KR102012507B1 - 폐가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광물자원을 연료로 사용할 때 발생되는 이산화탄소, 일산화 황, 일산화 질소를 포함한 각종 화학물질을 갖는 폐가스를 정화시켜 줄 수 있는, 폐가스 정화장치에 관한 것이다.

Description

폐가스 정화장치{APPARATUS FOR PURIFICATION OF WASTE GAS}

본 발명은 광물자원을 연료로 사용할 때 발생되는 이산화탄소, 일산화 황, 일산화 질소를 포함한 각종 화학물질을 갖는 폐가스를 정화시켜 줄 수 있는, 폐가스 정화장치에 관한 것이다.

집집마다 사무실, 기관, 공장 등등 가시를 연로로 하여 폐가스를 유출하는 것은 눈에 보이진 않아도, 대류 작용을 통해 공기 중으로 흩어지고, 또한 폐가스는 무취, 무색으로 인해 사람들이 심각성을 인지하지 못한다.

그러나 이러한 폐가스의 경우, 밀폐된 공간에서 흡입하게 되면 폐가스의 농도 증가로 인해 질식의 우려가 있을 정도로, 독성물질이다.

가스보일러에서 가스가 연소하여 배출되는 폐가스 화학 성분에는 석탄화력 발전소에서 배출되는 이산화탄소, 일산화 황, 일산화 질소가 포함되어 있다.

한편, 이러한 일산화 황과 일산화질소가 공중에서 혼합되면서 미세먼지로 변하게 된다.

이러한 미세먼지가 기승을 부리는 시기는 한 여름이 아니라, 가을부터 늦은 봄까지이다. 즉, 가스 보일러의 사용 빈도가 높아지는 시기이다. 또한, 바람이 부는 시기보다는 따뜻한 날씨가 지속되는 경우에 미세먼지가 기승을 부린다.

본 출원인은, 이러한 폐가스를 정화시킬 수 있는 기술을 지속 개발한다면, 미세먼지에 대한 대응책이 될 수 있을 것이라 생각하고 있으며, 뿐만 아니라 폐가스 방출에 의한 환경오염, 인적피해 등의 문제를 해결할 수 있다고 생각한다.

이러한 문제를 해결하기 위한 정화장치를 제안하고자 한다.

한편, 폐가스를 정화하는 기술에 관련하여서는, 공개특허공보 제10-2018-0122113호에는 단계 교차 연소 기술에 의한 차세대 고효율 청정 연소 보일러 및 이를 이용한 연소방법이 기재되어 있다.

상기 기술은, 두 개 이상의 노즐을 통하여 두 종류의 연료를 혼소하는 기술이다. 첫 번째 일차 노즐의 연료는 디젤과 같은 전통적인 화석연료나 정제유와 같은 다양한 신재생 연료를 사용한다. 두 번째 노즐의 이차 연료로는 물을 50% 이상 혼합한 알콜 연료를 사용한다.

이러한 두 개의 노즐에 특성이 전혀 다른 두 개의 연료를 사용한 단계 교차 연소방법에 의하여 많은 열량을 제공하는 일차 연료에 함유된 다양한 공해 및 독성물질을 별도의 특별한 대기오염제어장치 없이 대기오염 배출기준치 이하로 배출시키면서 기존 연소 보일러와 비교하여 실질적으로 효율이 상승된 보일러 연소기술에 관한 것이다.

그러나 상기 기술의 경우, 본 출원인이 제안하고자 하는 기술과는 청정 기능측면에서 상이한 구조를 갖는다.

다른 한편, 석화 화력 발전에 관련하여, 배출되는 공기를 청정시키고자 다음의 기술들이 기재되어 있다.

등록특허공보 제10-0596034호에 기재된 화력발전소의 고순도 및 미립 석탄회 회수장치가 기재되어 있다.

