KR20170124734A - 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치 - Google Patents

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Abstract

나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치는 덕트부, 호퍼부, 여과집진부, 혼합부 및 환원부를 포함한다. 상기 덕트부는 유입되는 나노입자 또는 가스상 물질에 반응제를 주입하여 황산화물을 제거한다. 상기 호퍼부는 상기 덕트부에 연결되며, 상기 덕트부를 통과하여 유입된 나노입자 또는 가스상 물질 중 조대입자를 제거한다. 상기 여과집진부는 상기 호퍼부의 상부에 연결되며, 상기 조대입자가 제거된 나노입자 또는 가스상 물질이 상승하며 여과된다. 상기 혼합부는 상기 여과집진부의 상부에 위치하며, 상기 여과된 나노입자 또는 가스상 물질을 환원제와 혼합시킨다. 상기 환원부는 상기 환원제와 혼합된 나노입자 또는 가스상 물질에서 질소산화물을 선택적으로 환원하여 제거한다.

Description

나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치{COMPLEX FILTERING APPARATUS FOR NANO PARTICLES OR GASEOUS MATERIAL}
본 발명은 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배가스 중에 포함된 나노입자 또는 가스상 물질을 복합적으로 제거하는 융합장치에 관한 것이다.
대표적인 대기오염물질 중 미세먼지, 산성가스(SOx, NOx)는 화석연료를 연소하는 과정에서 발생되는 것으로, 발전소, 폐기물 소각공정, 제철제장 공정의 용광로 및 아크론, 열처리 시설, 석유정재 및 석유화학제품 제조공정 등에서 주로 발생된다.
상기 제조공정을 통해 배출되는 미세먼지입자나 질소산화물의 제거를 위해서는 전기집진기, 여과포집진기, 선택적 촉매 환원(SCR: selective catalytic reduction) 등의 방법이 사용되고 있다.
전기집진기의 경우 코로나 방전에 의한 정전기적 원리를 이용한 것으로, 초기 설치비와 운영비가 높으며 먼지입자의 종류에 따라 전기저항의 영향을 받으므로 이에 대한 대처가 필요한 단점이 있다.
여과포집진기의 경우 먼지 등이 집진필터에 축적되는 경우 물리적 충격으로 먼지를 제거하여야 하는데 이를 통해 집진필터의 손상 또는 효율이 저하되며 먼지 제거를 위한 추가 장비나 추가 비용이 필요한 단점이 있다.
한편, 선택적 촉매 환원의 경우 촉매 반응기가 필요하지 않아 설치비와 운전비가 저렴한 장점은 있으나, 반응온도가 높게 유지되어야 하며 질소산화물 제거 효율이 60% 이하로 낮은 단점이 있다.
이와 같이, 현재까지 제안된 미세먼지입자나 질소산화물의 제거를 위한 방법들의 경우, 고효율을 획득하기 위해서는 한계가 있는 바 이를 해결하기 위한 신규 장치의 개발이 필요한 상황이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0419779호 대한민국 등록특허공보 제10-0419780호 대한민국 등록특허공보 제10-1011411호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 배기가스 내의 나노입자 또는 가스상 물질을 보다 상대적으로 낮은 처리비용으로 보다 효과적으로 제거할 수 있는 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치는 덕트부, 호퍼부, 여과집진부, 혼합부 및 환원부를 포함한다. 상기 덕트부는 유입되는 나노입자 또는 가스상 물질에 반응제를 주입하여 황산화물을 제거한다. 상기 호퍼부는 상기 덕트부에 연결되며, 상기 덕트부를 통과하여 유입된 나노입자 또는 가스상 물질 중 조대입자를 제거한다. 상기 여과집진부는 상기 호퍼부의 상부에 연결되며, 상기 조대입자가 제거된 나노입자 또는 가스상 물질이 상승하며 여과된다. 상기 혼합부는 상기 여과집진부의 상부에 위치하며, 상기 여과된 나노입자 또는 가스상 물질을 환원제와 혼합시킨다. 상기 환원부는 상기 환원제와 혼합된 나노입자 또는 가스상 물질에서 질소산화물을 선택적으로 환원하여 제거한다.
