석탄가스화기, F-T 공정, 건식탈황공정이 통합된 0.3 배럴/일 규모 석탄액화(CTL) 공정에서 고온, 고압 연속운전에서 아연계 탈황제의 탈황 성능 파악

박영철(Park, Young Cheol),조성호(Jo, Sung-Ho),진경태(Jin, Gyoung Tae),이승용(Lee, Seung-Yong),이창근(Yi, Chang-Keun) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06

고온건식탈황기술은 고온고압에서 석탄가스에 함유된 황화합물을 제거하는 기술로 석탄가스화에 의해 생성된 고온의 석탄가스의 열손실을 최소화하여 열효율이 높은 기술이다. 본 연구에서는 석탄으로부터 합성원유를 생산하는 0.3 배럴/일 규모 석탄액화(CTL)공정의 연계운전을 통하여 건식탈황공정의 성능을 평가하였다. 0.3 배럴/일 규모 석탄액화공정은 석탄가스화기, 건식탈황공정, 액화공정으로 구성되어 있으며 30 atm의 고압에서 운전된다. 건식탈황공정은 석탄가스화기와 액화공정 사이에 위치하여 석탄가스화로부터 생성된 석탄가스에 함유된 황화합물을 아연계 건식탈황제에 의해 제거한 후 액화반응기로 공급하여 황화합물에 의한 촉매의 피독을 막아주는 역할을 수행한다. 본 연구에서는 기존에 개발된 두 개의 기포유동층 반응기로 구성된 탈황장치를 30 atm에서 운전이 가능하도록 수정/보완하여 실제 운전압력인 30 atm의 고압에서 연속운전을 수행하였다. 실험 결과 탈황효율은 99% 이상이며 탈황반응기 출구 황화합물의 농도는 1 ppmv 이하로 유지하였다.

모사 Spray Type배연탈황설비를이용한소성패각슬러리의 SO₂흡수능평가:석회석과의 비교연구

김석휘(Seok-Hwi Kim),홍범의(Bum-Uh Hong),이진원(Jin-Won Lee),차왕석(Wang-Seok Cha),김강주(Kangjoo Kim),문보경(Bo-Kyung Moon) 대한자원환경지질학회 2019 자원환경지질 Vol.52 No.2

국내에서는 연간 약 30만 톤 내외의 굴패각이 발생되고 있어, 이를 대규모로 활용할 수 있는 적절한 방안이 요구되고 있다. CaCO3가 주성분인 굴패각을 탈황재료로 사용하는 연구들이 많이 진행되어 왔으나, 지금까지는 주로 건식탈황을 대상으로 한 것이었다. 본 연구에서는 굴패각을 소성하여 습식탈황재료로 활용하는 가능성에 대하여 고찰하였다. 이를 위하여 습식배연탈황공정의 하나인 spray type 방식의 모사탈황장치를 제작하여 소성 굴패각의 탈황특성을 석회석과 비교하였다. 연구결과, 소성 굴패각은 석회석이나 소성하지 않은 굴패각에 비하여 우수한 SO₂ 흡수능을 보였다. 이는 굴패각이 소성 및 수화반응을 통해 상대적으로 반응성이 높은 형태(Ca(OH)2)로 전환되었기 때문이다. 이로 인하여 반응잔류물 중에 석고(CaSO4·2H2O)의 함량이 다른 경우에 비하여 높게 나타났다. 본 연구의 연속탈황실험에서는 소성 굴패각이 석회석에 비하여 큰 pH 변동폭을 보였으며, 석회석과 소성 굴패각을 혼합하여 수행된 탈황실험에서도 소성 굴패각의 혼합비율이 증가됨에 따라 pH변동폭이 커지는 결과를 보였다. 이러한 현상은 소성 굴패각의 SO₂ 흡수 반응성이 큰 것을 잘 보여주는 것이다. 본 연구결과는 소성 굴패각을 습식탈황에 이용할 경우 탈황효율을 크게 향상시킬 수 있음도 보여준다. About 300,000 tones of oyster shell are annually produced in Korea and, thus, a massive recycling plan is required. Many desulfurizing studies using oyster shells with chemical composition of CaCO3 have been performed so far; however, most of them have focused on dry desulfurization. This study investigates the possibility of using oyster shells for wet desulfurization after calcination. For this, a simulated wet desulfurization facility of spray type was devised and compared the SOx-stripping characteristics of calcined oyster shell with those of limestone. The calcined oyster shell slurry indicate a better desulfurizability than the slurries of raw shell or limestone because the oyster shell transformed to a more reactive phase (Ca(OH)2) by the calcination and hydration. Because of this reason, when the calcined oyster shell slurries were used, the reaction residue showed the higher gypsum (CaSO4·2H2O) contents than any other cases. In the continuous desulfurization experiments, calcined oyster shell slurry showed a wider pH variation than limestone or raw oyster shell slurries, another clear indication of high reactivity of calcined oyster shells for SO₂ absorption. Our study also shows that the efficiency of wet desulfurization can be improved by the use of calcined oyster shells.

초음파 처리와 분말 크기가 재생 폴리프로필렌/폐타이어 분말 복합체의 기계적 특성에 미치는 영향

김동학,김성길,이민지,박종문,오명훈,김봉석,김진국,방대석,Kim, Donghak,Kim, Seonggil,Lee, Minji,Park, Jong-Moon,Oh, Myung-Hoon,Kim, Bong-Suk,Kim, Jinkuk,Bang, Daesuk 한국자원리싸이클링학회 2015 資源 리싸이클링 Vol.24 No.2

본 연구에서는 초음파 처리기가 die에 장착된 일축 스크류식 압출기를 이용하여 다양한 크기의 폐타이어 분말을 탈황시켰고, 치합형 이축 스크류식 압출기를 이용하여 재생 폴리프로필렌/탈황된 폐타이어 분말 복합체를 제조하였다. 40, 80, 140 mesh 크기의 탈황되지 않은 폐타이어 분말과 탈황된 폐타이어 분말의 가교밀도와 탈황도를 계산하였고 각각의 기계적 특성을 비교하였다. 또한, 재생 폴리프로필렌과 탈황 전과 탈황 후의 폐타이어 분말 복합체에 대한 상용화제 SEBS-g-MA의 효과를 조사하였다. 가교밀도는 폐타이어 분말의 크기가 작아질수록 감소하였다. 반면에 탈황도는 작은 크기의 폐타이어 분말이 첨가될수록 증가하였다. 탈황된 폐타이어 분말이 첨가된 복합체의 인장강도, 충격강도, 신장률은 탈황되지 않은 폐타이어 분말이 첨가된 복합체보다 크게 증가했으며 첨가된 폐타이어 분말의 크기가 작을수록 복합체의 기계적 특성이 더욱 향상되었다. 재생 폴리프로필렌과 탈황 전과 탈황 후의 폐타이어 분말 복합체에 SEBS-g-MA를 첨가하였을 때 충격강도와 신장률이 큰 폭으로 증가하는 것이 관찰되었다. In this study, various sizes of waste ground rubber tire (WGRT) were devulcanized by a single screw extruder equipped with a sonicator in front of the die, and waste PP and devulcanized waste ground rubber tire (DWGRT) composites were prepared by an intermeshing co-rotating twin screw extruder. The crosslink density and percent devulcanization of WGRT and DWGRT for 40, 80 and 140 meshes were calculated. The mechanical properties of the composites were compared with each other. The effect of SEBS-g-MA as a compatibilizer was investigated on mechanical properties of both waste PP/WGRT and waste PP/DWGRT composites. The crosslink density was decreased with decreasing the WGRT size. On the other hand, the percent devulcanization was increased by adding the smaller size of WGRT. Also, tensile strength, impact strength and elongation at break of the composite with DWGRT were higher than those with WGRT. Especially, mechanical properties of the composites were significantly increased by adding the smaller size of WGRT and DWGRT. Addition of SEBS-g-MA into both waste PP/(D)WGRT composites exhibited better impact strength and elongation at break than the composites themselves.

탈황석고 재활용을 위한 유해성 평가

조나현,정미정,이희성,김용준,조윤아,연진모,전태완,신선경 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.05

탈황석고는 화석연료를 사용하는 화력발전소나 정유사 등 연소 시 배출되는 배기가스로부터 황산화물(SOx)을 화학반응으로 고정함으로써 얻어지는 부산석고이다. 탈황석고는 품질이 우수하기 때문에 석고보드나 시멘트 등의 원료로 재활용되고 있다. 탈황석고를 석고 대체 자원으로서 활용함으로써 경제적 효과와 자원순환 정책지원 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 현재 재활용 되는 탈황석고에 대한 국내 유해성 연구는 많지 않다. 이에 본 연구에서는 배연탈황공정(Flue Gas Desulfurization: FGD)에서 탈황석고를 배출하는 국내 화력발전소와 원유정제 처리업 중 업체를 선정하여 현지조사와 시료 7개를 채취 하였다. 탈황석고의 유해특성을 파악하기 위해 중금속의 용출・함량 분석을 하였다. 탈황석고의 중금속(As, Cd, Cr, Cr+6, Cu, Hg, Pb)과 시안화합물 8항목 용출분석결과, 모든 시료는 국내 폐기물공정시험기준 유해물질 기준보다 기준 이하로 조사되었다. 중금속(As, Cd, Cr, Cr+6, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn)과 시안화합물 10항목 함량분석결과, 국내 토양오염우려기준과 비교하여 니켈을 제외한 9항목 모두 기준이하로 검출되었고 니켈은 1개 시료에서 토양오염우려기준 1지역, 2지역 수치보다 높게 검출되었으나 3지역 기준 이내로 나타났다. 조사된 탈황석고의 중금속과 시안화합물은 국내 용출・함량관리기준 이내로 검출되어 석고보드나 시멘트 등으로 재활용시 환경유해성은 적은 것으로 판단된다.

