KR20220011930A - Large capacity plasma thermal oxidizer - Google Patents

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KR20220011930A
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Abstract

A large-capacity plasma thermal oxidizer is disclosed. The large-capacity plasma thermal oxidizer can include: a gas decomposition reactor including a first curved unit formed by gradually decreasing a diameter in a lower direction at the lower part of a cylinder, a second curved unit formed by gradually decreasing a diameter in an upper direction at the upper part of the cylinder, and a purification gas outlet positioned on the upper part of the second curved unit; and a plasma burner module connected to the first curved unit and the second curved unit in a tangential direction of a cylinder, and injecting a target gas into the gas decomposition reactor while bringing the target gas in contact with a plasma flame.

Description

대용량 플라즈마 열산화기{LARGE CAPACITY PLASMA THERMAL OXIDIZER}Large capacity plasma thermal oxidizer {LARGE CAPACITY PLASMA THERMAL OXIDIZER}

본 발명은 대용량 플라즈마 열산화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐가스를 효율적으로 정화시키는 대용량 플라즈마 열산화기에 관한 것이다.The present invention relates to a large-capacity plasma thermal oxidizer, and more particularly, to a large-capacity plasma thermal oxidizer for efficiently purifying waste gas.

VOCs, PFCs, NF3, SF6 등의 난분해성 폐가스는 대기온난화 등 대기오염의 주원으로 평가된다.Non-degradable waste gases such as VOC s , PFC s , NF 3 , and SF 6 are evaluated as major sources of air pollution such as atmospheric warming.

종래에는 이러한 난분해성 폐가스를 정화시키기 위해 탄화수소 연료를 연소시켜 제거하는 방식이 이용되었으나, 정화 처리 용량에 한계가 있었으며, 처리비용이 매우 고가이기 때문에 고효율의 대유량 난분해성 폐가스 처리장치가 필요하였다.Conventionally, a method of burning and removing hydrocarbon fuels to purify the recalcitrant waste gas has been used, but there is a limit to the purification treatment capacity, and since the treatment cost is very high, a high-efficiency large flow rate recalcitrant waste gas treatment device is required.

이를 해결하기 위해, 공개특허 10-2013-0136227호 "석탄 가스화 복합발전용 플라즈마 가스화 장치"와 같은 폐가스 처리장치가 개발되었다.In order to solve this problem, a waste gas treatment apparatus such as "Plasma gasifier for coal gasification combined cycle power generation" has been developed in Korean Patent Publication No. 10-2013-0136227.

이 특허는, 폐가스를 처리하는 과정에서 플라즈마를 이용하고, 플라즈마 화염 및 폐가스가 반응하여 폐가스가 플라즈마 및 고온에 의해 분해되는 원통 형상의 공간을 제공하여 폐가스의 정화가 이루어지도록 구성되며, 폐가스의 정화를 위한 공간에 주입되는 폐가스는 공간 내에서 선회하도록 구성된다.This patent uses plasma in the process of treating the waste gas, and the plasma flame and the waste gas react to provide a cylindrical space in which the waste gas is decomposed by plasma and high temperature so that the waste gas is purified, and the waste gas is purified The waste gas injected into the space for is configured to circulate in the space.

그런데 이러한 폐가스 처리장치는 원통 형상의 공간에서의 폐가스의 선회 모습을 고려하지 않고 플라즈마 버너를 단순히 원통 형상의 공간의 상부 및 하부에 위치시킴에 따라 원통 형상의 공간의 상부 및/또는 하부에 폐가스의 선회가 집중되어 플라즈마 화염 및 폐가스 간의 효율적인 반응이 어려워지는 문제가 있었다.However, such a waste gas treatment device does not consider the turning of the waste gas in the cylindrical space and simply places the plasma burner in the upper and lower parts of the cylindrical space, so that There was a problem in that an efficient reaction between the plasma flame and the waste gas became difficult because the swirl was concentrated.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플라즈마 화염 및 고온과의 반응 효율이 개선되어 피처리가스의 효율적인 정화가 이루어질 수 있도록 한 대용량 플라즈마 열산화기를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a large-capacity plasma thermal oxidizer capable of efficiently purifying a gas to be treated by improving reaction efficiency with a plasma flame and high temperature.

또한, 플라즈마 화염이 토출될 때 플라즈마 화염 및 피처리가스 간의 간섭이 차단되어 플라즈마 화염이 흔들림 없이 안정적으로 형성 및 토출될 수 있도록 한 대용량 플라즈마 열산화기를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a large-capacity plasma thermal oxidizer in which interference between the plasma flame and the gas to be processed is blocked when the plasma flame is discharged, so that the plasma flame can be stably formed and discharged without shaking.

