KR102552434B1

KR102552434B1 - 배가스 내의 오염물질 및 백연의 통합 저감 장치 및 이를 포함하는 연소 시스템

Info

Publication number: KR102552434B1
Application number: KR1020210114001A
Authority: KR
Inventors: 이용운; 양원; 김성일; 이재욱; 이호수; 권오경; 정광국
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2021-08-27
Filing date: 2021-08-27
Publication date: 2023-07-12
Also published as: KR20230033127A

Abstract

본 발명은 연소과정에서 발생하는 배가스 내의 오염물질 및 수분을 통합적으로 저감할 수 있는 장치 및 이를 포함하는 연소 시스템에 관한 것으로, 열교환 튜브가 구비되며, 유입되는 배가스와 상기 열교환 튜브의 열교환에 의해 응축 반응이 이루어지는 ICC(Indirect Contact Condensing)부; 상기 ICC부를 지난 배가스가 유입되며, 그리고 상기 ICC부의 하부에 위치하며 상기 ICC부를 지난 배가스가 유입되고 물이 분사되는 분사부, 및 상기 분사부를 통과한 배가스가 유입되도록 상기 분사부하부에 위치하며 충전재(packing material)가 충진된 충진부를 포함하는 DCC(Direct Contact Condensing)부; 및 냉각 튜브가 구비되며, 상기 DCC부를 지난 배가스가 유입되어 상기 냉각 튜브에 의해 냉각되어 상기 배가스 내의 수분이 응축되어 제거됨으로써 백연이 저감되는 저온 응축부;를 포함하는 저감 장치를 제공한다. 및 이를 포함하는 연소 시스템을 제공한다.

Description

배가스 내의 오염물질 및 백연의 통합 저감 장치 및 이를 포함하는 연소 시스템{Integrated reduction apparatus for pollutants and white smoke in flue gas and combustion system comprising the same}

본 발명은 연소과정에서 발생하는 배가스 내의 오염물질 및 수분을 통합적으로 저감할 수 있는 장치 및 이를 포함하는 연소 시스템에 관한 것이다.

소각 시설이나, 보일러, 화력발전소 등의 에너지 생산 시스템에는 연료의 연소에 의해 발생하는 배가스에 포함된 황산화물(SOx)이나 미세먼지(Dust)와 같은 오염물질 및 백연(수분)을 제거하기 위하여 탈황 설비, 집진 시설 및 응축 설비를 사용하고 있다.

미세먼지 제거를 위한 집진 설비는 온도 제약과 큰 설치 면적이 요구되며 탈황 설비인 FGD(Flue Gas Desulpherisation)는 SOx제거를 위하여 배가스에 분사되는 과도한 물 및 첨가제의 투입이 요구된다.

최근, 백연은 배가스 내에 포함된 수분에 의해 발생하는 것으로서, 백연 배출과 다양한 문제로 인해 굴뚝(stack) 후단에 별도의 응축 시스템을 설치하여 백연 제거를 진행하고 있지만 기술력 부재로 인해 운영(부식 등) 및 낮은 백연 저감 효율의 문제가 발생 중이다.

특허문헌 1에는 배가스의 황산화물을 포함하는 오염물질을 저감하는 장치가 개시된다.

특허문헌 1에는 배가스를 응축시킨 수분과 배가스 내의 오염물질을 반응시켜 장치 내로 투입되는 세정수를 양을 절감함과 함께, 집진장치와 FGD를 통합하여 운전 가능한 장치이다.

특허문헌 1의 경우 배가스에 포함된 수분을 응축시켜 오염물질을 제거하고는 있으나, 배가스와 응축수가 접촉하는 시간이 짧아 세정수의 저감량이 많지는 않다는 문제가 있다.

또한, 장치 운전시 배가스의 수분 재증발에 의한 백연 발생을 완전히 저감하지는 못한다.

