KR101525929B1 - 배기 가스 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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KR101525929B1 KR1020140178729A KR20140178729A KR101525929B1 KR 101525929 B1 KR101525929 B1 KR 101525929B1 KR 1020140178729 A KR1020140178729 A KR 1020140178729A KR 20140178729 A KR20140178729 A KR 20140178729A KR 101525929 B1 KR101525929 B1 KR 101525929B1
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지이큐솔루션 주식회사
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    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material

Abstract

배기 가스 처리 방법 및 장치가 개시된다. 배기 가스 제거 방법은 배기 가스 처리 장치가 SNCR 수행부 및 로내탈황제 주입부를 기반으로 유동층 연소실에서 생성된 배기 가스에 포함된 유해 물질에 대한 1차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 1차 처리 배기 가스를 생성하는 단계, 배기 가스 처리 장치가 소석회 주입부에 의해 주입된 소석회 및 활성탄 주입부에 의해 활성탄 및 건식 반응기 및 백 필터를 기반으로 1차 처리 배기 가스의 유해 물질을 제거하는 2차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 2차 처리 배기 가스를 생성하는 단계와 배기 가스 처리 장치가 FGR 수행부를 기반으로 2차 처리 배기 가스 중 일부에 대한 1차 유해 물질 제거 절차 및 2차 유해 물질 처리 절차를 재수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

배기 가스 처리 방법 및 장치{The method and device for disposing of waste gas}
본 발명은, 배기 가스 처리 방법 및 장치, 보다 상세하게는, 건식 기반으로 배기 가스를 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 발명이다.
소각로 배출 가스를 처리하는 설비는 배출 가스 허용 기준치를 충분히 만족할 수 있어야 한다. 또한 부품의 부식, 막힘 현상, 열 교환, 유지 보수, 폐수 처리 등의 영향을 고려하여 설계하여야 한다.
소각로 배출 가스를 처리하는 설비는 배출 가스 중의 처리 대상 물질을 정한 후 최적의 방지 기술을 채택해 배출 목표 수준을 달성하도록 처리하여야 한다. 또한 본 설비와 관련된 배출 가스의 경로 및 폐수 처리 등과의 상호 영향에 대해서도 고려하여야 한다.
배출 가스 방지 설비는 여러 단위 장치들이 복합적으로 연계되어 있어 각 장치가 긴밀한 상호 관계가 있다. 방지 장치 조합의 형태에 따라서 각 장치 간의 영향, 제거 대상 오염 물질의 종류 및 제거 효율 등에 차이가 있을 수 있다. 그러므로 이들 조합 형태별 특성을 파악하여, 최적의 방지 설비를 구성함으로써 보다 효율적인 설치 및 관리가 이루어지도록 할 필요가 있다.
소각로 배출 가스에는 이산화탄소, 수증기, 질소, 산소와 규제 물질로서 염화수소, 황산화물, 질소 산화물, 다이옥신류 등이 함유되어 있다. 대기 환경 보전법에 이러한 배출 가스의 농도 기준이 설정되어 있다. 또한 폐기물 관리법에는 소각 시설의 관리 기준으로서 소각로 온도 및 체류 시간, CO, 다이옥신 등의 기준이 정해져 있다. 배출가스 처리는 크게 먼지 제거, 유해 산성 가스 제거, 질소산화물 제거, 다이옥신류 제거로 나눌 수 있다.
KR 10-2009-0109140
본 발명의 일 측면은 배기 가스 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 배기 가스 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배기 가스 제거 방법은 배기 가스 처리 장치가 SNCR(selective non catalytic reduction) 수행부 및 로내탈황제 주입부를 기반으로 유동층 연소실에서 생성된 배기 가스에 포함된 유해 물질에 대한 1차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 1차 처리 배기 가스를 생성하는 단계, 상기 배기 가스 처리 장치가 소석회 주입부에 의해 주입된 소석회 및 활성탄 주입부에 의해 활성탄 및 건식 반응기 및 백 필터를 기반으로 상기 1차 처리 배기 가스의 유해 물질을 제거하는 2차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 2차 처리 배기 가스를 생성하는 단계와 상기 배기 가스 처리 장치가 FGR(fuel gas recirculation) 수행부를 기반으로 상기 2차 처리 배기 가스 중 일부에 대한 상기 1차 유해 물질 제거 절차 및 상기 2차 유해 물질 처리 절차를 재수행하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 로내탈황제 주입부는 상기 로내탈황제를 주입하여 상기 유해 물질 중 황 산화물 및 HCl을 제거하고, 상기 로네 탈황제는 CaCO3일 수 있다.
또한, 상기 FGR 수행부는 상기 2차 처리 배기 가스에 포함된 복수의 유해 물질 중 제한 농도를 초과한 초과 유해 물질이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 FGR 수행부는 상기 초과 유해 물질이 존재하는 경우, 상기 초과 유해 물질의 농도를 기반으로 상기 2차 처리 배기 가스 중 재순환되는 양을 결정할 수 있다.
또한, 상기 SNCR 수행부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 연료의 종류 및 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 암모니아 수의 양을 조절하고, 상기 로내탈황제 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 CaCO3의양을 조절할 수 있다.
또한, 상기 소석회 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 소석회의 양을 조절하고, 상기 활성탄 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 활성탄의양을 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배기 가스 제거 장치는 SNCR(selective non catalytic reduction) 수행부 및 로내탈황제 주입부를 기반으로 유동층 연소실에서 생성된 배기 가스에 포함된 유해 물질에 대한 1차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 1차 처리 배기 가스를 생성하는 1차 배기 가스 처리부, 상기 배기 가스 처리 장치가 소석회 주입부에 의해 주입된 소석회 및 활성탄 주입부에 의해 활성탄 및 건식 반응기 및 백 필터를 기반으로 상기 1차 처리 배기 가스의 유해 물질을 제거하는 2차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 2차 처리 배기 가스를 생성하는 2차 배기 가스 처리부와 상기 2차 처리 배기 가스 중 일부에 대한 상기 1차 유해 물질 제거 절차 및 상기 2차 유해 물질 처리 절차를 재수행하는 FGR(fuel gas recirculation) 수행부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 로내탈황제 주입부는 상기 로내탈황제를 주입하여 상기 유해 물질 중 황 산화물 및 HCl을 제거하고, 상기 로네 탈황제는 CaCO3일 수 있다.
또한, 상기 FGR 수행부는 상기 2차 처리 배기 가스에 포함된 복수의 유해 물질 중 제한 농도를 초과한 초과 유해 물질이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 FGR 수행부는 상기 초과 유해 물질이 존재하는 경우, 상기 초과 유해 물질의 농도를 기반으로 상기 2차 처리 배기 가스 중 재순환되는 양을 결정할 수 있다.
또한, 상기 SNCR 수행부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 연료의 종류 및 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 암모니아 수의 양을 조절하고, 상기 로내탈황제 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 CaCO3의양을 조절할 수 있다.
또한, 상기 소석회 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 소석회의 양을 조절하고, 상기 활성탄 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 활성탄의양을 조절할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 측면에 따르면, 로내탈황제를 사용하여 배기 가스 내에 SOx 뿐만 아니라 HCl을 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치의 동작을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 FGR 수행부의 동작을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 1차 유해 물질 제거 단계를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2차 유해 물질 제거 단계를 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치를 나타낸 개념도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치를 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 배기가스 처리 장치는 SNCR(selective non catalytic reduction) 수행부(100), 로내탈황제 주입부(110), 유동층 연소실(120), 보일러(130), 소석회 주입부(140), 활성탄 주입부(150), 건식 반응부(160), 백 필터(bag filter)(170), FGR(fuel gas recirculation) 수행부(180), 유인 송풍기(190)를 포함할 수 있다.
유동층 연소실(120)은 연료와 같은 연소 대상 물질을 연소시키기 위해 구현될 수 있다. 유동층 연소실(120)에서 연료의 연소로 인해 발생되는 배기 가스는 유해 물질인 NOx, SOx, HCl, 다이옥신, 비산재(fly ash) 등을 포함할 수 있다. 유해 물질을 포함하는 배기 가스는 대기로 방출되기 이전에 대기 방지 설비를 통하여 유해 물질을 제거한 후 대기로 방출되게 된다.
SNCR 수행부(100)는 배기 가스의 유해 물질 중 질소 산화물(NOx)의 제거를 위해 구현될 수 있다. SNCR 수행부(100)는 촉매 없이 내부에 직접 요소수 또는 암모니아수를 분사하여 고온에서 질소 산화물과 반응시킬 수 있다. SNCR 수행부(100)를 통해 배기 가스에 포함된 질소 산화물의 60% 정도가 제거될 수 있다.
로내탈황제 주입부(110)는 배기 가스의 유해 물질 중 황 산화물(SOx)의 제거를 위해 구현될 수 있다. 로내탈황제 주입부(110)는 HCl을 제거할 수도 있다. 로내탈황제 주입부(110)는 황 산화물 및/또는 HCl의 제거를 위해 로내탈황제를 주입할 수 있다. 로내탈황제는 CaCO3이 사용될 수 있다. 로내탈황제 주입부(110)는 배기 가스에 포함되는 황 산화물의 80%, HCl의 40%를 제거할 수 있다.
보일러(130)는 유동층 연소실과 연결되어 구현될 수 있다. 보일러(130)는 SNCR 수행부(100) 및 로내탈황제 주입부(110)를 기반으로 유해 물질 제거 단계를 거친 배기 가스가 건식 반응부(160)로 유입되기 전에 배기 가스를 1차적으로 냉각시킴과 동시에 신속하게 배출하여 오염 물질의 재합성을 최소화하고 분진 부착을 억제할 수 있다.
소석회 주입부(140)는 배기 가스가 건식 반응기에 유입되기 이전에 소석회(Ca(OH)2)를 주입하기 위해 구현될 수 있다. 소석회 주입부(140)에 의해 주입된 소석회를 기반으로 소석회 반응이 수행되고 소석회 반응을 통해 배기가스에 포함된 HCl 및 SOx가 제거될 수 있다.
활성탄 주입부(150)는 배기 가스가 건식 반응기에 유입되기 이전에 활성탄(active carbon, AC)을 주입하기 위해 구현될 수 있다. 활성탄 주입부(150)에 의해 주입된 활성탄을 기반으로 배기 가스에 포함된 다이옥신이 제거될 수 있다.
건식 반응부(160)는 보일러와 연결되고 배기 가스 중 HCl를 제거하고 배기 가스의 온도를 낮춰주기 위해 구현될 수 있다.
백 필터(170)는 비산제의 포집을 위해 구현될 수 있다. 백 필터(170)는 에어 노즐 상측에 마련된 청정 가스 배출 공간부에 질소 산화물의 제거를 위한 촉매 공급부가 교체 가능한 구조로 구현될 수 있다. 또한, 백 필터(170)의 전단부에 암모니아 분사를 위한 암모니아 공급 설비를 이동 구성할 수 있다. 암모니아 공급 설비는 질소 산화물과 암모니아의 반응 효율을 높일 수 있어 질소 산화물을 효과적으로 제거할 수 있다.
건식 반응부(160)와 백 필터(170)를 통해 배기 가스에 포함된 나머지 황 산화물의 98%, 나머지 HCl의 99.9%, 나머지, 질소 산화물의 90%가 제거될 수 있다.
FGR 수행부(180)는 배기 가스를 순환시켜 배기 가스에 포함된 유해 물질을 제거하기 위해 구현될 수 있다.
유인 송풍기(190)는 유해 물질이 제거된 배기 가스를 외부로 유출하기 위해 구현될 수 있다.
배기 가스 제거 장치는 1차 배기 가스 처리부, 2차 배기 가스 처리부를 포함하는 것으로 분류될 수도 있다. 1차 배기 가스 처리부는 SNCR 수행부(100) 및 로내탈황제 주입부(110)를 기반으로 유동층 연소실에서 생성된 배기 가스에 포함된 유해 물질에 대한 1차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 1차 처리 배기 가스를 생성할 수 있다. 2차 배기 가스 처리부는 소석회 주입부(140)에 의해 주입된 소석회 및 활성탄 주입부에 의해 활성탄 및 건식 반응부(160) 및 백 필터(170)를 기반으로 상기 1차 처리 배기 가스의 유해 물질을 제거하는 2차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 2차 처리 배기 가스를 생성할 수 있다. FGR 수행부(180)는 2차 처리 배기 가스 중 일부에 대한 상기 1차 유해 물질 제거 절차 및 2차 유해 물질 처리 절차를 재수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치가 사용되는 경우, 배기 가스에 포함된 유해 물질의 처리율이 기존의 배기 가스 처리 장치보다 높을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 배기 가스 처리 장치의 유동층 연소실에서 연소가 수행된다(단계 S200).
예를 들어 유동층 연소실에서 연료(또는 소각물)이 약 900∼1000℃정도에서 연소되고, 유동층 연소실에서 연소로 인한 배기 가스가 생성될 수 있다. 배기 가스에는 유해 물질로서 NOx, SOx, HCl, 다이옥신, 비산재(fly ash) 등을 포함할 수 있다.
배기 가스 처리 장치는 SNCR 수행부 및 로내탈황제 주입부를 기반으로 유동층 연소실에서 생성된 배기 가스에 포함된 유해 물질에 대한 1차 유해 물질 제거 단계를 수행한다(단계 S210).
SNCR 수행부는 촉매 없이 내부에 직접 요소수 또는 암모니아수를 분사하여 고온에서 질소 산화물과 반응시킬 수 있다. SNCR 수행부가 사용되는 경우, 배기 가스에 포함된 질소 산화물과 암모니아수가 반응할 수 있고, 배기 가스에 포함된 질소 산화물의 60% 정도가 제거될 수 있다.
로내탈황제 주입부에 의해 로내탈황제(예를 들어, CaCO3)가 주입될 수 있다. 로내 탈황제는 배기 가스에 포함된 유해 물질인 황 산화물과 HCl을 제거할 수 있다.
SNCR 및 로내탈황제 주입부를 기반으로 1차 유해 물질 제거 단계를 수행한 배기 가스는 1차 처리 배기 가스라는 용어로 표현될 수 있다.
배기 가스 처리 장치는 1차 처리 배기 가스를 보일러로 전달한다(단계 S220).
보일러는 유동층 연소실과 연결되어 구현될 수 있다. 보일러는 건식 반응기로 배기 가스가 유입되기 전에 배기 가스를 1차적으로 냉각시킴과 동시에 신속하게 배출하여 오염 물질의 재합성을 최소화하고 분진 부착을 억제할 수 있다.
배기 가스 처리 장치는 소석회 주입부 및 활성탄 주입부를 통해 소석회 및 활성탄을 주입한다(단계 S230).
소석회 주입부는 배기 가스가 건식 반응기에 유입되기 이전에 소석회(Ca(OH)2)를 주입하기 위해 구현될 수 있다. 소석회 주입부에 의해 주입된 소석회를 기반으로 소석회 반응이 수행되고 소석회 반응을 통해 배기 가스에 포함된 HCl 및 SOx가 제거될 수 있다. 활성탄 주입부는 배기 가스가 건식 반응기에 유입되기 이전에 활성탄을 주입하기 위해 구현될 수 있다. 활성탄 주입부에 의해 주입된 활성탄을 기반으로 배기 가스에 포함된 다이옥신이 제거될 수 있다.
배기 가스 처리 장치는 건식 반응기 및 백 필터를 통해 1차 처리 배기 가스에 포함된 유해 물질에 대한 2차 유해 물질 제거 단계를 수행한다(단계 S240).
건식 반응기는 보일러와 연결되고 1차 처리 배기 가스 중 HCl를 제거하고 1차 처리 배기 가스의 온도를 낮춰줄 수 있다. 백 필터는 1차 처리 배기 가스에 포함된 비산제의 포집을 위해 구현될 수 있다. 건식 반응기와 백 필터를 통해 1차 처리 배기 가스에 포함된 나머지 황 산화물의 98%, 나머지 HCl의 99.9%, 나머지, 질소 산화물의 90%가 제거될 수 있다.
건식 반응기 및 백 필터를 통한 2차 유해 물질 제거 단계를 거친 배기 가스는 2차 처리 배기 가스라는 용어로 표현될 수 있다.
배기 가스 처리 장치는 2차 처리 배기 가스를 순환 및/또는 외부로 유출시킨다(단계 S250).
배기 가스 처리 장치의 FGR 수행부는 배기 가스를 순환시킬 수 있다. FGR 수행부를 기반으로 2차 처리 배기 가스 중 일부에 대해 배기 가스에 포함된 유해 물질을 제거하는 1차 유해 물질 제거 단계 및/또는 2차 유해 물질 제거 단계가 다시 수행될 수 있다. 배기 가스 처리 장치의 유인 송풍기는 유해 물질이 제거된 배기 가스를 외부로 유출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치의 동작을 나타낸 개념도이다.
도 3에서는 FGR 수행부가 배기 가스에 포함된 유해 물질의 함량을 판단하고, 배기 가스의 순환량을 결정하는 방법에 대해 개시한다. 전술한 바와 같이 FGR 수행부는 2차 처리 배기 가스를 재순환시켜 2차 처리 배기 가스에 포함된 유해 물질을 제거하기 위한 절차를 다시 수행하기 위해 구현될 수 있다.
도 3을 참조하면, FGR 수행부는 2차 처리 배기 가스에 포함된 유해 물질의 함량(또는 농도)를 탐지하고(단계 S300), 2차 처리 배기 가스의 재순환 여부를 결정할 수 있다(단계 S310). 2차 처리 배기 가스의 재순환되는 경우, FGR 수행부는 각 유해 물질 별 제한 농도를 기반으로 2차 처리 배기 가스의 순환량을 결정할 수 있다(단계 S320). 이하에서는 설명의 편의상 FGR 수행부가 NOx를 기반으로 2차 처리 배기 가스의 순환량을 결정하는 방법에 대해 개시하나, NOx 뿐만 아니라 다른 유해 물질도 마찬가지로 고려하여 FGR 수행부가 배기 가스의 순환량을 판단할 수 있다.
NOx를 기준으로 설명하면, 배기 가스 처리 장치에서 시간당 xppm만큼의 NOx만이 외부로 유출되도록 제한될 수 있다. 이러한 경우, 도 2에서 전술한 바와 같이 2차 유해 물질 제거 단계를 거친 2차 처리 배기 가스에 포함된 NOx의 양이 y ppm 이하로 제한될 수 있다. 이하, yppm과 같은 농도는 제한 농도라는 용어로 표현될 수 있다. 예를 들어, 시간당 10회의 처리 과정을 거쳐 2차 처리 배기 가스가 생기는 경우, NOx에 대한 제한 농도는 x/10ppm 이하여야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 FGR 수행부는 2차 처리 배기 가스에 포함된 NOx의 농도가 제한 농도 이하인지 여부를 판단할 수 있다. NOx의 농도가 제한 농도를 초과하지 않은 경우, FGR 수행부는 2차 처리 배기 가스를 순환시키지 않고, 유인 송풍기를 통해 외부로 유출할 수 있다. 반대로 NOx의 농도가 제한 농도를 초과한 경우, 일부의 2차 처리 배기 가스를 FGR 수행부를 기반으로 순환시켜 다시 1차 유해 물질 처리 단계 및 2차 유해 물질 처리 단계를 거쳐 배기 가스 상의 유해 물질을 제거할 수 있다.
FGR 수행부는 2차 처리 배기 가스에 포함된 NOx의 농도가 제한 농도를 얼마나 초과하였는지 여부에 따라 2차 처리 배기 가스 중 순환되는 양을 결정할 수 있다. 예를 들어, NOx의 농도가 제한 농도를 a만큼 초과한 경우, FGR 수행부는 2차 처리 배기 가스 중 10%를 순환시킬 수 있다. 또한, NOx의 농도가 제한 농도를 b(b>a)만큼 초과한 경우, FGR 수행부는 2차 처리 배기 가스 중 20%를 순환시킬 수 있다.
도 3에서는 설명의 편의상 유해 물질 중 NOx에 대해 예시적으로 개시하였다. 하지만, FGR 수행부가 NOx가 아닌 다른 유해 물질(예를 들어, SOx, HCl, 다이옥신, 비산재(fly ash))의 농도에 대해서도 판단하고 2차 처리 배기 가스의 순환량을 결정할 수 있다. 또한, 도 3에서는 FGR 수행부가 유해 물질 별 제한 농도를 기반으로 2차 처리 배기 가스의 순환량을 결정하고 2차 처리 배기 가스를 순환시키는 것으로 설명하였으나, 이러한 동작은 FGR 수행부를 제어하는 FGR 제어부에 의해 수행될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 FGR 수행부의 동작을 나타낸 개념도이다.
도 4에서는 FGR 수행부가 복수의 유해 물질을 고려하여 2차 처리 배기 가스의 순환량을 결정하는 방법에 대해 개시한다. FGR 수행부가 NOx 뿐만 아니라 SOx, HCl, 다이옥신, 비산재까지 모두 고려하여 2차 처리 배기 가스의 순환량을 결정하는 방법에 대해 개시한다.
도 4를 참조하면, FGR 수행부는 2차 처리 배기 가스에 포함된 복수의 유해 물질 각각의 제한 농도의 초과 여부에 대해 판단할 수 있다(단계 S400).
구체적으로 FGR 수행부는 2차 처리 배기 가스에 포함된 NOx가 NOx의 제한 농도를 초과하였는지 여부, 2차 처리 배기 가스에 포함된 SOx가 SOx의 제한 농도를 초과하였는지 여부, 2차 처리 배기 가스에 포함된 HCl이 HCl의 제한 농도를 초과하였는지 여부, 2차 처리 배기 가스에 포함된 다이옥신이 다이옥신의 제한 농도를 초과하였는지 여부, 2차 처리 배기 가스에 포함된 비산제가 비산제의 제한 농도를 초과하였는지 여부에 대해 각각 판단할 수 있다.
FGR 수행부는 2차 처리 배기 가스에 포함된 복수의 유해 물질 중 제한 농도를 초과한 유해 물질이 존재하지 않는 경우, 2차 처리 배기 가스를 유인 송풍기로 전달하여 배출시킬 수 있다(단계 S410).
FGR 수행부는 2차 처리 배기 가스에 포함된 복수의 유해 물질 중 제한 농도를 초과한 유해 물질이 존재하는 경우, 제한 농도를 초과한 유해 물질의 농도를 기반으로 2차 처리 배기 가스의 순환량을 결정할 수 있다(단계 S420).
예를 들어, NOx와 SOx 각각이 제한 농도를 초과한 경우를 가정할 수 있다. 이러한 경우, FGR 수행부는 NOx를 기준으로 한 제1 배기 가스 순환량과 SOx를 기준으로 한 제2 배기 가스 순환량을 결정할 수 있다. FGR 수행부는 제1 배기 가스 순환량과 제2 배기 가스 순환량 중 더 큰 값을 최종 배기 가스 순환량으로 결정할 수 있다. 예를 들어, NOx를 기준으로 한 제1 배기 가스 순환량이 10%이고 SOx를 기준으로 한 제2 배기 가스 순환량이 20%인 경우, FGR은 2차 차리 배기 가스의 20%를 순환시켜 다시 다시 1차 유해 물질 처리 단계 및 2차 유해 물질 처리 단계를 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 1차 유해 물질 제거 단계를 나타낸 개념도이다.
도 5에서는 SNCR 수행부(500) 및 로내탈황제 주입부(520)를 기반으로 수행되는 1차 유해 물질 제거 단계를 수행하는 방법이 개시된다.
SNCR 수행부(500) 및 로내탈황제 주입부(520)는 연료의 종류, 연소 시간을 고려하여 1차 유해 물질 제거 단계를 위한 암모니아수의 양과 로내탈황제의 양을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 연료의 연소시 발생하는 NOx의 양과 SOx의 양 및 HCl의 양과 제2 연료의 연소시 발생하는 NOx의 양과 SOx의 양 및 HCl의 양은 서로 다를 수 있다. 따라서, 각 연료 별 연소 후 생성되는 유해 물질의 양을 고려하여 SNCR 수행부(500)는 1차 유해 물질 제거 단계를 위한 암모니아수의 양을 결정하고, 로내탈황제 주입부(520)는 1차 유해 물질 제거 단계를 위한 로내탈황제의 양을 결정할 수 있다.
또한, 동일한 양의 연료가 연소하는 경우에도 SNCR 수행부(500) 및 로내탈황제 주입부(520) 각각은 연소의 빠르기(또는 동일한 연료의 양이 얼마나 빠른 시간에 전소되는지 여부)를 추가적으로 고려하여 1차 유해 물질 제거 단계를 위한 암모니아수의 양 및 1차 유해 물질 제거 단계를 위한 로내탈황제의 양을 결정할 수 있다.
SNCR 수행부(500) 및 로내탈황제 주입부(520)는 연료의 종류 및 연소 시간에 대한 정보를 수신하고 위와 같은 동작을 수행할 수 있다.
또는 별도의 정보를 수신하지 않고 SNCR 수행부(500) 및 로내탈황제 주입부(520)는 유동층 연소실에서 발생하는 유해 물질의 농도를 센싱하고 그에 따라 1차 유해 물질 제거 단계를 위한 암모니아수의 양 및 1차 유해 물질 제거 단계를 위한 로내탈황제의 양을 결정할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2차 유해 물질 제거 단계를 나타낸 개념도이다.
도 6에서는 소석회 주입부(600) 및 활성탄 주입부(620)를 기반으로 수행되는 2차 유해 물질 제거 단계를 수행하는 방법이 개시된다.
소석회 주입부(600) 및 활성탄 주입부(620)는 연료의 종류, 연소 시간을 고려하여 2차 유해 물질 제거 단계를 위해 투입되는 소석회의 양 및 활성탄이 양을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 연료의 연소시 발생하는 HCl의 양과 SOx의 양 및 다이옥신의 양과 제2 연료의 연소시 발생하는 HCl의 양과 SOx의 양 및 다이옥신의 양이 서로 다를 수 있다. 따라서, 각 연료 별 연소 후 생성되는 유해 물질의 양을 고려하여 소석회 주입부(600)는 2차 유해 물질 제거 단계를 위한 소석회의 양을 결정하고, 활성탄 주입부(620)는 2차 유해 물질 제거 단계를 위한 활성탄의 양을 결정할 수 있다.
또한, 동일한 양의 연료가 연소하는 경우에도 소석회 주입부(600) 및 활성탄 주입부(620) 각각은 연소의 빠르기(또는 동일한 연료의 양이 얼마나 빠른 시간에 전소되는지 여부)를 추가적으로 고려하여 2차 유해 물질 제거 단계를 위한 소석회의 양 및 2차 유해 물질 제거 단계를 위한 활성탄의 양을 결정할 수 있다.
소석회 주입부(600) 및 활성탄 주입부(620)는 연료의 종류 및 연소 시간에 대한 정보를 수신하고 위와 같은 동작을 수행할 수 있다.
소석회 주입부(600) 및 활성탄 주입부(620)는 유해 물질의 농도를 센싱하고 그에 따라 2차 유해 물질 제거 단계를 위한 소석회의 양 및 2차 유해 물질 제거 단계를 위한 활성탄의 양을 결정할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치를 나타낸 개념도이다.
도 7에서는 배기 가스 처리 장치의 각 부분의 동작을 제어하는 제어부가 개시된다.
도 7을 참조하면, 제어부는 연소 제어부(700), 1차 유해 물질 제거 제어부(720), 2차 유해 물질 제거 제어부(740), FGR 수행 제어부(760)를 포함한다.
연소 제어부(70)는 연료에 대한 연소를 제어할 수 있다. 예를 들어, 연소 제어부(700)는 연료의 연소 정도를 결정하고, 연료를 전소시키기 위한 시간을 결정하여 여료에 대한 연소를 진행시킬 수 있다.
1차 유해 물질 제거 제어부(720)는 SNCR 수행부 및 로내탈황제 주입부의 동작을 제어하기 위해 구현될 수 있다. 1차 유해 물질 제어부(720)는 연료의 종류, 연소의 빠르기를 고려하여 SNCR 수행부에 의해 유입되는 암모니아 수의 양과 로내탈황제 주입부에 의해 유입되는 로내탈황제의 양을 결정하고, SNCR 수행부 및 로내탈황제 주입부를 제어하여 암모니아 수 및 로내탈황제의 주입을 명령할 수 있다.
2차 유해 물질 제거 제어부(740)는 소석회 주입부 및 활성탄 주입부의 동작을 제어하기 위해 구현될 수 있다. 2차 유해 물질 제어부(740)는 연료의 종류, 연소의 빠르기를 고려하여 소석회 주입부에 의해 유입되는 소석회의 양과 활성탄 주입부에 의해 유입되는 활성탄의 양을 결정하고, 소석회 주입부 및 활성탄 주입부를 제어하여 소석회 및 활성탄의 주입을 명령할 수 있다.
FGR 수행 제어부(760)는 2차 처리 배기 가스에 포함된 복수의 유해 물질 각각의 제한 농도 초과 여부를 판단하고 2차 처리 배기 가스의 재순환 여부 및 2차 처리 배기 가스의 재순환 양에 대해 결정할 수 있다.
구체적으로 FGR 수행 제어부(760)는 2차 처리 배기 가스에 포함된 복수의 유해 물질 중 제한 농도를 초과한 유해 물질이 존재하지 않는 경우, 2차 처리 배기 가스를 유인 송풍기로 전달하여 배출시킬 수 있다 또한, FGR 수행 제어부(760)는 2차 처리 배기 가스에 포함된 복수의 유해 물질 중 제한 농도를 초과한 유해 물질이 존재하는 경우, 제한 농도를 초과한 유해 물질의 농도를 기반으로 2차 처리 배기 가스의 순환량을 결정할 수 있다.
이와 같은, 배기 가스 처리 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: SNCR 수행부
110: 로내탈황제 주입부
120: 유동층 연소실
130: 보일러
140: 소석회 주입부
150: 활성탄 주입부
160: 건식 반응부
170: 백필터
180: FGR 수행부
190: 유인 송풍기

Claims (10)

  1. 배기 가스 제거 방법에 있어서,
    배기 가스 처리 장치가 SNCR(selective non catalytic reduction) 수행부 및 로내탈황제 주입부를 기반으로 유동층 연소실에서 생성된 배기 가스에 포함된 유해 물질에 대한 1차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 1차 처리 배기 가스를 생성하는 단계;
    상기 배기 가스 처리 장치가 소석회 주입부에 의해 주입된 소석회 및 활성탄 주입부에 의해 활성탄 및 건식 반응부 및 백 필터를 기반으로 상기 1차 처리 배기 가스의 유해 물질을 제거하는 2차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 2차 처리 배기 가스를 생성하는 단계; 및
    상기 배기 가스 처리 장치가 FGR(flue gas recirculation) 수행부를 기반으로 상기 2차 처리 배기 가스 중 일부에 대한 상기 1차 유해 물질 제거 절차 및 상기 2차 유해 물질 처리 절차를 재수행하는 단계를 포함하며
    상기 로내탈황제 주입부는 상기 로내탈황제를 주입하여 상기 유해 물질 중 황 산화물 및 HCl을 제거하고,
    상기 로내 탈황제는 CaCO3이고,
    상기 FGR 수행부는 상기 2차 처리 배기 가스에 포함된 복수의 유해 물질 중 제한 농도를 초과한 초과 유해 물질이 존재하는지 여부를 판단하고,
    상기 FGR 수행부는 상기 초과 유해 물질이 상기 복수의 유해 물질 중 하나의 유해 물질인 경우, 상기 하나의 유해 물질의 농도를 기반으로 상기 2차 처리 배기 가스의 최종 재순환 양을 결정하고,
    상기 FGR 수행부는 상기 초과 유해 물질이 상기 복수의 유해 물질 중 둘 이상의 유해 물질인 경우, 상기 둘 이상의 유해 물질의 농도 각각에 대한 상기 2차 처리 배기 가스의 재순환 양 각각을 결정하고, 결정된 상기 2차 처리 배기 가스의 재순환 양 각각 중 최대 값을 상기 2차 처리 배기 가스의 상기 최종 재순환 양으로 결정하는 배기 가스 제거 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 SNCR 수행부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 연료의 종류 및 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 암모니아 수의 양을 조절하고,
    상기 로내탈황제 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 CaCO3의양을 조절하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 제거 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소석회 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 소석회의 양을 조절하고,
    상기 활성탄 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 활성탄의양을 조절하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 제거 방법.
  6. 배기 가스 제거 장치에 있어서,
    SNCR(selective non catalytic reduction) 수행부 및 로내탈황제 주입부를 기반으로 유동층 연소실에서 생성된 배기 가스에 포함된 유해 물질에 대한 1차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 1차 처리 배기 가스를 생성하는 1차 배기 가스 처리부;
    소석회 주입부에 의해 주입된 소석회 및 활성탄 주입부에 의해 활성탄 및 건식 반응부 및 백 필터를 기반으로 상기 1차 처리 배기 가스의 유해 물질을 제거하는 2차 유해 물질 제거 절차를 수행하여 2차 처리 배기 가스를 생성하는 2차 배기 가스 처리부; 및
    상기 2차 처리 배기 가스 중 일부에 대한 상기 1차 유해 물질 제거 절차 및 상기 2차 유해 물질 처리 절차를 재수행하는 FGR(flue gas recirculation) 수행부를 포함하되,
    상기 로내탈황제 주입부는 상기 로내탈황제를 주입하여 상기 유해 물질 중 황 산화물 및 HCl을 제거하고,
    상기 로내 탈황제는 CaCO3이고,
    상기 FGR 수행부는 상기 2차 처리 배기 가스에 포함된 복수의 유해 물질 중 제한 농도를 초과한 초과 유해 물질이 존재하는지 여부를 판단하고,
    상기 FGR 수행부는 상기 초과 유해 물질이 상기 복수의 유해 물질 중 하나의 유해 물질인 경우, 상기 하나의 유해 물질의 농도를 기반으로 상기 2차 처리 배기 가스의 최종 재순환 양을 결정하고,
    상기 FGR 수행부는 상기 초과 유해 물질이 상기 복수의 유해 물질 중 둘 이상의 유해 물질인 경우, 상기 둘 이상의 유해 물질의 농도 각각에 대한 상기 2차 처리 배기 가스의 재순환 양 각각을 결정하고, 결정된 상기 2차 처리 배기 가스의 재순환 양 각각 중 최대 값을 상기 2차 처리 배기 가스의 상기 최종 재순환 양으로 결정하는 배기 가스 제거 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 SNCR 수행부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 연료의 종류 및 연료 의 연소 시간을 기반으로 주입되는 암모니아 수의 양을 조절하고,
    상기 로내탈황제 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 CaCO3의양을 조절하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 제거 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소석회 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 소석회의 양을 조절하고,
    상기 활성탄 주입부는 상기 유동층 연소실에서 연소되는 상기 연료의 종류 및 상기 연료의 연소 시간을 기반으로 주입되는 활성탄의양을 조절하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 제거 장치.
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