KR19980071468A - 배연처리방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

배기가스로부터 유황산화물 및 먼지를 제거하는 배연처리방법에 있어서, 알칼리제를 포함하는 흡수액을 퍼올려 분무하는 흡수탑에 집진극과 방전극으로 구성되는 집진수단을 하나로 하여 설치하고, 그 집진수단에서 집진한 먼지를 털어 떨어뜨리는 먼지 제거수단을 설치하여, 상기 배기가스를 상기 집진수단으로 처리한 후, 상기 흡수탑에서 세정하고 상기 먼지 제거수단에 의하여 집진한 먼지를 털면서 탈황 및 먼지 제거를 함으로써, 간편하게 탈황 및 먼지제거를 실시할 수 있고, 상류측에 설치된 전기 집진기의 용량을 줄일 수 있다.

Description

배연처리방법 및 그 장치
본 발명은, 보일러 등에서 나오는 배기가스로부터 유황산화물과 먼지를 제거하는 배연처리방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.
보일러 등으로부터 배출되는 배기가스에서 유황산화물과 먼지를 제거하는 배연처리방법으로서, 종래 이루어져온 프로세스의 일례를 도 5에 도시한다. 도 5에 있어서 보일러 등으로부터 배출되는 유황산화물 및 먼지를 포함하는 배기가스 A는, 먼저, 건식 전기집진시(101)에 의하여 먼지를 제거하고, 이어서, 흡수탑(102)내에서 순환탱크(103)내에 저장된 펌프(104)에서 액체를 퍼올려 스프레이 노즐(105)로부터 분무되는 석회석 등의 알칼리제(C)를 함유하는 흡수액(B)과 접촉시켜 세정하는 습식탈황공정으로 처리되는 것이 일반적이다. 통상적으로, 건식 전기 집진기(101)에서 집진되지 않은 먼지도 그 대부분이 습식탈황공정에서 유황산화물과 동시에 제거되므로 종합적으로는 높은 먼지제거성능을 얻을 수 있다.
최근, 날로 고조되는 환경문제에 대한 관심과 더불어, 배기가스중 배출 가능한 먼지농도는 저하시키는 경향을 보이고 있다. 그러나, 건식 전기집진기는 고가의 설비비가 들고, 넓은 설치면적도 필요하다. 그러므로, 이 설비의 용량 감축이 요구되고 있다. 그러나, 전기집진기의 용량감축에 따라 먼지 성능이 저하되므로, 이 성능 저하를 보완하고, 저렴한 가격에 용이하게 먼지를 제거하는 설비의 개발이 필요하게 되었다.
본 발명은 상기 종래의 기술의 실정에 비추어보아, 간편한 설비로 탈황 및 먼지 제거를 실시할 수 있고, 상류측에 설치된 전기 집진기의 용량 축소가 가능한 배연 처리방법 및 그를 위한 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 배연처리방법은, 유황산화물 및 먼지를 포함하는 배기가스로부터 유황 산화물 및 먼지를 제거하는 배연처리방법에 있어서, 알칼리제를 포함하는 흡수액이 분무되어 있는 흡수탑에, 집진극과 방전극으로 구성되는 집진수단을 일체로 하여 설치함과 동시에, 그 집진 수단으로 집진한 먼지를 털어 떨어뜨리는 먼지 제거수단을 설치하고, 상기 배기가스를 상기 집진수단을 처리한 후 상기 흡수탑에서 세정하고, 상기 먼지 제거수단에 의하여 집진먼지를 털어 떨어뜨리는 탈황 및 먼지 처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 배연처리장치는, 유황산화물 및 먼지를 포함하는 배기가스를 알칼리를 포함하는 흡수액과 접촉시켜 탈황을 실시하는 흡수탑과, 흡수탑하부에 설치된 흡수액을 저장하는 순환탱크와 그 순환탱크내로부터 흡수탑에 흡수액을 분무시키는 분무수단을 구비한 배연처리장치에 있어서, 집진기와 방전극으로 구성되는 집진수단을 상기 흡수탑의 상부에 설치하고, 그 집진수단에는 집진수단을 하전시키는 고압전원장치와, 그 집진수단으로 집진한 먼지를 털어 떨어뜨리는 먼지제거수단을 부설한 것을 특징으로 한다.
습식탈황처리를 실시하는 흡수탑으로서 입구에 집진수단을 설치한 흡수탑을 사용하고, 먼지를 비대화시켜 흡수탑에서 세정하고, 흡수탑에서의 먼지성능을 향상시킴으로써, 집진수단의 상류에 설치되는 건식전기집진기 등의 먼지 제거 부하를 낮출 수가 있고, 이에 따라 상기 건식 전기집진기 등의 소형화가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시 태양을 도시하는 개략설명도이다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 집진수단의 일실시예를 도시하는 수직단면도이다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 집진수단의 전극의 일례를 도시하는 개략설명도이다.
도 4는 실시예에 있어서, 하전 전류를 변화시킨 경우의 먼지제거 성능의 측정결과를 도시하는 도이다.
도 5는 종래의 배연처리 프로세스의 일례를 도시하는 개략 설명도이다.
도 1은, 본 발명의 일실시예를 도시하는 개략설명도이다. 도 1의 장치는, 유황 산화물 및 먼지를 포함하는 배기가스를 알칼리제를 포함하는 흡수액(B)와 접촉시켜 탈황을 실시하는 흡수탑(2)과, 흡수탑(2)의 하부에 설치된 흡수액(B)을 저장하는 순환탱크(3)와, 그 순환 탱크(3)내로부터 흡수탑(2)에 흡수액(B)을 퍼올려 분무시키는 순환 펌프(4) 및 그 액을 분무하는 스프레이 노즐(7)을 구비한 배연처리장치로서, 상기 흡수탑(2)의 상부에 정전기력에 의하여 집진극상에 먼지를 일차 집진하고, 집진한 먼지를 응집, 조대화시켜, 간헐적으로 털어내고, 흡수탑(2)에서 용이하게 먼지를 제거하거나, 통과하는 먼지에 대하여도, 전하를 부가하여 대전시키고 흡수탑(2)내의 액체 방울의 영상(影像)전하를 이용하여 먼지 제거성능을 높이기 위한 집진수단(1)과, 그 집진수단(1)에서 집진한 먼지를 털어 떨어뜨리는 먼지제거수단(6)이 설치되어 있다.
도2에 본 발명에서 사용되는 집진수단(1)의 일례에 대하여 그 수직단면도를 도시한다. 이 집진수단(1)에는, 애자 부착판(13)에 부착된 애자(12)에 의하여 유지되는 전극지지봉(11)에 다수의 방전극(10)이 부착되어 있다. 방전극(10)에는 대향하여 집진극(15)이 설치되어 있다. 또한, 이 방전극의 일례로서, 십자형상의 돌기(14)가 부설된 돌기부착 방전극(10)을 도3에 도시한다.
도1의 장치에 의한 배연처리는 예를 들어 다음과 같이 실시한다. 먼저, 유황산화물 및 먼지를 포함하는 배기가스(A)는, 고압전원장치(5)에서 하전된 흡수탑(2)상부의 집진수단(1)에서 처리되고, 이어서 흡수탑(2)내에서 순환 탱크(3)으로부터 펌프(4)에 의하여 퍼올리고, 스프레이 노즐(7)에 의하여 분무되는 알칼리제(C)를 포함하는 흡수액(B)과 접촉하여 냉각, 탈황 및 먼지제거가 된다. 이 과정에서 배기가스A 중의 먼지의 일부는 집진기(15)에 부착 집진되고, 이를 통과하는 먼지는, 전하를 띠므로, 퍼올려져 분무되고 있는 흡수액(B)의 액체 방울의 영상전하와의 전기적 인력에 의하여 흡수탑(2)내에서 더욱 효율적으로 먼지제거가 이루어진다.
