KR20030065067A - A Plasma Reactor for Purifying Poisonous Gas with Dielectric Barrier Structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산업시설이나 자동차 등으로부터 배출되는 유해가스를 정화처리하는 플라즈마반응기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 유전율을 갖는 절연물을 전극에 적용함으로써 유전체장벽방전을 유도하여 반응기의 정전용량을 감소시키므로 투입되는 에너지의 손실을 최소화시켜서 에너지의 효율화를 기할 수 있는 유전체장벽구조를 갖는 유해가스처리용 플라즈마반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma reactor for purifying harmful gases emitted from industrial facilities or automobiles. In more detail, by applying an insulator having a dielectric constant to an electrode, the dielectric barrier discharge is induced to reduce the capacitance of the reactor, thereby minimizing the loss of energy input, thereby treating the harmful gas having a dielectric barrier structure capable of energy efficiency. It relates to a plasma reactor for.
일반적으로, 소각장, 제조공장 등의 각종 산업시설이나 자동차에서 배출되는 각종 유해가스를 처리하기 위해 펄스 플라즈마반응기가 유해가스정화장치로 사용되고 있다. 이때, 펄스 플라즈마반응기의 전기적인 매개변수인 정전용량은 기계적인 구조에 따라 결정된다. 또한, 이 정전용량의 값은 적은 규모의 구조를 가지는 반응기에서는 별다른 문제를 야기하지 않는다. 즉, 1MW급 이하의 설비에서 배출되는 유해가스를 처리하는 데에는 누설정전용량이 큰 문제가 되지 않는다.In general, a pulsed plasma reactor is used as a noxious gas purifying apparatus to treat various types of harmful gases emitted from various industrial facilities such as incinerators, manufacturing plants, and automobiles. In this case, the capacitance, which is an electrical parameter of the pulsed plasma reactor, is determined according to the mechanical structure. In addition, the value of this capacitance does not cause any problem in a reactor having a small scale structure. In other words, the leakage capacitance is not a big problem in treating harmful gases emitted from facilities below 1MW.
그러나, 발전용량 10MW이상의 대용량 설비에서 배출되는 각종 유해가스를 처리하는 반응기에서는 구조물의 구조에 따라 누설정전용량이 증가하기 때문에, 그에 따라 전기적인 에너지 손실이 증대되어 에너지 손실량이 매우 커지는 동시에 유해가스를 처리하는 효율도 격감하게 된다.However, in the reactor that processes various harmful gases discharged from large-capacity facilities with power generation capacity of 10MW or more, the leakage capacitance increases according to the structure of the structure, thereby increasing the electrical energy loss and increasing the amount of energy loss. The efficiency of processing also decreases.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 극복하기 위해서 안출한 것으로서, 유전율을 갖는 절연물을 전극표면에 코팅하여 유전체장벽방전을 유도함으로써 반응기의 정전용량을 감소시켜 투입되는 에너지의 손실을 최소화시킬 수 있는 유전체장벽구조를 갖는 유해가스처리용 플라즈마반응기를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to overcome the above-mentioned drawbacks, by coating an insulating surface having a dielectric constant on the electrode surface to induce dielectric barrier discharge to reduce the capacitance of the reactor to minimize the loss of energy input The present invention provides a plasma reactor for treating harmful gases having a dielectric barrier structure.
본 발명의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.Detailed description of the embodiments of the present invention will be made with reference to the accompanying drawings, in which numerals designating corresponding parts in the drawings are the same.
도 1은 본 발명에 따른 유전체장벽구조를 갖는 유해가스처리용 플라즈마반응기의 구조를 보여주는 정면도이고,1 is a front view showing the structure of a plasma reactor for hazardous gas treatment having a dielectric barrier structure according to the present invention,
도 2a는 도 1의 A-A선 단면도이고,2A is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 2b는 도 2a의 B부분을 확대하여 나타낸 확대상세도이고,2B is an enlarged detail view showing an enlarged portion B of FIG. 2A,
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도 1의 A-A선 단면방향에서 보아 나타낸 도면이고,3 is a view showing another embodiment of the present invention in a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 4는 본 발명의 실시예에 나타난 A형 반응기의 정전용량을 나타낸 도표이고,4 is a diagram showing the capacitance of the type A reactor shown in the embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명의 실시예에 나타난 B형 반응기의 정전용량을 나타낸 도표이고,5 is a diagram showing the capacitance of the type B reactor shown in the embodiment of the present invention,
도 6은 본 발명의 실시예에 나타난 C형 반응기의 정전용량을 나타낸 도표이고,6 is a diagram showing the capacitance of the C-type reactor shown in the embodiment of the present invention,
도 7은 본 발명의 실시예에 나타난 D형 반응기의 정전용량을 나타낸 도표이다.7 is a diagram showing the capacitance of the type D reactor shown in the embodiment of the present invention.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
10 : 방전전극12 : 절연물10: discharge electrode 12: insulator
20 : 상대전극22 : 절연물20 counter electrode 22 insulator
30 : 방전전극지지체40 : 상대전극지지체30: discharge electrode support 40: counter electrode support
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유전체장벽구조를 갖는 유해가스처리용 플라즈마반응기는 플라즈마 반응기에 있어서, 와이어 또는 봉 형태의 방전전극들; 상기 방전전극들을 등간격으로 배열되게 고정하는 방전전극지지체; 축선방향에 있어서는 상기 방전전극과 평행하되 상기 축선방향과 수직한 단면방향으로는 상기 방전전극들의 주위에 그와 등간격으로 이격되어 배치되는 상대전극들; 및 상기 상대전극들을 등간격으로 이격시켜 상기 방전전극들의 주위에 배치고정하는 상대전극지지체를 포함하며, 상기 방전전극 및 상대전극 중 적어도 일측에는 유전율을 갖는 절연물이 균일하게 코팅되며, 상기 전극들의 간격 및 길이를 조절함에 의하여 상기 반응기의 정전용량을 조절하는 것을 특징으로 한다.Plasma reactor for processing harmful gases having a dielectric barrier structure according to the present invention for achieving the above object is a plasma reactor, wire or rod-shaped discharge electrodes; A discharge electrode support for fixing the discharge electrodes to be arranged at equal intervals; Relative electrodes parallel to the discharge electrode in the axial direction but spaced at equal intervals around the discharge electrodes in a cross-sectional direction perpendicular to the axial direction; And a counter electrode support configured to space the counter electrodes at equal intervals and to be disposed around the discharge electrodes, wherein at least one side of the discharge electrode and the counter electrode is uniformly coated with an insulator having a dielectric constant therebetween. And adjusting the capacitance of the reactor by adjusting the length.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 관하여상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 유전체장벽구조를 갖는 유해가스처리용 플라즈마반응기의 구조를 보여주는 정면도이고, 도 2a는 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 B부분을 확대하여 나타낸 확대상세도이다. 이 도면들을 참조하여 본 장치의 구성에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.1 is a front view showing a structure of a plasma reactor for treating harmful gases having a dielectric barrier structure according to the present invention, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged detail showing an enlarged portion B of FIG. It is also. Referring to the drawings, the configuration of the apparatus will be described in detail as follows.
본 발명은 와이어 또는 봉 형태의 방전전극(10)과, 이로부터 일정간격 이격하여 배치되는 상대전극(20)을 구비하고 있다. 방전전극(10)들은 등간격으로 방전전극지지체(30)에 의해서 고정되어 있으며, 상대전극(20)도 상대전극지지체(40)에 의하여 등간격을 이루면서 고정되어 있다. 이때, 방전전극(10)과 상대전극(20)은 그 축선들이 평행을 이루면서도 그 단면방향으로는, 즉 축선과 직각방향에서 볼 때 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이 45° 엇갈려 위치하고 있다. 이로 인하여, 도 2에서 보는 바와 같이 이웃한 상대전극(20) 4개가 이루는 격자내의 중심에 하나의 방전전극(10)이 위치하고, 그와 반대로 4개의 방전전극(10)이 형성한 격자내의 중심에 하나의 상대전극(20)이 위치하는 구조를 이루게 된다. 따라서, 이러한 격자블록들이 여러개 연결되어 반응기가 구성되어지게 된다.The present invention includes a discharge electrode 10 in the form of a wire or rod, and a counter electrode 20 spaced apart from the predetermined distance. The discharge electrodes 10 are fixed by the discharge electrode support 30 at equal intervals, and the counter electrode 20 is also fixed at equal intervals by the counter electrode support 40. At this time, the discharge electrode 10 and the counter electrode 20 are parallel to each other while the axes are parallel to each other in the cross-sectional direction, that is, as viewed in FIGS. 2 and 3, as shown in FIGS. 2 and 3. As a result, as shown in FIG. 2, one discharge electrode 10 is positioned at the center of the lattice formed by four neighboring counter electrodes 20, and conversely, at the center of the lattice formed by the four discharge electrodes 10. One counter electrode 20 is formed. Therefore, a plurality of grid blocks are connected to form a reactor.
