KR100345408B1

KR100345408B1 - 열수를 이용한 배출가스 감온방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100345408B1
Application number: KR1020007003991A
Authority: KR
Inventors: 쿠마다마사유키; 무카이케이지
Original assignee: 가부시키가이샤 다쿠마
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2002-07-24
Also published as: EP1065444A4; WO2000042359A1; EP1065444A1; KR20010015759A; EP1065444B1; TW418305B; DE69942997D1

Abstract

본 발명은 소각로나 보일러 설비에 있어서 배출가스감온시스템의 대폭 소형화를 도모함과 아울러, 분무물방울의 부착에 의한 가스냉각실 벽면의 손상이나 먼지의 퇴적에 의한 문제가 전혀 없는 것을 발명의 주요한 목적으로 하는 것이다.

구체적으로는, 대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 높은 가압열수(Wt)를 감온수로서, 가스냉각실 또는 배출가스덕트내의 고온배출가스(Gh)내로 분무한다.

또한, 알칼리성용액을 함유한 가압열수(Wt)를 감온수로서 가스냉각실 또는 배출가스덕트내의 고온배출가스(Gh)내로 분무함으로써, 배출가스의 감온과 배출가스내의 산성가스의 제거를 동시에 달성한다.

Description

열수를 이용한 배출가스 감온방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COOLING EXHAUST GASES USING HEATED WATER}

쓰레기 소각로나 보일러 등의 연소장치에서 배출되는 배출가스는 일반적으로 가스정화장치에 의해 정화된 후, 대기 중으로 발산되어 처리된다.

이 때, 배출가스를 정화처리할 때에는, 사용하는 가스정화장치의 종류에 따라서 배출가스 온도를 적당한 온도, 예를 들면, 약 120℃~250℃정도까지 감온하지 않으면 안되고, 이러한 경우에는, 일반적으로 물을 배출가스 내에 분무하여, 물의 현열 및 증발잠열을 이용하여 배출가스 온도를 저하시키도록 한 구성의 배출가스 감온장치가 널리 이용되고 있다.

도 9 및 도 10은 종래의 배출가스 감온장치의 예를 나타내는 것이고, 도 9 및 도 10에 있어서, (21)은 가스 냉각실, (21a)는 배기가스 입구, (21b)는 배출가스 출구, (21c)는 재(灰)출구, (22)는 감온수탱크, (23)은 가압펌프, (24)는 감온수노즐, (25)는 감온제어장치, (25a)는 감온검출기, (26)은 감온수량제어밸브, (27)은 분사펌프, (28)은 공기압축기, (29)는 압축공기탱크, (30)은 혼합기, (Gh)는 고온배출가스, (G1)은 저온배출가스, (C)는 재이다.

즉, 도 9의 배출가스 감온장치에 있어서는, 우선, 가압펌프(23)에 의해 가압된 감온수탱크(22)에서의 고압수가 배출가스 입구부(21a)의 근방에 설치된 감온수 노즐(24)을 통하여 가스냉각실(21) 내로 분무된다. 분무된 물은 고온배출가스(Gh)와 접촉함으로써 온도가 상승하고, 끓는점에 이르면 증발하여 수증기로 된다.

한편, 가스냉각실(21) 내의 고온배출가스(Gh)는 분무된 물의 현열과 증발잠열과 수증기의 현열에 의해 냉각되어, 소정의 온도까지 감온된 후, 저온 배출가스(G1)로 되어 배출가스 출구(21b)로부터 도출된다.

또한, 가스냉각실(21) 내로 분무하는 물의 양은 온도검출기(25a)로부터의 온도검출신호에 의해, 온도제어장치(25)를 통하여 감온수량 제어밸브(26)의 열림정도를 조정함으로써 제어되고 있고, 감온수탱크(22)로의 리턴수량을 변화시켜 가스냉각실(21) 내로 분무하는 수량을 제어함으로써, 소망하는 온도로 유지되어 있다.

또한, 도 10의 배출가스 감온장치에 있어서는, 우선 분사펌프(27)에 의해 감온수탱크(22)로부터 공급된 물과, 압축공기탱크(29)로부터의 고압공기가 혼합기(30)에서 혼합됨으로써 물이 안개화된다. 그 후 안개화된 물은 혼합기(30)로부터 배출가스 입구부(21a)의 근방에 설치된 감온수노즐(24)을 통해서 가스냉각실(21)로 분무된다.

또한, 분무된 물의 온도가 고온배출가스(Gh)와 접촉함으로써 상승하여, 끓는점에 도달하면 증발하여 수증기로 되는 것, 가스냉각실(21) 내의 고온배출가스(Gh)가 분무된 물의 현열과 증발잠열과 수증기의 현열에 의해 냉각되는 것, 가스냉각실(21) 내로 분무하는 수량이 온도제어기(25)를 개재하여 감온수량제어밸브(26)의 열림정도를 조정함으로써 제어되는 것, 저온배출가스(G1)의 온도가 분무수량의 조정에 의해 설정치로 유지되는 것 등은, 도 9의 경우와 전부 동일하다.

상기 도 9 및 도 10에 나타낸 종래의 배출가스 감온장치는 저렴한 물을 이용하여 고온배출가스(Gh)를 소망의 온도까지 감온할 수 있고, 우수한 실용적 효용을 가진다.

그러나, 상기 종래의 배출가스 감온장치에도 해결해야 할 문제가 많이 있으며, 그 중에서도 (Ⅰ)물방울이 가스냉각실의 벽면에 직접 붙어서 아래쪽으로 흐름으로써, 내화재의 파손이 발생하는 것, 벽면에 먼지가 부착·퇴적하여 가스냉각실의 안정한 운전이 곤란하게 되는 것 및 (Ⅱ)가스냉각실이 대형으로 되어 배출가스 감온장치의 소형화를 도모하지 못하는 것 등이 중요한 문제점으로 되어 있다.

즉, 상기 도 9의 물만을 이용하는 일류체방식의 경우에는 감온수의 압력이 상승했고, 또는 감온수 노즐(24)에 여러 가지 변형을 실시하였지만, 감온수를 미소한 입자지름의 분무체로 안개화하는 것은 곤란하였고, 또한 안개화된 감온수의 입자지름은 통상 70~300㎛정도로 비교적 큰 값을 갖는다. 그 때문에, 안개화한 감온수를 한정된 공간 내에서 완전하게 증발시키는 것이 곤란하게 되고, 물방울이 가스냉각실의 벽면에 직접 붙어 파손이 발생하게 된다.

또한, 내화재가 파손하지 않아도, 물방울에 의해서 젖은 내화재의 표면에 먼지 등이 부착·퇴적하여, 이 부착한 퇴적물이 순차적으로 성장함으로써 가스냉각실 내의 배출가스 통로저항이 크게 변동하고, 가스냉각실의 원활한 운전이 곤란한 점이 있다. 또한 상기 도 10의 물과 압축공기를 이용하는 2류체 방식의 경우에는 안개화된 감온수의 입자지름은 통상 30~100㎛정도의 작은 지름으로 되고, 도 9에 나타낸 1류체방식의 경우에 비교하여, 물방울의 부착에 기인하는 문제점의 발생빈도는 비교적 적게 된다.

그러나, 이 경우에는 압축공기설비의 초기비용이나 러닝코스트가 들게 되어 경제성 면에서 어려운 점이 있다.

또한, 상기 안개화한 감온수의 온도가 끓는점 온도까지 상승하고, 또한 이것이 완전히 증발하기까지에는 상당한 시간이 필요하다. 이 때문에, 가스냉각실 내에 있어서의 배출가스의 체류시간을 충분히 길게 할 필요가 있어, 결과적으로 큰 용적의 가스냉각실을 필요로 하게 된다.

