KR200280676Y1 - System for excluding dioxin and fly ash using high temperature plasma - Google Patents

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Abstract

본 고안은 다이옥신 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐기물 소각시설에서 발생되는 배가스를 고온 플라즈마를 이용하여 완전 연소시킨 후, 냉각 및 세정수를 분무하여 배가스를 신속히 냉각시킴으로써 후공정에서 다이옥신이 재합성되거나 질소산화물이 생성되는 것을 방지하고, 배가스에 포함된 각종 환경물질을 세정할 수 있는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dioxin removing device, and more particularly, after the exhaust gas generated from a waste incineration plant is completely burned using a high-temperature plasma, the dioxin is recycled in a post process by rapidly cooling the exhaust gas by spraying cooling and washing water. The present invention relates to a dioxin and a dust removing apparatus using a high temperature plasma which prevents synthesis or nitrogen oxides from being generated and which can clean various environmental substances contained in the exhaust gas.

본 고안은 공지의 폐기물 소각시설에 있어서, 상기 폐기물 소각시설의 소각로에서 발생되며 다이옥신 전구물질, 검댕, 비산회재 및 불완전연소물질 등이 포함된 배가스가 유입되는 반응실과; 상기 반응실 내로 유입된 배가스를 고온 플라즈마를 이용하여 완전 연소시키기 위해 상기 반응실의 일측에 설치되는 고온 플라즈마 토치와; 상기 반응실에서 배출된 배출가스를 신속히 냉각시켜 다이옥신이 재합성되거나 질소산화물이 형성되는 것을 방지함과 아울러 배가스 중에 포함된 황화수소, 황산화물과 분진 등을 세정할 수 있도록 다수의 노즐이 형성된 냉각 및 세정실과; 상기 냉각 및 세정실에서 발생된 배가스에 포함되어 있는 수분을 제거하기 위한 수분제거장치와; 상기 냉각 및 세정실과 상기 수분제거장치에서 발생된 냉각폐수를 배출시키기 위한 냉각폐수 배수장치를 포함하여 구성된다.The present invention is a well-known waste incineration facility, the reaction chamber which is generated in the incinerator of the waste incineration facility, the exhaust gas containing dioxin precursors, soot, fly ash and incomplete combustion materials, and the like; A high temperature plasma torch installed at one side of the reaction chamber to completely combust the exhaust gas introduced into the reaction chamber using a high temperature plasma; Cooling the exhaust gas discharged from the reaction chamber quickly to prevent the resynthesis of dioxin or the formation of nitrogen oxides, and to cool the hydrogen sulfide, sulfur oxides and dust contained in the exhaust gas to form a plurality of nozzles and A washing room; A water removal device for removing water contained in exhaust gas generated in the cooling and cleaning chambers; It comprises a cooling waste water drainage device for discharging the cooling waste water generated in the cooling and cleaning chamber and the water removal device.

Description

고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치{System for excluding dioxin and fly ash using high temperature plasma}Dioxin and dust removal device using high temperature plasma {System for excluding dioxin and fly ash using high temperature plasma}

본 고안은 다이옥신 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐기물 소각시설에서 발생되는 배가스를 고온 플라즈마를 이용하여 완전 연소시킨 후, 냉각 및 세정수를 분무하여 배가스를 신속히 냉각시킴으로써 후공정에서 다이옥신이 재합성되거나 질산화물이 생성되는 것을 방지하고, 배가스에 포함된 각종 환경물질을 세정할 수 있는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dioxin removing device, and more particularly, after the exhaust gas generated from a waste incineration plant is completely burned using a high-temperature plasma, the dioxin is recycled in a post process by rapidly cooling the exhaust gas by spraying cooling and washing water. The present invention relates to a dioxin and dust removal apparatus using a high-temperature plasma that can prevent synthesis or nitric oxide from being produced, and can clean various environmental substances contained in exhaust gas.

급격한 산업화와 도시화로 산업 폐기물과 도시생활 쓰레기의 발생량이 계속적으로 증가되고 있다. 이에 따라 폐기물을 보다 친환경적으로 처리하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있으며, 그 중 소각은 쓰레기 매립 량을 크게 줄일 수 있고 에너지를 회수할 수 있다는 점에서 바람직한 쓰레기 처리방법으로 인정받고 있다. 그러나 폐기물을 소각시 발생되는 배가스에는 다이옥신, 질산화물, 황산화물 및 분진 등 여러 가지 오염물질이 포함되어 있고, 특히 발암유발물질이며 환경호르몬인 다이옥신의 생성은 폐기물 소각시설의 설치와 운영에 있어서 큰 걸림돌이 되고 있는 실정이다.Rapid industrialization and urbanization continue to increase the generation of industrial waste and municipal waste. Accordingly, various technologies are developed to treat wastes more environmentally, and incineration is recognized as a desirable waste disposal method because it can greatly reduce landfill amount and recover energy. However, the flue-gases generated from incineration of wastes contain various pollutants such as dioxins, nitrates, sulfur oxides and dusts.The generation of dioxins, which are carcinogenic substances and environmental hormones, is a major obstacle to the installation and operation of waste incineration facilities. This situation is becoming.

일반적으로 다이옥신(Dioxin)은 PCDDs(polychlorinated dibenzo-p-dioxins)와 PCDFs(polychlorinated dibenzofurans) 등과 같은 유기화합물을 말하는 것으로서, 분자구조가 매우 안정적이어서 자연 상태에서 잘 분해되지 않으며, 한 번 체내에 유입되면 잘 배설되지 않고 축적되어 암 발생의 원인이 되거나 호르몬 조절기능장애, 생식계 및 면역계에 손상을 주는 매우 유해한 물질이다.In general, dioxin refers to organic compounds such as polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and polychlorinated dibenzofurans (PCDFs). It is a very harmful substance that does not excrete well and accumulates, causing cancer or damaging hormone regulation, reproductive and immune systems.

이러한 다이옥신은 여러 가지 경로를 통해 생성되나, 도시생활 쓰레기를 소각하는 소각시설에서는 주로 폐기물에 포함되어 있거나 또는 불완전 연소과정에서 발생되는 염화페놀류, 염화벤젠류, 폴리염화비페닐(PVC) 등 염소계 전구물질이 소각로에서 반응하여 다이옥신을 생성하거나, 유기물질과 염소를 적절하게 제공할 수 있는 염화물로부터 치환반응에 의해 생성되는 것으로 알려져 있다. 그러나 폐기물 소각로의 연소온도가 900℃를 넘는 경우에는 다이옥신이 소각로의 고온에 의해 파괴되므로 실질적으로 고온으로 운전되는 소각로의 출구에서 관찰되는 다이옥신의 양은 비교적 많지 않은 편이다.These dioxins are produced through various routes, but in incineration facilities that incinerate municipal waste, chlorine-based precursors such as phenols, chlorides, benzenes, and polychlorinated biphenyls (PVC), which are mainly contained in wastes or are generated during incomplete combustion. It is known that substances are reacted in incinerators to produce dioxins or by substitution reactions from chlorides which can adequately provide organic substances and chlorine. However, when the combustion temperature of the waste incinerator exceeds 900 ℃, since the dioxins are destroyed by the high temperature of the incinerator, the amount of dioxins observed at the outlet of the incinerator which is operated at a substantially high temperature is relatively high.

