발전소
매립가스 발전은 매립지 내 유기물의 혐기성 발효로 생성되는 대량의 바이오가스(LFG, 매립가스)를 이용한 발전 방식을 말하며, 이는 폐기물 소각으로 인한 대기 오염을 줄일 뿐만 아니라 자원을 효율적으로 활용하는 방식입니다.
기술 소개
발전소는 (원자력 발전소, 풍력 발전소, 태양열 발전소 등) 물, 증기, 디젤, 가스 등의 원자재를 고정 시설이나 운송 수단에 필요한 전기 에너지로 변환하는 발전소입니다.
방법
연도 가스 탈질은 생성된 NOx를 N2로 환원하여 연도 가스에서 NOx를 제거하는 공정입니다. 처리 방식에 따라 습식 탈질과 건식 탈질로 나눌 수 있습니다. 국내외 연구진들은 미생물을 이용하여 NOx 폐가스를 처리하는 방법도 개발해 왔습니다.
연소 시스템에서 배출되는 배기가스 중 NOx의 90% 이상이 NO이며, NO는 물에 잘 녹지 않기 때문에 단순 세척법으로는 NOx의 습식 처리가 불가능합니다. 배기가스 탈질의 원리는 산화제를 이용하여 NO를 NO2로 산화시킨 후, 생성된 NO2를 물이나 알칼리 용액에 흡수시켜 탈질하는 것입니다. O3 산화 흡수법은 O3를 이용하여 NO를 NO2로 산화시킨 후, 이를 물에 흡수시키는 방법입니다. 이 방법에서 생성되는 질산(HNO3)은 농축이 필요하고, O3는 고전압으로 제조해야 하므로 초기 투자 비용과 운영 비용이 높습니다. ClO2 산화-환원법은 ClO2를 이용하여 NO를 NO2로 산화시킨 후, Na2SO3 수용액으로 NO2를 N2로 환원시키는 방법입니다. 이 방법은 탈황제로 NaOH를 사용하는 습식 탈황 기술과 결합할 수 있으며, 탈황 반응 생성물인 Na2SO3를 NO2의 환원제로 사용할 수 있습니다. 이산화염소(ClO2) 방법을 이용한 탈질률은 95%에 달하고 탈황도 동시에 진행할 수 있지만, ClO2와 NaOH의 가격이 높아 운영 비용이 증가한다.
습식 연도 가스 탈질 기술
습식 배기가스 탈질은 액체 흡수제를 이용하여 NOx를 용해시키는 원리를 이용해 석탄 연소 배기가스를 정화합니다. 가장 큰 어려움은 NOx가 물에 잘 녹지 않아 먼저 NOx를 NO2로 산화시켜야 한다는 점입니다. 따라서 일반적으로 NOx를 산화제인 O3, ClO2 또는 KMnO4와 반응시켜 NO2로 산화시킨 후, 이 NO2를 물이나 알칼리 용액에 흡수시켜 배기가스 탈질을 진행합니다.
(1) 희석 질산 흡수법
질산에 대한 NO와 NO₂의 용해도는 물에서의 용해도보다 훨씬 크기 때문에(예를 들어, 12% 농도의 질산에서 NO의 용해도는 물에서의 용해도보다 12배 더 큼), 희석 질산 흡수법을 이용하여 NOx 제거율을 향상시키는 기술이 널리 사용되고 있다. 질산 농도가 증가함에 따라 흡수 효율이 크게 향상되지만, 산업적 적용과 비용을 고려할 때 실제 운전에서 사용되는 질산 농도는 일반적으로 15%~20% 범위로 조절된다. 희석 질산을 이용한 NOx 흡수 효율은 농도뿐만 아니라 흡수 온도와 압력에도 영향을 받는다. 저온 고압은 NOx 흡수에 유리하다.
(2) 알칼리 용액 흡수법
이 방법에서는 NaOH, Koh, Na2CO3, NH3·H2O와 같은 알칼리 용액을 흡수제로 사용하여 NOx를 화학적으로 흡수하며, 암모니아(NH3·H2O)의 흡수율이 가장 높습니다. NOx 흡수 효율을 더욱 향상시키기 위해 암모니아 알칼리 용액을 이용한 2단계 흡수 공정을 개발했습니다. 첫 번째 단계에서는 암모니아가 NOx 및 수증기와 완전히 반응하여 질산암모늄(백색 연기)을 생성합니다. 반응하지 않은 NOx는 알칼리 용액으로 추가 흡수됩니다. 이 과정에서 질산염과 아질산염이 생성되고, NH4NO3와 NH4NO2도 알칼리 용액에 용해됩니다. 여러 차례 흡수 과정을 거쳐 알칼리 용액이 소진되면, 질산염과 아질산염이 함유된 용액을 농축 및 결정화하여 비료로 사용할 수 있습니다.
