KR101539346B1 - 배기가스처리패키지 시스템 - Google Patents

배기가스처리패키지 시스템 Download PDF

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KR101539346B1
KR101539346B1 KR1020150053535A KR20150053535A KR101539346B1 KR 101539346 B1 KR101539346 B1 KR 101539346B1 KR 1020150053535 A KR1020150053535 A KR 1020150053535A KR 20150053535 A KR20150053535 A KR 20150053535A KR 101539346 B1 KR101539346 B1 KR 101539346B1
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desulfurization
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박찬규
여인설
조은영
박승민
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한국산업기술시험원
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Abstract

본 발명은 배기가스가 유입되는 유입부; 상기 유입부로 유입되는 배기가스의 유량 및 상기 배기가스 중의 분진, SOx 및 NOx의 농도를 측정하는 센서부; 상기 유입부에 결합되어, 상기 유입부로부터 전달된 배기가스 중 대기오염물질을 제거하는 배기가스처리패키지; 및 상기 배기가스처리패키지에 결합되어 상기 배기가스처리패키지를 거친 배기가스를 배출하는 배출부;를 포함하고, 상기 배기가스처리패키지는, 상기 유입부와 상기 배출부를 연결하는 메인유로; 상기 메인유로와 연결되며 상기 배기가스 중 분진을 제거하는 복수의 전기집진단위유닛으로 구성되는 전기집진모듈; 상기 메인유로와 연결되며 상기 배기가스 중 SOx를 제거하는 복수의 탈황단위유닛으로 구성되는 탈황모듈; 상기 메인유로와 연결되며 상기 배기가스 중 NOx를 제거하는 복수의 탈질단위유닛으로 구성되는 탈질모듈; 상기 센서부에서 측정된 배기가스의 유량 및 분진, SOx 및 NOx의 농도에 따라, 상기 메인유로로부터 상기 전기집진모듈의 전기집진단위유닛, 상기 탈황모듈의 탈황단위유닛, 상기 탈질모듈의 탈질단위유닛으로의 상기 배기가스 유입여부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기가스처리패키지 시스템이 제공된다.

Description

배기가스처리패키지 시스템{EXHAUST GAS TREATMENT PACKAGE SYSTEM}
본 발명은 배기가스처리패키지 시스템에 관한 것이다.
대기 배출가스에는 SOx, NOx 등의 오염물질이 포함되어 있으며, 이러한 오염물질을 처리하는 처리시설의 경우, 배출 시설의 규모(오염물질 발생 부분의 개구면적, 용량, 동력, 수량 등)에 따라 이를 처리하기 위한 다양한 종류의 처리시설(전기집진기, 촉매환원부, 탈황설비 및 탈질설비 등)의 사양이 결정되었다. 또한, 이러한 처리시설들은 대부분 대규모 발전시설, 제조시설 등에 기준을 두고 설계 및 제작되고 있다.
그런데 최근에는 초미세먼지, 악취물질 및 유해가스 등 대기오염물질의 관리 기준이 강화되고 있으며, 이를 해결하기 위한 연구 개발의 필요성이 점차 증가하고 있다. 또한, 대규모 처리시설이 들어서기 힘든 도서 산간 지역이나 저개발국 국가에서는 중규모 또는 소규모 시설에서 발생하는 대기오염물질의 저감장치의 개발이 요구된다.
본 발명의 발명가들은 위와 같은 문제점을 해결하고 개선하기 위해서 오랫동안 연구노력한 끝에 본 발명을 완성하게 되었다.
관련된 기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0382869호(2003.04.22 등록공고, 배기가스 처리시스템)가 있다.
