KR102166609B1 - Wet removing apparatus for nitrogen oxide at low temperature and method for removing nitrogen oxide using the same - Google Patents

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KR102166609B1 KR1020190073213A KR20190073213A KR102166609B1 KR 102166609 B1 KR102166609 B1 KR 102166609B1 KR 1020190073213 A KR1020190073213 A KR 1020190073213A KR 20190073213 A KR20190073213 A KR 20190073213A KR 102166609 B1 KR102166609 B1 KR 102166609B1
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전성민
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현대제철 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a low-temperature wet nitrogen oxide removal apparatus and to a nitrogen oxide removal method using the same. The low-temperature wet nitrogen oxide removal apparatus comprises: a cyclone in which exhaust gas and electrolyzed water are introduced through an inlet unit, and a mixture is generated by separating particle components from the introduced exhaust gas using centrifugal force generated by forming a swirling flow, and which transfers the mixture through a discharge duct provided therein; a reaction tower provided on an upper portion of the cyclone, spraying the mixture transferred through the discharge duct in an opened upward direction, and generating treated water by removing nitrogen oxides in the exhaust gas of the mixture while in contact with the electrolyzed water; and a cover unit covering an outer circumferential surface of the upper portion of the opened reaction tower, wherein the exhaust gas has a temperature of 70°C or less, contains nitrogen oxide (NO_x), and the electrolyzed water includes at least one of hypochlorous acid (HOCl) and hypochlorous acid ion (OCl^-). In addition, the treated water generated in the reaction tower is transferred to the cover unit through the opened upper portion of the reaction tower, and is discharged to the outside through a discharge unit formed on one side of the cover unit.

Description

저온 습식 질소산화물 제거장치 및 이를 이용한 질소산화물 제거방법 {WET REMOVING APPARATUS FOR NITROGEN OXIDE AT LOW TEMPERATURE AND METHOD FOR REMOVING NITROGEN OXIDE USING THE SAME}Low temperature wet nitrogen oxide removal device and nitrogen oxide removal method using the same {WET REMOVING APPARATUS FOR NITROGEN OXIDE AT LOW TEMPERATURE AND METHOD FOR REMOVING NITROGEN OXIDE USING THE SAME}

본 발명은 저온 습식 질소산화물 제거장치 및 이를 이용한 질소산화물 제거방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 슬라브 스카핑 공정에서 발생하는 질소산화물을 저온 조건에서 효과적으로 제거할 수 있는 저온 습식 질소산화물 제거장치 및 이를 이용한 질소산화물 제거방법에 관한 것이다.The present invention relates to a low temperature wet nitrogen oxide removal device and a nitrogen oxide removal method using the same. More specifically, it relates to a low-temperature wet nitrogen oxide removal device capable of effectively removing nitrogen oxides generated in a slab scarfing process under low temperature conditions, and a nitrogen oxide removal method using the same.

스카핑(scarfing) 공정은, 제철소 제강설비의 연속주조 공정에서 생산되는 슬라브의 표면에 고압의 가스(LNG) 및 산소 등을 분사하여 산화 피막 및 불순물을 용융 및 박리하여 비산시킴으로써 슬라브의 표면을 용융시켜 표면 결함을 제거하는 공정이다.In the scarfing process, high-pressure gas (LNG) and oxygen are sprayed onto the surface of the slab produced in the continuous casting process of the steel mill's steelmaking facility to melt and disperse the oxide film and impurities, thereby melting the surface of the slab. It is a process of removing surface defects by making them.

상기 스카핑 공정시, 각종 중금속의 산화 피막 및 고온에 의해 형성된 질소 산화물(NOx)과, 고체 미립자로 된 연무(Fume)와 같은 유해 가스 및 부산물 등이 발생하게 되는데, 이들은 환경적으로 유해하므로 적절한 후속 공정을 통해 포집하여 제거하게 된다.During the scarfing process, harmful gases and by-products such as oxide films of various heavy metals and nitrogen oxides (NOx) formed by high temperatures, and fumes made of solid particulates are generated. It is collected and removed through a subsequent process.

종래 스카핑 공정에서 발생하는 대기오염물질을 제거하기 위하여 습식 전기집진기를 사용하여 제거를 하는데, 고온으로 인한 질소산화물 발생량이 증가하고, 기존 설비만으로는 질소산화물 제거가 불충분하여 대기 중에 그대로 방출되는 문제가 있었다. 또한, 최근 배가스 중 질소산화물에 대한 법규가 신설되는 등 규제가 강화되고 있는 실정이며, 스카핑 공정시 발생하는 먼지와 질소산화물 등의 대기오염물질을 효율적으로 제거하는 기술이 필요한 실정이다.In order to remove air pollutants generated in the conventional scarfing process, it is removed using a wet electric precipitator.However, the amount of nitrogen oxide generated due to high temperatures increases, and the existing facilities alone are insufficient to remove nitrogen oxides, causing the problem to be released into the atmosphere as it is. there was. In addition, regulations on nitrogen oxides among exhaust gases have been recently strengthened, and there is a need for a technology to efficiently remove air pollutants such as dust and nitrogen oxides generated during the scarfing process.

본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2016-0069539호(2016.06.17. 공개, 발명의 명칭: 폐수로부터 생산된 산화제를 이용한 습식 가스 세정 시스템)에 개시되어 있다.Background art related to the present invention is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 2016-0069539 (published on June 17, 2016, title of the invention: a wet gas cleaning system using an oxidizing agent produced from wastewater).

본 발명의 일 실시예에 의하면, 저온 조건에서 운전 가능하며, 질소산화물의 제거 효율성과 고가의 촉매 설비를 배제하여 경제성이 우수한 저온 습식 질소산화물 제거장치를 제공하는 것이다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to operate in a low-temperature condition, and to provide a low-temperature wet nitrogen oxide removal device having excellent economic efficiency by excluding nitrogen oxide removal efficiency and expensive catalyst equipment.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 친환경성 및 에너지 절감 효과가 우수한 저온 습식 질소산화물 제거장치를 제공하는 것이다.According to an embodiment of the present invention, it is to provide a low-temperature wet nitrogen oxide removal device excellent in environmentally friendly and energy saving effect.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저온 습식 질소산화물 제거장치를 이용한 질소산화물 제거방법을 제공하는 것이다.According to an embodiment of the present invention, it is to provide a nitrogen oxide removal method using the low temperature wet nitrogen oxide removal device.

본 발명의 하나의 관점은 저온 습식 질소산화물 제거장치에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 저온 습식 질소산화물 제거장치는 유입부를 통해 배가스 및 전기분해수가 유입되며, 선회류를 형성하여 발생하는 원심력을 이용하여 상기 유입된 배가스 중 입자 성분을 분리하여 혼합물을 생성하고, 내부에 구비된 배출덕트를 통해 상기 혼합물을 이송하는 사이클론; 상기 사이클론의 상부에 구비되며, 상기 배출덕트를 통해 이송된 혼합물을 개방된 상부 방향으로 분사하며, 상기 혼합물의 배가스 중 질소산화물이 상기 전기분해수와 접촉하여 제거되어 처리수가 생성되는 반응탑; 및 상기 개방된 반응탑 상부의 외주면을 커버하는 커버부를 포함하며, 상기 배가스는 온도가 70℃ 이하이며, 질소산화물(NOx)을 포함하고, 상기 전기분해수는 차아염소산(HOCl) 및 차아염소산이온(OCl-) 중 하나 이상을 포함하는 것이며, 상기 반응탑에서 생성된 처리수는, 상기 반응탑의 개방된 상부를 통해 상기 커버부로 이송되며, 상기 커버부의 일 측면에 형성된 배출부를 통해 외부로 배출된다.One aspect of the present invention relates to a low temperature wet nitrogen oxide removal apparatus. In one embodiment, in the low-temperature wet nitrogen oxide removal device, exhaust gas and electrolyzed water are introduced through an inlet, and a mixture is generated by separating particle components from the introduced exhaust gas using a centrifugal force generated by forming a swirling flow. A cyclone for transferring the mixture through a discharge duct provided in the; A reaction tower provided above the cyclone and spraying the mixture transferred through the discharge duct in an open upward direction, and generating treated water by removing nitrogen oxides from the exhaust gas of the mixture in contact with the electrolyzed water; And a cover part covering an outer circumferential surface of the upper part of the opened reaction tower, wherein the exhaust gas has a temperature of 70° C. or less and contains nitrogen oxide (NOx), and the electrolyzed water is hypochlorous acid (HOCl) and hypochlorous acid ions. It contains at least one of (OCl-), and the treated water generated in the reaction tower is transferred to the cover part through the open upper part of the reaction tower, and discharged to the outside through a discharge part formed on one side of the cover part. do.

한 구체예에서 상기 전기분해수는 pH 5~7 일 수 있다.In one embodiment, the electrolyzed water may have a pH of 5-7.

한 구체예에서 상기 사이클론의 배출덕트는 횡단면이 계단 형태로 형성될 수 있다.In one embodiment, the discharge duct of the cyclone may be formed in a step shape in cross section.

한 구체예에서 상기 배가스는 슬라브 스카핑 공정에서 발생할 수 있다.In one embodiment, the exhaust gas may be generated in the slab scarfing process.

한 구체예에서 상기 유입부를 통해 사이클론으로 유입되는 배가스 및 전기분해수의 유속은 15m/s 이상일 수 있다.In one embodiment, the flow rate of the exhaust gas and electrolyzed water flowing into the cyclone through the inlet may be 15 m/s or more.

한 구체예에서 상기 반응탑 내부의 혼합물 유속은 2m/s 이상일 수 있다.In one embodiment, the flow rate of the mixture inside the reaction tower may be 2 m/s or more.

