KR19990014503A - 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비와 그 방법 - Google Patents

철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비와 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비와 그 방법에 관한 것으로, 철강제조 및 벙커씨유 연소시 발생되는 배가스를 청정화하고, 이때 사용된 세정수를 수처리후 재사용할 수 있도록, 그 설비는 집진장치(10)와; 냉각장치(20)와; 제진및탈황장치(30)와; 집수조(40)와; 중화제저장조(50)와; 산화장치(60)와; 냉각탑(70)과; 정수장치(80)와; 탈수장치(90)로 이루어지고, 그 방법은 배가스중에 함유된 큰 입자의 분진을 포집·제거하는 단계와; 배가스를 냉각수로 급냉시켜 다습한 배가스로 만드는 단계와; 다습한 배가스를 충진물층으로 통과시켜 제진 및 탈황하고, 다습한 배가스중의 미세한 오염물질은 굵은 물방울로 적하시키며, 분무상태의 수분과 극히 미세한 분진이나 황산화물은 포집 제거하여 배가스를 청정화시키는 단계와; 배가스의 청정화로 발생되는 폐수를 냉각시키는 단계와; 냉각된 폐수를 중화시키고, 산소를 취입하여 폐수중의 아황산마그네슘을 산화시키며, 슬러지를 물과 분리시켜 폐수를 청정화하여 재순환시키는 단계와; 슬러지의 함수율을 낮추어 케이크화시키는 단계로 이루어짐으로써, 배가스의 청정화와 세정수를 수처리후 재사용으로 환경보전에 일익을 하게 되는 효과를 갖는다.

Description

철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비와 그 방법
본 발명은 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비와 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제철·제강 및 벙커씨유 연소시에 발생 배출되는 배가스중의 먼지와 황산화물을 제거하여 청정상태의 공기로 방출하고, 이때 사용된 세정수를 수처리후 재사용할 수 있도록 하는 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비와 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 석탄이나 벙커씨유를 연료로 사용하는 제철 및 제강설비, 그리고 벙커씨유를 연료로 하는 여타의 산업에 있어서, 연소후 배출되는 배가스중에는 분진과 함께 다량의 황산화물이 함유되어 있는데, 이들 분진과 황산화물이 함유된 배기가스를 그대로 대기중에 배출시킨다면 환경규제가 강화되고 있는 현실정에서 큰 문제점이 아니라 할 수 없을 것이다.
따라서, 제철 및 제강설비, 그리고 벙커씨유를 사용하는 설비에는 필수적으로 집진장치와 탈황장치가 구비됨으로써, 상기 집진장치에서 분진을 모아 처리하고, 탈황장치에서 황산화물을 처리하는 과정을 거치게 되어 어느 정도 배출가스를 정화시킨다.
그러나, 이와 같이 종래에 제철·제강설비와 벙커씨유를 사용하는 설비에 구비되는 집진장치와 탈황장치는 단순히 집진과 탈황이라는 단편적인 기능만을 수행할 뿐, 배출가스의 청정화 그리고, 집진 및 탈황에 이용된 세정수의 수처리후 재사용이라는 유기적인 시스템은 제시되지 못하여, 보다 바람직한 제진 및 탈황 그리고 이와 연계된 환경상의 과제를 만족시킬 수 없는 문제점이 대두되었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 제철·제강 및 벙커씨유 연소시에 발생 배출되는 배가스중의 먼지와 황산화물을 제거하여 청정상태의 공기로 방출하고, 이때 사용된 세정수를 수처리후 재사용할 수 있도록 유기적인 시스템을 갖춘 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비와 그 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비는, 오염물질 발생원으로부터 큰 입자의 분진을 포집·제거하는 집진장치와; 이 집진장치를 거쳐온 고온의 배가스를 송풍팬에 의해 송급받아 급냉시킬 수 있도록 다수의 스프레이노즐이 배치되어 있는 냉각장치와; 이 냉각장치에 의해 급냉되고서 인입되는 다습한 배가스에 대하여 제진 및 탈황을 시키는 충진물층, 이 충진물층 사이에서 세정수를 분사시키는 스프레이노즐, 다습한 배가스중의 미세한 오염물질을 굵은 물방울로 포집하여 적하시키는 엘리미네이터, 이 엘리미네이터를 통과하는 분무상태의 수분과 극히 미세한 분진이나 황산화물을 제거하는 디미스터가 구비된 제진및탈황장치와; 이 제진및탈황장치의 스프레이노즐과 엘리미네이터로 세정수를 공급하는 집수조와; 이 집수조에 담긴 세정수의 수소이온농도를 높이기 위한 중화제가 저장됨으로써 상기 집수조로 중화제를 송급하는 중화제저장조와; 상기 집수조의 세정수에 함유된 아황산마그네슘을 용해성이 우수한 황산마그네슘으로 산화시키는 산화장치와; 상기 집수조의 세정수가 상기 제진및탈황장치를 순환하고서 발생되는 폐수를 냉각시키는 냉각탑과; 상기 산화장치로부터 폐수를 송급받고 상기 중화제저장조로부터 중화제를 공급받아 폐수를 정화시키고, 폐수를 상기 산화장치로 순환시키면서 산소를 취입받아 폐수중에 잔류하는 아황산마그네슘을 황산마그네슘으로 산화시키며, 슬러지를 물과 분리시켜 청정수를 상기 집수조로 재순환시키는 정수장치와; 이 정수장치로부터 농축슬러지를 송급받아 농축슬러지의 함수율을 낮추어 슬러지를 케이크화시키는 탈수장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 방법은, 배가스중에 함유된 큰 입자의 분진을 1차적으로 포집·제거하는 단계와; 배가스를 냉각수로 급냉시켜 다습한 배가스로 만드는 단계와; 다습한 배가스에 중화제로 중화된 세정수를 분사시키면서 충진물층으로 통과시켜 제진 및 탈황하고, 다습한 배가스중의 미세한 오염물질은 엘리미네이터로써 굵은 물방울로 적하시키며, 분무상태의 수분과 극히 미세한 분진이나 황산화물은 디미스터로써 포집 제거하여 배가스를 청정화시키는 단계와; 배가스의 청정화로 발생되는 폐수를 냉각시키는 단계와; 냉각된 폐수를 중화시키고, 산소를 취입하여 폐수중의 아황산마그네슘을 황산마그네슘으로 산화시키며, 슬러지를 물과 분리시켜 폐수를 청정화하여 청정수를 재순환시키는 단계와; 슬러지의 함수율을 낮추어 슬러지를 케이크화시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비를 나타낸 도면,
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 집진장치 20 : 냉각장치
30 : 제진및탈황장치 40 : 집수조
50 : 중화제저장조 60 : 산화장치
70 : 냉각탑 80 : 정수장치
90 : 탈수장치
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 1은 본 발명에 따른 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 철강제조 및 벙커씨유의 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비는, 오염물질 발생원으로부터 큰 입자의 분진을 포집·제거하는 집진장치(10)와; 이 집진장치(10)를 거쳐온 고온의 배가스를 송풍팬(11)에 의해 송급받아 급냉시킬 수 있도록 다수의 스프레이노즐(20a)이 배치되어 있는 냉각장치(20)와; 이 냉각장치(20)에 의해 급냉되고서 인입되는 다습한 배가스에 대하여 제진 및 탈황을 시키는 충진물층(30a), 이 충진물층(30a) 사이에서 세정수를 분사시키는 스프레이노즐(30b), 다습한 배가스중의 미세한 오염물질을 굵은 물방울로 포집하여 적하시키는 엘리미네이터(30c), 이 엘리미네이터(30c)를 통과하는 분무상태의 수분과 극히 미세한 분진이나 황산화물을 제거하는 디미스터(30d)가 구비된 제진및탈황장치(30)와; 이 제진및탈황장치(30)의 스프레이노즐(30b)과 엘리미네이터(30c)로 세정수를 공급하는 급수펌프(41)를 구비한 집수조(40)와; 이 집수조(40)에 담긴 세정수의 수소이온농도를 높이기 위한 중화제가 저장됨으로써 펌프(51)에 의해 상기 집수조(40)로 중화제를 송급하는 중화제저장조(50)와; 블로어(61)를 통하여 외부로부터 산소를 강제 취입받아 폐수중에 잔류하는 아황산마그네슘을 황산마그네슘으로 산화시키며, 슬러지를 물과 분리시켜 청정수를 상기 집수조(40)로 재순환시키는 산화장치(60)와; 상기 집수조(40)의 세정수가 상기 제진및탈황장치(30)를 순환하고서 발생되는 폐수를 펌프(42)로 이송받아 냉각시키는 냉각탑(70)과; 상기 산화장치(60)로부터 펌프(62)를 통해 폐수를 송급받고 상기 중화제저장조(50)로부터 중화제를 공급받아 폐수를 정화시키는 정수장치(80)와; 상기 산화장치(60)로부터 펌프(63)에 의해 농축슬러지를 송급받아 농축슬러지의 함수율을 낮추어 슬러지를 케이크화시키는 탈수장치(90)로 이루어진다.
여기서, 상기 냉각장치(20)에는 대략 200∼250℃정도의 고온이면서 황산화물을 함유한 배가스를 60℃이하로 냉각시킴과 아울러 황산으로 하기 위해 세정수를 분사하는 스프레이노즐(20a)이 냉각장치(20)의 원주방향으로 6개 정도씩 5단으로 구비되되, 살수반경내에서 다방향으로 세정수를 골고루 분사할 수 있고 미세한 이물질에 의해 분사구가 잘 막히지 않는 풀콘타입(Full Cone Type)으로서, 그 재질은 산에 의한 부식을 막을 수 있는 테프론으로 되어 있다.
또한, 상기 제진및탈황장치(30)는 분진을 포집할 수 있도록 기체와 액체간의 접촉효율이 좋은 충진물층(30a)이 상하로 다층 배열된 구조를 가지면서, 각 충진물층(30a)의 구간에는 다수의 스프레이노즐(30b)이 취부되고, 최상단의 충진물층(30a) 상측에는 상하로 경로가 연장되도록 지그재그형상을 갖는 엘리미네이터(30c)가 배치되고, 이 엘리미네이터(30c)의 상측에는 그물형상의 폴리프로필렌을 여러겹으로 적층한 디미스터(30d)가 배치된다.
또한, 상기 중화제저장조(50)에 저장하여 사용할 중화제로는 중화제사용으로 인한 2차 슬러지 발생을 방지할 수 있는 해수 수산화마그네슘(Mg(OH)2)으로 한다.
또한, 상기 산화장치(60)는 공기와 물의 접촉을 극대화하기 위해 미세한 구멍을 여러개 형성한 산기배관을 수중에 설치한 구조로 되어 있으며, 상기 정수장치(80)는 그 내부에 활성탄과 분진제거용 필터가 설치된 구조를 갖는다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 집진장치(10)는 오염물질 발생원으로부터 배출되는 배가스에 포함되어 있는 분진중 입자가 조대한 분진을 포집하여 적하시키고, 미세한 분진이 포함된 고온의 배가스는 송풍팬(11)을 이용하여 냉각장치(20)로 이송시킨다.
또, 상기 냉각장치(20)는 스프레이노즐(20a)을 통해 분사되는 세정수로 대략 200∼250℃정도의 고온이면서 황산화물(SO2)을 함유한 배가스를 60℃이하로 급냉시키며 유황성분을 황산으로 변화시킨다.(SO2+ H2O → H2SO3)
또, 제진및탈황장치(30)는 상기 냉각장치(20)에 의해 급냉된 배가스에 대하여 충진물층(30a)과 스프레이노즐(30b)로부터 분사되는 세정수에 의해 제진 및 탈황을 실시하고, 엘리미네이터(30c)에서 미세한 분진이 포함된 작은 물방울을 굵은 물방울로 포집하여 적하시키며, 엘리미네이터(30c)를 통과하는 분무상태의 수분과 극히 미세한 분진이나 황산화물은 디미스터(30d)에서 제거하게 된다.
또, 집수조(40)는 중화제저장조(50)에 저장된 중화제 즉, 수산화마그네슘을 송급받아 중성의 세정수로 하여 상기 제진및탈황장치(30)의 스프레이노즐(30b)과 엘리미네이터(30c)로 공급한다.(Mg(HSO3) + Mg(OH)2→ 2MgSO3+ 2H2O)
또, 산화장치(60)는 산소를 강제 취입받아 폐수중에 잔류하는 아황산마그네슘(MgSO3)을 황산마그네슘(MgSO4)으로 산화시키며(MgSO3+ 1/2O2→ MgSO4), 슬러지를 물과 분리시킴으로써 청정수를 상기 집수조(40)로 재순환시킨다.
또, 냉각탑(70)은 상기 제진및탈황장치(30)를 순환함으로써 분진과 유황성분이 함유된 폐수를 냉각시킨다.
또, 정수장치(80)는 상기 산화장치(60)로부터 송급된 폐수에 상기 중화제저장조(50)로부터 공급된 중화제를 첨가하여 폐수를 중화시킨다.
또, 탈수장치(90)는 상기 정수장치(80)에서 물과 분리된 슬러지를 농축상태에서 탈수,건조함으로써 수분을 제거하여 케이크화한다.
한편, 본 발명에 따른 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 방법은, 집진장치를 이용하여 배가스중에 함유된 큰 입자의 분진을 1차적으로 포집·제거하는 단계와; 냉각장치를 이용하여 배가스를 스프레이노즐을 통해 분사되는 냉각수로 급냉시켜 다습한 배가스로 만드는 단계와; 충진물층과 스프레이노즐과 엘리미네이터 및 디미스터를 구비한 제진및탈황장치를 이용하여, 다습한 배가스에 중화제로 중화된 세정수를 스프레이노즐을 통해 분사시키면서 충진물층으로 통과시켜 제진 및 탈황하고, 다습한 배가스중의 미세한 오염물질은 엘리미네이터로써 굵은 물방울로 적하시키며, 분무상태의 수분과 극히 미세한 분진이나 황산화물은 디미스터로써 포집 제거하여 배가스를 청정화시키는 단계와; 냉각탑을 이용하여 배가스의 청정화로 발생되는 폐수를 냉각시키는 단계와; 산화장치 및 정화장치를 이용하여, 냉각된 폐수를 중화제로써 중화시키고, 산소를 취입하여 폐수중의 아황산마그네슘을 황산마그네슘으로 산화시키며, 슬러지를 물과 분리시켜 폐수를 청정화하여 청정수를 재순환시키는 단계와; 탈수장치로써 슬러지의 함수율을 낮추어 슬러지를 케이크화시키는 단계로 이루어진다.
위의 각 단계별 작용설명은 전술한 본 발명에 따른 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비에 대한 구성 및 작용설명에 갈음한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비와 그 방법에 의하면, 제철 및 제강시에 발생 배출되는 배가스중의 먼지와 황산화물을 제거하여 청정상태의 공기로 방출하고, 이때 사용된 세정수를 수처리후 재사용할 수 있도록 함으로써, 환경보전에 일익을 하게 되는 효과를 갖는다.

Claims (4)

  1. 오염물질 발생원으로부터 큰 입자의 분진을 포집·제거하는 집진장치(10)와;
    상기 집진장치(10)를 거쳐온 고온의 배가스를 송급받아 급냉시킬 수 있도록 다수의 스프레이노즐(20a)이 배치되어 있는 냉각장치(20)와;
    상기 냉각장치(20)에 의해 급냉되고서 인입되는 다습한 배가스에 대하여 제진 및 탈황을 시키는 충진물층(30a)과, 이 충진물층(30a) 사이에서 세정수를 분사시키는 스프레이노즐(30b)과, 다습한 배가스중의 미세한 오염물질을 굵은 물방울로 포집하여 적하시키는 엘리미네이터(30c)와, 이 엘리미네이터(30c)를 통과하는 분무상태의 수분과 극히 미세한 분진이나 황산화물을 제거하는 디미스터(30d)가 구비된 제진및탈황장치(30)와;
    상기 제진및탈황장치(30)의 스프레이노즐(30b)과 엘리미네이터(30c)로 세정수를 공급하는 집수조(40)와;
    상기 집수조(40)에 담긴 세정수의 수소이온농도를 높이기 위한 중화제가 저장됨으로써 상기 집수조(40)로 중화제를 송급하는 중화제저장조(50)와;
    외부로부터 산소를 강제 취입받아 폐수중에 잔류하는 아황산마그네슘을 황산마그네슘으로 산화시키며, 슬러지를 물과 분리시켜 청정수를 상기 집수조(40)로 재순환시키는 산화장치(60)와;
    상기 집수조(40)의 세정수가 상기 제진및탈황장치(30)를 순환하고서 발생되는 폐수를 냉각시키는 냉각탑(70)과;
    상기 산화장치(60)로부터 폐수를 송급받고 상기 중화제저장조(50)로부터 중화제를 공급받아 폐수를 중화시키는 정수장치(80)와;
    상기 산화장치(60)로부터 농축슬러지를 송급받아 농축슬러지의 함수율을 낮추어 슬러지를 케이크화시키는 탈수장치(90)로 이루어진 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제진및탈황장치(30)의 충진물층(30a)은 상하로 다층 배열되고, 상기 스프레이노즐(30b)은 상기 각 충진물층(30a)의 구간에 다수개가 취부되며, 상기 최상단의 엘리미네이터(30c)는 상하로 경로가 연장되도록 지그재그형상으로 되어 상기 최상단의 충진물층(30a) 상측에 배치되고, 상기 디미스터(30d)는 그물형상의 폴리프로필렌을 여러겹으로 적층한 것으로서 상기 엘리미네이터의 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중화제저장조(50)에 저장하여 사용될 중화제는 해수 수산화마그네슘인 것을 특징으로 하는 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 설비.
  4. 배가스중에 함유된 큰 입자의 분진을 1차적으로 포집·제거하는 단계와;
    배가스를 냉각수로 급냉시켜 다습한 배가스로 만드는 단계와;
    다습한 배가스에 중화제로 중화된 세정수를 분사시키면서 충진물층으로 통과시켜 제진 및 탈황하고, 다습한 배가스중의 미세한 오염물질은 엘리미네이터로써 굵은 물방울로 적하시키며, 분무상태의 수분과 극히 미세한 분진이나 황산화물은 디미스터로써 포집 제거하여 배가스를 청정화시키는 단계와;
    배가스의 청정화로 발생되는 폐수를 냉각시키는 단계와;
    냉각된 폐수를 중화시키고, 산소를 취입하여 폐수중의 아황산마그네슘을 황산마그네슘으로 산화시키며, 슬러지를 물과 분리시켜 폐수를 청정화하여 청정수를 재순환시키는 단계와;
    슬러지의 함수율을 낮추어 슬러지를 케이크화시키는 단계로 이루어지는 철강제조 및 벙커씨유 연소시 배가스의 제진 및 탈황을 위한 방법.
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