KR20040008342A

KR20040008342A - 산업용 보일러의 화학세정시 발생하는 폐액 재활용 방법

Info

Publication number: KR20040008342A
Application number: KR1020020041962A
Authority: KR
Inventors: 임한귀; 이승민; 최미화
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-01-31
Also published as: CN1483506A; CN1241673C

Abstract

본 발명은 산업용 보일러의 화학세정과정에서 배출되는 세정폐액의 재활용방법에 관한 것으로, 산업용보일러에서 페릭 EDTA형태로 배출되는 세정폐액에 중량비로 15∼25Wt％의 탄산칼슘과 20∼30Wt％의 암모늄염과 10∼15Wt％의 철분을 첨가하고 50∼70℃의 온도로 30∼60분간 가열하여 탄산칼슘수용액으로 제조한 다음 배가스가 통과되게하여 유해물질을 제거하므로, 세정폐액의 재활용이 가능해져 폐액의 재처리에 따른 작업비용 및 작업공수가 절감될 뿐만 아니라 배가스에 함유되는 유해물질의 제거에 따른 각종 부대비용이 절감되게 한 것이다.

Description

산업용 보일러의 화학세정시 발생하는 폐액 재활용 방법 {Method for recycling the waste water producing by chemical cleaning in industrial boiler}

본 발명은 산업용 보일러의 화학세정의 과정에서 배출되는 세정폐액에 관한것으로, 특히 세정폐액에 첨가물을 혼합하여 배기스를 제거시킬 수 있도록 된 산업용 보일러의 화학세정시 발생하는 폐액 재활용 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 산업용 보일러는, 석탄이나 석유나 가스 등과 같은 화석연료의 연소열에 의해 작동하는 것으로서, 이 산업용보일러의 튜브내면에 화석연료의 연소과정에서 발생하는 금속산화물(이하, 스케일이라 함)이 눌러 붙어 오염되므로 화학세정액으로 신속하게 제거해야 한다.

이때, 화학세정액은, 암모늄 EDTA(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid, 이하, 암모늄염이라 함)이며, 이 암모늄염이 튜브내벽의 스케일과 반응하여 페로우스 EDTA(ferrous EDTA, (Fe(Ⅱ)EDTA, 이하, 제2가철이라 함)를 생성한 다음, 이 제2가철이 산소나 산화제 등과 반응하여 페릭 EDTA(ferric EDTA, (Fe(Ⅲ)EDTA, 이하 세정폐액이라 함)의 형태로 배출된다.

한편, 산업용보일러의 연소과정에서 배가스가 발생되고, 특히 배가스의 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이 그대로 대기중으로 배출되는 경우 공해를 발생시키므로, 그 배출관로에 배연탈질장치나 배연탈황장치를 설치하거나 또는 화학처리제를 투여하여 유해물질을 제거하게 된다.

그러나, 배가스중에 함유된 유해물질을 제거시 사용하는 탈황/탈질장치의 유지보수에 따른 부대비용이 과다하게 소요될 뿐만 아니라 탈황/탈질장치를 동시에 사용하는 경우 탈질효율이 저하됨은 물론 화학적처리제의 가격이 매우 비싸므로 제처리비용이 증대되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 산업용보일러의 화학세정시 발생하는 세정폐액에 첨가물을 혼합하여 배가스의 유해물질을 제거시킬 수 있도록 된 산업용 보일러의 화학세정시 발생하는 폐액 재활용 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 산업용보일러의 튜브세정액으로 튜브내로 주입되어진 암모늄염이, 튜브내의 스케일과 반응하여 제2가철로 생성된 후, 산소와 반응하면서 페릭 EDTA형태로 배출되는 세정폐액에, 배가스가 통과되게하여 질소산화물과 황산화물을 제거하는 것을 특징으로 한다.

또한, 산업용보일러에서 배출되는 세정폐액에, 중량비로 20∼30Wt％의 암모늄염과 10∼15Wt％의 철분을 첨가하고, 50∼70℃의 온도범위에서 30∼60분간 가열하여 제2가철으로 제조한 다음, 배가스가 통과되게하여 질소산화물과 황산화물을 제거하는 것을 특징으로 한다.

또한, 산업용보일러에서 배출되는 세정폐액에, 중량비로 15∼25Wt％의 탄산칼슘과 20∼30Wt％의 암모늄염과 10∼15Wt％의 철분을 첨가하고, 50∼70℃의 온도로 30∼60분간 가열하여 탄산칼슘수용액으로 제조한 다음, 배가스가 통과되게하여 질소산화물과 황산화물을 제거하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 세정폐액의 탈질효율을 도시한 제1실시예,

도 2는 본 발명에 따른 세정폐액의 탈질효율을 도시한 제2실시예,

도 3는 본 발명에 따른 세정폐액의 탈황과 탈질처리에 따른 농도의 변화를 도시한 제2실시예,

도 4는 본 발명에 따른 세정폐액의 탈황과 탈질처리에 따른 효율의 변화를 도시한 제2실시예,

도 5는 본 발명에 따른 세정폐액의 탈황과 탈질처리에 따른 농도 및 효율의 변화를 도시한 제3실시예이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 화학세정액으로 투여되는 암모늄염(암모늄 EDTA)은 튜브내벽을 경유하면서 스케일과 반응하여 중간물질인 제2가철(ferrous EDTA)로 변형된 다음, 튜브내벽을 따라 배출하는 과정에서 산소나 산화제 등과 반응하여 세정폐액(ferric EDTA)으로 배출됨을 첨언한다.

이때, 튜브의 내벽에 눌러 붙은 스케일은 표 1과 같은 성분을 포함하는 상태로서, 철산화물이 90％이상 함유된 상태이므로, 산업용보일러의 튜브세정시 발생하는 폐액은 90％이상이 세정폐액임을 알 수 있다.

따라서, 세정폐액은 철산화물이 주성분으로서, 그 PH가 5.0∼9.7 정도를 유지하면서, 철이온농도가 5.000∼15.000 PPM 정도를 유지하며, 기타 미량의 금속이온들이 포함되어 구성되어 있다.

[표 1]

성 분	함량(W/W％)
Fe₂O₃	50∼99％
Cu	40％이하
Al₂O₃, ZnO,NiO	10％이하
Cr₂O₃, MnO₃	미량
SiO₂, Mg, CaO,SO₃	5.0％이하
P₂O₅	10％이하

[실시예 1]

먼저, 산업용보일러의 튜브 내벽에 화학세정액으로 투입되는 암모늄염이, 튜브 내벽에 눌러붙어 있던 스케일들의 반응을 통해 제2가철로 생성된 후, 공기나 산화제 등과의 반응하면서 페릭 EDTA형태로 배출되는 세정폐액에, 배가스가 통과되게하여 배가스중의 질소산화물과 황산화물을 제거하였다.

이때, 도 1은 세정폐액의 탈질효율을 도시한 그래프도로서, 철이온농도가 4. 100PPM인 세정폐액에 질소산화물의 농도가 1750 PPM인 유해가스를 분당 2.500ml의 속도로 주입한 결과이다. 이때, 도 1에서와 같이 세정폐액에 의한 탈질효율이 초기에 거의 95％ 이상을 유지하다가 약 50분이 경과된 다음에도 65％ 정도를 유지하여 탈질효율이 매우 양호함을 알 수 있었다.

[실시예 2]

먼저, 산업용보일러에서 배출되는 세정폐액에, 중량비로 20∼30Wt％의 암모늄염과 10∼15Wt％의 철분을 첨가한 다음, 50∼70℃의 온도범위에서 30∼60분 동안 가열하여 제2가철로 환원한 후, 이러한 환원물질에 배가스가 통과되게하여 질소산화물과 황산화물을 제거하였다.

즉, 도 2는 세정폐액(암모늄염+철분)을 이용한 탈질효율을 도시한 그래프도로서, 철이온농도가 8.200 PPM인 세정폐액에 20∼30Wt％의 암모늄염과 10∼15Wt％의 철분을 첨가하고 50℃로 가열하여 (수식 1)의 화학식을 통해 제2가철로 환원하면서 철분을 용해한 다음, 철이온농도가 4.500 PPM인 용액으로 희석한 후, 배가스가 통과되게 하여 유해물질을 제거하였다.

[식 1]

- . 2Fe(Ⅲ)EDTA + Fe + EDTA →3Fe(Ⅱ)EDTA

이때, 도 2에서와 같이, 탈질효율이 초기에 거의 95％ 이상을 유지하다가 60분이 경과되는 순간까지 90％정도를 유지하였고, 이후 탈질효율이 저하되어 170분이 경과된 경우에는 60％ 정도로 유지됨을 알 수 있었다.

또한, 도 3은 세정폐액(암모늄염+철분)의 탈황과 탈질처리에 따른 농도의 변화와 효율변화를 도시한 그래프도로서, 철이온농도가 8.200PPM인 세정폐액에 20∼ 30Wt％의 암모늄염과 10∼15Wt％의 철분을 첨가하고 70℃의 온도로 가열하여 (수식 1)의 화학식을 통해 제2가철으로 환원하면서 철분을 용해한 다음, 철이온농도가 4.500 PPM인 용액으로 희석한 후, 배가스가 통과되게 하였다.

이때, 도 3에서와 같이, 질소산화물의 초기농도는 210PPM정도를 유지하였으며 황산화물의 초기농도는 1100PPM정도를 유지하였다.

또한, 세정폐액(암모늄염+철분)을 이용하여 유해물질을 제거한 결과, 도 4에서와 같이, 탈황/탈질효율이 최초에는 95％ 정도에서 60분이 경과되는 순간까지 거의 80％ 정도를 유지하다가, 이후 서서히 효율이 저하되어 170분이 경과된 다음에는 50％ 정도로 유지됨을 알 수 있었다.

[실시예 3]

먼저, 산업용보일러에서 배출되는 세정폐액에, 중량비로 15∼25Wt％의 탄산칼슘과 20∼30Wt％의 암모늄염과 10∼15Wt％의 철분을 첨가하고, 50∼70℃의 온도로 30∼60분간 가열하여 탄산칼슘수용액으로 제조한 다음, 배가스가 통과되게하여 질소산화물과 황산화물을 제거하였다.

즉, 도 5는 세정폐액(암모늄염+탄산칼슘+철분)의 탈황과 탈질처리에 따른 농도 및 효율의 변화를 도시한 그래프도로서, 철이온농도가 4.500 PPM인 세정폐액에 탈황제로서 15∼25Wt％의 탄산칼슘을 첨가한 다음 20∼30Wt％의 암모늄염과 10∼ 15Wt％의 철분을 첨가하였다.

그런 다음, 세정폐액의 혼합물을 50∼70℃의 온도에서 30∼60분 동안 가열하여 최종제품으로 제조한 다음, 배가스를 통과시킨 결과, 도 5에서와 같이, 탈황/탈질효율이 50분이 경과되는 순간까지 거의 80％ 정도로 유지되어 유해물질의 제거효율이 매우 양호함을 알 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 산업용보일러의 화학세정시 발생하는 폐액 재활용 방법에 의하면, 산업용보일러에서 폐액으로 배출되는 세정폐액에 암모늄염이나 철분이나 탈황제를 적정비로 첨가하여 배가스중의 유해물질을 제거하므로써, 세정폐액의 재활용이 가능해져 폐액의 재처리에 따른 작업비용 및 작업공수가 절감될 뿐만 아니라 배가스에 함유되는 유해물질의 제거에 따른 각종 부대비용이 절감되는 효과가 있는 것이다.

Claims

산업용보일러의 튜브세정액으로 주입되는 암모늄염이, 튜브내의 스케일과 반응하여 제2가철로 생성된 후, 산소와 반응하면서 페릭 EDTA형태로 배출되는 세정폐액에, 배가스가 통과되게하여 유해물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 산업용보일러의 화학세정시 발생하는 폐액 재활용 방법.
산업용보일러에서 배출되는 세정폐액에, 20∼30Wt％의 암모늄염과 10∼15Wt％의 철분을 첨가하고, 50∼70℃의 온도범위에서 30∼60분간 가열하여 제2가철으로 제조한 다음, 배가스가 통과되게하여 유해물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 산업용보일러의 화학세정시 발생하는 폐액 재활용 방법.
산업용보일러에서 배출되는 세정폐액에, 15∼25Wt％의 탄산칼슘과 20∼30Wt％의 암모늄염과 10∼15Wt％의 철분을 첨가하고, 50∼70℃의 온도로 30∼60분간 가열하여 탄산칼슘수용액으로 제조한 다음, 배가스가 통과되게하여 유해물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 산업용보일러의 화학세정시 발생하는 폐액 재활용 방법.