KR102550735B1 - 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템 및 이를 이용한 질소산화물 저감 방법 - Google Patents

미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템 및 이를 이용한 질소산화물 저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템 및 이를 이용한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법을 제공한다. 상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템은 제1열교환기, SCR촉매 반응부, 입자화 반응부, 제2열교환기, 응집 집진부 및 습식 전기 집진부를 포함하고, 상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템은 질소산화물의 농도 측정기, 배기가스 온도 측정기, 암모니아 주입 그리드, 미스트 분사장치 및 전기 자기장 생성창치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템 및 이를 이용한 질소산화물 저감 방법{ACTIVE NITROGEN OXIDE PRECURSOR REDUCTION SYSTEM FOR FINE DUST REDUCTION AND NITROGEN OXIDE REDUCTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템 및 이를 이용한 질소산화물 저감 방법에 관한 것이다.
기존의 고상, 액상 및 기상 연소 공정에서는 연료에 함유된 황(S)과 질소(N)의 함유량에 따라 배기가스에 황산화물과 질산화물이 생성된다.
상기 황산화물은 일반적으로 배연탈황 기술로 물(용수)을 사용하여 처리하는 기술이 널리 사용되고 있으나, 이 기술은 설비비, 설비공간 및 폐수 처리 등으로 적용에 문제점이 있다.
최근 친환경에너지정책과 신재생에너지 활용 증대 (REC 획득)에 따라 화력발전에 바이오매스 사용량이 증가(질소 함량이 석탄 대비 높음)되고, 바이오매스에 포함된 질소함유량에 따른 NOx(질소산화물) 생성이 증가되고 있다.
상기 NOx 는 미세먼지 2차 생성 원인 전구 물질로 후처리단에서 촉매 등으로 처리하는 방법이 있으나, 상기 NOx 의 성분 중에 80% 내지90%의 비중을 차지하는 NO는 촉매반응에 사용되는 요소수나 암모니아를 과도하게 투여하여 또 다른 환경적인 문제를 야기하거나, 능동적인 처리 방법이 없어, 저감 물질이 낭비되거나 효율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 발전소 연소의 경우 연료의 수급과 연소 효율성을 감안하여 매일 유동적으로 연료를 섞어서 사용하는 “혼탄”으로 출력 부하에 따른 연소 가스 생성이 다양하게 변하는 상황으로 이를 능동적으로 대체 처리 가능한 방법이 필요하다.
상기 필요성에 따라 연소공정에서 발생하는 질소산화물의 배출 제어를 위한 방법으로 촉매를 사용하지 않고, 연소실을 통과하여 반응온도 850℃ 내지1,100℃에서 암모니아를 몰농도 비율로 배기가스 또는 연소 대류영역에 주입하여 NOx를 저감하는 비선택적 촉매 환원법(SNCR)이 있다.
그리고, 질소산화물에 환원제를 분사하여 촉매층을 통과시켜 상대적으로 저온인 250℃ 내지 400℃에서 환원반응을 효과적으로 진행시키면서 N2로 전환시키는 선택적 촉매 환원법(SCR) 두 가지 방법이 있다.
선택적 촉매 환원법(SCR)은 저온에서 환원반응을 진행하기 때문에 비선택적 촉매 환원법에 비하여 설치비 · 운전비가 저렴하고, 높은 제거효율을 보이며 국내 화력발전소에서 대표적인 질소산화물 처리 기술로 자리매김하고 있다.
하지만 상기 선택적 촉매 환원법(SCR)은 환원제의 저장공간 확보, 분석기 등의 제어장치가 요구되고, 높은 유지 보수 비용 및 촉매 반응온도 이상의 온도에서 촉매의 손상으로 인한 질소산화물 제거 효율의 저하 등의 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제2013-0056401호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템 및 이를 이용한 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법을 제공 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템을 제공한다.
상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템은, 고체 연소로 후단에 설치되고, 상기 고체 연소로에서 배출되는 배기가스가 통과되고 상기 배기가스의 열이 전달되도록 하는 1차 열교환기;
상기 1차 열교환기 후단에 설치되고, 내부에 SCR촉매가 위치되어 질소산화물 환원반응이 진행되고, 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 질소산화물 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 암모니아의 투입량을 증가시켜 질소산화물의 환원 반응이 증가 되도록 제어하는 SCR 촉매 반응부;
상기 SCR촉매 반응부 후단에 설치되고 상기 SCR촉매 반응부에서 배출되는 배기가스가 통과되고 상기 배기가스의 열이 전달되도록 하는 2차 열교환기;
상기 2차 열교환기후단에 위치되고, 상기 2차 열교환기에서 배출되는 상기 배기가스의 질소산화물 및 암모니아를 반응시켜 입자화된 질산염을 배출하고, 상기 2차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 암모니아의 투입량을 증가시켜 암모니아 농도가 유지되도록 제어하고, 상기 2차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 온도를 측정하여 기 설정된 온도보다 낮은 경우 상기 2차 열교환기의 열교환 유량을 낮추어 내부의 온도가 유지되는 입자화 반응부;
상기 입자화 반응부 후단에 설치되고, 전기 자기장 장치에 의한 응집 반응을 수행하여 미세먼지 입자를 응집하고, 상기 미세먼지 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 전기 하전량을 증가시켜 집진 효율이 증가되도록 제어하는 응집 집진부; 및
상기 응집 집진부 후단에 설치되고, 물이나 액상 반응제를 정전 분무(electrospray)하여 발생된 하전 초미세 액적을 이용하여 미세먼지를 이온화시켜 미세먼지를 집진하고, 상기 미세먼지의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 미스트 분사량을 증가시키거나 전기 하전량을 증가시켜 집진효율이 증가되도록 제어하는 습식 전기 집진부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 1차 열교환기는, 상기 배기가스 온도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 온도가 기 설정된 값을 초과하는 경우 상기 1차 열교환기의 열교환 유량 또는 유속을 낮추어 상기 SCR촉매 반응부의 온도가 증가 되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 SCR 촉매 반응부는, 반응 영역이 복수로 분할되어 상기 반응 영역 내부에 SCR촉매가 위치되고, 상기 복수로 분할된 반응 영역 사이에 빈공간이 형성되고, 상기 1차 열교환기에서 배출되는 질소산화물의 환원 반응이 진행되는 SCR 촉매 반응기;
상기 SCR 촉매 반응기 상부 및 하부에 위치되며 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 질소산화물의 농도 또는 상기 SCR 촉매에 의한 환원 반응 후의 질소산화물의 농도를 측정하는 복수의 질소산화물 농도 측정기;
