KR20120000769A - Apparatus of flue gas treatment - Google Patents

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KR20120000769A KR1020100061224A KR20100061224A KR20120000769A KR 20120000769 A KR20120000769 A KR 20120000769A KR 1020100061224 A KR1020100061224 A KR 1020100061224A KR 20100061224 A KR20100061224 A KR 20100061224A KR 20120000769 A KR20120000769 A KR 20120000769A
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김구용
박병철
나종옥
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현대제철 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for treating exhaust gas is provided to improve the efficiency of the apparatus by increasing the sensible heat collecting rate of the exhaust gas. CONSTITUTION: An apparatus for treating exhaust gas includes a plurality of wind boxes(21), an exhaust gas duct(25), and a heat exchanger(35). The apparatus treats exhaust gas from an iron ore sintering process which is continuously implemented according to the movement of a conveyor(13). The wind boxes are in connection with each part of the conveyor and collect the exhaust gas. The exhaust gas duck is in connection with the wind boxes and transfers the exhaust gas to a nitrogen oxides eliminating unit. The heat exchanger heat-exchanges the exhaust gas from the rear part of the sintering process.

Description

배가스 처리장치{Apparatus of flue gas treatment}Apparatus of flue gas treatment

본 발명은 제철소의 소결공정에서 생성되는 배가스의 NOx제거를 위한 비용을 절감하고, 배가스의 현열을 회수하기 위한 배가스의 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for treating flue gas for reducing the cost for removing NOx of flue gas generated in a sintering process of a steel mill and recovering sensible heat of the flue gas.

일반적으로 소결 공정은 주원료인 미립의 철광석에 부원료인 석회석, 사문암, 규사 등과 연료로서 코크스 또는 유연탄, 무연탄을 일정비율로 사용하여 제조한다. In general, the sintering process is manufactured by using coke, bituminous coal, anthracite coal in a constant proportion as a raw material of fine iron ore, limestone, serpentine, silica sand and the like as fuel.

소결 과정에서 철광석이나 연료 중에 포함되어 있는 황(S) 성분과 질소(N) 성분은 소결기에 흡인되는 공기 중의 산소와 반응하여 배가스에는 황산화물(SOx)과 질산화물(NOx)이 포함된다. 또한 소결공정은 고온에서 이루어지므로 배가스의 온도는 120 ℃ 내지 220℃로 고온의 기체이다.In the sintering process, sulfur (S) and nitrogen (N) components included in iron ore or fuel react with oxygen in the air drawn into the sintering machine, so the exhaust gas includes sulfur oxides (SOx) and nitrates (NOx). In addition, since the sintering process is performed at a high temperature, the temperature of the exhaust gas is a high temperature gas at 120 ° C to 220 ° C.

본 발명은 제철소의 소결공정에서 생성되는 배가스의 NOx제거를 위한 비용을 절감하고, 배가스의 현열을 회수하기 위한 배가스 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a flue gas treatment apparatus for reducing the cost for NOx removal of flue gas generated in a sintering process of steelworks and recovering sensible heat of flue gas.

본 발명의 배가스 처리장치는 컨베이어의 움직임에 따라 연속적으로 진행되는 철광석 소결공정에서 배출되는 배가스의 처리장치에 있어서, 상기 컨베이어의 각 부분과 연결되어 소결공정에서 배출되는 배가스를 수집하는 복수개의 윈드박스; 상기 윈드박스 중 소결공정 전반부의 컨베이어와 연결된 윈드박스와 연결되어 소결공정 전반부에서 생성된 배가스를 NOx 제거장치로 송출하는 배가스 덕트; 및 상기 윈드박스 중 소결공정 후반부의 컨베이어와 연결된 윈드박스와 연결되며, 소결공정 후반부에서 생성된 배가스와 열교환하는 열교환기를 포함한다.Exhaust gas treatment apparatus of the present invention is a waste gas treatment apparatus discharged from the iron ore sintering process that proceeds continuously in accordance with the movement of the conveyor, a plurality of wind boxes connected to each part of the conveyor to collect the exhaust gas discharged in the sintering process ; An exhaust gas duct connected to the wind box connected to the conveyor of the first half of the wind box to send the exhaust gas generated in the first half of the sintering process to a NOx removal device; And a heat exchanger connected to the wind box connected to the conveyor of the second half of the sintering process and heat-exchanging with the exhaust gas generated in the second half of the sintering process.

또한, 상기 소결공정 후반부의 컨베이어와 연결된 윈드박스와 상기 열교환기 사이에 개재되며, 배가스에 포함된 먼지를 제거하는 제진장치를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a vibration damper interposed between the windbox connected to the conveyor of the latter part of the sintering process and the heat exchanger to remove dust included in the exhaust gas.

또한, 상기 제진장치로서 중력침강식 제진장치를 활용할 수 있다.In addition, it is possible to utilize a gravity sedimentation damping device as the vibration damping device.

또한, 상기 중력침강식 제진장치는 유입된 배가스 및 먼지가 경사를 이루며 유입되도록 배가스가 유입되는 입구에 비스듬하게 설치된 유로가이드를 포함할 수 있다.In addition, the gravity set-up vibration damping device may include a flow guide installed obliquely at the inlet to which the exhaust gas is introduced so that the introduced exhaust gas and dust inclined.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, NOx제거 시 배가스의 온도가 낮아 발화 위험이 낮으므로 NOx 제거 공정 운전비용을 절감할 수 있으며, 배가스의 현열 회수율도 높아 효율적이다.According to an exemplary embodiment of the present invention, since the temperature of the exhaust gas is low when the NOx is removed, the risk of ignition is low, the operation cost of the NOx removal process can be reduced, and the sensible heat recovery rate of the exhaust gas is high.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배가스 처리장치 및 소결기를 나타낸 측면도.
도 2는 소결공정에서 발생하는 배가스에 포함된 NOx량 및 배가스의 온도를 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배가스 처리장치의 배가스 덕트에서 수집된 배가스에 포함된 NOx량 및 배가스의 온도를 나타낸 그래프.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 배가스 처리장치의 제진장치를 나타낸 측면도.1 is a side view showing an exhaust gas treating apparatus and a sintering apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the NOx amount and the temperature of the exhaust gas contained in the exhaust gas generated in the sintering process.
Figure 3 is a graph showing the NOx amount and the temperature of the exhaust gas contained in the exhaust gas collected in the exhaust gas duct of the exhaust gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a side view showing a vibration suppression apparatus of the exhaust gas treating apparatus according to an embodiment of the present invention.

소결공정의 배가스에 포함된 NOx나 SOx 및 먼지 등 대기오염 물질을 제거하기 위해 소결배가스를 집진기에 통과시키고 활성탄 흡착탑에서 NOx 및 SOx를 제거한다. 다만, 소결공정은 고온 환경 하에서 이루어 지므로 배가스의 온도가 120℃가 넘어가는 경우 열풍에 의해 흡착탑에서 화재가 발생할 우려가 있다. In order to remove air pollutants such as NOx, SOx and dust contained in the exhaust gas of the sintering process, the sintered exhaust gas is passed through a dust collector and NOx and SOx are removed from the activated carbon adsorption tower. However, since the sintering process is performed in a high temperature environment, if the exhaust gas temperature exceeds 120 ° C., there is a risk of fire in the adsorption tower due to hot air.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배가스 처리장치의 및 소결기를 나타낸 측면도로서, 소결기(10), 공급호퍼(11), 소결대차(12), 컨베이어(13), 가열기(14), 윈드박스(21), 배가스 파이프(23), 배가스 덕트(25), 집진기(27), 먼지제거기(30) 및 보일러(35)가 도시되어 있다. 1 is a side view of a flue gas treatment apparatus and a sintering apparatus according to an embodiment of the present invention, the sintering machine 10, the feed hopper 11, the sintering cart 12, the conveyor 13, the heater 14, Windbox 21, exhaust gas pipe 23, exhaust gas duct 25, dust collector 27, dust remover 30 and boiler 35 are shown.