예를들면, 약 300T/D의 산업폐기물을 소각처리하는 산업폐기물소각로에 있어서, 배출가스량 90,000N㎥/H, 입구배출가스 온도 240℃의 고온배출가스(Gh)를, 출구배출가스 온도 180℃의 저온배출가스(G1)로 감온하는 경우, 상기 도 9의 1류체방식의 배출가스 감온장치를 이용할 시에는, 안쪽 지름 약 4800mmφ, 높이 약 9000mm의 가스냉각실을 필요로 하고, 배출가스입구(21a), 배출가스출구(21b) 및 재출구(21c)를 포함한 배출가스 감온장치의 전체 높이는 약 180,000mm로 된다.

또한, 종래의 배출가스 감온장치의 설계에 있어서는, 가스냉각실의 열부하는 통상 5,000~10,000 kcal/㎥·H(가스냉각실의 단위용적, 단위시간 당 배출가스에서 빼앗을 수 있는 열량)의 값으로 설정되어 있고, 이 예에서는 가스냉각실 열부하를 7000kcal/㎥·H로 하고 있다.

본 발명은 쓰레기 소각로나 보일러 등의 연소장치에서 배출되는 배출가스의 처리에 이용되는 것이며, 배출가스 감온장치의 대폭 소형화, 분무수에 의한 가스냉각실이나 배출가스 덕트의 손상의 방지, 먼지의 퇴적 등에 의한 운전 상의 트러블의 방지를 도모하고, 아울러 배출가스 내의 산성가스를 제거할 수 있도록 한 배출가스 감온방법과 그 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 배출가스 감온방법 및 장치의 실시형태를 나타내는설명도이다.

도 2는 본 발명에서 사용하는 감온수노즐의 일부종단면도이다.

도 3은 도 2의 (가)-(가)사시도이다.

도 4는 본 발명에 관한 배출가스 감온방법 및 장치의 다른 실시형태를 나타내는 정면도이다.

도 5는 도 4의 (가)-(가)사시도이다.

도 6은 본 발명에 관한 배출가스 감온방법 및 장치의 또 다른 실시형태를 나타내는 도이고, 알칼리성용액으로서 알칼리성수용액을 열수 내로 혼합하는 경우의 설명도이다.

도 7은 본 발명에 관한 배출가스 감온방법 및 장치의 또 다른 실시형태를 나타내는 도이고, 알칼리성용액으로서 알칼리성슬러리용액을 열수 내로 혼합하는 경우의 설명도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 관한 배출가스 내의 산성가스 제거특성을 나나태는 곡선이다.

도 9는 종래의 배출가스 감온장치의 예를 나타내는 계통도이다.

도 10은 종래의 배출가스 감온장치의 다른 예를 나타내는 계통도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

(1) …… 가스냉각실 (1a) …… 배출가스 입구

(1b) …… 배출가스출구 (1c) …… 재출구

(1d) …… 기밀유지장치 (2) …… 열수탱크

(3) …… 펌프 (4) …… 도수공

(5) …… 온도제어장치 (5a) …… 출구측의 가스온도검출기

(6) …… 감수량제어밸브 (Gh) …… 고온배출가스

(G1) …… 저온배출가스 (S) …… 가열증기

(C) …… 재 (Wt) …… 열수

(7) …… 덕트 (7a) …… 감온수노즐부착용플랜지

(7b) …… 덕트출구 (8) …… 알칼리성용액탱크

(8a) …… 알칼리제공급장치

(8b) …… 교반기 (9) …… 알칼리성용액펌프

(10) …… 알칼리성용액 유량제어밸브

(11) …… 알칼리성용액 가열기

(11a) …… 드레인밸브 (12) …… 혼합기

(13) …… 산성가스 농도제어장치

(13a) …… 저온배출가스의 산성가스 농도검출기

(Wp) …… 알칼리성용액 (P) …… 알칼리제

(W₁) …… 물 (S₁) …… 가열용증기

본 발명은, 종래의 배출가스 감온장치에 있어서의 상기와 같은 문제, 즉 (Ⅰ)일류체방식의 경우에는, 안개화한 감온수의 입자지름이 굵기 때문에, 물방울이 가스냉각실의 벽면으로 직접 붙어서 내화재를 파손하고, 먼지 등의 부착·퇴적에 의해 원활한 운전이 곤란하게 되는 것, (Ⅱ)2류체방식의 경우에는, 압축공기설비를 필요로 하고, 설비비 및 러닝코스트가 높아지게 되는 것, (Ⅲ)안개화한 물입자의 증발까지 시간이 걸리기 때문에, 가스냉각실의 대폭 소형화를 도모하지 못하는 등의 문제를 해결하고자 하는 것으로, 안개화한 입자의 지름을 종전보다도 대폭 소립지름화함으로써, 극히 소형의 배출가스 감온장치로서 저렴하게, 또한 좋은 효율로 배출가스를 감온할 수 있도록 한 배출가스 감온방법과, 이것에 이용되는 배출가스 감온장치를 제공하는 것이다.

본 발명자는, 다수의 배출가스 감온장치의 설계, 제작 및 시험 등을 통해서, 물만을 이용하는 일류체방식의 배출가스 감온장치에 있어서는, 감온수 노즐을 이용하여 물을 안개화하도록 하는 한, 아무리 감온수 노즐에 개량을 가하거나 또는 감온수의 압력을 높이더라도, 안개화한 감온수의 입자지름을 약 100㎛이하로 하는 것은 곤란하고, 따라서 가스냉각실의 용적도 대폭으로 감소시킬 수 없는 것을 알았다.

그래서, 본 발명자는, 종전의 이 같은 배출가스 감온장치의 설계에 있어서의 상식적인 관행, 즉 「감온수로서 20~30℃ 정도의 상온을 이용, 물의 현열 및 증발잠열을 고온 배출가스의 냉각에 유효하게 활용한다.」라는 관행에서 벗어나, 「물의 끓는점 이상의 온도를 가지는 가압열수 또는 가압열수의 일부에 증기를 함유한 기체,액체 2상태류를 종래의 감온수노즐로부터 안개화하여 분출한다.」는 것을 착상했다.

대기압 하에 있어서의 물의 끓는점 이상의 온도를 가지는 가압열수를 이용하는 경우에는, 종래의 일류체방식의 경우에 비교하여, 배출가스의 냉각에 활용할 수 있는 물의 현열분이 감소하기 때문에, 필요로 하는 수량은 약간 증가한다.

그러나, 그 가압열수를 감온수 노즐로부터 가스냉각실 내로 분출한 경우에는, 감온수 노즐의 출구근방에서 소위 감압비등이 발생하게 되고, 안개화한 물의 입지름은 수 10㎛~수㎛의 미소립자지름으로 되어서, 가스냉각실 내에서 단시간 내에 급속하게 증발되고, 배출가스의 냉각효과의 향상 및 가스냉각실의 소형화의 가능성이 있기 때문이다.

본 발명은, 본 발명자 등 통상의 기술적 상식 또는 관행을 뒤집는 상기 착상과, 이 착상을 토대로 한 많은 배출가스 감온시험의 결과에 기초하여 창작된 것이고, 청구항 1의 발명은, 대기압 하에서의 끓는점보다도 높은 온도의 가압열수를 감온수로서 배출가스 내로 분무하는 것을 발명의 기본구성으로 하는 것이다.

