KR100197517B1 - Method of removing a harmful component from flue gas and its apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발전소 배가스에 전자선을 조사하여 유해성분을 제거하는 방법에 있어서 배가스에 직접 수증기를 주입하여 전자선 반응에 알맞은 습도를 유지하도록 함으로써 유해물질을 효과적으로 제거하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for effectively removing harmful substances by irradiating electron beams to power plant flue gases to remove harmful components by injecting water vapor directly into the flue gases to maintain humidity suitable for electron beam reactions.
미국특허 제4,294,674호 및 제4,882,020호에 공지된 방법은 전자선 조사법에 의한 배가스 유해성분의 제거에서 배가스의 온도를 냉각수 직접 분사방법으로 65℃로 낮추는 방법을 채택하고 있다. 그러나, 이러한 공정에는 대규모의 냉각탑이 필요하고 최종적으로 대기로 배출되는 배가스의 온도가 낮아 연돌에서 백연현상이 발생한다는 문제점이 있다.The methods known in U.S. Patent Nos. 4,294,674 and 4,882,020 employ a method of lowering the temperature of the exhaust gas to 65 ° C by direct cooling water injection in the removal of harmful components of the exhaust gas by electron beam irradiation. However, such a process requires a large-scale cooling tower and finally has a problem that white smoke occurs in the stack due to the low temperature of the exhaust gas discharged to the atmosphere.
본 발명은 보일러에서 배출되는 배가스 온도와 유사한 온도의 수증기를 배가스에 직접 주입함으로써 대형 냉각탑의 건설비용을 줄이고, 전자선 반응의 효율을 높이고, 대기로 배출되는 배가스의 온도를 높여 백연현상을 방지할 수 있으며, 발전소 보일러의 폐열을 이용함으로써 경제적인 방법으로 수증기를 생성하여 배가스처리에 사용할 수 있는 것이다.According to the present invention, by directly injecting water vapor having a temperature similar to that of the exhaust gas discharged from the boiler, the construction cost of a large cooling tower can be reduced, the efficiency of the electron beam reaction can be increased, and the temperature of the exhaust gas discharged to the atmosphere can be prevented to prevent white smoke. In addition, by using the waste heat of the power plant boiler, it is possible to generate water vapor in an economical manner and use it for exhaust gas treatment.
Description
제1도는 발명의 실시예에 의한 발전소 배가스 중 유해성분 제거방법의 공정 및 장치를 도시한 도면.1 is a view showing a process and apparatus of a method for removing harmful components in power plant flue gas according to an embodiment of the present invention.
제2도는 종래의 전자선을 이용한 발전소 배가스처리 공정을 도시한 도면.2 is a view showing a power plant flue gas treatment process using a conventional electron beam.
제3도는 본 발명의 실시예에 있어서 발전소 배가스의 여열을 이용하여 수증기를 발생시키는 공정을 도시한 도면.3 is a view showing a process of generating steam by using the heat of the power plant exhaust gas in the embodiment of the present invention.
제4도는 발전소 배가스 중의 습도 및 온도 변화에 따른 질소산화물 및 아황산가스(SO2)의 제거율에 대한 본 발명의 실시예 1, 2의 결과를 도시한 도면.4 is a view showing the results of Examples 1 and 2 of the present invention for the removal rate of nitrogen oxide and sulfurous acid gas (SO 2 ) according to the humidity and temperature change in the power plant flue gas.
제5도는 배가스 내 수증기 함유량 변화에 따른 유해성분 제거율을 비교한 실시예 3의 결과를 도시한 도면.5 is a view showing the results of Example 3 comparing the removal rate of harmful components according to the change in the water vapor content in the exhaust gas.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 보일러 2 : 배가스1: boiler 2: exhaust gas
3 : 암모니아 주입장치 4 : 수증기 주입장치3: ammonia injector 4: steam injector
5 : 전자선 가속기 6 : 전자선 반응기5: electron beam accelerator 6: electron beam reactor
7 : 집진장치 8 : 냉각탈7: dust collector 8: cooling deodorization
9 : 냉각수 10 : 대기9: coolant 10: atmospheric
11 : 온도조절장치11: temperature controller
[발명의 목적][Purpose of invention]
본 발명은 유해성분을 포함하고 있는 발전소 배가스에서 유해성분 제거를 위하여 배가스에 전자선을 조사함에 있어서 배가스 온도를 낮추지 아니하고 전자선 반응기 내의 배가스의 수분을 적절한 양으로 공급, 조절함으로써 전자선 반응기 내의 배가스 중 유해성분의 제거효율을 높이려는 것이다.The present invention is irradiated with the electron beam to the exhaust gas to remove the harmful components in the power plant flue gas containing harmful components in the electron beam reactor by supplying and controlling the moisture of the flue gas in the electron beam reactor in an appropriate amount without lowering the exhaust gas temperature To increase the removal efficiency.
