KR100375198B1 - 배출가스의처리방법 - Google Patents

Abstract

배출가스 처리를 위한 분말 반응제를 적절하게 분무할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 연소나 가열에 수반하여 배출되는 배출가스 중의 유해물질을 제거하기 위해서, 분말 반응제로서 분말 염기성 흡수제와 분말 흡착제를 배출가스 중에 분무하는 방법에 있어서, 분말 흡착제로서 활성탄과 조제의 혼합물을 사용한다. 분말 염기성 흡수제, 예를 들면 소석회는 소석회 공급장치 (6)로부터, 그리고 분말 흡착제는 혼합물 공급장치 (7) 에서 활성탄과 조제가 혼합된 후에 이 혼합물 공급장치 (7) 로부터 각각 연도 (5) 로 공급된다.

Description

배출가스의 처리방법{METHOD OF TREATING EXHAUST GAS}

도시 쓰레기나 산업 폐기물을 소각로 등에서 소각 처리할 때 배출되는 연소 배출가스나, 금속정련공장 등에서 가연성의 부착물을 포함하는 스크랩을 예열 또는 용해할 때 배출되는 배출가스에는, 매진, 염화수소 등의 산성가스, 질소 산화물, 수은 등의 중금속, 다이옥신류 및 그의 전구(前驅)물질 등, 다양한 유해물질이 포함되어 있다.

(A) 소각로 등으로부터 배출되는 매진, 산성가스, 수은, 다이옥신류 등의 유해물질을 포함하는 연소 배출가스의 처리방법으로서 몇가지 방법이 종래 개시되어 있다.

예를 들면, 일본 공개특허공보 평5-31323 호에 개시된 방법은 분말 활성탄을 소석회와 혼합하지 않고, 활성탄 등의 흡착제와 소석회 등의 염기성 흡수제를 별개의 공급수단에 의해 집진기 입구의 연도 (煙道) 에 불어넣는 것으로 하고 있다. 상기 활성탄은 배출가스중의 수은 등의 중금속을 흡착함과 함께 다이옥신 등의 유해한 유기염소 화합물도 함께 흡착한다. 이들 유해물질을 흡착한 활성탄은 하류에 설치된 백 필터 등의 집진기에 의해 포집되고, 배출가스로부터 제거된다. 또, 일반적으로 연소 배출가스 중에는 염화수소 등 산성성분이 포함되어 있는데, 이 산성성분은 배출가스중에 분무된 상기 염기성 흡수제에 의해 제거된다.

또, 일본 공개특허공보 평7-204432 호는 소석회와 활성탄을 동일 사일로(silo) 내에 혼합 저장하고, 하나의 공급수단에 의해 소석회와 활성탄의 혼합물을 연도에 불어넣는 것으로 하고 있다.

그러나 전자 (일본 공개특허공보 평5-31323 호) 의 방법에서는 소석회와 활성탄이 별개의 공급수단으로 연도에 공급되기 때문에, 연도에서 반송되는 과정에서나 집진기 내에서 소석회와 분말 활성탄이 충분히 혼합되지 않는다. 따라서 백필터 등의 여과집진과정에서 여과포 표면에서 충분히 균일하게 활성탄이 분산하지 않기 때문에, 활성탄에 의한 수은이나 다이옥신류의 흡착제거효과가 작아지는 경향에 있다.

그런데 일반적으로 활성탄 등의 탄소계 분체는 가연성이고, 가연성 휘발분이 많은 경우에는 정전기 등의 영향에 의해 발화나 분진폭발의 위험성이 존재한다. 충분히 부활(賦活)하거나 휘발분을 제거한 양질의 활성탄의 경우에는 분진폭발의 가능성은 현저히 작지만, 발화원의 유무나 조작 조건에 따라서는 발화나 분진폭발의 가능성이 아주 없다고는 말할 수 없다.

이 점을 고려하면, 활성탄이 소석회 등과 미리 혼합되어 있지 않고 활성탄 단독으로 분무되기 때문에, 활성탄 사일로 안에서나 분무과정에서 발화나 분진폭발의 위험성이 충분히 저감되어 있지 않은 점에서 충분하다고는 말할 수 없다.

후자 (일본 공개특허공보 평7-204432 호) 의 방법에서는, 소석회와 분말 활성탄은 사일로 안이나 사일로 투입전에 미리 혼합되기 때문에, 효과적인 양자의 혼합은 행해지지만, 혼합물을 하나의 공급수단에 의해 분무하기 때문에, 분말 활성탄 및 소석회의 취입(吹入)량을 단독으로 조정할 수 없다. 즉, 산성가스 제거를 위한 소석회 공급량을 증가시키면, 동시에 활성탄의 취입량이 증가하여 필요 이상의 활성탄을 소비하거나, 반대로 활성탄 취입량을 증가시키는 경우에는 소석회의 공급량이 증가하여 헛되이 소석회를 소비한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 배출가스 처리를 위한 분말 반응제를 적절하게 분무할 수 있는 방법을 제공하는 것을 제 1 목적으로 하고 있다.

(B) 또, 상술한 유해물질 중, 다이옥신류나 그의 전구물질 등의 유기 할로겐 화합물에 관해서는, 반드시 충분하게 저감될 수 있지는 않은 것이 현상이다. 최근 소각로 등으로부터 발생하는 독성이 강한 다이옥신류의 대기 방산이 사회적인 문제가 되고 있다. 그리고 후생성은 평성 2 년 (1990 년) 에 다이옥신류 발생방지 등 가이드라인을 쓰레기 소각장에 적용하는 사태에 이르고, 더욱이 현재로서는 이 가이드라인을 더욱 강화하는 움직임이 있다.

이들 배출가스중에 포함되는 유해물질을 저감시키는 방법으로서, 그 발생을 억제하는 방법과 발생한 유해물질을 제거하는 방법이 있고, 전자에는 700℃ 로부터 1000 ℃ 에 달하는 노 내의 온도관리나 연소용 공기관리에 의해 불완전 연소를 피하는 등의 연소관리에 의한 발생억제, 배출가스의 급냉에 의한 다이옥신류 재합성 억제 등이 있고, 후자에는 촉매에 의한 흡착· 산화분해, 흡착제에 의한 흡착 제거 등이 있다. 그리고 이들 방법은 일반적으로 병용된다.

종래, 상술한 일본 공개특허공보 평5-31323 호에는, 배출가스를 120 ℃ ∼ 200 ℃ 로 냉각시키고, 분말형상 활성탄을 분무하여 중금속이나 유기 할로겐 화합물을 흡착시키고, 추가로 염기성 흡수제를 건식으로 분무하여 산성성분을 흡착시키고, 이들 흡수제를 매진과 함께 집진하여 유해물질을 제거하는 방법이 개시되어 있다. 또, 상술한 일본 공개특허공보 평7-204432 호에는 배출가스를 220 ℃ ∼ 230 ℃ 로 냉각시키고, 소석회와 활성탄의 혼합물을 불어넣는 방법이 개시되어 있다.

그러나 이들 방법은 배출가스의 처리방법이나 분무방법을 한정하는 것으로, 활성탄 등의 흡착제는 처리정도에 준하여 일정량을 분무하며, 흡착제의 분무량을 제어하는 방법은 아니다.

흡착제의 분무량 제어에 대해서는, 쓰레기 소각로의 배출가스 중의 CO 농도를 다이옥신류의 지표물질(指標物質)로서 검지하고, CO 농도가 높을 때 흡착량을증가시키고 낮을 때 줄이는 방법이 행해지고 있다. 이 방법을 도 12 를 사용하여 설명한다.

도 12 에서 소각로 (21) 로부터의 배출가스는 보일러 (22) 에서 보일러용수에 열을 가하고, 또한 냉각장치 (23) 에서 냉각되고, 냉각 후 소석회 공급장치(26) 로부터의 분말 소석회 및 흡착제 공급장치 (27) 로부터의 분말 흡착제가 분무된다. 그 후, 배출가스는 집진기 (24) 에서 제진되고 굴뚝 (25) 으로부터 배기된다. 흡착제의 분무량은 흡착제 분무량 제어수단 (28) 에 의해 제어되는데, 흡착제 분무량 제어수단 (28) 은 측정기 (35) 에 의해 집진기 (24) 의 하류에서 측정되는 배출가스 유량과 CO 농도의 측정치를 받아 제어량을 연산하고, 이것을 흡착제 공급장치 (27) 에 지시한다.

CO 농도를 지표로 하는 것은, 다이옥신류 농도의 측정에는 통상 배출가스 시료 채취에 4 시간 정도를 필요로 하기 때문이다. 즉, 다이옥신류의 측정은 순간에 또는 연속적으로 측정할 수 없어서, 다이옥신류와 일정한 상관이 있다고 일반적으로 말하고 있는 CO 농도를 검지하여 흡착제의 배출가스로의 취입량을 제어하는 것이다.

그러나 상기의 일본 공개특허공보 평5-31323 호 및 일본 공개특허공보 평7-204432 호에 기재된 기술에서는 시시각각 변동하는 소각로의 변동에 따른 흡착제 분무량의 제어가 행해지고 있지 않기 때문에, 다이옥신류를 효과적으로 배출가스로 부터 제거할 수 없는 문제점이 있었다.

또, 배출가스 중의 CO 농도를 지표로 하는 방법에서는, 배출가스 중의 다이옥신류 농도와 CO 농도의 상관은 한정된 조건하에서만 인정되고, CO 농도가 증가해도 다이옥신류 농도가 증가하지 않는 경우도 있어 헛되이 흡착제를 소비한다는 것이 판명되었다.

즉, 본 발명자들의 상세한 연구에 의하면, 배출가스 중의 CO 농도가 높아 100 ppm 이나 되는 경우에는 다이옥신류 농도와의 상관은 보였으나, 최근 연소관리가 진행되어 개선된 대형 소각로 등에서는 CO 의 배출농도가 예를 들면 10 ppm 정도로 낮고, 이와 같은 저농도의 범위에서는 CO 농도와 유기 할로겐 화합물을 대표하는 다이옥신류 농도의 상관은 보이지 않는다.

도 11 은 최근의 쓰레기 소각로 배출가스 중의 CO 농도와 다이옥신류 농도를 동시에 측정한 결과이다. 여기서 CO 농도를 횡축으로 나타내고, 다이옥신류 농도를 종축으로 나타내고, 이들의 대응을 나타낸 것이다. CO 농도가 0 ∼ 30 ppm의 범위에서는 양자 사이에 상관은 보이지 않는다.

또한 CO는 불완전 연소시에 발생하는데, 불완전 연소를 일으키는 조건은 언제나 다르다. 그 조건에는 연료에 대해 산소량이 부족한 경우와 충분한 연소온도가 유지되지 않는 경우가 있다. 예를 들면, 쓰레기 소각로에서는 타기 쉬운 쓰레기가 연소대(燃燒帶; combustion zone)에 운반되어 온 경우 등, 쓰레기량에 대해 연소용의 공기량이 상대적으로 저하되는 등으로 연소온도는 충분히 높음에도 불구하고, 산소농도가 과소 (이하, 고온에서 산소과소상태라고 칭함) 가 되어 불완전 연소를 유발하고, 고농도의 CO 가 배출된다. 그러나 이 고온에서 산소과소상태에서는 다이옥신류의 발생은 비교적 적다.

한편, 쓰레기의 연소속도가 빠르고 연소대의 쓰레기량이 부족하거나, 건조 불충분한 쓰레기가 운반되거나 하여 발열량이 급감한 경우 등은 연소온도의 급격한 저하를 일으키고, 연소량에 대해 공기량이 과다하게 된다 (저온에서 산소과다상태라고 칭함). 이 경우도 불완전 연소를 유발하고 고농도의 CO 가 배출된다. 그리고 이 저온에서 산소과다상태에서는 다량의 다이옥신류가 발생한다. 또, CO 농도가 그다지 높지 않아도 다이옥신류가 발생하고 있는 경우도 있다.

이와 같이 CO 농도와 다이옥신류 농도 사이에 상관이 있다는 전제에 문제가 있다. 이에 더하여, CO 농도의 측정은 제진이전의 공정에서 행하는 것은 곤란하고, 제진후의 배출가스에 대하여 행해진다. 이 때문에 CO 농도의 측정결과가 얻어졌을 때에는 흡착처리 후 이미 10 분 가까운 시간이 경과하고 있다. 즉, CO 농도의 측정결과에 의하여 유해물질 흡수제의 양을 제어하면 시간 지연을 수반한 피드백 제어가 되지 않을 수 없다. 그 때문에 연소상태의 변화에 따라가지 못하는 경우가 있고, 충분히 낮은 농도까지 다이옥신류를 저하시키는 것이 곤란했다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서, 발생하는 다이옥신류로 대표되는 유기 할로겐 화합물과 상관이 깊은 배출가스 온도나 보일러수 증발량을 측정하고, 또 시간의 지연 없이 흡착제의 제어를 적정하게 행하여, 효율적으로 또 충분히 낮은 농도까지 유기 할로겐 화합물을 제거하는 것을 제 2 목적으로 하는 것이다.

(C) 또한 상술한 유해물질 중, HCl 이나 SOx 등의 산성성분은 공해방지의 관점에서, 대기오염 방지법 등에 의해, 그 배출농도의 상한이 정해지거나 총량 규제가 실시되고 있다.

쓰레기 소각시설 등의 청소공장에서는, HCl 이나 SOx 등의 산성성분을 제거한 후 배출가스를 방출하는 것이 의무화되어 있고, 소석회나 소다류의 염기성 흡수제를 배출가스에 분무하여 중화시키고, 집진기에서 매진과 함께 배출가스로부터 제거하고 있다. 가열로나 소각로에서는 노 내 온도가 700 ℃ ∼ 1800 ℃ 이고, 이들 고온가스는 집진기의 작동에 적당한 온도 120 ∼ 300 ℃ 까지 냉각된 후 제진된다.

한편, 고온 배출가스의 열 에너지를 회수하기 위해서, 발전용의 보일러를 통과시키고, 그 후 냉각처리를 행하는 것도 행해지고 있다. 예를 들면, 기술한 일본 공개특허공보 평5-31323 호에는 보일러수의 증발에 배출가스를 이용하여 120 ℃ ∼ 200 ℃ 로 냉각시키고, 염기성 흡수제를 건식으로 분무하여 산성성분을 흡수시키고, 이들 흡수제를 매진과 함께 집진하여 제거하는 방법이 개시되어 있다.

또, 염기성 흡수제를 작용시키는 방식에는 염기성 흡수제를 분말로 분무하는 건식법과 수용액으로 분무하는 습식법이 있으며, 예를 들면, 일본 특허공고공보 소 63-65368 호에는 염기성 흡수제의 수용액을 분무하고, 집진하기 전에 배출가스의 온도를 노점 이상으로 높여 중화 생성염을 석출시키고, 이것을 집진하는 방법이 기재되어 있다.

종래, 산성성분의 배출농도를 억제하기 위해서, 단지 일정량의 흡수제 분무가 행해지고 있는 경우와 처리후의 배출가스 중의 산성성분 농도에 기초하여 분말흡수제의 분무량을 피드백 제어하는 경우가 있다. 후자의 제어계를 도 24 에 나타낸다. 소각로 (41) 로부터 나온 배출가스는 보일러 (42) 에서 열을 제공하고, 냉각장치 (43) 를 통과하며, 집진기 (44) 에서 매진이나 사용된 흡수제가 제거되고, 굴뚝 (45)으로부터 방출된다.

염기성 흡수제의 분무는 냉각장치 (43) 안이나 또는 냉각장치 (43) 와 집진기 (44) 사이에서 흡수제 공급장치 (46) 에 의해 행해진다. 흡수제 공급장치(46) 는 분무량 제어수단 (47) 의 지시에 의해 흡수제를 공급하는데, 분무량 제어수단 (47) 은 HCl 농도계 (54) 의 측정을 이용하여 분무량을 연산하고 지시한다.

즉, 소석회 등 분말 염기성 흡수제를 분무하여 백 필터 등에서 집진처리한 후의 굴뚝 입구에서의 배출가스 중 산성성분 농도가 소정의 값을 초과하는 경우에는 흡수제 분무량을 증가시키고, 소정의 값을 밑도는 경우에는 흡수제 분무량을 일정 또는 감소시키는 조작을 연속적으로 행하여 산성성분 배출농도를 규제치 이하로하는 제어방법이다.

상기의 종래방법 중, 일정량의 흡수제를 분무하는 방법에서는 산성성분 발생량의 변동에 대응한 분무가 행해지지 않고, 제거 처리후의 산성성분 농도에 큰 편차가 생기고, 산성성분 발생량이 과다할 때에는 장시간 규제 농도를 초과하는 것이나 반대로 산성성분 발생량이 과소할 때 소석회를 헛되이 많이 소비한다는 문제가 생기고 있다.

또, 처리후의 산성성분 농도를 검지하여 염기성 흡수제 분무량을 제어하는 방법에서도, 시간이 지연된 피드백 제어가 되고, 제어의 효과가 작다는 문제를 갖고 있다. 즉, 산성성분을 측정하는 지점이 산성성분이 발생하는 소각로 출구등 배출가스의 상류측 지점이 아니라 제진장치보다도 하류가 되고, 피드백 제어가 되지 않을 수 없다.

제진장치보다도 상류, 예를 들면 보일러 출구 등 제거 처리전의 배출가스 중 산성성분 농도를 측정하여 염기성 흡수제의 분무량을 설정하는 방법을 생각할 수 있는데, 집진 처리전의 배출가스에서는 매진 함유량이 많아 장기간 연속해서 샘플링하는 것이 프로브(probe)의 눈막힘 등에 의해 곤란하다.

이에 더하여, 산성성분 농도의 측정에 장시간을 요하는 것도 문제이다. HCl 을 대표로 하는 배출가스 중의 산성성분은 통상 이온 전극 방식 등 샘플 배출가스를 흡수액에 흡수시키고, 이 액중의 농도를 측정하여 배출가스 중의 농도로 환산하는 방식인 연속 분석계에 의해 측정되는데, 이 방식은 일반적으로 응답시간이 길고, HCl 이 일시적으로 많이 발생했을 때에도 예를 들면 10 분 늦게 측정치가 지시되고, 더욱이 예민한 변동이 완만한 변동이 되어 표시된다.

이들로부터, 배출가스 중의 산성성분의 농도를 측정하고 나서 염기성 흡수제 분무량을 제어하는 방법에서는, 필요한 염기성 흡수제 분무량을 적정하게 분무할 수 없고, 헛되이 염기성 흡수제가 소비되거나 시간이 지연된 분무에 의해 처리후의 HCl 농도가 크게 맥동하는 등, 일정치 또는 일정치 이하의 제어가 곤란했다.

본 발명은 이상에 서술한 문제를 해결하기 위해서, 발생하는 산성성분과 상관이 깊은 배출가스 온도나 보일러수 증발량을 측정함으로써 염기성 흡수제 분무의 피드포워드 제어를 행하고, 효율적이고 안정하게 배출가스 중의 산성성분을 제거하는 것을 제 3 목적으로 한다.

본 발명은 도시 쓰레기 소각시설, 가연성 폐기물 처리시설 그 외의 연소장치에서 연소공정에 수반하여 배출되는 유해물질을 포함하는 배출가스나, 금속정련공장 등에서 가열공정에 수반하여 배출되는 유해물질을 포함하는 배출가스의 무해화 처리방법에 관한 것이다. 상세하게는, 염기성 흡수제나 흡착제인 분말 반응제를 사용하여 유해물질을 제거할 때의 분말 반응제의 분무방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 흡착제를 분무하여 배출가스중에 포함되는 유해물질인 다이옥신류 등의 유기 할로겐 화합물을 제거할 때, 흡착제 분무량을 제어하는 배출가스의 처리방법에 관한 것이다. 또한, 더욱 상세하게는, 염기성 흡수제를 분무하여 배출가스중에 포함되는 유해물질인 산성성분을 제거할 때, 흡수제 분무량을 제어하는 배출가스의 처리방법에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태로서 쓰레기 소각 처리시설에 채택한 경우의 형태를 나타낸 도이다.

도 2 는 본 발명과의 비교를 위한 종래방법에 의한 흡착제와 소석회 분무방법의 일례를 나타낸 도이다.

도 3은 분말 활성탄 분무량과 다이옥신류 농도의 관계를 나타내고, 본 발명의 실시예와 비교예를 비교한 도이다.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태를 설명하기 위한 쓰레기 처리시설의 개요를 나타낸 도이다.

도 5 는 노 출구 온도 또는 배출가스 중 CO 농도와 다이옥신류 농도의 관계를 나타낸 도이다.

도 6 은 노 출구 온도와 보일러 출구 다이옥신류 농도의 관계를 나타낸 도이다.

도 7은 노 내 온도, 노 출구 온도, 보일러의 패스 온도 및 보일러수의 증발량의 관계를 나타낸 도이다.

도 8 은 노 출구 온도의 표준편차와 보일러 출구 다이옥신류 농도의 관계를 나타낸 도이다.

도 9 는 분말 활성탄의 분무량과 굴뚝 입구의 다이옥신류 농도의 관계를 나타낸 도이다.

도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태를 종래예와 비교하여 표로서 나타낸 도이다.

도 11 은 배출가스 중의 CO 농도와 다이옥신 농도의 관계를 나타낸 도이다.

도 12 는 종래의 배출가스 처리방법을 설명하기 위한 쓰레기 처리시설의 개요를 나타낸 도이다.

도 13 은 본 발명의 제 3 실시형태를 설명하기 위한 쓰레기 소각 처리시설에서의 제어계의 개념도이다.

도 14 는 노 출구 온도와 보일러 출구 HCl 농도의 관계를 나타낸 도이다.

도 15 는 노 출구 온도와 보일러 출구 HCl 농도의 상관을 나타낸 도이다.

도 16 은 배출가스 온도의 각 측정위치에서의 측정치 및 보일러수의 증발량의 관계를 나타낸 도이다.

도 17 은 소석회 당량비와 HCl 제거율의 관계를 나타낸 도이다.

도 18 은 제 3 실시형태에 사용한 쓰레기 소각 처리시설에서의 제어계의 개념도이다.

도 19 는 실시예 4 에서 얻어진 굴뚝 입구에서의 배출가스 중 HCl 농도의 변화를 나타낸 도이다.

도 20 은 실시예 5 에서 얻어진 굴뚝 입구에서의 배출가스 중 HCl 농도의 변화를 나타낸 도이다.

도 21 은 비교예 5 에서 얻어진 굴뚝 입구에서의 배출가스 중 HCl 농도의 변화를 나타낸 도이다.

도 22 는 비교예 6 에서 얻어진 굴뚝 입구에서의 배출가스 중 HCl 농도의 변화를 나타낸 도이다.

도 23 은 HCl 제거율, 소석회 소비량 및 그 외의 조건을 일람한 도이다.

도 24 는 종래의 연소 배출가스 처리방법의 제어계 개념도이다.

본 발명은 이들 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이하의 특징을 갖고있다.

먼저, 본 발명에 의하면, 상기 제 1 목적은 연소나 가열에 수반하여 배출되는 배출가스 중의 유해물질을 제거하기 위해서, 분말 반응제로서 분말 염기성 흡수제와 분말 흡착제를 배출가스 중에 분무하는 방법에 있어서, 분말 흡착제로서 활성탄과 보조제(補助劑)의 혼합물을 사용하는 것으로 하는 제 1 발명에 의해 달성된다.

이러한 본 발명의 방법에서 바람직하게는, 분말 염기성 흡수제로서, 소석회, 탄산칼슘, 생석회, 도로마이트(doromite)로부터 선택된 적어도 하나가 사용된다.

또한, 보조제로서 소석회 등의 알칼리제, 규조토, 도로마이트 분말 등의 박리제, 분말형상의 촉매로부터 선택된 적어도 하나가 사용된다.

분말 반응제로서, 분말 염기성 흡수제와 활성탄과 보조제의 혼합물로 이루어지는 분말 흡착제 두 가지를 사용하기 때문에, 활성탄만 있는 경우의 발화나 분진폭발의 가능성을 보조제와의 혼합에 의해 회피할 수 있는 이점과, 소석회 및 활성탄의 각각 필요량에 맞춰 분무량을 조정할 수 있는 이점과, 활성탄과 보조제가 미리 충분히 혼합되어 있음으로써 집진기에서의 백 필터 여과포 표면에서 활성탄의 균일한 분산에 의해 접촉효율이 향상되어 여과집진의 과정에서 효율적으로 수은이나 다이옥신류를 흡착 제거할 수 있는 이점이 동시에 얻어진다. 즉, 분진폭발의 위험이 없고, 수은이나 다이옥신류의 높은 제거효과를 달성할 수 있고, 소석회나 활성탄의 헛된 소비를 억제하는 것이 가능해진다.

보조제를 사용하여 활성탄과의 혼합물로 함으로써 활성탄이 희석되고, 활성탄에 의한 발화나 분진폭발의 위험성이 저감될 수 있다. 보조제로서 소석회 등의 분말 염기성 흡수제를 사용하는 경우에는, 알칼리제가 배출가스 중의 산성성분을 중화하기 때문에 배출가스를 보다 효과적으로 정화할 수 있다. 보조제로서 규조토 등의 박리제를 사용하면, 후속단계인 백 필터 여과포 표면의 퇴적 더스트에 의한 압력손실의 증가를 방지할 수 있다. 보조제로서 분말형상의 촉매를 사용하면, 배출가스 중의 다이옥신류 등의 제거효과가, 활성탄의 효과에 더해, 더욱 상승한다. 이들 보조제를 복수 사용함으로써 여기에서 서술한 효과가 상승적으로 얻어진다.

활성탄과 보조제의 혼합물은, 활성탄의 중량비율로 20 ∼ 80 %가 되도록 미리 혼합한 것이 사용되는 것이 바람직하다.

활성탄과 소석회의 혼합물에서의 활성탄의 중량비율을 20 ∼ 80 % 로 하기 때문에, 활성탄만 있는 경우의 발화나 분진폭발의 위험성을 피할 수 있고, 필요한 활성탄 및 소석회의 분무량 조정을 안정하게 행할 수 있게 된다.

혼합물중의 활성탄의 중량비율을 20 % 이하로 한 경우, 활성탄의 소정 분무량을 달성하고자 하면, 혼합물 전체의 분무량을 증가시키는 것이 되고, 과잉 소석회 등의 보조제를 분무하여 보조제가 과잉으로 소비되게 되기 때문에 바람직하지 않다. 80 % 이상으로 하면, 활성탄이 소석회와의 혼합되어 희석되는 것에 의한 발화나 분진폭발의 위험성을 회피하는 효과가 적어지고, 활성탄에 포함되는 휘발분이나 정전기 등을 원인으로 하는 발화나 분진폭발의 위험성이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.

상기 활성탄으로서는 야자껍질계(coconut husk-based), 토탄계(peat-based),목탄계(chacoal-based) 등이 있는데 모두 사용가능하다.

이러한 제 1 발명에 의하면, 분말 반응제로서 소석회 등의 분말 염기성 흡수제와 분말 흡착제를 사용하고, 이 분말 흡착제로서 활성탄과 보조제의 혼합물을 사용하기 때문에, 활성탄만 있는 경우의 착화나 분진폭발의 가능성을 보조제와의 혼합에 의해 회피할 수 있는 이점과, 소석회 및 활성탄의 각각 필요량에 맞춰 분무량을 조정할 수 있는 이점과, 활성탄과 보조제가 미리 충분히 혼합되어 있음으로써 집진기의 백 필터 여과포 표면에서 활성탄의 균일한 분산에 의해 접촉효율이 향상되어 여과집진의 과정에서 효율이 좋게 수은이나 다이옥신류를 흡착 제거하는 이점이 동시에 얻어진다. 즉, 분진폭발의 위험이 없고, 수은이나 다이옥신류의 높은 제거효과를 달성할 수 있고, 소석회나 활성탄의 헛된 소비를 억제하는 것이 가능해진다.

발명자들의 연구에 의하면, 상술한 제 2 목적의 달성에 관해서는 유기 할로겐 화합물이 생성되거나 또는 분해되는 조건으로 온도나 산소가 있으며, 상당한 고온에서는 분해가 촉진되지만, 온도가 내려가면 재합성이 행해지는 등 복잡하다. 그러나 일정한 조건에서의 연소에 있어서는, 배출가스 중의 유기 할로겐 화합물 농도와 배출가스 온도 사이에 깊은 상관이 있다는 것을 발견하고, 하기의 발명을 이루게 되었다.

즉, 상기 제 2 목적은 연소나 가열에 수반하여 배출되는 배출가스를 120 ∼ 300 ℃ 로 냉각한 후, 흡착제를 분무하여 배출가스 중의 유기 할로겐 화합물을 제거하는 방법에 있어서, 배출가스가 냉각처리되기 이전에 그 온도 (이하, 상류온도라고 칭함) 를 측정하고, 이 측정치에 기초하여 상기 흡착제의 분무량을 제어하는 것으로 하는 제 2 발명에 의해 달성된다.

배출가스 중의 유기 할로겐 화합물 농도와 배출가스 온도 사이에 깊은 상관이 있다. 또한 배출가스는 소각로 안으로부터 그 출구를 통과하여 보일러에서 열교환을 행하고 그 후 냉각처리 되는데, 연소상태를 파악하기 위해서는 냉각처리가 되기 이전에 상류측 온도를 측정하고, 이 온도가 적절한지 아닌지 또는 온도의 변동이 적절 범위내인지 아닌지 등을 판단하고, 그 측정치에 기초하여 흡착제의 첨가량을 제어한다. 온도측정은 배출가스로의 흡착제 분무보다 수 초 ∼ 수 10 초 상류측에서 행해지기 때문에, 분무량을 피드포워드 제어 할 수 있다.

이 제 2 발명에 있어서는, 상기 온도의 측정치가 기준치를 밑도는 경우에 그 정도에 따라 상기 흡착제의 분무량을 증가시키고, 기준치를 윗도는 경우에 그 정도에 따라 상기 흡착제의 분무량을 감소시킬 수 있다.

상류온도의 측정치와 배출가스 중의 유기 할로겐 화합물 농도의 상관에 대해서는 상류온도가 낮을수록 유기 할로겐 화합물 농도가 높아진다. 이 때문에 상류온도의 기준치를 정해두고, 이 기준치를 측정치가 밑도는 경우 그 밑도는 정도에 따라 흡착제의 분무량을 증가시키고, 반대로 윗도는 경우에 감소시킨다. 이에 의해, 배출가스 중의 유기 할로겐 화합물의 양에 따라 분무량을 제어하게 되고, 효율이 좋게 유기 할로겐 화합물을 제거할 수 있다.

또, 상기 제 2 발명에 있어서는, 상기 온도 측정치의 표준편차를 구하고, 표준편차가 기준치를 윗도는 경우에 그 정도에 따라 상기 흡착제의 분무량을 증가시키고, 기준치를 밑도는 경우에 그 정도에 따라 상기 흡착제의 분무량을 감소시킬 수 있다.

배출가스 중의 유기 할로겐 화합물 농도는 유기 할로겐 화합물의 생성, 분해 및 재합성의 결과이고, 상술한 바와 같이 온도와의 상관이 있는데, 이 외에 온도변화와의 상관도 보인다. 즉, 온도가 변동하는 경우에도 유기 할로겐 화합물은 증가한다. 배출가스 온도 측정치의 표준편차가 크면 온도의 변동이 크기 때문에, 그 크기에 따라 흡수제의 분무량을 증가시키고, 반대로 표준편차가 작으면 분무량을 감소시킨다. 표준편차의 대소 판단은 기준치를 정해두고 이것을 기준으로 하여 행한다.

또, 상기 제 2 목적은 상기 제 2 발명을 대신하여, 배출가스의 현열을 보일러수의 증발에 이용한 후, 배출가스에 흡착제를 분무하여 배출가스 중의 유기 할로겐 화합물을 제거하는 방법에 있어서, 보일러수의 증발량을 측정하고, 이 증발량에 기초하여 상기 흡착제의 분무량을 제어하는 것으로 하는 제 3 발명에 의해서도 달성된다.

도시 쓰레기나 산업 폐기물의 소각로, 대형 스크랩 가열로 등에서는 배출가스의 현열을 보일러 발전에 이용하는 것이 행해지고 있는데, 이들 노에서는 보일러수의 증발량이 측정되고 있고, 이 증발량에 기초하여 흡착제의 분무량을 제어할 수 있다. 배출가스 온도와 보일러수의 증발량은 매우 깊은 상관이 있고, 따라서 보일러수의 증발량 역시 배출가스 중의 유기 할로겐 화합물 농도와의 사이에 깊은 상관이 있기 때문이다. 배출가스 온도 측정의 경우와 동일하게, 증발량에 의해 분무량을 피드포워드 제어할 수 있다.

제 3 발명에 있어서, 상기 증발량이 기준치를 밑도는 경우에 그 정도에 따라 상기 흡착제의 분무량을 증가시키고, 기준치를 윗도는 경우에 그 정도에 따라 상기 흡착제의 분무량을 감소시킬 수 있다.

보일러수의 증발량과 배출가스 중의 유기 할로겐 화합물 농도의 상관에 대해서는 증발량이 적을수록 유기 할로겐 화합물 농도가 높아진다. 이 때문에 증발량의 기준치를 정해두고, 이 기준치를 증발량이 밑도는 경우에 그 밑도는 정도에 따라 흡착제의 분무량을 증가시키고, 반대로 윗도는 경우에 감소시킨다. 이에 따라 배출가스 온도의 측정치에 의한 경우와 동일하게, 배출가스 중의 유기 할로겐 화합물의 양에 따라 분무량을 제어하게 되고, 효율적으로 유기 할로겐 화합물을 제거할 수 있다.

그 경우, 상기 증발량의 표준편차를 구하고, 표준편차가 기준치를 윗도는 경우에 그 정도에 따라 상기 흡착제의 분무량을 증가시키고, 기준치를 밑도는 경우에 그 정도에 따라 상기 흡착제의 분무량을 감소시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 배출가스 온도와 보일러수의 증발량은 매우 깊은 상관이 있다. 따라서 증발량의 표준편차가 크면 온도의 변동이 크기 때문에, 그 크기에 따라 흡수제의 분무량을 증가시키고, 반대로 표준편차가 작으면 분무량을 감소시킨다.

상술한 흡착제로서는, 탄소계의 다공질 분체를 사용하는 것이 가능하다.

흡착제에는 활성 알루미나, 활성탄, 활성 코크스, 소회 (素灰; crude ash),실리카겔, 산화 티타늄, 벤토나이트, 규조토 등의 분체를 사용해도 되지만, 이들 중에서도 비표면적이 크고 또 유기 할로겐 화합물의 비흡착량이 많은 탄소계의 다공질 분체를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 이 흡착제는 배출가스 중에 유해한 수은이 포함되는 경우, 이것도 동시에 잘 흡착하여 제거하는 작용이 있다.

이와 같은 제 2 및 제 3 발명에서는, 이상 서술한 바와 같이, 다이옥신류 등의 유기 할로겐 화합물의 발생과 상관도가 높은 배출가스의 노 출구 온도나 이 온도의 표준편차 또는 보일러에서의 증발량이나 이 증발량의 표준편차를 사용하여 흡착제 분무량의 제어를 행한다. 이 때문에, 유기 할로겐 화합물량의 수준에 따라 과부족없이 흡착제를 분무할 수 있음과 함께, 유기 할로겐 화합물의 발생상황을 분무에 앞서 파악하여 피드포워드 제어를 할 수 있기 때문에, 흡착제거가 효과적으로 행해진다.

이와 같이 하여, 종래 행해지고 있던 흡착제의 일정량 분무 제어나 CO 농도검지에 의한 분무량 제어에서는 달성하는 것이 곤란했던 배출가스 중의 유기 할로겐 화합물 농도의 극저하를 달성함과 함께 분무효율의 대폭적인 향상을 달성하였으며, 이 발명의 효과는 크다.

다음으로, 제 3 목적은 연소나 가열에 수반하여 배출되는 배출가스를 냉각처리에 의해 120 ℃ 내지 300 ℃ 로 냉각시키고, 염기성 흡수제를 분무하여 배출가스중의 산성성분을 제거하는 방법에 있어서, 배출가스가 냉각처리되기 이전에 이 배출가스의 온도 (이하, 단순히 상류온도라고 칭함) 를 측정하고, 이 측정치에 기초하여 상기 흡수제의 분무량을 제어하는 것으로 하는 제 4 발명에 의해 달성된다.

가열로나 연소로 등의 노 내 온도나 노 출구 온도 등에서 측정되는 배출가스의 온도는, 가열로나 소각로내의 연소상태에 따라 변화하는 배출가스 중의 성분과 마찬가지로 가열로나 소각로내의 연소상태에 따라 변화한다. 발명자들은 연소상태에 따라 변화하는 배출가스의 온도와 배출가스 중의 HCl 등의 산성성분 발생량 사이에 정(正)의 상관이 있다는 것을 발견하였다.

즉, 산성성분이 다량으로 발생하는 연소상태일 때는 배출가스 온도가 높아지고, 산성성분이 소량밖에 발생하지 않는 연소상태일 때는 배출가스 온도가 낮아진다. 그리고 배출가스는 노로부터 나오면 방열 또는 일정한 열회수에 의해 냉각되는데, 이 냉각 과정에서 그 온도는 산성가스의 발생량을 나타내는 유효한 지표가 된다. 단, 후속단계의 집진기에서의 처리온도를 조정하기 위해서 소정 온도로 냉각 처리된 후에는 이미 지표는 되지 않는다.

따라서 상류온도를 측정하고, 이 측정치에 기초하여 염기성 흡수제의 분무량을 제어하면, 배출가스 중의 산성성분의 농도에 따른 적절한 양을 분무할 수 있다. 더욱이 배출가스의 온도는 염기성 흡수제 분무보다 전의 공정에서 측정되고 또 측정치는 순간에 얻어지기 때문에, 분무량의 피드포워드 제어를 행할 수 있다.

제 4 발명에 있어서는, 상기 온도의 측정치가 기준치를 윗도는 경우에 그 정도에 따라 상기 염기성 흡수제의 분무량을 증가시키고, 기준치를 밑도는 경우에 그 정도에 따라 상기 염기성 흡수제의 분무량을 감소시키는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 냉각처리 이전의 배출가스 온도는 산성성분 농도와 정(正)의 상관이 있기 때문에, 산성성분 농도가 높을 때 염기성 흡수제의 분무량을 많게 하고, 산성성분 농도가 낮을 때 염기성 흡수제의 분무량을 적게 한다. 이때 제어량을 정하는 수법으로서, 배출가스 온도를 측정하는 위치에서의 배출가스의 기준온도를 정해두고, 측정치와 기준치의 차에 따라 제어량을 구한다. 즉, 측정치가 기준치를 크게 윗도는 경우에 염기성 흡수제의 분무량을 많이 증가시키고, 약간 윗도는 경우에는 약간 증가시키고, 측정치가 기준치를 밑도는 경우에는 분무량을 감소시킨다.

상기 제 4 발명에 있어서는, 상기 배출가스의 온도 측정치에 의한 제어방법에 더해 추가로 상기 염기성 흡수제를 분무한 후의 배출가스 중 산성성분의 농도를 검지하고, 그 농도에 기초하여 상기 염기성 흡수제의 분무량을 제어하는 방법을 병용할 수 있다.

통상은 제 4 발명의 배출가스 중 산성성분의 제거방법을 실시함으로써 방출하는 배출가스 중의 산성성분 농도를 원하는 농도 이하로 안정하게 규제할 수 있다. 그러나 어떠한 이유에서 처리후의 산성성분 농도가 규제치를 초과하는 경우가 있기 때문에, 추가로 염기성 흡수제를 분무한 후 즉, 방출직전의 배출가스 중의 산성성분 농도를 검지하고, 이에 기초하는 제어를 조합하여 행한다.

또, 제 3 목적은 상기 제 4 발명을 대신하여, 연소나 가열에 수반하여 배출되는 배출가스의 현열을 보일러수의 증발에 이용하고, 그 후 냉각처리에 의해 120 ℃ 내지 300 ℃ 로 냉각시키고, 배출가스에 염기성 흡수제를 분무하여 배출가스 중의 산성성분을 제거하는 방법에 있어서, 보일러수의 증발량을 측정하고, 이 증발량에 기초하여 상기 염기성 흡수제의 분무량을 제어하는 것으로 하는 제 5 발명에 의해서도 달성된다.

도시 쓰레기나 산업 폐기물의 소각로나 대형 스크랩 가열로 등에서는 배출가스의 열을 보일러 발전에 이용하는 것이 행해지고 있다. 이들 노에서는 보일러수의 증발량이 연속적으로 측정되고 있고, 이 증발량에 기초하여 흡수제의 분무량을 제어할 수 있다.

보일러수의 증발량은 배출가스 온도에 충실하게 거의 시간적 지연도 없이 따라가고, 배출가스 온도와 보일러수의 증발량은 매우 깊은 상관이 있다. 따라서 보일러수의 증발량 역시 배출가스 중의 산성성분 농도와의 사이에 깊은 상관이 있고, 배출가스 온도 측정의 경우와 동일하게 증발량에 의해 분무량을 피드포워드 제어 할 수 있다.

제 5 발명에 있어서는, 상기 증발량이 기준치를 윗도는 경우에 그 정도에 따라 상기 염기성 흡수제의 분무량을 증가시키고, 기준치를 밑도는 경우에 그 정도에 따라 상기 염기성 흡수제의 분무량을 감소시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 증발량은 배출가스 온도에 충실하게 추종한다. 이 때문에, 증발량에 대해서도, 배출가스 온도를 측정하여 제어하는 경우와 동일하게 기준치를 정해두고 증발량과 기준치의 차에 따라 제어량을 구한다.

나아가서 제 3 목적은 상기 증발량의 측정치에 의한 제 5 발명의 제어방법에 더하여, 상기 염기성 흡수제를 분무한 후의 배출가스 중 산성성분의 농도를 검지하고, 그 농도에 기초하여 상기 염기성 흡수제의 분무량을 제어하는 방법을 병용하는 것으로 하는 제 6 발명에 의해서도 달성된다.

통상은, 제 5 발명의 배출가스 중의 산성성분 제거방법을 실시함으로써 방출하는 배출가스 중의 산성성분 농도를 원하는 농도 이하로 안정하게 규제할 수 있다. 그러나 어떠한 이유에서 처리후의 산성성분 농도가 규제치를 초과하는 경우가 있기 때문에, 즉시 그 상태를 벗어나기 위해 염기성 흡수제를 분무한 후, 즉 방출직전의 배출가스 중의 산성성분 농도를 검지하고, 이에 기초한 제어를 조합하여 행한다.

이러한 제 4, 제 5 및 제 6 발명은 소각로 등에서의 산성성분의 발생과 깊은 관련이 있는 노 출구 온도나 보일러에서의 증발량을 염기성 흡수제의 분무량 제어에 사용하기 때문에, 피드포워드 제어를 할 수 있고, 시간의 지연 없이 발생한 산성성분량에 적정하게 대응하는 염기성 흡수제량이 분무된다. 따라서 염기성 흡수제의 헛된 소비를 피하고, 또 처리후의 안정된 산성성분 농도가 확보된다. 이에 따라 종래의 맥동이 큰 산성성분 농도의 제어를 극복하고, 간단한 방법에 의해 효율적으로 연소 배출가스 중의 산성성분의 제거를 가능하게 한 이 발명의 효과는 크다.

[제 1 실시형태]

이하, 첨부 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1 은 본 발명의 제 1 목적을 달성하기 위해, 제 1 실시형태로서 소석회와흡착제의 분무방법을 쓰레기 소각 처리시설에 채택한 경우의 실시형태를 나타낸다.

도 1 에서, 부호 (1) 은 보일러, (2) 는 감온탑(減溫塔), (3) 은 백 필터 등의 여과식 집진장치, 그리고 (4) 는 굴뚝으로 이들은 연도 (5) 에 의해 차례로 접속되어 있다.

본 발명에 있어서는, 분말 염기성 흡수제로서의 소석회를 공급하는 소석회 공급장치 (6) 와 분말 흡착제로서의 활성탄과 보조제의 혼합물을 공급하는 혼합물 공급장치 (7) 를 갖고 있다. 소석회 공급장치 (6) 와 혼합물 공급장치 (7) 는 별개의 반송로로서의 반송튜브 (8,9) 에 의해 감온탑 (2) 과 집진장치 (3) 사이에서 연도 (5) 에 접속되어 있다.

본 발명 장치에서는, 소각로 (도시하지 않음) 로부터 배출되는 연소 배출가스는 보일러 (1) 에 도입되고 열회수에 의해 250 ∼ 400 ℃ 까지 온도가 내려간다. 계속해서 배출가스는 감온탑 (2) 에 의해 백 필터 (3) 에 적당한 120 ∼ 250 ℃ 로 온도가 내려가고, 백 필터 (3) 에 도입된다. 한편, 소석회 공급장치 (6) 와 혼합물 공급장치 (7) 로부터 각각 공급되는 소석회 그리고 활성탄과 보조제의 혼합물은 반송튜브 (8,9) 를 거쳐 백 필터 (3) 입구의 연도 (5) 내로 분무되고, 백 필터 (3) 에 도입된다.

백 필터 (3) 에 도입된 유해물질을 포함하는 배출가스와 소석회 그리고 활성탄과 보조제의 혼합물은 백 필터 (3) 입구의 연도 (5) 나 백 필터 (3) 의 여과포 표면의 여과집진과정에서 충분히 접촉하고, 활성탄의 흡착 작용에 의해 배출가스에 포함되는 수은이나 다이옥신류가 제거된다. 이 때 동시에 여과집진과정에서 배출가스에 포함되는 매진은 제거되고, 소석회에 의해 HCl, SOx 등의 산성가스는 제거되기 때문에, 백 필터 (3) 에 의해 배출가스는 충분히 청정화된다. 백 필터 (3) 를 나온 후의 청정한 배출가스는 굴뚝 (4) 으로부터 대기로 배출된다.

상술한 바와 같은 본 실시형태 장치의 각부에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.

백 필터 (3) 에서 배출가스를 처리하는 온도는 200 ℃ 이하의 저온인 편이 산성가스 제거효율과 수은 및 다이옥신류의 흡착효과를 크게 하기 위해서는 바람직하다. 단, 150 ℃ 이하로 하면 산성가스의 산노점(酸露点)에 가까워지므로 장치의 부식이 발생하여 바람직하지 않기 때문에, 장치의 부식 등이 발생하지 않는 범위에서 온도를 낮게하는 것이 바람직하다.

감온탑 (2) 은 백 필터 (3) 에 적당한 배출가스 온도를 달성할 수 있으면, 다른 열회수 수단을 사용해도 되고, 생략할 수도 있다.

소석회나 활성탄과 보조제의 혼합물의 분무위치, 즉 반송튜브 (8,9) 의 접속위치는 백 필터에서 여과집진할 때, 여과포에 분무한 분체가 퇴적되면 어느 위치이어도 되고, 백 필터 (3) 입구의 연도 (5) 이어도 되고, 연도 (5) 를 통하지 않고 직접 백 필터 (3) 이어도 되고, 또한 감온탑 (2) 입구의 연도 (5) 이어도 된다. 단, 감온탑 (2) 입구의 연도 (5) 에 접속하는 경우에는 감온탑 (2) 내에서 소석회와 흡착제의 분체 혼합물이 관성력에 의해 부분적으로 낙하 손실하는 일이 있기 때문에 상대적으로 바람직하지 않고, 백 필터 (3) 에 도달하기까지의 상기 혼합물의 손실을 적게 하기 위해서는 백 필터 (3) 직전의 연도 (5) 나 백 필터 (3) 상부에직접 접속하는 것이 바람직하다.

소석회 공급장치 (6) 및 활성탄과 보조제의 혼합물 공급장치 (7) 는 분체를 저장하는 사일로, 분체를 정량적으로 잘라내는 테이블 피더 등의 정량 공급기, 공기 반송하기위한 공기를 발생시키는 블로워 또는 공기 압축기, 분체를 공기 반송하기위한 반송튜브 등을 구비하고 있는데, 소석회 등의 분체가 용이하게 배출가스 중에 분무할 수 있는 요건을 충족시키면 형식은 문제삼지 않는다.

소석회 공급장치 (6) 에 의한 분무량의 설정은 처리전의 산성가스 농도에 준하여 설정하든지 처리후의 배출가스의 산성가스 농도를 검지하여 소정의 농도 이하가 되도록 적당히 설정하는 방법 등을 들 수 있는데, 특별히 설정방법이나 배출가스 농도의 제어방법은 문제삼지 않는다.

활성탄과 보조제의 혼합물 공급장치 (7) 에 의한 분무량의 설정은 쓰레기질등으로부터 추정되는 처리전의 농도에 준하여 설정하든지 처리후의 배출가스의 수은 농도나 다이옥신류 농도 또는 이들에 대신하는 지표물질의 농도를 검지함으로써 소정의 농도 이하가 되도록 적당히 설정하는 방법 등을 들 수 있는데, 특별히 설정방법이나 배출가스 농도의 제어방법은 문제삼지 않는다. 활성탄의 분무량은 유해물질 농도와 무해화 정도에 의하기 때문에 특별히 한정할 수 없는데, 쓰레기 소각시설의 경우에는 배출가스에 대하여 0.01 ∼ 1.0 g/Nm³의 비율로 분무하는 것이 바람직하다. 이 때 백 필터 (3) 에서 집진되는 매진, 소석회를 포함하는 집진회 (集壓灰)중의 활성탄의 중량농도는 약 0.2 ∼ 20 %가 된다.

소석회 공급장치 (6) 에 의해 공급되는 소석회는 배출가스 중의 산성성분을 중화 제거하는 것이기 때문에, 탄산칼슘 등의 다른 분말형상 알칼리제를 사용해도 된다.

활성탄과 보조제의 혼합물 공급장치 (7) 에 의해 공급되는 활성탄은 활성탄이외에도 탄소계의 다공질 분체이고 비표면적이 100 ㎡/g 이상인 큰 것을 대신 사용해도, 동일하게 다이옥신류의 흡착성능이 얻어진다. 단, 사일로 저장시 분진 폭발 회피 등의 안전성을 고려하여 탄소계 분체는 충분히 휘발분을 휘발시키는 행정을 포함하여 제조된 것으로, 발화점이 충분히 높은 것이 바람직하다.

활성탄과 혼합하는 보조제는 소석회 등의 알칼리제, 규조토 등의 박리제, 분말현상의 촉매를 사용하는데, 활성탄의 혼합비율이 20 ∼ 80 % 가 되도록 혼합하는 것이 좋다. 활성탄의 중량비율을 20 % 이하로 하면, 필요한 활성탄의 분무량을 달성할 때, 동시에 과잉의 소석회 등의 보조제를 분무하여 보조제가 과잉으로 소비되는 것이 되므로 바람직하지 않다. 80 % 이상으로 하면, 활성탄이 소석회와의 혼합되어 희석되는 것에 의한 발화나 분진폭발의 위험성을 회피하는 효과가 적어지고, 활성탄에 포함되는 휘발분이나 정전기 등을 원인으로 하는 발화나 분진폭발의 위험성이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.

혼합하는 보조제로서, 소석회 등의 분말 염기성 흡수제를 사용하는 경우에는 알칼리제가 배출가스 중의 산성성분을 중화하기 때문에 배출가스를 보다 효과적으로 정화할 수 있다. 보조제로서 규조토 등의 박리제를 사용하면, 후단의 백 필터 (3) 여과포 표면의 퇴적 더스트의 압력손실 증가를 방지할 수 있다. 보조제로서 분말형상의 촉매를 사용하면, 배출가스 중의 다이옥신류 등의 제거효과가 활성탄의 효과에 더해 더욱 상승한다. 이들 보조제를 복수 사용함으로써 여기에서 서술한 효과가 상승적으로 얻어진다. 실제로는 이들 효과를 고려하여 보조제의 선정이나 혼합비율을 결정하는 것이 좋은데, 예를 들면 통상의 운전시에는 소석회 60 %, 활성탄 40 %로 하고, 시작할 때와 마칠 때 등은 추가로 규조토를 혼입시키고, 더욱 높은 수준의 다이옥신의 제거를 목표로 할 때에는 촉매를 혼입시키는 등의 방법을 들 수 있다.

활성탄과 보조제의 혼합방법은 미리 혼합비를 결정하고 나서 탱크로리차 등으로 분체 투입시 탱크로리 내에서 교반 혼합하고, 그 후 분체 사일로에 투입하는 등의 방법이 있는데, 복수의 분체가 충분히 혼합될 수 있는 방법이면 어느 방법이어도 된다.

본 발명에 의해 제거되는 유해물질은 상세하게 서술하면, 지금까지 서술한 4종류에 한하지 않고, 수은 외에 납이나 카드뮴 등의 중금속도 동시에 흡착 제거된다. 또한 다이옥신류 외에 다이옥신류의 전구물질인 클로로벤젠, 클로로페놀 등의 방향족 유기염소 화합물이나 그 외, 다이옥신류의 생성이나 재합성에 관련이 있는 유기염소 화합물을 제거할 수 있다.

여기에서 다이옥신류란, 폴리디벤조파라디옥신과 폴리디벤조푸란의 총칭으로, 후생성에 의해 청소공장에 대한 가이드라인이 그 독성 환산치에 의해 지정되어 있는 것이다.

<실시예 1>

본 발명에 관계되는 소석회 및 흡착제의 분무방법을 쓰레기 소각 처리시설에 채택하여 얻어진 본 발명의 효과를 나타낸 실시예를 나타낸다.

표 1 은 본 발명을 실시한 경우의 실시예와 종래방법에 의한 비교예로, 각 유해물질의 제거효과에 대하여 비교를 행한 표이다.

실시예 1 은 도 1 에 기재된 장치배치에서 실시한 결과를 나타내고, 배출가스 처리시설의 운전조건으로서, 보일러 출구 배출가스 온도 250 ℃, 백 필터 입구 온도 즉 처리온도 180 ℃, 처리 배출가스량 40,000 Nm³/h, 보조제로서 소석회를 사용하고 활성탄의 혼합비율은 40 %로 하였다.

