KR20100122211A

KR20100122211A - 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템

Info

Publication number: KR20100122211A
Application number: KR1020090041143A
Authority: KR
Inventors: 김우태
Original assignee: 후지코리아 주식회사
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2010-11-22
Also published as: KR101056521B1

Abstract

본 발명은 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템에 관한 것으로, 최종 구성인 연돌을 통해 배출되는 가스에 오염물질이 전혀 포함되지 않게 하기 위해 다단 방식으로 오염물질 제거수단을 구성하고, 특히 최종단에 촉매반응장치를 구비하고 그 예열온도를 정밀하게 제어함으로써 최적의 예열온도에서 질소 산화물을 포함한 오염물질을 완전히 제거할 수 있도록 한 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명을 적용하면, 촉매 반응기의 예열온도가 적정한지를 판단하여 냉각가스 공급속도 및 배출되는 연소가스의 배출량을 조절하며, 연소가스 배출량에 따른 암모니아 주입량을 조절함으로써, 촉매 반응기에 최적의 오염물질 제거환경을 조성해줄 수 있어, 그로인해 오염물질 제거 효율을 급속하게 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.

촉매반응기, 암모니아 탱크, 촉매 예열, 화장장, 화장로, 연통관, 연소가스.

Description

촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템{CREMATION FURNACES SYSTEM WITH CATALYZER REACTION APPARATUS}

본 발명은 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 최종 구성인 연돌을 통해 배출되는 가스에 오염물질이 전혀 포함되지 않게 하기 위해 다단 방식으로 오염물질 제거수단을 구성하고, 특히 최종단에 촉매반응장치를 구비하고 그 예열온도를 정밀하게 제어함으로써 최적의 예열온도에서 질소 산화물을 포함한 오염물질을 완전히 제거할 수 있도록 한 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 종래의 화장장 시스템은 사체를 화장하여 유골상태로 만든 다음, 수골실에서 유골을 분쇄하여 유골을 분말 상태로 수거함으로써, 유골함에 분말상태의 유골을 수용하여 안치하여 장례 절차를 마무리하는 시스템을 갖춘다.

보다 상세하게, 최근 바람직하게 증가되고 있는 화장문화는 협소한 토지의 효율적 사용을 제고할 수 있도록 하며, 묘지 등의 혐오 시설 확산을 방지하고 건전한 공원문화를 지향하기 위해 최근 급속도로 화장문화가 정착되고 있는 실정이다.

즉, 화장문화의 종단에는 납골당 시스템을 통해, 기존 유교문화와 매장 장묘 문화로부터 벗어나, 좀더 진보적이고 선진적인 장례문화로의 진입을 위함이고, 최근에는 그 성과를 보이고 있다.

그러나, 납골당 시스템을 활성화시켜 토지의 효율성을 제고하기 위해서는 부득불 화장장 시스템에 대한 건전한 시각의 정착이 필요하며, 이러한 일반인의 부정적 시각을 해결하기 위해서는 화장장 시스템의 기술개발과 선진화가 무엇보다 중요하다고 하겠다.

즉, 종래의 화장장 시스템은 화장로의 연소물질속에 질소산화물이 포함되어 공기로 배출되게 되므로, 화장이 이루어지는 장소라는 심리적인 부정 심리보다는 실제로 오염물질이 대기중으로 많이 배출되고 있다는 문제가 기술적으로는 큰 문제였으며, 또한 화장이 이루어지는 화장장의 연도로는 백연이 방출되게 되므로 그 백연은 심리적으로 화장장의 건립에 대해 부정적인 시각을 갖게 하는 요소로 자리잡고 있었다.

