TW200418566A - Emission treatment system - Google Patents

Description

200418566 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係有關於用於自排氣及相似物中去除氮氧 化物或”NOx”（主要為一氧化氮（N0)及二氧化氮（N〇2))的製 程及裝置。更特定言之，本發明係有關於選擇性地自在石 油精煉、石化產品製造期間所產生之排氣中，還原氮氧化 物（NOx)的製程及裝置，並亦係有關於產生包含氮氧化物 (NOx)之排氣的工業製程。 【先前技術】 含碳燃料係在内燃機及廣泛的工業製程（亦即，鍋爐、熔 爐、加熱器及焚化爐、石油精煉、石化製造以及相似製程） 中燃燒。頻繁地使用過量空氣，用以完成諸如一氧化碳 (CO)、碳氫化合物及煙灰等燃燒副產物之氧化作用。氮 及氧（〇2)之自由基，在高燃燒溫度下化學地結合，用以構 成氮氧化物（NOx)，主要為一氧化氮"〇)。甚至當燃料中不 存在氮時，亦傾向構成此熱氮氧化物（Ν〇χ)。降低形成熱氮 虱化物（ΝΟχ)的燃燒修改形式，大體上因產生有害副產物或 退化的火焰性質而受到限制。 "當排放至空氣時’ 一氧化氮⑽)排氣發生氧化而構成二 氧化氮（νο2)，其中陽光與揮發性有機化合物發生反應構成 地面臭氧、眼睛刺激物及光化學煙霧。儘f在燃料及燃燒 技術上有所進展，但在複數的城市區域中地面臭氧濃度仍 超過聯邦政府規則。依照空氣清淨法（Clean Air Aet)及其之 修正案，該等臭氧無法獲得區域必需實行嚴格的氮氧化物

O:\88\88780.DOC 200418566 (NOx)排氣規則。該等規則需要僅藉由排放後處理所達到之 低的氮氧化物（NOx)排氣標準。當將一廢氣後處理系統施用 在精煉或是石化廠時，特別重要的是，將會對基本的精煉 或是石化製程的作業造成的任何影響降至最低。 廢氣後處理技術能夠使用不同化學或催化方法還原氮氧 化物（NOx)。該等方法在業界係為所熟知的，並包含非選擇 性催化還原（NSCR)、選擇性催化還原（SCR)或選擇性非催 化還原（SNCR)。可交替地，一氧化氮（N〇)可經氧化成二氧 化氮（N〇2) ’藉由濕式洗滌塔加以去除。該等後處理方法典 型地需要一些用於去除氮氧化物（ΝΟχ)排氣之類型的反應 物。 '一氧化氮（Ν〇2)之濕式洗條法，產生會是水污染之潛在來 源的廢料溶液。濕式洗滌塔主要用於將氮氧化物（Ν〇χ)排氣 自硝酸廠排放，或用於同時以二氧化硫（so2)去除二氧化氮 (N〇2)。鬲成本及複雜性大體上對於洗條塔在該等特別應用 上造成限制。 非選擇性催化還原（NSCR)法典型地使用未燃碳氫化合物 及一氧化碳（CO)，在缺乏氧氣（〇2)的狀況下用以還原氮氧 化物（NOx)排氣。必需小心地控制燃料/空氣比，用以確保 低過剩氧氣（〇2)。用於去除一氧化碳（c〇)及碳氫化合物排 氣同時亦能還原氮氧化物（ΝΟχ)，還原及氧化催化劑二者係 為所需的。去除過剩氧氣（〇2)的成本，妨礙了非選擇性催 化還原（NSCR)法對於多數包含氧氣（〇2)之排氣的實務應用 造成妨礙。

O:\88\88780.DOC 200418566 在商業用選擇性催化還原（SCR)系統之固體催化劑表面 上的化學反應，將氮氧化物（NOx)轉換成氮（N2)。該等固體 催化劑係具選擇性用於去除氮氧化物（NOx)，並不能還原一 氧化碳（CO)及未燃碳氫化合物之排氣。通常需要大量的催 化劑’用以產生低標準的氮氧化物（ΝΟχ)。該催化劑活性係 視溫度而定，並隨著使用而下降。僅能藉由擴大催化劑量 或是限制燃燒作業範圍，容納催化劑活性的正常變化。由 於當暴露至高溫或是高程度排放污染物時造成燒結或是具 毋害’所以過早地需更換催化劑。 商業用選擇性催化還原（SCR)系統主要係使用氨（Νη3)作 為還原劑。需要達到低程度氮氧化物（Ν〇χ)的過剩氨 (ΝΗ3) ’造成氨（ΝΗ3)失效成為一排氣副產物。甚至當在正 常操作狀況下，選擇性催化還原（SCR)系統需要在排氣中相 對於氮氧化物（NOx)均勻分配氨（NH3)。然而，往往無法均 勻分配氮氧化物（NOx)排氣，因此僅藉由控制分配注入的氨 (NH3)或將排氣混合至一均勻的氮氧化物（Ν〇χ)程度，使低 程度的氮氧化物（ΝΟχ)與氨（ΝΗ3)失效。 【發明内容】 簡言之，本發明之-較佳形式係為一排氣處理系統，用 於自一ϋ延伸之煙道排放的煙道^中去❺氮氧化物 (ΝΟχ)’其包含-轉向構件係位在人口與出口财間的一位 置處將煙道閉合。-主要元件模組包括一具有一入口與一 選擇性催化還原（SCR)部分的第—子模組、—具有—熱錢 部分的第二子模組、以及具有-抽氣通風風扇⑼㈣及一、 O:\88\88780.DOC -10 - ^66 出口的一第二；伊a 一杈、、且。每一子模組的尺寸及重量，係涵蓋 一式平σ牽引托車的尺寸及重量限制範圍内。該第 係、安破在第一與第二子模組之間，用以構成-煙 道氣流路徑，自第一 口 昂子挺組之入口延伸至第三子模組之出

I。位在煙道入口端與轉向構件中間的一位置處與煙道作 流體連通的人D 一、 風gk供自煙道至第一子模組之入口的 、、通路。位在轉向構件與煙道出口端中間的-位置處與煙 $作机體連通的出σ風管，.提供自第三子模組之出口至煙 '' ι路 氨添加子系統將氨氣注入該入口風管中。 該轉向構件可為一固定式斷開構件（blanking member)， 或^一:移動的旁通擋板。該入口風管包括一水平段，藉 由財g與1直段連接。在該肘管中可配置至少一可移 動的輪葉，用以降低其間的壓力降。 氨添加子系統包括一氨注射栅極，係配置在該入口風管 X平#又内假若該氨注射栅極係配置在煙道之十吸範圍 内，不需一混合器或是擴散器#可確保足夠的氨氣與煙道 氣混合。氨氣源之氨的蒸氣壓力提供原動力，用以將氨氣 注入該入口風管。-氨氣管提供氨氣源與氨注射拇極之間 的流體連通。—4氣添加控制器控制配置在該氨氣管中的 一節流閥。氨氣添加控制器可接收來自一煙道氣流動感應 器、以及一配置在煙道與氨注射柵極中間的入口氮氧化物 (N0X)偵檢器以及一配置在風扇與煙道中間的出口氮氧化 物（N0X)偵檢器的信號，用於控制添加氨氣。可交替地，氨 氣添加控制器可接受來自一配置在風扇與煙道中間處的氨 O:\88\88780.DOC -11 - 200418566 偵檢器的信號，用於控制添加氨氣。於另一可交替方式中， 該氨氣添加控制器可接收來自一燃料控制器的信號。 選擇性催化還原（SCR)部分包括一外殼，複數之催化單元 配置在該外殼中，以及__具有—側邊緣的第—擋板柩轉地 安裝至外殼的一内表面。該第一擋板可在開啟與閉合位置 之間移動’在開啟位置中將該第一擋板配置鄰接該外殼内 表面，以及在閉合位置中將其延伸覆蓋第一半催化單元。 選擇性催化還原（SCR)部分亦包括一具有一側邊緣的第二 擋板樞轉地安裝至外殼内表面。該第二擋板可在開啟與閉 合位置之間移動，在開啟位置中將該第二擋板配置鄰接該 外殼内表面，以及在閉合位置中將其延伸覆蓋第二半催化 單元。至少一催化單元係由供具選擇性地催化氮氧化物 (ΝΟχ)的材料所組成。於一第一可交替形式中，至少一催化 單疋係由供具選擇性地催化除氮氧化物（N〇x)外的污染物 之材料所組成。於一第二可交替形式中，至少一催化單元 係由供具選擇性地催化氮氧化物（Ν0χ)以及其他污染物之 材料所組成。 猎由實施不致對工廠作業造成衝擊的初始安裝作举，安 裝該排氣處理系統。該初始安裝作業包括將主要元件模組 配置與煙道鄰接，將入口與出口風管分別地和主要元件模 組之入口及出口連接，並將排氣處理系統/工廠界面連接至 排氣處理糸統。措實加一連接中斷（tie-in outage)作举而執 行表後安裝’包括將工廠停工’在煙道中安裝轉向構件、 切割位在煙道中的煙道氣出發及返回開口，並將入口及出 O:\88\88780.DOC -12- 200418566 口風管與其連接 廢0 ，並將排氣處理系統/工廠界面連接至工 進行初始安裝作業前，藉 月j稭由選疋一供主要元件模組所 用之處所並在該處所安裝一基庙， 使δ亥工薇在不致影響工 廠作業下備便。確定供、废^曾裔山 疋仏煙道乳出發及返回開口所用之位 置。確認熱交換器出發與埶交換 …乂換态返回。同時確認氨氣源、 電源以及控制系統界面。 安裝該主要元件模組，包括在基座上安裝具有出口以及 一抽氣通風風扇的-下子模組，並將其栓接至底座。將且 有熱交換器部分的-中間子模組安裝在該下子模組上，將 一具有選擇性催化還原（SCR)部分及人口的上子模組安裝 在中間子模組上’並絲該等子模組谭接在—起。為將入 口與出口風管連接，將每一風管安裝在適當位置並以一支 撐結構加以牢固。 藉由在人Π風管中安裝—氨注射栅極並將該氨注射拇極 連接至氨氣源，使排氣處理系統/工廠界面與排氣處理系統 連接二將—人口凸緣於供煙道氣出發開Π所用位置處焊接 至煙道’以及將一出口凸緣於供煙道氣返回開口所用位置 處焊接至煙道。在熱交換器部分與熱交換器出發及返回之 間佈設互連管路，並與該熱交換器部分連接。亦將電源與 控制系統界面連接。 、本發明之-目的在於，提供—種用於去除氮氧化物⑽X) 、系、、先其可在對工獻作業造成最小的影響下安裝在一現 存工薇中。

O:\88\88780.DOC -13 - )()6 )()6 的在於，提供_ 種用於去除氮氧化物 之後加以擴展，用以 亦為本發明之一目 (N〇x)m其可在初始安裝時或於 去除附加的污染物。 圖式及說明書將對本發明 之其他目的與優點顯而易 【實施方式】 由於對環境關懷咅罐&且 π、 、 兄關識成長’因公佈更為嚴格的控制要 长所以而採取較大的努力用以降低所熟知污染物的排 氣，諸如微粒物質、氮氧化物⑽χ)、硫氧化物（s〇x)、水銀 等。就精煉及石化工業而言’該等更為嚴格的控制要求首 重氮氧化物（N〇x)還原。 相關於該等圖式，在整個複數圖式中相同的代表符號係 代表相同的元件，本發明之一排氣處理系統1〇藉由選擇性 催化還原（SCR)技術還原氮氧化物（Ν〇χ)，其能夠進一步控 制其他污染物的排氣，並係為一獨立系統，可沿著現存設 備安裝在地面上，或是沿著現存設備安裝於腳部上，或是 安奴在設備之頂部上，從而縮短精煉或石化製造設備的停 工期。 排氣處理系統10可與大多數的精煉及石化製造系統_同 使用。然而，為了說明，於此所說明的系統1〇係與一乙烯 裂解爐12安裝在一起（圖2)。藉由位在爐12之底部或側邊處 的燃燒器14點燃燃料，產生高溫氣體與氮氧化物（ΝΟχ)。在 此最高溫區域中，在旋管16中發生碳氫化合物分子”裂解，， 成較簡單的分子。當爐氣體向上通過爐時，藉由連續的附 O:\88\88780.DOC -14- 200418566 加旋管18自煙道氣中回收熱量，該旋管包含供預熱的裂解 原料，或是供於此製程或其他製程中所使用的水/蒸氣。典 型地’乙烯裂解爐12具有一或更多的抽氣通風（ID)風扇 20，位在藉由一垂直煙道22所連接的加熱器之頂部上。乙 烯裂解爐12典型地在重大的運行中斷間運轉多年，並且為 精煉或石化廠内其他製程所用原料的主要供應者。因此， 對女裝一選擇性催化還原（SCR)部分所造成的停工期係受 到嚴格地限制，對業主而言係代價高的。 在500-750°F的溫度下，進行選擇性催化還原（SCR)氮氧 化物（NOx)去除製程，典型地係最為有效的。在此溫度下， 氣體典型地僅出現在乙烯裂解爐鍋爐給水加熱旋管24及抽 氣通風（ID)風廣20之上游位置。一種用於選擇性催化還原 (SCR)部分翻新的傳統式方法，係將爐12停工，在適當位置 處切入煙道22，吊起下游部分並安裝選擇性催化還原（SCR) 部分。這對於符合經濟效益的解決方案而言太過費時。 本發明之排氣處理系統1〇包括一獨立模組化的主要元件 模組26,其典型地位在地面，包括一選擇性催化還原（SCR) 部分28、一鋼爐給水熱交換部分3〇、以及一抽氣通風（ID) 風扇32。藉由”丟棄”安裝在煙道22中的煙道抽氣通風（ID) 風扇20及乙烯裂解爐銷爐給水加熱旋管24，可安裝排氣處 理系統10而不需對乙烯裂解爐12作任何的主要修改。如此 使安裝排氣處理系統1 〇不會對使用乙烯裂解爐丨2造成重大 的妨礙。視個別的施用環境所需，主要元件模組26亦可安 裝在位於地面上方的腳部上，或甚至是安裝在現存爐12的

O:\88\88780.DOC -15- 200418566 頂部上。提供所製作新的系統抽氣通風㈣風扇32，用於 增加排氣處理系統10之通風需求，主要供選擇性催化還原 (SC：R)部分28所用°視煙道鋼爐給水加熱旋管24之設外盘材 料而定，鋼爐給水熱交換部分3〇可具有較煙道鋼爐給^加 熱說官24為面的熱回收效率，提供對整體循環效率及/或降 低燃料成本的改良之道。系統之獨立本質容許進-步修 改選擇性催化還原(SCR)部分28，或是增加供其他污染物之 排氣控制的附加部分。 / 進-步相關於圖2,排氣處理系統1G亦包括安裝在垂直煙 22内的-斷開構件34或旁通擋板M，，恰好位在乙婦裂解爐 銷爐給水加熱㈣24之上游。斷開構件3锡經安裝橫㈣ 道22,用以永久地切斷所有流經乙婦裂解爐鋼爐給水加轨 旋官24及抽氣通風風扇2〇的氣體。旁通擋板％經安裝橫過 煙道用以選擇性地切斷所有流經乙稀裂解爐鋼爐給水 加熱旋官24及抽氣通風風扇，氣體。煙道氣出發及返回 開口 36、38係、構成在煙道22中，分別地恰好位在斷開構件/ 旁通擔板34、34’之上游位置’以及恰好位在煙道抽氣通風 風扇20之下游位置。與煙道氣出發開口料接的入口風管 40’以及位在主要元件模組26之上端部部分中的一入口過 渡段42,及與煙道氣返回開口 38連接的出口風管料以及系 統抽氣通風風扇32之出口，提供煙道22與主要元件模組％ 之間的流體連通。入口風管40包括—水平段46及_垂直段 48’該每一段具有30叹的標稱長度。