KR0156354B1 - 습식배연탈황장치 - Google Patents

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KR0156354B1
KR0156354B1 KR1019950012025A KR19950012025A KR0156354B1 KR 0156354 B1 KR0156354 B1 KR 0156354B1 KR 1019950012025 A KR1019950012025 A KR 1019950012025A KR 19950012025 A KR19950012025 A KR 19950012025A KR 0156354 B1 KR0156354 B1 KR 0156354B1
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요시카즈 엔도
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오기노 카네오
미쯔비시주우고오교오 가부시기가이샤
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Abstract

본 발명은 습식배연탈황장치에 관한 것으로서, 설비코스트 및 운전코스트가 비교적 낮은 경제적인 습식배연탈황장치를 제공하는 것을 목적으로 한 것이며, 그 구성에 있어서는, 흡수제슬러리와 배연을 기액접촉시켜서 배연의 탈황처리를 행하는 습식배연탈황장치(10)로, 흡수제슬러리를 수용하는 액조(18)와, 흡수제와 배연속의 가스가 반응해서 생기는 생성물슬러리를 침강에 의해 농축시키는 농축조(38)와, 상기 액조(18)의 상부에 있는 배연과 흡수제슬러리를 기액접촉시켜서 탈황 반응을 행하는 흡수부(20)와, 이 흡수부(20)의 상부에 있는 처리된 배연을 발산시키는 연돌부(22)를 일체적으로 형성한 결합형 흡수탑(12)을 가지고, 상기 흡수부(20)는 흡수제슬러리를 상향으로 분사하는 노즐(26)을 구비해서, 상기 흡수부(20)의 하부로부터 도입한 베인과 상기 노즐(26)로부터 분사된 흡수제슬러리를 기액접촉시키고, 한편 미반응된 흡수제슬러리 및 반응생성물슬러리를 아래쪽으로 낙하시켜서 상기 액조(18)에 수용하고, 상기 액조(18)로부터 반응생성물슬러리를 상기 농축조(38)에 유입시키도록 해서 이루어진 습식배연탈황장치(10)을 개시하는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

습식배연탈황장치
제1도는 본 발명에 관한 습식배연탈황장치의 일실시예의 개략흐름도.
제2도는 제1도에 표시한 습식배연탈황장치의 결합형 흡수탑의 구성을 표시 한 모식적인 단면도.
제3도는 노즐로부터 분사된 흡수제슬러리의 상태를 설명하는 모식도.
제4도는 종래의 습식배연탈황장치의 개략흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 습식배연탈황장치 12 : 연돌결합형흡수탑
14 : 혼련기 16 : 석회석저장조
18 : 액체저장조 20 : 흡수부
22 : 연돌 24 : 흡수제사일로
25 : 배연도입구 26 : 석회슬러리분사노즐
28 : 노즐헤더 30 : 피이더
32 : 공기반송수단 34 : 칸막이판
36 : 석고슬러리조 38 : 석고슬러리농축조
40 : 공기노즐 41 : 슬러리펌프
42 : 개구 44 : 공기공급구
46 : 배출구 48 : 방송수단
50 : 미스트캐처 A : 석탄때기증기발생기
B : 공기예열기 C : 전기집진기
D : 석탄재(炭)저장조 E : 흡입팬
본 발명은 습식배연탈황장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 설비비 및 운전비용이 비교적 낮은 경제적은 습식배연탈황장치에 관한 것이다.
종래의 습식배연탈황장치는 높은 탈황률을 달성하기 위하여, 제4도에 표시한 바와 같은 복잡한 구성을 구비하고 있다. 증기발생기로부터 나온 배연은 공기 예열기 및 전기집진기를 거쳐 흡입패(induced draft fan : IDF)에 의해 흡인되어서 흡식배연탈황장치에 도입된다. 공기예열기는 배연의 열로 연소용 공기를 예열하고, 전기집진기는 배연속의 석탄재 등의 분진을 제진한다.