본 발명의 다른 관점은 상기 저온 습식 질소산화물 제거장치를 이용한 질소산화물 제거방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 질소산화물 제거방법은, 유입부를 통해 배가스 및 전기분해수를 저온 습식 질소산화물 제거장치의 사이클론에 유입하고, 선회류를 형성하여 발생하는 원심력을 이용하여 상기 유입된 배가스 중 입자 성분을 분리하여 혼합물을 생성하는 단계; 및 상기 혼합물을 상기 사이클론의 배출덕트를 통해 상기 사이클론의 상부에 구비된 반응탑으로 이송하고, 상기 혼합물을 개방된 반응탑의 상부 방향으로 분사하며, 상기 혼합물의 배가스 중 질소산화물을 상기 전기분해수와 접촉하여 제거하여 처리수를 생성하는 단계;를 포함하는 저온 습식 질소산화물 제거장치를 이용한 질소산화물 제거방법이며, 상기 질소산화물 제거장치는 상기 개방된 반응탑 상부의 외주면을 커버하는 커버부를 포함하며, 상기 배가스는 온도가 70℃ 이하이며, 질소산화물(NOx)을 포함하고, 상기 전기분해수는 차아염소산(HOCl) 및 차아염소산이온(OCl-) 중 하나 이상을 포함하는 것이며, 상기 반응탑에서 생성된 처리수는, 상기 반응탑의 개방된 상부를 통해 상기 커버부로 이송되며, 상기 커버부의 일 측면에 형성된 배출부를 통해 외부로 배출된다.Another aspect of the present invention relates to a nitrogen oxide removal method using the low temperature wet nitrogen oxide removal device. In one embodiment, the method for removing nitrogen oxides comprises: introducing exhaust gas and electrolyzed water into a cyclone of a low-temperature wet nitrogen oxide removal device through an inlet, and using a centrifugal force generated by forming a swirling flow to form particle components in the introduced exhaust gas. Separating to form a mixture; And transferring the mixture to a reaction tower provided above the cyclone through the discharge duct of the cyclone, and injecting the mixture toward an upper portion of the open reaction tower, and nitrogen oxides in the exhaust gas of the mixture are transferred to the electrolyzed water. It is a nitrogen oxide removal method using a low-temperature wet nitrogen oxide removal device including; generating treated water by contacting with, wherein the nitrogen oxide removal device includes a cover part covering an outer circumferential surface of an upper portion of the opened reaction tower, , The exhaust gas has a temperature of 70° C. or less, contains nitrogen oxides (NOx), and the electrolyzed water contains at least one of hypochlorous acid (HOCl) and hypochlorous acid ions (OCl-), in the reaction tower The generated treated water is transferred to the cover part through the open upper part of the reaction tower, and discharged to the outside through a discharge part formed on one side of the cover part.

한 구체예에서 상기 전기분해수는 pH 5~7일 수 있다.In one embodiment, the electrolyzed water may have a pH of 5-7.

본 발명의 저온 습식 질소산화물 제거장치 및 이를 이용한 질소산화물 제거방법을 적용시, 저온 조건에서도 장치의 운전이 가능하며, 질소산화물의 제거 효율성이 우수하며, 고가의 촉매 설비를 배제하여 경제성이 우수하며, 산업용 냉각 해수를 재사용하여, 스카핑 공정 배가스 중 질소산화물을 제거하여, 친환경성 및 에너지 절감 효과가 우수할 수 있다.When the low temperature wet nitrogen oxide removal device of the present invention and the nitrogen oxide removal method using the same are applied, the device can be operated even under low temperature conditions, the efficiency of removing nitrogen oxides is excellent, and economical efficiency is excellent by excluding expensive catalyst facilities. , Industrial cooling seawater is reused, and nitrogen oxides in the exhaust gas of the scarfing process are removed, so that the eco-friendliness and energy saving effect can be excellent.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 저온 습식 질소산화물 제거장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 유입부 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 사이클론의 단면을 나타낸 것이다.
도 4는 종래 기술 및 본 발명의 스카핑 공정 배가스 처리 방법을 비교한 것이다. 1 shows a low-temperature wet nitrogen oxide removal device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of an inlet according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a cyclone according to an embodiment of the present invention.
4 is a comparison of the conventional technique and the method of treating exhaust gas in the scarfing process of the present invention.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. In this case, when it is determined that a detailed description of known technologies or configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intentions or customs of users and operators, and thus their definitions should be made based on the contents throughout the present specification describing the present invention.

저온 습식 질소산화물 제거장치Low temperature wet nitrogen oxide removal device

본 발명의 하나의 관점은 저온 습식 질소산화물 제거장치에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 저온 습식 질소산화물 제거장치를 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면 저온 습식 질소산화물 제거장치(1000)는 유입부(110)를 통해 배가스 및 전기분해수가 유입되며, 선회류를 형성하여 발생하는 원심력을 이용하여 상기 유입된 배가스 중 입자 성분을 분리하여 혼합물을 생성하고, 내부에 구비된 배출덕트(130)를 통해 상기 혼합물을 이송하는 사이클론(100); 사이클론(100)의 상부에 구비되며, 배출덕트(130)를 통해 이송된 혼합물을 개방된 상부 방향으로 분사하며, 상기 혼합물의 배가스 중 질소산화물이 상기 전기분해수와 접촉하여 제거되어 처리수가 생성되는 반응탑(200); 및 개방된 반응탑(200) 상부의 외주면을 커버하는 커버부(300)를 포함한다.One aspect of the present invention relates to a low temperature wet nitrogen oxide removal apparatus. 1 shows a low-temperature wet nitrogen oxide removal device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, in the low-temperature wet nitrogen oxide removal device 1000, exhaust gas and electrolyzed water are introduced through the inlet unit 110, and particle components of the introduced exhaust gas are removed by using a centrifugal force generated by forming a swirling flow. A cyclone 100 for separating to generate a mixture and transferring the mixture through a discharge duct 130 provided therein; It is provided on the upper part of the cyclone 100 and injects the mixture transferred through the discharge duct 130 in the open upward direction, and nitrogen oxides in the exhaust gas of the mixture are removed in contact with the electrolyzed water to generate treated water. Reaction tower 200; And a cover part 300 covering an outer peripheral surface of an upper portion of the opened reaction tower 200.

상기 배가스는 온도가 70℃ 이하이며, 질소산화물(NOx)을 포함한다. 한 구체예에서 상기 배가스는 슬라브 스카핑 공정에서 발생하는 것을 사용할 수 있다. 상기 배가스 온도가 70℃ 를 초과하는 경우, 염소 가스가 재방출되기 때문에 질소산화물의 제거 효율성이 저하될 수 있다. 예를 들면, 상기 배가스는 온도가 50~70℃일 수 있다. 예를 들면 60~70℃일 수 있다.The exhaust gas has a temperature of 70° C. or less and contains nitrogen oxides (NOx). In one embodiment, the exhaust gas may be generated from the slab scarfing process. When the exhaust gas temperature exceeds 70° C., since chlorine gas is re-released, the removal efficiency of nitrogen oxides may decrease. For example, the exhaust gas may have a temperature of 50 to 70°C. For example, it may be 60 to 70 ℃.

