KR102488682B1 - 전처리와 플라즈마를 이용한 악취가스 처리 장치 - Google Patents

전처리와 플라즈마를 이용한 악취가스 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 악취를 제거함과 난분해성 성분을 효율적으로 정화시킬 수 있는 악취가스 처리 장치이다. 악취를 제거하는 악취 처리 유닛, 악취 처리 유닛 후단에 배치되는 가스 이송 유닛과 가스를 반응하여 정화시키는 플라즈마 처리 유닛을 포함할 수 있다.

Description

전처리와 플라즈마를 이용한 악취가스 처리 장치{Malodorous gas treatment system using pretreatment and plasma}
본 출원은 다양한 산업공정 분야에서 발생하는 폐가스 내 악취가스 및 유해독성물질을 제거하고 악취가스, 유해독성물질과 난분해성 성분을 효율적으로 정화시키는 악취가스 처리 장치에 관한 것이다.
산업의 발달에 따라 환경오염 문제는 갈수록 심각해지고 있으며, 악취가스 및 유해독성물질, 각종 환경오염물질에 대한 규제도 더욱 강화되고 있다. 특히 다양한 산업공정 분야에서 발생하는 악취가스, 유해독성물질, 산업 폐가스의 발생원이 다양하고 환경민원의 주요 원인으로 평가되고 있는 악취 유발물질(NH3, H2S), 유해독성물질, 난분해성 가스(VOCS*, PFCS**, NF3, SF6) 처리에 대한 지속적인 관심이 요구된다.
기존 산업공정에서 사용되고 있는 여과식 집진장치, 세정식 집진장치, 전기식 집진장치, 관성식 집진장치, 원심력식 집진장치, 중력식 집진장치로는 각종 악취가스, 유해독성물질, 난분해성 폐가스를 무해화하고 효과적으로 처리하기에 많은 한계가 있다. 특히 고농도 및 대용량 처리의 한계 뿐만 아니라 폐가스내 악취가스, 유해독성물질 등을 효과적으로 제거하지 못하는 어려움과 문제점이 있다.
본원발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 1) 폐가스 내 악취가스, 유해독성물질, 산업 폐가스를 효율적으로 제거하고, 2) 악취가스와 유해독성물질이 제거된 가스를 후단 반응유닛에 연속적으로 수송하며, 3) 상기 악취가스와 유해독성물질이 제거된 가스를 효율적으로 반응하여 정화시키는 전처리와 플라즈마를 이용한 악취가스 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본원발명에 따른 전처리와 플라즈마를 이용한 악취가스 처리 장치는 악취를 제거하는 악취 처리 유닛(100); 상기 악취 처리 유닛(100) 후단에 배치되며, 악취가 제거된 가스를 하기 플라즈만 반응 유닛으로(300)로 이송하는 가스 이송 유닛(200);상기 가스 이송 유닛(200)에서 공급되는 가스를 반응하는 플라즈마 처리 유닛(300);를 포함하는 악취가스 처리 장치이다.
또한, 상기 악취 처리 유닛(100)은 상기 악취 처리 유닛의 전단에 형성된 악취가스를 흡입하는 유입구(110); 상기 악취 처리 유닛의 후단에 형성된 악취가스를 배출하는 배출구(170); 상기 유입구에 인접하여 설치된 미세입자를 제거하는 프리필터(120); 상기 프리필터의 후단에 소정 거리 이격되어 순차적으로 설치되는 제1 광촉매필터(130) 및 제2 광촉매필터(140); 상기 제2 광촉매필터(140) 후단에 소정 거리 이격되어 설치되며, 필터 프레임 내에 충진되는 흡착제와 상기 흡착제 내부에 형성되는 열선을 포함하는 복합필터(150); 상기 악취 처리 유닛에서 상기 프리필터와 상기 제1 광촉매필터 사이 이격 공간 및 상기 제1 광촉매필터와 상기 제2 광촉매필터 사이 이격공간에 설치되며 상기 제1 광촉매필터 및 상기 제2 광촉매필터의 표면에 직접 조사하는 UV램프(160);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스 이송 유닛(200)은 상기 악취 처리 유닛의 배출구를 통해 배출되는 가스를 가압하는 가스 압축기(210); 상기 가스 압축기에서 배출되는 압축가스를 저장하는 리시브(Receive) 탱크(220)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈마 처리 유닛(300)은 상기 리시브 탱크(220)에서 공급되는 악취제거 가스를 반응하는 제2반응부(340); 상기 제2반응부(340)의 외주면에 구비되며 제2반응부(340)와 연통되도록 설치되는 제1반응부(310); 상기 제1반응부(310)의 상기 제2반응부(340)와 연통되는 일단의 대면 타단에 구비되고, 내부의 전자파 발진에 의해 생성된 플라즈마에 의해 점화된 플라즈마 화염을 상기 제1반응부(310)의 내부 공간으로 발산시키는 플라즈마 처리기(330); 상기 제2반응부(340)의 하단에 설치되어, 내부의 압력을 제어하고, 상기 제2반응부(340)로부터 배출되는 가스의 와류 형성을 조절하는 압력제어부(350)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈마 처리 유닛(300)은 상기 제2반응부(340)에 하단에 설치된 상기 압력제어부(350)에 대면하는 위치에 형성된 반응가스 배출구(360)를 통해서 배출되는 배가스를 처리하는 배가스 처리유닛(370)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본원 발명에 따른 전처리와 플라즈마를 이용한 악취가스 처리 장치에 의하면, 다양한 복합오염물질을 제거할 수 있는 전처리 유닛과 고온, 고밀도의 플라즈마 화염을 이용하는 플라즈마 처리유닛을 이용하여 대용량 산업 악취가스를 고효율 정화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 전처리와 플라즈마를 이용한 악취가스 처리장치 구성도이다.
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” 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 전처리와 플라즈마를 이용한 악취가스 처리장치 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 전처리와 플라즈마를 이용한 악취가스 처리 장치는 악취 처리 유닛(100), 가스 이송 유닛(200) 및 플라즈마 처리 유닛(300)으로 구성된다.
보다 자세히 살펴보면, 전단에 형성된 유입구를 통해 유입된 악취 가스를 광촉매 필터를 통해 제거하여 후단에 형성된 배출구를 통해 1차 제거된 악취가스를 제공하는 악취 처리 유닛; 상기 1차 제거된 악취가스를 가압하는 가스 압축기와 상기 가스 압축기에서 배출되는 압축가스를 저장하고 리시브(Receive) 탱크를 구비하여 저장된 압축가스를 정량적으로 공급하는 가스 이송 유닛; 및 상기 가스 이송 유닛에서 공급되는 압축가스를 플라즈마 처리하여 2차 제거된 악취가스를 제공하는 플라즈마 처리 유닛;을 포함한다.
여기서, 상기 악취 처리 유닛은, 상기 유입구에 인접하여 설치되어 상기 유입된 악취가스에서 미세입자를 제거하는 프리필터와; 상기 광촉매 필터로서 상기 프리필터의 후단에 소정 거리 이격되어 순차적으로 설치되는 제1 광촉매필터 및 제2 광촉매필터와; 상기 프리필터와 상기 제1 광촉매필터 사이의 이격 공간에 설치되는 제1 UV 램프와 상기 제1 광촉매필터와 상기 제2 광촉매필터 사이의 이격공간에 설치되는 제2 UV 램프의 UV 램프와; 상기 제2 광촉매필터의 후단에 소정 거리 이격되어 설치되며, 필터 프레임 내에 충진되는 흡착제와 상기 흡착제 내부에 형성되는 열선을 포함하는 복합필터;를 포함하여, 상기 제1 UV 램프 및 제2 UV 램프가 각각 상기 제1 광촉매필터 및 제2 광촉매필터의 표면에 직접조사하여 상기 프리필터에서 미세입자 제거된 악취가스를 광촉매 산화반응시킨 후, 상기 복합필터의 흡착제와 열선을 통해 상기 광촉매 산화반응처리된 악취가스를 최종적으로 1차 제거할 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 처리 유닛은, 내부의 전자파 발진에 의해 생성된 플라즈마에 의해 점화된 플라즈마 화염을 발산시키는 플라즈마 처리기(330)와; 상기 플라즈마 처리기(330)를 통해 내부 공간으로서 상기 리시브 탱크에서 공급되는 1차 제거된 악취가스와 1차 플라즈마 반응하는 제1 반응부(310)와; 상기 제1 반응부의 외주면의 일측에 형성되어 상기 리시브 탱크에서 공급되는 1차 제거된 악취가스를 공급하는 가스 주입부(320)와; 항아리 구조로서 상기 항아리의 외주면에 설치되는 제1 반응부(310)와 연통되어, 상기 플라즈마 처리기(330)를 통해 1차 플라즈마 처리된 악취가스와 2차 플라즈마 반응하는 제2 반응부(340)와; 상기 제2 반응부(340)의 하단에 설치되어, 내부의 압력을 제어하고, 상기 제2반응부(340)로부터 배출되는 가스의 와류 형성을 조절하는 압력제어부(350)와; 상기 제2반응부(340)에 하단에 설치된 상기 압력제어부(350)에 대면하는 위치에 형성된 반응가스 배출구(360)를 통해서 배출되는 배가스를 처리하는 배가스 처리유닛(370);을 포함하여, 상기 가스 이송 유닛에서 공급되는 압축가스를 상기 제1 반응부에서 1차 플라즈마 반응하고, 이어 제2 반응부에서 2차 플라즈마 반응시키고, 상기 배가스 처리 유닛을 통해 최종적으로 2차 제거할 수 있다. 하는 것을 특징으로 하는 악취가스 처리장치.
먼저 도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 악취 처리 유닛의 전단에 구비된 유입구(110)를 통해서 유입된 악취가스는 상기 유입과 인접하여 설치된 프리필터(120)를 통과하면서 각종 입자상 물질 및 기타 이물질들이 제거된 후, 프리필터(120) 후단에 소정 거리 이격되면서 나란히 이격되어 설치된 제1 광촉매필터(130) 및 제2 광촉매필터(140)을 순차적으로 통과하면서 자외선 및 광촉매산화반응에 의해 악취성 물질이 제거된다.
또한, 제2 광촉매필터(140)과 소정거리 이격되면서 악취 처리 유닛의 후단부에 설치된 복합필터를 통과하면서 잔존하는 미반응 악취성 물질을 흡착, 제거할 수 있도록 한 후, 악취성 물질을 완전히 제거한 가스를 후단에 구비된 배출구(170)를 통해 악취 제거 유닛(100) 외부로 배출할 수 있도록 하는 구성으로 이루어 진다.
상기 제1 광촉매필터(130) 전단과 제2 광촉매필터(140)의 전단에는 상기 각각의 광촉매필터에 자외선을 조사하는 UV 램프(160)가 소정거리 이격되어 설치되어 있다. 또한, 상기 UV 램프(160)은 상기 플리필터(120)과 상기 제1 광촉매필터(130) 사이 이격공간에 설치되어 있는 제1 UV 램프(161)과 상기 제1 광촉매필터(130)과 상기 제2 광촉매필터(140) 사이의 이격공간에 설치되어 있는 제2 UV 램프(162)로 구성되어 있다.
상기 제1 UV 램프(161)은 상기 제1 광촉매필터(130)의 표면을 직접 조사하여 오존(O3)을 발생시킨다. 상기 생성된 오존은 악취성 물질(H2S, CH4 등)을 산화시켜서 완전무해하게 처리한다. 상기 제1 UV 램프(161)는 바람직하게 150nm 이상 200nm 이하범위의 파장을 조사한다.
또한, 제2 UV 램프(162)는 상기 제2 광촉매필터(140) 표면을 직접 조사하여 상기 제2 광촉매필터(140) 내부에 수용된 촉매의 표면에서 산소가 반응하여 슈퍼옥사이드 라디칼(O2 -)을 생성하여, 대부분의 악취성 물질 및 VOCS(휘발성유기화합물)을 분해시켜 제거한다. 상기 제2 UV 램프(162)는 바람직하게 350nm 이상 380nm 이하 범위의 파장을 조사한다.
또한, 상기 제2 광촉매필터(140)를 통과한 악취가스는 복합필터(150)에 의해 잔류하는 악취성 물질과 기타 오염물질이 제거되어 최종적으로 악취가 제거된 가스를 악취 제거 유닛 외부로 배출한다.
상기 악취 처리 유닛(100)으로부터 배출되는 가스는 가스 이송 유닛(200)을 통하여 후단 플라즈마 처리 유닛(300)에 공급된다.
상기 가스 이송 유닛(200)의 전단에 구비된 가스 압축기를 이용하여 상기 악취 처리 유닛(100)에서 배출되는 악취 제거 가스를 가압하여 후단 리시브 탱크(220)에 공급한다. 상기 리시브 탱크(220)는 악취가 제거된 가스를 후단 플라즈마 처리 유닛의 한 개 혹은 다수개의 가스 주입부에 가스를 정량적으로 공급하기 위한 가스 저장조 역할을 한다. 상기 가스 압축기(210)의 운전 압력은 상기 악취 처리 유닛(100)에서 배출되는 가스를 상기 플라즈마 처리 유닛(300)에 안정적으로 공급하여 안정적으로 운전할 수 있는 압력범위로 특히 한정되지 않는다.
상기 가스 이송 유닛에서 공급되는 가스는 제1반응부(310)의 외주면의 일측에 형성되어 있는 가스 주입부(320)를 통하여 플라즈마 처리 유닛(300)에 공급된다. 제1반응부(310)에서 상기 공급된 가스와 상기 플라즈마 처리기(330)로부터 점화된 플라즈마 화염이 혼합되어 1차 반응을 한다.
또한, 상기 제1반응부(310)에서 생성되는 가스는 제2반응부(340) 내부에 공급되어, 2차 반응을 한다. 상기 제2반응부(340) 내부는 하단에 설치된 압력제어부(350)에 의해 와류 형성이 조절되고, 2차 반응 후 반응가스는 제2반응부(340)의 상단에 구비된 반응가스 배출구(360)를 통하여 배출된다.
또한, 상기 반응가스 배출구(360)을 통해 배출된 반응가스는 후단에 설치된 배가스 처리 유닛을 통해 잔재 오염물질 제거한 후 대기로 배출될 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: 악취 처리 유닛
110: 유입구
120: 프리필터
130: 제1 광촉매필터
140: 제2 광촉매필터
150: 복합필터
160: UV 램프
161: 제1 UV 램프
162: 제2 UV 램프
170: 배출구
200: 가스 이송 유닛
210: 가스 압축기
220: 리시브 탱크
300: 플라즈마 처리 유닛
310: 제1반응부
320: 가스 주입부
330: 플라즈마 처리기
340: 제2반응부
350: 압력제어부
360: 반응가스 배출구
370: 배가스 처리유닛

Claims (5)

  1. 전단에 형성된 유입구를 통해 유입된 악취 가스를 광촉매 필터를 통해 제거하여 후단에 형성된 배출구를 통해 1차 제거된 악취가스를 제공하는 악취 처리 유닛;
    상기 1차 제거된 악취가스를 가압하는 가스 압축기와 상기 가스 압축기에서 배출되는 압축가스를 저장하고 리시브(Receive) 탱크를 구비하여 저장된 압축가스를 정량적으로 공급하는 가스 이송 유닛; 및
    상기 가스 이송 유닛에서 공급되는 압축가스를 플라즈마 처리하여 2차 제거된 악취가스를 제공하는 플라즈마 처리 유닛;을 포함하고,
    상기 악취 처리 유닛은, 상기 유입구에 인접하여 설치되어 상기 유입된 악취가스에서 미세입자를 제거하는 프리필터와; 상기 광촉매 필터로서 상기 프리필터의 후단에 소정 거리 이격되어 순차적으로 설치되는 제1 광촉매필터 및 제2 광촉매필터와; 상기 프리필터와 상기 제1 광촉매필터 사이의 이격 공간에 설치되는 제1 UV 램프와 상기 제1 광촉매필터와 상기 제2 광촉매필터 사이의 이격공간에 설치되는 제2 UV 램프의 UV 램프와; 상기 제2 광촉매필터의 후단에 소정 거리 이격되어 설치되며, 필터 프레임 내에 충진되는 흡착제와 상기 흡착제 내부에 형성되는 열선을 포함하는 복합필터;를 포함하여, 상기 제1 UV 램프 및 제2 UV 램프가 각각 상기 제1 광촉매필터 및 제2 광촉매필터의 표면에 직접조사하여 상기 프리필터에서 미세입자 제거된 악취가스를 광촉매 산화반응시킨 후, 상기 복합필터의 흡착제와 열선을 통해 상기 광촉매 산화반응처리된 악취가스를 최종적으로 1차 제거하며,
    상기 플라즈마 처리 유닛은, 내부의 전자파 발진에 의해 생성된 플라즈마에 의해 점화된 플라즈마 화염을 발산시키는 플라즈마 처리기(330)와; 상기 플라즈마 처리기(330)를 통해 내부 공간으로서 상기 리시브 탱크에서 공급되는 1차 제거된 악취가스와 1차 플라즈마 반응하는 제1 반응부(310)와; 상기 제1 반응부의 외주면의 일측에 형성되어 상기 리시브 탱크에서 공급되는 1차 제거된 악취가스를 공급하는 가스 주입부(320)와; 항아리 구조로서 상기 항아리의 외주면에 설치되는 제1 반응부(310)와 연통되어, 상기 플라즈마 처리기(330)를 통해 1차 플라즈마 처리된 악취가스와 2차 플라즈마 반응하는 제2 반응부(340)와; 상기 제2 반응부(340)의 하단에 설치되어, 내부의 압력을 제어하고, 상기 제2반응부(340)로부터 배출되는 가스의 와류 형성을 조절하는 압력제어부(350)와; 상기 제2반응부(340)에 하단에 설치된 상기 압력제어부(350)에 대면하는 위치에 형성된 반응가스 배출구(360)를 통해서 배출되는 배가스를 처리하는 배가스 처리유닛(370);을 포함하여, 상기 가스 이송 유닛에서 공급되는 압축가스를 상기 제1 반응부에서 1차 플라즈마 반응하고, 이어 제2 반응부에서 2차 플라즈마 반응시키고, 상기 배가스 처리 유닛을 통해 최종적으로 2차 제거하는 것을 특징으로 하는 악취가스 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 UV 램프는 파장 조사범위가 150nm 이상 200nm 이하이고,
    상기 제2 UV 램프는 파장 조사범위가 350nm 이상 380nm 이하인 것을 특징으로 하는 악취가스 처리장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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