일 실시예에서, 상기 덕트부는, 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 반응제를 주입하는 주입부, 및 상기 반응제를 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 혼합시키는 제1 혼합유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 호퍼부는 싸이클론 집진기로 상기 조대입자를 하부로 제거하고, 상기 호퍼부의 하부에는 밸브부가 설치되어 상기 호퍼부의 가동을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 여과집진부는 상기 나노입자 또는 가스상 물질이 통과되며 미세입자가 제거되는 필터유닛을 포함하고, 상기 혼합부는 상기 필터유닛으로 펄스를 인가하는 펄스부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 필터유닛은, 상기 펄스부를 향하여 개방된 상부커버, 상기 상부커버의 타단에 위치한 하부커버, 및 상기 상부커버 및 상기 하부커버에 의해 고정되며, 외주면에 오목부와 볼록부가 연속적으로 형성되어 주름진 형태를 갖는 필터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 펄스부는, 펄스를 생성하는 펄스 생성부, 상기 펄스 생성부와 연결되어 상기 혼합부의 내부로 인입된 인입라인, 및 상기 공급라인에 연결되어 상기 필터유닛의 상부커버 방향을 향하여 펄스를 공급하는 공급라인을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혼합부는, 상기 여과된 나노입자 또는 가스상 물질에 환원제를 주입하는 분사부, 및 상기 환원제를 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 혼합시키는 제2 혼합유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 환원부는, 상기 환원제를 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 추가로 혼합시키는 제3 혼합유닛, 및 상기 나노입자 또는 가스상 물질의 진행방향에 대하여 연속적으로 배열되는 복수의 촉매모듈들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 촉매모듈들 각각은 상기 나노입자 또는 가스상 물질의 진행방향과 평행하게 연장된 복수의 블록들을 포함하고, 상기 블록들의 사이에 갭(gap)이 형성되어, 상기 나노입자 또는 가스상 물질들은 갭을 따라 상기 블록을 통과하며 이동되며 이동속도가 감소하여 질소산화물이 선택적으로 환원될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 나노입자 또는 가스상 물질이, 덕트부, 호퍼부, 여과집진부, 혼합부 및 환원부를 순차적으로 통과하면서, 각각 황산화물, 조대입자, 미세입자 및 질소산화물이 순차적으로 제거되므로, 복합 처리 공정을 거칠 수 있어 보다 효과적으로 유해입자의 제거가 가능하며, 유해입자의 제거효율도 높일 수 있다.
특히, 종래에는 상기 각각의 처리 공정이 개별 설비를 통해 이루어졌는바, 이를 하나의 설비에 융합시킴으로써 설비 설치 비용을 절감하면서도 제거 효율을 높일 수 있다.
보다 구체적으로, 호퍼부가 나노입자 또는 가스상 물질 중 조대입자를 우선적으로 제거하므로 여과집진부를 통과하면서 필터유닛의 필터에 축적되는 불순물의 양을 줄일 수 있으며, 이에 따라 필터의 수명이 증가되고, 필터에 축적된 불순물을 제거하기 위한 별도의 비용 소모를 줄일 수 있다.
이 경우, 필터는 외주면에 오목부와 볼록부가 연속적으로 형성되어 주름진 형태를 가지므로, 나노입자 또는 가스상 물질과의 접촉 면적이 증가되어 보다 집진 효율 및 수명이 향상된다.
또한, 상기 필터의 상부에는 펄스가 인가되는 펄스부가 위치하여, 상기 필터로 펄스를 인가함으로써 상기 필터에 축적되는 불순물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 필터에 포집된 나노입자 또는 가스상 물질 중 덕트부에서 제거되지 않은 황산화물이 2차적으로 반응이 유도될 수 있어 이에 대한 효과적인 제거가 가능할 수 있다.
