KR102379271B1 - 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기에서 연소된 배기가스가 유입되도록 상기 발전기의 배기관에 연결되고, 배기가스에 열에너지를 공급하는 가열부; 상기 가열부를 통과하여 공급되는 배기가스 중에 포함되는 미세먼지 또는 불완전 연소에 의한 먼지를 거르는 디젤 미립자 필터(DPF); 상기 디젤 미립자 필터를 통과하여 공급되는 배기가스가 설정온도 이상으로 과열되는 것을 방지하도록 배기가스로부터 열을 흡수하여 배출시키는 냉각부; 상기 냉각부를 통과하여 공급되는 배기가스에 요소수를 비산시켜 접촉시키면서 질소산화물과 요소수를 반응시키는 요소수혼합부; 및 상기 요소수혼합부를 통과하여 공급되는 배기가스 중에 포함되는 질소산화물을 거르는 질소산화물제거필터를 포함하고, 상기 요소수혼합부는, 통과되는 배기가스를 회오리 모양으로 유동시키면서 안내하는 와류제공부; 및 상기 와류제공부를 통과하여 회오리 모양으로 유동되면서 통과되는 배기가스에 요소수를 비산시켜 접촉시키는 비산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치 {NOx removal device for exhaust gas of generator}
본 발명은 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 발전기의 배기관을 따라 배출되는 배기가스로부터 질소산화물을 효과적으로 제거하기 위해 배기가스의 온도를 섭씨300~400℃로 유지시키고, 디젤 미립자 필터에 공급되는 배기가스를 유동시키면서 요소수를 분사하여 배기가스와 요소수 사이의 접촉면접 및 접촉시간을 증가시키면서 질소산화물을 보다 더 효율적으로 제거할 수 있는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치에 관한 것이다.
현재 인류의 주된 에너지원은 탄화수소계열의 화석 연료이나, 이러한 화석연료의 연소 후 생성물에 의한 환경오염 문제가 심각하게 제기되고 있다.
주된 환경 오염원으로는 질소 산화물(NOx), 이산화탄소(CO2) 외에 연료의 불완전 연소로 인해 생기는 일산화탄소(CO)와 매연(Soot) 등이 있고, 질소산화물은 광화학 스모그 및 산성비의 원인이 되며 동식물에 심각한 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 오랫동안 많은 연구자들은 NOx를 감소시키는 다양한 방법을 연구하였다.
이로 인해 현재 시도되고 있는 저 NOx 방법으로는 배기가스 재순환, 물 또는 스팀분사, 공기 및 연료의 다단 연소, 선택적 비촉매 환원반응(SNCR, selective non-catalytic reduction), 선택적 촉매 환원반응(SCR, selective catalytic reduction) 등이 있다.
선택적 촉매 환원반응(SCR, selective catalytic reduction) 이라고 하더라도 주변 공정을 어떻게 배치하느냐에 따라 최적화된 공정이 요구되고 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 바이오매스 발전설비의 배기가스 중 질소산화물 제거방법이 개발되었으며, 종래기술에 따른 제거방법은, 발전기의 보일러에서 배기가스가 배출되는 단계와, 배기가스가 백필터로 유입되는 단계와, 백필터에서 정화된 배기가스가 선택형환원촉매(SCR)로 공급되는 단계와, 선택형환원촉매로부터 배기가스가 보일러로 재순환되고, 굴뚝을 통해 배출되는 단계를 포함한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1867773호(2018년 06월 14일 공고, 발명의 명칭 : 바이오매스 발전설비의 배기가스 중 질소산화물 제거방법)에 개시되어 있다.
종래기술에 따른 질소산화물 제거방법은, 배기가스의 온도를 조절하는 별도의 기술구성이 없고, 배기가스의 효과적인 제거를 위해 별도의 첨가물을 제공하는 별도의 기술구성이 구비되지 않기 때문에 배기가스 중에 포함되는 질소산화물의 제거효율을 설정치 이상으로 향상시키기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기의 배기관을 따라 배출되는 배기가스로부터 질소산화물을 효과적으로 제거하기 위해 배기가스의 온도를 섭씨300~400℃로 유지시키고, 디젤 미립자 필터에 공급되는 배기가스를 유동시키면서 요소수를 분사하여 배기가스와 요소수 사이의 접촉면접 및 접촉시간을 증가시키면서 질소산화물을 보다 더 효율적으로 제거할 수 있는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기에서 연소된 배기가스가 유입되도록 상기 발전기의 배기관에 연결되고, 배기가스에 열에너지를 공급하는 가열부; 상기 가열부를 통과하여 공급되는 배기가스 중에 포함되는 미세먼지 또는 불완전 연소에 의한 먼지를 거르는 디젤 미립자 필터(DPF); 상기 디젤 미립자 필터를 통과하여 공급되는 배기가스가 설정온도 이상으로 과열되는 것을 방지하도록 배기가스로부터 열을 흡수하여 배출시키는 냉각부; 상기 냉각부를 통과하여 공급되는 배기가스에 요소수를 비산시켜 접촉시키면서 질소산화물과 요소수를 반응시키는 요소수혼합부; 및 상기 요소수혼합부를 통과하여 공급되는 배기가스 중에 포함되는 질소산화물을 거르는 질소산화물제거필터를 포함하고, 상기 요소수혼합부는, 통과되는 배기가스를 회오리 모양으로 유동시키면서 안내하는 와류제공부; 및 상기 와류제공부를 통과하여 회오리 모양으로 유동되면서 통과되는 배기가스에 요소수를 비산시켜 접촉시키는 비산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 와류제공부는, 상기 냉각부와 상기 질소산화물제거필터 사이에 개재되어 배기가스가 통과되는 설치배관; 상기 설치배관의 테두리로부터 중앙부 측으로 연장되게 설치되는 복수 개의 지지대; 및 상기 지지대에 설치되고 일정한 방향으로 곡면을 이루며 경사지게 설치되어 통과되는 배기가스를 곡면을 따라 안내하는 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 비산부는, 요소수가 담수되는 요소수탱크; 상기 요소수탱크로부터 상기 설치배관 내부로 삽입되어 요소수를 공급하는 공급관; 및 상기 지지대에 설치되고, 상기 공급관이 연결되어 상기 공급관을 따라 제공되는 요소수를 상기 설치배관 내부로 비산시키는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 노즐은, 복수 개가 일정한 간격을 유지하며 상기 설치배관의 테두리 측에 연속적으로 배치되고, 복수 개의 상기 지지대가 연결되는 상기 설치배관의 중앙부에는 상기 공급관이 연결되는 공급챔버가 설치되며, 상기 공급챔버로부터 연장되는 복수 개의 분기관이 상기 지지대를 따라 연장되어 상기 노즐에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 공급관 또는 상기 분기관의 막힘 여부를 감지하는 막힘감지부; 및 상기 막힘감지부로부터 송신되는 감지신호에 따라 복수 개의 상기 분기관 중 막힘이 발생된 상기 분기관이 판단되면 상기 노즐 측으로부터 상기 요소수탱크 측으로 역류수를 공급하여 상기 분기관의 막힘을 해소시키는 막힘해제부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치는, 질소산화물의 효과적으로 제거되는 섭씨300~400℃로 배기가스의 온도를 유지시키는 가열부 및 냉각부가 구비되므로 발전기의 배기관으로부터 배출되는 배기가스의 온도가 섭씨400℃를 초과하면 냉각부를 구동시켜 배기가스의 온도를 낮추고, 배기가스의 온도가 섭씨300℃ 이하이면 가열부를 구동시켜 배기가스의 온도를 높여 디젤 미립자 필터 측으로 공급되는 배기가스의 온도를 섭씨300~400℃로 유지시키면서 질소화합물의 제거효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치는, 배기가스에 포함되는 질소산화물이 요소수와 반응한 후에 질소산화물제거필터에 효과적으로 흡착되도록 디젤 미립자 필터를 통과하여 질소산화물제거필터로 공급되는 배기가스에 요소수를 공급하는 요소수혼합부가 구비되므로 질소산화물의 제거효율을 보다 더 효과적으로 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 요소수혼합부는, 배기가스를 유동시키는 와류제공부와, 배기가스에 요소수를 비산시키며 제공하는 비산부를 포함하여 이루어지므로 질소산화물제거필터 측으로 이동되는 배기가스가 회오리 모양으로 유동되면서 비산되는 요소수와 접촉되어 질소산화물과 요소수의 접촉시간 및 접촉면적이 증가되면서 질소산화물 제거 효율이 효과적으로 향상될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치는, 