KR

10-2021983

B1

이에, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배가스 내의 오염물질, 미세먼지 및 수분(백연)을 하나의 장치에서 통합적으로 처리 가능한 장치를 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 열교환 튜브가 구비되며, 유입되는 배가스와 상기 열교환 튜브의 열교환에 의해 응축 반응이 이루어지는 ICC(Indirect Contact Condensing)부; 상기 ICC부를 지난 배가스가 유입되며, 그리고 상기 ICC부의 하부에 위치하며 상기 ICC부를 지난 배가스가 유입되고 물이 분사되는 분사부, 및 상기 분사부를 통과한 배가스가 유입되도록 상기 분사부하부에 위치하며 충전재(packing material)가 충진된 충진부를 포함하는 DCC(Direct Contact Condensing)부; 및 냉각 튜브가 구비되며, 상기 DCC부를 지난 배가스가 유입되어 상기 냉각 튜브에 의해 냉각되어 상기 배가스 내의 수분이 응축되어 제거됨으로써 백연이 저감되는 저온 응축부;를 포함하는 저감 장치를 제공한다.

상기 ICC부로 유입되는 배가스와 상기 열교환 튜브의 열교환에 의해 상기 배가스 내의 수분이 응축되어 생성되는 응축수와 상기 배가스 내의 NH₃, SOx 및 미세먼지가 반응하여 1차로 제거되는 것이 바람직하다.

상기 ICC부를 지난 배가스는 상기 DCC부로 유입되어, 상기 분사부에서 분사되는 물과 함께 상기 충전재를 지나며 반응하여 NH₃, SOx 및 미세먼지가 2차로 제거되는 것이 바람직하다.

상기 DCC를 지난 배가스는 상기 저온 응축부로 유입되어, 상기 냉각 튜브(410)에 의해 냉각됨으로써 수분이 재응축되어 배출되는 것이 바람직하다.

상기 ICC부에서 NH₃, SOx 및 dust와 반응한 응축수, DCC부에서 분사되어 NH₃, SOx 및 dust와 반응한 물 및 상기 저온 응축부에서 냉각되어 재응축된 수분이 배출되는 수분 배출부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 분사부로 첨가제를 공급하는 첨가제 공급부를 더 포함하 것이 바람직하다.

상기 ICC부로 유입되는 배가스의 온도에 따라 상기 열교환 튜브의 표면적이 상이한 것이 바람직하다.

또한, 연료의 연소에 의해 발생하는 열로 유체를 가열하여 열 사용처에 공급하는 연소부; 및 상기 연소부에서 발생하는 배가스가 유입되는 상기 저감 장치;를 포함하며,상기 연소부에서 가열되어 열 사용처에 공급된 유체는 상기 저감 장치의 상기 열교환 튜브에 열교환 유체로서 공급되는 연소 시스템을 제공한다 것이 바람직하다.

상기 저감 장치의 상기 ICC부로 유입된 상기 배가스와 상기 열교환 유체의 열교환에 의해 회수된 열은, 상기 열교환 유체에 의해 상기 연소부로 회수되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 저감 장치 및 연소 시스템에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

1) 기존의 오염물질 제거 설비인 집진 설비, 탈황 설비 및 백연 응축 설비를 컴팩트한 단일 장치로 통합하여 구현할 수 있다.

2) ICC부와 DCC부를 함께 구성하여, ICC부를 통하여 배가스 내의 수분을 응축시키고, 응축된 수분을 이용하여 오염물질을 1차적으로 제거하고, DCC부에서 분사된 물을 이용하여 오염물질을 추가로 제거함으로써, 기존의 DCC부 만을 사용한 경우보다 오염물질 제거 효율을 높일 수 있고, DCC부에서 사용되는 물의 양을 줄일 수 있으며, 또한, 배가스 내 수분도 1차적으로 응축하여 제거함으로써 외부로 배출되는 배가스의 백연 발생을 1차로 저감할 수 있다.

3) DCC부에 충진재를 충진함으로써 배가스와 물의 접촉반응 늘려 효과적인 오염물질의 저감이 가능하다.

4) ICC부에서 응축되었다가 다시 재증발되는 수분을 저온 응축부를 통하여 재응축시켜 제거함으로써 배가스의 백연 발생을 거의 완벽하게 억제할 수 있다.

5) DCC부의 분사부를 통하여 물과 함께 첨가제를 적절히 분사하여, 분사되는 물의 양을 추가로 절감할 수 있다.

6) 열교환 튜브의 갯수, 크기 및 구조를 저감 장치로 유입되는 배가스의 온도에 따라 조정이 가능하기 때문에 배가스의 온도에 대한 제약이 없다.

7) 열교환 튜브로 공급되는 열교환 유체를 연소부에서 사용되는 유체로 사용하여 배가스의 열을 회수하여 연소부에서 다시 재이용하도록 함으로써, 시스템 전체에서 사용되는 물의 양을 줄이고 열효율을 높일 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 시스템의 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 저감 장치의 전체 사시도이다.
도 3는, 본 발명의 일 실시예에 따른 저감 장치의 내부 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 저감 장치의 종단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 저감 장치의 종단면도로서, 저감 장치 운전시 배가스 및 응축수의 유동을 나타낸다.
도 6은 종래의 FGD 장치와 본 발명의 저감 장치 운전시 사용되는 물의 양을 비교한 그래프이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.

또한, 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 시스템 및 저감 장치의 구성을 상세히 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 시스템의 구성을 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 시스템은 연소부(10), 열 사용처(20) 및 저감 장치(30)를 포함한다.

연소부(10)는 연소 시스템의 전단에 위치하며, 연소부(10)로 연료가 공급되어 연소됨으로써 열이 발생한다.

연소부(10) 내에는 열교환기(11)가 설치되며, 열교환기(11) 내에서 유체가 공급된다.

연소부(10)에서의 연료의 연소에 의해 발생하는 열과 열교환기(11) 내의 유체와의 열교환에 의해 고온으로 된 유체는, 열교환기(11)와 연결된 열 사용처(20)로 전달되어 사용된다.

연소부(10)의 구성은 연료의 연소에 의해 열을 발생시키고, 아래와 같이 열교환기(11)가 설치되어, 연소부(10)에서 발생하는 열을 열교환에 의해 전달할 수 있는 구성이면 된다. 예를 들면, 보일러, 소각로, 제철 공정, 화력 발전소 등의 에너지 생산 시스템 등 열이 발생하는 구성으로서 한정되지 않는다.

상기 열 사용처(20) 역시 한정되지 않으며, 열이 필요한 곳이나, 연소 시스템의 구성에 따라 증기 터빈이나 난방 장치 등 으로 구성될 수 있다.

저감 장치(30)는 연소부(10) 후단에 연결되어, 연소부(10)에서의 연소에 의해 발생하는 배가스가 유입되어 처리된다.

또한, 상기 열 사용처(20)에서 사용된 유체가 저감 장치(30)로 유입되어 열교환 유체로 사용되며, 상세히는 후술한다.

저감 장치(30)에서 처리된 배가스는 저감 장치(30) 후단에 연결된 스택(stack)(40)을 통하여 외부로 배출된다.

연소부(10)에서 발생하여 저감장치로 유입되는 배가스에는 CO₂, N₂, O₂, H₂O(g), SO₂ 및 미세먼지(Dust)가 포함되어 있다.

그리고, 추가적으로 연소부(10) 내부 및 외부에서 NOx(질소산화물)를 저감하기 위하여 탈질 과정을 거치면 배가스에는 NH₃가 추가로 포함될 수 있다.

이하에서, 상기 배가스에 포함되는 SO₂, NH₃ 및 미세먼지(Dust)를 '오염물질' 이라 칭할 수 있다, 또한, 배가스에 포함된 H₂O(g)를 '수분'이라 칭할 수 있다.

다음, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 저감 장치(30)의 구성을 상세히 설명한다.

저감 장치(30)는 하우징(100), ICC(Indirect Contact Condensing)부(200), DCC(Direct Contact Condensing)부(300) 및 저온 응축부(400)(400)를 포함한다.

하우징(100)은 저감 장치(30)의 외부를 이루며 내부에는 소정 공간이 마련된다.

ICC부(200)는 하우징(100) 상부에 위치하는 공간으로서, 상기 연소부(10)에서 배출되는 배가스가 하우징(100) 상부 일측에 위치한 배가스 유입구(110)를 통하여 ICC부(200)로 유입된다.

ICC부(200)에는 열교환 튜브(210)가 구비되며, 열교환 튜브(210) 내에는 열교환 유체가 유동한다.

열교환 유체는 배가스와의 열교환이 가능한 유체로서 한정되지 않으며, 열교환 튜브(210)로 열교환 유체를 공급하는 열교환 유체 공급부의 구성이 구비될 수 있다.

다만, 본 실시예에서는 상기한 바와 같이 연소부(10)에서의 열교환을 통하여 열 사용처(20)로 열을 전달한 유체가 ICC부(200)의 열교환 유체로서 공급되며, 따라서, 별도의 열교환 유체 공급부를 구비하지 않을 수 있다.

열교환 유체는 열교환 튜브(210) 일측의 유체 유입부(211)를 통하여 유입되며, 유입된 열교환 유체는 열교환 튜브(210) 내를 유동하여 열교환 튜브(210) 타측의 유체 유출구(212)로 배출된다.

열교환 튜브(210)는 ICC부(200) 내에서의 열교환 효율을 높이도록 구불구불하게 다수회 만곡된 형태로 형성된다. 열교환 튜브(210)의 갯수나 형상, 즉 표면적은 연소부(10)에서 배출되어 저감 장치(30)로 유입되는 배가스의 온도에 따라 변경됨으로써, 배가스와 효율적으로 열교환이 이루어지도록 하여 열교환 성능 및 배가스 온도 저감 성능을 최적화 한다.

DCC부(300)는 ICC부(200)의 하부에 위치한다. 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, DCC부(300)는 분사부(310) 및 충진부(320)를 포함한다.

분사부(310)는 ICC부(200) 하부에 위치하며, 충진부(320)는 분사부(310)의 하부에 위치하며, 분사부(310)로 물을 공급하는 물 공급부(330)가 구비될 수 있다.

분사부(310)는 ICC부(200) 내부로 연장되어 위치하며, 다수의 분사공이 타공된다. 물 공급부(330)로부터 분사부(310)로 물이 공급됨으로써, 공급되는 물이 분사공을 통하여 ICC부(200) 하부에서 분사되며, 분사된 물은 ICC부(200)를 지나 분사부(310)로 유동하는 배가스와 접촉하여 반응하게 된다.

또한, 분사부(310)에는 첨가제 공급부(340)가 연결되어, 첨가제 공급부(340)로부터 공급되는 첨가제 또는 첨가제와 물이 혼합되어 분사될 수 있다. 첨가제는 배가스에 포함된 오염물질과 반응하여 오염물질을 제거하는 것으로 한정되지 않으나, SO₂와 반응하는 석회수 등의 첨가제를 예를 들수 있고, 그 외 배가스 내에 포함된 오염물질 제거에 사용되는 첨가제가 공급될 수 있다.

충진부(320)는 분사부(310) 하부에 위치하며 그 내부에는 충전재가 충진된다.

상기와 같이 분사부(310)에서 분사되는 물(첨가제)과 배가스가 접촉한 후, 바로 하부로 유동하여 배출되는 것이 아니고, 충진부(320)에 충진된 충진재를 통과하면서 접촉 반응시간 및 체류시간을 연장하여, 오염물질의 제거 효율을 높인다.

또한, 충진재의 구성은 표면적이 넓도록 표면에 다수의 기공이 형성된 재질로 구성하여 체류시간을 늘릴 수 있다.

저온 응축부(400)는 DCC부(300) 후단에 위치한다. 본 실시예에서는 도 2 내지 4에 나타낸 바와 같이, 저온 응축부(400)는 ICC부(200)와 DCC부(300)의 일측에 위치한다.

도 2 내지 4에 나타낸 바와 같이, ICC부(200) 및 DCC부(300)와 저온 응축부(400) 사이는 격벽(101)으로 구획되며, 격벽(101)의 하부가 개구되어 DCC부(300)의 하부와 저온 응축부(400)가 연통된다.

이로써, DCC부(300)를 지난 배가스가 저온 응축부(400)로 유입될 수 있다.

저온 응축부(400) 내부에는 냉각 튜브(410)가 구비되며 일측에는 배가스 유출구(120)가 위치한다. 상기 냉각 튜브(410) 내에는 냉매가 유동한다.

냉매는 배가스와의 열교환을 통하여 배가스의 온도를 낮추기 위한 유체로서 한정되지 않으나, 열교환 튜브(210) 내를 유동하는 열교환 유체보다는 온도가 낮아야 하며, 예를 들면 열교환 튜브(210) 내의 물보다 낮은 온도의 물이나, 그 외의, 액체상 및 가스상 냉매가 사용될 수 있다.

냉각 튜브(410)에 연결되어 냉각 튜브(410)로 냉매를 공급하는 냉매 공급부(430)의 구성이 구비되며, 냉매 공급부(430)는 흡수식 냉동기 또는 칠러(chiller) 등이 사용될 수 있다.

냉매는 냉각 튜브(410) 일측의 냉매 유입부(411)를 통하여 유입되며, 유입된 냉매는 냉각 튜브(410) 내를 유동하여 냉각 튜브(410) 타측의 냉매 유출구(미도시)로 배출된다.

냉각 튜브(410)는 열교환 튜브(210)와 마찬가지로 저온 응축부(400) 내에서 열교환에 의한 배가스 냉각 효율을 높이도록 구불구불하게 다수회 만곡된 형태로 형성되며, 또한, 냉각 튜브(410)의 갯수나 형상, 즉 표면적은 DCC부(300)를 지나 저온 응축부(400)로 유입되는 배가스의 온도에 따라 변경될 수 있다.

하우징(100) 하부에는 수분 배출부(500)가 위치한다, 수분 배출부(500)는 하우징(100) 하부에서 호퍼 형태로 배치되어, 상기 ICC부(200), DCC부(300) 및 저온 응축부(400)에서 발생하는 응축수가 하우징(100) 하부의 수분 배출부(500)에 집수되어 외부로 배출되며, 상세히는 후술한다.

다음, 첨부된 도 5를 더 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 저감 장치(30)와 이를 포함하는 연소 시스템의 운전 과정을 상세히 설명한다.

먼저, 연소부(10)로 연료 및 산화제가 공급되어 연소가 이루어진다.

연소에 의해 발생한 열은 연소부(10)에 설치된 열교환기(11) 내를 유동하는 유체와의 열교환에 의해 유체로 전달되며, 유체는 열 사용처(20)로 유동하여 열을 전달한다.

열 사용처(20)에 열을 전달한 유체는 온도가 다시 저하되며, 온도가 저하된 유체는 저감 장치(30)의 열교환 튜브(210)에 열교환 유체로서 공급된다.

연소부(10)에서 연소에 의해 발생한 배가스는 저감 장치(30)로 유입된다.

상기와 같이 연소부(10)에서 발생하는 배가스에는 오염물질(SO₂, NH₃ 및 미세먼지(Dust)), 수분(H₂O(g)) 및 CO₂, N₂, O₂가 포함되어 있다.

연소부(10)에서 배출되는 배가스는 저감 장치(30)의 하우징(100) 상부의 ICC부(200)로 유입된다.

열 사용처(20)를 지난 유체는 저감 장치(30)의 열교환 튜브(210) 유체 유입구를 통하여 열교환 유체로서 공급된다.

ICC부(200)로 유입된 배가스와 ICC부(200) 내에 위치하는 열교환 튜브(210) 내를 유동하는 열교환 유체와 열교환이 이루어지면서 배가스의 온도는 대략 40~50℃의 온도로 저하되고, 이 과정에서 배가스 내의 현열, 잠열이 열교환 유체에 의해 회수된다.

연소부(10)에서 배출되는 배가스의 온도는 연소부(10)의 구성에 따라 달라질 수 있다. 연소부(10)가 소각로와 같은 구성인 경우 ICC부(200)로 유입되는 배가스의 온도는 대략 130℃ 내외이며, 연소부(10)가 화력 발전소와 같은 에너지 생산 시스템에 구비되는 연소로라면 규모 및 운전 조건에 따라 300℃ 내외가 될 수 있다.

