KR102164623B1 - Apparatus for simultaneous removing nitrogen oxide and sulfur oxides of flue gas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액상의 산화제를 분사하여 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)를 산화시키며, 유기 촉매를 이용하여 질소산화물과 황산화물을 동시에 제거 가능한 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas capable of oxidizing nitrogen monoxide (NO) contained in exhaust gas by spraying a liquid oxidizing agent, and simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides using an organic catalyst. will be.
Description
본 발명은 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액상의 산화제를 분사하여 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)를 산화시키며, 유기 촉매를 이용하여 질소산화물과 황산화물을 동시에 제거 가능한 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides from exhaust gas, and more particularly, to oxidize nitrogen monoxide (NO) contained in exhaust gas by spraying a liquid oxidizing agent, and using an organic catalyst It relates to an apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides from exhaust gas capable of simultaneously removing sulfur oxides.
보일러에서는 석탄(coal) 등의 화석연료와 과잉산소가 포함된 공기(air)가 주입되어 연소가 이루어지고, 연소 결과 석탄회(fly ash), 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), 미연탄소분(HC) 등의 부산물이 열과 함께 발생하고, 반응하지 않은 질소(N2)와 산소(O2)가 잔류하게 된다. In the boiler, fossil fuels such as coal and air containing excess oxygen are injected to perform combustion, and as a result of combustion, fly ash, carbon dioxide (CO2), nitrogen oxides (NOx), and sulfur oxides ( By-products such as SOx), carbon monoxide (CO), and unburned carbon (HC) are generated with heat, and unreacted nitrogen (N2) and oxygen (O2) remain.
이와 같이, 황을 함유한 연료가 연소될 때, 황은 재에 붙은 것을 제외하고 이산화황(SO2)의 형태로 대기로 방출된다. 이러한 이산화황은 대기오염을 유발하며 지구상에 산성비를 내리게 하여 인체 및 동물 뿐만 아니라 환경에 상당히 해로운 영향을 미친다. As such, when sulfur-containing fuel is burned, sulfur is released into the atmosphere in the form of sulfur dioxide (SO2), except that it is attached to the ash. Sulfur dioxide causes air pollution and causes acid rain to fall on the earth, which has a significant harmful effect on the environment as well as humans and animals.
또한, 질소산화물은 주로 다양한 공정(연소)이 이루어지는 높은 온도에서 대기 중에 존재하는 기본 산소와 질소 사이에서 반응하여 생성되며, 주로 일산화질소(NO)의 형태로 방출된다. 이러한 질소산화물은 산성비를 내리게 할 뿐만 아니라 오존을 형성하고 광화학 스모그를 형성한다. In addition, nitrogen oxides are mainly produced by reacting between basic oxygen and nitrogen existing in the atmosphere at high temperatures where various processes (combustion) are performed, and are mainly released in the form of nitrogen monoxide (NO). These nitrogen oxides not only cause acid rain, but also form ozone and form photochemical smog.
이에 따라, 환경보호 차원에서 대규모의 소각 시설 및 발전소 등에는 통상적으로 배기가스 중 질소산화물과 황산화물을 처리하기 위한 탈질장치와 탈황장치가 설치되어 왔다. Accordingly, in order to protect the environment, large-scale incineration facilities and power plants have generally been installed with a denitrification device and a desulfurization device for treating nitrogen oxides and sulfur oxides in exhaust gas.
상기 탈질장치 중 대부분은 선택적 촉매환원장치(SCR)이며, 상기 선택적 촉매환원장치는 촉매층에서 배기가스와 암모니아(NH3) 환원제를 동시에 통과시키면서 배기가스 내의 NOx를 암모니아의 반응에 의해 질소와 수증기로 선택적 환원시킨다. Most of the denitrification devices are selective catalytic reduction devices (SCR), and the selective catalytic reduction devices select NOx in the exhaust gas into nitrogen and water vapor through ammonia reaction while simultaneously passing exhaust gas and ammonia (NH3) reducing agent in the catalyst layer. Reduce.
또한, 상기 탈황장치 중 대부분은 습식배연 탈황장치이며, 습식 탈황 공정에 있어서, 배기 가스는 석회와 같은 알칼리를 함유한 흡수 유체와 기체-액체 접촉(gas-liquid contact)하게되고, 그에 따라 이산화황이 배기 가스로부터 흡수되고 제거된다. 이때, 배기가스와 흡수유체의 기액접촉방법에 따라 여러 가지로 분류되지만 분무방식의 접촉방법이 세계적으로 많이 채용되고 있다.In addition, most of the desulfurization devices are wet flue gas desulfurization devices, and in the wet desulfurization process, the exhaust gas comes into gas-liquid contact with an absorption fluid containing an alkali such as lime, and thus sulfur dioxide is produced. It is absorbed and removed from the exhaust gas. At this time, it is classified into various types according to the gas-liquid contact method between the exhaust gas and the absorbed fluid, but the spray method is widely adopted worldwide.
그 결과, 배기가스로부터 흡수된 이산화황은 흡수 유체에 아황산염(Sulfite)을 형성하며, 이러한 아황산염은 통상적으로 공기를 흡수 유체 내로 불어넣는 것에 의해 산화되어 부산물인 석고를 형성하게 된다. As a result, sulfur dioxide absorbed from the exhaust gas forms sulfite in the absorbent fluid, and this sulfite is oxidized by blowing air into the absorbent fluid, usually to form gypsum as a by-product.
이와 같이, 종래의 습식배연 탈황장치는 배기가스 중 질소산화물을 제거하는 능력은 없어 별도의 탈질장치가 구비되었으며, 종래 사용되고 있는 배기가스의 질소산화물 제거 방법은 주로 질소와 물을 형성하는 촉매를 사용하거나 암모니아를 사용하는 것으로, 이러한 방법은 좁은 배기가스 온도 범위에서만 유효하며 상대적으로 높은 비용이 들고 먼지가 발생하기 쉽다는 문제점이 있다. As described above, the conventional wet flue gas desulfurization system does not have the ability to remove nitrogen oxides in the exhaust gas, so a separate denitrification device is provided. Or, by using ammonia, this method is effective only in a narrow exhaust gas temperature range, has a relatively high cost, and is prone to dust generation.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액상의 산화제를 분사하여 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)를 산화시키며, 유기 촉매를 이용하여 질소산화물과 황산화물을 동시에 제거 가능한 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치를 제공하는 것에 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems, by injecting a liquid oxidizing agent to oxidize nitrogen monoxide (NO) contained in exhaust gas, and using an organic catalyst to simultaneously remove nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas. An object of the present invention is to provide an apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 유기 촉매를 포함하는 흡수용액이 저장된 흡수탱크와, 상기 흡수탱크의 상부로 연장되는 흡수탑과, 상기 흡수탑의 일측에 구비되는 배기가스 입구덕트와, 상기 흡수탑의 타측에 구비되는 배기가스 출구덕트와, 상기 흡수탑 내에 설치되어 상기 흡수용액을 분사하기 위한 제1 분사부와, 상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 제1 분사부로 공급하기 위한 순환 펌프와, 상기 입구덕트 또는 상기 흡수탑 내에 설치되어 산화제 용액을 분사하기 위한 제2 분사부와, 상기 제2 분사부로 산화제 용액을 공급하는 산화제 공급부 및 상기 흡수탱크에 산소 함유 가스를 공급하는 산소공급관을 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치를 제공한다. The present invention for solving the above problems, an absorption tank in which an absorption solution containing an organic catalyst is stored, an absorption tower extending to an upper portion of the absorption tank, an exhaust gas inlet duct provided on one side of the absorption tower, An exhaust gas outlet duct provided on the other side of the absorption tower, a first injection unit installed in the absorption tower to inject the absorption solution, and a circulation pump for supplying the absorption solution in the absorption tank to the first injection unit And, a second injection unit installed in the inlet duct or the absorption tower to inject an oxidizing agent solution, an oxidizing agent supply unit supplying an oxidizing agent solution to the second injection unit, and an oxygen supply pipe supplying an oxygen-containing gas to the absorption tank. It provides an apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas including.
상기 유기 촉매는 오일로부터 생성된 유기 술폭시드(oil-derived sulfoxides)일 수 있다. The organic catalyst may be oil-derived sulfoxides produced from oil.
상기 산화제는 H2O2, NaClO2, KMnO4, P4O10 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다. The oxidizing agent may be made of at least one of H2O2, NaClO2, KMnO4, and P4O10.
상기 입구덕트로 유입되는 배기가스는 상기 제2 분사부에 의해 분사되는 산화제 용액과 1차로 접촉되고, 상기 제1 분사부에 의해 분사되는 흡수용액과 2차로 접촉될 수 있다. The exhaust gas flowing into the inlet duct may first contact the oxidizing agent solution injected by the second injection unit, and may secondly contact the absorption solution injected by the first injection unit.
상기 산화제 공급부는, 산화제 용액이 저장되는 저장탱크 및 상기 저장탱크에 저장된 산화제 용액을 상기 제2 분사부로 공급하기 위한 송급 펌프를 포함할 수 있다. The oxidizing agent supply unit may include a storage tank in which an oxidizing agent solution is stored and a supply pump for supplying the oxidizing agent solution stored in the storage tank to the second injection unit.
상기 제2 분사부는 산화제 용액이 분사되는 복수의 노즐이 구비되는 트레이(tray)로 이루어질 수 있다. The second spraying unit may be formed of a tray provided with a plurality of nozzles through which an oxidizing agent solution is sprayed.
상기 복수의 노즐에는 초음파 미스트 제조기가 각각 설치될 수 있다. Each of the plurality of nozzles may be installed with an ultrasonic mist maker.
상기 트레이에는 상기 복수의 노즐로 산화제 용액을 공급하기 위한 용액 투입구가 구비될 수 있다. The tray may be provided with a solution inlet for supplying an oxidizing agent solution to the plurality of nozzles.
상기 트레이는 복수개로 형성되며, 상기 흡수탑의 일측과 타측에 교대로 각각 설치될 수 있다. The trays are formed in plural, and may be installed alternately on one side and the other side of the absorption tower.
상기 저장탱크로부터 상기 제2 분사부로 산화제 용액이 공급되는 산화제 공급 라인 상에는 유량 조절 밸브가 설치될 수 있다. A flow control valve may be installed on an oxidant supply line through which an oxidant solution is supplied from the storage tank to the second injection unit.
또한, 상기 입구덕트로 유입되는 배기가스의 일산화질소(NO) 농도를 측정하기 위한 농도측정기를 더 포함할 수 있다. In addition, a concentration measuring device for measuring the concentration of nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas introduced into the inlet duct may be further included.
또한, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 농도에 따라 상기 제2 분사부를 통해 분사되는 상기 산화제 용액의 분사량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. In addition, it may further include a control unit for controlling the injection amount of the oxidizing agent solution injected through the second injection unit in accordance with the nitrogen monoxide (NO) concentration of the exhaust gas measured by the concentration meter.
상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 제2 분사부를 통해 분사되는 상기 산화제 용액의 분사량을 증가시킬 수 있다. When the concentration of nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas measured by the concentration meter exceeds a reference value, the control unit may increase the injection amount of the oxidizing agent solution injected through the second injection unit.
상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 제2 분사부를 통해 분사되는 상기 산화제 용액의 분사량을 감소시킬 수 있다. When the concentration of nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas measured by the concentration meter does not exceed a reference value, the control unit may reduce the injection amount of the oxidizing agent solution injected through the second injection unit.
상기 유량 조절 밸브는 전동식 밸브일 수 있다. The flow control valve may be an electric valve.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 입구덕트 또는 상기 흡수탑에 설치되는 난류 발생기를 더 포함할 수 있다. Further, according to another embodiment of the present invention, it may further include a turbulence generator installed in the inlet duct or the absorption tower.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 흡수탱크에서 배출되는 질산(nitric acid)과 황산(sulfuric acid)을 중화시키기 위한 중화탱크를 더 포함할 수 있다. In addition, according to another embodiment of the present invention, a neutralization tank for neutralizing nitric acid and sulfuric acid discharged from the absorption tank may be further included.
상기 중화를 위한 중화제는 암모니아수, 요소수 및 탄산칼슘 수용액 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다. The neutralizing agent for neutralization may be made of at least one of aqueous ammonia, urea, and aqueous calcium carbonate.
본 발명에 따르면, 액상의 산화제를 분사하여 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)를 산화시킴에 따라, 유기 촉매를 이용하여 질소산화물과 황산화물을 동시에 제거할 수 있다. According to the present invention, nitrogen monoxide (NO) contained in exhaust gas is oxidized by spraying a liquid oxidizing agent, so that nitrogen oxides and sulfur oxides can be simultaneously removed using an organic catalyst.
이와 같이, 종래의 습식배연 탈황장치에 탈질 능력을 추가하여 하나의 장치 및 공정으로 탈질과 탈황을 동시에 저비용으로 수행할 수 있다. In this way, by adding a denitrification capability to a conventional wet flue gas desulfurization apparatus, denitrification and desulfurization can be simultaneously performed at low cost with one apparatus and process.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 장치를 도시한 개략도.
도 2는 도 1의 제2 분사부의 정면도.
도 3은 도 2의 A-A 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 장치를 도시한 개략도.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 장치를 도시한 개략도.
도 6은 도 5의 난류 발생기의 정면도. 1 is a schematic diagram showing a device according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a front view of the second injection unit of Figure 1;
3 is an AA cross-sectional view of FIG. 2.
4 is a schematic diagram showing an apparatus according to a second embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing a device according to a third embodiment of the present invention.
Figure 6 is a front view of the turbulence generator of Figure 5;
이하, 본 발명의 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. Hereinafter, a preferred embodiment of an apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides from exhaust gas of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구 범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intention or custom of users and operators, and the following examples do not limit the scope of the present invention, It is merely illustrative of the components presented in the claims.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description have been omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification. Throughout the specification, when a certain part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
본 발명의 장치는 흡수용액과 배기가스의 기액접촉에 의해 보일러 등의 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 제거하기 위한 것이다. 배기가스 중 질소산화물의 대부분은 일산화질소(NO)의 형태이고 일부는 이산화질소(NO2)의 형태이다. 또한, 배기가스 중 황산화물의 대부분은 이산화황(SO2)의 형태이고 1-2% 정도가 삼산화황(SO3)의 형태이다. The apparatus of the present invention is for removing sulfur oxides and nitrogen oxides from exhaust gas such as a boiler by gas-liquid contact between an absorption solution and exhaust gas. Most of the nitrogen oxides in the exhaust gas are in the form of nitrogen monoxide (NO) and some are in the form of nitrogen dioxide (NO2). In addition, most of the sulfur oxides in the exhaust gas are in the form of sulfur dioxide (SO2), and about 1-2% is in the form of sulfur trioxide (SO3).