비교예 1 은 도 2 에 기재된 바와 같이, 실시예에 대하여 소석회 공급은 동일하지만, 활성탄 공급은 보조제와 혼합시키지 않고 활성탄 공급장치 (10) 에 의해 반송튜브 (11) 를 거쳐 활성탄을 단독으로 공급한 결과를 나타내고, 배출가스 처리시설의 운전조건은 실시예 1 과 동일하게 하였다.

표 1 의 결과는, 매진과, HCl 을 대표로 한 산성가스는 백 필터에 의해 실시예 1, 비교예 1 모두 높은 수준으로 제거하였다는 것을 나타낸다. 한편, 수은 및 다이옥신류에 대해서는 본 발명을 실시한 실시예 1 쪽이 비교예 1 보다 높은 수준의 제거가 얻어졌다는 것을 나타낸다. 즉, 본 발명의 분말 반응제의 분무방법을 실시함으로써 활성탄과 소석회의 혼합물이 사전에 잘 혼합되어 있기 때문에, 백 필터 여과포 표면에 활성탄이 균일하게 분산하고, 여과집진과정에서의 활성탄에 의한 수은이나 다이옥신류의 높은 수준의 흡착제거를 달성할 수 있다는 것을 나타내고 있다.

[표 1]

실시예 1 과 비교예 1 의 비교

또한 분말 활성탄의 분무량을 변화시켜 다이옥신류의 백 필터 출구 농도 (처리후의 농도) 에 대하여 검토를 행하였다.

도 3 은 백 필터 출구의 다이옥신류 농도에 대하여 분말 활성탄 분무량을 변화시켜 실시예 1 과 상기 비교예 1을 비교한 도이다.

도 3 의 결과는 분말 활성탄의 분무량을 증가시키면, 백 필터 출구의 다이옥신류 농도가 저하되는 것을 나타내고 있다. 본 발명을 실시하지 않은 비교예 1과 비교하면, 본 발명을 실시한 실시예 1 이 다이옥신류 농도를 보다 낮게 할 수 있기 때문에, 흡착제거 성능이 높은 것이 나타나고, 특히 0.1 g/Nm³이하로 분무량이 작은 경우에는 본 발명의 실시예 1 이 우수하다는 것을 나타내고 있다. 또, 수은에 대해서도 동일한 제거효과를 확인할 수 있었다.

<실시예 2>

다음으로 소석회와 흡착제의 소비량에 관하여 시산(試算)을 행하고, 종래의 방법과의 비교를 행하였다.

표 2 는 본 발명을 실시한 실시예 2 와 종래방법에 의한 비교예 2 및 비교예 3 에 대하여 소석회와 흡착제의 소비량에 관해 비교한 표이다.

본 발명을 실시한 실시예 2 는 실시예 1 의 경우와 동일 조건이고, 비교예 2 는 비교예 1 과 동일 조건이다. 비교예 3 은 소석회와 흡착제를 미리 혼합한 혼합 분체를 하나의 공급장치에 의해 분무하는 경우의 비교예로, 활성탄의 혼합율은 중량으로 5 % 이다.

이들 3 조건은 비교를 위해, 배출가스 처리시설의 운전조건은 실시예 1 에 나타낸 조건으로 통일하고, 소석회와 흡착제의 투입량은 백 필터 출구의 HCl 농도 및 수은농도가 일정치 또는 일정치 이하가 되도록 각각 48 시간 제어하였다. 흡착제는 모두 분말 활성탄을 사용하였다.

표 2 의 결과로부터, 비교예 2 는 활성탄을 보조제와 혼합하지 않고 단독으로 따로따로 분무하는 경우의 결과로, 산성가스를 제거하기 위한 소석회의 소비량은 본 발명의 실시예 2 와 동일한데, 활성탄의 혼합성이 떨어지기 때문에 활성탄의 분무량을 증가시킬 필요가 있었다. 비교예 3 은 활성탄이 미리 혼합되어 있는 혼합 분체를 하나의 공급장치로부터 분무하는 경우의 결과로, 소정의 출구 농도로 제어하기 위해 활성탄 또는 소석회의 취입량이 많아지고, 활성탄 및 소석회를 헛되이 소비하게 되었다. 즉, 본 발명은 소정의 제거성능을 달성시킬 때 소비량을 적게하는 것이 가능하고, 총비용에서는 본 발명의 실시예 2 는 비교예 2 에 대하여 약 17 %, 비교예 3 에 대하여 약 29 % 의 비용저감이 얻어진다.

[표 2]

소석회 및 활성탄의 소비량 비교

[제 2 실시형태]

다음으로, 제 2 목적 달성을 위한 제 2 실시형태를 설명한다.

도 4 에 쓰레기 소각 처리시설을 예시하고, 이것을 사용하여 제 2 실시형태를 설명한다. 여기에서 (21) 은 소각로, (22) 는 보일러, (23) 은 배출가스 냉각장치, (24) 는 집진기, (25) 는 굴뚝, (26) 은 소석회 공급장치, (27) 은 흡착제 공급장치, (28) 은 흡착제 분무량 제어수단, (29) 는 소각로의 출구에서 배출가스 온도 (이하, 노 출구 온도라고 함) 를 측정하는 노 출구 온도계, (30) 은 노 출구 온도 신호, (31) 은 증발량 계측기, (32) 는 증발량 신호, (33) 은 흡착제 분무량 제어신호이다.

소각로 (21) 로부터 배출되는 700 ∼ 1000 ℃ 의 배출가스는 보일러 (22) 에 도입되고 열이 회수되어 200 ∼ 400 ℃ 로 감온된다. 계속하여 배출가스는 배출가스 냉각장치 (23) 에 의해 집진기 (24) 에 적당한 120 ∼ 300 ℃ 로 냉각되고, 집진기 (24) 에 도입되어 백 필터 등에 의해 제진된다.

흡착제는 흡착제 공급장치 (27) 에 의해 집진기 (24) 의 입구 연도에 분무되고, 연도 안이나 집진기 (24) 내에서 유기 할로겐 화합물이 제거된다. 한편, 소석회 공급장치 (26) 에 의해 분말 소석회를 집진기 (24) 의 입구 연도에 분무하여 배출가스에 포함되는 HCl 등의 산성성분이 동일하게 연도 중에서나 집진기 (24) 내에서 제거된다. 이 과정에서 배출가스에 포함되는 매진도 제거되기 때문에, 집진기 (24) 를 나온 배출가스는 정화되어 굴뚝 (25) 으로부터 대기로 방출된다.

흡착제의 분무량은 흡착제 분무량 제어수단 (28) 으로부터 나오는 흡착제 분무량 제어신호 (33) 에 의해 제어된다. 흡착제 분무량 제어수단 (28) 은 노 출구 온도계 (29) 로부터 나오는 온도의 측정치 신호 (30) 나 보일러에서의 증발량 계측기 (31) 로부터 나오는 증발량 신호 (32) 를 수신하고, 이들 신호를 미리 설정한 기준치와 비교하거나 이들 신호의 이동 표준편차를 구하여 기준치와 비교하여 흡착제의 분무량 제어치를 설정한다.

노 출구 온도나 증발량과 배출가스 중의 유기 할로겐 화합물 농도의 관계에 대하여 상술한다. 유기 할로겐 화합물 농도는 이것을 대표하는 다이옥신류를 분석함으로써 구해지는데, 그 농도는 매우 낮고, 다량의 시료가 필요하고, 분석시료를채취하는데 4 시간 정도를 요한다. 먼저, 분석시료를 채취하고 있던 시간의 노 출구 온도의 변화와 배출가스 중의 CO 농도의 변화를 다이옥신류 농도가 비교적 높았던 경우와 낮았던 경우에 대하여 도 5 에 나타낸다.

도에서는 다이옥신류 농도가 높았던 경우를 케이스 A 로 하고, 낮았던 경우를 케이스 B 로 하여 노 출구 온도를 상단에, CO 농도를 하단에 각각 좌우로 나란히 나타내고, 다이옥신류 농도를 ◎로 표시하고 있다. 종축 좌측 상단이 노 출구 온도 눈금, 하단이 CO 농도 눈금, 우측이 다이옥신류 농도 눈금이다. 단, 다이옥신류 농도는 독성등가환산농도이다 (이하, 동일하게 단지 다이옥신류 농도라고 칭함).

케이스 A 에서는, 다이옥신류 농도는 1.3 ng/Nm³이고, 분석시료 채취중의 운전 시간중에 약 30 분에 걸쳐 노 출구 온도가 1000 ℃ 를 초과하는 고온상태가 있고, 이 때 CO 농도도 높아져 있다. 케이스 B 에서는, 다이옥신류 농도는 5.8 ng/Nm³이고, 동일하게 노 출구 온도가 800 ℃ 에 못 미치는 저온상태가 있고, 이때도 CO 농도는 높아져 있다.

배출가스의 CO 농도가 높을 때, 다이옥신류 농도가 높다고는 한정되지 않지만, 노 출구 온도가 높을 때 다이옥신류 농도가 낮고, 반대로 노 출구 온도가 낮을 때 다이옥신류 농도가 높아 노 출구 온도와 다이옥신류 농도는 잘 대응하고 있다.

또한, 노 출구 온도와 다이옥신류 농도의 관계를 정량적으로 조사한 결과를 도 6 에 나타낸다. 다이옥신류 농도는 보일러 출구에서 채취한 흡수제 분무 이전의배출가스 중의 농도이다. 노 출구 온도가 거의 750 ℃ ∼ 950 ℃ 의 범위에서는 노 출구 온도가 낮을수록 다이옥신류 농도가 높고, 또 농도의 증가 정도도 저온에서 크다. 특히 800 ℃ 이하에서는 다이옥신류가 극단적으로 많이 발생하는데, 양자간에 고도의 상관이 보이고, 노 출구 온도로부터 배출가스 중의 다이옥신류 농도를 충분한 정밀도로 추정할 수 있는 것이 명확하다.

유기 할로겐 화합물은 다이옥신류 외에 예를 들면, 클로로페놀, 클로로벤젠, PCB 등이 있는데, 유기 할로겐 화합물이면 서로 물성이 유사하기 때문에 흡착제에 의한 흡착성능은 거의 동일하다. 따라서 유기 할로겐 화합물 중에서 가장 독성이 강하고, 쓰레기 소각공장에 가이드라인이 정해져 있는 다이옥신류에 관해서 그 발생량을 평가하면, 공해방지의 관점에서는 충분하다고 생각된다.

배출가스의 온도는 그 흐름에 따라 차례로 낮아진다. 노 출구 온도가 배출가스 중의 다이옥신류 농도와 상관이 있는 것은 확실하지만, 다른 위치의 온도와의 상관을 파악하기 위해서, 배출가스의 흐름에 따라 그 온도변화를 조사하였다. 그 결과를 도 7 에 나타낸다. 동시에 조사한 증발량과의 관계도 병기한다.

도는 소각로의 운전시간에 따라 변화하는 각 위치에서의 배출가스 온도와 보일로수의 증발량을 나타낸 것으로, 그래프는 각각 (A) 는 노 내 온도, (B) 는 노 출구 온도, (C) 는 보일러내의 제 2 패스 위치에서의 온도 (이하, 보일러 2 패스 온도라고 칭함), (D) 는 증발량이다. 종축의 좌측이 온도 눈금, 우측이 증발량 눈금이다.

노 내 온도 (A) 와 노 출구 온도 (B) 는 10 ℃ ∼ 20 ℃ 차로 거의 동일하게변화하고, 보일러 2 패스 온도 (C) 는 노 내 온도 (B) 보다 300 ℃ 정도 낮아지는데, 동일 시점에서 동일 변화를 나타내는 동시성이 있고, 그 변화의 패턴은 노 내 온도 (B) 와 동일하다. 또한, 증발량 (D) 도 동시성이 있고, 그 변화 패턴은 노 내 온도 (B) 와 동일하다.

이것으로부터 배출가스 온도에 대해서는, 노 내 온도나 보일러 2 패스 온도도 노 출구 온도와 동일하게 배출가스 중의 다이옥신류 농도와 상관이 있고, 또 보일러수의 증발량도 다이옥신류 농도와 상관이 있는 것이 명료하다. 배출가스의 온도는 배출가스 냉각장치보다 상류측에서 측정하면, 그 온도는 배출가스 중의 다이옥신류 농도와 상관이 있다.

바꿔 말하면, 배출가스 온도는 노 출구 온도 뿐만 아니라 배출가스 냉각장치이전의 어느 위치에서 측정해도 노의 연소상태를 나타내는 지표로서 사용할 수 있기 때문에, 이로부터 배출가스 중의 다이옥신류 농도를 추정할 수 있다. 증발량에 대해서도 동일하고, 이로부터 배출가스 중의 다이옥신류 농도를 추정할 수 있다.

다음으로, 배출가스 온도의 변동 또는 증발량의 변동과 배출가스 중의 다이옥신류 농도의 관계에 대하여 서술한다. 다이옥신류는 상술한 바와 같이 온도 조건에 의해 생성, 분해, 재합성이 행해지는데, 이들이 종합된 결과로서 배출가스 중의 다이옥신류 농도는 온도의 변동이 심했을 때 증가한다. 노 출구 온도의 측정치로부터 얻어진 표준편차와 온도 측정중에 보일러 출구에서 채취된 배출가스중의 다이옥신류 농도를 CO 농도와 함께 도 8 에 나타낸다.

온도의 측정치는 1 분 간격으로 4 시간에 걸쳐 채취한 것으로, 얻어진 표준편차는 240 개의 온도 데이터 변동을 나타낸 것이고, 농도는 온도 데이터 채취중의 4 시간의 배출가스 중 평균 농도이다. 노 출구 온도의 표준편차와 다이옥신류 농도는 잘 대응하고, 표준편차가 커짐에 따라 다이옥신류 농도가 높아지고, 또 그 농도의 증가 정도가 커져 있다. CO 농도와 다이옥신류 농도 사이에는 상관은 보이지 않는다.

이것으로부터 노 출구 온도의 측정치로부터 그 표준편차를 구하면, 얻어진 표준편차로부터 배출가스 중의 다이옥신류 농도를 충분한 정밀도로 추정할 수 있는 것을 알 수 있다. 상술한 바와 같이, 배출가스 냉각장치 이전 위치에서의 배출가스 온도는 노 출구 온도와 동시에 동일 패턴으로 변화하고, 또 보일러수의 증발량에 대해서도 동일하기 때문에, 이들 온도의 측정치에서도 또 보일러수의 증발량에서도 그 표준편차로부터 다이옥신류 농도를 추정할 수 있다.

배출가스 온도나 증발량은 연속적으로 측정되어 있는 것이 많다. 제어량의 연산에 대해서는 이들 변화의 속도에 따라 적당한 주기로 행하면 되고, 도 8 에 나타낸 변화의 속도에서는 1 분 ∼ 5 분 정도의 주기로 행하는 것이 적당하다. 제어의 연산에 사용하는 데이터는 그 때의 상류온도의 측정치나 증발량의 데이터이어도 되는데, 데이터의 채취를 더욱 고빈도로 행하고, 기준치와의 비교에는 복수의 측정치 평균치를 사용할 수도 있다.

제어시만의 하나의 데이터에서는 우연히 치우칠 우려도 있기 때문에, 평균치를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 10 초 주기로 채취한 데이터의 1 분간 또는 2 분간 나아가서는 5 분간의 평균치를 사용하여 각각의 주기로 연산을 행하여제어량을 구하는 등, 적당히 행하면 된다. 또한 제어간격 내에 채취된 데이터 뿐만 아니라, 2 분 주기의 제어이어도 과거 5 분간의 데이터 등 전회의 제어 이전의 데이터도 포함시킨 최신 데이터의 평균치 즉 이동 평균치를 구하여 기준치와 비교해도 된다.

또, 표준편차를 구할 때에도 예를 들면, 1 분 주기로 제어할 때, 전회와 이번 회의 제어 사이에 10 초 주기로 채취한 데이터는 6 개이고, 6 개의 표준편차를 구해도 되는데, 전전회의 제어 이후의 데이터 12 개의 표준편차를 구하는 등, 이동 표준편차를 사용하여 이것을 기준치와 비교해도 된다. 이동 표준편차를 사용하면 과잉 제어를 방지할 수 있으나, 반면 전회의 제어 이전의 데이터가 너무 많으면 감도가 저하된다.

특히, 배출가스 온도로서 노 내 온도를 사용하면 온도계의 설치위치에도 영향을 받지만, 화염류의 직접 영향으로 약간 변동이 커진다. 이와 같은 경우에는 이동평균치 또는 이동 표준편차를 사용하는 것이 바람직하다. 상류온도로서 노 출구 온도를 사용한 경우에는 이 영향이 작아 평균적인 노 내 연소를 나타내기 때문에 그 우려는 적다.

배출가스 온도나 증발량 또는 이들의 표준편차의 기준치는 흡착제 분무량 증감의 분기점이 되는 것으로, 소각설비나 소각하는 대상에 좌우된다. 이들을 정하는 방법으로서, 최초에는 임의로 설정한 값을 사용하고, 결과와 서로 맞추어 가면서 적절한 기준치로 개선해 가는 방법이 있다. 그러나 예를 들면, 노의 안정운전시 즉 배출가스 중의 다이옥신류 농도가 저위에 안정된 운전시의 각각의 시간평균치를 최초로 설정하면 좋다.

기준치와의 비교 결과에 기초하여 흡착제의 분무량을 설정하는데, 분무량은 포함되는 유기 할로겐 화합물량 외에 흡착제의 종류나 분무조건에 좌우된다. 분무조건으로서는 배출가스 온도나 유속이 있는데, 배출가스에 대하여 균일하게 행하는 것이 중요하다. 그리고 분무량은 동일한 조건하에서 조사된 분무량과 잔류 다이옥신류 농도의 관계에 기초하여 정한다. 흡착제에 분말 활성탄을 사용하고, 배출가스 온도 약 200 ℃ 에서 분무한 경우의 분무량과 굴뚝 입구에서 채취한 배출가스 중의 다이옥신류 농도의 관계를 도 9 에 나타낸다.

배출가스 1 Nm³에 대하여 0.1 g 의 분말 활성탄을 균일하게 분무하면, 배출가스 중의 다이옥신류 농도는 0.5 ng/Nm³를 크게 밑돌고, 마찬가지로 0.2 g을 분무하면 0.1 ng/Nm³이하가 된다. 예를 들면, 도 6 에서 배출가스의 노 출구 온도가 780 ℃ 로 낮고, 다이옥신류 농도가 4 ng/Nm³로 높은 농도가 추정되는 경우에도 분무량을 도 9 의 그래프에 따라 0.2 g/Nm³로 하여주면, 배출가스 중의 다이옥신류 농도를 0.1 ng/Nm³이하로 할 수 있다.

필요한 흡착제 분무량이 산출된 후에는 흡착제 분무량 제어신호를 흡착제 공급장치에 송신하여, 순간적으로 소정의 공급량을 달성시켜도 되고, PID 제어수법 등을 사용하여 과잉 제어를 방지하면서 흡착제 공급량을 제어시켜도 된다.

흡착제는 유기 할로겐 화합물을 흡착할 수 있는 성능을 갖는 약제이면 어떤 것이어도 되는데, 탄소계의 다공질체이면 더욱 좋고, 나아가서는 분말의 활성탄을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 분말 활성탄 등의 탄소계 다공질 분체를 사용하면, 다이옥신류 등의 유기 할로겐 화합물 뿐만 아니라, 수은 등의 중금속도 잘 흡착 제거할 수 있다.

분말 활성탄은 비표면적이 1000 ㎡/g 정도로 크기 때문에 흡착작용이 우수하고, 토탄계, 야자껍질계, 목탄계라도 효과는 거의 동일하다. 탄소계의 다공질 분체이면, 비표면적은 활성탄만큼 높지 않아도 100 ㎡/g 정도의 비표면적이면 충분히 흡착효과가 있고, 입도 등은 특별히는 문제삼지 않는다. 또, 흡착제의 사일로 저장에서의 분진폭발 회피 등의 안전성을 고려하여 흡착제는 충분히 휘발분을 휘발시키는 공정을 포함하여 제조된 것으로, 발화점이 충분히 높은 것이 바람직하다.

또, 노 출구 온도 등의 상류온도, 이 상류온도의 표준편차, 보일러 증발량, 이 증발량의 표준편차 4 개 중, 흡착제 분무량 제어수단에 사용되는 신호로서 적어도 하나를 사용하면 본 발명의 효과가 얻어지는데, 물론 복수 사용하는 편이 효과가 크고, 특별히 한정되는 것은 아니지만 제어의 간편성을 고려하여 상류온도와 그 표준편차를 사용하는 것 만으로도 충분하다.

또한 흡착제에 의한 유기 할로겐 화합물의 흡착성능을 좌우하는 조건, 예를 들면 분무하는 연도의 배출가스 온도나 집진온도, 백 필터의 여과속도 등을 고려하여 이들 값을 제어에 관계되는 신호로서 흡착제 분무량 제어수단에 추가하여 넣어 주어도 된다.

또 흡착제 공급장치 (27) 는 흡착제 분무량 제어수단으로부터의 신호를 수신할 수 있어 흡착제의 분무량을 제어할 수 있는 것이면 어떠한 형식이어도 상관 없다. 그러나 흡착제 공급장치나 소석회 공급장치는 테이블 피더 등, 분체 공급 부분의 회전체 회전수를 변화시키는 것 등에 의해 용이하게 분체의 절단량을 조작할 수 있고, 정량적으로 공급이 가능한 것이 바람직하며, 또한 공급변동이 극히 적은 것이 연도 및 집진기내에서 균일하게 분산하여, 흡착제의 경우는 흡착효과를 상승시키고, 소석회의 경우에는 배출가스 증의 산성성분과 잘 접촉하여 산성성분과의 반응효율을 상승시키기 때문에 보다 바람직하다.

이상, 본 발명의 실시형태를 쓰레기 소각 처리시설에 적용한 경우에 대하여 상세하게 서술했는데, 본 발명은 연소나 가열에 수반하여 배출되는 배출가스 중에 다이옥신류 등의 유기 할로겐 화합물이 존재하는 경우에 적용할 수 있고, 산업 폐기물 등 가연성 폐기물이나 그 외 연소장치 일반으로부터 배출되는 배출가스나 금속정련공장에서 스크랩을 예열, 용해할 때 배출되는 배출가스이어도 동일하게 적용할 수 있다.

또, 흡착제에 의해 배출가스로부터 제거되는 유기 할로겐 화합물이란, 후생성에 의해 청소공장으로 가이드라인이 독성 환산치에 의해 지정되어 있는 다이옥신류 및 다이옥신류의 전구물질, 관련물질로 칭해제는 클로로벤젠, 클로로페놀, PCB 등이나 염소 이외의 할로겐 원소에서 일부가 치환된 이들 화학물질의 총칭이다. 또한 다이옥신류란, 폴리디벤조파라디옥신과 폴리디벤조푸란의 총칭으로 통상 독성환산농도에 의해 평가되는 것이다.

<실시예 3>

본 발명의 배출가스 처리방법을 도 4 에 나타낸 쓰레기 소각 처리시설에 적용하고, 배출가스 중에 포함되는 유기 할로겐 화합물 농도를 조사하였다. 또, 조사시 다른 유해물질을 배출하는 일이 없도록 소석회 분무도 행하여 산성성분을 제거하고, 백 필터를 사용한 집진장치에서 매진을 제거하였는데, 소석회의 분무량을 일정하게 하는 등 이들 조건은 가급적 변동하지 않도록 하였다.

배출가스 처리시설의 운전조건은 보일러 출구 배출가스 온도 250 ℃, 집진장치 입구 온도 즉 처리온도 180 ℃, 처리 배출가스량 40,000 Nm³/h, 흡수제로서 분말활성탄을 사용하였다. 제어에 사용한 데이터는 노 출구 온도이고, 온도의 측정치와 표준편차를 조합하여 제어량을 산출하였다. 데이터의 채취간격은 30 초이고, 노 출구 온도는 과거 5 분의 이동 평균치, 노 출구 표준편차는 과거 20 분에서의 이동 표준편차를 채택하였다.

흡착제 처리후의 굴뚝 입구에서 배출가스 중의 다이옥신류 농도가 0.1 ng/Nm³이하가 되는 것을 목적으로 하고, 흡착제 분무량의 산출식을 설정하였다. 산출식은 흡착제 분무량 [g/Nm³] 을 S, 노 출구 온도를 T[℃], 노 출구 온도 표준편차를 σ_T로 하여 다음의 (1) 식이었다.

S = [(850 - T) x 0.002 +0.2] + [σ_T- 20) x 0.004] … (1)

노 출구 온도의 기준치는 850 ℃, 노 출구 온도 표준편차의 기준치는 20 ℃이다. 전자는 통상의 연소조건으로 얻어지는 평균치이고, 후자는 이 조건에서 비교적 안정연소를 달성했을 때 얻어지는 평균치이다. 계수 0.002 및 0.004 는 노 출구 온도와 보일러 출구 다이옥신류 농도의 관계 (도 6) 및 분말 활성탄 분무량과 굴뚝 입구 다이옥신류 농도의 관계 (도 9) 를 참고로 설정한 값이다.

이 식에서는 노 출구 온도가 감소하는 경우와 이 온도의 표준편차가 증가하는 경우에 큰 흡착제 분무량이 설정되고, 노 출구 온도가 850 ℃ 이고 또 그 표준편차가 20 ℃ 일 때, 0.2 g/Nm³의 분무량이 설정된다. 단, 온도에 따라서는 계수의 수치에 의해 분무량이 부의 값이 되는 경우가 있는데, 이 때는 제로로 설정하는 것으로 한다. 또, 상기 식의 흡착제 분무량 S 는 배출가스 중에 분무하는 농도를 설정한 것이고, 실제로 분무되는 양은 추가로 변동하는 배출가스 유량에 따라 조정되었다.

유기 할로겐 화합물로서는 다이옥신류와 그의 전구물질의 하나인 클로로페놀(이하, CP 라고 약칭함) 을 분석하고, 다른 유해물질인 매진과 HCl 에 대해서도 동시에 분석하였다. 이들의 분석시료로서, 보일러 출구에서 처리전의 배출가스를 그리고 굴뚝 입구에서 처리후의 배출가스를 채취하였다, 또, 비교를 위해, 활성탄 분무량을 0.2 g/Nm³로 일정하게 유지한 비교예와 배출가스 중의 CO 농도에 따라 흡착제 분무량을 제어한 종래예에 대해서도 동일하게 조사하였다. 또한, 비교시 각각의 경우에서의 쓰레기의 연소상태가 동일하게 되도록 쓰레기량이나 공기량을 조정하여 쓰레기 처리시설을 운전하였다.

조사한 결과를 도 8 의 표 3 에 나타낸다. 쓰레기의 연소상태가 동일하게 되도록 운전되었기 때문에, 실시예 3, 비교예 4, 종래예 1 에서 노 내 연소상태를 나타낸 노 출구 온도, 이 온도의 표준편차 및 CO 농도는 거의 동일한 정도이고, 처리전의 매진, HCl, CP, 다이옥신류 농도도 거의 동일하였다. 또, 매진이나 HCl 의 제거에 관해서는 어느 경우에도 높은 수준이고, HCl 등의 산성가스나 매진의 제거에 관해서 본 발명의 방법은 아무런 영향을 끼치지 않는다는 것을 나타내고 있었다.

