KR101300194B1 - 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기 - Google Patents
냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 펄스 코로나 방전에 의하여 유해가스를 처리하는 펄스 플라즈마 반응기에 관한 것이다.
상세하게는 펄스 전압을 받아 펄스 코로나 방전을 일으켜 라디칼 성분을 생성하고, 생성된 라디칼 성분으로 유해가스를 처리하는 펄스 플라즈마의 펄스 코로나 방전부를 통과한 유해가스 내에 반응하여 존재하는 이산화질소를 처리하기 위하여 암모니아를 첨가한다. 이때, 첨가되는 암모니아와 유해가스 내의 이산화질소의 반응이 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 이산화질소의 처리능력을 향상시키고자 유해가스를 냉각시키는 냉각용 열교환기를 설치한 펄스 플라즈마 반응기에 관한 것이다.
상세하게는 펄스 전압을 받아 펄스 코로나 방전을 일으켜 라디칼 성분을 생성하고, 생성된 라디칼 성분으로 유해가스를 처리하는 펄스 플라즈마의 펄스 코로나 방전부를 통과한 유해가스 내에 반응하여 존재하는 이산화질소를 처리하기 위하여 암모니아를 첨가한다. 이때, 첨가되는 암모니아와 유해가스 내의 이산화질소의 반응이 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 이산화질소의 처리능력을 향상시키고자 유해가스를 냉각시키는 냉각용 열교환기를 설치한 펄스 플라즈마 반응기에 관한 것이다.
Description
본 발명은 펄스 코로나 방전에 의하여 유해가스를 처리하는 펄스 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 상세하게는 펄스 코로나 방전이 일어나는 방전부를 통과한 유해가스 내의 이산화질소가 암모니아와 반응이 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써 이산화질소의 처리능력을 향상시킬 수 있도록 이루어진 유해가스를 냉각시키는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기에 관한 것이다.
일반적으로, 대규모 소각장 및 연소설비를 갖춘 발전소, 제조공장 등에서는 입자상 물질 및 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 등과 같은 유해성 가스를 포함하는 유해(배출)가스를 방출하며, 이러한 유해(배출)가스에 포함되어 있는 입자상 물질과 유해성 가스를 처리하기 위하여 소각장 및 연소설비를 갖춘 발전소, 제조공장 등에는 유해가스 처리설비(장치)가 설치된다.
상기 유해가스 처리설비 중에는 입자상 물질을 하전시켜 처리하는 플라즈마 반응기(장치)를 이용한 전기집진장치가 있으며, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 등의 유해성 가스를 처리하는 장치에는 질소산화물의 경우 선택적 촉매환원법(SCR)으로 처리하며, 황산화물은 전기집진기로 입자상 물질을 처리한 후 배연탈황법(FGD)으로 처리하는 것이 널리 상용화되어 있다.
도 1과 같이 근래 사용되고 있는 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 처리를 위한 펄스방전 플라즈마 가스처리장치는 고전압 인가 방전극과 대응 접지극 사이에 고전압 펄스전압을 인가하고 참가제로 암모니아(NH3) 또는 탄화수소(HC)를 첨가하여 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)은 질산염과 황산염으로 변환시키는 플라즈마 반응기(Plasma Reactor)와, 변환된 상기 질산염과 황산염은 질산 염모늄, 황산 암모늄 등의 입자상 물질로 변환되어 후단에 설치되어 있는 전기집진기(ESP)에서 포집하여 제거하도록 하고 있다.
그러나, 펄스방전 플라즈마 반응기(Plasma Reactor)에서는 질산 염모늄, 황산 암모늄 등으로 변환된 입자상 물질이 내벽에 포집되어 플라즈마 방전 성능을 감소시키고, 이상방전을 발생시켜 장기 운전이 어려운 단점이 있으며, 변환된 생성입자는 매우 작은 미세입자로 래핑(rapping)과 같은 기존의 탈진방법으로 제거하기가 매우 어려운 문제점을 가지고 있다.
도 2와 같이 본 출원인에 의하여 부식을 일으키는 강 산성가스로부터 집진판(접지극)을 보호하기 위한 기술이 (KR) 등록특허 제10-1015057호인 내부식성의 반도체/LCD 공정 배가스 정전 후처리장치가 제공되어 있다.
상기 본 출원인에 의하여 제공되어 있는 (KR) 등록특허 제10-1015057호인 내부식성의 반도체/LCD 공정 배가스 정전 후처리장치에서는 코로나 방전을 이용하여 미세입자를 하전시켜 집진하되, 산성가스로부터 집진판을 보호하기 위하여 수막용 분사장치가 설치된 전기집진장치(A)와, 패킹볼이 충진되어 있는 스크러버에 세정액을 분사하여 가스를 제거하되, 세정액을 하전하는 세정액 하전장치가 설치되어 있는 스크러버장치(B)가 제공되어 있다.
또한, 본 출원인에 의하여 펄스 코로나 방전으로 인하여 다량의 라디칼과 암모니아(NH3) 또는 탄화수소(HC) 등과 같은 첨가제를 이용하여 유해성 가스를 처리하는 유해가스 처리시스템에 관한 기술이 (KR) 공개특허 제10-2010-01366607호로 제공되어 있다.
상기 종래에 제공되어 있는 펄스 플라즈마 반응기에서 펄스 코로나 방전을 일으키는 펄스 코로나 방전부를 통과하는 유해가스 내에는 다량의 이산화질소를 포함하고 있으며 이를 처리하고자 암모니아와 같은 첨부가스를 투입하나, 유해가스의 온도가 높아 공급되는 첨부가스와 이산화질소가 잘 반응하지 않아 처리 효율이 낮아지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로,
본 발명은 펄스 코로나 방전부를 통과한 유해가스의 온도가 높아 첨부되는 첨부가스와의 반응이 용이하지 못함으로써 이산화질소의 처리능력이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있는 펄스 플라즈마 반응기를 제공하고자 한다.
즉, 펄스 코로나 방전부를 통과한 유해가스를 첨부가스와의 반응이 잘 일어날 수 있도록 냉각시킬 수 있는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기를 제공하고자 한다.
또한, 펄스 코로나 방전부의 집진면(부)인 접지극이 나노 펄스 코로나 방전시 생성하는 라디칼과 반응하여 질산 염모늄, 황산 암모늄 등으로 변환된 입자상 물질로부터 보호할 수 있도록 수막수단이 구비하는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 발명된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기는, 유해가스를 처리하는 펄스 플라즈마 반응기에 있어서, 펄스 전압을 인가받아 펄스 코로나 방전을 일으키는 펄스 코로나 방전부를 통과한 유해가스를 냉각시켜 공급되는 첨부가스의 반응을 용이하게 함을 특징으로 한다.
상기 펄스 플라즈마 반응기는, 중공(中空) 관으로 형성된 실린더형 집지극과, 상기 집지극 내에 설치된 봉 또는 와이어 형태로 이루어진 방전극과, 펄스 전압인가장치를 포함하는 펄스 코로나 방전부와; 상기 펄스 코로나 방전부를 통과한 유해가스 내에 유해성 가스와 반응을 일으키는 첨부가스를 공급하는 가스공급부와; 상기 유해가스를 냉각시키는 냉각용 열교환기를 포함하거나,
또는, 상기 펄스 플라즈마 반응기는, 상측에 수막수단이 구비되고 지면과 수직방향으로 설치된 실린더형 접지극과, 상기 실린더형 접지극의 내에 설치된 봉 또는 와이어 형태로 이루어진 방전극과, 상기 펄스 전압을 인가하는 펄스전압인가장치로 이루어진 펄스 코로나 방전부와; 상기 펄스 코로나 방전부의 하측에 설치되어 세정액을 저장하는 세정액 탱크와; 상기 세정액 탱크 내의 세정액을 수막수단으로 공급하는 세정액 순환수단과; 상기 실린더형 접지극의 하측 부분에 설치되어 유해가스와 세정액을 분리하는 세정액 분리수단과; 상기 펄스 코로나 방전부를 통과한 유해가스 내에 유해성 가스와 반응하는 첨부가스를 공급하는 가스공급부와; 상기 유해가스를 냉각시키는 냉각용 열교환기를 포함하는 것이다.
상기와 같이 이루어진 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기는, 다량의 라디칼을 생성시키는 나노 펄스 코로나 방전부를 통과한 유해가스를 냉각시킴으로써 유해가스 내에 포함되어 있는 이산화질소가 암모니아와의 반응하기 용이하도록 환경을 제공하여 이산화질소의 처리효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 이산화질소와 암모니아의 반응이 잘 이루어지도록 환경을 제공함으로써 첨부가스의 사용량을 줄일 수 있어 첨부가스의 낭비로 인한 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 나노 펄스 코로나 방전부의 실린더형 접지극에 수막을 형성하는 수막수단이 구비됨으로써 집진면(부)인 실린더형 접지극을 나노 펄스 코로나 방전시 생성하는 라디칼과 반응하여 변환되는 질산 염모늄, 황산 암모늄 등으로부터 보호할 수 있는 동시에 수막을 형성하는 세정액(물)에 의하여 나노 펄스 코로나 방전부의 온도상승을 방지하여 이산화질소와 암모니아의 반응을 향상시키고, 이산화질소가 세정액(물)에 의하여 일부 제거할 수 있다.
도 1은 종래에 실시 중에 있는 저온 플라즈마 공법의 개념도.
도 2는 본 발명의 출원인에 의하여 제공된 종래기술인 내부식성의 반도체/LCD 공정 배가스 정전 후처리장치의 구성 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 구성개략도.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 단면개략도.
도 5는 도 3에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 상부 상세개략도.
도 6은 도 3에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 상부 평단면개략도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 구성개략도.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 단면개략도.
도 9는 도 7에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 상부 평단면개략도.
도 10은 도 7에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 하부 단면개략도.
도 2는 본 발명의 출원인에 의하여 제공된 종래기술인 내부식성의 반도체/LCD 공정 배가스 정전 후처리장치의 구성 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 구성개략도.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 단면개략도.
도 5는 도 3에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 상부 상세개략도.
도 6은 도 3에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 상부 평단면개략도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 구성개략도.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 단면개략도.
도 9는 도 7에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 상부 평단면개략도.
도 10은 도 7에 도시된 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 하부 단면개략도.
첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 펄스 전압을 인가받아 펄스 코로나 방전을 일으켜 생성되는 라디칼로 유해가스 내의 유해물질인 입자상 물질과 유해성 가스를 제거하도록 이루어진 펄스 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 상세하게는 유해가스의 온도가 고온으로 인하여 첨부되는 첨부가스의 반응이 잘 이루어지지 않아 발생하는 문제점을 해결하고자 유해가스의 온도를 첨부가스와의 반응이 잘 이루어질 수 있도록 냉각할 수 있도록 냉각용 열교환기를 설치한 펄스 플라즈마 반응기이다.
이러한 본 발명의 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기에 대하여 그 실시 예를 도시한 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 구성은, 크게 펄스 코로나 방전을 일으켜 O, OH, HO2 와 같은 다량의 라디칼을 생성하는 펄스 코로나 방전부(10)와, 상기 펄스 코로나 방전부(10)의 집진면에 수막을 형성하는 수막수단(20)과, 상기 수막수단(20)에 사용되는 세정액(물)을 저장하는 세정탱크(30)와, 상기 세정탱크(30) 내의 세정액(물)을 수막수단(20)에 공급하는 세정액 순환수단(40)과, 유해가스에 유해성 가스를 처리하기 위하여 공급되는 첨부가스를 공급하는 가스공급부(60)와, 유해가스의 온도를 냉각시켜 첨부가스와의 반응이 잘 이루어지도록 하기 위한 냉각용 열교환기(70)로 구성된다.
상기 펄스 코로나 방전부(10)는 중공(中空) 관으로 형성되어 집진을 하는 실린더형 집지극(11)과, 상기 집지극(11) 내에 설치된 방전극(12)과, 상기 실린더형 집지극(11)과 방전극(12)과 전기적으로 연결되어 실린더형 집지극(11)과 방전극(12) 사이에 펄스 코로나 방전이 일어나도록 펄스 전압을 인가하는 펄스 전압인가장치(13)로 구성된다.
상기 실린더형 집지극(11)은 도 3과 같이 지면과 수직방향으로 설치된다. 이는 수막수단(20)으로 공급되는 세정액이 중공(中空) 관으로 형성되어 집진을 하는 실린더형 집지극(11)의 내부면에 수막을 형성한 후 하측으로 흘러내리도록 한다. 또한, 중공(中空) 관으로 형성된 실린더형 집지극(11)의 내주면은 수막형성이 잘 이루어지도록 코팅층(14)이 형성될 수 있으며, 상기 코팅층(14)은 TiO2 나노입자를 담금법으로 코팅하여 형성된다.
상기 방전극(12)은 중공(中空) 관으로 형성된 실린더형 집지극(11)에 설치되는 것으로, 와이어 또는 다수개의 방전핀이 형성된 봉 형태로 형성된다. 상기 와이어로 형성되는 경우에는 탄소섬유 또는 금속섬유로 형성된다.
도 4와 같이 바람직하게 방전극(12)은 와이어로 이루어지며, 상기 와이어로 이루어진 방전극(12)은 실린더형 집지극(11)의 상부와 하부에 각각 형성되어 있는 상부설치대(12a)와 하부설치대(12b)에 설치되어 실린더형 접지극(11)의 중앙부에 유해가스의 이동방향인 길이방향으로 길게 설치된다.
상기 전압인가장치(13)는 50ns~500ns의 펄스상승시간을 갖고, 100~1000ns의 펄스길이(FWHM:frll width half maximum)와 200Hz~2000Hzdml 펄스주기를 가지며, 펄스 최고인가전압은 100kV로 조절되는 사양을 갖는 것이 바람직하다.
이러한 상기 펄스 코로나 방전부(10)는 펄스 전압을 인가하는 펄스 전압인가장치(13)로부터 실린더형 집지극(11)과 방전극(12)에 펄스 전압이 인가되면, 펄스 코로나 방전이 발생되어 다량의 O, OH, HO2 와 같은 라디칼을 생성하며, 상기 펄스 코로나 방전부(10)는 유해가스의 이동방향으로 균일하게 펄스 코로나 방전이 일어나는 실린더형 집지극(11)과 방전극(12) 사이를 통과함으로써 펄스 코로나 방전으로 생성된 라디칼과 유해가스 내의 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 등과 같은 유해성 가스와의 반응을 좋게 할 수 있다.
상기 수막수단(20)은 집진을 하는 펄스 코로나 방전부(10)의 실린더형 집지극(11) 내부면에 수막을 형성하여 집진되는 입자상 물질을 제거하고, 펄스 코로나 방전부(10)의 온도가 상승하는 것을 방지한다.
이러한, 상기 수막수단(20)은 세정탱크(30) 내에 저장되어 있는 세정액을 세정액 순환수단(40)으로 공급받아 연속적으로 수막을 형성하는 것으로, 도 5와 도 6을 참조하면, 수막수단(20)은 실린더형 접지극(11)의 상부 외주연에 설치된 수막용 챔버(21)와, 상기 수막용 챔버(21)와 연통되어 실린더형 접지극(11) 내부로 세정액을 배출하는 다수개의 수막용 노즐(22)로 이루어진다.
상기 다수개의 수막용 노즐(22)은 도 6과 같이 동일한 간격으로 방사선 형태로 배치되어 실린더형 접지극(11) 내부면에 균일하게 수막을 형성하도록 한다.
상기 세정탱크(30)은 펄스 코로나 방전부(10)의 하측에 배치(형성)되어 펄스 코로나 방전부(10)에 수막 형성시 사용된 세정액을 모집하여 재사용할 수 있도록 한다.
상기 세정액 순환수단(40)은 세정탱크(30) 내에 저장된 세정액(물)을 수막수단(20)에 공급하여 수막을 형성하도록 하는 것으로, 순환펌프(41)와 세정액(물) 내의 이물질을 제거하는 여과필터(42)로 구성된다.
상기 가스공급부(60)는 유해가스 내의 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)와 같은 유해성 가스를 처리하기 위하여 첨부가스를 공급하는 것으로, 보통 첨부가스는 암모니아(NH3) 또는 탄화수소(HC)가 사용된다.
이러한 첨부가스를 공급하는 상기 가스공급부(60)는 첨부가스를 분사하는 다수개의 분사노즐이 설치된 분사노즐부(61)와 첨부가스를 공급하는 첨부가스 공급장치(62)로 이루어진다.
상기 분사노즐부(61)는 보통 도 4와 같이 펄스 코로나 방전부(10)를 통과한 유해가스 내에 첨부가스를 공급할 수 있도록 설치될 수 있으며, 또는 펄스 코로나 방전부(10)의 전단부에 설치되어 유해가스가 펄스 코로나 방전부(10)에 유입전에 첨부가스가 혼합되어 유입되도록 할 수도 있다.
상기 냉각용 열교환기(70)는 펄스 코로나 방전부(10)를 통과한 유해가스의 온도를 냉각시켜 하기 화학식 1과 같이 이산화질소와 암모니아가 잘 반응하도록 한다.
[화학식 1]
3NO2 + 2NH3 → 2NH4NO3 + NO
이러한 냉각용 열교환기(70)에 사용되는 냉매를 다수개의 방열핀을 가지는 튜브에 공급하여 열교환을 시키는 간접방식의 열교환기가 사용되며, 상기 냉매는 공기 또는 액체(물) 등을 사용하는 공냉식 열교환기 또는 수냉식 열교환기가 사용되며, 보통 수냉식 열교환기가 사용된다.
도 7 내지 도 10은 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기에 대한 다른 실시 예를 나타낸 것이다.
도 7과 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기의 구성은, 크게 펄스 코로나 방전을 일으켜 O, OH, HO2 와 같은 다량의 라디칼을 생성하는 펄스 코로나 방전부(10)와, 상기 펄스 코로나 방전부(10)의 집진면에 수막을 형성하는 수막수단(20)과, 상기 수막수단(20)에 사용되는 세정액(물)을 저장하는 세정탱크(30)와, 상기 세정탱크(30) 내의 세정액(물)을 수막수단(20)에 공급하는 세정액 순환수단(40)과, 상기 펄스 코로나 방전부(10)의 수막형성에 사용된 세정액과 유해가스를 분리하는 세정액 분리수단(50)과, 유해가스에 유해성 가스를 처리하기 위하여 공급되는 첨부가스를 공급하는 가스공급부(60)와, 유해가스의 온도를 냉각시켜 첨부가스와의 반응이 잘 이루어지도록 하기 위한 냉각용 열교환기(70)로 구성된다.
전술되어 있는 도 3 내지 도 6의 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기와 동일한 구성은 동일한 부호를 사용하였으며, 동일한 구성에 대해서는 전술되어 있는 것과 동일하여 여기에서는 설명하지 않는다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 세정액 분리수단(50)은, 실린더형 접지극(11) 보다 지름의 크기가 작은 중공(中空) 관으로 이루어진 분리관(51)으로 형성되며, 상기 분리관(51)은 실린더형 접지극(11)과 동심원이 되도록 설치되어 실린더형 접지극(11)과 분리관(51) 사이에 수막을 형성한 후 세정액이 배출되는 틈새(52)를 가지도록 한다.
상기 분리관(51)은 유해가스가 세정액 탱크(30) 내를 통과하지 않도록 세정액 탱크(30)를 관통되게 설치되어 세정액 탱크(30) 하측에 위치한 유해가스 덕트 몸체와 연통하여 유해가스의 통로가 세정액 탱크(30)와 구분(구획)되도록 한다.
또한, 상기 실린더형 접지극(11)의 하단부(11b)보다 분리관(51)의 상단부(51a)가 높은 위치에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 설치된 세정액 분리수단(50)에 의하여 도 10과 같이 실린더형 접지극(11)에 수막을 형성한 세정액은 실린더형 접지극(11)과 분리관(51) 사이의 틈새(52)를 통하여 배출되어 세정액 탱크(30)에 저장되고, 실린더형 접지극(11)을 통과하는 유해가스는 분리관(51)으로 안내되어 유해가스 덕트 몸체로 이동된다.
이와 같이 이루어진 본 발명인 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기에서 펄스 코로나 방전부(10)를 통과시 유해가스 내에 포함되어 이산화질소는 실린더형 접지극(11) 내부면에 수막을 형성하는 세정액(물)에 의하여 일부 제거되며, 펄스 코로나 방전부(10) 통과 후 고온의 유해가스는 이산화질소가 암모니아와 반응이 쉽게 일어나도록 냉각용 열교환기에 의하여 냉각됨으로써 상기의 화학식 1과 같이 반응하여 처리되게 된다.
이와 같이 이루어진 본 발명의 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기는 펄스 코로나 방전을 이용한 펄스 프라즈마 반응기를 이용하여 유해성 가스를 포함하는 배출가스인 유해가스의 처리시 이산화질소와 암모니아의 반응이 쉽게 일어날 수 있도록 함으로써, 질소산화물(NOx)를 다량으로 함유하여 배출(유해)가스를 배출하는 곳에 적합하게 사용될 수 있을 것이다.
10 : 펄스 코로나 방전부 11 : 실린더형 접지극
12 : 와이어형 방전극 13 : 전압인가장치
14 : 코팅층
20 : 수막수단 21 : 수막용 챔버
22 : 수막용 노즐
30 : 세정액 탱크
40 : 세정액 순환수단 41 : 순환펌프
42 : 여과필터
50 : 세정액 분리수단 51 : 분리관
52 : 틈새
60 : 가스주입부
70 : 냉각용 열교환기
12 : 와이어형 방전극 13 : 전압인가장치
14 : 코팅층
20 : 수막수단 21 : 수막용 챔버
22 : 수막용 노즐
30 : 세정액 탱크
40 : 세정액 순환수단 41 : 순환펌프
42 : 여과필터
50 : 세정액 분리수단 51 : 분리관
52 : 틈새
60 : 가스주입부
70 : 냉각용 열교환기
Claims (10)
- 유해가스를 처리하는 펄스 플라즈마 반응기에 있어서,
펄스 전압을 인가받아 펄스 코로나 방전을 일으키는 펄스 코로나 방전부를 통과한 유해가스를 냉각시켜 공급되는 첨부가스의 반응을 용이하게 하되,
상기 펄스 코로나 방전부의 상부에는 집지극에 수막을 형성하는 수막수단이 형성됨을 특징으로 하는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기.
- 제1항에 있어서,
상기 펄스 플라즈마 반응기는,
중공(中空) 관으로 형성된 실린더형 집지극과, 상기 집지극 내에 설치된 봉 또는 와이어 형태로 이루어진 방전극과, 펄스 전압인가장치를 포함하는 펄스 코로나 방전부와;
상기 펄스 코로나 방전부를 통과한 유해가스 내에 유해성 가스와 반응을 일으키는 첨부가스를 공급하는 가스공급부와;
상기 유해가스를 냉각시키는 냉각용 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기. - 제1항에 있어서,
상기 펄스 플라즈마 반응기는,
상측에 수막수단이 구비되고 지면과 수직방향으로 설치된 실린더형 접지극과, 상기 실린더형 접지극의 내에 설치된 봉 또는 와이어 형태로 이루어진 방전극과, 상기 펄스 전압을 인가하는 펄스전압인가장치로 이루어진 펄스 코로나 방전부와;
상기 펄스 코로나 방전부의 하측에 설치되어 세정액을 저장하는 세정액 탱크와;
상기 세정액 탱크 내의 세정액을 수막수단으로 공급하는 세정액 순환수단과;
상기 실린더형 접지극의 하측 부분에 설치되어 유해가스와 세정액을 분리하는 세정액 분리수단과;
상기 펄스 코로나 방전부를 통과한 유해가스 내에 유해성 가스와 반응하는 첨부가스를 공급하는 가스공급부와;
상기 유해가스를 냉각시키는 냉각용 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각용 열교환기는 공냉식 또는 수냉식 열교환기임을 특징으로 하는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기. - 제4항에 있어서,
상기 냉각용 열교환기는 간접 열교환기임 특징으로 하는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 첨부가스는 암모니아(NH3)임을 특징으로 하는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 방전극은 탄소섬유 또는 금속섬유로 이루어짐을 특징으로 하는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기. - 제3항에 있어서,
상기 수막수단은 실린더형 접지극의 상부 외주연에 설치된 수막용 챔버와, 상기 수막용 챔버와 연통되어 실린더형 접지극 내부로 세정액을 배출하는 다수개의 수막용 노즐로 이루어짐을 특징으로 하는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기. - 제1항에 있어서,
상기 수막수단은 실린더형 접지극의 상부 외주연에 설치된 수막용 챔버와, 상기 수막용 챔버와 연통되어 실린더형 접지극 내부로 세정액을 배출하는 다수개의 수막용 노즐로 이루어짐을 특징으로 하는 냉각용 열교환기가 설치된 펄스 플라즈마 반응기. - 삭제
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