상기 SCR 촉매 반응기 상부 및 반응 영역 사이의 빈공간에 위치되며, 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 온도 또는 반응이 진행되는 동안의 온도를 측정하는 복수의 배기가스 온도 측정기;및
상기 SCR 촉매 반응기 상부 및 내부의 반응 영역 사이의 빈공간에 위치되며 상기 질소산화물 농도 측정기에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 값을 초과 하는 경우 상기 SCR 촉매 반응기 내부에 암모니아가 투입되도록 하는 복수의 암모니아 주입 그리드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 SCR 촉매 반응기에서, 상기 복수로 분할된 반응 영역은 3개일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 입자화 반응부는, 상기 SCR 촉매 반응부 후단에 설치되고 상기 2차 열교환기의 후단에 설치되어 상기 SCR촉매 반응부에 의해 정화된 후 잔류하는 질소산화물과 암모니아를 입자화 반응시켜 질산염을 배출하는 입자화 반응기;
상기 입자화 반응기 상부에 위치되어 상기 2차 열교환기에서 배출되어 입자화 반응이 진행되기 전의 배기가스의 온도를 측정하는 배기가스 온도 측정기;
상기 입자화 반응기의 반응이 진행된 후의 하부에 위치되어 상기 입자화 반응이 진행된 후 배출되는 질소산화물의 농도를 측정하는 질소산화물 농도 측정기;및
상기 입자화 반응기 내에 설치되어 상기 질소산화물 농도 측정기에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기설정된 값을 초과 하는 경우 상기 입자화 반응기 내부로 암모니아가 추가로 투입되도록 하는 복수의 암모니아 주입 그리드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 2차 열교환기는, 상기 2차 열교환기 후단에 설치된 배기가스 온도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 온도가 기 설정된 값을 초과하는 경우 상기 2차 열교환기의 열교환 유량 또는 유속을 높여 상기 입자화 반응부의 온도를 낮추도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 응집 집진부는, 상기 입자화 반응부 후단에 위치되어 상기 입자화 반응부에서 배출되는 미세먼지를 전기 자기장 장치에 의한 응집 반응을 수행하여 상기 미세먼지를 집진하는 응집 집진기;
상기 응집 집진기의 후단에 위치되어 상기 응집 집진기에서 배출되는 미세먼지의 농도를 측정하는 미세먼지 측정장치;
상기 응집 집진기 일측에 위치되어 상기 미세먼지 측정장치로 측정된 미세먼지 함량이 기 설정된 미세먼지 함량을 초과하는 경우 하전량을 상향시켜 집진 효율을 향상시키는 전기 자기장 생성장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 습식 전기 집진부는
상기 응집 집진부 후단에 위치되어 물이나 액상 반응제를 정전 분무(electrospray)하여 발생된 하전 초미세 액적을 이용하여 미세먼지를 이온화시켜 미세먼지를 집진하는 습식 전기 집진기;
상기 습식 전기 집진기 후단에 위치되어 상기 습식 전기 집진부에서 배출되는 미세먼지의 농도를 측정하는 미세먼지 측정장치;
상기 습식 전기 집진기 내부에 위치되어 상기 미세먼지 측정장치로 측정된 미세먼지 함량이 기 설정된 미세먼지 함량을 초과하는 경우 미스트 분사량을 상향시켜 집진 효율을 향상시키는 복수의 미스트 분사장치;및
상기 습식 전기 집진기 내부에 위치되어 상기 미세먼지 측정장치로 측정된 미세먼지 함량이 기 설정된 미세먼지 함량을 초과하는 경우 하전량을 증가시켜 집진 효율을 향상시키도록 하는 복수의 전기 자기장 생성장치를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일 실시예는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법을 제공한다.
상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법은 상술한 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템에 의해 수행되고, 고체연소로에서 배출되어 상기 1차 열교환기를 통과하는 배기가스가 SCR 촉매 반응부로 투입되어 상기 SCR촉매에 의해 질소산화물의 환원 반응이 진행되는 SCR 촉매 반응단계;
상기 SCR 촉매 반응단계에서 정화된 후 잔류하는 질소산화물 및 암모니아를 반응시켜 입자화된 질산염을 배출하는 입자화 반응단계;
상기 입자화 반응단계에서 정화된 후 생성된 미세먼지 및 고체연소로의 연소에 의해서 발생된 미세먼지 입자를 전기 자기장 장치에 의한 응집 반응을 수행하는 응집 집진 단계;및
상기 응집 집진단계에서 정화된 후 잔류하는 미세먼지를 물이나 액상 반응제를 정전분부방식을 통하여 발생된 하전 초미세 액적을 이용하여 이온화시켜 상기 미세먼지를 집진하는 습식 전기 집진 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 SCR 촉매 반응단계에서, 상기 SCR촉매 반응부의 상기 SCR 촉매 반응기 상부에 위치된 상기 질소산화물 농도 측정장치에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 제 1 암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 주입하여 상기 질소산화물 저감하는 제 1 SCR 촉매 반응 단계;및
상기 제 1 질소산화물 환원 반응 단계에서 질소산화물 환원 반응이 진행된 후 상기 SCR 촉매 반응기 후단에 위치된 상기 질소산화물 농도 측정장치에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 제 2 암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 추가로 주입하여 상기 질소산화물을 추가로 저감하는 제 2 SCR 촉매 반응 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제 2 SCR 촉매 반응 단계에서 상기 질소산화물의 농도가 감소되지 않을 경우, 제 2 질소산화물 환원 반응 단계에서 질소산화물 환원 반응이 진행된 후 상기 SCR 촉매 반응기 후단에 위치된 상기 질소산화물 농도 측정장치에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 제 3 암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 추가로 주입하여 상기 질소산화물을 추가로 저감하는 제 3 SCR 촉매 반응 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제 3 SCR 촉매 반응 단계에서 상기 질소산화물의 농도가 감소되지 않을 경우, 상기 제 3 질소산화물 환원 반응 단계에서 질소산화물 환원 반응이 진행된 후 상기 SCR 촉매 반응기 후단에 위치된 상기 질소산화물 농도 측정장치에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 제4암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 추가로 주입하여 상기 질소산화물을 추가로 저감하는 제 4 SCR 촉매 반응 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 입자화 반응단계에서, 상기 입자화 반응기의 반응이 진행 되기 전 상기 입자화 반응기 상부에 위치된 배기가스 온도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 온도가 기설정된 온도를 초과하는 경우, 상기 2차 열교환기의 열교환 유량 또는 유속을 높여 상기 입자화 반응기의 온도를 낮추는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 입자화 반응단계에서,