반면에, 폐기물 소각로에서 완전히 산화되지 못한 탄화수소화합물이 연소가스와 함께 소각로에서 배출된 후, 250∼350℃의 온도에서 연소가스 중에 함유된 비산회재(fly ash) 표면에서 염소 공여체와 반응하여 생성하는 다이옥신의 양이 상대적으로 많은 것으로 밝혀졌다. 즉, 소각로 내에 존재하는 다이옥신은 연소과정에서 파괴되므로 소각시설의 굴뚝에서도 다이옥신이 검출되지 않아야 할 것이나 실질적으로 상당한 양의 다이옥신이 검출된다는 사실로부터 다이옥신은 연소가스가 소각로를 떠난 후에 사실상 합성된다는 것을 알 수 있다. 또한 이러한 점은 연소가스가250∼350℃에서 운전되는 에코노마이져(economizer)나 전기집진기를 거치면서 다이옥신이 대량으로 생성된다는 사실에서 이미 확인되고 있다.On the other hand, hydrocarbon compounds which are not completely oxidized in the waste incinerator are discharged from the incinerator together with the combustion gas, and then reacted with chlorine donors on the fly ash surface contained in the combustion gas at a temperature of 250 to 350 ° C. It was found that the amount of dioxins is relatively high. That is, since dioxin in the incinerator is destroyed during combustion, dioxin should not be detected in the chimney of the incineration plant, but from the fact that a substantial amount of dioxin is detected, dioxin is actually synthesized after the combustion gas leaves the incinerator. Can be. This has also been confirmed by the fact that dioxin is produced in large quantities through an economizer or an electrostatic precipitator where the combustion gas is operated at 250 to 350 ° C.

이와 같이, 다이옥신이 온도범위 250∼300℃에서 활발하게 생성되는 것은 이 온도 범위에서 구리 등의 촉매작용으로 염화물로부터 염소가 활발하게 생성되기 때문이다. 따라서 폐기물 소각시설에서 발생되는 다이옥신의 양을 줄이기 위해서는 첫째, 소각로의 운전을 완전연소의 방향으로 유도하여 유기물의 파괴를 최대화하여 다이옥신의 각종 전구물질생성을 최소화하여야 하고, 둘째로는 후공정에서 다이옥신이 생성될 수 있는 온도구간을 피하거나 그 온도구간에서 운전하여야 할 때는 체류시간을 최소화하여야 한다.Thus, dioxin is actively generated in the temperature range of 250 to 300 ° C because chlorine is actively generated from chloride by the catalytic action of copper in this temperature range. Therefore, in order to reduce the amount of dioxins generated in the waste incineration plant, first, the operation of the incinerator should be guided to the direction of complete combustion to maximize the destruction of organic matter, and secondly, to produce various precursors of dioxins. The residence time should be minimized when these temperature ranges can be avoided or when operating in those temperature ranges.

한편, 현재까지 폐기물 소각시설에 주로 사용되고 있는 다이옥신 제거장치는 크게 SDA(Spray Dryer Absorption) SCR, SNCR 등과 집진장치를 조합하는 방식과 활성탄을 이용하는 흡착방법이 사용되고 있으며, 특히 배가스 내의 산성가스와 중금속성분을 제거할 수 있는 SDA(Spray Dryer Absorption)에 집진장치를 부가하여 설치하는 방식이 다이옥신의 제거에도 우수한 알려져 있으며, 소각로에서 NOx를 제어하기 위한 수단으로 암모니아를 주입하는 기술인 SNCR(selective non-catalytic reduction)에 집진장치를 조합하는 방식도 다이옥신의 생성을 억제하는 효과가 있은 것으로 알려져 있다. 또한 SCR(selective catalyst reactor)에 집진장치를 조합하는 경우에는 적정 온도범위에서 운전될 경우에 90% 이상의 다이옥신 제거효과가 있다. 그러나 이러한 방법들은 모두 집진장치를 조합한 것이므로 포집된 오염물을 산업 폐기물로 처리하여야 하고, 촉매를 이용할 경우 촉매활동도(catalyticactivity)가 중금속에 의해서 급격히 떨어질 수 있으므로 중금속과 극히 미세한 입자까지도 제거시킬 수 있는 후처리설비 다음에 설치하여야 하는 등 설치비용과 운전비용이 많이 소요되는 문제가 있었다.On the other hand, the dioxins removal device mainly used in waste incineration facilities until now is largely used in combination with the SDA (Spray Dryer Absorption) SCR, SNCR, etc. and the adsorption method using activated carbon, in particular the acid gas and heavy metal components in the exhaust gas It is known that the method of installing a dust collector in a spray dryer absorber (SDA) capable of eliminating dioxin is also excellent in the removal of dioxins, and is a selective non-catalytic reduction technique of injecting ammonia as a means for controlling NOx in an incinerator. It is also known that the method of combining the dust collector with) has the effect of suppressing the production of dioxins. In addition, when the dust collector is combined with a selective catalyst reactor (SCR), the dioxin removal effect is 90% or more when operated in an appropriate temperature range. However, all of these methods are combined dust collectors, so the collected contaminants must be treated as industrial waste, and the catalytic activity can be drastically dropped by heavy metals, which can remove heavy metals and extremely fine particles. There was a problem in that the installation cost and the operating cost are high, such as to be installed after the post-treatment facility.

그리고 활성탄, 코크스 또는 소석회를 혼합한 물질을 사용하여 다이옥신을 흡착하는 방식에는 대개 두 종류가 사용되고 있는데, 그 중 하나는 고정상의 활성탄 흡착층에 가스를 통과시켜 다이옥신 등이 흡착되도록 하는 것이고, 다른 하나는 백필터의 필터층을 통과시켜 흡착하는 방법으로 백필터 전에 소석회와 활성탄 분말을 가스에 분사시켜 다이옥신을 흡수하게 한 뒤 백필터에서 포집하도록 하는 것이다. 그러나 이러한 활성탄을 이용한 흡착법은 투입되는 활성탄으로 인하여 집진장치에 과부가하 걸리며 여과백 교체주기의 단축, 저감장치의 성능개선의 한계 및 개선장치 증설에 의한 공간부족 등 여러 문제가 발생되고 있다.In addition, two types of adsorption of dioxin using a mixture of activated carbon, coke, or slaked lime are generally used. One of them is to pass gas through a fixed-bed activated carbon adsorption layer so that dioxin is adsorbed. Is a method of adsorbing through the filter layer of the bag filter to spray the slaked lime and activated carbon powder into the gas before the bag filter to absorb the dioxin and to collect in the bag filter. However, the adsorption method using activated charcoal causes excessive load on the dust collector due to the activated charcoal and shortens the replacement cycle of the filter bag, the limitation of improving the performance of the abatement device, and the lack of space due to the expansion of the improvement device.

이에 따라서 이러한 문제를 해결할 수 있는 신기술의 개발이 요청되고 있는 바, 본 고안자는 폐기물 소각시설에서의 다이옥신 형성기작과 폐기물 소각로의 실제적인 운영실태 등을 고려하여 폐기물 소각로에서 배출되는 배가스를 고온 플라즈마를 이용하여 완전 연소시킨 뒤, 배가스에 포함되어 있는 다이옥신 전구물질이 재합성되거나 질산화물 등 산성물질이 생성되는 것을 방지할 수 있도록 신속히 냉각함과 아울러 세정함으로써 배가스로부터 각종 오염물질을 제거할 수 있는 고안을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, the development of new technology to solve this problem is called for. The inventors consider the dioxin formation mechanism in the waste incineration facility and the actual operation status of the waste incinerator. After the complete combustion, the dioxin precursor contained in the flue gas can be quickly cooled and washed to remove various pollutants from the flue gas to prevent resynthesis or acidic substances such as nitrates. It was completed.

본 고안은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서,본 고안의 주된 목적은 각종 산업시설 및 폐기물 소각로에서 배출되는 배가스에 포함되어 있는 다이옥신 전구물질과, 비산회재, 검댕, 기타 불완전연소물질을 고온 플라즈마를 이용하여 완전 연소시킨 후, 배가스에 포함되어 있는 다이옥신 전구물질이 재합성되거나 질소산화물이 생성되는 것을 방지할 수 있도록 배가스를 신속히 냉각함과 아울러 세정함으로써 배가스에 포함되어 있는 염화수소, 황산화물과 분진 등 각종 오염물질을 제거할 수 있는 다이옥신 및 분진 제거장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, the main purpose of the present invention is a dioxin precursor contained in the exhaust gas discharged from various industrial facilities and waste incinerators, fly ash, soot, other incomplete combustion materials Is completely burned using a high-temperature plasma, and then cooled quickly and washed to prevent the dioxin precursor contained in the flue gas from resynthesizing or generating nitrogen oxides. It is to provide a dioxin and dust removal apparatus and method for removing various contaminants such as cargo and dust.

