KR100601184B1

KR100601184B1 - 탈황설비의 보호피막 처리방법

Info

Publication number: KR100601184B1
Application number: KR1020040084919A
Authority: KR
Inventors: 예창호
Original assignee: 주식회사 서머텍 코리아
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-07-13
Also published as: KR20060035425A

Abstract

본 발명은 탈황설비의 표면에 코팅조성물을 분사하여 보호피막을 형성시키는 탈황설비의 보호피막 처리방법에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 탈황설비 표면을 세척하는 세척단계(S100)와; 상기 세척단계(S100)를 거친 탈황설비 표면에 알루미나 입자를 분사하여 코팅을 용이하게 하기 위한 거칠기형성단계(S200)와; 상기 거칠기형성단계(S200)를 거친 탈황설비 표면에 코팅조성물을 분사하여 부식을 방지하도록 코팅층을 형성시키는 피막형성단계(S300)를 포함하며, 상기 코팅조성물은 니켈(Ni) 39.5% ~ 42.5%, 크롬(Cr) 53.5% ~ 56.5%, 몰리브덴(Mo) 1% ~ 3%로 이루어진다. 이와 같은 구성에 의하면, 방식(防蝕) 작업에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

탈황설비, 황산화물, 세척, 거칠기, 피막, 용사

Description

탈황설비의 보호피막 처리방법 { A treatment method of Protective film for Desulfurization equipment }

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탈황설비 보호피막 처리방법의 개략적인 공정흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

S100. ..... 세척단계 S200. ..... 거칠기형성단계

S300. ..... 피막형성단계

본 발명은 보호피막 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈황설비의 표면에 코팅조성물을 분사하여 보호피막을 형성시키는 탈황설비의 보호피막 처리방법에 관한 것이다.

화력발전소는 연료의 화학적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 거대한 에너지 변환기구(Conversion Mechanism)로써, 물을 끓여서 나오는 증기로 발전기를 돌려 전기를 발생시키는 장치이며 우리나라 발전설비의 60% 이상을 점유하고 있다.

화력발전 중에서도 보일러에 석탄을 연소시켜 얻은 에너지로 물을 끓임으로 써 증기를 만들고, 그 증기로 터빈을 회전시켜 회전력을 얻은 후 터빈측에 연결된 발전기에서 전기를 발생시키는 이른바 기력발전(Steam Power Generation)이 대부분이다.

일반적으로 화력발전소에서는 주로 석탄, 중유 등의 화석연료를 사용하게 되는데, 이러한 화석연료에는 황성분이 함유되어 보일러에서 연소시 산성비의 원인이 되는 대기오염물질인 황산화물이 발생하게 되고, 질소산화물은 오존생선의 원인이 되므로 최근에 많은 사회문제를 일으키고 있다.

특히, 황산화물은 자극성이 있는 기체로써 눈 및 호흡기 질환을 유발하여 인체에 해로운 영향을 주고, 금속 및 각종 구조물을 부식시키며, 식물의 성장을 저해하고 심하면 말라 죽게하며, 물고기의 살생 및 중금속유출의 원인이 되므로 발생량이 최소화 되도록 하는 노력이 절대 요구되고 있다.

이러한 환경오염물질의 방지를 위한 기술로써, 사용되는 연료에 포함되는 오염물질의 양을 저감시키는 원료탈황기술과 배출되는 배기가스에서의 오염물질을 저감시키는 배연탈황기술이 적용되고 있으며, 정부에서도 청정연료의 사용확대와 배연탈황시설의 설치를 의무화하고 있는 실정이다.

또한, 앞으로도 환경규제가 완화되리라는 기대는 어렵고 전력수요는 계속 증가할 수 밖에 없으므로, 발전설비와 더불어 탈황설비도 계속 증가하는 상황이므로 탈황설비에 대한 지속적인 기술개발이 필수적이라 할 수 있다.

한편, 화력발전소의 보일러에서 황성분을 함유한 중유나 석탄 등의 화석연료를 연소시킬 때 황산화물(이산화황)이 생성되며, 이러한 화석연료의 연소시 발생하 는 배기가스에 황산화물이 포함된다. 여기에서 황산화물을 제거하는 설비를 탈황(Desulfurization)설비라고 하는데, 발전소는 이러한 황산화물을 제거하기 위해 배기가스를 탈황설비에 통과시킨 후 굴뚝으로 배출되도록 한다.

그리고, 배연탈황(Flue Gas Desulfurization)설비는 석탄 또는 중유 등 화석연료가 연소될 때 발생하는 황산화물(SO_X)이 굴뚝으로 배출되기 전에 석회석 슬러리(Limestone Slurry)에 흡수시켜 제거하는 환경오염 방지설비이다.

이러한 배연탈황설비를 갖추게 되면 배출가스 중에 포함되어 있는 황산화물의 90% 이상이 제거됨은 물론 먼지의 60% 이상이 제거되는 효과가 있으며, 배연탈황설비 운영과정에서 부산물로 석고가 발생되는데 탈황설비에 발생되었다고 하여 탈황석고라고 한다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 탈황설비에는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 상기 배연탈황설비(FGD) 중 하나인 가스재열기(Gas Gas Heater : GGH)는 흡수탑 전단에 설치되어 흡수탑 내에서 석회석 슬러리와의 최적 반응 온도로 배연가스를 냉각시켜주는 쿨러(Cooler)와, 상기 흡수탑 후단에 설치되어 쿨러에서 흡수한 열을 이용하여 탈황처리된 청정가스를 재가열함으로써 연돌(Stack : 연소가스가 보일러 또는 노에서 배출되어 굴뚝에 이르기까지의 통로)에서의 백연현상(오염인자는 없지만 굴뚝에서 흰연기로 보이는 현상)을 저감시켜주는 리히터(Reheater)로 구성되어 있다.

따라서, 상기 가스재열기(GGH)에서 부식이 심각하게 발생되는 가스쿨러케이 스(Gas Cooler Case) 및 후단부 덕트(Duct)에는 배기가스와 잡촉하는 내부 표면에 두께 1㎜ ~ 2㎜의 테프론(PTFE) 수지판을 볼트로 체결·접합시켜 설비 부식을 억제시키고 있으나, 설비 운전 중에 발생하는 진동이나 초기 시공 불량 등의 원인으로 상기 볼트 체결부에서 균열이 생겨 이로 인한 설비 부식 가속과 배연가스 누설 문제가 빈번하게 발생되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 목적은, 탈황설비의 표면에 코팅조성물을 분사하여 보호피막을 형성시키는 탈황설비의 보호피막 처리방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 탈황설비 보호피막 처리방법은, 탈황설비 표면을 세척하는 세척단계와; 상기 세척단계를 거친 탈황설비 표면에 알루미나 입자를 분사하여 코팅을 용이하게 하기 위한 거칠기형성단계와; 상기 거칠기형성단계를 거친 탈황설비 표면에 코팅조성물을 분사하여 부식을 방지하도록 코팅층을 형성시키는 피막형성단계를 포함하며, 상기 코팅조성물은 니켈(Ni) 39.5% ~ 42.5%, 크롬(Cr) 53.5% ~ 56.5%, 몰리브덴(Mo) 1% ~ 3%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 세척단계에서의 세척은 브러쉬(Brush) 또는 용매(Solvent)를 사용하여 실시한다.
상기 거칠기형성단계에서 알루미나 입자의 분사는 그리트 블라스팅(Grit Blasting)법으로 실시한다.
상기 피막형성단계에서 코팅조성물의 분사는 아크(Arc)용사법 또는 고속화염(HVOF/HVAF)용사법으로 실시하며, 코팅조성물에 의한 코팅층의 두께는 0.05㎜ ~ 1.0㎜이다.

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이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 방식(防蝕) 작업에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며 배연가스 누설방지로 안정적인 설비 운영이 가능한 이점이 있다.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 탈황성비 보호피막 처리방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탈황설비 보호피막 처리방법의 개략적인 공정흐름도가 도시되어 있다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명은, 세척단계(S100), 거칠기형성단계(S200), 피막형성단계(S300)로 구성된다.

상기 세척단계(S100)는 탈황설비 표면을 세척(洗滌)하는 과정으로, 탈황설비 표면을 브러쉬(Brush)로 강하게 세척하거나 용매(Solvent)로 세척하게 된다. 상기 용매는 탈황설비 표면에 쌓여 있는 기름, 그리스, 먼지 등을 제거할 수 있도록 아세톤(Acetone) 또는 엠이케이(MEK : Methyl Ethyl Ketone)를 사용하게 된다.

그리고, 상기 세척단계(S100)를 거친 다음에는 거칠기형성단계(S200)가 실시된다. 상기 거칠기형성단계(S200)는 상기 탈황설비 표면에 알루미나(Alumina : Al₂O₃) 입자를 분사하여 코팅을 용이하게 하기 위한 표면거칠기를 형성하는 과정으로, 상기 세척단계(S100)를 마친 탈황설비 표면에 20메쉬(Mesh) ~ 80메쉬(Mesh)의 알루미나 입자를 그리트 블라스팅(Grit Blasting)법으로 분사하여 표면거칠기값이 대략 120Ra(Microinch) 이상이 되도록 실시하게 된다.

상기와 같이 알루미나(Al₂O₃)로 형성된 표면거칠기는 피코팅물인 모재, 즉 탈황설비 표면과 아래에서 설명할 코팅조성물의 접합이 용이하게 하는 역할을 하는 것으로, 알루미나 입자의 입도가 특별히 정해진 것은 아니지만 표면거칠기의 정도, 그리트 블라스팅 효과 측면에서 상기 범위인 20메쉬 ~ 80메쉬인 것이 바람직하다.

