KR20180126275A - 사이클론장치 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템 - Google Patents

사이클론장치 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템 Download PDF

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KR20180126275A
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임중현
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두산중공업 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C3/06—Construction of inlets or outlets to the vortex chamber

Abstract

본 발명에 따르면, 유입가스로부터 분진을 걸러내어 배출가스로 배출시키는 것으로서, 내부공간이 형성된 역원뿔 형상의 몸체부; 일단이 상기 몸체부의 내부공간과 연통되도록 상기 몸체부의 상부에 배치되어, 상기 몸체부의 내부공간으로부터 배출가스를 전달받아 배출시키는 출구관; 및 상기 몸체부의 상단에 구비되고, 상기 출구관의 외측둘레를 따라 서로 이격 배치되는 복수개의 베인을 포함하며, 상기 복수개의 베인이 상기 몸체부의 중심축을 기준으로 회전함으로써 유입가스를 상기 몸체부의 내부공간으로 이동시키는 베인부를 포함하는 사이클론을 복수개 구비하되, 상기 복수개의 사이클론은, 상기 몸체부가 수직방향으로 다단으로 배치되는 사이클론장치 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템이 제공된다. 본 발명에 의한 사이클론장치 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템에 의하면, 몸체부가 수직방향으로 다단 배치된 사이클론이 종방향 및 횡방향으로 복수개가 구비됨으로써, 유입가스가 원활하게 몸체부 내부로 유입 가능하다. 이 때문에 유입가스의 압력손실이 저감되어 배출가스에 포함되는 분진에 대한 집진효율이 높아진다.

Description

사이클론장치 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템{Cyclone apparatus and selective catalytic reduction system comprising it}
본 발명은 사이클론장치 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유입가스로부터 분진을 걸러내어 배출가스로 배출시키고, 배출가스의 유해한 물질을 선택적으로 환원시켜 무해한 물질로 분해시키는 사이클론장치 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction: SCR)는 질소산화물(NOx)이 대기 중으로 배출되기 전에 촉매를 사용하여 선택적으로 환원시킴으로써 유해하지 않은 물질로 전환시키는 장치이다.
상기 선택적 환원촉매는 탈질효율이 우수하여 선박, 자동차, 발전소, 산업용 보일러, 플랜트 등의 상업용 설비에서 이용되고 있으며, 고온의 연소반응 때 발생하는 질소산화물(NOx)을 선택적으로 환원시키기 위하여 사용된다. 즉 선택적 환원촉매는 상대적으로 낮은 온도인 200~450도 사이에서 환원제를 질소산화물(NOx)와 혼합시켜 촉매 표면에서 무해한 질소와 수증기로 환원시킬 수 있다.
선택적 환원촉매 중 보일러에서 이용되는 선택적 환원촉매 시스템은 보일러에서 나온 배기가스의 여러 가지 환경오염물질을 분해하기 위한 것으로, 보일러의 배기가스가 처음 도달하는 곳에 설치된다. 이때 선택적 환원촉매 시스템의 성능을 유지하고 배기가스에 포함되어 있는 고체 입자상 분진물질에 의한 막힘을 예방하기 위하여, 사이클론을 이용하여 분진입자를 걸러낼 수 있다. 즉 배출가스를 선택적으로 환원시키기 전에, 사이클론을 이용하여 보일러의 연소과정에서 발생하는 각종 먼지를 포함하는 분집입자를 걸러낼 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 사이클론은 내부공간이 형성된 역원뿔의 형상으로, 분진입자가 포함된 유입가스는 사이클론의 내부공간으로 유입되어 원심력에 의하여 역원뿔 형상의 내측벽에 포집됨으로써 걸러질 수 있다. 따라서 사이클론에 구비되는 출구관으로 분집입자가 걸러진 정화가스가 배출된다.
