RU2267351C2 - Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, имеющий систему селективного каталитического восстановления - Google Patents

Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, имеющий систему селективного каталитического восстановления Download PDF

Info

Publication number
RU2267351C2
RU2267351C2 RU2001128041/12A RU2001128041A RU2267351C2 RU 2267351 C2 RU2267351 C2 RU 2267351C2 RU 2001128041/12 A RU2001128041/12 A RU 2001128041/12A RU 2001128041 A RU2001128041 A RU 2001128041A RU 2267351 C2 RU2267351 C2 RU 2267351C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solid particles
catalytic reduction
selective catalytic
scr
flue gas
Prior art date
Application number
RU2001128041/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001128041A (ru
Inventor
Дональд Л. ВИТЦКЕ (US)
Дональд Л. ВИТЦКЕ
Микаил МАРИАМЧИК (US)
Микаил МАРИАМЧИК
Майкл Л. СИЛВИ (US)
Майкл Л. СИЛВИ
Майкл Дж. СМАНИА (US)
Майкл Дж. СМАНИА
Original Assignee
Дзе Бэбкок энд Уилкокс Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дзе Бэбкок энд Уилкокс Компани filed Critical Дзе Бэбкок энд Уилкокс Компани
Publication of RU2001128041A publication Critical patent/RU2001128041A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2267351C2 publication Critical patent/RU2267351C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/54Nitrogen compounds
    • B01D53/56Nitrogen oxides
    • B01D53/565Nitrogen oxides by treating the gases with solids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/006Layout of treatment plant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/54Nitrogen compounds
    • B01D53/56Nitrogen oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • B01D53/8631Processes characterised by a specific device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005Separating solid material from the gas/liquid stream
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/0055Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/38Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
    • B01J8/384Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
    • B01J8/388Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only externally, i.e. the particles leaving the vessel and subsequently re-entering it
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00265Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B01J2208/00292Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant solids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/0053Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002Chemical plants
    • B01J2219/00004Scale aspects
    • B01J2219/00006Large-scale industrial plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2206/00Fluidised bed combustion
    • F23C2206/10Circulating fluidised bed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00Intercepting solids
    • F23J2217/10Intercepting solids by filters
    • F23J2217/101Baghouse type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00Intercepting solids
    • F23J2217/10Intercepting solids by filters
    • F23J2217/102Intercepting solids by filters electrostatic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00Intercepting solids
    • F23J2217/20Intercepting solids by baffles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00Intercepting solids
    • F23J2217/40Intercepting solids by cyclones
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00Treatment devices
    • F23J2219/10Catalytic reduction devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00Treatment devices
    • F23J2219/60Sorption with dry devices, e.g. beds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Предложенное изобретение относится к химической промышленности. Комбинация устройства реактора или камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем и системы селективного каталитического восстановления содержит камеру реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем, первичный отделитель частиц и средство для возврата твердых частиц, уловленных первичным отделителем частиц, в камеру реактора, по меньшей мере, одну поверхность теплопередачи пароперегревателя или промежуточного пароперегревателя, систему селективного каталитического восстановления скруббер сухой очистки, расположенный ниже по технологической цепочке от системы селективного каталитического восстановления, и средство для ввода аммиака в поток дымовой газ-твердые частицы. Согласно одному из предложенных вариантов предложенное устройство содержит многоциклонный пылеуловитель и средство для возврата твердых частиц, уловленных многоциклонным пылеуловителем, в камеру реактора. Данное техническое решение обеспечивает низкие выбросы окислов азота при наименьших эксплуатационных расходах. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Description

ОПИСАНИЕ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ Настоящее изобретение относится, в общем, к реакторам или камерам сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (СРВ), а более конкретно - к реактору или камере сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем, имеющему систему селективного каталитического восстановления (SCR), используемую ниже по технологической цепочке от реактора или топки камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем для достижения повышенной способности восстановления окислов азота (NOx).
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Защита окружающей среды и контроль твердых, жидких и газообразных сбросов или выбросов являются основными элементами в конструкции парогенерирующих систем, в которых используется тепло, генерируемое камерой сгорания ископаемого топлива для получения водяного пара. В настоящее время самыми значительными такими выбросами являются сернистый ангидрид (SO2), окислы азота (NOх) и частицы аэрозоля.
