제 1장 연소
1. 연소이론
- 연소형태
- 가연물에 성상에 따른 연소형태
- 고체상태 : 증발, 표면, 분해, 발연연소
- 액체상태 : 증발, 액면, 등심, 분해연소
- 기체상태 : 예혼합, 부분 예혼합, 확산연소
1. 증발연소
: 용융점이 낮은 고체가 연소되기 전에 용융되어 액체와 같이 표면에서 증발되는 기체가 연소하는 형태
: 증발온도가 분해온도보다 낮을 때 생김
: 파라핀계의 고급 탄화수수계의 연소 특징
2. 분해연소
: 증발온도보다도 분해온도가 낮은 경우 발생
: 가열에 의해 열분해된 휘발하기 쉬운 성분이 표면으로부터 떨어진 곳에서 연소
: 목재나 종이
3. 표면연소(불균일연소) ★★
: 휘발분을 거의 포함하지 않아 고체표면에서 연소
: 산소나 산화가스가 고체표면이나 내부의 빈 공간에 확산되어 표면반응
: 목탄, 코크스, char
4. 액면연소
: 화재시 많이 볼 수 있음, 액체상 가연물의 연소 형태
5. 등심연소
: 연료심지로 빨아올려 심지의 표면에서 증발연소
: 비점이 높은 액체연료의 연소
6. 혼합기연소
: 기체상 가연물의 연소형태
: 예혼합연소, 부분예온합연소, 확산연소로 구분
- 건조효율과 건조속도 ★
- 건조에서 함수율과 표면온도의 변화
1단계 : 예열 건조기간
2단계 : 항률 건조기간
건조시간에 비례하여 수분감량, 건조속도 일정
3단계 : 감률 건조기간
고형물의 표면온도가 상승하기 시작
건조 속도 감소
- 연소효율 ★★★★
- 가연분과 미연분을 이용하는 경우
N= 실제 연소된 가연분의 양 / 가연분의 총함량 * 100
- 열효율
N = 유효출열 / 입열 * 100
2. 연소계산
- 이론 산소량의 계산
- 공연비와 발열량
- 공연비 (AFR ; Air Fuel Ratio)
- 발열량 계산 ★★★★★
- 고체 액체 연료의 경우 (Dulong식)
Hh=8100C + 35000(H-O/8) + 2500S
Hl = Hh-600(9H+W)
- 기체 연료의 경우 (Kcal/Sm3)
Hl = Hh - 480W
제 2장 소각공정 및 소각로
1. 소각처리의 특징 ★★
- 장점
: 폐기물 체적, 중량 대폭 감소 가능
: 부지면적의 소요 적음
: 빠른 처리 속도
: 에너지 회수 가능
- 단점
: 초기 투자비 및 운영비가 큼
: 숙련된 기술인원 필요
: 궁극적 의미의 처분이 아님 (매립 필요)
: 대기오염의 발생 가능성
- 섭씨온도와 화씨온도의 관계
: ‘F = 9/5 ‘C + 32
2. 소각공정
- 폐기물 투입
- 가동시간 분류 ★
- 연속 연소식 : 24시간 연속 가동 (1일 100톤 이상 처리, 2~3일분)
- 준연속 연소식 : 16시간 연속 가동
- 회분식(BATCH) : 일일 8시간 가동
- 투입방식 ★★
- 상부투입방식
: 연료와 공기의 방향이 향류로 교차
: 공급 공기는 고온의 화층 통과하므로 고온가스를 형성해 착화속도를 빠르게 하고 탄소에서 일산화탄소로의 변화량 및 변화속도가 빠른것이 특징
- 하부투입방식
: 투입 연료와 공기의 방향이 같은 방향
: 공기량이 과잉공급되면 연소상태가 불안정, 화층 미형성 혹은 소화불량
- 십자투입방식
: 투입 연료와 공기 방향이 서로 일정한 각도를 유지하고 공기는 새로 투입되는 연료쪽에서 연소층으로 흐름
- 연소가스의 유동방식
- 향류식
:폐기물의 흐름과 연소가스의 방향이 대향류 (수분 많은 저질폐기물)
- 병류식
: 양자의 흐름이 평행 (착화성 좋고 발열량 높은 양질폐기물)
- 중간류식
: 향류식과 병류식 중간(양자의 흐름이 교차하여 폐기물 질의 변동폭 클 때)
- 2회류식
: 폐기물 흐름의 상류와 하류측 여러 가스 출구를 가지고 있음 (댐퍼조절에 의해 향류식과 병류식 겸함)
- 연소 ★★★★★
- 완전연소 조건 (3T : 시간, 온도, 혼합비)
: 소각로 출구온도 850도 이상
: 최종 연소공기 주입 후 연소가스가 850도 이상에서 2초 이상 체류
: 연소식 CO농도 30PPM 이하 유지
: O2농도 6~12% 유지(화격자식)
: 강열감량(미연분) 5%이하 유지
: 소각로 내 연소가스가 정체된 지역 없이 높은 온도로 고른 분포 유지
: 중금속류 등의 불연물의 사전 제거
: 대형 폐기물은 파쇄하여 소각로에 투입
: 폐기물 투입 전 저장조에서 균일하게 혼합 후 소각부하 변동 최소화
: 2차 연소실 온도가 850도 이상시 대부분의 불완전연소 물질이 단시간안에 열분해 가능
: 연소실 온도가 800도 이하로 낮아지면 오염물질과 미연분의 파괴속도도 느려져 불완전연소 우려 및 염화철, 알칼리철, 황산염 등의 분해에 의해 연소실벽의 부식 발생
: 1000도 이상으로 지나치게 고온인 경우, 노벽의 과열에 의한 손상 및 NOx 의 발생 증가
- 난류
: 2차 공기의 노즐이 너무 많아 속도가 몇 M/S로 지나치게 약하게 설정되어 있거나, 운전시 노내 온도제어용으로만 주입하여 연소실 내에서의 연소성능이 떨어지는 경우가 있다.
: 2차 공기가 효과적으로 설계되고 운전되는 것은, 2차 연소실 내에서 연소가스의 완전 혼합과 고른 체류시간 분포를 달성할 수 있다.
: 2차 공기량은 보통 연소공기의 20%~30%이며, 속도는 50~100m/s이다.
- 연료
- 고체연료
- 장점 : 저장 및 취급의 용이성, 저가, 노천 야적 가능
- 단점 : 완전연소 곤란, 낮은 연소효율로 고온 발생 곤란, 연소조절 어려움
- 고체연료의 탄화도에 따른 변화
1. 탄화도와 비례 : 고정탄소, 착화온도, 발열량
2. 탄화도와 반비례 : 매연발생, 휘발분, 비열, 연소속도, 산소
- 액체연료
- 탄수소비 높은 순서 ( 황 함유량, 끓는점 순서와 동일)
: 중유 > 경유 > 등유 > 휘발유
- 기체연료
- 장점 : 공해문제 적음, 적은 공기비로 완전연소 가능, 연소혀율 높음
- 단점 : 고가, 시설비 과다, 저장 및 취급 곤란, 화재,폭발 위험
- 착화온도 (발화온도)
: 공기가 충분한 상태에서 불씨 없이도 자신의 연소열에 의해 연소가 일어나는 최저온도
: 착화온도가 낮은 조건 (분자구조 복잡, 큰 발열량, 화학결합 활성도 및 반응성 큼, 산소농도 높음)
- 여열이용 설비
- 열교환기 ★★
- 과열기
- 재열기
: 과열기 중간 또는 뒤쪽에 배치
: 증기터빈속에서 팽창하여 포화증기에 가까워진 증기를 도중에 이끌어 내어 그 압력으로 재차 가열하여 다시 터빈으로 돌려보내 팽창
- 절탄기
: 연도에 설치, 보일러 전열면을 통과한 연소가스의 여열로 보일러 급수를 예열하여 보일러 효율을 높임
: 급수예열로 인해 보일러수와의 온도차가 줄어들어 보일러 드럼에 발생하는 열응력 감소
- 공기예열기
: 굴뚝 가스 예열을 이용해 연소용 공기를 예열하여 보일러 효율을 높임
- 증기터빈
- 터빈형식의 분류 ★
1. 증기 작동방식 : 충동, 반동
2. 증기 이용방식 : 배압, 복수
3. 피구동기 : 직결형, 감속형
4. 증기유동방향 : 축류, 반경류
5. 흐름수 : 단류, 복류
- 재의 처분
- 콘크리트 고화방식
- 아스팔트 고화방식
- 소결 고화방식
- 용융 고화방식
- 화학약품 고화방식
- 시멘트제품 등으로 재이용, 재활용
3. 소각로의 종류와 특성
- 바닥(상)연소방식 : 공정상식, 다단로상식, 회전로상식, 로터리킬른식
- 고정방식 : 경사 고정상식, 수평 고정상식, 원호고선 고정상식
- 다단로상식 : 수평원통 다단로, 각형 다단로
- 화격자 연소방식 : 고정화격자, 가동화격자
- 고정화격자 : 수평 계단 화격자, 수평 경사 화격자, 하강류 화격자, 중간류 화격자
- 가동화격자 : 반전 화격자, 이동 화격자, 요동 화격자, 접동 화격자
- 화격자 연소방식(스토커방식) ★★★★★
- 대상 : 도시폐기물
- 특징 : 슬러지상이나 분체, 미세한 폐기물, 플라스틱과 같이 용융, 적하 하는 폐기물에 대해서 적용하기 곤란
: 화격자 위에 소각물을 올려 태우는 방식, 재는 화격자 아래로
- 장점
: 전처리 시설이 필요하지 않다.
: 비산 분진량이 유동층에 비해 적다
: 노내 제어는 유동층에 비해 용이하다
: 발전을 하는 경우에 유리
- 단점
: 폐기물의 소각처리 시간이 길다
: 배기가스의 배출량이 많다.
: 소각로의 가동, 정치 조작이 불편
: 고열량, 용융성, 슬러지 등 미세한 폐기물의 처리는 곤란
- 상 연소방식
- 대상 : 슬러지 및 입자상 폐기물 등으로 화격자로서는 적재 불가능한 물질이나 열을 받아 용융되면서 연소하는 플라스틱 등의 소각에 이용
- 고정상 소각로 ★★★★★
- 적용 : 고분자계 폐기물, 플라스틱, 오니류, 할로겐화 폐기물
- 초기 가온시 또는 저열량 폐기물에는 보조연료가 필요
- 소량의 폐기물 소각에 이용
- 화격자에 적재 불가능한 슬러지, 입자상물질 소각 가능
- 체류시간이 길고 교반력이 약해 국부가열 발생
- 연소효율이 나쁘고 잔사용량 등이 많음
- 회전로상 소각로 ★★★★★
- 적용 : 슬러지, 분뇨, 도료, 찌꺼기, 다습 폐기물 등의 소각에 채용
- 다단로 ★★★★★
- 적용 : 수분이 많은 저열량 폐기물이나 하수 슬러지, 분뇨 등의 유기성 성분 오니 소각
- 특징
: 각 단의 상부로부터 투입된 소각대상물이 회전 장치에 의해 교반되며 하단으로 이동, 하단으로부터 고온의 가스가 상승하여 건조 및 연소
: 국부 연소를 피할 수 있다.
: 클링커 생성을 방지할 수 있다.
: 화상의 상하 양면으로 열전달이 되도록 되어 있고 열효율이 비교적 높다.
: 소요되는 다단로의 유효면적 (EHA)은 건조된 슬러지 주입률의 0.501배 이다.
: 내화재의 손상을 방지하기 위해 980도 이상으로는 운전하지 않는것이 좋다.
- 장점
: 휘발분이 낮은 폐기물 연소에 유리
: 수분함량이 높은 폐기물도 연소 가능
: 많은 연소 영역이 있어 연소효율이 높다
: 물리화학적 성분이 다른 각종 폐기물을 처리할 수 있다
- 단점
: 체류시간이 길어 온도반응이 더디다
: 보조연료 사용을 조절하기 어렵다
: 가동부가 많아 유지비가 많이 든다
: 분진 발생율이 스토커식보다 높다
: 용융성, 고온분해성, 대형폐기물처리에 부적합
: 2차 연소실 필요
- 회전로 (로터리킬른) ★★★★★
: 액체상이나 고체상 또는 슬러지상태의 유해폐기물에 적용
: 건조효과가 대단히 좋고 착호, 연소가 쉽다
: 원통형의 노체를 약간 경사지게, 이를 회전시키면서 소각 대상물을 아래로 이동시켜가며 연소
: 2차 연소실이 필요
- 장점
: 조대한 폐기물을 전처리과정을 거치지 않고 그대로 소각
: 처리목적에 따라 소성온도와 체류시간을 적절히 조절 가능
: 폐기물의 성상이나 발열량, 처리량, 형상 등의 변화에도 비교적 적용성이 우수하다.
: 점착성의 슬러지를 처리하는데 적합하다.
- 단점
: 소량의 폐기물을 취급하는 경우, 시설비가 크게 든다
: 내화재의 손상이 심하여 미연분진이나 비산분진이 많이 배출될 수 있다.
: 고점착성의 폐기물에 부적합
: 열효율이 낮은 편
- 유동층 소각로 ★★★★★
: 모래 등의 내열성 분립체를 유동매체로 충전, 노의 온도를 700~800도로 유지, 바닥에 설치된 공기 분산판을 통해 고온가스를 불어넣어 유동층산을 형성
- 장점
: 슬러지, 액상, 함수율이 높은 고형 폐기물을 혼합해 소각 가능
: 균일한 연소 가능
: 기계적 가동부가 적어 유지관리가 용이
: 층내 온도제어 용이
: 가스 온도가 낮고 소각시간이 짧음
: 2차 연소실 불필요
: 보조연료 불필요
- 단점
: 소각로 본체에서 압력손실이 크다.
: 고점착성의 반유동상 슬러지는 처리하기 어렵
: 유동매체의 비산 또는 분진의 발생량이 많다.
: 조대한 폐기물은 전처리 필요
: 손모되는 모래 또는 유동매체는 수시로 보충 필요
: 유동매체로부터 찌꺼기 분리 힘들다
- 유동상의 온도를 제어하는 방법
: 1차 공기의 증감으로 제어하는 층내 연소율을 변화
: 연소로의 상부에서 물을 분사
: 유동상 내에 냉풍이나 증기를 불어넣음
: 폐기물의 투입량을 줄임
- 액체주입형 연소기 ★★★★★
: 슬러리상, 액상 폐기물을 분무버너 또는 분무기를 이용해 소각로 내로 분사
- 특징
: 구동장치가 없어서 고장률이 적음
: 하방점화 방식의 경우, 염이나 입상물질을 포함한 폐기물의 소각 가능
: 대형처리는 곤란
: 고형분 포함시 노즐폐색 발생
- 부유 연소방식 (산포 연소방식)
: 분쇄된 고형 폐기물을 공기 또는 수증기로 날려서 살포 공급하면서 연소시키는 방식
- 특징
: 입자의 입경이 크면 공간 연소가 유효하게 진행되지 않아 연소 잔사는 바닥연소를 하게 됨
: 연소 부하는 크고, 폐기물 분쇄 필요
- 분무 연소방식
- 회전식 분무연소법
- 이류체 분무연소법
- 가압 분무연소법
- 기타 연소방식
- 충전층 연소방식
: 내열성 불활성 물질로 된 충전층 위에 폐기물을 상부로 투입, 하부로 공기를 유동시켜 충전물의 표면에서 연소
: 열가소성 플라스틱같은 용융성 폐기물도 소각이 가능, 상연소방식에 비해 연소면적이 크고 연소부하도 높게할 수 있다.
- 준화격자 연소로
: 주로 플라스틱의 연소로를 이용
- 연소방식의 비교
| 스토커 형태 | 유동층 형태 | 회전식 형태 | |
| 건설비 | 중 | 고 | 중 |
| 유지비 | 중 | 고 | 저 |
| 기술안정성 | 고 | 저 | 중 |
| 전처리 | X | O | X |
| 소각로 구조 | 기계적 | 연소 공기 | 회전구동 |
| 소각 능력 | 도시폐기물 1000~1200t/d | 산업폐기물 150t/d이하 | 모든 폐기물 50~500 t/d |
| 감용률 | 85~92% | 94~96% | 90% 이상 |
| 회분처리 | 매립, 고화 | 매립, 고화 | 급랭 후 매립, 고화 |
| 배기가스량 | 많음 | 적음 | 적음 |
| 폐수처리 | 산성가스 건식 처리시 X | 산성가스 건식 처리시 X | 산성가스 건식 처리시 X |
4. 소각로의 설계 및 운전관리
- 소각로의 설계
- 주요 항목의 결정
- 연소실 열부하
: 단위용적, 단위시간당, 연소시킬 수 있는 폐기물의 발생열량
: 체적의 적절함을 판단하는 기준
- 화격자 연소율 (화상연소율, 화상부하율)
: 화격자 단위면적당 소정의 강열감량 이하로 소각 할 수 있는 폐기물의 무게 또는 부피와 체류시간의 비를 의미
: 연소 효율성의 지표
- 연소 온도의 계산
- 열전도율
: 열전도에 의하여 물체의 단위면적을 통해 단위시간에 흐르는 열량을 그 면에 수직인 방향의 온도구배로 나눈 물질정수
- 열관류율
: 고체 벽의 한 쪽에 있는 유체로부터 이 벽을 통해 다른 쪽에 있는 유체로 열의 이동을 말하며, 열전도와 열전달의 합성된 것
- 연소가스의 냉각
1. 폐열보일러식
2. 물분사식
3. 공기 혼입식
4. 간접 공랭식
- 운전관리
- 부식대책 ★★★
- 고온부식 환경
: 부식성 가스는 염화수소, 황산화물이며, 특히 고온에서의 부식은 배출가스 중에 염화수소의 양에 직접적인 영향을 받는다.
: 보일러 전열면의 부식량은 염화수소가스에 의해 관벽온도가 320도 이상에 부식량이 증가하기 시작하며 관벽온도가 350도를 초과하면 급격히 증가
: 소각재가 침착된 320~700도의 금속면에서 발생
- 고온부식의 방지대책
: 퇴적 혹은 침적 먼지 제거
: 먼지의 퇴적이 어려운 구조로 한다.
: 부식성 유해가스 농도를 낮춘다
: 내열 및 내식성에 뛰어난 재료 선정
: 화격자의 냉각률을 올림
: 부식되는 부분에 고온공기를 주입하지 않음
- 저온부식 환경
: 황의 연소에 의해 발생된 SO3은 150도 이하의 전열면에 응축하여 황산염으로 변환되어 급격한 저온부식을 일으키게 된다.
: 염화수소의 경우는 SO3과 비교하여 산노점 온도가 높기 때문에 저온부식의 경우 그 정도가 덜하지만, 염화수소 또는 주요부식의 원인이다.
: 결로로 생성된 수분에 산성가스 등의 부식성 가스가 용해되어 자재부식
- 저온부식 방지대책
: 내산성이 있는 금속재료 선정
: 금속 표면에 피복
: 연소가스 온도를 산노점 온도 이상으로 유지
: 예열공기를 사용하여 에어퍼지를 한다.
: 보온시공을 한다
- 부식의 온도
150도 이하 저온부식
150~320도 사이 부식이 잘 일어나지 않음
320~700도 고온부식
: 320~480도 사이 염화철, 알칼리철 황산염 생성에 의한 부식
: 480~700도 사이 염화철, 알칼리철 황산염 분해에 의한 부식
- 클링커의 생성과 그 대책
- 생성원인
: 폐기물의 소각층의 내부온도가 높고, 환원층의 두께 증대 ⇒ 회분이 환원 분위기 속에 고온열화하는 경우
: 소각층의 심한 교반 ⇒ 고온 연소부에 회분이 접촉된 경우
: 소각층의 두께 불균일 ⇒ 엷은 층으로 연소공기 과잉 공급 ⇒ 국부 가열 ⇒ 회분이 용융하는 경우
- 클링커의 생성방지 대책
: 폐기물 소각층의 온도분포를 고르게
: 폐기물 소각층의 교반속도를 적절히
: 폐기물 중의 회분 유입 억제
- 블로다운 (blow down) 장치
: 급수 중의 불연물과 순환계 내에 주입된 약품이 보일러수에서 농축되는 것을 방지하기 위해서 설치
5. 연소가스처리 및 오염방지
- 연소가스와 폐기물의 이동방향에 따른 분류 ★★★
- 역류식
: 연소가스의 흐름방향과 폐기물의 이동방향이 반대
: 수분이 많고 저위발열량이 낮은 폐기물
: 후연소 내의 온도저하 및 불완전 연소 발생
- 병류식
: 연소가스의 흐름방향과 폐기물의 이동방향 동일
: 수분이 적고 저위발열량이 높은 폐기물
: 건조대에서 건조효율 저하
- 교류식 : 역류식과 병류식의 중간
- 복류식 : 댐퍼 개폐로 역류/병류 식으로 조절 가능, 쓰레기 성상 변동 심할때
- 유해가스 제거설비
- 염화수소(HCL), 황산화물 제어 (SOx)
: 칼슘계 흡수제(반건식, 건식)
: 가성소다 흡수제 (습식처리)
- 습식법
: 제거효율이 가장 높다.
: 흡수제의 소요량이 적다
: 냉각효과가 크다
: 설치비용이 많이 든다
: 폐수가 발생한다
: 배연 방지시설이 필요하다
: 운전조작이 어렵다
: 전력 사용량이 많다.
- 반건식법
: 폐수가 발생되지 않는다
: 여과집진기와 연계시 2차 유해가스 제거에 효과가 있다.
: 습식법에 비해 효율이 낮다
: 스케일이 생성될 수 있다.
- 건식법
: 설비가 간단
: 폐수가 발생하지 않음
: 흡수제의 과잉량이 많다
: 집진기의 분진부하가 커진다
: 처리효율이 낮다
- 반건식 세정장치의 효율에 영향인자
: 분무 액적의 크기
: 슬러리의 분사속도
: 입출구온도
: 유량비
: 반응기내 체류시간
: 배출구 duct 크기
- HCI 제거효율 증가요건 (반건식의 경우)
: 장치입구의 염화수소 농도가 높은 경우
: 사용 흡수제(반응제)의 당량비가 큰경우
: 흡수제와 가스의 혼합접촉이 양호한경우
: 배출가스가 반응제와 반응되는 시간이 긴 경우
- 배연발생 억제대첵
: 배기가스를 버너 또는 증기식 가열기로 가열
: 배기가스에 온풍 혼합
: 배기가스를 대량의 냉수로 세정, 과냉각 하거나 감습
- 질소산화물 케어
- 연소제어법
: 연소공기 제어
: 폐기물 성상에 따른 건조-연소-후연소 공정의 조절
: 운전부하 조절
: 화격자의 진행속도 조절 및 2차 연소공기의 분사각도, 유속조경, 노즐배열 등
- 배기가스 탈질법
1. 선택적 촉매환원법(SCR)
: 촉매를 사용해 400도 이하에서 질소산화물(NOx)을 물과 질소로 환원
: 주입되는 환원체가 배출가스 중의 질소산화물을 우선적으로 환원
: 최적 운전조건에서 90%정도 제거
2. 선택적 부촉매환원법(SNCR)
: 온도가 850~950도인 소각로 내 직접 환원제 (암모니아, 요소 등)를 분사하여 질소산화물을 환원
: 환원제는 2차 연소실 후단의 고온영역에 투입한다.
: 질소산화물의 제거효율은 약 40~70%
- 다이옥신류 제어
- 연소 전 제어
: 다이옥신류 전구물질(PVC, PCB, 클로로페놀류, 유기염소계 화합물, NaCL등 촉매제(Cu, Fe)를 사전 제거
: 소각로로 투입하는 폐기물의 양과 크기 및 발열량과 수분 등의 폐기물 특성을 일정하게 유지하여 연소환경의 급격한 변화를 방지
- 연소과정 제어
: 완전연소 조건 3T
: 적절한 1차 공기량
: 850~950도 고온 유지
: 충분한 O2농도
: 충분한 2차 연소실 확보
: 2차 공기 공급에 의한 미연분의 완전연소, 연소가스의 교반 및 효율 증대
: 적정 제어 시스템 적용에 의한 노내 안정적인 연소 유도
: 고온연소에 따른 질소산화물 발생에 대한 제어
- 연소 후 재합성 억제
: 생성되는 온도에서의 체류시간이 최대한 단축되도록 급랭 조작
: 보일러 연소실을 수관벽으로
: 보일러 전열면 먼지퇴적 억제
: 보일러 출구 배출가스 온도 저온화
: 배출가스의 보일러 통과시간 단축
: 공기예열기 내 먼지퇴적 억제
- 연소 배기가스 내의 PCDDs처리
: 활성탄 + 석회 반응탑 + 여과집진
: 촉매장치 설치 (SNCR,SCR)
: 활성탄 주입시설
: 후처리 장치의 조합에 의한 처리
- 다이옥신 제거 ★
1. 활성탄 흡착 + 여과집진기 (백필터)
: 분말의 흡착성을 이용하여 활성탄 표면에 다이옥신 흡착
: 가장 흔히 사용
: 중금속 등의 흡착도 동시 가능
: 미세분진의 포집 가능
: 운전온도 및 짧은 체류시간으로 다이옥신 재형성 방지에 유리
: 활성탄 주입량으로 다이옥신 제거효율 제어 가능
: 파손 여과포 교체가 많아 인력 및 경비 부담이 크고 연속운전 불리
: 활성탄과 비산재 분리가 곤란, 활성탄 재활용 불가
2. 그 밖의 전기집진기, 세정집진기, 촉매반응탑 설비 이용 가능
- 집진설비 ★★
: 다이옥신(PCDDs)등 유해가스를 처리하기 위하여 집진시설 이전에 활성탄 분무시설 등을 설치하는 경우, 연소가스와 충분한혼합효과를 갖도록 배려해야하고 포집된 먼지는 용이하게 배출될 수 있도록 구조와 온도조건을 설정
- 집진기의 선정
- 폐기물 소각 시설의 먼지 특성
: 염류가 다량 포함되어 흡수성이 크고 냉각시 고착되기 쉽다.
: 부피와 비중이 작고 가볍다
: 먼지의 평균 입경이 작다
: SOx, HCI 등이 함유되어 있어 부식방지, 가스온도를 고려해야 한다.
: 다이옥신류의 재합성을 피하기 위해 집진기 입구에서 통상 200도 이하의 온도가 되어야 하고 다이옥신류의 최적생성온도인 250~400도 전후의 온도 범위대를 피하도록 설계되어야 한다.
- 중렵 집진기
- 함진가스 중의 입자를 중력에 의해 포집
- 관성력 집진기
- 원심력 집진기 (사이클론)
- 함진가스에 회전운동을 주어 입자에 작용하는 원심력에 의해 입자 분리
- 고온가스 처리 가능, 압력손실 낮음
- 미세입자는 집진효율 낮음
- 온도, 압력 등의 영향을 많이 받음
- 여과집진기
: 여과집진기는 배출가스가 통과하는 유선상의 여재를 설치하여 차단, 관성충돌 및 확산 메커니즘에 의해 배출가스등 입자물질을 분리, 포집
- 탈리방식에 따른 분류
1. 기계진동식
: 기계적인 수단에 의해 여과포에 진동을 가해 탈진. 주요 변수로는 진폭, 진동주기, 여과포의 팽창
2. 역기류 탈진식
: 청정가스를 여과포의 뒷면으로 통과, 여과포를 변형시켜 탈진. 지속성과 주기 등이 탈진의 주요변수
3. 펄스 제트식
: 압축공기를 여과포의 뒷면으로부터 내뿜어 먼지를 탈진. 펄스 압력, 주기, 탈진의 연쇄진행 및 지속성 등이 탈진효율의 주요 변수
- 전기집진기
: 직류 고전압에 의해 발생된 코로나 방전을 이용해 전계 형성. 입자에 전하를 부여한 후 대전된 입자가 정전기력에 의해 가스로부터 분진입자를 분리, 포집
: 협소한 장소에 설치 가능
: 폭발, 연소성이 있는 가스의 처리 가능
: 충전탑, 벤투리 스크러버 (압력손실 가장 큼), 분무탑
- 집진성능에 영향을 주는 주요인자
1. 먼지의 전기 비저항
2. 가스 중 수분량 (증가시 효율 증가)
3. 처리 가스량 (증가시 효율감소)
4. 먼지의 입자 직경 (비례)
5. 먼지 농도
- 규모결정에 영향을 주는 인자
1. 비집진면적
2. 집진속도
3. 가스유속
4. 종횡비
6. 에너지 회수 및 이용
- 부속시설 ★
- 과열기
: 보일러에서 발생되는 포화증기의 수분을 제거하고 엔탈피가 높은 과열 증기를 생산하기 위해 사용 (방사형과 대류형)
- 재열기
: 증기터빈을 경유 후 포화증기로 변한 과열증기를 재가열
- 전탄기
: 연도로 배출되는 배기가스 중의 폐열을 이용하여 보일러의 급수를 예열하여 공급
- 공기예열기
: 연도로 배출되는 배기가스중의 폐열을 이용하여 보일러의 연소용 공기를 예열하여 공급
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