KR20130119361A - 연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

하우징(11) 및 인출된 샘플의 측정 데이터를 얻기 위해 하우징(11) 내에 배열된 하나 이상의 센서(45)를 구비한, 연도 가스 내의 먼지(S0)에 대한 측정 장치(10)에 의해, 작동 동안 먼지(S0)의 샘플들이 연속적으로 채취되고, 센서(45)가 먼지(S0) 상에 축적되고 하우징(11)에 도달하는, 가스(G)에 대해 민감하다.

Description

연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치 {MEASURING DEVICE FOR DUST IN FLUE GAS}
본 발명은 청구항 1의 전제부의 특징들을 구비한 측정 장치에 관한 것이다.
EP　2　215　448　B1호로부터 연도 가스에 대해 전술된 타입의 측정 장치가 알려져 있다. 발전 플랜트의 연소 챔버로부터 연도 가스가 채널에 의해 굴뚝을 향하여 안내된다. 측정 장치는 채널 벽의 외부에 배열된다. 채널 벽을 관통하는, 측정 장치의 유입 튜브에는 유동에 반대로 지향된 개방 단부가 구비되며, 개방 단부에 의해 유동 튜브는 채널로부터 연도 가스를 인출(withdraw)하며 연도 가스를 측정 장치의 내부 내로 안내한다. (원심) 분리기에 의해 먼지, 특히 비산재가 가스로부터 분리되고 채널 벽을 관통하는 유출 파이프에 의해 먼지가 채널 내로 역으로 안내된다. 상기 먼지는 밸브를 통하여 챔버에 도달한다. 소정의 충전 레벨에 도달될 때, 밸브가 폐쇄되고 먼지가 마이크로파 장에 노출되며, 마이크로파 장의 약화가 측정된다. 압축 공기가 인가될 때, 먼지가 압축된다. 다시 마이크로파 장에 의해 유사한 측정이 수행된다. 측정 데이터에 의해 먼지의 탄소 함량이 결정된다. 그 후 먼지가 대안적으로 수집 컨테이너 내에 또는 출구 튜브를 통하여 채널 내로 취입된다.
DE　37　41　390　C2호는 대형 연소 플랜트의 탈 질산 플랜트에서 사용되는 연도 가스를 위한 측정 장치를 설명한다. 측정 장치는 하우징 및 하우징 내에서 변위가능한 탐침을 제시하며, 탐침은 연도 가스 채널의 다양한 부분들에서 샘플들을 채취할 수 있다. 암모니아 및 황 산화물들을 분리하기 위해 탐침은 하류 필터들을 구비한 (사이클론) 분리기 및 냉각되는 응축기를 포함한다. 사이클론 기능의 지지에 있어서, 취입기는 분리기로부터 연도 가스의 부분 유동을 흡입하고 이 연도 가스의 부분 유동을 다시 연도 가스 채널 내로 안내한다. 또한, 탐침은 질소 산화물들 및 산소를 위한 가열 및 측정 지점을 포함한다.
본 발명은 전술된 타입의 측정 장치를 개선하는 목적을 기초로 한다. 이러한 목적은 청구항 1의 특징들을 구비한 측정 장치에 의해 달성된다. 유용한 실시예들은 종속 청구항들의 주요 구성이다.
연도 가스 내에 함유된 가스는 부분적으로 가스 상태로 그리고 부분적으로 먼지 상에 축적되는데, 즉, 먼지는 고정 입자들 및 축적된 (가스) 입자들을 함유한다. 가스들은 파이어플레이스 플랜트(fireplace plant)에서의 연소로부터 유발되거나, 후속적으로 탈 질산 플랜트들의 경우에서와 같이, 후속적으로 부가되는데, 탈 질산 플랜트들에 암모니아 또는 요소가 부가된다. 부가 가스들의 누출(slippage), 즉 과잉을 인식하도록(그리고 회피하도록), 일반적인 측정 장치들이 사용된다. 공지된 측정 장치들은 주로 가스 상태를 검사한다. 먼지의 검사를 위해 샘플들이 채취되어 외부에서(즉, "오프라인(offline)") 검사된다.
먼지의 대안적인 검사가 제공된다; 짧게는 축적 가스로 지칭되는, 원자들, 분자들(예를 들면, 암모니아) 또는 먼지들 상에 축적된 다른 입자들을 이러한 가스에 민감한 센서에 의해 검사한다. 검사 전에 측정 장치는 바람직하게는 먼지로부터 축적된 가스를 바람직하게는 에너지를 공급함으로써 분리한다. 센서가 분리된 가스의 정량(quantitative) 측정 데이터를 전달하지만, 탈가스된 먼지의 측정 데이터는 밸런스(balance)에 의해 얻어질 수 있다.
