KR102153711B1 - Apparatus for treating hazardous gas using plasma and method thereof - Google Patents

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Abstract

One embodiment of the present invention provides an apparatus for processing hazardous gas using plasma, in which a primary ammonia-removed material is generated through a reaction between the plasma and ammonia and reacts again the primary ammonia-removed material with ammonia to generate a secondary ammonia-removed material to secondarily remove ammonia, thereby gradually increasing ammonia-removed efficiency, and a method thereof. According to one embodiment of the present invention, the apparatus comprises: a first reaction unit disposed on a hazardous gas path and primarily reacting plasma ozone generated by a plasma reaction with ammonia included in the hazardous gas to generate the primary ammonia-removed material, thereby firstly removing the ammonia included in the hazardous gas; and a second reaction unit secondarily reacting the primary ammonia-removed material generated in the first reaction unit with ammonia (A1) unreacted in the first reaction unit to generate the secondary ammonia-removed material (R2), thereby secondarily removing ammonia.

Description

플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치 및 방법{APPARATUS FOR TREATING HAZARDOUS GAS USING PLASMA AND METHOD THEREOF}Hazardous gas treatment apparatus and method using plasma {APPARATUS FOR TREATING HAZARDOUS GAS USING PLASMA AND METHOD THEREOF}

본 발명은 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for treating harmful gases using plasma.

일반적으로 물질의 상태는 고체, 액체, 기체 등으로 구분되며, 기체에 보다 높은 에너지를 가하면 플라즈마가 발생될 수 있다. 플라즈마는 초고온에서 운동에너지가 큰 기체가 상호 충돌에 의해 원자나 분자로부터 음전하를 띈 전자로 분리된 것으로, 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체 상태를 말한다. 플라즈마는 아크와 같이 온도가 높은 고온 플라즈마와 전자의 에너지는 높지만 이온의 에너지가 낮아 실제로 느끼는 온도는 상온에 가까운 저온 플라즈마로 분류될 수 있다. In general, the state of a substance is classified into solid, liquid, gas, and the like, and plasma may be generated when higher energy is applied to the gas. Plasma refers to a gaseous state in which gases with high kinetic energy are separated from atoms or molecules into electrons with negative charges by mutual collision at ultra-high temperatures, and are separated into electrons with negative charges and ions with positive charges. Plasma can be classified as a high-temperature plasma with a high temperature such as an arc, and a low-temperature plasma with a low ion energy while the energy of electrons is high, and the temperature actually felt close to room temperature.

이러한 플라즈마는 발생 압력조건에 따라 발생기술 및 활용처가 달라질 수 있다. 예를 들어, 압력이 낮은 진공조건에서는 플라즈마를 안정적으로 발생시킬 수 있기 때문에 반도체 공정, 신소재 합성 공정에서는 플라즈마를 발생시켜 화학반응, 증착, 부식에 이용할 수 있다. 그리고 대기압 상태의 플라즈마는 환경에 유해한 가스를 처리하거나 새로운 물질을 만드는데 사용될 수 있다.The generation technology and application of such plasma may vary depending on the generated pressure condition. For example, since plasma can be stably generated in a vacuum condition with low pressure, plasma can be generated in a semiconductor process or a new material synthesis process and used for chemical reaction, deposition, and corrosion. And plasma at atmospheric pressure can be used to treat gases harmful to the environment or to make new materials.

최근에는 산업 공정에서 배출되는 유해가스를 처리하기 위해 많은 기술들이 개발되고 있으며, 유해가스에 포함된 암모니아를 용이하게 제거하는 기술개발도 요구되고 있다.Recently, many technologies have been developed to treat harmful gases discharged from industrial processes, and development of technologies for easily removing ammonia contained in harmful gases is also required.

본 발명의 실시예는 플라즈마와 암모니아의 반응으로 제1 암모니아 제거물질을 생성시켜 1차적으로 암모니아를 제거하고 제1 암모니아 제거물질과 암모니아를 다시 반응시켜 제2 암모니아 제거물질을 생성시켜 2차적으로 암모니아를 제거함으로써, 단계적으로 암모니아 제거효율을 개선시킬 수 있는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.In an embodiment of the present invention, the first ammonia removal material is generated by a reaction of plasma and ammonia to first remove ammonia, and the first ammonia removal material and ammonia are reacted again to generate a second ammonia removal material to form a second ammonia. It is intended to provide an apparatus and method for treating harmful gases using plasma that can improve the ammonia removal efficiency step by step by removing the.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치는 유해가스경로에 구비되어 플라즈마 반응으로 발생되는 플라즈마 오존과 유해가스에 포함된 암모니아를 1차 반응시켜 제1 암모니아 제거물질을 생성함으로써 유해가스에 포함된 암모니아를 1차적으로 제거하는 제1 반응부, 그리고 제1 반응부에서 생성된 제1 암모니아 제거물질과 제1 반응부에서 미반응된 암모니아를 2차 반응시켜 제2 암모니아 제거물질을 생성함으로써 2차적으로 암모니아를 제거하는 제2 반응부를 포함한다.The apparatus for treating harmful gas using plasma according to an embodiment of the present invention is provided in a harmful gas path and generates a first ammonia removal material by first reacting plasma ozone generated by a plasma reaction and ammonia contained in the harmful gas. A first reaction unit that firstly removes ammonia contained in, and a second ammonia removal material by secondary reaction between the first ammonia removal material generated in the first reaction unit and the unreacted ammonia in the first reaction unit By doing so, it includes a second reaction section that secondarily removes ammonia.