요소수를 공급하는 요소수혼합부의 오작동을 방지하는 막힘감지부 및 막힘해제부가 구비되므로 복수 개의 공급관 중에 어느 하나의 공급관에 이물질이 누적되어 공급관이 막히는 경우에 이를 감지할 수 있고, 막힘이 발생된 공급관에 역방향으로 역류수를 공급하면서 공급관의 막힘을 해제시킬 수 있고, 공급관의 막힘을 방지하여 원활한 요소수의 공급 및 질소산화물의 제거를 오작동 없이 진행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치는, 복수 개의 노즐에 요소수를 공급하는 분기관을 원터치 방식으로 착탈 가능하게 연결하는 착탈부가 구비되므로 역류수를 공급하여도 막힘이 해제되는 않는 분기관을 손쉽게 교체할 수 있어 질소산화물 제거장치의 유지 보수에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치가 도시된 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치가 도시된 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 요소수혼합부가 도시된 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 요소수혼합부가 도시된 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 막힘해제부가 도시된 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 착탈부가 도시된 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 요소수혼합부가 도시된 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치가 도시된 측면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치가 도시된 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 요소수혼합부가 도시된 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치는, 발전기(10)에서 연소된 배기가스가 유입되도록 상기 발전기(10)의 배기관(12)에 연결되고, 배기가스에 열에너지를 공급하는 가열부(14)와, 가열부(14)를 통과하여 공급되는 배기가스 중에 포함되는 미세먼지 또는 불완전 연소에 의한 먼지를 거르는 디젤 미립자 필터(18)(DPF)와, 디젤 미립자 필터(18)를 통과하여 공급되는 배기가스가 설정온도 이상으로 과열되는 것을 방지하도록 배기가스로부터 열을 흡수하여 배출시키는 냉각부(30)와, 냉각부(30)를 통과하여 공급되는 배기가스에 요소수를 비산시켜 접촉시키면서 질소산화물과 요소수를 반응시키는 요소수혼합부(50)와, 요소수혼합부(50)를 통과하여 공급되는 배기가스 중에 포함되는 질소산화물을 거르는 질소산화물제거필터(59)를 포함한다.
따라서 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기(10)가 구동되어 연료와 공기가 혼합되어 폭발되면서 발전이 이루어지고, 이때 발생되는 배기가스가 배기관(12)을 따라 질소산화물 제거장치에 유입되는데, 질소산화물을 제거하기 위한 최적의 온도조건 섭씨300~400℃로 배기가스의 온도를 유지하기 위해 가열부(14)가 구동되어 배기가스에 열을 공급하고, 최적의 온도로 가열된 배기가스가 디젤 미립자 필터(18)를 통과하면서 미세먼지가 제거된 후에 요소수혼합부(50)를 통과하면서 요소수와 질소산화물이 접촉되어 반응한 후에 배기가스가 질소산화물제거필터(59)를 통과하면서 질소산화물이 제거된다.
여기서, 본 실시예의 발전기는, 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하고, 상기한 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기 외에도 질소산화물이 발생되는 모든 발전기에 본 실시예에 따른 질소산화물 제거장치 및 질소산화물 제거방법이 적용될 수 있다.
본 실시예의 가열부(14)는, 배기관(12)과 연결되는 본체 내부에 버너(16)가 설치되어 이루어지고, 버너(16)를 통과하여 가열되는 배기가스의 온도를 측정하는 온도감지센서가 설치되므로 온도감지센서에 의해 측정되는 배기가스의 온도가 제어부(51)에 송신되어 버너(16)의 구동여부 및 구동정도를 제어하면서 배기가스의 온도를 섭씨300~400℃로 유지시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 버너(16)를 통과한 배기가스는 디젤 미립자 필터(18)(Diesel Particulate Filter : DPF)를 통과하면서 미세먼지가 제거되는데, 배기가스에 포함되는 미세먼지는 발전기(10) 연료가 불완전 연소 또는 이상 연소되면서 발생되고, 이러한 미세먼지는 디젤 미립자 필터(18)를 통과하면서 제거된다.
