KR100697840B1 - 연소장치에서 황산화물, 바나듐산화물과 질소산화물의저감시스템 - Google Patents
연소장치에서 황산화물, 바나듐산화물과 질소산화물의저감시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100697840B1 KR100697840B1 KR1020060000542A KR20060000542A KR100697840B1 KR 100697840 B1 KR100697840 B1 KR 100697840B1 KR 1020060000542 A KR1020060000542 A KR 1020060000542A KR 20060000542 A KR20060000542 A KR 20060000542A KR 100697840 B1 KR100697840 B1 KR 100697840B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- combustion device
- sulfur
- oxides
- reducing agent
- combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title claims description 9
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 128
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 22
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 title abstract description 11
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 10
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 14
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 9
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 22
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 12
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract description 6
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 125000006297 carbonyl amino group Chemical group [H]N([*:2])C([*:1])=O 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical compound OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001321 HNCO Methods 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYSA-N Isocyanic acid Chemical compound N=C=O OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- -1 and Chemical compound 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 239000005436 troposphere Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/60—Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/64—Heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
- B01D2251/206—Ammonium compounds
- B01D2251/2062—Ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
- B01D2251/206—Ammonium compounds
- B01D2251/2067—Urea
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/40—Alkaline earth metal or magnesium compounds
- B01D2251/402—Alkaline earth metal or magnesium compounds of magnesium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
본 발명은 연소장치 내에서 황산화물, 바나듐산화물과 질소산화물의 동시 저감시스템에 관한 것으로, 특히 선택적 촉매환원법 또는 선택적 비촉매환원법을 통해 운전되는 적어도 하나의 탈질설비를 구비한 플랜트(plant)에서 연료와 폐기물을 이용한 재활용 연료 등을 사용하는 연소장치, 예컨대 노(爐)에서 질소산화물(NOx)의 배출량을 감축시킬 뿐만 아니라 기술된 다양한 연료가 연소되는 도중에 발생되는 황산화물과 바나듐(vandaium)산화물을 저감시키기 위한 연료용 첨가제를 공급하는 탈황 및 탈바나듐설비를 구비한다.
특히, 탈황 및 탈바나듐설비는 산성의 황 및 바나듐산화물을 중성화시킬 수 있도록 다양한 환원제를 연소장치에 주입시켜 황산화물이 환원제의 역활을 수행하는 첨가제와 반응하여 연소장치의 하류에 있는 적어도 하나 이상의 후단설비로 황산화물의 배출량을 현저하게 줄여서 플랜트의 수명연장과 유지보수의 비용절감 뿐만 아니라 대기환경오염을 미연에 방지할 수 있다.
선택적 촉매환원법, 선택적 비촉매환원법, 탈황, 탈바나듐, 탈질
Description
도 1은 본 발명에 따른 저감시스템의 개략적인 공정도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 ----- 저감시스템, 10 ----- 제1탈질설비,
20 ----- 제2탈질설비, 30 ----- 탈황 및 탈바나듐설비,
본 발명은 선택적 촉매환원법(Selective Catalytic Reduction;이하 SCR) 또는 선택적 비촉매환원법(Selective Non-Catalytic Reduction;이하 SNCR)을 이용하여 질소산화물을 저감하는 탈질설비와 함께 황산화물 및 바나듐산화물을 저감시킬 수 있는 복합설비를 구비하고 있는 저감시스템이다.
기술된 바와 같이, 공장 혹은 연소기관 등에서 화석연료를 연소시켜 발생되 는 생성물 중 유해배출가스인 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 바나듐산화물(VOx) 등의 부산물들은 다양한 방법과 방식을 동원하여 최대로 저감시켜 대기환경을 청정상태로 유지해야할 필요성이 대두되고 있는게 현실이다.
이러한 질소산화물은 대류권으로 방출되어 자와선 또는 가시광선의 외부영향으로 오존(O3), HCHO, PAN 등의 각종 산화제를 생성하면서 광화학스모그를 유발시키게 된다. 특히, 오존과 이산화질소(NO2)는 공기 중의 탄화수소와 반응하여 옥시던트를 생성하며, 이들이 광화학스모그를 야기시키는 결과를 초래한다.
이와 함께 황산화물에서, 황은 통상적으로 석탄 및 석유와 같은 "화석연료"에 많이 함유되어 있다. 그러므로 도시화 현상이 진행되면서 이에 필연적으로 화석연료의 소비는 증가되고 결과적으로 산성비를 촉진시키게 된다.
그 과정은 다음과 같다.
화석연료에 포함된 황(sulfur)이 연소되면서 이산화황(SO2)이 생긴다. 이산화황이 대기 중의 산소(O2)와 반응하여 삼산화황(SO3)으로 변환되고, 그런 후에 대기 중의 수분에 녹아 황산(H2SO4)이 되어 빗물에 용해되어 섞여 내린다.
추가로, 화학식에 표기되지는 않았지만 연료속의 바나듐(V)은 V2O5로 변환된다.
이러한, 연료가 연소하면서 발생되는 황과 바나듐의 산화물을 저감하기 위해서는 질소산화물의 저감시스템과는 별도로 구비되어야 하는바, 특히 노에서 질소산화물을 저감하기 위한 선택적 비촉매환원법과 병행하여 황산화물의 저감설비를 추가로 부착해야 하므로 노의 내구성에 문제점을 노출하고 있다.
더욱 구체적으로, 황, 바나듐 또는 이들 화합물을 함유하고 있는 연료 및 물질이 연소되면서 화력발전소, 공장 등의 연소장치, 예컨대 대형보일러의 배연에는 이산화황이 함유되어 있다. 이 배연이 공해의 한 원인이 되므로 연소장치 뿐만 아니라 암모니아주입설비와 같은 구성부재에 노내에서 발생되는 황산화물, 나트륨(Na), 칼륨(K), 바나듐(V) 및 염소(Cl) 등의 뜻하지 않은 2차반응으로 탈질용 촉매에 치명적인 위해성을 야기시킬 뿐만 아니라 연소장치 내에서의 과도한 슬래그생성 및 비산회분의 강산성화로 다수의 후단설비의 부식 등을 야기시킨다. 특히, 질소산화물을 제거하기 위해 사용되는 요소 또는 암모니아와 같은 환원제와 연소장치 내에서 발생되는 황산화물과 바나듐산화물이 상호 반응하여 촉매의 성능저하는 물론, 심지어는 사용불가상태로까지 만들게 된다.
이상과 같이, 요소 또는 암모니아를 사용하는 선택적 비촉매환원법과 선택적 촉매환원법을 이용한 질소산화물의 저감설비와 황산화물의 저감설비를 구비한 본 발명에 따른 저감시스템은 선택적 비촉매환원법을 통해 연소장치 속으로 탈질용 환원제와 탈황 및 탈바나듐용 첨가제를 동시에 분사하여 1차 탈질작용과 탈황·탈바나듐작용을 수행하고 배출경로를 따라 이동하는 배출가스에 잔류하고 있는 잔여질소산화물을 추가로 저감시키기 위한 2차 탈질작용을 선택적 촉매환원법으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
당해분야의 숙련자들에게 이미 널리 알려져 있듯이, 선택적 촉매환원법 또는 선택적 비촉매환원법에서 요소(NH2CONH2) 또는 암모니아(NH3)를 환원제로 사용하여 질소산화물을 탈질하는 과정은 다음과 같다.
암모니아와 질소산화물의 화학반응식은,
이상과 같다.
다시 말하자면, 암모니아(NH3)는 가수분해되어서 질소산화물과 반응하여 질소(N2)와 물(H2O)이 생성되는바, 이러한 반응식에 따라 질소산화물이 전환되어져 이의 배출량을 최소화시킨다.
암모니아를 대신하여, 환원제로 사용될 요소(NH2CONH2)는 아래의 화학식 3과 같이 전환된다.
요소로부터 분해된 암모니아와 시아누르산(HNCO)은 탈질설비, 예컨대 촉매반응탑 등에서 질소산화물과 반응하게 되는데, 암모니아와 질소산화물과의 반응은 화학식 2로 기재된다. 또 다른 생성물인 시아누르산과 질소산화물과의 반응식을 통한,
화학반응으로 진행되어서 유해한 질소산화물이 질소(N2)와 이산화탄소(CO2)로 전환된다.
