CN107427767A - 用于从工艺气流中部分去除污染物的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

为了克服用于从工艺气流中部分去除污染物的早期方法经历的局限性和问题，提出了以下方法步骤：‑将工艺气流(12；30；44；59；72；85)输送到洗涤器(10；38；52；63；74；93)的入口，特别是输送到水平湿式喷雾洗涤器(10；74)的入口，‑横跨洗涤器(10；38；52；63；74；93)的入口均匀地分配工艺气流(12；30；44；59；72；85)，特别是在洗涤器(10；38；52；63；74；93)的入口的整个宽度上均匀地分配工艺气流(12；30；44；59；72；85)，‑在洗涤器(10；38；52；63；74)的入口处或在进入洗涤器(93)之前提供彼此分隔的多股工艺气流，特别是在洗涤器(10；38；74)的入口处形成彼此分隔的多股工艺气流的流动型态，‑将臭氧(21；32；46；61；76；91)送进以在洗涤器(10；38；52；74；93)中或洗涤器(63)的下游与分隔的气流中选定的分隔的气流接触，以氧化分隔的气流中的污染物，特别是用于处理进入所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的预选百分比的工艺气流(12；30；44；59；72；85)，‑去除所述被氧化的污染物‑从选定的分隔的气流中去除被氧化的污染物，并将至少基本上无污染物的选定的分隔气流与含有污染物的剩余的分隔的气流重新组合，或在将选定的分隔的气流与剩余的分隔的气流重新组合后，从重新组合的气流中去除被氧化的污染物。

Description

用于从工艺气流中部分去除污染物的方法和设备
技术领域
本发明提供从化学、冶金、部分和完全燃烧过程中产生的气流(例如，从在诸如海上、海军或其他船只的移动源上的发动机或锅炉产生的排气流)中去除诸如氮氧化物、硫氧化物、颗粒、重金属和其他酸性气体的污染物。
背景技术
在US 5 206 002、US 6 162 409、US 6 649 132 B1和US 7 303 735 B2中描述了使用臭氧氧化氮氧化物。这些化学反应和技术针对高水平的氮氧化物去除(大约90％)，并且存在于气流中的每摩尔氮氧化物需要1.5摩尔臭氧。配置这些工艺以在较低水平的氮氧化物去除下操作带来经济和工艺挑战。
燃烧和化学过程通常产生含有在排放到大气中之前需要清除的污染物的气流。
许多工业过程、发电设施、燃烧源、固定和移动源，例如发动机、锅炉、窑炉等使用在烃中含有硫、氯、氮和金属化合物的固体燃料或低成本烃燃料，这产生含有诸如酸性气体、颗粒物质和重金属的污染物的排气。
为了遵守立法规定的更严格的环境规章和对环境的更大的关注，诸如静电除尘器(ESP)、湿式ESP和袋滤室的洗涤(湿式或干式)和颗粒捕获装置的组合对于酸性气体和颗粒物质的排放控制是越来越优选的。
在大多数燃烧排气流中发现的氮氧化物是一氧化氮(NO)的形式，一氧化氮(NO)通常不溶于水并且不是非常活泼的。大多数湿式或干式洗涤器捕获装置不能去除一氧化氮。
因此，为了控制氮氧化物排放，两个主要的选择是通过改变燃烧降低来源处的氮氧化物形成，或使用后燃烧技术二次处理排气流中的氮氧化物。
用于通过改变燃烧减少氮氧化物形成的主要技术是低氮氧化物燃烧器(LNB)、烟道气再循环(FGR)、分级燃烧和燃尽风(OFA)。
在大多数应用中，这些技术不足以从燃烧气流中去除氮氧化物，并且为了实现期望的氮氧化物减少而需要后燃烧技术，例如选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)。
SCR和SNCR工艺都实现良好的结果，但也具有限制。基于臭氧的氧化技术近来在作为替代的后燃烧技术上取得了成功，尤其是当应用不适用于SCR时。
如US 5 206 002、US 6 162 409和US 7 303 735 B2中描述的基于臭氧的工艺提供了多种致污物去除方法，并且已经对从燃气和燃煤锅炉中产生的烟道气实施该方法，用于去除多种致污物，包括氮氧化物、硫氧化物、颗粒等。
在诸如金属酸洗工艺、流化催化裂化装置(FCC)再生器、金属回收炉和硫酸生产的其他应用中，基于臭氧的工艺也在工业上实践于降低排放。
具有低氮氧化物燃烧器和分级燃烧的燃煤锅炉的氮氧化物通常成本有效地达到0.1075kg/GJ(千克/千兆焦耳)(＝0.25lb(磅)/MMBTU，其中MMBTU为百万英国热量单位(million British Thermal Units)的缩写)至0.1720kg/GJ(＝0.4lb(磅)/MMBTU)，而法规要求氮氧化物排放在0.0430kg/GJ(＝0.1lb(磅)/MMBTU)至0.0645kg/GJ(＝0.15lb(磅)/MMBTU)的范围内，即可以成本有效地给出40％至70％降低的后期燃烧技术。
在US 5 206 002、US 6 162 409、US 6 649 132 B1和US 7 303 735 B2中公开的方法使用氮氧化物与臭氧反应的化学反应，形成较高价态的氮氧化物，尤其是相当水溶性的并且通过湿式洗涤容易去除的五价的形式或更高的价态形式。将NO形式的1摩尔的NOX转化为五价的形式需要的化学计算量为约1.5摩尔的臭氧，并且如果NOX为NO2的形式，则需要的化学计算量为约0.5摩尔。
在EP 2 719 440 A1和WO 2015/057421 A1中分别公开的方法通过以下步骤是对US 5 206 002、US 6 162 409、US 6 649 132 B1和US 7 303 735 B2的改进：将气流分开成至少两股或更多股流并且用臭氧处理至少一股流以氧化NOX和其他污染物，在洗涤器或任何其它捕获装置中捕获被氧化的污染物，并且然后将至少基本上无被氧化的污染物的流与未经臭氧处理的一股流重新组合。使流分开需要简单的硬件，例如分隔的管道系统或捕获装置，并且在特定应用中利用专门的气体处置装备。
虽然用于从燃烧流中去除氮氧化物的基于臭氧的方法对于在经处理的气流中实现超低水平的氮氧化物排放是有效的，但是需要一种对于所有类型的NOX去除要求而不需要在洗涤器中物理地分隔气流的改进的工艺，该工艺有效地和经济地清洁含有污染物的排气流，例如颗粒、酸性气体(NOX、SOX、氯化氢HCl)和重金属。
关于本发明的技术背景，进一步参考EP 1 106 238 A、EP 1 852 172 A1、US 6136 284、US 6 197 268 B1或US 6 277 347 B1。
本发明的公开：目的、解决方案、优点
从如上所述的缺点和不足开始，以及考虑到所讨论的现有技术，本发明的目的是克服早期方法和设备经历的限制和问题。
具体地，本发明的主要目的是提供一种方法和设备，该方法和设备有效地和经济地在洗涤器中从由燃烧过程产生的排气中去除诸如氮氧化物(NOx)的污染物，而不需要物理地分隔洗涤器，以形成可以选择性地处理以去除污染物的分离的气流。
本发明的另一目的是提供使用洗涤器装置从燃烧排气流中去除NOx和SOx形式的污染物的方法和设备，该方法和设备通过分隔气流并用臭氧处理分隔的气流中的选定的那些来实现从排气流中减少选定的百分比的污染物，而不需要物理地分隔洗涤器室。
通过包括权利要求1的特征的方法、包括权利要求8的特征的方法以及包括权利要求12的特征的设备实现这些目的。本发明的有利实施例和可取改进在相应的从属权利要求中公开。
本发明基本上提供了用于从排气中至少部分地去除污染物的改进的方法和设备。
更具体地，在用于从燃烧过程的排气流中去除诸如氮氧化物的污染物的一部分的方法中，通过一种装置、特别是通过气体分配器输送排气流，用于将气流分离成多股间隔开的分隔的气流，所述装置定位在湿式水平喷雾洗涤器的上游或入口处。