위의 전극들의 길이와 간격을 조절함으로써 처리용량을 결정할 수 있다. 이때, 방전전극(10)과 상대전극(20)의 간격과 길이는 전원출력부 정전용량의 30% 이내에서 조절되는 것이 바람직하다. 특히, 전극들(10,20)의 표면에는 일정한 유전율(εr)을 갖는 절연물(12,22)이 균일하게 코팅되어 있다. 물론, 이 절연물(12,22)은 방전전극(10)이나 상대전극(20)의 어느 일측이나 둘다에 형성할 수 있다. 따라서, 이 상태에서 전극에 교류전기장을 걸어주면 글로우방전이 형성되는 데, 이를 유전체장벽방전(DBD; Dielectric Barrier Discharge)이라 한다.The treatment capacity can be determined by adjusting the length and spacing of the above electrodes. At this time, the interval and length of the discharge electrode 10 and the counter electrode 20 is preferably adjusted within 30% of the power output unit capacitance. In particular, the surfaces of the electrodes 10 and 20 are uniformly coated with the insulators 12 and 22 having a constant permittivity ε r . Of course, the insulators 12 and 22 can be formed on either side of the discharge electrode 10 or the counter electrode 20. Therefore, in this state, when an AC electric field is applied to the electrode, a glow discharge is formed, which is called a dielectric barrier discharge (DBD).
이와 같은 구조에서 교류전원 인가시 유전분극에 의해 입력전위차(Vinput)가 감소되고 유전체의 정전용량에 의한 메모리전위차(Vmemory)가 유도되어 전하의 유입이 증대됨으로써 전체전위차(Vtotal=Vinput+Vmemory)가 입력전위차보다도 더 커지게 되고, 결국 이것은 방전효율을 증대시키는 역할을 하게 된다. 이때, 절연물(12,22)의 두께에 따라 견딜 수 있는 절연파괴 전위차까지 최대한의 유전체장벽방전이 가능하며, 유전율이 높은 절연물을 사용할수록 형성되는 글로우방전은 더 강하게 된다.In this structure, when the AC power is applied, the input potential difference (V input ) is reduced by dielectric polarization, and the memory potential difference (V memory ) is induced by the capacitance of the dielectric to increase the inflow of electric charges, thereby increasing the total potential difference (V total = V input). + V memory ) becomes larger than the input potential difference, which in turn serves to increase the discharge efficiency. At this time, the maximum dielectric barrier discharge is possible up to the dielectric breakdown potential difference that can be tolerated according to the thickness of the insulators 12 and 22, and the glow discharge is stronger as the insulator having a higher dielectric constant is used.
이러한 글로우 코로나방전은 절연물(12,22)이 없을 때 발생되는 스트리머 코로나방전과 비교하면, 입력에너지에 비해 방전에 의해 유도되는 전기에너지가 더 커지고, 매 반주기마다 펄스형태의 전류가 관측된다. 이 펄스형태의 전류는 매우 빠른 상승시간(Rising Time)과 매우 짧은 지속시간(Duration Time)을 가져 방전효율이 높게 되고, 그로 인해 유해가스의 제거에 유리하다.Compared with streamer corona discharge generated when no insulators 12 and 22 are present, the glow corona discharge is larger than the input energy, and the electric energy induced by the discharge is larger, and a pulse current is observed every half cycle. This pulsed current has a very fast rise time and a very short duration time, resulting in high discharge efficiency, which is advantageous for the removal of harmful gases.
