KR100348516B1 - 반건식 반응기와 백필터를 일체화 한 소각 배출가스 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소각로 배출가스에 포함된 산성가스(HCl, SOX, HF, H2S) 및 입자상 오염물질을 동시에 처리하기 위하여, 반건식 반응기와 백필터를 일체화 한 배출가스 처리장치에 관한 것으로, 소각로로부터 배출되는 배출가스를 처리하기 위한 장치에 있어서, 일측에는 상기 소각로와 연결되는 배출가스 유입관과 소석회 슬러리 등의 흡수제를 분무하기 위한 노즐이 설치되고, 타측은 개방된 형태의 구조를 갖는 반건식 반응기; 및 상기 반건식 반응기의 둘레에 설치되며, 백필터가 내장되어, 상기 반건식 반응기의 타측을 통해 유입된 배출가스를 필터링하여 배출관을 통해 배출하고, 처리과정을 통해 누적된 비산재와 소석회 슬러리 건조물을 외부로 배출하기 위한 배출구가 설치된 백필터 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 소각설비의 설치 면적을 줄일 수 있고, 반건식 반응기의 외측에 별도의 단열처리를 할 필요가 없으며, 유입된 배출가스의 온도손실이 적어 배출가스의 재가열에 따른 에너지 소비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 누적되는 소석회 슬러리 혹은 분진을 제거하는 등의 유지관리가 용이하고, 반건식 반응기로 도입되는 가스온도를 낯출 수 있어 산성가스의 제거효율을 더욱 높일 수 있다.
Description
본 발명은 소각설비에 있어서의 배출가스 처리장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 소각로 배출가스에 포함된 산성가스(HCl, SOx, HF, H2S) 및 입자형 오염물질을 동시에 처리하기 위하여, 내측에는 반건식 반응기가 위치하고, 외측에는 백필터가 위치하는 형태로 반건식 반응기와 백필터를 일체화 한 배출가스 처리장치에 관한 것이다.
도시쓰레기 소각로에서 배출되는 배출가스에는 연소과정을 통해 발생된 비산재(Fly Ash), 산성가스(HCI, SO2,HF, H2S등)와 질소산화물(NO, NO2), 중금속(Hg, As, Pb 등), 다이옥신류(PCDD, PCDF) 및 휘발성 유기가스(VOC) 등의 유해 대기 오염물질들이 포함되어 있다. 반건식 반응기는 상기 대기오염 물질 중 염화수소(HCl), 황산화물(SO2), 불화수소(HF) 및 황화수소(H2S)와 같은 산성가스를 제거하는데 사용되고, 백필터는 비산재와 반건식 반응기에서 발생한 건조 생성물과 같은 입자형 오염물질과 이들 입자에 흡착된 중금속 및 다이옥신류 등을 부수적으로 제거하는데 사용된다.
도1은 일반적인 종래 소각로 배출가스 처리장치의 구성도로서, 도면에서 1은 소각로, 2는 콤프레서, 3은 슬러리 공급탱크, 4는 반건식 반응기, 5는 스프레이 노즐, 6과 11은 포집 호퍼, 7과 12는 로터리 밸브, 8과 13은 배출구, 9는 백필터 하우징, 10은 백필터, 14는 처리가스 배출관, 15는 아이디 팬, 16은 굴뚝을 각각 나타낸다.
소각로(1)에서 배출된 배출가스는 유입관을 통해 반건식 반응기(4)로 공급된다. 반건식 반응기(4)의 상부 또는 하부에는 소석회 슬러리를 공급하기 위한 스프레이 노즐(5)이 설치되어 있다. 상기 스프레이 노즐(5)은 콤프레서(2)와 슬러리 공급탱크(3)에 관을 통해 연결되어, 오염가스중 산성가스(HCl, SOx, HF, H2S등)와 반응하는 흡수제를 미세 입자로 분산시키기 위해 제공된다. 이에 의해, 배출가스의 중화반응과 반응 생성물의 건조가 이루어진다. 이러한 과정을 통해 배출가스는 반건식 반응기(4) 내에서 1차 처리되고, 이 과정에서 발생된 소석회 슬러리의 반응생성물의 비산입자는 다음 단의 백필터(10)로 보내져 필터를 통하여 걸러지게 된다. 백필터의 표면에는 포집된 미반응 건조 생성물과 비산재 등의 입자들이 일정한 층을 이루고 쌓여 있어, 이전 공정에서 미제거된 산성가스를 추가로 제거하고, 아울러 배출가스 속에 포함된 다이옥신류와 중금속 류를 제거할 수 있다. 여기서, 반건식 반응기(4)와 백필터 하우징(9)의 하부에는 포집호퍼(6, 11)와, 로터리 밸브(7, 12), 그리고 배출구(8, 13)가 일체로 설치되어 있어, 이를 통해 처리과정에서 누적되는 건조물을 외부로 방출한다. 그리고, 백필터 하우징(9)과 굴뚝(16) 사이에는 아이디 팬(15)이 설치되어 있으며, 이를 통해 배출가스가 원하는 방향으로 흘러갈 수 있도록 한다. 이렇게 최종 정화된 배출가스는 굴뚝(16)을 통하여 외부로 배출된다.
이러한 배출가스 처리장치에 있어서, 종래 장치에서 반건식 반응기(4)로 유입되는 배출가스의 온도는 약 250℃ 정도이다. 그리고, 백필터(10)를 거친 다음에는 배출가스의 온도가 약 150℃ 정도로 낮아지게 된다. 이는 액상 소석회의 증발잠열과 외부로의 열손실에 의한 것으로 볼 수 있는데, 여기서, 증발잠열 약 30～40 ℃정도를 뺀 나머지 약 50～60℃는 외부에 빼앗긴 열손실로 볼 수 있다. 즉, 두 반응기(4, 9) 모두에 대해 외부에 단열재를 감싸 단열처리를 하였음에도 불구하고, 주입되는 외부 공기인 이류체 노즐의 분무공기와 백필터의 탈진용 펄스공기로 인한 열손실을 고려하더라도 약 40～50℃의 열손실이 발생하였음을 의미한다. 이는 다음과 같은 문제점을 수반한다. 즉, 일반적으로 액상 소석회에 의한 유해가스 제거공정에서 온도가 낮을수록 반건식 반응기의 제거율은 상승하게 된다. 그러나, 유입되는 배출가스의 온도를 너무 낮출 경우에는 앞서 살펴본 바와 같이 열손실에 의해 백필터에 유입되는 배출가스의 온도가 너무 낮아지게 되어, 백필터 표면에 수분이 응축될 가능성이 높아지게 된다. 즉, 수분이 응축되는 최대온도는 배출가스속에 함유된 수분함량과 잔류하는 오염물질(SO2, HCl등)의 농도와 밀접한 관련이 있는데, 일반적으로 백필터로 유입되는 배출가스의 온도가 약 150～160℃ 정도는 유지되어야 수분응축 현상이 발생하지 않는다. 만약, 백필터에 수분이 응축될 경우에는 백필터의 미세틈을 수분이 막게 되어 가스의 흐름을 방해하고, 따라서 백필터의 통과 전후의 차압이 급격히 증가하여 더 이상의 정상 운전이 불가능하게 된다. 그러므로, 종래의 배출가스 처리장치는 유입되는 가스의 온도를 약 250℃정도 유지하여야 하며, 이러한 결과로 산성가스의 처리효율이 낮아지게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래 장치에서는 두 반응기(4, 9) 모두 하부에 건조물 배출부에서 수분이 응축되는 것을 방지하기 위하여 전기히터 등을 이용해 하부를 각각 가열해 주고 있다. 또한, 각각의 반응기 하부에 건조물 입자를 외부로 연속 배출하기 위해 로터리 밸브가 설치되어 있다. 하지만, 내벽에 건조물이 누적되어 딱딱하게 굳어지는 현상은 여전히 발생하고 있으며, 이로 인해 전체 설비의 운용 및 유지보수에 많은 어려움이 따르고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 내측에는 반건식 반응기가 위치하고, 외측에는 백필터가 위치하는 형태로 반건식 반응기와 백필터를 일체화 하여, 반건식 반응기의 경우 외부에 별도의 단열 처리와 재가열없이도 유입되는 가스의 외부 열손실을 줄일 수 있고, 반건식 반응기로 유입되는 가스의 온도를 낮출 수 있어, 산성가스의 제거 효율을 향상시킬 수 있으며, 외측에 설치된 백필터 하우징에만 건조물 배출구가 마련되므로, 건조물 누적으로 인한 공정 장애를 현저하게 줄여 유지 관리가 용이할 뿐만 아니라 부지 및 설치비용과 운영비를 줄일 수 있는 배출가스 처리장치를 제공하는데 있다.
도1은 종래 배출가스 처리장치의 구성도.
도2는 본 발명에 따른 배출가스 처리장치의 구성도.
도3는 본 발명에 따른 배출가스 처리장치의 종 단면도.
도4은 본 발명에 따른 배출가스 처리장치의 횡 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 소각로 2 : 콤프레서
3 : 슬러리 공급탱크 4 : 반건식 반응기
5 : 스프레이 노즐 6 : 포집 호퍼
7 : 로터리 밸브 8 : 비산재 배출구
9 : 백필터 하우징 10 : 백필터
14 : 처리가스 배출관 15 : 아이디 팬
31 : 반응기 지지체 32 : 진동발생기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소각로로부터 배출되는 배출가스를 처리하기 위한 장치에 있어서, 상기 소각로와 연결되는 배출가스 유입관이 상부 중앙에 설치되고, 폐쇄된 그 상부의 둘레에는 소석회 슬러리 등의 흡수제를 분무하기 위한 노즐이 일정 각도로 경사지게 설치되며, 지지부재에 의해 그 하부가 개방된 형태로 유지되는 반건식 반응기; 및 상기 반건식 반응기를 감싸는 형태로 그 외측 둘레에 일정 간격을 두고 설치되는 원통형 형상으로, 상기 반건식 반응기의 외측벽과의 사이에는 백필터가 설치되어, 상기 반건식 반응기의 하부 개방된 부분을 통해 유입된 배출가스를 필터링하여 상기 백필터 상부에 설치된 배출관을 통해 배출하고, 처리과정을 통해 누적된 비산재와 소석회 슬러리 건조물을 외부로 배출하기 위해, 원통 형상의 하부에는 포집 호퍼가 일체로 형성되며, 상기 포집 호퍼의 저부에는 배출구가 설치되고, 상기 배출구에는 입자상 반응물을 외부로 배출하기 위한 로터리 밸브가 설치된 백필터 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도2 내지 도4를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 반건식 반응기와 백필터를 일체화 한 구조를 적용한 배출가스 처리장치의 구성도로서, 도면부호들 중 도1의 부호와 동일부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에 따른 소각설비에서의 배출가스 처리장치의 가장 큰 특징은 내측에 원통형의 반건식 반응기(4)를 위치시키고, 상기 반건식 반응기(4)의 주위에 백필터가 내장된 원통형 백필터 하우징(9)을 위치시킨 것이다. 즉, 도2에 도시된 바와 같이 도1에 도시된 종래 배출가스 처리장치에서 반건식 반응기(4)를 감싸도록 상기 반건식 반응기의 외측에 백필터 하우징(9)을 위치시키고, 상기 반건식 반응기(4)의 하부를 개방된 형태로 구성하여, 반건식 반응기(4)를 통과한 배출가스가 자연적 현상과 아이디 팬(15)의 작용에 의해 외부의 백필터를 통과하도록 하였다.
이를 도3 및 도4를 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.
도3은 본 발명에 따른 도2의 일체형 반응기의 종 단면도이고, 도4는 본 발명에 따른 반건식 반응기와 백필터를 일체화 한 구조의 횡 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에서는 도면에 도시된 바와 같이 스프레이 노즐(5)이 반건식 반응기(4)의 상부에 위치한다. 물론 다른 예로서, 상기 스프레이 노즐(5)이 반건식 반응기(4)의 하부에 위치하도록 하는 형태도 가능하다. 스프레이 노즐(5)은 종래와 같이 액상의 소석회 슬러리를 분무하기 위한 것이다. 반건식 반응기(4)는 원통형의 구조로, 상부에는 배출가스가 유입되는 관이 밀폐된 형태로 설치되어 있고, 하부에는 지지체(31)에 의해 개방된 형태로 지지되어 있다. 즉, 상기 지지체(31)는 일반적인 강판으로 제작될 수 있고, 일측이 나사를 이용해 반건식 반응기의 하부에 결합되고, 타측은 호퍼에 나사를 통해 결합되어, 반건식 반응기를 지지한다. 그리고, 상기 반건식 반응기(4)의 둘레에는 백필터(10)가 내장된 백필터 하우징(9)이 설치되어 있다. 상기 백필터 하우징(9)의 상부는 밀폐된 형태로 반건식 반응기(4)를 감싸도록 구성되어 있으며, 하부는 비산재 등의 분진을 모으기 위해 원추형의 포집호퍼(6)가 일체로 구비되어 있다. 그리고, 종래와 같이 포집호퍼(6)의 하부에는 비산재 등의 분진을 외부로 배출시키기 위한 로터리 밸브(7) 및 배출구(8)가 설치되어 있다. 또한, 반건식 반응기 내벽에 누적되는 소석회 슬러리 혹은 분진 등을 이탈시키기 위해 진동을 발생시키는 진동발생기(노커;32)가 백필터 하우징(9)을 관통하여 설치되어 있으며, 포집호퍼(6)의 하부에 설치된 로터리 밸브(7) 및 배출구(8) 주변에는 수분응축을 방지하기 위한 전기히터(도시되지 않음)가 설치되어 있다.
