KR101626269B1 - 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 공급하기 위한 배열체 및 방법 - Google Patents

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Abstract

암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체 (10, 100) 및 방법으로서, 상기 배열체는 암모니아 함유 유체의 소스 (14) 와 유동 연결되어 연결가능한 제 1 유체 라인 (40), 희석 유체의 소스 (12) 와 유동 연결되는 제 2 유체 라인 (42), 및 밸브 유닛 (30) 의 다수의 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5, 300.1, 300.2, 300.3, 300.4, 300.5) 을 제어하기 위한 제어 유닛 (38, 380) 을 포함하고, 상기 밸브 부재들 각각은 제 1 유체 라인과 유동 연결되는 제 1 유입구 (34, 340), 제 2 유체 라인과 유동 연결되는 제 2 유입구 (32, 320), 및 배기 가스 통로 (22) 에 연결되는 유출 채널 (48, 480) 과 유동 연결되는 유출구 (36, 360) 를 구비하고, 상기 밸브 부재들은 상기 밸브 부재들 각각의 유출구가 공통의 유출 채널 (48, 480) 과 유동 연결되도록 병렬로 연결되며, 상기 제어 유닛은 상기 암모니아 함유 유체 또는 상기 희석 유체의 유동을 상기 밸브 부재를 개재하여 상기 공통의 유출 채널 (48, 480) 에 공급하도록, 상기 제 1 유입구 (34, 340) 또는 상기 제 2 유입구 (32, 320) 에서부터 상기 유출구 (36, 360) 까지 개방 유동 경로를 유지하도록 상기 밸브 부재들 각각을 제어하도록 되어 있다.

Description

암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 공급하기 위한 배열체 및 방법 {ARRANGEMENT FOR AND METHOD OF FEEDING AMMONIA CONTAINING FLUID INTO THE EXHAUST GAS PASSAGE OF A COMBUSTION PLANT}
본 발명은 청구항 1 및 청구항 11 의 전제부에 따라서 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 공급하기 위한 배열체 및 방법에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은, 암모니아 함유 유체의 소스와 유동 연결되어 연결가능한 제 1 유체 라인, 희석 유체의 소스와 유동 연결되는 제 2 유체 라인, 및 다수의 밸브 부재들을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 밸브 부재들 각각은 제 1 유체 라인과 유동 연결되는 제 1 유입구, 제 2 유체 라인과 유동 연결되는 제 2 유입구, 배기 가스 통로와 유동 연결되는 유출구를 구비하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 공급하는 것에 관한 것이다.
배기 가스들로부터의 산화질소 (NOx) 배출물들의 감소는, 이들이 대기로 방출되기 전에, 연료 재료의 연소에 의한 에너지 생성의 환경적인 양태들 분야에서 논의되는 다수의 토픽이었다. NOx 배출물들이 다양한 환경 문제들과 관련되어 있기 때문에, 연소 플랜트들로부터 NOx 배출을 최소화하는 것은 진행중인 관심이다.
배기 가스들에서 NOx 레벨들을 저감시키기 위해 일반적으로 사용되는 방법은, 암모니아 또는 암모니아 전구체와 같은 환원제를 배기 가스들안으로 도입하는 것이다. 예를 들어, 특허문헌들 US 5,820,838, US 5,462,718, US 4,756,890, US 5,342,592 및 GB 1 514 529 에서는 환원제들, 특히 암모니아를 주입하기 위해 상이한 위치들이 제안되었다. 상기 문헌들에서는 반응물질을 노안으로, 노와 입자 분리기 사이의 채널안으로, 입자 분리기안으로 또는 배기 가스 덕트안으로 도입하는 것이 제안되었다.
특허문헌 WO 91/17814 A1 에서는, 예를 들어 공기와 같은 가스성 성분에 분배된 액체의 미세 액적들로서 암모니아와 물의 혼합물을 배기 가스안으로 초음속으로 주입하여 유효 온도 구역내에서 NOx 를 균일하게 저감시키는데 유효한 크기들의 입자들 분배를 달성하는 것이 제안되었다.
특허 문헌 US 2010/0154690 A1 에는 암모니아와 같은 환원제를 증기 또는 공기와 같은 가스성 추진제를 사용하여 소각 플랜트 (garbage incineration plant) 의 보일러안으로 주입하는 방법이 개시되어 있다. 환원제와 추진제는 분배기에서 조합되고, 이 분배기로부터 이 환원제와 추진제는 다수의 주입 라인들과 각각의 노즐들을 통하여 보일러안으로 원하는 양으로 안내된다.
