KR102463797B1 - 최적가용설비(b.a.t) 구축에 필수요소인 고난이도 특정대기유해물질 저감장치 - Google Patents

최적가용설비(b.a.t) 구축에 필수요소인 고난이도 특정대기유해물질 저감장치 Download PDF

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Abstract

아스콘 플랜트 시설의 고난이도 특정대기유해물질 저감장치에 관한 것으로서, 폐아스콘을 가열함에 따라 발생하는 유해물질을 흡입하여 입자가 큰 분진을 제거하는 분진제거부; 상기 분진제거부에서 배출된 잔여 가스와 분진에 대하여 필터백을 이용하여 미세분진을 제거한 후에 배출하는 미세분진제거부;
아세트알데히드를 포함한 시안화수소, 포름알데히드, 벤젠, 염화수소의 5종 유해물질과 악취를 흡착 제거하기 위한 액상화학흡착제를 공급하는 액상화학흡착제 공급장치;를 구비하여 아스콘 플랜트 시설의 유해물질 배출에 필요한 최적 가용 설비(B.A.T)를 구축할 수 있는 것을 특징으로 하는 고난이도 특정대기유해물질 저감장치

Description

최적가용설비(B.A.T) 구축에 필수요소인 고난이도 특정대기유해물질 저감장치{Apparatus for reducing high level specific air pollutants needed for building Best Available Technology}
본 발명은 최적가용설비 구축에 필수요소인 고난이도 특정대기유해물질 저감장치와 장치 운영에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아스콘 플랜트 시설에서 배출되는 특정대기유해물질 중 아세트알데히드를 포함한 고난이도 유해물질 5종을 효율적으로 제거하는 저감장치와 장치의 운용에 관한 것이다.
일반적으로 아스콘(asphalt-concrete)은 자갈 또는 쇄석 등과 같은 골재와, 첨가제, 그리고 원유를 분류함에 따라 분류시에 남는 찌꺼기인 아스팔트를 일정한 조건하에서 가열하고 혼합하여 제조되는 것으로 각종 도로포장 등의 재료로 널리 사용된다.
아스콘 제조공정은 콜드빈(Cold Bin)에서 컨베이어벨트(Conveyer Belt)로 이송된 골재가 드라이어(Dryer)를 통과하면서 골재에 함유된 수분을 제거하고 AP유(Asphalt oil)와 골재를 혼합하기에 적당한 온도로 골재를 가열하는 공정을 거친 후 상기 가열된 골재는 핫엘리베이터(Hot Elevator)와 핫스크린(Hot Screen), 핫 빈(Hot Bin)을 거치면서 적합한 입도를 맞추는 조절공정을 거친 후, 입도가 조절된 골재는 믹서(Mixer)에 투입되고 AP유(Asphalt oil) 저장소에서 가열된 AP유(Asphalt oil)가 계량조를 통해 적정량의 믹서로 투입되어 골재와 혼합되는 공정을 거쳐 아스콘(Ascon)이 생산 제조되는 것이다.
생산된 아스콘은 곧바로 트럭에 실려 포설현장으로 출하되는데 상기 아스콘의 제조공정은 크게 골재 및 석분의 '저장설비'와 드라이어(Dryer)와 같은 '건조설비', 가열된 골재가 아스팔트와 혼합되는 '혼합설비', 대기오염방지를 위한 '집진설비', '아스콘 상차설비'등으로 구분되며, 상기 주요 5개 공정 중에서 '저장설비'를 제외한 4개 공정 모두 대기오염물질 배출과 밀접한 관계가 있다.
상기와 같이 아스콘 제조공정에서 주로 배출되는 대기오염물질은 크게 처리되는 과정별로 분류해서 관거배출(Ducted Emission)과 자유배출(Fugitive Emission)의 두 가지로 나누어지며, 관거배출이란 오염물질이 일정의 오염처리 설비를 통해 정화 후 배출되는 방식으로 주로 드라이어, 핫엘리베이터, 핫스크린, 핫빈, 혼합시설에서 배출된다.
반면에 자유배출이란 트럭에 아스콘 상차 과정과 콜드빈등 골재의 저장, 이송 등에서 발생되는 비산먼지가 포함된다.
즉, 주요오염물질은 먼지와 AP유(Asphalt oil)가 휘발하여 발생하는 유기증발가스(Organic Fume)이며, 포름알데히드, 아세트알데히드 및 벤조(a)피렌 가스가 배출되는 공정은 골재 건조시설, AP유(Asphalt oil) 저장탱크, 고온 혼합시설(Hot Mixer)에서 골재와 AP유(Asphalt oil)를 혼합하는 공정, 제조된 아스콘을 트럭에 적재하는 공정이다.
한편, 본 출원인은 대한민국 특허등록 제10-2076356호에서 폐아스콘 가열시 발생하는 특정 대기유해물질 저감장치와, 특허등록 제10-2214800호에서 아스콘 전용 특정 대기유해물질 비례제어 저감설비 기술을 이미 제안한 바 있다.
대한민국 특허등록 제10-2076356호에서 폐아스콘 가열시 발생하는 특정 대기유해물질 저감장치는 골재와 아스콘이 혼합된 폐아스콘을 가열시켜 골재와 아스콘을 분리시키는 재생드라이어부; 상기 재생드라이어부와 덕트라인을 통해 연결되며, 폐아스콘을 가열시킴에 따라 발생하는 유해가스를 흡입하여 유해가스에 포함된 입자가 큰 분진을 제거하는 제1분진제거부;
상기 제1분진제거부와 덕트라인을 통해 연결되며, 상기 제1분진제거부에서 흡입되는 유해가스와 미세분진을 믹싱하는 믹싱챔버부; 상기 믹싱챔버부와 덕트라인을 통해 연결되어 상기 믹싱챔버부에서 믹싱된 유해가스를 흡입하여 분배기부로 이송시키는 흡입팬; 상기 흡입팬을 통해 유입되는 믹싱된 유해가스를 신재드라이어부로 분배하여 배출시키는 분배기부; 및
상기 분배기부와 노즐을 통해 연결되며, 상기 분배기부를 통해 분배되어 유입되는 유해가스를 연소시켜 제거함과 동시에 신규 아스콘을 생성하기 위해 골재를 가열시키는 신재드라이어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐아스콘 가열시 발생하는 특정 대기유해물질 저감장치이다.
특허등록 제10-2214800호에서 아스콘 전용 특정 대기유해물질 비례제어 저감설비 기술은 골재를 가열 건조시키고, 노즐을 통해 유입되는 유해가스를 연소하는 드라이어부;
상기 드라이어부로부터 배출된 유해 가스로부터 분진을 제거하고 남은 가스와 분진을 배출하는 제1분진제거부; 상기 제1분진제거부에서 배출된 잔여 가스와 분진에 대하여 필터백을 이용하여 미세분진을 재차 걸러준 후에 청정 가스를 배출하는 미세분진제거부;
상기 제1분진제거부에서 배출된 가스와 먼지 중 일부를 후술하는 제2분진제거부로 환류시킬 수 있도록 상기 제1분진제거부와 상기 미세분진제거부 사이에 결합된 바이패스댐퍼;
상기 제1분진제거부에서 배출된 가스와 먼지 중 먼지는 필터링하여 아스콘 제작 사일로로 공급하고, 가스는 상기 드라이어부로 다시 공급될 수 있도록 배출하는 제2분진제거부;
상기 제2분진제거부로부터 배출되는 가스를 배기관을 통하여 상기 드라이어부에 공급하는 송풍기;를 포함하며, 상기 미세분진제거부에서 배출된 청정 가스는 배풍기와 굴뚝을 통해 공기 중으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 아스콘 전용 특정 대기유해물질 비례제어 저감설비이다.
대한민국 특허등록 제10-2076356호(2020. 2. 11 공고) 대한민국 특허등록 제10-2214800호(2021. 2. 10 공고)
본 출원인이 제안하였던 특정대기유해물질 저감장치는 도 1과 같이 골재와 아스콘을 분리하기 위해 폐아스콘을 가열 시 발생하는 악취 및 대기유해물질을 제거하기 위한 별도의 설비를 설치하지 않고, 건조설비인 드라이어부의 버너를 이용하여 악취 및 대기유해물질을 연소시켜 제거 또는 최소화하였다.
