KR100795735B1

KR100795735B1 - 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치

Info

Publication number: KR100795735B1
Application number: KR1020060000011A
Authority: KR
Inventors: 우성률; 김태만
Original assignee: 삼성정밀화학 주식회사
Priority date: 2006-01-02
Filing date: 2006-01-02
Publication date: 2008-01-21
Also published as: KR20070072642A

Abstract

본 발명은 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탈황탑 내부로 유입된 배출가스의 온도가 55~60℃로 냉각되어 포화증기 상태로 되도록 순환하는 순환수와 0~20℃이하의 차가운 원수를 열교환시킴으로써, 탈황탑에서 배출되는 가스 온도가 강하되고 배기가스에 포함되어 있는 수분의 양을 감소시켜 백연의 발생을 저감시키고, 상기 열교환에 의해 순환수의 폐열을 회수하여 원수의 온도를 높임으로써, 증기사용량을 절감하여 에너지 절약에 기여할 수 있도록 한 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 보일러에서 배출된 배출가스 중 유황성분 및 먼지를 제거하는 탈황탑과; 상기 배출가스를 일정 온도의 포화증기상태로 강하시키는 순환수와; 상기 배출가스가 탈황탑에서 배출되기 전에 다시 일정 온도로 승온시키는 가열기와; 상기 순환수의 온도를 낮게 하기 위해 열교환되는 공업용수의 원수(原水)를 저장하는 원수조와; 상기 원수와 순환수를 열교환시키는 열교환수단과; 상기 원수를 열교환수단에 공급하는 원수펌프;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치를 제공한다.

열병합 탈황탑, 순환수, 원수조, 열교환수단, 원수펌프, 백연

Description

열병합 탈황탑의 폐열회수 장치{Apparatus for waste heat recovery of cogeneration desulfurization tower}

도 1은 본 발명에 따른 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치를 나타내는 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 열병합 탈황탑을 나타내는 장치구성도.

도 3은 열병합 탈황탑의 백연방지의 원리를 나타내는 개념도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 탈황탑 11 : 보일러

12 : 하우징 12a : 유입구

12b : 배출구 13 : 분사노즐

14 : 순환파이프 15 : 충진층

16 : 가열기 17 : 순환파이프

18 : 유량제어밸브 19 : 열교환수단

20 : 원수조 21 : 원수펌프

22a : 원수공급라인 22b : 리턴라인

본 발명은 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탈황탑 내부로 유입된 배출가스의 온도가 55~60℃로 냉각되어 포화증기 상태로 배출되도록 순환하는 순환수와 20℃이하의 차가운 원수를 열교환시킴으로써, 탈황탑에서 배출되는 가스 온도가 강하되고 배기가스에 포함되어 있는 수분의 양을 감소시켜 백연의 발생을 저감시키고, 상기 열교환에 의해 순환수의 폐열을 회수하여 원수의 온도를 높임으로써, 증기사용량을 절감하여 에너지 절약에 기여할 수 있도록 한 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러에서 배출되는 배기가스 중 유황성분은 탈황탑에서 탈황 후 대기로 배출되고, 대기로 배출되는 배기가스는 배출가스 중에 포함된 수분이 대기의 찬공기와 만나 작은 물방울로 변하면서 구름과 같은 모습으로 보여 시각적인 백연(白煙)현상을 유발시키는 문제가 있다.

즉, 상기 보일러에서 탈황탑로 유입되기 전 배출가스의 온도는 180~200℃이고, 배출가스가 탑황탑 내로 유입되면 스프레이를 통해 약품처리된 55~60℃의 순환수와 만나 포화증기 상태로 되고, 포화증기 상태의 배출가스가 대기로 배출되면 찬 공기와 만나 작은 물방울로 변하면서 백연현상이 발생하게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 상기 배출가스가 탈황탑에서 배출되기 직전에 열교환기의 증기로 배출가스를 가열하여 온도를 높임으로써, 도 3에 도시한 바와 같이, 단위 질량당 실제 체적을 최대화하여 배출 수증기(100)가 물방울로 형 성되기 전에 대기로 확산시켜 배출가스의 백연현상을 방지할 수 있다.

그러나, 배출되는 배기가스의 온도를 높여 백연을 저감하는 것은 하절기 일부를 제외하고는 시각적으로 제거하기에 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 탈황탑 내부로 유입된 배출가스의 온도가 55~60℃로 냉각되어 포화증기 상태로 배출되도록 순환하는 순환수와 20℃이하의 차가운 원수를 열교환시킴으로써, 순환수가 35~50℃로 강하되어 탈황탑에서 배출되는 포화상태의 가스 온도가 낮아지고 배기가스에 포함되어 있는 수분의 양을 감소시키고 백연의 발생을 최소화하여 기업의 친환경 이미지를 개선할 수 있고, 상기 열교환에 의해 순환수의 폐열을 회수하여 원수의 온도를 높임으로써, 승온된 원수를 각 공업용수로 사용하여 증기사용량을 절감할 수 있도록 한 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치에 있어서,

보일러에서 배출된 배출가스 중 유황성분을 제거하는 탈황탑과; 상기 배출가스를 일정 온도의 포화증기상태로 강하시키는 순환수와; 상기 배출가스가 탈황탑에서 배출되기 전에 다시 일정 온도로 승온시키는 가열기와; 상기 순환수의 온 도를 낮게 하기 위해 열교환되는 공업용수의 원수(原水)를 저장하는 원수조와; 상기 원수와 순환수를 열교환시키는 열교환수단과; 상기 원수를 열교환수단에 공급하는 원수펌프;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 탈황탑은: 측면 하단에 유입구가 형성되고 상단에 배출구가 형성된 하우징과; 상기 하우징의 하단에 일정한 온도로 약품처리되어 저장된 순환수와; 상기 유입구를 통해 하우징 내부에 유입된 보일러의 배출가스를 일정한 온도로 강하시키도록 상기 하우징 내부 상측에 설치되어 순환수를 분사하는 분사노즐과; 상기 분사노즐에 순환수를 제공하는 순환펌프; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 원수조는 원수펌프를 통해 상기 순환수보다 낮은 온도의 원수를 열교환수단에 제공하고, 상기 순환수와 열교환되어 승온된 원수를 다시 회수하여 각 공업용수로 사용하도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열병합 탈황탑을 나타내는 장치구성도이다.

본 발명은 열병합 탈황탑에서 배출되는 배출가스의 백연발생을 저감하고, 순환수의 폐열을 회수하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 탈황탑의 배출가스의 온도를 강하시켜 배출가스 중 수분량을 줄여 백연발생을 최소화하고, 상대적으로 온도가 낮은 원수(原水)를 이용하여 탈황탑(10)의 내부를 순환하는 순환수와 열교환시킴으로써 순환수의 폐열을 회수하여 공 업용수로 사용할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

전술한 바와 같이, 탈황탑(10)은 보일러(11)에서 배출된 배출가스 중 유황성분을 탈황시킨 후 대기로 배출시킨다.

상기 탈황탑(10)은 유입구(12a) 및 배출구(12b)가 형성된 하우징(12)과, 하우징(12) 하단에 저장된 순환수와, 순환수를 펌핑하여 상부에 설치된 분사노즐(13)로 공급하는 순환펌프(14)와, 분사노즐(13) 하부에 가스의 먼지 및 미세수분을 여과시키도록 설치된 충진층(15)과, 하우징(12) 상단에 장착된 가열기(16)로 구성된다.

상기 유입구(12a)는 보일러(11)에서 배출되는 배출가스 중 NOx가 제거된 후 탈황탑(10)의 내부로 유입되는 통로로서, 하우징(12)의 하부에 형성되고, 배출구(12b)는 하우징(12)의 상단에 수직방향으로 형성되어 이 배출구(12b)를 통해 탈황탑(10)의 내부로 유입된 배출가스 중 SOx가 제거된 후 배출되게 된다. 이때, 하우징(12) 내부에 유입된 배출가스의 온도는 약 180~200℃이다.

상기 순환수는 약품처리되고 약 55~60℃의 온도가 유지되고, 하우징(12)의 하단에 일정량 저장되어 있다.

상기 분사노즐(13)은 유입구(12a)의 상부에 위치하도록 순환수의 수위로부터 일정한 높이에 횡방향으로 설치되어 유입구(12a)를 통해 하우징(12)의 내부로 유입된 배출가스의 온도를 60℃의 포화증기 상태로 강하시킨다.

이때, 상기 분사노즐(13)의 하부에는 배출가스의 먼지 및 미세수분을 여과시키는 역할을 하는 충진층(15)이 횡방향으로 설치된다.

상기 순환펌프(14)는 하우징(12)에 내부에 저장된 일정량의 순환수를 분사노즐(13)에 공급하여 계속해서 순환시키도록 펌핑하고, 하우징(12)의 저면과 분사노즐(13)을 연결하는 순환파이프(17)에 설치된다. 이때 순환파이프(17)에는 유량을 조절하는 유량제어밸브(18)가 설치되게 된다.

여기서, 본 발명은 상기 55~60℃의 순환수를 35~50℃로 강하시키기 위해 0~20℃이하의 원수(原水)와 열교환시키는 열교환수단(19)을 제공한다.

상기 열교환수단(19)은 플레이트형 열교환기로서, 0~20℃이하의 원수가 저장된 원수조(20)로부터 제공된 원수와 탈황탑(10)을 순환하는 순환수를 열교환하게 된다.