또한, 본 실시예의 냉각부(30)는, 버너(16)의 작동에 의해 필요 이상으로 가열된 배기가스를 냉각시켜 배기가스가 섭씨400℃ 이상으로 가열되는 것을 방지하며, 외부공기를 본체 내부로 공급하는 냉각팬(32)과, 냉각팬(32)의 의해 공급되는 외부공기와 배기가스를 열교환시키도록 디젤 미립자 필터(18)와 요소수혼합부(50) 사이에 설치되는 열교환부를 포함한다.
여기서, 열교환부는, 라디에이터로 이루어지므로 냉각팬(32)에 의해 공급되는 외부공기와 배기가스가 직접 접촉되지 않고, 서로 다른 유로를 따라 직교되는 방향으로 열교환부를 통과하면서 열교환부를 이루는 금속재질의 냉각핀에 의해 배기가스의 열이 외부공기로 전도되어 방열작업을 이루게 된다.
본 실시예의 냉각팬(32)은 열교환부에 일측에 밀착되게 설치되고, 열교환부는 질소산화물 제거장치의 유로 내부에 설치되므로 배기가스가 통과되는 방향과 외부공기가 통과되는 방향은 서로 직각 또는 이격되는 방향으로 배치되어 외부공기와 열교환부 사이의 접촉면적, 및 배기가스와 열교환부 사이의 접촉면적을 최대로 증가시킬 수 있게 되어 배기가스와 외부공기 사이의 열교환 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
본 실시예의 요소수혼합부(50)는, 질소산화물 제거장치를 통과하는 배기가스를 회오리 모양으로 유동시키면서 안내하는 와류제공부(52)와, 와류제공부(52)를 통과하여 회오리 모양으로 유동되면서 통과되는 배기가스에 요소수를 비산시켜 접촉시키는 비산부(54)를 포함한다.
따라서 제거장치 본체를 통과하는 배기가스는 회오리 모양으로 유동되면서 요소수 혼합부를 이루는 배관을 통과하게 되고, 이때, 비산부(54)의 작동에 의해 본체 내부에 요소수가 비산되므로 배기가스에 포함되어 있는 질소산환물(NOx)이 요수수와 반응하여 제거되며, 질소산화물이 1차 제거된 배기가스가 질소산화물제거필터(59)를 통과하면서 질소산화물이 2차로 제거된다.
본 실시예의 와류제공부(52)는, 냉각부(30)와 질소산화물제거필터(59) 사이에 개재되어 배기가스가 통과되는 설치배관(52a)과, 설치배관(52a)의 테두리로부터 중앙부 측으로 연장되게 설치되는 복수 개의 지지대(52c)와, 지지대(52c)에 설치되고 일정한 방향으로 곡면을 이루며 경사지게 설치되어 통과되는 배기가스를 곡면을 따라 안내하는 블레이드(52b)를 포함한다.
상기한 바와 같이 본 실시예의 블레이드(52b)는 복수 개의 지지대(52c)에 고정되게 설치되므로 회전되지 않고 고정된 상태를 유지하므로 설치배관(52a)을 통과하는 배기가스는 곡면 형상으로 이루어지는 복수 개의 블레이드(52b)에 의해 회오리 모양으로 유동되면서 와류를 형성하게 되고, 이때 비산부(54)의 작동에 의해 설치배관(52a) 내측으로 비산되는 요소수와 배기가스가 접촉되면서 요수수와 질소산화물이 서로 반응하게 된다.
또한, 본 실시예의 블레이드(52b)는 복수 개의 지지대(52c)에 각각 착탈 가능하게 설치되므로 다양한 형상의 블레이드(52b)를 지지대(52c)에 착탈시키면서 배기가스의 유동을 보다 더 효과적으로 유도할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 요소수혼합부가 도시된 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 비산부(54)는, 요소수가 담수되는 요소수탱크(56)와, 요소수탱크(56)로부터 설치배관(52a) 내부로 삽입되어 요소수를 공급하는 공급관(57)과, 지지대(52c)에 설치되고, 공급관(57)이 연결되어 공급관(57)을 따라 제공되는 요소수를 설치배관(52a) 내부로 비산시키는 노즐(58)을 포함한다.
