다이옥신의 발생과 제어

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다이옥신의 발생과 제어에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 다이옥신(Dioxin)
1.1. 다이옥신의 정의
1.2. 다이옥신의 특성
2. 다이옥신의 발생
2.1. 다이옥신의 발생원
2.2. 다이옥신의 발생 매커니즘
2.3. 소각로 내에서 다이옥신이 생성되는 과정
3. 다이옥신의 발생 제어
3.1. 생성단계에서의 억제 방법
3.2. 배기가스 처리시설을 이용한 제어
3.3. 공정 제어를 통한 다이옥신 발생 제어
4. 참고문헌

본문내용

있는 두 공정에 대해서 비교한 내용이다.
구 분
활성탄+백필터
(Filter Layer Reactor)
촉매 반응탑
(Combi-SCR)
1. 다이옥신 제거원리
활성탄 분말의 흡착성을 이용하여 활성탄 표면에 다이옥신을 흡착시킴.
특수재질의 촉매내부로 연소가스를 통과시켜 다이옥신을 완전히 분해시킴.
2. 운전온도
범위
운전가능
130～250℃
200～350℃
통상적용
200℃이하 (140～200℃)
320℃ (250～320℃)
3. 연속 소요물질
활성탄, 소석회분말
암모니아 (NOx 제거목적)
4. 설비특성
흡착능력이 큰 활성탄 분말을 소석회 분말과 혼합하여 연소가스중에 연속주입시키고 백필터에서 반응후 물질들을 다시 여과포집한다.
특수재질의 촉매 내부로 연소가스를 통과시켜 다이옥신과 NOx를 동시에 분해제거한다.
- 촉매성분 : TiO2(>70%)
WO3(4～10%)
V2O5(0.2～5%)
5. 다이옥신 제거효율
최대 99.5% 가능.
(통상 90～98%)
최대 99.5% 가능.
(통상 95～98%)
6. 주요구성설비
1) 백필터 집진기
2) 활성탄 저장/이송/주입설비
3) 석회석 저장/이송/주입설비
4) 반응후 물질 처리설비
1) 촉매반응탑
2) 증기식 가스가열기
3) 가스/가스 가열기
4) LNG 연료용 가열버너
7. 장점
1) 집진용으로 설치된 백필터를 이용하는 경우 건설비가 절약된다.
2) 다이옥신과 함께 중금속 등의 흡착도 가능하다.
3) 미세분진의 포집이 가능하다.
4) 운전온도 및 체류시간이 짧아서 다이옥신 재형성 방지에 유리하다.
5) 활성탄 주입량을 변경하면 다이옥신 제거효율을 어느정도 변경 가능하다.
1) 설비가 간단하고 내구성이 있으므로 장기간 동안 연속운전이 가능하다.
2) 회전기계가 없으므로 고장 발생률이 낮다.
3) 다이옥신과 NOx의 단독 또는 동시 제거가 가능하다.
4) 다이옥신의 경우 완전 분해되므로 오염이 유발되지 않는다.
5) 반응후 잔여 물질이 없으므로 발생 폐기물의 처리비용이 요구되지 않는다.
6) 장래설치를 위한 촉매공간의 확보로 다이옥신 제거효율 향상시 조치가 간단하다.
7) 운전비가 상대적으로 낮다.
8) 암모니아수만 소량 사용하므로 주변이 청결하며 설비주변에 공해가 발생치 않는다.
8. 단점
1) 파손 여과포의 교체회수가 많아 인력 및 경비의 부담이 크고 설비의 연속운전에 지장을 줄 수 있다.
2) 반응후 물질의 다량 발생으로 처리비용이 많이 요구된다.
3) NOx의 제거가 불가능하다.
4) 다이옥신을 흡착한 반응후 물질 및 사용된 여과포의 처리시 미세분진 발생으로 인해 설비주위가 불결하고 2차공해의 우려가 있다.
5) 항상 일부 여과포는 파손된 상태로 운전되므로 대기오염이 방치된다.
6) 활성탄의 주입 및 저장시 폭발 및 화재발생 가능성이 있다.
7) 회전기계가 많으므로 운전중 고장 발생우려가 높다.
1) 집진기의 별도설치로 건설비가 많이 소요된다.
2) 별도의 집진기를 포함하는 경우 설치면적이 상대적으로 많이 요구된다.
3) 중금속을 함유한 미세분진의 제거에 불리하다.
공정 제어를 통한 다이옥신 발생 제어
폐기물 소각시설에서 다이옥신류 및 전구물질의 생성 및 제거에 영향을 미치는 요인으로는 소각대상 폐기물의 성상, 소각로 및 방지시설, 냉각시설, 재가열시설 등의 구조 및 성능, 운전조건 등 다양한 인자들이 있다. 그러므로 다이옥신의 발생을 효과적으로 제어하기 위해서는 소각 공정을 전반적으로 제어하야만 한다.
<표 10>은 폐기물을 저장하는 것에서부터 소각, 후처리 까지 폐기물 소각의 전체 공정을 전반적으로 제어하여 다이옥신의 발생을 막기 위한 방법을 설명하고 있다. 사실상 3단계 및 4단계의 노력은 시설이 완공된 후에는 설비의 종류 및 설계용량의 변경이 곤란하므로 운전자의 노력에 의해 좌우되는 1단계 및 2단계의 노력이 다이옥신류의 저감을 위해 매우 중요하다고 판단된다.
단 계
장 소
목 표
방 법
1단계
폐기물
저장조
- 폐기물의 균질화 및 균일화
: 적정 발열량 유지
- 쓰레기의 파쇄 및 파봉
- 쓰레기의 분별
- 쓰레기의 수분함량 저감
- 쓰레기의 숙성
2단계
소각로
- 안정연소 및 완전연소
: CO를 50ppm이하 유지
: 850℃에서 2초이상 체류
- 1차/2차 공기비 적정화
- 2차공기 주입 위치 및 방법의 개선
- 노형상 변화
- 연소속도의 조절
- 2차연소에 의한 완전연소의 촉진
- 시작 및 종료시간의 단축
(준연속식 및 회분식)
- 자동제어의 적용
3단계
냉각설비
- 재합성 억제
: 급속냉각
: 비산재 퇴적 방지
- 급속냉각
- 수분사 위치 및 방법 변경
- 보일러 전열 촉진
- 보일러 체류시간 단축
- 분진이 퇴적하지 않는 구조 및 형상
- soot blow의 철저
4단계
방지시설
- 적정 방지시설에 의한
다옥신류의 고효율 제거
: SNCR-SDA/BF 채용
- 최적 운전조건에 의한
재생성 억제
: 집진시설의 저온화
: 활성탄 사용
- 전기집진기 : 운전온도의 저온화, 전단에
활성탄 분무, 재비산 방지
- 여과집진기 : 소석회 및 활성탄 주입,
운전온도의 저온화, 과속도 조절,
- 습식세정탑: 세정수에 활성탄 혼합
사용, 고급 습식법의 사용,
- 선택적환원촉매장치: Ti-V계의 산화
촉매층 사용, 공간속도 조절
- 활성탄 및 활성코크 흡착탑에 의한
고효율 제거
- 기타 : H2O2, O3 등 산화제의 투입,
H2S, NH3, 트리에탄올 아민 등의
재생성 억제제의 사용
참고문헌
환경부 (http://www.me.go.kr/)
환경운동연합 (http://www.kfem.or.kr/)
환경관리공단 (http://www.emc.or.kr/)
환경일보 (http://www.hkbs.co.kr/)
환경보전협회 (http://www.epa.or.kr/)
한국환경자원공사 (http://www.envico.or.kr/)
Dioxin handbook, 한국과학기술원 환경연구센타
김상권, 도시 폐기물 소각시설 다이옥신 저감을 위한 단계적 기술 전략, 첨단환경기술
배재근, 다이옥신류 저감대책과 방법, 신기술
서정호, 최신다이옥신저감 소각신기술, 신광출판사

키워드

다이옥신,   환경공학,   환경,   독성물질,   발암물질,   공학