상기 입자화 반응기의 반응이 진행된 후의 하부에 위치된 질소산화물에 의해 상기 입자화 반응이 진행된 후 배출되는 질소산화물의 농도를 측정한 후 상기 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 상기 제1 암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 주입하여 질소산화물을 환원하는 제1 입자화 반응 단계;
상기 1차 질소산화물 저감 단계가 진행된 후 상기 질소산화물 농도 측정하여 상기 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 상기 제2 암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 주입하여 질소산화물을 환원하는 제2 입자화 반응 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 습식 전기 집진 단계에서,
상기 응집 집진부 후단에 위치된 미세먼지 측정장치에 의해 측정된 미세먼지 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 제1미스트 분사장치의 미스트 분사량을 증가시켜 미세먼지 집진 효율을 향상시키는 제1 습식 전기 집진단계; 및
상기 제1미세먼지 저감단계가 진행 된 후 상기 습식 집진부 후단에 위치된 미세먼지 측정장치에 의해 측정된 미세먼지 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 제 2미스트 분사장치의 미스트 분사량을 증가시키고 전기 자기장 장치의 하전량을 증가시켜 미세먼지 집진 효율을 향상시키는 제2습식 전기 집진단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법은 모든 배기가스가 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 시스템에 유입될 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템에 의해 배기가스의 배출량에 따라 능동적으로 배기가스를 처리할 수 있으므로 연소 공정에 따라 다양한 유량의 질소산화물의 전구 물질을 능동적으로 저감할 수 있다.
또한, 기존의 SCR 촉매 반응 장치의 한계를 극복하고자 입자화 반응부, 응집 집진부 및 습식 전기 집진부를 추가로 설치하여 연소 공정 중에 생성되는 배기가스와 미세먼지의 배출을 원천 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템의 구성도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 열교환기 및 SCR 촉매 반응부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 열교환기, 입자화 반응부 및 응집 집진부의 구성도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템의 세부구성을 나타내는 구성도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템의 구성도이다.
상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템은 1차 열교환기(100); SCR 촉매 반응부; 2차 열교환기(300); 입자화 반응부; 응집 집진부; 및 습식 전기 집진부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템은 1차 열교환기(100)를 포함할 수 있다.
상기 1차 열교환기(100)는 고체 연소로 후단에 설치되고, 상기 고체 연소로에서 배출되는 배기가스가 통과되고 상기 배기가스의 열이 전달될 수 있도록 한다.
본 발명의 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템은 SCR 촉매 반응부를 포함할 수 있다.
상기 SCR 촉매 반응부는 상기 1차 열교환기 후단에 설치되고, 내부에 SCR촉매가 위치되어 질소산화물 환원반응이 진행되고, 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 질소산화물 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 암모니아의 투입량을 증가시켜 질소산화물의 환원 반응이 증가 되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템은 2차 열교환기(300)를 포함할 수 있다.
상기 2차 열교환기(300)는 상기 SCR촉매 반응부(200) 후단에 설치되고 상기 SCR촉매 반응부(200)에서 배출되는 배기가스가 통과되고 상기 배기가스의 열이 전달되도록 할 수 있다.
본 발명의 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템은 입자화 반응부를 포함할 수 있다.
상기 입자화 반응부는 상기 2차 열교환기(300) 후단에 위치되고, 상기 2차 열교환기(300)에서 배출되는 상기 배기가스의 질소산화물 및 암모니아를 반응시켜 입자화된 질산염을 배출할 수 있다.
또한, 상기 2차 열교환기(300)에서 배출되는 배기가스의 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 암모니아의 투입량을 증가시켜 암모니아 농도가 유지되도록 제어하고, 상기 2차 열교환기(300)에서 배출되는 배기가스의 온도를 측정하여 기 설정된 온도보다 낮은 경우 상기 2차 열교환기(300)의 열교환 유량을 낮추어 입자화 반응기 내부의 온도가 유지되도록 할 수 있다.
상기 입자화 반응기 내부의 온도가 유지되어야 하는 이유는 반응 시 반응온도가 반응화되기 위하여 중요한 조건이기 때문이다.
본 발명의 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템은 응집 집진부를 포함할 수 있다.
상기 응집 집진부는 입자화 반응부 후단에 설치되고, 전기 자기장 장치에 의한 응집 반응을 수행하여 미세먼지 입자를 응집하고, 상기 미세먼지 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 전기 하전량을 증가시켜 집진 효율이 증가되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템은 습식 전기 집진부를 포함할 수 있다.
상기 습식 전기 집진부는 응집 집진부 후단에 설치되고, 물이나 액상 반응제를 정전 분무(electrospray)하여 발생된 하전 초미세 액적을 이용하여 미세먼지를 이온화시켜 미세먼지를 집진하고, 상기 미세먼지의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 미스트 분사량을 증가시키거나 전기 하전량을 증가시켜 집진효율이 증가되도록 제어할 수 있다.
도2 내지 도4를 참조하여, 상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템의 구성에 대해 자세히 설명한다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 열교환기 및 SCR 촉매 반응부의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 SCR촉매 반응부는 SCR 촉매 반응기(200); 복수의 질소산화물 농도 측정기(31,32); 복수의 배기가스 온도 측정기(41,42,43);및 복수의 암모니아 주입 그리드(21,22,23,24)를 포함할 수 있다.
