KR20190093474A - 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치는 굴뚝의 둘레면을 따라 깔때기 모양의 포집기를 설치하고 상기 굴뚝의 상단 출구쪽에는 원뿔 모양(일명, 꼬깔콘 모양)의 덮개를 설치함으로써 정화수에 의해 미세먼지가 제거될 때, 미세먼지를 포함하는 정화수(즉, 미세먼지를 머금고 있는 정화수)를 다시 회수하여 재사용할 수 있도록 함으로써 정화수의 낭비를 방지하고 상기 정화수가 대기중 또는 지면에 떨어져 대기오염 또는 환경오염이 발생하는 것을 방지할 수 있는 장치이다.

Description

산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치{Fine dust removal equipment for industrial chimneys}

본 발명은 산업용 굴뚝에서 발생하는 미세먼지를 제거할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굴뚝의 상단 둘레면으로 고압의 정화수를 분사하여 배기가스에 포함된 미세먼지를 효과적으로 제거함은 물론 미세먼지가 포함된 정화수를 다시 회수하여 재사용할 수 있도록 하는 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 공장 또는 소각장 또는 화력발전소와 같은 각종 산업용 굴뚝을 통해 대기 중으로 배출되는 배출가스 등에는 공기오염성분을 갖는 공해물질이 공기 중에 그대로 노출된다. 특히, 이러한 공해물질 중에서 가장 문제시되고 있는 것이 미세먼지이다. 미세먼지(particulate matter; PM)는 아황산가스, 질소산화물, 납, 오존, 일산화탄소 등과 함께 수많은 오염물질을 포함하는 대기오염물질로, 자동차, 공장 등으로부터 발생하고, 대기 중에서 장기간 부유하는 입경 10㎛ 이하의 먼지를 말하며, 통상 PM-10이라 지칭하고 입경이 2.5㎛ 이하의 초미세먼지 또는 극미세먼지는 PM-2.5라고 지칭한다. PM-10은 입자의 크기가 10㎛ 이하인 미세먼지를 말하는 것으로, 인체의 폐포까지 침투하여 각종 호흡기 질환의 직접적인 원인이 되며, 인체의 면역 기능을 악화시킨다. 국가에서 미세먼지에 대한 환경기준으로 연평균 50㎍/㎥, 24시간 평균 100㎍/㎥를 기준으로 하고 있다. PM-2.5는 입자의 크기가 2.5㎛ 이하인 초미세먼지를 말하는 것으로, 입자가 작을수록 인체의 폐포까지 침투하여 각종 호흡기 질환의 직접적인 원인이 되며, 인체의 면역 기능을 약화시키는 위험이 더욱 증대된다. 대한민국에서는 2005년 1월부터 초미세먼지에 대한 환경기준으로 연평균 25㎍/㎥, 24시간 평균 50㎍/㎥의 기준을 발표하였으며, 미국은 연평균 15㎍/㎥, 24시간 평균 35㎍/㎥의 기준을 설정하고 있다.

통상적으로 산업용 굴뚝에서 배출되는 가스에 포함된 질소산화물(NOx), 유황산화물(SOx)과 같은 공기 오염물질과 크기가 큰 먼지는 각종 스택 스크러버(예를 들면, 습식 스크러버, 싸이클론 스크러버, 벤츄리 스크러버 등)을 거치면서 제거되지만 입자크기가 작은 미세먼지는 현재의 스택 스크러버로는 불가능한 상태이다.

한편, 근래 들어서는 산업용 굴뚝에서 배출되는 미세먼지를 정화시키기 위한 각종 장치가 개발되어 사용되고 있는데, 대표적인 선행기술로는 아래의 특허문헌 1을 일 예로 들 수 있다.

상기 특허문헌 1에 개시된 선행기술은 산업용 굴뚝 정화장치에 관한 기술로서, 굴뚝의 상단을 커버하도록 고정 설치되는 상단고정판, 상기 상단고정판에 고정 결합되고 굴뚝과 연통되게 배치되는 가스배출관, 상기 굴뚝의 외측에 설치되고 굴뚝으로부터 배출되는 배출가스와의 결합을 통해 배출가스를 정화 처리하는데 사용하기 위한 물이 내부에 저장되어있는 상부 개방형 구조의 물탱크와, 상기 가스배출관에 일단이 연결되고 타단이 물이 저장되어있는 물탱크 내에 위치되게 한 가스이송관과, 상기 가스이송관의 상부에 설치되고 굴뚝을 통해 배출되는 배출가스를 강제적으로 흡입하여 물탱크 측으로 배출을 유도하기 위한 팬모터를 포함하여 구성하는 것을 기술적 특징으로 한다.