배연탈황석고를 혼합재로 활용한 고강도 증기양생 콘크리트 물성특성

장홍석 ( Hong-seok Jang ),김주희 ( Ju-hee Kim ),전성환 ( Seong-hwan Jeon ),전세환 ( Se-hwan Jeon ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

우리나라의 모든 석탄화력 발전소 탈황공정은 흡수재로 석회석 분말을 사용하는 습식 처리공정으로서 공정의 부산물로 FGD(배연탈황)석고가 발생하는데 석회석 분말 1kg 주입 시 약 1.5kg에서 1.7kg의 배연탈황석고가 이수석고(Calcium Sulfate Dihydrate, CaSO₄·2H₂O)형태로 발생한다고 알려져 있다. 배연탈황석고는 황산칼슘의 농도는 높고 불순물은 적은 편으로 품질면에서는 천연석고에 비해 크게 뒤지지 않지만 결정구조가 대부분 둥근 침상구조를 형성하고 부분적으로 판상의 결정을 나타내고 있어 천연석고처럼 수화반응에 의해 자경성(self-setting)을 가지지 못하므로 대부분 시멘트의 원료로 사용되고 그 중 일부는 석고보드에 제한적으로 활용되고 있는 실정이다. 따라서, 배연탈황석고 그 자체로만은 현재 고부가가치가 있는 원료로서는 활용되기 어려운 실정이고 대부분 천연무수석고가 사용되고 있으며 이는 고가의 수입에 전량 의존하고 있다. 이에 따른 배연탈황석고의 향후 발생량은 200만 톤을 상회할 것으로 추정할 경우 기존의 단순 재활용에서 이의 부가가치가 높은 건설재료로의 활용이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 천연석고와 시멘트를 대신하여 배연탈황석고 및 고로슬래그 미분말 등의 산업부산물을 주원료로 고강도 콘크리트 혼합재로 활용하고자, 배연탈황석고의 원시료 분석 및 배연탈황석고, 고로슬래그미분말의 혼입률에 따른 유동성, 증기양생 조건에서의 강도발현 특성 등의 물성평가를 진행하였다. 연구결과 배연탈황석고를 혼합재로 활용 시, 그 혼입률에 따라 모르타르의 유동성이 다소 감소하는 경향을 나타내었으나, 증기양생 시 초기 압축강도발현성이 우수하였으며, PHC-Pile, 박스암거 등 콘크리트 2차 제품으로 활용시 환경적·경제적으로도 그 효과가 매우 기대된다.

배연탈황석고를 혼합재로 활용한 고강도 증기양생 콘크리트 물성특성

장홍석,김주희,전성환,전세환 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11

우리나라의 모든 석탄화력 발전소 탈황공정은 흡수재로 석회석 분말을 사용하는 습식 처리공정으로서 공정의 부산물로 FGD(배연탈황)석고가 발생하는데 석회석 분말 1kg 주입 시 약 1.5kg에서 1.7kg의 배연탈황석고가 이수석고(Calcium Sulfate Dihydrate, CaSO4・2H2O)형태로 발생한다고 알려져 있다. 배연탈황석고는 황산칼슘의 농도는 높고 불순물은 적은 편으로 품질면에서는 천연석고에 비해 크게 뒤지지 않지만 결정구조가 대부분 둥근 침상구조를 형성하고 부분적으로 판상의 결정을 나타내고 있어 천연석고처럼 수화반응에 의해 자경성(self-setting)을 가지지 못하므로 대부분 시멘트의 원료로 사용되고 그 중 일부는 석고보드에 제한적으로 활용되고 있는 실정이다. 따라서, 배연탈황석고 그 자체로만은 현재 고부가가치가 있는 원료로서는 활용되기 어려운 실정이고 대부분 천연무수석고가 사용되고 있으며 이는 고가의 수입에 전량 의존하고 있다. 이에 따른 배연탈황석고의 향후 발생량은 200만 톤을 상회할 것으로 추정할 경우 기존의 단순 재활용에서 이의 부가가치가 높은 건설재료로의 활용이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 천연석고와 시멘트를 대신하여 배연탈황석고 및 고로슬래그 미분말 등의 산업부산물을 주원료로 고강도 콘크리트 혼합재로 활용하고자, 배연탈황석고의 원시료 분석 및 배연탈황석고, 고로슬래그미분말의 혼입률에 따른 유동성, 증기양생 조건에서의 강도발현 특성 등의 물성평가를 진행하였다. 연구결과 배연탈황석고를 혼합재로 활용 시, 그 혼입률에 따라 모르타르의 유동성이 다소 감소하는 경향을 나타내었으나, 증기양생 시 초기 압축강도발현성이 우수하였으며, PHC-Pile, 박스암거 등 콘크리트 2차 제품으로 활용시 환경적・경제적으로도 그 효과가 매우 기대된다.

