專利名稱：：向固體廢料燃燒爐中加入三次空氣以控制NO_x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及通過加入三次空氣并減少二次空氣，而還原從廢料能源轉(zhuǎn)化爐(waste-to-energyboiler)產(chǎn)生的NOx排放物的方法。該方法的實施方式也可以結(jié)合次級NOx還原系統(tǒng)，例如使用氨或尿素的簡單的選擇性非催化還原(SNCR)系統(tǒng)，以實現(xiàn)期望的高水平的NOx還原。
背景技術(shù)：
：在城市廢料燃燒器(MWC)中燃燒固體廢料產(chǎn)生一定量的NOx。NOx是一類無色無味但是具有高反應(yīng)性的氣體的總稱，這些氣體含有不同量的NO和N02。MWC產(chǎn)生的NOx量在一定程度上根據(jù)爐排(grate)和爐的設(shè)計而不同，但是典型地在250-350ppm之間(在煙道氣中干值為7%的02)。NOx的化學形成與氮氣與氧氣之間的反應(yīng)直接相關(guān)。為了理解在MWC中NOx的形成，對燃燒器設(shè)計和操作的基本理解是有用的。MWC中的燃燒空氣系統(tǒng)典型地包括一次(也稱作爐排下的)空氣和二次(也稱作爐排上的或者過燒)空氣。通過位于燃燒爐排下面的壓力通風系統(tǒng)(plenums)供給一次空氣，并且使一次空氣通過爐排以順序地進行干燥(釋出水)、脫去揮發(fā)成分(釋出揮發(fā)烴)，并燒盡廢料床(將非揮發(fā)烴氧化)。典型地調(diào)節(jié)一次空氣的量，從而使在廢料初始燃燒期間的過量空氣最小化，同時將廢料床屮的含碳材料的燒盡最大化。通過位于爐排上方的空氣孔注入二次空氣，并且二次空氣用于提供湍流混合和破壞從廢料床產(chǎn)生的烴。用于典型MWC的總體過5量空氣水平為約60-100%(化學計量(即現(xiàn)論量)的空氣需求的160-200%)，其中，一次空氣典型地&空氣總量的50-70%。除了破壞冇機物之外，該燃燒方法的一個目的是使形成的NOx最小化。在燃燒期問通過兩個主要機理形成NOx:燃料Nox，凡來自存在于城市固休廢料(MSW)流屮的有機結(jié)合的元素氮(N)的氧化；以及熱NOx，其來自大氣N2的商溫軾化。更具休地說，通過MSW材料屮有機結(jié)合的N與02的反應(yīng)，在火焰區(qū)屮形成燃料NOx。決定燃料NOx形成速率的關(guān)鍵變量是在火焰區(qū)中02的可得性(availability)、燃料結(jié)合的N的量、以及含N材料的化學結(jié)構(gòu)。燃料NOx反應(yīng)可以在相對較低的溫度(〈，100。C(〈，000。F))下發(fā)生。根據(jù)火焰中02的可得性的不同，含N化合物會反應(yīng)形成N2或者NOx。02的可得性較低吋，N2是主要反應(yīng)產(chǎn)物。如果有大量的02可用，更大比例的燃料結(jié)合的N轉(zhuǎn)化成NOx。相反，通過在N2與02基團之間的反應(yīng)，在高溫火焰區(qū)中形成熱NOx。決定熱NOx形成速率的關(guān)鍵變量是溫度、02和N2的可得性、以及停留時間。由于霈要高的活化能，.W.到火焰溫度達到1,10()0C(2,000。F)，熱NOx的形成才變得顯著。然而，通常來說，NOx排放物是不希望的，并且對環(huán)境影響大，這是由于它們作為標準污染物質(zhì)、酸性氣體、和臭氧前體的作用。NOx對健康的直接影響集中在氣體對呼吸系統(tǒng)的影響，這是因為NOx與氨、水分和其他化合物反應(yīng)形成可以破壞肺部組織的硝酸和相關(guān)顆粒。由NOx產(chǎn)生的這些和其他顆粒深入滲透到肺部的敏感部位，并且可以引起潛在致命的呼吸疾病(例如肺氣腫和支氣管炎)或使所述疾病惡化。此外，NOx排放物造成其他環(huán)境問題。例如，在熱和陽光的作用下，NOx與揮發(fā)性有機化合物(VOC)反應(yīng)形成地面臭氧。小孩、哮喘病患者、以及戶外工作或鍛煉的人易于受到臭氧的不良影響，這些影響包括對肺部組織的破壞以及降低肺功能。臭氧還破壞植被并且會減少糧食產(chǎn)量。此外，NOx和二諷化硫與空氣中其他物質(zhì)反應(yīng)形成酸，所形成的酸與雨、霧、雪或者干燥顆粒一起以酸雨降落到地上。酸雨破壞或者損害汽車、建筑物和紀念碑，并且使湖泊和河流變得不適于魚類生活。6此外，NOx是影響大氣中羥基(OH)含量的間接溫室氣體。具體地說，NOx氣休的分解引起OH過剩的增加。因此，己經(jīng)通過了多項法律和條例來限制來自MWC和其他源頭的NOx排放物。例如，40C.F.R.Part60授權(quán)美國環(huán)境保護局來監(jiān)測和限制來自MWC的NOx。在國際上，例如在歐洲、加拿大和日本，同樣存在限制NOx排放物的類似法規(guī)和條例。應(yīng)該理解，完全理解和知道關(guān)于NOx排放物的各種法規(guī)和法律不在本申請討論的范圍之內(nèi)?？梢詫Ox控制技術(shù)分成兩個小組燃燒控制和后燃燒控制(post-combustioncontrol)。燃燒控制通過降低火焰中02的可得性并降低燃燒區(qū)溫度，來限制在燃燒過程期間NOx的形成。這些技術(shù)包括分級燃燒、低過量空氣、和煙道氣再循環(huán)(FGR)。分級燃燒和低過量空氣減少爐排下空氣的流動，以降低在燃燒區(qū)中02的可得性，這促進在一次燃燒期間形成的—些NOx的化學還原。在FGR中，通過降低燃燒空氣系統(tǒng)中02與惰性物質(zhì)(N2和二氧化碳(C02))的比例，一部分燃燒器廢氣返回燃燒空氣供應(yīng)，減少燃燒區(qū)的02并且抑制火焰溫度。后燃燒控制涉及除去在燃燒過程期間在固體廢料燃燒爐中產(chǎn)生的NOx排放物，最常用的后燃燒NOx控制包括選擇性非催化還原(SNCR)系統(tǒng)，典型地，這顯著還原NOx:或者選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)，典型地，這甚至比SNCR系統(tǒng)更有效地還原NOx。如下面更詳細地描述的，與SNCR系統(tǒng)相比，SCR系統(tǒng)的建設(shè)、操作和維護都要昂貴很多倍，因此，在世界上的許多地方，將SCR系統(tǒng)用于廢料能源轉(zhuǎn)化(WTE)設(shè)備在經(jīng)濟上不可行。SCR是附加的控制技術(shù)(add-oncontroltechnology),其以催化方式促進NH3與NOx之間的反應(yīng)。SCR系統(tǒng)可以使用含水的或者無水的NH3反應(yīng)物，主要區(qū)別在于NH3汽化系統(tǒng)的尺寸和安全要求。在SCR系統(tǒng)中，準確稱量一定量的反應(yīng)物加入到廢氣流中。所述反應(yīng)物分解成氨，并且在催化劑上與NOx反應(yīng)，所述催化劑位于注入點的下游。該反應(yīng)將NOx還原成元素氮和水蒸汽。典型地，在約500-700下的溫度下操作SCR系統(tǒng)。在廢料處理費用和成本有效性方面，由于高的資本費用、以及催化劑置換和處理的成本，SCR的成本通常較高。相反，SNCR將NOx還原成N2，而不需要使用催化劑。與SCR系統(tǒng)類似，SNCR系統(tǒng)將一種或多種還原劑注入MWC的上部爐中，從而與NOx反應(yīng)并形成N2。在沒有催化劑的輔助的情況下，這些反應(yīng)在約1600-1800下的溫度下發(fā)生。在SNCR方法性能范圍的上限附近操作SNCR方法會得到不希望的氨排放物或其他副產(chǎn)物氣體。SNCR的資本費用以及維護成本通常顯著降低，因為不需要替換和處理催化劑。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供--種方法，其中，在顯著高于傳統(tǒng)的二次空氣噴嘴高度的高度處，向固體廢料燃燒爐中至少加入第三燃燒空氣流。該第三空氣流，或三次空氣流的高度通常在二次空氣噴嘴上方至少IO英尺，但是最佳高度為在二次空氣噴嘴上方25-50英尺。通過位于爐的前、后、左、或右壁的噴嘴，將三次空氣流注入到爐中，所述噴嘴數(shù)目和組合任意，使三次空氣與燃燒氣充分混合。將約50-100%的一部分正常二次空氣轉(zhuǎn)換成這種新的三次空氣流。因此，不需要增加爐中的總空氣流而使其高于傳統(tǒng)設(shè)計中的總空氣流。這時，控制一次空氣流，使其為燃燒所需的化學計量或略低于化學計量，使三次空氣下面的區(qū)域中的過量氧氣的量最小化，得到長的低能火焰(lazyflame)并還原形成的NOx。該區(qū)域中的溫度非常接近絕熱火焰溫度，絕熱火焰溫度髙于約2000。F，并且典型地接近2500°F。三次空氣注入處下方的燃燒區(qū)域中過量氧氣減少也導致較高的溫度，這可以破壞典型的爐構(gòu)筑材料。為了將該破壞最小化，以低速率注入少量二次空氣，來促進火焰的集中使其遠離爐壁，同時也沿著壁產(chǎn)生較涼的空氣夾層。因此，二次空氣的作用通常與其在典型的爐設(shè)計中的目的相反，其中，二次空氣用于引起湍流和良好的混合，以完成燃燒過程。然后，以較高的流動速率和速度在爐中注入三次空氣，以引起高的湍流并完成與煙道氣的混合。然后，該三次空氣流完成燃燒過程，在煙道氣中得到低水平的一氧化碳。在注入三次空氣之后，煙道氣溫度典型地在約1600。F-1900。F之間。這種新的燃燒裝置可以使Nox水平在約100-l卯ppm的范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)與具有SNCR系統(tǒng)的傳統(tǒng)固體廢料燃燒爐相同或更低的NOx水平。而且，在上部爐區(qū)域的中部加入這種新的三次空氣流的情況下，為了達到最佳性能，可以在三次空氣噴嘴上方緊接著三次空氣噴嘴處加入傳統(tǒng)SNCR，所述傳統(tǒng)SNCR在1600°-1800°F的溫度窗口將氨或尿素注入到燃燒氣體屮。由三次空氣引起的湍流進一步促進氨或尿素與燃燒氣休混合。這種增強使所需的SNCR噴嘴數(shù)H最小化，減少了氨或尿素所需的載氣量，并且減小了離開鍋爐的未反應(yīng)的貧跫(常稱作氨逃逸)。三次空氣與簡單SNCR的這種組合可以使NOx水平在約30-70ppm范圍內(nèi)，因而使NOx水平與具有昂貴的SCR系統(tǒng)的設(shè)備可比。因此，在本發(fā)明的一個具體實施方案中，提供了用于還原NOx排放物的廢料燃燒爐系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括支撐燃燒廢料床的爐排；至少一個引入二次空氣的第二噴嘴，所述第二噴嘴在所述燃燒廢料床下游；以及至少一個引入三次空氣的第三噴嘴。所述一個或多個第三噴嘴位于所述第二噴嘴下游一定距離處，其中所述距離處的煙道溫度通常小于約1卯0。F。在本發(fā)明的另一個具體實施方案中，提供了用于還原廢料燃燒系統(tǒng)中的NOx排放物的方法。所述方法包括使用具有一次空氣源和二次空氣源的爐，所述一次空氣源和二次空氣源分別用于將一次空氣和二次空氣引入所述爐中。所述方法包括以下步驟分配所述一次空氣和二次空氣的一部分作為三次空氣并在所述二次空氣下游一定距離處，將所述三次空氣供給到所述爐空氣，其中所述三次空氣減小爐中位于三次空氣加入處上游的氧氣水平。結(jié)合附圖參考以下描述，可以更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，其屮，相似的附圖標記表示相似的特征，其中.圖1-2是根據(jù)本發(fā)明實施方案的具有另外的三次空氣的城市廢料燃燒爐的示意圖并且圖3是描述根據(jù)本發(fā)明實施方案的方法步驟的流程圖，所述方法通過使用三次空氣源，用于還原來自城市廢料燃燒器的NOx排放物。具體實施例方式現(xiàn)在參考圖1，在本發(fā)明的一個實施方案中，固體廢料燃燒系統(tǒng)100使用了移動爐排110，移動爐排uo具有三個主要的燃燒空氣源。--次空氣10在爐排110下方引入，并且一次空氣10向上流過燃燒廢料床20。二次空氣30通過燃燒廢料床20上方的一排或多排第二噴嘴120引入。在典型的MWC中，二次空氣30用于通過加入另外的氧氣并提供湍流來劇烈地混合燃燒氣，使揮發(fā)性有機物和一氧化碳的燃燒盡快完成。在本發(fā)明中，二次空氣起的作用不同。二次空氣以低速率注入，以使混合和燃燒最小化。二次空氣的作用是促進火焰在爐中集中，并且沿著壁產(chǎn)生較涼的空氣夾層(airblanket),從而將較高的爐溫對用于保護爐的水冷壁(waterwall)的材料的影響最小。雖然本發(fā)明關(guān)注于基于傾斜的和水平的爐排的爐，但應(yīng)當理解，本發(fā)明的三次空氣NOx還原的原理可以同樣地用于任何固體燃料燃燒鍋爐的設(shè)計。應(yīng)當理解，二次空氣噴嘴120的數(shù)目和位置可以隨不同的爐設(shè)計而變化，但是，二次空氣噴嘴120典型地在下部爐中緊接著燃燒廢料位于燃燒廢料上方，以實現(xiàn)二次空氣30的上述目的。而且，應(yīng)該理解，可以根據(jù)已知的技術(shù)(例如，通過改變二次空氣噴嘴120的形狀、角度和位置)來調(diào)整或改進二次空氣噴嘴120，從而改善爐100的性能。盡管二次空氣噴嘴典型地置于爐的前壁和后壁上，但二次空氣噴嘴也可以置于右壁和左壁上約相同的高度處，從而進一步實現(xiàn)上述目的。同樣地，盡管沒有描述，通過根據(jù)需要加入和定位各種成型元件,可以進一步改進爐100,以引導煙道廢氣流,從而使爐100的性能最優(yōu)化。繼續(xù)參考圖1，所述爐IOO還包括三次空氣噴嘴130，以向固體廢料燃燒爐中加入第三燃燒空氣流，或三次空氣40。通過位于爐100的前壁、后壁、左壁或右壁上的第三噴嘴130，可以將三次空氣流注入到爐100中，第三噴嘴的數(shù)目和組合任意，使三次空氣與燃燒氣體充分混合，用于完成燃燒過程，并使一氧化碳在煙道氣中的水平低。應(yīng)該理解，三次空氣噴嘴130的數(shù)目和位置可以隨不同的爐設(shè)計而變化，但是，典型地位于顯著高于二10次空氣噴嘴120高度的高度處。而且，應(yīng)該理解，可以根據(jù)已知的技術(shù)調(diào)整或者改進三次空氣噴嘴130，以改善爐100的性能。再次參考圖l，提供第三，或三次空氣流40的三次空氣噴嘴130位于距離二次空氣噴嘴120—定距離D處。距離D為通常在二次空氣噴嘴120上方至少10英尺，但是最佳為在二次空氣噴嘴120上方25-50英尺，下面將更詳細地描述這種間隔的道理。特別地，應(yīng)該將第三噴嘴130置于足夠高的位置，以形成最少的NOx，但是不高于必要的高度，因為這種條件將引起過大面積的爐壁材料的加速損耗。第三噴嘴130的精確位置位于二次空氣噴嘴120上方距離D處，這取決于許多因素，例如爐100的具體構(gòu)型、尺寸和設(shè)計，以及燃燒廢料床20的具體化學性質(zhì)。.特別地，二次空氣30典型地在爐100的緊接著燃燒廢料床的部分引入，并且該位置的溫度T1相對較高，為用于燃燒廢料燃料的絕熱溫度，或者接近所述絕熱溫度。由于在較髙的高度處引入三次空氣40,爐100的該部分的溫度T2相對較低。例如，溫度Tl高于2000°F，并且典型地為約2500°F，而第三注入水平處的溫度T2可以在約1600。-l卯0。F之間(在加入三次空氣之后)，這是由于與爐壁之間的傳熱以及較涼的三次空氣與熱煙道氣的混合o由于以下兩個原因，在較高的溫度T1引入的二次空氣的減少，以及在較低溫度T2加入三次空氣40導致NOx減少。首先，在第二與第三噴嘴之間存在低于化學計量或者接近化學計量的條件，減少了可用于與氮氣反應(yīng)形成NOx的過量氧氣的量。此外，在第二噴嘴與第三噴嘴之間的區(qū)域內(nèi)，在一次燃燒期間在爐排水平處形成的一部分NOx會被NH2和HCN基團化學還原，所述NH2和HCN基團是由于缺少過量空氣而形成的。其次，在加入三次空氣之后，在較低的溫度T2下，在爐IOO中繼續(xù)廢氣燃燒，而在該溫度下產(chǎn)生的NOx最小化。在測試應(yīng)用中，為了在髙的溫度T1下引入二次空氣30并且在較低的溫度T2下引入三次空氣40而構(gòu)建的MWC獲得較低的NOx水平，在約130-180ppm范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)與具有SNCR系統(tǒng)的傳統(tǒng)固體廢料燃燒爐相同的NOx水平。雖然由于安裝噴嘴130和管道系統(tǒng)(ductwork)(未顯示)的成本，典型地在鍋爐100中的一個高度處注入三次空氣40,但可以在多于一個高度D處ii注入三次空氣40，以改善與煙道氣的混合，或能夠在鍋爐淤塞和鍋爐內(nèi)煙道氣溫度分布改變時改變髙度。因此，繼續(xù)參考圖1，爐100的一個實施方案還可以含有供應(yīng)另外的三次空氣流40'的另外的三次空氣噴嘴130'，所述另外的三次空氣噴嘴130'位于二次空氣噴嘴120上方第二距離D'處。因為所述另外的三次空氣噴嘴130'位于不同的高度D',所以在爐100的具有不同溫度T2'的部分引入另外的三次空氣流40'。繼續(xù)參考圖l，通過結(jié)合另外的NOx還原技術(shù)，爐100可以實現(xiàn)另外的NOx還原。例如，圖1顯示了將已知的SNCR系統(tǒng)140引入到爐100中。特別地，SNCR系統(tǒng)140典型地將SNCR添加劑50(例如氨或者尿素)注入到溫度范圍在1600°-1800°F內(nèi)的燃燒氣體中。由于如上所述，在爐100的中部至上部的部分實現(xiàn)該溫度范圍，接近三次空氣流40的加入處，為了實現(xiàn)最佳性能，SNCR噴嘴150可以置于三次空氣噴嘴130上方。此外，在爐中由三次空氣40引起的湍流進一步促進SNCR添加劑50與燃燒氣的混合。這種增強使所需的SNCR噴嘴150的數(shù)目最小化，減少SNCR添加劑50所需的載流體量，并且減少從鍋爐排出的未反應(yīng)的氨的量，這常稱作氨逃逸。在實驗中，三次空氣40與SNCR系統(tǒng)140的這種組合通常使NOx水平在30-70ppm范圍內(nèi)，從而使可獲得的NOx水平與具有昂貴得多的SCR系統(tǒng)的設(shè)備的NOx水平相當。雖然圖1中顯示的爐100的實施方案包括SNCR系統(tǒng)，但應(yīng)該理解，通過將SCR系統(tǒng)與供應(yīng)三次空氣40的爐100結(jié)合，可以實現(xiàn)更進一步的NOx還原。在采用非SNCRNOx還原系統(tǒng)的這種情況下，可以根據(jù)需要調(diào)整三次空氣噴嘴130，從而最優(yōu)利用具體的NOx還原系統(tǒng)。例如，如上所述，SCR系統(tǒng)使用催化劑，所述催化劑使NOx還原反應(yīng)得以在與SNCR系統(tǒng)相比相對較低的溫度(約在500-700。F的范圍內(nèi))下發(fā)生。相應(yīng)地，可以移動三次空氣噴嘴130,使其與二次空氣噴嘴的距離D更大，從而煙道溫度T2小于上述的1600■1800T的范圍?，F(xiàn)在參考圖2，根據(jù)本發(fā)明實施方案的爐100還包含空氣源160，例如電動風扇或者其他已知的空氣循環(huán)系統(tǒng)。在顯示的實施方案中，單一的空氣源160供給二次空氣30和三次空氣40。然而，應(yīng)該理解，可以分別單獨向爐100中供應(yīng)二次空氣30和三次空氣40中的每一個，所顯示的該構(gòu)型僅為了便于說明。也應(yīng)該理解，由于不同的壓力要求，典型地將一次空氣10單獨供給到MWC，然而，也可以提供所有的三個空氣流，即從單一氣源供應(yīng)一次空氣IO、二次空氣30和三次空氣40。如上所述，設(shè)計向MWC(例如爐IOO)提供的空氣總量，從而實現(xiàn)各種燃燒目標。相應(yīng)地，通過一次空氣IO、二次空氣30和三次空氣40提供到爐100中的空氣總量沒必要與供給到已知MWC系統(tǒng)中的一次空氣和二次空氣總量顯著不同。由于類似的原因，在爐100中提供的一次空氣10的量通常不會與供給到已知MWC系統(tǒng)中的第一空氣的總量不同。因此，本發(fā)明的--個優(yōu)選實施方式將一部分二次空氣從第二噴嘴120轉(zhuǎn)移開，并且將該部分作為三次空氣40引入到第三噴嘴130。因此，供給到爐100中的三次空氣40的量相應(yīng)于二次空氣30的減少量。在一個實施方案中，將50-100%的正常的二次空氣30轉(zhuǎn)換到第三噴嘴130作為三次空氣40，因此，流到爐100的總的空氣流與傳統(tǒng)設(shè)計類似。應(yīng)該理解，不同的鍋爐設(shè)計利用不同的一次空氣流10和二次空氣流30，以及不同的一次空氣流10與二次空氣30流的比例。因此，通過將二次空氣30的全部或相當大一部分轉(zhuǎn)換到三次空氣噴嘴130，本發(fā)明可用于任何鍋爐設(shè)計。此外，潛在地，也可以將一部分一次空氣10轉(zhuǎn)換到三次空氣噴嘴130。通過加入三次空氣40，減少的二次空氣30的作用改變。如上面所解釋的，已知MWC中的二次空氣30引起與煙道氣的高湍流，提供了完成燃燒必需的混合。通過加入三次空氣40，任何保留下來的二次空氣30通常不提供良好的混合。取而代之的是，二次空氣30以低得多的速度進入爐100中，并且保留在爐100的壁101附近，有助于保護壁101不受任何高溫和較高的火焰的影響。這時，控制一次空氣IO、二次空氣30和三次空氣40的組合流，可以控制二次空氣注入處與新的三次空氣注入處之間的燃燒氣體的溫度，使其為最佳水平。繼續(xù)參考圖2，控制器170可以調(diào)節(jié)作為二次空氣30和三次空氣40供給的空氣的分配。例如，控制器170可以操作氣流調(diào)節(jié)器(damper)，所述氣流調(diào)節(jié)器根據(jù)爐100中測得的溫度Tl和T2，動態(tài)地調(diào)節(jié)打開和關(guān)閉。同樣地，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)空氣源160和/或一次空氣源(未顯示)，以實現(xiàn)期望的溫度?？刂破?70可以接收到輸入的測量值，并且根據(jù)期望的系統(tǒng)性能所需來調(diào)節(jié)二次空氣30和三次空氣40的分配。例如，可以將控制器170連接到已知的連續(xù)排放監(jiān)測(CEM)系統(tǒng)(未顯示)，連續(xù)排放監(jiān)測(CEM)系統(tǒng)監(jiān)控爐系統(tǒng)內(nèi)的排放物以及來自爐系統(tǒng)的排放物。控制器170，例如可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)二次空氣30和三次空氣40的分配，以使NOx排放物最小化，例如，以便實現(xiàn)用于SNCR或者相似系統(tǒng)的期望溫度范圍，以實現(xiàn)期望的湍流水平，以實現(xiàn)期望的氧氣水平等。繼續(xù)參考圖2，同樣應(yīng)該理解，可以調(diào)節(jié)-'次空氣流10、二次空氣流30和三次空氣流40以實現(xiàn)其他性能測量。特別地，雖然上述討論提及調(diào)節(jié)一次空氣IO、二次空氣30和三次空氣40的量和分配，以在爐100的具體區(qū)域中實現(xiàn)期望的熱水平，但也可以使用相似的技術(shù)來實現(xiàn)其他期望的標準。例如，可以調(diào)節(jié)一次空氣10、二次空氣30和三次空氣40的量和分配，從而廢氣在爐100中停留期望的時間長度，或者控制所述廢氣以實現(xiàn)期望的性能，例如鍋爐結(jié)垢(boilerfouliiig)或鍋爐效率。此外，可以控制三次空氣40的量，以便如前所述，實現(xiàn)期望的湍流水平和SNCR添加劑150(見圖l)的性能。現(xiàn)在參考圖3，討論根據(jù)本發(fā)明實施方案，用于調(diào)整具有一次空氣和二次空氣源的已知MWC設(shè)備的NOx還原方法200。特別地，NOx還原方法200包括將一部分一次空氣和/或二次空氣轉(zhuǎn)向為三次空氣，即步驟210。如上所述，氣流調(diào)節(jié)器可以用于使一部分二次空氣改變方向。可選地，供給二次空氣的機構(gòu)(mechanism)可以在降低的水平下操作，并且可以使用第二機構(gòu)來供給三次空氣。雖然通常假定供給到爐中的空氣總量不會增加，但應(yīng)該理解，可以根據(jù)需要調(diào)整空氣供給，以實現(xiàn)期望的其他性能。如上所述，不同的鍋爐設(shè)計采用不同的一次空氣流和二次空氣流以及一次空氣與二次空氣的比例。通過將二次空氣的全部或相當大一部分轉(zhuǎn)換到新的三次空氣噴嘴，可以將所述想法用于這些鍋爐設(shè)計中的任一種。此外，潛在地，也可以將一部分一次空氣轉(zhuǎn)換到新的三次空氣噴嘴。繼續(xù)參考圖3中的NOx還原方法200,在距離二次空氣一定距離處，將三次空氣引入到爐中，即步驟220。如上所述，通常在溫度相對較低的爐區(qū)域中在一個或多個較高的高度處引入三次空氣。所選的爐區(qū)域中的溫度應(yīng)該充分高，從而可以使燃燒過程繼續(xù)，但也要足夠低，以使生成的NOx最少。繼續(xù)參考圖3中的NOx還原方法200，在步驟230中測量爐，以確定是否能實現(xiàn)期望的性能測量。例如，可以測量爐的不同區(qū)域中的溫度。如上所述，不同的爐性能測量，例如廢氣停留時間、NOx生成水平或其他污染物質(zhì)的生成水平，也可以用于評價三次空氣的性能。根據(jù)期望的性能和可用資源的不同，在爐測量步驟230中的評價可以連續(xù)地或者定期地進行。繼續(xù)參考步驟230，雖然沒有直接測量化學計量條件，通過使用正在進行的空氣流和煙道氣中的過量的02水平的測量，可以測定近似的化學計量空氣流?？紤]這一點的另一方面是爐非常大，并且存在具有過量空氣的區(qū)域，其他區(qū)域沒有過量空氣。當用三次空氣進行操作時，所述爐的較高的部分沒有過量空氣，從而所述爐會具有相應(yīng)的低02水平。再參考圖3中的NOx還原方法200，由爐測量步驟230得到的結(jié)果可以用于在步驟240中調(diào)節(jié)爐，例如在步驟210中改進將一部分一次空氣和/或二次空氣轉(zhuǎn)換成三次空氣的步驟。另外地，通過改變一次空氣、二次空氣和三次空氣的量，可以調(diào)節(jié)MWC?？梢韵嗨频卦诓襟E240中進行爐調(diào)節(jié)，以對供給到MWC的城市廢料的變化作出反應(yīng)?；氐綀D3中的NOx還原方法200,也可以任選地在步驟250中向MWC中加入補充NOx還原方法，例如SCR或者SNCR，以進一步還原NOx排放物，與三次空氣的加入相協(xié)調(diào)。例如，從使用根據(jù)本發(fā)明的實施方案的NOx還原方法的MWC得到的數(shù)據(jù)顯示如下。表l提供了從使用根據(jù)本發(fā)明的實施方案的NOx還原方法在不同時間段得到的MWC的采樣數(shù)據(jù)。對于表1中所示的結(jié)果，沒有使用補充的NOx還原方法，例如SCR或者SNCR。如表1中所示，隨著二次空氣與三次空氣的比例從約0.4到1.5變化，測得的NOx值從100ppm到190ppm變化。可測得的這些值低于由MWC產(chǎn)生的NOx的典型量(典型地，在250-350ppm之間)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>SA/TA比例表2提供了從使用具有補充的SNCR的根據(jù)本發(fā)明另一實施方案的NOx還原方法在不同時間段得到的MWC的采樣數(shù)據(jù)。如表的2的"NOx"欄中所示，測得的NOx值在50-62ppm之間，可測得的NOx值低于使用根據(jù)本發(fā)明實施方案，沒有補充NOx還原方法的NOx還原技術(shù)產(chǎn)生的NOx量(如圖l中所示)。實際上，與更昂貴的SCR技術(shù)相比，所測得的值更有利。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>結(jié)論盡管已結(jié)合示例性實施方案描述了本發(fā)明，但在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以改變加入、刪減、替換、或其他改變。相應(yīng)地，本發(fā)明不應(yīng)現(xiàn)解為受到前述描述的限制，木發(fā)明僅受所附權(quán)利要求的范闈所限制。權(quán)利要求1.用于還原NOX排放物的廢料燃燒爐系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括支撐燃燒廢料床的爐排；至少一個引入二次空氣的第二噴嘴，所述第二噴嘴位于所述燃燒廢料床的下游；以及至少一個引入三次空氣的第三噴嘴，所述第三噴嘴位于所述第二噴嘴下游一定距離處，其中所述距離處的煙道溫度小于1900°F。2.權(quán)利耍求1的系統(tǒng)，其還包括置于所述第三噴嘴下游的后燃燒NOx控制系統(tǒng)。3.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述后燃燒NOx控制系統(tǒng)是選擇性非催化還原(SNCR)系統(tǒng)。4.權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述距離處的煙道溫度在1600-1卯0。F之間。5.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述三次空氣引起湍流，從而提高由所述NOx還原系統(tǒng)引入的試劑的有效性。6.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其還包括引入一次空氣的一次空氣源，所述一次空氣源位于所述爐排的上游。7.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其還包括用于分配一定量的二次空氣通過所述第二噴嘴和--定量的三次空氣通過所述第三噴嘴的構(gòu)件。8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其還包括引入一次空氣的一次空氣源，所述一次空氣源位于所述爐排的上游，其屮所述分配構(gòu)件還分配-'定量的一次空氣通過所述-次空氣源。9.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其屮所述分配構(gòu)件動態(tài)地調(diào)節(jié)所述二次空氣和所述.三次^氣的量，從而使NOx排放物最少。10.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其屮所述分配構(gòu)件調(diào)節(jié)所述二次空氣和所述三次空氣的量，從而將所述系統(tǒng)中位于三次空氣加入處上游的氧氣水、f最小化。11.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述二次空氣以非常低的速率進入所述系統(tǒng)，并且保持在系統(tǒng)壁附近，從而保護所述壁不受高的系統(tǒng)溫度的影響。12.用于還原廢料燃燒系統(tǒng)中的NOx排放物的方法，所述廢料燃燒系統(tǒng)包括具有一次空氣源和二次空氣源的爐，所述一次空氣源和二次空氣源分別用于向爐中引入一次空氣和二次空氣，所述方法包括以下步驟分配一部分一次空氣和二次空氣作為三次空氣；以及在所述二次空氣下游一定距離處，將所述三次空氣供應(yīng)到爐空氣，其屮所述三次空氣減小所述爐中位于三次空氣加入處上游的氧氣水平。13.權(quán)利要求12的方法，其中將所述三次空氣供應(yīng)到所述爐的第一區(qū)域，與其中供應(yīng)所述二次空氣的第二區(qū)域相比，所述第一區(qū)域的溫度相對較低。14.權(quán)利要求13的方法，其中所述第一區(qū)域的溫度小于1卯0。F。15.權(quán)利要求12的方法，其還包括在所述三次空氣下游設(shè)置后燃燒NOx控制系統(tǒng)的步驟。16.權(quán)利要求15的方法，其中所述后燃燒NOx控制系統(tǒng)是選擇性非催化還原(SNCR)系統(tǒng)。17.權(quán)利要求15的方法，其中所述三次空氣引起湍流，從而提高由所述NOx還原系統(tǒng)引入的試劑的有效性。18.權(quán)利要求12的方法，其還包括以下步驟測量所述爐的性能；并調(diào)整所述一次空氣、二次空氣和三次空氣的分配，從而實現(xiàn)期望的爐操作。19.權(quán)利要求18的方法，其中所述調(diào)整一次空氣、二次空氣和三次空氣的分配的步驟使所述爐在位于所述三次空氣加入處上游實現(xiàn)化學計量條件。20.權(quán)利要求18的方法，其還包括調(diào)整所述三次空氣與所述二次空氣之間距離的步驟。21.用于還原城市廢料燃燒爐中的NOx排放物的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:用于向所述爐供應(yīng)一次空氣、二次空氣和三次空氣的構(gòu)件，其中在所述二次空氣的下游供應(yīng)所述三次空氣；用于測量所述爐的環(huán)境的構(gòu)件；用于再分配所述一次空氣、二次空氣和三次空氣的構(gòu)件，該構(gòu)件響應(yīng)所述爐環(huán)境的測量構(gòu)件。全文摘要本申請公開了通過加入三次空氣和減少二次空氣，可以還原來自廢料能源轉(zhuǎn)化(WTE)爐的NO_X排放物。在溫度相對較低的爐區(qū)域中，在與所述二次空氣相隔一定距離處，向所述WTE加入所述三次空氣。也可以向具有三次空氣的爐中加入第二NO_X還原系統(tǒng)(例如使用氨或尿素的選擇性非催化還原(SNCR)系統(tǒng))，以實現(xiàn)期望的高水平的NO_X還原。SNCR添加劑在緊接著所述三次空氣處引入到所述WTE鍋爐。文檔編號B01D53/56GK101674874SQ200780050232公開日2010年3月17日申請日期2007年12月19日優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日發(fā)明者C·A·布拉德利,J·D·克拉克,M·L·懷特,R·L·巴克爾,S·G·德杜克,S·P·高夫,Z·塞馬尼辛申請人:卡萬塔能源公司