암모니아계 반응물질들과 관련된 문제는, 암모니아를 공급하는 노즐들 또는 다른 디바이스들의 막힘일 수 있다. 몇몇 경우들에서, 연소 프로세스는 노즐들을 세정하는 동안 정지될 필요가 있다. 또한, 변하는 연료들을 사용할 때 또는 상이한 연소 조건들, 예를 들어 상이한 부하 조건들에서 해로운 암모니아 슬립 (ammonia slip) 을 유발하지 않고, NOx 배출물들을 효율적으로 저감시키도록 암모니아의 유동을 제어하기 어려울 수 있다.
본 발명의 목적은, 선행 기술의 전술한 문제점들의 적어도 일부를 최소화시키는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 공급하기 위한 배열체와 방법을 제공하는 것이다.
일 양태에 따라서, 본 발명은 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 공급하기 위한 배열체를 제공하고, 상기 배열체는 암모니아 함유 유체의 소스와 유동 연결되어 연결가능한 제 1 유체 라인, 희석 유체의 소스와 유동 연결되는 제 2 유체 라인, 및 다수의 밸브 부재들을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 밸브 부재들 각각은 제 1 유체 라인과 유동 연결되는 제 1 유입구, 제 2 유체 라인과 유동 연결되는 제 2 유입구, 배기 가스 통로에 연결되는 유출 채널과 유동 연결되는 유출구를 구비한다. 밸브 부재들은 이 밸브 부재들 각각이 공통의 유출 채널과 유동 연결되도록 병렬로 연결되며, 제어 유닛은 암모니아 함유 유체 또는 희석 유체의 유동을 상기 밸브 부재를 개재하여 공통의 유출 채널에 공급하도록, 상기 제 1 유입구 또는 상기 제 2 유입구에서부터 상기 유출구까지 개방 유동 경로를 유지하도록 상기 밸브 부재들 각각을 제어하도록 되어 있는 것을 본원의 특징으로 한다.
다른 양태에 따라서, 본 발명은 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 공급하는 방법을 제공하고, 암모니아 함유 유체의 소스로부터 제 1 유체 라인안으로 암모니아 함유 유체를 도입하는 단계, 희석 유체의 소스로부터 제 2 유체 라인안으로 희석 유체를 도입하는 단계, 및 제어 유닛에 의해 다수의 밸브 부재들을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 밸브 부재들 각각은 상기 제 1 유체 라인과 유동 연결되는 제 1 유입구, 상기 제 2 유체 라인과 유동 연결되는 제 2 유입구 및 상기 배기 가스 통로에 연결되는 유출 채널과 유동 연결되는 유출구를 구비한다. 밸브 부재들은 이 밸브 부재들 각각이 공통의 유출 채널과 유동 연결되도록 병렬로 연결되며, 암모니아 함유 유체 또는 희석 유체의 유동을 상기 밸브 부재를 개재하여 상기 공통의 유출 채널에 공급하도록, 상기 제 1 유입구 또는 상기 제 2 유입구에서부터 상기 유출구까지 개방 유동 경로를 유지하도록 상기 제어 유닛에 의해 상기 밸브 부재들 각각을 제어하는 단계를 본 방법의 특징으로 한다.
본 발명의 메인 특징은, 연소 플랜트의 작동 동안, 연속적인, 바람직하게는 실질적으로 일정한 유체 유동이 공급 배열체를 통하여, 보다 특히 밸브 부재들 각각을 통하여 이송되는 것이다. 공급 배열체의 상태에 따라서, 암모니아 함유 유체 또는 희석 유체의 스트림은 밸브 부재들 각각을 통하여 유동한다. 개별적인 밸브 부재들로부터의 스트림들이 공통의 유출 채널에서 조합되면, 연속적인, 바람직하게는 실질적으로 일정한 유체의 유동이 형성된다. 그 후, 조합된 유체 스트림은 배기 가스 통로안으로 주입되고, 그럼으로써 유체의 연속적인 스트림은 공급 배열체를 통하여 유동하지만, 조합된 유체 스트림에서 암모니아 함유 유체의 농도는 변경된다.
따라서, 본 발명은 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 공급하기 위한 새로운 방안을 제공한다. 암모니아 함유 유체를 공급하는 방법은, 공통의 유출 채널에서 암모니아 함유 유체의 유동과 희석 유체의 유동의 비를 제어하도록 다수의 밸브 부재들을 제어하는 것을 포함한다. 본원은 배기 가스 통로에 주입될 암모니아 함유 유체의 양을 제어하도록 정확하고 신뢰가능한 방식을 제공한다. 보다 특히, 본원은 배기 가스 통로에 주입된 유체의 연속적인, 바람직하게는 실질적으로 일정한 유동에서 암모니아 함유 유체의 농도를 제어함으로써 암모니아 함유 유체의 양을 제어하는 방법을 제공한다. 추가로, 시스템을 통하여 그리고 밸브 부재들 각각을 통하여 액체의 연속 유동이 있기 때문에, 시스템 또는 시스템의 어떠한 부분이 막힐 위험이 상당히 저감된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라서, 다수의 밸브 부재들 각각은 3 방향 밸브를 포함한다. 그럼으로써, 3 방향 밸브들 각각의 제 1 유입구는 제 1 유체 라인과 유동 연결되고, 3 방향 밸브들 각각의 제 2 유입구는 제 2 유체 라인과 유동 연결되며, 3 방향 밸브들 각각의 유출구는 배기 가스 통로에 연결된 공통의 유출 채널과 유동 연결된다.
다수의 밸브 부재들 각각은 유리하게는 특정 처리량을 가진다. 그럼으로써, 암모니아 함유 유체 또는 희석 유체의 미리 정해진 유동은 다수의 밸브 부재들 각각을 통하여 배기 가스 통로에 연속적으로 공급된다. 보다 특히, 유체들 각각이 미리 정해진 압력이면, 특정 처리량은 밸브 부재를 통하여 암모니아 함유 유체 또는 희석 유체의 유동을 결정한다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라서, 제 1 유체 라인 및 제 2 유체 라인 각각에는 상기 제 1 유체 라인 및 상기 제 2 유체 라인 각각에서 미리 정해진 유체 압력을 유지하도록 펌프가 제공된다.
일반적으로, 다수의 밸브 부재들의 개별 밸브 부재들의 특정 처리량들은 동일할 수 있지만, 유리하게는 특정 처리량들은 서로 상이하다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라서, 공급 배열체에서 다수의 밸브 부재들 각각은 상이한 특정 처리량을 가진다. 본 발명의 특히 바람직한 실시형태에 따라서, 상기 배열체는 1, 2, 4,..., 2(N-1) 과 같은 상대 특정 처리량들을 가지고 그리고 1, 2, 3,..., N 으로 매겨지는 N 개의 밸브 부재들을 포함한다.
N 이 예를 들어 5 이면, 상대 특정 처리량들은 그러면 1, 2, 4, 8 및 16 이다. 상대 처리량들이 리터/시간 (ℓ/h) 으로 유체 유동들을 나타내면, 전체 조합된 유동은 31 ℓ/h 이다. 유체의 전체 유동은 암모니아 함유 유체의 0 ~ 31 의 어떠한 정수 M ℓ/h 에 상당하는 유동으로 구성된다. 그 후, 31 - M ℓ/h 에 상당하는 유동의 나머지는 희석 유체이다. 전술한 실시예에서, 유동 제어의 분해능 (resolution) 은 1 ℓ/h 이다. 본래, 이 분해능은 예를 들어 플랜트의 크기에 기초하여 자유롭게 선택될 수 있다. 따라서, 분해능은 예를 들어 0.5 ℓ/h 또는 2 ℓ/h 일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라서, 암모니아 함유 유체는 암모니아 수용액이고, 0 % - 25 % 의 암모니아 농도를 가지며, 희석 유체는 물이다. 통상적으로, 암모니아 함유 유체는 25 % 암모니아 수용액이고, 그럼으로써 본 발명에 따른 공급 배열체는 0 % - 25 % 의 제어가능한 농도로 암모니아 수용액을 제공한다. 암모니아 함유 유체는, 대안으로서, 요소 수용액 또는 또한 다른 화학물질들을 포함하는 암모니아 용액과 같은 다른 NOx 환원제일 수 있다.
본 발명을 사용할 때, 통상적으로 물과 같은 희석 유체의 첨가량은 배기 가스 통로안으로 주입된다. 하지만, 어떠한 조건에서 배기 가스 통로안으로 공급된 희석 유체의 최대양은 배기 가스 통로안으로 공급될 암모니아 함유 유체의 최대양만큼만 된다. 따라서, 물과 같은 희석 유체와 유체 공급 양을 선택할 수 있어서, 희석 유체는 연소 프로세스에 어떠한 해로움을 주지 않는다.
다른 한편으로는, 희석 유체는 암모니아에 대한 캐리어로서 작용하는 장점을 제공한다. 전체 유체 유동이 적어도 실질적으로 일정하다는 사실로 인해, 통로안으로 공급된 암모니아의 양이 변경되더라도, 배기 가스 통로안으로 암모니아 함유 유체의 투과 및 분배는 실질적으로 변경되지 않는다. 따라서, 암모니아에 대한 필요성이 비교적 낮더라도, 암모니아의 양호한 분배는 어떠한 조건들에서 얻어질 수 있다. 따라서, 비산회에 결합하고 그리고/또는 환경에 대하여 해로운 암모니아 슬립을 유발하는 과잉의 암모니아의 공급이 최소화될 수 있다. 일부 경우들에서, 또한 증기 또는 공기와 같은 가스성 추진제를 사용하지 않고 주입 노즐들 및 공급 절차를 구성할 수 있다.
