[发明专利]干式洗涤器中稳态条件下的干吸附剂喷射

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求保护在2011年9月29提交的美国临时专利申请序列号No.61/540,795的优先权。该申请的公开以其全文引用的方式并入到本文中。

技术领域

本发明公开总体而言涉及在正常操作期间使用干式洗涤器烟气脱硫系统从燃烧期间产生的烟气移除微粒和其它致污物。特别地，本发明公开涉及在燃烧系统中使用形成污染物的化石燃料期间通过将干吸附剂喷射到气流内并且使气流通过喷雾干燥器吸收器以将吸附剂分散到袋滤室中来捕获二氧化硫(SO₂)、三氧化硫(SO₃)、HCl以及其它酸气的新颖并且有用的方法和系统。

背景技术

在燃烧期间，在燃料中的化学能转换为热能，热能可以呈各种形式用于不同应用。在燃烧过程中所用的燃料可以包括较广范围的固态、液态和气态物质，包括煤、油(柴油，2号、船用C级或6号)、天然气、木材、轮胎、生物质等。

燃烧将燃料转变为大量化合物。水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)为完全燃烧的主要产物。然而，与燃料中的化学组分的其它燃烧反应会导致不合需要的副产物。取决于所用燃料，这样的副产物可包括微粒(例如，飞灰)、诸如氧化硫(SO_x)或氧化氮(NO_x)的酸气、诸如汞或砷的金属、一氧化碳(CO)和烃类(HC)。这些副产物中的许多副产物的排放水平由政府实体诸如美国环境保护署(EPA)规定。

存在用于从烟气移除这些副产物的多种不同技术。在被称作喷雾干燥化学吸收或干式洗涤的一种方法中，细雾化的碱性水溶液或浆料在燃烧燃料的燃烧腔室下游被喷洒到热烟气内。碱性试剂与污染物起反应，并且形成微粒。水蒸发并且冷却热烟气。离开的清洁蒸汽通常具有约10％至约15％的水分含量。然后烟气行进到微粒收集装置，通常为袋滤室，在袋滤室中，从烟气移除微粒，然后将烟气送到烟囱。

当从诸如周围温度的冷条件启动燃烧系统诸如具有燃烧炉的锅炉时，在切换到煤之前，燃烧炉通常燃烧天然气或柴油(2号)以“温热”锅炉。在能开始焚烧煤之前需要约400℉至约500℉的燃烧炉温度。由于各种启动条件和安全要求，在实现稳态操作之前，可以启动和停止燃烧炉多次。完全启动可能用8小时到最多2天之间的时间完成，取决于所遇到的问题。

在低温状态下干式洗涤脱硫过程不能良好地工作。特别地，烟气温度通常需要为至少220℉以使用喷雾干燥器吸收器，使得水能被完全蒸发。在启动期间，传递到喷雾干燥器吸收器的烟气温度会低于这个阈值温度，这样仍会产生SO_x和其它污染物。此外，在烟气在喷雾干燥器吸收器中达到温度220℉之前，燃烧炉通常到达400℉至500℉的煤操作温度。这在启动期间导致更高的SO_x排放。此外，在喷雾干燥器吸收器起动之后袋滤室通常需要30至60分钟操作以积聚大量碱性材料并且实现大量SO₂移除。

在先前，排放法规并不涵盖“不稳(upset)”时段，诸如启动、停机和故障。但是，由于越来越严格的法规限制，将希望减少这样的排放。能减少启动期间的这种排放的方法将是很有用的。

发明内容

本发明公开了在使用干式洗涤器用于脱硫的污染控制系统中减少稳态操作条件期间的SO_x排放的各种方法和系统。简言之，在燃烧腔室处于正常操作条件下(即高温)时，干氢氧化钙粉末被喷射到烟气内。在喷雾干燥器吸收器上游喷射这种粉末。然后将所得到的氢氧化钙粉末收集于下游袋滤室中以形成适用于减少SO_x排放的滤饼。这可用于扩增干式洗涤器的脱硫能力或者削减排放。

在实施例中公开了一种减少在燃烧系统中正常操作条件下产生的燃烧排放的方法。燃烧系统具有气体流动路径，气体流动路径从燃烧腔室延伸通过喷雾干燥器吸收器到喷雾干燥器吸收器下游的袋滤室。由燃烧腔室产生的烟气通过气体流动路径流动。将干氢氧化钙粉末混合到运输气体内，通常为空气，并且气动地输送到燃烧腔室下游和袋滤室上游的喷射位置，在那里干氢氧化钙粉末被吹送到气体流动路径中的烟气内并且与烟气混合。在喷雾干燥器吸收器向烟气内喷水以润湿烟气并且降低烟气温度。然后，烟气通过袋滤室，其中氢氧化钙粉末沉积于袋滤室中以形成滤饼，滤饼减少燃烧排放。

在特定实施例中，在喷射位置与喷雾干燥器吸收器之间不将液体添加到烟气。

喷入到喷雾干燥洗涤器内的水来自用于从袋滤室再循环固体的再循环系统。水也可呈碱性浆料的形式，而不只是水。