KR100454427B1 - Harmful gas purifying apparatus and thereof method by using microwave - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화력발전소나 제철설비, 보일러, 도장설비, 소각로 등의 산업시설에서 배출되는 유해가스를 정화시키기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for purifying harmful gas emitted from an industrial facility such as a thermal power plant, a steelmaking facility, a boiler, a painting facility, an incinerator, and the like.
본 발명은 유해가스를 공급받아 촉매인 활성탄을 통해 이를 유해성분과 무해성분으로 분리하는 분리기와, 분리기를 통해 분리되어 유해성분을 흡착/포집한 활성탄을 장입받아 이로부터 고주파의 마이크로웨이브를 이용하여 분해시키는 제1정화기와, 활성탄으로부터 분리된 이온, 라디칼, 미반응가스 등의 유해성분만을 별도 수집하고 여기에 질소가스를 혼합/희석하여 재차 고주파의 마이크로웨이브를 통해 유해성분을 완전 분해하는 제2정화기와, 완전정화된 성분을 최종 정화시키는 촉매정화기를 포함하여 구성되고; 제1정화기로부터 유해성분이 분리된 재생활성탄은 다시 분리기로 회수하여 재활용토록 함과 동시에 각 정화기에는 40kHz ~ 5GHz의 주파수 대역을 갖는 고주파의 마이크로웨이브를 통한 공진현상과 전자기파에 의해 유해성분에 포함된 전자를 여기시켜 완전분해토록 하는 과정을 다수회 반복토록 함으로서 인체에 무해한 성분만이 대기중으로 배출될 수 있도록 한 것이다.The present invention is supplied with a harmful gas and separated through the activated carbon as a catalyst to the toxic and harmless components, and the activated carbon separated by the separator adsorbed / collected by the harmful carbon charged from the high-frequency microwave from this A first purifier to purify and a second purifier which collects only harmful components such as ions, radicals and unreacted gases separated from activated carbon separately, and mixes / dilutes nitrogen gas therein to completely decompose harmful components again through high frequency microwaves. And a catalytic purifier for final purification of the fully purified component; Regenerated activated carbon from which noxious components are separated from the first purifier is recovered and recycled back to the separator, and at the same time, each purifier contains electrons contained in the noxious components by resonance and electromagnetic waves through a high frequency microwave having a frequency band of 40 kHz to 5 GHz. Excited to repeat the process to complete the decomposition several times to ensure that only harmful components are released into the atmosphere.
본 발명에 의하면, 활성탄을 재생하여 재활용할 수 있으며, 에너지 소비가 적고 장치의 소형화가 가능함은 물론 유해가스의 처리양에 신축적으로 대응하여 장치의 개수를 용이하게 가변시킬 수 있어 대응능력이 뛰어나다.According to the present invention, the activated carbon can be recycled and recycled, the energy consumption is low, the size of the device can be reduced, and the number of devices can be easily changed by flexibly responding to the amount of hazardous gas treatment, thereby providing excellent response capability. .
Description
본 발명은 화력발전소나 제철설비, 보일러, 도장설비, 소각로 등의 산업시설에서 배출되는 유해가스를 정화시키기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 촉매에 의해 1차분리된 유해가스만을 별도 포집하여 마이크로웨이브를 통해 분해 및 정화토록 구성한 정화장치 및 그 정화방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for purifying harmful gas emitted from an industrial facility such as a thermal power plant, a steelmaking facility, a boiler, a painting facility, an incinerator, and the like, in particular, by separately collecting only harmful gas primarily separated by a catalyst. The present invention relates to a purification apparatus configured to decompose and purify through microwaves, and a purification method thereof.
최근의 급격한 산업화는 화석에너지의 급격한 사용을 불러일으켜 환경(대기)오염물질을 다량배출함으로써 산성비, 지구온난화, 오존층 파괴 및 광학적 스모그 현상 등과 같은 심각한 환경문제를 유발하고 있다.The recent rapid industrialization has led to the rapid use of fossil energy, causing a large amount of environmental (air) pollutants, causing serious environmental problems such as acid rain, global warming, ozone layer destruction and optical smog.
특히, 화력발전소와 보일러, 보일러, 도장설비, 제철설비, 소각로 등의 산업시설 및 자동차 등에서 배출되는 질소산화물(NOX:이하 "녹스"라 한다)과 황산화물(SOX:이하 "삭스"라 한다) 가스는 산성비의 주된 원인이 되며 매년 그 방출량이 급격히 증가되고 있는 실정이며; 휘발성 유기화합물(VOCs:이하 "복스"라 함), 다이옥신 등과 같이 인체에 유해한 가스도 이에 비례하여 급증하고 있는 실정이다.In particular, the thermal power plants and boilers, boilers, industrial plants, and nitrogen oxides discharged from automobile, such as painting equipment, steel plants, the incinerator (NO X: the "Knox" referred to) and sulfur oxides (SO X: the "socks" La Gas is a major cause of acid rain, and its emissions are increasing rapidly every year; Gases harmful to the human body, such as volatile organic compounds (VOCs, hereinafter referred to as "voxes") and dioxins, are also rapidly increasing in proportion.
이러한 일련의 환경오염에 대한 인식이 확산되면서 산업시설 등에서는 필연적으로 상술한 유해가스를 처리할 수 있는 설비를 갖추도록 법제화되어 규제되고는 있으나 이러한 설비들은 대부분 산업쓰레기나 분진 혹은 유해한 화학가스 등을 제거하기 위한 단순 전기집진설비 혹은 화학가스중 일부만 제거할 수 있는 정도의 기술수준에 해당하는 설비만을 갖추고 있는 실정이다.As awareness of this series of environmental pollution spreads, industrial facilities, etc., are inevitably regulated to have facilities that can handle the above-mentioned harmful gases, but most of these facilities contain industrial waste, dust, or harmful chemical gases. Equipped with a simple electrostatic precipitator for the removal or a technology level that can remove only a portion of the chemical gas.
이와 같은 상황인식의 하나로 최근에는 특허공고 제96-211112호 [전자빔 조사 배기가스 처리방법 및 처리장치] 및 특허공개 제2000-9597호 [기체 레이저와 전자빔을 이용한 유해가스 정화방법 및 장치]가 공개된 바 있다.As one of such situation recognition, Patent Publication No. 96-211112 [Method and Treatment of Electron Beam Irradiation Exhaust Gas Treatment] and Patent Publication No. 2000-9597 [Method and Apparatus for Purifying Hazardous Gases Using Gas Laser and Electron Beam] are disclosed. It has been.
전자의 경우는 삭스나 녹스가 주로 함유된 배기가스에 암모니아를 첨가한 후 전자빔을 조사하여 삭스나 녹스를 황산암모늄 혹은 질산암모늄 형태로 변환시켜 제거하는 기술인 바, 제거효율은 우수하나 전자빔과 암모니아를 주반응에 이용할 경우 암모니아를 배기가스와 혼합하기 위한 별도의 장치가 필요하고 또한 전자빔이 배기가스에 균일하게 작용하지 않아 미반응 암모니아가 대기중에 배출될 경우에는 또다른 대기오염을 초래하게 되는 점을 간과하고 있다.In the former case, ammonia is added to the exhaust gas mainly containing sax or knox, and the electron beam is irradiated to convert the sax or knox into ammonium sulfate or ammonium nitrate. When used in the main reaction, a separate device for mixing ammonia with the exhaust gas is required. Also, when the electron beam does not act uniformly on the exhaust gas, unreacted ammonia is released into the atmosphere, it causes another air pollution. Overlooked.
후자의 경우는 유해가스의 배기통로중에 기체레이저와 전자빔을 조사하여 유해가스를 저감하는 장치로서 유해가스의 배기통로중에 고주파 고압발생 유니트와 고주파 고압을 전자빔 폴에 공급하는 장치 등으로 구성되어 전자빔 방출셀과 전자빔 폴에서 기체레이저와 전자빔이 조사되어 삭스나 녹스를 여기 분해시키는 기술인 바, 마찬가지로 실효성은 있으나 대량의 유해가스의 경우에는 미반응된 가스가 잔류될 확률이 높고 또한 장시간 운전시 과다한 전력이 소모되는 단점이 있다.In the latter case, it is a device that reduces harmful gas by irradiating gas laser and electron beam in the exhaust passage of harmful gas.It consists of a high frequency high pressure generating unit and a device that supplies high frequency high pressure to the electron beam pole in the exhaust passage of harmful gas. Gas and laser beams are irradiated from the cell and electron beam poles to excite the sax or the knox, which is similarly effective. However, in the case of a large amount of harmful gases, there is a high possibility of unreacted gas remaining and excessive power during long operation. There is a disadvantage to be consumed.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 한계점을 감안하여 이를 효과있게 개선하기 위해 창출한 것으로, 흡착률이 우수한 활성탄과 같은 소재를 촉매로 함과 동시에 전자계의 공진현상을 이용하여 유해가스내 유해성분을 다수회에 걸쳐 집중 분해토록 함으로써 복잡한 구조의 설비나 과다한 전력의 요구없이도 간단하게 효율적인 정화작업이 이루어질 수 있도록 한 마이크로웨이브를 이용한 고효율 유해가스 정화장치 및 정화방법을 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention was created in order to effectively improve this in consideration of the limitations of the prior art as described above, by using a material such as activated carbon having excellent adsorption rate as a catalyst, and at the same time by using the resonance phenomenon of the electromagnetic field, It is an object of the present invention to provide a high-efficiency harmful gas purification device and a purification method using microwaves by which the components are concentrated and decomposed a plurality of times so that efficient purification can be easily performed without requiring complicated facilities or excessive power.
도 1은 본 발명에 따른 정화장치의 개략적인 구성 블럭도,1 is a schematic structural block diagram of a purification apparatus according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 정화장치를 구성하는 제1정화기의 개략적인 내부구조도,2 is a schematic internal structure diagram of a first purifier constituting the purifying apparatus according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 정화장치를 구성하는 제2정화기의 개략적인 내부구조를 보인 사시도.Figure 3 is a perspective view showing a schematic internal structure of a second purifier constituting the purifying apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
14 : 분리기 16 : 활성탄수거기14 separator 16 activated carbon collector
18 : 송풍기 26 : 제1정화기18: blower 26: first purifier
28 : 제1전압발생기 30 : 재생활성탄수거기28: first voltage generator 30: renewable activated carbon collector
36 : 제2정화기 38 : 제2전압발생기36: second purifier 38: second voltage generator
40 : 촉매정화기 42 : 진공펌프40 catalyst purifier 42 vacuum pump
본 발명의 정화장치는 공급된 유해가스를 촉매수단을 통해 유해성분과 무해성분으로 1차 분해하는 분리기와; 상기 분리기를 통해 분해된 무해성분을 포함한 정화가스는 대기로 방출되고 낙하되는 유해성분을 포함한 촉매를 포집하는 포집기와; 상기 포집기에 포집된 유해성분을 포함한 촉매를 강제이송시키는 송풍기와; 이송된 촉매를 정화시키는 제1정화기와; 상기 제1정화기에 고주파를 인가하는 제1전압발생기와; 상기 제1정화기를 통해 2차 정화된 미분해 유해성분을 지닌 미분해가스를 재차 분해하는 제2정화기와; 상기 제2정화기에 고주파를 인가하는 제2전압발생기와; 상기 제2정화기를 통해 정화된 공기를 다시한번 정화시키는 촉매정화기와; 상기 제1정화기에서 분해시 낙하된 촉매를 수거하여 분리기로 재공급하는 재생촉매포집기를 포함하여 구성된다.The purifying device of the present invention comprises: a separator for firstly decomposing the supplied noxious gas into harmful and harmless components through a catalytic means; A collecting gas for collecting a catalyst including a harmful component which is discharged into the atmosphere and which contains a harmful gas decomposed through the separator; A blower for forcibly transporting a catalyst including harmful components collected in the collector; A first purifier for purifying the transferred catalyst; A first voltage generator applying high frequency to the first purifier; A second purifier for re-decomposing the undecomposed gas having undecomposed harmful components secondary purified through the first purifier; A second voltage generator for applying a high frequency to the second purifier; A catalytic purifier for purifying the air purified through the second purifier once again; And a regeneration catalyst collector for collecting the catalyst dropped upon decomposition in the first purifier and feeding it back to the separator.
본 발명에서 사용되는 촉매는 특히 흡착율과 활성화에너지가 높은 활성탄이 바람직하다.The catalyst used in the present invention is particularly preferably activated carbon having a high adsorption rate and high activation energy.
또한, 활성탄은 전자흡수력과 방사력이 매우 뛰어나다.In addition, activated carbon has excellent electron absorption and radiation power.
본 발명의 제1,2정화기는 원통상의 부재 내부에 촉매가 관류될 수 있는 별도의 관이 배설되고, 이 관의 외주연을 따라 제1,2전압발생기의 단자에 연결된 도파관이 나선형으로 권취배설된 구조이다.In the first and second purifiers of the present invention, a separate tube through which the catalyst can flow through the cylindrical member is disposed, and the waveguide connected to the terminals of the first and second voltage generators is spirally wound along the outer circumference of the tube. It is an excreted structure.
상기 제1,2전압발생기는 특정 원자그룹에 있는 전자를 여기시켜 배기가스 성분을 해리시킴으로써 라디컬반응을 촉진시키는 즉, 요구되는 전기화학반응에 대하여 아주 뛰어난 전자 여기력을 가진 마이크로웨이브가 바람직하다.The first and second voltage generators promote a radical reaction by exciting electrons in a specific atomic group to dissociate the exhaust gas components, that is, a microwave having excellent electron excitation force for the required electrochemical reaction. .
특히, 상기 마이크로웨이브는 저소비 전력으로도 고주파를 발생시켜 전자계방사와 공진현상이 가능하므로 본 발명에 적당하다.In particular, the microwave is suitable for the present invention because it is possible to generate a high frequency even with low power consumption and the electromagnetic radiation and the resonance phenomenon.
또한, 상기 마이크로웨이브의 주파수 대역은 40kHz ~ 5GHz인 라디오 주파수 대역이 바람직한 바, 이는 이 영역에서 전자와 분자가 여러가지 파장의 전자계 파장을 흡수 및 방사할 수 있으므로 분자 및 원자들로부터 쉽게 그리고 넓은 면적에 걸쳐 전자를 여기시키는 능력이 뛰어나기 때문이다.In addition, the frequency band of the microwave is preferably a radio frequency band of 40 kHz to 5 GHz, because in this region, electrons and molecules can absorb and radiate electromagnetic waves of various wavelengths. This is because the ability to excite an electron is excellent.
본 발명의 정화방법은 분리기 내에 촉매를 충전시킨 후 유해가스를 공급하여 촉매에 의한 1차 정화단계와; 1차 정화후 정화된 가스는 배출시키고 미정화된 유해가스를 포함한 촉매를 제1정화기로 정량 주입하여 제1전압발생기를 통해 고주파의 마이크로웨이브를 인가함으로써 2차 정화하는 단계와; 2차 정화후 촉매와 정화가스를 분리하여 촉매는 분리기로 재공급토록 하고 정화가스는 제2정화기로 공급하는 단계와; 제2정화기로 공급된 2차 정화가스를 또다시 제2전압발생기를 통해 고주파의 마이크로웨이브를 인가함으로써 3차 정화하는 단계와; 3차 정화된 가스를 이송시켜 촉매정화기에서 최종 정화시킨 후 대기로 배출하는 단계를 포함하여 이루어진다.Purification method of the present invention comprises the first step of purifying the catalyst by supplying harmful gas after filling the catalyst in the separator; Purifying the gas after the first purifying and injecting the catalyst including the unrefined harmful gas into the first purifier and applying the microwave at high frequency through the first voltage generator to purify the second gas; Separating the catalyst from the purge gas after the second purge to resupply the catalyst to the separator and to supply the purge gas to the second purifier; Tertiary purifying the secondary purge gas supplied to the second purifier by applying microwaves of high frequency through the second voltage generator; Transporting the third purified gas and finally purifying it in the catalytic purifier and then discharging it to the atmosphere.
이하에서는, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 한 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 도식적으로 보인 구성 블럭도이다.1 is a block diagram schematically showing an embodiment of the present invention.
도 1에 따르면, 본 발명의 정화장치는 원통형상의 이중관으로 된 분리기(14)가 구비되고, 상기 분리기(14)의 상측에는 활성탄공급호퍼(12)가 설치된다.According to Figure 1, the purifying apparatus of the present invention is provided with a separator (14) consisting of a cylindrical double tube, the activated carbon supply hopper (12) is provided above the separator (14).
상기 활성탄공급호퍼(12) 내부에 장입된 활성탄은 도시하지 않은 정량절출피더에 의해 상기 분리기(14) 내부로 일정량씩 충전된다.Activated carbon charged into the activated carbon supply hopper 12 is filled in a predetermined amount into the separator 14 by a quantitative cutting feeder (not shown).
분리기(14)의 하측에는 유해가스공급구(10)가 연통배치되고, 상기 유해가스공급구(10)를 통해 각 산업설비로부터 발생된 녹스, 삭스, 복스 등의 유해성분을 함유한 유해가스가 상기 분리기(14) 내부로 공급되게 된다.A harmful gas supply port 10 is disposed in communication with the lower side of the separator 14, and harmful gas containing noxious components such as knox, sox, and vox generated from each industrial facility through the harmful gas supply port 10 is disposed. It is to be supplied into the separator 14.
분리기(14)의 하측에는 활성탄수거기(16)가 설치되고, 상기 활성탄수거기(16)의 하측은 송풍기(18)에 의해 강제 송풍되는 통로인 송풍배관(19)과 연결된다.An activated carbon collector 16 is installed below the separator 14, and a lower side of the activated carbon collector 16 is connected to a blower pipe 19 that is a passage forcibly blown by the blower 18.
상기 송풍배관(19) 상에는 송풍압 및 송풍량을 조절할 수 있는 이송밸브(22)가 설치되며, 또한 정량주입기(24)와 연결된다.On the blower pipe 19, a transfer valve 22 capable of adjusting the blower pressure and the blower amount is installed, and is also connected to the metering injector 24.
정량주입기(24)는 PLC와 같은 제어로직에 의해 일정량의 활성탄을 평량하여 상술한 정량절출 피더와 유사한 방식으로 활성탄을 배출공급하는 수단이다.The metered dose injector 24 is a means for discharging and supplying activated carbon in a manner similar to the above-described quantitative feeder by weighing a certain amount of activated carbon by a control logic such as PLC.
아울러, 상기 정량주입기(24)의 일측에는 별도의 송풍라인(25)이 배설되고, 상기 활성탄공급호퍼(12)와 연결배치된다.In addition, a separate blower line 25 is disposed at one side of the metering injector 24, and is connected to the activated carbon supply hopper 12.
정량주입기(24)의 하측에는 제1정화기(26)가 설치된다.The first purifier 26 is installed below the metering dose injector 24.
또한, 상기 정량주입기(24)의 일측에는 질소공급기(21)가 배치되며, 상기 송풍배관(19)을 통해 공급된 오염된 활성탄과 함께 정량주입기(24)로 질소가스를 공급하게 된다.In addition, a nitrogen supplier 21 is disposed at one side of the metered dose injector 24 to supply nitrogen gas to the metered dose injector 24 together with the contaminated activated carbon supplied through the blower pipe 19.
상기 제1정화기(26)는 도 2의 도시와 같이, 원통형상의 이중관 형태를 이루고 그 내부에는 길이방향을 따라 활성탄이송로(29)가 형성되며, 상기 활성탄이송로(29)의 외주에는 도파관(27)이 나선형상을 이루며 권취된다.As shown in FIG. 2, the first purifier 26 forms a cylindrical double tube shape, and an activated carbon transport path 29 is formed in a longitudinal direction thereof, and a waveguide is formed on an outer circumference of the activated carbon transport path 29. 27) is wound in a spiral shape.
상기 도파관(27)의 양단은 제1전압발생기(28)와 연결된다.Both ends of the waveguide 27 are connected to the first voltage generator 28.
이를 위해, 상기 도파관(27)은 동축코일로 형성됨이 바람직하다.To this end, the waveguide 27 is preferably formed of a coaxial coil.
상기 제1전압발생기(28)는 마이크로웨이브가 바람직하며, 이때 사용된 주파수 대역은 40kHz ~ 5GHz이고, 실험에 의하면 2.45GHz가 특히 바람직하다.Preferably, the first voltage generator 28 is microwave, and the frequency band used is 40 kHz to 5 GHz, and experimentally 2.45 GHz is particularly preferable.
상기 제1정화기(26)의 하측에는 재생활성탄수거기(30)가 연결된다.The regenerative activated carbon collector 30 is connected to the lower side of the first purifier 26.
또한, 상기 제1정화기(26)의 하단 측부에는 마이크로웨이브에 의해 정화된 가스가 이송되는 미분해가스 이송배관(32)이 연결되는 바, 상기 미분해가스 이송배관(32)은 제2정화기(36)에 연결된다.In addition, the undecomposed gas transfer pipe 32 through which the gas purified by the microwave is transferred to the lower side of the first purifier 26, the undecomposed gas transfer pipe 32 is a second purifier ( 36).
특히, 상기 미분해가스 이송배관(32)은 제2정화기(36)의 하단에 연결되도록 배치하여 미분해가스가 상기 제2정화기(36)의 하측으로부터 상측을 향해 거꾸로 공급되도록 설치되도록 하여 정화효율을 배가시키도록 배설함이 바람직하다.In particular, the undecomposed gas transfer pipe 32 is arranged to be connected to the lower end of the second purifier 36 so that the undecomposed gas is installed to be supplied upside down from the lower side of the second purifier 36 toward the purification efficiency. It is preferable to excrete so as to double.
상기 제2정화기(36)에는 전술한 제1정화기(26)에서와 동일한 고주파 인가장치인 제2전압발생기(38)가 동일한 방식으로 설치되는 바, 도 3의 도시와 같다.A second voltage generator 38, which is the same high frequency applying device as in the first purifier 26 described above, is installed in the second purifier 36 in the same manner, as shown in FIG.
제2정화기(36)의 상단에는 정화공기 이송배관(34)이 배설되고, 상기 정화공기 이송배관(34)은 최종적인 정화기인 촉매정화기(40)와 연결된다.A purge air transfer pipe 34 is disposed at an upper end of the second purifier 36, and the purge air transfer pipe 34 is connected to the catalytic purifier 40 which is the final purifier.
상기 촉매정화기(40)에는 촉매가 충전되는 바, 상기 촉매는 활성탄을 비롯하여 백금, 파라듐 등의 귀금속촉매; 마그네슘 산화물; 구리 산화물 및 벌집구조의 통기성 구조의 담체에 담지된 칼슘 알루미네이트 중에서 선택된 어느하나 이며; 유해가스의 성분에 따라 선택하여 적당히 결정됨이 바람직하다.The catalyst purifier 40 is filled with a catalyst, the catalyst is a precious metal catalyst such as platinum, palladium, including activated carbon; Magnesium oxide; Any one selected from copper oxide and calcium aluminate supported on a carrier having a breathable structure having a honeycomb structure; It is preferable to select appropriately according to the components of the noxious gas.
한편, 상기 촉매정화기(40)의 하측에는 진공펌프(42)가 설치되는 바, 이는제2정화기(36)에서 분해되고 정화된 공기를 대기중으로 방출할 때에 상압 혹은 고압을 사용할 경우 미반응가스가 대기중으로 곧바로 누출될 가능성을 완전히 차단하기 위함이다.On the other hand, a vacuum pump 42 is installed below the catalytic purifier 40, which is used when atmospheric pressure or high pressure is used when discharging the air decomposed and purified by the second purifier 36 into the atmosphere. This is to completely prevent the possibility of leaking directly into the atmosphere.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 정화장치는 다음과 같은 방법으로 작동된다.The purification device of the present invention having such a configuration is operated in the following manner.
산업시설로부터 발생된 삭스, 녹스, 다이옥신, 복스 등이 포함된 유해가스가 유해가스공급구(10)를 통해 분리기(14)로 공급된다.Hazardous gases, including sox, knox, dioxins, and voxes, generated from industrial facilities, are supplied to the separator 14 through the harmful gas supply port 10.
이때, 상기 분리기(14) 내에는 흡착율이 매우 높은 활성탄이 활성탄공급호퍼(12)를 통해 충전되어 있다.At this time, in the separator 14, activated carbon having a very high adsorption rate is filled through the activated carbon supply hopper 12.
따라서, 상기 활성탄은 유해가스중에 포함된 유해성분을 1차적으로 흡착 포집하게 되는 바, 대부분의 유해성분은 상기 활성탄에 포집되게 된다.Accordingly, the activated carbon is primarily absorbed and collected by the harmful components contained in the harmful gas, most of the harmful components are collected in the activated carbon.
유해성분의 포집에 따라 정화된 공기는 정화가스배기구(20)를 통해 배출시키고, 유해성분은 모두 활성탄에 흡착 포집되어 오염도가 높아진 상태로 분리기(14) 하부에 설치된 활성탄수거기(16)로 이송되어 쌓이게 된다.Purified air according to the collection of harmful components is discharged through the purge gas exhaust 20, and all the harmful components are collected by adsorption on activated carbon and transported to the activated carbon collector 16 installed under the separator 14 in a state of high pollution. It is piled up.
상기 활성탄수거기(16) 내부에 적치되는 오염된 활성탄이 적정레벨에 이르면 송풍기(18)를 가동하여 송풍배관(19)을 따라 상기 활성탄을 정량주입기(24)로 이송시켜 오염된 활성탄을 재생하기 위한 흡착 포집된 유해성분 분리준비를 하게 된다.When the contaminated activated carbon accumulated in the activated carbon collector 16 reaches an appropriate level, the blower 18 is operated to transfer the activated carbon to the metering injector 24 along the blower pipe 19 to regenerate the contaminated activated carbon. It is prepared to separate the harmful components collected by adsorption.
상기 정량주입기(24)를 통해 제1정화기(26) 내부로 오염된 활성탄이 일정량 절출공급되면 제1전압발생기(28)를 통해 고주파의 마이크로웨이브를 인가하게 된다.When the activated carbon contaminated into the first purifier 26 is cut out and supplied through the quantitative injector 24, microwaves of high frequency are applied through the first voltage generator 28.
이때, 오염된 활성탄은 전자를 흡수 방출하면서 활성탄에 흡착된 유해성분이 여기되는 현상이 발생됨과 아울러 활성탄과 유해성분이 분리되게 된다.At this time, the polluted activated carbon absorbs and releases electrons, causing the harmful components adsorbed on the activated carbon to be excited and separating the activated carbon and the harmful components.
대부분의 유해성분은 전자의 여기현상에 의해 유해성분을 구성하는 화학적 결합이 깨지고 재결합되는 현상이 발생하게 되는 바,Most of the harmful components are due to the excitation of the electrons to break and recombine the chemical bonds constituting the harmful components,
예컨대 이산화질소의 경우;For example nitrogen dioxide;
NO2--------> N++ 2O-+ e(여기전자) NO 2 --------> N + + 2O - + e ( where e)
와 같은 반응이 일어나게 된다.Reaction occurs.
이러한 반응은 삭스, 탄화수소계 불완전 연소로 발생하는 일산화탄소, 복스 등에서도 동일하게 발생하게 된다.This reaction also occurs in the same way for the sax, carbon monoxide generated from hydrocarbon-based incomplete combustion, vox.
이렇게 하여 제1정화기(26)를 통해 활성탄과 유해성분의 분리 및 분해과정을 거쳐 재생된 활성탄은 질소공급기(21)를 통해 공급되는 질소가스의 흐름에 의해 다시 활성탄공급호퍼(12)로 회수되고 정량절출 피더에 의해 다시 분리기(14)로 일정량 충전되는 과정을 되풀이하게 된다.In this way, the activated carbon recovered through the separation and decomposition of the activated carbon and harmful components through the first purifier 26 is recovered to the activated carbon supply hopper 12 again by the flow of nitrogen gas supplied through the nitrogen supply 21. The process of filling a predetermined amount back to the separator 14 by the metering feeder is repeated.
한편, 상기 제1정화기(26)에서 분리된 유해성분중 대부분은 고주파의 공진현상에 의해 대부분 유해성분을 이루고 있는 분자고리가 끊어진 상태이며, 일부는 미분해된 상태로 잔류되게 된다.On the other hand, most of the harmful components separated from the first purifier 26 is a state in which the molecular rings that make up most of the harmful components are broken by the high frequency resonance phenomenon, and some remain in the undecomposed state.
이러한 이온, 라디칼, 미반응된 미분해가스는 질소와 희석된 상태에서 미분해가스 이송배관(32)을 타고 제2정화기(36)로 이송되게 된다.The ions, radicals and unreacted unreacted gas are transferred to the second purifier 36 through the unresolved gas transfer pipe 32 in a diluted state with nitrogen.
상기 제2정화기(36)에서는 고주파 마이크로웨이브에 의해 이온과 라디칼 및미분해가스의 분해작용이 일어나게 된다.In the second purifier 36, the decomposing action of ions, radicals and undecomposed gas occurs by high frequency microwaves.
즉, 하기한 바와 같은 이온과 라디칼의 재반응들이 발생하여 최종적으로 인체에 무해한 가스로 정화되게 된다.In other words, the following reactions of ions and radicals occur and are finally purified with a gas that is harmless to the human body.
N++ N+-------------> N2 N + + N + -------------> N 2
O-+ H++ H+--------> H2O O - + H + + H + --------> H 2 O
C++ O-+ O-+ E ----> CO2 C + + O - + O - + E ----> CO 2
CO-+ E -----------> CO2 CO - + E -----------> CO 2
이와 같은 과정을 거쳐 정화된 공기는 진공펌프(42)의 흡입에 의해 정화공기 이송배관(34)을 타고 촉매정화기(40)로 이송되게 된다.The purified air through this process is transported to the catalytic purifier 40 through the purge air transfer pipe 34 by suction of the vacuum pump 42.
여기에서, 상기 진공펌프(42)를 사용하게 되면 상기 제2정화기(36)에서 상압 혹은 고압을 가하여 처리할 경우라도 미분해된 가스가 곧바로 대기중으로 배출될 위험은 없게 된다.In this case, when the vacuum pump 42 is used, even if the second purifier 36 is subjected to normal pressure or high pressure, there is no risk of undissolved gas being immediately discharged into the atmosphere.
상기 촉매정화기(40)는 특히 삭스의 경우 제1,2정화기(26,36)를 거쳐 황과 산소와의 화학적 결합고리는 끊어지지만 황의 경우 그대로 공기중에 배출되면 또다른 대기오염을 초래할 수 있으므로 이 황을 집중적으로 제거할 수 있는 촉매를 충전시켜 포집토록 함이 더욱 바람직하다.The catalytic purifier 40 has a chemical bond between sulfur and oxygen through the first and second purifiers 26 and 36, particularly in the case of sax, but in the case of sulfur, it may cause another air pollution if it is discharged into the air as it is. More preferably, it is packed to collect the catalyst which can remove sulfur intensively.
아울러, 상기 제1,2정화기(26,36) 내부의 반응은 일정공간에 고주파를 인가하였을 때 분자간의 격렬한 충돌현상을 일으켜(즉, 유전가열방식을 유해가스에 이용한 것임) 용이한 분리,분해과정이 수반되게 된다.In addition, the reaction inside the first and second purifiers 26 and 36 causes intense collisions between molecules when high frequency is applied to a predetermined space (that is, using a dielectric heating method for harmful gases). The process is involved.
[실험예]Experimental Example
하기한 표 1은 본 발명의 장치 및 방법에 따라 실험한 예로서 유해성분의 저감효율의 성능을 나타내었다.Table 1 below shows the performance of the reduction efficiency of harmful components as an example of experiments according to the apparatus and method of the present invention.
이때 사용한 마이크로웨이브의 주파수는 2.45GHz를 사용하였고, 소비전력은 1400W 였으며, 오염된 농도는 가스분석기를 사용하여 측정하였다.The microwave frequency used was 2.45GHz, power consumption was 1400W, and the contaminated concentration was measured using a gas analyzer.
상기 표 1을 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 활성탄과 전자기파의 공진현상을 이용한 정화방식은 기존의 촉매방식 또는 촉매와 플라즈마를 동시에 사용하는 방식보다 에너지 소비가 적으면서도 유해가스의 성분과 양에 따라 사용촉매 및 정화기의 수 및 인가 전압을 용이하게 변경할 수 있어 매우 효율적이고 활용도가 높은 정화방식임을 확인할 수 있다.As can be seen from Table 1, the purification method using the resonant phenomenon of activated carbon and electromagnetic wave according to the present invention has a lower energy consumption than the conventional catalyst method or a method using a catalyst and a plasma simultaneously, but the composition and amount of harmful gases As a result, the number of catalysts and purifiers used and the voltage applied can be easily changed, indicating a highly efficient and highly available purification method.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 정화장치 및 정화방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.As described above in detail, the purifying apparatus and the purifying method of the present invention provide the following effects.
첫째, 촉매로 사용되는 활성탄을 재생하여 재활용할 수 있으므로 현저한 비용절감 효과를 얻을 수 있다.First, since activated carbon used as a catalyst can be regenerated and recycled, significant cost savings can be obtained.
둘째, 에너지 소비가 적고 장치의 소형화가 가능하다.Second, the energy consumption is small and the device can be miniaturized.
세째, 유해가스의 처리양에 신축적으로 대응하여 장치의 개수를 용이하게 가변시킬 수 있어 처리 대응능력이 뛰어나다.Third, the number of devices can be easily changed by flexibly responding to the amount of hazardous gas treatment, and excellent treatment capability.
네째, 발전설비나 제철설비, 소각로 및 석유화학제품을 생산하는 설비와 같은 대형설비에도 용이하게 설치 적용할 수 있다.Fourth, it can be easily installed and applied to large facilities such as power generation facilities, steelmaking facilities, incinerators and petrochemical production facilities.
다섯째, 활성탄의 흡착농도에 따라 필요시에만 정화장치를 가동하므로 에너지절감 효과가 현저히 향상된다.Fifth, the energy saving effect is remarkably improved because the purifier is operated only when necessary according to the adsorption concentration of activated carbon.
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