KR102427054B1 - 악취가스 처리용 플라즈마 연소산화시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 악취를 제거함과 유해성 성분 저렴한 비용으로 효율적으로 처리할 수 있는 악취가스 처리용 플라즈마 연소시스템으로, 악취를 제거하는 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100), 상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)을 통해 전처리된 폐가스를 연소하는 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300), 상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)과 상기 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300) 사이에 배치되어 상기 전처리된 폐가스를 이송하는 가스 이송유닛(200)을 포함할 수 있다.

Description

악취가스 처리용 플라즈마 연소산화시스템{Dual Plasma Thermal Oxidation System for Malodorous Gas Treatment}
본 출원은 다양한 산업분야에서 발생하는 폐가스 내 VOCs와 악취를 제거하고 난분해성 성분을 효율적으로 처리하는 VOCs와 악취가스 처리용 듀얼 플라즈마 시스템과 플라즈마 연소산화시스템(PTO, Dual Plasma Thermal Oxidation System)에 관한 것이다.
산업의 발달에 따라 환경 오염문제는 갈수록 심각해지고 있으며, 오염물질에 대한 규제도 더욱 강화되고 있다. 특히 산업분야에 발생하는 폐가스는 발생원이 다양하고 대기온난화 등 대기오염의 주원인으로 평가되고 있다. 산업분야에서 배출가스에는 대기오염의 주요인이 되고 있는 휘발성유기화합물(VOCs; volatile organic compounds)이 포함되어 있다. VOCs는 그 종류가 매우 많으나, 벤젠(benzene) 및 페놀(phenol) 등의 방향족(Aromatic)/알칸(Alkane)/알켄(Alkene)계 탄화수소(Hydrocarbon)와 염소와 같은 할로겐(halogen), 질소, 산소 등을 포함한 비균질 탄화수소(Heterogeneous Hydrocarbon) 등으로 나눌 수 있다. 주요 VOCs의 배출원으로는 도료, 도장 및 플라스틱 관련 공장, 화학공장, 정유공장, 주유소 및 세탁소 등을 들 수 있다.
이러한 VOCs는 그 종류 및 대기중 반응의 형태에 따라 대류권 오존오염, 성층권 오존층 파괴 및 지구 온난화 등을 유발하며, 인체나 동식물이 휘발성 유기화합물에 노출된 경우 단기적으로는 호흡기 질환, 신경장애 등을 일으키고, 장기적으로는 발암, 유전자 변이 등을 일으킬 수 있다고 보고되어 있다. 이렇듯 그 자체로도 건강에 매우 유해한 VOCs의 배출량은 산업의 발달로 인해 매년 늘고 있어 그에 따른 환경오염도 더욱 가중되고 있다.
한편, 악취는 대기오염의 기본적인 단서로서 사람의 후각을 자극한다. 악취의 원인물질에는 황화수소, 메르캅탄류, 아민류 외에도 알데히드류, 인돌류, 케톤류, 술피드류, 스카톨류, 알코올류, 페놀류, 염소화합물, 이황화탄소, 암모니아, 유기산 등이 있다. 이러한 악취물질을 원료로 하는 고무제조공장, 약품제조공장, 플라스틱제조공장, 식품제조공장, 비료공장, 제지공장 등의 주변이나 농ㅇ축산업이 이루어지는 곳, 하수처리장, 분뇨처리장, 화장터, 쓰레기 매립장 근처에서도 당연히 악취가 나기 마련이다.
사람은 악취를 맡게 되면 먼저 정신적 스트레스가 쌓이고 심리적으로 불안해지면서, 종종 짜증ㅇ히스테리ㅇ불면증 등을 동반하기도 한다. 생리적으로는 냄새로 인한 혈압상승, 호르몬 분비의 변화에 의한 생식계의 이상, 후각 감퇴, 두통, 구토 등의 증상이 나타나기도 한다.
