KR20180049453A - 보일러의 유해 배기가스 저감장치 - Google Patents

보일러의 유해 배기가스 저감장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보일러의 유해 배기가스 저감장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 보일러의 유해 배기가스 저감장치는 외부공기를 연소실로 공급하는 외기공급관과, 화석연료를 연소실로 공급하는 연료공급관과, 연소실 내에서 화석연료를 연소시키는 버너와, 화석연료의 연소과정에서 발생하는 배기가스를 연소실 외부로 배출하는 배기가스 배출관이 형성된 연소부; 상기 외기공급관에 제1 탈질·탈황 촉매를 포함하는 제1기체를 공급하는 제1촉매 공급부; 및 상기 배기가스 배출관에 제2 탈질·탈황 촉매를 포함하는 제2기체를 공급하는 제2촉매 공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

보일러의 유해 배기가스 저감장치 {HARMFUL EXHAUST GAS REDUCTION DEVICE FOR A BOILER}
본 발명은 보일러의 유해 배기가스 저감장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보일러의 연소과정에서 발생하는 유해성분을 효과적으로 산화·환원시킴으로써 정화된 배기가스를 배출할 수 있는 보일러의 유해 배기가스 저감장치에 관한 것이다.
CO, NOx, SOx, 다이옥신, VOC, 분진 등은 대기오염 물질 중 가장 많은 비율을 차지하고 있는 것이다. 특히 NOx 및 SOx는 현재 가장 중요한 제거 대상 물질로, 가장 많은 양이 생성되고 있다.
국내 발전소의 경우, NOx의 농도가 100 내지 1,300 ppm 정도에 이르며, 특히 중유를 사용하는 발전소는 NOx 발생량이 다른 발전소에 비해 4 내지 14 배에 달하며, 많은 양의 SOx 역시 생성되고 있다.
이러한 대기오염의 원인이 되는 NOx, SOx 등을 제거하기 위하여, 선택적 촉매 환원법, NOx 트랩법 등 다양한 연구가 이루어지고 있다(대한민국 등록특허공보 제10-0407914호, 미국 공개특허공보 US 2004/0042939 A1). 선택적 촉매 환원법의 경우 제거할 수 있는 대상이 제한되어 여러 물질이 포함된 배기가스를 처리하기 위해서 분리공정 등 여러 종류단위의 유닛 조합이 필요하다는 문제점이 있다. 또한, NOx 트랩법의 경우 질소화합물을 저장하는 원소가 연료 가운데 포함되어 있어 황 성분과 쉽게 반응하여 황화합물을 형성하게 되며, NOx 트랩 시간이 질소화합물 분해시간 보다 길어 촉매 부피가 매우 커진다는 문제점이 있다.
이에 따라 NOx, SOx 등을 효율적으로 저감시키되, 황화합물 형성, 촉매부피상승 등의 문제점을 해결할 수 있는, 효과적인 탈질·탈황 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0407914호 미국 공개특허공보 US 2004/0042939 A1
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기화된 제1 탈질·탈황 촉매를 O2가 없는 배기가스와 혼합하여 기체 형태로 연소부에 제공함으로써, 제1 탈질·탈황 촉매를 연소부에 공급하는 것에 의해 연소부의 연소조건이 변경되는 것을 방지할 수 있는 보일러의 유해 배기가스 저감장치를 제공함에 있다.
또한, 촉매 용액이 연소실 또는 배기가스 배출관에 액체 형태로 직접 공급되는 것을 방지하고, 저장탱크에 소정 압력으로 저장되는 촉매 기체가 흡입측으로 역류하는 것을 방지할 수 있는 보일러의 유해 배기가스 저감장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 외부공기를 연소실로 공급하는 외기공급관과, 화석연료를 연소실로 공급하는 연료공급관과, 연소실 내에서 화석연료를 연소시키는 버너와, 화석연료의 연소과정에서 발생하는 배기가스를 연소실 외부로 배출하는 배기가스 배출관이 형성된 연소부;와, 상기 외기공급관에 제1 탈질·탈황 촉매를 포함하는 제1기체를 공급하는 제1촉매 공급부; 및 상기 배기가스 배출관에 제2 탈질·탈황 촉매를 포함하는 제2기체를 공급하는 제2촉매 공급부;를 포함하는 보일러의 유해 배기가스 저감장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제1촉매 공급부는, 제1 탈질·탈황 촉매 용액이 저장되는 제1촉매 저장탱크와, 상기 제1촉매 저장탱크에 저장된 제1 탈질·탈황 촉매 용액을 가열하는 히터와, 상기 제1촉매 저장탱크 내에서 기화된 제1 탈질·탈황 촉매 성분을 포함하는 제1기체를 상기 외기공급관으로 공급하는 제1기체 공급관과, 상기 제1촉매 저장탱크에 공기를 공급하는 컴프레서를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 탈질·탈황 촉매는 제오라이트, 모데나이트, 일라이트, 모나자이트, 귀양석 및 흑운모로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 이온교환·환원제; 이산화티타늄, 산화알루미늄, 과산화바륨, 산화철, 산화텅스텐, 이산화규소, 이산화주석, 게르마늄, 산화크롬, 산화아연, 산화몰리브덴, 산화구리, 이산화망간 및 산화지르코늄으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 산화·환원제; 산화세륨, 산화란탄 및 산화사마륨으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 산화·환원 보조촉매; 산화제인 염화백금, 환원제인 염화로듐 및 가스처리제인 오산화인을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1촉매 저장탱크 내에는 제1 탈질·탈황 촉매 용액이 제1기체 공급관으로 유입되는 것을 방지하는 가림막이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 컴프레서의 공기 흡입구는 상기 배기가스 배출관의 후단에 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2촉매 공급부는, 제2 탈질·탈황 촉매 용액이 저장되는 제2촉매 저장탱크와, 상기 제2촉매 저장탱크에 저장된 제2 탈질·탈황 촉매 용액을 가열하는 히터와, 상기 제2촉매 저장탱크 내에서 기화된 제2 탈질·탈황 촉매를 포함하는 제2기체를 상기 연소부와 접하는 배기가스 배출관의 단부로 공급하는 제2기체 공급관과, 상기 제2촉매 저장탱크에 공기를 공급하는 컴프레서를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 탈질·탈황 촉매는 우레아, 바륨암모늄, 중탄산나트륨, 헥사메타나트륨, 카보하이드라지아드, 트리포리인산나트륨, 치아인산나트륨 및 암모니아수를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2촉매 저장탱크 내에는 제2 탈질·탈황 촉매 용액이 제2기체 공급관으로 유입되는 것을 방지하는 가림막이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 컴프레서의 공기 흡입구는 상기 배기가스 배출관의 후단에 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 연소 과정에서 발생할 수 있는 SOx 등에 의한 피독 현상과 압력에 의한 마모를 방지하며, 농도가 증가하더라도 반응 속도가 빨라지지 않고 일정한 수준으로 유지되어, 피로 부식 저항성 및 공기 저항 감소 등의 장점을 가질 뿐만 아니라, NOx, SOx 등을 효과적으로 제거할 수 있는 보일러의 유해 배기가스 저감장치가 제공된다.
또한, 촉매 용액이 연소실 또는 배기가스 배출관에 액체 형태로 직접 공급되는 것을 방지하고, 촉매 기체가 흡입측으로 역류하는 것을 방지할 수 있는 보일러의 유해 배기가스 저감장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러의 유해 배기가스 저감장치의 구성도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러의 유해 배기가스 저감장치에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부도면 중, 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러의 유해 배기가스 저감장치의 구성도이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 보일러의 유해 배기가스 저감장치는 연소부(110)와, 연소부(110)의 내부에 제1 탈질·탈황 촉매(M1)를 포함하는 제1기체를 공급하는 제1촉매 공급부(120)와, 연소부(110)에서 발생한 배기가스가 배출되는 배기가스 배출관(114)에 제2 탈질·탈황 촉매(M2)를 포함하는 제2기체를 공급하는 제2촉매 공급부(130)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 제1기체는 O2가 없는 배기가스와 기화된 제1 탈질·탈황 촉매(M1)가 혼합된 것이고, 상기 제2기체는 O2가 없는 배기가스와 기화된 제2 탈질·탈황 촉매(M2)가 혼합된 것이다.
상기 연소부(110)는, 내부에 밀폐된 연소실을 갖는 것으로, 연료를 연소시키는 버너(113)와, 상기 버너(113)로 연료를 공급하는 연료공급관(112)과, 상기 연소실에 공기를 공급하는 외기공급관(111)과, 상기 연소실 내에서 발생하는 배기가스를 외부로 배출하도록 상기 연소실과 연돌을 연결하는 배기가스 배출관(114)을 포함한다.
