KR200271402Y1 - 과산화수소수를 이용한 배연가스 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 과산화수소수를 이용한 배연가스 처리장치에 관한 것으로서,

애쉬(ash)를 하전(荷電)시켜서 포집하기 위한 집진전극(2)과;

과산화수소수를 스프레이시키는 과산화수소수 주입노즐(3)과;

산성 미스트를 하전시키기 위해 전압이 인가되는 방전극(4)과;

상기 방전극(4)과 간격을 두고 접지된 접지극(5)이 전기집진기 하우징(1) 내부에 함께 정렬되어 있는 것을 특징으로 하므로,

종래 전기집진기와 탈황설비가 별도로 설치되어 있는 경우에 비해 구조가 간단하고 설치면적이 작다는 이점이 있다.

Description

과산화수소수를 이용한 배연가스 처리장치{FLUE GAS TREATMENT DEVICE WITH AQUEOUS HYDROGEN PEROXIDE INJECTION}

본 고안은 과산화수소수를 이용한 배연가스 처리장치로서, 특히 과산화수소수를 이용하여 배연가스 내의 애쉬(ash) 및 황의 산화물(SOx)을 효율적으로 제거하기 위한 배연가스 처리장치에 관한 것이다.

보일러 내에서 석탄이 연소된 후 배출되는 배연가스 내에는 애쉬, 황 산화물(SOx), 질소 산화물(NOx) 등의 유해성분이 있다. 통상, 상기 배연가스 내의 애쉬는 백 필터(bag filter), 전기집진기 등과 같은 집진장치에서 포집되어 제거된다. 또한, 배연가스 내의 SOx는 대부분 SO₂의 형태로 존재하는데, 습식 또는 건식법에 의해 제거되며, 이 중 습식법이 대략 90% 이상 사용되고 있다. 그리고, 배연가스 내의 탈질 방법으로는 암모니아를 주입하는 SCR, SNCR 방법 등이 있다.

이러한 종래의 배연가스 내 애쉬, SOx 등을 처리하는 장치는 제거효율이 높고 안정적인 기술로서 알려져 있으나, 별도로 설치할 경우에는 설치 면적 및 비용이 커지게 되는 단점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고안의 목적은 배연가스 내의 애쉬와 SO₂를 동시에 제거하도록 함으로써, 종래 전기집진기와 습식 탈황장치가 설치된 경우에 비해 구조가 간단하고, 설치면적이 작으며, 처리효율도 우수한 처리장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 과산화수소수를 이용한 유해가스 처리장치의 측단면도이다.

도 2는 도 1에서 과산화수소수 주입노즐과 미스트 하전 방전극 및 접지극의 구조 및 작용을 나타내는 횡단면도이다.

도 3은 도 1에서 과산화수소수 주입노즐과 미스트 하전 방전극 및 접지극의 구조 및 작용을 나타내는 측면도이다.

※ 주요 도면부호의 설명

1... 전기집진기 하우징

2... 집진전극

3... 과산화수소수 주입노즐

4... 방전극

5... 접지극

6... 애쉬 호퍼(ash hopper)

7... 부산물 호퍼

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 고안에 따른 배연가스 처리장치는,

애쉬(ash)를 하전(荷電)시켜서 포집하기 위한 집진전극과;

과산화수소수를 스프레이시키는 과산화수소수 주입노즐과;

산성 미스트를 하전시키기 위해 전압이 인가되는 방전극과;

