KR19980018757A - 다단계 가스 오염물 제거 장치 및 방법(Multi-Stage Gaseous Pollutant Destruction Apparatus and Method) - Google Patents

다단계 가스 오염물 제거 장치 및 방법(Multi-Stage Gaseous Pollutant Destruction Apparatus and Method) Download PDF

Info

Publication number
KR19980018757A
KR19980018757A KR1019970039283A KR19970039283A KR19980018757A KR 19980018757 A KR19980018757 A KR 19980018757A KR 1019970039283 A KR1019970039283 A KR 1019970039283A KR 19970039283 A KR19970039283 A KR 19970039283A KR 19980018757 A KR19980018757 A KR 19980018757A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reactor
corona discharge
reactors
reduction
oxidation
Prior art date
Application number
KR1019970039283A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100239598B1 (ko
Inventor
웰던 에스. 윌리암슨
프랭클린 에이. 도올잘
데이비드 비. 코온
존 에이치. 에스. 왕
Original Assignee
완다 케이. 덴슨-로우
에이치이홀딩스,인크.디비에이휴우즈일렉트로닉스
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 완다 케이. 덴슨-로우, 에이치이홀딩스,인크.디비에이휴우즈일렉트로닉스 filed Critical 완다 케이. 덴슨-로우
Publication of KR19980018757A publication Critical patent/KR19980018757A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100239598B1 publication Critical patent/KR100239598B1/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T19/00Devices providing for corona discharge
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

코로나 방전 오염물 제거 시스템은 일련으로 된 2개 이상의 코로나 방전 반응기를 포함하며, 탄화 수소(HC) 및 일산화탄소(CO)의 산화 또는 산화 질소(NOX)의 환원을 위해 각각의 단계가 최적화된다. 반응기는 초기의 산화 단계와 이어지는 환원 단계로 배열될 수 있다. 선택적으로, 산화 및 환원 반응기는 교대의 단계로 배열될 수 있으며, 각각의 산화 반응기 다음에는 환원 반응기가 뒤따른다. 서로 다른 반응기에 의한 서로 다른 오염물의 처리는 서로 다른 반응기에 서로 다른 전압 레벨을 공급함으로써 이루어진다.

Description

다단계 가스 오염물 제거 장치 및 방법
본 발명은 다단계 코로나 방전 반응기에 의해 유동성 오염물을 제거하는 것에 관련된 것이다.
오염물을 함유한 기체를 코로나 방전 사이트(corona discharge site)를 통과시키는 것은 기체로부터 오염물을 제거하는 공지된 방법이다. 이와 같은 기법의 일반적인 고찰이 푸카레프 등(Puchkarev et al.)이 플라즈마 과학에 관한 1994 국제 학술회의 논문집(Proceedings of the 1994 International Conf. on Plasma Science, 6-8 June, 1994, Santa Fe, New Mexico), 논문번호 1E6, 88 페이지에 개재한 표면 방전에 의한 유독성 가스 분해(Toxic Gas Decomposition by Surface Discharge)에 기재되어 있다.
제목이 코로나 방전을 생성하기 위한 코로나원과 코로나 방전을 이용한 액체 폐기물 처리(Corona Source for Producing Corona Discharge and Fluid Waste Treatment with Corona Discharge)이고, 1994년 8월 25일에 출원되고, 현재는 휴즈 전자(Hughes Electronics)로 영업하고 있는 휴즈 에어크래프트 캄파니(Hughes Aircraft Company)에 양도된 미합중국 출원 번호 제08/295,959호에 개시되어 있는 바와 같이, 액체에 대해서도 코로나 오염물 제거가 제안되었다.
