KR102530890B1 - 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템은 코크스로부터 배출되는 배가스가 유입구를 통해 유입덕트로 유입되어 탈황, 분진제거 및 탈질 처리 후, 배출덕트를 통해 외부로 배출되는 배가스덕트와, 상기 유입덕트로 배가스가 이동하는 동안 황산화물(SOx) 처리를 위한 탈황약품을 유입덕트 내부로 투입시키는 탈황설비와, 상기 탈황설비를 통해 유입덕트 내에서 탈황약품과 배가스가 반응하여 황산화물(SOx)이 제거되고, 황산화물(SOx)이 제거된 배가스 내에 포함된 분진 및 탈황약품과 황산화물(SOx)의 반응 부산물을 포집시킨 후, 외부로 배출시키는 분진포집 및 배출설비와, 상기 분진포집 및 배출설비를 통해 탈황 및 분진이 제거된 배가스가 유입덕트에서 이동하는 동안 온도를 높여주고, 질소산화물(NOx) 처리를 위한 암모니아를 유입덕트 내부로 투입시키고, 선택적 촉매환원법(SCR)을 통해 암모니아와 배가스가 반응하여 질소산화물(NOx)이 제거되는 탈질설비와, 상기 탈질설비를 통해 탈질된 배가스를 압력을 제어하여 흡입 및 배출시키는 송풍기 및 상기 송풍기를 통해 최종적으로 탈황, 분진제거 및 탈질된 배가스를 배출덕트로 이동시켜 외부로 배출시키는 스택을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 코크스로부터 배출되는 배가스를 최적의 처리조건 및 설비를 통해 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 및 분진 등을 동시에 효율적이고 안정적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 코크스로부터 배출되는 배가스가 덕트를 통해 유입되어 이동하는 동안 탈황, 분진포집 및 배출, 탈질 처리 후, 다시 덕트를 통해 외부로 배출되는 처리과정에서 필터나 촉매 교체, 세척 및 유지보수 등이 필요한 경우에도 전체 시스템 운전의 중단없이 효율적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.
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또한, 코크스로부터 배출되는 배가스가 덕트를 통해 유입되어 이동하는 동안 탈황, 분진포집 및 배출, 탈질 처리 후, 다시 덕트를 통해 외부로 배출되는 처리과정에서 필터나 촉매 교체, 세척 및 유지보수 등이 필요한 경우에도 전체 시스템 운전의 중단없이 효율적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 제철소의 코크스로부터 배출되는 배가스에 탈황약품을 투입하여 황산화물(SOx)을 저감하는 탈황설비, 배가스 내 분진 및 탈황약품을 포집한 후 탈진하여 외부로 배출하는 분진포집 및 배출설비 및 선택적 촉매 환원법(SCR)을 통해 배가스 내 질소산화물(NOx)을 질소로 환원하여 저감하는 탈질설비가 순차적으로 구성되는 효율적이고 안정적인 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 코크스 공정은 코크스 오븐의 탄화실에 코크스를 장입하고 연소실에 열원인 가스연료를 연소시켜 발생되는 열을 이용하여 건류하는 제철 공정 중의 하나이다.
이때, 탄화실과 연소실은 분리되어 있는데, 연소실의 온도를 어떻게 관리하느냐에 따라 코크스 품질과 가동율이 결정된다. 이에 따라, 노온관리를 위한 연소관리는 코크스로 운전에 매우 중요하다. 구체적으로, 코크스로의 가동률에 따라 필요한 전체 가스연료 유량이 산출되면서 각 배터리에 필요한 가스연료가 공급된다.
이와 같은 과정을 통해 연소가 이루어질 때, 연소 설비에서 발생하는 코크스로부터 배출되는 배가스 내에는 대표적인 대기오염물질인 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 및 분진 등이 다량 포함되어 있다. 이러한 유해물질은 스모그(Smog), 산성비(Acid Rain), 지구온난화(Global Warming), 오존층 파괴 등의 환경문제를 야기한다.
최근에는 코크스화 업계의 코크스로부터 배출되는 배가스 중의 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx)의 배출 농도 수치에 관련해 점차 엄격해지고 있는바, 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx)의 배출에 대해 엄격히 규제할 것을 요구하고 있다.
한편, 석탄 화력발전소는 배가스의 양이 많고, 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx)의 농도가 높아 대기 환경에 대한 오염이 심각하므로, 탈황, 탈질 작업이 일찍이 전개되었으며, 현재는 기술이 상당히 성숙되어 탈황 및 탈질 효과가 현저하다.
그러나, 코크스로부터 배출되는 배가스는 일반적으로 180℃~290℃ 사이로 발전소의 통상적인 선택적 촉매 환원법(SCR)의 사용온도보다 낮고, 배가스 중에 황산화물(SOx)이 함유되어 있으므로, 발전소의 통상적인 선택적 촉매 환원법(SCR) 탈질법을 사용할 경우, 대량의 황산암모늄염이 생성되어 촉매가 막히며, 배가스 중의 타르 등 점성 성분이 필연적으로 촉매 표면에 점착되어 영구적인 손상을 초래하므로, 정상적인 탈질이 불가능하다. 또한, 발전소의 상온 습식 탈질법을 직접 사용할 경우, 코크스로부터 배출되는 배가스의 온도가 배출요구를 만족시킬 수 없다.
또한, 종래기술에 따른 배가스 처리시스템은 탈황설비와 탈질설비가 구분되어 설치됨으로써, 배가스로부터 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx)을 제거하였다. 이와 같이 탈황설비와 탈질설비를 구분하여 설치함에 따라, 배가스 처리시스템은 상당한 규모의 설치면적을 필요로 하여 부지면적에 대한 제약이 크고, 투자비용에 대한 부담이 큰 문제가 있다.
따라서, 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질을 동시에 해결하면서도 효율을 높이기 위하여 최적의 처리조건을 도출하여 경제적이고 고효율이며, 연소설비에서 코크스로부터 배출되는 배가스 종합 처리시스템의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 코크스로부터 배출되는 배가스의 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 및 분진 등을 동시에 제거하기 위한 최적의 처리조건 및 설비를 통해 효율적이고 안정적인 종합 처리시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
또 다른 목적으로는 코크스로부터 배출되는 배가스가 덕트를 통해 유입되어 이동하는 동안 탈황, 분진포집 및 배출, 탈질 처리 후, 다시 덕트를 통해 외부로 배출되는 처리과정에서 필터나 촉매 교체, 세척 및 유지보수 등이 필요한 경우에도 전체 시스템 운전의 중단없이 효율적으로 처리가 가능하도록 함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템은 코크스로부터 배출되는 배가스가 유입구를 통해 유입덕트로 유입되어 탈황, 분진제거 및 탈질 처리 후, 배출덕트를 통해 외부로 배출되는 배가스덕트와, 상기 유입덕트로 배가스가 이동하는 동안 황산화물(SOx) 처리를 위한 탈황약품을 유입덕트 내부로 투입시키는 탈황설비와, 상기 탈황설비를 통해 유입덕트 내에서 탈황약품과 배가스가 반응하여 황산화물(SOx)이 제거되고, 황산화물(SOx)이 제거된 배가스 내에 포함된 분진 및 탈황약품과 황산화물(SOx)의 반응 부산물을 포집시킨 후, 외부로 배출시키는 분진포집 및 배출설비와, 상기 분진포집 및 배출설비를 통해 탈황 및 분진이 제거된 배가스가 유입덕트에서 이동하는 동안 온도를 높여주고, 질소산화물(NOx) 처리를 위한 암모니아를 유입덕트 내부로 투입시키고, 선택적 촉매환원법(SCR)을 통해 암모니아와 배가스가 반응하여 질소산화물(NOx)이 제거되는 탈질설비와, 상기 탈질설비를 통해 탈질된 배가스를 압력을 제어하여 흡입 및 배출시키는 송풍기 및 상기 송풍기를 통해 최종적으로 탈황, 분진제거 및 탈질된 배가스를 배출덕트로 이동시켜 외부로 배출시키는 스택을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 탈황설비 이외에, 유입덕트 내부로 분말활성탄을 투입하는 분말활성탄 투입설비를 더 포함하되, 상기 분말활성탄 투입설비는 분말활성탄을 저장하는 저장사이로와, 코크스로부터 배출되는 배가스 유량에 따라 분말활성탄 투입량을 제어하는 분말활성탄 투입기와, 분말활성탄을 이송하는 이송공기를 공급하는 이송블로워 및 이송공기가 상기 분말활성탄 투입기에서 공급되는 분말활성탄을 흡입하여 이송될 수 있도록 진공을 만들어 주는 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 탈질설비는 상기 분진포집 및 배출설비를 통해 탈황 및 분진이 제거된 배가스가 유입덕트에서 이동하는 동안 온도를 높여주는 덕트버너와, 유입덕트 내에 설치된 암모니아주입기를 통해 암모니아를 공급하는 암모니아공급부와, 유입덕트 내에서 상기 승온된 배가스와 공급된 암모니아를 혼합시킨 후, 선택적 촉매환원법(SCR)을 통해 암모니아와 배가스가 반응하여 질소산화물(NOx)이 제거되는 SCR촉매가 설치된 SCR 반응기를 포함하되, 상기 암모니아공급부에서는 기화기를 통해 열원을 공급받아 기화된 암모니아를 환원제로 사용하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 탈질설비의 SCR 반응기는 2대가 설치되어 구성될 수 있으며, 상기 SCR 반응기 내에는 여러 단의 SCR 촉매가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 코크스로부터 배출되는 배가스를 최적의 처리조건 및 설비를 통해 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 및 분진 등을 동시에 효율적이고 안정적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 코크스로부터 배출되는 배가스가 덕트를 통해 유입되어 이동하는 동안 탈황, 분진포집 및 배출, 탈질 처리 후, 다시 덕트를 통해 외부로 배출되는 처리과정에서 필터나 촉매 교체, 세척 및 유지보수 등이 필요한 경우에도 전체 시스템 운전의 중단없이 효율적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템의 전체적인 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 제철소의 코크스로부터 배출되는 배가스를 효율적이고 안정적으로 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 및 분진 등을 제거할 수 있도록 구성된 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템을 제공하고자 하는 것으로서, 이러한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 배가스덕트(10), 탈황설비(20), 분진포집 및 배출설비(30), 탈질설비(40), 송풍기(50) 및 스택(60)을 포함하여 구성된다.
더 상세하게는, 제철소의 코크스로부터 배출되는 배가스가 유입구(11)를 통해 유입덕트(12)로 유입되어 탈황, 분진제거 및 탈질 처리 후, 배출덕트(13)를 통해 외부로 배출되는 배가스덕트(10)와, 상기 유입덕트(12)로 배가스가 이동하는 동안 황산화물(SOx) 처리를 위한 탈황약품을 유입덕트(12) 내부로 투입시키는 탈황설비(20)와, 상기 탈황설비(20)를 통해 유입덕트(12) 내에서 탈황약품과 배가스가 반응하여 황산화물(SOx)이 제거되고, 황산화물(SOx)이 제거된 배가스 내에 포함된 분진 및 탈황약품과 황산화물(SOx)의 반응 부산물을 포집시킨 후, 외부로 배출시키는 분진포집 및 배출설비(30)와, 상기 분진포집 및 배출설비(30)를 통해 탈황 및 분진이 제거된 배가스가 유입덕트(12)에서 이동하는 동안 온도를 높여주고, 질소산화물(NOx) 처리를 위한 암모니아를 유입덕트(12) 내부로 투입시키고, 선택적 촉매환원법(SCR)을 통해 암모니아와 배가스가 반응하여 질소산화물(NOx)이 제거되는 탈질설비(40)와, 상기 탈질설비(40)를 통해 탈질된 배가스를 압력을 제어하여 흡입 및 배출시키는 송풍기(50) 및 상기 송풍기(50)를 통해 최종적으로 탈황, 분진제거 및 탈질된 배가스를 배출덕트(13)로 이동시켜 외부로 배출시키는 스택(60)을 포함하여 구성된다.
본 발명의 배가스덕트(10)는 제철소의 코크스로부터 배출되는 배가스가 유입구(11)를 통해 유입덕트(12)로 유입되어 탈황, 분진제거 및 탈질 처리 후, 배출덕트(13)를 통해 외부로 배출되는 구성이다.
여기서, 코크스로부터 배출되는 배가스의 배터리의 수와 동일하게 유입구(11)가 구성되어 코크스로부터 배출되는 배가스를 모두 유입덕트(12)로 유입시키게 된다.
일례로, 도 1에 도시한 바와 같이 2개의 배터리에서 코크스로부터 배출되는 배출되는 배가스가 2개의 유입구(11)를 통해 유입덕트(12)로 유입되는 구성을 갖출 수 있다. 이후, 탈황, 분진제거 및 탈질 처리되어 배출덕트(13)를 통해 외부로 배출되게 된다.