한편, 본 실시예에서 상기 연소부(110)는 화석연료를 연소시켜 열에너지로 전환하는 보일러용 연소실이 적용되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 연료를 연소시켜 동력을 발생시키는 내연기관 등이 적용되는 것도 가능할 것이다.
상기 제1촉매 공급부(120)는 기화된 제1 탈질·탈황 촉매(M1)를 포함하는 제1기체를 상기 외기공급관(111)에 공급하는 것으로, 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액이 저장되는 제1촉매 저장탱크(121)와, 상기 제1촉매 저장탱크(121)에 저장된 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액을 가열하는 히터(122)와, 상기 제1촉매 저장탱크(121) 내에서 기화된 제1촉매 성분을 포함하는 제1기체를 상기 외기공급관(111)으로 공급하는 제1기체 공급관(123)과, 상기 배기가스 배출관(114)의 후단부에 연결되어 배기가스 배출관(114)을 통해 배출되는 O2가 없는 배기가스 중 일부를 상기 제1촉매 저장탱크(121)로 공급하는 컴프레서를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 제1촉매 저장탱크(121)에는, 제1촉매 저장탱크(121)에 저장된 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액의 농도를 측정하기 위한 농도센서(121a)와, 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액의 수위와 온도를 측정하기 위한 수위·온도센서(121b)가 마련되고, 상기 제1촉매 저장탱크(121)의 내부공간 상단에는 기화된 제1 탈질·탈황 촉매(M1)를 포함하는 제1기체의 압력을 측정하기 위한 압력센서(121c)가 마련된다. 또한, 상기 제1촉매 저장탱크(121)의 내부공간 중 수위·온도센서(121b)의 상부영역에는 제1촉매 저장탱크(121)의 내부공간을 구획하는 가림막(121d)이 배치된다. 상기 가림막(121d)은 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액이 상기 제1기체 공급관(123)으로 유입되는 것을 방지하기 위한 것으로, 기체는 통과하고 액체의 통과는 제한되는 다수의 미세 통공이 형성된 타공판으로 구성될 수 잇다. 아울러, 상기 가림막(121d)은 가림막(121d)의 저면에 증발된 수분이 맺혀 미세 통공이 막히는 것을 방지할 수 있도록 경사배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1기체 공급관(123)에는 유량센서(123a)와 레귤레이터(regulator,123b)가 배치되고, 컴프레서(124)와 제1촉매 저장탱크(121)를 연결하는 배관에는 컴프레서(124)로부터 공급되는 공기량을 조절할 수 있는 솔레노이드밸브(124a)가 배치되며, 상기 컴프레서(124)와 제1촉매 저장탱크(121)를 연결하는 배관의 단부는 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액에 잠기도록 하여, 제1촉매 저장탱크(121)에 저장된 제1기체가 컴프레서(124) 측으로 역류하는 것을 방지한다.
특히, 상기 제1 탈질·탈황 촉매(M1)는 제오라이트, 모데나이트, 일라이트, 모나자이트, 귀양석 및 흑운모로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 이온교환·환원제; 이산화티타늄, 산화알루미늄, 과산화바륨, 산화철, 산화텅스텐, 이산화규소, 이산화주석, 게르마늄, 산화크롬, 산화아연, 산화몰리브덴, 산화구리, 이산화망간 및 산화지르코늄으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 산화·환원제; 산화세륨, 산화란탄 및 산화사마륨으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 산화·환원 보조촉매; 산화제인 염화백금, 환원제인 염화로듐 및 가스처리제인 오산화인을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 탈질·탈황 촉매(M1)는, 이온교환제 및 환원제로 사용되는 제오라이트(비석광물; Al2O3, xSiO2, YH2O/ 350mash) 8g, 모데나이트(비석광물; (Na2,K2,Ca)Al2Si10O24·7H2O/ 300mash) 8g, 일라이트(운모족; (K,H3O)Al2(Si,Al)4O10(H2O,OH)2/ 350mash) 8g, 모나자이트(원광석; (Ce, La)PO4/ 250mash) 8g, 귀양석(천연장석; 400mash) 4g, 흑운모(규산염광물; Si6Al2O20/ 450mash) 4g; 산화환원제로 사용되는 V2O5 5g, TiO2 3g, Al2O3 2g, BaO2 2g, Fe2O3 2g, WO3 1g, SiO2 8g, SnO2 3g, Ge 1g, Cr2O3 1g, ZnO 1g, MoO3 1g, CuO 1g, MnO3 1g, ZrO2 1g; 산화환원 보조촉매로 사용되는 CeO2 1.5g, La2O3 1.5g, SmO2 1g; 산화제로 사용되는 염화백금 0.3g; 환원제로 사용되는 염화로듐 0.3g; 및 가스처리제로 사용되는 P2O5 2g을 혼합하여 제조할 수 있다.
제1 탈질·탈황 촉매(M1) 조성물의 성분 및 함량
용도 화학명 함량(g) 형태





이온교환제
환원제		 제오라이트
(비석광물)		 Al2O3, xSiO2, YH2O/ 350mash 8




파우더류
모데나이트
(비석광물)		 (Na2,K2,Ca)Al2Si10O24·7H2O/ 300mash 8
일라이트
(운모족)		 (K,H3O)Al2(Si,Al)4O10(H2O,OH)2/ 350mash 8
모나자이트
(원광석)		 (Ce, La)PO4/ 250mash 8
귀양석
(천연장석)		 음이온, 원적외선 대량 발생 400mash 4
흑운모
(규산염광물)		 Si6Al2O20/ 450mash 4








산화환원제		 오산화바나듐 V2O5 5
이산화티타늄 TiO2 3
산화알루미늄 Al2O3 2
과산화바륨 BaO2 2
산화철 Fe2O3 2
산화텅스텐 WO3 1
이산화규소 SiO2 8
이산화주석 SnO2 3
게르마늄 Ge 1
산화크롬 Cr2O3 1
산화아연 ZnO 1
산화몰리브덴 MoO3 1
산화구리 CuO 1
이산화망간 MnO3 1
산화지르코늄 ZrO2 1
산화환원
보조촉매		 산화세륨 CeO2 1.5
희토류
산화란탄 La2O3 1.5
산화사마륨 SmO2 1
산화제 염화백금 0.3
환원제 염화로듐 0.3
가스처리제 오산화인 P2O5 2
[함량은 증류수 1L 희석량이다.]
상기 제2촉매 공급부(130)는 연소부(110)를 향하는 배기가스 배출관(114)의 단부에 기화된 제2 탈질·탈황 촉매(M2)를 포함하는 제2기체를 공급하는 것으로, 제2 탈질·탈황 촉매(M2) 용액이 저장되는 제2촉매 저장탱크(131)와, 상기 제2촉매 저장탱크(131)에 저장된 제2 탈질·탈황 촉매(M2) 용액을 가열하는 히터(132)와, 상기 제2촉매 저장탱크(131) 내에서 기화된 제2촉매 성분을 포함하는 제2기체를 상기 연소부(110)와 접하는 배기가스 배출관(114)의 단부에 공급하는 제2기체 공급관(133)과, 상기 배기가스 배출관(114)의 후단부에 연결되어 배기가스 배출관(114)을 통해 배출되는 O2가 없는 배기가스 중 일부를 상기 제2촉매 저장탱크(131)로 공급하는 컴프레서(134)를 포함하여 구성된다.
상기 제2 탈질·탈황 촉매(M2)는 유레아((NH2)2CO), 바륨암모늄, 중탄산나트륨(NaHCO3), 헥사메타나트륨((NaPO3)6), 카보하이드라지아드(CO(NHNH2)2), 트리포리인산타느륨(NO5P3O10), 치아인산나트륨(NaH2PO2·H2O) 및 암모니아수(NH4OH)를 포함할 수 있으며, 구체적인 함량은 표 2와 같이 혼합하여 제조할 수 있다.
제2 탈질·탈황 촉매(M2) 조성물의 성분 및 함량
용도 화학명 함량
환원제 유레아 (NH2)2CO 3g
환원제 바륨암모늄 3g
산성가스제거
HCl 및 SOx		 중탄산나트륨 NaHCO3 5g
세정,청관제 헥사메타나트륨 (NaPO3)6 2g
탈산소제,
부식방지		 카보하이드라지아드 CO(NHNH2)2 2g
청관제 트리포리인산타느륨 NO5P3O10 2g
환원제 치아인산나트륨 NaH2PO2·H2O 1g
환원제 암모니아수 NH4OH 20ml
한편, 상기 제2촉매 저장탱크(131)에는 상기 제1촉매 저장탱크(121)와 마찬가지로, 농도센서(131a), 수위·온도센서(131b), 압력센서(131c), 가림막(131d), 유량센서(133a), 레귤레이터(133b) 및 솔레노이드밸브(134a)가 마련되며, 이러한 구성은 상기 제1촉매 저장탱크(121)와 구성과 동일하므로, 동일 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 상기 배기가스 배출관(114)에는 배기가스의 성분을 분석할 수 있는 성분센서(115)가 마련되며, 도시하지 않은 제어부는 상기 성분센서(115)에서 측정되는 배기가스의 성분에 따라 제1촉매공급부(120)와 제2촉매공급부(130)의 구동을 제어하여, 제1 탈질·탈황 촉매(M1)와 제2 탈질·탈황 촉매(M2)의 공급량을 조절함으로써 배기가스의 유해물질을 최소화하기 위한 최적의 조건을 유지하는 것이 바람직할 것이다. 예컨대, 배기가스 중의 특정 유해물질이 높게 측정되는 경우, 특정 유해물질을 저감시킬 수 있는 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 또는 제2 탈질·탈황 촉매(M2)의 공급량을 선택적으로 증가시킴으로써, 배기가스 중의 유해물질 저감 효과를 증대시킬 수 있다.
지금부터는 상술한 보일러의 유해 배기가스 저감장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연소부(110)의 일측에는 연료를 공급받는 연료공급관(112)과 외부공기를 공급받는 외기공급관(111)이 연결되고, 상기 연소부(110) 내의 연소실에는 연료를 연소시키는 버너(113)가 배치되어 있으며, 연소부(110)의 타측에는 연료의 연소과정에서 발생한 배기가스를 배출하는 배기가스 배출관(114)이 연결된다.
본 실시예에서는 제1촉매 공급부(120)를 통해 상기 연소부(110)의 내부에 제1 탈질·탈황 촉매(M1)를 포함하는 제1기체를 공급하여 연소과정에서 산화·환원의 화학적인 작용을 통해 NOx 및 SOx가 발생하는 것을 억제하고, 제2촉매 공급부(130)를 통해 상기 배기가스 배출관(114)에 제2 탈질·탈황 촉매(M2)를 포함하는 제2기체를 공급하여 배기가스 배출관(114)을 통해 배출되는 NOx 및 SOx를 산화·환원시킬 수 있다.
먼저, 상기 제1촉매 공급부(120)는, 제1촉매 저장탱크(121) 내부에 저장된 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액을 히터로 가열하여 기화시키고, 기화된 제1 탈질·탈황 촉매(M1)를 포함하는 제1기체는 제1기체 공급관(123)을 통해 외기공급관(111)으로 공급함으로써, 제1기체가 외부공기와 함께 기체 형태로 연소부(110)로 공급되도록 한다.
종래 촉매용액을 연소실 내에 분무하는 기술이 사용되고 있으나, 이러한 종래의 촉매용액 분무방식은 촉매용액에 포함된 수분으로 인해 연소부(110) 내에서 연소 조건이 변경되므로 연소효율이 낮아지고, 수분 내에 포함된 수소로 인해 연소실의 온도가 상승하면서 오히려 NOx 및 SOx가 생성되는 문제가 있다.
한편, 상기와 같은 본 실시예에 따르면, 제1촉매 공급부(120)는 연돌로 배출되는 O2가 없는 배기가스를 컴프레서(124)를 이용하여 흡입하여 제1촉매 저장탱크(121)로 공급하고, O2가 없는 배기가스에 기화된 제1 탈질·탈황 촉매(M1)를 기체 형태로 혼합하여 연소부(110)로 공급하므로, 연소부(110) 내의 연소 분위기가 제1기체에 의해 변화되는 것을 방지하면서, 연소과정에서 발생하는 NOx 및 SOx를 산화·환원시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 탈질·탈황 촉매(M1)는 연소실에서 형성된 HC, CO, NOx, SOx 등의 유해물질과 화학적 반응을 일으켜 산화·환원 작용을 하므로 연소과정에서 발생하는 유해성분을 효과적으로 제거할 수 있다. 특히, 제1 탈질·탈황 촉매(M1)를 기체 형태로 제공하므로, 연소 과정에서 발생할 수 있는 SOx 등에 의한 피독 현상(Poisoning)과 압력에 의한 마모를 방지할 수 있으며, 농도가 증가하더라도 반응 속도가 빨라지지 않고 일정한 수준으로 유지되어, 피로 부식 저항성 및 공기 저항 감소 등의 장점을 제공할 수 있다.