하지만, 이와 같은 선행기술은 배출가스를 강제 흡입하고, 흡입된 배출가스를 물탱크로 배출한 후, 정화시키는 것과 같이 정화에 필요한 많은 설비를 요하게 됨으로써 각 설비가 설치되기 위한 작업공간이 별도로 마련되어야 할 뿐만 아니라 그 설치 작업이 매우 번거로운 단점이 있다. 무엇보다도 상기 선행기술과 같이 물탱크로 배출가스로 보내 정화시키는 구조는 배출가스 정화 처리속도에 한계가 있어서 실용적이지 못한 문제점을 내포하고 있다.

공개실용신안공보 공개번호 제20-2017-0001486호(고안의 명칭: 산업용 굴뚝 정화장치. 공개일자: 2017년 04월 27일) 공개특허공보 공개번호 제10-2003-0054316호(발명의 명칭: 굴뚝의 오염 가스 저감을 위한 다단계 습식 집진장치. 공개일자: 2003년 07월 02일) 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0083699호(발명의 명칭: 태양전지를 이용한 굴뚝 매연 집진 장치. 공개일자: 2012년 07월 26일) 공개특허공보 공개번호 제10-2006-0094070호(발명의 명칭: 굴뚝설치용 먼지 측정시스템. 공개일자: 2006년 08월 28일)

본 발명은 위와 같은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 굴뚝의 상단 둘레면으로 고압의 정화수를 분사하여 배기가스에 포함된 미세먼지를 효과적으로 제거함은 물론 미세먼지를 포함하고 있는 정화수를 다시 회수하여 재사용할 수 있도록 하는 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 미세먼지를 포함하고 있는 정화수를 회수할 때, 상기 정화수에 있는 미세먼지를 제거한 후 탱크로 회수하여 재사용할 수 있도록 하는 산업용 굴뚤의 미세먼지 제거장치를 제공하는데 그 목적 있다.

본 발명에 따른 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치는; 상기 굴뚝(100)의 일측에 수직으로 세워진 상태로 설치되며, 펌프(10)의 펌핑 동작에 따라 정화수를 공급하는 공급관(20)과; 상기 공급관(20)에 일단이 연결되고, 상기 굴뚝(100)의 상단 둘레면(102)에 대응하는 링 형상으로 제작되어 굴뚝(100)의 상단 둘레면(102)에 브라켓(32)으로 설치되며, 상기 공급관(20)에서 공급된 정화수를 순환시키는 순환관(30)과; 상기 순환관(30)의 상면에 일정간격 떨어진 상태로 체결되며, 상기 순환관(30)을 순환하는 정화수를 상기 굴뚝(100)의 중앙에 형성된 배출구멍(104)으로 분사시켜 상기 배출구멍(104)을 통해 배출되는 배기가스에 포함된 미세먼지를 제거시키는 적어도 하나 이상의 분사노즐(40)과; 상기 굴뚝(100)의 상단 둘레면을 따라 설치되며, 상기 미세먼지를 포함하는 정화수가 떨어져 담겨지는 포집기(200)와; 상기 굴뚝(100)의 출구쪽에 설치되며, 상기 굴뚝(100)의 배출구멍(104a)을 통해 배출되는 배기가스를 외부로 배출시키기 위한 복수의 구멍(300a)을 가지는 덮개(300)와; 상기 포집기(200)에 담겨진 정화수를 탱크(500) 쪽으로 회수하기 위한 회수펌프(400)와; 상기 회수펌프(400)를 통해 회수할 때, 상기 정화수에 포함되어 있는 미세먼지를 제거하는 필터(450)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 공장 또는 소각장 또는 화력발전소와 같은 각종 산업용 굴뚝의 상단 둘레면에 정화수를 분사하여 굴뚝을 통해 대기 중으로 배출되는 배출가스에 포함되어 있는 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 굴뚝의 둘레면을 따라 깔때기 모양의 포집기를 설치하고 상기 굴뚝의 상단면 출구쪽에는 원뿔 모양의 덮개를 설치함으로써 굴뚝에서 배출되는 미세먼지를 머금고 있는 정화수를 회수하여 재사용할 수 있도록 함으로서, 정화수의 낭비를 방지함은 물론 미세먼지가 포함된 정화수가 굴뚝 내부 또는 외부로 떨어지는 것을 방지하여 미세먼지로 인한 환경오염(대기오염)을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치의 기술구성을 보여주고 있는 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치의 주요구성을 발췌하여 입체적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2에서 도시하고 있는 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치의 주요구성을 단면으로 보여주고 있는 도면.