우선, 도 1 내지 3을 참고하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치에 관하여 살펴보도록 한다. First, an apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides from exhaust gas according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 장치는 크게, 흡수탱크(100), 흡수탑(200), 배기가스 입구덕트(210), 배기가스 출구덕트(220), 제1 분사부(300), 순환 펌프(320), 제2 분사부(400), 산화제 공급부(500), 산소공급관(600), 제어부(700) 및 농도 측정기(800)를 포함하여 이루어질 수 있다. The apparatus according to the first embodiment of the present invention largely includes an
구체적으로 살펴보면, 상기 흡수탱크(100)에는 유기 촉매를 포함하는 흡수용액이 저장되며, 상기 흡수탱크(100)는 원형 또는 사각형 등 다양한 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 본 실시 예에서는 사각탱크인 것을 기준으로 설명하도록 한다. Specifically, an absorption solution including an organic catalyst is stored in the
이때, 본 실시 예에서 상기 유기 촉매는 오일로부터 생성된 유기 술폭시드(oil-derived organic sulfoxides)로 이루어질 수 있다. 상기 유기 술폭시드는 산성 추출 물질에 해당하는 것으로, 특히 기름에 함유된 유기 황화물(organic sulfides)의 산화를 통해 얻어지는 유기 술폭시드에 해당하는 것이다. In this case, in the present embodiment, the organic catalyst may be made of oil-derived organic sulfoxides. The organic sulfoxide corresponds to an acidic extraction material, and in particular, corresponds to an organic sulfoxide obtained through oxidation of organic sulfides contained in oil.
즉, 상기 흡수용액은 상기 유기 술폭시드와 물이 혼합된 용액(water-in-organic sulfoxides)이며, 이때 물과 유기 술폭시드의 중량비는 10:90에서 90:10으로 다양하게 형성될 수 있되, 10:90에서 50:50인 것이 바람직하다. That is, the absorption solution is a solution in which the organic sulfoxide and water are mixed (water-in-organic sulfoxides), and the weight ratio of water and organic sulfoxide may be variously formed from 10:90 to 90:10, It is preferably from 10:90 to 50:50.
상기 흡수탑(200)은 상기 흡수탱크(100)의 상부로 연장되는 것으로, 상기 흡수탱크(100)와 일체로 형성될 수 있다. The
상기 흡수탑(200)의 일측에는 배기가스가 유입되기 위한 배기가스 입구덕트(210)가 구비되며, 상기 흡수탑(200)의 타측에는 정화된 배기가스가 배출되기 위한 배기가스 출구덕트(220)가 구비되고 있다. One side of the
본 실시 예에서 상기 입구덕트(210)는 도 1을 기준으로 상기 흡수탑(200)의 좌측 상부에 구비되고 있으며, 상기 출구덕트(220)는 상기 흡수탑(200)의 우측 하부에 구비되고 있다. 이에 따라, 상기 입구덕트(210)를 통해 유입되는 배기가스는 상기 흡수탑(200) 내에서 하부로 유동되어 상기 출구덕트(220)를 통해 배출된다. In this embodiment, the
상기 입구덕트(210)와 출구덕트(220)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 입구덕트(210)를 통해 유입되는 배기가스가 후술할 바와 같이 제1 분사부(300)에 의해 분사되는 흡수용액 및 제2 분사부(400)에 의해 분사되는 산화제 용액과 각각 접촉된 후 상기 출구덕트(220)를 통해 배출될 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다. The positions of the
상기 흡수탑(200) 내에는 산화제 용액을 분사하기 위한 제2 분사부(400)가 설치되며, 상기 산화제 공급부(500)는 상기 제2 분사부(400)로 산화제 용액을 공급하기 위한 것이다. A
이때, 상기 산화제는 H2O2, NaClO2, KMnO4, P4O10 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다. In this case, the oxidizing agent may be formed of at least one of H2O2, NaClO2, KMnO4, and P4O10.
상기 산화제 공급부(500)는, 산화제 용액이 저장되는 저장탱크(520) 및 상기 저장탱크(520)에 저장된 산화제 용액을 상기 제2 분사부(400)로 공급하기 위한 송급 펌프(540)를 포함한다. The oxidizing
더욱이, 상기 저장탱크(520)로부터 상기 제2 분사부(400)로 산화제 용액이 공급되는 산화제 공급 라인 상에는 유량 조절 밸브(V1)가 설치되어 상기 제2 분사부(400)로 공급되는 산화제 용액의 유량이 조절될 수 있도록 한다. 이하, 상기 제2 분사부(400)로 공급되는 산화제 용액의 유량 조절에 관하여는 아래에서 자세히 살펴보도록 한다. Furthermore, a flow control valve V1 is installed on the oxidizing agent supply line through which the oxidizing agent solution is supplied from the
본 실시 예에서 상기 제2 분사부(400)는 산화제 용액이 분사되는 복수의 노즐(410)이 구비되는 트레이(tray)로 이루어진다. 구체적으로, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 상기 트레이는 상기 복수의 노즐(410)이 각 지점마다 구비되는 격자 무늬로 이루어지고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 복수의 노즐(410)이 구비되는 플레이트 형상 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. In the present embodiment, the
이때, 상기 복수의 노즐(410)에는 초음파 미스트 제조기(420)가 각각 설치될 수 있으며, 이에 따라 상기 산화제 용액이 상기 노즐(410)를 통해 미스트 분사되어 상기 제2 분사부(400)를 통과하는 배기가스와 더 넓은 면적으로 기액 접촉될 수 있고, 산화 효율이 향상될 수 있다. At this time, an
이를 위해, 상기 트레이에는 상기 복수의 노즐(410)로 산화제 용액을 공급하기 위한 용액 투입구(430)가 구비된다. 즉, 상기 투입구(430)는 상기 트레이의 일측에 구비되며, 상기 저장탱크(520)로부터 상기 산화제 공급 라인을 통해 상기 투입구(430)로 산화제 용액이 공급될 수 있다. 또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 트레이에는 산화제 용액이 배출되기 위한 배출구도 구비될 수 있다. To this end, the tray is provided with a
또한, 상기 트레이는 복수개로 형성되며, 상기 흡수탑(200)의 일측과 타측에 교대로 각각 설치될 수 있다. 본 실시 예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2 분사부(400)를 이루는 트레이가 2개로 이루어지되, 상기 흡수탑(200)의 내측에서 일측과 이와 마주보는 측에 각각 설치되고 있다. 다만, 상기 2개의 트레이는 서로 다른 높이에 설치되고 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 1개의 트레이가 상기 흡수탑(200)의 단면의 전 영역에 설치될 수 있음은 물론이다. In addition, the trays are formed in plural, and may be installed alternately on one side and the other side of the
이에 따라, 상기 입구덕트(210)를 통해 유입되는 배기가스는 흡수탑(200)의 내부에서 하측으로 유동되며 상기 2개의 트레이를 차례로 통과하게 되고, 상기 제2 분사부(400)를 통해 분사되는 산화제 용액과 기액 접촉하게 된다. 상기 산화제 용액은 배기가스 내에 존재하는 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화시키게 된다. 즉, 상기 제2 분사부(400)를 통과하기 전 배기가스 내에는 일산화질소(NO)가 대부분이지만, 상기 제2 분사부(400)를 통과한 배기가스 내에는 이산화질소(NO2)가 대부분이 된다. Accordingly, the exhaust gas introduced through the
이는, 일산화질소(NO)는 물에 잘 용해되지 않고 물 또는 알칼리와 화합물을 형성하지 않기 때문에, 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)가 흡수용액에 흡수되도록 하기 위해서는 이산화질소(NO2)로 산화시켜야 하기 때문이다. This is because nitrogen monoxide (NO) does not dissolve well in water and does not form a compound with water or alkali, so that nitrogen monoxide (NO) contained in exhaust gas is oxidized to nitrogen dioxide (NO2) in order to be absorbed by the absorption solution. Because it does.
