CN1802313A - 湿法洗涤设备和用来控制NOx排放的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用来控制NOx排放的设备(1)，该设备(1)包括具有壁表面(114)和内部(110)的室，用来使烟道气进入所述室的内部和从室内排出的烟道气入口(100)和烟道气出口(108)，用来在其中降低气体温度的气体骤冷区(102)，在所述室内的臭氧注入和停留区(104)和液体喷淋区(106)，所述液体喷淋区(106)包括至少一个用来向壁表面喷液体的喷嘴(200)。

Description

湿法洗涤设备和用来控制NOx排放的方法
技术领域
本发明涉及一种用来控制如燃烧系统和流化床催化裂化装置(FCCU)操作之类的系统的烟道气中的NOx排放的方法和设备。更具体地说，所述方法和设备是一种使用相对不含雾或不含水滴的臭氧注入和停留(retention)区的改进的湿法洗涤法和湿法洗涤设备。
背景技术
在1900年制定了空气净化法案修正案，用以控制和减少排入大气的有害污染物的量。空气净化法案严格限制燃烧源和化工厂所排放烟道气中的污染物含量。因此，工业中在寻找用来控制有害污染物排放的能够有效实现而又低成本的系统和方法。
氮的氧化物(NOx)和硫的氧化物(SOx)是空气净化法案作为减少对象的主要燃烧污染物。已经开发出了用来减少烟道气中的NOx的各种处理工艺和方法。用来降低烟道气中的NOx浓度的NOx减少技术通常为使用氨或脲将NOx转化为元素氮的选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)。
在SNCR法中，氨在不使用催化物质的条件下将烟道气中的NOx还原成氮气。氨被氧化为氮气和水。然而SNCR法需要非常高的800-1200℃的操作温度，这显著地限制了这种方法。即使在这些高的操作温度下，NOx减少的百分数仍限于约60％，在大多数情况下更低。
在SCR法中，在烟道气与氨或氨的前体接触的过程中需要有催化转化器。这种方法可以在远低于SNCR法的温度下，例如在250-600℃进行。但是SCR法也有其局限性。由于催化剂随着时间推移而变差，每3-5年需要更换催化剂，因此SCR的成本高于SNCR法。另外，催化剂会将烟道气中的一些SO2转化为SO3，SO3会另外造成污染。最后，在一些用途中催化剂床可能会捕获一些微粒物质，堵塞催化剂并且/或者升高烟道气的压降。结果，在SCR前面通常需要安装静电除尘器之类的微粒去除设备。
发明简述
本发明提供一种湿法洗涤设备，该设备能够从燃烧、FCCU和其它操作所产生的烟道气中除去NOx。因此，根据本发明揭示了各种湿法洗涤器组件和流化床催化裂化系统，这些组件和系统能够以各种百分率除去NOx。
根据本发明一个方面，提供了一种用来控制NOx排放的设备，该设备包括具有壁表面和内部的室；用来使烟道气进入所述室的内部和从室内排出的烟道气入口和烟道气出口；用来在其中降低气体温度的气体骤冷区；在所述室内的臭氧注入和停留区；和液体喷淋区，所述液体喷淋区包括至少一个用来向壁表面喷液体的喷嘴。
较佳，该设备包括臭氧供应源(supply)；用来将预定量的臭氧注入所述臭氧注入和停留区的臭氧喷嘴；在液体喷淋区的液体供应源；用来骤冷气体的液体供应源和至少一个气体骤冷喷嘴。
较佳，在本发明这个方面，液体喷淋区位于臭氧注入和停留区以上，烟道气入口位于液体喷淋区以下。
或者所述设备的液体喷淋区位于臭氧注入和停留区以下，烟道气入口和气体骤冷区位于液体喷淋区以上。
所述液体通常包括钙试剂、镁试剂或钠试剂。
所述设备的高度可为50-120英尺，直径为1-50英尺。根据设备的尺寸，该设备可包括3个或更多的喷嘴。
臭氧与NOx的比例可为0.5-3.5。臭氧注入和停留区的长度足以使得通过臭氧注入和停留区的烟道气的停留时间为0.5-10秒。另外，臭氧注入和停留区的长度足以使烟道气在臭氧注入和停留区内的停留时间约为3-7秒。
所述设备中液体和气体的比例为5-80加仑/1000立方英尺气流。
烟道气可以以3-26英尺/秒的速率通过该设备。
较佳，烟道气出口排放的NOx小于或等于50ppmdv。
该设备对NOx的去除百分率约大于30％，或约大于50％。去除百分率还可约为90％或更高。去除百分率可为70％-80％。
液体供应源可包括含有化学品和水溶液的液体，该液体的pH为5.5-7.5。
所述设备可在气体骤冷区内将烟道气骤冷至120°-180°F，或低于200°F。或者可将烟道气骤冷至低于250°F。
根据本发明另一个方面，提供了一种方法，该方法包括：使烟道气进入室的内部；将烟道气骤冷至低于烟道气的温度；向室的内部注入臭氧；将液体喷向室壁，以俘获氧化过程的反应产物。
根据本发明这个方面，所述液体可包括钠试剂、钙试剂或镁试剂。
根据本发明这个方面，应在液体喷淋的下方将臭氧注入室内，烟道气入口可位于液体喷淋的下方。
根据本发明这个方面，液体喷淋可包括通过三个以上喷嘴注入液体。
根据本发明这个方面，可将室内臭氧与NOx的比例保持在0.5-3.5。
根据本发明这个方面，在将臭氧注入室内之后，烟道气的停留时间可为0.5-10秒。
根据本发明这个方面，在将臭氧注入室内之后，烟道气的停留时间可至少为3秒。
根据本发明这个方面，可将系统内液体与气体的比例保持在5-80加仑/1000立方英尺气流。
根据本发明这个方面，可使烟道气以3-26英尺/秒的速率通过该设备。
根据本发明这个方面，NOx排放量可小于40ppmdv。
所述设备对NOx的去除百分率约大于30％，或约大于50％。所述去除百分率也可约为90％或更高。还可约为70％-80％。
根据本发明这个方面，可将烟道气骤冷至120-180°F，或低于200°F。或者可将烟道气骤冷至低于250°F。
根据本发明这个方面，对烟道气的骤冷可在进入室内的入口进行，可包括在气体进入室时将液体喷淋过该气体。
在本发明另一方面中，提供了一种用来控制NOx排放的方法，该方法包括：将烟道气通入室内；骤冷烟道气；将臭氧注入室内部的臭氧注入和停留区；将液体喷淋入室内；在臭氧注入和停留区附近保持基本不含液滴。
根据本发明这个方面，所述向室内注入臭氧的步骤可在喷淋液体之前进行。
根据本发明这个方面，可通过三个或更多个喷嘴喷淋液体。
根据本发明这个方面，可将室内臭氧与NOx的比例保持在0.5-3.5。
根据本发明这个方面，在将臭氧注入室内之后，烟道气的停留时间可为0.5-10秒。
根据本发明这个方面，在将臭氧注入室内之后，烟道气的停留时间至少为5秒。
根据本发明这个方面，可将系统内液体与气体的比例保持在5-80加仑/1000立方英尺气流。
根据本发明这个方面，使烟道气以3-26英尺/秒的速率通过该设备。
根据本发明这个方面，NOx排放优选小于50ppmdv。
根据本发明这个方面，NOx的去除百分率可大于或等于50％。
根据本发明这个方面，可将烟道气骤冷至140-160°F。
根据本发明另一个方面，提供了一种燃烧系统，该系统包括锅炉；用来控制NOx排放的设备，该设备包括具有壁表面和内部的室，用来使烟道气进入所述室内部的烟道气入口和使烟道气排出所述室内部的烟道气出口，用来在其中降低气体温度的气体骤冷区，在所述室内的臭氧注入和停留区，以及包括至少一个用来向壁表面喷淋液体的喷嘴的液体喷淋区。
较佳，所述设备包括臭氧供应源；用来将预定量的臭氧注入臭氧注入和停留区的臭氧喷嘴；在所述液体喷淋区内的液体供应源；用来骤冷气体的液体供应源和至少一个气体骤冷喷嘴。
较佳，在本发明这个方面中，所述液体喷淋区可位于臭氧注入和停留区上方，烟道气入口可位于液体喷淋区下方。
或者所述设备的液体喷淋区可位于臭氧注入和停留区的下方，烟道气入口和气体骤冷区位于液体喷淋区上方。
所述液体优选包括钙试剂、镁试剂或钠试剂。
较佳，所述设备的高度为50-120英尺，直径为1-50英尺，臭氧注入和停留区的长度注意使烟道气通过臭氧注入和停留区的停留时间为0.5-10秒，在所述液体喷淋区内分散有三个或更多个喷嘴。
臭氧和保留区的长度足以使烟道气在臭氧注入和停留区内的停留时间约为3-7秒。
臭氧与NOx的比例可为0.5-3.5。
所述液体供应源可包括含有化学品和水溶液的液体，该液体的pH可为5.5-7.5，所述设备中液体与气体的比例可为5-80加仑/1000立方英尺气流。
烟道气可以3-26英尺/秒的速率通过该设备，烟道气出口所排放的NOx小于或等于50ppmdv，所述设备对NOx的去除百分率为30％或更高。
在气体骤冷区内将烟道气骤冷至低于200°F。
所述燃烧系统还包括烟囱。
