KR19980030924U - Wet flue gas desulfurization device - Google Patents

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이강우
황영석
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유상부
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 고안이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

본 고안은 배기가스 중의 공해물질인 유황산화물을 저감하는데 있어서 흡수제로서 석회석을 사용하고 부산물로서 석고를 회수하는 습식배연탈황장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wet flue gas desulfurization apparatus that uses limestone as an absorbent and recovers gypsum as a byproduct in reducing sulfur oxides, which are pollutants in exhaust gas.

2. 고안이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem the invention is trying to solve

흡수탑 내부에서의 균등한 유동을 위한 장치를 설치하면 흡수탑 내부의 압력손실을 크게하여 흡수탑으로 배기가스를 보내는 팬의 운전동력비를 상승시키게 되는 문제점이 있음.Installing a device for even flow inside the absorption tower increases the pressure loss inside the absorption tower and increases the operating power ratio of the fan that sends exhaust gas to the absorption tower.

3. 고안의 해결방법의 요지3. Summary of solution of design

흡수탑 입구에 안내 베인(guide vane)을 설치함Guide vanes are installed at the entrance of the absorption tower

4. 고안의 중요한 용도4. Important uses of the devise

배기 가스의 흐름을 균등하게 하여 탈황효율을 높이고, 슬러리 순환펌프의 동력비를 상당히 줄이게 되는 효과가 있음.It has the effect of increasing the desulfurization efficiency by equalizing the flow of exhaust gas and significantly reducing the power ratio of the slurry circulation pump.

Description

습식배연탈황장치Wet flue gas desulfurization device

본 고안은 습식배연탈황장치에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 배기가스 중의 이산화황을 저감하는데 있어서 흡수제로서 석회석을 사용하고 부산물인 석고를 회수하는 습식 배연탈황장치에 있어서 배기가스와 분무되는 석회석슬러리의 액적의 기액접촉이 효율적으로 이루어 지게하여 높은 탈황효율과 기계운전 동력비 등을 줄이도록 한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wet flue gas desulfurization apparatus, and more particularly, a liquid of a lime flue slurry sprayed with an exhaust gas in a wet flue gas desulfurization apparatus which uses limestone as an absorbent to reduce sulfur dioxide in exhaust gas and recovers byproduct gypsum. The present invention relates to an apparatus for reducing the high desulfurization efficiency and the mechanical operating power cost by making the gas-liquid contact of the enemy efficiently.

현재 화력발전소 등에서 화석연료의 연소에 의하여 발생하는 배기가스인 이산화황(SO2)은 대기중의 수분과 결합하여 산성비의 주원인으로 되고 인간의 호흡기 및 기관지 계통에 각종 질병을 유발시키며 동식물은 물론 건물 및 문화유산 등에 막대한 경제적인 손실을 야기하고 있으므로 화석연료 연소설비에 대한 배연탈황설비의 설치는 의무화되어 있는 추세이다.Sulfur dioxide (SO 2 ), an exhaust gas generated by the combustion of fossil fuels in thermal power plants, is combined with moisture in the atmosphere to become the main cause of acid rain. It causes various diseases in human respiratory and bronchial systems. Due to the enormous economic loss caused by cultural heritage, the installation of flue gas desulfurization facilities for fossil fuel combustion facilities is mandatory.

배연탈황방법에는 건식, 습식 및 반건식의 방식에서 다시 여러종류로 나누어지며 현재까지 개발된 공정도 수십여가지에 이르고 있지만 부하변동에 따른 안정적인 운전, 설비운영에 따른 경제적 측면 및 기술적 신뢰도를 고려하였을 때 현재까지의 습식배연탈황법이 가장 적합한 것으로 되어 있으며 세계적으로도 전체 탈황설비의 80%이상이 이 방법을 적용하고 있다.The flue gas desulfurization method is divided into dry, wet, and semi-dry methods, and dozens of processes have been developed so far, but considering the stable operation due to load fluctuations, the economic aspects of the equipment operation, and technical reliability, To date, wet flue gas desulfurization is the most suitable method, and more than 80% of all desulfurization facilities are applied worldwide.

제1도는 습식배연탈황장치의 전체 시스템을 나타낸 것으로, 이산화황가스를 제거하는 흡수탑(8)과, 재질의 부식과 백연을 방지하고 원활한 확산을 위해 처리된 배기가스를 재가열하는 가스재열기(GGH)를 포함하는 배기가스 계통과, 석회석슬러리를 만들어 흡수탑에 공급하는 석회석 취급계통과, 흡수탑 반응생성물인 석고슬러리를 농축, 탈수하여 석고를 만드는 석고취급계통, 그리고 각종 계통에서 발생하는 폐수를 수질환경 보전법상의 배출허용기준 및 설계기준 이하로 처리하여 배출하도록 하는 폐수처리 계통으로 구성되어 있다.FIG. 1 shows the entire system of the wet flue gas desulfurization apparatus, the absorption tower 8 for removing sulfur dioxide gas, and the gas reheater (GGH) which reheats the treated exhaust gas to prevent corrosion and white smoke of materials and to diffuse smoothly. ), The limestone slurry system to make limestone slurry and supply it to the absorption tower, the gypsum handling system to concentrate and dehydrate the gypsum slurry as a reaction product of the absorption tower, and wastewater from various systems. It consists of a wastewater treatment system that treats and discharges it under discharge allowance standards and design criteria under the Water Environment Conservation Act.

상기 흡수액을 흡수탑내에 분무하여, 분무한 흡수액과 보일러 등의 연소장치에서 배출되는 배기가스를 접촉하여 배기가스 중에 함유되어 있는 황산화물을 제거하는 습식배연탈황장치에 있어서, 배기가스가 흡수탑내부로 유입될 때 흡수탑 내부에서의 균등한 유동은 탈황효율에 매우 큰 영향을 미치므로, 종래에는 흡수탑의 형태에 따라 트레이를 설치하거나 흡수탑 일부에 매디아를 채운 팩키드 칼럼을 설치하여 배기가스의 흐름을 균등하게하여 슬러리와의 기액접촉을 좋게하고 탈황효율을 높이는 방법이 이용되었다.In a wet flue gas desulfurization apparatus which sprays the absorbent liquid into an absorption tower and removes sulfur oxides contained in the exhaust gas by contacting the sprayed absorbent liquid with the exhaust gas discharged from a combustion apparatus such as a boiler. Since the uniform flow inside the absorption tower has a great influence on the desulfurization efficiency when it is introduced into the furnace, conventionally, a tray or a packed column filled with media is installed in a portion of the absorption tower according to the shape of the absorption tower. The method of equalizing the flow of gas to improve the gas-liquid contact with the slurry and to increase the desulfurization efficiency has been used.

그러나, 이러한 방법들은 흡수탑 내부의 압력손실을 크게하여 흡수탑으로 배기가스를 보내는 팬의 운전동력비를 상승시키게 된다. 이러한 단점을 보완하고자 할 때는 흡수탑내부에 가스흐름의 균등화를 위한 장치를 설치하지 않는 오픈트레이 방식을 채택하게 되는데 이 방식의 흡수탑은 흡수탑 내부의 압력손실을 줄여서 동력비를 줄일 수 있는 반면에, 흡수탑 내부의 유동흐름을 균등하게 유지하는 방법이 매우 까다롭게 된다. 특히, 유입속도 및 입구부분 형상을 고려하여 최적의 유동분포를 갖는 흡수탑 형상을 갖는 설계 또는 운전을 한다하더라도 보일러 운전부하가 변하게 되면 흡수탑 내부의 배기가스의 흐름이 균일하게 되지 못하는 현상이 발생하여 적정한 이산화황가스 제거가 어렵고, 또한, 유입가스량이 적어지면 같은 효율을 얻으면서 석회석슬러리의 분무량도 줄이는 것이 가능하지만 균등흐름이 되지 않으면 원하는 효율을 내기 위해 필요 이상의 슬러리를 분무하게 되는데 이는 슬러리 순환펌프의 동력비를 증가시켜 경제적이지 못하고 비효율적이었다.However, these methods increase the pressure loss inside the absorption tower to increase the operating power ratio of the fan that sends exhaust gas to the absorption tower. In order to make up for this drawback, an open-tray method is adopted which does not install a device for equalizing the gas flow inside the absorption tower. This absorption tower can reduce the power cost by reducing the pressure loss inside the absorption tower. Therefore, the method of maintaining the flow flow inside the absorption tower evenly becomes very difficult. In particular, even when designing or operating an absorption tower having an optimal flow distribution in consideration of the inflow velocity and the shape of the inlet, the flow of the exhaust gas inside the absorption tower is not uniform when the boiler operating load is changed. Therefore, it is difficult to remove sulfur dioxide appropriately, and it is possible to reduce the spraying amount of limestone slurry while obtaining the same efficiency when the amount of inlet gas is small. Increasing the cost of electricity was not economical and inefficient.

