KR101098408B1 - 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템 - Google Patents

고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템에 관한 것으로, 그 목적은 굴뚝으로 배출되는 산성 유해가스인 SOX와 HCl을 감지한 감지 값에 대응되게 대기오염 방지시설의 소각로로부터 배관된 관 내부로 적어도 2곳 이상에서 적은 양의 고반응 소석회를 투입가능하도록 함으로써, 적은 양으로도 소각로에서 발생되는 유해가스를 제거가능하도록 하는 것에 있으며, 이러한 목적은 굴뚝을 통하여 배출되는 유해가스 중에서 SOX와 HCl을 감지하기 위한 센서부와, 상기 센서부로부터 센싱된 값을 예입력된 값과 비교하여 제어신호를 출력가능하도록 구비되는 제어부와, 상기 제어부의 제어 신호에 대응되게 저장된 고반응 소석회를 배출시킬 수 있도록 적어도 2개 이상의 배출구의 개도가 각각 조절가능하게 구비되는 저장부와, 상기 저장부의 배출구에 일단이 각각 연결되고 타단은 제1,2,4관 또는 2차 연소부 중 적어도 2곳 이상에 고반응 소석회를 제어부의 제어에 대응되게 구동하는 송풍팬으로 송풍시켜 투입가능하도록 다수개로 배관된 투입관을 포함하여 이루어진 것에 의해 달성된다.
Figure R1020090013431
대기오염, 산성 유해가스, 소석회, 백필터

Description

고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템{The acid corpse gas removal system which uses the high activity calciumhydrooxide}
본 발명은 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대기오염 방지시설에서 발생하는 연소가스 내의 산성 유해가스인 SOX와 HCl을 적은 양의 고반응 소석회를 이용하여 제거가능하도록 한 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템에 관한 것이다.
일반적으로 대기 오염 방지시설에서 발생되는 산성 유해가스를 처리하는 방법에는 소석회의 투입 방법에 따라 다음과 같이 구분된다.
즉, 상기한 처리방법은, 습식법과, 건식법 그리고 반건식법 등 세가지의 방법이 있다.
이러한 처리방법 중 건식법은, 발생원에 소석회를 직접 투입하여 반응을 유도하는 방법과 가스가 흐르는 덕트에 소석회를 투입하는 방법이 있으며, 반건식 방 법으로는 슬러지 상태의 소석회를 반응탑을 설치하여 고압공기에 의해 소석회를 투입하는 방법이 이용된다.
상기와 같은 방법은 배출시설(소각로)에 함유된 염화수소(HCl), 황산화물(SOX), 불소화합물(HF) 등의 유해가스를 처리하기 위하여 탄산칼슘(CaCO3), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화나트륨(NaCO3), 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3) 등이 사용되나 이중 수산화나트륨과 탄산나트륨은 고가이므로 운영비 과다 소요로 사용이 곤란하며 통상적으로 사용되는 저가의 소석회 즉, 수산화칼슘(Ca(OH)2)를 사용하는 예가 가장 많다.
상기한 소석회를 이용한 유해가스의 중화반응은 아래의 반응식과 같이 일어난다.
CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O
CaO + SOX → CaSOX
이와 같은 상기한 건식법과 반건식법의 반응은 소석회를 가스와 접촉시키기 위하여 덕트(관)내에 투입시키며 배출가스와 소석회가 이동되는 과정에서 반응하여 제거하게 된다.
그러나, 상기한 종래의 일반적인 건식법은, 소석회가 유해가스 즉, 염화수소(HCl), 황산화물(SOX)과 반응이 원활하지 못하므로 소석회와 유해가스의 반응 조 건을 충족시키기 위해서 고속의 덕트내 속도를 유지하여야 하며, 소석회 투입시 정상적인 반응량의 약 4~5배 정도 소요되는 등 고효율의 제거장치로서 문제가 있다.