따라서, 건전한 화장장 문화를 정착시키기 위해, 오염물질의 완전 제거가 필요하며, 특히 질소산화물과 다이옥신을 포함한 백연 등의 직접 인체에 유해한 물질 또는 시각적으로 혐오감을 느끼는 물질을 일체 제거할 수 있는 화장장 시스템이 필요한 실정이나, 현재까지 그러한 시스템이 갖추어지지 못하고 있다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 최종 구성 인 연돌을 통해 배출되는 가스에 오염물질이 전혀 포함되지 않게 하기 위해 다단 방식으로 오염물질 제거수단을 구성하고, 특히 최종단에 촉매반응장치를 구비하고 그 예열온도를 정밀하게 제어함으로써 최적의 예열온도에서 질소 산화물을 포함한 오염물질을 완전히 제거할 수 있도록 한 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 주연소로 및 재연소로로 구획된 화장로를 가지며, 그 내부에 로내대차 이송부와 자동으로 개폐되는 단열문을 갖는 대차 출입제어수단이 구비되고, 그 화장로의 재연소로와 연통된 1,2차 가스 열교환기로부터 연소가스를 전달받아 연소가스를 소석회 및 활성탄을 통해 1차 처리하는 1차 여과집진기와, 상기 1차 여과집진기와 연통되어 연소가스를 여과 집진하여 2차 처리하는 2차 여과집진기와, 최종 배기가스를 외기로 배출시키는 연돌로 이루어진 화장장 시스템에 있어서, 상기 여과집진기와 연돌의 사이에 설치되어, 환원제인 암모니아(NH3)와 연소가스를 충분히 혼합시킨 희박한 혼합가스를 환원제로 하여, 선택적 촉매 환원을 통해 질소산화물을 질소로 환원시켜 오염물질을 제거하도록 한 촉매반응장치가 구비된 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 촉매 반응장치는 암모니아와 가스 열교환기로부터 공급된 연소가스를 혼합하여, 그 혼합가스를 환원제로 하여 선택적 촉매 반응이 이루어지는 촉매 반응기와; 상기 촉매 반응기의 온도를 검출하는 온도감지부와; 상기 촉매 반응기로의 암모니아 공급량을 조절하는 암모니아 공급수단과; 상기 가스 열교환기로부터 촉매 반응기로 공급되는 연소가스의 공급량을 제어하는 공급량 조절기와; 상기 촉매 반응기의 예열온도 감지신호를 수신하여 그 예열온도에 따라 기설정된 양의 연소가스를 공급할 수 있도록 상기 공급량 조절기를 제어하고, 연소가스에 비례하여 암모니아 공급량을 조절하기 위해 상기 암모니아 공급수단을 제어하는 촉매 반응기 예열제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 암모니아 공급수단은 암모니아를 저장하는 암모니아 저장조와; 상기 저장조에 구비된 암모니아를 증발기측으로 공급하는 공급모듈과; 외부에서 공급된 공기와 상기 공급모듈을 통해 주입된 암모니아를 혼합하여 액상의 암모니아를 증기상으로 기화시키는 증발기와; 상기 증발기로부터 주입된 암모니아증기를 소정량 조절하여 상기 촉매 반응기측으로 공급하는 공급 조절기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 촉매 반응기은 그 전단에 상기 1, 2차 가스열교환기에서 열교환된 승온된 냉각가스를 공급받아 촉매 반응기의 예열온도인 250℃ 내지 300℃로 예열 처리하는 3차 가스열교환기가 더 구비된 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 공급 조절기는 전기적 신호로 개폐가 이루어지는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 촉매 반응기 예열제어부는 상기 촉매 반응기로 투입되는 연소가스의 공급량을 제어하고, 3차 가스열교환기로 투입되는 냉각가스 및 속도를 조절하여 예열온도를 조절할 수 있도록 열교환기용 송풍기의 구동 및 공급량 조절기의 구동을 제어하게 연결된 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 촉매 반응기 예열제어부는 상기 촉매 반응기의 예열온도값에 따른 연소가스 공급량과, 그 연소가스 공급량에 비례한 암모니아 공급량의 값, 냉각가스 공급량의 값이 미리 설정되어져 있고, 각 공급량에 따른 암모니아의 공급조절기와 연소가스 공급량 조절기 및 열교환기용 송풍기에 대한 제어값이 미리 설정된 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템이 제공된다.

본 발명에 따른 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템은 촉매 반응기의 예열온도가 적정한지를 판단하여 냉각가스 공급속도 및 배출되는 연소가스의 배출량을 조절하며, 연소가스 배출량에 따른 암모니아 주입량을 조절함으로써, 촉매 반응기에 최적의 오염물질 제거환경을 조성해줄 수 있어, 그로인해 오염물질 제거 효율을 급속하게 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촉매반응장치가 포함된 화장장 전체 시스템을 도시한 화장장 구조도이다.

이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 촉매반응장치가 포함된 화장장 전체 시스템(2)은 최종 구성인 연돌을 통해 배출되는 가스에 오염물질이 전혀 포함되지 않게 하기 위해 다단 방식으로 오염물질 제거수단을 구성하고, 특히 최종단에 촉매반응장치를 구비하고 그 예열온도를 정밀하게 제어함으로써 최적의 예열온도에서 질소 산화물을 포함한 오염물질을 완전히 제거할 수 있도록 한 시스템이다.