제1 반응부는 유해가스경로에서 유해가스의 입구와 출구를 갖고 구비되며, 내부에서 유해가스와 플라즈마 반응기체의 반응공간을 갖는 반응챔버, 반응챔버 내부에 구비되어 방전공간을 갖고 플라즈마 방전을 발생하는 플라즈마 전극, 그리고 플라즈마 전극 주변에 대응하여 반응챔버의 내부와 플라즈마 반응기체의 공급경로를 연결하는 위치에 구비되며, 반응챔버 내부로 플라즈마 반응기체의 공급을 안내하는 주입부를 포함할 수 있다.The first reaction unit is provided with an inlet and an outlet of the noxious gas in the noxious gas path, a reaction chamber having a reaction space between the noxious gas and a plasma reactor body, and a discharge space provided inside the reaction chamber to generate plasma discharge. The plasma electrode and the plasma electrode are provided at a position that connects the supply path of the reaction chamber and the supply path of the plasma reactive body in correspondence with the plasma electrode periphery, and may include an injection unit guiding the supply of the plasma reactive body into the reaction chamber.

제1 암모니아 제거물질은 이산화질소 또는 이산화황 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고 제2 암모니아 제거물질은 질산암모늄 또는 황산암모늄 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The first ammonia removal material may include at least one of nitrogen dioxide or sulfur dioxide. In addition, the second ammonia removal material may include at least one of ammonium nitrate or ammonium sulfate.

제2 암모니아 제거물질을 물로 용해하고, 용해된 제2 암모니아 제거물질을 공급받아 처리하는 비료 정제장치를 더 포함할 수 있다.It may further include a fertilizer purification device for dissolving the second ammonia removal material with water and receiving and processing the dissolved second ammonia removal material.

유해가스경로에 구비되는 제1 반응부에서 플라즈마 반응으로 발생되는 플라즈마 오존과 유해가스에 포함된 암모니아를 1차 반응시켜 제1 암모니아 제거물질을 생성함으로써 유해가스에 포함된 암모니아를 1차적으로 제거하는 제1 암모니아 제거단계, 그리고 제1 암모니아 제거단계에서 생성된 제1 암모니아 제거물질과 제1 반응부에서 미반응된 암모니아를 제2 반응부에서 2차 반응시켜 제2 암모니아 제거물질을 생성함으로써 2차적으로 암모니아를 제거하는 제2 암모니아 제거단계를 포함할 수 있다.In the first reaction section provided in the harmful gas path, plasma ozone generated by the plasma reaction and ammonia contained in the harmful gas are first reacted to generate the first ammonia removal material, thereby first removing ammonia contained in the harmful gas. The first ammonia removal material produced in the first ammonia removal step and the first ammonia removal step and the unreacted ammonia in the first reaction part were reacted secondarily in the second reaction part to generate a second ammonia removal material. It may include a second ammonia removal step of removing ammonia.

제1 암모니아 제거물질은 이산화질소 또는 이산화황 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고 제2 암모니아 제거물질은 질산암모늄 또는 황산암모늄 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The first ammonia removal material may include at least one of nitrogen dioxide or sulfur dioxide. In addition, the second ammonia removal material may include at least one of ammonium nitrate or ammonium sulfate.

제2 암모니아 제거단계에서 생성된 제2 암모니아 제거물질을 물로 용해하여 외부로 배출하는 용해단계를 더 포함할 수 있다.It may further include a dissolution step of dissolving the second ammonia removal material generated in the second ammonia removal step with water and discharging it to the outside.

용해단계에서 용해된 제2 암모니아 제거물질을 비료 정제장치로 공급하는 비료 처리단계를 더 포함할 수 있다.A fertilizer treatment step of supplying the second ammonia removal material dissolved in the dissolution step to the fertilizer purification device may be further included.

유해가스에 포함된 암모니아를 플라즈마 반응으로 1차 제거하고 미반응된 암모니아를 제1 암모니아 제거물질과 다시 2차 반응시킴으로써 2차 제거하여 유해가스에 포함된 암모니아를 이중으로 처리함으로써 암모니아 제거효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The ammonia contained in the harmful gas is first removed by plasma reaction and the unreacted ammonia is secondarily removed by reacting again with the first ammonia removal material to double-treat the ammonia contained in the harmful gas to improve ammonia removal efficiency. There is an effect that can be made.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 전극을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 전극을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 유해가스 처리방법을 도시한 흐름도이다.1 is a diagram schematically showing an apparatus for treating harmful gas using plasma according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically showing a plasma electrode according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a plasma electrode according to another embodiment of the present invention.
4 is a flow chart showing a method for treating harmful gases using plasma according to an embodiment of the present invention.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for reference only to specific embodiments and is not intended to limit the invention. Singular forms as used herein also include plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. The meaning of "comprising" as used in the specification specifies a specific characteristic, region, integer, step, action, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, action, element, component and/or group It does not exclude the existence or addition of

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined differently, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in a commonly used dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and are not interpreted in an ideal or very formal meaning unless defined.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 전극을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치는 제1 반응부(100), 제2 반응부(110)를 포함할 수 있다. 제1 반응부(100)와 제2 반응부(110)는 유해가스경로(10)에서 유해가스 흐름방향을 따라 일체로 구비될 수 있다.1 is a diagram schematically showing an apparatus for treating harmful gas using plasma according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view schematically showing a plasma electrode according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, an apparatus for treating harmful gas using plasma according to an embodiment of the present invention may include a first reaction unit 100 and a second reaction unit 110. The first reaction unit 100 and the second reaction unit 110 may be integrally provided along the harmful gas flow direction in the harmful gas path 10.