이와 같이 악취가 미치는 나쁜 영향을 막기 위하여 각국에서는 법적ㅇ제도적 장치를 마련해 두고 있다. 악취의 정도는 각 물질의 농도와 꼭 비례하는 것은 아니며, 대체로 단일 구성 성분의 물질보다는 여러 가지 물질의 혼합비율에 의하여 그 악취의 정도가 결정된다. 일반적으로 악취정도는 관능법으로 판정하여 그 악취도가 3도 이상일 때 규제대상이 되고 있다.
이러한 VOCs와 악취물질을 제거하기 위해 종래에는 직접연소법의 재생식 열산화장치(RTO; regenerative thermal oxidation)와 간접연소법의 재생식 촉매산화장치(RCO; regenerative catalytic oxidation) 그리고 흡착처리 설비가 주로 사용되고 있었다.
RTO는 배출가스를 직접 연소시켜 산화처리한 후 연소열은 회수 및 재사용하는 방식으로, 처리효율이 높고 고농도의 VOCs 처리에 경제적이어서 현재 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 설비비가 과다한 데다, VOCs 농도가 낮으면 운전비가 많이 들어 경제성이 없으며, 배출가스의 유량변동이 심하거나 할로겐, 황화합물이 포함된 VOCs 처리에는 부적합하며, 구조상 설치장소에도 제한이 따른다.
RCO는 촉매를 연소시켜 활성화한 다음, 이를 배출가스와 반응시켜 처리하고 연소열은 회수 및 재사용하는 방식으로, 운전비가 적게 들고 NOx의 발생이 적으며 소형이라는 이점이 있다. 그러나 RTO 보다 시설비가 과다하고, 처리대상 기체의 생성에 따라 그 적용범위가 제한되며, 유량변동이 심하거나 고농도의 VOCs 처리에는 부적합하며, 촉매를 주기적으로 교체하여야 한다.
한편, 흡착처리 설비는 배출가스를 고형 흡착제와 접촉시켜 흡착제의 표면에 VOCs를 채취, 포집, 체류시키는 방법으로 처리하고 열사이클을 이용한 탈착으로 흡착제를 재생한다. 이는 VOCs의 제거효율이 높고 연료비가 적게 드는 이점이 있으나, 배출가스에 포함된 입자상 물질을 미리 여과해야 하는 전처리설비가 필요하고, 흡착제의 재생시 폐수가 발생하여 별도의 폐수처리가 요구되는 것이다.
이 밖에도 최근에는 자외선, 플라즈마, 코로나(corona) 또는 생물학적 여과(bio-filtration) 방식을 이용하는 기술들이 개발되고 있으나, 유해독성물질(VOC 등 발암물질) 과 난분해성 악취가스를 효과적으로 제거하는 데는 한계가 있다.
본원발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 1) 폐가스 내 VOCs와 악취성분과 발암물질 등 유해독성물질 성분을 효율적으로 제거하고, 2) VOCs와 난분해성 가스를 효율적으로 처리할 수 있는 저가의 듀얼 플라즈마 연소산화시스템(PTO)을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본원발명에 따른 플라즈마 연소산화시스템(PTO)은 폐가스 내 악취물질, 유해독성물질(VOC 등 발암물질) 및 독성물질을 90% 이상 제거할 수 있는 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100), 상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)에서 배출되는 가스를 압축 및 저장하는 가스 이송유닛(200) 및 후단 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300)으로 구성되었다.
듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)은 폐가스입구(111)을 통해 유입되는 가스내의 훈연, 유증기 등을 제거하는 프리필터(130), 플라즈마 반응 수행하는 듀얼 플라즈마 반응장치(140), 광촉매 반응을 통하여 오염물질들을 분해하는 광촉매 반응장치(150) 및 흡착필터(160), 헤파(HEPA, high efficiency particulate air filter) 필터(170) 및 울파(ULPA, (Ultra-Low Penetration Air)필터(130)를 포함하고 있다.
