KR101426333B1 - 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황 방법 - Google Patents

건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황 방법 Download PDF

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전성민
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Abstract

본 발명은 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황 방법에 관한 것으로, 그 목적은 분류층 반응기의 전후단에서의 차압을 낮추어 배가스 중에 포함된 황산화물과 반응기 내로 주입된 탈황용 분말 흡수제와의 접촉 반응율을 높임과 동시에 반응기 내부에서 황산화물(SOx)과 분말 흡수제를 밀도차에 따라 다단 회수하여 다단 반응시킴으로써 탈황율을 높인 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 중력식 침강박스(1)와; 배가스의 유속을 증가시키는 벤츄리부(2)와; 탈황용 분말 흡수제와 유동하면서 황산화물을 제거하는 원추형 유동화부(31)와, 상부방향으로 분사된 물, 배가스 및 분말 흡수제가 순환 유동하면서 황산화물을 제거하는 유동화부(32)와, 배가스 중에 포함된 미반응 분말 흡수제를 침강시켜 회수하는 흡수제 재순환 싸이크론(33)으로 이루어진 반응기 본체(3)와; 탈황용 분말 흡수제를 압축공기와 함께 상기 원추형 유동화부 내부로 공급하는 분말 흡수제 공급장치(4)와; 미 반응된 탈황용 분말 흡수제를 원추형 유동화부로 재공급하는 재순환 분말 흡수제 공급장치(5)와; 압축공기와 물을 상향 분사하는 물분사 공급장치(6)와; 여과집진기(7)를 포함하여 구성된 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황방법을 발명의 특징으로 한다.

Description

건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황 방법{Spouted bed type reactor for dry flue gas desulfurization and multi- stage desulfurization method using thereof}

본 발명은 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황 방법에 관한 것으로, 자세하게는 화석연료 연소 배가스 또는 폐기물 소각 배가스 중에 함유된 황산화물(SOx)을 제거하기 위해 기존 유동층 반응기와는 반대로 체류시간 증대 및 차압이 적게 걸리도록 배가스가 유동화하는 방향으로 고온용 Ca(OH)2 알칼리성 분말 흡수제와 물을 주입하여 반응시켜 제거하고, 이후 황산화물이 제거되어 배출된 배가스 중에 포함된 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 큰 입자는 1차로 흡수제 재순환 싸이크론에서 포집하고, 흡수제 중 밀도가 작은 입자는 2차로 여과집진기 하부 호퍼에서 포집후 재순환시켜 다단으로 분말 흡수제와 황산화물(SOx)을 제거토록 함으로써 황산화물의 제거율과 분말흡수제의 사용율이 거의 100%가 되도록 한 고온 배가스용 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황방법에 관한 것이다.

배연탈황 기술은 1960년대부터 미국, 일본, 독일 등 선진국을 중심으로 활발하게 연구개발이 진행되어 왔으며, 기술개발 초기부터 현재에 이르기까지 수많은 종류의 배연탈황 공정이 개발되었으나 이들 중 경제성, 신뢰성 측면에서 기술적인 우위를 나타낸 소수의 공정들만이 상용화에 성공하였다.

국내 화력발전소, 폐기물 소각공정, 제철제강 공정의 용광로 및 아크론, 석유화학제품 제조공정 등에서 운영 중인 일부 배연탈황설비는 건설비 절감을 위해 설계시 여유율을 축소하여 비정상상태에 대응이 어렵고, 노후화 등으로 탈황 효율이 저하하는 등 일부의 문제점이 제기되고 있다.

현재, 전 세계적으로 사용되고 있는 배연 탈황기술에는 건식, 습식, 반건식의 3종류가 있다.

상기 건식 탈황법은 배연가스를 분말이나 펠릿(Pellet) 형태의 알칼리성(수산화나트륨, 소석회, Ca(OH)2 등) 촉매층을 통과시키는 방법으로, 습식 공정에 비해 용수 사용이 거의 없고 SO2 제거 후 배출가스의 온도 변화가 거의 없어 재가열이 필요 없다는 장점이 있으나 반응속도가 느리기 때문에 반응영역 확장에 따른 대형장치가 필연적이며 SO2 제거율이 낮고 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

상기 습식 탈황법은 물, 알칼리 용액 등으로 배연가스를 세정하여 흡수하는 방법으로 1차 생성물이 용액 또는 슬러리 형태로 되고 SO2와 약체 반응제의 혼합이기 때문에 반응속도가 빨라 SO2 제거율이 높고 부속 장치가 작아 부지 확보가 용이하지만, 공정과정에서 배출되는 가스의 온도가 낮아 연돌에서의 상승력을 위해서는 재가열이 필요하고 공정에 따라 다량의 폐수가 생성되는 단점이 있다.

마지막으로 상기 반건식 탈황법은 배출가스에 알칼리성(수산화나트륨, 소석회, Ca(OH)2 등) 용액이나 슬러리를 분사하여 고온의 배출가스가 알칼리성 물질과 접촉하도록 함으로써, 가스 내의 산성 물질을 알칼리성 물질로 흡수 및 중화시키는 방식으로 산성가스의 높은 제거효율 뿐만 아니라 폐수의 발생이 없고 장치의 부식 및 백연현상이 거의 없다는 장점을 가지고 있다.

하지만 반건식 탈황법은 배가스와 슬러리상 흡수제와 함께 장치의 하부방향으로 하강하기 때문에 배가스와 슬러리상 흡수제와의 접촉율이 낮아 탈황효율이 60%에서 70% 정도 범위로 낮고, 반응시간을 10초 이상 길게 유지하여 탈황효율을 상승시키기 위해서는 장치의 높이가 높아야 한다는 단점과, 반건식 배연탈황장치에 유입하는 배가스의 유입온도가 160℃ 이상 높아지면 슬러리상 흡수제에 함유된 수분의 건조가 신속히 일어나 기-액반응이 일어나는 시간이 짧아져서 탈황효율이 낮아지고, 배가스의 유입온도를 낮게 유지하면 배가스 중에 함유된 수증기가 응축하여 장치의 내벽면에 응축하게 되어 반응장치 내벽면에 고착 반응 고형물의 고착량이 증가할 뿐 만 아니라 장치의 부식을 초래하는 단점과, 반건식 탈황장치의 내벽면에 고착 반응 고형물이 증가하면 장치의 내부 직경이 감소되어 탈황효율은 더욱더 저하되어 장치의 운전을 중단한 후 반응장치 내 벽면 고착 반응 고형물 제거작업을 주기적으로 실시해야 한다는 단점이 있다.

