KR20230070087A - 스크러버와 마이크로-나노버블을 이용한 ghp 배기가스 처리장치 - Google Patents
스크러버와 마이크로-나노버블을 이용한 ghp 배기가스 처리장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230070087A KR20230070087A KR1020210155445A KR20210155445A KR20230070087A KR 20230070087 A KR20230070087 A KR 20230070087A KR 1020210155445 A KR1020210155445 A KR 1020210155445A KR 20210155445 A KR20210155445 A KR 20210155445A KR 20230070087 A KR20230070087 A KR 20230070087A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- scrubber
- micro
- ghp
- gas
- exhaust gas
- Prior art date
Links
- 239000002101 nanobubble Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 9
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 5
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M caesium hydroxide Chemical compound [OH-].[Cs+] HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 4
- CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M rubidium hydroxide Chemical compound [OH-].[Rb+] CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NHYCGSASNAIGLD-UHFFFAOYSA-N Chlorine monoxide Chemical compound Cl[O] NHYCGSASNAIGLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910019440 Mg(OH) Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910003514 Sr(OH) Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VTIIJXUACCWYHX-UHFFFAOYSA-L disodium;carboxylatooxy carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)OOC([O-])=O VTIIJXUACCWYHX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 2
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 2
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-N peroxydisulfuric acid Chemical compound OS(=O)(=O)OOS(O)(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-N peroxysulfuric acid Chemical compound OOS(O)(=O)=O FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960001922 sodium perborate Drugs 0.000 claims description 2
- 229940045872 sodium percarbonate Drugs 0.000 claims description 2
- YKLJGMBLPUQQOI-UHFFFAOYSA-M sodium;oxidooxy(oxo)borane Chemical compound [Na+].[O-]OB=O YKLJGMBLPUQQOI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 2
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/75—Multi-step processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
- B01D47/02—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent by passing the gas or air or vapour over or through a liquid bath
- B01D47/021—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent by passing the gas or air or vapour over or through a liquid bath by bubbling the gas through a liquid bath
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1406—Multiple stage absorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/79—Injecting reactants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
- B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/10—Oxidants
- B01D2251/104—Ozone
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/10—Oxidants
- B01D2251/106—Peroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/10—Oxidants
- B01D2251/108—Halogens or halogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/10—Inorganic absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/40—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/502—Carbon monoxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/702—Hydrocarbons
- B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
- B01D2257/7025—Methane
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2327/00—Refrigeration system using an engine for driving a compressor
- F25B2327/001—Refrigeration system using an engine for driving a compressor of the internal combustion type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
본 발명은 가스 냉난방기, 상기 가스 냉난방기에서 발생하는 가스 중 CH4를 저감하기 위한 Diesel Oxidation Catalyst(DOC)를 포함하는 촉매처리부, 상기 촉매처리부를 통과한 가스에 포함되어 있는 NO 및 CO를 산화처리하는 제1스크러버, 상기 제1스크러버를 통해 산화처리된 가스를 흡수 또는 환원 중 어느 하나의 방법을 통해 처리하는 제2스크러버, 상기 제2스크러버를 통해 흡수 처리된 부산물을 배출하기 위한 배출수단, 상기 제1스크러버에 마이크로-나노버블을 공급하기 위한 마이크로-나노버블 공급수단 및 상기 제2스크러버에 흡수제 또는 환원제를 선택적으로 공급하는 흡수/환원제 공급수단을 포함하는 GHP 배기가스 처리장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 스크러버와 마이크로-나노버블을 이용한 GHP 배기가스 처리장치에 관한 것으로, 학교 또는 관공서에 설치되는 가스 냉난방기에서 배출되는 NO, CO, CH4 처리를 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로 GHP(가스 엔진 히트 펌프) 장치는 기체 연료를 사용한 엔진으로 히트펌프의 압축기를 구동하여 외부 열원에서 열을 퍼올리는 동시에 엔진의 냉각수와 연소 배기 가스의 열을 이용하는 냉난방 장치로 초·중·고교와 공공기관에 설치되어 이용되고 있다.