도1은 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거방법을 보여주기 위한 공정 흐름도,1 is a process flow diagram for showing a dioxin and dust removal method using a high temperature plasma according to the present invention,

도2는 본 고안에 따른 고온 플라즈마 토치의 일예를 보여주는 개략적인 단면도,2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a high temperature plasma torch according to the present invention;

도3은 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치의 일예를 보여주는 개략적인 부분 단면도,Figure 3 is a schematic partial cross-sectional view showing an example of a dioxin and dust removal apparatus using a high temperature plasma according to the present invention,

도4는 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치의 다른 실시예를 보여주는 단면도,Figure 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the dioxin and dust removal apparatus using a high temperature plasma according to the present invention,

도5는 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도,Figure 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the dioxin and dust removal apparatus using a high temperature plasma according to the present invention,

도6 및 도7은 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치의 다른 실시예를 보여주는 개략적인 단면도이다.6 and 7 are schematic cross-sectional views showing another embodiment of a dioxin and dust removal apparatus using a high temperature plasma according to the present invention.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

20 : 고온 플라즈마 토치 24, 60 : 반응실20: high temperature plasma torch 24, 60: reaction chamber

30, 90 : 냉각 및 세정실 33 : 냉각수 노즐30, 90: cooling and washing chamber 33: cooling water nozzle

40 : 디미스터 50 : 냉각폐수 저장조40: demister 50: cooling waste water storage tank

100 : 분해단계 200 : 냉각 및 제정단계100: decomposition step 200: cooling and enacting step

300 : 수분제거단계 400 : 냉각폐수 배수단계300: water removal step 400: cooling waste water drainage step

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 공지의 폐기물 소각시설에 있어서, 상기 폐기물 소각시설의 소각로에서 발생되며 다이옥신 전구물질, 검댕, 비산회재 및 불완전연소물질 등이 포함된 배가스가 유입되는 반응실과; 상기 반응실 내로 유입된 배가스를 고온 플라즈마를 이용하여 완전 연소시키기 위해 상기 반응실의 일측에 설치되는 고온 플라즈마 토치와; 상기 반응실에서 배출된 배출가스를 신속히 냉각시켜 다이옥신이 재합성되거나 질소산화물이 형성되는 것을 방지함과 아울러 배가스 중에 포함된 황화수소, 황산화물과 분진 등을 세정할 수 있도록 다수의 노즐이 형성된 냉각 및 세정실과; 상기 냉각 및 세정실에서 발생된 배가스에 포함되어 있는 수분을 제거하기 위한 수분제거장치와; 상기 냉각 및 세정실과 상기 수분제거장치에서 발생된 냉각폐수를 배출시키기 위한 냉각폐수 배수장치를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention is a well-known waste incineration plant, the reaction chamber is generated in the incinerator of the waste incineration facility, the exhaust gas containing dioxin precursors, soot, fly ash and incomplete combustion materials and the like; ; A high temperature plasma torch installed at one side of the reaction chamber to completely combust the exhaust gas introduced into the reaction chamber using a high temperature plasma; Cooling the exhaust gas discharged from the reaction chamber quickly to prevent the resynthesis of dioxin or the formation of nitrogen oxides, and to cool the hydrogen sulfide, sulfur oxides and dust contained in the exhaust gas to form a plurality of nozzles and A washing room; A water removal device for removing water contained in exhaust gas generated in the cooling and cleaning chambers; It comprises a cooling waste water drainage device for discharging the cooling waste water generated in the cooling and cleaning chamber and the water removal device.

본 고안에 따른 상기 고온 플라즈마 토치는 직류 아크방전이나 고주파 유도결합 방전을 이용하여 질소가스(N2)를 전리시켜 900℃이상의 고온 플라즈마 불꽃을 만드는 고온 플라즈마 토치인 것을 특징으로 한다.The high temperature plasma torch according to the present invention is characterized by being a high temperature plasma torch that ionizes nitrogen gas (N 2 ) using direct current arc discharge or high frequency inductively coupled discharge to produce a high temperature plasma flame of 900 ° C. or higher.

상기 고온 플라즈마 토치는 중공관으로 이루어진 토치 본체와, 상기 토치 본체의 내부에 설치된 음극봉과, 상기 토치 본체 내부로 질소가스를 주입할 수 있도록 형성된 질소가스 주입구와, 상기 본체의 중공관 내부에서 순환되는 냉각수를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The high temperature plasma torch is a torch body made of a hollow tube, a cathode rod installed inside the torch body, a nitrogen gas injection hole formed to inject nitrogen gas into the torch body, and circulated inside the hollow tube of the body. Characterized in that it comprises a cooling water.

상기 반응실은 적어도 900℃이상 더욱 바람직하게는 1500℃이상으로 유지되며 상기 냉각 및 세정실은 200℃이하 더욱 바람직하게는 70℃이하로 유지되는 것을 특징으로 한다.The reaction chamber is maintained at least 900 ℃ more preferably at least 1500 ℃ and the cooling and cleaning chamber is characterized in that it is maintained at 200 ℃ or less and more preferably 70 ℃ or less.

본 고안에 따른 고온 프라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치의 일실시예는 다이옥신과 다이옥신 전구물질, 검댕, 비산회재 및 불완전연소물질 등이 포함된 배가스가 유입될 수 있도록 폐기물 소각시설의 덕트 상(In-line)에 설치되며 유입된 배가스를 완전 연소시킬 수 있도록 다수의 고온 플라즈마 토치가 설치된 반응실과; 상기 반응실과 인접되게 설치되며 상기 반응실에서 배출된 배가스를 신속히 냉각시키는 동시에 배가스에 포함된 오염물질을 세정하기 위한 다수의 냉각수 노즐이 형성된 냉각 및 세정실과; 상기 냉각 및 세정실에서 발생된 배가스에 포함되어 있는 수분을 제거하기 위한 디미스터와; 상기 냉각 및 세정실과 상기 디미스터에서 발생된 냉각폐수를 배출시키기 위한 냉각폐수 배수장치를 포함하여 구성된다.One embodiment of the dioxin and dust removal apparatus using a high temperature plasma according to the present invention is a duct phase of the waste incineration facility so that flue gas containing dioxin and dioxin precursors, soot, fly ash and incomplete combustion materials can be introduced. a reaction chamber installed in a plurality of lines and provided with a plurality of high temperature plasma torches to completely burn the introduced flue gas; A cooling and cleaning chamber installed adjacent to the reaction chamber and having a plurality of cooling water nozzles configured to rapidly cool the exhaust gas discharged from the reaction chamber and to clean the contaminants contained in the exhaust gas; A demister for removing moisture contained in exhaust gas generated in the cooling and cleaning chambers; And a cooling wastewater drainage device for discharging the cooling wastewater generated in the cooling and cleaning chamber and the demister.

상기 반응실은 적어도 900℃이상 더욱 바람직하게는 1500℃이상으로 유지되는 것을 특징으로 한다.The reaction chamber is characterized in that it is maintained at least 900 ℃ or more preferably at least 1500 ℃.

상기 반응실에 설치되는 다수의 플라즈마 토치를 엇갈리게 설치하여 반응실 내부의 온도가 균등해지도록 하거나 다수의 플라즈마 토치를 경사지게 설치함으로써 주입된 배가스를 교란시켜 사이클론을 형성하는 것을 특징으로 한다.A plurality of plasma torch installed in the reaction chamber is alternately installed so that the temperature inside the reaction chamber is equalized, or a plurality of plasma torches are inclined to disturb the injected exhaust gas to form a cyclone.

