專利名稱：利用二氧化氯和過氧化氫的排放控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及排放控制，具體地說涉及對來自燃燒源的排放的控制。
背景技術(shù)：
對來自化石燃料燃燒源排放的控制解決了主要的環(huán)境問題。環(huán)保署(EPA)通 過清潔空氣條例(CIean Air Act)控制來自燃燒化石燃料的發(fā)電廠的排放。初始的控 制是針對氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)的排放，但是最新的控制將包括對 控制重金屬(Hg等)和二氧化碳的規(guī)定。
來自燃燒過程的氣流通常被洗滌，即與水或水溶液接觸，以除去許多污染物。 但是，這些洗滌過程經(jīng)常產(chǎn)生有害的廢液，必需進(jìn)行處理。此外，洗滌對一氧化氮 (NO)通常是無效的。為了除去這一污染物， 一般在洗滌之前先將一氧化氮轉(zhuǎn)化 為二氧化氮(N02)。多種氧化劑已用于這一轉(zhuǎn)化。但是，更有效的氧化劑也是更 不穩(wěn)定的，可能不是經(jīng)濟(jì)有效的，并且難以保存或保存起來有危險。
出于上述原因，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解了本申請說明書之后變得 顯而易見的下述其它原因，本領(lǐng)域需要用于處理燃燒氣流的其它方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本文中描述了利用二氧化氯(C102)來減少NOx排放的方法和設(shè)備。這些方 法和設(shè)備可以是獨立的系統(tǒng)，或者可以進(jìn)一步包括在更完整的系統(tǒng)中，例如利用過 氧化氫來減少SOx、 NOx和汞或者其它金屬氧化物的排放的系統(tǒng)。該設(shè)備是組裝 的，對于給定的去除操作，可根據(jù)具體的要求添加或去除部件。
在一個實施方式中，本發(fā)明提供了處理氣流以除去至少氮氧化物的方法。該 方法包括在連續(xù)的反應(yīng)過程中產(chǎn)生二氧化氯，在產(chǎn)生的同時使所述氣流與二氧化氯 混合，通過控制二氧化氯的產(chǎn)生速率在氣流中保持所需的一氧化氮水平，以及用過 氧化氫溶液洗滌所述氣流，由此制得第一洗滌液。該方法還包括通過控制所述第一 過氧化氫溶液的流量在第一洗滌液中保持所需的過氧化氫濃度。
在另一個實施方式中，本發(fā)明提供了處理氣流以除去至少硫氧化物和氮氧化 物，以及分離所得的硫酸和硝酸的方法。該方法包括用第一過氧化氫溶液洗滌所述 氣流，由此制得主要僅含有硫氧化物的第一洗滌液，以及通過控制所述第一過氧化 氫溶液的流量以在第一洗滌液中保持所需的過氧化氫濃度。該方法還包括在所述第 一洗滌液中達(dá)到所需的硫酸濃度之后除去含有硫酸的副產(chǎn)物流。該方法還包括除霧 器以減少硫酸薄霧的輸送。該方法還包括在用第一過氧化氫溶液洗滌所述氣流之 后，使用適于將一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮的二氧化氯混合物來氧化所述氣流，以及 在氧化所述氣流之后，用第二過氧化氫溶液洗滌所述氣流。該方法還包括用二氧化 氯將元素汞氧化為汞氧化物，以及在含有硝酸的第二過氧化氫溶液中洗滌所述氣流 之后，溶解所述汞氧化物。
在另一個實施方式中，本發(fā)明提供了用于從氣流中除去至少氮氧化物的系統(tǒng)。
該系統(tǒng)包括連接以接收氣流和二氧化氯混合物的氧化塔，連接以接收從氧化塔中排 出的氣流以及連接以接收過氧化氫溶液和來自洗滌器的循環(huán)液的洗滌器，用來減少 硝酸薄霧的除霧器，連接以接收從洗滌器排出的氣流的中和器(將pH調(diào)節(jié)為7.0 ±2.0)，以及用于連續(xù)產(chǎn)生二氧化氯混合物并注入氧化塔的注射系統(tǒng)。
在另一個實施方式中，本發(fā)明提供了用于從煙道氣中除去至少硫氧化物和氮
氧化物的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括換熱器，以在進(jìn)入煙道排氣煙囪之前將熱量從原料煙道 氣流轉(zhuǎn)移到經(jīng)處理的煙道氣流；連接以在其離開換熱器時接收原料煙道氣流的水或 冷卻器/換熱器；連接以接收從水或冷卻器中排出的氣流以及連接以接收第一過氧200680042504.3
說明書第3/9頁
化氫溶液的第一洗滌器；連接以接收來自第一洗滌器的第一洗滌液以及在從第一洗 滌液中除去固體之后將循環(huán)的洗滌液提供給第一洗滌器的固體去除系統(tǒng)；以及控制 系統(tǒng)，用以在循環(huán)的洗滌液中保持所需的過氧化氫濃度并在循環(huán)的洗滌液中保持所 需的硫酸濃度。該系統(tǒng)還包括連接以接收從第一洗滌器中排出的氣流的第一除霧 器，連接以接收從除霧器排出的氣流以及二氧化氯混合物的氧化塔，以及連接以接 收從氧化塔排出的氣流以及連接以接收第二過氧化氫溶液和來自第二洗滌器的循 環(huán)液的第二洗滌器。該系統(tǒng)還包括連接以接收從第二洗滌器排出的氣體的第二除霧 器。該系統(tǒng)還包括連接以接收從連接在第二洗滌器上的第二除霧器中排出的氣流的 中和器，以及用于連續(xù)產(chǎn)生二氧化氯混合物并注入氧化塔的二氧化氯產(chǎn)生和注射系 統(tǒng)。
本發(fā)明還包括可變范圍內(nèi)的方法和設(shè)備。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的排放控制系統(tǒng)的方框圖。
圖2是用于本發(fā)明的一個實施方式的過氧化氫濃度控制系統(tǒng)的示意圖。 圖3是用于本發(fā)明的一個實施方式的過氧化氫反應(yīng)容器子系統(tǒng)。 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的二氧化氯產(chǎn)生和注射系統(tǒng)的功能示意圖。
具體實施例方式
在以下對優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述中，對附圖的參照構(gòu)成描述的一部分，用 說明具體的優(yōu)選的實施方式(可實施本發(fā)明)的方式進(jìn)行說明。這些實施方式以詳 細(xì)地足以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能實施本發(fā)明的方式進(jìn)行描述，并且要理解，也可使 用其它實施方式，且在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可進(jìn)行邏輯的、機(jī)械 的和化學(xué)的改變。要注意，附圖是沒有標(biāo)尺的，除非其上提供了標(biāo)尺。因此，以下 詳細(xì)的描述并非用來限制，本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求書及其等價物來限 定。
本發(fā)明的排放控制系統(tǒng)解決了環(huán)境污染物SOx、 NOx和重金屬的問題。這些 系統(tǒng)設(shè)計為將這些環(huán)境污染物的排放減少到例如由EPA (美國環(huán)保署)所規(guī)定的水 平。該排放控制系統(tǒng)提供了基于過氧化氫的方法，用以將從燃燒源排放的SOx、NOx和金屬及金屬氧化物減少至EPA所規(guī)定的可接受的水平。另外，可分離有用 的硫酸、硝酸、這些酸的鹽、以及用于制造金屬氧化物的進(jìn)料的副產(chǎn)物流。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的排放控制系統(tǒng)的方框圖。該工序從已除去了 顆粒物的氣流如原料煙道氣150開始。對于該設(shè)計可以有多種選擇，有些步驟可省 去，或者可根據(jù)安裝的要求用其它替代單元操作來代替一般的工序。這些替代步驟 在對該工序的描述中注明。
該工序的第一步是使用換熱器102將熱量從進(jìn)入的煙道氣轉(zhuǎn)移到離開的煙道 氣。本發(fā)明的另一個實施方式是使用轉(zhuǎn)移到離開的煙道氣的熱量將煙道氣的溫度升 高以增加煙道氣速度。本發(fā)明的另一個實施方式是通過降低煙道氣的溫度來提高洗 滌效率。理想的是在除去NOx排放之前，首先減少SOx排放，因為這使得硫酸和 硝酸分離，并使后者的去除更有效，所以在優(yōu)選的實施方式中，洗滌的次序提高了 總效率，并降低了總成本。要記住，絕大多數(shù)的NOx污染物是NO，而非NOx， 并且在過氧化氫存在下，NO是不溶于水的，而SOx是溶于水的，這可使硫酸和硝 酸分離。在過氧化氫溶液中被洗滌之前，NO必須先氧化為N02。
該工序中的第二步是使用冷卻室103來提供對離開換熱器的煙道氣的附加冷 卻。冷卻水返回冷卻池104。
該工序的可替換的第一步驟可使用冷卻和清洗室102來冷卻和除去進(jìn)入煙道 氣150中的一些顆粒物。來自室103的工藝用水提供給清洗室102。顆粒物、清洗 水和熱量從清洗室102送往沉淀和冷卻池104。然后，水從池104再循環(huán)返回水室 103。
經(jīng)冷卻或清洗的煙道氣從冷卻或清洗室103送往洗滌塔105，用以除去SOx 和/或重金屬。洗滌塔105使用來自過氧化氫儲罐112的過氧化氫將亞硫酸(H2S03) 氧化為硫酸(H2S04)以防止S02的再排放。過氧化氫儲罐112宜提供約35-70體 積％的水性過氧化氫，更好是約70體積％。隨著因硫酸形成而導(dǎo)致的洗滌液pH 的下降，絕大多數(shù)的重金屬氧化物(包括Hg等)分散為金屬氧化物，和/或溶解的 氫氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽。用固體去除系統(tǒng)106 (例如固體沉降式離心機(jī)、連續(xù)輸送 帶式過濾器、或其它用于從液流中連續(xù)除去固體的系統(tǒng))除去剩余的未溶解的顆粒 物和不可溶的硫酸鹽。圖1描述了使用離心機(jī)106作為固體去除系統(tǒng)，但這僅僅是 一個例子。離心機(jī)106連續(xù)地除去固體并使洗滌液循環(huán)通過閥109返回洗滌塔105用于 連續(xù)洗滌和清潔煙道氣。當(dāng)洗滌液(硫酸)達(dá)到所需的濃度時，經(jīng)清潔的洗滌液從 離心機(jī)106通過閥110排出，接著排入硫酸儲罐lll，其隨后可用于肥料或工業(yè)用 途。來自離心機(jī)106的固體排入循環(huán)固體容器107中。存在于經(jīng)清潔的洗滌液中的 可溶性金屬和金屬氧化物可在中和硫酸時作為不可溶的固體進(jìn)一步被除去，其可在 例如制造肥料時進(jìn)行。
第一洗滌混合物中的過氧化氫的濃度保持在預(yù)定的水平，例如0.1-5體積％。 可使用下述類型的過氧化氫控制器保持第一洗滌混合物的濃度。該控制器的其它細(xì) 節(jié)可參見于2000年3月21日授予Lueck等的美國專利No. 6,039,783和于2003年 U月4日授予Lueck等的美國專利No. 6,641,638。
當(dāng)煙道氣離開洗滌塔105時，其與除霧器108接觸，在那里含有硫酸的薄霧 聚結(jié)。聚結(jié)的薄霧返回洗滌塔105，且脫硫的煙道氣流入中和器118，如果僅使用 SOx系統(tǒng)的話。如果存在NOx，不進(jìn)行中和，煙道氣直接流入氧化塔113。在中和 器118中用堿中和殘余的酸性氣體，經(jīng)清潔和中和的煙道氣通過換熱器，然后通過 排氣煙囪離開?；蛘?，排風(fēng)機(jī)可用來在中和器118的出口處代替換熱器(如果需要 的話)，以促使經(jīng)清潔和中和的煙道氣作為經(jīng)處理的煙道氣152離開排氣煙囪。
用于所述控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)，如一開始在美國專利No. 6，039,783中描述的， 包含獨特的控制過氧化氫濃度的工序'。該工序通過設(shè)計為測定過氧化氫濃度以及視 需要加入附加的過氧化氫來保持目前的濃度的可編程序邏輯控制器(PLC)來控制。
除了過氧化氫控制器之外，所述控制系統(tǒng)還包含兩個商用控制器， 一個用于pH， 另一個用于測定硫酸、硝酸、或者它們的鹽的濃度。這些商用控制器用來保持目標(biāo) pH或濃度，以及視需要加入試劑。所述控制系統(tǒng)的設(shè)計和操作的細(xì)節(jié)在下文中給 出。
圖2示出了適用于本發(fā)明的實施方式的過氧化氫控制器的方框流程圖?？刂?操作的過氧化氫PLC通過用泵232將試樣從試樣點231吸入系統(tǒng)并將其泵送通過 閥233來開始第一步序。在使試樣通入金屬過濾器234 (在那里一部分試樣通過過 濾器234，剩余試樣繞過過濾器234，并清洗殘余物返回試樣回路(sample retum)245) 之前，pH探針247和電導(dǎo)探針248暴露于試樣。通過過濾器234的濾出物連續(xù)通 過閥235、多通閥236和試樣環(huán)路(sample 1o叩)237。試樣從試樣環(huán)路237返回多通閥236，然后離開并返回試樣回路245。上述次序用來從試樣點231收集試樣，過 濾試樣，填充具有已知容積的試樣環(huán)路，以及使未使用的試樣返回試樣回路245。 當(dāng)試樣環(huán)路237被填充時，計量泵238從容器239中將次氯酸鈉吸出，將已知體積 的次氯酸鈉通過多通閥236注入反應(yīng)室240。第二步序由PLC啟動，其送出信號以 使多通閥236旋轉(zhuǎn)并泵送其它量的次氯酸鈉，但是此時，其用來代替來自試樣環(huán)路 237的試樣，被泵送入反應(yīng)室240。次氯酸鈉與過氧化氫的反應(yīng)產(chǎn)生水、氯化鈉和 氧，導(dǎo)致由壓力傳感器241探測的反應(yīng)室中壓力增加。采用用于作為過氧化氫濃度 函數(shù)的壓力變化的編程入PLC中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以控制系統(tǒng)中過氧化氫的濃度。如果 測定的濃度低于設(shè)定濃度，激活泵以從儲罐中轉(zhuǎn)移過氧化氫。當(dāng)測定的濃度大于設(shè) 定濃度時，過氧化氫泵停止。連續(xù)重復(fù)這一循環(huán)以保持過氧化氫的設(shè)定濃度。在測 定濃度時，用通過閥244的水243反沖洗過濾器234以除去由過濾器234捕獲的顆 粒物。當(dāng)反沖洗開始時，閥233關(guān)閉，泵232停止，水243推動通過過濾器234， 返回試樣回路245。另外，此時反應(yīng)室的內(nèi)含物可通過閥242清除至試樣廢料246 中。當(dāng)反沖洗完成時，PLC將該工序返回第一步序，再次開始取樣工序。
圖3示出了反應(yīng)室240的詳細(xì)情況。該反應(yīng)室主體351具有連接在計量保護(hù) 器353上的內(nèi)室352，該計量保護(hù)器353保護(hù)壓力傳感器241。通過計量泵238將 次氯酸鈉和試樣吸入次氯酸鈉進(jìn)口 355。當(dāng)壓力室中的反應(yīng)完成時，將其通過閥242 排到試樣廢料246中。所述反應(yīng)室宜由可加工的防腐蝕聚合物制得。雖然前述對過 氧化氫濃度控制的簡述可以幫助讀者了解，但是前述美國專利No. 6,039,783和No. 6,641,638提供了更詳細(xì)的描述。
pH可用商業(yè)上認(rèn)可的裝置(如羅斯蒙特(Rosemont)的型號為0054pH/ORP-08 pH控制器和型號為306P-02010055 pH探針)來控制。該pH探針即為圖2中的247， 用來在將酸中和以產(chǎn)生肥料時連續(xù)地測定pH。該pH控制器系統(tǒng)具有隨著pH設(shè)定 點臨近時調(diào)節(jié)泵的進(jìn)料速率的比例算法系統(tǒng)。在一個實施方式中，通過加入堿(如 氫氧化鉀)將pH控制在7.0±2.0的水平。用羅斯蒙特1054B%l-99型控制器控制 硫酸和/或硝酸以及這些酸的鹽的濃度。228-02-21-54-61型電導(dǎo)探針在圖2中以248 表示。當(dāng)校準(zhǔn)系統(tǒng)中使用特定離子時，比例控制算法系統(tǒng)調(diào)節(jié)用來形成鹽的堿的泵 送速率。
回到圖l，對于除去NOx的排放，經(jīng)中和的煙道氣從中和器118流入NO氧化塔113，在那里將一氧化氮(NO)氧化為二氧化氮(N02)?；蛘撸瑹煹罋饪芍?接從除霧器108通入NO氧化塔113以用于后續(xù)的中和，免除了中和器118。 二氧 化氯(C102)從二氧化氯進(jìn)料系統(tǒng)114送入NO氧化塔113。
送入氧化塔113的二氧化氯與NO反應(yīng)以將其轉(zhuǎn)化為N02和HN03，如下示 2NO + C102 + H20 — N02 + HC1 + HN03
HC1和HN03均可通過后續(xù)的洗漆除去。
在煙道氣中被氧化的NO從氧化塔113流入洗滌塔115,在那里作為硝酸被捕 獲在酸性過氧化氫洗滌液中，通常如下示
2N02 + H202 — 2HN03
第二洗滌混合物中過氧化氫的濃度為0.1-5體積％，該濃度由第二過氧化氫控 制器進(jìn)行控制，該控制器確定從過氧化氫儲罐112向來自泵116的再循環(huán)洗滌液中 補(bǔ)充過氧化氫。離開洗滌塔115的經(jīng)凈化的煙道氣通入中和器119，在那里加入堿 中和任何殘余的酸性氣體，將pH調(diào)節(jié)為7。在中和后，經(jīng)凈化的煙道氣通過換熱 器離開，接著進(jìn)入排氣煙囪作為經(jīng)處理的煙道氣152。或者，視需要，可在中和器 119的出口處使用排風(fēng)機(jī)來代替換熱器，以將經(jīng)凈化和中和的煙道氣鼓出排氣煙囪 作為經(jīng)處理的煙道氣152。然后，將含有硝酸和鹽酸的混合酸溶液送入混合酸儲罐 117中用于回收或處理。
雖然二氧化氯被認(rèn)為是不穩(wěn)定氣體，但是在使用時各種實施方式產(chǎn)生二氧化
氯氣體，并且任選地，同時用空氣稀釋?？赏ㄟ^混合過氧化氫(H202)和硫酸(H2S04)
的溶液與氯酸鈉(NaC103)溶液連續(xù)地產(chǎn)生二氧化氯。產(chǎn)生的二氧化氯可(在其 形成時)與空氣混合以保持氣相濃度低于10%。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的二氧化氯進(jìn)料系統(tǒng)414的功能示意圖。所述 二氧化氯通過氯酸鈉溶液460與過氧化氫和硫酸溶液462的反應(yīng)產(chǎn)生。使用計量泵 464將氯酸鈉溶液460計量入反應(yīng)容器468中。使用計量泵466將過氧化氫和硫酸 溶液462計量入反應(yīng)容器468中。
在一個實施方式中，使用37.6重量％硫酸(98重量％)和7重量％過氧化氫 (50重量％)的水溶液產(chǎn)生過氧化氫和硫酸溶液462。該溶液可通過緩慢地向水中 加入硫酸(98重量％)，使其冷卻，然后加入過氧化氫(50重量％)來制備。在 另一個實施方式中，氯酸鈉溶液460含有50重量％的氯酸鈉(NaC103)水溶液。比重為1.4的溶液可通過混合相等重量的NaC103和水來制備。該溶液可通過向水 中緩慢地加入氯酸鈉并攪拌直至固體溶解來制備。
反應(yīng)容器468宜由抗試劑的氧化力的材料構(gòu)成，例如玻璃襯里的、聚乙烯襯 里的、Teflon⑧襯里的等，并配備混合器470。為了引發(fā)反應(yīng)，理想的是將結(jié)晶氯 酸鈉加入在反應(yīng)容器468中的一些過氧化氫和硫酸溶液462中，然后在反應(yīng)開始后， 即，在約5分鐘的延遲后，進(jìn)一步計量入過氧化氫和硫酸溶液462以及氯酸鈉溶液 460。通過計量入約化學(xué)計量摩爾量的試劑460和462，可保持所需的二氧化氯產(chǎn) 率。
在一個實施方式中，理想的二氧化氯產(chǎn)率是當(dāng)如下所述與煙道氣484混合時， 其量足以將從煙道氣流484排出的NO減少至理想的水平。試劑溶液460和462的 反應(yīng)總體上可按下式進(jìn)行
2NaC103 + H2S04 + H202 — 2C102 + 02 + Na2S04 + 2H20
由于反應(yīng)進(jìn)行時的稀釋，反應(yīng)容器468可能需要偶爾排空以除去過量的水和 硫酸鈉(Na2S04)。
所述反應(yīng)容器還可包括空氣進(jìn)口 472以使反應(yīng)容器468保持在環(huán)境壓力下， 并進(jìn)行鼓風(fēng)以稀釋產(chǎn)生的二氧化氯。在一個實施方式中，空氣進(jìn)口 472是被動式的， 在二氧化氯/空氣混合物474從反應(yīng)容器468的頂部空間被引射器476吸出時提供 補(bǔ)充空氣?；蛘撸諝膺M(jìn)口 472可包括控制的壓力進(jìn)料口，以將二氧化氯/空氣混 合物474推出反應(yīng)容器468。如果空氣進(jìn)口 474不是被動式的，可免除引射器476。 要注意，當(dāng)在該實施例中使用空氣時，也可用惰性氣體代替。
引射器476使用壓縮空氣進(jìn)口 478操作，導(dǎo)致進(jìn)一步稀釋二氧化氯/空氣混合 物480以用于送入煙道482中。要注意，該煙道可表示圖1中的氧化塔113。在該 實施例中，進(jìn)入的煙道氣484表示圖1中的中和器118或除霧器108的輸出，并且 輸出的煙道氣486表示送入洗滌器115的氧化塔113的輸出。
SOx洗滌液中的顆粒材料是飛塵和不溶性硫酸鹽的混合物，包括汞和其它重 金屬。這些固體材料用固體去除系統(tǒng)(如連續(xù)式過濾器、離心機(jī)、或者連續(xù)式過濾 器和離心機(jī)的組合)從洗滌器液槽中除去。為了進(jìn)一步提高分離效率，洗滌器液槽 可分割為兩個隔間。第一個隔間設(shè)計為接收從洗滌塔返回的洗滌液，第二個隔間設(shè) 計為接收凈化的洗滌液和來自第一個隔間的溢流。洗滌器泵將洗滌液從第二個隔間的中部抽出，連續(xù)式過濾器或離心機(jī)將其從第一個隔間的底部抽出。這一雙隔間構(gòu) 造可促使進(jìn)入過濾器或離心機(jī)的顆粒物濃度的達(dá)到最大化，而使進(jìn)入洗滌器泵的顆 粒物的達(dá)到最小化。
上面已經(jīng)描述了用于控制排放的方法和設(shè)備。
一些方法在作減少NOX的處理
之前利用過氧化氫減少SOx和汞(或其它金屬氧化物)的排放。為了除去NO，連
續(xù)地產(chǎn)生二氧化氯并送入要處理的氣流中。通過使用本發(fā)明的方法和設(shè)備，可處理
燃燒煙道氣流以除去NOx，以及SOx和金屬氧化物，同時分離有用的硝酸、硫酸、 硝酸鹽、硫酸鹽以及固體物的副產(chǎn)物流，以回收重金屬。本發(fā)明的一個重要的優(yōu)點 在于，該方法能連續(xù)進(jìn)行，可在進(jìn)行該方法時實時進(jìn)行測量和調(diào)節(jié)。計算機(jī)監(jiān)控可 根據(jù)自動測量的結(jié)果，引發(fā)試劑流量改變，以保持所需的工藝條件。
雖然已在本文中說明和描述了具體的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員要理解， 計算為達(dá)到相同目的的任何排列可用來代替所示的具體的實施方式。本申請意欲涵 蓋對本發(fā)明的任何改變或變化。因此，明顯地，本發(fā)明僅限于權(quán)利要求書及其等價 物。
權(quán)利要求
1.一種處理氣流以除去至少氮氧化物的方法，該方法包括以下步驟a)在連續(xù)的反應(yīng)過程中產(chǎn)生二氧化氯；b)在產(chǎn)生二氧化氯的同時使所述二氧化氯與所述氣流混合；c)通過控制二氧化氯的產(chǎn)生速率，使所述氣流中的一氧化氮保持在所需的水平；d)用過氧化氫溶液洗滌所述氣流，由此產(chǎn)生第一洗滌液；以及e)通過控制所述第一過氧化氫溶液的流量，在所述第一洗滌液中保持所需的過氧化氫濃度。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在連續(xù)的反應(yīng)過程中產(chǎn)生二氧化氯，包括向反應(yīng)容器中連續(xù)加入氯酸鈉溶液以及過氧化氫和硫酸溶液。
3. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在產(chǎn)生二氧化氯的同時使所述二氧化氯與所述氣流混合的步驟包括通過引出從所述反應(yīng)容器中除去二氧化氯。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該方法還包括被動地向所述反應(yīng)容器中加入補(bǔ)充空氣，以使反應(yīng)容器保持在環(huán)境條件下。
5. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在產(chǎn)生二氧化氯的同時使所述二氧化氯與所述氣流混合的步驟包括形成壓力差以使來自反應(yīng)容器的二氧化氯流入所述氣流。
6. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，該方法還包括調(diào)節(jié)加入氯酸鈉溶液的速率以及加入過氧化氫和硫酸溶液的速率，以控制二氧化 氯的產(chǎn)生速率。
7. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，用第一過氧化氫溶液洗滌所述氣流的步驟還包括a) 將所述氣流送入洗滌器；b) 將所述第一過氧化氫溶液送入洗滌器；以及c) 將第一洗滌液循環(huán)進(jìn)入具有第一過氧化氫溶液的洗滌器中。
8. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，該方法還包括a)對所述第一過氧化氫溶液和循環(huán)的第一洗滌液的混合物進(jìn)行取樣，以測定過氧 化氫的含量；以及b)將所述混合物中過氧化氫的含量控制到至少預(yù)定的水平。
9. 如權(quán)利要求1所述的處理氣流的方法，其特征在于，該方法還包括除去硫氧化物的步驟，該步驟按下述進(jìn)行a) 在所述第一洗滌液中達(dá)到所需的硫酸濃度后，除去含有硫酸的副產(chǎn)物流；b) 在用所述第一過氧化氫溶液洗滌所述氣流之后，使用適于將一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮的二氧化氯混合物氧化所述氣流；以及C)在氧化所述氣流之后，用第二過氧化氫溶液洗滌所述氣流。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，用所述第一過氧化氫溶液洗滌所述 氣流的步驟還包括a) 將所述氣流送入洗滌器；b) 將所述第一過氧化氫溶液送入洗滌器； C)從所述第一洗漆液中除去固體物；以及d)將所述第一洗滌液循環(huán)入具有第一過氧化氫溶液的洗滌器中。
11. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，該方法還包括a) 對所述第一過氧化氫溶液和循環(huán)的第一洗滌液的混合物進(jìn)行取樣，以測定過氧 化氫的含量；以及b) 將所述混合物中過氧化氫的含量控制到至少預(yù)定的水平。
12. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，除去固體物的步驟包括對所 得的洗滌液進(jìn)行離心分離。
13. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，用所述第二過氧化氫溶液洗滌所述氣流的步驟還包括a) 將所述氣流送入洗滌器；b) 將所述第二過氧化氫溶液送入洗滌器；c) 從所得的第二洗滌液中除去固體物；以及d) 將所述第二洗滌液循環(huán)入具有第二過氧化氫溶液的洗滌器中。
14. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，該方法還包括a) 對所述第二過氧化氫溶液和循環(huán)的第二洗滌液的混合物進(jìn)行取樣，以測定過氧 化氫的含量；以及b) 將所述混合物中過氧化氫的含量控制到至少預(yù)定的水平。
15. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述過氧化氫的預(yù)定的水平是提供用于與所述氣流反應(yīng)的化學(xué)計量過量的過氧化氫所需的量。
16. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述二氧化氯混合物是在與 使用二氧化氯混合物氧化所述氣流同時進(jìn)行的連續(xù)的反應(yīng)工藝中產(chǎn)生的。
17. —種用于從氣流中除去至少氮氧化物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括-a) 連接以接收所述氣流和二氧化氯混合物的氧化塔；b) 連接以接收從氧化塔中排出的氣流以及連接以接收過氧化氫溶液和來自洗滌器的循環(huán)液的洗滌器；C)連接以接收從洗滌器排出的氣流的中和器；以及d)用于連續(xù)產(chǎn)生二氧化氯混合物并注入氧化塔的二氧化氯產(chǎn)生和注射系統(tǒng)。
18. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述二氧化氯產(chǎn)生和注射系統(tǒng)包括a) 反應(yīng)容器；b) 用于計量進(jìn)入反應(yīng)容器的氯酸鈉溶液的裝置；c) 用于計量進(jìn)入反應(yīng)容器的過氧化氫和硫酸溶液的裝置；d) 用于稀釋二氧化氯混合物的裝置；以及e) 用于將二氧化氯混合物注入氧化塔的裝置。
19. 如前述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于稀釋二氧化氯混合物的 裝置和用于將二氧化氯混合物注入氧化塔的裝置包括進(jìn)入反應(yīng)容器的被動式空氣進(jìn) 口，用以向反應(yīng)容器提供補(bǔ)充空氣，以及將二氧化氯混合物從反應(yīng)容器排出并注入氧 化塔的引射器。
20. 如前述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于稀釋二氧化氯混合物的裝置和用于將二氧化氯混合物注入氧化塔的裝置包括進(jìn)入反應(yīng)容器的壓縮空氣進(jìn)口， 用于稀釋并將二氧化氯混合物從反應(yīng)容器注入氧化塔。
21. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括用于除去硫氧化物的 裝置，所述裝置包括a) 連接以接收原料煙道氣流的冷卻器；b) 連接以接收來自第一洗漆器的第一洗滌液，并在從第一洗滌液中除去固體之 后將循環(huán)的洗滌液提供給第一洗滌器的離心機(jī)；c) 控制系統(tǒng)，用以在循環(huán)的洗滌液中保持所需的過氧化氫濃度，以及在循環(huán)的洗 滌液中保持所需的硫酸濃度；d) 連接以接收從第一洗滌器中排出的氣流的除霧器；以及e)連接以接收從氧化塔排出的氣流以及連接以接收第二過氧化氫溶液和來自第 二洗滌器的循環(huán)液的第二洗滌器。
22. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述二氧化氯產(chǎn)生和注射系統(tǒng)包括:a) 反應(yīng)容器；b) 用于計量進(jìn)入反應(yīng)容器的氯酸鈉溶液的裝置；c) 用于計量進(jìn)入反應(yīng)容器的過氧化氫和硫酸溶液的裝置；d) 用于稀釋二氧化氯混合物的裝置；以及e) 用于將二氧化氯混合物注入氧化塔的裝置。
23. 如前述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括 置于所述除霧器與氧化塔之間的中和器。
全文摘要
利用二氧化氯和過氧化氫的方法和設(shè)備可用來通過洗滌減少NOx以及SOx和汞(或其它重金屬)從燃燒煙道氣流中的排放。
文檔編號B01D53/50GK101309740SQ200680042504
公開日2008年11月19日 申請日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者C·F·帕里斯, L·楚 申請人:美利堅和眾國，所代表的行政部門為(國家航空和宇宙航行局)