본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 플라즈마 열산화기는 원통의 하부에 하부 방향으로 직경이 점차 감소하여 형성되는 제1 곡면부, 원통의 상부에 상부 방향으로 직경이 점차 감소하여 형성되는 제2 곡면부 및 상기 제2 곡면부 상부에 위치하는 정화가스 배출구를 포함하는 가스분해 반응기; 및 상기 제1 곡면부 및 상기 제2 곡면부에 원통의 접선 방향으로 연결되고, 피처리가스를 플라즈마 화염과 접촉시키면서 상기 가스분해 반응기 내부로 주입시키는 플라즈마 버너 모듈을 포함할 수 있다.In the large-capacity plasma thermal oxidizer according to an embodiment of the present invention, a first curved portion is formed at the lower portion of the cylinder with a diameter gradually decreasing in the downward direction, and a second curved portion is formed on the upper portion of the cylinder with a gradually decreasing diameter in the upper direction. and a gas decomposition reactor including a purge gas outlet positioned above the second curved portion; and a plasma burner module connected to the first curved portion and the second curved portion in a tangential direction of a cylinder, and injecting the gas to be processed into the gas decomposition reactor while in contact with the plasma flame.

일 실시예에서, 상기 플라즈마 버너 모듈은 상기 제1 곡면부에는 적어도 하나, 상기 제2 곡면부에는 두 개 이상 연결될 수 있다.In an embodiment, at least one plasma burner module may be connected to the first curved portion, and two or more plasma burner modules may be connected to the second curved portion.

일 실시예에서, 상기 플라즈마 버너 모듈은, 제1 방향으로 연장되는 피처리가스 유입부 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되는 피처리가스 배출부를 포함하는 피처리가스 공급덕트; 및 상기 피처리가스 유입부 및 상기 피처리가스 배출부 간의 교차지점에서 토출부가 상기 피처리가스 배출부 내부로 관통되게 설치되어 상기 토출부로부터 상기 제2 방향에 평행하게 플라즈마 화염을 토출하는 플라즈마 버너를 포함하고, 상기 피처리가스 배출부가 상기 가스분해 반응기에 원통의 접선 방향으로 연결되되 상기 가스분해 반응기 내부로 관통될 수 있다.In one embodiment, the plasma burner module may include: a gas to be processed supply duct including a target gas inlet extending in a first direction and a target gas discharge part extending in a second direction perpendicular to the first direction; and a discharging unit installed to penetrate into the target gas discharging unit at an intersection point between the target gas inlet and the target gas discharging unit to discharge a plasma flame parallel to the second direction from the discharging unit. Including, wherein the target gas discharge unit is connected to the gas decomposition reactor in a tangential direction of the cylinder can be penetrated into the gas decomposition reactor.

일 실시예에서, 상기 피처리가스 공급덕트 내부에서 상기 피처리가스 유입부에 대향하게 배치되어 상기 피처리가스 유입부에 대해 상기 플라즈마 화염을 커버하는 화염보호커버부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the target gas supply duct may further include a flame protection cover disposed to face the target gas inlet to cover the plasma flame with respect to the target gas inlet.

일 실시예에서, 상기 화염보호커버부는 반원통 형상이고, 반원통의 외면이 상기 피처리가스 유입부에 대향할 수 있다.In one embodiment, the flame protection cover portion may have a semi-cylindrical shape, and the outer surface of the semi-cylindrical may face the target gas inlet.

일 실시예에서, 상기 플라즈마 버너는 상기 토출부의 내면의 둘레 방향을 따라 배열되는 세장형의 복수의 화염 토출 가이드홈을 포함할 수 있다.In one embodiment, the plasma burner may include a plurality of elongated flame discharge guide grooves arranged along the circumferential direction of the inner surface of the discharge unit.

일 실시예에서, 상기 플라즈마 버너는 전자파 플라즈마 토치일 수 있다.In an embodiment, the plasma burner may be an electromagnetic wave plasma torch.

본 발명에 따른 대용량 플라즈마 열산화기에 의하면, 플라즈마 화염 및 고온과의 반응 효율이 개선되어 피처리가스의 효율적인 정화가 이루어질 수 있고, 플라즈마 화염이 토출될 때 플라즈마 화염이 피처리가스와의 간섭이 차단되므로 플라즈마 화염이 흔들림 없이 안정적으로 형성 및 토출될 수 있고, 플라즈마 화염이 긴 화염으로 토출될 수 있는 이점이 있다.According to the large-capacity plasma thermal oxidizer according to the present invention, the efficiency of the reaction between the plasma flame and the high temperature is improved, so that the target gas can be efficiently purified, and the plasma flame is prevented from interfering with the target gas when the plasma flame is discharged. Therefore, the plasma flame can be stably formed and discharged without shaking, and there is an advantage that the plasma flame can be discharged as a long flame.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 플라즈마 열산화기의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 버너 모듈을 확대 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 플라즈마 버너 및 화염보호커버부를 확대 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 플라즈마 버너의 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 플라즈마 버너의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 플라즈마 열산화기의 가스분해 반응기 내에서의 피처리가스의 선회 모습 및 배출 속도를 확인하기 위한 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1 각각의 구조적인 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.1 is a perspective view showing the configuration of a large-capacity plasma thermal oxidizer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged perspective view of the plasma burner module shown in FIG. 1 .
3 is an enlarged perspective view of the plasma burner and the flame protection cover shown in FIG. 2 .
FIG. 4 is a plan view of the plasma burner shown in FIG. 2 .
FIG. 5 is a side view of the plasma burner shown in FIG. 2 .
6 is a structure of each of Comparative Examples 1, 2 and 1 for confirming the swirling state and discharge rate of the target gas in the gas decomposition reactor of the large-capacity plasma thermal oxidizer according to an embodiment of the present invention; It is a drawing schematically showing a typical appearance.
7 is a view showing simulation results of Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Example 1 shown in FIG.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 대용량 플라즈마 열산화기에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a large-capacity plasma thermal oxidizer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged than the actual size for clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 플라즈마 열산화기의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a large-capacity plasma thermal oxidizer according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 플라즈마 열산화기는 가스분해 반응기(100) 및 플라즈마 버너 모듈(200)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a large-capacity plasma thermal oxidizer according to an embodiment of the present invention may include a gas decomposition reactor 100 and a plasma burner module 200 .

가스분해 반응기(100)는 대용량의 폐가스를 수용하여 정화하기 위한 내부공간을 갖는 원통 형상으로 형성되되, 항아리 형상으로 구비될 수 있다. 즉, 가스분해 반응기(100)는 원통의 하부에 하부 방향으로 직경이 점차 감소하여 형성되는 제1 곡면부(110) 및 원통의 상부에 상부 방향으로 직경이 점차 감소하여 형성되는 제2 곡면부(120)를 형성하여 항아리 형상으로 구비될 수 있고, 제2 곡면부(120)의 상부에 위치하는 정화가스 배출구(130)를 포함할 수 있다.The gas decomposition reactor 100 is formed in a cylindrical shape having an internal space for receiving and purifying a large amount of waste gas, and may be provided in a jar shape. That is, the gas decomposition reactor 100 has a first curved portion 110 formed by gradually decreasing in diameter in the lower direction at the lower portion of the cylinder, and a second curved portion formed by gradually decreasing in diameter in the upper direction at the upper portion of the cylinder ( 120) may be provided in the shape of a jar, and may include a purification gas outlet 130 positioned above the second curved part 120 .

플라즈마 버너 모듈(200)은 외부로부터 피처리가스 및 플라즈마 화염의 생성을 위한 연료가 공급되고, 공급되는 피처리가스를 가스분해 반응기(100)의 내부공간으로 주입하며, 연료에 의한 플라즈마 화염을 토출할 수 있다. 이를 위해, 플라즈마 버너 모듈(200)은 피처리가스 공급덕트(210) 및 플라즈마 버너(220)를 포함할 수 있다.The plasma burner module 200 is supplied with a target gas and fuel for generating a plasma flame from the outside, injects the supplied target gas into the internal space of the gas decomposition reactor 100, and discharges a plasma flame by the fuel can do. To this end, the plasma burner module 200 may include a target gas supply duct 210 and a plasma burner 220 .

피처리가스 공급덕트(210)는 피처리가스 유입부(211) 및 피처리가스 배출부(212)를 포함할 수 있다. 피처리가스 유입부(211)는 외부로부터 피처리가스가 유입되는 통로로서 제1 방향으로 연장되고, 피처리가스 배출부(212)는 피처리가스 유입부(211)로 유입되는 피처리가스를 피처리가스 공급덕트(210)의 외부로 배출하는 통로로서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되게 구성될 수 있다. 즉, 피처리가스 유입부(211) 및 피처리가스 배출부(212)는 서로 직각으로 배치될 수 있다. 이러한 피처리가스 유입부(211) 및 피처리가스 배출부(212) 간의 배치에 따라, 피처리가스 유입부(211)로 공급되는 피처리가스는 피처리가스 배출부(212)에 도달하면 직각으로 방향 전환되어 피처리가스 배출부(212)를 따라 이동할 수 있다. 일 예로, 피처리가스 유입부(211) 및 피처리가스 배출부(212)는 원통 형상일 수 있다.The target gas supply duct 210 may include a target gas inlet 211 and a target gas outlet 212 . The target gas inlet 211 is a passage through which the target gas flows from the outside and extends in the first direction, and the target gas discharge unit 212 receives the target gas flowing into the target gas inlet 211 . As a passage for discharging the target gas supply duct 210 to the outside, it may be configured to extend in a second direction perpendicular to the first direction. That is, the target gas inlet 211 and the target gas exhaust 212 may be disposed at right angles to each other. According to the arrangement between the target gas inlet 211 and the target gas exhaust unit 212 , the target gas supplied to the target gas inlet 211 reaches the target gas discharge part 212 at a right angle. The direction can be changed to move along the target gas discharge unit 212 . For example, the target gas inlet 211 and the target gas outlet 212 may have a cylindrical shape.

플라즈마 버너(220)는 피처리가스 공급덕트(210)의 내부에서 플라즈마 화염을 피처리가스 배출 방향으로 토출할 수 있다. 이를 위해, 플라즈마 버너(220)는 피처리가스 유입부(211) 및 피처리가스 배출부(212) 간의 교차지점에서 토출부(221)가 피처리가스 배출부(212) 내부로 관통되게 설치되어 토출부(221)로부터 상기 제2 방향, 즉 피처리가스 배출부(212)의 길이방향으로 플라즈마 화염을 토출하도록 구성될 수 있다. 플라즈마 화염의 발화를 위해 연료가 주입될 수 있다. 토출되는 플라즈마 화염은 피처리가스 배출부(212)를 통해 배출되는 피처리가스와 반응하여 피처리가스를 1차적으로 정화시킬 수 있다. The plasma burner 220 may discharge a plasma flame from the inside of the target gas supply duct 210 in the target gas discharge direction. To this end, the plasma burner 220 is installed such that the discharge unit 221 penetrates into the target gas discharge unit 212 at the intersection between the target gas inlet 211 and the target gas discharge unit 212 . The plasma flame may be discharged from the discharge unit 221 in the second direction, that is, in the longitudinal direction of the target gas discharge unit 212 . Fuel may be injected for ignition of the plasma flame. The discharged plasma flame may react with the target gas discharged through the target gas discharge unit 212 to primarily purify the target gas.

플라즈마 버너(220)는 플라즈마의 생성을 위해 플라즈마 방전 또는 플라즈마 점화가 이루어지는 형태로 구성될 수 있다. 일 예로, 플라즈마 버너(220)는 전자파 플라즈마 토치로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 플라즈마 버너(220)는 마그네트론으로부터 전자파가 공급되는 도파관(10)을 관통하는 방전관일 수 있고, 상기 토출부(221)는 방전관의 말단일 수 있다. 또한, 연료의 주입을 위해 토출부(221)의 후방, 예를 들어, 방전관의 측면 방향에서 연료의 주입이 이루어지도록 구성될 수 있다.The plasma burner 220 may be configured in a form in which plasma discharge or plasma ignition is performed to generate plasma. For example, the plasma burner 220 may be configured as an electromagnetic wave plasma torch. In this case, the plasma burner 220 may be a discharge tube penetrating the waveguide 10 to which electromagnetic waves are supplied from the magnetron, and the discharge part 221 may be an end of the discharge tube. In addition, for fuel injection, the fuel injection may be performed in the rear of the discharge unit 221 , for example, in the lateral direction of the discharge tube.

이러한 플라즈마 버너 모듈(200)은 피처리가스를 가스분해 반응기(100)의 내부공간으로 주입하기 위해 피처리가스 공급덕트(210)가 가스분해 반응기(100)에 연결될 수 있다. 이때, 피처리가스 공급덕트(210)의 피처리가스 배출부(212)가 가스분해 반응기(100)에 원통의 접선 방향으로 연결되되 가스분해 반응기(100) 내부로 관통될 수 있다. 따라서, 플라즈마 버너 모듈(200)을 통해 가스분해 반응기(100) 내부로 주입되는 피처리가스는 가스분해 반응기(100)의 내부에서 선회하며 와류될 수 있다.In such a plasma burner module 200 , a target gas supply duct 210 may be connected to the gas decomposition reactor 100 in order to inject the target gas into the internal space of the gas decomposition reactor 100 . At this time, the target gas discharge part 212 of the target gas supply duct 210 may be connected to the gas cracking reactor 100 in a tangential direction of the cylinder and penetrate into the gas cracking reactor 100 . Accordingly, the target gas injected into the gas decomposition reactor 100 through the plasma burner module 200 may be swirled and vortexed inside the gas decomposition reactor 100 .

이와 같이 플라즈마 버너 모듈(200)이 가스분해 반응기(100)에 연결될 때, 복수의 플라즈마 버너 모듈(200)이 가스분해 반응기(100)의 하부 및 상부에 배치되어 연결될 수 있다. 이때, 플라즈마 버너 모듈(200)은 가스분해 반응기(100)의 하부의 제1 곡면부(110)에 적어도 하나, 가스분해 반응기(100)의 상부의 제2 곡면부(120)에 두 개 이상 연결될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 버너 모듈(200)은 제1 곡면부(110)에 1개, 제2 곡면부(120)에 2개 연결될 수 있다.As such, when the plasma burner module 200 is connected to the gas decomposition reactor 100 , a plurality of plasma burner modules 200 may be disposed and connected to the lower and upper portions of the gas decomposition reactor 100 . At this time, at least one plasma burner module 200 is connected to the first curved portion 110 of the lower portion of the gas decomposition reactor 100 and two or more to be connected to the second curved portion 120 of the upper portion of the gas decomposition reactor 100 . can For example, one plasma burner module 200 may be connected to the first curved part 110 and two to the second curved part 120 .

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 플라즈마 열산화기는 화염보호커버부(300)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the large-capacity plasma thermal oxidizer according to an embodiment of the present invention may further include a flame protection cover unit 300 .

화염보호커버부(300)는 피처리가스 공급덕트(210) 내부에서 피처리가스 유입부(211)에 대향하게 배치되어 피처리가스 유입부(211)에 대해 플라즈마 화염을 커버할 수 있다.The flame protection cover unit 300 may be disposed to face the target gas inlet 211 inside the target gas supply duct 210 to cover the plasma flame with respect to the target gas inlet 211 .

일 예로, 화염보호커버부(300)는 반원통 형상일 수 있고, 길이방향이 플라즈마 화염의 토출 방향과 평행하며, 반원통의 외면이 피처리가스 공급덕트(210)의 피처리가스 유입부(211)에 대향할 수 있다. 예를 들어, 화염보호커버부(300)는 플라즈마 버너(220)의 토출부(221)로부터 피처리가스 공급덕트(210)의 피처리가스 배출부(212)와 평행하게 연장되며, 토출부(221)에서 피처리가스 공급덕트(210)의 피처리가스 유입부(211) 방향에 배치되어 플라즈마 화염을 커버할 수 있다.For example, the flame protection cover part 300 may have a semi-cylindrical shape, the longitudinal direction is parallel to the discharge direction of the plasma flame, and the outer surface of the semi-cylindrical is the target gas inlet of the target gas supply duct 210 ( 211) can be opposed. For example, the flame protection cover unit 300 extends from the discharge unit 221 of the plasma burner 220 in parallel to the target gas discharge unit 212 of the target gas supply duct 210, and the discharge unit ( 221), it may be disposed in the direction of the target gas inlet 211 of the target gas supply duct 210 to cover the plasma flame.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 플라즈마 열산화기의 플라즈마 버너(220)는 토출부(221)의 내면의 둘레 방향을 따라 배열되는 세장형의 복수의 화염 토출 가이드홈(222)을 포함할 수 있다. 상기 세장형의 화염 토출 가이드홈(222)의 길이방향은 플라즈마 버너(220)의 길이방향에 평행할 수 있다.Meanwhile, the plasma burner 220 of the large-capacity plasma thermal oxidizer according to an embodiment of the present invention includes a plurality of elongated flame discharge guide grooves 222 arranged along the circumferential direction of the inner surface of the discharge unit 221 . can do. The longitudinal direction of the elongate flame ejection guide groove 222 may be parallel to the longitudinal direction of the plasma burner 220 .

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 플라즈마 열산화기를 통해 피처리가스가 정화되는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process in which a target gas is purified through a large-capacity plasma thermal oxidizer according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 피처리가스 및 연료가 가스분해 반응기(100)의 상부 및 하부 각각에 연결된 플라즈마 버너 모듈(200)의 피처리가스 공급덕트(210)의 피처리가스 유입부(211) 내부로 공급된다. 일 예로, 상기 피처리가스는 VOCs, PFCs, NF3, SF6 등의 난분해성 폐가스 또는 NH3, H2S 등의 악취가스일 수 있고, 상기 연료는 가솔린, 등유 및 경유 등의 액체연료, LNG 및 LPG 등의 기체연료, 석탄 등의 고체 연료 중 어느 하나일 수 있다.First, the target gas and fuel are supplied into the target gas inlet 211 of the target gas supply duct 210 of the plasma burner module 200 connected to the upper and lower portions of the gas decomposition reactor 100 , respectively. For example, the gas to be treated may be a difficult-to-decompose waste gas such as VOC s , PFC s , NF 3 , SF 6 , or a malodorous gas such as NH 3 , H 2 S, and the fuel is a liquid such as gasoline, kerosene and light oil. It may be any one of fuel, gaseous fuels such as LNG and LPG, and solid fuels such as coal.

피처리가스 유입부(211)로 공급되는 피처리가스 및 연료가 피처리가스 배출부(212)에 도달하면 피처리가스 및 연료는 방향 전환되어 피처리가스 배출부(212)를 따라 이동한다. 이때, 플라즈마 버너(220)는, 예를 들어, 전자파에 의해 생성되는 플라즈마로 상기 연료를 연소시켜서 플라즈마 화염이 점화될 수 있고, 플라즈마 화염은 토출부(221)를 통해 토출될 수 있다. 토출되는 화염은 피처리가스 배출부(212)와 평행하게 토출된다. 이때, 플라즈마 화염은 세장형의 복수의 화염 토출 가이드홈(222)을 따라 토출되어 긴 화염으로 토출될 수 있다.When the target gas and fuel supplied to the target gas inlet 211 reach the target gas discharge unit 212 , the target gas and fuel are changed directions to move along the target gas discharge part 212 . In this case, the plasma burner 220 may burn the fuel with plasma generated by electromagnetic waves, for example, to ignite a plasma flame, and the plasma flame may be discharged through the discharge unit 221 . The discharged flame is discharged parallel to the target gas discharge unit 212 . At this time, the plasma flame may be discharged along the plurality of elongated flame discharge guide grooves 222 to be discharged as a long flame.

또한, 플라즈마 화염은 화염보호커버부(300)를 통해 피처리가스 유입부(211)와 차단되어 있으므로 피처리가스 유입부(211)를 따라 플라즈마 버너(220) 방향으로 진행하는 피처리가스는 화염보호커버부(300)에 충돌 및 가이드되어 피처리가스 배출부(212) 방향으로 방향 전환되어 진행할 수 있다. 이에 의해, 플라즈마 화염은 피처리가스가 플라즈마 화염을 향해 진행하는 것에 의한 흔들림 없이 안정적으로 토출될 수 있다.In addition, since the plasma flame is blocked from the target gas inlet 211 through the flame protection cover part 300 , the target gas that proceeds in the direction of the plasma burner 220 along the target gas inlet 211 is a flame. It collides with and guides the protective cover part 300 so that the direction is changed to the target gas discharge part 212 to proceed. Thereby, the plasma flame can be stably discharged without shaking due to the process gas advancing toward the plasma flame.

이어서, 피처리가스가 화염보호커버부(300)를 지난 후 피처리가스 배출부(212)를 따라 이동할 때 피처리가스 배출부(212)를 따라 토출되는 플라즈마 화염과 반응하게 되고, 플라즈마 화염에 의해 1차적으로 정화될 수 있다.Subsequently, when the target gas moves along the target gas discharge unit 212 after passing through the flame protection cover unit 300 , it reacts with the plasma flame discharged along the target gas discharge unit 212 , and is exposed to the plasma flame. can be primarily purified by

또한, 플라즈마 화염은 피처리가스 배출부(212)를 따라 가스분해 반응기(100)의 내부공간까지 토출될 수 있고, 이에 의해 가스분해 반응기(100)의 내부공간은 가열되어 고온으로 유지될 수 있고, 피처리가스는 플라즈마 화염과 반응하면서 가스분해 반응기(100) 내부로 관통된 피처리가스 배출부(212)의 말단으로부터 가스분해 반응기(100)의 내부공간으로 주입된다. In addition, the plasma flame may be discharged to the inner space of the gas decomposition reactor 100 along the target gas discharge unit 212, whereby the inner space of the gas decomposition reactor 100 is heated and maintained at a high temperature, , the target gas reacts with the plasma flame and is injected into the internal space of the gas decomposition reactor 100 from the end of the target gas discharge unit 212 penetrating into the gas decomposition reactor 100 .

주입된 피처리가스는 가스분해 반응기(100)의 내면의 원주 방향을 따라 선회하며 와류될 수 있고, 가스분해 반응기(100)의 제1 곡면부(110)에서 주입되는 피처리가스는 제1 곡면부(110)의 내면을 따라 선회하면서 정화가스 배출구(130)를 향해 상승하며, 제2 곡면부(120)에서 주입되는 피처리가스는 제2 곡면부(120)의 내면을 따라 선회하면서 정화가스 배출구(130)를 향해 상승한다.The injected target gas may be vortexed while turning along the circumferential direction of the inner surface of the gas cracking reactor 100 , and the target gas injected from the first curved part 110 of the gas cracking reactor 100 may have a first curved surface. While turning along the inner surface of the part 110, it rises toward the purification gas outlet 130, and the target gas injected from the second curved part 120 rotates along the inner surface of the second curved part 120 and is purified gas. It rises toward the outlet 130 .

이와 같이 피처리가스는 가스분해 반응기(100) 내에서 선회하여 와류되어 상승하는 시간 동안 가스분해 반응기(100) 내에 체류하면서 플라즈마 화염 및 가스분해 반응기(100) 내에 유지되는 고온에 의해 피처리가스 내의 유해성분, 예를 들어, 난분해성 물질 및 악취 등이 분해되어 정화될 수 있다.In this way, the target gas is vortexed in the gas decomposition reactor 100 and stayed in the gas decomposition reactor 100 for a period of time to rise, and the plasma flame and the high temperature maintained in the gas decomposition reactor 100 cause the gas to be treated. Harmful components, for example, difficult-to-decompose substances and odors, can be decomposed and purified.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 플라즈마 열산화기의 가스분해 반응기 내에서의 피처리가스의 선회 모습 및 배출 속도를 확인하기 위한 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1 각각의 구조적인 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.6 is a structure of each of Comparative Examples 1, 2, and 1 for confirming the swirling state and discharge rate of the target gas in the gas decomposition reactor of the large-capacity plasma thermal oxidizer according to an embodiment of the present invention; It is a drawing schematically showing a typical appearance.

도 7은 도 6에 도시된 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.7 is a view showing simulation results of Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Example 1 shown in FIG.

도 6에서 (a)는 비교예 1의 모습을 나타내며, (b)는 비교예 2의 모습을 나타내며, (c)는 실시예 1로서 본 발명의 대용량 플라즈마 열산화기의 모습을 나타낸다. 여기서, 비교예 1 및 비교예 2는 가스분해 반응기(100) 하부에서 플라즈마 버너 모듈(200)이 가스분해 반응기(100)의 제1 곡면부(110)에 위치하지 않으며, 비교예 2는 정화가스 배출구(130)로부터 아래로 연장되는 굴뚝(Chimney)을 구비하도록 구성하였다.6, (a) shows the appearance of Comparative Example 1, (b) shows the appearance of Comparative Example 2, (c) shows the appearance of the large-capacity plasma thermal oxidizer of the present invention as Example 1. Here, in Comparative Examples 1 and 2, the plasma burner module 200 is not located on the first curved portion 110 of the gas decomposition reactor 100 in the lower portion of the gas decomposition reactor 100, and in Comparative Example 2, the purification gas It was configured to have a chimney extending downward from the outlet 130 .