상기 SCR 촉매 반응기(200)는 반응 영역이 복수로 분할되어 상기 반응 영역 내부에 SCR촉매가 위치되고, 상기 복수로 분할된 반응 영역 사이에 빈공간이 형성되고, 상기 1차 열교환기에서 배출되는 질소산화물의 환원 반응이 진행될 수 있다.
상기 SCR 촉매 반응기의 반응 영역은 3개 일 수 있으며, 각각의 반응 영역에는 SCR 촉매(201,202,203)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 질소산화물 환원 반응은 상기 1차 열교환기(100)에서 배출되는 배기가스의 질소산화물(NOx)이 암모니아(NH3)와 혼합되어 상기 질소산화물(NOx)을 질소(N2)로 환원시키는 반응을 의미 할 수 있다.
이때, 상기 질소산화물 환원 반응의 효율이 증가되기 위해서는 암모니아 투입량을 조절하는 것이 필요하다.
또한, 상기 질소산화물이 포함된 양에 따른 적절한 양의 암모니아를 투입하기 위하여 질소산화물 농도 측정기(31,32), 배기가스 온도 측정기(41,42,43) 및 암모니아 주입 그리드(21,22,23,24)가 필요하다.
이때, 상기 질소산화물 농도 측정기는 상기 SCR 촉매 반응기 상부(31) 및 하부(32)에 위치되며 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 질소산화물의 농도 또는 상기 SCR 촉매에 의한 환원 반응 후의 질소산화물의 농도를 측정할 수 있다.
즉, 상기 SCR 촉매 반응기 상부에 위치된 질소산화물 농도 측정기(31)에 의해 상기 SCR 촉매 반응기 내부로 배기가스가 투입되기 전의 질소산화물의 환원반응이 진행되지 않은 상태의 질소산화물의 농도를 측정하여 상기 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 제1암모니아 주입 그리드(21)에서 암모니아를 투입할 수 있다.
또한, 상기 SCR 촉매 반응기 하부에 위치된 질소산화물 농도 측정기(32)에 의해 상기 SCR 촉매 반응기 배기가스가 투입되고 질소산화물의 환원반응이 진행된 후의 상기 질소산화물의 농도를 측정하여 상기 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 제2암모니아 주입 그리드(22), 제3암모니아 주입 그리드(23), 제4암모니아 주입 그리드(24)에서 암모니아를 투입할 수 있다.
상기 암모니아 주입 그리드에 의한 구체적인 암모니아 투입 과정은 하기 질소산화물 저감방법에서 상세히 설명한다.
또한, 상기 SCR 촉매 반응부는 복수의 배기가스 온도 측정기(41,42,43)를 포함할 수 있는데, 상기 SCR 촉매 반응기 상부(41) 및 반응 영역 사이의 빈공간(42,43)에 위치되며, 상기 1차 열교환기(100)에서 배출되는 배기가스의 온도 또는 반응이 진행되는 동안의 온도를 측정할 수 있다.
즉, 상기 배기가스 온도 측정기는 상기 SCR 촉매 반응이 진행되기 전의 상기 SCR촉매 반응기 상부 일영역(41)과 상기 SCR촉매 반응기 내부의 반응 영역 내부(42,43)에 각각 위치될 수 있다.
즉, 제2 배기가스 온도 측정기(42)는 SCR 촉매 반응기의 제1반응 영역(201)에서 반응이 진행된 후의 배기가스의 온도를 측정하고 제3배기가스 온도 측정기(43)는 SCR촉매 반응기의 제 2반응 영역(202)에서 반응이 진행된 후의 배기가스의 온도를 측정할 수 있다.
이때, 상기 1차 열교환기(100)는 상기 배기가스 온도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 온도가 기 설정된 값을 초과하는 경우 상기 1차 열교환기의 열교환 유량 또는 유속을 낮추어 상기 SCR촉매 반응부의 온도가 증가 되도록 제어할 수 있다.
또한, SCR 촉매 반응기(200)는 복수의 암모니아 주입 그리드(21,22,23,24)를 포함할 수 있다.
상기 암모니아 주입 그리드는 상기 SCR 촉매 반응기(200) 상부 및 내부의 반응 영역 사이의 빈공간에 위치되며 상기 질소산화물 농도 측정기에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 값을 초과 하는 경우 상기 SCR 촉매 반응기 내부에 암모니아가 투입되도록 할 수 있다.
즉, 상기 압모니아 주입 그리드는 상기 SCR 촉매 반응기에서 반응이 진행되기 전의 상부 일 영역(21,22)에 설치될 수 있다.
또한, 상기 SCR 촉매 반응기의 제 1반응 영역(201)에서 SCR 촉매 환원 반응이 진행된 후의 상기 제1 반응영역(201) 및 제 2 반응영역 (202)사이의 빈공간에 설치될 수 있고, 상기 SCR 촉매 반응기의 제2반응 영역(202)에서 SCR 촉매 환원 반응이 진행된 후의 제2 반응영역(201) 및 제3 반응영역 (202)사이의 빈공간에 설치될 수 있다.
상기 암모니아 주입 그리드는 상기 SCR 촉매 반응기 내부에 기 설정된 양의 암모니아가 투입될 수 있도록 투입량을 조절할 수 있다.
따라서, 상기 SCR 촉매 반응기에 의해 실시간으로 질소산화물 농도 및 배기가스의 온도를 측정하여 적절한 양의 암모니아를 투입할 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 열교환기, 입자화 반응부 및 응집 집진부의 구성도이다.
먼저, 입자화 반응부에 대해서 설명한다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 입자화 반응부는 입자화 반응기(400); 배기가스 온도 측정기(41); 질소산화물 농도 측정기(31); 복수의 암모니아 주입 그리드(21,22) 를 포함할 수 있다.
상기 입자화 반응기(400)는 SCR 촉매 반응부 후단에 설치되고 상기 2차 열교환기의 후단에 설치되어 상기 SCR촉매 반응부에 의해 정화된 후 잔류하는 질소산화물과 암모니아를 입자화 반응시켜 질산염을 배출할 수 있다.
또한, 상기 배기가스 온도 측정기는 상기 입자화 반응기(400) 상부에 위치되어 상기 2차 열교환기에서 배출되어 입자화 반응이 진행되기 전의 배기가스의 온도를 측정할 수 있다.