상기 방전극과 간격을 두고 접지된 접지극이 전기집진기 하우징 내부에 정렬되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 집진전극의 하부에는 애쉬 호퍼를 설치하여 하강된 애쉬를 수거 및 배출시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 방전극과 접지극의 하부에는 부산물 호퍼가 설치되어 있어, 상기 접지극에서 응축된 미스트, 수분, 애쉬 등을 수거 및 배출시키도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 방전극은 기다란 와이어 또는 파이프의 측면으로부터 복수의 핀(pin)이 돌출 형성되도록 하여 코로나 방전이 효과적으로 이루어지게 하는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 접지극은 기다란 파이프 모양으로 형성되어 있어, 배연가스 유동시 압력손실을 줄이고, 내부로는 상온의 기체를 통과시켜서 배연가스 내의 미스트나 수분 등의 응축효율을 높이는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 전기집진기 하우징 내에서 상기 반응극과 접지극의 하류에는 접지전극을 부가적으로 설치하여 집진효율을 높이는 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 1에 본 고안의 일 실시예에 따른 과산화수소수를 이용한 배연가스 처리장치가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 고안의 배연가스 처리장치는 집진전극(2), 과산화수소수 주입노즐(3), 방전극(4), 접지극(5), 그리고 이들을 둘러싸는 전기집진기 하우징(1)으로 구성되어 있으며, 애쉬 호퍼(6), 부산물 호퍼(7)가 부가적으로 설치되어 있다. 이들 구성을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 전기집진기 하우징(1)은 배연가스 내의 애쉬를 전기적으로 하전시켜 포집하는 집진전극(2)을 포함하며, 배연가스 내의 SO₂와 반응하는 과산화수소수가 주입되어 애쉬 및 SO₂등을 처리하기 위한 공간을 제공한다.

상기 집진전극(2)에서는 코로나 방전이 형성되어 배연가스 내의 애쉬 등 입자성 물질을 하전시키고, 전극 사이에 형성된 전계(electric field)를 따라 이동시켜서 포집하는 역할을 수행한다.

또한, 상기 애쉬 호퍼(6)는 집진전극(2)에 포집되어 래핑 등 진동으로 인해 떨어져 하강한 애쉬를 수거하는 기능을 수행한다.

한편, 상기 과산화수소수 주입노즐(3)은 과산화수소수를 스프레이시켜서 배연가스 내의 SO₂를 H₂SO₄등의 산성 미스트(mist)로 전환시키는 역할을 수행한다.

또한, 상기 방전극(4)은 DC전압이 인가되는 전극으로서, 접지극(5) 사이의영역에 전계를 형성하여 코로나를 형성시킴으로써 산성 미스트 등의 입자를 전기적으로 하전시키는 역할을 수행한다.

그리고, 상기 접지극(5)은 전압이 인가되는 방전극(4)과 일정한 거리를 유지하여 접지됨으로써, 코로나를 형성시키는 동시에 하전된 산성 미스트 등의 입자를 포집하는 역할을 한다.

상기 방전극(4)과 접지극(5)에 걸쳐서 하부에 설치된 부산물 호퍼(7)는 접지극(5)에 포집되어 하강하거나 흘러내린 부산물을 수거하는 역할을 수행한다.

이하, 전술한 바와 같이 구성된 배연가스 처리장치의 작용에 대하여 설명한다.

도 1에서와 같이, 먼저 상기 전기집진기 하우징(1) 내부로 150∼250℃ 범위의 배연가스가 유입되면, 배연가스 내의 애쉬 등 입자상 물질은 집진전극에서 생성되는 코로나에 의해 하전되고, 전극 사이에 형성된 전계를 따라 전극에 포집된다. 이와 같이 포집된 애쉬는 래핑 등의 진동에 의해 집진전극 하부로 떨어져서 애쉬 호퍼(6)에 의해 수거 및 배출된다. 배연가스 내의 애쉬는 집진전극에 형성된 코로나 영역을 통과하면서 집진되어 제거되는 과정을 반복하면서 전체농도가 감소되는데, 과산화수소수가 주입되는 부분에서는 초기 애쉬 농도의 대략 1/2 이하로 유지된다.

또한, 상기 과산화수소수 주입노즐(3)은 10∼50% 농도의 과산화수소수를 스프레이시키게 되며, 이렇게 주입된 과산화수소수 분무입자는 배연가스 내의 SO₂와서로 반응하여 H₂SO₄등의 산성 미스트를 생성한다. 이 때의 반응식은 아래와 같다.

SO₂+ H₂O₂→H₂SO₄

한편, 상기 방전극(4)과 접지극(5)을 서로 일정한 거리 이격시켜 놓은 상태에서, 방전극(4)에는 DC전압을 인가하고 접지극은 접지시키면 방전극(4)과 접지극(5) 사이에 전계가 형성되는데, 인가전압을 높여 전계강도를 통상 1kV/cm 이상으로 유지시키면 코로나 방전현상이 발생한다. 이러한 코로나 방전영역을 상기 H₂SO₄등의 산성 미스트나 애쉬 등의 입자성 물질이 통과하면 하전이 이루어지게 된다. 이 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 전압이 인가되는 방전극(4)으로서, 가느다란 와이어(wire)나 파이프에 핀(pin)이 여러개 부착되도록 구성하면 코로나가 보다 효과적으로 발생될 수 있다. 접지극(5)은 파이프가 여러개 배열된 구성으로 되어 있으며, 그 단면은 중공 원통형으로 형성되어 있어 배연가스가 유동할 때 압력손실이 크게 감소된다.

방전극(4)과 접지극(5) 사이에 형성된 코로나는 점선에 표시된 모양으로 형성되며, 이러한 코로나 영역을 통과하면서 H₂SO₄미스트, 애쉬 등의 입자성 물질이 하전된다. 이와 같이 하전된 입자들은 방전극과 접지극 사이에 형성된 전계를 따라 접지극으로 이동하여 부착된다. 여기서, 도 3에서와 같이, 접지극(5)인 파이프내부를 유체가 관통할 수 있는 구조로 형성하여 상온의 외부 공기를 통과시키도록 하면, 고온의 배연가스 내에 존재하는 미스트나 수분 등이 파이프에 접촉할 때 쉽게 응축될 수 있다. 이와 같이, 접지극(5) 파이프는 하전된 입자성 물질을 집진하는 동시에 수분이나 미스트를 응축시켜 포집한다. 또한, 배연가스 내에 존재하는 미반응 SO₂, H₂O₂등도 접지극에 응축될 수 있으므로, 집진기 후단에 위치하는 집진전극(2) 등의 내부 설비가 부식되는 경우가 줄어들게 된다.

한편, 접지극(5)에 응축된 미스트, 수분, 일부 애쉬 등은 접지극을 따라 하강하거나 흘러내려 부산물 호퍼(7)에서 수거 및 배출된다.

반응기 후단에 설치된 부가적인 집진전극(2)은 접지극(5)을 통과한 애쉬 등의 입자성 물질을 코로나 방전에 의해 하전시켜 포집하는 것으로 마무리한다. 또한, 집진전극(2)에서 포집된 애쉬는 집진전극 하부의 애쉬 호퍼(6)에서 수거 및 배출된다.

상기한 바와 같은 구성의 본 고안에 따르면, 전기집진기 하우징 내부에 과산화수소수 주입장치를 함께 설치함으로써 배연가스 내의 애쉬 뿐만 아니라 SO₂도 동시에 제거할 수 있어, 종래 전기집진기와 탈황설비가 별도로 설치되어 있는 경우에 비해 구조가 간단하고 설치면적이 작다는 이점이 있다.

또, 방전극과 접지극 사이에 형성된 코로나 방전에 의해 배연가스 내의 미스트 뿐만 아니라 수분, 애쉬도 하전되어 제거되므로 전기집진기 하우징 내부 후단에설치되는 집진전극의 전기적 부하를 크게 줄일 수 있다는 이점도 있다.

Claims (6)

1. 애쉬(ash)를 하전(荷電)시켜서 포집하기 위한 집진전극(2)과;

   과산화수소수를 스프레이시키는 과산화수소수 주입노즐(3)과;

   산성 미스트를 하전시키기 위해 전압이 인가되는 방전극(4)과;

   상기 방전극(4)과 간격을 두고 접지된 접지극(5)이 전기집진기 하우징(1) 내부에 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 과산화수소수를 이용한 배연가스 처리장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 집진전극(2)의 하부에는 애쉬 호퍼(6)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 과산화수소수를 이용한 배연가스 처리장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 접지극(5)의 하부에는 부산물 호퍼(7)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 과산화수소수를 이용한 배연가스 처리장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 방전극(4)은 기다란 와이어 또는 파이프의 측면으로부터 복수의 핀(pin)이 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 과산화수소수를 이용한 배연가스 처리장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 접지극(5)은 기다란 파이프 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 과산화수소수를 이용한 배연가스 처리장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전기집진기 하우징(1) 내에서 상기 반응극(4)과 접지극(5)의 하류에는 집진전극(2)이 부가적으로 설치된 것을 특징으로 하는 과산화수소수를 이용한 배연가스 처리장치.