상기 반응실은 고온에 견딜 수 있는 내열재료로 만들어지고 그 외부에는 반응실의 내벽을 보호하기 위한 냉각장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.The reaction chamber is made of a heat-resistant material that can withstand high temperatures, the outside of which is characterized in that the cooling device for protecting the inner wall of the reaction chamber is installed.

그리고 상기 냉각 및 세정실에는 다수의 냉각수 노즐이 설치되며 더욱 바람직하게는 냉각수를 미세하게 분사하여 배가스의 온도를 신속히 낮추는 것을 특징으로 한다.In the cooling and cleaning chamber, a plurality of cooling water nozzles are installed, and more preferably, the cooling water is finely sprayed to quickly reduce the temperature of the exhaust gas.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거방법을 상세히 설명한다. 먼저, 도1은 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거방법을 보여주는 개략적인 공정도이다. 도시된 바와 같이, 본 고안은 크게 다이옥신, 분진 및 불완전연소물질이 포함된 배가스를 고온 플라즈마를 이용하여 열화학적으로 파괴시키는 분해단계(100)와, 상기 분해단계(100)에서 발생된 고온의 배가스를 급속 냉각시키는 동시에 배가스에 포함되어 있는 오염물을 세정하는 냉각 및 세정단계(200)와, 상기 냉각 및 세정단계(200)에서 냉각된 배가스에 포함되어 있는 수분을 제거하는 수분제거단계(300) 및, 상기 냉각 및 세정단계(200)에 사용된 냉각수와 상기 수분제거단계(300)에서 발생된 냉각폐수를 배출시키는 냉각폐수 배수단계(400)를 포함하여 구성된다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail dioxin and dust removal method using a high temperature plasma according to the present invention. First, Figure 1 is a schematic process diagram showing a dioxin and dust removal method using a high temperature plasma according to the present invention. As shown, the present invention is largely the decomposition step of thermally destroying the exhaust gas containing dioxin, dust and incomplete combustion material using a high temperature plasma, and the high temperature exhaust gas generated in the decomposition step 100 Cooling and washing step 200 for rapidly cooling the contaminants contained in the exhaust gas at the same time, and a water removal step 300 for removing the water contained in the exhaust gas cooled in the cooling and cleaning step 200 and It comprises a cooling waste water draining step 400 for discharging the cooling water used in the cooling and washing step 200 and the cooling waste water generated in the water removal step 300.

본 고안에 따른 분해단계(100)는 폐기물 소각시설의 소각로에서 발생되며 다이옥신 및 다이옥신 전구물질, 비산회재(fly ash) 및 불완전연소물질 등이 포함된 배가스를 소정 크기의 반응실로 유입시키는 동시에 상기 반응실에 설치된 하나 이상의 고온 플라즈마 토치에서 방사되는 고온 플라즈마를 이용하여 다이옥신 및 다이옥신 전구물질과 비산회재 그리고 불완전연소물질을 완전 연소시켜 분해하는 것이다. 즉, 다이옥신은 800℃이상에서 분해하기 시작하여 1200℃가 되면 완전 분해되고 비산회재는 고온에서 재 연소되어 흡착되어 있는 다이옥신 전구물질이 분해될 뿐만 아니라 비산회재의 구조가 파괴되어 흡착력을 상실하게 된다. 따라서 상기 고온 플라즈마는 900℃이상의 고온을 유지하고 더욱 바람직하게는 1500℃이상으로 유지되는 것이 좋다.Decomposition step 100 according to the present invention is generated in the incinerator of the waste incineration facility and the reaction while introducing a flue gas containing dioxin and dioxin precursors, fly ash and incomplete combustion materials into the reaction chamber of a predetermined size High-temperature plasma radiating from one or more high-temperature plasma torches installed in the chamber is used to completely burn and decompose dioxin and dioxin precursors, fly ash and incomplete combustion materials. That is, dioxin starts to decompose at 800 ° C. or higher and completely decomposes at 1200 ° C., and the fly ash is reburned at a high temperature to decompose the adsorbed dioxin precursors, and the structure of the fly ash is destroyed to lose adsorptive power. Therefore, the high temperature plasma is preferably maintained at a high temperature of more than 900 ℃ and more preferably 1500 ℃ or more.

이와 같이 본 고안에 따른 다이옥신 및 분진 제거방법의 제1단계는 배가스를 고온으로 재 연소시켜 불완전연소에 의해 불가피하게 생성되는 다이옥신 및 다이옥신 전구물질과 후처리공정에서의 다이옥신 재합성에 관여하는 비산회재를 제거함으로써 유해물질이 제거된 배가스를 만드는 공정이다.As such, the first step of the dioxin and dust removal method according to the present invention is a fly ash which is inevitably produced by incomplete combustion by reburning the exhaust gas at a high temperature and fly ash which is involved in the dioxin resynthesis in the post-treatment process. It is a process of making flue gas from which harmful substances are removed by removing.

상기 분해단계(100)의 반응실에서 배출된 고온의 배가스는 냉각 및 세정단계(200)로 유입되게 된다. 즉, 분해단계(100)에서 배출되는 배가스는 1000℃이상의 고온인데, 이러한 고온상태가 일정시간 이상 지속될 경우, NO가 산소와 반응하여 질소산화물(NOx)을 만들게 되므로 배가스를 반응온도 이하로 냉각시켜야 한다. 또한 분해단계(100)에서 분해된 다이옥신 또는 다이옥신 전구물질이라 하더라도 적당한 온도범위 예를 들어, 250∼300℃에서 일정 시간이상 체류하면 재합성되어 다이옥신을 생성하게 된다. 따라서 배가스의 온도를 200℃이하로 낮추는 것이 필요하다. 그리고 분해단계(100)의 고온에서부터 200℃이하로 냉각될 때, 질소산화물과 다이옥신이 생성되는 온도범위를 통과하게 되므로 가능한 한 반응온도에서의 체류시간을 단축시키기 위해 급속히 냉각시키는 것이 중요하다.The high temperature exhaust gas discharged from the reaction chamber of the decomposition step 100 is introduced into the cooling and cleaning step 200. That is, the exhaust gas discharged from the decomposition step 100 is a high temperature of more than 1000 ℃, if such a high temperature condition is maintained for a certain time, since NO reacts with oxygen to form nitrogen oxides (NOx) to cool the exhaust gas below the reaction temperature. do. In addition, even if the dioxins or dioxins precursors decomposed in the decomposition step 100, if it stays in a suitable temperature range, for example, 250 to 300 ℃ for a predetermined time or more will be resynthesized to produce dioxins. Therefore, it is necessary to lower the temperature of the exhaust gas below 200 ° C. In addition, when cooling from the high temperature of the decomposition step 100 to 200 ° C. or less, it is important to cool rapidly to reduce the residence time at the reaction temperature as much as possible because it passes through a temperature range in which nitrogen oxides and dioxins are generated.

이와 같이, 본 고안에 따른 다이옥신 및 분진 제거방법의 제2단계는 고온의 배가스를 200℃이하 더욱 바람직하기로는 70℃이하까지 급속 냉각시키는 것이다. 상기 냉각 및 세정단계(200)는 소정 크기의 냉각 및 세정실에 다수의 냉각수 노즐을 설치하여 냉각하는 것이므로 냉각수의 잠열을 이용하여 신속히 냉각시킬 뿐만 아니라 배가스에 포함되어 있는 황화합물(SOx), 염화수소가스(HCl) 등 산성 오염물과 분진이 세정되는 효과가 있다.As such, the second step of the dioxin and dust removal method according to the present invention is to rapidly cool the high-temperature exhaust gas to 200 ° C. or less, more preferably 70 ° C. or less. The cooling and washing step 200 is to install a plurality of cooling water nozzles in the cooling and cleaning chamber of a predetermined size to cool, so as to cool quickly by using the latent heat of the cooling water as well as sulfur compounds (SOx) and hydrogen chloride gas contained in the exhaust gas. It has the effect of cleaning acidic contaminants such as (HCl) and dust.