즉, 상기 배기가스 온도 측정기(41)는 입자화 반응기(400) 내부로 배기가스가 투입되기 전의 온도를 측정할 수 있다.
이때, 상기 배기가스의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하는 경우 상기 2차 열교환기(300)의 열교환 유량 또는 유속을 높여 상기 입자화 반응부의 온도를 낮추도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 입자화 반응부는 질소산화물 농도 측정기(31)를 포함할 수 있는데, 상기 질소산화물 농도 측정기(31)는 상기 입자화 반응기(400)의 반응이 진행된 후의 하부에 위치되어 상기 입자화 반응이 진행된 후 배출되는 질소산화물의 농도를 측정 할 수 있다.
이때, 상기 입자화 반응부는 암모니아 주입 그리드를 포함하고, 상기 암모니아 주입 그리드는 상기 질소산화물 농도 측정기에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 값을 초과 하는 경우 상기 입자화 반응기(400) 내부로 암모니아가 추가로 투입되도록 할 수 있다.
다음으로, 응집 집진부에 대해서 설명한다.
상기 응집 집진부는 응집 집진기; 미세먼지 측정장치(51); 전기 자기장 생성장치(51)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 응집 집진기는 상기 입자화 반응부 후단에 위치되어 상기 입자화 반응부에서 배출되는 미세먼지를 전기 자기장 장치에 의한 응집 반응을 수행할 수 있다.
상기 전기 자기장 장치에 의한 응집 반응은 정전기적 일력으로 다수의 미세먼지들을 끌어와 미세먼지들끼리 응집시키며 제거할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 응집 집진기는 자기장 환경을 조성하여 응집 집진 시킬 수 있다.
또한, 상기 응집 집진부는 미세먼지 측정장치(71)를 포함할 수 있다. 상기 미세먼지 측정장치(71)는 응집 집진기(500)의 후단에 위치되어 상기 응집 집진기(500)에서 배출되는 미세먼지의 농도를 측정할 수 있다.
즉, 상기 응집 집진기(500)에서 미세먼지를 집진한 후 잔류하는 미세먼지의 농도를 측정할 수 있다.
또한, 상기 응집 집진부는 전기 자기장 생성장치(71)를 포함할 수 있다. 상기 전기 자기장 생성장치(71)는 상기 응집 집진기 일측에 위치되어 상기 미세먼지 측정장치로 측정된 미세먼지 함량이 기 설정된 미세먼지 함량을 초과하는 경우 하전량을 상향시켜 집진 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자기장 생성장치(71)는 응집 집진기는 집진기는 자기장 환경을 조성하여 응집 집진 시킬 수 있다.
도 4를 참조하여, 습식 전기 집진부에 대해서 설명한다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템의 세부구성을 나타내는 구성도이다.
도 4를 참조하여, 습식 전기 집진부에 대해서 설명한다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 습식 전기 집진부는 습식 전기 집진기; 미세먼지 측정장치; 복수의 미스트 분사장치; 및 복수의 전기 자기장 생성장치를 포함할 수 있다.
상기 습식 전기 집진부는 습식 전기 집진기를 포함할 수 있고, 상기 습식 전기 집진기는 응집 집진부 후단에 위치되어 물이나 액상 반응제를 정전분무(electrospray)하여 발생된 하전 초미세 액적을 이용하여 미세먼지를 이온화시켜 미세먼지를 집진 할 수 있다.
또한, 상기 습식 전기 집진부는 미세먼지 측정장치(72)를 포함할 수 있는데, 상기 미세먼지 측정 장치(72)는 습식 전기 집진기 후단에 위치되어 상기 습식 전기 집진부에서 배출되는 미세먼지의 농도를 측정할 수 있다.
즉, 상기 습식 전기 집진기의 미세먼지 측정장치(72)는 미세먼지 집진 반응이 진행된 후 배출되는 미세먼지 농도를 측정할 수 있다.
또한, 상기 습식 전기 집진부는 복수의 미스트 분사장치(61,62)를 포함할 수 있다. 상기 미스트 분사장치는 상기 습식 전기 집진기 내부에 위치되어 상기 미세먼지 측정장치로 측정된 미세먼지 함량이 기 설정된 미세먼지 함량을 초과하는 경우 미스트 분사량을 상향시켜 집진 효율을 향상시킬 수 잇다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 미스트 분사량은 미세먼지 측정장치로 측정된 미세먼지 함량이 기 설정된 미세먼지 함량을 큰 차이로 초과하는 경우 미스트 분사량이 큰 차이로 증가할 수 있고, 상기 기 설정된 미세먼지 함량과 측정된 미세먼지 함량의 차이가 적은 경우 미스트 분사량의 증가 비율이 낮을 수 있다.
또한, 습식 전기 집진부는 복수의 전기 자기장 생성장치(52,53)를 포함할 수 있다.
상기 자기장 생성장치(52,53)는 상기 습식 전기 집진기 내부에 위치되어 상기 미세먼지 측정장치로 측정된 미세먼지 함량이 기 설정된 미세먼지 함량을 초과하는 경우 하전량을 증가시켜 집진 효율을 향상시키도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 습식 전기장 생성장치에서는 자기장 환경을 조성하여 장치가 구동 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법에 대해 설명한다.
미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법은 상술한 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템에 의해 수행될 수 있다.
상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법은 고체연소로에서 배출되어 상기 1차 열교환기를 통과하는 배기가스가 SCR 촉매 반응부로 투입되어 상기 SCR촉매에 의해 질소산화물의 환원 반응이 진행되는 SCR 촉매 반응단계;
상기 SCR 촉매 반응단계에서 정화된 후 잔류하는 질소산화물 및 암모니아를 반응시켜 입자화된 질산염을 배출하는 입자화 반응단계;
상기 입자화 반응단계에서 정화된 후 생성된 미세먼지 및 고체연소로의 연소에 의해서 발생된 미세먼지 입자를 전기 자기장 장치에 의한 응집 반응을 수행하는 응집 집진 단계;및
상기 응집 집진단계에서 정화된 후 잔류하는 미세먼지를 물이나 액상 반응제를 정전분부방식을 통하여 발생된 하전 초미세 액적을 이용하여 이온화시켜 상기 미세먼지를 집진하는 습식 전기 집진 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법은 SCR 촉매 반응단계를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하여 상기 SCR 촉매 반응 단계를 설명한다.
