KR101476404B1 - Method for treating scrapped ammonia and system thereof, and ammonia injection system of denitrification apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐암모니아 처리방법, 폐암모니아 처리시스템 및 이를 포함하는 탈질반응장치의 암모니아 주입시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탈질반응장치 등에서 발생하는 폐암모니아를 질소산화물 저감을 위한 환원제로 재활용하는 폐암모니아 처리방법, 폐암모니아 처리시스템 및 이를 포함하는 탈질반응장치의 암모니아 주입시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a waste ammonia treatment method, a waste ammonia treatment system, and an ammonia injection system of the denitrification reactor including the same. More particularly, the present invention relates to an ammonia injection system for removing waste ammonia from a denitrification reactor, An ammonia treatment method, a waste ammonia treatment system, and an ammonia injection system of a denitrification reactor including the same.
발전소, 보일러, 소각로 등의 대용량 연소장치에서는 화석연료를 연소시킬 때 발생하는 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위하여 선택적 촉매환원(SCR)법을 운영하며, 환원제로 암모니아를 사용한다.In a large-scale combustion device such as a power plant, a boiler, and an incinerator, a selective catalytic reduction (SCR) method is operated to reduce nitrogen oxides (NOx) generated when fossil fuels are burned, and ammonia is used as a reducing agent.
예를 들어, 선택적 촉매환원(SCR) 설비인 탈질반응장치가 설치된 대용량 연소장치에서는 환원제로 무수암모니아를 사용하며, 무수암모니아는 저장조, 증발기, 조정조를 거치고 공기믹서를 통해 탈질반응장치에 적량 공급된다. For example, ammonia is used as a reducing agent in a large-capacity combustion device equipped with a denitration reactor, which is a selective catalytic reduction (SCR) facility, and anhydrous ammonia is supplied to a denitration reactor through an air mixer through a storage tank, an evaporator, .
이때, 설비 운영 과정상 일정량의 폐암모니아가 발생하며, 폐암모니아는 흡수탱크에서 흡수하여 저장하게 된다. 암모니아는 물에 용해성이 양호하므로 흡수탱크에 저장된 폐암모니아는 25% 이하 농도의 폐암모나이수로 농축된 후 이송펌프와 배관을 통해 폐수처리장으로 보내져 처리된다. At this time, a certain amount of waste ammonia is generated during the operation of the plant, and the waste ammonia is absorbed and stored in the absorption tank. Since ammonia has good solubility in water, the amount of waste ammonia stored in the absorption tank is concentrated by the lung cancer concentration of 25% or less, and then it is sent to the wastewater treatment plant through the transfer pump and the pipeline.
또한, 암모니아를 원료 및 반응제로 사용하는 발전소 및 화학플랜트 등에서는 장치 운영 중에 폐암모니아가 발생하며, 이때 발생한 폐암모니아는 다른 폐액과 함께 폐수처리장으로 이송하여 중화 처리하고 있어 고가의 환원제가 손실되고 있는 실정이다.In addition, in a power plant or a chemical plant using ammonia as a raw material and a reactant, waste ammonia is generated during operation of the apparatus, and the generated ammonia is transferred to a wastewater treatment plant together with other waste liquid to neutralize the waste, It is true.
한편, 무수암모니아는 위험물이고 유독물이기 때문에 유출시 환경 및 안전 관리측면에서 중대사고 유발물질이다. On the other hand, anhydrous ammonia is dangerous material and it is a serious accident-causing material in terms of environmental and safety management when it spills out because it is toxic.
따라서, 외국에서는 국내의 대용량 발전소와 달리 안전 및 취급 등의 문제로 인해 신규발전소의 경우 일찍이 암모니아수를 탈질반응장치의 환원제로 채택하고 있으며, 최근에는 설비개선과 함께 무수암모니아를 점차 암모니아수로 변경 사용하는 추세이다. Therefore, unlike large-scale domestic power plants in foreign countries, ammonia water is used as a reducing agent for denitrification reactors early in the case of new power plants due to safety and handling problems. In recent years, ammonia has been gradually changed to ammonia water Trend.
그런데, 액상의 암모니아수를 환원제로 사용하기 위해서는 이송펌프, 증발장치, 믹싱공기 및 분사모드가 필요하고, 보조증기 열교환기 및 가열 전원 등 암모니아수 증발을 위한 부대설비가 구비되어야 하는 문제점이 있다. However, in order to use the liquid ammonia water as the reducing agent, a transfer pump, an evaporator, a mixing air and an injection mode are required, and auxiliary facilities for evaporating ammonia water such as an auxiliary steam heat exchanger and a heating power source are required.
따라서, 탈질반응장치에서 액상 탈질환원제인 요소 및 암모니아수의 사전 증발효과를 개선하기 위한 시도가 있었으며, 이는 연소장치 하류에 300~500℃ 고온의 연소 배가스가 통하는 반응챔버를 설치하고 여기에 액상의 암모니아수를 주입하여 증발시킨 후, 덕트를 통하여 탈질반응장치로 공급하는 방법이다.(특허문헌1)Therefore, there has been an attempt to improve the pre-evaporation effect of urea and ammonia water, which are liquid denitrification reducing agents, in a denitrification reactor, and a reaction chamber in which a combustion exhaust gas having a high temperature of 300 to 500 캜 passes is disposed downstream of the combustion apparatus. And then supplied to the denitration reactor through a duct. (Patent Document 1)
그러나, 상기한 특허문헌1의 방법은 액상 탈질환원제를 증발시키는 이점은 있으나, 주입분사노즐의 분사편중 및 덕트편류에 의해 증발된 암모니아가 탈질반응장치에 균등히 유입되지 못함으로써 환원제의 이용률이 저하되는 문제점이 있다.However, although the method of Patent Document 1 has an advantage of evaporating the liquid denitrification reducing agent, since the ammonia evaporated due to the injected injection nozzle and the duct drift can not be uniformly introduced into the denitration reactor, the utilization of the reducing agent is lowered There is a problem.
따라서, 본 발명의 목적은 무수암모니아 또는 암모니아수를 탈질반응장치의 환원제로 사용하고, 이 과정에서 발생하는 폐암모니아는 폐수처리장치가 아닌 탈질반응장치로 리사이클링시켜 탈질반응장치의 환원제로 재활용하도록 한 폐암모니아 처리방법, 폐암모니아 처리시스템 및 이를 포함하는 탈질반응장치의 암모니아 주입시스템을 제공하는 것이다.Therefore, it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for recycling waste ammonia generated in the process by recycling the waste ammonia to a denitrification reaction apparatus, not an apparatus for treating wastewater, by using anhydrous ammonia or ammonia water as a reducing agent in the denitrification reactor, An ammonia treatment method, a waste ammonia treatment system, and an ammonia injection system of a denitration reaction apparatus including the same.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 a) 폐암모니아를 폐암모니아수로 변환하여 수거하는 단계와, b) 상기 폐암모니아수를 무화시키는 단계와, c) 상기 무화된 폐암모니아수를 탈질반응장치에 주입시켜 상기 탈질반응장치의 환원제로 사용하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a method for purifying waste ammonia comprising the steps of: a) converting waste ammonia into waste ammonia water and collecting b) atomizing the waste ammonia water, c) And injecting waste ammonia water into the denitration reactor to use the waste ammonia water as a reducing agent in the denitrification reactor.
상기 a) 단계에서, 상기 폐암모니아는 상기 탈질반응장치 또는 암모니아 저장설비로부터 발생한다.In the step a), the waste ammonia is generated from the denitrification reactor or the ammonia storage facility.
상기 a) 단계에서, 상기 폐암모니아는 물로 흡수시켜 25% 이하 농도의 폐암모니아수로 변환시킨다.In the step a), the waste ammonia is absorbed with water and converted into waste ammonia water having a concentration of 25% or less.
상기 b) 단계에서, 상기 폐암모니아수는 벤튜리 분무기 또는 초음파 무화기를 이용하여 무화시킨다.In step b), the waste ammonia water is atomized using a Venturi atomizer or an ultrasonic atomizer.
상기 c) 단계에서, 상기 무화된 폐암모니아수는 공기주입설비를 이용하여 공기에 대한 암모니아의 부피비가 5% 이하가 되게 하여 상기 탈질반응장치에 주입시킨다.In the step c), the atomized waste ammonia water is injected into the denitrification reactor with the volume ratio of ammonia to air being less than 5% by using an air injection equipment.
연소가스에 포함된 질소산화물을 암모니아와 접촉시켜 제거하는 탈질반응장치와, 상기 탈질반응장치에서 발생하는 폐암모니아와 암모니아 저장설비로부터 유출되는 암모니아를 폐암모니아수로 변환하여 저장하는 암모니아 용해탱크와, 상기 폐암모니아수를 무화시키는 무화수단과, 상기 무화된 폐암모니아수에 공기를 공급하여 공기에 대한 암모니아의 부피비가 5% 이하가 되게 상기 탈질반응장치에 주입시키는 공기주입설비를 포함한다.An ammonia dissolving tank for converting ammonia discharged from the ammonia and ammonia storage facilities generated in the denitrification reaction apparatus into waste ammonia water and storing the nitrogen oxides contained in the combustion gas in contact with ammonia; And an air injection unit for supplying air to the atomized waste ammonia water to inject ammonia into the denitration reactor so that the volume ratio of ammonia to air is less than 5%.
상기 무화수단은 배출구가 상기 탈질반응장치에 구비된 분사노즐과 연결되고 관로 일부분의 단면적을 축소시킨 통과목 부분을 구비하는 벤튜리관과, 상기 벤튜리관의 입구와 연통되며 상기 폐암모니아수와 상기 공기주입설비의 공기가 유입되는 유입관을 포함하는 벤튜리 분무기이다.Wherein the atomizing means comprises: a venturi pipe having a discharge port connected to an injection nozzle provided in the denitrification reaction device and having a cross-sectional area of a portion of the pipe reduced, and a venturi pipe communicating with an inlet of the venturi pipe, Lt; RTI ID = 0.0 > Venturi < / RTI >
상기 벤튜리관은 다중 병렬로 설치된다.The Venturi tubes are installed in multiple parallel.
상기 벤튜리관의 통과목 부분의 단면적과 상기 배출구의 단면적의 비는 1:6~8이다.The ratio of the cross-sectional area of the through-neck portion of the venturi tube to the cross-sectional area of the outlet is 1: 6-8.
상기 무화수단은 초음파 진동자를 이용하는 초음파 무화기이다.The atomizing means is an ultrasonic atomizer using an ultrasonic vibrator.
연소가스에 포함된 질소산화물을 암모니아와 접촉시켜 제거하는 탈질반응장치와, 상기 탈질반응장치에 주입하기 위한 암모니아가 저장되는 암모니아 저장설비와, 상기 탈질반응장치에서 발생하는 폐암모니아와 상기 암모니아 저장설비로부터 유출되는 암모니아를 폐암모니아수로 변환하여 저장하는 암모니아 용해탱크와, 상기 암모니아 저장설비에 저장된 암모니아 또는 상기 암모니아 용해탱크에 저장된 폐암모니아수를 선택적으로 상기 탈질반응장치에 주입하도록 제어하는 공급조절수단을 포함한다.An ammonia storage facility for storing ammonia to be injected into the denitrification reaction device; and an ammonia storage device for storing waste ammonia generated in the denitrification reaction device and the ammonia storage device An ammonia dissolution tank for converting the ammonia discharged from the ammonia storage facility into waste ammonia water and storing the waste ammonia water stored in the ammonia storage facility and selectively supplying the waste ammonia water stored in the ammonia dissolution tank to the denitrification reaction device do.
상기 폐암모니아수를 상기 탈질반응장치에 주입하기 전 상기 폐암모니아수를 무화시키는 무화수단과, 상기 무화되는 폐암모니아수에 공기를 공급하여 혼합하는 공기주입설비를 포함한다.An atomizing unit for atomizing the waste ammonia water before the waste ammonia water is injected into the denitrification reactor, and an air injection unit for supplying air to the atomized waste ammonia water and mixing the waste ammonia water.
상기 탈질반응장치의 연소가스 배출구측에 구비되며 상기 연소가스 배출구를 통해 배출되는 질소산화물의 농도를 측정하는 질소산화물 농도감지센서와, 상기 암모니아 용해탱크에 구비되며 폐암모니아수의 농도를 감지하는 폐암모니아수 농도감지센서를 더 포함하며, 상기 공급조절수단은 상기 질소산화물 농도감지센서와 상기 폐암모니아수 농도감지센서의 측정결과에 따라 상기 암모니아 저장설비에 저장된 암모니아 또는 상기 암모니아 용해탱크에 저장된 폐암모니아수가 선택적으로 상기 탈질반응장치에 주입되도록 제어한다.A nitrogen oxide concentration sensor provided at the combustion gas outlet side of the denitrification apparatus for measuring the concentration of nitrogen oxide discharged through the combustion gas outlet; a nitrogen oxide concentration sensor provided in the ammonia dissolution tank for detecting the concentration of the waste ammonia water Wherein the supply adjusting means selectively supplies the ammonia stored in the ammonia storage facility or the waste ammonia water stored in the ammonia dissolution tank to the ammonia storage tank in accordance with the measurement result of the nitrogen oxide concentration sensor and the waste ammonia concentration sensor, To be injected into the denitration reactor.
본 발명은 탈질반응장치에서 발생하는 폐암모니아를 폐수처리장치가 아닌 탈질반응장치로 리사이클링시켜 탈질반응장치의 환원제로 재활용하므로 고가의 환원제 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다. The waste ammonia generated in the denitration reactor is recycled to the denitrification reactor instead of the wastewater treatment unit and recycled as a reducing agent for the denitrification reactor, thereby preventing the loss of expensive reductant.
또한, 본 발명은 암모니아 저장설비에서 누설된 암모니아를 수거하여 재활용하므로 암모니아 누설에 따른 확산피해를 방지할 수 있어 폐암모니아의 활용체계가 안전하고 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다. Further, since the ammonia leaking from the ammonia storage facility is collected and recycled, the diffusion damage due to ammonia leakage can be prevented, and thus the utilization system of waste ammonia can be safely prevented and environmental pollution can be prevented.
또한, 본 발명은 폐암모니아를 암모니아수 형태로 변환한 후, 무화시키고 공기와 혼합하여 탈질반응장치에 주입하므로 별도의 증발수단을 부가하지 않고도 폐암모니아수를 탈질반응장치에 균일하게 주입하여 폐암모니아의 이용률을 높일 수 있는 효과가 있다. In addition, since the present invention converts waste ammonia into ammonia water, atomizes it, and mixes it with air and injects it into the denitration reactor, the waste ammonia water is uniformly injected into the denitrification reactor without additional evaporation means, Can be increased.
또한, 본 발명은 폐암모니아 및 질소산화물의 농도 변화에 따라 공급조절수단이 선택적으로 폐암모니아와 암모니아 저장설비에 저장된 암모니아를 탈질반응장치에 주입하므로 탈질반응장치의 탈질 효율을 균일하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, the supply control means selectively injects ammonia stored in the waste ammonia and ammonia storage facilities into the denitration reactor according to the concentration of the waste ammonia and the nitrogen oxide, so that the denitrification efficiency of the denitrification reactor can be uniformly maintained It is effective.
도 1은 본 발명에 의한 폐암모니아 처리방법, 폐암모니아 처리시스템 및 이를 포함하는 탈질반응장치의 암모니아 주입시스템의 바람직한 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 탈질반응장치를 보인 구성도.
도 3 및 도 4는 본 발명 실시예에 의한 벤튜리 분무기를 보인 구성도.
도 5 및 도 6은 본 발명 실시예에 의한 초음파 무화기를 보인 구성도.
도 7은 본 발명에 의한 폐암모니아 처리방법을 보인 순서도. 1 is a schematic view showing a preferred embodiment of an ammonia injection system of a waste ammonia treatment method, a waste ammonia treatment system and a denitrification reactor including the same, according to the present invention.
2 is a view showing a denitration reaction apparatus according to the present invention.
3 and 4 are views showing a Venturi sprayer according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are views showing an ultrasonic imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart showing a method of treating waste ammonia according to the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 폐암모니아 처리방법은, 대용량 연소장치에서 선택적 촉매환원(SCR) 설비인 탈질반응장치(30)와 암모니아 저장설비로부터 발생하는 폐암모니아를 탈질반응장치(30)의 환원제로 재활용하는 것이다.The waste ammonia treatment method of the present invention recycles waste ammonia generated from a
대용량 연소장치는 석탄발전소가 해당할 수 있다. The large-scale combustion device may be a coal-fired power plant.
도 1에 도시된 바에 의하면, 석탄발전소는 연소장치(10)에서 석탄을 연소하여 생긴 열을 전기에너지로 만드는 발전소이다. 연소장치(10)에서 발생되는 연소가스는 절탄기(20) 및 공기예열기(40)를 거쳐 열을 회수하고 최종 연돌(70)을 통해 대기로 배출된다. 1, the coal power plant is a power plant that converts heat generated by burning coal in the
석탄의 연소과정은 이산화황(SO2), 질소산화물(NOx), 먼지 등의 오염물질을 발생한다. 이러한 오염물질을 제거하기 위해 대용량 연소장치에는 탈질반응장치(30), 집진설비인 전기집진기(50), 탈황설비인 습식탈황설비(60)를 설치 운영한다.The combustion process of coal generates pollutants such as sulfur dioxide (SO 2 ), nitrogen oxides (NO x) and dust. In order to remove such contaminants, a
탈질반응장치(30)는 환원제로 암모니아를 사용한다. 액화 무수암모니아 또는 암모니아수를 탱크로리로부터 수급받아 암모니아 저장설비(80)에 저장한 후, 증발기(90), 조정기(100)를 거쳐 일정압력의 기체 암모니아를 생성하고, 기체 암모니아는 공기주입설비(110)의 공기와 함께 혼합기(120)에서 혼합 희석된 후 탈질반응장치(30)의 내부로 주입된다.The
기체 암모니아를 탈질반응장치(30)의 내부로 주입시 공기에 대한 암모니아의 부피비는 5% 이하로 조정함으로써 암모니아의 폭발을 방지한다. 암모니아의 폭발범위는 암모니아/공기의 부피비가 16~27% 이다.When the gaseous ammonia is injected into the
탈질반응장치(30)는 일측에 연소가스 취입구(31)가 형성되고, 타측에 연소가스 배출구(33)가 형성된다. 탈질반응장치(30)는 내부에 암모니아를 고르게 분사할 수 있도록 분사라인(35)과 분사라인(35)에 형성된 복수의 분사노즐을 포함한다. 분사노즐(37)은 액체 또는 기체를 고속으로 자유공간에 분출시키기 위해 분사라인에 설치한 가는 관을 의미한다.The
탈질반응장치(30)의 내부에 분사된 암모니아는 연소가스에 포함된 다량의 질소산화물을 질소와 수증기로 변환시켜 질소산화물을 저감시키며, 미반응 암모니아는 배출관(39)을 통해 배출된다. 배출관(39)을 통해 배출된 폐암모니아는 폐암모니아 수거수단(130)에 수거된다.The ammonia injected into the
또한, 폐암모니아는 암모니아 저장설비(80)로부터 발생한다. 암모니아 저장설비(80)는 탱크로리 하역시마다 배관 퍼지과정에서 다량의 암모니아를 유출하며, 이 암모니아는 유출암모니아 수거수단(140)에 수거된다. The waste ammonia also originates from the
암모니아 저장설비(80)에 퍼지되는 암모니아는 무수암모니아 또는 암모니아수일 수 있다. 무수암모니아는 고압가스, 유독물, 위험물로 취급되어 대량 유출사고시 환경 및 안전에 중대한 영향을 준다. 따라서 유출암모니아 수거수단(140)에 수거하여 재사용하는 것이 바람직하다. Ammonia purged into the
폐암모니아 수거수단(130) 및 유출암모니아 수거수단(140)에 수거된 폐암모니아는 폐수처리장치가 아닌 탈질반응장치(30)로 리사이클링시켜 환원제로 재활용한다. The waste ammonia collected in the waste ammonia collecting means 130 and the discharged ammonia collecting means 140 is recycled to the
구체적인 방법은, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, a) 폐암모니아를 폐암모니아수로 변환하여 수거하는 단계(S11)와, b) 폐암모니아수를 무화시키는 단계(S13)와, c)무화된 폐암모니아수를 탈질반응장치의 각 분사노즐로 주입시켜 탈질반응장치(30)의 환원제로 사용하는 단계(S15)를 포함한다. 1 and 7, a) converting the waste ammonia into waste ammonia water to recover (S11), b) atomizing the waste ammonia water (S13), c) And injecting waste ammonia water into each injection nozzle of the denitrification reactor to use the waste ammonia water as a reducing agent in the denitrification reactor 30 (S15).
a) 단계에서, 폐암모니아는 탈질반응장치(30) 또는 암모니아 저장설비(80)로부터 발생하여 폐암모니아 수거수단(130) 및 유출암모니아 수거수단(140)에 수거된 폐암모니아이다. In step a), the waste ammonia is waste ammonia collected from the
폐암모니아 수거수단(130) 및 유출암모니아 수거수단(140)에 수거된 폐암모니아는 암모니아 용해탱크(150)에서 폐암모니아수로 변환되어 저장된다. The waste ammonia collected in the waste ammonia collecting means 130 and the flowing ammonia collecting means 140 is converted into waste ammonia water in the
암모니아 용해탱크(150)는 폐암모니아를 물로 흡수시켜 최종 25% 이하 농도의 폐암모니아수로 저장한다. 암모니아 용해탱크(150)에는 폐암모니아수의 농도 감지를 위한 폐암모니아수 농도감지센서(151)가 구비된다. 폐암모니아수 농도감지센서(151)가 감지한 폐암모니아수의 농도 정보는 공급조절수단(190)으로 전송된다.The
b) 단계에서, 폐암모니아수는 이송펌프(155)를 통해 탈질반응장치(30)와 인접하게 배치된 암모니아수 주입탱크(160)로 이송된다. 암모니아 용해탱크(150)는 암모니아수 주입탱크(160)와 공급배관(153)으로 연결되어 있으며, 공급배관(153)에 이송펌프(155)가 설치되어 폐암모니아수를 암모니아수 주입탱크(160)로 이송할 수 있고, 이송량을 조절할 수 있다.In step b), the waste ammonia water is transferred to the ammonia
암모니아수 주입탱크(160)로 이송된 폐암모니아는 무화수단(170)을 이용하여 무화시킨다. 폐암모니아수를 탈질반응장치(30)의 환원제로 주입하기 전 증발을 원활하게 하기 위해 폐암모니아수의 무화(미립화)가 필요하다. 폐암모니아수의 무화는 무화수단(170)을 이용하여 실현 가능하다. The waste ammonia transferred to the ammonia
무화수단(170)은 벤튜리 분무기(171) 또는 초음파 무화기(181)인 것이 바람직하다. The atomization means 170 is preferably a
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 벤튜리 분무기(171)는 배출구(173)와 입구(175)를 구비하고 관로 일부분의 단면적을 축소시킨 통과목(177) 부분을 구비하는 벤튜리관(172)과, 벤튜리관(172)의 입구와 연통되는 유입관(179)을 포함한다. 2 to 4, the
벤튜리관(172)의 배출구(173)는 탈질반응장치(30)의 분사라인(35)과 연결되어 벤튜리관(172)의 관로를 통과하면서 무화된 폐암모니아수가 탈질반응장치(30)의 내부로 주입될 수 있다. The
유입관(179)에 폐암모니아수와 공기가 유입된다. 폐암모니아수는 유입관(179)과 연결된 암모니아수 주입탱크(160)를 통해 유입된다. 공기는 공기주입설비(110)를 통해 유입관(179)으로 유입된 후 다중 병렬로 설치된 복수의 벤튜리관(172)으로 이동되며, 벤튜리관(172)으로 이동하는 과정에서 폐암모니아수와 혼합된다. Waste ammonia water and air flow into the
유입관(179)으로 유입되는 공기는 폐암모니아수와 혼합되어 공기에 대한 암모니아의 부피비를 5% 이하로 조정한다. 공기에 대한 암모니아의 부피비 조정은 암모니아의 폭발을 방지하기 위한 것이다.The air flowing into the
원리는, 공기주입설비(110)로부터 공기에 의한 기류(Aim)가 유입관(179)으로 유입되면, 기류는 유입관(179)과 연통되게 다중 병렬로 설치된 벤튜리관(172)의 통과목 부분를 통과하면서 폐암모니아수와 혼합되고, 무화된 초미립자의 암모니아수가 생성되어 탈질반응장치(30)의 내부로 주입된다. 벤튜리관(172)은 통과목(177) 부분에서 공기의 유속 증가에 따라 생기는 부압으로 폐암모니아수를 흡출하여 무화하는 것을 기본원리로 한다.The principle is that if the air flow by the air from the
벤튜리관(172)은 관로 통과목(177) 부분의 단면적(a)과 배출구(173)의 단면적(b)의 비가 1:6~8이다. 벤튜리관(172)은 관로 통과목(177) 부분의 단면적(a)과 배출구(173)의 단면적(b)의 비가 1:6 미만이면 폐암모니아수의 무화가 어렵고, 1:8을 초과하면 상대적으로 관로 통과목(177) 부분의 단면적이 작아지게 되어 폐암모니아수를 탈질반응장치에 원활하게 공급하기 어렵다.The
바람직하게는, 벤튜리관(172)은 관로 통과목(177) 부분의 단면적과 배출구(173)의 단면적의 비가 1:7이다. 벤튜리관(172)의 관로 통과목(177) 부분의 단면적과 배출구(173)의 단면적의 비가 1:7이면 폐암모니아수가 관로의 통과목(177) 부분을 통과하면서 50미크로 이하의 액적을 유지하여 탈질반응장치(30) 유입 전에 증발기 없이 무화한다.Preferably, the
폐암모니아수가 50미크로 이하의 액적을 유지하기 위한 폐암모니아수와 공기의 혼합비는 부피비로 5% 이하이며, 바람직하게는 2% 내지 5%인 것이 증발에 효과적이다.The mixing ratio of the waste ammonia water and the air to maintain the droplet of 50 micro / liter or less is 5% or less by volume, and preferably 2% to 5% is effective for evaporation.
유입관(179)에 유입되는 공기는 적정 압력을 갖도록 할 수 있다. 그리고, 공기가 벤튜리관(172)의 통과목(177) 부분을 통과할 때 압력저하로 폐암모니아수가 자동 흡입되기는 하나, 유체 압력 형성을 위해 벤튜리관(172)에 주입펌프를 설치할 수도 있다. The air flowing into the
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 초음파 무화기(181)는 초음파 진동자에 의한 액체의 무화원리를 이용한다. 예를 들어, 수면에 수직으로 20kHz 이상의 초음파 진동을 주면 액체는 진동에너지를 흡수하고, 액체 표면에는 초미세한 표면 정상파가 야기되며, 표면 정상파의 골과 산이 임계점을 지나면 액체 표면이 물방울로 떨어져 나가게 된다. 진동 주파수가 클수록 액적은 작아지게 되며, 물은 진동 주파수가 48kHz인 경우 35 내지 50미크론의 물방울이 생성되어 무화현상으로 나타난다.As shown in Figs. 5 and 6, the
실험결과, 폐암모니아수를 증발기를 사용하지 않고 탈질반응장치(30)의 유입 전에 증발시키기 위해서는 40 내지 50미크론의 액적이 요구된다. As a result of the experiment, a droplet of 40 to 50 microns is required in order to evaporate the waste ammonia water before entering the
무화되고 공기와 희석된 폐암모니아수는 탈질반응장치(30)의 분사라인(35)으로 유입되고, 분사라인(35)의 분사노즐(37)을 통해 탈질반응장치(30)의 내부로 균일하게 분사된다.The atomized and diluted waste air ammonia water flows into the
공기주입설비(110)와 유입관(179)의 사이에 공급조절수단(190)이 구비된다. 공급조절수단(190)은 유입관(179)으로 공기만 유입시키거나 암모니아 저장설비(80)의 암모니아를 공기와 혼합하여 선택적으로 유입시킬 수 있다.A supply adjusting means 190 is provided between the
공급조절수단(190)은 탈질반응장치(30)에서 폐암모니아수만 공급하여 질소산화물의 저감이 어려운 경우, 암모니아 저장설비(80)에 저장된 암모니아를 선택적으로 탈질반응장치(30)에 공급할 수 있도록 하기 위한 것이다.The supply adjusting means 190 may supply the ammonia stored in the
예를 들어, 공급조절수단(190)은 질소산화물 농도감지센서(38)의 감지정보를 제공받아 탈질반응장치(30)에서 배출되는 연소가스 중에 포함된 질소산화물의 농도가 설정치 이상이면, 탈질반응장치(30)의 환원제로 폐암모니아수가 아닌 암모니아 저장설비(80)에 저장된 암모니아가 공급되도록 제어하는 것을 일 예로 할 수 있다.For example, if the concentration of the nitrogen oxide contained in the combustion gas discharged from the
이를 위해, 탈질반응장치(30)의 연소가스 배출구(33)측에 질소산화물 농도감지센서(38)가 구비되며, 질소산화물 농도감지센서(38)가 감지한 질소산화물 농도 정보는 공급조절수단(190)에 전송됨이 바람직하다.The nitrogen
또한, 폐암모니아수의 농도는 발생 경우에 따라 농도 변화가 나타날 수 있다. 그리고, 연소가스에 포함된 질소산화물의 농도도 수시로 변화할 수 있다. 따라서 폐암모니아수를 탈질반응장치(30)에 주입하는 것만으로 탈질반응장치(30)의 연소가스 배출구(33)로 배출되는 질소산화물의 농도를 조절하기 어렵다. In addition, the concentration of waste ammonia water may change depending on the occurrence of concentration. The concentration of nitrogen oxides contained in the combustion gas may also change from time to time. Therefore, it is difficult to control the concentration of nitrogen oxides discharged into the
이 경우, 공급조절수단(190)이 작동하여 연소가스 배출구(33)로 배출되는 질소산화물의 농도를 조절한다. 공급조절수단(190)은 질소산화물 농도감지센서(38)와 폐암모니아수 농도감지센서(151)가 감지한 질소산화물의 농도와 폐암모니아수의 농도 정보를 근거로 폐암모니아수만으로 질소산화물의 저감이 어려운 경우 암모니아 저장설비(80)에 저장된 암모니아가 탈질반응장치(30)의 환원제로 공급되도록 자동제어한다.
In this case, the supply regulating means 190 operates to regulate the concentration of nitrogen oxides discharged into the
폐암모니아수 처리시스템은, 연소가스에 포함된 질소산화물을 암모니아와 접촉시켜 제거하는 탈질반응장치(30)와, 탈질반응장치(30)에서 발생하는 폐암모니아와 암모니아 저장설비(80)로부터 유출되는 암모니아를 폐암모니아수로 변환하여 저장하는 암모니아 용해탱크(150)와, 폐암모니아수를 무화시키는 무화수단(170)과, 무화된 폐암모니아수에 공기를 공급하여 공기에 대한 암모니아의 부피비가 5% 이하가 되게 탈질반응장치(30)에 주입시키는 공기주입설비(110)를 포함한다. The waste ammonia water treatment system includes a
무화수단(170)은 벤튜리 분무기(171) 또는 초음파 무화기(181)이다.The atomization means 170 is a
벤튜리 분무기(171)는 벤튜리관(172)과 유입관(179)을 포함한다. 벤튜리관(172)은 관로 형태이며, 탈질반응장치(30)에 구비된 분사라인(35)과 연결되는 배출구(173)와 유입관(179)과 연통되는 입구(175)를 구비하며, 관로에 관로 일부분의 단면적을 축소시킨 통과목(177) 부분이 형성된다. 본 실시예에서는 벤튜리관(172)의 배출구가 탈질반응장치(30)의 분사라인(35)과 연결된 것으로 도시하였으나, 벤튜리관(172)의 배출구(173)가 탈질반응장치(30)의 분사노즐(37)과 직접 연결되게 형성할 수도 있다.The Venturi sprayer 171 includes a
벤튜리관(172)은 다중 병렬 구조로 설치되며 벤튜리관(172)의 입구가 유입관(179)과 연통되어 공기 및 폐암모니아수가 유입관(179)을 통해 벤튜리관(172)의 입구로 유입될 수 있다. 유입관(179)은 공기주입설비(110) 및 암모니아수 주입탱크(160)와 연결된다.The
벤튜리관(172)의 통과목(177) 부분의 단면적(a)과 배출구(173)의 단면적(b)의 비는 1:6~8이며, 바람직하게는 1:7이다. The ratio of the cross-sectional area (a) of the
초음파 무화기(181)는 초음파 진동자를 이용하는 초음파 무화기인 것이 바람직하다. The
암모니아 용해탱크(150)에 폐암모니아수의 농도를 감지하기 위한 폐암모니아수 농도감지센서(151)가 구비되고, 연소가스 배출구(33)에 질소산화물의 농도를 감지하기 위한 질소산화물 농도감지센서(38)가 구비된다. The
공기주입설비(110)는 유입관(179)과 연결되어 유입관(179)에 공기를 공급한다. 또한, 공기주입설비(110)는 벤튜리관(172)과 탈질반응장치(30)의 분사라인(35)을 연결하는 별도의 관로에 연결되어 무화된 폐암모니아수에 희석을 위한 공기를 공급할 수도 있다. The
폐암모니아수 농도감지센서(151)와 질소산화물 농도감지센서(38)의 감지 정보를 인가받아 폐암모니아수 또는 암모니아 저장설비(80)에 저장된 암모니아를 선택적으로 탈질반응장치(30)에 공급 제어하는 공급조절수단(190)이 구비된다.
The supply amount of ammonia stored in the waste
탈질반응장치의 암모니아 주입시스템은, 연소가스에 포함된 질소산화물을 암모니아와 접촉시켜 제거하는 탈질반응장치(30)와, 탈질반응장치에 주입하기 위한 암모니아가 저장되는 암모니아 저장설비(80)와, 탈질반응장치(30)에서 발생하는 폐암모니아와 암모니아 저장설비(80)로부터 유출되는 암모니아를 폐암모니아수로 변환하여 저장하는 암모니아 용해탱크(150)와, 암모니아 저장설비(80)에 저장된 암모니아 또는 암모니아 용해탱크(150)에 저장된 폐암모니아수를 선택적으로 탈질반응장치(30)에 주입하도록 제어하는 공급조절수단(190)을 포함한다. The ammonia injection system of the denitration reactor includes an
폐암모니아수를 탈질반응장치(30)에 주입하기 전 무화시키기 위한 무화수단(170)을 구비한다. 무화수단(170)은 벤튜리 분무기(171) 또는 초음파 무화기(181)이다. 무화되는 폐암모니아수에 공기를 공급하여 공기에 대한 폐암모니아수의 부피비가 5% 이하가유지되게 혼합하는 공기주입설비를 구비한다.And atomizing means (170) for atomizing the waste ammonia water before injecting it into the denitration reactor (30). The atomization means 170 is a
탈질반응장치(30)의 연소가스 배출구(33)측에 연소가스 배출구(33)를 통해 배출되는 질소산화물의 농도를 측정하는 질소산화물 농도감지센서(38)가 구비된다. 그리고, 암모니아 용해탱크(150)에 폐암모니아수의 농도를 감지하는 폐암모니아수 농도감지센서(151)가 구비된다. A nitrogen
공급조절수단(190)은 질소산화물 농도감지센서(38)와 폐암모니아수 농도감지센서(151)의 측정결과를 근거로 암모니아 저장설비(80)에 저장된 암모니아 또는 암모니아 용해탱크(150)에 저장된 폐암모니아수가 선택적으로 탈질반응장치(30)에 주입되도록 자동제어한다.The supply adjusting means 190 adjusts the supply amount of ammonia stored in the
공급조절수단(190)은 질소산화물 농도감지센서(38)와 폐암모니아수 농도감지센서(151)의 측정결과를 근거로 폐암모니아수만을 탈질반응장치(30)에 주입하여 질소산화물의 저감이 어렵다고 판단되면, 암모니아 저장설비(80)에 저장된 암모니아가 탈질반응장치(30)의 환원제로 공급되도록 자동제어한다.The supply adjusting means 190 injects only the waste ammonia water into the
탈질반응장치의 암모니아 주입시스템은 탈질반응장치(30)와 암모니아 저장설비로부터 발생하는 폐암모니아를 탈질반응장치(30)의 환원제로 재활용할 수 있으며, 폐암모니아만으로 질소산화물의 저감이 어려운 경우에는 암모니아 저장설비의 암모니아를 공급받아 탈질반응을 수행할 수 있도록 구성된다.
The ammonia injection system of the denitration reactor can recycle waste ammonia generated from the
이하에서는, 폐암모니아를 폐암모니아수로 변환하여 수거한 후, 탈질반응장치의 환원제로 활용하는 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, a process of converting waste ammonia into waste ammonia water and collecting the waste ammonia as a reducing agent in the denitrification reactor will be described.
탈질반응장치(30)와 암모니아 저장설비(80)로부터 발생하는 폐암모니아는 폐암모니아 수거수단(130), 유출암모니아 수거수단(140)에서 각각 수거한 후, 암모니아 용해탱크에 저장한다. 암모니아 용해탱크에서는 폐암모니아를 물로 흡수시켜 최종 25% 이하 농도의 폐암모니아수로 저장한다. The waste ammonia generated from the
암모니아 용해탱크(150)에 저장된 폐암모니아수는 이송펌프(155)에 의해 암모니아수 주입탱크(160)로 일정량 이송된 후, 벤튜리 분무기(171) 또는 초음파 무화기(181)에 의해 무화되고 암모니아/공기의 부피비가 5%이하로 유지되게 공기와 혼합된 후 탈질반응장치(30)로 주입된다.The waste ammonia water stored in the
벤튜리 분무기(171)를 통한 폐암모니아수의 무화주입은 아래와 같은 방법으로 진행된다. The atomization of the waste ammonia water through the
이송펌프(155)로부터 공급된 폐암모니아수는 암모니아수 주입탱크(161)에 일정량 저장된 후 벤튜리관(172)의 통과목(177) 부분으로 주입되며, 이때 공기주입설비(110)의 공기에 의한 기류가 다중 병렬로 설치된 벤튜리관(172)을 통과하면서 초미립자의 무화된 폐암모니아수(Wam+Aim)를 생성한다. 무화되고 공기와 혼합된 폐암모니아수(Wam+Aim)는 탈질반응장치(30)의 분사라인(35)으로 주입되고 분사노즐(37)을 통해 탈질반응장치(30)의 내부로 균일하게 분사된다. The waste ammonia water supplied from the
한편, 초음파 무화기를 통한 폐암모니아수의 무화주입은 아래와 같은 방법으로 진행된다. On the other hand, atomization of waste ammonia water through an ultrasonic atomizer proceeds in the following manner.
이송펌프(155)로부터 공급된 폐암모니아수는 암모니아수 주입탱크(160)에 일정량 저장된 후 초음파 무화기(181)로 공급된다. 초음파 무화기(181)에 공급된 폐암모니아수(Wam)는 초음파 진동자(183)의 진동에 의해 무화상태로 되고, 공기주입설비(110)에서 공급되는 공기에 의한 기류(Aim)로 인해 무화된 폐암모니아수(Wam+Aim)로 배출된다. 무화되고 공기와 혼합된 폐암모니아수(Wam+Aim)는 탈질반응장치(30)의 분사라인(35)으로 주입되고 분사노즐(37)을 통해 탈질반응장치의 내부로 균일하게 분사된다.The waste ammonia water supplied from the
그리고, 폐암모니아수를 탈질반응장치에 주입하는 과정에서, 공급조절수단은 질소산화물 농도감지센서(38)와 폐암모니아수 농도감지센서(151)가 감지한 농도 정보를 제공받아 폐암모니아수만으로 질소산화물의 저감이 어려운 경우 암모니아 저장설비(80)에 저장된 암모니아가 탈질반응장치(30)의 환원제로 공급되도록 자동제어한다.In the process of injecting the waste ammonia water into the denitration reactor, the supply adjusting means is provided with the concentration information sensed by the nitrogen
암모니아 저장설비(80)에 저장된 암모니아는 증발기(90), 조정기(100)를 거쳐 일정압력의 기체 암모니아를 생성하고, 공기주입설비(110)의 공기와 함께 혼합기(120)에서 혼합 희석된 후 탈질반응장치(30)의 내부로 주입된다.The ammonia stored in the
기체 암모니아를 탈질반응장치(30)의 내부로 주입시 공기에 대한 암모니아의 부피비는 5% 이하로 조정함으로써 암모니아의 폭발을 방지한다. When the gaseous ammonia is injected into the
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 의해 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 권리는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 특허청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명함을 밝혀둔다.The scope of the invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all changes which come within the meaning and range of equivalency of the claims are intended to be embraced therein. It is self-evident that we can make changes.
10: 연소장치 20: 절탄기
30: 탈질반응장치 31: 연소가스 취입구
33: 연소가스 배출구 35: 분사라인
37: 분사노즐 38:질소산화물 농도감지센서
39: 배출관 40: 공기예열기
50: 전기집진기 60: 습식탈황설비
70: 연돌 80: 암모니아 저장설비
90: 증발기 100: 조정기
110: 공기주입설비 120: 혼합기
130: 폐암모니아 수거수단 140: 유출암모니아 수거수단
150: 암모니아 용해탱크 151: 폐암모니아수 농도감지센서
153: 공급배관 155: 이송펌프
160: 암모니아수 주입탱크 170: 무화수단
171: 벤튜리 분무기 172: 벤튜리관
173: 배출구 175: 입구
177: 통과목 179: 유입관
181: 초음파 무화기 183: 초음파 진동자
190: 공급조절수단10: Combustion device 20:
30: Denitration reactor 31: Combustion gas inlet
33: combustion gas outlet 35: injection line
37: injection nozzle 38: nitrogen oxide concentration sensor
39: outlet pipe 40: air preheater
50: Electrostatic precipitator 60: Wet desulfurization equipment
70: Chimney 80: Ammonia storage facility
90: Evaporator 100: Regulator
110: air injection equipment 120: mixer
130: waste ammonia collecting means 140: effluent ammonia collecting means
150: ammonia dissolution tank 151: waste ammonia water concentration sensor
153: supply pipe 155: transfer pump
160: ammonia water injection tank 170: atomization means
171: Venturi Sprayer 172: Venturi Liner
173: outlet 175: inlet
177: passing neck 179: inlet tube
181: Ultrasonic atomizer 183: Ultrasonic oscillator
190: Supply adjustment means
Claims (13)
상기 탈질반응장치에 주입하기 위한 암모니아가 저장되는 암모니아 저장설비와,
상기 탈질반응장치에서 발생하는 폐암모니아와 상기 암모니아 저장설비로부터 유출되는 암모니아를 폐암모니아수로 변환하여 저장하는 암모니아 용해탱크와,
상기 암모니아 저장설비에 저장된 암모니아 또는 상기 암모니아 용해탱크에 저장된 폐암모니아수를 선택적으로 상기 탈질반응장치에 주입하도록 제어하는 공급조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질반응장치의 암모니아 주입시스템.A denitration reaction device for removing nitrogen oxide contained in the combustion gas by contacting with ammonia,
An ammonia storage facility for storing ammonia to be injected into the denitrification reactor;
An ammonia dissolution tank for converting waste ammonia generated in the denitrification apparatus and ammonia discharged from the ammonia storage facility into waste ammonia water and storing the waste ammonia water,
And a supply regulating means for selectively controlling the ammonia stored in the ammonia storage facility or the waste ammonia water stored in the ammonia dissolving tank to be injected into the denitrification reactor.
상기 폐암모니아수를 상기 탈질반응장치에 주입하기 전 상기 폐암모니아수를 무화시키는 무화수단과,
상기 무화되는 폐암모니아수에 공기를 공급하여 혼합하는 공기주입설비를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질반응장치의 암모니아 주입시스템.The method of claim 11,
Atomizing means for atomizing the waste ammonia water before injecting the waste ammonia water into the denitration reactor,
And an air injection system for supplying and mixing air to the atomized waste ammonia water.
상기 탈질반응장치의 연소가스 배출구측에 구비되며 상기 연소가스 배출구를 통해 배출되는 질소산화물의 농도를 측정하는 질소산화물 농도감지센서와,
상기 암모니아 용해탱크에 구비되며 폐암모니아수의 농도를 감지하는 폐암모니아수 농도감지센서를 더 포함하며,
상기 공급조절수단은 상기 질소산화물 농도감지센서와 상기 폐암모니아수 농도감지센서의 측정결과에 따라 상기 암모니아 저장설비에 저장된 암모니아 또는 상기 암모니아 용해탱크에 저장된 폐암모니아수가 선택적으로 상기 탈질반응장치에 주입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 탈질반응장치의 암모니아 주입시스템.
The method of claim 11,
A nitrogen oxide concentration sensor disposed on the combustion gas outlet side of the denitration reactor for measuring the concentration of nitrogen oxide discharged through the combustion gas outlet;
And a waste ammonia water concentration sensor provided in the ammonia dissolution tank for sensing the concentration of the waste ammonia water,
The supply control means controls the supply of ammonia stored in the ammonia storage facility or the waste ammonia water stored in the ammonia dissolution tank to be selectively injected into the denitrification reaction device in accordance with the measurement results of the nitrogen oxide concentration sensor and the waste ammonia water concentration sensor The ammonia injection system comprising:
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