通过结合附图阅读以下对以下优选实施方式的详述，可以很清楚地看出本发明的这些特征和特性以及其它的特征和特性，在附图中，在这几张图中相应的数字表示相应的部分。
附图简述
图1是根据本发明的下流式湿法洗涤设备的俯视图。
图1A是根据本发明的下流式湿法洗涤设备的俯视图，图中说明了水从喷嘴的定向流动。
图2是图1和1A中所示喷嘴的透视图。
图3和图4是图1-3所示喷嘴的截面图。
图5是根据本发明另一实施方式的装配在湿法洗涤室内多个喷嘴的侧面正视图。
图6是NOx的去除百分率随臭氧/NOx比例变化而变化的曲线图。
图7是根据本发明的上流式湿法洗涤设备的俯视图。
本发明最佳实施方式
本发明一般地涉及一种湿法洗涤设备，例如图1所示的湿法洗涤器1，本发明还一般地涉及一种使用本发明的湿法洗涤设备减少NOx排放的方法。应当认识到，美国临时申请60/485,780号的内容全部作为参考结合入本发明。
来看图1，湿法洗涤器1优选为高圆柱形塔，该洗涤器包括烟道气入口100，用来在其中骤冷烟道气的气体骤冷区102，臭氧注入和停留区104，液体喷淋区106，安装在气体骤冷区102和液体喷淋区106的几层喷嘴200，和烟道气出口108。塔本身的直径可为1.5-50英尺，塔的高度可为5-120英尺。
使用本发明的湿法洗涤器可以从FCCU系统或类似的系统产生的烟道气中高百分率地除去NOx。在FCCU体统或其它系统之后的湿法洗涤操作过程中向烟道气内注入臭氧，可以减少废气气流中NOx的含量。可使用BOC Group公司的LoTOxTMNOx还原技术注入臭氧，使用臭氧氧化烟道气中的NOx。(LoTOxTM是BOC Group公司拥有的商标，LoTOXTM系统可从BOC授权的BELCO购得，专门用于FCCU用途。)在一个优选实施方式中，如图1所示，将臭氧注入湿法洗涤设备，例如下流喷淋式BELCO®EDV®洗涤器。
该方法使用臭氧将NO和NO2氧化为N2O5，然后形成硝酸HNO3。然后用洗涤液中的稀苛性溶液中和在此过程中形成的硝酸，在洗涤器中形成硝酸钠。
当烟道气中的NO和NO2与臭氧反应时，它们都被转化为N2O5。N2O5很容易溶于水，很容易与烟道气流中的水汽反应形成硝酸。所包括的主要反应包括：
应当了解相对于NO与臭氧的反应，SO2与臭氧的反应是很慢的。因此，由于臭氧的存在而生成的SO3是很少的。
再来看图1，如箭头所示，当气体通过烟道气入口100进入湿法洗涤器1时，整个湿法洗涤过程开始。然后气体通过气体骤冷区102，在此骤冷区内至少一个喷嘴200射出洗涤液，将烟道气骤冷至其饱和温度。由于喷嘴的结构，洗涤液被喷向室内部110的内壁114，因此洗涤液不会进入或落入室内部110的中心部分。骤冷之后，气体通过臭氧注入和停留区104，在此区域内将臭氧注入室内部110。然后气体以预定的停留时间通过室内部110，在此过程中不存在气体骤冷区102喷淋的洗涤液产生的液滴。然后在液体喷淋区106再用此处的喷嘴200对气体喷淋洗涤液，然后烟道气由烟道气出口108排出湿法洗涤器1。
烟道气入口100通常是不锈钢制成的导管，该导管将锅炉(未显示)与湿法洗涤器1相连。烟道气流在湿法洗涤器1内的速率优选为10-15英尺/秒，但是该系统也可在大约3-26英尺/秒的速率下操作。由于气体在进入湿法洗涤器1之前的燃烧，进入湿法洗涤器1的烟道气的温度高于450°F，并且其中包含硫的氧化物、氮的氧化物和颗粒物质之类的有害的燃烧副产物。在使用LoTOxTM氧化法氧化这些污染物时，操作温度应为275°F，优选低于250°F。如果未达到合适的操作温度，随后在臭氧注入和停留区104注入臭氧会没有效果。臭氧在高于250°F时发生分解，因此应当优选在低于250°F的温度下注入臭氧才有效果。因此，一旦烟道气进入了湿法洗涤器1，必须对该气体进行冷却或骤冷。
对烟道气的冷却或骤冷在气体骤冷区102进行，在此骤冷区中优选至少将烟道气骤冷至其绝热饱和温度，该温度通常为120°-180°F，更优选为140°-160°F，但是当气体被骤冷至100-250°F时，该系统仍然可以操作。通过局部骤冷对FCCU用途产生的烟道气进行冷却或骤冷并不成功。这是由于当对FCCU产生的烟道气进行局部骤冷或冷却时，该局部冷却或骤冷难以控制。因此，将烟道气完全骤冷至其绝热饱和温度，该温度通常为120°-180°F，更优选140°-160°F，以免随后在臭氧注入和停留区104注入臭氧时会发生臭氧损耗。