또한, 상기 여과집진부를 통과한 나노입자 또는 가스상 물질에 대하여 환원제를 혼합시키는 혼합부, 및 상기 환원제와 혼합된 나노입자 또는 가스상 물질을 환원하는 환원부를 추가로 통과시키도록 구성함으로써, 여과집진부를 통한 집진으로 필터링되지 않은 불순물들을 추가로 제거함으로써, 나노입자 또는 가스상 물질에 대한 불순물 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 환원부에 설치된 촉매모듈들의 경우, 나노입자 또는 가스상 물질의 진행방향을 따라 복수개가 연속적으로 형성되므로 질소산화물의 환원을 반복적으로 수행할 수 있어 제거 효율이 향상될 수 있다.
나아가, 상기 촉매모듈은 블록들 및 블록들 사이의 갭들을 형성함으로써, 나노입자 또는 가스상 물질의 진행속도를 늦추어 환원 반응을 촉진시켜 제거 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치를 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치를 상부에서 관찰한 모식도이다.
도 3은 도 1의 필터유닛을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 혼합부를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 1의 촉매모듈의 예를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1의 환원부에서의 속도 유선(velocity streamline)을 도시한 이미지이다.
도 7은 도 1의 환원부에서의 정압 분포(static pressure distribution)를 도시한 이미지이다.
도 8은 도 1의 환원부에서의 속도 분포(velocity distribution)를 도시한 이미지이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치를 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치를 상부에서 관찰한 모식도이다. 도 3은 도 1의 필터유닛을 도시한 사시도이다. 도 4는 도 1의 혼합부를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치(10)는 덕트부(50), 호퍼부(100), 여과집진부(200), 혼합부(300) 및 환원부(400)를 포함한다.
상기 덕트부(50)는 전단으로 나노입자 또는 가스상 물질이 인입되며, 상기 덕트부(50)의 전단에는 주입부(51)가 배치되어, 상기 인입되는 나노입자 또는 가스상 물질에 반응제를 주입한다.
이 경우, 상기 반응제는 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 포함된 황산화물(SOx)과 반응하는 Na- 또는 Ca- 등의 이온일 수 있다. 이를 통해, 상기 나노입자 또는 가스상 물질의 황산화물이 1차적으로 제거된다.
한편, 상기 반응제와 상기 나노입자 또는 가스상 물질을 보다 균일하게 혼합시키기 위해 상기 덕트부(50)에는 제1 혼합유닛(520)이 구비될 수 있다.
한편, 상기 나노입자 또는 가스상 물질은 발전소, 폐기물 소강공정, 용광로, 열처리 시설, 석유정재시설, 석유화학제품 제조공정 등 다양한 설비로부터 발생되는 것으로, 미세먼지 입자와 질소산화물들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 후, 상기 나노입자 또는 가스상 물질은 상기 유입부(101)를 통해 상기 호퍼부(100)로 공급된다.
상기 호퍼부(100)는 상기 유입된 나노입자 또는 가스상 물질 중 조대입자를 제거한다. 즉, 상기 나노입자 또는 가스상 물질에는 상대적으로 입자의 크기가 큰 조대입자가 함유되고 있는데, 상기 호퍼부(100)는 싸이클론 방식으로 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 포함된 조대입자를 하부방향으로 제거하고, 조대입자가 제거된 나노입자 또는 가스상 물질을 상부방향으로 이동시킨다.
이를 위해, 상기 호퍼부(100)는 도시된 바와 같이 삼각뿔의 형태로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 호퍼부(100)의 하부에는 밸브부(110)가 설치되어 상기 호퍼부의 가동을 제어할 수 있다.
