KR102523670B1 - 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로는, 폐기물 소각로(300)에서 연소 가스의 출구 쪽 설치되고 폐기물 소각로(300)의 수직 벽체와 폐기물 소각로(300)의 천장 수평 벽체로부터 떨어서 경사지게 배치되어 상부에 반응 영역(A)을 형성시키도록 하는 와류판(310); 및
폐기물 소각로(300)에 설치되어 상기 반응 영역(A)으로 암모니아를 분사하도록 하는 암모니아 분사 노즐 장치(220); 를 포함하고,
폐기물 소각로(300)에서 발생한 연소 가스가 상승하여 상기 와류판(310)과 수직 벽체의 사이 공간 및 상기 와류판(310)과 천장 수평 벽체의 사이 공간을 통과하면서 연소 가스의 흐름 속도가 높아지도록 하여 암모니아와 연소 가스가 좀 더 빠르게 혼합되도록 하고,
상기 반응 영역(A)에서 연소 가스의 흐름에 와류를 형성하여 연소 가스의 체류 시간을 늘리고 암모니아와 연소 가스에 포함된 질소산화물 간의 화학반응 시간이 확보하도록 할 수 있다.
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상기 반응 영역(A)에서 연소 가스의 흐름에 와류를 형성하여 연소 가스의 체류 시간을 늘리고 암모니아와 연소 가스에 포함된 질소산화물 간의 화학반응 시간이 확보하도록 할 수 있다.
Description
본 발명은 소각시설에서 생활 폐기물을 소각할 때 발생한 질소산화물을 제거하도록 하는 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 관한 것이다.
일반적으로, 폐기물을 소각시설에서 태우는데, 폐기물이 타는 동안에 질소산화물(NOX)이 발생하고, 질소산화물은 환경에 좋지 않은 영향을 치며, 예를 들면 아산화질소(N2O)는 온실효과를 높이고, 시정 장애를 발생시키며, 산성비 원인으로 지목되고 있다.
질소산화물은 Thermal NOX, Fuel NOX, 및 Prompt NOX가 있다. Thermal NOX는 연소과정에서 원자 또는 분자 상태의 질소가 산소와 결합하여 생성될 수 있으며 고온일수록, 고온에서 오래 노출될수록, 공기 비율이 높을수록 많이 생성될 수 있다. Fuel NOX는 연료가 자체적으로 가지고 있는 질소성분이 고온에서 산소와 만나서 생성될 수 있다. Prompt NOX는 화염면에서 생성된 탄화수소 Radical과 질소가 반응하여 생성된 HCB, CN 등을 중간체로 하여 이후 산화되어 NO로 전환될 수 있다.
소각시설에서 폐기물이 연소할 때 발생하는 주된 질소산화물은 소각로 내부 연소온도와 관계가 깊은 Thermal NOX이다.
1차 오염물질로서의 질소산화물은 자외선에 의해 산소와 반응하여 오존(O3) 및 질산과산화아세틸(PAN: Peroxy Acetyl Nitrate) 등의 광화학 스모그인 2차 오염물질을 발생시키고, 이 때문에 대기오염의 원인으로 알려져 있다.
또한, 질소산화물은 대기 중의 수증기 암모니아 및 오존 등과 결합하는 화학반응을 통해 미세먼지가 생성되고, 이 때문에 질소산화물의 2차 환경오염을 일으킬 수 있다.
소각시설과 같은 고정 시설에서 배출하는 질소산화물은 암모니아(NH3)를 이용한 선택적 촉매 환원 반응 장치(SCR: Selective Catalytic Reduction)로써 질소산화물을 90% 내외로 제거할 수 있다고 알려져 있으며, 질소산화물 제거 기술에 있어서 최적 방지기술(Best Available Control Technology, BACT)로 상용화되고 있다.
한편으로, 소각시설은 질소산화물의 90% 이상이 일산화질소(NO)의 형태로 배출된다.
선택적 촉매 환원 장치(SCR)에서 촉매로 유입된 배가스 SO2는 반응식에 의해 SO3로 된다.
SO2 + 1/2O2 → SO3
암모니아가 질소산화물을 제거하는 과정 반응식은 다음과 같다.
4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O(1,224 KJ/mol)
4NH3 + 2NO2 + O2 → 3N2 + 6H2O
2NH3 + NO2 + NO → 2N2 + 3H2O
요소 사용할 때 질소산화물 제거반응식은 다음과 같다.
4NO +2CO(NH2)2+ O2 → 4N2 + 2CO2+ 4H2O
암모니아를 이용한 선택적 촉매 환원 반응 장치(NH3-SCR)는 산화알루미늄(Al2O3), VOX/TiO2 등의 촉매를 사용하고 있고, 이러한 촉매는 비용이 많이 들며, 폐기물을 소각할 때 발생한 물(H2O)과 삼산화황(SO3)이 반응하여 황산(H2SO4)이 생성되고, 암모니아와 반응한 황산은 황산 암모늄염을 생성한다. 황산 암모늄염은 선택적 촉매 환원 반응 장치(SCR)의 허니컴 형태의 촉매 구멍을 막히게 하고 철재 설비 및 외벽과 본체 등에 부식을 진행하게 하여 질소산화물 제거효율을 낮추는 문제가 있다.
VOX/TiO2는 촉매의 산화 반응 때문에 황산화물(SO2)을 삼산화황(SO3)으로 산화시키며, 생성된 삼산화황은 환원제로 사용된 암모니아(NH3) 및 물(H2O)과의 반응 때문에 촉매표면의 기공에 중황산암모늄(NH4HSO4: Ammonium Bisulfate)의 침적을 통해 질소산화물 제거효율을 낮추는 문제가 있다.
일반적으로 선택적 촉매 환원 반응 장치(SCR)가 있는 소각시설에서 암모니아를 사용할 때, 그 암모니아의 농도는 25%이며, 화학물질 관리법 시행규칙 별표3-2. 유해위험 물질의 수량 기준. 44번항 '암모니아[Ammonia; 7664-41-7] 및 이를 10% 이상 함유한 혼합물'로 정의되어 농도 10% 이상은 유해위험 물질로 관리된다.
선택적 비촉매 환원 장치(SNCR)에서는 배기가스에 환원제가 분사됨으로써 촉매 없이 870℃에서 1,200℃의 온도 범 위에서 탈질 반응이 일어난다.
황산암모늄 형성 반응은 다음과 같다.
SO3 + H2O → H2SO4(gas)
NH3 + SO3 + H2O → NH4HSO4
2NH3 + SO3 + H2O → (NH4)2SO4
일반적으로 폐기물 소각시설에서는 선택적 비촉매 환원 장치(SNCR)를 사용하고 있으며, 선택적 비촉매 환원 장치(SNCR)에 사용되는 환원제는 요소수이다.
요소는 암모니아보다 질소산화물과 반응이 느리며, 구매비용이 많이 든다.
한편으로, 선택적 비촉매 환원 장치(SNCR)는 선택적 촉매 환원 장치(SCR)와 비교하면 건설비 및 유지관리비가 저렴하다고 알려져 있다.
따라서 종래에 알려진 질소산화물 처리장치는 값비싼 환원제를 사용하여야 하는 부담이 있고, 상대적으로 저렴한 암모니아를 질소산화물 제거용으로 사용하기 위해서는 그에 따른 적절한 방안이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 질소산화물을 처리할 때 값비싼 환원제를 사용하는 대신에 상대적으로 저렴한 암모니아를 사용할 수 있도록 하면서도 고농도의 암모니아를 사용하면서 발생할 수 있는 오염 등의 위험에 적극적으로 대처할 수 있도록 하는 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 암모니아를 질소산화물 제거용으로 사용할 때에는 암모니아 농도 9% 내외로 사용하여 화학물질 관리법을 준수할 수 있도록 하고, 안전하고 효율적인 관리를 구현할 수 있는 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로는, 폐기물 소각로(300)에서 연소 가스의 출구 쪽 설치되고 폐기물 소각로(300)의 수직 벽체와 폐기물 소각로(300)의 천장 수평 벽체로부터 떨어서 경사지게 배치되어 상부에 반응 영역(A)을 형성시키도록 하는 와류판(310); 및 폐기물 소각로(300)에 설치되어 상기 반응 영역(A)으로 암모니아를 분사하도록 하는 암모니아 분사 노즐 장치(220); 를 포함하고,
폐기물 소각로(300)에서 발생한 연소 가스가 상승하여 상기 와류판(310)과 수직 벽체의 사이 공간 및 상기 와류판(310)과 천장 수평 벽체의 사이 공간을 통과하면서 연소 가스의 흐름 속도가 높아지도록 하여 암모니아와 연소 가스가 좀 더 빠르게 혼합되도록 하고,
상기 반응 영역(A)에서 연소 가스의 흐름에 와류를 형성하여 연소 가스의 체류 시간을 늘리고 암모니아와 연소 가스에 포함된 질소산화물 간의 화학반응 시간이 확보하도록 하는 것을 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로의 와류판(310)은, 설치 각도(b)가 수평선에 대하여 54도부터 57도까지 범위일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로의 와류판(310)은, 길이(s3)가 와류판(310)과 수직 벽체까지 제1 거리(s1) 또는 와류판(310)과 천장 수평 벽체까지 제2 거리(s2)에 대하여 1.9배부터 2.2배까지의 범위일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로의 와류판(310)은, 와류판(310)의 내부에 공기 배관(312)이 형성되고 공기 배관(312)에 냉각 공기가 유통하여 와류판(310)을 냉각시키는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로의 암모니아 분사 노즐 장치(220)는, 중앙에 센터 홀(11)이 관통하여 형성되고, 각 헤드(18)를 기준으로 한쪽에 제1 수나사(13)가 형성되며, 상기 제1 수나사(13)의 바깥에서 상기 센터 홀(11)과 평행하게 사이드 홀(12)이 관통되어 형성되고, 상기 사이드 홀(12)의 바깥에서 제2 수나사(14)가 형성되며, 상기 각 헤드(18)를 기준으로 상기 제1 수나사(13)가 형성된 쪽의 반대쪽에 제3 수나사(15)와 노즈(16)가 형성되고, 상기 제3 수나사(15)가 상기 사이드 홀(12)의 바깥에 형성되며, 상기 노즈(16)가 원추 형상으로 형성되고, 상기 노즈(16)의 표면에 오목한 형상으로 복수의 슬로프 슬릿(17)이 형성된 노즐(10); 상기 제1 수나사(13)에 체결되고 암모니아가 통과하는 제1 파이프(20); 상기 제2 수나사(14)에 일부분이 체결된 소켓 너트(30); 상기 제1 파이프(20)를 둘러싸도록 상기 제1 파이프(20)의 겉에 배치되어 상기 제1 파이프(20)와 틈새를 유지하고 상기 소켓 너트(30)에 체결되어 상기 틈새에 고압 공기가 통과하도록 하는 제2 파이프(40); 및 중앙에 노즐 홀(53)이 관통되어 형성되고, 한쪽에 제1 암나사(51)가 형성되어 제1 암나사(51)가 상기 제3 수나사(15)에 체결되고, 상기 노즈(16)를 대응하는 형상으로 테이퍼(52)가 형성되며, 노즐 홀(53)을 기준으로 상기 테이퍼(52)의 반대쪽의 바깥에 지름이 점진적으로 커지는 형상의 나팔관(54)이 형성된 노즐 캡(50); 을 포함하고,
상기 노즐(10)에 상기 노즐 캡(50)이 체결되면 사이드 홀(12)의 전방과 슬로프 슬릿(17)의 입구 사이에 체임버(55)가 형성되고, 고압 공기가 다수의 사이드 홀(12)을 통과한 후에 상기 체임버(55)에서 합쳐지고 슬로프 슬릿(17)을 통과하여 암모니아와 섞이면서 암모니아를 미립자 형태로 깨트리는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로의 상기 노즐(10)은, 노즐(10)의 정면에서 볼 때, 슬로프 슬릿(17)의 출구 위치가 상기 센터 홀(11)의 중심에서 벗어난 위치에서 통하도록 형성되어 고압 공기가 암모니아와 부딪힐 때 나선 형상으로 회전하는 기류가 형성되는 것일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
종래에 알려진 소각시설의 선택적 비촉매 환원 장치(SNCR)에서 요소수를 사용하고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로는, 요소수를 대체하는 환원제로써 암모니아를 사용하고, 암모니아를 안전하고 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로는, 암모니아 관리에 있어서 근로자의 안전을 최선으로 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로는, 요소수의 구매비용보다 낮은 비용으로 살 수 있는 암모니아를 선택적 비촉매 환원 장치(SNCR)의 환원제로 사용 함으로써 소각시설 운영비의 절감하는 효과가 있다.
