이, 배출원의 폐가스일 수 있다. 물론, 이들의 혼합 가스를 사용할 수도 있다. 냉각영역(C)을 통과한 가스는 흡착부재와의 열교환으로 인해 고온으로 가열되어 있다. 따라서, 도시된 바와 같이, 냉각영역 유출측 가스로부터 열에너지를 회수하기 위하여 유출측 가스는 탈착 가스의 소스로 공급될 수 있다.

배출원에서 유입된 폐가스가 동일한 온도라고 가정하면, 흡착영역, 탈착영역 및 냉각영역의 면적 크기에 따라 냉각영역의 출구온도, 탈착영역의 입구온도, 탈착영역의 출구온도가 변화한다.

흡착영역, 탈착영역 및 냉각영역의 면적에 따라 탈착영역 및 냉각영역의 입출구에서의 가스 온도 및 회수열량을 계산하였다. 표 1은 계산에 설정된 흡착영역 면적 : 탈착영역 면적 : 냉각영역 면적의 비율이고, 표 2는 계산 결과이다. 구체적인 계산 조건은 다음과 같다.

- 로터 회전속도(RPH) = 4

- 흡착부재 두께 : 500 mm

- 흡착부재 직경 : 3.5 m

- 냉각가스유량 = 탈착가스유량 = 120NCMM(N㎥/m}

- 배출원 유입 폐가스 온도 : 40℃

- 냉각입구 온도 : 40℃

번호	흡착:탈착:냉각 면적비
#1	8:1:1
#2	8:1:1.01
#3	8:1:1.05
#4	8:1:1.1
#5	8:1:1.2
#6	8:1:1.5
#7	8:1:2
#8	7:1:3

번호	냉각출구	탈착입구	탈착출구	회수율	냉각회수열	탈착열	추가열	추가열
번호	(℃)	(℃)	(℃)	(%)	(kcal/hr)	(kcal/hr)	(kcal/hr)	백분율(%)
#1	150	220	62	69.60	245,520	352,656	107,136	100
#2	152	220	62	70.90	249,984	352,656	102,672	95.8
#3	156	220	62	73.40	258,912	352,656	93,744	87.5
#4	160	220	63	76.40	267,840	350,424	82,584	77.1
#5	166	220	63	80.30	281,232	350,424	69,192	64.6
#6	176	220	63	86.60	303,552	350,424	46,872	43.8
#7	182	220	63	90.40	316,944	350,424	33,480	31.3
#8	187	220	63	93.60	328,104	350,424	22,320	20.8

여기서, 냉각회수열은 냉각 가스에 의해 냉각영역의 흡착부재로부터 회수하는 열량을 의미하고, 탈착열은 탈착에 필요한 열량, 추가열은 탈착을 위해 추가로 가해주어야 할 열량 즉 (탈착열-냉각회수열)을 의미한다. 추가열 백문율은 추가열과 냉각회수율의 비율로서, #1을 100으로 할 때의 상대값을 말한다. 또한 회수율은 냉각회수율/탈착열을 백분율 나타낸 값이다.

표 2로부터 #3의 경우 5% 정도의 냉각영역 면적 증가에 의해 대략 4%의 회수율 증가가 발생함을 알 수 있고, 냉각영역 면적이 탈착영역 보다 50% 큰 경우 85%를 초과하는 회수율이 얻어짐을 알 수 있다. 즉, 탈착영역에 대한 냉각영역 면적의 비율 증가에 의해 회수열량의 대폭적인 증가가 가능하게 된다.

다시 도 5를 참조하면, 상기 농축 가스 처리 수단은 냉각과 가압을 통한 응축 회수 장치이거나, 흡착제 및 흡수제를 이용한 농축 회수 장치이거나 또는 연소에 의해 오염 가스를 제거하는 산화 장치일 수 있다. 또한, 본 발명에서 응축 회수 장치가 사용되는 경우 상기 응축 회수 장치에 의해 회수된 1차 처리 가스는 다시 흡착부재의 흡착영역으로 공급되어 추가적인 정화가 이루어질 수도 있다.