하지만 종래의 사이클론장치는, 단일로 구성된 사이클론으로 분진을 걸러내도록 구성된다. 따라서 유입가스가 넓은 면적의 사이클론의 내부를 이동하도록 구성됨으로써, 배출가스의 속도변화와 가스흐름의 방향전환으로 인하여 압력손실을 유발시킨다는 단점이 있다. 이를 개선하기 위하여 복수개의 사이클론을 구비하는 사이클론장치가 개발된 바 있다.
하지만 종래의 복수개의 사이클론은 유입가스가 유입되는 베인부가 한 평면상에 배치됨으로써, 유입가스가 사이클론의 내측으로 원활하게 이동되지 않아 압력손실을 유발할 수 있으며, 압력손실로 인하여 집진효율이 저하될 수 있다. 이에 따라 유입가스가 배출되는 시간이 오래 걸리며, 선택적 환원촉매 시 분진이 점착되어 촉매효율을 저감시킬 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0095417호(명칭: 사이클론 집진장치를 이용한 펠렛 보일러 설비)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 유입가스에 발생하는 압력손실을 저감시켜 집진효율을 향상시키고, 이를 통하여 촉매효율을 향상시킨 사이클론장치 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 사이클론장치는, 유입가스로부터 분진을 걸러내어 배출가스로 배출시키는 것으로서, 내부공간이 형성된 역원뿔 형상의 몸체부; 일단이 상기 몸체부의 내부공간과 연통되도록 상기 몸체부의 상부에 배치되어, 상기 몸체부의 내부공간으로부터 배출가스를 전달받아 배출시키는 출구관; 및 상기 몸체부의 상단에 구비되고, 상기 출구관의 외측둘레를 따라 서로 이격 배치되는 복수개의 베인을 포함하며, 상기 복수개의 베인이 상기 몸체부의 중심축을 기준으로 회전함으로써 유입가스를 상기 몸체부의 내부공간으로 이동시키는 베인부를 포함하는 사이클론을 복수개 구비하되, 상기 복수개의 사이클론은, 상기 몸체부가 수직방향으로 다단으로 배치된다.
또한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 유입가스로부터 분진이 걸러진 배출가스를 선택적으로 환원시키는 것으로서, 내부공간이 형성된 역원뿔 형상의 몸체부와, 일단이 상기 몸체부의 내부공간과 연통되도록 상기 몸체부의 상부에 배치되어, 상기 몸체부의 내부공간으로부터 배출가스를 전달받아 배출시키는 출구관과, 상기 몸체부의 상단에 구비되고, 상기 출구관의 외측둘레를 따라 서로 이격 배치되는 복수개의 베인을 포함하며, 상기 복수개의 베인이 상기 몸체부의 중심축을 기준으로 회전함으로써 유입가스를 상기 몸체부의 내부공간으로 이동시키는 베인부를 포함하는 사이클론을 복수개 구비하여, 상기 복수개의 사이클론에 구비된 각각의 상기 몸체부가 수직방향으로 다단으로 배치된 사이클론장치; 및 상기 출구관의 내부로 암모니아를 공급하여 상기 배출가스와 혼합시킴으로써, 상기 배출가스 중 질소화합물이 선택적으로 환원되도록 하는 암모니아 공급장치를 포함하는 선택적 환원촉매(SCR) 시스템이 제공된다.
여기서 상기 복수개의 사이클론은, 종방향 및 횡방향을 따라 일정한 간격으로 서로 이격 배치될 수 있다.
상기 복수개의 사이클론에서, 서로 이웃하는 상기 베인부의 베인은 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다. 대안적으로는, 상기 복수개의 사이클론에서, 서로 이웃하는 열의 상기 베인부의 베인이 서로 반대 방향으로 회전하거나, 상기 복수개의 사이클론에서, 복수개의 열의 상기 베인부의 베인과, 상기 복수개의 열에 서로 이웃하는 복수개의 열의 상기 베인부의 베인이, 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다.