구체적으로, 산화제의 종류에 따라 아래와 같은 산화반응이 이루어지게 된다. Specifically, the following oxidation reaction occurs according to the type of oxidizing agent.
(1) NO + H2O2 -> NO2 + H2O(1) NO + H2O2 -> NO2 + H2O
(2) 2NO + NaClO2 -> 2NO2 + NaCl(2) 2NO + NaClO2 -> 2NO2 + NaCl
(3) 2NO + KMnO4 -> 2NO2 + KMnO2(3) 2NO + KMnO4 -> 2NO2 + KMnO2
(4) P4 + O2 -> P4O + O(4) P4 + O2 -> P4O + O
P4O + xO2 -> P4O10 + mO P4O + xO2 -> P4O10 + mO
O + O2 -> O3 O + O2 -> O3
NO + O3 -> NO2 + O2 NO + O3 -> NO2 + O2
P4O10 + 6H2O -> 4H3PO4 P4O10 + 6H2O -> 4H3PO4
또한, 상기 흡수탑(200) 내에는 상기 흡수용액을 분사하기 위한 제1 분사부(300)가 설치되며, 상기 순환펌프(320)는 상기 흡수탱크(100) 내의 흡수용액을 회수하여 상기 제1 분사부(300)로 공급하기 위한 것이다. In addition, a
이때, 상기 제2 분사부(400)는 상기 흡수탑(200) 내에서 상기 제1 분사부(300)와 평행하게 설치될 수 있으며, 본 실시 예에서 상기 제2 분사부(400)는 상기 제1 분사부(300)보다 상측에 형성되고 있다. In this case, the
이에 따라, 상기 입구덕트(210)로 유입된 배기가스는 흡수탑(200)의 하부로 유동되며 상기 제2 분사부(400)에 의해 분사되는 산화제 용액과 1차로 접촉되고, 상기 제1 분사부(300)에 의해 분사되는 흡수용액과 2차로 접촉될 수 있다. Accordingly, the exhaust gas introduced into the
즉, 상기와 같이 제2 분사부(400)를 통과한 배기가스는 상기 순환 펌프(320)에 의해 상승되어 상기 제1 분사부(300)를 통해 분무되는 흡수 용액과 기체-액체 접촉하게 되고, 상기 흡수 용액이 배기가스 내에 존재하는 이산화질소(NO2) 및 이산화황(SO2)을 흡수하게 된다. That is, the exhaust gas that has passed through the
구체적으로, 이산화질소(NO2)와 관련하여 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다. Specifically, the following reaction is performed with respect to nitrogen dioxide (NO2).
(5) 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3(5) 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3
(6) 3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O(6) 3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O
또한, 배기가스에 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)가 모두 존재하면, 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다. In addition, when both nitrogen monoxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2) are present in the exhaust gas, the following reaction occurs.
(7) NO + NO2 → N2O3(7) NO + NO2 → N2O3
(8) N2O3 + H2O → 2HNO2(8) N2O3 + H2O → 2HNO2
(9) 3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O(9) 3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O
상기와 같이 이산화질소(NO2) 또는 일산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2)가 물과 반응함으로써 아질산(HNO2) 또는 질산(HNO3)을 생성하며(반응 (1), (3), (4)), 상기 아질산(HNO2)은 불안정한 중간 생성물에 해당하기 때문에 안정적으로 산화되기 전에 다시 분해되며 일산화질소(NO)를 내놓는다(반응 (2), (5)). As described above, nitrogen dioxide (NO2) or nitrogen monoxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2) react with water to produce nitrous acid (HNO2) or nitric acid (HNO3) (reactions (1), (3), (4)), Since the nitrous acid (HNO2) corresponds to an unstable intermediate product, it is decomposed again before being stably oxidized, and nitrogen monoxide (NO) is released (reactions (2), (5)).
이에 따라, 본 발명의 상기 흡수 용액은 유기 촉매, 특히 본 실시 예에서는 유기 술폭시드를 포함함으로써, 상기 유기 술폭시드가 불안정한 중간 생성물과 결합하며 안정한 복합체를 형성할 수 있다. 즉, 상기 유기 술폭시드는 불안정한 상기 아질산(HNO2)과 복합체를 형성하여 이를 안정화시키고 분해를 방지한다. 구체적으로, 상기 유기 술폭시드 중 황(S) 원자의 자유 전자 쌍이 상기 아질산(HNO2)과 결합하여 이의 분해를 방지한다. Accordingly, since the absorption solution of the present invention contains an organic catalyst, particularly an organic sulfoxide in the present embodiment, the organic sulfoxide may combine with an unstable intermediate product to form a stable complex. That is, the organic sulfoxide forms a complex with the unstable nitrous acid (HNO2) to stabilize it and prevent decomposition. Specifically, free electron pairs of sulfur (S) atoms in the organic sulfoxide bind to the nitrous acid (HNO2) to prevent its decomposition.
또한, 이산화황(SO2)과 관련하여 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다. In addition, the following reaction occurs in relation to sulfur dioxide (SO2).
(10) SO2 + H2O → H2SO3(10) SO2 + H2O → H2SO3
상기와 같이 이산화황(SO2)이 물에 용해되어 아황산(H2SO3)을 생성하며, 상기 아황산(H2SO3) 또한 불안정한 중간 생성물에 해당하기 때문에 안정적으로 산화되기 전에 온도가 상승함에 따라 상기 반응이 반대로 일어나며 이산화황(SO2)이 다시 배출될 수 있다. 즉, 온도가 상승함에 따라 이산화황(SO2)의 용해도가 감소한다. As described above, sulfur dioxide (SO2) is dissolved in water to produce sulfurous acid (H2SO3), and since the sulfurous acid (H2SO3) is also an unstable intermediate product, the reaction is reversed as the temperature rises before stably oxidizing. SO2) can be released again. That is, the solubility of sulfur dioxide (SO2) decreases as the temperature increases.