2011년 정부는 '공공기관 에너지 이용 합리화 추진에 관한 규정'을 통해 여름철 전력난에 대비한다는 취지에서 학교와 공공기관에 연면적 3,000m2 이상의 건물에 전기 대신 엔진을 사용하는 가스 냉난방기(GHP) 설비를 의무화하였고, 2013년부터는 1,000m2까지 확대하여 설치비와 요금할인 혜택까지 지원하며, GHP 설치를 장려하였다.
그러나, 배출가스 중 포함되어 있는 유해물질은 규제 대상이 아니었고, 최근들어 유해물질을 내뿜는 가스 냉난방기 등 사회적인 이슈가 대두되고 있으며, 실제로 초·중·고교에 설치된 GHP의 배출가스를 측정해본 결과 질소산화물, 일산화탄소 또는 메탄과 같은 오염물질이 배출되고 있었다.
2020년 서울의 한 초등학교 옥상에 설치된 가스 냉난방기를 측정한 결과, 측정 1시간 동안 초미세먼지의 원인물질로 분류되는 질소산화물은 최대 230ppm, 일산화탄소는 670ppm, 지구온난화물질인 메탄은 1,400ppm까지 발생되었다. 0.01g/km 또는 10ppm 안팎인 자동차 배출가스와 비교하면 적게는 20배, 많게는 100배 이상 높은 수치를 나타낸 것이다.
배출가스를 측정한 날 외기 온도는 평균 영상 25℃ 수준으로 GHP 냉방 부하가 낮은 상태로 작동해 배출가스 중 유해물질이 적게 배출되었지만 외기 온도가 높거나(영상 30℃ 이상) 낮은 경우(영하)에는 GHP의 냉난방 부하가 높아 유해물질 배출이 증가할 것으로 예상된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 엔진기술 및 후처리 기술의 연구가 필요한 상황이며, 일본의 도쿄 환경국은 GHP의 질소산화물 인정기준을 초저NOx와 저NOx로 구분하여 관리하고 있다.
국내에는 현재 대형 가스시설은 대기오염물질 배출시설로 관리하고 있으나, GHP와 같은 상대적으로 소형 장치에 대해서는 대기오염물질 배출허용기준 등 별로 규제는 없으며, 환경부 및 관련 전문기관에서는 GHP의 대기오염물질 배출 수준 시험측정 등을 실시하여 인증 기준 등 저감방안을 마련할 계획이라고 발표하였다.
한국등록특허공보 제10-1971889호는 가스히트펌프 시스템(GHP)에 관한 것으로 가스 엔진의 구동에 의해 압축기를 구동시킬 뿐만 아니라 가스 엔진의 구동에 의해 발전하여 전력을 생성하는 발전기를 구비하여, 초기 시동 시에만 외부전력을 사용하고, 이후에는 별도의 외부 전력을 사용하지 않고 발전기에 의해 생산된 자체 전력에 의해 가스히트펌프를 구동시키고, 생산된 전력을 건물 등의 전력을 저장하는 에너지저장시스템(Energy Storage System: ESS), 전력을 필요로 하는 전력 시스템 등과 같은 외부 시스템에 공급할 수 있으며, 엔진폐열을 회수하여 온수를 공급하는 발전기를 구비하는 가스히트펌프 시스템으로 에너지 절약 목적의 GHP 기술을 개시하고 있다.
한국등록특허공보 제10-2205341호는 일원화 GHP 배열회수용 열교환 장치에 관한 것으로, 일원화된 열교환 구성을 통해 가스엔진의 배기가스 온도를 낮춤과 동시에 냉각수와의 열교환을 통해 계절에 구애받지 않고 냉장, 냉동, 냉난방, 고온수 이용이 모두 이용가능한 장치를 개시하고 있다.
한국공개특허공보 제2015-0054140호는 미세 오존수 액적을 이용하는배기가스 처리장치에 관한 것으로 미세 기포 오존수를 분사하여 황산화물을 처리하는 황산화물 처리부 및 환원제를 분사하여 질소산화물을 처리하는 질소산화물 처리부를 포함하고 있으며, 상기 오존수는 물로 구성되는 미세 기포 형태의 입자 내에 오존 입자가 포함되는 구조의 기포를 개시하고 있다.