상기 전기분해수는, 해수를 전기분해하여 생성되는 것으로, 차아염소산(HOCl) 및 차아염소산이온(OCl-) 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들면, 산업 냉각수 등으로 사용되는 해수를 제한없이 사용할 수 있다. 상기 해수를 전기 분해하여 전기분해수를 생성시, pH가 약염기성 영역으로 상승하지만, 연소가스와 접촉시 질소산화물이 용해되면서 중성 또는 약산성 영역으로 pH가 낮아질 수 있다. The electrolyzed water is produced by electrolyzing sea water and includes at least one of hypochlorous acid (HOCl) and hypochlorous acid ions (OCl-). For example, seawater used as industrial cooling water can be used without limitation. When the seawater is electrolyzed to generate electrolyzed water, the pH rises to a weakly basic region, but when nitrogen oxides are dissolved in contact with the combustion gas, the pH may be lowered to a neutral or weakly acidic region.

한 구체예에서 상기 유입부를 통해 유입되는 시점의 전기분해수는 pH 5~7 일 수 있다. 한편, 상기 전기분해수의 pH가 상기 약산성 영역(pH 5~7)인 경우, 중성 조건보다 NO 산화율이 상승할 수 있다. 예를 들면 pH 5~6.5일 수 있다. 상기 효과는 산화제인 기체 상태의 Cl2(g)가 물에 용해되면 산성 영역에서는 수용액 Cl2(aq) 형태로 존재하여 불안정상태로 존재하지만, 약산성(pH 5~7) 영역에서 차아염소산(HOCl)로 존재할 수 있다. 또한 중성 및 염기성 영역에서는 차아염소산 이온(OCl-) 형태로 존재하는데 이 때 산화력이 가장 낮다.In one embodiment, the electrolyzed water at the time of introduction through the inlet may be a pH of 5-7. On the other hand, when the pH of the electrolyzed water is in the weakly acidic region (pH 5 to 7), the NO oxidation rate may increase compared to the neutral condition. For example, it may be a pH of 5 to 6.5. The above effect is that when the gaseous Cl 2 (g), which is an oxidizing agent, is dissolved in water, it exists in the form of an aqueous solution Cl 2 (aq) in the acidic region and exists in an unstable state, but hypochlorous acid (HOCl) in the weakly acidic (pH 5-7) region. ) Can exist. In addition, in the neutral and basic regions, it exists in the form of hypochlorite ions (OCl-), which has the lowest oxidizing power.

이때 산화제 농도(유효염소 농도)가 높을수록, 질소산화물의 산화율이 증가하게 된다. 한 구체예에서 해수의 전기분해와, 생성된 전기분해수를 이용한 배가스 중 질소산화물(NOx)의 제거 메커니즘은 하기와 같다.At this time, the higher the oxidizer concentration (effective chlorine concentration), the higher the oxidation rate of nitrogen oxides. In one embodiment, the electrolysis of seawater and the removal mechanism of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas using the generated electrolyzed water are as follows.

(1) 음극과 양극에서의 해수 전기분해(1) Seawater electrolysis at the cathode and anode

음극 : H3O+ + 2e- → OH-(aq) + H2(g)Cathode: H 3 O+ + 2e- → OH-(aq) + H 2 (g)

양극 : 2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-Anode: 2Cl-(aq) → Cl 2 (g) + 2e-

Na+(aq) + OH-(aq) + Cl2(g) → NaOCl(aq) + HCl(aq)Na+(aq) + OH-(aq) + Cl 2 (g) → NaOCl(aq) + HCl(aq)

(2) 전기분해수에 의한 NOx 제거 메커니즘(2) NOx removal mechanism by electrolyzed water

NO(aq) + OCl-(aq) → NO2(aq) + Cl-(aq)NO(aq) + OCl-(aq) → NO 2 (aq) + Cl-(aq)

4NO2(aq) + 2H2O + O2(g) → 4HNO3(aq)4NO 2 (aq) + 2H 2 O + O 2 (g) → 4HNO 3 (aq)

NO(aq) + NO2(aq) + 2NaOH → NaNO2(aq) + NaNO3(aq) + H2ONO(aq) + NO 2 (aq) + 2NaOH → NaNO 2 (aq) + NaNO 3 (aq) + H 2 O

한 구체에에서 상기 배가스 및 전기분해수는 서로 다른 유입부를 통하여 상기 사이클론으로 유입되거나, 하나의 유입부를 통해 사이클론으로 유입될 수 있다.In one embodiment, the exhaust gas and electrolyzed water may be introduced into the cyclone through different inlets or may be introduced into the cyclone through one inlet.

도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 유입부 단면을 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면 상기 배가스 및 전기분해수는 하나의 유입부를 통해 사이클론으로 유입되며, 이때 유입부(110) 내부에 구비된 노즐(10)을 통해 상기 전기분해수(2)를 상기 배가스(10)에 10bar 이상의 압력으로 분사하여 상기 사이클론으로 유입할 수 있다. 상기 압력 조건으로 분사시, 전기분해수 액적의 입경분포를 1~5㎛의 범위로 조절 가능하여, 질소산화물의 제거 효율성이 우수할 수 있다.2 is a cross-sectional view of an inlet according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the exhaust gas and electrolyzed water are introduced into the cyclone through one inlet, and at this time, the electrolyzed water 2 is transferred to the exhaust gas through a nozzle 10 provided in the inlet 110. 10) can be introduced into the cyclone by spraying at a pressure of 10 bar or more. When spraying under the above pressure conditions, the particle diameter distribution of the electrolyzed water droplets can be adjusted in the range of 1 to 5 μm, so that the removal efficiency of nitrogen oxides can be excellent.

한 구체예에서 상기 유입부를 통해 사이클론으로 유입되는 배가스 및 전기분해수의 유속은 15m/s 이상일 수 있다. 상기 범위에서 사이클론 내부의 선회류가 용이하게 형성될 수 있다. 예를 들면 유속이 15~30m/s일 수 있다.In one embodiment, the flow rate of the exhaust gas and electrolyzed water flowing into the cyclone through the inlet may be 15 m/s or more. In the above range, a swirling flow inside the cyclone can be easily formed. For example, the flow rate may be 15 to 30 m/s.

도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 사이클론의 단면을 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 사이클론(100)의 배출덕트(130)는 횡단면이 계단 형태로 형성될 수 있다. 상기와 같이 계단 형태의 횡단면 형성시, 선회류 형성 과정에서 배가스와 전기분해수 사이의 기액 접촉 효율성이 증가하여, 질소산화물 제거 효율성이 우수할 수 있다.3 is a cross-sectional view of a cyclone according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the discharge duct 130 of the cyclone 100 may be formed in a step shape in a cross section. When forming the cross-section in the form of steps as described above, the gas-liquid contact efficiency between the exhaust gas and the electrolyzed water is increased in the process of forming the swirling flow, so that the nitrogen oxide removal efficiency may be excellent.

한 구체예에서 상기 사이클론에서 분리된 입자 성분은, 사이클론의 하부에 구비된 드레인관(120)을 통하여 외부로 배출되어 제거될 수 있다.In one embodiment, the particulate component separated from the cyclone may be discharged to the outside through a drain pipe 120 provided under the cyclone to be removed.

한 구체예에서 상기 도 1과 같이 반응탑의 하부는 원뿔형으로 형성되며, 상기 반응탑의 상부는 원통형으로 형성될 수 있다. 상기와 같이 반응탑 하부가 원뿔형 구조로 형성되는 경우, 혼합물 유입시 와류가 형성되어 질소산화물 제거 효율성이 우수할 수 있다.In one embodiment, as shown in FIG. 1, the lower part of the reaction tower may be formed in a conical shape, and the upper part of the reaction tower may be formed in a cylindrical shape. When the lower part of the reaction tower is formed in a conical structure as described above, a vortex is formed when the mixture is introduced, so that nitrogen oxide removal efficiency may be excellent.

한 구체예에서 상기 반응탑 내부의 혼합물 유속은 2m/s 이상일 수 있다. 예를 들면, 펌프 등을 이용하여 상기 배출덕트를 통해 이송된 혼합물을 반응탑의 개방된 상부 방향으로 2m/s 이상의 유속으로 분사할 수 있다. 상기 조건에서 상기 혼합물이 하부의 사이클론에서 빠른 유속으로 상기 반응탑 내부에 유입되면서, 상기 반응탑 내부에서 와류가 형성되어, 정체시간 증가에 따라 상기 혼합물의 혼합성 증가 및 질소산화물 제거 효율이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 혼합물 유속은 2~20m/s일 수 있다.In one embodiment, the flow rate of the mixture inside the reaction tower may be 2 m/s or more. For example, the mixture transferred through the discharge duct using a pump or the like may be sprayed at a flow rate of 2 m/s or more in the open upper direction of the reaction tower. Under the above conditions, as the mixture flows into the reaction tower at a high flow rate from the lower cyclone, a vortex is formed inside the reaction tower, so that the mixture of the mixture increases and the nitrogen oxide removal efficiency is excellent as the stagnation time increases. I can. For example, the flow rate of the mixture may be 2 to 20 m/s.

한 구체예에서 반응탑(200)에서 생성된 처리수는, 반응탑(200)의 개방된 상부를 통해 커버부(300)로 이송되며, 커버부(300)의 일 측면에 형성된 배출부(310)를 통해 외부로 배출된다. 상기 커버부 형성시, 상기 반응탑의 개방된 상부를 통해 처리수가 이송시 와료가 형성되어, 상기 처리수 중 배가스 성분의 편재(쏠림) 현상을 최소화할 수 있으며, 처리수의 체류시간 증가를 통해 질소산화물 제거 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.In one embodiment, the treated water generated in the reaction tower 200 is transferred to the cover part 300 through the open upper part of the reaction tower 200, and the discharge part 310 formed on one side of the cover part 300 ) Through. During the formation of the cover, when the treated water is transferred through the open upper part of the reaction tower, a powder is formed, thereby minimizing the ubiquitous distribution of the exhaust gas component in the treated water, and increasing the residence time of the treated water. The nitrogen oxide removal efficiency can be further improved.

한 구체예에서 상기 배출된 처리수는, 습식 전기집진기(EP)를 통과하여 상기 처리수 중 미세입자를 더 제거할 수 있다.In one embodiment, the discharged treated water may pass through a wet electrostatic precipitator (EP) to further remove fine particles from the treated water.

