KR20230158483A - 연소배기가스의 처리방법 및 연소배기가스의 처리장치 - Google Patents
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Abstract
산성가스가 포함되는 미처리의 연소배기가스에 알칼리제를 첨가하여 산성가스를 중화시킴으로써, 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스를 얻는 건식처리공정과, 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스를 집진기에 공급하여 비산재를 집진하는 집진공정과, 비산재를 상기 집진기로부터 배출시키고, 비산재에 중금속 고정제를 첨가하여 비산재 중의 중금속을 고정화하는 중금속 고정공정을 구비하고, 미처리의 연소배기가스 중에 있어서의 산성가스의 농도를 측정하고, 산성가스의 농도의 측정값에 의거하여, 미처리의 연소배기가스에 첨가할 알칼리제의 첨가량을 산출하여 첨가함과 아울러, 집진기로부터 배출되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도를 산출하고, 미반응 알칼리제 농도의 산출값에 의거하여, 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량을 산출하여 첨가하는 연소배기가스의 처리방법.
Description
본 발명은, 도시쓰레기 폐기물 소각로, 산업폐기물 소각로, 발전 보일러, 탄화로 및 민간공장 등의 연소시설에서 발생하는 염화수소나 황산화물 등의 유해한 산성가스를 포함하는 연소배기가스의 처리방법 및 연소배기가스의 처리장치에 관한 것이다.
도시쓰레기나 산업폐기물 등의 폐기물 소각로, 화력발전소 등의 연소시설에서 배출되는 연소배기가스에는, 탄산가스나 수증기, 산소, 질소, 염화수소, 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX), 중금속화합물, 매진(煤塵)이 포함되어 있기 때문에, 대기오염방지의 관점에서 대기로 방출하기에 앞서 이들 물질을 제거할 필요가 있다.
유해한 염화수소나 황산화물을 포함하는 연소배기가스는, 특허문헌1에 기재되어 있는 바와 같이, 일반적으로 소각로의 집진기 바로 앞에서 연소배기가스에 대하여 소석회(수산화칼슘) 등의 알칼리제를 분무하여, 염화수소 및 황산화물 등의 산성가스를 중화시키는 공정을 실시한 후에, 백필터(bag filter) 등의 집진기로 제진되어, 굴뚝으로 배출된다. 한편 집진기로 집진된 비산재는, 유해한 납, 카드뮴 등의 중금속을 함유하고 있어, 이들 유해 중금속을 안정화 처리한 후에 매립처분하고 있다.
산성가스의 효율적인 중화처리방법으로서, 예를 들면 특허문헌2에 있어서, 집진기 바로 앞의 연소배기가스 중의 염화수소 및 황산화물 농도에 의거하여, 특정의 비표면적·겉보기 밀도를 갖는 수산화칼슘을 사용하는 방법이나, 특허문헌3에 있어서, 집진수단의 상류측 또는 하류측의 어느 일방 또는 쌍방의 가스분석측정결과에 의거하여, 알칼리제의 공급량을 조절하는 방법이 제안되어 있다.
한편 집진기로 제진된 비산재 중의 중금속 처리방법으로서는, 피페라진디티오카르밤산염, 디에틸디티오카르밤산염 등의 킬레이트계의 중금속 고정제로 불용화 처리하는 방법 외에, 최종 처분장에 있어서의 중금속의 재용출을 방지한다는 관점에서, 근년에 특허문헌4에 나타내는 바와 같이, 중금속 고정제로서, 중금속을 무기광물인 히드록시아파타이트 형태까지 변화시키는 인산 등의 인산계 화합물을 사용하는 방법이 개시되어 있다. 또한 염산, 황산알루미늄 등의 산성 중화제를 첨가하는 방법, 규산나트륨 수용액, 분말 이산화규소 등의 이산화규소 함유 화합물을 첨가하는 방법; 6가 크롬, 비소, 셀렌, 수은 등의 중금속이 용출되는 경우에는, 염화제1철, 폴리황산철 등의 철 함유 화합물을 첨가하여, 이들 중금속의 용출을 방지하는 방법이 알려져 있다.
연소배기가스 중의 산성가스를 알칼리제로 중화처리하는 수단은, 기체의 산성가스와 고체의 알칼리제의 반응이기 때문에 반응효율이 나쁘다. 그 때문에, 산성가스의 규제강화에 수반되는 산성가스의 중화를 위하여 중화반응당량보다 많은 알칼리제가 연소배기가스에 첨가된다. 따라서 상기 중화처리 후에 집진기로 집진된 비산재는, 미반응 알칼리 성분을 포함하고 있다. 상기 비산재를 중금속 고정제에 의하여 중금속 처리하는 경우에, 중금속 처리의 효과를 최적화하기 위하여, 비산재 중에 있어서의 알칼리 성분의 농도를 분석하고, 알칼리 성분의 농도에 따라 중금속 고정제의 필요량을 산출하여, 상기 필요량의 중금속 고정제를 비산재에 첨가할 필요가 있다.
그러나 이와 같이 비산재 중에 있어서의 알칼리 성분의 농도를 분석하는 경우에, 분석이 번거롭고, 또한 비산재의 변동을 추종하는 분석빈도로 분석할 필요가 있고, 또 리얼타임의 비산재 처리에는 적당하지 않았다.
본 발명은, 이상의 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 비산재 중에 있어서의 알칼리 성분의 농도의 분석을 필요로 하지 않고, 리얼타임으로 비산재 중의 미반응 알칼리 성분의 농도를 파악할 수 있어, 더욱 고정밀도로 안전하고 간편하게 비산재의 중금속 처리를 실시할 수 있는 연소배기가스의 처리방법 및 연소배기가스의 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자 등은 예의 검토를 거듭한 결과, 연소배기가스의 건식처리 전에 있어서의 산성가스의 농도를 측정하고, 상기 측정결과에 의거하여 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도를 연산에 의하여 산출함으로써, 비산재 중에 있어서의 알칼리 성분의 농도의 분석을 필요로 하지 않고, 리얼타임으로 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도를 파악할 수 있어, 더욱 고정밀도로 비산재의 중금속 처리를 실시할 수 있다는 것을 발견하였다.
즉 본 발명은, 이하의 [1]∼[11]을 제공하는 것이다.
[1] 산성가스가 포함되는 미처리의 연소배기가스에 알칼리제를 첨가하여 상기 산성가스를 중화시킴으로써, 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스를 얻는 건식처리공정과,
상기 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스를 집진기에 공급하여 비산재를 집진하는 집진공정과,
상기 비산재를 상기 집진기로부터 배출시키고, 상기 비산재에 중금속 고정제를 첨가하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는 중금속 고정공정을
구비하고,
상기 미처리의 연소배기가스 중에 있어서의 상기 산성가스의 농도를 측정하고,
상기 산성가스의 농도의 측정값에 의거하여, 상기 미처리의 연소배기가스에 첨가할 상기 알칼리제의 첨가량을 산출하여 첨가함과 아울러, 상기 집진기로부터 배출되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도를 산출하고,
상기 미반응 알칼리제 농도의 산출값에 의거하여, 상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량을 산출하여 첨가하는
연소배기가스의 처리방법.