아래에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 산업용 굴뚝을 통해 배출되는 미세먼지를 게거할 수 있는 장치의 기술구성을 설명하기로 한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치의 기술구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시하고 있는 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치의 주요구성을 발췌하여 입체적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 단면을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치는 공장 또는 소각장 또는 화력발전소와 같은 각종 산업용 굴뚝을 통해 대기 중으로 배출되는 배출가스에 포함되어 있는 미세먼지를 제거할 목적으로 굴뚝의 상단 둘레면으로 고압의 정화수를 분사하여 배기가스에 포함된 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있는 장치이다. 특히, 본 발명의 미세먼지 제거장치는 굴뚝의 둘레면을 따라 깔때기 모양의 포집기를 설치하고 상기 굴뚝의 상단 출구쪽에는 원뿔 모양(일명, 꼬깔콘 모양)의 덮개를 설치함으로써 정화수에 의해 미세먼지가 제거될 때, 미세먼지를 포함하는 정화수(즉, 미세먼지를 머금고 있는 정화수)를 다시 회수하여 재사용할 수 있도록 함으로써 정화수의 낭비를 방지하고 상기 정화수가 대기중 또는 지면에 떨어져 대기오염 또는 환경오염이 발생하는 것을 방지할 수 있는 장치이다.

상기 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치는 펌프(10), 공급관(20), 순환관(30) 및 분사노즐(40), 그리고, 깔때기 모양의 포집기(200)와 원뿔 모양의 덮개(300)를 포함하여 구성한다.

상기 펌프(10)는 외부에서 인가된 전원으로 구동하며 탱크에 저장되어 있는 정화수를 공급관(20)으로 강제 펌핑시키는 수단이다. 상기 공급관(20)은 굴뚝(100)의 하단에서 상단을 향해 수직으로 세워진 상태로 설치되고, 펌프(10)를 통해 탱크(500)에 저장되어 있는 정화수를 순환관(30)으로 공급하게 된다. 상기 순환관(30)은 굴뚝(100)의 평면 형상에 대응하도록 원형의 링 형태로 성형되어 굴뚝(100)의 상단 둘레면(102) 출구쪽에 올려진 상태에서 브라켓(32)으로 고정 설치된다. 이때 상기 순환관(30)의 일단은 전술한 공급관(20)에 연결되는데 상기 공급관(20)을 통해 공급된 정화수를 순환시키게 된다.

상기 순환관(30)의 상면을 따라 일정간격 유지한 상태로 적어도 하나 이상의 분사노즐(40)이 설치되는데, 상기 분사노즐(40)은 순환관(30)을 순환하는 정화수를 굴뚝(100)의 중앙에 형성된 배출구멍(104)으로 분사시키며, 상기 배출구멍(104)을 통해 대기로 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 미세먼지를 제거하는 역할을 한다. 즉, 하나의 분사노즐(40)과 순환관(30)의 결합관계를 대표하여 기술하면, 상기 순환관(30)의 상면에는 체결구멍(34)을 형성하고, 상기 체결구멍(34)으로 분사노즐(40)의 하단에 마련된 결합구(42)를 나사식으로 체결하는 방식으로 분사노즐(40)을 순환관(30)에 결합 구성하게 된다.

한편, 산업용 굴뚝(100)에는 미세먼지를 머금고 있는 정화수를 재사용할 수 있도록 함은 물론 상기 정화수(즉, 미세먼지를 포함하고 있는 정화수)가 굴뚝(100)의 외부 또는 내부로 떨어져 대기오염이나 환경오염이 발생하는 것을 방지하기 위하여 회수장치가 설치된다. 구체적으로는, 도 2에서 보는 바와 같이 굴뚝(100)의 상단에는 깔때기 모양의 포집기(200)를 둘레면을 따라 설치하고, 이와 동시에 상기 굴뚝(100)의 출구쪽에는 원뿔 모양(즉, 꼬깔콘 모양)의 덮개(300)를 설치한다. 상기 덮개(300)에는 복수의 구멍(300a)이 일정한 간격을 유지하면서 형성되는데, 상기 구멍(300a)을 통해 굴뚝(100)의 미세먼지가 외부로 배출된다. 이때, 상기 덮개(300)는 미세먼지를 머금고 있는 정화수가 굴뚝(100)의 내부로 떨어지는 것을 방지하고, 상기 포집기(200)는 역시 미세먼지를 머금고 있는 정화수를 재사용할 수 있도록 포집하는 역할을 한다.

