KR20190108774A - 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리시스템 - Google Patents

배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20190108774A
KR20190108774A KR1020180030239A KR20180030239A KR20190108774A KR 20190108774 A KR20190108774 A KR 20190108774A KR 1020180030239 A KR1020180030239 A KR 1020180030239A KR 20180030239 A KR20180030239 A KR 20180030239A KR 20190108774 A KR20190108774 A KR 20190108774A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
sulfur
nitrogen
catalyst layer
oxides
Prior art date
Application number
KR1020180030239A
Other languages
English (en)
Inventor
조호용
장인갑
김준호
Original Assignee
두산중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산중공업 주식회사 filed Critical 두산중공업 주식회사
Priority to KR1020180030239A priority Critical patent/KR20190108774A/ko
Publication of KR20190108774A publication Critical patent/KR20190108774A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8637—Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/88—Handling or mounting catalysts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

본 발명은 촉매를 이용하여 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)와 이산화황(SO2)을 산화시킴으로써 배기가스의 질소산화물 및 황산화물을 동시에 제거 가능한 장치를 제공한다.

Description

배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리시스템{APPARATUS FOR SIMULTANEOUS REMOVING NITROGEN OXIDE AND SULFUR OXIDES OF FLUE GAS AND FLUE GAS TREATING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촉매를 이용하여 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)와 이산화황(SO2)을 산화시킴으로써 배기가스의 질소산화물 및 황산화물을 동시에 제거 가능한 장치 및 배기가스 처리시스템에 관한 것이다.
보일러에서는 석탄(coal) 등의 화석연료와 과잉산소가 포함된 공기(air)가 주입되어 연소가 이루어지고, 연소 결과 석탄회(fly ash), 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), 미연탄소분(HC) 등의 부산물이 열과 함께 발생하고, 반응하지 않은 질소(N2)와 산소(O2)가 잔류하게 된다.
이와 같이, 황을 함유한 연료가 연소될 때, 황은 재에 붙은 것을 제외하고 이산화황(SO2)의 형태로 대기로 방출된다. 이러한 이산화황은 대기오염을 유발하며 지구상에 산성비를 내리게 하여 인체 및 동물 뿐만 아니라 환경에 상당히 해로운 영향을 미친다.
또한, 질소산화물은 주로 다양한 공정(연소)이 이루어지는 높은 온도에서 대기 중에 존재하는 기본 산소와 질소 사이에서 반응하여 생성되며, 주로 일산화질소(NO)의 형태로 방출된다. 이러한 질소산화물은 산성비를 내리게 할 뿐만 아니라 오존을 형성하고 광화학 스모그를 형성한다.
이에 따라, 환경보호 차원에서 대규모의 소각 시설 및 발전소 등에는 통상적으로 배기가스 중 질소산화물과 황산화물을 처리하기 위한 탈질장치와 탈황장치가 설치되어 왔다.
상기 탈질장치 중 대부분은 선택적 촉매환원장치(SCR)이며, 상기 선택적 촉매환원장치는 촉매층에서 배기가스와 암모니아(NH3) 환원제를 동시에 통과시키면서 배기가스 내의 NOx를 암모니아의 반응에 의해 질소와 수증기로 선택적 환원시킨다.
또한, 상기 탈황장치 중 대부분은 습식배연 탈황장치이며, 습식 탈황 공정에 있어서, 배기 가스는 석회와 같은 알칼리를 함유한 흡수 유체와 기체-액체 접촉(gas-liquid contact)하게되고, 그에 따라 이산화황이 배기 가스로부터 흡수되고 제거된다. 이때, 배기가스와 흡수유체의 기액접촉방법에 따라 여러 가지로 분류되지만 분무방식의 접촉방법이 세계적으로 많이 채용되고 있다.
그 결과, 배기가스로부터 흡수된 이산화황은 흡수 유체에 아황산염(Sulfite)을 형성하며, 이러한 아황산염은 통상적으로 공기를 흡수 유체 내로 불어넣는 것에 의해 산화되어 부산물인 석고를 형성하게 된다.
이와 같이, 종래에는 배기가스의 질소산화물을 제거하기 위한 선택적 촉매환원장치(SCR)와 황산화물을 제거하기 위한 습식배연 탈황장치가 별도로 구비되었다.
대한민국 공개특허공보 제2015-0049835호(2015.05.08 공개)
본 발명은 촉매를 이용하여 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)와 이산화황(SO2)을 산화시킴으로써 배기가스의 질소산화물 및 황산화물을 동시에 제거 가능한 장치 및 배기가스 처리시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 제거탑과, 상기 제거탑의 일측에 구비되는 배기가스 유입구와, 상기 제거탑의 타측에 구비되는 배기가스 배출구와, 상기 제거탑 내에 설치되는 촉매층과, 상기 촉매층으로 산소를 공급하기 위한 산소공급부 및 상기 촉매층을 재생시키기 위한 습식세정부를 포함하며, 상기 촉매층은 망간(Mn), 몰리브덴(MO) 중 적어도 하나, 바나듐(V), 텅스텐(W), 세륨(Ce) 중 적어도 하나 및 플래티늄(Pt), 코발트(Co) 중 적어도 하나의 촉매 기능 물질을 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치를 제공한다.
상기 촉매층의 담체는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 각각의 촉매 기능 물질은 상기 담체에 대해 1wt% 이상 5wt% 이하일 수 있다.
상기 습식세정부는, 상기 제거탑 내에 설치되어 물(H2O)을 분사하기 위한 분사부 및 상기 분사부로 물을 공급하기 위한 물 공급부를 포함할 수 있다.
상기 물 공급부는, 물이 저장되는 저장탱크 및 상기 저장탱크에 저장된 물을 상기 분사부로 공급하기 위한 공급 펌프를 포함할 수 있다.
상기 저장탱크로부터 상기 분사부로 물이 공급되는 물 공급라인 상에는 유량 조절 밸브가 설치될 수 있다.
또한, 상기 배기가스 유입구로 유입되는 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도를 측정하기 위한 농도측정기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도에 따라 상기 분사부로 공급되는 물의 공급량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 분사부로 공급되는 물의 공급량을 증가시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 분사부로 공급되는 물의 공급량을 감소시킬 수 있다.
상기 유량 조절 밸브는 전동식 밸브일 수 있다.
또한, 상기 분사부에 의해 분사되어 상기 촉매층을 재생시킨 물이 저장되며, 질산과 황산을 중화시키기 위한 중화탱크를 더 포함할 수 있다.
상기 중화를 위한 중화제는 암모니아수, 요소수 및 탄산칼슘 수용액 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 산소공급부는 산소가 저장되는 저장탱크와, 상기 저장탱크로부터 상기 촉매층으로 산소가 공급되는 산소 공급라인을 포함하며, 상기 산소 공급라인 상에는 유량 조절 밸브가 설치될 수 있다.
또한, 상기 배기가스 유입구로 유입되는 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도를 측정하기 위한 농도측정기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도에 따라 상기 촉매층으로 공급되는 산소의 공급량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 촉매층으로 공급되는 산소의 공급량을 증가시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 촉매층으로 공급되는 산소의 공급량을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 보일러와, 상기 보일러의 후단에 설치되어 상기 보일러에서 발생된 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 제거하기 위한 상기의 동시제거 장치 및 상기 동시제거 장치를 통과한 배기가스의 분진을 제거하기 위한 전기집진기를 포함하는, 배기가스 처리시스템을 제공한다.
상기 동시제거 장치는 상기 보일러의 후단에 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 촉매를 이용하여 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)와 이산화황(SO2)을 산화시킴으로써 배기가스에 포함된 질소산화물 및 황산화물을 동시에 제거할 수 있다.
즉, 하나의 장치 및 공정으로 탈질과 탈황을 동시에 저비용으로 수행할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동시제거 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 다른 상태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 동시제거 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배기가스 처리시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배기가스 처리시스템을 개략적으로 도시한 도면.
이하, 본 발명의 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리시스템에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구 범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 동시제거 장치는 촉매에 의한 산화반응에 의해 보일러 등의 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 제거하기 위한 것이다. 배기가스 중 질소산화물의 대부분은 일산화질소(NO)의 형태이고 일부는 이산화질소(NO2)의 형태이다. 또한, 배기가스 중 황산화물의 대부분은 이산화황(SO2)의 형태이고 1-2% 정도가 삼산화황(SO3)의 형태이다.
우선, 도 1 및 2를 참고하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치(20)에 관하여 살펴보도록 한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 장치(20)는 크게, 제거탑(100), 촉매층(200), 산소공급부(300), 습식세정부(400), 중화탱크(500), 농도측정기(600) 및 제어부(700)를 포함하여 이루어질 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 상기 제거탑(100)은 원형 또는 사각형 등 다양한 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 제거탑(100)의 일측에는 배기가스가 유입되기 위한 배기가스 유입구(120)가 구비되고, 상기 제거탑(100)의 타측에는 정화된 배기가스가 배출되기 위한 배기가스 배출구(140)가 구비된다.
본 실시 예에서 상기 배기가스 유입구(120)는 도 1을 기준으로 상기 제거탑(100)의 좌측 하부에 구비되고 있으며, 상기 배기가스 배출구(140)는 상기 제거탑(100)의 우측 상부에 구비되고 있다. 이에 따라, 상기 유입구(120)를 통해 제거탑(100)으로 유입된 배기가스는 상기 제거탑(100) 내에서 상부로 유동되어 상기 배출구(140)를 통해 배출된다.
상기 배기가스 유입구(120)와 배출구(140)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 유입구(120)를 통해 유입되는 배기가스가 후술할 바와 같이 촉매층(200)을 통과한 후 상기 배출구(140)를 통해 배출될 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.
상기 촉매층(200)은 상기 제거탑(100) 내에 설치되되, 상기 촉매층(200)은 망간(Mn), 몰리브덴(MO) 중 적어도 하나, 바나듐(V), 텅스텐(W), 세륨(Ce) 중 적어도 하나 및 플래티늄(Pt), 코발트(Co) 중 적어도 하나의 촉매 기능 물질을 포함한다. 예를 들어, 망간, 바나듐 및 코발트를 포함하는 Mn-V-Co 촉매층일 수 있다.
상기 촉매층(200)은 촉매 기능을 가진 촉매 기능 물질을 담체에 분산시켜 형성하는 것으로, 상기 촉매층(200)의 담체는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 상기 촉매층(200)의 담체가 상기의 금속 산화물로 이루어짐에 따라 상기 촉매층(200)을 표면적이 큰 다공성물질로 만들 수 있어 촉매기능이 향상될 수 있다.
이때, 상기 각각의 촉매 기능 물질은 상기 담체에 대해 1wt% 이상 5wt% 이하인 것이 바람직하다.
상기 촉매층(200)은 상기 제거탑(100) 내에 하나로 설치될 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이 복수개로 구비되어 나란하게 설치될 수도 있다.
또한, 상기 촉매층(200)으로 산소를 공급하기 위한 산소공급부(300)가 구비된다.
본 실시 예에서는, 상기 산소공급부(300)에 의해 상기 촉매층(200)으로 공기(air)가 공급되고 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 산소공급부(300)에 의해 분리된 산소(O2)만이 공급될 수도 있음은 물론이다.
이에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 촉매층(200)을 통과하는 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)와 이산화황(SO2)이 상기 촉매층(200)에 흡착되며, 상기 산소공급부(300)에 의해 공급되는 산소에 의해 상기 촉매층(200)에 흡착된 일산화질소(NO)와 이산화황(SO2)이 각각 이산화질소(NO2)와 삼산화황(SO3)으로 산화될 수 있다.
또한, 상기와 같이 촉매층(200)을 통과하며 질소산화물 및 황산화물이 제거된 배기가스는 상기 배출구(140)를 통해 배출된다.
상기 촉매층(200)에 흡착되어 산화된 이산화질소(NO2)와 삼산화황(SO3)을 제거하기 위한, 즉 상기 촉매층(200)을 재생시키기 위한 습식세정부(400)가 구비된다.
도 1에 도시된 바와 같이 일정시간동안 배기가스가 상기 촉매층(200)을 통과하며 이에 포함된 질소산화물과 황산화물이 제거된 후, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 촉매층(200)을 재생시키기 위해 상기 습식세정부(400)를 통해 습식세정이 이루어지게 된다.
구체적으로, 상기 습식세정부(400)는, 상기 제거탑(100) 내에 설치되어 물(H2O)을 분사하기 위한 분사부(420) 및 상기 분사부(420)로 물을 공급하기 위한 물 공급부(440)를 포함할 수 있다.
상기 분사부(420)는 상기 촉매층(200)의 상부에 설치되며, 상기 분사부(420)는 상기 촉매층(200)의 모든 위치에 물을 균일하게 분사할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 분사부(420)에는 초음파 미스트 제조기가 설치될 수 있으며, 이에 따라 물이 상기 분사부(420)를 통해 미스트 분사되어 상기 촉매층(200)에 더 넓은 면적으로 균일하게 분사될 수 있고, 최소한의 물로 상기 촉매층(200)을 재생시킬 수 있다.
상기 물 공급부(440)는, 물이 저장되는 저장탱크(442) 및 상기 저장탱크(442)에 저장된 물을 상기 분사부(420)로 공급하기 위한 공급 펌프(444)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 저장탱크(442)로부터 상기 분사부(420)로 물이 공급되는 물 공급라인 상에는 유량 조절 밸브(V1)가 설치되어 상기 분사부(420)로 공급되는 물의 공급량이 조절될 수 있다.
상기 유량 조절 밸브(V1)는 전동식 밸브로 이루어져 전기적 신호를 받아 개도를 조절함으로써 유량을 조절할 수 있다. 이하, 상기 분사부(420)로 공급되는 물의 공급량 조절에 관하여는 아래에서 자세히 살펴보도록 한다.
이와 같이, 상기 분사부(420)에 의해 분사되는 물에 의해 상기 촉매층(200)에 흡착되어 산화된 이산화질소(NO2)와 삼산화황(SO3)이 용해됨에 따라 상기 촉매층(200)으로부터 이산화질소와 삼산화황이 제거될 수 있으며, 상기 촉매층(200)이 다시 재생될 수 있다.
구체적으로, 상기 촉매층(200)에서는 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다.
(1) SO3 + H2O → H2SO4
(2) 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
상기와 같이 분사부(420)에 의해 촉매층(200)으로 분사되어 이산화질소(NO2)와 삼산화황(SO3)이 용해된 물, 즉 상기 촉매층(200)을 재생시킨 물은 상기 제거탑(100)의 하부로 떨어지게 된다.
이에 따라, 상기 제거탑(100)의 하부에는 상기 촉매층(200)을 재생시킨 물이 저장되며, 질산(nitric acid)과 황산(sulfuric acid)을 중화시키기 위한 중화탱크(500)가 구비될 수 있다.
본 실시 예에서 상기 중화탱크(500)는 상기 제거탑(100)의 하부에 일체로 형성되고 있으며, 상기 중화탱크(500)에 상기 질산과 황산의 중화를 위한 중화제가 공급된다.
상기 중화제는 별도의 중화제 저장탱크(520)로부터 공급펌프(540)에 의해 상기 중화탱크(500) 내로 공급될 수 있으며, 중화제를 통해 질산과 황산이 중화되어 질산염과 황산염을 형성할 수 있다.
이때, 상기 중화를 위한 중화제는 암모니아 수용액일 수 있으며, 구체적으로 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다.
(3) HNO3 + NH4OH → NH4NO3 + H2O
(4) H2SO4 + 2NH4OH → (NH4)2SO4 + 2H2O
또는, 상기 중화를 위한 중화제는 요소수일 수 있으며, 구체적으로 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다.
(5) 2HNO3 + (NH2)2CO + H2O → 2NH4NO3 + CO2
(6) H2SO4 + (NH2)2CO + H2O → (NH4)2SO4 + CO2
결과적으로, 질산 암모늄 비료와 황산 암모늄 비료를 얻을 수 있다.
또는, 상기 중화를 위한 중화제는 탄산칼슘(CaCO3) 수용액일 수도 있으며, 결과적으로 석고를 얻을 수 있다. 구체적으로, 아래와 같은 반응이 이루어지게 된다.
(7) H2SO4 + CaCO3 + H2O → CaSO4·2H2O + CO2
이에 따라 생성된 질산 암모늄 비료와 황산 암모늄 비료 또는 석고는 상기 중화탱크(500)로부터 배출됨에 따라 완전히 제거될 수 있다.
하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제거탑(100)과 별도로 중화탱크가 구비될 수도 있다. 즉, 상기 촉매층(200)을 재생시킨 물이 상기 제거탑(100)의 하부로부터 배출되어 별도의 중화탱크로 유입될 수 있으며, 별도의 중화탱크에 중화제가 공급됨에 따라 상기와 마찬가지로 질산과 황산의 중화가 이루어질 수 있다.
또한, 상기 분사부(420)로 공급되는 물의 공급량을 조절 제어하기 위한 농도측정기(600) 및 제어부(700)가 구비될 수 있다.
상기 농도 측정기(600)는 상기 배기가스 유입구(120)로 유입되는 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도를 측정하기 위한 것으로, 상기 제어부(700)는 상기 농도 측정기(600)에 의해 측정되는 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도에 따라 상기 분사부(420)로 공급되는 물의 공급량을 제어할 수 있다.
이때, 상기 유량 조절 밸브(V1)는 전동식 밸브로 이루어지므로, 상기 제어부(700)는 상기 유량 조절 밸브(V1)의 개도를 조절하기 위해 전기적 신호를 보낼 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(700)는, 상기 농도 측정기(600)에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소 및/또는 이산화황 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 분사부(420)로 공급되는 물의 공급량을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부(700)는 상기 유량 조절 밸브(V1)가 열리도록 전기적 신호를 보내 상기 분사부(420)로 공급되는 물의 공급량을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부(700)는, 상기 농도 측정기(600)에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소 및/또는 이산화황 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 분사부(420)로 공급되는 물의 공급량을 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부(700)는 상기 유량 조절 밸브(V1)가 닫히도록 전기적 신호를 보내 상기 분사부(420)로 공급되는 물의 공급량을 감소시킬 수 있다.
상기와 같이 제거탑(100)으로 유입되는 배기가스에 포함된 일산화질소 및/또는 이산화황 농도에 따라 상기 분사부(420)로 공급되어 분사되는 물의 공급량을 조절 제어함으로써, 상기 촉매층(200)을 재생시키기 위해 필요한 최소한의 물을 효율적으로 공급할 수 있으며 운전 비용이 절감될 수 있다.
다음으로, 도 3을 참고하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 동시제거 장치에 관하여 살펴보도록 한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 장치는 크게, 제거탑(100), 촉매층(200), 산소공급부(300), 습식세정부(400), 중화탱크(500), 농도측정기(600) 및 제어부(1700)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제거탑(100), 촉매층(200), 습식세정부(400), 중화탱크(500) 및 농도측정기(600)는 상기 제1 실시 예에서 설명한 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 산소공급부(300)는 상기 촉매층(200)으로 산소를 공급하기 위한 것으로, 구체적으로 산소가 저장되는 저장탱크(320)와, 상기 저장탱크(320)로부터 상기 촉매층(200)으로 산소가 공급되는 산소 공급라인을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 저장탱크(320)로부터 상기 촉매층(200)으로 산소를 공급하기 위한 가압펌프(미도시)가 더 구비될 수 있음은 물론이다.
이때, 상기 산소 공급라인 상에는 유량 조절 밸브(V2)가 설치되어 상기 촉매층(200)으로 공급되는 산소의 공급량이 조절될 수 있다. 상기 유량 조절 밸브(V2)는 전동식 밸브로 이루어져 전기적 신호를 받아 개도를 조절함으로써 유량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 촉매층(200)으로 공급되는 산소의 공급량을 조절 제어하기 위한 농도측정기(600) 및 제어부(1700)가 구비될 수 있다.
상기 농도 측정기(600)는 상기 배기가스 유입구(120)로 유입되는 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도를 측정하기 위한 것으로, 상기 제어부(1700)는 상기 농도 측정기(600)에 의해 측정되는 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도에 따라 상기 제1 실시 예와 같이 상기 분사부(420)로 공급되는 물의 공급량을 제어할 수 있음과 동시에 상기 촉매층(200)으로 공급되는 산소의 공급량을 제어할 수 있다.
이때, 상기 유량 조절 밸브(V2) 또한 전동식 밸브로 이루어지므로, 상기 제어부(1700)는 상기 유량 조절 밸브(V2)의 개도를 조절하기 위해 전기적 신호를 보낼 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(1700)는, 상기 농도 측정기(600)에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소 및/또는 이산화황 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 촉매층(200)으로 공급되는 산소의 공급량을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부(1700)는 상기 유량 조절 밸브(V2)가 열리도록 전기적 신호를 보내 상기 촉매층(200)으로 공급되는 산소의 공급량을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부(1700)는, 상기 농도 측정기(600)에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소 및/또는 이산화황 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 촉매층(200)으로 공급되는 산소의 공급량을 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부(1700)는 상기 유량 조절 밸브(V2)가 닫히도록 전기적 신호를 보내 상기 촉매층(200)으로 공급되는 산소의 공급량을 감소시킬 수 있다.
상기와 같이 제거탑(100)으로 유입되는 배기가스에 포함된 일산화질소 및/또는 이산화황 농도에 따라 상기 촉매층(200)으로 공급되는 산소의 공급량을 조절 제어함으로써, 상기 촉매층(200)에 흡착되는 일산화질소(NO)와 이산화황(SO2)을 산화시키는데 필요한 산소를 효율적으로 공급할 수 있으며 운전 비용이 절감될 수 있다.
즉, 배기가스 중의 일산화질소(NO)와 이산화황(SO2)을 각각 이산화질소(NO2)와 삼산화황(SO3)으로 산화시키는데 필요한 산소의 양만큼 공급할 수 있다.
하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제어부는 상기 제1 실시 예와 같이 상기 분사부(420)로 공급되는 물의 공급량은 조절하지 않으며, 상기 촉매층(200)으로 공급되는 산소의 공급량만을 조절 제어할 수 있음은 물론이다.
다음으로, 상기의 동시제거 장치가 적용되는 본 발명의 배기가스 처리시스템에 관하여 살펴보도록 한다.
우선, 도 4를 참고하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배기가스 처리시스템을 살펴보면, 보일러(10), 동시제거 장치(20) 및 전기집진기(EP; 30)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 보일러(10)에서는 석탄(coal) 등의 화석연료와 과잉산소가 포함된 공기(air)가 주입되어 연소가 이루어지고, 연소 결과 석탄회(fly ash), 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), 미연탄소분(HC) 등의 부산물이 열과 함께 발생하고, 반응하지 않은 질소(N2)와 산소(O2)가 잔류하게 된다.
상기 석탄회는 보일러(10)에서 배기가스와 분리되어 직접 배출될 수 있으며, 상기 석탄회가 제거된 배기가스는 상기 보일러(10)의 후단에 설치되는 상기 동시제거 장치(20)로 공급된다.
상기 동시제거 장치(20)는 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)을 제거한다. 구체적으로, 상기에서 살펴본 바와 같이, 배기가스가 상기 촉매층(200)을 통과함에 따라 이에 포함된 일산화질소(NO)와 이산화황(SO2)이 상기 촉매층(200)에 흡착되며, 상기 산소공급부(300)에 의해 공급되는 산소에 의해 각각 이산화질소(NO2)와 삼산화황(SO3)으로 산화된다. 이후, 상기 습식세정부(400)에 의해 습식세정됨으로써 상기 이산화질소(NO2)와 삼산화황(SO3)이 제거되어 상기 촉매층(200)이 재생될 수 있다.
상기 동시제거 장치(20)를 통해 질소산화물과 황산화물이 동시에 제거된 배기가스에 포함된 분진은 상기 전기집진기(30)를 통해 제거된다. 본 실시 예에서, 상기 전기집진기(30)는 정전기력을 이용하여 배기가스 중의 먼지를 장치의 벽면으로 이동시켜 분리할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 배기가스 처리시스템은 온도강하장치(DCC; 40), CO2 흡수탑(50) 및 탈거탑(60)을 더 포함할 수 있다.
상기 전기집진기(30)를 통해 분진이 제거된 배기가스는 상기 온도강하장치(40)로 공급될 수 있다. 상기 온도강하장치(40)는 배기가스에 포함된 이산화탄소가 아민계 흡수제에 흡수될 수 있도록 온도를 낮추어주는 역할을 한다.
상기 온도강하장치(40)에 의해 온도강하된 배기가스 및 흡수제는 상기 CO2 흡수탑(50)으로 공급된다. 본 실시 예에서, 공급된 흡수제가 상기 배기가스 중에 포함된 이산화탄소를 흡수하여 이산화탄소 포화 흡수제를 생성하며, 상기 흡수제와 미반응한 가스 성분은 배출되고, 이산화탄소 포화 흡수제는 열교환기를 통해 예열된 후 상기 탈거탑(60)으로 공급된다. 상기 탈거탑(60)으로 공급된 이산화탄소 포화 흡수제는 탈거탑 하부의 리보일러에서 발생되는 열 에너지에 의해 이산화탄소가 탈거되고 흡수제는 재생되어 다시 흡수탑(50)으로 공급된다.
마지막으로, 도 5를 참고하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배기가스 처리시스템을 살펴보면, 상기 제1 실시 예에 따른 배기가스 처리시스템과 마찬가지로 보일러(10), 동시제거 장치(20) 및 전기집진기(EP; 30)를 포함하되, 상기 동시제거 장치(20)가 상기 보일러(10)의 후단에 일체로 형성되고 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 동시제거 장치(20)가 보일러(10)의 배출단에 일체로 설치되어 별도의 제거탑(100)이 설치되지 않음에 따라 동일한 효과를 얻으면서도 공간을 절약할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 촉매를 이용하여 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)와 이산화황(SO2)을 산화시킴으로써 배기가스에 포함된 질소산화물 및 황산화물을 동시에 제거할 수 있다.
즉, 하나의 장치 및 공정으로 탈질과 탈황을 동시에 저비용으로 수행할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
10: 보일러 20: 동시제거 장치
30: 전기집진기 40: 온도강하장치
50: CO2 흡수탑 60: 탈거탑
100: 제거탑 120: 배기가스 유입구
140: 배기가스 배출구 200: 촉매층
300: 산소공급부 320: 저장탱크
400: 습식세정부 420: 분사부
440: 물 공급부 442: 저장탱크
444: 공급펌프 500: 중화탱크
520: 저장탱크 540: 공급펌프
600: 농도측정기 700, 1700: 제어부
V1, V2: 유량조절밸브

Claims (20)

  1. 제거탑;
    상기 제거탑의 일측에 구비되는 배기가스 유입구;
    상기 제거탑의 타측에 구비되는 배기가스 배출구;
    상기 제거탑 내에 설치되는 촉매층;
    상기 촉매층으로 산소를 공급하기 위한 산소공급부; 및
    상기 촉매층을 재생시키기 위한 습식세정부;를 포함하며,
    상기 촉매층은 망간(Mn), 몰리브덴(MO) 중 적어도 하나, 바나듐(V), 텅스텐(W), 세륨(Ce) 중 적어도 하나 및 플래티늄(Pt), 코발트(Co) 중 적어도 하나의 촉매 기능 물질을 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉매층의 담체는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2) 중 적어도 하나로 이루어지는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각각의 촉매 기능 물질은 상기 담체에 대해 1wt% 이상 5wt% 이하인, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 습식세정부는,
    상기 제거탑 내에 설치되어 물(H2O)을 분사하기 위한 분사부; 및
    상기 분사부로 물을 공급하기 위한 물 공급부;
    를 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 물 공급부는,
    물이 저장되는 저장탱크; 및
    상기 저장탱크에 저장된 물을 상기 분사부로 공급하기 위한 공급 펌프;
    를 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저장탱크로부터 상기 분사부로 물이 공급되는 물 공급라인 상에는 유량 조절 밸브가 설치되는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배기가스 유입구로 유입되는 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도를 측정하기 위한 농도측정기;
    를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도에 따라 상기 분사부로 공급되는 물의 공급량을 제어하는 제어부;
    를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 분사부로 공급되는 물의 공급량을 증가시키는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 분사부로 공급되는 물의 공급량을 감소시키는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유량 조절 밸브는 전동식 밸브인, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 분사부에 의해 분사되어 상기 촉매층을 재생시킨 물이 저장되며, 질산과 황산을 중화시키기 위한 중화탱크;
    를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 중화를 위한 중화제는 암모니아수, 요소수 및 탄산칼슘 수용액 중 적어도 하나 이상으로 이루어지는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  14. 제4항에 있어서,
    상기 산소공급부는 산소가 저장되는 저장탱크와, 상기 저장탱크로부터 상기 촉매층으로 산소가 공급되는 산소 공급라인을 포함하며, 상기 산소 공급라인 상에는 유량 조절 밸브가 설치되는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 배기가스 유입구로 유입되는 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도를 측정하기 위한 농도측정기;
    를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도에 따라 상기 촉매층으로 공급되는 산소의 공급량을 제어하는 제어부;
    를 더 포함하는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 촉매층으로 공급되는 산소의 공급량을 증가시키는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 농도측정기에 의해 측정된 배기가스의 일산화질소(NO) 및/또는 이산화황(SO2) 농도가 기준값을 넘지 않는 경우에는 상기 촉매층으로 공급되는 산소의 공급량을 감소시키는, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치.
  19. 보일러;
    상기 보일러의 후단에 설치되어 상기 보일러에서 발생된 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 제거하기 위한 상기 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 동시제거 장치; 및
    상기 동시제거 장치를 통과한 배기가스의 분진을 제거하기 위한 전기집진기;
    를 포함하는, 배기가스 처리시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 동시제거 장치는 상기 보일러의 후단에 일체로 형성되는, 배기가스 처리시스템.
KR1020180030239A 2018-03-15 2018-03-15 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리시스템 KR20190108774A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180030239A KR20190108774A (ko) 2018-03-15 2018-03-15 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180030239A KR20190108774A (ko) 2018-03-15 2018-03-15 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190108774A true KR20190108774A (ko) 2019-09-25

Family

ID=68068167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180030239A KR20190108774A (ko) 2018-03-15 2018-03-15 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190108774A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150049835A (ko) 2013-10-31 2015-05-08 한국에너지기술연구원 산소분리 장치를 구비한 이산화탄소 분리 회수 장치 및 이를 이용한 연도가스에서 이산화탄소 분리 회수 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150049835A (ko) 2013-10-31 2015-05-08 한국에너지기술연구원 산소분리 장치를 구비한 이산화탄소 분리 회수 장치 및 이를 이용한 연도가스에서 이산화탄소 분리 회수 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11110391B2 (en) System for simultaneously removing nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) from exhaust gas
CA2760777C (en) Combustion flue gas nox treatment
KR102164623B1 (ko) 배기가스의 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx) 동시제거 장치
JP5035722B2 (ja) Ｎｔ−ｓｃｒ−触媒の再生
JP5121637B2 (ja) 脱硝触媒の再生方法、脱硝触媒の再生装置およびこれを用いた排ガス処理装置
KR101544280B1 (ko) 미세 오존수 액적을 이용하는 배기가스 처리장치
CN101632897B (zh) 一种同时脱除烟气中硫氧化物和氮氧化物的方法
CN104474857A (zh) 活性分子前置氧化吸收燃煤烟气中NOx和SO2的方法和装置
KR101608720B1 (ko) 배기가스 정화장치
CN105194991A (zh) 玻璃炉窑烟气脱硫脱硝系统及工艺
CN105148698A (zh) 锅炉烟气脱硫脱硝系统
KR20190106001A (ko) 배기가스의 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx) 동시제거 장치
KR101525302B1 (ko) 선택적 촉매 환원 시스템 및 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법
CN204619713U (zh) 一种脱除烟气中多种污染物的系统及锅炉
CN109260919A (zh) 臭氧结合尿素的一体化脱硫脱硝装置及其脱硫脱硝方法
CN109316941A (zh) 臭氧结合尿素联用sncr的烟气脱硝装置及其脱硝方法
CN108339385A (zh) 双塔氨法脱硫与氧化催化脱硝有机结合用于烧结烟气脱硫脱硝的方法
CN103157357A (zh) 一种新型脱硫脱硝一体化装置
CN105727712B (zh) 一种燃煤陶瓷隧道窑烟气脱硫脱硝除尘一体化设备
JP3248956B2 (ja) 排ガスの処理方法
CN205055777U (zh) 锅炉烟气脱硫脱硝系统
CN106039959A (zh) 一种臭氧氧化脱硝工艺
CN103657400A (zh) Lsco(低温选择性催化氧法)净化烟气的一体化工程系统
KR20190108774A (ko) 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 동시제거 장치 및 이를 포함하는 배기가스 처리시스템
KR102297744B1 (ko) 시멘트 소성로 또는 제철소 소결로 공정에서 탈질 및 디더스팅(De-Dusting) 기능을 동시 처리하는 촉매 일체형 집진기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application