KR100629645B1 - 배출물을 처리하기 위한 방법 - Google Patents

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알라인 브이. 페티그
데이비드 케이. 앤더슨
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Abstract

본 발명은 수직으로 연장하는 스택(22)의 입구 단부에 배치된 하나 이상의 버너를 갖는 공장에 의해서 발생되는 연도 가스로부터 오염 물질을 제거하기 위한 방법이 개시되며, 상기 연도 가스는 상기 스택(22)의 출구 단부를 통해서 배출된다. 상기 오염 물질은 주요 구성 요소인 모듈(26)과, 상기 스택(22)과 주요 구성 요소인 모듈(26) 사이에 유체 소통을 제공하는 입구(40) 및 출구(44) 배관을 포함하는 배출물 처리 시스템에 의해서 제거된다. 상기 주요 구성 요소인 모듈(26)은 SCR 세그먼트(28), 열 교환기 세그먼트(30), 및 ID 팬(32)을 포함하며, 상기 SCR 세그먼트(28)는 적어도 하나의 오염 물질에 선택적으로 촉매 작용을 하기 위한 물질로 구성되는 적어도 하나의 촉매 유닛을 갖는다. 상기 방법은 상기 스택(22)으로부터 주요 구성 요소인 모듈(26)을 통한 연도 가스를 상기 ID 팬(32)으로 뽑아내는 단계와, 깨끗한 연도 가스를 생산하기 위해서 상기 SCR 세그먼트(28)로서 상기 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하는 단계, 및 상기 스택(22)에서 깨끗한 연도 가스를 상기 ID 팬(32)으로 배출하는 단계를 포함한다.
배출물 처리 시스템, 연도 가스, 스택, 모듈, 열 교환 세그먼트

Description

배출물을 처리하기 위한 방법{METHOD FOR TREATING EMISSIONS}
본 발명은 일반적으로 배출 가스(exhaust gases) 등으로부터 질소 산화물 또는 "NOx"(이론적으로는, 일산화 질소(nitric oxide)(NO) 및 이산화 질소(NO2))의 제거를 위한 프로세스 및 장치에 관한 것이다. 보다 특별하게는, 본 발명은 석유 정제(petroleum refining), 석유화학 생산(petrochemical production) 중에 발생되는 배출 가스로부터 질소산화물(NOx)을 선택적으로 제거하기 위한 프로세스 및 장치에 관한 것이며, 또한 질소산화물(NOx)을 포함하는 배출 가스를 생산하는 산업용 프로세스에 관한 것이다.
탄소를 포함한 연료(carbonaceous fuel)는 내연 기관 및 광범위하게 다양한 산업용 프로세스(즉, 보일러, 로(furnaces), 히터(heaters) 및 소각로(incinerator), 석유 정제소(refinery), 석유화학 생산 등)에서 연소된다. 여분의(excess) 공기는 일산화 탄소(carbon monoxide)(CO), 탄화 수소(hydrocarbons) 및 검뎅(soot)과 같은 연소 부산물(byproducts)의 산화를 완성하는데 자주 사용된다. 질소(N2)와 산소(O2)의 자유 유리기(free radical)는 높은 연소 온도에서 질소산화물(NOx), 주로 일산화탄소(NO)를 형성하도록 화학적으로 결합한다. 이러한 열적 질소산화물(thermal NOx)은 연료에 질소가 존재하지 않더라도 형성되는 경향이 있다. 열에 의한 질소산화물(NOx)의 형성을 감소시키는 연소 변경(modifications)은 일반적으로 불쾌한(objectionable) 부산물의 발생이나 화염(flame) 특성의 악화에 의해서 제한된다.
대기로 배출될 때에, 일산화탄소(NO) 배출물은 햇빛(sunlight)이 존재하는 곳에서 지표 오존(ground level ozone), 눈 자극제(eye irritants), 광화학 스모그(photochemical smog)를 형성하는 휘발성 유기 화합물(volatile organic compounds)과 반응하는 이산화질소(NO2)를 형성하기 위하여 산화한다. 연료와 연소 기술의 진보에도 불구하고, 지표 오존 농도는 많은 도시 지역에서 여전히 연방 지침(federal guidelines)을 초과하였다. 대기 청정법(clean air act)과 그 개정안에서, 이러한 오존의 비-달성 구역은 엄격한 질소산화물(NOx) 배출 규정을 이행해야만 한다. 이러한 규정은 배출 가스 후-처리에 의해서만 달성되는 낮은 질소산화물(NOx) 배출 레벨을 요구한다. 배출 가스 후-처리 시스템이 정제소(refinery)나 석유화학 공장에 적용될 때에, 정제나 석유화학 프로세스에 기초를 이루는 작업에 대한 어떠한 영향(impact)도 최소화하는 것이 특히 중요하다.
배출 가스 후-처리 기술은 다양한 화학 물질이나 촉매 방법을 사용하여 질소산화물(NOx)을 감소시키는 경향이 있다. 이러한 방법은 종래 기술에 공지되어 있으며, 비-선택적 촉매 환원법(NSCR)과, 선택적 촉매 환원법(SCR) 또는 선택적 비촉매 환원법(SNCR)을 포함한다. 또한, 일산화탄소(NO)는 습식 집진기(wet scrubber) 에 의해서 제거되기 위하여 이산화질소(NO2)로 산화될 수 있다. 이러한 후-처리 방법은 통상적으로 질소산화물(NOx) 배출물의 제거를 위한 몇몇 종류의 반응물을 요구한다.
이산화질소(NO2)의 습식 집진은 물 오염 물질의 잠재적인 공급원을 나타내는 폐액(waste solution)을 생산한다. 습식 집진기는 주로 질산 제조 공장(nitric acid plants)으로부터 질소산화물(NOx) 배출물을 위하여 사용되거나 또는 이산화항(SO2)과 동시에 이산화질소(NO2)를 제거하기 위하여 사용된다. 고 비용과 복잡성(complexity)은 일반적으로 이러한 특정 적용에 대한 집진 기술을 제한한다.
상기 NSCR 방법은 통상적으로 산소(O2)가 없을시에 질소산화물(NOx)을 제거하기 위해서 연소되지 않은 탄화수소와 일산화탄소(CO)를 사용한다. 연료/공기 비율은 낮은 여분의 산소(O2)를 보증하기 위해서 주의깊게 제어되어야만 한다. 제거 및 산화 촉매 모두는 질소산화물(NOx)을 감소시키면서 일산화탄소(CO)와 탄화수소의 배출물을 제거하기 위해서 필요하게 된다. 여분의 산소(O2)를 제거하는 비용은 배출 가스를 포함하는 많은 산소(O2)에 대한 NSCR 방법의 실질적인 적용을 방해한다.
상업적인 SCR 시스템의 고체 촉매 표면상에서의 화학 반응은 질소산화물(NOx)을 질소(N2)로 변화시킨다. 이러한 고체 촉매는 질소산화물(NOx) 제거를 위해서 선택적이며, 일산화탄소(CO)와 연소되지 않은 탄화수소의 배출물을 감소시키지 못한다. 큰 촉매 체적은 일반적으로 낮은 레벨의 질소산화물(NOx)을 생산하는 것이 요구된다. 촉매 활성은 온도에 의존하며 사용시에 감소한다. 촉매 활동의 일반적인 변경은 단지 촉매의 체적을 크게 하거나 연소 작용의 범위를 제한함으로써 수용된다. 촉매는 높은 레벨의 온도나 배출 오염 물질에 노출될 때에 너무 일찍 소결(sinter)하거나 피독(poison)하기 때문에 대체물을 필요로 할 수 있다.
상업적인 SCR 시스템은 환원제(reductant)로서 암모니아(NH3)를 주로 사용한다. 낮은 질소산화물(NOx) 레벨을 달성하기 위해서 필요한 여분의 암모니아(NH3)는 부산물 배출(byproduct emission)로서 암모니아(NH3) 해결책(breakthrough)을 초래하는 경향이 있다. 심지어 일반적인 작동 상태 하에서, SCR 시스템은 배출 가스에서 질소산화물(NOx)에 상대적인 암모니아(NH3)의 균일한 분배를 요구한다. 그러나, 질소산화물(NOx) 배출물은 종종 균일하지 않게 분배되므로, 낮은 레벨의 질소산화물(NOx)과 암모니아(NH3)의 해결법은 단지 주입된 암모니아(NH3)의 분배를 제어하거나 상기 배출물을 균일한 질소산화물(NOx) 레벨로 혼합함으로써 달성될 수 있다.
간단히 말해서, 본 발명의 양호한 형태는 수직으로 연장하는 스택의 입구 단부에 배치된 하나 이상의 버너(burners)를 갖는 공장에 의해서 발생되는 연도 가스(flue gas)로부터 오염 물질을 제거하기 위한 방법이며, 상기 연도 가스는 스택의 출구 단부를 통해서 배출된다. 이 오염 물질은 주요 구성 요소인 모듈 및 스택과 주요 구성 요소인 모듈 사이에 유체 소통을 제공하는 입구 및 출구 배관(ductwork)을 포함하는 배출물 처리 시스템에 의해서 제거된다. 주요 구성 요소인 모듈은 SCR 세그먼트(segment), 열 교환기 세그먼트, 및 ID 팬을 포함하며, 상기 SCR 세그먼트는 적어도 하나의 오염 물질에 선택적으로 촉매 작용을 하기 위한 물질로 구성되는 적어도 하나의 촉매 유닛을 포함한다. 상기 방법은 스택으로부터 ID 팬으로서 주요 구성 요소인 모듈을 통해서 연도 가스를 뽑아내는 단계와, 깨끗한 연도 가스를 생산하기 위해서 SCR 세그먼트로서 연도 가스로부터 오염 물질을 제거하는 단계, 및 ID 팬으로서 스택에서 깨끗한 연도 가스를 배출하는 단계를 포함한다.
제거될 오염 물질이 질소산화물(NOx)일 때에, 배출물 처리 시스템은 또한 입구 배관과 유체 소통하는 암모니아 추가 서브시스템(ammonia addition subsystem)을 포함하며, 하나 이상의 촉매 유닛은 질소산화물(NOx)에 선택적으로 촉매 작용을 하기 위한 물질로 구성된다. 부가적으로, 상기 방법은 또한 SCR 세그먼트의 상류방향에서 연도 가스와 암모니아 증기를 혼합하는 단계를 포함한다. 암모니아 증기는 암모니아 증기를 입구 배관내로 주입하여 입구 배관의 길이에 걸쳐서 연도 가스와 암모니아 증기를 혼합함으로써 연도 가스와 혼합된다. 상기 혼합하는 단계는 스택의 수직한 방향에서 입구 배관의 수평한 방향으로 연도 가스 유동의 방향을 변경함으로써 연도 가스내에 와류(turbulence)를 생성함으로써 이용하게 된다.
암모니아 추가 서브시스템은 암모니아 증기 공급원(source)과, 입구 배관에 배치된 암모니아 주입 그리드(grid)와, 암모니아 증기 공급원과 암모니아 주입 그리드 사이에 유체 소통을 제공하는 암모니아 증기 파이프, 및 암모니아 증기 파이프에 배치된 스로틀 밸브(throttle valve)를 포함한다. 암모니아 추가 비율은 암모니아 추가 제어기로서 스로틀 밸브를 조절함으로써 제어된다. 제 1 제어부 구성에서, 스로틀 밸브는 연도 가스 유동률과 배출물 처리 시스템으로 출입하는 질소산화물(NOx)의 레벨에 기초하여 조절된다. 제 2 제어부 구성에서, 스로틀 밸브는 암모니아 캐리-오버(carry-over)에 기초하여 조절된다. 제 3 제어부 구성에서, 스로틀 밸브는 연료 유동률과 연료의 구성(composition)에 기초하여 조절된다.
주요 구성 요소인 모듈을 통한 연도 가스의 유동률은 ID 팬을 지나는 압력 강하(pressure decrease)를 제어기로서 조절함으로써 제어된다. ID 팬을 지나는 압력 강하를 제어하는 댐퍼(damper)는 ID 팬 공급 및 배출 압력과 SCR 및 열 교환 세그먼트를 지나는 차압(differntial pressures)에 기초하여 조절된다.
또한, 공장은 보일러와 상기 보일러에 대한 급수(feedwater)를 순환시키는 공급 펌프를 가지며, 열 교환 세그먼트를 통한 상기 급수의 유동은 상기 공급 펌프의 속도를 펌프 속도 제어기로서 조절함으로써 제어된다. 공급 펌프는 공급 및 회수 라인에서의 급수의 온도 및 압력에 기초하여 조절된다.
본 발명의 목적은 많은 오염 물질의 제거에 쉽게 적용되는 연도 가스로부터 오염 물질을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 실행하기에 상대적으로 간단하게 연도 가스로부터 오염 물질을 제거하는 방법을 제공하는 것이다..
본 발명의 다른 목적 및 잇점들은 도면과 명세서를 통해서 명백해 질 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하면 보다 쉽게 이해될 것이며, 그 목적 및 잇점들도 첨부된 도면을 참조함으로써 당업자들에게 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배출물 처리 시스템의 사시도.
도 2는 에틸렌 히터(ethylene heater)상에 설치된 도 1의 시스템의 간소화된 개략적인 부분 횡 단면도.
도 3은 도 2의 선택적인 촉매 제거 세그먼트(segment)의 확대된 개략적인 횡 단면도.
도 4는 도 2의 구역 IV를 따라 취한 확대된 개략적인 횡 단면도.
도 5는 도 1의 배출물 처리 시스템을 설치하는 방법의 공정도(flow diagram)
도 6은 도 5의 방법의 준비 단계의 보조-단계의 공정도.
도 7a 및 도 7b는 도 5의 방법의 초기 설치의 보조-단계의 공정도.
도 8은 도 5의 방법의 타이-인 중단(tie-in outage) 단계의 보조-단계의 공정도.
도 9는 암모니아 추가 서브시스템의 간소화된 개략도.
도 10은 팬(fan) 제어 시스템의 간소화된 개략도.
도 11은 열 교환기 냉매 제어 시스템의 간소화된 개략도.
환경에 대한 관심이 커짐에 따라, 미립자 물질(particulate matter), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 수은(mercury) 등과 같은 공지된 오염 물질의 배출물을 감소시키기 위한 보다 많은 노력들이 보다 엄격한 제어 필요성의 공표 (promulgation)에 의해서 요구되고 있다. 정제(refinery) 및 석유화학 산업에 있어서, 우선 이러한 엄격한 필요성은 질소산화물(NOx) 감소에 집중된다.
몇몇 도면 전체에서 동일한 부분들은 동일한 참조 번호로 나타낸 도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 배출물 처리 시스템(10)은 SCR(선택적인 촉매 환원법) 기술에 의해서 질소산화물을 감소시키며, 다른 오염 물질에 대한 미래의 배출물 제어를 제공하며, 그리고 기존 장치의 측면을 따라서 그라운드부(ground)상에, 또는 기존 장치의 측면을 따라서 레그부(legs)상에, 또는 기존 장치의 상부에 설치될 수 있는 독립형(stand-alone) 시스템이며, 그로 인해 정제 및 석유화학 생산 장치의 중단 시간을 감소시킨다.
상기 배출물 처리 시스템(10)은 대부분의 정제 및 석유화학 생산 시스템에서 사용될 수 있다. 그러나, 설명의 목적을 위해서, 상기 시스템(10)은 본원에 도시된 에틸렌-분해로(ethylene-cracking furnace)(12)(도 2)로 설명된다. 연료는 높은 온도 가스와 질소산화물(NOx)을 발생하는 상기 분해로(12)의 하부나 측면에 배치되는 버너(burners)(14)에 의해서 연소된다. 보다 간단한 분자로의 탄화수소 분자(hydrocarbon molecules) "분해"는 이러한 가장 높은 온도 구역의 코일(16)에서 발생한다. 상기 분해로 가스들이 상기 분해로를 통해서 위로 지나갈 때에, 열은 예열하기 위한 분해 피드스톡(feedstock)과 이러한 프로세스나 다른 프로세스에서 사용하기 위한 워터/스팀을 모두 포함하는 일련의 추가적인 코일(18)에 의해서 연도(flue) 가스로부터 회수된다. 통상적으로, 에틸렌-분해로(12)는 수직한 스택(stack)(22)에 의해서 연결되는 히터의 상부에 배치된 하나 이상의 공기 유도 (induced draft)(ID) 팬(20)을 갖는다. 에틸렌-분해로(12)는 통상적으로 중요한 정지 시간 사이에서 몇년 동안 작동하며 정제 및 석유화학 공장내에서 다른 프로세스를 위한 리드스톡의 중요한 공급자(key provider)이다. 그러므로, SCR을 설치하기 위한 중단 시간은 엄격하게 제한되며, 오너(owner)에게는 손실이 크다.
SCR 질소산화물 제거 프로세스는 통상적으로 500 내지 750°F의 온도에서 가장 효과적이다. 이러한 온도에서의 가스는 통상적으로 에틸렌-분해로 보일러 급수 가열 코일(boiler feedwater heating coil)(24)과 상기 ID 팬(20)의 상류에서만 발견된다. 신규 SCR 장치에 대한 한가지 종래의 방법은 상기 분해로(12)를 정지시키고, 적절한 위치에서 상기 스택(22)내로 절단하여, 하류 방향 구역을 들어 올리고 상기 SCR을 설치하는 것이다. 이것은 경제적으로 효과적인 해결법이 되기에는 소요 시간이 너무 길다.
상기 배출물 처리 시스템(10)은 통상적으로 그라운드 레벨에서 독립형이고, 모듈식 주요 구성 요소인 모듈(module)(26)을 포함하며, 상기 모듈은 SCR 세그먼트(segment)(28), 보일러 급수 열 교환 세그먼트(30), 및 ID 팬(32)을 포함한다. 상기 스택(22)에 설치된 스택 ID 팬(20)과 에틸렌-분해로 보일러 급수 가열 코일(24)을 "버림(abandoning)"으로써, 상기 배출물 처리 시스템(10)은 에틸렌-분해로(12)에 대한 어떠한 주요 변경도 요구되지 않고 설치된다. 이는 상기 에틸렌 분해로(12)의 사용을 방해하지 않고 배출물 처리 시스템(10)의 설치를 허용한다. 또한, 상기 주요 구성 요소인 모듈(26)은 개별적인 적용 환경이 요구될 때에, 상기 그라운드부 위의 레그부상에, 또는 심지어 기존의 분해로(12)의 상부에 배치될 수 있 다. 신규한, 시스템 ID 팬(32)은 상기 배출물 처리 시스템(10)의 증가된 유도 필요성, 주로 상기 SCR 세그먼트(28)를 제공하기 위한 크기로 만들어진다. 상기 보일러 급수 열 교환 세그먼트(30)는 스택 보일러 급수 가열 코일(24)의 설계와 물질에 따라서, 스택 보일러 급수 가열 코일(24)보다 높은 열 회수 효과를 가질 수 있으며, 전체 사이클 효과 및/또는 감소된 연료 비용에서 개선점을 제공한다. 상기 시스템(10)의 독립형 성질(nature)은 상기 SCR 세그먼트(28)의 미래의 변경과 다른 오염 물질의 배출물 제어를 위한 추가적인 세그먼트의 추가를 허용한다.
또한 도 2를 참조하면, 상기 배출물 처리 시스템(10)은 또한 상기 에틸렌-분해로 보일러 급수 가열 코일(24)의 상류에서만 수직한 스택(22)내에 장착되는 비어있는 부재(34) 또는 바이패스 플래퍼(bypass flapper)(34')를 포함한다. 상기 비어있는 부재(34)는 상기 에틸렌-분해로 보일러 급수 가열 코일(24)과 스택 ID 팬(20)을 통한 모든 유동을 영구적으로 차단하기 위해서 상기 스택(22)을 가로질러 설치된다. 상기 바이패스 플래퍼(34')는 상기 에틸렌-분해로 보일러 급수 가열 코일(24)과 스택 ID 팬(20)을 통한 모든 유동을 선택적으로 차단하기 위해서 상기 스택(22)을 가로질러 설치된다. 연도 가스의 분리(take-off) 및 회수(return) 개구(36, 38)는 상기 비어있는 부재/바이패스 플래퍼(34, 34')의 상류에서만 그리고 상기 스택 ID 팬(20)의 하류에서만 상기 스택(22)에 각각 형성된다. 연도 가스 분리 개구(36)에 연결된 입구 배관(inlet ductwork)(40)과 상기 주요 구성 요소인 모듈(26)의 상부 단부의 입구 전이 피스(transition piece)(42)와 연도 가스 회수 개구(38)에 연결된 출구(outlet) 배관(44) 및 시스템 ID 팬(32)의 출구는 상기 스택 (22)과 주요 구성 부품인 모듈(26) 사이의 유체 소통을 제공한다. 상기 입구 배관(40)은 30 피트(feet)의 명칭상(nominal)의 길이를 각각 갖는 수평방향 배관(46)과 수직방향 배관(48)을 포함한다. 동적 베인(dynamic vanes)(50)은 엘보우(elbow)(도 4)를 통해서 압력 강하(drop)를 감소시키기 위해서 수평방향 배관(46)과 수직방향 배관(48) 사이의 엘보우(52)에 배치될 수 있다.
SCR 시스템을 갖는 종래의 실용적인 보일러 이용은 일반적으로 환원제(reductant)로서 암모니아(ammonia)(NH3)를 사용하며, SCR 촉매의 면을 가로지르는 암모니아를 균일하지 않게 분배하기 위하여 공기나 연도 가스로서 희석되는 암모니아의 혼합물을 제공하는 암모니아 추가 시스템을 포함하며, 이는 인젝터(injector)의 상대적으로 짧은 거리의 하류방향에 위치하게 된다. 따라서, 종래의 암모니아 추가 시스템은 제어 시스템, 암모니아(NH3) 증기 공급원, 정적 혼합기(static mixer), 적어도 하나의 송풍기(blower), 그리고 다수의 스프레이 노즐을 각각 갖는 다수의 스프레이 라인을 포함하는 인젝터로 구성된다. 상기 암모니아 증기 공급원은 상기 정적 혼합기내로 암모니아 증기를 분사한다. 희석 공기는 암모니아 증기를 희석하기 위해서 상기 정적 혼합기내로 상기 송풍기(들)에 의해서 송풍되며, 상기 인젝터 노즐을 통해서 암모니아 추가 서브시스템으로부터 나오는 희석된 암모니아 증기를 추진(propel)한다.
상기 배출물 처리 시스템(10)은 연도 가스 흐름에 암모니아 증기의 적절한 혼합을 위해서 제공하는 상대적으로 긴 길이의 수평 및 수직 배관(46, 48)의 잇점 을 갖는 암모니아 추가 서브시스템(54)을 포함한다. 암모니아 추가 서브시스템(54)은 희석 공기 송풍기, 송풍기 제어부, 및 보다 큰 직경의 희석된 암모니아 덕트를 포함하지 않는다. 암모니아 추가 서브시스템(54)은 제어기(56), 암모니아 증기의 공급원(58), 및 암모니아 주입 그리드(AIG)(60)의 단지 3개의 주요 부품으로 구성된다. 단지 작은 직경의 암모니아 증기 파이프(62)가 요구된다. 하기에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, AIG(60)는 스택(22)의 10 피트내에 설치되는 것이 바람직하다. 정적 혼합기/확산기(64)는 수평 배관(46)에 배치될 수 있으며, 이 경우에 AIG(60)는 스택(22)으로부터 상당한 거리에 배치되거나 암모니아 증기와 연도 가스의 완전한 혼합의 추가적인 보증을 간단히 제공하기 위해서 배치되어야만 한다. 주요 구성 요소인 모듈(26)의 입구인 입구 전이 피스(42)는 하류방향 SCR 세그먼트(28)에 대한 입구를 균등하게 교차하는 암모니아 증기/연도 가스 혼합물을 분배한다.
부가적으로, AIG(60)는 종래 시스템의 인젝터보다 훨씬 더 간단하며, 상당히 감소된 수의 스프레이 라인을 가지고 노즐을 갖지 않으며, 암모니아 증기는 상기 스프레인 라인의 측벽의 개구를 통해서 분무된다. 정확한 수의 스프레인 라인 및 개구는 연도 가스의 유동률과 요구되는 암모니아 추가율과 같은, 설치에 대한 특정 파라미터들에 의존한다. 양호하게는, AIG(60)는 비어있는 부재/바이패스 플래퍼(34, 34') 및 개구(36)에 의해서 형성된 "벤드(bend)"에 의해서 생성되는 연도 가스 스팀내에서의 난류(turbulence)의 잇점을 갖기 위해서 스택(22)의 10 피트내에 배치된다. 상기 난류는 암모니아 증기가 연도 가스와 전체적으로 혼합되는 것을 추가로 보증한다. 비록 AIG(60)가 스택(22)의 10 피트내의 수평 배관(46)에 배치되더라도 충분한 암모니아/연도 가스 혼합이 발생한다는 분석이 도시되어 있다. 또한, 충분한 혼합이 스택(22)으로부터 더 먼 거리에서 발생할 수 있다는 추가적인 분석이 도시되는 것이 가능하다. 암모니아 증기를 연도 가스 흐름내로 주입하기 위한 원동력(motive force)은 암모니아 공급원(58)내의 암모니아 증기압에 의해서 제공될 수 있다. 표 1에 도시된 바와 같이, 암모니아 증기압은 요구되는 원동력을 제공하기 위하여 예상되는 대기 온도의 전체 범위 이상으로 충분하다.
대기 온도(°F) 암모니아 증기 압력(psia)
30 60
70 129
100 242
도 3을 참조하면, SCR 세그먼트(28)는 질소산화물(NOx)을 제거하는 촉매 유닛(66)을 포함한다. 촉매 유닛(66)은 3 피트 3 인치에서 6 피트 6 인치(3.25' x 6.5')까지 각각 일반적인 크기를 갖는 종래의 유닛이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 내지 8개의 유닛(66)을 각각 포함하는 촉매 유닛(66)의 상부 및 하부 그룹(68, 70)은 SCR 세그먼트 하우징(72)내에 배치될 수 있다. 중간 지지 레일(74)은 촉매 유닛(66)의 상부 그룹(68) 무게를 지탱하며, 상기 SCR 세그먼트 하우징(72)내에 포함된 모든 촉매 유닛(66)에 액세스(access)하는 것을 허용한다. 단지 3개의 촉매 유닛(66)만이 질소산화물(NOx)을 제거하기 위해서 요구되면, 비어있는 메카니즘(76)은 상기 촉매 유닛(66)의 절반을 선택적으로 차단하기 위해서 상기 SCR 세그먼트(28)에 포함될 수 있다. 이러한 비어있는 메카니즘(76)은 상기 하우징의 대향하는 내부 표면에 피봇식으로(pivotally) 장착된 단일 측면 에지를 각각 가지는 하나 이상의 플래퍼(77, 77')를 포함할 수 있다. 초기에, 플래퍼(77)는 수직한 개방 위치(플래퍼(77) 아래에 배치된 촉매 유닛(66)을 통한 유동을 허용하는)이며 플래퍼(77')는 수평의 폐쇄 위치(플래퍼(77') 아래에 배치된 촉매 유닛을 통한 유동을 방지하는)이다. 플래퍼(77) 아래에 배치된 촉매 유닛(66)이 고갈됨에 따라, 플래퍼(77')는 수직한 개방 위치(플래퍼(77') 아래에 배치된 촉매 유닛(66)을 통한 유동을 허용하는)에 재배치된다. 플래퍼(77)는 폐쇄 위치에 재배치될 수 있다. 또한, 플래퍼(77)는 그 아래에 배치된 촉매 유닛(66)의 임의의 잔여 질소산화물(NOx) 제거 능력의 사용을 허용하기 위해서 개방 위치에 유지될 수 있다. 플래퍼(77)가 폐쇄 위치에 결코 배치되지 않을 것이 예상되면, 단지 플래퍼(77')만이 설치되는 것을 요구한다.
또한, 상기 SCR 세그먼트(28)는 2개의 촉매 유닛(66)의 상부 및 하부 그룹(68, 70)이나 제거되어야만 하고 다른 적용의 특정 고려 사항인 질소산화물(NOx)의 양에 의존하는 1개 내지 8개의 촉매 유닛(66)의 단일층을 포함할 수 있다. 공간이 허용된다면, 그리고 다른 오염 물질(예를 들면, 일산화탄소(CO), 탄화수소(hydrocarbons) 등)이 연도 가스로부터 제거되어야만 한다면, 이러한 다른 오염 물질을 목적으로 하는 촉매 유닛(78)이나 이러한 다른 오염 물질에 더하여 질소산화물(NOx)을 제거하는 촉매 유닛(80)은 상기 SCR 세그먼트(28)에 포함될 수 있다. 또한, 상기 SCR 세그먼트(28) 위에 배치된 하우징(82)은 추가적인 질소산화물(NOx) 및/또는 다른 오염 물질을 제거하기 위해서 제공하는 제 2 SCR 세그먼트로 전환될 수 있다.
상술된 바와 같이, 배출물 처리 시스템(10)은 스택(22)에서 대다수의 변경을 하는 것에 대한 요구를 제거함으로써 에틸렌-분해로(12)의 사용을 상당히 방해하지 않고 설치될 수 있다. 공장에 대한 영향(impact)은 주요 구성 요소인 모듈(26)의 모듈식 건설에 의하여 추가로 제거된다. 주요 구성 요소인 모듈(26)은 상부, 중간 및 하부 서브-모듈(84, 85, 86)을 포함한다. 상기 하부 서브-모듈(86)은 ID 팬(32), 출구 전이 피스(88), 그리고 동력 및 제어 박스(도시 생략)를 포함하며, 이들 모두는 바닥판(base plate)(90)상에 장착된다. 중간 서브-모듈(85)은 열 교환 세그먼트(30)를 포함한다. 상부 서브-모듈(84)은 SCR 세그먼트(28)와 입구 전이 피스(42)를 포함한다. 각각의 서브-모듈(84, 85, 86)은 종래의 플랫-베드 트랙터 트레일러(flat-bed tractor trailer)상에 고정하기 위한 크기이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 배출물 처리 시스템(10)의 설치는 상대적으로 간단한 프로세스이며, 낮은 현장(on-site) 건설 시간과 일반적인 정제소 활동의 최소한의 중단(disruption)을 제공한다. 다수의 활동들은 주요 구성 요소인 모듈(26)의 도착을 위한 준비(92)에서 발생하는 것이 요구된다. 주요 구성 요소인 모듈(26)의 설치 지점은 선택되어야만 하며(94) 적절한 기초(foundation)가 이러한 설치 지점에 설치되어야만 한다(96). 연도 가스의 분리 및 회수 개구(36, 38)의 위치는 결정되어야만 한다(98). 열 교환기의 분리부 및 회수부는 확인되어야만 한다(100). 암모니아 증기, 전력, 및 제어 공기(필요시)를 위한 공급원은 확인되어야만 한다(102, 104, 106). 마지막으로, 모든 제어 시스템의 인터페이스는 확인되어야만 한다(108). 대부분의 이러한 작업(task)이 평행하게 수행될 수 있다는 것이 이해되어야만 한다.
초기의 설치(110)는 크레인(crane)으로 기초 위에 하부 서브-모듈(86)을 세팅(112)하고 고정 볼트(anchor bolts)로 기초에 바닥판(90)을 고정(114)함으로써 시작한다(도시 생략). 다음에, 상기 크레인은 하부 서브-모듈(86)의 상부에 중간 서브-모듈(85)을 세팅(115)하고, 중간 서브-모듈(85) 상부에 상부 서브-모듈(84)을 설정하는데 사용되며, 3개의 서브-모듈(84, 86)은 함께 용접(118)된다. 다음에, 상기 크레인은 그 적절한 지지 구조체를 따라서 소정 위치에 입구 및 출구 배관(40, 44)을 세팅하는데 사용되며, 상기 배관(40, 44)은 입구 전이 피스(42)와 출구 전이 피스에 각각 연결된다. 암모니아 주입 그리드(AIG)(60)가 설치(121)되며, 암모니아 증기 공급원(58)과의 연결을 포함한다. 연결 플랜지(122)는 연도 가스 분리 및 회수 개구(36, 38)가 절단될 위치에서 상기 스택(22)에 대해 용접(124)되지만, 개구(36, 38)는 이 시점에서 절단되지 않는다. 상호 연결 배관(interconnecting piping)(126)은 신규한 열 교환기 세그먼트(30)와 열 교환기 분리 및 회수 사이의 배관(128)이며 열 교환기 세그먼트(30)에 연결된다. 상기 크레인을 다시 사용함으로써, 플랫폼(flatform)과 사다리(ladders)(130)는 주요 구성 부품인 모듈(26)에 장착(132)된다. 계장(instrumetation)이 설치되며 암모니아 증기 공급부, 전력부, 제어부 및 계장 연결부가 대응하는 시스템 장치와 설치된다. 촉매 유닛(66)은 상기 SCR 세그먼트(28)에 적재된다. 작동(commissioning) 및 사전-시동(pre-start) 과정이 수행된다(128). 계획된 타이-인 중단(tie-in outage)시에, 연도 가스 분리 및 회수 개구(36, 38)는 절단되고(142), 블랭크/댐퍼(blank/damper)(34, 34')는 상기 스택(22)내에 설치되며(144), 그리고 열 교환기 공급 및 회수 라인(126)은 열 교환기 세그먼트(30)와 분리 및 회수에 연결된다. 마지막으로, 에틸렌-분해로(12)와 배출물 처리 시스템은 시동된다(150).
상술된 바와 같이, 암모니아 증기를 연도 가스 흐름내로 주입하기 위한 원동력은 암모니아 공급원(58)내의 암모니아 증기압에 의해서 제공된다. 도 9를 참조하면, 암모니아 증기 파이프(62)내의 스로틀 밸브(throttle valve)(152)는 상기 AIG(60)로의 암모니아 증기의 흐름을 제어한다. 양호하게는, 밸브(152)는 연도 가스의 유동률과, 상기 배출물 처리 시스템(10)으로 들어가는 질소산화물(NOx)의 양, 그리고 상기 배출물 처리 시스템(10)에서 나오는 질소산화물(NOx)의 양에 기초하여 제어기(56)에 의해서 제어된다. AIG(60)의 상류방향에 배치된 유동 센서(154)와, AIG(60)의 상류방향 및 팬(32)의 출구에 배치된 질소산화물(NOx) 검출기(156, 158)는 이러한 방법으로 암모니아 추가를 제어하기 위하여 제어기(56)에 필요한 입력(inputs)들을 각각 제공한다. 또한, 암모니아 추가는 암모니아의 영향(carry-over)이나 슬립(slip)에 기초하여 제어될 수 있다. 이러한 방법으로 제어하기 위해서, 암모니아 센서(160)는 팬(32)의 출구에 배치될 수 있다. 대안적인 다른 방법에서, 암모니아 추가는 버너(burner)(14)에 대한 연료 유동과 이러한 연료의 구성(composition)에 기초하여 제어될 수 있다. 상호 연결(162)은 제어기(56)와 이러한 방법으로 제어하기 위한 분해로(12)의 연료 제어부(164) 사이에 제공될 수 있다. 암모니아 증기 유동은 암모니아 증기 파이프(62)에 배치된 압력, 온도 및 유동 검출기(166, 168, 170)에 의해서 모니터링될 수 있다.
도 10을 참조하면, 배출물 처리 시스템(10)을 통한 연도 가스의 적절한 유동은 팬(32)의 입구에서 팬 공급 압력, 팬 배출물 압력, SCR(28)을 교차하는 차압(differential pressure), 그리고 열 교환기(30)를 교차하는 차압에 기초하여 댐퍼(173)의 위치를 제어하는 제어기(172)에 의해 유지된다. 팬(32)의 입구 및 출구에서의 압력 검출기(174, 176)와, SCR(28) 및 열 교환기(30)상의 차압 검출기(178, 180) 각각은 제어기에 필요한 입력들을 제공한다. 연도 가스 흐름의 온도는 AIG(60)의 상류방향에 배치된 온도 검출기(182)에 의해서 모니터링될 수 있다(도 9).
도 11을 참조하면, 열 교환기 공급 및 회수 라인(126)의 공급(feed) 펌프(184)는 열 교환기(30)를 통한 보일러 급수(feedwater)의 유동을 제어한다. 상기 펌프의 스피드는 보일러 급수 압력과 온도에 기초한 제어기(186)에 의해서 제어된다. 열 교환기의 보일러 급수 입구 및 출구에 배치된 압력 센서(188)와 온도 센서(190)는 이러한 방법으로 급수 유동에 대한 제어기(56)에 필요한 입력들을 제공한다. 열 교환기(30)의 상류방향 및 하류방향에서의 각각의 연도 가스 흐름의 온도 검출기(192, 194)는 열 교환기의 효율을 모니터링하는 것을 허용한다.
상술된 배출물 처리 시스템(10)은 황을 적게 포함하거나 포함하지 않는 연도 가스를 처리하는데 사용하도록 의도된다. 황이 연도 가스내에서 나타나거나 나타날 것이 예상되면, 이러한 황은 연도 가스가 상기 SCR 세그먼트(28)로 들어가기 전에 제거되어야만 한다. 또한, 상기 주요한 구성 요소인 모듈(26)은 수직한 시스템으로 상술되어 있다. 이러한 수직한 시스템의 잇점은 상기 모듈(26)을 설치하기 위하여 요구되는 풋 프린트(foor print)의 크기를 감소시킨다는 것이다. 그러나, 상기 풋 프린트 크기가 중요하지 않다면, 상기 주요 구성 요소인 모듈(26)은 수평한 시스템으로 설치될 것이며, 그로 인해 상기 SCR과 열 교환 세그먼트(28, 30)에 보다 쉽게 액세스하는 것을 제공한다.
많은 에틸렌-분해로(12)는 종래의 배출물 기준 아래에서 만족할 수 있는 레벨로 질소산화물(NOx) 배출물을 감소시키는 "제 1 세대" 낮은 질소산화물(NOx) 버너에 의존해왔다. 그러나, 보다 신규한 "제 2 세대" 낮은 질소산화물(NOx) 버너는 신규한 배출물 기준 아래에서 만족할 수 있는 레벨을 달성하는데 사용되어야만 한다. 상기 제 2 세대 낮은 질소산화물(NOx) 버너는 제 1 세대 낮은 질소산화물(NOx) 버너와 비교했을때, 이러한 버너에 의해서 생산된 상이한 화염(flame) 형상과 열 분배에 기인하여 상기 분해로(12)의 효율에 악영향을 미친다. 상기 배출물 처리 시스템(10)의 사용이 제 1 세대 낮은 질소산화물(NOx) 버너의 연속적인 사용을 허용하며, 그로 인해 최대 효율에서 상기 에틸렌-분해로(12)를 유지하는 것을 이해해야만 한다. 부가적으로, 버너 제어 시스템은 버너의 효율을 최대화하는데 사용될 수 있다.
바람직한 실시예가 도시 및 설명되었지만, 다양한 변경 및 대용품(substitution)이 본 발명의 원리와 범위에 벗어나지 않고 만들어 질 수 있다. 따라서, 본 발명이 제한이 아닌 설명의 방법으로 기술되어 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (18)

  1. 연도 가스는 수직으로 연장하는 스택의 입구 단부에 배치된 하나 이상의 버너를 갖는 공장에 의해서 발생되어 스택의 출구 단부를 통해서 배출되며, 배출물 처리 시스템은 주요 구성 요소인 모듈(module), 입구 배관(inlet ductwork), 출구 배관을 포함하고, 상기 주요 구성 요소인 모듈은 SCR 세그먼트, 열 교환기 세그먼트, 및 ID 팬을 가지며, 상기 SCR 세그먼트는 적어도 하나의 오염 물질에 선택적으로 촉매 작용을 하기 위한 물질로 구성되는 적어도 하나의 촉매 유닛을 가지며, 입구 및 출구 배관은 스택과 주요 구성 요소인 모듈 사이에 유체 소통을 제공하는, 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법에 있어서,
    상기 ID 팬으로 주요 구성 요소인 모듈을 통해서 상기 스택으로부터의 연도 가스를 뽑아내는 단계와;
    깨끗한 연도 가스를 생산하기 위해서 주요 구성 요소인 모듈의 SCR 세그먼트로서 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하는 단계와;
    ID 팬으로서 상기 스택에서 깨끗한 연도 가스를 배출하는 단계를 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 ID 팬을 지나는 압력 강하를 댐퍼(damper) 제어기로서 조절함으로써 주요 구성 요소인 모듈을 통한 연도 가스의 유동률을 제어하는 단 계를 추가로 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 연도 가스의 유동률을 제어하는 단계는;
    ID 팬 공급 압력을 상기 제어기로서 모니터링(monitoring)하는 보조-단계(sub-step)와;
    ID 팬 배출 압력을 상기 제어기로서 모니터링하는 보조-단계와;
    SCR 세그먼트를 지나는 차압(differential pressure)을 상기 제어기로서 모니터링하는 보조-단계와;
    상기 열 교환 세그먼트를 지나는 감압을 상기 제어기로서 모니터링하는 보조-단계 및;
    상기 SCR과 열 교환 세그먼트를 지나는 상기 ID 팬 공급 및 배출 압력과 차압에 기초하여 ID 팬의 상류방향에서 댐퍼의 위치를 조절하는 보조-단계를 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 연도 가스의 유동률을 제어하는 단계는, 입구 배관에서연도 가스의 온도를 모니터링하는 보조-단계를 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 제거될 오염 물질은 질소산화물(NOx)이며, 또한 상기 배출 물 처리 시스템은 상기 입구 배관과 유체 소통하는 암모니아 추가 서브시스템을 포함하며, 적어도 하나의 촉매 유닛은 질소산화물(NOx)에 선택적으로 촉매 작용을 하기 위한 물질로 구성되며,
    상기 방법은 상기 SCR 세그먼트의 상류방향에서 연도 가스와 암모니아 증기를 혼합하는 단계를 추가로 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 암모니아 증기를 혼합하는 단계는:
    암모니아 증기를 상기 입구 배관 내로 주입하는 단계 및;
    암모니아 증기와 연도 가스를 상기 입구 배관의 길이에 걸쳐서 혼합하는 단계를 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 암모니아 증기를 혼합하는 단계는 연도 가스의 유동 방향을 상기 스택의 수직한 방향에서 상기 입구 배관의 수평한 방향으로 변경함으로써 상기 연도 가스내에서 와류(turbulence)를 생성하는 단계를 추가로 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 암모니아 추가 서브시스템은 암모니아 증기 공급원, 상기 입구 배관에 배치된 암모니아 주입 그리드, 암모니아 증기 공급원과 암모니아 주입 그리드 사이에 유체 소통을 제공하는 암모니아 증기 파이프, 및 암모니아 증기 파이프에 배치된 스로틀 밸브(throttle valve)를 포함하며,
    암모니아 증기를 혼합하는 단계는 상기 스로틀 밸브를 암모니아 추가 제어기로서 조절함으로써 암모니아 추가 비율을 제어하는 단계를 추가로 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 암모니아 증기를 혼합하는 단계는 암모니아 공급원에서의 암모니아 증기압으로서 암모니아 증기를 상기 연도 가스 흐름내로 바이아스(bias)시키는 단계를 추가로 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 암모니아 추가 비율을 제어하는 단계는:
    연도 가스 유동을 상기 암모니아 추가 제어기로서 모니터링하는 단계와;
    상기 배출물 처리 시스템으로 들어가는 질소산화물(NOx)의 레벨을 상기 암모니아 추가 제어기로서 모니터링하는 단계와;
    상기 배출물 처리 시스템에서 나오는 질소산화물(NOx)의 레벨을 상기 암모니아 추가 제어기로 모니터링하는 단계 및;
    연도 가스 유동률과 상기 배출물 처리 시스템으로 출입하는 질소산화물(NOx)의 레벨에 기초하여 상기 스로틀 밸브를 조절하는 단계를 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 암모니아 추가 비율을 제어하는 단계는:
    상기 ID 팬을 나오는 암모니아의 레벨을 모니터링하는 단계 및;
    암모니아 캐리-오버(carry-over)에 기초하여 상기 스로틀 밸브를 조절하는 단계를 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 암모니아 추가 비율을 제어하는 단계는:
    상기 버너에서의 연료 유동 비율을 상기 암모니아 추가 제어기로써 모니터링하는 단계와;
    상기 연료의 조성(composition)을 상기 암모니아 추가 제어기로서 모니터링하는 단계 및;
    상기 연료 유동률과 연료의 구성에 기초하여 상기 스로틀 밸브를 조절하는 단계를 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 암모니아 추가 비율을 제어하는 단계는, 암모니아 증기 파이프에서 암모니아 증기 흐름의 압력, 온도 및 유동률을 모니터링하는 단계를 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 공장은 보일러와, 상기 보일러에 대한 급수(feedwater)를 순환시키는 공급 펌프를 추가로 포함하며, 상기 열 교환기 세그먼트는 급수 공급 및 회수 라인을 포함하고,
    상기 방법은 상기 공급 펌프의 속도를 펌프 속도 제어기로서 조절함으로써 열 교환 세그먼트를 통한 급수의 유동을 제어하는 단계를 추가로 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 급수의 유동을 제어하는 단계는:
    상기 공급 라인에서 급수의 압력을 상기 펌프 속도 제어기로서 모니터링하는 보조-단계와;
    상기 공급 라인에서 급수의 온도를 상기 펌프 속도 제어기로서 모니터링하는 보조-단계와;
    상기 회수 라인에서 급수의 압력을 상기 펌프 속도 제어기로서 모니터링하는 보조-단계와;
    상기 회수 라인에서 급수의 온도를 상기 펌프 속도 제어기로서 모니터링하는 보조-단계와;
    상기 공급 및 회수 라인에서 급수의 온도 및 압력에 기초하여 공급 펌프를 조절하는 보조-단계를 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 SCR 세그먼트와 ID 팬에서 상기 연도 가스의 온도를 모니터링하는 단계를 추가로 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 오염 물질을 제거하기 위한 방법.
  17. 연도 가스는 수직으로 연장하는 스택의 입구 단부에 배치된 하나 이상의 버너를 갖는 공장에 의해서 발생되어 스택의 출구 단부를 통해서 배출되며, 상기 배출물 처리 시스템은 주요 구성 요소인 모듈, 입구 배관, 출구 배관 및 암모니아 추가 서브시스템을 포함하고, 상기 주요 구성 요소인 모듈은 SCR 세그먼트, 열 교환기 세그먼트, 및 ID 팬을 가지며, 상기 SCR 세그먼트는 질소산화물(NOx)에 선택적으로 촉매 작용을 하기 위한 물질로 구성되는 적어도 하나의 촉매 유닛을 가지며, 입구 및 출구 배관은 스택과 주요 구성 요소인 모듈 사이에 유체 소통을 제공하고, 상기 암모니아 추가 서브시스템은 상기 입구 배관과 유체 소통하게 되는, 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 질소산화물(NOx)을 제거하기 위한 방법에 있어서,
    상기 스택으로부터 주요 구성 요소인 모듈을 통한 연도 가스를 상기 ID 팬으로 뽑아내는 단계와;
    암모니아 증기를 상기 암모니아 추가 서브시스템으로서 상기 입구 배관내로 주입하는 단계와;
    깨끗한 연도 가스를 생산하기 위해서 주요 구성 요소인 모듈의 SCR 세그먼트 로서 연도 가스로부터의 질소산화물(NOx)을 제거하는 단계 및;
    상기 스택에서 ID 팬으로서 깨끗한 연도 가스를 배출하는 단계를 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 질소산화물(NOx)을 제거하기 위한 방법.
  18. 연도 가스는 수직으로 연장하는 스택의 입구 단부에 배치된 하나 이상의 버너를 갖는 공장에 의해서 발생되어 스택의 출구 단부를 통해서 배출되며, 또한 상기 공장은 보일러와 상기 보일러에 대한 급수를 순환시키는 공급 펌프를 구비하고, 배출물 처리 시스템은 주요 구성 요소인 모듈, 입구 배관, 출구 배관및 암모니아 추가 서브시스템을 포함하고, 상기 주요 구성 요소인 모듈은 SCR 세그먼트, 열 교환기 세그먼트, 및 ID 팬을 가지며, 상기 SCR 세그먼트는 질소산화물(NOx)에 선택적으로 촉매 작용을 하기 위한 물질로 구성되는 적어도 하나의 촉매 유닛을 가지며, 상기 열 교환기 세그먼트는 급수의 공급 및 회수 라인을 가지며, 입구 및 출구 배관은 스택과 주요 구성 요소인 모듈 사이에 유체 소통을 제공하고, 상기 암모니아 추가 서브시스템은 암모니아 증기 공급원과, 상기 입구 배관에 배치되는 암모니아 주입 그리드와, 상기 암모니아 증기 공급원과 상기 암모니아 주입 그리드 사이에 유체 소통을 제공하는 암모니아 증기 파이프 및 상기 암모니아 증기 파이프에 배치된 스로틀 밸브를 포함하는, 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 질소산화물(NOx)을 제거하기 위한 방법에 있어서,
    상기 스택으로부터 주요 구성 요소인 모듈을 통한 연도 가스를 상기 ID 팬으 로 뽑아내는 단계와;
    암모니아 증기를 상기 암모니아 추가 서브시스템으로서 상기 입구 배관내로 주입하는 단계와;
    깨끗한 연도 가스를 생산하기 위해서 주요 구성 요소인 모듈의 SCR 세그먼트로서 연도 가스로부터의 질소산화물(NOx)을 제거하는 단계와;
    상기 스택에서 ID 팬으로서 깨끗한 연도 가스를 배출하는 단계와;
    상기 ID 팬을 지나는 압력 강하를 조절함으로써 상기 주요 구성 요소인 모듈을 통한 연도 가스의 유동률을 제어하는 단계와;
    상기 스로틀 밸브를 조절함으로써 암모니아 추가 비율을 제어하는 단계 및;
    상기 공급 펌프의 속도를 조절함으로써 상기 열 교환 세그먼트를 통한 상기 급수의 유동을 제어하는 단계를 포함하는 배출물 처리 시스템으로 연도 가스로부터의 질소산화물(NOx)을 제거하기 위한 방법.
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