상기 기술은, 분체중의 각 성분의 입도 및 비중차이를 이용한 원심분리 공정에 의해 미연탄소 함량이 낮고 분말도가 높은 화력발전소의 고순도 및 미립분 정제회 회수장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 화력발전소 등에서 발생하는 석탄회에 포함된 미연탄소 등을 용이하게 분리시키는 정제설비 등에 응용 가능한 고순도 및 미립 석탄회 회수장치에 관한 것이다.

발생되는 매연(연기, 가스 등)을 정화할 수 있는 기술에 관련하여서는, 등록특허공보 제10-1725377호에 발전소 배출가스 중의 이산화탄소 활용을 위한 발전소 배출가스 정화장치, 정화방법 및 이를 이용한 식물 재배방법이 기재되어 있다.

상기 기술은, 철이온이 용해된 흡수액을 제조하고 과산화수소를 첨가하여 발전소의 배출가스를 상기 흡수액에 통과시켜 발전소 배출가스 중에 포함된 아황산가스 및 질소산화물로부터 황산이온 및 질산이온을 생성하고 상기 황산이온 및 질산이온을 상온 상압에서 산화시키고 용해도를 증가시켜 상기 흡수액에 포집하고 이를 중화하여 제거하는 것을 특징으로 하고, 발전소 배출가스 중의 이산화탄소 활용을 위한 발전소 배출가스 정화장치로서 반응기의 내부는 세 개의 판막에 의해 구획되는 4개의 칼럼이 형성되고, 제1칼럼의 하부에 발전소의 배출가스가 주입되어 주입된 가스가 버블형태로 반응기 내부의 액상촉매와 함께 상승하게 하며, 이에 따라 상승한 액상촉매는 제1판막의 상단을 넘어 제2칼럼에서 하강한 다음 상기 제2판막의 하측을 통해 제3칼럼으로 이동하여 상승하고, 제3판막의 상단을 넘어 제4칼럼에서 하강한 다음 액상촉매는 반응기 하단부를 거쳐 다시 제1칼럼으로 이동하여 액상촉매가 순환하면서 배출가스 중 아황산가스 및 질소산화물은 반응기 내부에서 액상촉매의 흡수액에 포집하여 제거되고 이산화탄소는 반응기 상단의 기체배출구로 배출, 분리하는 것이다.

등록특허공보 제10-1757250호에는 발전소 배출가스 중의 이산화탄소 활용을 위한 발전소 배출가스 정화장치, 정화방법 및 이를 이용한 식물 재배방법이 기재되어 있다.

상기 기술은, 3번째 선행기술의 출원인이 출원한 기술로서, 3번째 선행기술과 유사하다.

그러나 상술된 선행기술들은 본 출원인이 제안하고자 하는 본 발명과 정화를 위한 전체적인 구조와, 이에 따른 정화방식이 상이하다.

공개특허공보 제10-2018-0122113호(2018.11.12.) 등록특허공보 제10-0596034호(2006.07.03. 공고) 등록특허공보 제10-1725377호(2017.04.26. 공고) 등록특허공보 제10-1757250호(2017.07.12. 공고)

본 발명의 목적은, 광물자원을 연료로 사용할 때 발생되는 이산화탄소, 일산화 황, 일산화 질소를 포함한 각종 화학물질을 갖는 폐가스를 정화시켜 줄 수 있는, 폐가스 정화장치를 제공하는데 있다.

상술된 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로 본 발명에 따른 폐가스 정화장치는,

연료로 사용시 발생되는 폐가스에 포함된 유해성분을 제거하는 정화장치에 관한 것으로 이러한 정화장치(10)는,

폐가스의 흡입과 배출을 담당하는 제1 구(11) 및 제2 구(12)와,

상기 제1 구(11)에 가장 인접하게 위치되어 상기 폐가스의 유해성분을 1차적으로 제거하는 제1 백금필터(13)와,

상기 제1 백금필터(13)의 다음 단에 위치되어 상기 제1 백금필터(13)를 통해 1차적으로 유해성분이 제거된 폐가스를 2차적으로 유해성분 제거를 하는 제2 백금필터(14)와,

