CN103958031B - 干式洗涤器中非稳态条件下的干吸附剂喷射 - Google Patents

干式洗涤器中非稳态条件下的干吸附剂喷射 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于干式洗涤器脱硫系统，减少诸如启动的不稳时段的排放水平的方法。干氢氧化钙粉末被喷射到气体流动路径内并且在喷雾干燥器吸收器中水化。然后将所得到的水化粉末沉积到袋滤室中的过滤袋上。这可以以比喷雾干燥器吸收器原本可操作的温度更低的温度进行，允许在燃烧过程中更早地发生脱硫，诸如在周围温度启动冷燃烧系统期间。燃烧系统的操作也可以根据各种操作情境备份、补足、削减或扩增。

Description

干式洗涤器中非稳态条件下的干吸附剂喷射
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.61/540,806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启动、停机、故障和其它不稳时段(upset period)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之前或者在非稳态操作条件下优选地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(SOx)或氧化氮(NOx)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SOx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SOx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非稳态操作条件诸如启动、停机或故障期间的SOx排放的各种方法和系统。简言之，在燃烧腔室仍处于低于正常操作温度的温度，诸如当燃烧腔室温热和/或喷雾干燥器吸收器低于其220℉的阈值温度时，干氢氧化钙粉末被喷射到烟气内。优选地在喷雾干燥器吸收器上游喷射这种粉末到该系统内。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SOx排放的滤饼。
在实施例中公开了一种减少在燃烧系统中不稳时段诸如燃烧系统中的燃烧腔室启动时的燃烧排放的方法。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。载气(其可能是烟气)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，其中干氢氧化钙粉末被吹送(例如，通过喷射)到气体流动路径中的载气内并且与载气混合。在喷雾干燥器吸收器向载气内喷水以润温载气并且降低载气温度。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。在喷雾干燥器吸收器中不喷洒石灰浆料的情况下发生滤饼的形成，其可以在超过220℉的温度发生。
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载气。
喷入到喷雾干燥洗涤器中的载气内的水来自用于从袋滤室再循环固体的再循环系统。因为在启动时使较少的固体再循环，再循环系统可以提供水或浆料。
有时，气体流动路径延伸通过燃烧腔室与喷雾干燥器吸收器之间的空气预热器。喷射位置可以位于空气预热器与喷雾干燥器吸收器之间。或者，喷射位置在空气预热器上游。微粒收集装置也可位于空气预热器与喷雾干燥器吸收器之间，其中喷射位置在微粒收集装置的下游。
喷射位置也可位于喷雾干燥器吸收器与袋滤室之间。
在喷雾干燥器吸收器下游的袋滤室可以是脉冲喷吹式织物过滤器或者反向气流式织物过滤器。
在某些不稳条件下，诸如故障，喷入到喷雾干燥器吸收器内的水可以呈简单地水(即H2O)形式或石灰浆料的形式(即，水加上氢氧化钙)。水也可来自用于从袋滤室再循环固体的再循环系统或者通过辅助喷嘴(当雾化器不操作时)。在某些实施例中，进入喷雾干燥器吸收器的烟气具有约140℉至约210℉的温度。通常，进入喷雾干燥器喷射器的载气具有小于220℉的温度。
燃烧腔室可以具有小于400℉的温度。在实施例中，载气为离开燃烧腔室的烟气，特别是在燃烧腔室启动期间。但是，这些方法也可以用于停机期间，即当载气的温度随着时间降低时。
还公开了一种捕获由燃烧腔室在非稳态操作条件下所产生的烟气中的污染物的方法。干氢氧化钙粉末在燃烧腔室下游和喷雾干燥器吸收器上游的喷射位置混合到烟气内。在喷雾干燥器吸收器中向烟气内喷水以润湿烟气并且降低烟气温度。然后使烟气通过在喷雾干燥器吸收器下游的袋滤室。氢氧化钙粉末沉积于袋滤室中以形成滤饼，滤饼捕获在烟气中的污染物。
在下文中特别地描述这些和其它非限制性特征。
附图说明
下文为附图的简要描述，展示这些附图以用于说明本文所公开的示例性实施例并且并不用于限制示例性实施例。
图1为示出了具有干式脱硫系统的常规锅炉的示意图。
图2为示出了具有如本公开所描述的干式脱硫系统和氢氧化钙粉末喷射系统的燃烧系统的示意图。
图3为脉冲喷吹式织物过滤器中的过滤袋的图示。
图4为喷雾干燥器吸收器的剖视图。
图5为干吸附剂喷射系统的主要部件的图示。
图6为排放与时间之间关系的曲线图，示出了具有氢氧化钙喷射的实际排放和无氢氧化钙喷射的估计排放。
图7为示出本发明公开的方法的总体过程图。
具体实施方式
可以通过参考附图获得对本文所公开的部件、过程和设备的更全面理解。为了方便并且容易地展示本发明公开，这些附图只是示意性表示，并且因此并非旨在表示其装置或部件的相对大小和尺寸和/或限制示例性实施例的范围。
尽管为了清楚起见，在下文的描述中使用具体术语，这些术语旨在仅参考被选择用于在附图中说明的实施例的特定结构并且并非旨在限定或限制本发明公开的范围。在附图和下文的描述中，应了解类似附图标记指具有类似功能的部件。
单数形式“一”、“该”和“所述”包括复数个指示物，除非上下文清楚地指示为其它情况。
如在说明书和权利要求中所用的术语“包括(包含)”可包括“由……组成”和“基本上由……组成”的实施例。
在本文中所公开的所有范围包括叙述的端点并且可独立地组合(例如，“自250℉至400℉”的范围包括端点，250℉和400℉，和所有中间值)。本文所公开的范围端点和任何值并不限于精确范围或值；它们并不充分精确从而包括近似这些范围和/或值的值。
如本文所用的近似语言可适于修改任何定量表示，定量表示可变化而不会导致与其有关的基本功能变化。因此，以一个或多个术语诸如“约和基本上”修饰的值在某些情况下可能并不限于所规定的精确值。在至少某些情况下，近似语言可以对应于用来测量该值的仪器的精度。修饰词“约”也应被认为公开由两个端点的绝对值限定的范围。例如，表述“约2至约4”也公开了“2至4”的范围。
术语“熟石灰”指氢氧化钙，也被称作Ca(OH)2。术语“水化”当在本文中使用时并不表示存在分子水。
术语“石灰浆料”用于指氢氧化钙与水的混合物。其它钙吸附剂例如包括石灰石或生石灰。术语“石灰石”指碳酸钙，也被称作CaCO3。术语“生石灰”指氧化钙，CaO。
本发明公开提及在其它部件的“上游”和“下游”的部件。这两个术语是相对于另一提到的部件。如果流动路径在运行经过所提到的部件之前运行经过给定部件，给定部件在所提到的部件“上游”。同样，如果流动路径在运行经过所提到的部件之后运行经过给定部件，给定部件在所提到的部件“下游”。
本发明公开涉及在使用干式洗涤器用于脱硫的污染控制系统中减少非稳态操作条件(即，不稳时段或不稳条件)下SOx排放的各种方法和系统。最通常地，由包含燃烧燃料的燃烧腔室的燃烧系统生成烟气。当燃烧腔室处于非稳态操作条件时，干氢氧化钙粉末然后被喷射到烟气内。在喷雾干燥器吸收器的上游喷射粉末。然后在下游袋滤室中收集所得到的氢氧化钙粉末以形成滤饼，滤饼适用于减少SOx排放。
一般而言，认为这类方法可以用于发生燃烧的任何系统中。燃烧可以用于任何目的，例如发电、产生特定产物或者简单地焚烧给定燃料。本方法可适用于的示例性燃烧系统包括：发电系统，其使用具有燃烧炉作为燃烧腔室的锅炉；水泥窑；电弧炉；玻璃炉；熔炉(铜、金、锡等)；制粒机焙烧炉；鼓风炉；焦炉群、化学燃烧加热器；炼油厂烤炉；以及焚化炉(医疗废物、城市固体废物等)。术语“燃烧腔室”在本文中用于指其中发生燃烧的系统内的具体结构。
图1总体上示出了具有锅炉100和下游脱硫系统100的示例性发电系统。化石燃料112，诸如来自粉煤机11的煤，和空气114在燃烧炉105中燃烧，导致烟气120生成。烟气120经过省煤器116，省煤器116用来预热在锅炉中用来产生蒸汽的水并且冷却烟气120。省煤器116上游的其它传热表面未示出。烟气120然后进入选择性催化还原(SCR)系统130，选择性催化还原系统130可存在或者可不存在，用来从烟气120移除氮氧化物(NOx)。之后，烟气120通过空气预热器140以进一步冷却烟气120并且加热进入燃烧炉105的空气114。在通过空气预热器140之后，烟气120通常具有约250至约400℉(121至204℃)的温度。有时，烟气120然后通过微粒收集装置150以收集飞灰和其它较大粒子。烟气继续进入干式洗涤器或喷雾干燥器吸收器160。此处，雾化碱性浆料162被喷洒到烟气内以与氧化硫(SOx)起反应并且进一步冷却烟气120到约140至约210℉(60至99℃)的范围。在浆料中的水被蒸发，并且所得到的清洁并且载有粒子的烟气120被输送到微粒收集装置170，诸如袋滤室或静电除尘器，以从烟气120移除粒子。清洁的烟气120然后被送到烟囱180。若需要，来自微粒收集装置170的再循环流172可以用来从袋滤室收集碱性粒子并且使它们与水176在再循环箱180中混合以制成碱性浆料162，碱性浆料162在喷雾干燥器吸收器160中使用。替代地，新鲜浆料164可以用在喷雾干燥器吸收器160中。粒子也可以从微粒收集容器170移除用于处置，在此处以附图标记174指示。
同样，在喷雾干燥器吸收器中的烟气温度在开始其脱硫活性之前需要为至少220℉。唯一的热源是烟气本身。当燃烧系统较冷时或者换言之燃烧腔室处于周围温度时，喷雾干燥器吸收器中的温度是不够的。在启动、停机、故障或其它不稳时段，当烟气低于220℉温度时，燃烧腔室可能产生SOx和其它污染物排放，并且因此干式洗涤器不能用于脱硫或移除其它污染物。这是不合需要的结果。
在本发明公开的方法中，在喷雾干燥器吸收器中的温度太低而不能使用碱性浆料的时段，在袋滤室中可能发生脱硫活性。在本文中使用的术语“非稳态操作条件”用来指在喷雾干燥器吸收器中的温度低于220℉(大约104℃)的这样的时段。这样的条件可能在不稳时段诸如启动、停机和某些故障期间发生。在这样的条件下，氢氧化钙沉积于袋滤室中以提供并且促进酸的高效移除。在此方面，烟气必须行进穿过形成于袋滤室中过滤器上的滤饼，这提供烟气与碱性氢氧化钙产物之间的密切接触并且促进了滤饼对于烟气中的气相酸气(诸如SOx)的吸收。更一般而言，本发明的方法可以用来从烟气移除微粒。
本发明公开所设想的一种非稳态操作条件是在燃烧系统的启动期间。在启动期间，燃烧腔室和脱硫系统(包括喷雾干燥器吸收器)和在这些部件内的气体处于周围温度。温度升高直到燃烧腔室到达其稳态操作温度，稳态操作温度可以高达1000℉。换言之，离开燃烧腔室的烟气温度在启动期间随着时间升高。
此外，在启动期间，当喷雾干燥器吸收器中的烟气温度升高到其稳态操作温度时，仅有限量的氢氧化钙可以通过喷雾干燥器吸收器中的雾化器被雾化到烟气内。这是因为在较低的烟气温度，需要更少的水来冷却烟气，并且这种冷却不应使烟气完全饱和。此外，对于任何浆料中碱性吸附剂的量存在实际限制，因为一旦浆料处于约25％至约35％固体的范围，碱性浆料通常经历高黏度，并且这造成碱性吸附剂通过喷雾器的喷射速率受限的泵送问题。在喷雾干燥器吸收器上游向烟气内添加干氢氧化钙粉末可避免了这个黏度问题。可以向烟气添加必要的碱源，而不需要浆料的水组分(其必须被蒸发)。应当指出的是仍可以通过并非用于蒸发的雾化器的其它手段来添加水，并且水可以被运送到袋滤室。
本发明公开所设想到的另一非稳态操作条件是在燃烧系统停机期间。在停机期间，燃烧腔室的温度故意地从稳态操作温度降低到周围温度。换言之，离开燃烧腔室的烟气温度在停机期间随着时间降低。应当指出的是停机的一个原因是出于维护目的，诸如清洁和替换在袋滤室本身中使用的过滤袋。存在于过滤袋上的滤饼可以负责移除进入袋滤室的多达63％的SO2。但在清洁和替换之后，不存在这种脱硫能力直到重新构成滤饼。在本发明公开的方法中，与等待喷雾干燥器吸收器变得可用于喷洒碱性浆料相比，滤饼可以更早和更快地重新构成，这使脱硫能力更快速地恢复并且更快地减少了总排放。目的是为了在烟气排放离开脱硫系统之前向过滤袋预先涂布氢氧化钙。
本公开设想到的第三非稳态操作条件是在燃烧系统故障期间，燃烧系统故障导致在喷雾干燥器吸收器中的温度降低至低于220℉。这种故障通常很严重，考虑到大幅温度降低，并且与停机的不同主要在于并非故意的和/或并不导致低到周围温度的降低。
图2总体上示出了本发明公开的示例性系统，其具有燃烧系统200、下游脱硫系统210和干氢氧化钙粉末喷射系统290。类似于图1，空气214与来自粉煤机211的煤212在燃烧腔室205中燃烧，导致烟气220生成。一般而言，烟气为沿着气体流动路径行进的载气。烟气经过省煤器216(在省煤器上游的其它传热表面未图示)和从烟气移除NOx的SCR系统230，SCR系统230可以存在或可以不存在。烟气通过空气预热器240并且继续进入喷雾干燥器吸收器260。若需要，可选的微粒收集装置250可以位于空气预热器240与喷雾干燥器吸收器260之间以收集飞灰和其它较大粒子。在喷雾干燥器吸收器260中，诸如石灰浆料的雾化碱性浆料260被喷洒到烟气220内以清洁并且冷却烟气。所得到的清洁并且载有粒子的烟气220被输送到袋滤室270以从烟气移除粒子。清洁的烟气220被送到烟囱280。若需要，来自袋滤室270的再循环流272可以用来从袋滤室收集未起反应的碱性粒子并且使它们与水276在再循环箱280中混合以制成碱性浆料262，碱性浆料262用在喷雾干燥器吸收器中。替代地，新鲜浆料264可以用于喷雾干燥器吸收器260中。来自袋滤室的粒子也可以被处置，在此处以附图标记274示出。
燃烧腔室205在空气预热器240上游，空气预热器240在喷雾干燥器吸收器260的上游。袋滤室270在喷雾干燥器吸收器260的下游。换言之，喷雾干燥器吸收器260位于空气预热器240与袋滤室270之间。SCR系统230若存在则位于燃烧腔室205与空气预热器240之间。
本发明的方法设想到气体流动路径220存在于燃烧系统与脱硫系统之间。诸如烟气或常规空气的载气(承载气体)通过气体流动路径流动。干氢氧化钙粉末在燃烧腔室205下游和袋滤室270上游的喷射位置被喷射到载气内。在喷雾干燥器吸收器260中向载气内喷水以冷却并且湿润烟气。氢氧化钙粉末然后沉积于袋滤室270中以形成滤饼，滤饼用来减少排放。
可以在将产生相对较高污染物的燃料(例如，煤)添加到燃烧腔室205之前，或者换言之在使用相对清洁的燃料(例如，天然气)来温热燃烧腔室时形成滤饼。设想到可以比喷雾干燥器吸收器260原本可能开始的时间提前60至90分钟开始喷射氢氧化钙粉末，因此，可以更快地添加碱源来涂布袋滤室270并且更早地开始脱硫。换言之，可以在喷雾干燥器吸收器260中开始喷水或浆料(即，石灰浆料、再循环浆料或其组合)之前形成滤饼。
干氢氧化钙粉末喷射系统290包括氢氧化钙供应源292。设想到氢氧化钙粉末可以在三个不同的位置A、B、C喷射到脱硫系统内。这三个喷射位置全都在燃烧腔室205的下游和袋滤室270的上游。特别地，烟气/载气的温度应小于1000℉以维持熟石灰的稳定性。
第一喷射位置A在空气预热器240下游和喷雾干燥器吸收器260上游。换言之，喷射位置A在空气预热器240与喷雾干燥器吸收器260之间。可选的微粒收集装置250应在喷射位置A上游。在某些实施例中，进入喷雾干燥器吸收器(即，在喷射位置A)的烟气具有约140℉至约210℉，或者约150℉至约200℉，或者约160℉至约170℉的温度。
第二喷射位置B在燃烧腔室205下游和空气预热器240上游。第二喷射位置B也可以被描述为在SCR系统230下游。
第三喷射位置C在喷雾干燥器吸收器260下游。换言之，喷射位置C在喷雾干燥器吸收器260与袋滤室270之间。
干氢氧化钙粉末也可以同时在上文所确定的各个位置喷射。返回参考图2，在喷雾干燥器吸收器260中喷洒的水可以来自单独水源，或者在某些实施例中可以来自再循环系统280。在启动期间，很少固体至无固体通过再循环系统272到来，因此流262基本上是水。
在各种实施例中，可选的微粒收集装置250可以是静电除尘器(ESP)或袋滤室。不同类型的袋滤室是本领域中已知的，例如，反向气流式织物过滤器、震动反吹式织物过滤器和脉冲喷吹式织物过滤器(脉冲式织物过滤器)。
在喷雾干燥器吸收器260下游的袋滤室270理想地为脉冲喷吹式织物过滤器(PJFF)或者反向气流式织物过滤器。在这方面，在这个位置，袋滤室优选于ESP，这归因于与ESP相比袋滤室的脱硫能力。换言之，袋滤室能捕获呈气相的污染物，而ESP仅捕集粒子并且并不显著地捕获气相污染物。一般而言，进入袋滤室270的所有烟气应通过滤饼使得可移除诸如SO2、SO3和HCl的酸气。
图3为脉冲喷吹式织物过滤器的示意图。袋滤室通常包含多个隔室，其中每个隔室包含至多数百个长的、竖直支承的、小直径织物袋。在脉冲喷吹式织物过滤器(PJFF)中，袋320从管板330悬挂。含微粒的烟气从袋外侧(指示为实心箭头)流到袋内侧(指示为空心箭头)。烟气穿过多孔性袋材料，留下微粒以在袋外部形成滤饼340。压缩空气的脉冲可以从开口顶部322导向至袋内，造成冲击波顺着袋的长度行进并且使滤饼移位。
使用氢氧化钙，因为其盐不溶于水。相比而言，钠吸附剂通常是可溶的并且因此不太理想。此外，氢氧化钙比生石灰更安全，生石灰当与水组合时会发热。
申请人确定粉末氢氧化钙的反应性与石灰浆料中的氢氧化钙的反应性相当。这允许干式脱硫系统在各种非稳态条件下可接受地操作。
通常，更希望在喷雾干燥器吸收器260上游(即，喷射位置A或B)喷射氢氧化钙粉末，因为喷雾干燥器吸收器帮助在整个袋滤室270中适当地分散粉末。图4为通常用于脱硫系统中的喷雾干燥器吸收器400的剖视图。喷雾干燥器吸收器通常具有截头圆锥形状的外壳410，圆锥的顶点在吸收器底部。但是，喷雾干燥器吸收器也可以具有平底而不是圆锥形。来自空气加热器的烟气420可以被分流为两个流422、424，但并非总是这种情况并且这不是本发明公开所必需的。一个流422被导向至上气体分散器430，上气体分散器430具有环形的形状。另一流424被导向至下气体分散器440。雾化器450延伸穿过吸收器外壳的顶面中心，并且将石灰浆料喷洒到烟气内。烟气通过气体分散器进入喷雾干燥器吸收器400。喷雾干燥器吸收器被设计成确保烟气与浆料良好混合，并且大小设计成提供充分的滞留时间来干燥浆料以产生自由流动的固体而不会发生内部沉积。但关于启动，由喷雾干燥器吸收器赋予给氢氧化钙粉末的混合和湍流确保了在袋滤室中的整个过滤袋上更好地分散氢氧化钙。由雾化器450将水添加到喷雾干燥器吸收器内到干氢氧化钙粉末以形成氢氧化钙浆料。水无需被完全蒸发，特别是在较低温度，并且在袋滤室中需要水用于滤饼以实现其完全脱硫能力，因为SO2吸收的反应机制需要分子水存在。蒸发的氢氧化钙浆料通过出口460从喷雾干燥器吸收器出来并且前进到袋滤室。
图5为用于熟石灰的典型干吸附剂喷射系统的示意图。熟石灰可以由卡车或由铁路(此处示出了卡车卸载)递送510。周围空气512被抽吸到卡车内以拾取熟石灰并且将试剂转移到储存筒仓520。试剂从储存筒仓520流动通过一系列阀522、进料器524和料斗526、528到旋转气锁530内，在旋转气锁530中，试剂与运输气体540混合以气动地输送到喷射位置进入气体流动路径(参看图2)。运输气体，通常为空气，由运输空气鼓风机542提供，运输空气鼓风机542将运输气体通过空气冷却器544传递以降低空气温度从而防止试剂提早煅烧。应当指出的是在本系统中，并无液体喷射到喷射位置与喷雾干燥器吸收器之间的气体流动路径内。这与其中溶液和浆料在湿式洗涤器或干式洗涤器上游喷射到烟气内的现有系统(参看例如授予Wilhelm的美国专利No.6,126,910)不同。这也与其中干钙吸附器被喷射然后在管道系统中用水湿润的系统(参看例如授予Hunt的美国专利No.5,165,903)不同。在这些现有系统中，所希望的目的是为了在烟气进入脱硫系统之前从烟气移除选定污染物。相比而言，本发明的方法的目的是为了提供碱性试剂(熟石灰)的替代源，在喷雾干燥吸收器中增加熟石灰的浓度并且向袋滤室涂布氢氧化钙以便提供脱硫和增强的脱硫能力。在喷雾干燥器吸收器之前添加水或液体可能导致氢氧化钙从气体分离并且不能行进到袋滤室的不当条件。
本公开的方法通过提供对于排放水平变化及时反应的手段而改进了脱硫系统响应和在可接受的酸气排放水平内操作的能力。在维持燃烧系统操作中一个反复出现的主题是解决给定问题所需的时间。氢氧化钙粉末可以快速地添加并且获得良好的响应。这个方法也提供无需向该过程添加水的干吸附剂。
图7为示出本发明公开的方法的总体过程图。燃烧系统700包含燃烧腔室705，在燃烧腔室705中，发生燃烧并且导致烟气生成。烟气沿着气体流动路径720行进通过喷雾干燥器吸收器760到喷雾干燥器吸收器下游的袋滤室770。干氢氧化钙粉末在燃烧腔室705与袋滤室770之间(在气体流动路径720中)与烟气混合。例如，氢氧化钙粉末可以在喷雾干燥器吸收器(附图标记794)上游或喷雾干燥器吸收器(附图标记796)下游添加。在喷雾干燥器吸收器760内，水(附图标记762)喷洒到烟气内以湿润并且冷却烟气。烟气被传递到袋滤室770。氢氧化钙捕获烟气中的污染物或者微粒。清洁的烟气被发送到烟囱780或者类似装置以释放到大气内。
用来实践本发明公开的方法的设计在本领域普通技术人员的技能内。允许实践这些方法所需的阀、管路、传感器、连接件和配件也通常是通常市售的。
示例
120MWg(总值兆瓦)电力设施具有在图2中看到的布局。氢氧化钙粉末的使用在启动期间实施并且作为石灰浆料的替代品。氢氧化钙粉末在喷射位置A和C喷射。在图6中示出了实际烟囱SO2排放。Y轴线为所排放的SO2量，以lb/MBtu(每百万BTU多少磅)为单位。X轴线为天时，即从午夜(0:00)到12:00pm。为了参考示出了0.09lb/MBtu的规定烟囱SO2排放限度。示出了两根线：一根线用于实际排放并且另一根线用于估计排放(在未喷射氢氧化钙粉末的情况下)。应当指出的是在此图中尝试启动三次：在约12:30am；约2:45am；以及约5:45am。
参考示例性实施例描述了本公开。显然，在阅读和理解先前的详细描述时，其他人想到修改和更改。预期本公开被理解为包括所有这样的修改和更改，只要它们属于所附权利要求或其等效物的范围。

Claims (22)

1.一种用于减少燃烧系统中非稳态操作条件下产生的燃烧排放的方法，所述燃烧系统具有从燃烧腔室穿过喷雾干燥器吸收器行进到所述喷雾干燥器吸收器的下游的袋滤室的气体流动路径，所述方法包括：
当进入所述喷雾干燥器吸收器的载气具有自低于220℉起的温度，在所述燃烧腔室下游和所述袋滤室上游的喷射位置将干氢氧化钙粉末混合到气体流动路径中的载气内；
在所述喷雾干燥器吸收器中向载气内喷水以润湿载气并且降低所述载气的温度；以及
将所述氢氧化钙粉末沉积于袋滤室中以形成滤饼，所述滤饼减少燃烧排放。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述喷射位置与所述喷雾干燥器吸收器之间不将液体添加到所述载气。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，喷入到所述载气内的所述水来自用于从所述袋滤室再循环固体的再循环系统。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体流动路径行进通过位于所述燃烧腔室与所述喷雾干燥器吸收器之间的空气预热器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述喷射位置位于所述空气预热器与所述喷雾干燥器吸收器之间。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述喷射位置在所述空气预热器上游。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于还包括：在所述空气预热器与所述喷雾干燥器吸收器之间的微粒收集装置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述喷射位置在所述微粒收集装置下游。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷射位置位于所述喷雾干燥器吸收器与所述袋滤室之间。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述袋滤室为脉冲喷吹式织物过滤器、震动反吹式织物过滤器或反向气流式织物过滤器。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述喷雾干燥器吸收器中喷入的水通过辅助喷嘴喷洒，并且所述喷雾干燥器吸收器的雾化器不操作。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进入所述喷雾干燥器吸收器的所述载气具有140℉至210℉的温度。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧腔室具有低于400℉的温度。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载气为在所述燃烧腔室启动期间离开所述燃烧腔室的烟气。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载气的温度随着时间降低。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非稳态操作条件为沿着所述气体流动路径的故障。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧系统选自锅炉、窑、燃烧炉、熔炉、焙烧炉、火力装置、加热器、烤炉或焚化炉。
18.一种捕获由燃烧腔室在非稳态操作条件下产生的烟气中的污染物的方法，所述方法包括：
当进入喷雾干燥器吸收器的烟气具有自低于220℉起的温度，在所述燃烧腔室下游和所述喷雾干燥器吸收器上游的喷射位置将干氢氧化钙粉末混合到所述烟气内；
在所述喷雾干燥器吸收器中向烟气内喷水以润湿所述烟气并且降低所述烟气的温度；以及
使所述烟气通过所述喷雾干燥器吸收器下游的袋滤室，其中所述氢氧化钙粉末沉积到所述袋滤室中以形成滤饼，所述滤饼捕获所述烟气中的污染物。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于,在所述喷射位置与所述喷雾干燥器吸收器之间不将液体添加到所述烟气。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于,进入所述喷雾干燥器吸收器的所述烟气具有140℉至210℉的温度。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于,离开所述燃烧腔室的烟气具有低于400℉的温度。
22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述燃烧系统中的所述燃烧腔室选自锅炉、窑、燃烧炉、熔炉、焙烧炉、火力装置、加热器、烤炉或焚化炉。
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