CN104159653A - 通过测量吸收剂材料的参数来控制气体清洁系统的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于从热的过程气体(2a)中移除气态污染物的气体清洁系统(1)包括用于使热的过程气体(2a)与吸收剂材料接触的容器(4)，以及分离装置(6)，其用于从热的过程气体(2a)中分离出吸收剂材料的至少一部分，以形成分离粉尘材料。气体清洁系统(1)进一步包括：测量装置(48，20，44，76)，其用于直接或间接地测量粉尘参数，诸如分离粉尘材料的密度和/或摩擦和/或吸湿性和/或电属性，以获得测量结果；以及控制系统(46)，其用于基于测量的粉尘参数的测量结果，来控制气体清洁系统(1)的至少一个运行参数。

Description

通过测量吸收剂材料的参数来控制气体清洁系统的方法
技术领域
本发明涉及控制气体清洁系统的方法，该气体清洁系统用于通过使热的过程气体与吸收剂材料接触且后续从热的过程气体中分离出吸收剂材料的至少一部分从而形成分离粉尘材料，来从热的过程气体中移除气态污染物。
本发明还涉及用于从热的过程气体中移除气态污染物的气体清洁系统。
背景技术
在燃烧装置(诸如发电装置或废料焚烧装置)中燃烧诸如煤、油、泥煤、废料等的燃料时，产生热的过程气体，除了其它成分之外，其包含气态污染物，诸如氯化氢(HCl)，以及硫氧化物，诸如二氧化硫(SO2)。通常必需从过程气体中移除至少一部分气态污染物，之后过程气体才可释放到大气中，或者在例如二氧化碳(CO2)压缩装置中进行进一步处理，以便于运送到CO2封存装置。
当从热的过程气体中分离出气态污染物(诸如盐酸和二氧化硫)时，常常使用这样的方法：将含石灰的吸收剂材料引入到过程气体中，以使其与气态污染物反应。当吸收剂材料与气态污染物反应时，气态污染物在化学或物理上转化成粉尘材料，然后在过滤器中分离粉尘材料。EP 1 815 903 A1公开了这种方法的示例，其中使含石灰的粉尘在混合器中与水混合，然后将其引入到接触式反应器，以使其与热的过程气体的气态污染物反应。这种反应所形成的粉尘材料在过滤器中分离，并且再循环到混合器，以再次与水混合，以便后续引入到接触式反应器中。
吸收剂材料与气态污染物反应所形成的粉尘材料可包含一些物质，诸如氯化钙，它们易于使粉尘材料有粘性，这可在气体清洁装置中引起严重的运行干扰。
发明内容
本发明的目标是提供一种控制气体清洁系统，以使其在有限的运行干扰或无运行干扰的情况下高效地运行的方法。
借助于控制气体清洁系统的方法来实现此目标，气体清洁系统用于通过使热的过程气体与吸收剂材料接触且后续从热的过程气体中分离出吸收剂材料的至少一部分从而形成分离粉尘材料，来从热的过程气体中移除气态污染物。该控制方法包括：
为了获得测量结果，直接或间接地测量选自包括下者的粉尘参数组的至少一个粉尘参数：分离粉尘材料的密度、分离粉尘材料的摩擦、分离粉尘材料的吸湿性和分离粉尘材料的电属性，以及
基于根据分离粉尘材料的测量的粉尘参数得到的测量结果，来控制气体清洁系统的至少一个运行参数。
此方法的优点在于，可控制气体清洁系统，以使其在气态污染物的移除方面和/或在新鲜吸收剂的消耗方面，以不引起运行干扰或引起的运行干扰有限的方式高效地运行。
根据一个实施例，方法进一步包括比较根据分离粉尘材料的测量的粉尘参数得到的测量结果与粉尘参数设定点，以及在测量的粉尘参数的测量结果指示分离粉尘材料有引起运行干扰的风险时，控制运行参数，以对分离粉尘材料的粉尘参数实现改变。这个实施例的优点在于，可控制气体清洁系统，以使其尽可能高效地运行，同时仍然使与有粘性的粉尘材料相关联的运行风险保持较低水平。
根据另一个实施例，方法进一步包括比较分离粉尘材料的测量的粉尘参数的测量结果与粉尘参数设定点，以及在测量的粉尘参数指示分离粉尘材料没有引起运行干扰的风险时，控制运行参数，以对分离粉尘材料的粉尘参数实现改变。这个实施例的优点在于，该方法包括通过控制气体清洁系统，以使其以比目前测量的粉尘参数值更接近预计有运行干扰时的粉尘参数值的新粉尘参数值运行，来利用以较高效的方式运行气体清洁系统的可能性。
根据一个实施例，至少一个运行参数选自包括下者的组：对气体清洁系统的新鲜吸收剂供应、对气体清洁系统的水供应、分离粉尘材料再循环到气体清洁系统的程度，以及气体清洁系统的热过程气体入口的温度。这些参数的优点在于，它们较容易调节，并且对分离粉尘材料的粉尘参数具有较大且较快速的影响。因此，控制一个或多个运行参数可对粉尘材料粘性实现较大且快速的影响。
根据一个实施例，方法包括直接借助于密度计，测量分离粉尘材料的密度，作为分离粉尘材料的粉尘参数。这个实施例的优点在于，可较快速且较可靠地测量分离粉尘材料密度。
根据另一个实施例，方法包括间接地借助于测量操纵分离粉尘材料的装置的运行参数，测量分离粉尘材料的密度和/或分离粉尘材料的摩擦，作为分离粉尘材料的粉尘参数。这个实施例的优点在于，通过分析操纵分离粉尘材料的装置的运行，可用较低的成本和较少的维护来测量分离粉尘材料的密度和/或摩擦，因为不需要额外的装备，或者仅需要有限的额外装备。根据优选实施例，方法实施例进一步包括间接地借助于测量由操纵分离粉尘材料的装置的马达吸取的功率，测量分离粉尘材料的密度和/或摩擦。这个实施例的优点在于可较容易地精确地测量马达的功率吸取量，而且已经发现这种功率吸取水平是使用马达操纵的粉尘材料的密度和/或摩擦的可靠指标。
