TWI544958B - 供應氣體形式之還原劑至煙道氣中之配置 - Google Patents

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Description

供應氣體形式之還原劑至煙道氣中之配置 相關申請案之交叉參考
本申請案主張2012年2月3日申請之歐洲專利申請案第12153899.5號之權益，該歐洲專利申請案係以全文引用的方式併入本文中。
本發明係關於一種供應氣體形式之還原劑至煙道氣中之配置，該煙道氣流經管道且隨後流入該配置下游所配置的選擇性催化還原反應器(SCR)中。
燃燒廠(諸如發電廠或垃圾焚燒廠)在燃燒燃料(諸如煤、油、天然氣、泥煤、垃圾等)時，產生處理氣體。為自該處理氣體(常常稱為煙道氣)分離氮氧化物(一般指NOx)，常使用將還原劑(一般為氨或尿素)與煙道氣混合之方法。與該氨或尿素混合之煙道氣接著通過催化劑以促進還原劑與NOx之選擇性反應，形成氮氣及水蒸氣。催化劑一般安裝於通常所謂的選擇性催化還原反應器(SCR反應器)中。還原劑與煙道氣之混合係在系統管道中、在SCR反應器上游某一位置進行。
還原劑藉由配置在管道內之複數個噴嘴供應至系統管道。為幫助NOx及還原劑之濃度均勻分佈於管道橫截面，且因此亦均勻分佈於SCR反應器橫截面，已知在管道中使用混合板引起煙道氣擾流。
然而，在許多系統中，NOx及還原劑於煙道氣中之濃度並未均勻 分佈於SCR反應器之指定橫截面。由此帶來問題，因為NOx與還原劑之間的化學計量比對於充分降低煙道氣中之NOx含量及減少脫離SCR反應器之還原劑而言為必需的。
DE 3723618 C1揭示一種在煙道中使兩種氣態流體混合在一起的裝置。其中一種流體由沿著混合板配置成列之多個噴嘴供應。噴嘴相對於混合板及流經管道之主要方向以某一角度配置，藉此將所供應之氣體注入混合板下游擾流中。
本發明之目標為提供一種穩健配置，其允許供應還原劑至具有流經煙道之煙道氣中的噴嘴數目減少，且允許該還原劑均勻分佈於SCR反應器上游煙道氣中。
此目標藉助於供應氣體形式之還原劑至流經煙道之煙道氣中之配置來達成，該煙道與配置在該配置下游之選擇性催化還原反應器(SCR)中的催化劑連通。該配置包含複數個配置於煙道中的、在垂直於流經該煙道之氣流方向的煙道橫截面上的噴嘴，該等噴嘴適合於供應該還原劑；複數個配置於煙道中位於該等噴嘴下游之混合板，各混合板適合於與至少一個專用噴嘴配合，其中各噴嘴配置在其專用混合板之投影面積內，該投影面積為專用混合板之表面投影於與煙道之氣流方向垂直之平面的面積。
藉由此配置，在該配置之煙道下游之指定橫截面上達成所供應之還原劑與含有NOx之煙道氣(NOx遍佈於煙道氣中)之相對有效且均勻互混。此外，由於還原劑以氣體形式供應於其專用混合板上游及投影面積內，因此獲得針對不同操作條件的穩健配置。以此方式供應氣體形式之還原劑的優勢亦在於，可保持非常簡單的噴嘴結構，藉此能夠獲得相對而言具有成本效益的配置。另外，供應氣體形式之還原劑允許還原劑以非常平穩的方式釋放於傳送之煙道氣流中，藉此使煙道 壓降減至最小。
各混合板產生自其前緣出現之渦旋。渦旋反向旋轉且其直徑在離開混合板後逐漸增加。沿著混合板前緣由此形成之渦旋朝著混合板縱向中心軸反向旋轉，隨著渦旋與混合板之距離在其下游增加，直徑亦逐漸增大。
藉由此配置朝著各混合板之主要延伸表面供應還原劑。藉由以此方式供應還原劑，藉助於在各混合板之對立側緣部分產生之渦旋所引起的擾動而使還原劑主要互混於且遍佈於煙道氣中。一旦轉移至混合板之背後主要延伸表面，還原劑接觸已在前緣形成的僅煙道氣之擾流且與之互混。