이때, 상기 이산화황(SO2)의 흡수는 강화하고 상기 아황산(H2SO3)이 분해되며 다시 이산화황을 배출하지 않도록 하기 위해, 상기 흡수용액 중 유기 술폭시드는 이산화황(SO2)과 안정한 복합체를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 술폭시드 중 산소(O) 원자와 상기 이산화황(SO2)의 황(S) 원자에 있는 자유 전자 쌍의 배위 결합(coordination bond)을 통해 1:1로 결합할 수 있다. 따라서, 상기 유기 술폭시드를 이용하여 배기가스로부터 이산화황(SO2)을 제거할 수 있다. At this time, in order to enhance the absorption of the sulfur dioxide (SO2), the sulfurous acid (H2SO3) is decomposed, and not to release sulfur dioxide again, the organic sulfoxide in the absorption solution may form a stable complex with sulfur dioxide (SO2). Specifically, it may be bonded 1:1 through a coordination bond between an oxygen (O) atom in the organic sulfoxide and a free electron pair in the sulfur (S) atom of the sulfur dioxide (SO2). Therefore, sulfur dioxide (SO2) can be removed from the exhaust gas using the organic sulfoxide.
이때, 상기 제1 분사부(300)와 제2 분사부(400)는 상기 흡수탑(200)을 통과하는 배기가스가 흡수용액 및 산화제 용액과 접촉되지 않고 지나가는 부분이 생기지 않도록 상기 흡수탑(200)의 단면에 있어서 모든 위치에 균일하게 형성되는 것이 바람직하다. At this time, the
이에 따라, 질소산화물 및 황산화물이 제거된 배기 가스는 상기 출구덕트(220)를 통해 배출되며, 질소산화물(이산화질소) 및 황산화물(이산화황)을 흡수한 흡수 용액은 다시 상기 흡수탱크(100)의 내부로 떨어지게 된다. Accordingly, the exhaust gas from which nitrogen oxides and sulfur oxides have been removed is discharged through the
이때, 상기 제1 분사부(300) 및 제2 분사부(400)를 통과하여 출구덕트(220)를 향해 유동되는 배기가스 상에는 수분(미스트)이 함유되어 있으며, 이를 흡수 제거하기 위해 상기 출구덕트(220)에는 습분제거기(Mist Eliminator; 230)가 설치될 수 있다. At this time, moisture (mist) is contained in the exhaust gas flowing toward the
상기 흡수탱크(100)에는 산소 함유 가스, 본 실시 예에서는 공기를 공급하기 위한 산소공급관(600)이 설치된다. The
상기 산소공급관(600)에 의해 흡수탱크(100)의 흡수용액 내로 공기가 공급됨에 따라, 상기 흡수탱크(100) 내에서는 아질산(HNO2)과 아황산(H2SO3)의 산화 반응이 이루어지게 된다. As air is supplied into the absorption solution of the
구체적으로, 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다. Specifically, the following reaction is made.
(11) HNO2 + 1/2 O2 → HNO3(11) HNO2 + 1/2 O2 → HNO3
(12) H2SO3 + 1/2 O2 → H2SO4(12) H2SO3 + 1/2 O2 → H2SO4
상기와 같이, 불안정한 아질산(HNO2)과 아황산(H2SO3)이 안정한 질산(HNO3)과 황산(H2SO4)으로 산화됨에 따라, 이와 결합되었던 상기 유기 술폭시드는 분해되고 다시 새로운 아질산 및 아황산과 결합하게 된다. 이와 같이, 상기 유기 촉매는 계속적으로 재사용이 가능하다. As described above, as unstable nitrous acid (HNO2) and sulfurous acid (H2SO3) are oxidized to stable nitric acid (HNO3) and sulfuric acid (H2SO4), the organic sulfoxide that has been bonded therewith is decomposed and again combined with new nitrous acid and sulfurous acid. As such, the organic catalyst can be continuously reused.
상기 흡수탱크(100) 내에는 흡수 용액을 교반하기 위한 교반기(120)가 더 설치될 수 있으며, 상기 교반기(120)에 의해 상기 흡수탱크(100) 내에 회전 흐름이 형성됨에 따라 상기 산소공급관(600)을 통해 공급되는 공기가 미세하게 분할될 수 있어 공기와 흡수용액 간의 접촉면적과 시간이 증가될 수 있고, 산화 효율이 향상될 수 있다. A
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 산소공급관은 상기 흡수탱크(100)의 원주방향을 따라 복수개가 서로 이격되어 배치되되, 상기 흡수탱크(100)의 원주방향을 따라 같은 방향으로 기울어지도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 별도의 교반기 없이 상기 복수의 산소공급관을 통해 공급되는 공기에 의해 상기 흡수용액의 교반이 이루어지도록 할 수도 있다. In addition, according to another embodiment of the present invention, a plurality of the oxygen supply pipes are disposed to be spaced apart from each other along the circumferential direction of the
상기와 같이 반응이 일어난 후, 산화된 질산(HNO3)과 황산(H2SO4)을 배출하여 흡수용액으로 흡수된 질소산화물과 황산화물을 완전히 제거하기 위해 상기 흡수 용액을 수성층(aqueous phase)과 유성층(sulfoxide phase)으로 분리할 수 있다. After the reaction occurs as described above, the absorption solution is mixed with an aqueous phase and an oily layer to completely remove nitrogen oxides and sulfur oxides absorbed into the absorption solution by discharging oxidized nitric acid (HNO3) and sulfuric acid (H2SO4). sulfoxide phase).
결과적으로 질산과 황산은 물에 대한 용해도가 매우 높기 때문에 상기 수성층에는 질산과 황산이 존재하게 되며, 상기 유성층에는 오일 유기 술폭시드가 존재하게 된다. As a result, since nitric acid and sulfuric acid have very high solubility in water, nitric acid and sulfuric acid are present in the aqueous layer, and oil organic sulfoxide is present in the oily layer.
이에 따라, 상기 수성층만을 상기 흡수탱크(100)로부터 분리 배출함으로써 상기 질산과 황산을 완전히 제거할 수 있으며, 상기 유성층은 신선한 물과 결합하여 다시 흡수 용액으로 사용할 수 있다. Accordingly, the nitric acid and sulfuric acid can be completely removed by separating and discharging only the aqueous layer from the
더욱이, 상기 흡수탱크(100)에서 배출되는 질산(nitric acid)과 황산(sulfuric acid)을 중화시키기 위한 중화탱크(900)를 더 포함할 수 있다. Furthermore, a
즉, 상기 흡수 용액의 위상 분리 후 상기 수성층이 상기 흡수탱크(100)로부터 중화탱크(900)로 배출될 수 있으며, 중화제를 통해 질산과 황산이 중화되어 질산염과 황산염을 형성할 수 있다. That is, after phase separation of the absorption solution, the aqueous layer may be discharged from the
이때, 상기 중화를 위한 중화제는 암모니아 수용액일 수 있다. 구체적으로, 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다. In this case, the neutralizing agent for neutralization may be an aqueous ammonia solution. Specifically, the following reaction is made.
