이온성 액체 탈황, SCR 탈질 및 정전기 침전을 이용한 고형 폐기물 자원 회수

01 — 산업 배경

고형 폐기물 자원 회수: 납축전지 재활용 및 이온 액체 탈황의 필요성

고형 폐기물 자원 활용은 순환 경제 정책과 산업 배출 제어의 교차점에 있습니다. 사용 후 납축전지에서 납을 회수하고 재용융하는 것은 고형 폐기물 자원 회수 산업에서 경제적으로 가장 중요하면서도 기술적으로 가장 어려운 분야 중 하나입니다. 사용 후 납축전지는 잔류 황산 전해액, 황산납 페이스트, 금속 납판을 포함하고 있으며, 이러한 물질을 산화로에서 처리할 때 고농도의 SO₂(황산염 및 산성 화합물에서 발생), NOx(고온 연소 공기 반응에서 발생), 미세한 납 함유 입자, 기타 산성 가스를 포함하는 배기가스가 발생합니다. 이러한 오염 물질은 배기가스를 배출하기 전에 엄격한 기준치 이하로 제어해야 합니다.

본 사례 연구 대상 기업은 납 재활용 및 재제련 분야의 선도적인 전문 기업으로, 주요 사업은 폐납축전지 회수, 재활용 납 생산을 위한 재제련, 그리고 알루미늄 합금 제조입니다. 연간 약 20만 톤의 폐배터리 처리 능력과 약 10만 톤의 재활용 납 및 알루미늄 합금 생산 능력을 갖춘 이 기업은 2차 납 회수 산업에서 선두 기업 중 하나입니다. 이 시설은 180°C에서 시간당 총 4만 m³의 배기가스를 배출하는 두 개의 산화로(산화환원로)를 운영하고 있습니다.

납 재활용 산화로 배출가스의 특징은 높은 SO₂ 농도(600~1,500 mg/Nm³), 높은 NOx 농도(600~1,500 mg/Nm³), 높은 산소 함량(8~16%), 그리고 높은 PM 농도가 부식성 가스 환경에서 동시에 나타난다는 점입니다. 이러한 환경에는 납 미립자와 산성 미스트가 포함되어 있습니다. 발전소 및 제철소에서 사용되는 기존의 습식 스크러빙 및 석회석 탈황(FGD) 방식은 납 재활용 배출가스의 이온성 액체 화학적 특성으로 인해 표준 흡착제의 성능이 저하되고 복잡한 액체 폐수가 발생하기 때문에 이러한 환경에서는 상당한 어려움에 직면합니다. 본 프로젝트는 이러한 배출가스의 화학적 특성에 맞춰 특별히 선정된 이온성 액체 탈황 기술을 선택적 촉매 환원(SCR) 및 다단계 정전기 집진 및 백필터 집진 시스템과 결합하여 적용합니다.

“이 프로젝트의 핵심 엔지니어링 결정은 이온성 액체 탈황 단계를 종합적인 전기집진기(ESP) 및 백필터 집진 전처리 공정 하류에 배치하는 것이었습니다. 이를 통해 가스가 이온성 액체 흡착제와 접촉하기 전에 미립자 부하를 크게 줄일 수 있었습니다. 이러한 상류 집진 관리는 이온성 액체 재순환 공정의 작동 조건을 보호하고, 선택적 촉매 환원(SCR) 단계에서 촉매 막힘 위험을 줄이며, 저온 세라믹 타일 열교환기를 이용한 폐열 회수를 통해 전체 시스템 운영 비용을 크게 절감합니다.”

— 엔지니어링 경력 요약, 고형 폐기물 자원 활용 산업 분야 분진 제거/탈황/탈질 프로젝트

02 — 오염 현황

산화로 배출가스: 부식성 납 함유 가스 흐름에서 높은 SO₂, NOx, PM 및 O₂ 농도 검출

두 개의 산화로에서 180°C의 공정 배기가스가 시간당 40,000m³ 발생합니다. 이 배기가스의 산소 함량은 8~16%로 높은데, 이는 산화로 배출가스의 특징이며 탈황 공정(습식 스크러버에서 SO₂가 SO₃로 산화되는 것을 촉진)과 SCR 촉매 설계(산소 내성 촉매 조성 필요) 모두에 영향을 미칩니다. 또한 높은 O₂ 함량은 탈황 공정 입구 온도 제어 및 SCR 입구 온도 관리 시 고온에서의 산화 환경을 고려해야 함을 의미합니다.