그리고 상기 냉각 및 세정단계(200)에서는 고온의 배가스를 신속히 냉각시키기 위해 고온의 배가스에 냉각수를 직접 분무하므로 다량의 수분이 발생하게 된다. 따라서 상기 냉각 및 세정단계(200)의 하류에는 수분을 제거하기 위한 수분제거단계(300)가 구비되고, 상기 수분제거단계(300)와 상기 냉각 및 세정단계(200)와 수분제거단계(300)에서 발생된 냉각폐수는 별도의 배수단계(400)를 거쳐 외부로 배출되며 바람직하게는 폐수처리장치로 이송되어 정화 처리되어 방출되거나 냉각수로 재활용하게 된다.In the cooling and cleaning step 200, since a coolant is directly sprayed on the hot exhaust gas to rapidly cool the hot exhaust gas, a large amount of moisture is generated. Therefore, the water removal step 300 for removing water is provided downstream of the cooling and cleaning step 200, the water removal step 300, the cooling and cleaning step 200 and the water removal step 300 Cooling waste water generated in the discharged to the outside through a separate drainage step 400 is preferably transported to the waste water treatment device to be purified and discharged or recycled as cooling water.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거공정은 종래의 활성탄 흡착방법이나 SDA 또는 SNCR에 집진장치를 조합한 경우보다 처리 공정이 단순하고, 냉각폐수를 처리하는 것 이외에는 별도의 후처리가 필요 없어 관리가 용이하다. 또한 종래의 저온 플라즈마를 이용한 배가스 제거장치 등은 규모가 크고 복잡하며 별도의 후처리공정이 반드시 필요하나 본 고안은 크기가 작고 비교적 단순한 구조를 갖는다.As described above, the dioxin and dust removal process using the high temperature plasma according to the present invention is simpler than the conventional activated carbon adsorption method or the SDA or SNCR in combination with the dust collector, and separates from the cooling wastewater. Easy post-processing is easy to manage. In addition, the conventional exhaust gas removal apparatus using a low-temperature plasma, etc. is large and complex, but a separate post-treatment process is required, but the present invention has a small size and relatively simple structure.

이어 도2는 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치에 사용되는 고온 플라즈마 토치의 일예를 보여주는 단면도이다. 이러한 고온 플라즈마 토치(20)는 직류 아크방전이나 고주파 유도결합방전을 이용하여 Ar, He과 같은 불활성기체나 N2, H2, 공기 또는 O2, 수증기, 탄화수소기체 등의 사용기체에 강한 전장을 발생시켜 가속된 전자들의 연속된 충돌에 의해 전하 입자를 생성하여 고온의 플라즈마를 만든다. 이러한 고온 플라즈마(또는 열플라즈마)는 전리된 입자들이 모두 같은 온도를 유지하는 국부열평형을 이루고 있으므로 무거운 이온과 중성입자가 실온정도의 온도로 비평형된 상태의 적은 열용량을 갖는 저온 플라즈마(또는 냉플라즈마)에 비해 그 온도가 매우 높다.2 is a cross-sectional view showing an example of the high temperature plasma torch used in the dioxins and dust removal apparatus using the high temperature plasma according to the present invention. The high temperature plasma torch 20 uses a direct current arc discharge or a high frequency inductively coupled discharge to generate an electric field that is strong against an inert gas such as Ar and He, or a gas such as N 2 , H 2 , air or O 2 , water vapor, or hydrocarbon gas. Generated by a continuous collision of accelerated electrons to create charged particles, creating a hot plasma. Since the high temperature plasma (or thermal plasma) has a local thermal equilibrium in which the ionized particles maintain the same temperature, the low temperature plasma (or cold plasma) has a small heat capacity in which heavy ions and neutral particles are unbalanced at a temperature of about room temperature. Temperature is very high).

도면에서 보는 바와 같이, 고온 플라즈마 토치(20)는 원통형 중공관으로 이루어진 토치 본체(23)와, 상기 토치 본체(23) 내부에 설치된 음극봉(25)과, 상기 음극봉(25)과 토치 본체(23) 사이에 소정의 전압을 인가하는 전원공급수단으로 구성되어 있다. 따라서 상기 음극봉(25)이 설치된 토치 본체(23)의 내부에 N2등 사용기체를 주입하면 음극봉(25)의 단부에서 아크방전이 일어나 고온의 플라즈마 불꽃(27)이 방사되게 된다. 한편, 상기 토치 본체(23)의 중공관에는 냉각수주입구(28)와 배출구(29)를 설치하여 냉각수를 순환시킴으로써 토치 본체(23)를 고온으로부터 보호한다.As shown in the figure, the high temperature plasma torch 20 includes a torch body 23 formed of a cylindrical hollow tube, a cathode rod 25 installed inside the torch body 23, the cathode rod 25, and a torch body. It consists of a power supply means which applies a predetermined voltage between 23. Therefore, when a used gas such as N 2 is injected into the torch body 23 in which the cathode rod 25 is installed, arc discharge occurs at the end of the cathode rod 25 to emit a high temperature plasma flame 27. On the other hand, the torch main body 23 to protect the torch main body 23 from the high temperature by installing a cooling water inlet 28 and the discharge port 29 in the hollow tube.

그리고 도3은 상기 고온 플라즈마 토치(20)를 소각시설의 배기구에 설치한 것을 보여주는 개략적인 단면도로서, 토치 본체(23)의 하부에 반응실(24)을 형성하여 소각로에서 발생된 배가스가 고온 플라즈마 불꽃(27)에 의해 재연소되도록 한 것이다. 따라서 상기 반응실(24)로 유입된 배가스에 포함되어 있는 오염물은 고온 플라즈마에 의해 분해되어 배기구(37)를 통해 배출되게 된다.3 is a schematic cross-sectional view showing that the high temperature plasma torch 20 is installed at an exhaust port of an incineration facility. The reaction chamber 24 is formed under the torch body 23 so that the exhaust gas generated in the incinerator is hot plasma. It is to be reburned by the flame (27). Therefore, the contaminants contained in the exhaust gas introduced into the reaction chamber 24 are decomposed by the high temperature plasma and discharged through the exhaust port 37.

한편, 도4와 도5는 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치의 일예를 보여주는 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치(10)는 크게 고온 플라즈마를 생성하는 고온 플라즈마 토치(20)와, 상기 고온 플라즈마 토치(20)의 하부에 설치된 반응실(24)에서 열화학적으로 분해된 후 고온으로 배출되는 배가스를 신속히 냉각시키는 동시에 오염물질을 세정할 수 있도록 냉각수 노즐(33)이 설치된 냉각 및 세정실(30)과, 상기 냉각 및 세정실(30)에서 발생된 수분을 제거하기 위한 디미스터(demister; 40) 및 상기 냉각 및 세정실(30)과 디미스터(40)에서 발생된 냉각폐수를 일시 저장하는 저장조(50)를 포함하여 구성된다.On the other hand, Figure 4 and Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a dioxin and dust removal apparatus using a high temperature plasma according to the present invention. As shown, the dioxin and dust removal apparatus 10 using the high temperature plasma according to the present invention is a high temperature plasma torch 20 for generating a high temperature plasma largely, and a reaction chamber installed below the high temperature plasma torch 20 ( Cooling and cleaning chamber 30 is provided with a cooling water nozzle 33 to quickly cool the exhaust gas discharged to a high temperature after thermochemical decomposition in 24) and to clean the contaminants, and the cooling and cleaning chamber 30 It comprises a demister (40) for removing the water generated in the and the storage tank 50 for temporarily storing the cooling waste water generated in the cooling and cleaning chamber 30 and the demister 40.

