KR20180064199A - A device for removing harmful gas and particulate matter - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a device for removing harmful gases and fine dusts which removes nitrogen oxides or VOCs or collects and treats fine dusts safely using a catalyst and a carrier under a heat source of high temperature (1000°C or higher) with an electric hot heater using a high efficiency heating line. The device comprises: a chamber; a heating member; and a catalyst reaction chamber.

Description

유해가스 및 미세먼지 제거장치{A DEVICE FOR REMOVING HARMFUL GAS AND PARTICULATE MATTER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a device for removing harmful gas and fine dust,

본 발명은 유해가스 및 미세먼지 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고효율 열선을 이용한 전기 열풍 히터로 고열(1000℃ 이상)의 열원하에 촉매와 담체를 이용하여 질소산화물 또는 VOC를 제거하거나 미세먼지를 포집하여 안전하게 처리하는 유해가스 및 미세먼지 제거장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for removing harmful gases and fine dusts, and more particularly, to an apparatus for removing harmful gases and fine dusts, and more particularly, to an apparatus and a method for removing harmful gases and fine dusts using an electric hot air heater using a high- The present invention relates to a harmful gas and fine dust removing apparatus for collecting and safely treating dust.

최근 고도의 산업화와 악화된 중국 대기환경에서 비롯한 VOC 및 질소 산화물등 대기질 악화와 일명 고등어 사태, 즉 음식조리 과정에서 발생하는 미세먼지(PM10 : Particulate Matter 10)로 인한 거부감과 초미세먼지로 인한 국민 건강 위협, 환경에 대한 위협 등으로 암과 같은 질병을 유발하는 문제가 발생하고 있다.In recent years, due to high industrialization and deteriorated air quality in China, such as VOC and nitrogen oxides, deterioration of atmospheric quality and so-called mackerel incident, that is, due to PM10 (Particulate Matter 10) There is a problem that causes diseases such as cancer due to the threat of the public health, the environment, and the like.

이중 질소산화물(NOx)은 질소와 산소의 화합물로, 연소과정에서 공기 중의 질소가 고온에서 산화돼 발생한다. 7종류가 알려져 있는데 공해문제로 중요한 것은 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2)이다. 대표적인 질소산화물의 배출원은 자동차, 항공기, 선박, 산업용 보일러, 소각로, 전기로 등이 있다. 질소산화물은 교통량과 일광에 따라 크게 영향을 받으며, 급성 중독시에는 폐수종을 일으켜 사망에 이르게 하는 무서운 물질이다. 기관지염증, 천식, 만성기관지염을 일으키며 자각증상으로는 기침, 가래, 눈물, 호흡곤란 등이 나타난다.Nitrogen oxides (NOx) are compounds of nitrogen and oxygen, which are generated by the oxidation of nitrogen in the air at high temperatures during the combustion process. 7 there is a known type is not relevant to the pollution problem of nitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2). Typical sources of nitrogen oxides include automobiles, airplanes, ships, industrial boilers, incinerators, and electric furnaces. Nitrogen oxides are highly influenced by traffic volume and sunlight, and are acute toxic substances that cause lung diseases leading to death. Bronchial inflammation, asthma, and chronic bronchitis. Symptoms include cough, sputum, tears, and shortness of breath.

또한 질소산화물은 산성비의 원인이 될 뿐아니라 눈과 호흡기를 자극하며 식물을 고사시키는 등 주요 대기오염물질로 규제되고 있다. 또한 질소산화물이 태양광선과 반응하여 오존을 생성시키는데, 대기중 오존의 농도가 높아지면 호흡기와 눈에 자극을 느끼고, 기침을 유발한다.Nitrogen oxides are regulated as major air pollutants, not only causing acid rain, but also stimulating the eyes and respiratory tracts and damaging plants. In addition, nitrogen oxides react with sunlight to generate ozone. When the concentration of ozone in the atmosphere increases, the respiratory and eye senses irritation and causes coughing.

한편, 2016년 6월 3일 발표된 『정부합동 미세먼지 관리 특별대책』을 반영해 2015년부터 2024년까지 종합대책을 토대로 미세먼지 저감을 위해 2020년까지 당초 계획 대비 1,161억원이 증가한 4,486억원의 재정을 투입할 계획이다. 2015년 기준으로 PM10 53㎍/㎥, PM2.5 29㎍/㎥인 미세먼지 농도를 2020년까지 PM10 40㎍/㎥ 이하, PM2.5 24㎍/㎥ 이하로 낮추고, 2024년까지는 PM10 36㎍/㎥ 이하, PM2.5 20㎍/㎥ 이하로 낮춘다는 목표를 세우고 있다.On the other hand, in order to reduce fine dust from 2015 to 2024 based on the "Special Measures for Fine Joint Fine dust Management" announced on June 3, 2016, a total of KRW 448.6 billion We plan to invest financially. The concentration of fine dusts with a PM10 of 53 g / m3 and a PM2.5 of 29 g / m3 will be lowered to 20 g / m3 or less and 20 g / m3 or less by 2020, ㎥ or less and PM2.5 to 20 μg / ㎥ or less.

또한 미국 캘리포니아 LA에서는 이미 인증 사업이 시작되었고 정부지원 및 의무조항이 시행되고 있어 조만간 전세계적으로 미세먼지 관리에 나설 전망이다.In Los Angeles, California, USA, certification has already begun, government subsidies and mandatory provisions are in place, and it is expected that it will soon be in charge of fine dust management all over the world.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 고효율 열선을 이용한 전기 열풍 히터로 고열(1000℃ 이상)의 열원하에 촉매와 담체를 이용하여 질소산화물 또는 VOC를 제거하거나 미세먼지를 포집하여 안전하게 처리하는 유해가스 및 미세먼지 제거장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric hot air heater using a high-efficiency hot-wire and removing nitrogen oxides or VOCs using a catalyst and a carrier under a heat source Or to collect fine dust and safely treat the harmful gas and fine dust.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, 질소산화물, VOC 및 PM과 같은 유해가스 및 미세먼지 제거장치에 관한 것으로, 일단에 압축가스가 유입되는 유입구가 형성되고, 타단에 내부를 통과한 압축가스가 배출되는 배출구가 형성되는 챔버; 상기 챔버의 내부에서 종방향으로 배치되되, 횡방향 단면을 채우도록 횡방향으로 인접하여 병렬 배치되고, 내부를 통과하는 압축가스를 급속히 고온으로 가열하도록 고열을 발생시키는 히터부재; 및 상기 챔버의 타단에 연결되어 상기 압축가스에 포함된 유해가스를 촉매 및 담체에 의해 제거할 수 있도록 내부에 촉매 또는 담체가 충진된 촉매반응챔버;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for removing harmful gases and fine dusts such as nitrogen oxides, VOCs, and PMs, A chamber in which the discharge port through which the compressed gas passing through the inside is discharged is formed at the other end; A heater member disposed longitudinally in the interior of the chamber and arranged in parallel in the transverse direction to fill the transverse cross section and generating high heat so as to rapidly heat the compressed gas passing therethrough to a high temperature; And a catalytic reaction chamber connected to the other end of the chamber and filled with a catalyst or a carrier so that the noxious gas contained in the compressed gas can be removed by the catalyst and the carrier.

또한 상기 챔버의 타단측 또는 상기 촉매반응챔버의 선단에 장착되어 우레아 용액을 상기 챔버 또는 촉매반응챔버 내부로 분사하는 우레아 용액 분사부를 더 포함할 수 있다.And a urea solution injector mounted at the other end of the chamber or at the tip of the catalytic reaction chamber for injecting urea solution into the chamber or the catalytic reaction chamber.

또는, 상기 촉매반응챔버에는 상기 압축가스에서 휘발성 유기화합물을 제거하기 위한 VOC 촉매가 충진되거나, 상기 압축가스에서 미세먼지를 제거하기 위한 미세먼지 제거 담체가 장착될 수 있다. Alternatively, the catalyst reaction chamber may be filled with a VOC catalyst for removing volatile organic compounds from the compressed gas, or a fine dust-removing carrier for removing fine dust from the compressed gas may be mounted.

본 발명에 따른 유해가스 및 미세먼지 제거장치에 따르면, 고효율 열선을 이용한 전기 열풍 히터로 고열(1000℃ 이상)의 열원하에 촉매와 담체를 이용하여 질소산화물 또는 VOC를 제거하거나 미세먼지를 포집하여 안전하게 처리함으로서, VOC 및 질소산화물 등 대기 미세먼지로 인한 각종 질병으로부터 사람을 보호하고, 환원된 무해물질을 재활용하여 추가적인 생산성을 확보할 수 있는 효과가 있다.According to the apparatus for removing noxious gas and fine dust according to the present invention, an electric hot air heater using a high-efficiency hot wire can remove nitrogen oxides or VOCs by using a catalyst and a carrier under a heat source of high temperature It is possible to protect people from various diseases caused by atmospheric fine dusts such as VOC and nitrogen oxides, and to recycle the reduced harmless substances, thereby securing additional productivity.

그리고 본 발명에 따르면, 큰 용량에도 적은 공간을 차지하는 고효율 히터를 채용하여 획기적 성능으로 전체 시스템의 컴펙트화하여 구성할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that a high-efficiency heater that occupies a small space with a large capacity can be adopted, and the entire system can be compacted and configured with remarkable performance.

도 1은 본 발명에 따른 유해가스 및 미세먼지 제거장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 히터부재의 구성을 도시한 종단면도,
도 3은 본 발명에 따른 히터부재의 구성을 도시한 횡단면도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a configuration of an apparatus for removing harmful gas and fine dust according to the present invention;
2 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a heater member according to the present invention,
3 is a cross-sectional view showing a configuration of a heater member according to the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 유해가스 및 미세먼지 제거장치에 관하여 첨부된 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a harmful gas and fine dust removing device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 유해가스 및 미세먼지 제거장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 히터부재의 구성을 도시한 종단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 히터부재의 구성을 도시한 횡단면도이다.2 is a longitudinal sectional view showing the structure of a heater member according to the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the heater member according to the present invention. Fig.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유해가스 및 미세먼지 제거장치는, 크게 챔버, 히터부재 및 촉매반응챔버로 구성된다.As shown in the drawings, the apparatus for removing noxious gas and fine dust according to the present invention comprises mainly a chamber, a heater member, and a catalytic reaction chamber.

상기 챔버는 그 일단에 압축가스가 유입되는 유입구가 형성되고, 그 타단에 내부를 통과한 압축가스가 배출되는 배출구가 형성된다. 그리고 상기 챔버는 내부로 유입된 압축공기의 압력은 높이되 속도는 낮추도록 유입구 및 배출구에 비해 그 사이가 상대적으로 큰 직경으로 구성된다.The chamber has an inlet through which the compressed gas flows into one end, and an outlet through which the compressed gas passing through the chamber is discharged. The chamber has a relatively large diameter between the inlet and the outlet so that the pressure of the compressed air introduced into the chamber is increased and the speed is lowered.

상기 히터부재는 상기 챔버의 내부에서 종방향으로 배치되되, 횡방향 단면을 채우도록 횡방향으로 인접하여 병렬 배치되고, 내부를 통과하는 압축가스를 급속히 고온으로 가열하도록 고열을 발생시킨다.The heater members are arranged in a longitudinal direction inside the chamber and arranged in parallel in a transverse direction so as to fill the cross section, and generate high heat so as to rapidly heat the compressed gas passing therethrough to a high temperature.

상기 히터부재는, 일단에서 타단으로 개방된 형태, 예를 들면 원통형으로 이루어진 케이스와, 상기 케이스에 대해 상대적으로 작은 직경으로 형성되어 상기 케이스와 동축상으로 배치되는 쿼츠(Quartz)와, 상기 케이스의 일단 및 타단의 내부에 장착된 애자와, 상기 애자 외측에 각각 배치되는 서모커플(Thermocouple)과, 상기 일단 및 타단의 서모커플을 연결하면서 상기 애자에 의해 지지되어 상기 케이스 내부에 설치되는 열선으로 구성된다.The heater member may include a case having a shape that is open from one end to the other end, for example, a cylindrical shape, a quartz formed to have a relatively small diameter with respect to the case and disposed coaxially with the case, A thermocouple disposed at an outer side of the insulator and a thermocouple supported by the insulator and connected to the thermocouple at the one end and the other end, do.

이러한 히터부재는 상기 챔버에서 병렬로 인접 배치되어 상기 챔버 내부를 통과하는 압축공기는 모두 상기 히터부재를 통과하면서 1000℃ 이상의 고온으로 급속히 상승하도록 구성된다. Such a heater member is arranged to be juxtaposed in parallel in the chamber so that all the compressed air passing through the inside of the chamber is configured to rapidly rise to a high temperature of 1000 DEG C or more while passing through the heater member.

또한 본 발명에서는 상기 히터부재를 통해 압축공기에 포함된 미세먼지를 연소시키기 때문에 이러한 연소과정에서 유해성 유기물질이 발생하게 되는데, 이를 촉매를 이용하여 제거하기 위하여 촉매반응챔버가 구비된다.Further, in the present invention, since the fine dust contained in the compressed air is burned through the heater member, harmful organic substances are generated in the combustion process. In order to remove the harmful organic substances using the catalyst, a catalytic reaction chamber is provided.

또한 본 발명에서는 상기 히터부재를 통해 미세먼지에 포함된 유해성 유기물질을 촉매를 이용하여 제거하기 위하여 촉매 반응챔버가 구비된다.Also, in the present invention, a catalytic reaction chamber is provided to remove harmful organic substances contained in fine dust through the heater member using a catalyst.

이러한 촉매반응챔버는 상기 챔버의 타단에 연결되어 상기 미세먼지에 포함된 유해가스를 촉매 반응에 의해 제거할 수 있도록 내부에 촉매가 충진된다. 이러한 촉매반응챔버는 복수개로 구비되어 챔버에서 배출되는 유해가스를 배분하여 유해가스의 제거효율을 높이는 구성을 갖는다.The catalyst reaction chamber is connected to the other end of the chamber, and the catalyst is filled therein so that the noxious gas contained in the fine dust can be removed by a catalytic reaction. The plurality of catalytic reaction chambers are arranged to distribute the noxious gas discharged from the chamber to enhance the removal efficiency of the noxious gas.

특히 질소산화물을 제거하기 위해서 상기 챔버의 타단측 또는 상기 촉매반응챔버의 선단에 장착되어 우레아 용액(Urea Solution)을 상기 챔버 또는 촉매반응챔버 내부로 분사하는 우레아 용액 분사부가 더 구비될 수 있다. 이때 상기 우레아 용액 분사부는 상기 (촉매반응)챔버의 내부를 횡방향으로 가로질러 배치되고 다수의 배출공이 형성되어 상기 배출공에서 각각 미세한 입자 형태로 된 우레아 용액를 분사할 수 있게 구성된다.And a urea solution injecting unit mounted on the other end of the chamber or at the tip of the catalytic reaction chamber for injecting a urea solution into the chamber or the catalytic reaction chamber to remove nitrogen oxides. At this time, the urea solution injecting portion is arranged to horizontally cross the inside of the (catalytic reaction) chamber, and a plurality of exhaust holes are formed, so that the urea solution injected into the exhaust hole can be injected into the urea solution.

또한 상기 촉매반응챔버에는 상기 압축가스에서 휘발성 유기화합물을 제거하기 위한 VOC 촉매가 충진되거나, 상기 압축가스에서 미세먼지를 제거하기 위한 미세먼지 제거 장치가 장착될 수 있다.The catalyst reaction chamber may be filled with a VOC catalyst for removing volatile organic compounds from the compressed gas or may be equipped with a fine dust removing device for removing fine dust from the compressed gas.

한편, 본 발명에서는, 상기 촉매반응챔버의 후단에 연결되어 상기 촉매반응챔버에서 배출되는 유해가스에서 질소산화물, 휘발성 유기화합물 또는 미세먼지의 양을 검출하는 가스분석기와, 상기 가스분석기에서 검출된 양에 대한 데이터를 통해 상기 히터부재의 온도, 상기 촉매반응챔버 내에서의 촉매 활성 등을 조절하는 제어부가 더 구비될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a gas analyzer comprising: a gas analyzer connected to a downstream end of the catalytic reaction chamber and detecting an amount of nitrogen oxide, a volatile organic compound, or fine dust in noxious gas discharged from the catalytic reaction chamber; The temperature of the heater member, the catalytic activity in the catalytic reaction chamber, and the like.

이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined by the appended claims. It is obvious that you can do it.

Claims (4)

일단에 압축가스가 유입되는 유입구가 형성되고, 타단에 내부를 통과한 유해가스가 배출되는 배출구가 형성되는 챔버;
상기 챔버의 내부에서 종방향으로 배치되되, 횡방향 단면을 채우도록 횡방향으로 인접하여 병렬 배치되고, 내부를 통과하는 유해가스를 급속히 고온으로 가열하도록 고열을 발생시키는 히터부재; 및
상기 챔버의 타단에 연결되어 상기 유해가스를 촉매 또는 담체 반응에 의해 제거할 수 있도록 내부에 촉매 또는 담체가 충진된 촉매반응챔버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 반응을 통한 유해가스 및 미세먼지 제거장치.
A chamber formed with an inlet through which the compressed gas flows in one end and an outlet through which the noxious gas passing through the inside is discharged;
A heater member arranged in the longitudinal direction in the chamber and arranged in parallel in the lateral direction so as to fill the transverse cross section and generating high heat so as to rapidly heat the noxious gas passing through the inside at a high temperature; And
And a catalytic reaction chamber connected to the other end of the chamber and filled with a catalyst or carrier so that the noxious gas can be removed by a catalyst or a carrier reaction. Device.
제1항에 있어서,
상기 챔버의 타단측 또는 상기 촉매반응챔버의 선단에 장착되어 우레아 용액을 상기 챔버 또는 촉매반응챔버 내부로 분사하는 우레아 용액 분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 반응을 통한 유해가스 및 미세먼지 제거장치.
The method according to claim 1,
And a urea solution injector mounted on the other end of the chamber or at the tip of the catalytic reaction chamber for injecting urea solution into the chamber or the catalytic reaction chamber. .
제1항에 있어서,
상기 촉매반응챔버에는 상기 압축가스에서 휘발성 유기화합물을 제거하기 위한 VOC 촉매가 충진되는 것을 특징으로 하는 촉매 반응을 통한 유해가스 및 미세먼지 제거장치.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst reaction chamber is filled with a VOC catalyst for removing volatile organic compounds from the compressed gas.
제1항에 있어서,
상기 촉매반응챔버에는 상기 압축가스에서 미세먼지를 제거하기 위한 미세먼지 제거 담체가 장착되는 것을 특징으로 하는 촉매 반응을 통한 유해가스 및 미세먼지 제거장치.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst reaction chamber is equipped with a fine dust removing carrier for removing fine dust from the compressed gas.
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