상측에 배치된 상기 몸체부는, 하측에 배치된 상기 몸체부의 출구관과 인접 배치되며, 상기 복수개의 사이클론에 각각 구비된 상기 출구관의 타단은 동일 평면상에 배치될 수 있다.
상기 사이클론은, 상기 몸체부의 하단에 구비되고, 상기 내부공간과 연통되어 상기 유입가스로부터 걸러진 분진을 포집하는 집진부를 더 구비할 수 있다.
또한 상기 출구관의 일측에는 주입공이 관통 형성되고, 상기 주입공을 통해 상기 출구관의 내부로 암모니아가 주입될 수 있으며, 상기 암모니아 주입공으로 주입하는 암모니아는, 상기 배출가스와 혼합되어 상기 출구관의 타단으로 배출될 수 있다. 여기서 상기 암모니아 공급장치는, 상기 주입공을 통해 상기 출구관의 내부로 암모니아를 주입시킬 수 있다.
본 발명에 의한 사이클론장치 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템에 의하면, 몸체부가 수직방향으로 다단 배치된 사이클론이 종방향 및 횡방향으로 복수개가 구비됨으로써, 유입가스가 원활하게 몸체부 내부로 유입될 수 있다. 이 때문에 유입가스의 압력손실이 저감되어 배출가스에 포함되는 분진에 대한 집진효율이 높아진다.
또한 출구관의 일측에 암모니아 주입공이 형성됨으로써, 배출가스와 암모니아가 출구관에서 혼합 가능하여 암모니아와 배출가스의 혼합효율을 증대시킬 수 있어 선택적 환원촉매 시스템의 촉매효율을 향상시킬 수 있다.
더불어 서로 이웃하는 상기 베인부의 베인이 서로 반대방향으로 회전하도록 구성되어, 이웃하는 베인의 회전방향에 의한 회전속도의 저감을 방지할 수 있으며, 이를 통해 발생되는 분진에 의한 막힘을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원촉매 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 선택적 환원촉매 시스템의 사이클론을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 수직 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 사이클론장치에 구비된 베인의 회전방향의 일실시예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 사이클론장치에 구비된 베인의 회전방향의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 사이클론장치에 구비된 베인의 회전방향의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 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 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원촉매 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 선택적 환원촉매 시스템의 사이클론을 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 수직 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원촉매(SCR) 시스템(1)은, 유입가스(I)로부터 분진입자(D)가 걸러진 배출가스(O)를 선택적으로 환원시키기 위한 것이다. 여기서 유입가스(I)는 보일러의 연소과정에서 발생하는 각종 먼지를 포함하는 분진입자(D) 및 질소산화물(NOx)과 같은 유해물질을 포함하며, 상기 선택적 환원촉매(SCR) 시스템(1)은 배출가스(O) 중 질소화합물(NOx)을 선택적으로 환원시킨다. 상기 선택적 환원촉매(SCR) 시스템(1)은, 유입장치(30), 사이클론장치(10) 및 암모니아 공급장치(20)를 포함한다.
상기 유입장치(30)는 유입가스(I)를 후술(後述) 할 사이클론장치(10)로 유입시키기 위한 것으로, 상기 사이클론장치(10)의 일측에 형성된다. 부연하면 상기 유입장치(30)에는 유입가스(I)가 이동 가능하도록 유입통로가 형성되며, 상기 유입통로를 통하여 상기 유입가스(I)가 상기 사이클론장치(10)의 베인부(130)로 이동한다. 따라서 상기 유입장치(30)의 유입통로는 상기 사이클론장치(10)에 구비된 복수개의 사이클론(100)의 베인부(130)에 모두 연통되도록 형성된다.
