KR100567705B1 - 전기용융로의 조업방법 - Google Patents

Abstract

배기가스의 배기경로(A)에서 탄소계 흡착재가 전기용융로(1)에서 배출된 배기가스로 송풍되어, 배기가스에 포함된 다이옥신 등의 유독성 물질이 송풍된 탄소계 흡착재에 의해 흡착된다. 이와같이 유독성 물질을 흡착한 흡착재는 필터에 의해 포집되어 초기카본 또는 카본 인젝션 재로서 전기용융로에 공급된다. 따라서, 배기가스에 포함된 다이옥신 등의 유독성 물질이 효율적으로 제거될 수 있고, 유독성 물질을 흡착한 흡착재의 처리에 의해 발생될 수 있는 2차 오염에 의한 환경악화의 위험이 없다.

Description

전기용융로의 조업방법

본 발명은 다이옥신 등의 유해물질이 제강공장 또는 폐기물 용융 설비에 설치된 아크로 등과 같은 전기용융로에서 배기가스와 함께 배출되는 것을 방지하는 전기용융로의 조업방법에 관한 것이다.

아크로가 설치된 제강공장에는 2개의 배기 시스템이 제공되어 있다 : 하나는 백 필터(bag filter)로 분진을 포집하기 위해 아크로에서 금속성 스크랩(scraps)을 용융할 때 발생하는 배기가스를 로본체에서 백 필터로 직접 흡인하기 위한 직접 배기 시스템이고 ; 다른 것은 금속성 스크랩을 아크로에 장전할 때 또는 아크로에서 용융금속을 꺼낼 때 아크로에서 그 아크로를 수용하는 건물내로 배출되는 배기가스를 아크로 위에 설치된 천정 후드(ceiling hood)에서 백 필터로 흡인하기 위한 건물 배기 시스템이다. 이들 배기 시스템은 집진장치를 구성한다.

상기 직접 배기 시스템의 배기가스는 로본체로부터 직접 흡인되기 때문에 고온이고 따라서, 냉각탑을 통해 냉각된다. 그후 냉각된 배기가스가 백 필터를 통과하므로서 먼지가 포집된다.

그러나, 위에서 언급한 종래의 집진장치에서는 배기가스에 포함된 유독성 염소 화합물, 다이옥신(폴리클로로-디벤조파라다이옥신 및 그 이성체 또는 폴리클로로-디벤조퓨란 및 그 이성체), 중금속 및 기타 유독성 물질이 충분히 포집될 수 없었다. 따라서, 유독성 물질의 제거효율을 향상시키기 위한 기술 개발이 요망되었다.

또한, 종래에는 활성탄과 같은 흡착재로 배기가스에 포함된 유독성 물질을 흡착하도록 행해졌다. 그러나, 높은 흡착 효율을 유지하기 위해서는 많은 양의 흡착재가 요구되고 이에 따른 비용이 증가되었다. 동시에, 사용 후 이와같이 사용된 많은 양의 흡착재를 처리해야 하는 다른 문제가 있었고, 불량한 처리방법은 2차 오염에 의해 환경파괴를 더 초래할 수 있었다.

본 발명의 목적은 전기 용융로에서 생성된 배기가스의 유독성 물질을 흡착재로 효율적으로 제거할 뿐만 아니라 환경오염없이 사용한 흡착재를 처리하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전기용융로의 조업방법에서는 전기용융로에서 배출된 배기가스에 포함된 다이옥신 및 기타 유독성 물질이 탄소계 흡착재에 의해 흡착되고, 유독성 물질을 흡착한 흡착재가 초기카본 또는 카본 인젝션 재로서 전기용융로에 공급된다.

본 발명에 있어서, 전기용융로에서 배출되는 배기가스에 포함된 다이옥신 및 기타 유독성 물질은 전기용융로에 유독성 물질을 흡착한 탄소계 흡착재를 공급하므로서 더 효율적으로 제거될 수 있고, 흡착재는 2차 오염에 의한 환경악화 없이 효율적으로 이용될 수 있다.

도 1을 참조하여 제 1실시예를 설명한다. 도 1에 도시된 바와같이 아크전기로(1)에서는 전극(3)이 로본체에 수직방향으로 삽입된다. 전기로(1)의 배기가스 출구(2)는 배기가스를 직접 흡인하고 배출하기 위한 직접 배기 시스템(A)의 입구에 연결된다. 천정후드(4)는 전기로(1) 위의 건물 천정에 제공되어, 배기가스를 간접적으로 흡인하기 위한 건물 배기 시스템(B)의 입구부분을 제공한다.

