KR100306377B1 - 탈황흡수액의 처리방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소배기가스와 기체-액체 접촉후의 탈황흡수액의 처리 방법에 관한 것으로 이 방법으로 불연소탄소와 다른물질들의 미세입자들이 탈황흡수액으로부터 효과적으로 제거되고 여기에서 얻어지는 부산물(예. 석고)의 품질을 향상시킨다. 본 발명의 방법은 가스를 불연소탄소와 다른물질들의 미세입자를 함유하는 탈황흡수액(A)으로 보내고, 이것에 의해 미세입자들이 가스거품의 표면에 부착되도록, 그리고 가스거품들로 구성된 폼페이스(D)를 만들도록 가스거품을 만드는 단계와; 이 폼페이스(D)를 파괴하여 미세입자들을 함유한 액체(E)를 얻는 단계로 이루어져 있다.

Description

탈황흡수액의 처리방법 및 장치 {METHOD OF PROCESSING DESULFURIZATION ABSORPTION LIQUID AND APPARATUS THEREFOR}

습식 연도 가스 탈황기내에서, 배기가스는 석회나 그 비슷한 것을 함유한 흡수액과 기체-액체 접촉에 의해 정화된다. 그래서 황산화물들과 불연소 탄소와 그 밖의 물질들의 미세입자가 그로부터 제거된다. 배기가스로부터 흡수액으로 보내지는 불연소 탄소와 그 밖의 물질들의 미세입자는 흡수액으로부터 발견되어 분리된 부산물(예. 석고)내에 남아있어서, 변색으로 인한 순도의 감소와 품질의 감소를 야기한다.

통상적으로, 부산물로서 얻어진 석고의 불순물들(즉, 불연소 탄소와 그 밖의 물질들의 미세입자)의 함유를 특정수준보다 낮게 줄이기 위해 액체 사이클론에 의해 그안에 흡수된 황산화물을 갖는 흡수액내에 존재하는 석고를 응집하고 그것에 의해 렐러티브 베이시스(relative basis)상의 불연소 탄소의 함유를 줄이는 방법이보통 사용된다. 그러나, 불연소 탄소는 실제상 흡수액과 같은 방식으로 행동하기 때문에, 액체 사이클론을 사용한 석고의 응집에 의한 불연소 탄소의 함유량을 줄이는 것은 한계가 있다. 예를 들면, 석고의 순도를 위한 요구량에 일치하더라도, 탈색에 의한 미관상의 악화로 인한 품질의 감소는 피할수 없다.

따라서, 습식 도관 가스 탈황기의 부산물로서 얻어지는 석고는 가격을 떨어뜨리고, 불연소 탄소와 그 밖의 물질들의 미세입자의 미세입자들로 이루어진 물순물로 인한 탈색때문에 용도가 제한되는 등의 문제점들을 포함한다.

본 발명의 목적은 탈황흡수액의 처리방법 및 장치를 제공하는데에 있다. 이것은 불연소 탄소와 그 밖의 물질들의 미세입자들이 부산물의 분리에 앞서 탈황흡수액으로부터 충분히 제거되도록 하여서, 낮은 불순물 함유량을 갖고 변색이 거의 보이지 않는 부산물(예. 석고)이 분리되고 탈황흡수액으로 거두어질 수 있다.

본 발명은 보일러나 그 비슷한 것의 연소 배기가스로부터 황산화물을 제거하기 위한 습식 연도 가스 탈황기내에서 기체-액체 접촉후에 탈황흡수액에 존재하는 다른 물질과 타지 않은 탄소의 미세 입자를 분리하고 제거하는 기술에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 탈황흡수액의 처리 장치를 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탈황흡수액의 처리 장치를 나타낸 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 탈황흡수액의 처리 장치 내에 사용된 믹서(mixer)의 한 예를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 탈황흡수액 처리 장치를 포함하는 도관 가스 탈황 플랜트의 한 예를 나타낸 흐름도이다.

도 5는 본 발명에 따른 다수의 탈황흡수액 처리 장치를 포함하는 도관 가스 탈황 플랜트의 다른 예를 나타낸 흐름도이다.

도 6은 본 발명에 따른 다수의 탈황흡수액 처리 장치를 포함하는 도관 가스 탈황 플랜트의 또다른 예를 나타낸 흐름도이다.

도 7은 처리 탱크로 보내진 가스의 플루레이트와 불연소 탄소의 제거정도사이의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명에 따른 다수의 탈황흡수액 처리 장치를 포함하는 도관 가스 탈황 플랜트의 개선된 예를 나타낸 흐름도이다.

도 9는 통상적인 도관 가스 탈황 플랜트를 나타낸 흐름도이다.

본 발명에 따르면, 불연소 탄소와 그 밖의 물질들의 미세입자들을 함유한 연소 배기가스와의 기체-액체 접촉후에 탈황흡수액의 처리방법을 제공한다. 이것은 가스를 미세한 입자를 함유한 흡수액으로 보내고, 이로써 이 미세입자들이 가스거품의 표면에 들어붙고 가스거품들을 함유한 폼페이스(foam phase)를 만들도록 가스거품을 생산하는 단계와; 미세입자들의 함유한 액체를 얻기위해 이 폼페이스를 깨뜨리는 단계로 이루어진다.

바람직하게는, 이 가스는 흡수액의 단위 횡단면당 50 - 300의 플루레이트(flow rate)의 흡수액으로 보내진다.

본 발명에 따르면, 불연소 탄소와 그 밖의 물질들의 미세입자들을 함유한 연소 배기 가스와의 기체-액체 접촉후에 탈황흡수액의 처리 장치를 또한 제공한다. 이것은 미세입자를 함유한 흡수액을 저장하는 처리 탱크 - 이 처리 탱크는 처리 탱크로 흡수액을 보내기위한 흡수액 공급 포트와 가스를 처리 탱크에 저장된 흡수액으로 보내기위한 가스 공급 포트를 가지고 있고, 그에의해 처리 탱크내에서 거품을 구성하는 폼페이스를 형성하기위해 가스거품들을 산출한다 - 와; 처리 탱크와 인접한 거품 분쇄 탱크와; 처리 탱크와 거품 분쇄 탱크를 액체 수송 관계설비로 연결하는 거품 입력 파이프와; 거품 분쇄 탱크내에 위치하고 미세입자를 함유한 액체를 얻기위해 거품 입력 파이프를 통과한 폼페이스를 분쇄하는 거품 분쇄 수단으로 이루어진다.

위에서 설명한 탈황흡수액을 처리를 위한 다수의 장치들은 연속적인 단계들로 설비될수 있다. 그리고 이 장치들은 앞선 단계의 장치들의 처리탱크의 출력포트로 부터 빠져나온 흡수액을, 처리 탱크로 되돌아가는 부분을 제외하고, 계속되는 단계에 장치의 흡수액 공급포트로 전달하는 공급수단에 의해 연결될 수 있다.

본 발명의 방법에 따르면, 연소 배기 가스와의 기체-액체 접촉의 결과로서 이러한 미세입자를 함유한 탈황흡수액으로부터, 불연소 탄소와 그 밖의 물질들의 미세입자들은 충분히 제거된다. 그래서 탈황흡수액을 고체-액체 분리에 의해 얻어진 부산물(예. 석고)은 높은 순도를 갖고 변색이 거의 보이지 않는다.

더욱이, 본 발명의 처리 장치가 사용될때, 높은 순백도를 갖는 매우 순수한 석고는 정전기적인 침전기가 없어도 얻을수 있다.

석탄, 기름 및 다른 비슷한 것을 태우는 보일러로부터 발생된 연소 배기 가스는 약 100 - 1,000 ppm의 황산화물()을 포함한다. 이런 연소 배기 가스로부터 황산화물을 제거하기 위하여, 이 연소 배기 가스는 습식 도관 가스 탈황기에 의해 흡수액과 기체-액체 접촉을 하게된다. 필요하다면, 공기와의 접촉에 의해 이루어진 산화상태하에서 황산화물은 흡수액과 반응을 한다. 그래서, 석고와 같은 부산물이 형성된다. 이 부산물은 고체-액체 분리 또는 그와 비슷한 공정으로 거둬들여진다.

흡수액으로서, 석회 슬러리(slurry)(즉, 탄산칼슘, 수산화칼슘 또는 산화칼슘의 슬러리), 수산화 마그네슘의 슬러리, 수산화 나트륨의 수용액, 아황산나트륨의 수용액, 황산 알루미늄, 묽은 황산, 암모니아 수용액 또는 그와 비슷한 것들이 사용될수 있다.

흡수액의 방식에 따라 얻어지는 부산물은 석고(황산칼슘), 황산나트륨, 아황산마그네슘, 황산마그네슘, 황산암모늄 및 그와 비슷한 것들을 포함한다.

예를 들어, 석회 슬러리를 사용하는 습식 탈황과정을 설명한다. 우선, 연료 기름보일러로부터의 연소 배기가스는 질량비 10 - 30%의 농도를 갖는 석회슬러리로 이루어진 흡수액과 기체-액체 접촉으로 보내진다. 황산은 흡수액과 반응하고 공기에의해 더 산화되어 석고를 형성한다. 이 석고는 흡수액으로부터 침전하여 질량비 10 - 30% 농도의 석고를 갖는 슬러리를 산출한다. 석고와 더불어, 이 슬러리는 리터당 수백에서 수천 밀리그램의 양을 가진 검은 불연소탄소와, 황산 암모늄같은 높은 용해도를 갖는 수용성염을 포함한다. 이제, 탈황흡수액으로부터 불연소탄소나 그와 비슷한 것들을 제거하는 장치가 아래에 특별히 설명되었다.

도 1은 본 발명에 따라 탈황흡수액을 처리하는 장치를 도시한다. 도 1에서, 공급파이프(2)를 통해 전달되고 흡수액 공급포트(19)를 통해 처리탱크(1)로 보내진 탈황흡수액(A)은 저장액(B)으로서 처리탱크에 저장된다. 처리탱크 내의 저장액(B) 표면의 위치는, 레벨 탐지기(13)에 의해 탐지되는 값에 응답하여 제어기(14)에 의해 조절되는 조정밸브(15)에 의하여 회수 파이프(6)를 통해 흐르는, 탈황흡수액의 유동율을 조절함에 의하여 조정된다. 이 경우에, 회수 파이프(6)를 통해 배출되는 흡수액의 양은 바람직하게는 습식 탈황기 내에서 제거된 황산화물의 양에 응답하여 조정된다.

반면에, 가스(C)는 입력 파이프(2)보다 낮은 위치에 형성된 가스 공급포트(4)를 통해서 처리 탱크(1)로 보내진다. 가스(C)는 사용된 공기, 질소가스 또는 그와 비슷한 것일수 있다. 저장액(B)내에서, 가스(C)는 위로 움직이는 가스거품들을 생산한다. 저장액(B)을 통한 가스거품들의 이동경로 내에서, 저장액중의 불연소탄소와 다른 물질들의 미세입자들이 가스거품 주위에 모여들어 안정화시키고, 가스거품과 함께 위로 이동한다. 따라서, 가스거품들로 구성하는 폼페이스(D)는 저장액(B)표면위에 처리탱크(1)의 공간을 형성한다.

불연소탄소와 다른 물질들의 미세입자를 포함하는 폼페이스(D)는 거품입력파이프(10)를 통해 지나가고, 분리기(9)에 의해 분리된 거품 분쇄 탱크(16)로 흐르고, 거품 분쇄판이나 그와 비슷한 것으로 이루어진 거품 분쇄수단(11)에 의해 파괴된다. 따라서, 폼페이스(D)는 불연소탄소와 다른 물질들의 미세입자를 함유하는 액체(또는 파괴된 거품액체)(E)와 오프가스(off-gas)로 분리된다. 파괴된거품액체(E)는 거품 분쇄 탱크(16)의 바닥에 모이고, 배수 파이프(12)를 통해 시스템으로부터 배출된다. 반면에, 거품 분쇄의 결과로서 생산된 오프가스(F)는 거품 분쇄탱크의 꼭대기에 구비된 가스출구(17)로 부터 배출된다. 이 오프가스(F)는 처리 탱크(1)로 보내져서 가스(C)로 사용될수 있다.

도 1에서, 가스 분쇄 탱크(16)는 처리탱크(1)위에 설치된다. 그러나, 요구되는 것은 처리 탱크(1)로부터 폼페이스(D)를 제거하고 폼페이스가 그의 자유고도에 도달하여 자연발생적으로 파괴되기 전에 파괴하는 것이므로, 거품 분쇄 탱크는 처리탱크(1)의 측벽에 인접하도록 설치될수 있다.

도 1에서, 처리 탱크(1)는 단 하나의 가스 공급포트(4)를 갖지만, 다수의 가스공급포트를 가질수도 있다.

도 1에서, 가스공급포트(4)는 흡수액 출력포트(18)위에 위치한다. 이것은 가스거품들이 흡수액 출력포트(18)로 빨려들어가지 않는다는 장점이 있다. 그러나, 이런 어려움이 발생하지 않는다면, 가스 공급포트(4)는 흡수액 출력포트(18)아래에 또는 처리탱크 바닥에 형성될수 있다.

거품제거판외에도, 거품제거수단의 유용한 예는 임펠러(impeller), 물줄기, 가스줄기, 열, 거품제거제의 살포, 초음파 방사 및 전기 방전을 포함한다.

거품제거수단(11)이 거품제거판으로 이루어진 곳에서는, 거품입력 파이프(10)의 지름과 가스(C)의 공급률은, 폼페이스(D)가 거품입력파이프(10)로 부터 기운차게 분출하여 거품분쇄수단(또는 거품분쇄판)(11)에 부딪치도록 유도하기위해 적당히 결정될 수 있다.

이 경우에, 거품입력 파이프(10)와 거품 분쇄수단(또는 거품분쇄판)(11)의 거리는 황산흡수액의 방식, 가스거품의 지름, 가스거품의 이동률 및 그와 비슷한 것들을 고려하여 적당히 결정된다. 거품분쇄판는 최적의 위치를 조정할수 있도록 이동가능하게 만들어질 수 있다.

다수의 거품입력파이프(10)는 처리탱크(1)와 거품제거탱크(16)사이에 설치될수 있다.

본 발명자는 폼페이스가 그의 자유고도로 자라도록 허용된다면, 그리고 폼페이스의 위부분이 분리되고 처리된다면, 자연발생적인 거품 파괴의 결과로서 생산된, 거품보다 무거운, 액체는 폼페이스를 통해 내려가고 저장액(B)으로 흐르는 것을 알았다. 이 과정동안, 파괴된 거품 액체는 폼페이스 내의 불연소탄소와 다른 물질들의 미세입자들을 아래로 보내게 된다.

이에 따라, 자연발생적인 거품파괴가 일어나기전에 적당한 거품분쇄수단에 의하여 거품을 파괴하는 것이 바람직하다. 따라서, 피스톤 흐름의 형태로 연속적으로 올라가는 폼페이스내의 가스거품들에 의해 흘려보내진 미세입자들은 그들 대부분을 폼페이스를 통해 아래로 이동되는것을 허용하지 않고 거둬질수 있다.

본 발명에 따른 습식 탈황흡수액의 처리장치내에서, 흡수액 출력포트(18)로 부터 회수되고 회수 파이프(6)를 통해 흐르는 흡수액은, 도 2에 도시된 바와 같이, 순환펌프(3)에 의해 가압되어 흡수액의 일부분을 복귀 파이프(5)를 통해 처리탱크(1)로 되돌린다. 더욱이, 복귀하는 경로중에 가스는 믹서(8)에 의하여 흡수액으로 보내질 수 있다. 이 경우에, 가스거품을 함유하는 흡수액은 가스 공급포트(4)를 통해 처리탱크(1)로 보내진다. 믹서(8)내에서, 복귀하는 흡수액은 가스 파이프(7)를 통해 공급되는 가스(C)와 혼합된다. 도 2에 도시된 장치의 다른 부분들은 참조번호를 포함하여 도 1에 도시된 장치의 그것들과 유사하다.

이 실시예에서, 믹서(8)는 가스(C)를 순환액과 혼합하는 것과 알맞은 지름을 갖는 가스거품들을 적당한 수로 형성하는 것을 가능하게 하는 다른 적당한 구조를 가질수도 있다. 그것의 특별한 예는 파이프들의 단순한 조합, 가스 파이프(7)의 끝에 부착된 살포판 및 나선형 리본(ribbon)이나 휘젓기판을 갖는 믹서를 포함한다. 믹서의 어떤 적당한 방식이 탈황유동액의 방식, 슬러리의 온도와 농도, 고체물질 입자의 지름, 끈적해지는 가능성 및 그와 비슷한 것들을 고려하여 사용될수 있다.

믹서(8)의 한 예가 도 3에 도시되었다. 도 3에서 가스를 공급하는 가스파이프(7)는, 그것의 끝이 복귀 파이프(5)의 횡단면의 중심에 접근하는 방식으로, 흡수액이 흐르는 복귀 파이프(5)내로 돌출되어있다. 믹서(8)내에서, 그곳으로 보내진 가스(C)는, 순환펌프(3)에 의해 구동되고 처리 탱크(1)내의 저장액(B)으로 살포되는, 순환액(또는 흡수액)의 작용에 의해 매우 가는 거품들로 나누어진다. 복귀 파이프(5)가 ,복귀 파이프(5)의 끝이 처리탱크의 중심으로 접근하는 방식으로, 처리탱크(1)내로 돌출되었을때, 가스거품들은 처리탱크내로 균일하게 공급될수 있다.

도 4는 석회 슬러리를 사용하는 습식 도관 가스 탈황플랜트를 도시한다.

연료 기름 보일러로 부터의 연소 배기가스(21)는 습식 도관 가스 탈황기로 보내진다. 여기서 배기가스는 순환펌프(23)에 의해 파이프(24)를 통해 전달되고 노즐(25)로부터 주입된 석회슬러리와 접촉하게 되어서, 황산화물()은 석회슬러리로 흡수되고 이로써 배기가스에서 제거된다. 이렇게 처리된 배기가스는 정화된 가스(26)로서 배출된다.

흡수탑의 탱크(27)는 공급된 공기를 미세한 공기거품 형태로 탈황흡수액(30)으로 충분히 불어넣기 위해 회전팔 공기 살포기(29)를 구비한다. 흡수한 황산화물()을 지닌 탈황흡수액은 공기(28)와 충분한 접촉을 하게 되고, 그것에 의해 공기와 산화하여 석고를 형성한다. 이 석고는 탈황흡수액으로부터 침전하고, 이는 결국 질량비 10 - 30% 농도의 석고를 지닌 슬러리를 형성한다.

이 탈황흡수액이 파이프(31)를 통해 탱크(27)로 부터 회수되고, 펌프(32)를 통해 지나가서, 탈황흡수액 처리장치(33)로 보내진다. 처리 장치(33)의 거품 분쇄 탱크 내에서 생산된 파괴된 거품액은 배수 파이프(34)를 통해 방출된다. 반면, 오프가스는 파이프(35)를 통해 전달되고 습식 도관 가스 탈황기(22)로 부터의 정화된 가스(26)와 함께 시스템으로부터 방출된다.

처리 장치(33)에서 회수된 탈황흡수액은, 처리장치로 복귀하는 부분을 제외하고, 파이프(36)를 통해 고체-액체 분리기로 전달되고, 석고(38)와 여과액(39)으로 분리된다. 분리된 석고(38)는 석고 플라스터 보드(plaster board)의 제조에 효과적으로 이용될수 있다.

다른 한편, 여과액(39)는 펌프(40)를 통하여 보내지고 그것의 한부분은 라인(41)을 통해 폐수처리 시스템(도시하지 않았다)으로 전달된다. 나머지는 라인(42)을 통해 전달되고의 흡수체로서 석회석을 함유하는 슬러리(43)로 공급된다. 따로따로, 공업용수(44)와 석회석(45)이 슬러리(43)로 공급된다. 이 슬러리(43)는 펌프(46)에 의해 라인(47)을 통해 전달되고 습식 도관 가스 탈황기(22)로 보내진다.

처리장치(33)로 부터 배수 파이프(34)를 통해 방출된 파괴된 거품 액체는 질량비 약 30 - 50%의 불연소탄소와 다른 물질의 미세입자에 추가된 석고를 함유한다. 이 파괴된 거품 액체에 존재하는 석고를 거둬들이기 위해, 그리고 불연소탄소와 다른 물질의 미세입자의 농도 등급을 향상시키고 이것에 의해 이 미세입자들의 분리처리를 효과적이고 경제적으로 수행하기위해, 다수의 처리장치는 도 5에 도시한 바와 같이 설치될 수 있다. 도 5에서, 석고와 불연소탄소와 다른 물질들의 미세입자를 함유하는 파괴된 거품액체는 펌프(48)에 의해 배수 파이프(34)를 통해 전달되고 처리장치(33)와 유사한 처리장치(33')로 다시 보내진다. 따라서, 그 안에 존재하는 석고는 분리되고 거두어진다.

