초록 ▼

핵심기술
- 화학처리를 통한 촉매의 활성회복
- 재생공정의 Scale up 및 실용화
최종목표
- 배연 탈질 폐 촉매 재생기술 실증화 (약 200㎥/촉매 1층)
- 신 촉매 대비 탈질율 등 성능 90% 이상 보증
개발내용 및 결과
본 연구는 촉매 성능의 확보가 가능한 재생기술의 실증화를 목표로 하였으며 이를 달성하기 위하여 다음과 같은 분야의 기술개발을 추진·완료하였다.
가. 촉매 특성 분석 및 재생기술 도출
1) 촉매 성능평가 기술 확보
가) 촉매특성 평가 기준 확립
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핵심기술
- 화학처리를 통한 촉매의 활성회복
- 재생공정의 Scale up 및 실용화
최종목표
- 배연 탈질 폐 촉매 재생기술 실증화 (약 200㎥/촉매 1층)
- 신 촉매 대비 탈질율 등 성능 90% 이상 보증
개발내용 및 결과
본 연구는 촉매 성능의 확보가 가능한 재생기술의 실증화를 목표로 하였으며 이를 달성하기 위하여 다음과 같은 분야의 기술개발을 추진·완료하였다.
가. 촉매 특성 분석 및 재생기술 도출
1) 촉매 성능평가 기술 확보
가) 촉매특성 평가 기준 확립
- 촉매 특성평가를 위한 최적 샘플링
- 촉매 활성율 평가 체계 구축
- 촉매 재생회복율 평가식 도출
나) 촉매 성능분석 및 평가 시스템 구축
- 다단 촉매 탈질율 평가장치 구축 운영
- 암모니아 슬립 평가 체계 구축
- SO2/SO3 전환율 분석 시스템 구축
다) 촉매 및 비활성화 인자 분석
- 촉매 피독 물질 조사
- 배 가스 중 촉매 피독 물질 농도 평가
- 비활성화 평가
2) 촉매 특성을 반영한 재생기술 적용 도출
가) 대상발전소 설비 특성 조사
- 발전 및 배연탈질설비 제원
- 재생 대상촉매 특성 분석
- 촉매 재생 조건 도출
나) 재생공정 도출
- 재생공정 규모 및 요구사항 정리
- 재생공정 배치계획 수립
- 재생공정 운영방안 수립
나. 재생설비 설계
1) 실증 규모 촉매 재생을 위한 재생설비 설계 방안 도출
가) 실증규모 촉매 재생요구조건 분석
- 공정 규모 산정
- 공정운영과 관련한 법적요건 파악 및 대응
2) 500MW급 발전소 SCR 촉매재생을 위한 재생설비 상세설계
가) 재생설비 설계인자 도출
나) 재생설비 상세 설계
다. 촉매재생공정 및 기술
1) 촉매 재생공정 구축
가) 500MW급 석탄화력 SCR촉매 재생공정 구축
개발내용 및 결과
2) 공정인자 최적화
가) 실험계획법 및 표면반응 실험을 통한 운전인자 최적화
(재생재, 재생액의 농도 및 재생 시간 등 운전인자 최적화)
나) 건조공정 개선 및 운전인자 최적화
3) 촉매 재생율 90% 이상 달성
라. 재생 후 평가기술
1) 재생촉매 성능 변화 및 내구성 평가
: 재생촉매 설치 5,000시간 경과 후 촉매 및 SCR 성능 평가
2) 평가결과 촉매 및 SCR 성능저하는 나타나지 않음
기술개발배경
질소산화물의 배출규제 강화로 국내 발전설비에는 대부분 배연탈질설비(SCR)가 설치, 운전 중에 있다. ‘09년 이후 본격적으로설치된 다수의 발전소 배연탈질설비에서 사용되는 촉매의 교체 주기가 다가오면서 년 300억원 내외로 추산되는 SCR 촉매 시장이 예상되며 운영자 입장에서는 경제적이며 효율적인 SCR 촉매의 관리기술의 확보가 필요하다. 또한, 폐 촉매 재생 상용기술의 국내 자립이 달성되지 않으면 관련기술을 보유한 외국 기업들에의해 국내 폐 촉매 재생 산업이 종속 또는 잠식될 수 밖에 없으므로 실제 화력발전소에 공급, 적용할 수 있는 폐 촉매 재생처리상용 기술의 조기 확보가 필요하였다.
핵심개발기술의 의의
폐 촉매 재생기술은 신 촉매를 구매하여 성능저하 촉매를 대체하는 방법에 비해 비용이 1/2 수준에 머무는 것으로 평가되고 있다. 또한, 폐 촉매를 재사용하게 됨에 따라 신촉매 대체시사용후 촉매를 폐기물로 처리함에 따른 비용 및 환경문제를 동시에 해결할수 있는 장점도 가지고 있다.
본 연구를 통해 실용화 된 폐 촉매 재생기술은 고가의 활성물질을 재담지하는 대신 산점 회복을 통해 촉매 활성을 회복하는 것을 특징으로 하는 것으로 기존의 재생공정에 비해 약 70 % 수준의 재생비용이 소요되므로 재생시장에서의 경쟁력 확보는 물론 종국적으로는 발전소 배연탈질설비 운영비용의 획기적 절감에 기여할 것으로 기대된다.
적용분야
- 발전분야 배연탈질 설비 촉매 재생
- 소각로 등 산업용 대형연소로의 배연탈질 촉매 재생
- 배연탈질 촉매 해외사업에 적용

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목 차 ... 14
• 표 목 차 ... 16
• 그림 목차 ... 18
• 제 1 장 서론 ... 22
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 22
• 1. SCR 배연 탈질 공정 ... 22
• 2. SCR 배연 탈질촉매 재생기술 ... 24
• 3. 발전소 SCR 탈질촉매의 오염 및 활성저하 ... 33
• 4. 사용 후 촉매의 재생 및 활성회복 ... 39
• 제 2 절 국내 • 외 관련 기술의 현황 ... 44
• 1. 국내 • 외 기술 현황 ... 44
• 2. 국내 • 외 시장 현황 ... 46
• 3. 국내 • 외 경쟁기관 현황 ... 47
• 4. 국내 • 외 지식재산권 현황 ... 47
• 제 3 절 기술개발시 예상되는 기술적 • 경제적 파급 효과 ... 53
• 1. 기술적 측면 ... 53
• 2. 산업 • 경제적 측면 ... 53
• 3. 환경적 측면 ... 54
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 55
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 55
• 1. 최종목표 ... 55
• 2. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 55
• 3. 평가 항목별 연구 내용 및 달성도 요약 ... 56
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 57
• 1. 대상 발전소 선정 및 SCR 설비의 운전 조건 ... 57
• 2. SCR 단위설비별 설계 및 운전조건 ... 59
• 3. 보령화학 4호기 SCR설비 예비 성능시험 ... 63
• 4. 대상촉매의 물리화학적 특성 평가 및 재생방안 도출 ... 66
• 5. 폐 촉매의 재생 ... 83
• 6. 재생조건 최적화 ... 93
• 7. 파일럿 장치에서의 폐 촉매 재생 ... 100
• 8. 폐 촉매 연속 재생 실험 ... 105
• 9. 대용량 촉매 재생 설비 상세 설계 ... 109
• 10. 촉매 재생설비 제작 ... 122
• 11. 현장 촉매재생 ... 150
• 12. 재생 촉매 탈질설비 현장 성능시험 ... 156
• 13. 장기운전 후 촉매성능평가 ... 171
• 14. 재생공정의 최적화 및 표준화 ... 175
• 15. 폐촉매 재생기술의 실증화 방안 및 기술활용 ... 183
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 187
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 187
• 1. 연구개발 추진 일정 및 계획 대비 실적 ... 187
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 189
• 3. 평가 항목별 연구 내용 및 달성도 요약 ... 192
• 4. 재생설비 도면 ... 194
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 221
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 221
• 2. 기술 개발 추진체계 ... 222
• 3. 기술개발팀 편성도 ... 223
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 224
• 1. 실증화 방안을 위한 사업화 일정 ... 224
• 2. 기술활용 방안 ... 225
• 3. 폐 촉매 재생기술의 실증화 및 기술 활용 ... 226
• 부 록 ... 227
• 참 고 문 헌 ... 228