KR100947067B1 - 소각 및 연소로의 배기가스 복합 건식 집진 반응기 - Google Patents

소각 및 연소로의 배기가스 복합 건식 집진 반응기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소각 및 연소로의 배기가스 처리시스템을 이루는 주요장치인 반응장치, 집진장치 및 SCR 촉매탑을 일체형으로 구성하여, 단일 복합 건식 집진 반응기의 구성에 따른 제작비용의 절감과 설치공간에 대한 부담을 크게 줄이고, 비산재 저장 설비의 구성과 그 유지보수가 간단하도록 한 소각 및 연소로의 배기가스 복합 집진 반응기에 관한 것으로, 원통형의 반응기 탱크의 하부 일측에는 배기가스 유입구를 형성하고, 동시에 상기 배기가스 유입구로는 활성탄, 소석회 및 암모니아가스가 주입되도록 구성되며, 상기 배기가스 유입구의 반응기 탱크 내측에는 HCL제거 및 배기가스의 온도를 다운시켜주기 위한 반응부가 구성되고, 상기 반응부의 상부에는 백필터 표면에 분사된 소석회에 의한 반응에 의해 HCl 및 SOx를 제거함과 동시에 활성탄에 의해 다이옥신 및 비산제를 포집하는 집진부가 형성되며, 상기 집진부의 상부에는 촉매를 통과하는 암모니아 가스와 유입된 배기가스가 반응하여 질소산화물을 제거하여 청정가스를 배출하는 SCR촉매부가 구성되고, 상기 SCR촉매부가 형성된 반응기 탱크의 상부 일측에는 청정가스 배출구를 형성하여 구성한 것이다.
소각, 반응기, 집진, 촉매, 연소, 폐기물

Description

소각 및 연소로의 배기가스 복합 건식 집진 반응기{Complex dry reactor for collecting exhaust gas of incinerator and combustor}
본 발명은 폐기물 소각 및 연소로의 배기가스 집진 반응기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소각 및 연소로의 배기가스 처리시스템을 이루는 주요장치인 반응장치, 집진장치 및 SCR 촉매탑을 일체형으로 구성하여, 단일 복합 반응기의 구성에 따른 제작비용의 절감과 설치공간에 대한 부담을 크게 줄이고, 비산재 저장 설비의 구성과 그 유지보수가 간단하도록 한 소각 및 연소로의 배기가스 복합 건식 집진 반응기에 관한 것이다.
일반적으로 소각로 및 연소로에서 연소되어 배출되는 배기가스에는 각종 유해물질 즉, NOx, SOx, HCl, 다이옥신, 비산재(FLY ASH)가 발생된다.
상기 유해물질을 포함된 배기가스는 대기로 방출되기 이전에 대기방지설비를 통하여 유해물질을 제거한 후 대기로 방출하게 되며 이 과정에서 각종 유해물질을 제거하기 위하여 유해물질 종류에 따라서 유해물질 제거 설비인 대기방지 설비들을 설치하게 된다.
상기 유해물질 제거를 위해 제공되는 종래 배기가스 처리시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 질소산화물 제거를 위해 촉매가 없이 소각로 내부에 직접 요소수 또는 암모니아수를 분사하여 고온에서 질소산화물과 반응에 의해 NOx를 제거할 수 있도록 한 SNCR(2)(Selective None Catalytic Reduction: 선택적무촉매환원법)과 연결 설치되는 소각로와(1), 상기 소각로(1)와 연결되는 보일러(3)와, 상기 보일러(3)와 연결되며 HCl제거 및 온도를 다운시켜 주기 위해 설치되는 반건식반응탑(4)과, 상기 반건식반응탑(4)과 연결되고 전단부에 소석회주입설비(5) 및 활성탄주입설비(6)가 연결되어 내장된 백필터(Bag Filter) 표면에 소석회와 활성탄을 분사함으로써 소석회에 의한 반응에 의해 HCl 및 SOx를 제거함과 동시에 활성탄에 의해 다이옥신 및 비산제의 포집을 위해 설치되는 집진장치(7)와, 상기 집진장치(7)와 연결 설치되고 전단부에 암모니아 분사를 위한 암모니아공급설비(8)가 연결되어 저온에서 상기 질소산화물(NOx)의 제거를 위한 촉매가 내장되며 상기 암모니아공급설비(8)에 의해 암모니아가 분사된 배기가스가 상기 촉매를 통과하여 암모니아와 질소산화물이 반응함으로써 상기 질소산화물을 제거하게 되는 SCR(선택적촉매환원법:Selective Catalytic Reduction)촉매탑(9) 및 유인송풍기(10), 연돌을 포함하는 구성으로 이루어져 있으며, 운전조건 및 질소산화물 처리량에 따라 소각 및 연소 처리시스템에 SCR촉매탑(9)만 설치하는 경우, SNCR(2)만 설치하는 경우, 그리고 SNCR(2)+SCR촉매탑(9)을 동시에 설치하여 선택적으로 운전하게 된다.
상기 소각 및 연소 처리시스템의 SCR촉매탑(9) 및 SNCR(2)은 모두 질소산화 물 처리설비로서, SCR촉매탑(9)의 경우 환원제로 NH, 요소수 등을 사용, NH₃가스 → 배기가스에 분사 → TiO₂또는 V2O5 촉매층을 통과하게 되며 보통 150∼400℃ 정도의 운전조건에서 운전되나 최적 탈질반응온도는 150∼350℃ 이며 150℃ 이하의 온도에서는 촉매 활성이 저하, 450℃ 이상의 온도에선 NH₃가 산화분해가 되며, 저온에서 내장된촉매에 암모니아가스를 분사하여 소각로(1)의 질소산화물을 제거하기 위한 목적으로 설치되며 이와는 반대로 상기 SNCR(2)의 경우 촉매없이 870∼1,200℃ 온도범위의 고온 배출가스에 요소수 또는 암모니아수를 소각로(1) 내부에 직접 분사하게 되는 질소산화물 처리설비로 상기 SCR촉매탑(9)에 비해 설비 및 유지관리가 저렴한 장점을 지니고 있다.
그러나 이와 같은 건식 연소가스 처리시스템은 도 2에서와 같이, 배기가스처리에 적정한 온도로 유입되어진 연소가스 중의 조대분진의 1차 제진을 위해 설치되는 멀티사이클론(4)과, 내장된 백필터 표면의 CAKE층에 소석회와 활성탄을 분사함으로써 소석회에 의한 반응에 의해 HCl 및 SOx를 제거함과 동시에 활성탄에 의해 다이옥신 및 중금속의 포집과 2차 미세분진의 제진 등을 위해 설치되는 집진장치(7)와, 저온에서 질소산화물(NOx)의 제거를 위한 촉매가 내장되며 상기 질소산화물을 제거하게 되는 SCR 촉매탑(9)이 독립적으로 설치되어, 제조 단가가 크게 상승하여 초기 투자비가 많이 소요됨은 물론, 이 들 설비를 설치하기 위한 소요부지에 대한 부담감과, 각각의 장치에서 배출되는 비산재 저장설비를 별도로 구성하여야 하는 번거로움과, 이에 따른 유지 보수가 어려운 실정이었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 소각 및 연소로의 배기가스 처리시스템을 이루는 반응장치, 집진장치 및 SCR 촉매탑을 일체형으로 구성하여, 단일 복합 반응기의 구성에 따른 제작비용의 절감과 설치공간에 대한 부담을 크게 줄이고, 비산재 저장 설비의 구성과 그 유지보수가 간단하도록 한 소각 및 연소로의 배기가스 복합 집진 반응기를 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폐기물의 소각 및 연소로의 배기가스 처리 시스템이 있어서, 사각형의 집진 반응기 탱크의 하부 일측에는 폐기물 소각 및 연소에 따른 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구를 형성하고, 동시에 상기 배기가스 유입구로는 소석회 주입설비, 활성탄 주입설비 및 암모니아 공급설비로부터 활성탄, 소석회 및 암모니아가스가 주입되도록 구성되며, 상기 배기가스 유입구의 반응기 탱크 내측하부에는 1차적으로 조대분진의 제거를 위한 멀티사이클론의 구조가 구성되고, 상기 반응부의 중앙부에는 백필터 표면 CAKE층에 혼입된 소석회에 의한 반응으로 HCl 및 SOx를 제거함과 동시에 활성탄에 의해 다이옥신 및 중금속류를 포집하는 동시에 2차 미세분진을 제진하는 집진반응부가 형성되며, 상기 반응부의 상부에는 촉매를 통과하는 암모니아 가스와 유입된 배기가스가 반응하여 질소산화물을 제거하여 청정가스를 배출하는 SCR촉매부가 구성되고, 상기 SCR촉매 부가 형성된 반응기 탱크의 상부 일측에는 청정가스가 배출되는 청정가스 배출구가 형성되며, 상기 반응기 탱크의 하부에는 1차 조대분진 제진과 약품교환혼입부, 집진반응부
로부터 배출되는 비산재 및 미반응 약품을 포집하는 포집호퍼와 로터리 밸브가 설치되고, 상기 로터리 밸브를 통해서 비산재가 비산재 저장탱크에 저장되도록 함과 동시에 일정량의 미반응 약품은 다시 배기가스 유입구로 피드백 되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 반응부는 다수개의 원심력 발생관, 필터부 및 단위 반응촉매층으로 구성된 것을 특징으로 한다.
따라서 이와 같은 본 발명은 소각 및 연소로의 배기가스 처리시스템을 이루고 있던 1차 조대분진 제진장치, 집진반응장치 및 SCR 촉매탑을 일체형으로 구성하여, 단일 복합 반응기의 구성에 따라 제작비용을 절감할 수 있고, 그에 따른 설치공간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 단일 복합건식 집진 반응기의 구성에 따라 비산재 저장 설비의 구성을 단일화 할 수 있으며, 그 유지보수가 간단하여, 소각 및 연소로의 배기가스 처리시스템을 효율적으로 운영할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들은 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 소각 및 연소로의 배기가스 복합 집진 반응기의 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명 소각 및 연소로의 배기가스 복합 집진 반응기(100)는 사각형의 반응기 탱크(110)의 하부 일측에는 보일러로부터 제공되는 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구(111)를 형성하고, 동시에 상기 배기가스 유입구(111)로는 소석회 주입설비, 활성탄 주입설비 및 암모니아 공급설비로부터 활성탄, 소석회 및 암모니아가스가 주입되도록 구성되며, 상기 배기가스 유입구(111)의 반응기 탱크(110) 내측에는 1차적으로 조대분진의 제거와 미세한 소석회가 잘섞여 줄 수 있는 원심력 발생부(120)가 구성되고, 상기 원심력 발생부(120)의 상부에는 백필터(131) 표면CAKE층에 혼입된 소석회에 의한 반응으로 HCl 및 SOx를 제거함과 동시에 활성탄에 의해 다이옥신 및 중금속류를 포집하는 동시에 2차 미세분진의 제진을 하는 집진반응부(130)가 형성되며, 상기 집진반응부(130)의 상부에는 촉매(141)를 통과하는 암모니아 가스와 유입된 배기가스가 반응하여 질소산화물을 제거하여 청정가스를 배출하는 SCR촉매부(120)가 구성되고, 상기 SCR촉매부(120)가 형성된 반응기 탱크(110)의 상부 일측에는 상기 SCR촉매부(120)를 통해 배출되는 청정가스가 배출되는 청정가스 배출구(112)가 형성된다.
또한, 상기 반응기 탱크(110)의 하부에는 1차 조대분진 제진과 약품교반혼입부(120), 2차 미세분진 집진반응부(130)로부터 배출되는 분진 및 미반응 약품을 포집하는 포집호퍼(150)와 로터리 밸브(160)가 설치되고, 상기 로터리 밸브(160)를 통해서 분진이 저장탱크(170)에 저장되도록 함과 동시에 미반응 약품은 다시 배기가스 유입구(111)로 피드백 되도록 하여 약품 사용량의 절감을 이루도록 구성된다.
또한, 상기 1차 조대분진과 약품교반 혼입부(120)는 다수개의 연결관(121), 원심력 발생 날개익(122) 및 원심력 형성 유도관(123)으로 구성되며, 유입된 배기가스는 원심력 발생 날개익(122)을 통해 유입되어 원심력 발생 유도관(123)을 거쳐 미세분진과 약품들은 집진 반응부(130)로 향하게 되며, 이때 1차 조대분진이 원심력과중력침강에 의해 단위 원심력형성유도관(123)의 하부로 배출되어 포집호퍼(150)로 배출된다.
이하, 이와 같이 구성된 본 발명 본 발명 소각 및 연소로의 배기가스 복합 집진 반응기의 동작을 설명한다.
미 도시된 소각로 및 보일러를 통해 배출된 오염된 배기가스는 복합 건식집진 반응기(100)의 배기가스 유입구(111)로 유입된다.
동시에 상기 배기가스 유입구(111)로는 미 도시된 소석회 주입설비, 활성탄 주입설비 및 암모니아 공급설비로부터 활성탄, 소석회 및 암모니아가스가 공급된다.
상기 배기가스 유입구(111)로 유입된 배기가스는 먼저 1차 조대분진제진과약품교반혼입부(120)에 유입되어, 원심력발생날개익(122)을 거치며 조대분진이 제거가되며 다수개의 연결관(121)을 통해 2차 미세분진 집진반응부(130)로 향하게 되며, 동시에 1차 조대분진은 단위 반응관(123)의 하부로 배출되어 포집호퍼(150)로 배출 된다.
상기 2차 미세분진 집진반응부(130)로 제공된 배기가스는 백필터(131)를 거치면서 백필터(131) 표면CAKE층에 혼입된 소석회에 의한 반응으로 HCl 및 SOx가 제거됨과 동시에 활성탄에 의해 다이옥신 및 중금솔류를 포집하는 동시에 2차 미세분진의 제진이 함께 이루어진다.
상기 2차 미세분진 집진반응부(130)의 백필터(131)를 통과한 배기가스는 SCR촉매부(140)의 촉매(141)(질소산화물(NOx)의 제거용 촉매)를 통과하게 되면서, 유입된 암모니아 가스와 배기가스가 반응하여 질소산화물이 제거되면서 청정가스를 배출하게 된다.
상기 SCR촉매부(140)를 통해 청정화 된 가스는 집진반응기 상부탱크(110)의 청정가스 배출구로 배출된다.
동시에 상기 1차 조대분진과 약품교반혼입부(120), 2차 미세분진 집진반응부(130) 및 SCR촉매부(140)로부터 배출되는 비산재 및 미반응 약품은 포집호퍼(150)로 유입되고, 로터리 밸브(160)를 통해서 비산재는 비산재 저장탱크(170)에 저장되고, 일정량의 미반응 약품은 다시 배기가스 유입구(111)로 피드백되어 약품사용량의 절감을 이루도록 구성된다.
도 1은 종래의 소각 및 연소로의 배기가스 처리 시스템의 구성도,
도 2는 상기 도 1의 주요부분에 대한 상세 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 소각 및 연소로의 배기가스 복합 집진 반응기의 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 복합 건식 집진 반응기 110: 반응기 상부 탱크
111: 배기가스 유입구 112: 청정가스 배출구
120: 1차 조대분진제진과 약품교반혼입부 121: 연결관
122: 원심력발생 날개익 123: 단위 반응관
130: 2차 미세분진 집진반응부 131: 백필터
140: SCR 촉매부 141: 촉매
150: 포집호퍼 160: 로터리밸브
170: 비산재 저장탱크

Claims (2)

  1. 폐기물의 소각 및 연소로의 배기가스 처리 시스템이 있어서,
    사각형의 집진 반응기 탱크의 하부 일측에는 폐기물 소각 및 연소에 따른 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구를 형성하고, 동시에 상기 배기가스 유입구로는 소석회 주입설비, 활성탄 주입설비 및 암모니아 공급설비로부터 활성탄, 소석회 및 암모니아가스가 주입되도록 구성되며, 상기 배기가스 유입구의 반응기 탱크 내측하부에는 1차적으로 조대분진의 제거를 위한 멀티사이클론의 구조가 구성되고, 상기 반응부의 중앙부에는 백필터 표면 CAKE층에 혼입된 소석회에 의한 반응으로 HCl 및 SOx를 제거함과 동시에 활성탄에 의해 다이옥신 및 중금속류를 포집하는 동시에 2차 미세분진을 제진하는 집진반응부가 형성되며, 상기 반응부의 상부에는 촉매를 통과하는 암모니아 가스와 유입된 배기가스가 반응하여 질소산화물을 제거하여 청정가스를 배출하는 SCR촉매부가 구성되고, 상기 SCR촉매부가 형성된 반응기 탱크의 상부 일측에는 청정가스가 배출되는 청정가스 배출구가 형성되며, 상기 반응기 탱크의 하부에는 1차 조대분진 제진과 약품교환혼입부, 집진반응부로부터 배출되는 비산재 및 미반응 약품을 포집하는 포집호퍼와 로터리 밸브가 설치되고, 상기 로터리 밸브를 통해서 비산재가 비산재 저장탱크에 저장되도록 함과 동시에 일정량의 미반응 약품은 다시 배기가스 유입구로 피드백 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 소각 및 연소로의 배기가스 복합 건식 집진 반응기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응부는 다수개의 연결관, 원심력발생 날개익 및 원심력형성 유도관으로 구성된 것을 특징으로 하는 소각 및 연소로의 배기가스 복합 건식 집진 반응기.
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