WO2020071570A1 - 미세먼지 전구물질 농도 및 온도의 2차원 측정 및 이의 능동제어 방법 - Google Patents

미세먼지 전구물질 농도 및 온도의 2차원 측정 및 이의 능동제어 방법

Info

Publication number
WO2020071570A1
WO2020071570A1 PCT/KR2018/011798 KR2018011798W WO2020071570A1 WO 2020071570 A1 WO2020071570 A1 WO 2020071570A1 KR 2018011798 W KR2018011798 W KR 2018011798W WO 2020071570 A1 WO2020071570 A1 WO 2020071570A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
concentration
fine dust
divided
reducing agent
minimizing
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/011798
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이창엽
유미연
소성현
박지연
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Publication of WO2020071570A1 publication Critical patent/WO2020071570A1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/003—Arrangements of devices for treating smoke or fumes for supplying chemicals to fumes, e.g. using injection devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/79—Injecting reactants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/10—Nitrogen; Compounds thereof
    • F23J2215/101—Nitrous oxide (N2O)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00—Treatment devices
    • F23J2219/10—Catalytic reduction devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources
    • G01N2201/06113—Coherent sources; lasers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0037—NOx

Definitions

  • the present invention relates to a two-dimensional measurement of the fine dust precursor concentration and temperature and an active control method thereof, specifically, the concentration and temperature of the fine dust precursor NO contained in the exhaust gas of a large combustion system such as a power plant 2 It relates to a control method for measuring a dimension using the TDLAS method and minimizing the concentration of NO by spraying ammonia in response.
  • fine dust and ultra-fine dust refer to particulate matter having a particle diameter of 2.5 ⁇ m and 1.0 ⁇ m, respectively, and are defined in Korea as 10 ⁇ m and 2.5 ⁇ m, respectively.
  • Fine dust from combustion in thermal power plants accounts for 20 to 30% of the domestic fine dust production.
  • ammonia is sprayed from the outlet.
  • NO should be converted by reacting NO and ammonia by spraying ammonia to the NO concentration.
  • NO and ammonia are not uniformly mixed due to the characteristics of the discharge end having a large cross-sectional area, and a uniform reactant is not generated due to a difference in reaction speed according to a gradient of concentration.
  • ammonia is injected by predicting the minimum amount of NO so that there is no ammonia discharged without reaction, but nevertheless, an ammonia slip phenomenon often occurs in which unreacted ammonia is discharged.
  • ammonia adversely affects downstream equipment, especially air dryers operated by indirect heat exchange between exhaust gas and combustion air. Since ammonia has good reactivity, it encounters SO x , NO x , and ash in the air dryer, causing various problems such as depositing and blocking the flow path or causing corrosion.
  • ammonia slim is that it is in the non-uniform distribution of NO in the flue gas, and that it cannot control and spray ammonia accordingly. Due to the characteristics of the discharge end with a large cross-sectional area, the flow rate of the periphery is low and mixing does not occur easily, so the concentration of NO is high and the center is low.
  • the measurement method using a laser capable of real-time measurement without sampling the gas to be measured has been spotlighted.
  • Gas species affecting the atmospheric environment are mainly absorbed in the infrared region, where the infrared region is near-infrared ray (0.8 ⁇ m-1.5 ⁇ m), mid-infrared ray (Mid-infrared ray, 1.5 ⁇ m-5.6 ⁇ m) , Far-infrared ray (5.6 ⁇ m-1000 ⁇ m) can be divided.
  • the vibration or rotational modes of molecules that cause the absorption of molecules are concentrated, so it is applied to the DAS (Direct Absorption Spectroscopy) measurement technique using the characteristics of molecules that absorb the wavelength of light to determine the concentration or temperature of the gas to be measured. It has an excellent effect on the measurement method.
  • DAS Direct Absorption Spectroscopy
  • Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy uses a wavelength-tunable laser as a light source, after the initial laser intensity (I 0 ) before passing through the measurement region and after absorption occurs after the measurement region. It is a method to find the concentration and temperature by comparing the ratio of the laser intensity (I). It is based on the Beer-Lambert law.
  • the absorption amount T ⁇ is proportional to the optical path length L.
  • the main variable values for measurement improvement are measurement distance (L) and temperature (T).
  • Patent Document 1 relates to a method for measuring a two-dimensional and three-dimensional gas temperature distribution, and the temperature and concentration distribution of a gas in a space in which a two-dimensional or three-dimensional measurement is impossible by measuring only in one dimension using a diode laser. Or it is characterized by mapping in three dimensions.
  • the above method is to collect the laser generated in the light emitting unit in the light receiving unit and calculate it according to a predetermined formula to map the calculated value in two or three dimensions. It is a method that can measure the temperature and concentration distribution of gas in a structure such as a furnace of a steel mill.
  • Patent Document 2 relates to an optical temperature distribution precision measuring device and method, and when a concentration is measured using a wavelength-tunable diode laser absorption spectroscopy method, a variation in absorbance according to temperature is considered. It is intended to measure precise concentrations by simultaneously measuring the absorbance according to temperature and concentration and correcting the influence by temperature.
  • Patent Document 3 relates to a retro-reflector in a furnace equipped with a movable variable diode laser absorption spectrometer, wherein the laser light is projected through a pitch optical device including a pitch condensing lens disposed outside the inside of the boiler.
  • the pitch condenser lens projects laser light through the through hole into the boiler.
  • the laser light projected by the pitch condensing lens is reflected by at least one retro-reflector in the furnace, and is received by a catch optic that is substantially the same as the pitch optic disposed outside the interior of the boiler.
  • the pitch condensing lens can also be steered towards another reflector of at least one in-retro retroreflectors. Combustion properties can be calculated for each retro-reflector or based on the retro-reflector region in the furnace.
  • Patent Document 4 relates to a combustion control and monitoring method and apparatus, wherein the sensing device is optically connected to one or more diode lasers each having a constant oscillation frequency, the output of the diode laser, and optically connected to the optical fiber at the transmitting side It consists of a multiplexer.
  • the multiplexed laser light is transmitted to the transmitting optical unit through the transmitting optical fiber.
  • the transmitting optics are operatively connected to a combustion chamber or a process chamber such as a boiler in a coal or gas-fired power plant.
  • the receiving optical unit is operatively connected to the process chamber, and is in optical communication with the transmitting optic, and receives a multiplexed laser output fired through the process chamber.
  • the receiving optical unit is optically connected to the optical fiber and transmits the multiplexed laser output to the demultiplexer.
  • the demultiplexer demultiplexes the laser light and optically connects the light of the selected oscillation frequency to the detector.
  • the detector is sensitive to one of the selected oscillation frequencies.
  • Patent Documents 1 and 2 measure concentration and temperature, or only map and measure them in 2D or 3D, and Patent Document 3 directly arranges a reflector inside, but solves other problems in contamination of the reflector.
  • Patent Document 4 only describes the concept of detecting gas flow and spraying ammonia, and lacks specific means for this.
  • the prior art has not provided a specific solution to the problem of inability to spray by controlling ammonia in accordance with the non-uniform distribution of NO in the flue gas, which is the biggest cause of ammonia slim.
  • Patent Document 1 Registration No. 1485498 of the Republic of Korea (2015.01.16)
  • Patent Document 2 Registration No. 1614851 of the Republic of Korea (2016.04.18)
  • Patent Document 3 Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0004864 (2015.01.13)
  • Patent Document 4 Republic of Korea Patent Publication No. 2006-0008314 (2006.01.26)
  • the present invention aims to solve this problem, and aims to remove slip caused by ammonia injected to remove NO.
  • Embodiment according to the present invention for solving the problems as described above (a), but split the measurement object space, the control is in two dimensions, the method comprising: dividing the divided space in a two-dimensional manner so as to have an area such as n 2 of each other;
  • the controller calculates the temperature for each section of the divided measurement object space from a function formula of and maps a two-dimensional temperature distribution of the measurement object space;
  • mapping a two-dimensional concentration distribution by calculating a mole fraction of the gas to be measured for each section of the divided measurement target space based on the mapped two-dimensional temperature distribution
  • step (g) discharging a reducing agent through an outlet closest to each divided object space corresponding to the concentration distribution calculated in step (f);
  • It provides a method for minimizing the concentration of the fine dust precursor comprising a.
  • the measurement target space is a space in which nitrogen oxides generated by power plant combustion, boiler combustion, operation of a ship engine, and operation of a large land transport engine are discharged.
  • the nitrogen oxide is NO
  • the reducing agent is ammonia
  • the discharge portion and the discharge may be a nozzle and a spray, respectively.
  • At least one of the discharge portions of step (g) corresponds to the equal area divided in two dimensions in step (a).
  • step (g) When the discharge portion of step (g) is disposed along the outer periphery of the measurement target space, the reducing agent discharged from the discharge portion faces the center of the measurement target space, and the amount of reducing agent discharged from each discharge portion is the Corresponds to the sum of the concentration distributions corresponding to the two-dimensionally divided equal area in step (a).
  • the laser is a tunable diode laser or a distributed feedback laser, and it is preferable that the discharge portion is disposed at a rear end of an equal area divided in two dimensions in step (a).
  • a step of re-mapping the two-dimensional concentration distribution of the gas to be measured may be added by performing steps (a) to (f) again at the rear end of the discharge unit.
  • the amount of the reducing agent discharged through the outlet may be feedback-controlled in response to the result of re-mapping the two-dimensional concentration distribution of the gas to be measured.
  • 1 is a general schematic diagram of absorbance used in conventional TDLAS.
  • FIG. 2 is a schematic view of an emission stage used in a conventional power plant or the like.
  • 3 is an expected view of a two-dimensional concentration distribution result according to the present invention.
  • FIG. 4 is a flow chart for a method for minimizing the concentration of fine dust precursors according to the present invention.
  • the nitrogen oxide treatment apparatus relates to a nitrogen oxide treatment apparatus that directly measures the concentration of NO in an exhaust flow path of a fluid discharged by combustion or operation of an engine and injects the removal liquid in real time.
  • Conventional devices are based on inaccurate concentrations and inject inaccurate ammonia at inaccurate locations, but the method according to the present invention has multiple nozzles corresponding to a two-dimensional concentration distribution and correspondingly provides the correct amount of reducing agent. It's about how you can put it.
  • FIG. 2 is a schematic view of an emission stage used in a conventional power plant or the like.
  • the discharge end 100 processes the nitrogen oxide contained in the fluid while the fluid burned in the combustion unit 110 is discharged to the outside along the pipe.
  • the dotted line in FIG. 2 is a virtual representation of the flow of the discharged fluid, and a detailed method of measuring a gradient of internal temperature or concentration by irradiating laser light from the processing unit 120 of FIG. 1 is described in Patent Document 1, and detailed description thereof Is omitted.
  • the present invention is applied to the power plant combustion, boiler combustion, operation of a ship engine, a large chimney, which is commonly referred to as a space for the discharge of nitrogen oxides generated by the operation of a large land transportation engine.
  • a laser light source or a detector is disposed along the outer circumferential surface of a rectangular pipe to detect the laser light that has passed through the inner pipe of the laser. It is derived as shown in FIG. 3.
  • Patent Document 4 presents the concept of measurement and injection of ammonia, but does not present a specific solution such as the present invention.
  • Patent document 2 has a disadvantage that it is not possible to directly measure the concentration inside, and lacks a means to directly control it even when measuring the inside concentration.
  • Figure 4 is a flow chart for a method of minimizing the concentration of fine dust precursors as an embodiment of the present invention. Although described with reference to the drawings according to embodiments of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
  • Nitrogen oxide treatment apparatus is to solve the above problems, in the nitrogen oxide treatment method as a fine dust precursor in the piping for removing nitrogen oxides discharged by combustion or operation of the engine,
  • the controller calculates the temperature for each section of the divided measurement object space from a function formula of and maps a two-dimensional temperature distribution of the measurement object space;
  • mapping a two-dimensional concentration distribution by calculating a mole fraction of the gas to be measured for each section of the divided measurement target space based on the mapped two-dimensional temperature distribution
  • step (g) discharging a reducing agent through an outlet closest to each divided object space corresponding to the concentration distribution calculated in step (f);
  • It provides a method for minimizing the concentration of the fine dust precursor comprising a.
  • the measurement target space is a space in which nitrogen oxides generated by power plant combustion, boiler combustion, operation of a ship engine, and operation of a large land transport engine are discharged.
  • the nitrogen oxide is NO
  • the reducing agent is ammonia
  • the discharge portion and the discharge may be a nozzle and a spray, respectively.
  • Nitrogen oxides may be removed by a non-selective reduction reaction in which Reaction Scheme 1 and Reaction Scheme 2 are simultaneously performed, or nitrogen oxides may be removed by a selective reduction reaction proceeded only by the following Reaction Scheme 1.
  • the non-selective reduction reaction is a process in which the reducing agent (ammonia), LNG (liquefied natural gas), and clean dry air (CDA) react with nitrogen oxide to decompose the nitrogen oxide, and the selective reduction reaction causes the reducing agent to react with nitrogen oxide. It is the process of decomposing nitrogen oxides.
  • TDLAS is a measurement system using a tunable diode laser, and has recently received a lot of attention among real-time measurement systems.
  • TDLAS-related configuration and technical matters about TDLAS itself are described in Patent Documents 1 and 2, and detailed description thereof will be omitted.
  • the injector 322 is in the form of a nozzle that controls injection of the removal liquid in response to the concentration of nitrogen oxide analyzed by the processor unit.
  • step (g) When the discharge portion of step (g) is disposed along the outer periphery of the measurement target space, the reducing agent discharged from the discharge portion faces the center of the measurement target space, and the amount of reducing agent discharged from each discharge portion is the Corresponds to the sum of the concentration distributions corresponding to the two-dimensionally divided equal area in step (a).
  • the laser is a tunable diode laser or a distributed feedback laser, and it is preferable that the discharge portion is disposed at a rear end of an equal area divided in two dimensions in step (a).
  • a step of re-mapping the two-dimensional concentration distribution of the gas to be measured may be added by performing steps (a) to (f) again at the rear end of the discharge unit.
  • the amount of the reducing agent discharged through the outlet may be feedback-controlled in response to the result of re-mapping the two-dimensional concentration distribution of the gas to be measured.
  • the present invention can directly remove the nitrogen oxide concentration in the piping and counteract this, by spraying a reducing agent very precisely, unlike conventional, nitrogen oxide can be almost completely removed, especially called ammonia slip due to discharge of unreacted ammonia. There is an advantage that can eliminate the problem at the source.
  • the concentration measurement device has an advantage that it can be applied directly without changing the reducing agent injection device through a conventional nozzle. In addition to significantly reducing the error due to the conventional concentration measurement, it is possible to fundamentally eliminate the problem of ammonia slip.
  • various nitrogen oxides can be supported by adding different reducing agents according to the type of nitrogen oxides.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)

Abstract

본원 발명은 미세먼지 전구물질 농도 및 온도의 2차원 측정 및 이의 능동제어 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 발전소 등의 대형 연소시스템의 배가스내에서 포함되어 있는 미세먼지 전구물질인 NO의 농도 및 온도를 2차원 TDLAS 방법을 사용하여 측정하고 이에 대응하여 암모니아를 분사하여 NO의 농도를 최소화하는 제어방법에 관한 것이다.

Description

미세먼지 전구물질 농도 및 온도의 2차원 측정 및 이의 능동제어 방법
본원 발명은 미세먼지 전구물질 농도 및 온도의 2차원 측정 및 이의 능동제어 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 발전소 등의 대형 연소시스템의 배가스내에서 포함되어 있는 미세먼지 전구물질인 NO의 농도 및 온도를 2차원 TDLAS 방법을 사용하여 측정하고 이에 대응하여 암모니아를 분사하여 NO의 농도를 최소화하는 제어방법에 관한 것이다.
WHO 기준으로 미세먼지와 초미세먼지는 각각 입자의 직경이 2.5㎛, 1.0㎛인 입자상 물질을 의미하며 우리나라에서는 각각 10㎛, 2.5㎛ 로 정의하고 있다.
현재 국내 미세먼지의 원인 중 하나로 화력 발전소에서의 연소에 의한 것을 들 수 있는데 화력 발전소에서의 연소에서 생기는 미세먼지는 국내 미세 먼지 생산량의 20~30%를 차지하고 있는 것으로 파악된다.
미세먼지 전구물질 중의 하나인 NO를 제거하기 위해서 배출단에서 암모니아를 분사하고 있다. 이론상으로 암모니아를 NO농도에 맞추어 분사하여 NO와 암모니아가 반응하여 NO가 모두 전환되어야 한다. 단면적이 넓은 배출단의 특성상 NO와 암모니아가 균일하게 혼합되지 않고, 농도의 구배에 따른 반응속도의 차이로 균일한 반응물이 생성되지 않는다. 통상적으로는 반응하지 않고 배출되는 암모니아가 없도록 NO의 최소량을 예측하여 암모니아를 분사하고 있으나, 그럼에도 불구하고 종종 미반응 암모니아가 배출되는 암모니아 슬립(Ammonia Slip) 현상이 발생한다.
미반응 암모니아는 후단 설비, 특히 배기가스와 연소공기 사이의 간접식 열교환 방식으로 작동되는 공기 건조기에 나쁜 영향을 미친다. 암모니아는 반응성이 좋기 때문에 공기 건조기 내에서 SOx, NOx, 애쉬(ash) 등과 만나 증착하고 유로를 막거나 부식을 일으키는 등 다양한 문제를 발생시킨다.
암모니아 슬림이 발생하는 가장 큰 원인은 배가스내 NO의 불균일 분포에 있다는 점과 이에 맞추어 암모니아를 조절하여 분사하지 못한다는 점이다. 단면적이 넓은 배출단의 특성상 주변부의 유속이 낮고 혼합이 잘 일어나지 않아서 NO의 농도가 주변부가 높고 중심부는 낮다.
CO, CO2, NOx, SOx 등 다양한 가스들의 농도를 계측하는데 있어 측정 대상의 가스를 샘플링 하지 않고, 실시간 계측이 가능한 레이저를 이용한 계측 방법이 크게 각광받고 있다. 대기환경에 영향을 미치는 가스 종들은 주로 적외선 영역에서 흡수가 이루어지는데, 여기서 적외선 영역은 근적외선(Near-infrared ray, 0.8㎛ - 1.5㎛), 중적외선(Mid-infrared ray, 1.5㎛ - 5.6㎛), 원적외선(Far-infrared ray, 5.6㎛ - 1000㎛)으로 나눌 수 있다. 중적외선에서는 분자의 흡수를 일으키는 분자의 진동이나 회전운동 모드들이 집중되어 있어, 빛의 파장을 흡수하는 분자의 특성을 이용한 DAS(Direct Absorption Spectroscopy) 계측 기법에 적용되어 측정 대상 가스의 농도나 온도를 계측하는 방법에 탁월한 효과를 나타내고 있다.
파장가변형 다이오드레이저 흡수분광법(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, 이하 'TDLAS')는 광원으로 파장가변형 레이저를 사용하는데, 계측 영역을 투과하기 전의 초기 레이저 강도(I0)와 계측 영역을 지나 흡수가 일어난 후의 레이저 강도(I)의 비를 비교하여 농도와 온도를 구하는 방법이다. 이는 Beer-Lambert 법칙을 근거로 한다.
도 1의 식에서 알 수 있듯이 흡수량(Tν)은 광학적 측정거리(optical path length, L)에 비례하는 것을 알 수 있다. 미세먼지 전구물질을 측정하는 환경에서 각 계측 가스의 농도가 아주 미세하다고 가정하면 계측 향상을 위한 주요 변수 값은 측정거리(L)와 온도(T)가 된다.
특허문헌 1은 2차원 및 3차원적 가스 온도 분포 측정 방법에 관한 것으로서, 다이오드 레이저를 이용하여 1차원적으로만 측정하여 2차원 또는 3차원 측정이 불가능한 공간 내의 가스의 온도 및 농도 분포를 2차원 또는 3차원적으로 매핑하는 것을 특징으로 한다. 상기 방법은 발광부에서 발생하는 레이저를 수광부에서 수집하여 이를 정해진 수식에 의해서 연산하여 2차원 또는 3차원적으로 계산된 값을 매핑하는 것이다. 제철소의 가열로와 같은 구조물에서 가스의 온도 및 농도 분포를 측정할 수 있는 방법이다.
특허문헌 2는 광학적 온도분포 정밀계측 장치 및 방법에 관한 것으로서 파장가변형 다이오드레이저 흡수분광법을 사용하여 농도를 측정할 경우 온도에 따른 흡수도의 변이를 고려한 것이다. 온도와 농도에 따른 흡수도를 동시에 측정하여 온도에 의한 영향을 보정함으로써 정밀한 농도를 측정하기 위한 것이다.
