KR20230170878A - 아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템 - Google Patents

아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템 Download PDF

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Abstract

유해가스 제거를 위한 필터링 시스템이 개시되어 있다.
개시된 본 발명은 아스콘 재생설비에서 아스콘을 재생하는 과정 중에 발생되는 각종 유해가스에 포함된 황화합물류, 알데하이드류, VOCS류(휘발성유기화합물), 벤조피렌의 유해물질을 화학적 흡착필터를 통과시킴에 따라 유해가스의 대기방출 농도를 저감시킬 수 있는 아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템으로서, 상기 고온의 유해가스에 포함된 먼지 및 이물질을 포집하기 위한 집진유닛; 상기 집진유닛에 의해 먼지 및 이물질이 걸러진 고온의 유해가스를 50℃ 이하로 냉각하여 주는 냉각 열교환기; 상기 냉각된 유해가스에 포함된 유해물질을 걸러주는 흡착필터유닛; 및 상기 유해가스가 상기 집진유닛, 냉각 열교환기를 통과하도록 강제 흡인하여 상기 흡착필터유닛로 송출하는 배풍유닛;을 포함할 수 있다.

Description

아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템{Filtering system to remove harmful gas generated during asphalt concrete manufacturing process}
본 발명은 아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스를 제거하기 위한 필터링 시스템에 관련한 것으로, 더 상세하게는 아스콘 제조과정에서 발생되는 황화합물류, 알데하이드류, VOCS류(휘발성유기화합물), 벤조피렌 등의 유해가스를 화학적 흡착필터를 통과시킴에 따라 유해가스의 대기방출 농도를 저감시킬 수 있는 아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 아스콘(asphalt-concrete)은 자갈 또는 쇄석 등과 같은 골재와, 첨가제, 그리고 원유를 분류함에 따라 분류시에 남는 찌꺼기인 아스팔트를 일정한 조건하에서 가열하고 혼합하여 제조되는 것으로 각종 도로 포장 등의 재료로 널리 사용된다.
이와 같은 아스콘의 제조공정은 콜드빈(Cold Bin)에서 컨베이어벨트(Conveyer Belt)로 이송된 골재가 드라이어(Dryer)를 통과하면서 골재에 함유된 수분을 제거하고 AP유(Asphalt oil)와 골재를 혼합하기에 적당한 온도로 골재를 가열하는 공정을 거친 후 상기 가열된 골재는 핫엘리베이터(Hot Elevator)와 핫스크린(Hot Screen), 핫빈(Hot Bin)을 거치면서 적합한 입도를 맞추는 조절공정을 거친 후, 입도가 조절된 골재는 믹서(Mixer)에 투입되고, AP유 저장소에서 가열된 AP유가 계량조를 통해 적정량의 믹서로 투입되어 골재와 혼합되는 공정을 거쳐 아스콘(Ascon)이 생산 제조되는 것이다.
위 과정을 거쳐 생산된 아스콘은 곧바로 트럭에 실려 포설현장으로 출하되는데 상기 아스콘의 제조공정은 크게 골재 및 석분의 '저장설비'와 드라이어(Dryer)와 같은 '건조설비', 가열된 골재가 아스팔트와 혼합되는 '혼합설비', 대기오염방지를 위한 '집진설비', '아스콘 상차설비'등으로 구분되며, 상기 주요 5개 공정 중에서 '저장설비'를 제외한 4개 공정 모두 악취 오염물질 배출과 밀접한 관계가 있는 것이다.
상기와 같이 아스콘 제조공정에서 주로 배출되는 대기오염물질은 크게 처리되는 과정별로 분류해서 관거배출(Ducted Emission)과 자유배출(Fugitive Emission)의 두가지로 나누어지며, 관거배출이란 오염물질이 일정의 오염처리 설비를 통해 정화 후 배출되는 방식으로 주로 드라이어, 핫엘리베이터, 핫스크린, 핫빈, 혼합시설에서 배출된다.
반면, 자유배출이란 트럭에 아스콘 상차 과정과 콜드빈등 골재의 저장, 이송 등에서 발생되는 비산먼지가 포함된다.