본 고안은 흡수탑 내부에서 가스흐름이 균등하게 이루어져 최적의 기액접촉을 달성하고 흡수탑에 유입되는 배기가스량이 변화하여도 가스흐름이 계속적으로 균등하게 유지되도록하여 높은 탈황효율을 유지할 뿐만 아니라 슬러리의 분무량을 최적화하여 동력비를 줄이는 것을 목적으로 한다.The present invention achieves optimum gas-liquid contact by uniform gas flow inside the absorption tower, and maintains uniform gas flow even if the amount of exhaust gas flowing into the absorption tower changes, thereby maintaining high desulfurization efficiency and The goal is to optimize the spray volume to reduce power costs.

이와 같은 목적은, 흡수탑 입구에 안내 베인(guide vane)을 설치하여 입구의 흐름을 조절함으로써 배기가스의 유동분포를 균등하게 한 본 고안의 구성에 의하여 달성될 수 있는 바, 첨부도면을 참조로 하여 이하에 상세히 설명한다.Such an object can be achieved by the configuration of the present invention in which the flow of the exhaust gas is equalized by installing a guide vane at the inlet of the absorption tower to regulate the flow of the inlet. This will be described in detail below.

제1도는 배연습식탈황장치의 개략도1 is a schematic diagram of a flue gas desulfurization apparatus

제2도는 본 고안의 단면도로서,2 is a cross-sectional view of the present invention,

(가)는 본 고안의 안내 베인을 설치한 경우의 작용도이고,(A) is the operation diagram when the guide vane of the present invention is installed,

(나)는 종래의 흡습탑 입구부에서의 작용도.(B) is a function diagram at the inlet of a conventional absorption tower.

제3도는 본 고안과 종래 설비의 비교도3 is a comparison of the present invention and conventional equipment

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1 : 보일러2 : 전기집진기1: boiler 2: electrostatic precipitator

3 : 배기가스 덕트4 : 팬3: exhaust gas duct 4: fan

5 : 가스히터6 : 입구덕트5: gas heater 6: inlet duct

7 : 공기흡입관8 : 흡수탑7: air suction pipe 8: absorption tower

9 : 산화탱크10 : 순환펌프9: oxidation tank 10: circulation pump

11 : 슬러리 순환라인12 : 분무노즐11: slurry circulation line 12: spray nozzle

13 : 미스트 제거기14 : 출구덕트13: mist eliminator 14: exit duct

15 : 굴뚝16 : 석회석슬러리 공급펌프15 chimney 16: limestone slurry supply pump

17 : 석고슬러리 배출라인18 : 재생수 공급펌프17: Gypsum slurry discharge line 18: Regeneration water supply pump

19 : 재생수 저장탱크20 : 석고19: regeneration water storage tank 20: gypsum

21 : 탈수기22 : 석회석 공급 사일로21: dehydrator 22: limestone supply silo

23 : 석회석슬러리탱크24 : 안내 베인23: limestone slurry tank 24: guide vane

26 : 속도측정기26: speed meter

제2도는 본 고안과 종래 설비를 비교한 단면도를 나타낸 것이고, 제3도는 본 고안과 종래 설비의 비교도를 나타낸 것이다.2 is a cross-sectional view comparing the present invention and the conventional equipment, Figure 3 shows a comparison of the present invention and the conventional equipment.

공지된 사항으로, 배기가스는 입구 덕트와 출구 덕트를 통해 흡수탑(8)을 통과하여 여과된다. 상기 흡수탑(8)은, 입구턱트(6), 출구덕트(14), 분무노즐(12), 흡수액 순환펌프(10)와, 산화탱크(9), 산화용 교반기, 공기 흡입관(6), 미수트 제거기(13), 석회석 슬러리 탱크(23), 탈수기(21) 그리고, 원심분리기 등으로 구성되어 있다. 분무노즐(12)은 수평방향으로 복수개, 높이방향으로 복스단으로 설치되어 있다. 분무노즐의 단수로는 일반적으로 4-6단 정도 설치되는 경우가 많다. 또한, 산화용 교반기 및 공기흡입관(12)은 흡수탑 하부의 흡수액이 체류되는 산화탱크(9)에 설치되고 미스트 제거기(13)는 흡수탑 최상부 혹은 출구덕트 내에 설치된다.As is known, the exhaust gas is filtered through absorption tower 8 through inlet and outlet ducts. The absorption tower (8) includes an inlet duct (6), an outlet duct (14), a spray nozzle (12), an absorbent liquid circulation pump (10), an oxidation tank (9), an agitator for oxidation, an air suction pipe (6), It consists of the miso remover 13, the limestone slurry tank 23, the dehydrator 21, and a centrifuge. The spray nozzles 12 are provided in plural in the horizontal direction and in the box in the height direction. In general, 4-6 stages of spray nozzles are usually installed. In addition, the oxidation stirrer and the air suction pipe 12 are installed in the oxidation tank 9 in which the absorption liquid in the lower part of the absorption tower stays, and the mist eliminator 13 is installed in the uppermost part or the exit duct of the absorption tower.