상기와 같이 ICC부(200)의 열교환 튜브(210)는 저감 장치(30)로 유입되는 배가스의 온도에 따라 열교환 튜브(210)의 갯수, 크기 및 구조의 조정이 가능하기 때문에 배가스의 온도에 대한 제약은 없다.

ICC부(200)로 유입된 배가스는 상기한 열교환에 의해 온도가 저하되며, 이에 따라 배가스 내의 수분이 응축되면서 응축수가 생성되면서 열교환 튜브(210) 표면에 맺히게 된다. 이로써, 배가스 내에 포함된 수분 일부가 우선 제거된다.

이와 같이 생성된 응축수와 배가스 내의 오염물질이 반응하여 1차로 제거되며, 반응에 의해 오염물질을 포함하는 응축수는 중력에 의해 하부의 DCC부(300)로 유동한다.

그리고, 배가스로부터 회수된 열은 열교환 유체가 열교환 튜브(210)의 유체 유출구(212)를 통하여 유출되어 연소부(10)로 유입되어 공급된다. 도시하지 않았은나, 구체적으로 회수된 열은 보일러에 구비되는 절탄기(Economizer), 또는 공기(산화제) 예열기(Air Preheater)로 공급되어 사용됨으로써 시스템 전체의 열효율을 높일 수 있다.

상기와 같이, ICC부(200)를 통하여 배가스 내의 수분을 응축시키고, 응축된 수분을 이용하여 오염물질을 제거함으로써, DCC부(300)에서 사용되는 물의 양을 줄일 수 있고, 배가스의 수분도 제거되므로 백연 발생도 저감할 수 있다.

ICC부(200)를 지나면서 1차적으로 오염물질이 제거된 배가스는 DCC부(300)로 유입되고, 물 공급부(330)에서 공급되는 물이 분사부(310)를 통하여 DCC부(300)로 분사된다.

DCC부(300)로 유입되는 배가스는 분사부(310)에서 분사되는 물과 접촉하여 반응하고 하부의 충전재를 지나면서 접촉면적 및 반응시간이 증대되며 배가스에 포함된 오염물질이 2차로 제거되어 배출되며, 배출된 배가스는 저온 응축부(400)로 유입된다.

이 때, 첨가제 공급부(340)로부터 분사부(310)로 첨가제를 공급하여 물과 함께 분사하여 배가스와 반응하도록 함으로써, 분사되는 물의 양을 추가로 저감할 수 있다.

상기와 같이 ICC부(200)에서 오염물질과 반응한 응축수 및 DCC부(300)에서 분사되어 오염물질과 반응한 물은 하부로 유동하여 수분 배출부(500)에 집수되어 하우징(100) 외부로 배출되는데, 상기와 같이 분사부(310)를 통하여 분사되는 물의 양을 줄일 수 있으므로 수분 배출부(500)로 배출되는 물의 양이 줄어들게 되므로, 이를 후처리하는 데에 드는 비용과 설비를 줄일 수 있게 된다.

이 후, DCC부(300)에서 배출되는 배가스의 온도는 약 25℃ 내외까지 저하되나, DCC부(300)에서 운전 조건의 변화에 따라 노점 온도가 변하고, 이에 따라, 응축수가 재증발하여 배가스에 다시 포함될 수 있다.

배가스에 포함된 수분은 배가스의 백연발생과 상관관계가 있기 때문에 추가 저감이 필수적이다.

DCC부(300)를 지난 배가스는 저온 응축부(400)로 유입된다. 저온 응축부(400)로 유입된 배가스는 냉매 공급부(430)에서 공급되어 냉각 튜브(410) 내를 유동하는 냉매에 의해 냉각되어 온도가 대략 5~10℃ 로 저하되며, 이 때, 재증발된 수분이 재응축되어 최종 배출되는 배가스 내 소량의 수분이 제거됨으로써 배가스의 백연 발생을 억제한다.

재응축된 물은 하우징(100) 하부의 수분 배출부(500)에 집수되어 배출되며, 추가로 수분이 제거된 배가스는 배가스 유출구(120)로 유출되어 스택(40)을 지나 외부로 배출된다.

