TWM614915U - 焚化單元尾氣氮氧化物再淨化裝置及廢氣淨化系統 - Google Patents

Abstract

本新型揭示一種焚化設備尾氣氮氧化物再淨化裝置，用以處理含一氧化氮的焚化設備尾氣，焚化設備尾氣是由一焚化設備排出，再淨化裝置包括一分流單元及一低溫觸媒設備，分流單元用以將焚化設備尾氣分流為一主流及一再淨化分流，再淨化分流的至少一部分被導入低溫觸媒設備，低溫觸媒設備中具有脫硝（De-NO _x）觸媒，用以將再淨化分流所含的至少一部分一氧化氮還原為氮氣。本新型還揭示一種廢氣淨化系統，其包含一焚化設備及前述再淨化裝置。

Description

焚化單元尾氣氮氧化物再淨化裝置及廢氣淨化系統

本新型是關於一種廢氣處理系統，特別係關於一種通過觸媒將焚化尾氣中的氮氧化物再淨化的處理系統。

氮氧化物（下文有時簡稱為NO _x）是常見的空氣污染物，焚化設備在燃燒過程中形成NO _x的機制（mechanism）可分為兩種，一種是燃燒空氣中大氣氮的熱穩定（thermal fixation），產生了「熱NO _x（thermal NO _x）」，另一種則是燃料中氮份的轉化，產生了所謂的「燃料NO _x（fuel NO _x）」。雖然NO _x包括NO、NO ₂、N ₂O等化合物，但實驗數據顯示，發電廠煙囪排出的NO _x中，NO佔了95％以上。

選擇性催化還原法（SCR）及選擇性非催化還原法（SNCR）是目前常用於把一氧化氮從焚化設備尾氣脫除的方法，兩者都使用氨或尿素做為還原劑，前者需要搭配催化劑使用，後則雖不需催化劑，但其處理溫度需達800-1100℃，維護成本較高。

本新型之主要目的在於提供一種在不影響原焚化設備工作壓損、不需添加氨或尿素做為還原劑，且能在較低工作溫度有效處理一氧化氮的處理裝置/系統。

為了達成上述及其他目的，本新型提供一種焚化設備尾氣氮氧化物再淨化裝置（以下簡稱為「再淨化裝置」），用以處理含一氧化氮的焚化設備尾氣，焚化設備尾氣是由一焚化設備排出，再淨化裝置包括一分流單元及一低溫觸媒設備，分流單元用以將焚化設備尾氣分流為一主流及一再淨化分流，再淨化分流的至少一部分被導入低溫觸媒設備，低溫觸媒設備中具有脫硝（De-NO _x）觸媒，用以將再淨化分流所含的至少一部分一氧化氮還原為氮氣。

為了達成上述及其他目的，本新型還提供一種廢氣淨化系統，其包括一焚化設備及前述再淨化裝置；焚化設備具有一焚化單元、一進氣口及一排氣口，進氣口及排氣口均連通焚化單元，焚化單元用以進行焚燒處理而生成一焚化設備尾氣，排氣口用以排出焚化設備尾氣，該焚化設備尾氣中含有一氧化氮，後續由再淨化裝置將尾氣中的一部分一氧化氮還原為氮氣。

藉由上述設計，本新型能夠協助減少氮氧化物（NO _x）的總排放量，並且不影響原焚化設備的工作壓損，又能在較低的工作溫度脫除（低於焚化設備尾氣的出口溫度）一氧化氮，從而滿足了產業界需求。

請參考第1圖，所繪示者為本新型廢氣淨化系統的第一實施例，其包括一轉輪10、一焚化設備20及一焚化設備尾氣氮氧化物再淨化裝置30（以下簡稱為「再淨化裝置」），所述廢氣淨化系統可用以處理但不限於含氮化物廢氣，所述氮化物可為但不限於單乙醇胺（MEA）、二甲基甲醯胺（DMF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP），除此之外，待處理廢氣中也可以含有其他揮發性有機化合物，而可由再淨化裝置一併處理，所述待處理氣體的來源可為但不限於石化製程廢氣、使用有機溶劑的製程廢氣及燃燒廢氣，所含有的揮發性有機化合物可能是，但不限於，甲苯、二甲苯、對-二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、甲醇、乙醇、異丙醇（IPA）、丙酮、丁酮(MEK) 、環己酮、醋酸丙二醇甲醚酯（PGMEA）、六甲基二矽氮烷（HMDS）、三氯乙烯（TCE）及二甲基亞碸（DMSO），其他可能的揮發性有機化合物可能是烷類、芳烴類、烯類、鹵代烴類、酯類、醛類及酮類化合物。在可能的實施方式中，廢氣淨化系統所處理的廢氣中也可以不含有氮化物。

請搭配參考第2圖，轉輪10工作時在一轉動方向上轉動，轉輪10的輪面可依工作目的區分為一吸附區11及一脫附區12，使得轉輪10所承載的吸附材料在工作時依序通過吸附區11及脫附區12，所使用的吸附材料視所需吸附的揮發性有機化合物而定，吸附材料可為殊水性的沸石，例如ZSM-5型、MCM型（Mobil composite of matter）或高矽鋁比Y型沸石，所述MCM型沸石例如可為具六角晶狀結構（hexagonal）的MCM-41、具立方結構（cubic）的MCM-48、具層狀結構（lamellar）的MCM-50等M41S族沸石。在其他可能的使用場合中，吸附材料也可能為親水性沸石、活性碳、活性氧化鋁、矽膠或其組合，其中親水性沸石例如為A型、13X型或低矽鋁比Y型沸石。此外，轉輪10還可包括其他未實質參與吸、脫附作用的轉輪支架、輪軸、支撐架等元件，惟圖式中未繪示。

焚化設備20具有一焚化單元21、一進氣口22及一排氣口23。本新型中，適用的焚化設備包括但不限於直燃式焚化爐、恢復式直燃焚化爐、蓄熱式直燃焚化爐及觸媒式焚化爐，其中蓄熱式直燃焚化爐常見者例如雙槽式蓄熱焚化爐、三槽式蓄熱焚化爐及旋轉閥式蓄熱焚化爐。

再淨化裝置30是用以處理含一氧化氮（NO）的焚化設備尾氣，該焚化設備尾氣是由焚化設備20排出，再淨化裝置30包括一分流單元31、一低溫觸媒設備32、一過濾單元33及一再淨化熱交換器34。分流單元31用以將焚化設備尾氣分流為一主流及一再淨化分流，再淨化分流的流量可依焚化設備尾氣溫度及/或需淨化的一氧化氮總量等因素由分流單元31的控制閥311調控，低溫觸媒設備32具有脫硝（De-NO _x）觸媒及用以負載所述脫硝觸媒的載體，所述脫硝觸媒例如（但不限於）具有下列化學式：MnM1 _xM2 _yO _z，其中M1為La、Ce、Fe或其組合，M2為Cu、Co、Ni或其組合，x介於0.1-1，y介於0.05-0.8且x＞y，z為化學計量，舉例來說，若M1、M2均為2價，則z=(4+2x+2y)/2；又若M1為3價而M2為2價，則z=(4+3x+2y)/2，依此類推。脫硝觸媒可為非晶態或結晶態。所述載體例如可為氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯或其組合。依不同的工作溫度，低溫觸媒設備32中的脫硝觸媒可進行不齊反應而將一氧化氮轉化為氮氣、氧氣與二氧化氮，當工作溫度較高時（例如高於200℃），被脫硝氮觸媒氧化成二氧化氮的一氧化氮比例會提高，而當工作溫度較低時，更多的一氧化氮會被脫硝觸媒還原為氮氣及氧氣。在可能的實施方式中，低溫觸媒設備32的工作溫度被控制於低於200℃，例如介於120-180℃。在可能實施方式中，脫硝觸媒也可用以一併把一氧化碳氧化為二氧化碳。過濾單元33設於分流單元31與低溫觸媒設備32之間，用以過濾再淨化分流中可能存在的微粒，過濾單元33例如可為除塵濾袋。再淨化熱交換器34也設於分流單元31與低溫觸媒設備32之間，且較佳者是設於過濾單元33的上游，再淨化熱交換器34具有一熱端及一冷端，再淨化分流的至少一部分被導入再淨化熱交換器34的熱端而可降低再淨化分流的溫度，而再淨化交換器34的冷端則可被導入一冷卻流而與再淨化熱交換器34中的再淨化分流進行熱交換，所使用的冷卻流可為常溫空氣或其他溫度低於再淨化分流的其他流體。

上述廢氣淨化系統工作時，待處理廢氣被導入轉輪10的吸附區11，待處理廢氣中的至少一部分氮化物及其他揮發性有機化合物被吸附，而後吸附區送出一吸附處理氣體；脫附區12則被導入一較高溫的脫附氣體，用以脫附轉輪10所吸附的氮化物及其他揮發性有機化合物並送出一脫附處理氣體；脫附處理氣體後續被導入焚化設備20，經由進氣口21進入焚化單元22進行焚燒處理為一焚化設備尾氣，從而將脫附處理氣體中的氮化物轉化為一氧化氮，其他揮發性有機化合物也會在焚化單元22內一併被處理，焚化設備尾氣最後經由排氣口23排出。而後，再淨化裝置30的分流單元31將焚化設備尾氣分流為一主流及一再淨化分流，至少一部分再淨化分流依序流經再淨化熱交換器34、過濾單元33及低溫觸媒設備32，再淨化分流中的至少一部分一氧化氮可被脫硝觸媒還原為氮氣。經低溫觸媒設備32處理後的再淨化分流的至少一部分可再與主流合流，而後更可進一步與吸附處理氣體一併由一煙囪排出。

請參考第3、4圖，所繪示者為本新型廢氣淨化系統的第二實施例，其與第一實施例所示者雷同，本實施例的轉輪10還具有一冷卻隔離區13，冷卻隔離區13介於吸附區11與脫附區12之間，使得轉輪10所承載的吸附材料在工作時依序通過吸附區11、脫附區12及冷卻隔離區13。其中，待處理廢氣的一部分被分流而做為一冷卻氣體導入冷卻隔離區13，用以降低冷卻隔離區13內的溫度並送出一升溫氣體，其溫度例如介於120-160℃，升溫氣體被一第一熱交換器40進一步升溫後被用做為脫附氣體的至少一部分被導入脫附區12，經脫附區12處理後的脫附處理氣體經由一第二熱交換器50升溫後導入焚化設備20，焚化設備尾氣依序流經第二熱交換器50、第一熱交換器40後，被分流單元31分流為主流及再淨化分流，再淨化分流的至少一部分依序被導往冷卻隔離區13及脫附區12而做為冷卻氣體及脫附氣體的一部分，由於冷卻氣體流經冷卻隔離區13後可被升溫至120-160℃，因此本實施例中，低溫觸媒設備32是設於升溫氣體流向第一熱交換器40的路徑中，同樣可將再淨化分流中的一氧化氮還原為氮氣。

請參考第5圖，所繪示者為本新型廢氣淨化系統的第三實施例，其與第二實施例所示者雷同，差異在於，低溫觸媒設備32改設於第一熱交換器40與轉輪10的脫附區之間，其工作溫度例如為170-200℃，而可再淨化分流中的一氧化氮還原為氮氣。

請參考第6圖，所繪示者為本新型廢氣淨化系統的第四實施例，其與第二實施例所示者雷同，其中，再淨化分流被分流單元31分流出來後，經再淨化熱交換器34降溫後導入低溫觸媒設備32，而後再淨化分流的至少一部分可被用做為脫附氣體的至少一部分而被導向轉輪10的脫附區。其中，在第二、三、四實施例中，低溫觸媒設備32都是被設於分流單元31與該轉輪10的脫附區之間。

請參考第7圖，所繪示者為本新型廢氣淨化系統的第五實施例，其與第二實施例所示者雷同，差異在於，低溫觸媒設備32是設於該脫附處理氣體流向該焚化單元21的路徑中。

請參考第8圖，所繪示者為本新型廢氣淨化系統的第六實施例，其與第二實施例所示者雷同，差異在於，再淨化分流經低溫觸媒設備32處理後，其至少一部分與待處理廢氣合流並流經轉輪10的吸附區。

請參考第9圖，所繪示者為本新型廢氣淨化系統的第七實施例，其與第六實施例所示者雷同，差異在於，再淨化分流經低溫觸媒設備32處理後，其至少一部分與該吸附處理氣體合流。

請參考第10圖，所繪示者為本新型廢氣淨化系統的第八實施例，其具有一第一轉輪110、一第二轉輪120、一焚化設備130及一再淨化裝置140，本實施例中，焚化設備130為一恢復式直燃焚化爐，其具有一直燃式焚化單元131、一進氣口132、一排氣口133、一熱交換器殼體134及若干熱交換管模組135。

第二轉輪120的脫附處理氣體與待處理廢氣合流後再導入第一轉輪110的吸附區。第一轉輪110的吸附處理氣體被導入第二轉輪120的吸附區，而後經由煙囪排出。第一轉輪110的脫附處理氣體在被導往焚化設備130進行焚化處理。第一、第二轉輪110、120所需的脫附氣體分別被導入其中二熱交換管模組135進行升溫。

另一方面，焚化設備尾氣則被再淨化裝置140的分流單元141分流成一主流及一再淨化分流，再淨化分流依序流經再淨化裝置140的再淨化熱交換器144、過濾單元143及低溫觸媒設備142進行處理，將再淨化分流中的至少一部分一氧化氮轉化為氮氣，而後由煙囪排出。

請參考第11圖，所繪示者為本新型廢氣淨化系統的第九實施例，其與第八實施例雷同，差異之處在於，再淨化熱交換器被省略，當焚化設備尾氣的出口溫度高於低溫觸媒設備142的額定工作溫度範圍時，分流單元141的控制閥1411可選擇性地封閉而使焚化設備尾氣暫時不分流導入低溫觸媒設備142。

請參考第12圖，所繪示者為本新型廢氣淨化系統的第十實施例，其與第九實施例雷同，差異之處在於，當第一轉輪110的脫附處理氣體被導入其中一熱交換管模組135進行熱交換時，其進入熱交換管模組135的流量可被控制閥與旁通管組1351調控，而藉由調整脫附處理氣體被升溫的程度，可以進一步控制焚化設備尾氣的出口溫度符合低溫觸媒設備142的額定工作溫度範圍，因此本實施例也可省略再淨化熱交換器。

請參考第13圖，所繪示者為本新型廢氣淨化系統的第十一實施例，其與第一實施例雷同，差異之處在於，焚化設備130為雙槽式蓄熱焚化爐。

請參考第14圖，所繪示者為本新型氣淨化系統的第十二實施例，本新型也可適用於無轉輪的工作場合，而僅設置有焚化設備130及再淨化裝置140，焚化設備130進氣口的氣體來源不限於來自轉輪。

10:轉輪 11:吸附區 12:脫附區 13:冷卻隔離區 20:焚化設備 21:焚化單元 22:進氣口 23:排氣口 30:再淨化裝置 31:分流單元 311:控制閥 32:低溫觸媒設備 33:過濾單元 34:再淨化熱交換器 40:第一熱交換器 50:第二熱交換器 110:第一轉輪 120:第二轉輪 130:焚化設備 131:焚化單元 132:進氣口 133:排氣口 134:熱交換器殼體 135:熱交換管模組 1351:控制閥與旁通管組 140:再淨化裝置 141:分流單元 1411:控制閥 142:低溫觸媒設備 143:過濾單元 144:再淨化熱交換器

第1圖為本新型第一實施例的配置示意圖。

第2圖為本新型第一實施例的轉輪的前視示意圖。

第3圖為本新型第二實施例的配置示意圖。

第4圖為本新型第二實施例的轉輪的前視示意圖。

第5圖為本新型第三實施例的配置示意圖。

第6圖為本新型第四實施例的配置示意圖。

第7圖為本新型第五實施例的配置示意圖。

第8圖為本新型第六實施例的配置示意圖。

第9圖為本新型第七實施例的配置示意圖。

第10圖為本新型第八實施例的配置示意圖。

第11圖為本新型第九實施例的配置示意圖。

第12圖為本新型第十實施例的配置示意圖。

第13圖為本新型第十一實施例的配置示意圖。

第14圖為本新型第十二實施例的配置示意圖。

130:焚化設備

140:再淨化裝置

Claims (16)

1. 一種焚化設備尾氣氮氧化物再淨化裝置，用以處理含一氧化氮（NO）的焚化設備尾氣，該焚化設備尾氣是由一焚化設備排出，包括： 一分流單元，用以將該焚化設備尾氣分流為一主流及一再淨化分流；及 一低溫觸媒設備，該再淨化分流的至少一部分被導入該低溫觸媒設備，該低溫觸媒設備具有脫硝觸媒，用以將該再淨化分流所含的至少一部分一氧化氮還原為氮氣。
2. 如請求項1所述的焚化設備尾氣氮氧化物再淨化裝置，更包括一過濾單元，設於該分流單元與該低溫觸媒設備之間，用以過濾該再淨化分流中可能存在的微粒。
3. 如請求項1所述的焚化設備尾氣氮氧化物再淨化裝置，更包括一再淨化熱交換器，設於該分流單元與該低溫觸媒設備之間並具有一熱端及一冷端，該再淨化分流的至少一部分被導入該再淨化熱交換器的熱端而降低該再淨化分流的溫度，該再淨化熱交換器的冷端被導入一冷卻流而與該再淨化熱交換器中的所述再淨化分流進行熱交換。
4. 如請求項1所述的焚化設備尾氣氮氧化物再淨化裝置，其中該分流單元包括一控制閥，用以調控該再淨化分流的流量。
5. 如請求項1所述的焚化設備尾氣氮氧化物再淨化裝置，其中所述低溫觸媒設備的工作溫度介於120-180℃。
6. 如請求項1所述的焚化設備尾氣氮氧化物再淨化裝置，其中流經該低溫觸媒設備後的所述再淨化分流的至少一部分又與該主流合流。
7. 一種廢氣淨化系統，包括： 待處理廢氣待處理廢氣一焚化設備，具有一焚化單元、一進氣口及一排氣口，該進氣口及排氣口均連通該焚化單元，該焚化單元用以進行焚燒處理而生成一焚化設備尾氣，該排氣口用以排出所述焚化設備尾氣，焚化設備尾氣中含有一氧化氮；以及 一如請求項1至5中任一項所述的焚化單元尾氣氮氧化物再淨化裝置。
8. 如請求項7所述的廢氣淨化系統，更包括至少一轉輪，該轉輪具有一吸附區及一脫附區，該吸附區是供導入一含揮發性有機化合物的待處理廢氣，用以吸附所述待處理廢氣中的至少一部分含揮發性有機化合物並送出一吸附處理氣體；該脫附區是供導入一脫附氣體，用以脫附該轉輪所吸附的含揮發性有機化合物並送出一脫附處理氣體；其中，該進氣口是供導入該脫附處理氣體。
9. 如請求項8所述的廢氣淨化系統，其中該再淨化分流的至少一部分被用做為該脫附氣體的至少一部分。
10. 如請求項9所述的廢氣淨化系統，其中該低溫觸媒設備是設於該分流單元與該轉輪的脫附區之間。
11. 如請求項9所述的廢氣淨化系統，其中該低溫觸媒設備是設於該脫附處理氣體流向該焚化單元的路徑中。
12. 如請求項8所述的廢氣淨化系統，其中該轉輪更包括一冷卻隔離區，該冷卻隔離區介於該吸附區與該脫附區之間，該冷卻隔離區是供導入一冷卻氣體，用以降低該冷卻隔離區內的溫度並送出一升溫氣體，該升溫氣體的至少一部分被用做為該脫附氣體的至少一部分。
13. 如請求項12所述的廢氣淨化系統，其中該再淨化分流的至少一部分被用做為該冷卻氣體的一部分。
14. 如請求項13所述的廢氣淨化系統，其中該低溫觸媒設備是設於被用做為該脫附氣體的至少一部分的所述升溫氣體流向該脫附區的路徑中。
15. 如請求項8所述的廢氣淨化系統，其中流經該低溫觸媒設備後的所述再淨化分流的至少一部分與該待處理廢氣合流並流經該吸附區。
16. 如請求項8所述的廢氣淨化系統，其中流經該低溫觸媒設備後的所述再淨化分流的至少一部分與該吸附處理氣體合流。

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