KR20200033161A - NOx and SOx removal device and removal process in wet scrubber using pyrolysis of hydrogen peroxide - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for removing NOx and SOx in a wet scrubber using pyrolysis of hydrogen peroxide, which is capable of efficiently removing NOx. The apparatus of the present invention comprises: a wet scrubber unit (2); a water treatment system treating discharged contaminated water; a recovery line returning the contaminated water to the wet scrubber unit (2); a hydrogen peroxide storage unit connected to the recovery line; a sodium hydroxide storage unit connected to the recovery line; and an inlet line.

Description

과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치 및 제거방법{NOx and SOx removal device and removal process in wet scrubber using pyrolysis of hydrogen peroxide}The NOx and SOx removal device and removal process in wet scrubber using pyrolysis of hydrogen peroxide}

본 발명은 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버를 이용한 SOx 제거 장치 및 이를 이용한 제거방법에 관한 것이다.The present invention relates to an SOx removal apparatus using a wet scrubber using thermal decomposition of hydrogen peroxide and a removal method using the same.

질소산화물은 고온연소에서 생성되어 대기중으로 배출되는데, 대부분은 공기중 질소에 연유하나 일부는 연료에 포함된 질소의 산화로 생긴다. 질소는 산화하면 여러가지 질소산화물, 즉 일산화질소(NO), 삼산화질소(N2O3) 및 이산화질소(NO2) 등이 생기며, 이들을 통틀어 NOx로 나타낸다. 질소산화물은 공기중에서 쉽게 산화하여 이산화질소(NO2)로 변하고, 물에 녹으면 질산(HNO3)이 되므로 산성비의 발생원인이 된다.Nitrogen oxides are produced in high temperature combustion and discharged into the atmosphere, most of which are condensed in nitrogen in the air, but some are caused by oxidation of nitrogen contained in the fuel. When nitrogen is oxidized, various nitrogen oxides, namely nitrogen monoxide (NO), nitrogen trioxide (N 2 O 3 ), and nitrogen dioxide (NO 2 ), and the like are collectively referred to as NOx. Nitrogen oxides are easily oxidized in the air and converted to nitrogen dioxide (NO 2 ). When dissolved in water, nitric acid (HNO 3 ) becomes a source of acid rain.

또한, 질소산화물은 유해하여 직접적으로 인간의 호흡기를 자극하여 염증을 일으키고 식물에 손상을 주며, 간접적으로는 광화학 스모그 반응에서 핵심적 역할을 한다.In addition, nitrogen oxides are harmful and directly irritate the human respiratory system, causing inflammation and damaging plants, and indirectly play a key role in photochemical smog reactions.

황산화물은 대부분 연료중의 황(Sulfur)분이 연소시 공기중의 산소와 결합하여 생성되고 대기중으로 배출된다. 황분이 산화하면 먼저 이산화항(= 아황산가스 : SO2)이 되고, 더 산화하면 삼산화황(= 황산가스 : SO3)이 되는데, 이를 통틀어 SOx (SO2와 SO3)로 나타낸다. SO2는 공기중에서 쉽게 SO3로 산화하고, 이는 공기중 수분과 반응하여 미세한 황산(H2SO4) 방울이 된다. Most of the sulfur oxides are produced by combining sulfur in the fuel with oxygen in the air during combustion and discharged into the atmosphere. When sulfur content is oxidized, it first becomes a port (= sulfur dioxide: SO 2 ), and when it is further oxidized, it becomes sulfur trioxide (= sulfuric acid gas: SO 3 ), which is collectively referred to as SOx (SO 2 and SO 3 ). SO 2 easily oxidizes to SO 3 in air, which reacts with moisture in the air to form fine sulfuric acid (H 2 SO 4 ) droplets.

황산화물 가스는 무색의 강한 자극성 기체로 어떤 농도 이상이면 호흡기에 유독하고, 저농도에서도 저항성이 약한 식물에 해를 주어 고사시킨다. 또한 황산화물은 질소산화물과 함께 산성비를 내리게 하는 원인이 되어 빌딩과 금속구조물을 부식시키고, 동식물에 해를 끼친다.Sulfur oxide gas is a colorless, strong, irritating gas that, when above a certain concentration, is poisonous to the respiratory system and harms plants that have low resistance even at low concentrations. In addition, sulfur oxides, along with nitrogen oxides, cause acid rain to erode, eroding buildings and metal structures, and harming plants and animals.

질소산화물을 처리하는 종래의 화학적 처리 방법으로는 버너 및 공업용로의 경우, 암모니아, 요소 또는 시안(CN)용액을 배기가스에 분사하는 방법이 주로 사용되어 왔으며, 디젤엔진의 경우에는 질소산화물 저감을 위해 요소성분을 포함한 요소(urea)를 분사하는 방법이 가장 최근에 이용되고 있다. 종래 암모니아 및 요소를 이용한 질소산화물 저감방법은 질소산화물의 농도가 1400K(1127℃) 근처에서 최소화 되어 거의 모든 질소산화물이 분해되는 특성이 있으나, 배기가스 온도가 1127℃ 정도로 높아야 하므로 버너를 사용하는 공장에서는 배기가스 재가열 등의 문제가 있어 막대한 에너지 손실을 초래하게 되어 현실적으로 무리가 있다.As a conventional chemical treatment method for treating nitrogen oxides, a method of injecting ammonia, urea or cyan (CN) solution to exhaust gas has been mainly used in burners and industrial furnaces, and in the case of diesel engines, reducing nitrogen oxides The method of spraying urea containing urea components has been used most recently. In the conventional method of reducing nitrogen oxides using ammonia and urea, the concentration of nitrogen oxides is minimized near 1400K (1127 ℃), so that almost all nitrogen oxides are decomposed, but the exhaust gas temperature should be as high as 1127 ℃, so a factory using a burner is used. There are problems such as reheating of exhaust gas, which results in enormous energy loss, which is unreasonable in reality.

암모니아와 요소를 촉매와 함께 장착한 시스템도 근래에 적용되고 있으나 설치비 및 운전비용이 비싼 문제점이 있다. 또한, 암모니아 자체는 독성물질로서 부식성이 강하며 보관이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 시안도 그 자체가 강한 독성을 지니고 있기 때문에 누출시 인명사상의 위험이 매우 크고 보관시 많은 주의를 요한다.  A system in which ammonia and urea are installed together with a catalyst is also applied in recent years, but there is a problem in that installation and operation costs are high. In addition, ammonia itself is a toxic substance and has the disadvantage of being highly corrosive and difficult to store. Since cyanide itself has strong toxicity, the risk of personal injury in case of leakage is very large and requires great care during storage.

더욱이 사용 후 시안이 승화하여 이소시안산으로 되어 질소산화물 저감장치의 저온부에 응축되어 독극물로 잔존하므로 사용시 매우 위험하다. 백금촉매를 이용한 질소산화물 저감 방법은 비교적 낮은 온도(800℃ 정도)에서 질소산화물을 분해할 수 있으나, 장치의 구성이 매우 복잡하며 설치비 및 촉매의 단가가 매우 고가이고, 배기가스가 대용량이거나 고농도의 질소산화물인 경우에는 사용이 불가능하다. 한편, 디젤엔진에서 배출되는 질소산화물의 경우, 국내에서는 그 저감장치가 적용된 예가 아직 없으며, 외국의 경우 토요타 자동차의 촉매를 이용하여 질소산화물과 이른바 매연으로 일컬어지는 입자상 물질을 동시에 저감하는 방법이 있으나 비용이 많이 들고 수명이 짧다는 단점이 있다.Moreover, after use, cyanide sublimates and becomes isocyanoic acid, condensed in the low temperature part of the nitrogen oxide reduction device and remains as a poison, so it is very dangerous when used. The method for reducing nitrogen oxides using platinum catalysts can decompose nitrogen oxides at relatively low temperatures (about 800 ° C), but the configuration of the device is very complex, the installation cost and the cost of the catalyst are very high, and the exhaust gas has a large capacity or high concentration. Nitrogen oxides cannot be used. On the other hand, in the case of nitrogen oxides emitted from diesel engines, there has not been an example in which the reduction device has been applied in Korea. In foreign countries, there is a method of simultaneously reducing nitrogen oxides and so-called particulate matter using a catalyst of Toyota Motor. There are disadvantages of high cost and short life.

황산화물에 의한 대기오염 저감방법에는 사전적 및 사후적 방법이 있다. 사전적 방법에는 저황연료(저황 원유나 석탄) 또는 청정연료(천연가스, LPG)를 선택하거나 석유제품을 미리 탈황(Desulfurization)하는 원천적 방법으로 가장 바람직하다. 사후적 방법으로는 중유나 석탄의 연소로 생긴 연도가스(Flue Gas)중의 아황산가스를 탈황한 뒤 굴뚝으로 배출하는 이른바 배연탈황법으로 경제성면에서 대규모 시설에만 적용가능하다.There are two types of methods for reducing air pollution by sulfur oxides, proactive and ex post. For the prior method, it is most preferable to use a low-sulfur fuel (low-sulfur crude oil or coal) or a clean fuel (natural gas, LPG) or a desulfurization of the petroleum products in advance. As an ex post method, it is a so-called flue gas desulfurization method that desulfurizes sulfur dioxide in flue gas generated by combustion of heavy oil or coal and discharges it into a chimney.

따라서, 질소산화물 및 황산화물을 동시에 효율적으로 저감시키기 위한 안정적이고 경제적인 방법의 필요성이 요구되어지고 있다.Accordingly, there is a need for a stable and economical method for efficiently reducing nitrogen oxides and sulfur oxides simultaneously.

전 세계적으로 환경에 대한 관심이 높아지면서 유해물질의 배출규제가 강화되고 있다. 국제해사기구(IMO)는 2016년부터 배출제한구역(ECAs)내에서 선박의 NOx의 배출량을 기존의 20% 수준으로 감축시키는 규제를 시행 중에 있다. 현재 대표적인 NOx 제거기술로 SCR, EGR, 연료교체, 산화제를 이용한 제거 등이 있다. With increasing interest in the environment around the world, emission control of harmful substances is strengthening. Since 2016, the International Maritime Organization (IMO) has been implementing regulations to reduce the amount of NOx emissions from ships to 20% in the ECAs. Currently, typical NOx removal technologies include SCR, EGR, fuel replacement, and removal using oxidizing agents.

대기로 배출되는 NOx의 약 90%를 차지하는 NO는 수용성이 매우 낮기 때문에 수용성이 높은 다른 질소산화물(NO2, HNO3, HNO2)등으로 산화시키면 습식 스크러버 내에서 제거가 가능하다. 대한민국 등록특허 '10-1696979'에서는 선박 배출물 처리 시스템 및 이를 이용한 처리 방법을 제시하고 있으며, 선박 배출물을 처리하는데 있어서 오존을 사용하며, 산화제를 이용한다. H2O2의 NO 산화율은 약 30%로써 높지 않으나, UV나 산화제를 이용하면 충분한 H2O2가 있을 때 NO 산화율은 100%가 되지만, UV나 산화제를 이용하는 방식은 추가 설비가 필요하기 때문에 공간과 무게가 제한 된 선박에 적용하기에 제약이 많다는 문제점이 있다.NO, which accounts for about 90% of the NOx emitted to the atmosphere, is very low in water so that it can be removed in a wet scrubber by oxidizing it with other highly soluble nitrogen oxides (NO 2 , HNO 3 , HNO 2 ). Republic of Korea Patent Registration '10 -1696979 'proposes a ship emission treatment system and a treatment method using the same, uses ozone in the treatment of ship emissions, and uses an oxidizing agent. The NO oxidation rate of H 2 O 2 is about 30%, which is not high, but when using UV or an oxidizing agent, the NO oxidation rate becomes 100% when sufficient H 2 O 2 is used, but the method using UV or an oxidizing agent requires additional equipment. There is a problem that there are many restrictions to apply to ships with limited space and weight.

KR 10-1696979KR 10-1696979

Oxidation and Removal of Emission from Ship Using Hydrogen Peroxide Photolysis, Clean Technol, Vol.23, No.3, 2017.11, pp.294-301  Oxidation and Removal of Emission from Ship Using Hydrogen Peroxide Photolysis, Clean Technol, Vol.23, No.3, 2017.11, pp.294-301

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은, 배기가스 배출구 내부에서 과산화수소(H2O2)의 열분해가 유도되는 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a NOx and SOx removal device in a wet scrubber in which thermal decomposition of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is induced inside an exhaust gas outlet.

그리고, 습식 스크러버의 구조를 효율적인 처리효율을 위해서 특화된 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a specialized structure for efficient treatment efficiency.

본 발명의 실시 예에 따른 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치는 배기가스 이송라인을 통해서 배기가스 발생원으로부터 발생된 배기가스를 상방향으로 이송시키는 유입구와, 상기 유입구에서 상방향으로 상기 유입구로 투입되는 배기가스를 1/N 배분하여 방사상으로 분기되는 분기부를 구비하고, 상기 각 분기부의 단부에는 개별의 스크러버가 연통되어 구비되고, 상기 스크러버는 동일한 단면적으로 구비되고, 상기 각 스크러버는 개별로 질소산화물 및 황산화물을 제거하는 시스템을 구비하는 습식 스크러버부와; 상기 스크러버부의 일측와 연통하여 구비되고, ph 조절기가 구비되며 상기 크러버 내에서 반응공정을 거친 후 배출라인을 통해서 배출되는 오염수를 처리하는 수처리시스템과; 상기 수처리시스템에서도 산화되지 못한 잔류 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 포함한 오염수를 다시 상기 습식 스크러버부로 회송시키는 회수라인과; 상기 회수라인과 연통되고, 과산화수소(H2O2)를 공급하는 과산화수소 저장부와; 상기 회수라인과 연통되고, 수산화나트륨(NaOH)을 공급하는 수산화나트륨 저장부와; 상기 과산화수소 저장부와 상기 수산화나트륨 저장부와 상기 배기가스 이송라인과 연통되는 유입라인을 포함하여 구비되고, 상기 유입구로 투입되는 배기가스는 상기 분기부를 통해서 각 스크러버로 균일하게 분배되어 질소산화물과 황산화물을 제거하는 습식 스크러버부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치의 구성을 제공한다.The NOx and SOx removal device in a wet scrubber using thermal decomposition of hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention includes an inlet port for transferring exhaust gas generated from an exhaust gas source upward through an exhaust gas transfer line, and upwards from the inlet port Distributing the exhaust gas input to the inlet 1 / N is provided with a branch that is radially branched, the end of each branch is provided with a separate scrubber in communication, the scrubber is provided with the same cross-sectional area, each of the scrubbers A wet scrubber unit having a system for individually removing nitrogen oxides and sulfur oxides; A water treatment system provided in communication with one side of the scrubber part, equipped with a ph regulator, and treating contaminated water discharged through a discharge line after a reaction process in the scrubber; A recovery line for returning contaminated water including residual nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx), which were not oxidized even in the water treatment system, to the wet scrubber part; A hydrogen peroxide storage unit communicating with the recovery line and supplying hydrogen peroxide (H 2 O 2 ); A sodium hydroxide storage unit communicating with the recovery line and supplying sodium hydroxide (NaOH); The hydrogen peroxide storage unit and the sodium hydroxide storage unit and an inflow line communicating with the exhaust gas transfer line are provided, and the exhaust gas inputted to the inlet is uniformly distributed to each scrubber through the branching section, thereby providing nitrogen oxide and sulfuric acid. Provided is a structure of a NOx and SOx removal device in a wet scrubber using thermal decomposition of hydrogen peroxide, characterized by comprising a wet scrubber portion for removing cargo.

이때, 상기 유입라인을 통해서 상기 배기가스 이송라인으로 투입되는 과산화수소와상기 배기가스에 포함된 300~400℃ 배기열원을 이용한 열분해를 통해서 배기 가스에 포함된 NO의 소정의 비율을 산화시키는 것을 특징으로 한다.At this time, it is characterized in that a predetermined ratio of NO contained in the exhaust gas is oxidized through thermal decomposition using hydrogen peroxide introduced into the exhaust gas transfer line through the inflow line and an exhaust heat source of 300 to 400 ° C included in the exhaust gas. do.

한편, 상기 배기가스는 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 포함하고, 상기 습식 스크러버부 내에서 상기 과산화수소(H2O2) 수용액이 분사되며, 상기 배기가스 배출구 내부에서 과산화수소(H2O2)의 열분해가 유도되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the exhaust gas is sulfur oxide (SOx) and nitrogen oxides include (NOx), and is that the hydrogen peroxide (H 2 O 2) aqueous solution injected in the liquid scrubber unit, the hydrogen peroxide inside the exhaust gas outlet (H 2 It characterized in that the thermal decomposition of O 2 ) is induced.

그리고, 상기 수처리시스템에서 배출되는 처리수 중에서 산화되지 않은 잔량의 질소산화물(NOx)은 회수라인(10)을 통하여 과산화수소(H2O2)와 수산화나트륨(NaOH)와 소정의 비율로 혼합한 후, 다시 습식 스크러버부로 투입되는 구성을 특징으로 한다.Then, the remaining amount of nitrogen oxide (NOx) that is not oxidized among the treated water discharged from the water treatment system is mixed with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and sodium hydroxide (NaOH) in a predetermined ratio through the recovery line 10. , It is characterized in that the configuration is introduced back to the wet scrubber.

한편, 상기 수산화나트륨(NaOH)은 0 내지 0.03mol/L로 혼합되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the sodium hydroxide (NaOH) is characterized in that it is mixed with 0 to 0.03mol / L.

그리고, 상기 pH 조절기(4)는 수용액의 pH를 7 내지 9로 조절하는 것을 특징으로 한다.And, the pH controller (4) is characterized in that to adjust the pH of the aqueous solution to 7 to 9.

그리고, 상기 수처리 시스템(3)의 배출구에 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx) 집진탱크(7)가 추가로 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, a sulfur oxide (SOx) and nitrogen oxide (NOx) dust collecting tank 7 is additionally installed at the outlet of the water treatment system 3.

이때, 상기 습식 스크러버부는, 상기 배기가스 이송라인과 연통되고, 배기가스를 상방향으로 이송시키는 유입구와, 상기 유입구로부터 1/N의 갯수로 분기되고, 유입구를 중심으로 상방향으로 소정의 각도에 대해서 방사상으로 분기하는 분기부와, 상기 분기부의 각 단부에는 각 스크러버가 연통하여 구비되고, 상기 스크러버는 동일한 단면적으로 구비되고, 각 스트러버는 독립적인 처리 시스템으로 구비되고, 상기 유입구의 중심축을 중심으로 해서 상기 각 스트러버의 조합된 단면형상이 원형, 타원형 혹은 다각형으로 구비되는 것을 특징으로 한다.At this time, the wet scrubber portion is in communication with the exhaust gas transfer line, the inlet for conveying the exhaust gas upwards, and branched by a number of 1 / N from the inlet, and at a predetermined angle in the upward direction around the inlet With respect to the divergent portion which diverges radially, each scrubber is provided in communication at each end of the branch portion, the scrubber is provided with the same cross-sectional area, and each of the scrubbers is provided as an independent treatment system, centering on the central axis of the inlet. It is characterized in that the combined cross-sectional shape of each of the rubbers is provided in a circular, elliptical or polygonal shape.

상기 각 스트러버는, 상기 유입구의 중심축을 중심으로 소정의 각도만큼의 단면적을 가지는 개별 스트러버로 구성되고, 상기 스트러버가 합쳐져서 원형의 단면적을 가지는 습식 스트러버부를 구비하는 것을 특징으로 한다.Each of the scrubbers is characterized by having a wet strover portion having a cross-sectional area of a predetermined angle with respect to the central axis of the inlet, and having the circular cross-sectional area by combining the strevers.

그리고, 상기 각 스트러버는, 상기 유입구의 중심축을 중심으로 소정의 각도만큼 방사상으로 넓어지는 사다리꼴 형상의 단면적을 가지는 개별 스트러버로 구성되고, 상기 스트러버가 합쳐져서 소정의 다각형 형상의 단면적을 가지는 습식 스트러버부를 구비하는 것을 특징으로 한다. In addition, each of the scrubbers is composed of an individual scrubber having a trapezoidal cross-sectional area that is radially widened by a predetermined angle with respect to the central axis of the inlet, and the scrubbers are combined to have a wet cross-section having a predetermined polygonal shape. It is characterized in that it comprises a strut portion.

그리고, 상기 유입구로 투입되는 배기가스는, 상기 분기부에서 상기 각 스트러버로 균일하게 배분한 후, 상기 각 스트러버에서 각각 별도의 시스템으로 유입되는 배기가스를 균일하게 처리하는 것을 특징으로 한다.In addition, the exhaust gas introduced into the inlet is characterized by uniformly distributing the exhaust gas from each branch to the separate system after being uniformly distributed from the branch to each strever.

상기 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치를 이용한 제거방법에 있어서, 배기가스 이송라인을 통해서 배기가스를 상기 유입라인으로 통해서 투입되는 과산화수소(H2O2)와 배기열을 이용하여 열분해하는 단계; 유입구를 통해서 유입되는 배기가스를 분기부에서 상기 각 스트러버로 균일하게 분기시키는 단계; 상기 각 스크러버 내에서 열분해된 상기 과산화수소(H2O2)가 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 산화시키는 단계; 상기 산화단계에서 발생하는 H+를 수산화나트륨(NaOH)을 사용하여 중화하는 단계; 상기 중화반응을 통해 나오는 처리수를 정화하는 수처리 단계; 및 상기 수처리 공정을 통해 나오는 물에 상기 과산화수소(H2O2) 및 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 다시 습식 스크러버로 회수시키는 단계;를 포함하여 구성된다.In the removal method using a NOx and SOx removal device in a wet scrubber using the thermal decomposition of the hydrogen peroxide, the thermal decomposition using the exhaust gas through the exhaust gas transfer line (H 2 O 2 ) and exhaust heat through the inlet line To do; Uniformly branching the exhaust gas flowing through the inlet from the branching section to each of the strevers; Oxidizing sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) by the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) thermally decomposed in the scrubbers; Neutralizing H + generated in the oxidation step using sodium hydroxide (NaOH); A water treatment step of purifying the treated water coming through the neutralization reaction; And mixing the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and sodium hydroxide (NaOH) in water coming through the water treatment process and recovering it again with a wet scrubber.

이때, 상기 수처리 단계에서 pH 조절기를 이용하여 수처리 시스템 내부의 pH를 7 내지 9의 범위내에서 조절하는 것을 특징으로 한다.At this time, it is characterized in that the pH in the water treatment system is adjusted within a range of 7 to 9 using a pH controller in the water treatment step.

그리고, 상기 수처리 단계 이후에 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 집진하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And, it characterized in that it further comprises the step of collecting sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) after the water treatment step.

본 기술인 과산화수소(H2O2) 저장탱크와 분사 노즐을 제외한 다른 설비가 필요하지 않기 때문에 추가적인 설비비용이 크지 않아 기존의 선박들에게 효과적으로 적용 할 수 있을 것으로 기대된다.Since it does not require any other equipment except the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) storage tank and spray nozzle, this technology is expected to be effectively applied to existing ships because the additional equipment cost is not large.

또한, 반응이 간단하고 이차오염물질을 생성하지 않는 등 부작용이 없으며, 과산화수소(H2O2)의 양에 따라 NOx를 100% 제거 할 수 있다. 제거해야하는 NOx의 양이 많아질수록 과산화수소(H2O2)의 소모가 많기 때문에, NOx 배출량이 많지만 운행에 있어 배출제한구역(ECAs)의 비율이 낮은 대형컨테이너선박이나, 배출제한구역(ECAs)안에서만 운행하지만 NOx 배출량은 적은 소형선박 등에 효과적으로 적용 할 수 있다.In addition, there is no side effect such as a simple reaction and no secondary pollutants, and 100% of NOx can be removed depending on the amount of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). As the amount of NOx to be removed increases, the more hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is consumed, the larger the amount of NOx emissions is, but a large container ship or ECAs that has a low proportion of emission limit zones (ECAs) in operation. It operates only inside, but it can be effectively applied to small ships with low NOx emissions.

한편, 복수개의 독립적으로 동작하는 스크러버로 구성되는 습식 스크러버 시스템과, 배기라인에서 상기 각 개별의 스크러버로 연통되는 분기부의 구조상의 특징으로 인해서 스크러버의 처리효율을 극대화시킬 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.On the other hand, the wet scrubber system composed of a plurality of independently operating scrubbers, and the effect of being able to maximize the processing efficiency of the scrubber can be expected due to the structural characteristics of the branch portion communicating with each individual scrubber in the exhaust line.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소(H2O2) 열분해를 이용한 습식스크러버 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 모사도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 L/G 비율에 따른 NOx 배출량 및 SO2 제거율 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 NOx 배출규제 만족을 위한 H2O2 소모량 및 H2O2 소모량: NO 제거량의 몰 비이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유입구와 분기부로부터 각 스크러버로 연결되는 결합관계를 나타내는 도면이다.
도 8 내지 9는 기존의 습식 스크러버의 구성에 있어서 배기가스가 스크러버 내부에서의 분포상태를 나타낸 것이다.
도 10 내지 11은 본 발명의 실시 예에 따른 습식 스크러버의 구성에서 스크러버 내부의 배기가스 분포상태를 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram of a wet scrubber using hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) pyrolysis according to an embodiment of the present invention.
2 is a process schematic diagram according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph of NOx emission and SO 2 removal according to the L / G ratio according to an embodiment of the present invention.
4 is a molar ratio of H 2 O 2 consumption and H 2 O 2 consumption: NO removal to satisfy NOx emission regulation according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 is a view showing a coupling relationship connected to each scrubber from the inlet and the branch according to an embodiment of the present invention.
8 to 9 show the distribution of the exhaust gas inside the scrubber in the configuration of the existing wet scrubber.
10 to 11 shows the exhaust gas distribution state inside the scrubber in the configuration of the wet scrubber according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art to understand the spirit of the present invention may easily propose other embodiments within the scope of the same spirit.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소(H2O2) 열분해를 이용한 습식스크러버 개요도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 모사도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 L/G 비율에 따른 NOx 배출량 및 SO2 제거율 그래프이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 NOx 배출규제 만족을 위한 H2O2 소모량 및 H2O2 소모량: NO 제거량의 몰 비이다.1 is a schematic diagram of a wet scrubber using hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) pyrolysis according to an embodiment of the present invention. 2 is a process schematic diagram according to an embodiment of the present invention. 3 is a graph of NOx emission and SO 2 removal according to the L / G ratio according to an embodiment of the present invention. 4 is a molar ratio of H 2 O 2 consumption and H 2 O 2 consumption: NO removal to satisfy NOx emission regulation according to an embodiment of the present invention.

도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유입구(8)와 분기부(11)로부터 각 스크러버로 연결되는 결합관계를 나타내는 도면이다. 도 8 내지 9는 기존의 습식 스크러버의 구성에 있어서 배기가스가 스크러버 내부에서의 분포상태를 나타낸 것이다. 도 10 내지 11은 본 발명의 실시 예에 따른 습식 스크러버의 구성에서 스크러버 내부의 배기가스 분포상태를 나타낸 것이다.5 to 7 are views showing a coupling relationship connected to each scrubber from the inlet 8 and the branch 11 according to an embodiment of the present invention. 8 to 9 show the distribution of the exhaust gas inside the scrubber in the configuration of the existing wet scrubber. 10 to 11 shows the exhaust gas distribution state inside the scrubber in the configuration of the wet scrubber according to an embodiment of the present invention.

살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치는 배기가스 이송라인을 통해서 배기가스 발생원으로부터 발생된 배기가스를 상방향으로 이송시키는 유입구(8)와, 상기 유입구(8)에서 상방향으로 상기 유입구(8)로 투입되는 배기가스를 1/N 배분하여 방사상으로 분기되는 분기부(11)를 구비하고, 상기 각 분기부(11)의 단부에는 개별의 스크러버가 연통되어 구비되고, 상기 스크러버는 동일한 단면적으로 구비되고, 상기 각 스크러버는 개별로 질소산화물 및 황산화물을 제거하는 시스템을 구비하는 습식 스크러버부(2)와; 상기 스크러버부의 일측와 연통하여 구비되고, ph 조절기가 구비되며 상기 크러버 내에서 반응공정을 거친 후 배출라인을 통해서 배출되는 오염수를 처리하는 수처리시스템과; 상기 수처리시스템에서도 산화되지 못한 잔류 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 포함한 오염수를 다시 상기 습식 스크러버부(2)로 회송시키는 회수라인과; 상기 회수라인과 연통되고, 과산화수소(H2O2)를 공급하는 과산화수소 저장부와; 상기 회수라인과 연통되고, 수산화나트륨(NaOH)을 공급하는 수산화나트륨 저장부와; 상기 과산화수소 저장부와 상기 수산화나트륨 저장부와 상기 배기가스 이송라인과 연통되는 유입라인을 포함하여 구비되고, 상기 유입구(8)로 투입되는 배기가스는 상기 분기부(11)를 통해서 각 스크러버로 균일하게 분배되어 질소산화물과 황산화물을 제거하는 습식 스크러버부(2)를 구비하는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치의 구성을 제공한다.Looking at, the NOx and SOx removal device in a wet scrubber using thermal decomposition of hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention includes an inlet 8 for transferring exhaust gas generated from an exhaust gas source upward through an exhaust gas transfer line, and Dispensing the exhaust gas inputted to the inlet (8) in the upward direction from the inlet (8) 1 / N is provided with a branch portion (11) that is branched radially, the end of each branch portion (11) a separate scrubber Is provided in communication, the scrubber is provided with the same cross-section, each scrubber is a wet scrubber portion (2) having a system for removing nitrogen oxides and sulfur oxides individually; A water treatment system provided in communication with one side of the scrubber part, equipped with a ph regulator, and treating contaminated water discharged through a discharge line after a reaction process in the scrubber; A recovery line for returning contaminated water including residual nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx), which were not oxidized even in the water treatment system, to the wet scrubber part 2 again; A hydrogen peroxide storage unit communicating with the recovery line and supplying hydrogen peroxide (H 2 O 2 ); A sodium hydroxide storage unit communicating with the recovery line and supplying sodium hydroxide (NaOH); The hydrogen peroxide storage unit and the sodium hydroxide storage unit and an inflow line communicating with the exhaust gas transfer line are provided, and the exhaust gas introduced into the inlet 8 is uniform to each scrubber through the branch 11. It provides a configuration of a NOx and SOx removal device in a wet scrubber using the thermal decomposition of hydrogen peroxide, characterized in that it has a wet scrubber portion (2) to remove nitrogen oxides and sulfur oxides.

이때, 상기 유입라인을 통해서 상기 배기가스 이송라인으로 투입되는 과산화수소와상기 배기가스에 포함된 300~400℃ 배기열원을 이용한 열분해를 통해서 배기 가스에 포함된 NO의 소정의 비율을 산화시키는 것을 특징으로 한다.At this time, it is characterized in that a predetermined ratio of NO contained in the exhaust gas is oxidized through thermal decomposition using hydrogen peroxide introduced into the exhaust gas transfer line through the inflow line and an exhaust heat source of 300 to 400 ° C included in the exhaust gas. do.

한편, 상기 배기가스는 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 포함하고, 상기 습식 스크러버부(2) 내에서 상기 과산화수소(H2O2) 수용액이 분사되며, 상기 배기가스 배출구 내부에서 과산화수소(H2O2)의 열분해가 유도되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the exhaust gas includes sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx), the aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) aqueous solution is injected in the wet scrubber part 2, and hydrogen peroxide inside the exhaust gas outlet It characterized in that the thermal decomposition of (H 2 O 2 ) is induced.

그리고, 상기 수처리시스템에서 배출되는 처리수 중에서 산화되지 않은 잔량의 질소산화물(NOx)은 회수라인(10)을 통하여 과산화수소(H2O2)와 수산화나트륨(NaOH)와 소정의 비율로 혼합한 후, 다시 습식 스크러버부(2)로 투입되는 구성을 특징으로 한다.Then, the remaining amount of nitrogen oxide (NOx) that is not oxidized among the treated water discharged from the water treatment system is mixed with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and sodium hydroxide (NaOH) in a predetermined ratio through the recovery line 10. , It is characterized by a configuration that is introduced back to the wet scrubber (2).

한편, 상기 수산화나트륨(NaOH)은 0 내지 0.03mol/L로 혼합되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the sodium hydroxide (NaOH) is characterized in that it is mixed with 0 to 0.03mol / L.

그리고, 상기 pH 조절기(4)는 수용액의 pH를 7 내지 9로 조절하는 것을 특징으로 한다.And, the pH controller (4) is characterized in that to adjust the pH of the aqueous solution to 7 to 9.

그리고, 상기 수처리 시스템(3)의 배출구에 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx) 집진탱크(7)가 추가로 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, a sulfur oxide (SOx) and nitrogen oxide (NOx) dust collecting tank 7 is additionally installed at the outlet of the water treatment system 3.

이때, 상기 습식 스크러버부(2)는, 상기 배기가스 이송라인과 연통되고, 배기가스를 상방향으로 이송시키는 유입구(8)와, 상기 유입구(8)로부터 1/N의 갯수로 분기되고, 유입구(8)를 중심으로 상방향으로 소정의 각도에 대해서 방사상으로 분기하는 분기부(11)와, 상기 분기부(11)의 각 단부에는 각 스크러버가 연통하여 구비되고, 상기 스크러버는 동일한 단면적으로 구비되고, 각 스트러버는 독립적인 처리 시스템으로 구비되고, 상기 유입구(8)의 중심축을 중심으로 해서 상기 각 스트러버의 조합된 단면형상이 원형, 타원형 혹은 다각형으로 구비되는 것을 특징으로 한다.At this time, the wet scrubber part 2 is in communication with the exhaust gas transfer line, the inlet port 8 for transferring the exhaust gas upward, and the inlet port 8 is branched to the number of 1 / N, the inlet port (8) The diverging portion 11 which branches radially with respect to a predetermined angle in the upward direction with respect to the center, and each scrubber is provided in communication with each end of the branching portion 11, and the scrubber has the same cross-sectional area It is characterized in that each of the rubbers is provided as an independent treatment system, and the combined cross-sectional shape of each of the rubbers is provided in a circular, elliptical or polygonal shape around the central axis of the inlet 8.

상기 각 스트러버는, 상기 유입구(8)의 중심축을 중심으로 소정의 각도만큼의 단면적을 가지는 개별 스트러버로 구성되고, 상기 스트러버가 합쳐져서 원형의 단면적을 가지는 습식 스트러버부를 구비하는 것을 특징으로 한다.Each of the strrubbers is composed of an individual thruster having a cross-sectional area of a predetermined angle with respect to the central axis of the inlet 8, and the strevers are combined to provide a wet strover portion having a circular cross-sectional area. do.

그리고, 상기 각 스트러버는, 상기 유입구(8)의 중심축을 중심으로 소정의 각도만큼 방사상으로 넓어지는 사다리꼴 형상의 단면적을 가지는 개별 스트러버로 구성되고, 상기 스트러버가 합쳐져서 소정의 다각형 형상의 단면적을 가지는 습식 스트러버부를 구비하는 것을 특징으로 한다. In addition, each of the strevers is composed of individual struts having a trapezoidal cross-sectional area that is radially widened by a predetermined angle around the central axis of the inlet port 8, and the cross-section of a predetermined polygonal shape by combining the strevers It characterized in that it is provided with a wet strover portion having.

그리고, 상기 유입구(8)로 투입되는 배기가스는, 상기 분기부(11)에서 상기 각 스트러버로 균일하게 배분한 후, 상기 각 스트러버에서 각각 별도의 시스템으로 유입되는 배기가스를 균일하게 처리하는 것을 특징으로 한다.Then, the exhaust gas inputted to the inlet 8 is uniformly distributed to each of the strevers in the branch 11, and then uniformly treats the exhaust gas flowing into each separate system from the respective strevers. It is characterized by.

입구에 배기가스 통로가 연결되고 출구에 배출라인(9)이 연결된 습식 스크러버(2); 상기 배기가스 통로 내부와 유입라인(8)으로 연결되어 연결부 말미에 과산화수소(H2O2) 분사노즐이 장착되고, 회수라인(10)과 연결된 과산화수소(H2O2) 저장부(5); 및 상기 회수라인(10)과 연결된 수산화나트륨(NaOH) 저장부(6);를 포함하고, 상기 습식 스크러버 내에서 상기 과산화수소(H2O2) 수용액이 분사되며, 상기 배기가스 배출구 내부에서 과산화수소(H2O2)의 열분해가 유도되는 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치를 제공한다.A wet scrubber 2 having an exhaust gas passage connected to an inlet and an exhaust line 9 connected to an outlet; A hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) injection nozzle connected to the exhaust gas passage and an inlet line 8 at the end of the connection part, and a hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) storage 5 connected to the recovery line 10; And a sodium hydroxide (NaOH) storage unit 6 connected to the recovery line 10, the aqueous solution of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is sprayed in the wet scrubber, and hydrogen peroxide ( It provides a NOx and SOx removal device in a wet scrubber where pyrolysis of H 2 O 2 ) is induced.

배기가스는 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 포함하고, 상기 과산화수소(H2O2) 수용액과 열분해에 의해 제거된다. 또한, 습식 스크러버(2) 내부로 투입되는 기체 대비 수용액(L/G, 단위 L/m3)비율은 0.4이상이며, 과산화수소(H2O2)는 질소산화물(NOx)과 몰비 0.3 ~ 1.4의 비율로 사용될 수 있다. 과산화수소(H2O2)는 300~400℃에서 열분해 되어 질소산화물의 일부를 산화시키며, 산화되지 않은 잔량의 질소산화물은 습식 스크러버 내부에서 과산화수소(H2O2) 수용액에 의해 산화되어 물에 녹아 제거될 수 있다. 이러한 특성 또는 과정은 하기 설명 및 실시예에 의해 더욱 상세히 설명된다.The exhaust gas contains sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx), and is removed by thermal decomposition with the aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) solution. In addition, the ratio of the aqueous solution (L / G, unit L / m 3 ) to the gas injected into the wet scrubber (2) is greater than or equal to 0.4, and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) has a nitrogen oxide (NOx) and molar ratio of 0.3 to 1.4. Can be used in proportions. Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is thermally decomposed at 300 ~ 400 ℃ to oxidize a part of nitrogen oxide, and the remaining amount of unoxidized nitrogen oxide is oxidized by aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) solution in a wet scrubber and dissolved in water. Can be removed. These characteristics or processes are explained in more detail by the following description and examples.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소(H2O2) 열분해를 이용한 습식 스크러버 개요도이다.1 is a schematic diagram of a wet scrubber using hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) pyrolysis according to an embodiment of the present invention.

선박용 디젤엔진(1)으로부터 발생하는 배기가스는 유입라인(8)을 따라 연결된 과산화수소(H2O2) 저장탱크(5)로부터 공급된 과산화수소(H2O2)를 분사노즐을 통해 배기가스로 분사한다. 분사된 과산화수소(H2O2)는 열분해되고, 습식 스크러버(2)에서 반응하여 질소산화물(NOx)을 제거하게 된다. 산화되지 않은 잔량의 질소산화물(NOx)은 회수라인(10)을 통해 다시 습식 스크러버(2)로 보내지게 된다.An exhaust gas generated from diesel engines (1) is the exhaust gas of hydrogen peroxide (H 2 O 2) a storage tank (5) The hydrogen peroxide (H 2 O 2) supplied from the connected along the inlet line 8 via an injection nozzle Spray. The sprayed hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is thermally decomposed and reacts in a wet scrubber 2 to remove nitrogen oxides (NOx). The residual nitrogen oxide (NOx) that is not oxidized is sent back to the wet scrubber 2 through the recovery line 10.

2NO + 3H2O2 ↔ 2H+ + 2NO3 - + 2H2O 2NO + 3H 2 O 2 ↔ 2H + + 2NO 3 - + 2H 2 O

위의 반응식처럼, 일산화질소(NO)가 과산화수소(H2O2)와 반응할 때, H+가 생성되는데, 이것이 많아지면 반응식의 역반응 속도가 증가하고, 이것을 제거하면 르샤틀리에의 원리에 의해 정반응속도가 증가하기 때문에 이를 위해 NaOH가 사용된다. NaOH 저장탱크(6)를 두어 상기 회수라인(10)에 과산화수소(H2O2) 수용액 및 NaOH가 첨가된다.As shown in the above reaction formula, when nitrogen monoxide (NO) reacts with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), H + is produced, and when it increases, the rate of the reverse reaction of the reaction increases, and when it is removed, it is positively reacted by Le Chatelier's principle. NaOH is used for this because of the increased speed. An aqueous NaOH storage tank 6 is added to the recovery line 10 to add hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) aqueous solution and NaOH.

본 발명의 다른 측면에 따르면,According to another aspect of the invention,

입구에 배기가스 배출구가 연결되고 출구에 배출라인(9)이 연결된 습식 스크러버(2); 상기 배기가스 배출구 내부와 유입라인(8)으로 연결된 말미에 과산화수소(H2O2) 분사노즐이 장착되고, 회수라인(10)과 연결된 과산화수소(H2O2) 저장부(5); 회수라인(10)과 연결된 수산화나트륨(NaOH) 저장부(6); 및 상기 습식 스크러버(2)의 배출라인(9)과 연결되며, pH 조절기(4)가 장착된 수처리 시스템(3);를 포함하고, 상기 습식 스크러버 내에서 상기 과산화수소(H2O2) 수용액이 분사되며, 상기 배기가스 배출구 내부에서 과산화수소(H2O2)의 열분해가 유도되는 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치를 제공한다.A wet scrubber 2 having an exhaust gas outlet connected to an inlet and an exhaust line 9 connected to an outlet; A hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) injection nozzle is installed at the end connected to the exhaust gas outlet and the inlet line 8, and a hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) storage unit 5 connected to the recovery line 10; A sodium hydroxide (NaOH) storage 6 connected to the recovery line 10; And a water treatment system 3 connected to the discharge line 9 of the wet scrubber 2 and equipped with a pH controller 4, wherein the aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) aqueous solution is in the wet scrubber. It is injected, and provides a NOx and SOx removal device in a wet scrubber in which thermal decomposition of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is induced inside the exhaust gas outlet.

수처리 시스템(3)을 통과하여 나오는 정화된 물은 회수라인(10)을 통하여 과산화수소(H2O2)와 수산화나트륨(NaOH)이 혼합되고, 다시 습식 스크러버(2)로 순환될 수 있다. 또한, 수산화나트륨(NaOH)은 0 내지 0.03mol/L로 혼합되며, pH 조절기(4)는 수용액의 pH를 7 내지 9로 조절할 수 있고, 수처리 시스템(3)의 배출구에 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx) 집진탱크(7)가 추가로 설치될 수 있다.The purified water flowing through the water treatment system 3 may be mixed with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and sodium hydroxide (NaOH) through the recovery line 10 and circulated back to the wet scrubber 2. In addition, sodium hydroxide (NaOH) is mixed at 0 to 0.03 mol / L, the pH controller 4 can adjust the pH of the aqueous solution to 7 to 9, sulfur oxide (SOx) and the outlet of the water treatment system 3 A nitrogen oxide (NOx) dust collection tank 7 may be additionally installed.

습식 스크러버(2) 내 반응을 통해 나오는 오염된 물은 배출라인(9)을 통해 폐수 처리하는 수처리 시스템(3)으로 보내질 수 있다. 또한, 수처리 시스템(3)에는 pH 조절기(4)가 적용되어 NaOH의 적정 농도를 조절할 수 있다.The contaminated water coming out of the reaction in the wet scrubber 2 can be sent to a water treatment system 3 for wastewater treatment through the discharge line 9. In addition, a pH controller 4 is applied to the water treatment system 3 to adjust the proper concentration of NaOH.

또한, NaOH 저장 탱크(6)를 두어 질소산화물의 산화율을 높이기 위해 과산화수소(H2O2)에 NaOH를 첨가하는 공정이 적용될 수 있고, 회수라인(10)을 통해 습식 스크러버(2)로 재공급될 수 있다. 또한, 미세먼지(PM), 황산화물, 질소산화물 집진 탱크(7)를 두어 수처리로 인해 나오는 미세먼지(PM), 질소산화물, 황산화물 등을 저장할 수 있다.In addition, a process of adding NaOH to hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) to increase the oxidation rate of nitrogen oxides by placing the NaOH storage tank 6 may be applied, and resupply to the wet scrubber 2 through the recovery line 10 Can be. In addition, the fine dust (PM), sulfur oxide, nitrogen oxide dust collection tank 7 is placed to store fine dust (PM), nitrogen oxides, sulfur oxides, etc., which are generated by water treatment.

선박용 습식 스크러버(2)는 열기관에서 발생하는 배기가스의 분진을 제거하기 위한 선박용 습식 스크러버에 있어서, 상기 배기가스를 세정하기 위한 세정액이 분사되는 챔버를 갖는 하우징과, 상기 챔버를 배기가스유입로와 세정액저장부로 분할하는 열전모듈 파티션을 포함하고, 상기 열전모듈 파티션은 상기 배기가스 유입로측 배기가스와 접촉하는 고온부와 상기 세정액 저장부 측 세정액과 접촉하는 저온부를 가지도록 상기챔버 내에 배치될 수 있다.The wet scrubber for ships 2 is a wet scrubber for ships for removing dust from exhaust gas generated in a heat engine, the housing having a chamber through which a cleaning liquid for cleaning the exhaust gas is injected, and the chamber with an exhaust gas inflow path It includes a thermoelectric module partition for dividing into the cleaning liquid storage unit, the thermoelectric module partition may be disposed in the chamber to have a high temperature portion in contact with the exhaust gas inlet side exhaust gas and a low temperature portion in contact with the cleaning liquid storage side side cleaning liquid. .

습식 스크러버의 원리는 액적, 액막, 기포등에 의해 함진가스를 세정하여 입자에 부착, 입자상호간의 응집을 촉진시켜 직접 가스의 흐름으로부터 입자를 분리 시키는 장치이다. 습식 스크러버의 일반적인 포집원리는 액적에 입자가 충돌하여 부착, 미립자 확산에 의한 입자간 응집, 배기가스의 증습에 의한 입자간 응집, 입자를 핵으로 증기의 응결 및 응집성 촉진 또는 기포에 입자가 접촉하여 부착이 될 수 있다. 사용되는 액체는 주로 물(water)이지만 경우에 따라서 표면 활성제를 사용하기도 하며 최종적으로 mist가 인근지역으로 비산되는 것을 방지하기 위하여 데미스터(demister)를 설치하는 것이 바람직하다.The principle of the wet scrubber is a device that separates particles from the flow of gas directly by washing the impregnated gas with droplets, liquid films, bubbles, etc., and adhering to the particles, promoting aggregation between particles. The general collecting principle of wet scrubbers is that particles collide with droplets, adhere to particles, intergranular aggregation by diffusion of particulates, intergranular aggregation by steam evaporation, promote vapor condensation and cohesiveness of particles into the nucleus, or particles contact with air bubbles It can be attached. The liquid used is mainly water, but in some cases, a surface active agent is used, and it is desirable to install a demister to prevent mist from being finally scattered to nearby areas.

본 발명에서 과산화수소(H2O2)는 분사노즐을 통해 배기가스 배출구로 분사된다. 분사 노즐은 처리용량에 따라 복수 개를 설치할 수 있고, 복수 개의 액적 분사 노즐을 설치할 경우에는 액적 분사각도를 조절하여 서로 다른 액적 분사 노즐에서 분사된 액적 사이에 간섭이 일어나지 않게 하고, 액적이 탱크 벽면에 접촉하는 것을 최소화하는 것이 반응에 효율을 증가시킬 수 있다. 액적 분사 노즐의 노즐경을 조절하여 액적의 입경을 80 내지 200 ㎛로 변화시킬 수 있다. 상기 입경의 변화를 통해 열분해 반응을 조절할 수 있다.In the present invention, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is injected into the exhaust gas outlet through an injection nozzle. A plurality of spray nozzles can be installed depending on the processing capacity, and when multiple droplet spray nozzles are installed, the droplet spray angle is adjusted to prevent interference between droplets sprayed from different droplet spray nozzles, and the droplets are placed on the tank wall. Minimizing contact with can increase the efficiency of the reaction. The particle diameter of the droplet can be changed to 80 to 200 μm by adjusting the nozzle diameter of the droplet injection nozzle. The thermal decomposition reaction can be controlled by changing the particle size.

과산화수소(H2O2)를 열분해시키면 질소산화물을 효과적으로 산화시킬 수 있다. 과산화수소(H2O2)는 약 300℃에서 열분해가 되고, 바람직하게는 450~550℃에서 OH·로 균일하게 열분해가 된다.Pyrolysis of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) can effectively oxidize nitrogen oxides. Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is thermally decomposed at about 300 ° C., preferably thermally decomposed uniformly with OH · at 450 to 550 ° C.

상기 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치를 이용한 제거방법에 있어서, 배기가스 이송라인을 통해서 배기가스를 상기 유입라인으로 통해서 투입되는 과산화수소(H2O2)와 배기열을 이용하여 열분해하는 단계; 유입구(8)를 통해서 유입되는 배기가스를 분기부(11)에서 상기 각 스트러버로 균일하게 분기시키는 단계; 상기 각 스크러버 내에서 열분해된 상기 과산화수소(H2O2)가 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 산화시키는 단계; 상기 산화단계에서 발생하는 H+를 수산화나트륨(NaOH)을 사용하여 중화하는 단계; 상기 중화반응을 통해 나오는 처리수를 정화하는 수처리 단계; 및 상기 수처리 공정을 통해 나오는 물에 상기 과산화수소(H2O2) 및 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 다시 습식 스크러버로 회수시키는 단계;를 포함하여 구성된다.In the removal method using a NOx and SOx removal device in a wet scrubber using the thermal decomposition of the hydrogen peroxide, the thermal decomposition using the exhaust gas through the exhaust gas transfer line (H 2 O 2 ) and exhaust heat through the inlet line To do; Uniformly branching the exhaust gas flowing through the inlet (8) from the branching section (11) to each of the respective thrubbers; Oxidizing sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) by the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) thermally decomposed in the scrubbers; Neutralizing H + generated in the oxidation step using sodium hydroxide (NaOH); A water treatment step of purifying the treated water coming through the neutralization reaction; And mixing the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and sodium hydroxide (NaOH) in water coming through the water treatment process and recovering it again with a wet scrubber.

이때, 상기 수처리 단계에서 pH 조절기를 이용하여 수처리 시스템 내부의 pH를 7 내지 9의 범위내에서 조절하는 것을 특징으로 한다.At this time, it is characterized in that the pH in the water treatment system is adjusted within a range of 7 to 9 using a pH controller in the water treatment step.

그리고, 상기 수처리 단계 이후에 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 집진하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And, it characterized in that it further comprises the step of collecting sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) after the water treatment step.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면,According to another aspect of the invention,

배기가스를 이용하여 과산화수소(H2O2)를 열분해하는 단계; 열분해된 상기 과산화수소(H2O2)가 습식 스크러버 내에서 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 산화하는 단계; 상기 산화단계에서 발생하는 H+를 수산화나트륨(NaOH)을 사용하여 중화하는 단계; 반응을 통해 나오는 물을 정화하는 수처리 단계; 및 상기 수처리 공정을 통해 나오는 물에 상기 과산화수소(H2O2) 및 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 다시 습식 스크러버로 회수하는 단계;로 구성된 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거공정을 제공한다.Thermally decomposing hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) using exhaust gas; The thermally decomposed hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) oxidizing sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) in a wet scrubber; Neutralizing H + generated in the oxidation step using sodium hydroxide (NaOH); A water treatment step of purifying water coming through the reaction; And mixing the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and sodium hydroxide (NaOH) with water coming out through the water treatment process to recover it again with a wet scrubber. It provides a NOx and SOx removal process in the wet scrubber.

pH 조절기(4)는 수처리 시스템(3) 내부의 pH를 7 내지 9로 조절하며, 수처리 공정 이후에 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 집진하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거공정을 제공한다.The pH controller 4 adjusts the pH inside the water treatment system 3 to 7 to 9, and further comprises a process of collecting sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) after the water treatment process. Provides NOx and SOx removal process in the scrubber.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정모사도이다.2 is a process simulation diagram according to an embodiment of the present invention.

H2O2 수용액을 이용한 스크러버의 SOx와 NOx의 제거효율을 보기 위해 타겟 엔진과 일반적인 배기가스 성분 데이터를 바탕으로 공정모사를 통해 시뮬레이션을 진행하였다.In order to see the removal efficiency of SOx and NOx in the scrubber using H 2 O 2 aqueous solution, simulation was conducted through process simulation based on the target engine and general exhaust gas component data.

선박 배기가스의 온도가 약 350℃로 고온이기 때문에 과산화수소(H2O2)의 열분해를 이용하여 NO를 산화시킬 수 있다. 과산화수소(H2O2)와 NO의 중간 반응은 매우 빠른시간에 진행되기 때문에 모든 반응식을 공정모사에 이용 할 수 없으므로, 다음의 중간생성물을 제외한 통합반응식의 반응속도를 이용하여 공정모사를 진행할 수 있다.Since the temperature of the exhaust gas of the ship is high at about 350 ° C, NO can be oxidized by thermal decomposition of hydrogen peroxide (H 2 O 2) . Since the intermediate reaction between hydrogen peroxide (H 2 O 2) and NO proceeds very quickly, all reaction formulas cannot be used for process simulation. Therefore, process simulation can be performed using the reaction rate of the integrated reaction formula except for the following intermediate products. have.

따라서 본 발명은 하기 H2O2와 NO의 통합반응식을 이용하여 주어진 운전조건에서 NOx의 제거에 따라 필요한 H2O2를 계산할 수 있다.Therefore, the present invention can calculate the required H 2 O 2 according to the removal of NOx at a given operating condition using the following integrated reaction formula of H 2 O 2 and NO.

3HNO2 ↔ HNO3 + 2NO + H2O3HNO 2 ↔ HNO 3 + 2NO + H 2 O

HNO2 + H2O2 → HNO3 + H2O HNO 2 + H 2 O 2 → HNO 3 + H 2 O

2NO + 3H 2 O 2 → 2HNO 3 + 2H 2 O 2NO + 3H 2 O 2 → 2HNO 3 + 2H 2 O

항목Item UnitUnit 1One 22 33 44 55 66 H2O2 consumptionH2O2 consumption kmol/hkmol / h 22.3622.36 16.4616.46 12.6012.60 7.757.75 2.912.91 0.170.17 De-NO rateDe-NO rate kmol/hkmol / h 16.4916.49 12.2912.29 9.499.49 5.985.98 2.482.48 0.500.50 H2O2:NO ratioH2O2: NO ratio molmol 1.361.36 1.341.34 1.331.33 1.291.29 1.171.17 0.340.34

표 1은 NOx 배출규제를 만족시키는 과산화수소(H2O2) 소모량을 나타낸다.본 발명에서 H2O2:NO의 사용되는 몰 비는 0.3~1.4일 때 NOx의 배출규제를 만족 시킬 수 있기 때문에 가장 바람직하다.Table 1 shows the amount of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) consumption that satisfies the NOx emission regulation. Since the molar ratio of H 2 O 2 : NO used in the present invention is 0.3 to 1.4, NOx emission regulation can be satisfied. Most preferred.

본 발명에서 질소산화물이 저감되는 작용기전과 그 반응식은 다음과 같다.In the present invention, the mechanism of action for reducing nitrogen oxides and its reaction formula are as follows.

H2O2 → 2 ·OH ( by Thermal-decomposition)H 2 O 2 → 2OH (by Thermal-decomposition)

H2O2 + ·OH → HO2· + H2O H 2 O 2 + · OH → HO 2 · + H 2 O

·OH + ·OH → H2O2 OH + OH → H 2 O 2

HO2· + HO2· → H2O2 + O2 HO 2 · + HO 2 · → H 2 O 2 + O 2

HO2· + ·OH → H2O + O2 HO 2 · + OH → H 2 O + O 2

NO + ·OH → HNO2 NO + OH → HNO 2

NO + ·OH → NO2 + ·HNO + OH → NO 2 + H

NO2 + ·OH → HNO3 NO 2 + OH → HNO 3

HNO2 + ·OH → HNO3 + ·HHNO 2 + HOH → HNO 3 + H

과산화수소(H2O2)는 분해되어 OH 라디칼이 발생한다. 단, 과산화수소(H2O2)가 완전히 OH 라디칼로 전환되는 것은 아니며, 대기압의 배기가스 조건하에서 430℃일 때 과산화수소(H2O2)가 OH 라디칼로의 전환율이 가장 높다. 그 후, 과산화수소(H2O2)가 OH 라디칼과 반응하여 물(H2O)과 HO2로 존재한다. 한편, 일반적으로 연소과정에서 발생하는 질소산화물의 90~95%는 NO이며, 나머지는 NO2 또는 N2O이다.Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) decomposes to generate OH radicals. However, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is not completely converted to OH radicals, and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) has the highest conversion rate to OH radicals at 430 ° C. under atmospheric pressure exhaust gas conditions. Thereafter, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) reacts with OH radicals to exist as water (H 2 O) and HO 2 . On the other hand, in general, 90 to 95% of nitrogen oxides generated in the combustion process are NO, and the rest are NO 2 or N 2 O.

엔진의 배기가스의 온도가 약 300~400℃이기 때문에 과산화수소(H2O2)의 열분해를 이용하여 NO를 산화시킬 수 있다. 엔진에서 나오는 배기가스에 과산화수소(H2O2)를 분사하게 되면 과산화수소(H2O2)의 일부는 열분해 되어 NO를 산화시킨다. 산화되지 않은 NO는 습식스크러버로 들어가 H2O2 수용액에 의해 다른 질소산화물로 산화되어 물에 녹아 제거 된다.Since the temperature of the exhaust gas of the engine is about 300 to 400 ° C, NO can be oxidized by thermal decomposition of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). When hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is injected into the exhaust gas from the engine, a part of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is thermally decomposed to oxidize NO. NO which is not oxidized enters the wet scrubber and is oxidized to other nitrogen oxides by H 2 O 2 aqueous solution, dissolved in water and removed.

이와 같은 질소산화물을 함유하는 배기가스를 과산화수소수와 접촉시키면 HO2 와 NO가 반응하여 NO는 NO2로 전환된다.When the exhaust gas containing nitrogen oxide is brought into contact with hydrogen peroxide, HO 2 and NO react and NO is converted into NO 2 .

상기 NO2로 전환된 반응물에 물을 분사하면 질소산화물은 NO2 함유 수용액으로 된다. NO2는 물에 잘 용해되는 성질을 가지고 있기 때문에, 물을 분사함으로써 쉽게 NO2 함유 수용액이 얻어진다.When water is injected into the reactant converted to NO 2 , nitrogen oxides become an NO 2 containing aqueous solution. Since NO 2 is soluble in water, an aqueous solution containing NO 2 is easily obtained by spraying water.

또한 스크러버내에서 과산화수소(H2O2)수용액을 이용한 NO의 산화율을 높이기 위해서 NaOH를 이용한다. NaOH를 사용하는 이유는 다음과 같다.In addition, NaOH is used to increase the oxidation rate of NO using a hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) aqueous solution in a scrubber. The reasons for using NaOH are as follows.

NO가 산화하면 다량의 H+가 발생하고, 수용액에서 H+의 농도가 높아질수록 역반응이 유리해지기 때문에 NaOH의 OH-로 중화를 시켜 정반응이 유도되도록한다.When NO is oxidized, a large amount of H + is generated, and the higher the concentration of H + in the aqueous solution, the more favorable the reverse reaction is, so neutralize with OH- of NaOH to induce a positive reaction.

하기 반응식은 NaOH를 이용하여 H+를 중화시키는 반응식이다.The following reaction scheme is a reaction scheme for neutralizing H + using NaOH.

NO + ·OH ↔ H+ +NO2-NO + OH ↔ H + + NO 2-

2NO + 3H2O2 ↔ 2H+ + 2NO3- + 2HO2NO + 3H 2 O 2 ↔ 2H + + 2NO 3- + 2HO

NaOH의 이온화로 생긴 OH- 이온이 H+와 만나 산화·환원 반응을 일으켜 H+를 효과적으로 제거하기 때문에 NaOH를 이용하면 NO의 산화율을 높일 수 있다. NaOH의 사용량이 늘어날수록 수용액의 pH는 증가하고, 사용량이 줄어들면 비례하여 감소하게 된다. NaOH의 사용량은 0~0.03mol/L로 pH농도에 따라 조절하여 수용액은 pH 7 내지 9의 약 알칼리를 유지하는 것이 바람직하다.When OH - ions generated by ionization of NaOH meet H + and cause oxidation / reduction reactions, H + is effectively removed, so NaOH can increase the oxidation rate of NO. As the amount of NaOH increases, the pH of the aqueous solution increases, and when it decreases, it decreases proportionally. The amount of NaOH is 0 to 0.03 mol / L, and it is preferable to adjust the pH according to the concentration, so that the aqueous solution maintains a weak alkali of pH 7 to 9.

상기 목적을 달성하기 위해 공정내부에 pH 조절기(4)가 적용될 수 있다.In order to achieve the above object, a pH adjuster 4 may be applied inside the process.

pH의 조절기의 목적은 NaOH의 농도에 따라 NO의 산화율이 변하기 때문에 과산화수소(H2O2) 수용액의 pH를 일정하게 유지시키기 위함이다. 또한, 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)이 녹아있는 수용액을 정화하기 위해 수처리 시스템(3)을 사용할 수 있다.The purpose of the pH regulator is to maintain a constant pH of the aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) solution because the oxidation rate of NO changes depending on the concentration of NaOH. In addition, a water treatment system 3 may be used to purify an aqueous solution in which nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) are dissolved.

수처리 시스템(3)을 통과하여 나오는 물은 회수라인(10)을 통해 과산화수소(H2O2) 및 수산화나트륨(NaOH)과 혼합되어 다시 스크러버로 들어가서 산화되지 못한 잔류 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 한번 더 제거하게 되어 제거효율을 높일 수 있다.The water passing through the water treatment system 3 is mixed with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and sodium hydroxide (NaOH) through the recovery line 10 and then enters the scrubber again, and residual nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides that are not oxidized (SOx) can be removed once more to improve the removal efficiency.

상기 포집된 질소산화물(NOx)함유 수용액은 미생물을 이용한 폐수처리로 분해될 수 있다. 미생물을 이용한 폐수처리는 NO2를 장시간 두면 NO2 - 가 되고 이 물질은 미생물의 먹이로 이용되어 분해된다.The captured nitrogen oxide (NOx) -containing aqueous solution can be decomposed by wastewater treatment using microorganisms. Wastewater treatment using microorganisms is a long period of time leaving the NO 2 NO 2 - and this material is decomposed is used to feed the microorganisms.

또한, 상기에서 얻어진 NO2, 황산화물은 집진탱크로 이동하여 저장이 가능하다. NO2 함유 수용액은 일반적으로 피트내에 포집하여 저장하며, 피트는 수평방향으로 이동하는 수용액이 하중에 의해 하강하도록 절곡시켜 다른 배기가스 성분으로부터 상기 NO2 함유 수용액이 쉽게 분리되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the NO 2 and sulfur oxides obtained above can be moved to a dust collection tank and stored. The aqueous solution containing NO 2 is generally collected and stored in a pit, and it is preferable that the aqueous solution moving in the horizontal direction is bent so that the aqueous solution moving in the horizontal direction descends under load so that the aqueous solution containing NO 2 is easily separated from other exhaust gas components.

이하, 본 발명의 실시예를 더욱 구체적으로 설명하나, 본 발명이 이들 실시 예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to these examples.

<실시예 1> 배기가스 분석<Example 1> Exhaust gas analysis

과산화수소(H2O2) 수용액을 이용한 스크러버의 SOx와 NOx의 제거효율을 보기 위해 엔진 배기가스 성분 데이터 표 2 및 표 3을 바탕으로 시뮬레이션을 진행하였다.Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) In order to see the removal efficiency of SOx and NOx in the scrubber using an aqueous solution, a simulation was conducted based on the engine exhaust gas component data Table 2 and Table 3.

ComponentComponent Typical Typical normalizednormalized N2 N 2 75.80%75.80% 76.135%76.135% O2 O 2 13.00%13.00% 13.057%13.057% H2OH 2 O 5.35%5.35% 5.374%5.374% CO2 CO 2 5.20%5.20% 5.223%5.223% SOx SOx 600ppm600ppm 602.265ppm602.265ppm NOxNOx 1500ppm1500ppm 1506.663ppm1506.663ppm etc.etc. -- Total.Total. 99.56%99.56% 100%100%

표 2는 일반적인 저속 2행정 엔진의 배기가스 성분 및 공정모사 데이터이다.상기 데이터를 통하여 배기가스 성분중에 SOx와 NOx가 포함되어 있다는 사실을 알 수 있다.Table 2 shows the exhaust gas components and process simulation data of a typical low-speed two-stroke engine. The above data shows that SOx and NOx are included in the exhaust gas components.

Power and rpmPower and rpm 39,938 kW x 73.6 rpm39,938 kW x 73.6 rpm Exhaust gas temperatureExhaust gas temperature 365℃365 ℃ Before turbine temperature Before turbine temperature 342℃342 ℃ After turbine temperature After turbine temperature 193℃193 ℃ NOxNOx 15.79g/kWh15.79 g / kWh

표 3은 타겟 엔진 MAN 11S90ME-C9.2(75% load)의 측정 값을 나타낸다.타겟 엔진의 배기가스 온도 365℃는 약 300℃에서 열분해되는 과산화수소(H2O2)의 분해조건을 만족한다고 할 수 있다.Table 3 shows the measured values of the target engine MAN 11S90ME-C9.2 (75% load). The exhaust gas temperature of the target engine 365 ° C. satisfies the decomposition conditions of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) that is thermally decomposed at about 300 ° C. can do.

<실시예 2> SOx의 제거율 테스트<Example 2> SOx removal rate test

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 L/G 비율에 따른 NOx 배출량 및 SO2 제거율 그래프이다.3 is a graph of NOx emission and SO 2 removal according to the L / G ratio according to an embodiment of the present invention.

L/G 비율은 스크러버에 들어가는 가스 대비 물의 양을 나타낸다. The L / G ratio represents the amount of water relative to the gas entering the scrubber.

SOx는 물에 잘 녹는 성질을 가지고 있기 때문에 물의 양에 따라 SOx 제거율이 달라진다.Since SOx has a property of being soluble in water, the removal rate of SOx varies depending on the amount of water.

그러므로 도 3의 결과를 통해보면, SOx의 제거율이 99%가 되려면 L/G(단위 = L/m3) 비율이 0.4이 되어야 바람직하다.Therefore, looking through the results of FIG. 3, in order for the removal rate of SOx to be 99% , the ratio of L / G (unit = L / m 3) is preferably 0.4.

<실시예 3> 배출규제 만족을 위한 과산화수소(H<Example 3> Hydrogen peroxide to satisfy emission regulations (H 22 OO 22 ) 소모량 테스트) Consumption test

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 NOx 배출규제 만족을 위한 H2O2 소모량 및 H2O2 소모량: NO 제거량의 몰 비이다.4 is a molar ratio of H 2 O 2 consumption and H 2 O 2 consumption: NO removal to satisfy NOx emission regulation according to an embodiment of the present invention.

테스트는 공정모사를 이용하여 진행하였다. 공정모사에서는 과산화수소(H2O2)와 NO의 반응 중 중간 생성물인 HNO2는 매우 불안정하기 때문에 통합 반응식을 이용하였고, 일반적인 SOx의 반응식도 함께 이용하였다.The test was conducted using a process simulation. In the process simulation, HNO 2 , an intermediate product of the reaction between hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and NO, was very unstable, so an integrated reaction scheme was used, and a general SOx reaction scheme was also used.

3HNO2 ↔ HNO3 + 2NO + H2O3HNO 2 ↔ HNO 3 + 2NO + H 2 O

HNO2 + H2O2 → HNO3 + H2O HNO 2 + H 2 O 2 → HNO 3 + H 2 O

2NO + 3H 2 O 2 → 2HNO 3 + 2H 2 O 2NO + 3H 2 O 2 → 2HNO 3 + 2H 2 O

항목Item UnitUnit 1One 22 33 44 55 66 H2O2 consumptionH2O2 consumption kmol/hkmol / h 22.3622.36 16.4616.46 12.6012.60 7.757.75 2.912.91 0.170.17 De-NO rateDe-NO rate kmol/hkmol / h 16.4916.49 12.2912.29 9.499.49 5.985.98 2.482.48 0.500.50 H2O2:NO ratioH2O2: NO ratio molmol 1.361.36 1.341.34 1.331.33 1.291.29 1.171.17 0.340.34

표 4는 공정모사를 통한 NOx 배출규제를 만족시키는 범위 내 과산화수소(H2O2) 소모량을 나타낸다. 도 4 및 표 4를 참조하면, 공정모사 결과 H2O2:NO의 몰 비가 약 0.3~1.4일 때 NOx의 배출규제를 만족 시킬 수 있다는 사실을 알 수 있다.Table 4 shows the amount of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) consumption within the range that satisfies the NOx emission regulation through process simulation. Referring to FIG. 4 and Table 4, it can be seen that, as a result of the process simulation, the emission control of NOx can be satisfied when the molar ratio of H 2 O 2 : NO is about 0.3 to 1.4.

한편, 도 8 내지 11을 살펴보면, 도 8 내지 9는 기존의 습식 스크러버의 구성에 있어서 배기가스가 스크러버 내부에서의 분포상태를 나타낸 것이고, 도 10 내지 11은 본 발명의 실시 예에 따른 습식 스크러버의 구성에서 스크러버 내부의 배기가스 분포상태를 나타낸 것이다.On the other hand, looking at Figures 8 to 11, Figures 8 to 9 shows the distribution of the exhaust gas inside the scrubber in the configuration of the existing wet scrubber, and FIGS. 10 to 11 are wet scrubbers according to an embodiment of the present invention. The configuration shows the distribution of exhaust gas inside the scrubber.

도 8 내지 9에서와 같이, 기존의 습식 스크러버 일측면에 1개소 형성된 유입를 통해서 배기가스가 유입되는 경우에 습식 스크러버 내부에는 유입구(8)의 반대면으로 배기가스가 집중되는 경향을 보이는 것을 알 수 있다.8 to 9, it can be seen that when the exhaust gas is introduced through the inflow formed at one place on one side of the existing wet scrubber, the exhaust gas tends to be concentrated on the opposite side of the inlet 8 in the wet scrubber. have.

이를 통해서, 상기 습식 스크러버 내부에서는 배기가스가 일측으로 편중되는 현상으로 인해 그 처리가 내부에서 균일하게 이루어지지 않는 다는 것을 확인할 수 있다.Through this, it can be confirmed that the treatment is not uniformly performed inside the wet scrubber due to a phenomenon in which exhaust gas is biased to one side.

반면 도 10 내지 11을 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 습식 스크러버의 구성을 적용한 경우에는, 상기 도 8 내지 9에서와는 달리 상기 습식 스크러버 내부에서 상대적으로 균일하게 배기가스가 확산하여 분포하는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, referring to Figures 10 to 11, when applying the configuration of the wet scrubber according to an embodiment of the present invention, unlike in FIGS. 8 to 9, it can be seen that the exhaust gas is relatively uniformly dispersed and distributed inside the wet scrubber. have.

1 : 엔진 2 : 습식 스크러버부
3 : 수처리 시스템 4 : pH 조절기
5 : H2O2 저장부 6 : NaOH 저장부
7 : PM, 황산화물, 질소산화물 집진 탱크 8 : 유입라인
9 : 배출라인 10: 회수라인
11. 분기부 20: 스크러버
1: engine 2: wet scrubber part
3: Water treatment system 4: pH adjuster
5: H 2 O 2 storage unit 6: NaOH storage unit
7: PM, sulfur oxide, nitrogen oxide dust collection tank 8: Inlet line
9: discharge line 10: recovery line
11. Branch 20: Scrubber

Claims (14)