제1 반응부(100)는 유해가스경로(10)에 구비되어 플라즈마 반응으로 발생되는 플라즈마 오존(P)과 유해가스에 포함된 암모니아(A)를 1차 반응시켜 제1 암모니아 제거물질(R1)을 생성함으로써 유해가스에 포함된 암모니아(A)를 1차적으로 제거할 수 있다. 제1 암모니아 제거단계(S410)에서 플라즈마 반응은 플라즈마 아크 방전을 이용하여 일산화질소(NO)의 전부 또는 일부를 이산화질소(NO2)로 산화시킬 수 있다. 플라즈마 반응은 암모니아(A)의 공급단계 이전에 실시되어 플라즈마 반응시킨 후 암모니아(A)를 공급하거나, 암모니아(A) 공급 이후에 실시될 수도 있다. 그리고 플라즈마 오존(P)과 암모니아(A)는 아크(arc) 방전으로 1차 반응할 수 있다. 예를 들어, 제1 암모니아 제거물질(R1)인 이산화질소(NO2)는 O3 + NH3 -> NO2 + H20의 반응식으로 생성될 수 있다. 즉, 제1 반응부(100)에서 플라즈마 반응을 통해 암모니아(A)는 일산화질소(NO) 보다 용이하게 분해될 수 있는 이산화질소(NO2)로 산화될 수 있다. 여기서, 제1 반응부(100)에서 생성되는 제1 암모니아 제거물질(R1)은 이산화질소(NO2) 또는 이산화황(SO2) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고 제1 반응부(100)에서 플라즈마 반응 작용을 하면 암모니아(A)의 일부가 라디칼인 NH2로 변화함으로써 암모니아(A)의 양이 감소할 수 있다. 여기서, 플라즈마 반응으로 암모니아(A)가 NH2로 변화하는 것은 NH3 + e-(플라즈마에 포함) -> NH2 + 의 반응식으로 생성될 수 있다.The first reaction unit 100 is provided in the noxious gas path 10 and first reacts the plasma ozone (P) generated by the plasma reaction and ammonia (A) contained in the noxious gas to form a first ammonia removal material (R1). By generating the ammonia (A) contained in the harmful gas can be removed primarily. In the first ammonia removal step (S410), the plasma reaction may oxidize all or part of nitrogen monoxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ) using plasma arc discharge. The plasma reaction may be performed before the supplying step of ammonia (A), and then supplying ammonia (A) after plasma reaction, or may be performed after supplying ammonia (A). In addition, plasma ozone (P) and ammonia (A) may first react through arc discharge. For example, nitrogen dioxide (NO 2 ), which is the first ammonia removal material R1, may be generated by a reaction formula of O 3 + NH 3 -> NO 2 + H 2 0. That is, ammonia (A) may be oxidized to nitrogen dioxide (NO 2 ) that can be decomposed more easily than nitrogen monoxide (NO) through a plasma reaction in the first reaction unit 100. Here, the first ammonia removal material R1 generated in the first reaction unit 100 may include at least one of nitrogen dioxide (NO 2 ) or sulfur dioxide (SO 2 ). In addition, when a plasma reaction is performed in the first reaction unit 100, a part of ammonia (A) is changed to NH 2 which is a radical, so that the amount of ammonia (A) may be reduced. Here, the change of ammonia (A) to NH 2 by a plasma reaction may be generated by a reaction equation of NH 3 + e- (included in plasma) -> NH 2 + .

제1 반응부(100)는 반응챔버(102), 플라즈마 전극(104), 그리고 주입부(102a)를 포함하며, 아크(arc) 방전으로 생성되는 플라즈마 오존(P)과 유해가스에 포함된 암모니아(A)를 반응시켜 제1 암모니아 제거물질(R1)인 이산화질소(NO2) 또는 이산화황(SO2)을 생성하여 유해가스로부터 암모니아(A)를 1차적으로 제거시킬 수 있다.The first reaction unit 100 includes a reaction chamber 102, a plasma electrode 104, and an injection unit 102a. Plasma ozone P generated by arc discharge and ammonia contained in harmful gases By reacting (A), nitrogen dioxide (NO 2 ) or sulfur dioxide (SO 2 ), which is the first ammonia removal material (R1), may be produced, and ammonia (A) may be primarily removed from the harmful gas.

반응챔버(102)는 유해가스경로(10)에서 유해가스의 입구와 출구를 갖고 구비되며, 내부에서 유해가스와 플라즈마 반응기체의 반응공간을 가질 수 있다. 반응챔버(102)는 원통형 등으로 형성될 수 있다. 그리고 반응챔버(102)와 플라즈마 전극(104)은 반응챔버(102)의 내부에 구비되는 플라즈마 전극(104)간의 사이에서 아크 방전의 형성이 용이하게 이루어지면서 플라즈마 전극(104)의 마모가 최소화되는 형상이면 다양한 형상으로 형성될 수 있다.The reaction chamber 102 is provided with an inlet and an outlet of the noxious gas in the noxious gas path 10, and may have a reaction space of the noxious gas and the plasma reactor body therein. The reaction chamber 102 may be formed in a cylindrical shape or the like. In addition, the reaction chamber 102 and the plasma electrode 104 facilitate the formation of an arc discharge between the plasma electrodes 104 provided inside the reaction chamber 102 and minimize wear of the plasma electrode 104. If it has a shape, it can be formed in various shapes.