[2] 상기 중금속 고정공정은,
상기 집진기로부터 배출시킨 비산재를 저장 사일로에 저장하는 저장공정과,
상기 저장 사일로 내의 비산재를 빼내 혼련기에 공급하고, 상기 혼련기 내의 비산재에 상기 중금속 고정제를 첨가하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는 혼련공정을
구비하는 상기 [1]에 기재되어 있는 연소배기가스의 처리방법.
[3] 상기 미처리의 연소배기가스 중의 산성가스농도의 측정값에 의거하여 산출되는, 상기 집진기로부터 상기 저장 사일로에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터를 기억하고,
상기 경시 데이터와, 상기 저장 사일로로부터 비산재를 빼내 상기 혼련기에 공급할 때에 있어서의 공급유량에 의거하여, 상기 혼련기에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도의 경시변화를 산출하고,
상기 경시변화에 의거하여, 상기 중금속 고정제의 첨가량을 경시적으로 제어하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는
상기 [2]에 기재되어 있는 연소배기가스의 처리방법.
[4] 상기 혼련공정에 있어서, 상기 혼련기에 산성 중화제를 더 첨가하는 상기 [2] 또는 [3]에 기재되어 있는 연소배기가스의 처리방법.
[5] 상기 건식처리 전의 연소배기가스 중의 산성가스농도를 측정하고, 이러한 측정값에 의거하여, 상기 건식처리공정에 있어서, 상기 산성가스농도에 대하여 알칼리제를 1∼3당량이 되도록 첨가하는 상기 [1]∼[4] 중의 어느 하나에 기재되어 있는 연소배기가스의 처리방법.
[6] 상기 산성가스가 염화수소 및 황산화물을 포함하고, 상기 염화수소 및 황산화물의 농도의 합계량을 산성가스농도로서 측정하는 상기 [1]∼[5] 중의 어느 하나에 기재되어 있는 연소배기가스의 처리방법.
[7] 상기 알칼리제가, 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 염기성 염의 적어도 1종을 함유하는 상기 [1]∼[6] 중의 어느 하나에 기재되어 있는 연소배기가스의 처리방법.
[8] 중금속 고정제가, 무기 중금속 고정제인 상기 [1]∼[7] 중의 어느 하나에 기재되어 있는 연소배기가스의 처리방법.
[9] 산성가스가 포함되는 미처리의 연소배기가스에 알칼리제를 첨가하여 상기 산성가스를 중화시킴으로써, 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스를 얻는 건식처리장치와,
상기 건식처리장치에 연결되어 있고, 상기 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스 중의 비산재를 집진하는 집진기와,
상기 집진기에 연결되어 있고, 상기 비산재에 중금속 고정제를 첨가하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는 중금속 고정장치와,
상기 미처리의 연소배기가스 중에 있어서의 상기 산성가스의 농도를 측정하는 측정장치와,
상기 산성가스의 농도의 측정값에 의거하여, 상기 미처리의 연소배기가스에 첨가하는 상기 알칼리제의 첨가량을 산출하는 알칼리제 첨가량 산출부와, 상기 집진기로부터 배출되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도를 산출하는 미반응 알칼리제 농도 산출부와, 상기 미반응 알칼리제 농도의 산출값에 의거하여, 상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량을 산출하는 중금속 고정제 산출부를 구비하는 연산장치와,
상기 연산장치에 의하여 산출된 상기 알칼리제의 첨가량의 산출값에 의거하여, 상기 건식처리장치 내에 있어서의 상기 미처리의 연소배기가스에 상기 알칼리제를 첨가하는 알칼리제 첨가장치와,
상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량의 산출값에 의거하여 상기 중금속 고정제를 첨가하는 중금속 고정제의 첨가장치를
구비하는 연소배기가스의 처리장치.
[10] 상기 중금속 고정장치는,
상기 집진기에 연결되어 있고, 상기 집진기로부터 배출시킨 비산재를 저장하는 저장 사일로와,
상기 저장 사일로에 연결되어 있는 혼련기와,
상기 저장 사일로 내의 비산재를 빼내 상기 혼련기에 공급하는 공급장치와,
상기 혼련기에 상기 중금속 고정제를 첨가하는 중금속 고정제의 첨가장치를
구비하는 상기 [9]에 기재되어 있는 연소배기가스의 처리장치.
[11] 상기 미처리의 연소배기가스 중의 산성가스농도의 측정값에 의거하여 산출되는, 상기 집진기로부터 상기 저장 사일로에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터를 기억하는 기억부와, 상기 경시 데이터와, 상기 저장 사일로로부터 비산재를 빼내 상기 혼련기에 공급할 때에 있어서의 공급유량에 의거하여, 상기 혼련기에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도의 경시변화를 산출하는 연산부와, 상기 미반응 알칼리제 농도의 경시변화에 의거하여, 상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량을 산출하는 연산부를 구비하는 연산장치와,
상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량의 산출값에 의거하여 상기 중금속 고정제를 첨가하는 중금속 고정제의 첨가장치를
구비하는 상기 [10]에 기재되어 있는 연소배기가스의 처리장치.
본 발명의 연소배기가스의 처리방법 및 처리장치에 의하면, 비산재 중에 있어서의 알칼리 성분의 농도의 분석을 필요로 하지 않고, 리얼타임으로 비산재 중의 미반응 알칼리 성분의 농도를 파악할 수 있어, 더욱 고정밀도로 안전하고 간편하게 비산재의 중금속 처리를 실시할 수 있다.
도1은, 본 발명에 관한 연소배기가스의 처리방법 및 연소배기가스 처리장치의 1실시형태를 나타내는 모식도이다.
도2는, 집진기 바로 앞에 있어서의 미처리의 연소배기가스 중의 염화수소농도 및 황산화물 농도의 경시변화를 나타내는 그래프이다.
도3은, 비산재 중의 미반응 소석회 농도의 경시변화를 나타내는 그래프이다.
도4는, 혼련기에 첨가되는 비산재 중의 미반응 소석회 농도의 경시변화 및 혼련기에 첨가되는 중금속 고정제의 첨가량의 경시변화를 나타내는 그래프이다.
도5는, 저장 사일로에 축적되는 비산재 중의 미반응 소석회 농도의 경시변화가, 중금속 고정공정에 있어서, 중금속 고정제의 첨가량 산출로 환산되는 개념도이다.
도2는, 집진기 바로 앞에 있어서의 미처리의 연소배기가스 중의 염화수소농도 및 황산화물 농도의 경시변화를 나타내는 그래프이다.
도3은, 비산재 중의 미반응 소석회 농도의 경시변화를 나타내는 그래프이다.
도4는, 혼련기에 첨가되는 비산재 중의 미반응 소석회 농도의 경시변화 및 혼련기에 첨가되는 중금속 고정제의 첨가량의 경시변화를 나타내는 그래프이다.
도5는, 저장 사일로에 축적되는 비산재 중의 미반응 소석회 농도의 경시변화가, 중금속 고정공정에 있어서, 중금속 고정제의 첨가량 산출로 환산되는 개념도이다.
[연소배기가스의 처리방법]
본 발명의 연소배기가스의 처리방법은, 산성가스가 포함되는 미처리의 연소배기가스에 알칼리제를 첨가하여 상기 산성가스를 중화시킴으로써, 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스를 얻는 건식처리공정과, 상기 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스를 집진기에 공급하여 비산재를 집진하는 집진공정과, 상기 비산재를 상기 집진기로부터 배출시키고, 상기 비산재에 중금속 고정제를 첨가하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는 중금속 고정공정을 구비하고,
상기 미처리의 연소배기가스 중에 있어서의 상기 산성가스의 농도를 측정하고, 상기 산성가스의 농도의 측정값에 의거하여, 상기 미처리의 연소배기가스에 첨가할 상기 알칼리제의 첨가량을 산출하여 첨가함과 아울러, 상기 집진기로부터 배출되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도를 산출하고, 상기 미반응 알칼리제 농도의 산출값에 의거하여, 상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량을 산출하여 첨가하는 연소배기가스의 처리방법이다. 이하에, 본 발명의 연소배기가스의 처리방법을 「본 발명의 처리방법」이라고 간단하게 약칭하는 경우가 있다.
본 발명의 처리방법에 의하면, 연소배기가스의 건식처리 전에 있어서의 산성가스의 농도를 측정하고, 상기 측정결과에 의거하여 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도를 연산에 의하여 산출함으로써, 비산재 중에 있어서의 알칼리 성분의 농도의 분석을 필요로 하지 않고, 리얼타임으로 비산재 중의 미반응 소석회 농도를 파악할 수 있어, 더욱 고정밀도로 비산재의 중금속 처리를 실시할 수 있다.
본 발명의 처리방법은, 상기 중금속 고정공정으로서, 바람직하게는 상기 집진기로부터 배출시킨 비산재를 저장 사일로에 저장하는 저장공정과, 상기 저장 사일로 내의 비산재를 빼내 혼련기에 공급하고, 상기 혼련기 내의 비산재에 상기 중금속 고정제를 첨가하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는 혼련공정을 구비한다.
이와 같이 비산재를 저장 사일로에 저장하고, 저장 사일로 내의 비산재를 빼내 비산재 중의 중금속 고정처리를 실시함으로써, 중금속 고정처리를 정지하거나, 저장 사일로 내의 비산재가 어느 정도 저장된 후에 중금속 고정처리를 실시하거나, 저장 사일로 내에 비산재가 유입되는 속도보다 빠른 속도로 비산재를 모아 중금속 고정처리를 실시하거나, 중금속 고정처리를 실시하는 타이밍을 조정하는 것 등을 할 수 있다.
그리고 본 발명의 처리방법은, 바람직하게는 상기 미처리의 연소배기가스 중의 산성가스농도의 측정값에 의거하여 산출되는, 상기 집진기로부터 상기 저장 사일로에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터를 기억하고, 상기 경시 데이터와, 상기 저장 사일로로부터 비산재를 빼내 상기 혼련기에 공급할 때에 있어서의 공급유량에 의거하여, 상기 혼련기에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도의 경시변화를 산출하고, 상기 경시변화에 의거하여 상기 중금속 고정제의 첨가량을 경시적으로 제어하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는 방법이다.
이에 따라 저장 사일로 내의 비산재가 어느 정도 저장된 후에 중금속 고정처리를 실시하거나, 저장 사일로 내에 비산재가 유입되는 속도보다 빠른 속도로 비산재를 모아 중금속 고정처리를 실시하거나, 중금속 고정처리를 실시하는 타이밍을 조정하는 등의 경우에도, 저장 사일로로부터 빼내는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시변화에 따라 적당량의 중금속 고정제를 첨가할 수 있기 때문에, 비산재 중에 있어서의 알칼리 성분의 농도의 분석을 필요로 하지 않고, 리얼타임으로 비산재 중의 미반응 소석회 농도를 파악할 수 있어, 더욱 고정밀도로 비산재의 중금속 처리를 실시할 수 있다.
[연소배기가스 처리장치]
도1은, 본 발명의 처리방법을 실시하는 연소배기가스 처리장치의 1실시형태를 나타내는 모식도이다. 도1의 연소배기가스 처리장치(100)에 있어서, 소각로(11)에서 발생한 산성가스를 포함하는 연소배기가스는, 배관(1)과, 연소배기가스의 열을 이용하는 보일러(12)와, 배관(2)을 경유하여 가스냉각탑(13)에서 냉각되고, 연도(煙道)(3)를 통하여 집진기(14)에 유입된다. 알칼리제 첨가장치(51)로부터는 알칼리제가 공급되고, 연도(3)의 도중에서 산성가스를 포함하는 연소배기가스와 알칼리제가 혼합된다. 집진기(14)로부터는 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스가 가스 배출로(4)를 경유하여 흡인팬(15)에 의하여 흡출(吸出)되어, 굴뚝(16)으로 방출된다.
한편 집진기(14)로부터는 비산재 배출로(5)를 경유하여 저장 사일로(21)로 집진된 비산재가 배출되고, 비산재 공급장치(22)에 의하여 저장 사일로(21) 내의 비산재를 빼내 배관(6)을 경유하여 혼련기(23)에 공급되고, 혼련기(23) 바로 앞에서 중금속 고정제 첨가장치(52)로부터 비산재에 중금속 고정제가 공급된 후에, 재피트(ash pit)(24)로 방출된다.
본 발명의 실시형태에 관한 도1의 연소배기가스 처리장치(100)는, 소각로(11)로부터 배출되는 연소배기가스 중의 산성가스를 처리하기 위하여 연도(3)에 설치된 산성가스 농도측정기(30) 및 연산장치(40)를 더 포함하고, 알칼리제 첨가장치(51)와 함께 건식처리장치를 구성한다.
여기에서 산성가스 농도측정기(30)는, 염화수소 농도측정기(30a) 및 황산화물 농도측정기(30b)를 포함한다. 염화수소 농도측정기(30a)는 연도(3)를 흐르는 미처리 연소배기가스 중의 염화수소농도를 연속으로 측정하고, 한편 황산화물 농도측정기(30b)는 연도(3)를 흐르는 미처리 연소배기가스 중의 황산화물 농도를 연속으로 측정하여, 각각 염화수소 농도측정기(30a)로부터의 염화수소 농도신호(S1)와 황산화물 농도측정기(30b)로부터의 황산화물 농도신호(S2)로서 연산장치(40)에 출력한다. 또한 염화수소 농도측정기(30a) 및 황산화물 농도측정기(30b)는, 각각 염화수소농도 및 황산화물 농도를 측정할 수 있는 측정장치이면, 그 형식은 한정되지 않는다. 염화수소 가스농도는 이온 전극법, 레이저에 의한 단일 흡수선 흡수 분광법 등으로 측정할 수 있고, 황산화물 가스농도는 비분산형 적외선 흡수법, 자외선 형광법 등으로 측정할 수 있다.
연산장치(40)는, 알칼리제 첨가량 산출부(41)와, 상기 산출부(41)로부터 출력되는 염화수소농도와 황산화물 농도의 합계값 및 첨가 알칼리제량을 포함하는 알칼리제량 신호(S4), 및 비산재의 발생량에 의거하여, 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도를 산출하는 미반응 알칼리제 농도 산출부(42)와, 상기 산출부(42)로부터 출력되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도신호(S5)에 의거하여, 혼련기(23)에 대한 중금속 고정제의 첨가량을 산출하는 중금속 고정제 첨가량 산출부(43)를 구비한다. 여기에서 비산재는, 소각하는 폐기물로부터의 회분(灰分)과, 소각하는 폐기물에 대하여 투입되는 알칼리제를 포함하고, 비산재의 발생량은 폐기물량에 대하여 일정값(보통 3질량％)으로서 산출할 수 있다.
알칼리제 첨가량 산출부(41)는, 염화수소 농도신호(S1) 및 황산화물 농도신호(S2)에 의거하는 염화수소농도와 황산화물 농도의 합계값인 산성가스농도의 측정값에 의거하여, 연소배기가스 중의 산성가스를 중화하기 위하여 첨가하는 단위시간당 알칼리제 첨가량을 산출하고, 알칼리제 첨가신호(S3)로서 출력한다.
알칼리제 첨가장치(51)는, 알칼리제 첨가신호(S3)에 의거하여, 연도(3) 내를 흐르는 미처리의 연소배기가스에 알칼리제를 첨가하는 장치이다.
미반응 알칼리제 농도 산출부(42)는, 알칼리제 첨가량 산출부(41)가 산출하는 상기 신호(S4)에 의거하여, 집진기(14)로부터 배출되어 저장 사일로(21)에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도를 산출하는 연산부, 상기 미반응 알칼리제 농도를 기억하는 기억부, 및 상기 미반응 알칼리제 농도와, 저장 사일로(21)로부터 비산재를 빼내 혼련기(23)에 공급할 때에 있어서의 공급유량에 의거하여, 혼련기(23)에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도를 산출하는 연산부를 포함한다.
미반응 알칼리제 농도 산출부(42)에 있어서, 저장 사일로(21)에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도는, 바람직하게는 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터로서 기억부에 기억된다. 또한 혼련기(23)에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도는, 바람직하게는 미반응 알칼리제 농도의 경시 변화량으로서 산출된다.
중금속 고정제 첨가량 산출부(43)는, 혼련기(23)에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도의 산출값을 포함하는 신호(S5)에 의거하여, 비산재에 첨가할 중금속 고정제의 첨가량을 산출한다.
중금속 고정제 첨가량 산출부(43)는, 바람직하게는 저장 사일로(21)에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터와, 저장 사일로(21)로부터 비산재를 빼내 혼련기(23)에 공급할 때에 있어서의 공급유량에 의거하는, 혼련기(23)에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도의 경시변화의 산출값을 포함하는 신호(S5)에 의거하여, 비산재 중에 첨가할 중금속 고정제의 첨가량을 산출한다. 더 바람직하게는, 상기 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터와, 단위시간당 비산재 발생량(즉, 저장 사일로에 저장되는 비산재량), 저장 사일로의 용량 및 상기 공급유량(단위시간당 혼련기의 비산재 처리량)으로부터, 이러한 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터에 의거하여, 중금속 고정장치의 비산재 처리능력 및 운전조건도 가미하여, 비산재 중에 첨가할 중금속 고정제의 첨가량을 산출한다.
본 발명의 실시형태에 관한 연소배기가스의 처리장치에 있어서의 중금속 고정장치는, 상기한 저장 사일로(21), 비산재 공급장치(22), 혼련기(23), 연산장치(40), 혼련기(23) 바로 앞에서 중금속 고정제를 공급하는 중금속 고정제 첨가장치(52)를 포함한다.
중금속 고정제 첨가장치(52)는, 연산장치(40)를 구성하는 중금속 고정제 첨가량 산출부(43)로부터의 중금속 고정제 첨가신호(S6)에 의거하여, 혼련기(23) 바로 앞에서 비산재에 중금속 고정제를 첨가하는 장치이다.
[건식처리공정]
본 발명의 처리방법에서는, 먼저 산성가스가 포함되는 미처리의 연소배기가스에 알칼리제를 첨가하여 상기 산성가스를 중화시킴으로써, 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스를 얻는 건식처리공정을 실시한다.
본 발명의 처리방법을 적용할 수 있는 연소배기가스는, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 도시쓰레기 폐기물 소각로, 산업폐기물 소각로, 발전 보일러, 탄화로 및 민간공장 등의 연소시설에 있어서 발생하는 염화수소, 황산화물, 질소산화물 등의 산성가스를 포함하는 연소배기가스를 들 수 있다.
연소배기가스 중의 산성가스를 제거하는 알칼리제는, 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 염기성 염의 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다.
이러한 알칼리제로서는, 예를 들면 소석회(수산화칼슘), 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 산화칼슘, 수산화 돌로마이트[Ca(OH)2·Mg(OH)2] 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
염화수소나 황산화물 등의 산성가스와의 반응성을 담보하고, 집진기에서의 포집효율의 저하나 차압의 상승을 회피한다는 관점에서는, 알칼리제는 20㎡/g 이상의 비표면적을 가지고, 메디안 지름(d50)이 5∼30㎛인 분체상(粉體狀)의 상기 화합물이 바람직하다.
이들 알칼리제에는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 다른 성분, 예를 들면 연소배기가스의 다이옥신을 처리하는 활성탄이나, 백필터의 여과조제로서 사용되는 규조토 등이 더 배합되어 있어도 좋다.
알칼리제는, 소각로 본체에서 집진기에 도달할 때까지 중에 있어서, 연소배기가스를 감온탑(減溫塔)에서 냉각시켜 산성가스농도를 측정한 후의 백필터 등의 집진기 바로 앞에서 첨가하는 것이 바람직하다.
연소배기가스에 알칼리제를 첨가하는 수단은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 알칼리제 첨가장치(51)의 약제 저장조에 담긴 알칼리제는, 연도(3)에 설치된 노즐로부터 연도(3)의 연소배기가스에 분사된다. 알칼리제는 분체의 형태로 사용하여도 좋고, 알칼리제의 분체를 에탄올이나 이소프로판올 등의 알칼리제가 용해되지 않는 분산매에 분산시켜 분산액의 형태로 사용하여도 좋다. 알칼리제는, 단속 또는 연속으로 첨가할 수 있다.
알칼리제를 첨가할 때의 연소배기가스의 온도에는, 특별한 제한은 없다. 알칼리제는 집진기에 있어서 산성가스와 반응하기 때문에, 집진기 바로 앞에 있어서의 연소배기가스의 온도는 100∼300℃인 것이 바람직하고, 130∼230℃인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 처리방법에서는, 알칼리제는, 미처리의 연소배기가스 중의 산성가스농도, 바람직하게는 염화수소 및 황산화물의 농도의 합계량을 산성가스농도로서 측정하고, 상기 산성가스의 농도의 측정값에 의거하여, 미처리의 연소배기가스에 첨가할 알칼리제의 첨가량을 산출하여 첨가한다.
알칼리제의 첨가량은, 산성가스의 처리목표값에 도달할 수 있는 양이며, 또한 후술하는 집진기로부터 배출되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도를 낮게 할 수 있고, 이러한 산성가스(염화수소 및 황산화물)의 농도의 측정값의 경시변화에 따른 일정 당량이 되도록 제어되는 것이 매우 바람직하다.
더 구체적으로는 알칼리제의 첨가량은, 연소배기가스 중의 산성가스, 특히 염화수소 및 황산화물의 농도의 측정값에 의거하여, 그 합계농도에 대하여 알칼리제를 1∼3당량이 되도록 첨가하는 것이 바람직하고, 1.5∼2.5당량이 되도록 하는 것이 더 바람직하다. 알칼리제를 이와 같은 양으로 첨가하면, 중금속 고정제의 첨가량을 삭감하여, 최종처분되는 비산재의 양을 삭감하기 쉽다.
[집진공정]
본 발명의 처리방법은, 상기 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스 중의 비산재를 집진하는 집진공정을 구비한다. 비산재의 집진은, 상기 건식처리장치에 연결되어 있는 백필터 등의 공지의 집진기로 실시할 수 있다.
집진기는, 비산재에 중금속 고정제를 첨가하여 비산재 중의 중금속을 고정화하는 중금속 고정장치와 연결되어 있다.
[중금속 고정공정]
본 발명의 처리방법은, 집진공정에서 집진한 비산재에 대하여 중금속 고정제를 첨가하여, 비산재 중의 중금속을 고정화하는 중금속 고정공정을 구비한다.
본 발명의 처리방법은, 건식처리공정에서의 미처리의 연소배기가스 중에 있어서의 상기 산성가스의 농도의 측정값에 의거하여, 상기 미처리의 연소배기가스에 첨가할 상기 알칼리제의 첨가량을 산출하여 첨가함과 아울러 상기 집진기로부터 배출되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도를 산출하고, 상기 미반응 알칼리제 농도의 산출값에 의거하여, 상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량을 산출하여 첨가하는 것이 특징이다.
미처리의 연소배기가스에 대한 알칼리제의 첨가량은, 미처리의 연소배기가스 중에 있어서의 상기 산성가스의 농도의 측정값에 의거하여 산출되고, 이러한 첨가량에서 상기 산성가스의 농도의 측정값에 의거하는 알칼리제의 이론 반응량을 제함으로써, 집진기로부터 배출되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도를 산출한다. 즉 비산재 중에 있어서의 알칼리 성분의 농도의 분석을 필요로 하지 않고, 리얼타임으로 정밀도가 높고, 안전하고 간편한 비산재 처리가 가능해진다.
집진한 비산재 중의 중금속으로서는, 납이 대표적이고, 그 외에 카드뮴, 크롬, 비소, 셀렌, 수은 등을 들 수 있다.
중금속 고정제로서는, 무기계 중금속 고정제 및 킬레이트계 중금속 고정제가 알려져 있지만, 본 발명의 처리방법에서는 무기계 중금속 고정제를 사용하는 것이 바람직하다.
중금속 고정제는, 분체의 형태로 사용하여도 좋고, 분체를 물 등에 용해 또는 분산시키는 것 등을 하여 액상의 형태로 사용하여도 좋다.
무기계 중금속 고정제로서는, 인산계 화합물, 이산화규소계 화합물 및 철 함유 화합물을 들 수 있다.
인산계 화합물은, 처분장에 있어서의 중금속의 장기용출방지효과를 나타내고, 환경보호의 관점에서 유효한 재료이다. 인산계 화합물은, 예를 들면 중금속인 납과 반응하여, 납클로로피로모파이트나 납피로모파이트를 형성함으로써, 광물의 형태로 납을 고정시켜, 납의 용출을 방지할 수 있다. 인산계 화합물로서는, 인산을 함유하고 있으면 특별한 제한 없이 사용할 수 있고, 인산염이어도 좋고 광물이어도 좋다.
인산계 화합물로서는, 예를 들면 정인산(오르토인산), 폴리인산, 메타인산, 차인산, 아인산, 차아인산, 피로인산, 과인산, 제1인산소다, 제2인산소다, 제3인산소다, 제1인산칼륨, 제2인산칼륨, 제3인산칼륨, 제1인산칼슘, 제2인산칼슘, 제1인산마그네슘, 제2인산마그네슘, 제1인산암모늄, 제2인산암모늄, 과인산석회, 트리폴리인산나트륨, 트리폴리인산칼륨, 헥사메타인산나트륨, 헥사메타인산칼륨, 피로인산나트륨, 피로인산칼륨, 아인산나트륨, 아인산칼륨, 차아인산나트륨, 차아인산칼륨 등을 들 수 있다.
그중에서도 정인산, 제1인산염, 제2인산염, 제3인산염, 트리폴리인산염, 헥사메타인산염, 피로인산염, 히드록시아파타이트의 형태를 구비하는 광물, 특히 인회석(아파타이트 화합물)이 양호한 중금속의 용출방지효과를 나타낸다.
인산계 화합물은, 중금속 중에서도 납의 용출방지에 특히 유용하다.
이산화규소 함유 화합물은, 비산재 중의 칼슘성분과 이산화규소가 반응하여 규산칼슘 광물(3CaO·2SiO2·3H2O)을 생성함으로써 상기 광물 중에 중금속을 가두는 효과, 및 이산화규소가 직접 중금속에 작용하여 난용성의 중금속 규산염(PbSiO3 등)을 생성함으로써 중금속의 용출을 방지하는 효과를 얻을 수 있다고 생각된다. 이산화규소 함유 화합물은 비산재 중의 알칼리 함유량의 영향을 받기 쉬워, 비산재 중의 알칼리 함유량이 막대한 경우에, 상기 반응생성물을 생성하기 위한 필요 첨가량이 증가한다. 따라서 본 발명의 처리방법에 의하여, 이산화규소 함유 화합물에 있어서도 필요 첨가량을 대폭 삭감할 수 있다.
이산화규소 함유 화합물은, SiO2 성분을 가지는 화합물이면 특별한 제한 없이 사용할 수 있고, 이산화규소 그 자체여도 좋고, 염이어도 좋고 광물이어도 좋다.
이산화규소 함유 화합물은, 규산나트륨, 규산칼륨 등의 알칼리금속이나 알칼리토류금속을 포함하는 규산염, 실리카흄, 실리카겔, 활성백토, 제올라이트, 벤토나이트, 카올리나이트, 할로이사이트, 안티고라이트, 파이라이트, 탤크, 몬모릴로나이트, 사포나이트, 버미큘라이트, 백운모, 아라고나이트, 일라이트, 금운모, 흑운모, 진주운모, 잔소필라이트, 돈바스사이트, 스도이트(sudoite), 클리노클로어, 샤모사이트, 세피올라이트, 팔리고르스카이트, 이모고라이트, 알로페인 및 히싱거라이트 등의 규산염 광물 등을 들 수 있다.
이산화규소 함유 화합물은, 중금속 중에서도 납의 용출방지에 특히 유용하다.
철 함유 화합물로서는, 철을 함유하고 있으면 좋고, 염화제1철, 염화제2철, 황산제1철, 황산제2철, 폴리황산제2철, 철분(鐵粉) 등을 들 수 있다. 철 함유 화합물은, 중금속 중에서도 6가 크롬, 비소, 셀렌 및 수은의 용출방지에 특히 유용하다.
무기계 중금속 고정제에는 산성 중화제를 더 첨가하여, 본 발명의 처리방법에 이용하여도 좋다. 산성 중화제는 중금속의 용출량을 저하시키는 역할을 하기 때문에, 중금속의 용출을 더욱 억제한다는 관점에서는, 무기계 중금속 고정제에 산성 중화제를 더 첨가하는, 즉 양자를 병용하는 것이 바람직하다. 산성 중화제도 비산재에 잔존하는 알칼리 함유량의 영향을 받기 때문에, 잔존 비산재 중의 알칼리 함유량이 막대한 경우에 필요 첨가량이 증가한다. 따라서 본 발명에 의하여, 산성 중화제도 필요 첨가량을 대폭 삭감할 수 있다.
산성 중화제로서는, 염산, 황산, 질산, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄, 황산알루미늄, 황산철, 염화철 등을 예시할 수 있다.
무기계 중금속 고정제와 산성 중화제를 병용하는 경우에, 고가인 무기계 중금속 고정제의 사용량을 저감할 수 있다는 점에서 바람직하다.
중금속 고정공정은, 바람직하게는 상기 집진기로부터 배출시킨 비산재를 저장 사일로에 저장하는 저장공정과, 상기 저장 사일로 내의 비산재를 빼내 혼련기에 공급하고, 상기 혼련기 내의 비산재에 상기 중금속 고정제를 첨가하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는 혼련공정을 구비한다.
본 발명의 처리방법은, 바람직하게는 상기 미처리의 연소배기가스 중의 산성가스농도의 측정값에 의거하여 산출되는, 상기 집진기로부터 상기 저장 사일로에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터를 기억하고, 상기 경시 데이터와, 상기 저장 사일로로부터 비산재를 빼내 상기 혼련기에 공급할 때에 있어서의 공급유량에 의거하여, 상기 혼련기에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도의 경시변화를 산출하고, 상기 경시변화에 의거하여 상기 중금속 고정제의 첨가량을 경시적으로 제어하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화한다.
비산재에 중금속 고정제를 첨가하는 방법은 한정되지 않지만, 액체상태의 성분은, 후술하는 물에 혼합하여 첨가할 수도 있다. 무기계 중금속 고정제에 산성 중화제를 더 첨가하는 경우에, 양자를 물에 혼합하여 첨가할 수 있다. 또한 분체상태의 성분은, 혼련장치의 비산재 투입구에 정량공급장치를 설치하여 비산재와 함께 투입할 수 있다.
혼련기로서는, 이축형 벤치니더식 믹서, 팬형 조립식 믹서, 진동식 믹서 등의 공지의 혼련기를 사용할 수 있다.
혼련기에 의한 시간당 비산재 처리량은, 보통 비산재의 발생량을 상회하도록 설계되기 때문에, 연속으로 가동되는 소각로에서 발생하는 비산재가 저장 사일로 내에 저장되는 양에 따라 운전과 정지의 상태가 제어된다.
혼련기에는, 중금속 고정제와 함께 물을 첨가하는 것이 바람직하다. 물은 중금속 고정제를 용해시키는 역할 외에, 혼련을 용이하게 하여 비산재 중에 중금속 고정제가 균일하게 미치도록 하고, 또한 비산재 중의 염화칼슘이나 산화칼슘과 반응하여 수화열(水和熱)을 발현시키는 역할을 한다.
물의 첨가량은, 비산재 100질량부에 대하여 5∼40질량부인 것이 바람직하고, 10∼30질량부인 것이 더 바람직하다. 5질량부 이상으로 하면 상기한 효과를 발현시키기 쉽고, 40질량부 이하로 하면 비산재가 이상(泥狀)이 되거나 중량증가에 따라 취급성이 저하되는 것을 방지하고, 또한 여수(餘水)가 수화열을 흡수하여 온도상승이 방해받는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 미처리의 연소배기가스 중의 산성가스(염화수소 및 황산화물)의 농도의 측정값에 의거하여, 집진되어 배출되는 비산재 중의 미반응 알칼리제의 양을 산출하고, 미반응 알칼리제 농도의 산출값에 의거하여 비산재에 대한 중금속 고정제의 첨가량을 산출함으로써, 중금속 고정제의 사용량을 삭감할 수 있음과 아울러, 최종 처분장에서 배출하는 비산재량을 삭감할 수 있어, 최종 처분장의 사용기간을 연장할 수 있다.
[중금속 고정제의 첨가량의 산출방법의 일례]
먼저 산성가스농도의 측정값에 의거하여, 미처리의 연소배기가스에 첨가할 알칼리제의 첨가량을 산출하여 첨가함과 아울러 집진기로부터 배출되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도를 산출한다.
예를 들면 미처리의 연소배기가스 중에 있어서의 염화수소량이 A몰/㎥, 황산화물량이 B몰/㎥이고, 이들의 합계를 산성가스농도로서 측정하고, 이러한 산성가스가 전부 중화되도록 알칼리제로서 소석회를 산성가스의 3배 당량으로 첨가하는 경우에, 연소배기가스 중에 첨가되는 알칼리제의 양은 3×(1/2A＋B)몰/㎥이고, 또한 그중에서 미반응 알칼리제의 양은 2×(1/2A＋B)몰/㎥이다. 또한 연소배기가스 중에 있어서의 매진량(煤塵量)이 Ckg/㎥인 경우에, 집진기로부터 배출되는 비산재(매진과 미반응 알칼리제의 총량) 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도(X)[몰/kg-비산재]는, 이하에 의하여 산출할 수 있다.
X＝{2×(1/2A＋B)}/{C＋2×(1/2A＋B)}[몰/kg-비산재]
또한 미처리의 연소배기가스 중에 있어서의 산성가스의 양은, 상류의 연소시설의 운전상황 등에 따라 변화하기 때문에, 집진기로부터 배출되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도(X)[몰/kg-비산재]도 경시적으로 변화한다.
다음에, 미처리의 연소배기가스 중의 산성가스농도의 측정값에 의거하여 산출되는, 상기 집진기로부터 상기 저장 사일로에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터를 기억한다.
예를 들면 상기한 바와 같이 하여 얻은 미반응 알칼리제 농도가 X[몰/kg-비산재]인 비산재를 저장 사일로에 공급하고, 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터를 기억한다.
이어서, 상기 집진기로부터 상기 저장 사일로에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터(α)와, 상기 저장 사일로로부터 비산재를 빼내 상기 혼련기에 공급할 때에 있어서의 공급유량에 의거하여, 상기 혼련기에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도의 경시변화(β)를 산출한다.
예를 들면 저장 사일로로부터 비산재를 빼내는 유량을, 저장 사일로에 대한 비산재의 공급유량의 Y배로 한 경우에, 혼련기에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도의 경시변화(β)는, 상기 집진기로부터 상기 저장 사일로에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터(α)의 경시변화의 Y배가 된다.
이와 같이 저장 사일로로부터 비산재를 빼내는 유량을, 저장 사일로에 대한 비산재의 공급유량의 Y배로 한 경우에 있어서도, 혼련기에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도의 경시변화(β)를 파악하고, 상기 경시변화(β)에 따라, 적당량의 중금속 고정제를 혼련기에 공급되는 비산재에 첨가하면 좋기 때문에, 경시적으로 적당량의 중금속 고정제를 비산재에 첨가할 수 있다.
예를 들면 이하와 같다고 가정한다.
비산재 발생량(저장 사일로에 대한 비산재의 공급유량) : GFAkg/hr(상시 발생)
혼련기의 비산재 처리량 : MFAkg/hr
저장 사일로의 레벨센서의 저레벨에서 고레벨까지의 용량 : Vkg
또한 저장 사일로의 레벨이 저레벨에서 고레벨에 도달할 때까지는 혼련기를 정지하고(정지공정), 저장 사일로의 레벨이 고레벨에 도달한 다음에, 저장 사일로로부터 비산재를 빼내 혼련기에 공급함으로써 비산재 처리를 시작하고, 상기 레벨이 저레벨까지 되돌아가면 비산재 처리를 정지하는(비산재 처리공정) 공정을 반복하여 실시하는 것으로 가정한다.
그 경우에, 정지공정에 필요한 시간[TS(hr)]은, 하기 식과 같다.
TS(hr)＝V/GFA
또한 비산재 처리공정에 필요한 시간[TM(hr)]은, 하기 식과 같다.
TM(hr)＝V/(MFA－GFA)
환언하면, TS는 혼련기에 있어서의 비산재 처리가 이미 종료된 시점에서 시작할 때까지의 시간(혼련기가 정지되어 있는 시간), TM은 혼련기에 있어서의 비산재 처리를 시작한 다음에 종료될 때까지 필요한 시간(혼련기가 운전되고 있는 시간)이기도 하다.
여기에서 1회의 정지공정과 1회의 비산재 처리공정의 합계를 1인터벌로 하면, 1인터벌에 필요한 시간은 TS＋TM(hr)이다. 또한 상기 1인터벌(TS＋TM(hr))의 사이에 저장 사일로에 저장된 비산재는, 혼련기에 의하여 TM(hr)시간 동안 처리된다. 즉 TS＋TM(hr)에 걸쳐 저장 사일로 내에 저장된 비산재(TS 및 TM의 사이에 발생한 비산재)가, 혼련기에 의하여 TM(hr)시간 동안 처리된다. 즉 혼련기에 의하여 비산재를 처리하는 시간은, 저장 사일로 내에 비산재를 저장하는 시간인 TM/(TS＋TM)이 된다.
또한 혼련기에 의한 처리시간[TM(hr)]의 내역은, 다음과 같다.
정지공정 사이에 발생한 비산재의 처리시간 : TM×{TM/(TS＋TM)}
비산재 처리공정 사이에 발생한 비산재의 처리시간 : TM×{TS/(TS＋TM)}
환언하면, 상기한 바와 같이 기억된 집진기로부터 상기 저장 사일로에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터(α)를 TM/(TS＋TM)배로 압축하여, 혼련기에 공급되는 비산재에 첨가하는 중량 고정제의 첨가량의 제어에 사용할 수 있다.
(실시예)
다음에, 본 발명을 실시예에 의하여 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의하여 전혀 한정되지 않는다.
[실시예1]
전연속식(全連續式) 소각로(처리능력 160t/일)에 있어서, 알칼리제로서 소석회(비표면적 45㎡/g, 메디안 지름(d50) 10㎛)를 첨가하기 전의 연도에, 염화수소 측정기기(교토 전자공업(주)(Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.) 제품, HL-22)와 황산화물 농도측정기기((주)호리바 제작소(HORIBA, Ltd.) 제품, PG-337)를 설치하여, 미처리 연소배기가스에 있어서의 염화수소농도 및 황산화물 농도를 측정하고, 측정값을 30분 동안의 이동평균농도로서 기록하였다. 이러한 염화수소농도 및 황산화물 농도의 24시간 동안의 경시변화를 도2에 나타낸다.
기록한 염화수소농도 및 황산화물 농도의 합계를 산성가스농도로 하고, 산성가스농도의 3당량이 되도록 소석회 첨가량을 산출하여, 집진기로서의 백필터 바로 앞의 연도에 소석회를 첨가하였다. 여기에서 백필터 바로 앞에 있어서의 연소배기가스 온도는 170℃이고, 비산재 발생량(GFA)은 200kg/h였다.
발생한 비산재는 백필터에 의하여 집진되고, 저장용량(V)이 3600kg인 저장 사일로로 배출되어 축적되었다.
비산재 중의 미반응 소석회 농도의 경시 데이터를, 상기 소석회의 첨가량 및 미처리의 연소배기가스 중의 산성가스농도의 측정값에 의거하여 산출하였다. 비산재 중의 미반응 소석회 농도의 경시변화를 도3에 나타낸다.
다음에, 저장 사일로 내의 비산재를 빼내 비산재 처리능력(MFA)이 800kg/h인 혼련기에 비산재를 공급함과 아울러, 혼련기 바로 앞에서 중금속 고정제(쿠리타 고교(주)(Kurita Water Industries Ltd.) 제품, 상품명 「애시 나이트 R303」, 인산계(산성) 화합물)를 물과 함께 첨가하였다(비산재 100질량부에 대한 물의 첨가량 : 20질량부).
혼련기에 대한 중금속 고정제의 첨가량은, 이하와 같이 하여 산출하고, 중금속 고정제 첨가장치를 제어하였다.
먼저 비산재 발생량(GFA), 저장 사일로의 저장용량(V), 단위시간당 혼련기의 비산재 처리능력(MFA)으로부터, 저장 사일로에 비산재가 용량(V)까지 저장될 때까지의 시간, 즉 혼련기에 있어서의 비산재 처리가 이미 종료된 시점에서 시작할 때까지의 시간(TS)을 결정한다. 한편 혼련기에 있어서의 비산재 처리를 시작한 다음에 종료될 때까지 필요한 시간(TM)을 결정한다.
다음에, 혼련기에 의한 비산재의 중금속 고정공정이 시작되면, TS 및 TM 사이에서의 비산재 중의 미반응 소석회 농도의 경시 데이터를 출력하고, 이러한 경시 데이터를 사용하여, 비산재 중의 미반응 소석회 농도를 TS(TM/(TS＋TM)) 및 TM(TM/(TS＋TM))의 시간환산으로서 가공하여 중금속 고정제의 첨가량으로 변환하여 산출하고, 혼련기에 대한 중금속 고정제의 첨가량을 연속으로 제어하였다. 또한 저장 사일로에 저장되는 비산재는, 저장 사일로 내에서 교반되지 않고 자연히 퇴적되어, 수직방향으로 농도분포가 존재한다고 가정하여 상기 중금속 고정제의 첨가량을 산출하였다.
비산재 중의 미반응 소석회 농도의 경시변화와, 중금속 고정제의 혼련기에 대한 첨가량의 경시변화를 도4에 나타낸다.
또한 도5에는, 저장 사일로에 축적되는 비산재 중의 미반응 소석회 농도의 경시변화가, 중금속 고정공정에 있어서 저장 사일로로부터 혼련기로 배출되는 비산재 중의 미반응 소석회 농도로 시간축의 압축에 의하여 환산되어, 중금속 고정제의 첨가량 산출로 환산되는 개념도를 나타낸다.
100 : 연소배기가스 처리장치
1 : 배관
2 : 배관
3 : 연도
4 : 가스 배출로
5 : 비산재 배출로
6 : 배관
11 : 소각로
12 : 보일러
13 : 가스냉각탑
14 : 집진기
15 : 흡인팬
16 : 굴뚝
21 : 저장 사일로
22 : 비산재 공급장치
23 : 혼련기
24 : 재피트
30 : 산성가스 농도측정기
30a : 염화수소 농도측정기
30b : 황산화물 농도측정기
40 : 연산장치
41 : 알칼리제 첨가량 산출부
42 : 미반응 알칼리제 농도 산출부
43 : 중금속 고정제 첨가량 산출부
51 : 알칼리제 첨가장치
52 : 중금속 고정제 첨가장치
S1 : 염화수소 농도신호
S2 : 황산화물 농도신호
S3 : 알칼리제 첨가신호
S4 : 알칼리제량 신호
S5 : 미반응 알칼리제 농도신호
S6 : 중금속 고정제 첨가신호
1 : 배관
2 : 배관
3 : 연도
4 : 가스 배출로
5 : 비산재 배출로
6 : 배관
11 : 소각로
12 : 보일러
13 : 가스냉각탑
14 : 집진기
15 : 흡인팬
16 : 굴뚝
21 : 저장 사일로
22 : 비산재 공급장치
23 : 혼련기
24 : 재피트
30 : 산성가스 농도측정기
30a : 염화수소 농도측정기
30b : 황산화물 농도측정기
40 : 연산장치
41 : 알칼리제 첨가량 산출부
42 : 미반응 알칼리제 농도 산출부
43 : 중금속 고정제 첨가량 산출부
51 : 알칼리제 첨가장치
52 : 중금속 고정제 첨가장치
S1 : 염화수소 농도신호
S2 : 황산화물 농도신호
S3 : 알칼리제 첨가신호
S4 : 알칼리제량 신호
S5 : 미반응 알칼리제 농도신호
S6 : 중금속 고정제 첨가신호
Claims (11)
- 산성가스가 포함되는 미처리의 연소배기가스에 알칼리제를 첨가하여 상기 산성가스를 중화시킴으로써, 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스를 얻는 건식처리공정과,
상기 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스를 집진기에 공급하여 비산재를 집진하는 집진공정과,
상기 비산재를 상기 집진기로부터 배출시키고, 상기 비산재에 중금속 고정제를 첨가하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는 중금속 고정공정을
구비하고,
상기 미처리의 연소배기가스 중에 있어서의 상기 산성가스의 농도를 측정하고,
상기 산성가스의 농도의 측정값에 의거하여, 상기 미처리의 연소배기가스에 첨가할 상기 알칼리제의 첨가량을 산출하여 첨가함과 아울러, 상기 집진기로부터 배출되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도를 산출하고,
상기 미반응 알칼리제 농도의 산출값에 의거하여, 상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량을 산출하여 첨가하는
연소배기가스의 처리방법.
- 제1항에 있어서,
상기 중금속 고정공정은,
상기 집진기로부터 배출시킨 비산재를 저장 사일로에 저장하는 저장공정과,
상기 저장 사일로 내의 비산재를 빼내 혼련기에 공급하고, 상기 혼련기 내의 비산재에 상기 중금속 고정제를 첨가하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는 혼련공정을
구비하는 연소배기가스의 처리방법.
- 제2항에 있어서,
상기 미처리의 연소배기가스 중의 산성가스농도의 측정값에 의거하여 산출되는, 상기 집진기로부터 상기 저장 사일로에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터를 기억하고,
상기 경시 데이터와, 상기 저장 사일로로부터 비산재를 빼내 상기 혼련기에 공급할 때에 있어서의 공급유량에 의거하여, 상기 혼련기에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도의 경시변화를 산출하고,
상기 경시변화에 의거하여, 상기 중금속 고정제의 첨가량을 경시적으로 제어하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는
연소배기가스의 처리방법.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 혼련공정에 있어서, 상기 혼련기에 산성 중화제를 더 첨가하는 연소배기가스의 처리방법.
- 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
상기 건식처리 전의 연소배기가스 중의 산성가스농도를 측정하고, 이러한 측정값에 의거하여, 상기 건식처리공정에 있어서, 상기 산성가스농도에 대하여 알칼리제를 1∼3당량이 되도록 첨가하는 연소배기가스의 처리방법.
- 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
상기 산성가스가 염화수소 및 황산화물을 포함하고, 상기 염화수소 및 황산화물의 농도의 합계량을 산성가스농도로서 측정하는 연소배기가스의 처리방법.
- 제1항 내지 제6항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
상기 알칼리제가, 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 염기성 염의 적어도 1종을 함유하는 연소배기가스의 처리방법.
- 제1항 내지 제7항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
중금속 고정제가, 무기 중금속 고정제인 연소배기가스의 처리방법.
- 산성가스가 포함되는 미처리의 연소배기가스에 알칼리제를 첨가하여 상기 산성가스를 중화시킴으로써, 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스를 얻는 건식처리장치와,
상기 건식처리장치에 연결되어 있고, 상기 알칼리 처리가 끝난 연소배기가스 중의 비산재를 집진하는 집진기와,
상기 집진기에 연결되어 있고, 상기 비산재에 중금속 고정제를 첨가하여 상기 비산재 중의 중금속을 고정화하는 중금속 고정장치와,
상기 미처리의 연소배기가스 중에 있어서의 상기 산성가스의 농도를 측정하는 측정장치와,
상기 산성가스의 농도의 측정값에 의거하여, 상기 미처리의 연소배기가스에 첨가하는 상기 알칼리제의 첨가량을 산출하는 알칼리제 첨가량 산출부와, 상기 집진기로부터 배출되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도를 산출하는 미반응 알칼리제 농도 산출부와, 상기 미반응 알칼리제 농도의 산출값에 의거하여, 상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량을 산출하는 중금속 고정제 산출부를 구비하는 연산장치와,
상기 연산장치에 의하여 산출된 상기 알칼리제의 첨가량의 산출값에 의거하여, 상기 건식처리장치 내에 있어서의 상기 미처리의 연소배기가스에 상기 알칼리제를 첨가하는 알칼리제 첨가장치와,
상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량의 산출값에 의거하여 상기 중금속 고정제를 첨가하는 중금속 고정제의 첨가장치를
구비하는 연소배기가스의 처리장치.
- 제9항에 있어서,
상기 중금속 고정장치는,
상기 집진기에 연결되어 있고, 상기 집진기로부터 배출시킨 비산재를 저장하는 저장 사일로와,
상기 저장 사일로에 연결되어 있는 혼련기와,
상기 저장 사일로 내의 비산재를 빼내 상기 혼련기에 공급하는 공급장치와,
상기 혼련기에 상기 중금속 고정제를 첨가하는 중금속 고정제의 첨가장치를
구비하는 연소배기가스의 처리장치.
- 제10항에 있어서,
상기 미처리의 연소배기가스 중의 산성가스농도의 측정값에 의거하여 산출되는, 상기 집진기로부터 상기 저장 사일로에 공급되는 비산재 중에 있어서의 미반응 알칼리제 농도의 경시 데이터를 기억하는 기억부와, 상기 경시 데이터와, 상기 저장 사일로로부터 비산재를 빼내 상기 혼련기에 공급할 때에 있어서의 공급유량에 의거하여, 상기 혼련기에 공급되어 처리되는 비산재 중의 미반응 알칼리제 농도의 경시변화를 산출하는 연산부와, 상기 미반응 알칼리제 농도의 경시변화에 의거하여, 상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량을 산출하는 연산부를 구비하는 연산장치와,
상기 비산재에 대한 상기 중금속 고정제의 첨가량의 산출값에 의거하여 상기 중금속 고정제를 첨가하는 중금속 고정제의 첨가장치를
구비하는 연소배기가스의 처리장치.
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