動力輪葉％可配置^ 介於水平段46與垂直段48之間的肘管52中，用以降低通 O:\88\88780.DOC -16- 200418566 過該肘管的壓力降（圖4)。 具有選擇性催㈣原（SCR)系’统之傳統式公用事業锅爐 應用，大體上使用氨（NH3)作為一還原劑，以及包括一氨添 加系統，提供以空氣或煙道氣稀釋之氨混合物，均勻地將 氨分配遍及選擇性催化還原（SCR)催化劑之表面，位在注射 器之下游位置一段相對短的距離。因&，一傳統式氨添加 系統係由一控制系統、一氨（NH3)氣源、一靜態混合器、至 少一鼓風機、以及包括複數之喷霧管線，每一管線具有複 數噴霧喷嘴的一注射器所、组成。4氣源將氨氣注射入靜態 混合器中。藉由鼓風機將稀釋空氣吹入靜態混合器中，用 以稀釋氨氣並將經稀釋的氨氣推進經由注射器喷嘴自氨添 加子系統而出。 本發明之排氣處理系統1 0包括一氨添加子系統54，其利 用具相對較長長度的水平及垂直段46、48，用以在煙道氣 流中提供氨氣之適當的混合。氨添加子系統54不包括稀釋 妓風機、豉風機控制裝置以及較大直徑的經稀釋之氨通風 管。氨添加子系統54僅由三主元件所組成，其中為一控制 器56、一氨氣源58、以及一氨注射柵極（AIG) 6〇。僅需一小 直徑氨氣管62。如以下詳加說明，該氨注射柵極（AIG) 6〇 較佳地安裝在煙道22之10呎的長度範圍内。假若氨注射柵 極（AIG) 60必需安置在距煙道22一段相當大距離處，則可將 一靜態混合器/擴散器64配置在水平段46中，或簡單地提供 額外保證’完成氨氣與煙道氣的混合。位在進入主要元件 模組26之入口處的入口過渡段42 ,均勻地分配氨氣/煙道氣 O:\88\88780.DOC -17- 200418566 混合物涵蓋進入下游的選擇性催化還原（SCR)部分28的入 π ° 此外’氨注射柵極（AIG)60係較傳統系統之注射器為簡 單’其之喷播管線更為減少並且無喷嘴，氨氣經由位在噴 霧管線之側壁中的開口噴灑。噴霧管線與開口之準確數 目，係取決於安裝特定參數，諸如煙道氣流動率及所需的 氨添加率。氨注射栅極（AIG)60較佳地位在煙道22之10吸範 圍内，利用因斷開構件/旁通擋板34、34，及開口 36所構成的 π幫曲π而產生的煙道蒸氣内之紊流。該紊流進一步地確 保’氨氣徹底地與煙道氣混合。該分析顯示，即使氨注射 柵極（AIG)60係位在煙道22之1〇呎範圍内的水平段牝中，仍 能完成氨/煙道氣充分混合。附加分析能夠顯示，在距煙道 22更大距離處亦能夠充分地混合。可藉由位在氨源58中的 氨瘵氣壓力，提供用於將氨氣注射進入煙道氣流的原動 力。如表1中所示，氨氣之壓力係足以涵蓋完整的所預期周 圍溫度的範圍’用以提供所需的原動力。 表1 周圍溫度（°F) 氨氣壓力（psia) 30 60 70 129 100 242 相關於圖3，選擇性催化還原部分28包含去除氮氧化物 (NOx)的催化單元66〇該等催化單元66係為傳統式單元，每 一單元的標稱尺寸為三呎三吋X六呎六吋（3_25,χ6.5,)。如圖 3中所示，上及下群組68、70之催化單元66,每一群組包括 O:\88\88780.DOC -18 - 200418566 一至八單元66，可配置在選擇性催化還原部分外殼72中。 中間支撐執74承載上群組68之催化單元66的重量，同時容 許煙道氣/氨蒸氣混合，用以進入所有包含在選擇性催化還 原部分外殼72中的催化單元66。假若僅需三催化單元66即 可去除氮氧化物（NOx)，則可在選擇性催化還原部分28中可 包括一斷開機構76，用以選擇性地阻塞半數之催化單元 66。该一斷開機構76可包含一或更多撞板77、77’，每一擔 板具有一單側邊緣樞轉地安裝至外殼72之相對内部表面。 初始地，該擔板7 7係處在垂直、開啟位置（容許流經配置在 擋板77下方的該等催化單元66"以及擋板77，係處在水平、 閉合位置（防止流經配置在擋板77，下方的該等催化單元）。 當配置在擋板77下方的催化單元66耗盡時，擋板77，改變為 垂直、開啟位置（容許流經配置在擋板77’下方的該等催化單 元66)。擋板77可改變為閉合位置。可交替地，擋板77可維 持在開啟位置，容許使用配置在其下方之催化單祕的任 何去除殘留氮氧化物⑽x)能力。假若預期擔板77絕不會配 置為閉合位置，則僅需安裝擋板77,。 可交替地，選擇性催化還原部分28可包含上及下群组 68、70之：催化單元66，或是—單層之—至人催化單元66, 視必需去除的氮氧化物⑽χ)量及其他應用的料考量而 定。假若空間容許’並且假若必需自煙道氣中去除其他的 污染物i例如，一氧化碳⑼)、碳氫化合物等)，則在選擇 原部分28中可包括目標係可針對該等其他污染物 的催化™或是去除加上該等其他污染物之氮氧化物