보다 상세하게, 본 발명의 일실시예에 따른 촉매반응장치가 포함된 화장장 전체 시스템(2)은 기본적인 화장로의 구성을 갖추고 있는 바, 기본적인 화장로(4)의 구조는 주연소로(8)와 재연소로(12)가 각각 구획되며, 적층된 상태로 이루어지며, 주연소로(8)와 재연소로(12)는 각각 주연소용 버너(10)와 재연소 버너(14)가 장착되어져 있다. 즉, 화장로(4)는 복수의 연소로를 통해 사체와, 그 사체를 연소시키기 위한 연소가스를 완전 연소시켜 오염물질을 배출을 최대한 억제할 수 있게 구성되어져 있으며, 본 발명의 시스템에 포함된 화장처리 제어수단(70)은 화장로(4)에 설치된 주연소로(8)와 재연소로(12)로의 연료공급과 산소공급을 자동으로 제어하여 완전연소가 이루어지도록 한다.

또한, 상기 화장로(2)의 전단에는 관이 반입되거나, 노내대차(미도시)를 냉각시키기 위한 전실(6)이 구비되어져 있으며, 그 전실(6)의 상단에는 연통관(18)이 설치되어 상기 재연소실(16)의 연통관과 합류되게 연결되어져 있다.

또, 상기 화장로(2)는 상기 전실(6)과의 사이에 자동으로 개폐되는 단열문(22)이 구비되어져 있고, 화장로(2)의 하부에는 로울러장치(미도시)와 체인, 체인기어로 이루어져 노내대차를 자동으로 화장로(2)의 중앙 위치로 이송시키기 위한 노내대차이송부(20)가 내장되어져 있다.

특히, 본 발명의 일실시예에 따른 촉매반응장치가 포함된 화장장 전체 시스템(2)에는 연소가스의 온도를 활용 가능한 온도로 조절하기 위한 온도조절수단(32)이 구비되는 바, 그 온도조절수단(32)은 상기 재연소로(12)의 연도와 연통관(16)으로 연결되어져 있고, 내부에 냉각가스를 유통시켜 연소가스의 온도를 기설정 온도로 강하시키는 가스 열교환기(37,38: 이하, 1, 2차 가스 열교환기)와, 해당 연소가스의 온도를 감지하는 온도감지부(34)로 이루어진다.

이때, 상기 재연소로(12)로부터 배출된 연소가스는 그 온도가 850℃ 이상에 달하는 고온이며, 그 연소가스의 열을 이용하여 차후 단에 구성된 오염물질 제거수단(43)의 내부 물질을 활성화시키면서 연통관이나 각 장치의 내구성을 향상시키기 위한 바람직하게는 400℃ 내지 250℃ 정도의 급랭이 필요하다. 본 발명에 구비된 상기 1, 2차 가스 열교환기(37, 38)는 그 전단에 연소 가스의 이송을 위한 송풍기(26)가 구비되어져 있고, 판형 대류식 열교환기로서 연소가스가 유통될 때, 그 1, 2차 가스 열교환기(37,38)와 접하여 송풍되는 냉각공기에 의해 급속하게 냉각되어 효과적으로 온도 강하가 이루어지게 된다.

보다 상세하게, 상기 1, 2차 가스 열교환기(37,38)는 다수의 전열판(미도시)을 설치하고, 그 사이에 연소가스와 냉각공기를 유통시킴으로써 간접 열교환이 이루어지도록 하는 간접 열교환방식이며, 엠보싱 형상의 전열판을 통해 접촉면이 증대되게 하고, 열팽창을 방지하기 위한 특수형상 절곡이 이루어진 열교환기이며, 상기 1, 2차 가스 열교환기(37,38)는 각각 적층된 구조로 이루어지며 연소공기가 먼저 1차 가스 열교환기(37)를 통과하면서 일정온도로 강하하고, 이어지는 2차 가스 열교환기(38)를 통과하면서 최종 설정온도로 강하하게 된다.