본 발명의 목적은 배기가스의 대기오염물질 처리장치를 단위 유닛으로 규격화하여 처리 모듈을 구성하고, 대기오염물질의 처리 용량 및 처리 대상에 따라 이러한 단위 유닛 및 처리 모듈의 수량과 순서를 조합하여 배기가스 중의 대기오염물질을 처리하는 배기가스처리패키지 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 대기오염물질을 처리하는 처리 모듈은 동일한 처리용량의 단위 유닛으로 구성되도록 하여, 각 처리 모듈에서 동일한 유량이 처리될 수 있는 배기가스처리패키지 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 각각의 처리 모듈은 하나의 컨테이너에 수용되어 효율적으로 공간을 이용할 수 있으며, 컨테이너의 이동으로 쉽고 간편하게 처리 설비를 이동시킬 수 있는 배기가스처리패키지 시스템을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배기가스가 유입되는 유입부; 상기 유입부로 유입되는 배기가스의 유량 및 상기 배기가스 중의 분진, SOx 및 NOx의 농도를 측정하는 센서부; 상기 유입부에 결합되어, 상기 유입부로부터 전달된 배기가스 중 대기오염물질을 제거하는 배기가스처리패키지; 및 상기 배기가스처리패키지에 결합되어 상기 배기가스처리패키지를 거친 배기가스를 배출하는 배출부;를 포함하고, 상기 배기가스처리패키지는, 상기 유입부와 상기 배출부를 연결하는 메인유로; 상기 메인유로와 연결되며 상기 배기가스 중 분진을 제거하는 복수의 전기집진단위유닛으로 구성되는 전기집진모듈; 상기 메인유로와 연결되며 상기 배기가스 중 SOx를 제거하는 복수의 탈황단위유닛으로 구성되는 탈황모듈; 상기 메인유로와 연결되며 상기 배기가스 중 NOx를 제거하는 복수의 탈질단위유닛으로 구성되는 탈질모듈; 상기 센서부에서 측정된 배기가스의 유량 및 분진, SOx 및 NOx의 농도에 따라, 상기 메인유로로부터 상기 전기집진모듈의 전기집진단위유닛, 상기 탈황모듈의 탈황단위유닛, 상기 탈질모듈의 탈질단위유닛으로의 상기 배기가스 유입여부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기가스처리패키지 시스템이 제공된다.
이때, 상기 전기집진단위유닛, 상기 탈황단위유닛, 및상기 탈질단위유닛 각각은 상기 메인유로에 연결될 수 있다.
또한, 상기 전기집진단위유닛, 상기 탈황단위유닛, 상기 탈질단위유닛은 서로 동일한 유량을 처리하도록 규격화되어 있다.
상기 전기집진모듈, 상기 탈황모듈, 및 상기 탈질모듈 각각은 동일한 개수의 상기 전기집진단위유닛, 상기 탈황단위유닛, 상기 탈질단위유닛을 포함할 수 있당.
또한 본 발명은 상기 메인유로에 설치되고, 상기 메인유로로부터 상기 전기집진단위유닛, 상기 탈황단위유닛, 상기 탈질단위유닛 각각으로 상기 배기가스의 유입여부를 조절하는 복수의 조절밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 조절밸브를 제어할 수 있다.
상기 전기집진모듈, 상기 탈황모듈, 상기 탈질모듈은 서로 좌우 방향으로 배치되거나 또는 서로 상하 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명은 내부에 상기 배기가스처리패키지를 수용하는 컨테이너를 더 포함할 수 있다.
상기 전기집진단위유닛, 상기 탈황단위유닛, 및상기 탈질단위유닛은 처리되는 배기가스 용량이 1m3/min 내지 5m3/min 사이의 용량으로 동일하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 배기가스의 대기오염물질 처리장치를 단위 유닛으로 규격화하여 처리 모듈을 구성하고, 대기오염물질의 처리 용량 및 처리 대상에 따라 이러한 단위 유닛 및 처리 모듈의 수량과 순서를 조합하여 배기가스 중의 대기오염물질을 처리할 수 있다.
또한, 대기오염물질을 처리하는 처리 모듈은 동일한 처리용량의 단위 유닛으로 구성되도록 하여, 각 처리 모듈에서 동일한 유량이 처리될 수 있다.
또한, 각각의 처리 모듈은 하나의 컨테이너에 수용되어 효율적으로 공간을 이용할 수 있으며, 컨테이너의 이동으로 쉽고 간편하게 처리 설비를 이동시킬 수 있다.