본 발명에 따른 측정 장치에 의해, 먼지의 샘플들을 채취할 수 있고, 먼지가 분리 필터에 의해 연도 가스로부터 여과된다. 먼지(샘플들을 채취하기 위해 사용되는)는 분리 필터의 수집 영역에서 수집될 수 있다.
작동 동안 측정 장치가 연속적으로 먼지의 샘플들을 인출하는 동안, 또한 연속적으로 측정 데이터가 전달되는데, 즉 축적된 가스를 이용한 먼지의 검사가 "온라인(online)"으로 수행된다. 이러한 측정 데이터는 예를 들면 탈 질산 플랜트 또는 전체 연소 플랜트의 제어 회로 내로 입력(enter)될 수 있다. 센서의 변화들에 의해, 본 발명은 다양한 고정식 열 동력학적 플랜트들, 특히 발전 플랜트들, 소각로들 및 시멘트 공장들에서 사용될 수 있다.
아래에서 본 발명은 도면에서 제시된 일 실시예를 기초로 하여 더 상세하게 설명된다.
도 1은 실시예에 대한 개략도이며,
도 2는 실시예의 부분도이며,
도 3은 실시예로서 탈 질산 플랜트의 개략도이다.
연소 플랜트, 특히 석탄, 오일 또는 가스 발전 플랜트, 소각로 또는 시멘트 플랜트에서, 굴뚝으로의 경로 상의 노(furnace)에서 유발되는 연도 가스는 탈 질산 플랜트(3)를 통하여 안내된다. 환원 재료로서 암모니아(또는 요소)의 주입에 의해 질소산화물들이 환원되어야 한다(화학적으로). 온도가 너무 낮고 및/또는 환원 재료와 산화제 사이의 화학 양론이 정확하지 않을 때, 누출이 있는데, 즉 반응 후 소모되지 않은 암모니아가 남아 있다. 소모되지 않은 암모니아는 연도 가스 내에 기상 형태로 부분적으로 함유되고 본 명세서에서 먼지(S0)로서 표시된, 연도 가스 내의 입자들 상에 부분적으로 축적된다. 먼지(S0)는 특히 파이어플레이스로부터의 비산재이다. 분리 필터(7), 예를 들면 정전기 필터에서, 먼지(S0)는 연도 가스로부터 여과되고 수집 영역(8)에서 수집된다. 먼지(S0)는 예를 들면 시멘트 제조시 재사용될 수 있다.
연도 가스 내의 암모니아 함량을 결정하기 위해, 기상 부분이 직접 측정된다. 먼지(S0) 상에 축적된 기상 부분을 결정하기 위해, 종래 기술에서 암모니아의 농도를 측정하도록 습식 분해 처리되는 샘플이 수집되며, 이어서 샘플은 암모니아를 축출하기 위해 가열되고, 다시 암모니아의 농도를 측정하도록 다시 습식 분해 처리되며, 이어서 암모니아의 농도는 이상적으로 0이 된다. 암모니아가 먼지(S0) 상에 축적되는 한, 차이는 암모니아의 누출을 제공한다. 이러한 샘플링은 거의 8시간 마다 수행하며 따라서 탈 질산 플랜트(3) 또는 노 내의 연소의 온라인 제어를 위해 사용될 수 없다.
본 발명에 따라 측정 장치(10)가 제공되며, 측정 장치는 먼지(S0)로부터 암모니아 함량을 신속하게 결정하여 그 결과가 노 내의 연소의 제어를 위해 사용될 수 있다.
측정 장치(10)는 바람직하게는 플랜지(13)가 제공되는 하우징(11)을 제공한다. 측정 장치(10)는 수집 영역(8)에서 탈 질소 플랜트(3) 내에 배열되고, 바람직하게는 수집 영역(8)의 벽에 플랜지(13)가 고정된다. 측정 장치(10)는 컨베이어, 특히 스크루 컨베이어(15)를 제공한다. 스크루 컨베이어(15)는 케이스(11) 내부에 부분적으로 배열되고 하우징(11)으로부터 그리고 수집 영역(8)의 내부 내로 부분적으로 돌출하는 튜브(17) 내에 장착된다. 회전 수가 조정가능하고 하우징(11) 내에 배열되는 모터(19)는 스크루 컨베이어(15)를 회전시킨다. 튜브(17)는 다양한 윈도우들 및 슬롯들을 제공한다. 이러한 윈도우들 중 하나, 즉 흡입부(intake; 21)는 케이스(11) 외부에 위치된다. 먼지(S0)의 일부는 흡입부(21)를 통하여 스크루 컨베이어(15) 상으로 도달하고 스크루 컨베이어에 의해 케이스(11) 내로 운반된다.
파이프(17)의 바닥 상의 케이스(11) 내부에 가열부(23)(또는 다른 전원)가 있으며 가열부 위에 가스 개구(25)가 있다. 인출된 먼지(S0)에 에너지가 공급될 때, 지금까지 축적된 가스(G), 이 경우 암모니아는 먼지(S0)로부터 분리되어 새어나간다. 가스(G)의 분리 후, 먼지(S0) 중에서 탈가스된 먼지(S1)가 남겨지며, 먼지(S1)는 먼지 개구(27)를 통하여 튜브(17)로부터 떨어지고 밸런스(30) 상에 도달한다. 비임 밸런스(beam balance)의 원리를 기반으로 하여, 밸런스(30)는 샤프트(31) 둘레로 피벗 되고 정상적으로 균형이 잡힌다. 샤프트(31)에 의해 깃발(flag; 32)이 예를 들면 케이스(11) 외부에 비-회전가능하게 연결된다. 탈가스된 먼지(S1)가 밸런스(30) 상에 더 정확하게는 밸런스의 스케일(scale; 33)에 도달할 때, 샤프트(31)가 회전하고 깃발(32)을 편향시킨다(deflect). 깃발(32)의 편향이 바람직하게는 유도적으로 측정된다. 탈가스된 먼지(S1)는 스케일(33)로부터 하방으로 슬라이드되어 플랩(37)에 의해 폐쇄될 수 있는 유출구(35)를 통하여 떨어진다. 깃발(32)의 시간 종속 편향에 대한 적분(integral)은 탈가스된 먼지(S1)의 질량 유동에 대한 측정치(measure)이다.
이전에 축적된 가스(G)는 흡인기(41)에 의해, 즉 전력-작동식 팬 휠에 의해 취해진다. 흡인기(41)는 가스(G)를 흡입 파이프(43) 내로 흡입되는데, 흡입 파이프 내에 센서(45), 바람직하게는 탐침(45a)에 의해 돌출한다. 밸런스(30) 및 센서(45)는 측정 장치(10)의 측정 수단을 형성하며, 측정 수단에 의해 작동 동안 연속적으로 인출되는 샘플의 측정 데이터가 얻어진다. 센서(45)는 자체적으로 알려진 작동 원리에 따라 작동하는데, 작동 원리에서 가스(G)의 분자들이 프로브(45a)의 표면(센서(45)의 다른 부품)상에 증착된다. 용량 측정에 의해 가스(G)의 증착된 분자들의 종류 및 양이 결정될 수 있는데, 즉 정성(qualitative) 및 정량 측정이 가능하다. 이러한 경우에서 센서(45)는 암모니아를 위해 설정된다. 흡인기(41) 뒤에서 가스(G)가 측정 장치(10)를 떠날 수 있다.
밸런스(30) 및 센서(45)의 측정 데이터는 무엇보다도 모터(19)의 회전 속도에 종속한다. 측정 장치(10)를 측정하도록(calibrate), 밸런스(30) 및 센서(45)의 측정 데이터는 공지된 외부 샘플들 및 분석들로부터 측정 데이터에 비교된다. 모터(19)의 회전 속도 및 측정 장치(10)의 다른 매개변수들에 대해 최초 측정을 제외하고 이에 따라 측정 장치(10)의 반복된 측정이 가능하며, 여기에서 증가된 작동 수명과 간격들(예를 들면 평균 8시간들에 대한)이 또한 더 길어질 수 있다(예를 들면 1일까지). 공지된 외부 샘플링들 및 분석들로부터의 측정 데이터는 바람직하게는 컴퓨터 내로 공급되는데, 컴퓨터에 측정 장치(10)가 연결되며 컴퓨터로부터 측정 장치가 측정을 위해 이러한 측정 데이터를 회수하는데, 즉 측정이 (오퍼레이터 없이) 온라인으로 수행된다.
측정 사이에 측정 장치(10)는 작동 동안 먼지(S0)로부터 샘플들을 연속적으로 취출되며 먼지(S0) 내의 현재 암모니아 함량에 대한 판단을 제공하는 측정 데이터를 연속적으로 전달한다. 연도 가스 내의 기상 함량의 측정으로부터 측정 데이터와 조합하여 현 암모니아 함량에 대한 전반적인 판단이 초래된다. 따라서 측정 데이터를 이용하여 탈 질산 플랜트(3)(및 노 내의 연소)의 제어가 가능하고 이는 암모니아 함량의 변화들에 바로 반응할 수 있다. 측정 장치(10)는 대응하는 제어 회로의 구성 요소이다.
측정 장치(10)는 다른 센서(45)들에 의해 다른 가스들에 민감할 수 있으며, 다른 가스는 에너지로부터 공급에 의해 인출된 먼지(S0)로부터 축출될 수 있다.
3 탈 질산 플랜트
7 분리 필터
8 수집 영역
10 측정 장치
11 하우징
13 플랜지
15 스크루 컨베이어
17 튜브
19 모터
21 흡입부
23 가열부
25 가스 개구
27 먼지 개구
30 밸런스
31 샤프트
32 깃발
33 스케일
35 유출구
37 플랩
41 흡인기
43 흡입 파이프
45 센서
45a 탐침
G 가스
S0 먼지
S1 탈가스된 먼지

Claims (10)

  1. 연도 가스 내의 먼지(S0)에 대한 측정 장치로서,
    상기 측정 장치에 의해 먼지(S0)의 샘플들이 채취될 수 있고, 하우징(10) 및 상기 인출된 샘플의 측정 데이터를 얻기 위해 상기 하우징(11) 내에 배열된 하나 이상의 센서(45)를 구비하는, 연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치에 있어서,
    작동 동안, 먼지(S0)의 샘플들이 연속적으로 채취될 수 있고, 상기 센서(45)가 상기 먼지(S0) 상에 축적되고 상기 하우징(11)에 도달하는, 가스(G)에 민감한 것을 특징으로 하는,
    연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스(G) 및 상기 탈가스된 먼지(S1) 모두로부터 측정 데이터를 얻기 위하여, 작동 동안 축적된 가스(G)가 상기 먼지(S0)로부터 분리가능한 것을 특징으로 하는,
    연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 먼지(S0)로부터 상기 축적된 가스(G)를 분리하기 위하여, 상기 측정 장치(10)는 가열부(23) 또는 다른 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는,
    연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 탈가스된 먼지(S1)의 측정 데이터를 얻기 위하여, 상기 측정 장치(10)에는 밸런스(balance; 30)가 제공되고, 바람직하게는 상기 밸런스(30)의 편향이 특히 상기 밸런스(30)에서의 깃발(32)에 의해 측정될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서(45)에 의해 상기 가스(G)의 정량 측정 데이터가 얻어질 수 있으며, 상기 센서(45)에 상기 가스(G)를 흡입하기 위하여 상기 측정 장치(10)에는 바람직하게는 흡인기(41)가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 먼지(S0)의 샘플들을 연속적으로 채취하고 상기 샘플들을 케이스(11)의 내부로 이송하기 위하여 상기 측정 장치(10)에는 스크루 컨베이어(15) 또는 다른 컨베이어가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스크루 컨베이어(15)는 상기 먼지(S0)의 인출을 위한 흡입부(21), 가스(G)의 배출을 위한 하나 이상의 개구(25) 및 바람직하게는 상기 밸런스(30) 내로 떨어지는 탈가스된 먼지(S1)의 집진(precipitation)을 위한 하나 이상의 먼지 개구(27)를 가지는 튜브(17) 내에 장착되는 것을 특징으로 하는,
    연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치(10)는 탈 질산 플랜트(3)를 제어하기 위한 제어 회로의 구성요소이고 및/또는 가스(G)로서 암모니아에 민감한 것을 특징으로 하는,
    연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치(10)는 외부 샘플링 및 샘플 분석들에 의해 최초에 및/또는 반복적으로, 특히 온라인으로 측정될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 측정 장치를 작동하기 위한 방법에 있어서,
    상기 측정 장치(10)가 먼지(S0)의 샘플들을 연속적으로 인출하고, 상기 먼지(S0) 상에 축적된 가스(G)를 분리하고, 그리고 상기 가스(G) 및 상기 탈가스된 먼지(S1) 모두로부터 측정 데이터를 얻는 것을 특징으로 하는,
    측정 장치를 작동하기 위한 방법.
KR1020130044180A 2012-04-23 2013-04-22 연도 가스 내의 먼지에 대한 측정 장치 KR20130119361A (ko)

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