(13) HNO3 + NH4OH → NH4NO3 + H2O (13) HNO3 + NH4OH → NH4NO3 + H2O
(14) H2SO4 + 2NH4OH → (NH4)2SO4 + 2H2O (14) H2SO4 + 2NH4OH → (NH4)2SO4 + 2H2O
또는, 상기 중화를 위한 중화제는 요소수일 수 있다. 구체적으로, 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다. Alternatively, the neutralizing agent for neutralization may be urea water. Specifically, the following reaction is made.
(15) 2HNO3 + (NH2)2CO + H2O → 2NH4NO3 + CO2(15) 2HNO3 + (NH2)2CO + H2O → 2NH4NO3 + CO2
(16) H2SO4 + (NH2)2CO + H2O → (NH4)2SO4 + CO2(16) H2SO4 + (NH2)2CO + H2O → (NH4)2SO4 + CO2
결과적으로, 질산 암모늄 비료와 황산 암모늄 비료를 얻을 수 있다. As a result, ammonium nitrate fertilizer and ammonium sulfate fertilizer can be obtained.
또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 중화제는 별도의 중화제 저장탱크로부터 공급 펌프에 의해 상기 중화탱크(900) 내로 공급될 수 있다. In addition, although not shown in the drawings, the neutralizing agent may be supplied from a separate neutralizing agent storage tank into the
하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 중화탱크(900)가 생략되고 상기 중화를 위한 중화제가 상기 흡수탱크(100) 내로 직접 공급될 수도 있다. 이에 따라, 상기 흡수탱크(100) 내에서 반응식 (13), (14) 또는 (15), (16)과 같이 질산과 황산의 중화반응이 이루어지게 되며, 질산염과 황산염이 상기 흡수탱크(100)로부터 배출될 수 있다. 즉, 배기가스 내의 질소산화물과 황산화물이 흡수됨과 동시에 중화될 수 있는 것이다. However, the present invention is not limited thereto, and the
또는, 상기 중화를 위한 중화제는 탄산칼슘(CaCO3) 수용액일 수도 있으며, 결과적으로 석고를 얻을 수 있다. 구체적으로, 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다. Alternatively, the neutralizing agent for neutralization may be an aqueous calcium carbonate (CaCO3) solution, and as a result, gypsum may be obtained. Specifically, the following reaction is made.
(17) H2SO4 + CaCO3 + H2O → CaSO4·2H2O + CO2(17) H2SO4 + CaCO3 + H2O → CaSO4·2H2O + CO2
또한, 상기 제2 분사부(400)로 공급되는 산화제 용액의 유량을 조절하기 위해, 즉 상기 제2 분사부(400)를 통해 분사되는 산화제 용액의 분사량을 조절하기 위해 본 발명은 제어부(700) 및 농도 측정기(800)를 포함한다. In addition, in order to control the flow rate of the oxidizing agent solution supplied to the
상기 농도 측정기(800)는 상기 입구덕트(210)로 유입되는 배기가스의 일산화질소(NO) 농도를 측정하기 위한 것으로, 상기 제어부(700)는 상기 농도 측정기(800)에 의해 측정되는 배기가스의 일산화질소(NO) 농도에 따라 상기 제2 분사부(400)를 통해 분사되는 상기 산화제 용액의 분사량을 제어할 수 있다. The
이때, 상기 유량 조절 밸브(V1)는 전동식 밸브로 이루어져 전기적 신호를 받아 개도를 조절함으로써 유량을 조절할 수 있고, 상기 제어부(700)는 상기 유량 조절 밸브(V1)의 개도를 조절하기 위해 전기적 신호를 보낼 수 있다. At this time, the flow rate control valve V1 is composed of an electric valve and receives an electrical signal to adjust the flow rate by adjusting the opening degree, and the
구체적으로, 상기 제어부(700)는, 상기 농도 측정기(800)에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 제2 분사부(400)를 통해 분사되는 상기 산화제 용액의 분사량을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부(700)는 상기 유량 조절 밸브(V1)가 열리도록 전기적 신호를 보내 상기 제2 분사부(400)로 공급되는 산화제 용액의 유량을 증가시킬 수 있다. Specifically, the
또한, 상기 제어부(700)는, 상기 농도 측정기(800)에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 제2 분사부(400)를 통해 분사되는 상기 산화제 용액의 분사량을 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부(700)는 상기 유량 조절 밸브(V1)가 닫히도록 전기적 신호를 보내 상기 제2 분사부(400)로 공급되는 산화제 용액의 유량을 감소시킬 수 있다. In addition, the
즉, 배기가스 중의 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화시키는데 필요한 산화제의 양만큼 공급할 수 있다. That is, the amount of the oxidizing agent required to oxidize nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas to nitrogen dioxide (NO2) can be supplied.
이와 같이 상기 배기가스의 일산화질소 농도에 따라 상기 제2 분사부(400)를 통해 분사되는 산화제 용액의 분사량을 조절함으로써 상기 배기가스 내에 포함된 일산화질소의 산화가 효율적으로 이루어질 수 있으며, 상기 산화제 용액의 분사량을 조절함으로써 운전 비용이 감소될 수 있다. As described above, by controlling the injection amount of the oxidizing agent solution injected through the
다음으로, 도 4를 참고하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 장치에 관하여 살펴보도록 한다. Next, an apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 장치는 크게, 흡수탱크(100), 제1 흡수탑(1200), 제2 흡수탑(2200), 배기가스 입구덕트(210), 배기가스 출구덕트(220), 제1 분사부(300), 순환 펌프(320), 제2 분사부(400), 산화제 공급부(500), 산소공급관(600), 제어부(700) 및 농도 측정기(800)를 포함하여 이루어질 수 있다. The apparatus according to the second embodiment of the present invention is largely an
이때, 상기 흡수탑이 복수개로, 즉 상기 제1 흡수탑(1200)과 제2 흡수탑(2200)으로 이루어지는 구조만 상기 제1 실시 예와 상이하며 나머지 구성은 모두 동일한 바, 상이한 부분을 중점적으로 설명하도록 한다. In this case, only the structure of the plurality of absorption towers, that is, the
상기 제1 흡수탑(1200)과 제2 흡수탑(2200)은 상기 흡수탱크(100)의 상부로 연장 형성되는 것으로 서로 나란하게 연장되며, 상기 흡수탱크(100)와 일체로 형성될 수 있다. The
상기 흡수탑(200)의 일측에는 배기가스가 유입되기 위한 배기가스 입구덕트(210)가 구비되며, 상기 흡수탑(200)의 타측에는 정화된 배기가스가 배출되기 위한 배기가스 출구덕트(220)가 구비되되, 본 실시 예에서 상기 입구덕트(210)는 도 4를 기준으로 상기 제1 흡수탑(1200)의 좌측 상부에 구비되고 있으며, 상기 출구덕트(220)는 상기 제2 흡수탑(2200)의 우측 상부에 구비되고 있다. One side of the
