[논문]마이크로버블을 이용한 냉연 산회수설비공정 발생 염화수소 가스 처리

정용준; 정재억; 김예진

doi:10.17663/jwr.2015.17.2.118

초록
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제강산업의 냉연 산회수 설비공정을 검토하였고, 공정에서 발생되는 염화수소 가스를 처리하기 위하여 마이크로버블이 발생되는 DIWS 시스템을 운전하였다. 염화수소 가스의 대기배출허용기준을 만족하기 위해서는 추가공정의 도입이 필요한 것으로 나타났다. DIWS 장치로 유입되는 평균 염화수소 가스의 농도는 22.3 ppm, 배출가스의 농도는 0.59 ppm으로 평균 제거율은 97.3%였다. TMS 장치에 의한 10시간 5분 간격 측정에서도 평균 0.69 ppm으로 안정적이었으며, 수동으로 측정하여 TMS 장치의 신뢰도를 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This work has performed to examine the operation status of regeneration and scrubber system of cold rolling mill plant and established the DIWS(Dip Injection Wet Scrubber) system for the removal of hydrochloric acid with micro bubble. When the initial 22.3 ppm of HCl gas was injected into the system...

This work has performed to examine the operation status of regeneration and scrubber system of cold rolling mill plant and established the DIWS(Dip Injection Wet Scrubber) system for the removal of hydrochloric acid with micro bubble. When the initial 22.3 ppm of HCl gas was injected into the system, the average exhaust HCl gas was 0.59 ppm with the removal efficiency of 97.3%. Hydrochloric acid was effectively removed by DIWS system. In the long term monitoring for 10 hours by 5 minutes through TMS(Tele Monitoring System), the average exhaust HCl gas was stably kept 0.69 ppm, which was also verified by manual measurement.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 따라 본 연구에서는 수중에서 강제 발생시킨 마이크로버블(Micro-bubble) 공기로 가스상 입자를 처리할 수 있는 침액식 스크러버 시스템(DIWS, Dip Injection Wet Scrubber)을 개발하여 철강 공정중의 산회수 설비 공정에서 발생하는 염화수소 가스를 처리하기 위한 실증 연구를 수행하였다.

제안 방법

하지만, 본 연구 대상 시설은 2015년 1월부터 시행된 대기배출시설 분류 및 배출허용기준을 적용받게 되어 대상 배출시설별 염화수소의 배출허용기준이 2 ppm으로 설정되어있다. 이에 따라 본 연구에서는 제강산업의 냉연 산회수 공정중 발생되는 염화수소 가스의 제거 효율을 향상시키는 것을 목적으로 기존의 충전탑 세정장치의 후속 장치로 DIWS 장치를 추가 운전하게 되었다.
제강산업의 냉연 산회수 설비공정을 검토하였고, 처리 공정에서 발생된 염화수소 가스를 마이크로버블이 발생되는 파일럿 장치를 이용하여 처리한 결과는 다음과 같다.

대상 데이터

본 연구의 대상 염화수소 가스는 산 회수공정에서 잔류된 가스를 충전탑 세정장치에서 염산 잔류물을 흡수하여 염산의 농도를 저감시킨 것이다.
연구 대상 시설인 제철공장에 설치되어 있는 충전탑 세정장치(scrubber)를 Fig. 1에 표시하였다.

데이터처리

산회수 설비에서 배출된 염화수소 가스는 DIWS 장치에서 처리되어 연돌을 통하여 대기로 배출되도록 한 후 분석하였으며, 수동 측정 분석 결과를 연돌자동측정기(TMS: Tele Monitoring System)와 비교하였다.

성능/효과

1) 산회수 설비공정은 반응, 농축, 흡수 및 세정 공정으로 구성되어 다량의 염화수소 가스가 배출되고 있지만, 기존의 산 회수 공정에서는 2015년부터 강화되는 대기배출시설 분류 및 배출허용기준을 만족시키기 위해 후속 공정의 도입이 필요한 것으로 나타났다.
2) DIWS 장치로 유입되는 평균 염화수소 가스의 농도는 22.3 ppm이고, 처리되어 배출되는 염화수소 가스의 농도는 0.59 ppm으로 평균 제거율은 97.3%로 나타났다.
3) TMS 장치로 10시간 동안 5분 간격으로 측정한 데이터도 최소 0.20 ppm, 최대 2.50 ppm, 평균 0.69 ppm으로 관찰되어 안정적인 제거율을 나타냈다.
4) TMS 측정 데이터를 수동으로 측정한 데이타와 비교한 결과 각각 1.20 ppm과 0.98 ppm으로 거의 유사하게 나타나 TMS 장치에 의한 측정 데이터는 신뢰할 수 있는 것으로 평가되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	철강제품 중 냉연의 활용은 무엇인가?	철강제품은 고로에서 쇳물을 뽑아내고 쇳물을 식혀서 고체화시킨 후 슬래브 단계를 거쳐 열연소재를 만들고 열연을 재가공해 냉연소재를 만드는 쇳물-슬래브-열연-냉연순으로 철강재가 만들어진다. 열연을 매끄럽게 가공한 것이 냉연으로 이는 일반 및 고급 자동차용 강판, 엔진, 각종 가전제품 소재 등으로 활용되고 있다(Nam, 2007).
	산세 처리중 발생되는 염산가스를 세정수에 용해되도록 액상의 염산으로 환원시킬 경우 무엇을 기대할 수 있는가?	산회수 설비는 산세공정에서 발생한 폐산을 이용하여 산화철과 고온가스(H2O, HCl 등)로 열분해시킨 후, 흡수탑을 이용하여 고온가스 상태의 HCl을 18wt%로 회수하여 산처리 공정으로 재공급하고, 산화철은 원료로 재이용하며, 미제거된 HCl gas는 세정수와 중화제에 의해 제거하여 대기중으로 배출하는 설비다(Yeo, 2008). 산세 처리중 발생되는 염산가스를 세정수에 용해되도록 액상의 염산으로 환 원시킬 경우 폐수처리되는 염산의 양과 대기 배출가스 상태의 염산 농도가 감소할 것으로 기대할 수 있다(Kim 등, 2015). HCl은 수소와 염소로 이루어진 화합물로서 염화수소 기체가 물에 녹아 있는 수용액을 염산이라고 한다.
	산회수 설비란 무엇인가?	산회수 설비는 산세공정에서 발생한 폐산을 이용하여 산화철과 고온가스(H2O, HCl 등)로 열분해시킨 후, 흡수탑을 이용하여 고온가스 상태의 HCl을 18wt%로 회수하여 산처리 공정으로 재공급하고, 산화철은 원료로 재이용하며, 미제거된 HCl gas는 세정수와 중화제에 의해 제거하여 대기중으로 배출하는 설비다(Yeo, 2008). 산세 처리중 발생되는 염산가스를 세정수에 용해되도록 액상의 염산으로 환 원시킬 경우 폐수처리되는 염산의 양과 대기 배출가스 상태의 염산 농도가 감소할 것으로 기대할 수 있다(Kim 등, 2015).

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