집진수단(1)에서 집진한 먼지는, 집진극(15)상에서 일정 시간 유지되는 사이에 일차 응집, 조대화하여, 일정시간마다 간헐적으로 먼지제거수단(6)에 의하여 집진수단(1)을 두드려 흡수탑(2)내에 떨어뜨린다. 떨어진 먼지는 거친 입자화되어 있으므로 흡수탑(2)에서 용이하게 세정, 제거된다.
순환 탱크(3)에는 탈황량과 양론량(量論量)의 석회석 등의 알칼리제(C)가 공급되고, 탈황 생성물과 양론량의 배액(D)을 뽑아낸다. 흡수탑(2)에서 집진된 먼지도 배액(D)중에 양론량으로 균형을 이루는 농도로 포함되어 배출된다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 배기가스중의 먼지를 흡수탑 상부 입구에 설치한 집진수단으로 집진하고, 집진한 먼지를 집진극상에 일정기간 유지함으로써 집진된 먼지를 집진극상에 일차 응집, 조대화시켜, 일정간격으로 간헐적으로 집진수단을 두드려 집진극으로부터 떨어뜨림으로써, 떨어진 먼지는 거친 입자상으로 흡수탑에 들어가고, 흡수탑에서 용이하게 세정 제거된다. 집진수단을 통과한 먼지도 집진수단에서 하전되어 대전하고, 흡수탑내에 퍼올려져 분무되는 흡수액의 액적(液滴)의 영상전하와의 전기적 인력에 의하여 효율적으로 세정 제거된다. 즉, 집진수단은, 집회(集灰)펌프나 재의 반출기구도 없고, 흡수탑 상부의 적은 공간에 설치하는 것으로도 흡수탑에서의 먼지제거성능을 높이고 먼지를 거친 입자로 만들거나 전하를 부여하는 기능을 구비한 설비이다. 집진수단에 의하여 흡수탑 상류측에 설치된 건식 전기 집진기의 용량 축소가 가능하게 되어, 대폭적인 설비비의 삭감이 가능하다.
실시예
도1에 도시하는 구성 장치에 의하여 배기가스의 처리시험을 실시하였다. 도1에 있어서, 집진수단으로서 매시10,000m3N의 배기가스A를 수평단면 수치가 60cm각(角)이고 높이가 약 1m인 간이 전기집진기(1)에 통하여 집진하고, 그 후, 수평단면수치가 70cm각에서 높이 7m의 흡수탑(2)에서 냉각과 탈황 및 먼지제거처리를 하였다.
간이 전기집진기(1)를 통과한 배기가스 A의 조건은 표1과 같았다.
입구가스 유량 10,000m3N/h
가스 온도 90℃
SOx농도 900ppm
배진 농도 60 내지 70mg/m3N
배기가스A로부터 집진하기 위한 간이 전기집진기(1)는 고압전원장치(5)를 사용하여 하전함과 동시에 먼지제거수단으로서 두드리는 장치(6)에서 간헐적으로 두드렸다. 간이 전기집진기(1)로부터 떨어뜨린 먼지는 배기가스와 함께 흡수탑(2)내에서 처리하였다. 간이 전기집진기(1)의 운전상황은 표2와 같았다.
전압 37kV
전류 15mA
두드리는 간격 4시간
두드리는 시간 5분
간이 전기집진기(1)에서 처리한 후 흡수탑(2)내에 통과한 배기가스(A)는, 펌프(4)에서 매시 200m3을 퍼올려 분무하고 있는 순환탱크(3)내의 흡수액(B)과 기액(氣液)접촉하여 냉각, 탈황 및 먼지제거가 된다. 순환 탱크(3)에는 탈황량과 양론량의 석회석을 알칼리(C)로서 공급하고, 탈황 생성물과 양론량의 배액(D)을 뽑아내었다. 흡수탑(2)에서 집진된 먼지도 배액(D)중에 양론량으로 균형을 이루는 농도로 포함되어 배출되었다. 흡수탑(2)에서, 냉각, 탈황 및 먼지제거를 한 배기가스의 온도, SOx농도, 먼지 농도는 각각 표3에서 도시하는 대로였다.