또한, 본 실시예의 노즐(58)은, 복수 개가 일정한 간격을 유지하며 설치배관(52a)의 테두리 측에 연속적으로 배치되고, 복수 개의 지지대(52c)가 연결되는 설치배관(52a)의 중앙부에는 공급관(57)이 연결되는 공급챔버(57c)가 설치되며, 공급챔버(57c)로부터 연장되는 복수 개의 분기관(57b)이 지지대(52c)를 따라 연장되어 노즐(58)에 각각 연결된다.
따라서 공급관(57)에 설치되는 공급펌프(57a)가 구동되면 요소수탱크(56)로부터 공급되는 요소수가 공급관(57)을 따라 공급챔버(57c)에 충진된 후에 복수 개의 분기관(57b)을 따라 각각의 노즐(58)에 공급되어 노즐(58)로부터 분사되는 요소수가 설치배관(52a) 내부로 비산되면서 회오리 형상으로 와류를 형성하며 통과되는 배기가스와 접촉되면서 질소산화물과 요소수가 접촉되면서 반응하게 된다.
여기서, 블레이드(52b)에 의해 회오리 모양의 와류를 형성하며 통과되는 배기가스는 본체를 통과하는 시간이 지연되면서 요소수와 접촉되는 접촉시간이 증가되고, 배기가스에 포합되는 질소산화물이 유동되면서 요소수와의 접촉면적이 증가되어 상대적으로 많은 양의 질소산화물이 요소수와 접촉되면서 반응하게 된다.
본 실시예의 질소산화물제거필터(59)는 요소수와 질소산화물이 접촉되면서 반응하는 매질을 제공하게 되고, 질소산화물제거필터(59)의 면적이 넓을수록 질소산화물의 제거 효율이 향상되고, 요소수가 보다 넓게 비산될수록 질소산화물의 제거 효율이 향상된다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 막힘해제부가 도시된 구성도이고, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 착탈부가 도시된 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치는, 공급관(57) 또는 상기 분기관(57b)의 막힘 여부를 감지하는 막힘감지부(70)와, 막힘감지부(70)로부터 송신되는 감지신호에 따라 복수 개의 분기관(57b) 중 막힘이 발생된 분기관(57b)이 판단되면 노즐(58) 측으로부터 요소수탱크(56) 측으로 역류수를 공급하여 분기관(57b)의 막힘을 해소시키는 막힘해제부(80)와, 막힘해제부(80)의 작동에 의해 막힘이 해소되지 않는 분기관(57b)을 교체할 수 있도록 분기관(57b)과 공급챔버(57c) 또는 노즐(58)을 원터치 방식으로 착탈 가능하게 연결하는 착탈부(90)를 더 포함한다.
따라서 질소산화물 제거장치가 장기간 구동되어 공급관(57) 또는 분기관(57b)에 이물질이 누적되어 공급관(57) 또는 분기관(57b)에 막힘이 발생되면 막힘감지부(70)의 작동에 의해 공급관(57) 또는 분기관(57b)에 발생된 막힘여부 및 막힘위치가 감지되어 제어부(51)에 감지신호가 송신되고, 제어부(51)로부터 송신되는 구동신호에 의해 요소수혼합부(50)의 작동이 정지된 후에 막힘해제부(80)의 작동에 의해 막힘이 발생된 분기관(57b) 및 공급관(57)에 역류수를 공급하여 막힘을 해소하게 된다.
또한, 상기한 바와 같은 해소작동이 설정회수 만큼 진행되어도 막힘이 해소되지 않는 경우에는 제어부(51)로부터 송신되는 출력신호에 의해 공급관(57) 또는 분기관(57b)의 교체신호를 출력하게 되고, 작업자는 출력부에 표시되는 공급관(57) 또는 분기관(57b)을 교체할 때에 착탈부(90)를 조작하여 공급관(57) 또는 분기관(57b)을 손쉽게 해체하여 새로운 공급관(57) 또는 분기관(57b)을 교체할 수 있게 된다.