이에 따라, 상기 입구덕트(210)를 통해 제1 흡수탑(1200)으로 유입되는 배기가스는 상기 제1 흡수탑(1200) 내에서 하부로 유동되며, 상기 흡수탱크(100)를 가로질러 제2 흡수탑(2200)으로 유입되는 배기가스는 상기 제2 흡수탑(2200) 내에서 상부로 유동될 수 있다. Accordingly, the exhaust gas flowing into the
이때, 상기 제1 흡수탑(1200)에는 상기 제1 실시예와 같이 상기 제1 분사부(300)와 제2 분사부(400)가 설치되고 있으며, 상기 제1 분사부(300)와 제2 분사부(400)는 상기 제1 흡수탑(1200) 내에서 평행하게 설치되되, 상기 제2 분사부(400)가 상기 제1 분사부(300)보다 상측에 형성되고 있다. At this time, the
이에 따라, 상기 입구덕트(210)로 유입된 배기가스는 상기 제1 흡수탑(1200) 내에서 하부로 유동되며 상기 제2 분사부(400)에 의해 분사되는 산화제 용액과 1차로 접촉되고, 상기 제1 분사부(300)에 의해 분사되는 흡수용액과 2차로 접촉될 수 있으며, 상기 제1 실시예와 동일한 반응 및 효과를 얻을 수 있다. Accordingly, the exhaust gas flowing into the
또한, 상기 제2 흡수탑(2200)에는 상기 제1 분사부(300)만 설치되고 있으며, 상기 제2 흡수탑(2200)으로 유입된 배기가스는 이의 상부로 유동되며 상기 제1 분사부(300)에 의해 분사되는 흡수용액과 3차로 접촉될 수 있다. In addition, only the
이때, 상기 제2 흡수탑(2200)에는 상기 제2 분사부(400)가 설치되지 않기 때문에, 상기 제2 흡수탑(2200)에 설치된 제1 분사부(300)에서 분사되는 흡수 용액의 분사 높이는 상기 제1 흡수탑(1200)에 설치된 제1 분사부(300)에서 분사되는 흡수 용액의 분사 높이보다 높게 형성될 수 있다. At this time, since the
이에 따라, 상기 제2 흡수탑(2200)에서 상기 제1 흡수탑(1200)을 통과한 후 배기가스에 남아있는 이산화질소와 이산화황의 추가 흡수가 이루어질 수 있으며, 탈질 및 탈황 효율이 향상될 수 있다. Accordingly, after passing through the
마지막으로, 도 5 및 6을 참고하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 장치에 관하여 살펴보도록 한다. Finally, an apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 장치는 크게, 흡수탱크(100), 흡수탑(200), 배기가스 입구덕트(3210), 배기가스 출구덕트(3220), 제1 분사부(3300), 순환 펌프(320), 제2 분사부(3400), 산화제 공급부(500), 산소공급관(600), 제어부(700), 농도 측정기(800) 및 난류 발생기(3240)를 포함하여 이루어질 수 있다. The apparatus according to the third embodiment of the present invention is largely, an
이때, 본 실시 예에서는 상기 배기가스 입구덕트(3210) 및 출구덕트(3220), 상기 제1 분사부(3300) 및 제2 분사부(3400)의 구조와, 상기 난류 발생기(3240)를 더 포함하는 구조만 상기 제1 실시 예와 상이하며 나머지 구성은 모두 동일한 바, 상이한 부분을 중점적으로 설명하도록 한다. At this time, in this embodiment, the structure of the exhaust
본 실시 예에서 상기 입구덕트(3210)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 흡수탑(200)의 상측면에서 이의 내부로 연장 형성되고 있으며, 상기 흡수탑(200)의 중앙부에서 연장 형성될 수 있다. 또한, 상기 출구덕트(3220)는 상기 흡수탑(200)의 상부 일측에 형성되고 있다. In this embodiment, the
이에 따라, 상기 입구덕트(3210)를 통해 흡수탑(200)의 내부로 유입되는 배기가스는, 정확하게는 상기 입구덕트(3210)를 통해 흡수탑(200)의 아래쪽으로 유입되는 배기가스는 흡수탑(200) 내에서 상부로 유동되며 상기 출구덕트(3220)를 통해 배출된다. Accordingly, the exhaust gas flowing into the
이때, 상기 제2 분사부(3400)는 상기 입구덕트(3210)의 내부에 설치되고 있으며, 상기 제1 분사부(3300)는 상기 흡수탑(200)의 내부에 설치되고 있다. 본 실시 예에서 상기 제1 분사부(3300)는 상기 입구덕트(3210) 부분을 제외한 나머지 흡수탑(200)의 부분에 있어서 모든 부분에 설치되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 입구덕트(3210) 내에도 설치될 수 있다. In this case, the
또한, 상기 입구덕트(3210)의 내부에 설치되는 난류 발생기(3240)를 더 포함한다. 상기 난류 발생기(3240)는 상기 제2 분사부(3400)보다 상측에 형성되며, 이에 따라 상기 난류 발생기(3240)는 상기 입구덕트(3210)를 통해 유입되는 배기가스의 난류가 발생하도록 하여 상기 제2 분사부(3400)를 통해 분사되는 산화제 용액과 난류에 의해 혼합되어 산화 효율이 높아질 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 난류 발생기(3240)를 구동하기 위한 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다. In addition, it further includes a
이와 같이, 상기 입구덕트(3210)를 통해 흡수탑(200)으로 유입되는 배기가스는 상기 입구덕트(3210)를 통과하며 상기 제2 분사부(3400)에 의해 분사되는 산화제 용액과 1차로 접촉되고, 상기 흡수탑(200)의 내부에서 상부로 유동되며 상기 제1 분사부(3300)에 의해 분사되는 흡수용액과 2차로 접촉될 수 있으며, 상기 제1 실시예와 동일한 반응 및 효과를 얻을 수 있다. In this way, the exhaust gas flowing into the
하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 난류 발생기는 상기 제1 실시 예에서 상기 흡수탑(200) 내에 설치될 수도 있음은 물론이다. However, the present invention is not limited thereto, and of course, the turbulence generator may be installed in the
본 발명에 따르면, 액상의 산화제를 분사하여 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)를 산화시킴에 따라, 유기 촉매를 이용하여 질소산화물과 황산화물을 동시에 제거할 수 있다. According to the present invention, nitrogen monoxide (NO) contained in exhaust gas is oxidized by spraying a liquid oxidizing agent, so that nitrogen oxides and sulfur oxides can be simultaneously removed using an organic catalyst.
이와 같이, 종래의 습식배연 탈황장치에 탈질 능력을 추가하여 하나의 장치 및 공정으로 탈질과 탈황을 동시에 저비용으로 수행할 수 있다. 또한, 저온 탈질이 가능하다. In this way, by adding a denitrification capability to a conventional wet flue gas desulfurization apparatus, denitrification and desulfurization can be simultaneously performed at low cost with one apparatus and process. In addition, low-temperature denitrification is possible.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the specific embodiments and description described above, and any person with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims can implement various modifications And, such modifications are within the scope of protection of the present invention.
