專(zhuān)利名稱(chēng):一體化鍋爐和空氣污染控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及空氣污染控制,且更具體地講,涉及處理煙道氣以減少來(lái)自煙道氣的污染物排放。本申請(qǐng)要求2009年9月25日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/567,070號(hào)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益,所述美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)以全文引用的方式并入本文。
背景技術(shù):
在本領(lǐng)域已知有多種裝置用于控制廢氣和煙道氣(例如從鍋爐排放的煙道氣)中 的污染。在此類(lèi)裝置中,許多是針對(duì)在將煙道氣釋放到大氣之前減少來(lái)自煙道氣的N0x、C0、VOC等。多年以來(lái),用于減少N0x、C0和VOC排放的常用技術(shù)是改進(jìn)燃燒過(guò)程本身,例如通過(guò)煙道氣循環(huán)或二次風(fēng)(overfire air)。然而,鑒于通常證明此類(lèi)技術(shù)的成效較差(即,NOx的去除效率為50%或更低),近來(lái)的注意力反倒集中到各種煙道氣脫氮方法(即,在將煙道氣釋放到大氣之前用于從煙道氣中除去氮的方法)上。煙道氣脫氮方法分為所謂的“濕”法(利用吸收技術(shù))和“干”法(而是依靠吸收技術(shù)、催化分解和/或催化還原)。目前,廣泛實(shí)施的脫氮方法是選擇性催化還原(SCR),其為“干”脫氮方法,其中引入反應(yīng)劑(例如NH3)引起NOx的還原,這又被轉(zhuǎn)化成無(wú)害的反應(yīng)產(chǎn)物,例如氮?dú)夂退?。SCR方法中的還原過(guò)程由以下化學(xué)反應(yīng)表示4N0+4NH3+02——> 4N2+6H202N02+4NH3+02——> 3N2+6H20氧化催化劑可用于促使一氧化碳(CO)和/或所謂的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的氧化。示例性的氧化催化劑是貴金屬氧化催化劑。C0/V0C氧化催化劑可在無(wú)試劑的條件下使用在煙道氣中的未反應(yīng)的氧氣進(jìn)行操作,根據(jù)以下反應(yīng)將CO轉(zhuǎn)化為CO2 C0+l/202----> CO2由于在SCR中所涉及的技術(shù),在決定將用于實(shí)現(xiàn)SCR方法的設(shè)備實(shí)體定位于什么位置時(shí)有一些靈活性。換言之,SCR方法的化學(xué)反應(yīng)不需要出現(xiàn)在整個(gè)燃燒系統(tǒng)內(nèi)的特定階段或位置。兩個(gè)最常用的布局位置是在整個(gè)系統(tǒng)的中部(即,在空氣加熱器的“熱端”上游),或是在整個(gè)系統(tǒng)的所謂的“尾端”或低粉塵部分(即,在空氣加熱器的“冷端”下游)。遺憾的是,對(duì)于熱端SCR裝備和冷端SCR裝備都在工業(yè)安裝中遇到了顯著的問(wèn)題。例如,熱端SCR方法不適合與燒木材的燃燒器一起使用。這是因?yàn)樵谀静膬?nèi)存在的灰分含有堿金屬,這些堿金屬可能由于在SCR方法期間的中毒而破壞催化劑。冷端SCR方法避免了這個(gè)缺點(diǎn),因?yàn)轭w粒物質(zhì)在到達(dá)催化劑之前已被除去,但是由于其對(duì)間接換熱器的依賴(lài)而為低熱效率所困擾。 在生物質(zhì)燃料工廠中使用SCR系統(tǒng)需要將SCR系統(tǒng)定位于顆粒控制裝置之后以限制SCR催化劑對(duì)在煙道氣中攜帶的破壞性化合物如堿金屬(Na、K等)化合物的暴露。為了使來(lái)自這些化合物的破壞最小化,在生物質(zhì)燃料工廠中的SCR系統(tǒng)通常位于工廠的‘尾端’,此處的煙道氣溫度在280° F至380° F范圍內(nèi)。在這個(gè)低溫度范圍中,SCR系統(tǒng)需要從一些輔助來(lái)源(通常從燃?xì)夂?或燃油燃燒器)輸入的熱量,以將煙道氣的溫度升高至允許充分的SCR催化劑活性的溫度范圍(通常是430° F至600° F)。然而,額外的熱量輸入必須回收以使SCR系統(tǒng)對(duì)工廠效率的影響最小化。如下所述,對(duì)于在生物質(zhì)燃料工廠中的SCR系統(tǒng),已經(jīng)使用了兩種方法。第一,常規(guī)的‘尾端’ SCR系統(tǒng)在煙道氣管道中使用輔助的熱量輸入裝置(如燃燒器或蒸汽盤(pán)管)以升高在SCR催化劑之前的煙道氣溫度?;厥論Q熱器(回?zé)崞?通常通過(guò)從離開(kāi)SCR的煙道氣流向在輔助熱量輸入裝置之前的煙道氣流傳熱僅回收60%至70%的輔助的熱量輸入(對(duì)于更高回收率,受按指數(shù)規(guī)律上升的成本的限制)。除了低熱回收率之夕卜,常規(guī)的‘尾端’ SCR系統(tǒng)需要巨大的額外風(fēng)機(jī)功率(通常是增壓風(fēng)機(jī))以克服經(jīng)SCR催化劑和回收換熱器的壓力降。第二替代方案是再生SCR(RSCR)技術(shù),其將輔助熱量輸入和熱回收(再生熱介質(zhì))整合到緊湊的模塊化SCR系統(tǒng)中以回收超過(guò)95%的升高用于SCR催化劑的煙道氣溫度所需的熱量。經(jīng)證明,RSCR技術(shù)是比常規(guī)的'尾端'SCR系統(tǒng)更成本有效且更有效的NOx控制技術(shù)。通常認(rèn)為此類(lèi)常規(guī)的方法和系統(tǒng)適用于其預(yù)定目的。盡管如此,本領(lǐng)域仍有改善性能的需求。例如,雖然RSCR技術(shù)優(yōu)于常規(guī)的‘尾端’ SCR,但是它仍然需要至少一些輔助的熱量輸入。本領(lǐng)域仍然需要可減少或消除對(duì)輔助熱量輸入的需要的系統(tǒng)和方法。本領(lǐng)域還需要可減少經(jīng)污染控制系統(tǒng)的壓力降的此類(lèi)系統(tǒng)和方法。本發(fā)明提供這些問(wèn)題的解決方案。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種新型且有用的空氣污染控制系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括被構(gòu)造用來(lái)接收煙道氣,減少來(lái)自煙道氣的至少一種污染物以將煙道氣轉(zhuǎn)化為排放處理過(guò)的煙道氣的排放處理系統(tǒng)。第一空氣加熱器與所述排放處理系統(tǒng)流體連通。所述第一空氣加熱器包括換熱器,所述換熱器被構(gòu)造用來(lái)將引入其中的加壓空氣加熱至基礎(chǔ)溫度以上并且從而將從排放處理系統(tǒng)引入第一空氣加熱器的換熱器的排放處理過(guò)的煙道氣冷卻至煙囪排出溫度。第二 空氣加熱器與第一空氣加熱器流體連通以接收來(lái)自第一空氣加熱器的加熱的加壓空氣。第二空氣加熱器包括換熱器,所述換熱器被構(gòu)造用來(lái)將引入其中的加壓空氣加熱至預(yù)熱溫度以在鍋爐中燃燒并且從而將從鍋爐引入第二空氣加熱器的換熱器的煙道氣冷卻至排放處理溫度。第二空氣加熱器與排放處理系統(tǒng)流體連通以向其中引入冷卻的煙道氣。根據(jù)某些實(shí)施方案,第一空氣環(huán)路由用于向鍋爐提供預(yù)熱的一次風(fēng)的第一和第二空氣加熱器界定,第二空氣環(huán)路由用于向鍋爐提供預(yù)熱的二次風(fēng)的第一和第二空氣加熱器界定。第一空氣環(huán)路可包括與第一空氣加熱器流體連通用于促使空氣經(jīng)第一空氣環(huán)路到達(dá)鍋爐的送風(fēng)機(jī),第二空氣環(huán)路可包括與第一空氣加熱器流體連通用于促使空氣經(jīng)第二空氣環(huán)路到達(dá)鍋爐的二次風(fēng)機(jī)。還期望的是,所述排放處理系統(tǒng)可包括被構(gòu)造和改造用來(lái)在所述排放處理系統(tǒng)中還原來(lái)自煙道氣的NOx的選擇性催化還原系統(tǒng)。排放處理系統(tǒng)可包括靜電除塵器、織物過(guò)濾器或任何其它用于在排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的顆粒物質(zhì)的合適組件。還期望的是,所述排放處理系統(tǒng)可包括用于在所述排放處理系統(tǒng)中氧化來(lái)自煙道氣的CO的催化CO控制系統(tǒng),和/或用于在所述排放處理系統(tǒng)中氧化來(lái)自煙道氣的VOC的催化VOC控制系統(tǒng)。排放處理系統(tǒng)可包括被構(gòu)造用來(lái)在排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的多種污染物的多污染物催化反應(yīng)器。根據(jù)某些實(shí)施方案,第一空氣加熱器可被構(gòu)造和改造用來(lái)將以在約360° F至約500° F范圍的進(jìn)口溫度進(jìn)入的煙道氣冷卻至在約280° F至約350° F范圍的出口溫度。第一空氣加熱器可被構(gòu)造用來(lái)將煙道氣冷卻至約320° F的溫度。第一空氣加熱器可被構(gòu)造用來(lái)將以在約60° F至約100° F范圍的溫度(例如環(huán)境空氣溫度)進(jìn)入的空氣加熱至在約250° F至約300° F范圍的溫度。期望第一空氣加熱器可被構(gòu)造用來(lái)將以在約70° F的溫度進(jìn)入的空氣加熱至約270° F的溫度。還期望的是,第二空氣加熱器可被構(gòu)造用來(lái)將以在約550° F至約650° F范圍的溫度進(jìn)入的煙道氣冷卻至在約360° F至約500° F范圍的溫度。第二空氣加熱器可被構(gòu)造用來(lái)將煙道氣冷卻至約450° F的溫度。第二空氣加熱器可被構(gòu)造用來(lái)將以在約250° F 至約300° F范圍的溫度進(jìn)入的空氣加熱至在約475° F至約550° F范圍的溫度。例如,所述第二空氣加熱器可被構(gòu)造用來(lái)將以約270° F的溫度進(jìn)入的空氣加熱至約500° F的溫度。本發(fā)明還提供一種空氣污染控制系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括被構(gòu)造用來(lái)減少來(lái)自以在約360° F至約500° F范圍的溫度接收到排放處理系統(tǒng)中的煙道氣的至少一種污染物并且以在約360° F至約500° F范圍的溫度從排放處理系統(tǒng)輸出排放處理過(guò)的煙道氣的排放處
理系統(tǒng)。在某些實(shí)施方案中,排放處理系統(tǒng)包括多污染物催化反應(yīng)器。排放處理系統(tǒng)可包括在多污染物催化反應(yīng)器上游的集塵系統(tǒng)。集塵系統(tǒng)被構(gòu)造和改造用來(lái)減少來(lái)自流向多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的粉塵。多污染物催化反應(yīng)器可包括在CO氧化催化劑上游的NOx還原催化劑。排放處理系統(tǒng)可包括用于減少來(lái)自流向多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的顆粒物質(zhì)的在多污染物催化反應(yīng)器上游的組件,其中所述組件是靜電除塵器、織物過(guò)濾器或任何其它合適的組件。排放處理系統(tǒng)可包括被構(gòu)造用來(lái)將還原劑(如氨)注入流經(jīng)排放處理系統(tǒng)的煙道氣以在多污染物催化反應(yīng)器中還原NOx的注入系統(tǒng)。還期望的是,除了第一空氣加熱器之外可使用第一加熱器或可使用第一加熱器代替第一空氣加熱器。第一加熱器包括換熱器,所述換熱器被構(gòu)造用來(lái)將引入其中的加壓流體加熱至基礎(chǔ)溫度以上并且從而將從排放處理系統(tǒng)引入第一加熱器的換熱器的排放處理過(guò)的煙道氣冷卻至煙 排出溫度。第一加熱器的換熱器可被構(gòu)造用來(lái)在水和排放處理過(guò)的煙道氣之間交換熱量。本發(fā)明還提供一種處理煙道氣以減少空氣污染的方法。所述方法包括以下步驟將空氣引入第一空氣加熱器的換熱器,其中第一空氣加熱器的換熱器被構(gòu)造用來(lái)在煙道氣和空氣之間傳熱;以及通過(guò)冷卻引入第一空氣加熱器的換熱器的排放處理過(guò)的煙道氣來(lái)加熱引入第一空氣加熱器的換熱器的空氣。所述方法還包括將空氣從第一空氣加熱器的換熱器引入第二空氣加熱器的換熱器,其中所述第二空氣加熱器的換熱器被構(gòu)造用來(lái)在煙道氣和空氣之間傳熱;以及通過(guò)冷卻從鍋爐引入第二空氣加熱器的換熱器的煙道氣來(lái)加熱引入第二空氣加熱器的換熱器的空氣。所述方法包括將冷卻的煙道氣從第二空氣加熱器的換熱器引入排放處理系統(tǒng)和減少來(lái)自從第二空氣加熱器引入排放處理系統(tǒng)的煙道氣的至少一種污染物的步驟。所述方法還包括將排放處理過(guò)的煙道氣從排放處理系統(tǒng)引入第一空氣加熱器的換熱器,以及自第一空氣加熱器的換熱器排出冷卻的排放處理過(guò)的煙道氣。在某些實(shí)施方案中,引入空氣,加熱空氣,引入冷卻的煙道氣,減少至少一種污染物,引入排放處理過(guò)的煙道氣和排放冷卻的排放處理過(guò)的煙道氣均是連續(xù)地進(jìn)行。所述方法可進(jìn)一步包括將加熱的空氣從第二空氣加熱器的換熱器引入鍋爐用于燃燒和將煙道氣從鍋爐引入第二空氣加熱器的換熱器的步驟。期望將空氣引入第一空氣加熱器的換熱器的步驟可包括將空氣從第一風(fēng)機(jī)引入 第一空氣環(huán)路以及將空氣從第二風(fēng)機(jī)引入第二空氣環(huán)路。加熱引入第一空氣加熱器的空氣的步驟可包括分別在第一和第二空氣環(huán)路中加熱空氣。將空氣引入第二空氣加熱器的換熱器的步驟可包括分別從第一和第二空氣環(huán)路引入空氣。加熱引入第二空氣加熱器的空氣的步驟可包括分別在第一和第二空氣環(huán)路中加熱空氣。所述方法可進(jìn)一步包括分別將第一和第二空氣環(huán)路中的空氣從第二交換器引入鍋爐的步驟。根據(jù)某些實(shí)施方案,所述方法進(jìn)一步包括在排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的粉塵含量。可包括用于減少來(lái)自經(jīng)過(guò)排放處理系統(tǒng)的煙道氣的顆粒物質(zhì)含量的步驟,其中所述減少顆粒物質(zhì)含量的步驟包括使煙道氣經(jīng)過(guò)用于在排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的顆粒物質(zhì)的組件,所述組件選自由靜電除塵器、織物過(guò)濾器或任何其它合適的組件組成的組。所述方法可包括還原來(lái)自經(jīng)過(guò)排放處理系統(tǒng)的煙道氣的NOx,其中所述還原NOx的步驟包括使煙道氣經(jīng)過(guò)選擇性催化還原系統(tǒng)??砂ㄓ糜谘趸瘉?lái)自經(jīng)過(guò)排放處理系統(tǒng)的煙道氣的CO的步驟,其中所述氧化CO的步驟包括使煙道氣經(jīng)過(guò)催化CO控制系統(tǒng)。還期望的是,可包括用于氧化來(lái)自經(jīng)過(guò)排放處理系統(tǒng)的煙道氣的VOC的步驟,其中所述氧化VOC的步驟包括使煙道氣經(jīng)過(guò)催化VOC控制系統(tǒng)。所述方法可包括減少來(lái)自經(jīng)過(guò)排放處理系統(tǒng)的煙道氣的多種污染物,其中所述減少多種污染物的步驟包括使煙道氣經(jīng)過(guò)多污染物催化反應(yīng)器。期望加熱引入第一空氣加熱器的空氣的步驟可包括將以在約360° F至約500° F范圍的溫度進(jìn)入第一空氣加熱器的換熱器的煙道氣冷卻至在約280° F至約350° F范圍的溫度。冷卻進(jìn)入第一空氣加熱器的換熱器的煙道氣的步驟可包括將煙道氣冷卻至約320° F的溫度。加熱引入第一空氣加熱器的空氣的步驟可包括將以在約60° F至約100° F范圍的溫度進(jìn)入第一空氣加熱器的換熱器的空氣加熱至約250° F至約300° F范圍的溫度。例如,加熱引入第一空氣加熱器的空氣的步驟可包括將以約70° F的溫度進(jìn)入第一空氣加熱器的換熱器的空氣加熱至約270° F的溫度。加熱引入第二空氣加熱器的空氣的步驟可包括將以在約550° F至約650°范圍的溫度(例如約600° F)進(jìn)入第二空氣加熱器的換熱器的煙道氣冷卻至在約360° F至約500° F范圍的溫度。冷卻進(jìn)入第二空氣加熱器的換熱器的煙道氣的步驟可包括將煙道氣冷卻至約450° F的溫度。加熱引入第二空氣加熱器的空氣的步驟可包括將以在約250° F至約300° F范圍的溫度進(jìn)入第二空氣加熱器的換熱器的空氣加熱至在約475° F至約550° F范圍的溫度。例如,加熱引入第二空氣加熱器的空氣的步驟可包括將以約270° F的溫度進(jìn)入第二空氣加熱器的換熱器的空氣加熱至約500° F的溫度。根據(jù)某些實(shí)施方案,減少至少一種污染物的步驟包括將煙道氣以在約360° F至約500° F范圍的溫度引入排放處理系統(tǒng)并且以在約360° F至約500° F范圍的溫度從排放處理系統(tǒng)排出排放處理過(guò)的煙道氣,其中所述排放處理系統(tǒng)包括被構(gòu)造用來(lái)在排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的多種污染物的多污染物催化反應(yīng)器。減少至少一種污染物的步驟可包括還原來(lái)自以在約360° F至約500° F范圍的溫度流入多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的NOx和氧化來(lái)自以在約360° F至約500° F范圍的溫度流入多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的CO。減少至少一種污染物的步驟可包括還原來(lái)自以在約400° F至約450° F范圍的溫度流入多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的NOx和氧化來(lái)自以在約400° F至約450° F范圍的溫度流入多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的CO。根據(jù)以下優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖,本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的這些和其它特征對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會(huì)變得更加顯而易見(jiàn)。
因此,本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)容易地理解怎樣在無(wú)不當(dāng)實(shí)驗(yàn)的情況下制造和使用本發(fā)明的裝置和方法,其優(yōu)選實(shí)施方案將參考特定附圖在下文詳細(xì)描述,其中圖I是根據(jù)本發(fā)明建造的空氣污染控制系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案的示意圖,其展示二次風(fēng)環(huán)路和一次風(fēng)環(huán)路以及煙道氣經(jīng)換熱器和排放處理系統(tǒng)的環(huán)路;以及圖2是根據(jù)本發(fā)明建造的多污染物催化反應(yīng)器的示例性實(shí)施方案的示意圖,其展示用于減少來(lái)自煙道氣的多種污染物的催化劑床。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖,其中相同的參考數(shù)字標(biāo)識(shí)本發(fā)明的相似的結(jié)構(gòu)特征或方面。出于解釋和說(shuō)明而非限制的目的,根據(jù)本發(fā)明的空氣污染控制系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案的局部視圖示于圖I中并且通常由參考字符100表示。根據(jù)本發(fā)明的空氣污染控制系統(tǒng)的其它實(shí)施方案或其方面在圖2中提供,即將對(duì)其進(jìn)行描述。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可用于減少空氣污染以及提高例如由生物質(zhì)燃料和/或其它燃料供給燃料的電力廠和/或熱能廠的熱效率。現(xiàn)在參看圖1,系統(tǒng)100包括鍋爐102,它可以是如可從例如Worcester,Massachusetts 的 Riley Power Inc.購(gòu)得的 Riley Advanced Stoker TM 的爐排爐。所述鍋爐還可以是流化床鍋爐、鼓泡流化床鍋爐、氣化鍋爐或任何其它合適類(lèi)型的鍋爐。排放處理系統(tǒng)101從鍋爐102接收冷卻的煙道氣并且自其減少至少一種污染物以將冷卻的煙道氣轉(zhuǎn)化為排放處理過(guò)的煙道氣。排放處理系統(tǒng)101的個(gè)別組件將在下面更加詳細(xì)地論述。第一空氣加熱器110與排放處理系統(tǒng)101流體連通。第一空氣加熱器110包括將由送風(fēng)機(jī)126和二次風(fēng)機(jī)124引入的加壓空氣從相對(duì)低的溫度(例如環(huán)境空氣溫度)加熱至高溫的換熱器。由風(fēng)機(jī)124和126引入的空氣通常具有在約60° F和約100° F范圍的溫度(例如在許多應(yīng)用中為環(huán)境溫度),并且該空氣通常被加熱至在約250° F和約300° F之間的范圍的溫度。與常規(guī)配置相比,冷風(fēng)機(jī)的好處是電力消耗較低。例如,由風(fēng)機(jī)124和126引入的空氣可具有約70° F的溫度,并且該空氣可在第一空氣加熱器110的換熱器中被加熱至約270° F的溫度。用于該過(guò)程的熱量由第一空氣加熱器110從排放處理系統(tǒng)101接收的排放處理過(guò)的煙道氣提供。從而第一空氣加熱器110的換熱器將來(lái)自排放處理系統(tǒng)、101的排放處理過(guò)的煙道氣冷卻至煙囪排出溫度。例如,排放處理過(guò)的煙道氣可被以在約360° F至約500° F范圍的溫度從排放處理系統(tǒng)101引入第一空氣加熱器110。第一空氣加熱器110的換熱器可將排放處理過(guò)的煙道氣冷卻至對(duì)于從煙囪128排出足夠冷的溫度,例如冷卻至在約280° F至約350° F范圍的溫度(如約320° F)。在圖I中,流入和流出第一空氣加熱器110的排放處理過(guò)的煙道氣的流動(dòng)由大箭頭示意性表示,且從風(fēng)機(jī)124和126流入和流出第一空氣加熱器110的空氣的流動(dòng)由窄箭頭表示。風(fēng)機(jī)124和126被有利地調(diào)整大小以提供足夠的壓力降處理能力,從而推動(dòng)需要的空氣流過(guò)兩個(gè)空氣加熱器Iio和112到達(dá)加熱的空氣流的使用點(diǎn)。通常,二次風(fēng)機(jī)124可具有送風(fēng)機(jī)126的壓力降處理能力兩倍以上的壓力降處理能力,且經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)124和126兩者的空氣流的量大約相同。與常規(guī)鍋爐不同,空氣推動(dòng)風(fēng)機(jī)124和126吸入環(huán)境溫度空氣(通常是來(lái)自戶(hù)外的空氣)并且將其推進(jìn)經(jīng)過(guò)各個(gè)空氣加熱器110和112。與其中送風(fēng)機(jī)通常推進(jìn)所有空氣流過(guò)常規(guī)空氣加熱器單元(足以滿足一次風(fēng)和二次風(fēng)需求的空氣流)并且二次風(fēng)機(jī)升高來(lái)自常規(guī)空氣加熱器單元的一部分加熱的空氣的壓力的常規(guī)鍋爐相比,在分離式空氣加熱器設(shè)計(jì)中的空氣推動(dòng)風(fēng)機(jī)124和126具有較低電力需求,這降低了工廠操作成本,特別是對(duì)于送風(fēng)機(jī)126而言。第二空氣加熱器112與第一空氣加熱器110流體連通以自第一空氣加熱器110接收加熱的加壓空氣。第二空氣加熱器112包括被構(gòu)造用來(lái)將引入其中的加壓空氣加熱至預(yù)熱溫度以在鍋爐102中燃燒并且從而將從鍋爐102 (例如從鍋爐的省煤器)引入第二空氣加熱器112的換熱器的煙道氣冷卻至排放處理溫度。第二空氣加熱器112與排放處理系統(tǒng)101流體連通以向其中引入冷卻的煙道氣。在圖I中,流入和流出第二空氣加熱器112的煙道氣的流動(dòng)由寬箭頭示意性表示,流入和流出第二空氣加熱器112的加壓空氣的流動(dòng)由窄箭頭表示。在第一空氣加熱器110和第二空氣加熱器112中傳遞到空氣流的熱量的量與在常規(guī)空氣加熱器中傳遞的熱量的量相似。煙道氣可以在約550° F至約650° F范圍的溫度從鍋爐102引入第二空氣加熱器112,并且可將煙道氣冷卻至在約360° F至約500° F范圍的溫度。例如,第二空氣加熱器112可將以約600° F的溫度從鍋爐102進(jìn)入的煙道氣冷卻至約450° F的出口溫度。對(duì)于引入排放處理系統(tǒng)101來(lái)說(shuō),約360° F至約500° F是合適的溫度范圍。對(duì)于加壓空氣,第二空氣加熱器112可將以在約250° F至約300° F范圍的溫度進(jìn)入的空氣加熱至在約475° F至約550° F范圍的出口溫度。例如,第二空氣加熱器112可將以約270° F的溫度進(jìn)入的空氣加熱至約500° F的溫度。因此,經(jīng)過(guò)空氣加熱器110和112的加壓空氣在到達(dá)鍋爐102之前都被顯著地預(yù)熱,這提高了熱效率。 繼續(xù)參考圖1,系統(tǒng)100供給兩個(gè)分開(kāi)的加壓空氣環(huán)路。第一空氣環(huán)路106由第一和第二空氣加熱器Iio和112界定以向鍋爐102提供預(yù)熱的一次風(fēng)。第二空氣環(huán)路104由第一和第二空氣加熱器110和112界定以向鍋爐102提供預(yù)熱的二次風(fēng)。第一空氣環(huán)路106包括與第一空氣加熱器110流體連通以促使空氣經(jīng)過(guò)第一空氣環(huán)路106到達(dá)鍋爐102的送風(fēng)機(jī)126。第二空氣環(huán)路104包括與第一空氣加熱器110流體連通以促使空氣經(jīng)過(guò)第二空氣環(huán)路104到達(dá)鍋爐102的二次風(fēng)機(jī)124。煙道氣流以在約360° F至約500° F范圍的溫度下離開(kāi)第二空氣加熱器112,因此在SCR系統(tǒng)中有對(duì)于NOx還原和(必要時(shí))CO和/或VOC氧化來(lái)說(shuō)足夠的催化劑活性。在具有常規(guī)空氣加熱器的系統(tǒng)中,如此大范圍的煙道氣出口溫度可能預(yù)示著低工廠效率,因?yàn)橥ǔ](méi)有有效的方法向工廠補(bǔ)償剩余有用的熱量。在分離式空氣加熱器設(shè)計(jì)中第一空氣加熱器110的布局有效和經(jīng)濟(jì)地從煙道氣中回收剩余有用的熱量。繼續(xù)參考圖1,排放處理系統(tǒng)101包括集塵系統(tǒng)114、引風(fēng)機(jī)116、靜電除塵器118、氨注入系統(tǒng)122和多污染物催化還原系統(tǒng)(MPCR) 120。為了在進(jìn)入排放處理系統(tǒng)101的其余部分之前減少來(lái)自煙道氣的粉塵(否則粉塵可能在此產(chǎn)生問(wèn)題),集塵系統(tǒng)114定位于排放處理系統(tǒng)101的其它組件的上游。集塵系統(tǒng)114可包括用于自第二空氣加熱器112接收煙道氣流并且除去煙道氣流中的一部分顆粒物質(zhì)(通常是顆粒物質(zhì)的較粗部分)以及將具有更低(但是更細(xì))的顆粒物質(zhì)濃度的煙道氣排到工廠的引風(fēng)機(jī)116的機(jī)械集塵器。引風(fēng)機(jī)116推動(dòng)煙道氣流經(jīng)過(guò)系統(tǒng)組件和連接管道系統(tǒng)以將來(lái)自鍋爐102的煙道氣抽吸經(jīng)過(guò)省煤器、第二空氣加熱器112和集塵系統(tǒng)114,并且推進(jìn)煙道氣經(jīng)過(guò)靜電除塵器118,MPCR 120 (包括CO催化劑,如果存在的話)和第一空氣加熱器110。與具有RSCR或常規(guī)‘尾端’ SCR系統(tǒng)的工廠相比,系統(tǒng)100的分離式空氣加熱器和SCR系統(tǒng)布局消除了對(duì)煙道氣流中的增壓風(fēng)機(jī)的需要并且需要更小總風(fēng)機(jī)功率來(lái)推動(dòng)煙道氣。即使煙道氣以高于常規(guī)工廠(其在同等基礎(chǔ)上需要更大的風(fēng)機(jī)功率)的溫度進(jìn)入引風(fēng)機(jī)116,由于經(jīng)煙道氣路徑(特別是在布局的SCR部分中)的壓力降較低,所以需要的煙道氣風(fēng)機(jī)功率整體上降低。雖然引風(fēng)機(jī)116在靜電除塵器118的上游以維持靜電除塵器118的正壓是有利的,但是引風(fēng)機(jī)116的位置(無(wú)論是在靜電除塵器118的上游還是下游)不是關(guān)鍵的。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)容易地理解,集塵系統(tǒng)114和引風(fēng)機(jī)116可包括用于其相應(yīng)目的的任何典型的組件,并且可被除去或由任何其它適于給定應(yīng)用的系統(tǒng)代替。靜電除塵器118在煙道氣進(jìn)入MPCR 120之前將來(lái)自煙道氣的顆粒物質(zhì)降低到非常低的顆粒物質(zhì)濃度。例如,靜電除塵器118可用于將顆粒物質(zhì)排放控制在約O. 010-0. 0121b/MBtu的水平。雖然流經(jīng)靜電除塵器118的煙道氣的溫度比在常規(guī)工廠中高并且可能顯示為較大體積的靜電除塵器以便容納大容量的煙道氣流,但是靜電除塵器體積增加的量(如果有的話)和相關(guān)設(shè)備成本相對(duì)較小。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)容易地理解,可在不脫離本發(fā)明的精神和范疇下使用織物過(guò)濾器或任何其它用于在排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的顆粒物質(zhì)的合適組件代替靜電除塵器118,或除了靜電除塵器118之外可在不脫離本發(fā)明的精神和范疇下使用織物過(guò)濾器或任何其它用于在排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的顆粒物質(zhì)的合適組件。排放處理系統(tǒng)101在約360° F至約500° F范圍的溫度下自第二空氣加熱器112接收煙道氣,例如,所述溫度范圍是適于典型的集塵、引風(fēng)機(jī)、顆粒減少和催化還原系統(tǒng)的溫度范圍。排放處理系統(tǒng)101在約360° F至約500° F范圍的溫度下向第一空氣加熱器110輸出排放處理過(guò)的煙道氣,例如,所述溫度范圍是仍然包括如上所述可在第一空氣加熱器110中回收的顯著熱量的足夠熱的溫度范圍。在連接靜電除塵器118的出口與SCR系統(tǒng)的進(jìn)口的管道系統(tǒng)中,提供了包括一個(gè)或多個(gè)氨注入噴嘴的氨注入系統(tǒng)122以保證將適量的氨加入煙道氣中,從而在MPCR 120中用NOx催化劑實(shí)現(xiàn)所需NOx還原水平,同時(shí)使經(jīng)MPCR 120流失的氨(未反應(yīng)的)的量最小 化或減少。在RSCR系統(tǒng)中典型的是,氨是作為由位于管道系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)空氣霧化噴嘴產(chǎn)生的非常小的氨水液滴注入以保證氨水被汽化并且與煙道氣流充分混合。
現(xiàn)在參看圖2,更加詳細(xì)地展示了 MPCR 120。MPCR 120包括含有用于選擇性催化還原NOx的催化劑床132和用于氧化CO的催化劑床134 (還可用于氧化V0C)的腔室130。用于NOx還原的催化劑床132位于用于C0/V0C氧化的催化劑床134的上游。這允許氨在MPCR 120的上游注入(參見(jiàn),例如在圖I中的氨注入系統(tǒng)122)以首先用于還原NOx,并且剩余的氨可在被送入煙 128之前與C0/V0C —起被氧化,從而減少?gòu)南到y(tǒng)100流失的氨量。用于NOx還原和C0/V0C氧化的合適催化劑描述于Abrams的美國(guó)專(zhuān)利第7,294,321號(hào)、Abrams的美國(guó)專(zhuān)利第7,494,625號(hào)和Abrams等的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)案第2009/0130011號(hào),這些專(zhuān)利文獻(xiàn)以全文引用的方式并入本文。
繼續(xù)參考圖2,煙道氣按標(biāo)記“來(lái)自鍋爐系統(tǒng)”的箭頭指示進(jìn)入MPCR 120,處理過(guò)的煙道氣按標(biāo)記“去往煙囪”的箭頭指示從MPCR 120排出。雖然顯示MPCR 120包括用于NOx和C0/V0C兩者的催化劑床,但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)容易地理解,可省略一個(gè)或另一個(gè),并且可在不脫離本發(fā)明的精神和范疇的情況下替代為任何其它合適類(lèi)型的催化劑床。雖然圖2僅示出一個(gè)腔室130,但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)容易地理解,在特定應(yīng)用中,對(duì)于腔室來(lái)說(shuō)可在不脫離本發(fā)明的精神和范疇的情況下使用任何合適的數(shù)量、大小和閥門(mén)方案。例如,如果對(duì)于給定應(yīng)用合適的話,則可平行使用多個(gè)腔室130。MPCR 120自靜電除塵器118接收顆粒物質(zhì)濃度降低的煙道氣,使煙道氣與其混合充分且適當(dāng)量的氨一起經(jīng)過(guò)足量的SCR催化劑,并且必要時(shí)使煙道氣(氨流失很少)經(jīng)過(guò)足量的貴金屬催化劑以氧化在煙道氣流中的一部分一氧化碳(CO),以及將仍處于相對(duì)高的溫度的煙道氣流排到第一空氣加熱器110的煙道氣進(jìn)口。MPCR 120還可能包括將在SCR系統(tǒng)中的高溫?zé)煹罋庵械挠杏脽崃坑行鬟f到工廠的進(jìn)水流或其它液流的換熱器。這從煙道氣回收能量到進(jìn)水中,因此保持系統(tǒng)100的效率,并且通??纱娴谝豢諝饧訜崞魅绲谝豢諝饧訜崞?10使用,但是視特定應(yīng)用而定,也可在除了第一空氣加熱器之外而使用。MPCR 120的CO氧化催化劑利用貴金屬,如鉬和鈀。遇到催化劑的煙道氣的溫度越高,需要的貴金屬的濃度越低。在較高操作溫度和較低催化劑成本之間存在一個(gè)折衷方案。分析顯示MPCR 120的操作溫度越低,總的設(shè)備成本越低。為了一起操作并產(chǎn)生高的去除效率,必須克服催化劑的某些閾值。系統(tǒng)100結(jié)合該發(fā)展以制造用于生物質(zhì)燃料或任何其它合適燃料的完全一體化鍋爐和排放控制系統(tǒng)101。先前認(rèn)為低至約360° F的溫度對(duì)于NOx的有效SCR還原和C0/V0C的催化氧化太低。然而,結(jié)合本發(fā)明發(fā)現(xiàn)低至約360° F的溫度可有效給出適當(dāng)?shù)臈l件。系統(tǒng)100的高性能的一個(gè)關(guān)鍵在于煙道氣與用于SCR的氨的充分混合,煙道氣到催化劑床的均勻分布以及使反應(yīng)有效發(fā)生的足夠溫度。系統(tǒng)100的另一個(gè)關(guān)鍵是首先了解催化反應(yīng)器的恰當(dāng)操作溫度窗,其次使其它組件與該操作點(diǎn)匹配。系統(tǒng)100可以使從煙道氣的最大能量回收成為可能,同時(shí)使催化反應(yīng)器能夠在恰當(dāng)溫度下操作。再次參考圖1,以下是根據(jù)本發(fā)明處理煙道氣以減少空氣污染的方法的描述。所述方法包括通過(guò)送風(fēng)機(jī)126和二次風(fēng)機(jī)124將空氣引入第一空氣加熱器110的換熱器。如上所述,第一空氣加熱器110的換熱器在煙道氣和空氣之間傳熱。引入第一空氣加熱器110的換熱器的空氣被引入第一空氣加熱器110的換熱器的排放處理過(guò)的煙道氣加熱。來(lái)自第一空氣加熱器110的換熱器的空氣被引入第二空氣加熱器112的換熱器中,其分別供給用于二次風(fēng)和一次風(fēng)的分開(kāi)的空氣環(huán)路104和106,以將空氣引入例如鍋爐102的二次風(fēng)歧管和一次風(fēng)歧管。第二空氣加熱器112的換熱器在環(huán)路104和106中的煙道氣和空氣之間傳熱,加熱空氣并冷卻來(lái)自鍋爐102的煙道氣,同時(shí)供給如上所述的分開(kāi)的空氣環(huán)路。因此空氣在被引入鍋爐102之前由空氣加熱器110和112預(yù)熱。來(lái)自第二空氣環(huán)路104的二次風(fēng)在爐火上方引入鍋爐102,來(lái)自第一空氣環(huán)路106的一次風(fēng)在爐柵下方引入。因?yàn)閷?duì)一次風(fēng)和二次風(fēng)供給分開(kāi)的空氣環(huán)路,所以各環(huán)路的流量可不依賴(lài)于其它而按需要控制。
燃料108連同來(lái)自環(huán)路104和/或106的空氣一起引入鍋爐102用于燃燒。加熱的燃燒產(chǎn)物可通過(guò)任何合適的方法(如在蒸汽環(huán)路中的鍋爐管)用于動(dòng)力產(chǎn)生。燃燒產(chǎn)物作為煙道氣離開(kāi)鍋爐102,將煙道氣引入第二空氣加熱器112的換熱器,煙道氣在此被冷卻同時(shí)加熱如上所述進(jìn)入的空氣,這提供了從煙道氣的第一階段的熱量回收。煙道氣在第二空氣加熱器112中被充分冷卻,煙道氣可安全地引入排放處理系統(tǒng)101以減少來(lái)自煙道氣的至少一種污染物(如上已經(jīng)描述),然而煙道氣并未被完全冷卻。更是允許保留一些熱量以在SCR方法中使用。經(jīng)過(guò)排放處理系統(tǒng)101的組件之后,將排放處理過(guò)的煙道氣引入第一空氣加熱器110的換熱器,在此如上所述隨著煙道氣加熱進(jìn)入的空氣而從煙道氣中回收第二階段的熱量。冷卻的排放處理過(guò)的煙道氣從第一空氣加熱器110的換熱器排出以經(jīng)煙囪128釋放。上述和在圖I中示出的分離式空氣加熱器和方法允許多種污染物的催化還原同時(shí)還通過(guò)預(yù)熱空氣和從煙道氣回收熱量使熱效率能夠提高。上述步驟可全部連續(xù)地進(jìn)行,以單向流經(jīng)系統(tǒng)100而不需要如先前已知的系統(tǒng)那樣需要反向流經(jīng)熱量回收介質(zhì),這簡(jiǎn)化了操作和維護(hù)并降低了風(fēng)機(jī)功率需求、在SCR組件中的壓力降和投資成本。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)容易地理解,本文中提供的溫度是作為非限制性實(shí)例給出,實(shí)際上各種系統(tǒng)溫度可隨燃料和應(yīng)用而變??稍诓幻撾x本發(fā)明的精神和范疇的情況下使用任何合適的系統(tǒng)溫度。溫度控制可通過(guò)按需要完全或部分繞過(guò)第一和/或第二空氣加熱器110和112來(lái)實(shí)現(xiàn),從而維持排放處理系統(tǒng)101中可接受的溫度。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)容易地理解,上述配置和方法允許選擇性催化還原NOx和其它污染物而不需要輔助的熱量輸入。然而,如果排放處理系統(tǒng)101的進(jìn)入溫度足夠低以致允許如集塵系統(tǒng)114、引風(fēng)機(jī)116和/或靜電除塵器118的組件適當(dāng)?shù)夭僮?但是對(duì)于MPCR120來(lái)說(shuō)太低),那么可以在離開(kāi)其它組件之后在進(jìn)入MPCR 120之前向煙道氣添加一些熱量。此時(shí)添加的熱量可在第一空氣加熱器110中大部分或全部回收。這可允許對(duì)于特定應(yīng)用的靈活性,其中在排放處理系統(tǒng)101中包括具有不同溫度需求的各種特定組件。上述系統(tǒng)和方法使用新穎的空氣加熱器,它是包括第一空氣加熱器110和第二空氣加熱器112的分離式空氣加熱器配置。分離式空氣加熱器配置將空氣加熱器分成兩個(gè)空氣加熱器單兀,每個(gè)處理常規(guī)空氣加熱器單兀的總傳熱任務(wù)的一部分。每個(gè)空氣加熱器110和112均被構(gòu)造用來(lái)分?jǐn)倧臒煹罋饬鞯饺ハ蛉缟纤龅囊淮物L(fēng)歧管或二次風(fēng)歧管的空氣流的所需傳熱量。該分離式空氣加熱器配置允許消除向SCR系統(tǒng)的輔助熱量輸入并且減少經(jīng)SCR系統(tǒng)的壓力降。雖然上述系統(tǒng)100具有兩個(gè)分開(kāi)的空氣環(huán)路104和106(例如),但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)容易地理解,可使用單一空氣環(huán)路,或?qū)τ谔囟☉?yīng)用可在不脫離本發(fā)明的精神和范疇的情況下使用任何其它合適數(shù)目的空氣環(huán)路。系統(tǒng)100使用分開(kāi)的二次風(fēng)和送風(fēng)(一次風(fēng))風(fēng)機(jī),其吸入環(huán)境溫度空氣并且借助于到空氣換熱器的分開(kāi)的氣體環(huán)路預(yù)熱空氣。分離式空氣加熱器布局在到空氣換熱器的常用氣體的分開(kāi)區(qū)域中預(yù)熱二次風(fēng)和一次風(fēng)流。這產(chǎn)生了更高效的熱量交換。系統(tǒng)100還比先前已知的系統(tǒng)更成本有效,這至少部分地因?yàn)橄到y(tǒng)100消除了在先前已知的系統(tǒng)(如RSCR系統(tǒng))中典型的經(jīng)再生熱介質(zhì)的壓力降。上述裝置和方法相對(duì)于典型的RSCR系統(tǒng)和常規(guī)‘尾端’ SCR系統(tǒng)提供眾多優(yōu)點(diǎn),列舉一些實(shí)例,包括較低的凈工廠熱耗、改善的鍋爐效率、降低的投資成本、同時(shí)的NOx還原和C0/V0C氧化、更高的NOx還原率、非常低的氨流失、通常> 50%的CO氧化率、模塊化系統(tǒng)組件和工廠布置以適應(yīng)場(chǎng)地限制的靈活性。當(dāng)與爐排爐單元一起使用時(shí),與其它爐排爐單元或鼓泡/流化床鍋爐相比,系統(tǒng)100的優(yōu)點(diǎn)包括較低的熱耗、非常低的ΡΜ、Ν0χ、流失NH3、HC1和CO排放、高效燃料利用率、燃料的靈活性、較高利用率和比較低的成本。
雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施方案展示并描述了本發(fā)明的設(shè)備和方法,但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)容易地理解,可在不脫離本發(fā)明的精神和范疇的情況下對(duì)其進(jìn)行改變和/或改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種空氣污染控制系統(tǒng),其包括 a)排放處理系統(tǒng),其被構(gòu)造用來(lái)接收煙道氣,減少來(lái)自煙道氣的至少一種污染物以將煙道氣轉(zhuǎn)化成排放處理過(guò)的煙道氣; b)第一空氣加熱器,其與所述排放處理系統(tǒng)流體連通并且包括換熱器,所述換熱器被構(gòu)造用來(lái)將引入其中的加壓空氣加熱至基礎(chǔ)溫度以上并且從而將從所述排放處理系統(tǒng)引入所述第一空氣加熱器的所述換熱器的排放處理過(guò)的煙道氣冷卻至煙 排出溫度;和 c)第二空氣加熱器,其與所述第一空氣加熱器流體連通以自所述第一空氣加熱器接收加熱的加壓空氣,所述第二空氣加熱器包括換熱器,所述換熱器被構(gòu)造用來(lái)將引入其中的加壓空氣加熱至預(yù)熱溫度以在鍋爐中燃燒并且從而將從鍋爐引入所述第二空氣加熱器的所述換熱器的煙道氣冷卻至排放處理溫度,所述第二空氣加熱器與所述排放處理系統(tǒng)流體連通以向其中引入冷卻的煙道氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中第一空氣環(huán)路由所述第一空氣加熱器和所述第二空氣加熱器界定以向鍋爐提供預(yù)熱的一次風(fēng),且其中第二空氣環(huán)路由所述第一空氣加熱器和所述第二空氣加熱器界定以向鍋爐提供預(yù)熱的二次風(fēng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述第一空氣環(huán)路包括與所述第一空氣加熱器流體連通以促使空氣經(jīng)所述第一空氣環(huán)路到達(dá)鍋爐的送風(fēng)機(jī),且其中所述第二空氣環(huán)路包括與所述第一空氣加熱器流體連通以促使空氣經(jīng)所述第二空氣環(huán)路到達(dá)鍋爐的二次風(fēng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括被構(gòu)造和改造用來(lái)在所述排放處理系統(tǒng)中還原來(lái)自煙道氣的NOx的選擇性催化還原系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括用于在所述排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的顆粒物質(zhì)的組件,所述組件選自由靜電除塵器和織物過(guò)濾器組成的組。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括用于在所述排放處理系統(tǒng)中氧化來(lái)自煙道氣的CO的催化CO控制系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括用于在所述排放處理系統(tǒng)中氧化來(lái)自煙道氣的VOC的催化VOC控制系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括被構(gòu)造用來(lái)在所述排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的多種污染物的多污染物催化反應(yīng)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述第一空氣加熱器被構(gòu)造和改造用來(lái)將以在約360° F至約500° F范圍的溫度進(jìn)入的煙道氣冷卻至在約280° F至約350° F范圍的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述第一空氣加熱器被構(gòu)造用來(lái)將煙道氣冷卻至約320° F的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述第二空氣加熱器被構(gòu)造用來(lái)將以在約550° F至約650° F范圍的溫度進(jìn)入的煙道氣冷卻至在約360° F至約500° F范圍的溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述第二空氣加熱器被構(gòu)造用來(lái)將煙道氣冷卻至約450° F的溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述第一空氣加熱器被構(gòu)造用來(lái)將以在約60° F至約100° F范圍的溫度進(jìn)入的空氣加熱至在約250° F至約300° F范圍的溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述第二空氣加熱器被構(gòu)造用來(lái)將以在約250° F至約300° F范圍的溫度進(jìn)入的空氣加熱至在約475° F至約550° F范圍的溫度。
15.一種空氣污染控制系統(tǒng),其包括 a)排放處理系統(tǒng),其被構(gòu)造用來(lái)減少來(lái)自以在約360° F至約500° F范圍的溫度接收到所述排放處理系統(tǒng)中的煙道氣的至少一種污染物并且以在約360° F至約500° F范圍的溫度從所述排放處理系統(tǒng)輸出排放處理過(guò)的煙道氣。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括被構(gòu)造和改造用來(lái)在所述排放處理系統(tǒng)中還原來(lái)自煙道氣的NOx的選擇性催化還原系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括用于在所述排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的顆粒物質(zhì)的組件,所述組件選自由靜電除塵器和織物過(guò)濾器組成的組。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括用于在所述排放處理系統(tǒng)中氧化來(lái)自煙道氣的CO的催化CO控制系統(tǒng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括用于在所述排放處理系統(tǒng)中氧化來(lái)自煙道氣的VOC的催化VOC控制系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括被構(gòu)造用來(lái)在所述排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的多種污染物的多污染物催化反應(yīng)器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括在所述多污染物催化反應(yīng)器上游的集塵系統(tǒng),所述集塵系統(tǒng)被構(gòu)造和改造用來(lái)減少來(lái)自流向所述多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的粉塵。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述排放處理系統(tǒng)包括在所述多污染物催化反應(yīng)器上游的用于減少來(lái)自流向所述多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的顆粒物質(zhì)的組件,其中所述組件選自由靜電除塵器和織物過(guò)濾器組成的組。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的空氣污染控制系統(tǒng),其進(jìn)一步包括被構(gòu)造用來(lái)將氨注入流經(jīng)所述排放處理系統(tǒng)的煙道氣中以在所述多污染物催化反應(yīng)器中進(jìn)行NOx還原的氨注入系統(tǒng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述多污染物催化反應(yīng)器被構(gòu)造用來(lái)還原來(lái)自以在約360° F至約500° F范圍的溫度引入其中的煙道氣的NO5^P氧化來(lái)自以在約360° F至約500° F范圍的溫度引入其中的煙道氣的CO。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述多污染物催化反應(yīng)器被構(gòu)造用來(lái)在約400° F至約450° F范圍的溫度下還原來(lái)自煙道氣的NOx和氧化來(lái)自煙道氣的CO。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述多污染物催化反應(yīng)器包括在CO氧化催化劑上游的NOx還原催化劑。
27.一種處理煙道氣以減少空氣污染的方法,其包括a)將空氣引入第一空氣加熱器的換熱器,其中所述第一空氣加熱器的所述換熱器被構(gòu)造用來(lái)在煙道氣和空氣之間傳熱; b)通過(guò)冷卻引入所述第一空氣加熱器的所述換熱器的排放處理過(guò)的煙道氣來(lái)加熱引入所述第一空氣加熱器的所述換熱器的所述空氣; c)將來(lái)自所述第一空氣加熱器的所述換熱器的空氣引入第二空氣加熱器的換熱器,其中所述第二空氣加熱器的所述換熱器被構(gòu)造用來(lái)在煙道氣和空氣之間傳熱; d)通過(guò)冷卻從鍋爐引入所述第二空氣加熱器的所述換熱器的煙道氣來(lái)加熱引入所述第二空氣加熱器的所述換熱器的所述空氣; e)將冷卻的煙道氣從所述第二空氣加熱器的所述換熱器引入排放處理系統(tǒng); f)減少來(lái)自從所述第二空氣加熱器引入所述排放處理系統(tǒng)的煙道氣的至少一種污染物; g)將排放處理過(guò)的煙道氣從所述排放處理系統(tǒng)引入所述第一空氣加熱器的所述換熱器;和 h)從所述第一空氣加熱器的所述換熱器排出冷卻的排放處理過(guò)的煙道氣。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其中所述引入空氣、加熱空氣、引入冷卻的煙道氣、減少至少一種污染物、引入排放處理過(guò)的煙道氣和排出冷卻的排放處理過(guò)的煙道氣的步驟均是連續(xù)地進(jìn)行。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其進(jìn)一步包括 a)將加熱的空氣從所述第二空氣加熱器的所述換熱器引入鍋爐中用于燃燒;和 b)將煙道氣從所述鍋爐引入所述第二空氣加熱器的所述換熱器中。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其中所述將空氣引入所述第一空氣加熱器的所述換熱器的步驟包括將空氣從第一風(fēng)機(jī)引入第一空氣環(huán)路以及將空氣從第二風(fēng)機(jī)引入第二空氣環(huán)路,且其中所述加熱引入所述第一空氣加熱器的所述空氣的步驟包括在所述第一空氣環(huán)路和所述第二空氣環(huán)路中分別加熱空氣。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的處理煙道氣的方法,其中所述將空氣引入所述第二空氣加熱器的所述換熱器的步驟包括分別從所述第一空氣環(huán)路和所述第二空氣環(huán)路引入空氣,且其中所述加熱引入所述第二空氣加熱器的所述空氣的步驟包括在所述第一空氣環(huán)路和所述第二空氣環(huán)路中分別加熱空氣。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的處理煙道氣的方法,其進(jìn)一步包括將在所述第一空氣環(huán)路和所述第二空氣環(huán)路中的空氣分別從所述第二交換器引入鍋爐中。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其進(jìn)一步包括在所述排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的粉塵含量。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其進(jìn)一步包括減少來(lái)自經(jīng)過(guò)所述排放處理系統(tǒng)的煙道氣的顆粒物質(zhì)含量,其中所述減少顆粒物質(zhì)含量的步驟包括使煙道氣經(jīng)過(guò)用于在所述排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的顆粒物質(zhì)的組件,所述組件選自由靜電除塵器和織物過(guò)濾器組成的組。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其進(jìn)一步包括還原來(lái)自經(jīng)過(guò)所述排放處理系統(tǒng)的煙道氣的NOx,其中所述還原NOx的步驟包括使煙道氣經(jīng)過(guò)選擇性催化還原系統(tǒng)。
36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其進(jìn)一步包括氧化來(lái)自經(jīng)過(guò)所述排放處理系統(tǒng)的煙道氣的CO,其中所述氧化CO的步驟包括使煙道氣經(jīng)過(guò)催化CO控制系統(tǒng)。
37.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其進(jìn)一步包括氧化來(lái)自經(jīng)過(guò)所述排放處理系統(tǒng)的煙道氣的VOC,其中所述氧化VOC的步驟包括使煙道氣經(jīng)過(guò)催化VOC控制系統(tǒng)。
38.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其進(jìn)一步包括減少來(lái)自經(jīng)過(guò)所述排放處理系統(tǒng)的煙道氣的多種污染物,其中所述減少多種污染物的步驟包括使煙道氣經(jīng)過(guò)多污染物催化反應(yīng)器。
39.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其中所述加熱引入所述第一空氣加熱器的空氣的步驟包括將以在約360° F至約500° F范圍的溫度進(jìn)入所述第一空氣加熱器的所述換熱器的煙道氣冷卻至在約280° F至約350° F范圍的溫度。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的處理煙道氣的方法,其中所述冷卻進(jìn)入所述第一空氣加熱器的所述換熱器的煙道氣的步驟包括將所述煙道氣冷卻至約320° F的溫度。
41.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其中所述加熱引入所述第二空氣加熱器的空氣的步驟包括將以在約550° F至約650° F范圍的溫度進(jìn)入所述第二空氣加熱器的所述換熱器的煙道氣冷卻至在約360° F至約500° F范圍的溫度。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的處理煙道氣的方法,其中所述冷卻進(jìn)入所述第二空氣加熱器的所述換熱器的煙道氣的步驟包括將所述煙道氣冷卻至約450° F的溫度。
43.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其中所述加熱引入所述第一空氣加熱器的所述空氣的步驟包括將以在約60° F至約100° F范圍的溫度進(jìn)入所述第一空氣加熱器的所述換熱器的空氣加熱至在約250° F至約300° F范圍的溫度。
44.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其中所述加熱引入所述第二空氣加熱器的所述空氣的步驟包括將以在約250° F至約300° F范圍的溫度進(jìn)入所述第二空氣加熱器的所述換熱器的空氣加熱至在約475° F至約550° F范圍的溫度。
45.根據(jù)權(quán)利要求27所述的處理煙道氣的方法,其中所述減少至少一種污染物的步驟包括以在約360° F至約500° F范圍的溫度下將煙道氣引入所述排放處理系統(tǒng)以及以在約360° F至約500° F范圍的溫度下從所述排放處理系統(tǒng)排出排放處理過(guò)的煙道氣,其中所述排放處理系統(tǒng)包括被構(gòu)造用來(lái)在所述排放處理系統(tǒng)中減少來(lái)自煙道氣的多種污染物的多污染物催化反應(yīng)器。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的處理煙道氣的方法,其中所述減少至少一種污染物的步驟包括在約360° F至約500° F范圍的溫度下還原來(lái)自流入所述多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的NOx和氧化來(lái)自流入所述多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的CO。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的處理煙道氣的方法,其中所述減少至少一種污染物的步驟包括在約400° F至約450° F范圍的溫度下還原來(lái)自流入所述多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的NOx和氧化來(lái)自流入所述多污染物催化反應(yīng)器的煙道氣的CO。
48.一種空氣污染控制系統(tǒng),其包含 a)排放處理系統(tǒng),其被構(gòu)造用來(lái)接收煙道氣,減少來(lái)自煙道氣的至少一種污染物以將煙道氣轉(zhuǎn)化成排放處理過(guò)的煙道氣; b)第一加熱器,其與所述排放處理系統(tǒng)流體連通并且包括換熱器,所述換熱器被構(gòu)造用來(lái)將引入其中的加壓流體加熱至基礎(chǔ)溫度以上并且從而將從所述排放處理系統(tǒng)引入所述第一加熱器的所述換熱器的排放處理過(guò)的煙道氣冷卻至煙 排出溫度;和 C)第二加熱器,其包括換熱器,所述換熱器被構(gòu)造用來(lái)將引入其中的加壓空氣加熱至預(yù)熱溫度以在鍋爐中燃燒并且從而將從鍋爐引入所述第二加熱器的所述換熱器的煙道氣冷卻至排放處理溫度,所述第二加熱器與所述排放處理系統(tǒng)流體連通以向其中引入冷卻的煙道氣。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的空氣污染控制系統(tǒng),其中所述第一加熱器的所述換熱器被構(gòu)造用來(lái)在水和排放處理過(guò)的煙道氣之間交換熱量。
全文摘要
一種空氣污染控制系統(tǒng),所述空氣污染控制系統(tǒng)包括被構(gòu)造用來(lái)接收煙道氣,減少來(lái)自煙道氣的至少一種污染物以及輸出排放處理過(guò)的煙道氣的排放處理系統(tǒng)。一種與所述排放處理系統(tǒng)流體連通的第一空氣加熱器,所述第一空氣加熱器包括用于將引入其中的加壓空氣加熱至基礎(chǔ)溫度以上并且從而將來(lái)自所述排放處理系統(tǒng)的排放處理過(guò)的煙道氣冷卻至煙囪排出溫度的換熱器。一種與所述第一空氣加熱器流體連通以自其接收加熱的加壓空氣的第二空氣加熱器,所述第二空氣加熱器包括用于將引入其中的加壓空氣加熱至預(yù)熱溫度以在鍋爐中燃燒并且從而將從鍋爐引入所述第二空氣加熱器的煙道氣冷卻至排放處理溫度的換熱器。所述第二空氣加熱器與所述排放處理系統(tǒng)流體連通以向其中引入冷卻的煙道氣。
文檔編號(hào)F24H9/00GK102667343SQ201080052503
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者杰弗里·彭特遜, 理查德·F·艾布拉姆斯, 馬克·劉易斯 申請(qǐng)人:巴柏寇克動(dòng)力環(huán)境公司