KR102549157B1 - 폐탈질촉매 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐탈질촉매 처리장치에 관한 것으로서, 화력발전소, 화학 플랜트 등에서 질소산화물(NOx)을 제거하기 위해 사용한 폐탈질촉매를 파쇄와 분쇄를 통해서 금속 구성의 지지체에 도포되어 있는 촉매층을 박리하는 방법을 통해서 매립에 의존하고 있는 폐탈질촉매를 자원화할 수 있게 한 것이다.
즉, 본 발명은 상부에 공급호퍼가 구비된 기체에 설치되며 투입되는 폐탈질촉매를 파쇄하는 제1, 2 파쇄롤러를 서로 역방향으로 구동하는 제1,2구동모터를 포함하는 파쇄부와; 제1,2파쇄롤러의 경계부 하측에 배치되도록 기체에 설치되고, 후방에 분쇄통이 구비되며, 제1,2파쇄롤러에 의해 파쇄되어 배출되는 폐탈질촉매를 타격하면서 분쇄하는 분쇄롤러를 구동하는 제3구동모터를 포함하는 분쇄부와; 제1.2파쇄롤러와 분쇄롤러를 통과한 분쇄물을 안정화하는 배출호퍼와; 배출호퍼의 바닥에 설치되어 분쇄물을 배출하는 제1,2배출컨베이어와; 제2배출컨베이어의 중도에 설치되어 제2배출컨베이어를 따라 이동하는 분쇄물에서 금속 구성의 지지체 조각을 분리 배출하는 마그네틱 컨베이어와; 제2배출컨베이어 말단에 구비된 촉매분말 수집통를 포함하는 것이다.

Description

폐탈질촉매 처리장치{Pulmonary desorption catalyst treatment unit}

본 발명은 폐탈질촉매 처리장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 화력발전소, 화학 플랜트 등에서 질소산화물(NOx)을 제거하기 위해 사용한 폐탈질촉매를 파쇄와 분쇄를 통해서 금속 구성의 지지체에 도포되어 있는 촉매층을 박리하는 방법을 통해서 매립에 의존하고 있는 폐탈질촉매를 자원화할 수 있는 폐탈질촉매 처리장치를 제공코자 하는 것이다.

화력발전소, 소각장, 화학플랜트 등에서 발생하는 질소산화물(NOx)을 저감하는 방법으로는 발생원으로부터 질소산화물의 생성을 억제하는 방법과 배출가스 중의 질소산화물을 제거하는 방법이 있으며, 배출가스 처리 측면에서는 선택적촉매환원법(Selective Catalytic Reduction, SCR)과 선택적비촉매환원법(Selective Non- Catalytic Reduction, SNCR) 및 플라즈마를 이용하는 방법 등이 있다. 이 중 탈질촉매를 모듈화하여 배출가스가 흐르는 중간에 설치하고, 환원제로 우레아(Urea)나 암모니아(NH3)를 분사하여 탈질촉매층에서 환원반응을 통하여 유해한 질소산화물을 무해한 질소(N2)와 수증기로 분해시키는 선택적 촉매환원법이 질소산화물의 저감 효율이 우수하여 전 세계적으로 상용화되어 있으며, 국내에서도 배기가스 규제가 엄격해짐에 따라 규제치를 맞추기 위해 선택적 촉매환원 탈질설비가 계속 증가하고 있다.

상기 탈질촉매의 경우 일정 시간 사용 시 기능성이 떨어지므로 교체하게 되는데, 이때 발생하는 폐탈질촉매의 경우 재사용하거나 폐기 처리한다.

재사용의 예로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-1885917호(2018.08.07.)의 유기산을 사용한 폐탈질촉매의 소재화 방법 및 10-1896094호(2018.09.07.)의 무기산을 사용한 폐탈질촉매의 재 소재화 방법이 제공되고 있다.

한편 폐탈질촉매를 폐기하는 방법은 화학적 처리방법과 물리적 처리 방법이 제안될 수 있으며, 선행기술로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-0554403호(2006.02.22.)의 폐탈질촉매로부터 바나듐, 텅스텐, 티타늄 성분의 분리 회수 방법, 대한민국 등록특허공보(B1)10-1957705호(2019.03.13.)의 폐탈질촉매로부터 고순도 이산화타이타늄 제조방법 등으로 대부분 화학적 처리 방법을 사용하고 있으나, 이들의 경우 처리능력보다 경제성이 떨어지는 문제점으로, 업계에서는 여전히 폐탈질촉매를 매립 처리하는데 의존하고 있다.

KR 101885917 B1 2018.08.07. KR 101896094 B1 2018.09.07. KR 100554403 B1 2006.02.22. KR 101957705 B1 2019.03.13.

이에 본 발명자는 종래 얇은 박판형 금속 구성의 지지체에 촉매층을 형성하고 있어 재활용이 어려워 전량 매립함에 따른 불합리한 문제점을 물리적 처리를 통하여 개선하여 금속 구성의 지지체를 추출 재활용 코자 본 발명을 연구 개발한 것이다.

즉, 본 발명에서는 한 쌍의 파쇄롤러 하측에 분쇄롤러를 배치하여 폐탈질촉매가 파쇄와 더불어 타격되면서 지지체에 도포되어 있는 촉매층을 박리한 후 선별하여 금속 구성의 지지체를 재활용하고, 박리된 촉매층를 화학적 폐기물 처리할 수 있도록 하여 폐탈질촉매를 자원화하도록 한 폐탈질촉매 처리장치를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 연구 개발한 것이다.

과제 해결 수단으로 본 발명에서는 첫째 상부에 공급호퍼가 구비된 기체에 설치되며 투입되는 폐탈질촉매를 파쇄하는 제1, 2 파쇄롤러를 서로 역방향으로 구동하는 제1,2구동모터를 포함하는 파쇄부와; 제1,2파쇄롤러의 경계부 하측에 배치되도록 기체에 설치되고, 후방에 분쇄통이 구비되며, 제1,2파쇄롤러에 의해 파쇄되어 배출되는 폐탈질촉매를 타격하면서 분쇄하는 분쇄롤러를 구동하는 제3구동모터를 포함하는 분쇄부와; 제1.2파쇄롤러와 분쇄롤러를 통과한 분쇄물을 안정화하는 배출호퍼와; 배출호퍼의 바닥에 설치되어 분쇄물을 배출하는 제1,2배출컨베이어와; 제2배출컨베이어의 중도에 설치되어 제2배출컨베이어를 따라 이동하는 분쇄물에서 금속 구성의 지지체 조각을 분리 배출하는 마그네틱 컨베이어와; 제2배출컨베이어 말단에 구비된 촉매분말 수집통를 포함하는 것을 특징으로 한다.

둘째 상기 제1,2구동모터에 의해 구동되는 제1,2파쇄롤러는 저속으로 구동되며, 제3구동모터로 구동되는 분쇄롤러는 고속으로 회전되도록 한 것을 특징으로 한다.

셋째 상기 배출호퍼에는 집진장치와 연결된 집진관이 설치되며, 배출측에는 고무커버를 회동 가능하게 설치하여 분진 비산을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

넷째 상기 제1,2파쇄롤러는 제1,2롤러축에 사방으로 파쇄돌기가 돌출된 파쇄날과 파쇄날 보다 두꺼운 스페이스를 교대로 결합하고, 제1,2파쇄롤러가 구동할 때 파쇄날이 서로 겹쳐져 폐탈질촉매를 짓눌러 찢어지게 구성하며,

상기 분쇄롤러는 분쇄롤러축에 결합된 복수의 드럼에 축방향으로 복수의 횡봉을 설치하고, 횡봉에 분쇄날을 회동되게 설치하고 원심력에 의해 외향으로 펴지도록 하여 제1,2파쇄롤러에 의해 파쇄되어 배출되는 폐탈질촉매를 타격할 수 있도록 하며;

상기 분쇄롤러 후방에 위치하는 분쇄통은, 회전하는 분쇄날이 인입되는 쪽과 인출되는 쪽은 분쇄롤러와 근접하고, 그 사이는 분쇄날과 이격된 분쇄공간을 형성하여 분쇄공간으로 유입된 분쇄물이 분쇄날에 재차 타격되어 지지체에서 촉매층을 박리되도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 폐탈질촉매 처리장치를 사용할 경우 하기와 같은 효과를 제공한다.

-전량 매립 폐기하고 있는 폐탈질촉매를 자원화 할 수 있다.

-연속 처리가 가능하므로 대량 처리가 가능하다.