본 발명을 사용함으로써, 배기 가스안으로 주입된 암모니아 함유 유체의 양의 비 및 암모니아 함유 유체와 희석 유체의 유동들의 비는, 예를 들어 연소 플랜트의 연소 조건들 또는 부하 조건들에 기초하여 효율적으로 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 희석 유체의 소스와 유동 연결되어 제 1 유체 라인을 일시적으로 배열할 수 있는 연결 수단은 제 1 유체 라인과 제 2 유체 라인 사이에 배열된다. 연결 수단은 희석 유체의 소스와 유동 연결되어 제 1 유체 라인을 일시적으로 배열함으로써 희석 유체에 의해 제 1 유체 라인을 세정할 수 있다. 보다 특히, 희석 유체가 제 1 유체 라인안으로 유동하게 되면, 희석 유체는 제 1 유체 라인, 다수의 밸브 부재들의 제 1 유입구 및 다수의 밸브 부재들의 유출구를 세정할 것이다.
이러한 절차는 세정된 제 1 유체 라인을 유지하고 그리고 암모니아 함유 유체로 인한 부식 또는 막힘을 저감시키는 효율적인 방법을 제공한다. 제 1 유체 라인, 다수의 밸브 부재들의 제 1 유입구, 및 다수의 밸브 부재들의 유출구의 세정, 다른 말로 플러싱은 미리 정해진 시간 기간들에 기초하여 배열될 수 있다. 이러한 세정은 또한 막힘을 방지하도록 연소 플랜트의 변경하는 작동 부하들에 반응하도록 배열될 수 있다.
희석 유체의 소스와 유동 연결되어 제 1 유체 라인을 일시적으로 배열할 수 있는 연결 수단은 유리하게는 제 1 유체 라인에 배열된 3 방향 밸브를 포함한다. 그 후, 3 방향 밸브는, 일반적으로, 제 1 유체 라인의 상류 부분이 3 방향 밸브의 제 1 유입구와 유동 연결되고, 제 2 유체 라인이 3 방향 밸브의 제 2 유입구와 유동 연결되며 그리고 제 1 유체 라인의 하류 부분이 3 방향 밸브의 유출구와 유동 연결되도록 배열된다.
연결 수단은 제 1 유체 라인에 배열된 펌프의 상류측 또는 펌프와 다수의 밸브 부재들 사이에서 제 1 유체 라인에 연결될 수 있다. 또한, 펌프의 상류측에 하나 그리고 펌프와 다수의 밸브 부재들 사이에 두번째의 2 개의 연결 수단을 가질 수 있다. 펌프와 다수의 밸브 부재들 사이의 연결 수단은 제 1 유체 라인의 하류 부분들 및 다수의 밸브 부재들의 제 1 유입구들을 희석 유체에 의해 세정하는데 특히 사용될 수 있다. 펌프 상류측 연결 수단은 이에 대응하여 펌프 및 제 1 유체 라인의 상류 부분들을 세정하는데 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 제어 유닛은 분배 제어 시스템 (DCS) 의 일부이다. 그 후, NOx 저감을 제어하도록 국부적인 작동에 대한 필요성이 없지만, 제어 유닛 및 밸브 부재들 각각의 작동은 DCS 에 의해 원격으로 제어될 수 있다.
일 양태에 따라서, 본 발명은, 전술한 어떠한 실시형태들에 개시된 바와 같이, 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 암모니아 함유 유체를 공급하기 위한 적어도 하나의 배열체를 포함하는 연소 플랜트를 제공한다. 연소 플랜트는, 예를 들어 순환 유동층 보일러 또는 기포층 보일러와 같은 유동층 보일러, PC 보일러 또는 소각로일 수 있다.
통상적으로, 연소 플랜트는 전술한 바와 같이 암모니아를 공급하기 위해 2 개 이상의 배열체를 포함한다. 일반적으로, 이러한 배열체들은 암모니아 함유 유체를 배기 가스 통로의 상이한 부분들안으로 공급한다. 예를 들어, 순환 유동층 보일러는 노의 상부 부분안으로, 노와 입자 분리기 사이의 채널안으로, 입자 분리기안으로 그리고 입자 분리기의 하류측 배기 가스 통로안으로 암모니아를 공급하기 위한 별개의 배열체들을 포함할 수 있다.
다수의 암모니아 공급 배열체들은 유리하게는 암모니아 함유 유체와 희석 유체의 공통의 소스들, 개별 공급 배열체들로 분기되는 공통의 제 1 유체 라인과 제 2 유체 라인, 및 제 1 및 제 2 유체 라인들에서 미리 정해진 유체 압력을 유지하기 위한 공통의 펌프들을 가질 수 있다. 제 1 유체 라인의 각각의 분기부는 유리하게는 전술한 바와 같이 각각의 공급 배열체를 세정하기 위해서 제 2 유체 라인에 대한 자체 연결 수단을 포함한다. 이러한 배열체는, 예를 들어 타방의 암모니아 공급 배열체들이 작동중일 때에 일방의 암모니아 공급 배열체가 세정될 수 있는 장점을 제공한다. 하지만, 또한 모든 다수의 암모니아 공급 배열체들의 동시 세정을 가능하게 하도록 공통의 펌프의 상류측에 연결 수단이 있을 수 있다. 대안으로서, 가능하게는, 상이한 암모니아 함유 유체들의 예를 들어 암모니아 함유 유체의 자체 소스들을 가지는 면에서 다수의 암모니아 공급 배열체들이 독립적인 것이 가능하다.
본 발명의 전술한 간략한 설명 뿐만 아니라 다른 목적들, 특징들 및 장점들은, 첨부된 도면들을 참조하면, 본원의 바람직한 이하의 상세한 설명부 하지만 그렇더라도 본 발명에 따른 설명적인 실시형태들을 참조하면 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1 은 본원의 일 실시형태에 따라서 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 공급하기 위한 배열체를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 본원의 일 실시형태에 따라서 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 공급하기 위한 배열체들을 가진 연소 플랜트를 개략적으로 도시한다.
도 1 의 개략도에서는, 암모니아 함유 유체를 본원에 따른 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체 (10) 를 도시한다. 배열체는 암모니아 함유 유체의 소스 (14) 와 유동 연결되는 제 1 유체 라인 (40) 및 예를 들어 물일 수 있는 희석 유체의 소스 (12) 와 유동 연결되는 제 2 유체 라인 (42) 을 포함한다. 암모니아 함유 유체는 통상적으로 암모니아 수용액이고, 암모니아 농도는 바람직하게는 0 % ~ 25 %, 또는 보다 더 바람직하게는 실질적으로 25 % 이다. 배열체 (10) 는 밸브 유닛 (30) 의 다수의 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5) 을 제어하기 위한 제어 유닛 (38) 을 더 포함한다. 다수의 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5) 은, 밸브 부재들 각각이 제 1 유체 라인 (40) 과 유동 연결되는 제 1 유입구 (34), 제 2 유체 라인 (42) 과 유동 연결되는 제 2 유입구 (32) 및 배기 가스 통로 (22) 에 연결되는 공통의 유출 채널 (48) 과 유동 연결되는 유출구 (36) 를 구비하도록 병렬로 연결된다.
제어 유닛 (38) 은, 유입구들 중 하나로부터만, 즉 제 1 유입구 (34) 로부터 또는 제 2 유입구 (32) 로부터 유출구 (36) 까지 개방 유동 경로를 유지하도록, 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5) 각각을 제어하도록 되어 있다. 그럼으로써, 암모니아 함유 유체 또는 희석 유체의 유동은 밸브 부재를 통하여 공통의 유출 채널 (48) 및 배출 가스 통로 (22) 에 공급된다. 유리하게는, 다수의 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5) 각각은 3 방향 밸브이다.
다수의 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5) 은 상이한 특정 또는 공칭 처리량을 가질 수 있다. 즉, 암모니아 함유 유체 및 희석 유체가 미리 정해진 압력에 있다고 가정하면, 다수의 밸브 부재들 각각은 밸브 부재를 통하여 미리 정해진 유동의 암모니아 함유 유체 또는 희석 유체를 배기 가스 통로 (22) 에 공급한다는 것이다. 일 실시형태에 있어서, 다수의 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5) 각각은 상이한 특정 처리량을 가진다. 예를 들어, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 밸브 부재 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5) 는 1, 2, 4, 8, 16 ℓ/h 의 처리량들을 각각 가진다. 그리하여, 다수의 밸브 부재들은 공통의 유출 채널 (48) 에서 암모니아 함유 유체의 유동 및 희석 유체의 유동의 비를 제어하지만, 밸브 부재들을 통한 또한 공통의 유출 채널 (48) 을 통한 유체의 전체 유동은 항상 31 ℓ/h 이다.
일 실시예로서, 상기 조건들이 필요하다고 가정하면, 경험 또는 특정 측정들에 기초하여, 암모니아 함유 유체는 배기 가스 통로에 3 ℓ/h 의 비율로 공급될 것이다. 그 후, 제 1 밸브 부재 (30.1) 는 제 1 유체 라인 (40) 에서부터 유출 채널 (48) 까지 유동 경로를 개방하도록 제어된다. 그럼으로써, 제 1 밸브 부재는 암모니아 함유 유체의 1 ℓ/h 유동을 유출 채널 (48) 에 제공한다. 이에 대응하여, 제 2 밸브 부재 (30.2) 는 제 1 유체 라인 (40) 에서부터 유출 채널 (48) 까지의 유동 경로를 개방시키도록 제어되고, 그리하여 암모니아 함유 유체의 2 ℓ/h 유동을 유출 채널 (48) 에 제공한다. 동시에, 제 3, 제 4 및 제 5 밸브 부재들 (30.3, 30.4, 30.5) 은 제 2 유체 라인에서부터 유출 채널 (48) 까지 유동 경로를 개방시키도록 제어되고, 희석 유체의 28 ℓ/h 전체 유동을 유출 채널에 제공한다. 전술한 실시예에서, 유동 제어의 분해능은 1 ℓ/h 이다. 본래, 이 분해능은 예를 들어 플랜트의 크기에 기초하여 자유롭게 선택될 수 있다. 따라서, 분해능은 예를 들어 0.5 ℓ/h 또는 2 ℓ/h 일 수 있다.
공통의 유출 채널 (48) 에는 유리하게는 배기 가스 통로 (22) 에 대한 유동 경로를 개방 또는 폐쇄하는 유출구 밸브 (50), 바람직하게는 온-오프 밸브가 제공된다. 유출 채널 (48) 의 단부에는, 배기 가스 통로 (22) 내에서, 유리하게는 암모니아 함유 유체와 희석 유체의 혼합물을 배기 가스 통로 (22) 에서 유동하는 배기 가스안으로 효율적으로 분배하도록 종래의 분무 노즐들 (52) 과 같은 다수의 주입 수단이 제공된다. 암모니아는 산화질소들 (NOx) 을 위한 환원제로서 작용한다.
제 1 유체 라인 (40) 에는 이 제 1 유체 라인 (40) 에서 유체 암모니아 함유 유체의 미리 정해진 압력을 유지하도록 펌프 (44) 가 제공될 수 있다. 유사하게, 제 2 유체 라인 (42) 에는 이 제 2 유체 라인 (42) 에서 희석 유체의 미리 정해진 압력을 유지하도록 펌프 (46) 가 제공될 수 있다.
제 1 유체 라인 (40) 과 제 2 유체 라인 (42) 사이에는 유리하게는 희석 유체의 소스 (12) 와 유동 연결되는 제 1 유체 라인 (40) 을 일시적으로 배열할 수 있도록 하는 연결 수단 (60, 70) 이 배열된다. 유리하게는, 연결 수단은, 3 방향 밸브의 제 1 유입구 (64, 74) 와 유체 연결되는 제 1 유체 라인 (40) 의 상류 부분, 3 방향 밸브의 제 2 유입구 (62, 72) 와 유체 연결되는 제 2 유체 라인 (42), 및 3 방향 밸브의 유출구 (76, 66) 와 유체 연결되는 제 1 유체 라인 (40) 의 하류 부분을 가지도록, 제 1 유체 라인 (40) 에 배열된 3 방향 밸브 (60, 70) 를 포함한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 제 1 연결 수단 (60) 은 제 1 유체 라인 (40) 의 펌프 (44) 상류측에 위치되고, 제 2 연결 수단 (70) 은 제 1 유체 라인 (40) 의 펌프 (44) 의 하류측 및 다수의 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5) 의 상류측에 위치된다.
제 2 연결 수단 (70) 은 밸브 유닛 (30) 의 다수의 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5), 특히 다수의 밸브 부재들의 제 1 유입구들 (34) 뿐만 아니라 제 1 유체 라인 (40) 의 하류 부분을 희석 유체에 의해 세정하는데 사용될 수 있다. 이는, 제 1 유체 라인을 희석 유체의 소스 (12) 와 유동 연결되어 배열함으로써 실시될 수 있다. 보다 특히, 제 2 연결 수단 (70) 의 제 1 유입구 (74) 를 폐쇄시키고 그리고 제 2 연결 수단 (70) 의 제 2 유입구 (72) 를 개방시킴으로써, 제 2 유체 라인 (42) 으로부터의 희석 유체는 제 1 유체 라인의 하류 부분을 통하여 밸브 유닛 (30) 의 제 1 유입구들 (34) 에 유동하도록 허용된다. 제 1 연결 수단 (60) 은 이에 대응하여 또한 제 1 유체 라인 (40) 의 상류 부분 뿐만 아니라 제 1 유체 라인 (40) 에서 펌프 (44) 를 희석 유체에 의해 세정하는데 사용될 수 있다. 통상적으로, 암모니아 함유 유체를 배기 가스 통로안으로 공급하기 위한 배열체 (10) 는 제 1 및 제 2 연결 수단 (60, 70) 중 하나를 포함하지만, 또한 도 1 에서와 같이, 제 1 및 제 2 연결 수단 둘 다를 가질 수 있다.
밸브 유닛 (30), 즉 다수의 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5) 의 작동은, 바람직하게는 이진 로직 (binary logic) 에 기초로 하는 제어 신호에 의해 제어 유닛을 제어함으로써, NOx 배출물들을 원하는 레벨로 저감시키도록 어떠한 우세한 작동시 유리하게 제어된다. 다수의 밸브 부재들은 유리하게는 분배 제어 시스템에 의해 원격으로 다수의 밸브 부재들을 제어하도록 분배 제어 시스템 (DCS) 의 일부이다.
도 2 의 개략도는 본원의 일 실시형태에 따라서 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체들 (10, 100) 을 가진 연소 플랜트 (78) 를 도시한다. 도 2 에 도시된 제 1 및 제 2 배열체들 (10, 100) 은 주로 도 1 에서 배열체 (10) 에 대응한다. 도 2 에서 제 1 배열체 (10) 의 도면부호들은 도 1 에서 배열체 (10) 의 도면부호에 대응하고, 제 2 배열체 (100) 의 도면부호들은 도 1 에서 배열체 (10) 의 대응하는 도면부호들에 10 을 곱하여 형성된다.
제 1 및 제 2 공급 배열체들 (10, 100) 은 암모니아 함유 유체의 공통의 소스 (14) 와 희석 유체의 공통의 소스 (12), 개별 공급 배열체들로 분기되는 공통의 제 1 유체 라인 (40) 과 제 2 유체 라인 (60), 및 제 1 및 제 2 유체 라인들에서 미리 정해진 유체 압력을 유지하기 위한 공통의 펌프들 (44, 46) 을 가진다. 제 1 유체 라인의 각각의 분기부는 유리하게는 도 1 과 관련하여 설명된 바와 같이 각각의 공급 배열체를 세정하기 위해서 제 2 유체 라인 (60) 에 대한 자체 연결 수단 (70, 700) 을 포함한다. 하지만, 또한 암모니아 공급 배열체들 (10, 100) 둘 다의 동시 세정을 가능하게 하도록 제 1 유체 라인 (40) 에서 공통의 펌프 (44) 의 상류측에 연결 수단 (60) 이 있다.
제 2 공급 배열체 (100) 의 유출 채널 (480) 은 일반적으로 제 1 공급 배열체의 유출 채널 (48) 과는 상이한 위치에서 배기 가스 통로 (22) 에 연결된다. 연결 위치들은, 예를 들어, 배기 가스 채널에서 상이한 높이들에, 배기 가스 통로의 스테이지내에서 상이한 위치들에, 또는 배기 가스 통로의 상이한 스테이지들에 있을 수 있다. 이러한 다기능 암모니아 공급 시스템들을 사용함으로써, 연소 플랜트의 상이한 작동 조건들에서 암모니아의 공급을 정확하게 최적화할 수 있다.
상기로부터 명백한 바와 같이, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로안으로 공급하기 위한 배열체와 방법은 다수의 다양한 적용들 및 목적들에 적용가능하다. 도면들에서는 5 개의 병렬 밸브 부재들을 구비한 밸브 유닛을 가진 실시형태들을 도시하였지만, 병렬 밸브 부재들의 개수는 실제로 변경될 수 있음을 이해해야 한다. 본원은, 현재 가장 바람직한 실시형태들로 간주되는 것과 연계하여 실시예들의 방식으로 본 명세서에 기재되어 있지만, 본원은 개시된 실시형태들에만 한정되지 않고, 첨부된 청구범위에 규정된 바와 같이, 본원의 특징들의 다양한 조합들 또는 수정들 및 본원의 범위에 포함되는 여러 가지 다른 적용들을 포함하도록 의도됨을 이해할 것이다.

Claims (17)

  1. 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체 (10, 100) 로서,
    상기 배열체는 암모니아 함유 유체의 소스 (14) 와 유동 연결되어 연결가능한 제 1 유체 라인 (40), 희석 유체의 소스 (12) 와 유동 연결되는 제 2 유체 라인 (42), 및 밸브 유닛 (30) 의 다수의 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5, 300.1, 300.2, 300.3, 300.4, 300.5) 을 제어하기 위한 제어 유닛 (38, 380) 을 포함하고,
    상기 밸브 부재들 각각은 상기 제 1 유체 라인과 유동 연결되는 제 1 유입구 (34, 340), 상기 제 2 유체 라인과 유동 연결되는 제 2 유입구 (32, 320), 및 상기 배기 가스 통로 (22) 에 연결되는 유출 채널 (48, 480) 과 유동 연결되는 유출구 (36, 360) 를 구비하고,
    상기 밸브 부재들은 상기 밸브 부재들 각각의 유출구가 공통의 유출 채널 (48, 480) 과 유동 연결되도록 병렬로 연결되며,
    상기 제어 유닛은 상기 암모니아 함유 유체 또는 상기 희석 유체의 유동을 상기 밸브 부재를 개재하여 상기 공통의 유출 채널 (48, 480) 에 공급하도록, 상기 제 1 유입구 (34, 340) 또는 상기 제 2 유입구 (32, 320) 에서부터 상기 유출구 (36, 360) 까지 개방 유동 경로를 유지하도록 상기 밸브 부재들 각각을 제어하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 밸브 부재들 각각은 3 방향 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 밸브 부재들 각각은 상기 암모니아 함유 유체 또는 상기 희석 유체의 미리 정해진 유동을 상기 밸브 부재를 개재하여 상기 배기 가스 통로에 공급하기 위한 특정 처리량을 가지는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수의 밸브 부재들 각각은 상이한 특정 처리량을 가지는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 밸브 유닛 (30) 은 1, 2, 4,..., 2(N-1) 배와 같은 상대 특정 처리량들을 가지고 그리고 1, 2, 3,..., N 으로 매겨지는 N 개의 밸브 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유체 라인 (40) 과 상기 제 2 유체 라인 (42) 각각에는 상기 제 1 유체 라인과 상기 제 2 유체 라인 각각에서 미리 정해진 유체 압력을 유지하도록 펌프 (44, 46) 가 제공되는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유체 라인 (40) 과 상기 제 2 유체 라인 (42) 사이에는, 상기 제 1 유체 라인 (40) 을 상기 희석 유체의 소스 (12) 와 유동 연결되게끔 일시적으로 배열 (arrange) 하도록 할 수 있는 연결 수단 (60, 70, 700) 이 배열되는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연결 수단은, 3 방향 밸브의 제 1 유입구 (64, 74, 740) 와 유체 연결되는 상기 제 1 유체 라인 (40) 의 상류 부분, 상기 3 방향 밸브의 제 2 유입구 (62, 72, 720) 와 유동 연결되는 상기 제 2 유체 라인 (42), 및 상기 3 방향 밸브의 유출구 (76, 66, 760) 와 유동 연결되는 상기 제 1 유체 라인 (40) 의 하류 부분을 가지도록, 상기 제 1 유체 라인 (40) 에 배열된 3 방향 밸브 (60, 70, 700) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 유닛 (38, 380) 은 분배 제어 시스템 (DCS) 의 일부인 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 배열체.
  10. 연소 플랜트로서,
    제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하기 위한 적어도 하나의 배열체를 구비하는 것을 특징으로 하는 연소 플랜트.
  11. 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하는 방법으로서,
    암모니아 함유 유체의 소스로부터 제 1 유체 라인안으로 암모니아 함유 유체를 도입하는 단계,
    희석 유체의 소스로부터 제 2 유체 라인안으로 희석 유체를 도입하는 단계, 및
    제어 유닛 (38, 380) 에 의해 밸브 유닛 (30) 의 다수의 밸브 부재들 (30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5, 300.1, 300.2, 300.3, 300.4, 300.5) 을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 밸브 부재들은 각각은 상기 제 1 유체 라인과 유동 연결되는 제 1 유입구 (34, 340), 상기 제 2 유체 라인과 유동 연결되는 제 2 유입구 (32, 320) 및 상기 배기 가스 통로 (22) 에 연결되는 유출 채널 (48, 480) 과 유동 연결되는 유출구 (36, 360) 를 구비하며,
    상기 밸브 부재들은 상기 밸브 부재들 각각이 공통의 유출 채널 (48, 480) 과 유동 연결되도록 병렬로 연결되며,
    상기 암모니아 함유 유체 또는 상기 희석 유체의 유동을 상기 밸브 부재를 개재하여 상기 공통의 유출 채널 (48, 480) 에 공급하도록, 상기 제 1 유입구 (34, 340) 또는 상기 제 2 유입구 (32, 320) 에서부터 상기 유출구 (36, 360) 까지 개방 유동 경로를 유지하도록 상기 제어 유닛에 의해 상기 밸브 부재들 각각을 제어하는 단계를 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 암모니아 함유 유체는 암모니아 수용액이고, 상기 희석 유체는 물인 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 공통의 유출 채널 (48, 480) 에서 상기 암모니아 함유 유체의 유동과 상기 희석 유체의 유동의 비를 제어하도록 다수의 밸브 부재들을 제어하는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 다수의 밸브 부재들은 1, 2, 4,..., 2(N-1) 배와 같은 상대 특정 처리량들을 가지고 그리고 1, 2, 3,..., N 으로 매겨지는 N 개의 밸브 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    펌프 (44, 46) 에 의해 상기 제 1 유체 라인 (40) 과 상기 제 2 유체 라인 (42) 각각에서 미리 정해진 유체 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하는 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 유체 라인을 상기 희석 유체의 소스 (12) 와 유동 연결되게끔 일시적으로 배열 (arrange) 함으로써 상기 제 1 유입구 (34, 340) 및 상기 제 1 유체 라인 (40) 을 세정하는 단계를 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하는 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    분배 제어 시스템 (DCS) 에 의해 상기 다수의 밸브 부재들을 제어하는 것을 특징으로 하는, 암모니아 함유 유체를 연소 플랜트의 배기 가스 통로 (22) 안으로 공급하는 방법.
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