상기 SCR 촉매 반응 단계는 상기 SCR촉매 반응부의 상기 SCR 촉매 반응기 상부에 위치된 상기 질소산화물 농도 측정장치(31)에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 제 1 암모니아 주입 그리드(21)에서 암모니아를 주입하여 상기 질소산화물을 저감하는 제 1 SCR 촉매 반응 단계;
상기 제 1 질소산화물 환원 반응 단계에서 질소산화물 환원 반응이 진행된 후 상기 SCR 촉매 반응기 후단에 위치된 상기 질소산화물 농도 측정장치(32)에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 제 2 암모니아 주입 그리드(22)에서 암모니아를 추가로 주입하여 상기 질소산화물을 추가로 저감하는 제 2 SCR 촉매 반응 단계;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 2 SCR 촉매 반응 단계에서 상기 질소산화물의 농도가 감소되지 않을 경우, 상기 제 2 질소산화물 환원 반응 단계에서 질소산화물 환원 반응이 진행된 후 상기 SCR 촉매 반응기 후단에 위치된 상기 질소산화물 농도 측정장치(32)에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 제 3 암모니아 주입 그리드(23)에서 암모니아를 추가로 주입하여 상기 질소산화물을 추가로 저감하는 제 3 SCR 촉매 반응 단계;를 추가로 진행 할 수 있다.
또한, 상기 제 2 SCR 촉매 반응 단계에서 상기 질소산화물의 농도가 감소되지 않을 경우, 상기 제 3 질소산화물 환원 반응 단계에서 질소산화물 환원 반응이 진행된 후 상기 SCR 촉매 반응기 후단에 위치된 상기 질소산화물 농도 측정장치(32)에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 제4암모니아 주입 그리드(24)에서 암모니아를 추가로 주입하여 상기 질소산화물을 추가로 저감하는 제 4 SCR 촉매 반응 단계;를 추가로 진행할 수 있다.
이때, 상기 암모니아 주입 그리드는 상기 암모니아 투입량을 조절할 수 있으며, 상기 질소산화물 측정장치에 의해 측정된 질소산화물의 농도와 기 설정된 농도의 차이에 따라서 암모니아의 투입량이 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법은 입자화 반응단계를 포함할 수 있다.
상기 입자화 반응단계는 도 3을 참조하여 설명한다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 입자화 반응단계는 상기 입자화 반응기(400)의 반응이 진행된 후의 하부에 위치된 질소산화물에 의해 상기 입자화 반응이 진행된 후 배출되는 질소산화물의 농도를 측정한 후 상기 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 상기 제1 암모니아 주입 그리드(21)에서 암모니아를 주입하여 질소산화물을 환원하는 제1 입자화 반응 단계;
상기 1차 질소산화물 저감 단계가 진행된 후 상기 질소산화물 농도를 측정하여 상기 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 상기 제2 암모니아 주입 그리드(22)에서 암모니아를 주입하여 질소산화물을 환원하는 제2 입자화 반응 단계;를 포함할 수 있다.
상기 입자화 반응단계 에서는 상기 2차 열교환기의 후단에 설치되어 상기 SCR촉매 반응부에 의해 정화된 후 잔류하는 질소산화물과 암모니아를 입자화 반응시켜 질산염을 배출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법은 응집 집진 단계를 포함할 수 있다.
상기 응집 집진 단계는 상기 입자화 반응단계에서 정화된 후 생성된 미세먼지 및 고체연소로의 연소에 의해서 발생된 미세먼지 입자를 전기 자기장 장치(51)에 의한 응집 반응을 수행할 수 있다.
이때, 상기 응집 집진부의 후단에 미세먼지 측정장치(71)가 설치될 수 있고, 상기 미세먼지 측정장치에 의해 측정된 미세먼지 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 상기 전기 자기장 장치(51)의 하전량이 향상되어 집진 효율이 증가 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법은 습식 전기 집진 단계를 포함할 수 있다.
상기 습식 전기 집진단계는 상기 응집 집진부 후단에 위치된 미세먼지 측정장치에 의해 측정된 미세먼지 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 제1미스트 분사장치의 미스트 분사량을 증가시켜 미세먼지 집진 효율을 향상시키는 제1 습식 전기 집진단계; 및
상기 제1미세먼지 저감단계가 진행 된 후 상기 습식 집진부 후단에 위치된 미세먼지 측정장치에 의해 측정된 미세먼지 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 제 2미스트 분사장치의 미스트 분사량을 증가시키고 전기 자기장 장치의 하전량을 증가시켜 미세먼지 집진 효율을 향상시키는 제2습식 전기 집진단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법은 모든 배기가스가 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 시스템에 유입될 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템에 의해 배기가스의 배출량에 따라 능동적으로 배기가스를 처리할 수 있으므로 연소 공정에 따라 다양한 유량의 질소산화물의 전구 물질을 저감할 수 있다.