在該配置內由各混合板產生之擾流已證明可引起還原劑與煙道氣內之NOx在煙道橫截面上非常有效的互混及分佈。由於該配置適合於安置在SCR反應器上游，故繼續互混直至煙道氣到達SCR反應器及其中配置的催化劑。藉由本發明之配置，已證明煙道氣中之NOx濃度在SCR反應器之橫截面上具有令人驚訝的均勻分佈。
已進行試驗表明本發明配置之有益效應令人驚訝。包含僅有幾個各具有專用混合板之噴嘴的本發明配置可有效置換無任何混合板、具有超過一百個供應還原劑之噴嘴的系統。
根據一個實施例，各噴嘴配置於距其專用混合板之焦點一定距離的位置，垂直於煙道之氣流方向所取之該距離為其專用混合板投影長度之0.2至0.7倍，該投影長度為垂直於煙道氣流方向投影時，始於專用混合板之焦點且終於專用混合板之後緣之混合板長度投影。
藉由此配置，朝著各混合板主要延伸表面之中間區供應還原劑。管道內之置放位置及中間區的尺寸實際上視混合板之幾何形狀及混合板相對於管道內噴嘴置放之角度而定。應瞭解，還原劑之流動不必指向數學中心，而是流向由該中間區表示之覆蓋該中心之區域。因 此，所供應之還原劑藉此吸入沿著混合板之對立側緣產生的兩個渦旋中。還原劑轉向混合板之背後主表面以便與已因混合板產生之渦旋而擾動流動的煙道氣有效互混。此進一步增強且改良還原劑與煙道氣內遍佈之NOx之互混。
根據一個實施例，各混合板具有代表一般抛物面幾何形狀之形狀。
根據一個實施例，各混合板抛物面幾何形狀之焦點基本上配置在與其專用噴嘴相同的平面中。
根據一個實施例，複數個噴嘴可以煙道橫截面上包含至少兩個對稱配置之列的圖案來配置，每一列包含至少一個噴嘴，且其中混合板之直緣部分平行於該等列來配置。該複數個混合板之表面平面因此與噴嘴對準。
根據一個實施例，每一列中之所有混合板相對於其專用噴嘴的角度基本上相同。該配置使得混合板可相對容易地固定安裝於煙道中。
根據一個實施例，緊鄰於煙道第一壁配置之第一列混合板經引導而使其直緣最接近於該壁，且其中鄰近第一列之第二列混合板經引導而使其直緣最接近於煙道第二壁，該第二壁在該第一壁對面。
已注意到，在煙道橫截面上使用該對稱圖案可使還原劑及NOx均勻遍佈於煙道之整個橫截面中。
根據一個實施例，該配置包含偶數個列，其中該等混合板以重複圖案沿著該等列配置，其中第一列混合板緊鄰於煙道第一壁配置，使得直緣最接近於該壁，鄰近該第一列之第二列混合板之直緣經安置最接近於隨後第三列混合板之直緣，且鄰近該第三列之第四列混合板之直緣緊鄰於煙道第二壁安置，該第二壁在該第一壁對面。
在煙道橫截面上之該對稱配置使得還原劑及NOx相對均勻遍佈於 該橫截面中。應瞭解，所需噴嘴及混合板的數目係視煙道橫截面之尺寸而定。已進行的試驗表明，配備有分四列配置之幾個噴嘴、各噴嘴具有專用混合板的本發明配置與不結合混合板使用之超過100個噴嘴一樣有效。
根據一個實施例，各混合板經配置而使其主要延伸表面相對於煙道氣流方向形成25-55度之角度。因此，由此傾斜之混合板的主要延伸表面合起來表示混合板之總投影面積，其相當於煙道橫截面面積之30-50%、更佳35-45%且最佳38-42%，混合板之投影面積為混合板之表面投影於與煙道氣流方向垂直之平面的面積。
測試已表明，藉由以相對於其專用噴嘴之該角度配置混合板，橫截面區域內之擾動大到足以使還原劑及NOx均勻分佈於該配置下游煙道之整個橫截面上。然而，已注意到經過煙道之流動未受過度限制。
根據一個實施例，各混合板經配置而使其主要延伸表面相對於煙道氣流方向形成25-55度、更佳27-50度及最佳28-45度之角度。
混合板分成三個虛擬區，亦即下部區、中間區及上部區，該下部區表示相當於混合板沿其縱向幾何軸所取之總長度之約20%的長度，該中間區相當於該總長度之約50%且該上部區表示相當於該總長度之約30%的長度。因此，測試結果表明，混合板以規定範圍內之某一角度安置可使混合板中間區內、混合板背後主要延伸表面受到的壓力最低。由此，所供應之還原劑藉由如此傾斜之混合板的對立側緣產生之擾動而與煙道氣之NOx有效互混。
根據一個實施例，還原劑為以乾燥氣體形式供應之氨或尿素。由此消除在噴嘴、混合板或煙道壁上形成沈積物的風險。
根據一個實施例，混合板具有數學抛物面形，或為由截頂銳角等腰三角形、沿其截邊與單彎曲幾何形狀合併組成的組合幾何形狀。 該單彎曲幾何形狀為圓形區段、橢圓形區段或抛物面區段。此進一步增強且改良還原劑與NOx互混且遍佈於煙道氣內。
本發明之其他目標及特徵將由以下實施方式及申請專利範圍而顯而易見。
1‧‧‧發電廠
2‧‧‧燃煤鍋爐
4‧‧‧煙道
4a‧‧‧縱向管道壁
4b‧‧‧縱向管道壁
4c‧‧‧縱向管道壁
4d‧‧‧縱向管道壁
6‧‧‧入口
8‧‧‧選擇性催化還原(SCR)反應器
10‧‧‧氨供應系統
12‧‧‧氨注入系統
12a‧‧‧靜態混合器
14‧‧‧連續層
14a‧‧‧SCR催化劑
16‧‧‧煙道
18‧‧‧煙囪
20‧‧‧第一NOx分析儀/管線系統
21‧‧‧噴嘴
21a‧‧‧噴嘴口
22‧‧‧第二NOx分析儀/列
24‧‧‧控制器
28‧‧‧負載感測器
30‧‧‧混合板
31‧‧‧側緣
34‧‧‧主要延伸表面/主要擴展表面
100‧‧‧配置
A‧‧‧軸
B‧‧‧直緣底
CP2‧‧‧中心點
FG‧‧‧煙道氣
FP‧‧‧焦點
P‧‧‧水平面
RA‧‧‧還原劑
R1‧‧‧列
R2‧‧‧列
R3‧‧‧列
R4‧‧‧列
V1‧‧‧渦旋
ZL‧‧‧下部區
ZM‧‧‧中間區
ZU‧‧‧上部區
α‧‧‧角度
現參照附圖更詳細地描述本發明，其中：圖1為燃煤電廠之側視橫截面示意圖。
圖2為一個實施例之配置的透視圖。
圖3a為混合板實施例之平面圖。
圖3b為混合板實施例之平面圖。
圖3c為混合板實施例之平面圖。
圖4為一個實施例之配置的俯視圖。
圖5為一個實施例之配置之一部分的透視圖。
圖6為一個實施例之配置的側視橫截面示意圖。
圖1為說明發電廠1之側視橫截面示意圖。發電廠1包含燃煤鍋爐2。在燃煤鍋爐2中，煤在空氣存在下燃燒，由此產生呈煙道氣形式之處理氣體流，該煙道氣經由流體連通管道4離開燃煤鍋爐2。煙道氣經由管道4流向選擇性催化還原(SCR)反應器8之入口6。氨供應系統10有效供應氨至氨注入系統12。氨注入系統12供應氣態氨NH3至SCR反應器8上游管道4中之煙道氣流中。SCR反應器8包含配置於SCR反應器8內部之SCR催化劑14a之一或多個連續層14。舉例而言，SCR催化劑14a可包含催化活性組分，諸如五氧化二釩或三氧化鎢，其施加於陶瓷載體材料中以便構成例如蜂窩結構或板結構。在SCR反應器8中，煙道氣中之氮氧化物NOx與藉助於氨注入系統12注入之氨反應，形成氮氣N2。煙道氣接著經由流體連通管道16離開SCR反應器8且經由流 體連通煙囪18排放至大氣中。應理解，發電廠1可包含其他氣體淨化裝置，諸如粒子清除器、諸如靜電集塵器、及諸如濕式洗滌器。為保持圖式之清楚說明之故，該等裝置並未展示於圖1中。
現轉向圖2，說明煙道4之三維透視橫截面示意圖。為清楚明瞭且幫助理解，用虛線高度示意性說明四個縱向管道壁4a、4b、4c及4d。經由煙道4水平截取之橫截面位於鍋爐2與SCR反應器8之間的位置。圖2說明本發明之氨注入系統12及靜態混合器12a配置100之一個實施例，用於供應氣體形式之還原劑至煙道4中流動的煙道氣中。
配置100包含管線系統20，該管線系統包含數個噴嘴21。在所說明之實施例中，垂直於煙道氣流動方向配置橫越煙道4的管線系統20，該煙道氣流動方向由圖2中之箭頭F指示。配置100包含分佈於列22中之噴嘴21。應瞭解，噴嘴21及列22的數目及其圖案可變化。
噴嘴21的數目應適合於參數，諸如煙道氣品質、煙道4尺寸及SCR反應器8品質。
管線系統20與還原劑之供應源10連通。供應源10可呈儲槽或另一合適之容器形式。
配置100適於使用乾燥氣體形式之還原劑。作為非限制性實例，還原劑可為氨或尿素。就氨而言，其可以氣體形式傳遞至發電廠1現場，或以液體形式傳遞以便隨後汽化再引入煙道4中。在氣體形式下，未經歷與因任何液滴或凝結物與煙道氣中之粒子相互作用而形成沈積物相關的問題。
還原劑由配置於管路系統20中之噴嘴21供應。氣體還原劑釋放至傳送之煙道氣流中以便在到達噴嘴下游所配置之混合板30之前與其互混。
藉由使用氣體形式之還原劑，可使噴嘴21保持非常簡單的結構。個別噴嘴21最簡單的形式係由管線系統20中之開口形成。氣體還 原劑可因此釋放至傳送之煙道氣流中以便以非常平穩的方式互混。
噴嘴21較佳經定向以與流經煙道4之煙道氣的流動方向F一致且以流動方向F操作。另外，如下文更詳細地描述，各噴嘴21經安置而與其相應專用混合板30對準。
各噴嘴21較佳經操作以使還原劑連續流至煙道4中。
迄今已揭示作為單一整體系統之管線系統20。然而，應瞭解，管線系統20可分成若干系統，使得煙道4之橫截面的不同部分可具有不同量之還原劑或具有不同增壓程度。若已藉由在SCR反應器下游進行之量測偵測到存在不均質的NOx分佈，則後者可為適用的。
各噴嘴21對於混合板30而言為專用的。混合板30配置在其專用噴嘴21下游。混合板的數目可與噴嘴的數目對應，各混合板適合於與專用噴嘴配合。然而，瞭解到各混合板可具有一個以上專用噴嘴21。
各混合板30具有代表一般抛物面幾何形狀之幾何形狀。此意指混合板30可具有數學抛物面形，參見圖3a，或為具有一般總體抛物面幾何形狀之「組合幾何形狀」，參見圖3b。
「組合幾何形狀」在本文中定義為意指藉由用單彎曲幾何形狀30b置換一個頂端而修改的經修改之銳角等腰三角形30a。單彎曲幾何形狀可由圓形區段30b1、橢圓形區段30b2或抛物面區段30b3表示。形成組合幾何形狀之一部分的該三角形30a之頂角β較佳為5-15度。單彎曲幾何形狀30b1、30b2、30b3較佳指定半徑R，使其切線T與三角形30a之邊S光滑地合併。圖3b中用虛線揭示三個單彎曲幾何形狀30b1、30b2、30b3。
無論混合板30之設計30b1、30b2、30b3，混合板30沿其縱向幾何軸A應具有對稱的幾何形狀。此軸A定義為自三角形30a之直緣底B上之中心點CP1垂直延伸至彎曲邊緣部分30b1、30b2、30b3之焦點FP之直線。焦點FP因此為沿混合板30之彎曲前緣部分30b1、30b2、30b3的最 中心的點。如沿著縱向幾何軸A所見，混合板30可分成三個虛擬區，參見圖3c，亦即下部區ZL、中間區ZM及上部區ZU。下部區ZL表示長度LL，相當於混合板30沿著縱向幾何軸A之長度LT的約20%。中間區ZM表示長度LM，相當於混合板30沿著縱向幾何軸A之長度LT的約50%。上部區ZU表示長度LU，相當於混合板30沿著縱向幾何軸A之長度LT的約30%。
現轉向圖6，各混合板30之焦點FP基本上配置於與其專用噴嘴21相同的水平面P中。另外，如圖6中所說明，混合板30以一定方式安置於此水平面P中，使得焦點FP在垂直於煙道4內之列22之長度的方向上相對於噴嘴21之噴嘴口21a偏離LN。噴嘴21因此配置於距其專用混合板30之焦點FP之距離LN的位置LNP。垂直於煙道4之氣流方向F截取之距離LN為其專用混合板30之投影長度LP之0.2至0.7倍。投影長度LP為混合板30始於焦點FP且終於專用混合板30之直緣底B之長度LT在垂直於煙道4之氣流方向F投影時的投影。距離LN因此可以投影長度LP之0.5倍來計算。舉例而言，若投影長度LP相當於一公尺之距離，則距離LN為0.5m。
各混合板30之焦點FP因此基本上配置於與其專用噴嘴21相同的水平面P中。然而，應瞭解，噴嘴21可經配置以更接近或更遠離其專用混合板30，亦即比圖6中所示之噴嘴21的位置更接近或更遠離混合板。噴嘴21可配置於離其專用混合板30最近距離L1之0至0.9範圍內的位置。或者，噴嘴21可配置在距水平面P上游距離L2處。沿著煙道之主要流動方向F所量測之噴嘴21與水平面P之間的距離L2則較佳小於3m。
混合板30偏離噴嘴口21a的程度使得噴嘴21位於虛擬中間區ZM上游且基本上與混合板之縱向幾何軸A重合。另外，偏移的程度較佳使得噴嘴21之噴嘴口21a經定向以與該虛擬中間區ZM沿著縱向幾何軸A之中心點CP2對準。
另外，各混合板30經配置以使其主要擴展表面34相對於其專用噴嘴21在通過該煙道4之流動方向F上形成角度α。此角度α可固定或可調節。然而，在常規操作期間，不需要調節該角度α。如圖2中所說明，各列R1、R2、R3、R4中之各混合板30相對於其專用噴嘴21具有基本上相同的角度α。配置100中之所有混合板30較佳以同一個角度α來配置。
試驗已展示合適之角度α為25至55度、更佳為27至50度且最佳為28至45度。在煙道4之整個橫截面上，試驗已展示複數個如此傾斜之混合板30合起來較佳應佔煙道4橫截面面積CA之30-50%、更佳35-45%且最佳38-42%之總投影面積。「投影面積」PA亦可稱為「截斷面積(blocking area)」，在本文中定義為意指混合板30之表面在投影於與煙道4之氣流方向F垂直之平面時的面積。總投影面積因此為與煙道4之氣流方向垂直之平面中所見之個別混合板之所有投影面積的總和。此種情況示意性說明於圖4中，圖4呈現具有總橫截面面積CA之管道4的橫截面，該橫截面具有八個混合板30，各混合板30具有投影面積PA。已證實該配置100在混合板30下游提供煙道氣及還原劑之充分擾動，以便使還原劑與煙道氣中之NOx在混合物到達配置於其下游之SCR反應器之前充分互混。
另外，如圖2所示，噴嘴21以包含四個對稱配置之列22的圖案來配置。每一列22包含兩個對稱配置之噴嘴21。應瞭解，其僅用於舉例說明配置100。列22的數目應為至少兩個且每一列22應具有至少一個噴嘴21。因此，可減少或增加噴嘴21及混合板30的數目。
圖2亦說明混合板30之直緣底B經配置成垂直於流經煙道4之煙道氣流且基本上與列22平行。
在本發明之實施例中，配置100包含四列22之噴嘴21，亦即偶數個。混合板30以重複圖案配置。緊鄰於煙道4之第一壁4a配置之第一 列R1中之混合板30經安置以使其直緣底B最接近於第一壁4a。隨後第二列R2中混合板30之直緣底B以第一列R1中彼等直緣底之鏡像安置，使混合板30之直緣底B最接近於隨後緊鄰第三列R3中混合板30之直緣底B。最後，鄰近第三列R3之第四列R4中混合板30之直緣底B以第三列R3中彼等直緣底之鏡像安置，使得混合板30之直緣底B最接近於煙道4之第二壁4c。第二壁4c配置在第一壁4a對面。
不論煙道4之尺寸，此圖案均可適用。應瞭解，列22的數目及每一列22中噴嘴21的數目可不同於本文中實例所揭示之數目。
現參照圖5示意性說明配置100之功能，以便描述噴嘴21中及其專用混合板30周圍之煙道氣流。
在噴嘴21上游開始，煙道氣流自鍋爐2流入煙道4內，流向SCR反應器8，藉此通過配置100。
流經所說明之煙道4之橫截面、噴嘴21及其專用混合板30周圍之煙道氣流F經受由混合板30所引起之擾流，由此產生還原劑與含有NOx之煙道氣之互混。雖然本發明之配置100包含若干噴嘴21及其專用之混合板30，但出於簡化說明之目的，以下說明將集中於一個噴嘴21及其專用混合板30。
在煙道氣與混合板30接觸後，沿著混合板30之兩個對立側緣31形成渦旋V1。渦旋V1基本上沿著兩個邊緣31之全長形成且甚至可開始在混合板之彎曲幾何形狀處形成，但沿著兩個對立中間區ZM最強。混合板30之一般抛物面幾何形狀因此產生至少兩個自混合板30之對立側緣31出現之主要前緣渦旋V1。渦旋V1沿著擴展表面34向混合板30之直緣底B移動。渦旋V1逐漸趨向於跟隨通過煙道4之一般流動方向F遠離混合板30，同時直徑隨著其距混合板30之距離增加而逐漸增加。渦旋V1以相反方向旋轉。渦旋V1之實際特徵與以下因素有關，諸如混合板30相對於煙道氣FG之流動方向F的角度α及混合板30 之實際幾何形狀。
由於混合板30之焦點FP配置在基本上與噴嘴21相同的水平面中，故鄰近於焦點FP，煙道氣流恰好在與還原劑混合之前接觸混合板30。
因此鄰近焦點FP形成之渦旋V1基本上僅含有煙道氣FG，直至渦旋V1遇到另一部分煙道氣流為止，該另一部分煙道氣流在通過噴嘴21時與所排出之還原劑RA流接觸，形成互混。另外，在噴嘴21下游，該煙道氣及還原劑接觸傾斜的混合板30。
在還原劑RA供應在混合板30之主要擴展表面34之中間區ZM的區域時，還原劑RA主要藉助於由混合板30產生之擾動而互混至煙道氣FG中。在流過混合板30之中間區ZM後，還原劑接觸已來自渦旋V1之煙道氣擾流且與之互混。因此，所供應之還原劑藉此吸入沿著各混合板30之兩個對立側緣31產生的兩個渦旋V1中。
煙道4配備有包含至少兩個具有專用混合板30之噴嘴21的配置100、由一組噴嘴21及其專用混合板30產生之擾動加上由相鄰噴嘴組21、30產生之擾動，不論噴嘴組21、30在煙道4之橫截面上是否位於同一列22或相鄰列22。
使用所述配置100可使還原劑與煙道氣FG中之NOx非常有效互混且分佈於煙道4之橫截面上。由於配置100位於SCR反應器8上游，故繼續互混直至煙道氣FG到達SCR反應器8及其中配置的SCR催化劑8a。已證明，使用所述配置100令人驚訝地使煙道氣中NOx之濃度均勻分佈於SCR反應器8之橫截面面積上。
測試結果表明使用所述配置100之令人驚訝的有益效應。在該使用下，無任何混合板之煙道中供應還原劑的超過100個噴嘴可經所述配置100置換，該配置100包含僅幾個噴嘴21，每一噴嘴具有專用混合板30。
配置100可與控制系統(未展示)連接以基於SCR反應器8下游煙道氣中NOx之量調控供應至煙道4之還原劑的含量。該控制系統可個別地控制流經噴嘴21之還原劑流動或可控制由支持許多噴嘴21之管路系統22供應之還原劑的含量。
在圖1所說明之最簡單形式中，第一NOx分析儀20可有效量測恰好在鍋爐2後及SCR反應器8上游之煙道4之煙道氣中的NOx量。第二NOx分析儀22可有效量測SCR反應器8下游煙道16之煙道氣中的NOx量。控制器24接收第一NOx分析儀20及第二NOx分析儀22輸入之資料。基於該資料輸入，控制器24計算當前的NOx移除效率。對所計算之當前NOx移除效率與NOx移除設定點進行比較。基於比較結果調節供應至煙道氣中之還原劑的量，從而達到最佳效率。
應瞭解，當使用控制系統時，本文中所述之實施例僅為一種可能的解決方案。視SCR反應器8下游所用之感測器的數目而定，可控制SCR反應器8在其橫截面之不同點處之淨化效率。
亦應瞭解，可使用有效感測鍋爐2上之負載的負載感測器28。該負載可依據例如燃料量來表示，諸如每小時輸送至鍋爐2的煤(噸)。來自該負載感測器之資料信號適用於進一步控制供應至配置100之還原劑的量。根據一個實施例，基於在SCR催化劑14a上游及/或下游進行的NOx量測，定期產生煙道氣NOx分佈資料。此實施例之優勢為可根據NOx分佈變化(該等變化由例如鍋爐2之負載變化、燃料品質變化、鍋爐2之燃燒器狀態變化等所引起)控制供應至配置100之還原劑的量下，從而可一直確保有效NOx移除。
亦應瞭解，NOx分佈資料可藉由進行人工量測來獲得，以確定配置100供應至煙道4之煙道氣中之還原劑的合適量。
上文中已描述可利用本發明淨化燃煤鍋爐中產生的處理煙道氣。應理解，本發明亦適用於其他類型之處理氣體，包括燃油鍋爐、 焚燒廠(包括垃圾焚燒廠)、水泥窯、鼓風爐及其他冶煉廠(包括燒結帶)等中產生的處理氣體。
另外，應瞭解，煙道4可具有未專用於特定混合板之額外噴嘴21。然而，若氣體淨化將需要額外供應之還原劑，則該等額外噴嘴21將視為可選特徵。該等額外噴嘴21可配置在煙道4之任何合適位置處，不論該位置是否在配置100之下游或上游。
同樣，應瞭解，煙道4可在配置100之下游或上游具有任意幾何形狀之額外混合板30以進一步增加還原劑與煙道氣之擾動及互混。
應理解，本發明之上述實施例的許多變化形式可能屬於隨附申請專利範圍之範疇內。
總之，本發明係關於供應氣體形式之還原劑至煙道4中流動之煙道氣中之配置，煙道4與配置在該配置下游之選擇性催化還原反應器(SCR)中的催化劑連通。該配置包含配置於煙道4中之複數個噴嘴21。噴嘴21適合於供應該還原劑。該配置進一步包含配置於該等噴嘴21下游之煙道4中的複數個混合板30。各混合板30適合於與至少一個專用噴嘴21配合。另外，各噴嘴21配置在其專用混合板30之投影面積內，該投影面積為專用混合板30之表面投影於與煙道4之氣流方向F垂直之平面的面積。
4‧‧‧煙道
4a‧‧‧縱向管道壁
4b‧‧‧縱向管道壁
4c‧‧‧縱向管道壁
4d‧‧‧縱向管道壁
10‧‧‧氨供應系統
12‧‧‧氨注入系統
12a‧‧‧靜態混合器
20‧‧‧管線系統
21‧‧‧噴嘴
21a‧‧‧噴嘴口
22‧‧‧列
30‧‧‧混合板
100‧‧‧配置
A‧‧‧軸
B‧‧‧直緣底
CP2‧‧‧中心點
FP‧‧‧焦點
P‧‧‧水平面
R1‧‧‧列
R2‧‧‧列
R3‧‧‧列
R4‧‧‧列
ZL‧‧‧下部區
ZM‧‧‧中間區
ZU‧‧‧上部區
α‧‧‧角度

Claims (11)

  1. 一種供應氣體形式之還原劑至於煙道(4)中流動之煙道氣中之配置，該煙道(4)與配置在該配置下游之選擇性催化還原反應器(SCR)(8)中的催化劑(14a)連通，該配置包含複數個噴嘴(21)，其配置在該煙道(4)中，適於供應該還原劑，複數個單一混合板(30)，其配置於該煙道(4)中位於該等噴嘴(21)之下游，各單一混合板(30)與專用噴嘴(21)配對定位，其中各噴嘴(21)係配置在其經配對的專用單一混合板(30)之投影面積(PA)內，該投影面積(PA)為該專用單一混合板(30)之表面投影於與該煙道(4)之氣流方向(F)垂直之平面的面積，各單一混合板(30)具有抛物面幾何形狀，且該等專用單一混合板(30)之直緣底(B)與列(22)平行。
  2. 如請求項1之配置，其中各噴嘴(21)係配置於距其專用單一混合板(30)之焦點(FP)距離(LN)的位置(LNP)，垂直於該煙道(4)之氣流方向(F)截取之距離(LN)為其專用單一混合板(30)之投影長度(LP)之0.2至0.7倍，該投影長度(LP)為該單一混合板(30)始於焦點(FP)且終於該專用單一混合板(30)之直緣底(B)之長度(LT)在垂直於該煙道(4)之氣流方向(F)投影時的投影。
  3. 如請求項1之配置，其中各單一混合板(30)之焦點(FP)係位於與其至少一個專用噴嘴(21)相同的平面中。
  4. 如請求項1之配置，其中該複數個噴嘴(21)係以在該煙道(4)之橫截面上包含至少兩個對稱配置之列(22)的圖案來配置，每一列包含至少一個噴嘴(21)，且該等單一專用混合板(30)之直緣底(B)與該等列(22)平行。
  5. 如請求項4之配置，其中每一列(R1、R2、R3、R4)中之每一單一 混合板(30)相對於其專用噴嘴(21)的角度相同。
  6. 如請求項4之配置，其中最接近於該煙道(4)之第一壁(4a)之第一列(R1)中的單一混合板(30)經引導而使其直緣底(B)最接近於該壁(4a)，且其中鄰近該第一列(R1)之第二列(R2)中的單一混合板(30)經引導而使其直緣底(B)最接近於該煙道(4)之第二壁(4c)，該第二壁(4c)係在該第一壁(4a)對面。
  7. 如請求項4之配置，其包含偶數個列，其中該等單一混合板(30)係以重複圖案沿著該等列配置，其中第一列(R1)中之單一混合板(30)係緊鄰於該煙道(4)之第一壁(4a)配置而使得直緣底(B)最接近於該壁，鄰近該第一列(R1)之第二列(R2)中之單一混合板(30)之直緣底(B)係經定位成最接近於隨後第三列(R3)中之單一混合板(30)之直緣底(B)，且鄰近該第三列(R3)之第四列(R4)中之單一混合板(30)之直緣底(B)係經定位成緊鄰於該煙道(4)之第二壁(4c)，該第二壁(4c)係在該第一壁(4a)對面。
  8. 如請求項4之配置，其中各單一混合板(30)係經配置成使其主要延伸表面(34)相對於該氣流方向(F)形成25-55度之角度，其中該等如此傾斜之單一混合板(30)的主要表面(34)合起來佔該煙道(4)之橫截面面積(CA)之30-50%、更佳35-45%且最佳38-42%之總投影面積(PA)，單一混合板(30)之該投影面積(PA)為該單一混合板(30)之表面投影於與該煙道(4)之氣流方向(F)垂直之平面的面積。
  9. 如請求項4之配置，其中各單一混合板(30)係經配置成使其主要延伸表面(34)相對於通過該煙道(4)之氣流方向(F)形成25-55度、更佳27-50度及最佳28-45度之角度。
  10. 如請求項4之配置，其中 該還原劑(RA)為以氣體形式供應之氨或尿素。
  11. 如請求項4之配置，其中該單一混合板(30)具有數學抛物面形狀，或為由截頂銳角等腰三角形(30a)、沿其截邊(S)與單彎曲幾何形狀合併組成的組合幾何形狀，該單彎曲幾何形狀為圓形區段(30b1)、橢圓形區段(30b2)或抛物面區段(30b3)。
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