KR102040118B1 - Greenhouse gas emission management system according to using fluorine-containing gas raw materials in cement production process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시멘트 킬른 시스템에서의 온실가스 배출량 관리 시스템에 있어서, 상기 시멘트 킬른 시스템의 운전 계획, 일별/월별/연도별 불소함유 가스 구입량 및 주입량, 계측기기 정보 및 측정 분석 관리 정보를 입력받는 데이터 입력모듈; 상기 시멘트 킬른 시스템에서, 미리 분해된 불소함유 가스와 생석회(CaO)가 반응하여 불소 고정화 프로세스를 진행하면서, 실시간으로 계측기기로부터 불소함유 가스 주입량, 온도 및 배출량; 시스템의 온도; 및 반응물의 온도 계측값을 수신 및 관리하는 관리 모듈; 상기 관리 모듈에서, 입력된 계측값에 기초하여 온실가스 배출량 산정방식을 이용하여 상기 불소함유 가스의 배출량을 산출하는 온실가스 배출량 산출모듈; 및 상기 불소함유 가스의 배출량에 따라 불소함유 가스의 온도, 시스템의 온도 또는 반응물의 온도를 제어하는 제어 모듈을 포함한다. In the present invention, in the greenhouse gas emission management system in the cement kiln system, the operation plan of the cement kiln system, daily / monthly / yearly purchase amount and injection amount of fluorine-containing gas, data input information and measurement analysis management information input module; In the cement kiln system, the fluorine-containing gas injection amount, temperature and emissions from the measuring device in real time while the pre-decomposed fluorine-containing gas and quicklime (CaO) react to perform the fluorine immobilization process; Temperature of the system; And a management module for receiving and managing temperature measurement values of the reactants. In the management module, the greenhouse gas emission calculation module for calculating the emission of the fluorine-containing gas by using the greenhouse gas emission calculation method based on the input measured value; And a control module for controlling the temperature of the fluorine-containing gas, the temperature of the system, or the temperature of the reactant according to the discharge of the fluorine-containing gas.

Description

시멘트 생산 공정에서의 불소함유 가스 원료 사용에 따른 온실가스 배출량 관리 시스템{Greenhouse gas emission management system according to using fluorine-containing gas raw materials in cement production process}Greenhouse gas emission management system according to using fluorine-containing gas raw materials in cement production process

본 발명은 시멘트 생산 공정에서의 불소함유 가스 원료 사용에 따른 온실가스 배출량 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시멘트 킬른 시스템에서의 불소함유 가스 원료 사용에 따른 온실가스 배출량 관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a greenhouse gas emission control system according to the use of fluorine-containing gas raw material in the cement production process, and more particularly to a greenhouse gas emission management system according to the use of fluorine-containing gas raw material in the cement kiln system.

국내 배출권거래제에서의 온실가스 배출량의 산정 및 보고인증 등에 관한 사항은 「온실가스 배출권거래제의 배출량 보고 및 인증에 관한 지침」(이하 “온실가스 배출량 보고 및 인증 지침”이라 한다)에서 정한 원칙 및 절차 등을 따르도록 하고 있다. 「온실가스 배출량 보고 및 인증 지침」제11조(배출량 등의 산정방법 및 적용기준)에 따르면, 세부적인 온실가스 배출량 등의 산정방법 및 매개변수 별 관리기준은 ‘별표6’에 따르며, 세부적인 온실가스 배출량 등의 산정방법이 제시되지 않은 온실가스 배출활동은 할당대상업체가 자체적으로 산정방법을 개발하여 온실가스 배출량을 산정하도록 하고 있다.Matters concerning the calculation and reporting certification of GHG emissions in the domestic emission trading system are set out in the Guidelines on Reporting and Certification of Emissions from Greenhouse Gas Emission Trading Scheme (hereinafter referred to as “Guide to Greenhouse Gas Emission Reporting and Certification”). To follow. According to Article 11 (Calculation Methods and Application Criteria of Emissions, etc.) of 「Greenhouse Gas Emissions Reporting and Certification Guide」, detailed management methods and calculation criteria for GHG emissions, etc. are based on 'Appendix 6'. In the case of GHG emission activities that do not provide a method for estimating GHG emissions, the allocation target company has developed its own estimation method to calculate GHG emissions.

시멘트 생산공정에서 부원료 제조를 위해 원료로서 투입되는 SF6는 높은 GWP를 가지는 온실가스 물질로서 국가 배출량 및 배출권거래제 산정보고관리 대상 물질이다. SF6는 소성시설(Kiln)내에서 SF6 주입, 플라즈마 분해(S, F), 시멘트 부원료 고정화(CaSO4, CaF2) 등의 연속반응공정을 거쳐 최종적으로 제품(시멘트)으로 고정화되는데, SF6가 미분해 또는 미고정화된 경우에 온실가스(SF6)가 배출될 가능성이 존재한다. 따라서 시멘트 소성설비에서 시멘트 부원료를 제조하면서 동시에 SF6를 처리하는 공정에 있어서, 온실가스(SF6) 배출량의 산정방법이 필요하다. 그러나, 현재, 「온실가스 배출량 보고 및 인증 지침」에서는 시멘트 생산 공정에서 SF6 원료 이용에 따른 온실가스 배출량 산정식이 제시되지 않고 있다.SF 6, which is used as a raw material for the manufacture of subsidiary materials in the cement production process, is a greenhouse gas substance with a high GWP and is subject to national emissions and emissions trading system. SF 6 is finally immobilized as a product (cement) through a continuous reaction process such as SF 6 injection, plasma decomposition (S, F), cement subsidiary material immobilization (CaSO 4 , CaF 2 ), etc. in a kiln. There is a possibility of greenhouse gas (SF 6 ) emissions if 6 is undecomposed or immobilized. Therefore, in the process of manufacturing SF 6 and simultaneously treating SF 6 in a cement firing facility, a method for calculating greenhouse gas (SF 6 ) emissions is required. However, the GHG Emission Reporting and Certification Guideline does not currently provide a formula for estimating greenhouse gas emissions from the use of SF 6 raw materials in the cement production process.

이에 본 발명은 시멘트 킬른 시스템에서의 불소함유 가스(SF6) 원료 이용에 대한 공정 분석, 배출량 산정 방법 분석을 통해 온실가스 배출량 산정방법론을 제공하고, 이에 제시된 모니터링 항목에 대한 지속적, 체계적인 모니터링을 통해 온실가스 배출량 관리를 하는 시스템을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a methodology for calculating greenhouse gas emissions through process analysis and emission calculation method analysis for the use of fluorine-containing gas (SF 6 ) raw materials in cement kiln systems, and through continuous and systematic monitoring of the monitoring items presented therein. To provide a system for managing greenhouse gas emissions.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시멘트 킬른 시스템의 운전 계획, 일별/월별/연도별 불소함유 가스 구입량 및 주입량, 계측기기 정보 및 측정 분석 관리 정보를 입력받는 데이터 입력모듈; 상기 시멘트 킬른 시스템에서, 미리 분해된 불소함유 가스와 생석회(CaO)가 반응하여 불소 고정화 프로세스를 진행하면서, 실시간으로 계측기기로부터 불소함유 가스 주입량, 온도 및 배출량; 시스템 온도; 및 반응물 온도 계측값을 수신 및 관리하는 관리 모듈; 상기 관리 모듈에서, 입력된 계측값에 기초하여 온실가스 배출량 산정방식을 이용하여 상기 불소함유 가스의 배출량을 산출하는 온실가스 배출량 산출모듈; 및 상기 불소함유 가스의 배출량에 따라 불소함유 가스의 온도, 시스템의 온도 또는 반응물의 온도를 제어하는 제어 모듈을 포함하는 시멘트 킬른 시스템에서의 온실가스 배출량 관리 시스템을 제공한다. According to an embodiment of the present invention for solving the above problems, a data input module for receiving an operation plan, a daily / monthly / yearly purchase amount and injection amount of fluorine-containing gas, a measurement device information and measurement analysis management information of a cement kiln system; In the cement kiln system, the fluorine-containing gas injection amount, temperature and emissions from the measuring device in real time while the pre-decomposed fluorine-containing gas and quicklime (CaO) react to perform the fluorine immobilization process; System temperature; And a management module for receiving and managing reactant temperature measurements. In the management module, the greenhouse gas emission calculation module for calculating the emission of the fluorine-containing gas by using the greenhouse gas emission calculation method based on the input measured value; And a control module for controlling the temperature of the fluorine-containing gas, the temperature of the system, or the temperature of the reactant according to the emission of the fluorine-containing gas.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 온실가스 배출량 산정방식은 입력된 불소함유 가스 주입량에서 시멘트 킬른에서 배출되는 불소함유 가스의 양을 차감한 수치를 불소함유 가스가 시멘트 킬른에서의 CaO에 고정된 양으로 결정하는 단계를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the GHG emission calculation method is the amount of fluorine-containing gas is fixed to CaO in the cement kiln by subtracting the amount of fluorine-containing gas discharged from the cement kiln from the input fluorine-containing gas injection amount It includes the step of determining.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 불소함유 가스는 SF6를 포함하며, 고온 소성로에서 상기 SF6는 미리 분해되어 상기 CaO와 하기 반응식으로 고정된다.In one embodiment of the present invention, the fluorine-containing gas includes SF 6 , in the high temperature kiln the SF 6 is previously decomposed and fixed with the following reaction formula CaO.

(1) 2CaO + 2SO4 → 2CaSO4 + O2 (1) 2CaO + 2SO 4 → 2CaSO 4 + O 2

(2) CaO + 2HF → CaF2 + H2O (2) CaO + 2HF → CaF 2 + H 2 O

본 발명의 일 실시예에서, 상기 온실가스 배출량 산정방식은 하기 식으로 표시된다.In one embodiment of the present invention, the GHG emission calculation method is represented by the following equation.

Ei = Qi x (1 - DRi)E i = Q i x (1-DR i )

상기 식에서 Ei는 SF6(i)의 온실가스 배출량(tGHG)이고, Qi는 SF6(i)의 소비량(ton)이고,And consumption (ton) of the formula E i is SF 6 (i) greenhouse gas emissions (tGHG) and, Q i is SF 6 (i) of,

DRi는 소비된 SF6(i)의 분해율(고정화율)로서 0에서 1 사이의 소수이고, DRi = (Qi - Ri)/Qi에 의해 산정되고, Qi는 SF6(i)의 소비량(ton)이고, Ri는 배출구를 통해 배출되는 SF6(i)의 양(ton)이다.DR i is the decomposition rate (fixed rate) of SF 6 (i) consumed, which is a prime number between 0 and 1, and is calculated by DR i = (Q i -R i ) / Q i , Q i is the consumption (ton) of the SF 6 (i), R i is the amount (ton) of the SF 6 (i) to be discharged through the discharge port.

상기 식에서, i는 불소함유가스, 즉 SF6를 의미한다.In the above formula, i means fluorine-containing gas, that is SF 6 .

본 발명의 일 실시예에서, 상기 시멘트 킬른에서, 주입되는 SF6는 열분해된 후 상기 CaO와 반응하여 고정화된다.In one embodiment of the invention, in the cement kiln, the injected SF 6 is pyrolyzed and then reacted with the CaO to immobilize.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 열분해는 시멘트 소성과정에서 발생하는 1,000℃ 이상의 열원을 공급하여 진행된다.In one embodiment of the present invention, the pyrolysis is performed by supplying a heat source of 1,000 ° C. or more generated during cement firing.

본 발명의 일 실시예에서, 플라즈마 발생부에서 열에너지가 추가적으로 공급될 수 있다.In one embodiment of the present invention, thermal energy may be additionally supplied from the plasma generator.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 CaO의 온도는 700~2,000 ℃, 불소함유 가스의 온도는 1,000~5,000 ℃로 조절된다.In one embodiment of the present invention, the temperature of the CaO is 700 ~ 2,000 ℃, the temperature of the fluorine-containing gas is adjusted to 1,000 ~ 5,000 ℃.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 산정된 온실가스 배출량을 포함하는 온실 가스 배출 실태 보고서를 생성하여 온라인으로 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present disclosure, the method may further include generating and reporting online a greenhouse gas emission status report including the calculated greenhouse gas emissions.

본 발명의 일 실시예에서, 실시간으로 불소함유 가스 주입량, 온도 및 배출량; 시스템의 온도; 반응물의 온도; 및 온실가스 배출량을 가시화하는 표시모듈을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the invention, the fluorine-containing gas injection amount, temperature and discharge rate in real time; Temperature of the system; Temperature of the reactants; And it may further include a display module for visualizing the greenhouse gas emissions.

본 발명에 따르면 시멘트 소성설비에서 시멘트 부원료를 제조하면서 동시에 불소함유 가스를 처리하는 공정을 진행함에 있어서, 온실가스 배출량의 산정을 통한 지속적이고 체계적인 온실가스 배출량의 관리가 가능하다.According to the present invention, in the process of processing a fluorine-containing gas while simultaneously producing a cement subsidiary material in a cement firing facility, it is possible to continuously and systematically manage greenhouse gas emissions through calculation of greenhouse gas emissions.

본 발명의 온실가스 배출량 관리 시스템이 상용화 및 안정화 될 경우 전국에서 발생되는 SF6를 수급하여 시멘트 생산공정에 활용하여 F2, HF, SOx 등의 발생이 전혀 없이 환경 친화적으로 자원 순환 및 자원 회수가 이루어질 수 있다.When the greenhouse gas emission management system of the present invention is commercialized and stabilized, SF 6 generated from all over the country is supplied to the cement production process, so that resource recycling and resource recovery are environmentally friendly without any occurrence of F 2 , HF, SOx, etc. Can be done.

본 발명은 온실가스 배출량의 지속적이고 체계적인 저감을 통해 지속적인 탄소배출권의 획득을 가능하게 할 수 있다.The present invention can enable the continuous acquisition of carbon credits through continuous and systematic reduction of greenhouse gas emissions.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 온실가스 배출량 관리 시스템을 도시한 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 온실가스 배출량 관리 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 3은 시멘트 생산의 전체 공정의 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 시멘트 소성 공정을 모식적으로 설명한 것이다.
1 is a view showing a greenhouse gas emission management system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for managing greenhouse gas emissions according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart of the overall process of cement production.
4 and 5 schematically illustrate the cement firing process.

이하, 본 발명의 온실가스 배출량 관리 시스템에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the greenhouse gas emission management system of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 온실가스 배출량 관리 시스템을 도시한 도면이다. 1 is a view showing a greenhouse gas emission management system according to an embodiment of the present invention.

도 1를 참고하면, 본 발명의 시스템은 시멘트 킬른 시스템(20)의 운전 계획, 일별/월별/연도별 불소함유 가스(SF6) 구입량 및 주입량, 계측기기 정보 및 측정 분석 관리 정보를 입력받는 데이터 입력모듈(11), 시멘트 킬른 시스템(20)에서, 미리 분해된 불소함유 가스(SF6)와 생석회(CaO)가 반응하여 불소 고정화 프로세스를 진행하면서, 실시간으로 계측기기로부터 불소함유 가스 주입량, 온도 및 배출량; 시스템의 온도; 및 반응물의 온도 계측값을 수신 및 관리하는 관리 모듈(12), 상기 관리 모듈(12)에서, 입력된 계측값에 기초하여 온실가스 배출량 산정방식을 이용하여 상기 불소함유 가스(SF6)의 배출량을 산출하는 온실가스 배출량 산출모듈(13), 및 상기 불소함유 가스(SF6)의 배출량에 따라 불소함유 가스의 온도, 시스템의 온도 또는 반응물의 온도를 제어하는 제어 모듈(14) 등을 포함한다. Referring to FIG. 1, the system of the present invention receives data of an operation plan of a cement kiln system 20, a daily / monthly / yearly fluorine-containing gas (SF 6 ) purchase amount and injection amount, measuring device information, and measurement analysis management information. In the input module 11 and the cement kiln system 20, the pre-decomposed fluorine-containing gas (SF 6 ) and quicklime (CaO) react with each other to carry out the fluorine immobilization process, while injecting the fluorine-containing gas from the measuring device in real time, and the temperature. And emissions; Temperature of the system; And a management module 12 that receives and manages a temperature measurement value of the reactant, and the management module 12 discharges the fluorine-containing gas SF 6 using a greenhouse gas emission calculation method based on the input measurement value. And a control module 14 for controlling the temperature of the fluorine-containing gas, the temperature of the system, or the temperature of the reactant according to the emission of the fluorine-containing gas SF 6 . .

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 온실가스 배출량 관리 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for managing greenhouse gas emissions according to an embodiment of the present invention.

먼저, 운영 및 관리계획 수립단계에서, 시멘트 킬른 시스템 운전 계획, 일별/월별/연도별 SF6 구입량 및 주입량, 계측기기 정보 및 측정 분석 관리 정보를 데이터 입력모듈에 입력한다. 시멘트 킬른(kiln)은 적당한 비율로 혼합되어 분쇄된 시멘트 원료를 소성하는 가마를 말한다. 온실가스 배출권거래제의 배출량 보고 및 인증에 관한 지침 제11조에 의하면, 할당대상업체는 배출활동의 개요, 보고대상 배출시설, 보고대상 온실가스, 배출량 산정방법론, 매개변수별 관리기준 등이 포함한 모니터링 계획을 제출하여야 하므로, 이를 위해 시멘트 킬른 시스템 운전 계획, 일별/월별/연도별 SF6 구입량 및 주입량, 계측기기 정보 및 측정 분석 관리 정보를 데이터 입력모듈에 입력한다.First, in the operation and management planning stage, the cement kiln system operation plan, daily / monthly / yearly SF 6 purchase amount and injection amount, measuring instrument information and measurement analysis management information are inputted to the data input module. Cement kiln refers to a kiln for firing cement raw materials mixed and crushed at an appropriate ratio. According to Article 11 of the Guidelines on Reporting and Certification of GHG Emissions Trading Scheme, allocated entities are required to monitor the plan, including an overview of the emission activities, the reporting facilities, the GHGs reported, the methodology for calculating emissions, and the management criteria for each parameter. In order to do this, the cement kiln system operation plan, daily / monthly / yearly SF 6 purchase amount and injection amount, measuring instrument information and measurement analysis management information are inputted into the data input module.

본 발명에서 보고대상 온실가스는 불소계 온실가스로서 구체적으로, HFCs, PFCs, SF6 등이다. 불소계 온실가스는 화학 산업이나 전기 산업 등에서 제품 생산 공정 중에 사용되기도 하지만 생산된 설비의 충진물 등 다양한 용도로 소비된다. 특히, SF6는 주로 중전기기 산업과 전기 및 전자산업에서 필요(소비)하며, SF6는 당장 대체 품목이 없으므로 지속적인 수요가 있을 것으로 전망된다. SF6 가격은 하락 추세에 있으므로 회수 및 정제하여 폐기된 SF6 가스를 재사용하는 사업은 경쟁력이 약화됨과 동시에 SF6의 사용량은 증가될 전망이다. The greenhouse gas to be reported in the present invention is a fluorine-based greenhouse gas, specifically, HFCs, PFCs, SF 6 and the like. Fluorine-based greenhouse gases are used during the product production process in the chemical and electrical industries, but are consumed for various purposes, such as the filling of produced equipment. In particular, SF 6 is mainly needed (consumed) in the heavy electric equipment industry and the electrical and electronics industry, and SF 6 is expected to be in constant demand since there are no replacement items right now. As SF 6 prices are on the decline, the business of reusing recovered and refined waste SF 6 gas is likely to weaken competitiveness and increase consumption of SF 6 .

그 다음, SF6처리/고정화 프로세스 운영 단계에서, 플라즈마 발생 HF 가스와 시멘트 공정 소성로 내에서 미리 분해된 SF6를 반응물질인 생석회(CaO)와 화학반응시켜 시멘트 공정에서의 유용한 물질인 CaF2(광화제) 및 CaSO4(지연제)로 고정화시킨다. 도 4 및 도 5는 시멘트 소성 공정을 모식적으로 설명한 것이다. 이때, 실시간으로 계측기기로부터 불소함유 가스 주입량, 온도 및 배출량; 시멘트 킬른의 온도; 및 반응물의 온도 계측값이 수신되고 관리모듈에 입력된다.Subsequently, in the operation of the SF 6 treatment / fixation process, the plasma generated HF gas and SF 6 previously decomposed in the cement process kiln are chemically reacted with reactant quicklime (CaO), which is a useful material in the cement process, CaF 2 ( Mineralizer) and CaSO 4 (delay agent). 4 and 5 schematically illustrate the cement firing process. At this time, the fluorine-containing gas injection amount, temperature and discharge amount from the measuring device in real time; Temperature of cement kiln; And temperature measurement values of the reactants are received and input into the management module.

본 발명의 일 실시예에서, 시멘트 소성공정을 진행하는 과정 중에 SF6 및 수소원을 주입할 수 있도록 예열기 시스템, 회전형 가마, 또는 냉각기를 개량하여 시멘트 소성과정에서 발생하는 열로 SF6를 분해하고, 분해된 S와 F를 클링커 합성을 위한 재료로 사용할 수 있게 하여, 대용량의 SF6를 원료로서 이용하였다. In one embodiment of the present invention, to improve the pre-heater system, a rotary kiln, or the cooler to inject SF 6 and a source of hydrogen in the process of progress of cement sintering step, and decomposing the heat SF 6 occurring in the cement sintering process The decomposed S and F can be used as a material for clinker synthesis, and a large amount of SF 6 was used as a raw material.

SF6를 미리 열분해하여 HF로 전환시키기 위한 열원으로 시멘트 소성과정에서 발생하는 1,000℃ 이상의 열원을 사용한다. 또한, 추가적으로 플라즈마 발생부를 통해 열에너지를 추가적으로 공급할 수 있다.As a heat source for converting SF 6 into HF in advance, a heat source of 1,000 ° C. or more generated during the cement firing process is used. In addition, heat energy may be additionally supplied through the plasma generator.

SF6가 원료로 투입되면 플라즈마에 의해 황(S)원과 불소(F)원으로 열분해되고, 이는 시멘트 소성로에 존재하는 CaO와 반응하여 황산칼슘(CaSO4) 및 불화칼슘(CaF2)으로 고정화된다(도 4 및 도 5 참조). When SF 6 is introduced as a raw material, it is thermally decomposed into sulfur (S) source and fluorine (F) source by plasma, which is immobilized with calcium sulfate (CaSO 4 ) and calcium fluoride (CaF 2 ) by reacting with CaO present in the cement kiln. (See FIGS. 4 and 5).

SF6 열분해를 통한 황(S)은 과잉공기에 포함된 산소와 결합하여 SO4(술폰기)를 만들고, SO4는 CaO(생석회)와 반응하여 CaSO4가 생성되고 여기에 활성 재료와 화학 혼화제 등을 배합하여 미분말로 만들면 시멘트가 된다.Sulfur (S) through SF 6 pyrolysis combines with oxygen contained in excess air to form SO 4 (sulfonate), and SO 4 reacts with CaO (quick lime) to form CaSO 4 , which contains active material and chemical admixture If you mix it into fine powder, it becomes cement.

S + 2O2 → SO4 S + 2 O 2 → SO 4

2CaO + 2SO4 → 2CaSO4 + O2 2CaO + 2SO 4 → 2CaSO 4 + O 2

SF6 열분해를 통한 불소(F)의 경우 다른 물질을 부식시키는 작용을 할 수 있으므로 수소원(H2O, H2 등)의 공급이 필요하며, 이들 수소원이 포함하고 있는 수소 원자는 F와 반응하여 비교적 쉽게 변환이 되는 HF를 만들게 되고, CaO(생석회)와 반응하여 다음의 화학반응을 유도한다.In the case of fluorine (F) through SF 6 pyrolysis, it is necessary to supply hydrogen sources (H 2 O, H 2, etc.) because it may act to corrode other materials, and the hydrogen atoms included in these hydrogen sources are It reacts to make HF which is converted relatively easily, and reacts with CaO (quick lime) to induce the following chemical reaction.

H2 + F2 → 2HFH 2 + F 2 → 2HF

CaO + 2HF → CaF2 + H2O + heatCaO + 2HF → CaF 2 + H 2 O + heat

CaSO4는 석고라고도 하며, 시멘트의 수화 작용을 촉진하는 혼화제로 사용될 수 있다. CaF2는 시멘트 클링커의 제조단계에서 소성온도를 낮추는 역할을 한다. 고정화로 생성된 CaF2에 의해 석회석 탈탄산 시 소성온도를 약 100~200 ℃ 낮출 수 있으므로 에너지 절감효과가 있다. 따라서, 고정화로 생성된 CaF2는 시멘트 생산공정 중 가장 많은 에너지 소비를 차지하는 클링커 소성공정에 있어서 필수적이다. CaSO 4 , also known as gypsum, can be used as a admixture to promote hydration of cement. CaF 2 serves to lower the firing temperature in the production of cement clinker. The CaF 2 produced by immobilization can reduce the firing temperature of limestone decarbonated by about 100 ~ 200 ℃, thus saving energy. Therefore, CaF 2 produced by immobilization is essential in the clinker firing process, which accounts for the most energy consumption in the cement production process.

시멘트 킬른 내에는 SF6로부터 분해된 S와 F를 고정화시킬 수 있는 소재, 생석회(CaO)는 다량 함유되어 있으며, 소성 후 유리석회(f-CaO)는 약 2% 이하로 존재함이 바람직하다The cement kiln contains a large amount of quicklime (CaO), a material capable of immobilizing S and F decomposed from SF 6 , and less than 2% of free lime (f-CaO) after firing. It is desirable to exist

반응물 원료인 생석회(CaO) 온도는 700~2,000 ℃, 불소함유 가스의 온도는 1,000~5,000 ℃로 조절되는 것이 바람직하다. 상기 범위내인 경우 100% CaF2와 CaSO4로 영구 고정화가 가능하고, 별도의 처리과정 없이 시멘트를 생산할 수 있다.The quicklime (CaO) temperature of the reactant raw material is preferably 700 to 2,000 ° C, and the temperature of the fluorine-containing gas is controlled to 1,000 to 5,000 ° C. If it is in the above range can be permanently immobilized with 100% CaF 2 and CaSO 4 , it is possible to produce cement without a separate treatment.

상기 관리모듈에서 입력된 계측값에 기초하여 온실가스 배출량이 산정된다. GHG emissions are calculated based on the measured values input from the management module.

본 발명자들은 온실가스 배출량의 산정방식으로 온실가스 저감 기술이 적용된 유사방법론에서 제시된 분해율(저감계수) 산정 방식의 준용 가능성을 검토하였다. 그 결과 미처리된 공정가스 배출량은 미분해(미고정화)된 SF6 배출량인 것으로 볼 수 있음을 확인하였다.The present inventors examined the feasibility of the decomposition rate (low coefficient) estimation method presented in the similar methodology to which the greenhouse gas reduction technology is applied as the method of calculating the greenhouse gas emissions. As a result, it was confirmed that unprocessed process gas emissions could be regarded as undecomposed (unfixed) SF 6 emissions.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 온실가스 배출량 산정방식은 하기 식으로 표시된다. In one embodiment of the present invention, the GHG emission calculation method is represented by the following equation.

Ei = Qi x (1 - DRi)E i = Q i x (1-DR i )

상기 식에서 Ei는 SF6(i)의 온실가스 배출량(tGHG)이고, Qi는 SF6(i)의 소비량(ton)이고, And consumption (ton) of the formula E i is SF 6 (i) greenhouse gas emissions (tGHG) and, Q i is SF 6 (i) of,

DRi는 소비된 SF6(i)의 분해율(고정화율)로서 0에서 1 사이의 소수이고, DRi = (Qi - Ri)/Qi에 의해 산정되고, Qi는 SF6(i)의 소비량(ton)이고, Ri는 배출구를 통해 배출되는 SF6(i)의 양(ton)이다. DR i is the decomposition rate (fixed rate) of SF 6 (i) consumed, which is a prime number between 0 and 1, and is calculated by DR i = (Q i -R i ) / Q i , Q i is the consumption (ton) of the SF 6 (i), R i is the amount (ton) of the SF 6 (i) to be discharged through the discharge port.

상기 온실가스 배출량 산정식의 활동자료의 매개변수 Qi은 공정에 투입되어 소비된 SF6의 양을 측정한 값이다. 배출계수(고정화(분배)율의 매개변수 DRi은 소비된 SF6가 대기로 배출되지 않고 고정화(분해)된 비율이다. SF6의 소비량(Qi)은 킬른에 투입되기 직전에 측정한다. 시멘트 생산공정에서 원료 이용후 배출되는 SF6 양(Ri)은 SF6가 킬른의 배출구에서 배출된 직후에 측정한다.The parameter Q i in the activity data of the GHG emission estimation formula is a measure of the amount of SF 6 consumed in the process. The emission factor (parameter DR i of the fixation (distribution rate) is the rate at which SF 6 consumed is not released to the atmosphere but is immobilized (decomposed). The consumption of SF 6 (Q i ) is measured just before it enters the kiln. The amount of SF 6 (R i ) released after the use of raw materials in the cement production process is measured immediately after SF 6 is discharged from the kiln outlet.

상기 온실가스 배출량 산정식은 공정(배출시설)에 투입되어 소비되거나, 저감시스템을 통한 분해(파괴) 처리되는 경우 1-분해율의 개념을 적용한 것으로, 본 발명의 공정의 경우 SF6를 부원료로 이용하기 위해 고온열원(플라즈마)를 이용해 1차적으로 SF6를 분해하고, 부원료로 고정화(CaSO4, CaF2)하는 개념으로 유사방법론의 저감시스템 적용 개념과 유사하다. 따라서 저감시스템을 통한 분해(파괴) 처리 경우 적용되는 분해율(분해계수) 산정 방식을 준용하였다. 파괴율(또는 분해계수) 산정에는 (유입-배출)/유입 개념을 적용하였다.The formula for calculating the greenhouse gas emission is to apply the concept of 1-degradation rate when consumed by input into a process (discharge facility) or decomposed (destructive) through an abatement system. In the process of the present invention, SF 6 is used as an auxiliary material. Hence, SF 6 is primarily decomposed using a high temperature heat source (plasma) and immobilized (CaSO 4 , CaF 2 ) as a subsidiary material. Therefore, the method of estimating the decomposition rate (decomposition coefficient) applied in the case of decomposition (destruction) treatment through abatement system was applied. The (inflow-emission) / inflow concept is applied to the calculation of the failure rate (or decomposition coefficient).

상기 온실가스 배출량 산정식은 시멘트 생산을 위해 투입된 SF6가 최종 제품으로 고정화되지 않고(즉, 미분해/미고정화) 대기로 배출될 수 있는 경우 온실가스 배출량을 산정하는 방법으로서, 킬른에서 소비(투입) 및 배출되는 SF6의 양을 측정(분석)하여 적용할 수 있다. The GHG emission formula is a method of estimating GHG emissions when SF 6 input for cement production can be released to the atmosphere without being immobilized (ie, undecomposed / unfixed) as the final product. ) And the amount of SF 6 emitted can be measured and analyzed.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 산정된 온실가스 배출량을 포함하는 온실 가스 배출 실태 보고서를 생성하여 온라인으로 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 온실가스 배출 실태 보고서는 온실가스 감축 목표량을 충족하는지 여부를 판단하는 자료로 활용될 수 있다. 또한, 온실가스 감축정보로서, 탄소배출권을 발생시키는 근거로 활용될 수 있다. In an embodiment of the present disclosure, the method may further include generating and reporting online a greenhouse gas emission status report including the calculated greenhouse gas emissions. The GHG emission status report may be used as data for determining whether the GHG reduction target amount is met. In addition, as greenhouse gas reduction information, it can be used as a basis for generating a carbon credit.

본 발명의 일 실시예에서, 바람직하게는 실시간으로 불소함유 가스 주입량, 온도 및 배출량; 시스템의 온도; 반응물의 온도; 및 온실가스 배출량을 가시화하는 표시모듈을 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the amount of fluorine-containing gas injection, temperature and emissions, preferably in real time; Temperature of the system; Temperature of the reactants; And it may further include a display module for visualizing the greenhouse gas emissions.

본 발명에서 모듈이란 용어는 특정한 기능이나 동작을 처리하는 하나의 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현할 수 있다.In the present invention, the term module refers to a unit for processing a specific function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.

Claims (10)

시멘트 킬른 시스템에서의 온실가스 배출량 관리 시스템에 있어서,
상기 시멘트 킬른 시스템의 운전 계획, 일별/월별/연도별 불소함유 가스 구입량 및 주입량, 계측기기 정보 및 측정 분석 관리 정보를 입력받는 데이터 입력모듈;
상기 시멘트 킬른 시스템에서, 미리 분해된 불소함유 가스와 생석회(CaO)가 반응하여 불소 고정화 프로세스를 진행하면서, 실시간으로 계측기기로부터 불소함유 가스 주입량, 온도 및 배출량; 시스템의 온도; 및 반응물의 온도 계측값을 수신 및 관리하는 관리 모듈;
상기 관리 모듈에서, 입력된 계측값에 기초하여 온실가스 배출량 산정방식을 이용하여 상기 불소함유 가스의 배출량을 산출하는 온실가스 배출량 산출모듈; 및
상기 불소함유 가스의 배출량에 따라 불소함유 가스의 온도, 시스템의 온도 또는 반응물의 온도를 제어하는 제어 모듈을 포함하며,
상기 온실가스 배출량 산정방식은 하기 식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 온실가스 배출량 관리 시스템:
Ei = Qi x (1 - DRi)
상기 식에서 Ei는 SF6(i)의 온실가스 배출량(tGHG)이고, Qi는 SF6(i)의 소비량(ton)이고,
DRi는 소비된 SF6(i)의 분해율(고정화율)로서 0에서 1 사이의 소수이고, DRi = (Qi - Ri)/Qi에 의해 산정되고, Qi는 SF6(i)의 소비량(ton)이고, Ri는 배출구를 통해 배출되는 SF6(i)의 양(ton)이다.
In the greenhouse gas emission management system in the cement kiln system,
A data input module for receiving an operation plan of the cement kiln system, a daily / monthly / yearly purchase amount and injection amount of fluorine-containing gas, measuring device information, and measurement analysis management information;
In the cement kiln system, the fluorine-containing gas injection amount, temperature and emissions from the measuring device in real time while the pre-decomposed fluorine-containing gas and quicklime (CaO) react to perform the fluorine immobilization process; Temperature of the system; And a management module for receiving and managing temperature measurement values of the reactants.
In the management module, the greenhouse gas emission calculation module for calculating the emission of the fluorine-containing gas by using the greenhouse gas emission calculation method based on the input measured value; And
It includes a control module for controlling the temperature of the fluorine-containing gas, the temperature of the system or the temperature of the reactant according to the discharge of the fluorine-containing gas,
The greenhouse gas emission calculation method is a greenhouse gas emission management system, characterized in that expressed by the following equation:
E i = Q i x (1-DR i )
And consumption (ton) of the formula E i is SF 6 (i) greenhouse gas emissions (tGHG) and, Q i is SF 6 (i) of,
DR i is the decomposition rate (fixed rate) of SF 6 (i) consumed, which is a prime number between 0 and 1, and is calculated by DR i = (Q i -R i ) / Q i , Q i is the consumption (ton) of the SF 6 (i), R i is the amount (ton) of the SF 6 (i) to be discharged through the discharge port.
제1항에 있어서,
상기 온실가스 배출량 산정방식은 입력된 불소함유 가스 주입량에서 시멘트 킬른에서 배출되는 불소함유 가스의 양을 차감한 수치를 불소함유 가스가 시멘트 킬른에서의 CaO에 고정된 양으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온실가스 배출량 관리 시스템.
The method of claim 1,
The GHG emission estimating method includes determining a value obtained by subtracting the amount of fluorine-containing gas discharged from the cement kiln from the input amount of fluorine-containing gas injected into a fixed amount of fluorine-containing gas to CaO in the cement kiln. Greenhouse gas emission management system.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 불소함유 가스는 SF6를 포함하며, 시멘트 킬른에서 SF6는 미리 분해되어 HF로 전환된 후, 상기 CaO와 하기 반응식으로 반응하여 고정되는 것을 특징으로 하는 온실가스 배출량 관리 시스템:
(1) 2CaO + 2SO4 → 2CaSO4 + O2
(2) CaO + 2HF → CaF2 + H2O
The method according to claim 1 or 2,
The fluorine-containing gas after being comprises a SF 6, SF 6 in a cement kiln is pre-decomposition converted to HF, a greenhouse gas which is characterized in that the fixing in response to the above reaction scheme CaO emission control system:
(1) 2CaO + 2SO 4 → 2CaSO 4 + O 2
(2) CaO + 2HF → CaF 2 + H 2 O
삭제delete 제3항에 있어서,
상기 시멘트 킬른에서, 주입되는 SF6는 열분해된 후 상기 CaO와 반응하여 고정화되는 것을 특징으로 하는 온실가스 배출량 관리 시스템.
The method of claim 3,
In the cement kiln, the injected SF 6 is pyrolyzed and then reacted with the CaO to be immobilized.
제5항에 있어서,
상기 열분해는 시멘트 소성과정에서 발생하는 1,000℃ 이상의 열원을 공급하여 진행되는 것을 특징으로 하는 온실가스 배출량 관리 시스템.
The method of claim 5,
The pyrolysis is a greenhouse gas emission management system, characterized in that proceeding by supplying a heat source of 1,000 ℃ or more generated during the cement firing process.
제6항에 있어서,
플라즈마 발생부에서 열에너지가 추가적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 온실가스 배출량 관리 시스템.
The method of claim 6,
Greenhouse gas emission management system, characterized in that the thermal energy is additionally supplied from the plasma generating unit.
제1항에 있어서,
상기 CaO의 온도는 700~2,000 ℃, 불소함유 가스의 온도는 1,000~5,000 ℃로 조절되는 것을 특징으로 하는 온실가스 배출량 관리 시스템.
The method of claim 1,
The temperature of the CaO is 700 ~ 2,000 ℃, the temperature of the fluorine-containing gas is characterized in that the greenhouse gas emissions management system is controlled to 1,000 ~ 5,000 ℃.
제1항에 있어서,
상기 산정된 온실가스 배출량을 포함하는 온실 가스 배출 실태 보고서를 생성하여 온라인으로 보고하는 단계를 더 포함하는 온실가스 배출량 관리 시스템.
The method of claim 1,
The GHG emission management system further comprising the step of generating a GHG emission status report including the calculated GHG emissions and reporting online.
제1항에 있어서,
실시간으로 불소함유 가스 주입량, 온도 및 배출량; 시스템의 온도; 반응물의 온도; 및 온실가스 배출량을 가시화하는 표시모듈을 더 포함하는 온실가스 배출량 관리 시스템.
The method of claim 1,
Fluorine-containing gas dosage, temperature and emissions in real time; Temperature of the system; Temperature of the reactants; And a display module for visualizing the greenhouse gas emissions.
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