KR20180068353A

KR20180068353A - 연소 촉진제

Info

Publication number: KR20180068353A
Application number: KR1020160169339A
Authority: KR
Inventors: 이상돈
Original assignee: (주)우성에프엔피
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-22

Abstract

본 발명은 연소 촉진제에 관한 것으로, 상세하게는 붕사 8~15 중량부와, 산소수 20~38 중량부와, 연소 향상을 위한 과망간산칼륨 0.05∼0.1 중량부와, 산화물 제거를 위한 수산화나트륨 4∼8 중량부를 포함하는 조성물로 구성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 연소 효율을 향상시켜 석탄의 소모량을 절감하는 것은 물론 황산화물 및 이산화물의 발생을 최소화하여 사회문제로 대두되는 오염 문제를 해소시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 연소 촉진제를 석탄에 분사시키는 간단한 방법을 사용하여 적용이 쉽고, 저렴한 비용으로 간단하게 제조할 수 있다.

Description

연소 촉진제{Combuston Accelerator}

본 발명은 연료의 연소 촉진에 관한 것으로, 특히 연소 촉진제에 관한 것이다

일반적으로 각종 액체 연료나 고체연료 등을 보일러에서 연소시키거나, 폐기물 등을 소각할 때에 발생되는 배기가스에 황산화물과 일산화탄소 등의 유해물질이 함유되어있고, 이러한 유해물질은 대기 오염의 주원인이 되었다.

특히, 황산화물을 제거하기 위한 종래의 수단으로서, 각종 연료가 소각될 때 발생되는 배기가스에 수산화칼슘 (Ca(OH)2)를 분사하여, Ca(OH)2 + SO3 = CaSO4 + H2 O 의 반응식과 같이, 황산화물이 수산화칼슘과 반응되어 석고로 처리하는 방법이 통용되어 왔다.

그러나 이러한 종래의 방법은 황산화물의 완전한 처리가 이루어지지 않을 뿐 아니라, 황산화물을 처리하는 과정 중에 다량의 슬러지가 생성되므로, 이를 처리하기 위한 별개의 집진 장치가 필요하여, 전체 시스템의 설치 및 관리 비용이 많이 소모되는 문제가 있었다.

또한, 고체 연료인 석탄은 세계적으로 매장량이 풍부하여 공급의 안정성과 경제적 측면에서 유리한 조건을 가지고 있음에도 불구하고 유체 연료 및 기체 연료에 비하여, 그 사용이 불편함과 연소 효율의 저하로 인하여 제한적으로 사용되고 있는 실정이다.

근래에는 석탄의 연소방식을 개선함으로서, 석탄이 갖고 있는 고유한 문제를 해결하기 위한 많은 노력이 있어 왔으며, 특히 석탄 매장량이 풍부한 지역에서는 에너지원으로 석탄 사용을 선호하고 있는 실정이다.

그러나 석탄의 연소 시 배기가스에 함유되어 있는 황은 보일러 및 각종 설비를 부식시켜 수명을 단축시킬 뿐 아니라, 대기 중에 그대로 방출되면 심각한 대기오염을 유발시키는 문제가 제기되었다.

때문에, 상기 황을 제거하기 위한 탈황제의 기술이 많이 연구 개발되고 있는 실정이며, 현재까지 알려진 금속산화물 탈황제는 Zn, Fe, Cu, Ca, Mg, V, Mn, Co, Sn, Pb, Cd, Mo, W, Cr 등이며, 이러한 산화물들은 배기가스 정화에 장단점을 갖고 있다.

실험 결과에 의하면, 석탄 배기가스 중에서 H2 S 농도를 20ppmv 이하로 줄일 수 있는 1차 활성성분으로 Zn, Fe, Cu, Mn, Ce 등을 들 수 있고, 첨가제로는 Cu, Fe, Mn, Cr, Ce, Co, Mo, Ni 등이 있다.

현재, 개발된 탈황제 중에서 혼합아연계 탈황제와 망간계 탈황제가 있으며, 특히 망간계 탈황제는 망간과 알루미나가 3 : 1의 중량비로 혼합된 화합물이 섭씨 800 도의 H2 - H2 S 가스 혼합물로부터 황성분을 제거할 수 있다.

그러나, 상기 망간계 탈황제는 이를 제조하기 위하여, 분말 상태의 원료를 혼합한 후 건조, 소성 시키고, 경화 공정을 거치는 등의 제조 공정을 거쳐야되기 때문에, 제조 시간이 지연될 뿐 아니라, 이를 제조하기 위한 별개의 설비가 필요하므로, 적은 비용의 에너지원인 석탄에 비하여 탈황제의 원가가 높아 실용화되지 못하고 있는 실정이었다.

또한, 현재까지 개발된 상기 탈황제는 제조를 위한 별개의 설비가 필요하거나, 제조 과정이 복잡한 문제가 있을 뿐 아니라, 그 기능이 탈황에 제한되어 있으며, 석탄의 연소 효율을 증진시키는 기능을 수행할 수 없어 연소 효율을 상상시키기 위하여 별개의 연소 촉진제를 첨가하여야 되는 번거로움이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0538120호(공고일자 2005.12.22.) 대한민국 등록특허 제10-1415454호(공고일자 2014.07.04.)

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위하여, 석탄 연소 시에 발생하는 황산화물과 이산화물을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 연소 촉진제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 석탄 연소에 필요한 산소를 발생시킴으로써 석탄의 연소를 촉진하여 적은 량의 에너지로 연소 효율을 증대시키도록 하는데 다른 목적이 있다.

본 발명에 따른 연소 촉진제는 상기의 목적을 달성하기 위하여, 붕사 8~15 중량부와, 산소수 20~38 중량부를 혼합하되, 연소 향상을 위한 과망간산칼륨 0.05∼0.1 중량부와, 산화물 제거를 위한 수산화나트륨 4∼8 중량부 중 적어도 하나 이상을 포함하여 혼합하는 조성물로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 산소수는 공지의 산소수 발생기를 이용하여 80∼100ppm의 용존산소량을 갖도록 제조하는 것이 바람직하다.

본 발명은 연소 촉진제를 석탄에 적용함으로써, 석탄의 소모량을 절감하는 것은 물론 황산화물 및 이산화물의 발생을 최소화하여 사회문제로 대두되는 오염 문제를 해소시킬 수 있다. 특히, 석탄 연소 시에 연소 촉진제에서 산소를 발생시킴으로써 연소 효율이 증대되므로 보일러의 작동에 있어 최대과제인 경제성이 상승된다.

또한, 본 발명은 연소 촉진제를 석탄에 분사시키는 간단한 방법을 사용하여 적용이 쉽고, 저렴한 비용으로 간단하게 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 연소 촉진제에 함유된 붕사에 의하여 내식성이 보장되므로 보일러 및 배관 등의 설비가 손상되는 것을 방지하여 전체 수명을 연장시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.

본 발명의 실시 예에서는 본 발명의 기술적 사상 및 본질적 특성을 명료히 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 공지된 기술에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 연소 촉진제는, 붕사 8~15 중량부와, 산소수 20~38 중량부와, 연소 향상을 위한 과망간산칼륨 0.05∼0.1 중량부와, 산화물 제거를 위한 수산화나트륨 4∼8 중량부를 포함하는 조성물로 구성한다.

상기 산소수는 공지의 산소수 발생기를 이용하여 80∼100ppm의 용존산소량을 갖도록 제조된다.

상기와 같은 조성물로 제조된 연소촉진제는 석탄을 연소시키기 직전에 스프레이 장치에 의하여 석탄의 표면에 분사되며, 고온으로 연소되는 석탄에서 발생되는 황산화물 및 이산화물을 제거하는 것은 물론 연소 효율을 향상시키게 된다.

본 발명에 따른 연소 촉진제가 석탄 연소에 따른 반응 과정을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 연소 향상제로서 과망간산칼륨(

)을 0.05~0.1 중량부 첨가하게 된다.

석탄 연소 시에 상기 과망간산칼륨은 산소를 발생시킴으로써 연소를 활성화시켜 화력을 증가시키는 역학을 한다. 이때, 상기 과망간산칼륨은 0.05 중량부 미만을 사용하면 연소효율을 향상시키는 효과가 미미하고, 0.1 중량부를 초과하여 사용하면 연소시간이 줄어들 수 있기 때문에, 상술한 사용 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

또한 석탄 연소 시에 황산화물(

)을 발생시키는데, 붕사(

)와 수산화나트륨(

)에 의해 황산화물의 발생을 억제시켜 유해물질의 배출을 감소시킬 수 있다.

즉, 본 발명에서는 석탄 연소 시에 발생하는 유해물질인 일산화탄소, 이산화탄소, 일산화황, 이산화황 등을 제거하기 위하여 산화물 제거제로서, 수산화나트륨(

)과 붕사(

)를 첨가하게 된다.

또한 산소수와 붕사(

)는 석탄 연소 시에 고온에서 분해되면서 산소를 발생시키고 그 발생되는 산소에 의해 석탄의 연소 효율을 향상시켜 일산화탄소의 발생을 감소시킬 수 있다.

또한 산화물 제거제인 붕사는 석탄 연소 시에 발생하는 황산화물의 발생을 억제시켜 환경오염물질의 배출을 감소시키는데, 그 화학반응식은 아래와 같다.

이때, 붕사의 함유량이 많으면 연소효율이 저하되고 붕사의 함유량이 적으면 탈황 효과가 저하된다. 또한, 상기 붕사는 고유효능에 의하여 보일러나 배관설비가 부식되는 것을 방지한다.

또한 수산화나트륨의 수산기(

)가 일산화탄소(

)와 반응하여 이산화탄소(

)로 변환시킴으로써 일산화탄소의 발생을 억제시킬 수 있는데, 그 화학반응식은 아래와 같다.

또한 수산화나트륨(

)는 석탄 연소 시에 발생하는 황산화물과 이산화탄소를 제거할 수 있는데, 그 원리는 하기 화학반응식과 같다.

수산화나트륨을 이용하여 황산화물을 제거하는 반응식은 아래와 같다.

또한 수산화나트륨을 이용하여 이산화탄소를 제거하는 반응식은 아래와 같다.

즉, 이산화황과 아황산(3산화황)은 각각 수산화나트륨과 반응하여 무수황산나트륨과 아황산나트륨으로 추출됨으로써 제거되며, 이산화탄소는 수산화나트륨과 반응하여 탄산나트륨을 생성함으로써 제거된다. 상기 반응 과정에서 생성된 탄산나트륨은 여분의 황산화물과 반응하여 황산화물을 제거 효과를 더욱 증대시킬 수 있고, 이때 발생되는 이산화탄소는 수산화나트륨에 의하여 제거되게 된다.

한편 상기에서 본 발명에 따른 연소 촉진제를 붕사, 산소수, 과망간산칼륨 및 수산화나트륨의 조성물로 구성하는 것으로 설명하였으나, 상기 과망간산칼륨과 수산화나트륨 중 적어도 하나 이상을 포함하여 혼합하는 것도 가능하다.

상기와 같은 본 발명은 보일러 뿐 아니라, 폐기물 소각 등 모든 분야에 쉽게 적응하여 연소 효율의 상승은 물론 황산화물과 이산화물의 제거 효과를 향상시킬 수 있다.

상기에서 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하였으나, 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상 및 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태로 구현할 수 있다.

Claims

붕사 8~15 중량부와, 산소수 20~38 중량부를 혼합하되, 연소 향상을 위한 과망간산칼륨 0.05∼0.1 중량부와, 산화물 제거를 위한 수산화나트륨 4∼8 중량부 중 적어도 하나 이상을 포함하여 혼합하는 조성물로 구성되는 것을 특징으로 하는 연소 촉진제.
제1항에 있어서,
상기 산소수는 80∼100ppm의 용존산소량을 갖는 것을 특징으로 하는 연소 촉진제.