또한 상기한 건식 또는 반건식 탈황장치 중 유동층 반응기를 사용시 유동층 반응기의 하부에 형성된 원추형 유동화부 입구에 설치한 격자망과 층물질로 인해 배가스에 밀도가 높은 먼지가 많이 포함되어 있을 경우 유입부쪽의 차압이 높아 유체 이동을 방해 하고 유동화부에서의 체류시간이 짧아 탈황 효율이 크지 않다는 것과,

또한 분말 흡수제를 재활용하기 위해 유동화부의 상부와 분말 흡수제 재순환 싸이크론의 상부간이 가까워 유출부 쪽 차압이 높아 유체 이동을 방해 한다는 단점이 있다.

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상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 황산화물(SOx)이 포함된 배가스 중의 밀도가 큰 먼지의 제거, 배가스의 반응기내 유입속도 개선 및 재순환 분말 흡수제의 공급방식을 새롭게 구성함으로써 반응기의 전후단에서의 차압을 낮추어 배가스 중에 포함된 황산화물(SOx)과 반응기 내로 주입된 탈황용 분말 흡수제와의 접촉 반응율을 높임과 동시에 반응기 내부에서 황산화물(SOx)과 분말 흡수제를 밀도차에 따라 다단 회수하여 다단 반응시킴으로써 탈황율을 높인 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기 및 이를 이용한 다단 탈황 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은, 배가스 중 밀도가 큰 먼지를 침강시켜 제거하는 중력식 침강박스와;

중력식 침강박스 상부에 장치되어 배가스의 유속을 증가시키는 벤츄리부와;

벤츄리부 상부와 결합되어 탈황용 분말 흡수제와 유동하면서 황산화물을 제거하는 원추형 유동화부와, 원추형 유동화부에서 상부방향으로 분사된 물, 배가스 및 분말 흡수제가 순환 유동하면서 황산화물을 제거하는 원통형 유동화부와, 원통형 유동화부의 상부 일측면을 관통하여 배가스 유출구 역할과 함께 배가스 중에 포함된 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 큰 입자를 1차로 침강시켜 회수하는 흡수제 재순환 싸이크론으로 이루어진 반응기 본체와;

분말 흡수제 저장호퍼에 저장된 탈황용 분말 흡수제를 압축공기와 함께 상기 원추형 유동화부 내부로 공급하는 분말 흡수제 공급장치와;

상기 유동화부에서 배출된 배가스 중 미 반응된 탈황용 분말 흡수제를 밀도차에 따라 흡수제 재순환 싸이크론 및 여과집진기에 의해 다단 포집 공급된 미 반응 탈황용 분말 흡수제를 압축공기와 함께 원추형 유동화부 내부로 재공급하는 재순환 분말 흡수제 공급장치와;

상기 원추형 유동화부 내부에 설치된 노즐을 통해 상부 유동화부 방향으로 압축공기와 물을 상향 분사하는 물분사 공급장치와;

상기 흡수제 재순환 싸이크론에서 배출된 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 작은 입자를 포함한 배가스를 배출덕트를 통해 공급받아 2차로 침강시켜 재순환 분말흡수제 저장호퍼로 공급하고, 내부 상부에는 백필터가 설치된 여과집진기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기를 제공함으로써 달성된다.

바람직한 실시예로, 상기 중력식 침강박스는 박스 본체를 기준으로 전단에 설치된 배가스 유입부와 후단 상부에 설치된 배가스 유출부가 절곡되게 구성하되,

상기 배가스의 운동량을 조절하여 배가스 중 밀도가 큰 먼지를 제거하기 위해 박스본체 내부에는 유입된 배가스가 하향 후 상부 유출부로 배출되도록 제 1 배플이 설치되고,

상기 배가스의 속도를 조절하여 배가스 중 밀도가 큰 먼지를 제거하기 위해 유입부는 입구 구멍이 박스본체 쪽으로 갈수로 넓어지고, 유출부는 박스본체에서 멀어질수록 입구 구멍이 좁아지게 형성되고,

상기 박스본체 하부에는 포집된 먼지 입자를 저장하는 하부 호퍼 및 외부 배출을 위한 로터리밸브가 설치되어 구성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 벤츄리부는 양단에 플렌지가 형성된 원통 케이스의 내부에 하나 이상의 단위 벤츄리관이 상하측의 원판형 지지체에 지지되어 설치할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 단위 벤츄리관은 하단 입구 직경을 상단 출구 직경의 최저 1/3에서 최고 1/2 범위로 구성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 원추형 유동화부는 하부 입구 직경을 원통형 유동화부 직경의 1/3.0 ~ 1/2.5 크기로 형성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 원추형 유동화부는 하부 입구 직경에서 상부의 유동화부와 접하는 부분까지의 원추형 경사각을 60 ~ 70°로 형성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 반응기 본체의 높이는 유동화부 직경의 5.4 ~ 8.8 크기로 형성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 분말 흡수제 공급장치는 원통형 유동화부에 관통 설치된 노즐과, 이 노즐에 분말흡수제 및 압축공기를 공급하는 스크류피더 관과, 스크류피더관에 분말 흡수제를 공급하는 분말흡수제 저장호퍼를 포함하여 구성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 재순환 분말 흡수제 공급장치는 원통형 유동화부에 관통 설치된 노즐과, 이 노즐에 여과집진기를 통해 회수된 미반응 분말흡수제 및 압축공기를 공급하는 제 1 스크류피더 관과, 제 1 스크류피더관에 재순환 분말 흡수제를 공급하는 재순환 분말흡수제 저장호퍼와, 재순환 분말흡수제 저장호퍼에 여과집진기의 하부 호퍼에 포집되어 저장된 재순환 분말흡수제를 공급하는 제 2 스크류피더 관을 포함하여 구성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 재순환 분말 흡수제의 양은 분말 흡수제 공급장치의 배출량으로 조절할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 물분사 공급장치는 원추형 유동화부 내부에 설치되어 상부방향으로 물과 공기를 분사하도록 각각의 유로가 형성된 노즐과, 이 노즐에 물을 공급하는 물 공급용 내부관 및 이 내부관 외부를 감싸면서 압축공기를 공급하는 외부관으로 이루어진 이중공급관;을 포함하여 구성할 수 있다.

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바람직한 실시예로, 상기 분말흡수제는 Ca(OH)2를 사용할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 흡수제 재순환 싸이크론은 내부 상부쪽에 배가스의 유로를 하향시킨 후 상향토록 하는 제 2 배플이 설치되고, 하부에는 포집된 재순환 분말흡수제 저장호퍼로 공급하는 흡수제 회수관이 연통되게 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시 양태로, 상기 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기를 구비하여, 중력식 침강박스를 이용 황산화물을 함유한 고온 배가스 중에 포함된 밀도가 큰 먼지 입자를 침강시켜 제거하는 단계와;

이후 벤츄리부를 통해 배가스의 유속을 증가시키면 차압을 작게하여 원추형 유동화부로 공급하여 분말 흡수제와 황산화물을 함유한 고온 배가스가 서로 혼합되면서 유동화되어 접촉 반응률 증가에 의해 황산화물을 1차로 제거하는 단계와;

이후 원추형 유동화부에서 상부 유동화부 방향으로 상향 분사된 물 액적에 의해 배가스 중의 황산화물을 2차로 제거하는 단계와;

이후 유동화부의 온도 조절에 의해 배가스 온도를 조절하여 배가스와 분말 흡수제를 순환시키면서 황산화물을 3차로 제거하는 단계; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기를 이용한 다단 탈황 방법을 제공함으로써 달성된다.

바람직한 실시예로, 상기 황산화물을 2차로 제거하는 단계는 유동화부에서 배출된 배가스 중에 포함된 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 큰 입자는 1차로 흡수제 재순환 싸이크론에서 포집하고, 흡수제 중 밀도가 작은 입자는 2차로 여과집진기 하부 호퍼에서 포집토록 하여 유동화부 상부와 연통된 흡수제 재순환 싸이크론의 입구에서의 차압을 작게한 상태에서 포집된 분말흡수제를 재순환시켜 황산화물을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 흡수제 재순환 싸이크론은 제 2 배플을 설치하여 배관을 굴곡지고, 길게 하여 배가스의 체류시간을 늘려 밀도가 큰 미반응 분말 흡수제는 자중에 의해 하부로 배출하고, 밀도가 작은 미반응 분말 흡수제는 상승시켜 배출시키는 단계로 이루어질 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 유동화부의 온도 조절은 200℃ ~ 400℃ 범위로 유지할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 건식 분류층 반응기는 종래의 습식 배연탈황 장치처럼 액상 슬러리 제조장치, 석고상 슬러리 분리 장치, 폐수처리 장치 및 배연 배출 방지용 열교환기 등이 필요 없다는 장점과,

또한 반응 흡수제와 물 분사로 인한 건식 분류층 반응기의 내벽면에 반응 흡수제가 고착되는 것을 원천적으로 방지하기 위해 원추형 유동화부 입구 직경에서 상부방향으로 유동화부와 접하는 부분까지를 경사각이 60 ~ 70°내외가 되도록 호퍼 형상으로 구성하고, 상부 유동화부와 원추형 유동화부간의 경계에 벤츄리부를 설치하여 분말 흡수제가 유입된 배가스의 강한 상승력에 의해 격렬한 유동화 반응을 일어나도록 하여 유동화에 의해 반응 흡수제의 장치 내벽면 부착을 원천 차단하였고, 이로인해 고착 반응물의 주기적인 제거 작업이 필요 없다는 장점과;

또한 분류층 반응기 내부에 본 출원인의 선등록건인 대한민국 등록특허 등록번호 10-1015154호와 같은 층물질 및 이를 지지하는 층물질 지지체를 생략하여 구성함으로써 층물질로 인한 반응기 내외부간의 높은 차압과 짧은 체류시간을 해결하였다는 장점과,

또한 분말 흡수제의 유동화와 건식 분류층 반응기 내부의 순환 및 재순환으로 흡수제의 반응이 극대화 되어 탈황 효율이 월등히 높게 유지된다는 장점과;

또한 분류층 반응기의 유동화부로 유입된 배가스의 온도를 200℃ ~ 400℃ 범위로 유지하여 수분 응축에 의한 건식 분류층 반응기의 부식을 원천 차단하였다는 장점과,

또한 본 발명의 황산화물 제거는 배가스가 분류층 반응기의 초입부에 구성한 중력식 침강박스(settling box)를 지나가면서 유로의 확대 및 축소 그리고 유로 흐름을 단속하는 제 1 배플에 의해 배가스 중에 포함된 밀도가 큰 먼지 입자가 하부로 침강케 한 다음, 먼지가 제거된 배가스를 다시 벤츄리부를 통해 건식 분류층 반응기의 하부에 설치된 원추형 유동화부로 공급함으로써 배가스 유동화의 강한 상승력으로 분말 흡수제와 서로 혼합하면서 유동화되어 분말흡수제와 배가스 중에 함유된 황산화물과 접촉하여 황산화물을 1차 제거하고, 상부방향으로 분사된 물 액적에 의해 배가스 중에 제거되지 않은 황산화물을 2차 제거하고, 배가스 온도를 조절하면서 배가스와 흡수제가 건식 분류층 반응기의 유동화부에서 순환되도록 하여 미제거된 황산화물을 3차 제거함으로써 거의 100 % 가까이 제거된다는 장점과,

또한 본 발명 분류층 반응기에서 배출된 배가스 중에 포함된 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 큰 입자는 1차로 제 2 배플이 형성된 흡수제 재순환 싸이크론에서 하향 침강시켜 포집하고, 흡수제 중 밀도가 작은 입자는 2차로 배가스의 배출 유로 중에 설치된 여과집진기 하부 호퍼에서 포집후 건식 분류층 반응기의 하부 반응부인 원추형 유동화부로 재순환시켜 황산화물 제거에 사용토록 함으로써 경제적으로 분말 흡수제의 사용율을 거의 100% 가까이 끌어 올릴 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기를 보인 단면 예시도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 중력 침강박스(Settling Box)의 구조를 보인 단면 예시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 벤츄리부 구조를 보인 예시도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 벤츄리부 구조에서 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)의 유체 흐름을 나타낸 예시도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 분말 흡수제 공급 장치를 보인 예시도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 재순환 분말 흡수제 공급 장치를 보인 예시도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 물 분사 장치를 보인 예시도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기를 보인 단면 예시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 중력 침강박스(Settling Box)의 구조를 보인 단면 예시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 벤츄리부 구조를 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 벤츄리부 구조에서 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)의 유체 흐름을 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 분말 흡수제 공급 장치를 보인 예시도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 재순환 분말 흡수제 공급 장치를 보인 예시도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 물 분사 장치를 보인 예시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은 크게 유입되는 배가스 중 밀도가 큰 먼지를 침강 시켜 제거하는 중력식 침강박스(1)와;

중력식 침강박스 상부에 장치되어 배가스의 유속을 증가시키는 벤츄리부(2)와;

벤츄리부 상부와 결합되어 탈황용 분말 흡수제와 유동하면서 황산화물을 제거하는 원추형 유동화부(31)와, 원추형 유동화부에서 상부방향으로 분사된 물, 배가스 및 분말 흡수제가 순환 유동하면서 황산화물을 제거하는 원통형 유동화부(32)와, 원통형 유동화부(32)의 상부 일측면을 관통 형성되어 배가스 유출구 역할과 함께 배가스 중에 포함된 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 큰 입자를 1차로 침강시켜 회수하는 흡수제 재순환 싸이크론(33)으로 이루어진 반응기 본체(3)와;

분말 흡수제 저장호퍼(43)에 저장된 탈황용 분말 흡수제를 압축공기와 함께 노즐을 통해 상기 원추형유동화부 내부로 공급하는 분말 흡수제 공급장치(4)와;

상기 유동화부에서 배출된 배가스 중 미 반응된 탈황용 분말 흡수제 중 밀도가 큰 입자를 1차로 포집하는 흡수제 재순환 싸이크론(33) 및 밀도가 작은 입자를 2차로 포집하는 여과집진기(7)로부터 다단 포집된 미 반응된 탈황용 분말 흡수제를 공급받아 압축공기와 함께 노즐을 통해 원추형 유동화부 내부로 재공급하는 재순환 분말 흡수제 공급장치(5)와;

상기 원추형 유동화부(31) 내부에 설치된 노즐(61)을 통해 상부 유동화부(32) 방향으로 압축공기와 물을 상향 분사하는 물분사 공급장치(6)와;

상기 흡수제 재순환 싸이크론(33)에서 배출된 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 작은 입자를 포함한 배가스를 배출덕트(34)를 통해 공급받아 2차로 침강시켜 재순환 분말흡수제 저장호퍼(53)로 공급하고, 내부 상부에는 백필터(71)가 설치된 여과집진기(7);를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기는 황산화물을 함유한 연소 배가스가 중력식 침강박스(Settling Box, 1)로 유입된 후 벤츄리부(2)를 통과하면서 격렬한 유동화가 이루어지게 된다.

이때 분말 흡수제 공급장치(4)를 통해 분말 흡수제 저장호퍼(43)에서 공급된 분말 흡수제가 압축공기에 의해 반응기 본체(3)의 하부를 이루는 원추형 유동화부(31)로 공급되어 유동화되면서 황산화물을 제거토록 반응된 후 상승하여 반응기 본체(3)의 상부를 이루는 원통형 유동화부(32)로 유입되게 된다. 즉, 벤츄리부에 의해 배가스는 강한 상승력으로 분말 흡수제와 서로 혼합하면서 유동화되어 분말흡수제와 배가스 중에 함유된 황산화물과의 접촉 반응율을 증가시키면서 제거하게 된다.

이후 원통형 유동화부(32)에서는 유입된 배가스와 함께 원추형 유동화부(31)에 설치된 물분사 공급장치(6)의 노즐(61)을 통해 유동화부(32)가 위치한 상부 방향으로 물을 분사시켜 함께 유동화시키고, 이후 상승한 분말 흡수제가 유동화부(32)를 순환하면서 체류시간이 길어져 연소배가스 중 포함된 황산화물의 제거 반응을 촉진시키게 된다.

이후 유동화부(32)의 상부 일측면을 관통 형성된 흡수제 재순환 싸이크론(33)을 통과하는 미반응 분말 흡수제를 포함한 배가스 중 밀도가 큰 입자는 제 2 배플(36)에 의해 배가스의 유로를 하향시킨 후 상향토록 하여 밀도가 큰 미반응 분말 흡수제는 자중에 의해 흡수제 재순환 싸이크론(33)의 하부로 1차 포집되어 흡수제 회수관(35)을 통해 재순환 분말흡수제 저장호퍼(53)로 공급되어 재순환하게 된다.

상기 제 2 배플(36)은 결과적으로 배가스의 배출 유로인 배출덕트(34)를 굴곡지게 하여 배가스의 체류시간을 길게 만들어 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 큰 입자의 침강을 증진시키게 되어 밀도가 큰 입자는 흡수제 회수관(35)을 통해 재순환 분말흡수제 저장호퍼(53)로 공급하고, 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 작은 입자는 배출덕트(34)를 통해 여과집진기(7)로 공급되는 것을 방지하게 된다. 이 때문에 여과집진기의 백필터(71)의 부하를 방지하는 역할도 하게 된다.

이후 흡수제 재순환 싸이크론(33)을 지나면서 밀도가 큰 미반응 분말 흡수제가 제거된 밀도가 작은 미반응 분말흡수제가 포함된 배가스는 배출덕트(34)를 통해 여과집진기(7)의 하부로 공급되게 된다.

여과집진기(7)의 하부로 공급된 황산화물이 제거된 배가스는 재차 배가스 중에 포함된 밀도가 작은 미반응 분말흡수제 및 먼지를 포함한 이물질이 상승하면서 복수개의 백필터(71) 표면에 부착되고, 이물질이 제거된 배가스는 백필터의 내부를 통해 상승 후 여과집진기 배출덕트(72)를 통해 후단 공정 또는 대기로 배출되게 된다. 이때 상승하는 배가스 중에 포함된 밀도가 작은 미반응 분말 흡수제는 2차로 중력에 의해 하강하여 여과집진기의 하부 호퍼(73)로 낙하하여 쌓이게 되고, 이를 재순환 분말 흡수제 공급장치(5)가 다시 원추형 유동화부(31)로 재순환시켜 사용하도록 구성된다.

이하 구체적으로 본 발명의 각 구성요소를 설명한다.

상기 중력식 침강박스(Settling Box, 1)는 도시된 바와 같이 먼지 등이 포함된 배가스의 속도를 갑자기 느리게 하면 미세한 입자들이 중력에 의해 바닥으로 떨어지게 하는 중력집진장치와 운동량 분리기를 유기적으로 결합하여 개량한 장치이다. 그 형태를 보면 유입부(11)와 유출부(12)의 방향이 수평방향에서 수직방향으로 절곡되어 배가스 유로를 전환시키게 구성되되, 수평방향에서 수직방향으로 절곡될 때 경계지점에 제 1 배플(13)이 형성되어 배가스가 하부 호퍼(14)쪽으로 이동하면서 운동량이 저하되어 밀도가 큰 먼지 등의 입자가 하부 호퍼(14) 떨어지도록 하였다.

또한 유입부(11)는 좁은 입구 구멍이 점차 경사지게 넓어져 출구쪽은 박스 본체(15)의 구멍 크기와 같게 되고, 유출부(12)는 처음에는 박스 본체의 구멍 크기에 해당하는 넓다가 점차 경사지게 좁아져 벤츄리부의 입구 구멍 크기에 맞도록 형성하였다. 이로 인해 배가스의 속도가 유입부에서 박스본체로 유입되면서 느려지게 되어 중력에 의해 하부 호퍼(14) 떨어지도록 하였다. 한편, 박스 본체를 지난 후 유출부쪽에서는 좁아지게 형상된 구조 때문에 벤츄리부로 공급시 속도가 다시 증가하게 된다.

상기 박스본체(15)의 하부에서 침강한 고밀도 먼지 등의 입자들을 포집하는 호퍼(14)의 하단부에는 로터리밸브(16)가 설치되어 포집된 입자를 개방시켜 외부로 배출할 수 있도록 구성하였다.

상기 원추형 유동화부의 하부에 설치된 벤츄리부(2)는 상부 원추형 유동화부와 하부 중력식 침강박스와 접하여 결합되도록 양단에 플렌지가 형성된 원통 케이스(21)의 내부에 단위 벤츄리관(22)이 설치되어 구성된다. 또한 단위 벤츄리관과 원통 케이스 사이의 공간부로 배가스 누출이 없도록 함과 동시에 단위 벤츄리관을 원통케이스에 지지시켜 일체와 하기 위해 원통 케이스의 상단부 및 하단부에는 단위 벤츄리관의 입구 및 출구에 맞게 천공된 홀을 가지는 원판형 지지체(23)가 각각 설치된다. 일체화 방법은 여러 가지 방식이 있을 수 있으나 바람직한 실시예로 끼워맞춤 방식으로 구성하였다. 이러한 결합 방식에 따른 배가스 누출은 거의 발생하지 않는다. 또한 교체가 필요할 경유에는 벤츄리부(2) 전체를 측방향으로 빼내 새로운 것으로 교체하거나 수리하면 된다.

단위 벤츄리관은 하단 입구 직경을 상단 출구 직경의 최저 1/3에서 최고 1/2 범위로 구성한다. 또한 원추형 유동화부 입구의 크기에 따라 여러개의 단위 벤츄리관을 배열하여 설치할 수 있다. 이와 같은 벤츄리부를 구성함으로써 배가스가 단위 벤츄리관을 지나면서 빠른 유속에 의해 상부 원추형 유동화부로 확산되면서 공급되는 분말 흡수제와 격렬하야 유동화하면서 혼합되어 황산화물을 제거하게 된다.

상기와 같은 구조를 가지는 벤츄리부를 통과하는 배가스의 흐름에 의한 원추형 유동화부 내지 유동화부의 유동화 모습을 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)적으로 표현하면 도 4와 같다. 도 4는 한 실시예에 따라 원추형 원사각을 70°로 했을 때의 CFD로 실험인데, 분류층 반응기 차압이 적게 걸리면서, 격렬하게 유동화되고 체류시간이 길어지는 효과를 나타낸다.

상기 원추형 유동화부(31)는 하부 입구 직경을 상부에 위치한 원통형 유동화부(32) 직경의 최저 1/3.0에서 최고 1/2.5 범위 크기로 형성하며, 원추형 유동화부 입구 직경에서 상부방향으로 유동화부와 접하는 부분까지의 원추형 경사각이 60 ~ 70°를 이루게 구성하였다. 이와 같은 직경비율과 경사각을 가질 때 연소배가스와 분말 흡수제간의 혼합과 유동화 효과가 가장 컸다(도 4 참조).

상기 하부 원추형 유동화부(31)와 유동화부(32) 및 흡수제 재순환 싸이크론(33)로 이루어진 반응기 본체(3)의 높이는 분말 흡수제 저장호퍼(43)에서 공급된 분말 흡수제가 압축공기에 의해 하부 원추형 유동화부로 공급되어 격렬한 유동화 반응 후 상승시 유동화부(32) 내부에서 충분히 순환이 이루어지도록 유동화부 직경의 최저 5.4에서 최고 8.8 범위의 비로 이루어지게 구성하였다. 이와 같은 비례일 때 유동화 내지 순환 유동이 잘 일어나게 된다.