본 발명의 다른 목적은 보일러에서 배출되는 배가스 은도와 유사한 온도의 수증기를 주입함으로써 큰 부피의 냉각탑의 건설비용을 줄이고, 처리 후 대기로 배출되는 배가스의 온도를 높은 상태로 유지시켜 백연현상 방지를 위한 별도의 부가장치를 설치하지 않도록 하는 것이다.Another object of the present invention is to reduce the construction cost of a large volume cooling tower by injecting water vapor having a temperature similar to that of the flue gas evaporated from the boiler, and to maintain the temperature of the flue gas discharged to the atmosphere after treatment to prevent white smoke phenomenon Do not install additional equipment.
본 발명의 또다른 목적은 발전소 보일러의 폐열을 이용함으로써 경제적인 방법으로 본 발명 방법에 필요한 온도의 수증기를 생성하려는 것이다.Another object of the present invention is to produce steam at the temperature required for the process of the invention in an economical way by utilizing waste heat from power plant boilers.
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술][Technical field to which the invention belongs and the prior art in that field]
본 발명은 발전소 배가스에 포함되어 있는 유해물질을 제거하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 좀더 구체적으로는 발전소 배가스 중의 황산화물 및 질소산화물 등에 전자선을 조사하여 암모니아 가스와 중화반응을 일으키는 방법에 있어서 수증기를 주입하여 배가스에 알맞은 습도를 유지하도록 함으로써 전자선에 의한 활성화반응 및 산화반응, 중화반응을 촉진시켜 황산화물 및 질소산화물을 효과적으로 제거하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for removing harmful substances contained in power plant flue gas. More specifically, in a method of generating a neutralization reaction with ammonia gas by irradiating sulfur oxides and nitrogen oxides in the exhaust gas of a power plant, water vapor is injected to maintain an appropriate humidity for the exhaust gas, thereby activating, oxidizing, and neutralizing the electron beam. The present invention relates to a method and an apparatus for effectively removing sulfur oxides and nitrogen oxides by promoting the reaction.
일반적으로 배가스에서 질소산화물, 아황산가스 등의 오염물질을 제거하기 위해 습식공정 또는 반건식공정을 사용한다.Generally, a wet process or a semi-dry process is used to remove pollutants such as nitrogen oxides and sulfur dioxide from the flue gas.
배가스 중 아황산가스 및 질소산화물 등을 제거하는 습식공정은 다음과 같이(a) 보일러 배가스를 집진장치로 처리하여 배가스 중 분진을 제거하고, (b) 암모니아가스를 배가스에 주입한 후 촉매반응기에서 질소산화물과 암모니아가스를 환원반응시켜 제거하고,The wet process of removing sulfur dioxide and nitrogen oxides in the flue gas is as follows (a) treating the boiler flue gas with a dust collector to remove dust from the flue gas, and (b) injecting ammonia gas into the flue gas and then nitrogen in the catalytic reactor. The oxide and ammonia gas are reduced and removed,
(c) 배가스를 가성소다 용액이나 석회석 용액과 반응시켜 배가스 중 아황산가스를 제거하는 단계로 구성되어 있다.(c) reacting the flue gas with a caustic soda solution or a limestone solution to remove sulfur dioxide from the flue gas.
습식법은 아황산가스를 제거하기 위해 폐기물 1톤당 0.7m3의 물로 배가스를 세척하여야 하며, 세척에 사용된 공정폐수는 해수의 3~5배의 염을 함유하고 있어 직접 폐수처리가 불가능하므로 다시 0.6m3의 회석수가 필요하다 또한 습식법에서는 발생한 폐수를 처리하는 부대시설이 필요하며, 수세척 후 배가스의 수분응축 및 백연방지를 위하여 배가스의 재가열 설비가 필요하므로 폐기물 톤당 약 250,000kCal의 에너지가 부가적으로 요구된다.Wet process are to be washed per tonne of waste for the exhaust gas of 0.7m 3 water to remove the sulfur dioxide, the process waste water used for washing is it contains a salt of a 3 to 5 times that of sea water, so direct the waste water treatment is not re-0.6m In addition, the wet method requires additional facilities to treat the generated wastewater, and reheating equipment is needed to prevent condensation and flue gas condensation after washing the water, which adds about 250,000 kCal of energy per tonne of waste. Required.
배가스 중 염화수소, 아황산가스 및 질소산화물을 제거하는 반건식 공정은 다음과 같이 (a) 보일러 배가스에 소석회 슬러리를 분무기를 통하여 분무하여 아황산가스를 제거하고,Semi-dry process for removing hydrogen chloride, sulfurous acid gas and nitrogen oxides in the flue gas (a) to remove the sulfurous acid gas by spraying a slurry of slaked lime to the boiler flue gas through a sprayer,
(b)상기 반응에서 생성된 부산물을 점진장치에서 제거하고, 촉매반응기에 암모니아 가스를 주입하여 배가스 중의 질소산화물과 환원반응시켜 질소산화물을 제거한다.(b) The by-products generated in the reaction are removed in a gradual apparatus, and ammonia gas is injected into the catalytic reactor to reduce the nitrogen oxides by reacting with nitrogen oxides in the exhaust gas.
