KR100304080B1 - 배가스중의탈황/탈질처리방법및그장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 보일러의 배기가스중에 포함된 이산화황 질소산화물을 전자선처리하여 황산과 질산으로 변환시킨 후 중화반응기에서 중화제와 반응시켜 황산암모늄과 질산암모늄을 생성하여 제거하는 배가스중의 탈황/탈질처리방법 및 그 장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 전자선처리를 통한 라디칼반응과 알카리수용액을 분무하여 중화반응처리하는 공정을 별개의 반응기내에서 각 반응에 최적의 조건을 생성하여 제어하므로 탈황 및 탈질처리효율을 극대화시킬 수 있다. 따라서, 알카리중화제로서 암모니아를 사용하는 경우 미반응암모니아의 유출을 최소화시킬 수 있으며, 더욱이 재순환펌프를 두어 재활용하므로 이를 더욱더 극소화할 수 있다. 그럼으로써, 미반응암모니아유출에 따른 2차적 환경오염물 미연에 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 반응율이 상승되고 별개의 중화반응기에서 중화되어 염을 생성하므로 생성된 별들이 전자선반응기의 인입창과 벽면에 부착되거나 침적되는 문제를 해소할 수 있는 효과도 있다. 이상과 같이 본 발명은 보다 안전하고 완벽하게 배기가스를 정화처리할 수 있어 종국적으로는 배가스에 의한 환경공해를 방지할 수 있을 것으로 기대된다.

Description

배가스중의 탈황/탈질처리방법 및 그 장치
본 발명은 전자선가속기를 이용하여 배연가스를 정화처리하는 시스템에 관한 것으로 특히 배가스중에 포함된 이산화황(SO2)과 질소산화물(NOx)을 전자선치리하여 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)으로 변환시킨 후 중화반응기에서 중화제와 반응시켜 황산암모늄과 질산암모늄을 생성하여 제거하는 배가스중의 탈황/탈질처리방법 및 그장치에 관한 것이다.
일반적으로, 열병합발전소의 보일러와 같은 대형 보일러등에서 발생한 배기 가스에는 SO2나 NOx와 같은 대기오염물질을 포함하고 있다. 이러한 대기오염물질은 그 배출량이 법으로 규제되고 있다. 따라서, 이들은 허용치이하로 정화처리되어 배출되지 않으면 안되고, 이를 위해 보일러의 배기관에는 정화장치가 연결되어 정화된 배기가스만을 피부로 배기하게 된다. 이와 같은 배기가스처리시스템의 종래의 일예가 제1도에 게시되어 있다.
제1도는 기존의 전자선을 이용한 배연처리과정을 나타낸 공정도로, 보일러(10)에서 배출되는 배출가스속에는 이산화황(SO2), 질소산화물(NOx)등의 환경유해물질을 포함하고 있다. 따라서, 이들을 허용치이하로 정화시켜 대기중으로 방출하기위해서 보일러(10)의 배출단에는 도면에 도시한 바와 같은 정화처리장치가 구성되어 있다. 이에 대해 보다 상세하게 설명하면, 보일러(10)에서 배출된 배가스는 수분무냉각기(11)에서 냉각 및 조습처리과정을 거친 후 전자선반음기(12)로 유입된다. 이때, 전자선반응기(12)에는 이와 함께 중화제인 암모니아(NH4)도 주입되어 전자선가속기(13)에 의해 전자선반응기(12)에서 전자선에 조사되어 라디칼에 의해 산화되면서 중화제에 의한 중화반응도 일어나 배가스중의 이산화황과 질소산화물이 황산암모늄염과 질산암모늄염으로 변화된다. 이와 같이 염이 된 배가스중의 유해 물질들을 전기집진기(14)에서 포집하여 제거한 후 송풍기(15)로 청정가스만을 굴뚝(16)으로 보내 대기중으로 방출하게 된다.
그러나, 위와 같은 기존의 정화처리시스템에서는 전자선반응기내에서 전자선에 의한 라디칼반응과 중화제에 의한 중화반응이 동시에 일어나므로 각각의 반응에 최적조건을 맞추기 어려웠다. 그 이유는 전자선에 의한 라디칼반응은 고온에서 활발이 이루어지는데 반해, 중화반응은 저온에서 활발하게 일어나기 때문으로 반응기내를 고온으로 맞출 경우 중화반응력이 떨어지게 된다. 이와 같이 중화반응의 효율이 떨어지면 미반응된 알카리중화제의 유출로 인해 또다른 공해를 유발할 우려가 높았다. 그러므로, 전자선조사에 의해 배가스의 온도가 상승하여 중화반응성이 감소하는 것을 방지하기 위하여 기존의 시스템에서는 반응기내에 수분무냉각기를 별도로 설치하기도 하였다. 특히, 기존의 시스템에서는 중화반응에서 생성된 염(鹽)들이 전자선반응기내에 부착하거나 침적되어 장기운전시 안정성이 떨어지는 문제가 일으킬 수 있을 뿐아니라, 전자선인입창에 부산물이 부착되어 전자선조사에너지의 손실을 불러와 배가스에 전자선조사효율이 떨어지는 폐단이 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 배 가스중에 포함된 이산화황(SO2)과 질소산화물(NOx)을 전자선처리하여 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)으로 변환시킨 후 중화반응기에서 중화제와 반응시켜 황산암모늄과 질산 암모늄을 생성하여 제거하는 배가스중의 탈황/탈질처리방법 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 배가스중의 탈황/탈질처리방법을 구현 하기 위한 장치를 제공함에 있다.
제1도는 기존의 전자선을 이용한 배연처리과정을 나타낸 공정도.
제2도는 본 발명에 따른 배 가스중의 탈황/탈질처리방법을 구현하기 위한 일실시예를 나타낸 구성도.
제3도는 본 발명에 따른 배가스중의 탈황/탈질처리방법을 구현하기 위한 다른 실시예를 나타낸 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20 : 전자선반응기 21 : 전자선가속기
30 : 중화반응기 31 : 재순환펌프
40 : 알카리수용액분무기 50 : 이동덕트
위와 같은 본 발명의 목적은 보일러에서 배출된 배가스중의 이산화황 및 질소화합물을 염으로 중화처리하여 집진기로 점진한 후 정화된 청정가스만을 굴뚝을 통해 대기로 배출하는 배가스의 정화처리방법에 있어서, 상기 보일러에서 배출된 배가스를 전자선반응기내에서 전자선처리하여 라디칼반응을 통해 황산과 질산으로 산화시키는 단계 ; 및 상기 산화된 배가스를 중화반응기에서 알카리수용액과 반응시켜 중화처리하여 염을 생성하는 단계를 포함하는 배가스중의 탈황/탈질처리방법에 의하여 달성된다.
상기 본 발명의 다른 목적은 보일러에서 배출된 배가스중의 이산화황 및 질 소화합물을 염으로 중화처리하여 집진기로 집전한 후 송풍기로 정화된 청정가스만을 굴뚝으로 보내 대기중으로 배출하는 배가스의 정화처리방법에 있어서, 전자선가속기를 구비하고 상기 보일러에서 배출된 배가스에 전자선조사하여 라디칼반응을 통해 황산과 질산으로 산화시키는 전자선반응기 ; 및 상기 산화된 배가스를 알카리수용액과 반응시켜 염으로 중화처리하는 중화반응부를 포함하는 배가스중의 탈황/탈질처리장치에 의하여 달성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 배가스중의 탈황/탈질처리방법을 구현하기 위한 일실시예를 나타낸 구성도이다.
본 장치는 보일러(10)에서 배출된 배가스를 전자선처리하기 위한 전자선반응기(20)와 전자선가속(21)를 구비하고 있으며 , 전자선처리된 배가스를 중화반응시키는 중화반응기(30)도 구비하고 있다. 이와 같이 전자선처리와 중화처리되어 생성된 염들을 포집제거하는 전기집진기(14)가 그 후단에 배설되어 있다. 또한, 전기집진기(14)에서 유해물질이 제거된 배가스를 굴뚝(16)으로 송출하여 대기중으로 방출하는 송풍기(15)도 구비하고 있다. 특히, 전술한 중화반응기(30)에는 재순환펌프(31)가 설치되어 있어 중화반응시 남은 알카리수용액등을 다시 재순환시켜 사용할 수 있게 한다.
이제, 본 장치에 의한 배가스처리공정에 대해 공정별로 상세히 설명한다.
보일러(10)에서 배출된 배가스는 전자선반응기(20)내로 유입되어 그중에 포함된 SO2, NOx이 전자선가속기(21)로부터 조사된 전자선과 반응하여 라디칼반응을 통해 황산, 질산으로 산화된다. 이때, 전자선반응기(20)내는 고온으로 유지되어 전자선처리효율을 상승시킨다. 위와 같이 산화된 황산과 질산은 중화반응기(30)로 유입되어 알카리수용액과 중화반응을 일으켜 황산암모늄과 질산암모늄의 중성염을 생성한다. 이 중화반응에서는 암모니아나 Ca(OH)2, 또는 Ca(OH)2슬러리 등의 알카리수용액을 중화반응기(30)로 주입하는 한편, 중화반응기(30)내를 저온, 고습도로 유지하여 중화반응의 효율을 높인다. 이와 같이 반음의 고효율을 유도하기 위해 중화반응기(30)내에 아토마이저(Atomizer)를 설치하여 냉각수를 분무하여 적절한 온도(65℃이하)와 습도(10mol%)를 유지하도록 조절하거나, 알카리물질을 혼합한 수용액(암모니아나 Ca(OH)2슬러리)을 분무하여 중화제주입과 온도, 습도의 조절을 동시에 한다. 더욱이, 중화반응기(30)에 설치된 재순환펌프(31)로 중화반응시 완전히 증발하지 못한 냉각수 또는 수용액을 다시 중화반응기(30)로 공급하여 재사용하게 한다.
위의 중화반응기(30)를 거쳐 생성된 황산암모늄염과 질산암모늄염들은 전기 집진기(14)에서 포집되어 제거되고, 정화된 배가스만이 송풍기(15)를 통해 굴뚝(16)으로 송출되어 대기중으로 방출되게 된다.
제3도는 본 발명에 따른 배가스중의 탈황/탈질처리방법을 구현하기 위한 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.
본 장치는 보일러(10)에서 배출된 배가스를 전자선처리하기 위한 전자선반응기(20)와 전자선가속기(21)를 구비하고 있으며, 전자선처리된 배가스에 중화제인 알카리수용액을 분무하여 중화반응시키는 알카리수용액분무기(40)를 전자선반응기 (20)에서 전기집진기(14)로 배가스가 이동하는 이동덕트(50)내에 구비하고 있다. 이와 같이 전자선처리와 중화처리되어 생성된 염들을 포집제거하는 전기집진기(14)가 그 후단에 배설되어 있다. 또한, 전기집진기(14)에서 유해물질이 제거된 배가스를 굴뚝(16)으로 송출하여 대기중으로 방출하는 송풍기(15)도 구비하고 있다.
이제, 본 장치에 의한 배가스처리공정에 대해 공정별로 상세히 설명한다.
보일러(10)에서 배출된 배가스는 전자선반응기(20)내로 유입되어 그중에 포함된 SO2NOx이 전자선가속기(21)로부터 조사된 전자선과 반응하여 라디칼반응을 통해 황산, 질산으로 산화된다. 이때, 전자선반응기(20)내는 고온으로 유지되어 전자선처리효율을 상승시키기 된다. 위와 같이 산화된 황산과 질산은 전기집진기(14)로 이동하는 이동덕트(50)내에서 알카리수용액분무기(40)조부터 분무된 알카리 수용액과 반응하여 황산암모늄과 질산암모늄의 중성염으로 생성된다. 위의 중화처리공정을 거쳐 생성된 황산암모늄염과 질산암모늄염들은 전기집진기(14)에서 포집되어 제거되고, 정화된 배가스만이 송풍기(15)를 통해 굴뚝(15)으로 송출되어 대기중으로 방출되게 된다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명은 전자선처리를 통한 라디칼반응과 알카리수용액을 분무하여 중화반응처리하는 공정을 별개의 반응기내에서 각 반응에 최적의 조건을 생성하여 제어하므로 탈황 및 탈질처리효율을 극대화시킬 수 있다. 따라서, 알카리중화제로서 암모니아를 사용하는 경우 미반응암모니아의 유출을 최소화시킬 수 있으며, 더욱이, 재순환펌프를 두어 재활용하므로 이를 더욱더 극소화할 수 있다. 따라서, 미반응암오니아유출에 따른 2차적 환경오염을 미연에 차단할 수 있는 잇점도 있다. 또한, 반응율이 상승되고 별개의 중화반응기에서 중화되어 염을 생성하므로 생성된 염들이 전자선반응기의 인입창과 벽면에 부착되거나 침적되는 문제를 해소할 수 있는 효과도 있다. 이상과 같이 본 발명은 보다 안전하고 완벽하게 배기가스를 정화처리할 수 있어 종국적으로는 배가스에 의한 환경공해를 방지할 수 있을 것으로 전망된다.

Claims (5)

  1. 전자선반응기를 이용하여 보일러 배가스를 황산과 질산으로 산화시키는 단계와, 산화된 배가스를 전자선 반응기와 중화반응기에서 중화제와 반응시켜 중화처리하여 염을 생성하는 단계로 이루어지는 배가스 탈황탈질처리방법에 있어서, 상기 중화반응단계에서 미반응된 알칼리수용액을 재순환시키는 것을 특징으로 하는 배가스중의 탈황/탈질처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중화반응은 상기 전자선 반응기에서 집진기로 배가스가 이동하는 덕트내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 배가스중의 탈황/탈질처리방법.
  3. 제4항에 있어서, 상기 중화반응기내부는 온도가 65℃이하, 습도가 10mol%이상으로 유지되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 배가스중의 탈황/탈질처리방법.
  4. 보일러에서 배출된 배가스중의 이산화황 및 질소화합물을 전자선가속기를 통하여 전자선을 조사하여 라디칼반응을 일으켜 황산과 질산으로 산화시키는 전자선 반응기와, 산화된 배가스를 알카리수용액과 반응시켜 염으로 중화처리하는 중화반응부로 이루어지는 배가스중의 탈황/탈질처리장치에 있어서, 상기 중환반응부에 별도의 알카리부분액을 분사하여 배가스를 중화함에 있어서 미반응 알카리분무액을 재순환시키는 재순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 배가스중의 탈황/탈질처리장치.
  5. 제6항에 있어서, 상기 전자선 반응기에서 집진기로 배가스가 이동하는 구간에 알카리수용액 분무기를 구비한 이동덕트를 설치하는 것을 특징으로 하는 배가스중의 탈황/탈질처리장치.
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