저온 습식 질소산화물 제거장치를 이용한 질소산화물 제거방법Nitrogen oxide removal method using a low temperature wet nitrogen oxide removal device

본 발명의 다른 관점은 상기 저온 습식 질소산화물 제거장치를 이용한 질소산화물 제거방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 질소산화물 제거방법은, 유입부를 통해 배가스 및 전기분해수를 저온 습식 질소산화물 제거장치의 사이클론에 유입하고, 선회류를 형성하여 발생하는 원심력을 이용하여 상기 유입된 배가스 중 입자 성분을 분리하여 혼합물을 생성하는 단계; 및 상기 혼합물을 상기 사이클론의 배출덕트를 통해 상기 사이클론의 상부에 구비된 반응탑으로 이송하고, 상기 혼합물을 개방된 반응탑의 상부 방향으로 분사하며, 상기 혼합물의 배가스 중 질소산화물을 상기 전기분해수와 접촉하여 제거하여 처리수를 생성하는 단계;를 포함한다.Another aspect of the present invention relates to a nitrogen oxide removal method using the low temperature wet nitrogen oxide removal device. In one embodiment, the method for removing nitrogen oxides comprises: introducing exhaust gas and electrolyzed water into a cyclone of a low-temperature wet nitrogen oxide removal device through an inlet, and using a centrifugal force generated by forming a swirling flow to form particle components in the introduced exhaust gas. Separating to form a mixture; And transferring the mixture to a reaction tower provided above the cyclone through the discharge duct of the cyclone, and injecting the mixture toward an upper portion of the open reaction tower, and nitrogen oxides in the exhaust gas of the mixture are transferred to the electrolyzed water. And generating treated water by contacting and removing it.

한 구체예에서 상기 질소산화물 제거장치는 상기 개방된 반응탑 상부의 외주면을 커버하는 커버부를 포함하며, 상기 배가스는 온도가 70℃ 이하이며, 질소산화물(NOx)을 포함하고, 상기 전기분해수는 차아염소산(HOCl) 및 차아염소산이온(OCl-)을 포함하는 것이며, 상기 반응탑에서 생성된 처리수는, 상기 반응탑의 개방된 상부를 통해 상기 커버부로 이송되며, 상기 커버부의 일 측면에 형성된 배출부를 통해 외부로 배출된다.In one embodiment, the nitrogen oxide removal device includes a cover part covering an outer circumferential surface of an upper portion of the opened reaction tower, the exhaust gas has a temperature of 70° C. or less, contains nitrogen oxides (NOx), and the electrolyzed water is It contains hypochlorous acid (HOCl) and hypochlorite ion (OCl-), and the treated water generated in the reaction tower is transferred to the cover part through the open upper part of the reaction tower, and is formed on one side of the cover part. It is discharged to the outside through the discharge part.

한 구체예에서 상기 사이클론에 유입되는 전기분해수는 pH 5~7일 수 있다. 상기 범위에서 질소산화물의 제거효율성이 우수할 수 있다.In one embodiment, the electrolyzed water introduced into the cyclone may have a pH of 5-7. In the above range, the removal efficiency of nitrogen oxides may be excellent.

도 4는 종래 기술과 본 발명에 따른 스카핑 공정 배가스 처리 방법을 비교한 것이다. 상기 도 4를 참조하면, 종래의 방식은, 스카핑 공정 배가스를 벤츄리 스크러버 등을 이용하여 조대입자를 제거하고, 습식 전기집진기(EP)를 이용하여 미세입자를 제거하는 공정을 적용하였다. 반면, 본 발명은 사이클론을 이용하여 조대입자를 제거하고, 전기분해수를 이용하여 반응탑에서 질소산화물을 제거하며, 습식 전기집진기(EP)를 이용하여 미세입자를 제거할 수 있다. 4 is a comparison between the conventional technique and the exhaust gas treatment method of the scarfing process according to the present invention. Referring to FIG. 4, in the conventional method, a process of removing coarse particles using a venturi scrubber or the like for the exhaust gas of the scarfing process and removing fine particles using a wet electric precipitator (EP) was applied. On the other hand, in the present invention, coarse particles may be removed using a cyclone, nitrogen oxides may be removed from the reaction tower using electrolyzed water, and fine particles may be removed using a wet electrostatic precipitator (EP).

본 발명의 저온 습식 질소산화물 제거장치 및 이를 이용한 질소산화물 제거방법을 적용시, 저온 조건에서도 장치의 운전이 가능하며, 질소산화물의 제거 효율성이 우수하며, 고가의 촉매 설비를 배제하여 경제성이 우수하며, 산업용 냉각 해수를 재사용하여, 스카핑 공정 배가스 중 질소산화물을 제거하여, 친환경성 및 에너지 절감 효과가 우수할 수 있다.When the low temperature wet nitrogen oxide removal device of the present invention and the nitrogen oxide removal method using the same are applied, the device can be operated even under low temperature conditions, the efficiency of removing nitrogen oxides is excellent, and economical efficiency is excellent by excluding expensive catalyst facilities. , Industrial cooling seawater is reused, and nitrogen oxides in the exhaust gas of the scarfing process are removed, so that the eco-friendliness and energy saving effect can be excellent.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention. However, this is presented as a preferred example of the present invention and cannot be construed as limiting the present invention in any sense.

실시예Example

상기 도 1과 같은 저온 습식 질소산화물 제거장치를 이용하여 배가스 중의 질소산화물을 제거하였다. 구체적으로 냉각수용 해수를 전기분해하여, 차아염소산(HOCl) 및 차아염소산이온(OCl-)를 포함하며, pH가 5~6.5인 전기분해수를 제조하였다. 그 다음에, 슬라브 스카핑 공정 과정에서 생성된 온도 60℃의 배가스를 유입부에 유입하고, 노즐을 통해 상기 배가스에 상기 전기분해수를 액적 크기가 1~5㎛가 되도록 10bar의 압력으로 분사하면서 사이클론으로 유입하였다.Nitrogen oxides in the exhaust gas were removed using the low-temperature wet nitrogen oxide removal device as shown in FIG. 1. Specifically, seawater for cooling water was electrolyzed to prepare electrolyzed water containing hypochlorous acid (HOCl) and hypochlorous acid ions (OCl-) and having a pH of 5 to 6.5. Then, the exhaust gas with a temperature of 60°C generated during the slab scarfing process is introduced into the inlet, and the electrolyzed water is injected into the exhaust gas through a nozzle at a pressure of 10 bar so that the droplet size becomes 1-5 μm. It was introduced into the cyclone.

