WO2014196696A1 - 이동식 촉매 재생 장치 - Google Patents

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WO2014196696A1
WO2014196696A1 PCT/KR2013/009028 KR2013009028W WO2014196696A1 WO 2014196696 A1 WO2014196696 A1 WO 2014196696A1 KR 2013009028 W KR2013009028 W KR 2013009028W WO 2014196696 A1 WO2014196696 A1 WO 2014196696A1
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WO
WIPO (PCT)
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compressed air
dry ice
supply unit
nozzle box
nozzle
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/009028
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English (en)
French (fr)
Inventor
이충중
Original Assignee
Lee Choong-Joong
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/04—Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general

Definitions

  • the present invention relates to a catalyst regeneration device, and more particularly, to a mobile catalyst regeneration device for cleaning a catalyst module using dry ice and high pressure compressed air.
  • Denitrification catalysts cause problems such as physical accumulation of particulate matter such as fly ash, chemical accumulation of catalyst poisons, and reduction of catalyst activity as the operating time of the denitrification equipment in power plants and on-site passes.
  • the denitrification catalyst must be regenerated using suitable methods to restore the performance of the denitrification plant to the desired level.
  • the structure of the catalyst module is formed by pasting a plurality of honeycombs made of ceramic and glass fiber on a steel frame.
  • the small holes of the honeycomb allow NO and NO 2 gases and ammonia gas.
  • the catalyst V 2 O 5
  • the catalyst reacts with NO and NO 2 + NH 3 to convert it into a gas that is harmless to humans.
  • FIG. 1 is a view showing a catalyst regeneration method according to the prior art.
  • the catalyst regeneration method includes mounting a catalyst module on a crane and completely submerging it in a large tank to remove foreign substances stuck to the surface or part of the catalyst module, shaking up and down, foaming the tank, or ultrasonic apparatus 10. , The foreign matter was removed by vibrating using the bubbling device 20.
  • the existing catalyst regeneration method is to separate the catalyst module from the catalyst facility, mount it in a special vehicle with low vibration, transport it to the catalyst regeneration plant, and then go through the process of reclaiming and packing, reloading, loading and unloading the vehicle after unloading.
  • the catalyst regeneration plant should have a large water tank capable of cleaning the catalyst module, a plurality of catalyst tanks capable of supporting the aqueous solution of the V 2 O 5 solution, a drying furnace capable of drying and predetermined work, a kiln, with a wastewater treatment plant can handle the wastewater generated during cleaning and equipment, catalytic module (1.5m 3) warehouses storing over 500 should be of such a large-scale plant.
  • the main material of the catalyst is composed of ceramic, glass fiber, etc., which is very weak to vibration and shock, so it is easy to be broken even by small impact or vibration.
  • the catalyst structure is weakened by more than necessary cleaning (bubbling, ultrasonic vibration), and thus it is impossible to regenerate two or more times, and the catalyst solution (V 2 O) inside the catalyst is caused by bubbling and ultrasonic vibration in a large water tank. 5 ) most of them exited and had a disadvantage in that the catalyst solution was used as much as the production of a new product in the catalyst supporting process.
  • the present invention has an object to clean the catalyst module using dry ice and high pressure compressed air.
  • An object of the present invention is to clean the catalyst module using high pressure compressed air and hot water (water, cold water, steam, washing water).
  • Dry ice supply unit 300 for supplying dry ice
  • Compressed air supply unit 200 for supplying high pressure compressed air
  • Dry ice is supplied from the dry ice supply unit 300 through the injection pipe 130 formed in the inner upper part and the compressed air is supplied from the compressed air supply unit 200 through the injection pipe 130 formed in the inner upper portion Nozzle box 110;
  • Removable catalyst regeneration apparatus for cleaning the catalyst module of the denitrification equipment installed in the power plant and on-site according to a feature of the present invention
  • a liquid supply unit for supplying a liquid at a constant temperature
  • Compressed air supply unit 200 for supplying high pressure compressed air
  • a nozzle box in which an inner space is formed and a liquid having a predetermined temperature is supplied from a liquid supply unit through a spray pipe 130 formed at an inner upper end thereof, and compressed air is supplied from a compressed air supply unit 200. 110);
  • the liquid and the compressed air are supplied through the inlet portion of the nozzle box 110 at one end of the injection pipe 130, and the plurality of first holes of the nozzle plate 120 are formed of a plurality of first formed in the catalyst module 100. It is located in the vertical upper portion of the catalyst module 100 to correspond one-to-one with two holes.
  • the present invention can move the mobile catalyst regeneration device to a power plant, steel mill, etc. to perform the catalyst regeneration work in the field has the effect of minimizing the vibration, impact of the catalyst during the mobile transport process.
  • the present invention is excellent in cleaning efficiency by using dry ice and compressed air when cleaning the catalyst module.
  • the present invention has the effect of miniaturizing equipment and reducing manufacturing costs by supplying dry ice and compressed air to the catalyst regeneration device through a single inlet into the nozzle box.
  • the present invention can continuously operate under the same conditions by electronically controlling the air pulsing of the compressed air during the cleaning of the catalyst module, there is an effect of minimizing vibration and shock.
  • the present invention has the effect of regenerating the catalyst module in a short time in the installation site or the installation of the catalyst module by simplifying the catalyst regeneration facility and shortening the catalyst regeneration treatment time.
  • the present invention has the effect of reducing the impact on the water to 1/10 or less by using less than 1/10 of the water used in the catalyst regeneration operation compared to the existing method.
  • the present invention has the effect of reducing the dry impact in the wet state in the drying process of the catalyst module to extend the number of catalyst regeneration from the existing two times to five or more times.
  • the catalyst is washed with only a small amount of hot water and compressed air, so the loss of the catalyst solution is small, and the catalyst solution is sprayed onto the surface of the catalyst module by spraying during the catalyst replenishment process, so that it can be treated by hot air drying without a separate firing process. It has an effect.
  • the present invention has the effect that a drying process using compressed air is possible and does not require a firing process.
  • FIG. 1 is a view showing a mobile catalyst regeneration method according to the prior art.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a mobile catalyst regeneration device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a connection structure of a nozzle box and a compressed air supply hose according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing in detail the injection pipe of the nozzle box according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is a view showing a state between the nozzle plate and the catalyst module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state between a nozzle plate and a catalyst module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic view of a mobile catalyst regeneration device according to another embodiment of the present invention.
  • catalyst module 102 catalyst module box
  • nozzle box 120 nozzle plate
  • injection pipe 200 compressed air supply
  • solenoid valve 240 compressed air supply hose
  • first compressed air supply hose 244 second compressed air supply hose
  • control unit 300 dry ice supply unit
  • injection nozzle 340 first connection joint
  • hot water production tank 540 metering pump
  • FIG. 2 is a view schematically showing a mobile catalyst regeneration device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a view showing a connection structure of a nozzle box and a compressed air supply hose according to an embodiment of the present invention.
  • dry ice is introduced and supplied with dry ice into the inside of the nozzle box 110 using compressed air, and the introduced dry ice and compressed air are mixed to form the nozzle plate 120. Sprayed into.
  • the mixed dry ice and the compressed air passing through the nozzle plate 120 pass through the inside of the catalyst module 100 at a high speed (150-300 m / sec) to instantly remove contaminants attached to the catalyst module 100 ( 0.1-1 second) to the outside of the catalyst module 100.
  • Mobile catalyst regeneration apparatus includes a compressed air supply unit 200, dry ice supply unit 300 and the nozzle box (110).
  • the compressed air supply unit 200 adjusts the pressure of the air tank 210 using a pressure regulator of the air tank 210 and a compressor 220 that supplies compressed air of a predetermined pressure, and a compressed air supply hose 240 It consists of a control unit 250 to control the flow rate of the compressed air through the solenoid valve (solenoid valve, diaphragm valve) 230 coupled to one side of the), and to control the compressed air to be fired intermittently (Pulse Jet).
  • solenoid valve solenoid valve, diaphragm valve
  • the compressed air supply unit 200 may adjust the pressure of the compressed air to 1.0-10kg / cm 3 and control the air pulse at a rate of 100 mmsec, that is, 10 times per second to launch the compressed air.
  • the dry ice supply unit 300 is a device for supplying dry ice, and includes a hopper 312 installed in the case 310 and a rotating plate 315 formed under the hopper 312 and connected to the compressor 220. have.
  • the hopper 312 is a container into which dry ice can be filled, and the upper portion is widened and the lower portion is narrowly formed, and the outlet 313 is formed at the lower end thereof.
  • the rotating plate 315 forms a feed groove 317 at regular intervals of the outer circumferential surface in the form of a disc to transfer dry ice discharged from the outlet 313 of the hopper 312 to the high pressure hose 320 dedicated to dry ice.
  • the control unit 250 drives a driving motor (not shown) to transmit rotational force to the rotating plate 315, while the rotating ice plate 315 is rotated, and the dry ice particles are discharged from the hopper 312 in the supply groove 317 formed on the outer circumferential surface thereof. 313 is discharged and filled.
  • the dry ice filled in the supply groove 317 is injected at high speed through the high pressure hose 320 dedicated to dry ice when the compressed air is injected from the compressor 220.
  • the controller 250 may control the rotation speed of the rotation plate 315 by controlling the power of the driving motor of the rotation plate 315, and easily adjust the injection amount of dry ice by adjusting the rotation speed.
  • Dry ice only high pressure hose 320 is one end is connected to the compressor 220, the middle portion is connected to the supply groove 317 of the rotating plate 315, the other end is connected to the injection nozzle (330).
  • Dry ice dedicated high pressure hose 320 serves to inject to the injection nozzle 330 by the high pressure air injected from the compressor (220).
  • the compressed air supply hose 240 separated from each other is integrally connected to the first compressed air supply hose 242 and the second compressed air supply hose 244 by a first connection joint (union, one-touch fitting) 340. .
  • the first compressed air supply hose 242 is connected to the air tank 210 and the second compressed air supply hose 244 is connected to the injection pipe 130 of the nozzle box 110.
  • the dry ice dedicated high pressure hose 320 separated from each other is integrally connected by a second connection joint (union, one-touch fitting) 350.
  • the first dry ice dedicated high pressure hose 322 is connected to the dry ice supply unit 300 and the second dry ice dedicated high pressure hose 324 penetrates one side of the upper surface of the second compressed air supply hose 244 in the vertical direction. It is located inside the second compressed air supply hose 244 and its end is connected to the injection nozzle 330.
  • the second compressed air supply hose 244 is configured to have the same diameter as the diameter of the injection pipe 130 and the second compressed high pressure hose 324 is bent in the form of '' from one side of the upper surface through the second compression It is located inside the air supply hose 244.
  • the diameter of the second compressed air supply hose 244 is larger than the diameter of the second high pressure hose 324 dedicated to dry ice.
  • the nozzle box 110 is a space where dry ice and high pressure compressed air are mixed by forming a predetermined space.
  • the nozzle box 110 has an injection tube 130 in the longitudinal direction penetrated in a horizontal direction at an upper end thereof, and a lower bottom surface thereof is blocked by the nozzle plate 120.
  • the nozzle plate 120 represents the bottom surface of the nozzle box 110, and about 6000-30,000 fine nozzle holes 140 are drilled.
  • the nozzle hole 140 is located vertically above the catalyst module 100 to correspond one-to-one with the hole of the catalyst module 100.
  • One end of the injection pipe 130 is connected to the second compressed air supply hose 244 as an inlet portion of the nozzle box 110.
  • the second compressed air supply hose 244 penetrates one side of the upper surface of the second high pressure hose 324 in the vertical direction and is bent in a right angle to be positioned inside.
  • One end of the second dedicated high pressure hose 324 is located in the inlet of the nozzle box 110 is connected to the injection nozzle 330 for spraying dry ice.
  • the injection pipe 130 receives dry ice from the injection nozzle 330 formed in the inlet of the nozzle box 110, and receives compressed air from the second compressed air supply hose 244.
  • the injection pipe 130 has a plurality of holes 132 of a predetermined size in the lower side, the hole 132 is a pressure of compressed air uniformly spread throughout the nozzle plate 120 and the injection of compressed air and dry ice radially It is formed randomly to be made.
  • the injection pipe 130 supplies compressed air and dry ice to the internal space of the nozzle box 110 at the same time or through the hole 132.
  • the nozzle box 110 is a space where dry ice and high pressure compressed air are mixed to generate a large amount of negative ions due to repeated collision between dry ice and compressed air.
  • the nozzle plate 120 penetrates tens of thousands of fine holes so that the mixed dry ice and the compressed air are injected, and is positioned on the vertical portion of the catalyst module 100 so that the fine holes correspond one-to-one with the holes of the catalyst module 100. do.
  • the hole of the nozzle plate 120 is formed to be equal to or smaller than the hole of the catalyst module 100.
  • the vacuum pump 400 is connected to the catalyst module box 102 including the catalyst module 100 to clean only the dry ice and compressed air when the catalyst module 100 is cleaned, so that the dry ice, the compressed air, and the catalyst module 100
  • the vacuum suction function required to transfer the separated pollutants to the dust collector 410 is performed.
  • the foreign matter discharged by the vacuum suction from the vacuum pump 400 is collected by the dust collector 410 is separated into water and sludge in the filter press 420 process. Water and sludge are collected and sent to a waste disposal company.
  • the controller 250 controls the solenoid valve 230 to control the air pulsing pressure of the compressed air, the number of injections of compressed air per second, the air pulsing speed, the air pulsing interval, and the driving motor of the rotating plate 315.
  • the power is controlled to adjust the injection amount of dry ice according to the rotational speed of the rotating plate 315.
  • the control unit 250 controls the air pulse to the compressed air of the compressed air supply unit 200 at a predetermined pressure, speed and interval, and controls the injection amount of the dry ice of the dry ice supply unit 300 to the nozzle box 110. In order to control the mixed dry ice and compressed air to each hole of the catalyst module 100 corresponding to the hole of the nozzle plate 120 one-to-one.
  • the dry ice when the dry ice collides with the inside of the catalyst module 100 using high pressure compressed air, the dry ice expands the contaminants attached to the catalyst module 100 to separate the catalyst from the catalyst module 100 and then the compressed air. It is shaken off and cleaned.
  • Figure 4 is a view showing in detail the injection tube of the nozzle box according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a view showing a state between the nozzle plate and the catalyst module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a view of the present invention Sectional drawing which showed the state between a nozzle plate and a catalyst module which concerns on an Example.
  • the injection pipe 130 has a plurality of holes 132 having a predetermined size in the lower side, the hole 132 so that the pressure of the compressed air uniformly spread throughout the nozzle plate 120 and the injection of the compressed air in a radial form It is formed randomly.
  • the nozzle box 110 is sprayed with a dry ice and compressed air mixed in a radial shape by the injection tube 130 and is injected downward through a plurality of holes of the nozzle plate 120 through the inner space.
  • the nozzle plate 120 is a region through which the mixed dry ice and the compressed air are injected and passed, and are spaced apart from the catalyst module 100 arranged in a predetermined arrangement by a predetermined distance.
  • the hole of the nozzle plate 120 is positioned in the vertical upper portion of the catalyst module 100 so as to correspond one-to-one with each hole of the catalyst module 100 in each row of the catalyst module 100.
  • Ceramic and fiberglass honeycomb catalysts have strong vertical stresses, while the horizontal stresses are weak and easily break when impact from the side.
  • the hole angle of the nozzle plate 120 should be perpendicular to the hole of the catalyst module 100.
  • the nozzle plate 120 is made of aluminum, duralumin, and stainless steel, and forms a thickness of 5-10 mm.
  • the hole of the nozzle plate 120 is formed to be smaller than or equal to the hole of the catalyst module 100, and is generally formed in 0.2-0.5 mm, compared with the hole of the catalyst module 100 (about 2-3 mm). It is preferable to form smaller than / 10.
  • the hole density of the nozzle plate 120 is formed to be equal to or larger depending on the number of holes of the catalyst module 100.
  • a method of cleaning the catalyst module 100 will be described below.
  • the control unit 250 drives a driving motor (not shown) to transmit rotational force to the rotating plate 315, and the dry ice is discharged from the dry ice supply unit 300, and the high pressure air is injected from the compressor 220 to the discharged dry ice.
  • a driving motor not shown
  • the controller 250 drives the solenoid valve 230 to control the compressed air to be fired at a predetermined pressure and a time interval.
  • Compressed air can be fired in a continuous or intermittent pulse manner.
  • dry ice is injected into the internal space of the nozzle box 110 and the nozzle plate 120 through the injection pipe 130 at a pressure of 100 times or more compressed air.
  • the mixed dry ice and the compressed air injected from the nozzle plate 120 are introduced into the catalyst module 100 at high speed, expand the pollutants with the dry ice, and shake off the pollutants with the compressed air to instantly remove the pollutants with the catalyst module 100. It is discharged to outside to clean.
  • the pressure of the compressed air is set to a pressure at which the contaminants blocked in the holes of the catalyst module 100 can escape from the catalyst module 100.
  • the catalyst module 100 is washed by putting the catalyst module 100 in a large water tank, and the catalyst solution V 2 O 5 is dissolved in water so that a large amount of the catalyst module 100 is removed. Again a large amount of catalyst solution must be replenished.
  • the catalyst regeneration apparatus has almost no loss of the catalyst solution (V 2 O 5 solution) which is the main component of the catalyst module 100 during the cleaning of the catalyst module 100, and impregnating the V 2 O 5 aqueous solution. It is not necessary or the use of V 2 O 5 aqueous solution can be minimized.
  • the V 2 O 5 solution applied to the catalyst module 100 is a catalyst using the air pulsing pressure of the compressed air supply unit 200, the air pulsing interval, the supply amount of the catalyst solution, the speed control of the vacuum suction of the vacuum pump 400
  • the application amount of the catalyst solution may be adjusted according to the state of the module 100.
  • the catalyst regeneration apparatus performs the drying process of the catalyst module 100 in order to proceed with the application of the catalyst solution efficiently, and performs the firing process of the catalyst module 100 to maintain the activated state of the supplemented catalyst solution.
  • the mobile catalyst regeneration apparatus instead of supporting the catalyst cleaning and catalyst solution application process in the water tank, foreign substances in the catalyst module 100 are removed or the catalyst solution is applied by spraying or air pulsing. Therefore, the drying process of the catalyst module 100 consumes less energy and time.
  • the catalyst regeneration method of the present invention cleans the catalyst module 100 using only dry ice and compressed air, there is little loss of the catalyst solution in the catalyst module 100 and the catalyst module 100 is sprayed with the catalyst solution during the replenishment of the catalyst solution. Since it is sprayed on the surface of it can be treated by hot air drying within 100 °C without a separate firing process.
  • the drying of the catalyst module 100 may be dried in a short time by vacuum suction of the compressed and heated compressed air (100 ° C.) using the vacuum pump 400 without using water to dry the catalyst module 100. have.
  • the catalyst regeneration apparatus of the present invention is easy to move through a simple configuration of the dry ice supply unit 300, the compressed air supply unit 200, the nozzle plate 120, and can be easily attached or detached anywhere.
  • the mobile catalyst regeneration apparatus can be regenerated without separating the catalyst module 100 in the facility (In-site), and can be separated from the facility and regenerated in the field such as a power plant and a steel mill (On-site).
  • FIG. 7 is a schematic view of a mobile catalyst regeneration device according to another embodiment of the present invention.
  • Mobile catalyst regeneration apparatus is to clean the catalyst module 100 using hot water and compressed air.
  • Mobile catalyst regeneration apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with the focus on the differences and omit description that overlaps with the components of the mobile catalyst device of FIGS.
  • the steam generating tank 500 is a device that generates steam by heating water, and is provided with a power supply unit 510 for supplying current and a heater 512 connected thereto.
  • the heater 512 may be any device that generates heat, such as a ceramic heating pipe, and may be submerged in water, and may be heated externally by contacting an outer wall surface of the steam generating tank 500.
  • Power supply unit 510 is provided with a control device (not shown) to adjust the heating temperature and time.
  • Steam generated from the steam generating tank 500 is introduced into the hot water production tank 530 through the pipe.
  • the hot water production tank 530 is a space in which water is supplied from the water tank 520 and steam is supplied from the steam generating tank 500 to mix water and steam.
  • the hot water is condensed and mixed with water after steam dissipates heat. Is generated.
  • the hot water generated in the hot water production tank 530 is supplied to the internal space of the nozzle box 110 through the hot water pipe 550 and the injection nozzle 330 by the metering pump 540.
  • the metering pump 540 may be configured as a solenoid valve 230 to control the pressure and supply of hot water to the controller 250.
  • the controller 250 drives the solenoid valve 230 to control the compressed air to be fired at a predetermined pressure and a time interval.
  • the firstly introduced hot water is injected into the internal space portion of the nozzle box 110 and the nozzle plate 120 through the injection pipe 130 at the pressure of the compressed air of high pressure.
  • the mixed hot water and compressed air are sprayed at a high speed from the nozzle plate 120 into the catalyst module 100 and the pollutants attached to the catalyst module 100 are discharged to the outside of the catalyst module 100 to be cleaned immediately. do. If this process is repeated several times, the holes of the catalyst module 100 are cleaned.
  • the rate of use of hot water and compressed air can vary depending on the blocked state of the catalyst.
  • the controller 250 repeatedly mixes hot water and compressed air to pass through the nozzle plate 120 to continuously pierce the blocked holes of the catalyst module 100.
  • the controller 250 controls hot water to be intermittently sprayed with compressed air at a constant pressure when the hot water is sprayed into the nozzle box 110 at the same time, and fires hot water through a plurality of holes of the nozzle plate 120 to form a catalyst module. Drill a blind hole in (100).
  • the control unit 250 controls the solenoid valve 230 to control the air pulsing pressure of the compressed air, the number of injections of compressed air per second, the air pulsing speed, the air pulsing interval, and the compressed air is a constant pressure, At intervals, the hot water and compressed air mixed in the nozzle box 110 are controlled to be sprayed into the respective holes of the catalyst module 100 corresponding to the holes of the nozzle plate 120 one-to-one.
  • a mobile catalyst regeneration device is to provide steam instead of compressed air (hot water + steam). That is, in the catalyst regeneration apparatus, after the hot water is injected into the nozzle box 110, hot water is injected through the nozzle plate 120 at the pressure of steam to clean the holes of the catalyst module 100.
  • the mobile catalyst regeneration apparatus may use washing water instead of water (compressed air + washing water) or steam instead of hot water (compressed air + steam).
  • Such a cleaning method may be selected according to the contamination state of the catalyst module 100, and a corresponding apparatus such as a steam generating tank 500, a water tank 520, and a dry ice supply unit 300 may be configured according to the selected cleaning method.
  • a corresponding apparatus such as a steam generating tank 500, a water tank 520, and a dry ice supply unit 300 may be configured according to the selected cleaning method.
  • the present invention can move the mobile catalyst regeneration device to a power plant, steel mill, etc. to perform the catalyst regeneration work in the field has the effect of minimizing the vibration, impact of the catalyst during the mobile transport process.
  • the present invention is excellent in cleaning efficiency by using dry ice and compressed air when cleaning the catalyst module.
  • the present invention has the effect of miniaturizing equipment and reducing manufacturing costs by supplying dry ice and compressed air to the catalyst regeneration device through a single inlet into the nozzle box.
  • the present invention can continuously operate under the same conditions by electronically controlling the air pulsing of the compressed air during the cleaning of the catalyst module, there is an effect of minimizing vibration and shock.
  • the present invention has the effect of regenerating the catalyst module in a short time in the installation site or the installation of the catalyst module by simplifying the catalyst regeneration facility and shortening the catalyst regeneration treatment time.
  • the present invention has the effect of reducing the impact on the water to 1/10 or less by using less than 1/10 of the water used in the catalyst regeneration operation compared to the existing method.
  • the present invention has the effect of reducing the dry impact in the wet state in the drying process of the catalyst module to extend the number of catalyst regeneration from the existing two times to five or more times.
  • the catalyst is washed with only a small amount of hot water and compressed air, so the loss of the catalyst solution is small, and the catalyst solution is sprayed onto the surface of the catalyst module by spraying during the catalyst replenishment process, so that it can be treated by hot air drying without a separate firing process. It has an effect.
  • the present invention has the effect that a drying process using compressed air is possible and does not require a firing process.

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

발전소 및 현장에 설치되는 탈질 설비의 촉매 모듈을 세정하는 이동식 촉매 재생 장치는 드라이아이스를 공급하는 드라이아이스 공급부(300); 고압의 압축 공기를 공급하기 위한 압축 공기 공급부(200); 내부 공간부를 형성하고 내부 상단부에 형성된 분사관(130)을 통해 드라이아이스 공급부(300)로부터 드라이아이스를 공급받고 압축 공기 공급부(200)로부터 압축 공기를 공급받아 드라이아이스와 압축 공기가 혼합되어 분사되는 노즐박스(110); 및 노즐박스(110)의 하부면에 형성되고 압축 공기의 압력으로 혼합된 드라이아이스와 압축 공기를 노즐박스(110)의 하부면으로부터 일정 거리 하부 방향으로 이격되어 설치된 촉매 모듈(100)로 분사하는 복수개의 제1 구멍이 형성된 노즐판(120)을 포함하고, 노즐판(120)의 복수개의 제1 구멍은 촉매 모듈(100)에 형성된 복수개의 제2 구멍과 일대일로 대응되도록 촉매 모듈(100)의 연직 상부에 위치한다.

Description

이동식 촉매 재생 장치
본 발명은 촉매 재생 장치에 관한 것으로서, 특히 드라이아이스와 고압의 압축 공기를 이용한 촉매 모듈을 세정하는 이동식 촉매 재생 장치에 관한 것이다.
탈질촉매는 발전소 및 현장에서 탈질 설비의 운전 시간이 경과함에 따라 비산재 등과 같은 입자상 물질의 물리적인 축적, 촉매독의 화학적인 축적, 촉매 활성의 감소 등의 문제점이 발생한다.
따라서, 탈질촉매는 탈질 설비의 성능을 원하는 수준으로 복원하기 위해 적합한 방법을 사용하여 재생해야 한다.
촉매 모듈의 구조는 스틸 프레임(Steel Frame)에 세라믹, 유리섬유 재질의 허니콤을 복수개 붙여놓은 형태이며, 허니콤의 작은 구멍(직경 2-3mm)으로 NO, NO2의 유해가스와 암모니아 가스가 통과할 때 촉매(V2O5)와 NO, NO2+NH3가 반응하여 인체에 무해한 가스로 전환시킨다.
이러한 과정에서 NO, NO2 가스와 같이 유입된 전 공정에서 발생된 먼지, 이동덕트에 생긴 부식, 촉매 룸(Room)에서 생긴 녹 등이 허니콤 구멍을 막아서 촉매의 효율 저하, 시스템의 전력 상승, 발전 효율 및 생산성 저하를 유발한다.
도 1은 종래 기술에 따른 촉매 재생 방법을 나타낸 도면이다.
촉매 재생 방법은 촉매 모듈의 표면 또는 일부에 박힌 이물질을 제거하기 위하여 촉매 모듈을 크레인에 장착하고 대형 수조에 완전히 잠기게 하여 위 아래로 흔들거나, 수조에 거품을 발생시키거나, 초음파 장치(10), 버블링 장치(20)를 이용하여 진동을 주어서 이물질을 제거했다.
기존의 촉매를 재생하는 방법은 촉매 설비에서 촉매 모듈을 분리하여 저진동 특수 차량에 탑재하여 촉매 재생 공장으로 운송하여 하역 후 재생 작업 및 포장, 차량 재탑재, 하역, 장착 등의 과정을 거쳐야 한다.
촉매 재생 공장은 촉매 모듈을 세정할 수 있는 대형 수조와, 세정된 모듈을 V2O5 수용액을 담지할 수 있는 촉매 수조가 복수개 존재해야 하고, 건조와 소정 작업을 할 수 있는 건조로, 소성로, 세정시 발생한 폐수를 처리할 수 있는 폐수 처리장과 설비, 촉매 모듈(1.5m3)을 500개 이상 보관하는 창고 등을 갖춘 큰 규모의 공장이어야 한다.
촉매의 주재료는 세라믹, 유리섬유 등으로 구성되어 진동이나 충격에 매우 약한 소재이므로 작은 충격이나 진동에도 깨지기 쉽다.
종래의 촉매 모듈을 재생하기 위해서는 진동, 충격의 위험성이 높은 분리, 하역, 차량 탑재의 과정을 거쳐야 하고, 이러한 재생 과정에서 촉매 모듈에 많은 손상을 입고 있다.
촉매 재생 공정은 대부분 물속에서 진동과 충격, 건조 과정을 거쳐야 하므로 촉매에 진동과 충격을 주어서 촉매의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.
발전소 및 현장에는 2-3년 주기로 촉매 모듈을 청소 또는 재생해야 한다. 500MW 1기의 발전소 터빈 촉매를 재생하기 위해서는 8톤 짜리 대형 트럭 30대가 발전소 및 현장에서 재생 공장끼지 왕복 운송해야 한다.
따라서, 종래의 촉매 재생 방법은 필요 이상의 세정(버블링, 초음파 진동)으로 촉매 조직이 약화되어 2회 이상의 재생이 불가능하고, 대형 수조에서 버블링, 초음파 진동으로 촉매 내부에서 촉매용액(V2O5)이 대부분 빠져나와 촉매 담지 공정에서 촉매용액을 신제품의 제조만큼 많이 드는 단점이 있었다.
종래의 촉매 재생 방법은 촉매 세정시, 담지시 물이나 촉매용액의 사용량이 많아 건조 시간, 소성 시간이 길어지고 촉매 설치 장소에서 재생 공장까지 이송, 탑재의 물류 비용이 크며, 불필요한 이동과 운송이 많아서 촉매 손상의 위험성이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 드라이아이스와 고압의 압축 공기를 이용하여 촉매 모듈을 세정하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 고압의 압축 공기와 온수(물, 냉수, 스팀, 세정수)를 이용하여 촉매 모듈을 세정하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 발전소 및 현장에 설치되는 탈질 설비의 촉매 모듈을 세정하는 이동식 촉매 재생 장치는,
드라이아이스를 공급하는 드라이아이스 공급부(300);
고압의 압축 공기를 공급하기 위한 압축 공기 공급부(200);
내부 공간부를 형성하고 내부 상단부에 형성된 분사관(130)을 통해 드라이아이스 공급부(300)로부터 드라이아이스를 공급받고 압축 공기 공급부(200)로부터 압축 공기를 공급받아 드라이아이스와 압축 공기가 혼합되어 분사되는 노즐박스(110); 및
노즐박스(110)의 하부면에 형성되고 압축 공기의 압력으로 혼합된 드라이아이스와 압축 공기를 노즐박스(110)의 하부면으로부터 일정 거리 하부 방향으로 이격되어 설치된 촉매 모듈(100)로 분사하는 복수개의 제1 구멍이 형성된 노즐판(120)을 포함하고, 노즐판(120)의 복수개의 제1 구멍은 촉매 모듈(100)에 형성된 복수개의 제2 구멍과 일대일로 대응되도록 촉매 모듈(100)의 연직 상부에 위치한다.
본 발명의 특징에 따른 발전소 및 현장에 설치되는 탈질 설비의 촉매 모듈을 세정하는 이동식 촉매 재생 장치는,
일정 온도의 액체를 공급하기 위한 액체 공급부;
고압의 압축 공기를 공급하기 위한 압축 공기 공급부(200);
내부 공간부를 형성하여 내부 상단부에 형성된 분사관(130)을 통해 액체 공급부로부터 일정 온도의 액체를 공급받고 압축 공기 공급부(200)로부터 압축 공기를 공급받아 액체와 압축 공기가 혼합되어 분사되는 노즐박스(110); 및
노즐박스(110)의 하부면에 형성되고 압축 공기의 압력으로 혼합된 액체와 압축 공기를 노즐박스(110)의 하부면으로부터 일정 거리 하부 방향으로 이격되어 설치된 촉매 모듈(100)로 분사하는 복수개의 제1 구멍이 형성된 노즐판(120)을 포함하고,
분사관(130)의 일측 끝단의 노즐박스(110)의 투입구 부분을 통해 액체와 상기 압축 공기를 공급받으며, 노즐판(120)의 복수개의 제1 구멍은 촉매 모듈(100)에 형성된 복수개의 제2 구멍과 일대일로 대응되도록 상기 촉매 모듈(100)의 연직 상부에 위치한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 이동식 촉매 재생 장치를 발전소, 제철소 등으로 이동이 가능하여 현장에서 촉매 재생 작업을 수행함으로써 이동 운송 과정에서 촉매의 진동, 충격을 최소화하는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 모듈의 세정시 드라이아이스와 압축 공기를 이용하여 세정 효율을 뛰어난 효과가 있다.
본 발명은 촉매 재생 장치에 드라이아이스와 압축 공기의 주입시 하나의 투입구를 통해 노즐박스의 내부로 공급함으로써 장비의 소형화 및 제조 비용를 감소시키는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 모듈의 세정시 압축 공기의 에어 펄싱을 전자 제어하여 연속적으로 같은 조건으로 작업할 수 있고, 진동과 충격을 최소화하는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 재생 설비를 단순화하고 촉매 재생 처리 시간을 단축하여 촉매 모듈의 설치 장소 또는 설비 내에서 짧은 시간에 촉매 모듈을 재생하는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 재생 작업시 물 사용량을 기존 공법에 비해 1/10 이하로 사용하여 물에 대한 충격을 1/10 이하로 줄이는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 모듈의 건조 공정에서 젖은 상태에서의 건조 충격도 촤소화하여 촉매 재생 횟수를 기존의 2회에서 5회 이상으로 연장시키는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 세정시 적은 양의 온수와 압축 공기만으로 세정하므로 촉매용액의 손실이 적고 촉매 보충 작업시 촉매용액을 스프레이 공법으로 촉매 모듈의 표면에 뿌려주므로 별도의 소성 공정없이 열풍 건조로 처리할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 압축 공기를 이용한 건조 공정이 가능하고 소성 공정이 필요없는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 이동식 촉매 재생 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동식 촉매 재생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노즐박스와 압축공기 공급호스의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노즐박스의 분사관을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 노즐판과 촉매 모듈 간의 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 노즐판과 촉매 모듈 간의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동식 촉매 재생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 촉매 모듈 102: 촉매 모듈 박스
110: 노즐박스 120: 노즐판
130: 분사관 200: 압축 공기 공급부
210: 공기 탱크 220: 콤프레셔
230: 전자 밸브 240: 압축공기 공급호스
242: 제1 압축공기 공급호스 244: 제2 압축공기 공급호스
250: 제어부 300: 드라이아이스 공급부
310: 케이스 312: 호퍼
313: 인출구 315: 회전판
317: 공급홈
320: 드라이아이스 전용 고압호스
322: 제1 드라이아이스 전용 고압호스
324: 제2 드라이아이스 전용 고압호스
330: 분사노즐 340: 제1 연결조인트
350: 제2 연결조인트 400: 진공펌프
410: 집진장치 420: 필터 프레스
500: 스팀 발생 탱크 510: 전원부
512: 히터 520: 물탱크
530: 온수 제조 탱크 540: 정량 펌프
550: 온수관
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동식 촉매 재생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노즐박스와 압축공기 공급호스의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동식 촉매 재생 장치는 드라이아이스가 유입되고 유입된 드라이아이스를 압축 공기로 노즐박스(110)의 내부로 공급하며 유입된 드라이아이스와 압축 공기가 혼합되어 노즐판(120)으로 분사된다.
노즐판(120)을 통과한 혼합된 드라이아이스와 압축 공기는 촉매 모듈(100)의 내부로 고속(150-300m/sec)으로 통과하면 촉매 모듈(100)에 부착되어 있는 오염 물질을 순간적으로(0.1-1초) 촉매 모듈(100)의 외부로 배출시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 이동식 촉매 재생 장치는 압축 공기 공급부(200), 드라이아이스 공급부(300) 및 노즐박스(110)를 포함한다.
압축 공기 공급부(200)는 일정 압력의 압축 공기를 공급하는 공기 탱크(210)와, 콤프레셔(Compressor)(220)의 압력 조절기로 공기 탱크(210)의 압력을 조절하며, 압축공기 공급호스(240)의 일측에 결합된 전자 밸브(솔레노이드 밸브, 다이아프램 밸브)(230)를 통하여 압축 공기의 유량을 제어하고, 압축 공기가 간헐적(Pulse Jet)으로 발사되도록 제어하는 제어부(250)로 이루어져 있다.
압축 공기 공급부(200)는 압축 공기의 압력을 1.0-10kg/cm3 까지 조절 가능하고, 100mmsec 즉, 초당 10회의 속도로 에어펄스(Air Pulse)를 제어하여 압축 공기를 발사할 수 있다.
드라이아이스 공급부(300)는 드라이아이스를 공급하는 장치로서, 케이스(310) 내에 설치되는 호퍼(312)와 호퍼(312)의 하부에 형성된 회전판(315)을 포함하고, 콤프레셔(220)와 연결되어 있다.
호퍼(312)는 드라이아이스를 채워 넣을 수 있는 통으로서 상부를 넓게 하고 하부를 좁게 형성하며 그 하단부에 인출구(313)를 형성한다.
회전판(315)은 원판 형태로 외주면의 일정한 간격마다 공급홈(317)을 형성시켜 호퍼(312)의 인출구(313)로부터 배출되는 드라이아이스를 드라이아이스 전용 고압호스(320)로 이송시켜준다.
제어부(250)는 구동모터(미도시)를 구동시켜 회전판(315)에 회전력을 전달하면 회전판(315)이 회전되면서 외주면에 형성된 공급홈(317)에 드라이아이스 입자가 호퍼(312)의 인출구(313)로부터 배출되어 채워진다.
공급홈(317)에 채워진 드라이아이스는 콤프레셔(220)에서 압축 공기를 분사하면 드라이아이스 전용 고압호스(320)를 통해 고속으로 분사된다.
제어부(250)는 회전판(315)의 구동모터의 동력을 제어하여 회전판(315)의 회전 속도를 조절할 수 있으며 회전 속도를 조절하여 드라이아이스의 분사량을 쉽게 조절한다.
회전판(315)을 천천히 돌리면 드라이아이스의 분사량이 적어지고 회전판(315)을 빨리 돌리면 드라이아이스의 분사량이 많아진다.
드라이아이스 전용 고압호스(320)는 일측 끝단이 콤프레셔(220)와 연결되고 그 가운데 부분이 회전판(315)의 공급홈(317)에 연결되며 타측 끝단이 분사노즐(330)에 연결된다.
드라이아이스 전용 고압호스(320)는 콤프레셔(220)에서 분사되는 고압 공기에 의해 분사노즐(330) 측으로 분사시켜 주는 역할을 한다.
서로 분리된 압축공기 공급호스(240)는 제1 압축공기 공급호스(242)와 제2 압축공기 공급호스(244)를 제1 연결조인트(유니온, 원터치 피팅)(340)에 의해 일체로 연결된다.
제1 압축공기 공급호스(242)는 공기 탱크(210)와 연결하고 제2 압축공기 공급호스(244)는 노즐박스(110)의 분사관(130)과 연결된다.
서로 분리된 드라이아이스 전용 고압호스(320)는 제2 연결조인트(유니온, 원터치 피팅)(350)에 의해 일체로 연결된다.
제1 드라이아이스 전용 고압호스(322)는 드라이아이스 공급부(300)와 연결하고 제2 드라이아이스 전용 고압호스(324)는 제2 압축공기 공급호스(244)의 상부면 일측을 수직 방향으로 관통하여 제2 압축공기 공급호스(244)의 내측에 위치하고 그 끝단이 분사노즐(330)에 연결된다.
제2 압축공기 공급호스(244)는 분사관(130)의 직경과 동일한 직경을 갖도록 구성하고 상부면 일측으로부터 제2 드라이아이스 전용 고압호스(324)가 '' 형태로 절곡되면서 관통되어 제2 압축공기 공급호스(244)의 내측에 위치하게 된다.
제2 압축공기 공급호스(244)의 직경은 제2 드라이아이스 전용 고압호스(324)의 직경보다 크게 구성한다.
노즐박스(110)는 일정 공간을 형성하여 드라이아이스와 고압의 압축 공기가 혼합되는 공간이다.
노즐박스(110)는 내부 상단부에 길이 방향의 분사관(130)이 수평 방향으로 관입되어 있고, 하부 바닥면이 노즐판(120)으로 막혀있다.
노즐판(120)은 노즐박스(110)의 하부 바닥면을 나타내는 것으로서, 미세한 노즐구멍(140)이 6000-30,000개 정도 뚫려 있다. 이러한 노즐구멍(140)은 촉매 모듈(100)의 구멍과 일대일로 대응되도록 촉매 모듈(100)의 연직 상부에 위치한다.
분사관(130)의 일측 끝단은 노즐박스(110)의 투입구 부분으로 외부의 제2 압축공기 공급호스(244)와 연결되어 있다.
제2 압축공기 공급호스(244)는 상부면 일측을 제2 드라이아이스 전용 고압호스(324)가 수직 방향으로 관통하여 직각 방향으로 절곡되어 내측에 위치한다.
제2 드라이아이스 전용 고압호스(324)의 일측 끝단은 노즐박스(110)의 투입구 부분에 위치하여 드라이아이스를 분사하는 분사노즐(330)에 연결되어 있다.
분사관(130)은 노즐박스(110)의 투입구 부분에 형성된 분사노즐(330)로부터 드라이아이스를 공급받고, 제2 압축공기 공급호스(244)로부터 압축 공기를 공급받는다.
분사관(130)은 하부 일측에 일정 크기의 구멍(132)이 복수개 뚫려 있는데 구멍(132)은 압축 공기의 압력이 노즐판(120) 전체에 균일하게 미치고 압축 공기와 드라이아이스의 분사가 방사상 형태로 이루어지도록 랜덤하게 형성된다.
분사관(130)은 구멍(132)을 통해 압축 공기와 드라이아이스를 동시 또는 각각 노즐박스(110)의 내부 공간으로 공급한다.
노즐박스(110)는 드라이아이스와 고압의 압축 공기가 혼합되는 공간으로서 드라이아이스와 압축 공기가 반복적인 충돌이 일어나 다량의 음이온이 발생한다.
노즐판(120)은 혼합된 드라이아이스와 압축 공기가 분사되도록 수만개 이상의 미세 구멍이 관통되어 있고, 미세 구멍이 촉매 모듈(100)의 구멍과 일대일로 대응되도록 촉매 모듈(100)의 연직 상부에 위치한다.
노즐판(120)의 구멍은 촉매 모듈(100)의 구멍보다 같거나 작도록 형성한다.
진공펌프(400)는 촉매 모듈(100)을 포함한 촉매 모듈 박스(102)에 연결되어 촉매 모듈(100)의 세정시 드라이아이스와 압축 공기만으로 세정하므로 드라이아이스, 압축 공기, 촉매 모듈(100)에서 분리된 오염 물질을 집진장치(410)로 이송하는데 필요한 진공 흡입 기능을 수행한다.
진공펌프(400)로부터 진공 흡입으로 배출된 이물질은 집진장치(410)로 모아져 필터 프레스(420) 공정에서 물과 슬러지로 분리된다. 물과 슬러지는 모아져서 폐기물 처리업체로 위탁 처리된다.
제어부(250)는 전자 밸브(230)를 제어하여 압축 공기의 에어펄싱(Air Pulsing) 압력, 압축 공기의 초당 분사 횟수, 에어펄싱 속도, 에어펄싱 간격을 제어하고, 회전판(315)의 구동모터의 동력을 제어하여 회전판(315)의 회전 속도에 따라 드라이아이스의 분사량을 조절한다.
제어부(250)는 압축 공기 공급부(200)의 압축 공기를 일정 압력, 속도와 간격으로 에어펄스(Air Pulse)를 제어하고 드라이아이스 공급부(300)의 드라이아이스의 분사량을 제어하여 노즐박스(110)에서 혼합된 드라이아이스와 압축 공기를 노즐판(120)의 구멍과 일대일로 대응되는 촉매 모듈(100)의 각각의 구멍으로 분사하도록 제어한다.
본 발명은 드라이아이스를 고압의 압축 공기를 사용하여 촉매 모듈(100)의 내부에 충돌시키면 드라이아이스가 촉매 모듈(100)에 부착된 오염 물질을 팽창하여 촉매 모듈(100)에서 분리시킨 후 압축 공기로 털어내어 세정하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노즐박스의 분사관을 상세하게 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 노즐판과 촉매 모듈 간의 모습을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 노즐판과 촉매 모듈 간의 모습을 나타낸 단면도이다.
분사관(130)은 하부 일측에 일정 크기의 구멍(132)이 복수개 뚫려 있는데 구멍(132)은 압축 공기의 압력이 노즐판(120) 전체에 균일하게 미치고 압축 공기의 분사가 방사상 형태로 이루어지도록 랜덤하게 형성된다.
노즐박스(110)는 분사관(130)에 의해 방사상 형태로 혼합된 드라이아이스와 압축 공기가 분사되고 내부 공간부를 거쳐 노즐판(120)의 복수개의 구멍을 통해 하부 방향으로 분사된다.
노즐판(120)은 혼합된 드라이아이스와 압축 공기가 분사되어 통과되는 영역이고, 일정한 배열로 정렬된 촉매 모듈(100)과 소정 거리 이격되어 설치된다.
노즐판(120)의 구멍은 촉매 모듈(100)의 각 열마다 촉매 모듈(100)의 각각의 구멍과 일대일로 대응되도록 촉매 모듈(100)의 연직 상부에 위치하게 된다.
세라믹, 유리섬유 재질의 허니콤 촉매는 수직 응력이 강한 반면, 수평 응력이 약해서 옆에서 충격이 오면 깨지기 쉽다.
따라서, 노즐판(120)의 구멍 각도는 촉매 모듈(100)의 구멍과 수직을 이루어야 한다.
노즐판(120)은 알루미늄, 두랄루민, 스텐레스 스틸로 제작하고 두께를 5-10mm로 형성한다.
노즐판(120)의 구멍은 촉매 모듈(100)의 구멍보다 작거나 같도록 형성하는데, 일반적으로 0.2-0.5mm로 형성하며, 촉매 모듈(100)의 구멍(대략 2-3mm)과 비교하여 1/10보다 작게 형성하는 것이 바람직하다. 노즐판(120)의 구멍 밀도는 촉매 모듈(100)의 구멍수에 따라 같거나 크도록 형성한다.
촉매 모듈(100)을 세정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제어부(250)는 구동모터(미도시)를 구동시켜 회전판(315)에 회전력을 전달하면 드라이아이스 공급부(300)로부터 드라이아이스가 배출되고, 배출된 드라이아이스를 콤프레셔(220)에서 분사되는 고압 공기에 의해 분사노즐(330)로 분사된다.
이때, 제어부(250)는 전자 밸브(230)를 구동하여 압축 공기를 일정 압력과 시간 간격으로 발사하도록 제어한다.
압축 공기는 연속적 또는 간헐적인 펄스 방식으로 발사할 수 있다.
1차적으로 유입된 드라이아이스는 100배 이상의 압축 공기의 압력으로 분사관(130)을 통해 노즐박스(110)의 내부 공간부, 노즐판(120)으로 분사된다.
노즐판(120)으로부터 분사된 혼합된 드라이아이스와 압축 공기는 촉매 모듈(100)의 내부로 고속으로 유입되고 드라이아이스로 오염 물질을 팽창시키고 압축 공기로 털어내어 오염 물질을 순간적으로 촉매 모듈(100)의 외부로 배출하여 세정하게 된다.
이러한 과정을 수차례 반복하면 촉매 모듈(100)의 구멍이 세정되는 것이다. 여기서, 압축 공기의 압력은 촉매 모듈(100)의 구멍에 막혀 있는 오염 물질이 촉매 모듈(100)에서 빠져 나갈 수 있는 압력으로 설정한다.
종래의 촉매 재생 방법은 촉매 모듈(100)을 대형 수조에 넣어 세정 작업을 수행하여 내부의 촉매용액(V2O5)이 물에 용해되어 많은 양이 빠져 나왔기 때문에 세정된 촉매 모듈(100)이 다시 많은 양의 촉매용액을 보충해야 한다.
그러나 본 발명의 실시예에 따른 촉매 재생 장치는 촉매 모듈(100)의 세정시 촉매 모듈(100)의 주성분인 촉매용액(V2O5 용액)의 손실이 거의 없어 V2O5 수용액의 함침 작업이 필요 없거나 V2O5 수용액의 사용량을 최소화 할 수 있다.
촉매 모듈(100)에 도포되는 V2O5 용액은 압축 공기 공급부(200)의 에어펄싱 압력, 에어펄싱 간격, 촉매용액의 공급량 조절, 진공펌프(400)의 진공 흡입의 속도 조절을 이용하여 촉매 모듈(100)의 상태에 따라 촉매용액의 도포량을 조절할 수 있다.
촉매 재생 장치는 촉매용액의 도포를 효율적으로 진행하기 위하여 촉매 모듈(100)의 건조 공정을 수행하고, 보충된 촉매용액의 활성화 상태로 유지시키기 위해 촉매 모듈(100)의 소성 공정을 수행하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 이동식 촉매 재생 장치는 촉매 세정과 촉매용액 도포 공정을 수조에 담지하는 대신에 스프레이, 에어펄싱 등으로 촉매 모듈(100)의 이물질을 제거 또는 촉매용액의 도포 공정을 수행하였기 때문에 촉매 모듈(100)의 건조 공정이 적은 에너지와 시간이 소모된다.
본 발명의 촉매 재생 방법은 드라이아이스와 압축 공기만으로 촉매 모듈(100)을 세정하므로 촉매 모듈(100)에서 촉매용액의 손실이 적고 촉매용액의 보충 작업시 촉매용액을 스프레이 공법으로 촉매 모듈(100)의 표면에 뿌려주므로 별도의 소성 공정없이 100℃ 이내의 열풍 건조로 처리할 수 있다.
즉, 촉매 모듈(100)의 건조에는 물을 사용하지 않고 압축 공기 공급부(200)에서 건조하고 가열된 압축 공기(100℃)를 진공펌프(400)를 이용하여 진공 흡입하면 빠른 시간 내에 건조할 수 있다.
종래의 촉매 재생 방법은 수십톤에서 수백톤 규모의 대형 수조에서 이루어지므로 설비를 이동할 수 없거나 이동시 많은 비용과 공간이 필요하다.
이에 반해, 본 발명의 촉매 재생 장치는 드라이아이스 공급부(300), 압축 공기 공급부(200), 노즐판(120)의 간단한 구성을 통하여 이동이 간편하기 때문에 장소에 구분없이 탈부착이 용이하다.
따라서, 이동식 촉매 재생 장치는 설비 내에서 촉매 모듈(100)을 분리하지 않고 재생이 가능하고(In-site), 설비에서 분리하여 발전소, 제철소 등 현장에서 재생이 가능하다(On-site).
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동식 촉매 재생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이동식 촉매 재생 장치는 온수와 압축 공기를 이용하여 촉매 모듈(100)을 세정하는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이동식 촉매 재생 장치는 전술한 도 2 내지 도 6의 이동식 촉매 장치의 구성요소와 중복되는 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.
스팀 발생 탱크(500)는 물을 가열하여 스팀을 발생시키는 장치로서 전류를 공급하는 전원부(510)와 이에 연결된 히터(512)가 구비된다.
히터(512)는 세라믹 히팅 파이프와 같이 열을 발생하는 장치라면 어떠한 것도 사용 가능하며 물속에 잠겨 있을 수도 있고 스팀 발생 탱크(500)의 외벽면에 접촉하여 외부에서 가열을 할 수 있다.
전원부(510)는 가열 온도와 시간 등을 조절하도록 제어 장치(미도시)가 구비된다.
스팀 발생 탱크(500)에서 발생된 스팀은 배관을 통해 온수 제조 탱크(530)로 유입된다.
온수 제조 탱크(530)는 물탱크(520)로부터 물을 공급받고 스팀 발생 탱크(500)에서 스팀을 공급받아 물과 스팀이 혼합되는 공간으로서, 스팀이 열을 발산한 후 응축되어 물과 섞이면서 온수가 생성된다.
온수 제조 탱크(530)에서 생성된 온수는 정량 펌프(540)에 의해 온수관(550)과 분사노즐(330)을 거쳐 노즐박스(110)의 내부 공간부로 공급된다. 여기서, 정량 펌프(540)는 전자 밸브(230)로 구성하여 제어부(250)로 온수의 압력과 공급량을 제어할 수도 있다.
이때, 제어부(250)는 전자 밸브(230)를 구동하여 압축 공기를 일정 압력과 시간 간격으로 발사하도록 제어한다.
1차적으로 유입된 온수는 고압의 압축 공기의 압력으로 분사관(130)을 통해 노즐박스(110)의 내부 공간부, 노즐판(120)으로 분사된다.
혼합된 온수와 압축 공기는 노즐판(120)으로부터 촉매 모듈(100)의 내부로 고속으로 분사되고 촉매 모듈(100)에 부착된 오염 물질을 순간적으로 촉매 모듈(100)의 외부로 배출하여 세정하게 된다. 이러한 과정을 수차례 반복하면 촉매 모듈(100)의 구멍이 세정되는 것이다.
온수와 압축 공기의 사용 비율은 촉매의 막힌 상태에 따라 달리할 수 있다.
제어부(250)는 온수와 압축 공기가 반복적으로 섞어서 노즐판(120)을 통과하여 촉매 모듈(100)의 막힌 구멍을 연속적으로 뚫어내는 과정을 반복한다.
제어부(250)는 온수가 방사 형태로 노즐박스(110)의 내부로 분사되면 동시에 일정 압력의 압축 공기를 간헐적으로 분사하도록 제어하고 노즐판(120)의 복수개의 구멍을 통해 온수를 발사하여 촉매 모듈(100)의 막힌 구멍을 뚫는다.
제어부(250)는 전자 밸브(230)를 제어하여 압축 공기의 에어펄싱(Air Pulsing) 압력, 압축 공기의 초당 분사 횟수, 에어펄싱 속도, 에어펄싱 간격을 제어하고, 압축 공기가 일정 압력, 속도와 간격으로 노즐박스(110)에서 혼합된 온수와 압축 공기를 노즐판(120)의 구멍과 일대일로 대응되는 촉매 모듈(100)의 각각의 구멍으로 분사하도록 제어한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동식 촉매 재생 장치는 압축 공기 대신에 스팀을 제공하는 것이다(온수 + 스팀). 즉, 촉매 재생 장치는 온수가 노즐박스(110)에 주입한 후, 스팀의 압력으로 온수를 노즐판(120)을 통해 분사하여 촉매 모듈(100)의 구멍을 세정하게 되는 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동식 촉매 재생 장치는 물 대신에 세정수를 사용하거나(압축 공기 + 세정수), 온수 대신에 스팀을 사용할 수도 있다(압축 공기 + 스팀).
이러한 세정 방법은 촉매 모듈(100)의 오염 상태에 따라 선택할 수 있으며 선택된 세정 방법에 따라 스팀 발생 탱크(500), 물탱크(520), 드라이아이스 공급부(300) 등 해당 장치를 구성하면 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 이동식 촉매 재생 장치를 발전소, 제철소 등으로 이동이 가능하여 현장에서 촉매 재생 작업을 수행함으로써 이동 운송 과정에서 촉매의 진동, 충격을 최소화하는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 모듈의 세정시 드라이아이스와 압축 공기를 이용하여 세정 효율을 뛰어난 효과가 있다.
본 발명은 촉매 재생 장치에 드라이아이스와 압축 공기의 주입시 하나의 투입구를 통해 노즐박스의 내부로 공급함으로써 장비의 소형화 및 제조 비용를 감소시키는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 모듈의 세정시 압축 공기의 에어 펄싱을 전자 제어하여 연속적으로 같은 조건으로 작업할 수 있고, 진동과 충격을 최소화하는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 재생 설비를 단순화하고 촉매 재생 처리 시간을 단축하여 촉매 모듈의 설치 장소 또는 설비 내에서 짧은 시간에 촉매 모듈을 재생하는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 재생 작업시 물 사용량을 기존 공법에 비해 1/10 이하로 사용하여 물에 대한 충격을 1/10 이하로 줄이는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 모듈의 건조 공정에서 젖은 상태에서의 건조 충격도 촤소화하여 촉매 재생 횟수를 기존의 2회에서 5회 이상으로 연장시키는 효과가 있다.
본 발명은 촉매 세정시 적은 양의 온수와 압축 공기만으로 세정하므로 촉매용액의 손실이 적고 촉매 보충 작업시 촉매용액을 스프레이 공법으로 촉매 모듈의 표면에 뿌려주므로 별도의 소성 공정없이 열풍 건조로 처리할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 압축 공기를 이용한 건조 공정이 가능하고 소성 공정이 필요없는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 드라이아이스를 공급하는 드라이아이스 공급부(300);
    고압의 압축 공기를 공급하기 위한 압축 공기 공급부(200);
    내부 공간부를 형성하고 내부 상단부에 형성된 분사관(130)을 통해 상기 드라이아이스 공급부(300)로부터 드라이아이스를 공급받고 상기 압축 공기 공급부(200)로부터 압축 공기를 공급받아 상기 드라이아이스와 압축 공기가 혼합되어 분사되는 노즐박스(110); 및
    상기 노즐박스(110)의 하부면에 형성되고 상기 압축 공기의 압력으로 상기 혼합된 드라이아이스와 압축 공기를 상기 노즐박스(110)의 하부면으로부터 일정 거리 하부 방향으로 이격되어 설치된 촉매 모듈(100)로 분사하는 복수개의 제1 구멍이 형성된 노즐판(120)을 포함하고, 상기 노즐판(120)의 복수개의 제1 구멍은 상기 촉매 모듈(100)에 형성된 복수개의 제2 구멍과 일대일로 대응되도록 상기 촉매 모듈(100)의 연직 상부에 위치하는 이동식 촉매 재생 장치.
  2. 일정 온도의 액체를 공급하기 위한 액체 공급부;
    고압의 압축 공기를 공급하기 위한 압축 공기 공급부(200);
    내부 공간부를 형성하여 내부 상단부에 형성된 분사관(130)을 통해 상기 액체 공급부로부터 일정 온도의 액체를 공급받고 상기 압축 공기 공급부(200)로부터 압축 공기를 공급받아 상기 액체와 압축 공기가 혼합되어 분사되는 노즐박스(110); 및
    상기 노즐박스(110)의 하부면에 형성되고 상기 압축 공기의 압력으로 상기 혼합된 액체와 압축 공기를 상기 노즐박스(110)의 하부면으로부터 일정 거리 하부 방향으로 이격되어 설치된 촉매 모듈(100)로 분사하는 복수개의 제1 구멍이 형성된 노즐판(120)을 포함하고,
    상기 분사관(130)의 일측 끝단의 상기 노즐박스(110)의 투입구 부분을 통해 액체와 상기 압축 공기를 공급받으며, 상기 노즐판(120)의 복수개의 제1 구멍은 상기 촉매 모듈(100)에 형성된 복수개의 제2 구멍과 일대일로 대응되도록 상기 촉매 모듈(100)의 연직 상부에 위치하는 이동식 촉매 재생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분사관(130)은 상기 노즐박스(110)의 내부 상단부에 길이 방향의 분사관(130)이 수평 방향으로 관입되어 있으며, 상기 분사관(130)의 일측 끝단은 상기 노즐박스(110)의 투입구 부분으로 상기 드라이아이스와 상기 압축공기를 공급받는 하나의 통로인 이동식 촉매 재생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분사관(130)의 일측 끝단은 상기 노즐박스(110)의 투입구 부분으로 압축 공기를 이송하도록 상기 압축 공기 공급부(200)와 연결되는 압축공기 공급호스(240)에 연결되고,
    드라이아이스를 이송하도록 상기 드라이아이스 공급부(300)와 연결되는 드라이아이스 공급호스(320)는 상기 압축공기 공급호스(240)의 상부면 일측을 수직 방향으로 관통하여 직각 방향으로 절곡되어 상기 압축공기 공급호스(240)의 내측에 위치하고 그 끝단이 상기 노즐박스(110)의 투입구 부분에 위치하여 드라이아이스를 분사하는 분사노즐(330)에 연결되는 이동식 촉매 재생 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 분사관(130)의 일측 끝단은 상기 노즐박스(110)의 투입구 부분으로 압축 공기를 이송하도록 상기 압축 공기 공급부(200)와 연결되는 압축공기 공급호스(240)에 연결되고,
    액체를 이송하도록 상기 액체 공급부와 연결되는 액체 공급호스는 상기 압축공기 공급호스(240)의 상부면 일측을 수직 방향으로 관통하여 상기 압축공기 공급호스(240)의 내측에 위치하고 그 끝단이 상기 노즐박스(110)의 투입구 부분에 위치하여 액체를 분사하는 분사노즐(330)과 연결되는 이동식 촉매 재생 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 드라이아이스 공급부(300)는,
    케이스(310) 내에 설치되고 드라이아이스를 채워 넣을 수 있도록 상부를 넓게 형성하고 하부를 좁게 형성하며 그 하단부에 인출구(313)를 갖는 호퍼(312);
    상기 호퍼(312)의 인출구(313)의 하부에 회전 가능하게 설치하고 그 외주면의 일정한 간격마다 상기 인출구(313)로부터 배출되는 드라이아이스를 공급받는 공급홈(317)들이 형성된 원판형의 회전판(315); 및
    상기 회전판(315)의 공급홈(317)에 연결되어 상기 공급홈(317)으로부터 이송되는 드라이아이스를 압축 공기에 의해 배출시키는 드라이아이스를 이송하는 드라이아이스 공급호스
    를 포함하는 이동식 촉매 재생 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 액체 공급부는,
    내부에 저장된 물을 가열하여 스팀을 발생시키는 스팀 발생 탱크(500);
    물탱크(520)로부터 물을 공급받고, 상기 스팀 발생 탱크(500)에서 발생된 스팀을 공급받아 물과 스팀이 혼합되어 온수가 생성되는 온수 제조 탱크(530)를 포함하고,
    상기 온수 제조 탱크(530)에서 생성된 온수는 펌프(540)에 의해 이송되어 상기 분사관(130)을 통해 상기 노즐박스(110)로 공급되는 이동식 촉매 재생 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 압축 공기 공급부(200)에 형성된 전자 밸브(230)를 제어하여 압축 공기의 압력과 초당 분사 횟수, 속도, 에어펄싱(Air Pulsing) 간격을 조절하여 압축 공기를 분사하도록 제어하는 제어부(250)를 더 포함하고,
    상기 제어부(250)는 상기 회전판(315)의 구동모터의 동력을 제어하여 상기 회전판(315)의 회전 속도에 따라 드라이아이스의 분사량을 조절하며, 상기 노즐박스(110)에서 혼합된 드라이아이스와 압축 공기를 상기 노즐판(120)의 제1 구멍과 일대일로 대응되는 상기 촉매 모듈(100)의 각각의 제2 구멍으로 분사하도록 제어하는 이동식 촉매 재생 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압축 공기 공급부(200)에 형성된 전자 밸브(230)를 제어하여 압축 공기의 압력과 초당 분사 횟수, 속도, 에어펄싱(Air Pulsing) 간격을 조절하여 압축 공기를 분사하도록 제어하는 제어부(250)
    를 더 포함하는 이동식 촉매 재생 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 압축 공기 공급부(200)에 형성된 전자 밸브(230)를 제어하여 압축 공기의 압력과 초당 분사 횟수, 속도, 에어펄싱(Air Pulsing) 간격을 조절하여 압축 공기를 분사하도록 제어하는 제어부(250)를 더 포함하고,
    상기 제어부(250)는 상기 노즐박스(110)에서 혼합된 온수와 압축 공기를 상기 노즐판(120)의 제1 구멍과 일대일로 대응되는 상기 촉매 모듈(100)의 각각의 제2 구멍으로 분사하도록 제어하는 이동식 촉매 재생 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 드라이아이스 공급부(300)는 드라이아이스를 공급하는 드라이아이스 공급호스(320)의 일단이 콤프레셔(Compressor)(220)와 연결되고 상기 드라이아이스 공급호스(320)의 타단이 상기 분사관(130)의 일측 끝단에 연결되며,
    상기 압축 공기 공급부(200)는 압축 공기를 이송하는 압축공기 공급호스(240)의 일단이 압축 공기를 공급하는 공기 탱크(210)와 상기 콤프레셔(220)와 연결되고 상기 압축공기 공급호스(240)의 타단이 상기 분사관(130)의 일측 끝단에 연결되며,
    상기 분사관(130)의 일측 끝단은 노즐박스(110)의 투입구 부분으로 상기 압축공기 공급호스(240)에 연결되고 상기 압축공기 공급호스(240)의 내측에 상기 드라이아이스 공급호스(320)를 위치하여 드라이아이스와 압축 공기를 상기 분사관(130)을 통해 동시 또는 각각 분사하는 이동식 촉매 재생 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 액체 공급부는 액체를 공급하는 액체 공급호스(550)의 일단이 상기 분사관(130)의 일측 끝단에 연결되며,
    상기 압축 공기 공급부(200)는 압축 공기를 이송하는 압축공기 공급호스(240)의 일단이 압축 공기를 공급하는 공기 탱크(210)와 상기 콤프레셔(220)와 연결되고 상기 압축공기 공급호스(240)의 타단이 상기 분사관(130)의 일측 끝단에 연결되며,
    상기 분사관(130)의 일측 끝단은 노즐박스(110)의 투입구 부분으로 상기 압축공기 공급호스(240)에 연결되고 상기 압축공기 공급호스(240)의 내측에 상기 액체 공급호스(550)를 위치하여 액체와 압축 공기를 상기 분사관(130)을 통해 동시 또는 각각 분사하는 이동식 촉매 재생 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노즐박스(110)는 내부 상단부에 상기 분사관(130)이 수평 방향으로 관통되어 있고, 하부 바닥면이 복수개의 제1 구멍이 형성된 판형 형태의 상기 노즐판(120)이 형성되며, 상기 노즐판(120)의 하부 방향으로 상기 복수개의 제2 구멍이 형성된 촉매 모듈(100)이 연직 하부에 위치하고
    상기 복수개의 제1 구멍과 상기 복수개의 제2 구멍은 일대일로 대응되도록 위치하고 상기 복수개의 제1 구멍이 상기 복수개의 제2 구멍보다 같거나 작도록 형성하는 이동식 촉매 재생 장치.
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