在洗涤器的上游或洗涤器的室中分隔气流，而不需要在室中定位的任何物理的分隔件或阻隔件。将预选股数的分隔的气流与臭氧混合，以氧化气流中的污染物。然后用水性介质来喷射被氧化的气流，以捕获被氧化的污染物并将它们从经处理的气流中去除。在此之前或之后，经处理的气流与未经处理的气流进行重新组合。
在将组合的气流释放到大气中之前，经处理的气流中存在的过量的臭氧由未经处理的气流中的污染物的氧化来进行消耗。选择用于与臭氧混合的分隔的气流直接与期望从排气流中去除的氮氧化物的量相关。
根据本发明，提供了用于从工艺气流中部分去除污染物的方法，该方法包括将含有污染物的工艺气流输送到洗涤器的入口的步骤。在洗涤器入口上均匀分配工艺气流。在洗涤器入口处可选地形成彼此分隔的多个工艺气流的流动型态(流动样式)。送进臭氧以在洗涤器中与分隔的气流中选定的那些进行接触以氧化处于分隔的气流中的污染物。
从选定的分隔的气流中去除被氧化的污染物。将至少基本上无污染物的选定的分隔的气流与含有污染物的剩余的分隔的气流重新组合；替代地，可以在将选定的分隔的气流与剩余的分隔的气流重新组合之后，去除被氧化的污染物，即可以从重新组合的气流中去除被氧化的污染物。
根据本发明的有利实施例，该方法可以包括：
-将未经处理的工艺气流通过洗涤器入口输送到洗涤器的水平定位的洗涤区带中，
-在至少基本上无任何物理阻隔件的入口处将气流划分成多股彼此分离的气流，该物理阻隔件在洗涤器中从入口到出口延伸洗涤器的长度。
独立地或与其组合，该方法可以包括将工艺气流输送到水平湿式喷雾洗涤器的入口。
独立地或与其组合，该方法可以包括将进入洗涤器入口的工艺气流均匀地分配在洗涤器入口的整个宽度上。
独立地或与其组合，该方法可以包括在入口处将进入洗涤器的工艺气流分隔成从洗涤器的入口延伸到洗涤器的出口的多排分离的工艺气流。
独立地或与其组合，该方法可以包括：
-从洗涤器入口延伸到洗涤器出口跨越洗涤器的宽度以间隔的关系定位多排洗涤喷嘴，以及
-将工艺气流分隔成一流动型态，该流动型态形成与多排洗涤喷嘴对准的多排间隔开的气流；
具体地，该方法可以包括
-横跨洗涤器的宽度并从入口到出口延伸洗涤器的长度以平行间隔的关系定位多排洗涤喷嘴，
-将通过洗涤器的工艺气体的流(动)分隔成与多排平行的洗涤喷嘴对准的分隔的气流的流动型态(流动样式)。
独立地或与其组合，该方法可以包括通过将臭氧送进以与分隔的气流中的选定的那些接触以氧化分隔的气流中的污染物来处理进入洗涤器的预选百分比的工艺气流。
独立地或与其组合，该方法可以包括定位用于向洗涤器供应臭氧的喷嘴，具体地，与选定的分隔的气流相对地，用于氧化工艺气流中预选百分比的污染物。
独立地或与其组合，该方法可以包括用从一排排洗涤喷嘴排出的水性介质对经处理的工艺气流喷雾，该一排排洗涤喷嘴与含有被氧化的污染物的一排排选定的分隔的气流对准。
独立地或与其组合，该方法可以包括在选自由以下项组成的组的捕获装置中捕获从选定的分隔的气流中去除的被氧化的污染物：织物过滤器、湿式和干式静电除尘器、湿式洗涤器、干式洗涤器、袋滤室、冷凝表面和雾分离器。
进一步地，根据本发明，提供了用于从工艺气流中部分去除污染物的方法，该方法包括调节从燃烧过程排出的工艺气流的步骤。将工艺气流分离成含有污染物的多股间隔开的分隔的气流。将臭氧注入到分隔的气流中的一股或多股中，以将臭氧与整个工艺气流中预选百分比的气流中的污染物混合。
通过与臭氧混合来氧化选定的分隔的气流中的污染物。在分离装置中捕获被氧化的污染物，以从选定的分隔的气流中去除污染物。至少基本上无污染物的选定的分隔的气流与含有污染物的剩余的分隔的气流重新合并。
根据本发明的可取实施例，该方法可以包括：
-将经调节的工艺气流输送到洗涤器的入口，
-在入口处将工艺气流分配成形成多股分隔的气流的流动型态，
-将臭氧送进以与分隔的气流中的选定的那些接触，以氧化其中的污染物。
独立地或与其组合，该方法可以包括在至少基本上无任何物理阻隔件的洗涤器入口处将经调节的工艺气流划分成分隔的气流，该物理阻隔件在洗涤器中从入口到出口延伸洗涤器的长度。
独立地或与其组合，该方法可以包括
-在洗涤器的整个宽度上将进入洗涤器的入口的工艺气流均匀地分配成包含污染物的多股分隔的气流，
-维持分隔的气流从入口通过洗涤器的室到其出口的流动型态。
独立地或与其组合，该方法可以包括将预选百分比的分隔的气流与对应于要从气流中去除的选定百分比的氮氧化物(NOX)的臭氧混合。
独立地或与其组合，该方法可以包括通过使被氧化的污染物与水性洗涤介质接触来从分隔的气流中去除被氧化的污染物。
除了本发明之外，提供用于从工艺气流中部分去除污染物的设备，该设备包括洗涤器，该洗涤器具有入口和出口以及位于入口和出口之间的室。室可以至少基本上没有将工艺气流的流动从入口通过室转向到出口的任何阻隔件。将装置、特别是气体分配器定位在入口的上游或入口处，用于接纳和均匀地分配横跨入口进入室的工艺气流，并将该工艺气流分配成从入口延伸到出口的分离的气流的流动型态。
臭氧源定位在入口处或入口的下游，用于将臭氧注入到分离的气流中的选定的分离的气流中，以氧化流经室的预定百分比的气流。定位在室中或室的下游的捕获装置接纳被氧化的气流，特别是在通过出口离开时或之前接纳被氧化的气流，以从气流中去除被氧化的污染物。出口接纳至少基本上无污染物的气流，特别是用于与含有污染物的气流混合。
根据本发明的优选实施例，在所述设备中，所述分离的气流可以由所述划分装置、特别是由所述气体分配器划分成多股分隔的气流，所述多股分隔的气流从所述入口通过所述室到所述出口延伸以基本上平行的关系间隔开。
独立地或与其组合，该设备可以包括预选数量的喷嘴，该预选数量的喷嘴在所述室中定位在所述装置的下游、特别是定位在所述气体分配器的下游，并且该预选数量的喷嘴与所述分离的气流中的选定的分离的气流相对地定位，以将臭氧注入到所述选定的气流中，以氧化进入所述洗涤器的工艺气流中存在的预选百分比的污染物。
本发明通过向一分离部分的工艺气流添加臭氧提供氮氧化物和其他污染物的氧化。将总工艺气体或烟道气流划分成至少两股或更多股流。基于期望的氮氧化物去除程度确定总工艺气流中要用臭氧处理的部分。
出于说明的目的，为了从工艺气流中去除60％的氮氧化物，可以将大约60％的气流与臭氧混合并通过本发明的方法进行处理。
在燃烧过程中产生的氮氧化物大部分是具有在水中可忽略不计的溶解度的NO的形式。通过向排气流(废气流)中添加或掺和臭氧，可以将氮氧化物氧化成更高价态的形式。氮氧化物的溶解度随着氧化程度的增加而增加。
诸如N2O5的较高价态的氧化物和含氧酸不仅是非常可溶的，而且是高度活泼的，并且可以在干式、半干式和湿式洗涤装备中去除它们以及经如此处理的排气流中存在的其他污染物。
尽管现有技术所公开的各种方法在实现超低水平的氮氧化物排放方面是有效的，但是当应用于去除排气流中存在的氮氧化物中的仅仅一部分时，它们将产生未在所采用的捕获装置中定量地去除的可观量的NO2。众所周知，仅当将氮氧化物氧化超出NO2到诸如N2O5的更高价态的氧化物时，在工业上使用的捕获装置中才发生定量的去除。
氮氧化物氧化到N2O5涉及许多反应，但为了简洁起见，可以将其简化如下：
NO+O3→NO2+O2 (非常快) (1)
NO2+O3→NO3+O2 (慢) (2)
NO2+NO3←→N2O5 (3)
当与反应(2)相比，反应(1)快一个数量级。到反应(2)开始发生时，大部分NO被氧化形成NO2。因此，反应(1)和反应(2)在某种程度上是连续反应。
二氧化氮(NO2)在水中具有相对低的溶解度，因此除非反应向前进行到形成比NO2价态更高的氧化物，否则在湿式洗涤器中去除氮氧化物仍然非常有限。另一方面，N2O5是极其可溶的，并且气流中存在水分。结果，N2O5形成可以以各种比例溶于水的HNO3。
因此，任何捕获装置，湿式洗涤器、湿式ESP或诸如冷凝器的具有湿表面的任何装置或诸如除雾器的聚结装置将在以水相存在或不存在任何试剂的情况下定量地去除HNO3和N2O5。
被高度氧化的形式HNO3和N2O5也是非常活泼的，并且使用工业上在干式和半干式洗涤中使用的最常用试剂和吸附剂进行去除。还通过在诸如袋滤室的捕获装置中的颗粒物质上的吸附作用在织物过滤器中去除N2O5和HNO3。
将1摩尔的NO和NO2转化成五价形式、即N2O5和/或HNO3所需的臭氧的化学计算量分别为约1.5摩尔和0.5摩尔。在大多数燃烧过程中，氮氧化物主要是NO的形式。事实上，总的来说，从各种类型源排出的大部分氮氧化物是NO形式。
图1描绘氮氧化物(NOX)的去除对臭氧(O3)的摩尔数与来自燃煤锅炉的排气中氮氧化物(NOX)的摩尔数的比率。气体流量为950acfm(实际立方英尺每分钟(actual cubicfeet per minute))至1000acfm，NOX水平为250ppm(百万分之(parts per million))至300ppm，硫氧化物(SOX)水平为750ppm至800ppm，并且温度为240℉至250℉(115.6℃至121.1℃)。
在US 6 162 409中出现的该图1示出对于大于90％的氮氧化物的去除，每摩尔氮氧化物需要的1.5摩尔臭氧的总化学计量比。该臭氧需求是每摩尔存在于气流中的氮氧化物，而不是每摩尔去除的氮氧化物。
当仅需要部分量的氮氧化物减少时，去除的每摩尔氮氧化物需要的臭氧远远超过1.5。为了去除50％的氮氧化物(大部分为NO)，必须发生一系列反应。当在气流中添加臭氧并充分混合时，臭氧首先与存在于氮氧化物中的NO反应以转化为NO2。只有在几乎所有的NO被氧化之后，才开始NO2被氧化成N2O5。
在气流中存在两摩尔氮氧化物的情况下，为了实现50％去除，需要去除1摩尔氮氧化物。对于该50％去除示例，在两摩尔NO形式的氮氧化物的情况下，根据以上反应(1)，需要两摩尔臭氧以转化成两摩尔NO2。由于NO2仅是部分可溶的，为了实现50％去除，必须将两摩尔NO2中的1摩尔NO2转化成五价形式。
因此，需要额外的0.5摩尔臭氧将1摩尔NO2转化为五价形式的N2O5。因此，当氮氧化物针对性去除为仅50％时，去除的每摩尔氮氧化物的总臭氧需求为2.5摩尔。
如在US 6 162 409中所公开的，将图1使用的数据绘制在图2中，作为氮氧化物(NOX)去除对消耗的臭氧(O3)的摩尔数与来自燃煤锅炉的排气中的去除的氮氧化物(NOX)的摩尔数的比率。气体流量为950acfm，NOX水平为250ppm，SOX水平为750ppm，并且温度为240℉(115.6℃)。
很好地示出了去除的每摩尔氮氧化物需要的臭氧的摩尔数随氮氧化物去除的减少而增加。对于50％的氮氧化物去除，消耗的臭氧与去除的氮氧化物的摩尔比率接近2.5。
实质上，在该示例中，氮氧化物与臭氧的反应和通过捕获装置的氮氧化物的去除过于简单，但是足够详细地示出现有技术工艺的限制。利用这些较早的工艺部分去除氮氧化物具有本发明克服的限制。
关于许多属性评估污染物去除工艺的优点，在许多属性中有四个基本属性：
-污染物去除的水平，特别是氮氧化物去除的水平，该工艺可以实现；
-成本有效性，即去除的每吨污染物，特别是去除的每吨氮氧化物的所有权成本在资本和操作方面的负担能力；
-在可接受的限度内存在的二次排放；
-氮氧化物去除与其他污染物去除的相容性。
现有技术工艺的限制是不符合第二属性和第三属性。臭氧是昂贵的物品，每单位氮氧化物去除需要的臭氧量随氮氧化物去除要求的减少而迅速增加。
半个世纪前，世界上大多数国家没有减少氮氧化物排放的强制要求。随着由于增加的空气排放导致的空气质量恶化，政府机关将规定逐渐降低氮氧化物排放的环境法规落实到位。
在这些法规的实施的初始阶段，从诸如工业锅炉、发电系统、燃烧过程的固定源以及诸如船舶、驳船等的移动源的氮氧化物减少是不大的。
如图2所描绘的，现有技术的方法和工艺在低或不大的氮氧化物减少要求下去除的每单位氮氧化物使用明显更大量的臭氧，并且提供较差的成本有效性，从而关于第二属性不符合标准。现有技术的方法和工艺针对非常高的氮氧化物减少要求。
在低或不大的氮氧化物减少要求下，使用现有技术中公开的方法，经臭氧处理的气流也具有明显更高的二氧化氮(NO2)含量。二氧化氮的颜色是棕色的，并且增加排气的不透明度。诸如燃烧化石燃料的锅炉或燃烧生物质的锅炉的大型固定源或燃烧源具有巨大的排气流，并且由于不满足以上第三个属性而容易违背不透明度规范。
氮氧化物和臭氧反应的速率取决于动力学速率常数以及氮氧化物和臭氧的浓度。随着浓度的降低，反应速率也降低。如先前在50％氮氧化物去除情况中所述，去除的每摩尔氮氧化物需要2.5摩尔臭氧。
以上反应(1)非常快，并且消耗两摩尔臭氧，仅留下0.5摩尔臭氧用于较慢的反应(2)。为了实现需要的氧化，排气流处理容器必须足够大，以在NO2和臭氧之间提供必要的停留时间，或者必须添加过量的臭氧，这可以产生在洗涤过程中未消耗的、经处理的烟道气中的一些残留的臭氧。
按照现有技术工艺，部分氮氧化物去除是以亚化学计量比的臭氧和具有N2O5和NO2混合物的被氧化的流来实现的。洗涤去除所有N2O5和一些NO2。在洗涤N2O5时，仅形成硝酸盐；而洗涤NO2形成碱金属或碱土金属的亚硝酸盐和硝酸盐的混合物。在洗涤器清洗中亚硝酸盐的存在是不期望的，并且给在污水处理厂中处置和处理液体流带来挑战。
当烟道气还具有存在于其中的硫氧化物时，SO2吸收在洗涤介质中产生亚硫酸盐。亚硫酸盐是臭氧清除剂，并有助于在湿式洗涤装置中消除过量的臭氧。当NO2以大浓度存在时，NO2还与亚硫酸盐反应，并大量消耗亚硫酸盐，潜在地创造臭氧滑移的条件。在基于石灰和石灰石的试剂中，大浓度的NO2还不利地影响硫氧化物的去除，因此不满足第四个属性。
根据本发明，用于氮氧化物去除的要处理的工艺气流的量与氮氧化物去除的量的百分比约相同。例如，如果操作员希望去除烟道气流中的60％的氮氧化物，则操作员将用臭氧处理总烟道气流的60％。
因此，操作员将主烟道气流分离成两股或更多股气流，其中至少一股流的体积总计为总工艺气流的60％。只要经处理的流的总百分比大约等于对于整个工艺气流的氮氧化物含量的百分比降低，操作员就可以想象地处理总计为总量的60％的两股流(30％和30％)或三股或更多股流。
如上所述，用臭氧氧化的气流的该部分沿着反应(1)至反应(3)前进。臭氧的量基于气流的该部分中的氮氧化物的量。可以添加稍微过量的化学计量要求量以减少反应时间要求量。
燃烧烟道气流中的氮氧化物通常为NO(二价)的形式，并且因此，化学计量要求量是每摩尔氮氧化物1.5摩尔臭氧。
然而，当气流中的氮氧化物来自化学或其他源并且是二价(NO)和四价(NO2)形式的混合物时，则化学计量要求量是每摩尔二价形式为1.5摩尔臭氧，并且每摩尔四价形式为0.5摩尔臭氧。
在混合臭氧之前，待混合的气流的全部或一部分可以根据需要进行洗涤、预洗涤、选择性预洗涤、骤冷或调节(调质)。关于温度，在气流中氧化的最优条件为40℉至225℉(4.4℃至107.2℃)。优选地，如果烟道气流中也存在硫氧化物，则气流可以是无液滴的或至少基本上无水性介质的过量的雾。不将臭氧添加到气流的余量。
流的经臭氧处理的部分中的被氧化的污染物通过在湿式或半干式或干式洗涤器中与洗涤介质接触来去除。被氧化的污染物，尤其是氮氧化物，在水中高度可溶且非常活泼，并且因此也可以在水性介质中、在诸如热交换器或液滴分离器的冷凝或聚结表面上被去除。
替代地，可以在织物过滤器(袋滤室)、静电除尘器(ESP)、湿式静电除尘器(WESP)等中捕获它们。将被氧化的氮氧化物转化为含氧酸，例如，硝酸和亚硝酸以及盐。
以下描述以含氧酸和盐的形式的氮氧化物的这种溶解和稳定化的化学反应。
N2O5+H2O→2HNO3 (4)
2HNO3+Ca(OH)2→Ca(NO3)2+H2O (5)
HNO3+NaOH→NaNO3+H2O (6)
为了用臭氧处理工艺气流的一部分，在确保流的被氧化的部分与洗涤介质充分接触，并且使流的该部分与未用臭氧处理的气流的余量成一体之前捕获污染物的同时，可以通过划分管道和/或洗涤器简单地修改现有的洗涤器和空气污染控制(APC)装置。
当气流的经臭氧处理的部分与未经处理的气流的其余部分重新合并时，来自经处理的流的少量过量的臭氧在重新组合的流中立即被消耗。如以上等式(1)所述，产生极快的氧化反应。
因此，重新合并的流不再具有任何残留的臭氧。此外，由于在经处理的流中存在过量的臭氧，所以在微小量的剩余NO2的情况下，几乎所有的氮氧化物被氧化成五价形式，并且在捕获装置中被定量地捕获。
本发明还提供了当期望高的氮氧化物去除时的无臭氧烟囱(stack)的能力。例如，对于90％的氮氧化物去除，将10％的未经处理的流与90％的经处理的流混合，并且来自90％的经处理的流的残留的臭氧被存在于10％的气流中的未经处理的氮氧化物破坏。
因此，本发明提供用于以不引起二次排放并且需要更少的臭氧的相对安全的方式去除诸如氮氧化物的污染物的方法和设备。进一步地，本发明允许分阶段实施氮氧化物减少，以匹配规定随着时间推移使氮氧化物排放下降的法规。
阶段1可以规定30％至35％的氮氧化物的减少，而阶段2则规定60％至65％的减少，并且阶段3要求90％至95％的减少。利用本发明的方法，以成本有效的方式达到这些规定的减少。
不管期望的氮氧化物减少，本发明都会降低排出到大气中的经处理的气流中的NO2排放和羽流的不透明度。
以这种方式，消除经处理的气流中的残留的臭氧，并且因此抑制臭氧滑移。当执行部分氮氧化物减少时，优化臭氧使用。
本发明明显降低了有效的氮氧化物氧化的停留时间要求，而不会影响效率并且不会引起臭氧滑移。通过由NO2抑制洗涤介质中的亚硫酸盐破坏来保留改进的洗涤器化学反应结果，以及因此硫氧化物去除效率。因此，当执行氮氧化物降低的逐渐或多级式实施时，本发明的方法提供成本有效的处理。
附图说明
为了更全面地了解本发明的实施例的公开内容并且如上所述，存在若干选择以有利的方式体现以及改进本发明的教导。为了该目标，可以参考根据权利要求1、权利要求8和权利要求12的权利要求；下面通过非限制性示例的方式参考优选实施例的以下描述以及结合实施例的描述参照附图来更详细地解释本发明的进一步的改进、特征和优点，其中：
图1是示出氮氧化物(NOX)去除的百分比对臭氧(O3)与氮氧化物(NOX)的摩尔比率的图示。
图2是示出氮氧化物(NOX)去除的百分比对臭氧(O3)与去除的氮氧化物(NOX)的摩尔比率的图示。
图3是示出氮氧化物(NOX)去除的百分比对臭氧(O3)与去除的氮氧化物(NOX)的摩尔比率的图示。
图4是示出根据本发明的非分隔喷雾洗涤器中氮氧化物的氧化的示意性系统流程图，喷雾洗涤器根据本发明的方法工作；
图5是示出根据本发明的分隔的管道中氮氧化物的氧化的示意性系统流程图，管道根据本发明的方法工作；
图6是示出根据本发明的多文丘里湿式洗涤设备中氮氧化物的去除的示意性系统流程图，设备根据本发明的方法工作；
图7是示出根据本发明的干式洗涤捕获装置中氮氧化物的去除的示意性系统流程图，装置根据本发明的方法工作；
图8是根据本发明的分隔的水平喷雾洗涤器中氮氧化物的去除的示意性系统流程图，喷雾洗涤器根据本发明的方法工作；以及
图9是示出根据本发明的通过洗涤气流的一部分去除氮氧化物的示意性系统流程图，根据本发明的方法进行洗涤。
在附图中，在图1至图9的整个描述中，类似的装备用相同的参考标号标注。
具体实施方式(本发明的最佳实施方式)
在详细解释本发明的实施例之前，应当理解，实施例在其应用上不限于附图中所示的部件的构造和布置的细节，因为本发明能够具有其他实施例，并且能够以各种方式实践或实行。此外，应当理解，本文采用的措辞或术语是出于描述的目的而不是限制的目的。
基本上，提出了用于从工艺气流，特别是从排气中去除诸如氮氧化物的污染物的至少一部分的方法。将工艺气流分离成两股或更多股工艺气流。两股或更多股工艺气流中的至少一股首先在洗涤器中进行处理，然后与臭氧接触。然后在将该流释放之前将该流送进第二洗涤器。分离的工艺气流的部分直接与期望从该流中去除的氮氧化物的量相关。
如图3所示，利用所建议的发明的配置，去除的每摩尔氮氧化物(NOX)的单位臭氧(O3)消耗保持几乎相同(＝根据本发明的图3中的左图，相较于根据现有技术的图3中的右图)。气体流量为950acfm(实际立方英尺每分钟)，NOX水平为250ppm(百万分之…)，SOX水平为750ppm，并且温度为240℉(115.6℃)。
如图3中的双箭头所示，在降低了55％的氮氧化物含量中，在相同条件下与上述现有技术工艺相比，臭氧消耗减少了35％(即，节约35％)。
除了节约消耗的臭氧量之外，当气流的一部分不被洗涤并且由此未被水蒸汽饱和时，本发明产生干式排气烟囱。这消除了任何残留的臭氧，并且在剩余的氮氧化物中含有非常低的NO2含量。由于吸收的大部分氮氧化物是N2O5，所以在洗涤介质中仅形成硝酸盐。
参照图4，其示意性地示出用于从例如燃煤锅炉接纳工艺气流12的湿式水平的喷雾洗涤器10，用于去除NOX和SOX污染物。根据环境法规，NOX排放必须限制在每千兆焦耳的热输入0.0645千克的NOX(＝每百万英国热量单位(MMBTU)的热输入0.15lb(磅)的NOX)以下。
通过使用可用的更低成本燃烧改性技术，例如低NOX燃烧器(LNB)、燃烧分级、燃尽风(OFA)，可以将烟道气中的NOX水平降低到每GJ(千兆焦耳)大约0.0946kg至0.1935kg的NOX(＝每MMBTU大约0.22lb至0.45lb(磅)的NOX)。虽然臭氧生成装备和电力需求的成本是显著的，但是本发明有助于以成本有效的方式将NOX递增地减少到0.0645kg/GJ(千兆焦耳)(＝0.15lb(磅)/MMBTU)以满足法规要求。
如图4所示，将未经处理的工艺气流(过程气流)12通过洗涤器10的入口区域14输送到洗涤室15中。如果需要，含有污染物的工艺气流可以在引入洗涤器10之前进行调节。作为引入洗涤器10的准备，工艺气流可以被冷却、骤冷、预先洗涤或选择性地洗涤掉诸如SOX、HCl、Cl2、HF和H2S的污染物。
洗涤器入口区域14包括延伸了入口区域14的整个宽度的气体分配器16。气体分配器16用于在洗涤器10的入口处将气流12均匀地分配成彼此分离的不连续分隔的气流。
因此，气流在入口区域14的整个宽度上彼此均匀地划分或分隔。洗涤器室15至少基本上无分隔室的任何物理阻隔件。不需要将物理分隔件安装在洗涤器室15中以实现分隔工艺气流。
气流的分隔在洗涤器室15内形成多个洗涤区带。利用如图4所示的水平喷雾洗涤器，气体仅在一个方向上流经洗涤器10的长度，这对于水平洗涤器是典型的。每个分隔的气体区带中的气体的流动基于污染物的所需去除效率在长度上是固定的。此外，洗涤器10的宽度基于洗涤器所需的气体处置能力而变化。
在图4所示的水平洗涤器10的实施例中，以平行的阵列定位十排洗涤喷嘴18，每排在洗涤器10的宽度上均等地间隔开。如由洗涤器10的尺寸和气体流动的操作范围确定的，在洗涤器中可以利用任意排数的洗涤喷嘴18。
还通过基于数学建模和停留时间分析的分散研究确定洗涤喷嘴18的排数。以这种方式，横跨洗涤器10的宽度形成不连续的分隔的气流的流动型态，以从入口区域14到出口区域19在洗涤器10的长度上流动。
如上所述，工艺气流可以在其进入入口区域14之前进行预调节，并被分隔成不连续的气流。在不需要位于室15中的物理屏障或结构以将气流划分成分隔的流动型态的情况下，实现进入分离器10的工艺气流的分隔。由气体分配器16实现气流的分隔。
因此，通过洗涤器10的室15的气体流动的型态是塞流式(plug flow-type)的。对于给定的洗涤器10的几何形状和进入洗涤器10的工艺气流的速度，通过使用计算流体动力学(CFD)软件绘制速度和浓度曲线实现分隔的气体流动的设计。
如图4所示，通过包括连接到喷嘴21的管道的注入系统20将来自源的臭氧引入洗涤器10中。可以将任何数量的喷嘴21定位在气体分配器16的下游。与分隔的工艺气流相对地定位每个喷嘴21。
如图4所示，三个喷嘴21被定位成将臭氧注入十股分隔气流中的三股，该三股被标示为区带A、区带B和区带C。从喷嘴21将臭氧注入到每个区带中。单独地处理各区带。因此，进入洗涤器10的工艺气流的30％被处理。
从喷嘴注入臭氧的分隔的工艺气流的股数是选择性的。例如，可以选定分隔的气流的任何组合用于从与一排排洗涤器喷嘴18相对定位的喷嘴注入臭氧。
喷嘴的准确数量和注入分隔的工艺气流中的臭氧的量由NOX含量和需要的NOX的去除来确定。利用该布置，处理工艺气流的选定部分而不需要在洗涤器室15内构造物理分隔件或屏障。工艺气流由气体分配器16分隔开。
然后选定用于去除污染物的多股分隔的气流。对于具有0.0860kg/GJ(＝0.2lb(磅)/MMBTU，其中MMBTU是百万英国热量单位的缩写)至0.1075kg/GJ(千兆焦耳)(＝0.25lb/MMBTU)的NOX含量的气流，需要来自出口区域19的出口流22中NOX减少到0.0645kg/GJ(＝0.15lb/MMBTU)，将进入洗涤器10的气体的大约30％与臭氧掺和。
如上所述，气体分配器16可操作以将进入洗涤器入口区域14的未经处理的工艺气流分隔成多股不连续的分离的气流，以产生以平行间隔开的关系在洗涤器10的宽度上从入口区域14延伸到出口区域19的多股分隔的气流。
每个分隔的气流形成一区带，并且通过将来自注入系统20的臭氧注入洗涤器10中来氧化选定的各区带。在图4所示的实施例的情况下，形成注入区带A、区带B和区带C，并且注入系统20向用于每个区带的注入喷嘴21递送臭氧。
注入喷嘴21将臭氧注入到区带A、区带B和区带C中，用于与位于区带内的分隔的气流混合，从而形成氧化区带A、区带B和区带C。诸如NOX、Hg等污染物到达洗涤喷嘴18的阵列之前在区带A、区带B和区带C中被快速地氧化。在来自喷嘴18的水性喷雾剂中容易地捕获诸如N2O5和HNO3的被氧化的污染物以及SOX、HCl和其他污染物。
如果氧化区带A、区带B和区带C上游的洗涤器体积不足，则可以通过增加注入到分隔的气流中的臭氧的体积来补偿从经处理的气流中获得基本上完全去除NOX需要的停留时间。
从贮箱24经由泵25通过集管喷雾组件26到位于分隔的工艺气流中的每股中的洗涤器喷嘴18的阵列，向洗涤喷嘴18供应水性介质23。水性介质优选由水、试剂(例如，石灰、石灰石、苏打灰、苛性碱、碱土金属、氨氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐及其混合物)组成。
可以通过流27连续地或间歇地清除来自贮箱24的洗涤介质，以将溶解和悬浮的固体维持在操作范围内。氮氧化物洗涤稍微受在2至14范围内的pH或受存在的溶解或悬浮的固体含量的影响。还可以利用其他已知的参数控制，例如pH控制和清除控制。
在典型的基于石灰石的湿式烟道气脱硫(FGD)中，洗涤器贮箱配备有空气喷布器以将亚硫酸钙氧化成硫酸盐。
氧化区带A、区带B和区带C中的被氧化的气流和来自其他分隔的区带的未经处理的气流流动通过除雾/液滴分离装置28，在除雾/液滴分离装置28中去除来自经处理的气流中的雾的微小液滴。
分隔的气流通过雾分离装置28进入洗涤器出口区域19，在洗涤器出口区域19分隔的气流被重新合并。经处理的气流22离开洗涤器出口19到大气中。存在于经处理的气流22中的任何残留的臭氧立即被在经处理的气流22中剩余的NOX消耗。
在将NOX含量从0.0860kg/GJ(＝0.2lb/MMBTU)和0.1075kg/GJ(＝0.25lb/MMBTU)之间降低至0.0645kg/GJ(＝0.15lb/MMBTU)的情况下，在相同条件下与利用现有技术装置已知的相比，通过使用上述喷雾洗涤器分隔工艺流来处理经处理的气流少消耗了35％的臭氧，并且通过在洗涤器中虚拟分隔气流而实现，而不需要构造如EP 2 719 440 A1和/或WO2015/057421 A1中所公开的物理分隔件或屏障。
现在参照图5，其示意性地示出用于在分隔的管道中氧化氮氧化物的垂直烟道气洗涤器。通过管道31将未经处理的气流30输送到湿式喷射洗涤器38。在本发明的该实施例的情况下，将管道31物理地分隔以处理气流30的一部分。分隔件34将管道31划分成两个相等的区带A和区带B。
来自管道32的臭氧从喷嘴33排出，用于与区带B中的气流混合。在区带C中与来自连接到集管喷雾组件37的喷嘴39的水性介质喷雾剂接触之前，包括氮氧化物的污染物在区带B中被完全氧化。在区带C中，诸如N2O5和HNO3的来自区带B的被氧化的污染物容易在水性喷雾剂中被捕获。
从两个区带C离开的气流在洗涤器38的底部区域内被重新混合。如果需要，可以通过使用稍微过量的臭氧补偿停留时间要求。如果管道(区带A和区带B)的体积不足或如果不可以分隔管道，则可以分隔洗涤器38的底部部分，以产生用于氧化的区带A和区带B。
如果还存在硫氧化物，则在洗涤器中可以需要内部布置以避免来自喷雾区域的液滴落入氧化区带。如果洗涤器38的底部的物理分隔不是可选的，则如果气流的被氧化的部分垂直上升到洗涤区域而不与剩余的气流混合，则可以将臭氧引入底部的区域中。
以这种方式，在不物理地分隔气体流动的情况下处理气流的选择性部分。在诸如计算流体动力学(CFD)的现代流动建模工具的帮助下，现在可以确保大部分的臭氧混合的部分保持隔离，直到在洗涤区域中捕获被氧化的NOX。如以上讨论和图4中公开的，本发明也可以在不需要物理地分离用于用臭氧处理的气流的情况下实践。
如图5中进一步所示，从贮箱35经由泵41通过集管喷雾组件37和喷雾喷嘴39，用水性介质36对洗涤器38进行喷雾。在气流中喷雾的洗涤介质去除剩余的污染物，例如SO2、HCl等。
向贮箱35供应由水、试剂等组成的水性介质36。可以通过流43连续地或间歇地清除洗涤介质的一部分，以将溶解和悬浮的固体维持在操作范围内。
氮氧化物洗涤受2至14范围内的pH或存在的溶解或悬浮的固体含量的微小影响，并且因此这里不详细描述其他参数控制，例如，pH控制和清除控制。
然后，洗涤塔38中的经洗涤的气流流动通过除雾/液滴分离装置42，并作为经处理的气流40从洗涤器38的出口离开到大气中。
在典型的基于石灰石的湿式烟道气脱硫(FGD)中，洗涤器贮箱35配备有未示出的空气喷布器，以将亚硫酸钙氧化成硫酸盐。
现在参照图6，其示意性地示出多文丘里湿式洗涤设备。在所示的示例中，处理来自流化催化裂化(FCC)再生器废气流44的烟道气，用于高达50％的氮氧化物去除。洗涤设备由用于气液接触的四个文丘里洗涤器组成。
FCC再生器废气流44在与臭氧掺和(混合)之前在四个文丘里洗涤器中洗涤，每个文丘里洗涤器由数字52指定。将FCC再生器废气流被输送到四个文丘里洗涤器52。在文丘里洗涤器中，每股流体气流44与洗涤介质接触，以去除包括硫氧化物、HCl等的酸性气体和颗粒物质(例如，在FCC再生器废气中存在的焦炭和催化剂细粉)。
将来自成对的文丘里洗涤器52的输出管道合并以形成肘管。通过注入系统46将臭氧引入并混合到每个肘管中。分隔件48将每个肘管划分成区带A和区带B。注入系统46将臭氧递送到管道45中，其形成每个肘管的区带B，以处理从每对文丘里洗涤器52输送的烟道气流的50％。
来自注入系统46的臭氧与管道45中的气流的一部分混合，从而形成氧化区带，即标记为区带B，该区带B具有比区带A更大的体积。包括氮氧化物的污染物在到达在肘管端部处的水性介质喷雾(剂)53之前，在区带B中被完全氧化。两个肘管通向脱离鼓58的区带C。
诸如N2O5和HNO3的被氧化的污染物容易在水性喷雾剂53中被捕获。允许从肘管中离开的气流在鼓58的底部区域中、在区带C中混合。如果肘管中的可用的停留时间不足，则也可以将鼓58的底部部分分隔，以在鼓中继续氧化，以允许在从除雾器56排出的聚结液滴中吸收的氮氧化物。
从贮箱49经由泵55通过集管51，向文丘里洗涤器52供应水性介质。还使相同的介质行进到喷雾喷嘴53。喷雾到气流中的洗涤介质也可以去除任何剩余的污染物，例如SO2。
向贮箱49供应由水、试剂等组成的水性介质50。可以通过流57连续或间歇地清除一些介质，以将溶解和悬浮的固体维持在操作范围内。
氮氧化物洗涤受2至14范围内的pH或存在的溶解或悬浮的固体含量的微小影响，并且因此这里不详细描述其他参数控制，例如，pH控制和清除控制。
来自脱离鼓58的气流流动通过塔盘和除雾器组件56，并作为经处理的气流54排出到大气中。
根据本发明，通过处理50％的气流，氮氧化物排放从35ppm至45ppm降低到小于20ppm(百万分之20)。
在图7所示的本发明的实施例中，从燃烧装置70排出的烟道气流59在喷雾干燥器洗涤器63中用试剂喷雾剂64中的碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐或其混合物进行洗涤，以去除除了氮氧化物以外的污染物。环境法规规定分两个步骤将氮氧化物降低60％至65％。
在喷雾干燥器洗涤器63中，使热气流59与水性试剂流64接触以去除硫氧化物、HCl、汞和其他污染物。水性试剂流由于热在气流中形成细粉尘固体。这些固体由离开的气流经由管道60携带到含有由织物过滤器制成的袋的袋滤室65。袋滤室65通常用多个室模块化。
图7示出袋滤室65的三个室。根据氮氧化物含量和所需的氮氧化物去除，将含有臭氧的气流61输送通过歧管71，用于与进入袋滤室65的三个室中的任何一个或全部的烟道气流混合。
假设均等地分配烟道气流的流动，在一个室中添加稍微过量的臭氧提供约33％的氮氧化物去除，而在三个室中的任何两个中添加臭氧提供66％的氮氧化物去除。然后将被氧化的氮氧化物吸附在袋滤室65中的固体试剂上。
在气流流动通过织物过滤器介质时，固体保留在袋内。保留并在袋的表面上的固体通过脉动流动而最终下降，并聚集在袋滤室的底部区域中。定期或连续地将固体作为流66排放以进行处置。
来自各个室的所有气流在排气管道67中重新合并，形成经处理的气流69。在管道中混合离开各个室的气流时，存在的任何残留的臭氧立即被经处理的气流69中剩余的氮氧化物消耗，然后通过烟囱68将经处理的气流69排放到大气中。
最初在第一级，为了满足30％的排放减少，仅将臭氧引入袋滤室65的一个室中。稍后，为了满足60％至65％的减少，可以用稍微化学计量过量的臭氧处理三个室中的任何两个中的气流。
现在参照图8，其示意性地示出分隔的水平喷雾洗涤器。将未经处理的气流72通过管道歧管73输送到水平的湿式喷雾洗涤器74。在洗涤器74中水平延伸的两个分隔件75将洗涤器74划分成三个相等的室。
管道歧管73将气流72几乎均等地划分成三个室。根据NOX含量和所需的NOX去除将含有臭氧的气流76经由喷嘴84输送到歧管73中，用于与进入任何一个室、任何两个室或所有三个室的烟道气流混合。
对于流72中具有0.1720kg/GJ至0.1935kg/GJ(＝0.4lb/MMBTU至0.45lb/MMBTU)的NOX含量的烟道气，在出口处流77中需要将NOX降低到0.0645kg/GJ(＝0.15lb/MMBTU)，将进入洗涤器74的三个室中的两个的气体与臭氧掺和。
在到达递送水性介质喷雾剂的喷嘴78的阵列之前，臭氧在进入洗涤器的管道中快速地氧化诸如NOX、Hg等的污染物。诸如N2O5和HNO3的被氧化的污染物以及SOX、HCl和其他污染物容易在水性喷雾剂中被捕获。
如果喷雾区带(喷雾阵列78)上游的洗涤器体积不足，则可以通过使用稍微过量的臭氧补偿几乎完全去除NOX的停留时间要求。
从贮箱经由泵80通过集管喷雾组件81和喷雾喷嘴78的阵列，用水性介质79对洗涤器74进行喷雾。由水、试剂(例如石灰、石灰石、苏打灰、苛性碱、碱金属、碱土金属、氨氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐及其混合物)组成的水性流来供应贮箱。可以通过流82连续或间歇地清除洗涤介质的一部分，以将溶解和悬浮的固体维持在操作范围内。
NOX洗涤非常轻微地受到2至14范围内的pH或存在的溶解或悬浮的固体含量的影响，并且因此，这里不详细描述其他参数控制，例如pH控制和清除控制。在典型的基于石灰石的湿式FGD(烟道气脱硫(Flue Gas Desulfurization))中，洗涤器贮箱也可配备有空气喷布器，以将亚硫酸钙氧化成硫酸盐，这在图8中未示出。
在除雾装置83中去除来自离开三个室中的每个室的烟道气的微小的液滴和雾，并且气流在管道中重新合并，形成经处理的气流77。各个室中存在的任何残留的臭氧立即被在经处理的气流77中的剩余的NOX消耗。
在将NOX含量从0.1935kg/GJ(＝0.45lb/MMBTU)降低至0.0645kg/GJ(＝0.15lb/MMBTU)的情况下，在相同条件下与US 5 206 002、US 6 162 409、US 6 649 132 B1和US 7303 735 B2中报道的相比，利用本发明，臭氧的消耗量少25％。
在另一示例中，在第一阶段(第一级)中，要求来自燃烧生物质的锅炉的NOX排放从0.3010kg/GJ(＝0.7lb/MMBTU)降低到0.1935kg/GJ(＝0.45lb/MMBTU)，并且最后在第二阶段(第二级)中，要求降低到小于0.1290kg/GJ(＝0.3lb/MMBTU)。环境法规不需要洗涤任何其他致污物。所提出的解决方案通过在每一阶段中用稍微化学计量过量的臭氧处理所需量的气流来提供多阶段式(多级式)NOX减少的灵活性。
参照图9所示的实施例，其示意性地示出用于部分洗涤烟道气流的装置。将未经处理的气流85输送通过主气体集管87。由风扇89转向到管道90中的、位于集管87中的气流的部分几乎直接与NOX去除要求成正比。
对于50％的NOX去除，50％的气流85由风扇89引导到管道90中。气体的流动由风扇89的变频驱动控制来改变。将从源91供应的臭氧输送到臭氧注入器喷嘴92，在臭氧注入器喷嘴92处，臭氧与管道90中的气流混合。
基于在气流的该部分中存在的NOX的量，注入的臭氧的量稍微超过化学计量要求。化学计量要求是在烟道气流的该部分中每摩尔NO含量1.5摩尔臭氧，并且每摩尔NO2含量0.5摩尔臭氧。
将与臭氧混合的气流从管道90输送到洗涤塔93中。管道90中的臭氧在到达来自在洗涤器93中垂直间隔开的喷嘴94的水性喷雾剂之前，快速地氧化进入洗涤器93的烟道气流中的污染物，例如NOX、Hg等。诸如N2O5和HNO3的被氧化的污染物以及任何其他污染物(如果存在的话)容易从来自喷嘴94的水性喷雾剂中被捕获。
从洗涤器贮箱95经由再循环装置96通过喷雾集管组件97到洗涤器93中的喷雾喷嘴94的阵列，向洗涤器93供应水性介质。向贮箱95供应由水、试剂(例如，石灰、石灰石、苏打灰、苛性碱、碱金属、碱土金属、氨氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐及其混合物)组成的水性介质98。
可以通过流99连续或间歇地清除洗涤介质98的一部分，以将溶解和悬浮的固体维持在操作范围内。NOX洗涤非常轻微地受到2至14范围内的pH或存在的溶解或悬浮的固体含量的影响，并且因此，在这里不详细描述其他参数控制，例如pH控制和清除控制。
通过除雾装置100去除来自在水性喷雾之后离开洗涤器93的经处理的烟道气中的微小的液滴和雾。此后，在气体集管87中，经处理的气流101与烟道气流85的未经处理的部分合并。在将经处理的气流101与未经处理的气流85混合时，存在的任何残留的臭氧立即被在气流85的未经处理的部分中的NOX消耗。
虽然已经关于本发明的具体实施例描述了本发明，但是显而易见的是，本发明的许多其他形式和修改对于本领域技术人员是显而易见的。本发明的所附权利要求通常应被解释为涵盖在本发明的真实精神和保护范围内的所有这样的显而易见的形式和修改。
参考标号列表
-在根据图4的示例性实施例中：
10 洗涤器，特别是喷雾洗涤器(喷射洗涤器)，例如水平喷雾洗涤器，例如水平湿式喷雾洗涤器
12 未经处理的气流或未经处理的进入流，特别是烟道气流或工艺气流，例如流化催化裂化(FCC)废气流
14 洗涤器10的入口，特别是洗涤器10的入口区域
15 洗涤器10的室
16 气体分配器
18 喷嘴，特别是洗涤喷嘴或喷雾喷嘴或喷雾阵列
19 洗涤器10的出口，特别是洗涤器10的出口区域
20 注入系统
21 喷嘴，特别是注入喷嘴，例如臭氧注入器喷嘴
22 经处理的气流，特别是经处理的工艺气流
23 水性介质
24 贮箱
25 泵
26 喷雾组件，特别是集管喷雾组件
27 流
28 捕获装置或分离装置，特别是雾分离装置，例如除雾/液滴分离装置
-在根据图5的示例性实施例中：
30 未经处理的气流或未经处理的进入流，特别是烟道气流或工艺气流，例如流化催化裂化(FCC)废气流
31 管道
32 臭氧，特别是含有臭氧的气流，例如来自臭氧源的含有臭氧的气流
33 喷嘴，特别是注入喷嘴，例如臭氧注入器喷嘴
34 管道31的分隔件
35 贮箱
36 贮箱35的水性流
37 集管喷雾组件
38 捕获装置，特别是洗涤装置，例如湿式喷雾洗涤器
39 水性喷雾剂，特别是水性介质喷雾剂或水性试剂喷雾剂，例如喷雾喷嘴
40 经处理的气流，特别是经处理的工艺气流
41 泵
42 捕获装置或分离装置，特别是雾分离装置，例如除雾/液滴分离装置
43 流
-在根据图6的示例性实施例中：
44 未经处理的气流或未经处理的进入流，特别是烟道气流或工艺气流(过程气流)，例如流化催化裂化(FCC)废气流
45 管道
46 臭氧，特别是含有臭氧的气流，例如来自臭氧源的含有臭氧的气流
48 分隔件
49 贮箱
50 贮箱49的水性流
51 集管
52 洗涤设备，特别是预洗涤设备，例如文丘里洗涤器
53 水性喷雾剂，特别是水性介质喷雾剂或水性试剂喷雾剂，例如喷雾喷嘴
54 经处理的气流，特别是经处理的工艺气流(过程气流)
55 泵
56 捕获装置或分离装置，特别是塔盘和除雾器组件
57 流
58 捕获装置，特别是脱离鼓(脱开筒)
-在根据图7的示例性实施例中：
59 未经处理的气流或未经处理的进入流，特别是烟道气流或工艺气流，例如流化催化裂化(FCC)废气流
60 管道
61 臭氧，特别是含有臭氧的气流，例如来自臭氧源的含有臭氧的气流
63 洗涤设备，特别是预洗涤设备，例如喷雾干燥器
64 水性喷雾剂，特别是水性介质喷雾剂或水性试剂喷雾剂，例如喷雾喷嘴
65 捕获装置或分离装置，特别是袋滤室
66 固体流
67 管道
68 烟囱
69 经处理的气流，特别是经处理的工艺气流
70 燃烧装置
71 歧管
在根据图8的示例性实施例中：
72 未经处理的气流或未经处理的进入流，特别是烟道气流或工艺气流，例如流化催化裂化(FCC)废气流
73 管道歧管
74 洗涤器，特别是喷雾洗涤器，例如水平喷雾洗涤器，例如水平湿式喷雾洗涤器
75 分隔件
76 臭氧，特别是含有臭氧的气流，例如来自臭氧源的含有臭氧的气流
77 经处理的气流，特别是经处理的工艺气流
78 喷嘴，特别是洗涤喷嘴或喷雾喷嘴或喷雾阵列
79 水性介质
80 泵
81 集管喷雾组件
82 流
83 捕获装置或分离装置，特别是除雾装置
84 喷嘴，特别是注入喷嘴，例如臭氧注入器喷嘴
-在根据图9的示例性实施例中：
85 未经处理的气流或未经处理的进入流，特别是烟道气流或工艺气流，例如流化催化裂化(FCC)废气流
87 气体集管，特别是主气体集管
89 风扇
90 管道
91 臭氧，特别是含有臭氧的气流，例如来自臭氧源的含有臭氧的气流
92 喷嘴，特别是注入喷嘴，例如臭氧注入器喷嘴
93 洗涤器，特别是洗涤塔
94 喷嘴，特别是洗涤喷嘴或喷雾喷嘴或喷雾阵列
95 贮箱，特别是洗涤器贮箱
96 再循环装置
97 喷雾集管组件
98 水性介质或洗涤介质
99 流
100 捕获装置或分离装置，特别是除雾装置
101 经处理的气流，特别是经处理的工艺气流
A 管道31(，45)的第一区带
B 管道31、管道45的第二区带，特别是管道31、管道45的氧化区带
C 管道31(，45)的第三区带

Claims (15)

1.一种用于从工艺气流(12；30；44；59；72；85)中部分地去除污染物的方法，所述方法包括以下步骤：
-将所述工艺气流(12；30；44；59；72；85)输送到洗涤器(10；38；52；63；74；93)的入口，特别是输送到水平湿式喷雾洗涤器(10；74)的入口，
-横跨洗涤器(10；38；52；63；74；93)的所述入口均匀地分配工艺气流(12；30；44；59；72；85)，特别是在所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的所述入口的整个宽度上均匀地分配工艺气流，
-在所述洗涤器(10；38；52；63；74)的所述入口处或在进入所述洗涤器(93)之前，提供彼此分隔的多股工艺气流，特别是在所述洗涤器(10；38；74)的所述入口处形成彼此分隔的多股工艺气流的流动型态，
-将臭氧(21；32；46；61；76；91)送进以在所述洗涤器(10；38；52；74；93)中或所述洗涤器(63)的下游与所述分隔的气流中选定的那些气流接触，以氧化所述分隔的气流中的污染物，特别是用于处理进入所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的预选百分比的所述工艺气流(12；30；44；59；72；85)，
-去除所述被氧化的污染物
-从所述选定的分隔的气流中去除所述被氧化的污染物，并将至少基本上无污染物的所述选定的分隔气流与含有污染物的剩余的分隔的气流重新组合，或
-在将所述选定的分隔的气流与所述剩余的分隔的气流重新组合后，从所述重新组合的气流中去除所述被氧化的污染物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括
-将未经处理的工艺气流(12；30；44；59；72；85)通过所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的所述入口输送到所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的水平定位的洗涤区带中，
-在至少基本上无任何物理阻隔件的所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的所述入口处将所述气流划分成多股彼此分离的气流，所述物理阻隔件在所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)中从所述入口到所述出口延伸所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的长度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括将在所述入口处进入所述洗涤器(38；52；63；74；93)的工艺气流(30；44；59；72；85)分隔成从所述洗涤器(38；52；63；74；93)的所述入口延伸到所述出口的多排分离的工艺气流。
4.根据权利要求1至3中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括将所述工艺气流分隔成形成与一排排洗涤喷嘴(18；78；94)对准的多排间隔开的气流的流动型态，所述一排排洗涤喷嘴横跨所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的宽度以间隔的关系从所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的所述入口到所述出口延伸，特别是，将通过所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的所述工艺气体的所述流动分隔成与所述一排排洗涤喷嘴(18；78；94)对准的分隔的气流的流动型态，所述一排排洗涤喷嘴(18；78；94)以间隔的关系横跨所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的所述宽度，并且从所述入口到所述出口延伸所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的所述长度。
5.根据权利要求1至4中至少一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过喷嘴(21；33；84；92)将所述臭氧(32；46；61；76；91)供应到所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)，特别是与所述选定的分隔的气流相对地，用于氧化所述工艺气流(12；30；44；59；72；85)中预选百分比的所述污染物。
6.根据权利要求1至5中至少一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括用从一排排洗涤喷嘴(18；78；94)排出的水性介质(23；39；53；64；79；98)喷雾所述经处理的工艺气流，所述一排排洗涤喷嘴(18；78；94)与含有被氧化的污染物的选定的一排排分隔的气流对准。
7.根据权利要求1至6中至少一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在选自由以下项组成的组中的捕获装置或分离装置(28；65；83；100)中，捕获从所述选定的分隔的气流中去除的被氧化的污染物：织物过滤器、湿式和干式静电除尘器、湿式洗涤器、干式洗涤器、袋滤室、冷凝表面和雾分离器。
8.一种用于从工艺气流(12；30；44；59；72；85)中部分地去除污染物的方法，所述方法包括以下步骤：
-调节从燃烧过程排出的所述工艺气流(12；30；44；59；72；85)，
-将所述工艺气流(12；30；44；59；72；85)分离成含有污染物的多股间隔开的分隔的气流，
-将臭氧(32；46；61；76；91)注入到所述分隔的气流中的一股或多股中，以将所述臭氧(32；46；61；76；91)与预选的百分比的所述整个工艺气流中的所述污染物混合，特别是对应于将从所述气流中去除的所述选定百分比的氮氧化物(NOX)，
-通过与臭氧(32；46；61；76；91)混合来使选定的分隔的气流中的污染物氧化，
-在捕获装置或分离装置(28；42；56；65；83；100)中捕获所述被氧化的污染物，以从所述选定的分隔的气流中去除所述污染物，特别是通过使所述被氧化的污染物与水性介质(23；39；53；64；79；98)接触来去除所述污染物，
-使至少基本上无污染物的所述选定的分隔的气流与含有污染物的剩余的分隔的气流重新合并。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括
-将所述经调节的工艺气流输送到洗涤器(10；38；52；63；74；93)的入口，
-在所述入口处将所述工艺气流分配成形成多股分隔的气流的流动型态，
-将所述臭氧(32；46；61；76；91)送进以与所述分隔的气流中选定的那些气流接触，以氧化其中的所述污染物。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的入口处将所述经调节的工艺气流划分成所述分隔的气流，在所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)中至少基本上没有从所述入口到出口延伸所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的长度的任何物理阻隔件。
11.根据权利要求8至10中至少一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括
-横跨所述入口将进入所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的入口的所述工艺气流(12；30；44；59；72；85)均匀地分配成含有污染物的多股分隔的气流，特别是在所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的整个宽度上均匀地分配，
-维持分隔的气流从所述入口通过所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的室到所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的出口的流动型态。
12.一种用于从工艺气流(12；30；44；59；72；85)中部分地去除污染物的设备，所述设备包括：
-洗涤器(10；38；52；63；74；93)，所述洗涤器具有入口和出口，其中室定位在所述入口和所述出口之间，特别是所述室至少基本上没有将所述工艺气流(12；30；44；59；72；85)的流动从所述入口通过所述室转向到所述出口的任何阻隔件，
-装置、特别是气体分配器，所述装置定位在所述入口的上游或在所述入口处，用于接纳横跨所述入口进入所述室的所述工艺气流(12；30；44；59；72；85)，并均匀地将所述工艺气流分配成从所述入口延伸到所述出口的分离的气流的流动型态，
-臭氧(32；46；61；76；91)源，所述臭氧源定位在所述入口处或所述入口的下游，用于将所述臭氧(32；46；61；76；91)注入所述分离的气流中的选定的那些气流，以氧化流动通过所述室的预选百分比的所述气流，
-捕获装置或分离装置(28；42；56；65；83；100)，所述捕获装置或分离装置定位在所述室中或所述室的下游，用于接纳被氧化的气流，特别是在通过所述出口离开时或者之前，以从所述气流中去除所述被氧化的污染物，
-所述出口，所述出口接纳至少基本上无污染物的所述气流，特别是用于与含有污染物的所述气流混合。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，由所述气体分配器将所述分离的气流划分成多股分隔的气流，所述多股分隔的气流以基本上平行的关系间隔开，并从所述入口通过所述室延伸到所述出口。
14.根据权利要求12或13所述的设备，其特征在于，所述设备包括预选数量的喷嘴(21；33；84；92)，所述预选数量的喷嘴在所述室中定位在所述气体分配器下游，并且与所述分离的气流中选定的那些气流相对地定位，用于将所述臭氧(32；46；61；76；91)注入所述选定的气流中，以氧化在进入所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的所述工艺气流中存在的预选百分比的所述污染物。
15.根据权利要求12至14中至少一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括一排排洗涤喷嘴(18；78；94)，所述一排排洗涤喷嘴(18；78；94)横跨所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的宽度以间隔的关系从所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的所述入口延伸到所述出口，特别是一排排洗涤喷嘴(18；78；94)以平行间隔的关系横跨所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的宽度，并且从所述入口到所述出口延伸所述洗涤器(10；38；52；63；74；93)的长度。
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