KR200310700Y1 - 암모니아 공급용 이중 분사 노즐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 암모니아 공급용 분사 장치에 관한 것으로, 그 기술적 구성은, 배기 가스 처리 설비용 암모니아(NH₃) 분사장치에 있어서, 상기 배기 사스 처리 설비의 내부에 설치되는 암모니아 주입관의 일측에 암모니아(NH₃)를 이중으로 분사할 수 있도록 형성된 이중 분사 노즐이 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 암모니아 공급용 이중 분사 노즐에 의하면, 암모니아(NH₃)를 공급하기 위한 암모니아 주입관 일측에 이중 분사 노즐을 구비하여 배기 가스 덕트 내부에 암모니아(NH₃)를 균등·균일하게 분포할 수 있도록 할 뿐만 아니라 압력손실을 줄일 수 있도록 함으로써, 분사 효과의 최대화 및 비용을 절감할 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.

Description

암모니아 공급용 이중 분사 노즐{Double Injection Nozzle for a Ammonia Supply}

본 고안은 배기 가스 처리설비에 사용되는 암모니아 분사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 암모니아(NH₃)를 공급하기 위한 암모니아 주입관 일측에 이중 분사 노즐을 구비하여 배기 가스 덕트 내부에 암모니아를 균등·균일하게 분포할 수 있도록 할 뿐만 아니라 압력손실을 줄일 수 있도록 함으로써, 분사 효과의 최대화 및 비용을 절감할 수 있도록 한 암모니아 공급용 이중 분사 노즐에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러 또는 가스터빈, 소각로등의 시스템에서 석탄이나 가연물질의 연소에 의해 생성된 배기 가스 내에는 인체 및 자연환경에 해(害)가 되는 질소산화물(NOｘ)이 포함되어 있는데, 상기 질소산화물(NOｘ)을 제거하기 위해 환원제로 사용되는 암모니아(NH₃)를 배기 가스 덕트 내부에 공급하여 질소산화물(NOｘ)을 촉매 환원에 의해 제거하고 있다.

즉, 배기 가스의 질소 산화물 제거 시스템에 있어서, 암모니아(NH₃) 공급장치는 질소산화물(NOｘ) 함유 배기 가스 발생원(보일러, 가스 터빈, 소각로 등)과 반응기 사이에 설치된 배기 가스 덕트내에서 배기 가스 온도가 적절한 소정의 위치에 설치되어, 암모니아 공급 장치로부터 공급된 환원제로서의 기화 암모니아(NH₃)를 배기 가스 덕트내부에 공급하게 되는 것이다.

종래기술에 의한 암모니아 공급장치는 배기 가스 덕트(16)의 양측 또는 일측에 암모니아 공급 헤더(12)가 설치되고, 상기 헤더(12)에 연결된 다수개의 암모니아 주입관(11)이 상기 덕트(16) 내부에 구비되어 있다. 상기 암모니아 공급 헤더(12)의 일측에는 암모니아를 공급하기 위한 암모니아 공급 파이프(18)가 구비되어 있다. 상기 다수개의 암모니아 주입관(11)의 일측에는, 일정 간격을 두고 원통형 분사노즐(14)이 일렬 또는 일정한 각도를 가지고 지그재그로 배열되어 구비되어 있다.

이러한 상기 원통형 분사노즐(14)은, 보통 일렬로 배치되어 암모니아(NH₃)를 분사시키게 되는데, 상기 암모니아의 균등하고 신속한 확산을 위해서 상기 원통형 분사노즐(14)의 배열간격을 좁게 형성함에 따라 암모니아 주입관(11)의 수가 많아지게 되므로, 이에 따른 비용이 증가될 뿐만 아니라 암모니아 분사장치 내부의 압력손실이 증가되는 문제점이 있었다.

한편, 암모니아의 신속한 확산을 위해 상기 원통형 분사노즐(14)의 배열을 배기 가스 후류방향을 기준으로 일정한 분사각을 갖도록 하여 지그재그로 배열하기도 하는데, 이 경우, 일정한 분사각에 의해 좀 더 다양한 분사를 할 수는 있지만, 원통형 분사노즐(14)에서 한 방향으로만 분사되어 암모니아(NH₃)의 확산효과를 개선시키는데는 한계가 노출되는 문제점이 있었다. 또한, 분사각이 커지면 상기 암모니아 분사노즐(14)자체가 압력을 증대시키는 방해물로 작용하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 암모니아(NH₃)를 공급하기 위한 암모니아 주입관 일측에 이중 분사 노즐을 구비하여 배기 가스 덕트 내부에 암모니아(NH₃)를 균등·균일하게 분포할 수 있도록 할 뿐만 아니라 압력손실을 줄일 수 있도록 함으로써, 분사 효과의 최대화 및 비용을 절감할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 분사노즐이 암모니아(NH₃) 주입관에 구비된 상태를 도시한 사시도이고,

도 2는 본 고안에 의한 이중 분사 노즐을 도시한 도면으로써, 도 2a는 이중 분사 노즐의 사시도이고, 도 2b는 이중 분사 노즐의 정면도이며, 도 2c는 이중 분사 노즐의 측면도이며,

도 3은 본 고안에 따른 이중 분사 노즐이 암모니아(NH₃) 주입관에 구비된 상태를 도시한 사시도이며,

도 4는 본 고안과 종래 기술에 따른 암모니아(NH₃) 확산분포를 비교하는 그래프이다.