플라즈마 전극(104)은 반응챔버(102) 내부에 구비되어 방전공간을 갖고 플라즈마 방전을 발생할 수 있다. 반응챔버(102)와 플라즈마 전극(104) 사이에 형성되는 방전공간으로 플라즈마 반응기체가 공급되는 상태에서, 반응챔버(102)가 접지되고 플라즈마 전극(104)에 구동 전압이 공급되면, 방전공간에서 플라즈마 반응기체를 매체로 하여 플라즈마 아크가 발생된다. 플라즈마 아크는 플라즈마 반응기체의 흐름방향을 따라 진행될 수 있다. 플라즈마 전극(104)은 유해가스가 유입되는 유입로에 구비될 수 있다. 그리고 플라즈마 전극(104)은 원통형의 제1 전극(1042), 그리고 제1 전극(1042) 내부에 구비되는 제2 전극(1044)을 포함할 수 있다. 플라즈마는 제1 전극(1042)과 제2 전극(1044) 사이의 방전공간에서 높은 전압차에 의해 발생될 수 있다. 제2 전극(1044)은 동공의 제1 전극(1042)의 중심에 설치될 수 있다. 방전기체는 제1 전극(1042)과 제2 전극(1044) 사이의 방전공간으로 공급될 수 있다. 제1 전극(1042)과 제2 전극(1044)은 금속으로 구비될 수 있으며, 제1 전극(1042)과 제2 전극(1044) 사이로 플라즈마 반응기체가 타고 올라가며 플라즈마 방전으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다. The plasma electrode 104 is provided inside the reaction chamber 102 to have a discharge space and generate plasma discharge. In the state where the plasma reactor body is supplied to the discharge space formed between the reaction chamber 102 and the plasma electrode 104, when the reaction chamber 102 is grounded and a driving voltage is supplied to the plasma electrode 104, the discharge space A plasma arc is generated using the plasma reactor body as a medium. The plasma arc may proceed along the flow direction of the plasma reactor body. The plasma electrode 104 may be provided in an inflow path through which noxious gas is introduced. In addition, the plasma electrode 104 may include a cylindrical first electrode 1042 and a second electrode 1044 provided inside the first electrode 1042. Plasma may be generated by a high voltage difference in a discharge space between the first electrode 1042 and the second electrode 1044. The second electrode 1044 may be installed at the center of the first electrode 1042 of the pupil. The discharge gas may be supplied to the discharge space between the first electrode 1042 and the second electrode 1044. The first electrode 1042 and the second electrode 1044 may be formed of metal, and a plasma reactor body is mounted between the first electrode 1042 and the second electrode 1044 to generate plasma through plasma discharge. .

제2 전극(1044)은 방전기체가 공급되는 부분은 원통형의 모양을 가지며 원통형의 끝부분과 연장되는 부분은 상향방향으로 점점 넓어지는 원추모양을 하다가 다시 좁아지는 형상으로 형성될 수 있다. 플라즈마 전극(104)은 상협하광의 원추 형태로 저면에는 원기둥이 연장 형성되고, 원추의 꼭지점과 원추와 원기둥의 연결부분은 라운드 형상으로 형성될 수 있으며, 원추와 원기둥의 연결지점은 길이 상향방향으로 점차 넓게 형성될 수 있다.The second electrode 1044 may have a cylindrical shape in which the discharge gas is supplied, and the end portion and the extending portion of the cylinder may have a conical shape that gradually widens in an upward direction and then narrow again. The plasma electrode 104 is formed in the shape of a cone of upper and lower light, and a cylinder extends on the bottom surface, and the vertex of the cone and the connection portion between the cone and the cylinder may be formed in a round shape, and the connection point between the cone and the cylinder is in an upward direction. It can be formed gradually wider.

한편, 제2 전극(1044a)은 도 3에 도시된 바와 같이 복수개로 구비될 수 있으며, 제1 전극(1042a)의 내부 원주상에서 균일한 간격으로 배열될 수 있다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 전극을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이 플라즈마 전극(104a)은 제2 전극(1044a)을 복수로 구비함으로써 제1 반응부(100)로 유해가스를 고르게 많이 주입할 수 있어 플라즈마 오존과 유해가스의 혼합이 효율적으로 이루어지고, 유해가스가 제1 반응부(100)에서 체류하는 시간이 증가하여 분해율 향상과 대용량의 분해처리가 가능하게 할 수 있다.Meanwhile, the second electrode 1044a may be provided in plural as shown in FIG. 3, and may be arranged at uniform intervals on the inner circumference of the first electrode 1042a. 3 is a schematic diagram of a plasma electrode according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, since the plasma electrode 104a includes a plurality of second electrodes 1044a, it is possible to evenly inject a large amount of harmful gas into the first reaction unit 100, so that plasma ozone and harmful gas can be efficiently mixed. It is made of, and the time that the noxious gas stays in the first reaction unit 100 increases, thereby improving the decomposition rate and enabling a large-capacity decomposition treatment.