오염물 제어를 위한 비열 플라즈마 기법, 나토 에이 에스 아이 시리즈, G34권, 파트 B, 비 엠 페니트란트 및 에스 이 슐티스 편집, 스프링거 베락 베르린 하이델베르그, 1993 (Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution Control, NATO ASI Series Vol. G34 Part B, Ed. by B. M. Penetrante and S. E. Schultheis, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1993) 87-89 페이지에 야마모토(Yamamoto) 등이 개재한 밀집된 베드 반응기와 펄스형 코로나 플라즈마 반응기에 의한 휘발성 유기화합물의 분해(Decomposition of Volatile Organic Compounds by a Packed Bed Reactor and a Pulsed-Corona Plasma Reactor)에서 설명된 한 시스템에서는 지속 시간이 120-130 나노세컨드인 짧은 고전압 펄스를 동축(coaxial) 코로나 반응기 -이를 통해 기체가 흐르고 있음- 의 중심 전도체에 인가한다. 각 펄스는 활동 전자(energetic electron)가 5-10keV이고, 중심 와이어로부터 발산하여(emanate) 반응기 내부에 가득 퍼지는(floods) 코로나 방전을 생성한다. 유사한 시스템이 미합중국 특허 제4,695,358호에 설명되어 있는데, 여기에서는 양성(positive) DC 전압 펄스가 DC 바이어스 전압에 부가되어(superimposed) 기체 흐름으로부터 SOx, NOx를 제거하기 위한 스트리머(streamer) 코로나를 생성한다. 이와 같은 과정의 에너지 효율은 비교적 낮다. 선택된 반응기 형태(geometry)에 따라, 전극간의 아크 브레이크다운(arc breakdown)과 이에 따른 손상을 방지하기 위해 매우 짧은 펄스를 전달하여야 한다. 펄스 형성 회로는 고전압 전원으로부터의 전력의 반 정도를 충전 저항(charging resistor)에서 소실하고, 에너지가 이중 스파크 간극(double spark gap)에서 더 소모된다. 더욱이, 동축 코로나 반응기의 용량성 부하(capacitive load)가 충전되어야 하고, 이 충전 에너지는 전형적으로 코로나 반응에서 실제로 사용되는 에너지보다 훨씬 크고, 오염물 제거에 기여하는 바 없이 각 펄스 발생후에 열로 소실된다(decay away into heat).
오염물 제어를 위한 비열 플라즈마 기법, 나토 에이 에스 아이 시리즈, G34권, 파트 B, 비 엠 페니트란트 및 에스 이 슐티스 편집, 스프링거 베락 베르린 하이델베르그, 1993 (Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution Control, NATO ASI Series Vol. G34 Part B, Ed. by B. M Penetrante and S. E Schultheis, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1993) 79-80 페이지에 로소샤(Rosocha) 등이 개재한 정적-방전 플라즈마를 이용한 위험한 유기 폐기물의 처리(Treatment of Hazardous Organic Wastes Using Silent-Discharge Plasmas),에 다른 반응기 형태를 이용하는 유사한 접근 방법이 개시되어 있는데 여기에서는 평행 플레이트간에 코로나 방전이 발생하도록 되어 있다. 이 시스템은 펄스 형성이 비효율적이고 반응기 충전 에너지가 회복되지 않기 때문에 유효 에너지가 적다는 단점을 갖는다(suffer from a poor specific energy).
일반적인 단일 단계 코로나 방전 오염물 제거 장치의 블록도가 도 1에 도시되어 있다. 코로나 방전 반응기(2)는 엔진(6)으로부터 유입 도관(inlet conduit, 8)을 거쳐 오염물 함유 배기가스(12)를 취하여, 배기가스를 처리하고 처리된 배기가스(14)를 유출 도관(outlet conduit, 10)을 거쳐 방출한다. 엔진(6)으로부터의 배기가스(12)에 포함된 주 오염물은 전형적으로 다양한 형태의 산화질소(NOx)와 탄화수소(HC), 및 일산화탄소(CO)를 포함한다. HC와 CO는 고에너지 레벨 오염물로서, 산화되어 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)를 생성한다. NOx화합물은 저에너지 오염물로서, 무해한 2원자 질소 (N2)와 산소(O2)로 분해되기 위해서는 에너지를 흡수하여야 한다. 전원(4)이 고전압 펄스를 코로나 방전 반응기(corona discharge reactor, 2)에 공급하면, HC는 산화되어 H2O와 CO2가 되고 CO는 산화되어 CO2가 된다. 각 전압 최대치에서 코로나 방전이 반응기 내에서 방사되어(emitted), HC를 산화시켜 H2O와 CO2를 생성하고 CO를 산화시켜 CO2를 생성하는 자유기(free radical)를 생성한다. 일반적으로, 고전압 펄스는 HC 및 CO를 분해하는데 효과적인 반면, NOx를 N2및 O2로 분해하는데에는 효과적이지 못하다. 고전압(12 kV 이상)을 이용한 코로나 생성은 부가적으로 약간의 NOx를 생성시킬 수도 있음을 실험은 보여주었다. 반면에, 저전압 펄스는 NOx를 분해하는데 효과적이지만, HC를 산화시키는데에는 별 도움이 되지 못한다.