상기 암모니아 공급장치(20)는 배출가스(O)에 암모니아(A)를 공급하기 위한 것으로, 상기 사이클론장치(10)의 출구관(120)과 연결된다. 즉 상기 암모니아 공급장치(20)는 상기 출구관(120)의 내부로 암모니아(A)를 공급하여 배출가스(O)와 혼합시킴으로써, 상기 배출가스(O) 중 질소화합물을 선택적으로 환원시킨다. 더욱 구체적으로 상기 암모니아 공급장치(20)는, 암모니아(A)를 저장하는 저장소(21)와, 상기 저장소(21)로부터 암모니아(A)가 이동되는 주입관(22), 및 상기 주입관(22)과 복수개의 사이클론(100)의 상기 출구관(120)의 사이에 각각 구비되는 복수개의 분기관(23)으로 구성될 수 있다. 즉 상기 암모니아 공급장치(20)는 상기 저장소(21)에 저장된 암모니아(A)를 상기 주입관(22) 및 상기 분기관(23)으로 이동시켜, 복수개의 출구관(120)에 암모니아(A)를 각각 전달할 수 있다. 상기 암모니아 공급장치(20)는, 상기 출구관(120)에 각각 암모니아(A)를 주입하여 배출가스(O)와 암모니아(A)를 혼합시키고, 혼합된 배출가스(O) 중 질소화합물, 암모니아(A) 및 산소가 서로 반응함으로써 물과 질소로 분해된다. 따라서 유입가스(I) 내의 유해한 질소화합물이 무해한 물질로 전환될 수 있다. 여기서 상기 유입장치(30) 및 암모니아 공급장치(20)의 세부 기술구성은 공지의 기술에 해당하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 사이클론장치(10)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 유입가스(I)로부터 분진입자(D)를 걸러내어 배출가스(O)로 배출시키기 위한 것이다. 즉 상기 사이클론장치(10)는 배출가스(O)가 출구관(120)으로 배출되기 전에 유입가스(I)에 포함되어 있는 분진입자(D)를 걸러낸다. 즉 상기 배출가스(O)는 유입가스(I)로부터 분진입자(D)가 걸러진 정화된 가스를 말한다. 상기 사이클론장치(10)는 몸체부(110), 출구관(120), 베인부(130)를 포함하는 사이클론(100)을 복수개 구비한다. 이때 상기 복수개의 사이클론(100)은 수직방향으로 다단 배치된다.
상기 몸체부(110)는 내부공간이 형성된 역원뿔의 형상이다. 이러한 몸체부(110)의 내부공간으로 유입가스(I)가 유입되며, 몸체부(110)의 내측면을 따라 유입가스(I)가 이동함으로써, 유입가스(I)에 포함되어 있는 분진입자(D)가 상기 몸체부(110)의 내측면에 충돌하게 되어 분리된다. 부연하면 상기 유입가스(I)는 후술(後述)할 베인부(130)에 의하여 발생된 원심력에 의하여 상기 몸체부(110)의 내측면을 따라 이동가능하다.
상기 출구관(120)은 상기 몸체부(110)의 내부공간에서 분진입자(D)와 분리된 배출가스(O)를 배출하기 위한 것으로, 일단이 상기 몸체부(110)의 내부공간과 연통되도록 배치된다. 상기 출구관(120)은 상기 몸체부(110)의 상부에 배치되며, 상기 몸체부(110)의 내부공간으로부터 배출가스(O)를 전달받아, 상기 출구관(120)의 일단에서 타단으로 배출가스(O)를 배출시킨다.
상기한 바와 같은 복수개의 사이클론(100)에서, 상기 각 출구관(120)의 타단은 동일 평면상에 배치되는 것이 바람직하다. 즉 상기 복수개의 사이클론(100)에 각각 구비된 상기 출구관(120)의 타단이 동일 평면상에 배치됨으로써, 유입가스(I)와 섞이지 않고 효율적으로 배출될 수 있다.
