KR20110031453A

KR20110031453A - 고형물들 및 캐리어 가스들을 유동 가스 스트림에 전달하기 위한 도관 내의 폐색물을 검출하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20110031453A
Application number: KR1020117000470A
Authority: KR
Inventors: 신 류; 존 이 밀러
Original assignee: 알베마를 코포레이션
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-03-28
Also published as: US8695446B2; WO2010006077A1; AU2009268602A1; RU2496554C2; UA101207C2; RU2011104232A; CA2729318C; ZA201009306B; CN102089065A; JP5385979B2; CA2729318A1; EP2300131A1; US20110240150A1; JP2011527630A

Abstract

유동하는 가스에 고형물 및 캐리어 가스를 공급하는 도관 내의 폐색물을 검출하기 위한 프로세스 및 시스템.

Description

고형물들 및 캐리어 가스들을 유동 가스 스트림에 전달하기 위한 도관 내의 폐색물을 검출하기 위한 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING PLUGGAGE IN A CONDUIT FOR DELIVERY OF SOLIDS AND CARRIER GASES TO A FLOWING GAS STREAM}

관련 출원들에 대한 참조

본 출원은 본 명세서에 그 내용이 참조로 통합되어 있는 2008년 7월 8일자로 출원된, 이전의 동시계류중인 미국 가특허출원 제 61/079,033 호의 이득을 주장한다.

기술 분야

본 발명은 덕트 또는 챔버 벽을 통해 고형물들, 액체들 및/또는 가스들을 전달하기 위한 도관 내의, 이러한 전달을 감소 또는 중지시킬 수 있는 폐색물(pluggage)을 감시 및 검출하는데 유용한 프로세스 및 시스템에 관한 것이다.

공학 기술들에서는 가스-스트림-전달 덕트들 또는 챔버들의 벽을 횡단하는 세장형 튜브들을 오랜 기간 동안 사용하여 왔으며, 이러한 튜브들은 덕트 또는 챔버의 소스 외부(source exterior)로부터 덕트 또는 챔버의 내부 지점(point interior)으로 캐리어 가스에 동반된 미세 고형물을 전달할 수 있다. 이런 세장형 중공 튜브들은 통상 "랜스(lance)"라 지칭된다. 일반적으로, 랜스들은 고형물들 및 캐리어 가스들이 유동하는 보어를 갖는다. 보어는 외부 고형물 및 가스 공급 소스와 전달 연통(delivery communication)하며, 덕트 또는 챔버의 내부 지점에서 개방되어 랜스 보어를 통해 고형물 및 캐리어 가스를 타겟 가스 스트림 내로 전달한다.

당업자가 직면한 문제점은 랜스 보어 및 보어 개구(들)의 폐색물이다. 폐색물은 공급된 재료가 고형물일 때 문제가 된다. 고형물들은 일반적으로 캐리어 가스 내에 현탁되거나 캐리어 가스에 의해 운반되는 입자들로서 공급된다. 다수의 랜스들을 사용할 때, 폐색물이 의심되는 경우, 당업자는 각 랜스를 검사하지 않고서는 어느 랜스가 폐색되었는지를 검출할 수 없다. 이런 랜스마다의 검사는 시간 소모적이며, 검사를 가능하게 하기 위해 전체 랜스 어레이를 사용중단하는 것을 필요로 할 수 있다. 따라서, 나머지 랜스들의 동작에 전혀 영향을 주지 않고 문제가 있는 랜스를 식별하고, 서비스로부터 제거하고, 폐색 해제하도록 폐색물에 대하여 각 랜스를 감시할 수 있도록 하는 프로세스 및 장치가 필요하다.

본 발명은 가스 스트림이 유동할 수 있도록 크기설정 및 구성된 덕트 또는 챔버를 포함하고, 덕트 또는 챔버의 적어도 하나의 벽이 하나 이상의 덕트 개구들을 형성하는 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 시스템은 각 덕트 개구 내에 배치된 하나 이상의 세장형 랜스들을 포함하고, 세장형 랜스들 중 적어도 하나는 (i) 덕트의 소스 외부로부터의 미립자 고형물 및 캐리어 가스를 포함하는 공급물 및 (ii) 유동시 가스 스트림의 적어도 일부에서 교차하는 지점에 있는 덕트 또는 챔버의 내부와 유체 연통한다. 각 세장형 랜스는 적어도 부분적으로 유체 연통이 그를 통해 이루어지게 되는 적어도 하나의 길이방향(longitudinal) 보어와, 하나 이상의 개구들을 형성한다. 본 시스템은 각각의 세장형 랜스와 연계된 적어도 하나의 검출 장치를 더 포함한다. 검출 장치는 공급물이 세장형 랜스의 길이방향 보어를 통해 유동할 때 공급물의 유량 또는 유량을 나타내는 파라미터를 감시하도록 구성된다. 검출 장치는 세장형 랜스를 통한 공급물의 감소된 유동을 나타내기에 충분히 큰, 공급물의 유량의 감소를 검출할 수 있다. 이런 랜스들은, 랜스들의 어레이가 사용되고, 랜스를 통한 공급물이 정상 작동 조건들 하에서 폐색 가능성이 높을 때, 예를 들어, 수은의 포획을 위해 석탄의 연소로부터 초래되는 연도 가스 내에 주입되는 용도의 공기 같은 캐리어 가스 내에 현탁된 활성 탄소 입자들의 공급물의 경우에 특히 유용하다.

본 발명의 랜스들에서, 유량은 다양한 방법들에 의해 결정될 수 있다. 한가지 이런 방법에서, 조작자는 온도 감시부로부터 출력된 온도를 주지한다. 온도의 변화는 온도 감시부에 의해 보고된다. 이러한 온도의 변화는 통상 "열선(hot wire)"이라 지칭되는 가열 요소에 결합된 열전쌍에 의해 보고된다. 유량의 감소는 유동하는 공급 가스의 냉각을 감소시키고, 이는 "열선"의 온도를 증가시키며, 이는 열전쌍에 의해 감지되어 온도 감시부에 중계된다. 조작자는 이러한 지표에 대응하여, 문제가 있는 랜스를 폐쇄시키고, 필요에 따라 이를 수리한다. 감시가 각 랜스에 대해 특정되어 있기 때문에, 본 발명의 랜스들에 의해 제공되는 바와 같이 랜스들이 각각 온도 감시되지 않는 경우에 그러할 수 있는 바와 같이 문제가 있는 랜스에 대한 비지명 탐색시(undirected search) 모든 랜스들의 동작을 중단시켜야 할 필요가 없다.

어구들 "고형물 및 캐리어 가스들"과, "고형물 및 캐리어 가스"는 고형물들 및 캐리어 가스들의 혼합물을 포함하는 의미이다. 예로서, 양호한 실시예에서, 본 발명의 프로세스들은 고형물들의 가스 현탁물(suspension), 예를 들어, 공기와 미립자 활성 탄소의 현탁물로 이루어진 공급물을 포함한다.

비록, 본 발명이 다수의 랜스 구조들 및 공급 프로세스들에 관련되어 있지만, 하나의 이러한 공지된 랜스 구조 및 공급 프로세스는 덕트 또는 챔버의 소스 외부로부터 운반된 가스 스트림에 가스 스트림을 운반하는 덕트 또는 챔버의 벽을 통해 고형물들 및/또는 캐리어 가스들을 공급하는 것을 포함한다. 이 프로세스는 이하를 포함한다.

a. 덕트 또는 챔버의 공급 소스 외부 및 운반된 가스 스트림의 적어도 일부와 교차하는 지점에 있는 덕트 또는 챔버의 내부와 유체 연통하는 적어도 하나의 세장형 랜스로서, 길이방향 보어를 구비하면서 유체 연통이 그를 통해 이루어지는 말단 단부 개구에서 종결되는 랜스를 배치하는 단계, 및

b. 랜스 보어 및 말단 단부 개구를 통해 공급물을 공급하여 공급물이 운반된 가스 스트림의 적어도 일부와 혼합되게 하는 단계.