한국등록특허공보 제10-0944694호는 고농도 오존나노버블 함유 오존수 생성장치에 관한 것으로 플라즈마를 이용하여 오존가스를 발생시키는 오존가스 생성장치 및 오존가스를 물에 용해 시켜 오존수를 생성하고 오존가스로 생성한 오존버블을 오존수에 부가하여 오존버블이 함유된 오존수를 생성하는 오존버블 함유 오존수 생성장치를 개시하고 있다.
따라서, GHP의 운전 성능, 효율을 개선하기 위한 목적의 기술을 다수 공지되어 있으나, 운전 후 배출되는 가스에 포함된 유해물질을 저감하기 위한 목적을 갖는 스크러버 기술 및 이를 위해 마이크로-나노버블을 활용하는 기술구성은 개시된 바 없다.
본 발명은 지구 온난화의 가속화를 방지하기 위해 학교 또는 관공서에서 이용되는 가스 냉난방기의 배출가스를 처리하기 위한 장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 가스 냉난방기의 배출가스를 처리하기 위한 장치는 콤팩트한 형태로 제공하여 학교 또는 관공서에서 이용이 용이할 수 있도록 제공하고자 한다.
종래 문제를 해결하기 위해 본 발명은 가스 냉난방기, 상기 가스 냉난방기에서 발생하는 CH4를 저감하기 위한 Diesel Oxidation Catalyst(DOC), 상기 촉매처리부를 통과한 가스에 포함되어 있는 NO와 CO를 산화처리하는 제1스크러버, 상기 제1스크러버를 통해 산화처리된 가스를 흡수 또는 환원 중 어느 하나의 방법을 통해 처리하는 제2스크러버, 상기 제2스크러버를 통해 흡수처리된 부산물을 배출하기 위한 배출수단, 상기 제1스크러버에 마이크로-나노버블을 공급하기 위한 마이크로-나노버블 공급수단 및 상기 제2스크러버에 흡수제 또는 환원제를 선택적으로 공급하는 흡수/환원제 공급수단을 포함하는 GHP 배기가스 처리장치를 제공한다.
본 발명에 따르면 콤팩트한 형태로 제공이 가능하여 학교 또는 관공서에 이용함에 있어서, 외관 및 필요 공간에서 효율적으로 이용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명인 GHP 배출가스를 스크러버 및 마이크로-나노버블을 통해처리하는 것을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예로 산화제로 오존이 이용되면서 마이크로-나노버블 펌프를 통해 마이크로-나노버블로 생성되는 것을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예로 산화제로 오존이 이용되면서 마이크로-나노버블 펌프를 통해 마이크로-나노버블로 생성되는 것을 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명인 GHP 배출가스를 스크러버 및 마이크로-나노버블을 통해처리하는 것을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예로 산화제로 오존이 이용되면서 마이크로-나노버블 펌프를 통해 마이크로-나노버블로 생성되는 것을 나타낸 것이다.
본 발명은 가스 냉난방기, 상기 가스 냉난방기에서 발생하는 가스 중 CH4를 저감하기 위한 Diesel Oxidation Catalyst(DOC)를 포함하는 촉매처리부, 상기 촉매처리부를 통과한 가스에 포함되어 있는 NO 및 CO를 산화처리하는 제1스크러버, 상기 제1스크러버를 통해 산화처리된 가스를 흡수 또는 환원 중 어느 하나의 방법을 통해 처리하는 제2스크러버, 상기 제2스크러버를 통해 흡수 처리된 부산물을 배출하기 위한 배출수단, 상기 제1스크러버에 마이크로-나노버블을 공급하기 위한 마이크로-나노버블 공급수단 및 상기 제2스크러버에 흡수제 또는 환원제를 선택적으로 공급하는 흡수/환원제 공급수단을 포함하는 GHP 배기가스 처리장치를 제공한다.
또한, 상기 제1스크러버 및 제2스크러버 중 어느 하나 이상은 정전분무 형태일 수 있다.
또한, 상기 제1스크러버 및 제2스크러버 중 어느 하나 이상은 선회류를 이용한 사이클론 형태의 습식 집진 장치일 수 있다.
또한, 상기 제1스크러버 및 제2스크러버 중 어느 하나 이상은 상기 정전분무 및 선회류를 이용한 사이클론 형태의 습식 집진 장치의 형태를 모두 갖을 수 있다.
