KR20050050018A - Regenerative thermal oxidizer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석유화학 업체, 도장업체, 쓰레기 소각로, 보일러, 각종 공장 및 자동차 등에서 발생하는 배기가스 중에 포함된 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound)이 혼합된 유해가스를 정화하는 축열 연소장치에 관한 것이다.The present invention relates to a regenerative combustion apparatus for purifying toxic gases mixed with volatile organic compounds contained in exhaust gases generated from petrochemical companies, paint companies, waste incinerators, boilers, various factories and automobiles.
본 발명의 축열 연소장치는 일측 끝단에 휘발성 유기화합물질 가스 흡입구가 구비되고, 타측 끝단에 상기 휘발성 유기화합물질 가스 배출구가 구비된 내통, 상기 내통의 내부에 삽입되고, 상기 휘발성 유기화합물질 가스가 유동되는 소정의 직경을 가지는 두 개 이상의 구멍이 형성되며, 산화촉매제가 도포된 두 개 이상의 흡방열판, 상기 내통을 둘러싸며 양측 끝단이 밀폐되어 있고, 외부에 단열재가 도포된 외통, 상기 내통과 외통 사이에 형성되고, 소정의 직경을 가지는 두 개 이상의 구멍이 형성되며 열전달율이 높은 재질의 열전도봉으로 연결된 두 개 이상의 플레이트가 삽입된 축열공간, 상기 외통에 부착되어 상기 축열공간의 온도를 측정하는 온도 측정센서 및 상기 축열공간이 소정 온도 이상으로 과열될 때 과열공기를 외부로 방출시키는 온도 조절밸브 및 상기 내통의 중심과 상기 휘발성 유기화합물질 가스 배출구 사이에 구비된 버너 및/또는 점화플러그를 포함하여 이루어짐에 그 기술적 특징이 있다.The regenerative combustion apparatus of the present invention is provided with a volatile organic compound gas inlet at one end, and inserted into the inner cylinder with the volatile organic compound gas outlet at the other end, and inserted into the inner cylinder, and the volatile organic compound gas is Two or more holes having a predetermined diameter to flow is formed, two or more heat-radiating plate coated with an oxidizing catalyst, the inner cylinder surrounding the inner cylinder is sealed at both ends, the outer cylinder is coated with an insulating material on the outside, the inner cylinder and the outer cylinder A heat storage space in which two or more holes having a predetermined diameter are formed and connected by heat conduction rods having a high heat transfer rate and inserted into the heat storage space, and a temperature attached to the outer cylinder to measure the temperature of the heat storage space; On that emits superheated air when the measuring sensor and the heat storage space are overheated above a predetermined temperature. In the yirueojim comprising a burner and / or a spark plug provided between the control valve and the center of the volatile organic compound material gas discharge port of the inner tube there are the technical features.
따라서 본 발명의 축열 연소장치는 내부 구조를 개선하여 미처리 가스가 배출되지 않고, 별도의 기계 장비를 쓰지 않고 폐열을 이용하여 에너지가 절감되며, 규모가 큰 산업용으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 소형화를 이룰 수 있어 자동차의 머플러(Muffler) 등에도 사용이 가능하고, 제조 원가를 줄어 저렴한 장치를 제공할 수 있어 대기환경 개선에 도움이 되는 효과가 있다.Therefore, the regenerative combustion device of the present invention improves the internal structure so that untreated gas is not discharged, and energy is saved by using waste heat without using a separate mechanical equipment, and can be used for large scale industrial use as well as miniaturization. It can also be used in the muffler of the car, and can reduce the manufacturing cost can provide a cheaper device has an effect that helps to improve the air environment.
Description
본 발명은 축열 연소장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 구멍이 형성되고 열전달율이 높은 재질의 열전도봉으로 연결된 플레이트가 삽입된 축열공간 및 내통에 구비된 흡방열판 등을 포함하여 효율을 향상시킨 것이다.The present invention relates to a heat storage combustion apparatus, and more particularly, to improve efficiency, including a heat storage space in which a hole is formed and a plate connected to a heat conduction rod made of a material having a high heat transfer rate, and a heat absorption plate provided in an inner cylinder.
