KR101322370B1 - 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 페트로콕스(Petro-cokes)를 연소시 발생하는 연소 부산물을 이용하여 흡수액을 제조하고, 제조된 흡수액을 이용하여 배출가스에 포함된 이산화탄소를 제거하도록 하는 연소 부산물과 알칼리 첨가제 현탁액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치 및 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 페트로콕스(Petro-cokes)를 연소시 발생하는 연소 부산물을 이용하여 흡수액을 제조하고, 제조된 흡수액을 이용하여 배출가스에 포함된 이산화탄소를 제거하도록 하는 연소 부산물과 알칼리 첨가제 현탁액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치 및 방법에 관한 것이다.
산업의 발달과 함께 이산화탄소의 대기중 농도증가로 인한 지구온난화 문제가 대두되고 있는데, 대기중 이산화탄소 농도가 증가하는 원인 중 가장 큰 원인은 에너지 산업에서 사용되는 석탄, 석유, 액화천연가스 등의 화석연료의 사용이다.
산업화가 시작된 19세기 초반부터 대기중에 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 황화카르보닐(COS) 등의 온실 가스농도가 증가하게 되었고 20세기 중반 이후 급속하게 증가하였다.
이러한 온실가스의 증가로 인한 지구 온난화 형상이 가속화되면서 배출 및 처리에 대한 규제가 엄격해지고 있다. 1992년 6월 브라질 리우에서 열린 환경과 개발에 관한 UN회의를 통하여 지구온난화에 대한 국제적 관심이 점차로 높아지고 있으며, 미국과 일본을 포함한 선진국들은 2010년 지구온실가스 배출량을 1990년 대비 5.2% 감축하기로 합의하는 등 산성가스 저감 방안에 대한 국제적 합의가 이루어지고 있다. 특히 지구온난화현상을 야기하는 온실가스 중 80%정도를 차지하는 이산화탄소의 분리는 더욱 중요한 문제로 대두되었다.
이산화탄소 배출량을 억제하기 위한 기술로는 배출감소를 위한 에너지 절약기술, 배출되는 이산화탄소의 분리회수기술, 이산화탄소를 이용하거나 고정화시키는 기술, 이산화탄소를 배출하지 않는 신재생 에너지기술 등이 있다.
지금까지 연구된 이산화탄소 분리회수기술로는 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등이 현실성 있는 대안으로 제시되고 있다. 특히, 흡수법은 대용량의 가스처리가 용이하고, 저농도의 가스 분리에 적합하기 때문에 대부분의 산업체 및 발전소에의 적용이 용이하여 현재 상업 운전중에 있다.
흡수법을 이용한 종래의 이산화탄소 분리회수기술은, 흡수탑에서 흡수제와 배출가스를 반응시켜 이산화탄소를 흡수제에 흡수시킨 후 이를 탈거탑으로 이송하여 흡수제로부터 이산화탄소를 탈거시키는 공정으로 이루어진다.
상기 흡수탑의 내측 상부에는 흡수제의 분산을 위한 다공성의 충진물이 충진되며, 흡수탑의 상부로는 액상의 흡수제가 분산되며, 흡수탑의 하부로는 이산화탄소를 포함한 혼합가스가 공급된다.
이와 같이 구성된 흡수탑에 의하면, 액상의 흡수제가 다공성의 충진물로 분산되며, 배출가스가 상승하여 충진물을 통과하면서 흡수제와 향류반응을 하게 된다. 이 반응을 통해 혼합가스에 포함된 이산화탄소가 흡수제에 흡수된다.
이때의 반응은 산화칼슘인 생석회에 물을 용해시켜 제조된 수산화칼슘(Ca(OH)2) 수용액에 반응지속제인 수산화나트륨과 반응지연제인 산화마그네슘을 첨가 혼합하여 이루어진 것으로 그 반응식은 다음과 같다.
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
그러나 수산화칼슘 수용액은 이산화탄소와 신속하게 반응을 하므로 반응지연제인 산화마그네슘(MgO)을 함유하여 반응의 속도를 조절하면서 이산화탄소를 제거할 수 있다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래의 이산화탄소 분리기술에 의하면, 향류반응만을 통해서는 배출가스에 포함된 이산화탄소를 흡수하는데 한계가 있는바, 전체적으로 이산화탄소의 제거율이 높지 않게 되며, 이산화탄소의 제거율을 높이기 위해서는 흡수탑의 체적이 커야 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 국내특허등록공보 10-1096179호(Ca(OH)2 수용액 수두가압식 이산화탄소 제거장치 및 방법)이 개발되었다.
도 1을 참조하면, 상기 Ca(OH)2 수용액 수두가압식 이산화탄소 제거장치(1)는, 흡수탑(10)과, 가스 공급 라인(20)과, 순환 라인(30)과, 신규 흡수액 공급 라인(40)으로 구성된다.
먼저, 흡수탑(10)은 함체 구조로 내부 상단까지 Ca(OH)2 및 첨가제를 혼합한 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 배출가스가 공급되며, 상부를 통해 청정 가스를 배출한다. 이때, 흡수액은 배출가스 중에 포함된 이산화탄소(CO2)를 흡수하고, 흡수액과 반응하지 않은 청정 가스를 배출한다. 여기에서, 흡수탑(10)은 내부에 하단 설치되어 흡수액을 교반시키는 교반기(12)와, 내부 상단에 설치되어 청정가스에 포함된 수분을 제거하는 디미스터(14)를 더 구비한다.
그리고, 가스 공급 라인(20)은 송풍기(21)와, 제 1덕트(23)와, 제 2덕트(25)와, 3방향 전자 밸브(27)와, 제 1순환 펌프(29)로 구성된다.
송풍기(21)는 배연 설비(미도시)에서 배출되는 배출가스를 공급한다.
제 1덕트(23)는 단면 형상이 원형 또는 사각형으로 형성되고, 송풍기(21)로부터 유입되는 배출가스를 전달한다.
제 2덕트(25)는 수직으로 설치되되, 단면 형상이 제 1덕트(23)와 동일한 형태로 형성되어 연계 설치되고, 제 1덕트(23)보다 크기가 확대된 형태로 형성되되, 하단에 배출관(25a)이 형성되고, 측면에 흡수탑(10)으로 배출가스를 공급하는 가스 공급관(25b)이 형성되며, 배출관(25a)의 측면에 제 1순환관(25c)이 형성된다.
이때, 제 2덕트(25)는 흡수액과 배출가스의 반응 시간을 증대시키고, 슬러지가 내벽에 부착되는 것을 차단하도록 제 1덕트(23)의 폭(φ1)보다 2배 이상의 폭(φ2)을 갖는 것이 바람직하다. 여기에서, 제 2덕트(25)는 공급관(25b)의 하단에 산기장치(25d)가 구비되어 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 Ca(OH)2 및 첨가제가 접촉을 원활하게 이루어지도록 한다.
3방향 전자 밸브(27)는 제 2덕트(25)의 배출관(25a)과 제 1순환관(25c) 사이에 설치되어 하기에서 설명할 순환 라인(30)의 pH 측정기(37)의 제어에 따라 유로가 가변되어 제 2덕트(25)에 수집된 흡수액을 배출관(25a)을 통해 배출시키거나 순환관(25c)을 통해 흡수탑(10)으로 순환시킨다.
제 1순환 펌프(29)는 pH 측정기(37)의 제어에 따라 제 1순환관(25c)과 흡수탑(10) 사이에 설치되어 흡수액을 흡수탑(10)으로 공급한다.
또한, 순환 라인(30)은 제 2순환관(31)과, 체크 밸브(33)와, 제 2순환 펌프(35)와, pH 측정기(37)로 구성된다.
제 2순환관(31)은 일단이 흡수탑 하단에 설치되고, 타단이 가스 공급 라인(20)의 제 2덕트(25) 상단에 인입 설치되어 흡수액을 제 2덕트(25)로 분사시켜 배출가스를 적정 온도로 하강시킨다. 이때, 제 2순환관(31)이 제 2덕트(25)의 상단에 설치되는 이유는 흡수액과 배출가스의 체류 시간을 증대시키기 위함이다.
체크 밸브(33)는 제 2순환관(31) 상에 설치되어 흡수액의 역류를 방지한다.
제 2순환 펌프(35)는 제 2순환관(31) 상에 설치되어 흡수탑(10)의 흡수액을 제 2순환관(31)을 통해 제 2덕트(25) 내부로 분사시킨다.
pH 측정기(37)는 제 2덕트(25)의 흡수액 수위 이하에 설치되어 흡수액의 pH를 측정하고, 측정 결과 pH가 측정 결과 pH가 기준값 미만이면 3방향 전자 밸브(27)의 유로를 변경하여 흡수액을 제 2덕트(25)의 배출관(25a)을 통해 외부로 배출시키고, 측정 결과 pH가 기준값 이상이면 3방향 전자 밸브(27)의 유로를 변경하여 흡수액 제 1순환관(25c)을 통해 흡수탑(10)으로 순환시킨다. 이때, pH의 기준값은 8.5인 것이 바람직한 데, 흡수액의 pH가 8.5 미만이면 이산화탄소 제거 효율이 급격히 낮아지기 때문이다.
한편, 신규 흡수액 공급 라인(40)은 공급조(41)와, 수위 측정기(43)로 구성된다.
공급조(41)는 흡수탑(10)으로 신규 흡수액을 공급하도록 신규 흡수액이 저장된다. 이때, 신규 흡수액의 pH는 12.5 이상인 것이 바람직한 데, 흡수액의 pH가 12.5 이상에서 이산화탄소 제거 효율이 높기 때문이다.
수위 측정기(43)는 흡수탑(10)의 흡수액의 수위를 측정하여 수위가 일정 레벨 미만인 경우 공급조(41)의 신규 흡수액을 흡수탑(10)으로 공급한다. 이때, 수위 측정기(43)는 공급조(41)와 흡수탑(10) 사이에 설치된 흡수액 공급 펌프(45)를 동작시켜 공급관(47)을 통해 신규 흡수액을 공급한다.
그러나, 상기 Ca(OH)2 수용액 수두가압식 이산화탄소 제거장치는 흡수액을 제조하기 위하여 별도로 수산화칼슘(Ca(OH)2)를 구입하여 투입해야만 하기 때문에 운영비가 증대되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 페트로콕스(Petro-cokes)를 연소시 발생하는 연소 부산물을 이용하여 흡수액을 제조하고, 제조된 흡수액을 이용하여 배출가스에 포함된 이산화탄소를 제거하도록 함으로써 운영비를 절감시킬 수 있도록 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 1차 흡수탑에서 배출되는 부산물을 탈수하여 건조시켜 케이크 형태로 배출함으로써 이를 시멘트 대체재, 지반 개량제 등으로 이용할 수 있도록 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또, 본 발명은 배출가스의 열을 낮추는 열교환기의 여열을 이용하여 1차 흡수탑에서 배출되는 부산물을 건조시키고, 부산물의 탈수시 발생하는 탈수여액을 흡수액을 제조하는 데 사용함으로써 에너지 절약과 자원 절약을 수행할 수 있도록 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
배출가스가 배출되는 배출가스 배출라인과 연돌 사이에 설치되어 이산화탄소를 포집하여 제거하는 배출가스 이산화탄소 포집장치에 있어서, 상기 배출가스 배출라인에 설치되어 배출가스의 온도를 낮추는 열교환부와; 외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 열교환부를 통해 온도가 낮아진 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 배출가스를 상기 배출가스 배출라인을 통해 배출하며, 반응시 생성된 부산물을 배출하는 이산화탄소 흡수부와; 연소 부산물을 물과 혼합하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 제조하고, 수산화칼슘(Ca(OH)2)에 알칼리 첨가제를 혼합하여 흡수액을 생산하고, 생산된 흡수액을 상기 이산화탄소 흡수부로 공급하는 흡수액 제조부; 및 상기 이산화탄소 흡수부로부터 배출되는 침강성 탄산칼슘이 포함된 폐흡수액을 수집하여 저장하고, 이를 탈수한 후 건조하여 건조 케이크 형태로 배출하는 폐흡수액 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 이산화탄소 흡수부는 외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 열교환부로부터 배출되는 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 폐흡수액을 상기 폐흡수액 처리부로 배출하는 제 1흡수탑과; 상기 제 1흡수탑의 측면에 설치되거나 상단에 수직으로 설치되고, 상기 흡수액 제조부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되며, 흡수액 내부로 상기 제 1흡수탑을 통해 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 청정가스를 상기 배출가스 배출라인으로 배출하며, 상기 제 1흡수탑으로 흡수액을 공급하는 제 2흡수탑으로 이루어진다.
여기에서 또한, 상기 제 1, 2흡수탑은 공급되는 가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 산기장치와; 내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 수중 교반기; 및 내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 스크러버를 각각 구비한다.
여기에서 또, 상기 이산화탄소 흡수부는 외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 배출가스 배출라인을 통해 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 폐흡수액을 상기 폐흡수액 처리부로 배출하는 제 1흡수탑과; 상기 제 1흡수탑의 측면에 설치되거나 상단에 수직으로 설치되고, 외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되며, 흡수액 내부로 상기 제 1흡수탑을 통해 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 청정가스를 상기 배출가스 배출라인으로 배출하며, 상기 제 1흡수탑으로 흡수액을 공급하는 제 2흡수탑; 및 상기 제 2흡수탑의 측면에 설치되거나 하단에 수직으로 설치되고, 상기 흡수액 제조부로부터 흡수액을 각각 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 제 2흡수탑을 통해 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 청정가스를 상기 배출가스 배출라인으로 배출하며, 상기 제 2흡수탑으로 흡수액을 공급하는 제 n흡수탑으로 이루어진다.
여기에서 또, 상기 제 1, 2, n흡수탑은 공급되는 가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 산기장치와; 내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 수중 교반기; 및 내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 스크러버를 각각 구비한다.
여기에서 또, 상기 흡수액 제조부는 연소 부산물이 저장되는 연소 부산물 저장 탱크와; 알카리 첨가제가 저장되는 약품 저장 탱크와; 공정수가 유입되어 저장되고, 상기 부산물 배출부로부터 배출되는 탈수 여액이 저장되는 공정수 저장 탱크와; 상기 연소 부산물 저장 탱크와, 약품 저장 탱크 및 공정수 저장 탱크로부터 각각 연소 부산물과, 알카리 첨가제 및 공정수를 공급받아 흡수액을 생산하는 흡수액 제조 탱크; 및 상기 흡수액 제조 탱크에서 생산된 흡수액을 저장하는 흡수액 저장 탱크로 이루어진다.
여기에서 또, 상기 연소 부산물 저장 탱크는 상기 연소 부산물 저장 탱크에 저장된 연소 부산물을 상기 흡수액 제조 탱크에 투입시 전처리하는 전처리 장치가 더 구비된다.
여기에서 또, 상기 전처리 장치는 연소 부산물을 파쇄하거나 또는 입자별로 선별한다.
여기에서 또, 상기 흡수액 제조 탱크와 흡수액 저장 탱크는 내부에 각각 수중 교반기를 구비한다.
여기에서 또, 상기 연소 부산물 저장 탱크는 분진을 제거하는 송풍기와; 상기 송풍기로부터 유입되는 분진을 집진하는 집진기를 더 구비한다.
여기에서 또, 상기 연소 부산물은 페트로콕스(Petro-cokes)를 연소시 발생하는 비산재 및 바닥재이다.
여기에서 또, 상기 폐흡수액 처리부는 상기 이산화탄소 흡수부로부터 배출되는 폐흡수액을 수집하는 폐흡수액 저장탱크와; 상기 폐흡수액 저장탱크의 폐흡수액을 공급받아 원심 분리를 통해 탈수시키고, 탈수 여액을 상기 흡수액 저장부로 배출하는 탈수기와; 상기 탈수기로부터 배출되는 탈수여액을 저장하는 탈수여액 저장조; 및 상기 탈수기로부터 배출되는 케이크 형태의 부산물을 건조시키는 건조기로 이루어진다.
여기에서 또, 상기 건조기는 상기 열교환부로부터 여열을 공급받아 부산물을 건조시킨다.
여기에서 또, 상기 폐흡수액 저장탱크는 내부에 수중 교반기를 구비한다.
여기에서 또, 상기 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치는 상기 배출가스 배출라인과 연돌 사이에 단독으로 설치되거나 또는 분배기를 통해 복수개가 설치된다.
본 발명의 다른 특징은,
연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치를 이용한 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법에 있어서, 연소 부산물 저장 탱크에 저장된 연소 부산물과, 약품 저장 탱크에 저장된 알카리 첨가제 및 공정수 저장 탱크에 저장된 공정수를 흡수액 제조 탱크에서 혼합하여 흡수액을 제조하여 흡수액 저장 탱크에 저장하는 흡수액 제조 공정과; 제조된 흡수액을 제 2흡수탑과 제 1흡수탑으로 공급하고, 배출가스 배출라인으로부터 배출되는 배출가스를 제 1흡수탑의 하단으로 공급하여 반응시켜 이산화탄소를 제거하는 1차 반응 공정과; 상기 제 1흡수탑에서 1차 반응되어 이산화탄소가 1차 제거된 배출가스를 제 2흡수탑의 하단으로 공급하여 흡수액과 2차 반응시켜 이산화탄소를 제거하여 청정가스를 상기 배출가스 배출라인을 통해 연돌로 배출하는 2차 반응 공정과; 상기 제 1흡수탑에서 반응되어 침강성 탄산칼슘이 포함된 흡수액의 일부 또는 전량을 폐흡수액 처리부의 폐흡수액 저장탱크로 배출하고, 상기 제 2흡수탑의 흡수액을 상기 제 1흡수탑으로 공급하며, 상기 제 2흡수탑에 상기 흡수액 저장 탱크의 흡수액을 공급하는 폐흡수액 배출 공정; 및 상기 폐흡수액 저장탱크에 저장된 폐흡수액을 공급받아 탈수기를 통해 탈수시켜 탈수 여액과 케이크 형태의 부산물을 분리시킨 다음 건조기로 건조시켜 배출하는 탈수 건조 공정으로 이루어진다.
여기에서, 상기 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법은 배출 가스를 열교환부를 통해 열교환시켜 상기 제 1흡수탑으로 공급하는 열교환 공정을 더 포함한다.
여기에서 또한, 상기 폐흡수액 배출 공정은 상기 제 1흡수탑에서 배출된 폐흡수액 량만큼 상기 제 2흡수탑에서 제 1흡수탑으로 공급하고, 상기 제 2흡수탑에 상기 흡수액 저장 탱크에서 배출된 만큼의 흡수액을 공급한다.
여기에서 또, 상기 탈수 건조 공정은 상기 탈수기에서 배출되는 탈수 여액을 상기 공정수 저장 탱크에 공급한다.
여기에서 또, 상기 탈수 건조 공정은 상기 열교환부에서 배출되는 여열을 상기 건조기로 공급하여 부산물을 건조시킨다.
본 발명의 또 다른 특징은,
연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치를 이용한 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법에 있어서, 연소 부산물 저장 탱크에 저장된 연소 부산물과, 약품 저장 탱크에 저장된 알카리 첨가제 및 공정수 저장 탱크에 저장된 공정수를 흡수액 제조 탱크에서 혼합하여 흡수액을 제조하여 흡수액 저장 탱크에 저장하는 흡수액 제조 공정과; 제조된 흡수액을 제 n흡수탑과, 제 2흡수탑 및 제 1흡수탑으로 공급하고, 배출가스 배출라인으로부터 배출되는 배출가스를 제 1흡수탑의 하단으로 공급하여 반응시켜 이산화탄소를 제거하는 1차 반응 공정과; 상기 제 1흡수탑에서 1차 반응되어 이산화탄소가 1차 제거된 배출가스를 제 2흡수탑의 하단으로 공급하여 흡수액과 2차 반응시켜 이산화탄소를 제거하는 2차 반응 공정과; 상기 제 2흡수탑에서 2차 반응되어 이산화탄소가 2차 제거된 배출가스를 제 n흡수탑의 하단으로 공급하여 흡수액과 n차 반응시켜 이산화탄소를 제거하여 청정가스를 상기 배출가스 배출라인을 통해 연돌로 배출하는 n차 반응 공정과; 상기 제 1흡수탑에서 반응되어 침강성 탄산칼슘이 포함된 흡수액의 일부 또는 전량을 폐흡수액 처리부의 폐흡수액 저장탱크로 배출하고, 상기 제 2흡수탑의 흡수액을 상기 제 1흡수탑으로 공급하며, 상기 제 2흡수탑에 상기 흡수액 저장 탱크의 흡수액을 공급하는 폐흡수액 배출 공정; 및 상기 폐흡수액 저장탱크에 저장된 폐흡수액을 공급받아 탈수기를 통해 탈수시켜 탈수 여액과 케이크 형태의 부산물을 분리시킨 다음 건조기로 건조시켜 배출하는 탈수 건조 공정으로 이루어진다.
여기에서, 상기 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법은 배출 가스를 열교환부를 통해 열교환시켜 상기 제 1흡수탑으로 공급하는 열교환 공정을 더 포함한다.
여기에서 또한, 상기 폐흡수액 배출 공정은 상기 제 1흡수탑에서 배출된 폐흡수액 량만큼 상기 제 2흡수탑에서 제 1흡수탑으로, 상기 제 n흡수탑에서 제 2흡수탑으로 각각 공급하고, 상기 제 n흡수탑에 상기 흡수액 저장 탱크에서 배출된 만큼의 흡수액을 공급한다.
여기에서 또, 상기 탈수 건조 공정은 상기 탈수기에서 배출되는 탈수 여액을 상기 공정수 저장 탱크에 공급한다.
여기에서 또, 상기 탈수 건조 공정은 상기 열교환부에서 배출되는 여열을 상기 건조기로 공급하여 부산물을 건조시킨다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치 및 방법에 따르면, 페트로콕스(Petro-cokes)와 같은 연료를 연소시 발생하는 연소 부산물을 이용하여 흡수액을 제조하고, 제조된 흡수액을 이용하여 배출가스에 포함된 이산화탄소를 제거하도록 함으로써 운영비를 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 1차 흡수탑에서 배출되는 부산물을 탈수하여 건조시켜 케이크 형태로 배출함으로써 이를 시멘트 대체재, 지반 개량제 등으로 이용할 수 있다.
또, 본 발명에 따르면 배출가스의 열을 낮추는 열교환기의 여열을 이용하여 1차 흡수탑에서 배출되는 부산물을 건조시키고, 부산물의 탈수시 발생하는 탈수여액을 흡수액을 제조하는 데 사용함으로써 에너지 절약과 자원 절약을 수행할 수 있다.
도 1은 종래의 Ca(OH)2 수용액 수두가압식 이산화탄소 제거장치의 구성을 개략적으로 나타낸 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 4는 본 발명에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 4는 본 발명에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법을 설명하기 위한 공정도이다.
이하, 본 발명에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치의 구성을 나타낸 계통도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치(100)는, 열교환부(110)와, 이산화탄소 흡수부(120)와, 흡수액 제조부(130)와, 폐흡수액 처리부(140)로 구성된다.
먼저, 열교환부(110)는 제 1흡수탑(121)과 배출가스 배출라인(L1) 사이에 설치되어 배출가스를 열교환을 통해 냉각시킨다. 이때, 배출가스 배출라인(L1)에는 제 1송풍기(F1)가 구비되는 것이 바람직하다.
이산화탄소 흡수부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 제 1흡수탑(121)과, 제 2흡수탑(123)으로 2개의 흡수탑이 구비된다.
제 1흡수탑(121)은 함체 구조로 내부 상단까지 제 2흡수탑(123)으로부터 공급되는 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 배출가스 배출라인(L1)을 통해 배출가스가 공급되며, 상부를 통해 하기에서 설명할 제 2흡수탑(123)으로 이산화탄소가 제거된 배출가스를 배출한다. 여기에서, 제 1흡수탑(121)은 배출가스 배출라인(L1)을 통해 공급되는 배출가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 내부 하단에 설치되는 제 1산기장치(121a)와, 내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 제 1수중 교반기(121b)와, 내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 제 1스크러버(121c)를 구비한다.
제 2흡수탑(123)은 함체 구조로 제 1흡수탑(121)과 연계(인접 설치되거나 상단에 수직으로 설치)되고, 내부 상단까지 제 1흡수탑(121)을 통해 공급된 흡수액이 저장되며, 흡수액 내부로 제 1흡수탑(121)으로부터 배출가스가 공급되고, 상부를 통해 배출가스 배출라인(L1)으로 이산화탄소가 제거된 청정가스를 배출한다. 여기에서, 제 2흡수탑(123)은 제 1흡수탑(121)을 통해 공급되는 배출가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 내부 하단에 설치되는 제 2산기장치(123a)와, 내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 제 2수중 교반기(123b)와, 내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 제 2스크러버(123c)를 구비한다. 여기에서, 제 1흡수탑(121)의 배출가스를 제 2흡수탑(123)으로 공급하도록 라인 상에는 제 2송풍기(F2)가 구비되고, 제 2흡수탑(123)의 흡수액을 제 1흡수탑(121)으로 공급하도록 라인 상에는 제 1펌프(P1)가 구비된다.
한편, 이산화탄소 흡수부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 제 1흡수탑(121)과, 제 2흡수탑(123) 및 제 n흡수탑(125)으로 3개 이상의 흡수탑이 구비될 수도 있다.
제 1흡수탑(121)은 함체 구조로 내부 상단까지 제 2흡수탑(123)으로부터 공급되는 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 배출가스 배출라인(L1)을 통해 배출가스가 공급되며, 상부를 통해 제 2흡수탑(123)으로 이산화탄소가 제거된 배출가스를 배출한다. 여기에서, 제 1흡수탑(121)은 배출가스 배출라인(L1)을 통해 공급되는 배출가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 내부 하단에 설치되는 제 1산기장치(121a)와, 내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 제 1수중 교반기(121b)와, 내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 제 1스크러버(121c)를 구비한다. 이때, 제 1흡수탑(121)과 배출가스 배출라인(L1) 사이에는 제 1송풍기(F1)와, 배출가스를 냉각시키는 열교환기(101)가 구비된다.
제 2흡수탑(123)은 함체 구조로 제 1흡수탑(121)과 연계(인접 설치되거나 상단에 수직으로 설치)되고, 내부 상단까지 제 n흡수탑(125)으로부터 공급되는 흡수액이 저장되고, 제 1흡수탑(121)을 통해 배출가스가 공급되며, 상부를 통해 하기에서 설명할 제 n흡수탑(125)으로 이산화탄소가 제거된 배출가스를 배출한다. 여기에서, 제 2흡수탑(123)은 배출가스 배출라인(L1)을 통해 공급되는 배출가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 내부 하단에 설치되는 제 2산기장치(123a)와, 내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 제 2수중 교반기(123b)와, 내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 제 2스크러버(123c)를 구비한다. 여기에서, 여기에서, 제 1흡수탑(121)의 배출가스를 제 2흡수탑(123)으로 공급하도록 라인 상에는 제 2송풍기(F2)가 구비되고, 제 2흡수탑(123)의 흡수액을 제 1흡수탑(121)으로 공급하도록 라인 상에는 제 1펌프(P1)가 구비된다.
제 n흡수탑(125)은 함체 구조로 제 2흡수탑(123)과 연계(인접 설치되거나 상단에 수직으로 설치)되고, 내부 상단까지 하기에서 설명할 흡수액 제조부(130)로부터 공급된 흡수액이 저장되며, 흡수액 내부로 제 2흡수탑(123)으로부터 배출가스가 공급되고, 상부를 통해 배출가스 배출라인(L1)으로 이산화탄소가 제거된 청정가스를 배출한다. 여기에서, 제 n흡수탑(125)은 제 2흡수탑(123)을 통해 공급되는 배출가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 내부 하단에 설치되는 제 n산기장치(125a)와, 내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 제 n수중 교반기(125b)와, 내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 제 n스크러버(125c)를 구비한다. 여기에서, 제 2흡수탑(123)로부터 배출가스를 제 n흡수탑(125)으로 공급하도록 라인 상에는 제 3송풍기(F3)가 구비되고, 제 n흡수탑(125)의 흡수액을 제 2흡수탑(123)으로 공급하도록 라인 상에는 제 2펌프(P2)가 구비된다.
그리고, 배출가스 배출라인(L1)의 분기 부분에 각각 분배기(103)를 설치하여 본 발명에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치(100)를 하나의 군으로 하여 복수개를 설치할 수도 있다.
그리고, 흡수액 제조부(130)는 연소 부산물 저장 탱크(131)와, 약품 저장 탱크(133)와, 공정수 저장 탱크(135)와, 흡수액 제조 탱크(137)와, 흡수액 저장 탱크(139)로 이루어진다.
연소 부산물 저장 탱크(131)는 연소 부산물이 저장된다. 여기에서, 연소 부산물은 페트로콕스(Petro-cokes)를 연소시 연소로에서 발생하는 비산재(fly ash) 및 바닥재(bottom ash)이다. 여기에서 또한, 연소 부산물 저장 탱크(131)는 하단에 연소 부산물을 전처리하는 전처리 장치(131a)와, 분진을 제거하는 분진 제거용 송풍기(131b)와, 분진 제거용 송풍기(131b)로부터 유입되는 분진을 집진하는 집진기(131c)를 구비한다. 이때, 연소 부산물은 황산칼슘(CaSO4) 약 55중량%, 산화칼슘(CaO) 약 40중량%, 이산화규소(SiO2) 약 5중량%로 이루어지고, 전처리 장치(131a)는 연소 부산물을 파쇄하거나 또는 입자별로 선별한다.
약품 저장 탱크(133)는 알카리 첨가제가 저장된다. 이때, 알칼리 첨가제는 수산화나트륨(NaOH), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 등이 사용된다.
공정수 저장 탱크(135)는 공정수가 유입되어 저장되고, 하기에서 설명할 부산물 배출부(140)의 탈수기(143)로부터 배출되는 탈수여액이 저장된다.
흡수액 제조 탱크(137)는 생석회 저장 탱크(131)와, 약품 저장 탱크(133) 및 공정수 저장 탱크(135)로부터 각각 생석회와, 알카리 첨가제 및 공정수를 공급받아 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 첨가제가 혼합된 흡수액을 생산한다. 여기에서, 흡수액 제조 탱크(137)는 흡수액을 교반시키는 제 3수중 교반기(137a)가 설치되는 것이 바람직하다. 여기에서 또한, 공정수 저장 탱크(135)와 흡수액 제조 탱크(137) 사이에는 제 3펌프(P3)가 구비된다.
흡수액 저장 탱크(139)는 흡수액 제조 탱크(137)에서 생산된 흡수액을 저장하여 제 2흡수탑(123) 또는 제 n흡수탑(125)으로 공급한다. 여기에서, 흡수액 저장 탱크(139)는 흡수액을 교반시키는 제 4수중 교반기(139a)가 설치되는 것이 바람직하다. 여기에서 또한, 흡수액 제조 탱크(137)와 흡수액 저장 탱크(139) 사이에는 제 4펌프(P4)가 구비되고, 흡수액 저장 탱크(139)와 제 2흡수탑(123) 또는 제 n흡수탑(125) 사이에는 제 5펌프(P5)가 구비된다.
또한, 폐흡수액 처리부(140)는 폐흡수액 저장탱크(141)와, 탈수기(143)와, 탈수여액 저장조(145)와, 건조기(147)로 이루어진다.
폐흡수액 저장탱크(141)는 이산화탄소 흡수부의 제 1흡수탑(121)으로부터 배출되는 침강성 탄산칼슘이 포함된 폐흡수액을 수집한다. 여기에서, 폐흡수액 저장탱크(141)는 내부에 제 5수중 교반기(141a)가 구비된다. 여기에서 또한, 제 1흡수탑(121)과 폐흡수액 저장탱크(141) 사이에는 제 6펌프(P6)가 구비된다.
탈수기(143)은 원심 분리기로서 폐흡수액 저장탱크(141)의 침강성 탄산칼슘(CaCO3)이 포함된 폐흡수액을 공급받아 원심 분리를 통해 탈수시킨다. 여기에서, 탈수기(143)와 폐흡수액 저장탱크(141) 사이에는 제 7펌프(P7)가 구비된다.
탈수여액 저장조(145)는 탈수기(143)로부터 배출되는 탈수여액을 저장하고, 저장된 탈수여액을 흡수액 제조부(120)의 공정수 저장 탱크(125)로 공급한다. 여기에서, 탈수여액 저장조(145)와 공정수 저장 탱크(145) 사이에는 제 8펌프(P8)가 구비된다.
건조기(147)는 열교환부(110)의 여열을 이용하여 부산물을 건조시켜 배출한다. 이때, 부산물로는 대부분이 침강성 탄산칼슘(CaCO3)이고, 황산칼슘(CaSO4), 이산화규소(SiO2) 등이 일부 포함되며, 이러한 부산물은 시멘트 대체재, 지반 개량제 등으로 이용할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법은 흡수액 제조 공정(S100)과, 1차 반응 공정(S110)과, 2차 반응 공정(S120)과, 폐흡수액 배출 공정(S130)과, 탈수 공정(S140)으로 이루어진다.
《흡수액 제조 공정-S100》
먼저, 연소 부산물 저장 탱크(131)에 저장된 연소 부산물과, 약품 저장 탱크(133)에 저장된 알카리 첨가제 및 공정수 저장 탱크(135)에 저장된 공정수를 흡수액 제조 탱크(137)에서 혼합하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 첨가제가 혼합된 흡수액을 제조하여 흡수액 저장 탱크(139)에 저장한다.
《1차 반응 공정-S110》
그리고, 제조된 흡수액을 제 2흡수탑(123)으로 공급하고, 다시 제 2흡수탑(123)의 흡수액을 제 1흡수탑(121)으로 공급하여 각각 흡수액이 저장되도록 한 상태에서 배출가스 배출라인(L1)으로부터 배출되는 배출가스를 제 1흡수탑(121)의 하단으로 공급하여 반응시켜 이산화탄소를 제거하고, 배출가스를 제 2흡수탑(123)으로 공급한다.
《2차 반응 공정-S120》
계속해서, 배출가스가 제 2흡수탑(123)으로 공급되면, 흡수액과 반응되어 이산화탄소가 제거된 청정가스를 배출가스 배출라인(L1)을 통해 외기로 배출한다.
《폐흡수액 배출 공정-S130》
그리고, 제 1흡수탑(121)에서 반응되어 침강성 탄산칼슘이 포함된 흡수액의 일부 또는 전량을 폐흡수액 처리부(140)의 폐흡수액 저장탱크(141)로 배출한다. 이때, 배출 시기는 흡수액의 pH값을 통해 결정하고, 일부를 배출하거나 전량을 배출하며 배출량만큼 흡수액 저장 탱크(139)에 저장된 흡수액을 제 2흡수탑(123)으로 공급하고, 제 2흡수탑(123)의 흡수액을 제 1흡수탑(121)으로 공급한다.
《탈수 건조 공정-S140》
한편, 폐흡수액 저장탱크(141)에 저장된 폐흡수액은 탈수기(143)를 통해 탈수시켜 탈수여액과 케이크 형태의 부산물을 분리하고, 건조기(147)로 건조시켜 탈수여액을 탈수여액 저장조(145)에 저장하고, 부산물을 건조시켜 배출한다. 이때, 탈수여액 저장조(145)에 저장된 탈수여액은 흡수액 제조부(130)의 공정수 저장 탱크(135)로 전량 공급하고, 건조기(147)는 열교환부(110)의 여열을 이용하여 부산물을 건조시켜 배출한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법은 도 5에 도시된 바와 같이 흡수액 제조 공정(S100)과, 1차 반응 공정(S110)과, 2차 반응 공정(S120)과, n차 반응 공정(S120')과, 폐흡수액 배출 공정(S130)과, 탈수 공정(S140)으로 이루어진다.
《흡수액 제조 공정-S100》
먼저, 연소 부산물 저장 탱크(131)에 저장된 연소 부산물과, 약품 저장 탱크(133)에 저장된 알카리 첨가제 및 공정수 저장 탱크(135)에 저장된 공정수를 흡수액 제조 탱크(137)에서 혼합하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 첨가제가 혼합된 흡수액을 제조하여 흡수액 저장 탱크(139)에 저장한다.
《1차 반응 공정-S110》
그리고, 제조된 흡수액을 제 n흡수탑(125)으로 공급하고, 다시 제 n흡수탑(125)의 흡수액을 제 2흡수탑(123)으로, 제 2흡수탑(123)의 흡수액을 제 1흡수탑(121)으로 공급하여 각각 흡수액이 저장되도록 한 상태에서 배출가스 배출라인(L1)으로부터 배출되는 배출가스를 제 1흡수탑(121)의 하단으로 공급하여 반응시켜 이산화탄소를 제거하고, 배출가스를 제 2흡수탑(123)으로 공급한다.
《2차 반응 공정-S120》
계속해서, 배출가스가 제 2흡수탑(123)으로 공급되면, 흡수액과 반응되어 이산화탄소가 제거하고, 배출가스를 제 n흡수탑(125)으로 배출한다.
《n차 반응 공정-S120'》
이어서, 배출가스가 제 n흡수탑(125)으로 공급되면, 흡수액과 반응되어 이산화탄소가 제거된 청정가스를 배출가스 배출라인(L1)을 통해 외기로 배출한다.
《폐흡수액 배출 공정-S130》
그리고, 제 1흡수탑(121)에서 반응되어 침강성 탄산칼슘이 포함된 흡수액의 일부 또는 전량을 폐흡수액 처리부(140)의 폐흡수액 저장탱크(141)로 배출한다. 이때, 배출 시기는 흡수액의 pH값을 통해 결정하고, 일부를 배출하거나 전량을 배출하며 배출량만큼 흡수액 저장 탱크(139)에 저장된 흡수액을 제 n흡수탑(125)으로 공급하고, 제 n흡수탑(125)의 흡수액을 제 2흡수탑(123)으로, 제 2흡수탑(123)의 흡수액을 제 1흡수탑(121)으로 공급한다.
《탈수 건조 공정-S140》
한편, 폐흡수액 저장탱크(141)에 저장된 폐흡수액은 탈수기(143)를 통해 탈수시켜 탈수여액과 케이크 형태의 부산물을 분리하고, 건조기(147)로 건조시켜 탈수여액을 탈수여액 저장조(145)에 저장하고, 부산물을 건조시켜 배출한다. 이때, 탈수여액 저장조(145)에 저장된 탈수여액은 흡수액 제조부(130)의 공정수 저장 탱크(135)로 전량 공급하고, 건조기(147)는 열교환부(110)의 여열을 이용하여 부산물을 건조시켜 배출한다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
110 : 열교환부 120 : 이산화탄소 흡수부
121 : 제 1흡수탑 123 : 제 2흡수탑
125 : 제 n흡수탑 130 : 흡수액 제조부
131 : 연소 부산물 저장 탱크 133 : 약품 저장 탱크
135 : 공정수 저장 탱크 137 : 흡수액 제조 탱크
139 : 흡수액 저장 탱크 140 : 폐흡수액 처리부
141 : 폐흡수액 저장탱크 143 탈수기
145 : 탈수여액 저장조 147 ; 건조기
121 : 제 1흡수탑 123 : 제 2흡수탑
125 : 제 n흡수탑 130 : 흡수액 제조부
131 : 연소 부산물 저장 탱크 133 : 약품 저장 탱크
135 : 공정수 저장 탱크 137 : 흡수액 제조 탱크
139 : 흡수액 저장 탱크 140 : 폐흡수액 처리부
141 : 폐흡수액 저장탱크 143 탈수기
145 : 탈수여액 저장조 147 ; 건조기
Claims (22)
- 배출가스가 배출되는 배출가스 배출라인과 연돌 사이에 설치되어 이산화탄소를 포집하여 제거하는 배출가스 이산화탄소 포집장치에 있어서,
상기 배출가스 배출라인에 설치되어 배출가스의 온도를 낮추는 열교환부와;
외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 열교환부를 통해 온도가 낮아진 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 배출가스를 상기 배출가스 배출라인을 통해 배출하며, 반응시 생성된 부산물을 배출하는 이산화탄소 흡수부와;
연소 부산물을 물과 혼합하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 제조하고, 상기 수산화칼슘(Ca(OH)2)에 알칼리 첨가제를 혼합하여 흡수액을 생산하고, 생산된 흡수액을 상기 이산화탄소 흡수부로 공급하는 흡수액 제조부; 및
상기 이산화탄소 흡수부로부터 배출되는 침강성 탄산칼슘이 포함된 폐흡수액을 수집하여 저장하고, 이를 탈수한 후 건조하여 건조 케이크 형태로 배출하는 폐흡수액 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 이산화탄소 흡수부는,
외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 열교환부로부터 배출되는 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 폐흡수액을 상기 폐흡수액 처리부로 배출하는 제 1흡수탑과;
상기 제 1흡수탑의 측면에 설치되거나 상단에 수직으로 설치되고, 상기 흡수액 제조부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되며, 흡수액 내부로 상기 제 1흡수탑을 통해 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 청정가스를 상기 배출가스 배출라인으로 배출하며, 상기 제 1흡수탑으로 흡수액을 공급하는 제 2흡수탑으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1, 2흡수탑은,
공급되는 가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 산기장치와;
내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 수중 교반기; 및
내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 스크러버를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 이산화탄소 흡수부는,
외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 배출가스 배출라인을 통해 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 폐흡수액을 상기 폐흡수액 처리부로 배출하는 제 1흡수탑과;
상기 제 1흡수탑의 측면에 설치되거나 상단에 수직으로 설치되고, 외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되며, 흡수액 내부로 상기 제 1흡수탑을 통해 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 청정가스를 상기 배출가스 배출라인으로 배출하며, 상기 제 1흡수탑으로 흡수액을 공급하는 제 2흡수탑; 및
상기 제 2흡수탑의 측면에 설치되거나 하단에 수직으로 설치되고, 상기 흡수액 제조부로부터 흡수액을 각각 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 제 2흡수탑을 통해 배출가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 청정가스를 상기 배출가스 배출라인으로 배출하며, 상기 제 2흡수탑으로 흡수액을 공급하는 제 n흡수탑으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1, 2, n흡수탑은,
공급되는 가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 산기장치와;
내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 수중 교반기; 및
내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 스크러버를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 흡수액 제조부는,
연소 부산물이 저장되는 연소 부산물 저장 탱크와;
알카리 첨가제가 저장되는 약품 저장 탱크와;
공정수가 유입되어 저장되고, 상기 부산물 배출부로부터 배출되는 탈수 여액이 저장되는 공정수 저장 탱크와;
상기 연소 부산물 저장 탱크와, 약품 저장 탱크 및 공정수 저장 탱크로부터 각각 연소 부산물과, 알카리 첨가제 및 공정수를 공급받아 흡수액을 생산하는 흡수액 제조 탱크; 및
상기 흡수액 제조 탱크에서 생산된 흡수액을 저장하는 흡수액 저장 탱크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 연소 부산물 저장 탱크는,
상기 연소 부산물 저장 탱크에 저장된 연소 부산물을 상기 흡수액 제조 탱크에 투입시 전처리하는 전처리 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 전처리 장치는,
연소 부산물을 파쇄하거나 또는 입자별로 선별하는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 흡수액 제조 탱크와 흡수액 저장 탱크는,
내부에 각각 수중 교반기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 연소 부산물 저장 탱크는,
분진을 제거하는 송풍기와;
상기 송풍기로부터 유입되는 분진을 집진하는 집진기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 연소 부산물은,
페트로콕스(Petro-cokes)를 연소시 발생하는 비산재 및 바닥재인 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 폐흡수액 처리부는,
상기 이산화탄소 흡수부로부터 배출되는 폐흡수액을 수집하는 폐흡수액 저장탱크와;
상기 폐흡수액 저장탱크의 폐흡수액을 공급받아 원심 분리를 통해 탈수시키고, 탈수 여액을 상기 흡수액 저장부로 배출하는 탈수기와;
상기 탈수기로부터 배출되는 탈수여액을 저장하는 탈수여액 저장조; 및
상기 탈수기로부터 배출되는 케이크 형태의 부산물을 건조시키는 건조기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 건조기는,
상기 열교환부로부터 여열을 공급받아 부산물을 건조시키는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 폐흡수액 저장탱크는,
내부에 수중 교반기가 구비되는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치는,
상기 배출가스 배출라인과 연돌 사이에 단독으로 설치되거나 또는 분배기를 통해 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치. - 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치를 이용한 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법에 있어서,
연소 부산물 저장 탱크에 저장된 연소 부산물과, 약품 저장 탱크에 저장된 알카리 첨가제 및 공정수 저장 탱크에 저장된 공정수를 흡수액 제조 탱크에서 혼합하여 흡수액을 제조하여 흡수액 저장 탱크에 저장하는 흡수액 제조 공정과;
제조된 흡수액을 제 2흡수탑과 제 1흡수탑으로 공급하고, 배출가스 배출라인으로부터 배출되는 배출가스를 제 1흡수탑의 하단으로 공급하여 반응시켜 이산화탄소를 제거하는 1차 반응 공정과;
상기 제 1흡수탑에서 1차 반응되어 이산화탄소가 1차 제거된 배출가스를 제 2흡수탑의 하단으로 공급하여 흡수액과 2차 반응시켜 이산화탄소를 제거하여 청정가스를 상기 배출가스 배출라인을 통해 연돌로 배출하는 2차 반응 공정과;
상기 제 1흡수탑에서 반응되어 침강성 탄산칼슘이 포함된 흡수액의 일부 또는 전량을 폐흡수액 처리부의 폐흡수액 저장탱크로 배출하고, 상기 제 2흡수탑의 흡수액을 상기 제 1흡수탑으로 공급하며, 상기 제 2흡수탑에 상기 흡수액 저장 탱크의 흡수액을 공급하는 폐흡수액 배출 공정; 및
상기 폐흡수액 저장탱크에 저장된 폐흡수액을 공급받아 탈수기를 통해 탈수시켜 탈수 여액과 케이크 형태의 부산물을 분리시킨 다음 건조기로 건조시켜 배출하는 탈수 건조 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법. - 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집장치를 이용한 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법에 있어서,
연소 부산물 저장 탱크에 저장된 연소 부산물과, 약품 저장 탱크에 저장된 알카리 첨가제 및 공정수 저장 탱크에 저장된 공정수를 흡수액 제조 탱크에서 혼합하여 흡수액을 제조하여 흡수액 저장 탱크에 저장하는 흡수액 제조 공정과;
제조된 흡수액을 제 n흡수탑과, 제 2흡수탑 및 제 1흡수탑으로 공급하고, 배출가스 배출라인으로부터 배출되는 배출가스를 제 1흡수탑의 하단으로 공급하여 반응시켜 이산화탄소를 제거하는 1차 반응 공정과;
상기 제 1흡수탑에서 1차 반응되어 이산화탄소가 1차 제거된 배출가스를 제 2흡수탑의 하단으로 공급하여 흡수액과 2차 반응시켜 이산화탄소를 제거하는 2차 반응 공정과;
상기 제 2흡수탑에서 2차 반응되어 이산화탄소가 2차 제거된 배출가스를 제 n흡수탑의 하단으로 공급하여 흡수액과 n차 반응시켜 이산화탄소를 제거하여 청정가스를 상기 배출가스 배출라인을 통해 연돌로 배출하는 n차 반응 공정과;
상기 제 1흡수탑에서 반응되어 침강성 탄산칼슘이 포함된 흡수액의 일부 또는 전량을 폐흡수액 처리부의 폐흡수액 저장탱크로 배출하고, 상기 제 2흡수탑의 흡수액을 상기 제 1흡수탑으로 공급하며, 상기 제 2흡수탑에 상기 흡수액 저장 탱크의 흡수액을 공급하는 폐흡수액 배출 공정; 및
상기 폐흡수액 저장탱크에 저장된 폐흡수액을 공급받아 탈수기를 통해 탈수시켜 탈수 여액과 케이크 형태의 부산물을 분리시킨 다음 건조기로 건조시켜 배출하는 탈수 건조 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법. - 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법은,
배출 가스를 열교환부를 통해 열교환시켜 상기 제 1흡수탑으로 공급하는 열교환 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 폐흡수액 배출 공정은,
상기 제 1흡수탑에서 배출된 폐흡수액 량만큼 상기 제 2흡수탑에서 제 1흡수탑으로 공급하고, 상기 제 2흡수탑에 상기 흡수액 저장 탱크에서 배출된 만큼의 흡수액을 공급하는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 폐흡수액 배출 공정은,
상기 제 1흡수탑에서 배출된 폐흡수액 량만큼 상기 제 2흡수탑에서 제 1흡수탑으로, 상기 제 n흡수탑에서 제 2흡수탑으로 각각 공급하고, 상기 제 n흡수탑에 상기 흡수액 저장 탱크에서 배출된 만큼의 흡수액을 공급하는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법. - 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 탈수 건조 공정은,
상기 탈수기에서 배출되는 탈수 여액을 상기 공정수 저장 탱크에 공급하는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 탈수 건조 공정은,
상기 열교환부에서 배출되는 여열을 상기 건조기로 공급하여 부산물을 건조시키는 것을 특징으로 하는 연소 부산물과 흡수액을 이용한 배출가스 이산화탄소 포집방법.
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