목적하는 유기 할로겐 화합물에 대해서는, 발명의 실시예 3 에서는 CP 가 50 ng/Nm³, 다이옥신류가 0.08 ng/Nm³이었던 것에 대해, 비교예 4 에서는 각각 190 ng/Nm³, 0.20 ng/Nm³, 종래예 1 에서는 80 ng/Nm³, 0.14 ng/Nm³로 실시예 3 보다도 높은 농도를 나타냈다. 이와 같이 실시예 3 에서의 유기 할로겐 화합물의 제거율은 높고, 97 %에 달하고 있었다.

또한, 이와 같은 제거에 필요한 활성탄의 소비량은 발명의 실시예 3 의 경우를 1 로 하고, 비교예 4 에서는 1.02, 종래예 1 에서는 1.17 이었다. 실시예 3에서는 활성탄 분무량을 증감시켜 제어함에도 불구하고, 비교예 4 의 일정 분무 경우의 소비량과 거의 동일하였다. 종래예 1 에서는 CO 농도의 증가시 다이옥신류 등의 발생이 적어도 이에 대응시켜 분무량을 증가시키기 때문에, 활성탄의 소비량은 실시예 3 보다도 커졌다.

정리하면, 발명의 실시예 3 에서는 유기 할로겐 화합물의 발생량에 따라 흡착제의 분무량을 제어하고 있기 때문에, 높은 제거율이 얻어지고, 가장 적은 분무량으로 목적하는 다이옥신류 농도 0.1 ng/Nm³이하를 달성할 수 있었다, 비교예 4 에서는 흡착제의 분무량이 일정하기 때문에 노의 연소상태 변동에 따라갈 수 없어 다이옥신류 등이 많이 발생했을 때 이에 대응할 수 없고, 실시예 3 과 거의 동일한 분무량으로도 제거율이 낮아 목적을 달성할 수 없었다.

또, 종래예 1 에서는 이 방법이 갖는 결점, 즉 CO 농도가 반드시 다이옥신류 등의 유기 할로겐 화합물의 발생량을 정확하게 대표하지 않기 때문에, 활성탄 분무량이 부족하거나 과잉이 되므로 실시예 3 보다도 많은 흡착제량을 소비하면서도 제거율이 약간 떨어지고, 목적을 달성할 수 없었다.

[제 3 실시형태]

도 13 에 쓰레기 소각 처리시설을 예시하고, 이것을 사용하여 본 발명의 제 3 목적 달성을 위한 본 발명의 제 3 실시형태를 설명한다. 여기에서 (41) 은 소각로, (42) 는 보일러, (43) 은 배출가스 냉각장치, (44) 는 집진기, (45) 는 굴뚝, (46) 은 흡수제 공급장치, (47) 은 분무량 제어수단, (48) 은 소각로의 출구에서 배출가스 온도 (이하, 노 출구 온도라고 함) 를 측정하는 노 출구 온도계, (50) 은 증발량 계측기이다.

소각로 (41) 로부터 배출되는 700 ∼ 1000 ℃ 의 배출가스는 보일러 (42) 에 도입되고 열회수에 의해 200 ∼ 400 ℃ 로 감온된다. 계속해서 배출가스는 냉각장치 (43) 에 의해 120 ∼ 300 ℃ 로 냉각된 후, 집진기 (44) 에 도입되고 백 필터 등에 의해 매진 등의 유해 함유물이 제거된다. 염기성 흡수제는 흡수제 공급장치(46) 에 의해 집진기 (44) 앞의 연도에 분무되고, 연도내나 집진기내에서 산성성분이 제거된다. 이와 같은 과정을 거쳐 집진기 (44) 를 나온 배출가스는 청정한 배출가스가 되어 굴뚝 (45) 으로부터 대기로 방출된다.

흡수제의 분무량에 대해서는 제어수단 (48) 으로부터 나오는 분무량 제어신호에 의해 흡수제 공급장치 (46) 에 지시되어 공급량의 제어가 행해진다. 분무량 제어수단 (48) 은 노 출구 온도계 (48) 로부터 나오는 온도의 측정치나 보일러에서의 증기량 계측기 (50) 로부터 나오는 측정신호를 수신하고, 이들 신호를 미리 설정한 기준치와 비교하여 염기성 흡수제 분무량의 제어치를 설정한다.

도 13 은 본 발명을 설명하기 위한 개략도이고, 배출가스를 유도하기 위한 유인팬이나 그 외 주변기기의 기술은 생략하고 있다. 또, 배출가스 중의 NOx를 저감시키기 위한 질소 산화물 제거장치나 다이옥신류 등의 유기 할로겐 화합물을 제거하기 위한 활성탄 분무장치 등은 배출가스의 정화정도에 따라 별도로 부설하는 경우도 있는데, 여기에서는 동일하게 생략한다.

흡수제의 분무량과 노 출구 온도나 증발량과 배출가스 중의 산성성분 농도의 관계에 대하여 상술한다. 배출가스 중의 산성성분 농도는 이것을 대표하는 HCl을 분석함으로써 구해진다. 배출가스 중의 산성성분은 SO₂나 SO₃등의 SOx, HCl 이 주이지만, 이들은 소석회나 가성 소다 등의 염기에 의해 중화되어 염을 형성하고, 염은 집진기에 의해 제거된다.

예를 들면, 흡수제가 소석회인 경우, 주지한 바와 같이 다음의 (2) 식, (3)식, (4) 식에 따라 산성성분은 중화되어 염을 형성한다.

2HCl + Ca (OH)₂= CaCl₂+ 2H₂O … (2)

SO₂+ Ca (OH)₂= CaSO₃+ H₂O … (3)

SO₃+ Ca (OH)₂= CaSO₄+ H₂O … (4)

소석회는 HCl 에도 SOx 에도 동일하게 작용하여 각각 이들 산의 Ca 염을 생성한다. 따라서 염기성 흡수제에 의한 산성성분 저감의 효과는 배출가스 중의 HCl 농도를 측정함으로써 파악되는 것이 예상된다. 그리고 발명자들에 의해 HCl 이 어느 제거수준에서 제거된 경우에 SOx 도 동일하게 제거되는 것이 확인되어 있고, 쓰레기 소각 처리와 같이 HCl 농도가 SOx 농도의 10 배 이상인 경우에는 더욱 엄밀하게 HCl 은 산성성분을 대표한다.

도 13 에 나타낸 소각 처리시설에서 노 출구 온도를 연속적으로 측정함과 함께 보일러 출구에서 배출가스를 채취하고, 포함되는 HCl 농도를 측정하면, 도 14에 나타낸 이들 그래프가 얻어진다. 도시된 상측이 노 출구 온도 그래프이고, 하측이 보일러 출구의 HCl 농도를 나타낸 그래프이다. 두 개의 그래프는 매우 유사한데, HCl 농도의 변화는 노 출구 온도의 변화에 10 분 정도 늦게 이에 따라가고 있다. 이 시간적 지연은 주로 시료채취와 HCl 의 분석에 필요한 시간이다.

엄밀하게는 이것에 배출가스가 노 출구로부터 보일러 출구까지 흐르는 시간을 더한 시간인데, 이 시간은 무시할 수 있을 정도로 짧다.

이 지연을 보정하여 노 출구 온도와 보일러 출구의 HCl 농도의 관계를 나타낸 것이 도 15 이다. 염기성 흡착제의 분무가 아직 행해지지 않은 보일러 출구에서는 노 출구 온도가 높을 때 HCl 농도가 높아진다. 즉, 노 출구 온도와 산성성분의 발생량은 잘 대응하고, 이들 사이에 고도의 정의 상관이 있다.

배출가스의 온도는 그 흐름에 따라 차례로 낮아진다. 노 출구 온도가 산성성분 발생량의 지표가 되는 것은 도 14 로부터 명확하지만, 다른 위치의 온도나 증발량과의 상관을 파악하기 위해서, 이들 변화와 노 출구 온도 변화의 관계를 조사한 결과가 도 16 이다.

도에서 그래프는 각각, (A) 는 노 내 온도, (B) 는 노 출구 온도, (C) 는 보일러내에서 제 2 패스 위치에서의 온도 (이하, 보일러 2 패스 온도라고 칭함), (D) 는 증발량을 나타낸다. 종축의 좌측이 온도 눈금, 우측이 증발량 눈금이다. 노 내 온도 (A) 와 노 출구 온도 (B) 는 10 ℃ ∼ 20 ℃ 의 차로 거의 동일하게 변화하고, 보일러 2 패스는 노로부터 약간 하류에 떨어진 장소이기 때문에, 그 온도 (C) 는 노 내 온도 (B) 보다 300 ℃ 정도 낮아지고 변화가 약간 완만하게 되어 있는데, 동일 시점에서 동일한 변화를 나타내는 동시성이 있고, 그 변화의 패턴은 노 내 온도 (B) 와 동일하다.

또한, 증발량 (D) 도 동시성이 있고, 그 변화의 패턴은 노 내 온도 (B) 와 동일하다. 이것으로부터 배출가스 온도에 대해서는, 노 내 온도나 보일러 2 패스 온도도 노 출구 온도와 동일하게 배출가스 중의 산성성분 농도와 상관이 있고, 또 보일러수의 증발량도 산성성분 농도와 상관이 있는 것이 명료하다. 배출가스의 온도는 배출가스 냉각장치보다 상류측에서 측정하면, 그 온도는 배출가스 중의 산성성분 농도와 상관이 있다고 생각할 수 있다.

바꿔 말하면, 배출가스 온도는 노 출구 온도 뿐만 아니라 배출가스 냉각장치이전의 어느 위치에서 측정해도 노의 연소상태를 나타내는 지표로서 사용할 수 있기 때문에, 이로부터 배출가스 중의 산성성분 농도를 추정할 수 있다. 증발량에 대해서도 동일하고, 이로부터 배출가스 중의 산성성분 농도를 추정할 수 있다.

다음으로, 염기성 흡수제의 분무량에 대하여 서술한다. 도 17은 소석회의 양을 바꾸면서 건식으로 분무하고, 분무전의 배출가스와 제진처리를 거친 배출 가스를 채취하여 각각의 HCl 농도의 차로부터 HCl 제거율을 구한 결과를 나타낸 것이다. 소석회의 분무량으로서 소석회 당량비가 사용되고 있는데, 이것은 다음의 이유에 의한다.

배출가스 중에는 복수종의 산성성분이 혼재하고 또 그 혼합비도 일정하지 않다. 그래서 실용상 혼합비를 측정하거나 또는 과거의 경험으로부터 예측하고, 이것을 일정하다고 가정하여 산성성분의 평균당량을 정하고, 이것을 중화하기 위해 필요한 소석회 당량을 이론적으로 구해둔다. 그리고 실제로 분무하는 소석회의 양은 이 소석회 당량에 대한 비로 나타낸다. 즉, 이론 필요량에 대한 비이다.

도에서 분무량이 증가하면 HCl 제거율은 향상되는데, 그 관계는 단순히 1 차의 관계가 아니라, 단조 증가 곡선이다. 그리고 이 관계는, 후술하는, 제어량을 구할 때 이용된다.

배출가스 온도나 증발량은 연속적으로 측정되고 있는 것이 많다. 제어량의 연산에 대해서는 이들 변화의 속도에 따라 적당한 주기로 행하면 되고, 도 16에 나타낸 변화의 속도에서는 1 분 ∼ 5 분 정도의 주기로 행하는 것이 적당하다. 제어의 연산에 사용하는 데이터는 그 때의 상류온도의 측정치나 증발량의 데이터이어도 되는데, 데이터의 채취를 더욱 고빈도로 행하고, 기준치와의 비교에는 복수의 측정치 평균치를 사용해도 된다.

오히려 제어시만의 하나의 데이터에서는 우연히 치우칠 우려가 있기 때문에, 평균치를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 10 초 주기로 채취한 데이터의 1 분간 또는 2 분간 나아가서는 5 분간의 평균치를 사용하여 각각의 주기로 연산을 행하고 제어량을 구하는 등, 적당히 행하면 된다. 또한 제어간격내에 채취된 데이터 뿐만 아니라, 2 분 주기의 제어이어도 과거 5 분간의 데이터 등 전회의 제어 이전의 데이터도 포함시킨 최신 데이터의 평균치 즉 이동 평균치를 구하여 기준치와 비교해도 된다.

특히, 배출가스 온도로서 노 내 온도를 사용하면 온도계의 설정위치에도 영향을 받지만, 화염류의 직접 영향으로 약간 변동이 커진다. 이와 같은 경우에는 이동평균치를 사용하는 것이 바람직하다. 상류온도로서 노 출구 온도를 사용한 경우에는 이 영향이 작아서 평균적인 노 내 연소를 나타내기 때문에 그 우려는 적다.

노 내 온도는 연소가 순조롭게 행해지도록 설정되기 때문에, 산성성분의 발생량을 줄이기 위해 연소상태를 해치면서까지 낮은 온도로 설정할 수는 없다. 따라서 배출가스 온도나 증발량의 기준치는 노 내 온도의 설정치에 따라 결정된다.

그러나 염기성 흡수제 분무량의 증감 분기점이 되는 염기성 흡수제 분무량의 기준치는 평균적으로 발생하는 산성성분과 규제농도에 의해 정할 수 있다.

이것을 정하는 방법으로서 최초에는 임의로 설정한 값을 사용하고, 결과와 맞추어 가면서 적절한 기준치로 개선해 가는 방법이 있다. 그러나 예를 들면 노의 안정 운전시 즉 배출가스 중의 산성성분 농도가 저위에 안정된 운전시의 각각의 시간 평균치를 최초로 설정하면 된다. 구체적으로 소석회를 분무하는 경우의 예를 들면, 노 출구 온도의 기준치가 850 ℃ 이고, 방출하는 배출가스 중의 HCl 농도를 70 ppm 으로 규제하는 경우, 도 15 로부터 처리전의 HCl 농도는 평균적으로 약 700 ppm 이다.

처리후의 HCl 농도 예를 들면, 굴뚝 입구의 HCl 농도를 70 ppm 으로 규제하기 위해서는 제거율을 90 % 로 할 필요가 있고, 도 17 로부터 소석회의 분무량을 소석회 당량비로서 약 2 정도 필요하다. 이로부터 기준치를 2 소석회 당량비라고 정한다.

기준치와의 비교 결과에 기초하여 염기성 흡수제의 분무량을 설정하는데, 비교는 배출가스 온도의 측정치 또는 증발량과 이들 기준치의 차 또는 비를 조사함으로써 행한다. 예를 들면, 비에 적당한 계수를 곱하고 여기에 정수를 더해 구하는데, 이 때 배출가스 온도와 산성성분 농도의 관계나 증발량과 산성성분 농도의 관계 및 분무량과 산성성분 제거율의 관계에 기초하여 계수 및 정수를 정한다.

측정치가 노 출구 온도이고, 염기성 흡수제가 소석회인 경우이면, 도 15 에 나타낸 노 출구 온도와 HCl 농도의 관계 및 도 17 에 나타낸 분무량과 HCl 농도의 관계를 이용할 수 있다. 배출가스 온도의 측정위치가 노 출구 이외이거나 증발량이면, 도 15 에 나타낸 관계에, 도 16 에 나타낸 노 출구 온도와 다른 위치의 온도또는 증발량의 관계를 더하여 얻어지는 이들 측정치와 산성성분 농도의 관계를 사용한다.

필요한 염기성 흡수제 분무량이 산출된 후에는 PID 제어수법 등을 사용하여 과잉 제어를 방지하면서 흡수제 분무량을 제어시키는 것이 바람직한데, 필요에 따라 비례항만으로 제어해도 된다. 또, 배출가스 온도의 측정치와 증발량 쌍방에 기초하여 흡수제 분무량을 제어해도 되고, 이 경우에는 한쪽의 측정기에 고장이 생긴 경우라도 오(誤)제어를 피할 수 있다.

이상에 설명한 방법에 의해 통상은 방출하는 배출가스 중의 산성성분 농도를 원하는 농도 이하로 안정하게 규제할 수 있다. 그러나 만일 어떠한 이유에서 처리후의 산성성분 농도가 규제치를 초과하는 일이 있으면, 즉시 그 상태를 벗어나지 않으면 안된다. 이를 위해서, 방출 직전 예를 들면 굴뚝 입구의 배출가스중의 산성성분의 농도를 검지하고, 이에 기초하는 제어를 조합하여 행한다.

여기에서 어떠한 이유란, 예를 들면 피소각물인 쓰레기가 급격하게 염소나 황을 다량으로 포함하는 것으로 변했다던지 고장 또는 그외 외란인자에 의해 통상의 운전을 유지할 수 없게 되는 경우이다. 이와 같은 경우에는 일시적으로 흡수제의 양을 증가시켜 산성성분의 양을 줄이고, 그 후 기준치나 계수 등의 재검토를 행한다.

염기성 흡수제는 배출가스에 포함되는 기체 또는 미스트형상의 HCl 이나 SOx 등의 산성성분을 주로 중화작용에 의해 고정시키고, 배출가스로부터 분리할 수 있는 작용을 갖는 것이면 어떠한 약제라도 된다. 배출가스 처리시설이 폐수처리를 수반하지 않는 건식법이면, 분체형상으로 예를 들면 소석회, 탄산칼슘, 생석회, 도로마이트 등에서 선택되는 칼슘계의 염기성 물질이고, 또 취급이 용이한 것이 바람직하며, 분말 소석회가 추장된다. 슬러리형상의 염기성 흡수제를 분무하는 반건식법에 있어서도 소석회 슬러리가 적당하고, 습식법에 있어서는 가성 소다나 탄산 소다 등도 적절하다.

염기성 흡수제의 분무는 배출가스에 대하여 균일하게 행하는 것이 중요하고, 염기성 흡수제 공급장치는 건식법의 경우에서는 테이블 피더 등 분체 공급부분 회전체의 회전수를 변화시키는 것 등에 의해 용이하게 분체의 절단량을 조작할 수 있고, 정량적으로 공급이 가능한 것이 바람직하다. 또한 공급변동이 극히 적은 것이 연도 및 집진기내에서 염기성 흡수제를 균일하게 분산시키고, 배출가스 중의 산성성분과 잘 접촉시켜 중화반응효율을 상승시키기 때문에 보다 바람직하다. 염기성 흡수제 공급장치 (46) 는 염기성 흡수제 분무량 제어수단으로부터의 신호를 수신할 수 있어 염기성 흡수제의 분무량을 제어할 수 있는 것이면 어떠한 형식이라도 상관없다.

본 발명은 상류온도나 증발량의 신호를 사용하여 염기성 흡수제 분무량을 제어하는 방법인데, 산성성분의 제거성능을 좌우하는 조건, 예를 들면 분무하는 연도의 배출가스 온도나 집진기 온도, 백 필터의 여과속도, 차압(差壓) 등을 고려하여 이들 값을 제어에 관계되는 신호로서 염기성 흡수제 분무량 제어수단에 추가하여 넣어도 된다.

이상, 본 발명의 실시형태를 쓰레기 소각 처리시설에 적용한 경우에 대하여상세하게 서술했는데, 본 발명은 연소나 가열에 수반하여 배출되는 배출가스 중에 HCl 이나 SOx 등의 산성성분이 존재하고 있으면 적용할 수 있고, 산업 폐기물 등 가연성 폐기물이나 그 외 연소장치 일반으로부터 배출되는 배출가스나 금속정련공장에서 스크랩을 예열 또는 용해할 때 배출되는 배출가스에서도 동일하게 적용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 연소 배출가스 처리방법을 쓰레기 소각 처리시설에 적용하고, 배출가스 중의 산성성분의 제거효과를 다음의 실시예에서 조사하였다. 또, 종래의 방출 직전의 배출가스 중 HCl 농도에 의해 염기성 흡수제 분무량을 피드백 제어하는 방법 및 일정량의 염기성 흡수제를 분무하는 방법에 대해서도 동일하게 조사하고, 본 발명의 방법과 비교하였다. 이를 방법의 상세한 것은 이하와 같다.

<실시예 4>

노 출구 온도를 측정하고, 이 측정치에 기초하여 염기성 흡수제의 분무량을 제어하였다. 배출가스 처리시설의 운전조건은 노 출구 온도 평균 850 ℃, 보일러 출구 배출가스 온도 250 ℃, 집진장치 입구 온도 180 ℃, 처리 배출가스량 40,000 Nm³/h, 염기성 흡수제로서 분말 소석회를 사용하였다. 산성성분으로서는 HCl 농도를 감시하였다. 배출가스 1 Nm³당의 염기성 흡수제 분무량 W [g/Nm³]를, 노 출구 온도를 T[℃] 로 하여 다음의 (5) 식에 의해 설정하였다.

W = (T - 850) x 0.01 + 2.0 … (5)

즉, 노 출구 온도가 증가하는 경우에 염기성 흡수제 분무량이 크게 설정되고, 노 출구 온도가 감소하는 경우에 염기성 흡수제 분무량이 작게 설정되고, 노 출구 온도가 850 ℃ 일 때, 2.0 g/Nm³의 분무량이 설정된다, 노 출구 온도의 기준치에는 통상의 연소조건에서 얻어지는 평균치이며 또 설정치이기도 한 850 ℃를 채택하였다. 염기성 흡수제 분무량의 기준치를 2.0 g/Nm³로 했는데, 이것은 처리후 굴뚝 입구의 HCl 농도의 목표 설정치를 100 ppm 으로 하고, 도 19 를 참조하여 설정한 것이다. 또, 온도계수 0.01 은 도 18, 도 19 를 참고로 설정한 값이다.

또한 노 출구 온도의 데이터 채취 간격은 30 초로 하고, 과거 5 분의 이동평균치를 채택하였다. 또, 염기성 흡수제 분무량 W [g/Nm³] 는 배출가스 중에 분무하는 농도를 설정한 것이고, 실제로는 변동하는 배출가스 유량의 이동 평균치를 곱하여 염기성 흡수제 공급장치에 의한 분무량을 설정하였다.

<실시예 5>

사용한 제어계를 도 14 에 나타낸다. 노 출구 온도계 (48) 의 측정치에 기초하여 염기성 흡수제의 분무량을 제어함과 함께 굴뚝 (45) 의 입구에서 HCl 농도계 (54) 에 의해 HCl 농도를 측정하고 이 측정치를 사용한 피드백 제어를 아울러 행하였다. 배출가스 처리시설의 운전조건은 실시예 4와 동일하였다. 염기성 흡수제 분무량 (W) [g/Nm³] 은 다음의 (6) 식으로 설정하였다.

W = (T - 850) x 0.01 + 2.0 + (C - 109) x 0.02 … (6)

<비교예 5>

굴뚝 입구의 HCl 농도에 기초하여 그 농도가 목표인 100 ppm 이 되도록 분무량을 제어하였다. 배출가스 처리시설의 운전조건은 실시예 4 와 동일하고, 염기성 흡수제 분무량의 변경량 Δ W [g/Nm³] 를 다음의 (7) 식으로 구하여 제어를 행하였다.

ΔW = (C - 100) x 0.02 … (7)

<비교예 6>

배출가스 처리시설의 운전조건은 실시예와 동일하게 하였는데, 염기성 흡수제 분무량은 2.0 g/Nm³로 일정량을 분무하였다. 또, 이 분무량은 80 kg/h 이었다.

이상과 같이 하여 2 시간반에 걸쳐 굴뚝 입구에서 HCl 농도를 측정하고, 방출되는 연소 배출가스 중의 HCl 농도를 조사하였다. 조사한 결과를 도 19 ∼ 22 에 나타낸다. 각각 도 19 는 실시예 4 의 결과이고, 도 20 은 실시예 5 의 결과, 도 21 은 비교예 5 의 결과, 도 22 는 비교예 6 의 결과이다.

실시예 4 에서는, 굴뚝 입구 HCl 농도는 목표 농도 100 ppm 에 대하여 ± 15 ppm 정도의 변동폭으로 제어할 수 있고, 실시예 5 에서는 실시예 4 보다도 HCl 농도의 변동이 약간 작아지고, 특히 목표 농도 100 ppm 을 초과하는 시간을 보다 적게 할 수 있었다.

이에 대하여 비교예 5 에서는 HCl 농도는 크게 맥동하고, 목표 농도 100 ppm에 대하여 ± 50 ppm 정도의 큰 변동을 나타냈다. 또, 일정량 분무를 행한 비교예 6 에 있어서도 ± 50 ppm 정도의 변동을 나타내고, 때때로 150 ppm을 초과하는 경우도 있었다.

또한, 상기 각 예를 실시하여 48 시간의 시험을 행하고, HCl 제거율, 소석회의 소비량을 조사하였다. 조사의 결과를 다른 조건과 함께 일람표로 도 23 에 나타낸다. 또 처리전 HCl 농도는 보일러 출구에서의 배출가스 중 농도의 평균치이고, 처리후 HCl 농도는 굴뚝 입구에서의 배출가스 중 농도의 평균치이다. 또, 소석회의 소비량은 실시예 4 의 경우를 1.00 으로 하고, 소비량비로 나타냈다.

실시예 4 및 실시예 5 에서는 처리후의 HCl 농도는 목표인 100 ppm 을 거의 달성하고, HCl 제거율이 약 86 % 로 만족할 수 있는 결과였다. 또, 소석회 소비량이 적고, 실시예 4 에서 가장 적었다. 이에 대하여 비교예 5 에서는 처리후의 HCl 농도, HCl 제거율은 만족할 수 있는 결과였지만, 소석회 소비량이 30 % ∼ 40 % 증가하게 되었다.

또, 비교예 6 에서는 처리후의 HCl 농도가 목표 농도를 20 %나 윗돌고, HCl 제거율도 불충분했다. 비교예 5 에서 소석회 소비량이 많았던 것은 제어가 늦게 행해지기 때문에, 분무제를 헛되이 소비했기 때문이라고 생각된다.

또한 배출가스 중의 HCl 농도와 함께 SOx 농도도 측정하였는데, HCl 농도와 동일한 거동을 나타냈다. 이상, 본 발명에서는 처리후의 산성성분 농도를 충분히 저하시키고, 변동이 작은 안정된 제거처리를 할 수 있는 것, 동시에 염기성 흡수제의 소비량을 절약하여 효율적으로 제거하는 것이 명확해졌다.

Claims (3)

1. 연소나 가열에 수반하여 배출되는 배출가스 중의 유해물질을 제거하기 위해서, 분말 반응제로서 분말 염기성 흡수제와 분말 흡착제를 배출가스 중에 분무하는 방법에 있어서,

   상기 분말 흡착제로서 활성탄과 보조제의 혼합물을 사용하고,

   상기 보조제로서, 소석회 등의 알칼리제, 규조토, 드로마이트 분말 등의 박리제, 분말형상의 다이옥신 분해용 촉매로부터 선택된 적어도 하나를 사용하며,

   상기 혼합물의 공급수단과 상기 분말 염기성 흡수제의 공급수단을 별개로 설치되어 있고,

   상기 각각의 공급수단은, 각각의 분무량이 조절될 수 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 배출가스의 처리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분말 염기성 흡수성제로서 소석회, 탄산칼슘, 생석회, 도로마이트중에 선택된 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 배출가스의 처리방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 활성탄과 보조제의 혼합물은, 활성탄이 중량비로 20 ∼ 80 % 가 되도록 미리 혼합된 것을 사용하는 것으로 하는 배출가스의 처리방법.