대용량 산업시설의 배출 유해가스 처리시에는 플라즈마 반응기의 용량이 매우 커질 수 밖에 없다. 반응기용량이 커질수록 임피던스(Z=R+1/jωC+jωL, Z:임피던스, R:저항, C:정전용량, L:리액턴스)는 작게 적용되는 데, 이는 주로 반응기의 정전용량(커패시턴스)이 반응기용량에 비례하여 증가하기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 반응기의 정전용량을 작게 설계 제작하므로 임피던스를 정합할 수 있는데, 펄스전원 이용시는 전원출력부 정전용량의 30% 이내로, 교류(AC)전원 이용시는 전압과 전류의 비를 크게 할수록 유리하다. 특히, 펄스전원 인가시에는 반응기 정전용량의 감소로 인한 에너지 투입효율이 매우 커진다. 절연물의 정전용량은 일반적으로 다음식When the hazardous gas treatment of large-scale industrial facilities, the capacity of the plasma reactor is very large. As the reactor capacity increases, the impedance (Z = R + 1 / jωC + jωL, Z: impedance, R: resistance, C: capacitance, L: reactance) is applied smaller, which is mainly due to the capacitance (capacitance) of the reactor. This is because it increases in proportion to the reactor capacity. Therefore, in the present invention, the capacitance of the reactor is designed and manufactured to be small, so that impedance can be matched. Within the pulse power supply, within 30% of the capacitance of the power output unit, the greater the ratio of voltage and current when using AC power, It is advantageous. In particular, when the pulse power is applied, the energy input efficiency due to the reduction of the reactor capacitance is very large. The capacitance of an insulator is generally
C1=εrS/d (여기서, εr:절연물의 유전율, S:접촉면적, d:간극두께)C 1 = ε r S / d (where ε r : permittivity of insulator, S: contact area, d: gap thickness)
에 의해 계산되어지는 데, 절연물의 유전율이 클수록 절연물의 정전용량(C1)은 커지게 되어 전하의 유입이 증대된다.As the dielectric constant of the insulator increases, the capacitance C 1 of the insulator increases, so that the inflow of electric charges increases.
결국, 유전율을 갖는 절연물의 정전용량(C1)과 전극이 갖는 정전용량(C2)이 합쳐지면 전체 정전용량(C)은 다음식과 같이,As a result, the capacitance of the insulating material having a dielectric constant (C 1) and the capacitance (C 2) when the combined total electrostatic capacity (C) having the electrode by the following equation,
C=C1C2/(C1+C2)C = C 1 C 2 / (C 1 + C 2 )
되어 반응기의 정전용량은 상대적으로 매우 작아지며, 정전용량이 작아지면 임피던스 정합에 의해 전기에너지의 손실도 감소하게 된다.Therefore, the capacitance of the reactor is relatively small, and as the capacitance becomes smaller, the loss of electrical energy is also reduced by impedance matching.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도 1의 A-A선 단면방향에서 보아 나타낸 도면으로, 하나의 방전전극을 기준으로 그 주위를 등간격으로 둘러싸며 상대전극들이 배열되는 데, 이때 무엇보다도 중요한 사항은 방전전극 주위의 상대전극들이 방전전극으로부터 동일한 거리를 유지하게 하는 것이다. 이를 위하여, 본 실시예에서는 방전전극들과 상대전극들은 그 축선방향과 수직한 단면방향에서 볼 때, 도시한 바와 같이 방전전극(10)을 핵으로 하여 그 주위를 둘러싸며 6개의 상대전극(20)들이 정육각형으로 배열되어 등간격을 이루고 있다. 이러한 구조를 하나의 단위로 볼 때, 이 단위(Cell)들을 연속하여 상하좌우로 배열하여 하니콤(벌집)구조를 이루게 된다.3 is a view showing another embodiment of the present invention in the cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1, in which the counter electrodes are arranged at equal intervals around one discharge electrode, and most importantly, Is for the counter electrodes around the discharge electrode to maintain the same distance from the discharge electrode. To this end, in the present embodiment, the discharge electrodes and the counter electrodes are viewed in a cross-sectional direction perpendicular to the axial direction, and the six counter electrodes 20 are surrounded by the discharge electrode 10 as a nucleus as shown in the drawing. ) Are arranged in a regular hexagon to form equal intervals. When the structure is viewed as a unit, the cells are arranged in succession to form a honeycomb structure.