전기집진기를 나온 배연은 승압팬(boost-up fan:BUF)에 의해 승압되어서 가스-가스히터(gas-gas heater : GGH)를 거쳐서 처리배연을 승온하고, 자체는 냉각된후, 흡수탑에 들어간다. 흡수탑에서 탈황처리된 배연은, 가스-가스히터에 의해 가열되어서 가볍게 되어, 드래프트를 얻어 높은 연돌에 들어가고, 거기에서 대기중의 높은 곳으로 방산된다.
한편, 석탈슬러리는 석회석슬러리조제탱크에서 조제된 후, 흡수탑으로 도입되고, 배연속의 SO2가스와 반응해서 석고슬러리로 되어 흡수탑바닥부분에 체류한다. 흡수탑은 그리드 등의 충전제를 충전한 충전층을 구비한다. 이 충전층의 상부로부터 석탄슬러리가 흘러내려, 배연도 흡수제슬러리에 대해 병행해서 흘러내려 충전층안을 흐르고, 거기서 기액접촉하여, 석탄슬러리속의 석탄성분이 배연속의 SO2가스와 반응한다.
이어서, 석고슬러리는 원심분리장치에서 탈수되어서 석고로 된다. 또,원심분리장치에서 석고슬러리로부터 분리한 배액은 배수처리설비에서 처리되어서 방류된다.
상기한 바와 같이, 종래의 습식배연탈황장치는 환경문제를 고려해서 90~95‰정도의 높은 탈황률을 달성하는 것을 목적으로 하고, 또한 처리배연을 대기중의 높은곳으로 방산하고 있다.
그러나, 종래의 장치는 너무나도 높은 탈황률을 요구하고 있기 때문에, 상기한바와 같이 장치의 구성과 개개의 기기의 구조가 복잡하다. 그 때문에 설비비 및 운전비용이 높아지고, 또한 고도의 운전기술을 필요로 하고 있다.
따라서, 탈황률이 낮아도 되는 경우, 특히 고순도의 부산물인 석고를 필요로 하지 않는 경우에는, 종래의 고탈황률습식배연탈황장치는 설비비 및 운전비의 면에서 경제적 타당성이 결여되고 있다고 하는 문제를 가진다. 또 높은 운전기술을 요하기 때문에, 운전원의 숙련도가 낮은 경우에는 장치를 효율좋게 운전할수 없다든지, 또는 장치의 유지를 할수 없다고 하는 문제점을 가지고 있다.
또, 그 구성의 복잡함과 구조의 점에서, 종래의 고탈황률의 장치는, 기존의 화력발전소 등의 배연발생장치에 추가해서 설치하는 일이 어렵다고 하는 문제점을 가지고 있다.
그런데, 현재, 공업화를 진행하고 있는 개발도상국에서는, 배연 등의 공해문제의 해결이 급박한 외에, 인구조밀도가 비교적 낮으므로, 비교적 낮은 탈황률로도 환경을 비약적으로 개선하는 일이 가능하다. 또 자금이 윤택하지 않으므로, 염가의 장비가 요구되고 있다. 또한, 기존의 화력발전소 등의 배연에 의한 공해발생 장치에 추가해서 설치할수 있는 것이 요건으로 되어있다.
이상의 일로부터, 종래의 고탈황률습식배연탈황장치는, 긴급하게 배연처리를 필요로 하고 있는 개발도상국의 요구를 기술적으로도 경제적으로도 만족할수 없다. 그 때문에, 탈황률은 70~90%로 비교적 낮으나, 장치의 구성이 간단하고, 또한 운전이 용이한 습식배연 탈황장치의 실현이 강하게 요망되고 있다.