소결기(10)는 코크스를 연료로 분철광석을 괴상화 하여 고로용 원료에 적합하도록 가공하는 공정인 소결공정에 이용되는 장치로서, 공급호퍼(11)와 소결대차(12), 컨베이어(13) 및 가열기(14)를 주요 구성으로 하고 있다.The sintering machine 10 is a device used in the sintering process, which is a process of coagulating the iron ore with coke as a fuel to be suitable for the raw material for the blast furnace, the supply hopper 11, the sintering cart 12, the conveyor 13 And the heater 14 as a main configuration.

공급호퍼(11)에서는 분철광석이 소결기(10) 내로 투입되는 곳으로 소결대차(12)에 철광석이 담겨져 컨베이어(13)를 따라 이동된다. In the feed hopper 11, where the iron-iron ore is introduced into the sintering machine 10, the iron ore is contained in the sintering cart 12 and moved along the conveyor 13.

소결대차(12)는 컨베이어(13)에 일체형으로 형성되어 컨베이어(13)의 순환 운동에 따라 소결기(10)에서 이동한다. 소결대차(12)에 담긴 철광석은 코크스와 함께 가열기(14)를 통과하면서 연소가 시작되어 소결공정은 고온 환경 하에서 이뤄진다.The sintering cart 12 is integrally formed on the conveyor 13 and moves in the sintering machine 10 in accordance with the circulating motion of the conveyor 13. Iron ore contained in the sintered trolley 12 passes through the heater 14 together with the coke and combusts, and the sintering process is performed under a high temperature environment.

도 1에서 A 부분은 소결공정의 전반부가 이루어지는 부분이고, B 부분은 소결공정 후반부가 이루어 지는 부분이다. 이러한 구분은 소결공정 중에 발생한 배가스에 포함된 NOx의 양과 배가스의 온도의 차이를 기준으로 구분한다. In FIG. 1, part A is a part in which the first half of the sintering process is performed, and part B is a part in which the second half of the sintering process is performed. This classification is based on the difference between the amount of NOx contained in the flue gas generated during the sintering process and the temperature of the flue gas.

도 2를 참조하면 배가스의 NOx 양이 일정수준 이상인 부분을 전반부, 그 이하인 부분을 후반부로 할 수 있고, 또는 배가스의 온도 기준으로 일정온도 이하의 배가스가 배출되는 부분까지 전반부, 그 이상의 온도를 가지는 배가스가 배출되는 부분을 후반부로 할 수 있다. 이러한 기준은 사용자에 따라 다르게 설정할 수 있다. Referring to FIG. 2, the first portion may be a portion at which the NOx amount is greater than or equal to a certain level, and the second portion may be a portion at or below the first portion, or the first portion may have a temperature greater than or equal to a portion at which the exhaust gas is discharged below a predetermined temperature based on the temperature of the exhaust gas. The part where exhaust gas is discharged can be made into the latter part. These criteria can be set differently according to the user.

소결공정 전반부(A)에는 배출되는 NOx의 양이 많으나, 소결공정이 진행되면서 점점 그 양은 줄어들고 소결공정 후반부(B)에서는 거의 발생되지 않는다. The amount of NOx emitted in the first half of the sintering process is large, but the amount decreases gradually as the sintering process proceeds, and hardly occurs in the second half of the sintering process.

또한, 소결공정 전반부(A)에는 연소가 시작되는 부분이어서 온도가 낮으나 소결공정이 진행됨에 따라 연소가 더 활발하게 이루어지므로 소결공정 후반부(B)의 온도는 높다. 즉, 소결공정 후반부(B)에서 발생되는 배가스의 온도도 소결공정 전반부(A)에 비해 높게 된다. In addition, in the first half of the sintering process (A) is the portion where the combustion is started, the temperature is low, but the combustion is more active as the sintering process proceeds, so the temperature of the second half (B) of the sintering process is high. That is, the temperature of the off-gas generated in the latter part (B) of the sintering step is also higher than the first part (A) of the sintering step.

소결공정에서 배출된 배가스에 포함된 NOx와 배가스의 온도의 변화를 나타낸 그래프는 도 2에 도시되어 있다. 도면상 B부분은 소결공정의 후반부에서 발생한 배가스의 온도와 NOx양을 나타낸 그래프로서 고온이고 NOx의 양은 그대로 대기중으로 방출해도 문제가 되지 않을 정도의 미량만 포함되어 있다. A graph showing a change in the temperature of the NOx and the exhaust gas contained in the exhaust gas discharged from the sintering process is shown in FIG. In the drawing, part B is a graph showing the temperature of the exhaust gas and the amount of NOx generated in the latter part of the sintering process, and only a small amount of NOx is not a problem even if the amount of NOx is released into the atmosphere.

즉, 소결공정 후반부(B)에서 발생한 배가스는 온도가 높아 활성탄 흡착탑으로 유입시키지 않는 것이 좋고, 활성탄 흡착탑을 통과하지 않더라도 NOx의 양이 미량이므로 문제되지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 소결공정 후반부(B)의 배가스를 활성탄 흡착탑으로 보내지 않고 별도로 분리하여 처리할 수 있는 배가스 처리장치를 제공한다.In other words, the exhaust gas generated in the latter part of the sintering process (B) is high in temperature and does not flow into the activated carbon adsorption tower, and even if it does not pass through the activated carbon adsorption tower, the amount of NOx is not a problem. Accordingly, the present invention provides a flue gas treatment apparatus capable of separating and treating the flue gas of the second half of the sintering step B without sending it to the activated carbon adsorption tower.

본 발명의 일 실시예에 따른 소결공정에서 발생하는 배가스 처리장치는 윈드박스(21), 가스파이프(23), 배가스 덕트(25), 제진장치(30) 및 열교환기(35)를 포함한다. Exhaust gas treatment apparatus generated in the sintering process according to an embodiment of the present invention includes a wind box 21, the gas pipe 23, the exhaust gas duct 25, the vibration damper 30 and the heat exchanger (35).

윈드박스(21)는 컨베이어(13)의 각 부분과 연결되어 소결공정에서 배출되는 배가스를 수집하며, 효과적으로 흡입하기 위해 일정한 단위로 나누어 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개를 설치한다. 전반부의 컨베이어(13)와 연결된 윈드박스(21)의 하부에 연결된 가스파이프(23)를 통해 배가스를 배출한다.The wind box 21 is connected to each part of the conveyor 13 to collect the exhaust gas discharged from the sintering process, to install a plurality as shown in Figure 1 divided into a predetermined unit for effective suction. The exhaust gas is discharged through the gas pipe 23 connected to the lower part of the wind box 21 connected to the conveyor 13 of the first half.

배가스 덕트(25)는 소결공정 전반부(A)의 컨베이어(13)와 연결된 배가스를 수집하는 윈드박스(21)와 연결되어 소결공정 전반부(A)에서 생성된 배가스를 활성탄 흡착탑과 같은 NOx 제거장치로 배출된다. The exhaust gas duct 25 is connected to the wind box 21 collecting the exhaust gas connected to the conveyor 13 of the first half of the sintering process (A) to convert the exhaust gas generated in the first half of the sintering process (A) to a NOx removal device such as an activated carbon adsorption tower. Discharged.

소결공정의 전반부(A)에서 생성된 배가스만 활성탄 흡착탑으로 송출하는 경우 소결공정 후반부(B)의 높은 온도의 배가스는 섞이지 않으므로 도 3에 도시된 바와 같이 배가스 덕트(25)로 빠져나가는 전체 배가스 온도는 낮아지게 된다. 따라서, 활성탄 흡착탑으로 배가스를 배출 시 별도로 온도를 낮추기 위해 냉각하는 작업을 생략해도 화재위험이 적다. 다만, 먼지와 같은 입자가 큰 불순물은 여전히 존재하므로 활성탄 흡착탑으로 송출하기 전에 먼지 등 이물질을 제거하기 위해 전기 집진기를 통과시킬 수 있다. When only the exhaust gas generated in the first half of the sintering process A is sent to the activated carbon adsorption tower, the exhaust gas of the high temperature in the second half of the sintering process B is not mixed, and thus, the total exhaust gas temperature exiting the exhaust gas duct 25 as shown in FIG. 3. Will be lowered. Therefore, there is less risk of fire even if the cooling operation to lower the temperature separately when exhaust gas is discharged into the activated carbon adsorption tower. However, since impurities such as dust and particles are still large, the electrostatic precipitator may be passed to remove foreign substances such as dust before sending them to the activated carbon adsorption tower.

소결공정 후반부의 컨베이어(13)와 연결된 윈드박스(21)를 통해 배출되는 배가스는 도 2의 그래프에 나타난 바와 같이 온도가 높고, NOx의 농도가 낮으므로 별도로 NOx제거 작업을 할 필요가 없으므로 별도로 수집하여 열교환기로 배출한다. The exhaust gas discharged through the wind box 21 connected to the conveyor 13 at the end of the sintering process has a high temperature and low concentration of NOx as shown in the graph of FIG. To the heat exchanger.

온도가 높을수록 에너지 회수율이 높으므로 낮은 온도의 배가스와 섞은 후 열교환을 하는 것보다 소결공정 후반부의 배가스만을 따로 열교환기(35)로 이동하여 열교환하는 것이 더 효율이 높다. Since the higher the temperature, the higher the energy recovery rate, the more efficient it is to transfer heat to the heat exchanger 35 separately from the exhaust gas in the latter part of the sintering process than to heat exchange after mixing with the low temperature flue gas.

열교환기(35)는 고온의 배가스와 냉각수 사이의 열교환을 통해 에너지를 수집하는 장치로 에너지를 재활용할 수 있다. The heat exchanger 35 may recycle energy to a device that collects energy through heat exchange between the hot exhaust gas and the cooling water.

제진장치(30)는 배가스를 열교환기(35)로 송출하기 이전에 배가스에는 코크스와 철광석의 연소에 의해 발생하는 먼지 등 부산물을 제거하는 장치이다. 제진장치(30)로서 중력침강식 제진장치(30)는 간단한 구조의 제진장치(30)로서 중력에 의해 먼지 등의 무거운 물질만 따로 가라앉게 하여 분리한다.The vibration damper 30 is a device for removing by-products such as dust generated by the combustion of coke and iron ore in the exhaust gas before sending the exhaust gas to the heat exchanger 35. As the vibration damping device 30, the gravity sedimentation vibration damping device 30 is a vibration damping device 30 having a simple structure, and separates only heavy materials such as dust by gravity by gravity.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배가스 처리장치의 중력침강식 제진장치(30)를 나타낸 측면도로서, 제진장치 본체(31), 배출구(32), 유로가이드(33)가 도시되어 있다. FIG. 4 is a side view showing the gravity sedimentation type vibration suppressing apparatus 30 of the exhaust gas treating apparatus according to an embodiment of the present invention, and the vibration suppressing apparatus main body 31, the outlet 32, and the flow guide 33 are shown.

배가스 파이프(23)로부터 유입된 배가스가 제진장치 본체(31)로 유입되면 유로가 넓어지면서 유속이 줄어든다. 대신 먼지 등의 무게가 큰 입자는 밑으로 가라앉게 된다. 제진장치 본체(31)를 통과하는 시간을 길게 할수록 더 작은 입자의 먼지까지 제거가 가능하므로 제진장치 본체(31)를 천천히 통과하도록 할 필요가 있다. When the exhaust gas introduced from the exhaust gas pipe 23 flows into the vibration damper main body 31, the flow path is widened and the flow rate is reduced. Instead, heavy particles such as dust sink to the bottom. The longer the time passed through the vibration damper main body 31, the smaller particles of dust can be removed. Therefore, it is necessary to allow the vibration damper main body 31 to pass slowly.

