KR0179444B1 - 습식 배연 탈황장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 밑바닥부의 탱크에 흡수제 슬러리가 저류되는 흡수탑과, 상기한 탱크 내의 슬러리를 흡수탑 상부의 배연도입부에 보내어 배연과 접촉시키기 위한 순환펌프를 구비하며, 상기한 배연 중의 아황산가스를 상기한 흡수제 슬러리에 의해 흡수제거하는 습식 배연 탈황장치에 있어서, 상기한 흡수탑의 탱크의 측부에, 하단이 흡수제 슬러리의 액면 아래까지 신장하는 격벽에 의해 배연의 유통부에 대하여 구획된 슬러리 조제실을 설치하며, 이 슬러리 조제실에 상기한 흡수제 슬러리를 구성하는 흡수제와 물을 직접 투입하는 구성으로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 습식 배연 탈황장치를 제공한다.
이에 의해서, 흡수제의 공급계를 개량하여, 설비를 대폭 간소화 한다.
Description
본 발명은, 화력발전설비 등에 있어서의 배연을 흡수제 슬러리에 접촉시켜서 배연 중의 아황산가스를 흡수제거하는 습식 배연 탈황장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게 설명하면, 흡수탑에 대한 흡수제 슬러리의 공급방식이 개량된 습식 배연 탈황장치 에 관한 것이다.
최근, 습식 배연 탈황장치로서는, 흡수탑의 탱크 내에 공기를 공급하여, 아황산가스를 흡수한 흡수제 슬러리(일반적으로 석회석 등의 칼슘 화합물로 이루어지는 것)와 접촉시켜서 산화하여 석고를 부차적으로 생성하도록 하여, 산화탑이 불필요한 것(소위 탱크 산화방식)이 주류로 되어 있다. 도 4는 이 종류의 습식 석회석고 탈황장치의 구성예를 표시하는 도면이다.
이 도 4의 장치는, 탱크(2) 내의 슬러리를 교반하면서 산화용 공기를 미세한 기포로 하여 불어넣는, 소위 아암회전식의 공기살포기(air sparger)(3)를 구비하고, 탱크(2) 내에서 아황산가스를 흡수한 흡수제 슬러리와 공기를 효율이 좋게 접촉시켜서 전량 산화하여, 석고를 얻는 것이다.
즉, 이 장치에서는, 흡수탑(1)의 배연도입부(1a)에 미처리배연(A)을 도입, 순환펌프(4)에 의해 헤더파이프(5)(header pipe)로부터 분사한 흡수제 슬러리에 접촉시켜서, 미처리배연(A) 중의 아황산가스를 흡수제거하여, 배연도출부(1b)에서 처리가 완료된 배연(B)으로서 배출시킨다. 헤더파이프(5)로부터 분사되어 아황산가스를 흡수하면서 충전재(6)를 경유하여 아래로 흐르는 흡수제 슬러리는, 탱크(2) 내에서 공기살포기(3)에 의해 교반되면서 불어넣은 다수의 기포와 접촉하여 산화되며, 또는 중화반응을 일으켜서 석고로 된다. 또, 이들의 처리 중에 일어나고 있는 주된 반응은 이하의 반응식 (1) 내지 (3)으로 된다.
이렇게 하여 탱크(2) 내에는, 석고와 흡수제인 소량의 석회석이 현탁하고 있어, 이들이 이 경우, 순환펌프(4)의 토출배관으로부터 분기하는 배관라인에 의해 고액분리기(7)에 공급되고 여과되어 수분이 적은 석고(C)(통상, 수분함유율 10% 정도)로 하여 취출된다. 한편, 고액분리기(7)로부터의 여과액은, 여과액탱크(8)로 이송되며, 이곳에 일단 저류된 후, 흡수제 슬러리를 구성하기 위한 수분으로서 펌프(9)에 의해 슬러리 조제조(調製槽)(10)에 적당량 공급된다.
슬러리 조제조(10)는 교반기(11)을 구비하여, 석회석 사이로(12)로부터 콘베이어(13)를 개재하여 투입되는 석회석(흡수제)과, 상기한 펌프(9)로부터 공급되는 물을 교반혼합하여 흡수제 슬러리를 생성하므로써, 내부의 흡수제 슬러리가 슬러리펌프(14)에 의해 흡수탑(1)의 탱크(2)에 적당량 공급되도록 되어 있다.
또, 운전중, 이 슬러리 조제조(10)에서는, 예를 들면, 도면에서의 표시를 생략한 콘트롤러 및 유량제어밸브에 의해, 투입되는 수량이 조제되고, 또, 석회석 사이로(12)의 로타리밸브(12a)의 작동이 제어되는 것에 의해, 투입되는 수량에 대응한 석회석이 적당량 공급되어, 소정의 농도(예를 들면 20중량% 정도)의 흡수제 슬러리를 항상 일정범위의 높이로 저장한 상태로 유지된다.
또한, 예를 들면, 상기한 여과액탱크(8)에는, 적당량의 보급수(공업용수 등)가 공급되어, 흡수탑(1)에 있어서의 증발 등에 의해 점차 감소하는 수분이 보충된다.
또한, 운전 중에는, 탈황율과 석고 순도를 높게 유지하도록, 미처리 배연(A) 중의 아황산가스 농도나 탱크 내의 pH나, 석회석 농도 등이 센서에 의해 검출되며, 도면에서의 표시를 생략한 제어장치에 의해 석회석의 공급량이나 흡수제 슬러리의 공급량 등이 적당하게 조절된다.
또한 또, 흡수탑(1)의 탱크(2) 내의 슬러리의 온도는, 운전 중에 있어서는, 배연의 열과 상기한 반응의 반응열에 의해 정상적으로 약 50℃ 정도로 된다.
그런데, 상술한 바와 같은 종래의 습식 배연 탈황장치에서는, 흡수제 슬러리 조제를 위한 피트(슬러리 조제조(10))나, 이것에 부대하는 각종 설비(교반기(11)나 슬러리펌프(14), 또는 슬러리펌프(14)로부터 탱크(2)까지의 배관라인)가 필요하게 되어, 최근에는 더욱 더 요구되는 경향인 설비의 간소화에 한계가 있었다.
여기서, 본 발명자들은, 이들 장치의 간소화의 수단으로서, 공기반송에 의해 흡수제인 석회석을 사이로부터 흡수탑으로 반송하는 건식 공급방식을 제안하였다(특공평2-56130호 공보 등). 이 방식에 의하면, 흡수제 슬러리 조제를 위한 피트를 생략할 수 있다.
그런데, 이 방식에 있어서도, 컴프레서나 공기반송을 위한 석회석 압송라인이 필요하기 때문에, 설비의 간소화가 더욱 더 요망되고 있었다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 종래 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 흡수제의 공급계를 개량하여, 설비가 대폭 간소화 된 습식 배연 탈황장치를 제공하는 것을 목적고 하고 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 다음 (1)∼(4)의 구성을 채용한다.
(1) 밑바닥부의 탱크에 흡수제 슬러리가 저류되는 흡수탑과, 상기한 탱크 내의 슬러리를 흡수탑 상부의 배연도입부로 이송하여 배연과 접촉시키기 위한 순환펌프와, 상기한 흡수탑의 탱크의 측부에, 하단이 흡수제 슬러리의 액면 아래까지 신장하는 격벽에 의해 배연의 유통부에 대하여 구획된 슬러리 조제실을 포함하며, 이 슬러리 조제실에 상기한 흡수제 슬러리를 구성하는 흡수제와 물을 직접 투입하는 구성으로 하여 이루어지는, 상기한 배연 중의 아황산가스를 상기한 흡수제 슬러리에 의해 흡수제거하는 습식 배연 탈황장치.
(2) 상기한 슬러리 조제실의 상부에서, 상단의 개구가 해방된 가스배출 파이프를 설치한 상기한 (1)의 습식 배연 탈황장치.
(3) 상기한 슬러리 조제실 내에 상기한 흡수제 슬러리를 구성하는 물을 분사하는 노즐을 설치한 상기한 (1) 또는 (2)의 습식 배연 탈황장치.
(4) 상기한 노즐의 분사방향을, 상기한 슬러리 조제실의 안쪽면에 따르는 방향으로 설정한 상기한 (3)의 습식 배연 탈황장치.
본 발명에 의하면, 흡수탑의 탱크의 측부에, 하단이 흡수제 슬러리의 액면 아래까지 신장하는 격벽에 의해 배연의 유통부에 대하여 구획된 슬러리 조제실을 설치하며, 이 슬러리 조제실에 흡수제 슬러리를 구성하는 흡수제와 물을 직접 투입하는 구성으로 하였으므로, 종래와 같은 흡수제 슬러리 조제조나 교반기, 또는, 슬러리펌프, 또는, 슬러리펌프로부터 흡수탑까지의 배관라인 등과 같은 다수의 부대설비가 모두 불필요하게 되어, 설비의 대폭적인 간소화가 실현된다. 또, 본 발명의 장치에 있어서의 탱크와 슬러리 조제실 사이를 막는 격벽은, 흡수탑에서 발생하는 증기나 흡수탑을 통과하는 배연과, 투입되는 흡수제와의 접촉을 저지하여, 투입된 석회석이, 이들 증기나 배연과 접촉하여 흡습하는 것에 의해 경단(瓊團)형상으로 굳어져서 가라앉는 현상을 억제하는 작용을 발휘한다.
또, 슬러리 조제실의 상부에, 상단의 개구가 개방된 가스배출 파이프를 설치한 경우에는, 슬러리 조제실에서 발생하는 증기가 배기되기 때문에, 투입된 석회석이, 이 슬러리 조제실에서 발생하는 증기와도 거의 접촉하지 않게 되어, 석회석분말의 공급구 부근에서의 석회석 분말의 습윤고착 스케일링현상이 보다 확실하게 억지되어, 흡수제의 보다 원활한 공급, 나아가서는 장치 전체의 보다 높은 신뢰성이 확보된다.
또한, 슬러리 조제실 내에 흡수제 슬러리를 구성하는 물을 분사하는 노즐을 설치한 경우에는, 이 분사에 의한 수류에 의해 슬러리 조제실 내의 슬러리가 교반되어, 고형분인 석회석의 슬러리 조제실의 밑바닥부에 대한 침전이 억제된다. 그러므로, 투입된 석회석이, 슬러리 조제실에서 침전하여 가라앉는 현상이 보다 확실하게 방지되어, 흡수제의 보다 원활한 공급, 나아가서는 장치 전체의 보다 높은 신뢰성이 확보된다.
특히, 상기한 노즐의 분사방향을, 슬러리 조제실의 안쪽면을 따르는 방향으로 설정한 경우에는, 슬러리 조제실 내에서 소용돌이치는 듯한 강한 수류가 효율좋게 발생하여, 석회석의 침전이 거의 발생하지 않기 때문에, 상기 효과가 현저하다.
도 1은, 본 발명의 한 예인 습식 배연 탈황장치의 전체 구성을 표시한다.
도 2는, 본 발명의 한 예인 습식 배연 탈황장치의 주요구성을 표시하는 측면도이다.
도 3은, 본 발명의 한 예인 습식 배연 탈황장치의 주요구성을 표시하는 평면도이다.
도 4는, 종래의 습식 배연 탈황장치의 전체 구성을 표시한다.
이하, 본 발명의 실시의 형태의 한 예를 도면을 기초로 하여 설명한다.
도 1은 본 실시예의 습식 배연 탈황장치의 전체 구성을 도시한 도면, 도 2 및 도 3은 각각 상기한 장치의 주요부의 구성( 슬러리 조제실 등)을 표시하는 확대측면도 및 평면도이다.
또, 전술한 도 4에 표시하는 종래의 장치와 같은 구성요소에는 동일 부호를 사용하며, 원칙적으로 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 습식 배연 탈황장치는, 도 1에 표시하는 바와 같이, 흡수탑(1)의 탱크(2)의 측부에, 하단이 흡수제 슬러리의 액면까지 신장하는 격벽(21)에 의해 배연의 유통부(26)에 대해 구획된 슬러리 조제실(22)을 설치하며, 이 슬러리 조제실(22)에 흡수제 슬러리를 구성하는 석회석(흡수제)과 물을 직접 투입하는 구성으로 한 것이다.
이 예의 경우, 슬러리 조제실(22)은, 평면형상이, 도 3에 표시하는 바와 같이 사각형으로서, 저면이 도 2에 표시하는 바와 같이, 탱크(2)의 중심측을 향하여 아래쪽으로 경사져서, 격벽(21)의 아래쪽(슬러리 액면 아래)에서 탱크(2)의 내부에 대하여 개구한 것이다,
또, 이 슬러리 조제실(22)은, 예를 들면, 한 변이 14m 정도의 평면치수의 탱크(2)에 대하여, 한변이 2.5m 정도의 평면치수의 것이 좋다.
그리고, 이 슬러리 조제실(22)의 위쪽 벽에는, 벤트관(23)(가스배출 파이프)과, 석회석 투입구(24)가 설치되고, 또한, 이 슬러리 조제실(22)의 측벽에는, 도 2 및 도 3에 표시하는 바와 같이 펌프(9)의 토출측에 접속된 물공급관(25)이 설치되어 있다.
벤트관(23)은, 슬러리 조제실(22)에 있어서 발생하는 증기를 소위 연돌효과에 의해 방출하도록, 상방으로 높게 신장하여 상단의 개구가 대기로 개방된 것이다.
물공급관(25)은, 이 경우, 도 3에 표시하는 바와 같이, 그 선단이 슬러리 조제실(22)의 안쪽 면을 따르는 방향으로 만곡하여, 펌프(9)로부터 공급되는 물을 분사하는 노즐(25a)을 구성하고 있다.
이상과 같이 구성된 습식 배연 탈황장치에서는, 흡수제인 석회석과, 여과액탱크(8) 내의 물이, 슬러리 조제실(22)을 개재하여 흡수탑의 탱크(2)에 직접 투입되며, 또, 석회석의 분말이 덩어리로 되어 슬러리 조제실(22)의 밑바닥부에 가라앉는 현상이나, 석회석의 공급구(투입구(24)) 부근에서의 석회석 분말의 습윤고착 스케일링현상이 확실하게 방지되며, 흡수제 슬러리가 원활하게 공급되어, 종래와 같이 높은 탈황율 및 석고순도를 유지한 양호한 운전이 실현될 수 있다.
즉, 로타리밸브(12a)에 의해 사이로(12)로부터 꺼내어진 석회석은, 콘베이어(13)에 의해 운반되어 슬러리 조제실(22)의 투입구(24)로부터 투입된다. 이 때, 투입된 석회석은, 격벽(21)의 기능에 의해 흡수탑(1) 내의 증기나 배연과 접촉하지 않고, 또한, 본 실시예의 경우에는 벤트관(23)에 의한 연돌효과에 의해, 슬러리 조제실(22)에서 발생하는 증기와도 거의 접촉하지 않는다.
또한, 본 실시예의 경우에는, 여과액탱크(8)의 물이 펌프(9)의 토출압에 의해, 상술한 물공급관(25)의 선단(노즐(25a))으로부터 슬러리 조제실(22)의 내부에 분사되어 공급되기 때문에, 이 수류에 의해 슬러리 조제실(22)의 액이 교반되어, 고형분인 석회석이 슬러리 조제실(22)의 밑바닥부에 침전하는 것이 억제된다. 특히, 본 실시예의 경우에는, 상기한 노즐(25a)의 분사방향이 슬러리 조제실(22)의 안쪽 면을 따르는 방향으로 설정되어 있기 때문에, 슬러리 조제실(22) 내에서 와류와 같은 강한 수류가 효율좋게 발생하여, 석회석의 침전은 거의 발생하지 않는다.
이 때문에, 투입된 석회석이, 증기나 배연과 접촉하여 흡습하는 것에 의해, 또는, 침전하는 것에 의해, 경단형상으로 굳어져서 슬러리 조제실(22) 내에 고여있게 되는 현상이나, 석회석의 공급구(투입구(24)) 부근에서의 석회석 분말의 습윤고착 스케일링현상이 확실하게 방지된다.
또, 이와 같이, 석회석이 직접 투입되는 구성이어도 탱크(2)의 내부에 있는 슬러리의 성상에 변화는 없고, 탈황율이나 석고 순도는 종래와 같이 높게 유지된다.
이것은, 가령 슬러리 조제실(22) 내에서 다소의 석회석이 고여있다. 하더라도, 투입된 석회석이 슬러리 조제실(22)의 저면을 미끄러져 떨어져서 탱크(2)의 내부에 유입할 뿐, 탱크(2)의 내부의 교반기(이 경우, 아암회전식 공기살포기(3))에 의해 큰 와류의 교반류에 의해 최종적으로는 충분히 교반되고 있으며, 이러한 것은 발명자들의 시험기에 의한 운전에 있어서도 확인되고 있다.
이와 같이, 본 실시예의 습식 배연 탈황장치에 의하면, 석회석이나 여과액을 흡수탑(1)에 직접 공급하는 구성이기 때문에, 종래와 같은 흡수제 슬러리 조제조나, 교반기, 또는, 슬러리펌프나 슬러리펌프로부터 흡수탑까지의 배관라인 등과 같은 다수의 부대설비가 모두 필요없게 되어, 설비의 대폭적인 간소화가 실현될 수 있다.
또, 본 실시예의 경우에는, 벤트관(23)을 설치하여 슬러리 조제실(22)의 증기를 배기함과 동시에, 물공급관(25)에 의해 급수를 분사하여 슬러리 조제실(22) 내에 효과적인 교반류를 발생시킬 수 있으므로, 흡수제의 공급이 보다 원활하게 이루어져, 높은 신뢰성이 얻어짐과 동시에, 슬러리 조제실(22) 내에 교반기를 설치할 필요도 없게 되어, 설비의 간소화에 더욱 효과가 있다.
또, 본 발명은 상기한 형태로 한정되는 것은 아니며, 각종의 실시예를 얻을 수 있다. 예를 들면, 슬러리 조제실(22) 내에 소형 교반기를 설치하여도 좋다. 이 경우에도, 흡수제 슬러리 조제조는 물론, 흡수제 슬러리의 배관라인 등이 불필요하게 되어, 설비의 간소화가 도모된다. 또한, 예를 들면 슬러리 조제실(22)의 형상은 원통형이어도 좋다.
또, 벤트관(23)이나 물공급관(25)은 필수적인 것은 아니다. 예를 들면, 온도조건에 의해서 증기발생량이 적은 경우에는, 벤트관(23)을 설치할 필요는 없고, 또한, 상술한 바와 같은 교반기를 설치한 경우에는, 상기한 물공급관(25)에 대신하여 간단한 물 공급구를 설치해도 좋다.
또한, 본 발명은, 흡수탑의 형식에 관해서도, 스프레이탑, 그리이드 충전탑, 액주식 흡수탑이나, 가스분산식 흡수탑 등, 각종 형식으로도 적용할 수 있으며, 또, 탱크산화방식이 아니고, 산화탑을 흡수탑과는 별개로 설치한 방식으로도 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
Claims (4)
- 밑바닥부의 탱크에 흡수제 슬러리가 저류되는 흡수탑과, 상기한 탱크 내의 슬러리를 흡수탑 상부의 배연도입부로 이송하여 배연과 접촉시키기 위한 순환펌프와, 상기한 흡수탑의 탱크의 측부에, 하단이 흡수제 슬러리의 액면 아래까지 신장하는 격벽에 의해 배연의 유통부에 대하여 구획된 슬러리 조제실을 포함하며, 이 슬러리 조제실에 상기한 흡수제 슬러리를 구성하는 흡수제와 물을 직접 투입하는 구성으로 이루어지는, 상기한 배연 중의 아황산가스를 상기한 흡수제 슬러리에 의해 흡수 제거하는 습식 배연 탈황장치.
- 제1항에 있어서, 상기한 슬러리 조제실의 상부에, 상단의 개구가 개방된 가스배출 파이프를 설치한, 습식 배연 탈황장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 슬러리 조제실 내에, 상기한 흡수제 슬러리를 구성하는 물을 분사하는 노즐를 설치한, 습식 배연 탈황장치.
- 제3항에 있어서, 상기한 노즐의 분사방향을, 상기한 슬러리 조제실의 안쪽 면을 따르는 방향으로 설정한, 습식 배연 탈황장치.
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