KR101076140B1 - 액상 수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치 - Google Patents

액상 수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2) 및 황산화물(SOx) 특히 이산화황(SO2)을 효과적으로 제거하기 위한 것으로, 상세하게는 공지된 질소 제거부, 분진제거부, 황산화물 제거부를 거쳐 반응조측으로 연소가스가 유입되도록 하고, 상기 반응조내에 액체 수산화칼슘(Ca(OH)2) 투입에 의해 상기 반응조측으로 유입되는 연소가스와 이산화탄소 제거용 액상수산화칼슘간 반응을 일으켜 이산화탄소를 제거한 연후에 슬러지로 남는 경질탄산칼슘(CaCO3)를 상기 황산화물 제거부에 투입 반응을 일으켜 이산화황을 제거함으로서 상기 이산화탄소의 제거는 물론이고 이산화탄소 제거후 남는 슬러지를 재활용하여 이산화황을 동시에 제거함으로서 이산화탄소의 제거로 부터 남는 슬러지인 경질탄산칼슘을 재활용하여 이산화황을 제거토록 함으로서 외부로 질소산화물, 이산화탄소 및 이산화황이 제거되어 정화된 공기가 외부로 배출가능하도록 함으로서 환경오염을 예방하고 오염가스인 질소산화물, 분진 및 이산화탄소와 이산화황을 단계적으로 제거할 수 있도록 한 것으로 잔류폐기물을 재활용함으로써 경제적 손실 및 환경 오염 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 액상 수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치에 관한 것으로서,
본 발명의 구체적인 해결적 수단은, 연소시설의 연소 배기가스 중에 포함된 각종 유해 오염물질을 제거하기 위한 것으로 연소시설에서 배출되는 연소 배기가스를 공급받은 상태에서 외부에서 공급되는 탈질 환원제를 통해 연소 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 질소 제거부(100)와, 상기 질소 제거부(100)에서 질소가 제거된 연소 배기가스의 분진을 제거하여 배출하도록 내부에 분진제거필터부(201)가 구비된 분진 제거부(200)와, 상기 분진 제거부(200)에서 배출되는 연소 배기가스에서 황산화물을 제거하기 위한 황산화물 제거부(300)로 이루어진 통상의 장치에 있어서,
상기 황산화물 제거부(300)에서 배출되는 연소 배기가스에서 이산화탄소를 제거하기 위한 것으로서 송풍수단(410) 일단에 연결된 반응조(420) 내부로 이산화탄소 제거용 액상 조성약제를 저장, 투입하기 위한 약제저장탱크(430)로 이루어지되 약제저장탱크(430)와 연결되어 반응조(420) 내부에 일정 수위 저장되는 약제를 펌프(P)에 의해 상방향으로 바이패스 유동시킨 후 다단 분사되도록 하는 분사관(421)이 구비되고, 상기 분사관(421)의 최상방측에 필터부(422)가 구비되고, 반응조(420) 상단에 배출구(423)가 구비되어 있고 하부 바닥면에는 스크류(424)가 형성되어 있고 상기 스크류(424)의 일측은 상기 반응조(420)에 형성된 토출공(425)를 통해 슬러지인 경질탄산칼슘을 토출 가능하도록 구비된 이산화탄소 제거부(400)로 이루어진 것을 특징으로 하는 액상 수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치를 그 구성적 특징으로 한다.

Description

액상 수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치{Liquid carbon dioxide produced by reaction of calcium hydroxide and calcium carbonate using rigid exhaust gas to remove sulfur compounds and the device}
본 발명은 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2) 및 황산화물(SOx) 특히 이산화황(SO2)을 효과적으로 제거하기 위한 것으로, 상세하게는 공지된 질소 제거부, 분진제거부, 황산화물 제거부를 거쳐 반응조측으로 연소가스가 유입되도록 하고, 상기 반응조내에 수산화칼슘(Ca(OH)2) 투입에 의해 상기 반응조측으로 유입되는 연소가스와 수산화칼슘(Ca(OH)2)간 반응을 일으켜 이산화탄소를 제거한 연후에 슬러지로 남는 경질탄산칼슘(CaCO3)를 상기 황산화물 제거부에 투입 반응을 일으켜 이산화황을 제거함으로서 상기 이산화탄소의 제거는 물론이고 이산화탄소 제거후 남는 슬러지를 재활용하여 이산화황을 동시에 제거함으로서 이산화탄소의 제거로 부터 남는 슬러지인 경질탄산칼슘을 재활용하여 이산화황을 제거토록 함으로서 외부로 이산화탄소 및 이산화황이 제거되어 정화된 공기가 외부로 배출가능하도록 함으로서 환경오염을 예방하고 오염가스인 질소산화물, 분진 및 이산화탄소와 이산화황을 단계적으로 제거할 수 있도록 한 것으로 잔류폐기물을 재활용함으로써 경제적 손실 및 환경 오염 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치에 관한 것이다.
