KR101475170B1 - 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치, 배기 가스 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치, 배기 가스 처리 시스템 및 방법 Download PDF

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다츠토 나가야스
나오유키 가미야마
세이지 가가와
도시히로 후쿠다
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

분무 건조 장치 본체 (51) 내에, 탈황 배수로부터의 탈수 여과액 (33) 을 분무하는 분무 노즐 (52) 과, 분무 건조 장치 본체 (51) 에 형성되어, 분무액 (33a) 을 건조시키는 배기 가스 (18) 를 도입하는 도입구 (51a) 와, 분무 건조 장치 본체 (51) 내에 형성되어, 배기 가스 (18) 에 의해 탈수 여과액 (33) 을 건조시키는 건조 영역 (53) 과, 건조에 기여한 배기 가스 (18) 를 배출하는 배출구 (51b) 와, 건조 영역 내에 복수 형성되어, 내부의 온도를 계측하는 온도계 (T1 ∼ T7) 와, 온도계의 계측 결과에 따라, 탈수 여과액 (33) 의 분무·건조 상태의 양부의 판단을 실시하는 판정 수단 (54) 과, 판정 수단 (54) 의 판단 결과, 분무 건조 불량이라고 판단한 경우에, 배기 가스 또는 탈수 여과액의 조정을 실시하는 제어 수단 (55) 을 구비한다.

Description

탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치, 배기 가스 처리 시스템 및 방법 {SPRAY-DRYING DEVICE FOR DEHYDRATED FILTRATE FROM DESULFURIZATION WASTEWATER, EXHAUST GAS TREATMENT SYSTEM AND METHOD}
본 발명은, 보일러로부터 배출되는 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리시에 발생하는 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치, 배기 가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래, 화력 발전 설비 등에 설치되는 보일러로부터 배출되는 배기 가스를 처리하기 위한 배기 가스 처리 시스템이 알려져 있다. 배기 가스 처리 시스템은, 보일러로부터의 배기 가스로부터 질소산화물을 제거하는 탈질 장치와, 탈질 장치를 통과한 배기 가스의 열을 회수하는 에어 히터와, 열 회수 후의 배기 가스 중의 매진 (煤塵) 을 제거하는 집진기와, 제진 후의 배기 가스 중의 황산화물을 제거하기 위한 탈황 장치를 구비하고 있다. 탈황 장치로는, 석회 흡수액 등을 배기 가스와 기액 (氣液) 접촉시켜 배기 가스 중의 황산화물을 제거하는 습식의 탈황 장치가 일반적으로 사용된다.
습식의 탈황 장치로부터 배출되는 배수 (이하, 「탈황 배수」라고 한다) 에는, 염소 이온, 암모늄 이온 등의 이온이나 수은 등 여러 가지 종류의 유해 물질이 다량으로 함유된다. 이 때문에, 탈황 배수를 시스템 외부로 방류하기 전에 탈황 배수로부터 이들 유해 물질을 제거할 필요가 있지만, 탈황 배수 중에 함유되는 이들 다종류의 유해 물질의 제거 처리는 복잡하여, 처리 비용이 비싸다는 문제가 있다. 그래서, 탈황 배수의 처리 비용을 절감하기 위하여, 탈황 배수를 시스템 외부로 방출하지 않고 시스템 내에서 재이용하는 방법이 제안되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 및 2 에는, 탈질 장치, 에어 히터, 집진기, 탈황 장치가 접속되는 주라인의 연도 (煙道) 로부터 분기하여, 탈황 배수를 분무하여 가스화하는 설비를 별도로 설치하고, 주라인의 연도로부터 배기 가스의 일부를 이 설비 내에 도입하여, 설비 내의 배기 가스 중으로 탈황 배수를 분무하여 증발시킴으로써 유해 물질을 석출시킨 후, 이 가스를 주라인의 연도로 되돌리도록 구성된 배기 가스 처리 장치가 개시되어 있다 (특허문헌 1 및 2).