-박리된 촉매층을 화학적 폐기물 처리하므로 폐기물 처리비용을 획기적으로 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 폐탈질촉매 처리장치의 바람직한 일 실시례를 보인 정면도
도 2는 도 1의 평면도
도 3은 본 발명의 파쇄부 및 분쇄부의 외형을 개략적으로 보인 정면도
도 4는 도 3의 개략적인 측면도
도 5는 본 발명에 적용되는 제1,2파쇄롤러의 예를 보인 사시도
도 6은 본 발명에 적용되는 분쇄롤러의 예를 보인 사시도
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에서 처리코자 하는 탈질촉매의 예를 보인 사진
도 8a 또는 도 8b는 본 발명에서 코팅층을 박리한 상태로 파쇄 및 분쇄한 지지체를 보인 사진

이하 본 발명에서 제공하는 폐탈질촉매 처리장치의 바람직한 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 폐탈질촉매 처리장치의 바람직한 일 실시례를 보인 정면도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 평면도를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 파쇄부 및 분쇄부의 외형을 개략적으로 보인 정면도, 도 4는 도 3의 개략적인 측면도를 각각 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 폐탈질촉매 처리장치(1)는 화력발전소, 화학 플랜트 등에서 질소산화물(NOx)을 제거하기 위해 사용한 폐탈질촉매(100)(도 7a 내지 도 7d 참조)를 파쇄와 분쇄를 통해서 금속 구성의 지지체(110)에 도포되어 있는 촉매층(120)을 물리적 처리를 통하여 박리하여 금속제 지지체(110) 분쇄물(도 8a, 8b 참조)을 재활용 할 수 있도록 한 것이다. 탈질촉매는 플레이트형, 허니콤형, 코르게이트형 등 다양한 구성으로 제공되며 본 발명은 이들 다양한 구성의 폐탈질촉매를 처리할 수 있다.

본 발명은 도시된 바에 의하면 기체(2)의 상측으로 파쇄부(3)가 설치되며, 파쇄부(3) 상측으로는 폐탈질촉매(100)를 파쇄부(3)로 공급하기 위한 공급호퍼(4)가 설치된다.

기체(2) 상측에 위치하는 파쇄부(3) 하측으로는 분쇄부(9)가 설치되어 파쇄부(3)에서 폐탈질촉매(100)가 1차 파쇄된 것을 분쇄할 수 있도록 한다.

이때 파쇄는 길이방향으로 폐탈질촉매(100)를 절단하는 기능을 가지며, 분쇄는 길이방향으로 절단된 파쇄물을 불특정한 길이로 절단하는 기능을 갖는다.

분쇄부(9) 하측의 기체(2)에는 배출호퍼(12)가 구비되며, 배출호퍼(12)는 상기 파쇄부(3) 및 분쇄부(9)와 직각으로 위치한다. 배출호퍼(12)에는 집진장치(도시되지 않음)와 연결된 집진관(17)이 설치되며, 배출측에는 고무커버(12a)를 회동 가능하게 설치하여 분진 비산을 방지할 수 있도록 한다.

상기 배출호퍼(12)의 바닥 쪽에는 분쇄 배출되는 분쇄물을 배출하기 위한 제1배출컨베이어(13)를 상향 경사지도록 설치하고 그 하측으로 제2배출컨베이어(14)를 배치하여 배출호퍼(12)에서 분쇄물을 외부로 배출한다.

이때 배출호퍼(12)의 배출측에는 상기에서 언급한 바와 같이 회동 가능한 구성으로 결합된 고무커버(12a)를 설치하여 배출호퍼(12) 내에서 발생한 분진이 과도하게 배출되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

상기 제2배출컨베이어(14)로는 박리된 촉매분말과 금속 구성의 지지체(110) 분쇄물이 혼용으로 이동되는 바, 제2배출컨베이어(14)의 중도에는 제1배출컨베이어(13)와 직각으로 마그네틱 컨베이어(15)를 설치하여 지지체(110) 분쇄물을 배출할 수 있도록 하고, 제2배출컨베이어(14) 말단에는 촉매분말 수집통(16)을 배치하여 촉배분말을 수집할 수 있도록 한다.

이하에서 본 발명의 부분적인 구성을 보다 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명에 적용되는 제1,2파쇄롤러의 예를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명에 적용되는 분쇄롤러의 예를 보인 사시도를 각각 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 제1,2파쇄롤러(5)(7)와 분쇄롤러(10)는 상기에서 언급한 바와 같이 상부 파쇄부(3)에 제1,2파쇄롤러(5)(7)가 기체(2)에 설치되고, 그 하측의 분쇄부(9)는 하나의 분쇄롤러(10)가 기체(2)에 설치되는 구성을 제공하고 있다.

제1,2파쇄롤러(5)(7)는 각각 제1,2구동모터(6)(8)에 의해 개별 구동되며, 저속으로 구동된다. 바람직하기로는 분당 20회전 내외로 회전되도록 한다. 제1,2구동모터(6)(8)는 감속기를 포함하는 구성으로 이루어지며, 제1,2파쇄롤러(5)(7)를 정회전 및 역회전 시켜 폐탈질촉매(100)를 파쇄할 수 있도록 한다.

