KR102466314B1 - 고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치 - Google Patents

고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102466314B1
KR102466314B1 KR1020210072507A KR20210072507A KR102466314B1 KR 102466314 B1 KR102466314 B1 KR 102466314B1 KR 1020210072507 A KR1020210072507 A KR 1020210072507A KR 20210072507 A KR20210072507 A KR 20210072507A KR 102466314 B1 KR102466314 B1 KR 102466314B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
supply
combustion air
steam
supply unit
fuel
Prior art date
Application number
KR1020210072507A
Other languages
English (en)
Inventor
김지완
Original Assignee
김지완
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김지완 filed Critical 김지완
Priority to KR1020210072507A priority Critical patent/KR102466314B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102466314B1 publication Critical patent/KR102466314B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/442—Waste feed arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/002—Supplying water
    • F23L7/005—Evaporated water; Steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/14—Gaseous waste or fumes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/07008—Injection of water into the combustion chamber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 실시예의 고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치는, 외형을 형성하는 외통과, 상기 외통으로부터 소정 간격 이격되도록 배치되어, 상기 외통에 연결된 연소 공기 공급관으로부터 공급되는 연소 공기의 이동 경로인 유로를 제공하도록 구성된 내통과, 상기 외통과 내통 사이로 연소 공기를 공급하기 위하여 상기 외통에 연결되는 적어도 하나 이상의 연소 공기 공급관과, 상기 외통 및 내통의 일측에 구성되고, 상기 내통 내부의 연소실로 연료 및 스팀을 공급하기 위한 공급수단을 포함하고, 상기 공급수단은 연료를 상기 연소실로 공급하기 위한 연료 공급부와, 상기 연료 공급부의 외주면을 감싸는 형상의 관으로 이루어지고 상기 연료를 점화시키기 위한 점화부와, 상기 점화부의 외주면을 감싸는 형상의 관으로 이루어지고 스팀을 상기 연소실 내로 공급하는 스팀 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치{NOx reductin equipment using high temperature water}
본 발명은 경제적인 비용이 크게 줄어들어들고 완전연소하면서도 NOx 생성 분위기를 만들지 않는 고온의 물을 이용한 NOx 저감 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 제조 산업체들의 경우 자체의 발전 또는 제품 생산 공정에서 필요한 열원 공급 등을 위해 다양한 크기의 연소시설(산업용 보일러)을 사용하고 있다. 이러한 연소시설들은 석탄을 포함한 고체연료와 중질유, 경우 등을 포함한 액상연료 등의 화석연료를 사용하게 되므로, 연소 산화물로서 황산화물 또는 질소산화물이 많이 발생하게 된다.
이에 따라, 연소시설을 운영하는 업체의 경우, 대기 오염의 방지를 위해 연소시설의 하류 측에 탈질, 탈황 처리 장치를 설치하여 운영하는 것에 의해 연소 후 발생된 황산화물 및 질소산화물을 제거하고 있다.
하류 측 설비의 일 예로 황산화물(SOx)을 처리하기 위한 하류 측 설비로는 대한민국 공개특허 제10-2019-0000136호에 개시된 바와 같이 배연탈황장치(스크러버)가 널리 사용되고 있으며, 질소산화물이 처리하기 위한 하류 측 설비로는 다양한 촉매장치들 중 대한민국 등록특허 제10-0949383호에 개시된 바와 같이 선택적 환원 촉매장치(SCR: Selective Catalytic Reduction)가 널리 사용되고 있다.
그러나 상술한 배연탈황장치 및 선택적 환원 촉매장치의 경우 비용이 고가이고 설치비용 및 운영비용이 크게 소요되어, 중소형 연소시설을 이용하는 기업의 경우 설치비 및 운영비를 감당할 수 없어 이를 적용하지 못하고 있는 실정이다.
이에 따라, 국내 미세먼지 배출량에서 제조업 연소부분 발생이 전체 미세먼지 배출량의 67 %를 차지하는 문제점을 가진다.
그리고, 보통 연소의 효율과 공해저감의 목적으로 고온연소를 하게 되면, 써멀 질소산화물(Thermal NOx)이 생성되어 저온으로 연소를 하게 되는데, 이 경우 불완전연소 등의 또 다른 공해를 만들어내버린다.
보통 연소의 효율과 공해저감의 목적으로 고온연소를 하게 되면 써멀 질소산화물(Thermal NOx)이 생성되기 때문에, 이를 피하기 위해 저온으로 연소를 해버리면 불완전연소 등 또 다른 공해를 발생시키게 된다.
이에 본 발명은 개질 방법을 이용하여 NOx 저감과, 고온연소로 당량비의 연소로도 완전연소가 이루어지도록 함으로써, 효율은 높이고 공해는 줄이는 NOx 저발생 장치를 제안하고자 한다.
그리고, 공장 내의 휘발성유기화합물질(VCOs)을 NOx 발생이 최소화시키면서 완전 연소시킬 수 있는 장치를 제안하고자 한다.
본 실시예의 고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치는, 외형을 형성하는 외통과, 상기 외통으로부터 소정 간격 이격되도록 배치되어, 상기 외통에 연결된 연소 공기 공급관으로부터 공급되는 연소 공기의 이동 경로인 유로를 제공하도록 구성된 내통과, 상기 외통과 내통 사이로 연소 공기를 공급하기 위하여 상기 외통에 연결되는 적어도 하나 이상의 연소 공기 공급관과, 상기 외통 및 내통의 일측에 구성되고, 상기 내통 내부의 연소실로 연료 및 스팀을 공급하기 위한 공급수단을 포함하고, 상기 공급수단은 연료를 상기 연소실로 공급하기 위한 연료 공급부와, 상기 연료 공급부의 외주면을 감싸는 형상의 관으로 이루어지고 상기 연료를 점화시키기 위한 점화부와, 상기 점화부의 외주면을 감싸는 형상의 관으로 이루어지고 스팀을 상기 연소실 내로 공급하는 스팀 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 공급수단은, 상기 스팀 공급부의 외주면을 감싸는 형상의 관으로 이루어지고 휘발성유기화합물질을 상기 연소실 내로 공급하는 VOCs 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 스팀 공급부를 통해 공급되는 스팀은 상기 스팀 공급부의 접선 방향으로 공급됨으로써 상기 스팀 공급부의 내벽을 따라 회전하면서 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 VOCs 공급부를 통해 공급되는 휘발성유기화합물질은 상기 VOCs 공급부의 접선 방향으로 공급됨으로써 상기 VOCs 공급부의 내벽을 따라 회전하면서 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 연소 공기 공급관은 상기 외통의 제 1 위치에 구비되는 제 1 연소 공기 공급관과, 상기 제 1 위치보다 상기 공급수단으로부터 더 먼 위치인 제 2 위치에 구비되는 제 2 연소 공기 공급관을 포함하고, 상기 내통은 서로 다른 형상 또는 서로 다른 위치에 배치되는 제 1 내지 제 3 내통벽으로 구성되고, 상기 제 1 내통벽은 상기 제 1 연소 공기 공급관을 통해 유입되는 연소 공기를 상기 VOcs 공급부에 인접한 위치에서 상기 연소실로 공급되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
제안되는 바와 같은 장치에 의해서 질소산화물이 형성되지 않으면서 완전 연소를 통한 미세먼지를 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고온의 물을 이용한 NOx 저감장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 장치에서 연소 공기가 공급되는 구성을 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 실시예의 NOx 저감 장치의 동작을 시뮬레이션 한 이미지이다.
도 5는 본 실시예의 장치에서 시뮬레이션한 결과물 중 연료 연소를 도식화한 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 NOx 저감 장치의 연소실 내에서 고온의 스팀에 의한 연료의 개질화를 설명하기 위하여 개질화 영역을 단순화한 도면이다.
도 7은 본 실시예의 NOx 저감 장치에서 VOCs 물질을 연소실 내부로 공급되는 모습을 시뮬레이션한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고온의 물을 이용한 NOx 저감장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에서의 연료로는 LPG, LNG 등의 가스와, 등유, 경유, B/C유, 이온정제유, 미분탄 등을 사용할 수 있으나, 이하의 실시예에 대한 설명에서는 가스를 투입하는 경우를 중싱으로 설명하여 본다.
도 1을 참조하면, 실시예의 NOx 저감장치는, 외형을 형성하는 외통(10)과, 상기 외통(10)과 소정 간격을 두고 배치되어 연소 공기의 이동경로를 형성할 수 있도록 구성된 내통(20)과, 상기 내통(20)의 일측에 구성되어 연료, 스팀 및 휘발성유기화합물질이 공급되는 공급수단과, 상기 외통(10)의 하부를 지지하는 지지 프레임(220)과, 상기 지지 프레임(220)의 하부에 결합된 베이스(210)를 포함한다.