주입부(102a)는 플라즈마 전극(104) 주변에 대응하여 반응챔버(102)의 내부와 플라즈마 반응기체의 공급경로를 연결하는 위치에 구비되며, 반응챔버(102) 내부로 플라즈마 반응기체의 공급을 안내할 수 있다. 주입부(102a)는 반응챔버(102)에 결합되어 플라즈마 아크를 향하여 플라즈마 반응기체를 공급하도록 구비될 수 있다. 플라즈마 반응기체는 아르곤, 질소, 공기, 수소, 산소 중 한 개 이상의 가스를 포함할 수 있다. 플라즈마 반응기체는 필요에 따라 반응챔버(102)의 내면에서 회전 유동되도록 공급될 수 있다. 이러한 경우, 주입부(102a)는 플라즈마 반응기체가 스월 형태로 공급되도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 주입부(102a)는 반응챔버(102)의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되어 플라즈마 반응기체를 플라즈마 전극(104)의 주위에 균일한 분포로 공급되도록 구비될 수 있다.The injection unit 102a is provided in a position corresponding to the vicinity of the plasma electrode 104 to connect the interior of the reaction chamber 102 and the supply path of the plasma reactor body, and supply the plasma reactor body into the reaction chamber 102. I can guide you. The injection part 102a may be coupled to the reaction chamber 102 and provided to supply the plasma reactor body toward the plasma arc. The plasma reactor body may contain one or more gases of argon, nitrogen, air, hydrogen, and oxygen. The plasma reactor body may be supplied to rotate and flow in the inner surface of the reaction chamber 102 as necessary. In this case, the injection unit 102a may be provided so that the plasma reactor body is supplied in a swirl form. For example, the injection unit 102a may be provided at equal intervals along the circumferential direction of the reaction chamber 102 to supply the plasma reactor body in a uniform distribution around the plasma electrode 104.

상기한 바와 같이 제1 반응부(100)에서 플라즈마 반응으로 발생하는 오존을 암모니아(A)와 1차 반응시켜 생성되는 제1 암모니아 제거물질(R1)을 제2 반응부(110)에 공급하여 미반응된 암모니아(A1)와 제1 암모니아 제거물질(R1)을 2차 반응시켜 제2 암모니아 제거물질(R2)을 생성함으로써 2차적으로 미반응된 암모니아(A1)를 제거하여 보다 확실하게 암모니아 제거 효율을 증가시킬 수 있다.As described above, the first ammonia removal material (R1) generated by first reacting ozone generated by the plasma reaction in the first reaction unit 100 with ammonia (A) is supplied to the second reaction unit 110 Ammonia removal efficiency is more reliably removed by secondary reaction of the reacted ammonia (A1) and the first ammonia removal material (R1) to generate a second ammonia removal material (R2) to remove unreacted ammonia (A1). Can increase

제2 반응부(110)는 제1 반응부(100)에서 생성된 제1 암모니아 제거물질(R1)과 제1 반응부(100)에서 미반응된 암모니아(A1)를 2차 반응시켜 제2 암모니아 제거물질(R2)을 생성함으로써 2차적으로 암모니아를 제거할 수 있다. 여기서, 제2 암모니아 제거물질(R2)은 질산암모늄(NH4NO3) 또는 황산암모늄((NH4)2SO4) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 암모니아 제거물질(R2)인 질산암모늄(NH4NO3)은 NO2 + NH3 -> NH4NO3의 반응식으로 생성될 수 있다. 그리고 제2 암모니아 제거물질(R2)인 황산암모늄(NH4)2SO4)은 SO2 + NH3 -> (NH4)2SO4)의 반응식으로 생성될 수 있다.The second reaction unit 110 secondarily reacts the first ammonia removal material R1 generated in the first reaction unit 100 and the unreacted ammonia A1 in the first reaction unit 100 to obtain a second ammonia. By generating the removal material R2, ammonia can be secondarily removed. Here, the second ammonia removal material R2 may include at least one of ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) or ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ). For example, ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ), which is the second ammonia removal material R2, may be generated by a reaction formula of NO 2 + NH 3 -> NH 4 NO 3 . And ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 ), which is the second ammonia removal material R2, may be generated by a reaction formula of SO 2 + NH 3 -> (NH 4 ) 2 SO 4 ).

제2 반응부(110)에서는 플라즈마 반응을 사용하지 않고 제1 반응부(100)에서 플라즈마 반응에 의해 생성된 제1 암모니아 제거물질(R1)인 이산화질소(NO2) 또는 이산화황(SO2)을 제1 반응부(100)에서 제2 반응부(110)로 공급되는 미반응된 암모니아(A1)와 다시 반응시켜 제2 암모니아 제거물질(R2)을 생성하며 2차로 암모니아를 제거할 수 있다. In the second reaction unit 110, nitrogen dioxide (NO 2 ) or sulfur dioxide (SO 2 ), which is the first ammonia removal material R1 generated by the plasma reaction in the first reaction unit 100, is produced without using a plasma reaction. The first reaction unit 100 reacts with the unreacted ammonia (A1) supplied to the second reaction unit 110 again to generate a second ammonia removal material R2, and ammonia may be secondarily removed.

제2 반응부(110)에서 생성된 제2 암모니아 제거물질(R2)은 고체 형태로 생성되며, 물로 용해하여 비료로 재활용할 수 있다. 예를 들어, 제2 암모니아 제거물질(R2)로 생성되는 질산암모늄 또는 황산암모늄은 물에 용이하게 용해되는 고체형태로 생성될 수 있다. 따라서, 고체형태의 질산암모늄 또는 황산암모늄을 물로 용해 처리하여 비료로 활용되도록 비료 정제장치(120)로 공급할 수 있다. 즉, 고체형태의 제2 암모니아 제거물질(R2)을 비료 생성장치 또는 비료 정제장치(120) 등의 비료 관련 시설로 공급하여 비료로 처리할 수 있다. 이러한 경우, 제2 반응부(110)에서 생성되는 제2 암모니아 제거물질(R2)을 처리하는 후처리부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 후처리부는 물과 고체형태의 제2 암모니아 제거물질(R2)을 저장하고 드레인이 가능한 물저장부를 포함할 수 있다. 상기한 바와 같이 제1 반응부(100)에서 생성된 제1 암모니아 제거물질(R1)을 제2 반응부(110)에서 활용하여 제2 암모니아 제거물질(R2)을 생성함으로써 암모니아 제거효율을 높일 수 있고, 부가적으로 최종적으로 생성된 제2 암모니아 제거물질(R2)인 질산암모늄 또는 황산암모늄의 물에 잘 녹는 성질을 활용하여 비료로 활용이 가능하다.The second ammonia removal material R2 generated in the second reaction unit 110 is generated in a solid form, and dissolved in water to be recycled as fertilizer. For example, ammonium nitrate or ammonium sulfate produced as the second ammonia removal material (R2) may be produced in a solid form that is easily soluble in water. Therefore, the solid form of ammonium nitrate or ammonium sulfate may be dissolved in water and supplied to the fertilizer purification apparatus 120 to be used as fertilizer. That is, the second ammonia removal material R2 in a solid form may be supplied to a fertilizer-related facility such as a fertilizer generating device or a fertilizer refining device 120 to be treated as fertilizer. In this case, a post-treatment unit for processing the second ammonia removal material R2 generated by the second reaction unit 110 may be further included. Here, the post-treatment unit may include a water storage unit capable of storing water and the second ammonia removing material R2 in a solid form and draining. As described above, the ammonia removal efficiency can be improved by using the first ammonia removal material R1 generated in the first reaction unit 100 in the second reaction unit 110 to generate the second ammonia removal material R2. In addition, it can be used as a fertilizer by utilizing the properties of ammonium nitrate or ammonium sulfate, which are the second ammonia removal material (R2) finally produced, that are well soluble in water.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 유해가스 처리방법을 도시한 흐름도이다. 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 유해가스 처리방법은 유해가스에 포함된 암모니아(A)를 플라즈마 반응으로 1차 제거하고, 1차 제거단계에서 제거되지 않은 상태의 미반응된 암모니아(A1)를 제1 암모니아 제거물질(R1)과 다시 2차 반응시킴으로써 2차 제거할 수 있다. 그리고 유해가스에 포함된 암모니아(A)를 이중으로 처리하여 제거함으로써 암모니아 제거효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 제거단계에서 생성된 이산화질소 또는 이산화황을 제2 제거단계에서 미반응된 암모니아(A1)와 반응시켜 비료로 활용 가능한 질산암모늄(NH4NO3) 또는 황산암모늄((NH4)2SO4)을 생성함으로써 비료 정제장치(120) 등과 연결하여 재활용할 수 있다.4 is a flow chart showing a method for treating harmful gases using plasma according to an embodiment of the present invention. In the method of treating harmful gas using plasma according to an embodiment of the present invention, ammonia (A) contained in the harmful gas is first removed by a plasma reaction, and unreacted ammonia (A1) is not removed in the first removal step. May be removed secondarily by reacting again with the first ammonia removing material (R1). In addition, ammonia removal efficiency can be improved by double-treating and removing ammonia (A) contained in the harmful gas. In addition, ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) or ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO that can be used as fertilizer by reacting nitrogen dioxide or sulfur dioxide generated in the first removal step with unreacted ammonia (A1) in the second removal step. By generating 4 ), it can be recycled by connecting the fertilizer purification device 120 or the like.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 유해가스 처리방법은 제1 암모니아 제거단계(S410), 제2 암모니아 제거단계(S420)를 포함한다.1 to 4, a method for treating harmful gas using plasma according to an embodiment of the present invention includes a first ammonia removal step (S410) and a second ammonia removal step (S420).

먼저, 제1 암모니아 제거단계(S410)는 유해가스경로(10)에 구비되는 제1 반응부(100)에서 플라즈마 반응으로 발생되는 플라즈마 오존(P)과 유해가스에 포함된 암모니아(A)를 1차 반응시켜 제1 암모니아 제거물질(R1)을 생성함으로써 유해가스에 포함된 암모니아(A)를 1차적으로 제거할 수 있다. 제1 암모니아 제거물질(R1)은 이산화질소(NO2) 또는 이산화황(SO2) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 제1 암모니아 제거단계(S410)를 좀 더 구분해서 설명하면, 유해가스경로(10)에 구비되는 제1 반응부(100)에서 플라즈마 전극(104)에 공급된 고전압에 의해 플라즈마 전극(104)의 방전공간에서 방전이 형성된다. 주입부(102a)를 통해 플라즈마 발생가스가 방전공간에 공급되면 플라즈마를 발생하게 된다. 방전공간에서 발생된 플라즈마는 고온 열플라즈마로 되며 플라즈마 반응으로 발생되는 플라즈마 오존(P)과 유해가스에 포함된 암모니아(A)를 1차 반응시켜 제1 암모니아 제거물질(R1)이 생성될 수 있다. 제1 반응부(100)에서 생성된 제1 암모니아 제거물질(R1)을 이용하여 유해가스에 포함된 암모니아(A)가 1차 제거될 수 있다. First, in the first ammonia removal step (S410), plasma ozone (P) generated by a plasma reaction in the first reaction unit 100 provided in the harmful gas path 10 and ammonia (A) contained in the harmful gas are 1 The ammonia (A) contained in the harmful gas may be firstly removed by performing a secondary reaction to generate the first ammonia removal material (R1). The first ammonia removal material R1 may include at least one of nitrogen dioxide (NO 2 ) or sulfur dioxide (SO 2 ). The first ammonia removal step (S410) will be described in more detail, by the high voltage supplied to the plasma electrode 104 from the first reaction unit 100 provided in the harmful gas path 10 Discharge is formed in the discharge space. Plasma is generated when the plasma generating gas is supplied to the discharge space through the injection unit 102a. Plasma generated in the discharge space becomes high-temperature thermal plasma, and the first ammonia removal material R1 may be generated by first reacting plasma ozone (P) generated by plasma reaction with ammonia (A) contained in harmful gas. . Ammonia (A) included in the harmful gas may be first removed by using the first ammonia removal material R1 generated in the first reaction unit 100.

