KR20170124093A - 폐수 액체 무 방류형 습식 연도 가스 탈황 시스템 - Google Patents

폐수 액체 무 방류형 습식 연도 가스 탈황 시스템 Download PDF

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KR20170124093A
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산제이 쿠마 두베
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제네럴 일렉트릭 테크놀러지 게엠베하
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Abstract

산업용 공장 또는 유틸리티 플랜트의 연도 가스 탈황을 위한 시스템 및 방법으로서, 상기 산업용 공장 또는 유틸리티 플랜트에서 사용되는 습식 연도 가스 탈황 시스템으로부터의 폐수 액체 방류가 없는 시스템 및 방법이 개시된 것이다. 습식 연도 가스 탈황 시스템에는, 연도 가스의 산성 가스를 흡수하기 위해 연도 가스와 접촉하기 위한 흡착제 액체가 공급된다. 습식 연도 가스 탈황 시스템으로부터의 폐수는 열 교환기 내에서 가압 하에 가열되어 가열된 폐수를 생성하고, 이러한 가열된 폐수가 플래시 배슬에 공급되어 증기를 생성한다. 습식 연도 가스 탈황 시스템 및 미립자 수집 시스템의 상류에서 연도 가스에, 습식 연도 가스 탈황 시스템의 상류에서 연도 가스에, 또는 습식 연도 가스 탈황 시스템에 대해 순환되는 흡착제 액체에, 생성된 증기가 공급된다.

Description

폐수 액체 무 방류형 습식 연도 가스 탈황 시스템{WET FLUE GAS DESULFURIZATION SYSTEM WITH ZERO WASTE WATER LIQUID DISCHARGE}
본 개시내용은 산업용 공장 또는 유틸리티 플랜트(utility plant)의 연도 가스 탈황을 위한 시스템 및 방법으로서, 상기 산업용 공장 또는 유틸리티 플랜트에서 사용되는 습식 연도 가스 탈황 시스템으로부터의 폐수 액체 방류가 없는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은, 습식 연도 가스 탈황 시스템의 폐수 배출 처분과 관련되는 자본 비용을 절감시키는 산업용 공장 또는 유틸리티 플랜트를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
발전소, 발전용 플랜트, 폐기물 에너지 설비(waste-to-energy facility), 시멘트 요로, 및 화석 연료를 연소시키는 다른 설비와 같은 유틸리티 플랜트 및 산업용 공장은, 유틸리티 플랜트 및 산업용 공장에서의 청청하고 환경적으로 양호한 작업을 보장하는 데 도움이 되도록 공기 배출물 및 폐수 방류와 관련하여 엄격한 제한을 받을 수 있다. 통상적으로, 공기 배출물 제한에 대한 준수는 습식 또는 건식의 연도 가스 탈황 시스템의 사용을 통해 달성된다. 물 처리 시스템은, 적용 가능한 폐수 규정을 준수하기 위해 탈황 시스템으로부터의 폐수 방류를 처리하는 데 사용될 수 있다. 연도 가스 세정 시스템 및/또는 폐수 처리 시스템의 예는, 국제 공보 제WO 2006030398호; 미국 특허 출원 공보 제2009/0294377호, 제2011/0262331호, 제2012/0240761호, 제2013/0248121호, 및 제2013/0220792호; 미국 특허 제6,076,369호, 제7,524,470호, 제7,625,537호, 제8,388,917호, 및 제8,475,850호; 유럽 특허 공보 제EP 1 955 755호; 일본 공개 특허 출원 제JP 2012200721호로부터 확인할 수 있다.
플랜트 시스템의 관련된 잔부(balance), 예컨대 덕트, 팬, 벌크 재료 취급 시스템(bulk material handling system) 등과 함께 습식 또는 건식의 연도 가스 탈황 시스템을 이용하는 공기 배출 시스템의 자본 비용은 종종 비교적 고비용일 수 있으며, 예컨대 킬로와트 당 200 달러 내지 500 달러일 수 있다. 개장 상황(retrofit condition)에 있어서, 이러한 시스템과 관련되는 자본 비용은 플랜트가 비경제적이 되도록 할 수 있다. 자본 비용 이외에, 습식 연도 가스 탈황 시스템 및 건식 연도 가스 탈황 시스템은 또한 시약 소모, 보조 동력 사용, 작업 직원채용뿐만 아니라 관리 직원채용과 관련되는 상당한 작업 비용을 수반한다.
플랜트의 폐수 처리 시스템은 중금속을 중화 및 침전시키도록 구성될 수 있으며, 폐수의 생화학적 처리를 행하도록 구성될 수 있고, 또한 폐수를 환경으로 방출하기에 앞서 폐수를 여과하여 폐수가 깨끗해지게 하도록 구성될 수 있다. 폐수 처리 시스템과 관련되는 비용은, 자본 비용 및 작동 비용 양자 모두의 관점에서 상대적으로 상당할 수 있다. 이에 따라, 저비용의 보다 효율적인 폐수 처리 시스템이 필요하다.
본 개시내용은, 스크러버 타워(scrubber tower)에서 발생되는 폐수를 처리하여 폐수 액체 무 방류를 달성하기 위해 폐수 기화와 조합되는 습식 연도 가스 탈황 스크러버 타워를 이용하여 연도 가스의 산성 가스 배출을 저감시키기 위한 시스템을 제공한다. 이러한 시스템은 연도 가스 입구, 연도 가스 출구, 흡착제 액체 입구, 그리고 폐수 및 고체 출구가 구비된 스크러버 타워를 포함한다. 폐수를 플래시 기화(flash evaporation)시켜 증기를 생성하기 위한 플래시 배슬(flash vessel)에, 가열된 폐수를 공급하기 위해 스크러버 타워에서 생성되는 폐수를 가압 가열하도록 작동 가능한 열 교환기가 스크러버 타워에 유체 연결된다. 추가적으로, 폐수의 플래시 기화 이후에 플래시 배슬로부터 고체를 수집하기 위해 고체 수집기가 작동 가능하다. 수집된 고체는 시스템 내의 다른 곳에서의 사용을 위해 저장될 수도 있고, 다른 방식으로 사용되거나 또는 환경적으로 보존적인 방식으로 폐기될 수 있다.
또한, 본 개시내용은, 습식 연도 가스 탈황용 스크러버 타워로서 이 스크러버 타워로부터 폐수 액체가 방류되지 않는 것인 스크러버 타워를 이용하여 연도 가스의 산성 가스 배출을 저감시키는 방법을 제공한다. 이러한 방법은, 스크러버 타워에 공급되는 연도 가스의 습식 연도 가스 탈황을 위해 흡착제 액체가 공급되는 스크러버 타워를 이용하는 단계; 스크러버 타워에 유체 연결되는 열 교환기 내에서 스크러버 타워에서 발생되는 폐수를 가압 가열하는 단계; 증기를 생성하기 위해 가열된 폐수를 플래시 배슬로 운반하는 단계; 생성된 증기로부터 고체를 수집하는 단계로서, 상기 고체를 이용하거나 환경적으로 보존적인 방식으로 폐기하는 것인 단계를 포함한다.
요약하면, 폐수를 기화시키고 산성 가스 배출물을 저감시키기 위한 본 개시내용의 시스템은, 습식 스크러버 타워로서, 습식 스크러버 타워를 통해 유동하며 하나 이상의 산성 가스를 포함하는 연도 가스로부터의 산성 가스 흡착을 위해 흡착제 액체가 입구를 통해 공급되어 습식 스크러버 타워 내에서 분산되는 것인 습식 스크러버 타워; 습식 스크러버 타워에서 생성되는 폐수의 가압 가열을 위해 작동 가능한 열 교환기로서, 폐수로부터 증기를 생성하기 위해 플래시 배슬에 공급하기 위한 가열된 폐수를 생성하도록 되어 있는 열 교환기를 포함한다. 생성된 증기는 습식 스크러버 타워 및 미립자 수집 시스템의 상류에서 연도 가스의 유동에 공급될 수도 있으며, 단순히 습식 스크러버 타워의 상류에서 연도 가스의 유동에 공급될 수도 있고, 또는 습식 스크러버 타워에 대해 순환하는 흡착제 액체에 공급될 수도 있다. 개시된 바와 같이, 본 개시내용의 열 교환기는 약 2 바아 내지 약 20 바아의 압력 그리고 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 200 도의 온도에서 작동 가능하다. 선택사항으로서, 본 개시내용의 열 교환기에 열 에너지를 공급하기 위해 연도 가스가 사용될 수 있다. 이에 따라, 습식 스크러버 타워에서의 연도 가스의 탈황에 앞서 덕트를 통해 열 교환기로 연도 가스가 전환(diverting)된다. 전환된 연도 가스는 바람직하게는 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 500 도 범위의 온도 또는 섭씨 약 250 도 내지 섭씨 약 350 도 범위의 온도로서, 열 교환기에 필요한 열 에너지를 공급한다. 선택적으로, 연도 가스로부터의 이러한 열 에너지의 이용에 대한 대안으로서 또는 상기 열 에너지의 이용에 추가하여, 열 교환기에 열 에너지를 공급하기 위해 비-연도 가스 열 전달 작용제가 사용될 수 있다. 또한, 폐수의 가압 가열에 앞서 그리고 증기의 생성을 위한 플래시 기화(flash evaporation)를 위한 플래시 배슬에, 가열된 폐수를 공급하기에 앞서, 폐수에 대한 스케일링 방지 작용제(anti-scaling agent)로서 고체 재료가 추가될 수 있다. 생성된 증기는 폐수 액체 무 방류를 달성하기 위해 이후 습식 스크러버 타워 및 미립자 수집 시스템의 상류에서 연도 가스의 유동에 공급될 수도 있으며, 단순히 습식 스크러버 타워의 상류에서 연도 가스의 유동에 공급될 수도 있고, 또는 스크러버 타워 내에서 분산되는 흡착제 액체의 순환 유동에 공급될 수도 있다.
요약하면, 폐수를 기화시키고 산성 가스 배출물을 저감시키기 위한 본 개시내용의 방법은, 스크러버 타워를 통해 유동하는 연도 가스의 탈황을 위한 흡착제 액체의 유동과 함께 스크러버 타워를 이용하는 단계; 스크러버 타워 내에서 수집된 폐수를, 열 및 압력을 이용하여 열 교환기에서 가압 가열하는 단계로서, 가열된 폐수를 생성하는 것인 단계; 폐수 액체 무 방류를 달성하기 위해 습식 스크러버 타워 및 미립자 수집 시스템의 상류에서 연도 가스의 유동에 공급되거나, 단순히 습식 스크러버 타워의 상류에서 연도 가스의 유동에 공급되거나, 또는 습식 스크러버 타워 내에 분산되는 흡착제 액체의 순환 유동에 공급되는 증기를 생성하도록, 가열된 폐수를 플래시 배슬에 공급하는 단계를 포함한다. 상기 스크러버 타워에서 사용되는 흡착제 액체는 물 및 알칼리성 반응물을 포함한다. 상기 스크러버 타워에서 사용되는 흡착제 액체는 물 및 석회, 수산화석회, 탄산나트륨, 트로나(trona), 또는 알칼리성 플라이 애시(alkaline fly ash)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 방법에서 사용되는 열 교환기는 약 2 바아 내지 약 20 바아의 압력 그리고 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 200 도의 온도에서 폐수를 가압 가열하기 위해 작동 가능하다. 또한, 본 개시내용의 방법에 따르면, 동일한 시스템의 전환된 연도 가스, 다양한 시스템 연도 가스, 및/또는 비-연도 가스 열 전달 작용제로부터의 열 에너지가 폐수의 가압 가열을 위해 열 교환기에서 사용된다. 가열된 폐수는, 스크러버 타워에서의 보급수(make-up water)로서 사용되는 증기를 생성하기 위해 또는 폐수 액체 무 방류를 달성하도록 연도 가스를 가습하기 위해 플래시 기화를 위한 플래시 배슬에 공급된다.
추가적인 특징을 포함하는, 앞서 설명한 시스템 및 방법이 이하의 도면 및 상세한 설명을 통해 예시되어 있다.
이제 도면을 참고하면, 예시적인 실시예가 제시 및 도시되어 있다.
도 1은 시스템으로부터의 액체 무 방류와 함께 연도 가스의 산성 가스 배출물을 저감시키도록 작동 가능한 시스템의 예시적인 제1 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 2는 시스템으로부터의 액체 무 방류와 함께 연도 가스의 산성 가스 배출물을 저감시키도록 작동 가능한 시스템의 예시적인 제2 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 3은 시스템으로부터의 액체 무 방류와 함께 연도 가스의 산성 가스 배출물을 저감시키도록 작동 가능한 시스템의 다른 예시적인 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 4는 시스템으로부터의 액체 무 방류와 함께 연도 가스의 산성 가스 배출물을 저감시키도록 작동 가능한 시스템의 또 다른 예시적인 실시예의 개략적인 측면도이다.
본원에 개시되는 실시예의 다른 세부사항, 목적 및 장점은, 제시된 예시적인 실시예 및 이와 관련된 예시적인 방법에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1을 참고하면, 연소 유닛(12), 예컨대 보일러 유닛을 포함하는 산업용 플랜트 또는 발전소와 같은 시스템(10)이 본원에 개시되어 있다. 연소 유닛(12)에는, 적어도 하나의 산소 함유 가스(G), 예컨대, 공기, O2 가스, 또는 O2 가스를 포함하는 가스가 가스 공급부(14)로부터, 유체 연결된 공급 파이프(14a)를 통해 공급될 수 있다. 마찬가지로, 연소 유닛(12)에는 탄소를 함유한 연료(F)가 연료 공급부(16)로부터, 유체 연결된 연료 덕트(16a)를 통해, 연소 유닛(12) 내에서의 연료(F)의 연소를 위해 공급된다. 연소 유닛(12)에 공급되는 연료(F)는 바람직하게는 화석 연료, 예컨대 석탄, 석유 또는 천연 가스와 같은 화석 연료이다. 증기에 추가하여, 연도 가스(FG)가 연소 유닛(12) 내에서의 연료(F) 연소 시에 생성된다. 연료(F) 연소에 의해 생성되는 증기는 전기 생성 시에 사용되도록 터빈(도시되어 있지 않음)으로 운반될 수 있거나, 또는 예컨대 지역 난방, 연소 유닛(12)의 예열 등과 같은 다른 용도로 사용될 수 있다. 연료(F) 연소에 의해 생성되는 연도 가스는, 산성 가스, 예컨대 한정하는 것은 아니지만 황 산화물 및 염화수소와 같은 산성 가스, 애시(ash), 중금속 및 미립자를 포함한다. 연소 유닛(12)에서 생성되는 연도 가스(FG)는 연소 유닛(12)의 내부 영역(12d)으로부터 나와, 유체 연결된 도관(12a)을 통해, 유체 연결된 공기 예열기(18)의 내부 영역(18b) 내로 유동한다. 공기 예열기(18)는, 공기 예열기를 통해 유동하는 고온 연도 가스(FG)로부터의 열 에너지를, 역시 공기 예열기를 통해 유동하는 열 전달 유체(HT)에 전달하도록 작동 가능하다. 상기 열 전달 유체(HT)는 증기, 증기 응축물, 가압된 고온의 물, 예컨대 폐열 소스로부터의 유체 등일 수 있다. 공기 예열기(18)를 통한 열 전달 유체(HT)의 유동은, 공기 예열기(18)를 통한 고온 연도 가스(FG)의 유동의 방향과 반대 방향이다. 가열된 열 전달 유체(HT)는, 예컨대 연소 유닛(12)의 작동과 관련되는 예열의 필요성 등을 위해 시스템(10) 내에서 사용된다. 상기 열 전달 유체(HT)는 시스템(10) 내에서 순환하게 되는데, 가열된 열 전달 유체(HT)는 공기 예열기(18)로부터 나와, 유체 연결된 덕트(12b)를 통해, 연소 유닛(12) 내로 유동하며, 냉각된 열 전달 유체(HT)는 연소 유닛(12)으로부터 나와, 유체 연결된 덕트(12c)를 통해 공기 예열기(18) 내로 유동한다. 공기 예열기(18)에서 열 전달 유체(HT)를 사용하는 것에 대한 선택적인 추가 특징으로서 또는 공기 예열기(18)에서 열 전달 유체(HT)를 사용하는 것에 대한 대안으로서, 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)가 공기 예열기(18)에서 사용될 수 있다. 이에 따라, 공기 예열기(18)는, 공기 예열기를 통해 유동하는 고온 연도 가스(FG)로부터의 열 에너지를, 공기 예열기를 통해 유동하도록, 유체 연결된 공급 파이프(14b)를 통해 공기 예열기(18)에 대해 순환하게 되는 가스 공급부(14)로부터의 적어도 하나의 산소 함유 가스(G), 예컨대 공기, O2 가스, 또는 O2 가스를 포함하는 가스에 전달하게 작동 가능하다. 공기 예열기(18)를 통한 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)의 유동은, 공기 예열기(18)를 통한 고온 연도 가스(FG)의 유동의 방향과 반대 방향이다. 가열된 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 연소 유닛 효율을 향상시키기 위해 연소 유닛(12) 내에서 사용된다. 이러한 목적을 위해, 일단 공기 예열기(18) 내에서 가열된 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 공기 예열기(18)로부터 나와, 유체 연결된 덕트(12b)를 통해 연소 유닛(12) 내로 유동한다. 이후 상기 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 연소 유닛(12)으로부터 나와, 유체 연결된 도관(12a)을 통해 고온 연도 가스(FG)로서 공기 예열기(18) 내로 유동한다.
공기 예열기(18)의 내부 영역(18b)으로부터, 온도가 낮아진 연도 가스(FG)가, 유체 연결된 덕트(18a)를 통해 미립자 수집 시스템(20) 내로 유동한다. 미립자 수집 시스템(20)은 백하우스(baghouse)일 수도 있고 정전식 침전기일 수도 있다. 미립자 수집 시스템(20)은, 플라이 애시, 미립자 물질 및 미립자 수집 시스템의 내부 영역(20b)을 통해 유동하는 연도 가스(FG)로부터의 다른 입자와 같은 고체(S)를 제거하도록 작동 가능하다. 연도 가스(FG)로부터 고체(S)가 제거된 이후에, 연도 가스(FG)는 미립자 수집 시스템(20)의 내부 영역(20b)으로부터, 유체 연결된 덕트(20a)를 거쳐, 스크러버 타워(22)의 입구(34a)를 통해 유동한다. 스크러버 타워(22)는, 스크러버 타워를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 습식 연도 가스 탈황을 위해 작동 가능하다. 연도 가스(FG)가 입구(34a)로부터 상향으로 스크러버 타워(22)의 내부 영역(22b)을 통해 유동할 때, 흡착제 액체(AL)는, 스크러버 타워에서의 흡착제 액체(AL)의 하향 유동을 위해 스크러버 타워(22)의 상부 영역(26)에 배치되는 노즐로부터 분산된다. 물 공급부(28)로부터의 물(W) 및 흡착제 재료 공급부(30)로부터의 흡착제 재료(M), 예컨대 신선한 석회석, CaCO3, 석회, 수산화석회, 탄산나트륨, 트로나, 알칼리성 플라이 애시 등과 같은 흡착제 재료는, 유체 연결된 배관(28a, 30a)을 통해 스크러버 타워(22)로 공급되는 흡착제 액체(AL)를 생성하도록 조합된다. 스크러버 타워(22) 내에서의 흡착제 액체(AL)의 하향 유동은, 화살표로 예시되는, 상향 유동하는 연도 가스(FG)와 접촉하고 이 연도 가스와 혼합되어, 연도 가스로부터 황 산화물과 같은 산성 가스를 흡수한다. 결과적으로 깨끗하게 된 연도 가스(CG)는 스크러버 타워(22)의 출구(34b)로부터 스택(36; stack)으로, 유체 연결된 덕트(22a)를 통해 유동한다. 스택(36)으로부터, 깨끗하게 된 연도 가스(CG)가 환경으로 배출된다. 흡착제 액체(AL)는 스크러버 타워(22)의 하부(38)에서 수집된다. 스크러버 타워(22)에서 수집된 흡착제 액체(AL)는, 스크러버 타워(22) 내에서의 확산을 위해, 파이프(22c)를 통해 노즐(24)로 순환하게 될 수 있다. 스크러버 타워(22)에서 수집되는, 소비된 흡착제 액체(AL)는 폐수(WW)로서 퍼지(purge)된다. 퍼지된 폐수(WW)는, 유체 연결된 파이프(22d)에 배치되는 펌프(21)를 통해 스크러버 타워(22)로부터 열 교환기(40)로 펌핑(pumping)된다.
열 교환기(40)는 스크러버 타워(22)에서 생성되는 폐수(WW)의 가압 가열을 위해 작동 가능하다. 열 교환기(40) 내에서의 폐수(WW)의 이러한 가압 가열은 약 2 바아 내지 약 20 바아, 또는 바람직하게는 약 3 바아 내지 약 10 바아의 압력에서 그리고 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 200 도, 또는 바람직하게는 섭씨 약 120 도 내지 섭씨 약 180 도의 온도에서 이루어진다. 작동 중에, 스크러버 타워(22)로부터의 폐수(WW)는 펌프(21)에 의해, 유체 연결된 파이프(22d)를 통해 열 교환기(40)의 내부(40a)로 펌핑된다. 증기, 증기 응축물, 가압된 고온의 물, 예컨대 폐열 소스로부터의 유체 등과 같은 열 전달 작용제(TA)의 열 교환기(40)를 통한 유동 방향은, 열 교환기(40)를 통한 폐수(WW)의 유동 방향과 반대이다. 상기 열 교환 작용제(TA)는, 열 전달 작용제(TA)를 가열하는 열원(42)으로부터 열 교환기(40)로, 유체 연결된 덕트(42a)를 통해 순환하게 될 수 있다. 열 교환기(40) 내에서, 열 전달 작용제(TA)는 폐수(WW)의 가압 가열을 위해, 저장된 열 에너지를 전달한다. 이후, 결과적으로 냉각된 열 전달 작용제(TA)는, 유체 연결된 덕트(42b)를 통해 열 교환기(40)로부터 열원(42)으로 지속적으로 순환한다.
열 교환기(40)에 공급되는 폐수(WW)는, 폐수(WW) 내에 부유하는 고체 미립자와 같은 고체 재료를 포함할 수 있다. 폐수(WW)는 또한, 폐수(WW)가 열 교환기(40) 내에서 가압 하에 가열될 때, 폐수(WW)로부터 침전될 수 있는 요소를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고체 재료 공급부(44)로부터의 고체 재료(SM)가 필요에 따라 스케일링 방지 작용제로서, 유체 연결된 파이프(22d)를 통해 유동하는 폐수(WW)에 대해 덕트(44a)를 거쳐 추가되어, 전술한 고체 미립자 및 요소가 스케일(scale)을 형성하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 시스템(10)의 작동 조건에 따라 필요한 경우 폐수(WW)에 다른 첨가제가 추가될 수도 있고 혼합될 수도 있다. 예를 들면, 신선한 석회석, CaCO3, 석회, 수산화석회, 탄산나트륨, 트로나, 알칼리성 플라이 애시 등과 같은 알칼리성 반응물을 함유하는, 흡착제 재료 공급부(30)로부터의 흡착제 재료(M)가 폐수(WW)에 추가될 수 있다. 따라서, 사전에 특정된 양의 알칼리성 반응물이 폐수(WW)에 공급될 수 있으며, 이에 따라 폐수(WW)는 알칼리가 농후하게 되고, 열 교환기(40) 내에서 폐수(WW)의 가압 가열 시에 불용성 중금속 화합물을 침전시키는 데 요구되는 수준을 초과하게 된다. 추가적으로, 흡착제 액체(AL) 내에서 알칼리성 반응물이 과잉량으로 존재하는 것은 부식 방지에 도움이 되며, 스크러버 타워(22)를 통해 유동하는 연도 가스로부터, 염화 수소(HCl), 불화 수소(HF), 이산화황(SO2), 삼산화황(SO3), 및 황산(H2SO4)과 같은 산성 가스 요소를 포획하여 아황산 칼슘(CaSO3), 황산 칼슘(CaSO4), 염화 칼슘(CaCl2), 및 불화 칼슘(CaF2)과 같은 고체 미립자를 형성함으로써 오염물 배출을 저감시키는 데 도움이 된다.
열 교환기(40)로부터의 가열된 폐수(WW)는 폐수 도관(40b)을 거쳐 밸브(40c)를 통해 그리고, 유체 연결된 플래시 배슬(46) 내로 유동한다. 밸브(40c)는, 플래시 배슬 내에서 증기(ST)를 생성하도록 플래시 배슬 내에서의 폐수(WW)를 플래시 기화 및 팽창시키기 위한, 폐수 도관(40b) 내에서의 압력 강하를 위해 작동 가능하다. 밸브(40c)의 상류에 있는 도관(40b) 내에서, 압력은 약 2 바아 내지 약 20 바아, 더욱 바람직하게는 약 3 바아 내지 약 10 바아이다. 밸브(40c)의 하류에 있는 도관(40b) 내에서, 압력은 대략 대기압이거나 또는 대기압보다 약간 높다. 플래시 배슬(46)로부터의 임의의 응축된 폐수(WW)는, 고체(S)에 흡착되는데, 상기 임의의 응축된 폐수는 상기 고체와 함께 이들의 환경적으로 보존적인 폐기를 위해 시스템(10)으로부터 덕트(46d)를 통해 제거된다. 선택적으로, 열 교환기(40)로부터의 임의의 고체(S)에 추가하여, 미립자 수집 시스템(20)에서 수집되는 고체(S)는, 유체 연결된 덕트(20c)를 통해 플래시 배슬(46)로 운반될 수 있다. 이에 따라, 미립자 수집 시스템(20)으로부터의 고체(S)와 선택적으로 조합되는, 열 교환기(40)로부터의 고체(S)는, 시스템(10) 내의 다른 곳에서의 사용을 위해, 처리를 위한 시스템(10) 외부에서의 사용을 위해, 또는 고체의 환경적으로 보존적인 폐기를 위해 덕트(46d) 내에 배치되는 공압 컨베이어(47) 또는 스크류를 통해 플래시 배슬(46)로부터 주기적으로 제거된다.
플래시 기화에 후속하여, 플래시 배슬(46)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(46a)를 통해, 미립자 수집 시스템(20)의 상류에서의 덕트(18a)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 유동에 공급되어 시스템(10)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다. 선택적으로, 시스템(10)의 대안으로서, 또는 시스템(10)의 추가적인 특징으로서, 플래시 배슬(46)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(46a, 46b)를 통해, 스크러버 타워(22)의 상류에서의 덕트(20a)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 유동에 공급되어 시스템(10)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다. 시스템(10)의 대안으로서의 다른 선택 또는 시스템(10)의 추가적인 특징으로서의 다른 선택에 있어서, 플래시 배슬(46)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(46a, 46b, 46c)를 통해, 파이프(22c)에서의 순환하는 흡착제 액체에 공급되는 보급수로서 사용되어 시스템(10)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다.
시스템(10)의 폐수(WW) 무 방류가 행해지는, 습식 연도 가스 탈황을 위한 시스템(10)을 이용하는 방법이 본원에 개시되어 있다. 시스템(10)을 이용하는 방법은, 스크러버 타워(22)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 습식 연도 가스 탈황을 위한 흡착제 액체(AL)의 유동과 함께 스크러버 타워를 이용하는 단계; 증기(ST) 및 고체(S) 폐기 스트림을 생성하기 위해 스크러버 타워(22)에서 수집되는 폐수(WW)를 가압 가열 및 플래시 기화하는 단계; 시스템(10)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하기 위해 스크러버 타워(22) 및 미립자 수집 시스템(20)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에, 스크러버 타워(22)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에, 또는 스크러버 타워(22) 내에 분산되는, 파이프(22c) 내의 흡착제 액체(AL)의 순환 유동에, 생성된 증기(ST)를 공급하는 단계를 포함한다.
도 2는 본 개시내용의 시스템에 대한 다른 실시예를 제시한 것이다. 도 2의 실시예의 특징들 중 다수는 도 1에 제시된 실시예의 특징과 동일할 수도 있고 유사할 수도 있다. 이에 따라, 도 1의 특징과 동일할 수도 있고 유사할 수도 있는 도 2의 특징은, 도 1의 도면부호와 동일하게 도면부호가 표시되며, 다만 맨 앞에 숫자 "2"가 있다는 점에서만 차이가 있다.
이제 도 2의 예시적인 실시예를 참고하면, 연소 유닛(212), 예컨대 보일러 유닛을 포함하는 산업용 플랜트 또는 발전소와 같은 시스템(210)이 본원에 개시되어 있다. 연소 유닛(212)에는, 적어도 하나의 산소 함유 가스(G), 예컨대, 공기, O2 가스, 또는 O2 가스를 포함하는 가스가 가스 공급부(214)로부터, 유체 연결된 공급 파이프(214a)를 통해 공급될 수 있다. 마찬가지로, 연소 유닛(212)에는 탄소를 함유한 연료(F)가 연료 공급부(216)로부터, 유체 연결된 연료 덕트(216a)를 통해, 연소 유닛(212) 내에서의 연료(F)의 연소를 위해 공급된다. 연소 유닛(212)에 공급되는 연료(F)는 바람직하게는 화석 연료, 예컨대 석탄, 석유 또는 천연 가스와 같은 화석 연료이다. 증기에 추가하여, 연도 가스(FG)가 연소 유닛(212) 내에서의 연료(F) 연소 시에 생성된다. 연료(F) 연소에 의해 생성되는 증기는 전기 생성 시에 사용되도록 터빈(도시되어 있지 않음)으로 운반될 수 있거나, 또는 예컨대 지역 난방, 연소 유닛(212)의 예열 등과 같은 다른 용도로 사용될 수 있다. 연료(F) 연소에 의해 생성되는 연도 가스(FG)는, 산성 가스, 예컨대 한정하는 것은 아니지만 황 산화물 및 염화수소와 같은 산성 가스, 애시(ash), 중금속 및 미립자를 포함한다. 연소 유닛(212)에서 생성되는 연도 가스(FG)는 연소 유닛(212)의 내부 영역(212d)으로부터 나와, 유체 연결된 도관(212a)을 통해, 유체 연결된 공기 예열기(218)의 내부 영역(218b) 내로 유동한다. 공기 예열기(218)는, 공기 예열기를 통해 유동하는 고온 연도 가스(FG)로부터의 열 에너지를, 역시 공기 예열기를 통해 유동하는 열 전달 유체(HT)에 전달하도록 작동 가능하다. 상기 열 전달 유체(HT)는 증기, 증기 응축물, 가압된 고온의 물, 예컨대 폐열 소스로부터의 유체 등일 수 있다. 공기 예열기(218)를 통한 열 전달 유체(HT)의 유동은, 공기 예열기(218)를 통한 고온 연도 가스(FG)의 유동의 방향과 반대 방향이다. 가열된 열 전달 유체(HT)는, 예컨대 연소 유닛(212)의 작동과 관련되는 예열의 필요성 등을 위해 시스템(210) 내에서 사용된다. 상기 열 전달 유체(HT)는 시스템(210) 내에서 순환하게 되는데, 가열된 열 전달 유체(HT)는 공기 예열기(218)로부터 나와, 유체 연결된 덕트(212b)를 통해, 연소 유닛(212) 내로 유동하며, 냉각된 열 전달 유체(HT)는 연소 유닛(212)으로부터 나와, 유체 연결된 덕트(212c)를 통해 공기 예열기(218) 내로 유동한다. 공기 예열기(218)에서 열 전달 유체(HT)를 사용하는 것에 대한 선택적인 추가 특징으로서 또는 공기 예열기(218)에서 열 전달 유체(HT)를 사용하는 것에 대한 대안으로서, 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)가 공기 예열기(18)에서 사용될 수 있다. 이에 따라, 공기 예열기(218)는, 공기 예열기를 통해 유동하는 고온 연도 가스(FG)로부터의 열 에너지를, 공기 예열기를 통해 유동하도록, 유체 연결된 공급 파이프(214b)를 통해 공기 예열기(218)에 대해 순환하게 되는 가스 공급부(214)로부터의 적어도 하나의 산소 함유 가스(G), 예컨대 공기, O2 가스, 또는 O2 가스를 포함하는 가스에 전달하게 작동 가능하다. 공기 예열기(218)를 통한 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)의 유동은, 공기 예열기(218)를 통한 고온 연도 가스(FG)의 유동의 방향과 반대 방향이다. 가열된 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 연소 유닛 효율을 향상시키기 위해 연소 유닛(212) 내에서 사용된다. 이러한 목적을 위해, 일단 공기 예열기(218) 내에서 가열된 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 공기 예열기(218)로부터 나와, 유체 연결된 덕트(212b)를 통해 연소 유닛(212) 내로 유동한다. 이후 상기 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 연소 유닛(212)으로부터 나와, 유체 연결된 도관(212a)을 통해 고온 연도 가스(FG)로서 공기 예열기(218) 내로 유동한다.
공기 예열기(218)의 내부 영역(218b)으로부터, 온도가 낮아진 연도 가스(FG)가, 유체 연결된 덕트(218a)를 통해 미립자 수집 시스템(220) 내로 유동한다. 미립자 수집 시스템(220)은 백하우스(baghouse)일 수도 있고 정전식 침전기일 수도 있다. 미립자 수집 시스템(220)은, 플라이 애시, 미립자 물질 및 미립자 수집 시스템의 내부 영역(220b)을 통해 유동하는 연도 가스(FG)로부터의 다른 입자와 같은 고체(S)를 제거하도록 작동 가능하다. 연도 가스(FG)로부터 고체(S)가 제거된 이후에, 연도 가스(FG)는 미립자 수집 시스템(220)의 내부 영역(220b)으로부터, 유체 연결된 덕트(220a)를 거쳐, 스크러버 타워(222)의 입구(234a)를 통해 유동한다. 스크러버 타워(222)는, 스크러버 타워를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 습식 연도 가스 탈황을 위해 작동 가능하다. 연도 가스(FG)가 입구(234a)로부터 상향으로 스크러버 타워(222)의 내부 영역(222b)을 통해 유동할 때, 흡착제 액체(AL)는, 스크러버 타워에서의 흡착제 액체(AL)의 하향 유동을 위해 스크러버 타워(222)의 상부 영역(226)에 배치되는 노즐(224)로부터 분산된다. 물 공급부(228)로부터의 물(W) 및 흡착제 재료 공급부(230)로부터의 흡착제 재료(M), 예컨대 신선한 석회석, CaCO3, 석회, 수산화석회, 탄산나트륨, 트로나, 알칼리성 플라이 애시 등과 같은 흡착제 재료는, 유체 연결된 배관(228a, 230a)을 통해 스크러버 타워(222)로 공급되는 흡착제 액체(AL)를 생성하도록 조합된다. 스크러버 타워(222) 내에서의 흡착제 액체(AL)의 하향 유동은, 화살표로 예시되는, 상향 유동하는 연도 가스(FG)와 접촉하고 이 연도 가스와 혼합되어, 연도 가스로부터 황 산화물과 같은 산성 가스를 흡수한다. 결과적으로 깨끗하게 된 연도 가스(CG)는 스크러버 타워(222)의 출구(234b)로부터 스택(236; stack)으로, 유체 연결된 덕트(222a)를 통해 유동한다. 스택(236)으로부터, 깨끗하게 된 연도 가스(CG)는 환경으로 배출된다. 흡착제 액체(AL)는 스크러버 타워(222)의 하부(238)에서 수집된다. 스크러버 타워(222)에서 수집된 흡착제 액체(AL)는, 스크러버 타워(222) 내에서의 확산을 위해, 파이프(222c)를 통해 노즐(224)로 순환하게 될 수 있다. 스크러버 타워(222)에서 수집되는, 소비된 흡착제 액체(AL)는 폐수(WW)로서 퍼지(purge)된다. 퍼지된 폐수(WW)는, 유체 연결된 파이프(222d)에 배치되는 펌프(221)를 통해 스크러버 타워(222)로부터 열 교환기(240)로 펌핑(pumping)된다.
열 교환기(240)는 스크러버 타워(222)에서 생성되는 폐수(WW)의 가압 가열을 위해 작동 가능하다. 열 교환기(240) 내에서의 폐수(WW)의 이러한 가압 가열은 약 2 바아 내지 약 20 바아, 또는 바람직하게는 약 3 바아 내지 약 10 바아의 압력에서 그리고 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 200 도, 또는 바람직하게는 섭씨 약 120 도 내지 섭씨 약 180 도의 온도에서 이루어진다. 작동 중에, 스크러버 타워(222)로부터의 폐수(WW)는 펌프(221)에 의해, 유체 연결된 파이프(222d)를 통해 열 교환기(240)의 내부(240a)로 펌핑된다. 열 교환기(240)를 통한 고온 연도 가스(FG)의 유동 방향은, 열 교환기(240)를 통한 폐수(WW)의 유동 방향에 대해 반대이다. 연소 유닛(212)으로부터의 고온 연도 가스(FG)는 도관(212a) 및 유체 연결된 덕트(215)를 통해 열 교환기(240)로 순환하게 된다. 열 교환기(240) 내에서, 고온 연도 가스(FG)는 폐수(WW)의 가압 가열을 위한 열 에너지를 전달한다. 이후에, 결과적으로 냉각된 연도 가스(FG)는 열 교환기(240)로부터 미립자 수집 시스템(220)의 상류에 있는 덕트(218a)로, 유체 연결된 덕트(217)를 통해 계속 순환한다.
열 교환기(240)에 공급되는 폐수(WW)는, 폐수(WW) 내에 부유하는 고체 미립자와 같은 고체 재료를 포함할 수 있다. 폐수(WW)는 또한, 폐수(WW)가 열 교환기(240) 내에서 가압 하에 가열될 때, 폐수(WW)로부터 침전될 수 있는 요소를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고체 재료 공급부(244)로부터의 고체 재료(SM)가 필요에 따라 스케일링 방지 작용제로서, 유체 연결된 파이프(222d)를 통해 유동하는 폐수(WW)에 대해 덕트(244a)를 거쳐 추가되어, 전술한 고체 미립자 및 요소가 스케일(scale)을 형성하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 시스템(210)의 작동 조건에 따라 필요한 경우 폐수(WW)에 다른 첨가제가 추가될 수도 있고 혼합될 수도 있다. 예를 들면, 신선한 석회석, CaCO3, 석회, 수산화석회, 탄산나트륨, 트로나, 알칼리성 플라이 애시 등과 같은 알칼리성 반응물을 함유하는, 흡착제 재료 공급부(230)로부터의 흡착제 재료(M)가 폐수(WW)에 추가될 수 있다. 따라서, 사전에 특정된 양의 알칼리성 반응물이 폐수(WW)에 공급될 수 있으며, 이에 따라 폐수(WW)는 알칼리가 농후하게 되고, 열 교환기(240) 내에서 폐수(WW)의 가압 가열 시에 불용성 중금속 화합물을 침전시키는 데 요구되는 수준을 초과하게 된다. 추가적으로, 흡착제 액체(AL) 내에서 알칼리성 반응물이 과잉량으로 존재하는 것은 부식 방지에 도움이 되며, 스크러버 타워(222)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)로부터, 염화 수소(HCl), 불화 수소(HF), 이산화황(SO2), 삼산화황(SO3), 및 황산(H2SO4)과 같은 산성 가스 요소를 포획하여 아황산 칼슘(CaSO3), 황산 칼슘(CaSO4), 염화 칼슘(CaCl2), 및 불화 칼슘(CaF2)과 같은 고체 미립자를 형성함으로써 오염물 배출을 저감시키는 데 도움이 된다.
열 교환기(240)로부터의 가열된 폐수(WW)는 폐수 도관(240b)을 거쳐 밸브(240c)를 통해 그리고, 유체 연결된 플래시 배슬(246) 내로 유동한다. 밸브(240c)는, 증기(ST)를 생성하도록 플래시 배슬(246) 내에서의 폐수(WW)를 플래시 기화 및 팽창시키기 위한 폐수 도관(240b) 내에서의 압력 강하를 위해 작동 가능하다. 밸브(240c)의 상류에 있는 도관(240b) 내에서, 압력은 약 2 바아 내지 약 20 바아, 더욱 바람직하게는 약 3 바아 내지 약 10 바아이다. 밸브(240c)의 하류에 있는 도관(240b) 내에서, 압력은 대략 대기압이거나 또는 대기압보다 약간 높다. 플래시 배슬(246)로부터의 임의의 응축된 폐수(WW)는, 고체(S)에 흡착되는데, 상기 임의의 응축된 폐수는 상기 고체와 함께 이들의 환경적으로 보존적인 폐기를 위해 시스템(210)으로부터 덕트(246d)를 통해 제거된다. 선택적으로, 열 교환기(240)로부터의 임의의 고체(S)에 추가하여, 미립자 수집 시스템(220)에서 수집되는 고체(S)는, 유체 연결된 덕트(220c)를 통해 플래시 배슬(246)로 운반될 수 있다. 이에 따라, 미립자 수집 시스템(220)으로부터의 고체(S)와 선택적으로 조합되는, 열 교환기(240)로부터의 고체(S)는, 시스템(210) 내의 다른 곳에서의 사용을 위해, 처리를 위한 시스템(210) 외부에서의 사용을 위해, 또는 고체의 환경적으로 보존적인 폐기를 위해 덕트(246d) 내에 배치되는 공압 컨베이어(247) 또는 스크류를 통해 플래시 배슬(246)로부터 주기적으로 제거된다.
플래시 기화에 후속하여, 플래시 배슬(246)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(246a)를 통해, 미립자 수집 시스템(220)의 상류에서의 덕트(218a)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 유동에 공급되어 시스템(210)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다. 선택적으로, 시스템(210)의 대안으로서, 또는 시스템(210)의 추가적인 특징으로서, 플래시 배슬(246)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(246a, 246b)를 통해, 스크러버 타워(222)의 상류에서의 덕트(220a)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 유동에 공급되어 시스템(210)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다. 시스템(210)의 대안으로서의 다른 선택 또는 시스템(210)의 추가적인 특징으로서의 다른 선택에 있어서, 플래시 배슬(246)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(246a, 246b, 246c)를 통해, 파이프(222c)에서의 순환하는 흡착제 액체에 공급되는 보급수로서 사용되어 시스템(210)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다.
시스템(210)의 폐수(WW) 무 방류가 행해지는, 습식 연도 가스 탈황을 위한 시스템(210)을 이용하는 방법이 본원에 개시되어 있다. 시스템(210)을 이용하는 방법은, 스크러버 타워(222)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 습식 연도 가스 탈황을 위한 흡착제 액체(AL)의 유동과 함께 스크러버 타워(222)를 이용하는 단계; 증기(ST) 및 고체(S) 폐기 스트림을 생성하기 위해 스크러버 타워(222)에서 수집되는 폐수(WW)를 가압 가열 및 플래시 기화하는 단계; 시스템(210)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하기 위해 스크러버 타워(222) 및 미립자 수집 시스템(220)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에, 스크러버 타워(222)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에, 또는 스크러버 타워(222) 내에 분산되는, 파이프(222c) 내의 흡착제 액체(AL)의 순환 유동에 생성된 증기(ST)를 공급하는 단계를 포함한다.
도 3은 본 개시내용의 시스템에 대한 다른 실시예를 제시한 것이다. 도 3의 실시예의 특징들 중 다수는 도 1에 제시된 실시예의 특징과 동일할 수도 있고 유사할 수도 있다. 이에 따라, 도 1의 특징과 동일할 수도 있고 유사할 수도 있는 도 3의 특징은, 도 1의 도면부호와 동일하게 도면부호가 표시되며, 다만 맨 앞에 숫자 "3"이 있다는 점에서만 차이가 있다.
이제 도 3의 예시적인 실시예를 참고하면, 연소 유닛(312), 예컨대 보일러 유닛을 포함하는 산업용 플랜트 또는 발전소와 같은 시스템(310)이 본원에 개시되어 있다. 연소 유닛(312)에는, 적어도 하나의 산소 함유 가스(G), 예컨대, 공기, O2 가스, 또는 O2 가스를 포함하는 가스가 가스 공급부(314)로부터, 유체 연결된 공급 파이프(314a)를 통해 공급될 수 있다. 마찬가지로, 연소 유닛(312)에는 탄소를 함유한 연료(F)가 연료 공급부(316)로부터, 유체 연결된 연료 덕트(316a)를 통해, 연소 유닛(312) 내에서의 연료(F)의 연소를 위해 공급된다. 연소 유닛(312)에 공급되는 연료(F)는 바람직하게는 화석 연료, 예컨대 석탄, 석유 또는 천연 가스와 같은 화석 연료이다. 증기에 추가하여, 연도 가스(FG)가 연소 유닛(312) 내에서의 연료(F) 연소 시에 생성된다. 연료(F) 연소에 의해 생성되는 증기는 전기 생성 시에 사용되도록 터빈(도시되어 있지 않음)으로 운반될 수 있거나, 또는 예컨대 지역 난방, 연소 유닛(312)의 예열 등과 같은 다른 용도로 사용될 수 있다. 연료(F) 연소에 의해 생성되는 연도 가스는, 산성 가스, 예컨대 한정하는 것은 아니지만 황 산화물 및 염화수소와 같은 산성 가스, 애시(ash), 중금속 및 미립자를 포함한다. 연소 유닛(312)에서 생성되는 연도 가스(FG)는 연소 유닛(312)의 내부 영역(312d)으로부터 나와, 유체 연결된 도관(312a)을 통해, 유체 연결된 공기 예열기(318)의 내부 영역(318b) 내로 유동한다. 공기 예열기(318)는, 공기 예열기를 통해 유동하는 고온 연도 가스(FG)로부터의 열 에너지를, 역시 공기 예열기를 통해 유동하는 열 전달 유체(HT)에 전달하도록 작동 가능하다. 상기 열 전달 유체(HT)는 증기, 증기 응축물, 가압된 고온의 물, 예컨대 폐열 소스로부터의 유체 등일 수 있다. 공기 예열기(318)를 통한 열 전달 유체(HT)의 유동은, 공기 예열기(318)를 통한 고온 연도 가스(FG)의 유동의 방향과 반대 방향이다. 가열된 열 전달 유체(HT)는, 예컨대 연소 유닛(312)의 작동과 관련되는 예열의 필요성 등을 위해 시스템(310) 내에서 사용된다. 상기 열 전달 유체(HT)는 시스템(310) 내에서 순환하게 되는데, 가열된 열 전달 유체(HT)는 공기 예열기(318)로부터 나와, 유체 연결된 덕트(312b)를 통해, 연소 유닛(312) 내로 유동하며, 냉각된 열 전달 유체(HT)는 연소 유닛(312)으로부터 나와, 유체 연결된 덕트(312c)를 통해 공기 예열기(318) 내로 유동한다. 공기 예열기(318)에서 열 전달 유체(HT)를 사용하는 것에 대한 선택적인 추가 특징으로서 또는 공기 예열기(318)에서 열 전달 유체(HT)를 사용하는 것에 대한 대안으로서, 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)가 공기 예열기(318)에서 사용될 수 있다. 이에 따라, 공기 예열기(318)는, 공기 예열기를 통해 유동하는 고온 연도 가스(FG)로부터의 열 에너지를, 공기 예열기를 통해 유동하도록, 유체 연결된 공급 파이프(314b)를 통해 공기 예열기(318)에 대해 순환하게 되는 가스 공급부(314)로부터의 적어도 하나의 산소 함유 가스(G), 예컨대 공기, O2 가스, 또는 O2 가스를 포함하는 가스에 전달하게 작동 가능하다. 공기 예열기(318)를 통한 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)의 유동은, 공기 예열기(318)를 통한 고온 연도 가스(FG)의 유동의 방향과 반대 방향이다. 가열된 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 연소 유닛 효율을 향상시키기 위해 연소 유닛(312) 내에서 사용된다. 이러한 목적을 위해, 일단 공기 예열기(318) 내에서 가열된 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 공기 예열기(318)로부터 나와, 유체 연결된 덕트(312b)를 통해 연소 유닛(312) 내로 유동한다. 이후 상기 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 연소 유닛(312)으로부터 나와, 유체 연결된 도관(312a)을 통해 고온 연도 가스(FG)로서 공기 예열기(318) 내로 유동한다.
공기 예열기(318)의 내부 영역(318b)으로부터, 온도가 낮아진 연도 가스(FG)가, 유체 연결된 덕트(318a)를 통해 미립자 수집 시스템(320) 내로 유동한다. 미립자 수집 시스템(320)은 백하우스(baghouse)일 수도 있고 정전식 침전기일 수도 있다. 미립자 수집 시스템(320)은, 플라이 애시, 미립자 물질 및 미립자 수집 시스템의 내부 영역(320b)을 통해 유동하는 연도 가스(FG)로부터의 다른 입자와 같은 고체(S)를 제거하도록 작동 가능하다. 연도 가스(FG)로부터 고체(S)가 제거된 이후에, 연도 가스(FG)는 미립자 수집 시스템(320)의 내부 영역(320b)으로부터, 유체 연결된 덕트(320a)를 거쳐, 스크러버 타워(322)의 입구(334a)를 통해 유동한다. 스크러버 타워(322)는, 스크러버 타워를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 습식 연도 가스 탈황을 위해 작동 가능하다. 연도 가스(FG)가 입구(334a)로부터 상향으로 스크러버 타워(322)의 내부 영역(322b)을 통해 유동할 때, 흡착제 액체(AL)는, 스크러버 타워에서의 흡착제 액체(AL)의 하향 유동을 위해 스크러버 타워(322)의 상부 영역(326)에 배치되는 노즐(324)로부터 분산된다. 물 공급부(328)로부터의 물(W) 및 흡착제 재료 공급부(330)로부터의 흡착제 재료(M), 예컨대 신선한 석회석, CaCO3, 석회, 수산화석회, 탄산나트륨, 트로나, 알칼리성 플라이 애시 등과 같은 흡착제 재료는, 유체 연결된 배관(328a, 330a)을 통해 스크러버 타워(322)로 공급되는 흡착제 액체(AL)를 생성하도록 조합된다. 스크러버 타워(322) 내에서의 흡착제 액체(AL)의 하향 유동은, 화살표로 예시되는, 상향 유동하는 연도 가스(FG)와 접촉하고 이 연도 가스와 혼합되어, 연도 가스로부터 황 산화물과 같은 산성 가스를 흡수한다. 결과적으로 깨끗하게 된 연도 가스(CG)는 스크러버 타워(322)의 출구(334b)로부터 스택(336; stack)으로, 유체 연결된 덕트(322a)를 통해 유동한다. 스택(336)으로부터, 깨끗하게 된 연도 가스(CG)는 환경으로 배출된다. 흡착제 액체(AL)는 스크러버 타워(322)의 하부(338)에서 수집된다. 스크러버 타워(322)에서 수집된 흡착제 액체(AL)는, 스크러버 타워(322) 내에서의 확산을 위해, 파이프(322c)를 통해 노즐(324)로 순환하게 될 수 있다. 스크러버 타워(322)에서 수집되는, 소비된 흡착제 액체(AL)는 폐수(WW)로서 퍼지(purge)된다. 퍼지된 폐수(WW)는, 유체 연결된 파이프(322d)에 배치되는 펌프(321)를 통해 스크러버 타워(322)로부터 열 교환기(340)로 펌핑(pumping)된다.
열 교환기(340)는 스크러버 타워(322)에서 생성되는 폐수(WW)의 가압 가열을 위해 작동 가능하다. 열 교환기(340) 내에서의 폐수(WW)의 이러한 가압 가열은 약 2 바아 내지 약 20 바아, 또는 바람직하게는 약 3 바아 내지 약 10 바아의 압력에서 그리고 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 200 도, 또는 바람직하게는 섭씨 약 120 도 내지 섭씨 약 180 도의 온도에서 이루어진다. 작동 중에, 스크러버 타워(322)로부터의 폐수(WW)는 펌프(321)에 의해, 유체 연결된 파이프(322d)를 통해 열 교환기(340)의 내부(340a)로 펌핑된다. 열 교환기(340)를 통한 열 전달 작용제(TA)의 유동 방향은, 열 교환기(340)를 통한 폐수(WW)의 유동 방향에 대해 반대이다. 상기 열 전달 작용제(TA)는 증기, 증기 응축물, 가압된 고온의 물, 예컨대 폐열 소스로부터의 유체 등일 수 있다. 상기 열 교환 작용제(TA)는, 열 전달 작용제(TA)를 가열하는 열원(342)으로부터 열 교환기(340)로, 유체 연결된 덕트(342a)를 통해 순환하게 될 수 있다. 열 교환기(340) 내에서, 열 전달 작용제(TA)는 폐수(WW)의 가압 가열을 위해, 저장된 열 에너지를 전달한다. 이후, 결과적으로 냉각된 열 전달 작용제(TA)는, 유체 연결된 덕트(342b)를 통해 열 교환기(340)로부터 열원(342)으로 지속적으로 순환한다.
열 교환기(340)에 공급되는 폐수(WW)는, 폐수(WW) 내에 부유하는 고체 미립자와 같은 고체 재료를 포함할 수 있다. 폐수(WW)는 또한, 폐수(WW)가 열 교환기(340) 내에서 가압 하에 가열될 때, 폐수(WW)로부터 침전될 수 있는 요소를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고체 재료 공급부(344)로부터의 고체 재료(SM)가 필요에 따라 스케일링 방지 작용제로서, 유체 연결된 파이프(322d)를 통해 유동하는 폐수(WW)에 대해 덕트(344a)를 거쳐 추가되어, 전술한 고체 미립자 및 요소가 스케일(scale)을 형성하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 작동 조건에 따라 필요한 경우 폐수(WW)에 다른 첨가제가 추가될 수도 있고 혼합될 수도 있다. 예를 들면, 폐수(WW)가 열 교환기(340)에 공급되기에 앞서, 석회 및/또는 석고 공급부(348)로부터의 석회 및/또는 석고(LG)가, 유체 연결된 파이프(348a)를 통해 폐수 파이프(322d)에 공급되어 폐수(WW)의 가압 가열 시에 불용성 중금속 화합물을 침전시키게 할 수 있다. 또한, 고체 분리기(350)가 폐수 파이프(322d)에 배치되어 폐수(WW)에서의 고체(S)의 수준을 제어할 수 있다. 이에 따라, 고체(S)는 고체 분리기(350)를 이용하여 폐수(WW)로부터 제거될 수 있는데, 이때 폐수(WW)는 고체 분리기(350)를 빠져나오도록 그리고 유체 연결된 파이프(350a)를 통해 열 교환기(340) 내로 유동한다. 이렇게 제거된 고체(S)는 시스템(310) 내에서 다른 위치에 사용되거나, 또는 환경적으로 보존적인 방식으로 덕트(350b)를 통해 폐기된다. 다른 예로서, 신선한 석회석, CaCO3, 석회, 수산화석회, 탄산나트륨, 트로나, 알칼리성 플라이 애시 등과 같은 알칼리성 반응물을 함유하는, 흡착제 재료 공급부(330)로부터의 흡착제 재료(M)가 폐수(WW)에 추가될 수 있다. 따라서, 사전에 특정된 양의 알칼리성 반응물이 폐수(WW)에 공급될 수 있으며, 이에 따라 폐수(WW)는 알칼리가 농후하게 되고, 열 교환기(340) 내에서 폐수(WW)의 가압 가열 시에 불용성 중금속 화합물을 침전시키는 데 요구되는 수준을 초과하게 된다. 추가적으로, 흡착제 액체(AL) 내에서 알칼리성 반응물이 과잉량으로 존재하는 것은 부식 방지에 도움이 되며, 스크러버 타워(322)를 통해 유동하는 연도 가스로부터, 염화 수소(HCl), 불화 수소(HF), 이산화황(SO2), 삼산화황(SO3), 및 황산(H2SO4)과 같은 산성 가스 요소를 포획하여 아황산 칼슘(CaSO3), 황산 칼슘(CaSO4), 염화 칼슘(CaCl2), 및 불화 칼슘(CaF2)과 같은 고체 미립자를 형성함으로써 오염물 배출을 저감시키는 데 도움이 된다.
열 교환기(340)로부터의 가열된 폐수(WW)는 폐수 도관(340b)을 거쳐 밸브(340c)를 통해 그리고, 유체 연결된 플래시 배슬(346) 내로 유동한다. 밸브(340c)는, 증기(ST)를 생성하도록 플래시 배슬 내에서의 폐수(WW)를 플래시 기화 및 팽창시키기 위한 폐수 도관(340b) 내에서의 압력 강하를 위해 작동 가능하다. 밸브(340c)의 상류에 있는 도관(340b) 내에서, 압력은 약 2 바아 내지 약 20 바아, 또는 더욱 바람직하게는 약 3 바아 내지 약 10 바아이다. 밸브(340c)의 하류에 있는 도관(340b) 내에서, 압력은 대략 대기압이거나 또는 대기압보다 약간 높다. 플래시 배슬(346)로부터의 임의의 응축된 폐수(WW)는, 고체(S)에 흡착되는데, 상기 임의의 응축된 폐수는 상기 고체와 함께 이들의 환경적으로 보존적인 폐기를 위해 시스템(310)으로부터 덕트(346d)를 통해 제거된다. 선택적으로, 열 교환기(340)로부터의 임의의 고체(S)에 추가하여, 미립자 수집 시스템(320)에서 수집되는 고체(S)는, 유체 연결된 덕트(320c)를 통해 플래시 배슬(346)로 운반될 수 있다. 이에 따라, 미립자 수집 시스템(320)으로부터의 고체(S)와 선택적으로 조합되는, 열 교환기(340)로부터의 고체(S)는, 시스템(310) 내의 다른 곳에서의 사용을 위해, 처리를 위한 시스템(310) 외부에서의 사용을 위해, 또는 고체의 환경적으로 보존적인 폐기를 위해 덕트(346d) 내에 배치되는 공압 컨베이어(347) 또는 스크류를 통해 플래시 배슬(346)로부터 주기적으로 제거된다.
플래시 기화에 후속하여, 플래시 배슬(346)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(346a)를 통해, 미립자 수집 시스템(320)의 상류에서의 덕트(318a)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 유동에 공급되어 시스템(310)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다. 선택적으로, 시스템(310)의 대안으로서, 또는 시스템(310)의 추가적인 특징으로서, 플래시 배슬(346)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(346a, 346b)를 통해, 스크러버 타워(322)의 상류에서의 덕트(320a)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 유동에 공급되어 시스템(310)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다. 시스템(310)의 대안으로서의 다른 선택 또는 시스템(310)의 추가적인 특징으로서의 다른 선택에 있어서, 플래시 배슬(346)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(346a, 346b, 346c)를 통해, 파이프(322c)에서의 순환하는 흡착제 액체에 공급되는 보급수로서 사용되어 시스템(310)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다.
시스템(310)의 폐수(WW) 무 방류가 행해지는, 습식 연도 가스 탈황을 위한 시스템(310)을 이용하는 방법이 본원에 개시되어 있다. 시스템(310)을 이용하는 방법은, 스크러버 타워(322)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 습식 연도 가스 탈황을 위한 흡착제 액체(AL)의 유동과 함께 스크러버 타워를 이용하는 단계; 증기(ST) 및 고체(S) 폐기 스트림을 생성하기 위해 스크러버 타워(322)에서 수집되는 폐수(WW)를 가압 가열 및 플래시 기화하는 단계; 시스템(310)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하기 위해 스크러버 타워(322) 및 미립자 수집 시스템(320)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에, 스크러버 타워(322)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에, 또는 스크러버 타워(322) 내에 분산되는, 파이프(322c) 내의 흡착제 액체(AL)의 순환 유동에, 생성된 증기(ST)를 공급하는 단계를 포함한다.
도 4는 본 개시내용의 시스템에 대한 다른 실시예를 제시한 것이다. 도 4의 실시예의 특징들 중 다수는 도 1에 제시된 실시예의 특징과 동일할 수도 있고 유사할 수도 있다. 이에 따라, 도 1의 특징과 동일할 수도 있고 유사할 수도 있는 도 4의 특징은, 도 1의 도면부호와 동일하게 도면부호가 표시되며, 다만 맨 앞에 숫자 "4"가 있다는 점에서만 차이가 있다.
이제 도 4의 예시적인 실시예를 참고하면, 연소 유닛(412), 예컨대 보일러 유닛을 포함하는 산업용 플랜트 또는 발전소와 같은 시스템(410)이 본원에 개시되어 있다. 연소 유닛(412)에는, 적어도 하나의 산소 함유 가스(G), 예컨대, 공기, O2 가스, 또는 O2 가스를 포함하는 가스가 가스 공급부(414)로부터, 유체 연결된 공급 파이프(414a)를 통해 공급될 수 있다. 마찬가지로, 연소 유닛(412)에는 탄소를 함유한 연료(F)가 연료 공급부(416)로부터, 유체 연결된 연료 덕트(416a)를 통해, 연소 유닛(412) 내에서의 연료(F)의 연소를 위해 공급된다. 연소 유닛(412)에 공급되는 연료(F)는 바람직하게는 화석 연료, 예컨대 석탄, 석유 또는 천연 가스와 같은 화석 연료이다. 증기에 추가하여, 연도 가스(FG)가 연소 유닛(412) 내에서의 연료(F) 연소 시에 생성된다. 연료(F) 연소에 의해 생성되는 증기는 전기 생성 시에 사용되도록 터빈(도시되어 있지 않음)으로 운반될 수 있거나, 또는 예컨대 지역 난방, 연소 유닛(412)의 예열 등과 같은 다른 용도로 사용될 수 있다. 연료(F) 연소에 의해 생성되는 연도 가스는, 산성 가스, 예컨대 한정하는 것은 아니지만 황 산화물 및 염화수소와 같은 산성 가스, 애시(ash), 중금속 및 미립자를 포함한다. 연소 유닛(412)에서 생성되는 연도 가스(FG)는 연소 유닛(412)의 내부 영역(412d)으로부터 나와, 유체 연결된 도관(412a)을 통해, 유체 연결된 공기 예열기(418)의 내부 영역(418b) 내로 유동한다. 공기 예열기(418)는, 공기 예열기를 통해 유동하는 고온 연도 가스(FG)로부터의 열 에너지를, 역시 공기 예열기를 통해 유동하는 열 전달 유체(HT)에 전달하도록 작동 가능하다. 상기 열 전달 유체(HT)는 증기, 증기 응축물, 가압된 고온의 물, 예컨대 폐열 소스로부터의 유체 등일 수 있다. 공기 예열기(418)를 통한 열 전달 유체(HT)의 유동은, 공기 예열기(418)를 통한 고온 연도 가스(FG)의 유동의 방향과 반대 방향이다. 가열된 열 전달 유체(HT)는, 예컨대 연소 유닛(412)의 작동과 관련되는 예열의 필요성 등을 위해 시스템(410) 내에서 사용된다. 상기 열 전달 유체(HT)는 시스템(410) 내에서 순환하게 되는데, 가열된 열 전달 유체(HT)는 공기 예열기(418)로부터 나와, 유체 연결된 덕트(412b)를 통해, 연소 유닛(412) 내로 유동하며, 냉각된 열 전달 유체(HT)는 연소 유닛(412)으로부터 나와, 유체 연결된 덕트(412c)를 통해 공기 예열기(418) 내로 유동한다. 공기 예열기(418)에서 열 전달 유체(HT)를 사용하는 것에 대한 선택적인 추가 특징으로서 또는 공기 예열기(418)에서 열 전달 유체(HT)를 사용하는 것에 대한 대안으로서, 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)가 공기 예열기(418)에서 사용될 수 있다. 이에 따라, 공기 예열기(418)는, 공기 예열기를 통해 유동하는 고온 연도 가스(FG)로부터의 열 에너지를, 공기 예열기를 통해 유동하도록, 유체 연결된 공급 파이프(414b)를 통해 공기 예열기(418)에 대해 순환하게 되는 가스 공급부(414)로부터의 적어도 하나의 산소 함유 가스(G), 예컨대 공기, O2 가스, 또는 O2 가스를 포함하는 가스에 전달하게 작동 가능하다. 공기 예열기(418)를 통한 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)의 유동은, 공기 예열기(418)를 통한 고온 연도 가스(FG)의 유동의 방향과 반대 방향이다. 가열된 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 연소 유닛 효율을 향상시키기 위해 연소 유닛(412) 내에서 사용된다. 이러한 목적을 위해, 일단 공기 예열기(418) 내에서 가열된 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 공기 예열기(418)로부터 나와, 유체 연결된 덕트(412b)를 통해 연소 유닛(412) 내로 유동한다. 이후 상기 적어도 하나의 산소 함유 가스(G)는 연소 유닛(412)으로부터 나와, 유체 연결된 도관(412a)을 통해 고온 연도 가스(FG)로서 공기 예열기(418) 내로 유동한다.
공기 예열기(418)의 내부 영역(418b)으로부터, 온도가 낮아진 연도 가스(FG)가, 유체 연결된 덕트(418a)를 통해 미립자 수집 시스템(420) 내로 유동한다. 미립자 수집 시스템(420)은 백하우스(baghouse)일 수도 있고 정전식 침전기일 수도 있다. 미립자 수집 시스템(420)은, 플라이 애시, 미립자 물질 및 미립자 수집 시스템의 내부 영역(420b)을 통해 유동하는 연도 가스(FG)로부터의 다른 입자와 같은 고체(S)를 제거하도록 작동 가능하다. 연도 가스(FG)로부터 고체(S)가 제거된 이후에, 연도 가스(FG)는 미립자 수집 시스템(420)의 내부 영역(420b)으로부터, 유체 연결된 덕트(420a)를 거쳐, 스크러버 타워(422)의 입구(434a)를 통해 유동한다. 스크러버 타워(422)는, 스크러버 타워를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 습식 연도 가스 탈황을 위해 작동 가능하다. 연도 가스(FG)가 입구(434a)로부터 상향으로 스크러버 타워(422)의 내부 영역(422b)을 통해 유동할 때, 흡착제 액체(AL)는, 스크러버 타워에서의 흡착제 액체(AL)의 하향 유동을 위해 스크러버 타워(422)의 상부 영역(426)에 배치되는 노즐(424)로부터 분산된다. 물 공급부(428)로부터의 물(W) 및 흡착제 재료 공급부(430)로부터의 흡착제 재료(M), 예컨대 신선한 석회석, CaCO3, 석회, 수산화석회, 탄산나트륨, 트로나, 알칼리성 플라이 애시 등과 같은 흡착제 재료는, 유체 연결된 배관(428a, 430a)을 통해 스크러버 타워(422)로 공급되는 흡착제 액체(AL)를 생성하도록 조합된다. 스크러버 타워(422) 내에서의 흡착제 액체(AL)의 하향 유동은, 화살표로 예시되는, 상향 유동하는 연도 가스(FG)와 접촉하고 이 연도 가스와 혼합되어, 연도 가스로부터 황 산화물과 같은 산성 가스를 흡수한다. 결과적으로 깨끗하게 된 연도 가스(CG)는 스크러버 타워(422)의 출구(434b)로부터 스택(436; stack)으로, 유체 연결된 덕트(422a)를 통해 유동한다. 스택(436)으로부터, 깨끗하게 된 연도 가스(CG)는 환경으로 배출된다. 흡착제 액체(AL)는 스크러버 타워(422)의 하부(438)에서 수집된다. 스크러버 타워(422)에서 수집된 흡착제 액체(AL)는, 스크러버 타워(422) 내에서의 확산을 위해, 파이프(422c)를 통해 노즐(424)로 순환하게 될 수 있다. 스크러버 타워(422)에서 수집되는, 소비된 흡착제 액체(AL)는 폐수(WW)로서 퍼지(purge)된다. 퍼지된 폐수(WW)는, 유체 연결된 파이프(422d)에 배치되는 펌프(441)를 통해 스크러버 타워(422)로부터 열 교환기(440)로 펌핑(pumping)된다.
열 교환기(440)는 스크러버 타워(422)에서 생성되는 폐수(WW)의 가압 가열을 위해 작동 가능하다. 열 교환기(440) 내에서의 폐수(WW)의 이러한 가압 가열은 약 2 바아 내지 약 20 바아, 또는 바람직하게는 약 3 바아 내지 약 10 바아의 압력에서 그리고 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 200 도, 또는 바람직하게는 섭씨 약 120 도 내지 섭씨 약 180 도의 온도에서 이루어진다. 작동 중에, 스크러버 타워(422)로부터의 폐수(WW)는 펌프(421)에 의해, 유체 연결된 파이프(422d)를 통해 열 교환기(440)의 내부(440a)로 펌핑된다. 열 교환기(440)를 통한 고온 연도 가스(FG)의 유동 방향은, 열 교환기(440)를 통한 폐수(WW)의 유동 방향에 대해 반대이다. 연소 유닛(412)으로부터의 고온 연도 가스(FG)는 도관(412a) 및 유체 연결된 덕트(415)를 통해 열 교환기(440)로 순환하게 된다. 열 교환기(440) 내에서, 고온 연도 가스(FG)는 폐수(WW)의 가압 가열을 위한 열 에너지를 전달한다. 이후에, 결과적으로 냉각된 연도 가스(FG)는 열 교환기(440)로부터 미립자 수집 시스템(420)의 상류에 있는 덕트(418a)로, 유체 연결된 덕트(417)를 통해 계속 순환한다.
열 교환기(440)에 공급되는 폐수(WW)는, 폐수(WW) 내에 부유하는 고체 미립자와 같은 고체 재료를 포함할 수 있다. 폐수(WW)는 또한, 폐수(WW)가 열 교환기(440) 내에서 가압 하에 가열될 때, 폐수(WW)로부터 침전될 수 있는 요소를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고체 재료 공급부(444)로부터의 고체 재료(SM)가 필요에 따라 스케일링 방지 작용제로서, 유체 연결된 파이프(422d)를 통해 유동하는 폐수(WW)에 대해 덕트(444a)를 거쳐 추가되어, 전술한 고체 미립자 및 요소가 스케일(scale)을 형성하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 작동 조건에 따라 필요한 경우 폐수(WW)에 다른 첨가제가 추가될 수도 있고 혼합될 수도 있다. 예를 들면, 폐수(WW)가 열 교환기(440)에 공급되기에 앞서, 석회 및/또는 석고 공급부(448)로부터의 석회 및/또는 석고(LG)가, 유체 연결된 파이프(448a)를 통해 폐수 파이프(422d)에 공급되어 폐수(WW)의 가압 가열 시에 불용성 중금속 화합물을 침전시키게 할 수 있다. 또한, 고체 분리기(450)가 폐수 파이프(422d)에 배치되어 폐수(WW)에서의 고체(S)의 수준을 제어할 수 있다. 이에 따라, 고체(S)는 고체 분리기(450)를 이용하여 폐수(WW)로부터 제거될 수 있는데, 이때 폐수(WW)는 고체 분리기(450)를 빠져나오도록 그리고 유체 연결된 파이프(450a)를 통해 열 교환기(440) 내로 유동한다. 이렇게 제거된 고체(S)는 시스템(410) 내에서 다른 위치에 사용되거나, 또는 환경적으로 보존적인 방식으로 덕트(450b)를 통해 폐기된다. 다른 예로서, 신선한 석회석, CaCO3, 석회, 수산화석회, 탄산나트륨, 트로나, 알칼리성 플라이 애시 등과 같은 알칼리성 반응물을 함유하는, 흡착제 재료 공급부(430)로부터의 흡착제 재료(M)가 폐수(WW)에 추가될 수 있다. 따라서, 사전에 특정된 양의 알칼리성 반응물이 폐수(WW)에 공급될 수 있으며, 이에 따라 폐수(WW)는 알칼리가 농후하게 되고, 열 교환기(440) 내에서 폐수(WW)의 가압 가열 시에 불용성 중금속 화합물을 침전시키는 데 요구되는 수준을 초과하게 된다. 추가적으로, 흡착제 액체(AL) 내에서 알칼리성 반응물이 과잉량으로 존재하는 것은 부식 방지에 도움이 되며, 스크러버 타워(422)를 통해 유동하는 연도 가스로부터, 염화 수소(HCl), 불화 수소(HF), 이산화황(SO2), 삼산화황(SO3), 및 황산(H2SO4)과 같은 산성 가스 요소를 포획하여 아황산 칼슘(CaSO3), 황산 칼슘(CaSO4), 염화 칼슘(CaCl2), 및 불화 칼슘(CaF2)과 같은 고체 미립자를 형성함으로써 오염물 배출을 저감시키는 데 도움이 된다.
열 교환기(440)로부터의 가열된 폐수(WW)는 폐수 도관(440b)을 거쳐 밸브(440c)를 통해 그리고, 유체 연결된 플래시 배슬(446) 내로 유동한다. 밸브(440c)는, 증기(ST)를 생성하도록 플래시 배슬(446) 내에서의 폐수(WW)를 플래시 기화 및 팽창시키기 위한 폐수 도관(440b) 내에서의 압력 강하를 위해 작동 가능하다. 밸브(440c)의 상류에 있는 도관(440b) 내에서, 압력은 약 2 바아 내지 약 20 바아, 또는 더욱 바람직하게는 약 3 바아 내지 약 10 바아이다. 밸브(440c)의 하류에 있는 도관(440b) 내에서, 압력은 대략 대기압이거나 또는 대기압보다 약간 높다. 플래시 배슬(446)로부터의 임의의 응축된 폐수(WW)는, 고체(S)에 흡착되는데, 상기 임의의 응축된 폐수는 상기 고체와 함께 이들의 환경적으로 보존적인 폐기를 위해 시스템(410)으로부터 덕트(446d)를 통해 제거된다. 선택적으로, 열 교환기(440)로부터의 임의의 고체(S)에 추가하여, 미립자 수집 시스템(420)에서 수집되는 고체(S)는, 유체 연결된 덕트(420c)를 통해 플래시 배슬(446)로 운반될 수 있다. 이에 따라, 미립자 수집 시스템(420)으로부터의 고체(S)와 선택적으로 조합되는, 열 교환기(440)로부터의 고체(S)는, 시스템(410) 내의 다른 곳에서의 사용을 위해, 처리를 위한 시스템(410) 외부에서의 사용을 위해, 또는 고체의 환경적으로 보존적인 폐기를 위해 덕트(446d) 내에 배치되는 공압 컨베이어(447) 또는 스크류를 통해 플래시 배슬(446)로부터 주기적으로 제거된다.
플래시 기화에 후속하여, 플래시 배슬(446)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(446a)를 통해, 미립자 수집 시스템(420)의 상류에서의 덕트(418a)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 유동에 공급되어 시스템(410)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다. 선택적으로, 시스템(410)의 대안으로서, 또는 시스템(410)의 추가적인 특징으로서, 플래시 배슬(446)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(446a, 446b)를 통해, 스크러버 타워(422)의 상류에서의 덕트(420a)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 유동에 공급되어 시스템(410)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다. 시스템(410)의 대안으로서의 다른 선택 또는 시스템(410)의 추가적인 특징으로서의 다른 선택에 있어서, 플래시 배슬(446)에서 생성되는 증기(ST)는, 유체 연결된 덕트(446a, 446b, 446c)를 통해, 파이프(422c)에서의 순환하는 흡착제 액체에 공급되는 보급수로서 사용되어 시스템(410)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하게 할 수도 있고 이러한 폐수 액체 무 방류에 기여할 수도 있다.
시스템(410)의 폐수(WW) 무 방류가 행해지는, 습식 연도 가스 탈황을 위한 시스템(410)을 이용하는 방법이 본원에 개시되어 있다. 시스템(410)을 이용하는 방법은, 스크러버 타워(422)를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 습식 연도 가스 탈황을 위한 흡착제 액체(AL)의 유동과 함께 스크러버 타워를 이용하는 단계; 증기(ST) 및 고체(S) 폐기 스트림을 생성하기 위해 스크러버 타워(422)에서 수집되는 폐수(WW)를 가압 가열 및 플래시 기화하는 단계; 시스템(410)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하기 위해 스크러버 타워(422) 및 미립자 수집 시스템(420)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에, 스크러버 타워(422)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에, 또는 스크러버 타워(422) 내에 분산되는, 파이프(422c) 내의 흡착제 액체(AL)의 순환 유동에, 생성된 증기(ST)를 공급하는 단계를 포함한다.
요약하면, 폐수(WW)를 기화시키고 산성 가스 배출물을 저감시키기 위한, 개시된 바와 같은 본원의 시스템(10, 210, 310, 410)은, 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422)로서, 하나 이상의 산성 가스를 포함하며 습식 스크러버 타워를 통해 유동하는 연도 가스(FG)로부터의 산성 가스 흡착을 위해 흡착제 액체(AL)가 내부에 분산되는 것인 습식 스크러버 타워; 가열된 폐수(WW)를 생성하도록 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422)에서 생성된 폐수(WW)의 가압 가열을 위해 작동 가능한 열 교환기(40, 240, 340, 440); 시스템(10, 210, 310, 410)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하기 위해 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422)로 파이프(22c, 222c, 322c, 422c)에서 순환하는 흡착제 액체(AL)에 공급되거나, 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에 공급되거나, 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422) 및 미립자 수집 시스템(20, 220, 320, 420)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에 공급되는 증기(ST)를 생성하도록, 가열된 폐수(WW)를 플래시 기화하게 작동 가능한 플래시 배슬(46, 246, 346, 446)을 포함한다. 개시된 바와 같이, 본 개시내용의 열 교환기는 약 2 바아 내지 약 20 바아의 압력 그리고 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 200 도의 온도에서 작동 가능하다. 선택 사항으로서, 본 개시내용의 열 교환기(240, 440)에 열 에너지를 공급하기 위해, 시스템(10, 210, 310, 410)으로부터의 연도 가스(FG), 상이한 시스템으로부터의 연도 가스(FG), 및/또는 비-연도 가스 열 전달 작용제가 사용될 수 있다. 이에 따라, 습식 스크러버 타워(222, 422)에서의 연도 가스(FG)의 탈황에 앞서 덕트(215, 415)를 통해 열 교환기(240, 440)로 연도 가스(FG)가 전환될 수 있다. 전환된 연도 가스(FG)는 바람직하게는 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 500 도 범위의 온도 또는 섭씨 약 250 도 내지 섭씨 약 350 도 범위의 온도로서, 열 교환기(240, 440)에 필요한 열 에너지를 공급한다. 다른 선택 사항으로서, 열 전달 작용제(TA)는 열 교환기(40, 340)에 열 에너지를 공급하기 위해 사용될 수 있다. 고체 재료 공급부(44, 244, 344, 444)로부터의 고체 재료(SM)는, 열 교환기(40, 240, 340, 440)에서의 폐수(WW)의 가열에 앞서 스케일링 방지 작용제로서 폐수(WW)에 추가될 수 있다.
요약하면, 폐수(WW)를 기화시키고 산성 가스 배출물을 저감시키기 위한, 개시된 바와 같은 본원의 방법은, 스크러버 타워를 통해 유동하는 연도 가스(FG)의 탈황을 위한 흡착제 액체(AL)의 유동과 함께 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422)를 이용하는 단계; 열 및 압력을 이용하여 열 교환기(40, 240, 340, 440)에서, 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422)에 수집되는 폐수(WW)를 가압 가열하여 가열된 폐수(WW)를 생성하는 단계; 시스템(10, 210, 310, 410)의 폐수(WW) 액체 무 방류를 달성하기 위해, 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422) 내에 분산되는, 파이프(22c, 222c, 322c, 422c) 내의 흡착제 액체(AL)의 순환 유동에, 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에, 또는 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422) 및 미립자 수집 시스템(20, 220, 320, 420)의 상류에서 연도 가스(FG)의 유동에 공급되는 증기(ST)를 생성하도록, 가열된 폐수(WW)를 플래시 배슬(46, 246, 346, 446)에 공급하는 단계를 포함한다. 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422)에서 사용되는 흡착제 액체(AL)는 물 및 알칼리성 반응물을 포함한다. 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422)에서 사용되는 흡착제 액체(AL)는 물 및 신선한 석회석, 석회, 수산화석회, 탄산나트륨, 트로나, 알칼리성 플라이 애시 등을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 방법에서 사용되는 열 교환기(40, 240, 340, 440)는 약 2 바아 내지 약 20 바아의 압력 그리고 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 200 도의 온도에서 폐수(WW)를 가압 가열하기 위해 작동 가능하다. 또한, 본 개시내용의 방법에 따르면, 전환된 연도 가스(FG)로부터의 열 에너지는 폐수(WW)의 가압 가열을 위해 열 교환기(240, 440)에서 사용될 수 있다. 가열된 폐수(WW)는, 연도 가스(FG)를 가습하기 위해 또는 습식 스크러버 타워(22, 222, 322, 422)에서의 보급수로서 사용되는 증기(ST)를 생성하기 위해 플래시 베슬(46, 246, 346, 446)로 유동한다.
폐수(WW)를 기화시키고 산성 가스 배출물을 저감시키기 위한, 예시된 본 개시내용의 시스템의 실시예에 대해 다양한 시스템 및 방법 설계 기준을 고려하여 다양한 변경을 행할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 시스템의 다양한 구성요소 내외로 다양한 유체를 운반하기 위한 도관의 크기, 형상 또는 구성은 임의의 다수의 적절한 형상, 크기 또는 구성일 수 있으며, 용기, 밸브, 파이프, 튜브, 탱크, 덕트 또는 센서와 같은 다양한 임의의 다수의 도관 요소를 포함한다. 연도 가스(FG), 폐수(WW), 및 다른 유체 유동이 유지하는 온도 및/또는 압력은 또한 설계 목적의 구체적인 세트를 충족시키기 위한 임의의 다수의 적절한 범위일 수 있다.
다양한 예시적인 실시예를 참고하여 본 개시내용의 시스템 및 방법이 설명되었지만, 당업자라면, 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 개시내용의 요소에 대해 다양한 변경이 행해질 수 있고 등가물로 대체될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 추가적으로, 본 개시내용의 필수적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 개시내용의 교시내용에 대해 구체적인 상황 또는 재료를 적합하게 하도록 하기 위해 다수의 변형이 행해질 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 시스템 및 방법은 고려되는 최선의 양태로서 개시된 구체적인 실시예로 한정되지 않도록 의도되는 반면, 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 실시예를 포함하도록 의도된다.

Claims (15)

  1. 폐수를 기화시키고 산성 가스 배출물을 저감시키기 위한 시스템으로서,
    스크러버 타워(scrubber tower)로서, 하나 이상의 산성 가스를 포함하며 스크러버 타워를 통해 유동하는 연도 가스로부터의 산성 가스 흡수를 위해 스크러버 타워 내에 분산되는 흡착제 액체가 입구를 통해 공급되는 스크러버 타워;
    가열된 폐수를 생성하기 위해 스크러버 타워에서 생성되는 폐수를 가압 가열하도록 작동 가능한 열 교환기;
    스크러버 타워 및 미립자 수집 시스템의 상류에서 연도 가스에 공급되거나, 스크러버 타워의 상류에서 연도 가스에 공급되거나, 또는 스크러버 타워로 순환되는 흡착제 액체에 공급되는 증기를 생성하도록, 가열된 폐수의 플래시 기화(flash evaporation)를 위해 작동 가능한 플래시 배슬(flash vessel)
    을 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열 교환기는 약 2 바아 내지 약 20 바아의 압력 그리고 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 200 도의 온도에서 작동 가능한 것인 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열 교환기는 약 3 바아 내지 약 10 바아의 압력 그리고 섭씨 약 120 도 내지 섭씨 약 180 도의 온도에서 작동 가능한 것인 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열 교환기에 대해 연도 가스가 열 에너지를 공급하는 것인 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스크러버 타워에서의 연도 가스의 탈황에 앞서 덕트를 통해 열 교환기로 연도 가스가 전환(diverting)되는 것인 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열 교환기에 대해 열 전달 작용제(heat transfer agent)가 열 에너지를 공급하는 것인 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 폐수의 가압 가열에 앞서 폐수에 대해 고체 재료가 추가되는 것인 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열 교환기에 대해, 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 500 도의 온도를 갖는 연도 가스가 열 에너지를 공급하는 것인 시스템.
  9. 폐수를 기화시키고 산성 가스 배출물을 저감시키기 위한 방법으로서,
    스크러버 타워를 통해 유동하는 연도 가스의 탈황을 위한 흡착제 액체의 유동과 함께 스크러버 타워를 이용하는 단계;
    열 및 압력을 이용하여 열 교환기 내에서, 가열된 폐수를 생성하기 위해 스크러버 타워에서 수집된 폐수를 가압 가열하는 단계;
    증기를 생성하도록, 플래시 배슬에 가열된 폐수를 공급하는 단계;
    스크러버 타워 및 미립자 수집 시스템의 상류에서 연도 가스의 유동에, 스크러버 타워의 상류에서 연도 가스의 유동에, 또는 스크러버 타워 내에서 분산되는 흡착제 액체의 순환 유동에, 생성된 증기를 공급하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 흡착제 액체는 물 및 알칼리성 반응물을 포함하는 것인 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 흡착제 액체는 물 및 신선한 석회석, 석회, 수산화석회, 탄산나트륨, 트로나(trona), 또는 알칼리성 플라이 애시(alkaline fly ash)를 포함하는 것인 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 열 교환기는 약 2 바아 내지 약 20 바아의 압력 그리고 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 200 도의 온도에서 폐수를 가압 가열하기 위해 작동 가능한 것인 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 열 교환기는 약 3 바아 내지 약 10 바아의 압력 그리고 섭씨 약 120 도 내지 섭씨 약 180 도의 온도에서 작동 가능한 것인 방법.
  14. 제9항에 있어서, 폐수의 가압 가열을 위해 상기 열 교환기에서, 전환(diverting)된 연도 가스로부터의 열 에너지가 사용되는 것인 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 플래시 배슬에서 생성되는 증기가 스크러버 타워에서 보급수(make-up water)로서 사용되는 것인 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020014676A1 (en) * 2018-07-12 2020-01-16 AECOM Technical Services, Inc. Process for removing so2 from flue gases using liquid sorbent injection

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110156099A (zh) * 2018-03-27 2019-08-23 新疆环境工程技术有限责任公司 一种脱硫废水烟气余热蒸发结晶零排放集成方法
CN108870992B (zh) * 2018-05-22 2019-11-01 肇庆胜尚知识产权服务有限公司 一种节能环保型的炉窑烟气处理装置
WO2020065131A1 (en) * 2018-09-24 2020-04-02 Valmet Technologies Oy A method and a system for producing hydrochloric acid from flue gases
CN109806751B (zh) * 2019-03-25 2021-08-24 周岩 一种低能耗燃煤锅炉烟气脱白***
CN110272081B (zh) * 2019-07-24 2023-12-22 北京新世翼节能环保科技股份有限公司 脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化***
CN110523255A (zh) * 2019-09-16 2019-12-03 德蓝水技术股份有限公司 一种碱减量废水烟气净化技术
CN110980843A (zh) * 2019-11-15 2020-04-10 大唐华银电力股份有限公司耒阳分公司 一种煤电厂烟气预脱硫废水干燥结晶装置
CN111214929B (zh) * 2020-01-15 2021-11-30 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种氯化氢和低碳烯烃混合气体的分离回收***和方法
CN112266070A (zh) * 2020-09-16 2021-01-26 中国神华能源股份有限公司国华电力分公司 一种脱硫废水中重金属钝化处理方法及装置
CN112279443A (zh) * 2020-10-13 2021-01-29 中国石油化工股份有限公司 一种同时提浓脱硫含盐废水和缓解“白烟”的***和方法
CN112473348B (zh) * 2020-11-06 2022-09-16 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种烟气处理***及烟气处理方法

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4620856A (en) 1974-10-31 1986-11-04 Industrial Resources, Inc. Air pollution control process and apparatus
US3926129A (en) 1975-01-03 1975-12-16 Dorr Oliver Inc Evaporative concentration of waste sludges with incinerator exhaust gases
CA1168027A (en) 1980-05-27 1984-05-29 Union Carbide Corporation Regenerable process for the selective removal of sulfur dioxide from effluent gases
JPS59132921A (ja) 1983-01-18 1984-07-31 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 排ガス処理装置
CA1282721C (en) 1984-06-04 1991-04-09 Bernard Roizman Herpes simplex virus as a vector
JPS63200818A (ja) 1987-02-16 1988-08-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 湿式排ガス処理装置における排液の処理方法
DE4124844A1 (de) 1991-07-26 1993-01-28 Krc Umwelttechnik Gmbh Verfahren zur reinigung von stark mit quecksilber belasteten rauchgasen
DE4339072A1 (de) 1993-11-16 1995-05-18 Bischoff Gasreinigung Verfahren zur Abtrennung von Quecksilber und Quecksilberverbindungen aus heißem, Schwefelverbindungen enthaltendem Abgas
DE4404284A1 (de) 1994-02-11 1995-08-17 Steag Ag Anordnung und Verfahren zur umweltverträglichen Rauchgasreinigung
DK86894A (da) 1994-07-22 1996-01-23 Asger Gramkow Fremgangsmåde samt apparat til rensning af gas
US5795548A (en) 1996-03-08 1998-08-18 Mcdermott Technology, Inc. Flue gas desulfurization method and apparatus
JPH10281787A (ja) 1997-04-08 1998-10-23 Alpine Electron Inc ナビゲーション装置の車両誘導方法
JPH1176750A (ja) * 1997-09-08 1999-03-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排煙処理設備
JP3448201B2 (ja) * 1998-01-28 2003-09-22 三菱重工業株式会社 排水の蒸発濃縮装置
DE19837148A1 (de) 1998-08-17 2000-02-24 Babcock Anlagen Gmbh Verfahren zum Reinigen von Rauchgas
CN1123538C (zh) * 1999-01-26 2003-10-08 三菱重工业株式会社 脱硫废水的处理方法
JP2001179047A (ja) * 1999-12-24 2001-07-03 Toshiba Corp 排水処理装置
US7192468B2 (en) * 2002-04-15 2007-03-20 Fluor Technologies Corporation Configurations and method for improved gas removal
US7056482B2 (en) * 2003-06-12 2006-06-06 Cansolv Technologies Inc. Method for recovery of CO2 from gas streams
CN1235666C (zh) 2003-07-19 2006-01-11 重庆正和生物能源有限公司 烟气脱硫脱氮除尘工艺及装置
CN100361731C (zh) 2003-12-14 2008-01-16 徐宝安 一种冷水溶解电解除硬加碱法烟气脱硫装置
WO2006030398A1 (en) 2004-09-16 2006-03-23 Elsam Engineering A/S Method of operating a flue gas cleaning plant
US7625537B2 (en) 2006-06-12 2009-12-01 Alstom Technology Ltd Integrated dry and wet flue gas cleaning process and system
US7524470B2 (en) 2006-07-13 2009-04-28 Alstom Technology Ltd Reduced liquid discharge in wet flue gas desulfurization
FI20070111A0 (fi) 2007-02-07 2007-02-07 Petteri Mikko Samuli Penttinen Savukaasun puhdistus ja lämmön talteenottolaite
KR20100029201A (ko) 2007-05-11 2010-03-16 메타프로테오믹스, 엘엘씨 중금속 해독 방법 및 조성물
US7964170B2 (en) * 2007-10-19 2011-06-21 Fluegen, Inc. Method and apparatus for the removal of carbon dioxide from a gas stream
US8052763B2 (en) 2008-05-29 2011-11-08 Hpd, Llc Method for removing dissolved solids from aqueous waste streams
JP5657543B2 (ja) 2008-10-02 2015-01-21 フルオー・テクノロジーズ・コーポレイシヨン 高圧酸性ガスを除去する構成および方法
US8815187B2 (en) 2009-12-02 2014-08-26 Subrahmanyam Kumar Process and system for quenching heat, scrubbing, cleaning and neutralizing acidic media present in the flue gas from the firing of fossil fuel
JPWO2011104841A1 (ja) 2010-02-25 2013-06-17 三菱重工業株式会社 排ガス処理システム及び排ガス処理方法
ES2608671T3 (es) 2010-02-25 2017-04-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Sistema de tratamiento de gases de escape y método de tratamiento de gases de escape
US8715402B2 (en) 2011-03-22 2014-05-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Air pollution control system and air pollution control method, spray drying device of dewatering filtration fluid from desulfurization discharged water, and method thereof
JP2012200721A (ja) 2011-03-28 2012-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 脱硫排液からの脱水濾液の噴霧乾燥装置、脱水濾液の噴霧乾燥方法及び排ガス処理システム
JP2012200657A (ja) 2011-03-24 2012-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 脱硫排液からの脱水濾液の噴霧乾燥装置、排ガス処理システム及び方法
ITFI20110063A1 (it) 2011-04-08 2012-10-09 Enel Produzione Spa Metodo per il monitoraggio e controllo della chimica di un processo zld applicato alle centrali di potenza
JP5773756B2 (ja) 2011-05-31 2015-09-02 三菱日立パワーシステムズ株式会社 脱水濾液の噴霧乾燥装置及び排ガス処理システム
CN102276098A (zh) * 2011-06-24 2011-12-14 吉林华海环境工程有限公司 煤气脱硫液处理设备及处理方法
US8628603B2 (en) 2011-09-23 2014-01-14 Energy & Enviromental Research Center Foundation Water-saving liquid-gas conditioning system
US9545597B2 (en) 2011-12-01 2017-01-17 Statoil Petroleum As Continuously stirred tank reactor absorber and flash tank stripper system
US9028654B2 (en) 2012-02-29 2015-05-12 Alstom Technology Ltd Method of treatment of amine waste water and a system for accomplishing the same
US8961916B1 (en) 2012-06-07 2015-02-24 Mansour S. Bader Methods to control flue gas and inorganics precipitation
JP5943820B2 (ja) * 2012-11-30 2016-07-05 三菱重工業株式会社 脱水濾液の噴霧乾燥装置及び排ガス処理システム
JP2014140823A (ja) 2013-01-24 2014-08-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス処理システム及び排ガス処理方法
US9199861B2 (en) * 2013-02-07 2015-12-01 Heartland Technology Partners Llc Wastewater processing systems for power plants and other industrial sources
US8585869B1 (en) 2013-02-07 2013-11-19 Heartland Technology Partners Llc Multi-stage wastewater treatment system
US9352274B2 (en) * 2014-01-02 2016-05-31 Alstom Technology Ltd Apparatus and method for evaporating waste water and reducing acid gas emissions
CN104368231A (zh) * 2014-10-10 2015-02-25 江苏新世纪江南环保股份有限公司 一种控制烟气脱硫吸收液中氯/氟含量的方法
US10414649B2 (en) 2014-10-24 2019-09-17 Research Triangle Institute Integrated system and method for removing acid gas from a gas stream
CN104402159B (zh) * 2014-11-28 2016-01-27 浙江大学 一种板式多级闪蒸脱硫废水处理与回收装置及其方法
CN204923032U (zh) * 2015-07-27 2015-12-30 航天环境工程有限公司 一种零水耗、零废水排放的脱硫***
CN204897466U (zh) * 2015-09-08 2015-12-23 济南百得环保科技有限公司 一种脱硫废水零排放一体化装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020014676A1 (en) * 2018-07-12 2020-01-16 AECOM Technical Services, Inc. Process for removing so2 from flue gases using liquid sorbent injection
US10617999B2 (en) 2018-07-12 2020-04-14 AECOM Technical Services, Inc. Process for removing SO2 from flue gases using liquid sorbent injection

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