KR101229680B1

KR101229680B1 - 배기 가스 처리 시스템 및 배기 가스 중의 수은 제거 방법

Info

Publication number: KR101229680B1
Application number: KR1020107021260A
Authority: KR
Inventors: 모리토시 무라카미; 노부유키 우카이; 다츠토 나가야스
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2013-02-04
Also published as: WO2009130815A1; KR20100131461A; US7704472B2; JP2009262081A; EP2269714A4; CA2719520A1; CN102015070B; BRPI0822538A2; CL2009000204A1; HK1150395A1; JP5484689B2; SA109300066B1; US20090269262A1; EP2269714A1; CN102015070A; CA2719520C

Abstract

본 발명의 배기 가스 처리 시스템은, 석탄분 보일러 (11) 로부터의 배기 가스 (12) 중의 질소 산화물을 제거함과 함께, 가스 중에 염화수소 (23) 를 분무하여 수은 산화하는 탈질 장치 (13) 와, 가스 중의 열을 회수하는 공기 히터 (14) 와, 가스 중의 매진을 제거하는 집진기 (15) 와, 제진 후의 가스 중의 황산화물을 제거하는 탈황 장치 (16) 와, 탈황 후의 가스를 외부에 배출하는 연돌 (17) 과, 농염산을 기화시켜 염화수소 (23) 를 얻는 염산 기화 장치 (21) 와, 염산 기화 장치 (21) 로부터 배출되는 희염산 또는 상기 농염산을 알칼리제 (31) 로 중화시키는 염산 중화조 (30) 를 구비하여 이루어지고, 중화 후의 염화물을 연료 공급 장치 (33) 에 공급하여 연료 (70) 인 석탄과 혼합한 후에 연료 (F) 로서 보일러 (11) 로 연소시키고, 배기 가스 중에 염화수소를 발생시켜 염산 기화 장치 (21) 로부터 분무된 염화수소와 함께 수은을 제거한다.

Description

배기 가스 처리 시스템 및 배기 가스 중의 수은 제거 방법{SYSTEM FOR TREATING DISCHARGE GAS AND METHOD OF REMOVING MERCURY FROM DISCHARGE GAS}

본 발명은, 보일러의 배기 가스 중으로부터 수은을 제거하는 배기 가스 처리 시스템 및 배기 가스 중의 수은 제거 방법에 관한 것이다.

예를 들어 화력 발전소 등의 연소 장치인 석탄분 (石炭焚) 보일러로부터 배출되는 배기 가스에는 독성이 높은 수은이 함유되기 때문에, 종래부터 배기 가스 중의 수은을 제거하기 위한 시스템이 여러 가지 검토되어 왔다.

통상, 석탄분 보일러에는 배기 가스 중의 황분을 제거하기 위한 습식 탈황 장치가 설치되어 있다. 이와 같은 보일러에 배기 가스 처리 장치로서 탈황 장치가 부설되어 이루어지는 배연 처리 설비에 있어서는, 배기 가스 중의 염소 (Cl) 분이 많아지면, 물에 가용인 2 가 금속 수은의 비율이 많아지고, 상기 탈황 장치로 수은이 포집되기 쉬워지는 것이 널리 알려져 있다.

그래서, 최근, NOx 를 환원하는 탈질 장치, 및 알칼리 흡수액을 SOx 흡수제로 하는 습식 탈황 장치와 조합하여, 이 금속 수은을 처리하는 방법이나 장치에 대해 다양한 고안이 이루어져 왔다.

배기 가스 중의 금속 수은을 처리하는 방법으로는, 활성탄이나 셀렌 필터 등의 흡착제에 의한 제거 방법이 알려져 있는데, 특수한 흡착 제거 수단이 필요하여, 발전소 배기 가스 등의 대용량 배기 가스의 처리에는 적합하지 않다.

대용량 배기 가스 중의 금속 수은을 처리하는 방법으로서, 연도 (煙道) 중, 고온의 탈질 장치의 전류 (前流) 공정에서 염소화제를 가스 분무하고, 탈질 촉매 상에서 수은을 산화 (염소화) 시키고, 수용성 염화수은으로 한 후, 후류 (後流) 의 습식 탈황 장치로 흡수시키는 방법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 2 를 참조). 또한, 연도에 가스 분무하는 장치 및 기술은 탈질 장치의 NH₃ 분무 장치로 실용화되어 있고, 염소화제의 가스 분무에도 동일한 수단이 채용될 수 있다.

도 7 에 종래의 수은 제거 시스템의 일례를 나타낸다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 종래 기술에 관련된 배기 가스 처리 시스템 (100) 은, 연료 (F) 로서 석탄을 공급하는 석탄분 보일러 (11) 로부터의 배기 가스 (12) 중의 질소 산화물을 제거함과 함께, 가스 중에 염화수소 (23) 를 분무하여 수은 산화하는 탈질 장치 (13) 와, 질소 산화물 제거 후의 가스 중의 열을 회수하는 공기 히터 (14) 와, 열 회수 후의 가스 중의 매진을 제거하는 집진기 (15) 와, 제진 후의 가스 중의 황산화물을 제거하는 탈황 장치 (16) 와, 탈황 후의 가스를 외부에 배출하는 연돌 (17) 과, 상기 염화수소 (23) 를 발생시키는 염산 기화 장치 (21) 를 구비하는 것이다.

또한, 도 7 중, 부호 41, 42 는 수은 모니터, 43 은 산화 환원 전위 측정 제어 장치 (ORP 제어기), 45 는 탈황 장치로부터 배출되는 수은을 함유한 석고 슬러리 (희황산), 46 은 벨트 필터, 47 은 석고, 60 은 석회 공급 장치, 61 은 석회 (분체 또는 슬러리) 를 도시한다.

또, 배기 가스 중에 염화수소를 분무하는 대신에, 보일러 연소시에 염화수소를 발생시키기 위해, 연료 중에 염소 화합물을 공급하는 것이 제안되어 있다 (특허문헌 3).

일본 공개특허공보 평10-230137호 일본 특허 제3935547호 일본 특허 제3698916호

그런데, 특허문헌 1 및 2 에 제안되는 염화수소 등의 분무에 의한 수은 제거 시스템을 채용한 경우, 35 % 염산을 염산 기화 장치에서 기화시키므로, 다량의 농염산이 필요해짐과 함께, 그 부생성물인 희염산은, 농염산 (35 % 염산) 의 약 80 % 의 비율에 상당하는 양의 희염산이 배출되지만, 발전소측에 있어서 상기 희염산은 폐기물이 된다는 문제가 있다.

또, 발전소에서 사용하는 석탄의 탄의 종류 (이른바 탄종) 에 따라, 염소 농도에 편차가 있는데, 염소 농도가 높은 탄종을 사용하는 경우에도 다량의 35 % 농도 염산이 필요하게 되어, 그 80 % 의 희염산이 배출되게 된다.

이 때문에, 폐기물의 희염산을 처리하기 위해, 부대 설비로서 리사이클 플랜트를 건설하게 되면, 플랜트를 1 식 설치할 필요가 있어, 그 설치 비용 및 유지 비용이 증가된다.

또한, 발전 설비 내에 리사이클 플랜트를 세우는 것도 생각할 수 있는데, 희염산의 처리에는 불휘발 성분이 순환, 농축되기 때문에, 처리 공정의 대폭적인 증설이 필요하게 된다.

또, 특허문헌 3 과 같은 제안에서는, 보일러에서 연소에 의해 염화수소를 발생시키므로, 보일러에 있어서의 염산 화합물로부터 염화수소로의 전환 효율이 보일러 연소에 따라 변화되므로, 일정해지지 않고, 또한 배기 가스 중의 수은 농도는 항상 일정하지는 않기 때문에, 수은을 확실하게 염화수은으로 하여 제거하기 위한 염화수소량을 안정적으로 공급할 수 없다는 문제가 있다.

그래서, 부생성물로서 배출되는 희염산을 폐기 처리하지 않고, 또한 안정적으로 수은을 제거할 수 있음과 함께, 저가의 수은 제거 시스템의 구축이 절실히 요망되고 있다.

본 발명은, 이상의 과제를 감안하여, 운전 비용의 저렴화를 도모한 배기 가스 처리 시스템 및 배기 가스 중의 수은 제거 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 발명은, 산업 보일러로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거함과 함께, 배기 가스 중에 염화수소를 분무하여 수은을 산화하는 탈질 장치와, 탈질 후의 배기 가스 중의 황산화물을 제거하는 탈황 장치와, 탈황 후의 가스를 외부에 배출하는 연돌과, 농염산을 공급하여 염화수소를 발생시키는 염산 기화 장치와, 상기 염산 기화 장치로부터 배출되는 희염산 또는 상기 농염산 중 어느 일방 또는 양방을 알칼리제로 중화시키는 염산 중화조를 구비하여 이루어지고, 상기 중화 후의 염화물을 연료에 공급한 후에 산업 보일러로 연소시킴으로써, 배기 가스 중에 염화수소를 발생시키고, 분무된 염화수소와 함께 수은을 제거하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템에 있다.

제 2 발명은, 석탄분 보일러로부터의 배기 가스에 염화수소를 분무하는 분무 장치와, 염화수소 분무 후의 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거함과 함께, 수은을 산화하는 탈질 장치와, 질소 산화물 제거 후의 가스 중의 열을 회수하는 공기 히터와, 열 회수 후의 가스 중의 매진을 제거하는 집진기와, 제진 후의 가스 중의 황산화물을 제거하는 탈황 장치와, 탈황 후의 가스를 외부에 배출하는 연돌과, 농염산을 공급하여 염화수소를 발생시키는 염산 기화 장치와, 상기 염산 기화 장치로부터 배출되는 희염산 또는 상기 농염산 중 어느 일방 또는 양방을 알칼리제로 중화시키는 염산 중화조를 구비하여 이루어지고, 중화 후의 염화물을 석탄 공급 장치에 공급하여 석탄과 혼합한 후에 석탄분 보일러로 연소시킴으로써, 배기 가스 중에 염화수소를 발생시키고, 분무된 염화수소와 함께 수은을 제거하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템에 있다.

제 3 발명은, 제 1 또는 2 의 발명에 있어서, 상기 탈황 장치로부터 배출되는 탈황 배수 또는 탈황 배수로부터 중금속류를 제거한 처리 배수를 염산 중화조에 공급하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템에 있다.

제 4 발명은, 제 1 내지 3 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 보일러와 탈질 장치 사이에서 염화수소 농도를 계측하는 염화수소 모니터를 갖고, 중화 후의 염화물의 공급을 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템에 있다.

제 5 발명은, 제 1 내지 4 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 보일러와 탈질 장치 사이의 배기 가스 중의 염소분 농도가 1000 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템에 있다.

제 6 발명은, 산업 보일러로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거하면서, 배기 가스 중에 염화수소를 분무하여 수은을 산화함과 함께, 농염산으로부터 상기 염화수소를 발생시킨 후의 희염산을 알칼리제로 중화시키고, 그 후 중화 후의 염화물을 연료에 공급한 후에 보일러로 연소시킴으로써, 배기 가스 중에 염화수소를 발생시키고, 분무된 염화수소와 함께 수은을 제거하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 중의 수은 제거 방법에 있다.

본 발명에 의하면, 폐기물로서 배출되는 희염산을 중화시킴과 함께, 염화물로서 보일러에 공급하여 연소시킴으로써 염화수소를 발생시키고, 별도로 분무되는 염화수소와 함께, 배기 가스 중의 수은을 확실하게 제거할 수 있다.

또, 탈황 장치로부터 배출되는 탈황 배수를 중화시킬 때 이용하여, 염화물 수용액으로서, 보일러로 연소시킴으로써, 외부에 배출하는 배수 처리량을 대폭 감소시킬 수 있다.

도 1 은, 실시예 1 에 관련된 배기 가스 처리 시스템의 구성도이다.
도 2 는, 실시예 1 의 적용 일례를 나타내는 배기 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다.
도 3 은, 실시예 2 의 적용 일례를 나타내는 배기 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다.
도 4 는, 실시예 2 의 적용의 다른 일례를 나타내는 배기 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다.
도 5 는, 종래 설비의 배기 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다.
도 6 은, 연료 공급 장치의 개략도이다.
도 7 은, 종래 기술에 관련된 배기 가스 처리 시스템의 구성도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 하기 실시예에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 혹은 실질적으로 동일한 것이 포함된다.

실시예 1

도 1 은, 실시예 1 에 관련된 배기 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다.

먼저, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 관련된 배기 가스 처리 시스템 (10) 은, 석탄분 보일러 (11) 로부터의 배기 가스 (12) 중의 질소 산화물을 제거함과 함께, 가스 중에 염화수소 (23) 를 분무하여 수은 산화하는 탈질 장치 (13) 와, 질소 산화물 제거 후의 가스 중의 열을 회수하는 공기 히터 (14) 와, 열 회수 후의 가스 중의 매진을 제거하는 집진기 (15) 와, 제진 후의 가스 중의 황산화물을 제거하는 탈황 장치 (16) 와, 탈황 후의 가스를 외부에 배출하는 연돌 (17) 과, 농염산 (35 % HCl) 을 기화시켜 염화수소 (23) 를 얻는 염산 기화 장치 (21) 와, 염산 기화 장치 (21) 로부터 배출되는 희염산 (22 % HCl) 을 알칼리제 (31) 로 중화시키는 염산 중화조 (30) 를 구비하여 이루어지고, 중화 후의 염화물 (예를 들어 염화물로서 탄산칼슘을 사용한 경우에는 염화칼슘) 을 연료 공급 장치 (33) 에 공급하여 연료 (70) 인 석탄과 혼합한 후에 연료 (F) 로서 보일러 (11) 로 연소시키고, 배기 가스 중에 염화수소를 발생시켜, 염산 기화 장치 (21) 로부터 분무된 염화수소와 함께 수은을 제거하는 것이다.

또한, 도 1 중, 부호 41, 42 는 수은 모니터, 43 은 산화 환원 전위 측정 제어 장치 (ORP 제어기), 44 는 공기를 각각 도시한다.

상기 탈황 장치 (16) 에는, 석회 공급 장치 (60) 로부터의 석회 (슬러리 또는 분체) (61) 가 공급되어 배기 가스 중의 황산화물을 탈황하여 석고 슬러리 (45) 로서 외부에 배출하고, 벨트 필터 (46) 등의 고액 (固液) 분리 수단에 의해 석고 (47) 를 분리하고, 그 분리액인 탈황 배수 (48) 는, 그것에 함유되어 있는 중금속 (52) 을 배수 처리 장치 (50) 에서 응집제에 의해 응집 침전시켜, 처리 배수 (51) 로서 외부에 배출하도록 하고 있다.

여기서, 원료인 농염산 (35 % 염산) 은, 외부로부터 반입 탱크로리 (23A) 를 통해 반입되고, 35 % 염산 탱크 (22A) 에서 일시적으로 저장되고, 염산 기화 장치 (21) 에 공급하여, 여기서 염화수소 (23) 를 기화시키고 있다.

염화수소 (23) 를 기화시켜 회수된 회수 희염산은 22 % 정도의 농도가 되고, 22 % 염산 탱크 (22B) 에 저장된다.

그리고, 희염산은 염산 중화조 (30) 에 공급되어 알칼리제로 중화되고, 염화물 (32) 을 얻고 있다.

본 발명은, 회수하는 희염산 대신에 염산 기화 장치 (21) 에 공급하는 농염산 (35 % 염산) 도 단독으로 또는 병용하여 염산 중화조 (30) 에 공급하도록 해도 된다.

특히 염산 기화 장치 (21) 가 정지한 경우 등에 있어서, 농염산 (35 % 염산) 을 공급함으로써, 염화수소를 보일러 (11) 로부터의 배기 가스 중에 확실하게 발생시킬 수 있어 바람직한 것이 된다.

본 발명에서는, 알칼리제로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 탈황 장치에서 사용하는 석회 (탄산칼슘) 를 사용함으로써, 별도로 알칼리제를 구입할 필요가 없어진다. 또 다른 알칼리제로는 수산화나트륨 등의 공지된 알칼리제를 사용할 수 있다.

얻어진 염화물은, 도 6 에 나타내는 바와 같이 염화칼슘 (수용액 상태) 으로 공급관 (33c) 을 통해 연료 공급 설비 (33) 에 공급되고, 여기서 호퍼 (33a) 로부터 공급된 연료 (석탄) (70) 와 피더 (33b) 중에서 혼합되어, 연료 (염화칼슘 함유) (F) 로서 보일러 (11) 에 공급되고, 혼합 연소된다.

이 연소시에, 연료 중의 염화물 (32) 이 연소되는 결과, 염화수소를 발생시키게 된다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 폐기물로서 배출되는 회수 희염산 (22 % HCl) 을 염산 중화조 (30) 에서 중화시킴과 함께, 중화시킨 염화물 (32) 을 보일러 (11) 에 공급하여 연소시킴으로써 염화수소를 발생시키고, 별도로 분무되는 염화수소와 함께, 배기 가스 중의 수은을 확실하게 제거할 수 있다.

이 결과, 종래에는, 염화수소를 발생시켜 회수하는 회수 희염산 외부에 반출하는 처리가 없어진다.

또, 회수 희염산을 중화시켜 염소 화합물로서 재이용함과 함께, 당해 염소 화합물을 보일러로 연소시킴으로써, 보일러로부터의 제 2 염화수소를 발생시키고, 종전부터 설치되어 있는 농염산 유래의 염산 기화 장치 (21) 로부터의 제 1 염화수소와 함께, 배기 가스 중의 수은을 제거할 수 있기 때문에, 보일러 (11) 유래의 제 2 염화수소의 발생량분만큼, 염산 기화 장치 (21) 유래의 제 1 염화수소의 발생량을 저감시킬 수 있다. 이 결과, 수은을 제거하기 위해, 외부로부터 구입하는 농염산 (35 % HCl) 의 반입량도 대폭 저감된다.

여기서, 보일러에서 연소에 의해 염화수소가 되는 변환율은, 보일러의 연소 조건에 따라서도 좌우되지만 일반적으로 약 40∼60 % (약 50 % 정도) 이다.

따라서, 염화물 (32) 의 연료 (70) 에 대한 공급량으로는, 보일러 (11) 등 설비의 부식을 고려하여 석탄에 대한 염화물의 공급 비율을 약 2000 ㎎/Kg 이하로 하면 된다.

또, 배기 가스 중의 수은을 효율적으로 제거함과 함께, 시스템의 배수 중의 염소 농도를 고려하여, 상기 보일러 (11) 와 탈질 장치 (13) 사이의 배기 가스 중의 염소분 농도로는, 1000 ppm 이하로 하는 것이 바람직하다.

이 때문에, 상기 보일러 (11) 와 탈질 장치 (13) 사이에서 염화수소 농도를 계측하는 염화수소 모니터 (71) 를 설치하고, 염화물 (32) 의 공급을 피드백 제어하도록 하고 있다.

이 결과, 배기 가스 중의 수은을 효율적으로 제거할 수 있음과 함께, 배기 가스 중에 분무하는 염화수소 농도를 1000 ppm 이하로 함으로써, 탈황 장치 (16) 로부터 외부에 배출하는 처리 배수 (51) 중의 염소분 농도를 소정의 환경 방출 기준값 이하로 할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 보일러 (11) 에 공급하는 연료 (70) 로서 석탄을 사용하는 경우에는 역청탄을 사용하는 것 이외에, PRB 탄을 사용할 수도 있다.

여기서, PRB (Powder. River Basin) 탄이란, 미국 내에서 저가이고 또한 풍부하게 얻어지는 것이며, 역청탄보다 그 염소분 농도가 낮고, 약 1/10 정도이다.

따라서, 이와 같은 저염소분의 석탄인 경우에는, 염화수소의 발생량이 적기 때문에, 본 발명과 같이, 회수 희염산을 재이용하지 않는 경우에는, 농염산 소비량이 통상적인 역청탄을 사용하는 경우보다 다량이 된다. 그러나, 본 발명과 같이, 농염산 (35 % HCl) 으로부터 염화수소를 발생시킨 회수 희염산 (22 % HCl) 을 중화시켜 염화물 (32) 로 하고, 이것을 보일러 (11) 로 연소시켜, 염화수소로서 보완함으로써, 희염산의 재이용을 도모함과 함께, 농염산의 사용량을 대폭 저감시킬 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 배기 가스 처리 설비를 구비한 예를 들어 발전소에서는, 그 배기 가스 처리시에 발생하는 부생성물로서 배출되는 희염산을 그대로는 외부에 폐기 처리하지 않고, 재이용하여 다시 보일러 내에 있어서 염화수소를 발생시키고, 분무하는 염화수소와 함께 배기 가스 중의 수은을 산화·제거하게 되므로, 그 희염산을 재이용하여 리사이클 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

또, 보일러 연소의 연료인 석탄의 탄종에 따라, 함유하는 염소량이 대폭 변동하게 되어, 이 결과, 석탄의 종류에 따라 염화수소의 공급량이 변동하게 되므로, 석탄의 종류에 따라 염산의 소비량이 상이한 경우에도, 회수 희염산을 재이용함으로써, 염화수소의 발생량을 조정할 수 있다.

이와 같이, 예를 들어 소규모의 발전 플랜트의 경우에 사용하는 농염산이 35 t/일인 경우, 그 80 % 인 약 29 t/일의 희염산이 발생하는데, 그 희염산을 염산 중화조에서 중화시켜 염화물을 보일러로 연소시킴으로써, 희염산을 탱크로리 등의 배출 수단을 이용하여 외부에 반출하는 것이 불필요해져, 폐기 처리 비용이 전부 없어진다.

이 결과, 농염산의 구입 비용만 들게 되어, 배기 가스 중의 수은을 제거할 때, 운전 비용이 낮은 수은 제거 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 회수 희염산을 재이용하여 염화물로부터 염화수소를 발생시켜 보충하게 되므로, 반입하는 농염산의 양도 저감하게 되어, 종래보다 대폭적인 비용 다운을 도모하게 된다.

또한, 수은을 처리할 때마다 발생했던 회수 희염산의 처리 비용이 전부 없어지므로, 러닝 코스트의 대폭적인 삭감에 기여하게 된다.

다음으로, 예를 들어 발전량이 600 MW 급인 발전 설비에 있어서, 보일러로부터 배출하는 배기 가스량이 200 만 ㎥/hr 인 경우에 있어서, 배기 가스 중의 수은을 제거하는 경우에 본 발명을 적용한 것이다.

여기서, 도 2 의 배기 가스 처리 시스템 (10A) 은, 도 1 의 배기 가스 처리 시스템 (10) 의 보일러를 석탄분 보일러로 한 것이다. 도 3 및 도 4 의 배기 가스 처리 시스템 (10B 및 10C) 은 그 변형예이다. 또, 도 5 의 배기 가스 처리 시스템 (100A) 은, 비교예로서 도 7 에 나타내는 종래 기술의 배기 가스 처리 시스템 (100) 의 개략도이다. 또한, 배기 가스 처리 시스템의 구성은 도 1 과 동일하므로, 중복된 부분의 설명은 생략한다.

또한, 도 2∼도 4 중, 부호 63 은 석회석, 64 는 석회 공급 장치, 65 는 석회 (탄산칼슘) 이다.

도 5 에 나타내는 종래 설비의 배기 가스 처리 시스템 (100A) 의 경우에는, 배기 가스량이 200 만 ㎥/hr 인 경우, 염산을 재이용하지 않고, 회수한 희염산 (22 % HCl) 을 모두 외부에 반출하는 경우에는, 농염산 (35 % HCl) 의 사용량은 1.9 t/h 가 되고, 희염산 (22 % HCl) 의 배출량은 1.5 t/h 가 된다. 이 결과, 그 농염산의 구입 비용과 희염산의 처리 비용이 들게 된다.

이것에 대해, 본 발명을 적용한 도 2 에 나타내는 배기 가스 처리 시스템 (10A) 의 경우에는, 농염산의 사용량은 약 1.3 t/h 로 적어짐과 함께, 그 폐기 비용이 전부 없어진다.

실시예 2

또, 도 3 의 배기 가스 처리 시스템 (10B) 에 나타내는 바와 같이, 탈황 장치 (16) 로부터 배출되는 탈황 배수 (48) 의 일부 (48B) 를 염산 중화조 (30) 에 공급하여, 염화물 수용액을 희석하고, 이것을 보일러로 연소시킴으로써, 외부에 배출하는 배수 처리량을 대폭 감소시킬 수 있다.

이 탈황 배수 (48) 중에는 석회 석고법에 의해 생성된 염화칼슘이 수용액 상태로 존재 (약 20000 ppm) 하고 있기 때문에, 그것을 염산 중화조 (30) 에 공급함으로써 염화물 농도를 상승시킬 수 있다. 이로써, 농염산의 공급량도 1.0 t/h 로 약 2 할 정도 저감시킬 수 있다.

또한, 희석량은 보일러의 운전에 지장이 생기지 않을 정도로 하고, 약 55∼60 % 정도를 희석수로서 사용하도록 해도 된다.

또, 탈황 배수 (48) 대신에, 도 4 의 배기 가스 처리 시스템 (10C) 에 나타내는 바와 같이, 처리 배수 (51B) 를 염산 중화조 (30) 에 공급하도록 해도 된다.

여기서, 600 MW 급의 발전 설비에 있어서, 본 발명에 있어서의 농염산 (35 % HCl) 을 구입하여 재이용하는 경우와, 종래의 농염산을 구입하여 희염산 (22 % HCl) 을 외부에 처리하는 경우의 비교를, 10 년간 운전한 것으로 상정한 경우를 나타낸다.

도 5 에 나타내는 종래 설비의 배기 가스 처리 시스템 (100A) 년의 경우에는, 농염산의 구입 비용이 7.9 억엔/년이고, 희염산의 처리 비용이 4.1 억엔/년이다.

이것에 대해, 도 2 에 나타내는 배기 가스 처리 시스템 (10A) 의 경우에는, 농염산의 구입 비용이 4.9 억엔/년이고, 종래 설비보다 농염산의 구입 비용이 약 3 억엔/년의 삭감이 가능해짐과 함께, 희염산의 처리 비용은 전부 없어진다. 따라서, 종합적으로는 종래 설비보다 7.1 억엔/년의 삭감이 가능해진다.

또, 도 3 에 나타내는 배기 가스 처리 시스템 (10B) 의 경우에는, 농염산의 구입 비용이 3.5 억엔/년이고, 종래 설비보다 농염산의 구입 비용이 약 4.4 억엔/년의 삭감이 가능해짐과 함께, 희염산의 처리 비용은 전부 없어진다. 따라서, 종합적으로는 종래 설비보다 8.5 억엔/년의 삭감이 가능해진다.

이 시산은 10 년간의 운전을 베이스로 하고 있기 때문에, 그 이상 15 년, 20 년으로 운전이 장기간이 되면 더욱 삭감이 가능해진다.

또, 종래 설비의 희염산을 외부에 폐기하는 경우에는, 희염산을 발전소 설비 내에 저장하는 저장 탱크를 내산성 탱크로 할 필요가 있으므로, 종래 설비의 건설 비용도 대폭 향상되게 된다.

이상, 본 발명에 있어서는, 연료로서 석탄을 사용한 석탄분 보일러에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 RDF 등의 연료나 산업 폐기물 등을 연소시키고, 배기 가스 중에 수은이 함유되는 산업용 보일러 설비에 있어서, 농염산을 기화시켜 염화수소를 배기 가스 연도에 분무함과 함께, 그 염화수소를 발생시킨 잔사인 희염산을 중화시키고, 염화물을 연료와 함께 보일러로 연소시켜 염화수소를 발생시키고, 분무된 염화수소와 함께, 배기 가스 중의 수은을 확실하게 제거하도록 해도 된다.

또, 소규모 및 중규모의 산업 보일러에 있어서도, 농염산을 기화시켜 염화수소를 발생시킴과 함께, 그 회수 희염산을 중화시켜, 그 염화물을 산업 보일러로 연소시킴으로써 염화수소를 별도로 발생시키고, 분무하는 제 1 염화수소의 발생량을 보완할 수 있기 때문에, 별도로 외부에 배출하여 재이용하는 경우에 비해, 그 산업 보일러 설비 내에서 리사이클이 완결되게 되어 리사이클 효율이 대폭 향상되게 된다.

산업상 이용가능성

이상과 같이, 본 발명에 관련된 염화수소 공급 장치는, 폐기물로서 배출되는 희염산을 중화시켜 염화물로 하고, 그것을 보일러로 연소시킴으로써 염화수소로서 재이용할 수 있고, 발전소에 있어서의 배기 가스 처리의 염산 처리에 이용하기에 적합하다.

11 : 석탄분 보일러
12 : 배기 가스
13 : 탈질 장치
14 : 공기 히터
15 : 집진기
16 : 탈황 장치
17 : 연돌
21 : 염산 기화 장치
23 : 염화수소
30 : 염산 중화조
32 : 중화 후의 염화물
64 : 석회 공급 장치

Claims

산업 보일러로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거함과 함께, 배기 가스 중에 염화수소를 분무하여 수은을 산화하는 탈질 장치와,
탈질 후의 배기 가스 중의 황산화물을 제거하는 탈황 장치와,
탈황 후의 가스를 외부에 배출하는 연돌과,
농염산을 공급하여 염화수소를 발생시키는 염산 기화 장치와,
상기 염산 기화 장치로부터 배출되는 희염산 또는 상기 농염산 중 어느 일방 또는 양방을 알칼리제로 중화시키는 염산 중화조를 구비하여 이루어지고,
상기 중화 후의 염화물을 연료에 공급한 후에 산업 보일러로 연소시킴으로써, 배기 가스 중에 염화수소를 발생시키고, 분무된 염화수소와 함께 수은을 제거하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템.
석탄분 보일러로부터의 배기 가스에 염화수소를 분무하는 분무 장치와,
염화수소 분무 후의 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거함과 함께, 수은을 산화하는 탈질 장치와,
질소 산화물 제거 후의 가스 중의 열을 회수하는 공기 히터와,
열 회수 후의 가스 중의 매진을 제거하는 집진기와,
제진 후의 가스 중의 황산화물을 제거하는 탈황 장치와,
탈황 후의 가스를 외부에 배출하는 연돌과,
농염산을 공급하여 염화수소를 발생시키는 염산 기화 장치와,
상기 염산 기화 장치로부터 배출되는 희염산 또는 상기 농염산 중 어느 일방 또는 양방을 알칼리제로 중화시키는 염산 중화조를 구비하여 이루어지고,
중화 후의 염화물을 석탄 공급 장치에 공급하여 석탄과 혼합한 후에 석탄분 보일러로 연소시킴으로써, 배기 가스 중에 염화수소를 발생시키고, 분무된 염화수소와 함께 수은을 제거하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 탈황 장치로부터 배출되는 탈황 배수 또는 탈황 배수로부터 중금속류를 제거한 처리 배수를 염산 중화조에 공급하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보일러와 탈질 장치 사이에서 염화수소 농도를 계측하는 염화수소 모니터를 갖고, 중화 후의 염화물의 공급을 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보일러와 탈질 장치 사이의 배기 가스 중의 염소분 농도가 1000 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 시스템.
산업 보일러로부터의 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거하면서, 배기 가스 중에 염화수소를 분무하여 수은을 산화함과 함께,
농염산으로부터 상기 염화수소를 발생시킨 후의 희염산을 알칼리제로 중화시키고,
그 후 중화 후의 염화물을 연료에 공급한 후에 보일러로 연소시킴으로써, 배기 가스 중에 염화수소를 발생시키고, 분무된 염화수소와 함께 수은을 제거하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 중의 수은 제거 방법.