한편 상기 출구관(120)의 일측에는 주입공(121) 관통 형성된다. 상기 주입공(121)은 상기 출구관(120)에 암모니아(A)를 주입하기 위한 것으로, 상기 암모니아 공급장치(20)를 통하여 상기 주입공(121)에 암모니아(A)를 주입시켜, 상기 출구관(120)의 내부로 암모니아(A)를 공급할 수 있다. 따라서 상기 출구관(120)의 내부에 암모니아(A)가 주입됨으로써, 배출가스(O)가 출구관(120)을 이동함과 동시에 암모니아(A)와 혼합되어 암모니아(A)와 배출가스(O)의 혼합효율을 높일 수 있으며, 이는 배출가스(O)의 촉매효율을 높여 줄 수 있다.
상기 베인부(130)는 상기 몸체부(110)의 상단에 구비되어, 유입가스(I)를 상기 몸체부(100)의 내부공간으로 유입시킨다. 상기 베인부(130)는 복수개의 베인(131)을 포함한다.
한편, 도 4는, 도 1에 도시한 사이클론장치에 구비된 베인의 회전방향의 일실시예를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 5는, 도 1에 도시한 사이클론장치에 구비된 베인의 회전방향의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 6은, 도 1에 도시한 사이클론장치에 구비된 베인의 회전방향의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도면을 참조하면 상기 베인(131)은 상기 출구관(120)의 외측둘레를 따라 서로 이격 배치되며, 상기 몸체부(110)의 중심축을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전 가능하도록 구비된다. 즉 상기 베인(131)이 회전함으로써 유입가스(I)를 상기 몸체부(110)의 내부공간으로 이동시킬 수 있으며, 유입가스(I)는 상기 베인(131)의 회전에 의하여 선회류로 변경되어, 원심력이 발생될 수 있다. 따라서 유입가스(I)는 상기 몸체부(100)의 내측면을 따라 빠르게 이동할 수 있다. 유입가스(I)의 원심력에 의하여 분진입자(D)가 상기 몸체부(100)의 내측면에 충돌하여 분리될 수 있으며, 상기 몸체부(100)의 내측면을 따라 하측으로 이동된다.
그 일 실시예로서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 복수개의 사이클론(100)의 서로 이웃하는 상기 베인부(130)의 베인(131)은 서로 반대 방향으로 회전하는 것이 바람직하다. 부연하면 하나의 사이클론(100)의 베인(131)이 시계방향으로 회전하면, 이웃하는 다른 사이클론(100)의 베인(131)은 반시계방향으로 회전하는 것이 바람직하다.
다른 실시예로서, 도 5와 같이 상기 복수개의 사이클론(100)에서, 서로 이웃하는 열의 상기 베인부(130)의 베인(131)은 서로 반대 방향으로 회전하도록 적용할 수 있다. 부연하면 상기 열은 상기 유입가스(I)가 유입되는 방향과 대응하는 열인 것이 바람직하다. 즉 하나의 열에 배치된 복수개의 사이클론(100)의 베인(131)이 시계방향으로 회전하면, 이웃하는 다른 열에 배치된 복수개의 사이클론(100)의 베인(131)은 반시계방향으로 회전하는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예로서, 도 6을 참조하면 상기 복수개의 사이클론(100)에서, 복수개의 열의 상기 베인부(130)의 베인(131)과, 상기 복수개의 열에 서로 이웃하는 복수개의 열의 상기 베인부(130)의 베인(131)은, 서로 반대 방향으로 회전하도록 적용시킬 수 있다. 부연하면 상기 열은 상기 유입가스(I)가 유입되는 방향과 대응하는 열인 것이 바람직하다. 즉 복수개의 열에 배치된 복수개의 사이클론(100)의 베인(131)이 시계방향으로 회전하면, 이웃하는 복수개의 열에 배치된 복수개의 사이클론(100)의 베인(131)은 반시계방향으로 회전하는 것이 바람직하다. 이 때 상기 복수개의 사이클론(100)의 열은 짝수 개수의 열인 것이 바람직하며, 시계방향으로 회전하는 복수개의 열과, 반시계방향으로 회전하는 복수개의 열은 같은 개수의 열로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 복수개의 사이클론(100)의 서로 이웃하는 상기 베인부(130)의 베인(131) 또는 서로 이웃하는 열의 상기 베인부(130)의 베인(131) 또는 복수개의 열에 이웃하는 복수개의 열의 상기 베인부(130)의 베인(131)이 서로 반대방향으로 회전함으로써, 동일방향으로 회전시에 이웃하는 베인(131)의 회전방향에 의하여 발생될 수 있는 베인(131)의 회전속도의 저감을 방지할 수 있으며, 이를 통해 발생되는 분진에 의한 막힘을 미연에 방지할 수 있다.
