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진공증발법을 이용한 화력발전소 보일러 화학세정 폐액의 처리 및 재활용
박승수 ( Seung-soo Park ),조영대 ( Young-dae Jo ),석영태 ( Young-tae Suk ),임한귀 ( Han-gyui Lim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
화력발전소는 화석연료를 연소시켜 보일러 튜브 내에서 고온고압의 증기를 발생시키고 있으며 증기로 전환되는 물은 초순수를 사용하더라도 고온고압 조건에서 다년간 사용하게 되면 보일러 튜브 내에 금속산화물(스케일)이 부착된다. 생성된 스케일의 주성분은 Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>로서 스케일이 튜브 내면에 과도하게 부착될 경우 과열에 의한 튜브의 파손, 탈리된 스케일에 의한 터빈 블레이드의 침식, 열효율 저하에 따른 연료사용량 증가, 배가스량 증가에 따른 NOx, SOx, CO<sub>2</sub>, 미세먼지 등 대기오염물질의 증가 등 여러 가지 문제를 일으키게 된다. 따라서 5~10년에 한번씩 보일러 튜브 내면에 부착된 스케일을 제거하기 위하여 화학세정을 실시하게 되는데 세정액은 주세정제인 Diammonium-EDTA(Ethylene diamine tetra-acetic acid)와 소량의 유기산 및 부식억제제, 용해촉진제, 탈산소제 등이 함유되어 있다. 화학세정은 세정제를 사용하여 80±5℃ 하에서 튜브 내부의 스케일이 충분히 용해되어 제거될 수 있도록 세정액을 순환시키며 일정시간 간격으로 세정액 내의 Fe 농도를 측정하고 철분 농도가 더 이상 변화가 없을 때 세정을 종료한다. 최종적으로 발생되는 화학세정 폐액의 양은 세정부위에 따라 달라지는데 1회 처리에 약 300~1000m<sup>3</sup>가 발생되며 발전소 내의 종합폐수처리장에서 처리가 불가능하여 전량 폐수처리 전문업체에 위탁처리하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 화학세정처리 종료와 동시에 발생된 세정폐액을 처리할 수 있도록 Falling film evaporator를 적용한 이동식 진공증발 농축시스템(200m<sup>3</sup>/day)을 제작하였으며 국내 T발전소에 설치하여 실적용 가능성을 알아보기 위한 실험을 수행하였다. 실험결과 발생된 폐액의 95%를 증발·농축시키는 것이 가능하였으며, 응축수는 수질분석결과 발전소 공정용수로 이용이 가능하였다. 또한 최종적으로 생성된 농축된 세정폐액을 주원료로 하는 클링커 생성방지제를 제조하여 발전소 보일러의 클링커 생성 방지제로서의 가능성을 알아보기 위한 기초실험을 수행하였다.