TW201341732A - 在乾式洗淨器內之非穩態狀況期間之乾式吸附劑噴射 - Google Patents

在乾式洗淨器內之非穩態狀況期間之乾式吸附劑噴射 Download PDF

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Abstract

本發明關於一種用於乾式洗淨器脫硫系統之於例如起動等擾動時期減少排放程度之方法。乾式氫氧化鈣粉末被噴射進入該氣體流動路徑並在該噴霧乾燥吸收器中被水合。該合成水合粉末接著被沈積在該袋濾室中之濾袋上。這能在比該噴霧乾燥吸收器將以別的方式為可操作之溫度較低的溫度被完成，能夠使脫硫於該燃燒製程中較早發生，諸如於冷態燃燒系統在周遭溫度之起動期間。該燃燒系統之操作亦可視各種操作情況而定被支持、組成、修整、或增加。

Description

在乾式洗淨器內之非穩態狀況期間之乾式吸附劑噴射 交叉參照相關申請案
此申請案主張2011年9月29日提出之美國臨時專利申請案序號第61/540,806號的優先權。此申請案之揭示內容係全部充分以引用的方式併入本文中。
本發明內容大致上有關在起動、關機、故障、及其它擾動時期期間使用乾式洗淨器煙道氣脫硫系統由燃燒期間所產生之煙道氣移除微粒及其它污染物。特別地是，此揭示內容有關新的及有用之方法及系統，用於藉由將乾式吸附劑噴射進入一氣流及較佳地係使該氣流通過噴霧乾燥吸收器來截獲二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、HCl、及其它酸性氣體，以在燃燒系統中使用形成污染物的石化燃料之前、或在非穩態狀況期間將該吸附劑散布於袋濾室中。
於燃燒期間，燃料中之化學能量被轉換成熱量，其可被以各種形式使用於不同應用中。該燃燒製程中所使用之燃料能包含寬廣範圍之固體、液體、及氣體物質，包含煤、油(2號柴油、重油C或6號柴油)、天然氣、木料、輪胎、生物質量等。
燃燒將該燃料轉變成大量化學化合物。水(H2O)及 二氧化碳(CO2)係完全燃燒之主要產物。然而，與該燃料中之化學成份的其它燃燒反應導致不想要之副產物。視所使用之燃料而定，此副產物可包含微粒(例如飛灰)、諸如硫氧化物(SOx)或氮氧化物(NOx)之酸性氣體、諸如水銀或砷之金屬、一氧化碳(CO)、及碳化氫(HC)。很多這些副產物之排放程度係藉由諸如美國國家環境保護署(EPA)之政府機構所管制。
數個不同技術存在，用於由該煙道氣移除此副產物。於已知為噴灑乾式化學吸收或乾式洗淨的一方法中，已細微地霧化之鹼性水溶液或漿體被噴入該燃燒室下游之熱煙道氣，該燃料係在該燃燒室中燃燒。該鹼性試劑與該污染物反應，且微粒被形成。該水蒸發及冷卻該熱煙道氣。該離開之被清潔的煙道氣典型具有約10%至約15%的濕氣含量。該煙道氣接著行進至微粒收集裝置、大致上為袋濾室，在此該微粒係由接著被送至煙囪之煙道氣移除。
當燃燒系統、諸如具有火爐之鍋爐係由諸如周遭溫度之冷狀態起動時，該火爐通常燃燒天然氣或(2號)柴油，以在切換至煤之前“暖機”該鍋爐。在煤能開始將被燃燒之前需要約400℉至約500℉之火爐溫度。由於各種起動狀態及安全需求，該火爐能在抵達穩態操作之前被開始及停止幾次。完全之起動能在需時由8小時至高達2天的任何位置完成，視所遭遇之問題而定。
該乾式洗淨脫硫製程在低溫成效不彰。尤其，該煙道氣之溫度典型需要為至少220℉，以使用該噴霧乾燥吸收 器，以致該水可被完全地蒸發。於起動期間，傳送至該噴霧乾燥吸收器的煙道氣之溫度可為低於此臨界溫度，又SOx及其它污染物仍然正生產。此外，在該煙道氣於該噴霧乾燥吸收器中獲得220℉的溫度之前，該火爐大致上抵達400℉至500℉之煤操作溫度。這於起動期間導致較高之SOx排放物。此外，在該噴霧乾燥吸收器已開始累積顯著之鹼性材料及達成顯著SO2移除之後，該袋濾室大致上需要30至60分鐘的操作。
以前，排放法規未涵蓋諸如起動、關機、及發生故障之“擾動(upset)”時期。然而，由於增加的管控限制，其將為想要的是減少此排放物。可於起動期間減少此排放物之方法將是很有幫助的。
在此中所揭示者係用於在諸如起動、關機、發生故障的非穩態操作狀況期間於污染控制系統中減少SOx排放物之各種方法及系統，其使用脫硫用之乾式洗淨器。簡言之，乾式氫氧化鈣粉末被噴射進入該煙道氣，而諸如當該燃燒室正暖機時，該燃燒室係仍然在低於正常操作溫度之溫度及/或該噴霧乾燥吸收器係低於其220℉的臨界溫度。該粉末被噴射進入該系統，較佳地係在該噴霧乾燥吸收器上游。該合成之氫氧化鈣粉末接著被收集於下游袋濾室中，以形成一於減少SOx排放物有用之濾餅。
在實施例中所揭示者係用於在燃燒系統中之擾動時 期、諸如該燃燒系統中之燃燒室的起動期間減少燃燒排放物的方法。該燃燒系統具有由燃燒室行進經過噴霧乾燥吸收器至該噴霧乾燥吸收器下游之袋濾室的氣體流動路徑。載體氣體(其可為煙道氣)流經該氣體流動路徑。乾式氫氧化鈣粉末被混合進入運送氣體、典型為空氣，且係氣動地運送至該燃燒室下游及該袋濾室上游之噴射位置，在此該乾式氫氧化鈣粉末被吹入及與該氣體流動路徑中之載體氣體(例如藉由噴射)混合。水被噴入該噴霧乾燥吸收器中之載體氣體，以濕潤及減少該載體氣體之溫度。該氫氧化鈣粉末係沈積於該袋濾室中，以形成一減少燃燒排放物之濾餅。該濾餅之形成發生，而沒有石灰漿體之噴灑於該噴霧乾燥吸收器中，其可僅只在超過220℉之溫度下發生。
在特別實施例中，沒有液體被加至該噴射位置及該噴霧乾燥吸收器間之載體氣體。
噴入該噴灑乾式洗淨器中之載體氣體的水可出自一用於再循環來自該袋濾室之固體的再循環系統。因為更少之固體於起動時被再循環，該再循環系統可提供水或漿體之其中一者。
有時候，該氣體流動路徑延伸經過位於該燃燒室及該噴霧乾燥吸收器間之空氣預熱器。該噴射位置可為位於該空氣預熱器及該噴霧乾燥吸收器之間。另一選擇係，該噴射位置係在該空氣預熱器上游。微粒收集裝置亦可位於該空氣預熱器及該噴霧乾燥吸收器之間，使該噴射位置位於 該微粒收集裝置下游。
該噴射位置亦可在該噴霧乾燥吸收器及該袋濾室之間。
在該噴霧乾燥吸收器下游的袋濾室可為脈衝噴氣織物過濾器或逆向氣體織物過濾器。
於諸如故障的一些擾動狀態中，噴入該噴霧乾燥吸收器之水可為僅只呈水之形式(亦即H2O)，或呈石灰漿體之形式(亦即水加上氫氧化鈣)。當該噴霧器未操作時，該水亦可出自用於再循環來自該袋濾室、或經過輔助噴嘴之固體的再循環系統。於一些實施例中，進入該噴霧乾燥吸收器之煙道氣具有由約140℉至約210℉之溫度。大致上，進入該噴霧乾燥吸收器之載體氣體具有由少於220℉的溫度。