청구항 2의 발명은, 가스냉각실 또는 배출가스 내로 대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 높은 온도의 가압열수를 감온수로서 분무하는 것을 발명의 기본구성으로 하는 것이다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2의 발명에 있어서, 탈기기(脫氣器)에서 취출한 열수 또는 보일러의 연속 블로우(blow)수를 가압열수의 일부로서 이용하도록 한 것이다.

청구항 4의 발명은, 청구항 1, 청구항 2의 발명에 있어서, 증기를 그 일부에 함유한 가압열수를 감압수로 하도록 한 것이다.

청구항 5의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2의 발명에 있어서, 알칼리성 용액을 함유한 가압열수를 감온수로 하도록 한 것이다.

청구항 6의 발명은, 청구항 5의 발명에 있어서, 가열한 알칼리성 용액을 열수 내로 혼합하도록 한 것이다.

청구항 7의 발명은 청구항 5의 발명에 있어서, 알칼리성 용액을 알칼리성의 수용액 또는 알칼리성의 슬러리(slurry)용액으로 한 것이다.

청구항 8의 발명은, 청구항 7의 발명에 있어서, 알칼리성의 수용액을 수산화나트륨(가성소다)을 함유한 수용액에, 또한 알칼리성의 슬러리용액을 수산화나트륨(소석회)을 함유한 슬러리용액으로 한 것이다.

청구항 9의 발명은, 가스입구와 가스출구와 재출구를 구비한 가스냉각실과, 대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 높은 온도의 가압열수를 저장한 열수탱크와, 열수탱크에서의 열수를 가스냉각실 내로 분무하는 감온수노즐과, 감온수노즐로 공급하는 열수량을 조정하는 감온수량 제어밸브와, 가스출구에서 유출하는 저온배출가스의 온도검출기와, 상기 온도검출기에서의 검출신호에 의해 감온수량 제어밸브를 개폐제어하는 감온제어장치로 구성된 것을 발명의 기본구성으로 한 것이다.

청구항 10의 발명은, 배출가스가 유통하는 배출가스덕트와, 대기압하에서의 물의 끓는점보다도 높은 온도의 가압열수를 저장한 열수탱크와, 열수탱크에서의 열수를 배출가스 덕트 내로 분무하는 감온수 노즐과, 감온수 노즐로 공급하는 열수량을 조정하는 감온수량 제어밸브와, 배출가스 덕트의 출구에서 유출하는 저온 배출가스의 온도검출기와, 상기 온도검출기에서의 검출신호에 의해 감온수량제어밸브를 개폐제어하는 온도제어장치로 구성된 것을 발명의 기본구성으로 한다.

청구항 11의 발명은, 청구항 9 또는 청구항 10의 발명에 있어서, 열수탱크의 내압에 의해 열수를 감온수노즐로 공급하도록 한 것이다.

청구항 12의 발명은, 가스입구와 가스출구와 재출구를 구비한 가스냉각실과, 대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 높은 온도의 가압열수를 저장한 열수탱크와, 알칼리성 용액을 저장한 알칼리용액탱크와, 열수탱크로부터의 열수와 알칼리성 용액탱크로부터의 알칼리용액을 혼합하는 혼합기와, 상기 혼합기에서의 알칼리성 용액을 함유한 열수를 가스냉각실 내로 분무하는 감온수 노즐과, 감온수 노즐로 공급하는 알칼리성 용액을 함유한 열수의 유량을 조정하는 감온수량 제어밸브와, 상기 혼합기로 공급하는 알칼리성 용액의 유량을 조정하는 알칼리성 용액량 제어밸브와, 가스출구에서 유출하는 저온배출가스의 온도검출기와, 상기 저온배출가스의 산성가스농도검출기와, 상기 온도검출기에서의 검출신호에 의해 감온수량제어밸브를 개폐제어하는 온도제어장치와, 상기 산성가스농도검출기에서의 검출신호에 의해 알칼리성 용액제어밸브를 개폐제어하는 산성가스농도 제어장치를 발명의 기본구성으로 하는 것이다.

청구항 13의 발명은, 청구항 12의 발명에 있어서, 알칼리성 용액을 가열하는 알칼리성 용액가열기를 혼합기의 알칼리성 용액입구측에 설치하도록 한 것이다.

청구항 14의 발명은, 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서, 알칼리성 용액을 알칼리성의 수용액 또는 알칼리성의 슬러리용액을 저장한 알칼리성 용액탱크로 한 것이다.

청구항 15의 발명은, 배출가스가 유통하는 배출가스덕트와, 대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 높은 온도의 가압열수를 저장한 열수탱크와, 알칼리성 용액을 저장한 알칼리성 용액탱크와, 열수탱크로부터의 열수와 알칼리성 용액탱크로부터의 알칼리성 용액을 혼합하는 혼합기와, 상기 혼합기로부터의 알칼리성 용액을 함유한 열수를 배출가스덕트 내로 분무하는 감온수노즐과, 감온수노즐로 공급하는 알칼리성 용액을 함유한 열수의 유량을 조정하는 감온수량제어밸브와, 상기 혼합기로 공급하는 알칼리성 용액의 유량을 조정하는 알칼리성 용액량 제어밸브와, 배출가스덕트의 출구로부터 유출하는 저온배출가스의 온도검출기와, 상기 저온배출가스의 산성가스농도검출기와, 상기 온도검출기에서의 검출신호에 의해 감온수량제어밸브를 개폐제어하는 온도제어장치와, 상기 산성가스농도검출기에서의 검출신호에 의해 알칼리성 용액량제어밸브를 개폐제어하는 산성가스농도제어장치를 발명의 기본구성으로 한 것이다.

청구항 16의 발명은, 청구항 15의 발명에 있어서, 알칼리성 용액을 가열하는 알칼리성 용액 가열기를 혼합기의 알칼리성 용액입구측에 설치하도록 한 것이다.

청구항 17의 발명은, 청구항 15 또는 청구항 16의 발명에 있어서, 알칼리성 용액탱크를, 알칼리성의 수용액 또는 알칼리성의 슬러리의 용액을 저장한 알칼리성 용액탱크로 한 것이다.

상기 고온배출가스의 배출원은, 쓰레기소각로나 보일러 등의 어떠한 연소장치라도 좋고, 본 발명은 모든 종류의 연소배출가스의 감온에 적용할 수 있다.

또한, 가스냉각실로 공급하는 고온배출가스(Gh)의 온도는 1000℃~150℃로, 가스냉각실에서 도출하는 저온배출가스(G1)의 온도는 100℃이상의 온도로 각각 설정가능하고, 예를 들면, 본 발명을 소위 배출가스의 일차냉각에 이용하는 경우에는, 고온배출가스(Gh)의 온도는 약 900℃~1000℃, 저온배출가스(G1)의 온도는 150℃~250℃로, 또한, 배출가스의 2차냉각에 이용하는 경우에는, 고온배출가스(Gh)의 온도는 200℃~400℃, 저온배출가스(G1)의 온도는 120℃~250℃정도로 각각 설정할 수 있다.

상기 가스냉각실의 형태는, 세로형 또는 가로형의 어느 것이어도 좋고, 또한, 그 단면형상도 원형, 타원형, 각형 등으로 자유롭게 선정할 수 있다.

동일하게, 상기 배출가스덕트의 형태는, 가로연장 또는 세로연장의 어느 것이어도 좋고, 또한, 그 단면형상도 원형, 타원형, 각형 등의 어느 것이라도 좋다.

상기 가압열수(Wt)는, 대기압 하에 있어서의 물의 끓는점(100℃)보다도 높은 온도로 유지되어 있는 물로, 소위 고압·고온수이다. 가압열수(Wt)의 압력은 1kg/㎤·G ~ 100kg/㎤·G 정도의 값으로 선정가능하지만, 열수탱크(2)의 내압력 등을 고려한다면 3~10kg/㎤·G의 사이로 선정하는 것이 바람직하다.