在本文中将更详细地描述到，在本发明一重要的特征中，气体骤冷区102优选包括至少一个EDV®LAB-G喷嘴，或者能够向室内部110的内壁114喷淋洗涤液的类似种类的喷嘴。另外，这些喷嘴优选能够控制液滴尺寸。
如图1A所示，喷嘴200喷射洗涤液，由于喷嘴200能够使所有的洗涤液都射向内壁114，因此没有水滴或基本没有水滴会在室内部110的中心落下。相反地，产生了射向壁的水帘。这与其它湿法洗涤器不同，其它湿法洗涤器通常会使洗涤液通过湿法洗涤室的中心，洗涤液会占据洗涤室的中心部分。因此本发明避免了洗涤液中存在的水(H2O)影响在臭氧注入和停留区104发生的氧化反应，或将此影响减至最小。将臭氧注入和停留区104内所含的洗涤液减至最少，提高了臭氧用来氧化NOx化合物的利用率。因此，没有让水滴从室内部110的中心落下，水滴沿内壁114的侧面连续地滴下或流下，收集在湿法洗涤器1的储存器116中。
由于喷嘴的设计，所述湿法洗涤设备的主要部分是敞开塔或敞开室。而且，敞开室不使用能够分隔或限定各湿法洗涤区之间的物理边界的烟囱盘(chimneytray)或其它装置。由于常用的烟囱盘会被颗粒堵塞，需要进行维护，从而不定期地造成流化床催化裂化装置停产，因此敞开室宜用来处理流化床催化裂化装置或其它需要进行气体清洁操作的用途所产生气体。除去烟囱盘或其它分隔装置还使不含雾的臭氧注入和停留区具有敞开体积(open volume)，使臭氧完全氧化NOx。另外，这种结构即使不能消除臭氧注入和停留区的液滴，也可以帮助减少臭氧注入和停留区的液滴，这些液滴可能会影响氧化过程。
再来看图1，一旦烟道气被骤冷，气体通过臭氧注入和停留区104。优选由臭氧发生器120通过导管203将臭氧通入臭氧喷嘴201，然后喷嘴201将臭氧分散在系统中。另外，沿导管可以安装有其它喷嘴201，从而在不同的位置注入臭氧。
在此实施方式中，将臭氧直接注入室内。在另一实施方式中，例如在图7中的上流式设备(该设备将在下文中更详细地描述)，可将臭氧注入紧接着气体骤冷区102之后将要进入室之前的烟道气入口100。
如上讨论，需要在不会使臭氧损耗的温度下注入臭氧。为了确保臭氧在合适的温度下(即等于或低于250°F的温度，更具体来说是在前述温度和温度范围内)注入，以避免臭氧损耗，可在邻近臭氧注入点的位置安装热电偶。
烟道气通过臭氧注入和停留区104之后，烟道气通过液体喷淋区106。优选在液体喷淋区106中使用EDV®LAB-G喷嘴200或能够将水喷向湿法洗涤设备壁的类似的喷嘴来分散洗涤液。在一个优选实施方式中，用三层喷嘴200向烟道气中加入数股洗涤液流。与气体骤冷区102类似，喷嘴200的数量和层数将取决于系统的要求，例如湿法洗涤设备的直径和高度。一旦对烟道气进行了处理，便使处理过的烟道气通过烟道气出口108排出湿法洗涤器1，并通过烟囱(未显示)排出。
图2显示了安装在液体喷淋区106和/或气体骤冷区中的EDV®LAB-G喷嘴200。当然，可以根据本发明使用任何合适的喷嘴来产生不含液滴或基本不含液滴的臭氧注入和停留区。该喷嘴是圆形的，具有连接区210、空心颈212和圆形头部214。喷嘴的连接区210与导管202的互补软管连接区208相连接，从而喷嘴和导管202在此处连接。螺钉211将导管202和喷嘴200联结在一起。
在喷嘴200的内部具有沟道216。洗涤液流过导管202，流过空心颈212，通过通道218将洗涤液引入沟道216。沟道216连续贯穿喷嘴的圆周，使洗涤液从轮缘220向外呈圆周状射出，轮缘220向空心颈212的上方和下方延伸。沟槽216的起始部分具有深沟区213，该深沟区过渡到浅沟区215，使洗涤液呈放射状射出。
参见图3和图4，图中显示了喷嘴200的截面图，在此喷嘴中洗涤液将通过浅沟区215和深沟区213。用泵使洗涤液以高速通过喷嘴200，从而确保洗涤液从喷嘴200放射状地向外射出，从而在室内部110中保持不含液滴的区域或基本不含液滴的区域。因此，无论喷嘴200与室内部110的内壁114的距离是多少，水总是射向内壁114。
