KR20220096603A - 굴패각을 활용한 순환 유동층 보일러 탈황제, 이를 이용한 순환유동층 보일러의 탈황방법 및 그 연소 잔재물을 활용한 결합재 조성물 - Google Patents

굴패각을 활용한 순환 유동층 보일러 탈황제, 이를 이용한 순환유동층 보일러의 탈황방법 및 그 연소 잔재물을 활용한 결합재 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 순환 유동층 보일러 탈황제와 탈황방법 및 결합재 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전처리 공정이 복잡하여 재활용이 미흡했던 굴패각을 활용한 순환 유동층 보일러 탈황제, 이를 이용한 순환유동층 보일러의 탈황방법 및 그 연소 잔재물을 활용한 결합재 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 의한 유동층 보일러 탈황제는 탄산칼슘 성분이 90%이상이며, 입경이 5mm 이하로 분쇄된 굴패각 분말을 포함한다.

Description

굴패각을 활용한 순환 유동층 보일러 탈황제, 이를 이용한 순환유동층 보일러의 탈황방법 및 그 연소 잔재물을 활용한 결합재 조성물{DESULFURIZING AGENT, DESULFURIZING METHOD FOR CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILER AND BINDER AGENT}
본 발명은 순환 유동층 보일러 탈황제와 탈황방법 및 결합재 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전처리 공정이 복잡하여 재활용이 미흡했던 굴패각을 활용한 순환 유동층 보일러 탈황제, 이를 이용한 순환유동층 보일러의 탈황방법 및 그 연소 잔재물을 활용한 결합재 조성물에 관한 것이다.
패각(貝殼)은 패류(shellfish, 貝類)의 껍질로 패류를 출하할 때 대부분 제거한 후에 내용물만을 유통이 이루어지고 있고, 패류 집하장 등의 주변에는 패각이 폐기물로 다량 발생하여 해안에 야적되어 연안을 오염시키고 여러 환경 문제를 유발하고 있는 실정이다. 현재 우리나라 해안에서는 연간 36만톤의 굴패각이 발생하는 것으로 알려져 있고, 특히, 굴양식에 따른 패각 발생이 많다. 이 중 10%만이 비료 등으로 재사용되고 나머지는 해안에 방치되고 있는 실정이어서, 굴패각과 같은 수산폐기물의 대량 처리 필요성이 대두되고 있다.
패각의 화학적 조성은 대개 90중량% 이상이 CaCO3로 이루어져 있으며, 나머지 미량이 SiO2, MgO, Al2O3, Na2O, SO3와 같은 무기물로 이루어진다. 그러나 패각에는 패류 탈착 시 잔존하는 유기물과 염분이 일부 존재하며, 이로 인해 패각을 오래 방치할 경우 유기물 부패 및 침출수 발생에 의한 악취 및 양식장 오염 문제 등이 발생할 수 있다.
이에 따라 패각을 재활용하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 등록특허 제0464666호(특허문헌 1)는 굴패각을 세척하여 염분을 제거하는 단계; 염분이 제거된 굴패각을 분쇄하는 단계; 분쇄된 굴패각을 소정의 입경으로 분말화하는 분급단계; 굴패각 분말을 600℃∼900℃의 온도에서 연소시켜 이산화탄소를 제거함으로써 생석회(산화칼슘)를 생성하는 소성단계; 생석회 40∼60중량부, 플라이애쉬 4∼20중량부, 석고를 5∼20중량부, 고로슬래그 40∼60중량부를 배합비로 혼합하는 믹싱단계;를 포함하는 굴패각을 이용한 지반개량형 고화재 제조방법이고,
등록특허 제1169563호(특허문헌 2)는 폐석고 분말 50-200중량부, 불가사리 분말 50-200중량부, 패각류 분말 50-100중량부, 및 점토광물 30-70중량부로 이루어진 무기계 폐수처리용 응집조성물이고,
등록특허 제10-0993223호(특허문헌 3)는 수세 처리된 패각류 등의 원료를 소성로에 투입하여 1,300∼ 1,500℃의 온도에서 20∼30분 동안 1차 소성하는 단계; 1차 소성된 상기 원료를 분쇄기에 투입하여 분쇄하는 단계; 분쇄된 원료 분말을 분리기에 투입하여 분리하는 단계; 분리된 미분 분말을 입상성형 조립기에 투입하여 고온수를 결착제로 사용하여 입상화 되도록 성형하는 단계; 성형된 입상 사료를 상기 소성로에 투입하여 900∼ 1000℃의 온도에서 10∼20분 동안 2차소성하는 단계; 2차 소성된 상기 입상 사료를 냉각시킨 후 상기 소성로에 재투입하여 900∼1,000℃의 온도에서 10∼20분 동안 반복하여 3차 소성하는 단계; 및 3차 소성된 상기 입상 사료를 진동체에 투입하여 체가름하는 단계를 포함하여 이루어지는 패각 재활용 사료의 제조방법이다.
등록특허 제10-1753823호(특허문헌 4)는 굴패각을 열처리하는 단계, 열처리된 굴패각을 분쇄하여 슬러리를 제조하는 단계, 슬러리를 배기가스와 반응시켜 습식 탈황하는 단계, 그리고 습식 탈황 중 침전된 탈황 석고를 회수하는 단계를 포함하고, 열처리 단계는 굴패각을 800 내지 1,500℃에서 0.25 내지 10 시간 동안 열처리하는 것인 굴패각을 습식 탈황에 이용하여 고품위의 탈황 석고를 생산하는 방법이며,
등록특허 제10-2109756호(특허문헌 5)는 패각을 세척, 건조(250∼350℃에서 35∼60분), 파쇄, 선별, 소성(500∼800℃에서 70∼100분) 등의 과정을 거친 분말을 배기가스와 반응시켜 습식 탈황하는 단계 및 습식 탈황 중 침전된 탈황석고를 회수하는 단계를 포함하는 패각 분쇄 시스템 및 이를 이용한 고품위 탈황석고 생산 방법이다.
이와 같이 패각을 재활용하는 다양한 기술이 개발되고 있고, 이렇게 패각을 재활용하기 위해서는 패각을 전처리하는 기술과 기존 현장에서 사용되고 있는 제품 대비 저렴하게 생산할 수 있는 기술이 필요하지만 세척, 건조, 분쇄, 고온 소성 등 전처리 공정 및 제품 제조 시 과도한 비용이 투입되어 폐패각 처리비용에 비하여 재활용 비용이 과도하게 투입되고, 최종 생산된 제품이 기존 제품에 비하여 경제성이 불리하여 현재 상용화 되지 못하고 있는 실정이다. 특히, 상기 특허문헌 4 및 5는 패각을 이용하여 탈황제로 사용하는 점은 본 발명과 동일하나, 상기 특허 문헌은 별도의 탈황장치를 구비한 화력발전소 미분탄 보일러(Pulverized Combustion)의 습식 탈황제로 활용되기 때문에 세척, 건조, 분쇄 및 소성 과정을 거쳐 석회석(CaCO3) 성분을 생석회(CaO) 성분으로 전이시킨 후 이를 다시 물과 혼합하여 슬러리를 제조하고 이 슬러리를 배기가스와 반응시켜 습식 탈황하는 방식이기 때문에 공정비용이 과도한 문제점이 있다.
한편, 순환 유동층 연소는 석유 코크스, 석탄, 슬러지, 고형연료와 같은 다양한 연료를 주입하고 고온의 모래와 같은 층물질과 함께 유동시켜 연소로 내에서 연소시키는 방식이다. 순환 유동층 연소는 연소 반응이 빠르고, 일반 석탄 화력연소 방식인 미분탄 보일러에 조업 온도(1,300℃) 비해 조업 온도(870℃)가 낮아서 질소산화물의 발생량이 작다. 또한, 순환 유동층 연소는 산화질소 화합물 생성 억제 및 클링커(clinker) 생성 억제 및 탈황 효과를 극대화하기 위하여 연소과정 중에 석회석(CaCO3) 및 생석회(CaO) 중 적어도 하나를 주입하여 보일러 내부에서 로내 탈황이 가능하여 별도의 탈황장치가 필요 없으며, 연소로 내에 온도 제어가 용이하다.
본 발명은 패각을 별도의 세척 및 소성 공정이 생략된 상태에서 건조, 분쇄 공정만을 거쳐 기존 순환 유동층 보일러 노내 탈황제로 활용되는 석회석을 대체할 수 있다. 즉, 순환 유동층 보일러 내부에 탈황제로 유기물 및 염소 성분이 함유된 석회석(CaCO3) 상태의 패각이 연료와 함께 직접 투입되기 때문에 전처리 공정이 매우 간단하여 상기 특허들과 차별성이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0464666호 대한민국 등록특허 제10-1169563호 대한민국 등록특허 제10-0993223호 대한민국 등록특허 제10-1753823호 대한민국 등록특허 제10-2109756호 대한민국 특허출원 제10-2020-0083730호 대한민국 특허출원 제10-2020-0089114호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 동안 전처리 공정이 복잡하여 활용이 미흡한 굴패각을 활용하여 유동층 보일러의 노내 탈황제로 사용되는 석회석을 대체할 수 있는 굴패각 분말을 활용한 순환유동층 보일러의 탈황방법 및 그 연소 잔재물을 활용한 결합재 조성물을 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 유동층 보일러 탈황제는 탄산칼슘 성분이 90%이상이며, 입경이 5mm 이하로 분쇄된 굴패각 분말을 포함한다.
또한 상기 굴패각 분말 100중량부에 대하여, 석회석 분말을 5∼1,000중량부 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 굴패각은 유기물 함유량이 0.1∼5중량%인 것이 바람직하다.
또한 상기 굴패각 분말은 수분 함유량이 0.01∼5중량%인 것이 바람직하다.
또한 상기 굴패각 분말은 염분 함유량이 0.01∼5중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 순환 유동층 보일러 노내 탈황방법은 상기 순환 유동층 보일러 탈황제와 연료를 순환 유동층 보일러의 노내에 투입한 후, 혼합 연소하여 건식 탈황을 실시하며, 상기 순환 유동층 보일러 탈황제 100중량부에 대하여 상기 연료는 5~2,000중량부를 투입하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 연료는 유연탄, 석유 코크스, 폐타이어 고형연료, 일반 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel) 및 바이오 고형연료(BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한 상기 순환 유동층 보일러에서 상기 탈황제와 연료를 혼합 연소 후 남는 연소 잔재물은 CaO 함량이 10∼70중량%이고, SO3 함량이 3∼35중량% 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 결합재 조성물은 상기 연소 잔재물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 연소 잔재물 100중량부에 대하여, 시멘트 10∼4,000중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 연소 잔재물 100중량부에 대하여, 슬래그 10∼4,000중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 그 동안 전처리 공정이 복잡하여 활용이 미흡한 굴패각을 활용하여 순환 유동층 보일러의 노내 탈황제로 사용되는 석회석을 전량 또는 일부를 대체할 수 있는 효과가 있다.
따라서 순환 유동층 보일러의 운전비용을 절감할 수 있고, 천연자원인 석회석 채굴을 최소화할 수 있고 굴패각을 대량 재활용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 의한 굴패각을 활용한 유동층 보일러 탈황제, 이를 이용한 탈황방법 및 이의 연소 잔재물을 활용한 결합재 조성물에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 순환 유동층 보일러 탈황제는 탄산칼슘 성분이 90%이상이며, 입경이 5mm 이하로 분쇄된 굴패각 분말을 포함한다.
조개류의 껍질은 해류 양식업에서 부산물로 다량 발생하고 있으며, 해안에 야적되어 연안 어장을 오염시키고 공유수면의 관리를 어렵게 하는 등 여러 가지 환경 문제를 유발시킨다. 패각류 중 굴이 가장 많은 패각을 발생시키기 때문에 남해안, 서해안 연안환경에 가장 큰 문제가 되고 있다. 이를 간단한 전처리 과정을 거쳐 탈황제로 만들어 유동층 보일러 내부에 연료와 혼합 연소시킴으로써 연료 연소 시 발생하는 SOx를 제거함과 동시에 패각 처리비용 및 석회석 탈황제 구입비용 절감과 더불어 석회석 채굴에 의한 자연훼손을 최소화할 수 있고 폐기물 재활용으로 인한 자원 절약의 효과, 연안환경 오염방지 등의 다양한 효과를 기대할 수 있다.
본 발명은 별도의 세척 및 소성 전처리 공정 없이 건조 및 분쇄 공정만을 거쳐 순환 유동층 보일러 탈황제로 이용이 가능하다. 패각을 화력 발전소 미분탄 보일러 습식 탈황 공정에 사용하기 위해서는 염소 성분 및 유기물 제거가 필수적이지만, 건식 노내 탈황을 실시하는 유동층 보일러 탈황제로 활용 시에는 큰 문제가 되지 않는다. 그 이유는 순환 유동층 보일러 연료로서 염소 성분이 다량 함유된 고형연료 등이 사용되기 때문에 탈황제에 염소 성분이 일부 존재하더라도 보일러 운전 장애를 일으키지 않으며, 유기물 또한 보일러 내부에서 연료와 함께 완전 연소되기 때문이다. 따라서 순환유동층 보일러의 탈황제로 활용되는 굴패각은 염분이나 유기물이 다량 함유되어 있거나 수분이 다량으로 함유되어 있어도 세척이나 소성과정없이 활용할 수 있다는 장점이 있는 것이다.
또한, 상기 굴패각 100중량부에 대하여, 석회석 분말을 5∼1,000중량부 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 석회석 분말은 적조 발생과 같은 현상으로 패류 양식이 실패하여 굴패각을 활용한 탈황제의 공급 자체가 불안정하거나 장거리 운송으로 비용이 과도할 경우에 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 석회석을 탈황제로 사용해오던 순환 유동층 보일러에서 굴패각을 활용한 탈황제의 투입으로 인한 초기 운전 장애를 최소화할 수 있다. 상기 석회석 분말은 1mm 이하이며 순도 80중량% 이상의 유동층 보일러 탈황제로서 시중에서 일반적으로 유통되는 제품이면 가능하다.
상기 석회석은 굴패각 100중량부에 대하여 5중량부 미만일 경우 그 효과가 미비하고, 1,000중량부를 초과할 경우 상대적으로 굴패각 혼입율이 줄어들어 굴패각의 재활용율이 크게 저하된다.
또한, 상기 굴패각은 입경이 0.005∼5mm인 것이 바람직하다. 0.005mm 미만으로 분쇄할 경우 탈황 효율은 좋아지나 분쇄 비용이 과도하게 상승되고 굴패각을 분쇄하지 않거나 5mm를 초과하여 거친 알갱이 형태로 사용하면 보일러 내부에서 탈황 반응시간이 길어져 효율이 저하된다.
본 발명에 의한 탈황방법을 설명하면, 상기 굴패각을 활용한 탈황제와 연료를 유동층 보일러의 노내에 투입하여 혼합 연소함으로써 건식 탈황을 실시하는 것이다. 따라서, 본 발명의 굴패각은 별도의 소성과정 없이 건조 과정만 필요하며, 굴패각에 존재하는 유기물은 유동층 보일러의 운전 연소 온도인 850℃에서 완전히 분해된다.
본 발명은 상기 굴패각을 포함한 탈황제를 순환 유동층 보일러의 노내에서 연소하기 때문에 상기 굴패각을 활용하기 위해 사전에 유기물을 제거하기 위한 세척과정이 불필요하다. 따라서 유기물이 5중량%와 같이 다량 함유되어 있는 굴패각도 사전에 유기물을 제거하기 위한 세척과정없이 활용이 가능한 것이다.
또한, 상기 탈황 방법에 의해 순환 유동층 보일러에 남는 연소 잔재물은 CaO 함량이 10∼70중량%, SO3 함량이 3∼35중량% 범위이다. 본 발명에 의한 순환 유동층 보일러의 탈황공정은 연소실 내에 상기 굴패각을 탈황제로 주입하여 연료와 함께 연소시켜 연소가스 중의 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 삼산화황(SO3) 등의 황산화물과 굴패각의 석회석 성분이 로내에서 반응하여 연소가스 중의 황은 제거되고 무수석고(CaSO4)가 생성되며, 황과 반응하지 않은 굴패각의 석회석 성분은 탈탄산되어 생석회(CaO) 성분으로 전이되어 배출된다.
이 때, 연료는 유연탄, 석유 코크스, 폐타이어 고형연료, 일반 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel), 바이오 고형연료(BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel) 중 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물을 사용한다.
순환 유동층 보일러의 장점은 일반 석탄뿐 아니라 고형연료, 유기성 슬러지 등의 저품위 연료까지도 혼합 연소가 가능하다는 점이다. 황성분이 높은 석유 코크스나 석탄이 연료로 투입될 경우에는 굴패각을 활용한 탈황제가 많이 투입될 수 있고 황성분이 비교적 낮은 고형연료 등이 연료로 투입될 경우에는 굴패각 탈황제가 적게 투입될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 결합재 조성물은 상기 순환 유동층 보일러에서 탈황제와 연료를 혼합 연소한 후 남는 연소 잔재물을 포함한다. 상기 연소 잔재물은 플라이애시 및 바텀애시를 포함하며, 약 850℃의 온도에서 연소되어 유리질 성분이 없기 때문에 미분탄 보일러 타입의 일반 화력발전소에서 배출되는 플라이애시와 같이 포졸란 반응을 일으킬 수는 없지만 CaO 및 CaSO4 성분이 높게 함유되어 있어 pH가 11.5 이상의 강알칼리 물질이며, 물과 반응 시 자체 팽창 및 발열이 가능하며 자경성을 갖는다.
또한, 상기 연소 잔재물이 시멘트 및 슬래그와 같이 활용될 경우 강도를 더욱 크게 증진시킬 수 있다.
즉, 상기 결합재는 연소 잔재물 100중량부에 대하여, 시멘트 10∼4,000중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 시멘트는 일반 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 준조강 시멘트, CSA(Calcium Sulfur Aluminate), 고로슬래그 시멘트, 플라이애시 시멘트 중 어느 하나이거나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 시멘트는 10중량부 미만일 경우 그 효과가 미비하며, 반대로 4,000중량부를 초과할 경우 강도는 크게 증진되나 상대적으로 연소 잔재물의 혼입량이 감소하고 비용이 과도하게 상승하게 된다.
상기 결합재는 연소 잔재물 100중량부에 대하여, 슬래그 10∼4,000중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 슬래그는 고로슬래그, 전로 및 전기로 환원슬래그, 전로 및 전기로 산화슬래그, 페로니켈 슬래그, 래들 슬래그, KR 슬래그, 석탄가스화 복합 슬래그, 스테인레스 슬래그, 연슬래그로 이루어진 군에서 선택된 미분말 또는 분진 형태의 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 슬래그는 상기 연소 잔재물의 CaO 및 CaSO4 성분에 의해 자극을 받아 비결정질이 파괴되며 수화반응을 일으켜 경화될 수가 있다. 상기 슬래그는 10중량부 미만일 경우 그 효과가 미비하며, 반대로 4,000중량부를 초과할 경우 상대적으로 연소 잔재물의 혼입량이 크게 감소하여 자극제 성분 부족으로 반응하지 못한 슬래그가 다량 존재하게 되어 오히려 강도가 크게 저하하게 된다.
상기와 같이 본 발명에 의한 유동층 보일러 탈황공정 후 발생된 연소 잔재물은 다양한 건설재료의 결합재로 활용이 가능하다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.
비교예(탈황제:석회석, 연료:유연탄)
먼저, 연료로 유연탄 70중량부를 사용하고 탈황제로 탄산칼슘 성분이 93%이며 평균 입경이 420㎛인 석회석 분말 30중량부를 사용하여 순환 유동층 보일러의 노내에서 이들 탈황제와 연료를 혼합 연소(혼소)하여 탈황한 후 연소 잔재물을 분석하였다.
실시예(탈황제:굴패각, 연료:유연탄)
연료로 유연탄 70중량부를 사용하며 탈황제로 탄산칼슘 성분이 94%이며 평균 입경 430㎛로 분쇄된 굴패각 분말 30중량부를 사용하여 순환 유동층 보일러의 노내에서 이들 탈황제와 연료를 혼합 연소하여 탈황 후 연소 잔재물을 분석하였다.
노내탈황 공정 후 연소잔재물의 결과 분석
아래 표 1은 순환 유동층 보일러에서 비교예 및 실시예를 혼소한 후 발생되는 연소 잔재물의 화학조성 및 중요한 품질 특성인 Free-CaO량 및 XRF 결과를 나타내었다.
분석결과, 표 1에서 보는 바와 같이 비교예에서 발생된 연소 잔재물의 경우 CaO 성분 함량은 약 56%였으나 실시예에서 발생된 연소 잔재물의 경우 약 51% 정도로 약 5% 감소되었으나, 실시예에서 연소 잔재물의 SO3함량은 13.12%로, 비교예에서 연소 잔재물의 SO3함량인 8.34%에 비해 약 1.5배 이상 증가된 것을 확인할 수 있었다.
이는 석회석 및 굴패각의 탄산칼슘 순도는 비슷한데도 불구하고 CaO 성분이 석회석 비해 낮아졌다는 것은 SOx와 반응을 더 많이 하여 CaO 성분이 감소되었다는 것을 의미한다. 즉, 유연탄 연소 시 발생하는 SOx와의 반응성이 석회석에 비해 굴패각이 더욱 우수하다는 것으로 해석된다.
굴패각 미분말을 탈황제로 사용한 실시예가 석회석 미분말을 탈황제로 사용한 비교예에 비해 Free-CaO의 함량이 증가하였음을 확인할 수 있었다.
구분 화학조성(단위:wt%) Free-CaO
(단위:wt%)
CaO SiO2 Al2O3 MgO Fe2O3 SO3
비교예
(석회석)		 56.08 10.70 8.65 4.18 9.86 8.34 3.45
실시예
(굴패각)		 51.20 12.44 9.50 4.21 7.05 13.12 6.30
노내탈황 공정 후 연소잔재물의 결합재로서 압축강도 측정
비교예 및 실시예에 따른 연소 잔재물을 결합재로서 활용성을 평가하기 위해 압축강도를 측정한 결과를 아래 표 2에 나타내었다. 물결합재비는 68% 조건이며 페이스트 형태로 제작하였다.
실험 인자 압축강도(MPa)
NO. 비교예 실시예 1종
시멘트		 고로슬래그 미분말 3일 재령 7일 재령 28일 재령
1 100 0.28 1.18 2.42
2 100 0.81 2.61 4.34
3 30 70 6.13 10.89 15.43
4 30 70 8.16 14.86 20.12
5 30 20 50 8.48 12.69 22.48
6 30 20 50 10.15 15.34 24.95
압축강도 측정 결과 석회석 미분말을 탈황제로 사용한 비교예에 비하여 굴패각 미분말을 탈황제로 사용한 실시예의 압축강도가 크게 나타났다. 이는 Free-CaO 및 석고의 함량이 더 높아 자경성이 더 강하게 나타난 것으로 판단된다. 더욱이 높은 Free-CaO 및 석고의 함량이 높을 경우 고로슬래그의 잠재수경성을 활성화시켜 수화시키는데 매우 효과적이기 때문에 1종 시멘트만을 사용한 경우에 비하여 고로슬래그 미분말이 추가 혼입된 경우가 모든 재령에서 더욱 높은 강도를 보임을 확인할 수 있다.

Claims (11)

  1. 탄산칼슘 성분이 90%이상이며, 입경이 5mm 이하로 분쇄된 굴패각 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러 탈황제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 굴패각 분말 100중량부에 대하여, 석회석 분말을 5∼1,000중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러 탈황제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 굴패각은 유기물 함유량이 0.1∼5중량%인 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러 탈황제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 굴패각 분말은 수분 함유량이 0.01∼5중량%인 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러 탈황제.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 굴패각 분말은 염분 함유량이 0.01∼5중량%인 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러 탈황제.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 의한 순환 유동층 보일러 탈황제와 연료를 순환 유동층 보일러의 노내에 투입한 후, 혼합 연소하여 건식 탈황을 실시하며,
    상기 순환 유동층 보일러 탈황제 100중량부에 대하여 상기 연료는 5~2,000중량부를 투입하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러 노내 탈황방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연료는 유연탄, 석유 코크스, 폐타이어 고형연료, 일반 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel) 및 바이오 고형연료(BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러 탈황제.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 순환 유동층 보일러에서 상기 탈황제와 연료를 혼합 연소 후 남는 연소 잔재물은 CaO 함량이 10∼70중량%이고, SO3 함량이 3∼35중량% 범위인 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러 노내 탈황방법.
  9. 제8항에 의한 연소 잔재물을 포함하는 것을 특징으로 하는 결합재 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연소 잔재물 100중량부에 대하여,
    시멘트 10∼4,000중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결합재 조성물.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 연소 잔재물 100중량부에 대하여,
    슬래그 10∼4,000중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결합재 조성물.


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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09201513A (ja) * 1996-01-29 1997-08-05 Kawabe Shiyokuriyouhin Kogyo Kk 炉内脱硫剤
JPH1033935A (ja) * 1996-07-24 1998-02-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 貝殻を脱硫剤として用いる脱硫方法
KR100464666B1 (ko) 2001-06-07 2005-01-03 한국해양연구원 굴패각을 이용한 지반개량형 고화재 제조방법
KR100993223B1 (ko) 2010-03-03 2010-11-09 양옥순 패각 재활용 사료의 제조방법
KR101169563B1 (ko) 2012-02-13 2012-07-27 박영구 폐석고, 불가사리 분말, 패각류 껍질 분말 및 점토광물을 포함하는 무기계 응집제
KR101753823B1 (ko) 2015-11-30 2017-07-05 군산대학교산학협력단 패각을 습식 탈황에 이용하여 고품위의 탈황 석고를 생산하는 방법
KR101790542B1 (ko) * 2016-02-19 2017-10-27 주식회사 대웅 순환자원을 이용한 저시멘트계 결합재 조성물
KR102109756B1 (ko) 2019-05-23 2020-05-26 박우택 새로운 배연탈황 원료 생산용 패각 분쇄 시스템 및 이를 이용한 고품위 탈황석고 생산 방법
KR20200083730A (ko) 2018-12-28 2020-07-09 세종대학교산학협력단 다중 다공성 구조를 가지는 임플란트 및 그 제작방법
KR20200089114A (ko) 2019-01-16 2020-07-24 한온시스템 주식회사 라디에이터 캡 및 이를 포함하는 라디에이터

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09201513A (ja) * 1996-01-29 1997-08-05 Kawabe Shiyokuriyouhin Kogyo Kk 炉内脱硫剤
JPH1033935A (ja) * 1996-07-24 1998-02-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 貝殻を脱硫剤として用いる脱硫方法
KR100464666B1 (ko) 2001-06-07 2005-01-03 한국해양연구원 굴패각을 이용한 지반개량형 고화재 제조방법
KR100993223B1 (ko) 2010-03-03 2010-11-09 양옥순 패각 재활용 사료의 제조방법
KR101169563B1 (ko) 2012-02-13 2012-07-27 박영구 폐석고, 불가사리 분말, 패각류 껍질 분말 및 점토광물을 포함하는 무기계 응집제
KR101753823B1 (ko) 2015-11-30 2017-07-05 군산대학교산학협력단 패각을 습식 탈황에 이용하여 고품위의 탈황 석고를 생산하는 방법
KR101790542B1 (ko) * 2016-02-19 2017-10-27 주식회사 대웅 순환자원을 이용한 저시멘트계 결합재 조성물
KR20200083730A (ko) 2018-12-28 2020-07-09 세종대학교산학협력단 다중 다공성 구조를 가지는 임플란트 및 그 제작방법
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