KR20170104466A

KR20170104466A - 동반 유동 처리 플랜트의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법, 및 동반 유동 처리 플랜트

Info

Publication number: KR20170104466A
Application number: KR1020177018687A
Authority: KR
Inventors: 귀도 그룬트; 디르크 쉐퍼
Original assignee: 티센크루프 인더스트리얼 솔루션스 아게; 티센크룹 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-09-15
Also published as: WO2016113049A1; EP3244989B1; DK3244989T3; EP3244989A1; KR101977521B1; DE102015100494A1; CN107206313B; CN107206313A

Abstract

재료가 열적으로 처리되는 동반 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법으로서, 이러한 목적을 위해 사용되는 열에너지가 적어도 부분적으로 고온 가스 발생기 (3) 로부터 제공되고, 상기 고온 가스 발생기 (3) 로부터 나오는 고온 가스에, 상기 고온 가스의 온도가 700 ℃ 이하, 바람직하게는 850 ℃ 이하로 떨어지기 전에, 환원제가 혼입되는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.

Description

동반 유동 처리 플랜트의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법, 및 동반 유동 처리 플랜트{METHOD FOR REDUCING NITROGEN OXIDES IN THE EXHAUST GAS OF AN ENTRAINED-FLOW TREATMENT PLANT, AND ENTRAINED-FLOW TREATMENT PLANT}

본 발명은 사용되는 열에너지가 적어도 부분적으로 고온 가스 발생기로부터 제공되어 재료가 열적으로 처리되는 동반 유동 처리 플랜트 (entrained flow treatment plant) 으로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 방법을 수행하기 위한 동반 유동 처리 플랜트에 관한 것이다.

미립자 재료의 열적 처리, 예컨대 돌로마이트, 마그네사이트, 라임 또는 수산화 알루미늄의 하소, 소성 또는 소결을 위한 동반 유동 처리 플랜트는 예컨대 DE 33 29 233 A1 으로부터 알려져 있다. 이 문헌에 기재된 동반 유동 처리 플랜트는 예열 구역, 고온 구역 및 냉각 구역을 갖는 다단 사이클론 열교환기를 포함한다. 여기서, 가스, 즉 공기가 냉각 구역을 통해 유동하고, 다른 구역들에서는, 공기와 고온 가스의 혼합물이 저부로부터 상방으로 다양한 사이클론들 (중력 방향에 기초함) 을 통해 유동하는 한편, 열적으로 처리될 재료는 상부로부터 하방으로 사이클론들을 통해 역류 (countercurrent) 방향으로 유동한다. 여기서, 재료는 각 사이클론에서 가스 스트림으로부터 분리되고, 사이클론 바닥에 후속하여 공급되는 가스 스트림에 출구를 통해 도입된다. 냉각 구역의 하부 사이클론들에서, 압축기에 의해 공급된 가스 스트림은 재료를 냉각시키고, 동시에 가스는 예열된다. 이는 예열 구역으로부터 공급된 재료의 실제 열적 처리가 일어나는 고온 구역의 라이저 튜브를 통해 후속하여 유동한다. 여기서, 열적 처리에 필요한 열에너지를 제공하기 위해, 버너를 통해 고온 구역의 가스 스트림에 부가적으로 고온 가스가 도입된다. 고온 구역에서 나오는 가스는 후속하여 예열 구역에서의 재료의 예열에 사용된다.

또한 산업 플랜트의 배기 가스 규제가 점점 강화됨으로 인해, 오염 물질을 줄이려는 목적의 배기 가스 처리가 그러한 플랜트의 제조사 및 운영자에게 점점 주목받고 있다. 여기서, 초점은 배기 가스 중의 질소 산화물의 환원이다.

선택적 환원 촉매 (SCR) 에 의한 재료의 열적 처리를 위한 플랜트의 연도 가스로부터 질소 산화물의 제거가 알려져 있고; 여기서, 예컨대 배기 가스 스트림에 암모니아-함유 환원제가 도입되고, 이로써 질소 산화물의 환원이 달성된다. 환원에 필요한 온도는 환원제와 혼합된 배기 가스 스트림이 통과하여 또는 주위에 가능한 한 최대로 유동하는 촉매의 존재에 의해 감소되어야 하고, 따라서 후속하여 환경으로 배출되는 배기 가스로 매우 적은 열에너지가 손실된다. 그러한 프로세스 및 상응하는 플랜트는 예컨대 DE 197 20 205 A1 으로부터 알려져 있다.

질소 산화물의 제거를 위한 배기 가스의 선택적 비촉매 환원 (SNCR) 도 또한 알려져 있고; 여기서, 촉매의 온도 감소 작용은 생략된다. 이는 촉매의 절약으로 인한 비용 절감의 이점이 있다. 그러나, 만족스러운 효율로 질소 산화물의 환원을 달성할 수 있기 위해 선택적 비촉매 환원에 약 900 ℃ 의 배기 가스 온도가 필요하다는 단점이 있다. 배기 가스가 처리 후에 대기 중으로 직접 배출되면, 배기 가스가 여전히 가지는 높은 온도로 인해 이는 상당한 에너지 손실을 나타낼 것이다. 예컨대 다른 매질로의 열전달에 의한 이러한 열에너지의 추가 이용은 질소 산화물을 포함하는 배기 가스의 새로운 오염이 일어나지 않아야 하기 때문에 보통 실행하기가 매우 어렵다.

이러한 선행 기술로부터 기인하여, 본 발명의 목적은 재료의 열처리를 위한 동반 유동 처리 플랜트로부터 나오는 배기 가스로부터 질소 산화물을 제거하기 위한 유리한 가능성을 나타내는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1 에 따른 방법에 의해 달성된다. 이 방법을 수행하기에 적합한 동반 유동 처리 플랜트가 청구항 15 의 주제이다. 본 발명의 방법의 유리한 양태들은 다른 청구항들의 주제이며, 본 발명의 이하의 설명으로부터 유도될 수 있다.

본 발명은, 재료의 열적 처리에 요구되는 열에너지가 고온 가스 발생기에 의해 주로 제공되는 논의되는 타입의 동반 유동 처리 플랜트에서, 동반 유동 처리 플랜트에서 나오는 배기 가스 중의 질소 산화물이 실질적으로 또는 오로지 고온 가스 발생기에서 형성되므로, 배기 가스가 재료의 열적 처리에서 상당한 정도로 질소 산화물로 다시 오염됨이 없이 고온 가스 발생기 직후만큼 조기에 질소 산화물의 제거가 원리적으로 일어날 수 있다는 인식에 기초한다. 그러므로, 본 발명에 따르면, (하나 이상의 추가 가스 스트림과 선택적으로 혼합된) 고온 가스 발생기에서 나오는 고온 가스 스트림으로부터의 질소 산화물의 제거는 촉매의 사용없이 그리고 특히 고온 가스의 충분히 높은 온도 때문에 선택적 비촉매 환원의 형태로 수행될 수 있는 질소 산화물의 이러한 제거로 수행될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 사용되는 열에너지가 적어도 부분적으로 고온 가스 발생기로부터 제공되는 재료가 열적으로 처리되는 동반 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키기 위한 논의되는 타입의 방법에서, 특히 재료 (및/또는 다른 매체) 와의 혼합으로 인해 고온 가스의 온도가 700 ℃ 이하, 바람직하게는 850 ℃ 이하로 떨어지기 전에, 환원제가 고온 가스 발생기로부터 나오는 고온 가스에 혼합된다.

그러므로, 고온 가스에 의해 재료가 열적으로 처리될 수 있는 적어도 하나의 처리 챔버; 처리 챔버에 재료를 도입하기 위한 재료 공급 시설; 고온 가스를 발생시키기 위한 고온 가스 발생기 (고온 가스는 고온 가스 입구를 통해 처리 챔버 내로 유동할 수 있음); 및 배기 가스가 처리 챔버로부터 배출될 수 있게 하는 출구를 포함하는 논의되는 타입의 동반 유동 처리 플랜트는, 본 발명에 따르면, 고온 가스에 환원제를 도입하기 위한 환원제 도입 디바이스를 특징으로 하며, 환원제 도입 디바이스는 고온 가스가 고온 가스 입구를 통해 처리 챔버 내로 유동하기 전에 환원제의 도입이 일어나도록 동반 유동 처리 플랜트에 통합된다.

여기서, 환원제는 바람직하게는 고온 가스 발생기의 매우 짧은 거리의 하류에서 고온 가스에 혼입되어야 한다. 혼입은 어떤 경우에도 고온 가스가 재료 (또는 적어도 재료의 주된 부분) 와 혼합되기 전에 일어나야 하는데, 그 이유는 재료와 고온 가스의 그러한 혼합이 비교적 빠른 실질적인 온도 감소를 초래하여 고온 가스/재료 혼합물의 온도가 일반적으로 본 발명에 따라 제공되는 한계 온도 미만으로 떨어질 수 있기 때문이다.

환원제의 혼입 시의 고온 가스의 온도는, 고온 가스의 과도하게 높은 온도가 환원 정도에 악영향을 미칠 수 있기 때문에, 바람직하게는, 1250 ℃ 이하, 바람직하게는 1100 ℃ 이하, 특히 바람직하게는 1000 ℃ 이하로 설정될 수 있다.

환원제로서, NH_x-함유 재료, 특히 암모니아, 요소 (urea), 및/또는 사진 처리 (photographic processing) 의 폐수를 사용하는 것이 선호된다.

환원의 충분히 높은 효율을 달성하기 위해, 환원제는 바람직하게는, 재료와의 혼합에 의해 고온 가스가 700 ℃ 이하, 바람직하게는 850 ℃ 이하로 되기 전에 적어도 0.5 초, 바람직하게는 적어도 1 초의 체류 시간이 경과하도록 고온 가스에 도입되어야 한다.

그리고, 일반적으로 비교적 오랜 체류 시간에 의해 환원의 단지 비교적 작은 효율 증가가 달성될 수 있을 뿐만 아니라 본 발명의 동반 유동 처리 플랜트의 처리 챔버로의 고온 가스 입구와 환원제 도입 디바이스 사이의 유동 경로가 불균형하게 길어지기 때문에, 이 체류 시간은 10 초 이하로 제한되는 것이 유리할 수 있다.

본 발명의 방법의 다른 바람직한 실시형태에서, 환원제는 고체 및/또는 액체 형태로 고온 가스에 도입될 수 있다. 이는 고온 가스에서/에의 환원제의 유리한 도입 및/또는 분포가 달성될 수 있게 한다. 다수의 위치에서의 고온 가스에의 환원제의 도입이 또한 동일한 목적에 도움이 될 수 있다. 여기서, 다수의 위치는 바람직하게는 본 발명의 동반 유동 처리 플랜트의 고온 가스 도관의 단면에 걸쳐 분포될 수 있고 그리고/또는 고온 가스의 유동 방향으로 서로 거리를 두고 배치될 수 있다.

본 발명의 방법의 다른 바람직한 실시형태에서, 환원제의 혼입 후에 (그리고 선택적으로는 재료 또는 적어도 재료의 주된 부분과의 혼합 전에) 고온 가스에 부가적인 열에너지가 도입될 수 있다. 이는, 예컨대 환원제 자체의 도입의 결과 그리고/또는 고온 가스 도관을 통한 유동 중의 열 손실로 인한 고온 가스의 온도 감소를 보상하기 위해 질소 산화물의 환원이 주로 일어나야 하는 체류 시간 동안에 고온 가스의 온도를 의도하는 온도 범위에 유지하는데 특히 유용할 수 있다. 그리고, 환원제 혼입 후의 부가적인 열에너지의 도입은, 질소 산화물의 제거 및 재료의 후속 열적 처리 쌍방에 대해 각 경우에서 매우 높은 효율을 달성할 수 있도록, 환원제 혼입을 위한 고온 가스의 온도가 재료의 후속 열적 처리를 위한 바람직한 온도 범위보다 더 낮은 온도 범위로 설정되는 때에 또한 유용할 수 있다. 고온 가스/재료 혼합물에 도입되는 부가적인 열에너지는 또한 이러한 목적에 도움이 될 수 있다. 여기서, 배기 가스 중의 질소 산화물의 함량 증가 (부가적인 열에너지 도입의 결과로서 발생할 수 있음) 를 보상하기 위해 고온 가스/재료 혼합물에 동시에 또는 바로 직후에 부가적인 환원제가 또한 도입될 수 있다.

부가적인 열에너지의 도입은 예컨대 본 발명의 동반 유동 처리 플랜트에의 부가적인 고온 가스 발생기의 통합에 의해 그리고/또는 환원제와 이미 혼합된 고온 가스나 고온 가스/재료 혼합물에의 연료, 예컨대 석탄 (더스트) 의 도입에 의해 달성될 수 있고, 따라서 연료는 도입 직후에 점화된다.

고온 가스 발생기에서 나오는 고온 가스는 가능하게는, 바람직하게 생각되는 최대 한계 온도보다 더 높은 온도를 가질 수 있다. 특히 이 경우, 고온 가스는 바람직하게는, 환원제와의 혼합을 위한 바람직한 온도 범위로 고온 가스의 온도를 설정하기 위해, 재료 (또는 적어도 재료의 주된 부분) 와의 혼합 전에 냉각될 수 있다. 고온 가스의 그러한 냉각은 예컨대 고온 가스에의 냉각 공기의 혼합에 의해 달성될 수 있다. 유사하게, 재료의 일부가 고온 가스에 도입되는 것이 가능하고, 이는 마찬가지로 상당한 온도 감소와 관련될 수 있다. 이 경우, 재료의 "일부" 가 질량 유동의 측면에서 재료의 "주된 부분" 보다 더 작은 것이 바람직하다 (그렇지만 반드시 작을 필요는 없다).

더욱이, 환원제의 혼입은 바람직하게는, 질소 산화물 제거의 매우 높은 효율을 달성할 수 있기 위해, 열처리의 프로세스 파라미터들, 예컨대 연료의 온도 및/또는 타입, 및/또는 배기 가스 중의 NO_x 값의 함수로서 조절될 수 있다.

본 발명의 방법의 다른 바람직한 실시형태에서, 배기 가스는 오염물질을 줄이기 위해 부가적으로 후처리될 수 있다. 여기서, 또한 배기 가스 중의 질소 산화물의 환원이 특히 요구되는 요건을 충족시켜야 한다면 배기 가스가 SCR 촉매에 공급될 수 있다. 선택적 촉매 환원으로 질소 산화물의 추가 제거를 위해 환원제의 부가적인 도입이 또한 제공될 수 있다.

특히 청구항 및 이를 설명하는 상세한 설명 부분에서의 부정관사의 사용은 그대로 해석되어야 하고 수를 나타내는 단어의 사용으로서 해석되어서는 안 된다. 따라서, 이 사용법은 이러한 방식으로 특징지어지는 요소가 적어도 한 번 존재하고 여러 번 존재할 수도 있음을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

이하에서, 본 발명은 도면에 도시된 실시형태들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 동반 유동 처리 플랜트의 제 1 실시형태의 개략도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 동반 유동 처리 플랜트의 제 2 실시형태의 개략도이다.

도 1 은 예컨대 라테라이트 니켈 광석의 처리를 위해 사용될 수 있는 본 발명에 따른 동반 유동 처리 플랜트를 보여준다. 동반 유동 처리 플랜트는 재료 공급 시설 (1) 을 포함하고, 이를 통해 라테라이트 니켈 광석이 분쇄 (comminution) 디바이스 (2) 에 공급된다. 분쇄 디바이스 (2) 는 예컨대 해머 밀의 형태이다. 분쇄 디바이스 (2) 로의 재료 공급 시설 (1) 의 개구 영역에는, 고온 가스 입구 (11) 가 존재한다. 고온 가스 발생기 (3) 에서 생성된 고온 가스가 이를 통해 분쇄 디바이스 (2) 에 도입된다. 고온 가스는 분쇄 전에, 중에 그리고 후에 분쇄 디바이스 (2) 에 존재하는 니켈 광석을 통해 유동하고, 이 광석을 건조시킨다 (열처리). 고온 가스와 니켈 광석의 혼합은 고온 가스의 온도를, 재료 공급 시설 (1) 의 개구 영역에서 예컨대 650 ℃ 로부터 400 ℃ 까지이고 이를 이어서 분쇄 디바이스 (2) 에서 건조기 (4) 로의 전이 영역에서는 300 ℃ 로부터 200 ℃ 까지일 수 있는 범위로 비교적 신속하게 감소시킨다.

니켈 광석을 통한 유동은, 분쇄 디바이스 (2) 를 뒤따르며 라이저 튜브 건조기의 형태로 구성된 건조기 (4) 에서 또한 유지된다. 여기서, 고온 가스는 건조 (따라서 열적 처리) 효과를 가질 뿐만 아니라 니켈 광석의 분쇄된 입자를 라이저 튜브 건조기 내로 그리고 라이저 튜브 건조기 내에서 중력에 반대되는 방향으로 운반하는 캐리어 유체로서 작용한다 (동반 유동 스트림).

건조기 (4) 다음에는, 분류기 형태의 분리 디바이스 (5) 가 존재한다. 분리 디바이스에서는, 분쇄된 니켈 광석은 미세 분획물과 조대 분획물로 분리된다.

니켈 광석의 갈철광 부분을 실질적으로 포함하는 미세 분획물은 분리 디바이스 (5) 로부터 제 1 추가 프로세싱 시스템 (6) 으로 운반되고, 그곳에서 바람직하게는, 미세 분획물로부터 니켈-함유 재료를 분리하기 위해, 습식제력 프로세스, 예컨대 "고압 산 침출" 프로세스, "가압 산 침출" 프로세스 또는 "대기압 침출" 프로세스에 의해 프로세싱된다. 이러한 목적을 위해, 미세 분획물은 캐리어 유체로서 역할하는 고온 가스로부터 우선 분리된다. 그리고 나서, 고온 가스는 배기 가스로서 대기 중으로 배출된다.

질소 산화물에 의한 배기 가스의 오염을 줄이기 위해, 본 발명에 따르면, 고온 가스 중의 질소 산화물을 질소 및 물로 선택적 비촉매 환원시키기 위해 분쇄 디바이스 (2) 의 고온 가스 입구 (11) 에 고온 가스 발생기 (3) 를 연결시키는 고온 가스 도관 (13) 에 예컨대 암모니아-함유 환원제가 환원제 도입 디바이스 (12) 에 의해 분무된다. 여기서, 환원제 도입 디바이스 (12) 는 고온 가스 발생기 (3) 로부터 출구의 매우 짧은 거리의 하류에 위치되어, 질소 산화물의 의도된 환원이 관련 범위까지 더 이상 일어나지 않을 정도로 분쇄 디바이스 (2) 내의 니켈 광석으로의 열전달에 의해 고온 가스가 냉각되기 전에 고온 가스에서의 환원제의 매우 긴 체류 시간이 달성될 수 있다.

매우 높은 환원율 (일반적으로 약 900 ℃ 의 고온 가스의 온도에서 가장 높다) 을 얻기 위해, 추가 입구 (14) 를 통해 고온 가스 스트림에 냉각 매체를 도입함으로써, 예컨대 1250 ℃ 의 훨씬 더 높은 온도를 갖는 고온 가스 발생기 (3) 에서 나오는 고온 가스를 적극적으로 냉각시키는 것이 유용할 수 있다. 냉각 매체는 예를 들어 냉각 공기일 수 있다. 그렇지만, 분쇄 디바이스 (2) 및 건조기 (4) 에서 열적으로 처리될 니켈 광석의 일부를 분기하여 고온 가스 도관 (13) 에 도입하는 것도 또한 가능하다. 고온 가스를 냉각시키기 위한 니켈 광석의 일부의 사용의 이점은, 고온 가스의 온도를 감소시키는 열 전달이 열적으로 처리될 재료 자체에 작용하고 다른 냉각 매체에 작용하지 않아서, 열적 처리의 효율의 감소가 전체적으로 방지되거나 작게 유지될 수 있다는 것이다.

실질적으로 니켈 광석의 사프로라이틱 분획물을 포함하고 예컨대 공급된 총 니켈 광석의 약 5 % 내지 10 % 를 구성할 수 있는, 분리 디바이스 (5) 에서 획득된 조대 분획물은 프로세스로부터 배출될 수 있고, 따라서 니켈-함유 재료를 격리하는데 활용될 수 없다. 예컨대, 배출된 조대 분획물은 매립지 (7) 에 퇴적될 수 있다. 프로세스로부터의 배출의 결과로서, 조대 분획물은 제 1 추가 처리 시스템 (6) 에서 수행되는 습식야금 프로세스에서 처리되지 않으므로, 프로세싱 경비 및 특히 해당 에너지 소비를 작게 유지할 수 있다.

대안으로서, 조대 분획물은 건식야금 프로세스, 예컨대 "회전 가마/전기로" 프로세스 또는 "새로운 제련 기술" 에 의해 조대 분획물로부터 니켈-함유 재료가 분리되는 제 2 추가 처리 시스템 (8) 으로 또한 운반될 수 있다. 이는 플랜트에 공급되는 니켈 광석의 전체 양이 니켈-함유 재료의 분리 및 후속 격리에 이용되어, 니켈 광석으로부터 니켈-함유 물질을 격리하기 위한 각 경우의 높은 개별 분리 정도 그리고 결과적으로 특히 높은 전체 분리 정도가 별도로 추가 처리되는 미세 분획물 및 조대 분획물에 대한 프로세스들의 최적 적용에 의해 달성될 수 있다는 이점이 있다. 니켈-함유 재료의 분리를 위한 조대 분획물의 전처리를 위해, 제 2 추가 처리 시스템 (8) 은 조대 분획물의 입자가 더 분쇄되는 추가 분쇄 디바이스 (10) 를 포함할 수 있다.

도 1 에 도시된 플랜트에서, 분쇄 디바이스 (2), 건조기 (4) 및 분리 디바이스 (5) 를 통해 차례로 운반하도록, 분리 디바이스 (5) 에서 분리된 니켈 광석의 조대 분획물을 필요에 따라 복귀 도관 (9) 을 통해 재료 공급 시설 (1) 로 전부 또는 일부 재순환시키는 것도 또한 가능하다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 특히 미립자 재료의 열적 처리를 위한 동반 유동 처리 플랜트는 예열 구역 (15), 고온 구역 (예를 들어, 하소 구역) (16) 및 냉각 구역 (17) 을 갖는 다단계 사이클론 열교환기를 포함한다. 예열 구역 (15) 은 사이클론 열교환기의 (중력 방향에 기초하여) 3 개의 상부 사이클론 (18, 19, 20) 을 포함한다. 예열 구역 (15) 아래에 위치된 고온 구역 (16) 은 고온 가스 발생기 (3) 및 사이클론 (21) 을 포함하고, 고온 구역 (16) 아래에 위치된 냉각 구역 (17) 은 사이클론 열교환기의 2 개의 추가 사이클론 (22, 23) 을 포함한다. 냉각 영역 (17) 은 사이클론 (21) 후에 추가 처리 장치로 재료가 직접 운반될 수 있으므로 선택적인 것으로 도시되어 있다. 동반 유동 처리 플랜트의 상기한 컴포넌트들은 도 2 에서 볼 수 있는 방식으로 가스 및 재료 도관들을 통해 서로 연결된다.

압축기 (24) 에 의해 운반된 공기 스트림이 사이클론 (23, 22) 을 통해 연속적으로 이동하고, 그러고 나서 고온 구역 (16) 으로 들어간다. 그곳에서, 이 공기 스트림은 예컨대 대기와 함께 연료의 연소에 의해 고온 가스 발생기 (3) 에서 생성된 고온 가스와 혼합된다. 고온 구역 (16) 의 사이클론 (21) 에서 나오는 가스 스트림은 후속하여 예열 구역 (15) 의 사이클론들 (20, 19, 18) 을 이동하고, 그러고 나서 배출된다.

미립자 재료는 재료 공급 시설 (1) 을 통해 사이클론 열교환기에 도입된 후, 예열 구역 (15) 의 사이클론들 (18, 19, 20) 을 통해 공지된 방식으로 이동하고 후속하여, 사이클론 (21) 으로 이어지는 라이저 도관 (25) 에 도입되며, 라이저 도관에서는 예열된 재료의 고온 처리가 일어난다. 사이클론 (21) 에서는, 고온 구역 (16) 에서 처리된 재료는 가스 스트림으로부터 침전되고, 그러고 나서 선택적으로 냉각 구역 (17) 으로 들어가고 후속하여 완제품으로서 배출된다.

본 발명에 따르면, 고온 가스 중의 질소 산화물의 질소 및 물로의 선택적 비촉매 환원을 달성하기 위해, 예컨대 암모니아-함유 환원제는 고온 가스 발생기 (3) 를 라이저 도관 (25) 의 고온 가스 입구 (11) 에 연결시키는 고온 가스 도관 (13) 에 환원제 도입 디바이스 (12) 를 통해 분무된다. 여기서, 환원제 도입 디바이스 (12) 는, 질소 산화물의 의도된 환원이 관련 정도로 더 이상 획득될 수 없는 정도까지 냉각 구역 (17) 으로부터 오는 공기와의 혼합 및 예열 구역 (15) 의 마지막 사이클론 (20)으로부터 오는 재료와의 후속 혼합에 의해 환원제가 냉각되기 전에 고온 가스에서의 환원제의 매우 긴 체류 시간을 달성하기 위해 고온 가스 발생기 (3) 의 출구의 매우 짧은 거리의 하류에 위치결정된다.

도 1 에 따른 동반 유동 플랜트의 경우에서처럼, 도 2 에 따른 플랜트에서, 예컨대 약 1250 ℃ 내지 약 900 ℃ 의 온도를 갖는 고온 가스 발생기 (3) 에서 나오는 고온 가스의 온도를 낮추어 질소 산화물의 환원에 매우 높은 효율을 달성하기 위해, 고온 가스 도관에 추가 입구 (14) 를 통해 냉각 매체가 도입되는 것도 또한 가능하다.

도 2 는 질소 산화물의 매우 최적의 제거를 달성할 수 있도록 선택적 촉매 환원으로 동반 유동 처리 플랜트에서 나오는 배기 가스를 처리하는 가능성을 또한 나타낸다. 이러한 목적을 위해, 사이클론 열교환기의 배기 가스 출구는 적절한 환원 촉매 (26) 에 연결될 수 있다. 배기 가스 중의 고온 가스 도관 (13) 으로 개방된 환원제 도입 디바이스 (12) 를 통해 도입된 환원제 함량이 선택적 촉매 환원에 (더 이상) 충분하지 않고 그리고/또는 선택적 촉매 환원에 다른 환원제가 사용되어야 한다면, 환원 촉매 (26) 의 상류에 또한 추가적인 환원제 도입 디바이스 (27) 가 선택적으로 배치될 수 있다. 물론, 도 1 에 도시된 동반 유동 처리 플랜트는 하류 선택적 촉매 환원을 위한 적절한 구성성분들을 또한 구비할 수 있다.