유로가이드(33)는 배가스 파이프(23)와 연결되어 배가스가 유입되면 사선방향으로 흐르도록 유로 방향을 유도한다. 유입된 유로 방향을 사선방향으로 가이드 하는 것이므로 유로가이드(33)는 원통형상, 반원통 형상 또는 판 형상도 가능하다. 유로가이드(33)를 통해 유입된 배가스는 도 4의 점선 모양처럼 원통안을 회전하면서 또는 지그재그 방향으로 흐르므로 유로가이드(33)가 없을 때보다 유로가 길어져 먼지 제거 효율이 높아진다. The flow path guide 33 is connected to the exhaust gas pipe 23 to guide the flow path to flow in an oblique direction when the exhaust gas is introduced. Since the flow path guides in a diagonal direction, the flow path guide 33 may have a cylindrical shape, a semi-cylindrical shape, or a plate shape. Since the exhaust gas introduced through the flow guide 33 flows in the cylinder or in the zigzag direction as shown by the dotted line in FIG. 4, the flow path is longer than when the flow guide 33 is not present, thereby increasing dust removal efficiency.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

10: 소결기 11: 공급호퍼
12: 소결대차 13: 컨베이어
14: 가열기 21: 윈드박스
23: 배가스 파이프 25: 배가스 덕트
27: 집진기 30: 제진장치
31: 제진장치 본체 32: 배출구
33: 유로가이드 35: 열교환기10: Sintering Machine 11: Feed Hopper
12: sintering cart 13: conveyor
14: heater 21: windbox
23: exhaust gas pipe 25: exhaust gas duct
27: dust collector 30: vibration isolator
31: vibration damper main body 32: discharge port
33: Euroguide 35: Heat exchanger

Claims (4)

컨베이어의 움직임에 따라 연속적으로 진행되는 철광석 소결공정에서 배출되는 배가스의 처리장치에 있어서,
상기 컨베이어의 각 부분과 연결되어 소결공정에서 배출되는 배가스를 수집하는 복수개의 윈드박스;
상기 윈드박스 중 소결공정 전반부의 컨베이어와 연결된 윈드박스와 연결되어 소결공정 전반부에서 생성된 배가스를 NOx 제거장치로 송출하는 배가스 덕트; 및
상기 윈드박스 중 소결공정 후반부의 컨베이어와 연결된 윈드박스와 연결되며, 소결공정 후반부에서 생성된 배가스와 열교환하는 열교환기를 포함하는 배가스 처리장치.In the apparatus for treating flue gas discharged from the iron ore sintering process that proceeds continuously as the conveyor moves,
A plurality of wind boxes connected to each part of the conveyor to collect exhaust gas discharged from the sintering process;
An exhaust gas duct connected to a wind box connected to a conveyor in the first half of the wind box and sending exhaust gas generated in the first half of the sintering process to a NOx removal device; And
An apparatus for treating exhaust gas comprising a heat exchanger connected to a wind box connected to a conveyor at a later part of the sintering process and heat-exchanging with an exhaust gas generated at the latter part of the sintering process. 제1항에 있어서,
상기 소결공정 후반부의 컨베이어와 연결된 윈드박스와 상기 열교환기 사이에 개재되며, 배가스에 포함된 먼지를 제거하는 제진장치를 더 포함하는 배가스 처리장치.The method of claim 1,
And a vibration damper interposed between the windbox and the heat exchanger connected to the conveyor of the second half of the sintering process and removing dust contained in the exhaust gas. 제2항에 있어서,
상기 제진장치는 중력침강식 제진장치인 것을 특징으로 하는 배가스 처리장치.The method of claim 2,
The vibration isolator is a flue gas treatment device, characterized in that the gravity set-up vibration damper. 제3항에 있어서
상기 중력침강식 제진장치는
유입된 배가스 및 먼지가 경사를 이루며 유입되도록 배가스가 유입되는 입구에 비스듬하게 설치된 유로가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배가스 처리장치.The method of claim 3,
The gravity sedimentation damping device
Flue gas treatment apparatus comprising a flow guide installed obliquely at the inlet to which the flue gas is introduced so that the inlet flue gas and dust flows inclined.
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