TW457122B - Device for the reduction of nitrogen oxides - Google Patents

Description

A7 B7 457122 五、發明説明（ 本發明係關於一種降低設備内氧化氮之裝置，此裝置 具申請專利範圍第一項中所述之特徵。 煤或其他燃燒材料’特別是垃圾或木燃燒時，所產生 之煙氣包含有氧化氮’必須將將之從煙氣中除去，以防止 其對人及％境造成損害。此氧化鼠可使用觸媒轉換器中之 還原劑，以化學方式分解之。 習知之用於分解氧化氮之方法中有一種為SCR-方法。 在此方法之一變化中（低蒸氣操作）’要加以潔淨之煙氣， 首先以一熱交換器，升溫至較高之溫度。藉由外部輸入熱 量，通常是以化石能量載體之燃燒器形式，將煙氣溫度升 至觸媒轉換器之操作溫度。在觸媒轉換器入口處，還原劑 與煙氣儘可能均勻，混合後進入觸媒轉換器，在觸媒轉換 器之表面’進行所希望之、氧化氮之多相觸媒分解作用， 煙氣隨後在上述熱交換器之淨氣部分被冷卻。 在此方法中，所常使用之還原劑是液體之還原劑，例 如氨或尿素之水溶液》在一些習知之方法中，液體之還原 劑在一外部之蒸發器中被蒸發為氣體狀態，並在此狀態被 導至煙氣道内。在今日之設備中，液體之還原劑藉氣壓控 制之霧化噴嘴，霧化成微小滴粒。此霧化噴嘴是設置於霧 化噴管之出口末端’而且位於靜止混合器之作用範圍内， 此混合器是設置在煙氣道内。在靜止混合器作用範圍内釋 出之噴霧’因在此範圍有極高之溫度（例如300°c )，完全 被汽化。此方法之缺點為，霧化喷嘴被設置於高溫，充滿 煙氣之管道内。為此工作所使用之霧化喷嘴具極細之鑽孔， 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董) -4- -----^„—裝------訂.------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 經濟部中央梯準局舅工消费合作社印家 457122 經濟部中央橾率局負工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（2.) 媒質在其間流通。因而’有時必須加以維護保養。此外， 流經霧化噴槍之管路，尤其是液體管路，必須加以隔離保 護以防止熱煙氣所造成之熱作用。因管路長度深入煙氣道 内，而且管路之絕緣是在霧噴槍内，霧化噴槍之維護變的 非常困難。 在另一 SCR方法之變化中，為要將氧化氮還原（高蒸 氣操作），將包含灰塵及氧化琉之、高溫之煙氣與還原劑相 混’之後送至反應器内，以將氧化氮還原。其中，霧化喷 嘴為要將還原劑霧化及送入反應器，暴露於極度含塵，高 溫之環境中。 本發明之任務在於，設計此類之裝置，以簡化霧化噴 嘴之維護。 本任務以發明方式，藉申請專利範圍第1項之特徵加 以解決。本發明其他有利設計，見於其他子申請專利範圍 中。 以下藉實施例及圖來說明本發明及其作用方式和優 點。各圖所顯示走内容如下： 圖一用以還原氧化氮之設備； 圖二根據圖一設備之靜態混合器； 圖三根據圖二於視角方向A之側示圖。 焚化設備於焚化燃燒物或垃圾時所產生之煙氣，由箭 頭方向流經煙氣管道1，至反應室2。此反應室2在多個平 面上裝有觸媒石3 ’在其上，輸入煙氣内之還原劑，及在 煙氣内所含有、由燃燒所產生之氧化氮會相互反應。煙氣 本纸浪尺度逋用中菌國家標準（CNS >八4規格（210X297公釐） -----“—:---裝— (請先W讀背面之注意事項再填t本頁) 訂 線 經濟部中夬橾率局員工消費合作社印装 457122 A7 ___ B7 五、發明説明（3.) 可事先加以淨化，並在前級熱交換器内被加熱至反應室2 進行時反應所須之溫度。煙氣管道1也可將高溫、且包含 灰塵之煙氣，輸入反應室2。 在進入反應室2之前，在煙氣管道1内設置有靜態混 合器4。此混合器4包含一平面形式之内裝或混合元件5， 其與煙氣流動方向有一角度。此内裝元件5在圖中為簡化 之故，其是以平板顯示出。此内裝元件5最好是梯形形式， 梯形短侧邊面向煙氣之流動方向。此梯形内裝元件5沿三 直線如此之折邊，使内裝元件5之剖面有W或6j(0mega) 形狀。在面向煙氣流入方向，在兩侧形成一凹曲面及二凸 曲面。此内裝元件5之特別形狀是另一同時提出之專利案 之標的。 在煙氣流内之内裝元件5之前稜邊，煙氣從各方向流 過。因此在棱邊形成分離渦流，其在下游以錐形擴散開， 形成渦流場。此渦流場藉其轉動產生一流動分量，其與主 流動方向垂直。此垂直流動分量，藉與流動方向垂直之衡 量交換，形成混合良好之煙氣流。 一具出口開口 7之噴槍8如此之穿出，煙氣管道1之 壁面6使在内裝元件5作用範圍之出口開口 7位於具較低 壓力之流動範圍。此類噴搶8將還原劑送入煙氣内。所使 用的還原劑是氨或尿素之水溶液，此水溶液藉一設計成氣 壓控制噴嘴之霧化噴嘴9,以空氣或是蒸汽作為霧化媒質， 吹進煙氣内。 霧化噴嘴9設置在噴槍8穿出煙氣管道1壁面6之範 本紙張尺复適用中國國家揉準卬地）八4规格（210\297公釐） -6 - -----：---„---痒------I ------線 t請先閲讀背面之注意事項再填r.本夷) 457 122 A7 B7 經濟部中央標率局員工消费合作社印31 五、發明説明（4·) 圍。噴槍8因而被導至一輸送管8，在霧化噴嘴9内霧化 之還原劑’即以嘴霧，噴入煙氣管道1内部。此時形成之 流動速速度視霧化所設定之空氣量而定。噴霧在輸送管内 之停留時間愈短愈好，以避免由霧化產生之滴粒，因滴粒 聚合而擴大。 從煙氣管道1壁面6突出之輸送管8末端設置一凸緣 10、一具把手11之蓋12以螺絲鎖在其上，也可被拆下。 蓋12將輸送管8與周圍之大氣密封。 霧化噴嘴9是裝在蓋12内，因而可與蓋12 —起從輸 送管8取下。在圖二之左侧，可以看到從輸送管8取下之 蓋12、及固定在蓋上之霧化噴嘴9’。 在圖中只是示意表示之霧化喷嘴9，設有一還原元劑 用之管路13及一作為霧化媒質空氣或是蒸汽用之管路14。 另外有一空氣用之管路15直接與輸送管8相接。 在前方，在内裝元件5作用範圍外之部位，輸送管^ 壁面可在一或多個位置設置穿孔16，或是設計成多孔壁 面。在輸送管此部位，煙氣之停滯壓力較輸送管後部範園 者為大’因而輸送管内流有熱煙氣^煙氣因而可能早在輸 送管内即與霧化噴嘴9所產生之噴霧相混合。輸送管内有 此額外之煙氣流動，增加了喷霧之流動速度，並因而阻止 滴粒之擴大。另外，此設計使熱煙氣流出，因而造成水溶 性還原劑之滴粒汽化，使輸送管之流速更為增加。最後， 輸送空氣被輸送管之壁面加熱，也使流速更為增加。 為保護霧化噴嘴9不受熱煙氣之影響，可在輸送管内， -----,--L---裝-----.丨訂，---：---線 (請先閲讀背面之注意事項再本頁) 本紙張财SS轉準（CNS) A4^ (21<)><297公董） 457122 經濟部中央標準局員Η消費合作杜印製 Α7 Β7 五、發明说明（5.) 在其起始範圍，設置一保護管17，此保護管在徑向以一距 離包圍霧化噴嘴9 ’保護管之軸相平行。如此在保護管内 產生之還原劑噴霧可以流動，而煙氣可必要時在保護管17 及輸送管路間流動。喷霧及煙氣在到達保護管末端後，最 後在到達輸送管後端之出口開口 7後相互混合。 輸送管最好是於水平方向，或是以一向下之傾斜角度 突出進入煙氣道。若處理之煙有大顆.粒灰塵，此傾斜角要 再大些。此時，也可使用额外之護罩空氣，如此可將本發 明之設計應用於高塵量-SCR-DeNOx-技術範圍，例如電力 廠。 將霧化噴嘴9設置在輸送管8之前末端，與將霧化噴 嘴9設置在後末端之霧化噴管相比下，有下列之優點： -維護噴嘴所需之時間較小，因霧化噴嘴9是設置在 煙氣管道1壁面6附近易於接近之位置。 -只需1人即可將霧化噴嘴9拆下，因不使用霧化喷 槍’而是使用在蓋12上可拆下之霧化噴嘴9，蓋可與噴嘴 一同拆下進行維護。 -霧化噴嘴9之操作溫度約與四周溫度相同，因而比 已知之霧化噴槍之操作溫度.低的多。基於此原因，在霧化 噴嘴9内還原劑不會汽化。因而，可使用的還原劑，對純 度（含鹽量）之要求較目前為低。 -導引液體之管路之溫度較已知之霧化噴槍者為低β 因此，在管路内不會發生沸騰現象，霧化喷嘴之操作因而 較為穩定'無脈動，此可使所產生之滴粒大小較為平均， (請先閲讀背面之注意事項再填育本頁)