상기 원추형 유동화부(31)에는 분말 흡수제 공급장치(4)의 노즐(41), 재순환 분말 흡수제 공급장치(5)의 노즐(51) 및 물분사 공급장치(6)의 노즐(61)이 관통 설치되어 분말 흡수제 공급장치(4)의 노즐(41), 재순환 분말 흡수제 공급장치(5)의 노즐(51)을 통해서는 분말흡수제가 하부 방향으로 분사되고, 물은 상부방향 즉, 유동화 방향으로 분사되게 구성된다.

상기 분말 흡수제 공급장치(4)는 원통형 유동화부(31)에 관통 설치된 노즐(41)과, 이 노즐에 분말흡수제 및 압축공기를 공급하도록 원통관 안에 스크류피더가 설치된 스크류피더 관(42)과, 스크류피더관의 일지점에 형성된 홀을 통해 저장된 분말 흡수제를 공급하는 분말흡수제 저장호퍼(43)와 스크류피더의 일측단에 축결합되어 회전력을 제공하는 모터(44)와, 스크류피더관의 일측단에서 원통관 내부로 압축공기를 공급하는 컴퓨레셔 또는 압축공기 저장탱크로부터 밸브 개폐에 의해 압축공기를 공급하는 압축공기 공급수단(45)으로 구성된다.

상기 재순환 분말 흡수제 공급장치(5)는 원통형 유동화부(31)에 관통 설치된 노즐(51)과, 이 노즐에 여과집진기(7)를 통해 회수된 미반응 분말흡수제 및 압축공기를 공급하도록 원통관 안에 스크류피더가 설치된 제 1 스크류피더 관(52)과, 제 1 스크류피더관의 일지점에 형성된 홀을 통해 저장된 재순환된 분말 흡수제를 공급하는 재순환 분말흡수제 저장호퍼(53)와, 제 1 스크류피더관의 일측단에 축결합되어 회전력을 제공하는 모터(54)와, 제 1 스크류피더관의 일측단에서 원통관 내부로 압축공기를 공급하는 컴퓨레셔 또는 압축공기 저장탱크로부터 밸브 개폐에 의해 압축공기를 공급하는 압축공기 공급수단(55)와, 재순환 분말흡수제 저장호퍼(53)에 여과집진기(7)의 하부 호퍼(73)에 포집되어 저장된 재순환 분말흡수제를 공급하도록 원통관 안에 스크류피더가 설치된 제 2 스크류피더 관(56)과, 제 2 스크류피더관의 일측단에 축결합되어 회전력을 제공하는 모터(57)로 구성된다.

이때 재순환한 분말 흡수제의 양은 상기 분말 흡수제 공급장치의 배출량으로 조절하면 된다.

상기 여과집진기(7)는 상기 유동화부(32)의 상단부에 설치된 흡수제 재순환 싸이크론(33) 및 이와 연결된 배출덕트(34)가 여과집진기의 하부 호퍼 상부쪽과 연결되어 배가스가 하부에서 상부쪽으로 배출되도록 구성된다. 이러한 배가스 유로 때문에 재차 배가스 중에 포함된 먼지를 포함한 이물질이 상승하면서 복수개의 백필터(71) 표면에 부착되고, 이물질이 제거된 배가스는 백필터의 내부를 통해 상승 후 여과집진기 배출덕트(72)를 통해 후단 공정 또는 대기로 배출되게 된다. 이때 상승하는 배가스 중에 포함된 미반응 분말 흡수제는 중력에 의해 하강하여 여과집진기의 하부 호퍼(73)로 낙하하여 쌓이게 되고, 이를 재순환 분말 흡수제 공급장치(5)가 다시 원추형 유동화부(31)로 재순환시키게 된다.

상기 물분사 공급장치(6)는 원추형 유동화부(31) 내부에 설치되어 상부방향으로 물과 공기를 분사하도록 각각의 유로가 형성된 노즐(61)과, 이 노즐에 물을 공급하는 물 공급용 내부관(621) 및 이 내부관 외부를 감싸면서 압축공기를 공급하는 외부관(622)으로 이루어지고 일측단이 상부방향으로 절곡된 이중공급관(62)과, 내부관으로 물을 공급하는 펌프 등의 물공급 수단(63)과, 외부관으로 압축공기를 공급하도록 컴퓨레셔 또는 압축공기 저장탱크로부터 밸브 개폐에 의해 압축공기를 공급하는 압축공기 공급수단(64)으로 구성된다.

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또한 압축공기와 물을 분사하는 물분사 공급장치(6)의 노즐(61)의 위치는 상기 분말 흡수제 공급장치(4)의 노즐(41) 및 재순환 분말 흡수제 공급장치(5)의 노즐(51)의 위치보다 상부에 위치하게 구성한다.

상기 물분사 노즐(61)의 분사 방향을 상부방향으로 분사되도록 한 이유는 하부에 위치한 분말 흡수제 공급장치(4)의 노즐(41) 및 재순환 분말 흡수제 공급장치(5)의 노즐(51)에 물이 직접 분사되어 엉기지 않도록 함과 동시에 상부방향으로 유동화가 극대화 되도록 한다.

상기 본 발명에 사용되는 알칼리성 분말 흡수제로는 Ca(OH)2를 사용한다. Ca(OH)2를 사용한 일례를 보면 황산화물인 SO2 ,SO3는 다음의 반응식과 같이 Ca(OH)2와 반응하여 CaSO3, CaSO4와 같은 칼슘염이 반응물로 생성되면서 제거된다.

Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3 + H2O

Ca(OH)2 + SO3 → CaSO4 + H2O

한편, 상기에서는 배가스 중에 포함된 황산화물 제거만을 위한 고온용 Ca(OH)2 알칼리성 분말 흡수제를 예시하였으나, 화석연료 연소 배가스 또는 폐기물 소각 배가스 중에 함유된 기타 산성가스를 제거할 수 있고 또한 알칼리성 분말 흡수제로 NaOH, KOH, Na2CO3 중에서 선택된 하나를 사용하여 유리 용해로에서 배출되는 붕소화합물을 제거할 수 있음은 물론이다.

