KR200199659Y1

KR200199659Y1 - Improvement of boiler exhaust gas purifier

Info

Publication number: KR200199659Y1
Application number: KR2020000011883U
Authority: KR
Inventors: 송길홍; 조철군
Original assignee: 주식회사제너럴시스템
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2000-10-02

Abstract

본 고안은 보일러에서 배출되는 배기가스를 정화시키는 장치에 관한 것으로, 연료(1)를 예열공기(12)로 연소시키는 연소로(10)와;The present invention relates to an apparatus for purifying exhaust gas discharged from a boiler, comprising: a combustion furnace (10) combusting fuel (1) with preheating air (12);

이 연소로(10)에서 연소에 의해 생성된 열의 일부를 스팀의 발생으로 회수하는 절탄기(20)와;An economizer 20 which recovers a part of the heat generated by combustion in the combustion furnace 10 by the generation of steam;

연소로(10)의 연소시 발생되는 각종 유해가스를 정화시키는 정화촉매층(30)과;A purification catalyst layer 30 for purifying various harmful gases generated during combustion of the combustion furnace 10;

배기가스의 배출온도를 저하시켜 굴뚝(50)으로 배출토록 하는 공기예열기(40)로 구성된 것에 있어서;In the configuration consisting of an air preheater 40 to lower the discharge temperature of the exhaust gas to be discharged to the chimney (50);

상기 절탄기(20)의 배출구 온도가 정화촉매층(30)에서 이루어 지는 촉매반응에 최적활성여건을 주는 최적반응온도로 유지토록 절탄기(20)의 열교환량을 조절하고, 반응후의 열을 회수하는 공기예열기(40)에서 예열한 연소로 주입공기중 소정의 양을 정화촉매층(30)의 이전에 주입토록 파이롯트관(60)을 통하여 리턴시켜 유해 배기가스의 배출을 저감토록 하는 것에 의해, 배기가스의 우회로 설치설비가 불필요하고, 촉매후단에서 예열한 과잉의 예열공기를 활용하므으로써, 전체 시스템으로 볼 때 에너지의 소모가 없이 반응온도와 산소를 촉매활성에 공급할 수 있는 등의 매우 유용한 고안인 것이다.Adjusting the heat exchange amount of the breaker 20 to recover the heat after the reaction so that the outlet temperature of the coal mill 20 is maintained at the optimum reaction temperature that gives the optimum active conditions for the catalytic reaction made in the purification catalyst layer 30 The combustion gas preheated by the air preheater 40 returns a predetermined amount of the injected air through the pilot pipe 60 to be injected before the purification catalyst layer 30 to reduce the emission of harmful exhaust gas. It is a very useful design such that it is possible to supply reaction temperature and oxygen to the catalytic activity without consuming energy in the whole system by utilizing the excess preheating air preheated at the end of the catalyst without the need for bypass installation equipment. .

Description

Improvement of boiler exhaust gas purifier

본 고안은 주로 보일러에서 배출되는 배기가스를 정화시키는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촉매의 활성을 최대화시켜 온도와 산소농도를 적절히 유지할 수 있도록 고안된 것이다.The present invention mainly relates to an apparatus for purifying exhaust gas discharged from a boiler, and more particularly, it is designed to maximize the activity of a catalyst to properly maintain temperature and oxygen concentration.

산업용 혹은 발전용 보일러에서는 일반적으로 유해한 배기가스, 즉 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 황산화물(SOx) 등이 방출된다.Industrial or power boilers generally emit harmful exhaust gases, ie nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO) and sulfur oxides (SOx).

이들 유해가스중 NOx와 CO를 처리하기 위해 일반적으로 촉매를 포함하는 배기가스 정화장치가 사용되고 있는 실정이다.In order to treat NOx and CO among these harmful gases, an exhaust gas purification apparatus including a catalyst is generally used.

촉매는 활성이 잘 유지되어야 그 역할을 할 수 있으므로, 촉매활성 유지를 위해 먼지, 유황분 및 각종 금속 분들을 1차로 제거시킨 후 촉매의 온도와 산소농도를 적당하게 유지시켜야 한다.Since the catalyst can play a role when the activity is well maintained, dust, sulfur and various metals must be first removed to maintain the catalyst activity, and then the catalyst temperature and oxygen concentration must be properly maintained.

