KR19990063305A - 연도가스 처리방법 - Google Patents

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마스다 노부유키
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Abstract

전기 집진기를 나와서 탈황기의 흡수탑으로 도입되는 연도가스의 먼지농도는 100-500mg/Nm3의 레벨로 조절된다. 동시에 고농도의 먼지를 함유하는 먼지 슬러리는 상기한 흡수탑 내의 슬러리로부터 분리되어 회수되고, 다음에 고체-액체 분리처리가 행하여진다. 이로 인하여 고농도의 먼지를 함유하는 고체물질은 추출되어 탈황기 시스템의 외부로 배출된다.

Description

연도가스 처리방법
본 발명은 먼지와, 석탄보일러 연도(煙道)가스로부터의 이산화황, 또는 건식 전기 집진기의 사용과 습식 석회-석고방법을 이용하는 탈황기를 사용하여 연도가스로부터의 이산화황을 제거하는 연도가스 처리방법에 관한 것이다. 특히, 건식 전기 집진기의 크기를 감소시켜 비용을 상당히 감소시킬 수 있는 연도가스 처리기술에 관한 것이다.
먼지(예를 들면, 플라이 애쉬(fly ash))와, 석탄보일러로부터 배출된 연도가스로부터 일산화황을 효과적으로 제거하는 고성능 연도가스 처리시스템은 이미 일본국 특허 95-56377호 공보에 개시되어 있다.
이 방법에 따르면, 상술한 특허의 도 1에서 설명하듯이 석탄보일러로부터의 연도가스는 에어히터(air heater, AH), 또는 가스-가스히터(gas-gas heater, GGH)의 열회수부분에 의해서 80℃~110℃로 냉각되고, 연도가스의 먼지농도를 100㎎/N㎥ 이하로 감소시키기 위해서 건식 전기 집진기(dry EP)로 도입된다. 그리고 습식 석회석고방법에 기초한 결합형 탈황기의 흡수탑으로 도입된다. 이 흡수탑에서, 연도가스는 흡수제인 칼슘화합물을 포함하는 슬러리와 접촉하게 되고, 이것에 의하여 일산화황의 농도가 감소되는 것과 동시에, 먼지농도도 최종목표값인 10㎎/㎥ Ｎ이하로 감소된다.
즉, 이 방법에서, 전기 집진기로 도입되는 연도가스의 온도는 먼지의 특정저항을 감소하기 위하여 종래기술(120~160℃)보다 낮게 유지된다. 이로 인하여 전기 집진기의 크기를 감소시키고 그 성능을 향상시킴으로서, 전기 집진기에서의 역방출현상을 방지할 수가 있다. 더욱이, 전기 집진기의 출구측에 존재하는 먼지는 본질적으로 모였다가 확산하는 재분산된 먼지 입자들로 이루어져 있기 때문에, 탈황기의 먼지제거성능 또한 향상된다.
또한, 전기 집진기의 하류측에서 수행되던 가스-가스 히터에 의한 열회수는, 전기집진기의 상류측에서 수행된다. 그 결과, 가스-가스 히터에 의해 열회수 된 연도가스에 많은 양의 먼지가 존재하게 되어, 연도가스 내에 존재하는 삼산화황이 가스-가스 히터의 열회수부분에서 응축되는 것을 방지하고, 유해한 안개가 발생하는 것을 방지할 수가 있다. 또한, 삼산화황으로 인한 문제점을 고려하지 않고도 전기 집진기내의 먼지제거의 레벨를 향상시킬 수가 있다.
따라서, 상기한 연도가스 처리방법은 종래기술(예를 들면, 상술한 특허의 도4에 표시한 구성)의 구성과 비교하여 볼 때, 세계환경보호의 관점에서 해마다 더 엄격해지고 있는 이 기술분야의 여러 필요조건(예를 들면, 성능향상과 설비비용과 크기의 감소 등)들을 상당한 범위까지 만족시킬 수 있게 되었다.
그러나, 상기한 특허에서 개시된 연도가스 처리방법은 건식 전기 집진기와 흡수탑으로 도입된 연도가스 찌꺼기의 먼지농도를 100㎎/N㎥으로(일반적으로는 30-50mg/Nm3으로) 조절한다. 그러므로, 약 10,000 에서 20,000 ㎎/N㎥의 농도로 연도가스에 존재하는 먼지의 대부분은 전기 집진기에서 포획되어 제거되고, 나머지 먼지의 근소한 양이 탈황기의 흡수탑에서 제거된다. 따라서, 건식 전기 집진기의 크기가 종래기술보다 감소될지라도 전기 집진기는 여전히 크기가 커서 상당한 비용을 수반하게 한다. 그러므로, 크기와 비용을 더 감소시키기는 것이 필요하게 되었다.
전기 집진기에서 먼지농도를 100㎎/N㎥이하로 감소시키는 종래의 기술적 사상은, 탈황기의 흡수탑에서는 충분한 먼지제거기능이 성취될 수 없다고 하는 종래 상식에 기초를 두고 있다. 그러므로, 최종 먼지농도가 10㎎/N㎥ 이하로 되도록 하기 위해서는, 대부분의 먼지가 전기 집전기에서 제거되어야 한다. 그러나, 먼지제거량의 할당이 반드시 최적일 필요는 없다.
또한, 충분한 먼지제거기능이 탈황기에서 효과적으로 성취되었다 할지라도, 결합형의 탈황기는, 먼지와 함께 오염물질 때문에 얻어지는 부산물인 석고의 순도가 감소되는 문제와 흡수제로서 사용되는 석회석의 활성도가 감소되는 문제 등을 여전히 수반하게 된다. 이러한 문제들을 고려하여, 전기 집진기에서 제거해야 할 먼지량은 종래기술보다 매우 많아지고 있다.
본 발명의 제1목적은, 전기 집진기의 크기와 비용을 더 감소시키기 위해서 전기 집진기와 탈황기 사이의 먼지제거량의 할당을 최적화 할 수 있는 연도가스 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2목적은 많은 양의 먼지가 탈황기의 흡수탑에 포획되어 있을 때 먼지로 인한 문제(예를 들면, 석고의 순도를 감소시키고 흡수제의 활성을 감소시키는 것)를 방지하기 위해서 먼지를 효과적으로 분리시키는 연도가스 처리방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열회수수단에 의해서 연도가스를 80℃~110℃의 온도로 냉각시키고, 연도가스 내의 먼지농도를 감소시키기 위하여 건식 전기 집진기로 도입하고, 연도가스내의 이산화황 농도와 먼지농도를 감소시키기 위하여 흡수제인 칼슘성분을 포함하는 슬러리와 연도가스를 접촉하게 하는 습식 석회-석고 방법을 이용하는 탈황기의 흡수탑으로 도입하고, 건식 전기 집진기를 나와서 흡수탑으로 도입된 연도가스내의 먼지농도가 100 에서 500㎎/N㎥ 레벨로 조절되게 한다.
상기한 연도가스 처리방법에 있어서, 보다 고농도의 먼지를 함유하는 먼지 슬러리는 흡수탑내의 슬러리로부터 분산되어 회수되고, 고체-액체 분리처리를 행함으로써 고농도의 먼지를 함유하는 고체물질이 추출되어 탈황기 시스템의 외부로 배출된다.
상술한 연도가스 처리방법에 있어서, 흡수탑 내의 슬러리의 일부는 회수되어 물과 혼합될 수도 있고, 이 혼합물은, 슬러리 내에 존재하는 고체석고가 슬러리 액체에 용해되도록 교반탱크에 머무르게 한다. 그리고, 결과로 얻어진 슬러리를 고체-액체 분리처리를 행함으로써, 고농도의 먼지를 함유하는 고체물질이 추출되어 탈황기 시스템의 외부로 배출된다.
상술한 연도가스 처리방법에 있어서, 흡수탑 내의 슬러리의 일부가 회수될 경우, 고농도의 먼지를 함유하는 먼지 슬러리는 분리되어 회수된다.
상술한 연도가스 처리방법에 있어서, 고체-액체 분리처리로부터 얻어진 액체의 적어도 일부를 흡수탑내의 슬러리에 되돌려 보냄으로서 재사용이 가능하다.
본 발명에 따르면, 연도가스는 건식 전기 집진기로 도입되기 전에 열회수수단에 의해서 80℃~110℃ 온도로 냉각된다. 따라서, 건식 전기 집진기의 체적당 먼지제거기능을 향상되어 연도가스 내에 존재하는 먼지의 특정 저항이 감소되고, 그 결과 건식 전기 집진기의 크기와 비용이 감소된다. 또한, 본 발명은 전기 집진기의 출구에서 연도가스의 먼지농도를 100 에서 500㎎/N㎥까지의 레벨로 조정하는 특징을 갖고 있다. 따라서, 전기 집진기의 부담량은 현저하게 줄어들어 전기 집진기의 크기와 비용을 상당히 감소시킬 수 있다.
또한, 전기 집진기의 출구에서 먼지농도가 100에서 500㎎/N㎥의 범위일 경우, 전기 집진기의 하류측에 설치된 탈황기의 먼지제거기능은 최종먼지농도가 10㎎/N㎥ 이하로 감소되도록 한다. 이로 인해, 전체 먼지제거성능을 효과적으로 높일 수 있다. 즉, 본 발명은, 전기 집진기와 탈황기 사이의 먼지제거량의 할당을 최적화하고 탈황기의 먼지제거기능을 충분히 이용하여, 전체 먼지제거성능을 높일 수 있을 뿐만 아니라 전기 집진기의 크기와 비용을 현저하게 감소시킬 수 있는 고성능 연도가스 처리시스템을 제공한다.
또한, 실시예에 있어서, 보다 고농도의 먼지를 함유하는 먼지 슬러리가 흡수탑 내의 슬러리로부터 분리되어 회수되고, 이 때 고체-액체 분리처리를 행함으로써 고농도의 먼지를 함유하는 고체물질이 시스템의 외부로 추출되어 배출되게 된다. 따라서, 탈황기가 종래기술보다 더 많은 먼지를 포획하도록 고안되었음에도 불구하고, 흡수탑 내의 슬러리의 먼지농도는 낮은 레벨로 유지될 수 있다. 또한, 더 순수한 석고가 회수되는 것과 동시에, 슬러리에 존재하는 흡수제(예를 들면, 석회석)의 활성도가 낮아지는 것을 최소화할 수 있다. 만약 흡수제의 활성도가 낮아진다면, 동일한 탈황반응 기능을 수행하기 위해서 적절한 방법(예를 들면, 흡수제의 공급비율을 증가시킴)을 행해야만 하며, 이것은 조작비용을 증가시키는 등 어려운 문제를 발생하게 한다.
또한, 실시예에 있어서, 흡수탑 내의 슬러리의 일부는 회수되어, 슬러리 내에 존재하는 고체 석고를 슬러리 액체에 용해하도록 하기 위해서, 액체로 희석한다. 이 때 고체-액체 분리처리를 실시하고, 이것에 의해서 고농도의 먼지를 함유하는 고체물질이 추출되어 탈황기 시스템의 외부로 배출된다. 이로 인하여, 흡수탑 내의 슬러리의 먼지농도가 낮은 레벨로 유지되고, 순수한 석고가 많이 회수된다는 이점이 있다.
또한, 실시예에 있어서, 슬러리의 일부가 상술한 방법으로 회수될 경우, 보다 고농도의 먼지를 함유하는 먼지 슬러리는 분리되어 회수된다. 그러므로, 시스템의 외부로 배출된 고체물질은 보다 고농도의 먼지를 함유하게 되기 때문에, 먼지가 효과적으로 분리되어 회수될 수 있다. 따라서, 흡수탑 내의 슬러리의 먼지농도가 낮은 레벨로 유지될 수 있다.
또한, 실시예에 있어서, 상술한 고체-액체 분리처리의 결과로 얻어진 액체의 적어도 일부는 흡수탑 내의 슬러리에 되돌려 보냄으로서 재사용될 수 있다. 따라서, 슬러리를 구성하는 액체성분으로서 공급되는 물(예를 들면, 공업용수)의 양이 감소될 수 있다. 또한, 청구항 3항에 기재된 것처럼 회수된 슬러리 내에 존재하는 고체 석고가 액체에 용해되어 있을 때, 용해된 고체 석고를 포함하는 액체는 흡수탑으로 되돌려진다. 이것은 흡수탑 내의 슬러리의 석고농도를 증가시키고, 흡수탑 내의 슬러리의 먼지농도를 감소시키는데 효과적이다.
도 1은, 본 발명에 의한 연도가스 처리방법과 이 방법을 실행시키기 위한 장치의 구성을 설명하는 블록 다이어그램이다.
도 2는, 상술한 장치의 구성에 포함되는 탈황기의 구성을 상세하게 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
본 발명의 제1실시예는 수반되는 도면을 참조로 하여 이하에 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 연도(煙道)가스 처리방법을 설명하는 블록 다이어그램이다. 이 연도가스 처리시스템에 있어서, 석탄 보일러(1)에서 배출된 미처리된 연도가스(A1)는 우선 공기히터(2)로 도입되고, 여기에서 보일러(1)에 공급된 공기(B)가 연도가스(A1)의 열에 의해 가열된다. 이 공기히터(2)에서, 미처리된 연도가스(A1)가 120℃-160℃로 냉각된다.
다음에, 연도가스(A1)는 비누설형(non-leak type) 가스-가스 히터의 열회수구역(3a)으로 도입되고, 여기에서 열이 회수된다. 이것을 80℃-100℃로 냉각한 후에, 연도가스(A1)는 건식 전기 집진기(4)로 도입된다. 이 건식 전기 집진기(4)에서, 적당량의 먼지가 연도가스(A1)로부터 제거된다. 결과적으로, 그 먼지농도가 100-500mg/Nm3으로 줄어든 연도가스(A2)가 이곳으로부터 배출된다.
전기 집진기(4)에서 나온 연도가스(A2)는 결합형 탈황기(5)로 도입되고, 여기에서 이산화황이 흡수에 의해서 대부분 제거되고, 동시에 먼지 또한 포획되어 제거된다. 그리고 최종 연도가스는 처리된 연도가스(A3)로서 배출된다.
이 실시예와 유사한 고성능의 연도가스 처리시스템을 이용하는 석탄열 전력장치에서(예를 들면, 충전탑으로 이루어진 흡수탑에서) 얻어진 실제 측정된 데이터에 의하면, 탈황기의 흡수탑에서의 실질적인 먼지제거도는 약 97-98% 정도로 높다.
결과적으로, 비록 흡수탑의 입구에서 연도가스의 먼지농도는 100-500mg/Nm3이지만, 흡수탑의 출구에서 연도가스의 먼지농도는 약 5-10mg/Nm3정도로 줄어들 수 있다.
가스-가스 히터의 재가열구역(3b)에서, 탈황기(5)에서 나온 연도가스(A3)는 연도가스(A1)로부터 회수된 열에 의해 대기로 배출되기에 적당한 온도(90-100℃)로 가열된다. 그리고, 연도가스(A3)는 굴뚝(도시하지 않음)으로부터 대기로 배출된다.
다음에, 도 2는 본 실시예에 의한 적합한 구조의 탈황기(5)를 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 이 탈황기(5)는 전기 집진기로부터 나온 연도가스(A2)를 흡수제로서 석회석(C)을 함유하는 슬러지와 가스-액체 접촉시키는 흡수탑(10)을 보유한다. 이로 인해 연도가스(A2)로부터 이산화황이 흡수되고, 동시에 연도가스(A2)에 남아있는 먼지가 포획된다.
이 실시예에서, 흡수탑(10)은 역류액체-컬럼탑으로 이루어져 있으며, 연도가스(A2)는 그 하부에 형성된 연도가스 입구부(11)를 통하여 역류액체-컬럼탑으로 도입되고, 그 탑을 통하여 위방향으로 흐르도록 되어 있으며, 도중에 그 탑내에 평행하게 배치된 복수개의 분무관(12)에 형성된 복수개의 노즐로부터 액체컬럼의 위방향으로 주입된 흡수액과 가스-액체 접촉을 하게 되고, 탑의 상부 끝에 형성된 연도가스 출구부(13)에서 처리된 연도가스(A3)로서 배출된다. 결과적으로, 이 흡수탑은 작은 공간에서 많은 가스-액체 접촉부위를 생기게 하기 때문에, 높은 탈황도와 높은 먼지제거도를 성취할 수 있게 한다. 이와 같이, 액체-컬럼탑이 충전탑과 같은 것과 비교하여 보다 높은 먼지제거 성능을 보유한다는 것을 알게 된다.
흡수탑(10)의 바닥에는, 슬러리를 보관하기 위한 탱크(14)가 형성되어 있다. 탱크(14) 내의 슬러리는 순환 펌프(15)에 의해 흡수되고, 순환 라인(16)을 통하여 분무관(12)으로 공급된다. 한편, 교반기를 보유하는 슬러리 예비탱크(18)에 슬러리로 형성된 석회석(18)(예를 들면 미분말 석회석)이 탱크(14)에 적당히 공급된다. 더욱이, 탱크(14)는 탱크(14)내의 슬러리를 교반하면서 미세 거품의 형태로 산화공기를 불어넣는 수단을 구비하고 있다. 이로 인해, 내부에 흡수된 이산화황을 함유하는 슬러리는 탱크(14)에서 효과적인 접촉을 하게 된다.
안개 분리기(도시하지 않음)는 연도가스 출구부(13)에 설치된다. 이 안개 분리기는 가스-액체 접촉의 결과로서 발생하고, 연도가스에 의해 이동하는 안개를 수집하는데 이용되기 때문에, 이산화황, 먼지 등을 함유하는 많은 양의 먼지가 탈황된 연도가스(A3)와 함께 배출되지 않을 수 있다. 예를 들면, 이 안개 분리기에 의해 수집된 안개(또는 회수된 액체)는 그 하부끝에서 아래로 흘러서 바로 탱크(14)로 되돌아갈 수 있다.
작동 동안에, 탈황도와 석고의 순도를 높은 레벨로 유지시키기 위해서, 보일러 부하량(연도가스(A2)의 유속), 연도가스에서 이산화황의 농도, pH, 탱크내의 흡수성 슬러리의 석회석 농도 등이 센서에서 검출된다. 이 검출된 결과를 기초로 하여, 탱크로의 석회석 공급률 그리고 다른 인자들이 제어기(도시하지 않음)에 의해 적절하게 제어된다.
더욱이, 흡수탑에서 증발로 인하여 슬러리로부터 서서히 없어지는 물을 보급하기 위해서, 보급수(공업용수)가 예컨대 상기한 탱크(14)와 슬러리 예비탱크(18)에 적당히 보급된다.
더욱이, 탱크(14)내의 슬러리로부터 석고와 고체먼지를 따로 추출하고 불순물의 축적을 방지하기 위한 주변장치로서, 이 실시예의 탈황기(5)에는 도 2에서 나타내는 여러가지 장치(간이 침강기(21), 자기성 먼지 분리기(22), 원심분리기(23), 제1 농축기(24), 교반탱크(25)와 제2 농축기(26) 등)가 설치된다.
이 중에서, 간이 침강기(21)는 석고와 먼지와의 입자크기 및 비중 차이에 의한 중력 침강분리의 효과를 나타내는 기능을 하기 때문에, 탱크(14)로부터 보다 고농도의 먼지를 함유하는 먼지 슬러리(D1)를 분리하여 회수한다.
이 간이 침강기(21)는 탱크(14)내의 슬러리 표면 밑에 배치된 하부끝이 열려있는 실린더 몸체로 이루어져 있다. 이 실린더 몸체의 꼭대기는 펌프(27)의 흡입측에 연결되어, 탱크(14)내의 슬러리가 이 실린더 몸체에 의해 먼지 슬러리(A1)로서 추출될 수 있다. 이 실린더 몸체에서 슬러리의 유속이, 큰 직경의 석고입자의 침강속도보다 느리고, 작은 직경의 먼지입자의 침강속도보다 느리도록, 실린더 몸체의 내경과 다른 치수들을 결정하여, 상기한 중력 침강분리가 안정적인 효과를 거둘수 있도록 한다.
자기성 먼지 분리기(22)는 일본국 특허출원 91-310617호(일본국 특허공개 93-57142호)의 본 출원에 의해 제안되었다. 이 장치는, 탱크(14)의 측면으로부터 회수한 슬러리를 드로우트(throat)로 인도하기 위한 좁은 유로, 그 좁은 유로를 따르는 드로우트, 드로우트를 통하여 유통하는 슬러리에 자기력을 발생시키기 위하여 그 드로우트 외측부근에 근접하게 배치된 전자석, 드로우트를 따르는 확장된 유로, 확장된 유로를 두 개의 유로(하나는 전자석이 있는 쪽, 다른 하나는 그 반대쪽)로 분리하기 위한 분리판과, 두 개의 유로로부터 슬러리를 따로 회수하기 위한 출구로 이루어져 있다.
슬러리에서 포획된 먼지를 포함하는 플라이 애쉬와 다른 입자들은 강자성의 산화철을 하나의 성분으로 함유하고 있기 때문에, 슬러리에 존재하는 대부분의 먼지는 상기한 전자석이 있는 드로우트 쪽으로 이동한다. 결과적으로, 상대적으로 고농도의 먼지를 함유하는 먼지 슬러리(D2)가 전자석이 있는 쪽의 상기한 출구로부터 회수되고, 반면에 상대적으로 고농도의 석고를 함유하는 석고 슬러리(E1)는 그 반대쪽 출구로부터 회수된다. 본 실시예에 있어서, 상기한 먼지 슬러리(D1)와 함께 먼지 슬러리(D2)는 펌프(28)에 의해서 제1 농축기(24)로 이동한다. 반면에, 석고 슬러리(E1)는 펌프(29)에 의해 원심분리기(23)로 이동하여, 고체-액체 분리처리가 행하여진다. 이로 인하여, 고농도의 석고를 함유하는 고체물질이 추출된다.
원심분리기(23)는 슬러리로부터 고체물질을 분리할 뿐만 아니라 보다 큰 입자직경을 보유한 석고고체를 고체층으로 축적시키는 기능을 한다. 대조적으로, 이 원심분리기(23)로부터 배출된 여과액에 남아있는 고체물질에는 보다 고농도로 보다 작은 입자직경을 보유한 먼지를 함유하게 된다. 결과적으로, 원심분리기로부터의 여과액은 본 발명의 먼지 슬러리와 같은 것이고, 따라서 이후에는 먼지 슬러리(D3)로 언급하게 될 것이다. 이 실시예에 있어서, 먼지 슬러리(D3)는 상기한 먼지 슬러리(D1),(D2)와 함께, 제1 농축기로 이동하여, 고체-액체 분리처리가 행하여지게 된다.
제1 농축기(24)는 침전농축을 효과적으로 하기 위해서 보통 연속식 농축기로 한다. 상부 배수로로부터 배출된 투명액체는 폐수(F)로서 처리되고, 반면에 그 바닥부로부터 배출된 농축액(고체 성분)은 먼지 슬러리(D4)로서 교반탱크(25)로 이동한다.
또한, 이 제1 농축기(24)에서, 상대적으로 보다 작은 입자직경을 보유한 많은 양의 먼지가 투명액체(폐수(F))로 흐르게 된다. 결과적으로 제1 농축기(24)는 보다 큰 입자직경을 보유한 석고고체를 고체층으로 축적시키는 기능을 한다.
종래의 탈황된 폐수와 유사하게, 예컨대 폐수처리 후에, 연도가스로부터 슬러리로 흡수된 수용성 불순물(클로린(chlorin) 등)을 그 시스템으로부터 내보내도록 하기 위해서, 적어도 폐수(F)의 일부는 배출된다. 또한 폐수(F)의 일부는 보급수로서 슬러리 예비탱크(18)와 흡수탑 탱크(14)에 공급되어져 재이용될 수 있다.
교반기(25a)가 설치되는 교반탱크(25)는 공급된 먼지 슬러리(D4)와 공업용수(G)(액체성분)의 혼합물을 예정된 시간동안 그 내부에 교반상태로 유지시킴으로서, 먼지 슬러리(D4)에 존재하는 그 석고고체가 액체상으로 완전히 용해될 수 있게 한다. 본 발명자가 행한 조사에 의해서, 먼지 슬러리(D4)를 공업용수(G)로 5배 내지 6배로 희석하고, 약 2시간 정도 이하로 교반상태로 두었을 때, 슬러리에 존재하는 석고고체는 완전히 용해되어, 단지 낮은 용해도를 갖는 먼지만이 고체성분으로 그 내부에 남게 된다는 것을 알게 되었다.
제2 농축기(26)는, 희석된 후 교반탱크(25)를 이용하여 석고용해처리를 행한 먼지 슬러리(D5)를 효과적으로 고체-액체 분리처리를 위해서, 연속식 농축기로 한다. 그 바닥으로부터 배출된 농축된 슬러리(고체성분)는 적절히 처리되어, 먼지고체(D6)로서 탈황기 시스템의 외부로 배출된다. 이 실시예에 있어서, 제2 농축기로부터 배출된 투명액(H)(액체성분)은 슬러리 예비탱크(18)로 공급되고, 슬러리에 흡수제(예를 들면 석회석(C))를 형성하기 위한 물(또는 일부의 물)로서 재이용된다.
먼지고체(D6)에는, 연도가스로부터 발생되고 플라이 애쉬를 필수성분으로 하는 먼지가 고농도로 함유하게 된다. 예컨대, 이 먼지고체(D6)는 응고되어 내버려지거나, 또는 시멘트를 제조하기 위한 원료로 활용된다. 양자 택일로 하여, 투명액(H)은 흡수탑 탱크(14)로 바로 되돌아가서 슬러리를 구성하는 액체성분으로 재이용될 수 있다.
이러한 탈황기를 포함하는 연도가스 처리시스템으로 실행되는 본 발명에 의한 연도가스 처리의 상술한 탈황기와 필수부품의 작용이 이후에 상세하게 설명된다.
본 실시예에 있어서, 연도가스의 먼지농도는 건식 전기 집진기(4)에서 100-500 mg/Nm3레벨로 감소되고, 남아있는 먼지는, 먼지의 최종목표 농도값이 100mg/Nm3이 되도록 탈황기(5)의 흡수탑(10)에서 포획된다.
구체적으로는, 이 탈황기에서, 순환펌프(15)에 의해 흡수탑(10) 내의 분무관(12)으로 공급되는 슬러리는 분무관(12)의 노즐로부터 위방향으로 주입된다. 분무된 슬러리는 그 최정점에서 흩어져 떨어지고, 그 떨어지는 슬러리와 분무된 슬러리가 서로 충돌하여 미세한 알갱이의 슬러리를 만들어낸다. 이로 인해, 미세한 알갱이의 슬러리가 연속적으로 생산되기 때문에, 탑에서 알갱이 형태의 슬러리가 균일하게 분포하게 된다.
상기한 바와 같이, 이산화황, 먼지 등을 함유하는 미처리된 연도가스(A2)는, 탑을 통하여 위방향으로(역류방식으로) 흐르고, 이 탑에서 알갱이 형태의 흡수유체가 아랫방향으로 흘러서 결과적으로 단위 부피당 가스-액체의 접촉면적을 증가시킨다. 더욱이, 연도가스는 노즐 부근에서 분무 유출되는 슬러리에 효과적으로 이끌려지기 때문에, 슬러리와 연도가스는 효과적으로 혼합되어, 이산화황의 흡수반응과 먼지의 포획이 효과적으로 실행된다. 이로 인해, 대부분의 이산화황과 그 잔유 먼지가 흡수탑(10)에서 제거된다.
헤더 파이프(header pipe)로부터 분출되는 슬러리는, 탱크(14)내의 슬러리 표면상에 떨어지는 이산화황과 먼지를 흡수하고 탱크에 불어넣어지는 미세 공기거품으로 강력히 산화되면서 아랫방향으로 흐르게 된다. 이로 인해, 흡수된 이산화탄소는 완전히 산화되고, 다음에 고농도의 석고를 함유하는 슬러리로 되기 위해서 석회석으로 중화반응이 실행된다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에 의한 연도가스 처리시스템은, 종래기술에 비하여 보다 많은 양의 먼지가 흡수탑(10)에 포획되도록 구성되어 있다. 결과적으로, 그 시스템이, 탱크(14)내의 슬러리가 회수되고, 고체-액체 분리처리가 행하여지고, 그 결과로 얻어진 여과액의 일부가 탈황된 폐수로서 탈황기 시스템의 외부로 배출되도록 하는 종래의 방식으로 작동할 경우, 탱크(14) 내의 슬러리는 정상상태에서 종래기술보다 많은 양의 슬러리를 함유하게 된다.
따라서, 적어도 종래기술에서 얻어진 것과 같은 고순도의 석고를 얻는 것이 불가능하다.
그러나, 본 실시예의 탈황기(5)에 있어서, 고농도의 석고를 함유하는 석고 슬러리(E1)는 먼지로부터 분리되어, 상기한 자기성 먼지 분리기(22)의 작용에 의해서 흡수탑(10) 내의 슬러리로부터 회수된다. 이 석고 슬러리(E1)를 원심분리기(23)로 고체-액체 분리를 행하면, 석고고체(E2)가 부산물로서 생성된다.
동시에, 고농도의 먼지를 함유하는 먼지 슬러리(D1),(D2),(D3)는 간이 침강기(21), 자기성 먼지 분리기(22)와 원심분리기(23)의 작용에 의해서 석고로부터 분리되어 흡수탑(10) 내의 슬러리로부터 회수된다. 이러한 먼지 슬러리에 존재하는 고체물질은 제2 농축기(26)를 사용하여 고체-액체 분리처리에 의해 최종적으로 추출되어, 먼지고체(D6)로서 탈황기 시스템의 외부로 배출된다.
더욱이, 상기한 먼지 슬러리는 제1 농축기(24)에서 미리 고체-액체 분리처리(또는 농축처리)를 행하고, 그 액체성분의 일부는 폐수(F)로서 제거된다. 다음에, 그 농축 슬러리는, 액체(공업용수(G))가 혼합되어 예정된 시간동안 교반을 행하는 교반탱크(25)로 도입되기 때문에, 모든 석고고체가 그 액체상에 용해된다. 고체성분으로서 단지 먼지만을 함유하게 되는 먼지 슬러리(D5)는 제2 농축기로 이동한다. 결과적으로, 석고가 거의 없는 고체물질, 먼지 슬러리(D1),(D2), (D3)에 존재하는 아주 작은 양의 석고를 포함하는 먼지고체(D6)가 투명액체(H)에 용해되어, 시스템의 외부로 배출되지 않고 흡수탑 탱크(14)로 되돌아간다.
즉, 본 실시예의 탈황기에 있어서, 간이 침강기(21)와 자기성 먼지 분리기(22)에 의해서 흡수탑 탱크(14)로부터 많은 양이 연속적으로 회수되는 슬러리는, 먼지를 필수성분으로 하는 고체물질과, 그 액체성분만을 추출하고, 이것을 그 시스템의 외부로 배출하도록 하는 방법으로 처리된다. 결과적으로, 상대적으로 많은 양의 먼지가 흡수탑 내의 슬러리에 흡수되더라도, 정상상태에서 흡수탑 내의 슬러리의 먼지 농도가 종래기술보다 같거나 낮은 레벨로 유지될 수 있다. 더욱이, 본 실시예에 있어서, 흡수탑 탱크(14)내의 슬러리보다 고농도의 석고를 함유하는 석고 슬러리(E1)는 고체-액체 분리에 의해서 석고고체(E2)로 되는데 이용되기 때문에, 부산물로서 얻어진 석고고체(E2)는 매우 고순도를 가지게 된다.
따라서, 본 실시예에 의한 연도가스 처리방법은 다음과 같은 우수한 효과를 나타낸다.
(1) 우선 탈황기(5)의 먼지제거 성능은 전체 먼지제거 성능을 높이는데 매우 유용하다고 할 수 있다. 동시에, 이것은 전기 집진기(4)의 크기 및 비용을 더 감소기키게 한다. 특히, 전기 집진기(4) 출구에서의 연도가스의 먼지농도가 종래의 100 mg/Nm3레벨 이하에서 100-500mg/Nm3으로 증가하였기 때문에, 전기 집진기(4)의 부하량이 현저히 감소하게 된다. 본 발명자가 계산한 바에 의하면, 비싼 전기 집진기의 먼지회수영역이 약 30%까지 감소될 수 있기 때문에, 결과적으로 상당한 비용을 감소시킬 수가 있다.
(2) 또한, 종래기술 보다 많은 양의 먼지를 포획하기 위해서 결합형 탈황기가 사용되더라도, 상술한 바와 같이 고순도의 석고(E2)가 회수될 수 있다.
(3) 더욱이, 흡수탑 내의 슬러리의 먼지농도가 낮은 레벨로 유지될 수 있기 때문에, 이 슬러리에 존재하는 석회석 활성의 감소가 최소화될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 종래에는 사용되지 않았던 주변장치(간이 침강기(21), 자기성 먼지 집집기(22), 교반탱크(25) 등)가 탈황기의 구성에 필요하게 된다. 그러나, 본 발명자가 계산한 바에 의하면, 이러한 장치들의 설치로 인한 시설비용의 증가는 상대적으로 작으며, 전기 집진기 비용감소의 약 1/5정도이다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 또한 다양한 다른 방법에 의해 실시되어질 수 있다. 예컨대, 상기한 실시예에 있어서, 간이 침강기(21)와 자기성 먼지 분리기(22)중 단 한가지만을 설치할 수도 있다. 즉, 먼지 슬러리(D1)와 슬러리(D2) 중에서 단 하나만이, 요구되는 석고의 순도와 다른 인자에 따라서 회수될 수 있다. 더욱이, 교반탱크(25)를 사용하는 석고 용해처리는, 요구되는 석고의 순도와 다른 인자에 따라서 생략될 수도 있다.
더욱이, 상기한 간이 침강기(21)와 자기성 먼지 분리기(22)는, 예컨대 일본국 특허공개 86-178022호에 공개된 시스템의 경우와 같이, 석고와 먼지의 효과적인 중력 침강분리를 위하여 흡수탑 탱크에 형성된 액체구간으로 대체할 수 있다. 이 경우에 있어서, 고농도의 석고를 함유하는 슬러리는 그 액체구간의 하부로부터 회수되고, 반면에 고농도의 먼지농도를 함유하는 슬러리는 그 액체구간의 상부로부터 회수된다.
또한, 흡수탑의 유형에 대해서, 본 발명은 액체-컬럼형 흡수탑을 이용하는 것에 한정되지 않으며, 분무탑, 격자충전탑(packed grid tower), 가스분산형 흡수탑과 같이 다양한 유형의 흡수탑이 이용될 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 액체-컬럼형 흡수탑은 특히 우수한 먼지 제거성능을 보유하기 때문에, 처리되는 연도가스의 요구되는 먼지농도가 특히 낮을 경우에는, 액체-컬럼형 흡수탑을 사용하는 것이 발람직하다.
본 발명의 사상 및 범위에서 이탈되지 않는 한, 본 발명의 다른 다양한 변화 및 변형은 본 기술분야의 숙련된 자에게 자명하게 될 것이다.
따라서, 상기한 실시예들은 단지 전형적인 것을 예시한 것이며, 부가되는 청구항에서 한정되는 것과 같은 본 발명의 범위에는 그 변화 및 변형 모두가 포함되어 있음을 의미한다.
여기에서, 1997년 12월 22일자로 출원된 명세서, 청구범위, 도면, 요약서를 포함하는 일본국 특허 97-365541호의 공개가 참고자료로 사용되었다.
본 발명에 의한 연도가스 처리방법은 다음과 같은 우수한 효과를 나타낸다.
(1) 우선 탈황기(5)의 먼지제거 성능은 전체 먼지제거 성능을 높이는데 매우 유용하다고 할 수 있다. 동시에, 이것은 전기 집진기(4)의 크기 및 비용을 더 감소기키게 한다. 특히, 전기 집진기(4) 출구에서의 연도가스의 먼지농도가 종래의 100 mg/Nm3레벨 이하에서 100-500mg/Nm3으로 증가하였기 때문에, 전기 집진기(4)의 부하량이 현저히 감소하게 된다. 본 발명자가 계산한 바에 의하면, 비싼 전기 집진기의 먼지회수영역이 약 30%까지 감소될 수 있기 때문에, 결과적으로 상당한 비용을 감소시킬 수가 있다.
(2) 또한, 종래기술 보다 많은 양의 먼지를 포획하기 위해서 결합형 탈황기가 사용되더라도, 상술한 바와 같이 고순도의 석고(E2)가 회수될 수 있다.
(3) 더욱이, 흡수탑 내의 슬러리의 먼지농도가 낮은 레벨로 유지될 수 있기 때문에, 이 슬러리에 존재하는 석회석 활성의 감소가 최소화될 수 있다.

Claims (5)

  1. 연도가스가 열회수수단에 의해 80℃에서 100℃의 온도로 냉각되는 단계와, 연도가스의 농도를 감소시키기 위해서 그 연도가스가 건식 전기 집진기로 도입되는 단계와, 다음에 그 연도가스를 흡수제인 칼슘화합물을 함유하는 슬러리와 접촉시켜 이산화황의 농도와 연도가스의 먼지농도를 감소시키기 위해서, 그 연도가스가 습식 석회-석고법을 이용하는 탈황기의 흡수탑으로 도입되는 단계로 이루어져 있으며, 상기한 전기 집진기에서 나와서 상기 흡수탑으로 도입되는 연도가스의 농도가 100- 500mg/Nm3의 레벨로 조절되는 것을 특징으로 하는 연도가스 처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 보다 고농도의 먼지를 함유하는 먼지 슬러리는 상기한 흡수탑 내의 슬러리로부터 분리되어 회수되고, 액체-고체 분리처리를 실시함으로서, 고농도의 먼지를 함유하는 고체물질이 추출되어 상기한 탈황기 시스템의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 연도가스 처리방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 흡수탑 내의 슬러리의 일부는 회수되어 물과 혼합되고, 슬러리 내에 존재하는 고체석고가 그 슬러리 액체에 용해될 수 있도록, 상기의 혼합물을 교반탱크에서 머물게 하여, 그 결과로 얻어진 슬러리에 고체-액체 분리처리를 실시함으로서, 고농도의 먼지를 함유하는 고체물질이 추출되어 상기한 탈황기 시스템의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 연도가스 처리방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기한 흡수탑 내의 슬러리의 일부가 회수될 때, 고농도의 먼지를 함유하는 먼지 슬러리가 분리되어 회수되는 것을 특징으로 하는 연도가스 처리방법.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기한 고체-액체 분리처리로부터 얻어진 액체의 적어도 일부가, 상기한 흡수탑 내의 슬러리에 되돌려 보내져 재이용되는 것을 특징으로 하는 연도가스 처리방법.
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