가스 온도 48℃
SOx농도 65 내지 70ppm
먼지 농도 4.5 내지 5mg/m3N
상기 시험에서 사용한 간이 전기 집진기(1)는 도2의 수직단면태양을 가지는 것으로 그 집진기(1)에는 도3에 도시한 돌기부착 방전극(10)을 16개 사용하였다. 그 방전극(10)에 십자형상으로 부착한 돌기는 가스의 흐르는 방향으로 50mm간격으로 7단으로 하고, 방전극 (10)의 집진 유효길이는 350mm로 하였다. 또한 도4에는 간이 전기집진기(1)의 하전(荷電) 전류밀도를 변화시킨 경우의 먼지 제거 성능의 결과를 도시하였다. 도4 횡축의 전류밀도는 집진극(15)의 유효 집진 면적을 3.7m2로 하고, 하전 전류를 뺀 값이다.
상기 실시예의 결과로부터, 흡수탑(2) 입구에 간이 전기집진기(1)를 부대시킴으로써 흡수탑(2)입구의 먼지농도를 높일 수 있고, 그 결과, 간이 전기집진기(1)의 상류에 배비된 집진기의 소형화가 가능하다는 것을 알 수 있다. 이 점에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 전기 집진기의 성능의 기준은 다음 일반식으로 나타낼 수 있다. 상기 식에서,
η = 1 - exp (-vA/Q),
η : 먼지율[-],
v : 먼지 입자의 이동속도 [m/sec],
A : 집진면적 [m2], 및
Q : 가스 유속 [m3/ sec]이다.
예를 들면, 탈황장치의 상류에 설치된 건식 전기집진기의 입구는 먼지농도가 1g/m3N일 경우에, 건식 전기집진기 출구(즉, 탈황 장치 입구)에서의 먼지 농도를, 종래는 30mg/m3N까지 낮출 필요가 있었던 것을, 본 발명의 장치를 사용함으로써, 70 mg/m3N까지 높이더라도 처리할 수 있게 되었다고 하면, v=0.2 m/sec, Q=500 m3/sec로 하고, 종래의 경우, 약8800m2의 집진 면적이 필요하였으나, 약6700m2로 낮출 수 있게 되었으며, 이는 30%의 소형화를 이룬 것에 상당한다.
습식탈황처리를 실시하는 흡수탑으로서, 입구에 간이 전기집진기를 설치한 흡수탑을 사용하고, 먼지를 비대화시켜 흡수탑에서 세정하고, 흡수탑의 먼지성능을 향상시킴으로써, 간이 전기 집진기의 상류에 설치되는 건식 전기 집진기 등의 먼지제거 부하를 낮출 수가 있고, 이와 함께 상기 건식 전기집진기 등의 소형화가 가능하게 되었다.

Claims (2)

  1. 유황산화물 및 먼지를 포함하는 배기가스로부터 유황산화물 및 먼지를 제거하는 배연처리방법에 있어서, 알칼리제를 포함하는 흡수액이 분무되고 있는 흡수탑에 집진극과 방전극으로 구성되는 집진수단을 일체로 설치함과 동시에 그 집진수단으로 집진한 먼지를 털어 떨어뜨리는 먼지제거수단을 설치하고, 상기 배기가스를 상기 집진수단으로 처리한 후 상기 흡수탑에서 세정하고, 상기 먼지제거수단에 의하여 집진한 먼지를 털어내어 탈황과 먼지 처리를 하는 것을 특징으로 하는 배연 처리방법.
  2. 유황산화물 및 먼지를 포함하는 배기가스를 알칼리제를 포함하는 흡수액과 접촉시키고 탈황을 실시하는 흡수탑과 흡수탑 하부에 설치된 흡수액을 저장하는 순환탱크와, 그 순환탱크 내에서 흡수탑에 흡수액을 분무시키는 분무수단을 구비한 배연처리장치에 있어서 집진극과 방전극으로 구성되는 간이 전기집진기를 상기 흡수탑의 상부에 설치하고, 그 간이 전기집진기에는 간이 전기집진기를 하전시키는 고압전원장치와, 그 전기 집진기에서 집진한 먼지를 털어서 떨어뜨리는 먼지제거수단을 부설하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배연처리장치.
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