KR102186251B1

KR102186251B1 - 탈황공정수 재순환방법

Info

Publication number: KR102186251B1
Application number: KR1020190037107A
Authority: KR
Inventors: 권안규; 김호희; 김기범; 김경규; 강용구; 김남현; 김상규
Original assignee: 한국동서발전(주)
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-12-03
Also published as: KR20200114802A

Abstract

본 발명의 탈황공정수 재순환방법은, 보일러 또는 보일러에서 SCR 반응기를 거쳐 탈황흡수탑으로 유입된 탈황공정수를 이송펌프의 펌핑력에 의해 보일러로 주입 분사하도록 재순환할 수 있기 때문에 탈황공정수에 함유된 NH₃로 인한 NOx 발생저감 효과를 기대할 수 있고, 별도의 폐수처리설비가 불필요하므로 다양한 종류의 약품과 전력이 불필요하며, 폐수처리설비 확장 및 신설이 불필요할 뿐만 아니라 탈황공정수 속에 포함된 염소성분이 보일러 노내에서 연소되어 생성되는 각종 회분과 결합하여 광물의 형태로 전환되도록 처리가 가능하다.

Description

탈황공정수 재순환방법{method for recycling of desulfurization process water}

본 발명은 탈황공정수 재순환방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탈황공정수 재순환으로 총질소 제거와 보일러에서 발생되는 미세먼지를 저감할 수 있는 탈황공정수 재순환방법에 관한 것이다.

종래의 탈황폐수 발생과 처리 공정은 도 1에 도시한 바와 같이, 보일러(1) 내에 투입된 석탄의 연소과정에서 발생되는 질소산화물 제거를 위하여 선택형환원촉매(이하 'SCR')를 활용하고 있다.

SCR 설비는 환원제로 암모니아(이하 'NH₃')를 사용하는데, NH₃가 촉매를 통과하며 질소산화물(이하 'NOx')이 저감된다.

일반적으로 주입된 암모니아는 NOx와 모두 반응하지 않고 일부는 SCR 반응기(3)를 통과하게 되는데 이를 암모니아 슬립(이하 'NH₃-Slip')이라고 한다. SCR 반응기(3) 사용시간이 길어 질수록 효율과 성능이 저하된다. 따라서 NH₃-Slip 량이 증가하게 되고, NOx 제거율을 유지하기 위해서는 SCR 반응기(3)의 떨어지는 성능을 보상해 주어야 하기 때문에 NH₃주입량을 증가시켜야 하고, 이 과정은 악순환이 되어 NH₃-S1ip를 더욱 증가시킨다.

SCR에 분사된 NH₃중 Slip된 NH₃는 배기가스에 잔류되어 있으며 후단의 탈황홉수탑(5)에 유입된다. 배기가스 중 NH₃는 탈황흡수탑(5) 탈황공정수에 대부분 흡수되기 때문에 공정수의 총질소(이하 'T-N')를 증가시킨다.

즉, 탈황흡수탑(5)에서 발생된 공정수는 석고탈수설비(7)에서 입자상인 석고가 분리된 후 이송펌프(9)를 통해 탈황폐수처리용 저장탱크(11)로 유입되고, 이어서 분배조(13), 질산화조(15), 탈질조(17), 재폭기조(19), 침전조(21) 수순을 거치면서 T-N 이 제거된 후 재활용되는 탈황폐수 발생과 처리 공정으로 이루어져 있다.

공정과정 중 SCR에 분사된 NH₃의 일부 Slip된 NH₃는 배기가스에 그대로 잔류되어 있으며 배기가스처리 설비인 탈황홉수탑(5)에 유입된다.

그리고 탈황흡수탑(5) 내의 탈황공정수에 NH₃가 대부분 흡수되며 그 결과 공정수의 T-N을 증가시킨다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 즉 T-N을 제거하기 위하여서는 미생물을 활용하여 제거하는 생물학적처리공정과 진공증발처리하는 증발농축법이 있다.

생물학적처리공정은 기기가 많고 운전이 복합하고 미생물 관리가 소홀할 경우 사멸의 우려가 있을 뿐만 아니라, 계절적 요인, 탈황공정수 유입 조건에 따라 그 제거성능이 낮아지는 단점이 있다.

증발농축법은 초기투자비가 생물학적처리공정에 비해 초기 투자비가 3배 이상으로 비싸고 처리과정 중에 증기 및 전기소모량이 높아 운전비용이 높은 반면에 안정적이며 높은 처리 효율을 기대할 수 있다.

또한, 최근 T-N 방류기준이 강화되고 있어 현재 설치된 T-N 제거설비 처리용량으로는 처리가 어려운 상황이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1411661(2014.06.18)

본 발명의 목적은 기존의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로서, 보일러 내에 공정수 재순환을 통한 연소를 통해 T-N을 제거하여 폐수처리설비 투자비와 운영비를 절감할 수 있는 탈황공정수 재순환방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 탈황공정수 재순환방법은, 탈황공정수 재순환방법에 있어서, 보일러에서 배기가스가 배출되는 단계; 상기 배기가스가 선택형환원촉매(SCR) 반응기로 유입되는 단계; 상기 선택형환원촉매(SCR) 반응기에서 발생된 배기가스가 탈황흡수탑으로 유입되는 단계; 상기 탈황흡수탑에서 발생된 탈황공정수가 이송펌프의 펌핑력에 의해 상기 보일러로 주입되면서 분사기에 의해 분사되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 탈황공정수가 이송펌프의 펌핑력에 의해 저장탱크로 유입되는 단계를 거쳐 상기 보일러로 주입 분사되는 것을 특징으로 한다.