본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 배기가스처리패키지 시스템을 착상하게 된 기본 원리 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 다양하게 조합될 수 있는 각 단위유닛의 조합을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스처리패키지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스처리패키지 시스템을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 배기가스처리패키지 시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 배기가스 처리를 위한 배기가스처리 설비로서, 배기가스 중의 SOx, NOx, 분진 등의 대기오염물질을 처리하기 위한 배기가스처리패키지 시스템에 관한 것이다. 즉, 배기가스 중의 질소산화물, 황산화물 등의 제거를 주목적으로 하여, 조합 가능한 복수의 대기오염물질 저감장치를 각 모듈의 단위유닛으로 규격화하고, 처리대상 배기가스의 용량 및 처리 대상 물질에 따라 각 모듈의 단위 유닛을 다양하게 조합하여, 이를 처리할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 배기가스처리패키지 시스템은 처리대상으로서 SOx, NOx, 분진 등의 대기오염물질에만 한정되는 것은 아니고, 배기가스에 따라 탄소화합물 등 기타 유해물질을 처리하는 장치를 추가적으로 포함시킬 수도 있다. 이때 추가되는 처리 장치 또한 규격화된 복수의 단위유닛을 포함하는 처리 모듈로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 배기가스처리패키지(200) 시스템을 착상하게 된 기본 원리 개념도이다. 즉, 도 1 및 도 2를 참조하면, 배출시설에서 배출되는 배기가스에는 황산화물, 질소산화물 등을 포함할 수 있고, 이를 처리하기 위하여, 전기집진기(1), 배연탈황설비(2)(FGD), 탈질설비(3)(SCR) 등의 처리 장치가 이용될 수 있다. 이때, 배출되는 배출가스의 처리 대상 물질에 따라, 처리 장치의 종류가 결정될 수 있고, 배출되는 배출가스의 유량에 따라 각 처리 장치의 처리 용량이 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 배기가스처리패키지(200) 시스템은 이러한 전기집진기(1), 배연탈황설비(2)(FGD), 탈질설비(3)(SCR)를 단위 유닛으로 규격화하고, 필요에 따라 이들을 조합하여 배기가스 중의 대기오염물질을 처리할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 다양하게 조합될 수 있는 각 단위유닛의 조합을 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예를 개념적으로 나타낸 것으로서, 도 3에는 각 단위 유닛인 전기집진단위유닛(221), 탈황단위유닛(231), 탈질단위유닛(241)이 각각 4개씩 구성되어 있다. 각 단위유닛은 처리대상물질 및 배기가스 유량에 따라서 다양한 조합으로 결정되어 배기가스 중 대기오염물질을 처리할 수 있다. 도 3은 그러한 다양한 구성 중, 2개의 전기집진단위유닛(221)과 2개의 탈황단위유닛(231)으로 구성되어 대기오염물질 중 분진과 황산화물을 제거하는 일례, 3개의 전기집진단위유닛(221)과 3개의 탈황단위유닛(231)으로 구성되어 대기오염물질 중 분진과 질소산화물을 제거하는 다른 예, 각 단위유닛이 2개씩 구성되어 대기오염물질 중 분진, 황산화물, 질소산화물을 제거하는 또 다른 예를 나타내고 있다. 이외에도 처리 대상이 되는 대기오염물질과 처리 용량에 따라 다양한 조합이 가능할 수 있다.
이 경우 각 단위유닛은 동일한 처리대상 용량으로 규격화될 수 있고, 이때 처리 용량은 1m3/min 내지 5m3/min으로 결정될 수 있다. 이러한 규격화를 통하여, 생산단계에서는 제품을 대량생산 가능하고, 사용단계에서는 규격화된 단위유닛의 조합으로 다양한 규모의 대기오염물질을 처리할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스처리패키지(200) 시스템을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 배기가스처리패키지(200) 시스템은 유입부(100), 센서부(110), 배기가스처리패키지(200), 배출부(300)를 포함할 수 있다.
유입부(100)는 대기오염물질을 포함하는 배기가스가 유입되어, 이를 배기가스처리패키지(200)에 전달하는 역할을 한다. 센서부(110)는 유입부(100)에 설치될 수 있고, 유입부(100)에 설치된 센서부(110)는 유입부(100)로 유입되는 배기가스의 유량 및 배기가스 중의 분진, 황산화물, 질소산화물 등의 농도를 측정할 수 있는 멀티센서를 포함할 수 있다. 이러한 멀티센서를 통하여 측정된 배기가스의 유량 및 각 대기오염물질의 농도로부터 배기가스처리패키지(200)의 다양한 조합이 결정될 수 있다.
