KR101406200B1 - A apparatus for cleaning nitrogen dioxide from exhaust gas in stationary sources using reducing agent of nitrogen dioxide - Google Patents
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Abstract
고정배출원의 배가스중 이산화질소 환원제를 이용하여 이산화질소를 제거하는 방법이 제공된다.
본 발명은 이산화질소를 포함하는 배가스 이동경로에, 한 분자 내에 수산(OH)기, 에테르기, 알데히드기 또는 케톤기를 하나 이상 포함하고 탄소수 3개 이상이거나, 한 분자 내에 수산기, 에테르기, 알데히드기 또는 케톤기를 둘 이상 포함하고 탄소수 2개 이상인 함산소 탄화수소(oxygenated hydrocarbons), 탄수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 환원제를 하나 이상의 분사지점에서 분사하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따르면 넓은 온도범위에서 환원제 주입량 대비 이산화질소 제거율을 높이거나 발생되는 부생성물의 양을 감소킴으로써, 낮은 운전비로 이산화질소를 효과적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.There is provided a method for removing nitrogen dioxide using a nitrogen dioxide reducing agent in an exhaust gas of a fixed emission source.
An object of the present invention is to provide a process for producing a nitrogen oxide-containing exhaust gas, comprising the steps of: introducing nitrogen dioxide into a flue gas pathway containing one or more hydroxyl (OH), ether, aldehyde or ketone groups in one molecule; One or more reducing agents selected from the group consisting of oxygenated hydrocarbons, carbohydrates, and mixtures thereof having two or more carbon atoms and two or more carbon atoms are injected at one or more injection points. According to the present invention, It is possible to effectively reduce nitrogen dioxide at a low operating cost by increasing the removal rate of nitrogen dioxide relative to the reducing agent injection amount or by reducing the amount of generated byproducts.
Description
본 발명은 고정배출원의 배가스중 이산화질소를 제거하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 넓은 온도범위(특히 200~700℃)에서 환원제 주입량 대비 이산화질소 제거율을 높이거나 발생되는 부생성물의 양을 감소킴으로써, 낮은 운전비로 이산화질소를 효과적으로 감소시킬 수 있는 고정배출원의 배가스중 이산화질소를 일산화질소, 질소 등으로 전환시켜 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing nitrogen dioxide in a flue gas of a fixed emission source, and more particularly, to a method for removing nitrogen dioxide from a flue gas of a fixed emission source by increasing the nitrogen dioxide removal rate or reducing the amount of produced by- To a method and apparatus for converting nitrogen dioxide into nitrogen monoxide, nitrogen, etc., in an exhaust gas of a fixed source that can effectively reduce nitrogen dioxide at a low operating cost.
일반적으로 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)은 일산화질소, 이산화질소 및 아산화질소 등을 말하는 것으로 여타의 탄소산화물 및 황산화물과 같이 환경오염을 일으키는 대표적인 물질 중의 하나이다. 최근엔 환경기준이 엄격해져 청정연료로 알려진 천연가스를 연료로 사용하는 발전소가 상당수 건설되고 있어 황산화물에 의한 공해는 심각도가 감소하는 반면 공기 중의 질소가 고온에서 산화해서 발생하는 NOx는 여전히 문제가 되고 있다. 운전조건 등을 변경함에 따라 배기가스 중 질소산화물은 배출허용기준 등을 만족할 수준으로 배출되고 있으나 배기가스 내의 이산화질소(NO2)의 농도가 약 12ppm을 초과할 경우, 가시매연 현상이 나타날 수 있다. 특히 저부하 운전시 주로 발생하는 NO2는 도심권에서 심각한 가시매연(Yellow Plume)문제를 발생시키고 있다. 가시매연은 주로 적갈색을 띠는 이산화질소의 농도가 높아짐에 따라 나타나며 연돌(stack)의 직경, 배기가스의 유속 및 온도, 연돌(stack) 내부 가스의 체류시간 등이 간접적으로 영향을 미친다. 복합화력 발전소의 예를 들면 저출력에서 발생되는 가시매연은 인근 주민들의 심각한 심리적, 가시적인 공해를 유발하고 있을 뿐만 아니라, 급전 운영계획상 낮시간 동안 기동 및 정지 대책이 필요하지만, 저출력 가동을 해야하는 가스터빈의 기동 및 정지를 낮시간에 하게 되면 가시매연이 인근 주민에게 관측되어 심리적 공해가 되므로 낮시간을 피해 기동 및 정지를 해야 하고 정상적으로 기동 및 정지하는 경우에 비하여 경제적 손실이 발생한다는 문제가 있다.In general, nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gases refer to nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, nitrous oxide, and the like, and are one of the representative substances causing environmental pollution such as other carbon oxides and sulfur oxides. Recently, environmental standards have become stricter, and many of the power plants using natural gas as a fuel, which is known as clean fuel, are being built, pollution caused by sulfur oxides is reduced in severity, while NOx generated by oxidation of nitrogen in the air at high temperature is still a problem have. As the operating conditions are changed, nitrogen oxides in the exhaust gas are discharged to a level that satisfies the emission allowance standards. However, if the concentration of nitrogen dioxide (NO2) in the exhaust gas exceeds about 12 ppm, visible smoke may appear. Particularly, NO2, which occurs mainly at low load operation, causes serious yellow smoke problem in urban areas. Visible soot is mainly caused by the concentration of nitrogen dioxide, which is mainly reddish brown. The diameter of the stack, the flow rate and temperature of the exhaust gas, and the residence time of the gas in the stack indirectly influence the visibility. For example, in the case of a combined-cycle power plant, visible smoke generated from low-power sources causes serious psychological and visible pollution of nearby residents. In addition, it requires maneuvering and stopping measures during the daytime in the dispatch operation plan. However, When the start and stop of the turbine is performed during the daytime, the visible smoke is observed by the nearby residents and becomes a psychological pollution. Therefore, there is a problem in that economic loss is caused compared to the case where the engine is started and stopped normally.
상기 이산화질소를 포함하는 질소산화물을 저감하기 위한 기술로, 연소조절및 배기가스 처리기술 등이 개발되어 왔다. 그 중, 배기가스 처리에 의한 질소산화물 저감기술은 크게 촉매를 사용하는 경우와 촉매를 사용하지 않고 처리하는 경우로 나누어진다.As a technique for reducing nitrogen oxides containing nitrogen dioxide, combustion control and exhaust gas treatment techniques have been developed. Among them, the nitrogen oxide reduction technique by the exhaust gas treatment is roughly divided into a case of using a catalyst and a case of treating without using a catalyst.
환원촉매를 사용하여 가시매연을 저감하는 방법은 대한민국 공개특허 1999-0069935에 개시되어 있다. 상기의 촉매를 사용하는 경우 효과적으로 이산화질소를 제거할 수 있으나, 촉매설치에 따른 비용부담 및 압력손실 등의 문제점이 있었다.A method of reducing visible smoke using a reducing catalyst is disclosed in Korean Patent Publication No. 1999-0069935. When the above catalyst is used, nitrogen dioxide can be effectively removed, but there is a problem such as a cost burden and a pressure loss due to the installation of the catalyst.
특히, 선택적 촉매환원반응의 경우 요구되는 촉매의 양은 제조사 또는 엔지니어링사가 정하는 공간속도에 의하여 결정되는데, 상용화된 NH3-SCR법의 경우에는 3,000내지 7,000h-1정도를 통상적으로 적용하고 있으며, 이에 따라 고정 발생원의 배가스의 유량은 발전량에 따라 다르지만, 일반적으로 500,000 내지 1,000,000Nm3/h인 것을 감안하면 70 내지 200m3의 촉매 양이 필요하게 되므로 막대한 비용이 소요된다.In particular, the amount of the catalyst required for the selective catalytic reduction reaction is determined by the space velocity determined by the manufacturer or the engineering company. In the case of the commercial NH3-SCR method, about 3,000 to 7,000 h -1 is usually applied. Although the flow rate of the exhaust gas of the stationary source varies depending on the amount of power generation, the amount of catalyst of 70 to 200
또한 상기의 공간속도에서 가스를 연료로 하는 고정 발생원의 경우, 기존의 시스템에 촉매반응기를 설치하면 차압에 의해 가스의 흐름이 방해받아 전단의 연소반응이 영향을 받을 수 있으므로, 촉매 설치를 위한 설비확장이 필요하게 되어 적은 양의 이산화질소 가시매연을 제거하기 위하여 많은 투자비가 요구되는 문제점이 있으며, 기존 설비의 경우 촉매를 설치함에 따라 설치면적이 증가하게 되어 설비확장에 따른 부지확보가 어렵다는 문제점 등이 있었다.Further, in the case of a stationary source using gas as fuel at the above-mentioned space velocity, when the catalytic reactor is installed in the existing system, the flow of gas is disturbed by the differential pressure and the combustion reaction at the front end may be affected. There is a problem in that a large amount of investment cost is required to remove a small amount of nitrogen dioxide since the expansion is necessary. In the case of existing facilities, there is a problem that the installation area increases due to the installation of the catalyst, there was.
한편, 선택적 무촉매 환원법(SNCR: Selective Non-Catalytic Reduction)은 고온영역에서 암모니아를 직접 분사하거나, 요소 수용액을 직접 분사하여 NOx를 질소와 수증기로 전환시켜 저감하는 기법으로, NOx 저감율은 930~980℃영역의 좁은 온도범위에서 NOx를 N2와 H2O로전환시켜 NOx저감율 60~80%수준을 얻을 수 있었다.On the other hand, selective non-catalytic reduction (SNCR) is a technique of direct reduction of NOx into nitrogen and water vapor by direct injection of ammonia in a high temperature region or direct injection of urea aqueous solution. The NOx reduction rate is 930 to 980 The NOx reduction rate of 60 ~ 80% was obtained by converting NOx into N2 and H2O in the narrow temperature range of.
상기 방법은 촉매를 이용하는 선택적 촉매 환원법(SCR: Selective Catalytic Reduction)보다는 저감효율이 낮지만 설치비와 설치기간이 짧으며 추가의 시설이 크게 요구되지 않기 때문에 현재 운전중인 연소설비에서 발생하는 NOx저감에 보다 효과적이다. 그러나, 이 방법이 효과적이기 위한 최적의 온도영역이 좁기 때문에 당량비로 암모니아나 요소 수용액을 주입하게 되면 저감효율이 낮아지고, 과량으로 주입하게 되면 부반응에 의해 오히려 NOx의 생성이 유발될 수 있고 암모니아슬립(slip)으로 암모늄화합물이 형성될 수 있다는 등의 문제점이 있을 수 있다.This method has lower reduction efficiency than Selective Catalytic Reduction (SCR) using a catalyst but has a shorter installation cost and installation period and requires no additional facility. Therefore, it is required to reduce NOx effective. However, since the optimum temperature range for this method is narrow, the reduction efficiency is lowered when ammonia or urea aqueous solution is injected at an equivalent ratio, and if excess amount is injected, NOx may be generated by side reaction rather than ammonia slip the ammonium compound can be formed with a slip.
특히, 이산화질소에 의한 가시매연으로 외부 민원 등의 문제가 많은 발전소 등은 기동 및 정지시 배기가스가 유입되는 배관의 배기가스 온도가 200 내지 700℃로 선택적 무촉매환원반응의 적용온도인 900 내지 1,200℃에 미치지 못하여 별도의 승온단계 등을 거치지 않고서는 적용하기 어렵다는 문제점이 있었다.Particularly, in a power plant where troubles such as external complaints due to nitrogen dioxide are widespread, the exhaust gas temperature of the pipe through which the exhaust gas flows when starting and stopping is 200 to 700 ° C, which is 900-1,200 Lt; 0 > C, and it is difficult to apply it without going through a separate heating step or the like.
그러므로 발전소 등의 고정배출원에서는 200 내지 700℃정도의 중정도 온도영역의 배가스 중 NO2를 제거할 수 있는 기술에 대한 요구가 높아지고 있다.Therefore, there is an increasing demand for a technique capable of removing NO2 from exhaust gas at a moderate temperature range of about 200 to 700 DEG C in a fixed emission source such as a power plant.
에탄올을 이용한 가시매연 제거기술이 대한민국 공개특허 2004-0092497에 개시되어 있으나, 적용온도범위의 폭이 그다지 넓지 않아 개선의 여지가 있었다.Although a visible smoke removing technique using ethanol is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-0092497, the application temperature range is not very wide and there is room for improvement.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 넓은 온도범위에서 환원제 주입량 대비 이산화질소 제거율을 높이거나 발생되는 부생성물의 양을 감소시킴으로써, 낮은 운전비로 고정배출원의 배가스 중 이산화질소를 효과적으로 제거할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to effectively remove nitrogen dioxide in the exhaust gas of a fixed emission source at a low operating cost by increasing the removal rate of nitrogen dioxide relative to the reducing agent injection amount or by reducing the amount of generated byproducts in a wide temperature range.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 넓은 온도범위(특히 200~700℃)에서 환원제 주입량 대비 이산화질소 제거율을 높이거나 발생되는 부생성물의 양을 감소시킴으로써, 낮은 운전비로 이산화질소를 효과적으로 감소시킬 수 있는 고정배출원의 배가스 중 이산화질소를 제거하는 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for reducing nitrogen dioxide (NO 2) in a wide temperature range (especially 200 to 700 ° C.) or reducing the amount of generated by- And to provide a method for removing nitrogen dioxide in the exhaust gas of an emission source.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기의 고정배출원의 배가스 중 이산화질소를 제거하는 방법을 적용할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.A second object of the present invention is to provide an apparatus for removing nitrogen dioxide from an exhaust gas of a fixed source.
본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 환원제를 이용하여 고정 배출원의 연소공정에서 발생되는 이산화질소를 제거하는 이산화질소 제거장치로서; (a) 상기 배가스의 이동경로를 제공하는 배관, (b) 상기 배관에 연결 설치되어 상기 배관을 통과하는 배가스에 환원제를 공급하는 적어도 하나 이상의 환원제 주입수단, (c) 상기 환원제 주입수단에 연결 설치되어 상기 환원제를 저장하는 환원제 저장탱크, (d) 상기 환원제 주입수단에 연결 설치되어 상기 환원제 주입수단에 분산 보조용 유체를 공급하는 분산보조유체 공급수단, 및 (e) 상기 배관의 복수 개의 지점과 상기 분산보조유체 공급수단을 연결시키는 복수 개의 반송관을 포함하고; 상기 배관을 따라 흐르는 배가스 중 일부가 상기 복수 개의 반송관을 통해 반송되고, 상기 복수 개의 반송관을 통해 반송되는 반송 배가스는 서로 혼합되어 반송 혼합 배가스를 이루며; 상기 반송 혼합 배가스는 상기 분산보조유체 공급수단으로 투입되어 상기 환원제 주입수단에 공급됨으로써 상기 배가스가 분산 보조용 유체로 사용되는 것을 특징으로 하는 이산화질소 제거장치를 제공하고자 한다.In order to accomplish the first technical object, the present invention provides a nitrogen dioxide removal device for removing nitrogen dioxide generated in a combustion process of a fixed emission source using a reducing agent; (a) a pipe providing a path for the exhaust gas, (b) at least one reducing agent injecting means connected to the pipe for supplying a reducing agent to the exhaust gas passing through the pipe, (c) (D) a dispersion auxiliary fluid supplying means connected to the reducing agent injecting means and supplying the dispersion auxiliary fluid to the reducing agent injecting means, and (e) a dispersion auxiliary fluid supplying means connected to the plurality of points of the pipe, And a plurality of conveyance pipes connecting the dispersion auxiliary fluid supply means; A part of the flue gas flowing along the pipe is transported through the plurality of transport pipes, and the transport flue gases conveyed through the plurality of transport pipes are mixed to form a transport mixed flue gas; Wherein the transport mixed flue gas is supplied to the dispersion auxiliary fluid supply means and supplied to the reducing agent injection means so that the flue gas is used as a dispersion assisting fluid.
본 발명의 여러 구현예에 의하면, 환원제가 일정한 온도에서 기화할 수 있는 조건을 제공함으로써 동일한 양의 이산화질소를 제거하기 위해 필요한 환원제의 양이 크게 감소할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the amount of reducing agent required to remove the same amount of nitrogen dioxide can be greatly reduced by providing a condition in which the reducing agent can vaporize at a constant temperature.
또한, 운전 시작 후 15-30 분 동안의 불규칙한 연소 배가스 배출 환경 속에서도, 실질적으로 균일한 이산화질소 제거 효율이 달성될 수 있다In addition, even in an irregular combustion exhaust gas discharge environment for 15-30 minutes after the start of operation, substantially uniform nitrogen dioxide removal efficiency can be achieved
뿐만 아니라, 운전 시작 후 15-30 분 동안의 불규칙한 연소 배가스 배출 환경뿐만 아니라, 운전 시작 후 0-15 분의 시간 동안 (즉, 운전 시작 직후부터 운전 시작 후 15 분 동안의 시간 동안)의 극심하게 불규칙한 연소 배가스 배출 환경 속에서도, 실질적으로 균일한 이산화질소 제거 효율이 달성될 수 있다.In addition to the irregular combustion exhaust gas exhaust environment for 15 to 30 minutes after the start of operation, as well as for 0-15 minutes after start of operation (i.e., from the start of operation to the time of 15 minutes after start of operation) Even in an environment of irregular combustion exhaust gas discharge, a substantially uniform nitrogen dioxide removal efficiency can be achieved.
도 1은 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 일예를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 다른 예를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 또 다른 예를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 또 다른 예를 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 또 다른 예를 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 또 다른 예를 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 환원제를 이용한 이산화질소의 전환율을 나타낸 그림이다.
도 8은 본 발명에 따른 환원제/이산화질소의 몰비에 따른 이산화질소의 전환율을 나타낸 그림이다.
도 9는 본 발명에 따른 환원제/이산화질소의 몰비에 따른 이산화질소의 전환율을 나타낸 그림이다.
도 10은 본 발명에 따른 환원제를 1단 및 다단주입에 따른 이산화질소 전환율을 나타낸 그림이다.
도 11은 비교예 2, 실시예 12및 실시예 13에 있어서, 시간에 따른 NO2 제거활성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 비교예 2, 실시예 14및 실시예 15에 있어서, 시간에 따른 NO2 제거활성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 16및 실시예 17에 있어서, 전분 주입량에 따른 NO2 제거활성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration diagram showing an example of an exhaust gas treatment apparatus according to the present invention. Fig.
2 is a configuration diagram showing another example of an exhaust gas treating apparatus according to the present invention.
Fig. 3 is a configuration diagram showing still another example of the flue gas treating apparatus according to the present invention.
4 is a configuration diagram showing still another example of the exhaust gas treating apparatus according to the present invention.
5 is a configuration diagram showing still another example of the exhaust gas treating apparatus according to the present invention.
Fig. 6 is a configuration diagram showing still another example of the flue gas treating apparatus according to the present invention. Fig.
7 is a graph showing the conversion of nitrogen dioxide using a reducing agent according to the present invention.
8 is a graph showing the conversion of nitrogen dioxide according to the molar ratio of reducing agent / nitrogen dioxide according to the present invention.
9 is a graph showing the conversion of nitrogen dioxide according to the molar ratio of the reducing agent / nitrogen dioxide according to the present invention.
10 is a graph showing the conversion of nitrogen dioxide according to the first stage and the multi-stage injection of the reducing agent according to the present invention.
11 is a graph showing the results of measurement of NO2 removal activity with time in Comparative Examples 2, 12, and 13. Fig.
12 is a graph showing the results of measurement of NO2 removal activity over time in Comparative Examples 2, 14, and 15. FIG.
13 is a graph showing the results of measurement of NO2 removal activity according to the amount of starch injected in Example 16 and Example 17. Fig.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 측면에 따르면, 환원제를 이용하여 고정 배출원의 연소공정에서 발생되는 이산화질소를 제거하는 이산화질소 제거장치로서; (a) 상기 배가스의 이동경로를 제공하는 배관, (b) 상기 배관에 연결 설치되어 상기 배관을 통과하는 배가스에 환원제를 공급하는 적어도 하나 이상의 환원제 주입수단, (c) 상기 환원제 주입수단에 연결 설치되어 상기 환원제를 저장하는 환원제 저장탱크, (d) 상기 환원제 주입수단에 연결 설치되어 상기 환원제 주입수단에 분산 보조용 유체를 공급하는 분산보조유체 공급수단, 및 (e) 상기 배관의 복수 개의 지점과 상기 분산보조유체 공급수단을 연결시키는 복수 개의 반송관을 포함하는 이산화질소 제거장치가 제공된다. 이때, 상기 배관을 따라 흐르는 배가스 중 일부가 상기 복수 개의 반송관을 통해 반송되고, 상기 복수 개의 반송관을 통해 반송되는 반송 배가스는 서로 혼합되어 반송 혼합 배가스를 이루게 된다. 또한, 상기 반송 혼합 배가스는 상기 분산보조유체 공급수단으로 투입되어 상기 환원제 주입수단에 공급됨으로써 상기 배가스가 분산 보조용 유체로 사용된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a nitrogen dioxide removing apparatus for removing nitrogen dioxide generated in a combustion process of a fixed emission source using a reducing agent; (a) a pipe providing a path for the exhaust gas, (b) at least one reducing agent injecting means connected to the pipe for supplying a reducing agent to the exhaust gas passing through the pipe, (c) (D) a dispersion auxiliary fluid supplying means connected to the reducing agent injecting means and supplying the dispersion auxiliary fluid to the reducing agent injecting means, and (e) a dispersion auxiliary fluid supplying means connected to the plurality of points of the pipe, There is provided a nitrogen dioxide removing device including a plurality of conveyance pipes connecting the dispersion auxiliary fluid supply means. At this time, a part of the flue gas flowing along the pipe is transported through the plurality of transport pipes, and the transport flue gases conveyed through the plurality of transport pipes are mixed with each other to form a transport mixed flue gas. Further, the transport mixed flue gas is supplied to the dispersion auxiliary fluid supply means and supplied to the reducing agent injection means, so that the exhaust gas is used as a dispersion auxiliary fluid.
여기서, 상기 유체공급수단(10)으로부터 배출되는 분산 보조용 유체는 외부의 공기, 스팀 또는 물을 사용하거나, 배관(2)의 일측에 구성된 반송관(24)을 유체공급수단(10)에 연결설치한 후 배관(2)을 따라 흐르는 배가스를 유체공급수단(10)으로 반송한 후 분산수단(4)으로 공급함으로써 분산 보조용 유체로 사용할 수 있다. 상기 배가스는 배관의 하나의 지점에서 빼내어 반송시킬 수도 있으나, 배관의 복수 개의 지점에서 빼내고 이를 서로 혼합하여 얻은 혼합 기체를 반송시키는 것이 더욱 바람직하다. 특이하게도, 이를 통하여 환원제가 일정한 온도에서 기화할 수 있는 조건을 제공함으로써 동일한 양의 이산화질소를 제거하기 위해 필요한 환원제의 양이 크게 감소함을 확인하였다.Here, the external fluid, steam or water may be used as the dispersion auxiliary fluid to be discharged from the fluid supply means 10, or the
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 복수 개의 반송관 중 적어도 2개 이상의 반송관은 상기 반송관을 흐르는 반송 배가스의 양을 조절할 수 있는 반송관 개폐 조절수단을 포할 수 있다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 분산보조유체 공급수단에서 상기 환원제 주입수단에 공급되는 분산 보조용 유체의 온도의 변동 폭이 0.001-100 ℃ 범위 내에 유지되도록, 상기 2개 이상의 반송관에서 반송되는 반송 배가스 각각의 반송량이 상기 반송관 개폐 조절수단을 통해 조절될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, at least two or more return pipes among the plurality of return pipes may include a return pipe opening / closing control means capable of regulating the amount of return gas flowing through the return pipe. According to another embodiment of the present invention, in the dispersion auxiliary fluid supply means, the temperature of the dispersion auxiliary fluid supplied to the reducing agent injection means is maintained within the range of 0.001-100 占 폚, The conveying amount of each conveying exhaust gas can be adjusted through the conveying pipe opening / closing control means.
즉, 반송관 개폐 조절수단을 추가로 구비하고 상기 개폐 조절수단을 이용하여, (i) 상기 분산보조유체 공급수단에 공급되는 반송 혼합 배가스의 온도 변동 폭 또는 (ii) 상기 환원제 주입수단에 공급되는 분산 보조용 유체의 온도 변동 폭이 0.001-100 ℃, 바람직하게는 0.001-50 ℃, 더욱 바람직하게는 0.001-30 ℃ 범위 내에 유지되도록, 상기 2개 이상의 반송관에서 반송되는 반송 배가스 각각의 반송량을 조절하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 온도 폭이 0.001-50 ℃ 범위 내에 유지되는 경우에는 특히 운전 시작 후 15-30 분 동안의 불규칙한 연소 배가스 배출 환경 속에서도, 실질적으로 균일한 이산화질소 제거 효율이 달성됨을 확인하였다.(I) a temperature fluctuation width of the transport mixed flue gas supplied to the dispersion auxiliary fluid supply means, or (ii) a temperature fluctuation range of the transport mixed flue gas supplied to the reducing agent injection means The conveyance amount of each of the conveying exhaust gases conveyed by the two or more conveyance pipes is controlled so that the temperature fluctuation width of the dispersion assisting fluid is maintained within a range of 0.001-100 캜, preferably 0.001-50 캜, more preferably 0.001-30 캜. . Particularly, it has been confirmed that substantially
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 분산보조유체 공급수단은 상기 분산보조유체 공급수단의 전단 또는 후단에 분산보조유체의 온도를 측정할 수 있는 분산보조유체 온도 센서를 포함하고; 상기 2개 이상의 반송관은 반송된 반송 배가스의 온도를 측정할 수 있는 반송 배가스 온도 센서를 각각 포함하며; 상기 반송관 개폐 조절수단은 상기 분산보조유체 온도 센서 및 상기 반송 배가스 온도 센서로부터 전송되는 분산보조유체의 온도 및 각 반송 배가스의 온도 데이터에 근거하여 각 반송 배가스의 양을 조절할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the dispersion auxiliary fluid supply means includes a dispersion auxiliary fluid temperature sensor capable of measuring the temperature of the dispersion auxiliary fluid at the front end or the rear end of the dispersion auxiliary fluid supply means; The two or more conveyance pipes each include a conveyance flue gas temperature sensor capable of measuring the temperature of the conveyed flue gas conveyed; The conveyance pipe opening and closing control means may adjust the amount of each transporting flue gas based on the temperature of the dispersion auxiliary fluid transmitted from the dispersion auxiliary fluid temperature sensor and the transporting flue gas temperature sensor and the temperature data of each transporting flue gas.