종래에는 촉매의 온도를 적절히 유지시키기 위한 수단으로써, 고온의 배기가스가 절탄기(이코노마이저)를 우회토록 하거나, 외부 혹은 배기가스 통로에 연소버너를 설치하였다.Conventionally, as a means for appropriately maintaining the temperature of the catalyst, high-temperature exhaust gas bypasses the economizer, or a combustion burner is installed outside or in the exhaust gas passage.

이 방법중 고온의 배기가스가 절탄기를 우회할 경우, 우회닥트를 별도로 설치해야 한다.In this method, if the hot exhaust gas bypasses the coal blower, a bypass duct must be installed separately.

우회버너를 설치할 경우, 버너설치 관련 고정비용 이외에 버너 운전비용을 따로 부담해야 한다.If a bypass burner is installed, the burner operation costs must be paid separately in addition to the fixed costs associated with the burner installation.

한편 산소농도를 적절히 유지시키기 위해 연소시 공기를 과잉으로 공급하는 것이 일반적이었으나, 과잉 연소공기 공급은 열 손실을 초래할 뿐 아니라 CO의 생성량을 증가시키는 등의 문제점이 있었던 것이다.On the other hand, in order to properly maintain the oxygen concentration, it was common to supply an excessive amount of air during combustion, but the excessive combustion air supply not only causes heat loss but also increases the amount of CO generated.

본 고안의 목적은 보일러의 배기가스를 촉매로 정화시키는데 있어, 촉매의 활성을 최대화하기 위해 기존 설비에 새 설비를 추가 설치하지 않고 운전조건만 바꿈으로써 온도와 산소농도를 적절히 유지시키는 정화장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to purify the exhaust gas of a boiler with a catalyst, in order to maximize the activity of the catalyst, to provide a purifier that maintains the temperature and oxygen concentration properly by changing the operating conditions without installing a new facility in the existing facility. It is.

도 1은 본 고안의 장치도이다.1 is a device diagram of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 - 연소로 12 - 예열공기10-combustion furnace 12-preheating air

20 - 절탄기 30 - 정화촉매층20-Crusher 30-Purification Catalyst

40 - 공기예열기 50 - 굴뚝40-Air preheater 50-Chimney

60 - 파이롯트관60-Pilot Tube

이러한 본 고안은, 연료(1)를 예열공기(12)로 연소시키는 연소로(10)와;The present invention, the combustion furnace 10 for burning the fuel 1 to the preheating air 12;

상기 절탄기(20)의 배출구 온도가 정화촉매층(30)에서 이루어 지는 촉매반응에 최적활성여건을 주는 최적반응온도로 유지토록 절탄기(20)의 열교환량을 조절하고, 반응후의 열을 회수하는 공기예열기(40)에서 예열한 연소로 주입공기중 소정의 양을 정화촉매층(30)의 이전에 주입토록 파이롯트관(60)을 통하여 리턴시켜 유해 배기가스의 배출을 저감토록 하는 것에 의해 달성된다.Adjusting the heat exchange amount of the breaker 20 to recover the heat after the reaction so that the outlet temperature of the coal mill 20 is maintained at the optimum reaction temperature that gives the optimum active conditions for the catalytic reaction made in the purification catalyst layer 30 By preheating the combustion in the air preheater 40, a predetermined amount of the injected air is returned through the pilot pipe 60 to be injected prior to the purification catalyst layer 30 to reduce the emission of harmful exhaust gas.

따라서, 고온 배기가스가 절탄기를 우회시키는 대신, 촉매의 활성이 잘 유지되는 온도로 절탄기의 출구 온도를 맞춰 배출하게 하여, 우회에 필요한 설비의 추가 설치를 하지 않아도 보일러 연소로에서 배출되는 NOx와 CO를 저감 시킬 수 있다.Therefore, instead of bypassing the coal mill, the hot exhaust gas is discharged at the temperature of the coal mill at a temperature where the activity of the catalyst is maintained well, so that NOx discharged from the boiler combustor does not need to be additionally installed. CO can be reduced.

또한, 촉매의 산소농도를 유지시키기 위해 연소로(10)에 과잉공기를 공급하는 대신, 연소용 공기를 과잉으로 공기예열기(40)에 공급하여 예열시킨후, 그 예열공기의 일부를 소정량 정화촉매층(30) 이전에 공급하여 촉매의 산소농도를 ??추게 하므로써, 잉여에너지 소모를 최소화시켜 산소를 공급할 수 있다.Also, instead of supplying excess air to the combustion furnace 10 to maintain the oxygen concentration of the catalyst, the combustion air is supplied to the air preheater 40 excessively and preheated, and then a part of the preheated air is purified. By supplying before the catalyst layer 30 to reduce the oxygen concentration of the catalyst, it is possible to supply oxygen by minimizing surplus energy consumption.

그러므로, 촉매의 활성에 유리한 온도와 산소농도를 맞춰줄 수 있어 유해가스의 정화시스템을 저렴하고 적절하게 제공할 수 있는 것이다.Therefore, it is possible to match the temperature and oxygen concentration advantageous to the activity of the catalyst can be provided inexpensively and appropriately the purification system of harmful gases.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 고안의 개략적 장치도를 도시하고 있다.1 shows a schematic device diagram of the present invention.

이 도면에서와 같이, 산업용 혹은 발전용 보일러에서 난방용 스팀이나 전력을 생산하기 위해 연료(1)를 연소로(10)에서 예열공기(12)로 연소시키게 되는데, 고온의 연소과정에서는 반드시 NOx나 CO 같은 유해 오염물이 배출된다.As shown in the figure, the fuel 1 is combusted from the combustion furnace 10 to the preheated air 12 in order to produce heating steam or electric power in an industrial or power generation boiler. The same harmful pollutants are emitted.

이 유해물질를 함유한 배기가스의 온도는 약 600℃ 정도가 되며, 절탄기(20)를 사용하여 열의 일부를 스팀의 발생으로 회수한다.The temperature of the exhaust gas containing this harmful substance is about 600 degreeC, and a part of heat is collect | recovered by generation | occurrence | production of steam using the coal mill 20.

이 스팀은 보통 지역난방이나 타 용도로 사용된다.This steam is usually used for district heating or other purposes.

본 고안에서는 절탄기(20)의 스팀 발생 량을 감소시켜 절탄기(20)의 배출구 온도를 높이게 된다.In the present invention, by reducing the amount of steam generated in the breaker 20 to increase the outlet temperature of the breaker 20.

이 경우 절탄기(20)를 우회로(21)를 이용하지 않아도 되며, 우회하는데 필요한 설비의 설치가 필요 없어 우회로(21) 설비에 필요한 공간 절약과 함께 우회설비비용을 절감할 수 있다.In this case, the decay machine 20 does not need to use the detour 21 and does not need to install equipment necessary for bypass, thereby reducing the space required for the detour 21 equipment and reducing the cost of the detour equipment.

그러므로써 절탄기(20)의 배출구 온도를 촉매가 활성화되는데 필요한 최적 활성온도 즉, 약 350∼450℃를 얻을 수 있는 것이다.Thus, the outlet temperature of the coke 20 can be obtained at an optimum activation temperature necessary for the catalyst to be activated, that is, about 350 to 450 ° C.

상기 절탄기(20)의 후단에는 미세 먼지(∼5㎛)를 여과시킬 수 있는 여과필터(31)를 장착하여 먼지를 제거시킴으로써 촉매의 활성점이 막히는 것을 최소화하는 것이 좋다.The rear end of the coal mill 20 may be equipped with a filtration filter 31 capable of filtering fine dust (˜5 μm) to remove dust, thereby minimizing clogging of the active point of the catalyst.

이 여과필터(31)는 연소로와 연료의 종류에 따라 교체하게 된다.The filtration filter 31 is replaced according to the combustion furnace and the type of fuel.

이는 NOx저감이나 CO저감시 배가스중의 O₂(산소)함량이 2% 이하일 경우에는 저감효율이 급감하며, 이때 산소부족으로 NOx 나 CO가 반응하는데 영향을 미치기 때문이다.This is because the reduction efficiency decreases rapidly when the O ₂ (oxygen) content in the NOx reduction or CO reduction monitoring flue gas is less than or equal to 2%.

따라서 배기가스중의 산소함량이 시험성적에 의하면 적어도 3% 이상은 되어야 하며, 산소함량이 4%일 경우가 비교적 양호한 반응조건을 주는 것을 알 수 있었다.Therefore, according to the test results, the oxygen content in the exhaust gas should be at least 3% or more, and the oxygen content of 4% gave relatively good reaction conditions.

배가스중 4%의 산소함량은 도 1과 같이 연소로(10)에 필요한 총 공기량중 10%를 절탄기(20)의 배출구 이후에 파이롯트관(60)을 통해 리턴시켜 주입함으로써 가능하게 된다.Oxygen content of 4% of the exhaust gas is possible by returning 10% of the total amount of air required for the combustion furnace 10 through the pilot pipe 60 after the outlet of the crusher 20 as shown in FIG.

