KR19990038017A - 연소가스중의 유해산성가스 제거용 분무건조흡수탑 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소가스중의 유해산성가스 제거용 분무건조흡수탑에 관한 것으로, 종래에는 상기 배기가스 선회베인이 일정한 각도로 고정되어 있어 운전조건이 변하게 되는 경우에는 분무건조흡수탑 안에서 배기가스와 흡수제 슬러리와의 기액접촉에 의한 유해산성가스제거가 효율적으로 이루어지지 않으며 따라서 제거효율이 떨어지게되고, 또한 요구되는 제거효율을 만족시키기 위해서는 흡수제 슬러리를 과잉으로 공급해야 되는 등의 문제점이 있었는데, 본 발명은 상기 배기가스 연결덕트에 정류통을 설치하여 배기가스의 유입흐름을 안쪽과 바깥쪽의 두갈래로 나누고 나누어진 각각의 흐름을 조절하기 위한 수단으로 구성함으로써, 흡수제슬러리 분무액적과의 접촉혼합이 효율적으로 일어날 수 있도록 가변선회베인의 각도를 임의의 조절하여 접촉효율을 증가시킴으로써 배기가스 제거설비의 부하에 관계없이 제거성능이 향상되며 흡수제슬러리의 사용을 상대적으로 줄이면서도 높은 산성가스의 제거효율을 얻을 수 있으므로 운전비의 저감이 도모되는 등 탁월한 효과가 있다.

Description

연소가스중의 유해산성가스 제거용 분무건조흡수탑

본 발명은 연소가스중의 유해산성가스 제거용 분무건조흡수탑에 관한 것이며, 구체적으로 보일러, 소각로 등의 연소장치에서 발생하는 연소배기가스중의 공해물질인 산성가스(SO₂, HCI 등)을 저감하는 방식의 하나인 반건식방식을 응용하여 흡수제슬러리를 분무하고 그 반응생성물을 건조고형물로서 회수하는 분무건조흡수탑 장치에 관한 것으로서, 배기가스와 미세 분무액적과의 양호한 기액접촉이 되도록 배기가스를 두 부분으로 나누어 상기 분무건조 흡수탑 본체로 유입시키고 배기가스를 선회조절장치에 의해 플랜트의 부하에 관계없이 상기 흡수제 슬러리와 최적의 혼합이 될 수 있도록 조절하므로서 높은 제거효율을 얻을 수 있도록 한 장치에 관한 것이다.

보일러 또는 소각로 등에서 연소에 의하여 발생하는 연소배기가스중에는 산성가스를 포함한 각종의 유해성분이 함유되어 있다.

이러한 연소배기가스중의 오염물질들이 그대로 대기에 방출될 경우에는 각종 환경오염을 유발하게 되므로 이러한 오염물질을 처리할 수 있는 배기가스 처리설비가 필요하게 되며 특히, 산성가스는 대기오염, 산성비 등의 지구적 환경문제의 주요 원인중의 하나로 이의 배출량은 날로 엄격히 규제되고 있다.

유해산성가스의 처리설비는 일반적으로 배기가스와 배기가스 중의 산성가스와 화학적으로 반응하여 그 속의 유해성분을 흡수하는 흡수제와의 반응상태에 따라 습식법, 건식법 및 반건식으로 분류되며 현재까지 수십가지의 공정이 개발되어 있다.

상기 습식법은, 배기가스 중의 산성가스를 알칼리 흡수제의 용액 또는 슬러리와 기액접촉시켜 유해가스를 흡수제거하여 반응생성물을 슬러리 또는 용액상으로 회수하게 된다.

그러나, 이 경우에는 배기가스와 흡수제와의 반응속도가 빨라 제거효율이 우수하지만 제거설비에서 배출되는 가스가 포화상태이므로 그냥 대기로 방출될 경우 백연현상을 일으키게 되므로 출구가스를 재가열하여 백연방지를 위한 설비가 필요하게되며, 포화상태의 출구가스에 포함된 미량의 황산화물 등에 의한 장비의 부식을 방지하기 위하여 제거설비 후단의 부식방지대책이 필요하며 또한 회수되는 반응생성물을 포함한 슬러리중에는 배기가스에 포함된 각종 미량의 중금속 성분이 함유되게 되어 이를 제거하기 위한 폐수처리설비등이 필요하게 된다.

이어서, 상기 건식법은 산성가스를 함유한 배기가스를 촉매나 활성탕 등의 고체분말층을 통과시켜 제거하는 것으로서, 가스의 제거반응에 따른 배기가스온도 저하 등의 문제는 없지만 가스와의 반응이 고체와 기체의 반응이므로 반응속도가 느려 제거효율이 낮게되고 부하변동에 대한 적응력이 떨어지게 되는 등의 문제가 있다.

상기 반건식법은, 배기가스를 분무건조 흡수탑으로 유입하여 알칼리흡수제의 용액 또는 슬러리를 분무노즐을 이용하여 미세액적으로 분무하여 배기가스와 분무된 알칼리흡수제의 분무액적과의 기액접촉에 따라 유해산성가스를 흡수제거하는 방식으로써 반응생성물은 배기가스가 보유한 열에 의해 건조되어 고체고형물로서 회수되게 된다.

또한, 반건식법은 분무건조 흡수탑에서 배출되는 가스의 온도가 포화온도 이상으로 배출되므로서 백연현상을 일으키지 않고 후단장비에 대한 부식문제도 없게 된다.

그리고, 반건식법의 경우는 회수되는 반응생성물이 고체상태로 회수되므로서 폐수처리 설비가 불필요하게되며 배기가스와 흡수제와의 반응이 기액반응이므로 반응효율도 대체로 우수하다.

도 2는 종래기술의 분무건조흡수탑 장치의 예를 나타낸 것으로, 상기 반건식법이 적용된 종래 분무건조흡수탑의 구성 및 작용과 그 문제점을 간단히 설명한다.

종래의 분무건조흡수탑은 주로 배기가스 입구덕트(1'), 배기가스 연결덕트(2'), 분무노즐(3'), 배기가스 고정선회베인(4'), 분무건조흡수탑본체(5'), 반응생성물 배출구(6'), 배기가스 출구덕트(7') 등으로 구성되어 있다.

상기 분무노즐(3')로서는 일반적으로 회전식분무노즐 또는 압축공기를 이용하는 이유체분무노즐이 사용된다.

보일러, 소각설비 등의 연소장치에서 배출되는 유해산성가스를 함유한 배기가스는 상기 배기가스 입구덕트(1')를 통하여 유입되어 분무건조 흡수탑 내에서 알칼리성의 흡수제와의 반응에 의해 유해산성가스가 제거된 후에 상기 배기가스 출구덕트(7')를 통해 배출되게 된다.

상기 배기가스는 배기가스 입구덕트(1')를 통해 분무건조흡수탑본체(5')으로 유입될 때 배기가스 연결덕트(2')내에 형성된 환상의 통로를 통과하고 배기가스 연결덕트(2') 내에 설치된 배기가스 고정선회베인(4)에 의해 선회되어 선회류로서 분무건조흡수탑본체(5')내로 유출되게 된다.

상기 분무건조흡수탑본체(5')내로 유입된 선회 배기가스와 상기 분무노즐(3')을 통해 분무되는 흡수제슬러리의 미세 분무액적은 서로 혼합되어 분무건조흡수탑본체(5')를 따라 아래로 강하하게 된다.

이때, 배기가스 중의 유해산성가스는 흡수제슬러리의 미세 분무액적과 기액접촉반응을 통해 흡수제거되며 흡수제슬러리 분무액적 중의 물은 배기가스가 보유한 열에 의해 완전히 증발된다.

유해산성가스와 흡수제의 반응에 의해 생긴 반응부산물은 건조고형물로서 반응생성물 배출구(6')를 통해 배출되며 일부는 배기가스에 실려 배기가스 출구덕트(7')를 통해 도면에 표시되어 있지 않는 후단의 집진장치에서 제거되게 된다.

상기의 분무건조흡수탑에 있어서 배기가스 중의 유해산성가스를 제거하기 위해 공급되는 흡수제 슬러리의 유량은 배기가스 유량, 배기가스 중의 유해산성가스농도 및 요구되어지는 제거효율 등에 따라 결정된다. 또한, 유해산성가스의 제거효율은 배기가스와 분무액적과의 반응면적, 유해가스의 확산속도 및 반응시간이 크게 되면 좋아지게 된다.

종래 기술에서는 배기가스에 선회력을 부여하는 상기 배기가스 고정선회베인(4)이 일정한 각도로 결정되어 있다.