즉, 도4에서 보는 바와 같이, 플라즈마 토치 본체(23)와 음극봉(25) 사이에 직류 또는 고주파 전원을 연결하고 질소가스 주입구(29)를 통해 질소를 공급하면 질소분자가 전자와 양이온으로 분해되어 고온 플라즈마를 만들게 된다. 그리고 토치 본체(23)의 하부에 형성된 반응실(24)에 다이옥신과 다이옥신 전구물질 등 오염물질이 포함된 배가스가 배가스 주입구(26)를 통해 주입되게 되면, 상술한 고온 플라즈마 불꽃(27)이 이들 유기화합물이 분해시킨다. 그리고 상기 반응실(24)에서 배출된 고온의 배가스는 상기 플라즈마 토치(20)에 인접하게 설치된 냉각수 노즐(33)에서 분사되는 냉가수에 의해 냉각되게 된다. 따라서 상기 플라즈마 토치(20)에서 방출된 배가스는 신속하게 200℃이하, 더욱 바람직하게는 100℃이하로 냉각되게 된다. 따라서 본 고안은 배가스가 고온의 특정 온도범위에서 소정 시간이상 체류함으로써 생성될 수 있는 다이옥신과 질소산화물의 발생을 방지하게 된다.That is, as shown in FIG. 4, when a direct current or high frequency power is connected between the plasma torch body 23 and the cathode rod 25 and nitrogen is supplied through the nitrogen gas inlet 29, nitrogen molecules are decomposed into electrons and cations. This creates a high temperature plasma. When the exhaust gas containing contaminants such as dioxins and dioxins precursors is injected into the reaction chamber 24 formed under the torch body 23 through the exhaust gas inlet 26, the above-described high temperature plasma flame 27 is formed. Organic compounds decompose In addition, the high temperature exhaust gas discharged from the reaction chamber 24 is cooled by cold water injected from the coolant nozzle 33 installed adjacent to the plasma torch 20. Therefore, the exhaust gas discharged from the plasma torch 20 is rapidly cooled to 200 ° C. or less, more preferably 100 ° C. or less. Therefore, the present invention prevents the generation of dioxins and nitrogen oxides, which may be generated by exhaust gas remaining in a specific temperature range for a predetermined time or more.

한편, 도5는 오염물질이 포함된 배가스가 플라즈마 가스에 의해 분해되는 반응실(24)과 고온의 배가스가 냉각수에 의해 냉각 및 세정되는 냉각 및 세정실(30)을 별도의 구획판으로 구획한 경우를 보여주는 것이다. 즉, 상기 반응실(24)에서 열분해된 고온의 배가스는 상기 냉각 및 세정실(30)로 신속히 유입되어 냉각수에 의해 냉각되게 된다. 이때 상기 배가스는 도시되지 않은 송풍기에 의해 강제로 이송되기 때문에 냉각 및 세정실(30)에서 발생된 수분이 반응실(24)로 유입되지 않게 된다.On the other hand, Figure 5 is divided into a separate partition plate the reaction chamber 24 in which the exhaust gas containing contaminants are decomposed by the plasma gas and the cooling and cleaning chamber 30 in which the high temperature exhaust gas is cooled and cleaned by the cooling water. Will show the case. That is, the hot exhaust gas pyrolyzed in the reaction chamber 24 is quickly introduced into the cooling and cleaning chamber 30 to be cooled by the cooling water. At this time, since the exhaust gas is forcibly transferred by a blower (not shown), moisture generated in the cooling and cleaning chamber 30 does not flow into the reaction chamber 24.

이어 도6과 도7은 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예는 고온 플라즈마를 이용하여 오염물질을 분해시키는 반응실(60)과, 냉각수를 이용하여 배가스를 내각 및 세정하는 냉각 및 세정실(30) 등이 폐기물 소각시설의 덕트 상(In-line)에 설치되어 있는 경우를 보여준다.6 and 7 are cross-sectional views showing yet another embodiment of the dioxin and dust removal apparatus using a high temperature plasma according to the present invention. As shown, the present embodiment includes a reaction chamber 60 for decomposing contaminants using high temperature plasma, and a cooling and cleaning chamber 30 for cabinet and cleaning exhaust gas using cooling water. Shows the case where it is installed in-line.

즉, 상기 반응실(60)은 소각로에서 발생된 배가스가 유입될 수 있도록 설치되며 적어도 하나 이상의 고온 플라즈마 토치(20)가 설치된다. 따라서 상기 반응실(60)은 적어도 900℃이상 더욱 바람직하게는 1500℃이상으로 유지된다. 특히 본 실시예의 반응실(60)은 고온 플라즈마 토치(20)의 외부에 설치되는 것이므로 반응실(60)을 통과하는 배가스가 고온 플라즈마 불꽃과 충분히 접촉될 수 있도록 다수의 플라즈마 토치(20)를 적절히 배치한다. 예를 들어, 도6에서는 다수의 플라즈마 토치(20)를 엇갈리게 설치하여 반응실(60) 내부의 온도가 균등해지도록 한 것이고, 도7은 다수의 플라즈마 토치(20)를 경사지게 설치함으로써 주입된 배가스를 교란시켜 사이클론 현상을 일으킴으로써 열분해반응을 촉진시킨 것이다.That is, the reaction chamber 60 is installed so that the exhaust gas generated in the incinerator can be introduced, and at least one high temperature plasma torch 20 is installed. Therefore, the reaction chamber 60 is maintained at least 900 ℃ or more preferably at least 1500 ℃. In particular, since the reaction chamber 60 of the present embodiment is installed outside the high temperature plasma torch 20, a plurality of plasma torches 20 may be properly applied so that the exhaust gas passing through the reaction chamber 60 can be sufficiently in contact with the high temperature plasma flame. To place. For example, in FIG. 6, a plurality of plasma torches 20 are alternately installed so that the temperature in the reaction chamber 60 is equalized, and FIG. 7 is an exhaust gas injected by inclining the plurality of plasma torches 20. It is to promote the pyrolysis reaction by causing the cyclone phenomenon by disturbing.

한편, 상기 반응실(60)은 1500℃이상의 고온에 견딜 수 있는 내열재료로 만들어지고 그 외부에는 반응실(60)의 내벽을 보호하기 위한 별도의 냉각장치(63)가 설치된다. 그리고 상기 반응실(60)의 크기 및 형태는 처리하고자 하는 소각로 배가스의 배출량에 따라 당해분야의 전문가에 의해 적절히 선택될 수 있다.On the other hand, the reaction chamber 60 is made of a heat-resistant material that can withstand high temperatures of 1500 ℃ or more and the outside is provided with a separate cooling device 63 to protect the inner wall of the reaction chamber 60. The size and shape of the reaction chamber 60 may be appropriately selected by a person skilled in the art according to the amount of incinerator flue gas to be treated.

이어 상기 냉각 및 세정실(90)은 고온의 배가스가 신속히 이동되어 냉각될 수 있도록 상기 반응실(60)에 이웃하게 설치된다. 그리고 배가스의 이송은 도시되지 않은 송풍기와 흡입휀에 의해 이루어진다. 상기 냉각 및 세정실(90)은 액체가 기체로 증발될 때의 잠열(latent heat)을 이용하여 고온의 배가스를 냉각시키는 것으로서, 냉각수를 미세한 물방울로 분사하기 위한 다수의 냉각수 노즐(33)이 설치되어 있다. 따라서 900℃이상으로 배출된 배가스가 상기 냉각 및 세정실(90)을 통과하는 동안에 200℃이하 더욱 바람직하게는 100℃이하로 급속히 냉각된다.Subsequently, the cooling and cleaning chamber 90 is installed adjacent to the reaction chamber 60 so that the hot exhaust gas can be quickly moved and cooled. And the exhaust gas is conveyed by a blower and a suction fan (not shown). The cooling and cleaning chamber 90 cools the exhaust gas at a high temperature by using latent heat when the liquid is evaporated into a gas, and a plurality of cooling water nozzles 33 for spraying the cooling water into fine droplets are installed. It is. Therefore, the exhaust gas discharged above 900 ° C. is rapidly cooled to 200 ° C. or less and more preferably 100 ° C. or less while passing through the cooling and cleaning chamber 90.