즉, 신재드라이어부(600)에서 발생하는 유해가스를 별도로 마련된 흡입팬(400-1)을 통해 흡입하여 유해가스에 포함된 분진을 제거하기 위한 제2분진제거부(700)를 포함하고, 미세분진을 집진하기 위한 백필터(800)를 더 포함하고, 약품(이산화염소)를 안개 분사하여 유해가스에 포함된 유해대기물질을 제거하는 약품처리부(900)를 포함하고 있다.
한편, 아스콘 제조시설에서 배출되는 먼지, 질소산화물, 황산화물, 황화수소 등 4개의 대기유해물질에 대해서는 배출허용 기준이 설정되어 엄격하게 관리되고 있으나, 이외에 아세트알데히드를 포함한 시안화수소, 포름알데히드, 벤젠, 염화수소의 고난이도 특정대기유해물질과 악취에 대해서도 엄격한 저감설비와 관리가 필요하게 되었다.
특히 입지제한을 받는 자연녹지 포함 계획관리지역에 임해 있는 아스콘제조기반시설은 배출신고시에 상기물질이 배출되면 무허가 시설이 되기 때문에 반드시 배출기준 이내를 만족함을 입증해야 하는 되는 과제가 있고 따라서 이는 설치허가기준으로 강화되어 엄격한 관리가 또한 필요하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 기존 유해물질 저감설비를 개선하여 고난이도 5종의 유해가스와 악취를 엄격하게 저감시키는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 아세트알데히드를 포함한 시안화수소, 포름알데히드, 벤젠, 염화수소 등 5종의 고난이도 유해물질과 악취를 저감시키는 액상 화학 흡착제를 개발하고, 상기의 액상 화학 흡착제를 저감설비 내에서 살포하여 유해가스와 악취를 저감시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여 개발된 액상 화학 흡착제를 기존의 특정대기유해물질 저감설비 내부에 적용하여 살포하면 아세트알데히드를 포함한 시안화수소, 포름알데히드, 벤젠, 염화수소 등 5종의 고난이도 유해가스와 악취가 저감되고, 유해물질로 인한 대기 오염을 대폭 감소시킬 수 있다.
본 발명은 알데히드계 및 시안화수소, 포름알데히드, 벤젠 등 특정대기유해물질 중 난연성 유해가스가 흡착처리(산화, 화학흡착, 물리흡착) 되면서 다른 물질로 치환된다.
본 발명은 알데히드계의 농도가 대폭 줄어 들면서 복합 악취의 희석 배수가 현저히 떨어진다.
본 발명은 정촉매를 액상화학흡착제에 혼합하여 사용함으로써 반응 속도를 증가시켜 흡착 효과를 상승시키도록 한다.
도 1 은 종래 특정 대기유해물질 저감장치
도 2는 본 발명에 따른 특정 대기유해물질 저감장치
도 3은 본 발명에 따른 액상화학흡착제 공급장치의 실시예
도 4는 본 발명에 따른 제1 실시예
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예
도 6은 본 발명에 따른 제3 실시예
도 7은 활성화 에너지와 촉매의 사용
도 8은 본 발명에 따른 미세분진제거부의 배출 실시예
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
본 명세서에 사용되는 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
기존의 특정대기유해물질 저감설비는 도 1과 같이 신재드라이어부(600)에서 발생하는 유해가스를 별도로 마련된 흡입팬(400-1)을 통해 흡입하여 유해가스에 포함된 분진을 제2분진제거부(700)를 작동하여 제거하고, 또한 백필터(800)를 구비하여 미세분진을 집진하고, 약품처리부(900)에서 약품(이산화염소)를 안개 분사하여 유해가스에 포함된 유해대기물질을 제거함으로써 폐아스콘에 의해 발생하는 미세분진과 대기유해물질들을 저감시켜 왔다.
그러나 대기 중으로 배출되는 미세분진은 배출 허용치 이하로 관리될 수 있었으나, 그 이외의 아세트알데히드를 포함한 시안화수소, 포름알데히드, 벤젠, 염화수소 등 5종의 고난이도 유해물질과 악취 등은 여전히 검출되는 문제점이 있었다.
