KR101721614B1 - 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치 및 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

시멘트 킬른 배기가스 유로로부터 추기한 가스를 처리할 때의 열 에너지의 손실 및 유기오염물질의 발생을 억제하고, 염소 바이패스 더스트에 포함되는 중금속을 효율적으로 회수한다.
시멘트 킬른(41)의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 연소 가스의 일부를 추기하는 프로브(42)와, 추기된 추기가스(G1)로부터 조분(D1)을 분급하는 사이클론(44)과, 적어도 300℃의 내열성을 가지고, 사이클론(44)으로부터 배출되는 미분(D2)을 포함하는 배기가스(G2)를 300℃ 이상 700℃ 이하의 온도에서 고체기체 분리하는 고온 백 필터(2)를 구비하는 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치(1) 등. 가스 처리의 도중에 추기가스를 냉각할 필요가 없어져, 열 에너지의 손실을 억제함과 아울러, 고체기체 분리장치(2)에서 더스트가 제거될 때까지의 동안, 다이옥신류의 재합성 온도를 웃도는 온도가 유지되어, 다이옥신류의 재합성을 억제하는 것 등이 가능하게 된다.

Description

시멘트 킬른 배기가스의 처리장치 및 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING GAS DISCHARGED FROM CEMENT KILN}
본 발명은 시멘트 킬른의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 추기한 가스를 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래, 시멘트 제조 설비에 있어서의 프리히터의 폐색 등의 문제를 야기하는 원인이 되는 염소, 황, 알칼리 등 중에서, 염소가 특히 문제가 되는 것에 착안하여, 시멘트 킬른의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터, 연소 가스의 일부를 추기하여 염소를 제거하는 염소 바이패스 시스템이 사용되고 있다.
이 염소 바이패스 시스템은 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 추기한 연소 가스를 냉각한 후, 이 배기가스중의 더스트를 분급기에 의해 조분과 미분으로 분리하고, 분리된 염소분(염화칼륨·KCl)을 많이 포함하는 미분(염소 바이패스 더스트)을 회수하는 시스템이다.
이러한 종류의 염소 바이패스 시스템에 있어서는, 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 시멘트 킬른(41)의 가마 후미로부터 최하단 사이클론(도시하지 않음)에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터의 추기가스(G1)는 프로브(42)에 있어서 냉각팬(43)으로부터의 냉풍에 의해 냉각된 후, 사이클론(44)에 도입되어, 조분(D1)과, 미분(D2)을 포함하는 배기가스(G2)로 분리된다.
조분(D1)은 시멘트 킬른계에 되돌려지고, 한편, 미분(D2) 및 배기가스(G2)는 냉각기(45)에 있어서 냉각팬(46)으로부터의 냉풍에 의해 150~250℃로 냉각된 후, 백(bag) 필터(47)에 도입된다. 그리고, 백 필터(47)에 있어서, 미분(염소 바이패스 더스트)(D2)이 집진되고, 더스트 탱크(48)에 회수된 미분(D2)을 시멘트 분쇄 밀계에 첨가하고 있었다. 한편, 백 필터(47)로부터의 배기가스(G3)는 배기팬(49)을 거쳐 시멘트 킬른계에 되돌려지거나, 배기가스 처리후 대기로 방출된다.
그런데, 최근, 폐기물의 시멘트 원료화 또는 연료화에 의한 리사이클이 추진되어, 폐기물의 처리량이 증가하고 있다. 그것에 따라, 시멘트 킬른에 반입되는 염소 등의 휘발 성분의 양도 증가하며, 염소 바이패스 더스트의 발생량도 증가하고 있다. 그 때문에, 염소 바이패스 더스트를 모두 시멘트 분쇄 공정에서 이용할 수 없게 되고 있다. 또, 시멘트 제조 설비에 있어서의 폐기물의 처리량의 증가에 따라, 시멘트 킬른에 반입되는 중금속류의 양도 증가하며, 시멘트나 염소 바이패스 더스트중의 중금속류의 농도도 증가하고 있다.
그 때문에, 예를 들어, 특허문헌 2에 기재된 폐기물의 시멘트 원료화 처리 방법에서는 염소 바이패스 더스트를 수세 처리하고, 탈염후 여과하고, 얻어진 탈염 케이크를 시멘트 원료로서 이용함과 아울러, 배수를 정화 처리하여 구리나 납 등의 중금속류를 제거하여, 환경오염을 야기하지 않고, 염소 바이패스 더스트의 유효 이용을 도모하고 있다.
이 폐기물의 시멘트 원료화 처리 방법에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 시멘트 킬른(51)의 가마 후미로부터 프로브(52)에서 추기한 추기가스(G1)를 분급기(54)에 도입하고, 조분(D1)과, 미분(D2) 및 배기가스(G2)로 분리한다. 분리된 염소 함유율이 낮은 조분(D1)은 시멘트 킬른계에 되돌려진다.
한편, 염소 함유율이 높은 미분(D2) 및 배기가스(G2)는 냉풍팬(55)에서 냉풍(A)이 도입되는 냉각기(56)에서 냉각된 후, 백 필터(57)에서 집진된다. 그 후, 냉각기(56)에서 회수되거나, 백 필터(57)에서 집진한 미분(이하, 「염소 바이패스 더스트」라고 함)(D)을 더스트 탱크(58)에 저류하고, 차량(59) 등에서 시멘트 분쇄 공정 및 탱크(60)에 분배한다.
다음에, 탱크(60)로부터 염소 바이패스 더스트(D)를 용해조(61)에 공급하여 물에 용해시키고, 생성된 슬러리(S)를 벨트 필터(62)로 고액 분리한다. 고액 분리에 의해 염소분이 제거되고, 염소 바이패스 더스트에 포함되어 있던 셀레늄, 탈륨, 아연, 안티몬, 텔루륨, 수은, 비소 등의 대부분을 포함하는 수세 케이크(CA)는 시멘트의 원료로서 이용된다. 분리된 여액(염수)(L)에는 셀레늄, 탈륨, 아연, 안티몬, 텔루륨, 수은, 비소 등이 일부 포함되어 있어, 배수 처리장치(63)에서 약제 등을 사용하여 처리되어 방류된다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 국제 공개 제97/21638호 팜플렛
(특허문헌 2) 일본 특허 공개 2000-281398호 공보
상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 종래의 염소 바이패스 시스템은 미분(D2)을 포함하는 배기가스(G2)를 일단 냉각기(45)로 냉각하고, 그 후, 백 필터(47)에 도입하도록 구성되어 있다. 이것은 백 필터(47)의 내열성(상한 250℃정도)에 대처한 것이지만, 본래 400~600℃의 온도를 가지는 배기가스(G2)를 150~250℃까지 냉각하는 것은 열 에너지의 손실일 뿐이며 바람직한 것은 아니다. 또, 백 필터(47)의 배기가스(G3)를 시멘트 킬른계로 되돌리는 경우에는, 냉각한 후의 저온의 배기가스를 시멘트 킬른계에 도입하게 되기 때문에, 킬른계의 열효율을 저하시키는 한 요인이 되기도 한다.
또한, 킬른 배기가스 유로로부터의 추기가스(G1)에는 다이옥신류(PCDD, PCDF, co-PCB) 등의 잔류성 유기오염물질(POPs)이 포함될 우려가 있는데, 미분(D2)을 포함하는 배기가스(G2)가 노출되는 온도영역에 따라, 그들 유기오염물질의 농도를 증대시킨다는 문제도 있다.
즉, 다이옥신류는 800℃ 이상의 고온하에서 완전연소하면 열분해될 수 있지만, 300℃정도의 온도영역에 노출되면 재합성된다는 성질을 가진다. 여기서, 사이클론(44), 냉각기(45)에 있어서 배기가스(G2)가 다이옥신류의 재합성 온도영역이 되기 때문에, 시멘트 킬른에서 열분해된 다이옥신류가 사이클론(44), 냉각기(45)에서 재합성되게 된다. 특히, 가스중의 미분(D2)이나 염소는 재합성 반응의 촉매로서 기능하여, 다이옥신류의 발생을 촉진시키기 때문에, 유기오염물질의 농도를 대폭 증대시킬 우려가 있다.
한편, 상기 특허문헌 2에 기재된 처리 방법에 있어서는, 수세 케이크에 포함되는 셀레늄 등의 중금속은 원료로서 이용되기 때문에, 시멘트 제조 공정내를 순환하고, 특히, 소성 공정내에서 농축된다. 그 때문에, 염소 바이패스 더스트중의 중금속 농도가 증가되어, 이것을 시멘트에 첨가하면 관리값을 넘을 우려가 있다는 문제가 있었다. 또, 농축된 중금속을 함유하는 시멘트로 제조한 콘크리트로부터, 이들 중금속이 용출될 위험성도 있었다. 또한, 염소 바이패스 더스트를 수세 여과한 배수중의 중금속 농도가 증가되기 때문에, 배수 처리에 대량의 약제를 필요로 하여, 운전 비용이 급등한다는 문제도 있었다.
그래서, 본 발명은 상기 종래의 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 첫번째로, 킬른 배기가스 유로로부터 추기한 추기가스를 처리할 때의 열 에너지의 손실을 억제하는 것, 두번째로, 유기오염물질의 발생을 억제하는 것, 세번째로, 염소 바이패스 더스트에 포함되는 중금속을 효율적으로 회수하는 것, 네번째로, 염소 바이패스 더스트를 수세 처리한 후의 폐수 처리에 있어서의 약제비를 저감하는 것이 가능한 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치 및 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 종래의 염소 바이패스 시스템은 미분(D2)을 포함하는 배기가스(G2)를 일단 냉각기(45)로 냉각하고, 그 후, 백 필터(47)에 도입하도록 구성되어 있다. 이것은 백 필터(47)의 내열성(상한 250℃정도)에 대처한 것이지만, 본래 400~600℃의 온도를 가지는 배기가스(G2)를 150~250℃까지 냉각하는 것은 열 에너지의 손실일 뿐이며 바람직한 것은 아니다. 또, 백 필터(47)의 배기가스(G3)를 시멘트 킬른계로 되돌리는 경우에는, 냉각한 후의 저온의 배기가스를 시멘트 킬른계에 도입하게 되기 때문에, 킬른계의 열효율을 저하시키는 한 요인이 되기도 한다.
또한, 킬른 배기가스 유로로부터의 추기가스(G1)에는 다이옥신류(PCDD, PCDF, co-PCB) 등의 잔류성 유기오염물질(POPs)이 포함될 우려가 있는데, 미분(D2)을 포함하는 배기가스(G2)가 노출되는 온도영역에 따라, 그들 유기오염물질의 농도를 증대시킨다는 문제도 있다.
즉, 다이옥신류는 800℃ 이상의 고온하에서 완전연소하면 열분해될 수 있지만, 300℃정도의 온도영역에 노출되면 재합성된다는 성질을 가진다. 여기서, 사이클론(44), 냉각기(45)에 있어서 배기가스(G2)가 다이옥신류의 재합성 온도영역이 되기 때문에, 시멘트 킬른에서 열분해된 다이옥신류가 사이클론(44), 냉각기(45)에서 재합성되게 된다. 특히, 가스중의 미분(D2)이나 염소는 재합성 반응의 촉매로서 기능하여, 다이옥신류의 발생을 촉진시키기 때문에, 유기오염물질의 농도를 대폭 증대시킬 우려가 있다.
한편, 상기 특허문헌 2에 기재된 처리 방법에 있어서는, 수세 케이크에 포함되는 셀레늄 등의 중금속은 원료로서 이용되기 때문에, 시멘트 제조 공정내를 순환하고, 특히, 소성 공정내에서 농축된다. 그 때문에, 염소 바이패스 더스트중의 중금속 농도가 증가되어, 이것을 시멘트에 첨가하면 관리값을 넘을 우려가 있다는 문제가 있었다. 또, 농축된 중금속을 함유하는 시멘트로 제조한 콘크리트로부터, 이들 중금속이 용출될 위험성도 있었다. 또한, 염소 바이패스 더스트를 수세 여과한 배수중의 중금속 농도가 증가되기 때문에, 배수 처리에 대량의 약제를 필요로 하여, 운전 비용이 급등한다는 문제도 있었다.
그래서, 본 발명은 상기 종래의 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 첫번째로, 킬른 배기가스 유로로부터 추기한 추기가스를 처리할 때의 열 에너지의 손실을 억제하는 것, 두번째로, 유기오염물질의 발생을 억제하는 것, 세번째로, 염소 바이패스 더스트에 포함되는 중금속을 효율적으로 회수하는 것, 네번째로, 염소 바이패스 더스트를 수세 처리한 후의 폐수 처리에 있어서의 약제비를 저감하는 것이 가능한 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치 및 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 킬른 배기가스 유로로부터 추기한 추기가스를 처리할 때의 열 에너지의 손실을 억제함과 아울러, 유기오염물질의 발생도 억제하는 것이 가능하게 된다. 또, 염소 바이패스 더스트에 포함되는 중금속의 농도를 저감시키고, 콘크리트로부터 이들 중금속 화합물이 용출될 위험성을 회피하며, 이들 중금속을 효율적으로 회수하는 것이 가능하게 된다. 또한, 염소 바이패스 더스트를 수세 처리한 후의 폐수 처리에 있어서의 약제비를 저감시킬 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치의 제1 실시형태를 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치의 제2 실시형태를 나타내는 플로우차트이다.
도 3은 본 발명에 따른 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치의 제3 실시형태를 나타내는 플로우차트이다.
도 4는 본 발명에 따른 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치의 제4 실시형태를 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 종래의 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 종래의 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치의 다른 예를 나타내는 플로우차트이다.
다음에, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치의 제1 실시형태를 나타내며, 이 처리장치(1)는 크게 구별하여 시멘트 킬른(41)의 가마 후미로부터 최하단 사이클론(도시하지 않음)에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터, 연소 가스의 일부를 추기하는 추기 프로브(42)와, 프로브(42)에 냉풍을 공급하는 냉각팬(43)과, 프로브(42)에서 추기한 추기가스(G1)에 포함되는 조분(D1)을 분리하는 분급기로서의 사이클론(44)과, 사이클론(44)으로부터 배출된 미분(D2)을 포함하는 배기가스(G2)를 고체기체 분리하는 고온 백 필터(2)와, 고온 백 필터(2)에서 집진된 미분(염소 바이패스 더스트)을 회수하는 더스트 탱크(48)와, 고온 백 필터(2)의 배기가스(G3)를 유인하는 배기팬(49) 등으로 구성된다.
또한, 상기한 구성 중, 고온 백 필터(2) 이외의 장치에 대해서는, 종래의 염소 바이패스 시스템에서 사용되는 설비와 마찬가지의 것이다. 또, 이들에 관하여, 도 1에 있어서는, 도 5에서 붙인 부호와 동일한 부호를 붙인다.
고온 백 필터(2)는 예를 들어 세라믹 필터를 구비한 백 필터이며, 900℃정도까지의 내열성을 가지는 고내열형의 고체기체 분리장치이다. 이러한 백 필터로서는, 허니컴셀화한 봉형상의 세라믹관(세라믹 필터)을 복수 배열한 것이나, 시트형상의 세라믹 필터를 사용한 것 등, 여러가지 타입의 것이 개발되어 있지만, 본 발명에 있어서는, 배기가스(G2)중으로부터 0.1㎛ 이상의 미세입자를 집진할 수 있는 것이면, 필터의 타입은 특별히 한정되는 것은 아니다.
또, 통상, 프로브(42)로부터 나온 추기가스(G1)의 온도는 700℃ 이하이며, 이 점을 고려하면, 고온 백 필터(2)에 있어서, 반드시 900℃까지의 내열성을 가질 필요는 없고, 적어도 700℃까지의 내열성이 있으면 충분하다.
다음에, 상기 처리장치(1)의 동작에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다.
시멘트 킬른(41)의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터, 연소 가스의 일부를 프로브(42)에 의해 추기함과 동시에, 냉각팬(43)으로부터의 냉풍에 의해 염소 화합물의 융점인 700℃ 이하로 급냉한다. 다음에, 사이클론(44)에 있어서, 프로브(42)로부터 배기되는 추기가스(G1)를 조분(D1)과, 미분(D2)을 포함하는 배기가스(G2)로 분리하고, 조분(D1)을 시멘트 킬른계로 되돌린다.
한편, 400~700℃의 배기가스(G2)를 고온 백 필터(2)에 도입하는데, 상기 서술한 바와 같이, 고온 백 필터(2)는 900℃까지의 내열성을 가지기 때문에, 사이클론(44)으로부터 공급된 배기가스(G2)를 그대로의 온도에서 고체기체 분리할 수 있다. 그리고, 고온 백 필터(2)에 있어서, 배기가스(G2)중의 미분(D2)을 집진하여 더스트 탱크(48)에 회수함과 아울러, 유인팬(49)에 의해 고온 백 필터(2)의 배기가스(G3)를 유인하여 시멘트 킬른계로 되돌리거나, 시멘트 원료나 진흙 등의 건조를 위한 열원으로서 이용한 후, 대기에 방출한다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 사이클론(44)의 후단에 고온 백 필터(2)를 배치하기 때문에, 사이클론(44)으로부터 배출되었을 때의 온도(400~700℃)를 유지한 채로, 배기가스(G2)를 고체기체 분리할 수 있다. 이 때문에, 가스 처리의 도중에 배기가스(G2)를 냉각할 필요가 없게 되어, 열 에너지의 손실을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또, 고온 백 필터(2)로부터 배출되는 배기가스(G3)에 대해서도, 종래의 경우에 비해 고온의 상태가 유지되기 때문에, 배기가스(G3)를 시멘트 킬른계로 되돌리는 경우에는, 열효율에 주는 영향을 최소한으로 할 수 있다.
또한, 미분(D2)을 포함하는 배기가스(G2)를 냉각하지 않는 점에서, 배기가스(G2)는 고온 백 필터(2)에서 미분(D2)이 제거될 때까지의 동안, 다이옥신류의 재합성 온도를 웃도는 온도 조건이 유지된다. 이 때문에, 다이옥신류의 재합성을 억제할 수 있어, 유기오염물질의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 본 발명에 따른 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치의 제2 실시형태에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다. 또한, 이 도면에 있어서, 도 1의 처리장치(1)와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
동 도면에 도시한 바와 같이, 이 처리장치(10)는 고온 백 필터(2)의 후단에 있어서, 고온 백 필터(2)의 배기가스(G3)를 냉각하는 열교환기(11)와, 열교환기(11)에서 냉각된 배기가스(G5)로부터 유기오염물질을 제거하는 촉매장치(12)를 구비한다. 또한, 프로브(42)로부터 배기팬(49)까지의 구성에 대해서는, 도 1의 처리장치(1)와 마찬가지이다.
열교환기(11)는 촉매장치(12)의 전단에서 배기가스(G4)를 150~400℃로 냉각하고, 배기가스(G4)의 온도를 촉매 활성에 적합한 온도로 조온하기 위해서 구비된다. 이 열교환기(11)의 내부에는 열매를 순환시키기 위한 관로(11a)가 설치되고, 이 관로(11a)는 도시하지 않는 건조·분쇄 공정이나 보일러 등의 열원으로서 이용된다. 이것에 의해, 배기가스(G4)로부터 회수된 열은 시멘트 원료나 진흙의 건조를 위한 열원으로서 이용된다.
촉매장치(12)는 배기가스(G5)에 포함되는 유기오염물질을 분해하여 제거하기 위해서 구비된다. 이 촉매장치(12)는 허니컴형상으로 구성되며, 대량의 배기가스를 처리하는 경우에도 비교적 소형으로 구성할 수 있다. 또, 촉매장치(12)에서는, 상류측에 산화물계 촉매로서의 티탄바나듐 촉매를, 하류측에 귀금속계 촉매로서의 백금 또는 팔라듐 촉매 등을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 티탄바나듐계 촉매는 티탄(Ti) 및 바나듐(V)을 필수로 하는 촉매를 의미한다. 이 촉매는 유기오염물질의 분해 제거에 높은 기능을 발휘하는 것 외에, 유해물질인 NOx의 높은 분해 활성(탈질 활성)을 가진다.
촉매장치(12)에서는 다이옥신류(PCDD, PCDF, co-PCB) 외에, 다이옥신류의 전구체(출발 물질)나 폴리염화비페닐(PCBs) 등의 잔류성 유기오염물질(POPs)을 제거하는 것에 더해, 휘발성 유기오염물질(VOC) 등도 제거한다.
상기 구성을 가지는 처리장치(10)에서는, 제1 실시형태와 마찬가지의 순서로, 배기가스(G2)로부터 미분(D2)을 제거한 후, 고온 백 필터(2)의 배기가스(G3)를 배기팬(49)을 통하여 열교환기(11)에 도입한다. 그리고, 열교환기(11)에 있어서, 열회수하면서 배기가스(G4)를 150~400℃로 냉각하고, 그 후, 촉매장치(12)에 있어서, POPs나 VOC 등의 유기오염물질을 분해하여 배기가스(G5)를 정화한다. 또한, 촉매장치(12)에 의해 정화 처리된 배기가스(G6)는 배기팬(도시하지 않음)을 통하여 시멘트 킬른계로 되돌려도 되고, 대기에 방출해도 된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 고온 백 필터(2)의 후단에 촉매장치(12)를 배치하고, 약간 발생한 유기오염물질이나 배기가스중에 잔존하는 다이옥신류의 전구체를 분해하여 제거하기 때문에, 배기가스의 무해화를 한층 더 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 열교환기(11)에서 배기가스(G4)를 냉각한 후에 촉매장치(12)에 도입하는데, 촉매의 종류 등에 따라서는, 촉매 활성에 적합한 온도가 500℃정도가 되어, 냉각이 불필요한 경우도 있기 때문에, 그 경우에는 열교환기(11)를 설치하지 않고, 직접 고온 백 필터(2)의 배기가스(G3)를 촉매장치(12)에 도입해도 된다.
또, 촉매장치(12)의 황에 의한 부식을 방지하기 위해서, 사이클론(44)과 고온 백 필터(2)를 연결하는 관로(2a)상에 분무기(13)를 설치하고, 필요에 따라서 탈황제를 첨가해도 된다. 탈황제로서는 소석회, 생석회, 가소한 시멘트 원료(프리히터의 최하단 사이클론 등으로부터 분취한 시멘트 원료), 석탄재, 가성소다 등을 사용할 수 있다. 또, 탈황에 적합한 가스 수분으로 하기 위한 조습(스프레이 등)을 행할 수 있다.
다음에, 본 발명에 따른 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치의 제3 실시형태에 대해서, 도 3을 참조하면서 설명한다. 또한, 동 도면에 있어서, 도 1의 처리장치(1)와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
동 도면에 도시한 바와 같이, 이 처리장치(20)는 고온 백 필터(2)의 후단에 있어서, 고온 백 필터(2)의 배기가스(G3)를 냉각하는 열교환기(21)와, 열교환기(21)에서 냉각된 배기가스(G5)로부터 유기오염물질을 흡착 제거하는 흡착탑(22)을 구비한다. 또한, 프로브(42)로부터 배기팬(49)까지의 구성에 대해서는, 도 1의 처리장치(1)의 경우와 마찬가지이다.
열교환기(21)는 흡착탑(22)의 전단에서 배기가스(G4)를 100~200℃로 냉각하고, 흡착탑(22)의 운전에 적합한 온도로 하기 위해서 구비된다. 열교환기(21)에 있어서도, 도 2의 열교환기(11)와 마찬가지로 열매를 순환시키는 관로(21a)가 건조기(도시하지 않음) 등에 접속되고, 배기가스(G4)로부터 회수된 열은 건조·분쇄 공정이나 보일러 등의 열원으로서 이용된다.
흡착탑(22)은 배기가스(G5)에 포함되는 유기오염물질을 흡착하여 제거하기 위해서 구비된다. 유기오염물질의 흡착제로서는 활성탄 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 활성탄을 사용한 경우에는 활성탄이 흡착제로서 작용하여, 배기가스(G5)중에 존재하는 다이옥신류, 다이옥신류의 전구체 및 PCBs 등의 POPs와 함께, VOC 등을 제거할 수 있으며, 또한 배기가스(G5)중의 유황분을 제거할 수도 있다. 또한, 유기오염물질의 흡착제에는 활성탄 이외에도 활성 코크스, 석탄, 석탄재, 용광로재 및 미연 카본을 포함하는 재 등을 사용할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 고온 백 필터(2)의 후단에 설치한 흡착탑(22)에 의해, 약간 발생한 유기오염물질이나 배기가스중에 잔존하는 다이옥신류의 전구체를 흡착하여 제거하기 때문에, 제2 실시형태와 마찬가지로 배기가스의 무해화를 한층 더 도모할 수 있다.
다음에, 본 발명에 따른 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치의 제4 실시형태에 대해서, 도 4를 참조하면서 설명한다. 또한, 동 도면에 있어서, 도 1의 처리장치(1)와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
동 도면에 도시한 바와 같이, 이 처리장치(30)는 고온 백 필터(2)의 후단에 있어서, 고온 백 필터(2)의 배기가스(G3)로부터 열회수하는 열교환기(31)와, 열회수된 배기가스(G4)로부터 중금속을 회수하는 회수장치(32)를 구비한다. 또한, 프로브(42)로부터 고온 백 필터(2)까지의 구성에 대해서는, 도 1의 처리장치(1)와 마찬가지이다.
열교환기(31)는 회수장치(32)의 전단에서 배기가스(G4)를 50~200℃로 냉각하고, 중금속의 회수에 적합한 온도로 하기 위해서 구비된다. 열교환기(31)에 있어서도, 도 2의 열교환기(11)와 마찬가지로 열매를 순환시키는 관로(31a)가 건조기(도시하지 않음) 등에 접속되며, 배기가스(G4)로부터 회수된 열은 건조·분쇄 공정이나 보일러 등의 열원으로서 이용된다.
회수장치(32)는 도시를 생략하지만, 집진기, 가스 세정탑 및 응축기를 구비한다. 집진기는 배기가스에 포함되는 중금속이 응축된 상기 미분을 집진하기 위해서 구비된다. 가스 세정탑은 순환수 배관, 순환수 펌프 등을 구비하고, 배기가스를 대기에 방출하거나, 킬른계로 되돌릴 수 있다. 또, 가스 세정탑에 있어서, 산(황산 외)이나 알칼리(가성소다, 석회유 외), 약제(차아염소산, 킬레이트 외)를 사용할 수도 있다. 응축기는 열교환기(31)에서 냉각된 가스중에 포함되는 중금속 증기를 더욱 냉각하여 응축시키고, 회수하기 위해서 구비된다.
상기 구성을 가지는 처리장치(30)에서는, 제1 실시형태와 마찬가지의 순서로, 배기가스(G2)로부터 미분(D2)을 제거한 후, 고온 백 필터(2)의 배기가스(G3)를 열교환기(31)에 도입한다. 그리고, 열교환기(31)에 있어서, 열회수하면서 배기가스(G4)를 50~200℃로 냉각한 후, 회수장치(32)의 집진기에 도입하여, 중금속(각 중금속의 화합물)의 미분을 집진한다. 마지막으로, 배기가스(G5)를 대기에 방출하거나, 혹은 킬른계로 되돌린다.
본 실시형태에 의하면, 시멘트 킬른(41)의 연소 가스로부터 추기한 고온의 추기가스중의 염소 바이패스 더스트를 고온 백 필터(2)에서 집진하기 때문에, 염소 바이패스 더스트를 시멘트 제조 공정으로 되돌려도, 시멘트 제조 공정에서 중금속의 농축을 억제할 수 있다. 따라서, 시멘트 킬른(41)에서 소성된 시멘트의 중금속 농도가 관리값을 넘지 않아, 콘크리트로부터 중금속이 용출될 위험성을 저감시킬 수 있다. 또, 염소 바이패스 더스트를 수세 처리한 후의 폐수 처리에 있어서의 약제비를 저감시킬 수도 있다.
상기 실시형태에 있어서는, 고온 백 필터(2)와 회수장치(32) 사이에 열교환기(31)를 배치하고 있지만, 열교환기(31)를 설치하지 않고, 배기가스중에 휘산되어 있는 중금속을 그대로 회수하는 것이 가능한 회수장치를 사용하여 중금속을 회수할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 중금속으로서 셀레늄, 탈륨, 아연, 안티몬, 텔루륨, 수은 및 비소를 들고 있지만, 이들 중에서도 특히 융점이 낮고 시멘트 킬른 배기가스중에 휘산되기 쉬운 셀레늄이나 탈륨을 효율적으로 회수할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 회수장치(32)의 집진기에 배기가스를 도입하기 전에, 배기가스에 예를 들어 석회나 활성탄 등의 용출 방지제를 분무함으로써, 응축된 미분으로부터 중금속이 용출되지 않도록 할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 배기가스(G3)를 냉각함에 있어서 열교환기(31)를 사용했지만, 배기가스(G3)로부터 열회수하지 않고, 냉각기로 냉각만을 행할 수도 있다. 또, 배기가스(G3)에 냉풍을 도입하여, 온도를 조절할 수도 있다.
또한, 상기한 제1 내지 제4 실시형태에 있어서는, 모두 사이클론(44)에서 조분(D1)을 분급한 후에, 미분(D2)을 포함하는 배기가스(G2)를 고온 백 필터(2)에 도입하는데, 사이클론(44)을 설치하지 않고, 프로브(42)에서 추기한 추기가스(G1)를 고온 백 필터(2)에 직접 도입해도 된다.
또, 시멘트 킬른(41)의 가마 후미로부터 연소 가스의 일부를 프로브(42)에서 추기하는 경우에 대해서 설명했는데, 가마 후미 이외에도, 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 연소 가스의 일부를 추기할 수 있다.
1…시멘트 킬른 배기가스의 처리장치
2…고온 백 필터
2a…관로
10…시멘트 킬른 배기가스의 처리장치
11…열교환기
11a…관로
12…촉매장치
13…분무기
20…시멘트 킬른 배기가스의 처리장치
21…열교환기
21a…관로
22…흡착탑
30…시멘트 킬른 배기가스의 처리장치
31…열교환기
31a…관로
32…회수장치
41…시멘트 킬른
42…프로브
43…냉각팬
44…사이클론
48…더스트 탱크
49…배기팬
G1…추기가스
G2~G6…배기가스
D1…조분
D2…미분

Claims (6)

  1. 시멘트 킬른의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 연소 가스의 일부를 추기하는 추기장치,
    상기 추기장치에 의해 추기된 추기가스로부터 조분을 분리하는 분급기,
    적어도 300℃의 내열성을 가지고, 상기 분급기로부터 배출되는 300℃ 이상 700℃ 이하의 미분을 포함하는 가스로서, 셀레늄, 탈륨, 아연, 안티몬, 텔루륨, 수은 및 비소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상이 휘산한 가스로부터 상기 미분을 제거하는 고체기체 분리장치, 및
    상기 고체기체 분리장치의 후단에, 상기 고체기체 분리장치에서 고체기체 분리된 배기가스 중에 휘산한 셀레늄, 탈륨, 아연, 안티몬, 텔루륨, 수은 및 비소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 회수하는 회수장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 고체기체 분리장치의 후단에 상기 고체기체 분리장치에서 고체기체 분리된 배기가스 중의 다이옥신류를 분해 제거하는 촉매장치 또는 상기 다이옥신류를 흡착 제거하는 제거장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 고체기체 분리장치와 상기 촉매장치의 사이, 상기 고체기체 분리장치와 상기 제거장치의 사이, 또는 상기 고체기체 분리장치와 상기 회수장치의 사이에, 상기 고체기체 분리장치에서 고체기체 분리된 배기가스를 냉각하는 냉각기 또는 상기 고체기체 분리장치에서 고체기체 분리된 배기가스로부터 열회수하는 열교환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 고체기체 분리장치와 상기 촉매장치의 사이에, 상기 고체기체 분리장치에서 고체기체 분리된 배기가스에 탈황제를 취입한 분무기를 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치.
  5. 시멘트 킬른의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 연소 가스의 일부를 추기하고,
    상기 추기가스 중의 조분을 제거하고,
    상기 조분을 제거한 후의 300℃ 이상 700℃이하의 미분을 포함하는 추기가스로서 셀레늄, 탈륨, 아연, 안티몬, 텔루륨, 수은 및 비소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상이 휘산된 가스를 적어도 300℃의 내열성을 갖는 고체기체 분리장치에 도입하여 고체기체 분리함으로써 상기 미분을 제거하고,
    상기 고체기체 분리로 얻어진 배기가스로부터 휘산된 셀레륨, 탈륨, 아연, 안티몬, 텔루륨, 수은 및 비소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 회수하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 배기가스의 처리방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 고체기체 분리 후의 배기가스로부터 다이옥신류를 분해 제거 또는 흡착 제거하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 배기가스의 처리방법.
KR1020157034289A 2008-06-17 2009-06-05 시멘트 킬른 배기가스의 처리장치 및 처리 방법 KR101721614B1 (ko)

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