일반적으로, 석유화학 업체, 도장업체, 쓰레기 소각로, 보일러, 각종 공장 및 자동차 등에서 발생하는 배기가스 중에는 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound)이 포함되어 있다. 상기 휘발성 유기화합물이 혼합된 가스는 호흡기 장애 및 악취의 원인이 되고, 광화학반응을 통해 스모그를 발생시켜 인체에 심각한 위험을 초래할 수 있다. 상기 휘발성 유기화합물의 배출을 예방하기 위한 방법으로 연소산화기술, 흡착기술, 생물학적 처리기술 등이 있는데, 본 발명은 그 중 연소산화기술에 관련된 것이다.In general, volatile organic compounds are included in exhaust gases generated from petrochemical companies, paint companies, waste incinerators, boilers, various factories and automobiles. Gases in which the volatile organic compounds are mixed may cause respiratory failure and odors, and may generate smog through photochemical reactions, which may cause serious danger to the human body. As a method for preventing the emission of the volatile organic compounds, there are combustion oxidation technology, adsorption technology, biological treatment technology, and the like. The present invention relates to combustion oxidation technology.
도 1은 미국등록특허 제5562442호에 기재된 것으로서, 원형의 하우징이 상부섹션(30), 중부섹션(26) 및 하부섹션(18)으로 나뉘어 있고, 상기 하부섹션으로부터 휘발성 유기화합물 가스가 흡입되고 상부섹션으로 배출되는 것을 특징으로 하는 축열 연소설비 (Regenerative Thermal Oxidizer ; ROT)에 대한 것이다. 상기 하부섹션의 중앙에 위치한 로터리형 분배기가 상기 휘발성 유기화합물 가스가 연소실에서 연소된 후 부(不)정화가스와 정화가스로 나뉘게 한다. 상기 정화과정 중 정화가스는 출구를 통해 외부로 방출되고, 부정화가스는 다시 상기 축열 연소설비를 거치면서 정화되게 되는 것이다.1 is described in US Pat. No. 5,542,442, wherein a circular housing is divided into an upper section 30, a middle section 26, and a lower section 18, from which the volatile organic compound gas is sucked and topped. It is for a Regenerative Thermal Oxidizer (ROT) characterized by discharge into sections. A rotary distributor located in the center of the lower section allows the volatile organic compound gas to be divided into an unpurified gas and a purge gas after burning in a combustion chamber. During the purification process, the purification gas is discharged to the outside through the outlet, and the negative gas is purified again through the regenerative combustion facility.
또한, 일반적으로 사용되는 기술로서 좌우에 두 개 이상의 축열실과 중앙부에 연소실을 가지는 축열 연소설비가 있는데, 원형으로 분할된 로터리 윙(Rotary Wing) 방식이 적용된다. 이는 상기 로터리 윙의 회전에 의하여 가스 유로의 연속적인 흐름이 이루어지면서 축열층의 절반은 예열되고, 반쪽은 열을 회수하여 사이클이 이루어진다. 그러나, 상기 휘발성 유기화합물질 가스의 풍향 전환을 위한 좌우의 사이클 교체시 순간적으로 미처리 가스가 배기되어 급격한 효율저하 및 압력 변화를 가져오는 문제점이 있다. 그리고 정화되지 않은 가스가 어느 정도 누설될 수 있고, 다른 동력이 필요하며, 소형화가 어려울 뿐만 아니라 전체적으로 시스템이 복잡해지는 문제가 있었다.In addition, as a commonly used technique, there is a regenerative combustion facility having two or more regenerative chambers and a combustion chamber at the center of the right and left, and a rotary wing system divided into a circle is applied. This is achieved by the continuous rotation of the gas flow path by the rotation of the rotary wing, half of the heat storage layer is preheated, and the other half of the heat recovery to cycle. However, when the left and right cycle replacement for changing the wind direction of the volatile organic compound gas, the untreated gas is momentarily exhausted, resulting in a rapid decrease in efficiency and a change in pressure. And there was a problem that the unpurified gas may leak to some extent, other power is required, it is difficult to miniaturize, and the system is complicated as a whole.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 내통 및 외통 내부에 구멍이 형성된 흡방열판 및 플레이트를 삽입함으로써 구조를 개선하여 규모가 큰 산업용으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 기계 장비가 필요하지 않아 구조적으로 단순화하여 소형화를 이룰 수 있으므로 자동차의 머플러(Muffler) 등에도 사용이 가능한 축열 연소장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다. Therefore, the present invention is to solve all the disadvantages and problems of the prior art as described above, by improving the structure by inserting the heat-dissipating heat-dissipating plate and plate formed in the inner cylinder and the outer cylinder can be used in large industrial as well as separate It is an object of the present invention to provide a heat storage combustion apparatus that can be used in a muffler or the like of a vehicle because it can be miniaturized by structurally simple because no mechanical equipment is required.