상기 프리필터(130)은 폐가스입구(111)을 통해 유입되는 폐가스 내 훈연, 유증기 및 입자상 물질들을 제거하는 장치로서, 바람직하게는 세라믹 필터를 사용할 수 있다.
상기 프리필터(130) 후단에는 소정거리 이격되어 듀얼 플라즈마 반응장치(140)가 설치되어 있다. 상기 듀얼 플라즈마 반응장치(140)는 다수개의 플라즈마 램프(142)를 구비한 플라즈마 램프 반응기(141)와 플라즈마 메쉬(144)를 구비한 플라즈마 메쉬 반응기(143)가 소정거리 이격되어 나란히 배치되어 있다. 상기 다수개의 플라즈마 램프(142)는 그 수량이 한정되지 않으며, 가스 처리 규모 및 처리 가스의 특성에 따라 소정간격 이격하여 배치될 수 있다. 상가 플라즈마 메쉬(144)는 바람직하게 애노드 표면 처리된 기재와 상기 기재의 상하 또는 좌우측에 대향되는 메쉬 형태의 캐소드 전극을 포함하고, 메쉬의 크기는 10~50메쉬의 범위가 적당하며, 전극 부위별 전류밀도, 탄화의 정도 등이 균일하게 하여 플라즈마 반응 효과를 향상시킬 수 있다. 상기 듀얼 플라즈마 반응장치(140)후단에는 소정 거리 이격되어 순차적으로 설치되는 제1 광촉매반응기(151) 및 제2 광촉매반응기(152); 상기 제2 광촉매반응기(152) 후단에 소정 거리 이격되어 설치되며, 필터 프레임 내에 충진되는 흡착제와 상기 흡착제 내부에 형성되는 열선을 포함하는 복합필터(160); 후단 미세입자 및 초미세입자를 제거하는 헤파필터(170) 및 울파필터(130)를 포함하는 것을 특징으로 하고 한다.
또한, 상기 가스 이송유닛(200)은 상기 듀얼플라즈마 전처리유닛의 배출구를 통해 배출되는 전처리 된 폐가스를 가압하는 가스 펌프(210); 상기 펌프에서 배출되는 압축가스를 저장하는 리시브(Receive) 탱크(220)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300)은 생성되는 마이크로웨이브 플라즈마(P)와 내부로 주입되는 가스들을 혼합시키는 반응공간부(311); 및 바디부(310), 방전관(320), 도파관(335) 및 챔버부(350)을 포함하되, 바디부(310)의 둘레면에 대하여 접선된 형태로 형성되어 있는 다수의 제1 보조가스 공급부(313) 및 제2 보조가스 공급부(340)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 내 VOCs와 악취가스 처리용 플라즈마 연소산화시스템.
본원 발명에 따른 폐가스 내 VOCs와 악취가스 처리용 플라즈마 연소산화시스템에 의하면, 다양한 복합오염물질을 제거할 수 있는 듀얼플라즈마 전처리유닛과 고온, 마이크로웨이브 플라즈마 연소유닛을 이용하여 다양한 산업 폐가스를 저비용으로 고효율적으로 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 악취가스 처리용 플라즈마 연소산화시스템 폐가스 처리공정 흐름도이다.
도 2은 본 발명의 일실시 예에 따른 악취가스 처리용 플라즈마 연소산화시스템 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛 개요도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛 단면이다.
도 5은 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 보조가스 공급부가 바디부와 접선된 형태로 배치됨에 따라 제1 보조가스가 와류되며 주입되는 동작원리를 나타낸 단면도이다.
도 6은 발명의 일실시 예에 따른 제2 보조가스 공급부가 바디부와 접선된 형태로 배치됨에 따라 제2 보조가스가 와류되며 주입되는 동작원리를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 제2 보조가스 공급부가 바디부와 접선된 형태로 배치된 플라즈마 연소산화로 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또다른 일실시 예에 따른 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화로 측면도이다.
