KR102157439B1 - 대기 오염 물질 제거를 위한 환상형 활성탄 카트리지 및 재생 시스템 - Google Patents
대기 오염 물질 제거를 위한 환상형 활성탄 카트리지 및 재생 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
오염 물질을 포함하는 배기가스를 순환시켜 오염 물질을 흡착하기 위한 환상형 활성탄 카트리지와, 이러한 환상형 활성탄 카트리지들의 재생을 위한 재생 시스템이 개시된다. 상기 환상형 활성탄 카트리지는, 제1 중공을 갖는 원통 형상으로 형성되고 측면에 복수 개의 망홀들이 형성되며 하면에는 기체의 흐름을 차단하기 위한 차단판을 포함하는 내부망과, 상기 내부망으로부터 소정의 간격으로 이격되게 상기 내부망을 둘러싸도록 위치하며 측면에 복수 개의 망홀들이 형성되는 외부망(12) - 상기 내부망의 측면과 상기 외부망의 측면 사이의 공간에 활성탄 채움 영역이 형성되고, 상기 활성탄 채움 영역의 상부와 하부는 개방됨 - 과, 상기 활성탄 채움 영역에 채워지는 활성탄과, 상기 내부망과 상기 외부망의 상부에 결합되어 상기 활성탄 채움 영역의 상부를 커버하는 상부 커버 부재 - 상기 상부 커버 부재는 상기 내부망의 제1 중공의 상부가 개방되도록 제2 중공을 가짐 - 과, 상기 활성탄 채움 영역의 하부를 커버하여 상기 활성탄 채움 영역에 채워진 상기 활성탄이 상기 활성탄 채움 영역으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 상기 내부망과 상기 외부망의 하부에 나사 결합되는 하부 커버 부재를 포함한다.
Description
본 발명은 활성탄 카트리지에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 대기 오염 물질을 흡착하여 제거하기 위한 환상형 활성탄 카트리지와 이러한 환상형 활성탄 카트리지의 활성탄에 흡착된 오염 물질을 탈착시켜 재생하기 위한 재생 시스템을 제공하는 것이다.
배기 가스의 정화, 배연 탈황, 상하수의 처리 등을 위해 활성탄이 일반적으로 활용되고 있다. 소각장, 발전소, 제철소, 식품제조공장, 도장시설, 또는 악취가 심하게 발생하는 공장 등에서 발생하는 배기가스에는 각종 오염 물질, 유해물질, 악취 유발 물질(이하, 편의상 이들을 '대기 오염 물질' 또는 '오염 물질'로 통칭함)이 포함되어 있으며, 이러한 대기 오염 물질 또는 대기 오염 물질을 포함하는 배기 가스를 정화시키고자 흡착탑의 형태로 현장에 널리 적용되고 있다.
활성탄 흡착탑의 경우, 활성탄을 분말형, 입자상 또는 섬유상 등의 형태로 사용하고 있는데, 분말형의 경우에는 활성탄의 뭉침 문제가 발생하고, 입자상의 경우에는 자루 또는 입자상으로 충적하고 사용 후 수거하며, 마찰에 의한 미분이 많이 발생하며, 섬유상의 경우에는 카트리지 형태로 많이 사용하고 있으며, 효율적이기는 하나 밀도가 낮으며 비용이 높은 단점이 있다.
활성탄 흡착탑에 사용되고 있는 활성탄은 일정기간 동안 사용후 교체해주어야 하는데, 활성탄의 교체시에는 활성탄 흡착탑의 운전을 중지하여야 하고, 잦은 활성탄 교체나 활성탄 교체 작업에 있어서 여러 가지 어려움이 따른다.
도 1은 종래의 환상형 활성탄 카트리지의 예로서, 도 1의 환상형 활성탄 카트리지는 고른 압력 분포에 의한 균일한 흐름, 탈착시에도 고른 탈착이 가능하고, 카트리지 장착 개수 증가에 의한 확장이 용이하며, 단회로 및 리크(leak)를 방지할 수 있는 이점이 있기는 하나, 활성탄 교체 작업시, 예컨대, 활성탄 카트리지 내에 활성탄을 채운 후 상단 또는 하단에 채운 활성탄이 이탈되지 않도록 커버로 마감하여야 하는데, 이러한 과정에서 불편함이 많이 따를 뿐만 아니라, 잘못 조립된 경우, 흡착탑에 적용시 또는 재생시에 활성탄이 하부로 이탈되는 상황이 빈번하게 발생한다.
한편, 활성탄의 재생을 위한 여러 가지 방식이 알려져 있다. 그 중 하나로서, 활성탄 흡착탑에 사용되는 활성탄의 재생을 위한 종래 방식으로서, 활성탄 흡착탑에 별도의 개별 재생 장치를 부착하는 형태가 알려져 있는데, 이러한 별도의 개별 재생 장치는 매우 고가이며, 대규모 산업단지에 적용하기에는 어려움이 있다.
이를 해결하고자, 도 2에 도시된 환상형 활성탄 카트리지(예컨대, 도 1에 도시된 환상형 활성탄 카트리지의 재생에 사용됨)의 재생 시스템이 출시된 바 있다. 이러한 종래의 활성탄 카트리지 재생 시스템에 있어서는, 고른 압력으로 효율적인 탈착과 재생이 가능하고, 다양한 시스템 구성에 의한 용제 회수/열회수가 가능하며 균일한 재생 품질이 가능하고 활성탄의 손실을 최소화할 수 있는 이점이 있으나, 환상형 활성탄 카트리지 하나하나를 별도의 재생 용기 내에 삽입하여 뚜껑을 닫은 상태에서 상부에서 공급라인을 통해 증기/고온의 공기(steam/hot air, 이하에서는 편의상 '스팀(steam)'으로 칭함)를 통과시키는 방식으로 진행되는 재생 시스템으로서, 활성탄 카트리지 각각에 대해 별도의 재생 용기가 필요하므로 별도의 재생 용기들을 배치할 비교적 넓은 공간이 필요하다는 단점이 있다.
따라서, 휘발성 유기 화합물(VOC)/악취 제거에 더욱 효과적이며, 간단하고 저렴하며 운전이 용이할 뿐만 아니라, 활성탄의 회수, 운반, 교체 및 재생을 쉽게 할 수 있는 활성탄 카트리지 및 이의 재생 시스템의 개발이 당해 기술 분야에서 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는, 종래의 환상형 활성탄 카트리지에서 활성탄의 교체 작업에 있어서 불편함이나 조립 불량 문제를 해소할 수 있는 환상형 활성탄 카트리지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 환상형 활성탄 카트리지 각각에 대한 재생 용기의 사용으로 인한 공간적 제약 또는 비용 상승 문제를 해결할 수 있는 개선된 환상형 활성탄 카트리지의 재생 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, 오염 물질을 포함하는 배기가스를 순환시켜 오염 물질을 흡착하기 위한 환상형 활성탄 카트리지는, 제1 중공을 갖는 원통 형상으로 형성되고 측면에 복수 개의 망홀들이 형성되며 하면에는 기체의 흐름을 차단하기 위한 차단판을 포함하는 내부망과, 상기 내부망으로부터 소정의 간격으로 이격되게 상기 내부망을 둘러싸도록 위치하며 측면에 복수 개의 망홀들이 형성되는 외부망 - 상기 내부망의 측면과 상기 외부망의 측면 사이의 공간에 활성탄 채움 영역이 형성되고, 상기 활성탄 채움 영역의 상부와 하부는 개방됨 - 과, 상기 활성탄 채움 영역에 채워지는 활성탄과, 상기 내부망과 상기 외부망의 상부에 결합되어 상기 활성탄 채움 영역의 상부를 커버하는 상부 커버 부재 - 상기 상부 커버 부재는 상기 내부망의 제1 중공의 상부가 개방되도록 제2 중공을 가짐 - 와, 상기 활성탄 채움 영역의 하부를 커버하여 상기 활성탄 채움 영역에 채워진 상기 활성탄이 상기 활성탄 채움 영역으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 상기 내부망과 상기 외부망의 하부에 나사 결합되는 하부 커버 부재를 포함하는 것을 특징한다.
일 실시예에 따라, 상기 내부망의 상단은, 상기 외부망의 상단보다 더 높게 형성되고 상기 상부 커버 부재의 상면과 동일한 평면을 이루도록 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 환상형 활성탄 카트리지는 상기 차단판의 하방으로 연장되는 제1 볼트 타입 체결부를 더 포함하고, 상기 하부 커버 부재는, 상기 제1 볼트 타입 체결부에 나사 결합되어 상기 활성탄 채움 영역의 하부를 커버하는 제1 파트와, 상기 제1 파트의 하부에서 상기 제1 볼트 타입 체결부에 더 결합되는 제2 파트를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 환상형 활성탄 카트리지는, 상기 차단판과 상기 외부망의 하단에 의해 지지되도록 결합되며 하방으로 연장되는 복수 개의 제2 볼트 타입 체결부들를 더 포함하고, 상기 하부 커버 부재는, 상기 복수 개의 제2 볼트 타입 체결부들 각각이 관통하도록 관통홀들이 형성되며 상기 활성탄 채움 영역의 하부를 커버하는 제1 파트와, 상기 제2 볼트 타입 체결부들 각각이 상기 관통홀들을 통과한 후 나사 결합되기 위한 제2 파트를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 상부 커버 부재의 직경은 상기 외부망의 직경보다 더 크다.
일 실시예에 따라, 상기 상부 커버 부재는 정사각형 형상의 평판으로 형성될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 활성탄 카트리지 재생 시스템은, 상기 환상형 활성탄 카트리지를 복수 개 수용하여 환상형 활성탄 카트리지들에 흡착된 오염 물질을 탈착시켜 재생하기 위한 활성탄 카트리지 재생 시스템으로서, 상기 복수 개의 환상형 활성탄 카트리지들을 수용하기 위한 챔버와, 상기 챔버 내로 스팀을 유입하기 위한 유입관과, 상기 환상형 활성탄 카트리지들에서 탈착된 오염 물질을 포함하는 탈착 가스의 배출을 위한 배출관이 형성된 탈착 장치와, 상기 배출관을 통해 배출되는 탈착 가스를 응축하여 액화시키는 응축기와, 상기 응축기로부터의 액화 결과물에서 유분과 물을 분리시키기 위한 유수분리기와, 상기 응축기로부터 배출되는 유증기, 상기 유수분리기로부터 배출되는 유증기, 및 상기 유수분리기에 의해 물과 분리되어 배출되는 유분을 이용하여 스팀을 발생시키는 보일러를 포함하며, 상기 보일러에 의해 발생되는 스팀은 상기 유입관을 통해 상기 챔버 내로 유입되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 탈착 장치는, 상기 유입관과 연통되는 돔 형상의 상부 하우징과, 상기 상부 하우징과 연통되고 내부에 상기 환상형 활성탄 카트리지들을 수용하는, 카트리지 수용부 - 상기 카트리지 수용부에는 내부에 수용되는 상기 환상형 활성탄 카트리지들 각각에 대응되는 연통홀들이 형성됨 - 와, 상기 배출관과 연통되는 돔 형상의 하부 하우징, 그리고, 상기 카트리지 수용부와 상기 하부 하우징 사이에 위치하여 상기 환상형 활성탄 카트리지들을 지지하며, 복수 개의 통공들이 형성되는 카트리지 지지부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 카트리지 지지부는, 상기 복수 개의 통공들이 형성된 메쉬 구조물과, 상기 환상형 활성탄 카트리지의 유동을 방지하기 위한 하부 홀더를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 활성탄 카트리지 재생 시스템은, 상기 카트리지 수용부 내에 수용된 상기 환상형 활성탄 카트리지들에 상기 유입관을 통해 스팀을 제공함으로써 활성탄 카트리지 내에 흡착된 오염물질을 탈착시켜 상기 배출관을 통해 탈착 가스 형태로 배출시키는 탈착 가스 배출 단계와, 상기 탈착 가스 배출 단계 진행 후, 상기 배출관을 통해 상기 카트리지 수용부 측으로 열풍을 제공하여, 상기 카트리지 수용부 내에 수용된 상기 환상형 활성탄 카트리지들로부터 수분을 증발시켜 상기 유입관을 통해 수분을 함유한 열풍 형태로 배출시키는 열풍 건조 단계를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 탈착 가스 배출 단계는, 상기 유입관을 통해 상기 상부 하우징 내로 스팀이 유입되고, 상기 상부 하우징 내부에 유입된 스팀이 상기 연통홀들을 통해 상기 환상형 활성탄 카트리지들 각각의 제1 중공으로 유입되고, 상기 환상형 활성탄 카트리지들 각각의 제1 중공으로 유입된 스팀이 상기 내부망과 상기 외부망 사이의 활성탄을 통과하여 상기 활성탄에 흡착된 오염물질을 탈착시킨 후 탈착된 오염물질을 포함하는 상기 탈착 가스가 상기 환상형 활성탄 카트리지들 각각의 외부망과 카트리지 수용부 사이의 공간으로 배출되고, 상기 외부망과 상기 카트리지 수용부 사이의 공간으로 배출된 상기 탈착 가스가 상기 카트리지 지지부를 통과하여 상기 하부 하우징 내로 유입되고, 상기 하부 하우징 내로 유입된 상기 탈착 가스가 상기 배출관을 통해 배출되는 과정을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 열풍 건조 단계는, 상기 배출관을 통해 상기 하부 하우징 내로 열풍이 유입되고, 상기 하부 하우징 내부에 유입된 열풍이 상기 카트리지 지지부를 통과하여 상기 외부망과 상기 카트리지 수용부 사이의 공간으로 유입되고, 상기 외부망과 상기 카트리지 수용부 사이의 공간으로 유입된 열풍이 상기 외부망과 상기 내부망 사이의 활성탄을 통과하여 상기 활성탄에 함유된 수분을 증발시킨 후 증발된 수분을 함유하는 열풍이 상기 환상형 활성탄 카트리지들 각각의 제1 중공으로 유출되어 상기 연통홀들을 통해 상기 상부 하우징 내부로 유입되고, 상기 상부 하우징 내부로 유입된 상기 증발된 수분을 함유하는 열풍이 상기 유입관을 통해 배출되는 과정을 포함한다.
본 발명은 개선된 환상형 활성탄 카트리지를 제공함으로써, 종래의 환상형 활성탄 카트리지에서 활성탄의 교체 작업에 있어서 불편함이나 조립 불량 문제를 해소할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 개선된 환상형 활성탄 카트리지의 재생 시스템을 제공함으로써, 환상형 활성탄 카트리지 각각에 대한 재생 용기의 사용으로 인한 공간적 제약이나 이로 인한 비용 상승 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 종래의 환상형 활성탄 카트리지의 한 유형을 나타낸 도면이고,
도 2는 종래의 환상형 활성탄 카트리지의 재생 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지를 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 도 3의 환상형 활성탄 카트리지의 단면을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지를 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 도 5의 환상형 활성탄 카트리지의 단면을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지의 재생 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 도 7에 사용되는 탈착 장치(20)의 일 예를 설명하기 위한 도면이고,
도 9는 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 분해도이고,
도 10은 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이고,
도 11은 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 탈착 가스 배출 단계를 설명하기 위한 도면이고,
도 12는 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 열풍 건조 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 환상형 활성탄 카트리지의 재생 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지를 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 도 3의 환상형 활성탄 카트리지의 단면을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지를 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 도 5의 환상형 활성탄 카트리지의 단면을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지의 재생 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 도 7에 사용되는 탈착 장치(20)의 일 예를 설명하기 위한 도면이고,
도 9는 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 분해도이고,
도 10은 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이고,
도 11은 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 탈착 가스 배출 단계를 설명하기 위한 도면이고,
도 12는 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 열풍 건조 단계를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지는, 오염 물질을 포함하는 배기 가스를 순환시켜 오염 물질을 흡착하기 위해 흡착탑에 적용되는 것으로서, 상기 환상형 활성탄 카트리지는, 각각 복수 개의 망홀들이 형성되고 동축 배열되는 다공성의 내부망과 외부망을 포함하며, 내부망과 외부망 사이에 활성탄이 채워진다. 내부망과 외부망의 상부에는 상부 커버 부재가 결합되고, 하부에는 하부 커버 부재가 결합되어 내부망과 외부망 사이에 채워진 활성탄의 이탈을 방지한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명된다. 첨부된 도면들 및 이를 참조하여 설명되는 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자로 하여금 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 간략화되고 예시된 것임에 유의하여야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 환상형 활성탄 카트리지의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지(10)에서, 먼저 내부망(11)은, 제1 중공(IH)을 갖는 원통 형상으로 형성되고 측면에 복수 개의 망홀들(H1)이 형성되고 하면에는 기체의 흐름을 차단하기 위한 차단판(111)을 포함한다. 흡착탑 등에 적용되어 대기 오염 물질을 제거하는 동작시, 측면에 형성된 복수 개의 망홀들(H1)은 오염 물질을 포함하는 기체가 외부망(12)의 외측에서 유입되어 활성탄에 의해 흡착된 후 제1 중공(IH)을 통해 나갈 수 있게 해주고, 재생 시스템을 이용한 재생 작업시, 제1 중공(IH)을 통해 들어오는 스팀이나 기체가 하부로 바로 나가지 않도록 차단판(111)이 차단하여, 내부망(11) 측면의 망홀들(H1)을 통해 활성탄을 통과하도록 한다.
외부망(12)은 사이에 활성탄을 채울 수 있도록 활성탄 채움 영역을 형성하기 위해 내부망(11)으로부터 소정의 간격으로 이격되게 내부망(11)을 둘러싸도록 위치하며 측면에 복수 개의 망홀들이 형성된다. 활성탄 채움 영역(115)의 상부와 하부는 개방되나, 이후에 설명될 상부 커버 부재(13)와 하부 커버 부재(14)에 의해 커버링된다.
상부 커버 부재(13)는 내부망(11)과 외부망(12)의 상부에 결합되어 활성탄 채움 영역(115)의 상부를 커버한다. 상부 커버 부재(13)는 내부망(11)의 제1 중공(IH)의 상부가 개방되도록 제2 중공(참조부호 미표기)을 갖는다. 따라서, 상부 커버 부재(13)는 환상형 활성탄 카트리지(10)의 상부에서 내부망(11)의 제1 중공(IH) 부분만 개방시키고 그 나머지 부분을 모두 커버링한다. 도 4에서 C1으로 도시된 바와 같이, 내부망(11)의 상단은 외부망(12)의 상단보다 더 높게 형성되고 상부 커버 부재(13)의 상면과 동일한 평면을 이루도록 형성된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 커버 부재(13)의 직경은 외부망(12)의 직경보다 더 크게 형성된다. 또한, 상부 커버 부재(13)는 정사각형 형상의 평판으로 형성될 수 있다. 내부망(11)의 상단, 외부망(12)의 상단, 및 상부 커버 부재(13)의 이러한 특징들은, 이후 카트리지 재생 시스템을 통한 카트리지 재생 작업시, 탈착 장치 내에 안정적으로 고정시킬 수 있도록 해준다.
하부 커버 부재(14)는 활성탄 채움 영역(115)의 하부를 커버하여 활성탄 채움 영역(115)에 채워진 활성탄이 활성탄 채움 영역(115)으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 내부망(11)과 외부망(12)의 하부에 나사 결합된다. 도 3의 (b)는 차단판(111)의 하방으로 연장되어 형성된 제1 볼트 타입 체결부(16)의 특징을 나타내기 위해 도 3의 (a)에서 내부망(11)과 외부망(12)의 하단이 잘 보이도록 뒤집어서 나타낸 도면이다. 제1 볼트 타입 체결부(16)는 차단판(111)의 하방으로 연장 형성되어 하부 커버 부재(14)가 안정적으로 체결되어 내부망(11)과 외부망(12) 사이에 채워진 활성탄이 빠져나가지 않도록 해준다. 하부 커버 부재(14)는 제1 볼트 타입 체결부(16)에 나사 결합되어 활성탄 채움 영역(115)의 하부를 커버하는 제1 파트(1141)와, 제1 파트(1141)의 하부에서 제1 볼트 타입 체결부(16)에 더 결합되는 제2 파트(1142)를 포함한다. 제1 파트(1141)와 제2 파트(1142)가 제1 볼트 타입 체결부(16)에 결합되어 활성탄 채움 영역(115)의 하부를 커버하고 있는 상태가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에서 활성탄 채움 영역(115) 내에는 활성탄이 위치하게 되나, 도 4에서는 별도로 도시하지 않았다.
하부 커버 부재(14)의 제1 파트(1141)는 제1 수직부(1141b), 제2 수직부(1141c), 및 수평부(1141a)를 포함한다. 수평부(1141a)가 활성탄 채움 영역(115)의 하부를 직접적으로 커버하고, 제1 수직부(1141b)는 외부망(12)의 외측면의 하부에 밀착된다. 그리고 제2 수직부(1141c)는 제1 볼트 타입 체결부(16)의 외주연의 일정 구간을 감싸도록 소정의 길이를 갖도록 형성되며, 제2 수직부(1141c)의 내면에는 제1 볼트 타입 체결부(16)에 나사 결합되도록 나선이 형성되어 있다. 그리고, 제2 파트(1142)는 제1 파트(1141)의 하부에서 제1 파트(1141)가 제1 볼트 타입 체결부(16)에서 헐거워져 이탈되지 않게 제1 볼트 타입 체결부(16)에 나사 결합될 수 있도록 하기 위해 내면에 나선이 형성되어 있다.
이와 같이 구성되어, 본 발명의 일 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지 내에 활성탄을 교체하는 작업의 편리함을 도모할 수 있으며, 조립 불량으로 인한 문제점들을 해결할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5의 환상형 활성탄 카트리지의 단면을 나타낸 도면이다.
이 실시예에서 내부망(11), 외부망(12), 및 상부 커버 부재(13)의 특징은 앞서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 실시예에서와 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
이 실시예에서, 하부 커버 부재(14)는, 활성탄 채움 영역(115)의 하부를 커버하여 활성탄 채움 영역(115)에 채워진 활성탄이 활성탄 채움 영역(115)으로부터 이탈되지 않도록 한다. 하부 커버 부재(14)는, 내부망(11)과 외부망(12)의 하부에 나사 결합되며, 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 환상형 활성탄 카트리지는 차단판(111)과 외부망(12)의 하단에 의해 지지되도록 결합되며 하방으로(도 5의 (b)에서는 상방향이나 이는 도 5의 (a)를 뒤집어서 나타낸 것이므로 도 5의 (a)에서는 하방향임)으로 연장되는 복수 개의 제2 볼트 타입 체결부들(15)을 더 포함한다. 하부 커버 부재(14)는, 복수 개의 제2 볼트 타입 체결부들(15) 각각이 관통하도록 관통홀들(2142)이 형성되며 활성탄 채움 영역(115)의 하부를 커버하는 제1 파트(2141)와, 제2 볼트 타입 체결부들(15) 각각이 관통홀들(2142)을 관통한 후 제2 볼트 타입 체결부들(15) 각각에 나사 결합되어 제1 파트(2141)를 고정시키기 위한 제2 파트(2143)를 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 활성탄 채움 영역(115)의 하부에 하부 커버 부재(14)가 결합됨으로써, 내부망(11)과 외부망(12) 사이에 채워진 활성탄(미도시)이 빠져나가지 않게 된다.
이와 같이 구성되어, 본 발명의 일 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지 내에 활성탄을 교체하는 작업의 편리함을 도모할 수 있으며, 조립 불량으로 인한 문제점들을 해결할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 환상형 활성탄 카트리지의 재생 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 상기 환상형 활성탄 카트리지의 재생 시스템은, 앞서 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명된 환상형 활성탄 카트리지(10)를 복수 개 수용하여 환상형 활성탄 카트리지들에 흡착된 오염 물질을 탈착시켜 재생한다. 상기 재생 시스템은, 탈착 장치(20), 응축기(30), 유수분리기(40), 및 보일러(50)를 포함한다.
환상형 활성탄 카트리지들(10)을 냉각탑(1)에 장착한 후 대기 오염 물질 제거를 위한 작업이 진행되고, 정해진 사용 시간 경과후 교체나 재생 작업이 필요할 경우, 냉각탑으로부터 분리하게 되며, 탈착 장치(20) 내에 수용하여 진행된다.
탈착 장치(20)에는 복수 개의 환상형 활성탄 카트리지들을 수용하기 위한 챔버와 챔버 내로 스팀을 유입하기 위한 유입관(도 9의 21a)과 환상형 활성탄 카트리지들로부터 탈착된 오염 물질을 포함하는 탈착 가스의 배출을 위한 배출관(도 9의 24c)이 형성되어 있다. 탈착 장치(20)의 구조에 관하여는 이후 도 8 및 도 9를 참조하여 더 상세히 설명된다. 탈착 장치(20)에서 챔버는 도 9에서 참조부호 21, 22, 23 및 24로 표시된 전체 구조를 일컫는 것으로서, 도 7의 싸이클에서는 탈착 장치(20) 전체 중에서 하나의 환상형 활성탄 카트리지(10)와 수용부(22) 만을 개념적으로 나타낸 것이다.
응축기(30)는 배출관(도 9의 24c)을 통해서 배출되는 탈착 가스를 응축하여 액화시키는 부분이고, 유수분리기(40)는 응축기(30)에 의해 액화된 결과물을 유분과 물을 따로 분리시키는 부분이다. 그리고, 보일러(50)는 응축기(30)로부터 배출되는 유증기와 유수분리기(40)로부터 배출되는 유증기, 그리고 유수분리기(40)에 의해 물과 분리되어 배출되는 유분을 이용하여 스팀을 발생시킨다. 응축기(30)로부터 배출되는 유증기와 유수분리기(40)로부터 배출되는 유증기를 보일러(50) 측으로 효과적으로 제공하기 위해 팬(70)이 더 구비된다. 보일러(50)에 의해 발생되는 스팀은 유입관(도 9의 21a)을 통해 챔버(도 9의 21, 22, 23, 24) 내로 유입된다.
도 8은 도 7에 사용되는 탈착 장치(20)의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 분해도이고, 도 10은 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다. 도 9 및 도 10의 예에서는 탈착 장치(20) 내에 4 개의 환상형 활성탄 카트리지들(10)을 삽입한 경우이나, 이러한 개수로 한정되는 것은 아니다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 탈착 장치(20)는, 유입관(21a)과 연통되는 돔 형상의 상부 하우징(21), 상부 하우징(21)과 연통되고 내부에 환상형 활성탄 카트리지들(10)을 수용하는 카트리지 수용부(22), 배출관(24c)과 연통되는 돔 형상의 하부 하우징(24), 및 카트리지 수용부(20)와 하부 하우징(24) 사이에 위치하여 환상형 활성탄 카트리지들(10)을 지지하며, 복수 개의 통공들이 형성되는 카트리지 지지부(23)를 포함한다. 상기 카트리지 수용부(22)에는 그 내부에 수용되는 환상형 활성탄 카트리지들(10) 각각에 대응되는 연통홀들(22a)이 형성된다. 이 연통홀들(22a) 각각은 환상형 활성탄 카트리지들(10) 각각의 제1 중공(도 3 또는 도 5의 IH)과 연통된다.