본 발명의 상기 목적은 일측 끝단에 휘발성 유기화합물질 가스 흡입구가 구비되고, 타측 끝단에 상기 휘발성 유기화합물질 가스 배출구가 구비된 내통, 상기 내통의 내부에 삽입되고, 상기 휘발성 유기화합물질 가스가 유동되는 소정의 직경을 가지는 두 개 이상의 구멍이 형성되며, 산화촉매제가 도포된 두 개 이상의 흡방열판, 상기 내통을 둘러싸며 양측 끝단이 밀폐되어 있고, 외부에 단열재가 도포된 외통, 상기 내통과 외통 사이에 형성되고, 소정의 직경을 가지는 두 개 이상의 구멍이 형성되며 열전달율이 높은 재질의 열전도봉으로 연결된 두 개 이상의 플레이트가 삽입된 축열공간, 상기 외통에 부착되어 상기 축열공간의 온도를 측정하는 온도 측정센서 및 상기 축열공간이 소정 온도 이상으로 과열될 때 과열공기를 외부로 방출시키는 온도 조절밸브 및 상기 내통의 중심과 상기 휘발성 유기화합물질 가스 배출구 사이에 구비된 버너 및/또는 점화플러그를 포함하여 이루어지는 축열 연소장치에 의해 달성된다.The object of the present invention is provided with a volatile organic compound gas inlet at one end, the inner cylinder is provided with the volatile organic compound gas outlet at the other end, inserted into the inner cylinder, the volatile organic compound gas flows Two or more holes having a predetermined diameter is formed, two or more heat-dissipating plate to which the oxidation catalyst is applied, both ends of the inner cylinder surrounding the inner cylinder is sealed, the outer cylinder coated with a heat insulating material on the outside, between the inner cylinder and the outer cylinder A heat storage space in which at least two holes having a predetermined diameter are formed and connected by a heat conduction rod made of a material having high heat transfer rate, into which the heat storage space is inserted, and which is attached to the outer cylinder to measure the temperature of the heat storage space Temperature control that releases superheated air when the sensor and the heat storage space are overheated above a predetermined temperature Including a burner and / or a spark plug disposed between the valve and the center of the volatile organic compound material gas outlet of the inner barrel it is achieved by a combustion apparatus comprising the heat storage.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 축열 연소장치의 외형 및 구조를 나타낸 측면투상도이고, 도 3은 본 발명에 따른 버너 및 점화플러그를 장착한 플레이트와 플레이트 사이를 나타낸 부분 사시도이다. 본 발명의 축열 연소장치는 크게 내통, 흡방열판, 외통, 축열공간, 온도제어부로 이루어져 있다.Figure 2 is a side perspective view showing the appearance and structure of the heat storage combustion apparatus according to the present invention, Figure 3 is a partial perspective view showing a plate and a plate mounted with a burner and spark plug according to the present invention. The heat storage combustion apparatus of the present invention mainly consists of an inner cylinder, a heat absorbing plate, an outer cylinder, a heat storage space, and a temperature control unit.
먼저, 내통(103)은 일측 끝단에 휘발성 유기화합물질 가스가 흡입되는 가스 흡입구(101)가 형성되고, 타측 끝단에는 상기 휘발성 유기화합물질 가스가 배출되는 가스 배출구(102)가 형성되어 있는 속이 빈 형상으로 되어 있다.First, the inner cylinder 103 has a gas inlet 101 through which a volatile organic compound gas is sucked at one end thereof, and a gas outlet 102 through which the volatile organic compound gas is discharged at the other end thereof. It is shaped.
상기 내통(103)의 내부에는 상기 휘발성 유기화합물질 가스가 유동되는데, 유동을 지연시켜 열전달 및 연소가 충분히 이루어지도록 소정 직경의 구멍(104)이 형성된 흡방열판(105)이 삽입된다. 또한, 상기 흡방열판(105)의 표면에는 산화촉매제가 도포되어 유해물질 제거 효율을 높이는 것이 바람직하다. 상기 흡방열판(105)의 구멍(104)은 다양한 형태로 이루어질 수 있으나, 중앙에 한 개가 형성된 후 상기 중앙의 구멍보다 작은 구멍이 주위에 원형 배열을 이루며 형성되는 것이 바람직하다.The volatile organic compound gas flows inside the inner cylinder 103, and a heat absorbing plate 105 having a hole 104 having a predetermined diameter is inserted to delay the flow and sufficiently perform heat transfer and combustion. In addition, an oxidation catalyst is applied to the surface of the heat dissipation plate 105 to increase the efficiency of removing harmful substances. The hole 104 of the heat dissipation plate 105 may be formed in various forms, but after one is formed in the center, a hole smaller than the hole in the center is formed in a circular array around the hole 104.
