具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置的制作方法

專利名稱：具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型為一種用于廢氣處理的系統，特別是用以提升半干式廢氣處理系統效能的穩定性。
背景技術：
市面上已商業化的廢氣除酸技術非常多，就目前一般所采用的技術可分為濕式洗漆法(Wet Scrubbing)、半干式洗漆法(Sem1-Dry Scrubbing)與干式洗漆法(DryScrubbing)，其中濕式洗滌法有廢水處理的問題，而半干式洗滌法則是占地面積大，而干式洗滌法則同時擁有設置成本低與占地面積小的優點，但操作成本較高。以臺灣焚化爐為例，目前已興建完成并持續運轉24座大型都市垃圾焚化爐，其中有21座焚化爐燃燒后產生的酸性氣體處理設施采用半干式廢氣處理系統，大多是將消石灰乳泥自洗煙塔頂端以霧化轉輪噴入塔中，燃燒廢氣則由塔頂利用氣體分配器以渦流形式進入，兩者得以完全混合與接觸，燃燒廢氣中的酸性氣體SO2與HCl等與消石灰乳泥起中和反應達到去除目的。消石灰乳泥除酸的反應式如下:S02+Ca (OH) 2 — CaS03+H202HC1+Ca (OH) 2 — CaCl2+2H20有關消石灰乳泥噴入量是藉由煙囪設置的連續監測分析儀(CEMS)，實時分析廢氣排放中的酸性氣體HCl或SO2濃度，傳回控制系統(分布式控制系統DCS或可編程邏輯控制器PLC)，再經由控制系統運算器計算消石灰乳泥噴入量后，透過流量控制閥調整乳泥噴入量。由于消石灰乳泥吸收劑與袋式集塵器的濾袋皆有其最佳操作溫度范圍，為了提升消石灰乳泥效率及保護濾袋，故需將廢氣溫度控制在一定范圍內；為達此功能，可藉由燃燒廢氣進入袋式集塵器前的廢氣煙道所裝設的溫度偵測器訊號傳送至控制系統，經由控制系統運算得到所需冷卻水量，再透過流量控制閥調整冷卻水噴入量，二者經由霧化轉輪高轉速霧化噴注后，即達到去除及控制燃燒廢氣中污染物濃度與控制廢氣溫度的目的。由于焚化爐的燃料主要是生活垃圾，其性質隨著時間、區域及商業活動等因素，使得垃圾性質變異性很大，當這些不同性質垃圾投入焚化爐燃燒時，其相應產生的污染物濃度將不相同，偶爾會有瞬時產生大量污染物現象發生，導致接近或超過半干式廢氣處理系統原先設計處理效能，使得排放廢氣污染物濃度偏高；另外，霧化轉輪本身亦有可能因消石灰質量不佳與高濃度乳泥等因素，導致磨損產生振動偏高的現象或管路阻塞導致乳泥流量偏低而影響酸性氣體的去除效率，此時只能搭配鍋爐降載來進行應變以穩定酸性氣體的排放值；同時當發現廢氣處理系統設備發生異常現象時，必須立即進行查修工作，因此維修頻率高且維修時間有限，無法有效掌控維修質量，使得半干式廢氣處理系統穩定度不佳，需花費很高的維護成本，不論是哪種情況發生，都不是焚化廠的經營者所樂見。另外，從文獻上可獲知，影響酸性氣體控制效果的因子，主要包括吸收劑種類及粒徑大小、孔隙度、酸性氣體種類及濃度、反應溫度、吸收劑使用量、停留時間、比表面積等。
