TWI252125B - Emission treatment system - Google Patents

Description

1252125 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”N0X”（主要為一氧化氮（NO)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，鋼爐、溶 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 (C0)、碳氫化合物及煙灰等燃燒副產物之氧化作用。氮（n2) 及氧（〇2)之自由基’在咼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（NO)。甚至當燃料中不 存在氮時，亦傾向構成此熱氮氧化物（N〇x)。降低形成熱氮 氧化物（NOx)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（NO)排氣發生氧化而構成二 氧化氮（N〇2)，其中陽光與揮發性有機化合物發生反應構成 地面臭氧、眼目θ刺激物及光化學煙霧。儘管在燃料及燃燒 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 Act)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 1252125 (N0X)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（ΝΟχ)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，將會對基本的铲煉 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氣氧 化物（ΝΟχ)。該等方法在業界係為所熟知的，並包含非選^ 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)可經氧化成一氧 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。 二氧化氮（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。濕式洗務塔主要用於將氮氧化物（Nqx)排氣 自硝酸廠排放，或用於同時以二氧化硫（S〇2)去除二氧化礼 (N〇2)。高成本及複雜性大體上對於洗滌塔在該等特別應用 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（N0X)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（CO)及碳氫化合物排 氣同時亦能還原氮氧化物（N0X)，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 1252125 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（N0X)轉換成氮（NO。該等固體 催化劑係具選擇性用於去除氮氧化物（ΝΟχ)，並不能還原一 氧化碳（C0)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 毒害’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（N0X)均勻分配氨（NH3)。然而，往往無法均 勻分配氮乳化物（N0X)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（Ν0Χ)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 於自一垂直延伸之煙道排放的煙道氣中去除氮氧化物 (Ν0Χ)，其包含一轉向構件係位在入口與出口端中間的一位 置處將煙道閉合。一主要元件模組包括一具有一入口與一 選擇性催化還原（SCR)部分的第一子模組、一具有一埶/交換 部分的第二子模組、以及具有一抽氣通風風扇(iDfan)及」 O:\88\88780.DOC -10- 1252125 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，以及一具有一側邊緣的第一擋板樞轉地 女裝至外殼的一内表面。該第一播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 撞板樞轉地安裝至外殼内表面。該第二播板可在開啟與閉 合位置之間移動，在開啟位置中將該第二播板配置鄰接該 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 (N0X)的材料所組成。於一第一可交替形式中，至少一催化 單元係由供具選擇性地催化除氮氧化物（Ν〇χ)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。 藉由實施不致對工廠作業造成衝擊的初始安裝作業，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 組之入口及出口祕，並將排氣處理系統/工廠界面連接至 排氣處理系統。藉實施-連接中斷（tie_in 〇utage)作業而執 行最後安裝，包括將4停卫，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- Ϊ252125 面連接至工 口風管與其連接，並將排氣處理“/工廠界 0 進行初始安裝作業之前，藉 爾+士 ， 糟甶選疋一供主要元件模組所 用之處所並在該處所安裝一美 土座，使该工廠在不致影響工 薇作業下備便。確定供煙if洛 罢“ 出發及返回開Π所用之位 置。確涊熱交換器出發盥埶交拖 …又換益返回。同時確認氨氣源、 电源以及控制系統界面。 —安裝該主要S件模組，包括在基座上安裝具有出口以及 抽氣通風風扇的一下子模組’並將其栓接至底座。將且 m部分的一中間子模組安襄在該下子模組上，將 —具有選擇性催化還原（SCR)部分及入口的上子模組安裝 在中間子模組上，並且將該等子模組焊接在一起。為將入 口與出口風管連接，將每-風管安裝在適當 撐結構加以牢固。 卫乂支 、精由在入口風官中安裝一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统 連接二將-入口凸緣於供煙道氣出發開口所用位置處焊接 至煙道’以及將一出口凸緣於供煙道氣返回開口所用位置 處烊接至煙道。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⑽ο 的系充其可在對工廠作業造成最小的影響下安裝在一現 存工廉中。