상기 제2 백금필터(14)의 다음 단에 위치되어 상기 제2 백금필터(14)의 유해성분 제거기능이 지속될 수 있도록 열을 인가하는 히터(15)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폐가스 정화장치에 의하면, 광물자원을 연료로 사용할 때 발생되는 이산화탄소, 일산화 황, 일산화 질소를 포함한 각종 화학물질을 갖는 폐가스를 정화시켜 줄 수 있는 폐가스 정화장치를 제공할 수 잇다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 폐가스 정화장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐가스 정화장치의 내부 단면도를 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 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 사항은 본 발명의 가장 바람직한 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.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명은 광물자원을 연료로 사용할 때 발생되는 이산화탄소, 일산화 황, 일산화 질소를 포함한 각종 화학물질을 갖는 폐가스를 정화시켜 줄 수 있는, 폐가스 정화장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 통해 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 폐가스 정화장치의 구성을 나타낸 것이다.

첨부된 도면에 따른 본 발명의 폐가스 정화장치(10)는,

폐가스의 입, 출입 기능을 하는 제1 구(11) 및 제2 구(12)를 포함하는데, 이때, 제1 구(11)는 폐가스의 흡입 기능을 하는 유입구이고 제2 구(12)는 정화된 폐가스에 의한 청정공기를 배출하는 기능을 하는 배출구이다.

그리고 정화장치(10) 내부 중 제1 구(11) 방향의 선단에는 제1 백금필터(13)가 위치되고, 상기 제1 백금필터(13)의 후단에는 제2 백금필터(14)가 위치된다.

그리고 제2 백금필터(14)의 후방에는 히터(15)가 설치될 수 있다.

백금필터(13, 14)는 폐가스에 포함된 유해성분을 제거하는 기능을 하는데, 이러한 백금필터(13, 14)는 지속적인 사용에 의해 제거 기능이 저하될 수 있으나, 열원이 공급됨에 따라 강제재생(active) 방식으로 제거 기능이 재생될 수 있다.

이때, 원료(광물 자원)를 연료로 사용함에 따라 연소되어 발생된 폐가스가 머금는 온도에 의해 상기 폐가스는 고온의 온도를 갖기 때문에 제1 구(11)에 가까운 제1 백금필터(13)는 강제재생 방식을 반복하여 폐가스에 포함된 유해성분의 제거가 가능하다.

다만, 제2 백금필터(14)의 경우, 제1 백금필터(13)에서 작용되어 유해성분이 제거되면서 열의 손실이 발생될 수 있기 때문에, 1차적으로 제1 백금필터(13)에서 유해성분이 제거된 상태의 폐가스를 2차적으로 제거하더라도, 제거 효율이 저하될 수 있다.

이를 방지하기 위하여, 제2 백금필터(14)의 후단에는 약 15~20mm 간격으로 이격된 위치에 히터(15)를 설치하여 제2 백금필터(14)로 열원을 전달함으로써, 제2 백금필터(14)에서 유해성분 제거를 위한 기능이 강제재생에 의해 지속될 수 있도록 한다.

첨부된 도면의 도 2를 참조하여 부연한다.

도 2는 본 발명에 따른 폐가스 정화장치의 내부 단면도를 나타낸 것이다.

첨부된 도면의 도 2는 제2 구(12)의 방향에서 바라본 도면으로서, 이를 참조하면 정화장치(10)에 전기적인 연결로 히터(15)가 작동되어 열원을 방출할 수 있도록 한다.

따라서, 제1 백금필터(13)를 통해 1차적으로 유해성분이 제거된 폐가스는, 제2 백금필터(14)를 통해 제1 백금필터(13)와 동일한 제거효율로 유해성분이 2차 제거되어, 최종적으로 정화된 공기가 제2 구(12)를 통해 배출되도록 한다.