또한, 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 배관의 복수 개의 지점은 상기 지점의 배관 내 온도가 서로 5-100 ℃ 온도 차이를 보이거나, 또는 상기 배관의 복수 개의 지점은 서로 50 cm 내지 50 m 거리만큼 떨어져 있을 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the plurality of points of the pipe may show a temperature difference of 5-100 DEG C with respect to each other, or the plurality of points of the pipe may be 50 cm to 50 m distance apart.
즉, 상기 배관의 복수 개의 지점은 배관 내 온도 차이가 서로 5- 100 ℃, 바람직하게는 10-50 ℃인 지점일 수 있으며, 또는 거리상으로는 서로 50 cm 내지 50 m 거리, 바람직하게는 1-30 m 거리만큼 떨어져 있는 지점일 수 있다. 특히, 상기 배관의 복수 개의 지점의 배관 내 온도 차이가 10-50 ℃이거나 또는 상기 배관의 복수 개의 지점이 1-30 m 거리만큼 떨어져 있는 경우에는, 운전 시작 후 15-30 분 동안의 불규칙한 연소 배가스 배출 환경뿐만 아니라, 운전 시작 후 0-15 분의 시간 동안 (즉, 운전 시작 직후부터 운전 시작 후 15 분 동안의 시간 동안)의 극심하게 불규칙한 연소 배가스 배출 환경 속에서도, 실질적으로 균일한 이산화질소 제거 효율이 달성됨을 확인하였다.
That is, the plurality of points of the pipe may be located at a temperature of 5 to 100 ° C, preferably 10 to 50 ° C, different from each other in the pipe, or may be a distance of 50 cm to 50 m, lt; RTI ID = 0.0 > m. < / RTI > Particularly, when the temperature difference in the piping at a plurality of points of the piping is 10-50 ° C, or a plurality of points of the piping are separated by a distance of 1-30 m, irregular combustion exhaust gas Substantially
이하에서는, 본 발명의 여러 다른 측면 및 기타 구현예에 대해서 설명하도록 한다. Hereinafter, various aspects of the present invention and other embodiments will be described.
본 발명에 따른 고정배출원의 배가스중 이산화질소를 제거하는 방법은 고정 배출원의 연소공정에서 발생 되는 이산화질소를 포함하는 배가스 중 이산화질소를 제거하는 방법에 있어서, 이산화질소를 포함하는 배가스 이동경로에, 한 분자 내에 수산(OH)기, 에테르기, 알데히드기, 케톤기를 하나 이상 포함하고 탄소수 3개 이상이거나, 한 분자 내에 수산기, 에테르기, 알데히드기, 케톤기를 둘 이상 포함하고 탄소수 2개 이상인 함산소 탄화수소(oxygenated hydrocarbons), 탄수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 환원제를 하나 이상의 분사지점에서 분사함으로써 넓은 온도범위에서 주입량 대비 이산화질소의 제거율을 높이거나 발생되는 부생성물의 양을 감소시킴으로써, 낮은 운전비로 고정배출원의 배가스 중 이산화질소를 일산화질소, 질소 등으로 전환시켜 제거하는 것을 특징으로 한다.A method for removing nitrogen dioxide in a flue gas of a stationary source according to the present invention is a method for removing nitrogen dioxide in an exhaust gas containing nitrogen dioxide generated in a combustion process of a stationary source, An ether group, an aldehyde group, and a ketone group and having 3 or more carbon atoms, or oxygenated hydrocarbons containing two or more hydroxyl groups, ether groups, aldehyde groups, and ketone groups in one molecule and having 2 or more carbon atoms, Carbohydrates and mixtures thereof can be injected at one or more injection points to increase the removal rate of nitrogen dioxide relative to the amount of injection over a wide temperature range or to reduce the amount of byproducts generated, Monoxide of nitrogen dioxide in flue gas Cows, characterized in that the removal was converted to nitrogen and the like.
본 발명에 의하면 이산화질소를 환원능력이 있는 상기의 환원제를 이용하여 일산화질소, 질소 등으로 전환시킬 수 있다. 환원능력이 있는 환원제는 다양하나 본 발명의 경우는 수산기, 에테르기, 알데히드기, 케톤기 등 산소를 포함하는 작용기를 갖는 함산소 탄화수소, 탄수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 환원제를 이용하는 점에 특징이 있다.According to the present invention, the nitrogen dioxide can be converted into nitrogen monoxide, nitrogen or the like using the reducing agent having a reducing ability. Reducing agents having a reducing ability are various, but in the case of the present invention, any one reducing agent selected from the group consisting of oxygen-containing hydrocarbons having functional groups including oxygen such as hydroxyl group, ether group, aldehyde group and ketone group, carbohydrates and mixtures thereof The point is characterized.
본 발명의 환원제가 적용되는 고정배출원의 배가스 중 이산화질소를 제거하는 방법은 주로 200~700℃의 온도범위를 대상으로 하고 있고, 총 질소산화물의 농도는 낮으나 이산화질소의 배출량이 큰 경우를 주된 대상으로 할 수 있다.The method of removing nitrogen dioxide from the exhaust gas of the fixed source to which the reducing agent of the present invention is applied is mainly concerned with a temperature range of 200 to 700 ° C and a case where the total nitrogen oxide concentration is low but the nitrogen dioxide emission amount is large .
열화학반응의 기전은 복잡하고 예측이 어려우나 질소를 함유하는 환원제를 사용하는 경우는 분자상태의 질소 이외에 질소산화물의 생성량을 늘릴 가능성이 있다. 질소를 함유하는 환원제의 경우 반응의 최종생성물로 고온영역(900~1100℃)에서는 질소산화물을 질소로 환원시키나 본 발명의 주된 적용 온도범위인 중온영역(200~700℃)에서는 오히려 환원제가 공기 중 산소와 반응하여 질소산화물의 발생량을 증가시킬 가능성이 있다고 할 수 있다. 고온에서는 라디칼 반응에 의해 암모니아와 같은 질소를 함유하는 환원제가 질소산화물을 질소로 환원시키는 반응에 있어 질소원자를 제공하여 배가스중 질소산화물을 안정한 형태인 질소분자로 치환시킬 수 있으나, 중온영역에서는 충분한 라디칼을 생성시킬 수 없어 질소분자를 생성시키는 양은 적고, 그 보다 불안정한 질소산화물의 생성량은 늘어날 가능성이 있다고 판단된다. 이는 열역학적으로 보다 안정한 단계가 되기 위해선 높은 에너지 장벽을 넘어야 하는데 중온영역에서는 에너지 장벽을 넘을만한 충분한 에너지를 얻을 수 없기 때문인 것으로 생각할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 그러한 염려가 없는 함산소 탄화수소나 탄수화물을 이산화질소를 제거하기 위한 환원제로 사용한다.The mechanism of the thermochemical reaction is complicated and difficult to predict, but in the case of using a reducing agent containing nitrogen, it is possible to increase the amount of nitrogen oxides in addition to nitrogen in the molecular state. In the case of the reducing agent containing nitrogen, the final product of the reaction is reduced to nitrogen in the high temperature range (900 to 1100 ° C), but in the middle temperature range (200 to 700 ° C), which is the main application temperature range of the present invention, It may be said that it is likely to react with oxygen to increase the amount of nitrogen oxides generated. At high temperatures, a reducing agent containing nitrogen such as ammonia by radical reaction may provide a nitrogen atom in the reaction of reducing nitrogen oxides to nitrogen, so that nitrogen oxides in the exhaust gas can be replaced with stable nitrogen molecules, but in the middle temperature range Radicals can not be generated, and the amount of nitrogen molecules to be produced is small, and the amount of unstable nitrogen oxides is likely to increase. This can be attributed to the fact that in order to be more thermodynamically more stable, it is necessary to go beyond the high energy barrier, but not enough energy to reach the energy barrier in the middle temperature region. Therefore, in the present invention, such unfavorable oxygenated hydrocarbons or carbohydrates are used as a reducing agent for removing nitrogen dioxide.
본 발명은 고정배출원의 배가스 중 이산화질소를 제거하기 위해 에탄올에 비해 수산기, 에테르기, 알데히드기, 케톤기 등의 환원 기능기의 수가 많거나, 환원 기능기의 수가 동일하여도 탄소수가 많은 함산소 탄화수소나 탄수화물을 사용할 수 있다.In order to remove nitrogen dioxide from the exhaust gas of a stationary source, it is preferable to use an oxygen-containing hydrocarbon having a large number of reducing functional groups such as a hydroxyl group, an ether group, an aldehyde group and a ketone group, Carbohydrates can be used.
에탄올은 수산기 하나만을 가지나 본 발명에 사용하는 환원제는 수산기, 에테르기, 알데히드기, 케톤기 등의 환원능력을 가질 수 있는 기를 복수로 가지므로 이산화질소의 제거에 소모되는 환원제의 당량이 감소되는 것으로 판단된다. 또한 본 발명에 사용하는 환원제가 갖는 환원 기능기의 수가 복수가 아니더라도, 탄소의 갯수가 에탄올보다 많은 환원제를 사용하는 경우는 환원제의 분자량이 커지게 되어 보다 온화한 조건에서 이산화질소와 반응하게 되므로 부생성물의 생성량은 감소하고 상기 환원제의 환원능을 이산화질소를 환원시키는데 많은 부분을 사용하는 것으로 생각할 수 있다. 결과적으로 에탄올에 비해 본 발명의 환원제들은 이산화탄소로 전환되는 비율이 커져 부생성물의 발생량은 적어지고, 이산화탄소로 전환되는 양만큼 이산화질소의 전환량도 커지기 때문에 본 발명의 환원제를 사용할 경우 부생성물은 감소하고 당량대비 일산화질소 전환율은 커지는 것으로 판단된다.Ethanol has only one hydroxyl group, but the reducing agent used in the present invention has a plurality of groups capable of reducing a hydroxyl group, an ether group, an aldehyde group, a ketone group, and the like, so that the equivalent amount of the reducing agent consumed in the removal of nitrogen dioxide is reduced . When the reducing agent used in the present invention has a reduced number of reducing functional groups but the number of carbon atoms is larger than that of ethanol, the molecular weight of the reducing agent is increased and the reaction with nitrogen dioxide is performed under milder conditions. It can be considered that the amount of production is reduced and the reducing ability of the reducing agent is used to a great extent to reduce nitrogen dioxide. As a result, compared to ethanol, the reducing agents of the present invention are increased in the ratio of conversion to carbon dioxide, the amount of by-products is reduced, and the conversion amount of nitrogen dioxide is increased by the amount converted to carbon dioxide. It is considered that the conversion rate of nitrogen monoxide relative to the equivalent amount is increased.
상기의 환원제로 사용할 수 있는 물질은 한 분자 내에 수산(OH)기, 에테르기, 알데히드기, 케톤기를 하나 이상 포함하고 탄소수 3개 이상이거나, 한 분자 내에 수산기, 에테르기, 알데히드기, 케톤기를 둘 이상 포함하고 탄소수 2개 이상인 탄화수소, 탄수화물 중 하나 이상의 환원제인 한 특별히 제한되는 것은 아니며, 이소부틸알콜(iso-butyl alcohol), 이소프로필알콜(iso-propyl alcohol), 글리세린(glycerin), 알릴알콜(allyl alcohol), 터트-부탄올(tert-butanol), 엔-프로필알콜(n-propyl alcohol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 메톡시프로판올(methoxy propanol), 엔-부틸알콜(n-butyl alcohol), 엔-옥틸알콜(n-octyl alcohol), 이소옥탄올(iso-octanol), 2-에틸헥사놀(2-ethyl hexanol), 아세틸아세토네이트(acethyl acetonate), 말레익산(maleic acid)(푸마릭산 (fumaric acid)), 글리옥살(glyoxal), 글리옥살산(glyoxalic acid), 메톡시프로판올(methoxypropanol), 싸이클로헥사놀(cyclohexanol), 싸이클로헥사논(cyclohexanone), 1,3-프로판디올(1,3-propanediol), 1,2-프로판디올(1,2-propanediol), 프로판알(propanal), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 이소부틸알데하이드(iso-butylaldehyde), 엔-부틸알데하이드(n-butylaldehyde), 펜탄디올(pentanediols), 1,5-헥산디올(1,5-hexanediols), 글루탈알데하이드(glutalaldehyde), 디옥산(dioxane), 트리옥산(trioxane), 퓨란(furan), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofurane), 타타르산(tartaric acid), 씨트르산(citric acid), 디에틸 아세트알데하이드(diethyl acetaldehyde), 프로파질 알콜(propagyl alcohol), 터트-부틸에테르(tert-butylether), 글리세린카보네이트(glycerincarbonate), 글리세르알데하이드(glyceraldehyde), 글리세릭산(glyceric acid), 테트랄롤(tetralol), 테트랄론(tetralone), 벤즈알데하이드(benzaldehyde), 테레프탈알데하이드(terephthaldehyde), 1,4-싸이클로헥산디알콜(1,4-cyclohexanedialcohol), 자일레놀(xylenol) 및 그 이성체들, 올레익산(oleic acid), 스테아릭산(stearic acid), 팔미틱산(palmitic acid), 리놀레익산(linoleic acid), 살리실산(salicylic acid), 비닐싸이클로헥센(vinylcyclohexene) 등을 예로 들 수 있다.The material usable as a reducing agent includes at least one of a hydroxyl (OH) group, an ether group, an aldehyde group, and a ketone group in one molecule and has 3 or more carbon atoms or two or more hydroxyl groups, ether groups, aldehyde groups, Is not particularly limited as long as it is a reducing agent for at least one of hydrocarbons having two or more carbon atoms and carbohydrates and is not limited to iso-butyl alcohol, iso-propyl alcohol, glycerin, allyl alcohol N-butyl alcohol, n-propyl alcohol, ethylene glycol, methoxy propanol, n-butyl alcohol, n-butyl alcohol, N-octyl alcohol, iso-octanol, 2-ethyl hexanol, acetylacetonate, maleic acid (fumaric acid) ), Glyoxal, glyoxalic acid, But are not limited to, methoxypropanol, cyclohexanol, cyclohexanone, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, propanal, 1,4-butanediol, iso-butylaldehyde, n-butylaldehyde, pentanediols, 1,5-hexanediol (1 5-hexanediols, glutalaldehyde, dioxane, trioxane, furan, tetrahydrofurane, tartaric acid, citric acid, Diethyl acetaldehyde, propyl alcohol, tert-butyl ether, glycerin carbonate, glyceraldehyde, glyceric acid, tetralin, Tetralol, tetralone, benzaldehyde, terephthaldehyde, terephthalaldehyde, 1,4-cyclohexanedialcohol, xylenol and its isomers, oleic acid, stearic acid, palmitic acid, lauric acid, Linoleic acid, salicylic acid, vinylcyclohexene, and the like.