특허문헌 3은 이동식 가변형 다이오드 레이저 흡수 분광기를 구비한 노 내 역-반사기에 관한 것으로서, 레이저 광이 보일러 내부 외측에 배치된 피치 집광 렌즈를 포함하는 피치 광학기구를 통해 투사된다. 피치 집광렌즈는 관통구를 통해 보일러 내부로 레이저 광을 투사한다. 피치 집광 렌즈에 의해 투사된 레이저 광은 적어도 하나의 노내 역-반사기에 의해 반사되고, 보일러 내부 외측에 배치된 피치 광학 기구와 실질적으로 동일한 캐치 광학기구에 의해 수신된다. 피치 집광 렌즈는 또한 적어도 하나의 노내 역-반사기들의 또 다른 반사기를 향하도록 조종될 수 있다. 연소 특성들은 각 역-반사기에 대해 또는 노 내에서 역-반사기 영역을 기초해서 산출될 수 있다.
특허문헌 4는 연소제어 및 모니터링 방법 및 장치에 관한 것으로서, 센싱장치는 각각 일정한 발진 주파수를 갖는 한 개 이상의 다이오드 레이저와, 다이오드 레이저의 출력과 광학적으로 연결되며, 또 발신측 광섬유에 광학적으로 연결되는 멀티플렉서로 구성된다. 다중화 레이저 빛은 발신측 광섬유를 통해 발신광학부로 전송된다. 발신 광학부는 연소실 또는 석탄이나 가스 화력 발전소의 보일러 등과 같은 프로세스 실과 작용적으로 연결되어 있다. 또한, 수신 광학부는 상기 프로세스 실과 작용적으로 연결되며, 상기 발신 광학부와 광학적으로 연통되고, 상기 프로세스 실을 관통하여 발사된 다중화 레이저 출력을 수신한다. 수신 광학부는 광섬유에 광학적으로 연결되어 다중화 레이저 출력을 디멀티플렉서로 전송한다. 디멀티플렉서는 레이저 빛을 역다중화하며, 선택된 발진 주파수의 빛을 검출기에 광학적으로 연결한다. 검출기는 선택된 발진 주파수 중의 하나에 민감하다.
종래의 특허문헌 1 및 2는 농도 및 온도를 측정하거나, 이를 2차원 또는 3차원으로 매핑하여 측정만 하며, 특허문헌 3은 내부에 직접적으로 반사기를 배치하고 있으나, 반사기의 오염에 다른 문제를 해결할 수 있는 방안이 제시되지 않았고, 특허문헌 4는 가스흐름을 검출하고 암모니아를 분사하는 개념에 대해서 기재하고 있을 뿐 이에 대한 구체적인 수단이 결여되어 있다.
이와 같이 종래 기술은 암모니아 슬림이 발생하는 가장 큰 원인인 배가스내 NO의 불균일 분포와 이에 맞추어 암모니아를 조절하여 분사하지 못하는 문제에 대한 구체적인 해결책을 제시하지 못하고 있다.
(특허문헌 1)　대한민국 등록특허공보 제1485498호 (2015.01.16)
(특허문헌 2)　대한민국 등록특허공보 제1614851호 (2016.04.18)
(특허문헌 3) 대한민국 공개특허공보 제2015-0004864호 (2015.01.13)
(특허문헌 4) 대한민국 공개특허공보 제2006-0008314호 (2006.01.26)
본원 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, NO를 제거하기 위해서 분사하는 암모니아에 의한 슬립을 제거하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본원 발명에 따른 양태는 (a) 측정대상공간을 제어부가 2차원적으로 분할하되, 2차원적으로 분할된 공간이 n2개의 상호 등면적을 갖도록 분할하는 단계;
(b) 상기 분할된 측정대상공간들 중 발광 측 최외곽에 위치된 분할 공간들(A1, A4, A7)의 발광점에서 수광 측 최외곽에 위치된 분할 공간들(A3, A6, A9)의 수광점을 향해 1:n으로 대응되게 레이저광을 발광시켜 수광부에서 흡수신호를 검출하는 단계;
(c) 상기 수광부에서 검출된 흡수신호에 기초하여 제어부가 직접 흡수 분광 기법으로 n2개의 흡광도의 넓이를 연산하는 단계;
(d) 상기 연산된 흡광도의 넓이에 기초하여 제어부가 분할된 측정대상공간의 구간별로 레이저광의 n2개의 제1선 강도 변화(ai=S1(Ti)Xi)를,
Figure PCTKR2018011798-appb-I000001
(Asi: 광 투과 경로별 흡광도의 넓이, P : 측정대상공간 내에서의 압력, Xabs : 몰분율)의 함수식으로부터 연산하는 단계; 및
(e) 상기 제1선 강도 변화(ai=S1(Ti)Xi)와, (a) 단계부터 (d) 단계까지 수행하여 연산 처리된 다른 파장 대역의 제2선 강도 변화(bi=S2(Ti)Xi)를 가지고 제어부가 상기 분할된 측정대상공간의 구간별 온도를, 의 함수식으로부터 산출하여 상기 측정대상공간의 2차원적 온도 분포를 매핑(mapping)하는 단계;
(f) 상기 매핑된 2차원적 온도 분포에 기초하여 제어부가 상기 분할된 측정대상공간의 구간별 측정대상가스의 몰분율(mole fraction)을 산출하여 2차원적 농도 분포를 매핑하는 단계;
(g) (f) 단계에서 산출된 농도 분포에 대응하여 상기 분할된 각각의 측정대상공간에 가장 근접한 배출부를 통해서 환원제를 배출하는 단계;
를 포함하는 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법을 제공한다.
상기 측정대상공간은 구체적으로 발전소 연소, 보일러 연소, 선박 엔진의 작동, 대형 육상 운송 장치 엔진의 작동에 의해서 발생하는 질소산화물이 배출되는 공간이다. 이때, 상기 질소산화물은 NO이며, 상기 환원제는 암모니아이고, 상기 배출부 및 상기 배출은 각각 노즐 및 분사일 수 있다.