즉, 주요오염물질은 먼지와 AP유가 휘발하여 발생하는 유기증발가스(Organic Fume)이며, 악취유발물질인 유기증발가스가 배출되는 공정은 재생골재 건조시설, AP유 저장탱크, 고온 혼합시설(Hot Mixer)에서 골재와 AP유 를 혼합하는 공정, 제조된 아스콘을 트럭에 적재하는 공정이다.
상기 주요오염물질로는 유기증발가스(고온의 골재와 AP유가 혼합될 때에 VOCS를 포함한 미세방울)와 AP유가 고온에서 증발하여 생성되는 암모니아류, 알데히드류, 방향족류등으로 아래의 [표 1]에 구체적으로 나타내었다.
[표 1]
또한, 악취 오염물질별 탈취방법은 아래의 [표 2]와 같다.
[표 2]
상기와 같이, 아스콘 제조공정시 발생되는 악취나 오염물질은 매우 심각한 환경오염의 주범으로서 이와 같은 오염물질은, 첫째 대부분 육안 식별이 곤란하고, 둘째, 악취오염물질은 단일 배출원을 통해서만 배출되는 것이 아니라 대기에 개방된 장치설비 및 야외 현장조업 등의 운전하에서 연속적이라기 보다는 오히려 산발적으로 배출되므로 발생원이 다양할 뿐만 아니라 다른 대기오염물질과는 달리 제거 투자비에 대한 개선효과의 기대치도 상당히 낮은 문제점이 있으며, 세째, 악취오염물질은 대단히 많은 종류의 물질이 대기에 방출됨으로써 발생되는 환경오염으로 여러 측면에서 복잡한 특성을 나타내어 악취오염의 결과도 단일 물질에 의하기 보다는 많은 종류의 화합물들의 복합적 성질에 기인한 문제점이 있고, 네째, 사람의 냄새감각에 의해 ppb 단위로 감지되는 많은 악취오염물질을 분석기기를 사용하여 객관성 있게 측정하기는 대단히 어려운 일이며, 악취의 감지는 동일인이라 하여도 시간, 장소, 농도 및 성분에 따라 달라질 수 있다는 문제점이 있다.
그러나, 상기 [표 2]에 나타난 탈취방법은 각기 장단점이 있어 완벽할 수 없고, 악취제거현장의 악취원인 물질 및 농도, 공정변화, 설치면적, 작업동선, 온도, 습도, 풍량, 2차 오염처리대책, 사용연료 등을 고려하여 가장 효과적인 방법을 선택하여야 하나 과도한 시설비용 및 관리운영비용, 유지관리 등 어려움이 많은 것이현실이다.
1) 등록특허공보 제10-1187291호(2012년 9월 25일 등록) 2) 등록특허공보 제10-2176906호(2020년 11월 4일 등록)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기에서 언급한 관거배출과 자유배출을 불문하고 아스콘 제조공정에서 발생되는 대기오염물질이나 기타 유해분진을 일괄된 장치로 제거 또는 최소화하여 환경오염을 미연에 방지토록 함에 그 목적이 있다.
본 발명에 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 아스콘 재생설비에서 아스콘을 재생하는 과정 중에 발생되는 각종 유해가스에 포함된 황화합물류, 알데하이드류, VOCS류(휘발성유기화합물), 벤조피렌의 유해물질을 화학적 흡착필터를 통과시킴에 따라 유해가스의 대기방출 농도를 저감시킬 수 있는 아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템으로서, 상기 고온의 유해가스에 포함된 먼지 및 이물질을 포집하기 위한 집진유닛; 상기 집진유닛에 의해 먼지 및 이물질이 걸러진 고온의 유해가스를 50℃ 이하로 냉각하여 주는 냉각 열교환기; 상기 냉각된 유해가스에 포함된 유해물질을 걸러주는 흡착필터유닛; 및 상기 유해가스가 상기 집진유닛, 냉각 열교환기를 통과하도록 강제 흡인하여 상기 흡착필터유닛로 송출하는 배풍유닛;을 포함하는 아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템이 제공된다.
