KR20210011233A - Apparatus and method for controling boiler corrosion using by-products of desulfurization - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물을 이용하여 보일러의 배가스에 의한 보일러 튜브의 부식을 억제하는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a boiler corrosion suppression apparatus and method using a desulfurization by-product, and more particularly, a boiler corrosion using a desulfurization by-product that suppresses corrosion of a boiler tube due to exhaust gas of a boiler by using a by-product generated in a biogas desulfurization process. It relates to a suppression device and method.
폐기물 연소, SRF 연소, 바이오매스 연소, 석탄 연소 등의 고체연료를 연소시키는 장치로는 스토커형, 선회류형, 유동층 등 다양한 형태의 연료보일러가 적용되고 있다. As a device for burning solid fuels such as waste combustion, SRF combustion, biomass combustion, and coal combustion, various types of fuel boilers such as stocker type, swirl flow type, and fluidized bed are applied.
연소된 배출가스는 900℃내외 또는 1,000℃이상까지 상승하여 후단으로 배출되며, 열회수 시설을 통해 에너지를 회수하여 증기나 전기를 생산하여 이용한다.The burned exhaust gas rises to around 900℃ or more than 1,000℃ and is discharged to the rear end, and energy is recovered through a heat recovery facility to produce steam or electricity.
고온에서 운전되는 보일러는 사용 조건과 연료에 따라 다양한 형태로 고온손상을 받는다. 보일러에서 발생하는 고온부식은 연료의 종류, 연소조건 등에 따른 보일러의 구조, 전열관 온도, 재료, 열부하 등으로 인하여 발생한다. Boilers operating at high temperatures are subject to high temperature damage in various forms depending on the conditions of use and fuel. High-temperature corrosion generated in a boiler occurs due to the structure of the boiler according to the type of fuel and combustion conditions, the temperature of the heat transfer tube, the material, and the heat load.
도 7에 나타낸 바와 같이 이와 같은 배출가스 내에 존재하는 가스상 알칼리 염화물이 보일러 내 전열관 등의 튜브 부착되어 파울링(fouling)과 고온부식 등을 발생시키는 문제가 있었다. As shown in FIG. 7, there is a problem in that gaseous alkali chlorides present in the exhaust gas are attached to a tube such as a heat transfer tube in a boiler, thereby causing fouling and high temperature corrosion.
이처럼 철이 고온의 산화분위기에 노출되면 열역학적으로 안정한 철산화막을 형성하며, 배출가스 중의 염소성분과 반응하여 보일러 튜브 표면에 금속염화물이 생성된다. As such, when iron is exposed to a high temperature oxidizing atmosphere, it forms a thermodynamically stable iron oxide film, and reacts with the chlorine component in the exhaust gas to generate metal chlorides on the surface of the boiler tube.
연료에 포함된 NaCl(s), KCl(s) 성분이 가스상으로 전환되면서 보일러관의 Cr 및 Cr2O3 산화막과 반응하여 K2CrO4(s)와 Cl(g)를 생성하기도 하며, 이렇게 생성된 Cl(g)는 대부분 배출가스로 배출되지만 일부는 금속과 반응하여 CrCl2(s,g)를 생성하여 염소가스 고온부식을 야기시킨다. As the NaCl(s) and KCl(s) components contained in the fuel are converted to the gas phase, they react with the Cr and Cr 2 O 3 oxide films of the boiler tube to generate K 2 CrO 4 (s) and Cl (g). Most of the generated Cl(g) is discharged as exhaust gas, but some reacts with metal to produce CrCl 2 (s,g), causing high temperature corrosion of chlorine gas.
고체연료를 사용하는 경우 보일러 튜브에 NaCl, KCl이 부착되며, 나무껍질을 연료로 사용하는 경우 K2SO4가 다량 존재하고, 생활폐기물을 연료로 사용하는 보일러에는 주로 NaCl 및 KCl이 주로 응착된다. When solid fuel is used, NaCl and KCl are attached to the boiler tube, and when bark is used as fuel, a large amount of K 2 SO 4 is present, and NaCl and KCl are mainly adhered to boilers using domestic waste as fuel. .
바이오매스 중 특히 짚이나 풀은 알칼리 금속과 염소를 함유하고 있으므로 고온연소부에서 다량의 KCl(g), 소량의 NaCl(g) 염화물이 생성되고, HCl(g)와 소량의 SO2(g)가 발생되므로 고온부식을 촉진시킨다. Among biomass, especially straw and grass contain alkali metals and chlorine, so a large amount of KCl (g) and a small amount of NaCl (g) chloride are produced in the high-temperature combustion section, and HCl (g) and a small amount of SO 2 (g) Is generated, so it promotes high temperature corrosion.
또한, HCl(g)는 수분과 산소의 존재 하에 Cl2(g)로 전환된다. 산화된 금속표면에서 Cl2(g) 및 HCl(g)에 의한 산화가 촉진된다. NaCl도 이산화황 가스의 존재하에서 철산화물과 반응하여 염화물을 만들고, 크롬산화물과 반응하여 Cl2(g)를 생성하여 고온염소부식의 원인으로 작용할 수 있다.In addition, HCl (g) is converted to Cl 2 (g) in the presence of moisture and oxygen. Oxidation by Cl 2 (g) and HCl (g) is promoted on the oxidized metal surface. NaCl can also react with iron oxide in the presence of sulfur dioxide gas to form chloride, and react with chromium oxide to produce Cl 2 (g), which can act as a cause of high temperature chlorine corrosion.
일반적으로 가스 접촉면에서 발생하는 고온부식은 배출가스 중 습윤 공기의 존재 하에 황산 및 기타 연료에서 기인한 오염물질들이 응착되어 발생한다. 따라서, 도 5, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이 보일러의 튜브 표면이 부식성 물질에 지속적으로 노출된다면 표면이 박리되고, 산화물 형태의 부식성 침전물이 형성되어 파울링을 발생시키고, 이후 튜브 표면에 산화물 층이 형성되기 시작하면 다량의 FeO 및 Fe2O3가 생성되어 부식이 진행된다.In general, high temperature corrosion that occurs on the gas contact surface is caused by contaminants from sulfuric acid and other fuels in the presence of humid air in the exhaust gas. Therefore, as shown in Figs. 5, 8, and 9, if the tube surface of the boiler is continuously exposed to corrosive substances, the surface is peeled off, and corrosive precipitates in the form of oxides are formed to cause fouling, and then oxide on the tube surface. When the layer starts to form, a large amount of FeO and Fe 2 O 3 is produced and corrosion proceeds.
이는 보일러 튜브의 주요 성분은 Fe으로 함유되어 있기 때문이다. 가스상의 Cl 및 HCl의 존재하에서 조건에 따라 FeO, Fe2O3, FeCl2, FeCl3, Cr2O3 및 CrCl2가 생성될 가능성이 있으며, 다음과 같은 반응기작에 따라 형성된다.This is because the main component of the boiler tube is Fe. FeO, Fe 2 O 3 , FeCl 2 , FeCl 3 , Cr 2 O 3 and CrCl 2 may be generated depending on conditions in the presence of gaseous Cl and HCl, and are formed according to the following reaction operation.
[반응식 1][Scheme 1]
Fe2O3(s) + 6HCl(g) → Fe2Cl6(g) + H2O(g)Fe 2 O 3 (s) + 6HCl(g) → Fe 2 Cl 6 (g) + H 2 O(g)
4FeO(s) + 12HCl(g) + O2(g) → 2Fe2Cl6(g) + 6H2O(g)4FeO(s) + 12HCl(g) + O 2 (g) → 2Fe 2 Cl 6 (g) + 6H 2 O(g)
상기 반응식1에서 생성된 Fe2Cl6은 고온조건에서 Fe3O4로 전환되고 층을 형성한다.The Fe 2 Cl 6 generated in Scheme 1 is converted to Fe 3 O 4 under high temperature conditions to form a layer.
[반응식 2][Scheme 2]
Fe2Cl6(g) + 3H2O(g) → Fe2O3(s) + 6HCl(g)Fe 2 Cl 6 (g) + 3H 2 O(g) → Fe 2 O 3 (s) + 6HCl(g)
2Fe2Cl6(g) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s) + 6Cl2(g)2Fe 2 Cl 6 (g) + 3O 2 (g) → 2Fe 2 O 3 (s) + 6Cl 2 (g)
FeO(s) + Fe2O3(s) → Fe3O4(s)FeO(s) + Fe 2 O 3 (s) → Fe 3 O 4 (s)
Cr의 경우 Cr2O3 및 FeO·Cr2O3 성분의 보호층을 형성하여 산화 및 부식을 방지하는 효과를 보인다. 하지만, 배출가스 중의 Cl(g)와 표면에 응착된 KCl(s) 및 NaCl(s)와 반응함으로써 부식이 진행되어 보호층이 파괴된다. NaCl은 부식성이 강하며, 용융점(약 800℃)이하의 온도에서 금속산화물과 반응하여 염소가스를 생성하여 고온염소부식이 발생할 수 있다.In the case of Cr, it shows the effect of preventing oxidation and corrosion by forming a protective layer of Cr 2 O 3 and FeO·Cr 2 O 3 components. However, by reacting with Cl (g) in the exhaust gas and KCl (s) and NaCl (s) adhered to the surface, corrosion proceeds and the protective layer is destroyed. NaCl is highly corrosive and can cause high-temperature chlorine corrosion by reacting with metal oxides at a temperature below the melting point (about 800°C) to generate chlorine gas.
[반응식 3][Scheme 3]
Cr(s) + Cl2(g) → CrCl2(s, g)Cr(s) + Cl 2 (g) → CrCl 2 (s, g)
1/2Cr2O3(s) + 2NaCl(s, l) + 5/4O2(g) → Na2CrO4(s, l) + Cl2(g)1/2Cr 2 O 3 (s) + 2NaCl(s, l) + 5/4O 2 (g) → Na 2 CrO 4 (s, l) + Cl 2 (g)
Fe2O3(s) + 2NaCl(s, l) + 1/2O2(g) → Na2Fe2O4(s, l) + Cl2(g)Fe 2 O 3 (s) + 2NaCl(s, l) + 1/2O 2 (g) → Na 2 Fe 2 O 4 (s, l) + Cl 2 (g)
이와 같이 보일러의 튜브에 부식이 발생하면 보일러를 안정적인 운전을 할 수 있고, 보수를 위해 수시로 셧다운(Shut Down)을 할 수 밖에 없어 막대한 경제적 손실을 초래하는 문제가 있었다.In this way, if corrosion occurs in the tube of the boiler, the boiler can be operated in a stable manner, and there is a problem that it causes enormous economic loss because it is forced to shut down frequently for maintenance.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 바이오가스 탈황공정에서 발생하는 부산물인 바이오황을 보일러 파울링 및 고온부식 억제 물질로 투입하여 자원의 재활용을 도모하고, 보일러의 파울링과 고온 부식을 억제하고 저감할 수 있는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention was conceived to solve the conventional problems as described above, and biosulfur, a by-product generated in the biogas desulfurization process, is introduced as a boiler fouling and high-temperature corrosion inhibitor to promote resource recycling, and fouling of the boiler. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for suppressing corrosion of a boiler using desulfurization by-products capable of suppressing and reducing ring and high-temperature corrosion.
또한, 본 발명은 보일러에서 부식을 유발하는 대표적인 물질인 알칼리 염화물 가스를 안정화된 황산염 형태로 변환시키기위해 부산물을 2차 연소실 전단에서 투입시켜, 파울링과 고온부식 유발 물질인 알칼리 염화물과 먼저 반응시켜 궁극적으로 보일러 튜브의 파울링과 고온부식을 억제하고 제어하여 보일러의 운전시간 연장과 에너지 회수 효율을 향상시킬 수 있는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, in the present invention, in order to convert alkali chloride gas, a representative substance causing corrosion in a boiler, into a stabilized sulfate form, by-products are introduced at the front of the secondary combustion chamber, and reacted first with alkali chloride, a substance causing fouling and high temperature corrosion. Another object of the present invention is to provide a boiler corrosion suppression apparatus and method using desulfurization by-products that can ultimately control and control fouling and high-temperature corrosion of the boiler tube to extend the operation time of the boiler and improve energy recovery efficiency.
또한, 본 발명은 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물인 바이오황을 이용함으로써, 자원의 재활용을 도모하고, 환경오염을 예방할 수 있으며, 보일러 파울링과 고온부식을 억제하고 예방함으로써 궁극적으로 보일러의 운전시간 연장과 에너지 회수 효율을 향상시킬 수 있는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, the present invention promotes recycling of resources, prevents environmental pollution, and suppresses and prevents boiler fouling and high-temperature corrosion by using biosulfur, a by-product generated in the biogas desulfurization process, ultimately operating the boiler. Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for inhibiting corrosion of a boiler using desulfurization by-products that can extend time and improve energy recovery efficiency.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물을 이용하여 보일러의 배가스에 의한 보일러 튜브의 부식을 억제하는 보일러 부식 억제 장치로서, 탈황 공정에서 발생하는 부산물을 1차 저장하는 제1 저장부(10); 상기 제1 저장부(10)의 하류에 설치되어, 상기 부산물을 2차 저장하는 제2 저장부(40); 및 상기 제2 저장부(40)의 하류에 설치되어, 상기 부산물을 분사시키는 분사부(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 제1 저장부(10)는, 함수율 50%∼80%의 부산물을 저장하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a boiler corrosion inhibiting device that suppresses corrosion of a boiler tube due to exhaust gas of a boiler by using by-products generated in a biogas desulfurization process, and the by-products generated in the desulfurization process are primarily A
또한, 본 발명은 상기 제1 저장부(10)의 하류에 설치되어, 상기 부산물을 건조시키는 건조부(20); 및 상기 건조부(20)의 하류에 설치되어, 상기 부산물을 분쇄하는 분쇄부(30);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is installed downstream of the
본 발명의 상기 분사부(50)는, 부산물을 보일러의 2차 연소실 전단에서 투입하여 보일러의 배가스에 포함된 알칼리 염화물 가스를 안정화된 황산염 형태로 변환시키는 것을 특징으로 한다.The
또한, 본 발명은 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물을 이용하여 보일러의 배가스에 의한 보일러 튜브의 부식을 억제하는 보일러 부식 억제 방법으로서, 탈황 공정에서 발생하는 부산물을 1차 저장하는 제1 저장단계; 상기 부산물을 2차 저장하는 제2 저장단계; 및 상기 2차 저장된 부산물을 분사시키는 분사단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a boiler corrosion inhibiting method for suppressing the corrosion of the boiler tube by the exhaust gas of the boiler using by-products generated in the biogas desulfurization process, the first storage step of first storing the by-products generated in the desulfurization process; A second storage step of secondary storage of the by-product; And a spraying step of spraying the secondary stored by-products.
또한, 본 발명은 상기 1차 저장된 부산물을 건조시키는 건조단계; 및 상기 건조된 부산물을 분쇄하는 분쇄단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a drying step of drying the first stored by-products; And a grinding step of grinding the dried by-products.
본 발명의 상기 분사단계는, 부산물을 보일러의 2차 연소실 전단에서 투입하여 보일러의 배가스에 포함된 알칼리 염화물 가스를 안정화된 황산염 형태로 변환시키는 것을 특징으로 한다.The injection step of the present invention is characterized in that the by-product is introduced from the front end of the secondary combustion chamber of the boiler to convert the alkali chloride gas contained in the exhaust gas of the boiler into a stabilized sulfate form.
본 발명의 상기 분사단계에서는, 이하의 알칼리 염화물 가스 억제 제어 반응식으로 황산염 형태로 변환시키는 것을 특징으로 한다.In the spraying step of the present invention, it is characterized in that conversion into a sulfate form is carried out by the following control reaction formula for suppressing alkali chloride gas.
[알칼리 염화물 가스 억제 제어 반응식][Alkaline chloride gas suppression control reaction formula]
8S(s) + 12O2 → 8SO3(g)8S(s) + 12O 2 → 8SO 3 (g)
SO3(g) + H2O + 2KCl(g)→ 2HCl(g) + K2SO4(s)SO 3 (g) + H 2 O + 2KCl(g)→ 2HCl(g) + K 2 SO 4 (s)
SO3(g) + H2O + 2NaCl(g)→ 2HCl(g) + Na2SO4(s)SO 3 (g) + H 2 O + 2NaCl(g)→ 2HCl(g) + Na 2 SO 4 (s)
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 바이오가스 탈황공정에서 발생하는 부산물인 바이오황을 보일러 파울링 및 고온부식 억제 물질로 투입하여 자원의 재활용을 도모하고, 보일러의 파울링과 고온 부식을 억제하고 저감할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the present invention promotes recycling of resources by injecting biosulfur, a by-product generated in the biogas desulfurization process, as a boiler fouling and high-temperature corrosion suppression material, and suppresses and reduces fouling and high-temperature corrosion of the boiler. Provides an effect that can be done.
또한, 보일러에서 부식을 유발하는 대표적인 물질인 알칼리 염화물 가스를 안정화된 황산염 형태로 변환시키기위해 부산물을 2차 연소실 전단에서 투입시켜, 파울링과 고온부식 유발 물질인 알칼리 염화물과 먼저 반응시켜 궁극적으로 보일러 튜브의 파울링과 고온부식을 억제하고 제어하여 보일러의 운전시간 연장과 에너지 회수 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, in order to convert alkali chloride gas, a representative substance causing corrosion in a boiler, into a stabilized sulfate form, by-products are introduced at the front of the secondary combustion chamber, and reacted first with alkali chloride, a substance causing fouling and high temperature corrosion, and ultimately It suppresses and controls fouling and high temperature corrosion of the tube, thereby providing the effect of extending the operation time of the boiler and improving the energy recovery efficiency.
또한, 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물인 바이오황을 이용함으로써, 자원의 재활용을 도모하고, 환경오염을 예방할 수 있으며, 보일러 파울링과 고온부식을 억제하고 예방함으로써 궁극적으로 보일러의 운전시간 연장과 에너지 회수 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, by using biosulfur, a by-product generated in the biogas desulfurization process, recycling of resources can be promoted, environmental pollution can be prevented, and boiler fouling and high-temperature corrosion can be suppressed and prevented, ultimately extending the operation time of the boiler. It provides an effect that can improve energy recovery efficiency.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 일예를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 다른예를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 또 다른예를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 방법을 나타내는 흐름도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 상태를 나타내는 상태도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 부식원인을 나타내는 상세도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 부식방지를 나타내는 상세도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 부식상태를 나타내는 사진.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 파울링상태를 나타내는 사진.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 부산물의 XDR 분석결과를 나타내는 그래프.1 is a block diagram showing an example of a boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing another example of a boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing another example of a boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart showing a boiler corrosion suppression method using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a state diagram showing the state of the boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a detailed view showing the cause of the corrosion of the boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention.
7 is a detailed view showing corrosion prevention of a boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention.
8 is a photograph showing the corrosion state of the boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention.
9 is a photograph showing a fouling state of a boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the XDR analysis result of a by-product of a boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 일예를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 다른예를 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 또 다른예를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 상태를 나타내는 상태도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 부식원인을 나타내는 상세도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 부식방지를 나타내는 상세도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 부식상태를 나타내는 사진이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 파울링상태를 나타내는 사진이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치의 부산물의 XDR 분석결과를 나타내는 그래프이다.1 is a configuration diagram showing an example of a boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is another example of a boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention 3 is a block diagram showing another example of a boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a boiler using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention It is a flow chart showing a corrosion suppression method, Figure 5 is a state diagram showing the state of the boiler corrosion suppression device using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a boiler using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention It is a detailed view showing the cause of corrosion of the corrosion inhibiting device, Figure 7 is a detailed view showing the corrosion prevention of the boiler corrosion inhibiting device using a desulfurization by-product according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is an embodiment of the present invention Is a photograph showing the corrosion state of the boiler corrosion suppression device using desulfurization by-products, and FIG. 9 is a photograph showing the fouling state of the boiler corrosion suppression apparatus using desulfurization by-products according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a graph showing the XDR analysis result of the by-product of the boiler corrosion suppression apparatus using the desulfurization by-product according to an embodiment of.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치는, 제1 저장부(10), 건조부(20), 분쇄부(30), 제2 저장부(40) 및 분사부(50)를 포함하여 이루어져, 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물인 바이오황을 이용하여 보일러의 배가스에 의한 보일러 튜브의 부식을 억제하는 보일러 부식 억제 장치이다.As shown in Figs. 1 to 3, the boiler corrosion suppression apparatus using desulfurization by-products according to the present embodiment includes a
제1 저장부(10)는, 탈황 공정에서 발생하는 부산물을 스크류나 컨베이어를 이용하여 이송해서 1차 저장하는 저장수단으로서, 이러한 제1 저장부(10)에서는 제1 저장조에 함수율 50%∼80%의 부산물을 저장하는 것이 바람직하다.The
폐기물 연소, SRF 연소, 바이오매스 연소, 석탄 연소 등의 고체연료를 연소시키는 보일러의 탈황 공정에서 발생하는 부산물은, 표 1에 나타낸 바와 같이 바이오황이 주로 사용되며, 도 10에 나타낸 바와 같이 부산물의 XDR 분석결과로서 S원소 8개가 결합하여 결정형을 이루는 S8 결정상의 존재를 확인할 수 있고, 이외에도 NaOH, NaO2, Al(PO4)(H2O)가 존재함을 확인할 수 있다.As a by-product generated in the desulfurization process of a boiler that burns solid fuel such as waste combustion, SRF combustion, biomass combustion, and coal combustion, biosulfur is mainly used as shown in Table 1, and as shown in FIG. As a result of the analysis, it was possible to confirm the presence of the S 8 crystal phase in which 8 S elements were bonded to form a crystalline form, and in addition, it was confirmed that NaOH, NaO 2 , Al(PO 4 )(H 2 O) were present.
건조부(20)는, 제1 저장부(10)의 하류에 설치되어 제1 저장부(10)에 저장된 부산물을 스크류나 컨베이어를 이용하여 이송해서 건조시키는 건조수단으로서, 3패스 드럼 건조기, 연속적으로 투입되는 피처리물을 건조시키는 피처리물 건조기, 잉여 스팀을 이용한 건조기, 고형연료를 건조하는 건조설비의 배가스를 건조공기로 공급하는 건조기 등과 같이 다양한 건조기를 사용하는 것도 가능함은 물론이다.The drying
분쇄부(30)는, 건조부(20)의 하류에 설치되어 부산물을 스크류나 컨베이어를 이용하여 이송해서 분쇄하는 분쇄수단으로서, 건조부(20)에 의해 건조된 부산물을 분쇄기에 의해 소정 사이즈로 분쇄하게 된다.The pulverizing
제2 저장부(40)는, 분쇄부(30)의 하류에 설치되어 분쇄된 부산물을 스크류나 공기이송을 이용하여 이송해서 2차 저장하는 저장수단으로서, 분쇄기에 의해 소정 사이즈로 분쇄된 부산물을 제2 저장조에 저장하게 된다.The
또한, 이러한 제2 저장조는, 분쇄부(30)에서 분쇄된 부산물을 스크류나 공기이송을 이용하여 이송해서 우선적으로 저장하는 1차 저장조(41)와, 이 1차 저장조(41)의 하류에 설치되어 1차 저장조(41)에서 차량이나 운반시설에 의해 원거리 이송된 부산물을 저장하는 2차 저장조(42)로 이루어져 있다.In addition, such a second storage tank, a
분사부(50)는, 제2 저장부(40)의 하류에 설치되어 부산물을 스크류나 공기이송을 이용하여 이송해서 분사시키는 분사수단으로서, 도 5에 나타낸 바와 같이 부산물을 보일러의 2차 연소실 전단에서 투입하여 보일러의 배가스에 포함된 알칼리 염화물 가스를 안정화된 황산염 형태로 변환시키게 된다.The
이러한 분사부(50)는, 이하의 알칼리 염화물 가스 억제 제어 반응식으로 황산염 형태로 변환시키는 것이 바람직하다.It is preferable to convert the
[알칼리 염화물 가스 억제 제어 반응식][Alkaline chloride gas suppression control reaction formula]
8S(s) + 12O2 → 8SO3(g)8S(s) + 12O 2 → 8SO 3 (g)
SO3(g) + H2O + 2KCl(g)→ 2HCl(g) + K2SO4(s)SO 3 (g) + H 2 O + 2KCl(g)→ 2HCl(g) + K 2 SO 4 (s)
SO3(g) + H2O + 2NaCl(g)→ 2HCl(g) + Na2SO4(s)SO 3 (g) + H 2 O + 2NaCl(g)→ 2HCl(g) + Na 2 SO 4 (s)
따라서, 본 발명의 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치는, 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물을 보일러에 투입하여 배출가스 중 파울링과 부식을 유발하는데 주요 영향을 미치는 알칼리 염화물 가스(KCl, NaCl)를 바이오황에 포함된 S와 반응시켜 안정된 K2SO4, NaSO4 등의 황산염 형태로 변환하고, 가스상 HCl로 변환하여 보일러튜브에 응착되지 않게 하여 도 5, 도 8 및 도 9에 나타낸 파울링과 고온부식을 억제하고 예방하게 된다.Therefore, the apparatus for inhibiting corrosion of a boiler using desulfurization by-products of the present invention is an alkali chloride gas (KCl, NaCl) that has a major effect on causing fouling and corrosion in the exhaust gas by introducing by-products generated in the biogas desulfurization process into the boiler. By reacting with S contained in biosulfur, it is converted into a stable sulfate form such as K 2 SO 4 and NaSO 4 , and converted into gaseous HCl so that it does not adhere to the boiler tube, and fouling shown in FIGS. 5, 8 and 9 It will suppress and prevent overheating corrosion.
또한, 보일러 튜브의 파울링 및 고온부식을 억제하기 위해 투입되는 부산물은 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물 뿐만 아니라. S가 포함된 부산물을 파울링 및 고온부식 억제제로 사용할 수 있는 것도 가능함은 물론이다.In addition, by-products input to suppress fouling and high-temperature corrosion of the boiler tube are not only by-products generated in the biogas desulfurization process. Of course, it is also possible to use by-products containing S as fouling and high temperature corrosion inhibitors.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명의 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치는, 제1 저장부(10), 제2 저장부(40) 및 분사부(50)를 포함하여 이루어져, 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물인 바이오황을 이용하여 보일러의 배가스에 의한 보일러 튜브의 부식을 억제하는 보일러 부식 억제 장치로 구성되는 것도 가능함은 물론이다.In addition, as shown in Figure 3, the boiler corrosion suppression apparatus using the desulfurization by-product of the present invention comprises a
이하, 도면을 참조해서 본 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of inhibiting corrosion of a boiler using a desulfurization by-product according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 방법은, 제1 저장단계(S10), 건조단계(S20), 분쇄단계(S30), 제2 저장단계(S40) 및 분사단계(S50)를 포함하여 이루어져, 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물을 이용하여 보일러의 배가스에 의한 보일러 튜브의 부식을 억제하는 보일러 부식 억제 방법이다.As shown in Figure 4, the boiler corrosion inhibition method using the desulfurization by-product according to the present embodiment, a first storage step (S10), a drying step (S20), a crushing step (S30), a second storage step (S40) and It is a boiler corrosion suppression method comprising the injection step (S50) and suppressing the corrosion of the boiler tube due to the exhaust gas of the boiler using by-products generated in the biogas desulfurization process.
제1 저장단계(S10)는, 탈황 공정에서 발생하는 부산물을 스크류나 컨베이어를 이용하여 이송해서 1차 저장하는 단계로서, 이러한 제1 저장단계(S10)에서는 제1 저장조에 함수율 50%∼80%의 부산물을 저장하는 것이 바람직하다.The first storage step (S10) is a step of transferring the by-products generated in the desulfurization process using a screw or a conveyor and storing the first. In this first storage step (S10), the moisture content of the first storage tank is 50% to 80%. It is desirable to store the by-products of.
건조단계(S20)는, 제1 저장단계(S10)에서 1차 저장된 저장된 부산물을 스크류나 컨베이어를 이용하여 이송해서 건조시키는 단계로서, 3패스 드럼 건조기, 연속적으로 투입되는 피처리물을 건조시키는 피처리물 건조기, 잉여 스팀을 이용한 건조기, 고형연료를 건조하는 건조설비의 배가스를 건조공기로 공급하는 건조기 등과 같이 다양한 건조기를 사용하는 것도 가능함은 물론이다.The drying step (S20) is a step of transporting and drying the stored by-products stored first in the first storage step (S10) using a screw or a conveyor, and a three-pass drum dryer, avoiding drying the continuously inputted object. Of course, it is possible to use a variety of dryers, such as a dryer for processing materials, a dryer using excess steam, and a dryer that supplies exhaust gas from a drying facility for drying solid fuel to dry air.
분쇄단계(S30)는, 건조단계(S20)에서 건조된 부산물을 스크류나 컨베이어를 이용하여 이송해서 분쇄하는 단계로서, 건조부(20)에 의해 건조된 부산물을 분쇄기에 의해 소정 사이즈로 분쇄하게 된다.The pulverization step (S30) is a step of transferring and pulverizing the by-products dried in the drying step (S20) using a screw or a conveyor, and the by-products dried by the drying
제2 저장단계(S40)는, 분쇄단계(S30)에서 분쇄된 부산물을 스크류나 공기이송을 이용하여 이송해서 2차 저장하는 단계로서, 분쇄기에 의해 소정 사이즈로 분쇄된 부산물을 제2 저장조에 저장하게 된다.The second storage step (S40) is a step of transferring the by-products pulverized in the pulverizing step (S30) using screw or air transport for secondary storage, and storing the by-products pulverized into a predetermined size by a pulverizer in a second storage tank. Is done.
분사단계(S50)는, 제2 저장단계(S40)에서 2차 저장된 부산물을 스크류나 공기이송을 이용하여 이송해서 분사시키는 단계로서, 부산물을 보일러의 2차 연소실 전단에서 투입하여 보일러의 배가스에 포함된 알칼리 염화물 가스를 안정화된 황산염 형태로 변환시키게 된다.The injection step (S50) is a step of transferring and injecting the by-products secondly stored in the second storage step (S40) using screw or air transfer, and the by-products are introduced from the front end of the secondary combustion chamber of the boiler and included in the exhaust gas of the boiler. The alkali chloride gas is converted into a stabilized sulfate form.
이러한 분사단계(S50)에서는, 이하의 알칼리 염화물 가스 억제 제어 반응식으로 황산염 형태로 변환시키는 것이 바람직하다.In this injection step (S50), it is preferable to convert the form into a sulfate form by the following control reaction equation for suppressing alkali chloride gas.
[알칼리 염화물 가스 억제 제어 반응식][Alkaline chloride gas suppression control reaction formula]
8S(s) + 12O2 → 8SO3(g)8S(s) + 12O 2 → 8SO 3 (g)
SO3(g) + H2O + 2KCl(g)→ 2HCl(g) + K2SO4(s)SO 3 (g) + H 2 O + 2KCl(g)→ 2HCl(g) + K 2 SO 4 (s)
SO3(g) + H2O + 2NaCl(g)→ 2HCl(g) + Na2SO4(s)SO 3 (g) + H 2 O + 2NaCl(g)→ 2HCl(g) + Na 2 SO 4 (s)
따라서, 본 발명의 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 방법은, 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물인 바이오황을 보일러에 투입하여 배출가스 중 파울링과 부식을 유발하는데 주요 영향을 미치는 알칼리 염화물 가스(KCl, NaCl)를 바이오황에 포함된 S와 반응시켜 보일러 튜브의 파울링과 고온부식을 억제하게 된다.Therefore, in the method of inhibiting boiler corrosion using desulfurization by-products of the present invention, the alkali chloride gas (KCl) which has a major effect on causing fouling and corrosion in the exhaust gas by introducing biosulfur, a by-product generated in the biogas desulfurization process, into the boiler , NaCl) reacts with S contained in biosulfur to suppress fouling and high temperature corrosion of the boiler tube.
또한, 본 발명의 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 방법은, 제1 저장단계(S10), 제2 저장단계(S40) 및 분사단계(S50)를 포함하여 이루어져, 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물인 바이오황을 이용하여 보일러의 배가스에 의한 보일러 튜브의 부식을 억제하는 보일러 부식 억제 방법으로 구성되는 것도 가능함은 물론이다.In addition, the method of inhibiting boiler corrosion using desulfurization by-products of the present invention comprises a first storage step (S10), a second storage step (S40), and an injection step (S50), which is a by-product generated in the biogas desulfurization process. It goes without saying that it is also possible to use biosulfur to suppress the corrosion of the boiler tube due to the exhaust gas of the boiler.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 바이오가스 탈황공정에서 발생하는 부산물인 바이오황을 보일러 파울링 및 고온부식 억제 물질로 투입하여 자원의 재활용을 도모하고, 보일러의 파울링과 고온 부식을 억제하고 저감할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, according to the present invention, biosulfur, a by-product generated in the biogas desulfurization process, is introduced as a boiler fouling and high-temperature corrosion inhibitor to promote resource recycling, and suppress and reduce fouling and high-temperature corrosion of the boiler. Provides an effect that can be done.
또한, 보일러에서 부식을 유발하는 대표적인 물질인 알칼리 염화물 가스를 안정화된 황산염 형태로 변환시키기위해 부산물을 2차 연소실 전단에서 투입시켜, 파울링과 고온부식 유발 물질인 알칼리 염화물과 먼저 반응시켜 궁극적으로 보일러 튜브의 파울링과 고온부식을 억제하고 제어하여 보일러의 운전시간 연장과 에너지 회수 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, in order to convert alkali chloride gas, a representative substance causing corrosion in a boiler, into a stabilized sulfate form, by-products are introduced at the front of the secondary combustion chamber, and reacted first with alkali chloride, a substance causing fouling and high temperature corrosion, and ultimately It suppresses and controls fouling and high temperature corrosion of the tube, thereby providing the effect of extending the operation time of the boiler and improving the energy recovery efficiency.
또한, 바이오가스 탈황 공정에서 발생하는 부산물인 바이오황을 이용함으로써, 자원의 재활용을 도모하고, 환경오염을 예방할 수 있으며, 보일러 파울링과 고온부식을 억제하고 예방함으로써 궁극적으로 보일러의 운전시간 연장과 에너지 회수 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, by using biosulfur, a by-product generated in the biogas desulfurization process, recycling of resources can be promoted, environmental pollution can be prevented, and boiler fouling and high-temperature corrosion can be suppressed and prevented, ultimately extending the operation time of the boiler. It provides an effect that can improve energy recovery efficiency.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다. The present invention described above may be implemented in various other forms without departing from the technical idea or main characteristics thereof. Accordingly, the above embodiments are merely illustrative in all respects and should not be interpreted as limiting.
10: 제1 저장부
20: 건조부
30: 분쇄부
40: 제2 저장부
50: 분사부10: first storage unit 20: drying unit
30: crushing unit 40: second storage unit
50: injection part
Claims (8)
탈황 공정에서 발생하는 부산물을 1차 저장하는 제1 저장부(10);
상기 제1 저장부(10)의 하류에 설치되어, 상기 부산물을 2차 저장하는 제2 저장부(40); 및
상기 제2 저장부(40)의 하류에 설치되어, 상기 부산물을 분사시키는 분사부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치.As a boiler corrosion suppression device that suppresses the corrosion of the boiler tube by the exhaust gas of the boiler using by-products generated in the biogas desulfurization process,
A first storage unit 10 for primary storage of by-products generated in the desulfurization process;
A second storage unit 40 installed downstream of the first storage unit 10 and secondary storage of the by-product; And
An injection unit 50 installed downstream of the second storage unit 40 to inject the by-products; and a boiler corrosion suppression apparatus using desulfurization by-products.
상기 제1 저장부(10)의 하류에 설치되어, 상기 부산물을 건조시키는 건조부(20); 및
상기 건조부(20)의 하류에 설치되어, 상기 부산물을 분쇄하는 분쇄부(30); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치.The method of claim 1,
A drying unit 20 installed downstream of the first storage unit 10 to dry the by-product; And
A pulverizing unit 30 installed downstream of the drying unit 20 to pulverize the by-product; Boiler corrosion suppression device using a desulfurization by-product, characterized in that it further comprises.
상기 제1 저장부(10)는, 함수율 50%∼80%의 부산물을 저장하는 것을 특징으로 하는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치.The method of claim 1,
The first storage unit 10 is a boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product, characterized in that storing by-products having a moisture content of 50% to 80%.
상기 분사부(50)는, 부산물을 보일러의 2차 연소실 전단에서 투입하여 보일러의 배가스에 포함된 알칼리 염화물 가스를 안정화된 황산염 형태로 변환시키는 것을 특징으로 하는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 장치.The method of claim 1,
The injection unit 50 is a boiler corrosion suppression apparatus using a desulfurization by-product, characterized in that by injecting the by-product from the front end of the secondary combustion chamber of the boiler to convert the alkali chloride gas contained in the exhaust gas of the boiler into a stabilized sulfate form.
탈황 공정에서 발생하는 부산물을 1차 저장하는 제1 저장단계;
상기 부산물을 2차 저장하는 제2 저장단계; 및
상기 2차 저장된 부산물을 분사시키는 분사단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 방법.As a boiler corrosion control method that suppresses the corrosion of the boiler tube due to the exhaust gas of the boiler using by-products generated in the biogas desulfurization process,
A first storage step of first storing by-products generated in the desulfurization process;
A second storage step of secondary storage of the by-product; And
An injection step of injecting the secondary stored by-products; method for inhibiting boiler corrosion using desulfurization by-products comprising: a.
상기 1차 저장된 부산물을 건조시키는 건조단계; 및
상기 건조된 부산물을 분쇄하는 분쇄단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 방법.The method of claim 5,
A drying step of drying the first stored by-product; And
A method for inhibiting boiler corrosion using desulfurization by-products, further comprising a pulverizing step of pulverizing the dried by-products.
상기 분사단계는, 부산물을 보일러의 2차 연소실 전단에서 투입하여 보일러의 배가스에 포함된 알칼리 염화물 가스를 안정화된 황산염 형태로 변환시키는 것을 특징으로 하는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 방법.The method of claim 5,
In the spraying step, the by-product is introduced at a front end of the secondary combustion chamber of the boiler to convert the alkali chloride gas contained in the exhaust gas of the boiler into a stabilized sulfate form.
상기 분사단계에서는, 이하의 알칼리 염화물 가스 억제 제어 반응식으로 황산염 형태로 변환시키는 것을 특징으로 하는 탈황 부산물을 이용한 보일러 부식 억제 방법.
[알칼리 염화물 가스 억제 제어 반응식]
8S(s) + 12O2 → 8SO3(g)
SO3(g) + H2O + 2KCl(g)→ 2HCl(g) + K2SO4(s)
SO3(g) + H2O + 2NaCl(g)→ 2HCl(g) + Na2SO4(s)The method of claim 7,
In the spraying step, a method of inhibiting corrosion of a boiler using a desulfurization by-product, characterized in that converting it into a sulfate form by the following alkali chloride gas suppression control reaction formula.
[Alkaline chloride gas suppression control reaction formula]
8S(s) + 12O 2 → 8SO 3 (g)
SO 3 (g) + H 2 O + 2KCl(g)→ 2HCl(g) + K 2 SO 4 (s)
SO 3 (g) + H 2 O + 2NaCl(g)→ 2HCl(g) + Na 2 SO 4 (s)
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