KR101129945B1 - 소결배가스 정제장치 - Google Patents

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Abstract

일측에 배가스의 취입구가 형성되고 타측에 배가스 배출구가 형성된 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하며 활성탄이 채워진 베드; 상기 베드에 활성탄을 투입하기 위해 활성탄 탱크와 연결된 활성탄 투입구; 상기 베드의 활성탄을 배출하는 활성탄 배출구; 상기 활성탄과 크기가 차이가 있는 금속괴(塊)를 저장하고 상기 활성탄 투입구에 연결된 금속괴 탱크; 및 상기 활성탄 배출구에 위치하며, 상기 활성탄과 상기 금속괴 중 작은 것만 통과할 수 있는 복수의 개구부가 형성된 분리장치를 포함하는 소결배가스 정제장치는 NOx제거효율을 향상시키며 설비를 안정적으로 운영할 수 있어 운영비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

소결배가스 정제장치{Apparatus for refining the sinter flue gas}
본 발명은 2단 활성탄 흡착탑에서 NOx 제거 효율을 높일 수 있는 촉매를 부가하는 소결배가스 정제장치에 관한 것이다.
일반적으로 소결 공정은 주원료인 미립의 철광석에 부원료인 석회석, 사문암, 규사 등과 연료로서 코크스 또는 유연탄, 무연탄을 일정비율로 사용하여 제조한다.
소결 과정에서 철광석이나 연료 중에 포함되어 있는 황(S) 성분과 질소(N) 성분은 소결기에 흡인되는 공기 중의 산소와 반응하여 황산화물(SOx)과 질산화물(NOx)를 형성하게 된다.
대기로 그대로 배출될 경우 환경오염을 초래할 수 있기 때문에, 추가적인 탈황 및 탈질 공정을 거쳐서 상기 SOx 및 NOx를 제거한 후 배가스를 대기중으로 배출하기 위해 불순물을 흡착하는 성질을 가진 활성탄을 이용한다.
본 발명의 목적은 2단 활성탄 흡착탑에서 NOx 제거 효율을 높일 수 있는 촉매를 부가하는 소결배가스 정제장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 소결배가스 정제장치는, 일측에 배가스의 취입구가 형성되고 타측에 배가스 배출구가 형성된 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하며 활성탄이 채워진 베드; 상기 베드에 활성탄을 투입하기 위해 활성탄 탱크와 연결된 활성탄 투입구; 상기 베드의 활성탄을 배출하는 활성탄 배출구; 상기 활성탄과 크기가 차이가 있는 금속괴(塊)를 저장하고 상기 활성탄 투입구에 연결된 금속괴 탱크; 및 상기 활성탄 배출구에 위치하며, 상기 활성탄과 상기 금속괴 중 작은 것만 통과할 수 있는 복수의 개구부가 형성된 분리장치를 포함한다.
또한, 상기 금속괴는 망간(Mn)을 주성분으로하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분리장치는 체 형상으로 할 수 있다.
또한, 상기 분리장치를 통과한 상기 촉매괴는 상기 금속괴 탱크와 연결되어 다시 재사용할 수 있다.
또한, 상기 분리장치와 상기 촉매괴 탱크 사이에 상기 금속괴의 오염을 제거하는 재생장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 소결배가스 정제장치에 의하면, NOx제거효율을 향상시키며 설비를 안정적으로 운영할 수 있어 운영비용이 절감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결배가스 정제장치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소결배가스 정제장치의 분리장치를 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소결배가스 정제장치의 분리장치를 나타낸 평면도.
제철공정 중 소결 시 배출되는 소결배가스의 정제를 위해 활성탄 흡착탑을 이용한다. 본 발명은 망간 등의 금속을 주성분으로 하는 금속괴(금속덩어리)를 사용하여 소결배가스의 정제의 효율을 향상시킨 것으로 이하에서는 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결배가스 정제장치의 단면도이다. 도 1을 참조하면 챔버(10), 소결배가스 취입구(13), 소결배가스 배출구(14), 활성탄 투입구(15), 활성탄 배출구(16), SOx 베드(21), NOx 베드(22), 분리장치(30), 개구부(31), 활성탄 탱크(40), 활성탄 재생장치(41), 금속괴 탱크(45) 및 금속괴 재생장치(46)가 도시되어 있다.
챔버(10)의 하부에는 소결배가스 취입구(13)가 형성되고 상부에는 소결배가스 배출구(14)가 형성되며 그 사이에 2단으로 형성된 활성탄 베드(SOx 베드(21)와 NOx 베드(22))가 개재되어 있다.