다음, 상기 외통(106)은 상기 내통(103)을 둘러싸고 있고, 양측 끝단이 완전히 밀폐되어 있어 상기 외통(106)의 외부로 방열되는 열을 차단한다. 또한, 상기 외통(106)의 외부에는 단열재가 도포되어 방열로 인한 열손실을 충분히 막아주는 것이 바람직하다.Next, the outer cylinder 106 surrounds the inner cylinder 103, and both ends thereof are completely sealed to block heat radiated to the outside of the outer cylinder 106. In addition, it is preferable that a heat insulating material is applied to the outside of the outer cylinder 106 to sufficiently prevent heat loss due to heat dissipation.
또한, 상기 내통(103)과 외통(106) 사이에는 고온이 유지되는 축열공간(110)이 형성된다. 상기 축열공간(110)에는 상기 내통(103)에 형성된 흡방열판(105)과 유사한 플레이트(108)가 삽입되어 열전달을 이루게 된다. 상기 플레이트(108)에는 소정 직경의 구멍(107)이 형성되어 대류로 인한 열전달 효율을 높이게 된다. 열전달율이 높은 재질의 열전도봉(109)으로 각각의 플레이트(108)를 연결하여 전체 축열공간(110)의 온도가 균일하게 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 유기화합물질 가스가 유동되는 내통(103)의 온도 또한 상기 축열공간(110)의 온도와 마찬가지로 균일하게 유지되므로 연소 효과를 높이게 된다. 상기 플레이트의 구멍(107)은 다양한 형태로 이루어지고 필요에 따라 위치의 변경이 가능하지만, 상기 흡방열판(105)의 구멍(104)보다 크게 하며 상기 흡방열판(105)의 중심을 기준으로 원형으로 배열되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 외통 및 내통의 형상은 다양하게 구성할 수 있지만, 원통형의 형상을 이루는 것이 바람직하다.In addition, a heat storage space 110 in which a high temperature is maintained is formed between the inner cylinder 103 and the outer cylinder 106. The heat storage space 110 is inserted into a plate 108 similar to the heat-absorbing plate 105 formed in the inner cylinder 103 to achieve heat transfer. The plate 108 has a hole 107 of a predetermined diameter to increase the heat transfer efficiency due to convection. It is preferable to keep the temperature of the entire heat storage space 110 uniformly by connecting each plate 108 to a heat conduction rod 109 of a material having a high heat transfer rate. Therefore, the temperature of the inner cylinder 103 through which the organic compound gas flows is also maintained at the same temperature as that of the heat storage space 110, thereby increasing the combustion effect. The hole 107 of the plate is made in various forms and can be changed in position as necessary, but larger than the hole 104 of the heat dissipation plate 105 and in a circular shape based on the center of the heat dissipation plate 105. It is preferable to arrange. In addition, although the shape of the outer cylinder and the inner cylinder can be configured in various ways, it is preferable to form a cylindrical shape.
상기 내통(103)의 중심과 상기 휘발성 유기화합물질 가스 배출구(102) 사이에는 버너 및/또는 점화플러그(113)가 부착된다. 본 발명의 축열 연소장치는 버너를 점화시켜 상기 외통(106) 및 내통(103) 내의 온도가 상승하여 상기 휘발성 유기화합물질 가스의 연소 조건이 형성될 때까지 가열하게 된다. 상기 연소 조건이 만족되면 고온의 고농도 휘발성 유기화합물질 가스로써 무연료 운전이 가능해진다. A burner and / or spark plug 113 is attached between the center of the inner cylinder 103 and the volatile organic compound gas outlet 102. The heat storage combustion apparatus of the present invention ignites a burner and heats the temperature in the outer cylinder 106 and the inner cylinder 103 until the combustion conditions of the volatile organic compound gas are formed. When the combustion conditions are satisfied, the fuel can be operated as a high temperature, high concentration of volatile organic compound gas.
그러나 무연료 운전이 계속되면 상기 축열공간(110)의 온도가 과열되므로 상기 온도 조절밸브(112)를 개방하여 과열공기를 배출시켜 주어야 한다. 따라서, 상기 외통(106)에는 상기 축열공간(110)의 온도를 측정하는 온도 측정센서(111)를 구비하는 것이 바람직하며, 상기 축열공간(110)이 소정 온도 이상으로 과열될 때 과열공기를 외부로 방출시키는 온도 조절밸브(112)가 부착되는 것이 더욱 바람직하다.However, when the fuel-free operation is continued, the temperature of the heat storage space 110 is overheated, and thus the temperature control valve 112 should be opened to discharge superheated air. Therefore, the outer cylinder 106 is preferably provided with a temperature measuring sensor 111 for measuring the temperature of the heat storage space 110, the outside of the superheated air when the heat storage space 110 is overheated to a predetermined temperature or more More preferably, the temperature control valve 112 is discharged.
보다 자세하게는, 초기에 상기 버너를 점화시켜 무연료 운전이 될 때까지 승온시킨 후, 무연료 운전이 실행되어 상기 축열공간(110)의 측정온도가 제1온도를 초과하면 상기 온도 조절밸브(112)를 개방함과 동시에 상기 버너의 연료공급을 중단하고, 제2온도 미만이면 상기 온도 조절밸브(112)를 밀폐함과 동시에 상기 버너의 연료 공급량을 증가시켜 온도를 유지시키게 된다. 상기 제1온도는 800℃, 상기 제2온도는 600℃가 바람직하다.In more detail, the burner is initially ignited to raise the temperature until the fuel-free operation is performed, and when the fuel-free operation is performed so that the measured temperature of the heat storage space 110 exceeds the first temperature, the temperature control valve 112 ) And at the same time the fuel supply to the burner is stopped, and if the temperature is lower than the second temperature, the temperature control valve 112 is closed and the fuel supply amount of the burner is increased to maintain the temperature. The first temperature is preferably 800 ° C., and the second temperature is preferably 600 ° C.
또한, 자동차의 배기가스를 줄일 수 있는 수단으로 사용이 가능하다. 자동차의 실린더에서 배출되는 가스의 온도가 고온이므로 머플러(muffler) 등에서 축열시키고 산화촉매제와 점화플러그를 사용하여 매연을 크게 감소시키게 된다.In addition, it can be used as a means to reduce the exhaust gas of the vehicle. Since the temperature of the gas discharged from the cylinder of the car is a high temperature, heat storage in a muffler, etc., and the smoke is greatly reduced by using an oxidation catalyst and a spark plug.
상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들에게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.It will be apparent that changes and modifications incorporating features of the invention will be readily apparent to those skilled in the art by the invention described in detail. It is intended that the scope of such modifications of the invention be within the scope of those of ordinary skill in the art including the features of the invention, and such modifications are considered to be within the scope of the claims of the invention.
따라서 본 발명의 축열 연소장치는 내부 구조를 개선하여 미처리 가스가 배출되지 않고, 별도의 기계 장비를 쓰지 않고 폐열을 이용하여 에너지가 절감되며, 규모가 큰 산업용으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 소형화를 이룰 수 있어 자동차의 머플러 등에도 사용이 가능하고, 제조 원가를 줄어 저렴한 장치를 제공할 수 있어 대기환경 개선에 도움이 되는 효과가 있다. Therefore, the regenerative combustion device of the present invention improves the internal structure so that untreated gas is not discharged, and energy is saved by using waste heat without using a separate mechanical equipment, and can be used for large scale industrial use as well as miniaturization. Therefore, it can be used for a muffler of an automobile, and can reduce the manufacturing cost and provide an inexpensive device, which has an effect of improving the atmospheric environment.
도 1은 종래 기술에 따른 축열 연소장치를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a heat storage combustion apparatus according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 축열 연소장치의 외형 및 구조를 나타낸 측면투상도.Figure 2 is a side perspective view showing the appearance and structure of the heat storage combustion apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 버너 및 점화플러그를 장착한 플레이트와 플레이트 사이를 나타낸 부분 사시도.Figure 3 is a partial perspective view showing a plate and a plate mounted with a burner and spark plug according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
18 : 하부섹션 26 : 중부섹션18: lower section 26: central section
30 : 상부섹션 101 : 가스 흡입구30: upper section 101: gas inlet
102 : 가스 배출구 103 : 내통102 gas outlet 103 inner cylinder
104, 107 : 구멍 105 : 흡방열판104, 107: hole 105: heat dissipation plate
108 : 플레이트 109 : 열전도봉108: plate 109: heat conduction rod
110 : 축열공간 111 : 온도 감지센서110: heat storage space 111: temperature sensor
112 : 온도 조절밸브 113 : 버너 및 점화플러그112: temperature control valve 113: burner and spark plug
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