한편 상기 복수개의 사이클론(100)은, 상기 몸체부(110)가 수직방향으로 다단으로 배치되는 것이 바람직하다. 또한 상측에 배치된 상기 몸체부(110)는, 하측에 배치된 상기 몸체부(110)의 출구관(120)과 인접 배치된다. 즉 상측에 배치되는 상기 몸체부(110)와 하측에 배치되는 상기 몸체부(110)는 일직선상에 배치되지 않고 엇갈림 배치된다. 따라서 상기 유입장치(30)에 의하여 유입되는 유입가스(I) 중 상측으로 이동되는 유입가스(I)는 상측에 배치되는 몸체부(110)에 배치되는 베인부(130)로 유입되고, 하측으로 이동되는 유입가스(I)는 하측에 배치되는 몸체부(110)에 배치되는 베인부(130)로 유입된다.
또한 상기 복수개의 사이클론(100)은, 종방향 및 횡방향을 따라 일정한 간격으로 서로 이격 배치되는 것이 바람직하다. 즉 상기 복수개의 사이클론(100)이 다단 배치되고, 각 층의 사이클론(100)이 종방향 및 횡방향을 따라 바둑판식으로 배열될 수 있다. 더불어 상기 복수개의 사이클론(100)의 서로 이웃하는 상기 베인부(130)의 베인(131)이 서로 반대방향으로 회전하도록 구성되는 것은, 다단 배치되는 상기 복수개의 사이클론(100)의 각 층에 각각 적용될 수 있다.
따라서 종방향 및 횡방향으로 형성된 상기 복수개의 사이클론(100)의 몸체부(110)가 수직방향으로 다단 배치되고 서로 엇갈리도록 배치됨으로써, 유입가스(I)가 원활하게 상기 몸체부(110)의 내부공간으로 유입될 수 있어 유입가스(I)의 압력손실을 저감시킬 수 있으며, 나아가 집진효율을 향상시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 사이클론(100)은, 집진부(140)를 더 구비할 수 있다. 여기서 상기 집진부(140)는 유입가스(I)로부터 걸러진 분진입자(D)를 포집하기 위한 것으로, 상기 몸체부(110)의 하단에 구비되고, 상기 몸체부(110)의 내부공간과 연통된다. 즉 상기 집진부(140)는 내부에 포집공간이 형성되어, 상기 몸체부(110)의 내측벽을 따라 하측으로 이동하는 분진입자(D)를 전달받아 포집공간에 포집할 수 있다. 상기 집진부(140)는 복수개의 사이클론(100)에 각각 구비될 수 있으며, 상기 복수개의 사이클론(100)의 상기 집진부(140)는 동일한 평면상에 배치되는 것이 바람직하다.
부연하면 상기 복수개의 사이클론(100) 중 상기 몸체부(110)가 상측에 배치되는 사이클론(100)은 상기 몸체부(110)의 하단과 연통되는 분진이동통로(141)를 더 구비할 수 있다. 즉 상측에 배치되는 상기 몸체부(100)의 내측벽을 따라 하측으로 이동하는 분진입자(D)는 상기 분진이동통로(141)를 통하여 이동함으로써, 상기 집진부(140)로 전달될 수 있다. 즉 상기 분진이동통로(141)는 상기 집진부(140)와 상기 몸체부(110)의 하단 사이에 배치될 수 있다. 상기 집진부(140)는 상기 사이클론(100)에 각각 구비되도록 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 하나의 집진부(140)가 상기 복수개의 사이클론(100)의 몸체부(110)의 하단에 동시에 연결됨으로써 상기 복수개의 사이클론(100)의 분진입자(D)를 동시에 포집하도록 구성시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 사이클론장치(10) 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템(1)에 의하면, 몸체부(110)가 수직방향으로 다단 배치된 사이클론(100)이 종방향 및 횡방향으로 복수개가 구비됨으로써, 유입가스(I)가 원활하게 몸체부(110) 내부로 유입될 수 있다. 이 때문에 유입가스(I)의 압력손실이 저감되어 배출가스(O)에 포함되는 분진에 대한 집진효율이 높다.
또한 출구관(120)의 일측에 암모니아 주입공(121)이 형성됨으로써, 배출가스(O)와 암모니아(A)가 출구관(120)에서 혼합가능하여 암모니아(A)와 배출가스(O)의 혼합효율을 증대시킬 수 있어 선택적 환원촉매 시스템(1)의 촉매효율을 향상시킬 수 있다.
더불어 서로 이웃하는 상기 베인부(130)의 베인(131)이 서로 반대방향으로 회전하도록 구성되어, 베인(131)의 회전속도의 저감을 방지할 수 있으며, 이를 통해 발생되는 분진에 의한 막힘을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1 : 선택적 환원촉매 시스템 10 : 사이클론장치
20 : 암모니아 공급장치 21 : 저장소
22 : 주입관 23 : 분기관
30 : 유입장치 100 : 사이클론
110 : 몸체부 120 : 출구관
121 : 주입공 130 : 베인부
131 : 베인 140 : 집진부
141 : 분진이동통로 A : 암모니아
D : 분진입자 I : 유입가스
O : 배출가스

Claims (20)

  1. 유입가스로부터 분진을 걸러내어 배출가스로 배출시키는 사이클론장치에 있어서,
    내부공간이 형성된 역원뿔 형상의 몸체부;
    일단이 상기 몸체부의 내부공간과 연통되도록 상기 몸체부의 상부에 배치되어, 상기 몸체부의 내부공간으로부터 배출가스를 전달받아 배출시키는 출구관; 및
    상기 몸체부의 상단에 구비되고, 상기 출구관의 외측둘레를 따라 서로 이격 배치되는 복수개의 베인을 포함하며, 상기 복수개의 베인이 상기 몸체부의 중심축을 기준으로 회전함으로써 유입가스를 상기 몸체부의 내부공간으로 이동시키는 베인부를 포함하는 사이클론을 복수개 구비하되,
    상기 복수개의 사이클론은, 상기 몸체부가 수직방향으로 다단으로 배치되는 사이클론장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 사이클론은,
    종방향 및 횡방향을 따라 일정한 간격으로 서로 이격 배치되는 사이클론장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수개의 사이클론에서, 서로 이웃하는 상기 베인부의 베인은 서로 반대 방향으로 회전하는 사이클론장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수개의 사이클론에서, 서로 이웃하는 열의 상기 베인부의 베인은 서로 반대 방향으로 회전하는 사이클론장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수개의 사이클론에서, 복수개의 열의 상기 베인부의 베인과, 상기 복수개의 열에 서로 이웃하는 복수개의 열의 상기 베인부의 베인은, 서로 반대 방향으로 회전하는 사이클론장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상측에 배치된 상기 몸체부는, 하측에 배치된 상기 몸체부의 출구관과 인접 배치되는 사이클론장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 사이클론에 각각 구비된 상기 출구관의 타단은 동일 평면상에 배치되는 사이클론장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 사이클론은,
    상기 몸체부의 하단에 구비되고, 상기 내부공간과 연통되어 상기 유입가스로부터 걸러진 분진을 포집하는 집진부를 더 구비하는 사이클론장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출구관의 일측에는 주입공이 관통 형성되고,
    상기 주입공을 통해 상기 출구관의 내부로 암모니아가 주입되는 사이클론장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 암모니아 주입공으로 주입하는 암모니아는,
    상기 배출가스와 혼합되어 상기 출구관의 타단으로 배출되는 사이클론장치.