實用新型內容本實用新型的目的是，藉由新增一套第二廢氣處理單元搭配現有半干式廢氣處理系統(同本實用新型第一廢氣處理單元，以下統稱為第一廢氣處理單元)，能在廢氣污染物濃度偏高時，實時有效地控制污染物排放濃度，讓污染物排放濃度更加穩定。另一目的是，在第一廢氣處理單元所連接的霧化轉輪執行例行保養或檢修時，以第二廢氣處理單元完全替代第一廢氣處理單元獨立運作，可延長第一廢氣處理單元維修保養時間，增進維修保養質量，提升第一廢氣處理單元的運轉妥善率。本實用新型的技術手段，是利用廢氣濃度監控單元以及廢氣溫度監控單元量測燃燒后產生廢氣的污染物濃度和溫度，搭配使用者設定廢氣的污染物濃度和溫度的默認值，最后配合兩廢氣處理單元中的至少多個流量計檢測出處理劑和冷卻水的實際流量，利用廢氣濃度及溫度監控單元的控制器運算并控制廢氣處理單元中的處理劑和冷卻水閥門的開度達到穩定處理廢氣的效果。本實用新型的結構，包含有:一廢氣濃度監控單元，包括一濃度監測器以及一與該濃度監測器電性連接的濃度控制器；一廢氣溫度監控單元，包括一溫度監測器以及一與該溫度監測器電性連接的溫度控制器；以及至少一廢氣處理單元，包括一廢氣濃度處理單元以及一廢氣溫度處理單元，該廢氣濃度處理單元與該廢氣濃度監控單元以及該廢氣溫度監控單元電性連接，該廢氣溫度處理單元與該廢氣溫度監控單元電性連接。本實用新型可有效改善現有第一廢氣處理單元的缺點，本案發明人所屬的公司與相關人員經由自身多年的操作及維護實務經驗，不斷改善控制邏輯，并思考結合其它處理劑噴入方式，以擴充整體除酸系統的去除能力，遂有本實用新型產生。本實用新型主要為將第一廢氣處理單元及第二廢氣處理單元串連操作；藉由不同現有技術新增一第二廢氣處理單元，并結合既有第一廢氣處理單元，透過改良后的控制邏輯，妥善串連兩廢氣處理單元，針對煙 廢氣污染物濃度超出管理值(默認值)時，適時啟動第二廢氣處理單元，待廢氣污染物濃度降低到管理值(默認值)后，停止第二廢氣處理單元；或是當第一廢氣處理單元進行例行保養或臨時故障檢修時，透過調整投入垃圾的性質，使第二廢氣處理單元可完全取代，扮演廢氣排放質量管控處理的角色，讓維修人員有充分時間可以進行相關檢查、保養或是維修工作，提高維修保養質量，以提升第一廢氣處理單元的妥善率。另外，由于當廢氣溫度過高時，將影響污染物去除效率，為避免當第一廢氣處理單元的冷卻水停止導致無法降溫，因此，第二廢氣處理單元亦有溫度處理單元來維持廢氣溫度，更加確保第二廢氣處理單元能夠完全取代第一廢氣處理單元，不影響廢氣排放質量。為進一步驗證本實用新型的理念具有產業利用性，規劃第二廢氣處理單元獨立運作效能測試，有關實廠測試紀錄與結果說明如下(參考圖3和圖4):1.測試前評估原理:將處理劑干粉狀吸附劑(Ca(OH)2)經氣體混合管噴入廢氣管道內；這些吸附劑和燃燒廢氣接觸，產生酸堿中和反應。2.測試規劃:測試一(圖3)a.以MCR100%垃圾處理量為基礎。b.第一廢氣處理單元I停止運作時。[0021]c.第二廢氣處理單元2的第二處理劑閥2211啟動(消石灰)，替代第一廢氣處理單元1，以測試第二廢氣處理單元2單獨運作時，對于酸性污染物(HCl)排放濃度處理效能。測試二(圖4)a.以MCR100%垃圾處理量為基礎。b.第一廢氣處理單元I與第二廢氣處理單元2串聯操作。c.當第一廢氣處理單元第一處理劑閥121開度最大，仍無法有效控制酸性污染物(HCl)排放濃度，第二廢氣處理單元2的第二處理劑閥2211啟動(消石灰)測試串聯操作時，對于酸性污染物(HCl)排放濃度突增的處理效能。3.測試結論測試一:當第一廢氣處理單元I停止運送處理劑，第二廢氣處理單元2的第二處理劑閥2211啟動(消石灰)，同時第一廢氣處理單元I開啟水線清洗處理劑管線，待管線清洗結束后開始檢修第一廢氣處理單元I。參考圖3的測試結果，顯示第二廢氣處理單元2單獨運作時，對于酸性污染物(HCl)排放濃度處理良好，可維持廢氣排放質量，并提供充足時間，以供維修人員進行相關必要的查修。測試二:當污染物(HCl)濃度突然升高，并啟動第二廢氣處理單元2的第二處理劑閥2211(消石灰)，擴大整體污染物(HCl)處理能力。由圖4所示的測試結果，顯示當酸性污染物瞬時產生量超出第一廢氣處理單元I的處理容量，導致酸性污染物(HCl)排放濃度升高時，立即啟動第二廢氣處理單元2的第二處理劑閥2211(消石灰)，并依據污染物(HCl)濃度調整處理劑(消石灰)下料量，可迅速有效控制酸性污染物(HCl)排放濃度，穩定廢氣排放質量。

