KR101893618B1 - 2차 연도 가스를 이용하여 수성 요소를 암모니아 증기로 가스화하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a는 본 발명의 요소-암모니아 증기 반응기 시스템의 구체예를 도시한다.
도 1b는 본 발명의 복수의 요소-암모니아 증기 반응기 시스템의 직렬 배열을 도시한다.
도 1c는 본 발명의 복수의 요소-암모니아 증기 반응기 시스템의 다른 구성형태를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 한 구체예에 따른 요소-암모니아 증기 반응기 조립체의 3차원 도면이다.
도 2b는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 조립체의 제 1 상향 측면도이다.
도 2ba는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 조립체의 제 1 상향 측면도이다.
도 2c는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 조립체의 제 2 상향 측면도이다.
도 2ca는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 조립체의 제 2 상향 측면도이다.
도 2d는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 조립체의 상부 평면도이다.
도 2da는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 조립체의 상부 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 요소-암모니아 증기 반응기 조립체의 구체예의 분해조립도이다.
도 3aa는 후드와 상응하는 윈도우가 없는 본 발명의 다른 구체예이다.
도 3b는 본 발명의 요소-암모니아 증기 반응기 조립체의 구체예의 조립된 3차원 도면이다.
도 3ba는 후드와 상응하는 윈도우가 없는 본 발명의 다른 구체예이다.
도 3c는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 본 발명의 요소-암모니아 증기 반응기 조립체의 구체예의 상향 길이방향 단면도이다.
도 3ca는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 본 발명의 요소-암모니아 증기 반응기 조립체의 구체예의 상향 길이방향 단면도이다.
도 3caa는 후드와 상응하는 윈도우가 없는 본 발명의 다른 구체예이다.
도 3d는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 본 발명의 요소-암모니아 증기 반응기 조립체의 구체예의 유입 덕트 리드의 상부 평면도이다.
도 3da는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 본 발명의 요소-암모니아 증기 반응기 조립체의 구체예의 유입 덕트 리드의 상부 평면도이다.
도 3e는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 본 발명의 요소-암모니아 증기 반응기 조립체의 구체예의 유입 덕트 리드의 제 2 상부 평면도이다.
도 3ea는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 본 발명의 요소-암모니아 증기 반응기 조립체의 구체예의 유입 덕트 리드의 제 2 상부 평면도이다.
도 4a는 반응기 하우징의 3차원 조립도이다.
도 4aa는 후드와 상응하는 윈도우가 없는 본 발명의 다른 구체예이다.
도 4b는 반응기 하우징의 분해조립도를 도시한다.
도 4ba는 후드와 상응하는 윈도우가 없는 본 발명의 다른 구체예이다.
도 4c는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 하우징의 측상향 단면도이다.
도 4ca는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 하우징의 측상향 단면도이다.
도 4caa는 후드와 상응하는 윈도우가 없는 본 발명의 다른 구체예이다.
도 4d는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 하우징의 제 1 패널의 상향도를 도시한다.
도 4da는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 하우징의 제 1 패널의 상향도를 도시한다.
도 4daa는 후드와 상응하는 윈도우가 없는 본 발명의 다른 구체예이다.
도 4e는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 하우징의 제 2 패널의 상향도를 도시한다.
도 4ea는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 반응기 하우징의 제 2 패널의 상향도를 도시한다.
도 4eaa는 후드와 상응하는 윈도우가 없는 본 발명의 다른 구체예이다.
도 4f는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 조립된 반응기 하우징의 상부 평면도이다.
도 4fa는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 조립된 반응기 하우징의 상부 평면도이다.
도 4g는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 유입 덕트 내에 배치되었을 때 조립된 반응기 하우징의 상부 평면도이다.
도 4ga는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 유입 덕트 내에 배치되었을 때 조립된 반응기 하우징의 상부 평면도이다.
도 5a는 상부 리드의 3차원 도면이다.
도 5b는 상부 리드의 하부의 3차원 도면이다.
도 5c는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 주입장치-리드 조립체의 상향 단면도이다.
도 5ca는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 주입장치-리드 조립체의 상향 단면도이다.
도 5d는 반응기 조립체가 제 1 타입의 보일러에 사용된 경우 주입장치-리드 조립체의 밑면에서 본 도면이다.
도 5da는 반응기 조립체가 제 2 타입의 보일러에 사용된 경우 주입장치-리드 조립체의 밑면에서 본 도면이다.
도 6은 반응기 하우징을 통과해 내부를 지나가는 측류 및 암모니아 증기 가스 흐름의 도식도이다.
도 7은 본 발명의 일 구체예에 따른 엔클로저를 통한 측류 연도 가스 흐름의 일반적인 방향을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 구체예에 따른 엔클로저의 단면도로서, 측류 연도 가스 및 암모니아 증기의 흐름을 나타낸 반응기 하우징이 있는 가스 흐름 유입구와 가스 흐름 배출구를 함유하는 평면에 위치된다.
도 9a는 본 발명의 일 구체예에 따른 엔클로저의 단면도로서, 측류 연도 가스 및 암모니아 증기의 흐름을 나타낸 반응기 하우징이 가스 흐름 유입구를 함유하는 평면에 위치된다.
도 9b는 본 발명의 일 구체예에 따른 엔클로저의 단면도로서, 측류 연도 가스와 암모니아 증기의 혼합물의 흐름을 나타낸 반응기 하우징이 가스 흐름 유출구를 함유하는 평면에 위치된다.
도 10은 본 발명의 구체예의 주 기능들을 순서대로 도시한 블록도이다.
Claims (20)
- a. 제 1 가스 스트림을 수용하는 가스 흐름 유입구, 제 3 가스 스트림을 내보내는 가스 흐름 유출구, 및 상기 가스 흐름 유입구와 상기 가스 흐름 유출구 사이에 배치된 제 1 내부 공간을 한정하는 하나 이상의 엔클로저 벽을 구비한 엔클로저;
b. 주축을 가지고 상기 엔클로저 내에 배치된 반응기
를 포함하며, 상기 반응기는
i. 제 2 내부 공간을 한정하며, 상기 제 1 내부 공간에 노출된 제 1 외부면을 가지며 주축에 직각으로 삼각형 단면에 배열된 하나 이상의 반응기 벽을 가진 하우징; 및
ii. 상기 제 2 내부 공간과 유체 연통되는 수성 요소 유입구를 포함하고,
제 2 내부 공간으로부터 제 1 내부 공간으로의 유체 연통을 허용하도록 상기 하우징에는 제 1 개구가 있고, 상기 제 1 개구는 상기 제 1 외부면에 위치하며, 상기 제 1 외부면의 35% 미만인 반응기 주축에 평행하는 단면적을 가지고,
반응기 시스템이 사용 중 일 때, 가스 스트림이 제 1 내부 공간을 통해 흐르고, 삼각형 단면 반응기 벽의 제 1 외부면이 상기 제 2 내부 공간과 상기 제 1 내부 공간 사이에 압력차 구역을 형성하고, 제 1 개구는 제 1 외부면의 압력차 구역의 옆에 위치하는 것을 특징으로 하는 수성 요소를 증기 암모니아로 전환하기 위한 반응기 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 가스 흐름 유입구는 반응기 주축에 직교하는 유입구 주축을 가지며, 하나 이상의 반응기 벽은 상기 반응기 주축에 대하여 삼각형 윤곽을 형성하는 것을 특징으로 하는 반응기 시스템.
- 제 2 항에 있어서, 상기 삼각형 윤곽은 선두 꼭짓점, 제 1 드랙 꼭짓점, 및 제 2 드랙 꼭짓점을 가지며, 상기 선두 꼭짓점은 상기 제 1 및 제 2 드랙 꼭짓점에 비해 상기 가스 흐름 유입구 옆에 있고, 상기 제 1 외부면이 상기 선두 꼭짓점과 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 반응기 시스템.
- 제 3 항에 있어서, 상기 삼각형 윤곽은 이등변 삼각형이며, 상기 선두 꼭짓점은 60°미만의 내각을 가지고, 상기 유입구 주축이 상기 선두 꼭짓점을 이등분하는 것을 특징으로 하는 반응기 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외부면의 적어도 일부분은 삼각형 단면을 가지며, 상기 가스 흐름 유출구는 상기 유입구 주축과 평행한 유출구 주축을 가지며, 상기 가스 흐름 유출구는 엔클로저의 제 1 내부 공간에 노출된 삼각형 윤곽의 상기 제 1 외부면에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 반응기 시스템.
- 제 5 항에 있어서, 상기 반응기 하우징은 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 단부는 상기 반응기 주축을 따라 있는 중심을 가지고, 상기 제 1 단부는 상기 가스 흐름 유출구에 비해 상기 가스 흐름 유입구에 인접해 있고, 상기 제 2 단부는 상기 가스 흐름 유입구에 비해 상기 가스 흐름 유출구에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 반응기 시스템.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 개구는 제 1 주 방향 및 제 1 부 방향을 가지며, 상기 주 방향은 상기 반응기 주축에 평행하고, 상기 제 1 드랙 꼭짓점과 인접하되, 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 반응기 시스템.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 개구는 상기 제 2 단부에 비해 상기 제 1 단부에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 반응기 시스템.
- 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 외부면에 있는 제 2 개구를 더 포함하며, 상기 제 2 개구는 상기 제 1 외부면의 35% 미만인 반응기 주축에 평행하는 단면적을 가지고, 상기 제 2 개구는 제 2 주 방향 및 제 2 부 방향을 가지며, 상기 주 방향은 상기 반응기 주축에 평행하고, 상기 제 2 드랙 꼭짓점과 인접하되, 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 반응기 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
c. 메인 연도 가스 도관;
d. SCR 촉매; 및
e. i. 상기 가스 흐름 유입구 상류에 배치되어 제 1 위치에서 상기 가스 흐름 유입구 및 연도 가스 도관과 유동가능하게 연결된 제 1 부분; 및
ii. 상기 가스 흐름 유출구의 하류에서 제 2 위치에서 상기 가스 흐름 유출구 및 상기 연도 가스 도관과 유동가능하게 연결된 제 2 부분을 가진 연도 가스 측류 도관
을 더 포함하며,
상기 메인 연도 가스 도관을 통한 연도 가스 흐름에 대해서 상기 제 2 부분은 상기 제 1 위치의 하류 및 상기 SCR 촉매의 상류에 위치된 것을 특징으로 하는 반응기 시스템. - 제 10 항에 있어서, 상기 가스 흐름 유입구와 상기 제 2 위치 사이의 직선 흐름 거리가 상기 측류 도관의 평균 직경의 25배 미만인 것을 특징으로 하는 반응기 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
c. 상기 제 1 외부면에 있는 제 3 개구, 상기 제 3 개구의 단면적은 상기 제 1 및 제 2 개구의 상기 단면적보다 크고, 상기 제 3 개구는 상기 제 1 및 제 2 개구와는 분리됨; 및
d. 상기 제 2 내부 공간의 바깥쪽에서 상기 제 3 개구에 인접하여 상기 제 1 내부 공간에 위치된, 상기 제 1 외부면에서 연장된 돌출 부재
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응기 시스템. - (a) 제 1 항에 따른 반응기 시스템의 적어도 일부분의 주변으로 가열된 연도 가스 측류를 유입시켜 대류 방식으로 상기 반응기를 적어도 700℉까지 가열하는 단계;
(b) 상기 가열된 반응기에 수성 요소를 주입하는 단계, 단계 (b)는 단계 (a)와 동시에 수행됨;
(c) 상기 요소의 일부가 암모니아 증기로 전환될 때까지 상기 가열된 반응기 안의 상기 수성 요소를 열 분해하는 단계, 단계 (c)는 단계 (a)와 동시에 수행됨;
(d) 상기 가열된 반응기에서 상기 암모니아 증기를 인출하는 단계, 단계 (d)는 단계 (a)와 동시에 수행됨; 및
(e) 상기 제 2 내부 공간과 상기 제 1 내부 공간의 연접부 표면에서 압력차 구역을 형성하여 상기 인출된 암모니아 증기를 상기 가열된 가스의 일부와 혼합하고, 제 1 외부면의 제 1 개구는 압력차 구역의 옆에 위치하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 증기를 생산하는 방법. - 제 13 항에 있어서, 단계 (a), (b), (c), (d) 및 (e)는 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 14 항에 있어서, 상기 가열된 반응기에서 상기 암모니아 증기를 인출하는 단계는 상기 유입되는 가열된 가스와 암모니아 증기 사이에 압력차를 형성함으로써 각각 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 압력차는 상기 반응기의 적어도 일부분의 주변에 상기 가열된 가스를 유동시킴으로써 야기되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 13 항에 있어서, 단계 (a), (b), (c), (d), 및 (e)가 엔클로저 안에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- a. 제 1 항에 따른 반응기 시스템;
b. 상기 수성 요소 유입구에 연속 주입되는 수성 요소 스트림;
c. 상기 반응기 하우징의 적어도 일부분 주변에서 상기 가스 흐름 유입구로 연속 유입되는 가열된 가스를 포함하는 제 1 스트림;
d. 암모니아 증기를 포함하며, 제 1 개구를 가로질러 빠져나가는 제 2 스트림;
e. 상기 가열된 가스와 상기 암모니아 증기의 혼합물을 포함하며, 상기 가스 흐름 유출구를 가로질러 빠져나가는 제 3 스트림; 및
f. 상기 제 3 스트림을 NOx를 함유하는 배기 스트림을 포함하는 제 4 스트림에 도입하기 위한 SCR 촉매의 상류에 위치한 포트
를 포함하는 것을 특징으로 하는 NOx를 함유하는 배기 가스 스트림에 암모니아 증기를 도입하기 위한 시스템. - 제 18 항에 있어서, 상기 가열된 가스는 상기 포트의 상류에서 상기 배기 가스 스트림으로부터 분리된 측류인 것을 특징으로 하는 시스템.
- 삭제
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