또한, 가압열수(Wt)는, 그 내부에 증기를 일부 함유한 상태(소위 2상류체)이어도 좋지만, 증기의 함유량은 적은 편이 바람직하다.

열수를 만들기 위한 열원으로서는, 연소장치가 발열보일러를 부설한 소각로의 경우에는 발열보일러에서의 수증기를, 또한, 보일러의 경우에는 증발한 수증기의 일부를 이용할 수 있다.

또한, 발열보일러를 부설하지 않는 소각로에 있어서는, 배출가스 열교환기를 설치하여 거기에서 나오는 수증기를 이용하거나, 또는 독립된 소용량의 증기보일러 또는 전기보일러를 설치한다.

즉, 소각로의 발열보일러나 보일러에 탈기기가 부속되어 있는 경우에는, 탈기기 내에서 생성된 열수를 그대로 감온수로서 이용할 수 있다. 이 경우, 열수(Wt)의 공급설비로서는 탈기기에서의 배관설비만으로 충분하므로, 배출가스 감온장치를 극히 저렴하게 구성할 수 있다.

또한, 연소장치가 보일러 또는 발열보일러를 부설한 소각로의 경우에는, 감온수로서 이용하는 열수의 일부로서 보일러에서의 연속 블로우수를 이용할 수 있다. 대다수의 보일러설비에 있어서는, 보일러수 내의 부식방지제 등의 농도상승을 방지하여, 안정한 부식방지기능을 발휘할 수 있도록 하기 위하여 보일러수(열수)의 일부를 외부로 배출하도록 하고 있다. 이 외부로 배출되는 보일러수는 통상 pH8.5~11.8의 알칼리수이므로, 배출가스 중의 탈염소나 탈황효과가 있고, 따라서 배출가스 탈염·탈황설비를 부속함에 있어서 이것에 사용하는 약제량을 저감할 수 있다.

가압열수를 안개화하는 감온수노즐은, 가스냉각실이 입형의 경우에는, 그 상방의 고온배출가스(Gh)의 가스입구근방에 설치하는 것이 바람직하지만, 감온수노즐의 부착위치는, 가스냉각실의 형태와 감온수노즐의 부착개수에 따라서 적당하게 선정된다. 또한, 이것은, 배출가스덕트 내로 가압열수를 분출하는 경우에 있어서도, 동일하다.

또한, 이 감온수노즐의 구조는 어떠한 구조이어도 좋고, 예를들면 공지의 스크류식이나 충돌식의 수분무노즐의 사용도 가능하다.

또한, 감온수노즐의 부착수는 가스냉각실이나 배출가스덕트의 형상이나 한 개의 노즐에 설치한 분출구의 수, 필요로 하는 열수분출량 등에 의해서 적당하게 선정되지만, 예를 들면 종래의 산업폐기물소각로[소각량 300ton/D, 배출가스량 90,000N㎥/H, 배출가스 2차냉각(고온배출가스(Gh)의 온도 240℃, 저온배출가스(G1)의 온도180℃), 열수(온도 142.9℃, 압력 3kg/㎤ G의 포화수)]의 배출가스 감온장치에 있어서는, 후술하듯이 3개의 분출구를 가지는 감온수 노즐 1개를, 가스냉각실의 상방부에 설치하고 있다.

본 발명에 의하면 감온수노즐로부터 분무되는 열수는 대기압 하에 있어서 끓는점(100℃)보다 상당히 높은 고온 또한 고압으로 되어 있다. 이 결과, 감온수노즐로부터 분무되면, 노즐분출구의 출구근방에서 급격히 감압비등하여 미립자로 됨과 아울러, 분무됨과 거의 동시에 증발하여 수증기로 되기 때문에, 물방울이 증발하지 않은 채 직접 가스냉각실의 벽면에 붙지는 않는다.

그 결과, 가스냉각실의 용적을 작게 할 수 있게 되고, 설비비나 설비공간도 작게할 수 있다. 예를 들면, 상기 종래의 산업폐기물소각로의 폐가스보일러 출구측에 설치된 배출가스 감온장치에 있어서, 고온배출가스의 온도를 240℃에서 180℃로 60℃ 감온한 경우에, 증발실의 열부하는 50,000~150,000kcal/㎥·H로 할 수 있었다.

즉, 종전의 배출가스 감온장치에 있어서의 가스냉각실의 열부하(5,000~10,000kcal/㎥·H)와 비교하여, 본 발명의 배출가스 감온장치에 있어서는 열부하를 50,000~150,000kcal/㎥·H로 선정할 수 있어, 가스냉각실(1)의 용적을 1/5~1/15로 작게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 경우에 따라서는 가스냉각실을 설치하지 않고, 감온수노즐을 고온배출가스덕트 가운데 삽입하여, 열수를 직접 고온배출가스탱크 내로 분무하는 구성으로 할 수 있다.

감온수로 열수를 이용하는 경우, 열수의 현열 관계에서 종래의 저온수를 사용하는 경우에 비하여 분무수량은 약간량 증가한다. 예를들면, 종래의 배출가스 감온장치에 있어서의 감온수의 온도를 20℃, 본 발명의 배출가스 감온장치에 있어서의 열수의 온도를 142.9℃(압력 3kg/㎤·G에 있어어의 포화수)로 한 경우, 필요로 하는 열수량은 약 1.2배 정도로 된다. 그러나, 이 정도의 증가량에서는 열수계의 배관사이즈를 특별히 늘릴 필요는 없고, 설비비의 비용증가는 크지 않다.

배출가스의 염화수소(HCI)나 염황산화물(SO₂) 등의 산성가스를 제거하는 경우에는, 알칼리성용액을 혼합한 열수를 감온수로서 감온수 노즐에서 배출가스 내로분출한다.

또한, 상기 알칼리성 용액은, 알칼리성 수용액의 형태이어도 좋고, 또는 알칼리성 슬러리용액의 형태이어도 좋다.

열수 내로 혼합하는 알칼리성 용액의 온도는, 이 알칼리성 용액을 혼합한 것의 감온수의 온도가 대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 높은 온도로 되는 경우에는, 특별히 가열에 의해서 고온으로 할 필요는 없다. 그러나, 알칼리성 용액의 혼합에 의해서, 감온수의 온도가 대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 낮은 온도로 되는 경우에는, 알칼리성 용액을 열수 내로 혼입하기 전에, 필요한 온도까지 가열하는 것이 바람직하다.

상기 알칼리성용액의 알칼리제는, 어떠한 것이어도 좋지만, 알칼리성수용액의 형태로 사용하는 경우에는, 수산화나트륨(가성소다·NaOH)이나 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)가 적합하다.

또한, 알칼리성 슬러리용액의 형태로 사용하는 경우에는, 수산화칼슘(소석회·Ca(OH)₂)나 생석회(CaO), 탄산칼슘(CaCO₃), 탄산나트륨(Na₂CO₃) 등이 적당하다.

상기 열수 내로 혼합하는 알칼리성용액 내의 알칼리제의 총량은, 제거할 배출가스 내의 산성가스의 종류나 그 제거량, 배출가스온도에 의해서 적당히 조정되고, 통상은 당량비로 0.8~1.5에 상당하는 양의 알칼리제가 열수 내로 혼합된다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

도 1은 본 발명에 관한 배출가스 감온방법 및 장치의 한 실시형태를 나타내는 도이고, 도 1에 있어서 (1)은 가스냉각실, (1a)는 배출가스 입구, (1b)는 배출가스출구, (1c)는 재출구, (1d)는 기밀유지장치, (2)는 열수탱크, (3)은 펌프, (4)는 도수공, (5)는 온도제어장치, (5a)는 출구측의 가스온도검출기, (6) 은 감수량제어밸브, (Gh)는 고온배출가스, (G1)은 저온배출가스, (S)는 가열증기, (Wt)는 열수, (C)는 재이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 가스냉각실(1)은 소위 탑형으로 형성되어 있고, 벽면은 공지의 내열재를 이용한 단열구조로 형성되어 있다.

또한, 가스냉각실(1)의 위쪽에는 배출가스입구(1a), 하부측쪽에는 배출가스출구(1b), 아래쪽의 역원추부의 하단에는 재출구(1c) 및 기밀유지장치(개폐댐퍼)(1d)가 각각 설치되어 있다.

또한, 이 가스냉각실(1)의 형태나 그 단면형상 등은, 도 1에 나타낸 탑형 이외의 것이어도 좋은 것은 물론이다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 상기 가스냉각실(1) 내로 산업폐기물소각로의 폐열보일러(도시생략)에서 배출되는 고온배출가스(Gh)(온도 약 240℃, 유량 약 90,000N㎥/H)를 도입하고 있지만, 감온의 대상으로 되는 고온배출가스(Gh)의 온도는 1000℃~150℃ 정도가 바람직하다.

또한, 감온의 대상으로 되는 배출가스는, 어떠한 연소장치에서의 배출가스이어도 좋고, 그 유량에 특별히 제약은 없다.

열수탱크(2)는 소요의 유량을 가지는 금속의 내열·내압탱크에서 형성되어 있고, 단열재에 의해 보호되어 있다.

이 열수탱크(2) 내에는 대기압 하에 있어서는 끓는점(100℃)보다도 고온의 물(가압된 열수(Wt))이 저장되어 있고, 본 실시형태에 있어서는, 온도 142.9℃(압력 3kg/㎤·G에 있어서의 포화수)의 고온·고압의 열수(Wt)가, 내압 10kg/㎤의 열수탱크(2) 내에 저장되어 있다.

도 1의 본 실시형태에 있어서는 산업폐기물 소각로에 설치된 폐열보일러(도시생략)에서 가열용의 증기(S)가 열수탱크(2) 내로 도입되고, 이 가열증기(S)의 열에 의해, 열수(Wt)의 온도가 상기 142.9℃의 값으로 유지되어 있다.

또한, 열수(Wt)의 가열원으로서는 본 실시형태와 같이 보일러에서의 수증기의 열을 이용하는 구성 이외에, 연소가스나 연소배출가스의 열, 별도로 설치된 가열용버너나 전열기의 열을 이용하는 구성으로 할 수 있다.

또한, 보일러설비가 설치되어 있는 경우에는, 소위 보일러에서의 연속블로우수를 열수의 일부로서 이용하였고, 또는 보일러설비에 탈기기가 설치되어 있는 경우에는 탈기기 내에서 생성된 고온·고압수를 열수(Wt) 또는 열수(Wt)의 일부로서 이용할 수 있다.

상기 보일러(3)는 열수(Wt)를 감온수노즐(4)로 공급하기 위한 것이고, 이 펌프(3)는, 열수탱크(2)와 감온수노즐(4) 사이의 배관의 압력손실이나 감온수노즐(4)의 위치수두 등의 관계에서, 필요한 경우에만 설치된다.

상기 감온수노즐(4)은, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와같이 공지의 호로콘형노즐이고, 본 실시형태에 있어서는 120℃의 각도간격에서 3개의 분출구(4a)를 설치한 노즐이, 가스냉각실(1)의 상방부 중앙(1)에 1개 설치되어 있다.

또한, 도 2에 있어서, (4b)는 본체, (4c)는 나선자, (4d)는 도수공이다.

또한, 감온수노즐(4)의 각 분출구(4a)의 분사각도는 약 60°(분출압 3kgf/㎠의 경우), 유량은 약 3.81/min(분출압 3kgf/㎠)으로 각각 설정되어 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 도 2에 나타내는 바와같은 호로콘형의 분무노즐을 감온수노즐(4)로서 이용하고 있지만, 감온수노즐(4)의 종류나 구조는 어떠한 것이어도 좋고, 종래의 상온수를 2~3kgf/㎠의 압력하에서 190~300㎛정도의 입자지름의 분무수로 할 수 있다면, 본 발명에 있어서도 충분히 사용할 수 있다.

온도제어장치(5)는 입구측의 배출가스온도검출기(5b) 및 출구측의 배출가스온도검출기(5a)에서의 온도검출신호를 받고, 감온수량제어밸브(6)를 개폐제어하는 것에 의해서 가스냉각실(1) 내로 분무하는 열수량을 조정하고, 배출가스출구(1b)에서 배출하는 저온배출가스(G1)의 온도를 설정값으로 유지하는 것이다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 배출가스 온도검출기(5a·5b)로서 서모스탯(thermostat)형의 온도검출기를 사용하고 있지만, 사용하는 온도검출기의 종류는 어떠한 것이어도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 열수공급 배관로 내의 감온수량 제어밸브(6)를 개설하는 구성으로 되어 있지만, 종래의 도 6과 같이, 열수(Wt)의 리턴배관로 내에 감온수량 제어밸브(6)를 개설하도록 하여도 좋고, 감온수노즐(4)로 공급하는 열수량을 조정할 수 있다면, 어떠한 방식이어도 좋다.

연소장치에서의 고온배출가스(Gh)의 감온 시에는, 열수탱크(2) 내의 열수(Wt)가, 열수탱크(2) 내의 내압 및/또는 펌프(3)의 가압송수력에 의해서 감온수노즐(4)로 보내지고, 감온수노즐(4)에서 고온배출가스(Gh) 내로 분무된다.

감온수노즐(4)에서 분무된 열수(Wt)는, 대기압 하에 있어서의 끓는점(100℃)보다도 상당히 높은 온도의 고압수이기 때문에, 감온수노즐(4)의 분출구(4a)의 출구 근방에서 급격히 감압비등하여, 입자경이 약 수10㎛~수㎛의 미세립자로 됨과 아울러, 동시에 증발하여 수증기로 되고, 가스냉각실(1) 내의 고압배출가스(Gh)와의 열교환에 의해 이것을 냉각한다.

또한, 소정의 온도까지 냉각된 저온배출가스(G1)는 배출가스출구(1b)를 통하여 외부로 배출되고, 다시, 분리된 배출가스 내의 재(더스트 등)(C)는 재출구(1c)로부터 외부로 배출되어 처리된다.

(실시예1)

배출가스유량 90,000N㎥/H(산업폐기물소각로의 폐열보일러에서의 배출가스), 온도 240℃의 고온배출가스(Gh)를 180℃까지 감온하기 위하여, 원통형의 가스냉각실(1)이 있는 탑형감온장치를 형성했다. 열수(Wt)의 온도를 142.9℃(압력 3kg/㎤·G의 포화수), 분무하는 열수량을 2.5ton/hr로 했을 때, 필요로 하는 가스냉각실(1)의 용적은 내경 3000mm, 높이 6000mm로 되고, 이 가스냉각실(1)을 이용하여 상기 고온배출가스(Gh)를 충분히 소정 온도(180℃)의 저온배출가스(G1)로 감온할 수 있다.

같은 조건의 배출가스를 종래의 탑형감온장치(20℃의 물, 분무하는 수량 약2ton/h)에서 처리했을 경우에는, 필요로 하는 가스냉각실의 용적은 약 4800mmΦ×9000mmH로 되므로, 이것과 비교하여, 본 발명에 있어서는 가스냉각실(1)의 대폭 소형화를 도모할 수 있다는 것이 확인되었다.

