KR20130108677A - 선택적 촉매 ＮＯｘ 환원 공정 및 제어 시스템 - Google Patents

선택적 촉매 ＮＯｘ 환원 공정 및 제어 시스템

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KR20130108677A
KR20130108677A KR1020137024586A KR20137024586A KR20130108677A KR 20130108677 A KR20130108677 A KR 20130108677A KR 1020137024586 A KR1020137024586 A KR 1020137024586A KR 20137024586 A KR20137024586 A KR 20137024586A KR 20130108677 A KR20130108677 A KR 20130108677A
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윌리암 에이치. 선
폴 쥐. 카미그나니
존 엠. 보일
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퓨얼 테크 인코포레이티드
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Abstract

우레아를 가스화시키고 이를 복수의 가스 터빈에 결합된 복수의 선택적 촉매 환원 유닛에 공급함으로써 NOx의 선택적 촉매 환원(SCR; selective catalytic reduction)에 대한 우레아의 효과적인 활용을 가능하게 하는 시스템이 기술된다. 본 발명은 과도한 제제(reagent)의 사용 또는 오염 제어 효율의 손실 없이 별도의 SCR 유닛들을 완전히 제어하기 위한 능력을 갖는 우레아의 가스화된 생성물을 공급할 수 있다. 제어기는 NOx 배출물을 조절한 후에 터빈들간의 요구량 변동에도 불구하고 각 별도의 SCR 유닛의 효율적인 운영을 위해 정확한 양의 캐리어 가스와 혼합시키기 위해 각 터빈에 요구되는 제제의 양을 결정한다. 이러한 방식으로, 가스화 유닛은 요구량의 변동을 보정하기 위해 대량 재고의 암모니아-함유 가스의 저장을 필요로 하지 않고 요구시에 우레아를 제공하기 위해 적절히 제어될 수 있다.

Description

선택적 촉매 ＮＯｘ 환원 공정 및 제어 시스템 {SELECTIVE CATALYTIC NOX REDUCTION PROCESS AND CONTROL SYSTEM}
관련 출원
본 출원은 전문이 본원에 포함되는 2007년 11월 9일에 출원된 공동계류중인 미국가특허출원 SN 60986917호의 연장이다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 NOx의 선택적 촉매 환원 (SCR)을 위한 우레아의 효과적인 활용, 및 보다 특히 단일 유닛으로부터 다중 터빈 파워 유닛에 공급하기 위해 우레아의 가스화된 생성물을 공급하는 것에 관한 것으로서, 이는 우레아를 암모니아-함유 SCR 제제로 변환시키지만 과도한 제제의 사용 또는 오염 제어 효율의 손실 없이 별도의 SCR 유닛들을 완전히 제어하기 위한 능력을 유지시키는 것에 관한 것이다.
전력을 발생시키기 위한 터빈의 사용은 보다 전통적인 발전소에서는 예상될 수 없는 수많은 상황에서 경제적이다. 유리하게는, 이러한 것들은 일반적으로 NOx를 최소한으로 발생시키도록 작동하고, 연료, 예를 들어 소화 가스(digester gas) 및 매립지 가스(landfill gas)를 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 것들은 규제하는 상당한 양의 NOx를 발생시키며, 이에 배출물을 보다 낮은 수준으로 감소시키려는 노력을 기울이고 있다.
소화 가스 및 매립지 가스는 하수 처리 또는 매립지로부터의 유기 물질의 혐기성 분해의 가스상 부산물로서, 주로 메탄과 이산화탄소로 이루어져 있다. 이러한 것들은 일반적으로 그 유용성이 고려되는 기준에 따르면 깨끗한 연료가 아니다. 통상적으로 가스 중에서 소량의 불쾌한 화합물(offensive compound)이 발견되는데, 이는 흔히 황화수소, 암모니아, 및 산가스 형성 화합물을 포함한다. 또한, 가스 중에 몇몇 화합물들이 존재하는데, 이는 NOx 환원 촉매를 막히게 하고 터빈의 수명을 단축시키는 것으로 알려져 있다. 조작자에 대한 실효과는 이러한 저가 연료의 사용이 터빈 수명의 단축, 배관의 부식 및 촉매의 오염의 측면에서 추가 비용을 발생시킬 수 있다는 것이다.
이러한 연료의 에너지 값(energy value)을 잘 이용함으로써 이러한 비용이 회수되지 않는 한, 환경에 악영향을 미칠 것이며 이러한 에너지 값은 수입된 원유로 거의 대체될 것이다. 이에 따라, 설비 조작자에 의해 회수되고, 전기를 발생시키거나 직접적으로 장비에 동력을 공급하기 위해 터빈과 같은 연소 장치에서 연소되고, 적합한 NOx 환원 기술, 가장 바람직하게 전력공급망과 같이 유연한 시스템에서 위험한 암모니아를 저장하지 않으면서 효과적으로 실행될 수 있는 SCR에 의해 처리되는 모든 비용이 에너지 수요적인 것이 유리하다.
SCR은 NOx 환원에서 매우 효과적인 것으로 증명된 것으로서, SCR 유닛은 일반적으로 터빈에 대해 요구되는 크기로 맞춰질 수 있다. 그러나, SCR 유닛은 통상적으로 환원제로서 암모니아를 사용하는데, 이는 암모니아가 특히 인구밀집 지역에서 저장하기 어렵고 위험하다는 일반적인 문제점을 갖게 한다. 이에 따라, 암모니아 발생기, 예를 들어 미국특허번호 제7,090,810호(Sun, et al.) 및 미국특허번호 제6,077,491호(Cooper, et al.)에 기술된 암모니아 발생기의 사용이 종종 요구되지만, 다중 터빈 유닛을 위한 이들의 제어는 소화 가스 및 매립지 가스의 사용을 위한 터빈과 같은, 몇몇 설비에서 허용될 수 있는 경제성을 다루지 않고 있으며, 보다 고가이거나 보다 어려울 수 있다.
저 품질의 가스로 인하여 보다 전통적으로 플레어(flare)에 의해 연소되는 소화 가스 및 매립지 가스는 회수하기 어려운 비용을 발생시킬 수 있다. 이러한 가스에 대하여, 특히 경제성의 문제점이 크다. 하나를 초과하는 터빈을 요구하는 설비는 단일 우레아-계열 암모니아 SCR 플랜트에서 실익을 지니지 않을 수 있다. 공교롭게도, 각 터빈에 대한 단일 우레아 전환 유닛의 이용이 가장 실용적인 방법인 것으로 보인다.
그러나, 전력용 터빈에서의 요구량은 일일 변동 및 계절 변동과 함께 시간에 따라 변동하기 때문에, 단일 암모니아 발생기는 실용적이지 않다. SCR 유닛은 통상적으로 암모니아 분사 그리드 (AIG; ammonia injection grid)를 사용하는데, 이는 필수적으로 각 위치에서 가스에 대한 충분한 운동량을 제공하고 이에 의해 암모니아의 균일 분포를 달성시키기 위해 이를 통해 암모니아가 캐리어 가스와 함께 바람직하게 분출되는 배열된 홀을 구비한 분배 파이프의 어래이이다. 요구량이 적을 때, 하나의 터빈에 대한 하나의 SCR 유닛으로의 암모니아의 즉각적인 감소는 다른 SCR 유닛에 대한 암모니아의 일시적 과량을 생성시킬 것이다. 암모니아 안전성 이유로 회피되도록, 저장 탱크를 사용하지 않으면서, 일반적으로 변동을 수용하기 위한 양호한 방법이 존재하지 않는다. 분배에 악영향을 미치거나 과량의 암모니아가 공급되고 암모니아 슬립(ammonia slip)을 초래할 것이다.
NOx의 선택적 촉매 환원 (SCR)를 위해 우레아의 효과적인 활용을 위한, 및 보다 특히 단일 우레아 가스화 유닛으로부터 다중 터빈 파워 유닛으로의 우레아의 가스화된 생성물의 공급을 위한 공정, 장비 및 시스템의 필요성이 존재한다.
과도한 제제 사용 또는 오염 제어 효율의 손실없이 별도의 SCR 유닛을 완전히 제어하는 능력을 유지하면서, 우레아를 암모니아로 변환시키는 이러한 시스템에 대한 필요성이 특히 존재한다.