상기 외통(10)과 내통(20)은 측방향에서 연료, 스팀 및 연소 대상의 휘발성유기화합물질이 공급되고, 타측 방향으로 완전 연소된 가스가 배출되는 구조를 갖도록 배치된다. 즉, 외통(10)과 내통(20)은 상기 지지 프레임(220) 상에 눕혀진 상태로 고정되어, 개방된 제 1 측방향에서 연료가 공급되고, 완전 연소된 배기 가스는 제 2 측방향으로 배출되도록 구성된다.
상세히, 상기 공급수단은, 앞서 설명한 LPG, LNG 등의 가스와, 등유, 경유, B/C유, 이온정제유, 미분탄 등의 연료가 공급되는 연료 공급부(110)와, 상기 연료 공급부(110)의 외주면을 감싸는 형상으로 이루어진 관으로 형성되어 상기 내통(20) 내부의 연소실(8)에서 분사되는 연료에 점화가 이루어지도록 하기 위한 점화부(120)와, 상기 점화부(120)의 외주면을 감싸는 형상으로 이루어진 관으로 형성되어 고온의 스팀이 연소실(8) 내부로 공급되도록 하는 스팀 공급부(130)와, 상기 스팀 공급부(130)의 외주면을 감싸는 형상으로 이루어진 관으로 형성되어 연소시키고자 하는 휘발성유기화합물질이 연소실(8) 내부로 공급되도록 하는 VOCs 공급부(140)를 포함한다.
본 실시예의 장치를 구성하는 외통(10)과 내통(20)에 대해서 먼저 설명하여 본다.
상기 외통(10) 및 내통(20) 모두 연소 공기가 다중 유입되도록 구성됨으로써, 상기 공급수단측으로부터 배출부(40)로 갈수록 그 폭이 점차 작아지는 형상을 갖고 있다.
본 발명의 NOx 저감장치에서는 연소 공기가 내통(20)의 내벽을 따라 회전하면서 점차 공급수단측으로 이동하고, 일측으로 이동하는 동안 고온의 가열된 공기는 연료를 가열 뿐만 아니라 고온의 스팀에 의해 연료의 개질화 및 VOCs의 완전 연소 후 생성되는 배출 가스를 다시 고온으로 가열시킨다. 도시되어 있지는 않지만, 실시예의 장치의 일측에는 연소공기들을 예열하기 위한 예열실이 마련되어, 연소온도 상승이 이루어지도록 한다.
연소 공기는 서로 다른 위치에서 내통(20)측으로 공급되는데, 본 실시예에서는 외통(10)에 제 1 내지 제 4 연소 공기 투입관이 구성되어 내통(20) 내부로 공급되는 연소 공기의 주입 압력이 충분해지도록 할 수 있다. 본 실시예에 따라 외통(10)의 제 1 위치에는 제 1 연소 공기 공급관(1)이 연결되고, 제 1 위치보다 공급수단으로부터 더 먼 위치인 제 2 위치에는 제 2 연소 공기 공급관(2)이 연결된다. 그리고, 제 3 연소 공기 공급관(3) 및 제 4 연소 공기 공급관(4) 역시 점차 공급수단으로부터 더 먼 위치에 각각 구성된다.
내통(20)은 연소실(8)이 형성되도록 하면서 상기 외통(10)과는 소정 간격을 두고 배치되며, 복수의 내통벽들로 이루어져 있으며, 그 위치에 따라 제 1 내지 제 3 내통벽을 포함한다.
상기 제 1 내통벽은 제 1 연소 공기 투입관(1)을 통해 유입되는 제 1 연소 공기를 공급수단의 VOCs 공급부(140)측방향(도면에서는 상하부) 이동시켜 연소실(8) 내부로 공급되도록 하며, 경사지게 배치된 제 1 보조벽(21a), 수직 하강하는 형상의 제 2 보조벽(21b) 및 VOCs 공급부(140)를 감싸도록 형성된 제 3 보조벽(21c)을 포함한다.
그리고, 제 2 내통벽(22)은 상기 제 2 연소 공기 공급관(2)과 제 3 연소 공기 공급관(3)을 통해 유입되는 제 2 연소 공기 및 제 3 연소 공기를 가이드하는 역할을 수행하고, 상기 제 2 내통벽(22)에는 외통(10) 내벽과도 연결되는 차단막(15)이 구성되어, 제 2 연소 공기와 제 3 연소 공기의 이동이 각각 분리되도록 한다.