일반적으로, 코크스로부터 배출되는 배가스의 배터리가 스택(60)으로 이어지게 되는데, 본 발명에 따른 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템을 적용할 경우, 각 배터리에서 스택(60)으로 이어지는 덕트를 절개하여 유입덕트(12)로 유입되게 연결한 후, 탈황, 분진제거 및 탈질 처리를 거쳐 정화된 배가스를 배출덕트(13)로 이동하여 스택(60)을 통해 배출되는 배가스덕트(10) 라인이 구성되며, 유입덕트(12)와 배출덕트(13) 사이에는 차단밸브(도면부호 미도시)를 설치하여 차단되게 된다.
탈황설비(20)는 코크스로부터 배출되는 배가스 내 황산화물(SOx)을 제거하기 위한 건식 탈황설비로서, 상기 유입덕트(12)로 배가스가 이동하는 동안 황산화물(SOx) 처리를 위한 탈황약품을 유입덕트(12) 내부로 투입시키는 구성이다.
코크스로부터 배출되는 배가스 내 황산화물(SOx)의 농도는 코크스 설비의 연소조건에 따라 0~400ppm까지 배출될 수 있으며, 해당 범위의 황산화물을 제거하기 위한 탈황약품을 저장 및 투입하는 설비로서, 이러한 탈황설비(20)는 약품저장사이로(21), 투입기(22), 분쇄기(23), 이송블로워(24) 및 주입노즐(25)을 포함하여 구성된다.
더 상세하게는, 탈황약품을 약품저장사이로(21)에 저장한 후, 유입덕트(12)에 설치된 유량계 및 황산화물(SOx) 측정기로 측정된 황산화물(SOx) 농도를 고려하여 적정량을 산출한 후, 상기 약품저장사이로(21) 하단의 투입기(22)를 통해 투입속도를 제어하면서 적정량을 투입하여, 이송블로워(24)를 이용하여 유입덕트(12)에 설치된 주입노즐(25)로 분사하여 유입덕트(12) 내부로 투입되게 된다.
여기서, 탈황약품으로는 Na 또는 Ca 계열의 분말을 사용하며, 이를 통한 건식 탈황설비는 이후 탈질설비로 유입되는 배가스의 온도를 최대한 높여서 유입시키기 때문에, 반건식 또는 습식 탈황 등의 다른 탈황설비보다 에너지 절약 및 운전비 절감면에서 큰 장점을 갖게 된다.
바람직하게는 탈황약품으로 중탄산나트륨(Sodium Bicarbonate, SBC)을 사용하는 것이다. 중탄산나트륨은 고온의 가스에서 스스로 탈탄작용을 하여 탄산나트륨이 되는데, 이렇게 만들어진 탄산나트륨은 기공이 많이 생겨 입자의 표면적이 최대가 되므로 최대의 탈황 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에서는 탈황약품 소모량을 최적화하도록 구성되고, 탈황약품의 입도가 클 경우에는 투입기(22) 후단에 설치된 분쇄기(23)를 통해 20~30㎛의 입자 사이즈로 분쇄하여 반응 표면적을 높여 탈황효율을 극대화할 수 있다.
여기서, 주입 노즐(Injection Nozzle)은 건식형으로 유입덕트(12)에 설치되며, 배가스와 탈황약품과 고르게 섞여지게 되어 탈황효율이 최대가 될 수 있다.
본 발명에서는 상기 탈황설비(20) 이외에, 코크스로부터 배출되는 배가스 내 중금속 및 다이옥신을 제거하기 위하여 유입덕트(12) 내부로 분말활성탄을 투입하는 분말활성탄 투입설비를 더 포함할 수 있다.
더 상세하게는, 분말활성탄을 저장하는 저장사이로(도면 미도시)와, 코크스로부터 배출되는 배가스 유량에 따라 분말활성탄 투입량을 제어하는 분말활성탄 투입기(도면 미도시)와, 분말활성탄을 이송하는 이송공기를 공급하는 이송블로워(도면 미도시) 및 이송공기가 상기 분말활성탄 투입기에서 공급되는 분말활성탄을 원활하게 흡입하여 이송될 수 있도록 진공을 만들어 주는 이젝터(도면 미도시)로 구성된다.