상기 탄수화물로는 설탕, 밀가루, 전분 이외에 단당류로 포도당(glucose), 덱스트로스, 과당, 2당류로 수크로오스, 맥아당, 락토오스, 삼당류, 사당류, 다당류로 녹말(starch), 셀룰로오즈(celluolse), 글리코겐(glycogen), 펙틴(pectin), 아가(agar), 카라기난(carrageenan) 및 자연산 고무 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 다만 본 발명에서 사용할 수 있는 탄수화물이 이상의 예들로 한정되는 것은 아니다.Examples of the carbohydrates include sugars such as glucose, dextrose, fructose, sucrose, maltose, lactose, trisaccharides, and sugar chains as starches, starch as starch, polysaccharides as celluloses, glycogen glycogen, pectin, agar, carrageenan and natural rubber or mixtures thereof can be used. However, the carbohydrates usable in the present invention are not limited to the above examples.
상기의 함산소 탄화수소 또는 탄수화물은 합성품, 자연품을 막론하고 상기의 성분을 주성분으로 하는 화합물을 모두 포함할 수 있다.The above-mentioned oxygen-containing hydrocarbon or carbohydrate may include all of the above-mentioned compounds as a main component, whether synthetic or natural.
상기 설탕은 수크로오스라고도 하나 수크로오스는 주로 화학명으로 사용하는 반면 설탕은 수수설탕, 무설탕, 함밀당, 분밀당, 원료당, 정제당, 경지백당, 상백당, 중백당, 삼온당, 가루설탕, 각설탕, 반전당(invert sugar), 흑설탕 등 관용적으로 설탕으로 불리는 인공적이거나 천연적인 것들을 통칭하는 의미라 할 수 있다. The above-mentioned sugar is also called sucrose, and sucrose is mainly used as a chemical name. Sugar is used for sugar, sugar, sugar, milk sugar, raw sugar, refined sugar, ground sugar, (invert sugar), brown sugar and artificially called sugar, artificial or natural things can be said to mean.
상기 녹말은 디-글루코스(포도당)가 축합하여 생긴 다당류로 아밀로오스와 아밀로펙틴의 혼합물이며, 엽록소를 가진 식물체에 존재하는 저장물질의 하나라 할 수 있고, 상기 전분은 녹말이라고도 하나 감자전분, 고구마전분 등 녹말을 함유하는 인공적이거나 천연적인 것들을 통칭하는 의미라 할 수 있다.The starch is a polysaccharide produced by the condensation of di-glucose (glucose), and is a mixture of amylose and amylopectin. It may be one of the storage materials present in a plant having chlorophyll, and the starch may be called starch, starch, sweet potato starch, And the like. The term " artificial " or " natural "
상기 밀가루는 밀의 배유부분을 가루로 만든 것으로 탄수화물과 글루텐과 같은 단백질 등을 포함할 수 있다. 상기 밀가루에 포함된 탄수화물은 주로 다당류인 전분으로 총 밀가루 무게의 70%정도를 차지할 수 있고, 이당류와 단당류를 포함할 수 있다.The wheat flour is made by powdering the end portion of the wheat and may include proteins such as carbohydrates and gluten. The carbohydrate contained in the flour is mainly polysaccharide starch, which may account for about 70% of the total flour weight, and may include disaccharides and monosaccharides.
상기 환원제에 에탄올을 혼합하여 분사하거나, 상기 분사지점과 별도의 분사지점에서 추가로 에탄올을 분사할 수 있다.Ethanol may be mixed with the reducing agent and injected, or ethanol may be further injected at a separate injection point from the injection point.
에탄올만을 분사하는 경우에 비해 상기 환원제를 함께 분사할 경우 부생성물의 발생량은 큰 차이가 없더라도, 상기 환원제의 작용으로 환원제/이산화질소 당량 대비 이산화질소 전환율이 커질 수 있다. 역으로 환원제/이산화질소 당량을 낮추더라도 이산화질소 전환율은 유지하면서, 부생성물 발생량은 감소시킬 수 있게 된다고 할 수 있다. 즉 종래의 에탄올만을 공급하는 경우에 비해 동일 당량비에서 이산화질소의 제거율을 높일 수 있어 에탄올 사용량을 감소시키는 것이 가능하고 결과적으로 부생성물의 발생량을 줄일 수 있다.Even when the reducing agent is injected together with the ethanol alone, the amount of the by-products is not significantly different, but the conversion of nitrogen dioxide to the reducing agent / nitrogen dioxide equivalent can be increased by the action of the reducing agent. Conversely, even if the reducing agent / nitrogen dioxide equivalent is lowered, it is possible to reduce the amount of by-products generated while maintaining the nitrogen dioxide conversion. That is, it is possible to increase the removal rate of nitrogen dioxide at the same equivalent ratio as compared with the case where only the conventional ethanol is supplied, so that the amount of ethanol used can be reduced and consequently the amount of byproducts generated can be reduced.
본 발명에 따르면, 환원제의 주입지점을 하나 이상으로 하여 배가스를 처리하는 영역을 넓힘으로써 배가스와 접촉 및 혼합의 정도를 크게 할 수 있어, 결과적으로 배가스 중 이산화질소의 제거효율을 높일 수 있다. 또한 환원제를 충분히 반응에 참여할 수 있게 함으로써 부생성물의 감소효과도 기대할 수 있다.According to the present invention, it is possible to increase the degree of contact and mixing with the exhaust gas by widening the region where the exhaust gas is treated with one or more injection points of the reducing agent, and as a result, the removal efficiency of nitrogen dioxide in the exhaust gas can be increased. It is also expected that the reduction effect of by-products can be expected by allowing the reducing agent to sufficiently participate in the reaction.
상기의 환원제를 고정배출원의 배가스 중으로 주입하기 위해, 분사보조용 유체를 이용할 수 있다. 상기 분사보조용 유체는 상기 환원제가 배가스에 광범위하게 분사될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 상기 환원제와 반응성이 없는 불활성 기체 또는 액체, 설탕과 같이 액상으로 분사시킬 필요가 있는 환원제를 사용하기 위해서는 환원제의 용해도가 높은 용매 등 분산이 가능한 무해 유체를 사용할 수 있지만, 가격, 입수의 용이성 등을 고려하여 볼 때, 연돌(stack) 전단의 배가스 중 일부 또는 공기를 사용할 수 있다.In order to inject the reducing agent into the exhaust gas of the fixed emission source, the injection auxiliary fluid may be used. In order to use the reducing agent in a liquid phase such as inert gas or liquid or sugar which is not reactive with the reducing agent, the solubility of the reducing agent It is possible to use a part of the flue gas at the front of the stack or the air in consideration of the price and the availability of the flue gas.
본 발명은 또한 고정배출원의 배가스 중 이산화질소를 제거하기 위해 하나 이상의 주입수단이 연결설치된 관을 하나의 단으로 하여 적어도 하나 이상의 단이 배관 내부에 설치되고, 상기 단을 통하여 환원제가 배가스로 주입되도록 할 수 있다. 상기와 같이 복수의 단을 통해 환원제를 분사함으로써 보다 넓은 반응영역에서 반응이 일어나도록 할 수 있다. 또한 환원제를 충분히 반응에 참여할 수 있게 함으로써 부생성물의 발생도 감소할 수 있다.The present invention also relates to a method for removing nitrogen dioxide in a flue gas of a fixed emission source, wherein at least one end of the pipe is connected to one or more injection means to remove nitrogen dioxide, and the reducing agent is injected into the flue gas . As described above, by spraying the reducing agent through the plurality of stages, it is possible to cause a reaction in a wider reaction region. Also, by allowing the reducing agent to sufficiently participate in the reaction, the occurrence of by-products can be reduced.
본 발명에 의한 고정배출원의 배가스 중 이산화질소를 제거하는 방법은 도 1에 도시된 바와 같은 배가스 처리장치 또는 보일러내부, 공기예열기 전후단, 배기가스 이동닥트 등에 적용할 수 있다. 종래의 암모니아를 이용한 SNCR(선택적 비촉매 환원법)은 고온영역(900~1,100℃)에서만 사용할 수 있어 배가스 처리장치를 사용하는 경우는 처리장치를 가온시켜 온도조건을 맞춰야 할 필요가 있었고, 별도의 배가스 처리장치를 사용하지 않을 경우는 연소실 후단이나 2차 연소실 등 고온의 온도조건을 만족시키는 한정된 곳에 적용할 수 있을 뿐이었다. 또한 에탄올을 이용한 이산화질소제거방법의 경우는 중온영역에서 한정된 범위에 적용할 수 있어 이산화질소 제거시 다양한 운전조건에 대응하기 어려울 수 있었으나, 본 발명에 의할 경우 적용할 수 있는 운전조건 등의 폭을 넓힐 수 있다.The method for removing nitrogen dioxide from the exhaust gas of the fixed emission source according to the present invention can be applied to an exhaust gas treatment apparatus or boiler interior as shown in FIG. 1, front and rear ends of an air preheater, an exhaust gas moving duct, and the like. Conventional ammonia-based SNCR (selective non-catalytic reduction) can be used only in a high-temperature range (900 to 1,100 ° C). In the case of using an exhaust gas treatment device, it is necessary to warm the treatment device to set the temperature condition, When the processing apparatus is not used, it can be applied to a limited area satisfying a high temperature condition such as a combustion chamber rear end or a secondary combustion chamber. In addition, in the case of the method of removing nitrogen dioxide using ethanol, it can be applied to a limited range in the middle temperature range, and it may be difficult to cope with various operating conditions at the time of removing nitrogen dioxide. However, in the present invention, .
본 발명에 따른 고정배출원의 연소공정에서 발생 되는 이산화질소를 포함하는 배가스 중 이산화질소를 제거하는 장치는 배가스의 이동경로를 제공하는 배관, 상기 배관에 연결설치되어 상기 배관을 통과하는 배가스에 상기 환원제를 공급하는 적어도 하나 이상의 주입수단, 상기 주입수단에 연결설치되어 상기 환원제를 저장하는 저장탱크를 포함할 수 있다.An apparatus for removing nitrogen dioxide in an exhaust gas containing nitrogen dioxide generated in a combustion process of a fixed emission source according to the present invention comprises a pipe for providing a path for moving the exhaust gas, a pipe connected to the pipe for supplying the reducing agent to the exhaust gas passing through the pipe, At least one injection means connected to the injection means, and a storage tank for storing the reducing agent.
또한 상기 환원제가 저장되어 있는 상기 저장탱크와 연결설치되는 주입수단 사이에 구비되어 저장탱크에 저장되어 있는 환원제를 주입수단으로 공급하도록 하는 주입펌프를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include an injection pump provided between the storage tank in which the reducing agent is stored and the injection means connected to the reducing agent to supply the reducing agent stored in the storage tank to the injection means.
또한 상기 주입수단에 연결설치되어 상기 주입수단에 분산 보조용 유체를 공급하는 유체공급수단을 더 포함할 수 있다.And a fluid supplying unit connected to the injecting unit and supplying the dispersion assisting fluid to the injecting unit.
상기 분사보조용 유체는 상기 환원제가 배가스에 광범위하게 분사될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 상기 환원제와 반응성이 없는 불활성 기체 또는 액체, 설탕과 같이 액상으로 분사시킬 필요가 있는 환원제를 사용하기 위해선 환원제의 용해도가 높은 용매 등 분산이 가능한 무해 유체를 사용할 수 있지만, 가격, 입수의 용이성 등을 고려하여 볼 때, 연돌(stack) 전단의 배가스 중 일부 또는 공기를 사용할 수 있다.In order to use the reducing agent in a liquid phase such as an inert gas or liquid or sugar which is not reactive with the reducing agent, the solubility of the reducing agent It is possible to use a part of the flue gas at the front of the stack or the air in consideration of the price and the availability of the flue gas.
