KR20150024897A - 탈황 장치 및 매진 제거 시스템 - Google Patents

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Abstract

탈황 장치는, 황산화물을 포함하는 배기 가스와 흡수액을 기액 접촉시켜 황산화물을 제거하는 탈황부 (3) 와, 탈황부 (3) 의 상방에 설치되고, 탈황부 (3) 에 의해 발생한 미스트를 제거하는 절판형 데미스터 (demister) (4) 와, 절판형 데미스터 (4) 의 상방에 설치되고, 탈황부 (3) 및 절판형 데미스터 (4) 와 동일 단면적을 갖고, 절판형 데미스터 (4) 에 의해 제거되지 않은 미스트를 제거하는 충전부 (5) 와, 충전부 (5) 로 물을 분사하는 수세부 (6) 를 구비한다. 이것에 의해, 배기 가스에 포함되는 미스트를 간단하면서 또한 확실하게 저감시킨다.

Description

탈황 장치 및 매진 제거 시스템{DESULFURIZATION DEVICE, AND SOOT REMOVAL SYSTEM}
본 발명은, 탈황 장치 및 매진 (煤塵) 제거 시스템에 관한 것이다.
발전소 등에 설치되는 보일러 등의 배기 가스 계통에는, 배기 가스로부터 황산화물을 제거하는 탈황 장치가 형성된다. 이로써, 대기에 배출되는 배기 가스에 포함되는 황산화물을 저감할 수 있다.
특허문헌 1 에는, 습식 전기 집진 장치를 사용하지 않고, 배출 연기에 포함되는 SO3 분을 저감시키는 SO3 분 제거 장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2003-1054호
습식 탈황 장치에서는, 본체 내부의 탈황부에 의해 미스트가 발생하고 있다. 본체의 상부에는 미스트 일리미네이터가 설치되어 있는데, 발생한 미스트의 일부가 습식 탈황 장치의 외부로 배출된다. 그 때문에, 매진 농도를 계측하기 위한 필터에 미스트가 포집된다. 매진 측정 장치는, 가열한 필터로부터의 입자를 모아서 매진 농도를 측정할 때, 미스트 중에 용해된 염분 (CaCl2, MgCl2 등) 이 가열에 의해 필터 상으로 석출되어, 이것이 매진으로서 카운트되어 버린다.
이러한 미스트를 원인으로 하는 매진은, 보일러 등으로부터 배출된 본래의 배기 가스에 포함되는 매진이 아니기 때문에, 습식 탈황 장치의 출구측에서 배출되지 않고, 매진 측정 장치에 의해 카운트되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 저압손 절판형 (折板型) 데미스터를 구비하는 미스트 일리미네이터에서는, 미소 입경 (예를 들어 40 ㎛ 이하) 의 미스트를 제거하는 것이 불가능하였다. 또한, 고압손 데미스터를 사용하면, 미소 미스트가 제거 가능해지지만, 탈황 장치 내의 가스 속도를 고압손 데미스터를 적용할 수 있는 속도까지 저감하기 위해서 덕트의 확대가 필요하게 되어, 설비 비용이 커진다.
또한, 습식 탈황 장치의 후류 (後流) 에 습식 전기 집진기를 설치하여 미스트를 제거하는 것도 고려할 수 있지만, 습식 전기 집진기를 위한 넓은 부지나, 도입 비용이 필요하게 된다. 또한, 습식 전기 집진기는 장치 내부의 부식 방지를 위해, 강알칼리성인 수산화나트륨 (NaOH) 을 사용할 필요가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 배기 가스에 포함되는 미스트를 간단하면서 또한 확실하게 저감하는 것이 가능한 탈황 장치 및 매진 제거 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 양태에 관련된 탈황 장치는, 황산화물을 포함하는 배기 가스와 흡수액을 기액 접촉시켜 황산화물을 제거하는 탈황부와, 상기 탈황부의 상방에 설치되고, 상기 탈황부에 의해 발생한 미스트를 제거하는 제 1 미스트 제거부와, 상기 제 1 미스트 제거부의 상방에 설치되고, 상기 탈황부 및 상기 제 1 미스트 제거부와 동일 단면적을 갖고, 상기 제 1 미스트 제거부에 의해 제거되지 않은 미스트를 제거하는 제 2 미스트 제거부와, 상기 제 2 미스트 제거부로 물을 분사하는 수세부를 구비한다.
이 구성에 의하면, 제 1 미스트 제거부의 상방에 설치되는 제 2 미스트 제거부 또는 수세부가 제 1 미스트 제거부에 의해 제거되지 않은 미스트를 제거하는 점에서, 탈황 장치 출구측에 있어서 매진으로서 계측되는 미스트가 저감된다. 그 결과, 탈황 장치의 후류에서 매진 농도를 저하시키기 위한 습식 전기 집진기를 생략할 수 있다. 또한, 제 2 미스트 제거부는 탈황부 및 제 1 미스트 제거부와 동일 단면적을 갖는 점에서, 탈황 장치에 있어서의 덕트의 확대가 불필요하게 되어, 설비 비용의 대폭적인 상승을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 수세부는, 상기 제 2 미스트 제거부에 대하여 연속적 또는 간헐적으로 물을 분사해도 된다.
이 구성에 의하면, 수세부가, 연속적 또는 간헐적으로 제 2 미스트 제거부에 부착되는 염을 씻어 내어, 제 2 미스트 제거부에 염이 축적되는 것을 방지한다. 수세부를 연속 운전함으로써 확실하게 제 1 미스트 제거부에 의해 제거되지 않은 미스트를 제거할 수 있다. 수세부에 의한 물의 분사가 없는 상태로, 제 2 미스트 제거부만으로 제 1 미스트 제거부에 의해 제거되지 않은 미스트를 제거할 수 있는 경우에는, 수세부를 간헐 운전해도 된다. 또, 탈황부에 공급되는 배기 가스 유량이나 배기 가스를 배출하는 보일러 부하 등에 따라서, 수세부의 연속 운전이나 간헐 운전을 전환하거나, 제 2 미스트 제거부에 대하여 분사하는 물의 양 (L/G 비)을 변화시키거나 해도 된다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 수세부로부터 분사된 물을 회수하고, 회수된 물을 상기 수세부로부터 분사시키는 순환 시스템을 가져도 된다.
이 구성에 의하면, 수세부로부터 분사되는 물이 재사용되기 때문에, 수세부에 의해 사용되어, 탈황 장치의 외부로 배출되는 물의 양이 저감된다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 수세부가 분사하는 물은 산화제가 첨가되어도 된다.
이 구성에 의하면, 배기 가스에 수은이 포함되는 경우, 수세부에 있어서 산화제에 의해 수은이 산화되어, 배기 가스 중으로부터 수은을 저감할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 관련된 매진 제거 시스템은, 배기 가스를 냉각하는 열 회수기와, 상기 열 회수기보다 후류측에 설치되고, 상기 열 회수기로부터 공급된 배기 가스에 포함되는 매진을 제거하는 건식 집진기와, 상기 건식 집진기로부터 공급된 배기 가스로부터 황산화물을 제거하는 상기 서술한 탈황 장치를 구비한다.
이 구성에 의하면, 열 회수기에 있어서의 배기 가스의 온도 저하에 의해 황산화물 중 SO3 이 응축되기 때문에, 열 회수기보다 후류측의 건식 집진기가 응축된 SO3 (황산 미스트) 을 매진과 함께 제거할 수 있다. 그 결과, 탈황 장치의 후류에서 황산 미스트를 제거하기 위한 습식 전기 집진기를 생략할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제 2 미스트 제거부 또는 수세부에 의해서 제 1 미스트 제거부에 의해서는 제거되지 않은 미스트가 제거되기 때문에, 배기 가스에 포함되는 미스트를 간단하면서 또한 확실하게 저감할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 습식 탈황 장치를 나타내는 개요도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 습식 탈황 장치를 나타내는 개요도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 매진 제거 시스템을 나타내는 개요도이다.
이하에, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 습식 탈황 장치 (1) 에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
습식 탈황 장치 (1) 는, 통형상의 본체부 (2) 를 갖고, 본체부 (2) 의 내부에 탈황부 (3) 와, 절판형 데미스터 (4) 와, 충전부 (5) 와, 수세부 (6) 를 구비한다. 습식 탈황 장치 (1) 는, 탈황부 (3) 가 흡수액을 상방으로 분사시킴으로써, 흡수액이 본체부 (2) 의 측면에 형성된 가스 도입부 (7) 로부터 도입된 배기 가스와 기액 접촉된다. 흡수액은 석회를 포함하는 액체로, 석회 석고법에 의해 배기 가스에 포함되는 황산화물이 제거된다. 탈황부 (3) 로부터 분사된 흡수액은 본체부 (2) 의 저부에 고이고, 펌프 (8) 에 의해서 재차 탈황부 (3) 로 공급된다.
절판형 데미스터 (4) 는, 본체부 (2) 내에서 발생한 미스트를 물리적 충돌에 의해 제거한다. 절판형 데미스터 (4) 는 저압손이지만, 미소 입경 (예를 들어 40 ㎛ 이하) 의 미스트를 제거할 수 없다. 그 때문에, 본 실시형태에 관련된 충전부 (5) 나 수세부 (6) 가 형성되지 않은 경우, 가스 배출부 (9) 로부터 배출되는 배기 가스에 미스트가 포함될 우려가 있다.
절판형 데미스터 (4) 나 가스 도입부 (7) 에는, 세정용 탱크 (10) 로부터 펌프 (11) 를 통해 공업용수가 적절히 공급되어 부착물이 제거된다.
충전부 (5) 는, 절판형 데미스터 (4) 에 의해 제거할 수 없는 미스트를 물리적 충돌에 의해서 제거한다. 단 충전부 (5) 는, 가스 속도가 고유속역에서도 사용 가능한 충전물이다. 충전부 (5) 는 탈황부 (3) 나 절판형 데미스터 (4) 와 동일 단면적을 갖는다. 충전부 (5) 는, 탈황부 (3) 나 절판형 데미스터 (4) 와 동일 단면적을 갖도록 해도 압손이 지나치게 높아지지 않는 충전물이다. 즉, 충전부 (5) 로서 고압손의 데미스터를 사용하면, 미소 미스트의 제거가 가능해진다. 그러나, 이 경우, 습식 탈황 장치 (1) 내의 가스 속도를 고압손의 데미스터를 적용할 수 있는 속도까지 저감하기 위해서 덕트의 확대가 필요해지는 경우가 있다. 본 실시형태에서는, 절판형 데미스터 (4) 에 의해 제거할 수 없는 미스트를 제거할 수 있는데, 덕트를 확대하지 않고서, 탈황부 (3) 나 절판형 데미스터 (4) 와 동일 단면적을 가지며, 또한 가스 속도가 고유속역에서도 사용 가능한 충전부 (5) 로 한다.
여기서, 충전물 (5) 로는, 폴링, 라쉬링, 인터록 새들 등의 불규칙 충전물, 패킹 등의 규칙 충전물을 예시할 수 있다.
수세부 (6) 는, 세정용 탱크 (10) 로부터 펌프 (11) 를 통해 공업용수가 공급된다. 절판형 데미스터 (4) 나 가스 도입부 (7) 와 공통의 급수 계통으로 함으로써, 비용의 증가가 억제되거나, 이미 설치된 습식 탈황 장치 (1) 의 증설이 용이해지기도 한다. 수세부 (6) 는, 분사하는 물에 의해서 충전부 (5) 에 부착된 부착물을 씻어 낸다. 충전부 (5) 나 수세부 (6) 는, 절판형 데미스터 (4) 에 의해 제거할 수 없는 미스트가 배기 가스에 포함되어 가스 배출부 (9) 로부터 배출되는 것을 방지한다.
습식 탈황 장치 (1) 로부터 외부로 배출되는 미스트가 줄어드는 점에서, 매진 농도를 계측하기 위한 필터에 포집되는 미스트도 저감된다. 그 결과, 매진 측정 장치에 있어서, 가열에 의해 필터 상으로 석출되는 매진을 카운트할 때, 미스트 중에 용해된 염분 (CaCl2, MgCl2 등) 이 석출되는 양도 저감되기 때문에, 미스트를 원인으로 하는 매진도 감소한다. 따라서, 매진 측정 장치는, 보일러 등으로부터 배출된 본래의 배기 가스에 포함되는 매진 농도를 계측할 수 있게 된다.
수세부 (6) 에 의한 세정은 간헐적으로 실시해도 되고, 연속적으로 실시해도 된다. 예를 들어, 충전부 (5) 의 압손만으로 미스트를 제거할 수 있는 경우에는, 간헐 운전으로 충전부 (5) 를 세정한다. 이것에 의해, 공업용수의 사용량, 습식 탈황 장치 (1) 로부터의 배수량, 펌프 (11) 의 동력을 저감할 수 있다. 세정을 간헐적으로 실시하는 방법으로는, 충전부 (5) 를 복수의 에어리어로 가상적으로 분할하여, 에어리어마다 물을 분사하는 방법이 있다.
연속 운전으로 충전부 (5) 를 세정하는 경우에는, 플러딩 (flooding) 이 발생하여 미스트가 재비산되지 않도록, L/G 비 (충전부 (5) 를 통과하는 가스 유량에 대한 액체량의 비율) 을 조정한다. L/G 비는, 예를 들어 1.0 ℓ/m3N ∼ 2.0 ℓ/m3N 정도로 한다. 이 때, 미스트 기인 (起因) 매진은, 0.1 ㎎/m3N-dry 정도까지 저감할 수 있다.
즉, 습식 탈황 장치 (1) 의 절판형 데미스터 (4) 출구의 미스트 농도는, 절판형 데미스터 (4) 가 미소 입경 미스트를 제거할 수 없기 때문에, 50 ㎎/m3N-dry 정도가 된다. 미스트에는 염분이 용해되어 있기 때문에, 매진을 계측할 때에 필터에 포집된 미스트에 의해 미스트 중에 용해된 염분이 가열한 필터 상으로 석출되고, 매진으로서 카운트된다. 따라서, 미스트의 Cl 농도에 따라, 미스트 기 인 매진 농도가 변화한다.
습식 탈황 장치 (1) 의 흡수탑 내 슬러리 중 Cl 농도는, 탈황 성능이나 금속 재료 선정의 관점에서 낮은 쪽이 바람직한데, 흡수탑 내 슬러리 중 Cl 농도를 가령 20,000 ppm 으로 한 경우, 절판형 데미스터 (4) 출구의 미스트 농도가 50 ㎎/m3N-dry 정도인 점에서, 약 2 ㎎/m3N-dry 가 미스트 기인 매진으로서 카운트될 우려가 있다.
상기 서술한 본 실시형태와 같이, 절판형 데미스터 (4) 의 상부에 충전물 (5) 을 설치함으로써, 절판형 데미스터 (4) 로부터 배출되는 미스트의 95 ％ 를 제거할 수 있을 때, 충전물 (5) 출구의 미스트 기인 매진 농도는 약 0.1 ㎎/m3N-dry 까지 저감할 수 있다.
또한, 탈황부 (3) 에 공급되는 배기 가스 유량이나 배기 가스를 배출하는 보일러 부하 등에 따라서, 수세부 (6) 의 연속 운전이나 간헐 운전을 전환하거나, 수세부 (6) 가 충전부 (5) 에 대하여 분사하는 물의 양 (L/G 비) 을 변화시키거나 해도 된다. 또, 수세부 (6) 가 분사하는 물의 양 (L/G 비) 을 변화시키기 위해, 세정용 탱크 (10) 로부터 물을 공급하는 펌프 (11) 를 복수 대로 해도 된다. 펌프 (11) 가 복수 대이면, 턴다운시의 물의 양의 제어도 용이하게 된다.
상기 서술한 실시형태에서는, 수세부 (6) 에 의해서 충전부 (5) 로 물을 공급하면, 사용된 물은 습식 탈황 장치 (1) 의 저부 (2a) 에 고이기 때문에, 적절히 외부로 배출할 필요가 있다. 그래서, 도 2 에 나타내는 변형예와 같이, 순환 계통을 형성해도 된다. 즉, 본체부 (2) 의 내부에 침니 트레이 (12) 를 설치하여, 충전부 (5) 를 통과한 물을 회수한다. 회수된 물은, 펌프 (13) 를 통해, 다시 수세부 (6) 로 공급되거나, 세정용 탱크 (10) 로 공급되기도 한다. 이로써, 충전부 (5) 로 공급하는 물의 사용량이나, 외부로 배출하는 배출수량을 저감할 수 있다.
또, 수세부 (6) 로 공급하는 순환수에는, 차아염소산 (NaClO) 등의 산화제를 첨가해도 된다. 이로써, 탈황부 (3) 를 통과하여 상방으로 흐르는 배기 가스에 수은이 포함되는 경우, 수은이 산화 반응하여 배기 가스로부터 수은이 제거된다. 이 경우, 수은 농도를 모니터링하여, 공급하는 순환수량을 조정할 수 있도록 해도 된다. 펌프 (13) 가 복수 대이면, 턴업시 등의 순환수량의 제어가 용이하게 된다.
다음으로, 도 3 을 참조하여, 상기 서술한 습식 탈황 장치 (1) 가 적용되는 매진 제거 시스템에 관해서 설명한다. 매진 제거 시스템은, 배기 가스를 냉각하는 열 회수기 (21) 와, 열 회수기 (21) 보다 후류측에 설치되고, 열 회수기 (21) 로부터 공급된 배기 가스에 포함되는 매진을 제거하는 건식 집진기 (22) 와, 건식 집진기 (22) 로부터 공급된 배기 가스로부터 황산화물을 제거하는 습식 탈황 장치 (1) 등을 구비한다. 매진 제거 시스템은 보일러 배기 계통에 형성되고, 보일러 배기 계통에는, 열 회수기 (21), 건식 집진기 (22), 습식 탈황 장치 (1) 외에 예를 들어 SCR (Selective Catalytic Reduction : 선택 접촉 환원 촉매) 탈초 장치, 공기 예열기 (A/H : Air Heater), 활성탄 주입 (ACI : Activated Carbon Injection) 부, 유인 팬 (IDF : Induced Draft Fan), 연돌 (煙突 : Wet Stack) 등이 설치된다.
본 실시형태에 의하면, 열 회수기 (21) 에 있어서의 배기 가스의 온도 저하에 의해 황산화물 중 SO3 이 응축되기 때문에, 열 회수기 (21) 보다 후류측의 건식 집진기 (22) 가, 응축된 SO3 (황산 미스트) 을 매진과 함께 제거할 수 있다. 그 결과, 습식 탈황 장치 (1) 의 후류에서 황산 미스트를 제거하기 위한 습식 전기 집진기를 생략할 수 있다. 또한, 건식 집진기 (22) 에 의해 황산 미스트를 제거할 수 있기 때문에, 습식 탈황 장치 (1) 의 수세부 (6) 가 충전부 (5) 로 분사하는 물의 양을 저감할 수 있다.
1 : 습식 탈황 장치
2 : 본체부
2a : 저부
3 : 탈황부
4 : 절판형 데미스터 (제 1 미스트 제거부)
5 : 충전부 (제 2 미스트 제거부)
6 : 수세부
7 : 가스 도입부
8 : 펌프
9 : 가스 배출부
10 : 세정용 탱크
11 : 펌프
12 : 침니 트레이
13 : 펌프

Claims (5)

  1. 황산화물을 포함하는 배기 가스와 흡수액을 기액 접촉시켜 황산화물을 제거하는 탈황부와,
    상기 탈황부의 상방에 설치되고, 상기 탈황부에 의해 발생한 미스트를 제거하는 제 1 미스트 제거부와,
    상기 제 1 미스트 제거부의 상방에 설치되고, 상기 탈황부 및 상기 제 1 미스트 제거부와 동일 단면적을 갖고, 상기 제 1 미스트 제거부에 의해 제거되지 않은 미스트를 제거하는 제 2 미스트 제거부와,
    상기 제 2 미스트 제거부로 물을 분사하는 수세부를 구비하는 탈황 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수세부는, 상기 제 2 미스트 제거부에 대하여 연속적 또는 간헐적으로 물을 분사하는 탈황 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수세부로부터 분사된 물을 회수하고, 회수된 물을 상기 수세부로부터 분사시키는 순환 시스템을 갖는 탈황 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수세부가 분사하는 물은, 산화제가 첨가되어 있는 탈황 장치.
  5. 배기 가스를 냉각하는 열 회수기와,
    상기 열 회수기보다 후류측에 설치되고, 상기 열 회수기로부터 공급된 배기 가스에 포함되는 매진을 제거하는 건식 집진기와,
    상기 건식 집진기로부터 공급된 배기 가스로부터 황산화물을 제거하는 제 1 항에 기재된 탈황 장치를 구비하는 매진 제거 시스템.
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