반건식법은 촉매반응을 위하여 배가스 온도가 250℃ 이상 유지되어야 하므로 보일러에서 열 회수에 한계가 있어 에너지 회수의 손실을 가져오고, 고가의 촉매를 주기적으로 교환하여야 하므로 촉매 유지보수비용이 크다. 이 방법에서는 배가스 은도가 200℃ 이상에서 처리되므로 배가스의 부피가 커져서 공정에 사용되는 배관과 집진장치의 크기가 크며, 고온에서 내구성을 가지는 집진장치를 사용하여야 하여 시설투자비가 많이 소요된다.The semi-dry method requires the exhaust gas temperature to be maintained at 250 ° C. or higher for the catalytic reaction, which limits the heat recovery in the boiler, resulting in the loss of energy recovery, and the expensive catalyst maintenance. In this method, since the exhaust gas silver is treated at 200 ° C or higher, the volume of the exhaust gas increases, so the size of the pipe and the dust collector used in the process is large, and the facility investment cost is high because the dust collector having durability at high temperature must be used.
전자선을 이용한 배가스 정화기술은 배가스 중의 유해성분을 반응성이 높은 라디칼 또는 활성화된 형태로 전환시켜 주므로 질소 및 황의 제거율이 높아진다는 장점이 있다.Flue gas purification technology using an electron beam has the advantage that the removal rate of nitrogen and sulfur is increased because it converts harmful components in the flue gas into highly reactive radicals or activated forms.
전자선을 이용한 배가스의 탈황 및 탈질 방법에 관한 미국특허 제4,294,674호는 전자선 조사반응 이전에 냉각탑에서 물을 분사하여 배가스의 은도를 60∼70℃로 낮춘 조건 하에서 전자선을 조사하여 암모니아와의 중화반응을 일으키는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 이 발명의 경우 배가스의 온도가 90℃ 이상이 되는 경우 질소산화들(NOx)의 제거율이 60% 이하로 급격히 감소한다. 미국특허 제4,294,674호에 제시된 결과는 전자선 반응기 내의 반응온도가 약 70℃ 이상으로 상승할 경우 질소산화물 및 황산화물의 제거효율이 급격히 감소하고 있음을 나타낸다. 황산화뭍의 제거효율은 반응온도가 90℃인 경우 65℃에서 반응했을 때보다 10%∼15% 가량 낮아졌다. 또한, 각각 65℃와 90℃에서 전자선 조사량을 변화시켜 가며 측정하였을 경우 질소산화물은 반응온도가 90℃인 경우 65℃에서 반응했을 때보다 약 20% 제거효율이 낮아졌다.U.S. Patent No. 4,294,674, which relates to the desulfurization and denitrification of flue gas using an electron beam, neutralizes the reaction with ammonia by irradiating an electron beam under the condition that the flow rate of the flue gas is lowered to 60 to 70 ° C by spraying water from a cooling tower before the electron beam irradiation reaction. It is suggesting how to raise. However, in the case of the present invention, when the temperature of the exhaust gas is 90 ° C. or more, the removal rate of the nitrogen oxides (NOx) decreases rapidly to 60% or less. The results presented in US Pat. No. 4,294,674 indicate that the removal efficiency of nitrogen oxides and sulfur oxides decreases rapidly when the reaction temperature in the electron beam reactor rises above about 70 ° C. The removal efficiency of the sulfate sulphate was about 10% to 15% lower than the reaction temperature at 65 ° C when the reaction temperature was 90 ° C. In addition, when measured by varying the irradiation amount of electron beam at 65 ℃ and 90 ℃, respectively, the removal efficiency of nitrogen oxide was lower by about 20% than the reaction at 65 ℃ when the reaction temperature is 90 ℃.
또다른 전자선을 이용한 배가스의 탈황 및 탈질 방법은 미국특허 제4,882,020호에 공지되어 있으며, 전자선 반응기에 암모니아 가스를 주입한 후 전자선을 조사하여 암모니아 가스와 반응시켜 아황산가스와 질소산화물을 동시에 제거하는 방법이다.Desulfurization and denitrification of exhaust gas using another electron beam is known from US Pat. No. 4,882,020. A method of injecting ammonia gas into an electron beam reactor and irradiating with an ammonia gas to react with ammonia gas to simultaneously remove sulfur dioxide and nitrogen oxides. to be.
이 방법의 개요는 제2도에 제시되어 있다. 이 배가스 처리법은 암모니아 가스를 중화제로 주입하는 공정으로 염화수소 및 중금속 등의 유해성분이 포함되지 않은 발전소 배가스의 처리에 적합하다. 이 방법은 보일러에서 배출되는 배가스를 냉각탑에서 둘을 분사하여 배가스 온도를 60℃~7O℃로 낮추어 전자선 반응기에 유입시킨다.An overview of this method is presented in FIG. This flue gas treatment method is a step of injecting ammonia gas into the neutralizer and is suitable for the treatment of power plant flue gas containing no harmful components such as hydrogen chloride and heavy metals. In this method, the flue gas discharged from the boiler is injected into the cooling tower, and the exhaust gas temperature is lowered to 60 ° C. to 70 ° C. and introduced into the electron beam reactor.
