WO2014200184A1 - 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치와 그 방법 - Google Patents

유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치와 그 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for suppressing and removing harmful gas and generating harmful substances, and more particularly, to harmful gas treatment and harmful substances that quench the harmful gas and thereby inhibit and remove the generation of harmful substances such as dioxins.
  • the present invention relates to a production suppression and removal apparatus and a method thereof.
  • CO2 carbon dioxide
  • HCI hydrogen chloride
  • NOx nitrogen compounds
  • SOx sulfur oxides
  • Patent Document 1 Registered Patent No. 10-0613303 "Hybrid Emission Gas Treatment Method and Apparatus"
  • Patent Document 2 Registered Patent No. 10-1133206 "Charcoal ignition apparatus having a harmful substance removal function"
  • An object of the present invention is to solve the above problems, and provides a device and method for inhibiting and removing harmful gas and generating and removing harmful substances, which simplifies the process of treating harmful gases by fundamentally suppressing the generation of harmful substances from harmful gases. It is.
  • Another object of the present invention is to provide a method for suppressing and removing harmful gases and generating and removing harmful substances, which can be minimized in terms of facilities and management due to its simple configuration.
  • Still another object of the present invention is that the high temperature harmful gas can suppress the generation of harmful substances by quenching, and the harmful gas not accompanied by high temperature can suppress the generation of harmful substances through the treated water.
  • a method for suppressing and removing harmful gas, and generating and removing harmful substances, which can be selectively used is provided.
  • An object of the present invention can be achieved by a device for suppressing the generation of harmful substances of harmful gases.
  • the harmful substance generation suppression apparatus of the harmful gas of the present invention is connected to the year in which the harmful gas generated by the high temperature flame flows to quench the harmful gas to prevent and remove the generation of harmful substances from the harmful gas.
  • a suppression treatment unit wherein the primary suppression treatment unit comprises: a primary treatment chamber in which cooling water is received; A primary suction pipe provided in the primary processing chamber and connected to the flue; A first rotary blade part coupled to a lower portion of the primary suction pipe and rotating in the cooling water and discharging the harmful gas into the cooling water in the form of fine bubbles to contact and cool the cooling water; It characterized in that it comprises a primary wing drive unit for rotating the primary rotary blade portion.
  • the primary suction pipe is formed to have an outer diameter corresponding to the inner diameter of the flue, the upper end is inserted into a certain length and the lower end is provided in communication with the primary suction wing.
  • the primary rotary blade portion, the harmful gas intake pipe formed in the upper portion is open so as to communicate with the primary suction pipe at a predetermined interval on the outer peripheral surface;
  • An upper support plate and a lower support plate respectively coupled to upper and lower portions of the harmful gas suction pipe; Is coupled to one side of the harmful gas outlet in a spiral form includes a plurality of rotary blades for discharging the harmful gas and harmful substances to the cooling water.
  • the end of the rotary blade is formed to protrude a predetermined length in the radially outer side of the upper support plate and the lower support plate.
  • one side of the primary treatment chamber may be provided with a coolant circulation filtration unit for circulating the coolant therein and discharge the sludge.
  • the method further includes a secondary suppression treatment unit for treating the residual material contained in the primary treatment gas by dissolving the primary treatment gas treated in the primary suppression treatment unit in the treated water in which the noxious gas treatment agent is dissolved. can do.
  • the object of the present invention can be achieved by a method for suppressing and removing the generation of harmful gases and harmful substances.
  • Hazardous gas treatment and the method of suppressing and removing the generation of harmful substances of the present invention the first treatment step is coupled to the year when the high temperature harmful gas is moved to quench the harmful gas by contact with the cooling water to suppress the generation of harmful substances Wow;
  • a second treatment step of treating the residual material by immersing the first treatment gas passed through the first treatment step in the treatment water in which the noxious gas treatment agent is dissolved.
  • the primary treatment step is discharged to the cooling water in the form of fine bubbles by passing the harmful gas introduced into the inside via a rotary blade.
  • Hazardous substances generation suppression apparatus by inhibiting the generation of harmful substances such as dioxin through the pure cooling water to which no chemical component is added by using heat to suppress the instantaneous generation of harmful substances and to treat them. Can be.
  • the structure is simple and the installation cost and the management cost can be reduced.
  • the management cost is reduced because a separate facility for the collection and storage of dioxins is not required as compared to the conventional.
  • the primary suppression treatment unit and the secondary suppression treatment unit may be selectively used according to the generation process of harmful gases and harmful substances, the effectiveness of management may be increased.
  • Figure 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the apparatus for suppressing and removing the harmful gas and harmful substances generation according to the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the rotary blades of the harmful gas treatment and harmful substances suppression and removal apparatus according to the present invention
  • Figure 3 is a plan view showing a planar configuration of the rotary blade portion of the harmful gas treatment and harmful substance generation suppression and removal apparatus according to the present invention
  • 4 to 8 are diagrams and graphs showing the treatment results of harmful gases through the harmful gas treatment and harmful substance generation suppression and removal apparatus according to the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a noxious gas treatment and noxious substance suppression and removal apparatus 1 according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Hazardous gas treatment and harmful substance generation suppression and removal device 1 is connected to the year 20 is installed for the discharge of harmful substances, such as steel mill, thermal power plant, petrochemical industry, waste incinerator It is installed as possible.
  • the noxious gas treatment and the noxious substance generation suppression and removal device 1 include a primary inhibitory processing unit 100 for quenching the noxious gas G1 by contact with the cooling water W and restraining the generation of noxious substances, and a primary inhibition.
  • the primary processing gas (G2) treated in the processing unit 100 in contact with the treated water (A) to purify the remaining harmful substances once more to treat the secondary processing gas (G3) in the form of clean air that can be released to the atmosphere.
  • the difference suppression processing unit 200 is included.
  • the primary suppression processing unit 100 and the secondary suppression processing unit 200 are It is installed and used as a set.
  • the primary suppression processing unit 100 and the secondary suppression processing unit 200 may be used separately or together depending on the type and concentration of the harmful gas, the temperature, the production process, and the like.
  • the primary suppression treatment unit 100 is a primary treatment chamber 110 in which the coolant (W) is stored therein, a primary suction pipe (120) connected to the flue (20) to suck harmful gas (G1), and 1
  • the primary blade drive unit 140 is connected to the primary suction pipe 120 and generates a suction pressure by the rotation of the rotary blade 137, and the primary blade drive unit 140 to rotate the primary rotary blade unit 130.
  • a coolant circulation filtration unit 150 for circulating the coolant W in the primary treatment chamber 110.
  • the primary treatment chamber 110 is formed in a closed enclosure shape and accommodates the cooling water W therein. Cooling water (W) is accommodated at a height of 1/3 of the primary processing chamber (110). Cooling water (W) is the surface is maintained in a horizontal plane state when the primary rotor blade 130 does not rotate, when the primary rotor blade 130 is rotated is formed to be inclined by centrifugal force as indicated by W1 in FIG. do.
  • the flue 20 is inserted through the upper portion of the primary processing chamber 110, and the primary wing driving unit 140 is coupled with the primary rotary blade 130 through the lower portion of the primary processing chamber 110.
  • the primary suction pipe 120 connects the flue 20 and the primary rotary blade unit 130 so that the noxious gas G1 is moved to the primary rotary blade unit 130.
  • the upper region of the primary suction pipe 120 is inserted into the flue 20, and the lower region is connected to the harmful gas suction pipe 135.
  • the primary suction pipe 120 is formed to be inserted into the flue 20 to a predetermined height from the harmful gas suction pipe 135.
  • the outer diameter of the primary suction pipe 120 is formed to correspond to the inner diameter of the flue 20 is preferably formed so that all harmful gas (G1) passing through the flue 20 flows into the primary suction pipe (120).
  • the primary rotary blade 130 is rotated in the state of being cooled in the cooling water (W) and forms a suction pressure to move the noxious gas (G1), by the rotational force of the nominal gas (G1) in the form of fine bubbles of cooling water (W) To be discharged.
  • the primary rotary blade 130 is the upper support plate 131 and the lower support plate 133, the harmful gas suction pipe 135 and the harmful gas suction pipe 135 interconnecting the upper support plate 131 and the lower support plate 133, 135 It includes a plurality of rotary blades 137 are coupled to the outer peripheral surface of the predetermined intervals.
  • the noxious gas suction pipe 135 is coupled to the lower end of the primary suction pipe 120 to move the noxious gas moved through the primary suction pipe 120 to the plurality of rotary blades 137.
  • the noxious gas discharge port 135a is formed at a predetermined interval along the longitudinal direction.
  • the noxious gas discharge port 135a is formed through the pair of adjacent rotary blades 137 to discharge the noxious gas G1 between the rotary blades 137.
  • the upper support plate 131 and the lower support plate 133 are respectively coupled to the top and bottom of the harmful gas suction pipe 135 to cover the top and bottom of the plurality of rotary blades 137.
  • the harmful gas G1 discharged through the harmful gas discharge port 135a does not escape to the outside and flows into the cooling water W between the rotary blades 137.
  • the upper support plate 131 and the lower support plate 133 cover the movement path of the rotary blade 137 by the side connecting plate 134.
  • the connecting plate 134 may block.
  • the plurality of rotary blades 137 extends in a spiral direction on the outer circumferential surface of the noxious gas suction pipe 135 and rotates.
  • the rotary blade 137 is rotated by receiving the driving force from the primary wing drive 140.
  • the primary wing driving unit 140 is connected to the harmful gas suction pipe 135 to rotate the harmful gas suction pipe 135 to drive a plurality of rotary blades (137).
  • Rotating blade 137 may be formed extending in the spiral direction or a straight line in the radial direction as shown. At this time, the end of the rotary blade 137 is formed with a protruding end (137a) protruding a predetermined length (l) to the outside of the upper support plate 131 and the lower support plate 133.
  • the protruding end 137a Since the protruding end 137a protrudes outward from the upper support plate 131 and the lower support plate 133, the protruding end 137a is in direct contact with the cooling water W. Therefore, when the rotary blade 137 is rotated, the projecting end 137a collides with the coolant W and is subjected to a large pressure.
  • the protruding end 137a is formed to have an angle ⁇ 2 greater than the angle ⁇ 1 that the rotary blade 137 has with respect to the harmful gas suction pipe 135. That is, it is formed to be bent at a large angle at the end of the rotary blade 137.
  • the harmful gas (G1) is dissolved in the cooling water (W) in the form of fine bubbles in the cooling water (W) because it is applied to the pressure to hit the rotary wing (137) when discharged between the rotary blades (137).
  • the harmful gas generated in the furnace 10 generally contains harmful substances in a high temperature state of about 900 degrees or more.
  • Dioxins are decomposed at a high temperature of 850 degrees and have the maximum characteristics at temperatures of 320 to 390 degrees.
  • the harmful gas G1 dissolved in the cooling water W in the form of microbubbles through the rotary blades 137 is quenched at a temperature of 900 degrees to reach 100 degrees. Therefore, the time that the harmful gas G1 stays at the temperature range between 320 and 380 degrees of the production temperature of the dioxin is only about 1 second. Accordingly, the generation of harmful substances such as dioxins from the noxious gas (G1) has an effect of being fundamentally suppressed.
  • the primary suppression processing unit 100 basically suppresses the generation of harmful substances such as dioxins, there is no need to collect, store, and manage the previously generated harmful substances.
  • the coolant circulation filtration unit 150 is provided at one side of the primary treatment chamber 110 to circulate the coolant (W) heat-exchanged with the hot gas (H1). At this time, the discharged cooling water is in contact with the noxious gas (G1) in the primary treatment chamber 110 and the dust and the like is dissolved.
  • the coolant circulation filtration unit 150 includes a circulation tube 151 for circulating the coolant (W) and a filtration unit 153 for filtering harmful substances such as sludge included in the circulation pump 152 and the coolant (W). do.
  • the cooling water circulation filtration unit 150 may further include a cooling unit (not shown) for maintaining the cooling water at an appropriate temperature in some cases.
  • the secondary suppression processing unit 200 is connected to the primary processing chamber 110 and the primary processing gas discharge pipe (211). Secondary suppression treatment unit 200 is the generation of harmful gases in the primary treatment chamber 110, but the primary treatment gas (G2) containing the residual harmful substances can be purified and discharged to the atmosphere.
  • the secondary suppression processing unit 200 has the same mechanical configuration as the primary suppression processing unit 100, but differs in that the treated water A is accommodated in the secondary processing chamber 210.
  • the cooling water W is accommodated to quench the noxious gas G1, but the secondary suppression treatment unit 200 accommodates the treated water A.
  • the treated water A removes, neutralizes and collects the remaining air pollutants contained in the primary treated gas G2.
  • Treated water A is formed by dissolving a noxious gas treating agent in water.
  • Toxic gas treatment agent may be provided differently depending on the type of harmful gas to be treated, in the preferred embodiment of the present invention is used liquid sodium hydroxide. Dissolution rate of the liquid sodium hydroxide may be determined in the range of 3% to 10%.
  • the treated water A generates bubbles by the rotation of the secondary rotary blade 230 and the treatment of noxious gas.
  • the bubbles are discharged to the outside of the secondary treatment chamber 210 and then collected and purified after purification in a purification unit (not shown).
  • the noxious gas G1 generated by the flame F generated in the furnace 10 is moved through the flue 20. At this time, the end of the flue 20 is connected to the primary suction pipe 120 of the primary suppression processing unit (100).
  • the rotary blade 137 rotates at a high speed, a large pressure (P2) is formed on the outer surface of the rotary blade 137 and a relatively small pressure (P1) is formed on the inner surface to rotate the harmful gas (G1) It is discharged to the cooling water W along the inner surface of the blade 137.
  • the noxious gas G1 continuously contacts the rotary blade 137 which rotates at a high speed and is converted into a micro bubble form.
  • the noxious gas G1 in the form of microbubbles is in contact with the cooling water W, and the contact area is wide, so that the dissolution rate in the cooling water W is high.
  • due to a large temperature difference it is rapidly cooled in a few seconds to suppress the generation of harmful substances such as dioxin.
  • the primary processing gas G2 in contact with the cooling water W is moved to the secondary suppression processing unit 200 through the secondary processing gas flue 20.
  • the primary treatment gas (G2) via the secondary suction pipe (220) and the secondary suction wing (230) reacts with the treated water (A) in which the liquid sodium hydroxide is dissolved to collect, neutralize, and remove residual substances.
  • the secondary treatment gas G3 treated as described above is purified to a clean state that can be released into the atmosphere and is discharged to the atmosphere through the secondary treatment gas discharge pipe 213.
  • FIG. 4 is a graph showing changes in oxygen and carbon dioxide concentrations included in the noxious gas G1 at the inlet M of the year 20 of FIG. 1
  • FIG. 5 is a view of the secondary treatment gas discharge pipe 213 of FIG. 1.
  • Figure 6 is a graph showing the diagram of FIG.
  • Figure 7 is a diagram showing the substitution isomer concentration distribution of the noxious gas (G1) at the flue inlet (M)
  • Figure 8 is a substitution isomer concentration distribution of the secondary processing gas (G3) of the secondary processing gas discharge pipe (213). This is a table showing.
  • a combustion test for burning household garbage in the furnace 10 as one primary suppression treatment unit 100 was performed, and the concentration of harmful substances was measured for 4 hours by an authorized measuring institution.
  • the emission concentration of dioxin was 20.68 ng-TEQ / Nm 2
  • the dioxin emission concentration of the primary treatment gas discharge pipe 211 was 2.98 ng-TEQ / Nm 2
  • nitrogen oxide was 27.2 ppm and sulfur oxide was 0 ppm. Accordingly, the dioxin removal efficiency between the measuring points reaches about 85.6%, indicating that the generation of harmful substances is suppressed as a whole.
  • the apparatus for suppressing and removing harmful gases and harmful substances according to the present invention is based on the generation of harmful substances by restraining the generation of harmful substances such as dioxins through pure cooling water without chemical components using heat. Instantaneous occurrence can be suppressed.
  • the hazardous substances remaining in the primary treatment gas may be collected and removed by the secondary suppression treatment unit through the treated water, thereby realizing zero emission of the hazardous substances.
  • the structure is simple and installation cost and management cost can be reduced.
  • the management cost is reduced because a separate facility for the collection and storage of dioxins is not required as compared to the conventional.
  • the primary suppression treatment unit and the secondary suppression treatment unit may be selectively used according to the generation process of harmful gases and harmful substances, the effectiveness of management may be increased.

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Abstract

본 발명은 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치에 관한 것으로서, 고온의 화염에 의해 발생된 유해가스가 유동되는 연도와 연결되어 상기 유해가스를 급냉시켜 유해가스로부터 유해물질이 생성되는 것을 억제하는 1차 억제처리부를 포함하며, 상기 1차 억제처리부는, 내부에 냉각수가 수용된 1차 처리챔버와; 상기 1차 처리챔버 내부에 구비되며 상기 연도와 연결되는 1차 흡입관과; 상기 1차 흡입관의 하부에 결합되며 상기 냉각수에 잠긴 상태에서 회전하며 상기 유해가스를 미세 기포 형태로 상기 냉각수 내부로 배출시켜 상기 냉각수와 접촉하며 급냉시키는 1차 회전날개부와; 상기 1차 회전날개부를 회전구동하는 1차 날개구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치와 그 방법
본 발명은 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치와 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세히는 유해가스를 급냉시켜 다이옥신과 같은 유해물질이 생성되는 것을 원천적으로 억제시키고 제거하는 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치와 그 방법에 관한 것이다.
도시의 생활 쓰레기나 산업폐기물을 소각하는 소각로로부터 발생되는 배출가스에는 이산화탄소(CO2), 염화수소(HCI), 질소화합물(NOx), 황산화물(SOx), 분진 및 다이옥신과 같은 유해물질이 포함되어 있다. 종래 상기와 같은 유해물질을 포함하는 배출가스를 처리하기 위해 다양한 방법들이 사용되고 있다.
현재의 유해물질 배출 방지방법들은 대부분 유해물질이 발생된 후부터 포집, 관리하는 체계를 이루고 있다. 즉, 유해물질을 최대한 발생시켜 포집하는 기술 체계를 이루고 있어 결과적으로 어느 곳엔가에는 유해물질이 발생되고, 발생된 유해물질을 포집하여 보관하고 처리해야 하므로 관리의 문제가 있다.
또한, 현재 상용화 되어 있는 유해물질 제거와 포집장치들은 현장에서 발생된 고열을 냉각시키기 위하여 분사식 냉각탑 또는 냉각된 바람을 만들기 위한 별도의 시설과 장치들이 요구된다. 이에 이러한 시설들을 설비하기 위하여 넓은 설비면적과 시설들이 요구되고, 시설 설비와 관리에 많은 비용이 지출되는 문제가 있다.
이러한 종래의 유해물질 배출 방지기술들은 산업현장에서 유해물질 배출 방지시설의 대형화로 넓은 설치 면적과 많은 투자비용 등의 많은 문제점을 야기시키며, 이러한 비용은 원가상승의 원인으로 제공되어 생산제품의 가격경쟁력에 심각한 문제를 발생시키고 있고, 특히 온실가스배출 규제에 대응하는 기업들에게 큰 고민거리가 되고 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 등록특허 제10-0613303호 "하이브리드식 배출가스 처리 방법 및 장치"
(특허문헌 2) 등록특허 제10-1133206호 "유해물질 제거기능을 갖는 숯 발화장치"
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 유해가스로부터 유해물질이 생성되는 것을 원천적으로 억제하여 유해가스 처리 과정을 단순화시킨 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치와 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구성이 간단하여 시설설비와 관리에 소요되는 비용을 최소화할 수 있는 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치와, 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고온의 유해가스는 급랭에 의해 유해물질의 생성을 억제하고, 고온이 수반되지 않는 유해가스는 처리수를 통해 유해물질의 생성을 억제할 수 있어 유해가스의 생성과정에 따라 선택적으로 사용될 수 있는 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치와, 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명의 목적은 유해가스의 유해물질 생성 억제장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 유해가스의 유해물질 생성 억제장치는, 고온의 화염에 의해 발생된 유해가스가 유동되는 연도와 연결되어 상기 유해가스를 급냉시켜 유해가스로부터 유해물질이 생성되는 것을 억제하고 제거하는 1차 억제처리부를 포함하며, 상기 1차 억제처리부는, 내부에 냉각수가 수용된 1차 처리챔버와; 상기 1차 처리챔버 내부에 구비되며 상기 연도와 연결되는 1차 흡입관과; 상기 1차 흡입관의 하부에 결합되며 상기 냉각수에 잠긴 상태에서 회전하며 상기 유해가스를 미세 기포 형태로 상기 냉각수 내부로 배출시켜 상기 냉각수와 접촉하며 급냉시키는 1차 회전날개부와; 상기 1차 회전날개부를 회전구동하는 1차 날개구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 1차 흡입관은 상기 연도의 내경에 대응되는 외경을 갖도록 형성되며, 상단은 상기 연도 내부에 일정 길이 삽입되고 하단은 상기 1차 흡입날개와 연통되게 구비된다.
일 실시예에 따르면, 상기 1차 회전날개부는, 상부가 상기 1차 흡입관과 연통되도록 개방형성되며 외주면에 유해가스 배출구가 일정간격으로 형성된 유해가스흡입관과; 상기 유해가스흡입관의 상부와 하부에 각각 결합된 상부지지판 및 하부지지판과; 상기 유해가스 배출구의 일측에 나선형태로 결합되어 상기 유해가스와 유해물질를 상기 냉각수로 배출하는 복수개의 회전날개를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 회전날개의 단부는 상기 상부지지판과 상기 하부지지판의 반경방향 외측으로 일정길이 돌출되게 형성된다.
일 실시예에 따르면, 상기 1차 처리챔버의 일측에는 내부의 냉각수를 순환시키고 슬러지를 배출하는 냉각수 순환여과부가 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 1차 억제처리부에서 처리된 1차 처리가스를 유해가스처리제가 용해된 처리수에 용해시켜 상기 1차 처리가스에 함유된 잔여물질을 처리하는 2차 억제처리부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 목적은 유해가스와 유해물질 생성 억제 및 제거방법에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거방법은, 고온의 유해가스가 이동되는 연도에 결합되어 상기 유해가스를 냉각수와의 접촉에 의해 급냉시켜 유해물질의 생성을 억제하는 1차 처리 단계와; 상기 1차 처리단계를 거친 1차 처리가스를 유해가스처리제가 용해된 처리수에 침지시켜 잔여물질을 처리하는 2차 처리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 1차 처리단계는 내부로 유입된 유해가스를 회전하는 회전날개로 경유시켜 미세기포 형태로 상기 냉각수로 배출한다.
본 발명에 따른 유해가스의 유해물질 생성 억제장치는 열을 이용하여 화학성분이 무 첨가된 순수한 냉각수를 통해 다이옥신 등의 유해물질의 생성 자체를 원천적으로 억제하여 유해물질의 순간발생을 억제시키고 처리할 수 있다. 또한, 1차억제처리부에서 처리되지 않은 잔존하는 유해가스와 유해물질을 2차 억제처리부에서 처리수를 통해 제거 포집하여 유해물질 배출의 제로화를 실현할 수 있다.
또한, 전체적으로 유해가스의 이동경로 상에 처리챔버와 회전날개부가 추가되는 구성이므로 구조가 간단하여 설치비와 관리비용이 절감될 수 있다. 즉, 종래와 대비할 때 다이옥신의 포집과 보관을 위한 별도 시설이 요구되지 않으므로 관리비용이 줄어들게 된다.
또한, 유해가스와 유해물질의 생성과정에 따라 1차 억제처리부와 2차 억제처리부를 선택적으로 사용할 수 있어 관리의 효용성이 증가될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치의 회전날개부의 구성을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치의 회전날개부의 평면구성을 도시한 평면도,
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치를 통한 유해가스의 처리결과를 도시한 도표 및 그래프들이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치(1)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치(1)는 제철소, 화력발전소, 석유화학 산업체, 쓰레기 소각장 등 유해물질의 대기배출을 위해 설치되는 연도(20)와 연결되도록 설치된다.
유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치(1)는 유해가스(G1)를 냉각수(W)와의 접촉에 의해 급냉시켜 유해물질의 생성을 억제하는 1차 억제처리부(100)와, 1차 억제처리부(100)에서 처리된 1차 처리가스(G2)를 처리수(A)와 접촉시켜 잔존 유해물질을 한번 더 정화시켜 대기 방출이 가능한 청정공기형태의 2차 처리가스(G3)로 처리하는 2차 억제처리부(200)를 포함한다.
여기서, 화염(F)에 의해 고온의 유해가스나 유해물질이 발생되는 제철소, 화력발전소, 석유화학 산업체, 쓰레기 소각장 등과 같은 굴뚝산업에서는 1차 억제처리부(100)와 2차 억제처리부(200)가 한 세트로 설치되어 사용된다.
반면, 화염이 발생되지 않은 상태로 유해가스나 유해물질이 발생되는 산업, IT 관련 산업, 고정밀산업, 청정공기를 필요로 한 산업, 황사피해를 받는 산업, 건설현장, 대형건축물 등에는 2차 억제처리부(200)만 선택적으로 사용될 수 있다.
즉, 유해가스의 종류와 농도, 온도, 생성과정 등에 따라 1차 억제처리부(100)와 2차 억제처리부(200)를 따로 또는 같이 선택적으로 사용할 수 있다.
1차 억제처리부(100)는 내부에 냉각수(W)가 저장되는 1차 처리챔버(110)와, 연도(20)와 연결되어 유해가스(G1)를 흡입하는 1차 흡입관(120)과, 1차 흡입관(120)과 연결되며 회전날개(137)의 회전에 의해 흡입압력을 생성하는 1차 회전날개부(130)와, 1차 회전날개부(130)를 회전구동시키는 1차 날개구동부(140)와, 1차 처리챔버(110) 내부의 냉각수(W)를 순환시키는 냉각수순환여과부(150)를 포함한다.
1차 처리챔버(110)는 밀폐된 함체 형상으로 형성되며 내부에 냉각수(W)를 수용한다. 냉각수(W)는 1차 처리챔버(110)의 1/3의 높이로 수용된다. 냉각수(W)는 1차 회전날개부(130)가 회전하지 않는 경우 수면이 수평면상태로 유지되고, 1차 회전날개부(130)가 회전되면 도 1에 W1으로 표시된 바와 같이 원심력에 의해 경사지게 형성된다.
1차 처리챔버(110)의 상부를 통해 연도(20)가 삽입되고, 1차 처리챔버(110)의 하부를 통해 1차 날개구동부(140)가 1차 회전날개부(130)와 결합된다.
1차 흡입관(120)은 연도(20)와 1차 회전날개부(130)를 연결시켜 유해가스(G1)가 1차 회전날개부(130)로 이동되도록 한다. 1차 흡입관(120)의 상부영역은 연도(20)의 내부로 삽입되고, 하부영역은 유해가스 흡입관(135)과 연결된다.
1차 흡입관(120)은 유해가스 흡입관(135)으로부터 연도(20) 내부로 일정높이 삽입되게 형성된다. 1차 흡입관(120)의 외경은 연도(20)의 내경에 대응되게 형성되어 연도(20)를 경유한 유해가스(G1)가 모두 1차 흡입관(120) 내부로 유입되도록 형성되는 것이 바람직하다.
1차 회전날개부(130)는 냉각수(W) 내부에 잠긴 상태로 회전되며 유해가스(G1)가 이동되는 흡입압력을 형성하고, 회전력에 의해 유해가스(G1)를 미세기포형태로 냉각수(W)로 배출한다.
1차 회전날개부(130)는 상부지지판(131) 및 하부지지판(133)과, 상부지지판(131)과 하부지지판(133)을 상호 연결하는 유해가스 흡입관(135)과, 유해가스 흡입관(135)의 외주면에 일정 간격으로 결합되는 복수개의 회전날개(137)를 포함한다.
유해가스 흡입관(135)은 1차 흡입관(120)의 하단부에 결합되어 1차 흡입관(120)을 통해 이동된 유해가스를 복수개의 회전날개(137) 측으로 이동시킨다. 유해가스 흡입관(135)의 외주면에는 길이방향을 따라 일정간격으로 유해가스 토출구(135a)가 관통형성된다. 유해가스 토출구(135a)는 이웃하는 한 쌍의 회전날개(137) 사이에 관통 형성되어 유해가스(G1)를 회전날개(137) 사이로 배출시킨다.
상부지지판(131)과 하부지지판(133)은 각각 유해가스 흡입관(135)의 상단과 하단에 결합되어 복수개의 회전날개(137)의 상하를 커버한다. 이에 의해 유해가스 토출구(135a)를 통해 배출된 유해가스(G1)가 외부로 이탈되지 못하고 회전날개(137) 사이를 통해 냉각수(W)로 유입되게 된다.
상부지지판(131)과 하부지지판(133)은 측면연결판(134)에 의해 회전날개(137)의 이동경로를 커버한다. 이에 의해 회전날개(137) 사이를 통해 유해가스(G1)가 용해된 냉각수(W)가 배출될 때, 외부에서 냉각수(W)가 다시 유입되어 배출되는 냉각수(W)의 흐름을 방해하는 것을 측면연결판(134)이 차단할 수 있다.
복수개의 회전날개(137)는 유해가스 흡입관(135)의 외주면에 나선방향으로 연장형성되어 회전한다. 회전날개(137)는 1차 날개구동부(140)로부터 구동력을 전달받아 회전한다. 이 때, 1차 날개구동부(140)는 유해가스 흡입관(135)에 연결되어 유해가스 흡입관(135)을 회전시켜 복수개의 회전날개(137)를 구동시킨다.
회전날개(137)는 도시된 바와 같이 나선방향으로 연장형성되거나 방사방향으로 직선 형태로 형성될 수 있다. 이 때, 회전날개(137)의 단부영역에는 상부지지판(131)과 하부지지판(133)의 외측으로 일정길이(l) 돌출된 돌출단(137a)이 형성된다.
돌출단(137a)은 상부지지판(131)과 하부지지판(133)의 외측으로 돌출되므로 냉각수(W)와 직접 접촉하게 된다. 따라서, 회전날개(137)가 회전하게 되면 돌출단(137a)은 냉각수(W)와 부딪치며 큰 압력을 받게 된다. 돌출단(137a)는 회전날개(137)가 유해가스 흡입관(135)에 대해 갖는 각도(θ1) 보다 큰 각도(θ2)를 갖도록 형성된다. 즉, 회전날개(137)의 단부에서 큰 각도로 꺽여지도록 형성된다.
도 3에 확대도시된 바와 같이 시계방향으로 회전날개(137)가 회전하면 돌출단(137a)의 외측면에는 냉각수(W)와 부딪치며 큰 압력(P2)이 작용하게 되고, 돌출단(137a)의 내측면에는 상대적으로 음의 압려(P1)이 발생하게 된다. 이에 회전날개(137)의 내측면을 따라 유해가스(G1)가 배출되어 냉각수(W)에 용해되게 된다.
한편, 유해가스(G1)는 회전날개(137) 사이에서 배출될 때 회전날개(137)와 부딪치며 압력을 인가하게 되므로 냉각수(W)에 미세기포의 형태로 냉각수(W)에 용해된다.
여기서, 통상 로(10) 내부에서 발생한 유해가스는 약 900도 이상의 고열상태로 유해물질을 함유하고 있다. 다이옥신류의 경우는 850도의 고열에서 분해되며, 320~390도의 온도에서 최대로 생성되는 특성을 갖는다.
회전날개(137) 사이를 통해 미세기포의 형태로 냉각수(W)에 용해된 유해가스(G1)는 900도의 온도에서 급냉되어 100도에 이르게 된다. 따라서, 유해가스(G1)가 다이옥신의 생성 적온이 320~380도 사이의 온도구간에 머무는 시간은 불과 1초 내외에 지나지 않게 된다. 이에 유해가스(G1)로부터 다이옥신과 같은 유해물질이 생성되는 것이 원천적으로 억제되는 효과를 얻게 된다.
즉, 본 발명에 따른 1차 억제처리부(100)는 다이옥신과 같은 유해물질이 생성되는 것을 원천적으로 억제시키므로 종래 이미 생성된 유해물질을 포집하고 보관 및 관리하는 과정이 필요없게 된다.
한편, 냉각수순환여과부(150)는 1차 처리챔버(110)의 일측에 구비되어 고온의 유해가스(G1)와 열교환된 냉각수(W)를 순환시킨다. 이 때, 배출되는 냉각수에는 1차 처리챔버(110)에서 유해가스(G1)와 접촉되며 먼지 등이 용해된다. 냉각수순환여과부(150)는 냉각수(W)를 순환시키는 순환관(151)과, 순환펌프(152) 및 냉각수(W)에 포함된 슬러지와 같은 유해물질을 여과하는 여과부(153)를 포함한다. 또한, 냉각수순환여과부(150)는 경우에 따라 냉각수를 적정온도로 유지시키기 위한 냉각부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
한편, 2차 억제처리부(200)는 1차 처리챔버(110)와 1차 처리가스배출관(211)로 연결된다. 2차 억제처리부(200)는 1차 처리챔버(110)에서 유해가스 생성은 억제되었으나 잔여 유해물질이 함유된 1차 처리가스(G2)를 정화하여 대기중으로 배출가능하도록 한다.
2차 억제처리부(200)는 1차 억제처리부(100)와 기계적 구성은 동일하나, 2차 처리챔버(210) 내부에 처리수(A)가 수용되는 점이 상이하다. 1차 억제처리부(100)는 유해가스(G1)를 급냉시키기 위해 냉각수(W)가 수용되었으나, 2차 억제처리부(200)는 처리수(A)가 수용된다.
처리수(A)는 1차 처리가스(G2)에 함유된 잔존 대기오염물질을 제거, 중화, 포집한다. 처리수(A)는 물에 유해가스처리제를 용해시켜 형성한다. 유해가스처리제는 처리해야할 유해가스의 종류에 따라 상이하게 구비될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 액상 수산화나트륨이 사용된다. 액상 수산화나트륨의 용해율은 3%~10% 범위로 결정될 수 있다.
처리수(A)는 2차 회전날개부(230)의 회전과 유해가스의 처리에 의해 거품을 발생시킨다. 거품은 2차 처리챔버(210) 외부로 배출된 후 정제부(미도시)에서 정제 후 포집 또는 정화한 후 방출되게 된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 유해가스와 유해물질 생성억제 및 제거장치(1)의 동작과정을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
로(10)에서 발생된 화염(F)에 의해 생성된 유해가스(G1)는 연도(20)를 통해 이동된다. 이 때, 연도(20)의 단부는 1차 억제처리부(100)의 1차 흡입관(120)과 연결된다.
1차 날개구동부(140)에 의해 1차 회전날개부(130)가 회전하면, 1차 흡입관(120) 내에 부압이 형성되며 유해가스(G1)가 1차 흡입관(120) 내부로 흡입된다. 1차 흡입관(120)으로 흡입된 유해가스(G1)는 유해가스 토출구(135a)를 통해 토출되어 이웃하는 회전날개(137) 사이로 이동된다.
이 때, 회전날개(137)가 고속으로 회전하며 회전날개(137)의 외측면에는 큰 압력(P2)이 형성되고 내측면에는 상대적으로 적은 압력(P1)이 형성되어 유해가스(G1)는 회전날개(137)의 내측면을 따라 냉각수(W)로 토출된다. 이 과정에서 유해가스(G1)는 계속하여 고속으로 회전하는 회전날개(137)와 접촉되며 미세기포 형태로 변환된다. 미세기포 형태의 유해가스(G1)는 냉각수(W)와 접촉되고, 접촉면적이 넓어 냉각수(W)에 용해율이 높아지게 된다. 또한, 큰 온도차이에 의해 몇 초 사이에 급냉되며 다이옥신과 같은 유해물질이 생성되는 것을 억제하게 된다.
냉각수(W)와 접촉된 1차 처리가스(G2)는 2차 처리가스연도(20)를 통해 2차 억제처리부(200)로 이동된다. 2차 흡입관(220)과 2차 흡입날개부(230)를 경유한 1차 처리가스(G2)는 액상 수산화나트륨이 용해된 처리수(A)에 반응하여 잔여물질이 흡착포집, 중화, 제거된다. 이렇게 2차 처리된 2차 처리가스(G3)는 대기중에 방출가능한 청정상태로 정화되어 2차 처리가스 배출관(213)을 통해 대기로 방출된다.
도 4는 도 1의 연도(20) 입구(M)의 유해가스(G1)에 포함된 산소 및 이산화탄소 농도변화를 시간별로 나타낸 그래프이고, 도 5는 도 1의 2차 처리가스 배출관(213)을 통해 배출되는 2차 처리가스(G3)에 포함된 산소, 이산화탄소, 일산화탄소, 질소산화물, 황산화물의 시간에 따른 성분을 분석한 도표이고, 도 6은 도 5의 도표를 그래프로 나타낸 도면이다.
또한, 도 7은 연도 입구(M)의 유해가스(G1)의 치환이성질체 농도분포를 나타낸 도표이고, 도 8은 2차 처리가스 배출관(213)의 2차 처리가스(G3)의 치환이성질체 농도분포를 나타낸 도표이다.
도시된 바와 같이 1차 억제처리부(100) 1대로 생활쓰레기를 로(10) 내부에서 태우는 연소시험을 가동하고, 공인 측정기관에서 유해물질 농도를 4시간 동안 측정한 결과, 연도 입구(M)의 다이옥신의 배출농도는 20.68ng-TEQ/Nm2이고, 1차 처리가스 배출관(211)의 다이옥신 배출농도는 2.98ng-TEQ/Nm2이고 질소산화물은 평균 27.2ppm, 황산화물은 0ppm이 검출되었다. 이에 따라 측정지점 사이의 다이옥신 제거효율은 약 85.6%에 이르고, 전체적으로 유해물질의 발생이 억제됨을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 유해가스와 유해물질 생성 억제및 제거장치는 열을 이용하여 화학성분이 무 첨가된 순수한 냉각수를 통해 다이옥신 등의 유해물질의 생성 자체를 원천적으로 억제하여 유해물질의 순간발생을 억제시킬 수 있다. 또한, 1차 처리가스에 잔존하는 유해물질을 2차 억제처리부에서 처리수를 통해 제거 포집하여 유해물질 배출의 제로화를 실현할 수 있다.
또한, 전체적으로 유해가스와 유해물질의 이동경로 상에 처리챔버와 회전날개부가 추가되는 구성이므로 구조가 간단하여 설치비와 관리비용이 절감될 수 있다. 즉, 종래와 대비할 때 다이옥신의 포집과 보관을 위한 별도 시설이 요구되지 않으므로 관리비용이 줄어들게 된다.
또한, 유해가스와 유해물질의 생성과정에 따라 1차 억제처리부와 2차 억제처리부를 선택적으로 사용할 수 있어 관리의 효용성이 증가될 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 유해가스의 유해물질 생성 억제장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
(부호의 설명)
1 : 유해물질 생성억제장치, 100 : 1차 억제처리부
110 : 1차 처리챔버, 120 : 1차 흡입관
130 : 1차 회전날개부, 131 : 상부지지판
133 : 하부지지판, 135 : 유해가스 흡입관
135a : 유해가스 토출구, 137 : 회전날개
137a : 돌출단, 140 : 1차 날개구동부
150 : 냉각수순환여과부, 151 : 냉각수순환관
152 : 순환펌프, 153 : 여과부
200 : 2차 억제처리부, 210 : 2차 처리챔버
211 : 1차 처리가스배출관, 213 : 2차 처리가스 배출관
220 : 2차 흡입관, 230 : 2차 회전날개부
240 : 2차 날개구동부

Claims (7)

  1. 고온의 화염에 의해 발생된 유해가스와 유해물질이 유동되는 연도와 연결되어 상기 유해가스를 급냉시켜 유해가스로부터 유해물질이 생성되는 것을 억제하고 제거하는 1차 억제처리부를 포함하며,
    상기 1차 억제처리부는,
    내부에 냉각수가 수용된 1차 처리챔버와;
    상기 1차 처리챔버 내부에 구비되며 상기 연도와 연결되는 1차 흡입관과;
    상기 1차 흡입관의 하부에 결합되며 상기 냉각수에 잠긴 상태에서 회전하며 상기 유해가스를 미세 기포 형태로 상기 냉각수 내부로 배출시켜 상기 냉각수와 접촉하며 급냉시키는 1차 회전날개부와;
    상기 1차 회전날개부를 회전구동하는 1차 날개구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 흡입관은 상기 연도의 내경에 대응되는 외경을 갖도록 형성되며, 상단은 상기 연도 내부에 일정 길이 삽입되고 하단은 상기 1차 회전날개부와 연통되게 구비되는 것을 특징으로 하는 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 1차 회전날개부는,
    상부가 상기 1차 흡입관과 연통되도록 개방형성되며 외주면에 유해가스 배출구가 일정간격으로 형성된 유해가스흡입관과;
    상기 유해가스흡입관의 상부와 하부에 각각 결합된 상부지지판 및 하부지지판과;
    상기 유해가스 배출구의 일측에 나선형태로 결합되어 상기 유해가스를 상기 냉각수로 배출하는 복수개의 회전날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전날개의 단부는 상기 상부지지판과 상기 하부지지판의 반경방향 외측으로 일정길이 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 1차 처리챔버의 일측에는 내부의 냉각수를 순환시키는 냉각수순환여과부가 구비되는 것을 특징으로 하는 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차 억제처리부에서 처리된 1차 처리가스를 유해가스처리제가 용해된 처리수에 용해시켜 상기 1차 처리가스에 함유된 잔여물질을 처리하는 2차 억제처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치.
  7. 제 1항의 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치를 이용한 유해가스 처리와 유해물질 생성억제 및 제거방법에 있어서,
    상기 유해가스 처리와 유해물질 생성 억제 및 제거장치가 고온의 유해가스가 이동되는 연도에 결합되어 상기 유해가스를 냉각수와의 접촉에 의해 급냉시켜 유해물질의 생성을 억제하는 1차 처리 단계와;
    상기 1차 처리단계를 거친 1차 처리가스를 유해가스처리제가 용해된 처리수에 침지시켜 잔여물질을 처리하는 2차 처리단계;를 포함하며,
    상기 1차 처리단계는, 내부로 유입된 유해가스를 상기 냉각수에 잠긴 상태에서 회전하는 회전날개로 경유시켜 미세기포 형태로 상기 냉각수로 배출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유해가스 처리와 유해물질 생성억제 및 제거방법.
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