[发明专利]将试剂喷射在锅炉的SNCR/SCR排放系统中的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于锅炉的排放物控制，并且特别地涉及抑制由锅炉生成的烟道气中的氮氧化物的排放物。

背景技术

从诸如油、气和煤的化石燃料的燃烧生成的烟道气典型地包括气载氮氧化物(NOx)。NOx为污染物并且经受愈发严格的政府管控以保护大气环境。存在对用以还原烟道气中的NOx的系统的长期迫切需要。

为了还原烟道气中的氮氧化物，各种系统应用于锅炉的烟道气通道中。这些常规系统包括选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)，二者均使试剂与烟道气反应。诸如氨和脲的试剂与烟道气中的氮氧化物反应以从烟道气移除NOx。

SNCR涉及试剂在热烟道气中的喷射。烟道气中的热促进试剂和NOx之间的化学反应以还原气体中的NOx。SCR也涉及与烟道气反应的试剂，但是在较冷的烟道气上执行。在气体冷却时，烟道气穿过具有用以促进试剂和NOx之间的化学反应的催化剂的SCR系统，并且由此进一步还原气体中的NOx。催化剂典型地在定位在烟道气的路径中的支承结构上。在SNCR/SCR耦合系统中，用于SCR系统的试剂可为由SNCR系统引入的试剂的一部分。该部分为在SNCR系统中不与NOx反应的剩余试剂。剩余试剂与烟道气一起流至SCR系统。剩余试剂通常被称为来自SNCR系统的“氨泄漏”。

在气体在SCR系统中的催化剂上面经过时，保留在烟道气中的试剂的均匀分布是合乎需要的。结构或机械混合装置(诸如板阵列)在SCR系统上游定位在烟道气中以确保试剂均匀地分布在烟道气中。

发明内容

一种用以使试剂在穿过SCR系统的烟道气中均匀地分布的系统和方法被设想和发明。试剂和蒸汽混合物在SCR系统上游和SNCR系统下游注射在烟道气中。蒸汽和试剂混合物以高速并通过喷嘴阵列喷射以确保与烟道气的强力混合。喷嘴阵列可布置在用于烟道气的通道的壁上以确保在烟道气穿过SCR系统时试剂的均匀分布。

一种用以引入试剂来还原烟道气中的氮氧化物的设备被设想，包括：安装至用于烟道气的通道的喷嘴，其中，喷嘴安装在SNCR系统下游和SCR系统上游，其中喷嘴安装在通道的一个或更多个壁上并且构造成将加压流体喷射到烟道气中；加压流体源，其与喷嘴流体连通使得加压流体流至喷嘴；NOx还原试剂源以及混合装置，其使试剂与加压流体混合使得流至喷嘴的加压流体包括试剂。

一种用以还原燃烧气体中的气载氮氧化物(NOx)的方法被设想，包括：生成燃烧气体并且导引燃烧气体流通过通道；通过将NOx还原试剂喷射在流过通道的燃烧气体中而还原燃烧气体中的气载NOx，其中，燃烧气体中的热能促进还原试剂和NOx之间的化学反应；

在NOx还原试剂的喷射下游，将蒸汽或其它高速介质和NOx还原试剂的混合物通过布置在通道的一侧或更多侧上的喷嘴阵列喷射到通道中；通过使用催化剂来进一步还原燃烧气体中的气载NOx，该催化剂用以促进燃烧气体和喷射有蒸汽的NOx还原试剂之间的反应。

附图说明

本发明的结构、操作和特征在下面被进一步描述并且在附图中示出，该附图为：

图1示意性地示出具有SNCR和SCR排放控制系统的锅炉。

图2示意性地示出沿着图1中的线2-2截取的锅炉的横截面图。

图3和图4为将蒸汽和试剂喷射到烟道气的虚拟通道中的计算机生成的模型的透视图。

图5表示在对应于SCR系统的地点的位置处的计算机生成的烟道气(具有和不具有蒸汽和试剂流)的横截面图像。

具体实施方式

图1为示例性锅炉10的示意性表示，示例性锅炉10使用SNCR和SCR技术来将NOx还原试剂喷射在由锅炉生成的烟道气中而减少NOx排放物。

喷燃器14将燃料和空气喷射到燃烧区中。燃料可为从燃料源16供应的煤、油、天然气或其它石化有机材料。加热空气18的源可为将空气导引到喷燃器中的鼓风机或风扇。空气可作为初级燃烧空气(参见管道18)与燃料一起流动并进入喷燃器。空气源18还可提供次级燃烧空气，其流经燃烧空气管22并且通过喷嘴喷射到燃烧区12中。喷燃器和喷嘴布置在锅炉的壁上。空气源还可提供通过二次风管24至二次风喷嘴26的二次风。

由空气和燃料的燃烧形成的燃烧气体流过延伸通过锅炉的通道27(例如管)并且被其包含。通道27起初可竖直向上延伸，如图1所示。