KR102204218B1

KR102204218B1 - 질소산화물 저감 효율이 향상된 소각로용 선택적 무촉매환원 시스템

Info

Publication number: KR102204218B1
Application number: KR1020200095951A
Authority: KR
Inventors: 전양근; 한진홍; 송공환; 이준우; 오익연
Original assignee: 경인환경에너지 주식회사
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2021-01-19

Abstract

질소산화물 저감 효율이 향상된 소각로용 선택적 무촉매환원 시스템이 개시된다. 본 발명은 폐기물 투입구와 연결되어 투입되는 폐기물을 1차 연소시키는 1차 연소실과, 상기 1차 연소실 상부에 연통되어 1차 연소된 연소열을 2차 연소시켜 배출구로 연소가스를 배출시키는 2차 연소실을 포함하는 소각로에서, 선택적 무촉매환원(Selective Non-Catalytic Reduction; SNCR) 공정을 이용하여 상기 연소가스 중 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템으로, 상기 2차 연소실의 양 측부에 설치된 제1 노즐 및 제2 노즐과 상부에 설치된 제3 노즐을 통해 환원제가 분무되는 시스템을 제공한다.

Description

질소산화물 저감 효율이 향상된 소각로용 선택적 무촉매환원 시스템{Selective non-catalytic reduction system for incinerator improved NOx reducing efficiency}

본 발명은 소각로용 선택적 무촉매환원 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질소산화물 저감 효율이 향상된 소각로용 선택적 무촉매환원 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 일상생활에서 사용되는 타이어나 비닐 및 플라스틱 또는 음식물 쓰레기나 하수 찌꺼기 및 축산인분뇨 등과 같은 폐기물은, 극히 일부분만 재활용될 뿐 대부분 매립되거나 소각 처리되고 있다. 이 중 폐기물을 매립하는 방법은, 매립지의 확보와 매립된 폐기물에 의해 지하수와 대지가 오염되는 문제점을 야기하여, 소각에 의해 폐기물을 폐기하는 방법이 집중되고 있다.

소각에 의한 쓰레기의 처리방법은 매립과 더불어 가장 오래된 처리법 중의 하나로서 대량 처리가 가능한 가장 신뢰성 있는 방법이며, 나아가 쓰레기 부피를 1/10, 무게를 1/20까지 감량화할 수 있을 뿐만 아니라 세균 등으로 오염된 쓰레기를 위생적으로 처리할 수 있는 방법이다. 더불어 소각 시 발생하는 열원을 난방용으로 에너지 자원을 회수할 수 있는 이상적인 처리방법이다(비특허문헌 1 참조).

그러나 폐기물 종류가 다양해짐에 따라 소각시설에서는 각종 오염물질이 발생되는데, 다이옥신, 수은, 카드뮴과 같은 중금속류, 대기를 오염시키는 질소산화물, 일산화탄소, 염화수소, 황산화물 등의 유해산성가스 등이 배출된다(비특허문헌 2 참조).

소각시설의 운영효율은 대상 폐기물의 성분, 소각로의 구조, 소각방식 및 운전관리 등에 따라 현저한 차이를 보이고 있으며, 대기오염물질 발생량 또한 달라지게 된다. 한편 폐기물 소각로 운전 시 설계조건과는 달리 투입되는 물질 및 양이 일정하지 않기 때문에 로내의 연소상태가 변화하고 안정적인 연소가 곤란하게 됨으로써, 오염물질이 순차적으로 높아져 배출허용기준을 초과하는 경우가 발생하거나 배출가스 저감을 위해 사용되는 약품의 슬립 현상이 발생하게 된다(비특허문헌 3 참조).

연소 시설에서 발생 및 배출되는 질소산화물을 저감하기 위한 방법으로는 질소산화물의 생성을 억제하는 방법과 생성된 질소산화물을 배출되기 전에 제거하는 배연탈질의 방법이 있다. 건식 배연탈질의 방법 중 환원법이 많이 사용되고 있는데, 선택적 촉매환원법(Selective Catalytic Reduction, SCR)과 선택적 무촉매 환원법(Selective Non-catalytic Reduction, SNCR)을 단독으로 설치하거나 동시에 설치한다(비특허문헌 4 참조).

도 1은 종래 SNCR 시스템이 적용된 소각로를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 소각로의 SNCR 시스템(10)은 800 내지 1,000℃로 가동되는 소각로 연소실(1)의 양 측벽에 2 세트로 설치된 노즐(2)을 통해 환원제가 분무되어 선택적으로 질소산화물을 환원시키는 방식인데, 연소실(1)에 공급되는 환원제는 하나의 저장 탱크(3)로부터 양 측벽으로 분기되어 공급된다. 이러한 종래 소각로의 SNCR 시스템에서 환원제가 양 측벽에서 분무되는 것만으로는 질소산화물의 제거 효율 증대에는 한계가 있고, 질소산화물 제거 효율을 높이고자 환원제의 반응 당량비(Normalized Stoichiometric Ratio, NSR)를 높여 환원제 분무량을 증량할 경우 슬립(Slip) 현상에 따른 미반응 환원제로 인해 암모니아 농도가 과도하게 증가되는 문제가 발생한다. 또한 양 측벽에 설치된 노즐에서 분무되는 환원제가 하나의 저장 탱크로부터 공급되어 연소실 내부의 연소 상태를 고려한 환원제 분무가 어렵고, 어느 한 노즐의 막힘 등 이상 상황 발생 시 양 측벽에 환원제의 균일한 공급 또한 어렵게 된다.

[비특허문헌]

1. Kim, D. I., Kim, G. B., Jeon, J. S., Yoon, J. S., Park, C. G., Sin, D. C., Im, G. C., Kim, H. G., Jeoung, H. J. and Lee, G. N. : A study on emission characteristics of incinerator in Seoul, Seoul Metropolitan City The Report of Health and Environment Research, Vol. 31, pp. 180-186 (1995).

2. Ooh, H. B. : A study on the generation and the reduction of HCl from industrial wastes incinerator, M. S. Dissertation, Changwon National University (1999).

3. Choi, G. H. : A study on the development of optimum reaction condition of SNCR in field-Scale incineration plant, Ph. D. Dissertation, Daejeon University (2002).

4. National Institute of Environmental Research : Official test standard air pollution (2011).

본 발명은 질소산화물 저감 효율이 향상된 소각로용 선택적 무촉매환원 시스템을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 폐기물 투입구와 연결되어 투입되는 폐기물을 1차 연소시키는 1차 연소실과, 상기 1차 연소실 상부에 연통되어 1차 연소된 연소열을 2차 연소시켜 배출구로 연소가스를 배출시키는 2차 연소실을 포함하는 소각로에서, 선택적 무촉매환원(Selective Non-Catalytic Reduction; SNCR) 공정을 이용하여 상기 연소가스 중 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템으로, 상기 2차 연소실의 양 측부에 설치된 제1 노즐 및 제2 노즐과 상부에 설치된 제3 노즐을 통해 환원제가 분무되는 시스템을 제공한다.

또한 상기 2차 연소실은 상기 1차 연소된 연소열이 상승하는 상승 구간과, 상승된 연소열이 다시 하강하는 하강 구간과, 상기 상승 구간 및 상기 하강 구간 사이에 상하 폭이 상기 상승 구간 및 상기 하강 구간보다 좁은 연결 구간으로 이루어지고, 상기 제3 노즐은 상기 연결 구간에 분무되도록 설치된 것을 특징으로 하는 시스템을 제공한다.

또한 소각시설의 스택(stack)에 설치된 TMS(Telemetering System)로부터 얻은 질소산화물 측정농도에 따라 상기 제1 내지 제3 노즐의 분무량이 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 시스템을 제공한다.

또한 상기 제1 내지 제3 노즐은 각각 독립적으로 구비된 저장 탱크로부터 상기환원제가 공급되는 것을 특징으로 하는 시스템을 제공한다.

또한 상기 저장 탱크로부터 공급되는 상기 환원제는 희석되지 않은 것을 특징으로 하는 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 소각로에서 선택적 무촉매환원 공정을 이용하여 연소가스 중 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템으로서, 환원제 분무노즐을 연소실의 양 측부와 함께 상부에 설치함으로써 환원제의 증량 없이 질소산화물 저감 효율을 향상시키는 SNCR 시스템을 제공할 수 있다.

또한 질소산화물 측정농도에 따라 각 노즐의 분무량이 독립적으로 제어되고, 각 노즐에 공급되는 환원제의 저장 탱크가 독립적으로 구비되어, 연소실 내의 연소 상태에 따라 환원제 분무량이 조절됨으로써 슬립 현상을 완벽히 방지하면서도 연소실 내에 항시 균일한 분무가 가능하도록 하는 SNCR 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 종래 SNCR 시스템이 적용된 소각로를 모식적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소각로의 SNCR 시스템을 설명하는 모식도,
도 3은 소각로를 포함한 소각시설 계통도를 예시적으로 나타낸 도면,
도 4는 소각로에서 구간별 온도 변화를 모니터링한 결과를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 시험예에서 제1 내지 제3 노즐의 설치 위치를 나타낸 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 소각로 내지 소각시설에 도시된 세부 구성의 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소각로의 SNCR 시스템을 설명하는 모식도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 소각로의 SNCR 시스템(100)은 폐기물 투입구(111)와 연결되어 투입되는 폐기물을 1차 연소시키는 1차 연소실(110)과, 상기 1차 연소실(110) 상부에 연통되어 1차 연소된 연소열을 2차 연소시켜 배출구(124)로 연소가스를 배출시키는 2차 연소실(120)을 포함하는 소각로(101)에서, 선택적 무촉매환원(Selective Non-Catalytic Reduction; SNCR) 공정을 이용하여 상기 연소가스 중 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템으로, 상기 2차 연소실(120)의 양 측부에 설치된 제1 노즐(121) 및 제2 노즐(122)과 상부에 설치된 제3 노즐(123)을 통해 환원제가 분무된다.

상기 소각로(101)를 포함한 소각시설은 소각로(101) 이외에도 다양한 처리 시설을 구비하며, 도 3에 소각시설 계통도를 일례를 들어 도시하였다.

도 3을 참조하면, 소각시설은 소각로(101)의 여열을 회수하는 폐열보일러(102), 처리된 가스를 사이클론(Cyclone)에 유입시켜 선회류를 일으키고 이때 생겨난 원심력에 의해 집진장치 내부에 충돌 및 침강하여 제진하는 원심력 집진시설(103), 반건식탈황시설인 SDR(Semi Dry Reactor)(104), 오염물질과 반응제의 화학반응에 의해서 생성된 고체상의 무기염을 제거하기 위한 여과집진시설(105), 백연제거시설(106), 액적, 액막, 기포 등을 이용하여 함진가스를 세정시킴으로써 입자의 부착 또는 응집을 유발시켜 먼지를 분리하는 세정집진시설(107), 최종 처리된 가스가 배출되는 스택(108)을 포함할 수 있다.

여기서, SNCR 시스템(100)을 이용한 질소산화물 제거 공정은 소각로(101)의 2차 연소실(120)에서 이루어지게 되며, 소각시설의 다른 시설이 특별한 영향을 미치는 것은 아니므로, 본 발명에서는 소각로(101) 이외의 시설에 대해서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 소각로(101)는 예컨대, 스토커식 소각로일 수 있으며, 크게 화격자단(130)과, 폐기물을 연소시키기 위한 1차 연소실(110) 및 2차 연소실(120)로 구성된 다단의 연소실로 이루어진다. 1차 연소실(110)에서는 화격자단(130)에서 폐기물을 소각한 열이나 화염을 1차로 연소하고, 2차 연소실(120)에서는 1차 연소실(110) 상부에 연통되어 1차 연소실(110)에서 1차로 연소된 폐열을 다시 2차로 완전히 연소하여 배출구(124)를 통해 폐열이 배출되도록 한다.

선택적 무촉매환원(Selective Non-Catalytic Reduction; SNCR) 공정은 소각로 등 폐기물이나 연료의 연소과정 중에 발생되는 질소산화물을 무해한 질소와 물로 환원시켜 제거하는 기술로서, 반응의 촉진을 위해 촉매를 사용하는 선택적 촉매 탈질설비(SCR)와 구별되는 기술이다. 일반적으로 SNCR은 SCR에 비해 탈질 효율은 떨어지나 초기 투자비 및 운영비가 상대적으로 경제적이어서 최근 국내 대다수의 소각장에 널리 적용되고 있다. SNCR의 질소산화물 제거기전을 하기 반응식에 나타내었다.

[반응식]

CO(NH₂)₂ + H₂O → 2NH₃ + CO₂

CO(NH₂)₂ + 2NO → 2N₂ + 2H₂O + CO₂

4CO(NH₂)₂ + 6NO₂ → 7N₂ + 8H₂O + 4CO₂

질소산화물의 제거 효율은 일반적으로 800 내지 1,000℃의 온도 범위에서 70 내지 90% 정도의 상대적으로 높은 효율을 나타내며 1,100℃ 이상의 고온에서는 오히려 질소산화물이 발생되는 것으로 알려져 있다. 반응시간은 0.2 내지 0.4초 정도의 비교적 짧은 시간에도 온도 구간만 적정하고 혼합이 이상적으로 이루어진다면 70% 이상의 높은 반응 효율을 얻을 수 있다.

SNCR의 효율을 높이기 위해서는 설치하기 전에 열유동 전산해석(Computational Fluid Dynamics, CFD)을 통해 시뮬레이션을 실시하여 적정 온도구간을 예측하게 되고, 적정 구간에 반응제(환원제)를 분무하기 위한 노즐을 연소실의 치수를 고려하여 설치하게 된다. 노즐은 연소실 내부에 흐르는 연소 공기의 이동속도 및 주입하는 노즐의 분무속도, 분무각도, 입자경 등을 고려하여 선정한다. 반응제로는 암모니아(NH₃)나 요소수((NH₂)₂CO)가 주로 사용되는데, 암모니아의 경우 처리효율은 높으나 유독물 대상이기 때문에 요소수를 주로 사용하고 있다.

여기서, 종래 SNCR 시스템 구축에 있어서는 상기한 열유동 전산해석을 통한 시뮬레이션에도 불구하고 반응제를 분무하기 위한 노즐을 2차 연소실(120)의 양 측부에만 설치한 경우가 대부분이었으며, 이 경우에는 전술한 바와 같이, 질소산화물의 제거 효율 증대에는 한계가 있고, 반응제 분무량을 증량할 경우 슬립 현상에 따른 미반응 반응제로 인해 암모니아 농도가 과도하게 증가되는 문제가 발생하였다.

본 발명에서는 실제 통상 조건에서 처리되는 소각로에서 구간별 온도 변화를 모니터링하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.

본 발명에서는 도 4의 모니터링 결과를 참조하여 분무노즐을 2차 연소실(120)의 측부뿐 아니라 상부에도 설치할 경우 질소산화물의 제거 효율이 증대될 것으로 판단하였고, 실제 설비 테스트를 통해 환원제의 증량 없이도 질소산화물의 제거 효율이 증대되는 것을 확인하였다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면, SNCR 공정을 이용하여 연소가스 중 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템으로서, 2차 연소실(120)의 양 측부에 설치된 제1 노즐(121) 및 제2 노즐(122)과 상부에 설치된 제3 노즐(123)을 통해 환원제가 분무되는 시스템을 개시한다.

이때, 상기 2차 연소실(120)은 그 구조상 1차 연소된 연소열이 상승하는 상승 구간(A_U)과, 상승된 연소열이 다시 하강하는 하강 구간(A_D)과, 상승 구간(A_U) 및 하강 구간(A_D) 사이에 상하 폭(W)이 상승 구간(A_D) 및 하강 구간(A_D)보다 좁은 연결 구간(A_C)으로 이루어진다.

여기서, 본 발명에서는 상기 제3 노즐(123)의 위치를 2차 연소실(120)의 상승 구간(A_U)이나 하강 구간(A_D)에 설치할 경우보다 예상외로 연결 구간(A_C)에 분무되도록 설치할 경우 질소산화물의 제거 효율이 가장 우수한 것을 확인하였다.

상기 연결 구간(A_C)이 차지하는 범위는 연소실의 세부 구조에 따라 다소간 차이가 있을 수 있으나, 가스가 이동하는 방향의 2차 연소실(120) 길이(L)를 기준으로 3 분할 구획하였을 때 중앙 부분(L_C)에 해당될 수 있고, 바람직하게는 5 분할 구획하였을 때 중앙 부분(L_C)에 해당될 수 있다.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 질소산화물 제거 효율 증대와 함께 환원제의 슬립 현상 방지와 환원제의 균일한 분무가 가능하도록 하는 수단이 채용된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 소각 시설의 스택(stack)(108)에 설치된 TMS(Telemetering System)로부터 얻은 질소산화물 측정농도에 따라 상기 제1 내지 제3 노즐(121 내지 123)의 분무량이 독립적으로 제어되고, 상기 제1 내지 제3 노즐(121 내지 123)은 각각 독립적으로 구비된 저장 탱크(T1 내지 T3)로부터 상기 환원제가 공급되도록 할 수 있다.

예컨대, TMS로부터 얻은 질소산화물 측정농도가 높을 경우에는 시설 제어반(PLC)에서 환원제 정량공급장치를 컨트롤하여 환원제 정량공급량을 조절함으로써 분무노즐 개수를 늘리거나 분무량을 증량하게 되고, 반대로 질소산화물 측정농도가 낮을 경우에는 분무노즐 개수를 줄이거나 분무량을 감소시켜 슬립 현상이 방지되도록 한다.

여기서, TMS로부터 얻은 질소산화물 측정농도에 따른 노즐 작동 제어에 있어, 연소실 내의 연소 상태에 따라 좌측부 노즐(121), 우측부 노즐(122) 또는 상부 노즐(123) 중에 어떠한 노즐을 제어할 것인지가 문제되나, 본 발명에서는 연소 상태와 특별히 관계 없이 상부 노즐(123)만을 제어하여도 슬립 현상 없이 높은 질소산화물 제거 효율을 유지할 수 있음을 확인하였다.

또한 환원제를 공급하는 저장 탱크(T1 내지 T3)가 제1 내지 제3 노즐(121 내지 123) 각각에 대해 구비되어 있어 어느 한 저장 탱크나 노즐의 이상 시 다른 정상 저장 탱크의 조절을 통해 비상 조치할 수 있으며, 이때 제1 내지 제3 노즐(121 내지 123)은 각각 2개 내지 3개가 하나의 노즐 세트로 구성되도록 함으로써 어느 한 노즐의 이상 시 비상 조치를 더욱 용이하게 하고, 환원제가 항시 균일하게 분무되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 저장 탱크(T1 내지 T3)로부터 공급되는 환원제는 희석되지 않은 것일 수 있다.

본 발명에서 상기 제1 내지 제3 노즐(121 내지 123)의 원활한 개별 작동은 매우 중요하며 어느 한 노즐의 막힘 등 이상 시 긴급 비상 조치는 원활히 이루어질 수 있으나, 질소산화물 제거 효율의 극대화를 위해서는 가급적 노즐 막힘 문제는 미연에 방지하는 것이 필요하다. 이와 관련하여, 종래에는 환원제 단가 등의 문제로 고농도의 약품, 예컨대 40%(v/v) 수준의 고농도의 약품을 20%(v/v) 수준으로 희석하여 사용하였는데, 이 경우 희석수인 상수의 경도, 부유물질(SS) 등으로 약품의 가수분해가 발생하고 이로 인한 노즐 막힘 현상이 발생하여 결국 질소산화물 제거 효율 저하의 원인이 되었다. 따라서 본 발명에서는 상기 저장 탱크(T1 내지 T3)로부터 공급되는 환원제는 희석되지 않은 것이 바람직하며, 예컨대, 농도 20%(v/v) 수준으로 별도 제작된 희석되지 않은 환원제가 사용될 수 있다.

이하, 시험예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

시험예

도 3의 소각 시설에 설치된 소각로로서 도 5(a)(제2 연소실 정면)에 표시된 위치에 제1 노즐(121), 제2 노즐(제1 노즐의 반대편) 및 도 5(b)(제2 연소실 평면)에 표시된 위치에 제3 노즐(123)(5 분할 구획 시 중앙 부분에 위치)이 구비된 SNCR 시스템에 대하여 하기 조건으로 소각 및 질소산화물 제거 효율 시험을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다. 이때, 폐열보일러 등 소각로 이외의 다른 시설들은 통상 조건에서 정상 가동하였다.

[시험 조건]

- 처리 가스량 : 3,900 ㎥/min (950℃)

- 요소수(환원제(CO(NH₂)₂)) 필요량 : 설계조건에 따라 20%(v/v) 농도의 요소수 필요량을 44 kg/hr로 산정.

- 요소수 실제 투입량 : 132 kg/hr (NSR 3.0 적용)

- 요소수 투입방법 : 각 저장 탱크에 저장된 요소수(20%(v/v))를 펌프와 분무노즐 및 압축에어를 이용하여 분무.

- 요소수 분무노즐 : 250 L/hr 용량의 노즐을 좌측부 2 set, 우측부 2 set 및 상부 3 set 설치.

- 제1 내지 제3 노즐을 모두 가동할 경우(실시예) 및 양 측부 노즐만 가동할 경우(비교예)에 대해 각각 시험하되, 실시예 및 비교예에서 실제 투입되는 요소수의 총량은 동일하게 조절하고, 각 노즐 별 분무량 또한 동일하게 조절함.

- 질소산화물 농도 측정 : 스택에서의 질소산화물(NOx) 농도(ppm)를 측정(TMS 측정기)하되, 각 일자별로 30분 단위로 측정한 값의 평균값을 나타냄.

구분	측정일	평균농도(ppm)
비교예	1일차	43.28
	2일차	42.70
	3일차	44.74
	4일차	42.59
	5일차	42.85
	6일차	44.15
	7일차	45.41
	8일차	43.68
	9일차	46.27
	10일차	36.02
	11일차	34.34
	12일차	42.88
	13일차	43.74
	14일차	37.56
	15일차	41.26
	16일차	39.94
	17일차	41.50
	18일차	41.10
	19일차	41.13
	20일차	40.30
	21일차	42.62
	22일차	35.04
	23일차	41.76
	24일차	39.91
	25일차	43.18
	26일차	42.47
	27일차	41.61
	28일차	43.07
	29일차	39.88
	계(평균)	41.55

구분	측정일	평균농도(ppm)
실시예	1일차	23.27
	2일차	21.87
	3일차	20.22
	4일차	20.30
	5일차	19.88
	6일차	18.30
	7일차	17.98
	8일차	23.30
	9일차	20.09
	계(평균)	20.58

표 1 및 표 2를 참조하면, 본 발명에 따라 제1 내지 제3 노즐을 모두 가동할 경우(실시예) 기존 양 측부 노즐만 가동할 경우(비교예)에 비해 환원제 증량 없이도 질소산화물 제거 효율을 50% 이상으로 월등히 향상시킬 수 있음이 확인된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : SNCR 시스템 101 : 소각로
102 : 폐열보일러 103 : 원심력 집진시설
104 : SDR 105 : 여과집진시설
106 : 백연제거시설 107 : 세정집진시설
108 : 스택 110 : 1차 연소실
111 : 폐기물 투입구 120 : 2차 연소실
121 : 제1 노즐 122 : 제2 노즐
123 : 제3 노즐 124 : 배출구
130 : 화격자단 A_U : 상승 구간
A_U : 하강 구간 A_C : 연결 구간
W : 상하 폭 L : 2차 연소실 길이
L_C : 중앙 부분 T1 내지 T3 : 저장 탱크

Claims

폐기물 투입구와 연결되어 투입되는 폐기물을 1차 연소시키는 1차 연소실과, 상기 1차 연소실 상부에 연통되어 1차 연소된 연소열을 2차 연소시켜 배출구로 연소가스를 배출시키는 2차 연소실을 포함하는 소각로에서, 선택적 무촉매환원(Selective Non-Catalytic Reduction; SNCR) 공정을 이용하여 상기 연소가스 중 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템으로, 상기 2차 연소실의 양 측부에 설치된 제1 노즐 및 제2 노즐과 상부에 설치된 제3 노즐을 통해 환원제가 분무되고,
상기 2차 연소실은 상부가 평탄형(flat type)으로서, 상기 1차 연소된 연소열이 상승하는 상승 구간과, 상승된 연소열이 다시 하강하는 하강 구간과, 상기 상승 구간 및 상기 하강 구간 사이에 상하 폭이 상기 상승 구간 및 상기 하강 구간보다 좁은 연결 구간으로 이루어지고, 상기 제3 노즐은 상기 연결 구간에만 분무되도록 설치되되,
상기 연결 구간이 차지하는 범위는 가스가 이동하는 방향의 상기 2차 연소실 길이를 기준으로 5 분할 구획하였을 때 중앙 부분에 해당되는 것을 특징으로 하는 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
소각시설의 스택(stack)에 설치된 TMS(Telemetering System)로부터 얻은 질소산화물 측정농도에 따라 상기 제1 내지 제3 노즐의 분무량이 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 노즐은 각각 독립적으로 구비된 저장 탱크로부터 상기환원제가 공급되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제4항에 있어서,
상기 저장 탱크로부터 공급되는 상기 환원제는 희석되지 않은 것을 특징으로 하는 시스템.