이러한 정화장치(10)에는 설치 및 고정을 위한 브라켓이 첨부된 도면과 같이 구성될 수 있고, 설계 조건에 따라서는 제1 구(11) 및 제2 구(12)를 도 1과 같이 모두 공기의 진행방향으로 개방시킬 수 있으며, 도 2와 같이 제1 구(11) 또는 제2 구(12) 중 어느 하나의 것을 공기의 진행방향과 수직된 방향으로 개방시킬 수도 있을 것이다.

한편, 다른 설계 조건에 따라서는, 백금필터(13, 14)의 위치를 공기의 진행방향 기준으로, 전/후방으로 일부 조절할 수 있다.

이를 위해 도면에 도시되지는 않았지만, 정화장치(10) 내면에 2개의 레일을 구비하되, 2개의 레일은 상호 마주하는 위치를 갖도록 한다.

그리고 백금필터(13, 14)의 어느 한 단부 일측에는 상기 2개의 레일 중 어느 하나의 레일을 따라 굴러가는 휠을 축에 결합하여 구성할 수 있다.

또한, 백금필터(13, 14)의 다른 단부 일측에는 'ㅗ'자 단면 형태를 갖는 연결부를 포함하도록 할 수 있다. 이때, 연결부의 수평면은 하부방향으로 길게 연장되어 소정의 높이를 갖도록 하되, 상기 수평면의 측벽에는 2개의 휠가 상기 2개의 레일 중 다른 하나의 레일을 따라 굴러갈 수 있도록 구성하고, 상기 2개의 휠 각각은 좌측과 우측에 나뉘어 구비되도록 한다.

이때, 연결부의 수평면에 구비된 휠을 가이드하는 레일은 '凹'의 형태로 구성되어 상기 수평면이 삽입되어 가이드될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 상기 연결부의 수평면에 구비된 휠을 가이드하는 레일은 수평면이 삽입되어 가이드되는 내벽 일측마다 일정 간격으로 고정홈이 형성되고, 2개의 내벽에 대하여 상기 고정홈이 지그재그 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 고정홈은 전체 면이 만곡되어 상기 휠이 타고 이동될 수 있도록 형성된다.

그리고 상기 연결부의 수직면과 수평면은 일체로 구성되지 않고, 상기 수평면에는 수직면이 삽입되기 위한 홈부가 형성된다. 이때, 상기 홈부는 '

'의 형상을 갖아 홈부의 개방된 입구가 홈부보다 크기가 작도록 구성할 수 있다.

그리고 수직면의 단부 중, 상기 홈부에 삽입되는 단부는 수직면의 다른 일측보다 직경이 크게 구성되어, 상기 수평면의 홈부에 삽입되어 고정된다.

이러한 수직면의 단부에는 토션스프링이 구비될 수 있는데, 상기 토션스프링의 일단부는 상기 홈부의 입구 일측에 고정되고, 다른 단부는 홈부 내벽 일측에 고정됨으로써, 상기 수직면이 수평면의 홈부로부터 회전되되, 외력(外力)이 제거되면 본래의 위치로 돌아올 수 있는 탄성을 갖도록 한다.

상기와 같이 구성됨에 따라, 연결부의 수직면에 연결된 백금필터(13, 14)는 정화장치(10) 내부에서 일정 길이만큼 전, 후 이동될 수 있는데, 이동 중 수평면의 측벽에 형성된 휠이 레일 내벽을 따라 이동하다가, 고정홈에 진입하게 되면, 토션스프링의 탄성에 의해 수평면이 수직면으로부터 회전된 상태에서 고정되어 별도의 외력(外力)이 인가되지 않는 이상 수평면이 고정홈에 고정된 상태가 되도록 한다. 즉, 이 상태가 백금필터(13, 14)가 움직이지 않고 고정되는 상태이다.

이를 참조하면, 토션스프링의 탄성은 수평면이 수직면으로부터 반듯한 위치가 아닌 상태가 되도록 탄성을 부여한다.

이 후, 백금필터(13, 14)를 당기거나 미는 외력(外力)이 발생되면, 수평면의 측벽에 형성된 휠이 고정홈의 만곡된 영역을 따라 이동하면서 다시 수평면이 수직면에 반듯한 방향을 갖게 됨에 따라 레일을 따라 수평면이 이동되어 백금필터(13, 14)를 이동시킬 수 있게 되는 것이다.

상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

10 : 정화장치
11 : 제1 구
12 : 제2 구
13 : 제1 백금필터
14 : 제2 백금필터
15 : 히터

Claims (3)

1. 연료로 사용시 발생되는 폐가스에 포함된 유해성분을 제거하는 정화장치에 있어서,
   상기 정화장치(10)는,
   폐가스의 흡입과 배출을 담당하는 제1 구(11) 및 제2 구(12)와,
   상기 제1 구(11)에 가장 인접하게 위치되어 상기 폐가스의 유해성분을 1차적으로 제거하는 제1 백금필터(13)와,
   상기 제1 백금필터(13)의 다음 단에 위치되어 상기 제1 백금필터(13)를 통해 1차적으로 유해성분이 제거된 폐가스를 2차적으로 유해성분 제거를 하는 제2 백금필터(14)와,
   상기 제2 백금필터(14)의 다음 단에 위치되어 상기 제2 백금필터(14)의 유해성분 제거기능이 지속될 수 있도록 열을 인가하는 히터(15)를 포함하되,
   상기 히터(15)는 상기 정화장치(10)의 외부에서 전기적으로 연결되어 열을 방출하고,
   상기 정화장치(10)는 외부 일측에 복수 개의 브라켓이 구성되며,
   상기 정화장치(10) 내면에 2개의 레일을 구비하되, 2개의 레일은 상호 마주하는 위치를 갖도록 하고,
   상기 백금필터(13, 14)의 어느 한 단부 일측에는 상기 2개의 레일 중 어느 하나의 레일을 따라 굴러가는 휠을 축에 결합하여 구성하며,
   백금필터(13, 14)의 다른 단부 일측에는 'ㅗ'자 단면 형태를 갖는 연결부를 포함하되,
   연결부의 수평면은 하부방향으로 길게 연장되어 소정의 높이를 갖도록 하고, 상기 수평면의 측벽에는 2개의 휠이 상기 2개의 레일 중 다른 하나의 레일을 따라 굴러갈 수 있도록 구성하고,
   상기 2개의 휠 각각은 좌측과 우측에 나뉘어 구비되도록 하며,
   연결부의 수평면에 구비된 휠을 가이드하는 레일은 '凹'의 형태로 구성되어 상기 수평면이 삽입되어 가이드되고,
   상기 연결부의 수평면에 구비된 휠을 가이드하는 레일은 수평면이 삽입되어 가이드되는 내벽 일측마다 일정 간격으로 고정홈이 형성되고, 2개의 내벽에 대하여 상기 고정홈이 지그재그 방향으로 형성되며,
   상기 고정홈은 전체 면이 만곡되어 상기 휠이 타고 이동될 수 있도록 형성되고,
   상기 연결부의 수직면과 수평면은 일체로 구성되지 않고, 상기 수평면에는 수직면이 삽입되기 위한 홈부가 형성되며, 상기 홈부는 '

   

   '의 형상을 갖아 홈부의 개방된 입구가 홈부보다 크기가 작도록 구성하고, 상기 수직면의 단부 중, 상기 홈부에 삽입되는 단부는 수직면의 다른 일측보다 직경이 크게 구성되어, 상기 수평면의 홈부에 삽입되어 고정되고,
   상기 수직면의 단부에는 토션스프링이 구비되되, 상기 토션스프링의 일단부는 상기 홈부의 입구 일측에 고정되고, 다른 단부는 홈부 내벽 일측에 고정됨으로써, 상기 수직면이 수평면의 홈부로부터 회전되되, 외력(外力)이 제거되면 본래의 위치로 돌아올 수 있는 탄성을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는, 폐가스 정화장치.
   
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