도 9는 본 발명의 또다른 일실시 예에 따른 듀얼 플라즈마 전처리유닛 유동해석 결과이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 "포함한다", "배치하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 악취가스 처리용 플라즈마 연소산화시스템 폐가스 처리공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 연소산화시스템을 이용한 폐가스 처리는 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)을 이용하는 폐가스 전처리공정; 전처리된 폐가스를 후단 연소유닛으로 공급하는 이송공정; 및 후단 마이크로웨이브 플라즈마 연소공정으로 구성되었다.
도 2은 본 발명의 일실시 예에 따른 전처리와 플라즈마 연소산화시스템을 이용한 악취가스 처리장치 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100); 상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)에서 배출되는 가스를 압축 및 저장하는 가스 이송유닛(200) 및 후단 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300)으로 구성되었다.
먼저 도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 듀얼플라즈마 전처리유닛의 전단에 구비된 폐가스 입구(111)를 통해서 유입된 폐가스는 상기 폐가스 입구(111)와 인접하여 설치된 프리필터(130)를 통과하면서 각종 입자상 물질 및 기타 이물질들이 제거된 후, 프리필터(130) 후단에 소정 거리 이격되어 설치된 듀얼플라즈마 연소장치(140)를 구성하는 플라즈마 램프반응기(141) 및 플라즈마 메쉬 반응기(143)을 순차적으로 통과하면서 유해물질들이 산화반응을 한다.
산화반응을 한 폐가스는 제1 광촉매반응기(151) 및 제2 광촉매반응기(152)를 순차적으로 통과하면서 자외선 및 광촉매 산화반응에 의해 VOCs와 악취성 물질이 제거된다.
또한, 제2 광촉매반응기(152)와 소정거리 이격되면서 악취 처리 유닛의 후단부에 설치된 복합필터를 통과하면서 잔존하는 미반응 악취성 물질을 흡착, 제거할 수 있도록 흡착 필터(160)가 설치되었고, 그 후단에는 미세먼지 및 초미세먼지를 제거하기 위한 헤파필터(170)및 울파필터(180)을 배치하여 전처리된 폐가스를 듀얼 플라즈마 전처리 유닛 후단에 구비된 배출구(170)를 통해 배출할 수 있도록 하는 구성으로 이루어 진다.
상기 듀얼 플라즈마 연소장치(140)내의 고전계 분위기에서 VOCs 및 악취물질을 산소분자와 함께 이온화한 활성자유기를 형성하여, 그 분위기에서 이온화되지 않은 VOCs 및 악취물질에 대해 그 형성된 활성자유기와의 화학반응을 유도하여 산화 및 환원시키다.
듀얼 플라즈마 연소장치에서의 폐가스 처리 원리는 다음과 같이 요약할 수 있다.
플라즈마 반응원리는 양극 및 음극의 두 방전극 사이에 10㎸/㎝ 이상의 고전계를 극히 짧은 순간(수십~수백㎱ 이내)에 인가하면, 펄스코로나(pulse corona) 방전에 의해 브러시 같은 형태의 전류채널이 형성되는데 이를 유광(streamer)이라 한다. 유광은 두 전극 사이를 고에너지 전자가 10 6 ~10 7 ㎝/sec의 속도로 전파하며, 그 전계내의 분자와 충돌한다. 이와 같이 고에너지 전자와 충돌하는 분자는 이온화하여 활성자유전자(active free electron)로 분해된다.
본 발명은 이와 같이 분자가 활성자유전자로 분해되는 원리를 이용, 다음과 같이 가스분자로부터 N, H, O, OH 등의 활성자유기(active free radicals)를 형성한다.
N2, O2, H2O + e → N, H, O, OH(radicals), O3
활성자유기는 반응성이 매우 높아 어떤 물질과 극렬한 화학반응을 일으키는데, 본 발명은 다음과 같이 그 활성자유기를 VOCs 및 악취물질과 반응하도록 하여 수증기(H2O)와 무색무취의 이산화탄소(CO2)로 환원시키는 것이다.
