표제지
목차
산업용 배연탈황공정(건식공정)개발 1
제출문 4
요약문 5
SUMMARY 12
Contents 17
목차 28
제1장 서론 36
제1절 아황산가스 배출원 및 영향 37
제2절 아황산가스 오염현황 및 저감정책 38
제2장 대기오염물질 배출원자료의 전산화 41
제1절 배출원자료 전산작업의 추진체계 41
제2절 배출원자료 Data-Base 42
1. 전산입력자료의 내용 42
2. 전산자료의 수정 및 입력 42
제3장 국내 아황산가스 배출현황 44
제1절 대기오염물질 배출시설 44
1. 배출시설의 분류 44
2. 대기오염물질 배출시설의 분포현황 48
제2절 아황산가스 배출현황 61
1. 전국의 아황산가스 배출현황 61
2. 산업시설의 아황산가스 배출현황 64
제4장 배연탈황 기술 75
제1절 배연탈황기술의 현황 75
1. 연소배가스의 특성 75
2. 개발된 배연탈황 공정의 종류 77
3. 특허기술의 보유 현황 83
제2절 배연 탈황공정 87
1. 습식 배연탈황 공정 87
2. 건식 배연탈황 공정 102
3. 배연탈황공정의 신기술개발 동향 119
4. 배연 탈황공정의 선정 125
제5장 배연탈황 설비의 투자규모 산정 및 평가 137
제1절 배연탈황 설치 대상시설의 선정 결과 137
제2절 배연탈황 설치대상시설의 투자규모 산정결과 138
제3절 배연탈황 설치에 따른 아황산가스 배출량 변화 148
제6장 결론 152
참고문헌 156
부록 162
부록 1. 국내특허 보유 현황 163
부록 2. 국외특허 보유 현황 167
부록 3. 데이타베이스 자료 171
산업용 배연탈황 공정개발 위탁과제명 : 산업용 배연탈황공정개발을 위한 단위장치 연구 172
요약문 174
목차 178
제1장 서론 191
제2장 아황산가스의 대기오염현상과 관리의 필요성 193
제1절 아황산가스의 생성 및 변화 193
제2절 아황산가스의 영향 197
제3절 아황산가스의 오염농도 현황 200
제4절 규제 동향 및 시설 설치 현황 202
제5절 저감방안 209
제3장 배연탈황 공정분석과 실험대상공정의 선정 211
제1절 배연탈황방식간의 비교 212
제2절 실험대상공정의 선정 215
제4장 이론적 배경 216
제1절 분무흡수건조반응기(Spray Absorption Drying Reactor, SADR) 216
1. 분무흡수건조반웅기에 있어서의 일반적 이론 216
2. 분무액적에 대한 건조이론(Drying Principle) 224
3. 분무흡수건조반응기에서 습도도표(Psychrometric Chart/Huinidity Chart)를 이용한 건조공정의 해석 231
4. 분무흡수건조반웅기에서의 반응메카니즘 234
5. 분무흡수건조반응기에서의 물질전달 238
6. 흡수제(Absorbent) 246
7. SO₂ 제거효율에 미치는 영향인자 248
제2절 기포분사흡수반응기(Jet Bubbling Absorption Reactor, JBAR) 258
1. 기포분사흡수반응기에서의 물질전달원리 258
2. 공정의 화학반응원리 272
제5장 실험장치의 구성 295
제1절 분무흡수건조반응기 295
1. 분무흡수건조반응기 공정의 구성 295
2. 흡수제의 성분 및 입자크기 304
제2절 기포분사흡수반응기 공정 306
1. 기포분사흡수반응기 공정의 구성 306
2. 석회석 흡수제 310
제3절 측정장치 및 측정방법 313
1. 아황산가스의 농도측정 313
2. 온도의 측정 316
3. 배기가스의 유속측정 316
4. 수분량의 측정 319
5. 누적 가스유량의 측정 320
6. 가압공기 및 슬러리의 유량 측정 321
7. 액적크기의 측정 321
제6장 실험내용 및 방법 324
제1절 분무흡수건조반응기 324
1. 노출분사실험 및 반응기의 차원율 결정하기 위한 물 분사실험 324
2. PDA(Particle Dynamic Analyzer)를 이용한 분무액적분포 특성실험 324
3. 석회슬러리 분무를 이용한 아황산가스의 처리효율 측정 325
제2절 기포분사흡수반응기 326
1. 분사기포의 특성실험 326
2. 설계인자 도출 및 반응 시스템 설계 328
3. 제트 분사를 이용한 아황산가스 처리효율 측정 331
제7장 실험결과 및 고찰 332
제1절 분무흡수건조반응기 332
1. 노즐분사실험 및 반응기의 차원을 결정하기 위한 물 분사실험 결과 332
2. PDA(Particle Dynamic Analyzer)를 이용한 분무액적 특성실험결과 334
3. 석회슬러리 분무를 이용한 아황산가스의 처리효율 측정결과 338
제2절 기포분사흡수반응기 357
1. 분사기포의 특성실험 357
2. 설계인자 도출 및 반응 시스템설계 362
3. 기포분사흡수반응기에 의한 아황산가스 제거효율 364
제8장 결론 375
제1절 분무흡수건조반응기 375
제2절 기포분사흡수반응기 377
제9장 문제점 및 향후 추진방향 379
제1절 분무흡수건조반웅기 379
제2절 기포분사흡수반응기 381
참고문헌 383
부록 388
1. Photographs of Reactors 389
2. Photographs of Jet Bubbles 391
산업용 배연탈황공정(건식공정)개발 34
Table 1. Emission Standard for SO₂ 45
Table 2. Classification of air Pollution Emission Sources 46
Table 3. The classification of Data-Base source data 47
Table 4. Number of air pollutants discharge facilities (1992) 49
Table 5. Number of air pollutants emission processes by 1-3 class 53
Table 6. Number of air pollutants control equipments by 1-3 clas 54
Table 7. The emission rate of air pollutants in Korea 61
Table 8. SOx emission rates by air pollutants discharge facilities 65
Table 9. Types of fossil fuel and number for the 1st class facilities 69
Table 10. Distribution of SOx emission rate for 1st class facilities in each area 72
Table 11. Typical flue gas composition 76
Table 12. Summary of Flue Gas Desulfurization Process 78
Table 13. The Flue Gas Desulfurization Process License 80
Table 14. Installed FGD Processes Capacities in Major Countries 82
Table 15. Number of patent in related to FGD process in Korea 83
Table 16. Number of patent in related to FGD process 85
Table 17. Chemical Factors Affecting the Enhancement Factor(α) 97
Table 18. Conditions Affecting cost estimation 128
Table 19. Copmarison of material balance for each FGD process 132
Table 20. Distribution of SOx emission facilites which emitted to... 133
Table 21. Distribution of SOx emission facilites which emitted to... 136
Table 22. Comparison of capital cost for DRI FGD and wet Limestone Forced Oxidation FGD 145
Table 23. Estimation of total capital cost 146
Table 24. Estimation of SOx emission rate (1993-2000) 150
산업용 배연탈황 공정개발 위탁과제명 : 산업용 배연탈황공정개발을 위한 단위장치 연구 185
Table 2-1. Sulfur Dioxide Emission Standards of Major Countries 207
Table 3-1. Installed FGD Process Capacities in Major Countries 214
Table 4-1-1. Characteristics of Absorbents Used in SADR 247
Table 4-2-1. Henry's Law Constants for SO₂ in Water 276
Table 4-2-2. Dependence of ks of Sulfur Dioxide on Temperature[이미지참조] 276
Table 4-2-3. Equilibrium Constants Variation according to Temperature 276
Table 4-2-4. Chemical Factors Affecting the Enhancement Factor(α) 279
Table 5-1-1. Experimental Data for Spray Absorption Drying Process 297
Table 5-1-2. Flow Rate and Composition of Flue Gas 298
Table 5-1-3. Composition of Lime used in Experiments(Test Method : KSL-9004) 304
Table 5-2-1. Specification of Sparger Used in JBAR Experiments 307
Table 5-2-2. Specification of Limestone Used in JBAP Experiments 311
Table 5-3-1. Specification of Stack Sampler 313
Table 5-3-2. Nitric Oxides Sensor Characteristics 315
Table 5-3-3. Specification of Dry Gasmeter (Model DC-2C) 320
Table 5-3-4. Specification of Particle Dynamics Aanalyzer 322
Table 7-1-1. Spraying Angle Change according to Slurry Contents and Flow 333
Table 7-1-2. Average Droplet Diameter Tested by PDA (L=15 cm from Nozzle) 335
Table 7-1-3. Average Droplet Diameter Tested by PDA (L=35 cm from Nozzle) 335
Table 7-2-1. Penetration Length according to Sparger Submergence Depth 358
Table 7-2-2. Bubble Shape Change for Different Slot Sizes and Numbers 359
Table 7-2-3. Penetration Length of Bubbles at Optimum Operating Conditions 361
Table 7-2-4. Numbers of Spargers and Penetration Length of Bubbles at Tentative Operating Conditions 362
산업용 배연탈황공정(건식공정)개발 31
Fig. 1. The annual trend of ambient SO₂ concentration in cities 39
Fig. 2. Flowsheet of data-base work 41
Fig. 3. Distribution of emission facilities in 1992 50
Fig. 4. Number of air pollutants discharge facilities in every years 51
Fig. 5. Comparison between No. of air pollution discharge... 55
Fig. 6. Number of control equipments of 1-3 class facilities 56
Fig. 7. Number of control equipments vs processes of 1-3 class facilities 58
Fig. 8. Distribution of control equipments of general boiler 59
Fig. 9. Distribution of control equipments of chemical process 60
Fig. 10. Trend of SOx emission rate in Korea 62
Fig. 11. SOx emission rate from 1-5 air pollution discharge facilities 66
Fig. 12. SOx emission rate vs. number of 1st class 68
Fig. 13. SOx emission rate of power plant 70
Fig. 14. Types of Fossil Fuels used in 1st class facilities 73
Fig. 15. Distribution of emission facilites (〈1,000 ton-SO₂/yr) 74
Fig. 16. Distribution of FGD patent in Korea 84
Fig. 17. Distribution of FGD patent in foreign country 86
Fig. 18. Bailly Single Loop Oxidation Process 89
Fig. 19. FGD blowdown treatment process flow diagram 91
Fig. 20. Process Flow-diagram for Commercial CT-121 100
Fig. 21. Schematic of Jet Bubbling Reactor 101
Fig. 22. Furnace injected sorbent with coolside ADVACATE 104
Fig. 23. Commercial scheme of ADVACATE process 105
Fig. 24. LIMB process flow diagram 106
Fig. 25. Schematic of duct injection pilot-plant facility 109
Fig. 26. Schematic diagram of E-SOx process 111
Fig. 27. Sorbent injection with humidification for ESP improvment 112
Fig. 28. Advanced coolside process Schematic 113
Fig. 29. Simplified contactor design 114
Fig. 30. Diagram of the LIFAC process 115
Fig. 31. Copper Oxide process diagram 117
Fig. 32. Diagram of Activated Carbon process 118
Fig. 33. Diagram of NOXSO process 120
Fig. 34. NOXSO pilot plant 121
Fig. 35. Simplified S-II-U process diagram 123
Fig. 36. Simplified gypsum dewatering process flow diagram 124
Fig. 37. Process for Selection of gas-cleaning equipment 126
Fig. 38. Integrated Environmental Control Technologies 127
Fig. 39. Diagram of cost evaluation scheme for a pollutant control system 129
Fig. 40. Distribution of facilities which selected 134
Fig. 41. FGD process economics 139
Fig. 42. Comparison of Capital Costs 142
Fig. 43. Comparison of levelized costs 143
Fig. 44. Estimation of SOx emission rate senarios 151
산업용 배연탈황 공정개발 위탁과제명 : 산업용 배연탈황공정개발을 위한 단위장치 연구 187
Fig.2-1. Annual Trend of Ambient Sulfur Dioxide Concentrations in Major Cities 201
Fig.4-1-1. Spray Dryer Arrangement 218
Fig.4-1-2. Capital Cost Comparison between Rotary Atomizer... 221
Fig.4-1-3. Spraying Droplet-Gas Flow in SADR 223
Fig.4-1-4. Drying Rate Curve 227
Fig.4-1-5. Application of the Psychrometric Chart in SADR 233
Fig.4-1-6. Psychrometric Chart at High Operating Temperature 233
Fig.4-1-7. SO₂ Removal by Ca(OH)₂ Particles in SADR 234
Fig.4-1-8. Description of SO₂ Transfer Process in Atomized Droplets 239
Fig.4-1-9. Droplet Size Atomized at Two-fluid Pressure Nozzle 250
Fig.4-1-10. Droplet Size Distribution according to Liquid Rate and Air Pressure Change 250
Fig.4-1-11. SO₂ Remval Efficiency according to Ca/S Ratio Variation 252
Fig.4-1-12. Saturation Temperature Approach 255
Fig.4-1-13. Effect of △Tadsat on lime utilization[이미지참조] 255
Fig.4-2-1. Configuration of a Turbulent Free Jet 262
Fig.4-2-2. Slip Velocity in Sparged Vessels 269
Fig.4-2-3. Concentration Profile of Two Reaction Planes Model... 274
Fig.4-2-4. Sulfur Dioxide Removal Efficiency Trend... 286
Fig.4-2-5. Stoichiometric Ratio versus Reactor Inlet Slurry pH 289
Fig.4-2-6. Change of Crystalline Precipitation Rate for Varying RS 292
Fig.5-1-1. Flow Diagram of Spray Absorption Drying Absorber System 296
Fig.5-1-2. Diagram of Spray Absorption Drying Absorber 301
Fig.5-1-3. Diagram of Spray Nozzle Structure 302
Fig.5-1-4. Size Distribution of Lime Particles 305
Fig.5-2-1. Flow diagram of Jet Bubbling Absorption System 308
Fig.5-2-2. Diagram of Jet Bubbling Absorption Reactor 309
Fig.5-2-3. Size Distribution of Limestone Particles 312
Fig.5-3-1. Typical Phase/Doppler Arrangement and Receiving Optics 323
Fig.7-1-1. Liquid Droplet Size Distribution by PDA Experiments 337
Fig.7-1-2. Temperature Disrtibution at Each Sampling Port... 339
Fig.7-1-3. Temperature Distribution at Each Sampling Port... 340
Fig.7-1-4. Removal SO₂ at Each Sampling Port... 341
Fig.7-1-5. Temperature Distribution at Each Sampling Port... 343
Fig.7-1-6. Removal Trend of SO₂ at Each Sampling Port... 344
Fig.7-1-7. Temperature Distribution at Each Sampling Port... 347
Fig.7-1-8. Removal Trend of SO₂ at Each Sampling Port... 348
Fig.7-1-9. Removal Efficiency Variation at Relative Humidity... 350
Fig.7-1-10. Temperature Distribution at Each Sampling Port... 352
Fig.7-1-11. Removal Trend of SO₂ at Each Sampling Port... 353
Fig.7-1-12. SO₂ Removal Efficiency at Each Inlet SO₂ Concentration... 355
Fig.7-2-1. Removal Efficiency Change for Various Limestone Slurry pH 365
Fig.7-2-2. Removal Efficiency Trend for Various Submergence Depth of Spargers 367
Fig.7-2-3. Removal Efficiency Trend for Changes of Slot Diameter... 369
Fig.7-2-4. Removal Efficiency Trend for Changes of Slot Diameter and Slurry pH 370
Fig.7-2-5. Change of Operation Conditions during Process Operation (at Slot Dia. 3.5 mm) 372
Fig.7-2-6. Change of Operation Conditions during Process Operation (at Slot Dia. 4.5 mm) 373