한편, 배가스에 포함되어 있는 황산화물, 분진 등과 같은 오염물질은 상기냉각 및 세정실(90)을 통과하는 동안에 냉각수 노즐(33)에서 분사되는 냉각수에 의해 세정되게 된다. 즉, 황산화물과 같은 무기오염물질은 상기 반응실(60)에서 분해되지 않기 때문에 이를 세정하여 제거함으로써 배가스에 포함되어 있는 모든 오염물질을 제거할 수 있게 된다.On the other hand, contaminants such as sulfur oxides and dust contained in the exhaust gas are cleaned by the cooling water sprayed from the cooling water nozzle 33 while passing through the cooling and cleaning chamber 90. That is, since inorganic pollutants such as sulfur oxides are not decomposed in the reaction chamber 60, it is possible to remove all contaminants contained in the exhaust gas by cleaning and removing them.

그리고 상기 냉각 및 세정실(90)에서 배출되는 배가스에는 다량의 수분이 포함되어 있으므로 상기 냉각 및 세정실(90)의 후단에는 디미스터(40)를 설치하여 수분을 분리한다. 그리고 상기 냉각 및 세정실(90)과 디미스터(40)에서 발생된 냉각폐수는 하부에 설치되어 있는 냉각폐수 수집부(53) 및 배출관(55)을 통해 배출되게 된다.Since the exhaust gas discharged from the cooling and cleaning chamber 90 contains a large amount of water, a demister 40 is installed at the rear end of the cooling and cleaning chamber 90 to separate the moisture. In addition, the cooling wastewater generated in the cooling and cleaning chamber 90 and the demister 40 is discharged through the cooling wastewater collecting unit 53 and the discharge pipe 55 installed at the lower portion.

이하 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치의 실험예를 설명한다.Hereinafter, an experimental example of a dioxin and a dust removing device using a high temperature plasma according to the present invention will be described.

실험예1Experimental Example 1

<실험장치의 구성><Configuration of Experiment Device>

본 실시예는 도5에 도시된 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치를 사용하였고, 플라드마 발광영역을 18ℓ/min로 통과하면서 발생된 플라즈마 가스와 다이옥신이 포함된 배기가스가 섞이게 하였다. 사용기체로는 질소(N2)를 사용하였으며, 플라즈마 발광영역 부분의 전극들을 수냉하기 위해 냉각수를 사용하였고, 플라즈마 발광영역을 통과한 배가스가 고온으로 인해 질소산화물을 생성하거나 다이옥신이 재합성되는 것을 방지하기 위해 냉각수를 노즐을 통해분무하였다.This embodiment uses a dioxin and dust removal apparatus using a high temperature plasma according to the present invention shown in Figure 5, and the plasma gas generated while passing through the plasma emission region at 18 l / min mixed with the exhaust gas containing dioxin It was. Nitrogen (N 2 ) was used as the gas used, cooling water was used to cool the electrodes in the plasma light emitting region, and exhaust gas passing through the plasma light emitting region was prevented from generating nitrogen oxide or resynthesis of dioxin due to high temperature. Cooling water was sprayed through the nozzles to achieve this.

실험예2Experimental Example 2

<실험방법>Experimental Method

고온 플라즈마 반응기의 다이옥신 효율을 측정하기 위해 소각시설의 절탄기부분에서 다이옥신이 포함된 배기가스를 유량 200ℓ/min로 채취하여 고온 플라즈마 반응실로 유입시키고 반응실 후단에서 플라즈마를 가동시킬 때(on)와 가동시키지 않을 때(off)의 다이옥신 농도를 각각 2회씩 측정하였다. 플라즈마를 가동할 때의 사용전력은 7.1kw 이였다. 그리고 다이옥신 농도의 측정방법은 "대기오염공정시험법 제29항"에 따라 실시하였다.In order to measure the dioxin efficiency of the high temperature plasma reactor, the exhaust gas containing dioxin is collected from the incinerator section of the incineration plant at a flow rate of 200 l / min, introduced into the high temperature plasma reaction chamber, and the plasma is turned on at the rear of the reaction chamber. The dioxin concentrations at off were measured twice each. The power consumption when operating the plasma was 7.1 kw. And the method of measuring the dioxin concentration was carried out according to "air pollution process test method Clause 29".

실험예3Experimental Example 3

<실험결과><Experiment Result>

다음의 표에 다이옥신 측정 결과를 나타내었다. 측정효율은 97.2%로 나타났다.Dioxin measurement results are shown in the following table. The measurement efficiency was 97.2%.

<표><Table>

구 분division Plasma OFF(Inlet농도)Plasma OFF (Inlet Concentration) Plasma ON(Outlet 농도)Plasma ON (Outlet Concentration) 효율(%)efficiency(%) 다이옥신(PCDDs/DFs)(ng-TEQ/Nm3)Dioxins (PCDDs / DFs) (ng-TEQ / Nm 3 ) 1회차1st round 고상elegance 4.544.54 0.090.09 기상weather 1.241.24 0.020.02 총합total 5.785.78 0.110.11 2회차2nd round 고상elegance 2.362.36 0.110.11 기상weather 0.100.10 0.010.01 총합total 2.462.46 0.120.12 평 균Average 4.124.12 0.1150.115 97.297.2

일반적으로 고온 플라즈마 발광영역의 온도는 10,000K 이상이기 때문에약900℃이상에서 분해되는 다이옥신을 본 고온 플라즈마 처리장치는 완전하게 파괴할 수 있다. 아울러 배가스 중에 포함되어 있는 미연분의 분진들도 고온에서 완전 연소 되기 때문에 부산물의 발생량도 적다.In general, since the temperature of the high temperature plasma light emitting region is 10,000K or more, the high temperature plasma processing apparatus that sees dioxin decomposed at about 900 ° C or more can be completely destroyed. In addition, the unburned dust contained in the flue-gas is completely burned at a high temperature, so the amount of by-products is low.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치는 불완전연소 과정에서 발생되는 다이옥신, 분진 및 각종 환경오염물질을 92%이상 제거할 수 있으므로 도시생활 쓰레기를 소각하는 소각시설 뿐만 아니라 각종 산업시설 예를 들어, 산업폐기물 소각장, 폐플라스틱 열분해 시설, 제철공장, 정유시설 등에서 배출되는 배가스를 처리하는데도 적용될 수 있다.As described above, the dioxin and dust removal device using the high temperature plasma according to the present invention can remove more than 92% of dioxin, dust and various environmental pollutants generated during incomplete combustion process, so as well as incineration facilities for incineration of urban waste In addition, it can be applied to the treatment of exhaust gases emitted from various industrial facilities, for example, industrial waste incinerators, waste plastic pyrolysis plants, steel mills, oil refineries.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거방법 및 그 장치는 폐기물 소각로의 배가스에 포함되어 있는 다이옥신 등 오염물질을 고온 플라즈마를 이용하여 완전 연소시킬 뿐만 아니리 배가스에 포함되어 있는 다이옥신 전구물질이 재합성되거나 질소산화물이 생성되는 것을 방지할 수 있도록 배가스를 신속히 냉각하고 세정함으로써 배가스에 포함되어 있는 황산화물과 분진 등 각종 오염물질을 제거할 수 있는 효과가 있다.As described above, the dioxin and dust removal method using the high temperature plasma and the apparatus according to the present invention not only completely burns contaminants such as dioxin contained in the exhaust gas of the waste incinerator using the high temperature plasma, but is also included in the exhaust gas. By rapidly cooling and cleaning the exhaust gas so as to prevent the resynthesis of dioxin precursors or the generation of nitrogen oxides, there is an effect of removing various contaminants such as sulfur oxides and dust contained in the exhaust gas.