전술한 문제들을 고려하여, 본 발명은 HC 및 NOX모두를 제거하기 위해 2개 이상의 반응 단계를 포함하는 코로나 방전 오염물 제거 시스템을 제공하고자 하는 것이다. 일정 부분의 반응 단계는 HC 및 CO의 산화 작용에 전용으로 제공되고, 그밖의 단계들은 NOX의 환원 작용의 전용으로 제공된다. 2단계 시스템에 의하면, 제1 코로나 반응 단계는 HC 및 CO를 산화시키기 위해 높은 전압으로 작동되고, 제2 단계는 NOX를 환원시키기 위해 낮은 전압에서 작동된다. 다단계 시스템에 의하면, 초기 단계에서는 HC 및 CO를 점진적으로 제거하기 위해 높은 전압으로 작동되고, 이어지는 단계에서는 NOX를 점진적으로 제거하기 위해 낮은 전압으로 작동되도록 반응 단계들이 조정된다. 각 반응 단계에서의 코로나 방전 에너지는 전압 레벨, 펄스폭 및 펄스 반복 주파수에 의해 정해지는데, 이들은 처리되는 배기가스 내의 HC, CO, NOX양을 최소화시킬 수 있도록 컴퓨터에 의해 정확히 제어된다.
또 하나의 실시예에 의하면, 산화와 환원은 번갈아 발생하는 반응 단계에서 수행된다. 홀수 번째 단계에서는 HC 및 CO를 제거하기 위해 높은 전압에서 작동하고 짝수 번째 단계에서는 NOX를 제거하기 위해 낮은 전압에서 작동한다 또한, 전압 레벨, 펄스폭 및 펄스 반복 주파수는 처리되는 배기가스 내의 오염물 양을 최소화시킬 수 있도록 컴퓨터에 의해 정확히 제어된다.
본 발명의 전술한 특징 및 그밖의 특징과 장점들은 첨부되는 도면과 함께 이하의 상세한 설명으로부터 본 기술 분야의 통상을 지식을 가진 자에게 명백히 이해될 것이다.
도 1은 종래의 단일 단계로 된 코로나 방전 오염물 제거 장치에 관한 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 다단계 코로나 방전 반응기를 이용한 가스 오염물 제거 시스템의 블럭도.
도 3은 단일 반응실 구조에 2 단계로 이루어진 코로나 방전 반응기를 가진 오염물 제거 장치의 단면도.
도 4는 도3의 단면선 3-3에 따른 도 3에 도시된 장치의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 코로나 방전 반응기
4 : 전원
8 : 유입 도관
12, 14 : 배기가스
34a, 34b, ...34n : 반응기
36a, 36b, ...36n : 도관
46a, 46b, ...46n : 전원
70 : 내부 전극
74 : 관상 유전체
80 : 외부 전극
본 발명은 HC, CO, NOX와 같은 가스 오염물을 제거하기 위한 다단계 코로나 방전 반응 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 도 2에 개념적으로 도시된 바와 같이, 엔진(32)로부터의 배기가스(30a)는 도관(36a)을 통해 제1 단계 반응기(34a, reactor)로 공급되고, 제1 단계 반응기(34a)로부터 처리된 배기가스(30b)는 도관(368)을 통해 제2 단계 반응기(34b)로 공급되며, 마지막 반응기(34n)에 도달할 때까지 이와 유사하게 진행된다. 마지막 반응기(34n)은 도관(36n)으로부터 배기가스(30n)을 수신하고 최종적으로 처리된 배기가스(42)를 유출 도관(44)를 통해 내보낸다. 오염물 제거 장치 전체는 자동차(49) 내에서 구현될 수 있는데, 자동차는, 엄격한 대기 품질 기준을 충족시킬 수 있도록 자동차 배기가스를 처리하기 위한, 가솔린 또는 디젤 유형의 내부 연소 엔진(32)를 포함한다.