또한, 종래에 알려진 소각시설의 선택적 비촉매 환원 장치(SNCR)에서 요소수를 사용할 때 미반응 암모니아 슬립이 많이 나타나는 문제가 있었지만, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로는, 암모니아를 사용함으로써 미반응 암모니아 농도를 줄이는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로는, 환원제로써 암모니아를 사용함으로써 요소수 환원제보다 높은 효율로 질소산화물을 제거하는 효과가 있고, 특히 종래에 요소수를 환원제로 사용할 때 질소산화물 제거율이 55%인 것에 반하여 본 발명의 실시예를 적용하면 질소산화물 제거율이 75%로 15% 이상 현저하게 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로가 적용된 소각시설의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로의 예를 설명하기 위한 정면 단면도와 측면 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치의 노즐 부분 구성을 설명하기 위한 분해도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치에서 노즐을 발췌하여 보인 정면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치의 구성에서 고정 부분을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로의 예를 설명하기 위한 정면 단면도와 측면 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치의 노즐 부분 구성을 설명하기 위한 분해도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치에서 노즐을 발췌하여 보인 정면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치의 구성에서 고정 부분을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명하면서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 자세한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시한 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시할 수 있다.
한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
다른 한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
먼저, 도 1부터 도 3을 참조하여 소각시설의 전체적인 구성을 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로가 적용된 소각시설의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로의 예를 설명하기 위한 정면 단면도와 측면 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 소각시설은, 암모니아 공급원(100), 암모니아 저장 탱크(200), 소각로(300), 폐열보일러(400), 탈황 장치(500), 여과 집진 시설(600) 및 연돌(700)을 포함하여 구성할 수 있다.
암모니아 공급원(100)은 암모니아 공급 차량을 이용하여 운송될 수 있다. 암모니아 공급원(100)으로부터 제공되는 암모니아는 암모니아 제조업체로부터 암모니아 함량 9% 내외의 암모니아수를 소각장 부지로 운반되는 것일 수 있다.
암모니아 공급원(100)은 암모니아 저장 탱크(200)와 암모니아 공급 배관(110)으로 연결될 수 있다. 암모니아 공급 배관(110)은 암모니아 공급원(100)으로부터 암모니아 저장 탱크(200)에 암모니아를 공급하는 배관이다.
또한, 암모니아 공급원(100)은 암모니아 저장 탱크(200)와 암모니아 가스 회수 배관(120)으로 연결될 수 있다. 암모니아 가스 회수 배관(120)은 암모니아 공급원(100)으로부터 암모니아 저장 탱크(200)에 암모니아를 공급할 때 암모니아 저장 탱크(200)에서 발생하는 양압의 암모니아 가스를 암모니아 공급원(100)으로 회수하는 배관이다.
암모니아 저장 탱크(200)는 밀폐되어있고, 유입되는 암모니아 때문에 양압이 형성되며, 양압은 암모니아 저장 탱크(200) 본체에 충격을 줄 수 있고, 암모니아 가스가 새어 나와 주변의 공기를 오염시킬 수 있으므로 반드시 암모니아 가스를 회수되어야 한다.
판체크밸브(130)는 암모니아 저장 탱크(200) 상부에 설치되어 있다. 암모니아를 암모니아 공급원(100)에서 암모니아 저장 탱크(200)로 옮길 때, 암모니아 가스 회수 속도가 빠르면 암모니아 저장 탱크(200) 내부에 진공압이 발생하기 때문에 암모니아 저장 탱크(200)의 손상이 발생할 수 있다.
판체크밸브(130)는 암모니아 저장 탱크(200) 내부에 진공압의 발생을 억제해서 암모니아 저장 탱크(200)의 손상을 방지하고 암모니아가 암모니아 저장 탱크(200)에 원활하게 투입되도록 하는 안전장치이다.
또한, 암모니아를 폐기물 소각시설에 투입할 때 암모니아 저장 탱크(200)가 진공압이 되면 판체크밸브(130)는 개방되고, 이로써 암모니아 저장 탱크(200) 내부가 대기압이 되며 펌프(293)에 캐비테이션 현상 없이 암모니아 공급이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
암모니아 저장 탱크(200)는 암모니아 공급원(100)부터 암모니아를 배관 이송받아 폐기물 소각로에 투입하기 위한 저장시설이다. 암모니아가 강알칼리성이므로 암모니아 저장 탱크(200)의 재질은 부식에 강한 스테인리스로 제작될 수 있다.
암모니아는 화학물질 관리법 시행규칙 별표3-2. 유해위험 물질의 수량 기준. 44번항 '암모니아[Ammonia; 7664-41-7] 및 이를 10% 이상 함유한 혼합물'로 정의되어 농도 10% 이상은 유해위험 물질로 관리되어야 한다.
본 발명에 사용되는 선택적 비촉매 환원 장치(SNCR)는 암모니아가 질소산화물 제거용 환원제로 사용되며, 암모니아는 농도 10% 미만으로 사용하여, 암모니아 유독성으로부터 작업자의 안전을 고려하였다.
암모니아 투입시설(210)은 펌프(293)의 동력을 이용하여 암모니아 저장 탱크(200)로부터 폐기물소각시설까지 이송시키는 배관이다.
만약, 선택적 비촉매 환원 장치(SNCR)에 요소수를 사용하면 배관에 흰색결정체가 생성된다. 흰색결정체는 요소수의 결정체이며, 생성원인은 기온이 떨어지거나 배관에 요소수의 흐름이 없을 때 수분이 증발하여 요소의 고체화가 된 것이다. 이 결정체는 배관을 폐쇄하거나 요소수의 흐름을 느리게 하여 질소산화물 제거 효과를 낮추는 문제가 있다.
반면에 본 발명의 암모니아를 이용한 선택적 비촉매 환원 장치(SNCR)는 암모니아의 결정체가 없으며, 결정체에 의한 배관의 폐쇄가 없기에 질소산화물 제거효율을 일정하게 유지할 수 있다.
암모니아 분사 노즐 장치(220)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 암모니아를 폐기물 소각로(300) 상부에 배치된 와류판(310)의 반응 영역(A)에 분사되도록 하는 것이다.
와류판(310)의 반응 영역(A)은 연소 가스가 와류판(310)에 의해 난류가 되어 유속이 빠른 지역일 수 있다.
암모니아 분사 노즐 장치(220)는 연소 가스에 미립자 형태가 된 암모니아를 분사함으로써 화학반응을 더욱 활발하게 활성화하도록 함으로써 질소산화물 제거효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
암모니아 분사 노즐 장치(220)는 암모니아 분사용으로 제공되는 것으로써, 암모니아와 압축공기를 한꺼번에 분사하도록 하며 암모니아 분사 노즐 장치(220)의 출구 족에서 암모니아와 압축공기가 확실하게 혼합되어 분사되도록 하는 것이다.
암모니아 분사 노즐 장치(220)는 도 4부터 도 8을 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.
압축공기를 사용하는 이유는 암모니아 입자가 작은 미립자로 만들고 이러한 작은 입자가 넓은 표면적으로 연소 가스와 접촉. 혼합. 반응하여 질소산화물 제거에 효율적이기 때문이다.
암모니아 분사 노즐 장치(220은 암모니아를 공기와 함께 투입되는 2류체 특수노즐이며, 노즐 캡과 본체가 분리되어 조립이 가능한 구조이고, 본체와 캡 사이의 공간에서 압축공기가 액상 암모니아와 혼합되어 미립자처럼 된 암모니아가 분사된다.
소각로 내부에서 질소산화물을 효율적으로 제거하는 화학반응이 일어나게 설계되어 있다.
배기 장치(230)는 암모니아가 암모니아 저장 탱크(200)에서 유출되어 작업장 내에 암모니아 가스로 오염되었을 때 암모니아 가스를 외부로 배출시키는 환기시설이다. 배기 장치(230)는 암모니아 가스를 외부로 배출시킴으로써 근무자의 호흡기 보호 등 작업자 건강이 해치는 것을 방지하기 위한 것이다.
살수장치(240)는 암모니아가 암모니아 저장 탱크(200)에서 누출되었을 때 액상 상태의 암모니아를 희석하고, 대기에 누출된 암모니아 가스를 중화시키기 위한 것이다.
암모니아는 물에 잘 녹는 성질이고, 일반적으로 암모니아 제독용으로 물을 사용한다.
살수장치(240)는 고가 탱크(241)로부터 물을 공급받아 사용할 수 있다.
고가 탱크(241)는 물이 저장되어있는 시설이고, 상수용이나 소방용의 물을 저장할 수 있고, 공정용수 및 세척장치(270)의 용수 등으로 사용될 수 있다.
암모니아 감지기(250)는 암모니아가 암모니아 저장 탱크(200)에서 누출되었을 때 암모니아 농도를 감지하는 장치이다. 암모니아 감지기(250)에서 감지된 암모니아의 농도는 중앙제어부(800)에 통보될 수 있다.
중앙제어부(800)는 암모니아가 누출된 것을 파악한 직후에 암모니아 저장 탱크(200)의 근처에 설치된 살수장치(240)를 가동하여 누출된 액상 암모니아를 희석하고, 대기에 누출된 암모니아 가스를 중화하도록 한다.
중앙제어부(800)는 컴퓨터프로그램으로 자동으로 작동될 수 있고, 작업자가 수동으로 제어할 수도 있다.
암모니아의 농도는 암모니아 농도 표시계(260)에 신호 전달하여 주변 근무자가 알아차릴 수 있도록 하여 사고에 대비하게 할 수 있다.
좀 더 상세하게는, 암모니아 농도 표시계(260)는 암모니아가 암모니아 저장 탱크(200)에서 누출되었을 때 암모니아 농도를 암모니아 감지기(250)로부터 신호를 전달받아 인근 근무자가 알아차릴 수 있도록 하여 사고에 대비하게 하는 것이다.
세척장치(270)는 암모니아가 암모니아 저장 탱크(200)에서 누출되었을 때 인근 근무자가 암모니아로 오염된 피부 등을 세척 할 수 있도록 하는 수세시설이다. 물 공급원은 앞서 설명한 바와 같이 고가 탱크(241) 등의 탱크에서 공급할 수 있다. 즉, 세척장치(270)는 암모니아가 누출되었을 때 사고에 대비하게 하는 것이다.
방유턱(280)은 암모니아가 암모니아 저장 탱크(200)에서 누출되었을 때 암모니아가 외부로 흘러나가지 못하도록 막는 시설이다.
암모니아 저장 탱크(200)가 실내에 있을 때 방유턱(280)은 물이 스며들지 않는 콘크리트 등의 재질로 할 수 있고, 또는 방수 처리된 구조물일 수 있다.
