專利名稱:用試劑/催化劑再生控制SOx-NOx-顆粒的注入和袋濾室綜合系統(tǒng)的制作方法
這項(xiàng)發(fā)明涉及燒煤電廠排放物控制。更詳細(xì)地說(shuō)，涉及一種新的改進(jìn)了的方法。這方法用注入裝置和織物過(guò)濾袋室組成的綜合系統(tǒng)來(lái)控制同時(shí)存在的SOX，NOX和顆粒。
為了處理燒煤電廠產(chǎn)生的顆粒，氧化硫和氧化氮排放物，先進(jìn)的控制技術(shù)在過(guò)去二十年期間得到迅速發(fā)展。
大量的轉(zhuǎn)用低硫煤給在這些應(yīng)用中常用的集塵器(靜電除塵器)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。因?yàn)檫@種煤產(chǎn)生高電阻率的飄塵，這使它更難以收集，而且同時(shí)要求增加顆粒效率。因而在70年代后期電力公用工業(yè)開(kāi)始大規(guī)模地把可選擇的技術(shù)-織物過(guò)濾器濾室-應(yīng)用到顆?？刂粕稀?br>在袋濾室中飄塵通過(guò)過(guò)濾從煙道氣中分離出來(lái)。即當(dāng)氣體穿過(guò)管型織物濾袋時(shí)，飄塵在濾袋的上游側(cè)被收集。煙道氣通過(guò)該口袋，一般地是從里向外，而飄塵以所謂的濾餅的形式被收集起來(lái)。收集在這個(gè)袋中的物質(zhì)成為過(guò)濾介質(zhì)的一部分。當(dāng)濾餅在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中加厚到一定程度后，必須把這些袋子進(jìn)行清理以避免產(chǎn)生過(guò)量的壓力降，從而保持有適當(dāng)?shù)臍怏w流量。袋濾室的使用給該公用事業(yè)設(shè)備提供了轉(zhuǎn)換煤的選擇，因?yàn)榇鼮V室的收集效率對(duì)燃燒特性來(lái)說(shuō)是比較不靈敏的。
然而，當(dāng)煤燃燒時(shí)，大部分硫含量轉(zhuǎn)變成了氧化硫(SOX)，通常是SO2和SO3。此外氮氧化物(統(tǒng)用NOX表示)也形成了。NOX和SOX控制設(shè)備在袋濾室上游的應(yīng)用和放置將影響入口條件。和這種設(shè)備有關(guān)的袋濾室的全面設(shè)置，同工廠空氣加熱器，煙道氣體溫度、煙道氣體成份以及包括材料性質(zhì)在內(nèi)的織物過(guò)濾器技術(shù)指標(biāo)如材料成分，拉伸強(qiáng)度，抗磨性，耐化學(xué)性和溫度限制構(gòu)成了必須仔細(xì)考慮，綜合和控制的主要參數(shù)，以使得到令人滿意的全面的工廠排放物控制。
在美國(guó)專利4，309，386中(該專利被轉(zhuǎn)讓給本項(xiàng)發(fā)明的代理人)，一個(gè)熱的催化劑袋濾室(高于600°F)被同時(shí)用來(lái)排除顆粒和還原NOX。根據(jù)這份專利的說(shuō)明，用某種催化劑處理過(guò)濾袋以便在從氣流中濾出顆粒物質(zhì)的同時(shí)促進(jìn)選擇催化還原過(guò)程。袋濾室位于氨注入系統(tǒng)下游處。在這種袋濾室中煙道氣流容易受到處理過(guò)的袋子作用從而除去NOX。然而這種系統(tǒng)有幾種潛在的缺陷。特別是用催化劑浸漬過(guò)的袋子往往只有有限的使用壽命，必須定期更換整個(gè)袋子。并且催化劑易受SOX中毒。在含有大量SOX氣體的情況下中毒能導(dǎo)致喪失還原NOX的能力。
因此，連續(xù)不斷的改進(jìn)措施一直在采用能令人滿意的控制SOX和NOX排放物的催化劑織物袋濾室的排放物控制系統(tǒng)中尋找。
本發(fā)明提供了一個(gè)在把NOX還原成無(wú)害的N2同時(shí)從煙道氣流中收集和清除SOX和顆粒的注入和袋濾室綜合系統(tǒng)。
根據(jù)這項(xiàng)發(fā)明，把一種適當(dāng)?shù)脑噭?催化劑，例如鋁酸鈉(Sodium aluminate)，以一種細(xì)粉末形式氣動(dòng)地注入鍋爐內(nèi)的某一區(qū)域。該區(qū)域處于熱催化劑袋濾室上游且溫度低于該種試劑/催化劑熔點(diǎn)。熱催化劑袋濾室工作在600°F到800°F溫度范圍內(nèi)(近似315℃到427℃)且位于鍋爐節(jié)煤器出口和空氣加熱器之間。氨也在那附近注入。NOX和氨之間的反應(yīng)把NOX轉(zhuǎn)化為無(wú)害的氮?dú)猓鳶OX和試劑間的反應(yīng)產(chǎn)生繼續(xù)隨煙道氣一起流動(dòng)的固體顆粒。反應(yīng)劑的混合物，反應(yīng)產(chǎn)物和煙道氣繼續(xù)流向袋濾室。在那兒所有顆粒被從煙道氣中分離出來(lái)。
當(dāng)煙道氣流從注入點(diǎn)流向織物濾袋時(shí)，注入技術(shù)有利地為試劑/催化劑同SOX和NOX的反應(yīng)提供了一段延續(xù)時(shí)間。當(dāng)固體顆粒在濾袋中作為濾餅被收集起來(lái)，且煙道氣繼續(xù)穿過(guò)濾餅時(shí)就進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)。
根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的擇優(yōu)配置，試劑/催化劑隨同飄塵一起從袋濾室分離出來(lái)用于再生。由SOX引起的催化劑中毒不再是個(gè)問(wèn)題，因?yàn)楸卷?xiàng)發(fā)明采用的工藝條件力圖實(shí)現(xiàn)試劑/催化劑同SOX反應(yīng)以從氣流中清除SOX。而另一方面由于試劑/催化劑通過(guò)再生得到連續(xù)不斷的補(bǔ)充，這個(gè)反應(yīng)也是可行的。
附圖的主要說(shuō)明唯一的附圖是一張簡(jiǎn)化了的流程圖，用以說(shuō)明實(shí)施本項(xiàng)發(fā)明工藝流程的擇優(yōu)配置。
如附圖所示，一個(gè)燒煤鍋爐10包括一個(gè)節(jié)煤器12。眾所周知，設(shè)計(jì)節(jié)煤器是為了在氣體離開(kāi)鍋爐10的蒸汽發(fā)成區(qū)和過(guò)熱區(qū)后轉(zhuǎn)移煙道氣中的熱。節(jié)煤器的出口通過(guò)煙道氣導(dǎo)管14連接袋濾室16。顆粒在這兒被收集在濾袋中(圖中沒(méi)有畫出)。處理過(guò)的氣體從袋濾室16通過(guò)導(dǎo)管18排向一個(gè)空氣預(yù)熱器20。然后經(jīng)過(guò)導(dǎo)管22通向煙囪24，最后排向外界大氣中。
注入管26，28分別把固體試劑/催化劑和氨注入位于袋濾室16的上游，溫度低于試劑/催化劑熔點(diǎn)的區(qū)域。如圖所示，例如把固體試劑/催化劑和氨注入在節(jié)煤器的上游。亦即注入在鍋爐和節(jié)煤器的中間。
用一些壁注入器氣動(dòng)注入試劑/催化劑的方法是可取的。氨寧可在主過(guò)熱器和節(jié)煤器之間注入，因?yàn)樵诟嫌蔚奈恢米⑷雽⒖赡苡捎谘趸鴮?dǎo)致氨的過(guò)量損耗。在節(jié)煤器入口處的溫度通常在700°F到1000°F之間，而優(yōu)先選用的工作范圍是600°F到800°F。在此溫度范圍內(nèi)將不與氨發(fā)生反應(yīng)的試劑選擇分離出來(lái)。
包含有顆粒，SOX和NOX的燃燒煙道氣在穿過(guò)節(jié)煤器12流向袋濾室16時(shí)同試劑/催化劑發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)氣體從注入點(diǎn)流過(guò)袋濾室時(shí)，催化劑同SOX和NOX和氨(NH3)發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)催化劑被收集在濾袋中且煙道氣穿過(guò)它時(shí)發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)。
鋁酸鈉是優(yōu)選出來(lái)的試劑/催化劑。其它的試劑/催化劑包括鈦，釩，錳，鈷，鐵，鎳，銅和鋅等過(guò)渡金屬氧化物;氧化鋁(特別是γ-Al2O3)和被堿化了的氧化鋁;堿和堿土氧化物和碳酸鹽;以及礦物如片鈉鋁石(dawsonite)，方沸石(analcite)，鎂鈉閃石(magnesioriebeckite)，長(zhǎng)石(feldspars)，明礬石(alunite)，銳鈦礦(anatase)，藍(lán)銅礦(azurite)，鋁土礦(bauxite)，綠鎳礦(bunsenite)，針鐵礦(gothite)，赤鐵礦(hematite)，鐵尖晶石(iron spinel)，鈦鐵礦(ilmenite)，孔雀石(malachite)，水錳礦(manganite)，方錳礦(manganosite)，蜜蠟石(mellite)，菱鐵礦(siclerite)和尖晶石(spinel)。
廢的試劑/催化劑同飄塵一道從袋濾室中除去。
廢的物質(zhì)中包含有以硫酸鹽和亞硫酸鹽形式出現(xiàn)的來(lái)自煙道氣中的硫。這些廢物質(zhì)和飄塵被送進(jìn)流化床氣化器30。煤在這兒作為能源被添加進(jìn)來(lái)，并把硫酸鹽廢物質(zhì)的溫度升高到足以使硫以二氧化硫和硫化氫形式餾出的程度。接著，用次級(jí)袋濾室，沉淀器或高效旋風(fēng)分離器這一類的微粒收集器32把試劑/催化劑同飄塵一起從氣流中分離出來(lái)。然后在混合槽34中用水把收集后的固體物質(zhì)變成淤漿。其中試劑/催化劑變成溶液。最后這些淤漿被導(dǎo)入一個(gè)固體分離器36，例如帶式過(guò)濾器或離心機(jī)?；覊m在這兒被清除出系統(tǒng)。另外，包含有再生了的試劑/催化劑溶液作為補(bǔ)充再循環(huán)回到鍋爐10。在把這些試劑/催化劑注入該鍋爐之前需要一個(gè)干燥器40。
從流化床氣化器出來(lái)的廢氣將要導(dǎo)入克勞斯裝置38(Klaus plant)。該裝置能把SO2和H2S以硫元素的形式回收。在流化床氣化器30生成的部分蒸氣要用來(lái)運(yùn)行克勞斯裝置38。低熱值氣體同從粉磨機(jī)42出來(lái)的粉煤一起作為補(bǔ)充燃料將要送回鍋爐10。(原文為12)。或者供給其它工藝過(guò)程使用。有一種可能性是這種氣體能用于氨的生產(chǎn)中，而氨本身又可作為補(bǔ)充用于NOX還原過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一個(gè)控制由燒煤鍋爐系統(tǒng)排放污染物的方法，這個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)鍋爐，一個(gè)節(jié)煤器，一個(gè)織物過(guò)濾器袋濾室和一個(gè)空氣加熱器，并由流體管線相連接的成套系統(tǒng)，在大約600°F到800°F溫度范圍內(nèi)，從燃燒煙道氣流中除去SOX，NOX和顆粒，其步驟如下(a)在織物過(guò)濾袋室的上游，溫度低于試劑/催化劑熔點(diǎn)的區(qū)間內(nèi)把粉末狀的試劑/催化劑和氨加入到燃燒煙道氣流中；(b)當(dāng)煙道氣流通過(guò)袋濾室時(shí)，一些試劑/催化劑和氨同SOX和NOX發(fā)生反應(yīng)形成反應(yīng)產(chǎn)物；(c)在一定溫度范圍內(nèi)通過(guò)過(guò)濾把所用顆粒，反應(yīng)產(chǎn)物和試劑/催化劑從煙道氣中分離出來(lái)的袋濾室中形成濾餅；(d)煙道氣流穿過(guò)濾餅使試劑/催化劑與SOX和NOX(進(jìn)一步)反應(yīng)形成反應(yīng)產(chǎn)物和凈化氣體；以及(e)使凈化了的氣體排出袋濾室穿過(guò)空氣加熱器。
2.根據(jù)專利要求1的方法，在該方法中試劑/催化劑是鋁酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，在該方法中試劑/催化劑是從鈦，釩，錳，鈷，鐵，錁，銅和鋅這一類金屬氧化物中選出。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，在該方法中試劑/催化劑是從氧化鋁和堿化了的氧化鋁這一類物質(zhì)中選出。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，在該方法中試劑/催化劑是從堿和堿土金屬氧化物及其碳酸鹽一類物質(zhì)中選出。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，在該方法中試劑/催化劑是從片鋁酸鈉，方沸石，鎂鈉閃石，長(zhǎng)石，明礬石，銳鈦礦，藍(lán)銅礦，鋁土礦，綠鎳礦，針鐵礦，赤鐵礦，鐵尖晶石，鈦鐵礦，孔雀石，水錳礦，方錳礦，蜜蠟石，菱鐵礦和尖晶石這一類礦物中選出。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，在該方法中進(jìn)料步驟(a)包括把試劑/催化劑添加在鍋爐和節(jié)煤器中間。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的方法，在該方法中反應(yīng)步驟(b)包括當(dāng)煙道氣流穿過(guò)節(jié)煤器流向袋濾室時(shí)使一些試劑/催化劑和氨同SOX和NOX反應(yīng)形成反應(yīng)產(chǎn)物。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，該方法進(jìn)一步包括把濾餅加熱到足以從餅中揮發(fā)和餾出二氧化硫和硫化氫，并生成含有可回收的試劑/催化劑的固體物質(zhì)，從這些固體物質(zhì)中分離出可回收的試劑/催化劑，以及在該方法中進(jìn)料步驟(a)把試劑/催化劑送入燃燒氣流。
專利摘要
披露了一種控制/燒煤鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生的排放物SO
文檔編號(hào)F23J15/00GK87107195SQ87107195
公開(kāi)日1988年7月27日 申請(qǐng)日期1987年10月28日
發(fā)明者約翰·B·多利, 埃德·A·彼爾施, 威廉姆·當(dāng)斯 申請(qǐng)人:巴布考克和威爾科斯公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan