KR102093799B1 - 금속 필터를 이용한 일체형 배가스 처리 장치 - Google Patents

금속 필터를 이용한 일체형 배가스 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102093799B1
KR102093799B1 KR1020180132231A KR20180132231A KR102093799B1 KR 102093799 B1 KR102093799 B1 KR 102093799B1 KR 1020180132231 A KR1020180132231 A KR 1020180132231A KR 20180132231 A KR20180132231 A KR 20180132231A KR 102093799 B1 KR102093799 B1 KR 102093799B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
gas treatment
treatment device
supply device
dust
Prior art date
Application number
KR1020180132231A
Other languages
English (en)
Inventor
변영철
김병기
김량균
김준우
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 재단법인 포항산업과학연구원
Priority to KR1020180132231A priority Critical patent/KR102093799B1/ko
Priority to PCT/KR2019/014393 priority patent/WO2020091392A1/ko
Priority to CN201980071771.0A priority patent/CN112955243A/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR102093799B1 publication Critical patent/KR102093799B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8637Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027Metallic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/02Particle separators, e.g. dust precipitators, having hollow filters made of flexible material
    • B01D46/023Pockets filters, i.e. multiple bag filters mounted on a common frame
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/206Ammonium compounds
    • B01D2251/2062Ammonia
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/206Ammonium compounds
    • B01D2251/2067Urea

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은 펠렛화된 SCR 촉매가 적층된 금속 필터를 사용하여 단일 반응기 모듈에서 집진, 탈황, 탈질 공정을 모두 수행할 수 있는 일체형 배가스 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 금속 필터를 사용함으로써 고온에서도 집진, 탈황, 탈질 공정을 수행할 수 있으며, 외부 충격에도 쉽게 부서지지 않으며, 필터백 상에 형성된 먼지층을 쉽게 제거할 수 있는 일체형 배가스 처리 장치가 제공된다.

Description

금속 필터를 이용한 일체형 배가스 처리 장치{INTEGRATED APPARATUS FOR TREATING EXHAUST GAS USING METAL FILTER}
본 발명은 펠렛화된 SCR 촉매가 적층된 금속 필터를 이용한 일체형 배가스 처리 장치에 관한 것이다.
발전소, 제철소 등 에너지를 사용하는 산업체는 석탄, 가스 등의 연료를 이용한 다양한 연소 시설을 운영한다. 석탄, 가스 등의 연료를 사용하면 먼지, NOx, SO2 등의 대기 오염 물질이 필수적으로 발생한다. 따라서, 대기 오염 물질을 발생시키는 모든 사업장은 먼지, NOx, SO2의 배출을 저감시키기 위해 많은 비용과 노력을 들이고 있다.
종래의 기술 중 먼지를 제거하기 위한 기술로는 여과포 집진기가 가장 널리 사용되고 있다. 한편, NOx를 제거하기 위한 기술로는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매를 사용하는 방법이 있으며, SO2를 제거하기 위해서는 습식 스크러버, 반건식 또는 건식의 탈황제를 분사하는 기술을 적용하고 있다.
일반적으로 먼지, NOx 및 SO2의 저감을 위한 장치를 직렬로 연결하여 운영하고 있으며, 이는 각 저감 장치의 가동 조건이 상이하기 때문이다. 먼지는 200℃ 이하의 중저온에서 견딜 수 있는 패브릭(Fabric) 형태의 필터백이 주로 사용되며, NOx 저감을 위한 SCR 촉매의 경우 250℃이상에서 NOx가 환원제인 NH3에 의해 환원된다. 한편, SO2의 저감을 위한 습식 스크러버는 100℃ 이하, 반건식 또는 건식의 탈황제를 분사하는 경우에는 100 내지 170℃에서 반응이 이루어진다.
최근에는 먼지, NOx 및 SO2의 반응 온도를 일치시키기 위한 기술의 개발이 진행되어 왔다. 대한민국 등록특허 제10-1104837호는 250℃ 이상의 고온에서도 먼지 제거가 가능한 세라믹 필터를 소개한다. 대한민국 공개특허 제10-2017-0128219호는 세라믹 필터에 SCR 촉매를 코팅하여 250℃ 이상의 온도에서 집진과 탈질을 동시에 수행할 수 있는 필터형 SCR 촉매를 소개한다. 세라믹 필터에 SCR 촉매 물질을 코팅하면 250℃ 이상의 고온에서 먼지를 제거할 수 있으며, 동시에 SCR 반응을 유도하여 NOx 제거가 가능하게 된다. 그러나 세라믹 필터는 작은 충격이나 진동에도 쉽게 부서지기 때문에 지진 등에 취약하고, 탈황 공정은 170℃ 이하의 온도에서 수행되므로 SCR 촉매가 코팅된 세라믹 필터를 사용하더라도 NOx 환원 공정과 탈황 공정의 반응 온도를 일치시킬 수 없는 문제가 있다.
집진 및 탈질 뿐만 아니라 탈황까지 가능한 공정에 대한 기술은 아직 이루어지지 않은 상태이며, 가장 근접한 집진, 탈질, 탈황 동시 처리 기술로는 대한민국 공개특허 제10-2012-0047586호와 같이 1단 탈황 반응기와 2단 집진/탈질/탈황 반응기를 이용한 기술을 들 수 있다. 그러나 상기 기술은 배가스의 NOx, SO2가 고농도의 먼지와 함께 유입될 시 탈황제로 사용되는 소석회, 생석회, 또는 제올라이트 분말이 먼지와 혼합되어 반응율이 떨어지는 단점이 있으며, 일체형 반응기에서 사용한 여과 필터 촉매는 필터에 포집된 먼지를 탈진하기 위한 공기를 여과백과 SCR 촉매 사이에 주입해야 하는 어려움이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1104837호 대한민국 공개특허 제10-2017-0128219호 대한민국 공개특허 제10-2012-0047586호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 외부 충격에 쉽게 부서지지 않고, 고온에서도 집진, 탈질 및 탈황 공정을 모두 수행할 수 있는 일체형 배가스 처리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연소로에서 발생하는 배가스 내의 먼지를 제거하는 1차 집진기 및 펠렛화된 SCR 촉매가 적층된 금속 필터를 구비하고, 상기 배가스에 대하여 집진, 탈황, 탈질 공정이 수행되는 단일 반응기 모듈을 포함하는 일체형 배가스 처리 장치를 제공한다.
상기 SCR 촉매는 TiO2, Al2O3 또는 금속이 담지된 제올라이트일 수 있으며, 상기 금속은 Sn, W, V, Co, Zr, Ce 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 금속 필터는 Fe, Cu, Ni, Cr, Ti 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
상기 단일 반응기 모듈의 온도는 250℃ 이상일 수 있다.
상기 1차 집진기에서 배출되는 먼지의 농도는 600mg/Nm3일 수 있다.
상기 일체형 배가스 처리 장치는 수분 공급 장치를 더 포함하고, 상기 수분 공급 장치는 배가스 내 수분 함유량이 5 내지 20중량%이 되도록 물 또는 스팀을 배가스에 분사하는 것일 수 있다.
상기 일체형 배가스 처리 장치는 탈황제 공급 장치를 더 포함하고, 상기 탈황제 공급 장치의 탈황제 공급량은 0.5 내지 5 g/Nm3이며, 상기 탈황제는 소석회(Ca(OH)2), 활성탄, 또는 Al, Si, Mg 및 Ca으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기물의 분말인 것일 수 있다.
상기 일체형 배가스 처리 장치는 환원제 공급 장치를 더 포함하고, 상기 환원제 공급 장치는 암모니아 가스 또는 우레아를 배가스에 분사하는 것일 수 있다.
상기 환원제 공급 장치는 단일 반응기 모듈 내에 존재하는 NH3와 NOx의 몰비가 0.5 내지 1.5가 되도록 환원제를 공급하는 것으로, 배가스 배출부에서 측정된 NOx 농도에 따라 환원제 공급량을 제어하는 것일 수 있다.
상기 일체형 배가스 처리 장치는 상기 금속 필터에 압축 공기를 제공하는 압축 공기 공급 장치를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, NOx의 환원 반응을 촉진하기 위한, 펠렛화된 SCR 촉매가 적층된 금속 필터를 제공한다.
상기 상기 SCR 촉매는 TiO2, Al2O3, 또는 Sn, W, V, Co, Zr, Ce 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속이 담지된 제올라이트일 수 있다.
상기 금속 필터는 Fe, Cu, Ni, Cr, Ti 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일체형 배가스 처리 장치는 펠렛화된 SCR 촉매가 적층된 금속 필터를 사용하여, 고온에서도 집진, 탈황, 탈질이 용이하게 수행되고, 외부 충격에 의해 쉽게 부서지지 않는 장점이 있다. 또한, SCR 촉매를 펠렛화하여 사용함으로써 필터백 상에 형성된 먼지층을 쉽게 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일체형 집진, 탈황, 탈질 장치의 전체 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 단일 반응기 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 금속 필터를 구비한 필터백을 나타낸 도면이다.
도 4는 단일 반응기 모듈 내 반응 온도에 따른 SO2 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 단일 반응기 모듈 내 인입 먼지 농도에 따른 SO2 제거율을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 일체형 배가스 처리 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 단일 반응기 모듈, 상기 단일 반응기 모듈 전단에 배치된 1차 집진기를 포함하고, 수분 공급 장치, 탈황제 공급 장치, 환원제 공급 장치, 압축 공기 공급 장치를 추가로 포함할 수 있다.
도 2는 배가스에 포함된 먼지, NOx, SO2를 제거하기 위한 집진, 탈질 및 탈황 공정이 모두 수행되는 단일 반응기 모듈을 나타낸 것이다.
종래의 집진 및 탈질 공정은 필터백으로서 SCR 촉매가 코팅된 세라믹 필터를 이용하여 수행되었다. 그러나 세라믹 필터는 파괴인성 값이 0.5 내지 5 MPa·m1/2 정도로 낮은 값을 가지므로, 작은 충격이나 진동에도 쉽게 부서지기 때문에 지진 등에 취약한 단점이 있다.
본 발명에서는 세라믹 필터에 비해 높은 강도(파괴인성 값이 15 내지 100 MPa·m1/2)를 갖는 펠렛화된 SCR 촉매가 적층된 금속 필터를 이용하여 집진 및 탈질 공정을 수행한다. 도 3에 도시된 바와 같이, SCR 촉매를 펠렛화하는 것은 필터백 표면에 형성된 먼지층을 원활하게 제거하기 위한 것이다. 배가스에 포함된 먼지는 집진하는 과정에서 필터백 표면에 먼지층이 형성되는데, 상기 먼지층이 두꺼워질수록 필터백의 집진 성능이 저하된다. 따라서 먼지층을 적절히 제거하여야 하며, 이를 위해서는 원기둥 형태의 필터백 내부로 공기를 주입하고, 주입된 공기가 필터백의 내부에서 외부로 통과하여 탈진이 이루어져야 한다. 만약 분말 형태의 SCR 촉매를 금속 필터 상에 적층하여 필터백으로 사용하는 경우, 통기성이 부족하므로 필터백 표면의 먼지층이 쉽게 제거되지 않는다. 따라서 통기성 향상을 위해 펠렛화된 SCR 촉매가 적층된 금속 필터를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 금속 필터에 적층되는 펠렛화된 SCR 촉매는 TiO2, Al2O3 또는 제올라이트에 담지된 금속일 수 있으며, 상기 금속은 Sn, W, V, Co, Zr, Ce 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 금속 필터로 사용될 수 있는 금속으로는 Fe, Cu, Ni, Cr, Ti 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 SUS, Mikel, Titanium, Monel, Inconell, Hastelloy 등의 금속을 사용할 수 있다.
한편, 단일 반응기 모듈 내 탈황 공정에서는 소석회(Ca(OH)2), 활성탄, 또는 Al, Si, Mg 및 Ca으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기물의 분말을 탈황제로 사용하며, 상기 분말의 비표면적은 30m2/g 이상인 것이 바람직하다.
상기 탈황제를 이용한 탈황 반응식은 하기와 같다.
Ca(OH)2 + SO2 + 1/2 O2 → CaSO4 + H2O 식 (1)
소석회에 의한 탈황 반응은 반응 온도가 상승할수록 SO2 제거율이 감소한다. 그러나, 반응 온도가 약 200℃를 넘어서면 반응 온도가 상승할수록 SO2 제거율이 증가하며, 이후 반응 온도가 약 350℃가 되면 다시 SO2 제거율이 감소한다(도 4).
종래에는 집진 공정, 탈질 공정, 탈황 공정을 직렬로 연결된 각각의 반응기에서 수행하고, 각 반응기에서 개별적으로 반응 조건을 설정하였기 때문에, 소석회를 이용한 탈황 공정에서 배가스의 온도를 300℃ 이상으로 승온시킬 필요가 없었다. 따라서, 습식 스크러버를 이용하는 경우에는 100℃ 이하, 반건식 또는 건식 탈황제를 분사하는 경우에는 100 내지 170℃에서 탈황 공정이 수행되었다.
본 발명의 단일 반응기 모듈에 주입되는 배가스의 온도는 일반적으로 200 내지 400℃이다. 상술한 바와 같이 펠렛화된 SCR 촉매가 적층된 금속 필터는 250℃ 이상의 고온에서도 사용 가능하므로, 배가스의 온도를 승온시키기 위한 별도의 공정 없이 집진, 탈질 및 탈황 공정을 수행할 수 있다.
한편, 단일 반응기 모듈에서 미반응 탈황제는 별도의 저장 장치에 저장되거나, 후술할 탈황제 공급 장치로 이송되어 다시 탈황 반응에 이용할 수 있다.
본 발명의 1차 집진기는 상기 단일 반응기 모듈의 전단에 배치되어, 중력, 원심력 또는 전기 집진기에 의해 집진 공정을 수행한다. 1차 집진기로서 중력 또는 원심력 집진기는 약 70 내지 80%의 먼지 제거 효율을 갖는다. 반면, 전기 집진기 또는 여과백 집진기를 사용하는 경우, 90% 이상의 먼지 제거 효율을 달성할 수 있으므로, 1차 집진기로 인입되는 먼지의 농도가 2 g/Nm3 이상의 고농도인 경우 전기 집진기 또는 여과백 집진기를 사용하는 것이 바람직하다. 1차 집진기로 인입되는 먼지의 농도가 2 g/Nm3 이하인 경우에는 상기 집진기들을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 1차 집진기는 연소 시설에서 배출되는 배가스에 포함된 고농도의 먼지를 제거한다. 고농도의 먼지가 제거되지 않은 배가스가 단일 반응기 모듈로 공급되면, 상기 고농도의 먼지와 탈황제가 혼합되고 상대적으로 탈황제와 SO2의 접촉이 감소하여 SO2 제거율이 저하된다(도 5). 따라서 SO2 제거율이 저하되는 것을 방지하기 위해 1차 집진기에 의해 배가스에 포함된 고농도의 먼지를 제거하는 것이 바람직하다.
단일 반응기 모듈에서 SO2 제거율은 50% 이상인 것이 바람직하며, 상기 SO2 제거율이 50% 이상이 되도록 하기 위해서는 단일 반응기 모듈로 인입되는 먼지의 농도가 약 600mg/Nm3 이하가 되어야 한다. 따라서, 1차 집진기에서 배출되는 먼지의 농도 또한 600mg/Nm3 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 단일 반응기 모듈 및 1차 집진기 사이에는 수분 공급 장치, 환원제 공급 장치, 탈황제 공급 장치가 배치될 수 있다. 상기 수분 공급 장치, 환원제 공급 장치, 탈황제 공급 장치의 배치 순서는 공정에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 이는 집진, 탈질, 탈황 효율에 관여하지 않는다. 1차 집진기에서 배출된 배가스에 수분, 환원제, 탈황제가 공급되면, 배관 내에 설치되어 있는 균일 혼합기에 의해 배가스와 골고루 혼합되어 단일 반응기 모듈로 주입된다.
상기 수분 공급 장치의 노즐은 단일 반응기 모듈 및 1차 집진기를 연결하는 배관과 연결되며, 단일 반응기 모듈에서 탈황제의 SO2 제거율을 높이기 위해 노즐을 통해 물 또는 스팀을 분사한다. 탈황제는 배가스 내의 수분을 흡수하여 Ca2+ 및 OH-의 이온 상태로 해리시킴으로써 SO2와 Ca2+와의 반응성을 증가시키므로, 배가스에 함유된 수분의 함량이 높을수록 SO2의 제거율이 증가한다. 반면, 배가스 내 함유된 수분의 함량이 지나치게 높은 경우, 배가스 배출부에서 백연이 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 배가스 내 수분 함량이 5 내지 20중량%인 것이 바람직하다.
상기 탈황제 공급 장치는 배관을 통해 이동하는 배가스로 탈황제를 분사하며, 상기 탈황제는 소석회(Ca(OH)2), 활성탄 또는 Al, Si, Mg 및 Ca으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기물의 분말을 탈황제로 사용한다.
탈황제는 반응기 모듈 내 SO2 제거율이 50% 이상이 되도록 적절하게 공급되며, 일반적으로 0.5 내지 5 g/Nm3 공급될 수 있다. 상기 탈황제 공급량이 0.5 g/Nm3 에 이르지 못하면 SO2에 대한 목표 제거율을 달성하지 못하는 문제가 있고, 5 g/Nm3를 초과하면 본 발명의 배가스 처리 장치 가동 비용이 지나치게 상승하므로 바람직하지 않다.
상기 환원제 공급 장치는 암모니아 탱크에서 암모니아 가스를 직접 배가스에 주입하거나, 우레아 탱크에서 우레아를 직접 배가스에 주입한다. 암모니아를 환원제로 사용하여 NOx를 환원시키면 N2 및 H2O가 생성되며, 환원 반응식은 하기 식 (2) 내지 식 (5)와 같다. 우레아는 고온에서 열분해되어 암모니아와 수증기를 생성하며, 이때 생성된 암모니아 또한 하기 식 (2) 내지 식 (5)에 따라 NOx를 환원한다.
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 식 (2)
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O 식 (3)
6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O 식 (4)
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O 식 (5)
한편, 배가스 배출부의 NOx 농도를 측정하기 위한, NOx 농도 측정기가 구비되고, 상기 측정기에서 측정된 NOx의 농도에 따라 환원제 공급 장치에서의 환원제 공급량이 제어된다.
상기 환원제 공급량은, 단일 반응기 내에 존재하는 NH3와 NOx의 몰비가 0.5 내지 1.5가 되도록 조절할 수 있다. 상기 몰비가 0.5 이하인 경우 NOx 제거율이 50% 이하가 되어, NOx가 배가스 배출부를 통해 다량 배출된다. 이로 인해 배가스 배출부에서의 NOx 농도가 높게 측정되어 환원제 공급량이 증가한다. 반면, 상기 몰비가 1.5를 초과하면 미반응 암모니아가 잔존하는 문제가 있다.
본 발명의 압축 공기 공급 장치는 금속 필터의 표면에 형성되어 있는 먼지층을 제거하기 위한 것으로, 금속 필터 상단에 배치되어 금속 필터 내부로 압축 공기를 공급한다. 본 발명에서는 펠렛화된 SCR 촉매를 금속 필터 상에 적층하여 사용함으로써, 압축 공기가 필터 내부에서 외부로 원활하게 통과할 수 있다. 따라서, 먼지층이 효율적으로 제거되며, 시간이 경과함에 따라 집진 효율이 감소하지 않는다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, NOx의 환원 반응을 촉진하기 위한, 펠렛화된 SCR 촉매가 적층된 금속 필터가 제공된다.
상기 금속 필터에 적층된 SCR 촉매를 펠렛화하는 것은 필터백 표면에 형성된 먼지층을 원활하게 제거하기 위한 것이다. 촉매를 펠렛화 함으로써 필터백의 통기성이 향상되어 필터백 내부로 주입된 공기가 필터백 외부로 통과하여 탈진이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있다. 상기 SCR 촉매는 TiO2, Al2O3 또는 Sn, W, V, Co, Zr, Ce 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속이 담지된 제올라이트일 수 있다.
또한, 상기 금속 필터로 사용될 수 있는 금속으로는 Fe, Cu, Ni, Cr, Ti 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 SUS, Mikel, Titanium, Monel, Inconell, Hastelloy 등의 금속을 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
SO 2 제거율 측정
단일 반응기 모듈에 인입되는 배가스에 포함된 먼지 농도에 따라 SO2 제거율을 측정한 결과를 표 1 및 도 5에 표시하였다. 이때 배가스의 수분 함량은 15중량%이고, 소석회(Ca(OH)2)를 탈황제로 사용하였다.
인입 먼지 농도(mg/Nm3) SO2 제거율(%)
0 92
200 80
400 67
600 52
800 42
1200 35
1550 30
상기 표 1에서, 단일 반응기 모듈로 인입되는 먼지의 농도가 높을수록 SO2 제거율이 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이는 탈황제 공급 장치에 의해 공급된 탈황제가 고농도의 먼지와 혼합되는 경우, 상대적으로 탈황제와 SO2의 접촉이 감소하기 때문이다. 따라서, 50% 이상의 SO2 제거율을 달성하기 위해서는, 1차 집진기를 가동하여 단일 반응기 모듈 내로 인입되는 먼지의 농도를 600 mg/Nm3 이하로 조절하여야 한다.
1. 배가스 공급 배관
2. 1차 집진기
3. 집진 먼지 이송 벨트
4. 수분 공급 장치
5. 탈황제 공급 장치
6. 환원제 공급 장치
7. 압축 공기 공급 장치
8. 압축 공기 공급 노즐
9. 단일 반응기 모듈
10. SCR 촉매단
11. 먼지 제거 필터
12. 배가스 배출 배관
13. 집진 먼지 및 폐탈황제 이송 벨트
14, 15. 배가스
16. 탈황제 분말
17. 먼지

Claims (16)

  1. 연소로에서 발생하는 배가스 내의 먼지를 제거하는 1차 집진기;
    펠렛화된 SCR 촉매가 적층된 금속 필터를 구비하고, 상기 배가스에 대하여 집진, 탈황, 탈질 공정이 수행되는 단일 반응기 모듈; 및
    암모니아 가스 또는 우레아를 배가스에 분사하기 위한 환원제 공급 장치를 포함하고,
    상기 환원제 공급 장치는 단일 반응기 모듈 내에 존재하는 NH3와 NOx의 몰비가 0.5 내지 1.5가 되도록 환원제를 공급하는 것인 일체형 배가스 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 SCR 촉매는 TiO2, Al2O3 또는 금속이 담지된 제올라이트인 일체형 배가스 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속은 Sn, W, V, Co, Zr, Ce 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 일체형 배가스 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 필터는 Fe, Cu, Ni, Cr, Ti 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 필터인 일체형 배가스 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단일 반응기 모듈의 온도는 250℃ 이상인 일체형 배가스 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 1차 집진기에서 배출되는 먼지의 농도는 600mg/Nm3인 일체형 배가스 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 일체형 배가스 처리 장치는 수분 공급 장치를 더 포함하고,
    상기 수분 공급 장치는 배가스 내 수분 함유량이 5 내지 20중량%이 되도록 물 또는 스팀을 배가스에 분사하는 것인 일체형 배가스 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 일체형 배가스 처리 장치는 탈황제 공급 장치를 더 포함하고,
    상기 탈황제 공급 장치의 탈황제 공급량은 0.5 내지 5 g/Nm3인 일체형 배가스 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탈황제는 소석회(Ca(OH)2), 활성탄, 또는 Al, Si, Mg 및 Ca으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기물의 분말인 것인 일체형 배가스 처리 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 환원제 공급 장치는, 배가스 배출부에서 측정된 NOx 농도에 따라 환원제 공급량을 제어하는 것인 일체형 배가스 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 일체형 배가스 처리 장치는 상기 금속 필터에 압축 공기를 제공하는 압축 공기 공급 장치를 더 포함하는 일체형 배가스 처리 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
KR1020180132231A 2018-10-31 2018-10-31 금속 필터를 이용한 일체형 배가스 처리 장치 KR102093799B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180132231A KR102093799B1 (ko) 2018-10-31 2018-10-31 금속 필터를 이용한 일체형 배가스 처리 장치
PCT/KR2019/014393 WO2020091392A1 (ko) 2018-10-31 2019-10-29 금속 필터를 이용한 일체형 배가스 처리 장치
CN201980071771.0A CN112955243A (zh) 2018-10-31 2019-10-29 利用金属过滤器的一体式废气处理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180132231A KR102093799B1 (ko) 2018-10-31 2018-10-31 금속 필터를 이용한 일체형 배가스 처리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102093799B1 true KR102093799B1 (ko) 2020-03-26

Family

ID=69958619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180132231A KR102093799B1 (ko) 2018-10-31 2018-10-31 금속 필터를 이용한 일체형 배가스 처리 장치

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102093799B1 (ko)
CN (1) CN112955243A (ko)
WO (1) WO2020091392A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220097723A (ko) 2020-12-31 2022-07-08 강승창 해수 또는 염수 전기분해를 이용한 고효율 배연 미세먼지, NOx, SOx 및 CO 동시 제거 시스템

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111643994A (zh) * 2020-06-18 2020-09-11 台州路桥博仁环保设备有限公司 一种工业废气处理装置
CN112156570B (zh) * 2020-09-28 2021-06-25 深圳市绿世纪环境技术有限公司 一种有毒有害气体环境应急处理装置
CN115518520B (zh) * 2022-10-21 2024-03-19 新疆天之蓝环境工程有限公司 一种发电厂的烟气脱硫脱硝工艺

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040090182A (ko) * 2003-04-16 2004-10-22 한국에너지기술연구원 먼지부하저감형 미세먼지/질소산화물 동시제거용여과집진장치
KR101104837B1 (ko) 2009-09-15 2012-01-16 한국전력공사 세라믹 캔들 필터가 구비된 집진시스템의 탈진장치와 그 탈진방법
KR20120047586A (ko) 2010-11-04 2012-05-14 한국생산기술연구원 일체형 집진, 탈황, 탈질, 및 폐열 회수 시스템
KR20130072570A (ko) * 2011-12-22 2013-07-02 신현경 다공질 금속필터 및 그 제조방법
KR20150133990A (ko) * 2014-05-21 2015-12-01 두산엔진주식회사 환원제 공급 시스템 및 이의 운용 방법
KR20170009150A (ko) * 2015-07-15 2017-01-25 현대중공업 주식회사 질소산화물 제거용 scr 촉매 및 그의 제조방법
KR20170128219A (ko) 2015-03-20 2017-11-22 할도르 토프쉐 에이/에스 촉매화된 세라믹 캔들 필터 및 공정 오프가스 또는 배기가스의 정화 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3706627B1 (ja) * 2004-12-21 2005-10-12 三菱重工業株式会社 一体型濾過集塵装置を備えた排ガス処理設備
CN104492260A (zh) * 2014-12-31 2015-04-08 江苏科行环境工程技术有限公司 玻璃窑烟气除尘脱硝一体化工艺及其装置
CN106110850A (zh) * 2016-08-12 2016-11-16 浙江富春江环保热电股份有限公司 一种烟气污染物超低排放系统及方法
CN206604316U (zh) * 2017-03-09 2017-11-03 江苏釜鼎能源科技有限公司 一种用于mto装置的高温烟气过滤设备

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040090182A (ko) * 2003-04-16 2004-10-22 한국에너지기술연구원 먼지부하저감형 미세먼지/질소산화물 동시제거용여과집진장치
KR101104837B1 (ko) 2009-09-15 2012-01-16 한국전력공사 세라믹 캔들 필터가 구비된 집진시스템의 탈진장치와 그 탈진방법
KR20120047586A (ko) 2010-11-04 2012-05-14 한국생산기술연구원 일체형 집진, 탈황, 탈질, 및 폐열 회수 시스템
KR20130072570A (ko) * 2011-12-22 2013-07-02 신현경 다공질 금속필터 및 그 제조방법
KR20150133990A (ko) * 2014-05-21 2015-12-01 두산엔진주식회사 환원제 공급 시스템 및 이의 운용 방법
KR20170128219A (ko) 2015-03-20 2017-11-22 할도르 토프쉐 에이/에스 촉매화된 세라믹 캔들 필터 및 공정 오프가스 또는 배기가스의 정화 방법
KR20170009150A (ko) * 2015-07-15 2017-01-25 현대중공업 주식회사 질소산화물 제거용 scr 촉매 및 그의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220097723A (ko) 2020-12-31 2022-07-08 강승창 해수 또는 염수 전기분해를 이용한 고효율 배연 미세먼지, NOx, SOx 및 CO 동시 제거 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
CN112955243A (zh) 2021-06-11
WO2020091392A1 (ko) 2020-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102093799B1 (ko) 금속 필터를 이용한 일체형 배가스 처리 장치
KR100947067B1 (ko) 소각 및 연소로의 배기가스 복합 건식 집진 반응기
KR101823897B1 (ko) 배기가스 정화시스템
EP3031514B1 (en) Exhaust gas treatment system and treatment method
KR20170134516A (ko) 코크스로 연도 가스의 탈황 및 탈질 통합정화공정 및 장치
TWI529353B (zh) 保護scr觸媒之系統和方法
JP6770176B2 (ja) 排煙脱硝方法
CN109364741A (zh) 一种水泥窑烟气干法脱硫及高尘scr脱硝装置及工艺
CN103604133A (zh) 一种多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统及工艺
WO2018143000A1 (ja) 排ガス処理システムおよび排ガス処理方法
CN111282419A (zh) 一种焚烧炉烟道气多污染物干式净化工艺及装置
JP2014043814A (ja) 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化システムを搭載した船舶
JP2015037764A (ja) 飛灰循環型排ガス処理方法
CN211025768U (zh) 一种高温烟气多污染物一体化协同治理设备
KR200423884Y1 (ko) 소각 및 연소로의 배기가스 일괄 처리시스템
CN209714765U (zh) 一种工业烟气高温脱硫脱硝除尘系统
CN105833692B (zh) 工业烟气干式低温协同除尘脱硫脱硝除汞一体化装置及工艺
EA036174B1 (ru) Способ и устройство для уменьшения содержания оксидов азота
KR102530890B1 (ko) 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템
CN108905615A (zh) 一种危险废物焚烧后的烟气处理系统及方法
CN112007509A (zh) 一种回转窑尾气除尘脱硝的治理工艺
CN111167289A (zh) 一种工业烟气协同处理系统及处理方法
KR20080059958A (ko) 오존 및 활성 코크스에 의한 배가스 동시 탈황 탈질 방법
KR102442180B1 (ko) 시멘트 소성로 또는 제철소 소결로 공정에서 탈질 및 디더스팅(De-Dusting) 기능을 동시 처리하는 촉매 일체형 집진기
CN109847578A (zh) 一种烟气多种污染物协同脱除方法

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant