KR20210012904A - 배기가스 처리장치 및 배기가스 처리방법 - Google Patents

배기가스 처리장치 및 배기가스 처리방법 Download PDF

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카즈키 요시다
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위하여, 기존설비에 간편하게 설치할 수 있으며, 저비용으로 연소가스의 청정이 가능한 배기가스 처리장치 및 배기가스 처리방법을 제공한다.
바이오매스연료를 전소하는 연소로에서 생성된 연소가스를 개질하는 가스 처리장치로서, 상기 연소가스 중에 석탄연소재를 공급하는 입자공급장치를 구비한 가스 처리장치에 관한 것이다.

Description

배기가스 처리장치 및 배기가스 처리방법{Exhaust gas processing apparatus and Exhaust gas processing method}
본 발명은, 연소로(燃燒爐)에서 생성되는 연소가스의 개질이 가능한 배기가스 처리장치 및 배기가스 처리방법에 관한 것이다.
최근, 연료 확보를 위하여, 건설폐재계 목질재료 및 목질계 재료 이외의 바이오매스연료나, 폐타이어나 폐플라스틱 등의 폐기물연료를 이용한 발전수요가 높아지고 있다. 이와 같은 발전기구에 있어서는, 예를 들면, 연소대상물을 연소함과 함께 포화증기를 생성하는 연소로를 구비하고, 연소로에 접속되어 당해 연소로에서 발생하는 포화증기를 연소로에서 생성된 연소가스를 이용하여 과열하여 터빈구동에 의한 발전에 이용하는, 보일러를 이용한 기술을 일례로 들 수 있다. 또, 이와 같은 기술의 일례로서는, 유동층을 구비한 순환유동층보일러(이하, "CFB보일러"라고 칭하는 경우가 있음)가 이용되고 있다.
보일러를 이용한 설비에서는, 연소로에서 생성된 연소가스를 설비 밖으로 배출할 때에, 연소가스 중의 유해물질을 제거하는 것을 목적으로 하여, 백필터 등의 여과수단(집진(集塵)수단)이 이용되고 있다. 백필터에 관한 기술로서는, 예를 들면, 제올라이트 등을 이용하여, 백필터 표면에 여과조를 형성하여 집진하는 기술이나, 배기가스 중의 더스트와 흡착재가 균일하게 혼합되도록 스로틀부를 갖는 덕트부를 마련하는 기술 등이 제안되고 있다(예를 들면, 하기 특허문헌 1 및 2 참조).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평06-343821호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2000-262842호
백필터에는 집진을 위하여 "여과포(濾布)"가 설치되어 있으며, 당해 여과포로서는, 예를 들면, 폴리페닐렌설파이드 수지(이하, "PPS"라고 칭하는 경우가 있음)제의 것이나, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)제의 것이 많이 이용되고 있다.
한편, 바이오매스연료는, 연소했을 때에, NOx가 발생하기 쉬운 것이 알려져 있다. 특히, 바이오매스연료의 연소가스에는, NO2가 많이 포함되어 있다. 그러나, PPS 등의 유황계 재료는, 여과포의 재료 중에서도, 러닝코스트와 성능의 균형으로부터 적합한 재료로서 알려져 있다. 그러나, 연소가스 중에 NO2가 존재하면, PPS 등의 유황계 재료는 산화 열화되기 쉬운 경향이 있기 때문에, 연소가스 중의 NO2를 제거하기 위하여 다양한 수단이 채용되고 있다. 예를 들면, 연소가스 중의 NO2를 제거하기 위해서는, 활성탄이나 제올라이트를 연소가스에 첨가하는 기술이 알려져 있다. 그러나, 활성탄은 연소되기 쉬워, CFB보일러에 있어서 연소로부터 백필터까지의 프로세스에서, 연소가스 중에 활성탄을 불어넣는 것은 곤란하다. 또, 제올라이트는 그 제조·조달에 관한 비용이나, 연소로에 공급하는 설비의 비용이 필요해진다.
본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위하여, 기존설비에 간편하게 설치할 수 있으며, 저비용으로 연소가스의 청정이 가능한 배기가스 처리장치 및 배기가스 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은, 이하에 나타내는 바와 같다.
<1> 바이오매스연료를 전소(專燒)하는 연소로에서 생성된 연소가스를 개질하는 배기가스 처리장치로서, 상기 연소가스 중에 석탄연소재(灰)를 공급하는 입자공급장치를 구비한 배기가스 처리장치.
<2> 상기 연소가스의 온도가 600℃ 초과인 상기 <1>에 기재된 배기가스 처리장치.
<3> 상기 입자공급장치가, 상기 석탄연소재를 상기 연소로 내에 공급하는 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 배기가스 처리장치.
<4> 상기 입자공급장치가, 상기 연소로보다 하류의 연소가스유로에 있어서, 상기 연소가스 중에 상기 석탄연소재를 공급하는 상기 <1> 내지 상기 <3> 중 어느 하나에 기재된 배기가스 처리장치.
<5> 상기 연소로의 하류에 백필터가 구비되어 있으며, 상기 입자공급장치가, 상기 백필터의 상류에서 상기 연소가스 중에 상기 석탄연소재를 공급하는 상기 <1> 내지 상기 <4> 중 어느 하나에 기재된 배기가스 처리장치.
<6> 상기 백필터가, 폴리페닐렌설파이드 수지제의 여과포를 구비하는 상기 <5>에 기재된 배기가스 처리장치.
<7> 바이오매스연료를 전소하는 연소로에서 생성된 연소가스를 개질하는 배기가스 처리방법으로서, 상기 연소가스 중에 석탄연소재를 공급하는 공정을 포함하는 배기가스 처리방법.
<8> 상기 연소가스의 온도가 600℃ 초과인 상기 <7>에 기재된 배기가스 처리방법.
<9> 상기 석탄연소재를, 상기 연소로 내에 공급하는 상기 <7> 또는 상기 <8>에 기재된 배기가스 처리방법.
<10> 상기 석탄연소재를, 상기 연소로보다 하류에서 상기 연소가스 중에 공급하는 상기 <7> 내지 상기 <9> 중 어느 하나에 기재된 배기가스 처리방법.
<11> 상기 연소로의 하류에 백필터가 구비되어 있으며, 상기 백필터보다 상류에서 상기 석탄연소재를 상기 연소가스에 공급하는 상기 <7> 내지 상기 <10> 중 어느 하나에 기재된 배기가스 처리방법.
<12> 상기 백필터가, 폴리페닐렌설파이드 수지제의 여과포를 구비하는 상기 <11>에 기재된 배기가스 처리방법.
본 발명에 의하면, 기존설비에 간편하게 설치할 수 있으며, 저비용으로 연소가스의 청정이 가능한 배기가스 처리장치 및 배기가스 처리방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 연소설비를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태의 연소설비를 나타내는 개략도이다.
도 3은 석탄연소재가 투입되는 연소가스의 온도와 NO2제거율의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 간단히 "본 실시형태"라고 함)에 대하여 상세하게 설명한다. 단, 이하의 실시형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시이며, 본 발명을 이하의 내용에 한정하는 취지는 아니다. 본 발명은, 그 요지의 범위 내에서 적절히 변형하여 실시할 수 있다. 다만, 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다. 또, 상하좌우 등의 위치관계는, 특별히 설명하지 않는 한 도면에 나타내는 위치관계에 근거하는 것으로 한다. 또한, 도면의 치수비율은, 도시한 비율에 한정되는 것은 아니다.
(제1 실시형태)
제1 실시형태의 배기가스 처리장치를 구비한 연소설비에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제1 실시형태의 연소설비를 나타내는 개략도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 연소설비(10)는, 연소대상물인 바이오매스연료가 공급되고, 노내에서 상기 바이오매스연료를 전소하는 연소로(20)와, 연소로(20)에서 발생한 연소가스의 열을 회수하는 열회수부(30)를 구비하고 있다. 또한, 연소설비(10)는, 연소로(20)와 열회수부(30)의 하류에, 열회수부(30)로부터 배출된 연소가스 중의 유해물질을 제거하는 백필터(40)를 구비하고 있다. 또, 연소로(20)에는, 노내에 바이오매스연료를 공급하는 바이오매스연료공급기(22)와, 연소가스 내에 석탄연소재를 공급하는 입자공급장치(50)가 설치되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 입자공급장치(50)가 배기가스 처리장치로서의 역할을 한다. 다만, 도 1에 있어서, 굵은 화살표는 연소가스의 흐름방향을 나타낸다.
연소설비(10)는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 연소로(20)에서 생성된 연소가스와 열회수부(30) 내에 설치된 과열기나 절탄기(節炭器) 등과의 열교환에 의하여 증기를 과열하고, 발전에 이용하는 소위 보일러를 예로 들 수 있다. 또, 연소설비(10)는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 주로 화력발전사업용으로 사용되는, 관류보일러, 순환보일러, 배열회수보일러 외에, 산업용으로 사용되는 순환유동층보일러(CFB), 유동상보일러(BFB) 등 어느 것이어도 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이 연소로(20)는, 예를 들면 세로로 긴 통상으로 구성되며, 바이오매스연료공급기(22)로부터 공급되는 바이오매스연료를 노내에서 연소한다.
바이오매스연료공급기(22)로부터 연소로(20)에 공급된 바이오매스연료가 연소되면, 노내에 연소가스가 생성된다. 또, 도시를 생략하지만, 연소로(20)의 노벽에는 수관을 설치할 수 있으며, 수관을 연소로(20) 내의 연소가스에 노출시킴으로써 포화증기를 생성할 수 있다. 연소가스에는, 바이오매스연료의 연소에 의하여 생성된 NO나 NO2 등의 NOX(질소 산화물)가 포함된다. 또, 연소가스에는, 바이오매스연료의 연소에 의하여 발생하는 KCl, NaCl 등의 저융점의 용융염이나, 연소에 의하여 발생하는 재 등의 고형입자도 포함되어 있다. 노내온도는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 대략 800~1000℃이다. 연소로(20)에서 생성된 연소가스는, 이들 질소 산화물, 용융염 및 재를 포함한 채로 열회수부(30)에 공급된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 연소설비(10)에는, 연소가스 중에 석탄연소재를 공급하는 입자공급장치(50)가 구비되어 있다. 석탄연소재는, 연소가스 중에 투입되면, 연소가스 중의 NOx(특히 NO2) 농도를 저하시킬 수 있다. 석탄연소재로서는, 입수방법 등에 대하여 특별히 한정은 없지만, 예를 들면, 미분탄(微粉炭)보일러(PC보일러)나 다른 보일러(예를 들면, 유동상보일러 등)에서 발생한, 클링커애시(보텀애시, 노저재(爐底灰)), 플라이애시(비산재(飛灰)) 등을 이용할 수 있다. 다만, PC보일러로부터 회수된 재는, PC재라고 칭해지는 경우가 있다. 본 실시형태에 이용되는 석탄연소재는, 특별히 전처리 등을 행하지 않고, 계외의 PC보일러 등으로부터 폐기물로서 회수한 석탄연소재를 그대로 이용할 수 있다.
석탄연소재로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 융점이, 공급되는 연소가스의 온도보다 높고, 예를 들면, 융점이 800~1000℃보다 높은 것이 바람직하다.
또, 석탄연소재는, 평균 입경이 10~20μm의 입자인 것이 바람직하다.
또, 석탄연소재는 활성탄에 비하여 연소되기 어렵다. 이 때문에, 연소설비(10)는, 연소로(20)로부터 백필터(40)까지의 프로세스에 있어서, 어느 단계에 있어서도 연소가스에 투입하도록 구성할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 있어서는 연소로(20)에 입자공급장치(50)가 구비되어 있지만, 당해 장치의 설치부위나 수는 이것에 한정되지 않고, 연소로(20)와 열회수부(30)를 연통하는 연소가스유로(연도(煙道))나 후술하는 사이클론 등의 장치(도 1 중 화살표 A로 지시되는 부위), 열회수부(30)(예를 들면, 도 1 중 화살표 B로 지시되는 부위), 및 열회수부(30)와 백필터(40)를 연통하는 연도(예를 들면, 도 1 중 화살표 C로 지시되는 부위) 등, 어느 부위에 설치해도 된다. 다만, 석탄연소재가 600℃ 초과인 연소가스에 투입된 경우에, 석탄연소재의 NOx(특히 NO2)농도의 저감효과(청정효과)가 향상된다. 이러한 관점에서, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 석탄연소재는, 연소설비(10) 내에 있어서의, 연소가스의 온도가 600℃ 초과(바람직하게는, 610~900℃, 더 바람직하게는 650~900℃)인 부위에 투입되는 것이 바람직하다. 또, 본 실시형태와 같이, 입자공급장치(50)는, 백필터(40)(특히, PPS제의 여과포를 구비한 백필터)의 상류에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 석탄연소재는, 도입수단 및 조건에 대하여 특별히 제한은 없기 때문에, 석탄연소재를 도입하기 위하여 새로이 특별한 설비를 설치할 필요가 없다. 이 때문에, 예를 들면, 기존설비에 있어서, 연소로(20)에 마련된 모래나 첨가물이 공급되는 공급구 등으로부터, 석탄연소재를 공급 가능하도록 입자공급장치(50)를 설치할 수 있다.
또, 입자공급장치(50)는 도시를 생략하는 제어유닛과 전기적으로 결합시켜, 석탄연소재의 공급의 타이밍이나 공급량을 제어하도록 구성할 수 있다.
열회수부(30)에는, 연소로(20)로부터 배출된 연소가스가 공급된다. 열회수부(30) 내에는 연소가스의 유로가 되는 연도가 마련되어 있으며, 열회수부(30)는 연도를 통과하는 연소가스로부터 열을 회수할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 연도 내에는, 과열기, 절탄기, 가스에어히터 등을 설치할 수 있으며, 이들 과열기나 절탄기에는 도시를 생략하는 증기관이 설치된다. 증기관 내에는 연소로(20)의 열에 의하여 생성된 포화증기가 유통되고 있으며, 연도를 통과하는 연소가스와 과열기 등의 열교환에 의하여, 포화증기가 과열된다. 열회수부(30)로부터 배출된 연소가스는, 열회수부(30)의 하류에 설치된 백필터(40)로 배출된다. 또, 열회수부(30)에 의하여 과열된 포화증기는, 예를 들면, 발전터빈의 구동 등에 이용할 수 있다.
백필터(40)는, 연소가스를 연소설비(10) 밖으로 배출하기 전에, 연소가스 중의 용융염이나 고형입자 등을 집진하여 정화하는 장치이다. 백필터(40)의 내부에는 집진수단으로서, 여과포가 설치되어 있다. 여과포로서는, 상술과 같이 PSS나 PTFE제의 것을 이용할 수 있지만, 러닝코스트와 성능의 양립의 관점에서, PSS 등의 유황계 재료제의 여과포를 이용하는 것이 바람직하다. 백필터 및 여과포로서는, 공지의 것을 적절히 선정하여 이용할 수 있다.
백필터로부터 배출된 연소가스는, 배기가스로서 필요에 따라 하류측 장치로 보내진 후, 설비 밖으로 배출된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서는, 바이오매스연료를 전소하는 연소로(20)에서 연소되고, 상기 바이오매스연료의 연소에 의하여 생성된 연소가스 중에 석탄연소재를 공급함으로써, 연소가스를 개질(NOx 농도를 저감)할 수 있어, 연소가스를 청정할 수 있다. 또, 본 실시형태에 이용되는 석탄연소재는, 특별히 전처리 등을 행하지 않고, PC보일러 등으로부터 폐기물로서 회수한 것을 그대로 이용할 수 있다. 이 때문에, 원재료 비용을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 석탄연소재는, 상술과 같이, 도입수단 및 조건에 대하여 특별히 제한은 없기 때문에, 예를 들면, 기존설비에 미리 설치된 각 공급구를 이용하여 입자공급장치(50)를 설치할 수 있다. 이 때문에, 새로이 특별한 설비를 설치할 필요가 없어, 설비비용(예를 들면, 설비의 초기도입비용 등)을 낮게 억제할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 600℃ 초과의 연소가스에 석탄연소재가 공급되도록 구성할 수 있다. 석탄연소재가 공급되는 연소가스의 온도가 600℃ 초과이면, 600℃ 이하의 연소가스 중에 석탄연소재를 공급하는 경우에 비하여, 석탄연소재에 의한 NOx제거효과를 향상시킬 수 있다.
또, 입자공급장치(50)를, 석탄연소재를 연소로(20) 내에 공급하도록 설치한 경우, 통상, 연소로(20) 내에서는, 연소가스의 온도가 600℃ 초과이기 때문에, 연소가스의 온도를 600℃ 초과로 하기 위하여 특별한 설비를 도입할 필요가 없다. 이 때문에, 연소설비(10)는, 석탄연소재에 의한 NOx농도의 저감효과를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
또, 도 1에 있어서는 연소로(20) 내에 석탄연소재가 공급되도록 나타나 있지만, 본 실시형태는 이와 같은 양태에 한정되는 것은 아니고, 상술과 같이, 연소로(20) 내 대신에 또는 연소로(20) 내에 추가하여, 연소로(20) 이외의 부위(연소로보다 하류의 연소가스유로)에 있어서, 연소가스 중에 석탄연소재를 공급할 수 있도록 입자공급장치(50)를 설치해도 된다. 예를 들면, 연소로(20)로부터 배출된 연소가스가 백필터에 도달할 때까지의 연소가스유로(도 1에 있어서의 화살표 A~C로 지시되는 부위)에 석탄연소재를 공급할 수 있도록 입자공급장치(50)를 설치한 경우, 예를 들면, 연소로(20)에 있어서의 바이오매스연료의 연소를 방해하지 않고 석탄연소재를 연소가스에 공급할 수 있다. 또, 연소로(20) 이외의 부위에 있어서는, 노내에 비하여 연소가스유로 내의 압력이 낮기 때문에, 연소로(20)에 투입하는 경우에 비하여 용이하게 석탄연소재를 연소가스에 공급할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 연소로(20)의 하류에 백필터(40)가 구비되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 백필터(40)보다 상류의 연소가스유로에서 연소가스 중에 석탄연료를 공급하도록 입자공급장치(50)가 설치되어 있다. 따라서, 백필터(40)에 공급되는 연소가스는, 석탄연소재에 의하여 가스 중의 NOx농도가 충분히 저감되어 있기 때문에, 연소가스 중의 NO2에 대하여 산화 열화되기 쉬운 PPS(폴리페닐렌설파이드 수지)제의 여과포를 백필터(40)로 이용할 수 있다. PPS 등의 유황계 재료는, 여과포의 재료 중에서도, 러닝코스트와 성능의 밸런스가 우수하다. 이 때문에, PPS제의 여과포를 백필터(40)에 이용함으로써, 배기가스청정성능을 유지한 채로, 연소설비(10)의 러닝코스트를 저감시킬 수 있다.
(제2 실시형태)
제2 실시형태의 배기가스 처리장치를 구비한 연소설비에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는, 본 발명의 제2 실시형태의 연소설비를 나타내는 개략도이다. 본 실시형태에 있어서는, 연소로로서 순환유동층보일러(CFB)를 구비한 연소설비를 예로 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 연소설비(100)는, 바이오매스연료가 공급되어, 노내에서 바이오매스연료를 전소하는 연소로(120)와, 바이오매스연료를 연소한 연소가스로부터 고형분을 분리하는 사이클론(125)과, 연소가스의 열을 회수하는 열회수부(130)를 구비하고 있다. 또한, 연소설비(100)는, 연소로(120)와 열회수부(130)의 하류에, 열회수부(130)로부터 배출된 연소가스 중의 유해물질을 제거하는 백필터(140)를 구비하고 있다. 또, 연소로(120)에는, 노내에 바이오매스연료를 공급하는 연료공급기(122)와, 노내에 석탄연소재를 공급하는 입자공급장치(150)가 구비되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 입자공급장치(150)가 배기가스 처리장치로서의 역할을 한다.
연소로(120)는, 세로로 긴 통상으로 구성되며, 연료공급기(122)로부터 공급되는 바이오매스연료를 노내에서 연소한다. 연소로(120)는, 바이오매스연료를 유동층(120A)에서 유동시키면서 연소하는 유동층 노이다. 또, 연소로(120)는, 후술하는 바와 같이 사이클론(125)에 의하여 소정 입경 이상의 고형분이 되돌려지는 순환 유동층 노이다. 연소로(120) 내의 온도는 특별히 한정되지 않지만, 연소가스의 온도를 800~1000℃ 정도가 되도록 설정할 수 있다.
연료공급기(122)로부터 연소로(120)에 공급된 바이오매스연료가 연소되면, 연소가스가 생성된다. 상술과 같이, 연소가스에는, 저융점의 용융염이나, 연소에 의하여 발생하는 재 등의 고형입자가 포함되어 있으며, 연소로(120)에서 생성된 연소가스는, 이들 용융염 및 재를 포함한 채로 사이클론(125)으로 보내진다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 연소로(120)에는, 연소가스 중에 석탄연소재를 공급하는 입자공급장치(150)가 구비되어 있다. 석탄연소재로서는, 계외의 PC보일러로부터 회수한 PC재를 이용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 입자공급장치(150)가 유동층(120A)에 이용되는 모래나 첨가물이 공급되는 공급구로부터 석탄연소재를 공급할 수 있도록 설치되어 있다. 또, 입자공급장치(150)는 도시를 생략하는 제어유닛과 전기적으로 결합되어 있으며, 석탄연소재의 공급의 타이밍이나 공급량이 제어되어 있다. 석탄연소재의 공급에 의하여 연소가스 중의 NOx의 농도가 저감된다.
사이클론(125)은, 연소로(120)로부터 배출되는 소정의 입경 이상의 고형분을, 연소가스로부터 분리하여 연소로(120)로 되돌려보내는 고기분리(固氣分離)장치이다. 사이클론(125)은, 연소가스로부터 소정의 입경 이상의 고형분을 분리하여 연소로(120) 내로 되돌려보냄과 함께, 이들 고형분이 분리된 연소가스를 후단의 열회수부(130)로 보낸다. 사이클론(125)에 의한 고형분의 선별입경은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 약 20μm로 설정할 수 있다. 입자공급장치(150)에 의하여 연소로(120) 내에 공급된 석탄연소재는, 연소가스와 함께 하류에 설치된 열회수부(130)로 배출된다.
상술과 같이, 사이클론(125)으로부터 배출된 연소가스는, 열회수부(130)로 보내진다. 열회수부(130) 내에는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 도시를 생략하는 연소가스의 유로가 되는 연도나, 과열기, 절탄기, 가스에어히터 등이 설치되어 있으며, 연도를 통과하는 연소가스로부터 열을 회수할 수 있도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 과열기나 절탄기에는 도시를 생략하는 증기관이 설치되어 있다. 증기관 내에는, 연소로(120)의 열에 의하여 생성된 포화증기가 유통하고 있으며, 연소가스와 과열기 등과의 열교환에 의하여 포화증기가 과열된다. 열회수부(130)로부터 배출된 연소가스는, 열회수부(130)의 하류에 설치된 백필터(140)로 배출된다. 또, 열회수부(130)에 의하여 과열된 포화증기는, 예를 들면, 발전터빈의 구동 등에 이용할 수 있다.
백필터(140)는, 연소가스를 연소설비(100) 밖으로 배출하기 전에, 연소가스 중의 용융염이나 고형입자 등을 집진하여 정화하는 장치이다. 백필터(40)의 내부에는 집진수단으로서, PSS제의 여과포가 설치되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 백필터(140)에 공급되는 연소가스 중의 NOx농도가 충분히 저감되어 있기 때문에 PPS제의 여과포의 산화 열화를 억제할 수 있다.
백필터로부터 배출된 연소가스는, 배기가스로서 필요에 따라 하류측 장치로 보내진 후, 설비 밖으로 배출된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서는, 바이오매스연료를 전소하는 연소로(120)에서 연소되고, 상기 바이오매스연료의 연소에 의하여 생성된 연소가스 중에 석탄연소재를 공급함으로써, 연소가스를 개질(NOx농도를 저감)할 수 있어, 연소가스를 청정할 수 있다. 또, 본 실시형태에 이용되는 석탄연소재는, 특별히 전처리 등을 행하지 않고, PC보일러 등으로부터 폐기물로서 회수한 것을 그대로 이용할 수 있기 때문에, 원재료 비용을 낮게 억제할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 연소로는 순환유동층보일러이며, 유동층(120A)에 이용되는 모래나 첨가물이 공급되는 공급구로부터 석탄연소재를 공급 가능하도록 본 실시형태의 배기가스 처리장치(입자공급장치(150))가 설치되어 있다. 이 때문에, 새로이 특별한 설비를 설치할 필요가 없어, 설비비용을 낮게 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 연소가스의 온도가 600℃ 초과인 연소로(120)에 석탄연소재를 공급하기 때문에, 특히 NOx 농도의 저감효과가 우수하다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, PPS제의 여과포를 이용한 백필터(140)가 구비되어 있다. 백필터(140)에 공급되는 연소가스는 연소로(120)에 공급된 석탄연소재에 의하여 NOx농도가 충분히 저감되어 있기 때문에, 본 실시형태에 있어서는, PPS제의 여과포가 산화 열화되기 어려워, 연소설비(10)의 러닝코스트가 우수하다.
다만, 본 실시형태에 있어서는, 유동층(120A)에 이용되는 모래나 첨가물이 공급되는 공급구로부터 석탄연소재를 연소로(120) 내에 공급할 수 있도록 입자공급장치(150)가 설치되어 있다. 그러나, 상술과 같이, 석탄연소재의 공급부위는 당해 개소에 한정되지 않으며, 예를 들면, 사이클론(125)과 연소로(120)의 연결부(연도) 등에 새로운 공급구를 마련하여 당해 공급구로부터 석탄연소재를 공급해도 되고, 사이클론(125), 열회수부(130), 또는, 이들 장치 간의 연결부에 공급구를 마련하여, 당해 공급구로부터 석탄연소재를 공급하도록 입자공급장치(150)를 설치해도 된다.
상술한 발명의 실시형태를 통하여 설명된 실시의 양태는, 용도에 따라 적절히 조합하거나, 또는 변경 혹은 개량을 더하여 이용할 수 있다. 또, 본 발명은 상술한 실시형태의 기재에 한정되는 것은 아니다.
실시예
이하, 실시예를 이용하여, 본 발명의 청정효과(NOx농도 저감효과)에 대하여 설명한다. 단, 본 발명의 양태는 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
CFB보일러실기로 바이오매스연료의 연소실험을 행하여, 석탄연소재 투입 시/비투입 시에 있어서의 연소가스의 NOx, NO, NO2의 농도를 측정했다. 하기 표에 측정값을 나타낸다. 바이오매스연료로서는 PKS(수입야자껍질)를 이용하고, 석탄연소재로서는 PC보일러로부터 회수한 PC재를 이용했다. 석탄연소재는, 연소가스에 대하여 2g/m3가 되도록 투입했다. 또, 연소가스의 온도는 160℃였다. 하기 표에 나타내는 바와 같이, 석탄연소재를 투입했을 때에는, 석탄연소재를 투입하지 않은 경우에 비하여, NOX 중의 NO2가 감소되어 있는 것을 알 수 있다.
[표 1]
Figure pat00001
또, 석탄연소재를 투입한 연소가스의 온도와 NO2제거율의 관계를 도 3에 나타낸다.
도 3에 있어서는, 노내온도 149℃, 610℃, 850℃의 연소로, 각각에 대하여, 노내의 연소가스 중에 PC재(50g)를 공급한 경우의 NO2제거율을 나타낸다. 당해 NO2제거율은, 블랭크실험의 결과로부터 산출된 PC재를 공급하지 않는 경우에 있어서의 NO2제거율도 고려하여 산출했다. 결과, 노내온도 149℃: NO2제거율 40%, 노내온도 610℃: NO2제거율 42%, 노내온도 850℃: NO2제거율 91%였다. 다만, 본 시험에 있어서는 노내온도를 연소가스의 온도로 간주할 수 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 노내온도 850℃의 샘플은, 노내온도가 600℃ 이하인 샘플과 비교하여, NO2제거율이 크게 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
10, 100…연소설비
20, 120…연소로
22, 122…바이오매스연료공급기
30, 130…열회수부
40, 140…백필터
50, 150…입자공급장치
125…사이클론

Claims (12)

  1. 바이오매스연료를 전소하는 연소로에서 생성된 연소가스를 개질하는 배기가스 처리장치로서,
    상기 연소가스 중에 석탄연소재를 공급하는 입자공급장치를 구비한 배기가스 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연소가스의 온도가 600℃ 초과인 배기가스 처리장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 입자공급장치가, 상기 석탄연소재를 상기 연소로 내에 공급하는 배기가스 처리장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 입자공급장치가, 상기 연소로보다 하류의 연소가스유로에 있어서, 상기 연소가스 중에 상기 석탄연소재를 공급하는 배기가스 처리장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연소로의 하류에 백필터가 구비되어 있으며, 상기 입자공급장치가, 상기 백필터의 상류에서 상기 연소가스 중에 상기 석탄연소재를 공급하는 배기가스 처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 백필터가, 폴리페닐렌설파이드 수지제의 여과포를 구비하는 배기가스 처리장치.
  7. 바이오매스연료를 전소하는 연소로에서 생성된 연소가스를 개질하는 배기가스 처리방법으로서,
    상기 연소가스 중에 석탄연소재를 공급하는 공정을 포함하는 배기가스 처리방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연소가스의 온도가 600℃ 초과인 배기가스 처리방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 석탄연소재를, 상기 연소로 내에 공급하는 배기가스 처리방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 석탄연소재를, 상기 연소로보다 하류에서 상기 연소가스 중에 공급하는 배기가스 처리방법.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 연소로의 하류에 백필터가 구비되어 있으며, 상기 백필터보다 상류에서 상기 석탄연소재를 상기 연소가스에 공급하는 배기가스 처리방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 백필터가, 폴리페닐렌설파이드 수지제의 여과포를 구비하는 배기가스 처리방법.
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