제1 암모니아 제거물질(R1)과 미반응된 암모니아(A1)는 제2 반응부(110)로 공급된다. 제2 반응부(110)에서 제1 암모니아 제거물질(R1)과 제1 반응부(100)에서 미반응된 암모니아(A1)를 2차 반응시켜 제2 암모니아 제거물질(R2)을 생성한다. 제2 반응부(110)에서 생성된 제2 암모니아 제거물질(R2)을 이용하여 2차적으로 암모니아를 제거한다. 즉, 제2 암모니아 제거단계(S420)는 제1 암모니아 제거단계(S410)에서 생성된 제1 암모니아 제거물질(R1)과 제1 반응부(100)에서 미반응된 암모니아(A1)를 제2 반응부(110)에서 2차 반응시켜 제2 암모니아 제거물질(R2)을 생성함으로써 2차적으로 암모니아를 제거할 수 있다. 제2 암모니아 제거물질(R2)은 질산암모늄(NH4NO3) 또는 황산암모늄((NH4)2SO4) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The first ammonia removal material R1 and the unreacted ammonia A1 are supplied to the second reaction unit 110. A second ammonia removal material R2 is generated by a second reaction between the first ammonia removal material R1 in the second reaction unit 110 and the unreacted ammonia A1 in the first reaction unit 100. Ammonia is secondarily removed using the second ammonia removal material R2 generated in the second reaction unit 110. That is, in the second ammonia removal step (S420), the first ammonia removal material (R1) generated in the first ammonia removal step (S410) and the unreacted ammonia (A1) in the first reaction unit 100 are subjected to a second reaction. Ammonia may be secondarily removed by performing a secondary reaction in the unit 110 to generate a second ammonia removing material R2. The second ammonia removal material R2 may include at least one of ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) or ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ).

한편, 제2 암모니아 제거단계(S420)에서 생성된 제2 암모니아 제거물질(R2)을 고체형태로 형성되며, 고체 성형된 제2 암모니아 제거물질(R2)을 물로 용해하는 용해단계(S430)를 더 포함할 수 있다. 질산암모늄(NH4NO3)과 황산암모늄((NH4)2SO4)은 물에 대해 매우 큰 용해도를 갖기 때문에, 물로 쉽게 용해될 수 있고, 물에 용해되어 외부로 배출됨으로써 제거될 수 있다.On the other hand, the second ammonia removal material (R2) generated in the second ammonia removal step (S420) is formed in a solid form, and a dissolution step (S430) of dissolving the solid-formed second ammonia removal material (R2) in water is further performed. Can include. Since ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) and ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) have very high solubility in water, they can be easily dissolved in water and removed by dissolving in water and discharged to the outside. .

또한, 용해단계(S430)에서 용해된 제2 암모니아 제거물질(R2)을 비료 정제장치(120)로 공급하는 비료 처리단계(S440)를 더 포함할 수 있다. 제2 암모니아 제거물질(R2)로 생성되는 질산암모늄 또는 황산암모늄은 고체형태로 형성되어 물에 용해됨에 따라 비료로 활용 가능하여 비료 정제장치(120)로 공급될 수 있고, 비료 정제장치(120)에서 정제된 비료는 필요한 시설로 공급되어 사용될 수 있다.In addition, a fertilizer treatment step (S440) of supplying the second ammonia removal material (R2) dissolved in the dissolution step (S430) to the fertilizer purification apparatus 120 may be further included. Ammonium nitrate or ammonium sulfate generated as the second ammonia removal material (R2) is formed in a solid form and dissolved in water, so that it can be used as a fertilizer and can be supplied to the fertilizer purification device 120, and the fertilizer purification device 120 The fertilizers refined in can be supplied to the necessary facilities and used.

상기한 바와 같이 플라즈마를 이용하여 생성된 제1 암모니아 제거물질(R1)을 이용하여 유해가스에 포함된 암모니아(A)를 1차로 제거하고 미반응된 암모니아(A1)를 제1 암모니아 제거물질(R1)과 반응시켜 제2 암모니아 제거물질(R2)을 생성함으로써 2차로 암모니아를 제거하여 암모니아 제거효율을 향상시킬 수 있다. 그리고 생성된 제2 암모니아 제거물질(R2)을 비료로 활용할 수 있다.As described above, ammonia (A) included in the harmful gas is first removed using the first ammonia removal material (R1) generated using plasma, and unreacted ammonia (A1) is removed from the first ammonia removal material (R1). ) To generate a second ammonia removal material (R2) to secondly remove ammonia, thereby improving ammonia removal efficiency. In addition, the generated second ammonia removal material R2 may be used as a fertilizer.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings, and this is also It is natural to fall within the scope of the present invention.