Окислы азота (NOx) относятся к совокупным выбросам окиси азота (NO), двуокиси азота (NO2) и ничтожным количествам других веществ, выделяемых в процессе сгорания. Как только топливо выбрано, выбросы окислов азота (NOx) минимизируют, используя технологию сжигания с низкими выбросами окислов азота (NOx) и технологии обработки продуктов сгорания. Если одних модификаций сжигания не достаточно, то могут быть использованы такие технологии обработки продуктов сгорания, как селективное некаталитическое восстановление (SNCR) или селективное каталитическое восстановление (SCR). В системах селективного каталитического восстановления (SCR) или селективного некаталитического восстановления (SNCR) окислы азота (NOx) восстанавливают до азота (N2) и воды (Н2О) посредством серии реакций с химическим реагентом, вводимым в дымовой газ. Аммиак и мочевина являются реагентами, наиболее часто используемыми с системами селективного некаталитического восстановления (SNCR), тогда как аммиак чаще всего используют в системах селективного каталитического восстановления (SCR).
Сжигание в псевдоожиженном слое имеет определенные преимущества для сжигания твердых видов топлива и регенерации энергии для получения водяного пара, причем основной движущей силой разработок в США камер сгорания для сжигания топлива в псевдоожиженном слое фактически является уменьшение выбросов сернистого ангидрида (SO2) и окислов азота (NOx). Как правило, эта технология может быть использована для сжигания угля с высоким содержанием серы и получения низких уровней выбросов сернистого ангидрида (SO2) без необходимости дополнительного оборудования для удаления серы на выходе. Паровые котлы с псевдоожиженным слоем катализатора имеют такую конструкцию, чтобы рабочая температура слоя находилась в диапазоне 1500-1600°F (815,6-871,1°С), приводя к низким выбросам окислов азота (NOx). Эти низкие рабочие температуры обеспечивают также возможность сжигания более низкокачественного топлива (применение которого, как правило, приводит к высокому зашлаковыванию и внешнему загрязнению) без многих эксплуатационных трудностей, которые, как правило, имеют место при сжигании такого топлива.
В реакторах и камерах сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (СРВ) реакционные и нереакционные твердые частицы захватываются в камере реактора восходящим газовым потоком, который переносит твердые частицы к выходу в верхней части камеры реактора. Там твердые частицы, как правило, улавливаются, первичным отделителем частиц импульсного типа или циклонного типа и возвращаются в нижнюю часть камеры реактора непосредственно или по одному или более трубопроводов. Первичный отделитель частиц импульсного типа, установленный на выходе камеры реактора, улавливает от 90% до 97% циркулирующих твердых частиц. В соответствии с требованиями технологического процесса ниже по технологической цепочке от первичного отделителя частиц импульсного типа может быть установлен дополнительный коллектор твердых частиц для улавливания дополнительных твердых частиц для возможного их возврата в камеру реактора.
Известны реакторы или камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (СРВ) (смотри, например, патент США №5343830, выданный Александеру и др.), в которых установлено два или более рядов отбойных элементов, расположенных в камере топки или реактора, за которыми следует вторая матрица установленных в шахматном порядке отбойных элементов, которые дополнительно отделяют частицы от газового потока и возвращают их по каналу и с помощью средства для возврата частиц без внешних и внутренних рециркуляционных трубопроводов.
Системы селективного каталитического восстановления (SCR) и селективного некаталитического восстановления (SNCR) нашли применение для уменьшения выбросов окислов азота (NOx) из парогенерирующих систем, сжигающих пылевидный уголь. Системы селективного некаталитического восстановления (SNCR) нашли также применение в парогенераторах с псевдоожиженным слоем и было предложено комбинировать парогенераторы с циркулирующим псевдоожиженным слоем (СРВ) для сжигания нефтяного кокса с системой селективного каталитического восстановления (SCR).
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение, в общем, относится к реакторам или камерам сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (СРВ) и обеспечивает получение системы для достижения низких выбросов окислов азота при наименьших эксплуатационных расходах. Технологии сжигания псевдоожиженного слоя обеспечивают температуры сжигания, которые намного ниже (1550-1600°F (843,3-871,1°С)) в точке впуска топлива, чем в системах сжигания пылевидного угля, где температуры сжигания могут составлять 2500-3000°F (1371,1-1648,9°С). Такая разность температур делает вклад в большой перепад в неконтролируемые выбросы окислов азота (NO2) из псевдоожиженного слоя. Неконтроллируемые выбросы окислов азота (NOx) при использовании пылевидного угля, как правило, находятся в диапазоне 0,3-0,7 фунтов/106 британских тепловых единиц, но выбросы окислов азота (NOx) при использовании псевдоожиженного слоя в несколько раз меньше и, как правило, составляют 0,12-0,2 фунтов/106 британских тепловых единиц. Однако регламентации в отношении выбросов еще более строгие и, как правило, имеют порядок 0,10 фунтов/106 британских тепловых единиц. Такая степень восстановления окислов (NOx) имеет место при использовании технологий, основанных на применении псевдоожиженного слоя с системами селективного некаталитического восстановления (SNCR) (распыление аммиака в тех местах, где температура газа находится в диапазоне 1450-1650°F (787,8-898,9°С), и технологий, основанных на применении пылевидного угля с системами селективного каталитического восстановления (SCR) (распыление аммиака в тех местах, где температура газа находится в диапазоне 750°F (398,9°С). Однако опыт применения технологии селективного каталитического восстановления (SCR) показал, что для данного восстановления окислов азота (NOx) требуется меньше аммиака и непрореагировавшего аммиака, покидающего систему, меньше, чем при использовании технологии селективного некаталитического восстановления (SNCR) (как правило, 5×10-6 при использовании технологии селективного каталитического восстановления (SCR) по сравнению с 25×10-6 при использовании технологии селективного некаталитического восстановления (SNCR)). Поскольку исходное содержание окислов азота (NOx) в системах с псевдоожиженным слоем меньше, после системы селективного каталитического восстановления (SCR) содержание окислов азота (NOx) может быть намного ниже при только минимальном использовании катализатора и аммиака.
В соответствии с этим одним аспектом настоящего изобретения является комбинация реактора или камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) и системы селективного каталитического восстановления (SCR). Комбинация содержит камеру реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) для подачи потока дымовой газ-твердые частицы, первичный отделитель частиц для отделения твердых частиц от потока дымовой газ-твердые частицы и средство для возврата твердых частиц, уловленных первичным отделителем частиц в камеру реактора. По меньшей мере, одна поверхность теплопередачи пароперегревателя или промежуточного пароперегревателя расположена ниже по технологической цепочке от первичного отделителя частиц относительно потока дымовой газ-твердые частицы. Многоциклонные пылеуловители, расположенные ниже по технологической цепочке, по меньшей мере, одной поверхности теплопередачи пароперегревателя и промежуточного пароперегревателя, предусмотрены для дополнительного отделения твердых частиц из потока дымовой газ-твердые частицы, вместе со средством для возврата твердых частиц, уловленных многоциклонными пылеуловителями, в камеру реактора. Система селективного каталитического восстановления (SCR) расположена ниже по технологической цепочке от многоциклонных пылеуловителей для удаления окислов азота (NOx) из потока дымовой газ-твердые частицы, а скруббер сухой очистки расположен ниже по технологической цепочке от системы селективного каталитического восстановления (SCR). Наконец, предусмотрены средства для ввода аммиака в поток дымовой газ-твердые частицы выше по технологической цепочке от системы селективного каталитического восстановления (SCR) для побуждения химических реакций, которые уменьшают выбросы окислов азота (NOx).
Различные элементы новизны, которые отличают настоящее изобретение, описаны, в частности, в прилагаемой формуле изобретения, являющейся неотъемлемой составной частью этого описания. Для более хорошего понимания настоящего изобретения его эксплуатационных достоинств и характерных преимуществ, получаемых при его применении, ниже приведено подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, сделанное со ссылкой на сопроводительные чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - принципиальная схема комбинации реактора или камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) и системы селективного каталитического восстановления (SCR), соответствующей первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - принципиальная схема комбинации реактора или камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) и системы селективного каталитического восстановления (SCR), соответствующей второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 - принципиальная схема комбинации реактора или камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) и системы селективного каталитического восстановления (SCR), соответствующей третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Термин "камера сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CPB)", используемый в этой заявке, относится к типу реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB), в котором имеет место процесс сжигания топлива. Хотя настоящее изобретение направлено, в частности, на паровые котлы или парогенераторы, в которых используются камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) в качестве средств, обеспечивающих генерирование тепла, очевидно, что настоящее изобретение может быть легко использовано в другом виде реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB). Например, настоящее изобретение может быть использовано в реакторе, который используется для проведения химических реакций, а не процесса сжигания, или где смесь газ-твердые частицы из процесса сгорания, проведенного где-либо еще, подают в реактор для дополнительной обработки, или где реактор обеспечивает только камеру, в которой частицы или твердые частицы увлекаются газом, который не обязательно является побочным продуктом процесса сгорания.