또한, 전자선 조사로 인하여 전자선 반응기 내의 배가스의 온도가 상승하는 것을 방지하기 위하여 전자선 반응기 내에서 냉각수를 분사할 수도 있다. 집진장치를 거쳐 최종적으로 대기로 배출되는 배가스의 은도 역시 100℃ 미만으로서 낮은 온도를 유지하게 되어 백연현상이 발생한다. 따라서, 백연현상을 방지하기 위한 별도의 재가열장치가 필요하다.In addition, in order to prevent the temperature of the exhaust gas in the electron beam reactor from rising due to the electron beam irradiation, cooling water may be injected in the electron beam reactor. The silver in the flue gas finally discharged to the atmosphere through the dust collector is also less than 100 ℃ to maintain a low temperature occurs white lead phenomenon. Therefore, there is a need for a separate reheating device to prevent white smoke.
위의 미국특허 제4,294,674호와 미국특허 제4,882,020호에서 제시된 선행기술은 전자선 반응에 필요한 배가스의 습도를 냉각탑에서의 물분사에 의해 공급하는 기술로서 충분한 습도공급을 위해 배가스 온도를 60~70℃ 정도로 낮게 유지하였을 때 유해성분 제거 효율이 높아졌다. 앞서 언급한 바와 같이 이들 선행기술은 전자선 반응기 내의 반응은도가 약 70℃ 이상으로 상승할 경우 질소산화물 및 황산화물의 제거효율이 급격히 감소하고 있음을 나타내었다.The prior art set forth in the above-mentioned US Patent No. 4,294,674 and US Patent No. 4,882,020 is a technology for supplying the humidity of the flue gas required for the electron beam reaction by water spray in a cooling tower. When kept low, the efficiency of removing harmful components increased. As mentioned above, these prior arts show that the removal efficiency of nitrogen oxides and sulfur oxides is drastically reduced when the degree of reaction in the electron beam reactor rises above about 70 ° C.
따라서, 위의 선행 공지기술은 배가스 중의 유해성분의 제거율을 높이기 위하여 냉각단계를 도입하였다. 선행 공지기술에 의하면, 발전소 보일러에서 얻어진 고온의 배가스는 건설비용이 많이 소요되는 대형 냉각탑에 유입되어 냉각수가 배가스에 분사됨으로써 그 습도를 올린 후 전자선 반응기에 주입되어 전자선에 의한 반응이 진행되도록 하는 것이다. 또는, 직접 전자선 반응기에 냉각수를 분사하여 반응온도를 낮추는 방법도 시도되었다.Therefore, the above prior art has introduced a cooling step to increase the removal rate of harmful components in the exhaust gas. According to the prior art, the high temperature exhaust gas obtained from the power plant boiler is introduced into a large cooling tower, which requires a lot of construction cost, and the cooling water is injected into the exhaust gas to increase its humidity and then injected into the electron beam reactor to allow the reaction by the electron beam to proceed. . Alternatively, a method of lowering the reaction temperature by injecting cooling water directly into an electron beam reactor has also been attempted.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제][Technical problem to be achieved]
본 발명은 위와 같은 선행 공지기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems of the prior art.
본 발명을 통한 발전소 배가스 중 유해성분 제거방법 및 장치는 발전소 배가스 중 유해성분 제거에 있어서 좀더 개선된 방법 및 장치를 제시함과 아울러 배가스 처리 설비의 건설비용이 작게 들고 작동이 간단한 배가스 처리방법을 제시하고자 하는 것이다.The method and apparatus for removing harmful components in power plant flue gas according to the present invention provide a further improved method and apparatus for removing harmful components in power plant flue gas as well as a method for treating flue gas with low construction cost and simple operation. I would like to.
[발명의 구성 및 작용][Configuration and Function of Invention]
제1도 및 제3도에 개시된 본 발명의 방법 및 장치에 의하면, 전자선 반응기에서는 발전소 보일러에서 배출되는 배가스에 수증기를 가하고 전자선 가속기에서 조사되는 전자선으로 처리하여 질소산화물 및 아황산가스 등 배가스 중 유해성분을 반응이 쉽게 일어날 수 있는 중간 생성물 또는 라디칼로 전환시킨다. 전자선 조사를 통하여 처리된 배가스는 전자선 반응기 전단 또는 전자선 반응기에서 또는 전자선 반응기 후단에서 주입된 암모니아 가스와 반응하여 중화반응을 일으킨다. 암모니아 가스와 반응한 배가스 중의 유해성분은 고체상의 염을 형성하게 되며, 배가스 중의 고체상염은 집진장치를 이용하여 배가스로부터 제거되고, 유해성분이 제거된 깨끗한 배가스는 대기 중에 배출되게 된다.According to the method and apparatus of the present invention disclosed in FIGS. 1 and 3, in an electron beam reactor, water vapor is added to the exhaust gas discharged from a power plant boiler and treated with an electron beam irradiated from an electron beam accelerator to treat harmful components such as nitrogen oxides and sulfur dioxide. Is converted to intermediates or radicals in which the reaction can occur easily. Flue gas treated through electron beam irradiation reacts with ammonia gas injected in front of the electron beam reactor or in the electron beam reactor or after the electron beam reactor to cause a neutralization reaction. The harmful components in the flue gas reacted with the ammonia gas form a solid salt, and the solid phase salt in the flue gas is removed from the flue gas using a dust collector, and the clean flue gas from which the harmful components have been removed is discharged to the atmosphere.
전자선 반응기에서는 전자선 가속기로부터 조사된 전자선이 직접 배가스 중 유해성분을 활성화시켜 다음 반응이 순조롭게 진행되도록 하거나, 배가스 중 수분에 전자선이 조사되어 반응성이 매우 우수한 라디칼을 형성하게 되고, 이러한 라디칼이 배가스 중 유해성분과 반응하여 유해성분을 암모니아 가스와 반응이 잘 되는 중간 생성물로 전환시키게 된다. 전자선 반응기에서 아황산 가스는 전자선에 의해 생성된 라디칼과 반응하여 황산으로 전환되며, 질소산화물도 라디칼에 의해 반응성이 우수한 질산으로 전환된다.In the electron beam reactor, the electron beam irradiated from the electron beam accelerator directly activates harmful components in the flue gas so that the next reaction proceeds smoothly, or the electron beam is irradiated with moisture in the flue gas to form highly reactive radicals. It reacts with the powder to convert harmful components into intermediate products that react well with ammonia gas. In an electron beam reactor, sulfurous acid gas is converted into sulfuric acid by reacting with radicals generated by an electron beam, and nitrogen oxide is also converted into nitric acid, which is highly reactive by radicals.
발전소에서 발전용 수증기와 기타 열교환기를 거치고 배출되는 배가스는 그 온도가 140'℃ 내지 180℃ 가량된다. 앞서 언급한 선행 공지기술에 의하면 배가스의 온도를 낮추기 위하여 냉각수를 처리하고 전자선 반응기 단계가 끝난 후에는 배가스를 대기중으로 배출하기 전 재가열하여 은도를 100℃ 이상으로 높여 주어야 백연현상을 방지할 수 있었으므로 에너지의 낭비가 많았다. 그러나, 본 발명에 의한 방법과 장치를 이용하는 경우는 발전소 등에서 배출되는 배가스에 유사한 온도의 수증기를 주입함으로써 훨씬 공정이 간단해지고 건설비용도 적게 소요된다.Flue gas discharged through power generation steam and other heat exchangers in a power plant has a temperature of about 140 ° C. to 180 ° C. According to the above-mentioned prior art, treatment of cooling water in order to lower the temperature of the exhaust gas and after the electron beam reactor step is completed, reheating before exhausting the exhaust gas into the atmosphere may increase the degree of silver to 100 ° C or higher, thus preventing white smoke. There was a lot of waste of energy. However, in the case of using the method and apparatus according to the present invention, by injecting water vapor having a similar temperature to the exhaust gas discharged from a power plant or the like, the process is much simpler and construction costs are less.
배가스 중 유해성분 제거를 위해 전자선 반응기에서 진행되는 반응은 다음과 같다.The reaction proceeds in the electron beam reactor to remove harmful components in the flue gas is as follows.
(1) 라디칼 형성 반응(1) radical formation reaction
(2) 산화반응(2) oxidation reaction
(3) 중화반응(3) neutralization reaction
전자선 반응기에서 전자선에서 의하여 아황산가스 및 질소산화물로부터 생성된 황산, 질산은 암모니아 가스와 반응을 일으켜 고체 염을 생성한 후 집진장치에 의하여 배가스에서 제거된다. 이러한 방법을 통하여 유해성분이 완전히 제거된 깨끗한 배가스는 대기 중으로 배출된다.In the electron beam reactor, sulfuric acid and nitric acid generated from sulfurous acid gas and nitrogen oxide by an electron beam react with ammonia gas to produce a solid salt and then removed from the exhaust gas by a dust collector. In this way, clean flue-gases from which noxious components have been completely removed are released into the atmosphere.
