KR100262903B1

KR100262903B1 - 고체탈황제이용습식배연탈황방법과장치

Info

Publication number: KR100262903B1
Application number: KR1019950704633A
Authority: KR
Inventors: 깃가와히로후미; 나카지마후미토; 가쿠히로유키; 다카모토시게히토; 이시자카히로시; 노자와시게루; 니시무라마사카쓰; 나카모토다카노리
Original assignee: 가노 다다마사; 바부콕쿠 히타치 가부시키가이샤
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-05-11
Publication date: 2000-08-01
Also published as: MX9505372A; GB9601553D0; PL312218A1; RU2140809C1; CZ345995A3; FI960444A; GB2298419A; FI960444A0; WO1996026785A1; CN1083290C; JP3650837B2; IN191690B; PL180796B1; CN1142198A; GB2298419B; US5788944A

Abstract

보일러 등의 연소장치로부터 배출되는 배기가스와 흡수액을 접촉시켜,배기가스 중의 유황산화물을 흡수한 흡수액을 중화시키는 부위에 입자지름이 큰 석회석을 선택적으로 잔류시키고, 유황산화물로부터 생성된 석고 및 물을 주성분으로 하는 흡수액을 중화부위로부터 선택적으로 배출하여, 중화부위로부터 배출한 흡수액을 다시 배기가스와 접촉시킨다.이 때, 배기가스와 접촉하는 흡수액은 물을 주성분으로 하는 것이며, 보일러의 부하의 변동등으로 탈황성능이 크게 저하할 염려가 있으나. 본 발명에서는 보일러의 부하, 보일러에서 연소하는 연료 중의 유황함유량,배기가스 유량, 탈황장치의 입구 SO₂농도, 탈황장치의 출구 SO₂농도, 또는 중화부위에서의 흡수액의 pH값 또는 주화부위에서의 압력손실, 교반장치의 토오크, 흡수액 중의 고체 종도, 흡수액의 비중, 흡수액의 절도중의 하나 이상을 검지하여 배기가스와 접촉시키기 위하여 순환시키는 흡수액 유량, 흡수액중으로 공급하는 고체탈황제 공급량, 그 고체탈황제의 입자 지름, 중화부위의 고체탈황제의 교반속도등 중의 하나 이상을 조정하므로써 탈황장치의 출구 SO₂농도가 소정의 설정값 범위내가 되도록 제어할 수가 있다. 이와 같이 하여, 석회석을 분쇄하기 위한 동력 코스트를 저감시킬 수가 있고, 또, 흡수액를 분쇄하기 위한 동력코스트를 저감시킬 수가 있고, 또, 흡수액 중의 알루미늄 성분, 불소성분에 의한 탈항성능의 저하가 작으며, 높은 탈황성능이 달성될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

고체탈황제이용 습식배연 탈황방법과 장치

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은, 습식배연(排煙)탈황방법과 장치에 관한 것이며, 특히 탕황 성능이 높고, 또한 흡수액을 순환시키는 펌프나 흡수액을 분무하는 노즐의 마모가 적으며, 흡수액중의 알루미늄성분, 불소성분에 의한 탈황성능의 저하가 적고, 석회석의 분쇄동력이 저감 가능하며, 배기가스량이나 배기가스 중의 SO₂농도 변동에 대한 제어성이 우수하고, 경제적으로 보일러 등의 연료장치로부터 배출되는 배기가스중의 유황산화물을 제거하는 고체탈황제 이용 습식배연 탈황장치와 방법에 관한 것이다.

[배경기술]

화력발전소등에서, 화석연료의 연소에 따라 발생하는 배연중의 유황산화물, 그중에서도 특히 이산화유황(SO₂)은, 대기오염, 산성비 등의 지구적 환경문제의 주어　인의 하나이다. 이 때문에, 배연중으로부터 SO₂를 제거하는 배연탈황법의 연구 및 탈황장치의 개발은 매우 중요한 과제로 되어 있다.

상기 타황방법으로서는 여러 가지 프로세서가 제안되고 있으나, 습식법이 주류를 점하고 있다. 습식법에는, 흡수제에 소다화합물을 사용하는 소다법, 칼슘화합물을 사용하는 칼슘법 및 마그네슘 화합물을 사용하는 마그네슘법 등이 있다. 그 중, 소다법은 흡수제와 SO₂와의 반응성에 뛰어난 반면, 사용하는 소다류가 매우 고가이다. 이 때문에, 발전용의 대형보일러등의 배연탈황장치에는, 비교적 저가인 탄산캄슘 등의 칼슘화합물을 사용하는 방법이 가장 많이 채용되고 있다.

이 칼슘화합물을 흡수액으로서 사용하는 탈황시스템은, 기액접촉방법의 차이에 따라서 스프레이 방식, 습식벽방식 및 버블링 방식등 3종류로 대별된다. 각 방식 공히 각각 특징을 가지고 있으나, 실적이 많고 신뢰성이 높은 스프레이 방식이 세계적으로도 많이 채용되고 있다. 이 스프레이방식의 탈황시스템으로서는, 종래로부터 배기가스의 냉각·제진(際震)을 하는 냉각탑, 흡수액을 분무해서 배기가스중의 SO₂와 반응시키는 탈황탑, 탈황탑에서 생성한 아황산칼슘을 산화시키는 산화탑등 3개탑으로 구성되어 있다.

그러나, 근년에 와서 탈황법에 냉각·산화의 기능을 부여한 1탑형 탈황탑(탱크내 산화법)의 개발이 진보되어, 최근에는 1탑형 탈황시스템이 스프레이방식이 주류를 이루어가고 있다.

제27도에 종래기술의 스프레이방식에 의한 1탑형 탈황장치의 한 예를 도시한다. 1탑형의 탈황탑은, 주로 탑 본체(1), 입구닥트(2), 출구닥트(3), 스프레이노즐(4), 흡수액펌프(5), 순환탱크(6), 교반기(7), 공기취입장치(8), 미스트일이머네이터(9), 흡수액배출관(10), 석고 배출관(11), 석회석 공급관(12), 탈수기(13), pH계(21)등으로 구성된다. 스프레이노즐(4)은 수평방향에 여러개, 또한 높이방향으로 여러단 설치되어 있다. 또, 교반기(7) 및 공기취입장치(8)는 탈황탑 하부의 흡수액이 체류하는 순환탱크(6)에 설치되며, 미스트일이머네이터(9)는 탈황탑내 최상부 혹은 출구닥트(3)내에 설치된다.

보일러로부터 배출되는 배기가스 A는, 입구닥트(2)로부터 탈황탑 본체(1)로 도출되고, 출구닥트(3)로부터 배출된다. 이 사이에, 탈황탑에는 흡수액 배출관(20)을 통해서 흡수액 펌프(5)로부터 보내어지는 흡수액이 복수의 스프레이노즐(4)로부터 분무되고, 흡수액과 배기가스 A의 기액접촉이 행하여진다. 이 때, 흡수액은 배기가스 A중의 SO₂를 선택적으로 흡수하고, 아황산칼슘을 생성한다. 아황산칼슘을 생성한 흡수액은 순환탱크(6)애 모이고, 교반기(7)에 의해서 교반되면서 공기취입장치(8)로부터 공급되는 공기 B에 의하여 흡수액중의 아황산칼슘이 산화되고 석고 C를 생성한다. 석회석 D 따위의 탈황제는 석회석공급관(12)으로부터 순환탱크(6)내의 흡수액에 첨가된다. 석회석 D 및 석고 C가 공존하는 탱크(6)내의 흡수액 일부는 흡수액 펌프(5)에 의해서 흡수액 배출관(10)으로부터 다시 스프레이노즐(4)로 보내어지고, 일부는 석고 배출관(11)으로부터 탈수기(13)로 보내어지며, 탈수 후, 석고 C가 회수된다. 또 스프레이노즐(4)로부터 분무된 미립화된 흡수액중, 액 방울의 지름이 작은 것은 배기가스 A에 동반되어, 탈황법 상부에 설치된 미스트일이머네이트(9)에 의해서 회수된다.

그러나, 제27도에 도시한 종래기술에서는 미분쇄한 석회석이 사용되고 있으며, 아래의 문제점이 있다.

① 흡수액중에는 SO₂를 흡수하는 탄산칼슘(석회석)뿐만 아니라, 흡수에는 기여하지 않는 석고가 많이 함유되어 있는데, 탈황성능을 향상시키기 위하여 흡수액중의 석회석 비율을 증가시키면, 석고의 품질이 저하하여, 석고를 이용할 수 없게 된다.

② 석회석을 분쇄하기 위한 동력에너지의 소비량이 많다.

③ 흡수액중에 알루미늄성분, 불소성분이 공존하면 석회석 입자 표면에 불활성인 알루미늄, 불소함유 화합물이 생성하여, 탈황성능이 저하한다.

본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하고, 경제적이며 또한 높은 탈황성능을 달성하기 위한 배연 탈황방법과 장치를 제공하는 데 있다.

또, 본 발명의 목적은, 생성하는 석고의 품질을 저하시키지 않고 탈황성능을 향상시키는 배연 탈황방법과 장치를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 목적은, 석회석을 분쇄하기 위한 동력코스트를 저감시키는 배연탈황방법과 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 흡수액중의 석회석과 생성하는 석고를 용이하게 분리하는 배연탈황방법과 장치를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 목적은 보일러 따위의 연소장치를 부하나 배기가스중의 유황 상화물 농도 등의 변동이 있어도, 높은 탈황성능을 유지할 수 있는 베연탈황방법과 장치를 제공하는 것이다.

또, 기타의 본 발명 목적은, 이하의 본 발명 실시예등의 설명에서 명백하게 된다.

[발명의 개시]

본 발명은 다음과 같은 구성으로서 이루어지는 것이다.

보일러 따위의 연소장치로부터 배출되는 배기가스와 흡수액을 접촉시키고, 배기가스중의 유황산화물을 흡수한 흡수액을 중화시키는 부위에, 고체 탈황제를 선택적으로 잔류시키고, 유황산화물로부터 생성된 반응생성물 및 물을 주성분으로 하는 흡수액을 그 중화부위로부터 선택적으로배출하여, 중화부위로부터 배출된 흡수액을 다시 배기가스와 접속시키므로서 배기가스중의 유황산화물을 흡수액중에 흡수시키는 습식배연탈황방법이며, 보일러의 부하, 보일러에서 연소하는 연료중의 유황함유량, 배기가스유량, 탈황장치의 입구 SO₂농도, 탈황장치의 출구 SO₂농도 또는 중화부위에서의 흡수액의 PH 값 또는 중화부위에서의 압력손실, 교반장치의 토오크, 흡수액중의 고체 농도, 흡수액의 비중, 흡수액의 점도중의 하나이상을 검지하여, 배기가스와 접촉시키기 위해 순환시키는 흡수액 유량, 흡수액중에 공급하는 교체탈황제 공급량, 그 고체탈황제의 입자지름, 중화부위의 탈황제의 교반속도중의 하나이상을 조정하므로서, 탈황장치의 출구 SO₂농도가 소정의 설정값 범위내가 되도록 제어하는 고체 탈황제 이용 습식배연탈황방법이다.

또, 본 발명은 보일러 등의 연소장치로부터 배출되는 배기가스와 흡수액을 접촉 시킨 후, 배기가스중의 유황산화물을 흡수한 흡수액을 중화시키는 고체탈황제를 선택적으로 잔류시키고, 또한 유황산화물로부터 생성된 반응생성물 및 물을 주성분으로 하는 흡수액을 선택적으로 배출하는 중화부와 중화부로부터 배출된 흡수액을 다시 배기가스와 접촉시키는 흡수액의 순환유로를 갖춘 습식 배연탈황장치로서, 보일러의 부하, 보일러에서 연소하는 연료중의 유황함유량, 배기가스유량, 탈황장치의 입구 SO₂농도, 탈황장치의 출구 SO₂농도 또는 중화부에서의 흡수액의 pH값 또는 중화부에서의 압력손실, 교반장치의 토오크, 흡수액중의 고체농도, 흡수액의 비중, 흡수액의 점도 중 하나이상을 검출하는 검출수단을 설치하고, 상기 검출수단의 검출값에 의거, 흡수부로의 흡수액의 순환유량, 흡수액중에 공급하는 고체 탈황제 공급량, 그 고체탈황제의 입자 지름, 중화부의 고체 탈황제의 교반속도를 각각 조정하는 각 조정수단중의 하나 이상의 조정수단의 작동에 의하여 탈황장치의 출구 SO₂농도가 소정의 설정값 범위내가 되도록 제어하는 제어수단을 설치한 습식배연 탈황장치이다.

여기에서, 중화부위에서의 고체탈황제의 교반속도조절을 위하여 사용하는 석회석층의 교반장치로서는, 중화부내에 설치된 교반날개 또는 레이크 따위로 교반하는 장치 또는 중화부 그 자체를 회전시키는 장치등이 있다.

본 발명에서 사용하는 고체탈황제는, 그 중량 평균입자지름(이하, 평균입자지름이라 한다.)은 0.5mm 이상이 바람직하며, 평균 입자지름이 0.5mm 미만이면 탈황제의 석고 따위의 산화반응생성물과 분리가 용이하지 않게 되며, 또 분쇄후의 석회석등의 고체탈황제를 배여탈황장치로 반송하는 과정에서 미분화되는 일이 있다. 보다 바람직하게는 고체탈황제의 평균입자지름1.0mm 이상인 경우다. 또, 고체 탈황제의 평규입자지름이 10mm를 초과하면, 배기가스중의 SO₂를 흡수한 흡수액을 중화하는 반응 활성이 저하하며, 또, 배연 탈황장치의 중화부에 접속하는 고체탈황제 공급관을 마모시킬 염려가 있다. 따라서, 본 발명의 고체 탈황제는 그 평균입자지름이 0.5mm∼10mm가 되는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명에서, 고체탈황제중에는 입자지름이 0.5mm 미만의 입자지름의 것이 포함되어도 좋은데, 상기 평균입자지름은 일반적인 기준에 불과하며, 엄밀한 입자지름을 의미하는 것은 아니다.

본 발명에서 고체 탈황제는 슬러리 슬러리 형상으로 하여, 혹은 건조 형상의 것을 기류반송하여 중화부로 공급하는 것이 바람직하다.

중화부로의 고체 탈황제 공급량 제어는 정량피더나 고체 탈황제 분쇄기의 온·오프등으로 행하며, 고체탈황제 입도의 제어는 상기 분쇄기의 회전수등으로 행한다.

또, 본 발명의 고체탈황제로서는 석회석이 대표적인 예이나, 본 발명에서 말하는 석회석이란 탄산칼슘을 주요 성분으로 하는 퇴적암을 말하며, 탄산마그네슘을 함유하는 것도 본 발명에서는 석회석이라 하기도 한다. 따라서, 돌로마이트(주성분 CaCO3·MgCO3)도 본 발명의 석회석에 포함된다. 또, 예로서 석회석에는 불순물이 함유되어 있으나, 그 불순물 탈황반응성에 영향을 주므로, 이와 같은 불순물은 분쇄하므로서, 반응성이 높은 CaCO3를 고체표면에 노출시키는 것이 바람직하다.

그러나, 탈황반응성이 높아도 미리형상의 고체탈황제는 석고등의 고체 생성물중에 혼이되므로, 미립자는 분리제거할 필요가 있다. 또, 고체탈황제의 입자지름이 너무 커도 고체탈황제 공급부를 손상시킴 염려가 있으므로, 고체탈황제 공급부에는 필터 또는 사이클론을 설치하여 고체탈황제의 분류를 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 배기가스중의 SO₂는 탈황탑내에서 흡수액(주성분:물)에 의하여 흡수되며, 흡수액중에서는 H₂SO₃를 생성하고, SO₂를 흡수한 흡수액은 공기에 의하여 산화되어 H₂SO₄(희황산)가 된다. H₂SO₄는 고체 탈황제(여기에서는 석회석으로 한다. 또, 반응식에서는 그 주성분인 CaCO₃로 한다.)에 의하여 중화되어서 고체생성물(여기에서는 CaCO₄·2H₂O(석고)로 한다)이 된다. 본 발명의 최대의 특징은 H₂SO₄를 함유하는 pH가 높은 흡수액을 중화시킬 때에, 생성하는 석고의 입자지름보다 큰 입자지름을 가지는 석회석을 탈황제로서 사용하는 점이다.

본 발명에 의거하는 배연 탈황장치내에서의 주된 반응을 아래에 표시한다.

단, 하기 반응식(1)∼(3)의 반응은 본 발명을 이해하기 쉽게 하기 위한 것으로서, 본 발명의 배연 탈황장치내에서의 반응이 모두 반응식(1)∼)3_의 반응에 의하는 것은 아니다.

본 발명의 탈황장치중의 석회석으로 흡수액을 중화시키는 부위에서, H₂SO₄(희황산)를 함유한 흡수액은 석회석을 유동화시키면서 흐르고, 상기 중화반응이 생겨서 흡수액의 pH가 증가한다. 반응해서 쇄된 량의 석회석은 새롭게 상기 중화부위에 공급된다. 그러나, 흡수액을 중화시키는 부위에서의 석회석 량은 측정이 않되므로, 중화후의 pH를 측정하여 석호석 공급량을 제어하면 석회석의 입자지름이 변화하였을 때에 석회석 홀드업 량이 너무 많아져서 흡수액이 흐르기 어렵게 되는 등, 석회석 공급량의 제어가 곤란하다.

이에 대하여, 흡수액의 pH뿐만 아니라, 석회석층부의 압력손실(이후, 압손이라고 하는 일이 있다.), 교반장치의 토오크, 흡수액중의 고체농도, 흡수액의 비중, 흡수액의 점도 등을 측정하므로서 석회석량을 정확하게 추정할 수 있다. 석회석 유동층의 압손은, 석회석량이 증가하면 높아지나, 동일 석회석 량이라도 흐수액의 비중에 영향을 받는다. 또, 흡수액의 비중은 점도나 흡수액중의 고체(대부분은 석고입자이다.)농도와 상관이 있다. 일반적으로, 유동층부의 압손(△P)은 아래식으로 표시된다.

△P=(석회석의 비중-흡수액의 비중)×석회석층 높이×(1-간극율)

여기에서, 간극율은 유동시의 값인데, 석회석층 높이×(1-간극율)은 정지시와 유동시에 있어서는 같으므로, 상기식으로부터 정지시의 석회석층 높이를 구할 수가 있다. 즉, 석회석의 비중은 이미 알려져 있는(약 2.7)것이며, 정지시의 간극율은 입자 형상에 의존하는데 약 0.4 이므로, 압손 △P 및 흡수액의 비중을 측정하면 석회석층 높이가 구하여진다. 또, 흡수액의 비중은 흡수액중의 입자농도(여기에서는, 대부분이 석고입자농도) 또는 흡수액의 점도와 상관이 있으므로, 비중 대성에 입자농도 또는 흡수액의 점도를 측정하는 것도 가능하다.

제5도에 석회석층 높이와 압손의 관계의 한 예를 도시하는데, 흡수액의 고체농도가 일정하면, 석회석층 높이와 압손은 비례한다.

이와 같이, 흡수액의 고체농도(비중)가 변화하였을 때의 석회석층 높이와 압손의 관계를 사전에 구하여 둠으로서 석회석층 높이는 추정가능하며, 석회석의 공급량 및/또는 석회석 입자지름을 조정하여 배기가스량이나 배기가스중의 SO₂농도의 변동에 대한 출구 SO₂농도의 제어가 용이하게 된다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 실시예 1의 1탑형 습식배연 탈황장치의 개략도.

제2도는 제1도의 중화부의 확대도.

제3도는 제2도의 화살표 A-A 방향에서 본 그림.

제4도는 제2도의 화살표 A-A 방향에서 본 변형예의 그림.

제5도는 본 발명의 석회석층을 사용하는 석회석층 높이와 압력손실의 관계를 도시하는 그림.

제6도는 제1도에 도시하는 실시예 1의 제어의 플로우챠트도.

제7도는 실시예 1의 제어의 결과를 도시하는 그림.

제8도는 입구 가스조건과 탈황율에 의하여 구하여지는 석회석층 높이 H의 설정값을 도시하는 그림.

제9도는 실시예 1(실선(a)), 실시예 2(파선(b)) 및 비교예 1(1점쇄선(c))의 탈황율의 시간적 변화에 관한 데이터를 도시하는 그림.

제10도는 실시예 2의 1탑형 습식배연 탈황장치의 개략도.

제11도는 제10도의 중화부의 확대도.

제12도는 제10도에 되하는 실시예 2의 제어의 플로우챠트도.

제13도는 비교예 1의 제어의 플로우챠트도.

제14도는 실시예 3의 제어의 플로우챠트도.

제15도는 비교예 2의 제어의 플로우챠트도.

제16도는 실시예 3(실선(a))과 비교예 2(파선(b))에서의 입구 SO₂농도와 L/G와의 관계를 도시하는 그림.

제17도는 실시예 3(실선(a))과 비교예 3(파선(b))에서의 L/G와 탈황율의 관계를 도시하는 그림.

제18도는 실시예 4(실선(a))와 비교예 4(파선(b))에서의 탈황율 90%를 얻기 위한 L/G와 입구 SO₂농도의 관계를 도기하는 그림.

제19도는 본 발명의 실시예 5의 1탑식 습식배연 탈황장치의 개략도.

제20도는 실시예 6,7의 중화장치의 개략도.

제21도는 실시예 6(실선(a)), 비교예 5(파선(b))에서의 L/G만 변경시켜서, 출구 SO₂농도를 제어한 경우의 결과를 도시하는 그림.

제22도는 실시예 7의 출구 SO₂농도의 변동을 도시하는 그림.

제23도는 실시예 8의 중화장치로서 사용하는 습식 키른의 개략도.

제24도는 실시예 9의 중화장치로서 사용하는 순환탱크의 하부에 형성한 레이크를 설치한 개략도.

제25도는 본 발명의 실시예 10의 수평형(가로형)의 1탑형 습식배연탈황장치를 사용하는 경유의 개략도.

제26도는 본 발명의 실시예 11의 산화탑외 설치방식의 배연탈황장치를 사용하는 경우의 개략도.

제27도는 종래의 기술에서의 1탑형 습식배연 탈황장치의 개략도.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

본 발명은, 하기 실시예에 의하여, 더욱 상세히 설명이 되는데, 하기예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

본 실시예의 장치를 제1도∼제3도에 도시하다. 본 실시예의 습식배연 탈황장치는 탈황법 본체(1), 입구닥트(2), 출구닥트(3), 스프레이노들(4), 흡수액펌프(5), 순환탱크(6), 교반기(7), 공기 취입장치(8), 미스트일이머네이터(9), 석회석 공급관(12), 그 공급관(12)의 개폐밸브(31)등으로서 구성되는데, 순환흡수액의 pH를 측정하는 pH계(21), 또한 유동하고 있는 석회석층(19)의 압손을 측정하기 위한 압력계(22), 흡수액의 비중을 측정하기 위한 비중계(23), 분기관(16)과 분산관(17)내의 접속부분에 특정 분기관(17)에만 흡수액을 흘리기 위한 개폐밸브(24) 및 중화하는 부위의 석회석을 복수의 구획으로 분리하기 이한 칸막이판(25)을 가진다. 또, 타황탑 입구닥트(2)에는 가스유량계(27)가 설치되고, 탈황탑 입구닥트(2) 및 출구닥트(3)에 SO2 농도계(28)가 각각 설치되며, 상기한 압력계(22), L중계(23)등과 함께, 이들 계측기로부터의 출력 신호는 제어장치(30)에 송신되고, 그 제어용의 출력신호는 석회석 공급관(12)의 개폐밸브(31), 순환펌프(5), 분산관(17)의 개폐밸브(24)등에 출력된다.

보일러로부터 배출되는 배기가스 A는, 입구닥트(2)로부터 탈황탑본체(1)로 도입되며, 출구닥트(3)으로부터 배출된다. 그 사이에, 탈황탑에는 펌프(5)로부터 흡수액이 복수의 스프레이노즐(4)로부터 분무되며, 흡수액과 배기가스 A의 기체접촉이 행하여진다. 이 때, 흡수액은 배기가스 A중의 SO₂를 선택적으로 흡수하여 아황산을 생성한다. 아황산을 생성한 흡수액 방울은, 순환탱크(6)상에 설치된 액 수집판(14)상에 떨어진다. 액 수집판(14)상의 흡수액은 모아져서 도입관(15)을 지나 순환탱크(6)의 저면부로 유도된다.

그 도중에 공기취입장치(8)로부터 취입된 산화용 공기 B에 의하여 아황산은 산화되어 황산이 된다. 도입관(15)의 저면부에는 분기관(16)을 통해서 흡수액을 균일하게 상승시키는 분산관(17)이 여러개 장착되어 있으며, 또, 각 분산관(17)에는 여러개의 분산공(18)이 뚫여 있다. 그리고, 분산공(18)으로부터 흡수액과 공기가 균일하게 또한 힘차게 분출하여, 상승류를 형성한다. 유동하고 있는 석회석층(19)내에서는 황산과 석회석의 반응에 의하여 석고가 생성하는데, 석호석 입자와 비교해서 석고입자가 작기 때문에, 석고입자나 물만이 흡수액의 상승류에 의하여 순환탱크(6)상부의 흡수액 출구(20)로부터 순환탱크(6)밖으로 배출되며, 석회석이 선택적으로 순환탱크(6)내에 잔류한다.

이 석회석층(19)이 존재하는 부분의 상세한 구조를 제2도, 제3도에 도시한다. 제2도는 측면도, 제3도는 제2도의 화살표 A-A선 단면으로부터 본 그림이다. 본 실시예에서는 도입관(15)의 저면의 한 측면에 분기관(16)이 접속되고 있으며, 그 분기관(16)으로부터 순환탱크(6)저면부 전체에 고르게 뻗은 분산관(17)이 여러개 설치되어 있다. 각 분산관(17)은 칸막이판(25)에 의해서 구획되므로서 흡수액을 중화시키는 부위의 석회석을 여러개의 구획으로 분리시키고 있다. 또, 분기관(16)과 상기 각각의 중화부위의 구획내에 설치된 분산관(17))내의 접속부분에 설치한 개폐밸브(24)에 의하여 각 구획에 독립적으로 흡수액을 보냄으로서, 흡수액 순환량이 저하하여도 분산공(18)으로 부터의 흡수액의 분출 속도를 소정 이상으로 유지할 수 있도록 하고 있다. 또, 각 구획내에서 유동하고 있는 석회석층(19)에서의 압손 및 흡수액의 비중은 각각 압력계(22) 및 비중계(23)에 의하여 측정된다. 압력계(22)는 하나만 도시하고 있으나, 각 구획내에 각각 배치되어 있다.

이와 같이 하여 중화부위에서 중화되어서 pH가 회복된 흡수액은, 제1도에 도시하는 바와 같이, 순환탱크(6) 상부의 흡수액 액면 근방에 설치된 흡수액 출구(20)로부터 흡수액 배출관(10)을 지나서 다시 스프레이노즐(4)로 보내어지고, 배기가스중의 SO₂를 흡수한다. 또, 흡수액의 일부는 pH계(21)로 보내어지고, 중화후의 흡수액의 pH가 측정된다. 또한, 흡수액의 일부는 탈수기(13)로 보내어지고, 석고 C가 회수된다. 또, 분쇄기(도시생략)에 의하여 소정의 입자지름으로 분쇄된 석회석 D는 석회석 공급관(12)으로부터 순환탱크(6)내로 공급된다.

순환탱크(6)의 형상이 원통형상인 경우의 제2도 A-A선에서 본 순환탱크(6)내의 도입관(15)과 분기관(16)과 분산관(17) 및 그 분산관(17)에 설치된 분산공(18)은 제4도에 도시하는 구조로 할 수가 있다. 그리고, 제4도에는 제1도, 제2도에 도시하는 분산관(17)의 개폐밸브(24)가 도시되어 있지 않으나, 각 분산관(17)과 분기관(16)과의 접속부에는 각각 개폐밸브가 설치되어 있다.

본 실시예에서는 순환탱크(6)내의 중화부위의 석회석층(19)에서 흡수액의 상승류를 형성시키므로서 석회석교반용의 교반기 및 교반기의 계기장치등 시설이 불필요하게 되며, 또한 이에 따른 동력도 불필요하게 된다는 큰 특징이 있다.

본 실시예에서 사용한 제어의 플로우챠트를 제6도에 도시한다.

탈황탑 입구닥트(2)에서의 가스유량 및 탈황타 입구닥트(2) 및 출구닥트(3)에서의 SO₂농도로부터 석회석의 소비량(반응하여 석고가 된 량)을 구할 수 있다. 석회석의 소비량 실측값과 그 계산값이 일치하도록 실제의 석회석 공급량을 조정한다. 한편, 탈황탑 입구닥트(2)에서의 SO₂농도, 탈황율의 설정값 및 중화후의 흡수액의 pH로부터 필요한 기액비(L/G:배기가스량과 그 배기가스와 접촉하는 흡수액량의 비율)와 칸막이판(25)으로 구획된 복수의 구획중에서 흡수액의 공급량(순환량)에 다른 사용구획 수를 구할 수 있으며, 그 L/G와 그 계산값이 일치하도록 실제로 사용하는 흡수액 공급역을 조정한다.

여기에서 흡수액 공급구획수의 조정은, 칸막이판(25)으로 구획된 복수의 중화부위의 특정 수의 구획의 개폐밸브(24)를 개방하고, 그 개폐밸브(24)에 대응하는 분산관(17)의 분산공(18)으로부터 흡수액을 분출시키므로서, 사용하는 구획과 사용하지 않는 구획으로 나누는 것으로서 행한다.

L/G와 입구 SO₂농도와이 관계의 한 예를 제7도에 도시하는데, 탈황탑 입구닥트(2)에서의 SO₂농도 및 탈황율의 설정값이 높을수록, 또, 중화후의 흡수액의 pH가 낮을수록, 필요한 L/G는 커진다. 단, 필요한 L/G와 이들의 인자와의 관계는 탈황탑의 구조나 배기가스중의 미량성분에 의해서도 영향을 받으므로, 사전에 제7도와 같은 관계를 구하여둘 필요가 있다. 상기 탈황탑에서의 L/G는 주로 흡수액 펌프(5)의 능력의 조정, 즉, 흡수액 퍼프(5)의 가동대 수 제어로 행한다.

L/G가 변화한 경우는, 개폐밸브(24)에 의하여 분산공(18)으로 부터의 흡수액의 분출속도를 소정의 범위로 유지한다. 분산공(18)으로부터의 흡수액의 분출속도가 너무 크면, 석회선 D가 중화부로부터 석고 C의 입자와 함께 유출하여, 석고 C의 품질이 저하한다. 또, 분출속도가 너무 작으면, 석회석의 유동상태가 나빠지며, 중화속도(탈황율(η))이 저하한다.

이와 같이 하여, 운전조건을 정하여도, 탈황율(η))이 설정값과 다른 경우도 있다. 이 원인의 하나는, 탈황탑 입구에서의 가스유량 및 탈황탑 입구 및 출구에서의 SO₂농도로부터 석회석 D의 소비량을 구하여도 그 오차(가스유량 및 SO₂농도를 계측할 때의 측정계기의 오차)가 있으므로, 중화부에서의 석회석량이 변동한다는 사실이다.

또, 다른 원인으로서는, 석회석 공급관(12)으로부터 순환탱크(6)내로 공급되는 석회석 D의 입자지름이 변동하는 것(석회석 자신의 분쇄성이나 분쇄기의 분쇄특성의 변동)을 생각할 수 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 실시예에서는, 탈황율(η))의 실측값과 설정값을 비교하고, 또한 압력계(22) 및 비중계(23)에 의하여 측정된, 유동하고 있는 석회석층(19)에서의 압손(△P) 및 흡수액의 비중으로부터 석회석층 높이 H를 식

에 의하여 계산하여, 탈황율 및 석회석층높이 H의 설정값과 실측값과의 차에 의거하여 석호석 D의 공급량 및 석회석 D의 입자지름을 조정한다.

여기에서, 석회석 D의 입자지름은 분쇄기(도시생략)에 공급하는 석회석량이나 분쇄기의 운전조건 등 알려진 방법으로 조정하면된다. 또, 석회석층 높이 H의 설정값은 입구가스조건과 탈황율로부터 사전에 구하여 둘 필요가 있다. 제8도에 그 한 예를 도시한다. 또한, 입구가스조건(가스유량, 탈황탑 입구 및 출구에서의 SO₂농도)의 소정의 것 이상으로 변동한 경우, 재차 입구가스 조건에 의거하여 석회석 공급량을 조정하였다.

본 실시예에 의거한 장치에 의하여 중량평균지름 2mm의 석회석(석회석층 높이 H=50cm)를 사용하여 탈황시험을 하였다. 단, 탈황탑 입구에서의 배기가스량은 일정하고, 탈황탑 입구 및 출구에서의 SO₂농도는 각각 1000ppm 및 50ppm이 되도록 제어하였다. 또, 석회석층 높이 H는 50cm에서 일정하게 되도록 제어하였다. 제9도중의 실선(a)에 탈황율의 시간변화를 도시한다.

출구 SO₂농도가 안정되고 있다. 또, 시험후의 석회석층 높이 H는 시험개시시와 같았다.

[실시예 2]

제10도에 본 실시예의 장치를 도시하는데, 실시예 1과 같은 장치 및 조건으로 탈황시험을 하였다. 단, 본 실시예에서는 제1도의 장치에서의 석회석층(19)에 다시 유동하고 있는 석회석의 교반을 촉진시키기 위한 석회석층(19)에 공기의 취입장치(26) 및 공기의 취입공(27)을 형성하였다. 제11도에 중화부위의 확대개념도를 도시한다. 본 실시예에서는, 석회석 D의 입자지름을 조정하는 대신, 중화부위에 공급하는 공기량을 변화시켜서 공기에 의하여 중화부에서의 석회석층(19)의 교반속도를 조정하였다. 그리고, 공기 대신에 물을 취입하는 것도 가능하다.

본 실시예에서 사용한 제어의 플로우챠트를 제12도에 도시한다.

또, 제9도중위 파선(b)에 탈황율의 시간변화를 도시한다. 실시예 1과 마찬가지로, 안정된 탈황성능이 얻어지고, 시험 후의 석회석층 높이 H는 시험 개시시와 같았다.

[비교예 1]

제27도에 도시한 종래기술에 의거하는 장치를 사용하여 탈황시험을 하였다. 본 비교예에서는, 석회석층 높이 H가 검지되지 않으므로, 탈황탑 출구의 SO₂농도로부터 석회석의 공급량을 제어하였다. 제13도에 본 비교예에서 사용한 제어의 플로우 챠트를 도기한다. 또, 제9도중의 1점 쇄선(c)에 탈황율(η)의 시간변화를 도시한다. 실시예 1 및 실시예 2와 비교하여, 탈황성능의 변동이 크며, 시험후의 석회석층 높이 H는 시험개시시의 약 1.5배였다.

[실시예 3]

실시예 1과 같은 장치 및 조건으로 탈황시험을 하였다. 단, 본 실시예에서는 입구가스조건(가스량, 탈황탑입구 및 출구에서의 SO₂농도)에 의한 석회석 공급량의 제어는 하지 않고, 석회석층(19)에서의 압손(△P) 및 흡수액의 비중으로부터 구한 석회석층 높이 H에 의거해서 석회석의 공급량 및 석회석 입자지름을 조정하도록 하였다. 또, L/G의 조정에 의하여 흡수액의 순환량이 변화한 경우에는, 중화부위의 흡수액 공급구획내에서의 흡수액의 상승류의 유속이 4cm/s 이하로 되지 않도록 개폐밸브(24)로 조정하였다. 본 실시예에서 사용한 제어의 플로우챠트를 제14도에 도시하였다.

본 실시예에서도, 실시예 1과 마찬가지로, 안정된 탈황성능이 얻어지며(제9도중의 실선(a)와 동일 곡선), 시험 후의 석회석층 높이 H는 시험개시시와 같았다. 또, 제17도의 실선(a)에 본 실시예의 탈황성능과 L/G의 관계를 도시한다.

[비교예 2]

실시예 3에서의 중화부위의 흡수액 공급구획 수의 조정을 하지 않는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 장치 및 조건으로 탈황시험을 하였다. 본 비교예에서 사용한 제어의 플로우챠트를 제15도에 도시한다.

그리고, 실시예 3과 비교예 2에서의 입구 SO₂농도와 L/G와의 관계를 제16도에 각각 실선(a)와 파선(b)로 도시한다.

당연한 일로, 중화부위의 흡수액 공급구획수의 조정을 행하지 않는 비교예 2의 경우에는 동일 입구 SO₂농도에 대한 L/G가 실시예 3의 L/G 보다 높아졌다.

[비교예 3]

실시예 3과 같은 조건으로, 제27도에 도시한 장치를 사용하여 탈황 성능을 조사하였다.

그 결과를 제17도중의 파선(b)에 도시한다. 제17도중의 실선(a)에 도시하는 실시예 3의 경우와 비교하여 L/가 저하하면(이 때, 가스량은 일정하므로 액량이 저하한다), 석회석의 유동이 불충분하게 되기 때문인 것으로 추정된다.

[실시예 4]

실시예 과 같은 장치로, 입구 SO₂농도가 200∼2,000ppm으로 변화하였을 때의 탈황성능을 조사하였다. 제18도중의 실선(a)에, 탈황율 90%를 얻기 위한 L/G와 입구 SO₂농도의 관계를 되한다.

[비교예 4]

실시예 4와 같은 조건으로, 제27도에 도시한 장치를 사용하여 탈황성능을 조사하였다. 그 결과를 제8도중의 파선(b)에 도시한다. 실시예 4와 비교하여 입구 SO₂농도가 저하하여도, L/G가 잘 낮아지지 않는다. 이는, L/G가 저하하면(이때 가스량은 일정하므로 유량이 저하한다), 석회석의 유동이 불충분하게 되기 때문인 것으로 추정된다.

[실시예 5]

상기 실시예 1∼4에서는 순환탱크(6)내에서 석회석을 유동화시켜, 하나의 탱크내부를 구획한 장치구조이나, 제19도에 도시하는 바와 같이, 탈황탑본체(1)와는 별도로 복수의 중화장치(33)를 설치하고 순환탱크(6)와는 연결관(34)으로 접속하며, 각 연결관(34)에 개폐밸브(24)를 설치하여, 중화장치(33)의 저면부의 도시하지 않은 분산관의 분산공(제2도, 제3도와 같은 것)으로부터 흡수액을 분출시킨다. 상기 분산관의 분산공으로부터 흡수액을 분출시키는 대신, 또는 이와함께 제10도, 제11도에 도시하는 공기 또는 물의 취입장치(26), 공기 또는 물의 취입공(27)을 설치하여도 좋다. 또, 도시는 생략되었으나, 탈황탑본체(1)와는 별도로 설치하는 중화장치(33)는 복수일 필요는 없이, 단일의 것도 좋으며, 또, 단일의 중화장치(33)내부를 실시예 1(제2도, 제3도 참조)와 마찬가지로 구획하는 것도 가능하다.

본 실시예의 제어의 플로우챠트는 제6도와 동일하다. 이 경우는 제1도의 분산관(17)의 개폐밸브(24)가 제19도의 연결관(34)의 개폐밸브(24)에 상당한다.

또, 제19도의 장치에 있어서, 중화장치(33)와 순환펌프(5)와의 사이에 석회석(D)와 석고 C의 분리장치를 설치하여도 좋다.

[실시예 6]

본 실시예는 제19도에 도시하는 실시예 5의 플로우의 중화장치(33)의 분산관을 사용하여, 흡수액의 분출류를 형성하거나 또는 공기의 취입을 하는 대신에, 중화장치(33)내의 석회석층(19)을 교반기(36)에 의하여 교반하는 경우의 실시예이며, 중화장치(33)만의 확대도를 제20도에 도시한다.

중화장치(33)내에는, 중량평균지름 1mm 이상의 석회석이 유동층을 형성하도록 충전되어 있다. 이 석회석 입자와 석고 입자(중량평균지름 10∼100μm)와는 입자지름의 차가 크므로 쉽게 분리된다. 이 때문에, 중화장치(33)내부의 석회석 량은, 석고의 품질에는 관계없이, 또한 석회석량이 많을수록 단시간에 흡수액이 중화되기 때문에, 흡수액과 석회석의 비율은 9:1∼6:4(중량비)가 바람직하다.

또, 거치른 입자지름을 가지는 석회석은, 교반기(36)로 항상 흡수액중에서 교반되고 있다. 이 중화장치(33)에는 순환탱크(6)(제19도 참조)로부터 흡수액이 공급되며, 또, 석회석 공급관(12)으로부터 석회석 D가 공급된다. 또, 미립 석회석도 필요에 따라 석회석 공급관(37)으로부터 공급되는 그러한 구성으로 하여도 좋다. 본 실시예의 제어의 플로우챠트는, 제6도에서의 「△P, 비중의 입력」을 「교반기의 토오크」로 치환한 것과 동일하다. 단, 교반기(36)의 토오크와 석회석층 높이 H와의 상관관계를 사전에 구하여 둔다.

본 실시예에 의거한 장치를 사용하여 탈황시험을 하였다. 단, 탈황탑 입구에서의 배기가스중의 SO₂농도는 1000ppm이다.

중화장치(33)내에는 최초에 2시간분의 배기가스 A중의 SO₂와 같은 물의 석회석(중량 평균지름 5mm)을 넣어두고, 석회석 공급관(12)으로부터 몰 비로 배기가스중의 SO₂의 0.097배의 석회　을 공급하였다. 또, 순환탱크(6)에 취입하는 공기량은 배기가스중의 SO₂의 몰 비로 30배로 하였다.

이구 SO₂농도가 변화한 때의 탈황탑의 출구 SO₂농도의 변동을 제21도중의 실선(a)에 도시한다. 단, 중화장치(33)로부터 나온 흡수액의 pH를 pH계(21)(제19도 참조)로 측정하여, 입구 SO₂농도가 변화한 전후의 pH가 대략 같아지도록 교반기(36)의 회전수를 제어하며, 또한 출구 SO2 농도를 측정하여 L/G를 변화시켜 출구 SO₂농도를 제어하였다. 입구 SO2 농도가 변화하여도 출구 SO₂농도의 변동폭은 작으며, 단시간에 초기의 설정값으로 복귀하고 있다.

[비교예 5]

실시예 6에서, 탈황탑 입구 SO₂농도가 변화하여도 교반기(36)의 회전수를 일정하게 하고, L/G(주로 흡수액펌프(5)의 대수제어등의 능력의 조정을 한다.)만을 변화시켜서 출구 SO₂농도를 제어하였다. 그 결과를 제21도중의 파선(b)에 도시한다. 본 비교예는 실시예 6과 비교하여, 출구 SO₂농도의 변동폭은 크며, 초기의 설정값까지 내려가는데 시간이 오래 걸린다.

[실시예 7]

실시예 6에서, 탈황탑 입구 SO₂농도가 변화하여도 교반기(36)의 회전수를 일정하게 하고, 중화장치(33)내에 중량 평균지름 10μm의 석회석(이하, 미립 석회석이라 한다)을 공급관(37)으로부터 공급하였다. 단, 입구 SO₂농도가 변화한 전후의 pH가 대략 같아지도록 석회석 공급관(37)으로부터 미립 석회석을 첨가하였다.

그 때의 출구 SO₂농도의 변동을 제22도에 도시한다. 실시예 6과 마찬가지로, 본 실시예는 입구 SO₂농도가 변화하여도 탈황탑 출구 SO₂농도의 변동폭은 작으며, 단시간에 초기의 설정값으로 복귀하고 있다.

[실시예 8]

상기 실시예 6,7에서는, 중화장치(33)로서 제20도와 같이 교반기(36)가 붙어있는 탱크를 사용하고 있으나, 제20도에 되시하는 중화장치(33)로서는, 제23도에 그 한 예를 도시하는 바와같이, 예로서 습식의 키른(38)을 사용하는 것도 가능하다. 본 실시예의 경우, 제20도에 도시하는 교반기(36)의 회전수 대신에 키른(38) 자체의 회전 수를 변화시키는 것이나, 제20도에 도시하는 중화장치(33)내의 흡수액량(탱크레벨) 대시에 키른(38)의 출구에 설치된 분배기(39)를 사용하여 흡수액의 일부를 관로(40)로부터 키른(38)의 입구로 복귀시키므로서 키른(38)내부에서의 흡수액의 체류시간을 조정하는 것도 가능하다.

[실시예 9]

상기 실시예 5∼실시예 8에서는 중화장치(33)를 탈황탑의 외부에 설치하고 있으나, 제24도와 같이, 순환탱크(6)의 하부에 레이크(42)를 설치하고, 순환탱크(6)의 내부에 입자형상의 석회석 D를 넣어 석회석층 (19)을 형성하여, 레이크(42)의 교반속도에 의하여 탈황탑 출구 SO₂농도를 제어하는 것도 가능하다.

본 실시예에서는 실시예 6과 동일기능을 발휘하는 부재, 장치는 동일 번호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

본 실시예에서는, 분리장치(43)를 설치하고 있다. 순환탱크(6)로부터 배출한 석고 C를 함유하는 흡수액은 펌프(44)에 의하여 분리장치(43)로 보내어지며, 여기에서 석고 C가 분리되고, 석회석 D를 거의 함유하지 않는 석고 C를 함유하는 액은 탈수기(13)로 보내어져, 석고 C가 탈수·회수 된다.

상기 모든 실시예에서는, 석호석 D와 석고 C의 입자지름에 차에 의한 침강 속도의 차를 이용하여 중화부 내부에 석회석 D를 선택적으로 저장하고 있으나, 다른 방법, 즉, 체나 관성력의 차를 이용한 방법으로 석회석과 석고를 분리하는 것도 가능하다. 또, 상기의 모든 실시예는 탈황탑의 하부로부터 배기가스를 도입하고, 상부로부터 배출하는 구조이며, 또한 스프레이로 흡수액을 배기가스중으로 분무하는 탈황탑에 관한 실시예인데, 본 발명은 배기가스의 흐름방향이나 배기가스와 흡수액의 접촉방식(습식벽 형식의 흡수장치, 흡수액중에 잠긴 배관을 통하여 배기가스를 흡수액중으로 도입하는 버블링방식등)을 변경한 것, 배기가스의 흐름을 연직방향이 아닌 방향으로 규제한 수평형 습식배연 탈황장치에도 효고가 있다.

[실시예 10]

수평형 습식배연 탈황장치를 사용한 경우의 한 예를 도시한다.

제25도에 도시하는 바와 같은 연직이 아닌 방향으로 배기가스 유로를 설치한 수평형(가로형)의 배연 탈황장치에도 본 발명은 유효하다.

본 실시예에서는, 실시예 1과 동일기능을 발휘하는 부재, 장치는 동일 번호를 붙이고, 그 설명은 생략한다. 본 장치에서는 탈황탑은 탈황탑 본체(1)와 입구닥트(2)와 출구닥트(3)로 구성되며, 입구닥트(2)에 흡수액의 스프레이 노즐(4)을 설치하고, 도입 배기가스에 흡수액을 분무하여 SO₂를 흡수액중에 흡수시켜, 이를 탈황탑의 하부에 설치한 순환탱크(6)로 낙하시켜서 산화시키는 것이다. 또, 출구닥트(3)에는 미스트일이머네이터(9)를 설치하여, 비산미스트가 탈황탑 외부로 배출되지 않도록 한다.

보일러로부터 배출되는 배기가스 A는, 입구닥트(2)로부터 탈황탑 본체(1)로 도입되고, 출구닥트(3)로부터 배출된다. 이 사이에 탈황탑에는 펌프(5)로부터 이 사이에 탈황탑에는 펌프(5)로부터 흡수액이 욕수의 스프레이 노즐(4)로부터 분무되고 흡수액과 배출가스 A의 기액접촉이 행하여진다.

이 때, 흡수액은 배기가스 A중의 SO₂를 선택적으로 흡수하고, 아황산을 생성한다. 아황산을 생성한 흡수액 방울은, 순환탱크(6)상에 설치된 액 수집판(14)상에 떨어진다. 액수집판(14)상의 흡수액은 모아져서 도입관(15)을 지나 순환탱크(6)의 저면부로 유도된다. 그 도중에 공기 취입장치(8)로부터 취입된 산화용 공기 B에 의하여 아황산은 산화되어서 황산이 된다. 도입관(15)의 저면부에는 분기관(16)을 통해서 흡수액을 균일하게 상승시키는 분산관(17)이 여러개 장착되어 있으며, 또, 각 분산관(17)에 복수의 분산공(도시생략)이 뚫려 있다. 그리고, 분산공으로부터 흡수액과 공기가 균일하게 또한 힘차게 분출하여, 상승류를 형성한다. 유동하고 있는 석회석층(19)내에서는 황산과 석회석의 반응에 의하여 석고가 생성하는데, 석회석 입자와 비교해서 석고 입자가 작기 때문에, 석고 입자나 물 만이 흡수액의 상승류에 의하여 순환탱크(6)상부의 흡수액 출구(20)로부터 순환탱크(6) 밖으로 배출하고, 석회석이 선택적으로 순환탱크(6)내에 잔류한다. 그리고, 석회석층(19)에서 중화된 흡수액은 흡수액 배출관(10)을 지나, 흡수액 펌프(5)에 의하여 스프레이 노즐(4)로 보내어진다. 또 중화후의 흡수액 일부는 탈수기(13)로 보내어지고, 석고 C가 탈수·회수된다.

제25도의 석회석층(19)을 순환탱크(6)내의 흡수액중에 설치하는 대신에, 순환탱크(6)의 외부에 중화장치를 설치하고, 이 내부에 입자형상 석회석을 수납하여도 좋다.

본 실시예의 제어 플로우챠트는 제6도에 도시하는 실시예 1과 동일하다. 또, 본 실시예에서는, 입구가스조건(가스유량, 탈황탑 입구 및 출구에서의 SO₂농도)에 의한 석회석 공급량의 제어는 하지 않고, 석회석층(19)에서의 압손(△P) 및 흡수액의 비중으로부터 구한 석회석층 높이 H에 의거하여 석회석의 공급량 및 석회석 입자지름을 조정하면, 제어의 플로우챠트를 제14도에 도시하는 것과 동일하게 된다.

또한, 본 실시예의 석회석층(19)의 유동하고 있는 석회석 D의 교반을 촉지하기 위해서는, 제10도, 제11도에 도시하는 바와 같은 공기 또는 물의 취입장치(26) 및 공기 또는 물의 취입공(27)을 형성하여도 좋다. 이 경우는, 석회석 D의 입자지름을 조정하는 대신에, 중화부위에 공급하는 공기량 또는 물의 량을 변화시켜서 공기 또는 물에 의한 중화부에서의 석회석층(19)의 교반속도를 조정할 수가 있으며, 그 경우의 제어의 플로우챠트는 제12도에 도시하는 것과 동일하다.

그리고, 본 발명의 가로형 흡수탑은 제25도와 같은 흡수탑내의 가스유로가 수평방향을 향한 것에만 한하지 않고, 다소 경사진 연직방향이 아니 방향으로 배기가스 유로가 형성된 가로형 흡수탑도 포함된다.

[실시예 11]

본 발명은 제26도에 도시하는 산화탑 외부설치방식의 배연탈황장치에도 적용 가능하다. 산화탑 외부설치방식의 배연탈황장치는, 배기가스의 냉각·제진을 행하는 냉각탑(도시생략), 흡수액을 분사해서 배기가스중의 SO₂와 반응시키는 탈황탑 본체(1), 탈황탑 본체(1)에서 생성한 아황산칼슘을 산화시키는 산화탑(45)의 3탑으로 구성된다. 제26도에 도시하는 산화탑 외부설치방식의 배연 탈황장치내의 주요반응식은 아래와 같다.

흡수액(주성분:물)이 탈황탑 본체(1)내에서 배기가스중의 SO₂를 흡수하여 H₂SO₃을 생성하고, 이것이 흡수액중의 아황산칼슘(CaSO₃·1/2H₂O)와 반응해서 차아황산칼슘(Ca(HSO₃)₂)이 된다. 차아황산칼슘은 중화부에서 석회석층(19)내를 통과하는 과정에서 석회석과 반응하여 아황산칼슘을 생성한다. 이 아황산 칼슘이 재차 스프레이노즐(4)로 보내어져서 배기가스 A중의 SO₂를 흡수하여 생긴 H₂SO₃와 반응한다. 한편, 아황산칼슘의 일부는 탱크(46)로 보내어져, 그곳에서 황산 G가 첨가되어 교반기(47)에 의하여 pH가 조정된 후, 산화탑(45)으로 보내어진다. 산화탑(45)에는 공기 B가 공급되어, 하기 반응식에 따라 아황산이 산화되어서 석고(CaSO₄·2H₂O)가 생성된다.

