KR101121912B1 - Device for removing sulfur oxide in flue gas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부로 유입되는 배가스에 함유된 황산화물을 제거하는 흡수탑을 포함하는 배가스의 황산화물 처리장치에 있어서, 상기 흡수탑은 전기로 슬래그 처리장의 침출수를 내부로 유입시키는 유입배관과, 상기 침출수를 외부로 배출시키는 배출배관을 포함하고, 상기 유입배관을 통해 유입된 침출수와 상기 배가스의 반응에 의해 상기 배가스에 함유된 황산화물이 제거되고, 상기 배출배관을 통해 상기 침출수가 배출된다. In the present invention, in the sulfur oxide treatment apparatus of the flue gas comprising an absorption tower for removing the sulfur oxide contained in the flue gas introduced into the interior, the absorption tower is an inlet pipe for introducing the leachate of the slag treatment plant in the furnace, and A discharge pipe for discharging the leachate to the outside, the sulfur oxide contained in the exhaust gas is removed by the reaction of the leachate and the exhaust gas introduced through the inlet pipe, the leachate is discharged through the discharge pipe.
이에 따르면 본 발명은 황산화물이 함유된 배가스를 처리함에 있어 전기로 제강공정에서 발생되는 부산물인 환원슬래그의 침출수를 재활용함으로써 석회석, 가성소다, 수산화마그네슘, 활성탄 등의 반응제를 사용하여 배가스에 함유된 황산화물을 제거하는 방법에 비해 원가가 현저히 절감되는 효과가 있다. 또한, 침전조에서 침출수 내의 석고(CaSO4?2H2O) 성분을 침전시킴으로써, 침전조를 통해 침출수 중 상등액을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 부수적으로 석고를 얻을 수 있는 이점이 있다. According to the present invention, in the treatment of flue gas containing sulfur oxides, the leachate of reducing slag, which is a by-product generated in the steelmaking process, is recycled and used in the flue gas using a reactant such as limestone, caustic soda, magnesium hydroxide, and activated carbon. Compared to the removal of sulfur oxides, the cost is significantly reduced. In addition, by precipitating gypsum (CaSO 4 ~ 2H 2 O) components in the leachate in the sedimentation tank, it is possible to recycle the supernatant in the leachate through the sedimentation tank as well as to additionally obtain gypsum.
전기로 슬래그 처리장, 침출수 Furnace Slag Treatment Plant, Leachate
Description
본 발명은 배가스의 황산화물 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기로 제강공정에서 발생하는 부산물인 환원슬래그의 침출수를 이용하여 황산화물(SOx)을 제거하는 배가스의 황산화물 처리장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for treating sulfur oxides in flue gas, and more particularly, to an apparatus for treating sulfur oxides in flue gas for removing sulfur oxides (SO x ) by using leachate of reducing slag as a by-product generated in an electric furnace steelmaking process. will be.
공장, 소각장 등에서 발생되는 배가스에는 황산화물(SOx), 질산화물(NOx) 등의 다양한 오염물질이 함유되며, 배가스 중에 함유된 오염물질은 산업발전의 영향으로 그 발생량이 증가하고 있다. Exhaust gases generated from factories and incinerators contain various pollutants such as sulfur oxides (SO x ) and nitrous oxides (NO x ), and the amount of pollutants contained in the exhaust gases is increasing due to industrial development.
배가스 중에 함유된 황산화물은 질산화물과 더불어 산성비의 주요 원인일 뿐만 아니라 광학 스모그를 유발시키는 주요 대기오염물질이므로 배가스에서 이러한 오염물질들을 제거한 후 대기로 배출하여야 한다.The sulfur oxides contained in the flue gas are not only the main cause of acid rain in addition to the nitric oxide, but also the major air pollutants that cause optical smog.
황산화물(SOx)을 제거하는 방법으로는 가성소다법, 수산화마그네슘법, 석회법, 활성탄법 등의 반응제를 주입하는 방법이 있다.As a method of removing the sulfur oxide (SO x ), there is a method of injecting a reactant such as caustic soda method, magnesium hydroxide method, lime method, activated carbon method.
석회법은 배가스 중에 함유된 황산화물을 수산화물 형태로 바꾸어 제거하는 방법으로, 석회법은 비용면에서 저렴한 장점이 있지만 효율이 낮고 스케일발생 등의 문제가 있어 주로 대형설비에 사용된다. Lime method is a method to remove the sulfur oxide contained in the exhaust gas in the form of hydroxide, lime method has the advantage of low cost in terms of cost, but it is mainly used in large facilities because of low efficiency and problems such as scale generation.