분말활성탄 투입설비에 사용되는 분말활성탄은 비 표면적이 850m2/g 이상, 입도는 45㎛ 이하의 분말을 사용하며, 중금속 및 다이옥신을 99% 이상 제거할 수 있는 효과가 있다.
분진포집 및 배출설비(30)는 상기 탈황설비를(20)를 통해 유입덕트(12) 내에서 탈황약품과 배가스가 반응하여 황산화물(SOx)이 제거되고, 황산화물(SOx)이 제거된 배가스 내에 포함된 분진 및 탈황약품과 황산화물(SOx)의 반응 부산물을 포집시킨 후, 외부로 배출시키는 구성으로, 이러한 분진포집 및 배출설비(30)는 여과집진기(31), 호퍼체인컨베이어(32), 공용체인컨베이어(33) 및 더스트 저장사이로(34)를 포함하여 구성된다.
더 상세하게는, 상기 탈황설비를(20)를 통해 유입덕트(12) 내에서 탈황약품과 배가스가 반응하여 황산화물(SOx)이 제거되고, 황산화물(SOx)이 제거된 배가스 내에 포함된 분진 및 탈황약품과 황산화물(SOx)의 반응 부산물을 여과집진기(31)로 포집시킨 후, 상기 여과집진기(31)에 포집된 분진 및 탈황 반응 부산물은 압축공기를 통해 탈진되어 하부의 호퍼체인컨베이어(32)로 떨어지고, 공용컨베이어(33)를 통해 더스트 저장사이로(34)로 이송된 후 차량을 통해 배출하게 된다.
여기서, 여과집진기(31)는 탈황반응이 최종적으로 완결되게 되는 것으로서, 즉, 투입된 탈황약품이 여과집진기(31)에 포집되어 배가스와 2차 반응을 일으킴에 따라 약품이 최대한 절약되는 동시에 탈황 제거 효율 또한 최대화된다.
또한, 여과집진기(31)는 본 발명의 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템이 365일 가동되어야 하는 특성을 고려하여 운전 중 백교체 및 기타 유지보수가 이루어질 수 있도록 2개 또는 그 이상으로 구성되어 있다.
또한, 유지보수 기간 중의 안전을 위해 챔버별로 가스 유입을 완전히 차단할 수 있도록 설계되었으며, 세척시에는 Pulse Jet 방식을 통해 이루어지고 Pulsing 주기는 여과집진기(31)의 탈황효율을 고려하여 시간 및 차압을 적절히 조절하며 주기를 제어할 수 있도록 설계된다.
그리고, 코크스로부터 배출되는 배가스 내 황산화물(SOx)은 후단의 탈질, 설비(40)에서 공급되는 암모니아와 반응하여 황산암모늄염을 생성하여 촉매의 활성도를 저하시킬 수 있기 때문에 관리가 중요하며, 최종 코크스 탈황탈질 종합 가스처리설비를 통해 5ppm 내외로 관리하는 것이 바람직하다.
탈질설비(40)는 상기 분진포집 및 배출설비(30)를 통해 탈황 및 분진이 제거된 배가스가 유입덕트(12)에서 이동하는 동안 온도를 높여주고, 질소산화물(NOx) 처리를 위한 암모니아를 유입덕트(12) 내부로 투입시키고, 선택적 촉매환원법(SCR)을 통해 암모니아와 배가스가 반응하여 질소산화물(NOx)이 제거되는 구성으로, 이러한 탈질설비(40)는 덕트버너(41), 암모니아공급부(42) 및 SCR 반응기(43)를 포함하여 구성된다.
더 상세하게는, 상기 분진포집 및 배출설비(30)를 통해 탈황 및 분진이 제거된 배가스가 유입덕트(12)에서 이동하는 동안 온도를 높여주는 덕트버너(41)와, 유입덕트(12) 내에 설치된 암모니아주입기(42E)를 통해 암모니아를 공급하는 암모니아공급부(42)와, 유입덕트(12) 내에서 승온된 배가스와 공급된 암모니아를 혼합시킨 후, 선택적 촉매환원법(SCR)을 통해 암모니아와 배가스가 반응하여 질소산화물(NOx)이 제거되는 SCR촉매(43A)가 설치된 SCR 반응기(43)로 구성된다.
상기 분진포집 및 배출설비(30)를 통해 탈황 및 분진이 제거된 배가스의 온도는 150~190℃ 정도이며, 이후, 선택적 촉매환원법(SCR)을 통해 질소산화물(NOx)을 제거하기 위하여 210℃ 이상으로 승온되어야 한다. 따라서, 상기 분진포집 및 배출설비(30)를 통해 탈황 및 분진이 제거된 배가스가 유입덕트(12)에서 이동하는 동안 덕트버너(41)를 통해 배가스의 온도를 210℃ 이상으로 높여주는 것이다.
이때, 덕트버너(41)에 사용되는 연료의 경우 제철소 내에서 생성되는 부생가스(COG, BFG, LDG)나 LNG를 사용할 수 있으며, 덕트버너(41)에서의 연료 소모량을 절감하기 위해 덕트버너(41) 전단에 Gas Gas Heater(GGH, 도면 미도시)를 더 설치하여 승온된 배가스의 열을 재활용할 수도 있다.
그리고, 암모니아공급부(42)는 암모니아저장탱크(42A), 기화기(42B), 완충기(42C), 암모니아희석 블로워(42D) 및 암모니아주입기(42E)를 포함하여 구성된다.
암모니아저장탱크(42A)에서 자연압력으로 기화기(42B)로 이송된 암모니아는 기화기(42B)를 통하여 증발하여 50℃ 이상으로 기화된 암모니아의 형태로 바뀌어 완충기(42C)에 저장된다. 상기 완충기(42C)에는 일정량의 기화된 암모니아가 저장되고 후단에 설치된 압력 조절밸브(Pressure Control Valve, 도면부호 미도시)에 의하여 압력이 조절되어 사용량 변동 및 배관 내 응축없이 주입될 수 있도록 설계된다.
부연하면, 환원제로 사용되는 암모니아는 상기 기화기(42B)를 통해 열원을 공급받아 50℃ 이상으로 기화된 암모니아를 사용하고, 이후 완충기(42C)에 저장되며, 기화된 암모니아를 암모니아희석 블로워(42D)를 이용하여 5% 이하의 부피비로 희석한 후 암모니아주입기(42E)를 통해 분사된다.
기화된 암모니아는 유입덕트(12)에 설치된 배가스 유량계 및 질소산화물(NOx) 측정기, SCR 반응기(43) 후단의 암모니아 측정기를 통해 검출되는 암모니아 슬립 농도를 종합적으로 고려하여 암모니아주입기(42E)에 설치되는 컨트롤밸브를 통해 적정량을 제어하며 분사한다.
여기서, 암모니아주입기(42E)는 분사 간격이 균일하게 형성된 격자형식으로 구성되어 유입덕트(12) 내에 설치된다.
이를 통해, 코크스로부터 배출되는 배가스 내 질소산화물(NOx)의 농도를 10ppm 내외로 관리할 수 있으며, 코크스로부터 배출되는 배가스는 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx), 분진 등이 정화된 상태로 탈질설비(40) 후단의 송풍기(50)를 통해 스택(60)으로 이동되어 외부로 최종 배출된다.
그리고, SCR 반응기(43) 내에는 배가스 내 질소산화물(NOx)과 암모니아가 원활하게 반응할 수 있도록 도와주는 SCR 촉매(43A)가 여러 단에 걸쳐 설치되어 구성된다.
또한, 코크스로부터 배출되는 배가스는 운전 특성상 1년 365일 운전되기 때문에 SCR 반응기(43)를 이중화하거나, SCR 바이패스 덕트를 적용하여 운전 중에도 촉매 교체를 용이하게 수행할 수 있다.
부연하면, SCR 반응기(43)는 2대가 설치되어 구성될 수 있으며, 상기 SCR 반응기(43)는 내에는 여러 단의 SCR 촉매(43A)가 설치된다. 정상 운전하에서는 2대의 SCR 반응기(43)가 모두 운전되며, 1대의 촉매를 교체하거나 유지보수 등이 필요한 경우 나머지 1대의 SCR 반응기(43)로도 질소산화물(NOx) 성능보증조건을 만족할 수 있는 촉매량으로 설계된다.
송풍기(50)는 가변형 주파수 모터를 적용하여 필요한 압력을 제어하며, 코크스로부터 배출되는 배가스를 흡입 및 배출하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 코크스로부터 배출되는 배가스를 최적의 처리조건 및 설비를 통해 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 및 분진 등을 동시에 효율적이고 안정적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 코크스로부터 배출되는 배가스가 덕트를 통해 유입되어 이동하는 동안 탈황, 분진포집 및 배출, 탈질 처리 후, 다시 덕트를 통해 외부로 배출되는 처리과정에서 필터나 촉매 교체, 세척 및 유지보수 등이 필요한 경우에도 전체 시스템 운전의 중단없이 효율적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.
위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 쉽게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.
10 : 배가스덕트 11 : 유입구
12 : 유입덕트 13 : 배출덕트
20 : 탈황설비 21 : 약품저장사이로
22 : 투입기 23 : 분쇄기
24 : 이송블로워 25 : 주입노즐
30 : 분진포집 및 배출설비 31 : 여과집진기
32 : 호퍼체인컨베이어 33 : 공용체인컨베이어
34 : 더스트 저장사이로 40 : 탈질설비
41 : 덕트버너 42 : 암모니아공급부
42A : 암모니아저장탱크 42B : 기화기
42C : 완충기 42D : 암모니아희석 블로워
42E : 암모니아주입기 43 : SCR 반응기
43A : SCR 촉매 50 : 송풍기
60 : 스택
12 : 유입덕트 13 : 배출덕트
20 : 탈황설비 21 : 약품저장사이로
22 : 투입기 23 : 분쇄기
24 : 이송블로워 25 : 주입노즐
30 : 분진포집 및 배출설비 31 : 여과집진기
32 : 호퍼체인컨베이어 33 : 공용체인컨베이어
34 : 더스트 저장사이로 40 : 탈질설비
41 : 덕트버너 42 : 암모니아공급부
42A : 암모니아저장탱크 42B : 기화기
42C : 완충기 42D : 암모니아희석 블로워
42E : 암모니아주입기 43 : SCR 반응기
43A : SCR 촉매 50 : 송풍기
60 : 스택
Claims (4)
- 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템에 있어서,
코크스로부터 배출되는 배가스가 유입구(11)를 통해 유입덕트(12)로 유입되어 탈황, 분진제거 및 탈질 처리 후, 배출덕트(13)를 통해 외부로 배출되는 배가스덕트(10);
상기 유입덕트(12)로 배가스가 이동하는 동안 황산화물(SOx) 처리를 위한 탈황약품을 유입덕트(12) 내부로 투입시키는 탈황설비(20);
상기 탈황설비(20)를 통해 유입덕트(12) 내에서 탈황약품과 배가스가 반응하여 황산화물(SOx)이 제거되고, 황산화물(SOx)이 제거된 배가스 내에 포함된 분진 및 탈황약품과 황산화물(SOx)의 반응 부산물을 포집시킨 후, 외부로 배출시키는 분진포집 및 배출설비(30);
상기 분진포집 및 배출설비(30)를 통해 탈황 및 분진이 제거된 배가스가 유입덕트(12)에서 이동하는 동안 온도를 높여주고, 질소산화물(NOx) 처리를 위한 암모니아를 유입덕트(12) 내부로 투입시키고, 선택적 촉매환원법(SCR)을 통해 암모니아와 배가스가 반응하여 질소산화물(NOx)이 제거되는 탈질설비(40);
상기 탈질설비(40)를 통해 탈질된 배가스를 압력을 제어하여 흡입 및 배출시키는 송풍기(50); 및
상기 송풍기(50)를 통해 최종적으로 탈황, 분진제거 및 탈질된 배가스를 배출덕트(13)로 이동시켜 외부로 배출시키는 스택(60);
을 포함하되,
상기 탈황설비(20)는,
약품저장사이로(21), 투입기(22), 분쇄기(23), 이송블로워(24) 및 주입노즐(25)을 포함하여 구성되되,
탈황약품을 약품저장사이로(21)에 저장한 후, 유입덕트(12)에 설치된 유량계 및 황산화물(SOx) 측정기로 측정된 황산화물(SOx) 농도를 고려하여 적정량을 산출한 후, 상기 약품저장사이로(21) 하단의 투입기(22)를 통해 투입속도를 제어하면서 적정량을 투입하여, 이송블로워(24)를 이용하여 유입덕트(12)에 설치된 주입노즐(25)로 분사하여 유입덕트(12) 내부로 투입하고,
상기 투입기(22) 후단에 설치된 분쇄기(23)를 통해, 탈황약품을 20~30㎛의 입자로 분쇄하며,
상기 탈황설비(20) 이외에,
유입덕트(12) 내부로 분말활성탄을 투입하는 분말활성탄 투입설비를 더 포함하되,
상기 분말활성탄 투입설비는,
분말활성탄을 저장하는 저장사이로와, 코크스로부터 배출되는 배가스 유량에 따라 분말활성탄 투입량을 제어하는 분말활성탄 투입기와, 분말활성탄을 이송하는 이송공기를 공급하는 이송블로워 및 이송공기가 상기 분말활성탄 투입기에서 공급되는 분말활성탄을 흡입하여 이송될 수 있도록 진공을 만들어 주는 이젝터를 포함하고,