바람직하게, 상기 흡착필터유닛은, 육면체 형상의 케이지와, 상기 케이지의 내부에 지그재그 방향으로 구배지게 설치되는 다수의 필터카트리지로 구성된 필터패키지를 필터하우징 내에 상하 및 좌우로 3단 이상으로 배치하여서 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 상하 및 좌우로 3단 이상으로 배치되는 필터패키지는 상기 필터하우징 내부에 상기 유해가스의 이동방향을 따라 2군데 이상 설치되되, 그 사이에는 필터패키지가 설치되지 않는 비필터링 구간이 마련될 수 있다.
바람직하게, 상기 필터카트리지는, 유해가스에 포함된 유해물질을 처리 제거하기 위하여 이온교환수지를 균일한 폭으로 충진하도록 성형 제작된 상부 및 하부 프레임; 상부 및 하부 프레임 내측에 고정 설치되어 이온교환수지 충진 시 외부로 유출되지 않도록 하는 부직포; 이온교환수지 충진 시 쏠림현상을 방지하고 상부와 하부 프레임사이의 간격을 일정하게 유지하기 위하여 상부 및 하부 프레임에 형성된 다수의 체결구조물; 및 다수의 체결 구조물을 이용하여 체결한 후 상부 및 하부 프레임 내부에 이온교환수지가 충진될 수 있다.
이상의 실시예에 따르면, 아스콘 제조과정에서 발생되는 황화합물류, 알데하이드류, VOCS류(휘발성유기화합물), 벤조피렌 등의 유해가스를 화학적 흡착필터를 통과시킴에 따라 유해가스의 대기방출 농도를 저감시킬 수 있다.
또한, SOX, NOX, HCl, HF, H2S 와 같은 산성가스, 암모니아를 포함하는 알카리성 가스 이온을 동시에 제거할 수 있고, 다용도로 활용이 가능하며, 필터의 내구성이 우수하고, 흡착ㆍ재생이 가능한 유리한 효과가 있다.
또한, 이온교환 수지가 균일하게 고밀도로 충진된 이온교환 카트리지를 연속식 공정의 간단한 방법으로 필터를 제조할 수 있도록 함으로써 기존 이온교환필터의 제조 방법과 비교하여 제조비용을 줄이고, 기재의 선정이 자유롭고, 기존의 이온교환수지를 고착시켜 제조하는 여재 제조방식을 카트리지화 함으로써 탈부착이 쉽고 제조시간이 감소되며 공정을 단순화할 수 있도록 하여 제조단가를 낮출 수 있는 상승된 효과가 있다.
본 발명은 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 흡착필터유닛의 세부 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 필터카트리지의 세부 구성도이다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명한다.
첨부된 도 1은 아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템의 전체 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 흡착필터유닛의 세부 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 필터카트리지의 세부 구성도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템(100)은 아스콘 재생설비(미도시)에서 아스콘 재생과정 중 발생되는 각종 유해가스에 포함된 황화합물류, 알데하이드류, VOCS류(휘발성유기화합물)를 제거하기 위한 것으로, 집진유닛(200), 냉각 열교환기(300), 흡착필터유닛(400) 및 배풍유닛(500)을 포함할 수 있다.
상기 집진유닛(200)은 상기 아스콘 재생설비(믹서기, 사이클론, 핫사이로, 컨베이어벨트)에서 발생되는 각종 유해가스에 포함된 먼지 및 이물질을 포집하기 위한 것으로, 상기 아스콘 재생설비에서 발생되는 각종 유해가스를 흡입하기 위한 다수의 흡인덕트(210)를 포함하며, 상기 다수의 흡인덕트와 상기 집진유닛(200)의 유해가스 유입포트(201)를 연결하는 연결덕트(202)를 더 포함할 수 있다.
상기 집진유닛(200)은 일측에 상기 유입포트(201)가 마련된 집진통(210)이 마련되고, 상기 집진통의 내부에는 다수의 집진필터(220)가 횡방향으로 배열되게 다단으로 설치될 수 있다.
상기 냉각 열교환기(300)는 상기 집진유닛(200)의 상측에 마련된 배출포트(203)와 연결되는 열교환기 하우징(310)과, 상기 열교환기 하우징의 내부에 내장 설치되는 냉각파이프(320)로 구성될 수 있다.
상기 냉각 열교환기(300)는 상기 열교환기 하우징(310)의 상측을 통해 집진유닛(200)을 경유한 고온(약 150℃ 정도)의 유해가스가 내부로 유입되면, 유입된 고온의 유해가스는 냉각파이프(320)와 접촉되면서 열교환이 이루어지게 되면서 약 50℃이하로 냉각이 이루어진다.
여기서, 상기 냉각 열교환기(300)의 입구(301)는 상기 집진유닛(200)의 배출포트(203)와 연결되도록 열교환기 하우징(310)의 상측에 위치되는 반면, 출구(302)는 열교환기 하우징(310)의 하측에 위치하되, 상기 입구(301)와 어긋나게 위치하는 것이 바람직하다. 이는 입구(301)와 출구(302)의 위치차를 크게 하여 고온의 유해가스가 충분히 열교환되도록 하기 위함이고, 입구(301)와 출구(302)의 위치를 어긋나게 위치시키는 것도 고온의 유해가스가 열교환기 하우징(310)의 내부에서 오랫동안 머물게 함으로써 열교환 효율을 보다 높일 수 있도록 하기 위함이다.
상기 흡착필터유닛(400)은 본 발명의 핵심구성으로서, 상기 집진유닛(200) 및 냉각 열교환기(300)를 경유한 유해가스에 포함된 유해물질을 제거하기 위한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 흡착필터유닛(400)은 육면체 형상의 케이지(411)와, 상기 케이지의 내부에 지그재그 방향으로 구배지게 설치되는 다수의 필터카트리지(412)로 구성된 필터패키지(410)를 필터하우징(420) 내에 상하 및 좌우로 3단 이상으로 배치하여서 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 필터카트리지(412)는 유해가스에 포함된 유해물질을 처리 제거하기 위하여 이온교환수지를 균일한 폭으로 충진하도록 성형 제작된 상부 및 하부 프레임(412a,412b)과, 상부 및 하부 프레임 내측에 고정 설치되어 이온교환수지 충진 시 외부로 유출되지 않도록 하는 부직포(412c)와, 이온교환수지 충진 시 쏠림현상을 방지하고 상부와 하부 프레임사이의 간격을 일정하게 유지하기 위하여 상부 및 하부 프레임에 형성된 다수의 체결구조물(412d)과, 다수의 체결 구조물을 이용하여 체결한 후 상부 및 하부 프레임 내부에 이온교환수지(미도시)가 충진된 구성을 가질 수 있다.
상기 필터카트리지(412)는 안전성이 확보된 물질을 담체 비표면적에 코팅하여 흡착 성능을 강화하였고, 처리효율의 극대화를 위하여 유,무리 복합소재인 화학 흡착 소재로 피막코팅하여 유해가스에 포함된 악취 및 유해물질을 안정적으로 제거할 수 있도록 한 화학적 흡착필터이다.
또한, 상기 흡착필터유닛(400)은 상기 케이지(411)의 내부에 서랍식으로 탈착이 가능하게 구성되어 있어서 오염도에 따라 주기적으로 교환 및 세척이 가능하다는 장점을 가지고 있어서 유지 관리가 간편하다.
본 발명의 실시예에서, 상하 및 좌우로 3단 이상으로 배치되는 필터패키지(411)는 상기 필터하우징(420) 내부에 상기 유해가스의 이동방향을 따라 2군데 이상 설치되되, 그 사이에는 필터패키지가 설치되지 않는 비필터링 구간(z)이 마련될 수 있다.
이때, 상기 상하 및 좌우로 3단으로 설치될 경우, 1단에서는 황화합물 제거, 2단에서는 알데히드 제거, 3단에서는 VOC 제거 등 제거해야할 유해물질을 분담하여 제거되도록 할 수 있다. 물론 3단 설치는 예시일 뿐 그 이상 또는 그 이하의 단으로 설치될 수 있다. 다만, 각 단의 필터들이 여과물질을 종류에 따라 분담하여 여과한다는 것은 동일하게 적용된다.
상기 비필터링 구간(z)은 제1 필터링 구간을 통과한 유해가스가 제2 필터링 구간으로 바로 유입되면 유동저항이 커질 수 있으므로 이를 방지하기 위한 것으로, 유해가스가 유동 저항 없이 보다 원활하게 유동되도록 하는 역할을 한다.
상기 배풍유닛(500)은 유해가스가 상기 집진유닛(200)과 냉각 열교환기(300)를 통과하도록 강제 흡인하여 상기 흡착필터유닛(400)로 송출하는 역할을 한다.
이상의 본 발명은 아스콘 제조과정에서 발생되는 황화합물류, 알데하이드류, VOCS류(휘발성유기화합물), 벤조피렌 등의 유해가스를 화학적 흡착필터를 통과시킴에 따라 유해가스의 대기방출 농도를 저감시킬 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템
200 : 집진유닛
300 : 냉각 열교환기
400 : 흡착필터유닛
500 : 배풍유닛

Claims (2)

  1. 아스콘 재생설비에서 아스콘을 재생하는 과정 중에 발생되는 유해가스에 포함된 황화합물류, 알데하이드류, 휘발성유기화합물류(VOCs) 및 벤조피렌을 포함하는 유해물질을 화학적 흡착필터를 통과시킴에 따라 유해가스의 대기방출 농도를 저감시킬 수 있는 유해가스 제거 필터링 시스템에 있어서,
    상기 유해가스 제거 필터링 시스템은 아스콘을 재생하는 과정 중에 발생되는 고온의 유해가스에 포함된 먼지 및 이물질을 포집하기 위한 집진유닛(200);
    상기 집진유닛에 의해 먼지 및 이물질이 걸러진 유해가스를 50℃ 이하로 냉각하여 주는 냉각열교환기(300);
    상기 냉각열교환기에서 냉각된 유해가스에 포함된 유해물질을 걸러주는 흡착필터유닛(400)으로 구성하되,
    상기 집진유닛, 냉각열교환기를 통과하도록 강제 흡인하여 상기 흡착필터유닛로 유해가스를 순차적으로 송출시키는 배풍유닛(500);을 포함하고,
    상기 흡착필터유닛은 육면체 형상의 케이지(411)와 상기 케이지의 내부에 지그재그 방향으로 구배지게 설치되는 다수의 필터카트리지(412)로 구성된 필터패키지(410)를 필터하우징(420) 내에 상하 및 좌우로 3단으로 배치하되,
    상기 3단 중 유해가스 이동방향을 따라 1단에서는 황화합물 제거시키고, 2단에서는 알데히드 제거시키며, 3단에서는 휘발성유기화합물류(VOCs) 제거시킴으로써 유해물질을 분담하여 제거시키며,
    상기 필터카트리지(412)는 유해가스에 포함된 유해물질을 처리 제거하기 위하여 이온교환수지를 균일한 폭으로 충진한 화학적 흡착필터이고,
    상기 흡착필터유닛은 상기 케이지의 내부에 서랍식으로 탈착이 가능하게 구성되어 있어서 오염도에 따라 주기적으로 교환 및 세척 가능하도록 구성하며,
    상기 상하 및 좌우로 배치되는 필터패키지는 상기 필터하우징 내부에 상기 유해가스의 이동방향을 따라 설치되되, 그 사이에 필터패키지가 설치되지 않는 비필터링 구간이 마련되는 것을 특징으로 하는 아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터카트리지는 유해가스에 포함된 유해물질을 처리 제거하기 위하여 이온교환수지를 균일한 폭으로 충진하도록 성형 제작된 상부 및 하부 프레임;
    상부 및 하부 프레임 내측에 고정 설치되어 이온교환수지 충진 시 외부로 유출되지 않도록 하는 부직포;
    상기 이온교환수지 충진 시 쏠림현상을 방지하고 상부와 하부 프레임사이의 간격을 일정하게 유지하기 위하여 상부 및 하부 프레임에 형성된 복수의 체결구조물; 및
    상기 체결구조물을 이용하여 상부 및 하부 프레임 내부에 이온교환수지가 충진되는 것을 특징으로 하는 아스콘 제조과정에서 발생되는 유해가스 제거를 위한 필터링 시스템.
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