또한, 상기 제1스크러버 및 제2스크러버 중 어느 하나 이상은 정전분무 형태일 시, 액체를 분사하기 위한 노즐을 포함할 수 있으며, 상기 노즐의 일측에는 노즐팁이 포함되어 있고, 상기 노즐팁은 원형, 무정형 및 3개의 내각을 갖는 다각형의 형태를 갖을 수 있다.
또한, 상기 제1스크러버 및 제2스크러버 중 어느 하나 이상이 정전분무 형태 일 시, 절연재를 포함할 수 있으며, 상기 전열재가 파괴되지 않도록 전압이 가해질 수 있으나, 바람직하게는 10Kv 내지 50kV의 전압이 가해질 수 있다.
또한, 상기 마이크로-나노버블 공급수단은 물과 산화제가 공급되면서 상기 산화제가 물에 용해되고, 상기 산화제가 용해된 물을 이용해 마이크로-나노버블을 생성하여 상기 제1스크러버에 공급하기 위한 마이크로-나노버블 펌프를 포함할 수 있다.
상기 마이크로-나노버블은 오존을 포함하는 오존수 일 수 있다.
또한, 가스 냉난방기에서 발생하는 가스의 평균농도는 NO 500ppm 내지 700ppm, CO 500 내지 700ppm 및 CH4 400ppm 내지 600ppm 일 수 있으나, 바람직하게는 NO 600ppm, CO 6ppm 및 CH4 500ppm일 수 있다.
또한, 상기 제1스크러버는 하기 1-1) 내지 1-5)의 반응식 중 어느 하나를 만족하는 산화반응이 진행될 수 있다.
1-1)
NO+O3 → NO2+O2
1-2)
NO+O2 → NO3
1-3)
CO+O3 → CO2+O2
1-4)
2CO+O2 → 2CO2
1-5)
CH4+O3 → CO2+2H2O
또한, 제2스크러버는 하기 2-1) 내지 2-2)의 반응식 중 어느 하나를 만족하는 흡수반응이 진행될 수 있다.
2-1) HNO3 + NaOH → Na+ + NO3 - + H2O
2-2) HNO2 + NaOH → Na+ + NO2 - + H2O
또한, 상기 마이크로-나노버블 공급수단은 상기 제1스크러버에 마이크로-나노버블 공급 시 마이크로-나노버블 유지 시간을 증가시키기 위해 초음파 진동을 위한 초음파 발생 장치를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로-나노버블 공급수단에서 공급되는 마이크로-나노버블은 액체-기체비가 1:0.04L/min일 수 있다.
또한, 상기 산화제를 공급하기 위한 유량계를 추가로 포함하며, 상기 유량계를 통해 0.4L/min으로 공급량이 조절될 수 있다.
또한, 상기 물은 10L/min로 공급량이 조절될 수 있다.
또한, 상기 물이 300L/min 내지 400L/min 일 때, 산화제는 12L/min 내지 16L/min 일 수 있다.
또한, 상기 마이크로-나노버블 펌프는 상단부 및 하단부에 내측에 산화제가 용해되어 있는 물이 이동하는 방향에 수직 형태가 되도록 격벽이 교대로 설치되며, 상기 오존이 용해되어 있는 물이 이동하면서 상기 격벽에 충돌하면서 나노버블이 생성될 수 있다.
또한, 상기 산화제는 오존수(액상), O3, H2O2, KMnO4, NaClO2, NaClO, HClO, ClO2, sodium perCarbonate, Fluorine, Chlorine, other halogens, sulfuric acid, Peroxydisulfuric acid , Peroxymonosulfuric acid, KNO3, sodium perborate, PbO2, Na2Cr2O7, Na2S2O8 및 Ferrate(VI) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡수제는 Ca(OH)2, NaOH, LiOH, KOH, Mg(OH) 2, NaHCO3, NH4OH, Ba(OH) 2, RbOH, CsOH 중 Sr(OH) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 1-1) 내지 1-5)의 반응식을 만족하는 산화반응 외에 하기 반응식 1-6) 내지 1-7)을 만족하는 산화반응이 추가로 이루어질 수 있다.