Общие принципы работы реакторов камер сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) описаны в главе 16 книги Штульца и Китто "Водяной пар. его генерирование и использование", сороковое издание, Eds, Copyright © 1992, The Babcock & Wilcox Company, и в патенте США № 5343830, выданном Александеру и др., которые включены в эту заявку в качестве ссылки. Данные о предшествующем уровне техники в отношении технологии восстановления окислов азота (NOx) и, в общем, аппаратуры и, в частности, систем селективного каталитического восстановления (SCR) изложены в вышеупомянутой книге Шульца в ее главе 34, текст которой также включен в эту заявку в качестве ссылки.
Теперь обратимся к чертежам, на которых одинаковыми ссылочными номерами указаны аналогичные или функционально подобные элементы, в частности к чертежам, приведенных на фиг.фиг.1-3, где иллюстрируется реактор или камера сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB), указанный общим ссылочным номером 10, содержащий камеру 20 реактора, имеющую верхнюю часть 30. Камера 20 реактора, как правило, имеет прямоугольное поперечное сечение и ограничена стенками с жидкостным охлаждением, как правило, состоящими из трубок, транспортирующими воду и/или пар, отделенными друг от друга стальной мембраной для получения герметичной камеры 20 реактора.
Топливо 40, например уголь, сорбент 50, например, известняк, и воздух 60 для горения подают в камеру 20 реактора, используя средства, которые хорошо известны квалифицированным специалистам в этой области техники. Процесс горения, имеющий место в нижней части камеры 20 реактора, таким образом, генерирует поток 70 дымовой газ-твердые частицы, который подается вверх из камеры 20 реактора, проходя через несколько стадий удаления твердых частиц и тепла, как будет описано в этой заявке, перед выпуском его в атмосферу.
В верхней части 30 камеры 20 реактора в направлении потока 70 дымовой газ-твердые частицы расположен первичный отделитель 80 частиц, который предусмотрен для улавливания твердых частиц из потока 70 дымовой газ-твердые частицы так, чтобы они могли быть возвращены в нижнюю часть камеры 20 реактора. Предпочтительно, чтобы первичный отделитель 80 частиц содержал матрицу установленных в шахматном порядке импульсных сепараторов (не показано). Установленные в шахматном порядке импульсные сепараторы являются непланарными; они могут быть U-образными, Е-образными, W-образными или другой формы, которая имеет чашеобразную или вогнутую конфигурацию поверхности для прохождения поступающего потока 70 дымовой газ-твердые частицы. В альтернативном варианте первичный отделитель 80 частиц может содержать циклонный сепаратор известной конструкции (не показана); в этом случае, как правило, не предусматривают многоциклонный пылесборник (как описано выше), устанавливаемый ниже по технологической цепочке.
Твердые частицы 90, удаленные из потока 70 дымовой газ-твердые частицы, возвращаются в камеру 20 реактора либо посредством L-клапанов, J-клапанов, либо посредством внутренней рециркуляции, например, так, как это описано в патенте США № 5343830, выданном Александеру и др., и, таким образом, этот возврат только схематически показан на приведенных ссылочных чертежах.
После этого поток 70 дымовой газ-твердые частицы транспортируют к и через одну или более батарей поверхности теплопередачи, содержащей поверхность 100 пароперегревателя (SH) и/или промежуточного пароперегревателя (RH), и затем, как показано на фиг.1 и фиг.2, на вторую стадию отделения частиц, как правило, использующую многоциклонный пылеуловитель (MDC) 110. Твердые частицы 120, удаленные посредством многоциклонного пылеуловителя (MDC) 110, возвращаются в камеру 20 реактора по трубопроводу 130 и после этого поток 70 дымовой газ-твердые частицы транспортируется к и через одну или более батарей поверхности 140 теплопередачи экономайзера (ЕС) перед подачей к системе 150 селективного каталитического восстановления (SCR).