457122 A7 B7 五、發明説明（6·) 所產生之滴粒平均直徑較小，因操作程序中不會形成大滴 粒。 -霧化噴嘴9可在後級反應器2運轉之同時，為降低 氧化氮，進行維護。 -若在輸送管8内出現塵粒累積，可在運轉之同時， 以卡鉗加以清理，因此不會有故障發生。 -習知之動力廠霧化喷槍，由於管道直徑之故，具較 大之尺寸之及重量。在維護霧化噴嘴時，由於霧化喷槍重 量極大，需要舉升工具，例如一經常設置之舉升工具。此 巨大之舉升工具有其需要，因為設備高度可能有例如3〇公 尺高。使用本發明之裝置，具則不需此舉升工具。 -使用於高塵量-SCR-DeN〇x-設備中時，霧化嘴嘴極 可能會受到污染，因為在其一極度含塵及高熱之環境中工 作。因此，此類之霧化喷嘴會加噴以護罩空氣。本發明之 霧化喷嘴在具較低溫度及無塵之工作環境，因而霧化嘴嘴 9焚到煙乱或灰塵直接作用而污染之機會不大。可預龙的 是，維護周期可明顯的增加。 (請先閾讀背面之注意事項戽填窝本頁) 灯i- 經濟部中央揉準局負工消費合作社印製 ΜΛ張尺度適用中國國家標準（CNS ( 210X297公董) -9 - 457122 五、發明說明（7.) 元件符號表 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) (1) 煙氣管道 (2) 反應室 (3) 觸媒石 (4) 靜態混合器 (5) 内裝元件/混合元件 (6) 壁面 (7) 出口開口 ⑻喷槍 ⑻輸送管 (9) 霧化喷嘴 (10) 凸緣 (11) 把手„ · (12) 蓋 (13) 管路 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (14) 管路 (15) 管路 (16) 穿孔 (Π)保護管 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10-

Claims (1)

1. 457122 φ Β8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第88107020號專利案申請專利範圍修正本 1. 一種降低設備内氧化氮之裝置’其用以降低從焚化設備 送出之煙氣内之氧化氮，導引煙氣之煙氣管道（1)與 反應器（2)相連接，且在此煙氣管道（1)内設有一靜 態混合器（4)，在其作用範圍接有一附有霧化喷嘴（9) 之喷槍（8)，喷槍穿出煙氣管道（1)之壁面（6)，其 特徵為，喷槍（8 )是設計成霧化還原劑用之輸送管（8 )， 且霧化喷嘴（9)是設置在輸送管（$)穿出煙氣管道（1) 壁面（6)之範圍。 2. 根據申請專利圍範圍第1項所述之裝置，其特徵為’從 煙氣管道（1)壁面（6)突出之輸送管（8)末端是藉 ,一可拆下之蓋（12)封閉，霧化喷嘴（9)則是置於此 蓋内。 3. 根據申請專利範圍.第1項所述之裝置’其转徵為’輸送 管（8)在霧化噴嘴（9)下游，在煙氣管道（1)内及 有在靜態混合器（4)作用範圍之外，設有一或多個穿 孔（16)。 4. 根據申請專利範圍第1項所述之裝置’其特徵為，霧化 噴嘴（9)在徑向以一距離被一保護管（Π)包圍，此 保護管是設置在輸送管（8)之起始範圍’而且與輸送 管同軸心。 L本纸張尺度適用中iK^CNS)A4規格（210,公楚） "11 - ---------..灰-------訂---------線 (琦先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)