(radicals) + VOCs → nH2O + N2 + O2
여기서 VOCs 및 악취물질은 대부분의 분자조성이 C, H, O인 바 C는 CO2로 H는 H2O로 화학반응이 일어나 그 VOCs 및 악취물질이 분해(제거)되는 것이다. 또한 듀얼 플라즈마 반응기 내의 방전에서 오존발생기와 같은 원리로 오존(O3)이 발생하게 되는데, 상기오존에 의한 부수적 VOCs 및 악취제거 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 제1 광촉매반응기(151) 전단과 제2 광촉매반응기(152)의 전단에는 각각의 광촉매반응기에 자외선을 조사하는 UV 램프(미도시)가 소정거리 이격되어 설치되어 있다. 또한, 상기 UV 램프들은 광촉매반응장치(150) 표면을 직접 조사한다.
상기 제1 광촉매반응기(151)는 UV 램프 조사에 의해 오존(O3)을 발생시키고, 상기 생성된 오존은 악취성 물질(H2S, CH4 등)을 산화시켜서 완전 무해하게 처리한다. 상기 상기 제1 광촉매반응기(151)를 조사하는 UV 램프는 바람직하게 150nm 이상 200nm 이하범위의 파장을 조사한다.
또한, 상기 제2 광촉매반응기(152)은 UV 램프의 직접 조사에 의해 기 제2 광촉매반응기(152) 내부에 수용된 촉매의 표면에서 산소가 반응하여 슈퍼옥사이드 라디칼(O2 -)을 생성하여, 대부분의 악취성 물질 및 VOCS(휘발성유기화합물)을 분해시켜 제거한다. 상기 제2 광촉매반응기(152)를 조사하는 UV 램프는 바람직하게 350nm 이상 380nm 이하 범위의 파장을 조사한다.
또한, 상기 광촉매 반응장치(150)를 통과한 폐가스는 후단에 설치된 복합필터(160)를 통과하면서 잔류 미세입자물질, 악취성 물질, VOCs 및 기타 오염물질이 제거된다. 상기 복합필터(160)는 첨착 알루미나, 개량 첨착 제올라이트 및 개량 첨착 실리카 중 어느 한가지 또는 두가지 이상으로 구성될 수 있다.
또한 상기 복합필터(160) 후단에는 헤파필터(170) 및 울파필터(180)을 배치하여 미세먼지와 초미세먼지를 제거할 수 있다.
또한 상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)의 인접한 구성들사이에는 격막을 설치하여 가스의 체류 시간을 늘릴 수 있다. 즉 상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)을 이루는 구성들인 폐가스 입구(111), 프리필터(130), 플라즈마 램프반응기(141), 플라즈마 메쉬반응기(143), 제1 광촉매반응기(151), 제2 광촉매반응기(152), 복합필터(160), 헤파필터(170), 울파필터(180) 및 상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛의 가스 출구(112)의 각각 인접한 구성 사이에는 격막(120)들이 설치될 수 있다. 상기 격막(120)들은 하나의 인접한 구성 사이 혹은 하나이상의 각 인접한 구성들 사이에 설치될 수 있다.
상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)으로부터 배출되는 가스는 가스 이송 유닛(200)을 통하여 후단 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300)에 공급된다.
상기 가스 이송 유닛(200)의 전단에 구비된 가스 압축기를 이용하여 상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)에서 배출되는 전처리된 폐가스를 가압하여 후단 리시브 탱크(220)에 공급한다. 상기 리시브 탱크(220)는 악취가 제거된 가스를 후단 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300)의 한 개 혹은 다수개의 가스 주입부에 가스를 정량적으로 공급하기 위한 가스 저장조 역할을 한다. 상기 가스 펌프(210)의 운전 압력은 상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)에서 배출되는 전처리된 폐가스를 상기 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300)에 안정적으로 공급하여 안정적으로 운전할 수 있는 압력범위로 특히 한정되지 않는다.