열기관이라 함은, 연료의 연소를 통해 열 에너지를 발생시켜 그 발생된 열 에너지의 일정량을 역학적 일에너지로 변환시킨 다음, 나머지의 열 에너지는 방출되는 것을 의미하는 것으로서 일반적으로 내연기관, 외연기관은 물론 보일러 등이 포함되어 일컬어지고 있다.
이러한 열기관 중 보일러, 예를 들면 화력 발전용 보일러 등 산업용 보일러에서의 연소 가스 처리를 위해서 채택되는 시스템류의 하나로 질소 산화물(NOX)을 제거하기 위한 탈질(脫窒) 장치와 매진을 제거하기 위한 전기 집진기 및 황산화물(SO2)를 제거하기 위한 탈황 장치 등이 있다.
이러한 장치류의 경우에는 주로 연소 배기가스를 암모니아를 이용해 탈질 시킨 후 분진제거후에 탈황시키고, 탈황 후에 얻은 배수 또는 집진기를 세정한 배수를 탄산칼슘을 사용하여 여과하고 그 여액의 pH를 조정하여 이산화탄소 및 탄산수용액을 가한 후 응집제를 첨가하고, 고형분을 침강 분리시켜 상징액으로부터 암모니아를 회수하되, 그 회수되는 암모니아를 탈질 후 가스에 첨가하여 연소배기가스를 처리하는 과정을 거치고 있다.
그러나, 이러한 장치 또는 시스템의 경우 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소의 제거는 전혀 이루어지지 아니하며 또한, 종래의 장치의 경우 분진, 질소산화물, 이산화황을 하나의 장치로 제거하는 것이 아니라 각각 별도의 장치에 의해 해당 유해가스를 제거한 후 또 다른 장치를 이용하여 제거하는 등 그 절차나 공정면에서 일괄되게 처리되는 장치는 존재치 아니하며 특히, 최근에 문제가 되고 있는 녹색기술적 측면에서 이산화탄소의 제거는 전혀 이루어지지 아니하는 등 현실에 부합되는 저탄소기술 즉, 녹색기술적 측면은 고려한 장치는 더욱 존재치 아니하다.
현대사회와 같이 자원의 재활용 필요성과 환경오염 문제가 절실한 시점에서 환경오염도 막고 자원의 재활용도 발휘할 수 있는 장치의 개발은 절실한 상태이며 특히, 온난화 현상으로 지구의 환경이 급격하게 변화하는 오늘날에 있어서는 더욱 필요성이 절실한 것이다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여, 화력 발전 보일러 등 산업용 보일러에서 생성되는 연소가스에 포함되는 질소산화물, 황산화물, 이산화탄소 및 기타 분진 등 유해성분을 필터링함에 있어 상기 이산화탄소를 제거하기 위하여 사용되는 수산화칼슘과 이산화탄소가 결합 반응하여 남는 잔여물인 슬러지 경질탄산칼슘을 재활용하여 황산화물 특히, 이산화황을 제거하도록 함으로서 이산화탄소 제거와 더불어 슬러지로 발생된 경질탄산칼슘으로 이산화황을 제거토록 함으로서 환경오염이나 폐기처분하여야 할 잔여물을 이용한 재활용이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 것으로 본 발명은,
연소시설의 연소 배기가스 중에 포함된 각종 유해 오염물질을 제거하기 위한 것으로 연소시설에서 배출되는 연소 배기가스를 공급받은 상태에서 외부에서 공급되는 탈질 환원제를 통해 연소 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 질소 제거부와, 상기 질소 제거부에서 질소가 제거된 연소 배기가스의 분진을 제거하여 배출하도록 내부에 분진제거필터부가 구비된 분진 제거부와, 상기 분진 제거부에서 배출되는 연소 배기가스에서 황산화물을 제거하기 위한 황산화물 제거부로 이루어진 통상의 장치에 있어서,
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상기 황산화물 제거부에서 배출되는 연소 배기가스에서 이산화탄소를 제거하기 위한 것으로서 송풍수단 일단에 연결된 반응조 내부로 이산화탄소 제거용 액상 수산화칼슘을 저장, 투입하기 위한 약제저장탱크로 이루어지되 약제저장탱크와 연결되어 반응조 내부에 일정 수위 저장되는 약제를 펌프에 의해 상방향으로 바이패스 유동시킨 후 다단 분사되도록 하는 분사관이 구비되고, 상기 분사관의 최상방측에 필터부가 구비되고, 반응조 상단에 배출구가 구비되어 있고 하부 바닥면에는 스크류가 형성되어 있고 상기 스크류의 일측은 상기 반응조에 형성된 토출공를 통해 슬러지인 경질탄산칼슘을 토출 가능하도록 구비된 이산화탄소 제거부로 이루어진 것을 특징으로 하는 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치와,