다른 유용한 랜스 구조 및 공급 프로세스는 그 내용이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 2009년 7월 8일자로 동시 출원된 본 출원인의 PCT 출원번호 제 호[대리인 문서 번호 제B2-7838-PCT]에서 발견할 수 있다. 또한, 운반된 가스 스트림 내의 고형물 및 캐리어 가스의 균질성 및 분산도를 증가시키기 위해 다수의 랜스들이 사용될 수 있다. 양호한 분산도 및 균질성은 공급된 고형물 및 캐리어 가스가 매우 소량으로 존재하는 운반된 가스 스트림의 성분들을 포획하기 위해 사용되는 경우에 특히 유용하다. 하류 균질성은 포획 대상 성분이 공급된 재료와 접촉할 통계적 가능성을 증가시켜 이러한 성분의 포획이 간질성(interstitial) 포획, 흡착, 화학 반응 등에 의해 이루어질 수 있게 한다. 랜스가 부분적으로 또는 완전히 폐색된 경우, 가능한 빨리 이를 인지하고 교정하는 것이 중요하다. 그렇지 않으면, 예로서, 오염 제어 성능이 현저히 열화될 것이다. 또한, 때때로, 약 10 내지 50 이상의 범위의 다수의 랜스들을 사용하는 경우, 폐색에 대해 검색하기 위해 모든 랜스들의 작동을 중단시켜야 할 필요 없이 적시적이고 효율적인 방식으로, 어느 랜스 또는 랜스들이 폐색되었는지를 신속히 위치파악하고 수리를 위해 문제가 있는 랜스를 제거하는 데 본 발명의 유용성이 매우 유익하다.

또한, 본 발명은 (i) 유동 가스, 예를 들어, 연도 가스 내로 미립자 고형물 및 캐리어 가스를 포함하는 공급물의 통과(passage)를 위한 도관, 예를 들어, 랜스 보어가 적어도 부분적으로 폐색되는 경우를 판정하기 위한 프로세스들에도 관련되어 있으며, 이 프로세스는 이하를 포함한다.

a. 도관을 통한 공급물의 통과에 수반되는 도관을 통한 공급물의 유량 또는 유량을 나타내는 파라미터를 결정하는 단계, 및

b. 도관 또는 도관과 유체 연통하는 공급 라인과 연계된 검출 장치에 의해 유량의, 도관을 통한 공급물의 감소된 유량을 나타내기에 충분히 큰 감소에 대하여 도관을 통한 공급물의 유량 또는 유량을 나타내는 파라미터를 감시하는 단계.

유량들은 직접적으로 또는 간접적으로 결정 및 감시될 수 있다. 즉, 유량을 결정 또는 감시하기 위해 사용되는 장치는 도관을 통한 공급물의 유량의 능동적 측정에 의해 이를 수행하거나, 지정된 파라미터들, 예를 들어, 압력 및/또는 온도의 수집을 통해 유량을 결정 및 감시할 수 있다. 이들 파라미터들은 도관을 통한 공급물의 유량을 결정하기 위해 추가 분석될 수 있다. 유량들은 당업자에 의해 이루어지는 계산들로부터, 알려진 조건들에서의 압력, 체적 및/또는 온도를 포함하는 공급물의 다양한 물리적 특성들 사이의 알려진 관계들로부터, 그리고, 본 기술 분야의 통상적 지식을 가진 자들에게 알려진 다른 방법들로부터 결정될 수 있다.

본 발명의 프로세스들 및 시스템들은 운반된 가스 스트림 내로의 공급물을 위한 다수 종류들의 고형물들 및 캐리어 가스들을 취급하는데 의미가 있다. 또한, 본 발명의 프로세스들 및 시스템들은 가스 스트림으로부터 비의도적 가스 스트림 성분들의 제거 또는 감소를 이행하기 위해 운반된 가스 스트림과 처리 고형물 또는 캐리어 가스를 예를 들어, 분사에 의해 접촉시키기 위한 그 용도에 준하는 다수의 프로세스들을 개선시킬 수 있다.

(i) 본 발명의 프로세스들 및 시스템들과 함께 사용될 수 있는 고형물들, 액체들 및/또는 가스들 및/또는 (ii) 본 발명의 프로세스들 및 시스템들의 사용에 의거한 가스 스트림 처리들의 예는, US 1,984,164, US 4,500,327, US 5,900,042, US 6,514,907, US 6,808,692, US 6,818,043, US 6,848,374, US 6,878,358, US 7,435,286, US 7,507,083, US 2002/0114749, US 2004/013589, US 2005/0039598, US 2006/0204418, US 2006/0205592, US 2007/0051239, US 2007/0140940, US 2007/0180990, US 2007/0234902, US 2007/0254807, US 2008/0107579, US 2008/0134888, EP 0 277 706, 및 WO 2007/149867에 개시된 것들이 있다. 상술한 문헌들 모두는 그들이 전체적으로 기술된 것처럼 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.

본 발명의 이들 및 다른 특징들, 장점들 및 실시예들은 하기의 설명, 도면들 및 첨부 청구범위들로부터 더 명백해질 것이다.