또한, 본 발명에 있어서는, 열수(Wt)의 분무수량이, 종래의 물(20℃)을 이용하는 경우와 비교하여, 약 20%만큼 증가하는 것으로 된다.

또한, 본 발명에 있어서는, 가스냉각실(1)의 벽면으로의 물방울의 부착에 의한 내화재의 손상이나 먼지 등의 부착·퇴적에 의한 문제는 거의 발생하지 않고, 극히 안정한 고온배출가스의 연속적인 감온을 실시할 수 있다.

도 4 및 도 5는, 본 발명에 의한 배출가스 감온방법 및 장치의 다른 실시형태를 나타내는 것이고, 폐기물소각로에서 배출된 고온배출가스(Gh)의 도출용의 배출가스덕트(7)의 측면에, 감온수노즐(4)의 부착용 플랜지(7a)를 설치하고, 이 플랜지(7a)에 부착한 감온수노즐(4)에서 덕트(7) 내의 고온배출가스(Gh) 내로 열수(Wt)를 분무하는 구성으로 한 것이다.

또한, 도 4 및 도 5에 나타낸 실시형태는, 도 1 및 도 2에 나타낸 실시형태에 있어서의 가스냉각실(1)이 가로길이의 배출가스덕트(7)로 대체되어 있고, 그 밖의 장치의 구성은 도 1 및 도 2의 경우와 거의 동일하다.

(실시예2)

분무하는 열수를 142.9℃, 3kg/㎤·G의 포화수, 덕트 내경 2000mmΦ, 덕트의 길이 L=7000mm로 하고, 감온수노즐(4)에서 3.4ton/h의 열수(Wt)를 덕트(7) 내로 분무함으로써, 90000N㎥/H, 온도 240℃의 고온배출가스(Gh)를, 덕트출구(7b)에 있어서 약 180℃의 저온배출가스(G1)로 연속적으로 감온할 수 있다.

또한, 이 때, 덕트(7)의 내벽면으로 물방울의 부착은 거의 보이지 않고, 따라서, 물방울의 부착에 기인하는 먼지 등의 부착·퇴적도 모두 없게 되는 것이 확인되었다.

도 6 및 도 7은, 본 발명에 의한 배출가스 감온방법 및 장치의 제3 실시형태를 나타내는 것이고, 감온수노즐(4)에서 알칼리성의 열수(Wt)를 가스냉각실(1)내의 고온배출가스(Gh) 내로 분사함으로써, 배출가스의 감온과 동시에 배출가스 내의 산성성분을 제거(또는 중화)하도록 한 것이다.

도 6 및 도 7에 있어서, (8)은 알칼리성용액탱크, (8a)는 알칼리제 공급장치, (8b)는 각반기, (9)는 알칼리성용액펌프, (10)는 알칼리성용액 유량제어밸브, (11)은 알칼리성용액 가열기, (11a)는 드레인밸브, (12)는 열수(Wt)와 알칼리성용액(Wp)의 혼합기, (13)은 산성가스 농도제어장치, (13a)는 저온배출가스(G1)의 산성가스 농도검출기, (S₁)은 가열용증기, (P)는 알칼리제, (W₁)은 물, (Wp)는 알칼리성용액이고, 이들 등의 각 부재를 제외하고, 이 배출가스 감온장치를 구성하는 그 밖의 기기장치는, 도 1 및 도 2의 경우와 거의 동일하다.

즉, 상기 도 6에 있어서는, 열수(Wt) 내로 혼합하는 알칼리성용액(Wp)으로 알칼리성 수용액이 사용되고 있고, 예를들면, 물(W₁) 내로 수산화나트륨 (가성인다·NaOH) 등의 알칼리제(P)를 용해시킨 알칼리성수용액이, 알칼리성수용액탱크(8) 내에 저유되어 있다.

또한, 알칼리성수용액을 형성하는 알칼리제(P)로서는, 수용성의 것이면 상기 수산화나트륨 이외의 것이어도 좋고, 예를들면, 수산화마그네슘(Mg(OH)₂) 등을 사용하여도 좋다.

또한, 탱크(8) 내에 저유되는 알칼리성용액 내의 알칼리제 농도는, 물(W₁)의 온도나 사용하는 알칼리제(P)의 물(W₁)에 대한 용해도에 따라서 적당하게 선정되고, 알칼리제(P)가 수산화나트륨의 경우에는, 알칼리제 농도는 20~30%로 선정되어 있다.

한편, 상기 도 7에 있어서는, 열수(Wt) 내로 혼합하는 알칼리성 용액(Wp)으로 하여 알칼리성 슬러리용액이 사용되어 있고, 예를들면, 물(W₁) 내로 수산화칼슘(소석회·Ca(OH)₂) 등의 알칼리(P)를 분산형상으로 현탁시킨 고체액혼합체(슬러리)가 알칼리성 용액탱크(8) 내에 저장되어 있다.

또한, 알칼리제(P)로서는, 물(W₁) 내로 분산하여 슬러리를 형성하는 것이라면 상기 수산화칼슘 이외의 것이어도 좋고, 예를들면 소석회(CaO)나 탄산칼슘(CaCO₃), 탄산나트륨(Na₂CO₃) 등의 사용이 가능하다.

상기 열수(Wt) 내로의 알칼리성용액(Wp)의 혼합량은, 저온배출가스(G1) 내의 산성가스 농도검출기(13a)에서의 검출신호에 의해, 산성가스 농도제어장치(13)에 넣어서 알칼리성용액 유량제어밸브(10)를 개폐제어함으로써 조정되어 있고, 이것에 의해, 상기 저온배출가스(G1) 내의 산성가스농도는 소정의 설정치로 유지된다.

또한, 열수(Wt) 내로의 알칼리성 용액(Wp)의 혼합량은, 저온배출가스(G1)의 온도나 제거의 대상인 산성가스의 종류, 목적으로 하는 산성가스의 제거율 등에서 결정되고, 통상은 배출가스 내의 제거할 산성가스량에 대해서 당량비로 1.0~1.5 정도 양의 알칼리제(P)가 열수(Wt) 내로 혼입된다.

상기 알칼리성 용액 가열기(11)는 열수(Wt) 내로 혼입하는 알칼리성 용액(Wp)을 소정의 온도까지 가열하고, 혼합기(12)에서 유출하는 알칼리성 감온수의 온도가 대폭 저하하는 것을 방지한다.

또한, 알칼리성 용액(Wp)의 혼합량이 적어졌고, 또는 알칼리성 용액(Wp)의 온도가 비교적 고온(예를들면 80℃~90℃)인 경우에는, 혼합시의 열수(Wt)에 대한 외란이 비교적 적다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 상기 알칼리성 용액 가열기(11)의 설치를 생략하는 것이 가능하다.

또한, 상기 도 6 및 도 7에 나타낸 실시형태에 있어서는 알칼리성의 감온수를 가스냉각실(1) 내로 분사하는 구성을 하고 있지만, 알칼리성의 감온수를 상기 가스냉각실(1)로 대체하여 도 4 및 도 5와 같은 배출가스덕트(7) 내로 분사하는 구성으로 하여도 좋은 것은 물론이다.