특히, 상기 1, 2차 가스 열교환기(37,38)에는 온도에 따라 냉각가스의 주입량을 조절하기 위한 열교환용 댐퍼 조절부(36)가 더 구비되어져 있으며, 화장처리 제어수단(70)이 상기 1, 2차 가스 열교환기(37,38)로 유입되는 연소가스의 온도를 감지하여 그 온도에 따라 상기 열교환용 댐퍼 조절부(36)에 제어신호를 발생시켜 냉각공기의 주입량을 조절하여 오염물질 제거수단(43)으로 최적의 기설정 온도(예컨대, 약 400℃)의 연소가스가 유입되도록 한다.

보다 상세하게, 재연소로(12)로부터 송풍된 850℃ 이상의 연소가스를 400℃로 강하시키는 1, 2차 가스열교환기와; 400℃로 강하된 연소가스를 250℃ 내지 300℃로 강하시키는 3차 가스열교환기로 이루어지며, 1, 2차 가스열교환기는 공기희석이 없으므로 다이옥신 재합성을 억제하고, 3차 가스열교환기는 질소산화물 및 백연을 온도 강하를 통해 억제하거나 제거하는 구성이다.

이때, 상기 열교환용 댐퍼 조절부(36)에 제어신호를 발생시켜 냉각공기의 주입량을 조절하는 바, 보다 상세하게 상기 열교환용 댐퍼 조절부(36)는 냉각공기를 1, 2차 가스 열교환기(37,38)로 송풍시키기 위한 열교환기용 송풍기(35)와 연계되어 그 열교환기용 송풍기(35)의 구동을 제어함으로써, 냉각공기의 주입량을 조절한다.

바람직하게, 상기 온도 조절수단(32)은 화장로의 전체 시스템에 적어도 2개 이상 설치되어 분기된 연통관을 통해 적정 온도의 열기를 재생 에너지로 활용할 수 있도록 설치된 것이 좋을 것이다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 촉매반응장치가 포함된 화장장 전체 시스템(2)에는 상기 재연소로(12)의 연통관(16) 후단 및 연돌(60) 전단에 각각 설치되어 배기가스를 유인하는 송풍기(26)와, 상기 1, 2차 가스 열교환기(37,38)의 전단에 구비되어 냉각가스를 송풍시키는 열교환기용 송풍기(35)가 구비되며, 재연소로(12)와 각 연통관(16,40,42,58)의 압력을 감지하는 압력감지부(28)와, 기설정 압력으로 송풍기를 제어하는 압력제어부(30)로 이루어진 송풍 조절수단(24)이 구비되는 바, 그 송풍 조절수단(24)은 연소가스의 배출압력으로 인한 노내압력을 일정하게 유지할 수 있게 하고, 배출압력을 적정하게 조절함으로써 화장로(4)의 완전 연소를 도모하며, 연소가스에 포함된 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있게 한다. 그 송풍 조절수단(24)의 각 장치별 송풍 제어도 역시 화장처리 제어수단(70)이 각 연통관에 걸리는 압력을 감지하여 자동으로 제어하고, 미리 각 위치별 압력에 따른 송풍기(26,35)의 제어값이 화장처리 제어수단(70)에 프로그램되어져 있다.

이때, 상기 1, 2차 가스 열교환기(37,38)를 통과한 냉각공기는 열교환시 고온의 공기로 승온되므로, 그 승온된 공기로 촉매반응기(55)를 예열하기 위해 상기 1, 2차 가스 열교환기(37,38)로 냉각공기를 유통시키는 연통관(42)은 3차 열교환기(39)와 연결되어 승온된 공기를 3차 열교환기(39)로 유통시키기 위한 관이다.

즉, 상기 3차 열교환기(39)는 상기 촉매반응기(55)의 전단에 구비되어, 연소가스를 유통시키는 관과는 다른, 승온된 냉각가스(약 400℃)가 유통되는 유통관(42)을 통해 승온된 가스를 유입받아 250℃ 내지 300℃의 예열온도로 연소가스가 예열되게 하는 열교환기이다.

즉, 상기 촉매반응기(55)는 250℃ 내지 300℃의 예열온도에서 최적의 질소산화물 및 다이옥신 제거효율이 나오게 되므로, 상기 제 3차 열교환기(39)를 통해 상기 촉매반응기(55)의 온도가 250℃ 내지 300℃의 온도로 예열되도록 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 촉매반응장치가 포함된 화장장 전체 시스템(2)에는 상기 1, 2차 가스 열교환기(37,38)와 연통되어 이송된 배기가스를 1차 처리하는 1차 여과집진기(44)와; 상기 1차 여과집진기(44)와 연통되어 배기가스를 2차 처리하는 2차 여과집진기(48)와; 상기 2차 여과집진기(48)와 연통되어 배기가스를 3차 처리하는 촉매 반응기(55)가 다단으로 연결되어 연소로 인한 질소산화물과 다이옥신, 백연을 포함한 오염물질을 제거하는 오염물질 제거수단(43)이 구비된다.

상기 1차 여과집진기(44) 및 2차 여과집진기(48)는 분말 타입의 소석회를 저장하는 탱크(미도시)와, 활성탄을 저장하는 활성탄 저장탱크(미도시)와, 이송펌프가 구비된 1, 2차 소석회/활성탄 공급부(51,52)와 연계되어진 바, 소석회의 전처리 코팅기능으로 2차 산성가스 즉, 다이옥신 등을 제거하고, 오염물질을 표면에 부착시켜 흡착율을 높힌 활성탄을 통해 미세먼지 및 다이옥신, HCl, SOx의 오염물질을 제거한다.

한편, 상기 2차 여과집진기(48)의 상부에는 소석회 및 활성탄을 공급하는 2차 소석회/활성탄 공급부(52)가 연통되어져 있는 바, 상기 1차 여과집진기(44)의 전단에는 상기 2차 여과집진기(48)의 배출단으로 배출된 소석회 및 활성탄을 1차 여과집진기(44)로 리사이클시키는 1차 소석회/활성탄 공급부(51)가 연통되어져 있 다.

즉, 활성탄은 다이옥신이나 중금속을 그 표면에 흡착하여 포집하고, 상기 1, 2차 여과집진기(44,48)로 투입되어 여과집진 방식으로 그 활성탄에 포집된 오염물질을 2차적으로 제거하게 된다.

또한, 상기 1, 2차 여과집진기(44,48)는 공기를 압축하는 압축공기와, 압축공기를 저장하는 공기저장탱크와, 그 공기저장탱크와 연결되어 저장된 압축공기중 포함된 수분을 제거하는 공기건조기로 구성된 압축공기 공급부(50)가 연결되어 압축공기를 제공받게 구성되어져 있어서, 그 1, 2차 여과집진기(44,48)의 내부에는 고효율 여과포(P-48 재질)가 내설되어져 상기 압축공기 공급부(50)의 압축공기를 이용하여 연소가스가 1, 2차 여과집진기(44,48)의 내부에 구비된 활성탄과 여과포를 통과할 수 있게 한다.

또, 본 발명의 일실시예에 따른 촉매반응장치가 포함된 화장장 전체 시스템(2)에는 1, 2차 여과집진기(44,48)의 하단에 비산재를 처리하기 위한 비산재 처리부(54)가 더 구비되어, 수거된 비산재를 외부로 배출하여 압축처리하게 된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 촉매반응장치가 포함된 화장장 전체 시스템(2)에 구비된 상기 촉매 반응기(55)는 암모니아를 저장하는 암모니아 탱크(미도시)와, 그 암모니아 탱크로부터 암모니아를 공급하는 순환펌프(미도시)가 더 설치되어 암모니아의 가수분해 방식을 통해 질소산화물을 환원 처리하게 된 암모니아 공급부(56)가 더 구비되어진다.

상기 촉매 반응기(55)의 전단에는 3차 열교환기(39)가 구비되어져 촉매반응 기(55)에서 촉매가 활성화되는 최적의 온도조건을 맞춰줌으로써, 백연 발생을 최대한 억제하게 되므로 별도의 백연제거 장치가 불필요하다.

더불어, 상기 3차 가스열교환기(39)는 그 후단에 열교환되어 승온된 냉각가스를 연돌로 연통시키는 연통관(57)과 연결되어져 있고, 그 연통관(57)의 소정부에 구비되어 재생열을 회수하기 위한 재생열 회수장치(59)가 더 부착되어져 있다.

재생열 회수장치(59)는 열을 전기로 변환시키는 열전센서 또는 재생열을 활용할 수 있는 각종 공지의 수단이 범용적으로 사용될 수 있으므로 본 발명에서는 특정한 재생열 회수장치를 예시하지는 않는다.

상기 촉매 반응기(55)는 암모니아를 이용한 환원 처리가 이루어지는 반응기로서, 그 촉매 반응기(55)를 포함한 촉매반응장치의 상세 구성은 도 2를 통해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화장장 시스템에 포함된 촉매반응장치의 구성을 도시한 도면이다.