본 실시예의 제어의 플로우챠트는 제6도에 도시하는 실시예 1과 동일하다. 또, 본 실시예에서는 제14도에 도시하는 제어의 플로우챠트를 사용하는 제어, 또는 제10도, 제11도와 같은 공기 또는 물의 취입장치(26) 및 공기 또는 물의 취입공(27)을 형성하여 석회석층(19)을 교반하는 제12도와 같은 제어를 실행하여도 좋다.

이상, 본 발명에 의하면, 흡수액의 순환량이 변화한 경우에도 탈황성능의 저하가 없고, 안정된 탈황성능이 얻어진다. 또, 본 발명은 미분화 처리를 하지 않은 고체탈황제를 사용하므로, 고체탈황제의 미분쇄를 위한 코스트가 불필요하며, 경제적으로 높은 탈황성능이 얻어지며, 또한, 보일러의 부하나 연료중의 유황분 변동에 대한 탈황탑 출구에서의 배기 가스중의 SO₂농도를 용이하게 제어 가능하다. 탈황장치의 탈황성능 변동이 작으며, 안정된 탈황성능이 얻어진다.

Claims

보일러등의 연소장치로부터 배출되는 배기가스와 흡수액을 접촉시켜, 배기가스중의 유황산화물을 흡수한 흡수액을 중화시키는 부위에, 고체탈황제를 선택적으로 잔류시키고, 유황산화물로부터 생성한 반응생성물 및 물을 주성분으로 하는 흡수액을 그 중화부위로부터 선택적으로 배출하여, 중화부위로부터 배출된 흡수액을 다시 배기가스와 접촉시키므로써 배기가스중의 유황산화물을 흡수액중에 흡수시키는 습식 배연 탈황바업으로서, 보일러의 부하, 보일러에서 연소하는 연료중의 유황함유량, 배기가스 유량 탈황장치의 입구 SO₂농도 또는 중화부 위에서의 흡수액의 pH값 또는 중화부위에서의 압력손실, 교반장치의 토오크, 흡수액중의 고체 농도, 흡수액의 비중, 흡수액의 점도등 중의 하나 이상을 검지하여, 배기가스와 접촉시키기 위해 순환시키는 흡수액 유량, 흡수액 중에 공급하는 고체 탈황제 공급량, 그 고체탈황제의 입자지름, 중화부위에 고체탈황제의 교반속도등 중의 하나 이상을 조정하므로써 탈황장치의 출구 SO₂농도가 소정의 설정값 범위 내가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고체탈황제 이용 습식 배연 탈황방법.
제1항에 있어서, 중화부위에서의 압력손실, 교반장치의 토오크, 흡수액중의 고체 농도, 흡수액의 비중 또는 점도를 검지하여 중화부위에서의 석회석 유지량을 추정하고, 흡수액을 배기가스와의 접촉을 위하여 순환시키는 유량, 흡수액 중에 공급하는 고체탈황제 공급량, 그 고체탈황제의 입경, 중화부위의 고체 탈황제의 교반속도등 중의 하나 이상을 조정하므로써 탈황장치의 출구 SO₂농도가 소정의 설정값 범위내가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고체탈황제 이용 습식 배연 탈황방법.
제1항 또는 제2항의 어느 한 항에 있어서, 중화부위내에 고체탈황제를 유동화시키기 위하여 중화부위의 저면부로부터 상부를 향해서 흡수액의 흐름을 형성시키거나, 상기 흡수액의 흐름과 함께, 또는 이와는 별도로 중화부위의 저면부로부터 상부를 향하여 공기 또는 물의 흐름을 형성시키므로써 행하여, 상기 흡수액의 상승류, 공기 또는 물의 상승류에 의하여 고체 탈황제의 교반속도를 조정하는 것을 특징으로 하는 고체탈황제 이용 습식 배연 탈황방법.
제3항에 있어서, 중화부위 내를 복수의 구획으로 분할하고, 각각의 구획내에서 흡수액의 상승류, 공기 또는 물의 상승류를 각각 독립적으로 형성시켜, 각각의 구획에서의 흡수액, 공기 또는 물의 상승류를 형성시킬 것인가 여하의 선택에 의해서 고체탈황제를 교반하는 구획의 수를 정하여 고체탈황제의 교반속도를 조정하는 것을 특징으로 하는 고체탈황제 이용 습식 배연 탈황방법.
제1항 또는 제항에 있어서, 흡수액중에 공급하는 고체탈황제 공급량은 평균 입자지름에 100μm이하의 고체탈황제의 첨가량의 조정에 의하여 행하는 것을 특징으로 하는 고체탈황제 이용습식 배연탈황방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 중화부위에 선택적으로 잔류하는 고체탈황제의 평균 입자지름의 0.5mm 이상임을 특징으로 하는 고체탈황제이용습식 배연탈황방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 고체탈황제가 석회석이며, 반응생성물이 석고임을 특징으로 하는 고체탈황제 이용 습식 배연 탈황방법.
보일러등의 연소장치로부터 배출되는 배기가스와 흡수액을 접촉시킨 후, 배기가스중의 유황산화물을 흡수한 흡수액을 중화고체 탈황제를 선택적으로 잔류시키고, 또한, 유황산화물로부터 생성한 반응생성물 및 물을 주성분으로 하는 흡수액을 선택적으로 배출하는 중화부와, 중화부로부터 배출한 흡수액을 다시 배기가스와 접촉시키는, 흡수액의 순환유로를 갖춘 고체탈황제 이용 습식 배연 탈황장치로서, 보일러의 부하, 보일러에서 연소하는 연료중의 유황함유량, 배기가스유량, 탈황장치의 입구 SO₂농도, 탈황장치의 출고, SO₂농도, 또는 중화부에서의 흡수액의 pH값 또는 중화부에서의 압력손실, 교반장치의 토오크, 흡수액 중의 고체농도, 흡수액의 비중, 흡수액의 점도등 중의 하나 이상을 검출하는 검출수단을 설치하고, 상기 검출수단의 검출값에 의거하여 흡수부로의 흡수액의 순환유량, 흡수액중으로 공급하는 고체탈황제 공급량, 그 고체탈황제의 입자지름, 중화부의 고체탈황제의 교반속도를 각각 조정하는 각 조정수단등 중의 하나 이상의 조정 수단의 작동에 의하여 탈황장치의 출구 SO₂농도가 소정의 설정값 범위내로 되도록 제어하는 제어수단을 설치한 것을 특징으로 하는 고체탈황제 이용 습식 배연 탈황장치.
제8항에 있어서, 배기가스를 하부로부터 도입하고, 상부로부터 배출하는 세로형의 배기가스 유로 또는 배기가스를 상부로부터 도입하여 하부로부터 배출하는 세로형의 배기가스 유로 또는 연직이 아닌 방향인 수평형의 배기가스 유로를 형성한 것을 특징으로 하는 고체탈황제 이용 습식 배연 탈황장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 중화부에는 중량평균 지름이 0.5mm 이상인 고체 탈황제 입자의 층을 형성시키니 것을 특징으로 하는 고체탈황제 이용 습식 배연 탈황장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 고체탈황제가 석회석이며, 반응생성물이 석고인 것을 특징으로 하는 고체탈황제 이용 습식 배연 탈황장치.