이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 굴뚝으로 배출되는 산성 유해가스인 SOX와 HCl을 감지한 감지 값에 대응되게 대기오염 방지시설의 소각로로부터 배관된 관 내부로 적어도 2곳 이상에서 적은 양의 고반응 소석회를 투입가능하도록 함으로써, 적은 양으로도 소각로에서 발생되는 유해가스를 제거가능하도록 한 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폐기물을 유입시키기 위한 호퍼를 갖는 1차 연소용 소각로와, 상기 소각로의 배출구와 일단이 연통되어 연소가스 중의 포함된 NOX를 제거하기 위한 2차 연소부와, 상기 2차 연소부의 타단과 연결된 제1관을 통하여 일단이 연결된 보일러와, 상기 보일러의 타단에 제2관을 통하여 일단이 연결되어 연소가스중에 포함된 먼지를 필터링하기 위한 사이클론과, 상기 사이클론의 타단에 제3관을 통하여 일단이 연결되어 배출되는 유해가스의 온도를 낮추기 위한 쿨링타워와, 상기 쿨링타워의 배출구에 제4관을 통하여 일단이 연결되어 미세먼지를 필터링시키기 위한 백필터부와, 상기 백필터부의 배출구와 제5관을 통하여 굴뚝으로 유해가스가 배출가능하도록 구성된 산성 유해가스 제거시스템을 통 하여 적은 양의 고반응 소석회로 SOX와 HCl을 제거가능하도록 함에 있어서, 상기 굴뚝을 통하여 배출되는 유해가스 중에서 SOX와 HCl을 감지하기 위한 센서부와, 상기 센서부로부터 센싱된 값을 예입력된 값과 비교하여 제어신호를 출력가능하도록 구비되는 제어부와, 상기 제어부의 제어 신호에 대응되게 저장된 고반응 소석회를 배출시킬 수 있도록 적어도 2개 이상의 배출구의 개도가 각각 조절가능하게 구비되는 저장부와, 상기 저장부의 배출구에 일단이 각각 연결되고 타단은 제1,2,4관 또는 2차 연소부 중 적어도 2곳 이상에 고반응 소석회를 제어부의 제어에 대응되게 구동하는 송풍팬으로 송풍시켜 투입가능하도록 다수개로 배관된 투입관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여디서, 상기 저장부의 배출구에는 고반응 소석회가 굳는 것을 방지함과 동시에 상기 제어부의 제어에 대응되게 배출구의 개도를 조절가능하도록 써클피더가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템은, 굴뚝으로 배출되는 산성 유해가스인 SOX와 HCl을 감지한 감지 값에 대응되게 대기오염 방지시설의 소각로로부터 배관된 관 내부로 적어도 2곳 이상에서 적은 양의 고반응 소석회를 투입가능하도록 함으로써, 적은 양으로도 소각로에서 발생되는 유해가스를 제거가능하도록 한 효과가 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템의 일실시예를 들어 상세하게 설명한다.
우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
첨부된 도면 도 1은 본 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템은, 고반응 소석회를 산성 유해가스가 지나가는 덕트 상에 적어도 2곳에서 내측으로 투입시켜 1차 연소용 소각로에서 연소되는 것에 의해 발생되는 산성 유해가스를 제거하능하도록 구성된다.
여기서, 본 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템을 설명하기에 앞서 고반응 소석회에 대하여 먼저 설명하면 다음과 같다.
즉, 고반응 소석회는, 석회석(CaCO3)을 유체로를 통하여 소성시키는 것에 의해 잔류 CO2 함량이 최소화된 입자 크기 200메쉬 이하의 분말화된 생석회(CaO)로 제조하기 위한 단계와, 상기 단계에 의해 제조된 생석회분말을 입도 제어 및 기공형성을 통해 비표면적과 세공용적을 증대시키기 위해 혼합되는 첨가제를 제조하는 단 계와, 상기 단계에 의해 제조된 첨가제와 수화반응을 위한 수화용매를 상기 생석회분말과 함께 교반기를 통하여 혼합시키는 것에 의해 수화반응이 이루어질 수 있도록 하는 단계와, 상기 단계에 의해 수화반응된 소석회를 200메쉬 이하의 입도를 갖는 입도분리기를 통하여 분리시켜 고반응 소석회로 제조하는 단계를 통하여 제조된다.
상기와 같이 제조된 고반응 소석회는 아래 표에서 알수 있듯이 일반 소석회와 달리 비표면적이 3배이상 그리고 기공용적도 3배 이상, 평균입경은 배 이상 차이가 있어 연소가스 내의 산성 유해가스인 SOX와 HCl을 적은 양으로도 제거할 수 있다.