이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 화장장 시스템에 포함된 촉매반응장치(100)는 상기 2차 여과집진기(48)와 연돌(60)의 사이에 설치되어, 환원제인 암모니아(NH3)와 연소가스를 충분히 혼합시킨 희박한 혼합가스를 환원제로 하여, 선택적 촉매 환원을 통해 질소산화물을 질소로 환원시켜 오염물질을 제거하도록 한 장치이다.

보다 상세하게, 상기 촉매 반응장치(100)에는 1,2차 가스 열교환기(37,38)로부터 공급되어 2차 여과집진기(48)를 통과한 연소가스와 암모니아를 혼합하여, 그 혼합가스를 환원제로 하여 선택적 촉매 반응이 이루어지는 촉매 반응기(55)와 구성되어져 있고, 상기 촉매 반응기(55)의 온도를 검출하는 온도감지부(109)가 구비되어져 있다.

또한, 상기 촉매 반응장치에는 상기 촉매 반응기(55)로의 암모니아 공급량을 조절하는 암모니아 공급수단과; 상기 2차 가스열교환기(38)로부터 촉매 반응기로 공급되는 연소가스의 공급량을 제어하는 공급량 조절기(102)와; 상기 촉매 반응기(55)의 예열온도 감지신호를 수신하여 그 예열온도에 따라 기설정된 양의 연소가스를 공급할 수 있도록 상기 공급량 조절기(102)를 제어하고, 연소가스에 비례하여 암모니아 공급량을 조절하기 위해 상기 암모니아 공급수단을 제어하는 촉매 반응기 예열제어부(120)가 구성되어져 있다.

또한, 상기 촉매반응기(55)의 전단에는 상기 1,2차 가스열교환기(37,38)에서 열교환되어 승온된 냉각가스를 이용하여 촉매반응기(55)를 예열시키는 3차 열교환기(39)가 구비되어져 있으며, 열교환기용 송풍기(35)를 통해 승온된 냉각가스의 공급을 조절한다.

이때, 상기 암모니아 공급수단은 암모니아를 저장하는 암모니아 저장조(104)와; 상기 암모니아 저장조(104)에 구비된 암모니아를 증발기측으로 공급하는 공급모듈(106)과; 외부에서 공급된 공기와 상기 공급모듈(106)을 통해 주입된 암모니아를 혼합하여 액상의 암모니아를 증기상으로 기화시키는 증발기(108)와; 상기 증발기(108)로부터 주입된 암모니아증기를 소정량 조절하여 상기 촉매 반응기(55)측으로 공급하는 공급 조절기(110)를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 일실시예에 따른 화장장 시스템에 포함된 촉매반응장치(100)는 선택적 촉매 환원법을 통해 오염물질을 제거하는 장치인 바, 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction)에서 환원제로 암모니아를 사용하여 질소산화물(NOx)을 저감하는 장치이다.

본 발명의 탈질설비에서 환원제로서 암모니아를 사용한 선택적 촉매 환원법으로 암모니아와 질소산화물의 화학반응식은,

화학식 1

이상과 같다. 정리하면, 암모니아는 가수분해되어서 질소산화물과 반응하고, 이로 인해서 질소(N2)와 물(H2O)이 생성되는 바, 이로 인하여 질소산화물이 전환되어져 이의 배출량을 최소화시킬 수 있다.

이와 같이, 암모니아를 환원제로 사용하는 본 발명의 촉매 반응장치(100)는 공정상에 포함된 저장조(104)에 보관된 암모니아는 공급조절기(110)의 제어로 공급량을 조정할 수 있다. 상기 1, 2차 가스 열교환기(37,38)로부터 배기되는 질소산화물(즉, 연소가스)의 배출량은 공급량 조절기(102)를 통해 조절되며, 그 정보를 상기 촉매 반응기 예열제어부(120)로 전송하거나, 상기 촉매 반응기 예열제어부(120)가 직접 상기 공급량 조절기(102) 및 열교환기용 송풍기(35)를 제어하여 연소가스의 공급량과 승온된 냉각가스의 공급량을 제어할 수 있다. 따라서, 연소가스의 배출량에 따라서 상기 암모니아의 공급량을 조절할 수도 있도록 한다.