전자선 조사 반응기에서-조사된 전자선은 배가스 중 상대적으로 농도가 낮은 유해성분에 조사되어 유해성분이 분해 제거되는 반응이 진행될 확률보다는 상대적으로 농도가 높은 수분이 우선적으로 라디칼로 분해된 후 생성된 라디칼이 배가스 중 유해성분과 2차적으로 반응하여 제거될 확률이 높다. 배가스 중 절대습도 기준 10% 이상의 수분이 함유되어 있으면 전자선 조사에 의하여 유해성분이 효과적으로 제거될 수 있으나, 그 이하의 수분함량을 가지는 경우에는 배가스의 수분함량을 측정하여 적정 수분을 배가스에 첨가하여야 한다. 또한, 배가스에 절대습도 기준 20% 이상의 수분이 함유되어 있는 경우에는 집진장치에서 수행되는 집진과정에서 과다한 수분함유로 인한 문제점이 야기될 수 있다. 따라서, 배가스의 수분함유량은 절대습도 기준 10∼20% 범위가 적당하며, 더욱 바람직하게는 12∼15%의 수분 함유량이 좋다.In the electron beam irradiation reactor, the irradiated electron beam is irradiated with a relatively low concentration of harmful components in the flue gas, so that the radicals generated after the relatively high concentration of moisture are first decomposed into radicals rather than the reaction of decomposing and removing the harmful components proceed to exhaust gas. It is likely to be removed by secondary reaction with heavy harmful components. If the exhaust gas contains moisture of 10% or more based on absolute humidity, harmful components can be effectively removed by electron beam irradiation. However, if the moisture content is less than that, appropriate moisture should be added to the exhaust gas by measuring the moisture content of the exhaust gas. In addition, when the exhaust gas contains 20% or more of the absolute humidity standard, problems may arise due to excessive moisture content in the dust collection process performed in the dust collector. Therefore, the water content of the exhaust gas is preferably in the range of 10 to 20% of absolute humidity, more preferably 12 to 15% of water content.
발전소 보일러를 통과한 배가스의 온도가 250℃정도로 높을 경우에는 배가스의 여열을 이용하여 140℃~150℃의 수증기를 발생시킬 수 있는 열교환기를 설치함으로써 열에너지를 효율적으로 이용할 수 있다. 이와 같은 방법 및 장치의 일례가 제3도에 제시되어 있다.When the temperature of the flue gas passing through the power plant boiler is about 250 ° C., heat energy can be efficiently used by installing a heat exchanger capable of generating steam at 140 ° C. to 150 ° C. using the heat of the flue gas. An example of such a method and apparatus is shown in FIG. 3.
배가스에 주입되는 수증기의 온도는 배가스의 온도보다 10∼20℃ 낮은 것이 바람직하다. 따라서, 바람직한수증기의 온도는 약 120∼160℃이다.The temperature of the water vapor injected into the exhaust gas is preferably 10 to 20 ° C lower than the temperature of the exhaust gas. Therefore, the temperature of the preferred steam is about 120 to 160 ° C.
전자선 반응기 후단 또는 집진장치의 후단에서 배출되는 배가스의 은도를 측정하여 배가스의 온도가 지나치게 높은 경우에는 배가스보다 약간 온도가 낮은 수증기의 양을 증가시킴으로써 전자선 반응기 내의 배가스의 온도 상승을 막을 수 있다.If the temperature of the exhaust gas discharged from the rear end of the electron beam reactor or the rear end of the dust collector is measured and the temperature of the exhaust gas is too high, the temperature of the exhaust gas in the electron beam reactor can be prevented by increasing the amount of steam which is slightly lower than the exhaust gas.
배가스의 수분 함량을 적절히 조절하기 위하여 전자선 반응기에 도입되는 배가스의 유량 및 수분함량을 측정함으로써 수증기 첨가 이후 배가스의 수분 함량이 절대습도 기준 최대 20%를 넘지 않도록 수증기의 주입량이나 제3도의 열교환기 수분 공급량 조절장치를 조절한다.In order to properly control the water content of the flue gas, the flow rate and the water content of the flue gas introduced into the electron beam reactor are measured so that the water content of the flue gas after the addition of steam does not exceed 20% of the absolute humidity, or the moisture of the heat exchanger of FIG. 3. Adjust the supply regulator.
배가스 중 오염물질의 최적제어효율을 유지하기 위해서는 대기오염물질 농도에 적합한 최적의 양만큼 전자선을 조사하여야 한다. 전자선 반응기 후단에서 배가스를 분석하여 아황산가스와 질소산화물이 충분히 제거되지 않으면, 전자선 가속기에서 조사되는 전자선 조사량이 부족하기 때문이므로 전자선 조사량을 증가시키기 위해 전자선 가속기의 전류량을 증가시킨다. 또한, 아황산가스는 충분히 제거되었으나 질소산화물이 충분히 제거되지 않는 경우에는 과다하게 조사된 전자선으로 인하여 배가스 중 유해성분을 제거하고 남은 에너지가 질소를 분해하여 NO, NO2및 N2O 등 새로운 질소산화물이 생성되었기 때문이므로 전자선 에너지양 즉 전자선 가속기의 전류량을 감소시킨다.In order to maintain the optimum control efficiency of pollutants in the flue-gas, electron beams should be irradiated in an optimum amount suitable for the air pollutant concentration. If the sulfur dioxide and nitrogen oxides are not sufficiently removed by analyzing the exhaust gas at the rear end of the electron beam reactor, the amount of electron beam irradiation irradiated from the electron beam accelerator is insufficient, so the current amount of the electron beam accelerator is increased to increase the electron beam irradiation amount. In addition, when sulfite gas is sufficiently removed but nitrogen oxide is not sufficiently removed, the harmful energy in the exhaust gas is removed due to the excessively irradiated electron beam, and the remaining energy decomposes nitrogen, and new nitrogen oxides such as NO, NO 2 and N 2 O are released. This is because the amount of electron beam energy, that is, the amount of current in the electron beam accelerator, is reduced.
전자선 반응기 후단에서 배가스를 분석하여 아황산가스 및 질소산화물이 적정 농도이상 측정되면 이미 언급한 바와 같이 전자선 에너지가 부족하여 발생한 결과로 판단하여 먼저 전자선 에너지를 증가시키게 되나 여전히 아황산가스와 질소산화물의 농도가 감소하지 않은 경우, 배가스 내 수분함량이 부족하여 일어나는 현상이므로 전자선 반응기 전단에 배가스의 온도와 거의 같은 110℃∼200℃의 수증기를 주입하여 배가스 내 수분함량을 증가시켜 줌으로써 전자선에 의한 반응을 촉진시킨다.If the sulfur dioxide and nitrogen oxides are measured above the proper concentration by analyzing the exhaust gas at the rear end of the electron beam reactor, it is judged as the result of the lack of electron beam energy as mentioned previously, and the electron beam energy is increased first, but the concentration of sulfite gas and nitrogen oxide is still increased. If it does not decrease, it is caused by insufficient water content in the exhaust gas, so the water vapor in the exhaust gas is increased by injecting water vapor at 110 ℃ ~ 200 ℃ which is almost the same as the temperature of the exhaust gas to promote the reaction by electron beam. .
아래에서 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다 그러나, 본 발명의 범위가 아래의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail. However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.
[실시예 1]Example 1
질소산화물의 농도가 200ppm, 아황산가스(SO2)의 농도가 800ppm인 발전소 배가스에 있어서 제1도와 같이 140℃의 수증기를 주입하여 전자선 반응기 내의 온도를 140℃로 유지시키고, 절대습도를 12%로 유지시켰다. 여기에 전자선 반응기 전단계에서 암모니아 가스 1당량을 주입하여 반응시켰다. 이 때 전자선 조사량을 0.5 내지 1.5Mrad로 변화시켜가며 질소산화물(NOx) 및 아황산가스(SO2)의 제거율을 측정하였다.In a power plant flue gas containing 200 ppm of nitrogen oxide and 800 ppm of sulfur dioxide (SO 2 ), water vapor at 140 ° C. is injected as in FIG. 1 to maintain the temperature in the electron beam reactor at 140 ° C., and the absolute humidity is 12%. Maintained. The reaction was carried out by injecting 1 equivalent of ammonia gas in the previous stage of the electron beam reactor. At this time, the electron beam irradiation amount was changed to 0.5 to 1.5 Mrad, and the removal rates of nitrogen oxides (NOx) and sulfurous acid gas (SO 2 ) were measured.
[실시예 2]Example 2
배가스 내의 질소산화물 및 아황산가스(SO2)의 농도, 주입되는 암모니아 가스의 양을 같게 하고 제2도에 제시된 선행기술의 냉각탑을 이용하여 전자선 반응기 내로 유입되는 배가스 온도를 65℃로 낮추고, 배가스의 습도를 절대습도 기준 12%로 조정하고 전자선 조사량을 0.5 내지 1.5 Mrad로 변화시켜 가며 질소산화물(NOx) 및 아황산가스(SO2)의 제거율을 측정하였다.The concentration of nitrogen oxide and sulfurous acid gas (SO 2 ) in the flue gas and the amount of ammonia gas injected are equalized, and the temperature of the flue gas introduced into the electron beam reactor is reduced to 65 ° C. using the prior art cooling tower shown in FIG. Humidity was adjusted to 12% absolute humidity and the electron beam dose was varied from 0.5 to 1.5 Mrad to measure the removal rate of nitrogen oxides (NOx) and sulfur dioxide (SO 2 ).