특히, 본 발명에 따른 환원제는 상기 공기, 스팀, 물 등의 분산보조용 유체와 혼합되지 않는 상태에서 배가스로 분사될 수 있지만, 상기 분산보조용 유체의 혼합 없이 환원제만을 주입수단으로 분사시킬 경우 배가스 전체에 걸쳐 상기 환원제가 균일하게 혼합되지 않을 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는 본 발명에서는 배가스의 이동경로에 별도의 혼합수단을 구비시켜 상기 배가스와 환원제를 용이하게 혼합시키는 것이 바람직하다.Particularly, the reducing agent according to the present invention can be injected into the exhaust gas without being mixed with the dispersion auxiliary fluid such as air, steam, water, etc. However, when only the reducing agent is injected into the injection means without mixing the dispersion assisting fluid, The reducing agent may not be uniformly mixed throughout. Therefore, in this case, it is preferable that the exhaust gas and the reducing agent are easily mixed by providing a mixing means in the moving path of the exhaust gas in the present invention.
이때, 상기 혼합수단은 배가스의 이동경로에 제공되는 환원제가 상기 배가스와 서로 용이하게 혼합할 수 있도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 달성할 수 있는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 블레이드(blade), 스월러(swirler) 등을 사용할 수 있다.At this time, the mixing means allows the reducing agent provided in the flow path of the flue gas to be easily mixed with the flue gas, and any means may be used as long as it can achieve this purpose. However, A swirler or the like can be used.
한편, 본 발명에 따른 주입수단은 배가스에 환원제를 단독으로 분사시키거나, 공기, 스팀, 물 등의 분산 보조용 유체와 혼합하여 분사시키기 위한 것으로서, 배가스가 흐르는 이동경로에 상기 환원제 및/또는 분산 보조용 유체를 공급할 수 있는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 예를 들어 노즐, RIG(Reactant injection grid) 등을 사용할 수 있다.Meanwhile, the injection means according to the present invention is for injecting a reducing agent alone into the exhaust gas or mixing the same with a dispersion assisting fluid such as air, steam, water, etc., and injects the reducing agent and / Any fluid may be used as long as it can supply auxiliary fluid. For example, a nozzle, a RIG (Reactant injection grid) or the like may be used.
또한, 본 발명에 따른 배가스 처리장치는 궁극적으로 이산화질소를 함유한 배가스의 이동경로에 환원제를 공급한 후 상기 환원제가 배가스와 서로 접촉함에 따라 오염물질을 처리하는 바, 상기 배가스의 이동경로에 환원제만을 공급한 후 상기 환원제가 공급되는 부분의 후방으로 혼합수단을 구비하여 상기 환원제와 배가스를 서로 혼합시킴으로써 오염물질을 처리할 수도 있다.In addition, the exhaust gas treatment apparatus according to the present invention ultimately treats contaminants as the reducing agent contacts the exhaust gas after supplying the reducing agent to the movement path of the exhaust gas containing nitrogen dioxide, And a mixing means is provided behind the portion to which the reducing agent is supplied, so that the reducing agent and the exhaust gas are mixed with each other to treat the contaminants.
이러한 경우, 본 발명에 따른 배가스 처리장치는 주입수단으로부터 배출되는 환원제를 배가스에 광범위하게 분사시키기 위한 분산 보조용 유체를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다.In this case, the flue gas treating apparatus according to the present invention is advantageous in that it does not require a dispersion auxiliary fluid for widely spraying the reducing agent discharged from the injection means onto the flue gas.
또한 상기 주입수단과 상기 주입수단에 연결설치되는 유체공급수단이 이젝터로 연결설치되고, 상기 이젝터의 일측으로 저장탱크로부터 배출되는 환원제의 이동경로가 연결설치된 것을 포함할 수 있다. 이는 벤츄리 원리를 이용하여 환원제를 고루 분사하기 위한 것이다.And a fluid supply means connected to the injection means and the injection means is connected to the ejector and a path through which the reducing agent discharged from the storage tank is connected to one side of the ejector. This is for uniform spraying of the reducing agent using the venturi principle.
또한 상기 주입수단이 적어도 하나 이상 연결설치된 관을 하나의 단으로 하여 적어도 하나 이상의 단이 배관 내부에 설치되고, 상기 단을 통하여 분산 보조용 유체 및 환원제가 배가스로 주입되도록 할 수 있다. 하나 이상의 단을 배관 내부에 설치함으로써 환원제가 배가스로 고르게 주입되도록 할 수 있다.In addition, at least one end is provided inside the pipe with at least one end connected to at least one of the injection means, and the dispersion auxiliary fluid and the reducing agent can be injected into the exhaust gas through the end. By providing at least one stage inside the pipe, the reducing agent can be uniformly injected into the exhaust gas.
또한 상기 관의 일측에 위치하여 각각의 관 내부를 통과하여 흐르는 유체의 흐름을 조절할 수 있도록 한 밸브, 상기 배가스의 이동경로를 제공하는 배관에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 배관을 흐르는 배가스의 온도를 측정하는 온도센서 및 상기 온도센서와 밸브에 연결설치되어 상기 온도센서로부터 입력되는 온도 데이터를 근거로 밸브를 개폐시키도록 한 조절수단을 포함할 수 있다. 상기의 온도센서로부터 입력되는 온도 데이터를 근거로 상기 환원제가 반응하기에 적절한 온도범위(200~700℃)의 밸브를 개방시킴으로써 상기 환원제를 이용하여 효과적으로 배가스 중 이산화질소를 제거할 수 있다.A valve disposed at one side of the pipe to adjust the flow of the fluid flowing through each pipe and at least one pipe for providing a path for moving the flue gas to measure the temperature of the flue gas flowing through the pipe, And adjusting means connected to the temperature sensor and the valve for opening and closing the valve based on the temperature data inputted from the temperature sensor. It is possible to effectively remove the nitrogen dioxide in the exhaust gas by using the reducing agent by opening a valve in a suitable temperature range (200 to 700 ° C) for reacting with the reducing agent based on the temperature data inputted from the temperature sensor.
이하, 본 발명을 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and embodiments, but the present invention is not limited thereto.
도 1은 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 일 예를 나타내는 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 다른 예를 나타내는 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 또 다른 예를 나타내는 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 또 다른 예를 나타내는 구성도, 도 5는 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 또 다른 예를 나타내는 구성도, 도 6은 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 또 다른 예를 나타내는 구성도로서 함께 설명한다.Fig. 1 is a configuration diagram showing an example of an exhaust gas treating apparatus according to the present invention. Fig. 2 is a structural view showing another example of the exhaust gas treating apparatus according to the present invention. Fig. 3 is a view showing still another example of the exhaust gas treating apparatus according to the present invention Fig. 4 is a configuration diagram showing still another example of the flue gas treating apparatus according to the present invention, Fig. 5 is a configuration diagram showing still another example of the flue gas treating apparatus according to the present invention, Fig. And another configuration example of the flue gas treating apparatus will be described together.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배가스 처리장치는 기본적으로 배가스의 이동경로에 상기 환원제를 제공할 수 있도록 구성되는 것으로서, 보다 구체적으로는 배가스의 이동경로를 제공하는 배관(2), 상기 배관(2)에 연결설치되어 상기 배관(2)을 통과하는 배가스에 상기 환원제를 공급하는 적어도 하나 이상의 주입수단(4) 및 상기 주입수단(4)에 연결설치되어 상기 주입수단(4)에 제공되는 상기 환원제를 저장하는 저장탱크(6)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 배가스 처리장치는 배가스의 이동경로에 환원제 등을 제공하는 목적을 달성하기 위하여 다양한 형태로 구성될 수 있고, 필요에 따라 상기 배가스의 이동경로에 제공되는 환원제에 공기, 스팀 또는 물 등의 유체로 이루어진 분산 보조용 유체를 함께 제공하여 상기 환원제가 배가스와 용이하게 혼합될 수 있도록 할 수 있다. 상기 분산 보조용 유체는 상기 주입수단(4)의 일측에 연결설치된 유체공급수단(10)을 통하여 환원제와 함께 배가스의 이동경로에 공급될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배가스 처리장치는 상기 환원제를 저장하는 저장탱크(6)와 주입수단(4)의 사이에 주입펌프(8)를 구비시켜 상기 저장탱크(6)에 저장된 환원제를 주입수단(4)으로 용이하게 공급할 수 있도록 할 수 있다.본 발명에 따른 배관(2)은 가스를 연료로 하는 고정 배출원의 연소공정에서 발생되는 이산화질소를 포함하는 배가스가 유입되도록 그 일측이 고정 배출원과 연결설치될 수 있고, 이에 대향되는 타측으로는 상기 이산화질소를 포함하는 배가스가 배관(2)을 통과하며 처리된 후 외부로 배출될 수 있는 연돌(stack)(12)이 연결설치될 수 있다. 본 발명에 따른 주입수단(4)은 상기 배관(2)의 내부에 설치되어 이산화질소를 포함하는 배가스에 상기 환원제를 단독으로 분사시키거나, 공기, 스팀, 물 등의 분산 보조용 유체와 혼합하여 분사시키기 위한 것으로서, 배가스가 흐르는 이동경로에 상기 환원제 및/또는 분산 보조용 유체를 공급할 수 있는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 노즐 또는 도 2의 RIG(Reactant injection grid)(26) 등을 사용할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 주입수단(4)은 배가스가 흐르는 이동경로에 상기 환원제 및/또는 분산 보조용 유체를 공급할 수 있는 형태라면 어떠한 형태로 설치되어도 무방하다. 상기 배관(2) 내부 일측에 1단 또는 다단으로 설치될 수 있고, 상기 배관(2)을 따라 유입되는 이산화질소를 포함하는 배가스에 환원제를 용이하게 분사할 수 있도록 하거나, 주입수단(4)으로서 RIG를 사용하여 배가스에 환원제를 공급할 수 있다. 여기서, 1단이라 함은 하나의 관(14)에 다수개의 구멍을 구비시킨 뒤 상기 다수개의 구멍에 주입수단(4)을 체결하여 구성한 것을 의미하며, 상기 1단을 적어도 하나 이상 구비시킨 것을 다단이라 한다.Referring to FIG. 1, the apparatus for treating an exhaust gas according to the present invention is basically constructed to provide the reducing agent to the path of the exhaust gas. More specifically, the apparatus includes a
도 3을 참조하면 본 발명에 따른 배가스 처리장치는 배관(2)으로 유입되는 배가스와 그 배가스에 제공되는 환원제의 용이한 혼합을 위하여 상기 환원제가 배가스로 제공되도록 하는 주입수단(4)의 후방으로 혼합수단(28)을 연결설치하는 것을 포함할 수 있다. 상기 혼합수단(28)을 포함하는 배가스 처리장치는 필요에 따라 유체공급수단을 더 연결설치할 수 있다.Referring to FIG. 3, the apparatus for treating an exhaust gas according to the present invention is characterized in that it is provided at the rear of the injection means 4 for providing the reducing agent to the exhaust gas for easy mixing of the exhaust gas introduced into the
도 4를 참조하면 본 발명에 따른 배가스 처리장치는 유체공급수단(10)으로부터 배출되어 주입수단(4)으로 유입되는 분산 보조용 유체의 이동경로에 벤츄리(venturi) 원리를 이용한 이젝터(22)의 일측으로 환원제의 이동경로를 연결설치하는 것을 포함할 수 있다.4, the apparatus for treating an exhaust gas according to the present invention includes an
도 5를 참조하면 상기 유체공급수단(10)으로부터 배출되는 분산 보조용 유체는 외부의 공기, 스팀 또는 물을 사용하거나, 배관(2)의 일측에 구성된 반송관(24)을 유체공급수단(10)에 연결설치한 후 배관(2)을 따라 흐르는 배가스를 유체공급수단(10)으로 반송한 후 주입수단(4)으로 공급함으로써 분산 보조용 유체로 사용할 수 있다.5, external air, steam or water may be used as the dispersion-assisting fluid discharged from the fluid supply means 10, or the
도 6을 참조하면 본 발명에 따른 배가스 처리장치는 필요에 따라 관(14)의 내부를 통과하여 흐르는 유체의 흐름을 조절할 수 있도록 상기 관(14)의 일측에 밸브(18)를 구비하고, 상기 배관(2)을 흐르는 배가스의 온도를 측정하는 온도센서(20)를 상기 배관(2) 내부에 적어도 하나 이상 구비시킨 뒤 상기 온도센서(20)와 밸브(18)에 연결설치되어 상기 온도센서(20)로부터 입력되는 온도 데이터를 근거로 밸브(18)를 개폐시키도록 한 조절수단(16)을 더 구비할 수 있다. 이때, 상기 온도센서(20)는 상기 배관(2)을 흐르는 배가스의 온도를 용이하게 측정할 수 있는 위치라면 배관(2) 내부의 어느 곳에 설치되어도 무방하다.Referring to FIG. 6, the apparatus for treating flue gas according to the present invention includes a
본 발명에 따른 배가스 처리장치는 필요에 따라 주입수단(4) 및 상기 주입수단(4)이 연결설치되어 있는 관(14)의 외주면을 단열재로 처리하여 200 내지 700℃의 온도로 배출되는 배가스에 의해 환원제가 연소되는 것을 방지할 수 있다.The exhaust gas treatment apparatus according to the present invention may further comprise a step of treating the outer peripheral surface of the
또한, 상기 고열로부터 주입수단(4) 및 관(14)의 내부를 흐르는 환원제를 보다 더 효율적으로 보호하기 위하여, 상기 단열재를 사용하는 것 외에 관(14) 및/또는 주입수단(4)의 내부에 분산 보조용 유체가 이동할 수 있는 이동경로(미도시)를 구비시킨 후 상기 분산 보조용 유체가 이동할 수 있는 이동경로에 외부의 차가운 공기를 이동시켜 고온의 배가스로부터 환원제가 연소되는 것을 방지할 수 있다.In order to more effectively protect the reducing agent flowing in the interior of the injection means 4 and the
이상에서 설명한 상기 주입수단(4)은 분산 보조용 유체와 환원제를 분사하기 위한 것으로서, 그 일측으로는 외부로부터 또는 배관(2)을 따라 흐르는 배가스를 공급받아 주입수단(4)으로 제공하는 유체공급수단(10)이 연결설치되어 있고, 환원제를 공급받을 수 있도록 한 주입펌프(8) 및/또는 상기 환원제가 저장되어 있는 저장탱크(6)가 순차적으로 연결설치되어, 상기 환원제를 주입수단(4)으로 이송시키도록 할 수 있다. 이때, 상기 주입펌프(8)는 상기 저장탱크(6)에 저장되어 있는 환원제를 주입수단(4)으로 용이하게 이송시킬 수 있도록 할 수 있다.The injection means 4 described above is for spraying the dispersion auxiliary fluid and the reducing agent and is provided at one side thereof with a
한편, 상기 유체공급수단(10)은 기체 또는 액체 예를 들면, 압축공기, 스팀, 물 등을 상기 환원제와 함께 주입수단(4)으로 이송시켜 상기 환원제를 분사시킴으로써 이산화질소를 포함하는 배가스와 환원제가 서로 용이하게 혼합되도록 할 수 있다.Meanwhile, the fluid supply means 10 is configured to transfer a gas or a liquid, for example, compressed air, steam, water or the like together with the reducing agent to the injection means 4 to inject the reducing agent, whereby an exhaust gas containing nitrogen dioxide and a reducing agent So that they can be easily mixed with each other.