상기 저장탱크에 저장된 탈황공정수가 압입펌프의 펌핑에 의해 상기 보일러로 주입 분사되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 탈황공정수 재순환방법은, 보일러 또는 보일러에서 SCR 반응기를 거쳐 탈황흡수탑으로 유입된 탈황공정수를 이송펌프의 펌핑력에 의해 보일러로 주입 분사하도록 재순환할 수 있기 때문에 탈황공정수에 함유된 NH₃로 인한 NOx 발생저감 효과를 기대할 수 있고, 별도의 폐수처리설비가 불필요하므로 다양한 종류의 약품과 전력이 불필요하며, 폐수처리설비 확장 및 신설이 불필요할 뿐만 아니라 탈황공정수 속에 포함된 염소성분이 보일러 노내에서 연소되어 생성되는 각종 회분과 결합하여 광물의 형태로 전환되도록 처리가 가능한 장점이 있다.

도 1은 종래에 따른 탈황폐수 발생과 처리 공정도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탈황공정수 재순환방법을 도시한 공정도,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탈황공정수 재순환방법을 도시한 공정도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 본 발명의 제 1 및 제2 실시예에 대해 첨부도면 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

또한, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 있어서 종래의 공정과 동일한 공정에 대해서는 동일명칭 및 동일부호를 부여한다.

본 발명에 따른 탈황공정수 재순환방법은, 보일러(1)에서 배기가스가 배출되는 단계; 상기 배기가스가 선택형환원촉매(SCR) 반응기(3)로 유입되는 단계; 상기 선택형환원촉매(SCR) 반응기(3)에서 암모니아(NH₃) 환원제에 의해 정화된 배기가스가 탈황흡수탑(5)으로 유입되는 단계; 상기 탈황흡수탑(5)에서 발생된 탈황공정수가 석고탈수설비(7)로 유입되는 단계; 상기 석고탈수설비(7)로부터 배출되는 탈황공정수가 이송펌프(9)의 펌핑력에 의해 상기 보일러(1)로 주입되면서 분사기(32)에 의해 분사되는 단계; 를 포함한다.

이때, 상기 석고탈수설비(7)로부터 배출되는 탈황공정수가 이송펌프(9)의 펌핑력에 의해 저장탱크(11)로 유입되는 단계를 거쳐 상기 보일러(1)로 주입되면서 분사기(32)에 의해 분사되게 할 수 있다.

또, 상기 저장탱크(11)에 저장된 탈황공정수가 압입펌프(30)의 펌핑에 의해 상기 보일러(1)로 주입되면서 분사기(32)에 의해 분사되게 할 수 있다.

이와 같이 탈황흡수탑(5)에서 발생되는 탈황공정수를 이송펌프(9)를 거쳐 보일러(1) 내에 주입 분사하도록 재순환시키거나 폐수처리장으로 보낼 수 있다.

즉, 보일러(1)로 탈황공정수를 보내어 연소시킬 경우 공정수의 총질소(T-N)를 제거하면서 보일러(1) 내에서 발생되는 미세먼지를 저감시킬 수 있다.

특히 탈황공정수를 보일러(1)로 재순환하도록 분사기(32)를 통해 골고루 분사하면, 이 탈황공정수는 보일러(1) 노내에서 연소될 때 T-N 뿐만 아니라 화학적산소요구량(이하 'COD') 및 부유물질(이하 'SS') 제거가 동시에 이루어진다.

또한, NH₃가 함유된 탈황공정수를 보일러(1) 내의 900 ~ l,100℃ 온도 구간에 맞추어 분사기(32)를 통해 주입시키면 질소산화물 발생을 최대한 저감할 수 있다. 반응식은 아래와 같다.

4NH₃+ 4N0 + O₂→ 4N₂+ 6H₂0

따라서, 탈황공정수를 재순환함으로서 Slip된 NH₃를 재활용할 수 있기 때문에 약품의 사용률을 높일 수 있고, 보일러(1) 운전시간이 증가할수록 SCR 반응기(3) 노후화로 인한 Slip 량이 증가하는 경우 더욱 효과적인 대안으로 작용할 수 있다.

또한, 탈황공정수에 함유된 NH₃로 인한 NOx 발생저감 효과를 기대할 수 있고, 별도의 폐수처리설비가 불필요하므로 다양한 종류의 약품과 전력이 불필요하며, 폐수처리설비 확장 및 신설이 불필요할 뿐만 아니라 탈황공정수 속에 포함된 염소성분이 보일러(1) 노내에서 연소되어 생성되는 각종 회분과 결합하여 광물의 형태로 전환되도록 처리가 가능한 장점이 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

1 : 보일러 3 : SCR 반응기
5 : 탈황흡수탑 7 : 석고탈수설비
9 : 이송펌프 11 : 저장탱크
30 : 압입펌프 32 : 분사기

Claims

삭제
삭제
삭제
탈황공정수 재순환방법에 있어서,
보일러에서 배기가스가 배출되는 단계;
상기 배기가스가 선택형환원촉매(SCR) 반응기로 유입되는 단계;
상기 선택형환원촉매(SCR) 반응기에서 발생된 배기가스가 탈황흡수탑으로 유입되는 단계;
상기 탈황흡수탑에서 발생된 탈황공정수가 이송펌프의 펌핑력에 의해 상기 보일러로 주입되면서 분사기에 의해 분사되는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈황공정수 재순환방법.
청구항 4에 있어서,
상기 탈황공정수가 이송펌프의 펌핑력에 의해 저장탱크로 유입되는 단계를 거쳐 상기 보일러로 주입 분사되는 것을 특징으로 하는 탈황공정수 재순환방법.
청구항 5에 있어서,
상기 저장탱크에 저장된 탈황공정수가 압입펌프의 펌핑에 의해 상기 보일러로 주입 분사되는 것을 특징으로 하는 탈황공정수 재순환방법.