WO2021167388A2 - 배기가스의 질소산화물 제거 장치 및 방법 - Google Patents

배기가스의 질소산화물 제거 장치 및 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for removing nitrogen oxides from exhaust gas, and to an apparatus and method for removing nitrogen oxides from exhaust gas, which can significantly reduce the amount of a reducing agent while preventing the generation of hydrogen sulfide when removing nitrogen oxides from exhaust gas.
  • F-gas such as NH3 or NF3 is used as a gas containing an N component.
  • a predetermined reducing agent acting as a denitrification agent is input, and NOx is treated using a wet scrubber device or the like.
  • One aspect of the present invention is to provide an apparatus and method for removing nitrogen oxides from exhaust gas, which can prevent generation of hydrogen sulfide when removing nitrogen oxides from exhaust gas.
  • an object of the present invention is to provide an apparatus and method for removing nitrogen oxides from exhaust gas that can minimize the amount of reducing agent used when removing nitrogen oxides from exhaust gas compared to the theoretical amount used.
  • An apparatus for removing nitrogen oxides from exhaust gas includes: a chamber into which exhaust gas is introduced and discharged; a nozzle for injecting a solution reacting with the exhaust gas flowing into the chamber into the chamber; and an electric dust collecting unit installed at the rear end of the chamber to receive the exhaust gas treated in the chamber, and including a discharge unit and a dust collecting unit.
  • a gas analyzer for measuring the NOx concentration and the H 2 S concentration of the exhaust gas discharged from the electrostatic precipitator; and a reservoir positioned at a lower portion of the chamber to store the solution, wherein the solution may be circulated between the nozzle and the reservoir through a pump.
  • a water tank in which the solution contains a reducing agent reacting with NOx of the exhaust gas, the reducing agent is stored, and the reducing agent is supplied to the storage tank; a pH sensor for measuring the pH of the reducing agent stored in the storage tank; ORP sensor for measuring the ORP of the reducing agent stored in the storage tank; And calculates the NOx removal rate based on the measured value of the ORP sensor according to the NOx concentration of the gas analyzer , outputs the concentration of H 2 S based on the measured value of the pH sensor, the set NOx removal rate reference value or the set H 2 S generation concentration of It may include; a control unit for controlling the input timing and input amount of the reducing agent stored in the water tank according to the reference value.
  • control unit may control to supply the reducing agent of the water tank to the first storage tank to be greater than or equal to the set NOx removal rate.
  • the controller may control to supply a reducing agent of the water tank to the chamber to fall, less than or equal to the set concentration of H 2 S, if a large concentration of H 2 S than the measured concentration of the H 2 S is set.
  • the dust collector may include a water film formed by the reducing agent.
  • the reducing agent may be sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) mixed in a one-to-one ratio.
  • the solution includes a reducing agent and a neutralizing agent
  • the chamber includes: a first channel through which the reducing agent is injected; and a second channel installed at the rear end of the first channel through which exhaust gas passing through the first channel is introduced and a neutralizing agent is injected therein.
  • the chamber may be divided into the first channel and the second channel located on the side of the first channel by a partition wall, and the neutralizing agent may be sprayed so as not to be mixed with the reducing agent.
  • a control unit for controlling the input timing and input amount of the reducing agent and the neutralizing agent according to the reference value of; may further include.
  • the nozzle includes a first nozzle for injecting the reducing agent into the first channel and a second nozzle for injecting the neutralizing agent into the second channel, wherein the reducing agent is circulated between the first nozzle and the first reservoir and the neutralizing agent may be circulated between the second nozzle and the second storage tank.
  • control unit may control to supply the reducing agent of the first water tank to the first channel to be greater than or equal to the set NOx removal rate.
  • the control unit may be controlled so as to supply to the second channel the neutralizing agent in the second tank to fall, less than or equal to the concentration of the set H 2 S, if greater the concentration of H 2 S measured than the concentration of a predetermined H 2 S can
  • the dust collecting unit may include a water film formed by the neutralizing agent.
  • It may further include an ozone generator installed at the front end of the chamber to inject ozone into the exhaust gas before being injected into the chamber.
  • a method for removing nitrogen oxides from exhaust gas includes the steps of introducing the exhaust gas into a chamber; removing nitrogen oxides by spraying a solution into the chamber; and removing the acidic material from the exhaust gas by collecting the acidic material particles in the electrostatic precipitation unit.
  • a reducing agent composed of sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) mixed in a one-to-one ratio is sprayed into the chamber to nitrogen dioxide contained in the exhaust gas. and the reducing agent, and the reducing agent may control the input timing and input amount according to the set NOx removal rate reference value or the set reference value of the H 2 S generation concentration.
  • the chamber includes a first channel and a second channel sequentially connected, and the removing of the nitrogen oxides may include: injecting a reducing agent into the exhaust gas flowing into the first channel; and injecting a neutralizing agent into the exhaust gas flowing into the second channel of the chamber through the first channel, wherein the reducing agent controls the input timing and input amount according to a set NOx removal rate reference value, and the neutralizing agent is set
  • the input timing and input amount can be controlled according to the standard value of the H 2 S generation concentration.
  • the reducing agent is a mixture of sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) mixed in a one-to-one ratio, or Na 2 S, and the neutralizing agent may be NaOH.
  • the step of injecting ozone so that nitrogen monoxide and ozone in the exhaust gas react to generate nitrogen dioxide may further include.
  • an apparatus and method for removing nitrogen oxides from exhaust gas that can prevent generation of hydrogen sulfide when removing nitrogen oxides from exhaust gas.
  • an apparatus and method for removing nitrogen oxides from exhaust gas that can minimize the amount of the reducing agent used when removing nitrogen oxides from the exhaust gas compared to the theoretical amount used.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for removing nitrogen oxides from exhaust gas according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart of a method for removing nitrogen oxides from exhaust gas using the apparatus of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus for removing nitrogen oxides from exhaust gas according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for removing nitrogen oxides from exhaust gas using the apparatus of FIG. 3 .
  • 5 is a graph showing the relationship between the total amount of the reducing agent per minute and the mixing ratio of the reducing agent.
  • an apparatus for removing nitrogen oxides from exhaust gas according to a first embodiment of the present invention includes an ozone generator 10 , a chamber 20 , a nozzle 30 , an electric dust collector 40 , and a gas analyzer 50 . ) and a control unit (not shown).
  • the ozone generator 10 generates ozone (O 3 ) by using a dielectric barrier discharge or the like, and the generated ozone (O 3 ) is injected into the exhaust gas.
  • NO the main component of NOx included in the exhaust gas, is oxidized to NO 2 as shown in the following formula.
  • the chamber 20 is in the form of a box formed long in the longitudinal direction, and an inlet is formed at the upper end to introduce an exhaust gas containing nitrogen dioxide, and an outlet through which the introduced exhaust gas is discharged is provided on the lower side.
  • the outlet may be installed to communicate with the electric dust collector 40 which is a wet electric dust collector leading to the next process.
  • a storage tank 21 is provided at the lower side of the outlet, and the storage tank 21 is installed to receive a solution from a separately provided water tank 22 .
  • the solution may contain a reducing agent.
  • the reducing agent is stored in the tank 22, and the reducing agent may be sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) mixed in a one-to-one ratio.
  • the storage tank 21 is provided with an ORP sensor 23 for measuring ORP (Oxidation-Reduction Potential) of the reducing agent and a pH sensor 24 for measuring pH.
  • the ORP sensor 23 is a device for sensing the redox potential
  • the pH sensor 24 is a device for measuring the concentration of H 2 S.
  • the measured values of the ORP sensor 23 and the pH sensor 24 are installed to be transmitted to the control unit.
  • the nozzle 30 is installed in the upper side of the chamber 20 to spray the reducing agent provided.
  • the reducing agent is circulated between the nozzle 30 and the storage tank 21 through the pump, and the amount of the reducing agent is gradually reduced through the reaction with the exhaust gas, so a predetermined amount can be periodically supplied through the control unit to be described later through the water tank 22. .
  • the gas analyzer 50 measures the NOx concentration and the H 2 S concentration of the exhaust gas that has passed through the electrostatic precipitation unit 40 to be described later, and the measured values are installed to be transmitted to the control unit.
  • the control unit (not shown) is provided to calculate the NOx removal rate by receiving the NOx concentration, the concentration of H 2 S provided from the gas analyzer 50, each provided from the pH sensor 24 and the ORP sensor 23 It is possible to control the input timing and input amount of the reducing agent stored in the water tank 22 according to the measurement value provided, the preset NOx removal rate reference value or the preset reference value of the H 2 S generation concentration.
  • control unit controls to supply the reducing agent of the water tank 22 to the chamber 20 to be greater than or equal to the set NOx removal rate.
  • control unit controls so as to supply the reducing agent tank 22 to the chamber 20 to fall, if greater the concentration of H 2 S measured than the concentration of a predetermined H 2 S, less than or equal to the concentration of a predetermined H 2 S .
  • control unit calculates the NOx removal rate through the measured value of the ORP sensor 23 , and is provided to measure the concentration of H 2 S through the measured value of the pH sensor 24 .
  • the electric dust collector 40 receives the exhaust gas from which NOx has been removed from the chamber 20 and collects the dust collector chamber 41 provided to discharge and discharge the discharge unit 42 discharged by high voltage discharge and the discharged particles. It is configured to include a dust collecting unit 43 that.
  • the dust collecting unit 43 is provided in a water film type that forms a water film inside the wall of the dust collecting unit chamber 41 by the reducing agent circulated by the pump.
  • a specific configuration of the water film type dust collecting unit may be provided in the form disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1173496 or No. 1967985 registered by the present applicant.
  • the dust collecting unit 43 Since the dust collecting unit 43 includes a water film formed by a reducing agent, it collects and treats acidic substances among the introduced exhaust gas particles.
  • FIG. 2 is a flowchart of a method for removing nitrogen oxides from exhaust gas using the apparatus of FIG. 1 .
  • ozone generated from the ozone generator 10 is exhausted before the exhaust gas discharged from a process such as a semiconductor is introduced into the chamber 20 .
  • the gas is injected (S10).
  • the injected ozone reacts with nitrogen monoxide contained in the exhaust gas as shown in (Formula 1) above to generate nitrogen dioxide.
  • the exhaust gas containing nitrogen dioxide is introduced into the chamber (S20), and sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) mixed in a one-to-one ratio in the nozzle 30 inside the chamber are added.
  • sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) react with the nitrogen dioxide of the exhaust gas according to the following formula, respectively (S40).
  • control unit receives the NOx concentration from the gas analyzer 50 and calculates the NOx removal rate, and the input timing of the reducing agent stored in the water tank 22 according to the preset NOx removal rate reference value or the preset H 2 S generation concentration reference value And it is possible to control the input amount.
  • the NOx removal rate is calculated from the ORP measurement value transmitted from the ORP sensor 23 , and the H 2 S generation concentration can be measured from the pH measurement value transmitted from the pH sensor 24 .
  • the exhaust gas treated in the chamber 20 moves to the dust collector chamber 41 of the electric dust collector 40 to process the acidic material (S50). That is, the exhaust gas particles flowing into the dust collecting chamber 41 of the electric dust collecting unit 40 are discharged by the high voltage discharge of the electric discharge unit 41, and the acid material particles among the discharged particles are formed by the reducing agent. (42) is collected. Then, the exhaust gas passing through the electric dust collector 40 is discharged to the outside.
  • hydrogen sulfide H 2 S
  • nitrogen oxides may not be generated while minimizing the amount of reducing agent used when nitrogen oxides are removed from exhaust gas.
  • the apparatus for removing nitrogen oxides from exhaust gas according to the second embodiment of the present invention includes an ozone generator 110 , a chamber including a first channel 120 and a second channel 130 , and an electric dust collector ( 140), a gas analyzer 150 and a control unit (not shown).
  • the ozone generator 110 generates ozone (O 3 ) using a dielectric barrier discharge or the like, and the generated ozone (O 3 ) is injected into the exhaust gas flowing into the chamber.
  • NO the main component of NOx
  • NO 2 the main component of NOx
  • the exhaust gas is introduced into the chamber including nitrogen dioxide (NO 2 ).
  • the chamber is configured to include a first channel 120 and a second channel 130 .
  • Each channel may be formed in a long box shape in one direction and may be arranged in a transverse direction to be sequentially connected to each other.
  • the second channel 130 may be connected to the rear end of the first channel 120 , and the chamber space is divided into the first channel 120 and the second channel 130 by a partition wall to the first channel ( The second channel 130 may be positioned on the side of the 120 .
  • a first nozzle 122 and a second nozzle 132 may be installed on the inner upper side of each of the first channel 120 and the second channel 130 .
  • the first channel 120 has an inlet through which exhaust gas containing nitrogen dioxide is introduced from the side, and an outlet through which the exhaust gas is discharged through the second channel 130 is formed at the upper side.
  • the second channel 130 may have a communication port communicating with the outlet of the first channel 120 is formed on the upper side, and the outlet port communicating with the electric dust collecting unit 140 may be formed on the lower side.
  • the inlet, outlet, and communication port are not limited to the above-described shapes, and positions thereof may be changed according to the shape of the channel.
  • a first storage tank 121 in which a reducing agent is stored is provided below the first channel 120 , and the first nozzle 122 is connected to spray the reducing agent stored in the first storage tank 121 .
  • a second storage tank 131 in which a neutralizing agent is stored is provided below the second channel 130 , and the second nozzle 132 is a neutralizing agent stored in the second storage tank 131 . connected to spray.
  • the first storage tank 121 and the second storage tank 131 are connected to the separately provided first water tank 123 and the second water tank 133 to receive the solution.
  • the solution may include a reducing agent and a neutralizing agent.
  • Na 2 S as a reducing agent is stored in the first water tank 123
  • NaOH as a neutralizing agent is stored in the second water tank 133 .
  • an ORP sensor 124 for measuring ORP (Oxidation-Reduction Potential) of the reducing agent is installed in the first storage tank 121, and a pH sensor 134 for measuring the pH of the neutralizing agent in the second storage tank 131, etc. is installed
  • the ORP sensor 124 is a device for sensing the redox potential
  • the pH sensor 134 is a device for measuring the concentration of H 2 S.
  • the measured values of the ORP sensor 124 and the pH sensor 134 are installed to be transmitted to the control unit.
  • the first nozzle 122 and the second nozzle 132 are installed to spray the reducing agent and the neutralizing agent provided by being located above the inside of each channel.
  • the reducing agent and the neutralizing agent are circulated between the respective nozzles and the storage tank through the pump, and since the amounts are gradually reduced through the reaction with the exhaust gas, a predetermined amount may be periodically supplied by the control unit to be described later through the corresponding water tank.
  • the gas analyzer 150 measures the NOx concentration and the H 2 S concentration of the exhaust gas that has passed through the electrostatic precipitation unit 140 to be described later, as in the first embodiment described above, and the measured values are transmitted to the control unit. is installed
  • the control unit (not shown) is provided to calculate the NOx removal rate by receiving the NOx concentration, the concentration of H 2 S provided from the gas analyzer 150, the pH sensor 134 and each provided from the ORP sensor 124 The measurement value is provided, and the input timing and input amount of the reducing agent or neutralizing agent stored in each tank can be controlled according to the preset NOx removal rate reference value or the preset H 2 S generation concentration reference value.
  • control unit controls to supply the reducing agent of the first water tank 123 to the first channel 120 to be greater than or equal to the set NOx removal rate.
  • control case increases the concentration of the predetermined H 2 S a H 2 S measured than the concentration of the neutralization agent in the second water tank 133 to become less than or equal to the concentration of a predetermined H 2 S to the second channel (130) control to supply.
  • control unit calculates the NOx removal rate through the measured value of the ORP sensor 124, and is provided to measure the concentration of H 2 S through the measured value of the pH sensor 134 .
  • the electric dust collector 140 includes a dust collector chamber 141 provided to receive and discharge exhaust gas from which NOx has been removed from the first channel 120 , a discharge unit 142 for discharging by high voltage discharge, and discharged particles. It is configured to include a dust collecting unit 143 for collecting the.
  • the dust collecting unit 143 is provided in a water film type that forms a water film inside the wall of the dust collecting unit chamber 141 by the neutralizing agent circulated by the pump.
  • the dust collecting unit 143 Since the dust collecting unit 143 includes a water film formed by a neutralizing agent, it collects and treats acidic substances among the introduced exhaust gas particles.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for removing nitrogen oxides from exhaust gas using the apparatus of FIG. 3 .
  • ozone generated from the ozone generator 110 before exhaust gas discharged from a process such as a semiconductor is introduced into the first channel 120 . is injected into the exhaust gas (S110).
  • the injected ozone reacts with nitrogen monoxide contained in the exhaust gas as shown in (Formula 1) above to generate nitrogen dioxide.
  • the exhaust gas containing nitrogen dioxide is introduced into the first channel 120, and the first nozzle 122 installed in the first channel 120 injects Na 2 S as a reducing agent (S120), the injected Na 2 S reacts with nitrogen dioxide in the exhaust gas, respectively, according to the formula below.
  • the first channel exhaust gas containing nitrogen dioxide flowing in the 120 is responsive only Na 2 S, the exhaust gas in the state where the Na 2 S as the reaction is finished, the second channel 130 in the state including HNO 3 is introduced into
  • NaOH as a neutralizing agent is injected to the exhaust gas introduced from the first channel 120 through the second nozzle 132 (S130).
  • the NaOH neutralizing agent is reacted according to the general formula HNO 3 and the bottom of the exhaust gas to neutralize the HNO 3.
  • the first channel 120 removes NO 2 to increase the NOx removal rate
  • the second channel 130 removes HNO 3 to control the pH
  • the exhaust gas discharged from the second channel 130 moves to the electrostatic precipitator 140 to process the acidic material (S140).
  • the exhaust gas particles flowing into the dust collecting chamber 41 of the electric dust collecting unit 140 are discharged by the high voltage discharge of the electric discharge unit 141, and the acid material particles among the discharged particles are formed by a neutralizing agent. It is collected by the dust collecting unit 142 .
  • the exhaust gas from which the acidic material is removed is discharged to the outside of the device, and at this time, the NOx concentration and the pH concentration of the exhaust gas discharged through the gas analyzer 150 are measured.
  • control unit receives the NOx concentration from the gas analyzer 150 to calculate the NOx removal rate, and controls the input timing and amount of the reducing agent and the neutralizing agent according to the preset NOx removal rate reference value or the preset H 2 S generation concentration reference value. can do.
  • the NOx removal rate is calculated from the ORP measurement value transmitted from the ORP sensor 124 , and the H 2 S generation concentration can be measured from the pH measurement value transmitted from the pH sensor 134 .
  • sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) mixed in a one-to-one ratio as a reducing agent are sprayed, and in the second channel 130 , a neutralizing agent is used. NaOH is sprayed.
  • a description of the device is omitted.
  • the reducing agent injected from the first channel 120 is sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) mixed one-to-one, and reacts with nitrogen dioxide of the exhaust gas according to the following chemical formula, respectively.
  • NO 2 is removed while Na 2 S 2 O 4 is generated, and HNO 2 is generated as a by-product.
  • control unit receives the NOx concentration from the gas analyzer 150 and calculates the NOx removal rate, the reducing agent according to the preset NOx removal rate reference value or the preset H 2 S generation concentration reference value And it is possible to control the input timing and amount of the neutralizing agent.
  • the NOx removal rate is calculated from the ORP measurement value transmitted from the ORP sensor 124 , and the H 2 S generation concentration can be measured from the pH measurement value transmitted from the pH sensor 134 .
  • the table below is a table of the results of experiments by changing the type of reducing agent and the material input to the exhaust gas to measure the amount of a reducing agent suitable for exhaust gas containing NOx.
  • Experiment 1 introduced exhaust gas containing NOx into Example 1 (hereinafter, a chamber having a single channel), and using Na 2 S as a reducing agent, the average NOx removal rate was 67.0%, and the concentration of generated H 2 S was 23.7 ppm appeared as At this time, the actual usage amount of Na 2 S was 0.58 (g/min), 2.52 times the theoretical usage amount of 0.23 (g/min) was used. In Experiment 1, the average NOx removal rate did not reach the NOx removal rate (80%) set as 67%, and the concentration of H 2 S (23.7ppm) was very high.
  • Experiment 3 exhaust gas containing NOx and HCl was introduced into a chamber with a single channel, and Na 2 S and NaOH were used together as reducing agents, so that the average NOx removal rate was 81.0% and the concentration of generated H 2 S was 1.0ppm.
  • the actual usage amount of Na 2 S is 1.88 (g/min), which is 6.2 times the theoretical usage amount of 0.30 (g/min), and the actual usage amount of NaOH is 0.30 (g/min), 0.60 of the theoretical usage amount 0.50 (g/min). boat was used.
  • Experiment 3 assumes that HCl is included in the exhaust gas of the semiconductor process. Compared to Experiment 2, the average NOx removal rate (81.0%) has a lower H 2 S concentration (1.0 ppm), but still the H 2 S concentration was higher than the reference value, and the amount of Na 2 S, a reducing agent, was increased.
  • Experiment 5 exhaust gas containing NOx, HCl, and SO 2 was introduced into a chamber with a single channel, and Na 2 S and NaOH were used together as reducing agents, so that the average NOx removal rate was 83.0%, and the concentration of H 2 S was 1.2 ppm. .
  • the actual usage amount of Na 2 S is 2.50 (g/min), which is 7.25 times the theoretical usage amount of 0.34 (g/min), and the actual usage amount of NaOH is 1.04 (g/min), 1.09 of the theoretical usage amount 0.95 (g/min). boat was used.
  • Experiment 5 assumes that HCl and SO 2 are contained in the exhaust gas of the semiconductor process. Compared to Experiment 4, the average NOx removal rate (83.0%) was increased, but the concentration of H 2 S (1.2ppm) was still higher than the reference value. high, and the amount of Na 2 S used increased by 7.25 times.
  • Example 2 exhaust gas containing NOx was introduced into Example 2 (hereinafter, a chamber formed of two channels), and Na 2 S was used as a reducing agent only in the first channel.
  • the average NOx removal rate was 84.1%
  • the concentration of H 2 S was 12.2 ppm
  • the actual amount of Na 2 S was 0.53 (g/min), which was 1.40 times the theoretical amount of 0.38 (g/min).
  • the theoretical amount of reducing agent used was lower than in Experiment 1, and the average NOx removal rate rose to an appropriate level of 84.1%, but the concentration of H 2 S was still maintained at a high level of 12.2 ppm.
  • exhaust gas containing NOx was introduced into a chamber formed of two channels, Na 2 S was used as a reducing agent in the first channel, and NaOH as a neutralizer was used in the second channel.
  • the average NOx removal rate was 82.6%
  • the concentration of H 2 S was 1.3 ppm
  • the actual amount of Na 2 S was 0.49 (g/min), 1.67 times the theoretical amount of 0.29 (g/min), and the actual amount of NaOH.
  • the dose was 0.15 (g/min), which was 0.58 times the theoretical dose of 0.26 (g/min).
  • Experiment 8 introduced exhaust gas containing NOx into a chamber having a single channel, and Na 2 S 2 O 3 was used as a reducing agent, so that the average NOx removal rate was 77.9% and the concentration of H 2 S was 0 ppm. At this time, the actual usage amount of Na 2 S 2 O 3 was 80.9 (g/min), which was 80.9 times the theoretical usage amount of 1.54 (g/min). Experiment 8 was confirmed that the H 2 S does not occur as the concentration of H 2 S 0ppm compared with experiments 1-7 one ideal form though there is a problem that the reducing agent amount 80.9 times that appears over theoretical amount.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the total amount of the reducing agent per minute and the mixing ratio of the reducing agent.
  • the total amount of reducing agent used per minute (g/min) is shown as an approximately "U"-shaped graph when viewed as a whole, and when it is 1:1, it represents the lowest amount used, so that the 1:1 mixing ratio minimizes the amount of reducing agent used. It was confirmed that the optimal mixing ratio that can be
  • Experiment 10 introduced exhaust gas containing NOx into a chamber with a single channel, and Na 2 SO 3 mixed with a reducing agent in a one-to-one ratio + Using Na 2 S 2 O 3 , the average NOx removal rate was 82.0%, and the concentration of H 2 S was 0ppm. At this time, Na 2 SO 3 mixed in a one-to-one ratio The actual amount of + Na 2 S 2 O 3 used was 7.90 (g/min), which was 5.45 times the theoretical amount of 1.45 (g/min).
  • the NOx removal rate is higher than the reference value It is possible to minimize the amount of the reducing agent at the same time without generating H 2 S while maintaining the
  • exhaust gas containing NOx was introduced into a chamber formed with two channels, and Na 2 SO 3 mixed with a reducing agent in a one-to-one ratio in the first channel. + Na 2 S 2 O 3 was used, and in the second channel, NaOH as a neutralizing agent was used.
  • Experiment 11 assumes that HCl and SO 2 are contained in the exhaust gas of the semiconductor process as in Experiment 5.
  • NaOH in the second channel which was confirmed through Experiment 7, the reduction in H 2 S concentration and reduction in the amount of reducing agent was achieved. wanted to check.
  • first nozzle 123 first water tank

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Abstract

본 발명의 실시예는 배기가스의 질소산화물 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 배기가스가 유입 및 배출되는 챔버; 상기 챔버 내로 유입되는 배기가스와 반응하는 용액을 상기 챔버 내로 분사하는 노즐; 및 상기 챔버의 후단에서 상기 챔버에서 처리된 배기가스를 제공받도록 설치되며, 방전부와 집진부를 포함하는 전기집진부;를 포함한다.

Description

배기가스의 질소산화물 제거 장치 및 방법
본 발명은 배기가스의 질소산화물 제거 장치 및 방법으로서, 배기가스의 질소산화물 제거시 황화수소의 발생을 방지하면서 환원제 사용량을 현저하게 감소시킬 수 있는 배기가스의 질소산화물 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체, LED, LCD 제조공정에서 사용되는 가스는 매우 다양하며, N 성분을 함유한 가스로는 NH3나 NF3와 같은 F-gas 등이 이용되고 있다.
전자산업 분야의 제조공정에서 사용되는 다양한 가스 성분들은 스크러버 장치(열분해, 연소, 플라즈마 방식)에 의해 처리되고 무해한 성분의 가스만 최종 배출된다.
그러나 이러한 방식에 의해서도 완전히 처리되지 못하고 배출될 수 있는 성분이 있는데, 열분해의 경우에는 배기가스 내 산소와 N 성분이 반응한 NOx, 연소에 의한 방식일 경우에는, 산화용 공기 주입으로 인한 NOx, 플라즈마 방식일 경우에는, NH3이나 NF3의 분해에 의한 NOx는 완전히 처리되지 않게 된다.
이러한 NOx를 처리하기 위해 탈질제로 작용하는 소정의 환원제를 투입하여 습식 스크러버장치 등을 사용하여 NOx를 처리한다.
그러나, 기존 습식 스크러버장치를 이용하는 경우, NOx를 제거하기 위하여 환원제를 투입하게 되는데 환원제 투입에 따른 H2S의 발생이 급격하게 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 측면은, 배기가스의 질소산화물 제거시 황화수소의 발생을 방지할 수 있는 배기가스의 질소산화물 제거 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 배기가스의 질소산화물 제거시 환원제의 사용량을 이론 사용량 대비 최소화할 수 있는 배기가스의 질소산화물 제거 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치는, 배기가스가 유입 및 배출되는 챔버; 상기 챔버 내로 유입되는 배기가스와 반응하는 용액을 상기 챔버 내로 분사하는 노즐; 및 상기 챔버의 후단에서 상기 챔버에서 처리된 배기가스를 제공받도록 설치되며, 방전부와 집진부를 포함하는 전기집진부;를 포함한다.
상기 전기집진부에서 배출되는 배기가스의 NOx 농도와 H2S의 농도를 측정하는 가스분석기; 및 상기 챔버의 하부에 위치하여 상기 용액이 저장되는 저장조;를 더 포함하고,상기 용액은 펌프를 통해 상기 노즐과 상기 저장조 사이에서 순환될 수 있다.
상기 용액은 상기 배기가스의 NOx와 반응하는 환원제를 포함하고, 상기 환원제가 저장되며, 상기 저장조로 상기 환원제를 공급하는 수조; 상기 저장조에 저장된 상기 환원제의 pH를 측정하는 pH센서; 상기 저장조에 저장된 상기 환원제의 ORP를 측정하는 ORP센서; 및 상기 가스분석기의 NOx 농도에 따른 상기 ORP센서의 측정치를 토대로 NOx 제거율을 계산하며, 상기 pH센서의 측정치를 토대로 H2S의 농도를 출력하고, 설정된 NOx제거율 기준치 또는 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 상기 수조에 저장된 환원제의 투입시기 및 투입량을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 설정된 NOx 제거율보다 계산된 NOx 제거율이 작아지는 경우, 상기 설정된 NOx 제거율보다 크거나 같아지기 위하여 상기 수조의 환원제를 상기 제1저장조로 공급하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 설정된 H2S의 농도보다 측정된 H2S의 농도가 커지는 경우, 상기 설정된 H2S의 농도보다 작거나 같아지기 위하여 상기 수조의 환원제를 상기 챔버로 공급하도록 제어할 수 있다.
상기 집진부는 상기 환원제에 의해 형성된 수막을 포함할 수 있다.
상기 환원제는 일대일 비율로 혼합된 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)일 수 있다.
상기 용액은 환원제 및 중화제를 포함하고, 상기 챔버는, 상기 환원제가 내부로 분사되는 제1채널; 및 상기 제1채널의 후단에 설치되어 상기 제1채널을 통과한 배기가스가 유입되며 내부로 중화제가 분사되는 제2채널;을 포함할 수 있다.
상기 챔버는 격벽에 의하여 상기 제1채널 및 상기 제1채널의 측면에 위치하는 상기 제2채널로 구획되고, 상기 환원제와 혼합되지 않도록 상기 중화제가 분사될 수 있다.
상기 제1채널의 하부에 위치하여 상기 환원제가 저장되는 제1저장조; 상기 제1저장조로 상기 환원제를 공급하도록 설치되는 제1수조; 상기 제1저장조에 저장된 상기 환원제의 ORP를 측정하는 ORP센서; 상기 제2채널의 하부에 위치하여 상기 중화제가 저장되는 제2저장조; 상기 제2저장조로 상기 중화제를 공급하도록 설치되는 제2수조; 상기 제2저장조에 저장된 상기 중화제의 pH를 측정하는 pH센서; 및 상기 가스분석기의 NOx 농도에 따른 상기 ORP센서의 측정치를 토대로 NOx 제거 효율을 계산하며, 상기 pH센서의 측정치를 토대로 H2S의 농도를 출력하고, 설정된 NOx제거율 기준치 또는 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 환원제 및 중화제의 투입시기와 투입량을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 노즐은, 상기 환원제를 상기 제1채널 내로 분사하는 제1노즐 및 상기 중화제를 상기 제2채널 내로 분사하는 제2노즐을 포함하며, 상기 환원제는 상기 제1노즐과 상기 제1저장조 사이에서 순환되고, 상기 중화제는 상기 제2노즐과 상기 제2저장조 사이에서 순환될 수 있다.
상기 제어부는 설정된 NOx 제거율보다 계산된 NOx 제거율이 작아지는 경우, 상기 설정된 NOx 제거율보다 크거나 같아지기 위하여 상기 제1수조의 환원제를 상기 제1채널로 공급하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 설정된 H2S의 농도보다 측정된 H2S의 농도가 커지는 경우, 상기 설정된 H2S의 농도보다 작거나 같아지기 위하여 상기 제2수조의 중화제를 상기 제2채널로 공급하도록 제어할 수 있다.
상기 집진부는 상기 중화제에 의해 형성된 수막을 포함할 수 있다.
상기 챔버로 주입되기 전의 배기가스에 오존을 주입하도록 상기 챔버의 전단에 설치되는 오존발생기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 방법은, 챔버 내로 배기가스를 유입시키는 단계; 상기 챔버 내로 용액을 분사하여 질소산화물을 제거하는 단계; 및 전기집진부에서 산성물질 입자를 포집하여 상기 배기가스에서 산성물질을 제거하는 단계;를 포함한다.
상기 질소산화물을 제거하는 단계에서, 일대일의 비율로 혼합된 티오황산나트륨(Na2S2O3) 및 아황산나트륨(Na2SO3)으로 구성된 환원제를 상기 챔버 내로 분사하여 상기 배기가스에 포함된 이산화질소와 상기 환원제를 반응시키고, 상기 환원제는 설정된 NOx제거율 기준치 또는 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 투입시기 및 투입량을 제어할 수 있다.
상기 챔버는 순차적으로 연결된 제1채널 및 제2채널을 포함하고, 상기 질소산화물을 제거하는 단계는, 상기 제1채널로 유입되는 배기가스에 환원제를 분사하는 단계; 및 상기 제1채널을 통과하여 상기 챔버의 제2채널로 유입되는 배기가스에 중화제를 분사하는 단계를 포함하고, 상기 환원제는 설정된 NOx제거율 기준치에 따라 투입시기 및 투입량을 제어하고, 상기 중화제는 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 투입시기 및 투입량을 제어할 수 있다.
상기 환원제는 일대일의 비율로 혼합된 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)의 혼합물, 또는 Na2S 중 선택된 어느 하나이고, 상기 중화제는 NaOH일 수 있다.
상기 배기가스가 상기 챔버 내로 유입되기 이전에 실행되며,상기 배기가스의 일산화질소와 오존이 반응하여 이산화질소를 생성하도록 오존을 주입하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스의 질소산화물 제거시 황화수소의 발생을 방지할 수 있는 배기가스의 질소산화물 제거 장치 및 방법이 제공된다.
또한, 배기가스의 질소산화물 제거시 환원제의 사용량을 이론 사용량 대비 최소화할 수 있는 배기가스의 질소산화물 제거 장치 및 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 장치를 이용한 배기가스의 질소산화물 제거 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치의 개략도이다.
도 4는 도 3의 장치를 이용한 배기가스의 질소산화물 제거 방법의 순서도이다.
도 5는 분당 환원제 총 사용량과 환원제의 혼합비의 관계를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
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 "포함하다" 또는 "가지다" 라고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치는 오존발생기(10), 챔버(20), 노즐(30), 전기집진부(40), 가스분석기(50) 및 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 오존발생기(10)는 유전체 장벽 방전 등을 이용하여 오존(O3)을 발생시키며, 발생된 오존(O3)은 배기가스에 주입된다. 주입된 오존(O3)에 의해 배기가스에 포함된 NOx의 주성분인 NO는 아래 화학식과 같이 NO2로 산화된다.
(화학식 1) NO + O3 -----> NO2 + O2
상기 챔버(20)는 종방향으로 길게 형성된 박스 형태로서, 상단에 유입구가 형성되어 이산화질소를 포함하는 배기가스가 유입되고, 하부 측면에는 유입된 배기가스가 배출되는 배출구가 마련된다.
상기 배출구는 다음 공정으로 이어지는 습식 전기집진장치인 전기집진부(40)와 연통되도록 설치될 수 있다.
또한, 배출구의 하측에는 저장조(21)가 마련되며, 저장조(21)는 별도로 마련된 수조(22)로부터 용액을 공급받도록 설치된다. 이 때, 용액은 환원제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 수조(22)에는 환원제가 저장되며, 상기 환원제는 일대일의 비율로 혼합된 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)일 수 있다.
상기 저장조(21)에는 환원제의 ORP(Oxidation-Reduction Potential)를 측정하는 ORP센서(23)와 pH를 측정하는 pH센서(24) 등이 설치된다. 상기 ORP센서(23)는 산화환원전위를 센싱하는 장치이고, pH센서(24)는 H2S의 농도를 측정하는 장치이다. 또한, ORP센서(23)와 pH센서(24)의 측정치는 제어부로 전송하도록 설치된다.
상기 노즐(30)은 챔버(20) 내부의 상측에 위치하여 제공되는 환원제를 분사하도록 설치된다. 환원제는 펌프를 통해 노즐(30)과 저장조(21) 사이에서 순환되며, 배기가스와 반응을 통해 점차 그 양이 감소하므로 수조(22)를 통해 후술하는 제어부를 통해 일정량이 주기적으로 공급될 수 있다.
상기 가스분석기(50)는 후술하는 전기집진부(40)를 통과한 배기가스의 NOx 농도와 H2S의 농도를 측정하며, 측정된 측정치는 제어부로 전송하도록 설치된다.
상기 제어부(미도시)는 NOx 농도를 제공받아 NOx 제거율을 계산하도록 마련되며, 가스분석기(50)로부터 제공되는 H2S의 농도, pH센서(24) 및 ORP센서(23)로부터 제공되는 각각의 측정치를 제공받고, 사전에 설정된 NOx제거율 기준치 또는 사전에 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 수조(22)에 저장된 환원제의 투입시기 및 투입량을 제어할 수 있다.
가령, 제어부는 설정된 NOx 제거율보다 계산된 NOx 제거율이 작아지는 경우, 설정된 NOx 제거율보다 크거나 같아지기 위하여 수조(22)의 환원제를 챔버(20)로 공급하도록 제어한다.
또한, 제어부는 설정된 H2S의 농도보다 측정된 H2S의 농도가 커지는 경우, 설정된 H2S의 농도보다 작거나 같아지기 위하여 수조(22)의 환원제를 챔버(20)로 공급하도록 제어한다.
한편, 제어부는 ORP센서(23)의 측정치를 통해 NOx 제거율을 계산하며, pH센서(24)의 측정치를 통해 H2S의 농도를 측정하도록 마련된다.
상기 전기집진부(40)는 챔버(20)에서 NOx가 제거된 배기가스를 공급받고, 배출하도록 마련되는 집진부 챔버(41)와, 고전압 방전에 의해 방전하는 방전부(42) 및 방전된 입자를 포집하는 집진부(43)를 포함하여 구성된다.
여기서, 집진부(43)는 펌프에 의해 순환되는 환원제에 의해 집진부 챔버(41) 벽 내부에 수막을 형성하는 수막형으로 마련된다. 수막형 집진부의 구체적인 구성은 본 출원인이 출원하여 등록된 등록특허 제10-1173496호 또는 등록특허 제1967985호에 개시된 형태로 마련될 수 있다.
상기 집진부(43)는 환원제에 의해 형성되는 수막을 포함하여 구성되므로, 유입된 배기가스 입자 중 산성물질을 포집하여 처리한다.
이하, 상술한 제1실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치를 이용한 배기가스의 질소산화물 제거 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 도 1의 장치를 이용한 배기가스의 질소산화물 제거 방법의 순서도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 방법은, 먼저 반도체 등의 공정으로부터 배출되는 배기가스가 챔버(20) 내로 유입되기 이전에 오존발생기(10)로부터 발생시킨 오존을 배기가스에 주입한다(S10).
주입된 오존은 상기 (화학식 1)과 같이 배기가스 내부에 포함된 일산화질소와 반응하여 이산화질소로 생성된다.
그리고, 이산화질소를 포함한 배기가스를 챔버 내로 유입시키고(S20), 챔버 내부의 노즐(30)에서는 일대일의 비율로 혼합된 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)을 상기 챔버 내로 분사하면(S30), 분사된 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)는 아래 화학식에 따라 각각 배기가스의 이산화질소와 반응한다(S40).
(화학식 2)
2NO2 + 4Na2SO3 →4Na2SO4 + N2
(화학식 3)
2NO2 + Na2S2O3 + H2O → Na2S2O4 + 2HNO2 + S
이때, 제어부에서는 가스분석기(50)로부터 NOx 농도를 제공받아 NOx 제거율을 계산하며, 사전에 설정된 NOx제거율 기준치 또는 사전에 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 수조(22)에 저장된 환원제의 투입시기 및 투입량을 제어할 수 있다.
이때, NOx 제거율은 ORP센서(23)로부터 전송받은 ORP 측정치로부터 계산하며, H2S 발생 농도는 pH센서(24)로부터 전송받은 pH 측정치로부터 측정할 수 있다.
그리고, 챔버(20) 내에서 처리된 배기가스는 전기집진부(40)의 집진부 챔버(41)로 이동하여 산성물질이 처리된다(S50). 즉, 전기집진부(40)의 집진부 챔버(41) 내부로 유입되는 배기가스 입자는 방전부(41)의 고전압 방전에 의해 방전되며, 방전된 입자 중 산성물질 입자가 환원제에 의해 형성되는 수막형 집진부(42)에 포집된다. 이어, 전기집진부(40)를 통과한 배기가스는 외부로 배출된다.
상기와 같은 방법에 의해 배기가스의 질소산화물 제거시 환원제 사용량을 최소화하면서도 황화수소(H2S)가 발생하지 않을 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치의 개략도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치는 오존발생기(110), 제1채널(120)과 제2채널(130)을 포함하는 챔버, 전기집진부(140), 가스분석기(150) 및 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.
전술한 제1실시예에서와 같이, 오존발생기(110)는 유전체 장벽 방전 등을 이용하여 오존(O3)을 발생시키며, 발생된 오존(O3)은 챔버로 유입되는 배기가스에 주입된다. 오존(O3)을 배기가스에 주입하면 NOx의 주성분인 NO는 NO2로 산화된다.
즉, 배기가스는 이산화질소(NO2)를 포함하여 챔버로 유입된다.
챔버는 제1채널(120)과 제2채널(130)을 포함하여 구성된다. 각 채널은 일 방향으로 긴 박스 형태로 형성되고, 서로 횡방향으로 배치되어 서로 순차적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1채널(120)의 후단에 제2채널(130)이 연결될 수 있으며, 챔버 공간이 격벽에 의해 제1채널(120)과 제2채널(130)로 구획되어 제1채널(120)의 측면에 제2채널(130)이 위치될 수 있다. 제1채널(120)과 제2채널(130) 각각의 내부 상측에는 제1노즐(122) 및 제2노즐(132)이 설치될 수 있다.
상기 제1채널(120)은 측면으로부터 이산화질소를 포함한 배기가스가 유입되는 유입구가 형성되고, 상측에는 제2채널(130)로 배기가스가 배출되는 배출구가 형성된다.
상기 제2채널(130)은 상측에 제1채널(120)의 배출구와 연통되는 연통구가 형성되고, 하측에는 전기집진부(140)와 연통되는 배출구가 형성될 수 있다.
상기 유입구, 배출구 및 연통구는 전술한 형태로 한정되는 것은 아니며, 채널의 형상에 따라 그 위치가 변경될 수 있다.
상기 제1채널(120)의 하측에는 환원제가 저장되는 제1저장조(121)가 마련되고, 제1노즐(122)은 제1저장조(121)에 저장된 환원제를 분사하도록 연결된다. 제2채널(130)에서도 같은 구조로, 제2채널(130)의 하측에는 중화제가 저장되는 제2저장조(131)가 마련되고, 제2노즐(132)은 제2저장조(131)에 저장된 중화제를 분사하도록 연결된다.
제1저장조(121)와 제2저장조(131)는 별도로 마련된 제1수조(123)와 제2수조(133)에 연결되어 용액을 공급받도록 설치된다. 이 때, 용액은 환원제 및 중화제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1수조(123)에는 환원제인 Na2S가 저장되고, 상기 제2수조(133)에는 중화제인 NaOH가 저장된다.
또한, 제1저장조(121)에는 환원제의 ORP(Oxidation-Reduction Potential)를 측정하는 ORP센서(124)가 설치되고, 제2저장조(131)에는 중화제의 pH를 측정하는 pH센서(134) 등이 설치된다.
상기 ORP센서(124)는 산화환원전위를 센싱하는 장치이고, pH센서(134)는 H2S의 농도를 측정하는 장치이다. 또한, ORP센서(124)와 pH센서(134)의 측정치는 제어부로 전송하도록 설치된다.
상기 제1노즐(122)과 제2노즐(132)은 각각의 채널 내부의 상측에 위치하여 제공되는 환원제 및 중화제를 분사하도록 설치된다. 환원제와 중화제는 펌프를 통해 각각의 노즐과 저장조 사이에서 순환되며, 배기가스와 반응을 통해 점차 그 양이 감소하므로 해당 수조를 통해 후술하는 제어부에 의해 일정량이 주기적으로 공급될 수 있다.
상기 가스분석기(150)는 전술한 제1실시예에서와 같이, 후술하는 전기집진부(140)를 통과한 배기가스의 NOx 농도와 H2S의 농도를 측정하며, 측정된 측정치는 제어부로 전송하도록 설치된다.
상기 제어부(미도시)는 NOx 농도를 제공받아 NOx 제거율을 계산하도록 마련되며, 가스분석기(150)로부터 제공되는 H2S의 농도, pH센서(134) 및 ORP센서(124)로부터 제공되는 각각의 측정치를 제공받고, 사전에 설정된 NOx제거율 기준치 또는 사전에 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 각 수조에 저장된 환원제 또는 중화제의 투입시기 및 투입량을 제어할 수 있다.
가령, 제어부는 설정된 NOx 제거율보다 계산된 NOx 제거율이 작아지는 경우, 설정된 NOx 제거율보다 크거나 같아지기 위하여 제1수조(123)의 환원제를 제1채널(120)로 공급하도록 제어한다.
또한, 제어부는 설정된 H2S의 농도보다 측정된 H2S의 농도가 커지는 경우, 설정된 H2S의 농도보다 작거나 같아지기 위하여 제2수조(133)의 중화제를 제2채널(130)로 공급하도록 제어한다.
한편, 제어부는 ORP센서(124)의 측정치를 통해 NOx 제거율을 계산하며, pH센서(134)의 측정치를 통해 H2S의 농도를 측정하도록 마련된다.
상기 전기집진부(140)는 제1채널(120)에서 NOx가 제거된 배기가스를 공급받고, 배출하도록 마련되는 집진부 챔버(141)와, 고전압 방전에 의해 방전하는 방전부(142) 및 방전된 입자를 포집하는 집진부(143)를 포함하여 구성된다.
여기서, 집진부(143)는 펌프에 의해 순환되는 중화제에 의해 집진부 챔버(141) 벽 내부에 수막을 형성하는 수막형으로 마련된다.
상기 집진부(143)는 중화제에 의해 형성되는 수막을 포함하여 구성되므로, 유입된 배기가스 입자 중 산성물질을 포집하여 처리한다.
이하, 상술한 제2실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치를 이용한 배기가스의 질소산화물 제거 방법에 대하여 설명한다.
도 4는 도 3의 장치를 이용한 배기가스의 질소산화물 제거 방법의 순서도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 방법은, 먼저 반도체 등의 공정으로부터 배출되는 배기가스가 제1채널(120) 내로 유입되기 이전에 오존발생기(110)로부터 발생시킨 오존을 배기가스에 주입한다(S110).
주입된 오존은 상기 (화학식 1)과 같이 배기가스 내부에 포함된 일산화질소와 반응하여 이산화질소로 생성된다.
그리고, 이산화질소를 포함한 배기가스를 제1채널(120) 내로 유입시키고, 제1채널(120)에 설치된 제1노즐(122)에서는 환원제인 Na2S를 분사하면(S120), 분사된 Na2S는 아래 화학식에 따라 각각 배기가스의 이산화질소와 반응한다.
(화학식 4) 2NO2 + Na2S -----> N2 + Na2SO4
이때, 환원제인 Na2S가 대부분 소모되면, NO2가 N2로 환원되지 못하고 아래 반응에 의해 질산(HNO3)을 생성한다.
(화학식 5) NO2 + H2O -----> HNO3 + NO
여기서, 제1채널(120)로 유입되는 이산화질소를 포함하는 배기가스는 Na2S만 반응하게 되며, Na2S와 반응이 끝난 상태의 배기가스는 HNO3를 포함한 상태로 제2채널(130)로 유입된다
제2채널(130)에서는 제1채널(120)로부터 유입된 배기가스에 제2노즐(132)을 통해 중화제인 NaOH를 분사한다(S130)
중화제인 NaOH는 배기가스의 HNO3와 아래 화학식에 따라 반응하여 HNO3를 중화시킨다.
(화학식 6) HNO3 + NaOH -----> NaNO3 + H2O
상기와 같은 방법으로 제1채널(120)에서는 NO2를 제거하여 NOx제거율을 높이고, 제2채널(130)에서는 HNO3를 제거하여 pH를 제어할 수 있다.
이어, 제2채널(130)로부터 배출된 배기가스는 전기집진부(140)로 이동하여 산성물질이 처리된다(S140). 구체적으로, 전기집진부(140)의 집진부 챔버(41) 내부로 유입되는 배기가스 입자는 방전부(141)의 고전압 방전에 의해 방전되며, 방전된 입자 중 산성물질 입자가 중화제에 의해 형성되는 수막형 집진부(142)에 포집된다.
그리고, 산성물질이 제거된 배기가스는 장치 외부로 배출되며, 이때 가스분석기(150)를 통해 배출되는 배기가스의 NOx 농도 및 pH 농도 등을 측정한다.
한편, 제어부에서는 가스분석기(150)로부터 NOx 농도를 제공받아 NOx 제거율을 계산하며, 사전에 설정된 NOx제거율 기준치 또는 사전에 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 환원제 및 중화제의 투입시기 및 투입량을 제어할 수 있다.
이때, NOx 제거율은 ORP센서(124)로부터 전송받은 ORP 측정치로부터 계산하며, H2S 발생 농도는 pH센서(134)로부터 전송받은 pH 측정치로부터 측정할 수 있다.
상기 방법을 이용하면, 개별적, 순차적 화학반응을 하여 NOx제거율과 황화수소(H2S)의 발생을 현저하게 감소시킴과 동시에 환원제의 사용량을 현저하게 감소시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 배기가스의 질소산화물 제거 장치를 이용한 배기가스의 질소산화물 제거 방법의 다른 예시에 대하여 설명한다.
본 예시에서는 제1채널(120)에서는 환원제로 일대일의 비율로 혼합된 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)이 분사되고, 제2채널(130)에서는 중화제로 NaOH가 분사된다. 이외, 전체 장치는 상술한 제2실시예와 동일하므로 장치에 대한 설명은 생략한다.
제1채널(120)에서 분사되는 환원제는 일대일로 혼합된 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)으로서, 아래 화학식에 따라 각각 배기가스의 이산화질소와 반응한다.
(화학식 7)
2NO2 + 4Na2SO3 →4Na2SO4 + N2
(화학식 8)
2NO2 + Na2S2O3 + H2O → Na2S2O4 + 2HNO2 + S
여기서, NO2는 Na2S2O4가 생성되면서 제거되고, 부산물로 HNO2가 발생하게 된다.
그리고, 부산물 HNO2를 포함하는 배기가스는 제2채널(130)로 이동하여 아래 화학식 7에서와 같이 NaOH와 반응함으로써 제거된다.
(화학식 9)
HNO2 + NaOH -----> NaNO2 + H2O
한편, 제어부에서는, 제2실시예에서와 같이, 가스분석기(150)로부터 NOx 농도를 제공받아 NOx 제거율을 계산하며, 사전에 설정된 NOx제거율 기준치 또는 사전에 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 환원제 및 중화제의 투입시기 및 투입량을 제어할 수 있다.
이때, NOx 제거율은 ORP센서(124)로부터 전송받은 ORP 측정치로부터 계산하며, H2S 발생 농도는 pH센서(134)로부터 전송받은 pH 측정치로부터 측정할 수 있다.
상기 방법을 이용하면, 개별적, 순차적 화학반응을 하여 NOx제거율과 황화수소(H2S)의 발생을 현저하게 감소시킴과 동시에 환원제의 사용량을 현저하게 감소시킬 수 있다.
실험예
아래 표는 NOx를 포함하는 배기 가스에 적합한 환원제의 사용량을 측정하기 위해 환원제의 종류와 배기가스에 투입되는 물질을 변경하며 실험한 결과표이다.
NO 처리기체 환원제 평균 NOx
제거율 (%)		 채널수 환원제 이론
사용량 (g/min)		 환원제 사용량 (g/min) 이론 대비 사용량
(배)		 NaOH 사용여부 NaOH
이론
사용량 (g/min)		 NaOH 사용량 (g/min) NaOH 이론 대비 사용량
(배)		 H2S
발생량 (ppm)
1 NOx Na2S 67.0 1 0.23 0.58 2.52 X 0 0 0 23.7
2 NOx Na2S 77.9 1 0.29 1.46 5.11 O 0.26 0.12 0.47 4.0
3 NOx,
HCl		 Na2S 81.0 1 0.30 1.88 6.20 O 0.50 0.30 0.60 1.0
4 NOx,
SO2 		Na2S 82.9 1 0.37 2.17 5.84 O 0.79 0.56 0.71 1.8
5 NOx,
HCl,
SO2 		Na2S 83.0 1 0.34 2.50 7.25 O 0.95 1.04 1.09 1.2
6 NOx Na2S 84.1 2 0.38 0.53 1.40 X 0 0 0 12.2
7 NOx Na2S 82.6 2 0.29 0.49 1.67 O 0.26 0.15 0.58 1.3
8 NOx Na2SO3 77.9 1 1.54 80.9 52.6 X 0 0 0 0
9 NOx Na2S2O3 69.0 1 1.34 57.3 42.7 X 0 0 0 0
10 NOx Na2SO3+Na2S2O3 82.0 1 1.45 7.90 5.45 X 0 0 0 0
11 NOx,
HCl,
SO2 		Na2SO3+Na2S2O3 81.0 2 1.42 7.80 5.50 O 0.92 0.98 1.06 0
상기 실험들의 모든 실험 조건은 환원제의 종류와 수산화나트륨(NaOH)의 사용여부 및 배기가스에 포함되는 NOx 및 기타 성분들만 달리하고 배기가스 주입속도 및 농도, 운전시간 등은 동일한 조건으로 실험하였다. 설정된 NOx 제거율(기준치)은 80%, 발생한 H2S농도(기준치)는 0ppm이다.
실험 1
실험 1은 제1실시예(이하, 단일 채널을 가진 챔버)에 NOx를 포함한 배기가스를 유입시키고, 환원제로 Na2S를 사용하여 평균 NOx제거율은 67.0%, 발생한 H2S의 농도는 23.7ppm으로 나타났다. 이때, Na2S의 실사용량은 0.58(g/min)으로서 이론사용량 0.23(g/min)의 2.52배가 사용되었다. 실험 1은 평균 NOx 제거율이 67%로서 설정된 NOx 제거율(80%)에 미치지 못하고, H2S의 농도(23.7ppm)는 매우 높게 나타났다.
실험 2
실험 2는 실험 1에서 발생한 H2S를 억제하기 위하여 Na를 가진 NaOH를 Na2S와 함께 사용하여 평균 NOx제거율은 77.9%, 발생한 H2S의 농도는 4.0ppm으로 나타났다. 이때, Na2S의 실사용량은 1.46(g/min)으로서 이론사용량 0.29(g/min)의 5.11배이고, NaOH의 실사용량은 0.12(g/min)으로서 이론사용량 0.26(g/min)의 0.47배가 사용되었다. 실험 2는 실험 1에 비해 평균 NOx제거율이 80%에 근접한 77.9%로 상승하면서 H2S의 농도(4.0ppm)는 낮아졌으나 환원제인 Na2S의 사용량이 2배 이상으로 증가하였다. 여전히 평균 NOx제거율 및 H2S의 농도가 기준치에 미달이며, 환원제 사용량만 증가하였다.
실험 3
실험 3은 단일 채널을 가진 챔버에 NOx와 HCl을 포함한 배기가스를 유입시키고, 환원제로 Na2S와 NaOH를 함께 사용하여 평균 NOx제거율 81.0%, 발생한 H2S의 농도는 1.0ppm으로 나타났다. 이때, Na2S의 실사용량은 1.88(g/min)으로서 이론사용량 0.30(g/min)의 6.2배이고, NaOH의 실사용량은 0.30(g/min)으로서 이론사용량 0.50(g/min)의 0.60배가 사용되었다. 실험 3은 반도체 공정의 배기가스에 HCl이 포함되어 있는 것을 가정한 것으로서, 실험 2에 비하여 평균 NOx제거율(81.0%)은 H2S의 농도(1.0ppm)는 낮아졌으나, 여전히 H2S의 농도는 기준치 보다 높을 뿐만 아니라 환원제인 Na2S의 사용량이 증가하였다.
실험 4
실험 4는 단일 채널을 가진 챔버에 NOx와 SO2를 포함한 배기가스를 유입시키고, 환원제로 Na2S와 NaOH를 함께 사용하여 평균 NOx제거율 82.9%, 발생한 H2S의 농도는 1.8ppm으로 나타났다. 이때, Na2S의 실사용량은 2.17(g/min)으로서 이론사용량 0.37(g/min)의 5.84배이고, NaOH의 실사용량은 0.56(g/min)으로서 이론사용량 0.56(g/min)의 0.71배가 사용되었다. 실험 4는 반도체 공정의 배기가스에 SO2가 포함되어 있는 것을 가정한 것으로서, 실험 3에 비해 평균 NOx제거율(82.9%)은 상승하면서 Na2S의 사용량은 상대적으로 감소하였으나, 여전히 H2S의 농도(1.8ppm)는 기준치보다 높았다.
실험 5
실험 5는 단일 채널을 가진 챔버에 NOx와 HCl 및 SO2를 포함한 배기가스를 유입시키고, 환원제로 Na2S와 NaOH를 함께 사용하여 평균 NOx제거율 83.0%, H2S의 농도는 1.2ppm으로 나타났다. 이때, Na2S의 실사용량은 2.50(g/min)으로서 이론사용량 0.34(g/min)의 7.25배이고, NaOH의 실사용량은 1.04(g/min)으로서 이론사용량 0.95(g/min)의 1.09배가 사용되었다. 실험 5는 반도체 공정의 배기가스에 HCl 및 SO2가 포함되어 있는 것을 가정한 것으로서, 실험 4에 비해 평균 NOx제거율(83.0%)은 상승하였으나, H2S의 농도(1.2ppm)는 여전히 기준치 보다 높고, Na2S의 사용량은 7.25배로 증가하였다.
실험 6
실험 6은 제2실시예(이하, 2채널로 형성된 챔버)에 NOx를 포함한 배기가스를 유입시키고, 제1채널에서만 환원제로 Na2S를 사용하였다. 이때, 평균 NOx제거율은 84.1%, H2S의 농도는 12.2ppm으로 나타났고, Na2S의 실사용량은 0.53(g/min)으로서 이론사용량 0.38(g/min)의 1.40배가 사용되었다. 실험 6은 실험 1에 비해 환원제의 이론 대비 사용량은 낮아지면서 평균 NOx제거율은 84.1%로 적합한 수준으로 상승하였으나, H2S의 농도는 여전히 12.2ppm으로 높은 수준을 유지하였다.
실험 7
실험 7은 2채널로 형성된 챔버에 NOx를 포함한 배기가스를 유입시키고, 제1채널에서는 환원제로 Na2S를 사용하고, 제2채널에서는 중화제인 NaOH를 사용하였다. 이때, 평균 NOx제거율은 82.6%, H2S의 농도는 1.3ppm으로 나타났고, Na2S의 실사용량은 0.49(g/min)으로서 이론사용량 0.29(g/min)의 1.67배이고, NaOH의 실사용량은 0.15(g/min)으로서 이론사용량 0.26(g/min)의 0.58배가 사용되었다. 실험 7은 단일 채널에 Na2S와 NaOH를 함께 사용한 실험 2와 비교하여, 환원제의 이론 대비 사용량을 매우 낮은 수준으로 낮추면서 평균 NOx제거율은 82.6%로 적합한 수준으로 상승하였고, H2S의 농도도 1.3ppm으로 매우 낮은 수준으로 감소하였다.
즉, 2개의 채널에 각각 분리하여 Na2S와 NaOH를 사용하는 것이 환원제 사용량을 현저하게 감소시키면서도 H2S의 농도도 감소시킴을 확인하였다.
실험 8
실험 8은 단일 채널을 가진 챔버에 NOx를 포함한 배기가스를 유입시키고, 환원제로 Na2S2O3을 사용하여 평균 NOx제거율은 77.9%, H2S의 농도는 0ppm으로 나타났다. 이때, Na2S2O3의 실사용량은 80.9(g/min)으로서 이론사용량 1.54(g/min)의 80.9배가 사용되었다. 실험 8은 실험 1~7과 비교하여 H2S의 농도가 0ppm으로서 H2S가 발생하지 않아 가장 이상적인 형태이긴 하나 환원제 사용량이 이론 사용량 대비 80.9배로 나타나는 문제점이 있음을 확인하였다.
실험 9
실험 9는 단일 채널을 가진 챔버에 NOx를 포함한 배기가스를 유입시키고, 환원제로 Na2S2O3을 사용하여 평균 NOx제거율은 69.0%로 나타났고, H2S의 농도는 0ppm으로 나타났다. 이때, Na2S2O3의 실사용량은 57.3(g/min)으로서 이론사용량 1.34(g/min)의 42.7배가 사용되었다. 실험 9는 실험 1~7과 비교하여 H2S의 농도가 0ppm으로서 H2S가 발생하지 않았고, 실험 8과 비교하여 환원제 사용량도 감소하였으나 여전히 환원제 사용량이 이론 사용량 대비 42.7배로서 높게 나타남을 확인하였다.
혼합비 실험
실험 8과 실험 9의 실험결과를 토대로, 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)은 H2S가 발생하지 않는 것을 확인하였다. 이에 따라, 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)을 혼합하여 환원제로 사용하고, 환원제 사용량을 최소화할 수 있는 최적 혼합비를 찾기 위해 아래와 같은 혼합비 실험을 실시하였다. 실험조건은 배 가스의 유속을 1CMM(m³/min), 일산화질소(NO) 농도 200ppm으로 설정하고, 평균 운전시간 1시간 동안 평균 NOx제거율 90%로 설정하였다.
도 5는 분당 환원제 총 사용량과 환원제의 혼합비의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면, 분당 환원제 총 사용량(g/min)은 전체적으로 봤을 때 대략 "U"자 형태의 그래프로 나타나며, 1:1일때 가장 낮은 사용량을 나타내어 1:1의 혼합비가 환원제 사용량을 최소화할 수 있는 최적 혼합비임을 확인하였다.
실험 10
실험 10은 단일 채널을 가진 챔버에 NOx를 포함한 배기가스를 유입시키고, 환원제로 일대일 비율로 혼합된 Na2SO3 + Na2S2O3를 사용하여 평균 NOx제거율은 82.0%, H2S의 농도는 0ppm으로 나타났다. 이때, 일대일 비율로 혼합된 Na2SO3 + Na2S2O3의 실사용량은 7.90(g/min)으로서 이론사용량 1.45(g/min)의 5.45배가 사용되었다. 실험 10은 실험 1~7과 비교하여 H2S의 농도가 0ppm으로서 H2S가 발생하지 않았고, 실험 8 및 실험 9와 비교하여 환원제 사용량도 1/8 ~ 1/10 수준으로 현저하게 감소하는 것을 확인하였다.
이와 같이, 단일 채널을 가진 챔버(제1실시예)에서, 일대일로 혼합한 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)을 환원제로 사용함으로써, NOx제거율을 기준치 이상으로 유지시키면서도 H2S는 발생하지 않고 동시에 환원제의 사용량을 최소화할 수 있다.
실험 11
실험 11은 2채널로 형성된 챔버에 NOx를 포함한 배기가스를 유입시키고, 제1채널에서는 환원제로 일대일 비율로 혼합된 Na2SO3 + Na2S2O3를 사용하고, 제2채널에서는 중화제인 NaOH를 사용하였다. 실험 11은 실험 5와 같이 반도체 공정의 배기가스에 HCl 및 SO2가 포함되어 있는 것을 가정하여, 실험 7을 통해 확인한 내용인 2번째 채널에 NaOH를 사용함으로써 H2S 농도 저감 및 환원제 사용량 감소를 확인하고자 한 것이다.
실험 11의 결과는 평균 NOx제거율 81.0%, H2S의 농도 0ppm으로 나타났다. 그리고, 일대일 비율로 혼합된 Na2SO3 + Na2S2O3의 실사용량은 7.80(g/min)으로서 이론사용량 1.42(g/min)의 5.5배가 사용되었고, 중화제인 NaOH의 실사용량은 0.98(g/min)으로서 이론사용량 0.92(g/min)의 1.06배가 사용되었다. 결과적으로 실제 반도체 공정 환경에서와 같은 조건을 가지더라도 환원제 사용량을 현저하게 낮추면서도 H2S가 발생되지 않았다.
이와 같이, 2채널로 형성된 챔버(제2실시예)에서, 제1채널에서는 일대일 비율로 혼합된 Na2SO3 + Na2S2O3를 사용하고, 제2채널에서는 NaOH를 사용하면, NOx제거율을 설정값을 만족시키면서도 H2S가 발생하지 않음과 동시에 환원제 사용량을 현저하게 감소시킬 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 : 오존발생기
20 : 챔버
21 : 저장조 22 : 수조
23 : ORP센서 24 : pH센서
30 : 노즐
40 : 전기집진부 41 : 집진부 챔버
42 : 방전부 43 : 집진부
50 : 가스분석기
110 : 오존발생기
120 : 제1채널 121 : 제1저장조
122 : 제1노즐 123 : 제1수조
124 : ORP센서
130 : 제2채널 131 : 제2저장조
132 : 제2노즐 133 : 제2수조
134 : pH센서
140 : 전기집진부
141 : 집진부 챔버 142 : 방전부
143 : 집진부 150 : 가스분석기

Claims (20)

  1. 배기가스가 유입 및 배출되는 챔버;
    상기 챔버 내로 유입되는 배기가스와 반응하는 용액을 상기 챔버 내로 분사하는 노즐; 및
    상기 챔버의 후단에서 상기 챔버에서 처리된 배기가스를 제공받도록 설치되며, 방전부와 집진부를 포함하는 전기집진부;
    를 포함하는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기집진부에서 배출되는 배기가스의 NOx 농도와 H2S의 농도를 측정하는 가스분석기; 및
    상기 챔버의 하부에 위치하여 상기 용액이 저장되는 저장조;
    를 더 포함하고,
    상기 용액은 펌프를 통해 상기 노즐과 상기 저장조 사이에서 순환되는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 용액은 상기 배기가스의 NOx와 반응하는 환원제를 포함하고,
    상기 환원제가 저장되며, 상기 저장조로 상기 환원제를 공급하는 수조;
    상기 저장조에 저장된 상기 환원제의 pH를 측정하는 pH센서;
    상기 저장조에 저장된 상기 환원제의 ORP를 측정하는 ORP센서; 및,
    상기 가스분석기의 NOx 농도에 따른 상기 ORP센서의 측정치를 토대로 NOx 제거율을 계산하며, 상기 pH센서의 측정치를 토대로 H2S의 농도를 출력하고, 설정된 NOx제거율 기준치 또는 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 상기 수조에 저장된 환원제의 투입시기 및 투입량을 제어하는 제어부;를 포함하는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 설정된 NOx 제거율보다 계산된 NOx 제거율이 작아지는 경우, 상기 설정된 NOx 제거율보다 크거나 같아지기 위하여 상기 수조의 환원제를 상기 제1저장조로 공급하도록 제어하는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 설정된 H2S의 농도보다 측정된 H2S의 농도가 커지는 경우, 상기 설정된 H2S의 농도보다 작거나 같아지기 위하여 상기 수조의 환원제를 상기 챔버로 공급하도록 제어하는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 집진부는 상기 환원제에 의해 형성된 수막을 포함하는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 환원제는 일대일 비율로 혼합된 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)인, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 용액은 환원제 및 중화제를 포함하고,
    상기 챔버는,
    상기 환원제가 내부로 분사되는 제1채널; 및
    상기 제1채널의 후단에 설치되어 상기 제1채널을 통과한 배기가스가 유입되며 내부로 중화제가 분사되는 제2채널;을 포함하는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 챔버는 격벽에 의하여 상기 제1채널 및 상기 제1채널의 측면에 위치하는 상기 제2채널로 구획되고, 상기 환원제와 혼합되지 않도록 상기 중화제가 분사되는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1채널의 하부에 위치하여 상기 환원제가 저장되는 제1저장조;
    상기 제1저장조로 상기 환원제를 공급하도록 설치되는 제1수조;
    상기 제1저장조에 저장된 상기 환원제의 ORP를 측정하는 ORP센서;
    상기 제2채널의 하부에 위치하여 상기 중화제가 저장되는 제2저장조;
    상기 제2저장조로 상기 중화제를 공급하도록 설치되는 제2수조;
    상기 제2저장조에 저장된 상기 중화제의 pH를 측정하는 pH센서; 및,
    상기 가스분석기의 NOx 농도에 따른 상기 ORP센서의 측정치를 토대로 NOx 제거 효율을 계산하며, 상기 pH센서의 측정치를 토대로 H2S의 농도를 출력하고, 설정된 NOx제거율 기준치 또는 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 환원제 및 중화제의 투입시기와 투입량을 제어하는 제어부;를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 노즐은, 상기 환원제를 상기 제1채널 내로 분사하는 제1노즐 및 상기 중화제를 상기 제2채널 내로 분사하는 제2노즐을 포함하며,
    상기 환원제는 상기 제1노즐과 상기 제1저장조 사이에서 순환되고, 상기 중화제는 상기 제2노즐과 상기 제2저장조 사이에서 순환되는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 설정된 NOx 제거율보다 계산된 NOx 제거율이 작아지는 경우, 상기 설정된 NOx 제거율보다 크거나 같아지기 위하여 상기 제1수조의 환원제를 상기 제1채널로 공급하도록 제어하는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 설정된 H2S의 농도보다 측정된 H2S의 농도가 커지는 경우, 상기 설정된 H2S의 농도보다 작거나 같아지기 위하여 상기 제2수조의 중화제를 상기 제2채널로 공급하도록 제어하는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 집진부는 상기 중화제에 의해 형성된 수막을 포함하는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 챔버로 주입되기 전의 배기가스에 오존을 주입하도록 상기 챔버의 전단에 설치되는 오존발생기를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 제거 장치.
  16. 배기가스의 질소산화물 제거 방법에 있어서,
    챔버 내로 배기가스를 유입시키는 단계;
    상기 챔버 내로 용액을 분사하여 질소산화물을 제거하는 단계; 및
    전기집진부에서 산성물질 입자를 포집하여 상기 배기가스에서 산성물질을 제거하는 단계;
    를 포함하는, 배기가스의 질소산화물 제거 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 질소산화물을 제거하는 단계에서,
    일대일의 비율로 혼합된 티오황산나트륨(Na2S2O3) 및 아황산나트륨(Na2SO3)으로 구성된 환원제를 상기 챔버 내로 분사하여 상기 배기가스에 포함된 이산화질소와 상기 환원제를 반응시키고,
    상기 환원제는 설정된 NOx제거율 기준치 또는 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 투입시기 및 투입량을 제어하는, 배기가스의 질소산화물 제거 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 챔버는 순차적으로 연결된 제1채널 및 제2채널을 포함하고,
    상기 질소산화물을 제거하는 단계는,
    상기 제1채널로 유입되는 배기가스에 환원제를 분사하는 단계; 및
    상기 제1채널을 통과하여 상기 챔버의 제2채널로 유입되는 배기가스에 중화제를 분사하는 단계를 포함하고,
    상기 환원제는 설정된 NOx제거율 기준치에 따라 투입시기 및 투입량을 제어하고, 상기 중화제는 설정된 H2S 발생 농도의 기준치에 따라 투입시기 및 투입량을 제어하는, 배기가스의 질소산화물 제거 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 환원제는 일대일의 비율로 혼합된 티오황산나트륨(Na2S2O3)과 아황산나트륨(Na2SO3)의 혼합물, 또는 Na2S 중 선택된 어느 하나이고,
    상기 중화제는 NaOH인, 배기가스의 질소산화물 제거 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 배기가스가 상기 챔버 내로 유입되기 이전에 실행되며, 상기 배기가스의 일산화질소와 오존이 반응하여 이산화질소를 생성하도록 오존을 주입하는 단계;
    를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 제거 방법.
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