도 4에 도시된 플랜트에서, 탈항흡수액을 위한 처리장치(33)와 유사한 처리장치가 파이프(36)의 중간위치에 설치되어, 불연소탄소와 다른물질들의 미세입자들의 제거정도를 향상시킬수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 플랜트는 황산흡수액을 위한 처리장치(33'')가 파이프(36)의 중간위치에 부가된것을 제외하고는 도 5에 도시된 플랜트와 유사하다.

본 발명은 다음의 예들을 참조하여 더욱 특별히 설명될수 있다. 그러나, 이 예들은 본 발명의 범위를 제한하도록 해석될수 없다.

(제1 실시예)

도 2에 도시된 처리장치의 사용에 의한 실험이 수행되었다.

1m의 높이를 갖는 거품분쇄탱크(16)가 30cm의 지름과 2m의 높이를 갖는 처리탱크(1)위에 설치되고, 분리기(9)가 처리탱크(1)와 거품분쇄 탱크(16)사이에 설치되었다. 2.5cm의 내부지름과 30cm의 길이를 갖는 거품입력 파이프가 분리기(9)에 부착되고, 10cm의 지름을 갖는 거품분쇄수단(또는 거품분쇄기판)이 거품 입력 파이프(10)의 상단에서 2.5cm위에 위치되었다. 1.5cm의 안지름을 갖는 공급 파이프(2)는 처리탱크(1)의 바닥에서 1m위의 위치에 부착되어 있다. 2.5cm의 안지름을 갖는 회수 파이프(6)는 처리탱크(1)의 바닥에서 20cm위의 위치에 부착되어 있다. 순횐펌프(3)는 회수 파이프(6)와 연결되었고, 2.5cm의 안지름을 갖는 복귀파이프(5)는 순환펌프(3)의 하류부측에 설치되었다. 믹서(8)는 1.5cm의 안지름을 갖는 가스파이프(7)를 복귀파이프(5)의 측벽을 관통하여 그것의 끝이 복귀파이프(5)의 중심에 접근하도록 삽입함에 의해 형성된다.

위에 설명된 특정화에 따라 구성된 장치를 이용하는데 있어, 실험자는 다음의 조건하에서 수행했다.

(1) 탈황흡수액(A) : 습식 탈황탑의 출구에서 수집된 흡수액(즉, 리터당 약 400mg의 불연소탄소 함유량, 리터당 약 30g의 가용성염(예, 황산 알루미늄) 함유량, 질량비 약 20% 농도의 석고를 갖는 슬러리).

(2) 탈황흡수액(A)의 공급률 : 1.

(3) 저장액(B)의 부피 : 0.105(1.5m의 깊이를 갖는다).

(4) 순환펌프(3)의 흡입률 : 8 - 10

(5) 가스(C)(공기)의 플루레이트 : 10 - 14

조정밸브(15)가 처리탱크(1)내의 흡수액의 깊이가 일정하게 유지되도록 제어기(14)의 예정값에 따라 동작될때, 흡수액은 흡수액 출력포트(18)로 부터 회수되었다.

저장액(B)의 표면과 분리기(9)사이의 공간은 폼페이스(D)로 채워졌고, 거품 입력 파이프(10)로부터 분출하는 거품의 흐름은 거품 분쇄판(11)에 기운차게 부딪친다. 결과적인 파괴된 거품 용액(E)은 거품 분쇄 탱크(16)의 바닥에 약 5cm의 갚이로 모였고, 약 0.3의 플루레이트로 배수 파이프(12)를 통해 흘러갔다. 이 파괴된 거품용액(E)은 리터당 약 12,000 - 14,000 mg 양의 불연소탄소를 함유하였다.

결과적으로, 회수 파이프(6)를 통해 회수된 유동액의 불연소탄소 함유량은 리터당 약 1 - 5mg으로 줄어들었다.

고체-액체 분리기(원심분리기)를 이용하여, 석고는 회수파이프(6)를 통해 회수된 흡수액으로부터 거둬들여진다. 따라서 얻어진 석고는 그램당 0.01mg의 불연소탄소와 0.23mg의 황산알루미늄을 함유하였고, 높은 순백도을 지니었다.

(제2 실시예)

도 5에 도시된 플랜트를 이용하여 실험이 수행되었다. 도 5에 도시된 플랜트에 포함된 첫번째 단계의 처리 장치(33)는 앞선 제1실시예내에 사용된 처리 장치와유사하였다.

배수 파이프(34)를 통해 첫번째 단계의 처리 장치(33)로부터 방출된 파괴된 거품 액체는 두번째 단계의 처리장치(33')로 보내졌다. 이 두번째 단계의 처리장치(33')의 크기는 첫번째 단계의 처리 장치(33)보다 작았다. 즉, 두번째 단계의 처리장치(33')내에서, 처리 탱크는 2m의 높이와 15cm의 지름을 가졌고, 1m의 높이를 갖는 거품 분쇄 탱크가 처리 탱크(1)위에 설치되어 있었고, 분리기가 처리탱크와 거품분쇄 탱크사이에 위치해 있었다. 1.5cm의 내부지름과 30cm의 높이를 갖는 거품입력파이프가 분리기에 설치되었고, 5cm의 지름을 갖는 거품분쇄판이 거품입력파이프의 상단에서 2.5cm위에 위치되었다. 다른 관점에서, 두번째 단계의 처리 장치의 구성은 첫번째 단계의 처리장치의 그것과 유사하다.

위에 설명된 특정화에 따라 구성된 장치를 사용하여, 다음 조건하에서 실험이 수행되었다.

(1) 탈황흡수액 : 습식 탈황탑의 출구에서 수집된 흡수액

(a) 불연소탄소의 함유량 : 1,350 mg/L

(b) 석고의 농도 : 질량비 20% (슬러리)

(c) 가용성염(예, 황산 알루미늄)의 함유량 : 0.5 mole/L 이온강도의 항으로 표현되었다.

(Note)이온 강도는 다음의 공식으로 정의된다.

공식 :

여기서 I는 이온강도(in mole/L)이고, Ci는 이온 i의 농도(in mole/L)이고,Zi는 이온 i의 평형 상수이다.

(2) 첫번째 단계의 처리 장치

(a) 탈황흡수액의 공급률 : 1.

(b) 저장액의 부피 : 0.105(1.5m의 깊이를 갖는다).

(c) 순환펌프의 흡입율 : 10

(d) 가스(공기)의 플루레이트 : 12(170)

(e) 고체-액체 분리기로 보내진 흡수액의 플루레이트 : 0.9

(f) 거품 분쇄 탱크의 오버플루레이트(overflow rate) : 0.1

(3) 두번째 단계의 처리 장치

(a) 탈황흡수액의 공급률 : 0.1.

(b) 저장액의 부피 : 0.026(1.5m의 깊이를 갖는다).

(c) 순환펌프의 흡입율 : 0.5

(d) 가스(공기)의 플루레이트 : 3(170)

(e) 고체-액체 분리기로 보내진 흡수액의 플루레이트 : 0.09

(f) 거품 분쇄 탱크의 오버플루레이트(overflow rate) : 0.01

이 실험은 첫번째 단계의 처리장치로 보내진 탈황흡수액의 불연소탄소농도가 1,350 mg/L이고, 고체-액체 분리기로 보내진 탈황흡수액의 불연소탄소농도가 13.5 mg/L으로 줄어들었음을 보여주었다. 따라서, 불연소탄소가 효과적으로 제거되었음이 확증되었다. 거품 분쇄 탱크로부터 방출된 파괴된 거품 액체는 13.4 g/L의 불연소탄소와 21.2 g/L의 석고를 함유하였다.

이 파괴된 거품 액체가 두번째단계의 처리 장치로 보내져서 그곳에서 처리되었을때, 두번째 단계의 처리 장치의 거품 분쇄 탱크로부터 방출된 이 파괴된 거품 액체는 132.8 g/L 의 불연소탄소와 2.2 g/L 의 석고를 함유한다. 첫번째 단계의 처리 장치의 거품 분쇄 탱크로부터 방출된 이 파괴된 거품 액체와 비교하여, 두번째 단계의 처리 장치의 거품 분쇄 탱크로부터 방출된 이 파괴된 거품 액체는 낮은 석고 함유량을 갖고 높은 불연소탄소 함유량을 갖는다. 더욱이, 파괴된 거품 액체가 감소하므로, 보다 경제적인 폐기물 처분이 성취될수 있다.

고체-액체 분리기(또는 원심분리기)들 사용하여, 석고는 첫번째 단계의 처리 장치로 부터 회수된 탈황흡수액으로 부터 거둬들여진다. 이 석고는 0.02mg/g 농도의 불연소탄소를 가졌으며, 높은 순백도를 띠었다.

(제3실시예)

도 4에 도시된 플랜트를 이용하여 실험이 수행되었다. 불연소탄소와 다른물질들의 미세입자들을 함유한 탈황흡수액은 단지 제2실시예에 쓰인 첫번째 단계의 처리장치와 유사한 처리장치만을 사용하여 처리되었다.

(1) 탈황흡수액 : 습식 탈황탑의 출구에서 수집된 흡수액

(a) 불연소탄소의 함유량 : 2.1 g/L

(b) 석고의 농도 : 질량비 21% (슬러리)

(c) 가용성염(예, 황산 알루미늄)의 함유량 : 0.1 - 1.5 mole/L 이온강도(가변 조건)의 항으로 표현되었다.

(Note)이온 강도는 다음의 공식으로 정의된다.

공식 :

여기서 I는 이온강도(in mole/L)이고, Ci는 이온 i의 농도(in mole/L)이고, Zi는 이온 i의 평형 상수이다.

(2) 탈황흡수액의 공급률 : 1.

(3) 저장액의 부피 : 0.105(1.5m의 깊이를 갖는다).

(4) 순환펌프의 흡입율 : 10

(5) 가스(공기)의 플루레이트 : 1.5 - 25(170)(가변 조건)

조정밸브가 처리장치(33)의 처리탱크내의 흡수액의 깊이가 일정하게 유지되도록 제어기의 예정값에 따라 동작될때, 처리된 액은 회수 파이프로 부터 회수되었다.

처리 장치(33)의 처리 탱크로부터 회수되고 고체-액체 분리기로 운반된 탈황흡수액의 불연소 탄소의 제거 정도는, 탈황흡수액의 이온강도를 변화시킴과 파라미터(parameter)로서 처리탱크로 불어 넣어지는 가스(공기)의 플루레이트를 이용함에 의해 실험되었다.

결과적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 불연소 탄소의 제거 정도는 처리 장치(33)(즉, 처리 탱크의 단위 횡단면영역당 가스의 플루레이트)로 불어 넣어지는 가스의 플루레이트(in)에 따라 상당히 변하였다. 이것은 동작조건중에최적의 범위가 있음을 가리킨다.

특별히, 불연소탄소를 효과적으로 제거하기위해서, 처리장치를 50 - 300의 범위, 바람직하게는 100 - 250의 범위의 가스 플루레이트에서 동작시키는 것이 유리하다. 가스 플루레이트가 50보다 작다면, 탈황흡수액은 부족한 거품발생능력을 가진다. 가스 플루레이트가 300보다 크다면, 거품의 높은 부분이 거품 입력 파이프로 빠져 나가기 전에 파괴되어, 불연소탄소와 다른물질들의 미세입자들의 제거정도가 낮게된다.

테스트는 0.1 - 1.5 mole/L 범위의 이온강도를 가진 탈황흡수액에서 수행되었다. 이온강도가 0.1 mole/L 보다 작지 않다면, 탈황흡수액은 양호한 거품발생능력을 보여준다. 따라서, 보통의 기름 보일러나 그와 비슷한 것들의 연소 배기가스로 부터를 제거하는 습식 도관 가스 탈황기에서 얻어진 탈황흡수액이 바로 이용될수 있다. 탈황흡수액의 이온강도가 불충분하다면, 이 이온강도는 황산알루마늄같은 가용성염을 추가함에 의해 증가시킬수 있다.

결과적으로, 처리 장치(33)의 처리 탱크로부터 회수된 탈황흡수액의 불연소탄소농도는 10 - 20 mg/L로 줄어들었다. 고체-액체 분리기(또는 원심분리기)(37)를 이용하여, 석고(38)는 고체-액체 분리에 의해 이 흡수액으로부터 거둬들여졌다. 따라서, 높은 순백도를 가진 석고가 얻어졌다.

(제4실시예)

도 8은 본 발명에 따른 처리 장치가 설치된 도관 가스 탈황 플랜트의 한예를도시한다. 도 8에서, 배기 가스 기름 보일러(101)에서 방출된 배기가스는 탈질기(103)로 보내지고,는 그곳으로 주입된 암모니아 가스(도시하지 않았다)와 촉매환원반응에 의해 배기가스로 부터 제거된다. 탈질기(103)에서 나온 배기가스는 공기 예열기(102)를 통해 지나간다. 여기서 배기가스는 보일러(101)로 불어 넣어진 공기와 열교환을 겪고, 열은 하류에 설치된 열회수유닛(104)내에서 그곳으로부터 회수된다. 그 후에, 열회수유닛(104)에 의해 냉각된 배기가스는 습식 탈황기(105)로 보내져서 그것으로부터의 황산화물과 먼지(즉, 불연소탄소와 다른 물질들)가 제거된다. 그 후, 배기가스는 재가열기(106)에서 가열되고 굴뚝(stack)(107)으로부터 방출된다. 다른 한편, 불연소탄소와 다른물질의 미세입자를 함유하는 탈황흡수액은 펌프(108)에 의해 습식 탈황기(105)로 부터 회수되고 탈황흡수액을 위한 첫번째단계의 처리 장치(109)로 보내진다. 이 처리 장치(109)의 거품 분쇄탱크로 부터 방출된 액체는 두번째 단계의 처리 장치(110)에서 더 처리된다. 불연소탄소가 제거된 탈황흡수액은 고체-액체 분리기(111)로 보내지고 여기서 이것은 석고(112)와 여과액(113)으로 분리된다.

도관 가스 탈황은 도 8에 도시된 플랜트를 이용하여 수행된다. 실험조건은 다음과 같다.

(1) 기름 보일러로부터 배기가스의 플루레이트 : 200

(2) 배기가스의농도 : 1,500 ppm

(3) 배기가스의농도 : 110 ppm

(4) 배기가스의 불연소탄소 함유량 : 205

(5) 탈질기의 탈질 정도 : 90 %

(6) 습식 탈황기의 탈황정도 : 97 %

(7) 습식 탈황기의 먼지제거 정도 : 95 %

본 발명의 처리 장치를 실험하기 위하여, 흡수액의 일부분이 습식 탈황기로부터 회수되었다. 회수된 액은 3,400 mg/L의 불연소탄소 함유량과 이온강도의 항으로 표현된 0.8 mole/L의 가용성염을 가졌다.이 실시예에서 사용된 처리 장치는 제1실시예의 것과 유사하다. 이 실험의 결과로, 첫번째 단계의 처리장치로 보내진 탈황흡수액의 불연소탄소 농도는 3,400 mg/L 였다. 그러나, 처리 탱크에서 회수된 탈황흡수액의 불연소탄소의 농도는 32 mg/L 였다. 또, 고체-액체 분리기에 의해 거둬진 석고가 분석되었다. 이 석고는 석고의 그램당 0.16 mg의 불연소탄소를 함유하고, 높은 순백도를 가졌다.

두번째 단계의 처리 장치의 거품 분쇄 탱크로부터 배수되는 파괴된 거품액체는 320 g/L의 불연소탄소농도와 5.5g/L의 석고 농도를 가졌다. 본 발명은 도 8에 도시된 시스템에만 사용되도록 제한되지 않음을 알수 있다. 예들 들어, 이 시스템들에서 하나 혹은 그이상의 탈질기와 열회수유닛과 재가열기가 생략될 수 있다.

도 9는 통상적인 도관 가스 탈황기를 도시한다.

기름 보일러(101)에서 배출된 불연소탄소함유 배기가스는 탈질기로 보내지고,는 그곳으로 주입된 암모니아 가스(도시하지 않았다)와 촉매환원반응에 의해 배기가스로 부터 제거된다. 탈질기(103)에서 나온 배기가스는 공기 예열기(102)를 통해 지나간다. 여기서 배기가스는 보일러(101)로 불어 넣어진 공기와 열교환을 겪고, 열은 하류에 설치된 열회수유닛(104)내에서 그곳으로부터 회수된다. 그 후에, 배기가스는 정전기적인 침전기(114)로 보내진다.

정전기적인 침전기(114)로 보내진 배기가스는 보통 수백의 불연소탄소를 포함하고, 불연소탄소의 90% 이상이 정전기적인 침전기에서 제거된다. 정전기적인 침전기(114)에서 불연소탄소의 제거의 결과로, 굴뚝(107)에서 방출되는 배기가스의 먼지농도는 충분히 낮은 수준으로 줄어든다. 더욱이, 습식 탈황기(105)의 부산물로서 형성되는 석고의 불연소탄소 함유량은 감소하고, 높은 순백도를 가진 높은 순도의 석고를 얻을 수 있다. 대부분의 불연소 탄소가 제거된 배기가스는 습식 탈황기(105)로 보내지고 여기서 배기가스에 존재하는가 흡수액으로 사용된 석회슬러리로 흡수됨에 의해 제거되고, 동시에, 부산물로서 석고가 형성된다. 석고를 함유한 슬러리는 펌프(108)에 의해 탈황기(105)로부터 회수되고, 고체-액체 분리기(111)로 보내져서 고체-액체 분리에 의해 석고(112)가 거둬진다. 결과적으로 발생하는 여과액(113)은 용해 석회을 위한 보급수로 사용된다.

편리한 습식 탈황기에서, 가스내에 존재하는 불연소탄소는 액체와 가스와의 충돌에 의해 제거된다. 특히 액체 기둥형 탈황기에서, 이것의 먼지제거 효과는 더욱 우수하고, 그러므로, 굴뚝에서 방출되는 가스의 먼지 농도는 정전기적인 침전기가 생략되어도 충분히 낮은 수준으로 줄어든다. 그러나, 본 발명의 처리장치가 쓰이지 않는다면, 습식 탈황기의 흡수액내의 불연소탄소농도는 리터당 수천 밀리그램으로 높게 되어서, 거둬진 석고는 낮은 순백도와 낮은 순도를 가질것이다. 반대로, 본 발명의 처리 장치가 쓰인다면, 정전기적인 침전기를 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 높은 순도의 석고를 거둘수 있다.

Claims (6)

1. 가스를 미세입자들을 함유하는 흡수액으로 보내고, 이것에 의해 미세입자들이 가스거품의 표면에 부착되도록, 그리고 가스거품들로 구성된 폼페이스를 만들도록 가스거품을 만드는 단계와;

   상기 폼페이스를 파괴하여 미세입자들을 함유한 액체를 얻는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는,

   불연소탄소와 다른물질들의 미세입자들을 함유하는 연소배기가스와 기체-액체 접촉후의 탈황흡수액의 처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스는 상기 흡수액의 단위 횡단면 영역당 50 - 300의 플루레이트의 상기 흡수액 안으로 보내지는 것을 특징으로 하는 탈황흡수액의 처리 방법.
3. 흡수액을 보내 주는 흡수액 공급 포트와, 가스거품으로 구성된 폼페이스를 형성하는 가스거품들을 산출하기 위해 가스를 저장된 상기 흡수액으로 보내 주는 가스 공급 포트를 가지고 있는, 미세입자를 함유한 상기 흡수액을 저장하는 처리 탱크와; 상기 처리 탱크와 인접한 거품 분쇄 탱크와; 상기 처리 탱크와 상기 거품 분쇄 탱크를 액체 수송 관계설비로 연결하는 거품 입력 파이프와; 상기 거품 분쇄 탱크 내에 위치하고 미세입자를 함유한 액체를 얻기 위해 상기 거품 입력 파이프를통과한 폼페이스를 분쇄하는 상기 거품 분쇄 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 불연소탄소와 다른물질들의 미세입자들을 함유하는 연소배기가스와 기체-액체 접촉후의 탈황흡수액의 처리 장치.
4. 제3항에 있어서, 다수의 상기 탈황흡수액의 처리 장치들이 연속적인 단계로 설치되고, 상기 장치들이 앞선 단계의 장치에서 얻어진 미세입자함유 액체를 다음 단계의 장치의 흡수액 공급포트로 전달하기 위한 공급수단으로 연결된 것을 특징으로 하는 탈황흡수액의 처리 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 처리탱크는 이 처리탱크 내에 저장된 상기 흡수액을 회수하는 출력포트를 가지고 있고, 상기 장치는 상기 출력 포트에서 회수된 상기 흡수액의 일부를 되돌리는 수단이 설치된 것을 특징으로 하는 탈황흡수액의 처리 장치.
6. 제3항 내지 5항중 어느 한 항에 있어서, 다수의 상기 탈황흡수액의 처리 장치들이 연속적인 단계로 설치되고,

   상기 장치들이 앞선 단계의 장치의 처리 탱크의 출력포트에서 회수된 흡수액을, 탱크로 복귀하는 부분을 제외하고, 다음 단계의 장치의 흡수액 공급포트로 전달하기 위한 공급수단으로 연결된 것을 특징으로 하는 탈황흡수액의 처리 장치.