이렇게 세척된 표면에 거칠기를 형성한 다음에는 코팅층을 형성시키는 피막형성단계(S300)가 실시된다. 상기 피막형성단계(S300)는 표면에 코팅조성물을 아크용사(Arc Spraying)법 또는 고속화염용사(High Velocity Oxygen Fuel spraying : HVOF / High Velocity Air Fuel spraying : HVAF)법으로 분사하여 부식을 방지하도록 코팅층을 형성시키는 과정이다.

여기에서 상기 코팅조성물의 주요 성분은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)으로 구성되고, 그 비율은 니켈(Ni) 39.5% ~ 42.5%, 크롬(Cr) 53.5% ~ 56.5%, 몰리브덴(Mo) 1% ~ 3%로 함이 바람직하며, 이러한 코팅조성물이 분사되어 형성되는 코팅층의 두께는 0.05㎜ ~ 1.0㎜로 함이 보다 바람직하다.

한편, 상기 아크용사(Arc Spraying)법은 에어(Air)와 코팅조성물을 함께 분사하면서 아크(Arc) 방전으로 상기 코팅조성물을 용융분사하여 피막을 형성시키는 방법이며, 상기 고속화염(HVOF/HVAF)용사법은 코팅조성물을 분사하면서 연료와 산소 또는 압축에어를 중간에 함께 분무하고 스파크 플러그에서 스파크를 발생시켜 연소시킴으로써 이러한 연소로 인하여 용융된 코팅조성물을 표면에 분사하여 피막을 형성시키는 방법이다.

따라서, 상기 아크용사법 또는 고속화염용사법을 현장에서의 정해진 환경이나 여건을 고려하여 선택 사용할 수 있으며, 상기와 같은 단계를 실시하게 됨으로써 보다 용이하게 부식에 우수한 보호피막처리를 할 수 있게 되는 것이다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 탈황설비 보호피막 처리방법에서는, 탈황설비의 표면을 세척하고 알루미나 입자를 분사하여 거칠기를 형성시킨 다음 코팅조성물을 분사하여 보호피막을 형성시키도록 구성하였다.

따라서, 방식(防蝕)코팅 특성이 모재(탈황설비 표면)의 재질에 큰 영향을 주지 않고 손쉽게 피막을 형성시킬 수 있어 고가의 고온 내부식성 고합금강 재질로 설비 제작을 함으로 인해 발생하는 시공 비용을 절감할 수 있는 효과가 기대된다.

그리고, 코팅조성물의 구성이 39.5% 이상의 크롬(Cr)을 함유하여 고온 내부식성이 향상되며 니켈(Ni)이 39.5% ~ 42.5%로 상온내식성과 내산화성이 향상되는 효과가 기대된다.

또한, 코팅조성물이 설비 표면에 직접 코팅되어 부착되므로 테프론(PTFE) 수지판 접합을 통한 종래의 방식(防蝕) 시공에 사용되는 볼트 체결 작업이 필요 없을 뿐만 아니라, 운전시 진동에 의한 볼트 체결부의 국부적인 균열 및 이로 인한 설비 부식 가속과 예기치 않은 시점에서의 배연가스 누설 문제를 제거하여 보다 안정적인 설비 운영이 가능한 효과가 기대된다.

Claims

탈황설비 표면을 세척하는 세척단계와;

상기 세척단계를 거친 탈황설비 표면에 알루미나 입자를 분사하여 코팅을 용이하게 하기 위한 거칠기형성단계와;

상기 거칠기형성단계를 거친 탈황설비 표면에 코팅조성물을 분사하여 부식을 방지하도록 코팅층을 형성시키는 피막형성단계를 포함하며,

상기 코팅조성물은 니켈(Ni) 39.5% ~ 42.5%, 크롬(Cr) 53.5% ~ 56.5%, 몰리브덴(Mo) 1% ~ 3%로 이루어짐을 특징으로 하는 탈황설비의 보호피막 처리방법.
제 1 항에 있어서, 상기 세척단계에서의 세척은 브러쉬(Brush) 또는 용매(Solvent)를 사용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 탈황설비의 보호피막 처리방법.
제 1 항에 있어서, 상기 거칠기형성단계에서 알루미나 입자의 분사는 그리트 블라스팅(Grit Blasting)법으로 실시하는 것을 특징으로 하는 탈황설비의 보호피막 처리방법.
제 1 항에 있어서, 상기 피막형성단계에서 코팅조성물의 분사는 아크(Arc)용사법 또는 고속화염(HVOF/HVAF)용사법으로 실시하며, 코팅조성물에 의한 코팅층의 두께는 0.05㎜ ~ 1.0㎜임을 특징으로 하는 탈황설비의 보호피막 처리방법.