반응기(34a, 34b, ...34n)의 코로나 방전은 각각의 전원(46a, 46b, ...46n)으로부터 공급되는 전력에 의해 발생되는데, 이들은 바람직하게는 약 5 내지 15 kV 정도의 범위의 최대치 전압(peak voltage)을 갖는 고전압 파형(48a, 48b, ...48n)을 반응기(34a, 34b, ...34n) 단계로 발생시킨다. 고전압 파형(48a, 48b, ...48n)은 바람직하게는 전압 레벨, 진동 주파수, 펄스폭 및 펄스 반복 주파수를 포함하는 전력 발생 특징으로 특징 지워지는, 펄스 변조 삼각파에 해당된다. 일반적으로, 전압이 삼각파 로브(sinusoidal lobe) 각각의 포지티브 및 네거티브 최대치에 근접한 브레이크다운(breakdown) 레벨에 도달하는 경우에만 코로나 방전이 발생한다. 시간 단위 당 방전의 수는 진동 주파수 및 펄스폭과 펄스 반복 주파수의 곱으로서 정의되는 펄스 듀티 사이클(pulse duty cycle)에 종속된다. 일반적으로, 진동 주파수 또는 듀티 사이클이 증가하거나 또는 모두가 증가하게 되면, 반응기로 전해지는 코로나 방전이 증가된다.
각 반응기의 단계는 특정 강도에서 산화 또는 환원 작용을 수행한다. 각 반응 단계에서의 화학 반응 유형 및 강도는 코로나 방전의 양으로써 정해지는데, 이는 다시 반응기로 공급되는 전기 에너지에 의해 정해진다. 일반적으로, 10 내지 15 kV 범위 내의 고전압 펄스는 CO 및 HC를 산화시키는데 효과적인 반면에 그보다 낮은 전압은 NOX화합물을 환원시키는데 바람직하다. 또한, 각각의 코로나 방전 반응에 대한 평균 전력을 정하게 되는 진동 주파수 및 듀티 사이클은 일반적으로 산화 반응기보다 환원 반응기에 대해 작다.
전원(46a, 46b, ...46n)은 컴퓨터 제어 모듈(50)에 의해 정확하게 제어되는 것이 바람직한데, 컴퓨터 제어 모듈(50)은 엔진(32)으로부터, 유출 온도 및 CO, HC, NOX의 양을 포함하는, 오염물 발생 특성을 감지하게 된다. 제어 모듈(50)은 최종적으로 처리된 배기가스의 CO, HC, NOX의 양을 최소화시키기 위해 전원(46a, 46b, ...46n)에 관한 소정의 전력 발생 특성을 계산하고, 컴퓨터 인터페이스 링크(computer interface link, 52a. 52b, ...52n)을 통해 전원(46a, 46b, ...46n)으로 명령을 보낸다. 전원(46a, 46b, ...46n)은 바람직하게는 각각의 반응 단계(34a, 34b, ...34n)을 위한 소정의 전력 발생 특성을 생성하도록 조정될 수 있다.
도 2의 일반적인 접근 방식을 이용하기 위해서는 산화 및 환원을 위한 적어도 2개의 반응 단계를 갖는 실시예가 적합하다. 하나의 실시예에 의하면, 초기의 반응 단계(34a, 34b, ...)는 산화 반응기로서, 주로 CO 및 HC 화합물을 산화시켜서 CO2및 H2O를 발생시킨다. 이러한 산화 반응기는 CO 및 HC를 효과적으로 제거하기 위해 고전압 펄스를 이용하지만, 이러한 고전압 펄스가 배기가스 유출의 NOX를 N2및 O2로 분해시키는 데에는 효과적이지 못하다. 어떠한 경우에서는, 고전압 펄스가 심지어 NOX를 부가적으로 발생시킬 수도 있다. NOX화합물은, 여러 가지 NOX화합물을 N2및 O2로 분해하는 작업을 주로 하는, 후속되는 반응 단계에서 처리되기 때문에 상기와 같은 문제는 대수롭지 않다. 이러한 환원 반응기는 NOX를 분해하기 위해 상대적으로 낮은 전압을 이용하지만, 산화 반응기에서 형성된 CO2및 H2O로부터 다시 CO 및 HC를 재발생시키지는 않는다.
또다른 실시예에 의하면, 산화 및 환원 반응기는 일련으로 번갈아 가며 배치되어 홀수 번째 반응기는 산화용이고 짝수 번째 반응기는 환원용이 되도록 한다. 이러한 배치에 의하면, 제1 반응 단계에서 대부분의 CO 및 HC를 제거하지만, 제2단계의 환원 반응기에서 NOX의 환원을 돕기 위해 작은 양의 HC를 남기게 된다. 제3 단계에서 반응기는 제2 단계 이후에 남아 있는 CO 및 HC 대부분을 제거하고, 그런 후에 제4 단계의 반응기는 남아 있는 NOX화합물을 다시 제거하는 등으로 된다. HC, CO 및 NOX의 양이 초기 단계에서 최종 단계로 감에 따라 점진적으로 감소되기 때문에, 나중의 산화 및 환원용 반응 단계의 처리 강도는 먼저의 산화 및 환원 단계의 처리 강도보다 작다.
환원 반응기가 산화 반응기의 뒤에 이어지는 경우, 산화 반응기에서 적은 양의 HC를 남김으로써 환원 반응기에서 NOX를 환원시키기 위한 에너지를 공급하는 것이 바람직하다. 그러나, 이전의 산화 반응기에서 HC의 산화가 너무 효과적이라면, 충분한 HC가 남지 않게 될 수도 있다. 환원 반응기를 위해 충분한 HC를 제공하기 위해, 연료를 하나 이상의 환원 반응기의 유입 도관으로 주입시킴으로써 NOX화합물의 환원을 향상시킬 수 있다. 바람직한 실시예에 의하면, 마지막 반응기(34n)은 배기가스(42)가 대기 중으로 방출되기 이전에 NOX화합물의 최종 처리를 위한 환원 반응기이다. 적은 량의 연료(54)가 펌프(56)에 의해 연료 탱크(58)로부터 반응기(34n)의 유입 도관(30n)으로 주입된다. 펌프(56)에서 반응기(34n)으로의 연료 전송 비율을 정확하게 판단하기 위해 펌프(56)은 컴퓨터 제어 모듈(50)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 오염물 센서(41)은 유입 도관(30n)에 배치되어 배기가스의 NOX량을 감지하고 NOX데이터를 제어 모듈(50)에 보내어 이에 따라 펌프(56)가 환원 반응기(34n)으로 주입되는 연료(54)의 양을 조정할 수 있도록 한다. 오염물 제거 시스템을 단순화시키기 위해, 연료(54)는 바람직하게는 엔진(32) 내의 연소용으로 이용되는 것과 동일하게 함으로써, 개별적인 연료 탱크가 제공될 필요없도록 한다. 예를 들어, 가솔린 엔진에 의해 발생되는 NOX를 처리하기 위해서는 적은 양의 가솔린이 반응기(34n)의 유입 도관(30n)으로 주입되어 NOX를 N2및 O2로 환원시키는 것을 도울 수 있다.
도 3은 단일 반응실(60)을 공유하며 단일 반응기 구조 내에 형성되어 있는 산화 반응기(60) 및 환원 반응기(62)를 갖는 2단계 코로나 방전 반응 시스템의 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 반응실(64)는 실린더 형태로 된 관상 유전체(hollow dielectric, 74)의 내부 표면(74)에 의해 정해진다. 실린더형의 유전체(74)는 예를 들면, 원형으로 된 것과 같은 다양한 단면의 형태를 가질 수 있지만, 바람직하게는, 강한 구조적 완전성을 위해, 도 4에 도시된 바와 같이. 등변 6각형의 단면 형태를 갖는다. 이러한 구성으로 인해 배기가스는 방해 없이 산화 반응기(60) 및 환원 반응기(62) 양쪽으로 흘러 들어갈 수 있으므로, 배기가스의 상당한 용량이 통과하는데 효과적이다. 배기가스는 유입 도관(66)으로부터 산화 반응기(60)으로 흘러 들어가서 유출 도관(68)을 통해 환원 반응기(62)를 빠져나간다. 이러한 구조의 장점은 배기가스를 반응실(64)에 통과시키기 위해 큰 압력 차이를 필요로 하지 않는다는 점이다.
산화 반응기(60)은 유입 도관(66)에 가까운 반응실(64)의 부분으로 형성되고, 반응실(62)는 유출 도관(68)에 가까운 반응실(64)의 부분으로 형성된다. 산화 및 환원 반응기(60 및 62)는 각각 내부 전극(70, 76)을 포함하는데, 서로는 전기적으로 고립되어 있다. 바람직하게는 내부 전극은 기체 증착에 의해 유전체(74)의 내부 표면(72)에 안전하게 부착된다. 유전체(74)의 외부 표면(78)은 산화 반응기 및 환원 반응기(62) 각각을 위해, 서로 일정하게 간격이 떨어져 있는 전극(80, 82)에 의해 둘러싸여 있다. 외부 전극(80, 82)는 바람직하게는 외부 전극(80, 82)의 두께가 점점 0으로 줄어드는 반응실(64)의 단부(88, 90) 근처에 각각의 테이퍼된 전이부(tapered transition, 84, 86)을 갖는다. 테이퍼된 전이부(84, 86)은 전압 레벨의 그레이딩(grading)을 제공하고 전극 에지에서의 아킹(arcing)을 방지하는데 도움을 준다.
분리된 전원(92, 94)는 각각의 산화 및 환원 반응기(60, 62)으로 접속된다. 내부 전극(70, 76)은 바람직하게는 접지되고 외부 전극(80, 82)는 펄스형 삼각파 전압으로 공급된다. 바람직하게는 산화 반응기(60)의 내부 및 외부 전극(70, 80)에 걸쳐 사용되는 전압은 환원 반응기(62)의 내부 및 외부 전극(76, 82)에 걸쳐 사용되는 전압보다 크다. 외부 전극(80)이 음전극 최대치에 있고 내부 전극이 접지 되어 있는 경우, 전압 차이는 도 4에 도시된 바와 같이 전계선(electric field line, 96)을 발생시키어 유전체(74)의 내부 표면(72) 상에 표면 차지(surface charge, 98)을 야기시킴으로써 코로나 방전 결과를 가져온다.
산화 반응기(60)은 반응실(64)의 상류(upstream)에 위치하여 HC 및 CO를 산화시키고, 환원 반응기(62)는, 반응기(60)의 산화 반응에 의해 만들어지는 부가적인 NOX를 포함하는, NOX를 환원시키기 위해 하류(downstream)에 위치한다. 산화 및 환원을 위해 서로 다른 생성 특징이 요구되기 때문에, 산화 반응기(60)의 전극(70, 80)은 환원 반응기(62)의 전극(76, 82)와 충분히 이격되어 그들간의 아킹 또는 그밖의 전기적 상호 작용을 방지하여야 한다.
본 발명에 관한 몇가지 예시적인 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 기술 분야의 당업자에게는 수많은 변형 및 대안적 실시예가 머리에 떠오를 것이다. 이러한 변형 및 대안적 실시예는 첨부된 청구항에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고서도 예측될 수 있으며 만들어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 다단계 코로나 방전 반응 시스템 및 방법을 이용함으로써, HC, CO, NOX와 같은 가스 오염물을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 코로나 방전 오염물 제거(corona discharge pollutant destruction) 장치에 있어서,
    여러 종류의 오염물을 포함하는 배기가스를 발생시킬 수 있는 오염물 발생기(pollutant generator),
    상기 배기가스를 연속하여 수신하고 상기 오염물을 처리하기 위해 배치된 복수의 코로나 방전 반응기(corona discharge reactors), 및
    상기 배기가스의 서로 다른 각각의 오염물을 처리하기 위한 상기 반응기에 코로나 방전을 발생시키기 위해 상기 서로 다른 반응기들에 서로 다른 레벨의 전력 을 공급하기 위해 연결되는 전원
    을 포함하는 코로나 방전 오염물 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 코로나 방전 반응기는 적어도 하나의 산화(oxidation) 반응기 및 적어도 하나의 환원(reduction) 반응기를 포함하고, 상기 산화 반응기는 상대적으로 높은 에너지 레벨 오염물(high energy level pollutants)을 산화시키기 위해 연결되고, 상기 환원 반응기는 상대적으로 낮은 에너지 레벨의 오염물을 환원시키기 위해 연결되는 코로나 방전 오염물 제거 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 높은 전압 레벨 오염물은 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO)를 포함하고, 상기 낮은 에너지 레벨 오염물은 적어도 하나의 산화 질소(NOX)를 포함하는 코로나 방전 오염물 제거 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 NOX를 질소(N2) 및 산소(O2)로 분해하는 것을 돕기 위해 상기 환원 반응기 중 적어도 하나에 연료를 제공하도록 연결되는 연료 주입 시스템을 더 포함하는 코로나 방전 오염물 제거 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 일련의 산화 반응기는 상기 높은 에너지 레벨 오염물을 처리하기 위해 배치되고 상기 일련의 환원 반응기는 상기 산화 반응기에 의한 처리에 이어서 상기 낮은 에너지 레벨 오염물을 처리하도록 배치되는 코로나 방전 오염물 제거 장치.
KR1019970039283A 1996-08-19 1997-08-19 다단계 가스 오염물 제거 장치 및 방법 KR100239598B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8/689,998 1996-08-19
US08/689,998 US5836154A (en) 1996-08-19 1996-08-19 Multi-state gaseous pollutant destruction apparatus and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980018757A true KR19980018757A (ko) 1998-06-05
KR100239598B1 KR100239598B1 (ko) 2000-01-15

Family

ID=24770689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970039283A KR100239598B1 (ko) 1996-08-19 1997-08-19 다단계 가스 오염물 제거 장치 및 방법

Country Status (5)

Country Link
US (2) US5836154A (ko)
EP (1) EP0825692B1 (ko)
JP (1) JP3040739B2 (ko)
KR (1) KR100239598B1 (ko)
DE (1) DE69715541T2 (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5863413A (en) 1996-06-28 1999-01-26 Litex, Inc. Method for using hydroxyl radical to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel
US5753087A (en) * 1996-08-19 1998-05-19 Hughes Electronics Multi-electrode corona discharge pollutant destruction apparatus and method
US6321531B1 (en) 1996-12-18 2001-11-27 Litex, Inc. Method and apparatus for using free radicals to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel
US6047543A (en) 1996-12-18 2000-04-11 Litex, Inc. Method and apparatus for enhancing the rate and efficiency of gas phase reactions
US6029442A (en) 1996-12-18 2000-02-29 Litex, Inc. Method and apparatus for using free radicals to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of fuel
RU2127400C1 (ru) * 1998-03-18 1999-03-10 Акционерное общество закрытого типа "Карбид" Устройство для плазменной очистки газов, образующихся при сгорании топлива
US6461870B2 (en) * 1998-05-06 2002-10-08 Isotechnika Inc. 13C glucose breath test for the diagnosis of diabetic indications and monitoring glycemic control
US6146599A (en) * 1999-02-24 2000-11-14 Seagate Technology Llc Dielectric barrier discharge system and method for decomposing hazardous compounds in fluids
JP3680663B2 (ja) * 1999-10-20 2005-08-10 三菱自動車工業株式会社 プラズマ排気ガス処理装置
CA2396281A1 (en) * 2000-06-01 2001-12-06 Blue Planet Co., Ltd. Apparatus for removing soot and nox in exhaust gas from diesel engines
US6363714B1 (en) 2000-06-09 2002-04-02 Ford Global Technologies, Inc. Plasma-catalyst control system
US6432280B1 (en) * 2000-10-23 2002-08-13 Pioneer Industrial Technologies, Inc. Pollution control device
US6911225B2 (en) * 2001-05-07 2005-06-28 Regents Of The University Of Minnesota Method and apparatus for non-thermal pasteurization of living-mammal-instillable liquids
US7011790B2 (en) * 2001-05-07 2006-03-14 Regents Of The University Of Minnesota Non-thermal disinfection of biological fluids using non-thermal plasma
US6562386B2 (en) 2001-05-07 2003-05-13 Regents Of The University Of Minnesota Method and apparatus for non-thermal pasteurization
US20030030374A1 (en) * 2001-08-03 2003-02-13 Deepak Pai Dielectric barrier discharge plasma reactor cell
US20040081862A1 (en) * 2002-10-28 2004-04-29 Herman Gregory S. Fuel cells using plasma
US20080014130A1 (en) * 2006-07-13 2008-01-17 Clean Energies Tech Co. Apparatus to recycle atmospheric contaminants
US7931811B2 (en) * 2006-10-27 2011-04-26 Regents Of The University Of Minnesota Dielectric barrier reactor having concentrated electric field
US11148116B2 (en) * 2017-08-21 2021-10-19 Hychar Energy, Llc Methods and apparatus for synthesizing compounds by a low temperature plasma dual-electric field aided gas phase reaction

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3862043A (en) * 1972-12-26 1975-01-21 Haakenson Rose H Pollution control
US4587807A (en) * 1983-04-18 1986-05-13 Nagatoshi Suzuki Apparatus for totally recycling engine exhaust gas
US5084078A (en) * 1990-11-28 1992-01-28 Niles Parts Co., Ltd. Exhaust gas purifier unit
US5366701A (en) * 1991-11-01 1994-11-22 Environmental Plasma Arc Technology, Inc. Apparatus and method for reducing pollutants in effluent gas flow utilizing an ionizing and resonance means
US5490973A (en) * 1994-05-23 1996-02-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pulsed corona reactor system for abatement of pollution by hazardous agents
US5549795A (en) * 1994-08-25 1996-08-27 Hughes Aircraft Company Corona source for producing corona discharge and fluid waste treatment with corona discharge
US5807466A (en) * 1996-08-19 1998-09-15 Hughes Electronics Fuel injection system and method for treatment of NOx in a corona discharge pollutant destruction apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US5906715A (en) 1999-05-25
EP0825692B1 (en) 2002-09-18
US5836154A (en) 1998-11-17
EP0825692A3 (en) 1999-06-02
KR100239598B1 (ko) 2000-01-15
DE69715541T2 (de) 2003-08-07
JPH10156131A (ja) 1998-06-16
JP3040739B2 (ja) 2000-05-15
EP0825692A2 (en) 1998-02-25
DE69715541D1 (de) 2002-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100239598B1 (ko) 다단계 가스 오염물 제거 장치 및 방법
US5433832A (en) Exhaust treatment system and method
KR100273993B1 (ko) 코로나 방전 오염 물질 분해 장치에서의 NOx의 처리를 위한 연료 주입 시스템 및 방법
US5827407A (en) Indoor air pollutant destruction apparatus and method using corona discharge
KR100304235B1 (ko) 다중전극코로나방전오염물제거장치
US6767434B1 (en) Method of treating substance and apparatus for carrying out the same
EP1425497B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur abgasnachbehandlung
US20060193759A1 (en) Nonthermal plasma processor utilizing additive-gas injection and/or gas extraction
WO1994006543A1 (de) Verfahren zur plasmachemischen zersetzung und/oder vernichtung von schadstoffen, insbesondere zur abgasreinigung von verbrennungsmotoren oder anderer mit fossilem treibstoff betriebenen maschinen, sowie zugehörige vorrichtung
US6906280B2 (en) Fast pulse nonthermal plasma reactor
KR100277447B1 (ko) 코로나방전오염물파기장치의NOx감소방법
WO1998007499A1 (en) Deposited inner electrode for corona discharge pollutant destruction reactor
WO2000022292A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur plasmachemischen reduzierung von gasförmigen und/oder festen schadstoffen in abgasen von verbrennungsmotoren
Penetrante et al. Application of non-thermal plasmas to pollution control. Revision 1
WO2005115610A1 (en) Fast pulse nonthermal plasma reactor
JP2002011324A (ja) 排ガスの処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20050927

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee