발전 시설에서 석탄을 연소하면 바닥재, 비산재와 같은 고형 폐기물과 대기로 배출되는 배가스가 발생합니다. 많은 발전소에서는 배가스 탈황(FGD) 시스템을 사용하여 배가스에서 황산화물(SOx)을 제거해야 합니다. 미국에서 사용되는 세 가지 주요 FGD 기술은 습식 스크러빙(설비의 85%), 건식 스크러빙(12%), 그리고 건식 흡착제 주입(3%)입니다. 습식 스크러버는 일반적으로 황산화물(SOx)의 90% 이상을 제거하는 반면, 건식 스크러버는 80%만 제거합니다. 본 논문에서는 습식 스크러버에서 발생하는 폐수를 처리하는 최첨단 기술을 소개합니다.FGD 시스템.
습식 FGD 기본 사항
습식 FGD 기술은 슬러리 반응기 부분과 고형물 탈수 부분을 공통적으로 갖습니다. 반응기 부분에는 충전탑, 트레이탑, 벤추리 스크러버, 스프레이 스크러버 등 다양한 유형의 흡수기가 사용되었습니다. 흡수기는 석회, 수산화나트륨 또는 석회석의 알칼리성 슬러리를 사용하여 산성 가스를 중화합니다. 여러 가지 경제적 이유로 최신 스크러버는 석회석 슬러리를 사용하는 경향이 있습니다.
흡수탑의 환원 조건에서 석회석이 황산화물(SOx)과 반응하면, 황산화물의 주성분인 SO₂가 아황산염으로 전환되어 아황산칼슘이 풍부한 슬러리가 생성됩니다. 이전의 FGD 시스템(자연 산화 또는 저해 산화 시스템이라고 함)에서는 아황산칼슘 부산물이 생성되었습니다. 최신FGD 시스템황산칼슘 슬러리를 황산칼슘(석고)으로 전환하는 산화 반응기를 사용합니다. 이를 석회석 강제 산화(LSFO) FGD 시스템이라고 합니다.
일반적인 현대식 LSFO FGD 시스템은 하부에 통합 산화 반응기가 있는 분무탑 흡수기(그림 1) 또는 제트 버블러 시스템을 사용합니다. 두 시스템 모두에서 가스는 무산소 조건에서 석회석 슬러리에 흡수됩니다. 이후 슬러리는 호기성 반응기 또는 반응 구역으로 이동하는데, 여기서 아황산염은 황산염으로 전환되고 석고가 침전됩니다. 산화 반응기에서의 수력학적 체류 시간은 약 20분입니다.
1. 분무탑 석회석 강제 산화(LSFO) FGD 시스템. LSFO 스크러버에서 슬러리는 반응기로 이동하고, 여기서 공기를 주입하여 아황산염을 황산염으로 산화시킨다. 이 산화는 셀레나이트를 셀레네이트로 전환시키는 것으로 보이며, 이는 이후 처리에 어려움을 초래한다. 출처: CH2M HILL
이러한 시스템은 일반적으로 14%에서 18%의 부유 고형물로 운영됩니다. 부유 고형물은 미세 및 조립 석고 고형물, 플라이애시, 그리고 석회석과 함께 투입되는 불활성 물질로 구성됩니다. 고형물이 상한치에 도달하면 슬러리를 퍼징합니다. 대부분의 저농도 저탄소 연료(LSFO) 배연탈황(FGD) 시스템은 기계적 고형물 분리 및 탈수 시스템을 사용하여 석고와 기타 고형물을 퍼징수에서 분리합니다(그림 2).
2. FGD 퍼지 석고 탈수 시스템. 일반적인 석고 탈수 시스템에서는 퍼지 입자가 조대 입자와 미세 입자로 분류 또는 분리됩니다. 미세 입자는 하이드로클론의 오버플로우에서 분리되어 주로 큰 석고 결정(판매용)으로 구성된 언더플로우를 생성합니다. 언더플로우는 진공 벨트 탈수 시스템을 사용하여 낮은 수분 함량으로 탈수할 수 있습니다. 출처: CH2M HILL
일부 FGD 시스템은 고형물 분류 및 탈수를 위해 중력 농축기 또는 침전지를 사용하고, 일부는 원심분리기 또는 회전식 진공 드럼 탈수 시스템을 사용하지만, 대부분의 새로운 시스템은 하이드로클론과 진공 벨트를 사용합니다. 일부는 탈수 시스템에서 고형물 제거율을 높이기 위해 두 개의 하이드로클론을 직렬로 사용하기도 합니다. 하이드로클론 오버플로우의 일부는 폐수 유량을 줄이기 위해 FGD 시스템으로 재순환될 수 있습니다.
FGD 슬러리에 염화물이 축적되면 퍼지가 시작될 수도 있는데, 이는 FGD 시스템 구성 재료의 내식성 한계에 의해 필요한 것입니다.
FGD 폐수 특성
석탄과 석회석의 조성, 스크러버 종류, 그리고 사용된 석고 탈수 시스템 등 여러 변수가 FGD 폐수 조성에 영향을 미칩니다. 석탄은 염화물, 불화물, 황산염과 같은 산성 가스뿐만 아니라 비소, 수은, 셀레늄, 붕소, 카드뮴, 아연과 같은 휘발성 금속을 생성합니다. 석회석은 FGD 폐수에 점토 광물에서 유래한 철과 알루미늄을 생성합니다. 석회석은 일반적으로 습식 볼 밀에서 분쇄되며, 볼의 침식과 부식은 석회석 슬러리에 철을 생성합니다. 점토는 불활성 미립자를 생성하는 경향이 있는데, 이것이 폐수가 스크러버에서 제거되는 이유 중 하나입니다.
발신자: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; Silas W. Givens, PE.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
게시 시간: 2018년 8월 4일