오염물질 관리 기준은 다음 다섯 가지 매개변수를 동시에 처리해야 합니다. 즉, 탈황 설비 입구에서 NOx 600~1,500 mg/Nm³, SO₂ 600~1,500 mg/Nm³, PM 10 mg/Nm³(전처리 후), SCR 탈질 설비 입구에서 NOx 10 mg/Nm³(탈질 전처리 후), 그리고 산화로 출구에서 SCR로 유입되는 NOx 600~1,500 mg/Nm³ 범위입니다. 이 모든 기준치는 굴뚝에서 동시에 충족되어야 합니다.

03 — 치료 솔루션

5단계 공정: 건식 전기집진기(ESP) → 열교환기 → 백필터 → 이온액체 탈황기(FGD) → 선택적 촉매 환원(SCR) → 습식 전기집진기(ESP)

이 처리 시스템은 기존 산화로 설비를 기반으로 구축되었으며, 기존의 전기집진기(ESP) + 이온액체 탈황 + 습식 전기집진기(ESP) 설비 조합에 신규 SCR 탈질 시스템을 추가했습니다. 설계의 핵심은 이온액체 탈황 단계가 효과적으로 작동하기 위해서는 가스 흐름이 철저하게 사전 정화되어야 한다는 점입니다. 가스 흐름 내의 먼지 입자는 이온액체 흡수제를 흡착하여 비활성화시키고, 시간이 지남에 따라 SO₂ 포집 능력을 감소시킵니다. 이온액체 단계 상류에 건식 전기집진기(ESP) + 열교환기 + 백필터로 구성된 종합적인 사전 처리 시스템을 설치함으로써, 이온액체 흡수기로 유입되는 가스의 미세먼지 농도를 ≤10 mg/Nm³ PM 수준으로 낮출 수 있습니다. 이 수준은 이온액체의 작동 조건이 적절하고 재순환 수명이 허용 가능한 수준입니다.

두 번째 핵심 설계 결정은 이온성 액체 탈황 공정 하류에 SCR 반응기를 배치하는 것입니다. 이러한 저온 측 SCR 구성은 이온성 액체 탈황 공정을 통해 가스가 SCR 촉매와 접촉하기 전에 SO₂ 농도를 매우 낮은 수준으로 낮추기 때문에 필수적입니다. 이는 고농도 SO₂ 가스 환경에서 저온으로 인해 발생할 수 있는 황산수소암모늄 침착 위험을 제거합니다. 이온성 액체 탈황 공정 후단에 SCR을 배치함으로써 촉매는 180~220°C의 실질적으로 SO₂가 없는 환경에서 작동하게 되며, 이를 통해 저온 SCR 촉매는 탈황 공정 상류의 고온 측 위치에서 발생할 수 있는 SO₂ 중독 없이 목표 탈질 효율인 97%를 달성할 수 있습니다.

1단계: 건식 정전기 집진기(ESP) - 굵은 입자 사전 제거

180°C의 산화로 배출가스는 먼저 기존의 건식 전기집진기(ESP)를 통과하여 가스 흐름에서 대부분의 조립질 납 함유 입자를 제거합니다. 이 단계는 하류의 열교환기를 마모성 분진 침식으로부터 보호하고 PM 부하를 열교환기 및 백필터 단계에서 처리 가능한 수준으로 줄입니다. ESP는 산화로 배출가스의 부식성 고농도 산소 조건에서 고전압으로 작동하므로 내식성 전극 재질을 사용해야 합니다.

2단계: 세라믹 타일 열교환기 (220°C → 40°C, 그 후 40°C → 130°C)

사전 집진 처리된 가스는 저온 세라믹 타일 열교환기(모델 HB-565; 연도 가스 유량 각 측면 40,000 m³/h; 고온 측 입구 220°C, 출구 약 128°C; 저온 측 입구 40°C, 출구 약 130°C; 열교환 면적 약 563 m²; 열 부하 약 1,344 kW; 설계 압력 5 kPa; 본체 재질 S31603 스테인리스강(벽 두께 0.7 mm); 파이프 플랜지 재질 S30408; 크기 약 3,300×2,200×2,700 mm)를 통과합니다. 고온 가스는 백필터에 들어가기 전에 예냉되고, 냉각된 탈황 후 가스는 SCR 반응기에 들어가기 전에 재가열됩니다. 이 폐열 회수 시스템은 SCR(선택적 촉매 환원)에 필요한 외부 가스 가열을 없애주어, 상당한 에너지 비용을 절감하고 시설 자체의 폐가스 열에너지를 활용하는 자립형 열 회수 시스템으로 전환시켜 줍니다.

3단계: 백필터 - 미세입자 정제

열교환 냉각 후, 가스는 미세 입자 제거를 위해 백필터로 유입됩니다. 백필터는 PM을 ≤10 mg/Nm³까지 낮추는데, 이는 이온성 액체 탈황 공정의 실용성을 위한 핵심 임계값입니다. 탈황 단계 입구의 PM 농도는 10 mg/Nm³로 측정되었으며, 이는 백필터가 목표 전처리 수준을 달성하고 있음을 확인시켜 줍니다. 또한 백필터는 전기집진기(ESP) 단계를 통과한 납 함유 입자를 2차적으로 포집하여, 이온성 액체 흡착제가 중금속 함유 분진에 오염되는 것을 방지합니다.

4단계: 이온성 액체 탈황

약 40°C로 예열된 가스(열교환기를 통해 냉각됨)는 이온 액체 탈황 시스템으로 유입됩니다. 이온 액체 탈황은 특수 배합된 이온 액체 흡수제를 사용하여 물리적 흡착을 통해 가스 흐름에서 SO₂를 선택적으로 포집합니다. 이 공정에서 기존의 석회석-석고 FGD 공정에 비해 이온 액체 탈황의 주요 장점은 다음과 같습니다. (1) 고형 폐기물이 발생하지 않습니다. SO₂가 흡착된 이온 액체는 재생 및 재활용되어 농축된 SO₂를 생산하며, 이는 폐기해야 하는 석고를 생성하는 대신 황산 제조에 사용할 수 있습니다. (2) FGD 공정 자체에서 폐수가 발생하지 않습니다. (3) 포집된 SO₂는 재농축하여 부산물로 판매하거나 황산으로 가공할 수 있어 규제 준수 비용을 수익 항목으로 전환할 수 있습니다. (4) 이온 액체가 화학량론적으로 소모되는 대신 재순환 및 재생되므로 시약 소비량이 적습니다. 탈황 출구 농도는 설계상 ≤35 mg/Nm³이며, 실제 측정값은 규제 준수를 확인시켜 줍니다. 핵심적인 운영 제어는 이온성 액체 순환 루프의 pH 관리입니다. 즉, 액체의 pH를 모니터링하고 산화로 배출 가스에서 발생하는 HF 및 SO₂의 이온성 액체 내 함량을 제어하여 흡수 효율을 유지하고 순환 시스템을 막을 수 있는 침전물 형성을 방지하는 것입니다.

5단계: SCR 탈질(180~220°C 저온)