根据湿法洗涤器1的室内部110的直径，在每一层使用单个喷嘴时，EDV®LAB-G喷嘴200通常位于室内部110的中心或接近中心。当每一层使用几个喷嘴时，喷嘴可位于室110的中心和内壁114之间。喷嘴200优选安装在从液体供应源将洗涤液输入喷嘴200的导管202的端部。喷嘴的数量和层数随着湿法洗涤器1的尺寸、需要用泵抽入各喷嘴200的液体的量和进入湿法洗涤器110的烟道气的温度而变化。
在小直径的湿法洗涤器中，在气体骤冷区各液体喷淋层具有一个喷嘴200便足够了。或者，(如图5所示)在直径大得多的湿法洗涤器中，根据所用的喷嘴，需要使喷嘴200的位置更接近室内部110的内壁114，(与室内部的中心110相对)以确保一个以上的喷嘴200以特定的行列定位。在图5所述的实施方式中，在7行中每行安装了4个喷嘴。
例如，在一个直径24英尺、高80英尺的典型的室内，在整个气体骤冷区和液体喷淋区安装并分布了了30-100个喷嘴。喷淋塔的直径通常为1-50英尺，其中喷嘴的数量可根据喷淋塔(或室)的尺寸和其它适用参数改变。
臭氧注入和停留区的长度可根据所需的停留时间而改变。根据容积与流量的比值(容积/流量)计算臭氧与烟道气反应所需的理论停留时间。根据将要除去多少NOx和可以忍受多少的臭氧残留量，反应时间通常为0.5-10秒。应当了解基于体积与流量之比的停留时间可以略微变化，这是由于流量并不是完全均匀的。优选的臭氧停留时间为3-7秒，但是如本文所述，停留时间也可至少为0.5秒，或者为0.5-10秒。
可将纯氧或空气用作臭氧发生器的氧源。加入系统的臭氧的质量由臭氧在洗涤器内的有效停留时间和所需的系统性能决定。
WEDECO型SG-40是可用于湿法洗涤设备1的优选臭氧发生器120的一个例子。该发生器以氧气为原料气，每天能够制造40磅10重量％浓度的臭氧。所述臭氧发生器包括闭合回路激冷器，以此来吸收臭氧制造过程中产生的热量。如果臭氧发生装置以其最大生产能力运作，可以产生空气中3.5重量％浓度的臭氧。然而，应当理解，任何能够为湿法洗涤设备提供臭氧的臭氧发生器或设备均可使用。
优选对臭氧的加入速率进行调节，使系统内臭氧与NOx的比例保持在1.2-2.2。使用本发明的湿法洗涤法可将臭氧与NOx的比例控制在此范围内，在以其最佳能力操作时，能够达到90％或更高的NOx去除率。NOx的去除率可根据用途要求和可使用的操作的成本而改变。因此，如果需要，可达到30％或50％的去除率。尽管该系统能够达到90％或更高的NOx去除百分率，但是通常希望NOx的去除率约为70％-80％。这些NOx的去除百分率相对于现有技术的湿法洗涤器有不少提高，特别是在特定的维护系统的成本效率方面。应当理解，当系统中的臭氧/NOx比例保持在0.5-3.5时，该系统仍然能够达到高的NOx去除百分率。例如，图6图解说明了在恒定的温度和停留时间下，NOx去除率随臭氧/NOx比例变化的变化情况。从曲线中可以看出，O3与NOx的比值越大，NOx的去除百分率越高。
优选从湿法洗涤器1排放的NOx小于50ppmdv，从而符合空气净化法案所规定的联邦空气质量标准，以及地方性的空气质量标准。这种排放使得NOx的去除百分率高于或等于40％。当NOx入口浓度至少为75ppmdv，停留时间为1-7.5秒时，可以通过注入臭氧使NOx去除百分率高于90％。向本发明的湿法洗涤设备中注入臭氧，并使臭氧停留时间为1-7.5秒，具有一定臭氧/NOx比例的情况下，可以将废气流中的NOx含量减少到小于10ppmdv。停留时间越长，所需臭氧与NOx的比例越低。对于NOx入口浓度较低，例如低于45ppmdv的气体，当停留时间为1-7.5秒时，需要更高的臭氧与NOx的比例(至少3∶1)来达到高于90％的NOx去除百分率，这不够经济。通入系统的过量的臭氧还可能造成废气流中有更多的残留臭氧。
用来在湿法洗涤器1中使气体骤冷和用来喷淋烟道气的洗涤液是补充水和化学品补充料的组合，补充水被用泵抽过管道123，化学品补充料是例如稀苛性加料，被用泵抽过管道122。
湿法洗涤器中所用的洗涤液俘获氧化反应的反应产物，并回收硫的氧化物和颗粒。可以将烟道气中的NOx氧化为五氧化二氮，然后将其转化为硝酸。然后用洗涤液中包含的稀苛性溶液将室中的反应生成的酸性气体和反应产物进行中和，形成硝酸钠。