O:\88\88780.DOC -13- 1252125 亦為本發明之-目的在於，提供_種用於去除氮氧化物 (N〇x)的系統，其可在初始安裝時或於之後加以擴展，用以 去除附加的污染物。 由圖式及說明書將對本發明之其他目的與優點顯而易 見。 【實施方式】 、由於對環境關懷意識成長，因公佈更為嚴格的控制要 求，所以需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（N〇x)、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（N0X)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 制八他污木物的排氣，並係為一獨立系統，可沿著現存設 t女衣在地面上，或是沿著現存設備安裝於腳部上，或是 安衣在β又備之頂部上，從而縮短精煉或石化製造設備的停 工期。 排氣處理系統i 〇可與大多數的精煉及石化製造系統一同 使用；、、、:而，為了說明，於此所說明的系統10係與一乙烯 解盧2女裝在~起（圖2)。藉由位在爐12之底部或側邊處 的燃燒器14點烬憮斗止 ^ τ _ = “、、“、、料’產生南溫氣體與氮氧化物（NOχ)。在 此间溫區Φ，+ » & $中在疑管16中發生碳氫化合物分子”裂解，， 成較簡單的分子。$ 尸 虽爐軋體向上通過爐時，藉由連續的附

O:\88\88780.DOC -14- 1252125 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 精煉或石化龜内其他製程所用原料的主要供應者。因此， 對安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)風扇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10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、一鍋爐給水熱交換部分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及乙烯裂解爐鍋爐給水加熱旋管24，可安裝排氣處 理系統1G而不需對乙烤裂解爐12作任何的主要修改。如此 使安裝排氣處理系統10不會對使用乙烯裂解爐12造成重大 的妨礙。視個別的施用環境所需，主要元件模㈣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咖

O:\88\88780.DOC -15- 1252125 頂部上。提供所製作新 / 的系、、充抽氣通風（ID)風扇32，用於 ^加排氣處理系統1 〇之通兩 風而求，主要供選擇性催化還原 (SCR)部分28所用。視煙谨 , 、馬爐、、’s水加熱旋管24之設計與材 料而定，鍋爐給水熱交換 ” 、邛刀30可具有較煙道鍋爐給水加 熱旋管24為高的敎回你丄々、方 〜u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。季 糸、、先1 0之獨立本質容許進一步修 改選擇性催化還原（SCR)部分十θ说丄 少 一 刀28 ’或疋增加供其他污染物之 排氣控制的附加部分。 進一步相關於圖2，排氣處㈣㈣亦包括安裝在垂直煙 22内的一斷開構件34或旁通擋板34，，恰好位在乙婦裂解爐 鍋爐給水加熱旋管24之上游。辦叫m 、 斷開構件34係經安裝橫過煙 道22’用以永久地切斷所有流經乙稀裂解爐鋼爐給水加数 旋官24及抽氣通風風扇2Q的氣體。旁通擔板34，經安裝橫過 煙道22’用以選擇性地切斷所有流經乙稀裂解爐銷爐給水 加熱旋管24及抽氣通風風扇2〇的氣體。煙道氣出發及返回 開口 36、观構成在煙道22中，分別地恰好位在斷開構件/ 旁通擔板3 4、3 4 ’之上游位詈，α , 抒位置以及恰好位在煙道抽氣通風 風扇20之下游位置。與煙道氣出發開口崎接的入口風管 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4〇包括_水平段46及一垂直段 48 ’該每-段具有30吸的標稱長度。動力輪葉⑽可配置在 介於水平段46與垂直段48之間的肘㈣中，用以降低通 O:\88\88780.DOC -16- 1252125 過該肘管的壓力降(圖4)。 具有選擇性催化還原（SCR)系統之傳統式公用事業_ 應用，大體上使用氨（NH3)作為一還原劑，以及包括—氨= 加系統，提供以空氣或煙道氣稀釋之氨混合物，均勾地將 虱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 沙—鼓風機、以及包括複數之喷霧管線，每一管線具有複 數噴霧噴嘴的—注射器所組成。氨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噴嘴自氨添 加子系統而出。 本發明之排氣處理系統10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 鼓風機、鼓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、以及一氨注射栅極（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。假若氨注射栅 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- 1252125 混合物涵蓋進入下游的選擇性催化還原（SCR)部分28的入 α 〇 此外，氨注射栅極（AIG)60係較傳統系統之注射器為簡 單’其之喷霧管線更為減少並且無喷嘴，氨氣經由位在喷 霧管線之側壁中的開口喷灑。喷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。氨注射柵極（AIG)60較佳地位在煙道22之10呎範 圍内’利用因斷開構件/旁通擋板34、34,及開口 36所構成的 π彎曲”而產生的煙道蒸氣内之紊流。該紊流進一步地確 保’氣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10呎範圍内的水平段46中，仍 能完成氧/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$ 8中的 氨蒸氣壓力，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。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乂六呎六吋（3.25\6.5，）。如固 3中所示，上及下群組68、7〇之催化單元66，每一群組包括

O:\88\88780.DOC -18- 1252125 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 沣煙道氣/氨条氣混合，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（N0X)，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。該一斷開機構76可包含一或更多擋板77、77，，每一擋 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，該擋板77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元％的任 何去除殘留氮氧化物（Ν0Χ)能力。假若預期擋板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可包含上及下群組 68、70之二催化單元66，或是一單層之一至八催化單元μ， 視必需去除的氮氧化物（Ν〇χ)量及其他應用的特定考量而 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（例如，一氧化碳（C0)、碳氫化合物等），則在選擇 性催化還原部分28中可包括目標係可針對該等其他污染物 的催化單元78，或是去除加上該等其他污染物之氮氧化物

O:\88\88780.DOC -19- 1252125 (NOx)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可轉換成一第二選擇性催化還原部分，提 供用於去除附加的氮氧化物（Ν〇χ)及/或其他污染物。 如以上所提及，可安裝排氣處理系統1〇，因將對煙道U 作主要修改的需求降至最低，不致顯著地對使用乙稀裂解 爐12造成干擾。藉由主要元件模組％之模組化的結構，進 一步降低對工廠的影響。主要元件模組26包括上、令及下 子模組84、85、86。下子模組86包括抽氣通風風扇32、一 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％。上子模㈣ 包括選擇性催化還原部分28及人口過渡段42。每_子模組 84 85 86係經製作用以配裝在一傳統平台牽引式托車上。 相關於圖5·8,排氣處料、統1Q之安裝作業係為—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 最小的裂解。針對該主要元件模到達，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 地點’以及在該安裝地點安裝96一適當的底座。必需確定 98煙道氣出發及返回開π 36、38之位置。必需確認⑽執交 換器出發與返回。必需確認1〇2、1〇4、1〇6氨氣源、電源以 及控制空氣源(如有需要)。最後，必需確認所有控制系 統界面。聽知的是，A料之料作#可並行不恃。 不刀始女衣110開始係利用一起重機將下子模組％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％

O:\88\88780.DOC -20 - 1252125 一頁邛，將上子模組84安裝116在中子模組85之頂部並且將 子杈組84、85、86焊接us在一起。接著使用起重機將入 及出口風管40、44，連同其之適當結構安裝120在適當位 置並將風官40、44分別地與入口過渡段42及出口過渡段 連接安裝121氨注射栅極（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 26女裝測试儀器以及利用對應的系統元件安裝丨34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 試車（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内女裝144蓋板/播板（blank/damper)34、34，，並將 熱父換器進料器及返回管路126，與熱交換器部分3〇及出發 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5 8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1 52，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 鼠氧化物（NOx)量以及退出排氣處理系統1〇的氮氧化物 O:\88\88780.DOC -21 - 1252125 (N〇x)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154,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（N0X)偵 檢器156、158，提供所需之輸入資料至控制器％，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 虱添加作業。針對如此控制而言，可在風扇32之出口處配 置一氨感應器160。於另一可交替形式中，可根據燃料流動 至燃燒器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 動债檢器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之入口中的一擋板 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％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柵極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184之速 度係藉由一控制器186，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 8 8及溫度情檢器丨9 〇，提供控制器5 6如此控制給水流 O:\88\88780.DOC -22· 1252125 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 及下游位置的溫度㈣器192、194，容許監測熱交換㈣ 之效率。 上述之排氣處理系統10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， 則必需在煙道氣進人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统。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㈣面積的尺寸並非為所關注，則主要元件模組 26可安裝為-水平系統，從而較易地進人選擇性催化還原 部分以及熱交換部分28、30。 複數乙烯裂解爐12係靠"第—代"低氮氧化物（N 〇 X)燃燒 器，用以將氮氧化物（NGX)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⑹ 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(N〇x)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)燃燒器 對爐12之效率有不利影響。應察知的是，使用排氣處理系 統ίο可容許繼續使用第—代低氮氧化物（Ν〇χ)燃燒器，從而 將乙烯裂解爐i2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。 儘官已顯不及說明較佳的具體實施例，但仍可對其作不 同的修改及取代，Μ致背離本發明之精神與料。因此， 應瞭解較，本發明已藉由圖式加以說明並不加以限定。

O:\88\88780.DOC -23- 1252125 【圖式簡單說明】 藉參考伴隨圖式，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而易見，其中： 圖1係為本發明之一排氣處理系統的一透視圖； 圖2係為安裝在一乙烯加熱器上之圖1系統的簡化、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、橫戴 面視圖； 圖4係為圖2之區域JV之放大、概略、橫截面視圖； 圖5係為安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； 圖係為風扇控制系統的簡化、概略視圖；以及 回系為…、又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 -24- 1252125 24 加熱旋管 26 主要元件模組 28 選擇性催化還原部分 30 鍋爐給水熱交換部分 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 氨氣源 60 氨注射栅極 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- 1252125 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 ΊΊ，ΊΊ' 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4貞檢1§ O:\88\88780.DOC -26- 流動偵檢器 流動偵檢器 控制器 擋板 壓力偵檢器 壓力偵檢器 差壓偵檢器 差壓偵檢器 溫度偵檢器 進給泵 控制器 壓力偵檢器 溫度偵檢恭 溫度"[貞檢 溫度偵檢器 -27-

Claims (1)

1. 133043號專利申請案 請專利範圍替換本(94年10月） 之一入口端部 拾、申請專利範圍： I 一種排氣處理系統 f #〜月修(更)正替换頁 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（Ν〇χ)，該系統包 含： 一轉向構件，經設計在入口與出口端中間的一位置處 將煙道閉合； 一主要元件模組，包括一具有一入口與一選擇性催化 退原部分的第一子模組、一具有一熱交換部分的第二子 模、、且以及具有一抽氣通風風扇及一出口的一第三子模 、、且母一子模組的尺寸及重量，係涵蓋在一傳統式平台 牵引托車的尺寸及重量限制範圍内，該第二子模組可安 裝在第一與第三子模組之間，藉此主要元件模組界定一 煙道軋流路徑，自第一子模組之入口延伸至第三子模組 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 杈組之入口’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 出口至煙逼’出σ風管在轉向構件與煙道出口端中間的 一位置處與煙道作流體連通； 、 2. 一氨添加子系統 管中。 係經設計用於將氨氣注 a該入口風 如申μ專利範圍第1項之排氣處理系統，其 中该轉向構件 88780-941025.doc 1252125 係為一斷開構件。 理系統，其中該轉向構件係 3.如申請專利範圍第1之排氣處 為一旁通擋板。 4 ·如申請專利範圍第1 + 少 固弟1頁之排虱處理系、統，其中該入口風管 包括一大體上的水平段、一 配置於其間 大體上的垂直段以及一肘管 士申月專利|巳圍第4項之排氣處理系統，其十該財管於其 中配置至少一可移動輪葉。 6·如申請專利範圍第4項之排氣處理系統，其中該氨添加子 糸統包括-氨注射栅極，係配置在該水平段内。 7. 如申請專利範圍第6項之排氣處理系統，其中該氨注射拇 極係配置在煙道之十呎範圍内，並且該氨添加子系統不 需一混合器或是擴散器。 8. 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。 9·如申請專利_第6項之排氣處理系统，其中該氨添加子 系統亦包括一包含氨量之氨氣源，氨之蒸氣壓力提供— 原動力用於將氰氣注射進入入口風管中。 10.如^請專利範圍第9項之排氣處理系統，其中該氣添加子 系、、先進步包括一氨氣管，提供氨氣源與氨注射柵極之 間的流體連通節流閥配置在該氨氣管中，以及一氨 氣添加控制器控制節流閥。 如申請專利範圍第1〇項中之排氣處理系統，其進一步包 括煙道氣流動感應器及一入口氮氧化物偵檢器配置在 O:\88\88780.DOC 1252125 煙道與氨注射柵極中間，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1〇項中之排氣處理系統，其進一步包 括一氨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。 13·如申請專利範圍第1G項中之排氣處理系統，其中該燃燒 器包括-燃料控制器，以及氨氣添加控制器係經設計^ 於與該燃料控制器連通。 14·如中請專利範圍第丨項巾之排氣處理系統，其巾該選擇性 催化還原部分包括一具有第一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 側邊緣的第一擋板樞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表面，以及在閉合位置中將 其延伸大體上覆蓋第一半催化單元，至少其中之一催化 單7C係由供具選擇性地催化除氮氧化物（Ν〇χ)之材料所 組成。 15. 如申請專利範圍第丨4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—側邊緣的第二擋板插轉 地安裝至該第二内表面，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第 二内表面，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 1252125 1 6 ·々口申言奢家yL^J y^/L. 範圍第14項中之排氣處理系統，其中該至少 一催 >[匕I - 夕 %係由供具選擇性地催化除氮氧化物（Ν0χ)外 的污染物之材料所組成。 申月專利範圍第丨4項中之排氣處理系統，其中該至少 一催化單分# 疋係由供具選擇性地催化除氮氧化物（N0X)及 其他污染物之材料所組成。 •女申°月專利範圍第14項中之排氣處理系統，其中該第一 * ’、有外设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。 19·如申請專利範圍第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 擋板，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。 20· —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- 1252125 部分、以及一出口， a)執行一初始安裝 安裝作業包括 该方法包括以下步驟： 而不致對工廠作業造成影響，該初始 口連接， 口連接，以及 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 將出口風管與主要元件模組之出 將排孔處理系統/工薇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， f煙道中位在人口與出口端中間，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/工薇界面與工廠連接；以及 c)起動工廠及排氣處理系統。 2L如申請專利範圍第20項中之方法，其進一步包括在初始 安裝之後執行5式車及開機前程序，不致對卫廠作業造成 影響之步驟。 22.如申明專利範圍第20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 工廠製備之步驟包括·· 選疋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.如辛請專利範圍第22項之方法，其令該工廠製備的步驟 亦包括： 痛定供一煙道氣出發開口及一煙道氣返回開口； O:\88\88780.DOC 1252125 確熱父換為出發及一熱交換器返回； 嫁認一氨氣源； 確認一電源；及 確認控制系統界面。 24. 25. 26. 27. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該配置主要元件模 組之步驟包括： ：八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； 將一具有熱交換器部分的中子模組配置在該下子模組 上； 將-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。 如申請專利範圍第2〇項之方法，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 利用支擇結構牢固該風管。 如申請專利範圍第23項之方法…該將排氣處理系統/ 工廠界面與排氣處理系統連接的步驟，包括： 在入口風管内安裝一氨注射栅極；以及 將氨注射柵極與氨氣源連接。 圍第23項之方法，其中該將排氣處理系統/ 廠界面與排氣處理系統連接的步驟，包括： O:\88\88780.DOC 1252125 在供煙道氣出發開 煙道焊接；以及 口所用的位置處，將一 入口凸緣與 在供煙道氣返回開 煙道焊接。 所用的位置處，將一 出口凸緣與 其中該將排氣處理系統/ 步驟，包括： 發及返回之間佈設互連 28.如申請專利範圍第23項之方法， 工廠界面與排氣處理系統連接的 在熱交換器部分與熱交換器出 管路；以及 29. 將該互連管路與該熱交換器部分連接。 如申請專利範圍第23項之方法，丨中該將排氣處理李 工廠界面與排氣處理系統連接的步驟，包括： 統/ 連接電源；以及 連接控制系統界面。 其中该執行一初始安裝 及樓梯安裝至該主要元 30·如申請專利範圍第2〇項之方法， 作業的步驟，進一步包括將平臺 件模組。 31. 如申請專利範圍第20項之方法，其 作業的步驟，進一步包括將催化單 還原部分尹。 中该執行一初始安裝 元裝載入選擇性催化 32·如申請專利範圍第2〇 lbom„ 之方法，其中該在煙道與入 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 ^入口及出口風管與人口及出口凸緣連接。 33·如申凊專利範圍第28 万去，其中該將排氣處理系 O:\88\88780.DOC 1252125 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