즉, 산성가스인 HCl, HF는 다음의 반응식과 같이 Ca(OH)2와 반응하여 CaCl2와 CaF와 같은 칼슘염이 반응물로 생성되며 제거된다.

Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O

Ca(OH)2 + 2HF → CaF2 + 2H2O

또한 분말 흡수제를 유리용해로에서 배출되는 붕소화합물(B2O3)을 제거하기 위해 NaOH를 사용한 일례를 보면 붕소화합물은 다음과 같이 NaOH와 분사한 물과 반응하여 온도에 안정적이며 입자상 물질인 NaBO2로 생성되어 제거된다.

B2O3 + 3H2O ↔ B(OH)4 - + H+

HBO2 + 2H2O ↔ B(OH)4 - + H+

H3BO3 + H2O ↔ B(OH)4 - + H+

Na+ + OH- + H3BO3 ↔ Na+ + B(OH)4 -

NaB(OH)4 ⇒ NaBO2 + 2H2O

상기와 같은 본 발명의 분류층 반응기에 의한 배가스 중 황산화물을 제거하는 방법은 다음과 같이 다단계 황산화물 제거 단계를 가진다.

먼저 상기 중력식 침강박스(settling box)를 배가스 유입부에 설치하여 황산화물을 함유한 고온 배가스 중에 포함된 밀도가 큰 먼지 입자를 침강시켜 제거하는 단계와;

이후 밀도가 큰 먼지 입자가 제거된 배가스를 벤츄리부를 통해 유속을 증가시키면서 차압을 작게하여 원추형 유동화부로 공급하여 분말 흡수제와 황산화물을 함유한 고온 배가스가 서로 혼합되면서 유동화되어 접촉 반응률 증가에 의해 황산화물을 1차로 제거하는 단계와;

이후 원추형 유동화부에서 상부 유동화부 방향으로 상향 분사된 물 액적에 의해 배가스 중의 황산화물을 2차로 제거하는 단계와;

이후 유동화부의 온도 조절에 의해 배가스 온도를 조절하여 배가스와 분말 흡수제를 순환시키면서 황산화물을 3차로 제거하는 단계; 포함하여 구성된다.

상기 황산화물을 2차로 제거하는 단계는 유동화부에서 배출된 배가스 중에 포함된 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 큰 입자는 1차로 흡수제 재순환 싸이크론에서 포집하고, 흡수제 중 밀도가 작은 입자는 2차로 여과집진기 하부 호퍼에서 포집토록 하여 유동화부 상부와 연통된 흡수제 재순환 싸이크론의 입구에서의 차압을 작게한 상태에서 포집된 분말흡수제를 재순환시켜 황산화물을 제거하는 단계를 포함한다.

상기에서 유동화부의 온도 조절은 200℃ ~ 400℃ 범위로 유지하여 수분 응축을 방지하면서 순환시킨다. 바람직하게는 Ca(OH)2의 온도가 350℃ 일 때 최대의 효율을 나타내었다. 이는 설정 구간 정도로 온도가 높아야 다음 백필터나 SCR부분에서 NOx제거도 손쉽게 이루어 지게 된다.

수분이 응축되면 순환이 잘 일어나지 않을 뿐만 아니라 분류층 반응기가 부식되는 단점을 가진다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 중력식 침강박스 (2) : 벤츄리부
(3) : 반응기 본체 (4) : 분말 흡수제 공급장치
(5) : 재순환 분말 흡수제 공급장치 (6) : 물분사 공급장치
(7) : 여과집진기 (11) : 유입부
(12) : 유출부 (13) : 제 1 배플
(14) : 하부 호퍼 (15) : 박스 본체
(16) : 로터리밸브 (21) : 원통 케이스
(22) : 단위 벤츄리관 (23) : 원판형 지지체
(31) : 원추형 유동화부 (32) : 유동화부
(33) : 흡수제 재순환 싸이클론 (34) : 배출덕트
(35) : 흡수제 회수관 (36) : 제 2 배플
(41) : 노즐 (42) : 스크류피더 관
(43) : 분말흡수제 저장호퍼 (44) : 모터
(45) : 압축공기 공급수단 (51) : 노즐
(52) : 제 1 스크류피더 관 (53) : 재순환 분말흡수제 저장호퍼
(54) : 모터 (55) : 압축공기 공급수단
(56) : 제 2 스크류피더 관 (57) : 모터
(61) : 노즐 (62) : 이중공급관
(63) : 물공급 수단 (64) : 압축공기 공급수단
(71) : 백필터 (72) : 여과집진기 배출덕트
(73) : 하부 호퍼 (621) : 내부관
(622) : 외부관

Claims (18)

