KR100883162B1 - 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 연소로의 하부 측에 집적되도록 바텀 애쉬가 발생되고, 상기 연소로로부터 연장되는 연도를 통해 배기가스와 함께 플라이 애쉬가 배출되며, 상기 플라이 애쉬는 상기 연도 상의 집진기에 포집되는 화력 발전소 시스템에서 환경 오염물의 발생을 방지시키는 시스템으로, 상기 연소로로부터 취출되는 상기 바텀 애쉬를 공급받아 내부 수용된 물과 반응시켜 강알칼리수를 생성하는 제1 수침조; 상기 집진기 후방의 상기 연도 상에 구비되어 상기 제1 수침조로부터 공급되는 상기 강알칼리수를 내부 수용하고 통과되는 상기 배기가스 중에 함유된 상기 이산화탄소를 제거하는 제거 반응조; 상기 제거 반응조 내에서의 제거 반응에 따라 생성되는 슬러지를 공급받아 저장하는 슬러지 저장조; 및 상기 강알칼리수의 생성에 따라 중화된 후 상기 제1 수침조 내에 잔류되는 바텀 애쉬 골재를 공급받아 저장하는 제1 골재 저장조; 를 포함한다.
따라서, 화력 발전소에서 대량 발생되는 석탄재를 이용하여 배기가스 중에 함유된 이산화탄소와 같은 탄소류를 제거하여 정화 처리할 수 있음과 아울러, 그 과정에서 석탄재도 중화하여 무해화 처리할 수 있음으로써, 가동시 발생되는 두 종류의 환경 오염물을 모두 무해화 처리할 수 있는 효과가 있다.
석탄, 화력 발전소, 바텀 애쉬, 플라이 애쉬, 석탄재, 이산화탄소, 환경 오염
Description
본 발명은 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화력 발전소의 연소로에서 석탄의 연소에 따라 발생되는 석탄재인 바텀 애쉬(bottom ash)와 플라이 애쉬(fly ash)를 이용하여 해당 연소로로부터 배출되는 배기가스 중에 함유된 이산화탄소와 같은 탄소류를 제거하여 정화 처리할 수 있으며, 그와 동시에 바텀 애쉬와 플라이 애쉬도 중화하여 무해화 처리할 수 있는 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 석탄 화력 발전소에서 부산물로서 발생되는 석탄재(즉, 애쉬(ash))는 연소로(燃燒盧)에서 연료인 석탄이 연소된 후에 남는 무기성의 잔류 물질로서, 연소로의 하부로 낙진되어 집적되는 바텀 애쉬(bottom ash)와 배기가스와 함께 상부의 연도(煙道)를 통해 배출되는 플라이 애쉬(fly ash)로 구분된다.
플라이 애쉬는 미세한 크기의 입자로 비산된 상태로 배기가스와 함께 연도를 통해 배출되며, 배출되는 도중에 연도 상에 구비된 집진기에 의해 포집된다.
바텀 애쉬는 연소로 내에서 소결 작용에 의해 다소 큰 입자 형태를 이루도록 형성된 것으로, 연소로 내에서 하부로 낙진되어 집적되며, 통상 채취된 후 분쇄기를 통해 1∼10㎜ 정도 크기로 파쇄된다.
이들 석탄재는 예전에는 주로 발전소에 부가적으로 설치된 매립지에 매립되었으나, 최근 급격한 용지 값의 상승 등에 따라 매립지의 확보가 어려짐으로써 그 매립 처리가 난이해졌다.
아울러, 최근에는 석탄재를 적극적으로 재활용하고 있다.
즉, 플라이 애쉬는 주로 시멘트 혼화재, 성토재, 토지 개량재, 경량 골재 등으로 재활용하고 있으며, 바텀 애쉬는 노반 성토재, 포장용 기층재, 콘크리트 배합용 골재 등으로 재활용하고 있다.
그러나, 아직까지도 재활용 비율은 낮은 편으로 상당 부분 단순히 매립 처리하고 있는 실정이다.
따라서, 현 시점에서는 석탄재를 재활용할 수 있는 분야를 보다 확대시킬 필요성이 있다.
한편, 석탄재는 석탄의 연소 탄종 및 연소로의 종류 등에 따라 그 성분에 차이가 있으나, 기본적으로 생석회(CaO) 성분을 2~45% 정도 함유한다.
따라서, 석탄재를 매립하거나 재활용하면, 함유되어 있는 CaO가 물과 반응하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 생성함으로써 pH12 이상의 강알칼리성을 나타내게 되므로, 구조물을 이루는 성분으로 재활용되는 경우에는 수화팽창에 의해 구조물의 손상을 야기하고 때로는 부분적인 융기 현상을 초래하며, 한편 매립되거나 토목용 성 분으로 재활용되는 경우에는 지하수 또는 우수 등과 접촉되어 강알칼리성 침출수를 생성함으로써 해당 강알칼리성 침출수가 하천이나 해수에 방출되어 심각한 수질 오염을 유발할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 석탄재는 사전에 중화 처리됨으로써 매립되거나 재활용되었을 때 환경 오염이나 구조물의 손상 등을 유발하지 않도록 함과 아울러, 다른 용도로 재활용될 수 있는 가능성을 제고시킬 필요성이 있다.
그러나, 석탄재를 중화하여 무해화 처리함에 있어 비용 소요가 과다하거나 그 처리 과정에서 또 다른 환경 오염을 유발해서는 안될 것이다.
즉, 경제성, 친환경성 면 등에서 만족할 만한 처리 방법이 강구되어야만 한다.
한편, 상술한 화력 발전소에서는 석탄 연료의 연소에 따라 다음과 같은 메커니즘에 의해 이산화탄소(CO2)가 대량으로 발생되어 배기가스 내에 함유된다.
"C + O2 --> CO2↑ (이산화탄소 대량 발생)"
관련하여, 이산화탄소는 전체 온실가스의 약 60%를 차지하여 지구 온난화 현상의 주범인 것으로, 일찍이 기후변화에 관한 국제협약을 통해 그 배출 감축에 대한 노력과 규제가 이루어지고 있으며, 최근에는 이산화탄소 배출권 시장이 도입되면서 각 기업체는 할당된 목표치 만큼 배출량을 감축하지 못하면, 그 만큼 배출권을 구매해야 하므로 원가 상승으로 경쟁력을 상실할 수 있고, 반대로 할당된 목표치 보다 더욱 배출량을 감소한 기업은 감축분 만큼의 배출권을 다른 기업에 팔 수 있어 부가적인 수익을 창출할 수 있으면서 친환경 기업의 이미지를 얻을 수 있다.
따라서, 화력 발전소에서도 발생되는 이산화탄소를 적극적으로 감축시켜야만 하나, 아직까지 효율성, 경제성 및 현장 적용성 면 등에서 만족할 만큼 획기적인 감축 기술이 개발되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 자체적으로 발생되는 석탄재를 이용하여 배기가스 내에 함유된 이산화탄소와 같은 탄소류를 제거할 수 있음과 아울러, 그와 동시에 석탄재도 중화 처리할 수 있는 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템은, 연소로의 하부 측에 집적되도록 바텀 애쉬가 발생되고, 상기 연소로로부터 연장되는 연도를 통해 배기가스와 함께 플라이 애쉬가 배출되며, 상기 플라이 애쉬는 상기 연도 상의 집진기에 포집되는 화력 발전소 시스템에서 환경 오염물의 발생을 방지시키는 시스템으로, 상기 연소로로부터 취출되는 상기 바텀 애쉬를 공급받아 내부 수용된 물과 반응시켜 강알칼리수를 생성하는 제1 수침조; 상기 집진기 후방의 상기 연도 상에 구비되어 상기 제1 수침조로부터 공급되는 상기 강알칼리수를 내부 수용하고 통과되는 상기 배기가스 중에 함유된 상기 이산화탄소를 제거하는 제거 반응조; 상기 제거 반응조 내에서의 제거 반응에 따라 생성되는 슬러지를 공급받아 저장하는 슬러지 저장조; 및 상기 강알칼리수의 생성에 따라 중화된 후 상기 제1 수침조 내에 잔류되는 바텀 애쉬 골재를 공급받아 저장하는 제1 골 재 저장조; 를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템은, 상기 집진기로부터 취출되는 상기 플라이 애쉬를 공급받아 내부 수용된 물과 반응시켜 강알칼리수를 생성하여 상기 제거 반응조로 공급하는 제2 수침조; 및 상기 강알칼리수의 생성에 따라 중화된 후 상기 제2 수침조에 잔류되는 플라이 애쉬 골재를 공급받아 저장하는 제2 골재 저장조; 를 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 본 발명의 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템은, 상기 제1 수침조 및 상기 제2 수침조에서 생성된 상기 강알칼리수는 공급관을 통해 상기 제거 반응조로 공급되되, 상기 공급관 상에 구비되어 상기 제1 수침조 또는 상기 제2 수침조로부터 상기 제거 반응조로의 상기 강알칼리수의 공급을 선택적으로 개폐 및 조절하는 밸브 수단; 을 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 본 발명의 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템에서, 상기 제1 수침조 및 상기 제2 수침조는, 내부 투입된 상기 바텀 애쉬 및 상기 플라이 애쉬에 반복적인 충격을 가해 상기 강알칼리수의 생성을 위한 생석회 성분을 적출시키는 충격 부여 수단; 을 구비할 수 있다.
또한 바람직하게, 본 발명의 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템에서, 상기 제거 반응조는, 상기 강알칼리수와 상기 배기가스 간의 접촉률을 향상시키는 접촉률 향상 수단; 을 구비하되, 상기 접촉률 향상 수단은, 상기 강알칼리수를 회전시키는 회전 수단, 상기 강알칼리수를 교반시키는 교반 수단, 상기 배기가스를 세분화시켜 분사하는 가스 세분 수단, 상기 배기가스를 에어레이션시켜 분사 하는 폭기 수단 중의 어느 하나일 수 있다.
또한 바람직하게, 본 발명의 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템에서, 상기 제1 골재 저장조 및 상기 제2 골재 저장조는, 내부 저장된 골재를 외부 인출하기 위한 골재 인출구; 를 구비할 수 있다.
또한 바람직하게, 본 발명의 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템에서, 상기 슬러지 저장조는, 내부 저장된 슬러지 상태 또는 건조된 상태의 슬러지를 외부 인출하기 위한 슬러지 인출구; 를 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면, 화력 발전소에서 대량 발생되는 석탄재를 이용하여 배기가스 중에 함유된 이산화탄소와 같은 탄소류를 제거하여 정화 처리할 수 있음과 아울러, 그 과정에서 석탄재도 중화하여 무해화 처리할 수 있음으로써, 가동시 발생되는 두 종류의 환경 오염물을 모두 무해화 처리할 수 있는 효과가 달성될 수 있다.
그에 따라, 이산화탄소에 의한 대기 환경 오염을 방지하고, 점차 강화되는 이산화탄소 배출 규제에 적극 대처하여 기업 경쟁력을 확보할 수 있다.
또한, 석탄재를 중화 처리할 수 있으므로, 그 재활용 분야를 확대하고, 매립되거나 재활용되었을 때 수질 오염이나 구조물의 손상 등을 야기하지 않도록 할 수 있다.
그리고, 자체적으로 발생되는 석탄재를 이용하여 이산화탄소를 제거하므로 매우 경제적이면서 현장 적용성이 우수하고, 처리 과정에서 또 다른 환경 오염을 전혀 유발하지 않으므로 친환경적인 이점이 있다.
나아가, 유용하게 재활용될 수 있는 탄산칼슘도 부산물로 제공하므로, 이 점에서도 경제성 및 활용성이 우수하다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템을 나타낸다.
석탄 화력 발전소에서는 연소로(10) 내의 연소실에서 석탄 연료를 연소시켜 고열의 열 에너지를 얻으며, 그 과정에서 연소로(10) 내의 하부로는 바텀 애쉬가 낙진되어 집적되고, 연소로(10)의 상부로부터 연장되는 연도(20)를 통해서는 플라이 애쉬가 배기가스와 함께 배출되며, 연도(20)를 통해 배출되는 플라이 애쉬는 연도(20) 상에 구비된 집진기(30)에서 포집된다.
본 발명에 따른 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템은, 연소로(10)의 하부 측에 집적된 후 외부로 취출되는 바텀 애쉬를 공급받아 내부 수용된 물과 반응시켜 강알칼리수를 생성하는 제1 수침조(120-1)와, 연도(20) 상에 구비된 집진기(30)에 의해 포집된 후 외부로 취출되는 플라이 애쉬를 공급받아 내부 수용된 물과 반응시켜 강알칼리수를 생성하는 제2 수침조(120-2)와, 집진기(30) 후방의 연도(20) 상에 구비되어 제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2)로부터 공급되는 강알칼리수를 내부 수용하고 통과되는 배기가스 중에 함유된 이산화탄소와 같은 탄소 류를 제거하는 제거 반응조(170)와, 제1 수침조(120-1)에서 강알칼리수의 생성에 따라 중화된 후 잔류되는 바텀 애쉬 골재를 공급받아 저장하는 제1 골재 저장조(140-1)와, 제2 수침조(120-2)에서 강알칼리수의 생성에 따라 중화된 후 잔류되는 바텀 애쉬 골재를 공급받아 저장하는 제2 골재 저장조(140-2)와, 제거 반응조(170)에서 제거 반응에 따라 생성되는 슬러지를 공급받아 저장하는 슬러지 저장조(190)를 포함한다.
연소로(10) 내의 하부 측에 집적된 바텀 애쉬는 제1 이송관(110-1)을 통해 이송되어 제1 수침조(120-1) 내로 투입되며, 이때 그 이송은 공기압 이송, 수압 이송, 컨베이어 이송, 자연 낙하 이송 등을 통해 실시될 수 있다.
제1 수침조(120-1)는 내부에 물이 수용된 상태에서 제1 이송관(110-1)을 통해 공급되는 바텀 애쉬를 투입받아 물과 바텀 애쉬 간의 반응에 따라 강알칼리수를 생성한다.
즉, 바텀 애쉬는 CaO 성분을 2~45% 정도 함유하므로, 이 CaO 성분이 물과 다음과 같은 반응식에 따라 반응하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 생성하며, 이 수산화칼슘은 pH12 이상의 강알칼리성을 나타낸다.
"CaO + H2O → Ca(OH)2"
한편, 연소로(10)로부터 연장되는 연도(20) 상에 구비된 집진기(30)에서 포집된 플라이 애쉬는 제2 이송관(110-2)을 통해 이송되어 제2 수침조(120-2) 내로 투입되며, 이때 마찬가지로 그 이송은 공기압 이송, 수압 이송, 컨베이어 이송, 자 연 낙하 이송 등을 통해 실시될 수 있다.
제2 수침조(120-2)는 내부에 물이 수용된 상태에서 제2 이송관(110-2)을 통해 공급되는 플라이 애쉬를 투입받아 물과 플라이 애쉬 간의 반응에 따라 강알칼리수를 생성한다.
즉, 플라이 애쉬는 CaO 성분을 함유하므로, 이 CaO 성분이 물과 반응하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 생성하며, 이 수산화칼슘은 pH12 이상의 강알칼리성을 나타낸다.
물론, 제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2)에는 외부로부터 새로운 물을 투입받기 위한 물 투입구(120a, 120b)가 구비된다.
제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2) 내에서의 반응에 따라 생성된 Ca(OH)2 성분의 강알칼리수는 이후 송수용 펌프와 같은 이송력 부여 수단(미도시)의 가동에 따라 공급관(150)을 통해 이송되어 제거 반응조(170)로 공급된다.
이때, 제1 수침조(120-1)와 제2 수침조(120-2)로부터 각기 연장되는 공급관(150)은 서로 합류된 후 하나의 관 형태로 제거 반응조(170)까지 연결될 수 있으며, 합류 지점에는 밸브 수단(160)이 구비되어 제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2)로부터의 강알칼리수의 공급을 선택적으로 개폐 및 조절할 수 있다.
물론, 밸브 수단(160)은 제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2)와의 연통을 모두 개방하여 양측 수침조(120-1, 120-2)로부터 동시에 강알칼리수가 공급되도록 할 수도 있다.
나아가, 제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2)에는 내부 투입된 석탄재에 반복적인 충격을 가함으로써 석탄재 내에 함유된 CaO 성분이 보다 효과적이면서 최대한 적출되도록 하기 위한 충격 부여 수단(미도시)이 구비될 수 있다.
이러한 충격 부여 수단은 내부의 석탄재에 반복적인 충격을 가할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 각 수침조(120-1, 120-2) 내에 구비되어 왕복적인 좌우 운동이나 회전 운동을 하는 부재로 구현될 수 있다.
제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2) 내에서 강알칼리수가 생성됨에 따라 석탄재 내에 함유되어 있던 CaO 성분이 제거되면, 석탄재는 중화된 상태의 골재 형태로 잔류된다.
그리고, 잔류된 석탄재 골재는 각기 해당하는 골재 이송관(130-1, 130-2)을 통해 이송되어 각 골재 저장조(140-1, 140-2)에 저장되며, 이때 그 이송은 컨베이어 이송, 나사식 회전체 이송 등을 통해 실시될 수 있다.
즉, 제1 수침조(120-1) 내에 잔류되는 바텀 애쉬 골재는 제1 골재 이송관(130-1)을 통해 이송되어 제1 골재 저장조(140-1) 내에 저장되고, 제2 수침조(120-2) 내에 잔류되는 플라이 애쉬 골재는 제2 골재 이송관(130-2)을 통해 이송되어 제2 골재 저장조(140-2) 내에 저장된다.
그리고, 각 골재 저장조(140-1, 140-2) 내에 저장된 골재들은 이후 외부로 인출되어 재활용될 수 있으며, 그 외부 인출을 위해 각 골재 저장조(140-1, 140-2)에는 골재 인출구(140a, 140b)가 구비된다.
제거 반응조(170)는 집진기(30) 후방 위치의 연도(20) 상에 구비되어 플라이 애쉬가 제거된 후 배출되는 배기가스가 통과되며, 제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2)로부터 공급되어 내부 수용된 Ca(OH)2 성분의 강알칼리수를 이용하여 통과되는 배기가스 중에 함유된 이산화탄소와 같은 탄소류를 제거한다.
즉, 내부 수용된 Ca(OH)2 성분의 강알칼리수에 대해 배기가스가 통과되도록 하며, 그에 따라 강알칼리수와 배기가스가 접촉되면서 다음과 같은 반응식에 따라 배기가스 내의 이산화탄소가 제거된다.
"Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O"
구체적으로, 배기가스는 제거 반응조(170)의 하부를 통해 유입되고, 내부에서 정화 처리된 배가가스는 제거 반응조(170)의 상부를 통해 유출됨으로써, 유입되는 배기가스가 내부 수용된 강알칼리수를 상승하면서 통과한 다음 상부를 통해 배출될 수 있다.
이때, 제거 반응조(170)로부터 배기가스가 유입되는 측의 연도(20)로 내부 수용된 강알칼리수가 역류하는 것을 차단하기 위해 유입 개소에는 적절히 역류 방지 수단(미도시)이 구비될 수 있다.
제거 반응조(170)에는 강알칼리수와 배기가스 간의 접촉률을 향상시켜 제거 반응이 신속하면서 보다 효과적으로 이루어지도록 하기 위한 접촉률 향상 수단(미도시)이 구비될 수 있다.
이러한 접촉률 향상 수단으로는 수용된 강알칼리수를 회전시키는 회전 수단, 강알칼리수를 교반시키는 교반 수단, 유입되는 배기가스를 세분화시켜 분사하는 가 스 세분 수단, 유입되는 배기가스를 에어레이션(aeration)시켜 분사하는 폭기(曝氣) 수단 등이 이용될 수 있다.
나아가, 제거 반응조(170)에서의 제거 반응에 따라 그 내부에는 반응 부산물로서 탄산칼슘(CaCO3) 슬러지가 생성되어 하부에 침적되며, 침적된 CaCO3 슬러지는 슬러지 이송관(180)을 통해 이송되어 슬러지 저장조(190) 내에 저장되고, 이때 그 이송은 컨베이어 이송, 나사식 회전체 이송 등을 통해 실시될 수 있다.
슬러지 저장조(190)는 제거 반응조(170)로부터 공급되는 CaCO3 슬러지를 저장하며, 기본적으로 탄산칼슘을 슬러지 상태 그대로 저장하나, 이와 다르게 탄산칼슘 슬러지를 건조시켜 고상 상태로 저장할 수도 있다.
그리고, 슬러지 저장조(190) 내에 저장된 탄산칼슘은 이후 외부로 인출되어 철강, 시멘트 및 비료 제조를 위한 원재료나 공사용 골재 등으로 적절히 재활용될 수 있으며, 그 외부 인출을 위해 슬러지 저장조(190)에는 슬러지 인출구(190a)가 구비된다.
한편, 제거 반응조(170)를 통과하면서 함유된 이산화탄소와 같은 탄소류가 제거되어 정화 처리된 배기가스는 이후 제거 반응조(170) 후방의 연도(20)를 통해 계속 이송된 다음 최종적으로 대기 방출된다.
이때, 배기가스는 중간에서 제거 반응조(170)를 통과함에 따라 그 이송력이 대폭 저하될 수 있으므로, 그 원활한 배출을 위해 도중에서 이송력을 부가하기 위한 이송압 부여 수단(미도시)이 연도(20) 상에 적절히 구비될 수 있고, 해당 이송 압 부여 수단으로는 송풍 팬(fan)이 이용될 수 있다.
덧붙여, 본 발명에 따른 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템은 자동 운전이 가능하도록 전반적인 작동 제어를 실시하는 제어 패널(미도시)을 더 구비할 수 있고, 또한 각 대상물을 이송하는 이송관이나 공급관 상에는 대상물의 이송을 개폐하여 공급량을 조절하고 이송 시점을 제어하는 개폐 수단(미도시)과, 대상물의 이송 유량 및 이송 압력을 측정하는 유량계(미도시) 및 유압계(미도시) 등이 구비될 수 있으며, 제1·제2 수침조(120-1, 120-2) 및 제거 반응조(170)에는 수소이온 농도를 측정하는 페하(pH) 측정 수단(미도시)이 구비될 수 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템의 작용에 대해 이하 설명한다.
연소로(10)의 가동에 따라 석탄 원료가 연소되면, 연소에 따라 발생되는 바텀 애쉬는 연소로(10)의 하부 측으로 낙진되어 집적되며, 플라이 애쉬는 배기가스와 함께 연소로(10)로부터 연장되는 연도(20)를 통해 배출되면서 연도(20) 상에 구비된 집진기(30)에서 포집된다.
그리고, 연소로(10)의 하부 측에 집적된 바텀 애쉬는 취출되어 제1 이송관(110-1)을 통해 이송된 다음 제1 수침조(120-1) 내로 투입되며, 집진기(30)에서 포집된 플라이 애쉬는 취출되어 제2 이송관(110-2)을 통해 이송된 다음 제2 수침조(120-2) 내로 투입된다.
그러면, 제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2) 내에 미리 수용되어 있던 물과 투입된 석탄재 내에 함유된 CaO 성분이 화학적 반응을 일으켜 Ca(OH)2 성분의 강알칼리수를 생성한다.
이때, 제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2) 내에 구비된 충격 부여 수단이 작동되어 석탄재에 반복적인 충격을 가함으로써 석탄재로부터 CaO 성분을 보다 효과적으로 적출시킨다.
이어서, 제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2) 내에서 생성된 강알칼리수는 공급관(150) 상에 구비된 송수용 펌프의 작동에 따라 공급관(150)을 통해 이송되어 제거 반응조(170)로 공급되며, 이때 공급관(150) 상에 구비된 밸브 수단(160)에 의해 양측 수침조(120-1, 120-2)로부터의 강알칼리수의 공급이 적절히 조절될 수 있다.
이와 같이, 제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2)에서 강알칼리수가 생성됨에 따라 생석회 성분이 제거됨으로써 중화된 다음 잔류되는 바텀 애쉬 골재와 플라이 애쉬 골재는 이후 필요 시점에서 각 골재 이송관(130-1, 130-2)을 통해 이송되어 해당하는 골재 저장조(140-1, 140-2) 내에 저장된다.
그리고, 이와 같이 저장된 바텀 애쉬 골재와 플라이 애쉬 골재는 필요 시점에서 외부 인출되어 적절히 재활용될 수 있다.
이어서, 제1 수침조(120-1) 및 제2 수침조(120-2)로부터 공급관(150)을 통해 이송되어 공급되는 강알칼리수는 제거 반응조(170) 내에 수용된다.
한편, 연소로(10)의 가동에 따라 연도(20)를 통해 배출되면서 집진기(30)에 서 플라이 애쉬가 제거된 후 배출되는 배기가스는 제거 반응조(170) 내로 유입되며, 유입된 배기가스는 내부에 수용된 Ca(OH)2 성분의 강알칼리수와 접촉 반응됨으로써 함유된 이산화탄소와 같은 탄소류가 제거된다.
이때, 배기가스는 제거 반응조(170)의 하부를 통해 유입된 후 내부 수용된 강알칼리수를 통과하도록 상승 이동된 다음 상부를 통해 배출되며, 제거 반응조(170)를 통과한 배기가스는 이산화탄소와 같은 탄소류가 제거되어 정화된 것으로 후방의 연도(20)를 통해 계속 이송된 다음 최종적으로 대기 방출된다.
아울러, 제거 반응조(170)에서의 제거 반응에 따라 그 내부에는 CaCO3 슬러지가 생성되어 침적되며, 침적된 CaCO3 슬러지는 필요 시점에서 슬러지 이송관(180)을 통해 이송되어 슬러지 저장조(190) 내에 저장되고, 이와 같이 저장된 탄산칼슘은 이후 필요 시점에서 외부 인출되어 적절히 재활용될 수 있다.
이로써, 본 발명에 의하면, 화력 발전소에서 대량 발생되는 석탄재를 이용하여 대기가스 중에 함유된 이산화탄소, 일산화탄소와 같은 탄소류를 효과적으로 제거할 수 있으므로, 대기 환경 오염을 방지하고, 점차 강화되는 이산화탄소 배출 규제에 적극 대처할 수 있다.
또한, 석탄재를 중화하여 무해화 처리할 수 있으므로, 석탄재가 매립되거나 재활용되었을 때 환경 오염이나 구조물의 손상 등을 야기하는 것을 방지할 수 있고, 석탄재가 보다 다양한 용도로 재활용될 수 있도록 한다.
정리하면, 화력 발전소에서 발생되는 환경 오염물들인 배기가스 내의 탄소류 와 석탄재 내의 생석회 성분을 모두 제거할 수 있는 것이다.
그리고, 그 처리 과정에서 다른 환경 오염을 전혀 발생시키지 않으므로 매우 친환경적이고, 자체적으로 발생되는 원료를 이용하고 물만 추가적으로 이용하는 원료 자립형이므로 매우 경제적이면서 현장 적용성이 우수할 수 있다.
덧붙여, 산업용 원료나 공사용 골재 등으로 유용하게 재활용될 수 있는 탄산칼슘도 부산물로 제공하므로, 이 점에서도 경제성 및 활용성이 우수할 수 있다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템을 나타내는 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 연소로 20 : 연도
30 : 집진기 110-1, 110-2 : 이송관
120-1, 120-2 : 수침조 120a, 120b : 물 투입구
130-1, 130-2 : 골재 이송관 140-1, 140-2 : 골재 저장조
140a, 140b : 골재 인출구 150 : 공급관
160 : 밸브 수단 170 : 제거 반응조
180 : 슬러지 이송관 190 : 슬러지 저장조
190a : 슬러지 인출구
Claims (7)
- 연소로의 하부 측에 집적되도록 바텀 애쉬가 발생되고, 상기 연소로로부터 연장되는 연도를 통해 배기가스와 함께 플라이 애쉬가 배출되며, 상기 플라이 애쉬는 상기 연도 상의 집진기에 포집되는 화력 발전소 시스템에서 환경 오염물의 발생을 방지시키는 시스템으로,상기 연소로로부터 취출되는 상기 바텀 애쉬를 공급받아 내부 수용된 물과 반응시켜 강알칼리수를 생성하는 제1 수침조;상기 집진기 후방의 상기 연도 상에 구비되어 상기 제1 수침조로부터 공급되는 상기 강알칼리수를 내부 수용하고 통과되는 상기 배기가스 중에 함유된 상기 이산화탄소를 제거하는 제거 반응조;상기 제거 반응조 내에서의 제거 반응에 따라 생성되는 슬러지를 공급받아 저장하는 슬러지 저장조;상기 강알칼리수의 생성에 따라 중화된 후 상기 제1 수침조 내에 잔류되는 바텀 애쉬 골재를 공급받아 저장하는 제1 골재 저장조; 및상기 집진기로부터 취출되는 상기 플라이 애쉬를 공급받아 내부 수용된 물과 반응시켜 강알칼리수를 생성하여 상기 제거 반응조로 공급하는 제2 수침조를 포함하는 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 강알칼리수의 생성에 따라 중화된 후 상기 제2 수침조에 잔류되는 플라이 애쉬 골재를 공급받아 저장하는 제2 골재 저장조를 더욱 포함하는 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제1 수침조 및 상기 제2 수침조에서 생성된 상기 강알칼리수는 공급관을 통해 상기 제거 반응조로 공급되되,상기 공급관 상에 구비되어 상기 제1 수침조 또는 상기 제2 수침조로부터 상기 제거 반응조로의 상기 강알칼리수의 공급을 선택적으로 개폐 및 조절하는 밸브 수단; 을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제1 수침조 및 상기 제2 수침조는,내부 투입된 상기 바텀 애쉬 및 상기 플라이 애쉬에 반복적인 충격을 가해 상기 강알칼리수의 생성을 위한 생석회 성분을 적출시키는 충격 부여 수단; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제거 반응조는,상기 강알칼리수와 상기 배기가스 간의 접촉률을 향상시키는 접촉률 향상 수단; 을 구비하되,상기 접촉률 향상 수단은,상기 강알칼리수를 회전시키는 회전 수단, 상기 강알칼리수를 교반시키는 교반 수단, 상기 배기가스를 세분화시켜 분사하는 가스 세분 수단, 상기 배기가스를 에어레이션시켜 분사하는 폭기 수단 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템.
- 제 2 항에 있어서,상기 제1 골재 저장조 및 상기 제2 골재 저장조는,내부 저장된 골재를 외부 인출하기 위한 골재 인출구; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 슬러지 저장조는,내부 저장된 슬러지 상태 또는 건조된 상태의 슬러지를 외부 인출하기 위한 슬러지 인출구; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 화력 발전소의 환경 오염물 발생 방지 시스템.
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