과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버를 이용하여 배기가스에 포함되는 NOx와 SOx 제거장치에 있어서,
배기가스 이송라인을 통해서 배기가스 발생원으로부터 발생된 배기가스를 상방향으로 이송시키는 유입구(8)와, 상기 유입구(8)에서 상방향으로 상기 유입구(8)로 투입되는 배기가스를 1/N 배분하여 방사상으로 분기되는 분기부(11)를 구비하고,
상기 각 분기부(11)의 단부에는 개별의 스크러버가 연통되어 구비되고, 상기 스크러버는 동일한 단면적으로 구비되고, 상기 각 스크러버는 개별로 질소산화물 및 황산화물을 제거하는 시스템을 구비하는 습식 스크러버부(2)와;
상기 스크러버부의 일측와 연통하여 구비되고, ph 조절기가 구비되며 상기 크러버 내에서 반응공정을 거친 후 배출라인을 통해서 배출되는 오염수를 처리하는 수처리시스템과;
상기 수처리시스템에서도 산화되지 못한 잔류 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 포함한 오염수를 다시 상기 습식 스크러버부(2)로 회송시키는 회수라인과;
상기 회수라인과 연통되고, 과산화수소(H2O2)를 공급하는 과산화수소 저장부와;
상기 회수라인과 연통되고, 수산화나트륨(NaOH)을 공급하는 수산화나트륨 저장부와;
상기 과산화수소 저장부와 상기 수산화나트륨 저장부와 상기 배기가스 이송라인과 연통되는 유입라인을 포함하여 구비되고,
상기 유입구(8)로 투입되는 배기가스는 상기 분기부(11)를 통해서 각 스크러버로 균일하게 분배되어 질소산화물과 황산화물을 제거하는 습식 스크러버부(2)를 구비하는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치.
In the NOx and SOx removal apparatus contained in the exhaust gas using a wet scrubber using the thermal decomposition of hydrogen peroxide,
1 / N distribution of exhaust gas introduced from the inlet port 8 through the exhaust gas transfer line and the exhaust gas introduced upwardly from the inlet port 8 upwardly. The radially branched portion 11 is provided,
A separate scrubber is provided at the end of each branch 11 in communication, the scrubber is provided with the same cross-section, and each scrubber is a wet scrubber part having a system for individually removing nitrogen oxides and sulfur oxides ( 2) and;
A water treatment system provided in communication with one side of the scrubber part, equipped with a ph regulator, and treating contaminated water discharged through a discharge line after a reaction process in the scrubber;
A recovery line for returning contaminated water including residual nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx), which were not oxidized even in the water treatment system, to the wet scrubber part 2 again;
A hydrogen peroxide storage unit communicating with the recovery line and supplying hydrogen peroxide (H 2 O 2 );
A sodium hydroxide storage unit communicating with the recovery line and supplying sodium hydroxide (NaOH);
The hydrogen peroxide storage unit and the sodium hydroxide storage unit is provided with an inlet line in communication with the exhaust gas transfer line,
Pyrolysis of hydrogen peroxide, characterized in that the exhaust gas introduced into the inlet (8) has a wet scrubber part (2) that is uniformly distributed to each scrubber through the branch part (11) to remove nitrogen oxides and sulfur oxides. NOx and SOx removal device in wet scrubber using
제 1항에 있어서,
상기 유입라인을 통해서 상기 배기가스 이송라인으로 투입되는 과산화수소와상기 배기가스에 포함된 300~400℃ 배기열원을 이용한 열분해를 통해서 배기 가스에 포함된 NO의 소정의 비율을 산화시키는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치.
According to claim 1,
Hydrogen peroxide characterized by oxidizing a predetermined ratio of NO contained in the exhaust gas through thermal decomposition using a 300-400 ° C. exhaust heat source contained in the exhaust gas and hydrogen peroxide introduced into the exhaust gas transfer line through the inflow line. NOx and SOx removal device in wet scrubber using thermal decomposition.
제 1항에 있어서,
상기 배기가스는 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 포함하고, 상기 습식 스크러버부(2) 내에서 상기 과산화수소(H2O2) 수용액이 분사되며, 상기 배기가스 배출구 내부에서 과산화수소(H2O2)의 열분해가 유도되는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치.
According to claim 1,
The exhaust gas includes sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx), and the aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) aqueous solution is sprayed in the wet scrubber part 2, and hydrogen peroxide (H) is inside the exhaust gas outlet. 2 O 2 ) NOx and SOx removal device in a wet scrubber using pyrolysis of hydrogen peroxide, characterized in that the thermal decomposition is induced.
제 1항에 있어서,
상기 수처리시스템에서 배출되는 처리수 중에서 산화되지 않은 잔량의 질소산화물(NOx)은 회수라인(10)을 통하여 과산화수소(H2O2)와 수산화나트륨(NaOH)와 소정의 비율로 혼합한 후, 다시 습식 스크러버부(2)로 투입되는 구성을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치.
According to claim 1,
The remaining amount of nitrogen oxide (NOx) in the treated water discharged from the water treatment system is mixed with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and sodium hydroxide (NaOH) in a predetermined ratio through the recovery line 10, and then again NOx and SOx removal device in the wet scrubber using the thermal decomposition of hydrogen peroxide, characterized in that the configuration is introduced into the wet scrubber part (2).
제 4항에 있어서,
상기 수산화나트륨(NaOH)은 0 내지 0.03mol/L로 혼합되는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치.
The method of claim 4,
The sodium hydroxide (NaOH) is 0 to 0.03mol / L NOx and SOx removal device in a wet scrubber using the thermal decomposition of hydrogen peroxide, characterized in that mixed.
제 4항에 있어서,
상기 pH 조절기(4)는 수용액의 pH를 7 내지 9로 조절하는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치.
The method of claim 4,
The pH controller (4) is NOx and SOx removal device in a wet scrubber using thermal decomposition of hydrogen peroxide, characterized in that to adjust the pH of the aqueous solution to 7 to 9.
제 4항에 있어서,
상기 수처리 시스템(3)의 배출구에 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx) 집진탱크(7)가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치.
The method of claim 4,
A device for removing NOx and SOx in a wet scrubber using thermal decomposition of hydrogen peroxide, characterized in that a sulfur oxide (SOx) and nitrogen oxide (NOx) dust collection tank 7 is additionally installed at the outlet of the water treatment system 3.
제 1항에 있어서,
상기 습식 스크러버부(2)는,
상기 배기가스 이송라인과 연통되고, 배기가스를 상방향으로 이송시키는 유입구(8)와,
상기 유입구(8)로부터 1/N의 갯수로 분기되고, 유입구(8)를 중심으로 상방향으로 소정의 각도에 대해서 방사상으로 분기하는 분기부(11)와,
상기 분기부(11)의 각 단부에는 각 스크러버가 연통하여 구비되고, 상기 스크러버는 동일한 단면적으로 구비되고, 각 스트러버는 독립적인 처리 시스템으로 구비되고,
상기 유입구(8)의 중심축을 중심으로 해서 상기 각 스트러버의 조합된 단면형상이 원형, 타원형 혹은 다각형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치.
According to claim 1,
The wet scrubber part 2,
An inlet (8) communicating with the exhaust gas transfer line and transferring the exhaust gas upward;
A branch 11 branched from the inlet 8 to a number of 1 / N, and branched radially with respect to a predetermined angle upward in the center of the inlet 8;
Each scrubber is provided in communication at each end of the branch 11, the scrubber is provided with the same cross-section, and each scrubber is provided as an independent treatment system,
NOx and SOx removal device in a wet scrubber using thermal decomposition of hydrogen peroxide, characterized in that the combined cross-sectional shape of each of the scrubbers is provided in a circular, elliptical or polygonal shape around the central axis of the inlet (8).
제 8항에 있어서,
상기 각 스트러버는,
상기 유입구(8)의 중심축을 중심으로 소정의 각도만큼의 단면적을 가지는 개별 스트러버로 구성되고, 상기 스트러버가 합쳐져서 원형의 단면적을 가지는 습식 스트러버부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치.
The method of claim 8,
Each of the above-mentioned rubber is
Consists of a separate scrubber having a cross-sectional area of a predetermined angle around the central axis of the inlet (8), and by using the thermal decomposition of hydrogen peroxide, characterized in that provided with a wet scrubber portion having a circular cross-sectional area by combining the strever NOx and SOx removal device in wet scrubber.
제 8항에 있어서,
상기 각 스트러버는,
상기 유입구(8)의 중심축을 중심으로 소정의 각도만큼 방사상으로 넓어지는 사다리꼴 형상의 단면적을 가지는 개별 스트러버로 구성되고, 상기 스트러버가 합쳐져서 소정의 다각형 형상의 단면적을 가지는 습식 스트러버부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치.
The method of claim 8,
Each of the above-mentioned rubber is
Consists of an individual strut having a trapezoidal cross-sectional area that is radially widened by a predetermined angle around the central axis of the inlet 8, and the wetted thrubber part having a predetermined polygonal cross-sectional area by combining the strevers is provided. NOx and SOx removal device in a wet scrubber using the thermal decomposition of hydrogen peroxide, characterized in that.
제 1항에 있어서,
상기 유입구(8)로 투입되는 배기가스는,
상기 분기부(11)에서 상기 각 스트러버로 균일하게 배분한 후, 상기 각 스트러버에서 각각 별도의 시스템으로 유입되는 배기가스를 균일하게 처리하는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치.
According to claim 1,
The exhaust gas introduced into the inlet (8),
NOx in the wet scrubber using thermal decomposition of hydrogen peroxide, characterized in that the branch 11 is uniformly distributed to each of the scrubbers, and then uniformly treats exhaust gas flowing from each of the scrubbers into a separate system. And SOx removal device.
제 1항에 기재된 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치를 이용한 제거방법에 있어서,
배기가스 이송라인을 통해서 배기가스를 상기 유입라인으로 통해서 투입되는 과산화수소(H2O2)와 배기열을 이용하여 열분해하는 단계;
유입구(8)를 통해서 유입되는 배기가스를 분기부(11)에서 상기 각 스트러버로 균일하게 분기시키는 단계;
상기 각 스크러버 내에서 열분해된 상기 과산화수소(H2O2)가 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 산화시키는 단계;
상기 산화단계에서 발생하는 H+를 수산화나트륨(NaOH)을 사용하여 중화하는 단계;
상기 중화반응을 통해 나오는 처리수를 정화하는 수처리 단계; 및
상기 수처리 공정을 통해 나오는 물에 상기 과산화수소(H2O2) 및 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 다시 습식 스크러버로 회수시키는 단계;를 포함하여 구성되는
과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치를 이용한 제거방법.
In the removal method using a NOx and SOx removal device in a wet scrubber using the thermal decomposition of hydrogen peroxide according to claim 1,
Thermally decomposing the exhaust gas through the exhaust gas transfer line using hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and exhaust heat introduced through the inlet line;
Uniformly branching the exhaust gas flowing through the inlet (8) from the branching section (11) to each of the respective thrubbers;
Oxidizing sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) by the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) thermally decomposed in the scrubbers;
Neutralizing H + generated in the oxidation step using sodium hydroxide (NaOH);
A water treatment step of purifying the treated water coming through the neutralization reaction; And
Containing; including a step of mixing the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and sodium hydroxide (NaOH) in the water coming out through the water treatment process again with a wet scrubber
Removal method using NOx and SOx removal device in wet scrubber using thermal decomposition of hydrogen peroxide.
제 12항에 있어서,
상기 수처리 단계에서 pH 조절기를 이용하여 수처리 시스템 내부의 pH를 7 내지 9의 범위내에서 조절하는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치를 이용한 제거방법.
The method of claim 12,
Removal method using a NOx and SOx removal device in a wet scrubber using thermal decomposition of hydrogen peroxide, characterized in that the pH inside the water treatment system is adjusted within a range of 7 to 9 using a pH controller in the water treatment step.
제 12항에 있어서,
상기 수처리 단계 이후에 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)을 집진하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치를 이용한 제거방법.
The method of claim 12,
A method for removing NOx and SOx in a wet scrubber using thermal decomposition of hydrogen peroxide, further comprising collecting sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) after the water treatment step.
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