또한, 가성소다법은 배가스를 석회수 또는 가성소다용액과 반응시켜 배가스 중 황산화물을 제거하는 방법으로, 가성소다법은 비교적 간단하고 효율이 높은 기술이지만, 강알카리인 가성소다(NaOH)를 사용하므로 장치의 부식문제와 강알카리 부산물의 처리문제가 발생한다. In addition, caustic soda method is a method of removing sulfur oxides from flue gas by reacting flue gas with lime water or caustic soda solution. Caustic soda method is a relatively simple and efficient technique, but it uses strong alkali caustic soda (NaOH). Corrosion problems and disposal of strong alkali by-products occur.
수산화마그네슘법의 경우에는 인체에 무해하고 탈황효율이 높지만 슬러지 투입장비가 별도로 필요하고, 스케일 등의 문제가 발생하지 않도록 산화조건을 잘 조절해야 하는 문제가 있으며, 활성탄법은 효율은 높지만 고가의 운전비를 요구하므로 실제 산업현장에 적용하는 데에 어려움이 있다. In the case of magnesium hydroxide method, it is harmless to the human body and has high desulfurization efficiency, but requires sludge injection equipment, and it is necessary to control oxidizing conditions so that problems such as scale do not occur. Activated carbon method has high efficiency but high operating cost It is difficult to apply to the actual industrial site because it requires.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 배가스에 함유된 황산화물을 처리함에 있어 기존의 반응제를 대체하면서도 저비용으로 황산화물의 처리효율을 높일 수 있는 배가스의 황산화물 처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the present invention in the treatment of sulfur oxides contained in the flue-gas sulfuric acid of the flue gas that can improve the treatment efficiency of sulfur oxides at low cost while replacing the existing reactants The object is to provide a cargo handling device.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부로 유입되는 배가스에 함유된 황산화물을 제거하는 흡수탑을 포함하는 배가스의 황산화물 처리장치에 있어서, 상기 흡수탑은 전기로 슬래그 처리장의 침출수를 내부로 유입시키는 유입배관과, 상기 침출수를 외부로 배출시키는 배출배관을 포함하고, 상기 유입배관을 통해 유입된 침출수와 상기 배가스의 반응에 의해 상기 배가스에 함유된 황산화물이 제거되고, 상기 배출배관을 통해 상기 침출수가 배출된다. According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is a sulfur oxide treatment apparatus of the exhaust gas comprising an absorption tower for removing the sulfur oxide contained in the exhaust gas flowing into the absorption tower, A sulfur oxide contained in the exhaust gas by a reaction between the leachate introduced through the inlet pipe and the exhaust gas; This is removed, and the leachate is discharged through the discharge pipe.
또한, 상기 배출배관을 통해 배출되는 침출수를 회수하고, 상기 침출수 내의 석고(CaSO4?2H2O) 성분을 침전시키는 침전조를 더 포함할 수 있다. In addition, the leachate discharged through the discharge pipe may further include a settling tank to precipitate the gypsum (CaSO 4 ~ 2H 2 O) component in the leachate.
또한, 상기 침전조의 침출수를 상기 전기로 슬래그 처리장으로 배출하는 연결배관을 더 포함할 수 있다. In addition, the leaching water of the sedimentation tank may further include a connection pipe for discharging to the slag treatment plant.
또한, 상기 흡수탑은, 내부에 상기 유입배관을 통해 유입된 침출수를 상기 배가스로 분무하는 적어도 하나의 분무 노즐과, 상기 분무 노즐의 하측에 배치되어 상기 배가스와 상기 침출수의 접촉효율을 증진시키는 충진재를 더 포함할 수 있다. In addition, the absorption tower, at least one spray nozzle for spraying the leachate introduced through the inlet pipe to the exhaust gas therein, and the filling material disposed below the spray nozzle to improve the contact efficiency of the exhaust gas and the leachate It may further include.
또한, 상기 흡수탑은 충전형(Packed tower), 분무형(Spray type), 타공판형(Perpolated plate type), 충돌형(Impingement type), 포기형(Bubble type) 및 벤튜리형(ventury type)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나일 수 있다. In addition, the absorption tower is composed of a packed type, a spray type, a perpolated plate type, an impingement type, a bubble type, and a venturi type. It may be one selected from the group.
또한, 상기 전기로 슬래그 처리장과 상기 흡수탑 사이에 구비되어 상기 전기로 슬래그 처리장에서 배출된 침출수 내에 포함되어 있는 미세한 입자 형태의 환원 슬래그 또는 불순물이 침전되는 침출수 처리조를 더 포함할 수 있다. The leachate treatment tank may further include a leachate treatment tank provided between the furnace slag treatment plant and the absorption tower, in which fine slag reduction slag or impurities are included in the leachate discharged from the furnace slag treatment plant.
또한, 상기 흡수탑을 통과한 배가스에 함유된 질산화물을 환원시키는 선택적 촉매 탈질장치를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a selective catalytic denitrification apparatus for reducing nitric oxide contained in exhaust gas passing through the absorption tower.
본 발명은 황산화물이 함유된 배가스를 처리함에 있어 전기로 제강공정에서 발생되는 부산물인 환원슬래그의 침출수를 재활용함으로써 석회석, 가성소다, 수산화마그네슘, 활성탄 등의 반응제를 사용하여 배가스에 함유된 황산화물을 제거하는 방법에 비해 원가가 현저히 절감되는 효과가 있다. In the present invention, sulfuric acid contained in flue gas using a reactant such as limestone, caustic soda, magnesium hydroxide, activated carbon by recycling the leachate of reducing slag which is a by-product generated in the steelmaking process in the treatment of flue gas containing sulfur oxides. Compared to the method of removing the cargo, the cost is significantly reduced.
또한, 침전조에서 침출수 내의 석고(CaSO4?2H2O) 성분을 침전시킴으로써, 침전조를 통해 침출수 중 상등액을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 부수적으로 석고를 얻을 수 있는 이점이 있다. In addition, by precipitating gypsum (CaSO 4 ~ 2H 2 O) components in the leachate in the sedimentation tank, it is possible to recycle the supernatant in the leachate through the sedimentation tank as well as to additionally obtain gypsum.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 배가스의 황산화물 처리장치의 전체 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram of an apparatus for treating sulfur oxides in exhaust gas according to the present invention.
본 발명의 배가스의 황산화물 처리장치(100)는, 배가스에 함유된 황산화물을 제거하는 흡수탑(30)을 포함한다. The sulfur oxide treatment apparatus 100 of the exhaust gas of the present invention includes an
전기로 공정에서 발생하는 슬래그를 처리하기 위해 전기로 슬래그 처리장(10)이 구비되고, 전기로 슬래그 처리장(10)에는 고온의 슬래그를 냉각시키고 숙성을 촉진시키기 위하여 공업용수를 사용하고 있으며, 이로 인하여 침출수(leachate)가 다량 발생된다.An electric furnace
이러한 전기로 슬래그 처리장(10)의 침출수는 열연공장 등에서 사용되는 생석회 등으로 인하여 다량의 Ca성분을 함유하고 있으며, 상기 침출수의 성분의 일 예를 표 1에 나타내었다. The leachate of the electric furnace
(mg/L)density
(mg / L)
표 1에 나타난 바와 같이, 전기로 슬래그 처리장(10)의 침출수는 다량의 Ca성분이 함유되어 있으며, PH가 12에 근접하는 다량의 소석회 성분으로 판단된다. As shown in Table 1, the leachate of the electric furnace
상기 침출수는 황산화물 제거에 이용할 수 있는 Ca성분의 함량이 높아 기존의 반응제, 예컨데, 석회석, 가성소다, 수산화마그네슘 등을 대체하기에 적합하고, 본 발명은 이 점에 착안하여 상기 침출수를 이용하여 배가스 중 함유된 황산화물을 제거한다.The leachate has a high content of Ca that can be used to remove sulfur oxides, and thus is suitable for replacing existing reactants, for example, limestone, caustic soda, magnesium hydroxide, and the like. To remove the sulfur oxides contained in the flue gas.
전기로 슬래그 처리장(10)의 침출수는 흡수탑(30)의 내부로 유입된다. 여기서, 전기로 슬래그 처리장(10)과 흡수탑(30) 사이에는 침출수 처리조(20)가 더 구비될 수 있다. Leachate of the furnace
침출수 처리조(20)에서는 전기로 슬래그 처리장(10)에서 배출된 침출수 내에 포함되어 있는 미세한 입자 형태의 환원 슬래그 또는 불순물이 침전된다. In the
흡수탑(30)은 내부로 유입되는 배가스에 함유된 황산화물을 제거하는 것으로, 전기로 슬래그 처리장(10)의 침출수를 내부로 유입하는 유입배관(25)과, 상기 침출수를 외부로 배출시키는 배출배관(45)을 포함한다.
유입배관(25)은 침출수 처리조(20)와 흡수탑(30)을 연결하며, 전기로 슬래그 처리장(10)과 침출수 처리조(20)를 경유한 침출수를 흡수탑(30)으로 안내 및 유입시킨다. The
흡수탑(30)의 내부 상측에는 유입배관(25)을 통해 유입되는 침출수의 유동을 안내하는 프레임부재(31)가 배치되고, 프레임부재(31)에는 유입된 침출수를 균등하게 배가스로 분무할 수 있는 적어도 하나의 분무 노즐(32)이 설치된다. A
흡수탑(30) 내부에는, 분무 노즐(32)의 하측에 상기 배가스와 침출수의 접촉효율을 증진시키는 충진재(33)가 배치된다. In the
충진재(33)는 HDPE(High Density Poly ethylene) 재질인 것을 사용할 수 있지만, 상기 재질에 한정되지는 않는다. The
전술한 흡수탑(30)은 충전형(Packed tower) 흡수탑으로, 본 발명의 흡수탑은 상기 충전형 흡수탑에 한정되는 것이 아니며, 분무형(Spray type), 타공판형(Perpolated plate type), 충돌형(Impingement type), 포기형(Bubble type), 벤튜리형(ventury type)도 적용 가능하며, 이들의 조합형도 가능하다. The
흡수탑(30)의 후단에는 흡수탑(30)을 통과한 배가스에 함유된 질산화물(NOx)을 환원시키는 선택적 촉매 탈질장치(50)가 배치될 수 있다. An optional catalyst
이는 흡수탑(30)을 통과한 배가스의 후처리 설비로서, 촉매 예를 들면 바나듐계 촉매 등을 이용하여 배가스에 함유된 질산화물(NOx)을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시킨다. This is a post-treatment facility for the exhaust gas that has passed through the
선택적 촉매 탈질장치(50)는 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction; 이하 'SCR'이라고 함) 또는 코크 선택적 촉매 환원법(coke selective catalytic reduction; 이하 'CSCR')을 적용하고, 이러한 SCR 또는 CSCR 공정은 촉매를 사용함으로써 처리효율을 최대 90%까지 높일 수 있으며 250~350℃의 낮은 온도에서 처리가 가능한 이점이 있다.The selective
한편, 배출배관(45)을 통해 배출되는 침출수는 침전조(40)에 회수된다. On the other hand, the leachate discharged through the
침전조(40)는 배출배관(45)을 통해 흡수탑(30)과 연결되고, 배출배관(45)을 통해 배출되는 침출수 내의 석고(CaSO4?2H2O) 성분이 침전되어, 침전조(40)에 회수된 침출수는 Ca성분이 제거된 상등수가 된다. The settling
침전조(40)의 침출수는 연결배관(15)을 통해 전기로 슬래그 처리장(10)과 연결되고, 연결배관(15)을 통해 침전조(40) 내의 상등수의 침출수가 전기로 슬래그 처리장(10)으로 다시 공급된다. Leachate of the settling
이하에서는, 본 발명의 배가스의 황산화물 처리장치의 동작을 설명한다. Hereinafter, the operation of the sulfur oxide treatment apparatus for exhaust gas of the present invention will be described.
흡수탑(30)은 내부로 유입된 배가스에 함유된 황산화물과 유입된 침출수를 접촉시키기 위하여, 분무 노즐(32)을 통해 침출수를 균등하게 배가스로 분무하여 배가스에 함유된 황산화물을 제거한다. The
다량의 Ca성분을 함유한 침출수와 황산화물의 반응 즉 탈황반응은 아래의 반응식 1과 같다. The reaction of the leachate containing a large amount of Ca and sulfur oxides, that is, the desulfurization reaction, is shown in Scheme 1 below.
상기 반응식 1을 참조하면, 배가스에 함유된 황산화물(SOx)은 석고(CaSO4?2H2O) 성분이 된다. Referring to Scheme 1, sulfur oxide (SO x ) contained in the exhaust gas is a gypsum (CaSO 4 ~ 2H 2 O) component.
분무 노즐(32)으로부터 분무된 침출수는 배가스의 황산화물과 반응한 후, 흡수탑(30)의 배출배관(45)을 통해 침전조(40)에 유입되고, 침전조(40)에 유입된 침출수 내의 석고(CaSO4?2H2O) 성분은 침전된다. The leachate sprayed from the
따라서, 침전조(40)에서 침출수 내의 석고(CaSO4?2H2O) 성분을 침전시킴으로써, 부수적으로 석고를 얻을 수 있다. Therefore, by precipitating the gypsum (CaSO 4 -2H 2 O) component in the leachate in the
침전조(40)에 회수된 침출수는 Ca성분이 석고(CaSO4?2H2O) 성분으로 침전되어 제거됨으로써 상등수가 되고, 상기 상등수의 침출수는 연결배관(15)을 통해 전기로 슬래그 처리장(10)으로 다시 공급되어 재활용된다. The leaching water recovered in the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능함은 물론이고, 본 발명의 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible, as well as those skilled in the art. The scope of technical protection should be defined by the technical spirit of the appended claims.
도 1은 본 발명에 따른 배가스의 황산화물 처리장치의 전체 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram of an apparatus for treating sulfur oxides in exhaust gas according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 전기로 슬래그 처리장 20: 침출수 처리조10: electric furnace slag treatment plant 20: leachate treatment tank
30: 흡수탑 31: 프레임부재30: absorption tower 31: frame member
32: 분무 노즐 33: 충진재32: spray nozzle 33: filling material
40: 침전조 50: 선택적 촉매 탈질장치40: sedimentation tank 50: selective catalyst denitrification apparatus
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