본 실시예의 막힘감지부(70)는, 공급챔버(57c)에 설치되어 공급챔버(57c) 내부의 압력을 측정하는 제1압력감지센서(72)와, 복수 개의 분기관(57b) 각각에 설치되어 복수 개의 분기관(57b) 각각의 개별적인 압력을 측정하는 복수 개의 제2압력감지센서(74)를 포함한다.
따라서 제1압력감지센서(72) 및 제2압력감지센서(74)로부터 송시되는 압력신호가 제어부(51)에 수신되고, 복수 개의 제2압력감지센서(74) 중 어느 하나의 제2압력감지센서(74)가 설정치 이상을 높은 압력이 발생되는 해당 분기관(57b)에 막힘이 발생된 것으로 판단하게 된다.
반대로 복수 개의 제2압력감지센서(74)에서 동일하거나 유사한 압력이 측정되는 경우에 제1압력감지센서(72)에 의해 측정되는 압력이 설정 범위를 벗어나 필요 이상으로 높거나 필요 이상으로 낮게 형성되는 경우에는 공급관(57)에 막힘이 발생된 것을 판단하게 된다.
상기한 바와 같이 분기관(57b) 또는 공급관(57)에 막힘이 발생된 것으로 판단되면 제어부(51)로부터 송신되는 구동신호에 따라 요소수혼합부(50)의 작동이 중단되고, 막힘해제부(80)이 구동되어 노즐(58)로부터 요소수탱크(56) 측으로 역류수를 공급하여 막힘을 해제시키게 되고, 역류수 공급작동이 완료된 후에 요소수를 공급하면서 막힘 해소여부를 판단하고, 막힘이 해소되지 않을 경우에는 역류수 공급작동을 설정 회수만큼 진행하고, 이후에도 막힘이 해소되지 않는 경우에는 제어부(51)로부터 송시되는 교체신호를 출력하게 된다.
본 실시예의 막힘해제부(80)는, 각각의 분기관(57b) 단부에 설치되는 3방밸브(82)와, 3방밸브(82)로부터 분기되어 연장되는 역류관(84)과, 복수 개의 역류관(84)이 연결되는 역류챔버(87)와, 역류챔버(87)로부터 연장되는 해제관(88a)이 연결되며 역류수가 담수되는 역류수탱크(88)와, 해제관(88a)에 설치되는 역류펌프(86)를 포함한다.
따라서 제어부(51)로부 송신되는 구동신호에 따라 역류펌프(86)가 구동되면 역류수탱크(88)로부터 역류수가 3방밸브(82) 측으로 공급되는데, 이때, 3방밸브(82)는 노즐(58) 측의 유로를 폐쇄하고, 요소수탱크(56) 측의 유로를 개방하여 역류관(84)을 따라 공급되는 역류수는 분기관(57b), 공급챔버(57c) 및 공급관(57)을 따라 요소수탱크(56) 측으로 역류수를 공급하게 된다.
이때, 복수 개의 분기관(57b) 중 어느 하나의 분기관(57b)에만 막힘이 발생되는 경우에는 해당 분기관(57b)에 설치되는 3방밸브(82)만을 개방하여 해당 분기관(57b)에만 역류수를 제공하고, 공급관(57)에 막힘이 발생되는 경우에는 모든 3방밸브(82)를 개방하여 공급챔버(57c)에 상대적을 많은 양의 역류수를 공급하여 높은 압력의 역류수를 공급관(57)으로 제공하면서 막힘을 해소시키게 된다.
상기한 바와 같은 해소작동이 반복되어도 막힘이 해소되지 않는 경우에는 제어부(51)로부터 출력되는 교체신호를 작업자가 확인하여 분기관(57b) 또는 공급관(57)을 교체하게 되는데, 이때, 본 실시에의 착탈부(90)를 조작하여 분기관(57b) 또는 공급관(57)을 손쉽게 교체할 수 있게 된다.
본 실시예의 착탈부(90)는, 공급챔버(57c)의 유입구 내측 방향으로 돌출 가능하게 설치되는 후크부재(92)와, 유입구 내부로 삽입되는 분기관(57b)에 형성되어 후크부재(92)가 걸림결합되는 결합홈부(94)와, 후크부재(92)를 유입구 내측 방향으로 가압하는 탄성력을 제공하는 탄성부재(96)와, 후크부재(92)를 후퇴시켜 후크부재(92)와 결합홈부(94)의 걸림결합을 해제시키는 해제부(97)를 포함한다.
따라서 분기관(57b)의 단부를 공급챔버(57c)의 유입구에 삽입하면 분기관(57b)의 단부가 후크부재(92)의 경사면을 가압하면서 후크부재(92)를 후퇴시키고, 분기관(57b)의 삽입이 완료되면 압축되었던 탄성부재(96)의 복원력에 의해 후크부재(92)가 유입구 내측으로 돌출되면서 결합홈부(94)에 걸림결합되어 분기관(57b)과 공급챔버(57c)를 원터치 방식으로 결합시킬 수 있게 된다.
이후에, 분기관(57b)을 교체할 때에는 해제부(97)를 조작하여 후크부재(92)를 후퇴시키면 후크부재(92)와 결합홈부(94)의 걸림결합이 해제되어 분기관(57b)을 공급챔버(57c)로부터 손쉽게 분리시킬 수 있게 된다.
본 실시에의 해제부(97)는, 후크부재(92)의 배면으로부터 유입구 외측으로 연장되는 와이어(98)와, 와이어(98) 단부에 설치되는 레버부재(99)를 포함하므로 작업자가 레버부재(99)를 단기면 탄성부재(96)가 압축되면서 후크부재(92)가 후퇴하게 된다.
여기서, 본 실시예의 착탈부(90)를 공급챔버(57c)와 분기관(57b) 사이에 설치된 것으로 설명하였으나, 본 실시예의 착탈부(90)는 분기관(57b)과 노즐(58), 공급챔버(57c)와 공급관(57), 및 공급관(57)과 요소수탱크(56) 사이에 설치되므로 분기관(57b), 공급챔버(57c) 또는 공급관(57)의 교체작업을 손쉽게 진행할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 요소수혼합부가 도시된 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치의 요소수혼합부는, 와류제공부 내부로 삽입되는 공급관(157)과, 공급관(157) 내측 단부에 설치되는 노즐를 포함하고, 본 실시예의 공급관(157)은 요소수탱크(156)로부터 연장되는 공급관(157)이 4개의 분기관을 이루도록 분기되어 와류제공부를 이루는 케이싱 내부로 삽입되어 블레이드에 인접하게 배치되고, 공급관(157)의 내측 단부에는 각각 노즐이 설치되어 펌프(157a)의 구동에 의해 공급관(157)을 따라 공급되는 요소수가 블레이드 측으로 비산되면서 블레이드에 의해 와류가 형성되는 유체와 요소수가 혼합된다.
이로써, 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기의 배기관을 따라 배출되는 배기가스로부터 질소산화물을 효과적으로 제거하기 위해 배기가스의 온도를 섭씨300~400℃로 유지시키고, 디젤 미립자 필터에 공급되는 배기가스를 유동시키면서 요소수를 분사하여 배기가스와 요소수 사이의 접촉면접 및 접촉시간을 증가시키면서 질소산화물을 보다 더 효율적으로 제거할 수 있는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치를 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치가 아닌 다른 제품에도 본 발명의 제거장치가 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 발전기 12 : 배기관
14 : 가열부 16 : 버너
18 : 디젤 미립자 필터 30 : 냉각부
50 : 요소수혼합부 52 : 와류제공부
52a : 설치배관 52b : 블레이드
52c : 지지대 54 : 비산부
56 : 요소수탱크 57 : 공급관
57a : 펌프 57b : 분기관
57c : 공급챔버 59 : 질소산화물제거필터
70 : 막힘감지부 72 : 제1압력감지센서
74 : 제2압력감지센서 80 : 막힘해제부
82 : 3방밸브 84 : 역류관
86 : 역류펌프 87 : 역류챔버
88 : 역류수탱크 88a : 해제관
90 : 착탈부 92 : 후크부재
94 : 결합홈부 96 : 탄성부재
97 : 해제부 98 : 와이어
99 : 레버부재

Claims (5)

  1. 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기에서 연소된 배기가스가 유입되도록 상기 발전기의 배기관에 연결되고, 배기가스에 열에너지를 공급하는 가열부;
    상기 가열부를 통과하여 공급되는 배기가스 중에 포함되는 미세먼지 또는 불완전 연소에 의한 먼지를 거르는 디젤 미립자 필터(DPF);
    상기 디젤 미립자 필터를 통과하여 공급되는 배기가스가 설정온도 이상으로 과열되는 것을 방지하도록 배기가스로부터 열을 흡수하여 배출시키는 냉각부;
    상기 냉각부를 통과하여 공급되는 배기가스에 요소수를 비산시켜 접촉시키면서 질소산화물과 요소수를 반응시키는 요소수혼합부; 및
    상기 요소수혼합부를 통과하여 공급되는 배기가스 중에 포함되는 질소산화물을 거르는 질소산화물제거필터를 포함하고,
    상기 요소수혼합부는,
    통과되는 배기가스를 회오리 모양으로 유동시키면서 안내하는 와류제공부;
    상기 와류제공부를 통과하여 회오리 모양으로 유동되면서 통과되는 배기가스에 요소수를 비산시켜 접촉시키는 비산부;
    상기 비산부의 공급관 또는 상기 비산부의 분기관 막힘 여부를 감지하는 막힘감지부;
    상기 막힘감지부로부터 송신되는 감지신호에 따라 복수 개의 상기 분기관 중 막힘이 발생된 상기 분기관이 판단되면 상기 비산부을 이루는 노즐(58) 측으로부터 상기 비산부의 요소수탱크 측으로 역류수를 공급하여 상기 분기관의 막힘을 해소시키는 막힘해제부; 및
    상기 막힘해제부(80)의 작동에 의해 막힘이 해소되지 않는 상기 분기관(57b)을 교체할 수 있도록 상기 분기관(57b)과 상기 비산부의 공급챔버(57c) 또는 상기 노즐(58)을 원터치 방식으로 착탈 가능하게 연결하는 착탈부(90)를 포함하고,
    상기 착탈부(90)는,
    상기 공급챔버(57c)의 유입구 내측 방향으로 돌출 가능하게 설치되는 후크부재(92);
    상기 유입구 내부로 삽입되는 상기 분기관(57b)에 형성되어 상기 후크부재(92)가 걸림결합되는 결합홈부(94);
    상기 후크부재(92)를 상기 유입구 내측 방향으로 가압하는 탄성력을 제공하는 탄성부재(96); 및
    상기 후크부재(92)를 후퇴시켜 상기 후크부재(92)와 상기 결합홈부(94)의 걸림결합을 해제시키는 해제부(97)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상발전기, 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 바이오가스 발전기를 포함하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 와류제공부는,
    상기 냉각부와 상기 질소산화물제거필터 사이에 개재되어 배기가스가 통과되는 설치배관;
    상기 설치배관의 테두리로부터 중앙부 측으로 연장되게 설치되는 복수 개의 지지대; 및
    상기 지지대에 설치되고 일정한 방향으로 곡면을 이루며 경사지게 설치되어 통과되는 배기가스를 곡면을 따라 안내하는 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 비산부는,
    요소수가 담수되는 상기 요소수탱크;
    상기 요소수탱크로부터 상기 설치배관 내부로 삽입되어 요소수를 공급하는 상기 공급관; 및
    상기 지지대에 설치되고, 상기 공급관이 연결되어 상기 공급관을 따라 제공되는 요소수를 상기 설치배관 내부로 비산시키는 상기 노즐(58)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노즐(58)은, 복수 개가 일정한 간격을 유지하며 상기 설치배관의 테두리 측에 연속적으로 배치되고, 복수 개의 상기 지지대가 연결되는 상기 설치배관의 중앙부에는 상기 공급관이 연결되는 상기 공급챔버가 설치되며, 상기 공급챔버로부터 연장되는 복수 개의 상기 분기관이 상기 지지대를 따라 연장되어 상기 노즐(58)에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 발전기 배기가스용 질소산화물 제거장치.

  5. 삭제
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