위의 실시예 1 및 실시예 2에서 얻은 결과는 제4도에 나타내었다. 아황산가스(SO2)의 제거율은 실시예 1에 의한 경우 실시예 2에 의한 아황산가스(S02)의 제거율에 비해 전자선 조사량이 0.5 Mrad인 경우 10%가량 낮은 값을 나타내었다. 그러나, 전자선 조사량이 1.0 Mrad인 경우 실시예 2의 냉각수 이용방법과 실시예 1의 본 발명 방법에 따른 아황산가스(S02)의 제거율은 5%의 차이만을 나타내었으며, 전자선 조사량을 1.5 Mrad로 높이면 그 차이는 2% 이하로 줄어들었다.The results obtained in Examples 1 and 2 above are shown in FIG. Removal of sulfur dioxide (SO 2) exhibited a lower value by about 10% in the case of Example 2, the electron beam dose of 0.5 Mrad compared to the rate of removal of sulfur dioxide (S0 2) according to according to Example 1. However, when the amount of electron beam irradiation was 1.0 Mrad, the removal rate of sulfur dioxide (S0 2 ) according to the method of using the cooling water of Example 2 and the method of the present invention of Example 1 showed only a difference of 5%, and when the electron beam irradiation amount was increased to 1.5 Mrad The difference was reduced to less than 2%.
질소산화물(NOx)의 제거율은 실시예 1 및 실시예 2에 있어서 중요한 차이를 나타내지 아니하였다. 두 가지 실시예에 의하여 얻어진 질소산화물(NOx)의 제거율은 75% 내지 85% 를 나타내었다.The removal rate of nitrogen oxides (NOx) did not show a significant difference in Examples 1 and 2. The removal rate of NOx obtained by the two examples was 75% to 85%.
[실시예 3]Example 3
질소산화물의 농도가 200ppm, 아황산가스(S02)의 농도가 800ppm인 발전소 배가스에 있어서 전자선 반응기에서의 전자선 조사량을 0.5 내지 1.5 Mrad로 변화시켜가며 여기에 전자선 반응기 전단계에서 암모니아 가스 1당량을 주입하여 반응시켰다. 이 때 유입되는 배가스의 습도를 절대습도 기준으로 각각 4%, 15%로 하여 각 경우에 있어서 질소산화물(NOx)및 아황산가스(S02)의 제거율을 측정하였다.In the power plant flue gas having a nitrogen oxide concentration of 200 ppm and sulfur dioxide (S0 2 ) at 800 ppm, the dose of electron beam in the electron beam reactor was changed from 0.5 to 1.5 Mrad, and 1 equivalent of ammonia gas was injected into the previous stage of the electron beam reactor. Reacted. In this case, the removal rate of nitrogen oxides (NOx) and sulfurous acid gas (S0 2 ) was measured in each case with the humidity of the flue gas introduced as 4% and 15%, respectively, based on the absolute humidity.
위의 실시예 3에서 얻은 결과는 제5도에 나타내었다. 질소산화물(NOx)의 경우 전자선 조사량이 작을 때에는 절대습도 4%일 때보다 절대습도를 15%로 높여 주었을 때 그 제거율이 20%가량 높았다. 아황산가스(SO2)의 제거율 또한 절대습도 15%인 경우가 절대습도 4%인 경우에 비하여 15%의 제거율 향상 결과를 나타내었다.The results obtained in Example 3 above are shown in FIG. In case of NOx, the removal rate was 20% higher when the absolute humidity was increased to 15% than when the electron beam irradiation amount was small. The removal rate of sulfur dioxide (SO 2 ) also showed an improvement of 15% in the case where the absolute humidity was 15% compared to the case where the absolute humidity was 4%.
이와 같은 결과로부터 배가스 중 유해성분의 제거효율에 있어서 냉각탑 장치 및 냉각수에 의한 배가스 온도의 냉각보다 배가스의 수분 함유량이 더욱 결정적인 인자라는 사실을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the moisture content of the exhaust gas is a more decisive factor in the removal efficiency of harmful components in the exhaust gas than the cooling of the exhaust gas temperature by the cooling tower apparatus and the cooling water.
[발명의 효과][Effects of the Invention]
본 발명은 보일러에서 배출되는 배가스 온도와 유사한 온도의 수증기를 직접 배가스에 주입함으로써 대형 냉각탑의 건설비용을 줄일 수 있고, 부지가 적게 소요된다.The present invention can reduce the construction cost of a large cooling tower by directly injecting water vapor having a temperature similar to that of the exhaust gas discharged from the boiler, and requires less site.
또한 본 발명은 100℃ 이상에서 반응이 진행되므로 전자선 반응기나 집진기에서 수분의 응축으로 인한 장치의 부식을 피할 수 있다.In addition, in the present invention, since the reaction proceeds at 100 ° C. or higher, corrosion of the device due to condensation of moisture in the electron beam reactor or the dust collector can be avoided.
본 발명은 처리 후 대기로 배출되는 배가스의 은도를 높은 상태로 유지시켜 백연현상을 방지할 수 있으며, 배가스를 재가열하는 장치가 필요하지 않다.The present invention can prevent the white smoke phenomenon by maintaining the high degree of silver of the exhaust gas discharged to the atmosphere after treatment, there is no need for a device for reheating the exhaust gas.
발전소 보일러의 폐열을 이용함으로써 경제적인 방법으로 본 발명 방법에 필요한 온도의 수증기를 생성할 수 있는 것이다.By using the waste heat of the power plant boiler, it is possible to generate steam at a temperature necessary for the method of the present invention in an economical manner.
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