상기 정화촉매층(30)은 일반적으로 NOx와 CO 저감할 경우 환원촉매가 먼저 오고 산화촉매가 나중에 오도록 배열하게 된다.In general, the purification catalyst layer 30 is arranged so that the reduction catalyst comes first and the oxidation catalyst comes later when NOx and CO are reduced.

배가스중의 NOx가 탄화수소 환원제와 환원촉매상에서 반응하여 N2(질소)나 CO나 CO₂(탄산가스)나 물로 분해된다.NOx in the flue gas is reacted with a hydrocarbon reducing agent on a reducing catalyst and decomposed into N 2 (nitrogen), CO, CO ₂ (carbonic acid gas) or water.

배가스중의 CO함량은 환원촉매층을 지나면서 증가하게 된다.The CO content in the flue gas increases as it passes through the reduction catalyst bed.

이 CO가 산화촉매상을 통과하면서 CO₂로 변화되면서 반응열을 방출하게 된다.This CO is converted into CO ₂ as it passes through the oxidation catalyst phase, releasing heat of reaction.

반응열로 인해 정화촉매층(30) 후단의 온도가 상승하게 되며, CO의 양에 따라 그 상승하는 값이 달라지게 된다.The temperature of the rear end of the purification catalyst layer 30 is increased due to the reaction heat, and the rising value is changed according to the amount of CO.

배가스중에 예로서 500ppm의 CO가 함유되어 있을 경우 약 10℃ 정도의 온도 상승이 오는 것을 알 수 있었다.For example, when the exhaust gas contains 500 ppm of CO, it can be seen that a temperature rise of about 10 ° C comes.

이와같이 온도가 약간 상승된 배기가스는 공기예열기(40)를 통과시키면서 약 200℃이하로 냉각시키고, 새로 주입되는 공기의 온도를 최적의 반응온도, 즉 약 380℃ 부근으로 상승토록 열교환을 시킨다.The exhaust gas having a slightly increased temperature is cooled to about 200 ° C. or less while passing through the air preheater 40, and heat-exchanged to raise the temperature of the newly injected air to an optimum reaction temperature, that is, about 380 ° C.

이와같이 냉각되고 유해 가스가 저감된 배기가스는 굴뚝(50)을 통해 대기로 배출되는 것이다.The exhaust gas cooled in this way and the harmful gas is reduced is discharged to the atmosphere through the chimney (50).

본 고안에 따른 보일러 배기가스 정화장치는, 배기가스의 우회로 설치설비가 불필요하고, 촉매후단에서 예열한 과잉의 예열공기를 활용하므으로써, 전체 시스템으로 볼 때 에너지의 소모가 없이 반응온도와 산소를 촉매활성에 공급할 수 있는 등의 매우 유용한 고안인 것이다.The boiler exhaust gas purifying apparatus according to the present invention does not require installation of exhaust gas bypass, and utilizes excessive preheating air preheated at the rear of the catalyst, thereby reducing reaction temperature and oxygen without consuming energy in the whole system. It is a very useful design such as being able to supply catalytic activity.

Claims

A combustion furnace 10 for burning the fuel 1 with the preheating air 12;

An economizer 20 which recovers a part of the heat generated by combustion in the combustion furnace 10 by the generation of steam;

A purification catalyst layer 30 for purifying various harmful gases generated during combustion of the combustion furnace 10;

In the configuration consisting of an air preheater 40 to lower the discharge temperature of the exhaust gas to be discharged to the chimney (50);

Adjusting the heat exchange amount of the breaker 20 to recover the heat after the reaction so that the outlet temperature of the coal mill 20 is maintained at the optimum reaction temperature that gives the optimum active conditions for the catalytic reaction made in the purification catalyst layer 30 Boiler, characterized in that to reduce the emission of harmful exhaust gas by returning a predetermined amount of the injected air by the preheated combustion in the air preheater 40 through the pilot pipe 60 for injection before the purification catalyst layer 30 Exhaust gas purification system.

The method according to claim 1, Boiler exhaust gas purification apparatus, characterized in that the optimum reaction temperature to give the optimum active conditions for the catalytic reaction made in the purification catalyst layer (30) is 350 ~ 450 ℃.

The boiler exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein a return amount returned to the pilot pipe (60) before injection of the purification catalyst layer (30) in the injection air by the preheating combustion in the air preheater (40) is 10%. .