항목 고반응소석회 일반소석회 비고
비표면적 38 ~ 45 11 ~ 16 HCl 제어인자
기공용적 0.18 ~ 0.22 0.05 ~ 0.08 SO2 제어인자
평균입경 4 ~ 8 8 ~ 10 Num. 기준
CaO함량 70 ~73 70 ~72
다시, 본 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템에 대하여 설명하면, 상기한 고반응 소석회를 산상 유해가스가 지나는 덕트상에 적어도 2곳 이상에서 SOX와 HCl의 배출 양에 대응되게 투입가능하도록 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템(100)은, 폐기물을 유입시키기 위한 호퍼(111a)를 갖는 1차 연소용 소각로(111)와, 상기 1차 연소용 소각로(111)의 배출구와 일단이 연통되어 연소가스 중의 포함된 NOX를 제거하기 위한 2차 연소부(112)와, 상기 2차 연소부(112)의 타단과 연결된 제1관(112a)을 통하여 일단이 연결된 보일러(113)와, 상기 보일러(113)의 타단에 제2관(113a)을 통하여 일단이 연결되어 연소가스중에 포함된 먼지를 필터링하기 위한 사이클론(114)과, 상기 사이클론(114)의 타단에 제3관(114a)을 통하여 일단이 연결되어 배출되는 유해가스의 온도를 낮추기 위한 쿨링타워(115)와, 상기 쿨링타워(115)의 배출구에 제4관(115a)을 통하여 일단이 연결되어 미세먼지를 필터링시키기 위한 백필터부(116)와, 상기 백필터부(116)의 배출구와 제5관(116a)을 통하여 굴뚝(117)으로 유해가스가 배출가능하도록 구성된 산성 유해가스 제거시스템에 있어서, 상기 굴뚝을 통하여 배출되는 유해가스 중에서 SOX와 HCl을 감지하기 위한 센서부(110)와, 상기 센서부(110)로부터 센싱된 값을 예입력된 값과 비교하여 제어신호를 출력가능하도록 구비되는 제어부(120)와, 상기 제어부(120)의 제어 신호에 대응되게 저장된 고반응 소석회를 배출시킬 수 있도록 적어도 2개 이상의 배출구의 개도가 각각 조절가능하게 구비되는 저장부(130)와, 상기 저장부(130)의 배출구에 일단이 각각 연결되고 타단은 제1,2,4관(112a,113a,115a) 또는 2차 연소부(112) 중 적어도 2곳 이상에 고반응 소석회를 제어부(120)의 제어에 대응되게 구동하는 송풍팬(141,151,161,171)으로 송풍시켜 투입가능하도록 다수개로 배관된 투입관(140,150,160,170)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기한 저장부(130)의 배출구에는 고반응 소석회가 굳는 것을 방지함과 동시에 상기 제어부(120)의 제어에 대응되게 배출구의 개도를 조절가능하도록 미도시된 써클피더가 더 구비된다.
즉, 본 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템의 상 기한 투입관(140)은, 고반응 소석회를 저장하고 있는 저장부(130)의 배출구에 일단이 연결되고 타단은 쿨링타워(115)와 백필터부(116)를 연결시키기 위해 배관된 제4관(115a)에 연결된다.
이때, 상기 제4관(115a)의 내부 온도는 유해가스의 이송으로 인해 180℃ 내지 190℃ 온도를 갖으며, 상기 제4관(115a)을 통하여 이송되는 유해가스 중 HCl의 농도는 404~452ppm/Nm3 이고, SOX의 농도는 88~99ppm/Nm3이며, 투입관(140)을 통하여 상기 제4관(115a) 내측으로 고반응 소석회를 투입시키게 되면, HCl는 98~99%의 제거되고, SOX는 5~19%의 제거 효율성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템의 다른 투입관(150)은, 상기 고반응 소석회를 저장하고 있는 저장부(130)의 다른 배출구에 일단이 연결되고 타단은 보일러(113)와 사이클론(114)을 연결시키기 위해 배관된 제2관(113a)에 연결된다.
