KR20090108843A - 클링커 방지제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클링커 방지제에 관한 것으로, 특히 a) 산화알루미늄 1 내지 10 중량%; b) 하이드로탈사이트 1 내지 10 중량%; c) 유기산 1 내지 10 중량%; 및 d) 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 클링커 방지제에 관한 것이다.

본 발명의 클링커 방지제는 저융점 화합물의 생성을 방지하며, 클링커 생성의 억제 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 동시에 연료의 완전연소를 도우며, 보일러의 수명 연장과 연료의 절약, 유지보수 비용 절감의 효과가 크고 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물 및 같은 비산재의 함량을 대폭 감소시켜 환경친화적이다.

클링커, 석탄, 슬러지, 슬래그, 연소촉진제

Description

클링커 방지제{A CLINKER INHIBITOR}

본 발명은 클링커 방지제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저융점 화합물의 생성을 방지하며, 클링커 생성의 억제 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 동시에 연료의 완전연소를 도우며, 보일러의 수명 연장과 연료의 절약, 유지보수 비용 절감의 효과가 크고 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물 및 같은 비산재의 함량을 대폭 감소시켜 환경친화적인 클링커 방지제에 관한 것이다.

최근, 석탄을 연료로 하는 보일러, 각종 가열로의 사용이 증가되고 있다. 석탄은 중유와 비교할 때, 소량의 휘발성 물질과 많은 양의 고정탄소와 실리카, 알루미나, 티타니아 등의 회분을 함유하고 있어, 연소성이 낮고 연소시 많은 양의 연료의 재가 발생된다. 또한 석탄과 같은 회분 함량이 많은 재료를 연소할 경우, 보일러나 각종 가열로의 벽이나 바닥에는 상당량의 연료의 재인 회분이 침적되기 쉬어 운전상의 많은 문제점에 노출되어 있고, 완전연소가 어려워 연소 중에 인체에 해로운 유독가스가 배출되고 대기 오염원인 미세먼지 등이 배출되는 각종 부작용이 증대되고 있는 실정이다.

종래 이러한 단점을 개선하기 위해 다양한 수단들이 연구되어 왔으며, 일예로 광물유의 경우에는 유기금속이나 계면활성제, 각종 유기용매의 혼합물을 연료에 혼합, 첨가하여 단순히 연소 효율 만을 증대시키는 기술이 개발되어 왔다. 그러나 이러한 연료 첨가제로는 연소시, 연료의 재인 클링커(clinker)가 보일러나 연소로 내에서 엉켜서 굳게 되는 슬래깅(slgging)현상을 억제하지 못해 스케일이 장기간 퇴적되어 또 다른 공해상의 문제를 유발하고 있다.

또한 다량의 회분을 형성하는 석탄의 경우에는 광물유에 비해 다량의 클링커(clinker)가 발생되어, 이를 억제하기 위해 대한민국특허등록 제485193호 및 특허등록 제544568호에서는 다량의 염화나트륨, 붕사, 수산화나트륨,탄산나트륨, 산화철, 아연, 이산화망간 등을 혼합한 연료 첨가제 조성물을 제시한 바 있다. 그러나, 상기 특허 제485193호는 연소 촉진제로 과산화수소와 붕사를 사용하여 상기 과산화수소의 자연분해 현상에 의하여, 연소촉진제의 효능이 저하 되었으며, 또한, 상기 연소촉진제에 안정화제인 트리에탄올아민과 금속산화물인 산화아연, 이산화망간을 사용함으로 인하여, 매연 및 슬래그 발생은 어느 정도 억제 할 수는 있으나, 그 조성상의 문제점으로 연료가 연소 후, 클링커가 딱딱한 상태로 엉키어, 벽면에 달라붙게 되어 이를 제거키가 곤란 한 등의 문제점이 있었으며 상기 대한민국특허등록 제544568호는 아민계열안정제, 과산화수소, 수산화나트륨, 붕사로 구성되는 슈트, 클링커, 슬래그 등의 물질을 제거하는 연료첨가제가 있지만, 이 또한 불안정한 과산화수소를 강염기 하에서 혼합함으로써 장기간의 보존시 제품 성상에 변화가 생길 수 있고, 연소로 내벽에 발생하는 슬래깅이나 클링커의 발생을 감소시키는 것 에는 여전히 한계가 있었으며, 특히, 그 조성상의 문제점으로 연료가 연소 후, 클링커가 딱딱한 상태로 엉키어, 벽면에 달라붙어 이를 제거하기가 곤란한 등의 문제점이 여전히 존재하고 있으며, 이에 대한 요구가 절실히 요청되고 있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 저융점 화합물의 생성을 방지하며, 클링커 생성의 억제 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 동시에 연료의 완전연소를 도우며, 보일러의 수명 연장과 석탄의 절약, 유지보수 비용 절감의 효과가 크고 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물 및 같은 비산재의 함량을 대폭 감소시켜 환경친화적인 효과를 갖는 클링커 방지제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

a) 산화알루미늄 1 내지 10 중량%;

b) 하이드로탈사이트 1 내지 10 중량%;

c) 유기산 1 내지 10 중량%; 및

d) 잔량의 물

을 포함하는 것을 특징으로 하는 클링커 방지제를 제공한다.

본 발명의 클링커 방지제는 저융점 화합물의 생성을 방지하며, 클링커 생성의 억제 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 동시에 연료의 완전연소를 도우며, 보일러의 수명 연장과 석탄의 절약, 유지보수 비용 절감의 효과가 크고 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물 및 같은 비산재의 함량을 대폭 감소시켜 환경친화적인 효과가 매우 뛰어나다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 클링커 방지제는 a) 산화알루미늄 1 내지 10 중량%; b) 하이드로탈사이트 1 내지 10 중량%; c) 유기산 1 내지 10 중량%; 및 d) 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 상기 a)의 산화알루미늄(Al₂O₃)은 석탄의 연소시 생성되는 클링커를 벌크(bulk)와 시키고, 석탄의 IDT(initial deformation temperature)를 높여 저융점화를 방지하는 작용을 한다. 바람직하게는 본 발명에서 상기 산화알루미늄의 평균입경은 0.01-1.0 ㎛인 것이 클링커 방지에 더욱 효과적이다.

본 발명의 클링커 방지제에서 상기 산화알루미늄은 1 내지 10 중량%로 포함 되는 것이 좋으며, 바람직하기로는 2 내지 7 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위를 벗어나는 경우에는 생성되는 클링커의 양이 많아지거나 클링커가 딱딱해지는 문제점이 생길 수 있다.

또한 본 발명의 클링커 방지제는 b) 하이드로탈사이트(Hydrotalcite)를 포함하는 바, 상기 하이드로탈사이트는 다공화 및 이온교환(ion Exchange)을 통해 석탄에 함유된 Na, K, Fe, SiO₂ 또는 S와 반응하여 저융점 화합물의 생성을 방지하고 또한 고온에서는 고융점 화합물로 변화되어 석탄의 IDT를 높여 석탄의 저융점화 방지하는 작용을 한다.

본 발명의 클링커 방지제에서 상기 하이드로탈사이트는 1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 좋으며, 바람직하기로는 2 내지 6 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위를 벗어나는 경우에는 저융점 화합물의 생성이 많아지거나 클링커의 양이 많아지는 문제점이 생길 수 있다.

또한 본 발명의 클링커 방지제는 c) 유기산을 포함하는 바, 상기 유기산은 본 발명의 클링커 방지제의 pH 조절기능 및 분산안정화 작용을 하며, 고온에서 스스로 자발 착화됨에 따라 막대한 발열 반응을 하여 고융점 산화물로 변화되어 석탄의 IDT를 높여 줄 뿐만 아니라, 하이드로탈사이트의 층간 구조물을 깨트려 클링커를 자주 탈락시키는 작용을 한다. 상기 유기산은 구체적인 일예로 시트르산, 이소 시트르산, 옥살산, 푸마르산, 숙신산, 아세트산, 부티르산, 팔미트산 및 타르타르산으로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 유기산을 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 시트르산, 이소시트르산, 숙신산, 또는 푸마르산을 사용하는 것이다.

본 발명의 클링커 방지제에서 상기 유기산은 1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 좋으며, 바람직하기로는 2 내지 6 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위를 벗어나는 경우에는 저융점 화합물의 생성이 많아지거나 클링커의 양이 많아지는 문제점이 생길 수 있다.

또한 본 발명은 상기 성분 외에 d) 잔량의 물을 포함한다. 상기 물은 통상적으로 클링커 방지제에 사용되는 물이 사용될 수 있다.

또한 본 발명의 클링커 방지제는 상기 성분 외에 클링커 방지제에 상용적으로 포함될 수 있는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 종류와 함량은 당업자가 적절히 선택하여 적용할 수 있음은 물론이며, 구체적인 예로 본 발명의 클링커 방지제는 계면활성제 또는 안정화제를 더욱 포함할 수 있다.

본 발명의 클링커 방지제는 적절한 양의 상기 a) 산화알루미늄, b) 하이드로탈사이트 및 c) 유기산, 필요에 따라 계면활성제 또는 안정화제를 포함한 성분을 물에 혼합하여 물에 용해 또는 분산된 상태에서 석탄 등 고체연료의 경우에는 고체연료가 연소로로 이송되는 컨베이어벨트 상에서 스프레이 등의 통상적인 수단을 사 용하여 적절한 압력으로 분사하여 투입하거나 액체연료를 연소시킬 경우는 연소로 내부에 스프레이 등의 수단으로 고압 분사하여 투입하거나, 관을 통하여 투입후 교반하는 방법 등을 적용할 수 있다.

바람직하기로는 본 발명의 클링커 방지제는 석탄 등 고체연료 1톤당 0.01 내지 10 kg의 상기 조성물을 분사하거나, 액체연료의 경우에는 1톤당 0.1 내지 20 kg을 투입하는 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 저융점 화합물의 생성을 방지하며, 클링커 생성의 억제 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 동시에 보일러의 수명 연장과 연료의 절약, 유지보수 비용 절감의 효과가 크고 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물 및 같은 비산재의 함량을 대폭 감소시켜 환경친화적이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

산화알루미늄 4 중량%, 하이드로탈시트 3 중량%, 시트르산(citric acid) 3 중량% 및 잔량의 물을 혼합하여 클링커 방지제를 제조하였다.

실시예 2

산화알루미늄 3 중량%, 하이드로탈시트 2 중량%, 시트르산(citric acid) 2 중량% 및 잔량의 물을 혼합하여 클링커 방지제를 제조하였다.

실시예 3

산화알루미늄 6 중량%, 하이드로탈시트 4 중량%, 시트르산(citric acid) 4 중량% 및 잔량의 물을 혼합하여 클링커 방지제를 제조하였다.

실시예 4

상기 실시예 1의 클링커 방지제에 계면활성제로 3 중량%를 더욱 포함시켜 클링커 방지제를 제조하였다.

실시예 5

상기 실시예 1의 클링커 방지제에 안정화제 디아릴아미노실란 2 중량%를 더욱 포함시켜 클링커 방지제를 제조하였다.

실시예 6

상기 실시예 4의 클링커 방지제에 안정화제 디아릴아미노실란 2 중량%를 더욱 포함시켜 클링커 방지제를 제조하였다.

상기에서 제조한 실시예 1 내지 6의 클링커 방지제를 석탄 1톤에 대하여 l Kg을 연소로로 이송되는 컨베이어벨트 상에서 스프레이로 분사하여 연료에 투입하여 연소를 시킨 결과 Fe, S, K, Na, SiO₂, Fe₂O₃ 등의 저융점 화합물과 클링커의 생성이 현저히 감소되었으며, 동시에 연료의 연소효율이 매우 크게 증가하였고, 보일러의 수명 연장과 유지보수 비용이 절감되었고, 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물 및 비산재의 배출량이 대폭 감소되어 본 발명의 클링커 방지제가 매우 환경친화적임을 확인할 수 있었다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 상세한 설명, 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

Claims (6)

1. a) 산화알루미늄 1 내지 10 중량%;

   b) 하이드로탈시트 1 내지 10 중량%;

   c) 유기산 1 내지 10 중량%; 및

   d) 잔량의 물

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 클링커 방지제.
2. 제1항에 있어서,

   상기 산화알루미늄의 평균입경은 0.01-1.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 클링커 방지제.
3. 제1항에 있어서,

   상기 유기산은 시트르산, 이소시트르산, 옥살산, 푸마르산, 숙신산, 아세트산, 부티르산, 팔미트산 및 타르타르산으로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 클링커 방지제.
4. 제1항에 있어서,

   계면활성제 또는 안정화제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 클링커 방지제.
5. 제1항에 있어서,

   상기 클링커 방지제는 고체연료 1톤당 0.01 내지 10 kg의 양으로 투입되는 특징으로 하는 클링커 방지제.
6. 제1항에 있어서,

   상기 클링커 방지제는 액체연료 1톤당 0.1 내지 20 kg의 양으로 투입되는 특징으로 하는 클링커 방지제.