상기 여과집진부(200)는 상기 호퍼부(100)의 상부에 원통형 형상으로 상부방향으로 연장되며 연결되고, 상기 여과집진부(200)의 내부에는 필터유닛(210)이 배치된다.
상기 필터유닛(210)은 상기 여과집진부(200)를 통과하며 상승하는 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 포함된 분진, 먼지 등의 불순물들을 포집에 의해 집진하며 제거한다.
구체적으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 필터유닛(210)은 상부커버(211), 하부커버(212) 및 필터(213)를 포함한다.
상기 하부커버(212)는 상기 필터유닛(210)의 하부를 구성하며, 하면은 닫힌(closed) 상태를 유지하여 상기 나노입자 또는 가스상 물질의 통과를 차단한다.
상기 필터(213)는 양 끝단이 각각 상기 하부커버(212) 및 상기 상부커버(211)에 의해 커버되며, 전체적으로 장방향으로 연장된 형상을 가진다.
특히, 본 실시예에서는 상기 필터(213)는 외면이 오목부와 볼록부가 연속적으로 형성되어 주름진 형태를 갖도록 형성된다. 그리하여, 상기 필터(213)가 상기 나노입자 또는 가스상 물질과 접촉하는 면적이 증가되어, 상기 필터(213)에 의한 집진 효율이 향상되며, 집진에 따른 상기 필터(213)에의 축적도 상대적으로 줄어 상기 필터(213)의 내구성이 향상될 수 있다.
한편, 상기 주름진 형태의 필터(213)의 형상은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 단면 형상은 별(star) 형상과 유사하도록 형성될 수도 있다.
상기 상부커버(211)는 상기 필터유닛(210)의 상부를 구성하며, 상면은 개방(open)되어 상기 필터(213)를 통과하며 여과된 상기 나노입자 또는 가스상 물질을 상부로 통과시켜, 상기 혼합부(300)로 공급한다.
한편, 본 실시예에서는 상기 필터유닛(210)은 복수개가 서로 인접하도록 배열되어 상기 여과집진부(200)의 내부에 배치되며, 이에 따라 집진 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 필터유닛(210)의 경우, 상기 나노입자 또는 가스상 물질이 상기 필터(213)에 포집됨에 따라, 상기 덕트부에서 주입된 황산화물 반응제에 의해 제거되지 않은 황산화물의 2차 반응을 유도할 수 있다.
이에 따라, 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 포함된 황산화물을 추가로 제거할 수 있다.
상기 혼합부(300)는 상기 여과집진부(200)의 상부에 위치하며, 펄스부(310), 분사부(320) 및 제2 혼합유닛(330)을 포함한다.
상기 펄스부(310)는 펄스 생성부(311), 인입라인(312) 및 공급라인(313)을 포함하여, 상기 필터유닛(210)으로 펄스(pulse)를 인가한다.
상기 펄스 생성부(311)는 상기 필터유닛(210)으로 인가되는 펄스(pulse)를 생성하며, 상기 인입라인(312)은 상기 혼합부(300)의 내부로 인입되어 상기 펄스 생성부(311)에서 생성된 펄스를 전달하고, 상기 공급라인(313)은 상기 인입라인(312)으로부터 상기 펄스를 상기 필터유닛(210)의 상부커버(211)로 제공한다.
이 경우, 상기 공급라인(313)은 상기 필터유닛(210)이 복수개가 배열된 경우, 각각의 필터유닛(210)의 상부커버(211)로 분기되도록 형성된다.
이와 같이 상기 펄스부(310)에서 상기 필터유닛(210)으로 펄스를 공급함에 따라, 상기 필터유닛(210)의 필터(213)에 축적되는 불순물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
상기 분사부(320)는 상기 혼합부(300)의 내부에 위치하며, 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 환원제, 예를 들어 NH3 또는 우레아(Urea) 등을 분사한다.