** 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10...암모니아 공급장치, 11...암모니아 주입관,

12...헤더탱크, 14...원통형 분사노즐,

16...덕트, 18...유입파이프,

110...암모니아 주입관, 112...이중 분사 노즐,

114...노즐 출구, 116...가이드 판,

118...노즐 출구 경사면, a...넥킹각,

b...경사각.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 고안의 암모니아 공급용 이중 분사 노즐에 의하면, 배기 가스 처리 설비용 암모니아(NH₃) 분사장치에 있어서, 상기 배기 사스 처리 설비의 내부에 설치되는 암모니아 주입관의 일측에 암모니아를 이중으로 분사할 수 있도록 형성된 이중 분사 노즐이 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 이중 분사 노즐의 출구측 중앙부에 암모니아(NH₃)의 유동을 분할할 수 있도록 60°±30°을 이루는 넥킹각을 가진 "V"형상의 가이드판이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이중 분사 노즐의 출구측은 상기 가이드판을 중심으로 양측부가 60°±30°를 이루는 경사각을 이루어 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 암모니아 주입관의 일측에 구비되는 이중 분사 노즐의 분사방향이 이웃하는 이중 분사 노즐과 서로 다른 방향으로 분사되도록 배열하여 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 의한 이중 분사 노즐을 도시한 도면으로써, 도 2a는 이중 분사 노즐의 사시도이고, 도 2b는 이중 분사 노즐의 정면도이며, 도 2c는 이중 분사 노즐의 측면도이며, 도 3은 본 고안에 따른 이중 분사 노즐이 암모니아(NH₃) 주입관에 구비된 상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 고안과 종래 기술에 따른 암모니아(NH₃) 확산분포를 비교하는 그래프이다.

먼저, 본 고안에 의한 암모니아 공급용 이중 분사 노즐에 의한 기술적 구성요소 중 암모니아 공급 파이프, 암모니아 공급 헤더, 덕트등은 종래기술의 구성과 동일하므로 본 고안에서 자세한 설명을 생략하였음을 첨언한다.

즉, 본 고안에 의한 암모니아 공급용 이중 분사 노즐에 의하면, 배기 가스 처리 설비용 암모니아 분사장치에 있어서, 상기 배기 사스 처리 설비의 내부에 설치되는 암모니아 주입관(110)의 일측에 암모니아(NH₃)를 이중으로 분사할 수 있도록 형성된 이중 분사 노즐(112)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 암모니아 주입관(110)은, 암모니아 공급 헤더(미도시)의 일측에 연결되고, 덕트(미도시) 내부에 일정 간격을 가지고 구비되게 되는데, 상기 암모니아 주입관(110)의 일측에는 이중 분사 노즐(112)이 일정한 간격으로 구비된다. 상기 이중 분사 노즐(112)은 분사확산촉진을 위해 노즐 끝단부가 이중의 출구(114)로 나뉘어져 있는 형상을 이루게 된다.

그리고, 상기 이중 분사 노즐(112)의 출구측 중앙부에 암모니아(NH₃)의 유동을 분할할 수 있도록 60°±30°을 이루는 넥킹각(a)을 가진 "V"형상의 가이드판(116)이 구비되는 것을 특징으로 한다. 상기 가이드판(116)은 끝부분을 두 개의 평판을 이용하거나 하나의 평판을 일정 각도로 절곡하여 구비할 수 있다. 상기 가이드판(116)은 암모니아(NH₃)의 유동을 분할할 수 있도록 가이드 역할을 하게 된다.