본 발명에 따른 저감 장치 및 이를 포함하는 연소 시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

2) 도 6에 나타낸 바와 같이, ICC부와 DCC부를 함께 구성하여, ICC부를 통하여 배가스 내의 수분을 응축시키고, 응축된 수분을 이용하여 오염물질을 1차적으로 제거하고, DCC부에서 분사된 물을 이용하여 오염물질을 추가로 제거함으로써, 기존의 DCC부 만을 사용한 경우보다 오염물질 제거 효율을 높일 수 있고, DCC부에서 사용되는 물의 양을 줄일 수 있으며, 또한, 배가스 내 수분도 1차적으로 응축하여 제거함으로써 외부로 배출되는 배가스의 백연 발생을 1차로 저감할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 연소부
20: 열 사용처
30: 저감 장치
40: 스택
100: 하우징
200: ICC(Indirect Contact Condensing)부
300: DCC(Direct Contact Condensing)부
400: 저온 응축부

Claims

열교환 튜브(210)가 구비되며, 유입되는 배가스와 상기 열교환 튜브(210)의 열교환에 의해 응축 반응이 이루어지는 ICC(Indirect Contact Condensing)부(200);
상기 ICC부(200)를 지난 배가스가 유입되며, 그리고 상기 ICC부(200)의 하부에 위치하며 상기 ICC부(200)를 지난 배가스가 유입되고 물이 분사되는 분사부(310), 및 상기 분사부(310)를 통과한 배가스가 유입되도록 상기 분사부(310) 하부에 위치하며 충전재(packing material)가 충진된 충진부(320)를 포함하는 DCC(Direct Contact Condensing)부;
냉각 튜브(410)가 구비되며, 상기 DCC부(300)를 지난 배가스가 유입되어 상기 냉각 튜브(410)에 의해 냉각되어 상기 배가스 내의 수분이 응축되어 제거됨으로써 백연이 저감되는 저온 응축부(400); 및
상기 저온 응축부(400)에서 냉각되어 수분이 제거된 상기 배가스가 배출되는 스택(40);을 포함하며,
상기 DCC부(300)를 지난 배가스는 상기 저온 응축부(400)로 유입되어, 상기 냉각 튜브(410)에 의해 냉각됨으로써 수분이 재응축되어 제거된 상태로 상기 스택(40)을 통하여 바로 배출되는,
연소 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 ICC부(200)로 유입되는 배가스와 상기 열교환 튜브(210)의 열교환에 의해 상기 배가스 내의 수분이 응축되어 생성되는 응축수와 상기 배가스 내의 NH₃, SOx 및 미세먼지가 반응하여 1차로 제거되는,
연소 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 ICC부(200)를 지난 배가스는 상기 DCC부(300)로 유입되어, 상기 분사부(310)에서 분사되는 물과 함께 상기 충전재를 지나며 반응하여 NH₃, SOx 및 미세먼지가 2차로 제거되는,
연소 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 ICC부(200)에서 NH₃, SOx 및 dust와 반응한 응축수, DCC부(300)에서 분사되어 NH₃, SOx 및 dust와 반응한 물 및 상기 저온 응축부(400)에서 냉각되어 재응축된 수분이 배출되는 수분 배출부(500)를 더 포함하는,
연소 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 분사부(310)로 첨가제를 공급하는 첨가제 공급부(340)를 더 포함하는,
연소 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 ICC부(200)로 유입되는 배가스의 온도에 따라 상기 열교환 튜브(210)의 표면적이 상이한,
연소 시스템.
제 1 항에 있어서,
연료의 연소에 의해 발생하는 열로 유체를 가열하여 열 사용처(20)에 공급하는 연소부(10);를 더 포함하며,
상기 연소부(10)에서 가열되어 열 사용처(20)에 공급된 유체는 상기 열교환 튜브(210)에 열교환 유체로서 공급되는,
연소 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 ICC부(200)로 유입된 상기 배가스와 상기 열교환 유체의 열교환에 의해 회수된 열은, 상기 열교환 유체에 의해 상기 연소부(10)로 회수되는,
연소 시스템.