상기 사이클론은, 배출덕트의 횡단면이 도 3과 같이 계단 형태로 형성된 것을 사용하였으며, 상기 배가스 및 전기분해수를 20m/s로 유입하여, 배출덕트의 외주면을 따라 선회류를 형성하여 발생하는 원심력을 이용하여 상기 유입된 배가스 중 입자 성분을 분리하여 혼합물을 생성하였다.The cyclone was used in which the cross section of the discharge duct was formed in a step shape as shown in FIG. 3, and the exhaust gas and electrolyzed water were introduced at 20 m/s, and the centrifugal force generated by forming a swirling flow along the outer circumferential surface of the discharge duct was used. To separate the particle components of the introduced exhaust gas to form a mixture.

그 다음에 상기 혼합물을 상기 사이클론의 배출덕트를 통해 상기 사이클론의 상부에 구비된 반응탑으로 이송하였다. 펌프를 이용하여 상기 혼합물을 개방된 반응탑의 상부 방향으로 2m/s 이상의 유속으로 분사하며, 상기 혼합물의 배가스 중 질소산화물을 상기 전기분해수와 접촉하여 제거하여 처리수를 생성하였으며, 상기 혼합물이 상기 반응탑에 5초 이상 체류하도록 하였다. 그 다음에, 상기 처리수를 반응탑의 개방된 상부를 통해 상기 커버부로 이송하였고, 상기 커버부의 일 측면에 형성된 배출부를 통해 배출하였으며, 상기 배출된 처리수는, 습식 전기집진기(EP)를 통과하여 상기 처리수 중 미세입자를 제거하였다.Then, the mixture was transferred to a reaction tower provided above the cyclone through an exhaust duct of the cyclone. The mixture was sprayed at a flow rate of 2 m/s or more in the upper direction of the open reaction tower using a pump, and nitrogen oxides of the mixture were removed by contact with the electrolyzed water to generate treated water, and the mixture was It was allowed to stay in the reaction tower for 5 seconds or more. Then, the treated water was transferred to the cover part through the open upper part of the reaction tower, and discharged through a discharge part formed on one side of the cover part, and the discharged treated water passed through a wet electric precipitator (EP). Thus, fine particles in the treated water were removed.

상기와 같이 본 발명은 스카핑 공정 배가스 중 질소산화물 저감을 위해 별도의 설비 없이 낮은 온도에서 NOx를 효율적으로 제거할 수 있으며, 상기 제철소 스카핑 공정은, 연소 후 가스의 온도가 60℃로 낮기 때문에, 암모니아(NH3) 환원제를 이용한 SCR 설비를 설치하여 질소산화물을 제거할 경우 촉매탑과 온도 상승을 위한 부수적인 설비를 설치 해야 하는 단점을 갖고 있으며 운영비 또한 증가하는 문제가 있었다. 또한, 본 발명은 산업용 냉각 해수를 재사용으로 인해 어떠한 화학 물질도 필요로 하지 않고 자원 및 에너지가 크게 절감될 수 있다.As described above, the present invention can efficiently remove NOx at a low temperature without a separate facility to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas of the scarfing process, and in the steelworks scarping process, the temperature of the gas after combustion is as low as 60°C. When removing nitrogen oxides by installing an SCR facility using ammonia (NH 3 ) reducing agent, it has the disadvantage of having to install a catalyst tower and an auxiliary facility for increasing the temperature, and there is a problem of increasing the operating cost. In addition, the present invention does not require any chemical substances due to reuse of industrial cooling seawater, and resources and energy can be greatly reduced.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily implemented by those of ordinary skill in the art, and all such modifications or changes can be considered to be included in the scope of the present invention.

1: 배가스 2: 전기분해수
10: 노즐 100: 사이클론
110: 유입부 120: 드레인관
130: 배출덕트 200: 반응탑
300: 커버부 310: 배출부
1000: 저온 습식 질소산화물 제거장치1: flue gas 2: electrolyzed water
10: nozzle 100: cyclone
110: inlet 120: drain pipe
130: exhaust duct 200: reaction tower
300: cover part 310: discharge part
1000: low temperature wet nitrogen oxide removal device

Claims (8)

유입부를 통해 배가스 및 전기분해수가 유입되며, 선회류를 형성하여 발생하는 원심력을 이용하여 상기 유입된 배가스 중 입자 성분을 분리하여 혼합물을 생성하고, 내부에 구비된 배출덕트를 통해 상기 혼합물을 이송하는 사이클론;
상기 사이클론의 상부에 구비되며, 상기 배출덕트를 통해 이송된 혼합물을 개방된 상부 방향으로 분사하며, 상기 혼합물의 배가스 중 질소산화물과 상기 전기분해수와 접촉하여 제거되어 처리수가 생성되는 반응탑; 및
상기 개방된 반응탑 상부의 외주면을 커버하는 커버부;를 포함하며,
상기 배가스는 온도가 70℃ 이하이며, 질소산화물(NOx)을 포함하고,
상기 전기분해수는 차아염소산(HOCl) 및 차아염소산이온(OCl-) 중 하나 이상을 포함하는 것이며,
상기 반응탑에서 생성된 처리수는, 상기 반응탑의 개방된 상부를 통해 상기 커버부로 이송되며, 상기 커버부의 일 측면에 형성된 배출부를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 저온 습식 질소산화물 제거장치.
The exhaust gas and electrolyzed water are introduced through the inlet, and a mixture is generated by separating the particle components of the introduced exhaust gas using the centrifugal force generated by forming a swirling flow, and the mixture is transferred through the exhaust duct provided therein. Cyclone;
A reaction tower provided above the cyclone, spraying the mixture transferred through the discharge duct in an open upward direction, and removing nitrogen oxides of the mixture in contact with the electrolyzed water and generating treated water; And
Includes; a cover portion covering an outer peripheral surface of the upper portion of the opened reaction tower,
The exhaust gas has a temperature of 70° C. or less and contains nitrogen oxides (NOx),
The electrolyzed water contains at least one of hypochlorous acid (HOCl) and hypochlorous acid ion (OCl-),
The treated water generated in the reaction tower is transferred to the cover part through the open upper part of the reaction tower, and is discharged to the outside through a discharge part formed on one side of the cover part.
 제1항에 있어서,
상기 전기분해수는 pH 5~7인 것을 특징으로 하는 저온 습식 질소산화물 제거장치.
The method of claim 1,
The electrolyzed water is a low temperature wet nitrogen oxide removal device, characterized in that the pH is 5-7.
 제1항에 있어서,
상기 사이클론의 배출덕트는 횡단면이 계단 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 저온 습식 질소산화물 제거장치.
The method of claim 1,
The exhaust duct of the cyclone is a low temperature wet nitrogen oxide removal device, characterized in that the cross-section is formed in a step shape.
 제1항에 있어서,
상기 배가스는 슬라브 스카핑 공정에서 발생하는 것을 특징으로 하는 저온 습식 질소산화물 제거장치.
The method of claim 1,
The exhaust gas is a low temperature wet nitrogen oxide removal device, characterized in that generated in the slab scarfing process.
 제1항에 있어서,
상기 유입부를 통해 사이클론으로 유입되는 배가스 및 전기분해수의 유속은 15m/s 이상인 것을 특징으로 하는 저온 습식 질소산화물 제거장치.The method of claim 1,
A low-temperature wet nitrogen oxide removal device, characterized in that the flow rate of the exhaust gas and the electrolyzed water flowing into the cyclone through the inlet is 15 m/s or more. 제1항에 있어서,
상기 반응탑 내부의 혼합물 유속은 2m/s 이상인 것을 특징으로 하는 저온 습식 질소산화물 제거장치.
The method of claim 1,
A low-temperature wet nitrogen oxide removal device, characterized in that the flow rate of the mixture in the reaction tower is 2m/s or more.
 유입부를 통해 배가스 및 전기분해수를 저온 습식 질소산화물 제거장치의 사이클론에 유입하고, 선회류를 형성하여 발생하는 원심력을 이용하여 상기 유입된 배가스 중 입자 성분을 분리하여 혼합물을 생성하는 단계; 및
상기 혼합물을 상기 사이클론의 배출덕트를 통해 상기 사이클론의 상부에 구비된 반응탑으로 이송하고, 상기 혼합물을 개방된 반응탑의 상부 방향으로 분사하며, 상기 혼합물의 배가스 중 질소산화물을 상기 전기분해수와 접촉하여 제거하여 처리수를 생성하는 단계;를 포함하는 저온 습식 질소산화물 제거장치를 이용한 질소산화물 제거방법이며,
상기 질소산화물 제거장치는 상기 개방된 반응탑 상부의 외주면을 커버하는 커버부를 포함하며,
상기 배가스는 온도가 70℃ 이하이며, 질소산화물(NOx)을 포함하고,
상기 전기분해수는 차아염소산(HOCl) 및 차아염소산이온(OCl-) 중 하나 이상을 포함하는 것이며,
상기 반응탑에서 생성된 처리수는, 상기 반응탑의 개방된 상부를 통해 상기 커버부로 이송되며, 상기 커버부의 일 측면에 형성된 배출부를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 저온 습식 질소산화물 제거방법.
Introducing the exhaust gas and electrolyzed water into the cyclone of the low-temperature wet nitrogen oxide removal device through the inlet, and separating the particle components of the introduced exhaust gas using a centrifugal force generated by forming a swirling flow to generate a mixture; And
The mixture is transferred to a reaction tower provided above the cyclone through an exhaust duct of the cyclone, and the mixture is injected in an upper direction of the open reaction tower, and nitrogen oxides of the exhaust gas of the mixture are transferred to the electrolyzed water and It is a nitrogen oxide removal method using a low temperature wet nitrogen oxide removal device including;
The nitrogen oxide removal device includes a cover portion covering an outer peripheral surface of the upper portion of the opened reaction tower,
The exhaust gas has a temperature of 70° C. or less and contains nitrogen oxides (NOx),
The electrolyzed water contains at least one of hypochlorous acid (HOCl) and hypochlorous acid ion (OCl-),
The treated water generated in the reaction tower is transferred to the cover part through the open upper part of the reaction tower, and discharged to the outside through a discharge part formed on one side of the cover part.
 제7항에 있어서,
상기 전기분해수는 pH 5~7인 것을 특징으로 하는 저온 습식 질소산화물 제거방법.
The method of claim 7,
The electrolyzed water is a low-temperature wet nitrogen oxide removal method, characterized in that the pH is 5-7.
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