상기 공급모듈(106)로 적당량 송급되는 암모니아는 증발기(108)내로 주입되는 한편, 상당량의 공기를 증발기(108)로 공급한다. 그런 후에, 증발기(108)내로 고온의 가열증기를 통과시켜서 액상의 암모니아를 증기상으로 기화시킨다. 특히, 암모니아는 고온 하에서는 폭발성이 강하므로 공급된 공기와 증발기(108) 내부에서 잘 혼합되어져야 하는데, 이의 폭발방지를 위해서 당해분야의 숙련자들에게는 이미 널리 알려졌듯이 암모니아/공기의 비를 2% 내지 5%정도로 유지시키는 것이 바람직하다.

즉, 증발기(108)내의 암모니아는 공기와 혼합되어 매우 희박한 암모니아증기상으로 되어야만 한다. 그런 후에, 희박한 암모니아증기는 상기 촉매반응기(55)로 주입되는 바, 그 촉매 반응기(55)에서의 반응온도는 일반적으로 250℃ 내지 300℃ 의 고온이 예열온도로 필요하다. 이미 기술되었듯이 암모니아는 고온에서 폭발성이 강하여서 증발기(103)에서 과잉 공급된 공기와 충분히 혼합되어 희박한 증기상으로 만들어야 한다. 주입된 희박한 암모니아증기는 촉매반응기(55)에서 기술된 화학식 1과 같은 반응을 하게 된다. 즉, 질소산화물은 암모니아와 환원반응하여 질소와 수소를 생성하게 되는데, 촉매반응기(55)에서의 체류시간을 연장시켜 반응이 더욱 효과적으로 발생하게 할 수 있도록 촉매반응기(55)내에 다수의 단을 형성한다.

환원제로 사용되는 암모니아는 저장과 운송 및 취급시에 상당한 주의를 기울여야 한다. 특히 선택적 촉매 환원법에서는 주로 안전상의 이유로 무수암모니아(anhydrous ammonia)를 사용하는데, 통상적으로 무수암모니아는 35.5℃ 이하의 온도와 13.6atm(200psi) 이상의 압력하에서는 액체상태를 유지하고, 환원제로 사용 되기 위해서 증발기(108)를 관통하면서 가스상태로 전환된 후에 주입되어야 한다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템(2)을 통해, 충분한 오염물질의 제거가 이루어지기 위해서는 상기 촉매 반응기(55)의 온도가 적정 온도로 예열되어야 하고, 그 적정 온도로의 예열은 상기 3차 가스열교환기(39)를 통해 이루어지고, 3차 가스열교환기(39)의 열원은 상기 1, 2차 가스열교환기(37,38)를 통과한 승온된 냉각가스의 열이다. 본 발명의 일실시예에 따른 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템(2)의 핵심 요지는 촉매 반응기(55)의 예열온도가 적정한지를 촉매 반응기 예열제어부(120)가 판단하여 냉각가스 공급속도를 제어함으로써(열교환기용 송풍기의 속도 제어를 통함.), 상기 1, 2차 가스열교환기(37,38) 및 3차 가스열교환기(39)를 통해 유통되는 가스의 온도를 조절하고, 가스 배출량을 조절한다.

더불어, 촉매 반응기 예열제어부(120)는 연소가스 배출량에 따른 암모니아 주입량을 조절함으로써, 상기 촉매 반응기(55)에 최적의 오염물질 제거환경을 조성해주는 데 있다.

이때, 상기 촉매 반응기(55)의 예열은 상기 3차 가스열교환기(39)로 투입되어 촉매반응기(55)를 예열시키는 승온된 냉각가스의 열로 인해 예열되며, 촉매 반응기(55)의 적정 예열온도는 250℃ 내지 300℃이다.

또한, 상기 공급 조절기(110)는 전기적 신호로 개폐가 이루어지는 솔레노이드 밸브가 적용될 수 있으며, 상기 촉매 반응기 예열제어부(120)는 상기 촉매 반응기(55)로 투입되는 연소가스의 공급량을 제어하거나, 1, 2, 3차 가스열교환 기(37,38,39)로 투입되는 냉각가스량을 조절하는 열교환기용 송풍기(35)의 구동을 제어하게 연결되어져 있다.