또한, 상기 질소산화물이 NO인 경우, 하기 반응식 1과 같은 선택적 환원반응에 의해서 질소산화물을 제거하기 위해서 환원제로서 암모니아만을 공급하고,
상기 질소산화물이 NO2인 경우, 하기 반응식 2와 같은 선택적 환원반응에 의해서 질소산화물을 제거하기 위해서 환원제로서 암모니아와 탄화수소를 같이 공급하며,
상기 질소산화물이 NO 및 NO2인 경우, 하기 반응식 1 및 2와 같은 비선택적 환원반응에 의해서 질소산화물을 제거하기 위해서 환원제로서 암모니아와 탄화수소를 같이 공급한다.
NH3 + NO + O2 ↔ N2 + H2O (1)
N2O + CH4 + NH3 + O2 ↔ CO2 + N2 + H2O (2)
상기 (g) 단계의 상기 배출부는 상기 (a) 단계에서 2차원적으로 분할된 등면적에 각각 1개 이상이 대응되는 것이 바람직하다.
상기 (g) 단계의 상기 배출부가 상기 측정대상공간의 외주변을 따라 배치되었을 경우, 상기 배출부에서 배출되는 환원제는 상기 측정대상공간의 중심부를 향하며, 각각의 배출부에서 배출되는 환원제의 양은 상기 (a) 단계에서 2차원적으로 분할된 등면적에 대응하는 농도 분포의 합에 해당한다.
상기 레이저는 파장가변형 다이오드 레이저(Tunable Diode Laser) 또는 분포 궤환형 레이저(Distributed Feedback laser)이며, 상기 배출부는 (a) 단계에서 2차원적으로 분할된 등면적의 후단에 배치되는 것이 바람직히다.
환원제의 의한 제거효과를 확인하기 위해서 상기 배출부의 후단에 상기 (a) 단계 내지 (f) 단계를 다시 수행하여 상기 측정대상가스의 2차원적 농도 분포를 다시 매핑하는 단계를 추가할 수 있다. 또한 상기 측정대상가스의 2차원적 농도 분포를 다시 매핑한 결과에 대응하여 상기 배출부를 통해서 배출되는 환원제의 양을 피드백 조절할 수 있다.
도 1은 통상적인 TDLAS에 사용되는 흡광도에 관한 일반적인 개략도이다.
도 2는 통상적인 발전소 등에 사용되는 배출단의 개략도이다.
도 3는 본원 발명에 따른 2차원 농도 분포 결과의 예상도이다.
도 4은 본원 발명에 따른 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법에 대한 순서도이다.
본원 발명에 따른 질소산화물 처리장치는 연소 또는 엔진의 작동에 의해서 배출되는 유체의 배기유로 등에서 NO의 농도를 직접 측정하여 실시간으로 제거액을 분사하는 질소산화물 처리장치에 관한 것이다. 종래의 장치는 부정확한 농도에 기반하고 부정확한 위치에서 부정확한 암모니아를 분사하고 있지만, 본원 발명에 따른 방법은 2차원적 농도 분포에 대응하여 다수의 노즐을 구비하고 이에 대응하여 정확한 양의 환원제를 투입할 수 있는 방법에 관한 것이다.
도 2는 통상적인 발전소 등에 사용되는 배출단의 개략도이다. 배출단(100)은 연소부(110)에서 연소된 유체가 배관을 따라서 외부로 배출되면서 유체에 포함된 질소산화물 등을 처리한다. 도 2에서 점선은 배출되는 유체의 흐름을 가상적으로 나타낸 것으로서 도 1의 처리부(120)에서 레이저 광을 조사하여 내부 온도 또는 농도의 구배를 측정하는 자세한 방법은 특허문헌 1에 기재된바 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
다만 본원 발명은 그 적용대상이 발전소 연소, 보일러 연소, 선박 엔진의 작동, 대형 육상 운송 장치 엔진의 작동에 의해서 발생하는 질소산화물이 배출되는 공간으로서 통상적으로 말하는 거대 굴뚝에 해당한다.
일반적으로 단면이 사각형인 배관의 외주면을 따라 레이저 광원 또는 검출부를 배치하여 레이저 내부 배관을 통과한 레이저 광을 검출하였고 각각의 2차원에 교차 검출되는 레이저 흡수 정도를 연산을 통해서 온도와 농도의 구배를 도3과 같이 도출한다. 특허문헌 4는 측정과 암모니아 분사에 대한 개념을 제시하고 있으나, 본원 발명과 같은 구체적인 해결책은 제시를 하지 못하고 있다.
특허문헌 2는 내부의 농도를 직접적으로 측정할 수 없다는 단점이 있으며, 내부 농도를 측정하더라도 이를 직접적으로 제어할 수 있는 수단이 결여되어 있다.
도 4는 본원 발명의 일실시예로서 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법에 대한 순서도이다. 본원 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본원 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본원 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
본원 발명에 따른 질소산화물 처리장치는 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 연소 또는 엔진의 작동에 의해서 배출되는 질소산화물을 제거하기 위한 배관내 미세먼지 전구물질인 질소산화물 처리방법에 있어서,
(a) 측정대상공간을 제어부가 2차원적으로 분할하되, 2차원적으로 분할된 공간이 n2개의 상호 등면적을 갖도록 분할하는 단계;
