KR100801237B1 - 탈질 촉매의 시험 방법 - Google Patents

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쥬코쿠 덴료쿠 가부시키 가이샤
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Abstract

본 발명은 탈질 촉매의 가스 유로 내의 가스의 흐름을 고려하여 실제의 촉매 성능을 파악할 수 있는 탈질 촉매의 시험 방법을 제공하는 것이며, 배연 탈질 장치에 사용되며 입구측에서 출구측에 걸쳐 배기 가스를 송통하는 가스 유로를 가짐과 동시에 해당 가스 유로의 측벽에서 탈질을 행하는 벌집 타입의 탈질 촉매의 시험 방법으로서, 상기 탈질 촉매의 입구측으로부터 상기 가스 유로 내로 송통된 피 처리 가스의 흐름이 흐트러진 난류역을 모두 포함함과 동시에 해당 난류가 정류되어 층류로 된 층류역의 적어도 일부를 포함하는 길이의 시험편을 준비하여 해당 시험편에 대하여 제1 탈질 시험을 실시하고, 이어서 상기 난류역만의 길이를 잘라내어 제2 탈질 시험을 행하고, 이들 시험 결과로부터 상기 난류역의 촉매 성능을 파악함과 동시에 상기 층류역의 촉매 성능을 파악함으로써, 상기 탈질 촉매의 촉매 성능을 파악하는 것이다.
Figure 112006097381749-pct00017
탈질 촉매, 화력 발전소, 가스, 난류역

Description

탈질 촉매의 시험 방법{METHOD OF TESTING DENITRATION CATALYST}
본 발명은 화력 발전소 등의 배연 탈질 장치의 탈질 촉매의 성능을 파악하기 위하여 행하는 탈질 촉매의 시험 방법에 관한 것이다.
종래 석유, 석탄, 가스 등을 연료로 한 화력 발전소의 보일러 및 각종 대형 보일러, 그 밖의 폐기물 소각 장치 등에는 배연 탈질 장치가 설치되어 있으며, 배연 탈질 장치에는 복수 층의 탈질 촉매가 내장되어 있다.
탈질 촉매로는 벌집 타입이나 판상 타입이 사용되고 있는데, 계속 사용하게 되면 촉매 표면 및 내부에 촉매 성능을 열화시키는 물질(이하 열화 물질이라고 함)이 부착 또는 용해됨으로써 촉매 성능이 저하되어 간다는 문제가 있다.
또한, 종래 탈질 촉매의 성능은 입구와 출구의 NOx 농도 및 미반응 NH3 농도를 측정함으로써 관리하고, 전체의 성능이 저하한 경우에는 사용 연수가 오래된 것부터 차례대로 새 것이나 재생품으로 교환하는 작업이 정기적으로 이루어지고 있었다.
더욱이, 탈질 촉매는 매우 고가이기 때문에 각 탈질 촉매마다 성능을 평가하여 가능한 한 내용 연수를 향상시키고자 하는 제안이 이루어지고 있다(예컨대 특허 문헌 1 참조).
또한, 전술한 바와 같이 촉매 성능을 NOx 농도에 기초하여 산출한 부담율로부터 판단한 경우 정말로 성능이 열화된 촉매층을 파악할 수 없다는 이유에서, 입구측 및 출구측의 NH3 농도를 측정하여 입구 몰비=입구 NH3/입구 NOx를 고려하여 실제로 보다 근접한 성능을 파악하는 방법이 제안된 바 있다(특허 문헌 2 참조).
나아가, 실제 장치가 아니라, 탈질 촉매로부터 시험편을 잘라내어 전술한 바와 같은 평가 방법을 시험 장치에서 재현하여 성능을 평가하는 것도 행해지고 있다. 예컨대, 촉매의 양과 반응 가스량을 기준으로 한 SV 값이나 촉매의 표면적과 반응 가스량을 기준으로 한 AV 값 등을 들 수 있다.