[제1 실시예]
100: 흡수탱크 120: 교반기
200: 흡수탑 210: 배기가스 입구덕트
220: 배기가스 출구덕트 230: 습분제거기
300: 제1 분사부 320: 순환 펌프
400: 제2 분사부 410: 복수의 노즐
420: 미스트 제조기 430: 투입구
500: 산화제 공급부 520: 저장 탱크
540: 송급 펌프 600: 산소공급관
700: 제어부 800: 농도측정기
900: 중화탱크
[제2 실시예]
1200: 제1 흡수탑 2200: 제2 흡수탑
[제3 실시예]
3210: 입구덕트 3220: 출구덕트
3240: 난류 발생기 3300: 제1 분사부
3400: 제2 분사부[First embodiment]
100: absorption tank 120: stirrer
200: absorption tower 210: exhaust gas inlet duct
220: exhaust gas outlet duct 230: moisture remover
300: first injection unit 320: circulation pump
400: second injection unit 410: a plurality of nozzles
420: mist maker 430: inlet
500: oxidant supply unit 520: storage tank
540: supply pump 600: oxygen supply pipe
700: control unit 800: concentration meter
900: Chinese tank
[Second Example]
1200: first absorption tower 2200: second absorption tower
[Third Example]
3210: inlet duct 3220: outlet duct
3240: turbulence generator 3300: first injection unit
3400: second injection unit
Claims (18)
상기 흡수탱크의 상부로 연장되는 흡수탑;
상기 흡수탑의 일측에 구비되는 배기가스 입구덕트;
상기 흡수탑의 타측에 구비되는 배기가스 출구덕트;
상기 흡수탑 내에 설치되어 상기 흡수용액을 분사하기 위한 제1 분사부;
상기 흡수탱크 내의 흡수용액을 상기 제1 분사부로 공급하기 위한 순환 펌프;
상기 흡수탑 내에 설치되어 산화제 용액을 분사하기 위한 제2 분사부;
상기 제2 분사부로 산화제 용액을 공급하는 산화제 공급부; 및
상기 흡수탱크에 산소 함유 가스를 공급하는 산소공급관;을 포함하며,
상기 입구덕트로 유입되는 배기가스는 상기 제2 분사부에 의해 분사되는 산화제 용액과 1차로 접촉되고, 상기 제1 분사부에 의해 분사되는 흡수용액과 2차로 접촉되며,
상기 산화제 공급부는,
산화제 용액이 저장되는 저장탱크; 및
상기 저장탱크에 저장된 산화제 용액을 상기 제2 분사부로 공급하기 위한 송급 펌프;를 포함하고,
상기 제2 분사부는 산화제 용액이 분사되는 복수의 노즐이 구비되는 트레이(tray)로 이루어지되, 상기 트레이는 복수개로 형성되어 상기 흡수탑의 일측과 타측에 교대로 설치되며,
상기 복수의 노즐에는 초음파 미스트 제조기가 각각 설치되는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.An absorption tank in which an absorption solution containing an organic catalyst is stored;
An absorption tower extending above the absorption tank;
An exhaust gas inlet duct provided on one side of the absorption tower;
An exhaust gas outlet duct provided on the other side of the absorption tower;
A first spray unit installed in the absorption tower to spray the absorption solution;
A circulation pump for supplying the absorption solution in the absorption tank to the first injection unit;
A second spray unit installed in the absorption tower to spray an oxidizing agent solution;
An oxidizing agent supply unit supplying an oxidizing agent solution to the second injection unit; And
Includes; an oxygen supply pipe for supplying an oxygen-containing gas to the absorption tank,
The exhaust gas flowing into the inlet duct first contacts the oxidizing agent solution injected by the second injection unit, and secondly contacts the absorption solution injected by the first injection unit,
The oxidizing agent supply unit,
A storage tank in which an oxidant solution is stored; And
Including; a feed pump for supplying the oxidizing agent solution stored in the storage tank to the second injection unit,
The second spray unit is made of a tray provided with a plurality of nozzles through which an oxidizing agent solution is sprayed, and the trays are formed in plural and are alternately installed on one side and the other side of the absorption tower
An apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas, wherein an ultrasonic mist maker is installed at each of the plurality of nozzles.
상기 유기 촉매는 오일로부터 생성된 유기 술폭시드(oil-derived sulfoxides)인, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치. The method of claim 1,
The organic catalyst is an organic sulfoxide generated from oil (oil-derived sulfoxides), the simultaneous removal of nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas.
상기 산화제는 H2O2, NaClO2, KMnO4, P4O10 중 적어도 하나 이상으로 이루어지는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치. The method of claim 1,
The oxidizing agent is composed of at least one of H2O2, NaClO2, KMnO4, P4O10, the simultaneous removal of nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas.
상기 트레이에는 상기 복수의 노즐로 산화제 용액을 공급하기 위한 용액 투입구가 구비되는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치. The method of claim 1,
The tray is provided with a solution inlet for supplying the oxidizing agent solution to the plurality of nozzles, the simultaneous removal of nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas.
상기 저장탱크로부터 상기 제2 분사부로 산화제 용액이 공급되는 산화제 공급 라인 상에는 유량 조절 밸브가 설치되는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치. The method of claim 1,
A flow control valve is installed on an oxidizing agent supply line through which an oxidizing agent solution is supplied from the storage tank to the second injection unit, and a device for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas.
상기 입구덕트로 유입되는 배기가스의 일산화질소(NO) 농도를 측정하기 위한 농도측정기;
를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치. The method of claim 10,
A concentration meter for measuring the concentration of nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas flowing into the inlet duct;
An apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas comprising a further.
상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 농도에 따라 상기 제2 분사부를 통해 분사되는 상기 산화제 용액의 분사량을 제어하는 제어부;
를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치. The method of claim 11,
A control unit controlling an injection amount of the oxidizing agent solution injected through the second injection unit according to the nitrogen monoxide (NO) concentration of the exhaust gas measured by the concentration measuring device;
An apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas comprising a further.
상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 제2 분사부를 통해 분사되는 상기 산화제 용액의 분사량을 증가시키는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치. The method of claim 12,
The control unit, when the nitrogen monoxide (NO) concentration of the exhaust gas measured by the concentration meter exceeds a reference value, increases the injection amount of the oxidizing agent solution injected through the second injection unit, nitrogen oxide of the exhaust gas and Simultaneous removal of sulfur oxides.
상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 제2 분사부를 통해 분사되는 상기 산화제 용액의 분사량을 감소시키는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치. The method of claim 12,
When the concentration of nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas measured by the concentration measuring device does not exceed a reference value, the control unit reduces the injection amount of the oxidizing agent solution injected through the second injection unit, and Simultaneous removal of sulfur oxides.
상기 유량 조절 밸브는 전동식 밸브인, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치. The method of claim 12,
The flow control valve is an electric valve, an apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas.
상기 입구덕트 또는 상기 흡수탑에 설치되는 난류 발생기;
를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치. The method of claim 1,
A turbulence generator installed in the inlet duct or the absorption tower;
An apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas comprising a further.
상기 흡수탱크에서 배출되는 질산(nitric acid)과 황산(sulfuric acid)을 중화시키기 위한 중화탱크;
를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치. The method of claim 1,
A neutralization tank for neutralizing nitric acid and sulfuric acid discharged from the absorption tank;
An apparatus for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides of exhaust gas comprising a further.
상기 중화를 위한 중화제는 암모니아수, 요소수 및 탄산칼슘 수용액 중 적어도 하나 이상으로 이루어지는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
The method of claim 17,
The neutralizing agent for neutralization is composed of at least one of ammonia water, urea water, and calcium carbonate aqueous solution, simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides from exhaust gas.
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