그러나 실제 상황하에서는, 플랜트에서 배기가스유량 및 산성가스농도 등의 변화에 따라 부하가 변하게되면 유입되는 배기가스와 흡수제슬러리 분무액적의 운전조건이 변화하게 되며, 이에 따라 변화된 조건에서 최적의 제거효율을 얻기 위해서는 배기가스와 분무액적과의 최적혼합이 이루어질 수 있도록 배기가스의 유동조건을 조정해 주어야 한다

그럼에도 불구하고, 종래에는 상기 배기가스 고정선회베인(4)이 일정한 각도로 고정되어 있어 운전조건이 변하게 되는 경우에는 분무건조흡수탑본체(5') 안에서 배기가스와 흡수제 슬러리와의 기액접촉에 의한 제거가 효율적으로 이루어지지 않으며 따라서 제거효율이 떨어지게되고, 또한 요구되는 제거효율을 만족시키기 위해서는 흡수제 슬러리를 과잉으로 공급해야 되는 등의 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 플랜트에서 배기가스유량 및 산성가스농도 등의 변화에 따라 부하가 변하게되면 유입되는 배기가스와 흡수제슬러리 분무액적의 운전조건에 따라 배기가스에 적절한 선회를 가하는 수단을 설치함으로써 효율적으로 배기가스 중의 유해산성가스를 제거하며 또한 플랜트에서의 부하변동시에도 고효율로 또한 경제적으로 유해산성가스의 제거가 가능한 분무건조흡수탑 장치의 제공을 목적으로 한다.

이와 같은 목적은, 상기 배기가스 연결덕트에 정류통을 설치하여 배기가스의 유입흐름을 안쪽과 바깥쪽의 두갈래로 나누고 나누어진 각각의 흐름을 조절하기 위한 수단으로 구성된 본 발명에 의해 달성될 수 있는바, 이하 첨부한 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용된 분무건조흡수탑의 개략 측단면도.

도 2는 종래 기술의 분무건조흡수탑의 개략 측단면도.

도 3은 본 발명에 있어서의 가변선회베인을 통과하면서 선회된 배기가스가 형성하는 소용돌이의 형상도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1. 배기가스 입구덕트 2. 배기가스 연결덕트

3. 분무노즐 4. 배기가스 고정선회베인

5. 분무건조흡수탑본체 6. 반응생성물 배출구

7. 배기가스 출구덕트 8. 정류통

9. 내측가변선회베인 10. 외측가변선회베인

11. 내측가변선회베인 구동장치 12. 외측가변선회베인 구동장치

도 1은 본 발명이 적용된 분무건조흡수탑의 개략 측단면도를 나타낸 것이다.

본 발명은, 배기가스 입구덕트, 배기가스 연결덕트, 분무노즐, 배기가스 출구덕트 그리고, 반응생성물 배출구로 이루어진 분무건조흡수탑에 있어서, 상기 배기가스 연결덕트(2)의 내부공간을 상하 두부분으로 나누는 정류통(8)과, 상기 정류통(8)의 상부 입구측에 수평방향의 환상으로 설치된 다수의 외측가변선회베인(10)과, 상기 정류통(8)의 하부 입구측에 수평방향의 환상으로 설치된 다수의 내측가변선회베인(9)으로 구성된다.

또한, 상기 외측가변선회베인(10) 및 내측가변선회베인(9)을 축회전시키도록 상기 배기가스 입구덕트(2)의 바깥 상부 및 하부에 각각 설치되는 외측가변선회베인 구동장치(12) 및 내측가변선회베인 구동장치(11)로 구성된다.

이하, 본 발명의 작용에 관해 상세히 설명한다.

보일러, 소각설비 등의 연소장치에서 배출되는 유해산성가스를 함유한 배기가스는 분무건조흡수탑 상부에 설치된 배기가스 입구덕트(1)를 통하여 수평으로 유입되어 배기가스 연결덕트(2)내에 설치된 정류통(8)의 안쪽 환상통로를 통하는 안쪽 가스흐름과 바깥쪽 가스흐름으로 구분되어 분무건조흡수탑본체(5)로 유출된다. 안쪽 가스흐름과 바깥쪽 가스흐름은 각각 입구측에 수평방향의 환상으로 설치된 다수의 내측 가변선회베인(9)과 다수의 외측 가변선회베인(10)에 의해 선회되며 또한 내측 가변선회베인(9)과 외측가변선회베인(10)은 각각 내측 가변선회베인(11) 구동장치와 외측 가변선회베인(12) 구동장치에 의해 분무노즐(3)에서 분무되는 흡수제슬러리 분무액적과의 접촉혼합이 효율적으로 일어날 수 있도록 조절된다. 그리고, 주로 소석회 등의 알칼리성의 흡수제슬러리는 흡수제슬러리 공급장치(도시하지 않음)에서 공급되어 분무노즐(3)에서 미세액적으로서 분무건조흡수탑본체(5) 내로 분무된다.