(b) 상기 분할된 측정대상공간들 중 발광 측 최외곽에 위치된 분할 공간들(A1, A4, A7)의 발광점에서 수광 측 최외곽에 위치된 분할 공간들(A3, A6, A9)의 수광점을 향해 1:n으로 대응되게 레이저광을 발광시켜 수광부에서 흡수신호를 검출하는 단계;
(c) 상기 수광부에서 검출된 흡수신호에 기초하여 제어부가 직접 흡수 분광 기법으로 n2개의 흡광도의 넓이를 연산하는 단계;
(d) 상기 연산된 흡광도의 넓이에 기초하여 제어부가 분할된 측정대상공간의 구간별로 레이저광의 n2개의 제1선 강도 변화(ai=S1(Ti)Xi)를,
Figure PCTKR2018011798-appb-I000002
(Asi : 광 투과 경로별 흡광도의 넓이, P : 측정대상공간 내에서의 압력, Xabs : 몰분율)의 함수식으로부터 연산하는 단계; 및
(e) 상기 제1선 강도 변화(ai=S1(Ti)Xi)와, (a) 단계부터 (d) 단계까지 수행하여 연산 처리된 다른 파장 대역의 제2선 강도 변화(bi=S2(Ti)Xi)를 가지고 제어부가 상기 분할된 측정대상공간의 구간별 온도를, 의 함수식으로부터 산출하여 상기 측정대상공간의 2차원적 온도 분포를 매핑(mapping)하는 단계;
(f) 상기 매핑된 2차원적 온도 분포에 기초하여 제어부가 상기 분할된 측정대상공간의 구간별 측정대상가스의 몰분율(mole fraction)을 산출하여 2차원적 농도 분포를 매핑하는 단계;
(g) (f) 단계에서 산출된 농도 분포에 대응하여 상기 분할된 각각의 측정대상공간에 가장 근접한 배출부를 통해서 환원제를 배출하는 단계;
를 포함하는 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법을 제공한다.
상기 측정대상공간은 구체적으로 발전소 연소, 보일러 연소, 선박 엔진의 작동, 대형 육상 운송 장치 엔진의 작동에 의해서 발생하는 질소산화물이 배출되는 공간이다. 이때, 상기 질소산화물은 NO이며, 상기 환원제는 암모니아이고, 상기 배출부 및 상기 배출은 각각 노즐 및 분사일 수 있다.
반응식 1 및 반응식 2가 동시에 진행되는 비선택적 환원반응에 의해서 질소산화물을 제거할 수도 있고, 하기 반응식 1에 의해서만 진행되는 선택적 환원반응에 의해서 질소산화물을 제거할 수 있다.
NH3 + NO + O2 ↔ N2 + H2O (1)
N2O + CH4 + NH3 + O2 ↔ CO2 + N2 + H2O (2)
비선택적 환원반응은 상기 환원제(암모니아), LNG(액화천연기체), 청정 건조 공기(CDA)가 질소산화물과 반응하여 질소산화물을 분해하는 과정이며, 선택적 환원반응은 상기 환원제가 질소산화물과 반응하여 질소산화물을 분해하는 과정이다.
TDLAS는 파장가변형 다이오드 레이저(Tunable Diode Laser)를 이용한 계측시스템으로서 최근 들어서 실시간 계측 시스템 중 많은 관심을 받고 있다. TDLAS 관련 구성 및 TDLAS 자체에 대한 기술적 사항은 특허문헌 1 및 2에 기재된바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상기 분사기(322)는 상기 프로세서부에 의해 분석된 질소산화물의 농도에 대응하여 제거액의 분사를 조절하는 노즐형태이다.
상기 (g) 단계의 상기 배출부가 상기 측정대상공간의 외주변을 따라 배치되었을 경우, 상기 배출부에서 배출되는 환원제는 상기 측정대상공간의 중심부를 향하며, 각각의 배출부에서 배출되는 환원제의 양은 상기 (a) 단계에서 2차원적으로 분할된 등면적에 대응하는 농도 분포의 합에 해당한다.
상기 레이저는 파장가변형 다이오드 레이저(Tunable Diode Laser) 또는 분포 궤환형 레이저(Distributed Feedback laser)이며, 상기 배출부는 (a) 단계에서 2차원적으로 분할된 등면적의 후단에 배치되는 것이 바람직히다.
환원제의 의한 제거효과를 확인하기 위해서 상기 배출부의 후단에 상기 (a) 단계 내지 (f) 단계를 다시 수행하여 상기 측정대상가스의 2차원적 농도 분포를 다시 매핑하는 단계를 추가할 수 있다. 또한 상기 측정대상가스의 2차원적 농도 분포를 다시 매핑한 결과에 대응하여 상기 배출부를 통해서 배출되는 환원제의 양을 피드백 조절할 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
- 부호의 설명
100 배출단
110 연소부
120 처리부 및 광원부
130 제2처리부 및 제2광원부
210 레이저 광원 또는 검출부
220 계산에 의한 농도 또는 온도 구배
본원 발명은 배관내에 질소산화물의 농도를 직접 측정하고 이를 대응하여, 매우 정밀하게 환원제를 분사함으로써, 종래와 달리 질소산화물을 거의 완벽하게 제거할 수 있으며, 특히 미반응 암모니아의 배출로 인한 암모니아 슬립이라는 문제를 원천적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
본원 발명에 따른 농도 측정 장치는 종래의 노즐을 통한 환원제 분사장치의 변경 없이 바로 적용할 수 있다는 장점이 있다. 종래의 농도 측정에 따른 오차를 현저하게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 이를 통해서 암모니아 슬립이라는 문제를 원천적으로 제거할 수 있다.
또한, 질소산화물의 종류에 따라서 다른 환원제를 투입함으로써, 다양한 질소산화물에 대응할 수 있다.

Claims (10)

  1. (a) 측정대상공간을 제어부가 2차원적으로 분할하되, 2차원적으로 분할된 공간이 n2개의 상호 등면적을 갖도록 분할하는 단계;
    (b) 상기 분할된 측정대상공간들 중 발광 측 최외곽에 위치된 분할 공간들(A1, A4, A7)의 발광점에서 수광 측 최외곽에 위치된 분할 공간들(A3, A6, A9)의 수광점을 향해 1:n으로 대응되게 레이저광을 발광시켜 수광부에서 흡수신호를 검출하는 단계;
    (c) 상기 수광부에서 검출된 흡수신호에 기초하여 제어부가 직접 흡수 분광 기법으로 n2개의 흡광도의 넓이를 연산하는 단계;
    (d) 상기 연산된 흡광도의 넓이에 기초하여 제어부가 분할된 측정대상공간의 구간별로 레이저광의 n2개의 제1선 강도 변화(ai=S1(Ti)Xi)를,
    Figure PCTKR2018011798-appb-I000003
    (Asi : 광 투과 경로별 흡광도의 넓이, P : 측정대상공간 내에서의 압력, Xabs : 몰분율)의 함수식으로부터 연산하는 단계; 및
    (e) 상기 제1선 강도 변화(ai=S1(Ti)Xi)와, (a) 단계부터 (d) 단계까지 수행하여 연산 처리된 다른 파장 대역의 제2선 강도 변화(bi=S2(Ti)Xi)를 가지고 제어부가 상기 분할된 측정대상공간의 구간별 온도를, 의 함수식으로부터 산출하여 상기 측정대상공간의 2차원적 온도 분포를 매핑(mapping)하는 단계;
    (f) 상기 매핑된 2차원적 온도 분포에 기초하여 제어부가 상기 분할된 측정대상공간의 구간별 측정대상가스의 몰분율(mole fraction)을 산출하여 2차원적 농도 분포를 매핑하는 단계;
    (g) (f) 단계에서 산출된 농도 분포에 대응하여 상기 분할된 각각의 측정대상공간에 가장 근접한 배출부를 통해서 환원제를 배출하는 단계;
    를 포함하는 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정대상공간은 발전소 연소, 보일러 연소, 선박 엔진의 작동, 대형 육상 운송 장치 엔진의 작동에 의해서 발생하는 질소산화물이 배출되는 공간인 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 질소산화물은 NO이며, 상기 환원제는 암모니아이고, 상기 배출부 및 상기 배출은 각각 노즐 및 분사인 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 질소산화물이 NO인 경우, 하기 반응식 1과 같은 선택적 환원반응에 의해서 질소산화물을 제거하기 위해서 환원제로서 암모니아만을 공급하고,
    상기 질소산화물이 NO2인 경우, 하기 반응식 2와 같은 선택적 환원반응에 의해서 질소산화물을 제거하기 위해서 환원제로서 암모니아와 탄화수소를 같이 공급하며,
    상기 질소산화물이 NO 및 NO2인 경우, 하기 반응식 1 및 2와 같은 비선택적 환원반응에 의해서 질소산화물을 제거하기 위해서 환원제로서 암모니아와 탄화수소를 같이 공급하는 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법.
    NH3 + NO + O2 ↔ N2 + H2O (1)
    N2O + CH4 + NH3 + O2 ↔ CO2 + N2 + H2O (2)
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (g) 단계의 상기 배출부는 상기 (a) 단계에서 2차원적으로 분할된 등면적에 각각 1개 이상이 대응되어 배치되는 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (g) 단계의 상기 배출부가 상기 측정대상공간의 외주변을 따라 배치되었을 경우, 상기 배출부에서 배출되는 환원제는 상기 측정대상공간의 중심부를 향하며, 각각의 배출부에서 배출되는 환원제의 양은 상기 (a) 단계에서 2차원적으로 분할된 등면적에 대응하는 농도 분포의 합에 해당하는 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 레이저는 파장가변형 다이오드 레이저(Tunable Diode Laser) 또는 분포 궤환형 레이저(Distributed Feedback laser)인 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배출부는 (a) 단계에서 2차원적으로 분할된 등면적의 후단에 배치되는 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배출부의 후단에 상기 (a) 단계 내지 (f) 단계를 다시 수행하여 상기 측정대상가스의 2차원적 농도 분포를 다시 매핑하는 단계를 추가하는 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측정대상가스의 2차원적 농도 분포를 다시 매핑한 결과에 대응하여 상기 배출부를 통해서 배출되는 환원제의 양을 피드백 조절하는 미세먼지 전구물질의 농도를 최소화하는 방법.
PCT/KR2018/011798 2018-10-05 2018-10-05 미세먼지 전구물질 농도 및 온도의 2차원 측정 및 이의 능동제어 방법 WO2020071570A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2018-0118999 2018-10-05
KR1020180118999A KR102164999B1 (ko) 2018-10-05 2018-10-05 미세먼지 전구물질 농도 및 온도의 2차원 측정 및 이의 능동제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020071570A1 true WO2020071570A1 (ko) 2020-04-09

Family

ID=70054831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/011798 WO2020071570A1 (ko) 2018-10-05 2018-10-05 미세먼지 전구물질 농도 및 온도의 2차원 측정 및 이의 능동제어 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102164999B1 (ko)
WO (1) WO2020071570A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114511991A (zh) * 2022-02-16 2022-05-17 国能包头能源有限责任公司 矿井粉尘智能分析处理系统及方法
CN114609083A (zh) * 2022-03-09 2022-06-10 安徽农业大学 一种二维几何路径下的气体浓度场重建系统及其方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102388374B1 (ko) * 2020-09-04 2022-04-19 국방과학연구소 광학 측정 방식에 의한 충격파관 내 고온 측정 방법 및 시스템
CN112798550B (zh) * 2021-04-14 2021-07-13 四川大学 一种宽测量范围的激光吸收光谱燃烧诊断方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101414858B1 (ko) * 2014-04-29 2014-07-03 황만수 미세먼지 측정 장치
KR101485498B1 (ko) * 2013-10-22 2015-01-23 한국생산기술연구원 2차원 및 3차원적 가스 온도 분포 측정 방법
KR101614851B1 (ko) * 2014-10-17 2016-04-25 한국생산기술연구원 광학적 온도분포 정밀계측 장치 및 방법
KR101749663B1 (ko) * 2015-10-26 2017-07-04 한국도로공사 미세먼지 자동 제어 시스템 및 이를 이용한 공사장 미세먼지의 발생을 저감시키는 방법
KR20180041828A (ko) * 2016-10-17 2018-04-25 주식회사에스에이티 미세먼지농도 측정, 보정 및 예측을 통한 미세먼지정보 구축장치 및 그 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2520862A1 (en) 2003-03-31 2004-10-21 Zolo Technologies, Inc. Method and apparatus for the monitoring and control of combustion
JP5232613B2 (ja) * 2008-12-08 2013-07-10 三菱重工業株式会社 排ガス浄化装置
CA2871072C (en) 2012-04-19 2020-07-14 Zolo Technologies, Inc. In-furnace retro-reflectors with steerable tunable diode laser absorption spectrometer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101485498B1 (ko) * 2013-10-22 2015-01-23 한국생산기술연구원 2차원 및 3차원적 가스 온도 분포 측정 방법
KR101414858B1 (ko) * 2014-04-29 2014-07-03 황만수 미세먼지 측정 장치
KR101614851B1 (ko) * 2014-10-17 2016-04-25 한국생산기술연구원 광학적 온도분포 정밀계측 장치 및 방법
KR101749663B1 (ko) * 2015-10-26 2017-07-04 한국도로공사 미세먼지 자동 제어 시스템 및 이를 이용한 공사장 미세먼지의 발생을 저감시키는 방법
KR20180041828A (ko) * 2016-10-17 2018-04-25 주식회사에스에이티 미세먼지농도 측정, 보정 및 예측을 통한 미세먼지정보 구축장치 및 그 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114511991A (zh) * 2022-02-16 2022-05-17 国能包头能源有限责任公司 矿井粉尘智能分析处理系统及方法
CN114511991B (zh) * 2022-02-16 2024-01-30 国能包头能源有限责任公司 矿井粉尘智能分析处理系统及方法
CN114609083A (zh) * 2022-03-09 2022-06-10 安徽农业大学 一种二维几何路径下的气体浓度场重建系统及其方法
CN114609083B (zh) * 2022-03-09 2024-05-14 安徽农业大学 一种二维几何路径下的气体浓度场重建系统及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102164999B1 (ko) 2020-10-13
KR20200039284A (ko) 2020-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020071570A1 (ko) 미세먼지 전구물질 농도 및 온도의 2차원 측정 및 이의 능동제어 방법
US7324203B2 (en) Method and apparatus for optical detection for multi-phase combustion systems
JP4112043B2 (ja) 温度測定装置
US7907272B2 (en) Fiber optic spectroscopic digital imaging sensor and method for flame properties monitoring
US8779374B2 (en) Apparatus for continuous in situ monitoring of elemental mercury vapour, and method of using same
WO2020050444A1 (ko) 미세먼지 전구물질 농도 및 온도의 2차원 측정 및 이의 능동제어 방법
US20080204720A1 (en) Two Line Gas Spectroscopy Calibration
US10371630B2 (en) Inline concentration meter and concentration detection method
CN1096370A (zh) 测定自由基形成过程的特征的方法
JP2017527795A (ja) 含塵工業オフガスの化学成分を分析するためのシステムおよび方法
CA2872782C (en) Extractive continuous ammonia monitoring system
US4897548A (en) Apparatus for the multiple analysis of gases
GB2330906A (en) Temperature measurement process
CN107764774B (zh) 一种同时测量烟气脱硝中一氧化氮和氨气的装置及方法
CN105738310A (zh) 一种含粉尘环境中检测包含so2、no2和no三种气体浓度的装置及方法
WO2016017849A1 (ko) 검측지점이 가변되는 실시간 교정용 먼지분석기
US11921036B2 (en) In situ apparatus for furnace off-gas constituent and flow velocity measurement
US20220026406A1 (en) Component analysis system and component detector
CN114252553A (zh) 平均燃烧原位氧气分析器
JP4899259B2 (ja) Ｓｏ３，ｎｈ３同時連続濃度計
RU2278330C1 (ru) Способ повышения полноты сгорания углеводородного топлива
CN210923462U (zh) 一种基于nduv技术的气体浓度检测装置
CN212083225U (zh) 一种光纤气体检测装置及光纤传感器
CN218974167U (zh) 一种电厂锅炉烟气监测系统
RU2231773C2 (ru) Инфракрасный датчик концентрации пылегазовых веществ в трубопроводе

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18936118

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18936118

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1