연소장치, 예컨대 노 내에서 발생되는 SOx 및 나트륨(Na), 칼륨(K), 바나듐(V) 그리고 염소(Cl) 등의 2차반응으로 탈질용 촉매에 치명적인 위험요소로 작용하고 노 내에서의 과도한 슬래그를 생성하고 비산회분의 강산성화로 후단설비의 부식 등의 문제점을 갖게 되므로, 확실하게 황산화물을 제거해야만 한다.
화학식 5는 황산화물이 탈황용 환원제로 사용될 첨가제인 산화마그네슘(MgO)와 반응하여 황산마그네슘(MgSO4) 및, MgO·V2O5으로 중성화시켜 충분히 탈황시킨 후에 배출가스를 후단설비로 이송시킨다. 탈황·탈바나듐용 첨가제는 마그네슘(Mg), 산화마그네슘(MgO) 또는 수산화마그네슘(Mg(OH2))의 그룹에서 선택될 수 있다.
본 발명의 목적은 탈황과 탈질시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 탈황 및 탈질작업을 통해 플랜트의 수명연장과 유지보수비용을 저감하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 질소산화물과 황산화물 및 바나듐산화물을 현격하게 저감시켜 대기환경오염을 방지하는 데에 있다.
이제, 첨부도면을 참조로 하여서 본 발명이 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 저감시스템의 개략적인 공정도로서, 특히 본 발명은 질소산화물과 더불어서 황산화물을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 선택적 촉매환원법(Selective Catalytic Reduction;SCR) 또는 선택적 비촉매환원법(Selective Non-Catalytic Reduction;SNCR)을 기본으로 한 탈질설비(10,20)와 탈황·탈바나듐설비(30)를 병합시킨 것을 특징으로 한다.
개략적으로 설비만을 간략하게 도시된 바와 같이, 본 발명은 선택적 촉매환원법을 기초로 한 제1탈질설비(10)와 선택적 비촉매환원법을 기초로 한 제2탈질설비(20) 및 탈황·탈바나듐설비(30)로 이루어져 있다.
공장 또는 연소기관 등에서 배출되는 유해한 배기가스 중 일부인 질소산화물을 제거하기 위해 구비된 선택적 촉매환원법의 제1탈질설비(10)는 연소장치(100)에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소산화물의 함유량에 따른 화학양론비에 따라 암모니아, 혹은 요소인 경우에는 고온하의 짧은 응답시간으로 분해시켜 암모니아로 전환(화학식 3 참조)시킨 다음에, 분해된 암모니아가 제1탈질설비(10) 내에서 질소산화물과 화학반응을 일으키는데, 환원화학반응을 통하여 질소산화물이 무해한 질소로 전화되므로, 유해한 질소산화물의 배출량을 현저하게 줄이게 한다(화학식 2 및 화학식 4 참조).
제1탈질설비(10)에서의 저장조(11)는 암모니아 또는 요소 등의 환원제를 보관하는 바, 연소장치(100)에서 발생될 질소산화물의 배출량에 근거하여서 개량공급모듈(12)이 저장조(11)로부터 소정량의 환원제를 다음 단계로 제공한다. 즉, 이 개량공급모듈(12)은 촉매반응탑(13)에서 요구하는 유량속도를 결정하는데, 연소장치(100)에서 발생하는 배기가스에 함유된 질소산화물의 배출량과 이에 필요한 암모니 아 또는 요소로 이루어진 환원제의 양을 화학양론적 당량비에 따라 계산하여 개량공급모듈(12)로 공급된다. 당해분야의 숙련자들에게 이미 널리 공지되어 있듯이, 저장조(11)에서 암모니아의 취급상의 위험성 때문에 요소로 대용가능하며, 여기서 구체적으로 기술되지 않지만 다양한 화학반응을 거쳐 요소가 암모니아로 전환되어 사용되게 한다. 환원제인 암모니아는 공기와 혼합되어 매우 희박한 암모니아증기상으로 되는 것이 바람직하다. 그런 다음에, 희박한 암모니아증기는 암모니아주입설비(ammonia injection grid;도시되지 않음)로 주입된다. 암모니아주입설비는 연소장치(100)에서 배출되는 질소산화물과 희박한 암모니아증기를 원활하게 혼합정도를 극대화시킨다. 기술된 바와 같이, 희박한 암모니아증기와 질소산화물의 혼합가스는 촉매반응탑(13)으로 이동하여, 질소산화물이 암모니아를 매개로 더욱 효과적인 환원반응을 일으키게 된다. 일반적으로, 촉매반응탑(13)의 반응온도는 300℃ 이상의 고온으로, 암모니아의 폭발성을 제한하기 위해서는 촉매반응탑(13)에 유입되기 전에, 충분한 과잉공기와 혼합되어야 한다. 다단으로 이루어진 촉매반응탑(13)은 그 내부에서 질소산화물과 암모니아의 화학반응이 일어날 수 있는 체류시간을 충분히 보장하여서, 질소와 수소로 개질변환시킨다. 이 질소와 산소는 굴뚝(9)을 통하여 대기 중으로 방출한다. 이와 같은 개략적인 선택적 촉매환원법에 따른 제1탈질설비(10)을 통한 유해한 질소산화물이 질소가스로 전환된다.
이와는 다른 환원법에 따른 거대한 화학플랜트에 있어서, 연료와 폐기물을 이용한 재활용 연료를 사용하는 구성설비인 연소장치(100)에서 질소산화물(NOX)의 배출량을 감축하기 위한 선택적 비촉매환원법의 제2탈질설비(20)는 가스상 물질을 처리하도록 되어 있는 바, 특히 연소장치(100)의 내부온도, 예컨대 1,500℃ 이상으로 가열 및 연소하는 도중에 고온에서 질소산화물의 생성은 주로 산소와 질소의 자유라디칼의 형성과 질소산화물끼리의 화학결합으로 인하여 더욱 증가된다. 또한, 연료 자체로 질소산화물을 함유하고 있으며, 연소과정에서 질소산화물로 전환되어 암모니아나 요소과 같은 환원제로 사용될 화학물질을 주입시켜 질소산화물을 저감하는 설비이다.
이러한, 제2탈질설비(20)에서 탈질을 위한 환원반응이 850 내지 1,100℃ 사이에서 일어날 수 있도록 연소장치(100)의 상부측벽 지점에서 환원제를 분무하도록 한다. 또한, 커다란 연소장치 내부로 확실하게 환원제를 분무하기 위해서 연소장치(100)의 상부측벽에 배치된 다수의 분무기(110)는 환원제를 15 내지 30m/s 이상의 속도로 분무하도록 되어 있다.
고온 하에서 작동하는 연소장치(100) 내부에서 발생되는 질소산화물과 직접적으로 반응하여 1차적으로 탈질효과를 갖도록 하는 제2탈질설비(20)는 전술된 제1탈질설비(10)에서 사용되는 환원제와 동일하게 암모니아 또는 요소 등을 환원제로 사용한다. 저장조(21)는 상기와 같은 환원제를 안전하게 보관한다. 연소장치(100)로 공급될 환원제는 개량공급모듈(22)을 수단으로 환원제의 양과 환원제의 분무속도를 제어하여 연소장치(100)의 상부로 배출된다.
전술된 바와 같이, 탈질설비에 저장될 환원제는 암모니아, 바람직하게는 요소 또는 요소프릴형태로 되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 더불어서, 탈질용 환 원제는 탄산암모늄(NH4CO3)를 사용할 수도 있다.
탈황·탈바나듐설비(30)는 고온으로 연소되는 연소장치(100) 내부에 생성되는 다량의 황산화물 및 바나듐산화물을 저감시키기 위한 것으로, 제2탈질설비(20)와 유사하게 배열된다.
도시되었듯이, 탈황·탈바나듐설비(30)는 저장조(31)와 개량공급모듈(32), 펌프 및 분무기(110)로 이루어져 있다. 특히, 모든 구성부재들은 파이프 등의 흐름경로를 통해서 이동한다. 탈황·탈바나듐설비(30)의 저장조(31)는 황산화물과 반응하여 탈황할 수 있는 첨가제, 예컨대 산화마그네슘을 수용한다. 연소장치(100)에서 연료가 연소되면서 발생되는 황산화물의 배출량을 감지하면서 이 배출량에 따라서 개량공급모듈(32)의 제어로 분사기(110)로 이동한다(화학식 5 참조).
구조적 안정성과 단순화를 향상시키기 위해서, 제2탈질설비의 개량공급모듈(22)로 제어이송될 탈질용 환원제와 탈황·탈바나듐설비(30)의 개량공급모듈(32)로 제어이송될 탈황용 환원제로 사용될 첨가제는 펌프를 통해 각 흐름경로를 지나 동일한 분무기(110)를 통해서 연소장치(100) 내부로 분무될 수도 있다. 다시 말하자면, 제2탈질설비(20)와 탈황·탈바나듐설비(30)에 저장된 환원제와 첨가제가 동일한 분무기(110)를 통해 연소장치(100) 내로 분사되는 것을 특징으로 하되, 연소장치에 구비될 분무기의 갯수를 현저하게 줄여 연소장치의 내구성을 확보할 뿐만 아니라 분무기의 설치함에 있어서 상당한 작업공수를 줄이는 효과를 갖게 된다.
특히, 첨가제는 마그네슘, 산화마그네슘, 수산화마그네슘 또는 이들의 조합 물로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
덧붙여서, 본 발명에 따른 저감시스템(1)을 구동한다. 그러므로써 황산화물과 질소산화물이 연소장치(100) 내에서 발생되며 이들의 배출량을 감지하여 개량공급모듈을 통해 제2탈질설비(20)와 탈황·탈바나듐설비(30)에서 적절한 환원제와 첨가제가 연소장치(100)에 분무기(110)를 통해 분사된다. 그런 다음에, 농도가 낮아진 질소산화물은 연소장치(100) 외부에 설치된 촉매반응탑을 갖춘 제1탈질설비(10)를 수단으로 추가적인 탈질효과를 제공한다. 정화된 배기가스는 도 1의 굴뚝(9)을 통해 대기중으로 방출된다.
본 발명은 첨부도면을 참조로 한 본 명세서로 한정되지 않고 다음의 청구범위에 따른 범주 내에서 변형 및 변경가능함을 밝혀둔다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 요소 또는 암모니아를 환원제로 사용하는 선택적 촉매환원법과 선택적 비촉매환원법 및 이들을 조합한 설비를 통해서 질소산화물을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 황함유 연료를 사용함으로써 발생되는 황산화물을 위한 고효율의 탈질효과를 갖을 뿐만 아니라 노 내의 슬래그 부착방지, 노내의 황산화물 및 바나듐산화물제거로 촉매의 보호 및 비산회분의 중성화로 연소장치 이후의 후단설비를 보호를 성취할 수 있도록 제공한다. 또한, 3중의 복합설비를 간단하게 적용시킬 수 있기 때문에 경제적으로 대기환경오염을 미연에 방지할 수 있 고 설비의 수명연장과 유지보수의 비용을 절감시키는 경제적 이익효과도 창출할 수 있다.
Claims (4)
- 연소장치(100)의 운전으로 발생되는 오염물질을 개질전환시키는 저감시스템에 있어서,선택적 비촉매환원법에 기초로 하여 저장조(21)와 개량공급모듈(22)을 갖추고, 상기 저장조(21)에 보관된 환원제가 흐름경로를 따라 상기 연소장치(100) 내부에 하나 이상의 분무기(110)를 통해 분사하는 제2탈질설비(20)와;저장조(31)와 개량공급모듈(32)을 갖춰, 상기 저장조(31)에 보관된 첨가제가 흐름경로를 따라 상기 연소장치(100) 내부에 하나 이상의 분무기(110)를 통해 분사하는 탈황·탈바나듐설비(30) 및;선택적 촉매환원법에 기초로 하여 저장조(11)와 개량공급모듈(12) 및 촉매반응탑(13)을 갖춰 상기 연소장치(100)의 하류흐름 상에 배열되되, 상기 저장조(11)에 보관된 환원제가 상기 연소장치(100)에서 배출될 배기가스를 흐름경로를 따라 상기 촉매반응탑(13)으로 제공하는 제1탈질설비(10);로 이루어진 것을 특징으로 하는 황산화물과 질소산화물의 저감시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 환원제는 요소 또는 암모니아로 이루어진 것을 특징으로 하는 저감시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 첨가제는 마그네슘(Mg), 산화마그네슘(MgO), 수산화마그네슘(Mg(OH2))의 그룹에서 선택되어 탈황·탈바나듐용 환원제로 사용되는 것을 특징으로 하는 저감시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 분무기(110)는 상기 연소장치(100)의 상단, 더욱 구체적으로 연소장치의 내부온도가 850 내지 1,100℃ 범위 내에 위치되고, 상기 환원제와 첨가제를 15 내지 30m/s 이상으로 분무하는 것을 특징으로 하는 저감시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060000542A KR100697840B1 (ko) | 2006-01-03 | 2006-01-03 | 연소장치에서 황산화물, 바나듐산화물과 질소산화물의저감시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060000542A KR100697840B1 (ko) | 2006-01-03 | 2006-01-03 | 연소장치에서 황산화물, 바나듐산화물과 질소산화물의저감시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR100697840B1 true KR100697840B1 (ko) | 2007-03-20 |
Family
ID=41563878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060000542A Active KR100697840B1 (ko) | 2006-01-03 | 2006-01-03 | 연소장치에서 황산화물, 바나듐산화물과 질소산화물의저감시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100697840B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100876161B1 (ko) * | 2008-03-24 | 2008-12-31 | 박정봉 | 질소산화물의 저감시스템 |
| CN101890279A (zh) * | 2010-03-10 | 2010-11-24 | 张作保 | 一种高效氨法脱硝工艺及其装置 |
| KR20230114863A (ko) * | 2022-01-25 | 2023-08-02 | 세명대학교 산학협력단 | 질소산화물 저감형 축열식 연소 산화 시스템 및 그 질소산화물 저감방법 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS574213A (en) | 1980-06-09 | 1982-01-09 | Fuji Kasui Kogyo Kk | Desulfurizing method of waste gas |
| US4830840A (en) | 1987-03-13 | 1989-05-16 | Uop | Process for removing sulfur oxide and nitrogen oxide |
| KR19990007067A (ko) * | 1997-06-20 | 1999-01-25 | 루돌프 프라이, 부르노 안드레올리 | 연소 배기 가스의 탈질 방법 |
| KR20020059495A (ko) * | 2001-01-06 | 2002-07-13 | 김철수 | 습식흡수탑을 이용하는 배연탈황장치 순환수 중의 아황산이온 농도를 조절하는 방법 |
| KR20030081231A (ko) * | 2003-09-16 | 2003-10-17 | 박정봉 | 요소를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법을 통한질소산화물의 저감시스템 |
| KR20050043355A (ko) * | 2003-11-06 | 2005-05-11 | 한국동서발전(주) | 보일러 열효율 향상 및/또는 가시 백연 제거 방법, 및이를 위한 연료 첨가제 |
-
2006
- 2006-01-03 KR KR1020060000542A patent/KR100697840B1/ko active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS574213A (en) | 1980-06-09 | 1982-01-09 | Fuji Kasui Kogyo Kk | Desulfurizing method of waste gas |
| US4830840A (en) | 1987-03-13 | 1989-05-16 | Uop | Process for removing sulfur oxide and nitrogen oxide |
| KR19990007067A (ko) * | 1997-06-20 | 1999-01-25 | 루돌프 프라이, 부르노 안드레올리 | 연소 배기 가스의 탈질 방법 |
| KR20020059495A (ko) * | 2001-01-06 | 2002-07-13 | 김철수 | 습식흡수탑을 이용하는 배연탈황장치 순환수 중의 아황산이온 농도를 조절하는 방법 |
| KR20030081231A (ko) * | 2003-09-16 | 2003-10-17 | 박정봉 | 요소를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법을 통한질소산화물의 저감시스템 |
| KR20050043355A (ko) * | 2003-11-06 | 2005-05-11 | 한국동서발전(주) | 보일러 열효율 향상 및/또는 가시 백연 제거 방법, 및이를 위한 연료 첨가제 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100876161B1 (ko) * | 2008-03-24 | 2008-12-31 | 박정봉 | 질소산화물의 저감시스템 |
| CN101890279A (zh) * | 2010-03-10 | 2010-11-24 | 张作保 | 一种高效氨法脱硝工艺及其装置 |
| KR20230114863A (ko) * | 2022-01-25 | 2023-08-02 | 세명대학교 산학협력단 | 질소산화물 저감형 축열식 연소 산화 시스템 및 그 질소산화물 저감방법 |
| KR102802552B1 (ko) * | 2022-01-25 | 2025-05-07 | 주식회사 이엠솔루션 | 질소산화물 저감형 축열식 연소 산화 시스템 및 그 질소산화물 저감방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7514052B2 (en) | Method for removal of mercury emissions from coal combustion | |
| US9764281B2 (en) | Process for the removal of contaminants from flue gas streams | |
| CN100354022C (zh) | 锅炉烟气臭氧氧化脱硝方法 | |
| KR19990022115A (ko) | 유동 기체 스크러빙 및 폐열 회수 시스템 | |
| CN104941410B (zh) | 活性分子o3低温两步氧化烟气硫硝一体化脱除方法及装置 | |
| US6676912B1 (en) | Method for removal of nitrogen oxides from stationary combustion sources | |
| CA2719520A1 (en) | Air pollution control system and method for removing mercury in flue gas | |
| CN101632897B (zh) | 一种同时脱除烟气中硫氧化物和氮氧化物的方法 | |
| CN1864813A (zh) | 燃煤烟气中单质汞与氮氧化物的同时净化方法 | |
| KR102164623B1 (ko) | 배기가스의 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx) 동시제거 장치 | |
| US9383102B2 (en) | Methods for treating waste gas streams from incineration processes | |
| CN104524935A (zh) | 单塔式双循环喷淋复合吸收装置及方法 | |
| EP3012011A1 (en) | Method and apparatus for partial removal of contaminants from process gas stream | |
| KR100697840B1 (ko) | 연소장치에서 황산화물, 바나듐산화물과 질소산화물의저감시스템 | |
| CN101027112A (zh) | 选择性还原氮氧化物后减少氨逸流的方法和系统 | |
| RU2469949C2 (ru) | Способ очистки дымовых газов, содержащих оксиды азота | |
| CN109316941A (zh) | 臭氧结合尿素联用sncr的烟气脱硝装置及其脱硝方法 | |
| US10458650B2 (en) | Methods and systems for flue gas denitrification | |
| KR100739124B1 (ko) | 선택적 촉매 환원법을 이용하는 질소산화물의 저감시스템 | |
| KR100876161B1 (ko) | 질소산화물의 저감시스템 | |
| EP3875167A1 (en) | Improved nox removal method | |
| KR100451285B1 (ko) | 과산화수소수 및 산화칼슘용액을 이용한 질소산화물 및황산화물의 저감방법 | |
| KR102116352B1 (ko) | 환원제를 이용한 질소산화물(NOx) 및 아산화질소(N2O) 동시 제거 시스템 및 방법 | |
| KR20210120195A (ko) | 오존산화방식의 질소산화물(NOx) 제거공법에 효율적인 개량된 덕트구조 | |
| KR100406510B1 (ko) | 산화촉매를 이용한 질소산화물 제거장치 및 그 제거방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20060103 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20061215 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20070314 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20070315 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20100325 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20110314 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20120314 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130222 Year of fee payment: 7 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20130222 Start annual number: 7 End annual number: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140228 Year of fee payment: 8 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20140228 Start annual number: 8 End annual number: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150306 Year of fee payment: 9 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20150306 Start annual number: 9 End annual number: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160310 Year of fee payment: 10 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20160310 Start annual number: 10 End annual number: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170308 Year of fee payment: 11 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20170308 Start annual number: 11 End annual number: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171222 Year of fee payment: 12 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20171222 Start annual number: 12 End annual number: 12 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20210401 Start annual number: 15 End annual number: 15 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20211230 Start annual number: 16 End annual number: 16 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20230327 Start annual number: 17 End annual number: 17 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20240415 Start annual number: 18 End annual number: 18 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20250310 Start annual number: 19 End annual number: 19 |