1-7)
NO + 2OH → NO2 + H2O
상기 1-6)은 일반적인 산화반응을 나타내는 반응식이고, 1-7)은 마이크로-나노버블 또는 과산화수소가 분해되면서 발생하는 라디칼에 의해 산화되는 반응을 나타낸 반응식을 나타낸 것이다.
또한, 상기 2-1) 내지 2-2)의 반응식을 만족하는 흡수반응 외에 하기 반응식 2-3) 내지 2-5)을 만족하는 흡수반응이 추가로 이루어질 수 있다.
2-3) 2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2
2-4) 4NO2+2Ca(OH)2 → Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O
2-5) CO2+Ca(OH)2 → CaCO2+H2O
또한, 환원제는 암모니아, 우레아, CaSO3, NaHSO3, (NH2) 2CO, FeSO4가 이용될 수 있으며, 상기 환원제 중 Na2SO3가 사용되는 경우 하기 반응식 3-1) 내기 3-3)를 만족하는 환원반응이 이루어질 수 있다.
3-1) 2NO + 2SO3 2- → N2 + 2SO4 2-
3-2) NO2 + H2O + HSO3 - → 3H+ + 2NO2 - + SO4 2-
3-3) SO3 2- + 2NO2- → N2 + 4SO4 2-
상기 환원제는 폐수처리가 어려운 상황에서 선택적으로 이용될 수 있다.
또한, 상기 마이크로-나노버블은 표면에 -30mV의 제타 전위에 의해 수중의 양전하로 대전된 미세먼지 및 유해 물질을 흡인하여 제거할 수 있다.
또한, 상기 마이크로-나노버블이 수중에서 소멸될 때 형성되는 고온·고압에 의해 OH라디칼이 생성되고, 이로 인해 NO를 용해도가 높은 NO2 등으로 산화시킬 수 있다.
또한, 상기 마이크로-나노버블은 50㎛ 이하의 크기로 생성될 수 있다.
또한, 상기 배출수단을 통해 배출되는 부산물은 비료로 이용될 수 있다.
또한, 가스 냉난방기가 운전하는 가스 냉난방기 운전단계, 상기 운전되는 가스 냉난방기에서 발생하는 가스 중 CH4를 저감하기 위한 Diesel Oxidation Catalyst(DOC)를 포함하는 촉매처리단계, 상기 촉매처리단계를 통과한 가스에 포함되어 있는 NO 및 CO를 산화처리하기 위한 제1스크러버가 운전하고, 상기 제1스크러버에 마이크로-나노버블 공급수단을 통해 마이크로-나노버블이 공급되는 것을 포함하는 산화처리단계, 상기 제1스크러버를 통해 산화처리된 가스를 흡수 또는 환원처리하는 제2스크러버가 운전하고, 상기 제2스크러버에 흡수제 또는 환원제가가 공급되는 것을 포함하는 흡수/환원처리단계를 포함하는 GHP 배기가스 처리장치가 구동될 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (11)
- 가스 냉난방기;
상기 가스 냉난방기에서 발생하는 가스 중 CH4를 저감하기 위한 Diesel Oxidation Catalyst(DOC)를 포함하는 촉매처리부;
상기 촉매처리부를 통과한 가스에 포함되어 있는 NO 및 CO를 산화처리하는 제1스크러버;
상기 제1스크러버를 통해 산화처리된 가스를 흡수 또는 환원 중 어느 하나의 방법을 통해 처리하는 제2스크러버;
상기 제2스크러버를 통해 흡수 처리된 부산물을 배출하기 위한 배출수단;
상기 제1스크러버에 마이크로-나노버블을 공급하기 위한 마이크로-나노버블 공급수단; 및
상기 제2스크러버에 흡수제 또는 환원제를 선택적으로 공급하는 흡수/환원제 공급수단을 포함하는 GHP 배기가스 처리장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1스크러버 및 제2스크러버 중 어느 하나 이상은 정전분무 형태인 GHP 배기가스 처리장치.
- 제1항에 있어서,
상기 마이크로-나노버블 공급수단은 물과 산화제가 공급되면서 상기 산화제가 물에 용해되고, 상기 산화제가 용해된 물을 이용해 마이크로-나노버블을 생성하여 상기 제1스크러버에 공급하기 위한 마이크로-나노버블 펌프를 포함하는 GHP 배기가스 처리장치.
- 제1항에 있어서,
가스 냉난방기에서 발생하는 가스의 평균농도는 NO 500ppm 내지 700ppm, CO 500ppm 내지 700ppm 및 CH4 400ppm 내지 600ppm 인 GHP 배기가스 처리장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1스크러버는 하기 1-1) 내지 1-5)의 반응식 중 어느 하나를 만족하는 산화반응이 진행되는 GHP 배기가스 처리장치.
1-1) NO+O3 → NO2+O2
1-2) NO+O2 → NO3
1-3) CO+O3 → CO2+O2
1-4) 2CO+O2 → 2CO2
1-5) CH4+O3 → CO2+2H2O
- 제1항에 있어서,
제2스크러버는 하기 2-1) 내지 2-2)의 반응식 중 어느 하나를 만족하는 흡수반응이 진행되는 GHP 배기가스 처리장치.
2-1) HNO3 + NaOH → Na+ + NO3 - + H2O
2-2) HNO2 + NaOH → Na+ + NO2 - + H2O
- 제1항에 있어서,
상기 마이크로-나노버블 공급수단은 상기 제1스크러버에 마이크로-나노버블 공급 시 마이크로-나노버블 유지 시간을 증가시키기 위해 초음파 진동을 위한 초음파 발생 장치를 추가로 포함하는 GHP 배기가스 처리장치.
- 제3항에 있어서,
상기 마이크로-나노버블 펌프는 상단부 및 하단부에 내측에 산화제가 용해되어 있는 물이 이동하는 방향에 수직 형태가 되도록 격벽이 교대로 설치되며, 상기 오존이 용해되어 있는 물이 이동하면서 상기 격벽에 충돌하면서 나노버블이 생성되는 GHP 배기가스 처리장치.
- 제3항에 있어서,
상기 산화제는 오존수(액상), O3, H2O2, KMnO4, NaClO2, NaClO, HClO, ClO2, sodium perCarbonate, Fluorine, Chlorine, other halogens, sulfuric acid, Peroxydisulfuric acid , Peroxymonosulfuric acid, KNO3, sodium perborate, PbO2, Na2Cr2O7, Na2S2O8 및 Ferrate(VI) 중 어느 하나 이상을 포함하는 GHP 배기가스 처리장치.
- 제1항에 있어서,
상기 흡수제 또는 환원제는 Ca(OH)2, NaOH, LiOH, KOH, Mg(OH) 2, NaHCO3, NH4OH, Ba(OH) 2, RbOH 및 CsOH 중 Sr(OH) 중 어느 하나 이상을 포함하는 GHP 배기가스 처리장치.
- 제1항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,
가스 냉난방기가 운전하는 가스 냉난방기 운전단계;
상기 운전되는 가스 냉난방기에서 발생하는 가스 중 CH4를 저감하기 위한 Diesel Oxidation Catalyst(DOC)를 포함하는 촉매처리단계;
상기 촉매처리단계를 통과한 가스에 포함되어 있는 NO 및 CO를 산화처리하기 위한 제1스크러버가 운전하고, 상기 제1스크러버에 마이크로-나노버블 공급수단을 통해 마이크로-나노버블이 공급되는 것을 포함하는 산화처리단계;
상기 제1스크러버를 통해 산화처리된 가스를 흡수 또는 환원처리하는 제2스크러버가 운전하고, 상기 제2스크러버에 흡수제 또는 환원제가가 공급되는 것을 포함하는 흡수/환원처리단계;를 포함하는 GHP 배기가스 처리장치 구동방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210155445A KR20230070087A (ko) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | 스크러버와 마이크로-나노버블을 이용한 ghp 배기가스 처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210155445A KR20230070087A (ko) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | 스크러버와 마이크로-나노버블을 이용한 ghp 배기가스 처리장치 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230070087A true KR20230070087A (ko) | 2023-05-22 |
Family
ID=86545134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210155445A KR20230070087A (ko) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | 스크러버와 마이크로-나노버블을 이용한 ghp 배기가스 처리장치 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20230070087A (ko) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100944694B1 (ko) | 2009-05-19 | 2010-02-26 | 한국기계연구원 | 고농도 오존나노버블 함유 오존수 생성장치 |
KR20150054140A (ko) | 2013-11-11 | 2015-05-20 | 한국기계연구원 | 미세 오존수 액적을 이용하는 배기가스 처리장치 |
KR101971889B1 (ko) | 2018-06-14 | 2019-04-25 | (주)귀뚜라미 | 발전기를 구비하는 가스히트펌프 시스템 |