그러나, 전술한 종래의 성능 평가에서는 가스 유로 내에서의 가스의 흐름을 전혀 고려하고 있지 않으며, 탈질 촉매의 길이에 따라서는 전체의 성능 평가가 충분히 이루어지지 않고 있음을 알 수 있었다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공고 평7-47108호 공보(제2∼3페이지, 도 1)
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 2004-066228호 공보(특허청구범위 등)
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 이러한 사정을 감안하여, 탈질 촉매의 가스 유로 내의 가스의 흐름을 고려하여 실제의 촉매 성능을 파악할 수 있는 탈질 촉매의 시험 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 과제를 해결하는 본 발명의 제1 태양은, 배연 탈질 장치에 사용되며 입구측에서 출구측에 걸쳐 배기 가스를 송통하는 가스 유로를 가짐과 동시에 해당 가스 유로의 측벽에서 탈질을 행하는 벌집 타입의 탈질 촉매의 시험 방법으로서, 상기 탈질 촉매의 입구측으로부터 상기 가스 유로 내로 송통된 피 처리 가스의 흐름이 흐트러진 난류역을 모두 포함함과 동시에 해당 난류가 정류되어 층류로 된 층류역의 적어도 일부를 포함하는 길이의 시험편을 준비하여 해당 시험편에 대하여 제1 탈질 시험을 실시하고, 이어서 상기 난류역만의 길이를 잘라내어 제2 탈질 시험을 행하고, 이들 시험 결과로부터 상기 난류역의 촉매 성능을 파악함과 동시에 상기 층류역의 촉매 성능을 파악함으로써, 상기 탈질 촉매의 촉매 성능을 파악하는 것을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법에 있다.
이러한 제1 태양에서는, 탈질 촉매의 가스 유로 내의 가스의 흐름이 영역에 따라 다른 것을 고려하여 성능을 평가하므로 실제에 맞는 성능을 파악할 수 있다.
본 발명의 제2 태양은, 제1 태양에 있어서, 상기 난류역의 길이 Lb(mm)가, 유입 속도를 Uin(m/s)이라고 하고, 임의의 벌집 지름을 Ly(mm)라 하고, 벌집 지름의 상수 Lys를 6mm로 한 경우에 하기 식 (A)로 특정되는 길이인 것을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법에 있다.
Figure 112007084618581-pct00027
(a는 벌집 지름이 6mm인 벌집 촉매에서 유입 속도가 6m/s인 경우에는 3∼6의 범위에서 선택되는 상수임.)
이러한 제2 태양에서는, 난류역의 길이를 확실하게 파악하여 보다 정확한 촉매 성능을 파악할 수 있다.
본 발명의 제3 태양은, 제1 또는 제2 태양에 있어서, 상기 탈질 시험이 실제 장치에서 처리하는 가스의 조성을 모방한 가스를 실제 장치에서의 유입 유속으로 도입하여 촉매 성능을 판단하는 것임을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법에 있다.
이러한 제3 태양에서는, 실제 장치를 모방한 시험 조건에 의해 정확한 촉매 성능을 파악할 수 있다.
본 발명의 제4 태양은, 제1 또는 제2 태양에 있어서, 상기 탈질 시험이 실제 장치에서 처리하는 가스의 조성을 모방한 가스를 실제 장치와 다른 유입 유속으로 도입하고, 유입 유속과 반응 NOx의 관계를 고려하여 촉매 성능을 판단하는 것임을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법에 있다.
이러한 제4 태양에서는, 유입 유속과 반응 NOx의 관계를 고려함으로써 실제 장치의 유입 유속과 다른 유속으로 시험하여도 정확한 촉매 성능을 파악할 수 있다.
본 발명의 제5 태양은, 제1 내지 제4 중 어느 한 태양에 있어서, 상기 탈질 시험이 각 시험편의 입구측 및 출구측의 NOx 농도를 측정함과 동시에 각 시험편의 입구측 및 출구측의 NH3 농도를 측정하고, 입구 몰비=입구 NH3/입구 NOx를 고려하여 탈질율 η을 측정하는 것임을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법에 있다.
이러한 제5 태양에서는, 각 탈질 촉매의 출입구에서의 NOx 농도 및 NH3 농도를 측정하여 입구 몰비를 고려하여 탈질율 η을 측정하므로 몰비가 상승할수록 향상되는 탈질율을 절대적으로 확실하게 평가할 수 있다.
본 발명의 제6 태양은, 제5 태양에 있어서, 상기 탈질율 η이 NH3 농도에 기초하여 측정되는 것을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법에 있다.
이러한 제6 태양에서는, 각 탈질 촉매마다의 탈질율 η을 NOx 농도에 기초해서가 아니라 NH3 농도에 기초하여 측정하므로 더욱 안정적으로 촉매 성능을 파악할 수 있다.
본 발명의 제7 태양은, 제6 태양에 있어서, 상기 탈질율 η이 하기 식을 따라 측정되는 것을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법에 있다.
Figure 112006097381749-pct00002
이러한 제7 태양에서는, 각 탈질 촉매마다의 탈질율을 안정적으로 확실하게 파악할 수 있다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 탈질 촉매의 입구측의 난류역과 그 이후의 층류역을 고려하여 촉매 성능을 평가하므로, 실제의 촉매 성능을 정확하게 파악할 수 있다.
도 1은 예비 시험 1의 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 예비 시험 2의 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 예비 시험 3의 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 예비 시험 3의 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 시험예의 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 시험예의 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1의 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2의 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3의 결과를 나타낸 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
본 발명은 종래로부터 사용되고 있는 벌집으로 대표되는 더스트 쓰루 타입의 탈질 촉매에 적용 가능하다. 여기서, 벌집 혹은 더스트 쓰루 타입 촉매란 사각형이나 육각형 혹은 삼각형 등의 단면이 다각 형상인 가스 유로를 가지며, 가스 유로 벽면에서 촉매 반응을 발생시키는 것이며, 대표적으로는 단면이 육각형이고 전체는 원통 형상인 것, 혹은 단면이 사각형의 격자형으로 구획 형성된 가스 유로를 갖는 전체가 사각 기둥형인 것인데, 이들에 한정되는 것은 아니다.
종래로부터 사용되고 있는 벌집 타입의 탈질 촉매로는 가스 유로가 7mm 피 치(벌집 지름은 6mm 정도)이고 길이가 약 700mm∼1000mm인 것이 주류인데, 사용 후의 길이 방향에 걸친 각 부위의 열화 상태를 조사한 결과, 입구측일수록 열화되어 있으며, 출구측일수록 열화가 적은 것은 당연하며, 소정의 길이 이후, 즉 입구로부터 300mm 이후의 부위에서는 열화 상태가 거의 같으며, 특히 출구측 300mm의 범위에서는 탈질 반응에 대한 기여가 입구측에 비해 낮다는 것을 발견하고 본 발명을 완성시켰다. 즉, 탈질 촉매에 도입되는 배기 가스는 난류 상태에서 각 가스 유로에 들어가 측벽과 접촉하여 탈질 반응이 진행되는데, 배기 가스는 서서히 정류되고, 정류된 층류 상태에서는 측벽과의 접촉이 최저한으로 되어 유효하게 탈질 반응에 기여할 수 없으므로, 난류역과 층류역의 반응 상태를 고려하지 않으면 정확한 촉매 성능을 파악할 수 없다는 것을 발견하고 본 발명을 완성시켰다.
더욱 상세하게 설명하면, 탈질 촉매의 상류측의 배기 가스가 유로가 넓은 공간에서 탈질 촉매 내의 각 가스 유로로 들어가면, 공간율은 예컨대 1에서 0.6∼0.7로 감소하고, 배기 가스는 상당한 흐트러짐을 가지고(난류역) 가스 유로의 벽면(촉매 표면)과 접촉하여 통과해 가는데, 가스 유로를 통과해 가는 동안에 서서히 정류화되어 확산에 의한 물질의 이동만 이루어지는 것으로 예상되고, 정류화된 후의 층류역에서 벽면에 충돌하는 NOx 혹은 NH3가 극단적으로 감소하는 것으로 추측되므로, 가스가 흐트러져서 난류로 되어 있는 난류지속거리를 고려하여 촉매 성능을 평가할 필요가 있다.
(예비 시험 1)
실제의 배연 탈질 장치에서 50,000시간 사용한 탈질 촉매의 길이 방향의 각 부위(입구로부터 20mm의 부위 내지 850mm의 부위)의 촉매를 샘플링하고, 각 촉매에 대하여 TiO2 및 표면에 부착된 열화 물질인 CaO, SO3의 표면 농도를 측정하였다.
또한, 촉매는 각 촉매층의 각 부위로부터 50mm×50mm×100mm(길이)로 잘라내어 성능시험 장치에 세팅하고, 100mm의 부위, 450mm의 부위, 800mm의 부위에 대하여, 가스 조건을 몰비(입구 몰비=입구 NH3/입구 NOx)로 0.82로 하고, AV 값(촉매 단위 표면적 당 처리량)을 6.5로 하여 탈질율 η을 전술한 식에 나타낸 바와 같이 NH3 농도에 기초하여 측정하였다.
이들 결과를 도 1에 나타내었다. 한편, 비교 대조품으로서 신품에 대해서도 동일한 방법으로 탈질율 η을 측정하였다.
이 결과 열화 상태가 심한 것은 입구로부터 300mm 정도까지이며, 특히 450mm 이후는 신품에 가까운 탈질율을 보이는 것을 알 수 있었다.
(예비 시험 2)
실제의 배연 탈질 장치에서 사용한 탈질 촉매로부터 가스의 흐름 방향에 대하여 입구측부터 600mm 잘라낸 탈질 촉매를 성능시험 장치에 설치하고, 몰비(입구 몰비=입구 NH3/입구 NOx)를 0.6, 0.8, 1.0, 1.2로 하고, 온도를 360℃로 하고, 유체의 유입 유속을 6m/s로 하여 100mm 간격으로 각각의 탈질율 η을 측정하였다. 그 결과를 표 1 및 도 2에 나타내었다.
이 결과 탈질 촉매의 길이에 비례하여 탈질율이 증가하는 경향이 있으나, 어 느 정도를 경과한 이후에는 탈질율의 증가가 안정되는 경향이 있는 것으로 보인다. 이 원인은 배기 가스가 서서히 정류화되는 것과 관련이 있는 것으로 추측할 수 있다.
Figure 112006097381749-pct00003
(예비 시험 3)
전체의 크기가 600mm×6mm×6mm, 벌집 지름이 6mm(7mm 피치)인 벌집 촉매를 이용하여, 온도 조건을 350℃로 하고, 유체의 유입 속도 Uin을 4, 6 및 10m/s로 하여 시뮬레이션(수치해석방법)을 행하였다.
그 결과 벌집 촉매에서, 난류에서 층류로 전이할 때의 난류 에너지가 없어질 때까지의 거리(이하 난류지속거리 Lts라고 함)와의 사이에 도 3에 도시한 바와 같은 결과가 얻어졌다. 즉, 유입 유속 Uin을 4, 6 및 10m/s로 한 경우의 난류지속거리 Lts는 각각 50, 80, 180mm로 구해졌다.
또한, 통상 계산상의 유체의 상태는 유입 유속 Uin과 벌집 지름 Ly을 이용한 파라미터인 레이놀즈수 Re(Re = Uin·Ly/γ, γ=5.67×10-5m2/S; 상수)에 의해 결정된다.
따라서, 벌집 지름 6mm인 벌집 촉매에서는 유입 속도 Uins(m/s)과 벌집 지름 Lys(mm)의 곱에 의해 난류지속거리 Lts(mm)가 결정되므로, 도 3에 도시한 바와 같은 유입 속도 Uins(Uin) 및 벌집 지름 Lys(Ly)의 곱과 난류지속거리 Lts의 관계가 구해진다. 이 결과, 최소제곱법으로 구한 개략식으로부터 벌집 지름 Lys이 6mm인 경우의 난류지속거리 Lts가 하기 식 (1)로 특정되는 것으로 추측할 수 있다.
Figure 112006097381749-pct00004
여기서, 벌집 지름 Lys=6mm를 상수로 하고 벌집 지름 Ly(mm)을 임의로 한 경우, 유입 속도를 Uin으로 하였을 때의 난류지속거리 Lt는 하기 식 (2)로 특정할 수 있고, 이것이 일반식이 된다.
Figure 112007084618581-pct00028
여기서, 이 시뮬레이션 결과와 실제 장치에서 사용하는 촉매의 가스 유로 내에서 배기 가스가 정류화되는 정도인 소정 길이(최적 길이)를 대비하기 위하여, 난류지속거리 Lt와 실제 장치에서 사용하는 촉매의 난류지속거리, 즉 배기 가스의 정류화의 요인인 오염 범위의 치수(오염거리)와의 관계를 구하였더니, 도 4에 도시한 바와 같은 결과가 얻어졌다. 즉, 실제의 장치에서는 유입 속도의 불균일이나 유체 흐트러짐의 발달 등의 요인에 의해, 시뮬레이션으로부터 구해지는 난류지속거리 Lt에 대하여 난류가 길게 지속되고 있는 것으로 추측된다.
따라서, 실제 장치에서 정류화될 때까지의 소정 길이, 즉 난류역의 길이는 오염 범위에 여유분인 플러스 α를 고려하여 특정할 필요가 있으며, 식 (2)에 상수 a를 승산하는 것이 필요해지며, 실제의 촉매의 난류역의 길이 Lb는 하기 식 (3)으로 특정되는 것으로 추정된다. 한편, 상수 a는 벌집 지름이 6mm(7mm 피치)인 벌집 촉매에서 유입 속도가 6m/s인 경우에는 3∼6의 범위에서 선택되는 상수이다.
Figure 112006097381749-pct00006
여기서, 상기 시험예 1에서는 벌집 지름 6mm(7mm 피치)의 벌집 촉매를 6m/s로 사용하고 있으므로 Lt=80mm가 되며, a≒3.8이라고 하면 실제의 열화 상태가 심한 범위인 약 300mm와 일치하고, a≒5.6이라고 하면 실제로 신품과 동일해질 때까지의 길이 450mm가 된다.
또한, 동일한 벌집 촉매에서, a=3∼6의 경우에 난류역의 길이 Lb는 약 240∼480mm의 범위에 있고, 실제 탈질 촉매에서 열화가 심하며, 가스 유로 내에서 배기 가스의 난류역으로 예상되는 길이인 약 300mm∼450mm와 대략 일치한다. 따라서 난류역의 길이 Lb는 a=3∼6에 대응하는 240∼480mm의 범위로 하면 좋다.
(예비 시험 요약)
이상의 결과로부터, 벌집 타입의 탈질 촉매의 난류역은 하기 식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112007084618581-pct00029
(a는 벌집 지름이 6mm인 벌집 촉매에서 유입 속도가 6m/s인 경우에는 3∼6의 범위에서 선택되는 상수임.)
그리고, 본 발명의 방법은, 난류역의 길이보다 긴, 즉 난류역과 그 하류측의 층류역의 적어도 일부를 포함하는 길이의 시험편을 이용하여 제1 탈질 시험을 행하고(난류역 및 층류역의 성능평가), 이어서 난류역만을 잘라내어 제2 탈질 시험을 행하고(난류역의 성능평가), 이들 결과로부터 실제의 탈질 촉매의 촉매 성능을 파악하면 좋다. 구체적으로, 제2 탈질 시험으로부터 난류역의 성능을 파악할 수 있고, 또한 제1 탈질 시험 결과로부터 층류역의 일부의 길이의 촉매 성능을 파악할 수 있으며, 이를 실제의 길이까지 외삽하면 층류역의 촉매 성능을 파악할 수 있다. 한편, 난류역만의 시험편은 제1 탈질 시험을 행한 시험편으로부터 잘라내는 것이 바람직한데, 새로 잘라낸 것이어도 좋다. 또한, 제1 탈질 시험은 층류역의 일부를 포함하는 길이로 행하면 좋으나, 모두를 포함하는 길이로 행하여도 좋으며, 이 경우에는 외삽할 필요는 없다.
(탈질 시험)
본 발명의 방법을 실시할 때의 탈질 시험은 특별히 한정되지 않으며, 종래로부터 알려져 있는 방법을 적당히 채용할 수 있다.
여기서, 가스의 조성이나 유입 유속은 실제 장치와 동일하게 하는 것이 바람직한데, 유입 유속을 실제 장치와 다른 조건으로 하여도, 구체적으로는 후술하는 바와 같이, 유입 유속과 반응 NOx 양의 관계를 고려하면 실제 장치의 촉매 성능을 파악할 수 있다.
촉매 성능을 측정하는 방법으로는, 예컨대 입구측 및 출구측의 NOx 농도를 측정하고, 하기 식에 기초하여 탈질율 η 및 부담율을 구할 수 있다. 한편, 이 방법은 일본 특허 공고 평7-47108호에 개시된 방법에 기초하는 것이다.
Figure 112006097381749-pct00008
또한, 촉매 성능을 측정하는 다른 방법은, 입구측 및 출구측의 NOx 농도 및 NH3 농도를 측정하고, 경우에 따라서는 입구측 O2 농도를 더 측정하고, 이들 측정 결과로부터 탈질율 η 및 탈질 부담율을 산출하는 것이다. 탈질율 η의 산출 방법은 탈질 촉매의 입구 몰비=입구 NH3/입구 NOx를 고려하여 산출한다. 이와 같이 입구 몰비를 고려하는 것은, NH3가 탈질 촉매 직전에서 가스량에 비례하여 주입되고, 또한 NH3가 촉매에 흡착하는 것이 탈질 반응 자체의 율속반응이므로, 탈질 촉매의 입구측 및 출구측의 각각의 NH3 농도를 파악하여 고려하는 것이 탈질 촉매의 성능을 관리하는 데 가장 중요해지기 때문이다.
입구 몰비를 고려하여 산출하는 것이라면, 탈질율 η은 NOx를 기준으로 하여 구하여도 NH3를 기준으로 하여 구하여도 좋으나, NH3를 기준으로 하여 구하는 것이 보다 정밀하게 탈질율을 관리할 수 있다.
여기서, 탈질율 η을 구하는 순서의 예를 나타낸다. 하기 식은 NOx 농도에 기초한 탈질율 η을 구하는 식이다.
Figure 112006097381749-pct00009
여기서, 평가 몰비란 탈질 촉매를 평가하기 위하여 설정하는 몰비이며, 임의의 몰비를 설정할 수 있는데, 예컨대 발전소의 운용 몰비 정도, 예컨대 0.8로 설정하면 된다.
이러한 식으로부터 구해지는 탈질율 η은 NOx 농도에 기초하여 산출된 것인데, 입구 몰비를 고려하였으므로 실제에 맞는 탈질율에 기초한 촉매 평가가 가능해진다. 한편, 일반적으로는 탈질율 η은 NH3/NOx가 높을수록 상승하므로, 이러한 몰비를 고려하여 탈질율 η을 평가하지 않으면 실제에 맞는 평가는 할 수 없다.
또한, 하기 식은 NH3 농도에 기초한 탈질율 η을 구하는 식이다.
Figure 112006097381749-pct00010
이러한 식으로부터 구해지는 탈질율 η은 NH3 농도에 기초하여 구해지는 것으로서, NOx에 기초한 탈질율보다 안정적인 수치가 얻어진다는 이점이 있으며, 촉매 평가를 보다 안정적으로 행할 수 있다는 이점이 있다.
(시험예)
신품인 벌집 타입의 탈질 촉매에서 길이를 100mm부터 100mm 간격으로 500mm까지 변화시켜 벌집 내부의 유속을 6m/s, SV 값(100mm 시험편의 경우)을 59600m3N/ m3h, AV 값을 139.7m3N/m2h, 반응가스 온도 360℃로 하고, 몰비를 1.0으로 정함으로써 각각에서의 NH3와 NOx 밸런스를 같게 하여 각각의 탈질율을 측정하였다. 이 결과를 도 5에 나타내었다.
이 결과로부터, 300mm∼400mm 사이의 난류지속거리를 지난 부근부터 탈질 성능이 저하되는 것을 알 수 있었다.
또한, 사용된 탈질 촉매를 이용하여 동일한 시험을 행한 결과를 도 6에 나타내었다.
이 결과로부터, 사용된 탈질 촉매에 대해서도 대략 동일한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
(실시예 1)
사용된 탈질 촉매(원래의 길이 770mm)로부터 600mm의 시험편을 잘라내어 탈질 시험을 행하고(제1 탈질 시험), 이어서 이것을 300mm로 잘라 동일한 탈질 시험을 행하였다.
이 결과를 표 2 및 도 7에 나타내었다. 이 결과로부터, 도 7에 도시한 바와 같이, 300mm의 위치 및 600mm의 위치에서의 반응 NOx 농도와 NH3 농도를 외삽하여 770mm의 위치에서의 각각의 농도를 구하고, 이로부터 탈질율을 구함으로써 770mm의 길이의 탈질 촉매의 탈질율을 구하였다.
Figure 112006097381749-pct00011
(실시예 2)
신품인 탈질 촉매로부터 500mm의 시험편을 잘라내어 탈질 시험을 행하고(제1 탈질 시험), 이어서 이것을 300mm로 잘라 동일한 탈질 시험을 행하였다.
이 결과를 표 3 및 도 8에 나타내었다. 이 결과로부터, 도 8에 도시한 바와 같이 300mm의 위치 및 500mm의 위치에서의 반응 NOx 농도와 NH3 농도를 외삽하여 770mm 및 800mm의 위치에서의 각각의 농도를 구하고, 이로부터 탈질율을 구함으로써 770mm의 길이 및 800mm의 길이의 탈질 촉매의 탈질율을 구하였다.
검증을 위하여, 770mm 및 800mm의 길이로 탈질율을 실측한 결과를 표 3에 실측값으로서 기재하였다.
이 결과, 본 발명 방법에 의한 외삽값과 실측값은 대략 동등한 것이 확인되었다.
Figure 112006097381749-pct00012
(실시예 3)
300mm 및 500mm의 시험편을 이용하여 몰비(입구 몰비=입구 NH3/입구 NOx)를 0.6, 0.8, 1.0, 1.2로 하고, 온도를 360℃로 하여 유체의 유입 유속을 6m/s 및 9m/ s로 변화시키고, 각각의 반응 NOx 양을 측정하였다.
이 결과를 표 4 및 도 9에 나타내었다. 이 결과로부터, 유입 유속 v1 및 v2일 때의 반응 NOx 양인 반응 NOx ( v1 ) 및 반응 NOx ( v2 ) 사이에는 이하의 관계가 있음을 알 수 있었다. 따라서, 실제 장치와 다른 유입 유속을 이용하여 측정한 경우에는 하기 식을 이용하여 실제 장치의 유입 유속의 반응 NOx 양으로 환산하여 촉매 성능을 구할 수 있다.
Figure 112006097381749-pct00013
Figure 112006097381749-pct00014
본 발명은 화력 발전소 등의 배연 탈질 장치의 탈질 촉매 이외에, 각종 보일러 설비 등의 탈질 촉매의 성능을 파악하기 위하여 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 배연 탈질 장치에 사용되며 입구측에서 출구측에 걸쳐 배기 가스를 송통하는 가스 유로를 가짐과 동시에 해당 가스 유로의 측벽에서 탈질을 행하는 벌집 타입의 탈질 촉매의 시험 방법으로서,
    상기 탈질 촉매의 입구측으로부터 상기 가스 유로 내로 송통된 피 처리 가스의 흐름이 흐트러진 난류역을 모두 포함함과 동시에 해당 난류가 정류되어 층류로 된 층류역의 적어도 일부를 포함하는 길이의 시험편을 준비하여 해당 시험편에 대하여 제1 탈질 시험을 실시하고, 이어서 상기 난류역만의 길이를 잘라내어 제2 탈질 시험을 행하고, 이들 시험 결과로부터 상기 난류역의 촉매 성능을 파악함과 동시에 상기 층류역의 촉매 성능을 파악함으로써, 상기 탈질 촉매의 촉매 성능을 파악하는 것을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 난류역의 길이 Lb(mm)가, 유입 속도를 Uin(m/s)이라고 하고, 임의의 벌집 지름을 Ly(mm)라 하고, 벌집 지름의 상수 Lys를 6mm로 한 경우에, 하기 식 (A)로 특정되는 길이인 것을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법.
    Figure 112007084618581-pct00030
    (a는 벌집 지름이 6mm인 벌집 촉매에서 유입 속도가 6m/s인 경우에는 3∼6의 범위에서 선택되는 상수임.)
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탈질 시험이, 실제 장치에서 처리하는 가스의 조성을 모방한 가스를 실제 장치에서의 유입 속도로 도입하여 촉매 성능을 판단하는 것임을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탈질 시험이, 실제 장치에서 처리하는 가스의 조성을 모방한 가스를 실제 장치와 다른 유입 유속으로 도입하고, 유입 유속과 반응 NOx의 관계를 고려하여 촉매 성능을 판단하는 것임을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탈질 시험이, 각 시험편의 입구측 및 출구측의 NOx 농도를 측정함과 동시에, 각 시험편의 입구측 및 출구측의 NH3 농도를 측정하고, 입구 몰비=입구 NH3/입구 NOx를 고려하여 탈질율 η을 측정하는 것임을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 탈질율 η이 NH3 농도에 기초하여 측정되는 것을 특징으로 하는 탈질 촉매의 시험 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 탈질율 η이 하기 식을 따라 측정되는 것을 특징으 로 하는 탈질 촉매의 시험 방법.
    Figure 112006097381749-pct00016
KR1020067027517A 2004-06-28 2005-06-21 탈질 촉매의 시험 방법 KR100801237B1 (ko)

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