根据一个实施例，方法进一步包括测量分离粉尘材料的选自导电率、电阻率和电容组成的电属性组的电属性作为粉尘参数。这个实施例的优点在于，可以较低的成本测量所提及的各个电属性，并且与气体清洁系统的运行干扰的严重性具有可靠的相互关系。
根据一个实施例，方法进一步包括通过使气体清洁系统以分离粉尘材料的粉尘参数的各种值运行以及评价对应的运行干扰，来选择用于分离粉尘材料的粉尘参数的设定点。这个实施例的优点在于，将特定系统运行时所处的特定状况考虑在内，可针对特定的气体清洁系统较精确地确定适当的设定点。
根据一个实施例，方法进一步包括在从热的过程气体中分离出粉尘材料的30分钟内测量分离粉尘材料的粉尘参数。这个实施例的优点在于，快速记录气体清洁系统的运行变化，使得可在发生与有粘性的粉尘材料有关的任何运行干扰之前，采取调节粉尘参数的行动。此外，在粉尘材料分离之后快速地测量粉尘参数会降低粉尘参数测量结果可能由于分离粉尘材料的存储条件而被改变的风险。
本发明的另一个目标是提供一种允许在有限的运行干扰或无运行干扰的情况下实现较高效的运行的气体清洁系统。
借助于用于从热的过程气体中移除气态污染物的气体清洁系统来实现此目标，该气体清洁系统包括：容器，其用于使热的过程气体与吸收剂材料接触；以及分离装置，其用于从热的过程气体中分离出吸收剂材料的至少一部分，以形成分离粉尘材料。气体清洁系统包括：测量装置，其用于为了获得测量结果，直接或间接地测量选自由下者组成的粉尘参数组的至少一个粉尘参数：分离粉尘材料的密度、分离粉尘材料的摩擦、分离粉尘材料的吸湿性和分离粉尘材料的电属性；以及控制系统，其用于基于分离粉尘材料的测量的粉尘参数的测量结果，来控制气体清洁系统的至少一个运行参数。
这个气体清洁系统的优点在于，可在无运行干扰或运行干扰有限的情况下高效地移除气态污染物。
根据一个实施例，气体清洁系统进一步包括马达，马达驱动操纵分离粉尘材料的装置，控制系统适于感测由马达吸取的功率，以使用功率吸取量来间接地测量分离粉尘材料的粉尘参数，诸如分离粉尘材料的密度和/或分离粉尘材料的摩擦。这个实施例的优点在于，可通过使用同一个装置(即，马达)来操纵(例如混合或运送)分离粉尘材料，以及间接地测量分离粉尘材料的密度和/或摩擦。
根据一个实施例，系统包括天平，天平用于测量分离粉尘材料的限定体积的样本的重量，以确定分离粉尘材料的密度，作为分离粉尘材料的粉尘参数。这个实施例的优点在于，可获得较高效但又可靠的密度测量结果。
根据以下详细描述和权利要求，本发明的另外的目标和特征将是显而易见的。
附图说明
在下面参照附图更详细地描述本发明：
图1是示意性侧视图，并且显示根据第一实施例的气体清洁系统。
图2是根据本公开的方法的实施例的示意性流程图。
图3a是示出测量的氯化物和密度之间的相互关系的示例的曲线图。
图3b是示出密度和估计运行干扰之间的相互关系的示例的曲线图。
图4a是示出测量的氯化物和导电率之间的相互关系的示例的曲线图。
图4b是示出导电率和估计运行干扰之间的相互关系的示例的曲线图。
图5是根据第二实施例的气体清洁系统的示意性侧视图。
具体实施方式
图1示出气体清洁系统1。气体清洁系统1适于清洁呈烟道气2的形式热的过程气体2a，在例如在焚化炉(未显示)中焚烧废料(诸如民用或工业用废料)的期间，或者在燃烧燃料(诸如煤、油或泥煤)的期间形成烟道气2。烟道气2可包含粉尘(诸如飞灰)和气态污染物，诸如在焚烧或燃烧过程期间产生的二氧化硫(SO2)和盐酸(HCl)。气体清洁系统1包括接触式反应器4、呈织物过滤器6的形式的粉尘分离器(有时也称为袋滤室)和混合器8。可在US 4,336,035中找到织物过滤器6的示例。
烟道气2首先通过导管10传送到流体地连接的接触式反应器4。在接触式反应器4中，与烟道气2的气态污染物反应的颗粒吸收剂材料在湿润状态下引入到烟道气2中。在与烟道气2接触之后，湿润的颗粒吸收剂材料将气态污染物转化成呈可分离的粉尘的形式的固体材料。烟道气2和可分离的粉尘通过流体地连接的导管12流到流体地连接的织物过滤器6，在那里，可分离的粉尘从烟道气2中分离出来而形成清洁烟道气14和分离粉尘材料。清洁烟道气14通过流体地连接的导管16离开织物过滤器6，并且通过流体地连接的烟囱(未显示)排到周围环境空气中。根据备选实施例，清洁烟道气14可发送到 CO2压缩装置，以进行压缩，以及后续进行CO2封存。
对织物过滤器6提供粉尘料斗18，以收集分离粉尘材料。通过粉尘料斗18，分离粉尘材料到达连接的公共粉尘存储系统20。由织物过滤器6分离出的小部分分离粉尘材料作为外排粉尘，通过流体地连接的管22从粉尘存储系统20中排出。管22在旋转式排料器24中结束。旋转式排料器24将外排粉尘馈送到贮仓(未显示)中以进行存储，或者将外排粉尘直接馈送到卡车，以将其运送到例如填埋场。