이로써, 상기 하우징(12)에 저장된 순환수의 온도를 55~60℃에서 35~50℃로 강하시키고, 하우징(12) 내부로 유입된 배출가스의 온도도 40~55℃로 강하되게 된다.

상기 원수조(20)는 저수지에서 급수되어 일정량을 저장하고, 이 저장된 원수의 온도는 6월에서 9월까지 4개월을 제외한 나머지 기간에는 20℃이하를 유지하게 되고, 이 차가운 원수는 원수펌프(21)에 의해 펌핑되어 원수공급라인(22a)을 통해 열교환수단(19)으로 유입되고, 순환수와 원수의 열교환을 통해 순환수는 55~60℃에서 35~50℃로 강하되고, 원수는 23~30℃로 승온된다.

상기 승온된 원수는 원수조(20)와 열교환수단(19)을 연결하는 리턴라인(22b)을 통해 원수조(20)로 다시 복귀하게 된다.

또한, 상기 열교환수단(19)은 원수 및 순환수의 열교환을 위해 내부에 순환 수가 흐르는 순환파이프(17)의 일부를 공유하게 된다.

상기 순환수의 온도강하에 의해 배출가스의 온도가 40~55℃로 강하되고 배가스에 함유된 수증기도 포화증기로 강하되어 배출가스 중 수분량이 19.6vol%에서 9.4vol%로 감소된 후, 하우징(12)의 상단에 설치된 가열기(16)에 의해 탈황탑(10)에서 배출되기 전에 배출가스가 80~90℃로 가열되게 되면, 단위 질량당 실제 체적이 최대화되어 배출 수증기가 물방울로 형성되기 전에 대기로 확산시켜 배출가스의 백연현상을 최소화하고 기업의 친환경 이미지를 향상시킬 수 있다.

또한, 6월 내지 9월을 제외한 20℃이하의 차가운 원수를 이용하여 상기 탈황탑(10)의 내부를 순환하는 순환수와 열교환에 의해 승온된 원수를 원수조(20)에 담아 공업용수로 재활용함으로써, 증기사용량을 줄이고 에너지 절감에 크게 기여할 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치에 의하면, 상기 순환수의 온도강하에 의해 배출가스의 온도도 40~55℃의 포화증기로 강하되어 배출가스 중 수분량이 일정량 감소된 후, 하우징의 상단에 설치된 가열기에 의해 탈황탑에서 배출되기 전에 배출가스가 80~90℃로 가열되게 되면, 단위 질량당 실제 체적이 최대화되어 배출 수증기가 물방울로 형성되기 전에 대기로 확산시켜 배출가스의 백연현상을 최소화하고 기업의 친환경 이미지를 향상시킬 수 있다.

또한, 6월 내지 9월을 제외한 0~20℃이하의 차가운 원수를 이용하여 상기 탈황탑의 내부를 순환하는 순환수와 열교환에 의해 승온된 원수를 원수조에 담아 공업용수로 재활용함으로써, 증기사용량을 줄이고 에너지 절감에 크게 기여할 수 있다.

Claims

열병합 탈황탑의 폐열회수 장치에 있어서,

보일러에서 배출된 배출가스 중 유황성분을 제거하는 탈황탑과;

상기 배출가스를 일정 온도의 포화증기상태로 강하시키는 순환수와;

상기 배출가스가 탈황탑에서 배출되기 전에 다시 일정 온도로 승온시키는 가열기와;

상기 순환수의 온도를 낮게 하기 위해 열교환되는 공업용수의 원수(原水)를 저장하는 원수조와;

상기 원수와 순환수를 열교환시키는 열교환수단과;

상기 원수를 열교환수단에 공급하는 원수펌프;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 탈황탑은:

측면 하단에 유입구가 형성되고 상단에 배출구가 형성된 하우징과;

상기 하우징의 하단에 일정한 온도로 약품처리되어 저장된 순환수와;

상기 유입구를 통해 하우징 내부에 유입된 보일러의 배출가스를 일정한 온도로 강하시키도록 상기 하우징 내부 상측에 설치되어 순환수를 분사하는 분사노즐과;

상기 분사노즐에 순환수를 제공하는 순환펌프;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 원수조는 원수펌프를 통해 상기 순환수보다 낮은 온도의 원수를 열교환수단에 제공하고, 상기 순환수와 열교환되어 승온된 원수를 다시 회수하여 각 공업용수로 사용하도록 한 것을 특징으로 하는 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 열교환수단을 통한 원수와의 열교환에 의해 온도가 강하된 순환수를 이용하여 가열기 전의 배출가스의 온도를 55~60℃에서 40~55℃로 강하시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 순환수는 원수와의 열교환 전 온도가 55~60℃이고, 상기 원수의 온도는 0~20℃ 인 것을 특징으로 하는 열병합 탈황탑의 폐열회수 장치.