또한, 상기 이중 분사 노즐(112)의 출구측은 상기 가이드판(116)을 중심으로 양측부가 60°±30°를 이루는 경사각(b)을 이루어 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 이중 분사 노즐(112)의 출구(114) 측을 사용자가 원하는 일정한 경사각(b)으로 조절하여 경사지게 절단할 수 있도록 함으로써, 상기 가이드판(116)의 넥킹각(a)에 의해 형성된 분사각을 유지하여 암모니아를 분사시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 암모니아 주입관(110)의 수와 간격 및 이중 분사 노즐의 수에 따라 분사각을 변화시켜야 최적의 균등 확산을 이끌어 낼 수 있는데, 이러한 분사각은 가이드판(116)의 넥킹각(a)을 조절함으로써 얻어질 수 있게 된다. 또한, 암모니아 공급 압력에 따라 노즐 출구 경사면(118)의 단면적을 고려해야 하는데, 공급압력에 적당한 노즐 수와 출구 단면적을 계산 한 후, 노즐 출구 경사면(118)의 경사각(b)을 조절하면 원하는 단면적을 얻을 수 있게 된다. 이 경우, 가이드판(116)의넥킹각(a)을 너무 크게 하면 원하는 출구 경사면(118)의 단면적을 위해 경사각(b)을 작게 잡아야 하는 문제가 발생하므로 상기 가이드판(116)의 넥킹각(a)과 노즐 출구측의 경사각(b)을 적절하게 조절하여 이중 분사 노즐의 형상을 결정하도록 하도록 하고, 필요에 따라 상기 가이드판(116)의 넥킹각(a)과 노즐 출구측의 경사각(b)을 고정하고 이중 분사 노즐(112)의 외경을 조절하여 원하는 노즐 출구 경사면(118)의 단면적을 형성할 수 있다.

그리고, 상기 암모니아 주입관(110)의 일측에 구비되는 이중 분사 노즐(112)의 분사방향이 이웃하는 이중 분사 노즐(112)과 서로 다른 방향으로 분사되도록 배열하여 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 이중 분사 노즐(112)은, 동일한 암모니아 주입관(110)의 이웃하는 이중 분사 노즐(112)과 서로 다른 방향으로 구비하여 분사방향을 달리 함이 바람직하다. 예를 들어, 상기 이중 분사 노즐(112)은, 동일한 상기 암모니아 주입관(110)에 부착되는 이중 분사 노즐(112)을 서로 엇갈리도록 90°회전된 방향으로 부착하고, 이웃하는 다른 암모니아 주입관(110)의 측면의 이중 분사 노즐(112)과도 90°회전시켜 부착한다. 이러한 기술적 구성으로 중심이 되는 이중 분사 노즐(112)과 이웃하는 이중 분사 노즐(112)과는 분사방향이 90°로 교차하게 되어 덕트 내부에 균일한 분사를 할 수 있게 된다. 상기 이중 분사 노즐(112)의 배열 구조는 90°로 교차시켜 배열하는 구조 뿐만 아니라 그 교차각을 다양하게 형성할 수 있음을 첨언한다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 고안의 암모니아 공급용 이중 분사 노즐에 의하면, 보일러나 가스터빈, 소각로등의 배기 가스 처리설비에서 연소에 의해 생성된 배기 가스 내에 포함된 질소산화물(NOｘ)을 선택적 촉매 환원을 통해 제거할 수 있도록 암모니아(NH₃)를 이중 분사 노즐을 통해 이중으로 분사시킬 수 있도록 함으로써, 종래기술의 원통형 분사노즐을 통해 분사하는 것보다 다양한 방향으로 분사하면서도 압력손실을 줄일 수 있어 암모니아의 확산효과를 극대화할 수 있는 것이다(도 4 참조).

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 고안의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 고안의 특허청구범위내에 기재된 범주내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 암모니아 공급용 이중 분사 노즐에 의하면, 암모니아(NH₃)를 공급하기 위한 암모니아 주입관 일측에 이중 분사 노즐을 구비하여 배기 가스 덕트 내부에 암모니아(NH₃)를 균등·균일하게 분포할 수 있도록 할 뿐만 아니라 압력손실을 줄일 수 있도록 함으로써, 분사 효과의 최대화 및 비용을 절감할 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 배기 가스 처리 설비용 암모니아(NH₃) 분사장치에 있어서,

   상기 배기 사스 처리 설비의 내부에 설치되는 암모니아 주입관의 일측에 암모니아(NH₃)를 이중으로 분사할 수 있도록 형성된 이중 분사 노즐이 구비되는 것을 특징으로 하는 암모니아 공급용 이중 분사 노즐.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 이중 분사 노즐의 출구측 중앙부에 암모니아(NH₃)의 유동을 분할할 수 있도록 60°±30°을 이루는 넥킹각을 가진 "V"형상의 가이드판이 구비되는 것을 특징으로 하는 암모니아 공급용 이중 분사 노즐.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 이중 분사 노즐의 출구측은 상기 가이드판을 중심으로 양측부가 60°±30°를 이루는 경사각을 이루어 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 암모니아 공급용 이중 분사 노즐.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 암모니아 주입관의 일측에 구비되는 이중 분사 노즐의 분사방향이 이웃하는 이중 분사 노즐과 서로 다른 방향으로 분사되도록 배열하여 구비하는 것을 특징으로 하는 암모니아 공급용 이중 분사 노즐.