이제, 도 4 내지 도 7를 참조하여 본 발명의 작용효과에 대해 상세히 설명하기로 한다.Now, the effects of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 7.
도 4는 본 발명의 실시예에 나타난 A형 반응기의 정전용량을 나타낸 도표이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 나타난 B형 반응기의 정전용량을 나타낸 도표이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 나타난 C형 반응기의 정전용량을 나타낸 도표이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 나타난 D형 반응기의 정전용량을 나타낸 도표이다. 여기서, A~D형 반응기는 아래 표 1에 나타낸 반응기구조별 구분에 따른 것이다.4 is a diagram showing the capacitance of the type A reactor shown in the embodiment of the present invention, Figure 5 is a diagram showing the capacitance of the type B reactor shown in the embodiment of the present invention, Figure 6 is an embodiment of the present invention Figure 7 is a diagram showing the capacitance of the C-type reactor, Figure 7 is a diagram showing the capacitance of the D-type reactor shown in the embodiment of the present invention. Here, the A ~ D type reactor is according to the reactor structure classification shown in Table 1 below.
반응기의 정전용량이 전원출력부 정전용량의 30% 이내의 값을 갖는 반응기의 구조를 계산해 보면 다음과 같다.Calculating the structure of the reactor whose capacitance is within 30% of the power output capacitance is as follows.
대용량 산업시설물, 예를 들어 약 10MW급 발전용량 디젤엔진의 경우 유해가스배출량은 대략 100Nm3/min(100,000LPM)이다. 반응기의 용량선정은 처리하고자 하는 가스량의 반응기내 체류시간을 기준으로 하여 1초와 5초로 가정하였다. 1초(A,B형 반응기)로 가정한 계산예가 도 4 및 도 5에 예시되어 있으며, 5초(C,D형 반응기)의 계산예가 도 6 및 도 7에 게재되어 있다. 통상적으로, 플라즈마반응기는 500msec(0.5초)이상에서 탈질성능이 좋은 것으로 발표되고 있다. 이때, 반응기용량은 체류시간이 1초일 경우 A,B형 반응기가 1.6m3이고, 5초일 경우에는 C,D형 반응기가 8m3으로 상정하였으며, 이를 전극간격 및 길이의 기준으로 구분하였다.In the case of large industrial facilities, for example, about 10MW class diesel engines, the amount of harmful gases emitted is approximately 100 Nm 3 / min (100,000 LPM). The capacity selection of the reactor was assumed to be 1 second and 5 seconds based on the residence time of the amount of gas to be treated. A calculation example assuming 1 second (A, B type reactor) is illustrated in FIGS. 4 and 5, and a calculation example of 5 seconds (C, D type reactor) is shown in FIGS. 6 and 7. Typically, the plasma reactor has been reported to have good denitrification performance at 500 msec (0.5 sec) or more. At this time, the reactor capacity was assumed to be 1.6m 3 in the A, B type reactor when the residence time was 1 second, and C, D type reactor was assumed to be 8m 3 in the case of 5 seconds, and this was divided based on the electrode interval and length.
또한, 투입에너지는 발전용량의 2%이내를 유해가스제거에 이용하는 것이 경제적일 뿐만 아니라 효율적일 것으로 판단되어 200kW이내의 전원공급장치를 이용하기로 한다. 이때, 최소한 120~150kW(100,000LPM 적용시 60J/L)를 투입할 수 있는 전원공급장치의 출력부는 정전용량 13nF를 갖는 캐패시터를 사용하여 제작된다. 따라서, 반응기의 정전용량은 이의 30%인 4nF이내가 되도록 설계제작하여야 하며, 반경이 다른 두 평행전극구조를 갖는 반응기의 정전용량(C)은 아래식들에 의해 구할 수 있다.In addition, it is determined that the input energy is less than 2% of the power generation capacity to remove the harmful gas is economical and efficient, so the power supply device within 200kW will be used. At this time, at least 120 ~ 150kW (60J / L when applying 100,000LPM) the output of the power supply unit is manufactured using a capacitor having a capacitance of 13nF. Therefore, the reactor capacitance should be designed and manufactured to be within 4 nF, which is 30% thereof, and the capacitance C of the reactor having two parallel electrode structures having different radii can be obtained by the following equations.