기존 대기유해물질 저감설비로부터 검출된 5종의 고난이도 유해물질의 배출량은 시안화수소 1.65 중량%, 염화수소 93.22 중량%, 아세트알데히드 1.54 중량%, 포름알데히드 1.95 중량%, 벤젠 1.64 중량% 으로 검출되었다.
이에 본 발명은 5종의 유해물질과 악취를 제거하는 액상화학흡착제를 물과 희석하여 노즐로 스프레이 분사하고, 백필터에 프리코팅을 하여 흡착 화학처리 함으로써 유해물질과 악취가 대기로 배출되는 것을 저감하는 장치를 제안한다.
본 발명에 따른 액상 화학 흡착제는 이산화망간(MnO2) 3~5 중량%, 산화제Ⅱ구리(CuO) 0.5~2 중량%, 제올라이트(Zeolite) 1~6 중량%, 가성소다(NaOH) 0.1~0.5 중량%를 물(Water) 90~95 중량%와 혼합하며, 흡착제 고형분(Solid State)의 규격은 80~400 mesh 이다.
액상 화학 흡착제에 의한 고난이도 유해물질 제거와 관련된 화학 반응식은 아래와 같다.
① 시안화수소(HCN) 2HCN + 2CuO → 2CuCN + H2O2
HCN + NaOH → NaCN + H2O
② 염화수소(HCl) 2HCl + CuO → CuCl2 + H2O
HCl + NaOH → NaCl + H2O
③ 아세트알데히드(CH3CHO) CH3CHO + 2CuO → CH3COOH + Cu2O
2CH3CHO + CuO → Cu(CH3COO)2 + H2O
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
④ 포름알데히드(HCHO) HCHO + 2CuO → HCOOH + Cu2O
HCOOH + NaOH → HCOONa + H2O
⑤ 벤젠(C6H6) 수용액에 녹아 있는 제올라이트가 백필터 주머니에 첨착되고, 첨착된 제올라이트에 의해 벤젠이 물리적 흡착 처리된다. 제올라이트는 다공성 알루미늄 규산염 광물로서, 흡수성이 좋고 휘발성유기화합물(VOCs), 벤젠, 톨루엔 등을 흡착 처리한다.
본 발명에 따른 고난이도 특정대기유해물질 저감장치는 1차 및 2차 반응에 의해 오염물질과 악취를 제거한다.
분진제거부의 싸이클론에서 미세분진제거부의 백필터 인렛으로 연결되는 부분의 벤추리부 를 포함한 영역에서 유해물질과 분무상태의 액상화학흡착제가 접촉하여 1차 반응이 발생하고,
미세분진제거부의 백필터에 오염물질과 액상화학흡착제가 기화 후 파우더 형태로 착상하여 2차 반응이 발생한다. 이때 백 주머니의 표면에 흡착된 파우더의 표면밀도가 증가한다.
도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 고난이도 특정대기유해물질 저감장치를 설명하도록 한다.
고난이도 특정대기유해물질 저감장치는 액상화학흡착제 공급장치(100), 분진제거부(200) 및 미세분진제거부(300)을 포함한다.
일반적으로 분진제거부(200)는 폐아스콘을 가열함에 따라 발생하는 유해물질을 흡입하여 입자가 큰 분진을 제거하며, 미세분진제거부(300)는 상기 분진제거부(200)에서 배출된 잔여 가스와 분진에 대하여 필터백을 이용하여 미세분진을 제거한 후에 배출한다.
본 발명에 따른 상기 액상화학흡착제 공급장치(100)는 믹싱탱크(110), 공급 유니트(120) 및 분사노즐(130)를 포함한다.
상기 믹싱탱크(110)에는 물과 흡착제가 공급되어 믹싱탱크(110) 내에서 혼합 희석되며, 시간에 따른 침강을 대비하여 액상화학흡착제를 교반하는 교반기(111)를 구비한다.
상기 믹싱탱크(110) 내의 액상화학흡착제의 수위를 감지하고, 수위가 일정 수준 이하로 하강하면 추가로 액상화학흡착제를 믹싱탱크(110) 내부로 공급하는 플로팅 타입 레벨 스위치(112)를 구비한다.
이어서 교반된 액상화학흡착제를 펌핑 유니트(123)로 공급하는 솔레노이드 밸브(121)을 구비한다.
또한 펌핑 유니트(123)와 배관 내부의 이물질을 제거하도록 별도의 청소용 수조를 구비하며, 고형의 이물질을 제거하는 스트레이너(114)와 워터 솔레노이드 밸브(122)를 통과하여 펌핑 유니트(123)에 물을 공급할 수 있다.
펌핑유니트(123)은 액상화학흡착제를 분사노즐(130)로 공급 제어하도록 유체 압력 측정기(124)를 구비한다.
한편, 공기를 분사 노즐(130)로 공급 제어하도록 에어 여과기(125)와 에어 압력 측정기(126) 및 에어 솔레노이드 밸브(127)를 구비한다.
이제 상기 공급 유니트(120)가 믹싱탱크(110)에서 물에 희석된 액상 화학 흡착제와 공기를 분사 노즐(130)까지 공급하는 과정을 살펴 본다.
액상 화학 흡착제와 공기를 분사 노즐(130)까지 공급하는 과정은,
믹싱탱크(110)에 물과 흡착제를 공급하여, 시간에 따른 침강을 대비하여 교반기(111)에 의하여 액상화학흡착제를 교반하는 단계;
상기 믹싱탱크(110) 내의 액상화학흡착제의 수위를 감지하고, 수위가 일정 수준 이하로 하강하면 추가로 물과 흡착제를 믹싱탱크(110)로 공급하는 단계;
교반된 액상화학흡착제를 솔레노이드 밸브(121)을 통해 펌핑 유니트(123)에 공급하는 단계; 고형의 이물질을 제거하는 스트레이터(114)와 워터 솔레노이드 밸브(122)를 통하여 펌핑 유니트(123)에 물을 공급하는 단계;
상기 펌핑 유니트(123)은 액상화학흡착제를 유체 압력 측정기(124)를 통과시켜 분사노즐(130)으로 공급하는 단계;
에어 여과기(125)와 에어 압력 측정기(126)를 통과한 공기를 에어 솔레노이드 밸브(127)를 거쳐서 분사 노즐(130)로 공급하는 단계;를 포함한다.
도 4의 제1 실시예에 따르면 분진제거부에서 미세분진제거부로 연결되는 덕트에 공기와 액상 화학 흡착제의 혼합물을 살포하는 분사 노즐(130)이 구비된다.
분사 노즐(130)은 고형 흡착제의 경도와 입도 사이즈를 고려하여 선택하며, 공급 유니트(120)의 제어에 의하여 농도 (3~5)×104 PPM 으로 분사 한다.
덕트에 존재하는 5종의 고난이도 유해 물질과 악취는 상기 분무 상태의 액상 화학 흡착제와 반응을 하게 된다.
액상 화학 흡착제와 유해물질의 반응식은 아래와 같다.
① 시안화수소(HCN) 2HCN + 2CuO → 2CuCN + H2O2
HCN + NaOH → NaCN + H2O
② 염화수소(HCl) 2HCl + CuO → CuCl2 + H2O
HCl + NaOH → NaCl + H2O
③ 아세트알데히드(CH3CHO) CH3CHO + 2CuO → CH3COOH + Cu2O
2CH3CHO + CuO → Cu(CH3COO)2 + H2O
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
④ 포름알데히드(HCHO) HCHO + 2CuO → HCOOH + Cu2O
HCOOH + NaOH → HCOONa + H2O
⑤ 벤젠(C6H6) 수용액에 녹아 있는 제올라이트가 백필터 주머니에 첨착되고, 첨착된 제올라이트에 의해 벤젠이 물리적 흡착 처리된다.
상기 반응의 결과,
1) 시안화수소(HCN)는 산화제Ⅱ구리(CuO)와 반응하여 시안화구리(CuCN)와 과산화수소가 생성된다.
또한 시안화수소(HCN)는 가성소다(NaOH)와 반응하여 시안화나트륨(NaCN)과 물이 생성된다.
2) 염화수소(HCl)는 산화제Ⅱ구리(CuO)와 반응하여 염화구리(CuCl2)와 물이 생성된다.
또한 염화수소(HCl)는 가성소다(NaOH)와 반응하여 염화나트륨(NaCl)과 물이 생성된다.
3) 아세트알데히드(CH3CHO)는 산화제Ⅱ구리(CuO)와 반응하여 아세트산(CH3COOH)과 산화제Ⅰ구리(Cu2O)가 생성되며, 아세트산(CH3COOH)은 다시 가성소다(NaOH)와 반응하여
아세트산나트륨(CH3COONa)과 물이 생성된다.
또한 아세트알데히드(CH3CHO)는 산화제Ⅱ구리(CuO)와 반응하여 초산동(Cu(CH3COO)2)을 생성한다.
4) 포름알데히드(HCHO)는 산화제Ⅱ구리(CuO)와 반응하여 폼산(HCOOH)과 산화제Ⅰ구리(Cu2O)가 생성되며, 폼산(HCOOH)은 다시 가성소다(NaOH)와 반응하여 폼산나트륨(HCOONa)과 물이 생성된다.
5) 수용액에 녹아 있는 제올라이트가 백필터 주머니에 첨착되고, 첨착된 제올라이트에 의해 벤젠이 물리적 흡착 처리된다.
제올라이트는 다공성 알루미늄 규산염 광물로서, 흡수성이 좋고 휘발성유기화합물(VOCs), 벤젠, 톨루엔 등을 흡착 처리한다.
분사노즐에 의해 액상화학흡착제를 도포하면 고난이도 유해물질과 반응하여 새로운 치환물질 10가지가 생성된다.
치환물질 10가지는 시안화구리, 시안화나트륨, 염화구리, 염화나트륨, 아세트산, 초산동, 아세트산나트륨, 폼산, 폼산나트륨, 산화구리이다. (CuCN, NaCN, CuCl2, NaCl, CH3COOH, Cu(CH3COO)2, CH3COONa, HCOOH, HCOONa, Cu2O)
본 발명의 제1 실시예에 따른 고난이도 특정대기유해물질 저감장치에 의한 1차 반응 구간은 분사된 액상화학흡착제가 고난이도 유해물질과 반응을 하는 경로로서, 분진제거부(200)와 미세분진제거부(300)을 연결하는 덕트의 내부를 1차 반응 구간이라고 할 수 있다.
한편, 본 특허 발명은 도 5와 같이 미세분진제거부(300) 내부로 분사노즐 구비되는 제2 실시예와 도 6과 같이 분진제거부(200) 내부로 분사노즐 구비되는 제3 실시예를 포함한다.
도 5와 같이 미세분진제거부(300) 내부로 공기와 액상화학흡착제를 분사노즐(130)로 분무하게 되면 액상화학흡착제가 유해물질과 만나 반응을 하는 1차 액상 화학 반응 구간은 미세분진제거부(300) 내부이며,
도 6과 같이 분진제거부(200) 내부로 공기와 액상화학흡착제를 분사노즐(130)로 분무하게 되면 액상화학흡착제가 유해물질과 만나 반응을 하는 1차 액상 화학 반응 구간은 분진제거부(200) 상부 및 분진제거부(200)와 미세분진제거부(300)을 연결하는 덕트의 내부를 모두 1차 반응 구간이라고 할 수 있다.
상기 도 6과 같은 1차 반응의 결과 잔존 유해가스, 분사된 액상화학흡착제, 및 새롭게 생성되는 치환물질은 대부분 분진제거부(200)의 상부 출구와 덕트를 관통하여 후단의 미세분진제거부(300)으로 배출되며, 분진제거부(200)의 하부로 배출되는 양은 극히 미량이다.
본 발명의 실시예에는 촉매가 활성화 에너지를 낮추고 화학 반응 속도를 높여준다.
본 발명에 따른 액상화학흡착제는 정촉매로서 이산화망간(MnO2) 3~5 중량%를 포함하고 있으며, 촉매가 없을 때보다 활성화 에너지를 낮추고 반응속도를 높여준다.(도 7 참조)
본 발명에 따른 고난이도 특정대기유해물질 저감장치에 의한 2차 반응 구간은
분진제거부(200)로부터 덕트를 관통하여 미세분진제거부(300)로 유입되는 잔여 유해가스, 미세분진, 및 치환물질이 파우더 형태로 백필터에 착상하여 펄싱 에어에 의해 탈진되는 구간을 2차 반응 구간이라고 한다.
미세분진제거부(300)는 분진제거부(200)로부터 배출된 잔여 유해가스, 미세분진, 및 1차 반응에 의해 생성된 치환물질에 대하여 필터백(310)을 이용하여 재차 걸러준 후에 배출한다.
탈진 방식은 펄스 에어 타입(Pulse Air Type)이며, 10초에 1회 에어 펄싱을 통해 미세분진을 제거한다.
이때 풍량은 1,300~1800 ㎥/min 이며, 여과 속도는 평균 1.2 ~ 2.0 m/min 이다.
덕트(320)의 유속은 평균 13 ~ 16 m/sec이다.
실시예의 필터백은 지름 152 mm, 길이 3,500 mm 이다.
2차 화학 반응은 1차 반응 후에 잔여 물질과 함께 물은 기화되고, 용해되었던 화학흡착제가 분말 즉 파우더 형태로 남게 되어 미세분진제거부(300)로 프리코팅을 위해 이송되어 필터백에 달라붙게 된다. ID 팬(도면 미도시)에 의해 강한 음압이 생성되며, 이 동력으로 파우더는 필터백에 달라붙게 된다.
또한 솔리드 상태의 더스트에 치환물질이 흡착되어 하부로 낙하되어 채움제로 사용된다. 주로 구리화합물(CuCN, CuCl2), 나트륨계 화합물(NaCN, NaCl, HCOONa)이며, 나머지 가스상 물질(CH3COOH, Cu(CH3COO)2, HCOOH)은 연도를 통하여 공기중으로 배출되게 된다.
다시 정리하면,
분진제거부(200)에서 입자가 큰 분진이 제거되고, 유해가스는 1차 반응구간에서 분무 도포된 액상화학흡착제와 반응하여 제거되면서, 더불어 치환물질이 생성되어 미세분진과 함께 미세분진제거부(300)로 유입된다.
미세분진제거부(300)는 내부에 복수개의 필터백(310)를 포함하여 구성된다. 필터백(310)은 원형의 여과포로서, 필터백(310)의 외부 표면에는 여과포를 통과하지 못한 치환물질과 미세분진이 부착되어 있다.
필터백(310)의 상부에는 에어를 여과포에 공급해 줄 수 있는 라인이 구비되어 있다.
타이머가 부착된 컴프레셔(도면 미도시)로부터 10초에 1회씩 주기적으로 펄싱 에어가 라인을 통해 공급되며, 펄싱 에어는 여과포의 표면에 부착된 분말과 미세분진을 낙하시키며, 배출구를 통해 배출된다.
필터백(310)에서 10여가지 치환물질과 미세분진이 제거되고 남은 청정 가스는 가스 배출구와 연도(도면 미도시)를 통하여 공기 중으로 배출된다.
연도의 체크 홀에서 배출되는 분진, 가스 및 악취로부터의 오염도를 측정한 결과는 다음과 같다.
측정 항목 흡착제 투입 전(PPM) 흡착제 투입 후(PPM)
시안화수소 0.03 0
아세트알데히드 0.028 0
염화수소 1.7 0
포름알데히드 0.036 0
벤젠 0 0
복합악취 448 208
100 : 액상화학흡착제 공급장치
110 : 믹싱탱크
120 : 공급 유니트
130 : 분사 노즐
200 : 분진제거부
300 : 미세분진제거부

Claims (9)

  1. 아스콘 플랜트 시설의 고난이도 특정대기유해물질 저감장치에 관한 것으로서,
    폐아스콘을 가열함에 따라 발생하는 유해물질을 흡입하여 입자가 큰 분진을 제거하는 분진제거부;
    상기 분진제거부에서 배출된 잔여 가스와 분진에 대하여 필터백을 이용하여 미세분진을 제거한 후에 배출하는 미세분진제거부;
    아세트알데히드를 포함한 시안화수소, 포름알데히드, 벤젠, 염화수소의 5종 유해물질과 악취를 흡착 제거하기 위한 액상화학흡착제를 공급하는 액상화학흡착제 공급장치;를 구비하며,
    상기 액상화학흡착제는 이산화망간(MnO2) 3~5 중량%, 산화제Ⅱ구리(CuO) 0.5~2 중량%, 제올라이트(Zeolite) 1~6 중량%, 가성소다(NaOH) 0.1~0.5 중량%를 물(Water) 90~95 중량%와 혼합하며, 흡착제 고형분(Solid State)의 규격은 80~400mesh 로서,
    아스콘 플랜트 시설의 유해물질 배출에 필요한 최적 가용 설비(B.A.T)를 구축할 수 있는 것을 특징으로 하는 고난이도 특정대기유해물질 저감장치
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 액상화학흡착제 공급장치는 믹싱탱크, 공급 유니트 및 분사노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 고난이도 특정대기유해물질 저감장치
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 분사노즐이 분진제거부에서 미세분진제거부로 연결되는 덕트에 공기와 액상화학흡착제의 혼합물을 살포하여 상기 5종 유해물질과 악취를 흡착하는 것을 특징으로 하는 고난이도 특정대기유해물질 저감장치
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 분사노즐이 미세분진제거부 내부로 공기와 액상화학흡착제의 혼합물을 살포하여 상기 5종 유해물질과 악취를 흡착하는 것을 특징으로 하는 고난이도 특정대기유해물질 저감장치
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 분사노즐이 분진제거부 내부로 공기와 액상화학흡착제의 혼합물을 살포하여 상기 5종 유해물질과 악취를 흡착하는 것을 특징으로 하는 고난이도 특정대기유해물질 저감장치
  6. 청구항 3 내지 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
    미세분진 및 흡착에 의해 생성된 치환물질을 파우더 형태로 상기 미세분진제거부의 백필터에 착상하여 펄싱 에어에 의해 탈진시키는 것을 특징으로 하는 고난이도 특정대기유해물질 저감장치
  7. 청구항 1에 있어서,
    흡착에 의해 생성된 구리화합물(CuCN, CuCl2)과 나트륨계 화합물(NaCN, NaCl, HCOONa)은 더스트에 흡착되어 하부로 낙하되어 채움제로 사용되며, 가스상 물질(CH3COOH, Cu(CH3COO)2, HCOOH)은 연도를 통하여 공기중으로 배출되는 것을 특징으로 하는 고난이도 특정대기유해물질 저감장치
  8. 삭제
  9. 아스콘 플랜트 시설의 고난이도 특정대기유해물질 저감방법에 있어서,
    믹싱탱크(110)에 물과 흡착제를 공급하여, 시간에 따른 침강을 대비하여 교반기(111)에 의하여 액상화학흡착제를 교반하는 단계;
    상기 믹싱탱크(110) 내의 액상화학흡착제의 수위를 감지하고, 수위가 일정 수준 이하로 하강하면 추가로 물과 흡착제를 믹싱탱크(110)로 공급하는 단계;
    교반된 액상화학흡착제를 솔레노이드 밸브(121)을 통해 펌핑 유니트(123)에 공급하는 단계;
    고형의 이물질을 제거하는 스트레이터(114)와 워터 솔레노이드 밸브(122)를 통하여 펌핑 유니트(123)에 물을 공급하는 단계;
    상기 펌핑 유니트(123)은 액상화학흡착제를 유체 압력 측정기(124)를 통과시켜 분사노즐(130)으로 공급하는 단계;
    에어 여과기(125)와 에어 압력 측정기(126)를 통과한 공기를 에어 솔레노이드 밸브(127)를 거쳐서 분사 노즐(130)로 공급하는 단계;
    상기 액상화학흡착제와 공기를 분사 노즐(130)에서 분무 살포하는 단계;
    미세분진 및 흡착에 의해 생성된 치환물질을 파우더 형태로 백필터에 착상하여 펄싱 에어에 의해 탈진시키는 단계;를 포함하며,
    상기 탈진시키는 단계는 흡착에 의해 생성된 구리화합물(CuCN, CuCl2)과 나트륨계 화합물(NaCN, NaCl, HCOONa)은 더스트에 흡착되어 하부로 낙하되어 채움제로 사용되며, 가스상 물질(CH3COOH, Cu(CH3COO)2, HCOOH)은 연도를 통하여 공기중으로 배출하는 것을 특징으로 하는 고난이도 특정대기유해물질 저감방법
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