한편, 상기 촉매 반응기 예열제어부(120)는 상기 촉매 반응기(55)의 예열온도값에 따른 연소가스 공급량과, 그 연소가스 공급량에 비례한 암모니아 공급량의 값, 냉각가스 공급량의 값이 미리 설정되어져 있고, 각 공급량에 따른 암모니아의 공급조절기(110)와 연소가스 공급량 조절기(102) 및 열교환기용 송풍기(35)에 대한 제어값이 미리 프로그램되어져 있다. 미설명부호 112는 연돌(60)로 연소가스를 배출하는 유인송풍기이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템은 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촉매반응장치가 포함된 화장장 전체 시스템을 도시한 화장장 구조도,

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

4:화장로, 6:전실,

8:주연소로, 12:재연소로,

35:열교환기용 송풍기, 37,38:1,2차 가스열교환기,

39:3차 가스열교환기, 44,48:1,2차 여과집진기,

50:압축공기 공급부, 54:비산재 처리부,

55:촉매반응기, 60:연돌,

100:촉매 반응장치, 102:공급량 조절기,

104:암모니아 저장조, 106:공급모듈,

108;증발기, 110:공급 조절기,

120:촉매반응기 예열제어부.

Claims

주연소로 및 재연소로로 구획된 화장로를 가지며, 그 내부에 로내대차 이송부와 자동으로 개폐되는 단열문을 갖는 대차 출입제어수단이 구비되고, 그 화장로의 재연소로와 연통된 1,2차 가스 열교환기로부터 연소가스를 전달받아 연소가스를 소석회 및 활성탄을 통해 1차 처리하는 1차 여과집진기와, 상기 1차 여과집진기와 연통되어 연소가스를 여과 집진하여 2차 처리하는 2차 여과집진기와, 최종 배기가스를 외기로 배출시키는 연돌로 이루어진 화장장 시스템에 있어서,

상기 여과집진기와 연돌의 사이에 설치되어, 환원제인 암모니아(NH3)와 연소가스를 충분히 혼합시킨 희박한 혼합가스를 환원제로 하여, 선택적 촉매 환원을 통해 질소산화물을 질소로 환원시켜 오염물질을 제거하도록 한 촉매반응장치가 구비된 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 촉매 반응장치는,

암모니아와 가스 열교환기로부터 공급된 연소가스를 혼합하여, 그 혼합가스를 환원제로 하여 선택적 촉매 반응이 이루어지는 촉매 반응기와;

상기 촉매 반응기의 온도를 검출하는 온도감지부와;

상기 촉매 반응기로의 암모니아 공급량을 조절하는 암모니아 공급수단과;

상기 가스 열교환기로부터 촉매 반응기로 공급되는 연소가스의 공급량을 제어하는 공급량 조절기와;

상기 촉매 반응기의 예열온도 감지신호를 수신하여 그 예열온도에 따라 기설정된 양의 연소가스를 공급할 수 있도록 상기 공급량 조절기를 제어하고, 연소가스에 비례하여 암모니아 공급량을 조절하기 위해 상기 암모니아 공급수단을 제어하는 촉매 반응기 예열제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 암모니아 공급수단은,

암모니아를 저장하는 암모니아 저장조와;

상기 저장조에 구비된 암모니아를 증발기측으로 공급하는 공급모듈과;

외부에서 공급된 공기와 상기 공급모듈을 통해 주입된 암모니아를 혼합하여 액상의 암모니아를 증기상으로 기화시키는 증발기와;

상기 증발기로부터 주입된 암모니아증기를 소정량 조절하여 상기 촉매 반응기측으로 공급하는 공급 조절기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 촉매 반응기은 그 전단에 상기 1, 2차 가스열교환기에서 열교환된 승온된 냉각가스를 공급받아 촉매 반응기의 예열온도인 250℃ 내지 300℃로 예열 처리하는 3차 가스열교환기가 더 구비된 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템.
제 3항에 있어서, 상기 공급 조절기는 전기적 신호로 개폐가 이루어지는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 촉매 반응기 예열제어부는 상기 촉매 반응기로 투입되는 연소가스의 공급량을 제어하고, 3차 가스열교환기로 투입되는 냉각가스 및 속도를 조절하여 예열온도를 조절할 수 있도록 열교환기용 송풍기의 구동 및 공급량 조절기의 구동을 제어하게 연결된 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 촉매 반응기 예열제어부는 상기 촉매 반응기의 예열온도값에 따른 연소가스 공급량과, 그 연소가스 공급량에 비례한 암모니아 공급량의 값, 냉각가스 공급량의 값이 미리 설정되어져 있고, 각 공급량에 따른 암모니아의 공급조절기와 연소가스 공급량 조절기 및 열교환기용 송풍기에 대한 제어값이 미리 설정된 것을 특징으로 하는 촉매반응장치가 구비된 화장장 시스템.