마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300)은 마이크로웨이브 플라즈마(P)를 통해 전처리된 폐가스를 연소함에 있어서, 반응공간부(311)내에서 생성되는 마이크로웨이브 플라즈마(P)와 내부로 주입되는 가스들을 전반적으로 고르게 혼합시켜 연소산화반응을 진행하는 장치이다.
상기 마이크로웨이브 플라즈마 장치(330)는 마이크로웨이브 공급부(330)는, 외부로부터 공급되는 구동전력을 인가 받아 마이크로웨이브를 발진하는 고주파발진기(331)와, 상기 고주파발진기(331)에서 발진된 마이크로웨이브를 출력함과 동시에 임피던스 부정합으로 반사되는 마이크로웨이브 에너지를 소멸시켜 상기 고주파발진기(331)를 보호하는 순환기(132), 상기 순환기(332)의 후단에 배치되며 파워를 모니터링하는 파워모니터(333), 상기 순환기(332)로부터 출력된 마이크로웨이브의 입사파와 반사파의 세기를 조절하여 임피던스 정합을 유도함으로써 상기 마이크로웨이브로 유도된 전기장이 방전관(320) 내에서 최대가 되도록 하는 튜너(334) 및, 상기 도파관(335)을 포함하여 구비된다.
상기 바디부(310)은 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300)의 베이스를 형성하는 구성요소로서, 내부에는 상기 마이크로웨이브 플라즈마(P)가 생성되는 반응공간부(311)가 형성되고 가스들을 상기 반응공간부(311) 내부로 주입하는 가스공급부(312), 제1 보조가스 공급부(313) 및 제2 보조가스 공급부(340)이 형성될 수 있다. 상기 제1 보조가스 공급부(313)은 상기 바디부(310)의 둘레면에 대하여 접선된 형태로 형성되어 외부로부터 공급되는 가스가 상기 바디부(310)의 내벽면에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 반응공간부(311)로 유입된다.
또한, 상기 제1 보조가스 공급부(313)은 상기 바디부(310)내에서 상부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 상기 반응공간부(311)의 내부에서 상향하면서 와류되는 가스를 주입할 수 있다.
상기 제2 보조가스 공급부는 상기 반응공간부(311)의 내부로 가스를 주입하여 반응공간부(311)에서 생성된 마이크로웨이브 플라즈마(P)에 가스를 공급하는 구성요소로서, 상기 바디부(310)의 상부에 배치되고 반응공간부(311)의 내부로 가스를 공급한다. 여기서 상기 제2 보조가스 공급부(340)은 바디부(310)의 둘레를 따라 등간격을 이격되어 적어도 하나 이상이 형성되되, 상기 바디부(110)의 둘레면에 대하여 접선(Tangent Line)된 형태로 형성되어, 외부로부터 공급되는 제2 보조가스가 상기 바디부(310)의 내벽면에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 반응공간부(311)로 유입되면서 내부 가스들과 혼합되며 반응하도록 구비될 수 있다.
따라서, 외부로부터 공급되는 제2 보조가스가 방전관(320) 또는 바디부(310)의 내벽면(315)에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 반응공간부(311)로 유입되며 플라즈마와 상호 혼합되며 반응함으로써, 전처리된 폐가스 및 보조가스가 반응공간부(311)내에서 더욱 균일하게 혼합되면서 안정적으로 반응할 수 있으며, 상기 반응공간부(311) 내에서 와류되는 기류의 세기를 더욱 증대시킬 수 있다.
또한 상기 제2 보조가스 공급부(340)은 상기 챔버부(350)내에서 하부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 상기 반응공간부(311)의 내부에 하향하면서 와류되는 가스를 주입하도록 구비되는 것이 바람직하다.
이로 인해, 상기 제1 보조가스 공급부(313)으로부터 주입되는 가스에 의한 상승 기류는 연소생성가스의 배출방향에 대하여 순방향 와류(Conventional Vortex Flow)로서 작용하여, 상기 제2 보조가스 공급부(340)으로부터 주입되는 가스에 의한 하강 기류는 연소생성가스의 배출방향에 대하여 역방향 와류(Revere Vortex Flow)로서 작용하게 되어, 각 가스 유동의 상호작용으로 반응공간부(311) 내부에서 플라즈마 화염과 전처리된 폐가스가 상호 반응하는 시간이 증가하면서 연소의 효율성을 극대화할 수 있다.
상기 제1 보조가스 및 제2 보조가스는 상기 전처리된 폐가스, 산소, 공기 등 추가 공급가스를 사용할 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100: 듀얼플라즈마 전처리유닛
110: 듀얼플라즈마 전처리유닛 하우징
111: 폐가스 입구
112: 가스 출구
120: 격막 121: 격막 1, 122: 격막 2, 123: 격막 3, 124: 격막 4
125: 격막 5, 126: 격막 6, 127: 격막 7, 128: 격막 8, 129: 격막 9
130 프리필터
140: 듀얼 플라즈마 연소장치
141: 플라즈마 램프 반응기
142: 플라즈마 램프
142: 플라즈마 메쉬 반응기
143: 플라즈마 메쉬
150: 광촉매 반응장치
151: 제1 광촉매반응기
152: 제2 광촉매반응기
160: 복합필터
170: 헤파필터
180: 울파필터
200: 가스 이송유닛
210: 가스 펌프
220: 리시브 탱크
300: 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛
310: 바디부
311: 반응공간부
312: 가스 공급부
313: 제1 보조가스 공급부
315: 내벽면
320: 방전관
330: 마이크로웨이브 플라즈마 장치
331: 고주파발진기
332: 순환기
333: 파워모니터
334: 튜너
335: 도파관
340: 제2 보조가스 공급부
350: 챔버부
P: 플라즈마

Claims (5)

  1. 폐가스 내 VOCs와 악취를 제거하는 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100);
    상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)을 통해 전처리된 폐가스를 연소하는 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300);
    상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)과 상기 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300) 사이에 배치되어 상기 전처리된 폐가스를 이송하는 가스 이송유닛(200);
    를 포함하며,
    상기 마이크로웨이브 플라즈마 연소산화유닛(300)은;
    생성되는 마이크로웨이브 플라즈마(P)와 내부로 주입되는 가스들을 혼합시키는 반응공간부(311); 및 바디부(310), 방전관(320), 도파관(335) 및 챔버부(350)을 포함하되,
    바디부(310)의 둘레면에 대하여 접선된 형태로 형성되어 있는 다수의 제1 보조가스 공급부(313) 및 제2 보조가스 공급부(340);을 포함하고,
    상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)의 인접한 구성들사이에는 격막을 설치하여 가스의 체류 시간을 늘릴 수 있는 악취가스 처리용 플라즈마 연소산화시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀얼 플라즈마 전처리유닛(100)은;
    폐가스입구(111);
    상기 폐가스 내 훈연, 유증기를 제거하는 프리필터(130);
    플라즈마 반응 수행하는 듀얼 플라즈마 반응장치(140);
    광촉매 반응을 통하여 오염물질들을 분해하는 광촉매 반응장치(150); 및
    상기 광촉매 반응장치에서 배출되는 폐가스 내 오염물질을 제거하는 흡착필터(160), 헤파필터(170) 및 울파필터(130);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취가스 처리용 플라즈마 연소산화시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 이송 유닛(200)은;
    악취 처리 유닛의 배출구를 통해 배출되는 가스를 가압하는 가스 압축기(210);
    상기 압축기에서 배출되는 압축가스를 저장하는 리시브(Receive) 탱크(220);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취가스 처리용 플라즈마 연소산화시스템.
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응 수행하는 듀얼 플라즈마 반응장치(140)는;
    플라즈마 램프 반응기(141)와 플라즈마 메쉬 반응기(143);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취가스 처리용 플라즈마 연소산화시스템.
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