10 ; 유해가스경로 100 ; 제1 반응부
102 ; 반응챔버 104 ; 플라즈마 전극
110 ; 제2 반응부 120 ; 비료 정제장치10; Noxious gas path 100; 1st reaction part
102; Reaction chamber 104; Plasma electrode
110; Second reaction unit 120; Fertilizer refining device

Claims (10)

유해가스경로에 구비되어 플라즈마 반응으로 발생되는 플라즈마 오존과 유해가스에 포함된 암모니아를 1차 반응시켜 제1 암모니아 제거물질을 생성함으로써 유해가스에 포함된 암모니아를 1차적으로 제거하는 제1 반응부, 그리고
상기 제1 반응부에서 생성된 제1 암모니아 제거물질과 상기 제1 반응부에서 미반응된 암모니아를 2차 반응시켜 제2 암모니아 제거물질을 생성함으로써 2차적으로 암모니아를 제거하는 제2 반응부
를 포함하는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치.
A first reaction unit that is provided in the harmful gas path and primarily reacts plasma ozone generated by a plasma reaction and ammonia contained in the harmful gas to generate a first ammonia removal material, thereby first removing ammonia contained in the harmful gas, And
A second reaction section for secondary reaction of the first ammonia removal material generated in the first reaction section with the ammonia unreacted in the first reaction section to generate a second ammonia removal material, thereby secondly removing ammonia
Noxious gas treatment apparatus using plasma comprising a.
제1항에서,
상기 제1 반응부는
상기 유해가스경로에서 유해가스의 입구와 출구를 갖고 구비되며, 내부에서 유해가스와 플라즈마 반응기체의 반응공간을 갖는 반응챔버,
상기 반응챔버 내부에 구비되어 방전공간을 갖고 플라즈마 방전을 발생하는 플라즈마 전극, 그리고
상기 플라즈마 전극 주변에 대응하여 상기 반응챔버의 내부와 상기 플라즈마 반응기체의 공급경로를 연결하는 위치에 구비되며, 상기 반응챔버 내부로 플라즈마 반응기체의 공급을 안내하는 주입부
를 포함하는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치.
In claim 1,
The first reaction part
A reaction chamber having an inlet and an outlet of the noxious gas in the noxious gas path, and having a reaction space between the noxious gas and the plasma reactor body,
A plasma electrode provided inside the reaction chamber and having a discharge space to generate plasma discharge, and
An injection unit provided at a position that connects the supply path of the plasma reactor body to the inside of the reaction chamber corresponding to the vicinity of the plasma electrode, and guides the supply of the plasma reactor body into the reaction chamber
Noxious gas treatment apparatus using plasma comprising a.
제1항에서,
상기 제1 암모니아 제거물질은 이산화질소(NO2) 또는 이산화황(SO2) 중 1종 이상을 포함하는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치.
In claim 1,
The first ammonia removal material is a harmful gas treatment apparatus using a plasma containing at least one of nitrogen dioxide (NO 2 ) or sulfur dioxide (SO 2 ).
제1항에서,
상기 제2 암모니아 제거물질은 질산암모늄(NH4NO3) 또는 황산암모늄((NH4)2SO4) 중 1종 이상을 포함하는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치.
In claim 1,
The second ammonia removal material is a harmful gas treatment device using plasma containing at least one of ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) or ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ).
제4항에서,
상기 제2 암모니아 제거물질을 물로 용해하고, 용해된 상기 제2 암모니아 제거물질을 공급받아 처리하는 비료 정제장치를 더 포함하는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치.
In claim 4,
A harmful gas treatment apparatus using plasma further comprising a fertilizer purification device that dissolves the second ammonia removal material with water and receives and processes the dissolved second ammonia removal material.
유해가스경로에 구비되는 제1 반응부에서 플라즈마 반응으로 발생되는 플라즈마 오존과 유해가스에 포함된 암모니아를 1차 반응시켜 제1 암모니아 제거물질을 생성함으로써 유해가스에 포함된 암모니아를 1차적으로 제거하는 제1 암모니아 제거단계, 그리고
상기 제1 암모니아 제거단계에서 생성된 제1 암모니아 제거물질과 상기 제1 반응부에서 미반응된 암모니아를 제2 반응부에서 2차 반응시켜 제2 암모니아 제거물질을 생성함으로써 2차적으로 암모니아를 제거하는 제2 암모니아 제거단계
를 포함하는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리방법.
In the first reaction unit provided in the noxious gas path, plasma ozone generated by the plasma reaction and ammonia contained in the noxious gas are first reacted to generate the first ammonia removal material, thereby first removing ammonia contained in the noxious gas. A first ammonia removal step, and
Secondly removing ammonia by generating a second ammonia removing material by reacting the first ammonia removing material generated in the first ammonia removing step and the ammonia unreacted in the first reaction unit in a second reaction unit Second ammonia removal step
Noxious gas treatment method using plasma comprising a.
제6항에서,
상기 제1 암모니아 제거물질은 이산화질소(NO2) 또는 이산화황(SO2) 중 1종 이상을 포함하는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리방법.
In paragraph 6,
The first ammonia removal material is a harmful gas treatment method using a plasma containing one or more of nitrogen dioxide (NO 2 ) or sulfur dioxide (SO 2 ).
제6항에서,
상기 제2 암모니아 제거물질은 질산암모늄(NH4NO3) 또는 황산암모늄((NH4)2SO4) 중 1종 이상을 포함하는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리방법.
In paragraph 6,
The second ammonia removal material is a method for treating harmful gases using plasma containing at least one of ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) or ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ).
제8항에서,
상기 제2 암모니아 제거단계에서 생성된 상기 제2 암모니아 제거물질을 물로 용해하여 외부로 배출하는 용해단계를 더 포함하는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리방법.
In clause 8,
A method for treating harmful gas using plasma further comprising a dissolving step of dissolving the second ammonia removing material generated in the second ammonia removing step with water and discharging it to the outside.
제9항에서,
상기 용해단계에서 용해된 상기 제2 암모니아 제거물질을 비료 정제장치로 공급하는 비료 처리단계를 더 포함하는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리방법.In claim 9,
Noxious gas treatment method using plasma further comprising a fertilizer treatment step of supplying the second ammonia removal material dissolved in the dissolution step to a fertilizer purification device.
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