한편, 상기 제1촉매 저장탱크(121)에 마련된 농도센서(121a)를 통해 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액의 농도를 측정할 수 있고, 수위·온도센서(121b)를 통해 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액의 수위와 온도를 체크하여 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액의 추가 공급 여부와 히터의 발열온도를 제어할 수 있으며, 압력센서(121c)를 통해 제1기체의 저장압력을 측정할 수 있다.
특히, 제1촉매 저장탱크(121)의 내부공간을 구획하는 가림막(121d)은, 미세 통공을 이용해 기체는 통과시키고 액체의 통과는 제한하므로, 제1촉매 저장탱크(121)에 저장된 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액이 제1기체 공급관(123) 측으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 컴프레서(124)와 제1촉매 저장탱크(121)를 연결하는 배관의 단부는 제1촉매 저장탱크(121)의 제1 탈질·탈황 촉매(M1) 용액 속에 잠기도록 하여, 제1촉매 저장탱크(121)에 소정의 압력으로 저장되는 제1기체가 컴프레서(124) 측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 컴프레서(124)와 제1촉매 저장탱크(121)를 연결하는 배관에 마련된 솔레노이드밸브(124a)를 이용해 컴프레서(124)로부터 제1촉매 저장탱크(121)로 공급되는 O2가 없는 배기가스의 공급량을 조절할 수 있으며, 제1기체 공급관(123)에 마련된 레귤레이터(123b)를 통해 외기공급관(111)으로 공급되는 제1기체의 공급압력을 일정하게 유지하고, 유량센서(123a)를 통해 외기공급관(111)으로 공급되는 제1기체의 공급압력을 확인할 수 있다.
다음으로, 상기 제2촉매 공급부(130)는 제1촉매 공급부(120)와 대략 동일한 구조로 이루어진다. 구체적으로, 상기 제2촉매 공급부(130)는 제2촉매 저장탱크(131)의 내부에 저장되는 제2 탈질·탈황 촉매(M2) 용액의 성분과, 제2기체를 공급하는 제2가스 공급관(132)이 배기가스 배출관(114)의 연소부(110)측 단부에 연결되는 점에서 제1촉매 공급부(120)와 구성의 차이가 있으며, 이를 제외한 나머지 구성은 제1촉매 공급부(120)와 동일하다.
이러한 제2촉매 공급부(130)는, 제2촉매 저장탱크(131) 내부에 저장된 제2 탈질·탈황 촉매(M2) 용액을 히터로 가열하여 기화시키고, 기화된 제2 탈질·탈황 촉매(M2)를 포함하는 제2기체를 배기가스 배출관(114)으로 공급한다. 따라서, 제2기체에 포함된 제2 탈질·탈황 촉매(M2)는 배기가스와 함께 배기가스 배출관(114)을 통해 이동하는 과정에서, 배기가스에 포함된 유해성분 중 NOx, SOx, 다이옥신 등의 유해한 산화물을 산화·환원시킨다.
특히, 제2 탈질·탈황 촉매(M2)에 포함된 유레아는 환원 및 산화 반응에 동시에 작용하여 NOx가 환원되면서 NH3의 산화도 함께 진행됨으로 인한 환원제 부족현상에 따른 불완전 반응이 발생할 수 있으나, 제2 탈질·탈황 촉매(M2)에는 다른 환원제 및 가스처리제를 포함하고 있어, 환원제 부족현상에 따른 불완전 반응을 방지하고 배기가스를 현저히 감소시킬 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
110:연소부, 111:외기공급관, 112:연료공급관,
113:버너, 114:배기가스 배출관, 115:성분센서,
120:제1촉매 공급부, 121:촉매 저장탱크, 121a:히터,
121b:농도센서, 121c:수위센서, 121d:온도센서,
121e:압력센서, 121f:가림막, 122:제1기체 공급관,
122a:유량센서, 122b:레귤레이터, 123:컴프레서,
123a:솔레노이드밸브, 130:제1촉매 공급부, 131:촉매 저장탱크,
131a:히터, 131b:농도센서, 131c:수위센서,
131d:온도센서, 131e:압력센서, 131f:가림막,
132:제1기체 공급관, 132a:유량센서, 132b:레귤레이터,
133:컴프레서, 133a:솔레노이드밸브, M1: 제1 탈질·탈황 촉매,
M2: 제2 탈질·탈황 촉매

Claims (9)

  1. 외부공기를 연소실로 공급하는 외기공급관과, 화석연료를 연소실로 공급하는 연료공급관과, 연소실 내에서 화석연료를 연소시키는 버너와, 화석연료의 연소과정에서 발생하는 배기가스를 연소실 외부로 배출하는 배기가스 배출관이 형성된 연소부;
    상기 외기공급관에 제1 탈질·탈황 촉매를 포함하는 제1기체를 공급하는 제1촉매 공급부; 및
    상기 배기가스 배출관에 제2 탈질·탈황 촉매를 포함하는 제2기체를 공급하는 제2촉매 공급부;를 포함하는 보일러의 유해 배기가스 저감장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1촉매 공급부는,
    제1 탈질·탈황 촉매 용액이 저장되는 제1촉매 저장탱크와,
    상기 제1촉매 저장탱크에 저장된 제1 탈질·탈황 촉매 용액을 가열하는 히터와,
    상기 제1촉매 저장탱크 내에서 기화된 제1 탈질·탈황 촉매 성분을 포함하는 제1기체를 상기 외기공급관으로 공급하는 제1기체 공급관과,
    상기 제1촉매 저장탱크에 공기를 공급하는 컴프레서를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러의 유해 배기가스 저감장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 탈질·탈황 촉매는 제오라이트, 모데나이트, 일라이트, 모나자이트, 귀양석 및 흑운모로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 이온교환·환원제; 이산화티타늄, 산화알루미늄, 과산화바륨, 산화철, 산화텅스텐, 이산화규소, 이산화주석, 게르마늄, 산화크롬, 산화아연, 산화몰리브덴, 산화구리, 이산화망간 및 산화지르코늄으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 산화·환원제; 산화세륨, 산화란탄 및 산화사마륨으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 산화·환원 보조촉매; 산화제인 염화백금, 환원제인 염화로듐 및 가스처리제인 오산화인을 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러의 유해 배기가스 저감장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1촉매 저장탱크 내에는 제1 탈질·탈황 촉매 용액이 제1기체 공급관으로 유입되는 것을 방지하는 가림막이 형성되는 것을 특징으로 하는 보일러의 유해 배기가스 저감장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 컴프레서의 흡입구는 상기 배기가스 배출관의 후단에 연결되어 O2가 없는 배기가스를 흡입하는 것을 특징으로 하는 보일러의 유해 배기가스 저감장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2촉매 공급부는,
    제2 탈질·탈황 촉매 용액이 저장되는 제2촉매 저장탱크와,
    상기 제2촉매 저장탱크에 저장된 제2 탈질·탈황 촉매 용액을 가열하는 히터와,
    상기 제2촉매 저장탱크 내에서 기화된 제2 탈질·탈황 촉매를 포함하는 제2기체를 상기 연소부와 접하는 배기가스 배출관의 단부로 공급하는 제2기체 공급관과,
    상기 제2촉매 저장탱크에 공기를 공급하는 컴프레서를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러의 유해 배기가스 저감장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제2 탈질·탈황 촉매는 우레아, 바륨암모늄, 중탄산나트륨, 헥사메타나트륨, 카보하이드라지아드, 트리포리인산나트륨, 치아인산나트륨 및 암모니아수를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러의 유해 배기가스 저감장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제2촉매 저장탱크 내에는 제2 탈질·탈황 촉매 용액이 제2기체 공급관으로 유입되는 것을 방지하는 가림막이 형성되는 것을 특징으로 하는 보일러의 유해 배기가스 저감장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 컴프레서의 흡입구는 상기 배기가스 배출관의 후단에 연결되어 O2가 없는 배기가스를 흡입하는 것을 특징으로 하는 보일러의 유해 배기가스 저감장치.
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