이와 같이 분산 보조용 유체를 환원제와 함께 배가스에 공급하도록 구성된 배가스 처리장치는 필요에 따라 상기 저장탱크(6)로부터 배출되는 환원제의 이동경로와 유체공급수단(10)으로부터 배출되는 분산 보조용 유체의 이동경로가 서로 병합되도록 구성할 수 있는 바, 상기 유체공급수단(10)으로부터 주입수단(4)으로 연결되는 관(14)의 경로 일측에 벤츄리원리를 이용한 이젝터(22)를 설치한 후 상기 이젝터(22)의 일측에 환원제의 이동경로를 연결시켜 두 가지의 흐름이 병합되도록 할 수 있다.The flue gas treating apparatus configured to supply the dispersion assisting fluid together with the reducing agent to the flue gas in the manner described above may further include a path of the reducing agent discharged from the
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 배가스 처리장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the flue gas treating apparatus according to the present invention having the above-described configuration will be described below.
본 발명에 따른 배가스 처리장치의 용이한 설명을 위하여 도 1 및 도 6에 도시된 배가스 처리장치를 기본 구성으로 하여 그 작용을 설명하기로 한다.The operation of the flue gas treating apparatus shown in Figs. 1 and 6 will be described with reference to the basic configuration of the flue gas treating apparatus according to the present invention.
먼저 가스를 연료로 하는 고정 배출원의 연소공정에서 이산화질소를 함유한 배가스가 발생하면, 상기 배가스를 주입수단(4)이 구비된 배관(2)으로 이송시킨다.First, when the exhaust gas containing nitrogen dioxide is generated in the combustion process of the fixed emission source using the gas as the fuel, the exhaust gas is transferred to the
그 다음, 저장탱크(6)에 채워져 있는 환원제를 주입펌프(8)를 이용하여 주입수단(4)으로 이송시킨다. 이때, 상기 환원제는 유체공급수단(10)을 이용하여 분산 보조용 유체와 함께 주입수단(4)으로 이동될 수 있다.Then, the reducing agent filled in the
여기서, 상기 분산 보조용 유체는 외부의 공기를 고압으로 압축하여 사용하거나, 연소공정에서 발생하는 열을 회수한 스팀, 물 또는 배관(2)을 따라 이동하는 배가스 중 일부를 순환하여 이용할 수 있다.Here, the dispersion auxiliary fluid may be used by compressing external air at a high pressure, or by circulating a portion of steam, water, or exhaust gas that moves along the
그 다음, 상기 배관(2)의 내부에 구비된 주입수단(4)으로 이송된 분산 보조용 유체 및 환원제는 상기 배관(2)을 통과하며 흐르는 이산화질소를 포함하는 배가스에 공급되어 상기 이산화질소를 전환시켜 제거한 뒤 배가스를 상기 배관(2)의 종단부에 연결설치된 연돌(stack)(12)로 통과시켜 외부로 배출하게 된다.The dispersion auxiliary fluid and the reducing agent transferred to the injection means 4 provided in the
여기서, 상기 유체공급수단(10)으로부터 제공되는 분산 보조용 유체는 상기 환원제와 함께 주입수단(4)으로 이송되어 상기 환원제를 분사시킴으로써 이산화질소를 포함하는 배가스와 환원제가 서로 용이하게 혼합되도록 한다.Here, the dispersion-assisting fluid provided from the fluid supply means 10 is transferred to the injection means 4 together with the reducing agent to inject the reducing agent so that the exhaust gas containing nitrogen dioxide and the reducing agent are easily mixed with each other.
본 발명에 따른 배가스 처리장치는 상기 유체공급수단(10) 없이 구성되어 사용될 수 있는 바, 이러한 경우 상기 주입수단(4)을 통하여 배가스로 배출된 환원제를 혼합수단(28)을 통과시킴으로써 상기 배가스와 환원제가 서로 용이하게 혼합되도록 하며, 이러한 혼합수단(28)은 상기 유체공급수단(10)과 함께 설치되어 사용될 수도 있다.The exhaust gas treatment apparatus according to the present invention can be constructed without using the fluid supply means 10. In this case, the reducing agent discharged to the exhaust gas through the injection means 4 is passed through the mixing means 28, So that the reducing agent can be easily mixed with each other, and this mixing means 28 can be installed and used together with the fluid supply means 10. [
한편, 본 발명에 따른 배가스 처리장치는 그 일측에 온도센서(20)로부터 입력되는 온도 데이터를 근거로 밸브(18)를 개폐시키도록 한 조절수단(16)을 이용하여 보다 더 효율적으로 배가스를 처리할 수 있다.On the other hand, the flue gas treating apparatus according to the present invention treats the exhaust gas more efficiently by using the adjusting means 16 for opening and closing the
먼저 장치의 구성은 배관(2)의 내부에 다수개의 주입수단(4)이 설치되어 있는 관(14)을 적어도 하나 이상 구비시킨 뒤 상기 관(14)을 주입펌프(10) 및 유체공급수단(8)에 연결설치하고, 상기 배관(2)의 내부에 온도센서(20)를 적어도 하나 이상 구비되도록 이루어져 있다.
The apparatus is constructed such that at least one
여기서, 상기 각각의 관(14) 일측에는 밸브(18)가 구비되어 있으며, 상기 밸브(18) 및 온도센서(20)는 조절수단(16)에 연결설치되어 있다.A
먼저 가스를 연료로 하는 고정 배출원의 연소공정에서 이산화질소를 함유한 배가스가 발생하면, 상기 배가스를 다수개의 주입수단(4)이 설치되어있는 관(14)이 구비된 배관(2)으로 이송시킨다.When the exhaust gas containing nitrogen dioxide is generated in the combustion process of the fixed emission source using the gas as the fuel, the exhaust gas is transferred to the
이때, 상기 배관(2)의 내부에 구비된 온도센서(20)로 상기 배관(2)으로 유입되는 배가스의 온도를 측정하여 그 데이터를 조절수단(16)으로 송신한다.At this time, the temperature of the exhaust gas flowing into the
그 다음, 상기 조절수단(16)은 상기 온도센서(20)로부터 입력되는 온도 데이터를 근거로 반응시키기에 적절한 온도범위 예를 들면, 200 내지 700 ℃의 온도범위에 위치하는 주입수단(4)이 설치되어 있는 관(14)의 밸브(18)를 개방시키고 이를 제외한 나머지 관(14)의 밸브(18)는 차단시킨다.Next, the adjusting means 16 is provided with an injecting means 4 located in a temperature range suitable for reaction based on the temperature data inputted from the
그 다음, 저장탱크(6)에 채워져 있는 환원제를 주입펌프(8)를 이용하여 상기 밸브(18)가 개방된 관(14)으로 이송시키고, 이와 동시에 유체공급수단(10)을 이용하여 외부의 공기를 상기 밸브(18)가 개방된 관(14)으로 이송시킨다.The reducing agent filled in the
그 다음, 상기 배관(2)의 내부에 구비된 밸브(18)가 개방된 관(14)으로 이송된 공기 및 환원제는 상기 관(14)에 설치된 주입수단(4)을 통과하여 배관(2)을 흐르는 이산화질소를 포함하는 배가스에 분사됨으로써 상기 이산화질소를 일산화질소로 환원시키거나 질소로 반응시켜 제거한 뒤 배가스를 상기 배관(2)의 종단부에 연결설치된 연돌(stack)(12)로 통과시켜 외부로 배출하게 된다.The air and the reducing agent transferred to the
여기서, 상기 유체공급수단(10)에서 압축된 압축공기는 상기 환원제와 함께 주입수단(4)으로 이송되어 상기 환원제를 분사시켜 이산화질소를 포함하는 배가스와 환원제가 서로 용이하게 혼합되도록 한다.
The compressed air compressed by the fluid supply means 10 is transferred to the injection means 4 together with the reducing agent to spray the reducing agent so that the exhaust gas containing nitrogen dioxide and the reducing agent are easily mixed with each other.
이하, 본 발명의 여러 구현예를 실시예에 기초하여 더욱 자세히 설명하며, 다만 이에 의해서 본 발명의 범위가 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to examples, but the scope of the present invention can not be construed to be limited or limited thereto.
실시예 1Example 1
도 1에 도시된 바와 같이, SUS 304로 원통형 관[높이 15cm, 너비 15cm, 길이 100cm]으로된 배관을 제작한 후 상기 제작된 배관 내부에 다수개의 주입수단[TN050-SRW, 토탈주입수단, 대한민국]이 구비된 관을 20cm 간격으로 4개 설치하였다. 그 다음, 저장탱크에 환원제로 이소부틸알콜[덕산약품공업(주), 대한민국]을 채워 넣고 상기 저장탱크를 주입펌프[M930, 영린기기, 대한민국]에 연결설치하고, 상기 주입펌프[M930, 영린기기, 대한민국]를 상기 주입수단[TN050-SRW, 토탈노즐, 대한민국]이 구비된 관에 연결설치하였다. 그 다음, 주입수단[TN050-SRW, 토탈노즐, 대한민국]이 구비된 관에 외부로부터 공기를 공급하는 유체공급수단[HP2.5, 에어뱅크콤프레샤, 한국]을 연결설치하였다. 그 다음, LPG 및 LNG 가스를 연료로 하는 연소공정에서 발생되는 배가스의 조성과 유사한 조성의 유입가스를 상기 배관으로 주입시켰다. 여기서, 상기 유입가스의 조성을 표 1에 나타내었다.As shown in FIG. 1, a pipe having a cylindrical pipe (height 15 cm, width 15 cm,
한편, 상기 유입가스가 배관을 통과함과 동시에 상기 유체공급수단[HP2.5, 에어뱅크콤프레샤, 한국] 및 주입펌프[M930, 영린기기, 대한민국]를 이용하여 외부 공기 및 상기 저장탱크에 채워져 있는 이소부틸알콜을 주입수단[TN050-SRW, 토탈노즐, 대한민국]으로 이송시켜 배관 내부에 분사하였다. 이때, 상기 배관 내부의 온도는 전기로[기보, 대한민국]를 이용하여 250 내지 650 ℃의 온도를 유지하도록 하였으며, 온도는 K형 열전대를 이용하여 측정하였고, 상기 이소부틸알콜/이산화질소의 몰비는 3이 되도록 하고 주입수단은 배가스 입구쪽 맨 앞단의 주입관 1단을 이용하였다. 상기 주입수단[TN050-SRW, 토탈주입수단, 대한민국]에서 분사되는 이소부틸알콜[덕산약품공업(주), 대한민국]과 배관을 통과하는 배가스의 접촉시간은 0.731초가 되도록 하였다.On the other hand, when the inflow gas passes through the piping and is filled in the outside air and the storage tank using the fluid supply means (HP2.5, Air Bank Compressor, Korea) and the infusion pump [M930, Isobutyl alcohol was transferred to injection means [TN050-SRW, total nozzle, Korea] and sprayed inside the pipe. The temperature inside the pipe was maintained at 250 to 650 ° C using an electric furnace [Kibo, Korea], and the temperature was measured using a K-type thermocouple. The molar ratio of isobutyl alcohol / nitrogen dioxide was 3 And the injection means used the first stage of the injection tube at the front end of the flue gas inlet side. The contact time of isobutyl alcohol (Duksan Chemical Co., Ltd., Korea) injected from the injection means (TN050-SRW, total injection means, Korea) and the exhaust gas passing through the pipe was set to 0.731 seconds.