이상의 문제에 비추어, 본 발명의 목적은 종래의 습식배연탈황장치에 비해서 장치의 구성이 단순하고 운전이 용이한 습식배연탈황장치를 제공하는 일이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본발명은 흡수제슬러리와 배연을 기액접촉시켜서 배연의 탈황처리를 행하는 습식배연탈황장치에 있어서, 흡수제슬러리를 수용하느 액조와, 흡수조와 배연속의 SO2가스가 반응해서 발생하는 생성물슬러리를 침강에 의해 농축시키는 농축조와, 상기 액조의 상부에 있는 배연과 흡수제슬러리를 기액접촉시켜서 탈황반응을 행하는 흡수부와, 상기흡수부의 상부에 있는 처리된 배연을 방산시키는 연돌부를 일체적으로 형성한 결합형 흡수탑을 가지고, 상기흡수부는 흡수제슬러리를 상향으로 분사하는 노즐을 구비해서, 하부로부터 도입한 배연과 이 노즐로부터 분사된 흡수제슬러리를 기액접촉시키고, 한편 미반응된 흡수제슬러리 및 반응생성물슬러리를 아래쪽으로 낙하시켜서 상기액조에 수용하고, 상기액조로부터 반응생성물슬러리를 상기농축조에 유입시키도록 해서 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.
본발명에서 사용하는 흡수제는 습식석탄-석고법에서 통상 사용되는 석회석(CaCO3), 소석회(CA(OH)2), 생석회(CaO)가 사용된다.
농축조의 석고슬러리체류시간은 생성물슬러리의 농축률에 따라 다르므로, 실제의 생성슬러리를 사용해서 실험등으로 결정한다. 또,노즐로부터 분사하는 흡수제슬러리의 분사높이, 배연의 공탑(空塔)속도 등의 결합형 흡수탑의 설계요인도 실험에 의해 구한다.
본발명의 바람직한 실시태양에서는, 농축조는 결합형 흡수탑의 하부에 설치된 액조의 일부를 칸막이판으로 칸막이하고, 칸막이판의 개구를 개재해서 액조로부터 석고슬러리가 유입하도록 한 것을 특징으로 하고 있다.
이에 의해, 액조와 농축조를 일체적으로 형성할수 있으므로 구성이 보다 간단하게 된다.
본 발명의 더욱 바람직한 실시태양에서는,흡수부의 상부에 흡수제사일로와 흡수제사일로로부터 흡수제분말을 분산, 낙하시키는 살포기를 설치한다. 공기반송에 의해 흡수제사일로에 공급한 흡수제분말을 이 살포기에 의해 흡수부안에 분산, 하강시키면서 흡수부안의 슬러리와 접촉시켜서 슬러리에 포착시킨다.
이에 의해, 종래의 장치에서 필요하게 되었던 흡수제슬러리조제탱크가 불필요하게 되어, 장치의 구성이 보다 간단하게 된다.
본 발명의 더욱 바람직한 다른 실시태양에서는, 연돌에는 미스트캐처가 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 연돌이 액조와 흡수부의 상부에 설치되어 있으므로, 미스트캐처에 의해서 포착한 미스트를 그대로 하강시켜서 흡수부에서 슬러리에 의해 포착할수 있다. 이에 의해, 연돌로부터 방산되는 미스트의 양을 저감시킬수 있다. 미스트캐처는 그종류를 불문하고, 구조가 간단하고 배연의 압력손실이 낮기 때문에 선회흐름방식의 미스트캐처가 바람직하다.
본 발명에서는,결합형 흡수탑의 직립형의 1개의 구조체로 형성되고 있다. 이 흡수탑의 하부가 흡수제슬러리를 수용하는 액조와, 흡수제의 배연속의 SO2가스가 반응해서 생기는 생성물슬러리를 침강에 의해 농축시키는 농축조를 구성하고 있다. 그리고, 이 액조(또는 액조 및 농축조)의 상부의 중간부가 배연과 흡수제슬러리를 기액접촉시키는 흡수부를 구성하고, 또 흡수부의 상부에 처리된 배연을 방산시키는 연돌을 설치한다.
흡수부에서는, 노즐로부터 상향으로 분사된 흡수제슬러리는 위쪽을 향하고, 이어서 아래쪽으로 하강한다. 한편, 배연은 하부로부터 흡수부에 도입되어, 위쪽을 향하는 흡수제슬러리와 나란히 흐르면서 기액접촉하고, 또 아래쪽으로 하강하는 흡수제슬러리와 대향하여 흐르면서 기액접촉해서, 배연속의 SO2와 흡수제가 반응하여 생성물을 생성한다.
다시 설명하면, 흡수제슬러리는 노즐로부터 분사되어서 위쪽으로 뿜어올리는 꼭대기에서 분사하고 이어서 하강한다(제 3도 참조). 하강하는 흡수제슬러리와 뿜어올린 흡수제슬러리가 서로 충돌해서 미세한 입자형상이 되므로, 종래의 충전식흡수탑에 비해서 단위체적당의 기액접촉면적이 크게 된다. 또, 흡수제슬러리가 입자형상으로 분산해서 존재하고, 또한 노즐근처에서는 배연이 흡수제슬러리의 뿜어올리는 흐름에 효과적으로 말려들므로,흡수제슬러리와 배연은 효과적으로 혼합되어, 따라서 기액접촉효율이 높아진다. 그 때문에, 이상의 2개의 효과에 의해, 본 발명의 흡수부의 용적은 비교적 작게된다.
또, 본 발명의 흡수부는 종래의 충전식 흡수제와 같이, 충전물을 세정하거나 교환하거나 할 필요가 없고, 또 가동부분이 없으므로, 보수의 필요도 없고, 따라서 운전에 숙련된 오퍼레이터를 필요로 하지않는다. 또, 충전식 흡수탑에 비해서 흡수부에서의 배연의 압력손실이 낮으므로, 종래의 습식배연탈황장치와 같이 승압팬을 필요로하지 않는다.
생성물슬러리는 생성물의 자연침강에 의해, 종래의 장치에 설치하게 되어 있는 생성물탈수장치를 필요로하지 않을 정도로 농축된다. 예를들면, 생성물슬러리는 석탄연소식화력발전소에서 발생한 석탄재와 혼련해서 점토형상의 점질체로 하고, 통상의 고체반송수단에 의해 반송할수 있는정도로 농축된다.
이상의 구성에 의해, 본발명에 관한 습식배연탈황장치는 종래의 습식배연탈황장치에 비해서, 이하의 점에서 구성이 단순하고 운전이 용이하게 되어있다.
① 처리배연을 흡수탑으로부터 직접 연돌로 인도하여 방산하고 있으므로, 고가의 가스-가스히터가 불필요하게 되고, 또 건설비용이 높게되는 덕트의 길이를 대폭으로 짧게 할수 있다.
②압력손실이 높은 충전식흡수탑 대신에 압력손실이 작은 흡수제슬러리 분사식 흡수탑을 사용하고 있으므로,흡입팬만의 토출압으로 충분하며, 승압팬이 불필요하다. 따라서, 설치비와 운전비용을 그 만큼 절감할수 있다.
③농축조에서 석고슬러리를 약 60중량%의 농도로 농축하고 있으므로, 탈수처리장치를 필요로 하지 않고, 석탄재와 혼련해서 유동성이 낮은 폐기물을 형성할수 있다. 또한, 석탄재와 함께 페기할수 있으므로, 폐기에 요하는 비용도 그만큼 높아지지 않는다.
④종래와 같이 탈수장치로부터 배출된 배출액을 처리하는 배수처리설비를 필요로 하지 않으므로, 그만큼 설비비와 운전비를 경감할수 있다. 또, 운전이 번거로운 배수처리설비를 필요로하지 않으므로, 운전기술이 능숙한 오퍼레이터를 필요로하지 않는다.
이상과 같이 본발명에 관한 습식배연탈황장치는 설비비가 비교적 낮은 운전이 용이하기 때문에 개발도상국등의 요구를 만족할수 있다.
이하 첨부도면을 참조하여, 실시예에 의거해서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
제 1도는 본 발명에 관한 습식배연탈황장치의 일실시예의 개략흐름도이며, 제 2도는 제 1도에 표시한 습식배연탈황장치의 결합형 흡수탑의 구성을 표시한 모식적인 단면도이다.
이 실시예의 습식배연탈황장치(10)는 흡수제로서 석회석을 사용해서 석회-석고법에 의해 배연속의 SO2가스를 제거하는 장치로서, 제 4도에 표시한 종래의 습식배연탈황장치의 승압팬(BUF), 가스-가스히터(GGH), 흡수탑, 석회석슬러리조제탱크, 석고탈수장치, 석고탈수장치의 배출액을 처리하는 배수처리설비 대신에. 연돌결합형 흡수탑(이하, 간단하게 연돌/흡수탑으로 약칭한다)(12)과, 농축석고슬러리와 석탄석을 혼련하는 혼련기(14)를 구비하고 또 종래와 마찬가지로 석회석저장조(16)를 구비하고 있다.