虽然借助于旋转式排料器24来从系统1中排出小部分外排粉尘，但大部分分离粉尘材料通过流体地连接的管26馈送到混合器8。混合器8设有流化布或网28。加压空气通过流体地连接的管30沿竖向在布28下方引入到混合器8，以便使混合器8中的分离粉尘材料流化。通过流体地连接的管32将水添加到混合器8，并且通过流体地连接的管34将新鲜吸收剂(诸如生石灰(CaO)或熟石灰(Ca(OH)2))添加到混合器8。水使分离粉尘材料湿润，并且使任何生石灰(CaO)熟化而形成熟石灰(Ca(OH)2)。可通过流体地连接的管36将另外的添加剂(诸如活性碳)馈送到混合器8。对混合器8提供搅拌器38，以彻底混合分离粉尘材料与水、新鲜吸收剂和任何另外的添加剂。搅拌器38可包括布置在可旋转轴42上的椭圆形板40。马达44连接到可旋转轴42上，并且布置成驱动搅拌器38。可在WO 97/37747 A1中找到对可在本发明中使用的混合器8的详尽描述。
被通过管32添加的水湿润的分离粉尘材料在接触式反应器4的底部4a处引入，并且从而作为吸收剂材料引入到烟道气2中，以从烟道气2中吸收另外的气态污染物。将理解的是，分离粉尘材料在气体清洁系统1中循环多次。通过旋转式排料器24排出的小部分外排粉尘使系统1中的粉尘量保持恒定。烟道气2包含一些飞灰，在气体清洁系统1中不断形成反应产物，并且添加新鲜吸收剂和添加剂，使得有粉尘持续地添加到系统1中，这由通过排料器24排出的外排粉尘补偿。因而系统1中的粉尘总量随着时间的推移是相当恒定的。
系统1包括布置成用于控制气体清洁系统1的运行的控制系统46。根据第一实施例，控制系统46接收来自密度计48的测量信号。密度计48布置成用于测量粉尘参数，即，气体清洁系统1的分离粉尘材料的密度。密度计48例如可为DSG型核密度检测器，可从美国辛辛那提州的Ohmart/Vega公司获得该密度检测器。竖向测量管50相对于外排粉尘流布置在旋转式排料器24的上游。以规则的时间间隔，例如每2至120分钟一次，控制系统46控制旋转式排料器24，以使旋转式排料器24停止排出外排粉尘。旋转式排料器24因此停止，并且使测量管50充满外排粉尘。当测量管50充满外排粉尘时，密度计48测量包含在测量管50中的外排粉尘的密度，例如以kg/m3为单位。根据测量的外排粉尘密度转送测量信息的信号从密度计48发送到控制系统46。
控制系统46比较由密度计48测量的测量结果与设定点密度，以确定在气体清洁系统1中循环的分离粉尘材料是否有粘性。如果密度测量结果高于设定点，则控制系统46可开始行动来降低分离粉尘材料的密度，以降低与有粘性的粉尘相关联的运行干扰的风险。如果密度测量结果低于设定点，则控制系统46可开始行动来提高分离粉尘材料的密度，因为高密度的粉尘对于从烟道气2中移除气态污染物(诸如HCl和SO2)效率更高。
根据第一实施例，控制系统46可控制通过管34通往混合器8的新鲜吸收剂的供应量。控制阀52可布置在管34上。如果外排粉尘的密度测量结果相对于其设定点过高，则控制系统46可控制阀52，以“打开”或调节到使得有更多新鲜吸收剂供应到混合器8的位置。提高通过管34供应到混合器8的新鲜吸收剂易于使分离粉尘材料的密度降低。另一方面，如果密度测量结果相对于其设定点太低，则控制系统46可控制阀52，以“关闭”或调节到使得有更少新鲜吸收剂供应到混合器8的位置。降低通过管34供应到混合器8的新鲜吸收剂易于使分离粉尘材料的密度提高。
根据第二实施例，控制系统46可借助于控制阀54来控制通过管32所供应的水量，以及/或者通过控制布置在管26上的阀56和控制旋转式排料器24，来控制分离粉尘材料在系统1中的再循环速率。供应到混合器8的水量和分离粉尘材料再循环通过系统1的速率会影响分离粉尘材料密度。较大量的水供应到混合器8会提高分离粉尘材料的密度，而分离粉尘材料的再循环速率较高会降低分离粉尘材料的密度。
根据第三实施例，控制系统46可控制在气体清洁系统1的入口1a处的烟道气2的温度。控制系统46可通过控制相对于通过气体清洁系统1的烟道气流2布置在上游的锅炉58来实现这一点。烟道气2在入口1a处有较高的温度会使得较少的水结合到循环的分离粉尘材料上，以及使分离粉尘材料的密度较低。烟道气2在入口1a处有较低的温度会使较多的水结合到循环的分离粉尘材料上，以及使分离粉尘材料的密度较高。
控制系统46可控制一个参数，诸如新鲜吸收剂供应、水供应、分离粉尘材料再循环的速率和入口1a的烟道气2的温度，或者可以组合的方式控制那些参数中的几个。也可改变适合控制且针对控制所选择的参数(一个或多个)。例如，如果入口1a的烟道气2的气态污染物的浓度高，则通过提高入口1a的烟道气2的温度来修正分离粉尘材料高密度不那么合乎需要，因为入口1a的烟道气2的温度提高易于降低系统1移除气态污染物的效率。在这种情形中，控制系统46可不控制入口1a的烟道气2的温度，而是控制通过管34的新鲜吸收剂的供应量而使其增加，以便降低循环的分离粉尘材料的密度，而不降低系统1对气态污染物的移除效率。第一气体传感器60可布置成以便通过测量入口1a的烟道气2中的气态污染物的浓度(诸如HCl和SO2)来获得测量结果，并且第二气体传感器62可布置成以便通过测量清洁烟道气14中的气态污染物的浓度来获得测量结果。控制系统46可接收来自第一气体传感器60和第二气体传感器62的测量信号，并且可在确定用于控制分离粉尘材料的密度的行动(一个或多个)时利用接收到的测量信息。