圖1為本實用新型搭配一般廢氣處理系統運用的系統圖；圖2為本實用新型的邏輯控制流程圖；圖3為本實用新型第二廢氣處理單元單獨操作的實際效能曲線圖；圖4為本實用新型第一廢氣處理單元搭配第二廢氣處理單元串連操作時的實際效能曲線圖。主要元件符號說明I第一廢氣處理單元111 第一水閥112第一水量流量計121第一處理劑閥122第一處理劑流量計13霧化轉輪14洗煙塔2第二廢氣處理單元211 第二水閥212第二水量流量計[0046]213噴水器2211第二處理劑閥2212第二處理劑流量計2221第三處理劑閥2222第三處理劑流量計23輸送單元3廢氣濃度監控單元31濃度監測器32濃度控制器4廢氣溫度監控單元41溫度監測器42溫度控制器
具體實施方式
以下配合圖式及元件符號對本實用新型的實施方式做更詳細的說明，以使熟悉本領域的技術人員在研讀本說明書后能據以實施。請參考圖1，為處理焚化爐燃燒垃圾后所產生的廢氣的系統流程圖，燃燒垃圾產生的廢氣進入洗煙塔14后，經由洗煙塔14末端的煙道排出，再經過除塵器處理以及沉淀廢氣中的粉塵，最后經由誘引風機從煙囪排出，本實用新型為搭配此系統運作。本實用新型包括一第一廢氣處理單元1、一第二廢氣處理單元2、廢氣濃度監控單元3以及廢氣溫度監控單元4，其中，第一廢氣處理單元I包括廢氣污染物濃度處理單元以及廢氣溫度處理單元，廢氣污染物濃度處理單元含有一洗煙塔14及一設置于該洗煙塔14的霧化轉輪13、第一處理劑閥121和第一處理劑流量計122，廢氣溫度處理單元含有第一水閥111和第一水量流量計112 ;第二廢氣處理單元2亦包括廢氣污染物濃度處理單元以及廢氣溫度處理單元，廢氣污染物濃度處理單元含有一輸送單元23、一處理劑儲槽、一洗煙塔14及一設置于該洗煙塔14的霧化轉輪13、第二處理劑閥2211和第二處理劑流量計2212，廢氣溫度處理單元含有一冷卻水、一噴水器213、該洗煙塔14、第二水閥211和第二水量流量計212。第一廢氣處理單元I與洗煙塔14上端的霧化轉輪13連接，利用霧化轉輪13將處理劑與水混合噴入塔中與廢氣產生中和反應降低廢氣污染物濃度及溫度；一水貯槽(圖未示)可提供冷卻水，經由管路與霧化轉輪13連接，第一水閥111以及第一水量流量計112與該管路連接；一處理劑漿液貯槽(圖未示)可提供處理劑漿液，經由管路與霧化轉輪13連接，第一處理劑閥121以及第一處理劑流量計122與該管路連接。第二廢氣處理單元2與洗煙塔和煙道連接，可單獨或輔助第一廢氣處理單元I使用，降低廢氣的污染物濃度以及溫度；一水貯槽(圖未示)可提供冷卻水，經由管路與洗煙塔14連接，管路與洗煙塔14間設置一噴水器213，可將冷卻水噴入洗煙塔14中，第二水閥211以及第二水量流量計212與該管路連接；一處理劑貯槽可提供處理劑，經由輸送單元的管路與煙道連接，第二處理劑閥2211以及第二處理劑流量計2212與該管路連接，該管路亦可如圖所示與另外一處理劑貯槽連接，但需新增如圖所示另外一第三處理劑閥2221以及一第三處理劑流量計2222。廢氣濃度監控單元3包括濃度監測器31以及與濃度監測器31電性連接的污染物濃度控制器32，設置于煙 可偵測煙 內廢氣的污染物濃度并與第一、第二廢氣處理單元
1、2的廢氣污染物濃度處理單元電性連接。此外，該廢氣濃度監控單元3與該處理劑控制閥以及該處理劑流量計電性連接。廢氣溫度監控單元4包括溫度監測器41以及與溫度監測器41電性連接的溫度控制器42，設置于煙道可以偵測煙道內廢氣的溫度并與第一、第二廢氣處理單元1、2的廢氣溫度處理單元電性連接。此外，該廢氣溫度監控單元4與該水量控制閥以及該水量流量計電性連接。處理劑最佳實施例為使用消石灰乳泥Ca(OH)2可與廢氣中所含的SO2與HCl等產生中和反應，有效達到降低廢氣中污染物濃度的效果，亦可使用其它可達到相同效果的處理劑。廢氣污染物濃度監測器31最佳實施例為使用連續監測分析儀(CEMS)，濃度控制器32以及溫度控制器42最佳實施例為使用分布式控制系統(DCS)或是可編程邏輯控制器(PLC)。上述為本實用新型的最佳設置方式，然而，一般廢氣處理系統多已設置如同本實用新型的第一廢氣處理單元I (半干式廢氣處理系統)，因此，本實用新型第一實施例且為最佳實施例為應用于一般廢氣處理系統，利用新增一第二廢氣處理單元2有效地輔助及增加原有第一廢氣處理單元I (半干式廢氣處理系統)的效能。請再次參考圖1，上一段所提及的最佳實施例為保留原有的第一廢氣處理單元1，另外新增第二廢氣處理單元2、輸送單元23及其管路、廢氣濃度監控單元3的污染物濃度控制器32、廢氣溫度監控單元4，其中部分單元，在用地面積與經費有限的條件下，則可考慮與第一廢氣處理單元I共享，如處理劑貯槽、廢氣溫度監控的訊號傳輸單元與除塵器入口廢氣溫度監控單元4。另有，處理劑選用可依據廢氣污染物種類與濃度、廢氣溫度、污染物排放管制標準、成本效益等因素，透過綜合評估后，選用最佳的處理劑。將本實用新型應用于現有第一廢氣處理單元1，主要是透過完善的控制邏輯，有效結合第一廢氣處理單元I與第二廢氣處理單元2 ;以第一廢氣處理單元I為廢氣處理的優先運作設施，而新增第二廢氣處理單元2為替代或輔助設施，其運作邏輯將于下述說明，并請搭配參考圖2:1.當現有第一廢氣處理單元I獨立運作設置于煙囪的濃度監測器31監測燃燒廢氣的酸性物質排放濃度，會經由訊號形式傳送回濃度控制器32，并同時與酸性物質濃度控制設定值SVA藉由濃度控制器32的第一演算器CAIXU-1計算出所需的處理劑漿液量SP11，然后再與第一處理劑流量計122傳回控制系統的實際流量訊號，經由濃度控制器32的第二演算器CALCU-2比對計算后，以輸出MVll訊號方式控制第一處理劑閥121的開度，達成穩定控制廢氣中酸性物質排放濃度的目的；另外，控制燃燒廢氣中戴奧辛及重金屬所使用的處理劑可另外單獨噴注或混入控制燃燒廢氣酸性物質的處理劑漿液中，以定量配比處理燃燒廢氣；另外對于控制廢氣溫度方面，則利用設置于除塵器前的煙道的溫度監測器41所產生的訊號回傳溫度控制器42，并同時與廢氣溫度控制設定值SVT藉由溫度控制器42的第三演算器CALCU-3計算出所需總冷卻水流量SP12，再與第一水量流量計112及第一處理劑流量計122回傳控制系統的實際流量總和，經由溫度控制器42的第四演算器CAIXU-4比對計算后，以輸出MV31訊號方式控制第一水閥111，達成穩定廢氣溫度的目的，維持處理劑效率。2.當第二廢氣處理單元2獨立運作設置于煙囪的濃度監測器31監測燃燒廢氣的酸性物質排放濃度，會經由訊號形式傳送回污染物濃度控制器32，并同時與酸性物質濃度控制設定值SVA藉由污染物濃度控制器32的第五演算器CAIXU-5計算出所需新增處理劑量SP21，然后再與第二處理劑流量計2212傳回控制系統的實際流量訊號，經由污染物濃度控制器32的第六演算器CALCU-6比對計算后，以輸出MV21訊號方式控制新增的第二處理劑閥2211的開度，達成穩定控制酸性物質排放濃度的目的；另外控制燃燒廢氣中戴奧辛及重金屬所使用的新增處理劑可另外單獨噴注或混入控制燃燒廢氣酸性物質的新增處理劑中，以定量配比處理燃燒廢氣；另外對于控制廢氣溫度方面，則利用設置于除塵器前的煙道溫度監測器41所產生的訊號回傳溫度控制器42，并同時與廢氣溫度控制設定值SVT藉由溫度控制器的第七演算器CAIXU-7計算出所需總冷卻水流量SP22，再與第二水量流量計212回傳控制系統的實際流量訊號，經由溫度控制器的第八演算器CAIXU-8比對計算后，以輸出MV41訊號方式控制第二水閥211的開度，達成穩定廢氣溫度，維持吸收劑效率。3.當第一廢氣處理單元I正常運轉時，與第二廢氣處理單元2的串聯運作第一情況:串聯運作的濃度處理系統啟動與停止當第一廢氣處理單元I獨立運轉時，第一處理劑閥121的開度需求量MVll達到預設高值時，第二廢氣處理單元2會自動啟動，此時廢氣酸性物質排放濃度的濃度控制器32仍然控制第一廢氣處理單元I的第一處理劑閥121，但若當第一處理劑閥121開度需求量MVll達到100%時，廢氣酸性物質排放濃度的濃度控制器32將轉移控制第二廢氣處理單元2的第二處理劑閥2211，由污染物濃度控制器32的第六演算器CAIXU-6計算后的MV21訊號來控制處理劑下料量。當污染物濃度控制器32的第六演算器CAIXU-6計算后的MV21降至預設低值時，污染物濃度控制器32將轉為控制第一廢氣處理單元I的第一處理劑閥121，此時第一處理劑閥121的開度將開始接受開度需求量MVll的控制，第二廢氣處理單元2的第二處理劑閥2211會自動關閉，此時恢復第一廢氣處理單元I單獨運轉。第二情況:串聯運作的溫度處理系統啟動與停止當第一廢氣處理單元I獨立運轉時，其第一水閥111的開度需求MV31達到預設高值時，第二水閥211會自動啟動噴入，此時溫度控制器42仍然控制第一廢氣處理單元I的冷卻水的第一水閥111，但若當第一水閥111開度需求量MV31達到100%時，溫度控制器42將轉移至第二廢氣處理單元2的第二水閥211，由溫度控制器42的第八演算器CAIXU-8計算后的MV41訊號來控制第二水閥211的開度。當溫度控制器42的第八演算器CAIXU-8計算后的MV41降至預設低值時，溫度控制器42將轉為控制第一廢氣處理單元I的第一水閥111，此時第一水閥111開度將開始接受開度需求量MV31的控制，第二廢氣處理單元2的第二水閥211會自動關閉，此時恢復第一廢氣處理單元I單獨運轉。以上所述僅為用以解釋本實用新型的較佳實施例，并非企圖據以對本實用新型做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的實用新型精神下所作有關本實用新型的任何修飾或變更，皆仍應包括在本實用新型意圖保護的范疇。
權利要求1.一種具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置，其特征在于，該裝置包含有: 一廢氣濃度監控單元，包括一濃度監測器以及一與該濃度監測器電性連接的濃度控制器； 一廢氣溫度監控單元，包括一溫度監測器以及一與該溫度監測器電性連接的溫度控制器；以及 至少一廢氣處理單元，包括一廢氣濃度處理單元以及一廢氣溫度處理單元，該廢氣濃度處理單元與該廢氣濃度監控單元以及該廢氣溫度監控單元電性連接，該廢氣溫度處理單元與該廢氣溫度監控單元電性連接。
2.如權利要求1所述的具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置，其特征在于，所述至少一廢氣處理單元包括一第一廢氣處理單元以及一第二廢氣處理單元。
3.如權利要求2所述的具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置，其特征在于，該第一廢氣處理單元包括一第一廢氣濃度處理單元以及一第一廢氣溫度處理單元；該第二廢氣處理單元包括一第二廢氣濃度處理單元以及一第二廢氣溫度處理單元。
4.如權利要求1所述的具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置，其特征在于，該廢氣濃度處理單元包括一處理劑、一處理劑貯槽、一輸送單元、一洗煙塔及一設置于該洗煙塔的霧化轉輪、一處理劑控制閥以及一處理劑流量計；該廢氣溫度處理單元包括一冷卻水、一噴水器、一冷卻水貯槽、該洗煙塔、該霧化轉輪、一水量控制閥以及一水量流量計。
5.如權利要求3所述的具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置，其特征在于，該廢氣濃度處理單元包括一處理劑、一處理劑貯槽、一輸送單元、一洗煙塔及一設置于該洗煙塔的霧化轉輪、一處理劑控制閥以及一處理劑流量計；該廢氣溫度處理單元包括一冷卻水、一噴水器、一冷卻水貯槽、該洗煙塔、該霧化轉輪、一水量控制閥以及一水量流量計。
6.如權利要求4所述的具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置，其特征在于，該處理劑為消石灰Ca (OH) 2。
7.如權利要求4所述的具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置，其特征在于，該廢氣濃度監控單元與該處理劑控制閥以及該處理劑流量計電性連接；該廢氣溫度監控單元與該水量控制閥以及該水量流量計電性連接。
8.如權利要求1所述的具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置，其特征在于，該濃度監測器為連續監測分析儀。
9.如權利要求1所述的具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置，其特征在于，該濃度控制器以及該溫度控制器為分布式控制系統。
10.如權利要求1所述的具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置，其特征在于，該濃度控制器以及該溫度控制器為可編程邏輯控制器。
專利摘要一種具有提升半干式廢氣處理系統效能穩定性的裝置，包含有一廢氣濃度監控單元，包括一濃度監測器以及一與該濃度監測器電性連接的濃度控制器；一廢氣溫度監控單元，包括一溫度監測器以及一與該溫度監測器電性連接的溫度控制器；以及至少一廢氣處理單元，包括一廢氣濃度處理單元以及一廢氣溫度處理單元，該廢氣濃度處理單元與該廢氣濃度監控單元以及該廢氣溫度監控單元電性連接，該廢氣溫度處理單元與該廢氣溫度監控單元電性連接。
文檔編號B01D53/68GK203017977SQ20122043946
公開日2013年6月26日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者朱沛峰, 陳育群, 陳萬原, 郭宜昌, 張君偉 申請人:信鼎技術服務股份有限公司