제1,2파쇄롤러(5)(7)는 도시된 바와 같이 제1,2롤러축(5a)(7a)에 사방으로 파쇄돌기가 돌출된 파쇄날(5b)(7b)과 파쇄날(5b)(7b) 보다 두꺼운 스페이스(5c)(7c)를 교대로 결합한 구성으로 이루어지며, 제1,2파쇄롤러(5)(7)를 배열한 상태일 때 파쇄날(5b)(7b)이 이웃하는 파쇄날(5b)(7b)들 사이로 내입되어 스페이스(5c)(7c)와 근접하게 되며 이러한 구성은 제1,2파쇄롤러(5)(7)가 구동할 때 파쇄날(5b)(7b)이 서로 겹쳐져 폐탈질촉매(100)를 짓눌러 끌어당겨져 찢어지게 하는 기능성을 제공하게 된다.

본 발명에서의 분쇄부(9)는 제3구동모터(11)에 의해 고속으로 회전하는 하나의 분쇄롤러(10)에 의해 구성된다.

분쇄롤러(10)는 분쇄롤러축(10a)에 결합된 복수의 드럼(10b)에 축방향으로 복수의 횡봉(10c)을 설치하고, 횡봉(10c)에 여러개의 분쇄날(10d)을 회동되게 설치하고 원심력에 의해 외향으로 펴지도록 하여 제1,2파쇄롤러(5)(7)에 의해 파쇄되어 배출되는 폐탈질촉매(100)를 타격할 수 있도록 구성한 것으로 제1,2파쇄롤러(5)(7)의 경계부분 하측에 중심이 위치되게 기체(2)에 설치되며, 분쇄날(10d)의 끈이 제1,2파쇄롤러(5)(7)의 파쇄날(5b)(7b)과 근접한 상태로 회전하게 한다.

한편 분쇄부(9)에는 분쇄롤러(10) 후방에 분쇄통(9a)이 위치되게 구성하고 있다. 분쇄통(9a)은 회전하는 분쇄날(10d)이 인입되는 쪽과 인출되는 쪽은 분쇄롤러(10)와 근접하고, 그 사이는 분쇄날(10d)과 이격된 분쇄공간(9b)을 형성되게 구성한 것이다. 이러한 구성은 분쇄공간(9b)으로 유입된 분쇄물이 분쇄날(10d)에 재차 타격되어 지지체(110)에서 촉매층(120)을 한번 더 박리하는 기능성을 제공하게 되는 것이다. 또한 분쇄공간(9b)에는 마찰돌기(9c)를 더 형성하여 분쇄공간(9b) 내에서의 마찰력을 높여 지지체(110)에서 촉매층(120)을 더욱 효과적으로 박리할 수 있도록 할 수도 있는 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 폐탈질촉매 처리장치(1)를 이용하여 폐탈질촉매(100)를 처리코자 할 시에는 기계를 가동 상태에서 도 8과 같은 폐탈질촉매(100)를 공급호퍼(4)로 투입한다.

공급호퍼(4)로 투입된 폐탈질촉매(100)는 파쇄부(3)를 구성하고 있는 서로 역방향으로 저속 회전하는 제1,2파쇄롤러(5)(7)의 파쇄날(5b)(7b)에 걸려 파쇄가 이루어진다.

상기와 같이 제1,2파쇄롤러(5)(7)를 통해서 공급되는 폐탈질촉매(100)는 공급되는 방향으로 길게 절단되며, 제1,2파쇄롤러(5)(7)를 완전히 통과하기 전에 하측 분쇄부(9)의 분쇄롤러(10)를 만나게 된다.

이때 폐탈질촉매(100)는 파쇄부(3)에 의해 고정된 상태에서 고속회전하는 분쇄롤러(10)의 분쇄날(10d)에 의해 타격이 이루어지면서 찢어지고 지지체(110)에서 코팅층의 박리가 이루어지게 된다.

상기와 같이 찢어지고 코팅층이 박리된 분쇄물은 분쇄롤러(10)의 후방에 구비되어 있는 분쇄공간(9b)으로 유입된 상태에서 분쇄롤러(10)에 의해 재차 타격이 이루어진 상태에서 배출호퍼(12)로 배출된다.

배출호퍼(12)로 배출된 분쇄물은 제1,2배출컨베이어(13)(14)에 올려져 배출되며, 금속 구성의 지지체(110) 분쇄물은 마그네틱 컨베이어(15)에 의해 분리 배출되고, 나머지 박리된 촉매분말은 제2배출컨베이어(14) 말단에 위치하는 촉매분말 수집통(16)에 수집된다.