도 7의 (a)는 비교예 1의 시뮬레이션 결과 모습을 나타내고, (b)는 비교예 2의 시뮬레이션 결과를 나타내고, (c)는 실시예 1의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.7 (a) shows the simulation result of Comparative Example 1, (b) shows the simulation result of Comparative Example 2, (c) shows the simulation result of Example 1.

도 7에 나타난 바와 같이, 비교예 1 및 비교예 2에 비해 본 발명의 대용량 플라즈마 열산화기에 해당하는 실시예 1의 반응기에서 피처리가스는 균일하고 안정적으로 선회하는 모습을 나타내었고, 피처리가스의 배출 속도도 빨라지는 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 7 , compared to Comparative Examples 1 and 2, the target gas in the reactor of Example 1 corresponding to the large-capacity plasma thermal oxidizer of the present invention rotated uniformly and stably, and the target gas It was also confirmed that the discharge rate of

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 플라즈마 열산화기를 이용하면, 가스분해 반응기(100) 내부공간으로 주입되는 피처리가스가 균일하고 안정적으로 선회하여 와류되어 플라즈마 화염 및 고온과의 반응 효율이 개선되어 피처리가스의 효율적인 정화가 이루어질 수 있는 이점이 있다.By using such a large-capacity plasma thermal oxidizer according to an embodiment of the present invention, the target gas injected into the gas decomposition reactor 100 inner space is uniformly and stably vortexed and the reaction efficiency with the plasma flame and high temperature is improved. There is an advantage that the target gas can be efficiently purified.

또한, 플라즈마 화염이 토출될 때 플라즈마 화염이 피처리가스와의 간섭이 차단되므로 플라즈마 화염이 흔들림 없이 안정적으로 형성 및 토출될 수 있는 이점이 있다.In addition, since the plasma flame is prevented from interfering with the target gas when the plasma flame is discharged, there is an advantage that the plasma flame can be stably formed and discharged without shaking.

또한, 플라즈마 화염을 토출하는 플라즈마 버너(220)의 토출부에 세장형의 다수의 화염 토출 가이드홈(222)이 구비되므로 플라즈마 화염이 긴 화염으로 토출될 수 있는 이점이 있다.In addition, since a plurality of elongated flame discharging guide grooves 222 are provided in the discharging portion of the plasma burner 220 discharging the plasma flame, there is an advantage that the plasma flame can be discharged as a long flame.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not to be limited to the embodiments presented herein but should be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (12)

원통의 하부에 하부 방향으로 직경이 점차 감소하여 형성되는 제1 곡면부(110), 원통의 상부에 상부 방향으로 직경이 점차 감소하여 형성되는 제2 곡면부(120) 및 상기 제2 곡면부 상부에 위치하는 정화가스 배출구(130)를 포함하는 가스분해 반응기(100); 및
상기 제1 곡면부(110) 및 상기 제2 곡면부(120)에 원통의 접선 방향으로 연결되고, 피처리가스를 플라즈마 화염과 접촉시키면서 상기 가스분해 반응기(100) 내부로 주입시키는 플라즈마 버너 모듈(200)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
대용량 플라즈마 열산화기.The first curved portion 110 is formed in the lower portion of the cylinder, the diameter is gradually reduced in the downward direction, the second curved portion 120 is formed in the upper portion of the cylinder is gradually reduced in diameter in the upper direction, and the upper portion of the second curved portion Gas decomposition reactor 100 including a purge gas outlet 130 located in the; and
A plasma burner module ( 200) characterized in that it comprises,
Large capacity plasma thermal oxidizer. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 버너 모듈(200)은 상기 제1 곡면부(110)에는 적어도 하나, 상기 제2 곡면부(120)에는 두 개 이상 연결되는 것을 특징으로 하는,
대용량 플라즈마 열산화기.According to claim 1,
The plasma burner module 200 is characterized in that at least one is connected to the first curved portion 110, and two or more are connected to the second curved portion 120,
Large capacity plasma thermal oxidizer. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 버너 모듈(200)은,
제1 방향으로 연장되는 피처리가스 유입부(211) 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되는 피처리가스 배출부(212)를 포함하는 피처리가스 공급덕트(210); 및
상기 피처리가스 유입부(211) 및 상기 피처리가스 배출부(212) 간의 교차지점에서 토출부(221)가 상기 피처리가스 배출부(212) 내부로 관통되게 설치되어 상기 토출부(221)로부터 상기 제2 방향에 평행하게 플라즈마 화염을 토출하는 플라즈마 버너(220)를 포함하고,
상기 피처리가스 배출부(212)가 상기 가스분해 반응기(100)에 원통의 접선 방향으로 연결되되 상기 가스분해 반응기(100) 내부로 관통되는 것을 특징으로 하는,
대용량 플라즈마 열산화기.According to claim 1,
The plasma burner module 200,
a target gas supply duct 210 including a target gas inlet 211 extending in a first direction and a target gas outlet 212 extending in a second direction perpendicular to the first direction; and
At the intersection point between the target gas inlet 211 and the target gas discharge part 212 , a discharge part 221 is installed to penetrate into the target gas discharge part 212 , and the discharge part 221 . and a plasma burner 220 for discharging a plasma flame parallel to the second direction from
The target gas discharge unit 212 is connected to the gas decomposition reactor 100 in a tangential direction of a cylinder, characterized in that it penetrates into the gas decomposition reactor 100,
Large capacity plasma thermal oxidizer. 제3항에 있어서,
상기 플라즈마 버너 모듈(200)은,
상기 피처리가스 공급덕트(210) 내부에서 상기 피처리가스 유입부(211)에 대향하게 배치되어 상기 피처리가스 유입부(211)에 대해 상기 플라즈마 화염을 커버하는 화염보호커버부(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
대용량 플라즈마 열산화기.4. The method of claim 3,
The plasma burner module 200,
A flame protection cover part 300 disposed opposite the target gas inlet 211 inside the target gas supply duct 210 to cover the plasma flame with respect to the target gas inlet 211 is provided. characterized in that it further comprises,
Large capacity plasma thermal oxidizer. 제4항에 있어서,
상기 화염보호커버부(300)는 반원통 형상이고, 반원통의 외면이 상기 피처리가스 유입부(211)에 대향하는 것을 특징으로 하는,
대용량 플라즈마 열산화기.5. The method of claim 4,
The flame protection cover part 300 has a semi-cylindrical shape, characterized in that the outer surface of the semi-cylindrical is opposite to the target gas inlet 211,
Large capacity plasma thermal oxidizer. 제3항에 있어서,
상기 플라즈마 버너(220)는 상기 토출부(221)의 내면의 둘레 방향을 따라 배열되는 세장형의 복수의 화염 토출 가이드홈(222)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
대용향 플라즈마 열산화기.4. The method of claim 3,
The plasma burner 220 is characterized in that it includes a plurality of elongated flame discharging guide grooves 222 arranged along the circumferential direction of the inner surface of the discharging unit 221,
Alternative Plasma Thermal Oxidizer. 제3항에 있어서,
상기 플라즈마 버너(220)는 전자파 플라즈마 토치인 것을 특징으로 하는,
대용량 플라즈마 열산화기.4. The method of claim 3,
The plasma burner 220 is characterized in that the electromagnetic wave plasma torch,
Large capacity plasma thermal oxidizer. 제1 방향으로 연장되는 피처리가스 유입부(211) 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되는 피처리가스 배출부(212)를 포함하는 피처리가스 공급덕트(210); 및
상기 피처리가스 유입부(211) 및 상기 피처리가스 배출부(212) 간의 교차지점에서 토출부(221)가 상기 피처리가스 배출부(212) 내부로 관통되게 설치되어 상기 토출부(221)로부터 상기 제2 방향에 평행하게 플라즈마 화염을 토출하는 플라즈마 버너(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
플라즈마 버너 모듈.a target gas supply duct 210 including a target gas inlet 211 extending in a first direction and a target gas outlet 212 extending in a second direction perpendicular to the first direction; and
At the intersection point between the target gas inlet 211 and the target gas discharge part 212 , a discharge part 221 is installed to penetrate into the target gas discharge part 212 , and the discharge part 221 . characterized in that it comprises a plasma burner 220 for discharging a plasma flame parallel to the second direction from
Plasma burner module. 제8항에 있어서,
상기 플라즈마 버너 모듈(200)은,
상기 피처리가스 공급덕트(210) 내부에서 상기 피처리가스 유입부(211)에 대향하게 배치되어 상기 피처리가스 유입부(211)에 대해 상기 플라즈마 화염을 커버하는 화염보호커버부(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
플라즈마 버너 모듈.9. The method of claim 8,
The plasma burner module 200,
A flame protection cover part 300 disposed opposite the target gas inlet 211 inside the target gas supply duct 210 to cover the plasma flame with respect to the target gas inlet 211 is provided. characterized in that it further comprises,
Plasma burner module. 제9항에 있어서,
상기 화염보호커버부(300)는 반원통 형상이고, 반원통의 외면이 상기 피처리가스 유입부(211)에 대향하는 것을 특징으로 하는,
플라즈마 버너 모듈.10. The method of claim 9,
The flame protection cover part 300 has a semi-cylindrical shape, characterized in that the outer surface of the semi-cylindrical is opposite to the target gas inlet 211,
Plasma burner module. 제8항에 있어서,
상기 플라즈마 버너(220)는 상기 토출부(221)의 내면의 둘레 방향을 따라 배열되는 세장형의 복수의 화염 토출 가이드홈(222)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
플라즈마 버너 모듈.9. The method of claim 8,
The plasma burner 220 is characterized in that it includes a plurality of elongated flame discharging guide grooves 222 arranged along the circumferential direction of the inner surface of the discharging unit 221,
Plasma burner module. 제8항에 있어서,
상기 플라즈마 버너(220)는 전자파 플라즈마 토치인 것을 특징으로 하는,
플라즈마 버너 모듈.9. The method of claim 8,
The plasma burner 220 is characterized in that the electromagnetic wave plasma torch,
Plasma burner module.
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