화력발전소의 서탄때기증기발생기(A)로부터 나온 배연은 IDF(E)에 의해 흡인되어서 공기예열기(B) 및 전기집진기(C)를 거쳐서 이 실시예의 흡수탑(12)에 도입된다.
증기발생기(A) 로부터 나온 배연은 공기예열기(B)에서 연소용 공기를 예열해서 자체는 냉각된 후, 전기집진기(C)에 들어간다. 전기집진기(C)에서는 석탄재 등의 분진이 배연으로부터 분리, 제거되어서 하부의 석탄재저장조(D)에 수습된다.
한편, 배연은 흡입팬(E)에 의해 흡인되어서 연돌/흡수탑(12)에 중간에 있는 흡수부에 도입된다.
연돌/흡수탑(12)은 제 2도에 표시한 바와 같이, 하부의 액체저장조(18)와, 그위에 흡수부(20)와, 또 그위의 연돌(22)을 결합한 1개의 직립형의 탑형상의 구조체이다. 구조체의 바깥쪽에는, 흡수부(20)와 연돌(22)의 사이에 상당하는 위치에 흡수제사일로(24)가 환형상으로 설치되어 있다.
흡수부(20)의 하부에는 배연도입구(25)가 형성되고 있고, 그곳을 통과해서 배연은 흡수부(20)내부에 도입되어서 흡수부(20)내부를 상승한다. 또, 흡수부(20)의 하부에는 석회슬러리를 분사하는 다수의 석회슬러리분사노즐(26)이 1단의 헤더(28)이 평면적으로 대체로 균일한 분포로 배치되어 있다. 노즐(26) 은 노즐구멍을 위를 향하게 해서 장착되어, 석회슬러리를 상향으로 분사한다.
흡수제사일로(24)가 흡수부(20)의 상부에 있고, 흡수제는 피이더(30)에 의해서 필요공급량이 흡수제사일로(24)로부터 인출되어, 단관을 통해서 하부저장조(18)에 공급된다. 또한 흡수제사일로(24)에는, 석회석분말이 석회석저장조(16)(제 1도 참조)로부터 주지의 공기반송수단(32)에 의해 반송되어 온다. 또, 흡수제를 피이더(30)에 의해서 하부저장조(18)에 공급하는 대신에, 또는,그것에 부가해서, 흡수부(20)의 상부에 흡수제용의 살포기(도시생략)를 설치하여, 흡수제분말을 분산하강시킬수 있다. 분산된 흡수제는 분사된 슬러리와 접촉하여, 슬러리가 포착된.이에 의해, 별개의 흡수제슬러리조제탱크가 불필요하게 된다.
저장조(18)는 1개의 조가 칸막이판(34)에 의해 석고슬러리조(36)와 석고슬러리농축조(이하, 단순히 농축조라 약칭한다)(38)로 분할되어 있다. 석고슬러리조(36)에는,체류하는 석고슬러리에 공기를 분사해서 교반함으로써, 석고슬러리 속의 석고입자의 침강을 방지하는 동시에 흡수된 아황산을 황산으로 산화하는 공기노즐(40)이 배설되어 있다.
슬러리펌프(41)가, 석고슬러리조(36)와 노즐헤더(28)를 연결하는 배관의 도중에 설치되고 있어서 석고슬러리를 노즐헤더(28)에 공급한다.
칸막이판(34)에는, 적당한 곳에 개구(42)가 형성되어 있어서, 석고슬러리조(36)속의 석고슬러리성분이 개구(42)를 개재해서 농축조(38)에 유입된다. 농축조(38)는, 석고슬러리가 자연침강에 의해 농축하는데 필요한 체류시간을 확보하기에 충분한 용적을 구비하고 있다.
농축조(38)는 배출구(46)를 하부에 구비하고, 농축된 석고슬러리를 배출구(46)를 개재해서 반송수단(48), 예를들면 벨트콘베이어에 배출한다(제1도 참조).
또 농축률을 조정하기 위하여, 공기를 공급하는 공기공급수(44)가 석고슬러리조(36)에 연통하고 있다.
반송수단(48)의 선단부에는 제1도에 표시한 바와 같이, 혼련기(14)가 설치되어 있어서, 농축석고슬러리는, 거기서 석탄재저장소(D)로부터 낙하하는 석탄재와 혼련되어서 유동성이 없어지고, 통상의 벨트콘베이어에서도 핸드링을 할 수 있는 상태로 된다.
연돌(22)의 꼭대기에는, 방산되는 처리배연속의 미스트를 포착하기 위하여, 미스트캐처(50)가 설치되어 있다. 미스트캐처(50)는 주지의 선회흐름식의 미스트캐처(50)이다. 포착된 미스트는 미스트캐처(50)로부터 액적(즉, 방울)으로서 자연낙하하여, 흡수부(20)에서는, 분사된 석회슬러리에 포착된다.
이 실시예의 탈황장치(10)에서는, 배연속의 SO2가스를 약 70∼90%의 탈황률로 탈황처리할 수 있다.
노즐(26)로부터 상향으로 분사된 석고슬러리는, 일정한 높이에 도달하면, 반대방향으로 하강하고, 그 과정에는 서로 충돌하여, 미세한 입자형상으로 된다. 이어서 이 석고슬러리는 흡수부(20)의 아래쪽의 석고슬러리조(36)에 유입한다. 배연속의 SO2가스는 석고슬러리속의 석회성분과 반응해서, 아황산칼슘이 되고, 또 도입된 공기에 의해 산화되어서 황산칼슘, 즉 석고로 되어, 석고슬러리를 생성한다.
미반응의 석회 및 석고를 함유하는 슬러리는 하강해서 석고슬러리(36)에 들어가고, 거기서 석고슬러리는 개구(42)를 개재해서 농축조(38)에 유입하여 농축된다.

Claims (4)

  1. 흡수제슬러리와 배연을 기액접촉시켜서 배연의 탈황처리를 행하는 습식배연탈황장치에 있어서, 흡수제슬러리를 수용하는 액조와, 흡수제와 배연속의 SO2가스가 반응해서 발생하는 생성물슬러리를 침강에 의해 농축시키는 농축조와, 상기 액조의 상부에 있는 배연과 흡수제슬러리를 기액접촉시켜서 탈황반응을 행하는 흡수부와, 상기 흡수부의 상부에 있는 처리된 배연을 방산시키는 연돌부를 일체적으로 형성한 결합형 흡수탈을 가지고, 상기 흡수부는 흡수제슬러리를 상향으로 분사하는 노즐을 구비해서, 상기 흡수부의 하부로부터 도입한 배연과 이 노즐로부서 분사된 흡수제슬리러를 기액접촉시키고, 한편 미반응된 흡수제슬러리 및 반응생성물 슬러리를 아래쪽으로 낙하시켜서 상기 액조에 수용하고, 상기 액조로부터 반응생성물슬러리를 상기 농축조에 유입시키도록 해서 이루어진 것을 특징으로 하는 습식배연탈황장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 농축조는 상기 결합형 흡수탑의 하부에 설치된 액조의 일부를 칸막이판으로 칸막이하고, 이 칸막이판의 개구를 개재해서 액조로부터 생성물슬러리가 유입되도록 해서 이루어진 것을 특징으로 하는 습식배연탈황장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 흡수부에 상부에 흡수제사일로와 흡수제사일로부터 흡수제분말을 분산, 낙하시키는 살포기를 설치하고, 공기반송에 의해 흡수제사일로에 공급한 흡수제분말을 살포기에 의해 흡수부내로 분산, 하강시키면서 상기 흡수부내의 슬러리와 접촉시켜서 슬러리에 포착시키도록 해서 이루어진 것을 특징으로 하는 습식배연탈황 장치.
  4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상시 연돌에 미스트캐처가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 습식배연탈황장치.
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