환상형 활성탄 카트리지들(10)을 지지하는 카트리지 지지부(23)는, 복수 개의 통공들이 형성된 메쉬 구조물(23a)과, 환상형 활성탄 카트리지들(10)의 유동을 방지하기 위해 환상형 활성탄 카트리지들(10) 각각에 대응되는 하부 홀더(23b)를 포함한다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 환상형 활성탄 카트리지들(10) 각각의 상부 커버 부재(13)를 정사각형 형상의 평판으로 형성함으로써, 복수 개의 환상형 활성탄 카트리지들(10)을 탈착 장치(20) 내에 수용하는 경우, 상부 커버 부재들(13)이 서로 밀착되어 안정적으로 탈착 장치(20) 내에 고정될 수 있도록 한다.
계속해서 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 환상형 활성탄 카트리지들(10)의 재생 시스템에서의 탈착 장치(20)의 예에 대해 상세히 설명하면 이하와 같다.
상부 하우징(21)은 유입관(21a)과 연통되며, 재생 작업시 스팀의 효과적인 유입을 위한 일정 공간(21b)을 확보하기 위해 돔 형상 또는 반구 형상으로 형성된다. 상부 하우징(21)은, 체결 부재(26a)를 이용하여 카트리지 수용부(22) 측과 고정시킬 수 있도록 상부 하우징(21)의 외주연을 따라 더 연장된 상부 하우징 플랜지(21c)를 포함한다.
카트리지 수용부(22)는, 내부에 복수 개의 환상형 활성탄 카트리지들(10)을 수용할 수 있도록 공간이 마련된 부분이며, 카트리지 수용부(22)는 그 내부에 수용되는 환상형 활성탄 카트리지들(10) 각각의 제1 중공(도 3 또는 도 5의 IH)에 대응되는 연통홀들(22a)이 형성된다. 카트리지 수용부(22)는 상측에 이러한 연통홀들(22a)이 형성된 상판(22b)을 구비하며, 상판(22b)의 외주연은 체결부재(26a)에 의해 상부 하우징 플랜지(21c)과 밀착되어 고정된다. 카트리지 수용부(22)의 내부에 환상형 활성탄 카트리지들(10)을 수용할 경우, 안정적으로 고정시킬 수 있도록, 상판(22b)의 하면과 환상형 활성탄 카트리지들(10) 각각의 상부 커버 부재(13)의 상면 사이에 패킹 부재(25)가 개재된다. 패킹 부재(25)는 실리콘 재료일 수 있다.
환상형 활성탄 카트리지들(10)을 카트리지 수용부(22)의 내부에 고정시킨 상태(도 10 참조)에서는, 카트리지 수용부(22)의 측면(22c)과 환상형 활성탄 카트리지들(10) 사이에 일정 간격을 갖는 공간(22e)이 유지되며, 이 공간(22e)을 경유하여 하부의 메쉬 구조물(23a)에 형성된 통공들(23c)을 통해 하부 하우징(24) 측으로 환상형 활성탄 카트리지들로부터 탈착된 오염 물질을 포함한 탈착 가스가 나가게 된다.
또한, 카트리지 수용부(22)는 카트리지 수용부 플랜지(22d)를 더 포함하며, 카트리지 수용부 플랜지(22d)는 체결부재(26d)를 이용하여 하부 하우징(24) 측과 결합된다.
카트리지 지지부(23)는 복수 개의 통공들(23c)이 형성된 메쉬 구조물(23a)과 환상형 활성탄 카트리지들(10) 각각에 대응되는 하부 홀더(23b)를 포함한다. 따라서, 환상형 활성탄 카트리지들(10) 각각은 상판(22b)과 패킹 부재(25), 그리고 메쉬 구조물(23a)과 하부 홀더(23b)에 의해, 카트리지 수용부(22) 내에서 안정적으로 고정된다.
하부 하우징(24)은 체결부재(26d)를 이용하여 카트리지 수용부 플랜지(22d)와 결합되는 하부 하우징 플랜지(24b)를 포함한다. 상부 하우징(21)과 마찬가지로 하부 하우징(24)도 탈착 가스의 원활한 흐름을 위한 일정 공간을 확보하도록 돔 형상 또는 반구 형상으로 형성된다.
도 11은 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 탈착 가스 배출 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 도 8에 도시된 탈착 장치(20)의 열풍 건조 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 활성탄 카트리지 재생 시스템은, 탈착 가스 배출 단계와 열풍 건조 단계를 포함한다. 탈착 가스 배출 단계는, 카트리지 수용부(22) 내에 수용된 환상형 활성탄 카트리지들(10)에 대하여 유입관(21a)을 통해 스팀을 제공함으로써 환상형 활성탄 카트리지들(10) 내에 흡착된 오염물질을 탈착시켜 배출관(24c)을 통해 탈착 가스 형태로 배출시키는 단계이다. 배출된 탈착 가스는 앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 활성탄 카트리지 재생 시스템(도 7 참조)의 응축기(30), 유수분리기(40) 및 보일러(50) 등을 거쳐 처리된다. 그리고, 상기 열풍 건조 단계는 탈찰 가스 배출 단계의 진행 이후에 진행되는데, 배출관(24c)과 유입관(21a)의 역할이 서로 바뀌며, 흐름도 그 반대이다. 즉, 열풍 건조 단계는, 배출관(24c)을 통해 카트리지 수용부(22) 측으로 열풍을 제공하며, 열풍에 의해 카트리지 수용부 내에 수용된 환상형 활성탄 카트리지들(10)로부터 수분을 증발시켜 유입관(21a)을 통해 수분을 함유한 열풍 형태로 배출시키는 단계이다.
먼저, 도 11을 참조하여 탈착 가스 배출 단계에 대하여 구체적으로 살펴보면, 탈착 가스 배출 단계에서는, 먼저 유입관(21a)을 통해 상부 하우징(21) 내로 스팀이 유입된다. 유입된 스팀은 연통홀들을 통해 환상형 활성탄 카트리지들 각각의 제1 중공(IH, 도 3 또는 도 5 참조)으로 유입되고, 환상형 활성탄 카트리지들(10) 각각의 제1 중공으로 유입된 스팀은 내부망(11, 도 4 또는 도 6 참조)과 외부망(12, 도 4 또는 도 6 참조) 사이의 활성탄을 통과하여 활성탄에 흡착된 오염물질을 탈착시키고, 그런 다음 탈착된 오염물질을 포함하는 탈착 가스는 환상형 활성탄 카트리지들(10) 각각의 외부망(12)과 카트리지 수용부(22) 사이의 공간(22e)으로 배출되고, 이 공간(22e)으로 배출된 탈착 가스는 카트리지 지지부(23)의 통공들(23c)을 통과하여 하부 하우징(24)의 내부로 유입된다. 하부 하우징(24) 내의 탈착 가스는 배출관(24c)을 통해 응축기(30; 도 7 참조) 측으로 제공된다. 본 발명의 재생 시스템을 이용한 재생은 이러한 싸이클들의 반복으로 이뤄지게 된다.
다음으로 도 12를 참조하여 열풍 건조 단계에 대하여 구체적으로 살펴보면, 열풍 건조 단계는, 배출관(24c)을 통해 하부 하우징(24) 내로 열풍이 유입되고, 하부 하우징(24) 내부에 유입된 열풍은 카트리지 지지부(23)의 통공들(23c)을 통과하여 외부망과 카트리지 수용부 사이의 공간(22e)으로 유입되고, 외부망과 카트리지 수용부 사이의 공간(22e)으로 유입된 열풍은 외부망과 내부망 사이의 활성탄을 통과하여 활성탄에 함유된 수분을 증발시킨 후 증발된 수분을 함유하는 열풍은 환상형 활성탄 카트리지들(10) 각각의 제1 중공으로 유출되어 연통홀들(22a)을 통해 상부 하우징(21) 내부로 유입된다. 그런 다음, 상부 하우징(21) 내부로 유입된 상기 증발된 수분을 함유하는 열풍은 유입관(21a)을 통해 배출된다.
열풍 건조 단계에서 배출관(24c)을 통해 제공되는 열풍의 온도는 활성탄 내에 함유된 수분을 증발시킬 수 있도록 대체로 100℃일 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 따른 환상형 활성탄 카트리지 및 이의 재생 시스템에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 모든 실시예들을 총망라한 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하에서 첨부되는 청구항들에 의해 정해여야 할 것이다.
10 : 환상형 활성탄 카트리지
11 : 내부망
12 : 외부망
13 : 상부 커버 부재
14 : 하부 커버 부재
20 : 탈착 장치
30 : 응축기
40 : 유수분리기
50 : 보일러
11 : 내부망
12 : 외부망
13 : 상부 커버 부재
14 : 하부 커버 부재
20 : 탈착 장치
30 : 응축기
40 : 유수분리기
50 : 보일러
Claims (13)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 중공을 갖는 원통 형상으로 형성되고 측면에 복수 개의 망홀들이 형성되며 하면에는 기체의 흐름을 차단하기 위한 차단판(111)을 포함하는 내부망(11)과, 상기 내부망으로부터 소정의 간격으로 이격되게 상기 내부망을 둘러싸도록 위치하며 측면에 복수 개의 망홀들이 형성되는 외부망(12) - 상기 내부망의 측면과 상기 외부망의 측면 사이의 공간에 활성탄 채움 영역이 형성되고, 상기 활성탄 채움 영역의 상부와 하부는 개방됨 - 과, 상기 활성탄 채움 영역에 채워지는 활성탄과, 상기 내부망과 상기 외부망의 상부에 결합되어 상기 활성탄 채움 영역의 상부를 커버하는 상부 커버 부재(13) - 상기 상부 커버 부재는 상기 내부망의 제1 중공의 상부가 개방되도록 제2 중공을 가짐 - 와, 상기 활성탄 채움 영역의 하부를 커버하여 상기 활성탄 채움 영역에 채워진 상기 활성탄이 상기 활성탄 채움 영역으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 상기 내부망과 상기 외부망의 하부에 나사 결합되는 하부 커버 부재(14)를 포함하는 환상형 활성탄 카트리지를 복수 개 수용하여 환상형 활성탄 카트리지들에 흡착된 오염 물질을 탈착시켜 재생하기 위한 활성탄 카트리지 재생 시스템으로서,
상기 복수 개의 환상형 활성탄 카트리지들을 수용하기 위한 챔버와, 상기 챔버 내로 스팀을 유입하기 위한 유입관과, 상기 환상형 활성탄 카트리지들에서 탈착된 오염 물질을 포함하는 탈착 가스의 배출을 위한 배출관이 형성된 탈착 장치(20);
상기 배출관을 통해 배출되는 탈착 가스를 응축하여 액화시키는 응축기(30);
상기 응축기로부터의 액화 결과물에서 유분과 물을 분리시키기 위한 유수분리기(40);
상기 응축기(30)로부터 배출되는 유증기, 상기 유수분리기(40)로부터 배출되는 유증기, 및 상기 유수분리기(40)에 의해 물과 분리되어 배출되는 유분을 이용하여 스팀을 발생시키는 보일러(50);를 포함하며,
상기 보일러에 의해 발생되는 스팀은 상기 유입관을 통해 상기 챔버 내로 유입되는 것을 특징으로 하는, 활성탄 카트리지 재생 시스템.