일본 공개특허공보 소63-200818호 일본 공개특허공보 평9-313881호
그러나, 특허문헌 1 및 2 의 배기 가스 처리 장치에서는, 연도로부터 배기 가스를 일부 분기하고, 탈황 장치로부터의 탈황 배수 (또는 배액) 를 분무하여 가스화하는 설비를 형성하여, 탈황 배수를 증발시키고 있지만, 탈황 장치로부터의 탈황 배수는, 고형분이 함유되어 있기 때문에, 분무 건조를 양호하게 실시할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 최근, 내륙부 등에 있어서의 수자원에 대한 환경 배려를 위해서, 배기 가스 처리 설비에 있어서의 무배수화가 요망되고 있어, 안정적으로 조업할 수 있는 무배수화를 도모하는 배기 가스 처리 설비의 출현이 요망되고 있다.
이 무배수화를 실시하는 설비로서, 탈황 배수를 건조시키는 분무 건조기를 사용할 수 있지만, 탈황 배수를 분무 건조시키는 경우에는, 이하와 같은 문제가 있다.
1) 열량 밸런스의 흐트러짐으로 인한 문제
분무액을 증발시키기 위해서는, 분무액과 온풍의 열 이동에 의해 건조가 촉진되지만, 온풍에 대하여 분무액이 과잉인 경우에는, 증발 불량이 발생한다.
2) 회 (灰) 부착에 의한 분무액의 액적 직경의 조대화로 인한 문제
분무 노즐 선단부에 회가 부착되면, 노즐로부터 발생하는 분무 액적 직경이 변화되며, 일반적으로는 조대화된다. 이 조대화된 액적은, 온풍과 열 교환하는 비표면적이 작아 열 교환이 느리기 때문에, 증발 지연이 발생한다.
본 발명은, 상기 문제를 감안하여, 안정적으로 조업할 수 있는 무배수화를 도모하는 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치, 배기 가스 처리 시스템 및 배기 가스 처리 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 서술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 발명은, 분무 건조 장치 본체 내에, 탈황 배수로부터의 탈수 여과액을 분무하는 분무 노즐과, 분무 건조 장치 본체에 형성되어, 분무액을 건조시키는 배기 가스를 도입하는 도입구와, 분무 건조 장치 본체 내에 형성되어, 배기 가스에 의해 탈수 여과액을 건조시키는 건조 영역과, 건조에 기여한 배기 가스를 배출하는 배출구와, 상기 건조 영역 내에 복수 형성되어, 내부의 온도를 계측하는 온도계와, 상기 온도계의 계측 결과에 따라, 탈수 여과액의 분무·건조 상태의 양부 (良否) 의 판단을 실시하는 판정 수단과, 상기 판정 수단의 판단 결과, 분무 건조 불량이라고 판단한 경우에, 배기 가스 또는 탈수 여과액의 조정을 실시하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치에 있다.
제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서, 탈수 여과액의 조정은, 탈수 여과액의 공급량의 증감 또는 아토마이즈 에어의 공급량의 증감에 따라 실시하는 것을 특징으로 하는 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치에 있다.
제 3 발명은, 제 1 발명에 있어서, 배기 가스의 조정은, 배기 가스의 도입량의 제어에 의해 실시하는 것을 특징으로 하는 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치에 있다.
제 4 발명은, 제 1 내지 3 중 어느 하나의 발명에 있어서, 분무 건조 불량은, 온도 감소 정도에 따라 판단하는 것을 특징으로 하는 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치에 있다.
제 5 발명은, 연료를 연소시키는 보일러와, 상기 보일러로부터의 배기 가스의 열을 회수하는 에어 히터와, 열 회수 후의 배기 가스 중의 매진을 제거하는 집진기와, 제진 후의 배기 가스 중에 포함되는 황산화물을 흡수액으로 제거하는 탈황 장치와, 상기 탈황 장치로부터 배출되는 탈황 배수로부터 석고를 제거하는 탈수기와, 상기 탈수기로부터의 탈수 여과액을 분무하는 분무 수단을 구비한 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 분무 건조 장치와, 상기 분무 건조 장치에 배기 가스의 일부를 도입하는 배기 가스 도입 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템에 있다.
제 6 발명은, 제 5 발명에 있어서, 상기 탈수기로부터의 탈수 여과액 중의 부유 물질을 제거하는 고액 분리 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템에 있다.
제 7 발명은, 연료를 연소시키는 보일러로부터의 배기 가스의 열을 에어 히터에 의해 회수한 후, 탈황 장치에 있어서, 열 회수 후의 배기 가스 중에 포함되는 황산화물을 흡수액으로 제거하는 배기 가스 처리 방법에 있어서, 상기 탈황 장치로부터 배출되는 탈황 배수로부터 석고를 제거한 탈수 여과액을, 배기 가스의 일부에 의해 분무 건조시킬 때, 탈수 여과액의 분무 건조 상태를 건조 영역에 있어서의 온도 상태를 감시하면서 실시하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법에 있다.
제 8 발명은, 제 7 발명에 있어서, 상기 탈수 여과액 중의 부유 물질을 제거한 분리액을 분무 건조시키는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법에 있다.
본 발명법에 의하면, 보일러로부터의 배기 가스를 사용하여, 탈황 장치로부터 분리된 탈황 배수로부터 석고를 제거한 탈수 여과액을 사용하고, 분무 건조기로 분무할 때, 분무 건조 상태를 파악하여, 분무 불량이 있는 경우에는 제거함으로써, 안정적으로 분무할 수 있다. 이로써, 탈황 장치로부터의 탈황 배수의 무배수화를 실현하는 것이 가능해진다.
도 1 은, 실시예 1 에 관련된 배기 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다.
도 2 는, 실시예 1 에 관련된 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조기의 개략도이다.
도 3a 은, 분무 건조 장치 본체 내의 7 지점에 형성한 온도계 (T1 ∼ T7) 에 대한 노즐로부터의 거리와, 계측 온도의 관계도이다.
도 3b 는, 분무 건조 장치 본체 내의 7 지점에 형성한 온도계 (T1 ∼ T7) 에 대한 노즐로부터의 거리와, 계측 온도의 관계도이다.
도 4 는, 실시예 2 에 관련된 배기 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다.
도 5 는, 실시예 3 에 관련된 배기 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다.
이하, 이 발명에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 또, 실시예가 복수 있는 경우에는, 각 실시예를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다. 또, 하기 실시예에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 혹은 실질적으로 동일한 것이 포함된다.
실시예 1
도 1 은, 실시예 1 에 관련된 배기 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다. 도 1 에 예시되는 배기 가스 처리 시스템 (10A) 은, 석탄을 연료로서 사용하는 석탄 연소 보일러나 중유를 연료로서 사용하는 중유 연소 보일러 등의 보일러 (11) 로부터의 배기 가스 (18) 로부터, 질소산화물 (NOx), 황산화물 (SOx), 수은 (Hg) 등의 유해 물질을 제거하는 장치이다.
배기 가스 처리 시스템 (10A) 은, 연료 (F) 를 연소시키는 보일러 (11) 와, 상기 보일러 (11) 로부터의 배기 가스 (18) 의 열을 회수하는 에어 히터 (13) 와, 열 회수 후의 배기 가스 (18) 중의 매진을 제거하는 집진기 (14) 와, 제진 후의 배기 가스 (18) 중에 포함되는 황산화물을 흡수액인 석회 슬러리 (20) 로 제거하는 탈황 장치 (15) 와, 상기 탈황 장치 (15) 로부터 배출되는 탈황 배수 (30) 로부터 석고 (31) 를 제거하는 탈수기 (32) 와, 상기 탈수기 (32) 로부터의 탈수 여과액 (33) 을 분무하는 분무 수단을 구비한 분무 건조기 (50) 와, 상기 분무 건조기 (50) 에 배기 가스 (18) 의 일부를 도입하는 배기 가스 도입 라인 (L11) 을 구비하는 것이다. 이로써, 석고를 제거한 탈수 여과액 (33) 을 사용하여 분무 건조기 (50) 로 분무 건조시키기 때문에, 안정적인 분무를 실시하는 것을 가능하게 하고 있다.
이로써, 분무 건조기에서의 막힘이 발생하지 않고, 탈황 배수의 수분의 무배수화를 안정적으로 실시할 수 있다.
탈질 장치 (12) 는, 보일러 (11) 로부터 가스 공급 라인 (L1) 을 통하여 공급되는 배기 가스 (18) 중의 질소산화물을 제거하는 장치이며, 그 내부에 탈질 촉매층 (도시 생략) 을 갖고 있다. 탈질 촉매층의 전류 (前流) 에는 환원제 주입기 (도시 생략) 가 배치되고, 이 환원제 주입기로부터 배기 가스 (18) 에 환원제가 주입된다. 여기서 환원제로는, 예를 들어 암모니아, 우레아, 염화암모늄 등이 사용된다. 탈질 장치 (12) 에 도입된 배기 가스 (18) 중의 질소산화물은, 탈질 촉매층과 접촉함으로써, 배기 가스 (18) 중의 질소산화물이 질소 가스 (N2) 와 물 (H2O) 에 분해·제거된다. 또 배기 가스 (18) 중의 수은은, 배기 가스 중의 염소 (Cl) 분이 많아지면, 물에 가용인 2 가의 염화수은의 비율이 많아져, 후술하는 탈황 장치 (15) 에서 수은이 포집되기 쉬워진다.
또한, 상기 탈질 장치 (12) 는 필수인 것은 아니고, 보일러 (11) 로부터의 배기 가스 (18) 중의 질소산화물 농도나 수은 농도가 미량, 혹은, 배기 가스 (18) 중에 이들 물질이 포함되지 않는 경우에는, 탈질 장치 (12) 를 생략할 수도 있다.
에어 히터 (13) 는, 탈질 장치 (12) 에서 질소산화물이 제거된 후, 배기 가스 공급 라인 (L2) 을 통하여 공급되는 배기 가스 (18) 중의 열을 회수하는 열 교환기이다. 탈질 장치 (12) 를 통과한 배기 가스 (18) 의 온도는 350 ℃ ∼ 400 ℃ 정도로 고온이기 때문에, 에어 히터 (13) 에 의해 고온의 배기 가스 (18) 와 상온의 연소용 공기 사이에서 열 교환을 실시한다. 열 교환에 의해 고온이 된 연소용 공기는, 보일러 (11) 에 공급된다. 한편, 상온의 연소용 공기와의 열 교환을 실시한 배기 가스 (18) 는 150 ℃ 정도까지 냉각된다.
집진기 (14) 는, 열 회수 후, 가스 공급 라인 (L3) 을 통하여 공급되는 배기 가스 (18) 중의 매진을 제거하는 것이다. 집진기 (14) 로는 관성력 집진기, 원심력 집진기, 여과식 집진기, 전기 집진기, 세정 집진기 등을 들 수 있지만, 특별히 한정되지 않는다.
탈황 장치 (15) 는, 매진이 제거된 후, 가스 공급 라인 (L4) 을 통하여 공급되는 배기 가스 (18) 중의 황산화물을 습식으로 제거하는 장치이다. 이 탈황 장치 (15) 에서는, 알칼리 흡수액으로서 석회 슬러리 (20) (물에 석회석 분말을 용해시킨 수용액) 가 사용되며, 장치 내의 온도는 30 ∼ 80 ℃ 정도로 조절되어 있다. 석회 슬러리 (20) 는, 석회 슬러리 공급 장치 (21) 로부터 탈황 장치 (15) 의 탑저부 (22) 에 공급된다. 탈황 장치 (15) 의 탑저부 (22) 에 공급된 석회 슬러리 (20) 는, 도시되지 않은 흡수액 송급 라인을 통하여 탈황 장치 (15) 내의 복수의 노즐 (23) 에 보내져, 노즐 (23) 로부터 탑정부 (24) 측을 향하여 분출된다. 탈황 장치 (15) 의 탑저부 (22) 측으로부터 상승해 오는 배기 가스 (18) 가 노즐 (23) 로부터 분출되는 석회 슬러리 (20) 와 기액 접촉함으로써, 배기 가스 (18) 중의 황산화물 및 염화수은이 석회 슬러리 (20) 에 의해 흡수되고, 배기 가스 (18) 로부터 분리, 제거된다. 석회 슬러리 (20) 에 의해 정화된 배기 가스 (18) 는, 정화 가스 (26) 로서 탈황 장치 (15) 의 탑정부 (24) 측으로부터 배출되어, 연돌 (27) 로부터 계 외로 배출된다.
탈황 장치 (15) 의 내부에 있어서, 배기 가스 (18) 중의 황산화물 SOx 는 석회 슬러리 (20) 와 하기 식 (1) 로 나타내는 반응을 발생시킨다.
CaCO3＋SO2＋0.5H2O → CaSO3·0.5H2O ＋CO2 … (1)
또한, 배기 가스 (18) 중의 SOx 를 흡수한 석회 슬러리 (20) 는, 탈황 장치 (15) 의 탑저부 (22) 에 공급되는 공기 (도시 생략) 에 의해 산화 처리되어, 공기와 하기 식 (2) 로 나타내는 반응을 발생시킨다.
CaSO3·0.5H2O＋0.5O2＋1.5H2O → CaSO4·2H2O … (2)
이와 같이 하여, 배기 가스 (18) 중의 SOx 는, 탈황 장치 (15) 에 있어서 석고 CaSO4·2H2O 의 형태로 포획된다.
또, 상기와 같이, 석회 슬러리 (20) 는, 탈황 장치 (15) 의 탑저부 (22) 에 저류된 액을 양수 (揚水) 한 것이 사용되지만, 이 양수되는 석회 슬러리 (20) 에는, 탈황 장치 (15) 의 가동에 수반하여, 반응식 (1), (2) 에 의해 석고 CaSO4·2H2O 가 혼합된다. 이하에서는, 이 양수되는 석회 석고 슬러리 (석고가 혼합된 석회 슬러리) 를 흡수액이라고 한다.
탈황에 사용한 흡수액 (석회 석고 슬러리) 은, 탈황 배수 (30) 로서 탈황 장치 (15) 의 탑저부 (22) 로부터 외부로 배출되고, 후술하는 배수 라인 (L20) 을 통하여 탈수기 (32) 에 보내져, 여기서 탈수 처리된다. 이 탈황 배수 (30) 에는, 석고 이외에, 수은 등의 중금속이나 Cl-, Br-, I-, F- 등의 할로겐 이온이 포함되어 있다.
탈수기 (32) 는, 탈황 배수 (30) 중의 석고 (31) 를 포함하는 고체분과 액체 분의 탈수 여과액 (33) 을 분리하는 것이다. 탈수기 (32) 로는, 예를 들어 벨트 필터, 원심 분리기, 디캔터형 원심 침강기 등이 사용된다. 탈황 장치 (15) 로부터 배출된 탈황 배수 (30) 는, 탈수기 (32) 에 의해 석고 (31) 가 분리된다. 그 때, 탈황 배수 (30) 중의 염화수은은 석고 (31) 에 흡착된 상태로 석고 (31) 와 함께 액체와 분리된다. 분리된 석고 (31) 는, 시스템 외부 (이하, 「계 외」라고 한다) 로 배출된다.
한편, 분리액인 탈수 여과액 (33) 은 탈수 라인 (L21) 을 통하여 분무 건조기 (50) 에 보내진다. 또한, 탈수 여과액 (33) 은 일시적으로 배수 탱크 (도시 생략) 에 저류되도록 해도 된다.
분무 건조기 (50) 는, 배기 가스 공급 라인 (L2) 으로부터 분기된 배기 가스 도입 라인 (L11) 을 통하여 일부의 배기 가스가 도입되는 가스 도입 수단과, 탈수 여과액 (33) 을 산포 또는 분무하는 분무 수단을 구비하고 있다. 그리고, 도입되는 배기 가스 (18) 의 열에 의해 산포된 탈수 여과액 (33) 을 증발 건조시키고 있다. 또한, 부호 L12 는 분무 건조기로 건조에 기여한 배기 가스를 가스 공급 라인 (L3) 에 송급하는 배기 가스 공급 라인이다.
본 발명에서는, 탈황 배수로부터 석고 (31) 를 제거한 탈수 여과액 (33) 을 분무 건조시키고 있기 때문에, 분무 수단에서의 막힘을 방지할 수 있다.
즉, 탈황 배수 그 자체를 분무하는 것은 아니기 때문에, 탈황 배수가 증발하는 것에 수반하여 발생하는 건조 입자의 양을 대폭 저감시킬 수 있다. 그 결과, 건조 입자의 부착에서 기인되는 막힘을 저감시킬 수 있다. 또, 탈황 배수 (30) 를 탈수 처리함으로써, 석고 (31) 와 함께 염화수은도 분리·제거되기 때문에, 배수 분무시에 배기 가스 (18) 중의 수은 농도가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 실시예에서는, 에어 히터 (13) 에 유입되는 배기 가스의 일부를 배기 가스 공급 라인 (L2) 으로부터 배기 가스 도입 라인 (L11) 을 통하여 분기하고 있기 때문에, 배기 가스의 온도가 높아 (350 ∼ 400 ℃), 탈수 여과액 (33) 의 분무 건조를 효율적으로 실시할 수 있다.
도 2 는, 본 실시예에 관련된 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조기의 개략도이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 분무 건조 장치는, 분무 건조 장치 본체 (51) 내에, 탈황 배수로부터의 탈수 여과액 (33) 을 분무하는 분무 노즐 (52) 과, 분무 건조 장치 본체 (51) 에 형성되어, 분무액 (33a) 을 건조시키는 배기 가스 (18) 를 도입하는 도입구 (51a) 와, 분무 건조 장치 본체 (51) 내에 형성되어, 배기 가스 (18) 에 의해 탈수 여과액 (33) 을 건조시키는 건조 영역 (53) 과, 건조에 기여한 배기 가스 (18) 를 배출하는 배출구 (51b) 와, 건조 영역 (53) 내에 복수 형성되어, 내부의 온도를 계측하는 온도계 (T1 ∼ T7) 와, 온도계 (T1 ∼ T7) 의 계측 결과에 따라, 탈수 여과액 (33) 의 분무·건조 상태의 양부의 판단을 실시하는 판정 수단 (54) 과, 판정 수단 (54) 의 판단 결과, 분무 건조 불량이라고 판단한 경우에, 배기 가스 (18) 또는 탈수 여과액 (33) 의 조정을 실시하는 제어 수단 (55) 을 구비하는 것이다. 또한, 부호 56 은 분리된 고형물, L22 는 탈수 여과액 (33) 을 집진회 (16) 에 공급하는 공급 라인을 도시한다.
본 실시예에서는, 7 지점에 온도계 (T1 ∼ T7) 를 형성하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 건조 영역 (53) 의 길이에 따라 적절히 변경하도록 하고 있다.
또한, 온도 계측은 장치 본체의 연직 축선 부분에 설치하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 증발 상태를 확인하는 위치에 설치할 수 있으면, 어디에 설치해도 된다.
도 3a 및 도 3b 는, 분무 건조 장치 본체 내의 7 지점에 형성한 온도계 (T1 ∼ T7) 에 대한 노즐로부터의 거리와, 계측 온도의 관계도이다.
여기서, 액체의 증발 과정에서는, 분무액 (33a) 의 액적의 온도 상승이나 증발에 대해 열이 필요해진다. 이 경우, 배기 가스 (18) 의 열이 액적의 온도 상승이나 증발에 사용되므로, 배기 가스 (18) 의 온도가 낮아지게 된다. 이 온도의 저하를 검지함으로써 건조의 양부를 판단하도록 하고 있다.
도 3a 은 건조가 양호한 경우의 관계도이고, 도 3b 는 건조가 불량한 경우의 관계도이다.
도 3a 에서는, 온도 감소가 T4 부근에서 멈추어, 온도가 일정해지고 있다. 이것은, 분무액 (33a) 의 액적이 없는 것에 기인한다.
이에 대하여, 도 3b 에서는, 온도 감소가 T7 까지 단속적으로 저하되고 있다. 이것은, 분무액 (33a) 의 액적이 다량으로 잔존하기 있는 것에서 기인된다.
이 결과를 판정 수단 (54) 으로 판단한다.
이 판정 수단 (54) 에 의한 판단 결과, 건조가 양호한 경우에는, 그대로 탈수 여과액 (33) 의 분무 건조를 계속한다.
이것에 대해, 판단 수단 (54) 에서의 판단 결과, 건조 불량이라고 판단한 경우에는, 배기 가스 (18) 또는 탈수 여과액 (33) 의 조정을 제어 수단 (55) 에 의해 실시하도록 하고 있다.
구체적으로는, 탈수 여과액 (33) 의 조정은, 조정 밸브 (V1) 를 조작하여 탈수 여과액 (33) 의 공급량의 증감 또는 분무 노즐 (52) 에 공급하는 아토마이즈 에어의 공급량의 증감에 따라, 분무액의 액적 직경의 조정을 한다.
또, 탈수 여과액 (33) 을 소정량 비축하는 버퍼 탱크를 형성하여, 조정을 실시하도록 해도 된다.
이 때문에, 제어 수단 (55) 에는 도시되지 않은 탈수 여과액 (33) 의 유량을 계측한 유량 정보 (※ 1), 배기 가스 (18) 의 유량을 계측한 유량 정보 (※ 2) 가 입력되고, 이 정보를 기초로, 밸브 개도의 조정 또는 도시되지 않은 펌프 유량의 조정을 실시하도록 하고 있다.
또, 배기 가스 (18) 의 조정은, 배기 가스의 도입량의 제어에 의해 실시하도록 하고 있다.
도입량의 조정은, 배기 가스 도입 라인 (L11) 과의 압손 조정에 의한 밸브 (V2) 또는 댐퍼 등의 개도의 제어에 의해 조정을 실시하도록 하고 있다.
또, 배기 가스 도입 라인 (L11) 을 복수 계열로 하고, 분무 건조기 (50) 를 2 대 이상 설치하여, 배기 가스의 공급량을 조정하도록 해도 된다.
또, 온도 계측에 의해, 순간적인 판단뿐만 아니라, 시간 경과적으로 온도 프로파일을 계측하여 건조가 양호한 상태로부터 건조가 불량한 상태로 과도적으로 변화하는 것을 확인할 수 있었던 시점에서, 건조 불량의 요인을 개선하는 전술한 조작을 실시하도록 해도 된다.
본 실시예에 의하면, 상기 탈황 장치로부터 배출되는 탈황 배수로부터 석고를 제거한 탈수 여과액을, 배기 가스의 일부에 의해 분무 건조시킬 때, 탈수 여과액의 분무 건조 상태를 건조 영역에 있어서의 온도 상태를 감시하면서 실시하는 것으로 하고 있기 때문에, 안정적으로 분무 건조 상태를 유지할 수 있어, 탈황 배수의 무배수화를 실시할 수 있다.
실시예 2
다음으로, 실시예 2 에 관련된 배기 가스 처리 시스템에 대해 설명한다.
도 4 는, 실시예 2 에 관련된 배기 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다. 또한, 상기 서술한 실시예 1 과 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하여, 그 설명을 생략한다. 도 4 에 예시되는 배기 가스 처리 시스템 (10B) 은, 실시예 1 에 관련된 배기 가스 처리 시스템 (10A) 에 있어서, 탈황 여과액 (33) 중의 부유 물질 (SS : suspended solids) 또는 현탁 물질 (suspended substance) 을 제거하는 고액 분리 장치 (41) 를 탈수 라인 (L21) 에 개재 장착한 것이다.
고액 분리 장치 (41) 로는, 예를 들어 액체 사이클론, 벨트 필터, 분급기, 막 분리 장치 등을 들 수 있다.
이 고액 분리 장치 (41) 는, 탈수 여과액 (33) 중의 부유 물질 (SS) 을 제거하여, 분리액 (42) 중의 SS 농도를 1 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 0.5 중량％ 로 하고 있다.
이로써, SS 농도가 저감되어, 분무 건조기 (50) 에서의 노즐이나 배관 등의 막힘을 더욱 억제할 수 있다.
즉, SS 농도를 1 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 0.5 중량％ 로 함으로써, 분무 건조시의 분무 노즐 선단부에서의 분무 건조물의 부착이나, 매진의 부착 성장에 의해, 분무 불량이 되는 것이 억제된다. 이 결과, 폐색에 의한 운전 정지, 분무 액적 직경의 조대화에 의한 필요 건조 시간의 장기화에서 기인되는 건조 부족 등이 해소된다. 또, 분무 범위의 치우침에서 기인되는 건조 상황의 건조 불균일, 건조 부족 등이 해소된다.
고액 분리 장치로 분리한 분리 잔류물 (43) 은, 집진회 (16) 에 합류시켜, 탈수 여과액 (33) 에 의해 수분을 포함시키도록 해도 된다.
또한, 집진회 (16) 단독으로 별도 이용하는 경우에는, 집진회 (16) 와 잔류물을 다른 장소에서 탈수 여과액 (33) 의 분무 처리를 실시하도록 하면 된다.
또, 배기 가스 도입 라인 (L11) 에 형성한 분무 건조기 (50) 의 전단측 또는 후단측의 어느 일방 또는 양방에 소형의 집진기를 형성하고, 배기 가스 중의 매진을 배기 가스 도입 라인 (L11) 에서 제거하도록 해도 된다.
또한, 배기 가스 (18) 의 도입은, 배기 가스 공급 라인 (L2) 과 배기 가스 도입 라인 (L11) 의 압력 손실의 상이에 의해, 배기 가스 (18) 를 분무 건조기 (50) 내에 도입하도록 하거나, 필요에 따라 유인팬 등을 사용하여 배기 가스 (18) 를 도입하거나 하고 있다.
실시예 3
다음으로, 실시예 3 에 관련된 배기 가스 처리 시스템에 대해 설명한다. 또한, 상기 서술한 실시예 1 과 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하여, 그 설명을 생략한다.
도 5 는, 실시예 3 에 관련된 배기 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다. 본 실시예에 관련된 배기 가스 처리 시스템 (10C) 에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 배기 가스 (18) 의 분기를 에어 히터 (13) 의 가스 공급 라인 (L3) 으로부터 실시하고 있고, 분무 건조기 (50) 에서 분무 건조에 기여한 배기 가스를 다시 동일한 지점의 가스 공급 라인 (L3) 으로 되돌리고 있다.
이로써, 실시예 1 과 같은 바이패스 라인을 형성하는 것이 불필요해진다.
10A ∼ 10C : 배기 가스 처리 시스템
11 : 보일러
12 : 탈질 장치
13 : 에어 히터
14 : 집진기
15 : 탈황 장치
16 : 집진회
18 : 배기 가스
20 : 석회 슬러리
21 : 석회 슬러리 공급 장치
22 : 탑저부
23 : 노즐
24 : 탑정부
26 : 정화 가스
27 : 연돌
30 : 탈황 배수
32 : 탈수기
33 : 탈수 여과액
50 : 분무 건조기

Claims (8)

  1. 분무 건조 장치 본체 내에, 탈황 배수로부터의 탈수 여과액을 분무하는 분무 노즐과,
    분무 건조 장치 본체에 형성되어, 분무액을 건조시키는 배기 가스를 도입하는 도입구와,
    분무 건조 장치 본체 내에 형성되어, 배기 가스에 의해 탈수 여과액을 건조시키는 건조 영역과,
    건조에 기여한 배기 가스를 배출하는 배출구와,
    상기 건조 영역 내에 복수 형성되어, 내부의 온도를 계측하는 온도계와,
    상기 온도계의 계측 결과에 따라, 탈수 여과액의 분무·건조 상태의 양부의 판단을 실시하는 판정 수단과,
    상기 판정 수단의 판단 결과, 분무 건조 불량이라고 판단한 경우에, 배기 가스 또는 탈수 여과액의 조정을 실시하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    탈수 여과액의 조정은, 탈수 여과액의 공급량의 증감 또는 아토마이즈 에어의 공급량의 증감에 따라 실시하는 것을 특징으로 하는 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    배기 가스의 조정은, 배기 가스의 도입량의 제어에 의해 실시하는 것을 특징으로 하는 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분무 건조 불량은, 온도 감소 정도에 따라 판단하는 것을 특징으로 하는 탈황 배수로부터의 탈수 여과액의 분무 건조 장치.
  5. 연료를 연소시키는 보일러와,
    상기 보일러로부터의 배기 가스의 열을 회수하는 에어 히터와,
    열 회수 후의 배기 가스 중의 매진을 제거하는 집진기와,
    제진 후의 배기 가스 중에 포함되는 황산화물을 흡수액으로 제거하는 탈황 장치와,
    상기 탈황 장치로부터 배출되는 탈황 배수로부터 석고를 제거하는 탈수기와,
    상기 탈수기로부터의 탈수 여과액을 분무하는 분무 수단을 구비한 제 1 항의 분무 건조 장치와,
    상기 분무 건조 장치에 배기 가스의 일부를 도입하는 배기 가스 도입 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 탈수기로부터의 탈수 여과액 중의 부유 물질을 제거하는 고액 분리 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템.
  7. 연료를 연소시키는 보일러로부터의 배기 가스의 열을 에어 히터에 의해 회수한 후,
    탈황 장치에 있어서, 열 회수 후의 배기 가스 중에 포함되는 황산화물을 흡수액으로 제거하는 배기 가스 처리 방법에 있어서,
    상기 탈황 장치로부터 배출되는 탈황 배수로부터 석고를 제거한 탈수 여과액을, 배기 가스의 일부에 의해 분무 건조시킬 때, 탈수 여과액의 분무 건조 상태를 건조 영역에 있어서의 온도 상태를 감시하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탈수 여과액 중의 부유 물질을 제거한 분리액을 분무 건조시키는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법.
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