C=C1C2/(C1+C2)C = C 1 C 2 / (C 1 + C 2 )
C1=(2π·ε·ℓ)/ln(1.08 · d/r1)C 1 = (2πεε) / ln (1.08d / r 1 )
C2=(2π·ε·ℓ)/ln(1.08 · d/r2)C 2 = (2πεε) / ln (1.08d / r 2 )
여기서, C는 정전용량, C1은 방전전극 정전용량,C2는 상대전극 정전용량,ε은 유전율, ℓ은 반응기길이, d는 전극중심축간 간격, r1은 방전전극 반경, r2는 상대전극 반경을 나타낸다. 단, 이 식에서는 각 절연물마다 유전율이 다르고 계산상 복잡하므로 절연물이 없다는 가정하에 계산을 한다. 물론, 실제값은 위와 같이 계산한 계산치의 50% 이내이다.Where C is the capacitance, C 1 is the discharge electrode capacitance, C 2 is the relative electrode capacitance, ε is the dielectric constant, l is the reactor length, d is the spacing between the centers of the electrodes, r1 is the radius of the discharge electrode, and r2 is the radius of the counter electrode. Indicates. In this equation, however, the dielectric constant is different for each insulation and the calculation is complicated. Of course, the actual value is within 50% of the calculated value.
이상과 같은 가정하에 계산되어 설계된 A~D형 반응기의 결과값들이 아래 표1에 나타나 있다.The results of the A-D reactors calculated and designed under the above assumptions are shown in Table 1 below.
(표 1) 정전용량 4nF이내 반응기 설계제작시 방전전극 반경에 따른 상대전극의 반경 (절연물이 없을 경우로 가정)Table 1 Radius of counter electrode according to discharge electrode radius when designing reactor within 4nF of capacitance (assuming no insulation)
결과적으로, 위와 같은 조건하의 A,B형 반응기에서 가스의 체류시간을 1초로 설정하여 시험한 결과를 보여주는 도 4와 도 5를 비교해 볼때, 도 4와 도 5는 간극거리와 전극길이만을 달리 하였을 뿐, 그 외의 다른 조건들은 동일하게 하였다. 이 시험에서 보면 알 수 있듯이 도 4에 비해 도 5의 결과치가 정전용량이 작음을 알 수 있다. 즉, 도 4의 간극거리 100mm, 전극길이 100M에 비하여 도 5의 간극거리 150mm, 전극길이 50M가 정전용량이 적게 나타나 앞에서 설명했듯이 정전효율이 작을 경우 에너지투입효율이 상승하므로 반응기의 효율이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 비교예 도 6 및 도 7에서도 동일한 결과로 도 6의 간극거리 100mm, 전극길이 400M에 비해 도 7의 간극거리 150mm, 전극길이 200M가 정전용량이 적어 더 효율적임을 알 수 있다.As a result, when comparing the results of the test set to the residence time of the gas in the A, B type reactor under the above conditions to 1 second compared to Figure 4 and Figure 5, Figure 4 and Figure 5 differ only in the gap distance and the electrode length In addition, other conditions were the same. As can be seen from this test, it can be seen that the result value of FIG. 5 is smaller than that of FIG. 4. That is, compared to the gap distance 100mm of FIG. 4 and the electrode length 100M, the gap distance 150mm of FIG. 5 and the electrode length 50M have less capacitance, and as described above, when the electrostatic efficiency is small, the energy input efficiency increases, thereby improving the efficiency of the reactor. Able to know. 6 and 7 show that the gap distance 100mm and the electrode length 200M of FIG. 7 have a smaller capacitance and are more efficient than the gap distance 100mm and the electrode length 400M of FIG. 6.
