KR20180067644A - 활성탄 연도 가스 정화 장치 및 연도 가스 정화 방법 - Google Patents

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Abstract

활성탄 흡착탑을 포함하는 활성탄 연도 가스 정화 장치가 제공된다. 활성탄 흡착탑은 하측 활성탄 베드층 부분(A), 상측 활성탄 베드층 부분(B) 및 이 두 부분 사이에 배치된 전이 구역(C)을 포함한다. 활성탄 흡착탑은 흡착탑 위에 또는 흡착탑의 꼭대기에 배치된 공급기(3), 흡착탑의 하부에 배치된 연도 가스 입구(1) 및 흡착탑의 상부에 배치된 연도 가스 출구(2)를 포함하며, 하부 활성탄 베드층 부분(A)의 연도 가스 유출 단부(G2)는 연도 가스 채널(5)을 통해 상측 활성탄 베드층 부분(B)의 연도 가스 유입 단부(G3)와 연결된다. 하측 활성탄 베드층 부분(A)은 다공성 분리판(4)에 의해 분할된 그리고 그에 따라 다공성 분리판(4)에 의해 형성된 2-7 개의 활성탄 챔버를 가지며, 하부에 배치된 활성탄 챔버들은 연도 가스 유동 방향을 따라 두께가 순차적으로 증가한다. 상측 활성탄 베드층 부분(B)은 다공성 분리판(4)에 의해 분할된 그리고 그에 따라 다공성 분리판(4)에 의해 형성된 2-7 개의 활성탄 챔버를 가지며, 상부에 배치된 활성탄 챔버들은 연도 가스 유동 방향을 따라 두께가 순차적으로 증가한다.

Description

활성탄 연도 가스 정화 장치 및 연도 가스 정화 방법
본 출원은 "활성탄 연도 가스 정화 장치 및 연도 가스 정화 방법"이라는 발명의 명칭으로 2015년 11월 13일에 중국 특허청에 출원된 중국 특허출원 제201510780033.7호의 우선권의 이익을 주장하며, 그의 전체 개시는 인용에 의해 본원에 통합된다.
본 출원은 활성탄 연도 가스 정화 장치 및 연도 가스 정화 방법에 관한 것으로, 그 장치는 공기 오염 제어용으로 적용가능한 활성탄 연도 가스 정화 장치이고, 환경 보호 분야에 관련된다.
산업 연도 가스용으로, 특히 철강 산업에서의 소결기 연도 가스용으로, 활성탄 흡착탑 및 탈착탑을 포함하는 탈황 및 탈질 장치와 기술을 이용하는 것이 비교적 이상적이다. 활성탄 흡착탑 및 탈착탑(또는 재생탑)을 포함하는 탈황 및 탈질 장치에 있어서, 활성탄 흡착탑은 소결 연도 가스 또는 배기 가스(특히 철강 산업에 있어서 소결기의 소결 연도 가스)로부터 황산화물, 질소산화물 및 다이옥신을 포함하는 오염물질을 흡착하기 위해 사용되며, 탈착탑은 활성탄의 열 재생용으로 이용된다.
활성탄 탈황은 높은 탈황도를 가지며, 폐수 및 폐물을 발생시키지 않고 탈질, 다이옥신 제거 및 분진 제거를 동시에 실현할 수 있으며, 따라서 유망한 연도 가스 정화 방법이다. 활성탄은 350℃ 이상의 고온에서 재생될 수 있으며, 활성탄에 흡착된 황산화물, 질소산화물, 다이옥신 등과 같은 오염물질은 급속히 탈착 및 분해될 것이다(황산화물은 탈착되고 질소산화물 및 다이옥신은 분해된다). 그리고 온도의 증가와 함께, 활성탄 재생 속도는 더욱 가속되고, 따라서 재생시간이 단축된다. 바람직하게, 탈착탑의 활성탄 재생 온도는 일반적으로 대략 430℃로 제어되며, 따라서 이상적인 탈착 온도(또는 재생 온도)는 예를 들면 390℃ 내지 450℃의 범위, 더욱 바람직하게는 400℃ 내지 440℃의 범위이다.
종래의 활성탄 탈황 기술은 도 1에 도시되어 있다. 연도 가스는 부스터 팬에 의해 흡착탑으로 도입되고, 암모니아와 공기의 혼합 가스는 탑 입구로부터 탑으로 분사되어, NOx 제거의 효율을 향상시키며, 정화된 연도 가스는 소결 주 침니(sintering main chimney)로 들어가서 배출된다. 활성탄은 흡착탑에 탑 꼭대기로부터 추가되며, 중력 및 탑 바닥에 있는 배출 장치 양자의 작용하에서 하향으로 이동한다. 탈착탑으로부터 나오는 활성탄은 제2 활성탄 컨베이어에 의해 흡착탑으로 운송되고, 흡착탑에서 오염물질이 흡착된 포화 활성탄은 탑의 바닥으로부터 바출되며, 배출된 활성탄은 활성탄 재생을 위해 제1 활성탄 컨베이어에 의해 탈착탑으로 운송된다.
탈착탑의 기능은 활성탄에 흡착된 SO2를 방출하는 것이며, 400℃ 이상의 온도와 일정한 체류 시간에서 80% 이상의 다이옥신이 분해될 수 있다. 활성탄을 냉각하고 체로 거른 후 재사용할 수 있다. 방출된 SO2는 황산 등을 생산하는데 사용할 수 있으며, 탈착된 활성탄은 SO2 및 NOx 등을 흡착하는데에 재사용하기 위하여 컨베이어에 의해 흡착탑으로 운송된다.
NOx 및 암모니아는 흡착탑 및 탈착탑에서 SCR 및 SNCR 반응 등을 수행하여 NOx를 제거한다. 분진이 흡착탑을 통과할 때 활성탄에 흡착되고, 탈착탑의 바닥에서 진동 체에 의해 분리되며, 체 거름에 의해 얻어진 활성탄 분말은 회분 상자로 보내지며, 그 후 고로(blast furnace) 또는 소결기에 연료로서 운송될 수도 있다.
연도 가스를 정화하기 위해 활성탄을 사용할 때에는, 정화 효과를 향상시키기 위해, 연도 가스가 다층 활성탄 베드층을 통과하도록 할 수 있다. 다층 활성탄 베드층 구조물은 도 2에 도시된 바와 같이 상하 구조 및 전후 구조로 주로 분할될 수 있다. 탑 내의 활성탄 베드층은 전체이고, 활성탄은 중력에 의해 균등 하강한다. 연도 가스 유동 방향을 따라, 먼저 연도 가스와 접촉한 활성탄은 연도 가스 내의 보다 많은 오염물질을 흡착하고, 후방부의 활성탄과 함께 방출되며, 그 결과 후방부의 활성탄이 흡착에 의한 포화 없이 탑으로부터 방출되거나, 또는 전방부의 활성탄이 흡착에 의한 포화 후 탑 내에 여전히 남아 있어서, 연도 가스 정화 효과를 갖지 않는다.
종래의 기술은 도 3에 도시된 바와 같이 전후 직렬 구조를 갖는 흡착탑을 채택하였다. 그러나 투자 및 운영 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 추가의 장비 유지 보수 작업량도 증가시키는 일 세트의 활성탄 운송 장치가 필요하다.
따라서 투자 및 운영 비용을 절감할 뿐만 아니라 정화 효과를 향상시키기 위해서, 보다 합리적인 활성탄 정화 장치를 사용할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 활성탄 흡착탑을 포함하는 활성탄 연도 가스 정화 장치를 제공하는 것이다.
활성탄 흡착탑은 하부에서의는 하측 활성탄 베드층 부분(A), 상부에서의 상측 활성탄 베드층 부분(B), 및 하측 활성탄 베드층 부분(A)과 상측 활성탄 베드층 부분(B) 사이에 위치된 전이 구역(C)을 포함하며, 활성탄 흡착탑은 흡착탑 위에 또는 흡착탑 꼭대기에 위치된 공급통(3)과, 흡착탑의 하부에 위치된 연도 가스 입구(1)와, 흡착탑의 상부에 위치된 연도 가스 출구(2)를 추가로 포함하며, 하측 활성탄 베드층 부분(A)의 연도 가스 유출 단부(G2)는 연도 가스 채널(5)을 통해 상측 활성탄 베드층 부분(B)의 연도 가스 유입 단부(G3)와 연통하고, 하측 활성탄 베드층 부분(A)은 다공성 격판(4)에 의해 분할된 2개 내지 7개(바람직하게는 3 내지 5개)의 활성탄 챔버를 가지며, 상측 활성탄 베드층 부분(B)은 다공성 격판(4)에 의해 분할된 2개 내지 7개(바람직하게는 3 내지 5개)의 활성탄 챔버를 갖는다.
바람직하게는, 본 출원은 활성탄 흡착탑을 포함하는 활성탄 연도 가스 정화 장치(즉, 활성탄 흡착탑 및 탈착탑을 포함하는 탈황 및 탈질 장치, 또는 활성탄 흡착탑 및 탈착탑을 포함하는 활성탄 연도 가스 정화 장치)를 제공한다. 활성탄 흡착탑은 하부에서의 하측 활성탄 베드층 부분(A), 상부에서의 상측 활성탄 베드층 부분(B), 및 이들 두 부분 사이에 위치된 전이 구역(C)[또는 중간 구역(C)이라 함]을 포함한다. 활성탄 흡착탑은 흡착탑 위에 또는 흡착탑 꼭대기에 위치된 공급통(3)과, 흡착탑의 하부에 위치된 연도 가스 입구(1)와, 흡착탑의 상부에 위치된 연도 가스 출구(2)를 추가로 포함하며, 하측 활성탄 베드층 부분(A)의 연도 가스 유출 단부(G2)는 연도 가스 채널(5)을 통해 상측 활성탄 베드층 부분(B)의 연도 가스 유입 단부(G3)와 연통한다. 하측 활성탄 베드층 부분(A)은 다공성 격판(4)에 의해 분할된(또는 다공성 격판에 의해 분할됨으로써 형성된) 2개 내지 7개(바람직하게는 3개 내지 5개, 예를 들면 3개, 4개, 5개, 6개 또는 7개)의 활성탄 챔버(예를 들면 a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7 등으로 순차적으로 번호 매겨진 7개의 활성탄 챔버가 있다)를 갖는다. 또한 (이 순서로) 연도 가스 유동 방향을 따라, 하부에 위치된 활성탄 챔버들은 순차적으로 두께가 증가하거나, 또는 연도 가스 유동 방향을 따라, 하부에 위치된 제 1 활성탄 챔버(a1) 뒤에 있는 하부에서의 임의의 두개의 인접한 활성탄 챔버(예를 들면 a2 및 a3, 또는 a3 및 a4)에 있어서, 두개의 인접한 활성탄 챔버중 후방의 것(예를 들면, a3 또는 a4)은 두개의 인접한 활성탄 챔버중 전방의 것(예를 들면, a2 또는 a3)보다 두께가 크거나 동일하다. 상측 활성탄 베드층 부분(B)은 다공성 격판(4)에 의해 분할된(또는 다공성 격판에 의해 분할됨으로써 형성된) 2개 내지 7개(바람직하게는 3개 내지 5개, 예를 들어 3개, 4개, 5개, 6개 또는 7개)의 활성탄 챔버(예를 들어, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7 등으로 순차적으로 번호 매겨진 7개의 활성탄 챔버가 있다)를 갖는다. 또한 (이 순서로) 연도 가스 유동 방향을 따라, 상부에 위치된 활성탄 챔버들은 순차적으로 두께가 증가하거나, 또는 연도 가스 유동 방향을 따라, 상부에 위치된 제 1 활성탄 챔버(b1) 뒤에 있는 임의의 두개의 인접한 활성탄 챔버(예를 들면 b2 및 b3, 또는 b3 및 b4)에 있어서, 두개의 인접한 활성탄 챔버중 후방의 것(예를 들면, b3 또는 b4)은 두개의 인접한 활성탄 챔버중 전방의 것(예를 들면, b2 또는 b3)보다 두께가 크거나 동일하다.
바람직하게, 하부에 위치된 2개 내지 7개(예를 들면 3개)의 활성탄 챔버 중에서 또는 상부에 위치된 2개 내지 7개(예를 들면 3개)의 활성탄 챔버 중에서, 연도 가스 유동 방향의 순서를 따라, 제 2 챔버(a2 또는 b2)의 두께는 제 1 챔버(a1 또는 b1)의 두께의 1배 내지 9배(예를 들면 2배, 3배, 4배, 5배, 6배와 같은 1.5배 내지 7배)이다. 더구나, 제 3 챔버(a3 또는 b3)가 있는 경우에, 제 3 챔버(a3 또는 b3)의 두께는 제 2 챔버(a2 또는 b2)의 두께의 1배 내지 2.5배(바람직하게는 1.2배 내지 2배, 예를 들면 1.3배, 1.5배 또는 1.8배)이다. 본 출원에 있어서, 상기 구조적 설계를 이용함으로써, 전방 챔버의 고체 흡착 매체(또는 활성탄 또는 활성탄 코크스와 같이, 고체 매체라고도 함)의 이동 속도는 후방 챔버의 고체 흡착 매체(또는 고체 매체라 함)의 이동 속보보다 빠르거나 동일하다.
일반적으로, 하부는 3개의 활성탄 챔버를 가지며, 연도 가스 유동 방향의 순서를 따라, 제 1 챔버(a1)(즉 전방 챔버), 제 2 챔버(a2)(즉 중간 챔버) 및 제 3 챔버(a3)(즉 후방 챔버)의 두께는 각기 90 내지 250mm(바람직하게는 100 내지 230 mm, 예를 들면 120, 150, 200 또는 220 mm), 360 내지 1000 mm(바람직하게는 400 내지 950 mm, 예를 들면 450, 600, 700, 800 또는 900 mm) 및 432 내지 1200 mm(바람직하게는 450 내지 1150 mm, 예를 들면 500, 600, 700, 800, 900, 1000 또는 1100 mm)의 범위이다.
일반적으로, 상부는 3개의 활성탄 챔버를 가지며, 연도 가스 유동 방향의 순서를 따라, 제 1 챔버(b1)(즉 전방 챔버), 제 2 챔버(b2)(즉 중간 챔버) 및 제 3 챔버(b3)(즉 후방 챔버)의 두께는 각기 90 내지 250mm(바람직하게는 100 내지 230 mm, 예를 들면 120, 150, 200 또는 220 mm), 360 내지 1000 mm(바람직하게는 400 내지 950 mm, 예를 들면 450, 600, 700, 800 또는 900 mm) 및 432 내지 1200 mm(바람직하게는 450 내지 1150 mm, 예를 들면 500, 600, 700, 800, 900, 1000 또는 1100 mm)의 범위이다.
바람직하게, 흡착탑의 하부에 위치된 연도 가스 입구(1) 및 흡착탑의 상부에 위치된 연도 가스 출구(2)는 흡착탑의 동일측에 놓인다.
바람직하게, 하측 활성탄 베드층 부분(A)의 각 챔버의 바닥에는 롤형 공급기(roll feeder)(6)가 배치된다.
바람직하게, 하나 이상의 배출 회전 밸브(7)가 흡착탑의 바닥 통 내에 배치된다.
일반적으로, 다수(예를 들어, 2 내지 7 개, 예컨대 3, 4, 5, 6 개)의 활성탄 채널(10)이 전이 구역(C)에 배열된다. 바람직하게는, 활성탄 채널(10)은 분리판(9)과 흡착탑의 탑 벽에 의해 형성되거나, 원형 단면을 갖는 원통(9) 또는 원추통(9)에 의해 형성되거나, 타원형 단면을 갖는 관 또는 통체(9)에 의해서 형성되거나, 또는 다각형(예를 들어, 삼각형 또는 장방형 또는 오각형 또는 육각형)의 단면을 갖는 관 또는 통체(9)에 의해 형성된다. 보다 바람직하게는, 분리판(9)이 무공성 판이거나, 원통(9) 또는 원추통(9)이 무공성 판으로 만들어진다. 보다 바람직하게는, 관 또는 통체(9)가 무공성 판으로 제조된다.
바람직하게는, 상부에서의 2 개 내지 7 개(바람직하게는 3 개 내지 5 개, 예를 들어 3, 4, 5, 6 또는 7 개)의 활성탄 챔버가 각각의 활성탄 채널(10)을 통해 하부에서의 상응하는 2 개 내지 7 개(바람직하게는 3 개 내지 5 개, 예를 들어 3, 4, 5, 6 또는 7개)의 활성탄 챔버와 연통상태에 있다.
바람직하게는, 전이 구역(C)의 수직 방향의 중간 위치에서, 모든 활성탄 채널(10)의 단면적 합계는 상부에서의 모든 활성탄 챔버의 단면적 합계나 또는 하부에서의 모든 활성탄 챔버의 단면적 합계 이하이며, 바람직하게는 전자가 후자의 20 % 내지 60 %, 바람직하게는 20 % 내지 50 %, 보다 바람직하게는 22 % 내지 35 %.이다.
흡착탑의 전이 구역(C)의 높이 또는 흡착탑의 전이 구역(C)의 수직 방향의 길이는 1 내지 5m, 바람직하게는 1.2 내지 4m, 보다 바람직하게는 1.5 내지 3m 이다.
롤형 공급기(6)는 상부에서의 각 활성탄 챔버의 바닥에 배치되는 것이 바람직하다. 바람직하게, 롤형 공급기(6)는 흡착탑의 전이 구역(C)에 위치하고, 롤형 공급기(6)와 하부에서의 각 활성탄 챔버의 활성탄 층 사이에 간극 또는 수직 거리가 유지된다(즉, 롤형 공급기(6)의 롤은 하부에서의 각 활성탄 챔버의 활성탄 층과 접촉하지 않는다).
일반적으로, 흡착탑의 본체 구조의 높이는 6 내지 60m(미터), 바람직하게는 8 내지 55m(미터), 바람직하게는 10 내지 50m, 바람직하게는 15 내지 45m, 18 내지 40m, 바람직하게는 20 내지 35m, 22 내지 30m 이다. 흡착탑의 본체 구조의 높이란, 흡착탑(본체 구조)의 입구와 출구 사이의 높이를 말한다.
하측 활성탄 베드층 부분(A)의 고체 흡착 매체 또는 고체 흡착제(예컨대 활성탄)의 충전 높이 대 상측 활성탄 베드층 부분(B)의 고체 흡착 매체 또는 고체 흡착제(예컨대 활성탄)의 충전(채움) 높이의 비는 3 : 1 내지 1 : 3, 바람직하게는 2 : 1 내지 1 : 2, 바람직하게는 1.8 : 1 내지 1 : 1.8, 보다 바람직하게는 1.5 : 1 내지 1 : 1.5, 보다 바람직하게는 1.2 : 1 내지 1 : 1.2, 예를 들어 1 : 1이다.
본원에서, 활성탄은 종래의 활성탄, 활성 코크스, 탄소계 흡착 매체, 탄소계 촉매 등을 비롯한 일반화된 활성탄을 말한다. 게다가, 고체 흡착제 또는 고체 흡착 매체도 또한 또한 일반화된 활성탄을 대체할 수 있으며, 이는 본원의 보호 범위에 속한다.
또한, 본원에서, 연도 가스는 일반적으로 종래의 산업 연도 가스 또는 산업 폐기가스를 포함한다.
상기 구조적 설계에 의하면, 흡착탑에 있어서, 활성탄의 하강 속도 또는 공급 속도나, 또는 상부에서의 각 활성탄 베드층 및 하부에서의 각 활성탄 베드층의 활성탄의 각 체류 시간이 단독 제어 또는 개별 제어될 수 있다. 또한, 평온 운전시, 단위 시간에, 상부에서의 모든 활성탄 베드층의 전체 활성탄 공급량이 하부에서의 모든 활성탄 베드층의 전체 활성탄 공급량과 동일하다는 것을 보증할 수 있다. 또한, 공급은 하측 활성탄 베드층 부분(A)(즉, A 베드 층) 내에서 롤형 공급기에 의해서만 제어될 수도 있다. 어떤 종류의 공급 속도 제어 방식이 채용되더라도, 전방 챔버 내의 고체 매체의 이동 속도는 후방 챔버 내의 고체 매체의 이동 속도보다 빠르거나 동일하다.
본 출원의 제 2 해결 수단에 따라, 상기 장치를 이용한 연도 가스 정화 방법(또는 상기 장치를 이용한 연도 가스 또는 소결 연도 가스 탈황 및 탈질 방법)를 사용하는 연도 가스 정화 방법이 제공되며, 상기 방법은:
1) 활성탄 흡착탑 및 (종래의) 탈착탑을 갖는 탈황 및 탈질 장치의 활성탄 흡착탑에 연도 가스 또는 소결 연도 가스(이하, 모두 연도 가스라 통칭함)를 운송하는 단계로서, 여기서 연도 가스는 하부에서의 하측 활성탄 베드층 부분(A) 및 상부에서의 상측 활성탄 베드층 부분(B)을 순차적으로 통과하여, 흡착탑의 꼭대기부로부터 하측 활성탄 베드층 부분(A) 및 상측 활성탄 베드층 부분(B)으로 운송되는 활성탄과 접촉하게 되어서, 활성탄이 황산화물, 질소 산화물 및 다이옥신을 포함하는 오염 물질을 흡착하도록 하는, 운송 단계와;
2) 연도 가스 또는 소결 연도 가스로부터 오염 물질을 흡착한 탈황 및 탈질 장치의 활성탄 흡착탑 내의 활성탄을, 상부에서의 가열 구역과 하부에서의 냉각 구역을 갖는 활성탄 탈착탑의 가열 구역으로 이동시키는 단계로서, 여기서 활성탄은 가열 가스로서 작용하는 고온 가스와 간접 열교환을 수행하는 것에 의해, 활성탄 탈착 온도 Td(예를 들면, Td = 390 내지 450 ℃)까지 가열 또는 승온되어서, 활성탄을 온도 Td 하에서 탈착 및 재생시키는, 이동 단계와;
3) 탈착탑 상부에서의 가열 구역에서 탈착 및 재생된 활성탄을 중간 완충 구역, 즉 중간 구간을 통해 탈착탑의 하부에서의 냉각 구역에 도입하는 한편, 탈착 탑의 냉각 구역의 냉각 공기 입구로부터 탈착탑의 냉각 구역에 (냉각풍 또는 냉각 공기로서 작용하는) 상온 공기를 분사하여, 냉각 구역에서 하향으로 이동하는 활성탄과의 간접 열교환을 수행함으로써 활성탄을 냉각시키는, 도입 및 냉각 단계와;
4)(예를 들면 체 거름(sieving)에 의해 재가 제거된 후) 탈착탑의 바닥으로부터 배출된, 냉각된 활성탄을, 상기 단계 1)에서의 활성탄 흡착탑의 꼭대기(예를 들면 꼭대기에서의 공급통)으로 이동시키는 단계를 포함한다.
일반적으로, 활성탄 재생 온도(Td)는 390 내지 500 ℃, 바람직하게는 400 내지 470 ℃, 보다 바람직하게는 405 내지 450 ℃, 보다 바람직하게는 410 내지 440 ℃, 보다 바람직하게는 410 내지 430 ℃이다.
통상, 탈착탑의 가열 구역에 도입되는 고온 가스는 400 내지 500 ℃, 바람직하게는 410 내지 480 ℃, 보다 바람직하게는 415 내지 470 ℃, 보다 바람직하게는 420 내지 460, 더욱 바람직하게는 420 내지 450 ℃ 범위의 온도를 갖는다.
상기 방법에서는, 흡착탑에 있어서, 활성탄의 하강 속도 또는 공급 속도나, 또는 상부에서의 각 활성탄 베드층 및 하부에서의 각 활성탄 베드층의 활성탄의 각 체류 시간이 단독 제어 또는 개별 제어될 수 있다. 또한, 평온 운전시, 단위 시간에, 상부에서의 모든 활성탄 베드층의 전체 활성탄 공급량이 하부에서의 모든 활성탄 베드층의 전체 활성탄 공급량과 동일하다.
본원에 따른 탈착탑은 철강 산업에서 폐기가스 처리에 사용되는 건식 탈황 및 탈질 장치에서의 탈착탑 또는 재생탑이며, 통상적으로 높이가 10 내지 40 미터, 바람직하게는 15 내지 40 미터, 보다 바람직하게는 20 내지 35 미터이다. 탈착탑은 통상 6 내지 100 ㎡, 바람직하게는 8 내지 50 ㎡,보다 바람직하게는 10 내지 30 ㎡, 더욱 바람직하게는 15 내지 20 ㎡의 본체 단면적을 갖는다. 탈황 및 탈질 장치 내의 (탈황 및 탈질) 흡착탑(또는 반응탑)은 통상적으로, 그 탑 높이가 예를 들면 6 내지 60 m(미터), 바람직하게는 8 내지 55 m(미터), 바람직하게는 10 내지 50 m, 바람직하게는 15 내지 45 m, 18 내지 40 m, 바람직하게는 20 내지 35 m, 바람직하게는 22 내지 30 m인 큰 크기를 갖는다. 흡착탑의 탑 높이란, 흡착탑의 바닥에서의 활성탄 출구와 흡착탑의 꼭대기에서의 활성탄 입구 사이의 높이, 즉 탑의 본체 구조체의 높이를 말한다.
연도 가스(또는 폐기가스) 흡착탑의 설계 및 흡착 기술은 종래 기술의 많은 문헌, 예를 들어 US 5932179, JP 2004209332 A, JP 3581090 B2(JP 2002095930 A), JP 3351658 B2(JP H 08332347 A) 및 JP 2005313035 A에 개시되어 있으며, 이를 본원에서 상세히 기술하지는 않을 것이다.
본원에 따른 탈착탑에 대한 특별한 요건은 없지만, 종래 기술에서의 탈착탑 모두가 본원에서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 탈착탑은 관-쉘(tube-and-shell)형 수직 탈착탑으로서, 여기에서 상기 활성탄은 탑 꼭대기로부터 유입되어 관 측을 하향으로 통과한 다음 탑 바닥에 도달하고, 한편 가열 가스는 쉘측을 통과하며, 상기 가열 가스는 탑의 측면으로부터 유입되고, 관 측을 통과하는 활성탄과 열교환을 수행함으로써 냉각된 다음, 탑의 다른 측면으로부터 배출된다. 바람직하게는, 탈착탑은 관-쉘형(또는 쉘-관형) 또는 관-배열(tube-array) 수직 탈착탑으로서, 여기에서 활성탄은 탑 꼭대기로부터 유입되고, 상부에서의 가열 구역의 관측을 하향으로 통과한 다음, 상부에서의 가열 구역과 하부에서의 냉각 구역 사이에 위치된 완충 구역에 도달하고, 그 후 하부에서의 냉각 구역의 관측을 통과한 다음 탑 바닥에 도달하며, 한편, 가열 가스(또는 높은 온도의 고온 가스)가 가열 구역의 쉘 측을 통과하고, 가열 가스(400 내지 500 ℃)는 탈착탑의 가열 구역의 측면으로부터 도입되고, 가열 구역의 관측을 통과하는 활성탄과 간접적인 열교환을 수행함에 의해서 냉각된 다음, 탑의 가열 구역의 다른 측면으로부터 배출된다. 냉각 공기는 탈착탑의 냉각 구역의 측면으로부터 유입되고, 냉각 구역의 튜브 측을 통과하는 탈착 및 재생된 활성탄과 간접적인 열교환을 수행한다. 간접적인 열교환 후, 냉각 공기는 120 ± 20℃, 예를 들어 대략 120℃까지 승온된다.
활성탄 탈착탑의 설계와 활성탄 재생 방법이 종래기술의 많은 문헌에 개시되어 있다. JP 3217627 B2(JP H 08155299 A)는 이중 밀봉 밸브, 불활성 가스 밀봉, 체 거름 및 수냉을 이용하는 탈착탑[즉, 스트리핑 탑(stripping tower)]을 개시하였다(그 특허의 도 3 참조). JP 3485453 B2(JP H 11104457 A)는 예열 구간, 이중 밀봉 밸브, 불활성 가스, 공냉 또는 수냉을 이용할 수 있는 재생탑(도 23 및 도 24 참조)를 개시하였다. JP S 59142824 A는 냉각 구간으로부터의 가스가 활성탄을 예열하기 위해 사용되는 것을 개시하였다. 중국 특허 출원 201210050541.6(상하이 클러어 사이언스 컴퍼니)은 건조기(2)를 이용하는 재생탑의 에너지 재사용 해결책을 개시하였다. JP S 4918355 B는 고로 가스가 활성탄 재생에 사용되는 것을 개시하였다. JP H 08323144 A는, 연료(중유 또는 경유)를 사용하는 재생탑, 및 공기 가열로(air heating furnace: 그 특허의 도 2를 참조하면, 11 - 고온 공기로, 12 - 연료 공급 장치)가 이용되는 것을 개시하였다. 중국 실용신안 201320075942.7는 그 실용신안의 도 2를 참조하면, 가열 장치 및 가열 장치를 갖는 폐기 가스 처리 장치(연료 석탄 및 공기에 의해 가열됨)에 관한 것이다.
본원의 탈착탑은 공냉(공기 냉각)을 이용한다.
탈착탑의 탈착 능력이 시간당 10 톤의 활성탄인 경우, 종래의 기술에 따르면, 탈착탑의 온도를 420 ℃로 유지하기 위해서, 코크스로 가스의 소요량은 대략 400 N㎥/h, 연소 공기의 소요량은 대략 2200 N㎥/h, 배출 고온 가스의 소요량은 대략 2500 N㎥/h, 냉각 공기의 소요량은 3000 N㎥/h이며, 냉각 후 활성탄의 요구되는 온도는 140℃이다.
본원에서, "선택적인"이란 용어와 관련하여, "선택적인"이라는 표시가 있는 것과 없는 것은 진행할지 또는 진행하지 아닐지를 나타낸다. 탈착탑 및 재생탑이라는 용어는 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 재생 및 탈착이라는 용어는 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 또한, 탈착 및 스트리핑은 동일 개념을 갖는다. "가열 구간" 및 "가열 구역"이라는 용어는 동일 개념을 갖는다. 용어 "냉각 구간" 및 "냉각 구역"은 동일 개념을 갖는다.
활성탄 챔버의 두께는 활성탄 챔버의 2 개의 다공성 격벽 사이의 거리 또는 간격을 의미한다.
본 출원의 이점 또는 유리한 기술적 효과는 다음과 같다:
1. 본원에 따른 흡착탑은 한편으로 연도 가스 처리량을 현저하게 향상시키고, 다른 한편으로 장치의 제조, 운전 및 유지 보수 비용을 줄이고, 전기 및 열 에너지를 절약한다.
2. 공정을 제어하기 쉬워서, 공기 유동의 사각(dead angle)을 피할 수 있다.
3. 장치가 콤팩트하고 유지 보수가 편리하다.
4. 활성탄의 체류 시간은 흡착탑 내의 각 부분에서의 활성탄의 흡착량과 거의 일치하므로, 활성탄의 이용률이 높다.
5. 본 출원은 활성탄의 처음 충전량을 감소시키고, 투자 비용을 감소시키며, 한편 연도 가스와 접촉하지 않은 활성탄의 체류 시간도 감소시킨다.
도 1은 종래 기술에 따라 활성탄 흡착탑 및 활성탄 재생탑을 포함하는 탈황 및 탈질 장치와 기술 공정을 도시하는 개략도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 흡착탑의 개략도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 다른 흡착탑의 개략도이다.
도 4는 본 출원에 따른 제 1 유형의 흡착탑의 개략도이다.
도 5는 본 출원에 따른 제 2 유형의 흡착탑의 개략도이다.
도 6은 본 출원에 따른 제 3 유형의 흡착탑의 개략도이다.
실시형태에 사용된 탈황 및 탈질 장치는 활성탄 흡착탑 및 탈착탑을 포함한다. 활성탄 탈착탑은 상측 가열 구역과 하측 냉각 구역, 및 이들 사이에 위치된 중간 완충 구역을 갖는다.
이 실시형태에서 처리될 필요가 있는 소결 연도 가스는 철강 산업으로부터의 소결기 연도 가스이다.
이 실시형태에서, 탈착탑의 크기는 탑 높이가 20m, 본체 단면적이 15m2이다.
세가지 유형의 흡착탑의 구조가 도 4 내지 6에 도시된다.
활성탄 흡착탑을 포함하는 활성탄 연도 가스 정화 장치는 활성탄 흡착탑 및 탈착탑을 포함하는 탈황 및 탈질 장치이거나, 또는 활성탄 흡착탑 및 탈착탑을 포함하는 활성탄 연도 가스 정화 장치이다. 활성탄 흡착탑은 하부에서의 하측 활성탄 베드층 부분(A), 하부에서의 상측 활성탄 베드층 부분(B), 및 이들 두 부분 사이에 위치하는 전이 구역(C) 또는 중간 구역(C)을 포함한다. 활성탄 흡착탑은 흡착탑 위 또는 흡착탑의 꼭대기에 위치된 공급통(3), 흡착탑의 하부에 위치된 연도 가스 입구(1), 및 흡착탑의 상부에 위치된 연도 가스 출구(2)를 포함한다. 하측 활성탄 베드층 부분(A)의 연도 가스 유출 단부(G2)는 연도 가스 채널(5)을 통해 상측 활성탄 층 부분(B)의 연도 가스 유입 단부(G3)와 연통한다. 하측 활성탄 베드층 부분(A)는, 다공성 격벽(4)에 의해 분할되거나 또는 다공성 격벽(4)에 의해 분할됨으로써 형성된 2 개 내지 7 개(바람직하게는 3 개 내지 5 개, 예를 들어 3, 4, 5, 6 또는 7 개)의 활성탄 챔버(예를 들어, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7 등으로 순차적으로 번호 매겨진 7개의 활성탄 챔버가 있다)를 갖는다. 또한 (이 순서로) 연도 가스 유동 방향을 따라, 하부에 위치한 활성탄 챔버들은 순차적으로 두께가 증가하거나, 또는 연도 가스 유동 방향을 따라, 하부에 위치된 제 1 활성탄 챔버(a1) 뒤에 있는 하부에서의 임의의 두개의 인접한 활성탄 챔버(예를 들면 a2 및 a3, 또는 a3 및 a4)에 있어서, 후방의 활성탄 챔버(예를 들면, a3 또는 a4)는 전방의 활성탄 챔버(예를 들면, a2 또는 a3)보다 두께가 크거나 동일하다. 상측 활성탄 베드층 부분(B)은 다공성 격판(4)에 의해 분할된 또는 다공성 격판(4)에 의해 분할됨으로써 형성된 2개 내지 7개(바람직하게는 3개 내지 5개, 예를 들어 3개, 4개, 5개, 6개 또는 7개)의 활성탄 챔버(예를 들어, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7 등으로 순차적으로 번호 매겨진 7개의 활성탄 챔버가 있다)를 갖는다. 또한 연도 가스 유동 방향을 따라, 상부에 위치된 활성탄 챔버들은 순차적으로 두께가 증가하거나, 또는 연도 가스 유동 방향을 따라, 상부에 위치된 제 1 활성탄 챔버(b1) 뒤에 있는 상부에서의 임의의 두개의 인접한 활성탄 챔버(예를 들면 b2 및 b3, 또는 b3 및 b4)에 있어서, 후방의 활성탄 챔버(예를 들면, b3 또는 b4)는 전방의 활성탄 챔버(예를 들면, b2 또는 b3)보다 두께가 크거나 동일하다.
바람직하게, 하부에 위치된 2개 내지 7개(예를 들면 3개)의 활성탄 챔버 중에서 또는 상부에 위치된 2개 내지 7개(예를 들면 3개)의 활성탄 챔버 중에서, 연도 연도 가스 유동 방향의 순서를 따라, 제 2 챔버(a2 또는 b2)의 두께는 제 1 챔버(a1 또는 b1)의 두께의 1배 내지 9배, 예를 들면 1.5배 내지 7배, 또는 2배, 3배, 4배, 5배 또는 6배이다. 더구나, 제 3 챔버(a3 또는 b3)가 있는 경우에, 제 3 챔버(a3 또는 b3)의 두께는 제 2 챔버(a2 또는 b2)의 두께의 1배 내지 2.5배, 바람직하게는 1.2배 내지 2배, 예를 들면 1.3배, 1.5배 또는 1.8배이다.
일반적으로, 하부는 3개의 활성탄 챔버를 가지며, 연도 가스 유동 방향의 순서를 따라, 제 1 챔버(a1), 즉 전방 챔버의 두께는 90 내지 250mm, 바람직하게는 100 내지 230 mm, 예를 들면 120, 150, 200 또는 220 mm이고; 제 2 챔버(a2), 즉 중간 챔버의 두께는 360 내지 1000 mm, 바람직하게는 400 내지 950 mm, 예를 들면 450, 600, 700, 800 또는 900 mm이며; 제 3 챔버(a3), 즉 후방 챔버의 두께는 432 내지 1200 mm, 바람직하게는 450 내지 1150 mm, 예를 들면 500, 600, 700, 800, 900, 1000 또는 1100 mm이다.
일반적으로, 상부는 3개의 활성탄 챔버를 가지며, 연도 가스 유동 방향의 순서를 따라, 제 1 챔버(b1), 즉 전방 챔버의 두께는 90 내지 250mm, 바람직하게는 100 내지 230 mm, 예를 들면 120, 150, 200 또는 220 mm 이고, 제 2 챔버(b2), 즉 중간 챔버의 두께는 360 내지 1000 mm, 바람직하게는 400 내지 950 mm, 예를 들면 450, 600, 700, 800 또는 900 mm 이며; 제 3 챔버(b3), 즉 후방 챔버의 두께는 432 내지 1200 mm, 바람직하게는 450 내지 1150 mm, 예를 들면 500, 600, 700, 800, 900, 1000 또는 1100 mm 이다.
바람직하게, 흡착탑의 하부에 위치된 연도 가스 입구(1) 및 흡착탑의 상부에 위치된 연도 가스 출구(2)는 흡착탑의 동일측에 위치된다.
바람직하게, 하측 활성탄 베드층 부분(A)의 각 챔버의 바닥에는 롤형 공급기(roll feeder)(6)가 배치된다.
바람직하게, 하나 이상의 배출 회전 밸브(7)가 흡착탑의 바닥 통 내에 배치된다.
일반적으로, 다수의 활성탄 채널(10), 3, 4, 5, 6 개와 같이 예를 들어 2 내지 7 개의 활성탄 채널(10)이 전이 구역(C)에 배열된다. 바람직하게는, 활성탄 채널(10)은 분리판(9)과 흡착탑의 탑 벽에 의해 형성되거나, 원형 단면을 갖는 원통(9) 또는 원추통(9)에 의해 형성되거나, 타원형 단면을 갖는 관 또는 통체(9)에 의해서 형성되거나, 또는 다각형, 예를 들어, 삼각형 또는 장방형 또는 오각형 또는 육각형의 단면을 갖는 관 또는 통체(9)에 의해 형성된다. 보다 바람직하게는, 분리판(9)이 무공성 판이거나, 원통(9) 또는 원추통(9)이 무공성 판으로 만들어진다. 보다 바람직하게는, 관 또는 통체(9)가 무공성 판으로 만들어진다.
바람직하게는, 상부에서의 2 내지 7 개의 활성탄 챔버, 바람직하게는 3 개 내지 5 개, 예를 들어 3, 4, 5, 6 또는 7 개의 활성탄 챔버가 각각의 활성탄 채널(10)을 통해 하부에서의 상응하는 2 내지 7 개의 활성탄 챔버, 바람직하게는 3 개 내지 5 개, 예를 들어 3, 4, 5, 6 또는 7개의 활성탄 챔버와 연통한다.
바람직하게는, 전이 구역(C)의 수직 방향의 중간 위치에서, 모든 활성탄 채널(10)의 단면적 합계는 상부에서의 모든 활성탄 챔버의 단면적 합계나 또는 하부에서의 모든 활성탄 챔버의 단면적 합계 이하이며, 바람직하게는 전자가 후자의 20 % 내지 60 %, 바람직하게는 20 % 내지 50 % 이다.
흡착탑의 전이 구역(C)의 높이 또는 흡착탑의 전이 구역(C)의 수직 방향의 길이는 1 내지 5m, 바람직하게는 1.2 내지 4m, 보다 바람직하게는 1.5 내지 3m 이다.
롤형 공급기(6)는 상부에서의 각 활성탄 챔버의 바닥에 배치되는 것이 바람직하다. 바람직하게, 롤형 공급기(6)는 흡착탑의 전이 구역(C)에 위치하고, 롤형 공급기(6)와 하부에서의 각 활성탄 챔버의 활성탄 층 사이에 간극 또는 수직 거리가 유지되는데, 즉, 롤형 공급기(6)의 롤은 하부에서의 각 활성탄 챔버의 활성탄 층과 접촉하지 않는다.
일반적으로, 흡착탑의 본체 구조의 높이는 6 내지 60m(미터), 바람직하게는 8 내지 55m(미터), 바람직하게는 10 내지 50m, 바람직하게는 15 내지 45m, 바람직하게는 18 내지 40m, 바람직하게는 20 내지 35m, 바람직하게는 22 내지 30m 이다.
본 출원의 제 2 해결책에 따라, 상기 장치를 이용한 연도 가스 정화 방법 또는 소결 연도 가스 탈황 및 탈질 방법이 제공되며, 상기 방법은:
1) 상술한 활성탄 흡착탑 및 (종래의) 탈착탑을 갖는 탈황 및 탈질 장치의 활성탄 흡착탑에 (오염물질을 함유하는) 연도 가스 또는 소결 연도 가스(이하, 모두 연도 가스라 통칭함)를 운송하는 단계로서, 여기서 연도 가스는 하측 활성탄 베드층 부분(A) 및 상측 활성탄 베드층 부분(B)을 순차적으로 통과하여, 흡착탑의 꼭대기로부터 상기 두 부분(A, B)으로 운송되는 활성탄과 접촉하게 되어서, 활성탄이 황산화물, 질소 산화물 및 다이옥신을 포함하는 오염 물질을 흡착하도록 하는, 운송 단계와;
2) 연도 가스 또는 소결 연도 가스로부터 오염 물질을 흡착한 탈황 및 탈질 장치의 활성탄 흡착탑 내의 활성탄을, 상측 가열 구역과 하측 냉각 구역을 갖는 활성탄 탈착탑의 가열 구역으로 이동시키는 단계로서, 여기서 활성탄은 가열 가스로서 작용하는 고온 가스와의 간접 열교환을 수행하는 것에 의해, 활성탄 탈착 온도 Td(예를 들면, Td = 390 내지 450 ℃)까지 가열 또는 승온되어서, 활성탄을 온도 Td 하에서 탈착 및 재생시키는, 이동 단계와;
3) 탈착탑의 상측 가열 구역에서 탈착 및 재생된 활성탄을 중간 완충 구역, 즉 중간 구간을 통해 탈착탑의 하측 냉각 구역에 도입하는 한편, 탈착탑의 냉각 구역의 냉각 공기 입구로부터 탈착탑의 냉각 구역으로 (냉각풍 또는 냉각 공기로서 작용하는) 상온 공기를 공급하여, 냉각 구역에서 하향으로 이동하는 활성탄과 간접 열교환을 수행함으로써 활성탄을 냉각시키는, 도입 및 냉각 단계와;
4) 예를 들면 체 거름(sieving)에 의해 재가 제거된 후 탈착탑의 바닥으로부터 배출된, 냉각된 활성탄을, 상기 단계 1)에서의 활성탄 흡착탑의 꼭대기로 이동, 예를 들면 활성탄 흡착탑의 꼭대기에서의 공급통으로 이동시키는 단계를 포함한다.
일반적으로, 활성탄 재생 온도(Td)는 390 내지 500 ℃, 바람직하게는 400 내지 470 ℃, 보다 바람직하게는 405 내지 450 ℃, 보다 바람직하게는 410 내지 440 ℃, 보다 바람직하게는 410 내지 430 ℃의 범위이다.
통상, 탈착탑의 가열 구역에 도입되는 고온 가스의 온도는 400 내지 500 ℃, 바람직하게는 410 내지 480 ℃, 보다 바람직하게는 415 내지 470 ℃, 보다 바람직하게는 420 내지 460, 더욱 바람직하게는 240 내지 450℃이다.
제1 실시형태
흡착탑이 도 4에 도시된다. 탈황 및 탈질 장치는 활성탄 흡착탑(탑 높이는 30 미터이고 단면적은 120 평방 미터임)과, 활성탄 탈착탑(탑 높이는 20 미터이고 단면적은 15 평방 미터임)을 포함한다.
하측 활성탄 베드층 부분(A)은 3 개의 활성탄 챔버(a1, a2, a3)를 갖고, 상측 활성탄 베드층 부분(B)은 3 개의 활성탄 챔버(b1, b2, b3)를 갖는다.
가스 유동 방향에 따라, 연도 가스와 접촉하게 되는 각각의 활성탄 층의 순서에 따르면, 층은 하층 전방 챔버, 하층 중간 챔버, 하층 후방 챔버, 상층 전방 챔버, 상층 중간 챔버 및 상층 후방 챔버로 각기 구성된다. 하층 전방 챔버, 하층 중간 챔버 및 하층 후방 챔버의 두께는 각각 150mm, 450mm, 900mm이며, 총 두께는 1500mm이다. 상층 전방 챔버, 상층 중간 챔버 및 상층 후방 챔버의 두께는 각각 150mm, 450mm, 900mm이고, 총 두께는 1500mm이다. 따라서, 상층 및 하층의 전방, 중간, 후방 챔버에서의 활성탄 체류 시간은 예를 들어 40 시간, 120 시간 또는 240 시간으로 제어될 수있다.
상측 및 하측 배출은 조절 가능하다.
본 실시형태에 따른 장치는 흡착탑을 상층과 하층으로 분할하고, 각 층의 활성탄을 다공성 격벽에 의해 다수의 챔버로 분할하고, 각 챔버의 하부에 롤형 공급기를 배치하여, 각각의 챔버에서의 활성탄 유동 속도(또는 체류 시간)을 개별적으로 제어한다.
연도 가스와 먼저 접촉하게 되는 활성탄 챔버(a1 또는 b1)는 비교적 얇고, 흡착에 의해 포화된 활성탄을 가급적 빨리 배출하기 위해 비교적 빠른 공급 속도가 이용되며; 층들 중에서 연도 가스와 마지막으로 접촉하게 되는 활성탄 챔버는 비교적 두껍고, 활성탄은 챔버 내에서 긴 체류 시간을 가지며, 이는 연도 가스 내의 먼지 농도를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
전이 구역(C)의 수직 방향의 중간 위치에서, 모든 활성탄 채널(10)의 단면적 합계는 상부에서의 모든 활성탄 챔버의 단면적 합계 또는 하부에서의 모든 활성탄 챔버의 단면적 합계의 대략 55 %이다. 흡착탑의 전이 구역(C)의 높이 또는 흡착탑의 전이 구역(C)의 수직 방향의 길이는 2m이다.
롤형 공급기에 의해 배출된 후, 상층 활성탄이 하층 활성탄 챔버의 꼭대기에 배치되어 일시적으로 저장된다.
롤형 공급기의 롤의 하부는 활성탄과 접촉하지 않기 때문에, 원형 롤과 활성탄 사이의 마찰에 의해 야기되는 고온 또는 스파크를 방지할 수 있다.
제2 실시형태
흡착탑이 도 5에 도시된다. 변동이 크지 않은 오염물질 조성을 갖는 연도 가스에 대해, 상층 공급을 위한 롤형 공급기는 생략될 수 있고, 각 층 내의 물질의 체류 시간은 상층 및 하층의 각 챔버의 폭을 제어함으로써 실현될 수 있다. 흡착탑의 전이 구역(C)의 높이 또는 흡착탑의 전이 구역(C)의 수직 방향의 길이는 3 m 이다.
가스 유동 방향에 따라, 연도 가스와 접촉하게 되는 각각의 활성탄 층의 순서에 따르면, 층은 하층 전방 챔버, 하층 중간 챔버, 하층 후방 챔버, 상층 전방 챔버, 상층 중간 챔버 및 상층 후방 챔버로 각기 규정된다. 하층 전방 챔버, 하층 중간 챔버 및 하층 후방 챔버의 두께는 각각 150mm, 450mm, 900mm이며, 총 두께는 1500mm이다. 상층 전방 챔버, 상층 중간 챔버 및 상층 후방 챔버의 두께는 각각 150mm, 450mm, 900mm이고, 총 두께는 1500mm이다. 따라서, 상층 및 하층의 전방, 중간, 후방 챔버에서의 활성탄 체류 시간은 예를 들어 40 시간, 120 시간 또는 240 시간으로 제어될 수 있다.
제3 실시형태
흡착탑이 도 6에 도시된다. 활성탄의 처음 충전량을 감소시키고, 투자 비용을 감소시키는 한편, 연도 가스와 접촉하지 않은 활성탄의 체류 시간을 감소시키기 위해, 상층과 하층 사이의 활성탄 채널의 길이를 짧게 할 수 있다.
가스 유동 방향에 따라, 연도 가스와 접촉하게 되는 각각의 활성탄 층의 순서에 따르면, 층은 하층 전방 챔버, 하층 중간 챔버, 하층 후방 챔버, 상층 전방 챔버, 상층 중간 챔버 및 상층 후방 챔버로 각기 규정된다. 하층 전방 챔버, 하층 중간 챔버 및 하층 후방 챔버의 두께는 각각 150mm, 450mm, 900mm이며, 총 두께는 1500mm이다. 상층 전방 챔버, 상층 중간 챔버 및 상층 후방 챔버의 두께는 각각 150mm, 450mm, 900mm이고, 총 두께는 1500mm이다. 따라서, 상층 및 하층의 전방, 중간, 후방 챔버에서의 활성탄 체류 시간은 예를 들어 40 시간, 120 시간 또는 240 시간으로 제어될 수 있다.
중간의 활성탄 채널(10)은 무효 구역이기 때문에, 활성탄의 공급 속도가 확보된다(저항이 작음)는 전제하에, 활성탄 채널의 높이 또는 길이와 활성탄 채널의 총 단면적은 가급적 많이 감소될 필요가 있다. 전이 구역(C)의 수직 방향의 중간 위치에서, 모든 활성탄 채널(10)의 단면적의 합계는 상부에서의 모든 활성탄 챔버의 단면적 합계 또는 하부에서의 모든 활성탄 챔버의 단면적의 합계의 대략 22%이다. 흡착탑의 전이 구역(C)의 높이 또는 흡착탑의 전이 구역(C)의 수직 방향 길이는 1.8m이다.
A, 하측 활성탄 베드층 부분,
B, 상측 활성탄 베드층 부분,
C, 흡착탑의 중간 부분에서의 전이 구역,
1, 연도 가스 입구,
2, 연도 가스 출구,
3, 공급 통,
4, 다공성 격판,
4', 다공성 격판 또는 루버,
5, 연도 가스 채널,
6, 롤형 공급기,
7, 회전 밸브,
8, 운송 장치,
9, 무공성 분리판 또는 무공성 판으로 만들어진 원통 또는 원추통,
10, 전이 구역(C) 내의 활성탄 채널,
A1, 하측 제 1 활성탄 챔버
a2, 하측 제 2 활성탄 챔버
a3, 하측 제 3 활성탄 챔버
b1, 상측 제 1 활성탄 챔버
b2, 상측 제 2 활성탄 챔버,
b3 : 상측 세 번째 활성탄 챔버.
G1, 하측 활성탄 베드층 부분(A)의 연도 가스 유입 단부,
G2, 하측 활성탄 베드층 부분(A)의 연도 가스 유출 단부,
G3, 상측 활성탄 베드층 부분(B)의 연도 가스 유입 단부,
G4, 상측 활성탄 베드층 부분(B)의 연도 가스 유출 단부.

Claims (10)

  1. 활성탄 흡착탑을 포함하는 활성탄 연도 가스 정화 장치에 있어서,
    상기 활성탄 흡착탑은 하부에서의 하측 활성탄 베드층 부분(A), 상부에서의 상측 활성탄 베드층 부분(B), 및 상기 하측 활성탄 베드층 부분(A)과 상기 상측 활성탄 베드층 부분(B) 사이에 위치된 전이 구역(C)을 포함하며, 상기 활성탄 흡착탑은 상기 흡착탑 위 또는 흡착탑의 꼭대기에 위치된 공급통(3)과, 상기 흡착탑의 하부에 위치하는 연도 가스 입구(1)와, 상기 흡착탑의 상부에 위치하는 연도 가스 출구(2)를 더 포함하며,
    하측 활성탄 베드층 부분(A)의 연도 가스 유출 단부(G2)는 연도 가스 채널(5)을 통해 상측 활성탄 베드층 부분(B)의 연도 가스 유입 단부(G3)와 연통하고, 상기 하측 활성탄 베드층 부분(A)은 다공성 격벽(4)에 의해 분할된 2 개 내지 7 개(바람직하게는 3 개 내지 5 개)의 활성탄 챔버를 가지며, 상기 상측 활성탄 베드층 부분(B)는 다공성 격벽(4)에 의해 분할된 2 개 내지 7 개(바람직하게는 3 개 내지 5 개)의 활성탄 챔버를 갖는
    활성탄 연도 가스 정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하측 활성탄 베드층 부분(A)은 다공성 격벽(4)에 의해 분할된 2 개 내지 7 개(바람직하게는 3 개 내지 5 개)의 활성탄 챔버를 가지며, 연도 가스 유동 방향을 따라, 하부에 위치된 활성탄 챔버는 두께가 순차적으로 증가하거나, 또는 연도 가스 유동 방향을 따라, 하부에 위치된 제 1 활성탄 챔버(a1) 뒤의 임의의 두 개의 인접한 활성탄 챔버에 있어서, 두 개의 인접한 활성탄 챔버 중 뒤쪽의 챔버는 두개의 인접한 활성탄 챔버 중 앞쪽의 챔버보다 두께가 크거나 동일하고; 상측 활성탄 베드층 부분(B)은 다공성 격벽(4)에 의해 분할된 2 개 내지 7 개(바람직하게는 3 내지 5 개)의 활성탄 챔버를 가지며, 연도 가스 유동 방향을 따라, 상부에 위치된 활성탄 챔버는 두께는 순차적으로 증가하거나, 또는 연도 가스 유동 방향을 따라, 상부에 위치된 제 1 활성탄 챔버(b1) 뒤의 임의의 두 개의 인접한 활성탄 챔버에 있어서, 두 개의 인접한 활성탄 챔버 중 뒤쪽의 챔버는 두개의 인접한 활성탄 챔버 중 앞쪽의 챔버보다 두께가 크거나 동일하고, 바람직하게, 하부에 위치한 2 내지 7 개(예를 들어 3 개)의 활성탄 챔버 중에서 또는 상부에 위치한 2 내지 7 개(예를 들어 3 개)의 활성탄 챔버 중에서, 연도 가스 유동 방향의 순서에 따라, 제 2 챔버(a2 또는 b2)의 두께는 제 1 챔버(a1 또는 b1)의 두께의 1 배 내지 9 배(예를 들어 1.5 내지 7 배 또는 2 배 내지 3 배)이고; 제 3 챔버(a3 또는 b3)가 있는 경우, 제 3 챔버(a3 또는 b3)의 두께는 제 2 챔버(a2 또는 b2) 두께의 1 배 내지 2.5 배(바람직하게는 1.2 내지 2 배, 예를 들어 1.3 배, 1.5 배 또는 1.8 배)인
    활성탄 연도 가스 정화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부는 3개의 활성탄 챔버를 가지며, 연도 가스 유동 방향의 순서를 따라, 제 1 챔버(a1)(즉 전방 챔버), 제 2 챔버(a2)(즉 중간 챔버) 및 제 3 챔버(a3)(즉 후방 챔버)의 두께는 각기 90 내지 250mm(바람직하게는 100 내지 230 mm, 예를 들면 120, 150, 200 또는 220 mm), 360 내지 1000 mm(바람직하게는 400 내지 950 mm, 예를 들면 450, 600, 700, 800 또는 900 mm) 및 432 내지 1200 mm(바람직하게는 450 내지 1150 mm, 예를 들면 500, 600, 700, 800, 900, 1000 또는 1100 mm)의 범위이고; 및/또는
    상기 상부는 3개의 활성탄 챔버를 가지며, 연도 가스 유동 방향의 순서를 따라, 제 1 챔버(b1)(즉 전방 챔버), 제 2 챔버(b2)(즉 중간 챔버) 및 제 3 챔버(b3)(즉 후방 챔버)의 두께는 각기 90 내지 250mm(바람직하게는 100 내지 230 mm, 예를 들면 120, 150, 200 또는 220 mm), 360 내지 1000 mm(바람직하게는 400 내지 950 mm, 예를 들면 450, 600, 700, 800 또는 900 mm) 및 432 내지 1200 mm(바람직하게는 450 내지 1150 mm, 예를 들면 500, 600, 700, 800, 900, 1000 또는 1100 mm)의 범위인
    활성탄 연도 가스 정화 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착탑의 하부에 위치한 연도 가스 입구(1)와 상기 흡착탑의 상부에 위치한 연도 가스 출구(2)는 흡착탑의 동일측에 놓이는
    활성탄 연도 가스 정화 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하측 활성탄 베드층 부분(A)의 각 챔버의 바닥에 롤형 공급기(6)가 배치되고; 및/또는
    하나 이상의 배출 회전 밸브(7)가 흡착탑의 바닥 통 내에 배치되는
    활성탄 연도 가스 정화 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 활성탄 채널(10)이 상기 전이 구역(C) 내에 배열되고; 바람직하게는 상기 활성탄 채널(10)은 분리판(9)과 흡착탑의 탑 벽에 의해 형성되거나, 원형 단면을 갖는 원통(9) 또는 원추통(9)에 의해 형성되거나, 타원형 단면을 갖는 관 또는 통체(9)에 의해서 형성되거나, 또는 다각형 단면을 갖는 관 또는 통체(9)에 의해 형성되며; 보다 바람직하게는, 분리판(9)이 무공성 판이거나, 원통(9) 또는 원추통(9)이 무공성 판으로 만들어지거나, 관 또는 통체(9)가 무공성 판으로 만들어지는
    활성탄 연도 가스 정화 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부에서의 2 개 내지 7 개(바람직하게는 3 개 내지 5 개, 예를 들면 3, 4, 5, 6 또는 7 개)의 활성탄 챔버는 각각의 활성탄 채널(10)을 통해 하부에서의 상응하는 2 개 내지 7 개(바람직하게는 3 개 내지 5 개, 예를 들면 3, 4, 5, 6 또는 7 개)의 활성탄 챔버와 연통하는
    활성탄 연도 가스 정화 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전이 구역(C)의 수직 방향의 중간 위치에서, 모든 활성탄 채널(10)의 단면적 합계는 상부에서의 모든 활성탄 챔버의 단면적 합계나 또는 하부에서의 모든 활성탄 챔버의 단면적 합계보다 작거나 같으며, 바람직하게는 전자가 후자의 20% 내지 60% 인
    활성탄 연도 가스 정화 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부에서의 각 활성탄 챔버의 바닥에 롤형 공급기(6)가 배치되고; 바람직하게 상기 롤형 공급기(6)는 전이 구역(C)에 위치하고, 롤형 공급기(6)와 하부에서의 각 활성탄 챔버의 활성탄 층 사이에 간극 또는 수직 거리가 유지되는(즉, 롤형 공급기(6)의 롤이 하부에서의 각 활성탄 챔버의 활성탄 층과 접촉하지 않음)
    활성탄 연도 가스 정화 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 장치를 이용한 연도 가스 정화 방법(또는 소결 연도 가스 탈황 및 탈질 방법)에 있어서,
    1) 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 활성탄 흡착탑 및 탈착탑을 갖는 탈황 및 탈질 장치의 상기 활성탄 흡착탑에 연도 가스 또는 소결 연도 가스(이하, 연도 가스라 통칭함)를 운송하는 단계로서, 여기서 상기 연도 가스는 하부에서의 하측 활성탄 베드층 부분(A) 및 상부에서의 상측 활성탄 베드층 부분(B)을 순차적으로 통과하여, 흡착탑의 꼭대기로부터 상기 하측 활성탄 베드층 부분(A) 및 상기 상측 활성탄 베드층 부분(B)으로 운반되는 활성탄과 접촉하게 되어서, 활성탄이 황산화물, 질소 산화물 및 다이옥신을 포함하는 오염 물질을 흡착하도록 하는, 운송 단계와;
    2) 연도 가스 또는 소결 연도 가스로부터 오염 물질을 흡착한 탈황 및 탈질 장치의 활성탄 흡착탑 내의 활성탄을, 상부에서의 가열 구역과 하부에서의 냉각 구역을 갖는 활성탄 탈착탑의 가열 구역으로 이동시키는 단계로서, 여기서 활성탄은 가열 가스로서 작용하는 고온 가스와 간접 열교환을 수행하는 것에 의해, 활성탄 탈착 온도 Td(예를 들면, Td = 390 내지 450 ℃)까지 가열 또는 승온되어서, 활성탄을 온도 Td 하에서 탈착 및 재생시키는, 이동 단계와;
    3) 탈착탑 상부에서의 가열 구역에서 탈착 및 재생된 활성탄을 중간 완충 구역, 즉 중간 구간을 통해 탈착탑의 하부에서의 냉각 구역에 도입하는 한편, 탈착 탑의 냉각 구역의 냉각 공기 입구로부터 탈착탑의 냉각 구역으로 (냉각풍 또는 냉각 공기로서 작용하는) 상온 공기를 분사하여, 냉각 구역에서 하향으로 이동하는 활성탄과의 간접 열교환을 수행함으로써 활성탄을 냉각시키는, 도입 및 냉각 단계와;
    4)(예를 들면 체 거름(sieving)에 의해 재가 제거된 후) 탈착탑의 바닥으로부터 배출된, 냉각된 활성탄을, 상기 단계 1)에서의 활성탄 흡착탑의 꼭대기(예를 들면 꼭대기에서의 공급통)로 이동시키는 단계를 포함하는
    활성탄 연도 가스 정화 방법.
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