1 재료 공급 시설
2 분쇄 디바이스
3 고온 가스 발생기
4 건조기
5 분리 디바이스
6 제 1 추가 처리 시스템
7 매립지
8 제 2 추가 처리 시스템
9 복귀 도관
10 추가 분쇄 디바이스
11 고온 가스 입구
12 환원제 도입 디바이스
13 고온 가스 도관
14 추가 입구
15 예열 구역
16 고온 구역
17 냉각 구역
18 사이클론
19 사이클론
20 사이클론
21 사이클론
22 사이클론
23 사이클론
24 압축기
25 라이저 도관
26 환원 촉매
27 추가적인 환원제 도입 디바이스

Claims

열적 처리에 사용되는 열에너지가 적어도 부분적으로 고온 가스 발생기 (3) 로부터 제공되어 재료가 열적으로 처리되는 동반 유동 처리 플랜트 (entrained flow treatment plant) 로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법으로서,
상기 고온 가스 발생기 (3) 로부터 나오는 고온 가스에, 상기 고온 가스의 온도가 700 ℃ 이하, 바람직하게는 850 ℃ 이하로 떨어지기 전에, 환원제가 혼입되는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 환원제는 상기 고온 가스가 상기 재료 또는 상기 재료의 주요 부분과 혼합되기 전에 혼입되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 환원제가 혼입되는 때의 상기 고온 가스의 온도는 1250 ℃ 이하, 바람직하게는 1100 ℃ 이하, 특히 바람직하게는 1000 ℃ 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환원제는, 상기 고온 가스의 온도가 700 ℃ 이하, 바람직하게는 850 ℃ 이하로 떨어지기 전에 0.5 초 이상, 바람직하게는 적어도 1 초 이상, 그리고/또는 10 초 이하의 체류 시간이 경과하도록 상기 고온 가스에 도입되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환원제는 복수의 위치에서 상기 고온 가스에 도입되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 위치는 고온 가스 도관 (13) 의 단면에 걸쳐 분포되고 그리고/또는 상기 고온 가스의 유동 방향으로 서로 거리를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환원제의 혼입 후에 상기 고온 가스에 부가적인 열에너지가 도입되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고온 가스는 상기 재료와의 혼합 전에 냉각되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 고온 가스에 냉각 공기가 혼입되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 재료의 주된 부분과의 혼합 전에 냉각의 목적으로 상기 고온 가스에 상기 재료의 부분 양 (partial amount) 이 도입되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환원제의 혼입은 열처리의 프로세스 파라미터들 및/또는 상기 배기 가스 중의 질소 산화물 함량의 함수로서 조절되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고온 가스와의 혼합 후에 상기 재료에 부가적인 열에너지 및/또는 부가적인 환원제가 도입되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기 가스는 오염물질을 줄이기 위해 재처리되는 (re-treated) 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 배기 가스는 SCR 촉매에 공급되는 것을 특징으로 하는, 유동 처리 플랜트로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원시키는 방법.
고온 가스에 의해 재료가 열적으로 처리될 수 있는 처리 챔버,
상기 처리 챔버에 상기 재료를 도입하기 위한 재료 공급 시설 (1),
상기 고온 가스를 발생시키기 위한 고온 가스 발생기 (3) 로서, 상기 고온 가스는 고온 가스 입구 (11) 를 통해 상기 처리 챔버 내로 유동할 수 있는, 상기 고온 가스 발생기 (3), 및
배기 가스가 상기 처리 챔버로부터 배출될 수 있게 하는 출구
를 구비하는 동반 유동 처리 플랜트로서,
상기 고온 가스가 상기 고온 가스 입구 (11) 를 통해 상기 처리 챔버 내로 유동하기 전에 상기 고온 가스에 환원제를 도입하기 위한 환원제 도입 디바이스 (12) 를 구비하는, 동반 유동 처리 플랜트.