상기 황산화물 제거부에는 상기 토출공과 결합된 배관 중간부에 슬러지로 배출되는 경질탄산칼슘을 저장하는 저장탱크가 구비되어 있고 상기 저장탱크 하단에는 폐수처리장 또는 매립처리장으로 연결된 배관이 구비되어 있으며 상기 저장탱크를 지난 상태의 배관에는 펌프가 구비되어 있고 상기 배관의 끝단 즉, 황산화물 제거부 가까이에는 가지배관의 일단이 결합 구비되고 상기 가지배관의 타단은 절곡된 상태에서 상기 황산화물 제거부 내부로 관통되어 분사공을 통해 상기 경질탄산칼슘을 분사토록 하며 상기 황산화물 제거부 하단에는 폐수처리장 또는 매립처리장으로 연결된 배관이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 액상 수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치를 그 특징으로 함으로서 상기의 목적을 달성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2) 및 황산화물(SOx) 특히 이산화황(SO2)을 효과적으로 제거한 후 대기중으로 배출되도록 하며, 특히 이산화탄소를 제거하기 위하여 사용되는 조성물의 구성요소중 하나인 수산화칼슘과 이산화탄소가 결합 반응하여 남는 잔여물인 슬러지 경질탄산칼슘을 재활용하여 황산화물 특히, 이산화황을 제거하도록 함으로서 이산화탄소 제거와 더불어 슬러지로 발생된 경질탄산칼슘으로 이산화황을 제거토록 함으로서 환경오염이나 폐기처분하여야 할 잔여물을 이용한 재활용이 가능하도록 함에 있어 공정의 간편성 및 경제성을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 이산화탄소, 이산화황 및 기타 잔여 불순 가스등 배출되는 연소가스를 필터링 하여 정화된 상태에서 대기중으로 배출되어지도록 함으로서 대기 오염을 방지할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 종래기술의 질소, 분진, 황성분을 제거하는 장치의 개략도,
도 2는 본 발명인 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치의 전체 공정을 도시한 도면,
도 3은 본 발명인 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치에 있어서 이산화탄소 제거부를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명인 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치에 있어서 이산화탄소 제거부를 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명인 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치에 있어서 이산화탄소 제거부의 송풍수단을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명인 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치에 있어서 황산화물 제거부의 단면도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부하는 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래기술의 질소, 분진, 황성분을 제거하는 장치의 개략도이며, 도 2는 본 발명인 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치의 전체 공정을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명인 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치에 있어서 이산화탄소 제거부를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명인 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치에 있어서 이산화탄소 제거부를 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명인 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치에 있어서 이산화탄소 제거부의 송풍수단을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명인 액상수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치에 있어서 황산화물 제거부의 단면도이다.
먼저 본 발명중 방법 즉, 액상수산화칼슘(소석회)와 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 방법에 대하여 설명하면,
연소시설의 연소 배기가스 중에 포함된 각종 유해 오염물질을 제거하기 위한 것으로 연소시설에서 배출되는 연소 배기가스를 공급받은 상태에서 외부에서 공급되는 탈질 환원제를 통해 연소 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 질소 제거단계와, 상기 질소 제거단계에서 질소가 제거된 연소 배기가스의 분진을 제거하여 배출하는 분진 제거단계와, 상기 분진 제거단계에서 배출되는 연소 배기가스에서 황산화물을 제거하기 위한 황산화물 제거단계로 이루어진 통상의 방법에 있어서,
상기 황산화물 제거단계는,
배출되는 연소 배기가스에서 이산화탄소를 제거하기 위하여 산화칼슘인 생석회에 물을 용해시켜서 제조된 수산화칼슘 수용액을 저장, 투입하여 이산화탄소를 제거하는 이산화탄소 제거단계에서 슬러지로 배출되는 경질탄산칼슘을 재활용하여 황성분을 제거하기 위한 것이다.
다음, 장치를 설명하기 전에 종래기술인 도 1을 간략하게 설명하면,
종래에는 질소 제거부(100), 분진 제거부(200), 황산화물 제거부(300)가 구비된 장치는 이미 존재하고 있으나, 상기 종래기술은 질소, 분진, 황성분을 제거할 뿐이고 기타 이산화탄소 및 이산화탄소 제거 후 발생되는 슬러지인 경질탄산칼슘을 이용하여 즉, 자원 재활용차원에서 상기 경질탄산칼슘을 재차 이용하여 황성분을 제거하는 단계적인 장치는 존재치 아니한 것으로서,
본 발명을 크게 구분하면 도 2에 도시된 바와 같이 첫번째 공정은 질소 제거부(100), 분진 제거부(200), 황산화물 제거부(300), 이산화탄소 제거부(400)로 이루어져 질소산화물, 분진, 황산화물 특히 이산화황 및 이산화탄소등 유해가스를 제거하기 위한 것이다.
우선 질소 제거부(100)에 대하여 설명하면,
본 발명은 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러등의 연소시설에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 다양한 유해물질을 제거한 후 대기중으로 배출되도록 하는 것으로서 상기 연소시설에서 배출되는 연소 배기가스를 공급받은 상태에서 외부에서 공급되는 탈질 환원제를 통해 연소 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 공정이 질소 제거부(100)이다.
상기 탈질 환원제로는 통상의 탈질제인 암모니아 가스 등을 말하는 것이다.
다음, 상기 질소 제거부(100)에서 탈질제에 의해 질소산화물을 제거한 상태에서 상기 연소 배기가스의 분진을 제거하여 배출하도록 내부에 분진제거필터부(201)가 구비된 공정이 분진 제거부(200)이다.
상기 분진 제거부(200)은 연소 배기가스에 포함된 분진을 제거하여 배출하도록 상면이 폐쇄되고, 하단이 개방된 형태이며 상기 분진제거필터부(201)는 상기 질소 제거부(100)에서 유입되는 유입구에 형성되어 있고 상기 하단의 개방된 부위에는 낙하되는 분진을 배출시키는 분진배출구가 구비되어 있는 것이다.
다음, 황산화물 제거부(300)는 상기 분진 제거부(200)에서 배출되는 연소 배기가스에서 황산화물을 제거하기 위한 것으로서 하기에서 설명하는 이산화탄소 제거부(400)의 반응조(420)의 하부 바닥면에 형성된 스크류(424)에 의해 일측 즉, 상기 반응조(420)에 형성된 토출공(425)을 통해 이산화탄소를 제거한 후 남은 잔여물인 경질탄산칼슘이 배관(310)을 통해 상기 황산화물 제거부(300)로 유입, 상기 연소 배기가스와 반응토록 하여 황산화물을 제거가능하도록 한 것이다.
즉, 하기에서 설명하지만 간략하게 설명하면, 상기 황산화물 제거부(300)에서 황산화물 특히 이산화황을 제거하기 위한 제거제는 하기의 이산화탄소 제거부(400)에서 이산화탄소를 제거한 후 남은 잔여물인 경질탄산칼슘을 이용하는 것으로서 이는 환경적 측면이나 자원의 재활용 측면에서 매우 획기적인 것으로서 기존의 기술과 차별화되는 부분이라 할 수 있다.
즉, 이산화탄소 제거후 남은 슬러지인 경질탄산칼슘(CaCO3)과 이루어지는 반응식은 다음과 같다.
CaCO3 + SO2 -> CaSO3 + CO2
상기와 같이 이산화탄소를 제거하고 남은 경질탄산칼슘을 이용하여 이산화황을 제거하는 상기 황산화물 제거부(300)와 하기의 이산화탄소 제거부(400)는 매우 밀접한 공정으로 이루어진 것이다.
상기와 같은 황산화물 제거부(300)에 대한 구성은,
상기 토출공(425)과 결합된 배관(310) 중간부에 슬러지로 배출되는 경질탄산칼슘을 저장하는 저장탱크(T)가 구비되어 있고 상기 저장탱크(T) 하단에는 폐수처리장 또는 매립처리장으로 연결된 배관(P1)이 구비되어 있으며 상기 저장탱크(T)를 지난 상태의 배관(310)에는 펌프(P)가 구비되어 있고 상기 배관(310)의 끝단 즉, 황산화물 제거부(300) 가까이에는 가지배관(320)의 일단이 결합 구비되고 상기 가지배관(320)의 타단은 절곡된 상태에서 상기 황산화물 제거부(300) 내부로 관통되어 분사공을 통해 상기 경질탄산칼슘을 분사토록 하며 상기 황산화물 제거부(300) 하단에는 폐수처리장 또는 매립처리장으로 연결된 배관(P2)이 구비되어 있는 것이다.
다음, 이산화탄소 제거를 위한 이산화탄소 제거부(400)에 대하여 구체적으로 설명하면,
도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이 이산화탄소가 함유되어 있는 연소가스를 공급하기 위한 송풍수단(410)과, 상기 송풍수단의 일단에 연결되는 반응조(420)와, 상기 반응조(420) 내부로 이산화탄소 제거용 액상소석회를 저장하여 투입하기 위한 약제저장탱크(430)로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따라 상기 송풍수단(410)에 의해 상기 황산화물 제거부(300)에서 유입된 연소가스 반응조(420) 측으로 유도 유입되고, 상기 약제저장탱크(430)측으로부터 공급되는 이산화탄소 제거용 액상 수산화칼슘과 상기 연소가스의 반응 후, 반응조(420) 상방으로 유동되며 배출되도록 하였다.
여기서 상기 약제저장탱크(430)에 저장되는 이산화탄소 제거용 액상수산화칼슘(Ca(OH)2)-소석회) 이다.
본 명세서에서 약제라 지칭하는 것은 전술한 이산화탄소 제거용 액상 수산화칼슘(소석회)를 의미한다.
상기 송풍수단(410)은 상기 황산화물 제거부(300)에서 유입된 즉, 질소산화물, 분진, 황산화물 특히 이산화황 등이 제거된 상태의 연소가스를 본 발명의 반응조(420)측으로 유도, 유입하기 위한 수단으로 제공된다.
이와 같은 송풍수단(410)은 도면에서 보는 바와 같이, 송풍휀과 반응조(420)를 연결하여 상기한 연소가스를 반응조(420) 내부로 유입하기 위한 연결부(414)를 채택하게 되는데, 상기 연결부(414)는 상기 송풍수단(410)의 메인관(411)과 직교 연결되는 헤더관(412)을 형성하고, 상기 헤더관(412)으로부터 다수개의 분기관(413)이 각각 연결 돌출되며 반응조(420) 내부를 횡단 관통하되, 상기 각 하나의 분기관(413)마다 수직상으로 각각 다수개 연결되는 침수관(415)을 형성하여 반응조(420) 내부에 저장되는 약제 내부로 침수되도록 하였다.
즉, 상기 송풍수단(410)으로부터 플렌지 이음에 의해 연결되는 메인관(411)이 동일 면적을 이루며 연결된 후, 상기 메인관(411)과 직교 방향으로 연결되는 헤더관(412)을 구비하였다.
상기 헤더관(412)과 메인관(411) 내부를 각각 유동하는 유체의 속도와 유량은 상호 동일하게 설계되어야 할 것이다.
한편, 상기 헤더관(412)으로부터 각각 별도로 연결되는 분기관(413)을 형성하여, 반응조(420) 내부측을 관통하며 형성되도록 하였다.
여기서 상기 분기관(413)은 도면에서 보는 바와 같이 그 직경이 헤더관(412)으로부터 멀어질수록 단계적으로 작게 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 송풍수단(410)으로부터 공급되는 연소가스의 유체압력과 유량 및 유속이 메인관(411)과 헤더관(412)을 통과할 때는 물론이고 상기한 분기관(413) 말단까지 동일하게 유동되며 공급되어야, 반응조(420) 내부에 공급 저장되는 약제와의 반응 효과를 증대시킬 수 있기 때문이다.
아울러 상기 각각의 분기관(413) 전체에 걸쳐 그 하단측으로 각각 등간격 이격되며 직교형태로 연결된 후 반응조(420)내 저장되는 액상 약제의 내부로 침수될 수 있도록 침수관(415)을 각각 연결 구비한다.
여기서의 상기 각 침수관(415)은 동일한 직경으로 이루어진다.
바람직하게는 상기 약제가 침수된 반응조(420)의 측벽에는 외부에 모터에 의해 구동되는 교반기(426)가 구비되어 침수된 약제를 원활하게 반응하도록 하기 위한 것이다.
이와 같이, 송풍수단(410)의 동작에 의해 상기 황산화물 제거부(300)로 부터 배출되는 연소가스는 상기 연결부(414)의 메인관(411)에서 헤더관(412)측으로 유도된 후 그 헤더관(412)으로부터 각각 분기되는 분기관(413)을 따라 이동되면서 각 분기관(413) 하방으로 직교 연결되는 침수관(415)을 통해, 반응조(420)에 저장되는 약제내부에 침수되어, 연소가스가 침수관(415)측으로 배출되면서 약제와 반응하도록 하는 것이다.
이때의 반응은 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 이루어지는 것으로 그 반응식은 다음과 같다.
Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O
한편, 상기 송풍수단(410)의 연결부(414)는 그 구성을 달리할 수 있는데 예를 들면 상기 송풍수단(410)의 메인관(411)과 직교 연결되는 헤더관(412)으로부터 다수개의 분기관(413)이 각각 연결 돌출되며 반응조(420)를 관통하여 연소가스를 상기 반응조(420) 내부로 유입되도록 할 수 있다.
상기 분기관(413)은 그 직하방으로 전술한 침수관(415)의 형태를 취하지 않으면서 반응조(420)를 관통하되, 반응조(420) 내주면에 근접한 상태로 관통되도록 구성하게 된다.
따라서, 이러한 구성을 갖게 되면 송풍수단(410)으로부터 유입되는 연소가스는 반응조(420) 하단측으로 공급되어지되 액상의 약제 수표면층과 충돌되면서 반응이 발생되어진다.
한편, 상기 반응조(420)는 하단 일측에 상기 송풍수단(410)과 연결되는 연결부(414)가 전술한 바와 같이 연결 구비되고, 하단 타측으로 상기한 이산화탄소 제거용 액상 소석회를 제공하기 위한 약제저장탱크(430)와 연결되어 반응조(420) 내부에 일정 수위 저장되도록 하고 있다.
아울러, 상기 약제저장탱크(430)에 저장되는 약제를 펌프(P)에 의해 상방향으로 바이패스 유동시킨 후 다단 분사되도록 구성하였다.
즉, 상기 약제저장탱크(430)로부터 반응조(420)측으로 유입 공급되며 저장되는 액상의 약제는 펌프(P)의 작동에 따라 상방향으로 바이패스되면서 상기 반응조(420) 상단 내부측을 가로지르는 분사관(421)을 통해 반응조(420) 하방측으로 낙하되도록 하였다.
여기서 상기 분사관(421)은 도면에서 보는 바와 같이 반응조(420)의 상하로 다단 형성할 수 있다.
따라서, 상기 분사관(421)측으로 바이패스 유동되는 액상 약제는 반응조(420)의 상방측에서 하방측으로 분사되며 자연 낙하되는데, 반응조(420) 하방으로 저장되어 있는 약제와 반응한 후 상승되는 연소가스와 재반응을 일으키게 된다.
즉, 연소가스의 유압 및 유속에 의해 약제와 충분히 반응되지 못할 수 있는바, 이를 해소하기 위해 약제 내부로 강제 공급된 기체상의 연소가스가 약제 수표면측을 통해 상승되며 반응조(420)의 상방향측으로 대류되어지는데, 그 대류과정에서 이산화탄소가 완전히 제거되지 못한 연소가스와, 상기 분사관(421)측을 통해 낙하 분사되는 약제와의 재반응을 통해 이산화탄소를 완전히 제거할 수 있게 된다.
아울러 상기한 분사관(421)은 적정 개소에 등간격 이격되며 구성할 수 있게 되므로, 연소가스내 이산화탄소의 제거 효율을 증대시킬 수 있을 것이다.
또한, 상기 분사관(421) 상방향으로 필터부(422)가 구비되어, 상승되는 연소가스에 포함되어 있을 수 있는 불순물이나, 수분 등이 걸러지도록 하고, 상기 필터부(422) 상방향으로 간헐적으로 직수 공급되며 필터부(422)를 세척하기 위한 직수분사관(416)이 구비되도록 하였다.
아울러 상기 직수분사관(416) 상방향으로는 이산화탄소가 제거된 연소가스가 배출되기 위한 배출구(423)이 형성되어, 전술한 과정을 거쳐 상승하는 이산화탄소가 제거된 청정공기는 외부로 배출되는 것이다.
한편, 상기 반응조(420)의 하부 바닥면에는 스크류(424)가 형성되어 있고 상기 스크류(424)의 일측은 상기 반응조(420)에 형성된 토출공(425)를 통해 상기 약제에 의해 반응되고 남은 잔여물 즉, 슬러지인 경질탄산칼슘을 토출 가능하도록 구비된 배관(310)을 통해 저장탱크(T)에 저장되고 이와 같이 저장된 경질탄산칼슘은 펌프(P)에 의해 배관(310)을 통해 상기 황산화물 제거부(300)으로 이송되며 이때 상기 배관(310)에 별도의 가지배관(320)이 구비되어 액상의 경질탄산칼슘이 상기 가지배관(320)을 통해 황산화물 제거부(300) 내로 분사공을 통해 분사처리되면서 동시에 상기 배관(310)을 통해 황산화물 제거부(300)의 바닥부분으로 경질탄산칼슘의 유입을 가능하도록 한 2중구조로 경질탄산칼슘의 황산화물 제거부(300)로의 유입을 실현하고 있다.
물론, 본 발명의 황산화물 제거부(300) 및 저장탱크(T)에서도 소량의 슬러지는 존재하며 이와 같은 슬러지는 페수처리장 또는 매립처리장으로 배관(P2,P1)을 통해 배출 가능하도록 한 것이다.
상기에서 언급한 바와 같이 이산화탄소가 제거된 후 반응조(420)의 하단 바닥면에는 경질탄산칼슘이 슬러지화되어 남아 있게 되며 본 발명의 상기 황산화물 제거부(300)에 상기 슬러지화된 경질탄산칼슘을 이용하여 연소가스에 포함되어 있는 황산화물 특히 이산화황을 제거하기 위한 것으로서, 본 공정을 설명을 하기 전에 탄산칼슘에 대하여 간략하게 설명하면,
탄산칼슘은 초크(chalk), 석회석(limestone) 등으로 일컬어지며, 시멘트, 제철, 제강 등과 같은 전통적인 분야뿐만 아니라, 환경, 식·의약, 건축, 제지 등의 분야로의 응용이 이루어지고 있다.
상기와 같은 탄산칼슘은 일반적으로 석회석을 물리적 방법(건식 또는 습식)으로 직접 마쇄하고 분급하여 제조하는 중질탄산칼슘(ground limestone) 및 화학적으로 처리하여 제조하는 경질탄산칼슘(precipitated calcium carbonate)의 2 종류로 구분된다.
상기 중질탄산칼슘은 공업적으로는 석회석을 분쇄하여 가루를 만들어 체로 쳐서 가르거나 풍피(공기 중에서 고체입자가 자유침강할 때 속도의 차이를 이용하여 입자를 크기 또는 비중에 따라 나누는 조작)하여 얻는다. 중질탄산칼슘은 백색도가 높은 고순도의 석회석을 물리적, 기계적으로 분쇄 후 분급하여 제조한 것으로 백색도, 평균 입자의 크기, 입자의 분포 특성 및 형상, 입자의 표면특성, 불순물의 함유정도 및 입자군의 물리적 특성 등에 따라서 그의 품질 품위가 평가된다.
반면에, 경질탄산칼슘은 탄산화 반응을 통해 얻어지며, 입자경은 0.8~3 마이크론 정도로서 보강제로는 중질탄산칼슘보다 입자가 크므로 불리하지만, 원료비용의 절감측면에서는 생산제품의 충전제로서 다양하게 사용되어지고 있다. 또한 경질탄산칼슘은 식품첨가용으로도 사용되고 있으며 식품첨가용에서 산업용(고무, PVC, PE, HDPE LDPE 페인트, 치약 등)에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
본 발명에서 적용되는 탄산칼슘은 경질탄산칼슘으로서 이산화탄소를 제거하는 공정에서 발생되는 슬러지인 경질탄산칼슘을 폐기 처분하는 등의 자원 낭비 및 폐기로 인한 환경오염을 방지함과 동시에 질소산화물이나 분진은 물론이고 이산화탄소와 이산화황을 하나의 장치에서서 일괄적으로 제거하기 위한 것으로서 기존의 두가지 또는 그 이상의 의 별개의 장치를 하나의 일련된 공정을 거쳐 간편하고 편리하게 제거하기 위한 것이다.
상기와 같이 하나의 공정으로 질소 산화물, 분진, 이산화탄소, 이산화황 등의 유해가스를 제거하여 신선한 공기를 외부로 배출 가능하도록 함으로서 기존에 두가지 이상의 장치를 거쳐서 이루어진 공정을 하나의 공정으로 간편하게 처리 가능하도록 한 점과,
특히, 이산화탄소 제거후 남은 잔여물인 경질탄산칼슘을 재활용하여 이산화황을 제거할 수 있도록 함으로서 폐기물의 재활용이라는 측면 등 환경오염과 공정의 간편성 모두를 해결할 수 있는 것이다.
100; 질소 제거부 200; 분진 제거부
201; 분진제거필터부 300; 황산화물 제거부
310; 배관 320 : 가지배관
400; 이산화탄소 제거부 410; 송풍수단
411; 메인관 412; 헤더관
413; 분기관 414; 연결부
415; 침수관 416; 직수분사관
420; 반응조 421; 분사관
422; 필터부 423; 배출구
424; 스크류 425; 토출공
426; 교반기 430; 약제저장탱크
P; 펌프 P1,P2; 배관
T; 저장탱크

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 연소시설의 연소 배기가스 중에 포함된 각종 유해 오염물질을 제거하기 위한 것으로 연소시설에서 배출되는 연소 배기가스를 공급받은 상태에서 외부에서 공급되는 탈질 환원제를 통해 연소 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 질소 제거부(100)와, 상기 질소 제거부(100)에서 질소가 제거된 연소 배기가스의 분진을 제거하여 배출하도록 내부에 분진제거필터부(201)가 구비된 분진 제거부(200)와, 상기 분진 제거부(200)에서 배출되는 연소 배기가스에서 황산화물을 제거하기 위한 황산화물 제거부(300)로 이루어진 통상의 장치에 있어서,
    상기 황산화물 제거부(300)에서 배출되는 연소 배기가스에서 이산화탄소를 제거하기 위한 것으로서 송풍수단(410) 일단에 연결된 반응조(420) 내부로 이산화탄소 제거용 액상 조성약제를 저장, 투입하기 위한 약제저장탱크(430)로 이루어지되 약제저장탱크(430)와 연결되어 반응조(420) 내부에 일정 수위 저장되는 약제를 펌프(P)에 의해 상방향으로 바이패스 유동시킨 후 다단 분사되도록 하는 분사관(421)이 구비되고, 상기 분사관(421)의 최상방측에 필터부(422)가 구비되고, 반응조(420) 상단에 배출구(423)가 구비되어 있고 하부 바닥면에는 스크류(424)가 형성되어 있고 상기 스크류(424)의 일측은 상기 반응조(420)에 형성된 토출공(425)를 통해 슬러지인 경질탄산칼슘을 토출 가능하도록 구비된 이산화탄소 제거부(400)로 이루어진 것을 특징으로 하는 액상 수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 제거부(400)의 반응조(420)의 하단에 스크류를 이용하여 침전된 경질 탄산칼슘을 배관(310)을 통해 상기 황산화물 제거부(300)로 유입, 상기 연소 배기가스와 반응토록 하여 황산화물을 제거하기 위한 것을 특징으로 하는 액상 수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 황산화물 제거부(300)에는 상기 토출공(425)과 결합된 배관(310) 중간부에 슬러지로 배출되는 경질탄산칼슘을 저장하는 저장탱크(T)가 구비되어 있고 상기 저장탱크(T) 하단에는 폐수처리장 또는 매립처리장으로 연결된 배관(P1)이 구비되어 있으며 상기 저장탱크(T)를 지난 상태의 배관(310)에는 펌프(P)가 구비되어 있고 상기 배관(310)의 끝단 즉, 황산화물 제거부(300) 가까이에는 가지배관(320)의 일단이 결합 구비되고 상기 가지배관(320)의 타단은 절곡된 상태에서 상기 황산화물 제거부(300) 내부로 관통되어 분사공을 통해 상기 경질탄산칼슘을 분사토록 하며 상기 황산화물 제거부(300) 하단에는 폐수처리장 또는 매립처리장으로 연결된 배관(P2)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 액상 수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 생성된 경질탄산칼슘을 이용하여 배기가스중에 황성분을 제거하는 장치.




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