또한 본 고안은 종래의 기술과 달리 석회석, 활성탄 등을 사용하지 않을 뿐만 아니라 배가스 중에 포함된 분진을 고온 플라즈마를 이용하여 완전 연소시켜 부산물의 발생량이 매우 적기 때문에 집진장치 등 후처리공정을 생략할 수 있으므로 설치비가 절감되고 운영 및 관리가 용이하게 되는 효과가 있다.In addition, unlike the conventional technology, the present invention does not use limestone, activated carbon, etc., and completely burns dust contained in the exhaust gas by using a high temperature plasma, so that the amount of by-products is very small. Therefore, the installation cost is reduced and the operation and management are easy.

Claims (10)

폐기물의 소각시설에 있어서,In incineration facility of waste, 상기 소각시설의 소각로에서 발생되며 다이옥신과 다이옥신 전구물질, 비산회재 및 불완전연소물질 등이 포함된 배가스가 유입되는 반응실과;A reaction chamber which is generated in an incinerator of the incineration facility and into which flue gas containing dioxins and dioxin precursors, fly ash and incomplete combustion materials is introduced; 상기 반응실 내로 유입된 배가스를 고온 플라즈마를 이용하여 완전 연소시키기 위해 상기 반응실의 일측에 설치되는 고온 플라즈마 토치와;A high temperature plasma torch installed at one side of the reaction chamber to completely combust the exhaust gas introduced into the reaction chamber using a high temperature plasma; 상기 반응실에서 배출된 배출가스를 신속히 냉각시켜 다이옥신이 재합성되거나 질소산화물이 형성되는 것을 방지함과 아울러 배가스 중에 포함된 황화수소, 황산화물과 분진 등을 세정할 수 있도록 다수의 냉각수 노즐이 형성된 냉각 및 세정실과;Cooling the exhaust gas discharged from the reaction chamber quickly to prevent the resynthesis of dioxin or the formation of nitrogen oxides, and to cool the hydrogen sulfide, sulfur oxides and dust contained in the exhaust gas to form a plurality of cooling water nozzles And a cleaning chamber; 상기 냉각 및 세정실에서 발생된 배가스에 포함되어 있는 수분을 제거하기 위한 디미스터와;A demister for removing moisture contained in exhaust gas generated in the cooling and cleaning chambers; 상기 냉각 및 세정실과 상기 디미스터에서 발생된 냉각폐수를 배출시키기 위한 냉각폐수 배수수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치.Dioxin and dust removal apparatus using a high temperature plasma, characterized in that it comprises a cooling waste water draining means for discharging the cooling waste water generated in the cooling and cleaning chamber and the demister. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고온 플라즈마 토치는 직류 아크방전이나 고주파 유도결합 방전을 이용하여 질소가스(N2)를 전리시켜 900℃이상의 고온 플라즈마 불꽃을 만드는 것을 특징으로 하는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치.The high temperature plasma torch is a dioxin and dust removal device using a high temperature plasma, characterized in that by using a direct current arc discharge or a high frequency inductively coupled discharge nitrogen gas (N 2 ) to make a high temperature plasma flame of 900 ℃ or more. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고온 플라즈마 토치는 중공관으로 이루어진 토치 본체와, 상기 토치 본체의 내부에 설치된 음극봉과, 상기 토치 본체 내부로 질소가스를 주입할 수 있도록 형성된 질소가스 주입구와, 상기 본체의 중공관 내부에서 순환되는 냉각수 및 상기 토치 본체와 음극봉에 전원을 공급하기 위한 전원공급수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치.The high temperature plasma torch is a torch body made of a hollow tube, a cathode rod installed inside the torch body, a nitrogen gas injection hole formed to inject nitrogen gas into the torch body, and circulated inside the hollow tube of the body. Dioxin and dust removal apparatus using a high-temperature plasma, characterized in that it comprises a cooling water and a power supply means for supplying power to the torch body and the cathode rod. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응실은 900℃이상으로 유지하는 것을 특징으로 하는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치.Dioxin and dust removal apparatus using a high-temperature plasma, characterized in that the reaction chamber is maintained at 900 ℃ or more. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉각 및 세정실은 200℃이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치.Dioxin and dust removal apparatus using a high-temperature plasma, characterized in that the cooling and cleaning chamber is maintained below 200 ℃. 폐기물 소각시설에 있어서,Waste incineration plant, 상기 소각시설의 소각로에서 발생되며 다이옥신과 다이옥신 전구물질, 비산회재 및 불완전연소물질 등이 포함된 배가스가 유입될 수 있도록 폐기물 소각시설의 덕트 상(In-line)에 설치되고 유입된 배가스를 완전 연소시킬 수 있도록 다수의 고온 플라즈마 토치가 설치된 반응실과;The incinerator of the incineration facility is installed in the in-line of the waste incineration facility so that the exhaust gas containing dioxin, dioxin precursors, fly ash and incomplete combustion materials can be introduced into the incinerator. A reaction chamber in which a plurality of high temperature plasma torches are installed so as to be capable of being made; 상기 반응실과 인접되게 설치되며 상기 반응실에서 배출된 배가스를 신속히 냉각시키는 동시에 배가스에 포함된 오염물질을 세정하기 위한 다수의 냉각수 노즐이 형성된 냉각 및 세정실과;A cooling and cleaning chamber installed adjacent to the reaction chamber and having a plurality of cooling water nozzles configured to rapidly cool the exhaust gas discharged from the reaction chamber and to clean the contaminants contained in the exhaust gas; 상기 냉각 및 세정실에서 발생된 배가스에 포함되어 있는 수분을 제거하기 위한 디미스터 및;Demister for removing moisture contained in the exhaust gas generated in the cooling and cleaning chamber; 상기 냉각 및 세정실과 상기 디미스터에서 발생된 냉각폐수를 배출시키기 위한 냉각폐수 배수수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치.Dioxin and dust removal apparatus using a high temperature plasma, characterized in that it comprises a cooling waste water draining means for discharging the cooling waste water generated in the cooling and cleaning chamber and the demister. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 반응실은 900℃이상으로 유지하는 것을 특징으로 하는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치.Dioxin and dust removal apparatus using a high-temperature plasma, characterized in that the reaction chamber is maintained at 900 ℃ or more. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 반응실에 설치되는 다수의 플라즈마 토치를 엇갈리게 설치하여 반응실 내부의 온도가 균등해지도록 하거나 다수의 플라즈마 토치를 경사지게 설치함으로써 주입된 배가스를 교란시키는 것을 특징으로 하는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치.Dioxin and dust removal using high temperature plasma, characterized in that the number of plasma torch installed in the reaction chamber is staggered so that the temperature inside the reaction chamber is equalized or the plasma torch is inclined to disturb the injected exhaust gas. Device. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 반응실은 고온에 견딜 수 있는 내열재료로 만들어지고 그 외부에는 반응실의 내벽을 보호하기 위한 냉각장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치.The reaction chamber is made of a heat-resistant material that can withstand high temperatures and the outside of the dioxin and dust removal apparatus using a high temperature plasma, characterized in that the cooling device for protecting the inner wall of the reaction chamber is installed. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 냉각 및 세정실은 다수의 냉각수 노즐을 통해 냉각수를 미세하게 분사하여 배가스를 200℃이하로 신속히 낮추는 것을 특징으로 하는 고온 플라즈마를 이용한 다이옥신 및 분진 제거장치.The cooling and cleaning chamber is a dioxin and dust removal device using a high-temperature plasma, characterized in that to quickly cool the cooling water through a plurality of cooling water nozzles to reduce the exhaust gas to 200 ℃ or less.
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