따라서 본 발명에 의하면 종래 전량 매립 폐기하는 폐탈질촉매(100)에서 자원화할 수 있는 지지체(110)를 분리하여 재활용하고 촉매분말만 폐기하면 되는 효과를 기대할 수 있는 것이다

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:폐탈질촉매 처리장치 2:기체
3:파쇄부 4:공급호퍼
5:제1파쇄롤러 5a,7a:제1,2롤러축
5b,7b:파쇄날 5c,7c:스페이스
6:제1구동모터 7:제2파쇄롤러
8:제2구동모터 9:분쇄부
9a:분쇄통 9b:분쇄공간
9c:마찰돌기 10:분쇄롤러
10a:분쇄롤러축 10b:드럼
10c:횡봉 10d:분쇄날
11:제3구동모터 12:배출호퍼
12a:고무커버 13:제1배출컨베이어
14:제2배출컨베이어 15:마그네틱 컨베이어
16:촉매분말 수집통 100:폐탈질촉매
110:지지체 120:촉매층

Claims (4)

1. 상부에 공급호퍼(4)가 구비된 기체(2)에 설치되며 투입되는 폐탈질촉매(100)를 파쇄하는 제1,2파쇄롤러(5)(7)를 서로 역방향으로 구동하는 제1,2구동모터(6)(8)를 포함하는 파쇄부(3)와;
   제1,2파쇄롤러(5)(7)의 경계부 하측에 배치되도록 기체(2)에 설치되고, 후방에 분쇄통(9a)이 구비되며, 제1,2파쇄롤러(5)(7)에 의해 파쇄되어 배출되는 폐탈질촉매(100)를 타격하면서 분쇄하는 분쇄롤러(10)를 구동하는 제3구동모터(11)를 포함하는 분쇄부(9)와;
   제1,2파쇄롤러(5)(7)와 분쇄롤러(10)를 통과한 분쇄물을 안정화하는 배출호퍼(12)와;
   배출호퍼(12)의 바닥에 설치되어 분쇄물을 배출하는 제1,2배출컨베이어(13)(14)와;
   제2배출컨베이어(14)의 중도에 설치되어 제2배출컨베이어(14)를 따라 이동하는 분쇄물에서 금속 구성의 지지체(110) 조각을 분리 배출하는 마그네틱 컨베이어(15)와;
   제2배출컨베이어(14) 말단에 구비된 촉매분말 수집통(16)을 포함하되;
   상기 배출호퍼(12)에는 집진장치와 연결된 집진관(17)이 설치되며, 배출측에는 고무커버(12a)를 회동 가능하게 설치하여 분진 비산을 방지할 수 있도록 하고;
   상기 제1,2파쇄롤러(5)(7)는 제1,2롤러축(5a)(7a)에 사방으로 파쇄돌기가 돌출된 파쇄날(5b)(7b)과 파쇄날(5b)(7b) 보다 두꺼운 스페이스(5c)(7c)를 교대로 결합하고, 제1,2파쇄롤러(5)(7)가 구동할 때 파쇄날(5b)(7b)이 서로 겹쳐 폐탈질촉매(100)를 짓눌러 찢어지게 구성하며;
   상기 분쇄롤러(10)는 분쇄롤러축(10a)에 결합된 복수의 드럼(10b)에 축방향으로 복수의 횡봉(10c)을 설치하고, 횡봉(10c)에 분쇄날(10d)을 회동되게 설치하고 원심력에 의해 외향으로 펴지도록 하여 제1,2파쇄롤러(5)(7)에 의해 파쇄되어 배출되는 폐탈질촉매(100)를 타격할 수 있도록 하며;
   상기 분쇄롤러(10) 후방에 위치하는 분쇄통(9a)은, 회전하는 분쇄날(10d)이 인입되는 쪽과 인출되는 쪽은 분쇄롤러(10)와 근접하고, 그 사이는 분쇄날(10d)과 이격된 분쇄공간(9b)을 형성하여 분쇄공간(9b)으로 유입된 분쇄물이 분쇄날(10d)에 재차 타격되어 지지체(110)에서 촉매층(120)을 박리되도록 하며;
   상기 분쇄공간(9b)에는, 분쇄통(9a)에서 돌출된 마찰돌기(9c)를 더 형성하여 분쇄공간(9b) 내에서의 마찰력을 높여 지지체(110)에서 촉매층(120)을 박리할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 폐탈질촉매 처리장치.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 제1,2구동모터(6)(8)에 의해 구동되는 제1,2파쇄롤러(5)(7)는 저속으로 구동되며, 제3구동모터(11)로 구동되는 분쇄롤러(10) 고속으로 회전되도록 한 것을 특징으로 하는 폐탈질촉매 처리장치.
   
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