В альтернативном варианте, иллюстрируемом на фиг.3, размещение многоциклонного пылеуловителя (MDC) 110 и экономайзера (ЕС) 140 может быть осущено в обратном порядке, так что поток 70 дымовой газ-твердые частицы транспортируется от поверхности 100 пароперегревателя/промежуточного пароперегревателя (SH/RH) к экономайзеру (ЕС) 140 и затем к многоциклонному пылеуловителю (MDC) 110. В любом из вариантов осуществления, иллюстрируемых на фиг.фиг.1-3, и также известных квалифицированным специалистам в этой области техники, используемая конкретная величина поверхности 140 теплопередачи экономайзера (ЕС) будет зависеть от требуемой температуры дымового газа, поступающего в систему 150 селективного каталитического восстановления (SCR) для соответствующей обработки. Оттуда поток 70 дымовой газ-твердые частицы будет транспортироваться к системе 150 селективного каталитического восстановления (SCR), как и прежде. Также предусмотрены средства 160 для ввода аммиака в поток 70 дымовой газ-твердые частицы в местоположении, находящемся выше по технологической цепочке от системы 150 селективного каталитического восстановления (SCR).
Как иллюстрируется на фиг.2, для обеспечения дополнительного восстановления окислов азота (NOx) оказывается возможным комбинирование ввода мочевины или аммиака в соответствующем местоположении (по отношению к температуре и так далее) в потоке 70 дымовой газ-твердые частицы.
При выходе из системы 150 селективного каталитического восстановления (SCR) поток 70 дымовой газ-твердые частицы, как правило, подают к и через другую батарею поверхности экономайзера (ЕС), этот момент для ясности указан ссылочным номером 170, а затем к калориферу 180 известной конструкции. Калорифер 180 может быть регенеративного или рекуперативного типа. Затем в направлении потока 70 дымовой газ-твердые частицы предусмотрен конечный коллектор 190 частиц, который может содержать рукавный пылеуловитель или электростатический фильтр. Частицы 200, уловленные коллектором 190 частиц, также могут быть возвращены в камеру 20 реактора по трубопроводу 210. Ниже по технологической цепочке от коллектора 190 частиц также может быть предусмотрена система реактора скруббера сухой очистки (DSR), указанная общим ссылочным номером 220, предназначенная для захвата серы из потока 70 дымовой газ-твердые частицы. Системы скруббера сухой очистки и общие принципы их работы описаны в главе 35 книги Штульца и Китто "Водяной пар, его генерирование и использование". сороковое издание, Eds, Copyright © 1992, The Babcock & Wilcox Company, текст которой включен в эту заявку в качестве ссылки. Наконец, вентилятор 250 форсированной тяги примет поток 70 дымовой газ-твердые частицы и передаст его к вытяжной трубе 260 известным способом.
В настоящем изобретении признается, что окись кальция (СаО), получаемая в слое реактора или камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB), потенциально вредна для катализатора, используемого в системе 150 селективного каталитического восстановления (SCR). Ниже приведены результаты анализов содержания потока дымовой газ-твердые частицы, которого можно ожидать ниже по технологической цепочке от многоциклонного пылеуловителя (MDC) 110.
Результаты анализа газа (об.%)
CO2 14-15
Н2O 7-15
О2 3-4
SO2 0,002-0,004
N2 остальное
Результаты анализа твердых частиц (масс.%)
СаО 4-14
CaSO4 8-16
С 6-10
Зола остальное
Примечание: основными составляющими золы являются SiO2, Al2О3, Fe2O3
Однако, если восстановление серы осуществляют при использовании подачи известняка, то в потоке дымовой газ-твердые частицы содержание окиси кальция (СаО) должно быть меньше, когда в циркулирующем псевдоожиженном слое (CFB) меньше отношение Ca/S для данного содержания серы. Кроме того, применение для захвата серы скруббера 220 сухой очистки как единственного средства или вместе с подачей сорбента в камеру 20 реактора может оказать дополнительное благоприятное воздействие на уменьшение содержания окиси кальция (СаО) в частицах золы, поступающих в систему 150 селективного каталитического восстановления (SCR), дополнительно уменьшая в соответствии с этим выбросы окислов азота (NOx), поскольку окись кальция (СаО) работает как катализатор в выделении окислов азота (NOx). Кроме того, хотя скруббер 220 сухой очистки показан на сопроводительных чертежах расположенным ниже по технологической цепочке от коллектора 190 частиц, может оказаться желательным изменить порядок расположения этих двух элементов 190 и 220 в технологической цепочке на обратный для уменьшения выбросов частиц в атмосферу, а также для того, чтобы обеспечить возможность введения, по меньшей мере, части неиспользованного сорбента (СаО), который может содержаться в потоке 70 дымовой газ-твердые частицы, в скруббер 220 сухой очистки и благодаря этому обеспечить дополнительный источник сорбента для использования в процессе восстановления окислов серы, имеющем место в скруббере 220 сухой очистки.
Хотя для пояснения применения принципов настоящего изобретения был описан и проиллюстрирован характерный вариант осуществления настоящего изобретения, должно быть очевидным, что без отклонения от таких принципов могут быть предложены другие варианты осуществления. Например, настоящее изобретение может быть применено при разработке новой конструкции, содержащей реакторы или камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) или для ремонта, замены или модификации существующих реакторов и камер сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть использованы некоторые элементы настоящего изобретения без использования других элементов. В соответствии с этим все такие изменения и варианты осуществления должным образом находятся в пределах объема настоящего изобретения, ограниченного прилагаемой формулой изобретения.

Claims (12)

1. Комбинация устройства реактора или камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (СРВ) и системы селективного каталитического восстановления (SCR), содержащая камеру реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем (СРВ), предназначенную для транспортировки через нее потока дымовой газ-твердые частицы, первичный отделитель частиц, предназначенный для отделения твердых частиц от потока дымовой газ-твердые частицы, и средство для возврата твердых частиц, уловленных первичным отделителем частиц, в камеру реактора, по меньшей мере, одну поверхность теплопередачи пароперегревателя или промежуточного пароперегревателя, расположенную ниже по технологической цепочке от первичного отделителя частиц по ходу потока дымовой газ-твердые частицы, многоциклонный пылеуловитель, расположенный ниже по технологической цепочке, по меньшей мере, от одной поверхности теплопередачи пароперегревателя или промежуточного пароперегревателя, для дополнительного отделения твердых частиц из потока дымовой газ-твердые частицы, и средство для возврата твердых частиц, уловленных многоциклонным пылеуловителем, в камеру реактора, систему селективного каталитического восстановления (SCR), расположенную ниже по технологической цепочке от многоциклонного пылеуловителя, для удаления окислов азота (NOx) из потока дымовой газ-твердые частицы, скруббер сухой очистки, расположенный ниже по технологической цепочке от системы селективного каталитического восстановления (SCR), и средство для ввода аммиака в поток дымовой газ-твердые частицы, расположенное выше по технологической цепочке от системы селективного каталитического восстановления (SCR).
2. Комбинация по п.1, в которой первичный отделитель частиц содержит матрицу расположенных в шахматном порядке импульсных сепараторов частиц, имеющих в поперечном сечении U-образную, или Е-образную, или W-образную конфигурацию.
3. Комбинация по п.1, дополнительно содержащая поверхность теплопередачи экономайзера, расположенную выше по технологической цепочке от системы селективного каталитического восстановления (SCR), для достижения требуемой температуры дымового газа, поступающего в систему селективного каталитического восстановления (SCR).
4. Комбинация по п.1, дополнительно содержащая, по меньшей мере, одну поверхность теплопередачи и калорифер, расположенные ниже по технологической цепочке от системы селективного каталитического восстановления (SCR).
5. Комбинация по п.1, дополнительно содержащая калорифер, расположенный ниже по технологической цепочке от системы селективного каталитического восстановления (SCR), и коллектор частиц, расположенный ниже по технологической цепочке от калорифера.
6. Комбинация по п.5, дополнительно содержащая средство для возврата твердых частиц, уловленных из потока дымовой газ-твердые частицы коллектором частиц и скруббером сухой очистки, в камеру реактора.
7. Комбинация по п.5, в котором коллектор частиц, расположенный ниже по технологической цепочке от калорифера, содержит рукавный пылеуловитель или электростатический фильтр.
8. Комбинация по п.1, дополнительно содержащая средство для ввода аммиака или мочевины в требуемый температурный диапазон, составляющий приблизительно 1450-1650°F (787,8-898,9°С), выше по технологической цепочке от системы селективного каталитического восстановления (SCR) в окрестности, по меньшей мере, одной поверхности теплопередачи пароперегревателя или промежуточного пароперегревателя.
9. Комбинация по п.1, дополнительно содержащая в камере реактора, по меньшей мере, одну поверхность теплопередачи пароперегревателя, или промежуточного пароперегревателя, или котла.
10. Комбинация по п.1, в котором первичный отделитель частиц содержит циклонный сепаратор.
11. Комбинация устройства реактора или камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) и системы селективного каталитического восстановления (SCR), содержащая камеру реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB), предназначенную для транспортировки через нее потока дымовой газ-твердые частицы, первичный отделитель частиц, предназначенный для отделения твердых частиц от потока дымовой газ-твердые частицы, и средство для возврата твердых частиц, уловленных первичным отделителем частиц, в камеру реактора, по меньшей мере, одну поверхность теплопередачи пароперегревателя или промежуточного пароперегревателя, расположенную ниже по технологической цепочке от первичного отделителя частиц по ходу потока дымовой газ-твердые частицы, систему селективного каталитического восстановления (SCR), расположенную ниже по технологической цепочке от камеры реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB), для удаления окислов азота (NOx) из потока дымовой газ-твердые частицы, скруббер сухой очистки, расположенный ниже по технологической цепочке от системы селективного каталитического восстановления (SCR), и средство для ввода аммиака в поток дымовой газ-твердые частицы, расположенное выше по технологической цепочке от системы селективного каталитического восстановления (SCR).
Приоритет по пунктам:
13.02.2000 по пп.1-11.
RU2001128041/12A 2000-02-13 2001-02-06 Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, имеющий систему селективного каталитического восстановления RU2267351C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/503,218 US6395237B1 (en) 2000-02-13 2000-02-13 Circulating fluidized bed reactor with selective catalytic reduction
US09/503,218 2000-02-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001128041A RU2001128041A (ru) 2003-07-27
RU2267351C2 true RU2267351C2 (ru) 2006-01-10

Family

ID=24001195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001128041/12A RU2267351C2 (ru) 2000-02-13 2001-02-06 Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, имеющий систему селективного каталитического восстановления

Country Status (13)

Country Link
US (2) US6395237B1 (ru)
KR (1) KR100829346B1 (ru)
CN (1) CN1156329C (ru)
AU (1) AU2001236695A1 (ru)
BG (1) BG64460B1 (ru)
CA (1) CA2366491C (ru)
CZ (1) CZ20013620A3 (ru)
ES (1) ES2199664B2 (ru)
MX (1) MXPA01010194A (ru)
PL (1) PL203974B1 (ru)
RU (1) RU2267351C2 (ru)
UA (1) UA75040C2 (ru)
WO (1) WO2001058581A1 (ru)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6395237B1 (en) * 2000-02-13 2002-05-28 The Babcock & Wilcox Company Circulating fluidized bed reactor with selective catalytic reduction
EP1382905B1 (en) * 2002-07-19 2007-05-09 Abb Research Ltd. Determining an input material mix for a kiln
US20050084434A1 (en) * 2003-10-20 2005-04-21 Enviroserve Associates, L.L.C. Scrubbing systems and methods for coal fired combustion units
KR100768547B1 (ko) * 2004-01-13 2007-10-18 윤종근 회전식 서적진열대
US7547419B2 (en) * 2004-06-16 2009-06-16 United Technologies Corporation Two phase injector for fluidized bed reactor
US7182803B2 (en) * 2004-06-16 2007-02-27 United Technologies Corporation Solids multi-clone separator
JP5051977B2 (ja) * 2005-01-31 2012-10-17 バブコック日立株式会社 排ガス中微量有害物質の除去装置及びその運転方法
CN1312126C (zh) * 2005-12-21 2007-04-25 华东理工大学 叶黄素脂肪酸酯和叶黄素的制备方法
CN100425325C (zh) * 2006-06-26 2008-10-15 马春强 一种高尘复合scr烟气脱硝工艺及脱硝催化反应装置
CN101511446B (zh) * 2006-07-26 2012-05-02 巴布考克日立株式会社 排气中微量有害物质的除去装置和其运行方法
AT10369U1 (de) * 2008-01-16 2009-02-15 Kirchdorfer Zementwerk Hofmann Rauchgasreinigungsanlage
US8753044B2 (en) * 2008-06-09 2014-06-17 Uop Llc L-valve construction for controlling solids flow in a liquid medium using standard pipe fittings
US7910075B2 (en) * 2008-07-25 2011-03-22 Alstom Technologies Ltd. System and method of protecting a NOx reducing catalyst
KR101015664B1 (ko) * 2008-08-28 2011-02-22 최철민 적조 및 해양환경 오염방지를 위한 양식장