유동층보일러형 화력발전소의 석회석 활용 탈황기술 연구동향

백철승,서준형,안지환,한춘,조계홍,Baek, Chul-Seoung,Seo, Jun-Hoyung,Ahn, Ji-Whan,Han, Chon,Cho, Kae-Hong 한국자원리싸이클링학회 2015 資源 리싸이클링 Vol.24 No.5

청정석탄발전기술 중 하나인 순환유동층보일러(CFBC) 기술의 고도화에 따라 국내외 로내탈황 기술개발 현황과 국내외 유동층보일러용 석회석의 탈황특성 연구현황을 조사하였다. 석회석계 탈황제는 고온탈황특성이 우수한 원소 중 하나로 $850-950^{\circ}C$ 내외에서 최적의 탈황특성을 가지고 있다. 그리고, 탈황시험방법에 따라 흡수제 표면의 격막의 확산반응, 입자의 크기, 기공의 수량, 크기 및 구조에 의한 탈황공정의 효율성을 결정할 수 있다. 2015년 이후 대형 순환유동층형발전소의 본격적인 가동에 따라 석회석의 광상학적, 결정학적 특성 및 소성특성과 연계된 추가적인 연구가 필요한 것으로 사료된다. This study investigated that status of domestic and international furnace desulfurization and desulfurization characteristics of limestone for fluidized bed use depending on the technology for CFBC one of the CCPs. Limestone-based desulfurizing agent is one of the superior elements which are optimal at around $850-950^{\circ}C$ on high temperature desulfurization. And effectiveness of desulfurization process can be determined by the desulfurization experiment method such as diffusion reaction of the diaphragm of the absorber surface, the size of the particles, the pores of the quantity, size and structure. And, desulfurization efficiency depending on geological and crystallographic properties and calcination process of limestone needs additional research in the future.

혼합 촉진 장치의 형상에 따른 탈황효율 비교

정진도,김장우,배영필,Chung, Jin-Do,Kim, Jang-Woo,Bae, Young-Peel 대한환경공학회 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.1

본 연구의 목적은 대형 석탄 화력 발전소에 DSI (Dry Sorbent Injection)공정을 실제 적용 할 경우에 실현 가능성에 대한 연구로서 N 발전(주)의 S 화력발전본부에서 운용중인 500MW급 석탄화력 발전시설의 보일러 후단에서 전기 집진기 전 단까지를 모델로 삼아 Lab-scale 실험장치를 제작하여 탈황효율을 높이기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위하여 Lobedplate와 Step-plate라는 혼합촉진장치를 고안하고 각각 형상을 달리하여 궁극적으로 탈황효율을 높이기 위한 혼합촉진장치의 최적 형상도출을 위한 실험을 수행하였으며 부수적으로 탈황제의 분사구의 개수에 따른 탈황효율 또한 분석하였다. 그 결과 혼합촉진장치가 설치된 경우가 더 높은 탈황 효율을 나타내었고 형상에서는 계단형상일 경우 가장 높은 탈황효율을 보였다. 또한, 탈황제의 분사구의 개수에 따른 탈황효율은 혼합 촉진 장치가 설치되지 않은 경우, 분사구의 개수가 증가할수록 높은 탈황 효율을 보였으나 혼합촉진장치가 설치된 경우는 분사구의 개수가 4개일 경우가 이론적 결과와 같이 가장 높은 탈황효율을 나타내었다. The aim of this study is to research applicable possibility of DSI (Dry Sorbent Injection) technique in $SO_2$ removal process using lab-scale facility based on 500MW in capacity coal-fired thermal power plant operated by South Korea N. Power Co., Ltd. To increase the $SO_2$ removal efficiency, it is considered the mixing enhancement as different shapes called lobed-plate and stepplate tested ultimately for optimum shape. Also it tested to analysis $SO_2$ removal efficiency by numbers of injection holes. At experimental it showed the $SO_2$ removal efficiency is higher using mixing enhancement than not installed mixing enhancement and case on the step-plate was shown the most $SO_2$ removal efficiency. Also, $SO_2$ removal efficiency was higher recording which will increase the injection holes case on not installed mixing enhancement. But, the $SO_2$ removal efficiency was higher 4 injection holes case on installed mixing enhancement.

모사 Spray Type 배연탈황설비를 이용한 소성패각 슬러리의 SO2 흡수능 평가: 석회석과의 비교연구

김석휘,홍범의,이진원,차왕석,김강주,문보경 대한자원환경지질학회 2019 자원환경지질 Vol.52 No.2

국내에서는 연간 약 30만 톤 내외의 굴패각이 발생되고 있어, 이를 대규모로 활용할 수 있는 적절한 방안이 요구되고 있다. CaCO3가 주성분인 굴패각을 탈황재료로 사용하는 연구들이 많이 진행되어 왔으나, 지금까지는 주로 건식탈황을 대상으로 한 것이었다. 본 연구에서는 굴패각을 소성하여 습식탈황재료로 활용하는 가능성에 대하여 고찰하였다. 이를 위하여 습식배연탈황공정의 하나인 spray type 방식의 모사탈황장치를 제작하여 소성 굴패각의 탈황특성을석회석과 비교하였다. 연구결과, 소성 굴패각은 석회석이나 소성하지 않은 굴패각에 비하여 우수한 SO2 흡수능을 보였다. 이는 굴패각이 소성 및 수화반응을 통해 상대적으로 반응성이 높은 형태(Ca(OH)2)로 전환되었기 때문이다. 이로 인하여 반응잔류물 중에 석고(CaSO4·2H2O)의 함량이 다른 경우에 비하여 높게 나타났다. 본 연구의 연속탈황실험에서는 소성 굴패각이 석회석에 비하여 큰 pH 변동폭을 보였으며, 석회석과 소성 굴패각을 혼합하여 수행된 탈황실험에서도 소성 굴패각의 혼합비율이 증가됨에 따라 pH변동폭이 커지는 결과를 보였다. 이러한 현상은 소성 굴패각의 SO2 흡수 반응성이 큰 것을 잘 보여주는 것이다. 본 연구결과는 소성 굴패각을 습식탈황에 이용할 경우 탈황효율을 크게 향상시킬 수 있음도 보여준다.

탈황석고 재활용을 위한 유해성 평가

조나현,정미정,이희성,김용준,조윤아,연진모,전태완,신선경 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

탈황석고는 화석연료를 사용하는 화력발전소나 정유사 등 연소 시 배출되는 배기가스로부터 황산화물(SOx)을 화학반응으로 고정함으로써 얻어지는 부산석고이다. 탈황석고는 품질이 우수하기 때문에 석고보드나 시멘트등의 원료로 재활용되고 있다. 탈황석고를 석고 대체 자원으로서 활용함으로써 경제적 효과와 자원순환 정책지원 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 현재 재활용 되는 탈황석고에 대한 국내 유해성 연구는 많지 않다. 이에 본 연구에서는 배연탈황공정(Flue Gas Desulfurization: FGD)에서 탈황석고를 배출하는 국내 화력발전소와 원유정제 처리업 중 업체를 선정하여 현지조사와 시료 7개를 채취 하였다. 탈황석고의 유해특성을 파악하기 위해 중금속의 용출·함량 분석을 하였다. 탈황석고의 중금속(As, Cd, Cr, Cr⁺⁶, Cu, Hg, Pb)과 시안화합물 8항목 용출분석결과, 모든 시료는 국내 폐기 물공정시험기준 유해물질 기준보다 기준 이하로 조사되었다. 중금속(As, Cd, Cr, Cr⁺⁶, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn)과 시안화합물 10항목 함량분석결과, 국내 토양오염우려기준과 비교하여 니켈을 제외한 9항목 모두 기준이하로 검출되었고 니켈은 1개 시료에서 토양오염우려기준 1지역, 2지역 수치보다 높게 검출되었으나 3지역 기준 이내로 나타났다. 조사된 탈황석고의 중금속과 시안화합물은 국내 용출·함량관리기준 이내로 검출되어 석고보드나 시멘트 등으로 재활용시 환경유해성은 적은 것으로 판단된다.