배기가스처리패키지(200)는 유입부(100)에 결합되어 유입부(100)로부터 전달된 배기가스 중 대기오염물질을 제거하게 된다. 이때 배기가스처리패키지(200)는 메인유로(210), 전기집진모듈(220), 탈황모듈(230), 탈질모듈(240), 및 제어부를 포함할 수 있다.
메인유로(210)는 유입부(100)와 유출부 사이에 배치되어 유입부(100)로부터의 배기가스가 유출부로 전달되게 된다. 이때 메인유로(210)에는 전기집진모듈(220), 탈황모듈(230), 및 탈질모듈(240)이 결합되어 있어, 다양한 조합을 통하여 대기오염물질을 정량적, 선택적으로 제거할 수 있게 된다.
전기집진모듈(220)은 배기가스 중 분진을 제거하게 된다. 전기집진모듈(220)은 복수의 전기집진단위유닛(221)으로 구성될 수 있으며, 도 4에서와 같이, 그 개수가 4개일 수 있지만, 본 발명의 권리범위가 4개의 개수에 한정되는 것은 아니다. 이때, 전기집진단위유닛(221)의 처리 용량은 1m3/min 내지 5m3/min 사이의 어느 하나로 결정될 수 있으며, 이에 따라 나머지 탈황단위유닛(231), 탈질단위유닛(241)도 전기집진단위유닛(221)의 처리용량과 동일하게 결정된다.
탈황모듈(230)은 배기가스 중 황산화물을 제거하게 되며, 복수의 탈황단위유닛(231)으로 구성될 수 있다. 탈황단위유닛(231)의 처리용량 및 개수는 전기집진단위유닛(221)과 동일하게 구성될 수 있다.
탈질모듈(240)은 배기가승 중 질소산화물을 제거하게 되면, 복수의 탈질단위유닛(241)으로 구성될 수 있다. 탈질단위유닛(241)의 처리용량 및 개수 또한 전기집진단위유닛(221) 및 탈황단위유닛(231)의 개수와 동일하게 구성될 수 있다.
복수 중 각각의 전기집진단위유닛(221), 탈황단위유닛(231), 탈질단위유닛(241)은 메인유로(210)에 연결되어 메인유로(210)로부터 배기가스를 각각 유입받고, 배기가스를 메인유로(210)로 다시 복귀시키게 된다. 예를들어, 배기가스의 처리용량이 각 단위유닛의 2개의 처리용량이 필요하고, 처리대상물질이 분진과 황산화물이라면, 메인유로(210)는 2개의 전기집진단위유닛(221)으로만 배기가스를 유입하고, 이를 거친 배기가스는 다시 메인유로(210)를 거쳐 2개의 탈황단위유닛(231)을 거쳐 배출부(300)로 배출되게 된다.
제어부(미도시)는 메인유로(210)에서 각 단위유닛으로 배기가스가 유입되는 것을 조절하게 된다. 즉, 센서부(110)에서 측정된 배기가스의 유량 및 분진, 질소산화물, 황산화물의 농도에 따라 각 단위유닛의 조합과 개수를 결정하고 이에 따라 각 단위유닛으로의 배기가스 유입을 제어하게 된다.
이때, 메인유로(210)에는 전기집진단위유닛(221), 탈황단위유닛(231), 탈질단위유닛(241) 각각으로 유입되는 부분에 조절밸브가 형성될 수 있다. 제어부는 이러한 조절밸브의 개폐를 조절하여 각 단위유닛으로의 배기가스 유입을 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스처리패키지(200) 시스템을 나타낸 도면이다. 도 4와 다르게, 도 5에는 전기집진모듈(220), 탈황모듈(230), 탈질모듈(240)이 서로 상하 방향으로 배치될 수 있다. 전기집진모듈(220), 탈황모듈(230) 및 탈질모듈(240)이 수평방향으로 배치되거나 또는 수직방향으로 배치되어, 설치 장소 또는 설치 위치의 공간적 제약을 극복할 수 있게 된다.
