KR101832359B1 - Wet exhaust gas cleaning apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연소가스 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연소과정에서 발생한 황산화물을 강산성의 삼산화황(SO3)과 약산성인 이산화황(SO2)으로 분리 제거하고 또한 질소산화물 제거를 위해 사용된 환원제인 암모니아(NH3)도 함께 제거할 수 있는 연소가스 습식 세정 장치 및 이를 이용한 습식 세정 방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a flue gas treating system for separating sulfur oxides generated in a combustion process into sulfuric acid (SO 3 ) with a strong acidity and sulfuric acid (SO 2 ) (NH 3 ) as a reducing agent, and a wet cleaning method using the same.
일반적으로 공장이나 발전소의 연소로 또는 소각로나 내연기관 등에서 화석연료나 폐기물 등을 연소시켜 에너지를 얻을 때 배출되는 연소가스에는 질소산화물, 황산화물 등의 유해물질이 함유되어 있으며 이러한 유해물질을 제거하고 저감시키기 위해 다양한 기술이 사용되고 연구되고 있다. In general, harmful substances such as nitrogen oxides and sulfur oxides are contained in the combustion gas discharged when the energy is obtained by burning the fossil fuel or the waste in the combustion furnace of a factory or a power plant, or an incinerator or an internal combustion engine. A variety of techniques are being used and studied to reduce.
도1은 종래의 습식탈황설비(FGD)가 설치된 연소가스 처리 시스템의 블록도이다. 이 처리 시스템은 연소실(10)에서 배출되는 연소가스를 탈질장치(20), 집진장치(30), 및 탈황장치(40)를 통과시키면서 미세입자, 및 황산화물을 제거한다. 이 때 사용되는 습식 탈황장치(40)는 석회석 슬러리를 이용하는데, 탈황 반응을 위해 넓은 공간이 필요하고 장치 내에 복잡한 노즐을 배치해야 하고 많은 양의 공정수를 사용해야 한다. 따라서 고가의 설비비와 운영비가 소요되고 많은 양의 폐수가 발생하는 단점이 있다. 1 is a block diagram of a conventional flue gas treating system equipped with a wet desulfurization facility (FGD). This treatment system removes fine particles and sulfur oxides while passing the combustion gas discharged from the
한편 도2는 종래의 로내탈황시스템이 설치된 연소가스 처리 시스템의 블록도이다. 이 처리 시스템은 연료와 함께 탈황제를 연소실(10)에 투입하여 로내에서 황산화물을 제거하는 방식이며, 비교적 안정된 제거율을 가진다. 그러나 이 방법은 황함유량이 높은 연료에 적용하기 힘들고 연소실이 고온인 경우 슬래깅(slagging), 파울링(fouling) 등의 문제가 발생하는 단점이 있다. 2 is a block diagram of a conventional combustion gas treatment system equipped with an in-furnace desulfurization system. This treatment system is a method of removing sulfur oxides in the furnace by injecting a desulfurizing agent into the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이산화황과 삼산화황을 분리하여 제거함으로써 황산화물의 제거를 극대화하고 세정수의 수처리를 용이하게 할 수 있는 습식 세정장치를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a wet cleaning apparatus capable of separating sulfur dioxide and sulfur trioxide from each other, thereby maximizing the removal of sulfur oxides and facilitating the water treatment of the cleaning water.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 삼산화황과 암모니아를 동시에 제거함으로써 탈질반응에 사용되지 않은 암모니아가 대기로 배출되는 암모니아 슬립 현상을 방지하는 습식 세정장치를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a wet scrubber for preventing the ammonia slip phenomenon in which ammonia, which has not been used for denitrification, is discharged to the atmosphere by simultaneously removing sulfur trioxide and ammonia.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시스템 전단의 집진장치를 통과한 미세먼지나 초미세먼지를 추가적으로 제거할 수 있는 습식 세정장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a wet cleaning apparatus capable of additionally removing fine dust or ultrafine dust that has passed through a dust collecting apparatus at a front end of a system.
본 발명의 실시예에 따르면, 연소가스를 세정하는 습식 세정장치로서, 섭씨 100도 이하의 제1 온도범위의 연소가스에서 삼산화황(SO3)과 암모니아(NH3)를 습식 세정에 의해 제거하는 고온 세정부; 상기 고온 세정부에서 배출되는 가스를 상기 제1 온도범위 보다 낮은 제2 온도범위로 냉각하는 온도 조절부; 및 상기 온도 조절부에서 배출되는 가스에서 이산화황(SO2)을 습식 세정에 의해 제거하는 저온 세정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정장치를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a wet scrubber for scrubbing a combustion gas, comprising: a high-temperature (high-temperature) scrubber for removing sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) from a combustion gas in a first temperature range of 100 ° C or less, The three governments; A temperature regulator for cooling the gas discharged from the high temperature cleaning unit to a second temperature range lower than the first temperature range; And a low temperature cleaning unit for removing sulfur dioxide (SO 2 ) from the gas discharged from the temperature control unit by wet cleaning.
본 발명의 실시예에 따르면, 연소가스를 세정하는 습식 세정 방법으로서, 제1 챔버에서, 섭씨 100도 이하의 제1 온도범위의 연소가스로부터 삼산화황(SO3)과 암모니아(NH3)를 습식 세정에 의해 제거하는 고온 세정 단계; 제2 챔버에서, 상기 제1 챔버에서 배출된 가스를 상기 제1 온도범위 보다 낮은 제2 온도범위로 냉각하는 온도 조절 단계; 및 제3 챔버에서, 상기 제2 챔버에서 배출된 가스에서 이산화황(SO2)을 습식 세정에 의해 제거하는 저온 세정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정 방법을 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a wet cleaning method for cleaning a combustion gas, comprising the steps of: in a first chamber, cleaning sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) from a combustion gas in a first temperature range, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > Cooling the gas discharged from the first chamber to a second temperature range lower than the first temperature range in the second chamber; And a low temperature cleaning step of removing sulfur dioxide (SO 2 ) from the gas discharged from the second chamber by a wet cleaning in the third chamber and the second chamber.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 황산화물을 강산성의 삼산화황과 약산성의 이산화황으로 분리하여 제거함으로써 황산화물 제거를 극대화하고 세정수의 수처리를 용이하게 할 수 있는 이점이 있다. According to one embodiment of the present invention, there is an advantage that sulfur oxide is separated and removed by strongly acidic sulfuric acid and slightly acidic sulfuric acid to maximize removal of sulfuric acid and facilitate water treatment of cleaning water.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 삼산화황 제거시 암모니아와 반응시켜 제거함으로써 앞단의 탈질장치에서 질소산화물 제거에 사용되지 않고 배출된 여분의 암모니아를 습식 세정장치에서 제거할 수 있어 암모니아 슬립 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다. According to an embodiment of the present invention, the ammonia can be removed by reacting with ammonia during the removal of sulfur trioxide, so that the excess ammonia discharged from the denitration unit at the front end, which is not used for nitrogen oxide removal, can be removed from the wet scrubber, There is an advantage to be able to.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고온 세정부와 저온 세정부의 습식 세정에 의해 미세먼지나 초미세먼지를 추가적으로 제거함으로써 연소가스 처리 시스템의 집진 효과를 더 높일 수 있는 이점이 있다.According to an embodiment of the present invention, fine dust or ultrafine dust may be additionally removed by wet cleaning of the high-temperature cleaning section and the low-temperature cleaning section, thereby further enhancing the dust collection effect of the combustion gas processing system.
도1은 종래의 습식탈황설비(FGD)가 설치된 연소가스 처리 시스템의 블록도,
도2는 종래의 로내탈황시스템이 설치된 연소가스 처리 시스템의 블록도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소가스 습식 세정장치가 적용된 제1 연소가스 처리 시스템의 블록도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소가스 습식 세정장치가 적용된 제2 연소가스 처리 시스템의 블록도,
도5는 일 실시예에 따른 연소가스 습식 세정장치의 블록도,
도6은 일 실시예에 따른 연소가스 습식 세정장치의 예시적인 장치 구성을 설명하기 위한 도면, 그리고,
도7은 일 실시예에 따른 채널부(116)의 예시적 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of a conventional flue gas treating system equipped with a wet desulfurization facility (FGD)
2 is a block diagram of a conventional combustion gas processing system equipped with an in-
3 is a block diagram of a first flue gas treating system to which a flue gas wet scrubber is applied in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a second combustion gas processing system to which a combustion gas wet scrubber is applied in accordance with an embodiment of the present invention;
5 is a block diagram of a combustion gas wet scrubber according to one embodiment,
6 is a view for explaining an exemplary apparatus configuration of a combustion gas wet scrubber according to an embodiment,
7 is a view for explaining an exemplary configuration of the
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Where the terms first, second, etc. are used herein to describe components, these components should not be limited by such terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.
본 명세서에서, 명사 또는 대명사의 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular forms of nouns or pronouns include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. The terms "comprise" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, various specific details have been set forth in order to explain the invention in greater detail and to assist in understanding it. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be understood by those skilled in the art without departing from such specific details. In some cases, it should be mentioned in advance that it is common knowledge in describing an invention that parts not significantly related to the invention are not described in order to avoid confusion in explaining the present invention.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소가스 습식 세정장치가 적용된 제1 연소가스 처리 시스템의 블록도이다. 도면을 참조하면, 제1 연소가스 처리 시스템은 연소실(10), 탈질장치(20), 산성가스 세정설비(25), 집진장치(30), 습식 세정장치(100), 및 연돌(50)을 포함할 수 있다. 3 is a block diagram of a first flue gas treating system to which a flue gas wet scrubber is applied in accordance with an embodiment of the present invention. Referring to the drawings, a first combustion gas treatment system includes a
연소실(10)은 화석연료나 바이오매스, 폐기물 등의 연료원을 소각하고 이 때 발생하는 소각열을 에너지원으로 이용할 수 있으며, 예를 들어 폐기물 처리 시스템 또는 발전 시스템일 수 있다. 연소실(10)에서 발생되는 연소가스는 탈질장치(20), 산성가스 세정설비(25), 집진장치(30), 습식 세정장치(100), 및 연돌(50)을 통해 외부로 배출될 수 있다. The
탈질장치(20)는 연소가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 제거하는 장치이다. 현재 공지된 질소산화물의 대표적인 저감 방법으로 선택적무촉매환원(SNCR)과 선택적촉매환원(SCR)이 있으며, 일 실시예에서 탈질장치(20)는 SNCR 또는 SCR 방식의 탈질장치일 수 있다. 탈질장치(20)는 연소가스의 질소산화물을 제거하기 위해 암모니아수 또는 요소수를 환원제로 사용할 수 있다.The
암모니아(NH3)를 환원제로 사용하는 경우 탈질장치(20)에 투입된 암모니아 중 일부만 환원반응에 사용되기 때문에, 종래에는 필요한 양보다 훨씬 많은(예컨대 2~3배 많은) 양을 주입하기도 하였다. 그러나 이 경우 반응에 사용되지 않은 암모니아가 연소가스와 함께 장치 후단으로 배출되는 '암모니아 슬립' 현상이 발생하여, 장치 후단에서 암모니아를 제거하는 별도 공정이 필요한 문제가 있었다. 그러나 후술하는 바와 같이, 도시한 실시예의 경우 본 발명에 따른 습식 세정장치(100)에서 황산화물 뿐만 아니라 암모니아도 함께 제거할 수 있으며, 따라서 이러한 암모니아 슬립 현상의 발생을 염려할 필요없이 탈질장치(20)에 암모니아를 충분히 주입할 수 있다. When ammonia (NH3) is used as a reducing agent, only a part of the ammonia introduced into the
산성가스 세정설비(25)는 연소가스 내의 황산화물(SOx)을 제거하는 장치이며, 기존의 임의의 탈황장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 산성가스 세정설비(25)는 반건식 반응기(SDR)로 구현될 수 있으며, 소석회 슬러리를 연소가스에 분사하여 황산화물을 제거할 수 있다. The acid
집진장치(30)는 탈질장치(20)와 산성가스 세정설비(25)를 통과한 연소가스에서 분진과 같은 이물질을 집진하여 이를 제거하는 역할을 하며, 사이클론이나 백필터 집진기 등과 같은 기존의 집진장치로 구현될 수 있다. The dust collecting
습식 세정장치(100)는 연돌(50) 전단에 배치될 수 있고, 집진장치(30)에서 배출되는 연소가스에 포함된 잔여 유해물질을 제거할 수 있다. 일 실시예에서 습식 세정장치(100)는 연소가스에 남아있는 황산화물(SOx)과 암모니아(NH3)를 제거할 수 있고, 추가적으로, 염화수소(HCl)와 미세먼지도 제거할 수 있다. 습식 세정장치(100)에 대해서는 도5 내지 도7을 참조하여 후술하기로 한다. 습식 세정장치(100)를 통과한 연소가스는 배기가스(flue gas)로서 연돌(50)(예컨대, 굴뚝)을 통해 외부로 배출된다.The
한편, 도3에 도시한 실시예에서 연소실(10)의 후단에 탈질장치(20), 산성가스 세정설비(25), 집진장치(30), 습식 세정장치(100), 및 연돌(50)이 차례로 배치되어 연소가스를 처리하는 것으로 도시하였지만 이러한 배치는 예시적인 일 실시예이며 구체적 실시 형태에 따라 연소실(10)의 후단에 다른 여러 다양한 처리부가 추가될 수 있으며, 또 다르게는, 탈질장치(20), 산성가스 세정설비(25), 집진장치(30) 중 일부가 생략되거나 이들 장치의 배치 순서가 바뀔 수도 있음을 이해할 것이다. 3, the
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소가스 습식 세정장치가 적용된 제2 연소가스 처리 시스템의 블록도이다. 도면을 참조하면, 제2 연소가스 처리 시스템은 연소실(10), 탈질장치(20), 집진장치(30), 습식 세정장치(100), 및 연돌(50)을 포함할 수 있다. 4 is a block diagram of a second flue gas treating system to which a flue gas wet scrubber is applied in accordance with an embodiment of the present invention. Referring to the drawings, the second combustion gas treatment system may include a
도4의 연소가스 처리 시스템은 로내탈황처리가 가능한 연소실(10)을 사용하는 점에서 도3의 실시예와 구별된다. 즉 도4에서 연소실(10)은 탈황제 공급부를 더 포함할 수 있으며, 일 실시예에서 연료와 함께 탈황제로서 석회석이나 석회석 슬러리 등을 연소실(10)에 주입할 수 있다. The combustion gas treatment system of FIG. 4 is distinguished from the embodiment of FIG. 3 in that a
도4의 탈질장치(20), 집진장치(30), 습식 세정장치(100), 및 연돌(50)은 도3의 각 대응 구성요소와 동일 또는 유사한 구성과 기능을 가지므로 설명을 생략하기로 한다. The
또한 도4의 실시예에서 연소실(10)의 후단에 탈질장치(20), 집진장치(30), 습식 세정장치(100), 및 연돌(50)이 차례로 배치된 것으로 도시하였지만, 이러한 배치 역시 예시적인 일 실시예이며 구체적 실시 형태에 따라 처리장치의 순서가 변경되거나 다른 여러 다양한 처리부가 추가될 수 있다. 4, the
이제 도5 내지 도7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 세정장치(100)에 대해 상술하기로 한다. Now, the
도5는 일 실시예에 따른 연소가스 습식 세정장치(100)의 블록도이다. 도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 습식 세정장치(100)는 고온 세정부(110), 온도 조절부(120), 및 저온 세정부(130)를 포함할 수 있다. 5 is a block diagram of a flue gas
일 실시예에서 고온 세정부(110)는 공급되는 연소가스를 제1 온도범위로 냉각/가열한 후 이 온도범위 내의 연소가스에서 삼산화황(SO3)과 암모니아(NH3)를 습식 세정에 의해 제거할 수 있다. 일 실시예에서 상기 제1 온도범위는 예컨대 섭씨 90도 내지 100도 미만일 수 있다. 아래의 반응식과 같이, 습식 세정에 의해 삼산화황과 물이 반응하여 황산(H2SO4)이 생성되고, 암모니아는 황산과 반응하여 황산암모늄((NH4)2SO4)을 생성한다. 황산암모늄은 염의 형태로 침전되어 제거될 수 있다. In one embodiment, the
SO3 + H2O → H2SO4 SO 3 + H 2 O - > H 2 SO 4
NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 NH 3 + H 2 SO 4 → (NH 4 ) 2 SO 4
또한 예컨대 수산화나트륨을 중화제로서 투입하여 아래 반응식과 같이 황산나트륨을 염의 형태로 생성하여 제거할 수도 있다. In addition, sodium hydroxide may be added as a neutralizing agent, and sodium sulfate may be formed in a salt form and removed as shown in the following reaction formula.
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O 2NaOH + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
또한 연소가스에 염화수소(HCl)가 함유된 경우, 아래 반응식과 같이 염화수소와 암모니아가 반응하여 염화암모늄(NH4Cl)이 염의 형태로 생성되어 제거될 수 있고, 탄산수소 나트륨이나 수산화나트륨을 중화제로 투입한 경우, 염화나트륨(소금)을 생성할 수도 있다. In addition, when hydrogen chloride (HCl) is contained in the combustion gas, ammonium chloride (NH 4 Cl) can be formed in the form of a salt and can be removed by reacting hydrogen chloride with ammonia as shown in the following reaction formula, and sodium hydrogencarbonate or sodium hydroxide is neutralized When added, sodium chloride (salt) may be produced.
HCl + NH3 → NH4ClHCl + NH 3 → NH 4 Cl
HCl + NaHCO3 → NaCl + CO2 + H2OHCl + NaHCO 3 → NaCl + CO 2 + H 2 O
HCl + NaOH → NaCl + H2O HCl + NaOH → NaCl + H 2 O
한편 이 때 고온 세정부(110)의 내부의 온도도 예컨대 섭씨 90도 내지 100도 사이로 유지되는 것이 바람직하며, 이러한 고온 세정부(110)의 분위기 하에서 연소가스 내의 이산화황(SO2)의 대부분은 물에 용해되지 않고 고온 세정부(110)를 통과하게 된다. On the other hand, most of the sulfur dioxide (SO 2) within the time hot preferable that the
따라서 고온 세정부(110)는 연소가스에서 삼산화황(SO3), 암모니아(NH3), 염화수소(HCl), 및 미세먼지를 제거한 후 연소가스를 배출하고, 배출된 연소가스는 온도 조절부(120)로 공급된다. Therefore, the high
온도 조절부(120)는 연소가스의 상기 제1 온도범위 보다 낮은 소정 온도, 즉 제2 온도범위로 조절하며, 일 실시예에서 제2 온도범위는 예컨대 섭씨 40도 내지 60도일 수 있다. 온도 조절부(120)는 공지의 열교환기나 냉각장치로 구현될 수 있다. The
온도 조절부(120)에서 제2 온도범위로 냉각된 연소가스는 저온 세정부(130)로 공급된다. 저온 세정부(130)는 습식 세정에 의해 연소가스에서 이산화황(SO2)을 제거할 수 있다. 즉 아래의 반응식과 같이, 습식 세정에 의해 이산화황과 물이 반응하여 아황산(H2SO3)이 생성되고, 수산화나트륨을 중화제로 투입한 경우 아황산이 중화제와 반응하여 아황산나트륨(Na2SO3) 또는 황산나트륨(Na2SO4)이 생성되고 이들은 염의 형태로 침전되어 제거될 수 있다. The combustion gas cooled to the second temperature range in the
SO2 + H2O → H2SO3 SO 2 + H 2 O - > H 2 SO 3
H2SO3 + 2NaOH → Na2SO3 + 2H2OH 2 SO 3 + 2 NaOH → Na 2 SO 3 + 2H 2 O
Na2SO3 + ½O2 → Na2SO4 Na 2 SO 3 + ½O 2 → Na 2 SO 4
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 세정장치(100)에 의하면, 황산화물(SOx)을 강산성의 삼산화황(SO3)과 약산성의 이산화황(SO2)로 분리하여 제거할 수 있으므로 세정수의 수처리가 용이한 이점이 있다. 또한 삼산화황 제거시 암모니아와 반응시켜 제거하기 때문에, 앞단의 탈질장치(20)에서 질소산화물 제거에 사용되지 않고 배출된 여분의 암모니아를 습식 세정장치(100)에서 제거할 수 있으므로 암모니아 슬립 현상을 방지할 수 있다. As described above, according to the
이제 도6을 참조하여 일 실시예에 따른 연소가스 습식 세정장치(100)의 구체적인 예시적 구성을 설명하기로 한다. 도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 습식 세정장치(100)는 고온 세정부(110), 온도 조절부(120), 및 저온 세정부(130)로 구성된다. Referring now to FIG. 6, a specific exemplary configuration of the combustion gas
고온 세정부(110)는 챔버(111)와 챔버(111)의 내부에 배치되는 열교환기(114), 세정수 분사노즐(115), 및 채널부(116)를 포함할 수 있다. The high
챔버(111)는 밀폐된 내부 공간을 가지며, 연소가스를 챔버 내부로 주입하는 주입구(112) 및 챔버 외부로 배출하는 배출구(113)를 구비할 수 있다. 열교환기(114)는 세정수 분사노즐(115)의 상부에 배치될 수 있고, 주입구(112)를 통해 챔버(111) 내로 주입된 연소가스의 온도를 제1 온도범위로 낮추는 역할을 한다. 일 실시예에서 제1 온도범위는 섭씨 90도 내지 100도일 수 있고, 보다 바람직하게는 95도를 중심으로 ±3도 내외일 수 있다. The
연소가스의 온도가 제1 온도범위 보다 낮은 경우, 열교환기(114)가 연소가스를 가열할 수도 있으며, 대안적으로, 연소가스의 가열을 위해 별도의 가열수단(도시 생략)이 설치될 수도 있다. 또한 주입구(112)로 주입되는 연소가스의 온도를 측정하기 위한 온도센서(도시 생략)가 주입구(112) 전단이나 후단에 설치될 수 있고, 이러한 구성에 의해, 온도센서의 측정 결과에 기초하여 열교환기(114)나 가열수단을 이용하여 연소가스를 냉각하거나 가열할 수 있다. When the temperature of the combustion gas is lower than the first temperature range, the
세정수 분사노즐(115)은 챔버(111) 내에서 열교환기(114)의 하류에 배치된다. 본 명세서에서 임의의 구성요소의 '상류' 또는 '전단'은 연소가스의 흐름방향을 기준으로 해당 구성요소의 위쪽을 의미하고 '하류' 또는 '후단'은 해당 구성요소의 아래쪽을 의미한다. The rinsing
도시한 실시예에서 열교환기(114)의 하부에 세정수 분사노즐(115)이 배치되고, 세정수 분사노즐(115)의 하부에 채널부(116)가 각각 배치된다. 채널부(116)의 아래쪽, 즉 챔버(111)의 하단부에는 세정수를 소정 수위만큼 유지하는 저장조(117)가 설치된다. 세정수로는 예컨대 물(H2O)을 사용할 수 있고, 필요에 따라 수산화나트륨 또는 중탄산나트륨 등과 같은 중화제나 첨가제 등을 함께 주입할 수 있다. In the illustrated embodiment, a cleaning
세정수 분사노즐(115)은 배관(L1)에 의해 저장조(117)에 연결되고, 펌프(P1)를 작동하여 저장조(117)의 세정수를 분사노즐(115)로 공급하고 분사노즐(115)을 통해 챔버 내부로 세정수를 분사할 수 있다. The cleaning
채널부(116)는 수직으로 배열된 다수의 관통구를 갖는 구조물로서, 도7(a)와 도7(b)는 각각 채널부(116)의 예시적 구성을 나타낸다. 도7(a)는 허니컴 구조의 채널부로서, 육각형의 단면을 갖는 통형상의 채널(1161)이 상하방향으로 복수개 형성된 구조를 가진다. 도7(b)의 채널부는 원형 단면을 갖는 통형상의 채널(1163)이 상하방향으로 복수개 형성된 구조를 가진다. 대안적 실시예에서 각 채널(1161,1163)의 단면 형상은 예컨대 원형, 타원형, 다각형 등 임의의 형상을 가질 수 있다.The
각 채널(1161,1163)의 직경과 상하방향 길이는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서 채널(1161,1163)의 직경은 예컨대 1cm이고 상하방향 길이는 50cm일 수 있다. 분사노즐(115)에서 분사되는 세정수는 채널부(116)로 떨어져서 각 채널(1161,1163)의 내부 표면에 수막을 형성한다. The diameter and the vertical length of each of the
제1 온도범위의 온도를 갖는 연소가스는 채널부(116)를 통과할 때 이와 같이 수막이 형성된 좁은 채널 내부를 관통하게 되며, 연소가스의 삼산화황(SO3)과 암모니아(NH3)가 채널의 표면이나 수막과 접촉하면서 표면에 흡착되거나 세정수에 용해된다. 예를 들어, 삼산화황(SO3)은 채널(1161,1163)의 표면에 흡착된 후 세정수에 용해될 수 있고, 암모니아(NH3)는 세정수의 수막과 접촉하여 용해될 수 있다. 또한 연소가스에 포함된 미세입자도 채널부(116)의 통과시 세정수와 접촉하면서 대부분 세정수에 용해될 수 있다. 그러나 이산화황(SO2)은 제1 온도범위에서 물에 대한 용해도가 높지 않으므로, 이산화황의 대부분은 용해되지 않고 채널부(116)를 통과하게 된다. 채널부(116)를 통과한 연소가스를 배출구(113)를 통해 온도 조절부(120)로 공급될 수 있다. The combustion gas having the temperature in the first temperature range passes through the narrow channel formed with the water film as it passes through the
삼산화황과 암모니아가 용해된 세정수는 저장조(117)에 떨어지며, 저장조 내에서 삼산화황과 세정수가 반응하여 황산(H2SO4)이 생성되고, 암모니아는 황산과 반응하여 황산암모늄((NH4)2SO4)을 생성한다. 황산암모늄은 염의 형태로 저장조(117) 바닥에 침전되고, 예컨대 바닥에 설치된 침전물 배출구(118)을 통해 외부로 배출하여 처리할 수 있다. The cleansing water in which sulfur trioxide and ammonia are dissolved falls into the
일 실시예에서 고온 세정부(110)는 저장조(117)에 저장된 세정수의 온도가 낮은 경우 세정수를 제1 온도범위로 가열하기 위한 히터(119)를 더 포함할 수 있다. 또한 도면에 도시하지 않았지만, 세정수가 부족할 경우 저장조(117)에 세정수를 공급하는 공급 배관 및 세정수를 배출하여 처리하는 처리수단 등을 더 포함할 수 있음을 이해할 것이다. In one embodiment, the
온도 조절부(120)는 챔버(121)와 챔버(121)의 내부에 배치되는 물 분사노즐(124) 및 열교환기(125)를 포함할 수 있다. The
챔버(121)는 밀폐된 내부 공간을 가지며, 연소가스를 챔버 내부로 주입하는 주입구(122) 및 챔버 외부로 배출하는 배출구(123)를 구비할 수 있다. 열교환기(125)는 연소가스를 제2 온도범위의 온도로 냉각하기 위한 것으로, 공지의 열교환 방식이 사용될 수 있다. 일 실시예에서 열교환기(125)는 냉매로 채워진 배관으로 구성되고, 연소가스가 배관의 표면과 접촉하면서 냉매와 열교환하여 제2 온도범위로 냉각될 수 있다. 냉매는 임의의 기체(예컨대 공기)나 액체(예컨대 물)가 사용될 수 있다. The
이 때 열교환 효율을 높이기 위해 배관의 표면에 물을 분사하여 수막을 형성할 수 있으며, 이를 위해 물 분사노즐(124)이 열교환기(125)의 상부에 배치될 수 있다. 열교환기(125)의 하부에는 분사된 물을 저장하는 저장조(126)가 배치된다. 물 분사노즐(124)은 배관(L2)에 의해 저장조(126)에 연결되고, 펌프(P2)를 작동하여 저장조(126)의 물을 분사노즐(124)로 공급하고 분사노즐(124)을 통해 열교환기(125)의 배관을 향해 분사할 수 있다. 배관에 분사된 물은 연소가스와 배관내 냉매 사이의 열전달 계수를 높일 수 있으므로 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. At this time, in order to increase heat exchange efficiency, water can be formed on the surface of the pipe to form a water film. For this purpose, the
이산화황의 세정수(예컨대 물)에 대한 용해도는 온도가 낮아질수록 높아지지만 연소가스의 온도를 많이 낮추기 위해서는 더 많은 에너지가 필요하다. 따라서 제2 온도범위는 이산화황의 용해도 및 연소가스의 냉각에 소요되는 에너지를 고려하여 설정될 수 있다. 일 실시예에서 제2 온도범위는 섭씨 40도 내지 60도일 수 있고, 보다 바람직하게는 50도 내지 55도일 수 있다. The solubility of sulfur dioxide in cleansing water (such as water) increases with decreasing temperature, but more energy is required to lower the temperature of the combustion gas. Therefore, the second temperature range can be set in consideration of the solubility of sulfur dioxide and the energy required for cooling the combustion gas. In one embodiment, the second temperature range may be from 40 degrees Celsius to 60 degrees Celsius, and more preferably from 50 degrees Celsius to 55 degrees Celsius.
저온 세정부(130)는 챔버(131)와 챔버(131)의 내부에 배치되는 세정수 분사노즐(134) 및 채널부(135)를 포함할 수 있다. The low
챔버(131)는 밀폐된 내부 공간을 가지며, 연소가스를 챔버 내부로 주입하는 주입구(132) 및 챔버 외부로 배출하는 배출구(133)를 구비할 수 있다. The
도시한 실시예에서 세정수 분사노즐(134)의 하부에 채널부(135)가 배치된다. 채널부(135)의 하부에는 세정수를 소정 수위만큼 유지하는 저장조(136)가 설치된다. 세정수로는 고온 세정부(110)에서 사용되는 것과 동일한 세정수가 사용될 수 있다. In the illustrated embodiment, the
세정수 분사노즐(134)은 배관(L3)에 의해 저장조(136)에 연결되고, 펌프(P3)를 작동하여 저장조(136)의 세정수를 분사노즐(134)로 공급하고 분사노즐(134)을 통해 챔버 내부로 세정수를 분사할 수 있다. The cleaning
채널부(135)는 수직으로 배열된 다수의 관통구를 갖는 구조물로서, 고온 세정부(110)의 채널부(116)와 동일 또는 유사한 구조와 기능을 가진다. 따라서 예컨대 도7(a) 또는 도7(b)에 도시한 채널부가 사용될 수 있으며, 상세한 설명은 생략한다. The
제2 온도범위의 온도를 갖는 연소가스는 채널부(135)를 통과할 때 세정수의 수막이 형성된 좁은 채널 내부를 관통하게 되며, 연소가스의 이산화황(SO2)이 채널의 수막과 접촉하면서 세정수에 용해된다. 또한 연소가스에 포함된 미세입자도 채널부(135)를 통과하면서 세정수와 접촉하여 용해된다. The combustion gas having the temperature in the second temperature range passes through the narrow channel in which the water film of the washing water is formed as it passes through the
이산화황이 용해된 세정수는 저장조(136)에 떨어지며, 저장조 내에서 물과 반응하여 아황산이 되고, 아황산은 예컨대 중화제인 수산화나트륨과 반응하여 아황산나트륨이 된다. 아황산나트륨은 저장조(136)의 바닥에 침전된 후 외부로 배출되어 처리될 수 있다. The cleansing water in which the sulfur dioxide has dissolved falls into the
이상과 같이 도면을 참고하여 실시예를 설명하였으나, 상술한 실시예 외에도 다양한 변형례가 있을 수 있다. 이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Although the embodiments have been described with reference to the drawings, various modifications may be made in addition to the above-described embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.
10: 연소실 20: 탈질장치
25: 산성가스 세정설비 30: 집진장치
50: 연돌 100: 습식 세정장치
110: 고온 세정부 120: 온도 조절부
130: 저온 세정부10: combustion chamber 20: denitration device
25: Acid gas cleaning facility 30: Dust collector
50: stack 100: wet cleaning device
110: high temperature cleaning section 120: temperature control section
130:
Claims (14)
섭씨 100도 이하의 제1 온도범위의 연소가스에서 삼산화황(SO3)과 암모니아(NH3)를 습식 세정에 의해 제거하는 고온 세정부(110);
상기 고온 세정부에서 배출되는 가스를 상기 제1 온도범위 보다 낮은 제2 온도범위로 냉각하는 온도 조절부(120); 및
상기 온도 조절부(120)에서 배출되는 가스에서 이산화황(SO2)을 습식 세정에 의해 제거하는 저온 세정부(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정장치. 1. A wet scrubber (100) for cleaning a combustion gas,
A high temperature cleaning section 110 for removing wet sulfur oxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) from a combustion gas in a first temperature range of 100 ° C or less;
A temperature regulator 120 for cooling the gas discharged from the high temperature cleaning unit to a second temperature range lower than the first temperature range; And
And a low temperature cleaning section (130) for removing sulfur dioxide (SO 2 ) from the gas discharged from the temperature regulating section (120) by wet cleaning.
상기 제1 온도범위가 섭씨 90도 내지 100도이고, 상기 제2 온도범위가 섭씨 40도 내지 60도인 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정장치. The method according to claim 1,
Wherein the first temperature range is from 90 degrees to 100 degrees Celsius and the second temperature range is from 40 degrees Celsius to 60 degrees Celsius.
밀폐된 내부 공간을 갖는 제1 챔버(111);
상기 제1 챔버 내로 세정수를 분사하는 제1 세정수 분사노즐(115); 및
상기 제1 세정수 분사노즐의 하단에 배치되고, 원, 타원, 또는 다각형의 단면을 갖는 통형상의 채널이 상하방향으로 복수개 형성된 제1 채널부(116);를 포함하고,
상기 연소가스가 상기 제1 채널부를 통과할 때 연소가스 내의 삼산화황과 암모니아가 상기 제1 채널부의 표면을 따라 흐르는 세정수에 용해되어 제거되는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정장치. The apparatus of claim 1, wherein the high temperature cleaning section (110)
A first chamber (111) having a closed interior space;
A first cleaning water injection nozzle (115) for spraying cleaning water into the first chamber; And
And a first channel part (116) disposed at a lower end of the first cleaning water injection nozzle and having a plurality of tubular channels each having a circular, elliptical, or polygonal cross section in the vertical direction,
And sulfur dioxide and ammonia in the combustion gas are dissolved and removed in the washing water flowing along the surface of the first channel portion when the combustion gas passes through the first channel portion.
상기 제1 세정수 분사노즐(115)의 전단에 배치되고, 상기 제1 온도범위 보다 높은 온도의 연소가스를 상기 제1 온도범위로 냉각하기 위한 열교환기(114); 또는,
상기 제1 세정수 분사노즐(115)의 전단에 배치되고, 상기 제1 온도범위 보다 낮은 온도의 연소가스를 상기 제1 온도범위로 가열하기 위한 가열부; 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정장치. 4. The apparatus of claim 3, wherein the high temperature cleaning section (110)
A heat exchanger (114) disposed at a front end of the first washing water injection nozzle (115) for cooling the combustion gas at a temperature higher than the first temperature range to the first temperature range; or,
A heater for heating the combustion gas at a temperature lower than the first temperature range to the first temperature range, the heating unit being disposed at a front end of the first cleaning water injection nozzle; ≪ / RTI > further comprising at least one of the following: < RTI ID = 0.0 >
밀폐된 내부 공간을 갖는 제2 챔버(121); 및
상기 제2 챔버 내에 배치되며 냉매가 흐르는 배관;을 포함하고,
상기 제2 챔버로 유입된 가스가 상기 배관 사이를 통과하면서 냉매와 열교환하여 상기 제2 온도범위로 냉각하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정장치. The apparatus of claim 1, wherein the temperature regulator (120)
A second chamber (121) having a closed inner space; And
And a pipe disposed in the second chamber and through which refrigerant flows,
Wherein the gas introduced into the second chamber exchanges heat with the refrigerant while passing between the pipes, and is cooled to the second temperature range.
상기 온도 조절부(120)가, 상기 배관의 상부에 배치되고, 상기 제2 챔버 내로 물을 분사하는 물 분사노즐(124);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정장치. 6. The method of claim 5,
Wherein the temperature regulating unit (120) further comprises: a water spray nozzle (124) disposed at an upper portion of the pipe and spraying water into the second chamber.
밀폐된 내부 공간을 갖는 제3 챔버(131);
상기 제3 챔버 내로 세정수를 분사하는 제2 세정수 분사노즐(134); 및
상기 제2 세정수 분사노즐의 하단에 배치되고, 원, 타원, 또는 다각형의 단면을 갖는 통형상의 채널이 상하방향으로 복수개 형성된 제2 채널부(135);를 포함하고,
상기 제3 챔버로 유입된 가스가 상기 제2 채널부를 통과할 때 가스 내의 이산화황이 상기 제2 채널부의 표면을 따라 흐르는 세정수에 용해되어 제거되는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정장치. 4. The apparatus of claim 3, wherein the low temperature cleaning section (130)
A third chamber 131 having a closed inner space;
A second cleaning water injection nozzle 134 for spraying cleaning water into the third chamber; And
And a second channel part (135) disposed at a lower end of the second cleaning water injection nozzle and having a plurality of tubular channels each having a circular, elliptical, or polygonal cross section in the vertical direction,
And sulfur dioxide in the gas is dissolved and removed in the washing water flowing along the surface of the second channel part when the gas flowing into the third chamber passes through the second channel part.
제1 챔버에서, 섭씨 100도 이하의 제1 온도범위의 연소가스로부터 삼산화황(SO3)과 암모니아(NH3)를 습식 세정에 의해 제거하는 고온 세정 단계;
제2 챔버에서, 상기 제1 챔버에서 배출된 가스를 상기 제1 온도범위 보다 낮은 제2 온도범위로 냉각하는 온도 조절 단계; 및
제3 챔버에서, 상기 제2 챔버에서 배출된 가스에서 이산화황(SO2)을 습식 세정에 의해 제거하는 저온 세정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정 방법. A wet cleaning method for cleaning a combustion gas,
A high temperature cleaning step of removing sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) from the combustion gas in the first temperature range of not more than 100 degrees centigrade by wet scrubbing in the first chamber;
Cooling the gas discharged from the first chamber to a second temperature range lower than the first temperature range in the second chamber; And
In a third chamber, a low temperature cleaning step of removing sulfur dioxide (SO 2 ) from the gas discharged from the second chamber by wet cleaning.
상기 제1 온도범위가 섭씨 90도 내지 100도이고, 상기 제2 온도범위가 섭씨 40도 내지 60도인 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정 방법. 9. The method of claim 8,
Wherein the first temperature range is from 90 degrees to 100 degrees Celsius and the second temperature range is from 40 degrees Celsius to 60 degrees Celsius.
상기 제1 챔버 내로 세정수를 분사하는 제1 세정수 분사노즐(115); 및
상기 제1 세정수 분사노즐의 하단에 배치되고, 원, 타원, 또는 다각형의 단면을 갖는 통형상의 채널이 상하방향으로 복수개 형성된 제1 채널부(116);를 포함하고,
상기 고온 세정 단계가, 연소가스를 상기 제1 채널부로 통과시켜, 연소가스 내의 삼산화황과 암모니아를 상기 제1 채널부의 표면을 따라 흐르는 세정수에 용해시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정 방법. 9. The apparatus of claim 8,
A first cleaning water injection nozzle (115) for spraying cleaning water into the first chamber; And
And a first channel part (116) disposed at a lower end of the first cleaning water injection nozzle and having a plurality of tubular channels each having a circular, elliptical, or polygonal cross section in the vertical direction,
Wherein the high temperature cleaning step comprises passing a combustion gas through the first channel portion to dissolve sulfur trioxide and ammonia in the combustion gas in rinse water flowing along the surface of the first channel portion. Way.
상기 제1 세정수 분사노즐(115)의 전단에 배치되고, 상기 제1 온도범위 보다 높은 온도의 연소가스를 상기 제1 온도범위로 냉각하기 위한 열교환기(114); 또는,
상기 제1 세정수 분사노즐(115)의 전단에 배치되고, 상기 제1 온도범위 보다 낮은 온도의 연소가스를 상기 제1 온도범위로 가열하기 위한 가열부; 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정 방법. 11. The apparatus of claim 10, wherein the first chamber
A heat exchanger (114) disposed at a front end of the first washing water injection nozzle (115) for cooling the combustion gas at a temperature higher than the first temperature range to the first temperature range; or,
A heater for heating the combustion gas at a temperature lower than the first temperature range to the first temperature range, the heating unit being disposed at a front end of the first cleaning water injection nozzle; ≪ / RTI > further comprising at least one of the following.
상기 제2 챔버가, 제2 챔버 내에 배치되며 냉매가 흐르는 배관을 포함하고,
상기 온도 조절 단계가, 상기 제2 챔버로 유입된 가스를 상기 배관 사이로 통과시켜 가스와 냉매 사이의 열교환에 의해 가스를 상기 제2 온도범위로 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정 방법. 9. The method of claim 8,
Wherein the second chamber comprises a pipe disposed in the second chamber and through which the refrigerant flows,
Wherein the temperature control step comprises passing the gas flowing into the second chamber between the pipes to cool the gas to the second temperature range by heat exchange between the gas and the refrigerant, Way.
상기 제2 챔버가, 상기 배관의 상부에 배치되어 제2 챔버 내로 물을 분사하는 물 분사노즐(124)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정 방법. 13. The method of claim 12,
Wherein the second chamber further comprises a water spray nozzle (124) disposed at an upper portion of the pipe to spray water into the second chamber.
상기 제3 챔버 내로 세정수를 분사하는 제2 세정수 분사노즐(134); 및
상기 제2 세정수 분사노즐의 하단에 배치되고, 원, 타원, 또는 다각형의 단면을 갖는 통형상의 채널이 상하방향으로 복수개 형성된 제2 채널부(135);를 포함하고,
상기 저온 세정 단계가, 상기 제3 챔버로 유입된 가스를 상기 제2 채널부로 통과시켜, 가스 내의 이산화황을 상기 제2 채널부의 표면을 따라 흐르는 세정수에 용해시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소가스 습식 세정 방법. 11. The apparatus of claim 10, wherein the third chamber comprises:
A second cleaning water injection nozzle 134 for spraying cleaning water into the third chamber; And
And a second channel part (135) disposed at a lower end of the second cleaning water injection nozzle and having a plurality of tubular channels each having a circular, elliptical, or polygonal cross section in the vertical direction,
Wherein the low temperature cleaning step comprises passing the gas introduced into the third chamber to the second channel portion and dissolving the sulfur dioxide in the gas into the washing water flowing along the surface of the second channel portion, Gas wet cleaning method.
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Legal Events
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