그리고, 제 3 내통벽(23)은 상기 제 2 내통벽(22)의 폭 보다 작은 폭을 갖도록 배치되며, 제 4 연소 공기 공급관(4)을 통해 유입되는 제 4 연소 공기의 이동을 가이드한다. 그리고, 제 3 내통벽(23)에는 외통(10) 내벽과 연결되는 차단막(15)이 구성되어, 제 3 연소 공기와 제 4 연소 공기의 이동이 각각 분리되도록 한다.
제 1 내통벽(21a,21b,21c)의 폭 중의 일부는 상기 제 2 내통벽(22)의 폭보다 작은 영역이 존재할 수 있으나, 제 2 내통벽(22)의 폭 보다 큰 폭의 제 1 내통벽이 구성되도록 하고, 상기 제 3 내통벽(23)의 폭은 제 2 내통벽(22)의 폭 보다 작게 형성하여, 전체적으로 상기 공급수단측으로부터 배출부(40)측으로 갈수록 내통벽의 폭, 즉, 내통의 폭이 점차 감소하는 형상을 갖는다. 이로 인해, 내통 내주면을 따라 회전하면서 점차 공급수단측으로 이동하는 연소 공기는 고온으로 급속히 가열되어 연료의 완전 연소가 이루어지도록 하면서, 연소 후 배출가스는 상기 배출부(40)측으로 용이하게 이동할 수 있다.
이러한 제 1 내지 제 4 연소 공기들의 공급은, 결국 내통(20)의 내주면(내통벽)을 따라 점차 공급수단측으로 이동하면서 급속하게 가열되는데, 연소실(8) 내부로 유입되는 때에 연소 공기의 유입 방향은 도 2 도시된 바와 같이 내통(20) 외벽의 접선 방향이 되도록 구성되기 때문에, 연소 공기는 메인 유로(21) 내부에서 원심력을 가지면서 이동하게 되고 그 원심력이 보존된 상태로 내통(20) 내부로 이동하게 된다.
이와 같은 연소 공기에 의해 내통(20) 내부는 고온의 공기 회오리가 형성되며, 이러한 고온의 공기 회오리는 연료(F)의 개질후 발생하는 수소계 가스를 연소시키는 역할을 한다.
도 3 및 도 4는 본 실시예의 NOx 저감 장치의 동작을 시뮬레이션 한 이미지이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 파란색으로 표현된 구성들이 연소공기이며, 내통 내벽을 따라 회전하면서 이동하는 공기 회오리는 공급수단측(붉은색)으로 이동하면서 고온으로 상승하고, 연료의 완전 연소가 이루어지도록 한다.
다시 도 1을 참조하여, 본 실시예에 따른 공급수단을 설명하면, 가스 등의 연료가 투입되는 연료 공급부(110)는 연소실(8) 내부로 연료가 분사되도록 하는 분사 노즐을 포함하고, 상기 점화부(120)는 분사노즐을 통해 분사되는 연료 가스를 점화시켜 연소의 개시가 이루어지도록 한다. 점화 후 내부가 점차 상승하여 1,800℃ 이상으로 유지된다.
특히, 본 실시예에 따르면, 고온의 스팀을 연소실(8) 내부로 분사되는 연료에 공급하기 위한 스팀 공급부(130)는, 공급되는 스팀의 상기 스팀 공급부(130)의 내벽을 따라 회전하면서 점차 연소실(8)로 이동하도록 구성되며, 앞서 설명한 바와 같이, 스팀 공급부(130)의 내벽에 접선 방향으로 스팀이 공급되도록 함으로써, 스팀이 내벽을 따라 점차 이동하면서 스팀 회오리를 형성하도록 한다.
도 5는 본 실시예의 장치에서 시뮬레이션한 결과물 중 연료 연소를 도식화한 도면이다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 분사노즐을 통해 분사되는 연료 주위에 회오리를 형성하면서 연소실(8) 내부로 공급되는 고온의 스팀에 의해 연료 연소시에도 회오리가 형성되는 것을 알 수 있다.
특히, 상기 스팀 공급부(130)를 통해 연소실(8) 내부로 공급되는 스팀은 상기 스팀 공급부(130)의 관에 대하여 접선 방향으로 공급됨으로써, 상기 스팀 공급부(130) 내부를 소용돌이치며 회전하면서 상기 연소실(8) 내부로 공급된다. 즉, 상기 스팀 공급부(130)의 내벽을 따라 회전하면서 점차 연소실(8)측으로 이동 및 공급되어, 상기 연소실(8) 내부로 유입된 때에는 연료를 개질화시키면서 점차 스팀 회오리를 형성하며 배출부(40)측으로 이동하게 된다.
상기 스팀 공급부(140)에 의해 공급되는 고온의 스팀에 의하여 연료의 개질화가 이루어지면서, 질소산화물은 발생하지 않으면서 배기 가스로서 수소계 가스가 발생하게 된다. 이렇게 개질된 가스는 내통(20) 내부에서 가장 좌측에 위치한 제 1 연소 공기 공급관(1)을 통해 유입되는 연소 공기에 의해 A1 개질 영역을 형성하게 되고, 순차적으로 공급수단으로부터 멀어질수록 제 2 내지 제 4 연소 공기 공급관(2,3,4)을 통해 유입되는 연소 공기들에 의해 A2, A3 및 A4 개질 영역이 형성될 것이다. 도 6은 본 실시예에 따른 NOx 저감 장치의 연소실 내에서 고온의 스팀에 의한 연료의 개질화를 설명하기 위하여 개질화 영역을 단순화한 도면이다.
한편, 본 실시예의 VOCs 물질 역시 VOCs 공급부(140)로 유입되는 때에, VOCs 공급부(140)의 내벽을 따라 점차 회전하면서 연소실측으로 이동시키기 위해, 상기 VOCs 공급부(140)의 관 내벽에 접선 방향으로 VOCs 물질이 공급되도록 구성된다.
도 7은 본 실시예의 NOx 저감 장치에서 VOCs 물질을 연소실 내부로 공급되는 모습을 시뮬레이션한 도면이다. 도시된 바와 같이, 고온의 스팀 뿐만 아니라 연소 대상의 VOCs 역시 공급부 내벽을 따라 회전하면서 이동하는 것에 의해 연소실(8) 내에는 스팀 회오리, VOCs 회오리, 각 연소 공기의 회오리가 형성되어, 연소실(8) 내에 머무르는 시간이 증가할 뿐만 아니라 급격한 온도 상승이 가능해지고, 스팀을 이용한 개질화와 연소 공기에 의한 완전 연소가 이루어질 수 있다.
CH4 연료가 공급되는 경우에, CH4는 1차로 개질된 H-O-H와 반응하여 CO+3H2가 되고, 2차로 개질된 H-O-H와 반응하여 CO2+4H2로 개질화가 될 수 있다. 이러한 개질화가 지속적으로 이루어 질수록 NOx(질소산화물)은 발생하지 않으면서 배기 가스로서 수소계 가스가 발생 할 수 있다.
그리고, 이 경우, 1차 연소에서, 연소공기 O2+4N2와 반응하여 CO2+2H2O+2H2+4N2가 되고, 2차 연소시에 공급되는 연소공기 O2+4N2와 반응하여 CO2+3H2O+H2+8N2가 되고 3차 연소 공기 O2+4N2와 반응하여 CO2+4H2O+12N2가 된다.
이와 같이, OH기 개질화와 복수의 고온연소공기 공급으로 연소가 끝날때까지 질소 산화물이 형성 돠지 않고, 당량비 수준에서의 연소공기로도 불완전 연소에의한 CO는 발생 하지 않게 된다.

Claims (5)

  1. 외형을 형성하는 외통과,
    상기 외통으로부터 소정 간격 이격되도록 배치되어, 상기 외통에 연결된 연소 공기 공급관으로부터 공급되는 연소 공기의 이동 경로인 유로를 제공하도록 구성된 내통과,
    상기 외통과 내통 사이로 연소 공기를 공급하기 위하여 상기 외통에 연결되는 적어도 하나 이상의 연소 공기 공급관과,
    상기 외통 및 내통의 일측에 구성되고, 상기 내통 내부의 연소실로 연료 및 스팀을 공급하기 위한 공급수단을 포함하고,
    상기 공급수단은 연료를 상기 연소실로 공급하기 위한 연료 공급부와, 상기 연료 공급부의 외주면을 감싸는 형상의 관으로 이루어지고 상기 연료를 점화시키기 위한 점화부와, 상기 점화부의 외주면을 감싸는 형상의 관으로 이루어지고 스팀을 상기 연소실 내로 공급하는 스팀 공급부를 포함하고,
    상기 공급수단은, 상기 스팀 공급부의 외주면을 감싸는 형상의 관으로 이루어지고 휘발성유기화합물질을 상기 연소실 내로 공급하는 VOCs 공급부를 더 포함하고,
    상기 스팀 공급부를 통해 공급되는 스팀은 상기 스팀 공급부의 접선 방향으로 공급됨으로써 상기 스팀 공급부의 내벽을 따라 회전하면서 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 VOCs 공급부를 통해 공급되는 휘발성유기화합물질은 상기 VOCs 공급부의 접선 방향으로 공급됨으로써 상기 VOCs 공급부의 내벽을 따라 회전하면서 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연소 공기 공급관은 상기 외통의 제 1 위치에 구비되는 제 1 연소 공기 공급관과, 상기 제 1 위치보다 상기 공급수단으로부터 더 먼 위치인 제 2 위치에 구비되는 제 2 연소 공기 공급관을 포함하고,
    상기 내통은 서로 다른 형상 또는 서로 다른 위치에 배치되는 제 1 내지 제 3 내통벽으로 구성되고,
    상기 제 1 내통벽은 상기 제 1 연소 공기 공급관을 통해 유입되는 연소 공기를 상기 VOCs 공급부에 인접한 위치에서 상기 연소실로 공급되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020210072507A 2021-06-04 2021-06-04 고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치 KR102466314B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210072507A KR102466314B1 (ko) 2021-06-04 2021-06-04 고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210072507A KR102466314B1 (ko) 2021-06-04 2021-06-04 고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102466314B1 true KR102466314B1 (ko) 2022-11-10

Family

ID=84045500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210072507A KR102466314B1 (ko) 2021-06-04 2021-06-04 고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102466314B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200199075Y1 (ko) * 2000-04-11 2000-10-02 김병도 배기가스 재연소장치
JP2003021309A (ja) * 2001-07-09 2003-01-24 Kouda Toshiyuki 多流体噴霧ノズルおよび水添加燃焼方法
KR20190111186A (ko) * 2018-03-22 2019-10-02 김지완 다중 원심 공간 분할 연소장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200199075Y1 (ko) * 2000-04-11 2000-10-02 김병도 배기가스 재연소장치
JP2003021309A (ja) * 2001-07-09 2003-01-24 Kouda Toshiyuki 多流体噴霧ノズルおよび水添加燃焼方法
KR20190111186A (ko) * 2018-03-22 2019-10-02 김지완 다중 원심 공간 분할 연소장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stadler et al. Experimental investigation of NOx emissions in oxycoal combustion
KR102232434B1 (ko) 오염물 배출이 최소화된 촉매 무화염 연소장치 및 연소방법
KR0164586B1 (ko) 유동상 반응기의 질소 함유 연료 연소시의 n2o 배출 감소 방법
JP7109158B2 (ja) 火力発電プラント、ボイラ及びボイラの改造方法
KR101209022B1 (ko) 열회수율이 향상된 열회수시스템 및 이를 이용한 열병합 발전시스템
JP6408135B2 (ja) 燃焼バーナ及びこれを備えたボイラ
KR102466314B1 (ko) 고온의 물을 이용한 ＮＯｘ 저감장치
CN105889921A (zh) 一种用于燃气锅炉烟气中氮氧化物脱除的系统及其方法
JP5960022B2 (ja) ボイラ
JP2014501378A (ja) ボイラからのエミッションを低減するためのシステムおよび方法
JP5854620B2 (ja) ボイラ及びボイラの運転方法
US5934892A (en) Process and apparatus for emissions reduction using partial oxidation of combustible material
JP6560885B2 (ja) 燃焼バーナ及びボイラ
JP6246709B2 (ja) 燃焼バーナ及びボイラ
US9702542B2 (en) Methods and apparatus for power recovery in fluid catalytic cracking systems
JP5986895B2 (ja) ボイラ
RU201654U1 (ru) Пиролизный котел-утилизатор
US9587827B2 (en) Water cooled CO boiler floor with screen gas distribution inlet
JP6188658B2 (ja) 燃焼バーナ及びボイラ
JP6087796B2 (ja) ボイラ
JP6258160B2 (ja) 燃焼バーナ及びボイラ
KR20230066764A (ko) 고온 증기 발생 장치
RU2811491C1 (ru) Способ снижения выбросов оксидов азота при сжигании газа в пылегазовой горелке, пылегазовая горелка для его реализации
JP6087793B2 (ja) ボイラ
JP6057784B2 (ja) ボイラ

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant