KR20230056097A - 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 fgc 열교환기 시스템 - Google Patents

백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 fgc 열교환기 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기가스의 수분을 응축시켜 제거하면서 SOx, NOx 등의 미세를 대기오염물질을 제거함과 동시에 백연을 저감시키거나 제거할 수 있도록, 배기가스 유입구와 대기오염물질 또는 백연이 저감 또는 제거된 정화 가스가 배출되는 정화 가스 배출구가 형성된 정화 챔버; 상기 배기가스 유입구를 통해 내부로 유입된 후 상부로 흐르는 배기가스를 균일하게 분산시키는 배기가스 분배부; 하부의 대기오염물질 제거용 열교환부와 상부의 백연 저감용 열교환부를 구비하여, 상기 배기가스에 대한 대기오염물질 제거와 백연 저감을 위한 이중 열교환을 수행하도록 상기 정화 챔버의 내부에서 상기 배기가스 분배부의 상부에 설치되는 이중 열교환부; 및 상기 대기오염물질 제거용 열교환부와 상기 백연 저감용 열교환부의 사이 영역에 설치되어 대기오염물질 제거를 위해 상기 대기오염물질 제거용 열교환부로 응축수를 분사하는 응축수 분사부;를 포함하여 구성되는 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템을 제공한다.

Description

백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템{Flue gas condenser heat exchanger system with mixed in indirect cooling condenser and direct cooling condenser for white smoke abatement waste incinerator}
본 발명은 FGC 열교환기 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 간접 냉각 응축기(ICC, indirect cooling condenser)와 직접 냉각 응축기(DCC, direct cooling condenser)가 혼합된 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템에 관한 것이다.
FGC(flue gas condenser)는 폐기물 소각로 또는 연소기 등에서 발생되는 배기열을 회수할 수 있는 응축형 열교환기를 말한다.
일반적으로 연소과정에서 약 850℃의 연소가스가 배열회수 보일러에서 온수 및 스팀을 생산한다. 또한, 생산된 스팀을 이용하여 발전용 터빈을 구동하여 전기를 생산하는 용도로도 이용된다. 이용을 마친 연소가스를 배기가스로 구분할 수 있으며 온도는 대략 150℃이다.
이때, 배기가스 대기오염 등을 방지하기 위하여 후처리 과정을 거쳐 대기로 방출된다. 하지만, 배기가스의 온도가 아직 높기 때문에 총 에너지 효율을 높이기 위하여 현열 회수를 목표로 한 배기가스 열교환기를 이용하는 경우가 일반적이다.
FGC 열교환기는 배기가스의 잠열 및 현열을 회수할 수 있으며, 잠열 회수 과정에서 수용성인 SOx 및 NOx 등을 응축수에 흡수시켜 오염물질을 제거하는 용도로 사용된다.
종래기술에서 배기가스에 물을 뿌리는 경우는 버려지는 배기가스에서 열을 회수할 목적보다는 배기가스에 포함되어 있는 SOx를 제거하기 위하여 사용되었다. 이를 탈황 설비 또는 시스템으로서 FGD(flue gas desulfurization)이라고 부른다.
도 1은 종래기술의 대표적인 FGD의 단면도이다.
도 1과 같이, 종래기술의 FGD(10)는 일 측에 배기가스 유입구(11)가 형성되고, 상부 일 측에 탈황이 수행된 정화 가스 배기구(12)가 형성되며, 산화 공기(oxidation air)를 공급하는 산화 공기 파이프(13)가 외측면에 형성된다. 내부 하부 영역이 산화 영역(14)으로 형성된다. 산화 영역(14)의 하부에 다수의 슬러리 교반기(15)가 구비되는 탈황챔버(16)와, 탈황 챔버(16)의 내부 산화 영역(14)의 상부에 순차적으로 배치되는 가스 분배 트레이(17)와 물 분무 노즐부(18)와 수분 분리기(19) 및 재순환 펌프(20)를 구비한다.
상술한 구성의 종래기술의 FGD(10)는 배기가스에 직접 물을 분무하여 분무된 물에 SOx, NOx 등의 미세 오염물질을 녹아들게 하여 제거하는 것을 주목적으로 사용된다. 이 과정에서 물의 증발 잠열에 의하여 배기가스에 분무된 물의 온도가 오르게 되고, 이를 회수하여 온수로 이용이 가능하다.
도 2는 종래기술의 FGC의 직접 냉각 응축기(DCC, direct cooling condenser, 이하 “DCC”라 함)(a) 및 간접 냉각 응축기(ICC, indirect cooling condenser, 이하 “ICC”라 함)(b)의 단면도이다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 DCC(30)는 배기가스 유입구(31)와 정화 가스 배기구(32)와 석회 슬러리 유입관(33) 및 석고 배출관(34)을 가지는 직접 냉각 응축 챔버(36)를 포함하여 구성된다.
상기 구성의 종래기술의 DCC(30)는 종래기술의 FGD(10)와 구조적으로 같고, 배기가스 내의 SOx의 제거와 배열을 회수하는 것을 주 목적으로 하고 있다. 종래기술의 FGD 및 FGC의 DCC의 경우 배기가스에 직접 물이 분무되므로 탈황 성능이 우수한 것으로 알려져 있다.
그러나 상술한 종래기술의 FGD 및 FGC의 DCC의 경우 열을 회수하기 위해 추가적인 열회수장치 또는 열교환기가 설치되어야 하고, 분무되는 물의 양이 많아 분무되는 물을 추가적으로 공급해야 하는 단점을 갖는다.
도 2의 (b)에 도시된 FGC의 ICC(40)는 상술한 종래기술의 DCC의 단점을 보완한 것으로서, 가스로(gas furnace)(41)와 애쉬 이송 장치(ash conveying system)(43)가 결합된 가스 배기관(42) 및 내부에 냉각수 파이프(T)가 배치된 응축기 챔버(44)를 포함하여 구성된다.
상술한 구성의 종래기술의 FGC의 ICC(30)는 냉각수를 배기가스의 이슬점 온도 이하로 공급하여, 배기가스 내에 포함되어 있는 수분을 응축시키고, 응축된 응축수를 이용하여 SOx, NOx 등의 미세 오염물질을 제거하도록 구성된다. 이러한 FGC의 ICC의 경우 추가적인 물 공급이 이루어지지 않고 동시에 열 회수가 가능하여 기존 방식에 비하여 구조가 간단하다는 장점을 갖고 있지만, SOx, NOx 등의 미세 오염물질의 제거 성능이 상대적으로 떨어지는 단점을 갖는다.
대한민국 등록특허 제2215311호
따라서 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, ICC와 DCC 각각의 단점을 보완할 수 있도록 ICC와 DCC를 통합 구성하고, 외기로 배출되는 배기가스의 수분을 추가적으로 제거할 수 있도록 수분 제거용 열교환기를 추가로 구성하여, 배출되는 배기가스의 수분을 응축시켜 제거하면서 SOx, NOx 등의 미세오염물질을 제거함과 동시에 백연을 줄일 수 있도록 하는 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상술한 본 발명의 해결하고 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 배기가스 유입구와 대기오염물질 및 백연이 저감된 정화 가스가 배출되는 정화 가스 배출구가 형성된 정화 챔버; 상기 배기가스 유입구를 통해 내부로 유입된 후 상부로 흐르는 배기가스를 균일하게 분산시키는 배기가스 분배부; 하부의 대기오염물질 제거용 열교환부와 상부의 백연 저감용 열교환부를 구비하여, 상기 배기가스에 대한 대기오염물질과 백연 저감을 위한 이중 열교환을 수행하도록 상기 정화 챔버의 내부에서 상기 배기가스 분배부의 상부에 설치되는 이중 열교환부; 및 상기 대기오염물질 제거용 열교환부와 상기 백연 저감용 열교환부의 사이 영역에 설치되어 대기오염물질 제거를 위해 상기 대기오염물질 제거용 열교환부로 응축수를 분사하는 응축수 분사부;를 포함하여 구성되는 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템을 제공한다.
상기 이중 열교환부는, 하부 영역은 상기 배기가스의 증발 잠열 또는 현열을 흡수하여 응축수를 생성하며, 수집된 응축수를 분사하여 대기오염물질을 제거하는 대기오염물질 제거용 열교환부로 형성되고, 상부 영역은 상기 대기오염물질 제거가 수행된 배기가스의 증발 잠열 또는 현열을 흡수하여 응축수를 생성하여 수분을 제거하는 것에 의해 백연 저감을 수행하는 백연 저감용 열교환부로 형성되어, 대기오염물질 제거와 백연 저감을 위한 이중 열교환을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 이중 열교환부는, 상하로 지그재그 형상으로 절곡 성형되어 배치되고, 수직 방향의 일정 영역에서 넓은 간격으로 성형되어 응축수 분사노즐이 수용되는 응축수 분사노즐 수용영역을 형성하며, 상기 응축수 분사노즐 수용영역의 하부 영역은 내부로 흐르는 냉각수에 의한 배기가스의 증발 잠열 또는 현열의 흡수에 의해 응축된 응축수와 상기 응축수 분사노즐에서 분사되는 응축수에 의해 대기오염물질 제거를 수행하는 상기 대기오염물질 제거용 열교환부로 형성되고, 상기 응축수 분사노즐 수용영역의 상부 영역은 내부로 흐르는 냉각수에 의한 배기가스의 증발 잠열 또는 현열의 재흡수에 의해 수분을 응축시켜 백연을 저감시키는 상기 백연 저감용 열교환부로 형성되는 수분 응축관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 응축수 분사부는, 상기 정화 챔버의 하부에 수집된 응축수를 순환시키는 응축수 순환 펌프; 상기 응축수 순환 펌프로부터 공급받은 응축수를 상기 대기오염물질 제거용 열교환부로 분사하는 응축수 분사노즐; 및 상기 정화 챔버의 하부와 상기 응축수 순환 펌프 및 상기 응축수 분사노즐을 연결하는 응축수 배관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 FGC 열교환기 시스템은, 상기 이중 열교환부 내부의 수분 응축을 위해 상기 이중 열교환부로 냉각수를 공급하는 축열부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 축열부는, 상기 이중 열교환부를 순환하는 냉각수를 저장하는 축열조; 상기 축열조의 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환 펌프; 상기 냉각수 순환 펌프의 하류 측과 상기 백연 저감용 열교환부의 수분 응축관의 냉각수 유입구를 연결하는 냉각수 공급 배관; 및 상기 대기오염물질 제거용 열교환부의 수분 응축관의 냉각수 배출구와 상기 축열조를 연결하는 냉각수 회수 배관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예의 FGC 열교환기 시스템은 ICC와 DCC가 통합 구성되는 것에 의해, 배기가스에 대한 대기오염물질 제거와 백연 제거 또는 저감을 동시에 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 FGC 열교환기 시스템은 대기오염물질 제거를 위하여 열교환 시 배기가스에 포함된 수분이 응축된 응축수를 재이용함으로써, 추가 물 공급을 최소화할 수 있도록 하여 대기오염물질 제거를 위한 소요 비용을 저감시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 FGC 열교환기 시스템은 대기오염물질 제거와 백연 저감을 단일 열교환기 시스템을 이용하여 동시에 수행할 수 있도록 함으로써, 대기오염물질 제거와 백연 저감을 위한 열교환기 시스템의 구조를 간소화하고, 제작, 설치 및 유지 관리 비용을 저감시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 FGC 열교환기 시스템은 수분 제거용 열교환기를 이중으로 구성하는 것에 의해 배출되는 배기가스의 수분을 더욱 효율적으로 제거하여 백연 제거 성능을 더욱 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 종래기술의 대표적인 FGD의 단면도이다.
도 2는 종래기술의 DCC(a) 및 ICC(b)의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 백연 저감 폐기물 소각로용 ICC와 DCC 혼합형 FGC 열교환기 시스템(100)의 구성도이다.
도 4는 도 3의 이중 열교환부(130)와 응축수 순환부(160)의 내부 구성을 나타내는 개략적인 부분 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 배기가스 유입구와 대기오염물질 또는 백연이 저감 또는 제거된 정화 가스가 배출되는 정화 가스 배출구가 형성된 정화 챔버; 상기 배기가스 유입구를 통해 내부로 유입된 후 상부로 흐르는 배기가스를 균일하게 분산시키는 배기가스 분배부; 하부의 대기오염물질 제거용 열교환부와 상부의 백연 저감용 열교환부를 구비하여, 상기 배기가스에 대한 대기오염물질 제거와 백연 저감을 위한 이중 열교환을 수행하도록 상기 정화 챔버의 내부에서 상기 배기가스 분배부의 상부에 설치되는 이중 열교환부; 및
상기 대기오염물질 제거용 열교환부와 상기 백연 저감용 열교환부의 사이 영역에 설치되어 대기오염물질 제거를 위해 상기 대기오염물질 제거용 열교환부로 응축수를 분사하는 응축수 분사부;를 포함하여 구성되는 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템을 제공한다.
상기 이중 열교환부는, 하부 영역은 상기 배기가스의 증발 잠열 또는 현열을 흡수하여 생성된 응축수와, 수집된 후 분사되는 응축수에 의해 대기오염물질 제거를 수행하는 대기오염물질 제거용 열교환부로 형성되고, 상부 영역은 상기 대기오염물질 제거가 수행된 배기가스의 증발 잠열 또는 현열을 흡수하여 응축수를 생성하여 수분을 제거하는 것에 의해 백연 저감을 수행하는 백연 저감용 열교환부로 형성되어, 대기오염물질 제거와 백연 저감을 위한 이중 열교환을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 이중 열교환부는, 상하로 지그재그 형상으로 절곡 성형되어 배치되고, 수직 방향의 일정 영역에서 넓은 간격으로 성형되어 응축수 분사노즐이 수용되는 응축수 분사노즐 수용영역을 형성하며, 상기 응축수 분사노즐 수용영역의 하부 영역은 내부로 흐르는 냉각수에 의한 배기가스의 증발 잠열 또는 현열의 흡수에 의해 응축된 응축수와 응축수 분사노즐에서 분사되는 응축수에 의해 대기오염물질 제거를 수행하는 상기 대기오염물질 제거용 열교환부로 형성되고, 상기 응축수 분사노즐 수용영역의 상부 영역은 내부로 흐르는 냉각수에 의한 배기가스의 증발 잠열 또는 현열의 재흡수에 의해 수분을 응축시켜 백연을 저감시키는 상기 백연 저감용 열교환부로 형성되는 수분 응축관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 응축수 분사부는, 상기 정화 챔버의 하부에 수집된 응축수를 순환시키는 응축수 순환 펌프; 상기 응축수 순환 펌프로부터 공급받은 응축수를 상기 대기오염물질 제거용 열교환부로 분사하는 응축수 분사노즐; 및 상기 정화 챔버의 하부와 상기 응축수 순환 펌프 및 상기 응축수 분사노즐을 연결하는 응축수 배관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 FGC 열교환기 시스템은, 상기 이중 열교환부 내부의 수분 응축을 위해 상기 이중 열교환부로 냉각수를 공급하는 축열부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 축열부는, 상기 이중 열교환부를 순환하는 냉각수를 저장하는 축열조; 상기 축열조의 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환 펌프; 상기 냉각수 순환 펌프의 하류 측과 상기 백연 저감용 열교환부의 수분 응축관의 냉각수 유입구를 연결하는 냉각수 공급 배관; 및 상기 대기오염물질 제거용 열교환부의 수분 응축관의 냉각수 배출구와 상기 축열조를 연결하는 냉각수 회수 배관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 백연 저감 폐기물 소각로용 ICC 및 DCC 혼합형 FGC 열교환기 시스템(100)의 구성도이고, 도 4는 도 3의 이중 열교환부(130)와 응축수 순환부(160)의 내부 구성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 3 및 도 4와 같이, 본 발명의 일 실시예의 FGC 열교환기 시스템(100)은, 정화 챔버(110), 배기가스 분배부(120), 이중 열교환부(130), 응축수 분사부(160) 및 수 축열부(170)를 포함하여 구성된다.
상기 정화 챔버(110)는 하부 일 측에 고온의 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구(111)와 상부 일 측에 대기오염물질 제거 및 백연 저감된 정화 가스가 배출되는 정화 가스 배출구(113)가 형성되고, 내부 하부에는 응축수가 수집되는 타워형 통 형상으로 형성된다. 이때, 상기 미세 대기오염물질은 SOx, NOx 등을 포함한다.
상기 배기가스 분배부(120)는 상기 정화 챔버(110) 내부의 상기 배기가스 유입구(111)의 상부에 설치되는 격자 상으로 관통된 구멍들이 형성된 배기가스 분배판(121)를 포함하여 구성되어, 상기 배기가스 유입구(111)를 통해 유입된 후 상부로 흐르는 배기가스를 균일하게 분산시키도록 구성된다.
상기 이중 열교환부(130)는, 대기오염물질 제거와 백연 저감을 위한 이중 열교환을 수행하도록 상기 정화 챔버(110)의 내부에서 상기 배기가스 분사부(120)의 상부에 설치된다.
상기 이중 열교환부(130)는 하부 영역은 상기 배기가스의 증발 잠열 또는 현열을 흡수하여 응축수를 생성하면서, 수집된 응축수를 분사하여, DCC와 같은 기능에 의한 대기오염물질 제거를 수행하는 대기오염물질 제거용 열교환부(140)로 형성되고, 상부 영역은 상기 대기오염물질 제거가 수행된 배기가스의 증발 잠열 또는 현열을 흡수하여 응축수를 생성하여 수분을 제거하는 것에 의해 ICC와 같은 기능에 의한 백연 저감을 수행하는 백연 저감용 열교환부(150)로 형성되어, 대기오염물질 제거와 백연 저감을 위한 이중 열교환을 함께 수행하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 이중 열교환부(130)는 상하로 지그재그 형상으로 절곡 성형되어 배치되는 수분 응축관(131)으로 구성된다. 상기 수분 응축관(131)은 수직 방향의 일정 영역에서 넓은 간격으로 성형되어 상기 응축수 분사부(160)의 응축수 분사노즐(163)이 수용되는 응축수 분사노즐 수용영역(133)을 형성한다. 상기 응축수 분사노즐 수용영역(133)의 하부 영역은 수직 응축관(131)의 내부로 흐르는 냉각수에 의한 배기가스의 증발 잠열 또는 현열의 흡수에 의해 응축된 응축수와 응축수 분사노즐(163)에서 분사되는 응축수에 의해 DCC와 같은 기능을 수행하여 대기오염물질 제거를 수행하는 상기 대기오염물질 제거용 열교환부(140)로 형성된다. 그리고 상기 응축수 분사노즐 수용영역(133)의 상부 영역의 수분 응축관(131)은 내부로 흐르는 냉각수에 의한 배기가스의 증발 잠열 또는 현열의 재흡수에 의해 수분을 응축시키는 ICC와 같은 기능을 수행하여 배기가스 내 백연을 저감시키는 상기 백연 저감용 열교환부(150)로 형성된다.
상기 응축수 분사부(160)는 응축수 순환 펌프(161), 응축수 분사노즐(163) 및 응축수 배관(165)을 포함하여 구성된다.
상기 응축수 순환 펌프(161)는 상기 정화 챔버(110)의 하부에 수집된 응축수를 순환시키도록 응축수 배관(165)을 통해 응축수 분사노즐(163)과 정화 챔버(110)의 하부 영역과 연결 구성된다.
상기 응축수 분사노즐(163)은 상기 대기오염물질 제거용 열교환부(140)와 백연 저감용 열교환부(150)의 사이에 설치되어, 응축수 순환 펌프(161)로부터 공급받은 응축수를 배기가스에 대한 대기오염물질 제거를 위해 상기 대기오염물질 제거용 열교환부(140)로 분사하도록 구성된다.
상기 응축수 배관(165)은 상기 응축수 분사노즐(163) 및 상기 정화 챔버(110)의 하부와 상기 응축수 순환 펌프(161) 및 상기 응축수 분사노즐(163)을 연결하여 응축수 분사를 위한 응축수 공급 유로를 형성하도록 구성된다.
상기 축열부(170)는 축열조(171)와 냉각수 순환 펌프(173)와 냉각수 공급 배관(175) 및 냉각수 회수 배관(177)을 포함하여 구성된다.
상기 축열조(171)는 상기 이중 열교환부(130)로 공급되어 열교환을 수행한 후 회수되는 냉각수를 저장하는 냉각수 저장조로 구성된다.
상기 냉각수 순환펌프(173)는 냉각수 공급 배관(175)을 통해 상기 축열조(171) 및 상기 이중 열교환부(130)의 냉각수 유입구(135)와 연결되어 축열조(171)에 저장된 냉각수를 상기 이중 열교환부(130)를 통해 순환시키도록 구성된다.
상기 냉각수 공급 배관(175)은 상술한 바와 같이, 상기 축열조(171)와 상기 냉각수 순환 펌프(173) 및 상기 이중 열교환부(130)의 냉각수 유입구(135)을 연결하여 이중 열교환부(130)로 공급되는 냉각수의 순환 유로를 형성한다.
상기 냉각수 회수 배관(177)은 상기 이중 열교환부(130)의 냉각수 배출구(137)와 상기 축열조(171)의 상부 측면에 형성된 축열조 냉각수 유입구를 연결하여, 이중 열교환부(130)에서 열교환을 수행한 후 배출되는 냉각수를 축열조(171)로 회수하는 냉각수 유로를 형성한다.
상술한 구성의 본 발명의 일 실시예의 FGC 열교환기 시스템(100)을 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
대기오염물질 제거 및 백연 저감 대상인 고온 배기가스는 정화 챔버(110)의 배기가스 유입구(111)를 통해 정화 챔버(110)의 내부 하부로 유입된 후 대류 작용에 의해 정화 챔버(110)의 내부 상부로 이동한다.
이때, 정화 챔버(110)로 유입된 배기가스는 이중 열교환기(130)로 유입되기 이전에 배기가스 분배부(120)의 배기가스 분배판(121)에 의해 균일하게 분산되어 정화 챔버(110)의 내부에 균일하게 분배된 후 상부의 대기오염물질 제거용 열교환부(140)로 유입된다.
대기오염물질 제거용 열교환부(140)는 수분 응축관(131)의 내부로 흐르는 냉각수가 배기가스의 증발 잠열 또는 현열을 흡수하는 것에 의해 배기 가수와 열교환을 수행한다. 이때, 배기 가수에 포함된 수분이 이슬점 이하의 온도로 냉각되는 것에 의해 응축되어 응축수로 형성되면서 배기가스에 포함된 SOx 성분을 제거하는 대기오염물질 제거가 수행된다. 또한, 이와 동시에, 정화 챔버(110)의 내부 하부에 수집된 응축수가 응축수 분사부(160)의 응축수 순환 펌프(161)와 응축수 배관(165)을 통해 대기오염물질 제거용 열교환부(140)의 상부에 설치된 응축수 분사노즐(163)로 공급되어 분사됨으로써, 배기가스에 포함된 SOx 성분을 함께 제거하는 것에 의해 대기오염물질 제거용 열교환부(140)의 배기가스에 대한 대기오염물질 제거 효율을 높인다.
상기 대기오염물질 제거용 열교환부(140)를 통해 대기오염물질 제거가 수행된 배기가스는 상기 백연 저감용 열교환부(150)로 유입된다. 백연 저감용 열교환부(150)는 수분 응축관(131)에 흐르는 냉각수를 통해 대기오염물질 제거가 수행된 배기가스의 증발 잠열과 현열을 흡수하는 열교환을 수행하여 잔존하는 수분을 응축수로 재 응축시켜 제거하는 것에 의해 대기오염물질 제거가 수행된 배기가스에 포함되는 미세먼지와 백연을 더욱 저감시키거나 제거한다.
상술한 바와 같이 정화 챔버(110) 내부의 이중 열교환부(130)에 의해 대기오염물질 제거 및 미세먼지와 백연이 저감 또는 제거된 배기가스는 정화 챔버(110)의 상부에 형성된 정화 가스 배출구(113)를 통해 외부로 배출된다.
이때, 이중 열교환기(130)에서 응축된 응축수는 정화 챔버(110)의 하부로 수집된 후, 응축수 순환 펌프(161)와 응축수 배관(165)을 통해 응축수 분사 노즐(163)로 공급되어 분사됨으로써, 대기오염물질 제거용 열교환부(140)의 표면에 응축수량을 증가시켜 SOx 성분을 더욱 효율적으로 제거하도록 한다.
축열조(171)에 저장된 냉각수는 축열조(171)의 하부에서 냉각수 공급 배관(175)을 통해 연결된 냉각수 순환 펌프(173)에 의해 이중 열교환부(130)의 수분 응축관(131)의 내부로 공급되어 순환한다. 이에 의해, 백연 저감용 열교환부(150)에서는 대기오염물질 제거된 배기가스에 포함된 수분이 재응축되어 응축수로 제거되는 것에 의해 미세먼지와 백연이 저감되거나 제거된다.
대기오염물질 제거용 열교환부(140)의 수분 응축관(131)을 흐르는 냉각수는 대기오염물질 제거 이전의 배기가스와 열교환을 수행하는 것에 의해 배기가스 내에 포함된 수분을 응축시키고, 응축된 응축수와 분사되는 응축수에 의해 SOx 성분을 제거한다.
상술한 바와 같이 이중 열교환부(130)로 공급된 냉각수는 배기가스의 현열 및 잠열을 회수하여 축열조(171)의 상부로 유입되어 회수된다. 이와 같이 회수된 냉각수는 축열조의 축열된 온도에 따라 급탕수 또는 난방수로 사용될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: (종래기술)FGD 11, 21: 배기가스 유입구
12, 22: 정화가스 배기구 13: 산화 공기 파이프
14: 산화 영역 15: 슬러리 교반기
16: 탈황 챔버
17: 가스 분배 트레이 18: 물 분무 노즐부
19: 수분 분리기 20: 재순환 펌프
30: (종래기술)DCC(direct cooling condenser)
33: 석회 슬러리 공급관 34: 석고 배출관
36: 직접 냉각 응축 챔버
40: (종래기술)ICC(indirect cooling condenser)
41: 가스로(gas furnace)
43: 애쉬 이송 장치(ash conveying system)
44: 응축기 챔버
100: FGC 열교환기 시스템
110: 정화 챔버 111: 배기가스 유입구
113: 정화 가스 배출구 120: 배기가스 분배부
121: 가스 분배판 130: 이중 열교환부
131: 수분 응축관 133: 응축수 분사노즐 수용영역
135: 냉각수 유입구 137: 냉각수 배출구
140: 대기오염물질 제거용 열교환부
150: 백연 저감용 열교환부
160: 응축수 분사부 161: 응축수 순환 펌프
163: 응축수 분사노즐 165: 응축수 배관
170: 축열부 171: 축열조
173: 냉각수 순환 펌프 175: 냉각수 공급 배관
177: 냉각수 회수 배관

Claims (6)

  1. 배기가스 유입구와 대기오염물질 또는 백연이 저감 또는 제거된 정화 가스가 배출되는 정화 가스 배출구가 형성된 정화 챔버;
    상기 배기가스 유입구를 통해 내부로 유입된 후 상부로 흐르는 배기가스를 균일하게 분산시키는 배기가스 분배부;
    하부의 대기오염물질 제거용 열교환부와 상부의 백연 저감용 열교환부를 구비하여, 상기 배기가스에 대한 대기오염물질 제거와 백연 저감을 위한 이중 열교환을 수행하도록 상기 정화 챔버의 내부에서 상기 배기가스 분배부의 상부에 설치되는 이중 열교환부; 및
    상기 대기오염물질 제거용 열교환부와 상기 백연 저감용 열교환부의 사이 영역에 설치되어 대기오염물질 제거를 위해 상기 대기오염물질 제거용 열교환부로 응축수를 분사하는 응축수 분사부;를 포함하여 구성되는 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 이중 열교환부는,
    하부 영역은 상기 배기가스의 증발 잠열 또는 현열을 흡수하여 응축수를 생성하며, 수집된 응축수를 분사하여 대기오염물질을 제거하는 대기오염물질 제거용 열교환부로 형성되고, 상부 영역은 상기 대기오염물질 제거가 수행된 배기가스의 증발 잠열 또는 현열을 흡수하여 응축수를 생성하여 수분을 제거하는 것에 의해 백연 저감을 수행하는 백연 저감용 열교환부로 형성되어, 대기오염물질 제거와 백연 저감을 위한 이중 열교환을 수행하도록 구성되는 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 이중 열교환부는,
    상하로 지그재그 형상으로 절곡 성형되어 배치되고,
    수직 방향의 일정 영역에서 넓은 간격으로 성형되어 응축수 분사노즐이 수용되는 응축수 분사노즐 수용영역을 형성하며,
    상기 응축수 분사노즐 수용영역의 하부 영역은 내부로 흐르는 냉각수에 의한 배기가스의 증발 잠열 또는 현열의 흡수에 의해 응축된 응축수와 상기 응축수 분사노즐에서 분사되는 응축수에 의해 대기오염물질 제거를 수행하는 상기 대기오염물질 제거용 열교환부로 형성되고,
    상기 응축수 분사노즐 수용영역의 상부 영역은 내부로 흐르는 냉각수에 의한 배기가스의 증발 잠열 또는 현열의 재흡수에 의해 수분을 응축시켜 백연을 저감시키는 상기 백연 저감용 열교환부로 형성되는 수분 응축관;을 포함하여 구성되는 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 응축수 분사부는,
    상기 정화 챔버의 하부에 수집된 응축수를 순환시키는 응축수 순환 펌프;
    상기 응축수 순환 펌프로부터 공급받은 응축수를 상기 대기오염물질 제거용 열교환부로 분사하는 응축수 분사노즐; 및
    상기 정화 챔버의 하부와 상기 응축수 순환 펌프 및 상기 응축수 분사노즐을 연결하는 응축수 배관;을 포함하여 구성되는 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 이중 열교환부 내부의 수분 응축을 위해 상기 이중 열교환부로 냉각수를 공급하는 축열부;를 더 포함하여 구성되는 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 축열부는,
    상기 이중 열교환부를 순환하는 냉각수를 저장하는 축열조;
    상기 축열조의 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환 펌프;
    상기 냉각수 순환 펌프의 하류 측과 상기 백연 저감용 열교환부의 수분 응축관의 냉각수 유입구를 연결하는 냉각수 공급 배관; 및
    상기 대기오염물질 제거용 열교환부의 수분 응축관의 냉각수 배출구와 상기 축열조를 연결하는 냉각수 회수 배관;을 포함하여 구성되는 백연 저감 폐기물 소각로용 간접 냉각 응축기 및 직접 냉각 응축기 혼합형 FGC 열교환기 시스템.
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