KR20120057632A - 광학 연도 가스 모니터링 및 제어 - Google Patents
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Abstract
복수의 광학 모니터링 시스템(220, 320)은 노(1) 및 그 배출물 제어 디바이스의 연도 가스 내의 적어도 하나의 성분의 농도를 감지한다. 모니터링 디바이스(220, 320)는 샘플링 구역(18) 내의 다양한 성분의 양을 지시하는 조합된 신호를 생성하기 위해 샘플링 구역(18)을 통해 빔(223)을 제공하기 위한 적어도 하나의 광학 소스(221)를 포함한다. 조합된 신호는 미래의 배출을 위해 이들을 준비하기 위해 배출물 제어 디바이스에 피드 포워드될 수 있다. 조합된 신호는 배출물 제어 디바이스를 조정하기 위해 또한 피드백될 수 있다. 이들은 또한 노(1)의 버너의 화학양론을 제어하기 위해 제어 유닛(230)에 제공될 수 있다. 이는 배출된 배출물의 양을 감소시키는 더 효율적인 시스템을 생성한다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 본 출원과 동일자로 출원된 동일한 발명자, 마이클 탄카(Michael Tanca)에 의한 발명의 명칭이 "버너 모니터 및 제어(BURNER MONITOR AND CONTROL)"인 계류 중인 미국 특허 출원에 관련된다. 이 출원은 본 명세서에 그대로 설명되어 있는 것처럼 전술된 출원을 포함한다.
발명의 분야
본 발명은 석탄 연소식 연소 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 석탄 연소식 연소 시스템의 배출물의 정확한 제어를 위한 연도 가스 모니터링 시스템에 관한 것이다.
다양한 석탄 연소식 연소 시스템에서, 연소는 노의 후방부에 위치된 측정 디바이스에 의해 모니터링된다. 통상적으로, 이는 산소 센서이다. 이 측정 디바이스는 연소 시스템 내의 연소를 제어하는데 사용되는 피드백 신호를 제공한다. 이들 센서는 특정 센서 위치에서 단지 O2만을 측정하기 때문에 부정확한 경향이 있다. 다수의 위치에서 O2를 측정하는 것이 더 정확할 것이다.
몇몇 시스템, 특히 기계적 시스템은 반응을 위해 소정 시간을 소요한다. 표준 시스템에서, 측정 디바이스는 연도 가스의 특성을 식별하고, 이어서 식별된 특성에 기초하여 반응한다. 측정된 특성 중 하나가 배출 가스의 높은 농도이면, 적절한 오염 제어 시스템이 연소 시스템을 떠나기 전에 가스의 농도를 감소시키기 위해 반응한다. 가스가 검출될 때와 가스 농도가 실제로 감소될 때 사이에 소정의 지연 시간이 존재한다. 배출물 제어 시스템과 같은 시스템에 대해 연도 가스의 측정된 특성의 사전 통지를 수신하여 이것이 시스템 지연 시간을 "상승시키고(ramp up)" 감소시킬 수 있게 되는 것이 유리할 것이다.
따라서, 보일러 연소 시스템과 관련된 샘플링 구역 전체에 걸친 연소 조건의 정확한 측정을 위한 방법 및 장치가 요구된다. 바람직하게는, 측정은 향상된 제어를 제공하여 따라서 향상된 효율을 유도한다.
본 발명은 고체 연료, 1차 공기 및 2차 공기를 연소하는 노(1)로부터 연도 가스 내의 적어도 하나의 성분의 특성을 모니터링하기 위한 효율적인 연소 시스템(1000)으로서 실시될 수 있고, 장치는 광학 모니터링 디바이스(220)를 갖는다.
광학 모니터링 디바이스(220)는 샘플링 구역(18) 내의 연도 가스를 통해 광학 빔(223)을 제공하기 위한 복수의 광학 소스(221)를 포함한다.
다수의 검출기(222)는 광학 빔(223)을 각각 검출하고 감지된 신호를 제공한다.
전자 유닛(225)이 검출기(222)에 결합되고 검출기(222)로부터 감지된 신호를 조합하여 샘플링 구역(18) 내의 적어도 하나의 성분의 특성을 추정하고 노(1)의 작동을 조정하기 위해 이 추정을 사용하도록 구성된다.
제어 유닛(230)이 광학 모니터링 디바이스(220)에 결합되고 조합된 신호를 수신한다. 이는 조합된 신호에 지시된 요구에 기초하여 노(1)로의 연료 공급물(5), 1차 공기 공급물(6) 및 2차 공기 공급물(7)의 유동을 제어한다.
본 발명은 또한 그 위치에서 제 1 성분의 농도를 위해 연도 가스를 샘플링하고 상류측 농도 신호를 생성하기 위한 상류측 광학 모니터링 디바이스(220)를 갖는 연도 가스를 생성하기 위한 노(1)를 갖는 효율적인 연소 시스템(1000)으로서 실시될 수 있다.
이 시스템은 제 1 성분을 위해 연도 가스를 샘플링하고 그 위치에서 연도 가스 내의 제 1 성분의 농도를 지시하는 하류측 농도 신호를 생성하기 위한 하류측 광학 모니터링 디바이스(320)를 포함한다.
연도 가스 내의 제 1 성분의 농도를 감소시키는 것이 가능한 배출물 제어 시스템(300)이 모니터링 디바이스(220, 320) 사이에 위치되어 이들에 결합된다. 배출물 제어 시스템(300)은 연도 가스를 수신하고 배출물 제어 디바이스는 상류측 농도 신호를 수신하고 수신될 미래의 연도 가스 농도에 대한 그 미래 작동을 조정하도록 이를 사용하고, 그 현재 작동을 조정하기 위해 하류측 농도 신호를 사용한다.
본 발명은 연도 가스를 생성하기 위한 노(1) 및 다수의 직렬 접속된 배출물 제어 시스템을 갖는 효율적인 연소 시스템(1000)으로서 또한 실시될 수 있다. 배출물 제어 시스템 및 노는 덕트에 의해 연결된다.
제어 유닛(230)이 노에 결합되고, 노(1)로의 연료 유동, 1차 공기 및 2차 공기를 제어하도록 작동한다.
시스템은 다수의 광학 소스(221)를 갖는 적어도 하나의 모니터링 디바이스(220)를 포함하고, 각각의 광학 소스(221)는 광학 빔을 연도 가스를 통해 대응 검출기(222)로 통과시킨다. 각각의 검출기(222)는 다수의 감지된 신호를 생성하고, 감지된 신호는 연도 가스 내의 성분의 농도를 지시하는 신호를 제공하도록 조합된다. 모니터링 시스템은 연도 가스 내에 배출된 성분의 농도를 최소화하기 위해 노(1)를 제어하도록 제어 유닛(230)에 조합된 신호를 송신한다.