상기 제2 혼합유닛(330)은 상기 분사부(320)의 후단에 위치하여, 상기 분사부(320)에서 분사된 환원제와 상기 나노입자 또는 가스상 물질을 1차적으로 혼합한다.
이와 같이, 상기 혼합부(300)에서는 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 환원제를 분사 및 혼합시키며, 이렇게 환원제와 혼합된 나노입자 또는 가스상 물질은 상기 환원부(400)로 제공된다.
상기 환원부(400)는 제3 혼합유닛(410) 및 촉매모듈(420)을 포함한다.
상기 제3 혼합유닛(410)은 1차적으로 상기 제2 혼합유닛(330)에서 환원제와 혼합된 나노입자 또는 가스상 물질을 보다 혼합시켜, 상기 환원제와 상기 나노입자 또는 가스상 물질의 혼합율을 향상시킨다.
이 후, 상기 제3 혼합유닛(410)의 하부에 위치한 촉매모듈(420)에서는, 상기 환원제와 상기 나노입자 또는 가스상 물질의 환원 작용을 가속시킨다.
즉, 상기 환원부(400)는 복수의 촉매모듈(420)들을 포함하며, 상기 촉매모듈(420)을 통해 상기 나노입자 또는 가스상 물질에서 질소산화물(NOx)이 선택적으로 환원되어 제거된다.
한편, 상기 촉매모듈(420)은 복수개가 상기 환원부(400)의 연장방향을 따라 일렬로 연결된다. 그리하여, 상기 질소산화물의 선택적 환원이 복수 회 반복되어 보다 효과적으로 상기 나노입자 또는 가스상 물질에서 질소산화물이 제거될 수 있다.
이와 같이, 상기 촉매모듈(420)을 통과하여 질소산화물이 제거된 나노입자 또는 가스상 물질은 유출부(401)를 통해 외부로 유출된다.
도 5는 도 1의 촉매모듈의 예를 도시한 사시도이다.
보다 구체적으로, 도 5를 참조하면, 상기 촉매모듈(420)은 복수의 사각블록들이 상기 환원부(400)의 연장방향을 따라 연장되도록 배열되며, 각각의 블록들 사이의 공간은 상측 또는 하측 중 일측으로는 개방되며, 다른 측으로는 폐쇄된 구조를 가진다. 그리하여, 상기 개방된 일측으로 인입된 나노입자 또는 가스상 물질들이 사각블록들을 통과하며 속도가 감소하고 이후 개방된 다른 측으로 배출된다. 이에 따라, 사각블록들을 통과하며 속도가 감소함에 따라 질소산화물이 환원되어 제거되기 위한 시간을 확보함으로써 질소산화물의 제거에 보다 효과적이다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 촉매모듈(420)은 제1 갭(426)을 형성하며 서로 평행하게 연장된 한 쌍의 제1 블록(421), 및 제2 갭(427)을 형성하며 서로 평행하게 연장된 한 쌍의 제2 블록(422)을 포함한다.
이 때, 상기 제1 블록(421)의 상부는 제1 차단부(423)에 의해 차단되고, 상기 제2 블록(422)의 상부는 제2 차단부(424)에 의해 차단되며, 서로 인접한 제1 블록(421) 및 제2 블록(422)의 공간은 제3 차단부(425)에 의해 차단된다.
그리하여, 상기 서로 인접한 제1 및 제2 블록들(421, 422) 사이는 상부는 개방되고 하부는 차단된 관통갭(425)이 형성된다.
이에 따라, 화살표로 도시된 바와 같이, 환원부(400)를 통과하는 나노입자 또는 가스상 물질은 상기 관통갭(425)을 통해 상기 촉매모듈(420)을 통해 인입되며, 이후 상기 제1 블록(421) 또는 제2 블록(422)을 관통하여 통과한 후, 하부가 개방된 제1 갭(426) 또는 제2 갭(427)을 통해 하부로 배출된다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 촉매모듈(420)이 상기 환원부(400)를 따라 복수개가 연속적으로 배치되므로, 상기와 같은 인입 및 배출 단계가 상기 촉매모듈의 배열 개수만큼 반복될 수 있다.