또한, 반응 전후의 배가스는 휴대형 NOx 분석기[MKⅡ, 유로트론, 이탈리아]를 이용하여 분석하였으며, 이산화질소의 전환율은 하기 수학식 1로 계산하였다.The exhaust gas before and after the reaction was analyzed using a portable NOx analyzer [MK II, Eurotron, Italy], and the conversion rate of nitrogen dioxide was calculated by the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
NO2 전환율(%)=(반응전 NO2농도-반응후 NO2농도)/반응전 NO2농도ㅧ100NO2 conversion ratio (%) = (NO2 concentration before the reaction - NO2 concentration after the reaction) / NO2 concentration before the reaction ㅧ 100
그 결과를 도 7에 나타내었다.The results are shown in Fig.
실시예 2Example 2
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 이소프로필알콜[덕산약품공업(주), 대한민국]을 환원제로 사용하였으며, 이소프로필알콜/이산화질소의 몰비는 3이 되도록 하였다. 그 결과를 도 7에 나타내었다.Was carried out in the same manner as in Example 1 except that isopropyl alcohol [Duksan Chemical Co., Ltd., Korea] was used instead of isobutyl alcohol as a reducing agent, and the molar ratio of isopropyl alcohol / nitrogen dioxide was 3. The results are shown in Fig.
실시예 3Example 3
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 글리세린[(주)두산, 대한민국]을 환원제로 사용하였으며, 글리세린/이산화질소의 몰비는 3이 되도록 하였다. 그 결과를 도 7에 나타내었다.Instead of isobutyl alcohol, was used as a reducing agent, and the molar ratio of glycerin / nitrogen dioxide was adjusted to 3 by using glycerin (Doosan, Korea) as a reducing agent. The results are shown in Fig.
실시예 4Example 4
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 설탕[삼양사, 대한민국]을 환원제로 사용하였으며, 설탕/이산화질소의 몰비는 3이 되도록 하였다. 그 결과를 도 7에 나타내었다.The procedure of Example 1 was repeated, except that sugar instead of isobutyl alcohol (Samyang, Korea) was used as a reducing agent and the molar ratio of sugar / nitrogen dioxide was 3. The results are shown in Fig.
실시예 5Example 5
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜/이산화질소의 몰비는 1이 되도록 하였다. 그 결과를 도 8에 나타내었다.The procedure of Example 1 was repeated except that the molar ratio of isobutyl alcohol / nitrogen dioxide was 1. The results are shown in Fig.
실시예 6Example 6
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜/이산화질소의 몰비는 2가 되도록 하였다. 그 결과를 도 8에 나타내었다.The procedure of Example 1 was repeated except that the molar ratio of isobutyl alcohol / nitrogen dioxide was 2. The results are shown in Fig.
실시예 7Example 7
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 설탕을 환원제로 사용하였으며, 설탕/이산화질소의 몰비 1에서 이산화질소의 제거활성을 측정하였다. 그 결과를 도 9에 나타내었다.The procedure of Example 1 was repeated except that sugar instead of isobutyl alcohol was used as a reducing agent and the removal activity of nitrogen dioxide was measured at a molar ratio of 1 of sugar / nitrogen dioxide. The results are shown in Fig.
실시예 8Example 8
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 설탕을 환원제로 사용하였으며, 설탕/이산화질소의 몰비 2에서 이산화질소의 제거활성을 측정하였다. 그 결과를 도 9에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that sugar instead of isobutyl alcohol was used as a reducing agent and the removal activity of nitrogen dioxide was measured at a molar ratio of 2 of sugar / nitrogen dioxide. The results are shown in Fig.
종래 에탄올을 이용한 고정배출원에서 이산화질소를 제거하는 방법에 있어서는 에탄올/NO2 1몰비 및 400~600℃의 온도범위에서 30%의 NO2전환율을 나타내었고, 2몰비 및 350~550℃의 온도범위에서 45%의 NO2전환율을 나타내었다. 상기의 도 7~도 9의 결과를 보건대, 이소부틸알콜은 환원제/NO2 3몰비의 조건에서 300~600℃ 온도범위에서 45%이상의 NO2전환율을 나타내고 최대 80%이상의 전환율을 나타냄을 알 수 있다. 또한 이소프로필알콜의 경우도 최대전환율이 70%이상이라는 것을 제외하고는 유사한 경향을 나타냄을 알 수 있다. 이소부틸알콜의 몰비를 변경한 결과를 나타낸 도 8을 보면 몰비가 증가함에 따라 NO2전환율은 증가하고, 2몰비의 경우 종래의 에탄올/NO2 2몰비의 경우에 비해 전환율이 크고 그 적용 온도범위가 넓음을 알 수 있다.In the conventional method for removing NO2 from a stationary source using ethanol, the NO2 conversion was 30% at a molar ratio of ethanol / NO2 and a temperature range of 400 to 600 DEG C, and a NO2 conversion of 45% at a molar ratio of 2 and a temperature range of 350 to 550 & Of NO2 conversion. From the results shown in FIGS. 7 to 9, it can be seen that isobutyl alcohol exhibits a NO2 conversion of 45% or more and a conversion rate of 80% or more at a maximum in the temperature range of 300 to 600 ° C under the condition of the reducing agent /
도 7을 보면 글리세린과 설탕을 주입한 경우 최대 NO2전환율을 나타내는 온도범위가 저온범위로 이동함을 알 수 있고 그 최대 전환율 또한 증가함을 알 수 있다. 설탕은 주성분이 수크로오스로 분자량이 매우 크고 수용액에서 가수분해되어 알데히드기를 갖는 글루코오스가 되기 때문에 환원능력을 갖게되고 NO2 전환율 또한 큰 것으로 생각된다.7, it can be seen that when the glycerin and the sugar are injected, the temperature range showing the maximum NO2 conversion shifts to the low temperature range and the maximum conversion rate also increases. The main component of sugar is sucrose, which is very large in molecular weight and is hydrolyzed in an aqueous solution to become glucose having an aldehyde group. Therefore, it is thought that sugar has a reducing ability and a high conversion of NO2.
도 9를 보면 설탕의 이산화질소에 대한 몰비가 증가함에 따라 NO2 전환율이 증가하나 그 증가폭이 크지는 않음을 알 수 있다. 이는 설탕의 이산화질소에 대한 몰비가 1인 경우에도 NO2전환율이 크기 때문에 몰비 증가에 따른 효과가 크지 않기 때문인 것으로 판단된다.9, it can be seen that as the molar ratio of sugar to nitrogen dioxide increases, the NO2 conversion increases, but the increase is not large. This is because even when the molar ratio of the sugar to the nitrogen dioxide is 1, the effect of the increase of the molar ratio is not significant because the conversion of NO2 is large.
이상의 것들을 종합할 때, 에탄올은 수산기 하나만을 가지지만 본 발명에 사용하는 환원제는 수산기, 에테르기, 알데히드기, 케톤기 등의 환원기능기를 복수로 가지는 경우에는 에탄올과 동일 당량비에서 이산화질소의 제거율이 높고, 탄소의 갯수가 에탄올보다 많고 분자량이 큰 환원제를 사용하는 경우에는 온화한 조건에서 이산화질소와 반응하게 되므로 환원제의 환원능을 모두 이산화질소의 환원에 사용할 수 있기 때문에 이산화질소의 전환율이 높아지는 것으로 판단할 수 있다. 결과적으로 이산화질소의 전환율이 높아지는 만큼 환원제는 이산화탄소로 전환되고 포름알데히드, 아세트알데히드 등의 부생성물의 생성량은 감소하게 되는 것으로 판단된다.When combining the above, ethanol has only one hydroxyl group, but when the reducing agent used in the present invention has a plurality of reducing functional groups such as a hydroxyl group, an ether group, an aldehyde group and a ketone group, the removal ratio of nitrogen dioxide is high in the same ratio as ethanol, In the case of using a reducing agent having a larger number of carbon atoms and a larger molecular weight, it reacts with nitrogen dioxide under a mild condition, so that the reducing ability of the reducing agent can be all used for reducing nitrogen dioxide, so that it can be judged that the conversion rate of nitrogen dioxide increases. As a result, as the conversion of nitrogen dioxide increases, the reducing agent is converted to carbon dioxide and the amount of by-products such as formaldehyde and acetaldehyde is reduced.
비교예 1Comparative Example 1
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 에탄올을 환원제로 사용하여, 상기 배관의 내부온도는 350 내지 400℃로 온도를 유지하였다. 이때 이산화질소의 제거활성 60%인 상태에서 에탄올/이산화질소의 몰비 및 부생성물을 측정하였다. 이 때 사용한 측정법은 EPA Method TO-11을 이용하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.The procedure of Example 1 was repeated except that ethanol was used as a reducing agent instead of isobutyl alcohol and the internal temperature of the pipe was maintained at 350 to 400 ° C. At this time, the molar ratio of ethanol / nitrogen dioxide and by-products were measured in the state that the removal activity of nitrogen dioxide was 60%. The measurement method used was EPA Method TO-11. The results are shown in Table 2.
실시예 9Example 9
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 설탕을 환원제로 사용하여, 상기 배관의 내부온도는 350 내지 400℃로 온도를 유지하였다. 이때 이산화질소의 제거활성 60%인 상태에서 설탕/이산화질소의 몰비 및 부생성물을 측정하였다. 이 때 사용한 측정법은 EPA Method TO-11을 이용하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that sugar instead of isobutyl alcohol was used as a reducing agent and the internal temperature of the pipe was maintained at 350 to 400 ° C. At this time, the molar ratio of sugar / nitrogen dioxide and byproducts were measured under the condition of 60% removal activity of nitrogen dioxide. The measurement method used was EPA Method TO-11. The results are shown in Table 2.
몰비Reducing agent / NO2
Mole ratio
표 2에서 보는 바와 같이 비교예 1에 비해 실시예 9의 경우 동일한 이산화질소 제거율 60%를 나타내는 상태에서 환원제/NO2 몰비 및 부생성물의 발생량이 적음을 알 수 있다. 즉, 환원제로 설탕이 주입되는 경우, 에탄올이 주입된 경우와 동일한 이산화질소의 제거율을 나타내면서, 환원제/NO2 몰비 및 부생성물의 발생량은 감소되었다.As shown in Table 2, it can be seen that the reducing agent / NO2 molar ratio and the amount of produced by-products are small in the case of Example 9 as compared with Comparative Example 1 in the state of showing the same NO2 removal rate of 60%. That is, when the sugar was injected as the reducing agent, the reducing agent / NO2 molar ratio and the amount of by-products were reduced while showing the same removal rate of nitrogen dioxide as in the case of injecting ethanol.
이 또한 에탄올에 비해 분자량이 크고 많은 환원기를 가지므로 보다 완화한 조건에서 반응이 일어나기 때문에 상기 환원제의 환원능을 모두 이산화질소의 환원에 사용할 수 있어 이산화질소 제거에 필요한 환원제의 몰비는 에탄올에 비해 적고 포름알데히드 등의 부생성물의 발생은 적은 것으로 판단할 수 있다. 또한 적용가능한 온도범위도 넓게 나타나는 것으로 판단된다.Since the reaction takes place under a more relaxed condition since the molecular weight is larger than that of ethanol and has many reducing groups, the reducing ability of the reducing agent can be all used for reducing nitrogen dioxide, so that the molar ratio of the reducing agent required for removing nitrogen dioxide is less than that of ethanol, It can be judged that the occurrence of byproducts such as water is low. Also, the applicable temperature range is considered to be wide.
실시예 10Example 10
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 설탕을 환원제로 사용하였으며, 설탕/이산화질소의 몰비는 0.5였다. 그 결과를 도 10에 나타내었다.The procedure of Example 1 was repeated except that sugar was used instead of isobutyl alcohol as a reducing agent and the molar ratio of sugar / nitrogen dioxide was 0.5. The results are shown in Fig.
실시예 11Example 11
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 설탕을 환원제로 사용하였으며, 설탕/이산화질소의 몰비는 0.5로 주입수단은 배관 내부에 20cm 간격으로 구비된 4개의 관을 모두 이용하였다. 그 결과를 도 10에 나타내었다.Except that sugar was used instead of isobutyl alcohol as a reducing agent, the molar ratio of sugar / nitrogen dioxide was 0.5, and all the four tubes provided at intervals of 20 cm were used in the inside of the pipe. The results are shown in Fig.
도 10을 보면 1단 분사와 다단분사의 경우 NO2 환원율과 적용온도의 차이에 대해 알 수 있다. 다단분사의 경우 전체 온도영역에서 1단 분사에 비해 동일한 설탕/이산화질소 몰비 조건에서 환원율이 큼을 알 수 있다. 이로써 동일한 양의 환원제를 다단분사에 의해 넓은 영역에 분사함으로써 이산화질소와의 반응을 증가시킨 것으로 판단된다.10, the difference between the NO2 reduction rate and the application temperature can be known in the case of single stage injection and multi-stage injection. In the case of multi-stage injection, the reduction ratio is larger under the same sugar / nitrogen dioxide molar ratio than the first stage injection in the entire temperature range. Thus, it is judged that the same amount of the reducing agent is injected into a wide area by multi-stage injection to increase the reaction with nitrogen dioxide.
비교예 2Comparative Example 2
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 에탄올을 환원제로 사용하였고, 에탄올/이산화질소 주입몰비는 1로 하고, 상기 배관의 내부온도는 420℃를 유지하였다. 이 때 사용한 부생성물 측정법은 EPA Method TO-11을 이용하였다.Ethanol was used instead of isobutyl alcohol as a reducing agent, the molar ratio of ethanol / nitrogen dioxide injection was 1, and the internal temperature of the pipe was maintained at 420 ° C. EPA Method TO-11 was used for the by-product measurement.
상기 유입가스의 조성은 표 3에 나타내었다.The composition of the inflow gas is shown in Table 3.
부생성물 측정결과는 표 4에 나타내었고, 제거활성 측정결과를 도 11에 나타내었다.The measurement results of the by-products are shown in Table 4, and the results of the removal activity measurement are shown in Fig.
실시예 12Example 12
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 에탄올과 밀가루[CJ, 대한민국]를 환원제로 사용하였으며, 에탄올/이산화질소 주입몰비는 1, 밀가루는 분당 2.5g 을 주입하였다. 분말상태의 환원제는 에탄올과 별도로 주입하였으며, 일정량이 투입되면서 압축공기에 의해서 분사되도록 하였다. 상기 배관의 내부온도는 420℃를 유지하였다. 이 때 사용한 부생성물 측정법은 EPA Method TO-11을 이용하였다. 부생성물 측정결과는 표 4에 나타내었고, 제거활성 측정결과를 도 11에 나타내었다.Ethanol and wheat flour [CJ, Korea] were used instead of isobutyl alcohol as a reducing agent, ethanol / nitrogen dioxide injection molar ratio was 1, and wheat flour was 2.5g / min. The reducing agent in powder form was injected separately from ethanol, and a certain amount of the reducing agent was injected by compressed air. The internal temperature of the pipe was kept at 420 캜. EPA Method TO-11 was used for the by-product measurement. The measurement results of the by-products are shown in Table 4, and the results of the removal activity measurement are shown in Fig.
실시예 13Example 13
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 에탄올과 전분[늘푸른, 대한민국]을 환원제로 사용하였으며, 에탄올/이산화질소 주입몰비는 1, 전분은 분당 2.5g 을 주입하였다. 분말상태의 환원제는 에탄올과 별도로 주입하였으며, 일정량이 투입되면서 압축공기에 의해서 분사되도록 하였다. 상기 배관의 내부온도는 420℃를 유지하였다. 이 때 사용한 부생성물 측정법은 EPA Method TO-11을 이용하였다. 부생성물 측정결과는 표 4에 나타내었고, 제거활성 측정결과를 도 11에 나타내었다.Ethanol and starch [Yeonpurun, Korea] was used as a reducing agent, and ethanol / nitrogen dioxide injection molar ratio was 1 and starch was added 2.5 g per minute in the same manner as in Example 1 except that ethanol and starch instead of isobutyl alcohol were used. The reducing agent in powder form was injected separately from ethanol, and a certain amount of the reducing agent was injected by compressed air. The internal temperature of the pipe was kept at 420 캜. EPA Method TO-11 was used for the by-product measurement. The measurement results of the by-products are shown in Table 4, and the results of the removal activity measurement are shown in Fig.
실시예 14Example 14
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 에탄올과 밀가루[CJ, 대한민국]를 환원제로 사용하였으며, 에탄올/이산화질소 주입몰비는 1, 밀가루는 분당 5.0g 을 주입하였다. 분말상태의 환원제는 에탄올과 별도로 주입하였으며, 일정량이 투입되면서 압축공기에 의해서 분사되도록 하였다. 상기 배관의 내부온도는 420℃를 유지하였다. 이 때 사용한 부생성물 측정법은 EPA Method TO-11을 이용하였다. 부생성물 측정결과는 표 4에 나타내었고, 제거활성 측정결과를 도 12에 나타내었다.Ethanol and wheat flour [CJ, Korea] were used as a reducing agent instead of isobutyl alcohol. Ethanol / nitrogen dioxide injection molar ratio was 1, and wheat flour was injected 5.0 g / min. The reducing agent in powder form was injected separately from ethanol, and a certain amount of the reducing agent was injected by compressed air. The internal temperature of the pipe was kept at 420 캜. EPA Method TO-11 was used for the by-product measurement. The measurement results of by-products are shown in Table 4, and the results of the removal activity measurement are shown in Fig.
실시예 15Example 15
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이소부틸알콜 대신 에탄올과 전분[(주)늘푸른, 대한민국]을 환원제로 사용하였으며, 에탄올/이산화질소 주입몰비는 1, 전분은 분당 5.0g 을 주입하였다. 분말상태의 환원제는 에탄올과 별도로 주입하였으며, 일정량이 투입되면서 압축공기에 의해서 분사되도록 하였다. 상기 배관의 내부온도는 420℃를 유지하였다. 이 때 사용한 부생성물 측정법은 EPA Method TO-11을 이용하였다. 부생성물 측정결과는 표 4에 나타내었고, 제거활성 측정결과를 도 12에 나타내었다.Ethanol and starch (Yeongpulun, Korea) were used as a reducing agent in place of isobutyl alcohol, and a molar ratio of ethanol / nitrogen dioxide injection of 1 and starch of 5.0 g / min was injected in the same manner as in Example 1. The reducing agent in powder form was injected separately from ethanol, and a certain amount of the reducing agent was injected by compressed air. The internal temperature of the pipe was kept at 420 캜. EPA Method TO-11 was used for the by-product measurement. The measurement results of by-products are shown in Table 4, and the results of the removal activity measurement are shown in Fig.
표 4를 보면 전분 또는 밀가루를 에탄올과 함께 분사할 경우 부생성물의 발생량은 에탄올만 분사한 경우와 비슷한 수준이지만, 도 11, 도 12를 보면 에탄올만 분사한 경우 30%정도의 전환율을 보이는 반면 실시예 12는 50%, 실시예 13은 70%, 실시예 14는 50%이상, 실시예 15는 70%이상의 전환율을 나타낸다. 즉, 전분 또는 밀가루를 에탄올과 함께 분사할 경우 부생성물의 발생량은 에탄올만 분사한 경우와 비슷한 수준을 유지하면서 이산화질소의 전환율은 크게 증가함을 알 수 있다. 전분의 주성분인 아밀로오스와 아밀로펙틴의 단량체인 글루코오스가 갖는 환원능에 의해 이산화질소가 일산화질소 등으로 전환된 것으로 판단되고, 밀가루를 혼합한 경우에 비해 전분을 혼합한 경우 그 전환율이 더 증가하는 것은 밀가루는 주성분인 탄수화물 이외의 부분이 있으므로 전분의 경우에 비해 전환율이 감소한 것으로 판단된다.As shown in Table 4, when the starch or wheat flour is sprayed with ethanol, the amount of byproducts generated is comparable to that of ethanol-only spray. However, FIGS. 11 and 12 show a conversion rate of about 30% 50% in Example 12, 70% in Example 13, 50% or more in Example 14, and 70% or more in Example 15. [ That is, when starch or wheat flour is sprayed with ethanol, the generation amount of by-products is maintained at a level similar to that of ethanol-only spraying, and the conversion rate of nitrogen dioxide is greatly increased. It is judged that nitrogen dioxide is converted into nitrogen monoxide or the like by the reducing ability of amylose which is a main component of starch and glucose which is a monomer of amylopectin and that the conversion rate is further increased when starch is mixed as compared with the case of mixing wheat flour, The conversion rate of starch was lower than that of starch.
실시예 16Example 16
비교예 2와 동일한 방법으로 실시하되, 에탄올과 밀가루[백설, 대한민국]를 The same procedure as in Comparative Example 2 was carried out except that ethanol and wheat flour [Baeksul, Korea]
환원제로 실시하였으며, 에탄올/이산화질소 주입몰비는 1, 밀가루는 분당 1.25, 2.5, 5.0, 7.5g으로 변화시켜 주입하였다. The ethanol / nitrogen dioxide injection molar ratio was changed to 1, and the wheat flour was changed to 1.25, 2.5, 5.0, and 7.5g per minute.
실시예 17Example 17
비교예 2와 동일한 방법으로 실시하되, 에탄올과 전분[(주)늘푸른, 대한민국]을 환원제로 실시하였으며, 에탄올/이산화질소 주입몰비는 1, 전분은 분당 1.25, 2.5, 5.0, 7.5g으로 변화시켜 주입하였다. Ethanol / nitrogen dioxide injection molar ratio was changed to 1, and starch was changed to 1.25, 2.5, 5.0, and 7.5 g per minute, respectively, in the same manner as in Comparative Example 2 except that ethanol and starch [ Respectively.
실시예 16 및 17에 따른 제거활성 측정결과를 도 13에 나타내었다.The measurement results of removal activity according to Examples 16 and 17 are shown in Fig.
도 13을 참조하면, 전분의 분당 주입량이 5g을 초과하는 경우에는 제거활성에 있어서 커다란 변화가 없고, 오히려 분진발생이 증가하는 경향이 관찰되었으며, 분당 주입량이 0g ~ 2.5g의 범위에서는 제거활성 증가 폭이 컸으나, 2.5g ~ 5g의 범위에서는 제거활성 증가 폭이 그다지 크지 않다는 사실을 관찰할 수 있었다.13, when the amount of starch injected per minute exceeded 5 g, there was no significant change in the elimination activity, but rather, the occurrence of dust was observed to increase. When the injection amount per minute was in the range of 0 g to 2.5 g, But it was observed that the range of removal activity was not so large in the range of 2.5g to 5g.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2 : 배관 4 : 주입수단
6 : 저장탱크 8 : 주입펌프
10 : 유체공급수단 12 : 연돌(stack)
14 : 관 16 : 조절수단
18 : 밸브 20 : 온도센서
22 : 이젝터(Ejector) 24 : 반송관
26 : RIG(Reactant injection grid) 28 : 혼합수단Description of the Related Art
2: piping 4: injection means
6: Storage tank 8: Infusion pump
10: fluid supply means 12: stack (stack)
14: tube 16: regulating means
18: valve 20: temperature sensor
22: Ejector 24: Return pipe
26: RIG (Reactant injection grid) 28: mixing means
Claims (1)
(a) 상기 배가스의 이동경로를 제공하는 배관,
(b) 상기 배관에 연결 설치되어 상기 배관을 통과하는 배가스에 환원제를 공급하는 적어도 하나 이상의 환원제 주입수단,
(c) 상기 환원제 주입수단에 연결 설치되어 상기 환원제를 저장하는 환원제 저장탱크,
(d) 상기 환원제 주입수단에 연결 설치되어 상기 환원제 주입수단에 분산 보조용 유체를 공급하는 분산보조유체 공급수단, 및
(e) 상기 배관의 2개의 지점과 상기 분산보조유체 공급수단을 연결시키는 2개의 반송관을 포함하고;
상기 배관을 따라 흐르는 배가스 중 일부가 상기 2개의 반송관을 통해 반송되고, 상기 2개의 반송관을 통해 반송되는 반송 배가스는 서로 혼합되어 반송 혼합 배가스를 이루며;
상기 반송 혼합 배가스는 상기 분산보조유체 공급수단으로 투입되어 상기 환원제 주입수단에 공급됨으로써 상기 배가스가 분산 보조용 유체로 사용되며;
상기 2개의 반송관에서 반송되는 반송 배가스 각각의 반송량을 조절하여 상기 분산보조유체 공급수단에 공급되는 반송 혼합 배가스의 온도 변동 폭 또는 상기 환원제 주입수단에 공급되는 분산 보조용 유체의 온도 변동 폭이 0.001-30 ℃ 범위 내에 유지되고;
상기 2개의 반송관은 서로 50 cm 내지 50 m 거리만큼 떨어져 있으며;
상기 환원제는 수산기, 에테르기, 알데히드기, 케톤기 등 산소를 포함하는 작용기를 갖는 함산소 탄화수소, 탄수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이산화질소 제거장치.A nitrogen dioxide removing device for removing nitrogen dioxide generated in a combustion process of a fixed emission source using a reducing agent;
(a) a pipe for providing a path for moving the exhaust gas,
(b) at least one reducing agent injecting means connected to the piping to supply a reducing agent to the exhaust gas passing through the piping,
(c) a reducing agent storage tank connected to the reducing agent injecting means to store the reducing agent,
(d) a dispersion auxiliary fluid supply means connected to the reducing agent injection means and supplying the dispersion auxiliary fluid to the reducing agent injection means, and
(e) two conveyance pipes connecting the two points of the pipe and the dispersion auxiliary fluid supply means;
Some of the exhaust gas flowing through the pipe is conveyed through the carrier pipe in the two, conveying the exhaust gas to be conveyed through the transport tube of the two is mixed with each other forms an off-gas mixture conveyed;
The transport mixed flue gas is supplied to the dispersion auxiliary fluid supply means and supplied to the reducing agent injection means, whereby the flue gas is used as a dispersion auxiliary fluid ;
Wherein a temperature fluctuation width of the transport mixed flue gas supplied to the dispersion auxiliary fluid supply means or a temperature fluctuation width of the dispersion assisting fluid supplied to the reducing agent injection means is adjusted by adjusting a transport amount of each of the transport flue gases conveyed in the two transfer tubes Maintained in the range of 0.001 to 30 캜;
The two conveyance pipes are spaced apart from one another by 50 cm to 50 m;
Wherein the reducing agent is any one selected from the group consisting of an oxygen-containing hydrocarbon having a functional group containing oxygen such as a hydroxyl group, an ether group, an aldehyde group, and a ketone group, a carbohydrate, and a mixture thereof.
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