- 청구항 7에 있어서, 상기 탈착 장치(20)는,
상기 유입관과 연통되는 돔 형상의 상부 하우징(21),
상기 상부 하우징과 연통되고 내부에 상기 환상형 활성탄 카트리지들을 수용하는, 카트리지 수용부(22) - 상기 카트리지 수용부에는 내부에 수용되는 상기 환상형 활성탄 카트리지들 각각에 대응되는 연통홀들(22a)이 형성됨 - ;
상기 배출관과 연통되는 돔 형상의 하부 하우징(24); 및
상기 카트리지 수용부와 상기 하부 하우징 사이에 위치하여 상기 환상형 활성탄 카트리지들을 지지하며, 복수 개의 통공들이 형성되는 카트리지 지지부(23);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 활성탄 카트리지 재생 시스템.
- 청구항 8에 있어서, 상기 카트리지 지지부(23)는,
상기 복수 개의 통공들이 형성된 메쉬 구조물(23a)과, 상기 환상형 활성탄 카트리지의 유동을 방지하기 위한 하부 홀더(23b)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 활성탄 카트리지 재생 시스템.
- 청구항 7에 있어서,
상기 상부 커버 부재는 정사각형 형상의 평판인 것을 특징으로 하는, 활성탄 카트리지 재생 시스템.
- 청구항 8에 있어서, 상기 활성탄 카트리지 재생 시스템은,
상기 카트리지 수용부 내에 수용된 상기 환상형 활성탄 카트리지들에 상기 유입관을 통해 스팀을 제공함으로써 상기 환상형 활성탄 카트리지들 내에 흡착된 오염물질을 탈착시켜 상기 배출관을 통해 탈착 가스 형태로 배출시키는 탈착 가스 배출 단계; 및
상기 탈착 가스 배출 단계 진행 후, 상기 배출관을 통해 상기 카트리지 수용부 측으로 열풍을 제공하여, 상기 카트리지 수용부 내에 수용된 상기 환상형 활성탄 카트리지들로부터 수분을 증발시켜 상기 유입관을 통해 수분을 함유한 열풍 형태로 배출시키는 열풍 건조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 활성탄 카트리지 재생 시스템.
- 청구항 11에 있어서, 상기 탈착 가스 배출 단계는,
상기 유입관을 통해 상기 상부 하우징 내로 스팀이 유입되고,
상기 상부 하우징 내부에 유입된 스팀이 상기 연통홀들을 통해 상기 환상형 활성탄 카트리지들 각각의 제1 중공으로 유입되고,
상기 환상형 활성탄 카트리지들 각각의 제1 중공으로 유입된 스팀이 상기 내부망과 상기 외부망 사이의 활성탄을 통과하여 상기 활성탄에 흡착된 오염물질을 탈착시킨 후 탈착된 오염물질을 포함하는 상기 탈착 가스가 상기 환상형 활성탄 카트리지들 각각의 외부망과 카트리지 수용부 사이의 공간으로 배출되고,
상기 외부망과 상기 카트리지 수용부 사이의 공간으로 배출된 상기 탈착 가스가 상기 카트리지 지지부를 통과하여 상기 하부 하우징 내로 유입되고,
상기 하부 하우징 내로 유입된 상기 탈착 가스가 상기 배출관을 통해 배출되는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 활성탄 카트리지 재생 시스템.
- 청구항 11에 있어서, 상기 열풍 건조 단계는,
상기 배출관을 통해 상기 하부 하우징 내로 열풍이 유입되고,
상기 하부 하우징 내부에 유입된 열풍이 상기 카트리지 지지부를 통과하여 상기 외부망과 상기 카트리지 수용부 사이의 공간으로 유입되고,
상기 외부망과 상기 카트리지 수용부 사이의 공간으로 유입된 열풍이 상기 외부망과 상기 내부망 사이의 활성탄을 통과하여 상기 활성탄에 함유된 수분을 증발시킨 후 증발된 수분을 함유하는 열풍이 상기 환상형 활성탄 카트리지들 각각의 제1 중공으로 유출되어 상기 연통홀들을 통해 상기 상부 하우징 내부로 유입되고,
상기 상부 하우징 내부로 유입된 상기 증발된 수분을 함유하는 열풍이 상기 유입관을 통해 배출되는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 활성탄 카트리지 재생 시스템.
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| KR1020190052813A KR102157439B1 (ko) | 2019-05-07 | 2019-05-07 | 대기 오염 물질 제거를 위한 환상형 활성탄 카트리지 및 재생 시스템 |
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