도 3은 가변선회베인을 통과하면서 선회된 배기가스가 형성하는 소용돌이의 형상도를 나타낸 것이다.

상기 분무건조흡수탑본체(5)내로 유입된 선회 배기가스와 흡수제 슬러리의 미세 분무액적은 서로 혼합되어 분무건조흡수탑본체(5)를 따라 아래로 강하하게 된다.

이때, 배기가스중의 유해산성가스는 흡수제슬러리의 미세 분무액적과 기액접촉 반응을 통해 흡수제거되며 흡수제 슬러리 분무액적중의 물은 배기가스가 보유한 열에 의해 완전히 증발된다.

한편 유해산성가스와 흡수제의 반응에 의해 생긴 반응부산물은 건조고형물로서 반응생성물 배출구(6)를 통해 배출되며 일부는 배기가스에 실려 배기가스 출구덕트(8)를 통해 도면에 표시되어 있지 않는 후단의 집진장치에서 제거된다.

본 발명은 보일러, 소각설비 등의 연소장치에서 배출되는 연소배기가스 중의 유해산성가스를 제거하는 분무건조 흡수탑장치에 있어서 플랜트에서의 부하에 관계없이 배기가스와 흡수제슬러리 분무액적의 혼합접촉을 좋게하므로서 항상 우수한 제거효율을 얻을 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 특징은, 도 1에 나타낸 바와같이 배기가스를 분무건조흡수탑(5) 상부에 설치된 배기가스 입구덕트(1)를 통해 수평방향으로 유입시키고 효율적인 접촉혼합을 위해 정류통(8)의 안쪽 통로를 통과하는 안쪽 가스흐름과 바깥쪽 통로를 통과하는 바깥쪽 가스흐름으로 나뉘어 분무건조흡수탑(5)내로 유입시키는 것이다.

안쪽 가스흐름과 바깥쪽 가스흐름은 각각 입구측에 수평방향의 환상으로 설치된 다수의 내측 가변선회베인(9)과 다수의 외측 가변선회베인(10)에 의해 선회되어 안쪽 통로와 바깥쪽 통로를 통하여 분무건조흡수탑 본체(5)내로 유출된다.

또한, 내측 가변선회베인(9)과 외측 가변선회베인(10)은 각각 내측 가변선회베인 구동장치(11)와 외측 가변선회베인 구동장치(12)에 의해 운전조건 변동에 따라 조절되어 안쪽 가스흐름과 바깥쪽 가스흐름은 분무액적과의 최적기액접촉조건이 되도록 한다.

따라서, 배기가스의 조절에 따라 부하에 관계없이 높은 효율로 유해산성가스의 제거가 가능하게 되어 종래보다 경제적으로 높은 제거효율을 얻는 것이 가능하다.

본 발명은, 배기가스 연결덕트 내에 정류통을 설치하여 안쪽 환상통로를 통하는 안쪽 가스흐름과 바깥쪽 가스흐름으로 구분하여 유입시키고 흡수제슬러리 분무액적과의 접촉혼합이 효율적으로 일어날 수 있도록 가변선회베인의 각도를 임의로 조절하여 접촉효율을 증가시킴으로써 배기가스 제거설비의 부하에 관계없이 제거성능이 향상되며 흡수제슬러리의 사용을 상대적으로 줄이면서도 높은 산성가스의 제거효율을 얻을 수 있으므로 운전비의 저감이 도모되는 등 탁월한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 배기가스 입구덕트, 배기가스 연결덕트, 분무노즐, 배기가스 출구덕트 그리고, 반응생성물 배출구로 이루어진 분무건조흡수탑에 있어서, 상기 배기가스 연결덕트(2)의 내부공간을 상하 두부분으로 나누는 정류통(8)과, 상기 정류통(8)의 상부 입구측에 수평방향의 환상으로 설치된 다수의 외측가변선회베인(10)과, 상기 정류통(8)의 하부 입구측에 수평방향의 환상으로 설치된 다수의 내측가변선회베인(9)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연소가스중의 유해산성가스 제거용 분무건조흡수탑.
2. 제1항에 있어서, 상기 외측가변선회베인(10) 및 내측가변선회베인(9)을 축회전시키도록 상기 배기가스 입구덕트(2)의 바깥 상부 및 하부에 각각 설치되는 외측가변선회베인 구동장치(12) 및 내측가변선회베인 구동장치(11)로 구성되는 것을 특징으로 하는 연소가스중의 유해산성가스 제거용 분무건조흡수탑.