본 발명은 터빈 또는 다른 연소기 각각이 가스화된 우레아를 사용하기 위해 효과적인 관련된 선택적 촉매 NOx 환원 촉매(an associated selective catalytic NOx reduction catalyst)를 갖는 복수의 터빈 또는 다른 연소기로부터 연소 가스 중의 질소 산화물의 농도를 감소시키는 방법으로서, 수성 우레아를 가열된 가스 스트림과 우레아와 물의 양에 대한 양으로 혼합함으로써 우레아와 물을 가스화시키기에 효과적인 시간 동안 온도 및 압력의 조건에서 수성 우레아를 가열시켜 사전결정된 질량 및 농도의 암모니아를 포함하는 제 1 가스화된 환원제 스트림을 형성시키고; 복수의 터빈 각각에서 우레아에 대한 요구량을 모니터링하고; 각 터빈에 제 1 가스화된 환원제 스트림을 가스화된 환원제를 공급하기에 충분한 속도로 공급하여 각 터빈과 결합된 선택적 촉매 NOx 환원 촉매에 대한 모니터링된 요구량을 공급하고; 필요한 캐리어 가스의 양을 결정하여 가스화된 환원제와 각 터빈에서 발생된 연소 가스의 사전결정된 혼합도(degree of mixing)를 달성시키고; 이러한 결정을 기초로 하여, 결정된 양의 캐리어 가스를 제 1 가스화된 환원제 스트림과 혼합하여 각 터빈과 관련된 촉매 공급 스트림을 제공하고; 각 터빈에서, 관련된 촉매 공급 스트림을 각 터빈으로부터의 배출물(effluent) 중 NOx의 농도를 감소시키기에 효과적인 조건하에서 암모니아 분사 그리드를 이용하여 촉매의 업스트림의 연소 가스에 도입함을 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 여기에 기술된 방법 및 적당한 변형예를 이루기 위해 기술되고 예시된 시스템 및 장비를 포함한다.
본 명세서에 도입되고 이의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 상기 제공된 일반적인 설명 및 하기 제공된 바람직한 구체예의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 바람직한 구체예를 예시하는 것으로서, 본 발명의 원리를 설명하기 위해 제공된다. 도면 전체에 도시된 바와 같이, 동일한 참조 숫자는 동일하거나 상응하는 부분을 지시한다.
도 1은 본 발명의 방법 및 시스템의 바람직한 구체예의 개략적 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스화된 환원제가 제공된 SCR 유닛을 구비한 단일 터빈의 개략적 도면이다.
도 3은 SCR 시스템에서의 작동하는 본 발명에 따라 개선될 수 있는 암모니아 분사 그리드의 한 형태의 개략적 다이아드램이다.
본 발명을 기술함에 있어서, 도면을 참조로 하는데, 여기서 도 1은 개략적으로 도시된 바람직한 구체예를 나타낸다. 도면 및 이를 기술하는 공정은 이러한 타입의 공학 시스템에서 숙달된 기술자에게 널리 공지된 센서, 펌프, 지시기, 송신기, 밸브, 펌프 등의 과도한 인용없이 하기에 보다 상세히 기술된다. 도면에서 사용되는 다양한 라벨은 하기와 같은 의미를 갖는다: TE = 온도 감지기/센서, LT = 레벨 송신기/센서, VFD = 가변 주파수 드라이브, SC = 속도 제어, PI = 압력 지시기/센서, TI = 온도 지시기/센서, FT = 유동 송신기, I/P = 압력 변환기에 대한 전류, FIT = 유동 지시 송신기, M = 유량계, PLC = 프로그램가능한 논리 제어기.
도 1을 참조로 하여, 공급 라인(12)은 본원에 참고문헌으로 포함된 미국특허번호 제7,090,810호에 기술된 바와 같이 우레아 또는 유사한 화학물질의 수용액의 충분한 공급을 유지하기 위해 우레아 탱크(14)로 이어진다. 본 방법은 우레아를 이용하는 것이 효과적이지만, 가열시에 암모니아를 함유한 반응물 가스를 생성시킬 수 있는 다른 NOx-환원제를 사용할 수 있다. 하기로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 특정의 이러한 제제가 가스화될 때, 반응물 가스는 또한 물과 반응하여 암모니아와 이산화탄소로 변환하는 HNCO를 함유할 것이다. 본 발명의 장점은 이러한 공정이 노즐 및 다른 장비를 막히게 하는 부수적 위험을 갖는 NOx-환원제의 전가수분해(prehydrolysis)없이 용이하게 달성될 수 있다는 것이다. "가스화(gasification)"라는 용어는 SCR 촉매와 접촉하여 이를 오염시키는 상당한 용해된 또는 유리(free) 고체 또는 액체가 존재하지 않도록, 실질적으로 모든 우레아가 가스로 전환됨을 의미한다.
"우레아"라는 용어는 우레아가 연소 가스에 도입된 형태의 대량의 순수한 화학적 우레아를 함유하거나 함유하지 않든 간에, 우레아가 가열될 때 암모니아 및 HNCO를 형성한다는 의미에서 우레아와 균등한 제제를 포함함을 의미하지만; 우레아와 균등한 제제는 통상적으로 측정가능한 양의 상업적인 형태의 우레아를 함유하며, 이에 따라 우레아를 포함한다. 가스화될 수 있는 NOx-환원제 중에는 암멜리드(ammelide); 암멜린(ammeline); 암모늄 카르보네이트; 암모늄 비카르보네이트; 암모늄 카르바메이트; 암모늄 시아네이트; 황산 및 인산을 포함한, 무기산의 암모늄염; 포름산 및 아세트산을 포함한 유기산의 암모늄염; 바이우렛(biuret); 트리우렛(triuret), 시아누르산(cyanuric acid); 이소시안산; 우레아 포름알데히드; 말라민; 트리시아노우레아 및 수개의 이러한 것들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 일원을 포함하는 제제가 있다. HNCO를 형성하지 않지만 탄화수소를 포함한 가스의 혼합물로 분해하는 또다른 NOx-환원제가 이용가능하다. 이러한 그룹 중에는 구아니딘, 구아니딘 카르보네이트, 메틸 아민 카르보네이트, 에틸 아민 카르보네이트, 디메틸 아민 카르보네이트, 헥사메틸아민; 헥사메틸아민 카르보네이트; 및 화학 공정으로부터 우레아를 함유한 부산물 폐기물을 포함한, 다양한 아민 및 이들의 염 (특히 이들의 카르보네이트)이 있다. 고급 알킬을 갖는 아민은 배출된 탄화수소 성분이 NOx-환원 반응을 방해하지 않는 범위로 사용될 수 있다. 이에 따라, "우레아"라는 용어는 이의 상업적인 형태 및 균등물 형태 모두의 우레아를 포함하는 의미를 갖는다. 통상적으로, 상업적 형태의 우레아는 필수적으로 우레아를 포함하는 것으로서, 95 중량% 이상의 우레아를 함유할 것이다. 이러한 비교적 순수한 형태의 우레아가 바람직하고 본 발명의 방법에서 몇 가지 장점들을 갖는다. 이는 바람직하게 약 10% 내지 약 50%, 약 30% 내지 35%의 농도로 탱크(14)에 공급된다.
수준 센서(level sensor) 및 공급 펌프 배치는 프로그래밍된 요구량을 충족시키기 위해 충분한 우레아 공급이 항상 탱크(14)에 존재하게 한다. 저온 작동을 촉진시키기 위해 가열될 수 있는 탱크(14)로부터, 우레아 용액은 계량 펌프(18) 및 흐름 모니터(20)에 의해 보조된 라인(16)을 통해, 분사기 노즐(24)을 통해서 도입하기 위한 라인(22)으로 흐르며, 이러한 노즐은 라인(26)으로부터의 공기의 도움으로, 가스화 챔버(28)에서 이의 가스화를 위해 수성 우레아 용액을 분무시킨다. 우레아의 가스화는, 챔버(28)로 공급하기 위해 가열기(36) 및 라인(38) 및 보조 가열기(39)로 공기를 진행시키는 라인(34)으로부터의 가열된 공기로 촉진된다. 챔버(28)에서, 우레아 수용액은 온도(예를 들어, 약 175℃ 내지 약 650℃) 및 압력(예를 들어, 거의 대기압, 약 0.5 내지 약 1.5 atm)의 조건에서 수성 우레아를 라인(38)로부터의 가열된 가스 스트림과, 우레아와 물의 양에 대해 상대적인 양으로 혼합함으로써 우레아와 물을 가스화시키기에 유효한 시간 동안 가열되어 사전결정된 농도의 암모니아를 포함한 제 1 가스화된 환원제 스트림을 형성시킨다. 통상적인 가스 스트림은 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량% 암모니아를 함유할 것이다. 일부 구체예에서, 공기 라인(30)은 세정 동안 노즐(24)을 흡인시키기 위해 사용될 수 있다. 가스화된 환원제라 불리워지는 가스화된 우레아 용액은 하기에 더욱 기술되는 바와 같이, 챔버(28)로부터 제 1 가스화된 환원제 스트림으로서 분배하기 위한 라인(40)을 통해 각 터빈과 결합된 SCR 유닛에 제공되는 공급 라인(42)으로 회수된다.
우레아에 대한 요구량은 복수의 터빈 각각에서 센서에 의해 연소 가스 중 NOx를 나타내는 터빈으로부터의 연소 가스의 적어도 하나의 제어 파라미터를 감지하고 프로그램가능한 논리 제어기(43) 또는 다른 유사 장치를 제어하여 요구량을 결정함으로써 모니터링된다. 제어기는 피드백(feedback)과 함께 또는 이의 없이 피드 포워드(feed forward) 될 수 있다. 제 1 가스화된 환원제 스트림은 일반적으로 각각 44 및 44'로 도시된 제어 밸브 및 흐름 모니터를 이용하여 개개의 라인(42)을 통해 각 터빈으로, 각 터빈에 결합된 선택적 촉매 NOx 환원 촉매에 대한 모니터링된 요구량을 공급하기 위해 가스화된 반응물을 공급하기에 충분한 속도로 공급된다. 터빈이 이들의 적재량, 공급된 연료 또는 다른 인자들로 인해 NOx 환원을 위한 상이한 요건들을 가지며 가스화된 환원제가 연소 가스내에 균질하게 분산되어야 하기 때문에, 일반적인 암모니아 분사 그리드 (AIG)는 효과적인 제제 사용과 함께 요망되는 분배를 제공하지 않을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스화된 환원제가 공급되는 SCR 유닛을 구비한 단일 터빈의 개략도이다. 터빈(70)에는 라인(72)으로부터 연료가 및 라인(74)로부터 공기가 공급되고, SCR 유닛(78)로 진행하는 연소 가스(76)를 발생시키며, 여기서 연소 가스는 본 발명에 따라 처리된 후에 스택(80)으로 배출된다.
도 3은 AIG, 암모니아 분사 그리드(62)의 한 형태를 도시한 것으로서, SCR 시스템에서의 이의 작동은 본 발명에 따라 개선될 수 있다. 이러한 그리드는 일반적으로 이를 통해 가스화된 환원제가 결합된 터빈으로부터의 연소 가스로 분배되는 홀(64)의 어래이를 구비한 파이프(63)의 어래이를 가질 것이다. SCR 유닛은 라인(60)을 통해 가스화된 환원제가 공급되는 AIG, 암모니아 분사 그리드(62)를 포함한다.
인-라인 혼합 장치(65)는 통상적으로 가스화된 환원제를 연소 가스와 양호하게 혼합시키기 위해 제공된다. 이후에, 가스는 이러한 포인트에서 시스템의 디자인된 온도에서 NOx의 선택적 촉매 환원을 위해 효과적인 직렬의 촉매로 통과된다.
다시 도 1과 관련하여, 가스화된 환원제는, 정확한 투여량의 가스화된 환원제가 이용되고 충분한 캐리어 가스와 혼합되어 분사 그리드(62)에 의해 SCR 유닛(78)에 도입될 때 환원 가스에 대한 정확한 질량 유속 및 속도 프로필을 달성하도록 충분한 양의 캐리어 가스와 혼합되게 하기 위해 라인(40)을 통해 개개의 라인(42)으로 진행된다.
각 개개의 터빈에 캐리어 가스를 제공하기 위한 별도의 공급 시스템이 제공된다. 도 1에는 공기가 라인(45) 및 송풍기(46)를 통해 가열기(48) 및 라인(50)으로 도입됨을 나타낸다. 공급 속도 및 가열 정도는 기기 공기(43') 또는 균등물을 이용하여 제어기(43)을 통한 적절한 센서에 의해 제어될 수 있다. 하나 이상의 터빈의 적재량이 공급 라인(42)을 통한 흐름이 적절한 온도에서 이를 유지시키는 충분한 암모니아를 요구하기에 충분히 높지 않을 수 있기 때문에, 라인(60)에서의 가스화된 환원제의 온도를 유지시키기 위해 가열기(48)를 사용하는 것이 중요하다.
본 발명의 장점들을 달성하기 위하여, 제어기(43) 또는 다른 논리 장치는 가스화된 환원제와 터빈에서 발생된 연소 가스의 사전결정된 혼합도를 달성하기 위해 요구되는 캐리어 가스의 양을 결정할 것이다. 이후에, 이러한 결정을 기초로 하여, 공급 라인(50) 및 개개 라인(52)으로부터의 결정된 양의 캐리어 가스는 라인(40, 42)으로부터의 제 1 가스화된 환원제 스트림과 혼합되어 각 터빈과 관련되고 라인(60)을 통해 터빈으로 공급될 수 있는 촉매 공급 스트림을 제공한다. 이후에, 각 터빈(70)에서, 관련된 촉매 공급 스트림(60)은 각 터빈으로부터의 배출물중 NOx의 농도를 감소시키게 효과적인 조건하에서 암모니아 분사 그리드(62)에 의해 촉매(66)의 업스트림의 연소 가스로 도입된다. 개개 라인(42)에 의해 제 1 가스화된 환원제 스트림의 공급과 유사하게, 라인(52)은 각 터빈에 필수적인 질량 및 유속으로 촉매 공급 스트림을 공급하기에 충분한 속도를 제어하기 위해 일반적으로 각각 54 및 54'로 도시된 제어 밸브 및 흐름 모니터를 사용할 수 있다.
우레아의 가스화된 생성물이 과도한 제제 사용 또는 오염 제어 효율의 손실없이 별도의 SCR 유닛을 완전히 제어하는 능력으로 공급될 수 있다는 것은 본 발명의 장점이다. 제어기(43)는 NOx 배출을 제어하기 위해 각 터빈에 요구되는 제제의 양을 결정한 후에 터빈들 간에 요구량의 편차에도 불구하고 각각의 별도 SCR 유닛의 효과적인 작동을 위한 정확한 양의 캐리어 가스와 가스화된 우레아의 혼합을 지시할 수 있다. 이러한 방식으로, 가스화 유닛은 요구량의 변동을 보정하기 위해 대량 재고(large inventory)의 암모니아-함유 가스를 저장할 필요없이 요구시에 우레아를 제공하기 위해 적절히 제어될 수 있다. 본 명세서는 본 문맥에서 본 발명의 특정 효율 및 중요성으로 인해 터빈을 예시하고 있지만, 당업자에게는 이러한 장점이 로(furnace), 보일러, 엔진, 소각로(incinerator) 등을 포함한 다른 타입의 연소기로 확장될 수 있는 것으로 인식될 것이다. 라인(60)에서의 가스화된 환원제의 온도가 심지어 하나 이상의 터빈의 적재량이 공급 라인(42)을 통해 충분한 질량 흐름을 위해 충분히 높지 않을 때에도 응축 또는 화학적 반응을 방지하기에 충분한 온도에서 유지될 수 있다는 것은 본 발명의 또다른 장점이다.
상기 명세서는 본 발명을 실행하는 방법을 당업자에게 교시하는 것을 목적으로 하는 것이다. 이는 이러한 명백한 개질예 및 변형예 모두를 설명하는 것으로 의도되지 않으며, 이는 본 명세서를 읽는 기술자에게 자명할 것이다. 그러나, 이러한 모든 자명한 개질예 및 변형예는 하기 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위내에 포함되는 것으로 의도된다. 청구범위는 본 문맥에서 상세하게 반대로 명시되지 않는 한, 의도된 목적을 충족시키기에 효과적인 청구된 구성요소 및 임의의 순서의 단계를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (4)

  1. 복수의 연소기로부터의 연소 가스 중의 질소 산화물의 농도를 감소시키는 방법으로서,
    각각의 연소기가 가스화된 우레아를 사용하기에 효과적인 결합된 선택적 촉매 NOx 환원 촉매(an associated selective catalytic NOx reduction catalyst)를 가지며, 계절 변동, 일일(daily) 변동 및 개별 연소기 간의 변동을 수용하기 위하여, 대량 재고(large inventory)의 암모니아-함유 가스를 저장할 필요 없이, 수요에 따라 우레아의 제공을 조절할 수 있으며,
    a. 수성 우레아를, 우레아와 물의 양에 대해 상대적인 양의 가열된 가스 스트림과 혼합함으로써, 우레아와 물을 가스화시키기에 유효한 시간 동안 온도 및 압력의 조건하에서 수성 우레아를 가열시켜, 사전결정된 질량 및 농도의 암모니아를 포함한 제 1 가스화된 환원제 스트림(first gasified reducdant stream)을 형성하는 단계;
    b. 복수의 연소기 각각에 있어서 우레아에 대한 요구량을 모니터링하는 단계;
    c. 가스화된 환원제를 공급하기에 충분한 속도로 제 1 가스화된 환원제 스트림을 각 연소기에 공급하여, 각 연소기에 결합된 선택적 촉매 NOx 환원 촉매에 대해 모니터링된 요구량을 공급하는 단계;
    d. 가스화된 환원제와 각 연소기에서 발생된 연소 가스의 사전결정된 혼합도를 달성하기 위해 요구되는 캐리어 가스의 양을 결정하는 단계;
    e. 상기 결정을 기초로 하여, 결정된 양의 캐리어 가스를 제 1 가스화된 환원제 스트림과 혼합하여 각 연소기와 결합된 촉매 공급 스트림(catalyst feed stream)을 제공하는 단계; 및
    f. 각 연소기로부터의 연소 가스 중 NOx의 농도를 감소시키기에 효과적인 조건 하에서, 대량 재고의 암모니아-함유 가스를 저장하지 않고서도 일일 변동, 계절 변동 및 개별 연소기 간의 변동이 수용되도록, 각 연소기에 있어서 암모니아 분사 그리드(ammonia injection grid)를 이용하여 상기 결합된 촉매 공급 스트림을 상기 촉매의 배출물의 업스트림(the effluent upstreatm of the catalyst)에 도입하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 복수의 터빈으로부터의 연소 가스 중의 질소 산화물의 농도를 감소시키는 방법으로서, 각각의 터빈이 가스화된 우레아를 사용하기에 효과적인 결합된 선택적 촉매 NOx 환원 촉매(an associated selective catalytic NOx reduction catalyst)를 가지며,
    계절 변동, 일일(daily) 변동 및 개별 터빈 간의 변동을 수용하기 위하여, 대량 재고(large inventory)의 암모니아-함유 가스를 저장할 필요 없이, 수요에 따라 우레아의 제공을 조절할 수 있으며,
    a. 수성 우레아를, 우레아와 물의 양에 대해 상대적인 양의 가열된 가스 스트림과 혼합함으로써, 우레아와 물을 가스화시키기에 유효한 시간 동안 온도 및 압력의 조건하에서 수성 우레아를 가열시켜, 사전결정된 질량 및 농도의 암모니아를 포함한 제 1 가스화된 환원제 스트림(first gasified reducdant stream)을 형성하는 단계;
    b. 복수의 터빈 각각에 있어서 우레아에 대한 요구량을 모니터링하는 단계;
    c. 가스화된 환원제를 공급하기에 충분한 속도로 제 1 가스화된 환원제 스트림을 각 터빈에 공급하여, 각 터빈에 결합된 선택적 촉매 NOx 환원 촉매에 대해 모니터링된 요구량을 공급하는 단계;
    d. 가스화된 환원제와 각 터빈에서 발생된 연소 가스의 사전결정된 혼합도를 달성하기 위해 요구되는 캐리어 가스의 양을 결정하는 단계;
    e. 상기 결정을 기초로 하여, 결정된 양의 캐리어 가스를 제 1 가스화된 환원제 스트림과 혼합하여 각 터빈과 결합된 촉매 공급 스트림(catalyst feed stream)을 제공하는 단계; 및
    f. 각 터빈으로부터의 연소 가스 중 NOx의 농도를 감소시키기에 효과적인 조건 하에서, 대량 재고의 암모니아-함유 가스를 저장하지 않고서도 일일 변동, 계절 변동 및 개별 터빈 간의 변동이 수용되도록, 각 터빈에 있어서 암모니아 분사 그리드(ammonia injection grid)를 이용하여 상기 결합된 촉매 공급 스트림을 상기 촉매의 배출물의 업스트림(the effluent upstreatm of the catalyst)에 도입하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 우레아는 우레아와 물의 양에 대해 상대적인 양의 가열된 공기와 혼합되어 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량% 암모니아를 함유하는 제 1 가스화된 환원제 스트림을 형성하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 우레아는 우레아와 물의 양에 대해 상대적인 양의 가열된 공기와 혼합되어 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량% 암모니아를 함유하는 제 1 가스화된 환원제 스트림을 제공하는 방법.

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