密度计48可用来直接测量气体清洁系统1的分离粉尘材料的密度，以获得测量结果。根据备选实施例，称重筒64可相对于通过管22的外排粉尘流布置在旋转式排料器24的下游。称重筒64具有特定的容积，并且布置在天平66上。料位计68布置成检测称重筒64何时充满外排粉尘。当检测到“满筒”时，指示由天平66测量的重量测量结果的信号发送到控制系统46，控制系统46基于筒64的容积和重量测量结果来确定分离粉尘材料的密度。气动运送系统70清空称重筒64，并且将发送外排粉尘以进行处置。
根据又一个实施例，控制系统46接收来自驱动搅拌器38的马达44的测量信号。来自马达44的信号指示由用于驱动搅拌器38的马达44吸取的功率的测量结果。由马达44吸取的功率是对存在于混合器8中的分离粉尘材料的密度的间接测量结果。由马达44吸取的功率的增加与分离粉尘材料的密度的提高相互关系。在这个实施例中，马达44将具有间接地测量在混合器8中操纵的分离粉尘材料的密度的测量装置的功能，以获得密度测量结果。因此，如前面描述的那样，控制系统46可基于从马达44吸取的功率间接地测量的密度，来控制关于新鲜吸收剂供应、水供应、再循环的粉尘的速率和入口1a的烟道气2的温度的一个或多个参数。将理解的是，通过测量马达44吸收的功率来间接地测量分离粉尘材料密度表示在分离粉尘材料与新鲜吸收剂、水和任何其它添加剂混合的期间，测量分离粉尘材料的密度。另一方面，使用密度计48表示仅测量分离粉尘材料。因而，根据混合器8的运行间接地测量分离粉尘材料密度可提供指示所采取的行动的结果(诸如提高新鲜吸收剂的供应)的反馈，例如信号，而使用密度计48来测量分离粉尘材料密度可提供指示需要修正或调节密度的行动的前馈，例如信号。
根据另一个间接测量分离粉尘材料的密度的方法，控制系统46可接收关于粉尘存储系统20的功能的信号。粉尘存储系统20可为流化系统，流化系统包括流化布或网72。加压空气通过管74沿竖向从布72下方引入到粉尘存储系统20中，以便使粉尘存储系统20中的粉尘流化。压力计P可布置在管74中，以测量使包含在粉尘存储系统20中的分离粉尘材料流化所需的空气压力，以获得空气压力测量结果。使用压力计P获得的空气压力测量结果可用作对气体清洁系统1的分离粉尘材料的密度的间接测量结果，其中，较高的空气压力测量结果与较高的分离粉尘材料密度相互关联。料位计L可布置在粉尘存储系统20中，以测量和获得其中的流化的分离粉尘材料的料位或量的测量结果。由料位计L测量的料位或量可用作对气体清洁系统1的分离粉尘材料的密度的间接测量结果，其中，较低的料位或量与较高的分离粉尘材料密度相互关联。因此，粉尘存储系统20可用作间接地测量分离粉尘材料的密度的测量装置。
根据另一个备选实施例，关于分离粉尘材料所测量的粉尘参数是分离粉尘材料的电属性。分离粉尘材料的电属性可选自由下者组成的电属性组：导电率、电阻率和电容。在一个实施例中，电容计76布置成以便测量竖向测量管78中的分离粉尘材料的电容，竖向测量管78相对于管22中的外排粉尘流布置在旋转式排料器24的上游。以规则的时间间隔，控制系统46控制旋转式排料器24而使其停止，从而使测量管78充满外排粉尘。当测量管78充满外排粉尘时，电容计76测量包含在测量管78中的外排粉尘的电容，例如以法拉为单位。包含关于测量的电容的测量信息的信号从电容计76发送到控制系统46。电容计的一个示例是可从美国圣克拉拉的安捷伦科技公司获得的Agilent U1701A。
控制系统46比较由电容计76测量的电容测量结果与电容的设定点，以确定在气体清洁系统1中循环的分离粉尘材料是否有粘性。如果存在在气体清洁系统1中循环的分离粉尘材料有粘性的风险，则可开始采取类似于前面关于密度测量结果高于密度设定点所描述的那些的措施来降低运行问题的风险。另一方面，如果在气体清洁系统1中循环的分离粉尘材料没有粘性风险，则可开始采取类似于前面关于密度测量结果低于密度设定点所描述的那些的措施来提高气体清洁系统1的效率。
根据备选实施例，可测量分离粉尘材料的摩擦，以获得测量结果且将其用作粉尘参数，基于该粉尘参数来控制气体清洁系统1的至少一个运行参数。分离粉尘材料的摩擦指示粉尘有多“粘稠”。因此，摩擦测量结果指示运行干扰的风险。与分离粉尘材料的较低的摩擦测量结果相比，分离粉尘材料的较高的摩擦测量结果指示运行干扰的风险较高。有各种测量分离粉尘材料的摩擦的方法。例如，根据例如测量标准ASTM D6773，分离粉尘材料的摩擦可测量为分离粉尘材料的内部摩擦以及测量为分离粉尘材料的壁摩擦。此外，根据例如测量标准ASTM D6128，分离粉尘材料的摩擦可测量为粉末流动能力。此外，分离粉尘材料的摩擦还可测量为混合器8中的流化的分离粉尘材料的粘度。
而且另外，可通过测量由操纵分离粉尘材料的装置吸取的功率来间接地测量分离粉尘材料的摩擦。分摩擦测量结果较高的分离粉尘材料具有较大的操纵阻力。因此，例如由驱动搅拌器38的马达44吸取的功率随着分离粉尘材料的摩擦增大而提高。因此，可通过测量由马达44吸取的功率，以及使功率测量结果与分离粉尘材料的摩擦相互关联，来间接地测量分离粉尘材料的摩擦。因而，根据这个备选实施例，控制系统46接收来自驱动搅拌器38的马达44的信号，并且利用传达存在于混合器8中的分离粉尘材料的摩擦测量结果的这种信号来基于间接摩擦测量结果来控制气体清洁系统1的上面提到的一个或多个运行参数。而且另外，可通过测量由旋转式排料器24吸取的功率，或者通过测量由另一个操纵分离粉尘材料的装置吸取的功率，来间接地测量分离粉尘材料的摩擦测量结果。
根据另一个备选实施例，可测量和利用分离粉尘材料的吸湿性作为粉尘参数，基于该粉尘参数来控制气体清洁系统1的至少一个运行参数。分离粉尘材料的吸湿性测量结果指示分离粉尘材料有多易于吸附水分，并且因此，指示运行干扰的风险水平。较高的吸湿性测量结果指示分离粉尘材料非常易于吸附水分，并且指示风险较高的运行问题。可用可从芬兰库奥皮奥的Waltti Electronics有限公司获得的设备HMA测量分离粉尘材料的吸湿性。控制系统46可基于吸湿性测量结果来控制上面提到的一个或多个运行参数。
将理解的是，可利用测量密度或摩擦或电属性的直接和间接方法的组合来提高分离粉尘材料参数估定的精确性，以及降低分离粉尘材料参数测量失效的风险。还可行的是结合两个或更多个不同的分离粉尘材料参数的测量结果，诸如分离粉尘材料的密度和电属性的测量结果，目的与上面相同。
图2是示意性流程图，其示出控制图1中示出的气体清洁系统1的运行的方法的一个实施例。在图2的流程图中，对密度测量结果进行参照，但将理解的是，气体清洁系统1的运行可按类似的方式基于分离粉尘材料的电属性、摩擦或吸湿性的测量结果。
在步骤“A”中，测量分离粉尘材料的密度，以获得密度测量结果。如前文描述的那样，可使用密度计48或称重筒64和天平66来直接进行这种密度测量，或者使用来自马达44、压力计P或料位计L的信号间接地进行这种密度测量。
在可选的步骤“B”中，在入口1a处的烟道气2中和/或在清洁气体14中测量气态污染物(诸如HCl和SO2)的浓度。
在步骤“C”中，比较步骤A的密度测量结果与密度的设定点。密度设定点对应于为了避免与有粘性的粉尘有关的运行干扰而优选不超过的密度。
在步骤“D”中，如果密度测量结果高于密度设定点，则开始行动。如前文描述的那样，这样的行动可包括增加新鲜吸收剂供应，提高入口1a处的烟道气2的温度等。可选地，在考虑到步骤B中测量的气态污染物的浓度的情况下开始行动。例如，如果已经在步骤B中得出结论，清洁气体14中的气态污染物的浓度接近其极限浓度，则提高入口1a处的烟道气2的温度可能不是适合采取的行动，至少不适合单独采取，因为入口1a处的烟道气2的温度提高易于降低气态污染物的移除效率。因而，在这种情况下，增加供应新鲜吸收剂可能是更适合降低分离粉尘材料密度的行动。
在步骤“E”中，如果密度测量结果低于密度设定点，则开始行动。如前文描述的那样，这样的行动包括减少新鲜吸收剂供应，降低入口1a处的烟道气2的温度等。可选地，在考虑到步骤B中测量的气态污染物的浓度的情况下，开始行动。例如，如果已经在步骤B中得出结论，清洁气体14中的气态污染物的浓度接近其极限浓度，则降低入口1a处的烟道气2的温度可为合适的测量结果，因为温度降低易于提高气态污染物的移除效率。由于成本原因，减少新鲜吸收剂供应也可能是合适的测量结果，而且这可与入口1a处的烟道气2的温度降低结合起来提高分离粉尘材料的密度。
大体上，关于气态污染物的移除效率和运行成本(包括新鲜吸收剂的消耗)，最高效的方式是在分离粉尘材料中有高浓度的氯化物(Cl-)的情况下运行，因为氯化物使得分离粉尘材料在从烟道气2中移除气态污染物方面更高效。已经发现在氯化物的浓度和分离粉尘材料的密度之间存在相互关系。
图3a是示出测量的氯化物和密度之间的相互关系的示例的曲线图。曲线图的Y轴以g/kg为单位描绘分离粉尘材料中的氯化物的浓度，而X轴则以kg/m3为单位描绘分离粉尘材料的对应的密度。如示出的那样，氯化物浓度在密度高于大约900kg/m3时急剧提高。将理解的是，氯化物和密度之间的相互关系是针对装置而特有的，受一些因素影响，如：烟道气中的飞灰和气态污染物的量、分离粉尘材料再循环的速率、供应的新鲜吸收剂的类型和量等。因此，为了实现较高效率的气态污染物移除，在分离粉尘材料的最高可能密度下运行系统1是有益的，因为较高密度的分离粉尘材料包括较高浓度的氯化物，而且实现较高效的气态污染物移除。
图3b是示出分离粉尘材料密度和气体清洁系统1中的估计运行干扰之间的相互关系的示例的曲线图。运行干扰例如开始是来自旋转式排料器24的不和谐的声音，以及烟道气在织物过滤器6上的压降增大。如果分离粉尘材料的密度不降低，则运行干扰可增加而包括织物过滤器6的内部的粉尘堵塞、粉尘存储系统20中的粉尘堵塞、混合器8中的粉尘堵塞和连接那些装置的导管4和管22、26中的粉尘堵塞。在系统1内的这种粉尘堵塞可能要求关闭装置以进行维护、清洁和修理，应尽可能避免这种情况。在图3b中，Y轴上的运行干扰从1分级到4，其中，“1”指示风险较低的正常运行，其可在无运行干扰的情况下继续进行数月，而“4”则指示风险较高的运行，由于运行干扰，其需要立即关闭气体清洁系统1。级别“2”和“3”指示上面描述的级别“1”和“4”中间的运行风险水平。图3b的X轴描绘分离粉尘材料的对应的密度。将理解的是，运行干扰和分离粉尘材料密度之间的相互关系是针对装置而特有的，它受一些因素影响，如：烟道气中的飞灰和气态污染物的量和类型、分离粉尘材料再循环的速率、新鲜吸收剂供应的类型和量等。为了确定适当的分离粉尘材料密度，可进行经验性测试。这样的测试可包括逐步提高分离粉尘材料的密度，直到出现运行干扰的第一征兆，诸如例如来自旋转式排料器24的不和谐的声音。当出现来自排料器24的不和谐的声音时，再次降低分离粉尘材料密度，直到不和谐的声音平息。然后在不和谐的声音消除时的分离粉尘材料的密度可用作控制系统46用来确定是否需要采取任何行动来提高或降低分离粉尘材料密度以避免运行干扰的密度的设定点。在图3b中描绘的示例中，分离粉尘材料密度的设定点可选择为1040 kg/m3。这种分离粉尘材料密度预计将使系统1在新鲜吸收剂的消耗和气态污染物移除方面最高效地运行，而不引起不合需要的运行干扰。
图4a是类似于图3a的曲线图，其示出测量的氯化物和导电率之间的相互关系的示例。曲线图的Y轴以g/kg为单位描绘分离粉尘材料中的氯化物的浓度，而X轴则以姆欧(Siemens)/米为单位描绘分离粉尘材料的对应的导电率。可通过测量氯化物浓度不同的多个分离粉尘材料样本的导电率来获得图4a的曲线图的导电率数据。
图4b是示出导电率和在气体清洁系统1中发生的估计运行干扰之间的相互关系的示例的曲线图。类似于图3b，运行干扰从1分级至4，其中，“1”指示运行干扰风险较低的正常运行，而“4”则指示运行干扰风险较高的运行状态，其需要立即关闭气体清洁系统1。当测量的导电率超过导电率设定点时，控制系统46开始降低运行干扰的风险的行动。
图5示出根据第二实施例的气体清洁系统101。气体清洁系统101包括喷雾干燥吸收器104、呈织物过滤器106(有时称为袋滤室)的形式的粉尘分离器，以及混合系统108。
烟道气102通过流体地连接的导管110流到喷雾干燥吸收器104。喷雾干燥吸收器104包括喷雾干燥腔室105和安装在喷雾干燥腔室105的顶部111处的多个扩散器107、109。各个扩散器107、109包括雾化器113，雾化器113可为例如：旋转式雾化器，其示例在US 4,755,366中有描述；或者喷嘴，其运行来使吸收剂材料雾化，吸收剂材料呈通过流体地连接的管115从混合系统108供应的吸收液体的形式。
各个扩散器107、109都设有流引导装置117，流引导装置117运行来混合一定量的流过流体地连接的导管110的烟道气102与被相应的雾化器113雾化的吸收液体。
烟道气102和吸收液体的混合物在喷雾干燥腔室105的内部105a内向下运动，从而使得气态污染物与吸收液体的吸收剂材料反应，以及使得吸收液体的水含量蒸发。作为这种反应和蒸发的作用，在喷雾干燥腔室105的内部105a中形成呈可分离的粉尘的形式的干的固体材料。烟道气102(其中已经移除了大部分气态污染物)通过流体地连接的导管112离开喷雾干燥吸收器104。烟道气102通过导管112流到织物过滤器106。作为备选方案，织物过滤器106可由静电集尘器或任何其它适当的过滤器装置代替。织物过滤器106从烟道气中移除大部分可分离的粉尘，并且形成分离粉尘材料和清洁烟道气。然后可允许清洁烟道气通过流体地连接的清洁气体导管116进入周围环境空气。
收集在喷雾干燥腔室105的底部121处的可分离的粉尘是通过流体地连接的管122从气体清洁系统101中排出的第一外排粉尘部分。管122与第一旋转式排料器123处于流体连通，第一旋转式排料器123通过流体地连接的排出管系统125将第一外排粉尘部分馈送到贮仓126中，以存储最终产品，或者将排出的粉尘直接馈送到卡车，以将其运送到例如填埋场。收集在织物过滤器106中的分离粉尘材料是通过流体地连接的管127从气体清洁系统101中排出的第二外排粉尘部分。管127与第二旋转式排料器124处于流体连通，第二旋转式排料器124通过流体地连接的排出管系统125将第二外排粉尘部分馈送到贮仓126中，或者将排出的粉尘直接馈送到卡车，以将其运送到例如填埋场。
混合系统108包括罐128，以混合通过流体地连接的管132供应的水与通过流体地连接的管134供应的新鲜吸收剂，诸如生石灰(CaO)或熟石灰(Ca(OH)2)。水和新鲜吸收剂在罐128中混合会形成吸收液体，吸收液体通过流体地连接的管115供应到扩散器107、109。
气体清洁系统101包括控制系统146，控制系统146接收来自密度计148的呈信号的形式的测量信息，密度计148布置成测量收集在织物过滤器106中的分离粉尘材料的密度。密度计148测量流体地连接的竖向测量管150中的分离粉尘材料的密度，竖向测量管150相对于通过管127的粉尘流布置在第二旋转式排料器124的上游。
控制系统146比较由密度计148测量的分离粉尘材料密度的测量结果与分离粉尘材料密度的设定点，以确定气体清洁系统101的分离粉尘材料是否有粘性。如果分离粉尘材料密度测量结果高于设定点，则控制系统146可开始降低分离粉尘材料密度的行动，以降低与有粘性的粉尘相关联的运行干扰风险。
根据第一实施例，控制系统146可通过控制控制阀152来控制通过流体地连接的管134对罐128的新鲜吸收剂的供应水平。如果由密度计148测量的分离粉尘材料的密度的测量结果与设定点相比太高，则控制系统146可发信号来调节阀152，以允许对罐128供应更多新鲜吸收剂。另一方面，如果分离粉尘材料的密度测量结果与设定点相比太低，则控制系统146可发信号来调节阀152，以允许对罐128供应更少新鲜吸收剂。
根据控制系统101的第二实施例，控制系统146可借助于控制阀154来控制通过流体地连接的管132对系统101供应水的水平。供应的水量和对系统101供应的新鲜吸收剂量会影响由密度计148测量的分离粉尘材料的密度，供应较大量水会提高分离粉尘材料的密度，而供应较大量的新鲜吸收剂会降低分离粉尘材料的密度。
根据与前面关于气体清洁系统1所描述的类似的原理，优选的是以尽可能高的分离粉尘材料密度运行气体清洁系统101，而不引起运行干扰。因此，也可在气体清洁系统101中利用前面参照图1-4所描述的控制策略。此外，作为使用密度计148来获得测量结果的测量备选方案，如前面参照图1所描述的那样，其它直接和间接的分离粉尘材料密度测量原理可用来测量分离粉尘材料的密度。根据一个实施例，可测量供应到第二旋转式排料器124的、用于通过流体地连接的管127将分离粉尘材料从织物过滤器106中排出的功率的水平，并且控制系统146将该测量结果用作分离粉尘材料的密度的间接测量结果。此外，与密度计148结合或者取代密度计148，可利用用于测量分离粉尘材料的电属性(诸如导电率、电阻率或电容)的量计来获得测量结果。而且另外，可测量供应到第二旋转式排料器124，以通过管127将分离粉尘材料从织物过滤器106中排出的功率的水平，并且控制系统146将该测量结果用作分离粉尘材料的摩擦的间接测量结果。
将理解的是，上面描述的实施例的许多变型在所附权利要求的范围内是可行的。
在前面已经参照图1描述了气体清洁系统1可包括混合器8，在混合器8中，分离粉尘材料与水混合而形成湿润粉尘，然后湿润粉尘在接触式反应器4中与热的过程气体2a接触。此外，已经参照图5描述了气体清洁系统101可包括混合器108，在混合器108中，吸收剂材料与水混合而形成吸收液体，然后吸收液体在喷雾干燥腔室105中与热的过程气体(诸如烟道气102)接触。将理解的是，本方法和气体清洁系统的原理也可应用于其它类型的气体清洁系统，其中，吸收剂材料以干燥、湿润或液体形式与热的过程气体2a接触，吸收剂材料的至少一部分后续以固体形式从热的过程气体2a中分离出来，从而形成分离粉尘材料。在US 4,795,566中描述了一个这种其它类型的气体清洁系统的示例，US 4,795,566公开了一种方法，其中，新鲜吸收剂材料和再循环材料以干燥状态与热的过程气体混合。
前面已经描述了电属性计可为电容计76。将理解的是，利用导电率计或电阻率计来测量电属性，以及获得与分离粉尘材料的状况有关的测量结果也是可行的。
前面已经描述了控制系统46、146开始测量操纵分离粉尘材料的装置的运行参数，例如混合器8的马达44的功率消耗水平或排料器24、124的功率消耗水平，并且利用获得的测量结果来间接地测量分离粉尘材料的密度和/或摩擦。操纵分离粉尘材料的装置所消耗的功率水平指示操纵的分离粉尘材料的阻力。这种阻力可与分离粉尘材料密度相互关联，而且也可与分离粉尘材料摩擦相互关联。取决于分离粉尘材料的成分，测量的功率消耗水平与分离粉尘材料的密度和/或摩擦之间的相互关系可较强烈或不那么强烈。因此，对于一些分离粉尘材料成分，测量的功率消耗水平可与分离粉尘材料密度具有强烈的相互关系，但与分离粉尘材料摩擦的相互关系则不那么强烈，而对于分离粉尘材料的其它成分，情况可能相反。对于一些类型的分离粉尘材料，测量的功率消耗水平可与分离粉尘材料的密度和摩擦两者具有强烈的相互关系。如果操纵分离粉尘材料的装置所消耗的功率水平以适当的有用方式与分离粉尘材料的密度和/或摩擦相互关联，则本领域技术人员可通过常规实验来确定特定的分离粉尘材料成分。
总而言之，用于从热的过程气体2a中移除气态污染物的气体清洁系统1包括用于使热的过程气体2a与吸收剂材料接触的容器4，以及分离装置6，分离装置6用于从热的过程气体2a中分离出吸收剂材料的至少一部分，以形成分离粉尘材料。气体清洁系统1进一步包括：测量装置48、20、44、76，其用于直接或间接地测量粉尘参数，诸如分离粉尘材料的密度和/或摩擦和/或吸湿性和/或电属性；以及控制系统46，其用于基于测量的粉尘参数的测量结果来控制气体清洁系统1的至少一个运行参数。
虽然已经参照多个优选实施例来描述了本发明，但本领域技术人员将理解，可作出各种改变，并且等效物可代替本发明的元件，而不偏离本发明的范围。另外，可作出许多修改，以使特定情形或材料适合本发明的教导，而不偏离本发明的实质范围。因此，意于的是本发明不限于被公开为为了执行本发明而构想的最佳模式的特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。此外，使用用语第一、第二等不表示任何顺序或重要性，用语第一、第二等而是用来区分一个元件与另一个元件。

Claims (16)

1. 一种控制气体清洁系统的方法，所述气体清洁系统通过使热的过程气体(2a)与吸收剂材料接触且后续从所述热的过程气体(2a)中分离出所述吸收剂材料的至少一部分从而形成分离粉尘材料，来从热的过程气体(2a)中移除气态污染物，所述方法包括：
为了获得测量结果，直接或间接地测量选自由下者组成的粉尘参数组的至少一个粉尘参数：所述分离粉尘材料的密度、所述分离粉尘材料的摩擦、所述分离粉尘材料的吸湿性，以及所述分离粉尘材料的电属性；以及
基于所述分离粉尘材料的测量的粉尘参数的测量结果，来控制所述气体清洁系统的至少一个运行参数。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括比较所述分离粉尘材料的测量的粉尘参数与粉尘参数设定点，以及在所述测量的粉尘参数指示所述分离粉尘材料有引起运行干扰的风险时，控制所述至少一个运行参数，以对所述分离粉尘材料的粉尘参数实现改变。
3. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括比较所述分离粉尘材料的测量的粉尘参数的测量结果与粉尘参数设定点，以及在所述测量的粉尘参数指示所述分离粉尘材料没有引起运行干扰的风险时，控制所述至少一个运行参数，以对所述分离粉尘材料的粉尘参数实现改变。
4. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个运行参数选自由下者组成的组：对所述气体清洁系统的新鲜吸收剂供应、对所述气体清洁系统的水供应、分离粉尘材料再循环到所述气体清洁系统的速率，以及在所述气体清洁系统的入口处的热的过程气体的温度。
5. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括为了获得测量结果，直接借助于密度计(48；148)来测量所述分离粉尘材料的密度，作为所述分离粉尘材料的粉尘参数。
6. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括为了获得测量结果，间接地借助于测量操纵所述分离粉尘材料的装置(8，20)的运行参数来测量所述分离粉尘材料的密度和/或所述分离粉尘材料的摩擦，作为所述分离粉尘材料的粉尘参数。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括为了获得测量结果，间接地借助于测量由操纵所述分离粉尘材料的装置(8)的马达(44)吸取的功率的水平，来测量所述分离粉尘材料的密度和/或摩擦。
8. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括测量所述分离粉尘材料的选自由导电率、电阻率和电容组成的电属性组的电属性，作为粉尘参数。
9. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括通过使所述气体清洁系统(1；101)在所述分离粉尘材料的各种粉尘参数值下运行以及评价对应的运行干扰，来选择用于所述分离粉尘材料的粉尘参数的设定点。
10. 一种用于从热的过程气体(2a)中移除气态污染物的气体清洁系统，所述气体清洁系统包括：容器(4；104)，其用于使所述热的过程气体(2a)与吸收剂材料接触；以及分离装置(6；106)，其用于从所述热的过程气体(2a)中分离出所述吸收剂材料的至少一部分，以形成分离粉尘材料，所述气体清洁系统的特征在于，其进一步包括：
测量装置(48；20；44；76，148)，其用于为了获得测量结果，直接或间接地测量选自由下者组成的粉尘参数组的至少一个粉尘参数：所述分离粉尘材料的密度、所述分离粉尘材料的摩擦、所述分离粉尘材料的吸湿性，以及所述分离粉尘材料的电属性；以及
控制系统(46；146)，其用于基于所述分离粉尘材料的测量的粉尘参数的测量结果，来控制所述气体清洁系统的至少一个运行参数。
11. 根据权利要求10所述的气体清洁系统，其特征在于，所述控制系统(46；146)适于比较所述分离粉尘材料的测量的粉尘参数与粉尘参数设定点，以及基于这种比较来控制所述至少一个运行参数，以对所述分离粉尘材料的粉尘参数实现改变。
12. 根据权利要求10至11中的任一项所述的气体清洁系统，其特征在于，所述气体清洁系统进一步包括密度计(48；148)，所述密度计用于为了获得测量结果，直接测量所述分离粉尘材料的密度，作为所述分离粉尘材料的粉尘参数。
13. 根据权利要求10至12中的任一项所述的气体清洁系统，其特征在于，所述气体清洁系统进一步包括天平(66)，所述天平(66)用于测量所述分离粉尘材料的限定体积的样本的重量，以确定所述分离粉尘材料的密度，作为所述分离粉尘材料的粉尘参数。
14. 根据权利要求10至13中的任一项所述的气体清洁系统，其特征在于，所述气体清洁系统进一步包括马达(44)，所述马达(44)驱动操纵所述分离粉尘材料的装置(8)，所述控制系统(46)适于确定由所述马达(44)吸取的功率的水平，以间接地测量所述分离粉尘材料的密度和/或所述分离粉尘材料的摩擦，作为所述分离粉尘材料的粉尘参数。
15. 根据权利要求10至14中的任一项所述的气体清洁系统，其特征在于，所述气体清洁系统包括电属性计(76)，所述电属性计(76)用于为了获得测量结果，测量所述分离粉尘材料的电属性，作为所述分离粉尘材料的粉尘参数。
16. 根据权利要求10至15中的任一项所述的气体清洁系统，其特征在于，所述气体清洁系统包括选自由下者组成的装置组的至少一个装置：粉尘混合装置(8)，其用于混合分离粉尘材料与水，以形成与所述热的过程气体(2a)接触的湿润粉尘；以及喷雾干燥腔室(105)和液体混合装置(108)，所述液体混合装置(108)用于混合吸收剂材料与水，以形成在所述喷雾干燥腔室(105)中与热的过程气体接触的吸收剂液体。
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