KR20230007890A

KR20230007890A - 옥상용 대용량 가스처리 시스템

Info

Publication number: KR20230007890A
Application number: KR1020210088763A
Authority: KR
Inventors: 김동수; 김철환
Original assignee: 엠에이티플러스 주식회사
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2023-01-13
Also published as: KR102572931B1

Abstract

본 발명의 목적은 옥상에 설치될 대용량 PFCs 등의 난분해성 가스처리시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은 다수의 베드와 각 베드에 인 밸브와 아웃 밸브 그리고 퍼지 밸브를 설치하고, 각 베드의 인밸브에서 흡입한 피처리물을 촉매가 있는 분해실로 보내고 분해실은 연소실과 인접하여 가열되며, 분해된 정화 공기는 각 베드의 아웃 밸브를 통해 전체 배출구로 배출되며, 각 베드는 순서를 정하여 피처리물을 흡입하고, 인밸브를 통해 완전히 분해실로 보내지지 않은 잔류물은 퍼지 밸브를 열어 분해실로 보내며, 각 베드마다 인밸브, 퍼지밸브, 아웃 밸브 순으로 개방되며, 아웃밸브 2회, 인밸브 2회, 퍼지 밸브 1회 순으로 개방되게 하였다.

Description

옥상용 대용량 가스처리 시스템{High-capacity gas treatment system for rooftops}

건물 옥상에 설치되어 대용량의 가스를 처리하는 시스템에 관한 것으로, 특히, PFCs(perfluorocarbon gas, 과불화탄소)등 난분해성 온실가스를 처리하기 위한 가스처리시스템에 관한 것이다.

PFCs는 분해가 어려운 안정된 화합물로서 지구온난화 문제로 탄소배출 규제 대상이 되는 물질이다. 반도체 공정에서 배출되는 PFCs는 분해를 위해 플라즈마로 처리하는 기술이 제안되어 있다. 그외 촉매와 열을 이용하여 처리하는 기술이 등록특허 10-1949478호에 제안되어 있다. 그러나 건물 옥상에 설치되는 PFCs 등의 난분해성 가스 처리장치는 대용량 처리를 하여야 하므로, 그에 적합한 가스분배와 구동 방식을 제공할 필요가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 옥상에 설치될 대용량 PFCs 처리시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은 다수의 베드와 각 베드에 인 밸브와 아웃 밸브 그리고 퍼지 밸브를 설치하고, 각 베드의 인밸브에서 흡입한 피처리물을 촉매가 있는 분해실로 보내고 분해실은 연소실과 인접하여 가열되며, 분해된 정화 공기는 각 베드의 아웃 밸브를 통해 전체 배출구로 배출되며, 각 베드는 순서를 정하여 피처리물을 흡입하고, 인밸브를 통해 완전히 분해실로 보내지지 않은 잔류물은 퍼지 밸브를 열어 분해실로 보내며, 각 베드마다 인밸브, 퍼지밸브, 아웃 밸브 순으로 개방되며, 아웃밸브 2회, 인밸브 2회, 퍼지 밸브 1회 순으로 개방되게 하였다.

즉, 본 발명은,

대용량 가스처리 시스템으로서,

외통과 내통을 구비하여 피처리물을 유입시키고 처리된 청정 가스를 배출하는 가스분배실;

상기 가스분배실에 일측 단부가 연결되는 인입 덕트와 배출 덕트를 포함하고 인입 덕트의 가스 흐름을 제어하는 인밸브와 퍼지 밸브, 그리고 배출 덕트의 흐름을 제어하는 아웃 밸브를 구비한 가스분배장치;

상기 가스분배장치의 인입 덕트와 배출 덕트의 타측 단부가 연결되고 덕트들의 막힘 현상을 방지할 수 있도록 이물질을 수거하고 청소할 수 있는 점검구;

상기 점검구 위에 배치되고 내부에 세라믹이 배치되어 인입되는 피처리물을 예열하고 배출되는 청정 가스로부터 축열하는 축열실;

상기 축열실 위에 배치되고 내부에 촉매가 충진되어 피처리물을 촉매와 열에 의해 분해하여 청정 가스를 만드는 분해실; 및

상기 분해실에 인접하여 연료가스를 태워 분해실에 열을 공급하는 연소실;을 포함하고,

상기 점검구와 축열실과 분해실은 서로 파티션으로 격리된 다수의 베드를 구비하고,

각각의 점검구 베드에 대응한 각각의 축열실 베드 및 분해실 베드는 서로 소통되고,

상기 점검구의 각 베드마다 인 밸브, 퍼지 밸브, 아웃 밸브 3종의 밸브가 하나의 세트로 연결되고, 인 밸브, 퍼지 밸브, 아웃 밸브 중 어느 한 종의 밸브가 개방되면 다른 종류의 밸브는 폐쇄되고, 아웃 밸브, 인 밸브, 퍼지 밸브 순서로 순환주기를 이루어 개방되며,

다수의 베드 중 일부 베드의 인밸브가 개방되는 시점에 다른 베드는 퍼지 밸브가 개방되고, 또 다른 베드는 아웃 밸브가 개방되어, 상기 분해실은 인밸브와 퍼지밸브 개방에 따라 인입된 피처리물을 촉매 열 분해하고, 아웃 밸브 개방에 따라 청정 가스를 배출하여 대용량의 피처리물을 각 베드 별로 처리하는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 인밸브의 개방은 피처리물을 상기 가스분배실로부터 점검구, 축열실을 거쳐 분해실로 유입시키고, 퍼지 밸브는 외기를 유입시켜 분해실에 이르지 못한 잔존 가스를 분해실로 보내주고, 아웃 밸브는 분해실에서 처리된 청정 가스를 가스분배실의 배출구를 통해 배출시키는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 가스분배실의 외통은 인입 덕트에 연결되어 피처리물을 유입시키고, 내통은 배출 덕트에 연결되어 청정 가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 점검구 베드는 5개의 베드를 포함하고, 각각의 베드에 연결된 인밸브, 퍼지 밸브, 및 아웃 밸브의 개폐동작은, 인밸브 개방에 의한 피처리물 공급 두 박자, 퍼지 밸브 개방에 의한 잔존 가스 이동 한 박자, 아웃 밸브에 의한 청정 가스 배출 두 박자로 진행되는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 연소실은 분해실 위에 배치되거나 분해실 옆면까지 둘러싸도록 구성되고, 탄화수소 가스를 태워 분해실에 열을 공급하는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템을 제공한다.

상기 축열실은,

각 축열실 베드의 가장자리를 따라 배치된 단열벽;과

상기 단열벽 내부에 체워진 세라믹을 포함하고,

상기 단열벽은 금속으로 된 격자 망벽 내에 단열재 벌크를 채운 것임을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템을 제공한다.

상기 분해실은,

단열재로 구성된 외벽;과

상기 외벽 내측에 금속으로 된 격자 망벽 내에 단열재 벌크를 채운 단열벽;을 포함하고,

상기 단열벽은 각 베드를 한정하는 베드 둘레와 연소실과의 경계가 되는 천장부분에 배치되고,

상기 단열벽 내부에 촉매가 충진된 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 촉매온도는 700 내지 900℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면 가스분배장치에서 다수의 베드를 구비하여 각 베드 순서에 따라 각 베드에 설치된 아웃 밸브 2회, 인밸브 2회, 퍼지 밸브 1회 개방으로 촉매 분해실에서 PFCs와 같은 난분해성 온실가스를 효율적으로 처리할 수 있다.

즉, 퍼지 밸브가 개방되는 베드는 피처리 가스가 인입되지 않는 사공간(Dead Space)으로 존재하게 되므로, 본 발명은 베드를 여러 개로 나누어 기존 3베드 형태보다 퍼지 베드 공간 비율을 현저히 줄여 분해실의 용량의 낭비가 없게 하였고, 그에 따라 가스처리시스템의 전체적인 처리 효율을 강화하였다.

또한, 축열실에 축열 가능이 있는 세라믹을 배치하여 배출 가스로부터 열을 빼앗아 축열하고 인입 가스를 예열하여 열 효율 95% 이상을 달성한다.

또한, 축열실 아래 구성된 점검구는 축열실로부터 배출될 수 있는 이물질을 제거할 수 있도록 도어 개방 후 청소 가능한 공간으로 구성되어 덕트 막힘 현상을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 옥상용 대용량 과불화탄소 가스처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1에서 가스분배실을 구성을 보여주는 부분 단면도와 가스분배실의 내외통 구조를 설명하는 개요도이다.
도 3은 도 1에서 가스분배장치의 구성을 보여주는 부분 단면도와 평면 구성도이다.
도 4는 가스분배장치의 밸브 절환 순서를 설명하는 순서도와 도표이다.
도 5는 도 1에서 점검구의 구성을 설명하는 부분 단면도와 평면도이다.
도 6은 도 1에서 축열부의 구성을 설명하는 부분 단면도와 평면도이다.
도 7은 도 1에서 촉매 분해부의 구성을 설명하는 부분 단면도이다.
도 8은 도 1에서 연소실의 구성을 설명하는 부분 단면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 옥상용 대용량 가스처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 단면도이다. 피처리물은 PFCs 등의 난분해성 온실가스를 포함한다.

건물 옥상으로 올라오는 가스의 인입과 배출을 담당하는 가스분배실(100)과 가스분배실(100)로부터 피처리가스(를 분해실로 보내기 위한 인입덕트와 처리된 정화공기를 다시 건물내부로 보내는 배출덕트를 구비한 가스분배장치(200)가 가스분배실(100)과 연결된다. 피처리물은 가스분배장치(200)를 거쳐 촉매 분해실(500)로 보내어져 촉매 존재 하에 열 분해된다. 촉매분해실(500)은 연소실(600)과 인접하여 분해에 필요한 열을 공급받는다. 피처리물을 예열시키고, 처리된 정화 공기는 방열을 시켜 방출할 수 있도록 촉매분해실(500)과 가스분배장치(200) 사이에는 축열실(400)을 배치하여 열교환을 통해 열효율을 향상시킨다. 상기 축열실(400)과 상기 가스분배장치(200) 사이에 점검구(300)를 두는 것이 바람직하며, 상기 점검구(300)는 축열실(400)로부터 축적될 수 있는 이물질에 의한 덕트 막힘현상을 확인할 수 있고, 필요에 따라 청소할 수 있는 구간이다. 이로 인해 덕트 막힘현상을 방지 또는 제거할 수 있다. 후술되겠지만, 점검구(300)와 축열실(400) 및 분해실(500)은 파티션에 의해 서로 격리된 다수의 베드를 포함한다.

도 2는 도 1에서 가스분배실(100)을 구성을 보여주는 부분 단면도와 가스분배실의 내외통 구조를 설명하는 개요도이다.

가스분배실(100)은 외통(110)과 내통(120)으로 구분되어 있으며, 가스 인입과 배출을 담당한다. 외통(110)은 인입구(115)를 구비하여 PFCs 등의 피처리물이 인입되어, 가스분배장치(200)에 포함된 인입 덕트(210)를 통해 상부로 보내어 진다. 내통(120)은 배출구(125)를 구비하여 완전분해된 청청가스가 가스분배장치(200)의 배출 덕트(220)로 유입된 후, 배출구(125)로 배출된다. 즉, 건물 내부에서 생성된 PFCs 등의 난분해성 가스는 외통(110)으로 인입되고, 상승되어 분해실에서 분해된 뒤, 외통 안쪽에 있는 내통(120)으로 유입되고 배출된다. 이를 위해 외통에 가스 인입 덕트가 연결되고, 내통에 가스 배출덕트가 연결되며, 점검구와 축열실에도 외통과 이어지는 부분, 내통과 이어지는 부분이 구성되고, 분해실은 유입 가스를 받아들여 촉매 열분해하여 청정 가스를 내려보낸다. 그에 따라 가스 흐름이 전체적으로 외측 상승 후 내측 하강으로 형성된다.

내통과 외통의 재질은 금속, 바람직하게는 스테인레스스틸(STS 316)일 수 있다.

도 3은 도 1에서 가스분배장치(200)의 구성을 보여주는 부분 단면도와 평면 구성도이다.

가스분배장치(200)는 가스분배실(100) 상단에 배치되며, 밸브를 구비한 덕트로 구성된다.

가스분배장치(200)는 가스분배실(100)과 점검구(300)를 연결하는 덕트(Duct)로 되어 있으며, 점검구 1개의 베드(Bed) 당 인밸브(In Valve)(230), 아웃밸브(Out Valve)(240), 퍼지밸브(Purge Valve)(250)를 포함하여 3 종류의 밸브를 세트로 구비한다. 인밸브(230)는 가스분배실 외통(110)으로부터 미처리된 피처리 가스 인입을 담당하고, 아웃밸브(240)는 처리된 청정가스를 가스분배실 내통으로 보내주는 역할을 하고, 퍼지 밸브(250)는 외기 (Air)를 공급하여 미처리된 가스를 분해실까지 보내 베드 내 잔존 가스를 제거하는 역할을 한다. 파티션으로 서로 격리된 베드는 외통(110)과 소통되는 덕트에 인밸브(In Valve)(230)와 퍼지밸브(Purge Valve)(250)를 구비하고, 내통(120)과 소통되는 덕트에 아웃밸브(Out Valve)(240)를 구비한다. 퍼지밸브(Purge Valve)(250)가 구비된 덕트는 외부 공기를 유입시켜 잔류 가스를 분해실로 보낼 수 있도록 인밸브가 구비된 덕트에 합류 된다.

가스분배장치(200)의 덕트는 점검구(300)로 연결되며, 점검구는 다수의 베드(Bed)를 포함하고 각 베드는 이웃한 베드와 벽 형태의 파티션으로 격리된다. 베드 수는 균등한 부피를 갖고 방사상으로 배열된다. 본 실시예는 5개의 베드를 구성하였다.

각 베드 별 1종의 밸브만 개방(Open) 되어 작동하고 나머지 밸브는 폐쇄(Close)된다.

예를 들면, 1번 베드(10)의 인밸브(230)가 개방되면, 1번 베드의 아웃 밸브(240)와 퍼지 밸브(250)는 폐쇄상태가 되고, 가스분배실 외통으로부터 미처리된 PFCs 등의 피처리 가스가 1번 베드로 인입된다. 인밸브 개방으로 유입된 피처리 가스는 인입 덕트를 통해 점검구와 축열실을 차례로 거쳐 촉매 분해실로 들어가 분해된다. 인입 후 가스 경로는 후술될 것이다.

2번 베드(20)의 인밸브가 개방되면, 2번 베드의 아웃밸브와 퍼지밸브는 폐쇄되어 가스분배실 외통으로부터 미처리된 PFCs 등의 피처리 가스가 2번 베드로 인입된다.

3번 베드(30)의 퍼지밸브가 개방되면, 3번 베드의 아웃밸브와 인밸브는 폐쇄되고, 외기 유입으로 축열실 내 미처리 잔존가스를 연소실내로 보내어 처리되게 한다.

4번 베드(40)의 아웃 밸브가 개방되면 4번 베드의 퍼지 밸브와 인밸브는 폐쇄되어 가스분배실 내통(120)으로 처리된 청청가스가 유입되고 배출구로 배출된다.

5번 베드(50)의 아웃 밸브가 개방되면 5번 베드의 퍼지 밸브와 인밸브는 폐쇄되어 가스분배실 내통(120)으로 처리된 청청가스가 유입되고 배출구로 배출된다.

각 베드별 일정 주기로 아웃 밸브, 인밸브, 퍼지밸브 순으로 개폐되어 순환된다. 그에 따라 일부의 베드로부터 촉매 분해실로 피처리 가스를 보내는 동안 다른 일부의 베드로 청정화된 가스가 촉매분해실로부터 보내어지고, 또 다른 일부의 베드에서는 외기 퍼지 가스가 축열실 내 미처리 가스를 촉매분해실로 보낸다.

본 실시예는 5개의 베드 각각에 인밸브와 아웃밸브를 1개씩 설치하고 퍼지밸브를 하나씩 설치하였으며, 그에 따라 각 베드에 있는 각 밸브의 절환을 베드 순번에 관련시켜 순환되게 하였다.

도 4는 본 실시예에 따른 가스분배장치의 밸브 절환 순서를 설명하는 순서도와 도표이다.

특정 시점 t1에서, 1번 베드와 2번 베드는 인밸브가 열리고, 3번 베드와 4번 베드는 아웃밸브가 열리고, 5번 베드는 퍼지밸브가 열린다.

다음 t2에서, 1번 베드는 퍼지 밸브, 2번 베드는 인밸브 그대로, 3번 베드는 인밸브, 4번 베드는 아웃 밸브 그대로, 5번 베드는 아웃 밸브가 열린다.

다음 t3에서, 1번 베드는 아웃 밸브, 2번 베드는 퍼지 밸브, 3번 베드는 인밸브 그대로, 4번 베드는 인밸브, 5번 베드는 아웃 밸브 그대로 열린다.

다음, t4에서, 1번 베드는 아웃 밸브 그대로, 2번 베드는 아웃 밸브, 3번 베드는 퍼지 밸브, 4번 베드는 인밸브그대로, 5번 베드는 인 밸브가 열린다.

다음, t5에서, 1번 베드는 인 밸브 그대로, 2번 베드는 아웃 밸브, 3번 베드는 아웃 밸브, 4번 베드는 퍼지 밸브, 5번 베드는 인 밸브 그대로 열린다.

즉, 매 순간, 두 개의 베드에서 인 밸브가 열려 피처리가스가 두 개의 베드로 유입되고, 두 개의 아웃 밸브가 열려 청정 가스가 두 개의 베드를 통해 내통(120)으로 유입되며, 하나의 베드에서 퍼지 밸브가 열려 분해실로 미처 유입되지 못한 잔존 가스를 분해실로 보내준다. 각 베드에서 밸브가 열리는 순서는 인밸브, 퍼지밸브, 아웃밸브이고 이를 하나의 순환주기로 하며, 베드를 다섯개 구비한 본 실시예에서, 인밸브에 의한 피처리물 흡기 두 박자, 퍼지 한박자, 아웃밸브에 의한 청정 가스 배출 두박자로 진행된다.

상기와 같은 구성은 외기를 공급하는 퍼지 밸브의 개방 횟수를 피처리가스와 청정가스의 흐름을 위한 인밸브와 아웃밸브의 개방 횟수의 절반으로 함으로써 퍼지 밸브를 다른 밸브와 동등하게 개방할 때보다 분해실에 의한 처리 효율을 높인다. 즉, 3개의 베드에 각각 인 밸브, 퍼지 밸브, 아웃 밸브를 설치하고 각각 1박자씩 동등하게 개방할 경우, 퍼지 밸브가 개방되는 동안은 외기만이 공급되어 분해실에서 처리할 가스가 없는 상태로 되어 가스 처리 효율 면에서 낭비가 일어난다. 본 발명은 인밸브 2회 개방 후 퍼지 밸브 1회 개방, 아웃 밸브 2회 개방으로 하여 처리 효율을 높였다. 이는 기존의 3베드 구성에서 인밸브, 퍼지밸브, 아웃밸브를 순서대로 절환함에 따라 어느 하나의 베드 전체가 퍼지 밸브만 동작되어 실질상 해당 베드가 데드 스페이스로 머물게 되어 분해실의 처리 효율을 낮추는 문제를 해소한다.

도 5는 도 1에서 점검구(300)의 구성을 설명하는 부분 단면도와 평면도이다.

점검구(300)는 각 베드 별로 설치되어 축열실(400) 하부 이물질에 의한 막힘현상 확인 및 청소를 할 수 있는 구역이다. 5개의 베드에 의한 5개의 점검구역(310, 320, 330, 340, 350)이 파티션(370)에 의해 격리된다. 각 점검구역마다 출입구(360)가 설치되어 확인 및 청소를 위해 개방된다. 점검구의 중심부에는 금속 기둥(380)이 있고, 이는 철로 구성된다. 속이 빈 기둥을 사용하여 무게를 줄일 수 있다.

도 6은 도 1에서 축열실(400)의 구성을 설명하는 부분 단면도와 평면도이다.

축열실(400)은 점검구의 각 베드에 대응하여 동일하게 베드 형태로 구성되고, 중심부에 내통부(127)가 있다. 내통부(127)는 지지체로서 기능하며, 무게를 줄이기 위해 속이 빈 것을 사용할 수 있다.

SUS 망벽에 단열재 벌크(430)를 채운 단열벽이 각 축열실 베드의 가장자리를 따라 배치되고, 그 안에 세라믹(410)이 채워진다. 각 세라믹은 블록 형태이고 다수가 설치된다. 단열재 벌크(430)는 내화식 캐스타블(CaO)과 같은 것으로 채워질 수 있고, 그 크기는 대략 5 내지 20mm의 것일 수 있다. 세라믹(410)은 블록 형태의 것을 채울 수 있고, 95% 이상의 열 효율을 내기 위해 충진량을 산출한다.

상기 세라믹은 인입되는 가스에는 방열을 하여 가스를 데워주며, 방출되는 가스에는 축열을 하여 가스 온도를 낮추어 방출한다. 각 베드 별 설치 된 밸브 개폐를 통해 축방열을 하여 연료소모량을 줄여주며 열효율은 95% 이상 유지된다. 즉, 아웃 밸브 개방 시 청정 가스는 열을 품고 내통(120)을 향해 내려가며, 축열실을 거치면서 세라믹이 청정 가스로부터 열을 빼앗아 축열하고, 인 밸브 개방 시 외통(110)으로부터 올라오는 파처리 가스를 예열하여 장치의 효율을 높인다. 일종의 열교환기 역할을 하는 것이다.