직접배기 시스템(A)의 배기가스 출구(2)에는 조정가능하게 개폐되는 외기 흡입구(2)가 제공되고, 그 하류에는 순차적으로 연소탑(6), 냉각탑(7), 백 하우스(8;bag house), 투입장치(21), 백 하우스(9) 및 부스터 송풍기(10)가 제공된다. 또한, 송풍기(12)와 백 하우스(13)는 건물 배기 시스템(8)의 천정 후드(4) 하류에 제공된다.

연소탑(6)에는 전기로(1)에서 배출된 배기가스에 포함된 CO가스 및 기타 미연소 성분을 연소시켜 분해하기 위한 버너(11)가 제공된다.

냉각탑(7)에는 냉각수가 순환하는 냉각기가 제공되어 백 필터의 내열온도인 250℃ 이하로 배기가스를 냉각한다.

백 하우스(8,9)는 각각 배기가스에 포함된 분진을 포집하는 다수의 백 필터(14,16)를 갖는다. 백 필터(14,16)에 부착된 분진은 일정기간마다 한번씩 제거되어 컨베이어(31,32)를 거쳐 배출된다.

투입장치(21)는 분말 활성탄을 저장하는 호퍼(22), 송풍기(23) 및 선단이 백 하우스(8,9) 사이의 배기가스 덕트(17)에 연결되는 투입쓰로트부(24)로 구성된다. 호퍼에 저장된 활성탄은 압력하에서 송풍기(23)를 거쳐 투입쓰로트부(24)로 공급되고, 그 후 투입쓰로트부(24)의 선단에서 배기가스 덕트(17)로 송풍된다. 활성탄의 첨가량은 배기가스의 Nm³당 100내지 500mg이 바람직하다.

부스터 송풍기(10)는 백 하우스(9)의 하류에 제공되고, 유로절환 댐퍼(30)는 송풍기(10)의 하류에 제공된다. 댐퍼(30)의 하류에서 덕트는 두방향으로 나누어진다 : 한 덕트는 건물 배기 시스템(B)에 있는 송풍기(12)의 상류측에 연결되어 직접 배기 시스템(A)을 통해 흐르는 배기가스가 건물 배기 시스템(B)을 통해 흐르는 배기가스와 합류하게 된다. 다른 덕트는 연통(도시하지 않음)에 연결된 배기 덕트(35)를 형성한다.

백 하우스(13)는 다수의 백 필터(36)를 갖는다. 백 필터(36)를 통과한 배기가스는 백 하우스(13)의 상부에서 청정가스로서 대기로 배출된다. 백 필터(36)에 부착된 분진은 일정기간마다 한번씩 제거되어 컨베이어(33)를 거쳐 배출된다.

송풍기(10)가 작동될 때, 전기로(1)에서 직접 흡인된 800 내지 1200℃의 배기가스는 연소탑(6)을 통과하고, 여기서 CO가스 등과 같은 미연소 가스가 연소된다. 그 후, 다이옥신, 중금속 등을 포함하는 미세한 분진은 배기가스가 백 하우스(8)를 통과하는 동안 포집된다. 이때 백 하우스(8)의 하류에 있는 배기가스의 온도는 150℃이하가 된다.

본 실시예에 있어서는 투입장치(8)를 거쳐 배기가스로 활성탄을 송풍하므로서, 다이옥신, 중금속 및 기타 유동성 물질이 활성탄에 의해 흡착된다. 유독성 물질을 흡착한 활성탄은 백 하우스(9)에서 포집된다. 활성탄이 같은 방법으로 백 하우스(8)의 하류에 첨가되는 경우, 활성탄의 참가량은 활성탄이 백 하우스(8)의 상류에 첨가되는 경우에 비해 감소될 수 있다. 또한, 백 하우스(8)를 통과하여 이미 온도가 저하된 배기가스내로 활성탄이 제공되기 때문에 그리고 가연성 분진이 백 하우스(8)에서 트랩핑(trapping)되기 때문에, 활성탄에 의해 야기될 수 있는 분진폭발 또는 화재의 위험이 최소화된다.

활성탄 혼합물과 소석회는 호퍼(22)에 위치되어 배기가스내로 송풍될 수 있다. 본 방법에 있어서는 배기가스에 있는 HCl, SO₄ 등과 같은 산성가스가 중화될 수 있고, 이것에 의해 외부로 배출되는 산성가스의 양이 감소된다. 또한, 염소화합물 및 기타 유독성 물질의 재생성이 억제될 수 있다.

활성탄에 의해 백 하우스(9)에서 유독성 물질이 제거된 배기가스는 부스터 송풍기(10)를 거쳐 배기덕트(35)를 통해 대기로 배출된다. 그러나, 이 배기가스는 댐퍼(30)의 절환에 의해 건물 배기 시스템(B)의 배기가스와 합류할 수 있다. 이 경우, 배기가스의 농도가 아주 많이 희박해질 수 있다. 또한 배기가스의 온도가 약 60℃로 낮아져, 다이옥신 및 기타 유독성 물질이 더욱 더 고체화되고 백 하우스(13)에서 확실하게 포집될 수 있다.

도 1에 점선(34)으로 도시된 바와같이 백 하우스(9)를 거쳐 분진 운송컨베이어(32)에 포집된 활성탄은 초기카본 또는 카본 인젝션 재로서 전기용융로(1)내로 공기와 함께 이송되어 공급된다.

초기카본 또는 카본 인젝션 재로 공급된 활성탄의 연소열은 용융될 금속을 가열하는데 사용된다. 또한 활성탄 자체는 용해된 금속의 환원제 및 성분조정물질로 효율적으로 사용된다.

활성탄에 흡착된 다이옥신 및 기타 유독성 물질은 로내에서 800℃ 이상으로 가열되므로서 열분해된다. 따라서, 활성탄이 그대로 폐기되는 경우에 발생하는 2차 오염에 의한 환경악화 위험이 없다.

백 하우스(9)에 포집된 활성탄 뿐만 아니라 백 하우스(13)에 포집된 활성탄도 전기용융로(1) 내로 공급될 수 있다.

도 1에 따른 실시예에 있어서, 활성탄은 덕트로 송풍된 후 백 필터에 의해 포집된다. 그러나, 도 2에 도시된 바와같이, 활성탄을 저장한 흡착탑(40)이 직접 배기시스템(A)에 제공될 수 있다. 이 경우, 다이옥신 및 기타 유독성 물질은 배기 가스가 흡착탑을 통과하는 동안 흡착될 수 있다

도 2에 도시된 흡착탑(40)에 있어서, 배기가스 입구(41)와 배기가스 출구(42)는 각각 측벽 하부와 상부에 제공된다. 흡착탑(40) 내측에 연통형 벽(44)이 이중으로 제공되어, 배기가스에 활성탄을 공급하는 통기간극(43)을 제공한다. 호퍼(45)에서 배출되는 활성탄은 연통형 벽과 흡착탑(40)의 측벽에 의해 규정된 영역에 저장된다.

배기가스는 도 2에 도시된 방향으로 배기가스 입구(41)에서 흡착탑(40)으로 유동한다. 배기가스는 통기간극(43)을 통해 활성탄 저장부로 유동하고, 그것이 배기가스 출구(42)를 향해 상승하는 동안 유독성 물질이 활성탄에 의해 흡착된다.

유독성 물질을 흡착한 활성탄은 흡착탑(40)의 하부에 제공되는 게이트 밸브(47)를 개방하므로서 배출된다. 배출된 활성탄은 초기카본 또는 카본 인젝션 재로서 전기용융로(1)내로 공급된다.

흡착탑(40)을 사용하므로서, 백 필터에 의해 완전히 포집될 수 없는 크롬, 주석, 망간 등을 포함하는 미세한 분진, 다이옥신과 같은 유기염소화합물, 황화합물 및 질소화합물이 흡착될 수 있다.

활성탄 대신에, 갈탄 등의 탄소계 흡착재가 흡착탑(40)에 사용될 수 있다.

도 3-6을 참조하여 제 2실시예를 설명한다.

제 2실시예가 제 1실시예와 다른 점은 혼합탑(20)이 백하우징(9) 대신 사용되는 것이다. 제 2실시예의 다른 구성은 제 1실시예의 구성과 유사하고 도 1실시예의 도면번호와 같은 도면번호로 표시되며 더 상세하게 설명되지 않을 것이다.

혼합탑(20)에는 나선형 안내날개(29)가 원통형 탑본체(28) 내측에 배치된다. 도 4에 도시된 바와같이, 유입구(18)는 덕트(17)가 접선방향으로 혼합탑(20)에 연결되는 방법으로 혼합탑(20)의 상부에 형성된다. 2개의 활성탄 송풍구(21a,21b)는 또한 유입구(18)와 같은 방법으로 제공된다 ; 즉, 혼합탑(20)의 주변벽에 대해 접선을 형성하는 방법으로 제공된다. 혼합탑(20)의 측방하부에는 배기가스 배출구(22)가 제공되고 그 하부에는 탑본체(28) 내측에 침강된 분진을 배출하기 위한 배기구(25)가 제공된다. 활성탄 송풍구(21a,21b)는 각각 활성탄을 저장하기 위한 호퍼(22a,22b) 뿐만 아니라 공기 송풍기(23a,23b)도 갖는다.

본 실시예에 있어서, 도 5에 도시된 바와같이 투입장치(21)는 덕트(17)의 외주에 대해 접선방향으로 덕트(17)에 연결되고, 제 1실시예와 같은 방법으로 활성탄은 배기가스의 Nm³당 100 내지 500mg의 양으로 공급된다.

본 실시예에 있어서, 송풍구(24)로부터 송풍된 활성탄은 도 5에 도시된 바와같이 덕트(17) 내에서 배기가스와 함께 선회하게 된다. 활성탄은 그 후 송풍구(21a,21b)에서 혼합탑(20)으로 송풍되어 배기가스와 함께 혼합탑(20)내의 안내날개(29)를 따라 선회하면서 하강한다. 따라서, 활성탄은 배기가스와 효율적으로 접촉하여 배기가스내에 포함된 다이옥신, 중금속 및 기타 유독성 물질을 효율적으로 흡착한다.

제 2실시예에 따르면, 백 하우스(13)를 거쳐 분진 컨베이어(33)상에 포집된 활성탄은 도 3에서 점선(39)으로 도시된 바와같이 초기카본 또는 카본 인젝션 재로서 전기용융로(1)내로 공기와 함께 이송되어 공급된다.

공급된 활성탄의 연소열은 용융될 금속을 가열하는데 사용되고, 또한 활성탄 자체는 제 1실시예처럼 용융금속의 환원제와 성분조정재료로 효율적으로 사용된다.

전기용융로(1)의 조업을 개시하기 전에 건물 배기 시스템(B)에 있는 백 하우스(13)의 필터(36) 표면에 도 6에 도시된 것처럼 활성탄으로 필터층(37)을 미리 형성하여, 투입장치(21)를 거쳐 활성탄을 송풍하는 것이 바람직하다. 이렇게 수행하므로서, 건물 배기 시스템(B)을 통해 유동하는 배기가스에 포함된 다이옥신이 더 효율적으로 흡착될 수 있고, 이것은 전체적으로 다이옥신 포집 효율을 더 향상시키고 작동 비용을 감소시킨다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전기용융로의 조업방법을 설명하기 위한 개략도.

도 2는 도 1에 도시된 실시예의 변형예에 사용된 흡착탑의 종단면도.

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 전기용융로의 조업방법을 설명하기 위한 개략도.

도 4는 도 3에 도시된 혼합탑의 횡단면도.

도 5는 도 3에 도시된 덕트의 횡단면도.

도 6은 도 3에 도시된 백 필터(bag filter)의 부분 확대도.

Claims (4)

1. 전기로에서 배기가스를 직접 흡인하는 직접배기시스템 및 전기로 건물의 천정후드에서 배기가스를 간접 흡인하는 건물배기시스템을 구비한 전기로의 배기가스처리장치의 배기가스 처리방법에 있어서,

   직접배기시스템에 직렬로 설비된 2개의 백 하우스 중에서, 상류측에 설비된 백 하우스(8)의 하류측에서 활성탄을 흡인한 뒤 하류측에 설비된 백 하우스(9)에서 해당 활성탄을 포집함과 동시에, 해당 활성탄을 초기카본 또는 카본 인젝션 재로서 전기로에 공급하는 것을 특징으로 하는, 전기로의 배기가스 처리방법.
2. 제1항에 있어서, 직접배기시스템에 설비된 2개의 백 하우스 상류측에 연소탑과 냉각수가 순환하는 냉각기가 구비되는 것을 특징으로 하는, 전기로의 배기가스처리방법 .
3. 제1항에 있어서, 직접배기시스템의 배기가스를 건물배기시스템으로 유도하여 해당 건물배기시스템의 배기가스와 혼합시키고, 해당 건물배기시스템에 설비된 백 하우스로 다이옥신 같은 유해물질을 포집하는 것을 특징으로 하는, 전기로의 배기가스 처리방법.
4. 전기로에서 배기가스를 직접 흡인하는 직접배기시스템 및 전기로 건물의 천정후드에서 배기가스를 간접 흡인하는 건물배기시스템을 구리한 전기로의 배기가스처리장치의 배기가스 처리방법에 있어서,

   직접배기시스템에 설비된 백 하우스의 하류측에서 활성탄을 흡인하여 해당활성탄을 혼합탑 내에서 배기가스와 혼합시킨 후에, 해당 배기가스를 건물배기시스템으로 유도하여 해당 건물배기시스템의 배기가스와 혼합시키고, 해당 건물배기시스템에 설비된 백 하우스로 해당 활성탄을 포집함과 동시에, 해당 활성탄을 초기카본 또는 카본 인젝션 재로서 전기로에 공급하는 것을 특징으로 하는, 전기로의 배기가스 처리방법.