도 5에서 보는 바와 같이, 전기집진모듈(220), 탈황모듈(230), 탈질모듈(240)이 서로 상하 방향으로 배치되는 경우, 메인유로(210)는 전기집진모듈(220)의 배출구에서 탈황모듈(230)의 유입구로 연결되고, 탈황모듈(230)의 배출구는 탈질모듈(240)의 유입구로 연결될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 배기가스처리패키지(200) 시스템은 내부에 전기집진모듈(220), 탈황모듈(230), 및 탈질모듈(240)을 수용하는 컨테이너(400)를 더 포함할 수 있다. 각 모듈이 컨테이너(400)에 수용됨으로서 공간을 효율적으로 이용할 수 있으며, 이동이 쉽고 간편해 질 수 있다. 이때, 컨테이너(400)에는 전력공급이 가능한 전력부를 포함하고, 또한 컨테이너(400)의 전면부에는 센서부(110)에서 측정된 배기가스 용량 및 배기가스 중의 대기오염물질 농도가 표시되고, 이에 따라 가동하는 각 모듈이 표시되는 디스플레이부가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 첨언한다.
1: 전기집진기
2: 배연탈황설비
3: 탈질설비
100: 유입부
110: 센서부
210: 메인유로
220: 전기집진모듈
221: 전기집진단위유닛
230: 탈황모듈
231: 탈황단위유닛
240: 탈질모듈
241: 탈질단위유닛
200: 배기가스처리패키지
300: 배출부
400: 컨테이너

Claims (8)

  1. 배기가스가 유입되는 유입부;
    상기 유입부로 유입되는 배기가스의 유량 및 상기 배기가스 중의 분진, SOx 및 NOx의 농도를 측정하는 센서부;
    상기 유입부에 결합되어, 상기 유입부로부터 전달된 배기가스 중 대기오염물질을 제거하는 배기가스처리패키지; 및
    상기 배기가스처리패키지에 결합되어 상기 배기가스처리패키지를 거친 배기가스를 배출하는 배출부;를 포함하고,
    상기 배기가스처리패키지는,
    상기 유입부와 상기 배출부를 연결하는 메인유로;
    상기 메인유로와 연결되며 상기 배기가스 중 분진을 제거하는 복수의 전기집진단위유닛으로 구성되는 전기집진모듈;
    상기 메인유로와 연결되며 상기 배기가스 중 SOx를 제거하는 복수의 탈황단위유닛으로 구성되는 탈황모듈;
    상기 메인유로와 연결되며 상기 배기가스 중 NOx를 제거하는 복수의 탈질단위유닛으로 구성되는 탈질모듈;
    상기 센서부에서 측정된 배기가스의 유량 및 분진, SOx 및 NOx의 농도에 따라, 상기 메인유로로부터 상기 전기집진모듈의 전기집진단위유닛, 상기 탈황모듈의 탈황단위유닛, 상기 탈질모듈의 탈질단위유닛으로의 상기 배기가스 유입여부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배기가스처리패키지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기집진단위유닛, 상기 탈황단위유닛, 및상기 탈질단위유닛 각각은 상기 메인유로에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    배기가스처리패키지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전기집진단위유닛, 상기 탈황단위유닛, 상기 탈질단위유닛은 서로 동일한 유량을 처리하도록 규격화되어 있는 것을 특징으로 하는,
    배기가스처리패키지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전기집진모듈, 상기 탈황모듈, 및 상기 탈질모듈 각각은 동일한 개수의 상기 전기집진단위유닛, 상기 탈황단위유닛, 상기 탈질단위유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배기가스처리패키지 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 메인유로에 설치되고,
    상기 메인유로로부터 상기 전기집진단위유닛, 상기 탈황단위유닛, 상기 탈질단위유닛 각각으로 상기 배기가스의 유입여부를 조절하는 복수의 조절밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 조절밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는,
    배기가스처리패키지 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전기집진모듈, 상기 탈황모듈, 상기 탈질모듈은 서로 좌우 방향으로 배치되거나 또는 서로 상하 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는
    배기가스처리패키지 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부에 상기 배기가스처리패키지를 수용하는 컨테이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배기가스처리패키지 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전기집진단위유닛, 상기 탈황단위유닛, 및상기 탈질단위유닛은 처리되는 배기가스 용량이 1m3/min 내지 5m3/min 사이의 용량으로 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는,
    배기가스처리패키지 시스템.

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