[논문]DTF를 이용한 탈황 및 질소산화물 부분산화 반응에 관한 연구

서정학; 안영모; 조항대; 박영성; 이형근

DTF를 이용한 탈황 및 질소산화물 부분산화 반응에 관한 연구
Study on the Effect of Absorbent on Desufurization and Partial Oxidation of Nitrogen Oxide Using DTF 원문보기

서정학 (한국에너지기술연구원) , 안영모 (한국에너지기술연구원) , 조항대 (한국에너지기술연구원) , 박영성 (대전대학교 환경공학과) , 이형근 (한국에너지기술연구원)

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문제 정의

본 연구에서는 기존 탈황공정에서 NO를 일부 산화시키기 위해 흡수제 단위부피당 큰 표면적을 제공하는 다공성 지지체를 기반으로 하여 알칼리도와 산화특성을 부여한 “NO 산화촉진 복합흡수제”를 제조하였고 이를 이용하여 150〜300°C 공정조건에서 NO의 부분산화와 탈황에 관한 연구를 하였다.

제안 방법

CO₂, 。2, SO₂ 가스를 MFC(Mass Flow Controller, Model; 5850E)를 이용하여 실험 조건에 맞는 가스 농도를 설정하여 반응기 내부로 공급하였고, 각 기체는 Gas Mixing Zone에서 혼합된 후 가스 예열기를 거쳐 반응기 튜브의 상부로 공급된다. 고체 금속필터를 이용하여 반응에 의해 생성된 입상물질들은 제거하였으며, 반응가스는 Sample conditioner(우리환경 기술, Model: We~GSC 4P)에서 반응기 체의 수분과 분진이 제거된 후 분석 장치로 보내어 졌으며, 각 가스의 농도는 가스 분석기(Siemens, Model: Ultramat 23)를이용하여 실시간으로 연속적으로 측정되었다.

대상 데이터

포집 및 가스 분석장치, 데이터 수집장치으로 구성되었다. 내부 반응기 튜브는 내열성을 지닌 고순도 Alumina로 만들어 졌으며, 내경과 길이는 각각 50mm, 1200mm이고 두께는 5mm이다. 석회석 분말 공급장치(화인테크닉스, Model: ROVO Feeder)를 이용하여 분말 상태의 석회석을 반응기 내부로 공급하였으며, 공급장치에서 토출된 석회석 분말은 운반가스(Carrier gas)를 이용하여 DTF 상부의 중심 부분을 통하여 내부로 공급된다.
사용된 실험장치는 그림 1에 나타낸 바와 같이 가스 예열기, 석회석 공급장치, DTF, 가스 공급장치, 반응물 포집 및 가스 분석장치, 데이터 수집장치으로 구성되었다. 내부 반응기 튜브는 내열성을 지닌 고순도 Alumina로 만들어 졌으며, 내경과 길이는 각각 50mm, 1200mm이고 두께는 5mm이다.
석회석 분말 공급장치(화인테크닉스, Model: ROVO Feeder)를 이용하여 분말 상태의 석회석을 반응기 내부로 공급하였으며, 공급장치에서 토출된 석회석 분말은 운반가스(Carrier gas)를 이용하여 DTF 상부의 중심 부분을 통하여 내부로 공급된다. 운반가스는 반응가스의 주요 성분인 CO₂ 가스를 이용하였다. CO₂, 。2, SO₂ 가스를 MFC(Mass Flow Controller, Model; 5850E)를 이용하여 실험 조건에 맞는 가스 농도를 설정하여 반응기 내부로 공급하였고, 각 기체는 Gas Mixing Zone에서 혼합된 후 가스 예열기를 거쳐 반응기 튜브의 상부로 공급된다.

성능/효과

그림 2은 반응온도 150°C에서 수분의 농도에 따른 S02 제거효율을 나타낸 것으로 수분농도가 증가함에 따라 S02 제거효율은 증가하였으며, Ca/S二3.0인 경우에 수분농도가 5%에서 20%로 증가한 경우에 제거효율은 34% 증가하였匸" 그림 3은 그림 2와 동일한 조건에서 반응온도 300°C인 조건에서 실험한 결과로서 그림 2와 비슷한 경향을 보였으나 Ca/S ratio에 관계없이 반응온도 150°C인 조건에 비해 SO₂ 제거효율의 증가율은 감소하였다.

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