洗涤液在喷嘴和返回回路连续循环。泵118使洗涤液通过管道124返回气体骤冷区102内的喷嘴200和液体喷淋区106内的喷嘴200。应当理解为了简便起见，可以在液体喷淋区和气体骤冷区使用相同的液体供应源。然而，可在气体骤冷区和液体喷淋区使用不同的液体供应源和/或洗涤液，从而不需要使液体在这两个区域都再循环。同样，在骤冷区和液体喷淋区所用的喷嘴也可以不同。优选将该系统中的液体与气体的比例保持在大约20-40加仑/1000立方英尺气流但是该系统也可在5-80加仑/1000立方英尺的比例下操作。
稀苛性加料的流量取决于洗涤器内液体的pH。优选对化学品补充料的流量进行调节，使得洗涤液的pH设定为7.0，然而如果pH设定在5.5-7.5pH，该洗涤液仍然可用。
加入洗涤器的补充水的量是预定的值，以补偿蒸发过程中需要的水，并将储液罐116中的液位保持在所需的值。另外，当泵118发生故障，FCCU操作或其它用于洗涤器的操作不稳定时，或当储液罐上累积了过量的颗粒时，需要向洗涤器提供应急水，以维持液面。
可以对洗涤液流过气体骤冷区102中喷嘴200的流量调节至设定的值，使其达到将烟道气冷却至其绝热饱和温度所需理论骤冷水的3到20倍。优选的液体流量为理论值的6到10倍。
可以用位于各支线的单独的流量计测量流向各喷嘴的流量。可以不断从储液罐抽出一点液体，以保持储液罐116中具有所需的液位和固体浓度。也可持续向湿法洗涤器储液罐116加入清水，以保持所需的洗涤液位。通常将液位探针插入湿法洗涤器储液罐116中，用来控制加入的补充水。
管道126将洗涤液载入清除处理装置(未显示)以调节洗涤液组分的浓度。对洗涤液通过管道126时的流量进行设置，使得洗涤液中总悬浮固体和总溶解固体的浓度分别优选为0.4-0.5％和8-12％，但是当比例分别为0.2-1.5％和4-15％时，湿法洗涤系统仍然可以操作。
为了捕获废气流中的残留臭氧，洗涤液中可包含一定浓度的臭氧清除剂，例如亚硫酸氢钠和/或亚硫酸钠。这些清除剂通常是通过吸收喷淋气流中的SO2形成的。
可将湿法洗涤设备排污流126的流量设定为定值，使得洗涤液中总悬浮固体和总溶解固体的浓度分别约为0.2-1.5％和4-16％，这些浓度分别优选约为0.4-0.5％和约8-12％。
参照图7，图中显示了本发明另一实施方式，其中上流式湿法洗涤法与图1-1A下流湿法洗涤法紧密相关。这两个实施方式之间的主要区别在于湿法洗涤器2在上流方向操作，使用相同的数字来描述本实施方式。因此应当理解对湿法洗涤器1的部件和操作的描述同样适用于本实施方式。
在另外的实施方式中，烟道气进入烟道气入口100，烟道气入口100的位置对着湿法洗涤器2的底部。烟道气通过烟道气入口100进入气体骤冷区102。优选在气体骤冷区102中使用EDV®LAB-G喷嘴200将烟道气骤冷至其绝热饱和温度。喷嘴200将洗涤液导向烟道气入口壁。骤冷之后，烟道气通过臭氧注入和停留区104。优选用臭氧发生器将臭氧注入室内部110或注入向内部110的入口，臭氧从此入口向上流进入臭氧注入和停留区。然后，烟道气以预定的时间向上通过室内部110。然后烟道气到达液体喷淋区106，在液体喷淋区106中几层EDV®LAB-G喷嘴200向湿法洗涤器2的内壁114射出洗涤液。这阻止了液体从室内部的中心落下并在烟道气通过臭氧注入和停留区104时对烟道气造成干扰。然后，烟道气从烟道气出口排出湿法洗涤器2。
尽管在本文中已经参照具体实施方式描述了本发明，但是应当理解这些实施方式尽仅是为了说明本发明的原理和应用。另外，尽管本文已经结合对燃烧和流体床催化裂解操作排放的气体进行洗涤或清洁描述了本发明的实施方式和方法(通常在这些操作之后)，但是本发明的设备和方法也可用于需要除去烟道气中的颗粒或副产物的任何应用。需要理解可将本发明用于各种其他的方向。因此需要理解可以对示例性和揭示的实施方式进行许多种修改，并且鼓励作出这些修改，而且还可在不背离附加权利要求所定义的本发明精神和范围的基础上提出其它实施方式。
工业实用性
本发明在烟道气清洁工业中具有实用性。

Claims (52)

1.一种用来控制NOx排放的设备，该设备包括：
具有壁表面和内部的室；
用来使烟道气进入所述室的内部的烟道气入口和从所述室的内部排出的烟道气出口；
用来在其中降低气体温度的气体骤冷区；
在所述室内的臭氧注入和停留区；和
液体喷淋区，所述液体喷淋区包括至少一个用来向壁表面喷液体的喷嘴。
2.如权利要求1所述的设备，还包括：
臭氧供应源；
用来将预定量的臭氧注入所述臭氧注入和停留区的臭氧喷嘴；
在所述液体喷淋区的液体供应源；
用来骤冷气体的液体供应源；和
至少一个气体骤冷喷嘴。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述液体喷淋区位于所述臭氧注入和停留区以上，所述烟道气入口位于所述液体喷淋区以下。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述液体喷淋区位于所述臭氧注入和停留区以下，所述烟道气入口和所述气体骤冷区位于所述液体喷淋区以上。
5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述液体包括钙试剂、镁试剂或钠试剂。
6.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备的高度可为50-120英尺，直径为1-50英尺。
7.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述至少一个喷嘴包括3个或更多的喷嘴。
8.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述臭氧与NOx的比例为0.5-3.5。
9.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述臭氧注入和停留区的长度足以使得通过所述臭氧注入和停留区的烟道气的停留时间为0.5-10秒。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述长度足以使烟道气在臭氧注入和停留区内的停留时间约为3-7秒。
11.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备中液体和气体的比例为5-80加仑/1000立方英尺气流。
12.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述烟道气以3-26英尺/秒的速率通过所述设备。
13.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述烟道气出口排放的NOx小于或等于50ppmdv。
14.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备对NOx的去除百分率大于或等于50％。
15.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述液体供应源包括含有化学品和水溶液的液体，所述液体的pH为5.5-7.5。
16.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述烟道气在所述气体骤冷区内被骤冷至低于200°F。
17.一种控制NOx排放的方法，该方法包括：
使烟道气进入室的内部；
将烟道气骤冷以降低烟道气的温度；
向室的内部注入臭氧；
将液体喷向室壁，以俘获氧化过程的反应产物。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述液体可包括钠试剂、钙试剂或镁试剂。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，应在液体喷淋的下方将臭氧注入室内，烟道气入口位于液体喷淋的下方。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，液体喷淋包括通过三个或更多喷嘴注入液体的步骤。
21.如权利要求17所述的方法，还包括可将所述室内臭氧与NOx的比例保持在0.5-3.5。
22.如权利要求17所述的方法，还包括在将臭氧注入室内之后，保持烟道气的停留时间为0.5-10秒。
23.如权利要求17所述的方法，还包括在将臭氧注入室内之后，使烟道气的停留时间至少为3秒。
24.如权利要求17所述的方法，还包括将液体与气体的比例保持在5-80加仑/1000立方英尺气流。
25.如权利要求17所述的方法，还包括使烟道气以3-26英尺/秒的速率通过该设备。
26.如权利要求17所述的方法，其特征在于，NOx排放量小于40ppmdv。
27.如权利要求19所述的方法，还包括对NOx的去除百分率维持在大于或等于50％。
28.如权利要求17所述的方法，还包括将所述烟道气骤冷至120-180°F。
29.如权利要求17所述的方法，其特征在于，对烟道气的骤冷可在进入室内的入口进行，可包括在气体进入室时将液体喷淋穿过该气体。
30.一种用来控制NOx排放的方法，该方法包括：
将烟道气通入室内；
骤冷烟道气；
将臭氧注入室内部的臭氧注入和停留区；
将液体喷淋入室内；
在臭氧注入和停留区附近保持室内部基本不含液滴。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述向室内注入臭氧的步骤在喷淋液体之前进行。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，喷淋液体包括通过三个或更多个喷嘴喷淋液体。
33.如权利要求30所述的方法，其特征在于，将所述室内臭氧与NOx的比例保持在0.5-3.5。
34.如权利要求30所述的方法，还包括在将臭氧注入室内的步骤之后，烟道气的停留时间可为0.5-10秒。
35.如权利要求30所述的方法，还包括在将臭氧注入室内之后，使烟道气的停留时间至少为5秒。
36.如权利要求30所述的方法，还包括将系统内液体与气体的比例保持在5-80加仑/1000立方英尺气流。
37.如权利要求30所述的方法，还包括使烟道气以3-26英尺/秒的流量通过该设备。
38.如权利要求30所述的方法，其特征在于，NOx排放小于或等于50ppmdv。
39.如权利要求30所述的方法，还包括将NOx的去除百分率保持在大于或等于50％。
40.如权利要求30所述的方法，还包括将烟道气骤冷至140-160°F。
41.一种燃烧系统，该系统包括：
锅炉；
用来控制NOx排放的设备，该设备包括：
具有壁表面和内部的室，
用来使烟道气进入所述室内部的烟道气入口和使烟道气排出所述室内部的烟道气出口，
用来在其中降低气体温度的气体骤冷区，
在所述室内的臭氧注入和停留区，
包括至少一个用来向壁表面喷淋液体的喷嘴的液体喷淋区。
42.如权利要求41所述的燃烧系统，其特征在于，所述设备包括：
臭氧供应源；
用来将预定量的臭氧注入所述臭氧注入和停留区的臭氧喷嘴；
在所述液体喷淋区内的液体供应源；
用来骤冷气体的液体源；和
至少一个气体喷嘴。
43.如权利要求42所述的设备，其特征在于，所述液体喷淋区位于所述臭氧注入和停留区上方，所述烟道气入口位于所述液体喷淋区下方。
44.如权利要求42所述的设备，其特征在于，所述设备的所述液体喷淋区位于所述臭氧注入和停留区的下方，所述烟道气入口和所述气体骤冷区位于所述液体喷淋区上方。
45.如权利要求41所述的设备，其特征在于，所述液体包括钙试剂、镁试剂或钠试剂。
46.如权利要求41所述的设备，其特征在于，所述设备的高度为50-120英尺，直径为1-50英尺，臭氧注入和停留区的长度足以使烟道气通过臭氧注入和停留区的停留时间为0.5-10秒，在所述液体喷淋区内的至少一个喷嘴包括三个或更多个喷嘴。
47.如权利要求46所述的设备，其特征在于，所述长度足以使烟道气在所述臭氧注入和停留区内的停留时间约为3-7秒。
48.如权利要求41所述的设备，其特征在于，臭氧与NOx的比例为0.5-3.5。
49.如权利要求42所述的设备，其特征在于，所述设备中液体与气体的比例为5-80加仑/1000立方英尺气流，所述液体供应源包括含有化学品和水溶液的液体，该液体的pH为5.5-7.5。
50.如权利要求41所述的设备，其特征在于，烟道气以3-26英尺/秒的速率通过所述设备，烟道气出口所排放的NOx小于或等于50ppmdv，所述设备对NOx的去除百分率为60％或更高。
51.如权利要求42所述的设备，其特征在于，在所述气体骤冷区内将所述烟道气骤冷至低于200°F。
52.如权利要求41所述的燃烧系统，还包括烟囱。
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