도 1은 가스 스트림을 운반하는 덕트 내의 유동 가스 스트림 내에 배치된 공지된 세장형 랜스의 위도방향 단면도로서, 세장형 랜스는 세장형 랜스의 길이방향 보어 내에 배치된 본 발명의 검출 장치와 연계된 센서를 구비하고, 길이방향 단면 A-A가 또한 본 도면에 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 유량 감시 및 검출 장치의 부분 단면도이다.
상술한 도면들 각각에서, 다수의 도면들 사이에서 유사 또는 기능적 유사 부분들을 지칭하기 위해 유사 참조번호들이 사용된다.

본 발명의 적어도 하나의 구현예에 따른 장치에서 언제 어디서 폐색이 발생하였는지를 판정하기 위한 시스템 및 방법의 구성 및 용도에 이들이 사용되고 있는 경우에 대하여 본 발명의 예시적 구현예들이 설명된다. 물론, 본 발명의 실제 구현예의 개발시, 시스템 관련 및 사업 관련 제약들에 대한 순응성 같은 개발자들의 특정 목적들을 달성하기 위해 다수의 구현예 특정 결정들이 이루어져야만 하며, 이들은 구현예들 사이에서 변할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 이런 개발 노력은 복잡하고 시간소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고, 본 내용을 숙지한 본 기술 분야의 통상적 지식을 가진 자들의 일상적 일이 될 것이라는 것을 알 수 있을 것이다.

이제, 도면들을 참조하면, 본 발명은 유동하는 가스 내로 덕트 또는 챔버 벽을 통해 고형물들, 액체들 및/또는 가스들을 전달하기 위한 도관 내의 폐색물을 감시 및 검출하는 데 유용한 프로세스 및 시스템을 제공하며, 여기서, 이러한 폐색물은 이런 전달을 감소 또는 중지시킬 수 있다. 이러한 검출은 조작자가 랜스들의 어레이 내의 어느 도관 또는 랜스가 폐색되기 시작하였는지 또는 이미 폐색되었는지를 정확히 알 수 있게 하기 때문에 유용하다. 폐색물의 검출은 도 2에 도시된 검출 장치(52)에 의해 수행될 수 있다. 유량을 결정할 수 있는 다른 검출 장치들이 본 발명의 개념 및 범주 내에서 사용될 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 유사하게, 이런 검출 장치들은 유량을 나타내는 파라미터들, 예를 들어, 온도 또는 압력을 측정할 수 있다. 랜스(들)를 통한 고형물 또는 캐리어 가스의 유량은 직접적으로 또는 간접적으로 측정될 수 있으며, 이들은 여전히 본 발명의 개념 및 범주 내에 포함된다는 것을 알 수 있을 것이다.

도 1은 전체가 참조번호 10으로 표시되어 있는 세장형 랜스를 예시한다. 랜스(10)는 도 1에 화살표들에 의해 표시된 방향으로 가스 스트림을 운반하는 덕트(32)의 덕트 벽(30)을 통해 장착되어 있다. 랜스(10)는 전체가 참조번호 34로 표시되어 있는 장착 플랜지 조립체를 사용하여 장착되어 있다.

랜스(10)는 길이방향 보어(14)를 형성하는 길이방향 연장 관형 본체 벽(12)을 구비한다. (본 명세서에서 사용될 때, 용어 "길이방향" 은 설명되는 부재 또는 유한 공간의 가상의 장축 또는 이런 축과 정렬된 무엇인가를 지칭하며, "위도방향(latitudinal)"은 설명되는 부재 또는 유한 공간의 가상의 장축에 실질적으로 수직인 가상의 단축 또는 이런 축과 정렬된 무엇인가를 지칭한다). 길이방향 보어(14)는 기단 단부(18)와 말단 단부(16)를 구비한다. 도면들로부터 볼 수 있는 바와 같이, 길이방향 보어(14)는 그 기단 단부(18)에서 덕트(32)의 외부 지점으로부터 그 말단 단부(16)의 덕트(32)의 내부 지점으로 연장한다. 랜스(10)는 그 말단 단부(16)에 말단 단부 개구(17)를 더 형성한다. 통상적으로, 길이방향 보어(14)는 약 1 내지 약 10 cm의 범위 이내의 위도방향 직경을 갖는다. 바람직하게는, 세장형 랜스는 탄소 또는 스테인레스 스틸 같은 강한 금속으로 구성되지만, 세장형 랜스는 상황들에 적합한 다른 재료들로 구성될 수 있다.

전체가 참조번호 34로 표시되어 있는 장착 플랜지 조립체는 두 개의 주요 부분들, 즉, 플랜지(26) 및 플랜지 헤드(40)로 구성된다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 플랜지(26)는 덕트 포트(33)를 둘러싸고, 덕트 벽(30)에 대한 용접에 의해 편리하게 장착된다. 랜스가 덕트 포트(33)를 통과하도록 그 기단 단부에서 랜스(10)를 견고하게 보유하도록 크기설정된 플랜지 헤드(40)가 볼트들(22, 22a)에 의해 장착되어 있다. 밀봉부(50)는 플랜지(26)에 대한 플랜지 헤드(40)의 유체 밀봉식 장착을 유지하도록 사용된다. 플랜지 헤드(40)는 고형물, 액체 및/또는 가스를 공급하기 위한 장치를 수용하도록 플랜지 개구(60)를 형성한다. 고형물 및 캐리어 가스를 플랜지 개구(60)에 공급하기 위해 사용되는 장치는 공급 라인(61)인 것으로 도시되어 있다. 일반적으로, 공급 라인은 저장소(silo) 같은 공급 소스(미도시)로부터 공급물을 운반하는 하나 이상의 통로들을 제공하는 임의의 장치 또는 장치들의 그룹이다. 공급 라인(61)은 숙련자에 의해 제공되는 바와 같은 강성 또는 가요성 튜브일 수 있다. 플랜지 개구(60)의 크기는 랜스 보어(14)를 통한 통과를 위해 필요한 유동을 공급할 수 있도록 이루어진다.

작동시, 캐리어 가스와 미립자 활성 탄소의 현탁물로 구성된 공급물이 플랜지 개구(60)를 통해 랜스 보어(14) 내로 도입된다. 현탁물은 보어(14)의 말단 단부 개구(17)를 통해 길이방향 보어를 통해 유동하고, 그에 의해, 현탁물의 적어도 일부가 운반된 가스 스트림의 적어도 일부와 혼합된다.

덕트 단면적들은 일반적으로 크고(예를 들어, 2 m × 2 m 이상), 그 위도방향 단면들을 가로질러 재료들을 도입하기 위해서는 긴 세장형 랜스들이 필요하다. 이들 경우들에서, 복수의 세장형 랜스들이 어레이의 형태로 전개될 수 있다. 랜스들의 어레이가 사용될 때, 랜스들은 바람직하게는 가스 스트림 유동과 교차하는 균등한 분포의 말단 보어 단부들을 제공하도록 배향 및 간격설정된다. 어레이 내의 랜스들은 동일한 길이로 이루어질 필요는 없다. 랜스들은 가스 스트림 유동의 길이에 걸쳐 그 방사상 둘레에 이격 배치될 수 있다. 각 세장형 랜스의 수, 길이 및 위치는 덕트 내의 더 높은 체적들 및 농도들의 수은이 존재하는 위치들 같은 연도 가스의 특성들에 기초하여 변할 수 있다. 세장형 랜스들의 수들, 위치들 및 길이들은 더 높은 수은 체적들 및 농도들이 존재하는 덕트내의 위치들에 안내되는 흡착제의 양을 증가시키도록 연도 가스의 특성들로부터 최적화될 수 있다.

도 1 및/또는 도 2에 도시된 바와 같이, 세장형 랜스(10)와 연계된 검출 장치(52)는 랜스 보어(14) 내에 배치된 온도 센서(54)를 포함한다. 온도 센서(54)는 랜스 보어(14) 내의 온도 또는 온도 변화와 연통할 수 있는 임의의 유형의 장치로 이루어질 수 있다. 단순성 및 경제성의 관점들로부터, 세라믹 또는 금속성 슬리브(74) 내에 양자 모두가 수납되어 있는 열전쌍(56) 및 카트리지 가열기(58)가 사용될 수 있다. 다른 가열 요소들이 사용될 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 가열기(58) 및 열전쌍(56) 각각을 위한 배선(62)은 서로 전기적으로 절연되어 있고, 온도 센서(54)의 동일 단부로부터 빠져나온다. 슬리브(74)는 마모 보호를 제공함으로써 가열기 및 열전쌍을 보호한다. 온도 센서(54)는 세장형 랜스(10)의 길이방향 보어(14) 내에서 및/또는 그에 인접하게 배치된다. 센서는 영구적으로 길이방향 보어 내에 배치될 수 있거나, 일시적으로 보어 내에 배치될 수 있다. 일반적으로 "열선"이라 지칭되는 가열기(58)를 통해 전류가 흘러서 가열기(58)의 사전결정된 온도를 형성한다. 이 사전결정된 온도는 후술된 온도 감시부(68)에 의해 일정한 온도로 유지된다. 길이방향 보어를 통한 입자 캐리어 가스의 유동의 감소는 열선의 그 냉각을 감소시키며, 열선(58)의 온도의 증가를 유발하고, 이에 따라, 회로의 전기적 특성들을 변화시킨다. 열전쌍(56)은 열선(58)에 결합되고, 온도의 변화를 전압으로 변환하며, 이 전압은 후술된, 온도 감시부(68)에 중계된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 검출 장치(52) 내의 전원(64)은 온도 제어를 위해 다중 채널 계전기들(66)을 통해 개별 가열기들(58)에 전기 에너지를 제공한다. 온도 감시부(68)는 온도 센서(54)로부터의 온도 데이터 입력들을 수집 및 분석하고, 초과 온도들이 발생할 때를 검출한다. 온도 조건들은 열전쌍(56)으로부터 수신되고, 온도 감시부(68)에 전달된다. V_DC 파워 서플라이(70)는 검출 장치(52)를 위한 에너지를 제공한다. 온도들이 초과되었다는 것을 나타내는 경보(72)가 온도 감시부에 표시되거나, 검출 장치(52) 내의 글로벌 계전기들(66)에 의해 제어실(미도시) 같은 다른 위치들로 전송될 수 있다.

비록, 도면들이 유량을 검출하기 위한 한가지 이런 방법을 예시하지만, 랜스(들)를 통한 고형물들 및 캐리어 가스들의 유량의 결정 및 감시를 달성하기 위해 다른 검출 장치들을 사용하여 다른 방법들이 사용될 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 한가지 이런 비제한적인 예는 압력 센서이다.

또한, 검출 장치는 도관과 유체 연통하는 공급 라인, 예를 들어, 이송 라인과 연계될 수 있다. 상술한 바와 같이, 공급 라인도 고형물 미립자 및 캐리어 가스를 공급하는 공급물 소스와 유체 연통한다. 검출 장치는 특정 랜스와 유체 연통하는 공급 라인을 통한 공급물의 유량을 감시하도록 공급 라인 내에 배치된 센서를 포함할 수 있다. 랜스를 통한 공급물의 유량을 측정 및/또는 감시하기 위해 검출 장치 내에 포함되는 센서 또는 임의의 다른 장치는, 랜스를 통한 유량이 그 부분에서 결정될 수 있는 한, 랜스, 공급 라인 또는 랜스에 공급물을 제공하는 시스템 내의 다른 구성요소의 임의의 부분 내에 또는 그에 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 도관 또는 공급 라인에 대한 검출 장치의 관계를 설명하는 것에 관하여 용어 "~와 연계된"은 재료의 유동의 특성이 검출 장치에 의해 측정될 수 있도록 도관 및/또는 공급 라인 내의 재료의 유동에 인접하게, 또는, 그에 연결되어, 또는, 다른 방식으로 그와 연통하여 존재하는 그 검출 장치 또는 구성요소의 임의의 구성을 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 유동하는 가스 내로의 고형물 및 캐리어 가스의 통로를 위해 사용되는 랜스(10) 같은 도관이 폐색되는 경우를 결정하기 위한 프로세스에 관한 것이다. 도관 또는 세장형 랜스는 유동하는 가스 내에 적어도 부분적으로 침지된다. 한가지 유용한 용례에서, 도관을 통과하는 가스는 미립자 고형물들이 분말형 활성 탄소를 포함하는 미립자 고형물들을 포함하는 가스이다. 다른 미립자 고형물들은 예를 들어, 트로나(trona) 또는 수화 석회 등을 포함할 수 있다. 유동하는 유체의 성분과 반응하거나 그를 흡착할 수 있는 흡착성 또는 반응성 재료인 임의의 미립자 고형물이 사용될 수 있다. 유동하는 유체는 미립자 고형물들 및 다수의 가스상 성분들 양자 모두를 포함하는 연소 프로세스로부터의 연도 가스(flue gas)를 포함할 수 있다. 유동하는 유체는 예를 들어, 수은, 염화수소산 또는 황 삼산화물 성분들을 포함하는 연도 가스 유출물일 수 있다.

하기의 예는 예시의 목적들을 위해 제공된 것이며, 본 발명의 범주에 제한들을 부여하고자 하는 것은 아니다.

예 1

본 발명의 유용한 용례의 일 예는 일련의 세장형 랜스들을 통해 캐리어 가스와 조합하여 연도 가스 내로 브롬 가스 처리된 미립자 수은 흡착제를 분사함으로써 수은을 함유하는 발전소 연도 가스를 처리하는 것이다. 온도 센서(본 경우에는, 열선 장치)가 세장형 랜스의 입구에 삽입되고 영구적으로 설치되어 유지되며, 입자 형태의 수은 제어 흡착제와, 공기의 혼합물이 대형 연도 가스 덕트를 통과하는 연도 가스에 분배되도록 세장형 랜스에 공급된다. 정상 작동 조건들 하에서, 연도 가스들의 온도는 300℉(149℃) 내지 400℉(204℃)이고, 흡착제/질소 혼합물의 온도는 약 120℉(49℃)이며, 센서의 온도는 500℉(260℃)로 유지되었다. 흡착제/질소의 유량이 증가되는 경우, 센서에 의해 측정되는 온도는 감소된다. 흡착제/공기의 유량이 감소되는 경우(폐색이 발생할 때의 경우와 같이) 또는 유량이 실질적으로 중지되는 경우(완전한 폐색이 발생하였을 경우와 같이), 센서에 의해 측정된 온도는 증가한다. 완전한 폐색의 경우에, 온도 상승은 상당할 수 있다. 온도 조건들은 정상 조건들 및 대량 폐색 문제 동안 실제 관찰되고 이하에 표 1에 예시되었다.

정상 작동 - 미립자들/가스 공급물의 온도 센서의 온도 연도 가스의 온도	세장형 랜스가 연도 가스 덕트에 일정한 고형물 입자들을 만족스럽게 전달하도록 동작 120℉ (49℃) 500℉ (260℃) 300-400℉ (149-204℃)
폐색 문제 - 미립자들/가스 공급물의 온도 센서의 온도 연도 가스의 온도	세장형 랜스가 연도 가스 덕트에 어떠한 고형물 입자들도 만족스럽게 전달하도록 동작하지 못함 90℉ (32℃) 1600℉ (871℃) 300-400℉ (149-204℃)

본 문헌의 소정 위치에서 화학명 또는 조성으로 지칭되는 반응제들 및 성분들은 단수형으로 지칭되든 복수형으로 지칭되든 그들이 화학명 또는 화학적 유형(예를 들어, 다른 반응제, 용매 또는 등등)에 의해 지칭되는 다른 물질과 접촉하기 이전에 존재하는 바와 같은 상태로 표시된 것으로 이해하여야 한다. 예비 화학 변화들, 변형들 및/또는 반응들이 존재한다면, 이들이 어떻게 이루어지는 지는 결과적 혼합물 또는 용액 또는 반응 매체에 문제가 되지 않으며, 그 이유는 이런 변화들, 변형들 및/또는 반응들이 본 내용에 준하여 이루어진 조건들 하에서 특정 반응제들 및/또는 성분들과 합쳐진 자연적 결과이기 때문이다. 따라서, 반응제들 및 성분들은 소정 동작 또는 반응을 수행하는 데 사용될 혼합물의 형성시 또는 소정 화학적 동작 또는 반응을 수행하는 것과 연계하여 합쳐지게 되는 인그래디언트(ingredient)들로서 식별된다. 또한, 비록, 일 실시예가 현재 시제로("구성된", "포함하는", "~인" 등) 물질들, 성분들 및/또는 인그래디언트들을 지칭할 수 있지만, 이러한 언급은 본 내용에 따른 하나 이상의 다른 물질들, 성분들 및/또는 인그래디언트들과 최초 접촉되거나, 혼화되거나, 혼합되기 직전의 시간에 그들이 존재하였던 상태와 같은 물질, 성분 또는 인그래디언트에 대한 것이다.

또한, 청구범위들이 현재 시제로(예를 들어, "포함하는", "~인" 등) 물질들을 지칭할 수 있지만, 이러한 언급은 본 내용에 따라 그들이 하나 이상의 다른 물질들과 최초 접촉, 혼화 또는 혼합되기 직전의 시기에 그들이 존재하였던 바와 같은 물질에 대한 것이다.

명시적으로 달리 언급된 바를 제외하면, 부정관사 "일" 또는 "하나의"는 본 명세서에서 사용시, 제한을 의도하지 않으며, 그 부정관사가 지칭하는 단일의 요소로 설명 또는 청구범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 부정관사 "일" 또는 "하나의"는 본 명세서에서 사용시, 문맥상 달리 명시적으로 나타나 있지 않은 한, 하나 이상의 이런 요소들을 포함하는 것을 의도한다.

본 명세서의 임의의 부분에 언급된 각각의, 그리고, 모든 특허 또는 다른 공보나 발간 문헌은 전체적으로 본 명세서에 설명되어 있는 것처럼 참조로 본 명세서에 전체가 통합되어 있다.

본 발명은 첨부된 청구범위들의 개념 및 범주 내에서 상당한 변화가 이루어질 수 있다.

Claims

(i) 미립자 고형물 및 (ii) 캐리어 가스를 포함하는 공급물을, 유동하는 가스 내로 운반하기 위한 도관이 적어도 부분적으로 폐색되었는지를 결정하기 위한 방법으로서,
a. 도관을 통한 공급물의 통과에 수반되는 도관을 통한 공급물의 유량 또는 유량을 나타내는 파라미터를 결정하는 단계; 및
b. 도관 또는 도관과 유체 연통하는 공급 라인과 연계된 검출 장치에 의해 유량의, 도관을 통한 공급물의 감소된 유량을 나타내기에 충분히 큰 감소에 대하여 도관을 통한 공급물의 유량 또는 유량을 나타내는 파라미터를 감시하는 단계; 를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서, 미립자 고형물은 유동하는 가스의 성분을 흡착하거나 유동하는 가스의 성분과 반응할 수 있는 흡착제 또는 반응성 재료를 포함하고, 유동하는 가스는 연소 프로세스로부터의 연도 가스를 포함하는 방법.
제 2 항에 있어서, 검출 장치는 도관을 통한 유량을 측정하기 위해 도관에 의해 형성된 보어 내에 배치된 센서를 포함하는 방법.
제 3 항에 있어서, 센서는 가열 요소와 가열 요소에 결합된 열전쌍을 포함하는 방법.
제 4 항에 있어서, 도관 내에 배치된 가열 요소의 일정한 온도를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 5 항에 있어서, 도관을 통한 유량은 도관 내에 배치된 가열 요소의 일정한 온도로부터의 편차에 의해 감시되는 방법.
제 2 항에 있어서, 연도 가스의 성분은 수은, 염화수소 산 또는 황 삼산화물을 포함하는 방법.
가스 스트림이 유동할 수 있도록 크기설정 및 구성된 덕트 또는 챔버로서, 덕트 또는 챔버의 적어도 하나의 벽이 하나 이상의 덕트 개구들을 형성하는, 덕트 또는 챔버와;
각 덕트 개구 내에 배치된 하나 이상의 세장형 랜스들로서, 세장형 랜스들 중 적어도 하나는 (i) 덕트의 소스 외부로부터의 미립자 고형물 및 캐리어 가스를 포함하는 공급물 및 (ii) 유동시 가스 스트림의 적어도 일부에서 교차하는 지점에 있는 덕트 또는 챔버의 내부와 유체 연통하며, 각 세장형 랜스는 적어도 부분적으로 유체 연통이 이루어지게 되는 적어도 하나의 길이방향 보어를 형성하고, 하나 이상의 개구들을 형성하는, 하나 이상의 세장형 랜스들과;
각각의 세장형 랜스와 연계된 적어도 하나의 검출 장치로서, 공급물이 세장형 랜스의 길이방향 보어를 통해 유동할 때 공급물의 유량 또는 유량을 나타내는 파라미터를 감시하도록 구성된, 적어도 하나의 검출 장치; 를 포함하며,
검출 장치는, 세장형 랜스를 통한 공급물의 감소된 유동을 나타내기에 충분히 큰, 공급물의 유량의 감소를 검출할 수 있는 시스템.
제 8 항에 있어서, 미립자 고형물은 유동하는 가스의 성분을 흡착하거나 유동하는 가스의 성분과 반응할 수 있는 흡착제 또는 반응성 재료를 포함하고, 유동하는 가스는 연소 프로세스로부터의 연도 가스를 포함하는 시스템.
제 9 항에 있어서, 검출 장치는 세장형 랜스를 통한 공급물 유량을 측정하기 위해 길이방향 보어에 인접하게 또는 길이방향 보어 내에 배치되는 센서를 포함하는 시스템.
제 10 항에 있어서, 센서는 가열 요소와 가열 요소에 결합된 열전쌍을 포함하는 시스템.
제 9 항에 있어서, 연도 가스는 수은, 염화수소 산 또는 황 삼산화물을 포함하는 시스템.