이온성 액체 탈황 후, 정제된 가스(낮은 SO₂, 낮은 PM)는 유입되는 고온의 원료 가스 폐열을 이용하여 세라믹 타일 열교환기를 통해 약 40°C에서 180~220°C로 재가열됩니다. 재가열된 가스는 저온 SCR 탈질 반응기로 유입됩니다. SCR 시스템은 97%의 NOx 저감을 달성합니다. 주요 촉매 매개변수: 촉매 홀 30개; 소자 크기 150×150 mm(단면), 높이 580 mm; 피치 4.93 mm; 홀 간격 4.23 mm; 벽 두께 0.70 mm; 다공성 70.1%; 촉매 비표면적 678 m²/m³; 활성 성분 TiO₂ 담체 상의 V₂O₅(담체 함량 75~85%); 설계 온도 220°C; 최대 작동 온도 420°C; 최소 작동 온도 220°C; 단층 압력 강하 ≤135 Pa (청정 촉매); 화학적 수명: 최초 가스 접촉 후 24,000시간; 탈질 효율 ≥96.66% (16,000시간 기준); SCR 입구 촉매 채널 유속 4.33 m/s; 이론적 요소 소비량 20.38 kg/h; 체적 공간 유속 2,661 h⁻¹. SCR 시스템은 이온 액체 단계 하류에 설치되어 SO₂가 없는 가스 조건을 활용하여 황산암모늄 촉매 중독 없이 저온 운전이 가능합니다. 암모니아수는 환원제로 0.02 t/h로 사용되며, 암모니아 누출 보장량은 ≤5 ppm (실제: 3 ppm)입니다.

6단계: 습식 정전기 집진기(WESP) - 최종 연마

SCR 후 가스는 굴뚝으로 배출되기 전 최종 산성 미스트 및 미세 입자 제거를 위해 습식 전기 집진기(WESP)로 유입됩니다. WESP는 이전 처리 단계에서 제거되지 않은 잔류 산성 에어로졸과 미세 입자를 포집하여 배출되는 PM 목표치인 ≤10 mg/Nm³를 충분한 여유를 두고 충족합니다.