본 고안은 상기 흡수탑(8) 내부의 균등분포정도를 측정하는 다수의 유속측정장치와, 흐름조절용 안내 베인(23)으로 구성되어 있다.The present invention consists of a plurality of flow rate measuring device for measuring the degree of uniform distribution in the absorption tower (8), and guide vane (23) for flow control.

이하, 본 고안의 작용에 관하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

제2도의 (가)도는 본 고안의 안내 베인을 설치한 경우의 작용도이고, 제2도의 (나)도는 종래의 흡수탑 입구부에서의 작용도를 나타낸 것으로서, 종래와 같이 흡수탑(8)의 입구부에 아무런 설치를 하지 않을 경우의 흡수탑 내부의 속도분포는 제3도의 종래의 속도분포 곡선에 나타난 바와 같이 균등한 분포로 되지 못하고 이로 인해 분무되는 슬러리 액적과의 기액접촉이 좋지 못한 결과를 야기하며 이것은 또한 효율에 악영향을 미친다. 이에 반해 본 고안의 경우는 제2도의 (가)에 나타난 바와같이 입구부에 흐름을 조절하는 안내 베인(24)을 설치하여 설치각도 및 서로간의 간격에 의하 흡수탑(8) 내부에서의 속도분포를 속도측정기(26)를 이용하여 측정함으로서 안내 베인(24)의 설치각도 및 간격이 최적으로 되는 점을 선정하여 안내 베인(24)을 그 위치에 고정 설치한다. 이로써 흡수탑 내부에 트레이나 충진물을 설치하지 않고도 흡수탑 내부의 배기가스가 균등하게 유동할 수 있게 된다.FIG. 2A is a functional diagram when the guide vane of the present invention is installed, and FIG. 2B is a functional diagram at a conventional absorption tower inlet. As shown in FIG. The velocity distribution inside the absorption tower without any installation at the inlet of is not equally distributed as shown in the conventional velocity distribution curve of FIG. 3, resulting in poor gas-liquid contact with the sprayed slurry droplets. Which also adversely affects efficiency. In contrast, in the case of the present invention, as shown in (a) of FIG. By measuring the speed using the speed measuring device 26, the installation vane 24 is selected at the point where the installation angle and the interval of the guide vane 24 is optimally fixed. This allows the exhaust gas inside the absorption tower to flow evenly without installing a tray or a filler in the absorption tower.

이후의 본 고안의 상기 흡수탑(8)에서의 탈황작용은 종래 설비와 동일하며 작용에 대한 설명은 아래와 같다.After the desulfurization action in the absorption tower 8 of the present invention is the same as the conventional equipment and the description of the action is as follows.

보일러 등의 연소장치에서 배출되는 배기가스는 입구덕트(6)에 의해 흡수탑(8) 본체로 유입되어 출구턱트(14)를 통해 배출된다. 이때 흡수탑(8)에는 순환펌프(10)에 의해 공급되는 탄산칼슘을 함유한 흡수액이 분무노즐(12)을 통해 분무되어 흡수액과 배기가스의 가액접촉이 이루어지게 된다. 상기 흡수액은 배기가스 중의 이산화황을 선택적으로 흡수하여 아황산칼슘을 생성하고 이 아황산칼슘이 생성된 흡수액은 산화탱크(9)에 체류하며 산화용 교반기에 의해 교반되면서 공기 흡입관(7)에서 공급되는 공기중의 산소에 의해 흡수액 중의 아황산칼슘이 산화되어 석고(20)를 생성한다. 탄산칼슘 및 석고가 공존하는 산화탱크(9)내의 흡수액의 일부는 순환펌프(10)에 의해 다시 분무노즐(12)에 보내진다.Exhaust gas discharged from a combustion device such as a boiler flows into the main body of the absorption tower 8 by the inlet duct 6 and is discharged through the outlet duct 14. At this time, the absorption tower (8) is absorbed by the spray nozzle 12, the absorption liquid containing calcium carbonate supplied by the circulation pump 10 is in the liquid-contact between the absorption liquid and the exhaust gas. The absorbent liquid selectively absorbs sulfur dioxide in the exhaust gas to produce calcium sulfite, and the absorbed liquid in which the calcium sulfite is produced is retained in the oxidation tank 9 and is stirred in the oxidizing stirrer and is supplied from the air intake pipe 7. Oxygen of calcium sulfite in the absorbent liquid is oxidized to produce gypsum 20. A portion of the absorbent liquid in the oxidation tank 9 in which calcium carbonate and gypsum coexist is sent to the spray nozzle 12 again by the circulation pump 10.