  1. 배가스 중 밀도가 큰 먼지를 침강시켜 제거하는 중력식 침강박스와;
    중력식 침강박스 상부에 장치되어 배가스의 유속을 증가시키는 벤츄리부와;
    벤츄리부 상부와 결합되어 탈황용 분말 흡수제와 유동하면서 황산화물을 제거하는 원추형 유동화부와, 원추형 유동화부에서 상부방향으로 분사된 물, 배가스 및 분말 흡수제가 순환 유동하면서 황산화물을 제거하는 원통형 유동화부와, 원통형 유동화부의 상부 일측면을 관통하여 배가스 유출구 역할과 함께 배가스 중에 포함된 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 큰 입자를 1차로 침강시켜 회수하는 흡수제 재순환 싸이크론으로 이루어진 반응기 본체와;
    분말 흡수제 저장호퍼에 저장된 탈황용 분말 흡수제를 압축공기와 함께 상기 원추형 유동화부 내부로 공급하는 분말 흡수제 공급장치와;
    상기 유동화부에서 배출된 배가스 중 미 반응된 탈황용 분말 흡수제를 밀도차에 따라 흡수제 재순환 싸이크론 및 여과집진기에 의해 다단 포집 공급된 미 반응 탈황용 분말 흡수제를 압축공기와 함께 원추형 유동화부 내부로 재공급하는 재순환 분말 흡수제 공급장치와;
    상기 원추형 유동화부 내부에 설치된 노즐을 통해 상부 유동화부 방향으로 압축공기와 물을 상향 분사하는 물분사 공급장치와;
    상기 흡수제 재순환 싸이크론에서 배출된 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 작은 입자를 포함한 배가스를 배출덕트를 통해 공급받아 2차로 침강시켜 재순환 분말흡수제 저장호퍼로 공급하고, 내부 상부에는 백필터가 설치된 여과집진기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중력식 침강박스는 박스 본체를 기준으로 전단에 설치된 배가스 유입부와 후단 상부에 설치된 배가스 유출부가 절곡되게 구성하되,
    상기 배가스의 운동량을 조절하여 배가스 중 밀도가 큰 먼지를 제거하기 위해 박스본체 내부에는 유입된 배가스가 하향 후 상부 유출부로 배출되도록 제 1 배플이 설치되고,
    상기 배가스의 속도를 조절하여 배가스 중 밀도가 큰 먼지를 제거하기 위해 유입부는 입구 구멍이 박스본체 쪽으로 갈수로 넓어지고, 유출부는 박스본체에서 멀어질수록 입구 구멍이 좁아지게 형성되고,
    상기 박스본체 하부에는 포집된 먼지 입자를 저장하는 하부 호퍼 및 외부 배출을 위한 로터리밸브가 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 벤츄리부는 양단에 플렌지가 형성된 원통 케이스의 내부에 하나 이상의 단위 벤츄리관이 상하측의 원판형 지지체에 지지되어 설치된 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 단위 벤츄리관은 하단 입구 직경을 상단 출구 직경의 최저 1/3에서 최고 1/2 범위로 구성한 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 원추형 유동화부는 하부 입구 직경을 원통형 유동화부 직경의 1/3.0 ~ 1/2.5 크기로 형성한 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 원추형 유동화부는 하부 입구 직경에서 상부의 유동화부와 접하는 부분까지의 원추형 경사각을 60 ~ 70°로 형성한 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응기 본체의 높이는 유동화부 직경의 5.4 ~ 8.8 크기로 형성한 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 분말 흡수제 공급장치는 원통형 유동화부에 관통 설치된 노즐과, 이 노즐에 분말흡수제 및 압축공기를 공급하는 스크류피더 관과, 스크류피더관에 분말 흡수제를 공급하는 분말흡수제 저장호퍼를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 재순환 분말 흡수제 공급장치는 원통형 유동화부에 관통 설치된 노즐과, 이 노즐에 여과집진기를 통해 회수된 미반응 분말흡수제 및 압축공기를 공급하는 제 1 스크류피더 관과, 제 1 스크류피더관에 재순환 분말 흡수제를 공급하는 재순환 분말흡수제 저장호퍼와, 재순환 분말흡수제 저장호퍼에 여과집진기의 하부 호퍼에 포집되어 저장된 재순환 분말흡수제를 공급하는 제 2 스크류피더 관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 재순환 분말 흡수제의 양은 분말 흡수제 공급장치의 배출량으로 조절하는 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 물분사 공급장치는 원추형 유동화부 내부에 설치되어 상부방향으로 물과 공기를 분사하도록 각각의 유로가 형성된 노즐과, 이 노즐에 물을 공급하는 물 공급용 내부관 및 이 내부관 외부를 감싸면서 압축공기를 공급하는 외부관으로 이루어진 이중공급관;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  12. 삭제
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 분말흡수제는 Ca(OH)2를 사용하는 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수제 재순환 싸이크론은 내부 상부쪽에 배가스의 유로를 하향시킨 후 상향토록 하는 제 2 배플이 설치되고, 하부에는 포집된 재순환 분말흡수제 저장호퍼로 공급하는 흡수제 회수관이 연통되게 구성된 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기.
  15. 청구항 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14 중 어느 한 항에 따른 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기를 구비하여, 중력식 침강박스를 이용 황산화물을 함유한 고온 배가스 중에 포함된 밀도가 큰 먼지 입자를 침강시켜 제거하는 단계와;
    이후 벤츄리부를 통해 배가스의 유속을 증가시키면 차압을 작게하여 원추형 유동화부로 공급하여 분말 흡수제와 황산화물을 함유한 고온 배가스가 서로 혼합되면서 유동화되어 접촉 반응률 증가에 의해 황산화물을 1차로 제거하는 단계와;
    이후 원추형 유동화부에서 상부 유동화부 방향으로 상향 분사된 물 액적에 의해 배가스 중의 황산화물을 2차로 제거하는 단계와;
    이후 유동화부의 온도 조절에 의해 배가스 온도를 조절하여 배가스와 분말 흡수제를 순환시키면서 황산화물을 3차로 제거하는 단계; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기를 이용한 다단 탈황 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 황산화물을 2차로 제거하는 단계는 유동화부에서 배출된 배가스 중에 포함된 미반응 분말 흡수제 중 밀도가 큰 입자는 1차로 흡수제 재순환 싸이크론에서 포집하고, 흡수제 중 밀도가 작은 입자는 2차로 여과집진기 하부 호퍼에서 포집토록 하여 유동화부 상부와 연통된 흡수제 재순환 싸이크론의 입구에서의 차압을 작게한 상태에서 포집된 분말흡수제를 재순환시켜 황산화물을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기를 이용한 다단 탈황 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 흡수제 재순환 싸이크론은 제 2 배플을 설치하여 배관을 굴곡지고, 길게 하여 배가스의 체류시간을 늘려 밀도가 큰 미반응 분말 흡수제는 자중에 의해 하부로 배출하고, 밀도가 작은 미반응 분말 흡수제는 상승시켜 배출시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기를 이용한 다단 탈황 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 유동화부의 온도 조절은 200℃ ~ 400℃ 범위로 유지하는 것을 특징으로 하는 건식 배연 탈황을 위한 분류층 반응기를 이용한 다단 탈황 방법.





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