KR20120139944A - 배가스 폐열과 열교환된 암모니아 기화용 공기를 사용하는 탈질장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배가스 폐열과 열교환된 암모니아 기화용 공기를 사용하는 탈질장치에 관한 것으로, 그 목적은 연소보일러의 배가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 탈질장치에 사용되는 암모니아를 기화시, 보일러에서 나오는 배가스를 이용하여 1차 예열된 공기를 전기히터에서 승온후 기화기에 공급함으로써 암모니아의 기화시 필요한 에너지를 획기적으로 줄인 탈질 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 연소보일러에서 배출된 질소산화물을 포함하는 배가스와 기화기로부터 공급되는 암모니아 가스를 함께 공급받아 다단계로 설치된 촉매를 통해 탈질하는 선택적촉매환원탑을 포함하여 구성된 탈질장치에 있어서, 상기 연소보일러에서 배출된 고온의 배가스 공급 라인의 일지점에 설치되어 상온의 공기와 고온배가스를 열교환시키는 예열기와; 예열기로부터 180℃로 1차 승온된 공기를 공급받아 350℃로 승온시켜 기화기로 공급하는 전기히터;를 포함하여 구성된 배가스 폐열과 열교환된 암모니아 기화용 공기를 사용하는 탈질장치를 발명의 특징으로 한다.

Description

배가스 폐열과 열교환된 암모니아 기화용 공기를 사용하는 탈질장치{Apparatus removing nitrogen oxides using NH3 evaporation air heat exchanged with waste heat of exhaust gas}

본 발명은 배가스 폐열과 열교환된 암모니아 기화용 공기를 사용하는 탈질장치에 관한 것으로, 자세하게는 암모니아를 기화하기 위해 사용되는 공기를 350℃로 승온시 시작온도가 180℃정도의 공기를 이용토록 하여 히터의 부하를 줄임으로써 상온의 공기를 승온시 필요한 에너지를 획기적으로 절감한 탈질 장치에 관한 것이다.

일반적으로 석탄 또는 중유 등 화석연료를 연소하여 열원으로 사용하는 연소보일러에서 배출되는 330℃에서 360℃ 범위의 연소 배가스에는 환경오염을 유발하는 질소산화물(NOx)이 포함되어 있어 이를 제거하는 탈질장치가 구비된다.

이러한 탈질장치를 통과하면서 질소산화물이 제거되고 이후 열교환기를 통과하여 170℃에서 180℃ 범위로 저하되어 저온 전기집진장치로 유입되어 여기에서 먼지 등 입자상물질을 제거되고 탈황장치로 유입되며, 탈황장치에서 황산화물이 제거되면서 상온으로 저하된 연소 배가스는 최종 열교환기로 유입하여 80℃에서 90℃ 범위로 상승시킨 후 연돌을 통해 대기 중으로 배출하게 된다. (도 1 참조)

상기한 탈질장치는 도 3에 도시된 바와 같이 액체 암모니아(NH₃)를 기화시켜 고온 배가스와 함께 선택적 촉매환원탑(SCR(selective catalytic reduction) Reactor)에 공급하여 1차 및 2차 촉매를 거치면서 반응하여 고온 배가스 중에 포함된 질소산화물(NOx)을 제거하는 장치이다.

이를 위해 암모니아 저장탱크에 저장된 액체 암모니아는 기화기에서 고온공기와 접촉하여 기화되어 공급되는데, 암모니아를 기화시키기 위한 고온공기는 전기히터에 의해 상온(20℃ 내외)의 공기가 350℃로 승온되게 된다.

하지만 상기와 같은 종래의 탈질 장치는 2개 이상의 송풍기에 의해 공급된 상온의 공기를 350℃로 승온시 전기히터는 소비전력이 l80kw 정도인 것을 사용함으로써 과도한 전기가 필요하여 탈질 공정에 소요되는 에너지 소모가 크다는 단점이 있고, 또한 전기히터 상온의 공기를 공급시 복수개의 송풍기가 필요하다는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 연소보일러의 배가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 탈질장치에 사용되는 암모니아를 기화시, 보일러에서 나오는 배가스를 이용하여 1차 예열된 공기를 전기히터에서 승온후 기화기에 공급함으로써 암모니아의 기화시 필요한 에너지를 획기적으로 줄인 탈질 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 연소보일러에서 배출된 질소산화물을 포함하는 배가스와 기화기로부터 공급되는 암모니아 가스를 함께 공급받아 다단계로 설치된 촉매를 통해 탈질하는 선택적촉매환원탑을 포함하여 구성된 탈질장치에 있어서,

상기 연소보일러에서 배출된 고온의 배가스 공급 라인의 일지점에 설치되어 상온의 공기와 고온배가스를 열교환시키는 예열기와;

예열기로부터 180℃로 1차 승온된 공기를 공급받아 350℃로 승온시켜 기화기로 공급하는 전기히터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배가스 폐열과 열교환된 암모니아 기화용 공기를 사용하는 탈질장치를 제공함으로써 달성된다.

본 발명은 한 실시예로 상기 전기히터는 소비전력이 80Kw 용량인 것을 사용할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 연소보일러의 배가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 탈질장치에 사용되는 암모니아를 기화시, 보일러에서 나오는 배가스를 예열기로 통과시켜 상온의 공기가 고온의 배가스와 열교환하여 1차로 180℃로 승온됨으로써 1차 승온된 공기를 공급받은 전기히터는 기화기에서 필요한 350℃의 공기를 공급시 종래와 달리 적은 에너지만 필요함으로 인해 소비전력이 180Kw에서 80Kw 정도의 전기히터를 사용해도 충분함으로 인해 탈질 공정에 필요한 에너지를 획기적으로 줄였다는 장점과, 공기 공급을 위한 불필요한 송풍기를 제거함으로써 탈질공정에 사용되는 장치구성을 간소화했다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 탈질장치 구성도이고,
도 2는 일반적인 연소보일러의 배가스 처리 공정도이고,
도 3은 종래의 탈질장치 구성도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 탈질장치 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 연소보일러에서 배출된 질소산화물을 포함하는 배가스와 기화기로부터 공급되는 암모니아 가스를 함께 공급받아 다단계로 설치된 촉매를 통해 탈질하는 선택적촉매환원탑을 포함하여 구성된 탈질장치에 있어서, 상기 연소보일러(1)에서 배출된 고온의 배가스 공급 라인의 일지점에 설치되어 상온의 공기와 고온배가스를 열교환시키는 예열기(2)와; 예열기(2)로부터 180℃로 1차 승온된 공기를 공급받아 350℃로 승온시켜 기화기로 공급하는 전기히터(3);를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동을 이하 설명한다.

연소보일러(1)에서 배출된 고온의 배가스 공급 라인의 일지점에 예열기(2)가 설치된다. 이 예열기는 고온의 배가스와 이를 통과하는 상온의 공기가 열교환하는 장치로, 이를 통과한 상온의 공기는 330℃에서 360℃ 범위에 이르는 고온의 배가스와 열교환되어 20℃ 내외의 온도가 180℃로 승온되게 된다. 이때 배가스의 용량과 열교환되는 공기의 용량은 그 차이가 커서 예열기(2)를 지난 배가스의 온도 저하는 거의 없다.

예열기(2)를 지나면서 1차 승온된 공기는 전기히터(3)로 공급된다. 전기히터는 180℃로 승온되어 공급된 공기를 재차 350℃로 승온시킨 후 암모니아 기화기(4)로 공급하게 된다.

암모니아 기화기(4)는 전기히터를 거치면서 재차 승온된 고온 공기(350℃)와 암모니아(암모니아(NH₃) 저장탱크(5)에서 공급된 액체 암모니아를 접촉시켜 암모니아를 기화시키게 된다.

기화된 암모니아는 배가스 공급라인(6)의 일지점에서 연통되어 이송중인 질소산화물을 함유한 고온의 배가스와 합쳐진 후 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매환원탑(7, SCR(selective catalytic reduction) Reactor)에 공급되어 배가스중에 포함된 질소산화물(NOx)이 다단계의 촉매를 거치면서 환원되어 제거되게 된다. 이후 배가스는 다음 공정을 위해 배출된다.

상기 전기히터(3)는 소비전력이 80Kw 정도인 것을 사용해도 충분하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 연소보일러 (2) : 예열기
(3) : 전기히터 (4) : 기화기
(5) : 암모니아 저장탱크 (6) : 배가스 공급라인
(7) : 선택적 촉매환원탑

Claims (2)

1. 연소보일러에서 배출된 질소산화물을 포함하는 배가스와 기화기로부터 공급되는 암모니아 가스를 함께 공급받아 다단계로 설치된 촉매를 통해 탈질하는 선택적촉매환원탑을 포함하여 구성된 탈질장치에 있어서,
   상기 연소보일러에서 배출된 고온의 배가스 공급 라인의 일지점에 설치되어 상온의 공기와 고온배가스를 열교환시키는 예열기와;
   예열기로부터 180℃로 1차 승온된 공기를 공급받아 350℃로 승온시켜 기화기로 공급하는 전기히터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배가스 폐열과 열교환된 암모니아 기화용 공기를 사용하는 탈질장치
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전기히터는 소비전력이 80Kw 용량인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 배가스 폐열과 열교환된 암모니아 기화용 공기를 사용하는 탈질장치
   
   
   
   
   

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