100 농축로터
110 흡착부재
110A 전단부 부재
110B 후단부 부재
110C 제3 부재
130 회전축
200 가열수단
300 농축가스 처리수단
400 열교환 수단

Claims

폐가스 내의 오염 성분을 흡착하고 농축 탈착하기 위한 복수의 기능 영역을 형성하는 흡착부재, 상기 폐가스에 대하여 상기 흡착부재를 상대적으로 회전시키기 위한 구동부를 포함하여 폐가스를 농축하기 위한 농축로터에 있어서,
상기 복수의 기능 영역은 흡착영역, 탈착영역 및 냉각영역을 포함하고,
상기 흡착부재의 상기 냉각영역을 통과한 가스는 상기 탈착 영역으로 유입되며,
상기 탈착 영역을 가열하기 위한 가열 수단을 더 포함하고,
상기 가열 수단에 의해 가열된 흡착 부재를 냉각하기 위한 상기 냉각영역의 면적이 상기 탈착영역의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
제1항에 있어서,
상기 냉각영역의 면적과 상기 탈착영역의 면적은 1.05 : 1 내지 3 : 1 비율인 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
제2항에 있어서,
상기 냉각영역의 면적과 상기 탈착영역의 면적 비율은 1.1 : 1 내지 3 : 1 비율인 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 탈착영역에 대한 상기 냉각영역의 면적 비율은 1.5 이하인 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 흡착영역의 면적과 상기 탈착영역의 면적은 3 : 1 내지 30 : 1 비율인 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
제1항에 있어서,
상기 가열 수단은 히터, 마이크로웨이브 또는 플라즈마인 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
제1항에 있어서,
상기 흡착부재는,
폐가스 유입측의 전단부 부재; 및
폐가스 유출측의 후단부 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
제7항에 있어서,
상기 전단부 부재는 친수성 흡착제를 포함하고, 상기 후단부 부재는 소수성 흡착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
제7항에 있어서,
상기 전단부 부재는 실리카, 다공성 실리카, 친수 처리 실리카 에어로겔, 제올라이트A 및 규조토로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 흡착제를 포함하고,
상기 후단부 부재는 Y 제올라이트, ZSM-5, 모더나이트 제올라이트(mordenite zeolite) 및 베타 제올라이트(Beta zeolite)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
탈착 공기는 상기 후단부 부재로 유입되는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
제7항에 있어서,
상기 전단부 부재 및 상기 후단부 부재 사이에 제3 흡착부재를 더 포함하고,
상기 제3 흡착부재는 Pt, Pd, Rh, Au, Ag, Mn, Cu, Ni, Co 및 Mo로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 촉매활성물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
제7항에 있어서,
상기 전단부 부재 및 상기 후단부 부재 중 최소한 하나는 교체 가능한 것을 특징으로 하는 폐가스 농축용 로터.
폐가스 중의 오염 성분을 농축하기 위한 농축로터 및 상기 농축로터에 의해 농축되어 배출되는 오염 성분을 처리하기 위한 농축 가스 처리 수단을 포함하는 폐가스 처리 시스템에 있어서,
상기 농축로터는,
폐가스 내의 오염 성분을 흡착하고 농축 탈착하기 위한 복수의 기능 영역을 형성하는 흡착부재, 상기 폐가스에 대하여 상기 흡착부재를 상대적으로 회전시키기 위한 구동부를 포함하고,
상기 복수의 기능 영역은 흡착영역, 탈착영역 및 냉각영역을 포함하고,
상기 흡착부재의 상기 냉각영역을 통과한 가스는 상기 탈착 영역으로 유입되며,
상기 탈착 영역을 가열하기 위한 가열 수단을 더 포함하고,
상기 가열 수단에 의해 가열된 흡착 부재를 냉각하기 위한 상기 냉각영역의 면적이 상기 탈착영역의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템.
제13항에 있어서,
상기 냉각영역의 면적과 상기 탈착영역의 면적 비율은 1.05 : 1 내지 3 : 1인 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템.
제14항에 있어서,
상기 탈착영역에 대한 상기 냉각영역의 면적 비율은 1.5 이하인 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템.
제13항에 있어서,
상기 흡착부재의 냉각영역으로 상기 폐가스로부터 분기되는 분기 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템.
삭제
제13항에 있어서,
상기 가열 수단은 히터, 마이크로웨이브 또는 플라즈마인 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템.
제13항에 있어서,
상기 농축 가스 처리 수단은 응축 회수 장치, 농축 회수 장치 또는 산화 장치인 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템.
삭제