또한, 기존의 SCR 촉매 반응 장치의 한계를 극복하고자 입자화 반응부, 응집 집진부 및 습식 전기 집진부를 추가로 설치하여 연소 공정 중에 생성되는 배기가스와 미세먼지의 배출을 원천 제거할 수 있는 효과가 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
21: 제1암모니아 주입 그리드(AIG 1)
22: 제2암모니아 주입 그리드 (AIG 2)
23: 제3암모니아 주입 그리드 (AIG 3)
24: 제4암모니아 주입 그리드 (AIG 4)
31: 제1질소산화물 농도 측정기
32: 제2질소산화물 농도 측정기
41: 제1배기가스 온도 측정기
42: 제2배기가스 온도 측정기
43: 제3배기가스 온도 측정기
51: 제1전기 자기장 생성 장치
52: 제2전기 자기장 생성 장치
53: 제3전기 자기장 생성 장치
61: 제1미스트 분사장치
62: 제2미스트 분사장치
71: 제1미세먼지 측정장치
72: 제2미세먼지 측정장치
100: 1차 열교환기
200: SCR 촉매 반응기
201,202,203: SCR촉매
300: 2차 열교환기
400: 입자화 반응기
500: 응집 집진기
600: 습식 전기 집진기

Claims (16)

  1. 고체 연소로 후단에 설치되고, 상기 고체 연소로에서 배출되는 배기가스가 통과되고 상기 배기가스의 열이 전달되도록 하는 1차 열교환기;
    상기 1차 열교환기 후단에 설치되고, 내부에 SCR촉매가 위치되어 질소산화물 환원반응이 진행되고, 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 질소산화물 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 암모니아의 투입량을 증가시켜 질소산화물의 환원 반응이 증가 되도록 제어하는 SCR 촉매 반응부;
    상기 SCR촉매 반응부 후단에 설치되고 상기 SCR촉매 반응부에서 배출되는 배기가스가 통과되고 상기 배기가스의 열이 전달되도록 하는 2차 열교환기;
    상기 2차 열교환기후단에 위치되고, 상기 2차 열교환기에서 배출되는 상기 배기가스의 질소산화물 및 암모니아를 반응시켜 입자화된 질산염을 배출하고, 상기 2차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 암모니아의 투입량을 증가시켜 암모니아 농도가 유지되도록 제어하고, 상기 2차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 온도를 측정하여 기 설정된 온도보다 낮은 경우 상기 2차 열교환기의 열교환 유량을 낮추어 내부의 온도가 유지되는 입자화 반응부;
    상기 입자화 반응부 후단에 설치되고, 전기 자기장 장치에 의한 응집 반응을 수행하여 미세먼지 입자를 응집하고, 상기 미세먼지 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 전기 하전량을 증가시켜 집진 효율이 증가되도록 제어하는 응집 집진부; 및
    상기 응집 집진부 후단에 설치되고, 물이나 액상 반응제를 정전 분무(electrospray)하여 발생된 하전 초미세 액적을 이용하여 미세먼지를 이온화시켜 미세먼지를 집진하고, 상기 미세먼지의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 미스트 분사량을 증가시키거나 전기 하전량을 증가시켜 집진효율이 증가되도록 제어하는 습식 전기 집진부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 1차 열교환기는,
    상기 1차 열교환기 후단에 설치된 배기가스 온도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 온도가 기 설정된 값을 초과하는 경우 상기 1차 열교환기의 열교환 유량 또는 유속을 낮추어 상기 SCR촉매 반응부의 온도가 증가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 SCR 촉매 반응부는,
    반응 영역이 복수로 분할되어 상기 반응 영역 내부에 SCR촉매가 위치되고, 상기 복수로 분할된 반응 영역 사이에 빈공간이 형성되고, 상기 1차 열교환기에서 배출되는 질소산화물의 환원 반응이 진행되는 SCR 촉매 반응기;
    상기 SCR 촉매 반응기 상부 및 하부에 위치되며 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 질소산화물의 농도 또는 상기 SCR 촉매에 의한 환원 반응 후의 질소산화물의 농도를 측정하는 복수의 질소산화물 농도 측정기;
    상기 SCR 촉매 반응기 상부 및 반응 영역 사이의 빈공간에 위치되며, 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배기가스의 온도 또는 반응이 진행되는 동안의 온도를 측정하는 복수의 배기가스 온도 측정기;및
    상기 SCR 촉매 반응기 상부 및 내부의 반응 영역 사이의 빈공간에 위치되며 상기 질소산화물 농도 측정기에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 값을 초과 하는 경우 상기 SCR 촉매 반응기 내부에 암모니아가 투입되도록 하는 복수의 암모니아 주입 그리드를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 SCR 촉매 반응기에서,
    상기 복수로 분할된 반응 영역은 3개인 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 입자화 반응부는,
    상기 SCR 촉매 반응부 후단에 설치되고 상기 2차 열교환기의 후단에 설치되어 상기 SCR촉매 반응부에 의해 정화된 후 잔류하는 질소산화물과 암모니아를 입자화 반응시켜 질산염을 배출하는 입자화 반응기;
    상기 입자화 반응기 상부에 위치되어 상기 2차 열교환기에서 배출되어 입자화 반응이 진행되기 전의 배기가스의 온도를 측정하는 배기가스 온도 측정기;
    상기 입자화 반응기의 반응이 진행된 후의 하부에 위치되어 상기 입자화 반응이 진행된 후 배출되는 질소산화물의 농도를 측정하는 질소산화물 농도 측정기;및
    상기 입자화 반응기 내에 설치되어 상기 질소산화물 농도 측정기에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기설정된 값을 초과 하는 경우 상기 입자화 반응기 내부로 암모니아가 추가로 투입되도록 하는 복수의 암모니아 주입 그리드를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 2차 열교환기는,
    상기 2차 열교환기 후단에 설치된 배기가스 온도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 온도가 기 설정된 값을 초과하는 경우 상기 2차 열교환기의 열교환 유량 또는 유속을 높여 상기 입자화 반응부의 온도를 낮추도록 제어하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 응집 집진부는,
    상기 입자화 반응부 후단에 위치되어 상기 입자화 반응부에서 배출되는 미세먼지를 전기 자기장 장치에 의한 응집 반응을 수행하여 상기 미세먼지를 집진하는 응집 집진기;
    상기 응집 집진기의 후단에 위치되어 상기 응집 집진기에서 배출되는 미세먼지의 농도를 측정하는 미세먼지 측정장치;및
    상기 응집 집진기 일측에 위치되어 상기 미세먼지 측정장치로 측정된 미세먼지 함량이 기 설정된 미세먼지 함량을 초과하는 경우 하전량을 상향시켜 집진 효율을 향상시키는 전기 자기장 생성장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 습식 전기 집진부는
    상기 응집 집진부 후단에 위치되어 물이나 액상 반응제를 정전분무(electrospray)하여 발생된 하전 초미세 액적을 이용하여 미세먼지를 이온화시켜 미세먼지를 집진하는 습식 전기 집진기;
    상기 습식 전기 집진기 후단에 위치되어 상기 습식 전기 집진부에서 배출되는 미세먼지의 농도를 측정하는 미세먼지 측정장치;
    상기 습식 전기 집진기 내부에 위치되어 상기 미세먼지 측정장치로 측정된 미세먼지 함량이 기 설정된 미세먼지 함량을 초과하는 경우 미스트 분사량을 상향시켜 집진 효율을 향상시키는 복수의 미스트 분사장치;및
    상기 습식 전기 집진기 내부에 위치되어 상기 미세먼지 측정장치로 측정된 미세먼지 함량이 기 설정된 미세먼지 함량을 초과하는 경우 하전량을 증가시켜 집진 효율을 향상시키도록 하는 복수의 전기 자기장 생성장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템.
  9. 제 1항의 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 시스템에 의해 수행되는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법에 있어서,
    고체연소로에서 배출되어 상기 1차 열교환기를 통과하는 배기가스가 SCR 촉매 반응부로 투입되어 상기 SCR촉매에 의해 질소산화물의 환원 반응이 진행되는 SCR 촉매 반응단계;
    상기 SCR 촉매 반응단계에서 정화된 후 잔류하는 질소산화물 및 암모니아가 2차 열교환기를 통과한 후 입자화 반응부에 투입되어 상기 질소산화물 및 암모니아를 반응시켜 입자화된 질산염을 배출하는 입자화 반응단계;
    상기 입자화 반응단계에서 정화된 후 생성된 미세먼지 및 고체연소로의 연소에 의해서 발생된 미세먼지 입자가 응집 집진부에 투입되어 상기 미세먼지 입자를 전기 자기장 장치에 의한 응집 반응을 수행하는 응집 집진 단계;및
    상기 응집 집진단계에서 정화된 후 잔류하는 미세먼지가 습식 전기 집진부에 투입되어 상기 미세먼지를 물이나 액상 반응제를 정전분무방식을 통하여 발생된 하전 초미세 액적을 이용하여 이온화시켜 상기 미세먼지를 집진하는 습식 전기 집진 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 SCR 촉매 반응단계에서,
    상기 SCR촉매 반응부의 SCR 촉매 반응기 상부에 위치된 질소산화물 농도 측정장치에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 상기 SCR 촉매 반응부 상부에 위치된 제 1 암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 주입하여 상기 질소산화물을 저감하는 제 1 SCR 촉매 반응 단계;및
    상기 제 1 SCR 촉매 반응 단계에서 질소산화물 환원 반응이 진행된 후 상기 SCR 촉매 반응기 후단에 위치된 상기 질소산화물 농도 측정장치에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 상기 제1암모니아 주입 그리드 후단에 위치되고, 상기 SCR 촉매 반응부 상부에 위치된 제 2 암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 추가로 주입하여 상기 질소산화물을 추가로 저감하는 제 2 SCR 촉매 반응 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2 SCR 촉매 반응 단계에서 상기 질소산화물의 농도가 감소되지 않을 경우, 제 2 SCR 촉매 반응 단계에서 질소산화물 환원 반응이 진행된 후 상기 SCR 촉매 반응기 후단에 위치된 상기 질소산화물 농도 측정장치에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 상기 SCR 촉매 반응기의 반응 영역 사이의 빈 공간에 위치된 제 3 암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 추가로 주입하여 상기 질소산화물을 추가로 저감하는 제 3 SCR 촉매 반응 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제 3 SCR 촉매 반응 단계에서 상기 질소산화물의 농도가 감소되지 않을 경우, 상기 제3 SCR 촉매 반응 단계에서 질소산화물 환원 반응이 진행된 후 상기 SCR 촉매 반응기 후단에 위치된 상기 질소산화물 농도 측정장치에 의해 측정된 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우 상기 제3암모니아 주입 그리드 후단에 위치하되, 상기 SCR 촉매 반응기의 반응 영역 사이의 빈 공간에 위치된 제4암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 추가로 주입하여 상기 질소산화물을 추가로 저감하는 제 4 SCR 촉매 반응 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 입자화 반응단계에서,
    상기 입자화 반응부에 위치된 입자화 반응기의 반응이 진행 되기 전 상기 입자화 반응기 상부에 위치된 배기가스 온도 측정기에 의해 측정된 배기가스의 온도가 기설정된 온도를 초과하는 경우, 상기 2차 열교환기의 열교환 유량 또는 유속을 높여 상기 입자화 반응기의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 입자화 반응단계에서,
    상기 2차 열교환기 후단에 위치된 상기 입자화 반응부에 포함된 입자화 반응기의 반응이 진행된 후, 상기 입자화 반응기의 하부에 위치된 질소산화물 농도 측정기에 의해 상기 입자화 반응이 진행된 후 배출되는 질소산화물의 농도를 측정한 후 상기 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 상기 입자화 반응기 상부에 설치된 제1 암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 주입하여 질소산화물을 환원하는 제1 입자화 반응 단계;및
    상기 제1 입자화 반응 단계가 진행된 후 상기 질소산화물의 농도를 측정하여 상기 질소산화물의 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 상기 제1암모니아 주입 그리드 후단에 위치되고 상기 입자화 반응기 상부에 설치된 제2 암모니아 주입 그리드에서 암모니아를 주입하여 질소산화물을 환원하는 제2 입자화 반응 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법.
  15. 제 9항에 있어서, 상기 습식 전기 집진 단계에서,
    상기 응집 집진부 후단에 위치된 미세먼지 측정장치에 의해 측정된 미세먼지 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 제1미스트 분사장치의 미스트 분사량을 증가시켜 미세먼지 집진 효율을 향상시키는 제1 습식 전기 집진단계; 및
    상기 제1습식 전기 집진단계가 진행 된 후 상기 습식 전기 집진부 후단에 위치된 미세먼지 측정장치에 의해 측정된 미세먼지 농도가 기 설정된 농도를 초과하는 경우, 제 2미스트 분사장치의 미스트 분사량을 증가시키고 전기 자기장 장치의 하전량을 증가시켜 미세먼지 집진 효율을 향상시키는 제2습식 전기 집진단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법은 모든 배기가스가 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 시스템에 유입될 때까지 반복하여 수행되는 것을 특징으로 하는 상기 미세먼지 저감을 위한 능동형 질소산화물 전구물질 저감 방법.
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