즉, 방유턱(280)은 암모니아가 누출될 때를 대비한 안전시설이다.
누출 피트(290)는 암모니아가 암모니아 저장 탱크(200)에서 누출되었을 때 액상 암모니아가 모일 수 있게 만든 물통 형태의 시설이다. 누출 피트(290)는 유출된 암모니아가 인근 지역을 오염되지 않게 하는 것으로 암모니아가 누출될 때를 대비한 안전시설이다
방호복(291)은 암모니아가 암모니아 저장 탱크(200)에서 누출되었을 때 근무자와 보수작업을 하는 근무자의 피부 등을 보호하기 위한 개인안전 보호장비이다.
공기호흡기(292)는 암모니아가 암모니아 저장 탱크(200)에서 누출되었을 때 근무자와 보수작업을 하는 근무자의 호흡기를 보호하기 위한 개인안전 보호장비이다. 공기호흡기(292)는 공기통이 있는 호흡기 보호장비이며, 활성탄 필터가 있는 방독마스크를 함께 갖출 수 있다.
펌프(293)는 암모니아를 암모니아 저장 탱크(200)에서 암모니아 투입시설(210)을 통하여 암모니아 분사 노즐 장치(220)에 일정 압력으로 공급하도록 한다.
펌프(293)는 고장에 대비하여 여분의 수량을 더 배치할 수 있고, 암모니아의 알칼리성에 강한 재질로 선정할 수 있다.
폐기물 소각로(300)는 폐기물이 연소하는 시설이다. 와류판(310)의 반응 영역(A)에 2차 연소실이 형성되고, 2차 연소실에 2차 연소용 공기가 투입될 수 있으며, 반응 영역(A)에서 암모니아가 암모니아 분사 노즐 장치(220) 때문에 미립자 형태로 분사되고, 암모니아는 질소산화물과 화학 반응하여 질소산화물이 제거된다.
폐기물 소각로(300)는 유동상식 소각시설과 화격자식 소각로에 적용될 수 있다.
한편으로, 로터리 킬른 소각시설에서는 2차 연소실이 수평 회전형이 아니라 수직형 2차 연소구역이 있는 시설에 적용이 될 수 있다.
폐기물 소각로(300)에서 암모니아로 질소산화물을 제거하는 반응식은 다음과 같다.
4NH3 + 4NO + O2 -> 4N2 + 6H2O(1,224 KJ/mol)
4NH3 + 2NO2 + O2 -> 3N2 + 6H2O
2NH3 + NO2 + NO -> 2N2 + 3H2O
암모니아는 요소보다 질소산화물과 반응이 빠르며, 구매비용이 저렴하다. 이러한 이유로 암모니아용 선택적 비촉매 환원 장치(SNCR)를 구현할 수 있다.
한편으로, 와류판(310)은 도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 폐기물 소각로(300)의 상부에서 연소 가스 출구 방향으로 가스의 흐름을 막는 방향으로 설치되며, 폐기물 소각로(300)의 한쪽 벽체에서 다른 한쪽 벽체까지 가로지르는 형태로 배치될 수 있다.
와류판(310)은 이로써 연소 가스의 흐름에 와류가 생기게 하고, 가스의 흐름이 빨라지게 한다. 즉, 와류판(310) 주변은 난류의 현상이 있고 연소 가스의 유속이 빠른 환경이 구현된다.
와류판(310)은 연소 가스의 흐름에 저항을 형성하여 연소 가스가 와류판(310) 주위를 휘감게 함으로써 혼합된 연소 가스가 폐기물 소각로(300)의 출구로 급속하게 이송될 수 있다.
특히, 폐기물 소각로(300) 상부는 와류판(310) 때문에 연소 가스의 이동 공간이 좁아짐으로써 유속이 빠르게 이동하는 벤투리 효과가 있다.
이로써 와류판(310)의 반응 영역(A)에서는 암모니아 분사 노즐 장치(220) 때문에 미립자 형태로 분사된 암모니아가 고온의 연소 가스와 급속하게 혼합되고, 결국 미립자 형태의 암모니아가 질소산화물과 화학반응을 할 때 좀 더 격렬하게 화학반응을 일으킬 수 있어 질소산화물 제거 효과를 현저하게 향상하게 할 수 있다.
고온의 연소 가스와 암모니아 미립자의 급속한 혼합은 질소산화물 제거에 효율적이며, 효율적인 암모니아와 질소산화물과의 반응은 미반응 암모니아의 양이 적어 짐으로써 암모니아 슬립 양이 줄어드는 효과가 있다.
와류판(310)은 설치 각도(b)가 수평선에 대하여 54도부터 57도까지 범위일 수 있다. 연소 가스는 수직으로 상승하려는 성질을 갖고 있다.
와류판(310)의 설치 각도(b)가 수평에 가깝게 눕혀진 자세이면 연소 가스의 흐름에 과도하게 저항을 형성하므로 설치 각도(b)가 54도 이상이면 연소 가스의 흐름 속도를 적정하게 유지할 수 있다.
또한, 와류판(310)의 설치 각도(b)가 수직에 가깝게 세워진 자세이면 연소 가스가 곧바로 통과되어 연소 가스의 흐름에 저항을 형성할 수 없으므로 설치 각도(b)가 57도 이상이면 연소 가스의 흐름에 적정한 저항을 형성할 수 있다.
한편으로, 와류판(310)의 길이(s3)가 와류판(310)과 수직 벽체까지 제1 거리(s1) 또는 와류판(310)과 천장 수평 벽체까지 제2 거리(s2)에 대하여 1.9배부터 2.2배까지의 범위일 수 있다.
와류판(310)의 길이(s3)가 너무 짧으면 연소 가스의 흐름에 저항을 형성하기 어렵고 반응 영역(A)에 압력을 형성하기 어려울 수 있으며, 와류판(310)과 수직 벽체까지 제1 거리(s1) 또는 와류판(310)과 천장 수평 벽체까지 제2 거리(s2)에 대하여 1.9배 이상으로 형성하면 반응 영역(A)에서 적정한 압력이 형성될 수 있고 연소 가스의 흐름을 적정한 속도로 늦출 수 있다.
또한, 와류판(310)의 길이(s3)가 너무 길면 연소 가스의 흐름에 저항을 과도하게 형성하여 연소 가스의 흐름 속도가 너무 빠르게 형성될 수 있고, 이러하면 암모니아와 질소산화물 간의 화학반응 시간을 확보하기 어려울 수 있지만, 와류판(310)의 길이(s3)를 와류판(310)과 수직 벽체까지 제1 거리(s1) 또는 와류판(310)과 천장 수평 벽체까지 제2 거리(s2)에 대하여 2.2배 이하로 형성하면 반응 영역(A)에서 적정한 압력이 형성될 수 있고 연소 가스의 흐름을 적정한 속도로 늦출 수 있어 암모니아와 질소산화물 간의 화학반응 시간을 적정하게 확보할 수 있다.
와류판(310) 내에는 연소용 공기 배관(312)이 배치될 수 있다. 공기 배관(312)은 냉각 공기가 유통되도록 하여 와류판(310)을 냉각시킬 수 있다.
즉, 와류판(310)을 냉각시켜줌으로써 고온의 연소 공기 때문에 와류판(310)이 고온 부식되는 것을 방지할 수 있고, 이로써 와류판(310)의 작용 효과를 지속할 수 있게 한다.
폐열보일러(400)는 폐기물 소각로(300)에서 소각할 때 발생한 연소열이 폐열보일러 내의 수관의 온도를 높이도록 하여 온수와 증기를 발생하는 설비이고, 이로써 폐열을 회수하여 재사용하는 효과를 기대할 수 있다.
탈황 장치(500)는 연소 가스에 포함된 염화수소, 황산화물 등 산성 가스를 염기성인 액상 소석회나 분말 소석회로 중화 반응하여 제거하는 설비이다.
여과 집진 시설(600)은 연소 가스 중 흩날리는 분진을 여과포에 의해 집진하는 설비이다.
연돌(700)은 처리된 연소 가스가 최종적으로 외부에 배출하는 시설이다. 폐기물이 소각된 후 발생한 연소 가스는 연돌(700)을 통하여 대기로 방출한다.
연돌(700)의 한쪽에는 질소산화물 측정장치(710)가 설치될 수 있고, 질소산화물 측정장치(710)는 연돌(700)에서 배출되는 배출가스에서 질소산화물의 농도를 측정한다.
질소산화물 측정장치(710)는 자동으로 연속적으로 연소 가스의 농도를 측정할 수 있다.
질소산화물 측정장치(710)는 연돌(700)에서 배출되는 가스에 포함된 물질 성분과 상태를 측정할 수 있고, 예컨대, 먼지, 황산화물, 염화수소, 질소산화물, 유량, 배출가스 온도 등을 측정할 수 있다.
질소산화물 측정장치(710)가 질소산화물의 농도를 측정하고 측정값을 중앙제어부(800)에 신호 전달할 수 있다.
중앙제어부(800)는 질소산화물 측정장치(710)로부터 질소산화물 농도를 수신하여 관리할 수 있다. 중앙제어부(800)는 질소산화물 농도가 관리농도보다 높을 때 펌프(293)의 유량을 늘리도록 제어하여 암모니아 공급량 추가 투입함으로써 질소산화물의 농도를 낮추도록 한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로는, 폐기물 소각로(300)에서 질소산화물 제어할 때 요소수를 사용하는 소각장, 질소산화물 저감률이 낮은 소각장, 질소산화물 제거용 약품비용이 많은 소요되는 소각장 등에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로는, 요소수에 대한 반응 암모니아 슬립 양이 줄어들고, 질소산화물 제거효율이 높으며, 운영비용을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로는, 요소수의 양보다 암모니아양을 적게 투입됨으로써 미반응되어 발생하는 암모니아 슬립을 최소화하여 최종배출가스에 생기는 백연현상방지 효과가 있다.
이하, 도 4부터 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로의 노즐 장치에 관해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치의 노즐 부분 구성을 설명하기 위한 분해도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치에서 노즐을 발췌하여 보인 정면도이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치의 구성에서 고정 부분을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 암모니아 분사 노즐 장치(220)는, 노즐(10), 제1, 2 파이프(20, 40), 소켓 너트(30) 및 노즐 캡(50)을 포함하여 구성할 수 있다.
노즐(10)은 중앙에 센터 홀(11)이 관통되게 형성되고, 각 헤드(18)를 기준으로 한쪽에 제1, 2 수나사(13, 14)가 형성되고 반대쪽에 제3 수나사(15)와 노즈(16)가 형성된다.
상기 제1 수나사(13)의 바깥에서 상기 센터 홀(11)과 평행하게 사이드 홀(12)이 관통되어 형성되고, 사이드 홀(12)은 노즐(10)의 정면에서 볼 때 원형 배열로 다수로 형성될 수 있다.
상기 사이드 홀(12)의 바깥에서 제2 수나사(14)가 형성될 수 있고, 제2 수나사(14)는 상기 제1 수나사(13)와 동심으로 형성될 수 있다.
상기 각 헤드(18)는 예컨대 육각형 형상으로 형성될 수 있고, 이로써 스패너 등의 공구를 이용하여 노즐(10)을 조립할 때 회전시킬 수 있다.
상기 제3 수나사(15)는 상기 사이드 홀(12)의 바깥에 형성된다.
상기 노즈(16)는 원추 형상으로 형성될 수 있고, 상기 노즈(16)의 표면에 오목한 형상으로 복수의 슬로프 슬릿(17)이 형성된다.
제1 파이프(20)는 암나사(22)가 형성되고, 제1 파이프(20)의 암나사(22)는 상기 제1 수나사(13)에 체결되며, 암모니아가 통과한다.
소켓 너트(30)는 내부에 암나사가 형성된 것으로써 상기 제2 수나사(14)에 일부분이 체결된다.
제2 파이프(40)는 상기 제1 파이프(20)를 둘러싸도록 상기 제1 파이프(20)의 겉에 배치된다. 또한, 제2 파이프(40)는 수나사(46)가 형성되고, 수나사(46)는 상기 소켓 너트(30)에 체결된다.
제2 파이프(40)는 상기 제1 파이프(20)와 틈새를 유지하고, 상기 틈새에 고압 공기가 통과하도록 한다.
노즐 캡(50)은 중앙에 노즐 홀(53)이 관통되어 형성되고, 한쪽에 제1 암나사(51)가 형성되어 제1 암나사(51)가 상기 제3 수나사(15)에 체결된다.
또한, 노즐 캡(50)은 상기 노즈(16)를 대응하는 형상으로 테이퍼(52)가 형성되며, 노즐 홀(53)을 기준으로 상기 테이퍼(52)의 반대쪽의 바깥에 지름이 점진적으로 커지는 형상의 나팔관(54)이 형성된다.
상기 노즐(10)에 상기 노즐 캡(50)이 체결되면 사이드 홀(12)의 전방과 슬로프 슬릿(17)의 입구 사이에 체임버(55)가 형성되고, 고압 공기가 다수의 사이드 홀(12)을 통과한 후에 상기 체임버(55)에서 합쳐져 고압 공기의 압력은 더욱 커질 수 있다. 고압 공기는 더욱 커진 압력으로 슬로프 슬릿(17)을 통과한다.
이로써, 더 높아진 압력의 고압 공기는 암모니아와 섞이면서 암모니아를 미립자 형태로 깨트릴 수 있다.
즉, 본 발명의 암모니아 분사 노즐 장치(220)는, 암모니아는 더욱 잘게 부수어 미립자 형태로 형성시킬 수 있고, 이로써 질소산화물과 화학반응을 원활하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 노즐(10)은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 노즐(10)의 정면에서 볼 때, 슬로프 슬릿(17)의 출구 위치가 상기 센터 홀(11)의 중심에서 벗어난 위치에서 통하도록 형성될 수 있다.
이로써 고압 공기가 암모니아와 부딪힐 때 나선 형상으로 회전하는 기류가 형성되는 것이다. 암모니아는 미립자 형태로 잘게 쪼개지면서 넓게 퍼질 수 있으며 더 많은 양의 질소산화물과 화학반응을 일으키는 데에 이바지할 수 있다.
암모니아 분사 노즐 장치(220)를 폐기물 소각로(300)에 설치할 때 플랜지(60)를 이용할 수 있고, 이는 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로에 설치된 노즐 장치의 구성에서 고정 부분을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 암모니아 분사 노즐 장치(220)는 제2 파이프(40)의 외주면에 플랜지(60)를 갖출 수 있다.
플랜지(60)는 다수의 고정 볼트(62)를 이용하여 제2 파이프(40)에 고정할 수 있고, 플랜지(60)의 디스크 부분은 볼트 등의 체결수단을 이용하여 폐기물 소각로(300)의 측벽에 설치될 수 있다.
한편으로, 도 8에 나타낸 바와 같이 엔드 캡(44)은 제1 파이프(20)를 관통하여 설치될 수 있고, 제2 파이프(40)에 체결될 수 있다. 또한, 엔드 캡(44)과 제1 파이프(20)는 용접될 수 있다. 이로써 제1 파이프(20)와 제2 파이프(40)가 일정한 틈새를 유지하면서 견고하게 고정될 수 있고, 고압 공기가 빠져나가지 않을 수 있다.
또한, 제2 파이프(40)의 한쪽에는 공기 유입구(42)를 형성하여 고압 공기를 공급받을 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 해당 업계 종사자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로는 폐기물을 태울 때 발생하는 질소산화물을 제거하는 데에 이용할 수 있다.
10: 노즐 11: 센터 홀
12: 사이드 홀 13, 14, 15: 제1, 2, 3 수나사
16: 노즈 17: 슬로프 슬릿
18: 각 헤드
20, 40: 제1, 2 파이프
22: 암나사 30: 소켓 너트
42: 공기 유입구 44: 엔드 캡
46: 수나사
50: 노즐 캡 51: 제1 암나사
52: 테이퍼 53: 노즐 홀
54: 나팔관 55: 체임버
60: 플랜지 62: 고정 볼트
100: 암모니아 공급원
110: 암모니아 공급 배관 120: 암모니아 가스 회수 배관
130: 판체크밸브
200: 암모니아 저장 탱크 210: 암모니아 투입장치
220: 암모니아 분사 노즐 장치 230: 배기 장치
240: 살수장치 241: 고가 탱크
250: 암모니아 감지기 260: 농도 표시계
270: 세척장치 280: 방유턱
290: 누출 피트 291: 방호복
292: 공기 호흡기 293: 펌프
300: 폐기물 소각로 310: 와류판
400: 폐열보일러 500: 탈황 장치
600: 여과 집진 시설 700: 연돌
710: 질소산화물 측정장치 800: 중앙제어부
12: 사이드 홀 13, 14, 15: 제1, 2, 3 수나사
16: 노즈 17: 슬로프 슬릿
18: 각 헤드
20, 40: 제1, 2 파이프
22: 암나사 30: 소켓 너트
42: 공기 유입구 44: 엔드 캡
46: 수나사
50: 노즐 캡 51: 제1 암나사
52: 테이퍼 53: 노즐 홀
54: 나팔관 55: 체임버
60: 플랜지 62: 고정 볼트
100: 암모니아 공급원
110: 암모니아 공급 배관 120: 암모니아 가스 회수 배관
130: 판체크밸브
200: 암모니아 저장 탱크 210: 암모니아 투입장치
220: 암모니아 분사 노즐 장치 230: 배기 장치
240: 살수장치 241: 고가 탱크
250: 암모니아 감지기 260: 농도 표시계
270: 세척장치 280: 방유턱
290: 누출 피트 291: 방호복
292: 공기 호흡기 293: 펌프
300: 폐기물 소각로 310: 와류판
400: 폐열보일러 500: 탈황 장치
600: 여과 집진 시설 700: 연돌
710: 질소산화물 측정장치 800: 중앙제어부
Claims (6)
- 폐기물 소각로(300)에서 연소 가스의 출구 쪽에 설치되고 폐기물 소각로(300)의 수직 벽체와 폐기물 소각로(300)의 천장 수평 벽체로부터 떨어서 경사지게 배치되어 상부에 반응 영역(A)을 형성시키도록 하는 와류판(310); 및
폐기물 소각로(300)에 설치되어 상기 반응 영역(A)으로 암모니아와 압축공기를 혼합하여 분사하도록 하는 암모니아 분사 노즐 장치(220); 를 포함하고,
폐기물 소각로(300)에서 발생한 연소 가스가 상승하여 상기 와류판(310)과 수직 벽체의 사이 공간 및 상기 와류판(310)과 천장 수평 벽체의 사이 공간을 통과하면서 연소 가스의 흐름 속도가 높아지도록 하여 암모니아와 연소 가스가 좀 더 빠르게 혼합되도록 하고,
상기 반응 영역(A)에서 연소 가스의 흐름에 와류를 형성하여 연소 가스의 체류 시간을 늘리고 암모니아와 연소 가스에 포함된 질소산화물 간의 화학반응 시간이 확보하도록 하는 것을 포함하며,
와류판(310)은,
설치 각도(b)가 수평선에 대하여 54도부터 57도까지 범위이고,
길이(s3)가 와류판(310)과 수직 벽체까지 제1 거리(s1) 또는 와류판(310)과 천장 수평 벽체까지 제2 거리(s2)에 대하여 1.9배부터 2.2배까지의 범위인 것
을 포함하는 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
와류판(310)은,
와류판(310)의 내부에 공기 배관(312)이 형성되고
공기 배관(312)에 냉각 공기가 유통하여 와류판(310)을 냉각시키는 것
을 포함하는 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로.
- 제1항에 있어서,
암모니아 분사 노즐 장치(220)는,
중앙에 센터 홀(11)이 관통하여 형성되고, 각 헤드(18)를 기준으로 한쪽에 제1 수나사(13)가 형성되며, 상기 제1 수나사(13)의 바깥에서 상기 센터 홀(11)과 평행하게 사이드 홀(12)이 관통되어 형성되고, 상기 사이드 홀(12)의 바깥에서 제2 수나사(14)가 형성되며, 상기 각 헤드(18)를 기준으로 상기 제1 수나사(13)가 형성된 쪽의 반대쪽에 제3 수나사(15)와 노즈(16)가 형성되고, 상기 제3 수나사(15)가 상기 사이드 홀(12)의 바깥에 형성되며, 상기 노즈(16)가 원추 형상으로 형성되고, 상기 노즈(16)의 표면에 오목한 형상으로 복수의 슬로프 슬릿(17)이 형성된 노즐(10);
상기 제1 수나사(13)에 체결되고 암모니아가 통과하는 제1 파이프(20);
상기 제2 수나사(14)에 일부분이 체결된 소켓 너트(30);
상기 제1 파이프(20)를 둘러싸도록 상기 제1 파이프(20)의 겉에 배치되어 상기 제1 파이프(20)와 틈새를 유지하고 상기 소켓 너트(30)에 체결되어 상기 틈새에 고압 공기가 통과하도록 하는 제2 파이프(40); 및
중앙에 노즐 홀(53)이 관통되어 형성되고, 한쪽에 제1 암나사(51)가 형성되어 제1 암나사(51)가 상기 제3 수나사(15)에 체결되고, 상기 노즈(16)에 대응하는 형상으로 테이퍼(52)가 형성되며, 노즐 홀(53)을 기준으로 상기 테이퍼(52)의 반대쪽의 바깥에 지름이 점진적으로 커지는 형상의 나팔관(54)이 형성된 노즐 캡(50); 을 포함하고,
상기 노즐(10)에 상기 노즐 캡(50)이 체결되면 사이드 홀(12)의 전방과 슬로프 슬릿(17)의 입구 사이에 체임버(55)가 형성되고,
고압 공기가 다수의 사이드 홀(12)을 통과한 후에 상기 체임버(55)에서 합쳐지고 슬로프 슬릿(17)을 통과하여 암모니아와 섞이면서 암모니아를 미립자 형태로 깨트리는 것
을 포함하는 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로.
- 제5항에 있어서,
상기 노즐(10)은,
노즐(10)의 정면에서 볼 때, 슬로프 슬릿(17)의 출구 위치가 상기 센터 홀(11)의 중심에서 벗어난 위치에서 통하도록 형성되어
고압 공기가 암모니아와 부딪힐 때 나선 형상으로 회전하는 기류가 형성되는 것
을 포함하는 질소산화물 제거효율을 높인 암모니아 분사 노즐 장치가 포함된 소각로.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63282414A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-11-18 | アー・ベー・ゲー・アップファルビルトシャフツゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクター・ハフツング・ブッパタール | ごみ焼却方法及びごみ焼却装置 |
| JPH0752002B2 (ja) * | 1990-02-07 | 1995-06-05 | 日本鋼管株式会社 | ごみ焼却炉 |
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| JP2005288390A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Kyoritsu Gokin Co Ltd | 二流体ノズル及び噴霧方法 |
| KR101000284B1 (ko) | 2010-06-22 | 2010-12-13 | 진도종합건설(주) | 음식물 폐수 및 침출수를 이용한 소각로에서 질소산화물 제거장치 및 방법 |
-
2022
- 2022-08-02 KR KR1020220096335A patent/KR102523670B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
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