CN101674874A - 向固体废料燃烧炉中加入三次空气以控制NOx - Google Patents

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Abstract

本申请公开了通过加入三次空气和减少二次空气，可以还原来自废料能源转化(WTE)炉的NOX排放物。在温度相对较低的炉区域中，在与所述二次空气相隔一定距离处，向所述WTE加入所述三次空气。也可以向具有三次空气的炉中加入第二NOX还原系统(例如使用氨或尿素的选择性非催化还原(SNCR)系统)，以实现期望的高水平的NOX还原。SNCR添加剂在紧接着所述三次空气处引入到所述WTE锅炉。

Description

向固体废料燃烧炉中加入三次空气以控制NOx
相关申请的交叉引用
根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2006年12月22日提交的美国临时专利申请No.60/876,573，和2007年4月24日提交的美国临时专利申请No.60/907,956的优先权，并且涉及2007年10月4日提交的美国专利申请No.11/905,809，通过引用的方式将这些专利申请的主题并入本申请中。
技术领域
本发明涉及通过加入三次空气并减少二次空气，而还原从废料能源转化炉(waste-to-energy boiler)产生的NOX排放物的方法。该方法的实施方式也可以结合次级NOX还原系统，例如使用氨或尿素的简单的选择性非催化还原(SNCR)系统，以实现期望的高水平的NOX还原。
背景技术
在城市废料燃烧器(MWC)中燃烧固体废料产生一定量的NOX。NOX是一类无色无味但是具有高反应性的气体的总称，这些气体含有不同量的NO和NO2。MWC产生的NOX量在一定程度上根据炉排(grate)和炉的设计而不同，但是典型地在250-350ppm之间(在烟道气中干值为7％的O2)。
NOX的化学形成与氮气与氧气之间的反应直接相关。为了理解在MWC中NOX的形成，对燃烧器设计和操作的基本理解是有用的。MWC中的燃烧空气系统典型地包括一次(也称作炉排下的)空气和二次(也称作炉排上的或者过烧)空气。通过位于燃烧炉排下面的压力通风系统(plenums)供给一次空气，并且使一次空气通过炉排以顺序地进行干燥(释出水)、脱去挥发成分(释出挥发烃)，并烧尽废料床(将非挥发烃氧化)。典型地调节一次空气的量，从而使在废料初始燃烧期间的过量空气最小化，同时将废料床中的含碳材料的烧尽最大化。通过位于炉排上方的空气孔注入二次空气，并且二次空气用于提供湍流混合和破坏从废料床产生的烃。用于典型MWC的总体过量空气水平为约60-100％(化学计量(即理论量)的空气需求的160-200％)，其中，一次空气典型地占空气总量的50-70％。
除了破坏有机物之外，该燃烧方法的一个目的是使形成的NOX最小化。在燃烧期间通过两个主要机理形成NOX：燃料NoX，其来自存在于城市固体废料(MSW)流中的有机结合的元素氮(N)的氧化；以及热NOX，其来自大气N2的高温氧化。
更具体地说，通过MSW材料中有机结合的N与O2的反应，在火焰区中形成燃料NOX。决定燃料NOX形成速率的关键变量是在火焰区中O2的可得性(availability)、燃料结合的N的量、以及含N材料的化学结构。燃料NOX反应可以在相对较低的温度(＜1,100℃(＜2,000°F))下发生。根据火焰中O2的可得性的不同，含N化合物会反应形成N2或者NOX。当O2的可得性较低时，N2是主要反应产物。如果有大量的O2可用，更大比例的燃料结合的N转化成NOX。
相反，通过在N2与O2基团之间的反应，在高温火焰区中形成热NOX。决定热NOX形成速率的关键变量是温度、O2和N2的可得性、以及停留时间。由于需要高的活化能，直到火焰温度达到1,100℃(2,000°F)，热NOX的形成才变得显著。
然而，通常来说，NOX排放物是不希望的，并且对环境影响大，这是由于它们作为标准污染物质、酸性气体、和臭氧前体的作用。NOX对健康的直接影响集中在气体对呼吸系统的影响，这是因为NOX与氨、水分和其他化合物反应形成可以破坏肺部组织的硝酸和相关颗粒。由NOX产生的这些和其他颗粒深入渗透到肺部的敏感部位，并且可以引起潜在致命的呼吸疾病(例如肺气肿和支气管炎)或使所述疾病恶化。
此外，NOX排放物造成其他环境问题。例如，在热和阳光的作用下，NOX与挥发性有机化合物(VOC)反应形成地面臭氧。小孩、哮喘病患者、以及户外工作或锻炼的人易于受到臭氧的不良影响，这些影响包括对肺部组织的破坏以及降低肺功能。臭氧还破坏植被并且会减少粮食产量。
此外，NOX和二氧化硫与空气中其他物质反应形成酸，所形成的酸与雨、雾、雪或者干燥颗粒一起以酸雨降落到地上。酸雨破坏或者损害汽车、建筑物和纪念碑，并且使湖泊和河流变得不适于鱼类生活。
此外，NOX是影响大气中羟基(OH)含量的间接温室气体。具体地说，NOX气体的分解引起OH过剩的增加。
因此，已经通过了多项法律和条例来限制来自MWC和其他源头的NOX排放物。例如，40C.F.R.Part 60授权美国环境保护局来监测和限制来自MWC的NOX。在国际上，例如在欧洲、加拿大和日本，同样存在限制NOX排放物的类似法规和条例。应该理解，完全理解和知道关于NOX排放物的各种法规和法律不在本申请讨论的范围之内。
可以将NOX控制技术分成两个小组：燃烧控制和后燃烧控制(post-combustion control)。燃烧控制通过降低火焰中O2的可得性并降低燃烧区温度，来限制在燃烧过程期间NOX的形成。这些技术包括分级燃烧、低过量空气、和烟道气再循环(FGR)。分级燃烧和低过量空气减少炉排下空气的流动，以降低在燃烧区中O2的可得性，这促进在一次燃烧期间形成的一些NOX的化学还原。在FGR中，通过降低燃烧空气系统中O2与惰性物质(N2和二氧化碳(CO2))的比例，一部分燃烧器废气返回燃烧空气供应，减少燃烧区的O2并且抑制火焰温度。
后燃烧控制涉及除去在燃烧过程期间在固体废料燃烧炉中产生的NOX排放物，最常用的后燃烧NOX控制包括选择性非催化还原(SNCR)系统，典型地，这显著还原NOX；或者选择性催化还原(SCR)系统，典型地，这甚至比SNCR系统更有效地还原NOX。如下面更详细地描述的，与SNCR系统相比，SCR系统的建设、操作和维护都要昂贵很多倍，因此，在世界上的许多地方，将SCR系统用于废料能源转化(WTE)设备在经济上不可行。
SCR是附加的控制技术(add-on control technology)，其以催化方式促进NH3与NOX之间的反应。SCR系统可以使用含水的或者无水的NH3反应物，主要区别在于NH3汽化系统的尺寸和安全要求。在SCR系统中，准确称量一定量的反应物加入到废气流中。所述反应物分解成氨，并且在催化剂上与NOX反应，所述催化剂位于注入点的下游。该反应将NOX还原成元素氮和水蒸汽。典型地，在约500-700°F的温度下操作SCR系统。在废料处理费用和成本有效性方面，由于高的资本费用、以及催化剂置换和处理的成本，SCR的成本通常较高。
相反，SNCR将NOX还原成N2，而不需要使用催化剂。与SCR系统类似，SNCR系统将一种或多种还原剂注入MWC的上部炉中，从而与NOX反应并形成N2。在没有催化剂的辅助的情况下，这些反应在约1600-1800°F的温度下发生。在SNCR方法性能范围的上限附近操作SNCR方法会得到不希望的氨排放物或其他副产物气体。SNCR的资本费用以及维护成本通常显著降低，因为不需要替换和处理催化剂。
发明内容
本发明提供一种方法，其中，在显著高于传统的二次空气喷嘴高度的高度处，向固体废料燃烧炉中至少加入第三燃烧空气流。该第三空气流，或三次空气流的高度通常在二次空气喷嘴上方至少10英尺，但是最佳高度为在二次空气喷嘴上方25-50英尺。通过位于炉的前、后、左、或右壁的喷嘴，将三次空气流注入到炉中，所述喷嘴数目和组合任意，使三次空气与燃烧气充分混合。
将约50-100％的一部分正常二次空气转换成这种新的三次空气流。因此，不需要增加炉中的总空气流而使其高于传统设计中的总空气流。这时，控制一次空气流，使其为燃烧所需的化学计量或略低于化学计量，使三次空气下面的区域中的过量氧气的量最小化，得到长的低能火焰(lazy flame)并还原形成的NOX。该区域中的温度非常接近绝热火焰温度，绝热火焰温度高于约2000°F，并且典型地接近2500°F。
三次空气注入处下方的燃烧区域中过量氧气减少也导致较高的温度，这可以破坏典型的炉构筑材料。为了将该破坏最小化，以低速率注入少量二次空气，来促进火焰的集中使其远离炉壁，同时也沿着壁产生较凉的空气夹层。因此，二次空气的作用通常与其在典型的炉设计中的目的相反，其中，二次空气用于引起湍流和良好的混合，以完成燃烧过程。
然后，以较高的流动速率和速度在炉中注入三次空气，以引起高的湍流并完成与烟道气的混合。然后，该三次空气流完成燃烧过程，在烟道气中得到低水平的一氧化碳。在注入三次空气之后，烟道气温度典型地在约1600°F-1900°F之间。
这种新的燃烧装置可以使NoX水平在约100-190ppm的范围内，从而实现与具有SNCR系统的传统固体废料燃烧炉相同或更低的NOX水平。
而且，在上部炉区域的中部加入这种新的三次空气流的情况下，为了达到最佳性能，可以在三次空气喷嘴上方紧接着三次空气喷嘴处加入传统SNCR，所述传统SNCR在1600°-1800°F的温度窗口将氨或尿素注入到燃烧气体中。由三次空气引起的湍流进一步促进氨或尿素与燃烧气体混合。这种增强使所需的SNCR喷嘴数目最小化，减少了氨或尿素所需的载气量，并且减小了离开锅炉的未反应的氨量(常称作氨逃逸)。三次空气与简单SNCR的这种组合可以使NOX水平在约30-70ppm范围内，因而使NOX水平与具有昂贵的SCR系统的设备可比。
因此，在本发明的一个具体实施方案中，提供了用于还原NOX排放物的废料燃烧炉系统。所述系统包括支撑燃烧废料床的炉排；至少一个引入二次空气的第二喷嘴，所述第二喷嘴在所述燃烧废料床下游；以及至少一个引入三次空气的第三喷嘴。所述一个或多个第三喷嘴位于所述第二喷嘴下游一定距离处，其中所述距离处的烟道温度通常小于约1900°F。
在本发明的另一个具体实施方案中，提供了用于还原废料燃烧系统中的NOX排放物的方法。所述方法包括使用具有一次空气源和二次空气源的炉，所述一次空气源和二次空气源分别用于将一次空气和二次空气引入所述炉中。所述方法包括以下步骤：分配所述一次空气和二次空气的一部分作为三次空气；并在所述二次空气下游一定距离处，将所述三次空气供给到所述炉空气，其中所述三次空气减小炉中位于三次空气加入处上游的氧气水平。
附图说明
结合附图参考以下描述，可以更全面地理解本发明及其优点，其中，相似的附图标记表示相似的特征，其中：
图1-2是根据本发明实施方案的具有另外的三次空气的城市废料燃烧炉的示意图；并且
图3是描述根据本发明实施方案的方法步骤的流程图，所述方法通过使用三次空气源，用于还原来自城市废料燃烧器的NOX排放物。
具体实施方式
现在参考图1，在本发明的一个实施方案中，固体废料燃烧系统100使用了移动炉排110，移动炉排110具有三个主要的燃烧空气源。一次空气10在炉排110下方引入，并且一次空气10向上流过燃烧废料床20。二次空气30通过燃烧废料床20上方的一排或多排第二喷嘴120引入。在典型的MWC中，二次空气30用于通过加入另外的氧气并提供湍流来剧烈地混合燃烧气，使挥发性有机物和一氧化碳的燃烧尽快完成。在本发明中，二次空气起的作用不同。二次空气以低速率注入，以使混合和燃烧最小化。二次空气的作用是促进火焰在炉中集中，并且沿着壁产生较凉的空气夹层(air blanket)，从而将较高的炉温对用于保护炉的水冷壁(waterwall)的材料的影响最小。
虽然本发明关注于基于倾斜的和水平的炉排的炉，但应当理解，本发明的三次空气NOX还原的原理可以同样地用于任何固体燃料燃烧锅炉的设计。
应当理解，二次空气喷嘴120的数目和位置可以随不同的炉设计而变化，但是，二次空气喷嘴120典型地在下部炉中紧接着燃烧废料位于燃烧废料上方，以实现二次空气30的上述目的。而且，应该理解，可以根据已知的技术(例如，通过改变二次空气喷嘴120的形状、角度和位置)来调整或改进二次空气喷嘴120，从而改善炉100的性能。尽管二次空气喷嘴典型地置于炉的前壁和后壁上，但二次空气喷嘴也可以置于右壁和左壁上约相同的高度处，从而进一步实现上述目的。同样地，尽管没有描述，通过根据需要加入和定位各种成型元件，可以进一步改进炉100，以引导烟道废气流，从而使炉100的性能最优化。
继续参考图1，所述炉100还包括三次空气喷嘴130，以向固体废料燃烧炉中加入第三燃烧空气流，或三次空气40。通过位于炉100的前壁、后壁、左壁或右壁上的第三喷嘴130，可以将三次空气流注入到炉100中，第三喷嘴的数目和组合任意，使三次空气与燃烧气体充分混合，用于完成燃烧过程，并使一氧化碳在烟道气中的水平低。应该理解，三次空气喷嘴130的数目和位置可以随不同的炉设计而变化，但是，典型地位于显著高于二次空气喷嘴120高度的高度处。而且，应该理解，可以根据已知的技术调整或者改进三次空气喷嘴130，以改善炉100的性能。
再次参考图1，提供第三，或三次空气流40的三次空气喷嘴130位于距离二次空气喷嘴120一定距离D处。距离D为通常在二次空气喷嘴120上方至少10英尺，但是最佳为在二次空气喷嘴120上方25-50英尺，下面将更详细地描述这种间隔的道理。特别地，应该将第三喷嘴130置于足够高的位置，以形成最少的NOX，但是不高于必要的高度，因为这种条件将引起过大而积的炉壁材料的加速损耗。第三喷嘴130的精确位置位于二次空气喷嘴120上方距离D处，这取决于许多因素，例如炉100的具体构型、尺寸和设计，以及燃烧废料床20的具体化学性质。
特别地，二次空气30典型地在炉100的紧接着燃烧废料床的部分引入，并且该位置的温度T1相对较高，为用于燃烧废料燃料的绝热温度，或者接近所述绝热温度。由于在较高的高度处引入三次空气40，炉100的该部分的温度T2相对较低。例如，温度T1高于2000°F，并且典型地为约2500°F，而第三注入水平处的温度T2可以在约1600°-1900°F之间(在加入三次空气之后)，这是由于与炉壁之间的传热以及较凉的三次空气与热烟道气的混合。
由于以下两个原因，在较高的温度T1引入的二次空气的减少，以及在较低温度T2加入三次空气40导致NOX减少。首先，在第二与第三喷嘴之间存在低于化学计量或者接近化学计量的条件，减少了可用于与氮气反应形成NOX的过量氧气的量。此外，在第二喷嘴与第三喷嘴之间的区域内，在一次燃烧期间在炉排水平处形成的一部分NOX会被NH2和HCN基团化学还原，所述NH2和HCN基团是由于缺少过量空气而形成的。其次，在加入三次空气之后，在较低的温度T2下，在炉100中继续废气燃烧，而在该温度下产生的NOX最小化。在测试应用中，为了在高的温度T1下引入二次空气30并且在较低的温度T2下引入三次空气40而构建的MWC获得较低的NOX水平，在约130-180ppm范围内，从而实现与具有SNCR系统的传统固体废料燃烧炉相同的NOX水平。
虽然由于安装喷嘴130和管道系统(duct work)(未显示)的成本，典型地在锅炉100中的一个高度处注入三次空气40，但可以在多于一个高度D处注入三次空气40，以改善与烟道气的混合，或能够在锅炉淤塞和锅炉内烟道气温度分布改变时改变高度。因此，继续参考图1，炉100的一个实施方案还可以含有供应另外的三次空气流40′的另外的三次空气喷嘴130′，所述另外的三次空气喷嘴130′位于二次空气喷嘴120上方第二距离D′处。因为所述另外的三次空气喷嘴130′位于不同的高度D′，所以在炉100的具有不同温度T2′的部分引入另外的三次空气流40′。
继续参考图1，通过结合另外的NOX还原技术，炉100可以实现另外的NOX还原。例如，图1显示了将已知的SNCR系统140引入到炉100中。特别地，SNCR系统140典型地将SNCR添加剂50(例如氨或者尿素)注入到温度范围在1600°-1800°F内的燃烧气体中。由于如上所述，在炉100的中部至上部的部分实现该温度范围，接近三次空气流40的加入处，为了实现最佳性能，SNCR喷嘴150可以置于三次空气喷嘴130上方。
此外，在炉中由三次空气40引起的湍流进一步促进SNCR添加剂50与燃烧气的混合。这种增强使所需的SNCR喷嘴150的数目最小化，减少SNCR添加剂50所需的载流体量，并且减少从锅炉排出的未反应的氨的量，这常称作氨逃逸。
在实验中，三次空气40与SNCR系统140的这种组合通常使NOX水平在30-70ppm范围内，从而使可获得的NOX水平与具有昂贵得多的SCR系统的设备的NOX水平相当。
虽然图1中显示的炉100的实施方案包括SNCR系统，但应该理解，通过将SCR系统与供应三次空气40的炉100结合，可以实现更进一步的NOX还原。在采用非SNCR NOX还原系统的这种情况下，可以根据需要调整三次空气喷嘴130，从而最优利用具体的NOX还原系统。例如，如上所述，SCR系统使用催化剂，所述催化剂使NOX还原反应得以在与SNCR系统相比相对较低的温度(约在500-700°F的范围内)下发生。相应地，可以移动三次空气喷嘴130，使其与二次空气喷嘴的距离D更大，从而烟道温度T2小于上述的1600-1800°F的范围。
现在参考图2，根据本发明实施方案的炉100还包含空气源160，例如电动风扇或者其他已知的空气循环系统。在显示的实施方案中，单一的空气源160供给二次空气30和三次空气40。然而，应该理解，可以分别单独向炉100中供应二次空气30和三次空气40中的每一个，所显示的该构型仅为了便于说明。也应该理解，由于不同的压力要求，典型地将一次空气10单独供给到MWC，然而，也可以提供所有的三个空气流，即从单一气源供应一次空气10、二次空气30和三次空气40。
如上所述，设计向MWC(例如炉100)提供的空气总量，从而实现各种燃烧目标。相应地，通过一次空气10、二次空气30和三次空气40提供到炉100中的空气总量没必要与供给到已知MWC系统中的一次空气和二次空气总量显著不同。由于类似的原因，在炉100中提供的一次空气10的量通常不会与供给到已知MWC系统中的第一空气的总量不同。因此，本发明的一个优选实施方式将一部分二次空气从第二喷嘴120转移开，并且将该部分作为三次空气40引入到第三喷嘴130。因此，供给到炉100中的三次空气40的量相应于二次空气30的减少量。在一个实施方案中，将50-100％的正常的二次空气30转换到第三喷嘴130作为三次空气40，因此，流到炉100的总的空气流与传统设计类似。
应该理解，不同的锅炉设计利用不同的一次空气流10和二次空气流30，以及不同的一次空气流10与二次空气30流的比例。因此，通过将二次空气30的全部或相当大一部分转换到三次空气喷嘴130，本发明可用于任何锅炉设计。此外，潜在地，也可以将一部分一次空气10转换到三次空气喷嘴130。
通过加入三次空气40，减少的二次空气30的作用改变。如上面所解释的，已知MWC中的二次空气30引起与烟道气的高湍流，提供了完成燃烧必需的混合。通过加入三次空气40，任何保留下来的二次空气30通常不提供良好的混合。取而代之的是，二次空气30以低得多的速度进入炉100中，并且保留在炉100的壁101附近，有助于保护壁101不受任何高温和较高的火焰的影响。
这时，控制一次空气10、二次空气30和三次空气40的组合流，可以控制二次空气注入处与新的三次空气注入处之间的燃烧气体的温度，使其为最佳水平。继续参考图2，控制器170可以调节作为二次空气30和三次空气40供给的空气的分配。例如，控制器170可以操作气流调节器(damper)，所述气流调节器根据炉100中测得的温度T1和T2，动态地调节打开和关闭。同样地，可以根据需要调节空气源160和/或一次空气源(末显示)，以实现期望的温度。控制器170可以接收到输入的测量值，并且根据期望的系统性能所需来调节二次空气30和三次空气40的分配。例如，可以将控制器170连接到已知的连续排放监测(CEM)系统(未显示)，连续排放监测(CEM)系统监控炉系统内的排放物以及来自炉系统的排放物。控制器170，例如可以根据需要调节二次空气30和三次空气40的分配，以使NOX排放物最小化，例如，以便实现用于SNCR或者相似系统的期望温度范围，以实现期望的湍流水平，以实现期望的氧气水平等。
继续参考图2，同样应该理解，可以调节一次空气流10、二次空气流30和三次空气流40以实现其他性能测量。特别地，虽然上述讨论提及调节一次空气10、二次空气30和三次空气40的量和分配，以在炉100的具体区域中实现期望的热水平，但也可以使用相似的技术来实现其他期望的标准。例如，可以调节一次空气10、二次空气30和三次空气40的量和分配，从而废气在炉100中停留期望的时间长度，或者控制所述废气以实现期望的性能，例如锅炉结垢(boiler fouling)或锅炉效率。此外，可以控制三次空气40的量，以便如前所述，实现期望的湍流水平和SNCR添加剂150(见图1)的性能。
现在参考图3，讨论根据本发明实施方案，用于调整具有一次空气和二次空气源的已知MWC设备的NOX还原方法200。特别地，NOX还原方法200包括将一部分一次空气和/或二次空气转向为三次空气，即步骤210。如上所述，气流调节器可以用于使一部分二次空气改变方向。可选地，供给二次空气的机构(mechanism)可以在降低的水平下操作，并且可以使用第二机构来供给三次空气。虽然通常假定供给到炉中的空气总量不会增加，但应该理解，可以根据需要调整空气供给，以实现期望的其他性能。如上所述，不同的锅炉设计采用不同的一次空气流和二次空气流以及一次空气与二次空气的比例。通过将二次空气的全部或相当大一部分转换到新的三次空气喷嘴，可以将所述想法用于这些锅炉设计中的任一种。此外，潜在地，也可以将一部分一次空气转换到新的三次空气喷嘴。
继续参考图3中的NOX还原方法200，在距离二次空气一定距离处，将三次空气引入到炉中，即步骤220。如上所述，通常在温度相对较低的炉区域中在一个或多个较高的高度处引入三次空气。所选的炉区域中的温度应该充分高，从而可以使燃烧过程继续，但也要足够低，以使生成的NOX最少。
继续参考图3中的NOX还原方法200，在步骤230中测量炉，以确定是否能实现期望的性能测量。例如，可以测量炉的不同区域中的温度。如上所述，不同的炉性能测量，例如废气停留时间、NOX生成水平或其他污染物质的生成水平，也可以用于评价三次空气的性能。根据期望的性能和可用资源的不同，在炉测量步骤230中的评价可以连续地或者定期地进行。
继续参考步骤230，虽然没有直接测量化学计量条件，通过使用正在进行的空气流和烟道气中的过量的O2水平的测量，可以测定近似的化学计量空气流。考虑这一点的另一方面是炉非常大，并且存在具有过量空气的区域，其他区域没有过量空气。当用三次空气进行操作时，所述炉的较高的部分没有过量空气，从而所述炉会具有相应的低O2水平。
再参考图3中的NOX还原方法200，由炉测量步骤230得到的结果可以用于在步骤240中调节炉，例如在步骤210中改进将一部分一次空气和/或二次空气转换成三次空气的步骤。另外地，通过改变一次空气、二次空气和三次空气的量，可以调节MWC。可以相似地在步骤240中进行炉调节，以对供给到MWC的城市废料的变化作出反应。
回到图3中的NOX还原方法200，也可以任选地在步骤250中向MWC中加入补充NOX还原方法，例如SCR或者SNCR，以进一步还原NOX排放物，与三次空气的加入相协调。例如，从使用根据本发明的实施方案的NOX还原方法的MWC得到的数据显示如下。
表1提供了从使用根据本发明的实施方案的NOX还原方法在不同时间段得到的MWC的采样数据。对于表1中所示的结果，没有使用补充的NOX还原方法，例如SCR或者SNCR。如表1中所示，随着二次空气与三次空气的比例从约0.4到1.5变化，测得的NOX值从100ppm到190ppm变化。可测得的这些值低于由MWC产生的NOX的典型量(典型地，在250-350ppm之间)。
表1
Figure G2007800502326D00121
表2提供了从使用具有补充的SNCR的根据本发明另一实施方案的NOX还原方法在不同时间段得到的MWC的采样数据。如表的2的″NOX″栏中所示，测得的NOX值在50-62ppm之间，可测得的NOX值低于使用根据本发明实施方案，没有补充NOX还原方法的NOX还原技术产生的NOX量(如图1中所示)。实际上，与更昂贵的SCR技术相比，所测得的值更有利。
表2
  实例   天   流   氨水   NOX   NH3逃逸
  klh/hr   gph   ppm   ppm
  1   4   78   9.3   62   1.2
  2   10   78   12.6   62   2.4
  3   14   76   13.0   59   4.8
  4   3   75   12.5   50   2.5
结论
尽管已结合示例性实施方案描述了本发明，但在不背离本发明的精神或范围的情况下，可以改变加入、删减、替换、或其他改变。相应地，本发明不应理解为受到前述描述的限制，本发明仅受所附权利要求的范围所限制。

Claims (21)

1.用于还原NOX排放物的废料燃烧炉系统，所述系统包括：
支撑燃烧废料床的炉排；
至少一个引入二次空气的第二喷嘴，所述第二喷嘴位于所述燃烧废料床的下游；以及
至少一个引入三次空气的第三喷嘴，所述第三喷嘴位于所述第二喷嘴下游一定距离处，其中所述距离处的烟道温度小于1900°F。
2.权利要求1的系统，其还包括置于所述第三喷嘴下游的后燃烧NOX控制系统。
3.权利要求2的系统，其中所述后燃烧NOX控制系统是选择性非催化还原(SNCR)系统。
4.权利要求3的系统，其中所述距离处的烟道温度在1600-1900°F之间。
5.权利要求2的系统，其中所述三次空气引起湍流，从而提高由所述NOX还原系统引入的试剂的有效性。
6.权利要求1的系统，其还包括引入一次空气的一次空气源，所述一次空气源位于所述炉排的上游。
7.权利要求1的系统，其还包括用于分配一定量的二次空气通过所述第二喷嘴和一定量的三次空气通过所述第三喷嘴的构件。
8.权利要求7的系统，其还包括引入一次空气的一次空气源，所述一次空气源位于所述炉排的上游，其中所述分配构件还分配一定量的一次空气通过所述一次空气源。
9.权利要求7的系统，其中所述分配构件动态地调节所述二次空气和所述三次空气的量，从而使NOX排放物最少。
10.权利要求9的系统，其中所述分配构件调节所述二次空气和所述三次空气的量，从而将所述系统中位于三次空气加入处上游的氧气水平最小化。
11.权利要求7的系统，其中所述二次空气以非常低的速率进入所述系统，并且保持在系统壁附近，从而保护所述壁不受高的系统温度的影响。
12.用于还原废料燃烧系统中的NOX排放物的方法，所述废料燃烧系统包括具有一次空气源和二次空气源的炉，所述一次空气源和二次空气源分别用于向炉中引入一次空气和二次空气，所述方法包括以下步骤：
分配一部分一次空气和二次空气作为三次空气；以及
在所述二次空气下游一定距离处，将所述三次空气供应到炉空气，其中所述三次空气减小所述炉中位于三次空气加入处上游的氧气水平。
13.权利要求12的方法，其中将所述三次空气供应到所述炉的第一区域，与其中供应所述二次空气的第二区域相比，所述第一区域的温度相对较低。
14.权利要求13的方法，其中所述第一区域的温度小于1900°F。
15.权利要求12的方法，其还包括在所述三次空气下游设置后燃烧NOX控制系统的步骤。
16.权利要求15的方法，其中所述后燃烧NOX控制系统是选择性非催化还原(SNCR)系统。
17.权利要求15的方法，其中所述三次空气引起湍流，从而提高由所述NOX还原系统引入的试剂的有效性。
18.权利要求12的方法，其还包括以下步骤：
测量所述炉的性能；并
调整所述一次空气、二次空气和三次空气的分配，从而实现期望的炉操作。
19.权利要求18的方法，其中所述调整一次空气、二次空气和三次空气的分配的步骤使所述炉在位于所述三次空气加入处上游实现化学计量条件。
20.权利要求18的方法，其还包括调整所述三次空气与所述二次空气之间距离的步骤。
21.用于还原城市废料燃烧炉中的NOX排放物的系统，所述系统包括：
用于向所述炉供应一次空气、二次空气和三次空气的构件，其中在所述二次空气的下游供应所述三次空气；
用于测量所述炉的环境的构件；
用于再分配所述一次空气、二次空气和三次空气的构件，该构件响应所述炉环境的测量构件。
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