석회석은 석회석 슬러리탱크(23)에서 물과 같이 공급되어 슬러리 상으로 된 다음, 산화탱크(9)에 공급된다. 산화탱크(9)에서 일부의 흡수액을 취출펌프에 의해 취출하여 탈수기(21)로 보내고, 상기 탈수기(21)에서는 고체성분을 자연침강시켜 상등수와 분리하여 고체성분 농축물탱크로 보낸다. 상기 농축 물탱크내의 농축물은 펌프에 의해 원심분리기로 이송되고 여기서 최종적으로 탈수되어 석고(20)로서 회수된다. 또한 분무노즐(12)에서 분무되어 미림화된 흡수액 중에서 액적지름이 작은 것은 배기가스에 동반되지만 흡수탑(8) 상부에 설치된 미스트 제거기(13)에 의해 회수된다.Limestone is fed together with water in the limestone slurry tank 23 to form a slurry and then to the oxidation tank 9. Part of the absorbent liquid from the oxidation tank 9 is taken out by the extraction pump and sent to the dehydrator 21. In the dehydrator 21, the solid component is naturally precipitated, separated from the supernatant water, and sent to the solid component concentrate tank. The concentrate in the concentrate tank is transferred to a centrifuge by a pump where it is finally dehydrated and recovered as gypsum 20. In addition, the small droplet diameter in the absorbent liquid sprayed from the spray nozzle 12 is accompanied by the exhaust gas, but is recovered by the mist remover 13 provided above the absorption tower 8.

제3도에 나타낸 바와 같이 흡수탑 내부에 따로 배기가스의 유동균등화를 위한 트레이나 패키드 칼럼을 설치하지 않고도 흡수탑 입구부에 간단한 구조의 안내 베인을 설치하여 흡수탑 내부의 배기가스의 흐름을 균등하게 하여 탈황효율을 높이고, 효율이 정하여진 경우에는 배기가스 흐름이 균등하여 기액접촉이 우수할 경우 슬러리의 분무량을 줄일 수 있으므로 슬러리 순환펌프의 동력비를 상당히 줄이게 되는 효과가 있다.As shown in FIG. 3, a guide vane having a simple structure is installed at the inlet of the absorption tower to provide a flow of exhaust gas inside the absorption tower without installing a tray or a package column for equalizing the exhaust gas in the absorption tower. In order to increase the desulfurization efficiency evenly, and the efficiency is determined, even if the exhaust gas flow is equal, and the gas-liquid contact is excellent, the spraying amount of the slurry can be reduced, thereby significantly reducing the power ratio of the slurry circulation pump.

Claims (1)

흡수액을 흡수탑내에 분무하여 분무된 흡수액과 보일러의 연소장치에서 배출되는 배기가스를 접촉시켜 배기가스 중에 함유되어 있는 황산화물을 제거하는 습식배연탈황장치에 있어서, 흡수탑 입구에 배기가스 유동을 조절하는 안내베인(24)으로 구성된 것을 특징으로 하는 습식배연탈황장치.A wet flue gas desulfurization apparatus which removes sulfur oxides contained in the exhaust gas by contacting the sprayed absorbent liquid with the exhaust gas discharged from the combustion apparatus of the boiler by spraying the absorbent liquid into the absorption tower, wherein the exhaust gas flow is controlled at the inlet of the absorption tower. Wet flue gas desulfurization apparatus, characterized in that consisting of a guide vane (24).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100654532B1 (en) * 2006-04-28 2006-12-05 벽산엔지니어링주식회사 Guide member for apparatus getting rid of acidity gas

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