백필터 하우징(9)의 상부에는 백필터(10)를 통과한 배출가스를 굴뚝을 통해배출시키기 위한 배출관(14)이 연결되어 있으며, 상기 배출관(14)의 후단에는 아이디 팬(15)이 설치되어 있어, 이를 통해 배출가스를 강제 이동시킨다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 반건식 반응기와 백필터에서의 배출가스의 처리 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
반건식 반응기(4)의 상부를 통해 소각로로부터 유입된 배출가스는 스프레이 노즐(5)을 통해 50～80㎛의 미세입적으로 분무된 소석회 슬러리와 결합하여 1차 처리되며, 이렇게 1차 처리에 사용된 소석회 슬러리 중 큰 입자는 하부로 떨어져 백필터 하우징(9)의 하부에 있는 포집호퍼(6)에 누적되게 된다. 그리고, 1차 처리과정에서 처리되지 않은 유해가스, 비산재 및 반건식 반응기에서 분무된 소석회 건조생성물 중 미세 입자물질은 공기흐름을 타고 상부로 이동되게 된다. 이렇게 이동된 잔류 유해가스와 입자물질은 백필터(10)에 의해 필터링되어 2차 처리 과정을 거치게 된다. 백필터(10)는 다수의 원통 모형의 필터와 이를 지지하는 케이지 및 벤츄리로 구성되어 있으며, 입자상을 포함한 가스가 필터를 통과하면서 백 표면에 포집되고, 포집된 백필터에는 일정두께의 포집 분진층이 형성된다. 포집 분진층에는 1차 처리과정에서 분사된 미반응 건조 소석회가 유해물질과 추가로 반응하게 되어 입자상 오염물질과 미량 가스상 물질을 동시에 제거하게 된다. 이렇게 백필터(10)를 통해 2차 처리된 배출가스는 배출관(14)을 통해 배출된다. 한편, 진동발생기(32)는 반건식 반응기(4)를 주기적으로 타격하여 반건식 반응기 내벽에 붙은 소석회 슬러리를 제거하며, 백필터 하우징(9)의 하부에 설치된 다른 진동발생기(도시되지 않음)도 주기적으로 진동을 발생시켜, 포집호퍼(6)에 누적되는 분진 및 소석회 슬러리가 비산재 배출구(8) 방향으로 흘러내려 배출되도록 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 반건식 반응기와 백필터를 일체화함으로써, 소각설비의 설치 면적을 줄일 수 있고, 반건식 반응기의 외부에 별도의 단열처리를 할 필요가 없으며, 유입된 배출가스의 온도손실이 적어 배출가스의 재가열에 따른 에너지 소비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 누적되는 소석회 슬러리 혹은 분진을 제거하는 등의 유지관리가 용이하다. 또한, 본 발명에 의하면 반건식 반응기와 백필터를 거치는 동안의 외부 열손실을 줄일 수 있어, 반건식 반응기로 유입되는 가스의 온도를 약 200℃ 까지 낮추더라도 백필터에서의 가스 온도를 약 160℃정도 유지할 수 있기 때문에, 백필터에 수분이 응축되는 것을 방지하면서도 산성가스의 제거효율을 향상시킬 수 있다.
Claims (4)
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- 소각로로부터 배출되는 배출가스를 처리하기 위한 장치에 있어서,상기 소각로와 연결되는 배출가스 유입관이 상부 중앙에 설치되고, 폐쇄된 그 상부의 둘레에는 소석회 슬러리 등의 흡수제를 분무하기 위한 노즐이 일정 각도로 경사지게 설치되며, 지지부재에 의해 그 하부가 개방된 형태로 유지되는 반건식 반응기; 및상기 반건식 반응기를 감싸는 형태로 그 외측 둘레에 일정 간격을 두고 설치되는 원통형 형상으로, 상기 반건식 반응기의 외측벽과의 사이에는 백필터가 설치되어, 상기 반건식 반응기의 하부 개방된 부분을 통해 유입된 배출가스를 필터링하여 상기 백필터 상부에 설치된 배출관을 통해 배출하고, 처리과정을 통해 누적된 비산재와 소석회 슬러리 건조물을 외부로 배출하기 위해, 원통 형상의 하부에는 포집 호퍼가 일체로 형성되며, 상기 포집 호퍼의 저부에는 배출구가 설치되고, 상기 배출구에는 입자상 반응물을 외부로 배출하기 위한 로터리 밸브가 설치된 백필터 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 배출가스 처리장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 백필터 하우징을 관통하여 상기 반건식 반응기의 하부 외벽에 맞닿도록 설치되어 상기 반건식 반응기의 내벽에 붙은 소석회 슬러리를 제거하기 위해 진동을 발생시키는 진동발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배출가스 처리장치.
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