배기가스 유량 90,000N㎥/h(산업폐기물소각로의 폐열보일러에서의 배출가스 중의 HCl농도 800ppm), 농도 240℃의 고온배출가스(Gh)를 180℃까지 감온하기 위해, 원통형의 가스냉각실이 있는 탑형감온장치를 형성했다. 열수(Wt)의 온도 142.9℃(압력 3kg/㎤·G의 포화수), 알칼리성용액(농도 25%의 NaOH수용액)(Wp)의 온도 25℃, 열수(Wt)의 공급량 1.9ton/h, 알칼리성용액(Wp)의 공급량 0.606ton/h, 분무하는 알칼리성의 열수의 공급량 약 2.56ton/h 로 할 경우, 필요로 하는 가스냉각실(1)의 용적은 내경 3000mm, 높이 6000mm으로 되고, 이 가스냉각실(1)을 이용하여 상기 고온배출가스(Gh)를 충분히 소정온도(180℃)의 저온배출가스(W1)로감온할 수 있었다.

또한, 이 때의 배출가스 내의 HCl량에 대한 알칼리제(P)의 공급량은, 당량비로 1.0이고, 산성가스 농도검출기(13a)에서 검출한 HCl의 제거율은, 저온배출가스(G1)의 온도가 180℃의 경우에 약 93% 였다.

또한, 알칼리성용액(Wp)의 공급량의 산출은 하기와 같다.

HCl농도가 800ppm인 배출가스 90,000N㎥/h 중 HCl량은, 9 ×10⁴×800 ×10^-6= 72N㎥/h 이다.

또한, 72N㎥/h의 HCl의 당량수/h는, 72/22.4 = 3.214kmol/h로 된다. 당량비가 1이기 때문에, 공급하는 NaOH를, 농도 25%의 NaOH수용액(Wp)에서 공급하는 경우, NaOH수용액(Wp)의 공급량은, 40kg/kmol ×3.214kmol/h ×100/25 = 606kg/h로 된다.

상기 NaOH수용액의 분무에 의한 배출가스 내의 산성가스의 제거는, 다음의 반응식에 의한다.

NaOH + HCl →NaCl + H₂O

NaOH + SO₂+ 1/2O₂→Na₂SO₄+ H₂O

또한, 생성한 NaCl 등은, 전기분해 등에 의해서 후처리되지만, 이들의 처리방법은 이미 공지이므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.

또한, 상온(25℃)의 알칼리성 용액(25%NaOH수용액)(Wp)을 혼합하였을 때의 열수(Wt)에 대한 외란을 고려하여, 본 실시예에서는 알칼리성 용액가열기(11)에 의해서 상기 알칼리성 용액(Wp)을 약 80℃로 가열하였지만, 혼합기(12)로 공급하도록 하고 있지만, 가열기(11)를 사용하지 않는 경우에도, 혼합기(11)의 출구측에 있어서 알칼리성열수의 온도가 저하함으로써, 감온수노즐(4)에서의 분무수량이 약간 저하하는 만큼으로, 특별히 문제를 발생하지는 않았다.

또, 배출가스가 고농도의 산성가스를 함유하는 경우에는, 알칼리성 용액(Wt)의 혼합량이 증가함으로써, 혼합 후 열수(Wt)의 온도가 다시 저하하지는 않지만, 혼합 전의 열수(Wt)의 온도를 높은 점으로 설정함으로써, 가열기(11)를 설치하여도 충분히 대응할 수 있음이 판명되었다.

도 8은 실시예3에 있어서, 혼합기(12)로 공급하는 NaOH수용액(Wp)의 공급량을 변화시킨 경우의 산성가스(HCl)제거율의 상태를 나타내고 있고, 곡선(A)은 저온배출가스(G1)의 온도를 180℃에 설정한 때의 값을, 또는 곡선(B)은 저온배출가스(G1)의 온도를 150℃로 설정한 값을 각각 나타내는 것이다. 또한, 곡선의 종축은 산성가스 제거율%, 횡축은 NaOH의 당량비로 나타낸 공급량이다. 도 8에서도 밝힌 바와같이, 저온배출가스(G1)의 온도가 낮을수록 제거율은 향상한다. 하기의 표 1은, 상기 도 8에 나타낸 실시예의 구체적인 측정값을 나타낸 것이다.

	당량비	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2
※1	HCl제거율%	40	50	60	70	80	89	96	99	100
※2	HCl제거율%	39	48	57	66	75	85	93	97	99

※1 저온배출가스온도 150℃

※2 저온배출가스온도 180℃

본 발명에 있어서는, 감온수로서 가압열수를 이용하고 있기 때문에, 분무된 열수는, 감온수노즐의 분출구의 근방에 있어서 급격히 감압비등하고, 입자가 수㎛정도의 미립자형상의 분무체로 됨과 아울러, 동시에 증발을 하여 수증기로 된다.

이것에 의해, 분무된 열수가 물방울의 상태로 직접 가스냉각실의 벽면으로 충돌·부착하는 것이 거의 없게 되고, 물방울의 부착에 기인하는 가스냉각실 벽면의 손상이나 먼지의 퇴적에 의한 문제가 완전히 방지되는 것으로 된다.

또한, 분무된 열수가 동시에 증발됨으로써 분무수의 냉각성능이 대폭 향상되고, 가스냉각실의 대폭 소형화가 가능하게 된다. 즉, 종래의 상온수를 감온수로하는 가스냉각실에 있어서는, 가스냉각실의 열부하가 통상 약5000~15000kcal/㎥·H정도인 것에 대해서, 본 발명에 관한 감온장치의 가스냉각실에 있어서는, 가스냉각실 열부하를 50,000~150,000kcal/㎥·H 정도로 높게 할 수 있어, 가스냉각실의 대폭 소형화가 가능하게 된다.

또한, 열수탱크의 가압력이 충분한 경우에는, 가압펌프가 필요 없게 되어 설비가 특히 간소하게 구성되는 가운데, 러닝코스트의 대폭 인하가 가능하게 된다.

소각로나 보일러 설비에 탈기기가 부속되어 있는 경우에는, 탈기기의 열수를 그대로 이용하는 것이 가능하고, 감온수설비로서는 감온수노즐과 탈기기에서의 배관설비만이 있다면 좋다. 그 결과, 배출가스 감온설비를 극히 저렴하게 구성할 수 있다.

또한, 가스냉각자체를 소용량으로, 또는 가스냉각실을 설치하지 않고 고온배출가스용의 덕트 가운데 열수를 분무하는 것이 가능하기 때문에, 설비비의 대폭 저감이 가능하게 된다.

또한, 보일러 및 폐열보일러를 부설한 소각로에 있어서는 보일러의 연속블로우수를 감온수용의 열수의 일부로 이용할 수 있고, 에너지 절약화와 아울러, 블로우수가 알칼리성이므로 배출가스 탈염·탈황설비의 약제량을 절감할 수 있다.

감온수노즐로 공급하는 열수를 알칼리성의 열수로 한 경우에는, 배출가스 내의 산성가스를 보다 작은 량의 알칼리제로 하여서, 고제거율로 제거할 수 있고, 배출가스 감온장치의 하류측에 설치하는 산성가스제거설비의 일층의 소형화 및 사용양게량의 삭감을 도모할 수 있다.

또한, 열수 내로 혼합하는 알칼리성 용액은, 특별히 가열함으로써 고온으로 되어도 좋고, 열수의 온도를 약간 높은점으로 설정함으로써 상온의 알칼리성 용액을 열수 내로 혼합하여 배출가스 감온장치의 저렴한 운전을 행할 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 우수한 실용적 효용을 가지는 것이다.

Claims

배출가스 입구를 통하여 가스 냉각실 안으로 유입해 온 배출가스 안으로 대기압 하에서의 물의 끓는 점보다 높은 고온의 가압열수를 감온수 노즐을 통하여 분무함으로써 가압열수의 미세입자를 형성하고, 상기 미세입자의 증발에 의해 생긴 수증기와 상기 배출가스와의 열교환에 의해 배출가스를 냉각하도록 한 것을 특징으로 하는 소각로나 보일러 설비에 있어서의 열수를 이용한 배출가스 감온방법.
상류 측에서 덕트 안으로 유입해 온 배출가스 안으로 대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 높은 온도의 가압열수를 감온수 노즐을 통하여 분무함으로써 가압열수의 미세입자를 형성하고, 상기 미세입자의 증발에 의해 생긴 수증기와 상기 배출가스의 열교환에 의해 배출가스를 냉각하도록 한 것을 특징으로 하는 소각로나 보일러설비에 있어서의 열수를 이용한 배출가스 감온방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 보일러 설비의 탈기기로부터 취출한 열수 또는 보일러의 연속 블로우수(blow water)를 가압열수의 일부로서 이용하도록 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 증기를 그 일부로 함유한 가압열수를 감온수로서 배출가스 안으로 분무하도록 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 알칼리성 용액을 함유한 가압열수를 감온수로서 배출가스 안으로 분무하도록 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온방법.
제5항에 있어서, 가열한 알칼리성 용액을 열수 내로 혼합함으로써 알칼리성 용액을 포함한 가압열수를 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온방법.
제5항에 있어서, 상기 알칼리성 용액을 알칼리성의 수용액 또는 알칼리성의 슬러리용액으로 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온방법.
제7항에 있어서, 상기 알칼리성의 수용액을 수산화나트륨(가성소다)을 함유한 수용액으로, 또한 알칼리성의 슬러리용액을 수산화칼슘(소석회)을 함유한 슬러리용액으로 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온방법.
가스입구, 가스출구 및 재출구를 구비한 가스냉각실과,

대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 높은 온도의 가압열수를 저장하는 열수탱크와,

열수탱크로부터의 배관로를 통하여 공급되어 온 열수를 가스냉각실 안의 배기 가스 안으로 분무하는 감온수노즐과,

상기 배관로 도중에 설치되고 감온수노즐로 공급하는 열수량을 조정하는 감온수량 제어밸브와,

상기 가스냉각실의 가스출구에서 유출하는 저온배출가스의 온도를 검출하는 온도검출기와,

상기 저온배출가스의 온도검출기에서의 검출신호에 의해 감온수량 제어밸브를 개폐제어하는 온도제어장치로 이루어지고,

감압열수의 미세입자의 증발에 의해 생긴 수증기와 배출가스와의 열교환에 의해 배출가스를 냉각하도록 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온장치.
배출가스가 유통하는 배출가스덕트와,

대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 높은 온도의 가압열수를 저장한 열수탱크와,

열수탱크로부터 배관로를 통하여 공급되어 온 열수를 배출가스 덕트 안의 배출가스 안으로 분무하는 감온수노즐과,

상기 배관로 도중에 설치되고, 감온수노즐로 공급하는 열수량을 조정하는 감온수량 제어밸브와,

배출가스덕트의 출구에서 유출하는 저온배출가스의 온도를 검출하는 온도검출기와,

상기 저온배출가스의 온도검출기로부터의 검출신호에 의해 감온수량 제어밸브를 개폐제어하는 온도제어장치로 구성되고, 가압열수의 미세입자의 증발에 의해 생긴 수증기와 배출가스와의 열교환에 의해 배출가스를 냉각하도록 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 열수탱크의 내압에 의해, 열수를 감온수노즐로 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온장치.
가스입구, 가스출구 및 재출구를 구비한 가스냉각실과,

대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 높은 온도의 가압열수를 저장하는 열수탱크와,

알칼리성 용액을 저장한 알칼리성 용액 탱크와,

열수탱크로부터의 열수와 알칼리성 용액 탱크로부터의 알칼리성 용액을 혼합하는 혼합기와,

상기 혼합기로부터의 배관로를 통하여 공급되어 온 알칼리성 용액을 함유한 열수를 가스냉각실내로 분무하는 감온수노즐과,

상기 배관로 도중에 설치되고 감온수노즐로 공급하는 알칼리성 용액을 함유한 열수의 유량을 조정하는 감온수량제어밸브와,

상기 알칼리성 용액탱크와 혼합기를 연결하는 배관로 도중에 설치되고, 상기 혼합기에 공급하는 알칼리성 용액의 유량을 조정하는 알칼리성 용액량 제어밸브와,

상기 가스냉각실의 가스출구에서 유출하는 저온배출가스의 온도를 검출하는 온도검출기와,

상기 저온배출가스의 산성가스농도를 검출하는 산성가스 농도검출기와,

상기 저온배출가스의 온도검출기로부터의 검출신호에 의해 감온수량 제어밸브를 개폐제어하는 온도제어장치와,

상기 저온배출가스의 산성가스 농도검출기로부터의 검출신호에 의해 알칼리성 용액량 제어밸브를 개폐제어하는 산성가스 농도제어장치로 이루어지고, 알칼리성 용액을 포함하는 가압열수의 미세입자의 증발에 의해 생긴 수증기와 배출가스와의 열교환에 의해 배출가스를 냉각하도록 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온장치.
제12항에 있어서, 알칼리성용액가열기를 혼합기의 알칼리성용액입구측에 설치하도록 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온장치.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 알칼리성 용액 탱크를 알칼리성의 수용액 또는 알칼리성의 슬러리용액을 저장한 알칼리성 용액 탱크로 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온장치.
배출가스가 유통하는 배출가스 덕트와,

대기압 하에서의 물의 끓는점보다도 높은 온도의 가압열수를 저장한 열수탱크와,

알칼리성 용액을 저장한 알칼리성 용액탱크와

열수탱크로부터의 열수와 알칼리성 용액 탱크로부터의 알칼리성 용액을 혼합하는 혼합기와,

상기 혼합기로부터 배관로를 통하여 공급되어 온 알칼리성 용액을 함유한 열수를 배출가스 덕트 안의 배출가스 안으로 분무하는 감온수노즐과,

상기 배관로 도중에 설치되고, 감온수 노즐에 공급하는 알칼리성 용액을 포함한 열수의 유량을 조정하는 감온수량 제어밸브와,

상기 알칼리성 용액 탱크와 혼합기를 연결하는 배관로 도중에 설치되고, 혼합기에 공급하는 알칼리성 용액의 유량을 조정하는 알칼리성 용액량 제어밸브와,

배출가스덕트의 출구로부터 유출하는 저온배출가스의 온도를 검출하는 온도검출기와,

상기 저온배출가스의 산성가스 농도를 검출하는 산성가스농도 검출기와,

상기 저온배출가스의 온도검출기로부터의 검출신호에 의해 감온수량 제어밸브를 개폐제어하는 감온제어장치와,

상기 저온배출가스의 산성가스 농도검출기로부터의 검출신호에 의해 알칼리성 용액량 제어밸브를 개폐제어하는 산성가스 농도제어장치로 이루어지고, 알칼리성 용액을 포함하는 가압열수의 미세입자의 증발에 의해 생긴 수증기와 배출가스의 열교환에 의해 배출가스를 냉각하도록 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온장치.
제15항에 있어서, 알칼리성용액을 가열하는 알칼리성용액가열기를 혼합기의 알칼리성용액입구측에 설치하도록 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스감온장치.
제15항 또는 제16항에 있어서, 알칼리성용액탱크를 알칼리성의 수용액 또는 알칼리성의 슬러리용액을 저유한 알칼리성용액 탱크로 한 것을 특징으로 하는 열수를 이용한 배출가스 감온장치.