상기 분진포집 및 배출설비(30)는,
여과집진기(31), 호퍼체인컨베이어(32), 공용체인컨베이어(33) 및 더스트 저장사이로(34)를 포함하여 구성되되,
상기 탈황설비를(20)를 통해 유입덕트(12) 내에서 탈황약품과 배가스가 반응하여 황산화물(SOx)이 제거되고, 황산화물(SOx)이 제거된 배가스 내에 포함된 분진 및 탈황약품과 황산화물(SOx)의 반응 부산물을 여과집진기(31)로 포집시킨 후, 상기 여과집진기(31)에 포집된 분진 및 탈황 반응 부산물은 압축공기를 통해 탈진되어 하부의 호퍼체인컨베이어(32)로 떨어지고, 공용컨베이어(33)를 통해 더스트 저장사이로(34)로 이송된 후 차량을 통해 배출하며,
상기 탈질설비(40)는,
상기 분진포집 및 배출설비(30)를 통해 탈황 및 분진이 제거된 배가스가 유입덕트(12)에서 이동하는 동안 온도를 높여주는 덕트버너(41);
유입덕트(12) 내에 설치된 암모니아주입기(42E)를 통해 암모니아를 공급하는 암모니아공급부(42); 및
유입덕트(12) 내에서 상기 승온된 배가스와 공급된 암모니아를 혼합시킨 후, 선택적 촉매환원법(SCR)을 통해 암모니아와 배가스가 반응하여 질소산화물(NOx)이 제거되는 SCR 촉매(43A)가 설치된 SCR 반응기(43)를 포함하되,
상기 암모니아공급부(42)에서는 기화기(42B)를 통해 열원을 공급받아 기화된 암모니아를 환원제로 사용하고,
상기 탈질설비(40)의 SCR 반응기(43)는 2대가 설치되어 구성되며,
상기 SCR 반응기(43) 내에는 여러 단의 SCR 촉매(43A)가 더 설치되고,
상기 덕트버너(41)에 사용되는 연료는,
제철소 내에서 생성되는 부생가스(COG, BFG, LDG)나 LNG를 사용할 수 있으며,
상기 덕트버너(41) 전단에 Gas Gas Heater(GGH)를 더 설치하여 승온된 배가스의 열을 재활용하는 것을 특징으로 하는 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템. - 삭제
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| KR1020220164830A KR102530890B1 (ko) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220164830A KR102530890B1 (ko) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102530890B1 true KR102530890B1 (ko) | 2023-05-15 |
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ID=86394830
Family Applications (1)
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| KR1020220164830A KR102530890B1 (ko) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 코크스로부터 배출되는 배가스의 탈황 및 탈질 종합 가스처리시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102530890B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117643784A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-03-05 | 中科新天地（合肥）环保科技有限公司 | 多污染物协同治理控制方法及系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030000148A (ko) | 2001-06-22 | 2003-01-06 | 황현식 | 페달로라보드 |
| KR100660234B1 (ko) * | 2005-12-27 | 2006-12-21 | 주식회사 포스코 | 소결 배기가스의 건식 청정 시스템 및 건식 청정 방법 |
-
2022
- 2022-11-30 KR KR1020220164830A patent/KR102530890B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030000148A (ko) | 2001-06-22 | 2003-01-06 | 황현식 | 페달로라보드 |
| KR100660234B1 (ko) * | 2005-12-27 | 2006-12-21 | 주식회사 포스코 | 소결 배기가스의 건식 청정 시스템 및 건식 청정 방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117643784A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-03-05 | 中科新天地（合肥）环保科技有限公司 | 多污染物协同治理控制方法及系统 |
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