도 6은 도 1의 환원부에서의 속도 유선(velocity streamline)을 도시한 이미지이다. 도 7은 도 1의 환원부에서의 정압 분포(static pressure distribution)를 도시한 이미지이다. 도 8은 도 1의 환원부에서의 속도 분포(velocity distribution)를 도시한 이미지이다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 상기 촉매모듈(420)이 배치됨에 따라, 상기 환원부(400)를 통과하는 상기 나노입자 또는 가스상 물질은 상기 제1 및 제2 블록들(421, 422)을 통과하면서 특히 속도가 감소하게 되며, 이에 따라 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 포함된 질소산화물들이 충분히 환원될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 촉매모듈(420)을 단계적으로 통과함에 따라 상기 나노입자 또는 가스상 물질의 압력도 감소하게 된다. 그리하여, 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 포함된 질소산화물들의 환원도가 향상될 수 있다.
한편, 도 6 내지 8에서는 두 개의 촉매모듈들이 서로 연속적으로 배열된 것을 시뮬레이션 한 결과를 도시하였으나, 촉매모듈들이 세 개 이상 배열되는 경우 상기의 압력 저하 및 속도 저하율은 더 증가하게 되어 질소산화물에 대한 환원도가 보다 향상될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 나노입자 또는 가스상 물질이, 덕트부, 호퍼부, 여과집진부, 혼합부 및 환원부를 순차적으로 통과하면서, 각각 황산화물, 조대입자, 미세입자 및 질소산화물이 순차적으로 제거되므로, 복합 처리 공정을 거칠 수 있어 보다 효과적으로 유해입자의 제거가 가능하며, 유해입자의 제거효율도 높일 수 있다.
특히, 종래에는 상기 각각의 처리 공정이 개별 설비를 통해 이루어졌는바, 이를 하나의 설비에 융합시킴으로써 설비 설치 비용을 절감하면서도 제거 효율을 높일 수 있다.
보다 구체적으로, 호퍼부가 나노입자 또는 가스상 물질 중 조대입자를 우선적으로 제거하므로 여과집진부를 통과하면서 필터유닛의 필터에 축적되는 불순물의 양을 줄일 수 있으며, 이에 따라 필터의 수명이 증가되고, 필터에 축적된 불순물을 제거하기 위한 별도의 비용 소모를 줄일 수 있다.
이 경우, 필터는 외주면에 오목부와 볼록부가 연속적으로 형성되어 주름진 형태를 가지므로, 나노입자 또는 가스상 물질과의 접촉 면적이 증가되어 보다 집진 효율 및 수명이 향상된다.
또한, 상기 필터의 상부에는 펄스가 인가되는 펄스부가 위치하여, 상기 필터로 펄스를 인가함으로써 상기 필터에 축적되는 불순물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 필터에 포집된 나노입자 또는 가스상 물질 중 덕트부에서 제거되지 않은 황산화물이 2차적으로 반응이 유도될 수 있어 이에 대한 효과적인 제거가 가능할 수 있다.
또한, 상기 여과집진부를 통과한 나노입자 또는 가스상 물질에 대하여 환원제를 혼합시키는 혼합부, 및 상기 환원제와 혼합된 나노입자 또는 가스상 물질을 환원하는 환원부를 추가로 통과시키도록 구성함으로써, 여과집진부를 통한 집진으로 필터링되지 않은 불순물들을 추가로 제거함으로써, 나노입자 또는 가스상 물질에 대한 불순물 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 환원부에 설치된 촉매모듈들의 경우, 나노입자 또는 가스상 물질의 진행방향을 따라 복수개가 연속적으로 형성되므로 질소산화물의 환원을 반복적으로 수행할 수 있어 제거 효율이 향상될 수 있다.
나아가, 상기 촉매모듈은 블록들 및 블록들 사이의 갭들을 형성함으로써, 나노입자 또는 가스상 물질의 진행속도를 늦추어 환원 반응을 촉진시켜 제거 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치는 배가스가 발생되는 발전소, 폐기물 소각장, 용광로 등에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.
10 : 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치
50 : 덕트부 51 : 주입부
52 : 제1 혼합유닛 100 : 호퍼부
101 : 유입부 110 : 밸브부
200 : 여과집진부 210 : 필터유닛
211 : 상부커버 212 : 하부커버
213 : 필터 300 : 혼합부
310 : 펄스부 320 : 분사부
330 : 제2 혼합유닛 400 : 환원부
401 : 유출부 410 : 제3 혼합유닛
420 : 촉매모듈

Claims (9)

  1. 유입되는 나노입자 또는 가스상 물질에 반응제를 주입하여 황산화물을 제거하는 덕트부;
    상기 덕트부에 연결되며, 상기 덕트부를 통과하여 유입된 나노입자 또는 가스상 물질 중 조대입자를 제거하는 호퍼부;
    상기 호퍼부의 상부에 연결되며, 상기 조대입자가 제거된 나노입자 또는 가스상 물질이 상승하며 여과되는 여과집진부;
    상기 여과집진부의 상부에 위치하며, 상기 여과된 나노입자 또는 가스상 물질을 환원제와 혼합시키는 혼합부; 및
    상기 환원제와 혼합된 나노입자 또는 가스상 물질에서 질소산화물을 선택적으로 환원하여 제거하는 환원부를 포함하는 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 덕트부는,
    상기 나노입자 또는 가스상 물질에 반응제를 주입하는 주입부; 및
    상기 반응제를 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 혼합시키는 제1 혼합유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 호퍼부는 싸이클론 집진기로 상기 조대입자를 하부로 제거하고,
    상기 호퍼부의 하부에는 밸브부가 설치되어 상기 호퍼부의 가동을 제어하는 것을 특징으로 하는 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 여과집진부는 상기 나노입자 또는 가스상 물질이 통과되며 미세입자가 제거되는 필터유닛을 포함하고,
    상기 혼합부는 상기 필터유닛으로 펄스를 인가하는 펄스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 필터유닛은,
    상기 펄스부를 향하여 개방된 상부커버;
    상기 상부커버의 타단에 위치한 하부커버; 및
    상기 상부커버 및 상기 하부커버에 의해 고정되며, 외주면에 오목부와 볼록부가 연속적으로 형성되어 주름진 형태를 갖는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 펄스부는,
    펄스를 생성하는 펄스 생성부;
    상기 펄스 생성부와 연결되어 상기 혼합부의 내부로 인입된 인입라인; 및
    상기 공급라인에 연결되어 상기 필터유닛의 상부커버 방향을 향하여 펄스를 공급하는 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 혼합부는,
    상기 여과된 나노입자 또는 가스상 물질에 환원제를 주입하는 분사부; 및
    상기 환원제를 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 혼합시키는 제2 혼합유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 환원부는,
    상기 환원제를 상기 나노입자 또는 가스상 물질에 추가로 혼합시키는 제3 혼합유닛; 및
    상기 나노입자 또는 가스상 물질의 진행방향에 대하여 연속적으로 배열되는 복수의 촉매모듈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 촉매모듈들 각각은 상기 나노입자 또는 가스상 물질의 진행방향과 평행하게 연장된 복수의 블록들을 포함하고, 상기 블록들의 사이에 갭(gap)이 형성되어,
    상기 나노입자 또는 가스상 물질들은 갭을 따라 상기 블록을 통과하며 이동되며 이동속도가 감소하여 질소산화물이 선택적으로 환원되는 것을 특징으로 하는 나노입자 또는 가스상 물질 처리용 융합장치.
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