  11. 유입가스로부터 분진이 걸러진 배출가스를 선택적으로 환원시키는 선택적 환원촉매(SCR) 시스템에 있어서,
    내부공간이 형성된 역원뿔 형상의 몸체부와, 일단이 상기 몸체부의 내부공간과 연통되도록 상기 몸체부의 상부에 배치되어, 상기 몸체부의 내부공간으로부터 배출가스를 전달받아 배출시키는 출구관과, 상기 몸체부의 상단에 구비되고, 상기 출구관의 외측둘레를 따라 서로 이격 배치되는 복수개의 베인을 포함하며, 상기 복수개의 베인이 상기 몸체부의 중심축을 기준으로 회전함으로써 유입가스를 상기 몸체부의 내부공간으로 이동시키는 베인부를 포함하는 사이클론을 복수개 구비하여, 상기 복수개의 사이클론에 구비된 각각의 상기 몸체부가 수직방향으로 다단으로 배치된 사이클론장치; 및
    상기 출구관의 내부로 암모니아를 공급하여 상기 배출가스와 혼합시킴으로써, 상기 배출가스 중 질소화합물이 선택적으로 환원되도록 하는 암모니아 공급장치를 포함하는 선택적 환원촉매 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 사이클론은,
    종방향 및 횡방향을 따라 일정한 간격으로 서로 이격 배치되는 선택적 환원촉매 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수개의 사이클론에서, 서로 이웃하는 상기 베인부의 베인은 서로 반대 방향으로 회전하는 선택적 환원촉매 시스템.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수개의 사이클론에서, 서로 이웃하는 열의 상기 베인부의 베인은 서로 반대 방향으로 회전하는 사이클론장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수개의 사이클론에서, 복수개의 열의 상기 베인부의 베인과, 상기 복수개의 열에 서로 이웃하는 복수개의 열의 상기 베인부의 베인은, 서로 반대 방향으로 회전하는 사이클론장치.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상측에 배치된 상기 몸체부는, 하측에 배치된 상기 몸체부의 출구관과 인접 배치되는 선택적 환원촉매 시스템.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 출구관은,
    상기 복수개의 사이클론에 각각 구비된 상기 출구관의 타단은 동일 평면상에 배치되는 선택적 환원촉매 시스템.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 사이클론은,
    상기 몸체부의 하단에 구비되고, 상기 내부공간과 연통되어 상기 유입가스로부터 걸러진 분진을 포집하는 집진부를 더 구비하는 선택적 환원촉매 시스템.
  19. 청구항 11 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출구관의 일측에는 주입공 관통 형성되고,
    상기 암모니아 공급장치는, 상기 주입공을 통해 상기 출구관의 내부로 암모니아를 주입시키는 선택적 환원촉매 시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 암모니아 주입공으로 주입하는 암모니아는,
    상기 배출가스와 혼합되어 상기 출구관의 타단으로 배출되는 선택적 환원촉매 시스템.
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KR100947067B1 (ko) * 2008-03-10 2010-03-11 지이큐솔루션 주식회사 소각 및 연소로의 배기가스 복합 건식 집진 반응기
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KR20160095417A (ko) 2015-02-03 2016-08-11 김현희 사이클론 집진장치를 이용한 펠렛 보일러 설비

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