O:\88\88780.DOC -19- 200418566 (N〇x)的催化單元80。可交替地，位在選擇性催化還原部分 28上方的外殼82可轉換成-第項擇性催化還原部分，提 供用於去除附加的氮氧化物（ΝΟχ)及/或其他污染物。 如以上所提及，可安裝排氣處理系統1G，因將對煙道22 作主要修改的需求降至最低，不致顯著地對使用乙烯裂解 爐12造成干擾。藉由主要元件模組％之模組化的結構，進 -步降低對工廠的影響。主要元件模組26包括上、中及下 子模組84、85、86。下子模組86包括抽氣通風風心… 出口過渡段88以及電力及控制箱（未顯示），該等皆安裝在一 底座板90上。中子模組85包括熱交換部分3q。上子模組^ 包括選擇性催化還原部分28及入口過渡段42。每—子模组 84、85、86係經製作用以配裝在—傳統平台牵引式托車上、、。 相關於圖5-8,排氣處理系統1Q之安|作業係為—相對簡 :的製程，對正常的精煉作業提供一低的駐地建構時間與 最J的4解針對该主要元件模組26到達，於製備作業％ 中需進行複數之作業。必需選定94主要元件模組^之安裝 地以及在肩安裝地點安裝96 —適當的底座。必需確定 98煙道氣出發及返回開心、％之位置。必需確認⑽熱交 換器出毛與返回。必需確認1Q2、1Q4、氨氣源、電源以 及匕制工氣源（如有需要）。最後’必需綠認⑽所有控制系 統界面°應察知的是’大部分之該等作業可並行不悖。 初始安裝110開始係利用一起重機將下子模組86安裝112 在底座上，並利用固定螺栓（未顯示）將底座板90牢固114至 底座。接著使用起重機將中子模組85安裝115在下子模組86

O:\88\88780.DOC -20- 200418566 之頂部’將上子模組8 4也龊1 1 A — ， 一 4文名116在中子模組85之頂部並且將 -子权組84、85、86桿接u 8在一起。接著使用起重機將入 及出口風吕40、44,連同其之適當結構安裝12〇在適當位 置，並將風管40、44分別地與入口過渡段42及出口過渡段 連接安裝121氨注射柵極（AIG) 60，包括與氨氣源58之連 接。在將切開煙道氣出發及返回開口 36、38的位置處，但 開口 36、38於此時並不切開，將連接凸緣122焊接124至煙 道22。互連官路126係佈設128在新的熱交換器部分3〇與熱 父換器出發及返回之間，並與熱交換器部分3〇連接。再次 使用起重機，將平臺及樓梯13〇安裝132至主要元件模組 2 6。女裝測試儀器以及利用對應的系統元件安裝13 4氨氣進 料器、電力、控制裝置及測試儀器連接裝置。該催化單元 66係裝載136於選擇性催化還原部分（SCr) 28中。執行138 试車（commissioning)及開機前（pre-start)程序。於一排定的 連接中斷140期間，切割142煙道氣出發及返回開口 36、38， 在煙道22内安裝144蓋板/擔板（blank/damper)34、34，，並將 熱交換器進料器及返回管路126，與熱交換器部分30及出發 與返回連接146。最後，起動150乙烯裂解爐12及排氣處理 系統10。 如上述論及，藉由在氨源58中氨之蒸氣壓力，提供用於 將氨氣注射進入煙道氣流的原動力。相關於圖9，位在氨蒸 氣管62中的一節流閥152，控制氨氣流動進入氨注射栅極 60。較佳地，根據煙道氣流動率、進入排氣處理系統1〇的 氮氧化物（NOx)量以及退出排氣處理系統1〇的氮氧化物 O:\88\88780.DOC -21 - 200418566 (NOx)量，藉由控制器56控制該閥152。配置在氨注射柵極 6 〇之上游位置的一流動感應器1 5 4，以及分別地位在氨注射 柵極60之上游位置與風扇32之出口處的氮氧化物（Ν〇χ)偵 檢器156、158，提供所需之輸入資料至控制器56，用以如 此控制氨添加作業。可交替地，可根據氨傳遞或滑移控制 氨添加作業。針對如此控制而言，可在風扇32之出口處配 置一氣感應器160。於另一可交替形式中，可根據燃料流動 至燃燒态14及該燃料的成分控制氨添加作業。可在控制器 56與爐12之燃料控制器164之間配置互連裝置162，用以如 此加以控制。藉由壓力、溫度以及配置在氨氣管62中的流 動偵檢器166、168、170，監測氨氣流動。 相關於圖10，藉由一控制器172根據風扇進氣壓力、風扇 排氣壓力、穿過選擇性催化還原部分28的差壓、以及穿過 熱父換器30的差壓，控制位在風扇32之入口中的一播板173 之位置，以藉此維持煙氣通過排氣處理系統丨〇之適當流 動。分別位在風扇32之入口及出口處的壓力偵檢器174、 176 ’以及分別位在選擇性催化還原部分28及熱交換器3〇上 的差壓偵檢器178、180，提供控制器172所需的輸入資料。 藉由一配置在氨注射栅極60之上游位置的溫度偵檢器 1 82，監測煙道氣流的溫度（圖9)。 相關於圖11，位在熱交換器進給與返回管線126中的一進 給泵184，控制鍋爐給水流動通過熱交換器3〇。泵ι84之速 度係藉由一控制器1 86，根據鍋爐給水壓力及溫度加以控 制。配置在熱交換器30之鍋爐給水入口及出口中的壓力偵 檢器1 88及溫度偵檢器190，提供控制器56如此控制給水流 O:\88\88780.DOC -22- 200418566 動所需的輸入資料。分別位在熱交換器3〇之煙道氣流上游 及下私位置的溫度偵檢器192、1 94，容許監測熱交換器3〇 之效率。 上述之排氣處理系統1 〇係意欲使用處理具有微量或不含 硫的煙道氣。假若在煙道氣中存在硫或是預期有硫存在， 則必需在煙道氣進入選擇性催化還原部分28之前將該硫去 除。主要元件模組26亦如上述為一垂直系統。該一垂直系 統的優點在於減小安裝模組26所需佔用面積的尺寸。然 而，假若佔用面積的尺寸並非為所關注，則主要元件模組 26可安裝為一水平系統，從而較易地進入選擇性催化還原 部分以及熱交換部分28、30。 複數乙烯裂解爐12係靠"第一代"低氮氧化物（Ν〇χ)燃燒 器’用以將氮氧化物（ΝΟχ)排氣降低至舊排氣標準所能夠接 受的程度。然而，必需使用較新的"第二代"低氮氧化物（N〇x) 燃燒器，達到新排氣標準所能夠接受的程度。與第一代低 氮氧化物_〇燃燒器比較’由於藉由該等燃燒器所產生的 不同火焰形狀與熱量分布，第二代低氮氧化物⑽X)姆燒器 對爐12之效率有不利影響。應察知的是，使用排氣處理系 統10可容許繼續使用第一代低氮氧化物⑽χ)燃燒器，從而 將W裂解爐12維持在最高效率。此外’可使用燃燒器控 制系統將燃燒器效率達到最大。 儘管已顯示及說明較佳的具體實施例，但仍可對其作不 冋的修改及取代’⑽致㈣本發明之精神與料。因此， 應瞭解的是，本發明已藉由圖式加以說明並不加以限定。

O:\88\88780.DOC -23 200418566 【圖式簡單說明】 藉多考伴ik圖式，熟知此技藝之人士對於本發明能有更 佳的瞭解’並對發明之複數目的與優點顯，其中·· 圖1係為本發明之一排氣處理系統的一透視圖； 圖2係為安裝在_乙烯加熱器上之圖工系統❸簡化、概略 視圖，部分為橫截面視圖； 圖3係為圖2之選擇性催化還原部分的放大、概略、橫截 面視圖； 圖4係為圖2之區域！v之放大、概略、橫截面視圖； 圖5係為女裝圖丨之排氣處理系統之方法的流程圖； 圖6係為圖5之方法的製備子步驟的流程圖； 圖7a及7b係為圖5之方法的初始安裝子步驟的流程圖； 圖8係為圖5之方法的連接中斷子步驟的流程圖； 圖9係為氨添加子系統的簡化、概略視圖； 圖10係為風扇控制系統的簡化、概略視圖；以及 圖11係為熱交換器冷卻劑控制系統的簡化、概略視圖。 【圖式代表符號說明】 10 排氣處理系統 12 乙烯裂解爐 14 燃燒器 16 旋管 18 附加旋管 20 抽氣通風風扇 22 垂直煙道

O:\88\88780.DOC 200418566 24 加熱旋管 26 主要元件模組 28 選擇性催化還原部分 30 锅爐給水熱交換部分 32 抽氣通風風扇 34 斷開構件 34f 旁通擋板 36 煙道氣出發開口 38 煙道氣返回開口 40 入口風管 42 入口過渡段 44 出口風管 46 水平段 48 垂直段 50 動力輪葉 52 肘管 54 氨添加子系統 56 控制器 58 氣氣源 60 氣注射桃極 62 氨氣管 64 靜態混合器/擴散器 66 催化單元 68 上群組催化劑單元 O:\88\88780.DOC -25- 200418566 70 下群組催化劑單元 72 選擇性催化還原部分外殼 74 中間支撐執 76 斷開機構 77?77f 擋板 78 催化單元 80 催化單元 82 外殼 84 上子模組 85 中子模組 86 下子模組 88 出口過渡段 90 底座板 122 連接凸緣 126 互連管路 130 平臺及樓梯 152 節流閥 154 流動感應器 156 氮氧化物偵檢器 158 氮氧化物偵檢器 160 氨感應器 162 互連裝置 164 燃料控制器 166 流動偵檢器 O:\88\88780.DOC 26- 200418566 168 流動偵檢器 170 流動偵檢器 172 控制器 173 擔板 174 壓力偵檢器 176 壓力偵檢器 178 差壓偵檢器 180 差壓偵檢器 182 溫度偵檢器 184 進給泵 186 控制器 188 壓力偵檢器 190 溫度偵檢器 192 溫度偵檢器 194 溫度^[貞檢 O:\88\88780.DOC -27-

Claims (1)

1. 200418566 拾、申請專利範園： i 種排氣處理系統，用於自配置位在煙道之一入口端部 處的一或更多燃燒器，自經由一垂直延伸之煙道的一出 口端部排放的煙道氣中去除氮氧化物（NOx)，該系統包 含： 轉向構件，經設計在入口與出口端中間的一位置處 將煙道閉合； 入口與一選擇性催化 熱交換部分的第二子 一出口的一第三子模 涵蓋在一傳統式平台 ’該第二子模組可安 主要元件模組界定一 口延伸至第三子模組 主要元件模組，包括一具有一 還原部分的第一子模組、一具有一 模組、以及具有一抽氣通風風扇及 組’每一子模組的尺寸及重量，係 牽引托車的尺寸及重量限制範圍内 裝在第一與第二子模組之間，藉此 煙道氣流路徑，自第一子模組之入 之出口； 入口風管，係經設計用於提供一通路由煙道至第一子 模組之入口’入口風管在煙道入口端與轉向構件中間的 一位置處與煙道作流體連通； 出口風管，係經設計用於提供一通路由第三子模組之 出口至煙道，出口風管在轉向構件與煙道出口端中間 一位置處與煙道作流體連通； a 、 -氨添加子系統’係經設計用於將氨氣注人該入 管中。 風 2_如申請專利範圍第i項之排氣處理系統，其中該轉向構件 O:\88\88780.DOC 200418566 3. 4. 5. 6· 7. 8· 9. 10. 11. 係為一斷開構件。 如申請專利範圍第！之排氣處理系統，其中該轉向構件係 為一旁通擋板。 如申睛專利範圍第1項之排氣處理系、统，其中該入口風管 包括一大體上的水平段、一大體上的垂直段以及一肘管 配置於其間。 如申請專利範圍第4項之排氣處理系統，其中該財管於其 中配置至少一可移動輪葉。 如申請專利範圍第4項之排氣處理系統，其中該氨添加子 系統包括一氨注射栅極，係配置在該水平段内。 如申明專利圍第6項之排氣處理系統，丨中該氨注射柵 極係配置在煙道之十吸範圍内，並且該氨添加子系統不 需一混合器或是擴散器。 如申請專利範圍第6項之排氣處理系統，其中該氨添加子 系統不包括任何稀釋鼓風機、鼓風機控制裝置或通風管。 如申請專利範圍第6項之排氣處理“，其中該氨添加子 系充亦包3氨里之氨氣源，氨之蒸氣壓力提供一 原動力’用於將氨氣注射進入入口風管中。 如申請專利範圍第9項之排氣處理系統，其中該氨添加子 系統進-步包括-氨氣管，提供氨氣源與氨注射拇極之 間的流體連通…節㈣配置在該氨氣管中，以及一氨 氣添加控制器控制節流閥。 如申請專利範圍第1G項中之排氣處理系統，其進一步包 括-煙道氣流動感應器及-人口氮氧化物㈣器配置在 O:\88\88780.DOC -2- 、之/、氨；主射栅極中間，以及一出口氮氧化物偵檢器配 置在抽氣通風風扇與煙道中間，該每一偵檢器係與氨氣 添加控制器作電力連通。 12·如申請專利範圍第1G項中之排氣處理系統，其進-步包 括一風感應器配置在抽氣通風風扇與煙道中間，與氨氣 添加控制器作電力連通。 〃 / 如申明專利範圍第10項中之排氣處理系統，其中該燃燒 匕括燃料控制器，以及氨氣添加控制器係經設計用 於與該燃料控制器連通。 申明專利範圍第丨項中之排氣處理系統，其中該選擇性 催化還原部分包括—具有第—及第二相對配置内表面的 外殼，複數之催化單元配置在該外殼中，以及一具有一 側邊緣的第一擋板柩轉地安裝至該第一内表面，該第一 擋板可在開啟與閉合位置之間移動，在開啟位置中將該 第一擋板配置鄰接該第一内^，以及在閉合位置中將 八延伸大體上覆盍第一半催化單元，至少其中之一催化 單元係由供具選擇性地催化除氮氧化物（Ν0χ)之材料所 組成。 15.如申請專利範圍第14項中之排氣處理系統，其中該選擇 性催化還原部分亦包括—具有一側邊緣的第二擋板拖轉 地安裝至該第4表面，該第：播板可在開啟與閉合位 置之間移動，在開啟位置中將該第二擋板配置鄰接該第 内表面以及在閉合位置中將其延伸大體上覆蓋第二 半催化單元。 ~ O:\88\88780.DOC 200418566 16 17. 18. 19. 20. 申月專利範圍第丨4項中之排氣處理系統，其中該至少 一催化罝一 f 平凡係由供具選擇性地催化除氮氧化物（ΝΟχ)外 的污染物之材料所組成。 如申明專利範圍第14項中之排氣處理系統，其中該至少 一催化單元係由供具選擇性地催化除氮氧化物（ΝΘΧ)及 其他污染物之材料所組成。 如申靖專利範圍第14項中之排氣處理系統，其中該第一 子杈組亦具有一外殼配置在選擇性催化還原部分與入口 中間，以及至少一催化單元係由供具選擇性地催化除氮 氧化物外的污染物之材料所組成。 如申晴專利範圍第1項中之排氣處理系統，其中該第一子 杈組亦具有一差壓偵檢器，用於偵檢橫過選擇性催化還 原部分的差壓，該第二子模組亦具有一差壓偵檢器，用 於偵檢橫過熱交換器的差壓，以及該第三子模組亦具有 擔板’控制流動通過抽氣通風風扇，一擋板控制器用於 控制擋板的位置以及位在抽氣通風風扇之入口與出口處 的壓力偵檢器，該差壓偵檢器與壓力偵檢器係與該擋板 控制器作電連通。 一種安裝一排氣處理系統的方法，用於去除藉由一工廠 之一或更多燃燒器所排放之煙道氣中的氮氧化物，該燃 燒器係位在一垂直延伸煙道的一入口端處，煙道氣係經 由煙道之一出口端排放，該排氣處理系統包括一入口風 管、一出口風管、一氨添加子系統、以及一主要元件模 組其具有一入口、一選擇性催化還原部分、一熱交換器 O:\88\88780.DOC -4- 418566 部分、以及一出口，該方法包括以下步驟： a) 執行一初始安裝而不致對工廠作業造成影響，該初始 安裝作業包括 配置主要元件模組與煙道鄰接， 將入口風管與主要元件模組之入口連接， 將出口風管與主要元件模組之出口連接，以及 將排氣處理系統/工廠界面與排氣處理系統連接； b) 執行一連接中斷作業，包括 將工廠停工， 在煙道中位在入口與出口端中間，安裝一轉向構件， 提供煙道與入口及出口風管間之流體連通，以及 將排氣處理系統/工廠界面與工廠連接；以及 c) 起動工廠及排氣處理系統。 21 ·如申睛專利範圍第2〇項中之方法，其進一步包括在初始 安裝之後執行試車及開機前程序，不致對工廠作業造成 影響之步驟。 22. 如申請專利範圍第2〇項之方法’其進一步包括在初始安 裝之前工廠製備，不致對工廠作業造成影響之步驟，該 工廢製備之步驟包括： 選定一供主要元件模組所用之處所；以及 在該處所安裝一底座。 23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該工廠製備的步驟 亦包括： 確定供一煙道氣出發開口及一煙道氣返回開口； O:\88\88780.DOC 200418566 確認一熱交換器出發及一熱交換器返回； 確認一氨氣源； 確認一電源；及 確認控制系統界面。 24.如申明專利範圍第22項之方法，其中該配置主要元件模 組之步驟包括·· 將具有出口及排氣通風風扇的下子模組配置在底座 上； 將該下子模組栓接至底座； 將〃有熱父換益部分的中子模組配置在該下子模組 上； 將具有選擇性催化還原部分及入口的上子模組配置 在中子模組上；以及 將該等子模組焊接在一起。 &如中請專利範圍第2Q項之方法，其中該每—將入口及出 口風管連接之步驟，包括： 將風管配置在適當的位置；以及 利用一支撐結構牢固該風管。 %如申請專利範圍第23項之方法，其中該將排氣處理系统/ 工廠界面與排氣處理系統連接的步驟，包括： 在二口風管内安裝—氨注射桃極；以及 將氨注射柵極與氨氣源連接。 27·如1請專利_第23項之m中該將排氣處理年统/ 工廠界面與排氣處理系統連接的步驟，包括： O:\88\88780.DOC ^566 在供煙道氣出發開 煙道焊接；以及 在供煙道氣返回開 煙道焊接。 所用的位置處，將一入口凸緣與 口所用的位置處，將一出口凸緣與 28.如申請專利範圍第门 产田 項之方法，其中該將排氣處理系統/ 工廠界面與排氣處理系 系統連接的步驟，包括： 在熱交換器部分與熱交換 …、又秧态出發及返回之間佈設互拿 管路；以及 交換器部分連接。 之方法，其中該將排氣處理系統/ 統連接的步驟，包括·· 將該互連管路與該熱 29·如申請專利範圍第23項 工廠界面與排氣處理系 連接電源；以及 連接控制系統界面。 3〇.如申請專利範圍第20項之方法，其中該執行一初始安裝 乍：的/驟’進一步包括將平臺及樓梯安裝至該主要元 件模組。 3 1 ·如申請專利範圍第2〇項 只 < 万沄其中该執行一初始安裝 作業的步驟，進—步包括將催化單元裝載人選擇性催化 還原部分中。 32.如申料利範圍第2G項之方法，其中該在煙道與入口及 出口風官之間提供流體連通的步驟，包括： 切割在煙道中煙道氣出發及返回開口；以及 將入口及出口風管與入口及出口凸緣連接。 33·如申請專利範圍第28項之方法，其中該將排氣處理系統/ O:\88\88780.DOC 200418566 工廠界面與工廠連接的步驟，包括將該互連管路與熱交 換器出發及返回連接。 O:\88\88780.DOC