KR20220072298A - 휘발성유기화합물 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휘발성유기화합물을 연소할 때 발생하는 열을 열원으로 이용할 수 있게 하는 휘발성유기화합물 처리장치에 관한 것이다. 그의 구성은; 공급되는 휘발성유기화합물에 고온을 가하여 연소시키기 위한 연소기 본체; 상기 연소기 본체에 휘발성유기화합물을 공급하는 휘발성유기화합물 공급부; 상기 연소기 본체의 후단에 연결됨으로써 연소반응 후 생성되는 연소생성물과의 열교환을 통해 상기 연소생성물이 가진 열을 인출하는 열교환기; 및 상기 열교환기를 통과한 연소생성물을 대기로 방출하는 연도;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휘발성유기화합물 처리장치{Apparatus For Disposition For VOCs}

본 발명은 휘발성유기화합물 처리장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 휘발성유기화합물을 연소할 때 발생하는 열을 열원으로 이용할 수 있게 하는 휘발성유기화합물 처리장치에 관한 것이다.

휘발성유기화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds)은 매우 다양한 제조산업 분야에서 배출되는 오염물질이며, 환경과 생체에 매우 좋지 않은 영향을 미치는 오염물질이다. 따라서 환경법상 휘발성 유기 화합물을 포함한 오염가스는 반드시 정화처리를 통해 대기에 방출되어야 한다.

휘발성 유기 화합물을 처리하는 가장 일반적인 방법으로는 휘발성유기화합물을 포함한 오염가스를 연소시킨 후 배출하는 것이다. 이것은 연소반응을 통하여 휘발성유기화합물을 산화시켜 환경에 무해한 물질로 배출시키기 위한 것이다. 이러한 연소반응을 위하여 휘발성유기화합물 연소장치가 필요하게 된다.

휘발성유기화합물 연소장치와 관련된 종래기술을 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 대한민국 특허등록 제10-0473522호는 도장공정, 코팅공정, 인쇄공정, 페인트 제조공정 등과 같은 곳에서 발생되는 휘발성유기화합물을 촉매연소에 의한 직접 열교환방식에 의해 경제적이고 효율적으로 제거하는 촉매소각장치에 관한 것이다.

이 종래기술은 촉매연소방식으로 휘발성유기화합물을 소각 처리하여 낮은 온도에서도 완전 연소가 이루어지고, 연소에 의해 가열된 배기가스를 처리하고자 하는 유입가스와 향류로 접촉시켜 직접 열교환하여 현열을 최대한 이용할 수 있기 때문에 예열에 필요한 열량을 줄일 수 있고, 휘발성유기화합물의 연소열을 효율적으로 사용할 수 있으며, 보조열원을 아주 사용하지 않거나 그 양을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은 초기 점화와 예열을 위한 히터와 향류 열교환기와 연소촉매를 일체화 및 모듈화하여, 시스템이 소형화되고 모듈의 개수를 증감시키는 것을 내용으로 한다.

둘째, 대한민국 특허등록 제10-0780231호는 휘발성유기화합물 가스이송 시 응축된 액체를 분리 포집하는 넉아웃 드럼; 휘발성유기화합물 가스를 흡입하여 유동시키는 흡입송풍기; 상기 흡입송풍기에 의해 유동하는 휘발성유기화합물 가스가 유입되어 연소되는 공간을 제공하는 연소로; 상기 흡입송풍기에 의해 공급되는 휘발성유기화합물 가스를 연소로의 내부로 분사하되 미세한 구멍이 다수개 구비되어 화염이 역류하는 것을 방지하는 한쌍의 역화방지용 메쉬가 내장된 적어도 하나 이상의 노즐과, 상기 노즐을 감싼채로 연소용 공기가 공급되는 통로를 형성하는 에어챔버 및 상기 노즐로부터 분사된 휘발성유기화합물 가스와 에어의 혼합을 돕도록 상기 에어챔버에 설치되는 타공판을 구비하는 적어도 하나 이상의 역화방지 버너; 상기 역화방지 버너의 상단부에 위치하도록 연소로에 설치되어 노즐로부터 분사되는 휘발성유기화합물의 연소를 돕는 파이롯트 버너; 및 상기 역화방지 버너로 공급되는 휘발성유기화합물 가스의 농도가 낮을 경우, 휘발성유기화합물 가스의 유동로 상에 보조연료를 분사하여 휘발성유기화합물과 보조연료가 균일하게 혼합된 상태에서 상기 노즐로 공급되게 하는 믹싱노즐;을 구비하는 것을 요지로 한다.

위와 같이 종래에는 연소장치 자체의 구성과 휘발성유기화합물을 연소장치에 공급하는 방식 등에 개선이 있었다. 그러나 연소장치에서 발생하는 열을 재활용하기 위한 장치는 보기 어려웠다.

대한민국 특허등록 제10-0473522호 대한민국 특허등록 제10-0780231호

위와 같은 문제에 대하여 본 발명의 목적은 휘발성유기화합물을 연소하여 처리하는 장치를 제공하는 것으로서, 좀 더 구체적으로는 연소과정에서 생성되는 열을 열원으로 이용할 수 있게 하는 휘발성유기화합물 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적은, 공급되는 휘발성유기화합물에 고온을 가하여 연소시키기 위한 연소기 본체; 상기 연소기 본체에 휘발성유기화합물을 공급하는 휘발성유기화합물 공급부; 상기 연소기 본체의 후단에 연결됨으로써 연소반응 후 생성되는 연소생성물과의 열교환을 통해 상기 연소생성물이 가진 열을 인출하는 열교환기; 상기 열교환기를 통과한 연소생성물을 방출하는 연도;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리장치에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 휘발성유기화합물 공급부에 의해 공급되는 휘발성유기화합물의 농도 계측을 위하여 상기 휘발성유기화합물 공급부에 설치되는 제1검출센서와; 상기 열교환기에서 배출되는 연소생성물의 휘발성유기화합물 농도를 계측하기 위하여 상기 연도에 설치되는 제2검출센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 연소기 본체는 마이크로웨이브 발생기에 의해 상기 휘발성유기화합물을 연소시키는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 열교환기는 지면에 횡방향으로 배열될 수 있으며, 각각 독립적으로 이동 가능하게 설치되는 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 휘발성유기화합물의 배출되는 각종 산업시설에 직접 설치되어 그로부터 배출되는 휘발성유기화합물을 연소하여 배출하고 그로부터 열을 취득하여 용수를 가열하여 온수를 공급하거나 난방에 사용할 수 있도록 하는 휘발성유기화합물 처리장치가 제공된다. 본 발명에 의하면 전기에너지를 이용하여 휘발성유기화합물을 연소시키는 것이어서 부담 없이 설치 및 사용할 수 있으며 사업장의 규모에 알맞은 처리용량으로 설치하기가 용이한 휘발성유기화합물 처리장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 휘발성유기화합물 처리장치의 정면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 휘발성유기화합물 처리장치의 열교환챔버의 내부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 휘발성유기화합물 처리장치의 열교기의 열교환블럭의 사시도이다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 3을 동시에 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 휘발성유기화합물 처리장치는 연소기 본체(1)와 열교환기(3)를 핵심 구성요소로 한다. 이들은 지면에 횡으로 독립적으로 배열되며, 연결관(5)에 의해 서로 연결되어 있다. 또한 이들은 각각 독립적으로 이동 가능하게끔 바퀴달린 프레임 상에 설치될 수 있다.

연소기 본체(1)는 공급되는 휘발성유기화합물에 고열을 가하여 연소반응이 일어나도록 하는 것이다. 본 발명의 실시예에 의하면, 연소기 본체(1)는 마이크로웨이브 발생기(7)에 의해 휘발성유기화합물을 연소시키는 방식을 이용한다. 마이크로웨이브 발생기(7)의 발열부는 연소기 본체(1)의 내부에 설치된다. 마이크로웨이브(micro wave)를 이용하여 발열시키고 이 열로써 가스를 연소시키기 위한 시스템의 구성은 공지기술을 참조하면 된다. 예를 들어, 대한민국 특허등록 제10-1819211호, 또는 제10-1498260호의 내용을 참조하면 된다. 마이크로웨이브 발생기는 1,200 ~ 1500℃의 온도환경을 조성할 수 있다.

연소기 본체(1)는 고열을 이용하여 휘발성유기화합물의 연소반응을 진행시키며 배출구를 통해 연소생성물, 즉 연소가스를 배출한다.

휘발성유기화합물 공급부(9)는 연소기 본체(1)에 휘발성유기화합물을 공급한다. 휘발성유기화합물 공급부(9)는 공급배관(11)을 포함하며, 송풍이나 펌핑을 위한 송풍기 또는 펌프를 더 포함할 수도 있다. 휘발성유기화합물 공급부에는 공급되는 휘발성유기화합물의 농도 계측을 위하여 제1검출센서(13)가 설치된다. 연소기 본체(1)에는 연소실 내부의 온도를 계측하기 위한 온도센서(14)가 설치되어 있다.

연소생성물이 가진 열을 인출하여 재활용하기 위한 열교환기(3)가 연소기 본체(1)의 후단에 연결관(5)을 통해 연결된다. 연결관(5)은 단열재에 의해 보호될 수 있다.

열교환기(3)의 일방향으로는 연소생성물이 통과되며, 다른 방향으로는 열매체가 통과된다. 열매체는 용수(用水)가 될 수도 있고, 공기가 될 수도 있고, 기타 액상의 물질이 될 수도 있다. 열교환 방식은 다양할 수 있다.

열교환기(3)는 열교환챔버(15)를 포함하는데, 열교환챔버(15)는 배출되는 연소생성물에 부하가 걸리지 않도록 큰 용량을 가질 수 있다.

도 2는 열교환기(3)의 내부 구조에 대한 일실시예를 도시한다.

도시된 바에 의하면 단열구조로 된 열교환챔버(15)의 상측에는 열매체순환관(17)이 배열된다. 열매체순환관(17)은 열매체가 관류하도록 되어 있다. 열매체순환관은 연소생성물이 유입되지 못하도록 차폐되어 있는 열전달케이싱(19)의 내부에 설치되어 있다. 열전달케이싱(19)의 내부에는 액상의 열전달매개체(21)가 충전되어 있을 수 있다. 기체상태의 연소생성물이 가진 열은 상승하여 열전달케이싱(19)과 열매체순환관(17)과 열교환하며 열을 전달하게 된다.

열매체순환관(17) 속의 유체에 전달된 열은 사용처(20)에 공급되어 난방, 작업, 재가열 등 다양한 용도에 사용될 수 있다.

열교환챔버(15)의 내부에는 유도판(27)이 설치될 수 있다. 연소생성물이 지그재그 형태로 유동하도록 함으로써 열교환챔버(15)의 내부에 오래 체류하면서 열교환이 이루어지도록 하기 위한 것이다.

열교환기를 통과한 연소생성물을 연도(23)를 거쳐 대기로 방출될 수 있다. 연도(23) 상에는 열교환기(3)에서 배출되는 연소생성물의 휘발성유기화합물 농도를 계측하기 위한 제2검출센서(25)를 더 포함할 수 있다. 또한 연도(23)의 중간에는 필터(29)가 설치될 수 있다.

도 3은 열교환방식의 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.

본 실시예에 의하면 가로방향으로는 연소생성물이 통과되고, 세로방향으로는 열매체가 통과되는 열교환블럭(31)이 제안된다. 열교환블럭(31)은 다수의 독립된 작은 관로(33,35)가 종횡으로 배열되어 있으며 적층식으로 제작되는 것이다. 열교환블럭(31)은 열교환챔버(15)의 내부에 설치되어 서로 다른 유체가 저촉하지 않고 열교환이 이루어지도록 한다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다. 위에 개시된 실시예는 다양한 조합이 가능할 것이며, 가능한 모든 조합은 본 발명의 권리범위 내에 있는 것이 된다.

1 : 연소기 본체 3 : 열교환기
5 : 연결관 7 : 마이크로웨이브 발생기
9 : 휘발성유기화합물 공급부 10 : 온도센서
11 : 공급배관 13,25 : 제1,2검출센서
15 : 열교환챔버 17 : 열매체순환관
19 : 열전달케이싱 20 : 사용처
21 : 열전달매개체 23 : 연도
27 : 유도판 29 : 필터
31 : 열교환블럭 33,35 : 관로

Claims (5)

1. 공급되는 휘발성유기화합물에 고온을 가하여 연소시키기 위한 연소기 본체;
   상기 연소기 본체에 휘발성유기화합물을 공급하는 휘발성유기화합물 공급부;
   상기 연소기 본체의 후단에 연결됨으로써 연소반응 후 생성되는 연소생성물과의 열교환을 통해 상기 연소생성물이 가진 열을 인출하는 열교환기; 및
   상기 열교환기를 통과한 연소생성물을 대기로 방출하는 연도;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 휘발성유기화합물 공급부에 의해 공급되는 휘발성유기화합물의 농도 계측을 위하여 상기 휘발성유기화합물 공급부에 설치되는 제1검출센서; 및
   상기 열교환기에서 배출되는 연소생성물의 휘발성유기화합물 농도를 계측하기 위하여 상기 연도에 설치되는 제2검출센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 연소기 본체는 마이크로웨이브 발생기에 의해 상기 휘발성유기화합물을 연소시키는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 연소기 본체와 열교환기는 지면에 횡방향으로 배열될 수 있으며, 각각 독립적으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리장치.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 열교환기는,
   단열구조로 된 열교환챔버(15); 상기 열교환챔버의 내부 상측에 설치되는 것으로서, 상기 연소생성물이 유입되지 못하도록 차폐하는 열전달케이싱(19);
   상기 열전달케이싱(19) 내부에 설치되는 것으로서, 열매체가 관류하도록 되어 있는 열매체순환관(17); 및
   상기 열전달케이싱(19)의 내부에 충전되는 액상의 열전달매개체(21);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리장치.

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