하부의 소결배가스 취입구(13)로 챔버(10) 내부로 취입된 소결배가스는 SOx 베드(21) 및 NOx 베드(22)를 통과한 후 소결배가스 배출구(14)로 빠져나간다.
SOx 베드(21)는 소결배가스가 1차로 통과하는 활성탄 베드로서, 챔버의 하부에 위치하며 활성탄으로 채워져 있다. SOx 베드(21)의 활성탄의 표면에 소결배가스에 포함된 SO2를 제거한다.
NOx 베드(22)는 챔버(10)의 상부에 위치하며 활성탄으로 채워져 있다. NOx 베드(22)의 활성탄의 표면에 소결배가스에 포함된 NO를 흡착시켜 소결배가스로부터 NO를 제거한다.
SOx 베드(21)와 NOx 베드(22)의 제거 반응은 다음과 같다.
[화학식 1]
SOx 베드 : SO2 + H2O + 1/2O2 → H2SO4 (황산 형태의 흡착에 의한 제거)
NOx 베드 : 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (활성탄 촉매상에서 환원 제거)
활성탄 투입구(15)는 활성탄을 SOx 베드(21)와 NOx 베드(22)에 투입할 수 있도록 챔버(10)의 상부에 형성되며 활성탄 탱크(40)와 연결되어 있다. 주기적으로 활성탄 투입구(15)에 활성탄을 투입함으로써 새로운 활성탄으로 교체하여 소결배스 정제 성능을 유지시킨다.
활성탄 배출구(16)는 사용한 활성탄을 SOx 베드(21)와 NOx 베드(22)에서 배출하여 새로운 활성탄이 채워질 수 있도록 하며, 챔버(10)의 하단에 형성된다. 활성탄은 활성탄 재생장치(41)를 통해 재생시킬 수 있으며, 이렇게 재생된 활성탄은 활성탄 탱크(40)로 보내 다시 사용할 수 있다. 활성탄 재생장치(41)는 450℃이상의 고온환경 하에서 이루어진다.
다만, 활성탄을 순환하여 교체하는 것은 그 회수가 증가하면 운영비용이 증가하므로 가능한 활성탄의 이용 효율을 높여 교체를 최소화하는 것이 필요하다. 본 발명은 활성탄 교체 주기를 줄이기 위해 금속괴를 활용하여 소결배가스의 정제 효율을 높일 수 있다.
SOx나 NOx에 대해 선택적 흡착능력이 좋은 금속을 포함하는 금속괴(47)는 소결배가스 정제 효율을 높여준다. 대표적인 예로 망간은 질소산화물에 대한 흡착능력을 높여주고, 구리는 황산화물에 대한 피독저항을 크게 할 수 있다.
본 실시예에서는 금속괴(47)의 일 실싱로서 망간을 주성분으로 하는 망간괴(47)를 이용한 소결배가스 정제장치에 관해 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
망간괴 탱크(45)는 망간괴(47)가 저장되는 장소로서, 챔버(10)와 활성탄 투입구(15)를 통해 연결된다. 망간괴(47)는 망간을 주성분으로 하는 돌멩이 형상을 하고 있으며, 활성탄 투입구(15)를 통해 챔버(10)에 투입되어 활성탄과 섞인다.
망간은 질소 산화물에 대한 흡착 능력을 높여주기 때문에 암모니아와의 촉매전환을 높여줄 수 있다. 이러한 망간괴(47)를 사용하면 저온에서도 탈질반응을 수행할 수 있으며, 활성탄의 사용 가능 시간을 늘릴 수 있어 운용비용이 절감된다.
망간괴(47)를 활성탄과 섞어 활성탄 베드에서 사용한 후에 활성탄 배출구(16)을 통해 같이 배출된다. 이때, 활성탄의 재생은 고열에서 이루어지므로, 금속성분을 포함하는 망간괴(47)의 경우 고열에 약하다.
따라서 재생시에는 분리하여 각각 저장탱크(40,45)로 이송할 필요가 있으며 본 실시예에서는 쉽게 망간괴(47)와 활성탄(20)을 분리하기 위해 망간괴(47)와 활성탄(20)의 크기를 다르게 하고 그 중 작은 것만 통과할 수 있는 복수의 개구부가 형성된 분리장치(30)를 활성탄 배출구(16)에 설치한다.
도 2 및 도 3은 이러한 다양한 실시예의 분리장치(30)를 나타낸 것으로 개구부(31)는 활성탄(20)보다 크고 망간괴(47)보다는 작다. 따라서 활성탄(20)만 분리장치(30)를 통과할 수 있다.
특히 도 3은 균일한 크기의 눈을 가진 체(sieve) 형상으로 된 분리장치(30)를 나타낸 것으로 크기가 작은 것만 체의 눈을 빠져나가므로 크기가 큰 것만 분리장치(30) 위에 남게 되어 망간괴(47)와 활성탄(20)은 각각 별도의 재생장치(41,46)로 이동하여 재생 후 저장탱크(40,45)에 저장한다.
도면상으로는 분리장치(30)의 상부가 망간괴 재생장치(46)와 연결되고 하부쪽에 활성탄 재생장치(41)와 연결된다. 즉, 활성(20)탄이 망간괴(47) 보다 작아 분리장치(30)를 활성탄만 통과한다.
한편 활성탄(20)이 망간괴(47)보다 큰 경우에는 분리장치(30)의 하부에서 망간괴(47)를 회수하고 상부에서 활성탄을 회수한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 챔버 13: 소결배가스 취입구
14: 소결배가스 배출구 15: 활성탄 투입구
16: 활성탄 배출구 20: 활성탄
21: SOx 베드 22: NOx 베드
30: 분리장치 40: 활성탄 탱크
41: 활성탄 재생장치 45: 금속괴 탱크
46: 금속괴 재생장치 47: 금속괴

Claims (5)

  1. 일측에 배가스의 취입구가 형성되고 타측에 배가스 배출구가 형성된 챔버;
    상기 챔버의 내부에 위치하며 활성탄이 채워진 베드;
    상기 베드에 활성탄을 투입하기 위해 활성탄 탱크와 연결된 활성탄 투입구;
    상기 베드의 활성탄을 배출하는 활성탄 배출구;
    상기 활성탄과 크기가 차이가 있는 금속괴(塊)를 저장하고 상기 활성탄 투입구에 연결된 금속괴 탱크; 및
    상기 활성탄 배출구에 위치하며, 상기 활성탄과 상기 금속괴 중 작은 것만 통과할 수 있는 복수의 개구부가 형성된 분리장치를 포함하는 소결배가스 정제장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속괴는 망간(Mn)을 주성분으로하는 것을 특징으로 하는 소결배가스 정제장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리장치는
    체 형상인 것을 특징으로 하는 소결배가스 정제장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리장치를 통과한 상기 금속괴는 상기 금속괴 탱크와 연결되어 다시 재사용되는 것을 특징으로 하는 소결배가스 정제장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분리장치와 상기 금속괴 탱크 사이에 상기 금속괴의 오염을 제거하는 금속괴 재생장치를 더 포함하는 소결배가스 정제장치.

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