상기 포집기(200)의 일측단에는 회수관(400a)이 연결되며, 이 회수관(400a)은 굴뚝(100)의 외면에 설치되어 회수펌프(400)와 연결된다. 상기 회수펌프(400)는 회수관(400a)를 통해 포집기(200)에 포집되어 있는(즉, 포집기(200)에 담겨져 있는) 정화수를 탱크(500) 쪽으로 회수하는 역할을 한다. 이때, 상기 회수관(400a)에는 필터(450)가 설치되어 있는데, 상기 필터(450)는 회수펌프(400)에 의해 정화수를 회수할 때 상기 정화수에 포함되어 있는 미세먼지를 걸러서 제거하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치는 펌프(10)의 펌핑동작으로 탱크(500)에 저장되어 있는 정화수를 공급관(20)으로 강제 공급하게 되면, 상기 공급관(20)으로 공급된 정화수는 굴뚝(100)의 상단 둘레면에 설치되어 있는 순환관(30)으로 공급되고, 이어서 상기 순환관(30)에 결합되어 있는 분사노즐(40)을 통해 굴뚝(100)의 배출구멍(104)으로 분사되고, 이 과정에서 상기 배출구멍(104)에 설치된 덮개(300)의 구멍(300a)을 통해 대기로 방출되는 배기가스에 포함되어 있는 미세먼지는 상기 정화수에 의해 대기로 방출되지 못하고 정화수와 함께 굴뚝(100)의 둘레면에 설치된 포집기(200)로 떨어지게 된다. 이어서 상기 포집기(200)에 담겨진 정화수는 회수펌프(400)의 동력으로 회수관(400a)을 통해 탱크(500)로 회수되며, 이때 상기 정화수에 포함되어 있는 미세먼지는 필터(450)를 통해 걸러지게 되고, 깨끗한 정화수는 탱크(500)로 회수되어진다. 이와 같이 굴뚝(100)을 통해 배출되는 미세먼지(즉, 배기가스에 포함되어 있는 미세먼지)는 대기중으로 방출되지 못하게 됨은 물론 미세먼지를 머금고 있는 정화수 역시 다시 회수되어지기 때문에 정화수의 낭비를 막을 수 있고 상기 정화수(즉, 미세먼지가 포함된 정화수)가 대기중이나 지면으로 떨어져 대기오염이나 환경오염이 발생되는 것을 예방할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 미세먼지 제거장치를 산업용 굴뚝에 설치되는 것에 대하여 대표하여 기술하였으나, 이외에 자동차, 비행기, 기차, 선박 등과 같은 화석연료를 사용하는 운송수단에서 배기가스를 배출하는 곳에도 접목시켜 사용할 수 있다.

10: 펌프 20: 공급관
30: 순환관 40: 분사노즐
100: 굴뚝 104: 배출구멍
200: 포집기 300: 덮개
400: 회수펌프 450: 필터
500: 탱크

Claims (1)

1. 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치에 있어서,
   상기 굴뚝(100)의 일측에 수직으로 세워진 상태로 설치되며, 펌프(10)의 펌핑 동작에 따라 정화수를 공급하는 공급관(20)과;
   상기 공급관(20)에 일단이 연결되고, 상기 굴뚝(100)의 상단 둘레면(102)에 대응하는 링 형상으로 제작되어 굴뚝(100)의 상단 둘레면(102)에 브라켓(32)으로 설치되며, 상기 공급관(20)에서 공급된 정화수를 순환시키는 순환관(30)과;
   상기 순환관(30)의 상면에 일정간격 떨어진 상태로 체결되며, 상기 순환관(30)을 순환하는 정화수를 상기 굴뚝(100)의 중앙에 형성된 배출구멍(104)으로 분사시켜 상기 배출구멍(104)을 통해 배출되는 배기가스에 포함된 미세먼지를 제거시키는 적어도 하나 이상의 분사노즐(40)과;
   상기 굴뚝(100)의 상단 둘레면을 따라 설치되며, 상기 미세먼지를 포함하는 정화수가 떨어져 담겨지는 포집기(200)와;
   상기 굴뚝(100)의 출구쪽에 설치되며, 상기 굴뚝(100)의 배출구멍(104a)을 통해 배출되는 배기가스를 외부로 배출시키기 위한 복수의 구멍(300a)을 가지는 덮개(300)와;
   상기 포집기(200)에 담겨진 정화수를 탱크(500) 쪽으로 회수하기 위한 회수펌프(400)와;
   상기 회수펌프(400)를 통해 정화수가 회수할 때, 상기 정화수에 포함되어 있는 미세먼지를 제거하는 필터(450)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 산업용 굴뚝의 미세먼지 제거장치.

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