구체예를 들면 다음과 같다.

인입온도 30℃, 배출온도 65℃, 연소실온도 800℃ 시 열효율은,

도 7은 도 1에서 촉매 분해실(500)의 구성을 설명하는 부분 단면도이다.

축열실에서 데워진 가스는 인입, 배출 쪽 PFCs 분해촉매(510)를 통과하면서 분해 되며, 이때 촉매온도는 700 내지 900℃ 이다.

분해실(500)의 구조는 외벽이 단열재로 구성되고, 외벽 내측에 축열실에 배치된 것과 같은 SUS 망 과 망 내 단열재 벌크(430)를 채운 단열벽(520)이 분해실 내통부(127) 가장자리와 외벽 내측 둘레, 그리고 베드를 구분하는 파티션으로 배열되고, 연소실과의 경계가 되는 천장부분에도 배열된다. 연소실에 의해 분해실이 가열되고, 그에 따라 인입 가스를 촉매 열 분해하여 아웃 밸브 개방 시 하단의 가스분배실 내통으로 청정가스가 흘러간다.

중심부의 내통부(127)는 지지체로서 무게 감소를 위해 속이 빈 것으록 구성하는 것이 바람직하다.

전체적인 가스 흐름은 아웃 밸브 개방으로 청정 가스가 분해실에서 축열실, 점검구를 지나 내통(120)으로 흘러가 배출되고, 인밸브와 연이은 퍼지 밸브 개방으로 피처리 가스가 외통(110)을 통해 점검구와 축열실을 지나 분해실로 흘러들어온다. 각 베드의 아웃밸브, 인밸브, 퍼지밸브는 순서대로 열리고 전체 베드 중 일부는 아웃 밸브가, 일부는 인밸브와 퍼지 밸브가 열려 동시에 청정가스와 피처리가스가 이동하여 분해실의 각 베드에서 처리되고 배출을 위해 이동된다.

즉, 촉매 분해실(500)도 점검구와 같이 동일한 형태의 베드를 구비하고, 파티션으로 격리된 각 베드마다 촉매를 충진시켜 피처리물을 촉매 열 분해 처리할 수 있다. 분해실 각 베드는 점검구 베드에 연결된 인밸브, 퍼지밸브, 아웃밸브의 개폐 동작에 따라 피처리가스의 인입과 청정가스의 배출을 경험하게 된다.

따라서 본 발명의 가스처리 시스템은 대용량의 피처리가스를 연속적으로 처리하는 방식이 되어 신속하면서도 높은 청정도로 정화할 수 있다.

도 8은 도 1에서 연소실(600)의 구성을 설명하는 부분 단면도이다.

연소실(600)은 LNG 버너를 통해 적어도 850℃를 유지하여, PFCs 등의 난분해성 물질 분해 촉매가 적정온도를 유지하도록 가동한다. 연소실 외벽은 인코넬 2 내지 5mm 두께 벽과 격자 SUS 망을 설치하여 내부에 내화식 캐스타블(CaO) 5 내지 20mm를 채워 시공할 수 있으며, 이러한 구성은 부식을 방지한다.

본 실시예의 경우, 연소실(600)은 분해실(500) 위에 탑재되었으나, 분해실을 둘러싸는 부분을 가질 수도 있다.

이와 같이 하여 대용량의 피처리가스를 처리하는 옥상용 가스처리 시스템을 구성할 수 있다.

한편, 상기 실시 예에서 제시한 구체적인 수치들은 예시적인 것으로 필요에 따라 변형 가능함은 물론이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

가스분배실(100)
가스분배장치(200)
점검구(300)
축열실(400)
분해실(500)
연소실(600)
외통(110)
내통(120)
인입구(115)
인입 덕트(210)
배출구(125)
인밸브(230)
아웃밸브(240)
퍼지 밸브(250)
1번 베드(10)
2번 베드(20)
3번 베드(30)
4번 베드(40)
5번 베드(50)
점검구역(310, 320, 330, 340, 350)
파티션(370)
출입구(360)
금속 기둥(380)

Claims

대용량 가스처리 시스템으로서,
외통과 내통을 구비하여 피처리물을 유입시키고 처리된 청정 가스를 배출하는 가스분배실;
상기 가스분배실에 일측 단부가 연결되는 인입 덕트와 배출 덕트를 포함하고 인입 덕트의 가스 흐름을 제어하는 인밸브와 퍼지 밸브, 그리고 배출 덕트의 흐름을 제어하는 아웃 밸브를 구비한 가스분배장치;
상기 가스분배장치의 인입 덕트와 배출 덕트의 타측 단부가 연결되고 덕트들의 막힘 현상을 방지할 수 있도록 이물질을 수거하고 청소할 수 있는 점검구;
상기 점검구 위에 배치되고 내부에 세라믹이 배치되어 인입되는 피처리물을 예열하고 배출되는 청정 가스로부터 축열하는 축열실;
상기 축열실 위에 배치되고 내부에 촉매가 충진되어 피처리물을 촉매와 열에 의해 분해하여 청정 가스를 만드는 분해실; 및
상기 분해실에 인접하여 연료가스를 태워 분해실에 열을 공급하는 연소실;을 포함하고,
상기 점검구와 축열실과 분해실은 서로 파티션으로 격리된 다수의 베드를 구비하고,
각각의 점검구 베드에 대응한 각각의 축열실 베드 및 분해실 베드는 서로 소통되고,
상기 점검구의 각 베드마다 인 밸브, 퍼지 밸브, 아웃 밸브 3종의 밸브가 하나의 세트로 연결되고, 인 밸브, 퍼지 밸브, 아웃 밸브 중 어느 한 종의 밸브가 개방되면 다른 종류의 밸브는 폐쇄되고, 아웃 밸브, 인 밸브, 퍼지 밸브 순서로 순환주기를 이루어 개방되며,
다수의 베드 중 일부 베드의 인밸브가 개방되는 시점에 다른 베드는 퍼지 밸브가 개방되고, 또 다른 베드는 아웃 밸브가 개방되어, 상기 분해실은 인밸브와 퍼지밸브 개방에 따라 인입된 피처리물을 촉매 열 분해하고, 아웃 밸브 개방에 따라 청정 가스를 배출하여 대용량의 피처리물을 각 베드 별로 처리하는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템.
제1항에 있어서, 상기 인밸브의 개방은 피처리물을 상기 가스분배실로부터 점검구, 축열실을 거쳐 분해실로 유입시키고, 퍼지 밸브는 외기를 유입시켜 분해실에 이르지 못한 잔존 가스를 분해실로 보내주고, 아웃 밸브는 분해실에서 처리된 청정 가스를 가스분배실의 배출구를 통해 배출시키는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템.
제1항에 있어서, 상기 가스분배실의 외통은 인입 덕트에 연결되어 피처리물을 유입시키고, 내통은 배출 덕트에 연결되어 청정 가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템.
제1항에 있어서, 점검구 베드는 5개의 베드를 포함하고, 각각의 베드에 연결된 인밸브, 퍼지 밸브, 및 아웃 밸브의 개폐동작은, 인밸브 개방에 의한 피처리물 공급 두 박자, 퍼지 밸브 개방에 의한 잔존 가스 이동 한 박자, 아웃 밸브에 의한 청정 가스 배출 두 박자로 진행되는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템.
제1항에 있어서, 연소실은 분해실 위에 배치되거나 분해실 옆면까지 둘러싸도록 구성되고, 탄화수소 가스를 태워 분해실에 열을 공급하는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템.
제1항에 있어서, 상기 축열실은,
각 축열실 베드의 가장자리를 따라 배치된 단열벽;과
상기 단열벽 내부에 체워진 세라믹을 포함하고,
상기 단열벽은 금속으로 된 격자 망벽 내에 단열재 벌크를 채운 것임을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템.
제1항에 있어서, 상기 분해실은,
단열재로 구성된 외벽;과
상기 외벽 내측에 금속으로 된 격자 망벽 내에 단열재 벌크를 채운 단열벽;을 포함하고,
상기 단열벽은 각 베드를 한정하는 베드 둘레와 연소실과의 경계가 되는 천장부분에 배치되고,
상기 단열벽 내부에 촉매가 충진된 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템.
제1항에 있어서, 촉매온도는 700 내지 900℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 대용량 가스처리 시스템.