KR102205341B1 (ko) | 2020-10-21 | 2021-01-20 | 한국가스공사 | 일원화 ghp 배열회수용 열교환 장치 |
-
2021
- 2021-11-12 KR KR1020210155445A patent/KR20230070087A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100944694B1 (ko) | 2009-05-19 | 2010-02-26 | 한국기계연구원 | 고농도 오존나노버블 함유 오존수 생성장치 |
KR20150054140A (ko) | 2013-11-11 | 2015-05-20 | 한국기계연구원 | 미세 오존수 액적을 이용하는 배기가스 처리장치 |
KR101971889B1 (ko) | 2018-06-14 | 2019-04-25 | (주)귀뚜라미 | 발전기를 구비하는 가스히트펌프 시스템 |
KR102205341B1 (ko) | 2020-10-21 | 2021-01-20 | 한국가스공사 | 일원화 ghp 배열회수용 열교환 장치 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ma et al. | Research progress of pollutants removal from coal-fired flue gas using non-thermal plasma | |
US7498009B2 (en) | Controlled spectrum ultraviolet radiation pollution control process | |
Yamamoto et al. | Plasma-assisted chemical process for NO/sub x/control | |
Liu et al. | Removal of Hg0 from containing‐SO2/NO flue gas by ultraviolet/H2O2 process in a novel photochemical reactor | |
CN101352646B (zh) | 一种利用紫外光双重作用的烟气脱硝方法 | |
CN104801178B (zh) | 自由基预氧化结合湿法吸收的同时脱硫脱硝脱汞方法 | |
CN102179146B (zh) | 介质阻挡放电结合碱液吸收的烟气脱硫脱硝系统及工艺 | |
CN108355483B (zh) | 一种基于臭氧催化氧化吸收烟气的湿法脱硝系统及方法 | |
CN204973545U (zh) | 基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞系统 | |
KR20150054140A (ko) | 미세 오존수 액적을 이용하는 배기가스 처리장치 | |
Yamasaki et al. | Pilot-scale NOx and SOx aftertreatment by semi-dry plasma-chemical hybrid process in glass-melting-furnace exhaust gas | |
CN104801160A (zh) | 一种结合湿法脱硫技术降低中小型工业燃煤锅炉烟气中氮氧化物的方法 | |
Liang et al. | Using dielectric barrier discharge and rotating packed bed reactor for NOx removal | |
CN107497265B (zh) | 臭氧协同微波激发飞灰诱导自由基的一体化烟气净化系统及方法 | |
CN102160959A (zh) | 一种基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统 | |
CN203123795U (zh) | 臭氧氧化法烟气脱硝装置 | |
CN112920087A (zh) | 脱硝耦合电催化还原制备尿素的方法及系统 | |
KR20230070087A (ko) | 스크러버와 마이크로-나노버블을 이용한 ghp 배기가스 처리장치 | |
Sung et al. | Development of an Integrated electrostatic precipitator and wet scrubber system for controlling NO x and particulate matter emissions from a semiconductor manufacturing process | |
JP5963405B2 (ja) | Noxを含有する被処理ガスの脱硝方法 | |
Yamamoto et al. | Pilot-scale exhaust gas treatment for a glass manufacturing system using a plasma combined semi-dry chemical process | |
WO2007061401A2 (en) | Controlled spectrum ultraviolet radiation pollution control process | |
CN105536466A (zh) | 一种光助催化氧化脱除烟气中多污染物的装置及方法 | |
CN106512611A (zh) | 火电厂锅炉烟气脱硫处理方法 | |
JP5392676B2 (ja) | 排気ガスの処理方法および処理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A302 | Request for accelerated examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal |