선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 기존 SNCR공정에 SCR 공정을 결합한 hybrid 공정의 특성을 평가하기 위해 SNCR 단독공정과 hybrid 공정의 NOX 제거 특성을 비교분석하여 저효율 SNCR를 사용하는 중소형 소각로에 hybrid 공정의 적용가능성을 평가하였다.
제안 방법
- 02 농도가 5%인 경우 NOx 제거효율이, SNCR 단일공정은 66%, SV가 6000 h'인 hybrid 공정은 92%, SV가 2400 h '인 hybrid 공정은 100%로 Fig. 5(A)에서 비교하였다. Hybrid 공정은 SNCR 단일공정보다 26%에서 34% 정도 더 높은 NOx 저감효율을 나타내어, 향후 NOx의 배출허용기준치가 대폭 낮아졌을 경우 적용 가능한 공정으로 사료된다.
- SNCR 공정의 NOx 제거효율(Xsncr)을。2 농도 및 반응온도와 NSR 변화에 따라 평가하였다. Fig.
- SNCR 공정과 hybrid 공정을 동일한 조건에서 비교하기 위하여, 반응온도는 실제 공정에서 SNCR의 반응온도가 최적온도보다 낮은 영역에서 운전되는 경우가 있으므로, SNCR의반응온도를 85bC 로, SCR의 반응온도는 350℃ 로 각각 설정하고 또한, NSR이 1.5인 조건에서。2 농도와 SCR의 SV 변화에 따른 차이를 살펴보았다.
- , 。2의 농도를 분석하였으며, NH3 농도는 100 ml 흡수병에 흡수한 후 Orion (model 720A) 사의 NHa 측정 전극을 이용하여 측정하였다.
- 67 sect 유지하도록 하여 50℃ 간격으로 반응온도별, NSR별 NO*의 제거율을 살펴보았다. Hybrid 공정에서는 SNCR 단독공정과 동일한 실험조건하에서 SCR의 운전조건은 350℃로 상용화된 sulfated V2O5-WOVTiO2 성분의 honeycomb 사각형태 촉매 (cell density: 36 CPI)를사용하였으며, 촉매 크기는 공간속도(Space Velocity; SV)에 따라 2400 h '과 6000 h '으로 변환하여 제거효율을 분석하였다.
- Hybrid 공정은 모사가스가 전단의 고온반응기인 SNCR에서 반응한 후 후단의 저온반응기인 SCR을 통과하도록 구성하였다. Hybrid 공정의 NOx 제거 특성을 평가하기 위해 SNCR 단독공정과 동일한 실험조건 하에서 SCR의 반응온도는 350℃, 공간속도변화, 즉 SV는 2400 h '과 6000 h 】으로 변환하여 제거효율을 분석한 결과 Fig.
- SNCRe 고온반응기로 800~ 1100℃의 온도(Twj) 범위에서 운전하였으며, 반응이 일어나는 내부재질은 석영으로 제작하였다. 반응기의 크기는 길이 21 cm, 직경 2.
- NH?를 사용하였으며, 모사가스는 BROOKS 5850E SERIES(Japan)의 MFC(Mass Flow Con- troller)를 이용하여 조절하였으며, MFC는 GMC1000 Flow & Pressure Controller에 의해 유량이 정량적으로 반응기에 주입되도록 하였다. 모사가스는 mixing chamber에서 완전 혼합 후 SNCR 반응기, hybrid SNCR/SCR 반응기에 유입되어 각각의 운전 특성을 살펴보았으며, 반응기의 관은 스테인레스 재질을 사용하였다.
- 5% NH?를 사용하였으며, 모사가스는 BROOKS 5850E SERIES(Japan)의 MFC(Mass Flow Con- troller)를 이용하여 조절하였으며, MFC는 GMC1000 Flow & Pressure Controller에 의해 유량이 정량적으로 반응기에 주입되도록 하였다. 모사가스는 mixing chamber에서 완전 혼합 후 SNCR 반응기, hybrid SNCR/SCR 반응기에 유입되어 각각의 운전 특성을 살펴보았으며, 반응기의 관은 스테인레스 재질을 사용하였다.
- 석영으로 제작하였다. 반응기의 크기는 길이 21 cm, 직경 2.6 cm로, 모사가스의 반응기내 체류 시간은 유량 4 L/min일 때 약 1.67 sect 유지하도록 하여 50℃ 간격으로 반응온도별, NSR별 NO*의 제거율을 살펴보았다. Hybrid 공정에서는 SNCR 단독공정과 동일한 실험조건하에서 SCR의 운전조건은 350℃로 상용화된 sulfated V2O5-WOVTiO2 성분의 honeycomb 사각형태 촉매 (cell density: 36 CPI)를사용하였으며, 촉매 크기는 공간속도(Space Velocity; SV)에 따라 2400 h '과 6000 h '으로 변환하여 제거효율을 분석하였다.
성능/효과
- 0 이상의 SRres에서는 2%에서 31%의 추가 NOx 제거효율을 나타내었다. 2400 1"의 SV와 1.0 미만의 SRres 조건과 비교하면 12%에서 16%의 NOX 제거효율 차이가 나며, SV가 2400 h'과 1.0 이상의 SRres인 경우와 비교하면 3%에서 16%의 NOx 제거효율 차이가 나타났다. 이러한 차이가 나타나는 것은 SV 감소에 따라 NHs와 NOx가 반응할 수 있는 체류 시간이 중분하지 않기 때문으로 사료된다.
- 1) SNCR 공정의 최적운전조건을 살펴보면, 15% 02 농도보다는 5% 02 농도에서 SNCR 공정의 NOx 제거가 더 효율적이었으며, SNCR 공정의 최적 온도는 950℃ 로 나타났다. 따라서, 5%。2 농도와 950℃의 SNCR 반응온도에서 NSR의 변화에 따른 효율은 NSR이 1.
- Fig. 5(B)는 15%의。2 농도 조건에서 NOx 제거효율을 나타낸 것으로, SNCR 단일공정은 62%, SV가 6000 L인 hybrid 공정은 91%, SWF 2400 h 】인 hybrid 공정은 99%의 NOx 제거효율을 보여주었다. Fig.
- Fig. 5의 (A)와 (B)를 통하여 hybrid 공정은 SNCR 단일공정보다 29%에서 37% 정도 더 높은 NOx 저감효율을 나타내었으며, 모사가스 중。2 농도가 높을수록 hybrid 공정의 NOx 제거율이 더 효율적임을 알 수 있었다.
- NOx 저감효율을 보여 주었으며, 。2 농도가 높을수록 hybrid 공정이 NOx 제거율이 더 효율적이었다.
- 950℃ 로 나타났다. 따라서, 5%。2 농도와 950℃의 SNCR 반응온도에서 NSR의 변화에 따른 효율은 NSR이 1.0 일 때 78%, NSR이 1.5 일 때 88%, NSR 이 2.0 일 때 93%, NSR 이 2.5 일 때 95%, NSR이 3.0 ~4.5일 때 97~99%의 효율을 나타내었다.
- 2) Hybrid 공정은 전단의 SNCR 공정이 최적 운전조건일 때 후단의 SCR 공정이 제거해야할 NOx의 부하가 감소되어 hybrid 공정의 최 적화가 이루어진다. NSR이 1.
- 3) SRres가 L0 이하이고, SCR의 SV가 2400 L인 조건에서는 hybrid 공정을 거친 후의 최종 미반응 N压는 5 ppm 이하였으나, 동일조건에서 SCR 의 SV가 6000 h 1으로 증가함에 따라 최종 미반응 NH3는 5 ppm 이상을 나타내었다. SCR의 SV 가 2400 h'과 SRres이 1.
- NSR이 1.0~2.5 범위이고 SCR의 SV가 2400 h‘인 hybrid 공정에서, 02 농도가 5%에서 15%로 증가함에 따라 950℃의 SNCR 공정 NOX 제거효율이 10~15%의 NOx 제거효율 감소를 나타내어 SCR 공정에서 처리해야할 NOx 농도가 증가하였다. 또한, NSR이 1.
- 는 5 ppm 이상을 나타내었다. SCR의 SV 가 2400 h'과 SRres이 1.0 미만인 조건에서 NHjres에 의하여 20%에서 32%의 추가 NOx 제거효율이 hybrid 공정을 통하여 이루어졌으며, 1.0 이상의 SRres 조건에서는 5%에서 47%의 추가 NOx 제거효율을 나타내었다. 또한, SV가 6000 h '과 SRres이 1.
- SCR의 SV가 2400 h'과 SRres이 L0 미만인 조건에서 NHsres에 의하여 20%에서 32%의 추가 NOx 제거효율이 hybrid 공정을 통하여 이루어졌으며, 1.0 이상의 SRres 조건에서는 5%에서 47%의 추가 NOx 제거효율을 나타내었다. 1.
- 5 일 때 97% 이상의 효율을 나타내어, SCR의 SV가 2400 "에서 6000 I?로 높아져도 NOx 총제거효율은 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. SCR의 SV가 2400 h'인 hybrid 공정의 동일조건과 비교하면, SNCR의 반응온도가 1000℃에서 NSR이 1.0에서 2.5로 변화함에 따라 hybrid 공정의 NOx 총제거효율이 19%에서 3% 정도, 1050℃ 의 SNCR 에서는 24%에서 9%정도, 1100℃의 SNCR에서는 23%에서 7%정도로 뚜렷한 감소를 나타낸다. 이것은 950℃이하의 SNCR 공정에서는 NH3의 산화반응으로 인한 손실은 없으나, 1000℃ 이상의 고온영역에서는 NH3의 산화 반응이 발생하기 때문인 것으로 사료된다.
- 또한, NSR이 증가할수록 SNCR 공정에서의 NOx 제거효율이 증가하여, SCR 공정에서의 NOx 제거량이 줄어들게 된다. SNCR의 반응온도가 1100℃ 이고 SCR의 반응온도가 350℃ 일 때, hybrid 공정의 NOx 제거효율은 950 ℃의 SNCR과 350℃의 SCR인 hybrid 공정의 NOX 제거효율과 비교했을 때, NSR이 1.0~2.5에서 4- 9%의 NOx 제거효율 감소를 나타내었다. 이것은 고온 영역 즉, 1100℃ 이상의 범위에서는 SNCR 반응에서 이미 NH3 산화반응을 통해서 NH3가 많이 소모되어 미반응 NHs가 적으므로 SCR 반응에서 환원제로서의 역할이 부족하게 되어 NOX 총제거효율이 상대적으로 낮아지기 때문이다.
- 3(A)는 5% 以와 SCR의 SV가 2400 h ' 조건일 때, SNCR 반응온도와 NSR의 변화에 따른 hybrid SNCR/SCR 공정의 NOX 제거특성을 나타내고 있다. SNCR의 반응온도가 8贝1~1050笆범위이고, NSR이 1.0 이상일 때 hybrid 공정의 NOx 총제거효율은 99% 이상이었다.
- 4에 나타내었다. SRres는 SNCR 공정에서 반응하고 잔존하는 NH3RES와 NOxRES의 비율을 나타내는데, SRres가 1.0 이하이고, SCR의 SV가 2400 h 인 조건에서는 hybrid 공정을 거친 후의 최종 미반응 NHs는 5 ppm 이하였으나, 동일조건에서 SCR의 SV가 6000 h'으로 증가함에 따라 최종 미반응 NHs는 5 ppm 이상을 나타내었다. 이것은 본 연구의 hybrid 공정에서는 미반응 NH3 양이 SCR 공정의 SV에 영향을 받는 것으로 사료된다.
- 5 범위이고 SCR의 SV가 2400 h‘인 hybrid 공정에서, 02 농도가 5%에서 15%로 증가함에 따라 950℃의 SNCR 공정 NOX 제거효율이 10~15%의 NOx 제거효율 감소를 나타내어 SCR 공정에서 처리해야할 NOx 농도가 증가하였다. 또한, NSR이 1.0-2.5 범위에서, SNCR의 반응온도가 950℃ 이하범위인 hybrid 공정의 NOx 제거효율은 5% 02 농도와 SCR의 SV가 2400 h'에서 6000 h '로 높아짐 에 따라 NOx 총제거효율은 뚜렷한 차이를 보이지 않았으나 SNCR 의 반응온도가 1000 ℃ 이상범위인 hybrid 공정에서는 뚜렷한 효율감소를 나타내었다. 반면에, NSR이 1.
- 0 이상의 SRres 조건에서는 5%에서 47%의 추가 NOx 제거효율을 나타내었다. 또한, SV가 6000 h '과 SRres이 1.0 미만인 경우에는 4%에서 20%의 추가 NOx 제거효율을 보였으며, 1.0 이상의 SRres에서는 2%에서 31%의 추가 NOx 제거효율을 나타내었다.
- 실험조건으로는 모사가스를 각 반응기로 1시간 동안 흘려보내 각 반응기를 안정화 시켰으며, 각 공정별 비교를 위해 NOx의 초기 농도(NOG는 500 + 30 ppm으로 일정하게 유지하였다. 또한, 환원제로 사용된 NH3는 몰 비 즉, NSR (Normalized Stoichiometric Ratio, NHa/NOx)은 NOX 농도 500 ppm을 기준으로 해서 1~4.
- Fig. 3의 (B)와 (。에서 비교해보면, SNCR 의 반응온도가 850℃ 에서 NSR이 1.0에서 2.5로 변화함에 따라 hybrid SNCR/SCR 공정의 NOx 총제거효율이 12%에서 6%로, 900E 의 SNCR에서는 20%에서 8%로, 950℃ 의 SNCR에서는 27%에서 16% 로, 1000℃의 SNCR에서는 31%에서 19%로, 1050℃ 의 SNCR에서는 25%에서 16%로, 1100 ℃ 의 SNCR 에서는 20%에서 9%로 감소하여 Fig. 3(C)와는 달리 SNCR 공정의 전체 온도범위에서 뚜렷한 차이를 나타낸다. 이것은 SCR의 SV 증가와 5%에서 15% 로의 02 농도 상승으로 인한 NHs의 활발한 산화 반응의 두 가지 영향이 모두 작용하기 때문인 것으로 사료된다.
- 2(B)에 나타내었다. 최적반응온도는 5% 02 와 동일하였으며 NSR이 1.0 일 때 68%, NSR이 1.5 일 때 75%, NSR 이 2.0 일 때 78%, NSR이 2.5 일 때 80~85%의 효율을 나타내었다.
- NOx 제거를 위한 최적반응온도는 950℃로 나타나 선행연구 1L0와 유사함을 보여주었다. 최적반응온도에서 NSR이 1.0 일 때 78%, NSR이 1.5 일 때 88%, NSR이 2.0 일 때 93%, NSR 이 2.5이상 일 때 95% 이상의 효율을 나타내었다. 모사가스 중 02 함량에 따른 NOx의 제거 특성을 분석하기 위해 15%。2에서 반응온도별 NSR의 변화에 따른 NOx 제거효율을 Fig.
후속연구
- 소각로의 NOx 배출허용기 준치가 강화되어 SNCR 공정이 사용되는 곳에서 NOx 제거 효율의 개선이 요구될 때, 기존의 SNCR 공정시설을 변경하지 않는 범위에서 배기가스가 배기되는 덕트 내에 적당한 촉매를 설치하는 방법과 덕트의 규모를 확장한 상태에서 촉매를 설치하여 NOx 제거 효율을 높이는 방법 및 기존의 SNCR 공정에 단독의 SCR 공정을 도입하여 NOx 제거 효율을 향상시킬 수 있는 공정개선 방법을 적용할 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.