이상의 비교시험결과 도 4와 도 5, 그리고 도 6과 도 7의 결과에서 알 수 있듯이, 전극들의 간극거리를 멀게 하는 동시에 전극들의 길이를 짧게 할 경우 보다 정전용량이 감소되어 반응기의 효율이 향상된다. 따라서, 본 발명에서는 위 시험예들에서 나타났듯이 전극들의 간극거리는 멀게 하고 그 길이는 짧게 하여 반응기의 에너지효율을 상승시킨다.As can be seen from the results of the comparative test results of FIGS. 4 and 5, and FIGS. 6 and 7, when the distance between the electrodes is increased and the length of the electrodes is shortened, capacitance is reduced and the efficiency of the reactor is improved. . Therefore, in the present invention, as shown in the above test examples, the gap distance between the electrodes is increased and the length thereof is short, thereby increasing the energy efficiency of the reactor.
실제로 전체 정전용량은 절연물이 있을 경우 더 작아지는 것이 명백하므로, 실제 본 반응기의 정전용량은 계산치보다 더 작은 값을 갖게 되어 최대 그 값의 50%이내가 된다. 그에 따라서, 본 발명에서는 펄스전원 출력측의 임피던스와 반응기의 임피던스를 정합시킬 수 있어 반응기로 최대의 에너지를 투입할 수 있게 된다.In fact, it is clear that the total capacitance becomes smaller with the insulator, so the actual capacitance of the reactor will be smaller than the calculated value, up to 50% of that value. Accordingly, in the present invention, the impedance of the pulse power output side can be matched with the impedance of the reactor, so that maximum energy can be injected into the reactor.
특히, 본 발명은 소형으로부터 대형에 이르기까지 보일러, 소각로, 디젤엔진 등의 산업시설의 배기유해가스, 자동차 디젤엔진 배가스, 발전소 배가스, 비상용 발전기 배가스, 실내용 에어컨 등의 공기정화장치에 적용하여 탈취, 탈질, 탈황, VOC제거, 미생물제거 등의 다양한 용도의 유해물질정화에 이용할 수 있다.In particular, the present invention is deodorized by applying to air purifiers such as exhaust gases from automobiles, incinerators, diesel engines, exhaust gas, automobile diesel engine exhaust gas, power plant exhaust gas, emergency generator exhaust gas, and indoor air conditioners, from small to large. It can be used for purifying harmful substances for various purposes such as denitrification, desulfurization, VOC removal and microbial removal.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 유전체장벽구조를 갖는 유해가스처리용 플라즈마반응기는 유전율을 갖는 절연물을 전극에 코팅함으로써 유전체장벽방전을 유도하여 교류전원 인가시 글로우방전을 용이하게 하고, 펄스전원 인가시에는 반응기 정전용량을 감소시켜 임피던스의 정합을 가능케 하여 투입되는 전기에너지의 이용을 최적화시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한, 본 발명은 방전전극과 상대전극의 구조가 간단하고, 이를 지지하는 지지체들을 최소화할 수 있어 제작과 설치가 용이함은 물론, 이에 따라 제작비의 절감과 보수가 용이한 효과를 가지고 있다. 이와 더불어, 본 전극들에 코팅되는 절연물을 용도에 부합되는 유전율을 갖는 것으로 변경하여 간편하게 최적의 효과를 발휘하게 할 수도 있다.As described above, the plasma reactor for treating harmful gases having the dielectric barrier structure according to the present invention induces dielectric barrier discharge by coating an insulator having a dielectric constant on an electrode to facilitate glow discharge when AC power is applied, and a pulse power source. At the time of application, there is an advantage in that it is possible to optimize the use of the input electrical energy by reducing the reactor capacitance to enable impedance matching. In addition, the present invention has a simple structure of the discharge electrode and the counter electrode, it is possible to minimize the supports to support it is easy to manufacture and install, as well as to reduce the manufacturing cost and easy maintenance. In addition, the insulating material coated on the electrodes may be changed to have a dielectric constant corresponding to the intended use, thereby simply exerting an optimum effect.
여기에서 개시되는 실시예는 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에 의해서만 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 다른 실시예가 가능하다.The embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred examples to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment, Various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the invention, as well as other equivalent embodiments.
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