IT1392912B1 (it) 2008-12-23 2012-04-02 Italcementi Spa Processo per depurare una corrente di fumi di combustione proveniente da un impianto di produzione di clinker e relativo apparato
US7914747B1 (en) * 2010-04-23 2011-03-29 General Electric Company System and method for controlling and reducing NOx emissions
US20110265697A1 (en) 2010-04-29 2011-11-03 Foster Wheeler North America Corp. Circulating Fluidized Bed Combustor and a Method of Operating a Circulating Fluidized Bed Combustor
KR101223276B1 (ko) 2012-07-06 2013-01-22 메센아이피씨(주) 폐기물 열분해 가스화 소각 시스템
US9388978B1 (en) 2012-12-21 2016-07-12 Mitsubishi Hitachi Power Systems Americas, Inc. Methods and systems for controlling gas temperatures
CN104096478B (zh) * 2014-07-22 2015-11-04 山东大学 钢铁企业自给式绿色脱硝系统及工艺
US11850550B2 (en) 2019-12-18 2023-12-26 Sumitomo SHI FW Energia Oy Arrangement for and a method of operating a steam boiler system
KR102131679B1 (ko) * 2020-03-02 2020-07-09 (주)에코이노베이션 염을 포함하는 폐액 처리장치 및 그 처리방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4310498A (en) * 1980-04-24 1982-01-12 Combustion Engineering, Inc. Temperature control for dry SO2 scrubbing system
US5043150A (en) * 1990-04-17 1991-08-27 A. Ahlstrom Corporation Reducing emissions of N2 O when burning nitrogen containing fuels in fluidized bed reactors
US5318755A (en) * 1992-11-30 1994-06-07 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for cleaning flue gases
US5343830A (en) * 1993-03-25 1994-09-06 The Babcock & Wilcox Company Circulating fluidized bed reactor with internal primary particle separation and return
US5525317A (en) * 1994-11-04 1996-06-11 The Babcock & Wilcox Company Ammonia reagent application for NOX SOX and particulate emission control
US6569388B1 (en) * 1999-07-28 2003-05-27 The Ohio State University Research Foundation Carbonation ash reactivation process and system for combined SOx and NOx removal
US6395237B1 (en) * 2000-02-13 2002-05-28 The Babcock & Wilcox Company Circulating fluidized bed reactor with selective catalytic reduction

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001236695A1 (en) 2001-08-20
BG106011A (en) 2002-04-30
BG64460B1 (bg) 2005-03-31
ES2199664B2 (es) 2004-11-16
KR100829346B1 (ko) 2008-05-13
MXPA01010194A (es) 2002-04-15
US20020182122A1 (en) 2002-12-05
CN1156329C (zh) 2004-07-07
WO2001058581A1 (en) 2001-08-16
US6967005B2 (en) 2005-11-22
CZ20013620A3 (cs) 2002-04-17
CN1362894A (zh) 2002-08-07
CA2366491A1 (en) 2001-08-16
PL203974B1 (pl) 2009-11-30
CA2366491C (en) 2004-08-17
PL350321A1 (en) 2002-12-02
US6395237B1 (en) 2002-05-28
KR20020000559A (ko) 2002-01-05
ES2199664A1 (es) 2004-02-16
UA75040C2 (en) 2006-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2267351C2 (ru) Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, имеющий систему селективного каталитического восстановления
US8480984B2 (en) Biomass boiler SCR NOx and CO reduction system
US20110265697A1 (en) Circulating Fluidized Bed Combustor and a Method of Operating a Circulating Fluidized Bed Combustor
US5820838A (en) Method and an apparatus for injection of NOx reducing agent
CN101384335B (zh) 再生器烟气中CO和NOx的还原
US5562884A (en) Reducing N2 O emissions when burning nitrogen-containing fuels in fluidized bed reactors
AU651343B2 (en) Method and apparatus for reducing emissions of N2O when burning nitrogen-containing fuels in fluidized bed reactors
EP0698763B1 (en) Circulating fluidized bed repowering to reduce SOx and NOx emissions from industrial and utility boilers
US6325985B1 (en) Method and apparatus for reducing NOx emissions in CFB reactors used for combustion of fuel containing large amounts of volatile combustible components
EP0722556B1 (en) Supercritical steam pressurized circulating fluidized bed boiler
JP2000213707A (ja) 燃焼装置
JPH057731A (ja) 流動層ボイラの脱硝装置
Oakes et al. Reducing N2O emissions when burning nitrogen-containing fuels in fluidized bed reactors
Ellery et al. Biomass boiler SCR NO x and CO reduction system
JPH0440057B2 (ru)