선택적으로, 다수의 모니터링 디바이스는 시스템 전체를 통해 하나 이상의 성분을 샘플링하는데 사용된다. 이들은 하류측 배출물 제어 디바이스에 배출물 농도의 사전 통지를 제공하거나 상류측 배출물 제어 디바이스로의 피드백을 제공하기 위한 피드 포워드(feed forward) 신호로서 사용될 수 있다.
게다가, 피드백 신호는 노(1)의 작동을 제어하고 NOx 및 수은 배출물을 조절하기 위해 산소 농도 및/또는 연소 온도를 제어하는 제어기(230)에 송신될 수 있다.
본 발명으로서 간주되는 요지가 구체적으로 지적되고 명세서의 결론부에서 청구범위에 명백하게 청구된다. 본 발명의 상기 및 다른 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 취한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해진다.
도 1은 종래의 연소 시스템의 부분의 개략 다이어그램.
도 2는 본 발명에 따른 연소 시스템의 일 실시예의 부분의 개략 다이어그램.
도 3은 본 발명에 따른 연소 모니터링 시스템의 실시예를 도시하는 덕트의 단면도.
도 4는 다수의 배출물 제어 디바이스를 갖는 연소 시스템 내에 합체된 본 발명의 일 실시예의 개략 블록 다이어그램.
도 2는 본 발명에 따른 연소 시스템의 일 실시예의 부분의 개략 다이어그램.
도 3은 본 발명에 따른 연소 모니터링 시스템의 실시예를 도시하는 덕트의 단면도.
도 4는 다수의 배출물 제어 디바이스를 갖는 연소 시스템 내에 합체된 본 발명의 일 실시예의 개략 블록 다이어그램.
연소 조건, 연소 시스템으로부터의 연도 가스 성분의 정확한 모니터링을 제공하고 모니터링에 기초하여 연소 시스템 및/또는 배출물 제어 디바이스를 제어하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 본 명세서에 제공된 다양한 비한정적인 실시예에서, 연소 시스템은 고체 연료, 기체 또는 액체 연료 연소식 연소 시스템이다. 연소 시스템은 조합형 노 및 보일러 또는 증기 발생기일 수 있다. 그러나, 당 기술 분야의 숙련자는 제공된 실시예들이 단지 예시적이고 본 발명의 한정이 아니라는 것을 인식할 수 있을 것이다.
방법 및 장치는 광학 검출 시스템을 사용한다. 본 명세서에 제공된 바와 같이, 광학 신호화 및 검출 시스템은 간단히 "모니터링 시스템"이라 칭한다. 일반적으로, 모니터링 시스템은 다양한 관련 기능을 수행하기 위한 다양한 구성 요소를 포함한다. 구성 요소는 레이저와 같은 복수의 광학 소스, 복수의 센서, 제어 유닛, 컴퓨터 부품, 소프트웨어(즉, 기계 판독 가능 매체 상에 저장된 기계 실행 가능 명령), 신호화 디바이스, 모터 작동식 제어부, 적어도 하나의 전원 및 다른 이러한 구성 요소를 포함할 수 있다. 모니터링 시스템은 샘플링 구역에 대한 적어도 하나의 가스 성분의 복수의 측정을 제공한다. 복수의 측정은 무엇보다도 버너(즉, 노즐)에 관련하는 것과 같은 샘플링 구역 내의 가스 성분의 측정을 위해 제공된다. 측정은 광학 감지 기술의 사용에 의해 다수의 위치에서 수행될 수 있고, 따라서 연료의 국부적인 더 응답성인 측정을 제공한다. 물론, 모니터링 시스템은 또한 제어 시스템으로서 고려될 수 있다. 더 구체적으로, 모니터링 시스템으로부터의 측정 데이터는 연소 시스템 및 배출물 제어 디바이스의 양태를 제어하는데 사용될 수 있다. 따라서, 적어도 이 이유로, 모니터링 시스템은 제어 시스템 또는 제어 시스템의 적어도 일부로서 고려될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 종래의 노(1)의 부분의 측면 입면도가 도시되어 있다. 배출물 제어 디바이스는 여기에 도시되어 있지 않다. 미분탄과 같은 고체 연료가 1차 공기의 제트에 혼입되고 제어 유닛(14)을 통해 연소 챔버(2)에 제공된다.
강제 통풍(FD) 팬(16)이 1차 공기 뿐만 아니라 2차 공기 입구(7) 내에 제어 유닛(14)에 또한 제공된 2차 공기를 제공한다. 공기 및 연료는 연소 챔버(2) 내에서 연소된다. 고온 연도 가스가 생성되어 백패스(backpass)(3)로부터 외부로 통과된다.
"하류측"과 같은 전체 방향은 연도 가스 유동의 일반적인 방향을 의미한다. 유사하게, 용어 "상류측"은 연도 가스 유동의 방향에 대향하여 진행하는 "하류측"의 방향에 대향한다.
산소(O2) 센서(111)가 산소 농도를 감지하고 O2가 적절한 레벨에 있는지를 식별하기 위해 검출기(112)에 신호를 통과시킨다. 만일 그렇지 않으면, 검출기(112)는 제어 유닛(14)이 연료 유동, 1차 기류 및 2차 기류를 조정할 수 있게 한다.
도 2는 모니터링 디바이스(220)를 장착한 노(1)의 부분을 도시한다. 이하에 설명되는 바와 같은 부가의 기능성을 갖는 제어 유닛(230)이 제어 유닛(14)을 대체하고, 노(1)의 모든 버너(24)로의 연료 공급물(5), 1차 공기 공급물(6) 및 2차 공기 공급물(7)을 제어하는데 이용된다.
도 1과 관련하여 설명된 부분에 추가하여, 샘플링 구역(18)이라 칭하는 연도 덕트의 부분을 통해 통과하는 광학 소스일 수 있는 복수의 광학 소스(221)를 포함한다.
광학 소스(221)는 연도 가스 및 샘플링 구역(18)을 통해 통과하고 대응 복수의 검출기(222)에 의해 검출되는 광학 빔(223)을 제공한다. 빔이 연도 가스를 통해 통과함에 따라, 연도 가스 내의 성분의 다양한 파장 흡수 특성이 존재한다.
광학 소스(221)는 수신된 광학 신호의 특징을 제공하고, 연도 가스 내의 성분, 이들의 농도 및 물질의 다른 물리적 양태를 식별하기 위해 전자 유닛(225)에 결합된다. 전자 유닛(225)은 광학 소스(221)와 대응 검출기(222) 사이의 샘플링 구역(18)의 물리적 양태의 추정을 제공한다.
본 발명은 샘플링 구역(18) 내에 존재하는 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 수은(Hg), 이산화황(SO2), 3산화황(SO3), 이산화질소(NO2), 3산화질소(NO3) 및 산소(O2)와 같은 가스종의 측정 및 평가를 위해 광학 소스(221) 및 검출기(222)를 사용한다. SO2 및 SO3는 집합적으로 SOx라 칭한다. 유사하게, NO2 및 NO3는 집합적으로 NOx라 칭한다.
본 발명의 일 실시예에서, 광학 소스(221)와 검출기(222)와 전자 유닛(225)은 O2 센서(111) 및 제어 유닛(14)의 기능을 대체한다.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 광학 소스(221)와 검출기(222)와 전자 유닛(225)은 O2 센서(111) 및 제어 유닛(14)의 기능을 보충한다.
다양한 실시예에서, 모니터링 디바이스(220)는 국부화된 가스 성분을 측정하고 연소를 제어하기 위해 노(1)에 후방에서 공급될 수 있는 모니터링된 신호 중 적어도 하나를 제공하는 것을 제공한다.
신호는 이들이 성분을 제거하기 위해 신속하게 '상승'될 수 있도록 연도 가스 내의 성분(오염물)의 사전 통지를 제공하기 위해 배출물 제어 디바이스에 전방으로 또한 공급될 수 있다.
비한정적인 예로서, 상황에 따라, 연료 공급물(5), 1차 공기 공급물(6) 및 2차 공기 공급물(7)로부터의 연료 및/또는 기류는 최적 노 연소 및/또는 환경 성능을 제공하기 위해 조절될 수 있다. 또한, 시스템에 제공된 전체 연소 공기는 FD 팬(16)을 조정함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 피드백 신호 및/또는 피드 포워드 신호의 사용은 시스템이 배출물 제어 디바이스의 연소 및 작동을 조정하는 것을 허용한다.
설명의 편의를 위해, 모니터링 디바이스(220)는 "측정 데이터", "모니터링 데이터", "특징 데이터" 등을 생성하는 것으로서 간주될 수 있다. 모니터링 디바이스(220)에 의해 생성될 수 있는 바와 같은 피드백 신호 및 피드 포워드 신호는 이러한 데이터의 형태를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 연소 모니터링 디바이스(220)의 실시예를 도시하는 덕트의 단면도를 도시한다.
연도 가스가 백패스(3)(덕트)를 통해 통과함에 따라, 광학 소스(221)는 빔(223)을 샘플링 구역(18)을 통해 검출기(222)로 통과시킨다. 연도 가스 내의 성분은 상이한 파장을 흡수한다. 따라서, 광학 소스(221)는 측정되도록 의도된 성분의 흡수 대역 내에서 전달하도록 선택되어야 한다. 따라서, O2가 측정될 성분이면, O2에 의해 특징적으로 흡수된 주파수 대역을 커버하는 주파수 대역 내에서 전달하는 레이저(221)가 존재해야 한다.
종래의 센서가 갖는 문제점은 이들이 특정 위치에서 점 측정만을 제공할 수 있다는 것이다. 다수의 센서가 정확한 전체 판독을 제공하도록 요구될 수 있다. 이는 고비용이고 실행 가능하지 않을 것이다. 본 발명은 샘플링 구역을 통해 다수의 빔(223)을 따라 샘플링한다. 검출기(222)에 의해 감지된 판독치는 샘플링 영역(18)에 걸친 성분의 평균 농도의 더 정확한 표현을 제공하도록 평균화된다.
선택적으로, 몇몇 판독치는 다른 것들보다 많이 가중될 수 있다. 예를 들어, 샘플링 영역(18)의 중심을 통해 통과하는 빔(223)으로부터의 판독치는 주위에 있는 것보다 많이 가중될 수 있다.
유사하게, 모니터링 디바이스(220)는 당 기술 분야에 통상적으로 알려진 바와 같이, SO2, SO3, 수은 가스, NO2, NO3, CO2 및 다른 배출물을 검출하도록 수정될 수 있다. 이들은 도 4를 참조하여 설명될 것이다.
전자 유닛(225)은 검출기(222)로부터 신호를 수신하고 다양한 존재물(entity)의 존재 및 양을 계산한다. 예를 들어, 전자 유닛(225)은 특징 주파수의 감쇠를 계산하여 흡수 스펙트럼을 생성한다. 이 스펙트럼은 예를 들어 연도 가스 내의 O2를 정합할 수 있다. 전체 수신된 신호에 대한 광학 흡수도는 이어서 당 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이 O2의 농도를 지시할 수 있다.
소정의 존재물의 계산된 양 또는 다수의 존재물의 비에 기초하여, 작용이 결정될 수 있다. 예를 들어, 너무 많은 O2가 연도 가스 내에서 검출되면, 도 2의 FD 팬(16)은 시스템에 제공된 공기 및 O2의 양을 감소시키도록 느려지거나 공기 전환될 수 있다.
도시된 실시예에서, 모든 광학 소스(221)는 서로 평행하고 광학 소스(221)와 이들의 대응 검출기(222) 사이의 동일한 거리를 갖는다.
광학 소스(221)는 선택적으로 다른 배향으로 배치될 수 있고 이들 사이에 상이한 거리를 갖는다. 이러한 경우에, 전자 유닛(225)은 각각의 레이저(221)와 그 대응 검출기(222) 사이의 거리에 대한 정보를 사전 저장해야 한다. 소스와 검출기 사이의 공간은 광을 흡수하는 개재 성분의 양을 지시한다. 따라서, 상이한 레이저(221), 검출기(222)가 이들 사이에 상이한 거리를 가지면, 판독치는 이에 따라 조정되어야 한다.
농도 및 다른 물리적 특성의 추정이 당 기술 분야에 공지된 바와 같은 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 예시적인 기술은 신호 감쇠, 신호 흡수, 형광 및 다른 형태의 파장 시프팅, 산란 및 다른 이러한 기술의 평가를 포함한다.
도 4는 다수의 오염 제어 디바이스를 갖는 연소 시스템 내에 합체된 본 발명의 일 실시예의 개략 블록 다이어그램을 도시한다.
연소 디바이스(1)는 연료를 연소하고 배출물 제어 디바이스에 하류측에 통과되는 연도 가스를 생성한다. 이들은 연도 가스 내에 NO2, NO3를 환원시키기 위한 암모니아 및/또는 아민의 유동을 제공하는 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템 및/또는 선택적 비촉매 환원(SNCR) 시스템(300), 연도 가스로부터 SO2, SO3를 제거하기 위한 스크러버 시스템(400), 연도 가스로부터 수은 가스종을 제거하기 위해 활성화 탄소 또는 첨가제를 사용하는 수은(Hg) 제어 시스템(500) 및 연도 가스로부터 미립자 물질을 제거하는 미립자 제거 시스템(600)일 수 있다. 이 실시예에서, 전기 집진기(ESP)가 사용되지만, 임의의 유형의 미립자 제거 장비가 사용될 수 있다. 스택(810)은 시스템을 나오는 연도 가스의 유동을 조절한다.
전술된 제 1 모니터링 디바이스(220)는 노(1)로부터 바로 하류측에 배치된다. 모니터링 디바이스(220, 320, 420, 520, 620, 720)는 O2, CO2, SOx, NOx, Hg, 미연소 연료 및 미립자 물질과 같은 가스 성분을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템(330, 430, 530)은 모니터링된 성분의 배출을 제어하기 위해 다른 장비와 조합하여 기능한다.
상당히 큰 양의 임의의 생성된 이들 성분이 존재하면, 적절한 하류측 제어 유닛(330, 430, 530, 630)은 성분의 큰 농도를 취급하기 위해 사전 통지를 가져야 한다. 이는 준비 및 반응을 위한 배출물 제어 시스템 시간을 허용한다.
따라서, 모니터링 디바이스(220, 320, 420, 520, 620)는 하류측 요소에 피드 포워드 신호를 제공한다. 유사하게, 모니터링 디바이스(220, 320, 420, 520, 620, 720)는 또한 상류측 제어 디바이스(230, 330, 430, 530, 630, 730)에 피드백 신호를 제공하여 배출물 제어 디바이스가 얼마나 양호하게 성분의 제어된 배출물을 갖는지를 검사하고 이에 따라 조정할 수 있게 된다. 각각은 이하에 별도로 설명될 것이다.
모니터링 디바이스(320, 420, 520, 620, 720)는 연도 가스 유동에서 상이한 단면 샘플링 구역(18)을 모니터링하기 위해 도 3에 도시된 모니터링 디바이스(220)와 유사하게 구성될 수 있다. 모니터링 디바이스(720)는 연도 가스 내의 미립자 물질을 측정하기 때문에, 이는 흡수 스펙트럼을 보는 것과 반대로 연도 가스를 통한 레이저 전달을 측정한다.
모니터링 디바이스(220)는 연료 유동, 1차 공기 유동 및 2차 공기 유동과 같은 노(1)의 FD 팬(16) 입력 및 작동 파라미터를 더 조정하기 위해 제어 유닛(230)에 피드백 신호를 제공한다. 예를 들어, 모니터(220)는 O2, CO, CO2, NOx, Hg 및 미연소 연료 중 적어도 하나를 모니터링하고, FD 팬(16)으로부터 시스템에 입력된 공기를 어떠한 방식으로 조정하는지를 지시하는 신호를 제공한다. 이는 또한 1차 기류 및 2차 기류를 어떠한 방식으로 조정하는지를 지시하는 신호를 노(1)에 제공할 수 있다. 일반적으로, 이는 공기 댐퍼 및 연료 유동 밸브를 조정함으로서 행해진다.
모니터링 디바이스(220)는 또한 NOx 레벨을 모니터링하고, 제어기(330)로의 피드 포워드 신호에 이들 레벨을 제공한다. 이들 NOx 레벨은 SCR/SNCR(310) 내에 주입하기 위해 아민의 근사량의 사전 지시를 제어기(330) 및 주입기(340)에 제공한다. 모니터링 디바이스(220)는 또한 이어지는 것의 지시를 또한 제공할 수 있는 O2 레벨을 송신할 수 있다.
모니터링 디바이스(320)는 SCR/SNCR 챔버(310)를 갖는 SCR/SNCR 시스템(300)의 하류측의 NOx 성분을 모니터링한다. 모니터링 디바이스(320)는 SCR 챔버(310)의 하류측의 NOx 레벨을 지시하기 위해 SCR/SNCR 시스템(300)의 제어 유닛(330)에 피드백 신호를 제공한다. 제어기(330)는 이어서 모니터링 디바이스(320)로부터의 입력 및 선택적으로 모니터링 디바이스(220)로부터의 입력에 기초하여 탱크(340)에 의해 제공된 재료의 양을 재조정한다.
모니터링 디바이스(320)는 또한 SOx 배출물을 측정할 수 있고, 스크러버 시스템(400)이 곧 경험하게 될 SOx의 양을 지시하는 스크러버 시스템(400)의 제어 유닛(430)에 피드 포워드 신호를 제공한다.
유사하게, 모니터링 디바이스(420)는 스크러버 탱크(410)를 떠나는 연도 가스 내의 SOx 레벨을 모니터링할 수 있다. SOx 레벨을 갖는 신호는 SOx 배출물을 감소시키기 위해 스크러버 탱크(410) 내에 스프레이된 석회암 슬러리 또는 건식 알칼리성 제제의 양을 재조정하기 위해 스프레이어(440)를 작동하도록 제어 유닛(430)에 제공된다.
제어 유닛(430)은 또한 모니터링 디바이스(320)에 의해 제공된 피드 포워드 신호를 고려할 수 있다.
유사하게, Hg 제거 시스템(500)의 제어 유닛(530)은 상류측 Hg 레벨을 지시하는 모니터링 디바이스(420)로부터의 피드 포워드 신호 및 하류측 Hg 레벨을 지시하는 모니터링 디바이스(520)로부터의 피드백 신호를 수신할 수 있다. 제어 유닛(530)은 수신된 입력에 기초하여 Hg 제거 챔버(510) 내에 도입된 흡착제의 양을 조정하기 위해 주입기(540)에 대한 조정을 계산한다.
모니터링 디바이스(520, 620)는 상류측 및 하류측 각각의 CO2 레벨을 또한 검출할 수 있고, CO2 제거 시스템(600)의 제어 유닛(630)에 검출된 레벨을 지시하는 신호를 제공할 수 있다. 제어 유닛(630)은 이어서 연도 가스로부터 CO2를 제거하기 위해 주입하도록 적절한 재료의 양(냉각된 암모니아 또는 다른 CO2 제거 재료)을 계산한다. 제어 유닛(630)은 적절한 재료의 양을 주입하기 위해 CO2 제거 시스템(600)의 주입기(640)를 작동한다.
모니터링 디바이스(620, 720)는 미립자 제거 시스템(700)의 상류측 및 하류측에서 배출되는 미립자 물질의 양을 모니터링하고 이들 레벨을 지시하는 신호를 제공한다. 이들 신호는 이 실시예에서 나타낸 전기 집진기(ESP)(710)와 같은 미립자 제거 디바이스에 조정을 제공할 수 있는 미립자 제거 시스템(700)의 다른 제어 유닛(730)에 제공된다. 선택적으로, 이는 충분한 미립자 물질이 모니터 디바이스(620, 720)로부터의 입력에 기초하여 제거될 때까지 다른 미립자 제거 디바이스(도시 생략)를 통해 연도 가스를 제한하거나 경로 변경할 수 있다.
피드 포워드 신호는 신호를 수신하는 디바이스로부터 바로 상류측에서 모니터링된 성분으로부터 오는 것으로서 설명되어 있다. 연도 가스 내에서 모니터링된 성분으로부터의 피드 포워드 신호는 하류측의 임의의 장소에 위치된 하나 이상의 디바이스에 송신될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 유사하게, 연도 가스 내에서 모니터링된 성분으로부터의 피드백 신호는 상류측의 임의의 장소에 위치된 하나 이상의 디바이스에 송신될 수 있다.
모니터링된 신호는 오염물의 배출을 감소시키기 위해 연료, 암모니아, 아민, 흡수제 및/또는 다른 첨가제의 사용을 최적화하기 위해 오염 제어 디바이스에 의해 사용된다. 이는 노(1)의 성능 및/또는 작동 비용의 상당한 향상을 제공할 수 있다.
다수의 종래의 시스템은 오염 제어 디바이스의 각각을 독립적으로 최적화하려고 시도하였다. 그러나, 하나 이상의 파라미터가 다수의 유형의 배출물에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 다수의 배출물 제어 디바이스를 동시에 최적화하는 것은 모든 배출물 제어 디바이스를 독립적으로 최적화하는 것보다 큰 전체 시스템에 대한 효과를 갖는다.
NOx 배출물의 양은 연소 중에 존재하는 산소의 양에 의존한다는 것이 알려져 있다. 연소에 존재하는 산소의 양은 또한 배출된 Hg의 양에 영향을 미친다.
유사하게, 배출된 NOx 및 수은의 양은 연소의 온도에 매우 의존한다. 따라서, 노(1) 내의 산소의 양을 조정함으로써 또는 노(1)의 온도를 조정함으로써, NOx 및 수은의 양이 조정될 수 있다.
모니터링 디바이스(220, 320)는 SCR/SNCR 제거 시스템(300)에 대한 상류측 및 하류측 NOx 농도를 측정한다. 상류측 NOx 농도를 지시하는 신호는 모니터링 디바이스(220)에 의해 제어 유닛(230)에 제공된다. 유사하게, 하류측 NOx 농도를 지시하는 신호는 모니터링 디바이스(320)에 의해 제공된다.
유사하게, 모니터링 디바이스(420, 520)는 수은 제거 시스템(500)에 대한 상류측 및 하류측 수은 농도를 측정한다. 상류측 수은 농도를 지시하는 신호는 모니터링 디바이스(420)에 의해 제어 유닛(530)에 제공된다. 유사하게, 하류측 수은 농도를 지시하는 신호는 모니터링 디바이스(520)에 의해 제공된다.
제어 디바이스(230)는 배출된 NOx 및 수은의 모두를 최소화하기 위해 최적 연소 온도 및 사용된 산소의 최적의 양을 제공하기 위해 다양한 버너 및 버너 레벨을 위한 연료 유동, 1차 공기 유동 및 2차 공기 유동의 화학양론을 계산하도록 적용된다.
따라서 본 발명의 양태가 설명되었지만, 당 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 장점의 특징이 비한정적으로, 노로부터 가스 성분을 측정하기 위해 버너 레벨 바로 위의 광학 소스의 그리드의 사용, 국부적인 버너 화학양론을 제어하기 위해 가스종을 측정하는 각각의 버너 레벨에서 또는 각각의 버너 레벨 위에서 사용될 수 있는 노를 위한 광학 모니터링 디자인, 레이저 그리드 측정을 사용하여 노 내의 연소를 제어하는 능력, 버너로의 공기 공급을 제어하기 위해 노 출구에서 광학 소스를 사용하는 보일러 연소의 1차 제어, 연도 가스 출구에서 가스 성분을 측정하기 위한 향상된 비그리드 디자인, 레이저 그리드 측정을 사용하는 하류측 배출물 제어 시스템의 제어, SCR 또는 SNCR로의 암모니아 또는 아민의 유동 공급 속도를 지배하기 위해 피드 포워드 신호로서 노 내의 NOx 측정의 사용, 뿐만 아니라 스크러버로의 흡수제의 공급 속도를 지배하기 위해 피드 포워드된 모니터링된 신호로서 노 내의 SOx 및 CO2 측정의 사용, CO2 성분의 획득의 레이저 제어 및 수은의 제거를 위한 레이저 측정을 포함한다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
모니터링 디바이스(220)는 다중 모니터링 시스템으로서 전개될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 모니터링 디바이스(220)는 원하는 제어의 레벨을 성취하기 위해 연료, 공기, 연소 및/또는 배기물의 스트림 내의 임의의 장소에서 사용될 수 있다. 또한, 2차원 또는 3차원으로 설명되는 광학 빔(123)이 생성될 수 있다.
광학 소스는 연도 가스 내의 원하는 성분을 검출하는데 유용한 대역 내의 광을 전달하는 임의의 레이저일 수 있다. 이는 모든 유형의 가스 및 종의 레이저를 포함할 수 있다. 검출 기술은 신호 주파수 또는 신호 파장의 변조 뿐만 아니라 신호 감쇠에 기초할 수 있다. 일반적으로, 모니터링 디바이스(220)의 실시예는 가스의 샘플을 통해 레이저 빔을 조명하고 흡수된 레이저 광의 양을 측정함으로써 가스 농도를 측정하는 장치를 포함한다. 그러나, 광학 소스 및 검출기 파장은 다양한 파장에서 흡수를 검출하도록 조정될 수 있다. 이들 특성은 선택도 및 감도를 포함하는 특성의 양호한 조합을 레이저 검출기에 제공한다.
레이저 모니터링의 장점은 가스 성분을 특징화하는 능력을 포함한다. 즉, 파장 가변 레이저(tunable laser)는 일반적으로 전자기 스펙트럼의 근적외선(NIR) 영역에서 광을 방출한다. 다수의 연소 가스는 NIR 내의 광을 흡수하고, 다수의 개별 "흡수 라인"에 의해 특징화될 수 있다. 파장 가변 레이저는 타겟 가스의 단일의 흡수 라인을 선택하도록 조정될 수 있고, 이는 임의의 다른 가스로부터의 흡수 라인과 중첩하지 않는다. 따라서, 레이저 가스 감지는 가스의 샘플링에 대해 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 다양한 다른 기술적 장점이 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있다. 또한, 파장 가변 레이저는 상대적으로 저가이다. 따라서, 모니터링 디바이스(220)는 비용 효과적이고 유지 보수가 용이하다.
예시적인 파장 가변 레이저는 미국 매사추세츠주 워번 소재의 이지스 세미컨덕터스 인크(Aegis Semiconductors, Inc.)에 의해 제조된다. 열적으로 조정 가능한 광학 필터의 하나의 비제한적인 예는 그 개시 내용이 본 명세서에 그대로 참조로서 포함되어 있는 2005년 2월 10일 공개된 발명의 명칭이 "초저가 협대역 적외선 센서(Very Low Cost Narrow Band Infrared Sensor)"인 미국 특허 출원 공개 US/2005/0030628 A1호에 개시되어 있다. 이 출원은 광을 생성하고 동일한 영역을 통해 광을 지향시키기 위한 이미터를 포함하는 샘플 영역에서 화학물을 검출하기 위한 광학 센서를 제공한다. 센서는 광이 샘플 영역을 통해 통과한 후에 광을 수용하고 검출기가 수신하는 광에 대응하는 신호를 생성하기 위한 검출기를 또한 포함한다. 센서는 이미터와 검출기 사이에 배치된 열광학 필터를 추가로 포함한다. 광학 필터는 이미터로부터 광을 선택적으로 필터링하기 위한 조정 가능한 통과대역을 갖는다. 광학 필터의 통과대역은 광학 필터의 온도를 변경함으로써 조정 가능하다. 센서는 광학 필터의 통과대역을 제어하고 검출기로부터 검출 신호를 수신하기 위한 제어기를 또한 포함한다. 제어기는 광학 필터의 통과대역을 변조하고 화학물의 흡수 피크가 존재하는지 여부를 판정하기 위해 검출 신호를 분석한다.
당 기술 분야의 숙련자는 상기 설명이 단지 레이저(121)의 일 실시예이고, 다양한 다른 실시예가 실시될 수도 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 용어 "광학"은 본 명세서의 교시의 실시에 유용한 전자기 방사선의 임의의 파장을 참조하는 것으로 인식되어야 한다. 일반적으로, 전자기 방사선은 마이크로파, 적외선, 가시선, 자외선, X-선 및 감마선 중 적어도 하나인 것으로 전통적으로 고려되는 파장 또는 파장의 대역을 포함할 수 있다. 그러나, 실제로, 광학 신호에 대해 선택된 파장 또는 파장의 대역은 일반적으로 적외선, 가시선, 자외선 또는 이들의 서브 분류 중 적어도 하나로서 분류된다.
또한, 레이저(21)는 일반적으로 자극된 방사선의 배출에 의한 광 증폭을 제공한다는 것을 인식해야 한다. 즉, 통상의 레이저는 양호하게 규정된 파장을 갖는 좁은 저발산 단색성 빔에서 광을 방출한다. 그러나, 이러한 제한은 본 명세서의 교시의 실시에 필수적이지 않다. 요약하면, 측정 데이터를 추정하기 위한 적절한 특성을 나타내는 임의의 광학 빔이 사용될 수 있다. 적절성의 결정은 설계자, 사용자, 소유자의 관점 및 다른 것들을 포함하는 다양한 팩터에 기초할 수 있다. 따라서, 레이저(21)는 전통적으로 규정된 바와 같은 레이저 조사 거동을 정확하게 나타낼 필요는 없다.
본 발명은 현존하는 연소 시스템에 대한 개장(retrofit)의 부분으로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 모니터링 및 제어 시스템(100)은 현존하는 구성 요소 상에 장착되고 현존하는 제어기와 일체화될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 교시를 사용하는 시스템은 또한 컴퓨터 소프트웨어(즉, 기계 판독 가능 매체 상에 저장된 기계 판독 가능 명령)를 포함할 수 있다. 소프트웨어는 현존하는 제어기 소프트웨어(및/또는 펌웨어)에 대한 부속물로서 또는 독립적인 패키지로서 사용될 수 있다.
또한, 키트가 제공될 수 있고 성공적인 설치 및 작동을 위해 요구될 수 있는 바와 같은 모든 다른 필요한 구성 요소를 포함할 수 있다. 다른 구성 요소의 예는 비한정적으로, 전기 배선, 전원, 모터 및/또는 수동 작동식 밸브, 컴퓨터 인터페이스, 사용자 디스플레이, 각종 회로, 각종 하우징, 릴레이, 변압기 및 다른 이러한 구성 요소를 포함한다.
따라서, 산소와 같은 가스종을 측정하기 위해 보일러 출구에 적어도 하나의 광학 검출기를 포함하는 연소 시스템이 제공된다. 양 위치에서 양 시스템의 용도는 무엇보다도 보일러 출구에서 레이저로 보일러로의 전체 기류를 제어하고, 각각의 버너에 근접하여 장착된 광학 소스의 사용에 의해 보일러 버너의 국부적인 제어를 제공하는 것이다.
소프트웨어가 본 발명의 다양한 부분의 기능 및 작동에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자 유닛(도 1, 도 2의 102) 및 도 1, 도 3의 제어 유닛은 이러한 소프트웨어를 이용할 수 있다. 이 소프트웨어는 컴퓨터 판독 가능 매체와 함께 제공될 수 있고, 실행될 때 컴퓨터가 본 발명의 방법을 구현하게 하고 장치를 작동하게 할 수 있는, 예를 들어 자기 저장 장치, 광학 저장 장치, 자기-광학 저장 장치, ROM, RAM, CD ROM, 플래시 또는 현재 알려지거나 알려지지 않은 임의의 다른 컴퓨터 판독 가능 매체와 같은 임의의 유형의 매체를 포함할 수 있다. 이들 명령은 장비 작동, 제어, 데이터 수집 및 분석 및 사용자에 의해 관련되는 것으로 간주되는 다른 기능을 제공할 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되어 있지만, 다양한 변경이 이루어지고 등가물이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 그 요소에 대해 치환될 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다. 게다가, 그 본질적인 범주 내에서 본 발명의 교시에 특정 도구, 상황 또는 재료를 적응시키기 위해 다수의 변형이 이루어질 수 있음이 당 기술 분야의 숙련자에 의해 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최선의 모드로서 개시된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 있는 모든 실시예를 포함할 수 있는 것으로 의도된다.
1: 노 5: 연료 공급물
6: 1차 공기 공급물 7: 2차 공기 공급물
18: 샘플링 구역 220: 광학 모니터링 디바이스
221: 광학 소스 222: 검출기
223: 광학 빔 225: 전자 유닛
220: 모니터링 디바이스 300: 배출물 제어 시스템
320: 모니터링 디바이스 1000: 연소 시스템
6: 1차 공기 공급물 7: 2차 공기 공급물
18: 샘플링 구역 220: 광학 모니터링 디바이스
221: 광학 소스 222: 검출기
223: 광학 빔 225: 전자 유닛
220: 모니터링 디바이스 300: 배출물 제어 시스템
320: 모니터링 디바이스 1000: 연소 시스템
Claims (21)
- 고체 연료, 1차 공기 및 2차 공기를 연소하는 노로부터 연도 가스 내의 적어도 하나의 성분의 특성을 모니터링하기 위한 효율적인 연소 시스템으로서,
광학 모니터링 디바이스로서,
샘플링 구역 내의 연도 가스들을 통해 광학 빔들을 제공하기 위한 복수의 광학 소스들,
각각 광학 빔을 검출하고 감지된 신호를 제공하기 위한 복수의 검출기, 및
수신된 신호들로부터 상기 샘플링 구역 내의 적어도 하나의 성분의 특성의 추정을 갖는 조합된 신호를 제공하고 노(1)의 작동을 조정하기 위해 상기 추정을 사용하도록 상기 검출기들로부터 감지된 신호들을 조합하도록 구성된 상기 검출기들에 결합된 전자 유닛을 포함하는 상기 광학 모니터링 디바이스와,
상기 광학 모니터링 디바이스에 결합되고, 상기 조합된 신호를 수신하고 상기 조합된 신호에 기초하여 상기 노로의 연료 공급물, 1차 공기 공급물 및 2차 공기 공급물 중 적어도 하나의 유동을 제어하도록 적용된 제어 유닛을 포함하는 효율적인 연소 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 소스는 레이저를 포함하는 효율적인 연소 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 성분은
이산화황(SO2), 3산화황(SO3), 이산화질소(NO2), 3산화질소(NO3), 수은(Hg) 및 이산화탄소(CO2), 수은(Hg) 및 현탁 미립자들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 효율적인 연소 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 특성은 상기 성분의 존재, 양, 밀도, 농도 및 임의의 이들 특성들의 변화율 중 적어도 하나를 포함하는 효율적인 연소 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
선택적 촉매 환원(SCR) 시스템, 선택적 비촉매 환원(SNCR) 시스템, 스크러버 시스템, 수은 제어 시스템, CO2 제거 시스템 및 미립자 제거 시스템으로 이루어지는 그룹으로부터의 적어도 하나의 배출물 제어 시스템, 및
상기 배출물 제어 시스템의 연도 가스 내의 적어도 하나의 성분의 특성을 지시하는 제 2 조합된 신호를 생성하고 노 작동 및 상기 배출물 제어 시스템 중 적어도 하나의 작동을 조정하기 위해 상기 제 2 조합된 신호를 사용하기 위한 적어도 하나의 부가의 광학 모니터링 디바이스를 추가로 포함하는 효율적인 연소 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 빔들은 상기 샘플링 구역을 통해 2차원 또는 3차원을 통해 통과하는 효율적인 연소 시스템.
- 연도 가스들을 생성하기 위한 노를 갖는 효율적인 연소 시스템으로서,
그 위치에서 연도 가스 내의 제 1 성분의 농도를 지시하는 상류측 농도 신호를 생성하는 것이 가능한, 연도 가스들을 샘플링하고 제 1 성분을 위한 상류측 광학 모니터링 디바이스와,
그 위치에서 연도 가스 내의 제 1 성분의 농도를 지시하는 하류측 농도 신호를 생성하는 것이 가능한, 연도 가스들을 샘플링하고 제 1 성분을 위한 하류측 광학 모니터링 디바이스와,
상기 모니터링 디바이스들 사이에 위치되어 이들에 결합된 배출물 제어 디바이스로서, 상기 배출물 제어 디바이스는 연도 가스들을 수용하고 상기 연도 가스들 내의 제 1 성분의 농도를 감소시키는 것이 가능하고, 상류측 농도 신호를 수신하고 이를 사용하여 수신될 미래의 연도 가스 농도들에 대한 그 미래의 작동을 조정하고 그 현재의 작동을 조정하기 위해 하류측 농도 신호를 사용하는 상기 배출물 제어 디바이스를 포함하는 효율적인 연소 시스템. - 제 7 항에 있어서,
그 위치에서 연도 가스 내의 제 2 성분의 농도를 지시하는 제 2 상류측 농도 신호를 생성하는 것이 가능한, 연도 가스들을 샘플링하고 제 2 성분을 위한 제 2 상류측 모니터링 디바이스와,
그 위치에서 연도 가스 내의 제 2 성분의 농도를 지시하는 제 2 하류측 농도 신호를 생성하는 것이 가능한, 연도 가스들을 샘플링하고 제 2 성분을 위한 제 2 하류측 모니터링 디바이스와,
상기 제 2 상류측 모니터링 디바이스와 상기 제 2 하류측 모니터링 디바이스 사이에 위치되어 이들에 결합된 제 2 배출물 제어 디바이스로서, 상기 제 2 배출물 제어 디바이스는 연도 가스들 내의 제 2 성분의 농도를 감소시키는 것이 가능하고, 제 2 상류측 농도 신호를 수신하고 이를 사용하여 수신될 제 2 성분의 미래의 연도 가스 농도들에 대한 그 미래의 작동을 조정하고 그 현재의 작동을 조정하기 위해 하류측 농도 신호를 사용하는 상기 제 2 배출물 제어 디바이스를 추가로 포함하는 효율적인 연소 시스템. - 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 성분은
이산화황(SO2), 3산화황(SO3), 이산화질소(NO2), 3산화질소(NO3), 수은(Hg) 및 이산화탄소(CO2), 수은(Hg) 및 현탁 미립자들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 효율적인 연소 시스템. - 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 성분은
이산화황(SO2), 3산화황(SO3), 이산화질소(NO2), 3산화질소(NO3), 수은(Hg) 및 이산화탄소(CO2), 수은(Hg) 및 현탁 미립자들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 효율적인 연소 시스템. - 제 7 항에 있어서, 상기 배출물 제어 디바이스는
NOx 제거 시스템, SOx 제거 시스템, 수은 제거 시스템, CO2 제거 시스템 및 미립자 제거 시스템으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 효율적인 연소 시스템. - 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 배출물 제어 디바이스는
NOx 제거 시스템, SOx 제거 시스템, 수은 제거 시스템, CO2 제거 시스템 및 미립자 제거 시스템으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 효율적인 연소 시스템. - 제 11 항에 있어서, 상기 NOx 제거 시스템은
연도 가스 내의 NOx를 환원하는 물질인 NOx 반응제를 저장하고 제공하기 위한 주입기,
상기 주입기로부터 연도 가스 및 NOx 반응제를 수용하여 이들이 상호 작용하게 하도록 적용된 SCR/SNCR 챔버,
상기 주입기 및 모니터링 디바이스들에 결합되는 제어 유닛으로서, 상기 제어 유닛은 상류측 성분 농도 신호 및 하류측 성분 농도 신호를 수신하여 상기 주입기가 적절한 양의 NOx 반응제를 상기 SCR/SNCR 챔버 내로 주입하여 연도 가스로부터 NOx를 제거하는 반응을 발생시키게 하는 상기 제어 유닛을 포함하는 효율적인 연소 시스템. - 제 11 항에 있어서, 상기 SOx 제거 시스템은
연도 가스 내의 SOx를 환원하는 물질인 SOx 반응제를 저장하고 제공하기 위한 주입기,
상기 주입기(440)로부터 연도 가스 및 SOx 반응제를 수용하여 이들이 상호 작용하게 하도록 적용된 스크러버 탱크,
상기 주입기 및 모니터링 디바이스들에 결합되는 제어 유닛으로서, 상기 제어 유닛은 상류측 성분 농도 신호 및 하류측 성분 농도 신호를 수신하여 상기 주입기가 적절한 양의 SOx 반응제를 상기 스크러버 탱크 내로 주입하여 연도 가스로부터 SOx를 제거하는 반응을 발생시키게 하는 상기 제어 유닛을 포함하는 효율적인 연소 시스템. - 제 11 항에 있어서, 상기 수은 제거 시스템은
흡착제를 저장하고 제공하기 위한 주입기,
상기 주입기로부터 연도 가스 및 흡착제를 수용하여 이들이 상호 작용하게 하도록 적용된 수은 제거 챔버,
상기 주입기 및 모니터링 디바이스들에 결합되는 제어 유닛으로서, 상기 제어 유닛은 상류측 성분 농도 신호 및 하류측 성분 농도 신호를 수신하여 상기 주입기가 적절한 양의 흡착제를 상기 수은 제거 챔버 내로 주입하여 연도 가스로부터 수은이 제거되게 하는 상기 제어 유닛을 포함하는 효율적인 연소 시스템. - 제 11 항에 있어서, 상기 CO2 제거 시스템은
연도 가스 내의 CO2를 환원하는 물질인 CO2 반응제를 저장하고 제공하기 위한 주입기,
상기 주입기로부터 연도 가스 및 CO2 반응제를 수용하여 이들이 상호 작용하게 하도록 적용된 CO2 제거 챔버,
상기 주입기 및 모니터링 디바이스들에 결합되는 제어 유닛으로서, 상기 제어 유닛은 상류측 성분 농도 신호 및 하류측 성분 농도 신호를 수신하여 상기 주입기가 적절한 양의 CO2 반응제를 상기 CO2 제거 챔버 내로 주입하여 연도 가스로부터 CO2를 제거하게 하는 상기 제어 유닛을 포함하는 효율적인 연소 시스템. - 연도 가스를 생성하기 위한 노와,
각각 상기 노에 의해 생성된 연도 가스를 수용하고 처리하기 위한 덕트에 의해 연결된 복수의 직렬 접속된 배출물 제어 디바이스와,
상기 노로의 연료 유동, 1차 공기 및 2차 공기를 제어하기 위한 제어 유닛과,
복수의 광학 소스를 갖는 적어도 하나의 모니터링 디바이스로서, 각각의 광학 소스는 연도 가스를 통해 대응 검출기로 광학 빔을 통과시켜 복수의 감지된 신호를 생성하고, 상기 감지된 신호는 연도 가스 내의 성분의 온도를 지시하는 신호를 제공하도록 조합되고, 상기 모니터링 시스템은 연도 가스 내에 배출된 성분의 농도를 최소화하기 위해 노를 제어하도록 상기 제어 유닛에 조합된 신호를 송신하는 상기 적어도 하나의 모니터링 디바이스를 포함하는 효율적인 연소 시스템. - 제 17 항에 있어서, 상기 성분은 NOx 및 수은으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 효율적인 연소 시스템.
- 제 17 항에 있어서, 상기 모니터링 디바이스는 광학 모니터링 디바이스에 의해 감지된 성분을 제거하도록 적용된 상류측 배출물 제어 시스템에 피드백 신호를 송신하여, 상기 배출물 제어 디바이스가 그 현재 작동을 조정하게 하도록 더 적용되는 효율적인 연소 시스템.
- 제 17 항에 있어서, 상기 모니터링 디바이스는 광학 모니터링 디바이스에 의해 감지된 성분을 제거하도록 적용된 하류측 배출물 제어 시스템에 피드 포워드 신호를 송신하여, 상기 배출물 제어 디바이스가 그 미래 작동을 어떠한 방식으로 조정하는지의 사전 통지를 제공하도록 더 적용되는 효율적인 연소 시스템.
- 제 17 항에 있어서, 상기 모니터링 디바이스는 연도 가스 내의 NOx 농도를 감지하고,
제 2 모니터링 시스템을 추가로 포함하고,
상기 제 2 모니터링 시스템은
각각 연도 가스를 통해 광학 빔을 통과시키기 위한 복수의 광학 소스,
복수의 감지된 신호를 생성하기 위해 광학 빔을 각각 수신하는 복수의 검출기,
상기 감지된 신호를 수신하고 이들을 연도 가스 내의 수은의 농도를 지시하는 조합된 신호로 조합하도록 적용된 전자 유닛으로서, 상기 전자 유닛은 상기 조합된 신호를 제어 유닛에 송신하도록 적용되는 상기 전자 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은 상기 모니터링 시스템 및 제 2 모니터링 시스템으로부터 조합된 신호를 수신하고 연도 가스 내에 배출된 NOx 및 수은의 모두의 농도를 최소화하기 위해 노를 위한 작동 파라미터를 선택하도록 더 적용되는 효율적인 연소 시스템.
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