이때, 상기 제2관(113a)의 내부 온도는 유해가스의 이송으로 인해 300℃ 온도를 갖으며, 상기 제2관(113a)을 통하여 이송되는 유해가스 중 HCl의 농도는 331~533ppm/Nm3 이고, SOX의 농도는 19~89ppm/Nm3이며, 상기 투입관(150)을 통하여 제2관(113a) 내측으로 고반응 소석회를 투입시키게 되면, HCl는 85~59%의 제거되고, SOX는 61~87%의 제거 효율성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템의 또 다른 투입관(160)은, 상기 고반응 소석회를 저장하고 있는 저장부(130)의 또 다 른 배출구에 일단이 연결되고 타단은 2차 연소부(112)와 보일러(113)를 연결하기 위해 배관된 제1관(112a)에 연결된다.
이때, 상기 제1관(112a)의 내부 온도는 2차 연소부(112)와 직결되어 있으므로 850℃ 이상의 온도를 갖으며, 상기 제1관(112a)을 통하여 이송되는 유해가스 중 HCl의 농도는 263~399ppm/Nm3 이고, SOX의 농도는 57~112ppm/Nm3이며, 상기 투입관(160)을 통하여 제1관(112a) 내측으로 고반응 소석회를 투입시키게 되면, HCl는 99~100%의 제거되고, SOX는 51~91%의 제거 효율성을 얻을 수 있다.
이때, 상기 고반응 소석회의 투입량은 도 2에 도시된 바와 같이 적은 양의 고반응 소석회를 투입시키는 것으로도 HCl와 SOX의 제거효율성을 증대시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템(100)은 상기한 바와 같이 제4관(115a), 제2관(113a) 그리고 제1관(112a)에 고반응 소석회를 투입시키기 위한 제1,2,3투입관(140,150,160)을 각각 배관시키고 있으나, 이에 한정하는 것을 아니며, 도 1에 도시된 바와 같이 1차 연소용 소각로(111)의 배출구와 일단이 연결된 2차 연소부(112)의 입구측에 근접된 부분에 고반응 소석회를 투입시키도록 일단은 저장부(130)의 배출구와 일단이 연결되고 타단은 상기 2차 연소부(112)에 연결된 또 다른 투입관(170)을 배관시킬 수도 있다.
즉, 상기한 투입관(140,150,160, 170)의 배관은 대기오염 방지시설의 시스템에 대응되게 2개의 또는 3개 또는 4개의 투입관을 상기한 바와 같이 배관시킬 수도 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 산성 유해가스 제거시스템을 구동시키게 되면, 도 1에 도시된 바와 같이 굴뚝(117)을 통하여 배출되는 연소가스 중에 SOX와 HCl을 센서부(110)가 센싱하게 된다.
상기 센서부(110)로부터 센싱된 값 즉, 굴뚝(117)을 통하여 배출되는 연소가스 중의 SOX와 HCl의 배출량을 센싱하여 제어부(120)측으로 인가하게 된다.
상기 센서부(110)로부터 센신된 값이 제어부(120)측으로 인가되면, 상기 제어부(120)는 예입력된 값 즉, 배출농도 기준값과 비교하여 기준값 이상이 되면, 상기 제어부(120)는 송풍팬(141,151)을 구동시키기 위한 제어와 고반응 석회석을 저장하고 있는 저장부(130)의 써클피더를 개방시키기 위해 제어하게 된다.
상기 제어부(120)의 제어로 저장부(130)에 저장된 고반응 소석회는 쿨링타워(115)와 백필터부(116)를 서로 연결시키기 위해 배관된 제4관(115a)과 연결된 투입관(140)을 통하여 고반응 소석회과 투입된다.
상기 제4관(115a) 내측으로 고반응 소석회가 투입관(140)을 통하여 투입됨과 동시에 제어부(120)는 보일러(113)와 사이클론(114)을 서로 연결시키기 위해 배관된 제2관(113a)과 연통된 투입관(150)과 연결된 저장부(130)의 써클피더를 개방시키기 된다.
또한, 2차 연소부(112)와 보일러(113)를 연결시키기 위해 배관된 제1관(112a)에 연결된 투입관(160)과 상기 제2차 연소부(112)측과 배관된 투입관(170)의 개방을 제어하여 저장부(130)에 저장된 고반응 소석회를 투입시키는 것에 의해 연소가스 중에 포한된 SOX와 HCl을 적은 양의 고반응 소석회를 통하여 제거시킬 수 있게 된다.
이때, 굴뚝(117)을 통하여 배출되는 연소가스 중에 SOX와 HCl가 많을 경우 제어부는 더 많은 양의 고반응 소석회를 투입시키기 위한 제어를 행하므로 인하여 보다 안정되게 간편하게 SOX와 HCl을 제거시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템을 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템을 통하여 고반응 소석히의 투입량의 비율을 도시한 그래프
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 ; 산성 유해가스 제거시스템
110 ; 센서부
120 ; 제어부
130 ; 저장부
140,150,160,170 ; 투입관

Claims (6)

  1. 폐기물을 유입시키기 위한 호퍼(111a)를 갖는 1차 연소용 소각로(111)와, 상기 1차 연소용 소각로(111)의 배출구와 일단이 연통되어 연소가스 중의 포함된 NOX를 제거하기 위한 2차 연소부(112)와, 상기 2차 연소부(112)의 타단과 연결된 제1관(112a)을 통하여 일단이 연결된 보일러(113)와, 상기 보일러(113)의 타단에 제2관(113a)을 통하여 일단이 연결되어 연소가스중에 포함된 먼지를 필터링하기 위한 사이클론(114)과, 상기 사이클론(114)의 타단에 제3관(114a)을 통하여 일단이 연결되어 배출되는 유해가스의 온도를 낮추기 위한 쿨링타워(115)와, 상기 쿨링타워(115)의 배출구에 제4관(115a)을 통하여 일단이 연결되어 미세먼지를 필터링시키기 위한 백필터부(116)와, 상기 백필터부(116)의 배출구와 제5관(116a)을 통하여 굴뚝(117)으로 유해가스가 배출가능하도록 구성된 산성 유해가스 제거시스템을 통하여 적은 양의 고반응 소석회로 SOX와 HCl을 제거가능하도록 함에 있어서,
    상기 굴뚝(117)을 통하여 배출되는 유해가스 중에서 SOX와 HCl을 감지하기 위한 센서부(110)와, 상기 센서부(110)로부터 센싱된 값을 예입력된 값과 비교하여 제어신호를 출력가능하도록 구비되는 제어부(120)와, 상기 제어부(120)의 제어 신호에 대응되게 저장된 고반응 소석회를 배출시킬 수 있도록 적어도 2개 이상의 배출구의 개도가 각각 조절가능하게 구비되는 저장부(130)와, 상기 저장부(130)의 배출구에 일단이 각각 연결되고 타단은 제1,2,4관(112a,113a,115a) 또는 2차 연소부(112)중 적어도 2곳 이상에 고반응 소석회를 제어부(120)의 제어에 대응되게 구동하는 송풍팬(141,151,161,171)으로 송풍시켜 투입가능하도록 다수개로 배관된 투입관(140,150,160,170)을 포함하되,
    상기 투입관(140)은, 고반응 소석회를 저장하고 있는 저장부(130)의 배출구에 일단이 연결되고 타단은 쿨링타워(115)와 백필터부(116)를 연결시키기 위해 배관된 제4관(115a)에 연결되고,
    상기 투입관(150)은, 상기 고반응 소석회를 저장하고 있는 저장부(130)의 다른 배출구에 일단이 연결되고 타단은 보일러(113)와 사이클론(114)을 연결시키기 위해 배관된 제2관(113a)에 연결되며,
    상기 투입관(160)은, 상기 고반응 소석회를 저장하고 있는 저장부(130)의 또 다른 배출구에 일단이 연결되고 타단은 2차 연소부(112)와 보일러(113)를 연결하기 위해 배관된 제1관(112a)에 연결됨과 아울러 상기 투입관(170)은 1차 연소용 소각로(111)의 배출구와 일단이 연결된 2차 연소부(112)의 입구측에 근접된 부분에 고반응 소석회를 투입시키도록 일단은 저장부(130)의 배출구와 일단이 연결되고 타단은 상기 2차 연소부(112)에 연결되는 것을 특징으로 하는 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저장부(130)의 배출구에는 고반응 소석회가 굳는 것을 방지함과 동시에 상기 제어부(120)의 제어에 대응되게 배출구의 개도를 조절가능하도록 써클피더가 더 구비된 것을 특징으로 하는 고반응 소석회를 이용한 산성 유해가스 제거시스템.
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JPH10296046A (ja) * 1997-04-25 1998-11-10 Nkk Corp 排ガス中酸性成分の除去方法

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