⭐ 이번 업그레이드 프로젝트에 새로운 장비가 추가되었습니다

주요 장비 매개변수

04 — 핵심 장점

납 재활용 산화로 배출가스 처리에 이 공정 구조가 최적인 6가지 이유

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  심층 상류 분진 제거를 통해 이온 액체와 SCR 촉매를 동시에 보호합니다. 본 프로젝트의 핵심적인 설계 결정은 가스가 이온성 액체 흡착제 또는 SCR 촉매와 접촉하기 전에 미세먼지(PM) 문제를 철저히 처리하는 것입니다. 건식 전기집진기(ESP), 열교환기, 백필터로 구성된 시스템은 원료 가스가 나오는 용광로 출구의 미세먼지 농도를 이온성 액체 흡착제 처리 전 10mg/Nm³ 이하로, SCR 촉매 처리 전은 그보다 훨씬 낮은 수준으로 낮춥니다. 이러한 철저한 사전 집진은 두 가지 목적을 달성합니다. 첫째, 흡착제의 미세먼지 오염을 방지하여 이온성 액체 재순환 공정의 최적 조건을 유지합니다. 둘째, 고농도의 납 함유 분진에 노출될 경우 발생할 수 있는 촉매의 막힘 및 화학적 중독 현상을 방지합니다. 이러한 두 가지 이점은 시스템 수명 연장과 유지보수 빈도 감소에 직접적으로 기여합니다.
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  이온성 액체 FGD 후 냉각측 SCR을 통해 황산수소암모늄 촉매 중독을 제거했습니다. 180~220°C의 저온 SCR은 촉매 표면에 SO₂가 존재할 경우, ABS 생성 속도가 180~280°C에서 가장 높기 때문에 ABS 침착에 취약합니다. 이온성 액체 탈황 공정 하류에 SCR을 배치함으로써 SCR 입구의 ​​SO₂ 농도를 600~1,500 mg/Nm³에서 약 35 mg/Nm³ 이하로 낮출 수 있습니다. 이처럼 낮은 SO₂ 농도에서는 ABS 생성 속도가 현저히 감소하여, 저온 SCR 촉매가 FGD 상류의 고온 측 SCR에서 발생하는 ABS 오염으로 인한 촉매 비활성화 없이 97% 탈질 효율을 달성할 수 있습니다.
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  세라믹 타일 열교환기를 이용한 폐열 회수로 외부 SCR 재가열 비용 절감: SCR 공정에서 효과적인 촉매 반응을 위해서는 유입 가스의 온도가 180~220°C여야 합니다. 이온액체 탈황(FGD) 후 배출되는 가스는 약 40°C입니다. 열회수 시스템이 없다면, 40°C에서 180°C까지 가스를 가열하는 데 시간당 40,000m³가 필요하며, 이는 천연가스 약 75m³/h에 해당하는 에너지 비용입니다. 세라믹 타일 열교환기는 유입되는 고온의 원료 가스(백필터 및 이온액체 처리 단계에서 어차피 냉각되어야 함)로부터 에너지를 회수하여, 추가적인 연료비 없이 잉여 에너지를 재가열에 사용합니다. 시간당 75m³의 천연가스는 SCR 유입 온도를 유지하기 위해 열교환기를 보충하는 데 필요하지만, 이는 열회수 시스템이 없을 때 필요한 양보다 훨씬 적습니다.
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  이온성 액체 탈황 공정은 석고 폐기물을 발생시키지 않으며 SO₂ 부산물 회수를 가능하게 합니다. 석회석-석고 탈황(FGD) 방식(고체 부산물로 석고를 생성하여 취급 및 폐기 또는 판매가 필요함)과 달리, 이온성 액체 탈황 방식은 흡수제를 재생하고 포집된 SO₂를 농축하여 재활용 가능한 제품으로 만듭니다. 납 재활용 산업의 경우, 회수된 농축 SO₂는 황산으로 가공하여 배터리 제조 또는 산업용 화학 물질 생산에 재사용할 수 있어, 규제 준수 비용을 수익 창출 부산물로 전환하는 순환 경제를 구축할 수 있습니다. 또한 석고가 필요 없기 때문에 습식 탈황에 필요한 탈수, 저장 및 물류 인프라가 필요하지 않습니다.
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  기존 인프라 업그레이드를 통해 자본 비용과 현장 운영 중단을 최소화합니다. 본 프로젝트는 기존 집진기(ESP), 백필터, 이온액체 탈황 장치 및 습식 ESP 설비 조합에 세라믹 타일 열교환기와 SCR 탈질 시스템을 추가합니다. 완전히 새로운 처리 시스템을 설계하는 대신 기존 인프라를 활용함으로써 업그레이드 비용은 신규 구성 요소(열교환기 및 SCR 반응기)에만 한정되며, 규제 대상 모든 매개변수에 대한 규정 준수 효과를 얻을 수 있습니다. 이 접근 방식은 기존 배출 제어 설비가 이미 설치되어 있지만 추가적인 탈질 단계 없이는 NOx 규제 기준을 충족할 수 없는 모든 시설에 직접 적용할 수 있습니다.
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  24,000시간의 SCR 촉매 화학적 수명은 3년간의 연속 운전을 포함합니다. SCR 촉매는 최초 가스 접촉 시점부터 24,000시간의 화학적 수명 보증과 16,000시간 동안 96.66% 이상의 효율 보증을 제공하므로, 연간 8,000시간 운전 기준으로 약 3년 동안 화학적 수명에 도달할 때까지 가동할 수 있습니다. 본 설비에 사용된 V₂O₅/TiO₂ 저온 촉매 조성물은 이온액체 탈황(FGD) 후 가스 흐름의 SO₂ 함량이 낮고 O₂ 함량이 높은 환경에 맞게 특별히 설계되었습니다. 단일층 압력 강하는 135 Pa 이하(청정 촉매 기준)로 보장되므로, 기존 유도 통풍 팬 용량 내에서 팬 업그레이드 없이 SCR 시스템을 가동할 수 있습니다.

05 - 운영 결과

검증된 규정 준수 데이터: 모든 매개변수가 허용 한도 이하입니다.

연간 운영 비용: 실제 가동 출력 123kW 기준 전기료(0.4위안/kWh, 연간 8,000시간) = 약 39,360위안 상당; SCR 재가열용 천연가스(75m³/h, 3.2위안/m³, 연간 8,000시간) = 약 192,000위안 상당; 암모니아수(0.02t/h, 500위안/t, 연간 8,000시간) = 약 80,000위안 상당. SCR 온도 유지를 위한 천연가스가 운영 비용의 주요 항목으로, 세라믹 타일 열교환기가 보조 난방 필요량을 줄이는 데 있어 가치를 더욱 부각시킨다.

06 — 구현 시 주의 사항

납 재활용 배출가스 처리 관련 핵심 엔지니어링 및 운영 교훈

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  상류의 분진 제거 불량은 하류의 이온성 액체 탈황 효율 저하를 초래합니다. 시스템 입구에 PM 농도 모니터링 장치를 추가하고 효율이 떨어질 경우 즉시 대응하십시오. 주요 위험 요소는 상류(전처리) 단계의 집진 효율이 저하되어 이온성 액체 탈황 효율이 감소하는 것입니다. 산화로에서 발생하는 납 함유 입자 및 기타 미립자가 이온성 액체 순환 루프에 흡수되어 흡수제를 점진적으로 오염시키고 SO₂ 흡수 용량을 감소시킵니다. 이온성 액체 단계 입구에 연속 PM 농도 모니터를 설치하십시오. 입구 PM 농도가 설계 임계값(≤10 mg/Nm³)을 초과하면 상류의 전기집진기(ESP) 및 백필터 성능을 즉시 점검하십시오. 집진 효율이 저하된 경우, 이온성 액체 시스템의 SO₂ 포집 용량이 저하되기 전에 원인을 해결하십시오. 이온성 액체의 SO₂ 부하량을 허용 가능한 범위 내로 유지할 수 없는 경우, 더 높은 용량의 흡수제를 사용하거나 재생 속도를 높여 탈황 시스템의 용량을 증설하십시오.
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  SCR 탈질 공정의 전단부에서 SO₂ 농도가 적절한 수준으로 제어되지 않으면 황산암모늄 생성 및 촉매 막힘 현상이 발생할 가능성이 높아집니다. 이온성 액체 탈황 후에도 설계 기준치 이하인 잔류 SO₂가 SCR 촉매에 도달할 수 있습니다. 180~220°C의 작동 온도에서 촉매 표면의 SO₂ 농도가 예상보다 높으면(예: 흡착제 오염으로 인해 이온성 액체 탈황 효율이 설계 수준 이하로 떨어지는 경우) 황산수소암모늄(ABS)이 생성될 수 있습니다. SCR 시스템의 압력 강하를 지속적으로 모니터링하십시오. 압력 강하가 설계값을 초과하면(ABS 또는 분진 ​​침착을 나타냄) SCR 입구 온도를 280°C 이상으로 높여 ABS 침착물을 휘발시키십시오. 정상 작동 시 세척으로 압력 강하를 허용 가능한 수준으로 줄일 수 없는 경우, 촉매층의 열분석을 수행하여 비가역적 오염이 발생했는지 확인하십시오.
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  SCR 탈질 공정의 온도 제어 불안정성으로 인해 탈질 효율을 보장하기 어렵습니다. 따라서 탈질 공정 입구 온도를 항상 모니터링하고 온도가 설계 최소값 이하로 떨어지면 암모니아 주입을 중단해야 합니다. 세 번째로 확인된 위험은 SCR 탈질 시스템 입구의 불안정한 온도 제어로 인해 탈질 효율을 보장하기 어렵다는 점입니다. SCR 촉매는 특정 온도 범위(설계 범위 220~420°C, 최소 220°C) 내에서 작동합니다. 세라믹 타일 열교환기의 성능이 저하되거나(오염으로 인해) 보조 천연가스 가열 시스템에 문제가 발생하면 SCR 입구 온도가 최소 온도인 220°C 이하로 떨어질 수 있습니다. 이 온도 이하에서는 촉매 활성이 불충분하여 미반응 암모니아가 NOx를 저감하는 대신 암모늄염 침전물을 생성합니다. SCR 입구에 연속 온도 모니터를 설치하고, 210°C(설계 최소 온도보다 10°C 낮음)에서 암모니아 주입이 자동으로 차단되는 연동 장치를 설치하십시오. 최소 온도 이하에서 암모니아를 계속 주입하면 시약이 낭비되고, 암모니아 주입량이 초과되며, 촉매 채널에 암모늄염이 침전됩니다.
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  세라믹 타일 열교환기는 시스템에서 부식에 가장 민감한 부품입니다. 적절한 재질 등급과 가스 속도를 선택하면 플레이트 교체, 누출 및 부식 속도 문제를 방지할 수 있습니다. 이 열교환기는 고온 측에서 미처리 가스(고농도 SO₂, 고농도 O₂, 고농도 PM, 납 함유 미립자)를 처리하고 저온 측에서 정화된 탈황 후 가스를 처리합니다. 이로 인해 까다로운 이중 부식 환경이 조성됩니다. 적절한 열교환기 재질 등급(본 설비에는 S31603으로 지정됨)을 선택하고, 잔류 분진으로 인한 침식 부식을 최소화하기 위해 가스 유속을 설계 범위 내로 설정하며, 슬러지 침전 속도를 줄이기 위해 덕트 채널 형상을 최적화하는 것이 핵심 설계 원칙입니다. 열교환기 튜브 표면의 벽 두께 감소 여부를 확인하기 위한 주기적인 검사(2년 차부터는 최소 연 1회)를 계획된 유지보수 일정에 포함해야 합니다.
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  산화로에서 발생하는 납 함유 미립자는 처리 시스템 내 모든 고형 폐기물 수거 지점에서 유해 폐기물로 관리해야 합니다. 납은 EU REACH 규정 및 유해 폐기물 지침에 따라 관련 기준치를 초과하는 농도에서 유해 물질로 분류됩니다. ESP 호퍼, 백필터 호퍼 및 습식 ESP 집진조에 수집된 고형 폐기물에는 일반적으로 유해 폐기물로 분류되는 농도의 납 함유 미립자가 포함되어 있습니다. 각 고형 폐기물은 처리 경로를 확정하기 전에 TCLP 침출수 시험(EN 12457)을 통해 개별적으로 특성을 분석해야 하며, 네덜란드 유해 폐기물 운송 규정에 따라 유해 폐기물 운송장을 첨부하여 이송해야 합니다. 납 미립자로 오염된 이온성 액체 또한 수명이 다하여 교체될 때 흡착된 납 화합물을 함유하고 있으므로 유사한 방식으로 특성을 분석해야 합니다.
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  SCR 입구 온도가 최소값인 220°C 미만일 경우 보조 가열(천연가스)을 늘리고, 시동 및 정지 시에는 촉매가 차갑고 습도가 높은 가스에 노출되는 것을 방지하기 위해 측면 배기구를 통해 환기하십시오. 산화로의 시동 및 정지 과정에서 배출 가스의 조성과 온도는 정상 작동 범위를 벗어납니다. 이러한 과도기 동안에는 수분 함량이 높은 습하거나 저온의 가스를 SCR 반응기 주변으로 우회시켜야 합니다. 최저 온도 이하의 온도에서 촉매에 수분이 응축되면 촉매가 돌이킬 수 없이 손상될 수 있습니다. 시운전 전에 측면 우회 덕트와 밸브가 정상적으로 작동하는지 확인하고, 운전자 교육 프로그램에 시동 시 우회 절차를 포함시키십시오.

07 — 공학적 핵심 사항

납 재활용 배기가스 처리 프로젝트에서 얻은 네 가지 교훈

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  치료 단계의 순서는 각 기술이 정격 효율을 발휘하는지 여부를 결정하며, 개별 장비 사양보다 순서가 더 중요합니다. 본 프로젝트에서 SCR이 97% 탈질률을 달성하는 것은 특별히 고사양의 촉매 때문이 아니라, 처리 순서(이온성 액체 FGD 전의 심층 PM 제거, SCR 전의 이온성 액체 FGD)를 통해 SCR에 적정 온도의 깨끗하고 SO₂ 함량이 낮은 가스 흐름을 공급하기 때문입니다. 동일한 촉매를 다른 위치, 예를 들어 SO₂ 함량이 높은 가스 흐름의 이온성 액체 FGD 상류에 설치한다면 ABS 오염으로 인해 몇 달 내에 성능이 저하될 것입니다. 복잡한 다중 오염물질 처리 시스템에서 처리 시스템 구조(순서, 온도, 각 단계 입구의 가스 조건)는 가장 중요한 엔지니어링 설계 결정 사항입니다.
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  이온성 액체 탈황은 납 재활용 배출가스 처리 분야에서 석회석-석고 탈황 공정보다 우수한 대안입니다. 특히 탈황 공정 자체에서 고체 또는 액체 폐기물이 발생하지 않기 때문입니다. 이미 전기집진기(ESP)와 백필터에서 발생하는 납 오염 고형 폐기물을 처리하는 시설에 석회석-석고 탈황(FGD) 단계를 추가하면 유해 폐기물로 분류 및 처리해야 하는 납 오염 석고 폐기물이 추가로 발생합니다. 이온 액체 탈황 공정은 이러한 추가 폐기물 발생을 방지하는 동시에 상업적 가치가 있는 회수 가능한 고농축 SO₂ 부산물을 생산합니다. 납, 아연 또는 기타 중금속을 함유한 배기가스를 처리하는 모든 응용 분야에서 탈황 폐기물이 유해 폐기물로 분류될 경우, 석회석-석고 탈황 공정을 적용하기 전에 이온 액체 탈황 기술을 우선적으로 고려해야 합니다.
• 3
  세라믹 타일 열교환기를 통한 폐열 회수는 에너지 손실을 SCR 반응기의 주요 가열원으로 전환합니다. 고온의 미처리 배기가스(220°C)는 백필터와 이온액체 처리 단계 전에 냉각되어야 하며, 탈황 후 가스(40°C)는 선택적 촉매 환원(SCR) 단계 전에 재가열되어야 합니다. 이 두 가지 온도 관리 작업은 서로 직접적으로 상호 보완적입니다. 고온 측에서 추출된 열은 저온 측에서 필요한 열과 정확히 일치합니다. 세라믹 타일 열교환기는 이러한 열적 상호 보완성을 활용하여 증기 또는 전기 가스 히터의 필요성을 없애고 연간 약 19만 2천 위안의 에너지 비용을 절감합니다. 이는 본 프로젝트에서 가장 큰 단일 운영 비용 절감 효과이며, 폐열 식별 및 회수가 시스템 설계 과정에서 사후 고려 사항이 아닌 명시적인 단계로 포함되어야 함을 보여줍니다.
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  기존 인프라에 두 가지 새로운 구성 요소(열교환기 및 SCR)를 추가하여 업그레이드하면 전체 시스템을 교체하는 비용의 일부만으로도 NOx 배출 기준을 완벽하게 충족할 수 있습니다. 본 프로젝트는 규정 준수 업그레이드 설계 착수 전 기존 설비의 정확한 재고 조사 및 성능 평가의 중요성을 입증합니다. 기존의 전기집진기(ESP), 백필터, 이온액체 탈황기(FGD), 습식 전기집진기는 모두 업그레이드 시스템 아키텍처 내에서 각 설비의 성능 목표를 충족할 수 있는 것으로 확인되었습니다. 새로 추가된 설비는 SCR 작동을 위한 온도 관리를 제공하는 열교환기와 SCR 반응기 자체뿐입니다. 이러한 단계적 업그레이드의 초기 투자 비용은 일반적으로 15~25% 범위에 속하므로, 신규 처리 시스템 설계를 시작하기 전에 기존 인프라를 평가하는 것이 매우 중요합니다.

08 — 자주 묻는 질문

납축전지 재활용 시 발생하는 가스 처리: 10가지 질문에 대한 답변

EU IED/네덜란드 활동령 요건에 따라 SCR 탈질 및 이온 액체 탈황 설비 개선을 계획하는 2차 납 생산, 알루미늄 합금 재활용 및 고형 폐기물 자원 회수 시설의 환경 허가 관리자, 공정 엔지니어 및 HSE 팀의 질문입니다.

재활용 시설의 초저배출 기준 준수를 달성할 준비가 되셨습니까?

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납축전지 재활용 시설을 위한 이온성 액체 탈황 및 저온 SCR부터 산업용 VOC 저감을 위한 재생 열산화 시스템저희 엔지니어링 팀은 가장 까다로운 비철금속 재활용 배출 제어 요건을 충족하는 EU IED(급조폭발물) 규정 준수 솔루션을 제공합니다.