초록 ▼

개발 목적 및 필요성
시멘트 소성공정에서 발생되는 대표적인 대기오염물질은 미세먼지 (PM2.5,PM10), 질소산화물 (NOx), 수은 (Hg)이며, 이들을 경제적으로 제거할 수 있는 기술이 필요하다. 중국의 경우 2015년 현재 기준으로는 질소산화물 배출허용기준이 400mg/Nm³ (10% O₂ Dry Base) = 200ppm 이지만 향후 2018년에는 200mg/Nm³ (10% O₂ Dry Base) = 100ppmv 으로 매우 낮게 설정 될

개발 목적 및 필요성
시멘트 소성공정에서 발생되는 대표적인 대기오염물질은 미세먼지 (PM2.5,PM10), 질소산화물 (NOx), 수은 (Hg)이며, 이들을 경제적으로 제거할 수 있는 기술이 필요하다. 중국의 경우 2015년 현재 기준으로는 질소산화물 배출허용기준이 400mg/Nm³ (10% O₂ Dry Base) = 200ppm 이지만 향후 2018년에는 200mg/Nm³ (10% O₂ Dry Base) = 100ppmv 으로 매우 낮게 설정 될 예정이다. 따라서 기존의 질소산화물 제거기술인 SNCR 시스템으로는 배출허용기준을 만족할 수 없다. 즉 SCR 시스템을 적용하여야 하는데 시멘트 소성공정에는 먼지농도가 높아 먼지를 먼저 제거하지 않고는 SCR 시스템 설치가 불가능하다. 따라서 이러한 문제점들을 해결할 기술이 필요하며, 미세먼지와 질소산화물을 동시에 제거하는 기술을 필요로 하고 있다. 또한 한국의 경우에는 시멘트 소성로에 연소원료로 석탄만 사용하는 것이 아니라 각종 다양한 폐기물을 연소하기 때문에 석탄을 연소했을 때처럼 입자상 수은의 비중이 높게 형성되는 것이 아니라 기존 집진시설만으로는 제거가 어려운 원소수은과 산화수은이 많이 발생되고 있는 추세이다. 그리고 추후 강화 될 소성로의 수은화합물 배출허용기준을 만족하기 위해서는 별도의 제거기술 확보가 필요하다.
또한 시멘트 소성로 뿐만이 아니라 Bio-mass 보일러, 유리용해로 설비와 같이 Dust를 먼저 제거하고 탈질설비를 설치해야 하는 설비에는 질소산화물과 먼지를 동시에 제거 가능하는 기술이 가장 경제적인 방지시설이 될 수 있다. 포화되어 있는 한국의 환경의 환경시장을 벗어나 현재 대기오염방지시설에 투자를 많이 하는 중국 시장에 수출 교두보를 마련할 수 있다.

연구개발결과
◦ 중국 흥왕그룹 내 대동운중시멘트 공장에 실증설비 설치하여 성능시험을 통해 실증설비 연구목표 달성
1) 실증설비 제작 및 설치 완료
- 설비명 : 미세먼지/질소산화물 동시 제거가 가능한 일체형 융합 시스템 및 수은제거 설비
- 설비용량 : 30,000 Am³/hr x 1기
- 적용처 : 중국 대동시 흥왕그룹 내 대동운중시멘트 공장

2) 실증설비 구체적인 최종 연구목표
- 미세먼지(PM_2.5/PM₁₀)포함 먼지배출 : 10 mg/Nm³ 이하 달성
(1) 설비 후단 DUCT 미세먼지(PM_2.5) 농도 : 평균 1.85mg/Nm³ (10% O₂ Dry Base)
(2) 설비 후단 DUCT 미세먼지(PM₁₀) 농도 : 평균 2.74mg/Nm³ (10% O₂ Dry Base)
- 질소산화물 후단 배출농도 : 40ppmv (10% O₂ Dry Base) 이하 달성
(1) 설비 후단 질소산화물 농도 : 60mg/Nm3 (10% O₂ Dry Base) ,= 30ppmv
- 수은제거 효율 90%이상 달성
(1) 수은화합물 (원소수은+산화수은+입자상수은) 제거효율 90.7%이상 달성
- 고온용 여과체 내구성 기존 대비 2배 이상
(1) 실증사이트 변경으로 인하여 운전기간 부족해서 미 달성 : 추후 확보 하겠음
- 부지비 및 설비비 SCR/E.P.를 기준 : 30%이상 절감
(1) 경제성 평가 결과 부지비 및 설비비를 포함하여 E/P+B/F+SCR 시스템 대비 투자비 30.6% 절감

3) 실증시설 안정적 운영실적 확보 및 경제성 평가
- 연간 가동 일수 통해 안정적인 운영실적 확보
(1) 실증사이트 변경으로 인하여 운전기간 부족해서 미 달성 : 추후 확보 하겠음
- 최종 시멘트 소성 공정 배가스량 800,000 Nm³/hr 용량 설계 완료

활용계획
(1) 중국 시멘트 소성로
2018년 질소산화물 배출허용기준이 200mg/Nm3이하로 강화되기 때문에 이 실적을 바탕으로 중국 시멘트 소성로 탈질설비 시장을 영업할 계획입니다. 중국에는 아직 TMS 설비가 완전히 구축되지 않아 탈질설비를 설치안하거나 탈질설비의 성능이 미비해도 가동은 하고 있다 하지만 2018년 TMS 설비를 모두 설치하게 되면 시멘트 소성로에 SCR 설비를 설치하지 않으면 조업이 불가능하기 때문에 좋은 기회로 보고 중국의 영업활동에 우선적으로 홍보를 하고있음. 중국 우환 청두 로드쇼 (2015년 5월 17일~22일) 개발 기술 소개, 랑팡박람회 (2015년 5월 17일~20일) 개발 기술 소개

(2) 한국 시멘트 소성로
수은 배출허용기준이 보다 강화될 경우 영업활동을 할 예정

(3) 한국-BIO MASS 보일러, 유리용해로 (중국 및 해외설비 포함)
SCR 탈질설비를 적용하기 위해서는 집진설비 후단에 SCR 설비를 설치하여야 하기 때문에 폐사에서 개발한 일체형 융합설비의 설비 우수성 및 실적을 홍보하여 적용하고자 영업활동 중에 있다.

( 출처 : 요약서 )

Abstract ▼

Ⅱ. The Objective & Necessity of the Research
The present research is meant to develop a system, capable of simultaneously removing nitrogen oxide(NOx), fine dust(PM2.5, and PM10),and mercury, and apply the system to cement firing processes to profoundly diminish the three pollutants. This system

Ⅱ. The Objective & Necessity of the Research
The present research is meant to develop a system, capable of simultaneously removing nitrogen oxide(NOx), fine dust(PM2.5, and PM10),and mercury, and apply the system to cement firing processes to profoundly diminish the three pollutants. This system contains an integral fusion apparatus, which is coalesced of electret filter and a denitrificationcatalyst.

The system will foster diverse pollutants-exhaust industries such as a cement industry and a power plant industry, and concurrently will protect environment for the sustainable world.

Ⅲ. Contents and Scope
1) Basic design of and detail design of the integral fusion hybrid system,which is to remove combustion exhaust gas from cement firing paths.
- Analyze combustion exhaust gas(i.e.: analyze chemical and physical natures, dust’s droplet size, natures of electric charge, concentration of nitrogen oxide(NOx), and et cetera.
- Discover connectivity, after research about an existing facility.
- Design a compatible system for the facility.
- Interpret a flow field to design a filter bag and a denitrification structure,installed in the filter bag.

2) Produce and install an actual facility.
- Design a denitrification catalyst that can be simultaneously built with the filter bag.
- Obtain denitrification technology that can achieve the targeted-goal under low temperature(200℃~250℃)
- Interpret a flow field of a completely designed facility.
- Fabricate a few parts of the actual facility that is a compatibly designed integral fusion system.

3) Improve the performance of the filter bag capable of performing under an actual-state high temperature, and design a filter bag structure meant to be installed with a denitrification catalyst.
- Analyze combustion exhaust gas(dust’s droplet size, concentration, and et cetera)
- Design and develop a filter bag that will be applied to the actual facility.
- After producing a test product to apply on the actual facility, test the filter bag’s performance by composing a pilot facility.
- Run an endurance test through a thermal resistance test under 250℃~300℃.
- Procure an excessive air permeability rate, which is higher than the conventional membrane products’ rate.
- Manufacture a filter bag that will be applied to the actual facility.

4) Analyze the nature and concentration of the emitted mercury from the cement firing progress, and then analyze the mercury removed by the integral fusion system.

5) Establish strategies to control mercury, based on the result of an analysis of the exhausted mercury.

6) Run a laboratory-sized control test of mercury

7) Design the actual facility of mercury control.

8) Finish manufacturing the actual facility and start manufacturing a denitrification catalyst. Install and coordinate the integral fusion system and the catalyst.

9) Manufacture a mercury-control trial product by using mercury removal technology, which is from a consignor, and then install the product.

10) Install the actual facility and test its performance
- Analyze the nature of the particle materials(PM2.5 and PM10) removal
- Measure nitrogen oxide(NOx) concentration at an inlet and an outlet.
- Measure mercuric compound concentration at an inlet and an outlet.
- Test economic feasibility of the actual facility.

11) Durability test of the massive volume actual facility
- Secure the operation technology of the actual facility through commercial operations.
- Secure durability of main components.
- Develop an operation expertise through automatic operations.

12) Secure a design technology of a high capacity cement facility.

13) Run a monitoring toward a filter bag that is applied to the actual facility.
- Check that a high temperature filter has twice durability than conventional ones.
- Measure the removal efficiency of particle materials.
- Devise the optimum means of management under an actual site.
- Durability test through a heat-resisting test and a chemical-resisting test.
- Infer if it is possible to obtain a twice-high durability before the project ends. (Inference is conducted with data of pressure difference change,exhausting, and efficiency.
- Time shortage to experiment the twice-high durability, monitoring will continue even after the project finishes.

14) Establish the actual facility of mercury control, run a trial test, and operate an efficiency test.

15) Preliminary evaluation of the mercury control technology through a test that is laboratory-sized.

16) Apply the control technology to the actual facility.

17) Inform specific operating costs for the actual facility.

Ⅴ. Business Application Based the Outcomes
(1) Chinese Cement Firing Industry
China announced a policy that will restrict nitrogen oxide(NOx) emission below 200mg/Nm3 for cement firing industries by 2018. Thus, Hanmo Corporation will use this opportunity to penetrate Chinese cement firing industries with the devised facility from the present project.

In 2015, a number of cement firing corporations have not equipped a TMS facility,in that they have no intention of installing any denitrification facilities. The Chinese government will enforce the industry to plant the TMS facility, which is an apparatus to record NOx concentration, by 2018 to successfully implement the policy. We expect that after the enforcement, all of cement firing firms will install a denitrification facility.

We anticipate this circumstance as a remarkable opportunity to promote the facility. Therefore we will attend exhibitions(Expo Central China 2015, China Langfang International Economic and Trade Fair, and so on) in order to manifest and introduce our new technology.

2) Korean Cement Firing Industry
We will wait to promote the technology, until Korea mercury emission standard gets restricted.

(3) In the case of Korean Biomass boiler industries and glass melting furnace
industries, which are including overseas markets, Hanmo corporation's integral fusion facility is under promotion. Mentioned above, the industries create much dust that can cripple catalyst's performance, thus Selective Catalyst Reduction(SCR) needs to be set, after dust collecting systems. Consequently, we expect countless sales from the industries with the new technology.

( 출처 : SUMMARY )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 서 ... 4
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 11
• 목차 ... 18
• 표목차 ... 20
• 그림목차 ... 22
• 부록목차 ... 25
• 제1장 서 론 ... 26
• 제1절 연구개발과제의 개요 ... 28
• 1. 연구개발의 목적 및 필요성 ... 28
• 2. 연구개발대상 기술의 차별성 ... 38
• 제2절 연구개발과제의 국내외 현황 ... 41
• 제3절 연구개발의 내용 및 범위 ... 57
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 57
• 2. 연도별 연구개발목표 및 평가방법 ... 58
• 2. 연도별 추진체계 ... 61
• 제2장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 64
• 제1절 연구개발 결과 및 토의 ... 66
• 1. 1차년도 수요기관인 쌍용양회 소성로 공정 연소배가스 배출 공정 및 특성 분석 ... 66
• 2. 수요기관 변경 ... 69
• 3. 시멘트 소성 공정 연소배가스 배출 공정 측정 및 분석 ... 72
• 4. 시멘트 소성 공정 미세분진 대응을 위한 실증설비 적용 여과백 설계 및 탈질촉매 설계 ... 85
• 5. 시멘트 소성 공정 미세분진 대응을 위한 실증설비 적용 여과백 제조 및 탈질촉매 제조 ... 89
• 6. 시제작품 탈질촉매 성능시험 ... 102
• 7. 고강력 미세기공층 형성 PTFE Foam 여과백의 성능평가 1 ... 105
• 8. 실증설비 적용 집진·탈질 일체형 구조체 설계 ... 116
• 9. 실증설비에 적합한 시스템 설계 ... 120
• 10. 실증설비 제작 / 설치 / 시운전 / 성능시험 ... 131
• 11. 실증설비 경제성 평가 ... 141
• 12. 시멘트 대용량 설비 설계기술 확보 ... 142
• 13. 시멘트 소성로 연료 내의 수은 함유량 분석 ... 143
• 14. 시멘트 소성로 수은제거설비 선정 및 설계 ... 152
• 제2절 연구개발 결과 요약 ... 164
• 제3장 목표 달성도 및 관련분야 기여도 ... 168
• 제1절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 170
• 제2절 관련분야의 기술발전 기여도 (환경적 성과 포함) ... 173
• 제4장 연구개발결과의 활용계획 등 ... 176
• 제1절 연구성과 활용계획 ... 178
• 제2절 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 182
• 제3절 연구개발결과의 보안등급 ... 184
• 제4절 NTIS에 등록한 연구시설·장비현황 ... 184
• 제5장 참고문헌 ... 186
• 끝페이지 ... 189