該燃燒室可具有少於400℉之溫度。於實施例中，該載體氣體係尤其於該燃燒室之起動期間離開該燃燒室之煙道氣。然而，該方法亦可被使用於關機、亦即當該載體氣體之溫度正隨著時間之消逝而減少時。
亦揭示者係用於在非穩態操作狀況期間截獲藉由燃燒室所產生之煙道氣中的污染物之方法。乾式氫氧化鈣粉末係在該燃燒室下游及噴霧乾燥吸收器上游之噴射位置混合進入該煙道氣。水被噴入該噴霧乾燥吸收器中之煙道氣，以濕潤及減少該煙道氣之溫度。該煙道氣係接著通過該噴霧乾燥吸收器下游之袋濾室。該氫氧化鈣粉末係沈積於該袋濾室中，以形成一截獲該煙道氣中之污染物的濾餅。
這些及其它非限制性特徵在下面被更特別地敘述。
在此中所揭示之零組件、製程、及設備的更完全理解可藉由參考所附圖面被獲得。這些圖面係僅只基於方便及亦於示範本發明內容之概要代表圖，且因此，不意欲指示其裝置或零組件之相對大小及尺寸及/或界定或限制該示範實施例之範圍。
為了清楚之故，雖然特定之術語被使用於以下敘述中，這些術語係意欲僅只參考所選擇用於該圖面中之說明的實施例之特別結構，且係不意欲界定或限制該揭示內容之範圍。在下面的圖面及以下敘述中，應瞭解相像之數字標示意指相像功能之零組件。
該單數形式“一”及“該”包含複數討論目標，除非該上下文清楚地以別的方式指示。
如被使用於該說明書及該申請專利範圍中，該“包括”一詞可包含“由...所組成”及“實質上由...所組成”之實施例。
在此中所揭示之所有範圍被包含於所陳述之端點，並可獨立地結合(譬如，“由250℉至400℉”之範圍係含有250℉及400℉之端點、及所有該中間值)。在此中所揭示之範圍及任何值的端點不被限制於該嚴謹的範圍或值；它們係充分不嚴謹的，以包含接近於這些範圍及/或值之值。
如在此中所使用，接近語法可被應用，以修改任何可有不同變化之定量表示，而未導致其相關的基本功能中之改變。據此，於一些案例中，藉由一術語或諸術語所修改之值、諸如“約”及“實質上”不能被限制於所指定之嚴謹的值。於至少一些情況中，該接近語法可對應於一用於測量該值的工具之精確度。該修飾詞“約”亦應被考慮為揭示藉由該二端點之絕對值所界定的範圍。譬如，“由約2至約4”之表達方式亦揭示“由2至4”的範圍。
該“水合石灰”一詞意指氫氧化鈣，亦已知為Ca(OH)2。當被使用時，該“水合”一詞在此不會意指該分子水係存在。
該“石灰漿體”一詞被使用於意指氫氧化鈣與水之混合物。其它鈣吸附劑包含譬如石灰石或生石灰。該“石灰石”一詞意指碳酸鈣，亦已知為CaCO3。該“生石灰”一詞意指氧化鈣CaO。
本發明內容提及在其它零組件“上游”及“下游”之零組件。這些二術語係相對另一被命名之零組件。如果一流動路徑在貫穿該被命名的零組件之前貫穿該給定零組件，給定零組件係該被命名之零組件的“上游”。相同地，如果一流動路徑在貫穿該被命名零組件之後貫穿該給定零組件，給定零組件係該被命名零組件的“下游”。
本發明內容有關用於在非穩態操作狀況(亦即擾動時期或擾動狀況)期間於污染控制系統中減少SOx排放物的各種方法及系統，其使用一用於脫硫之乾式洗淨器。略略 地，煙道氣係藉由含有燃燒室的燃燒系統所產生，燃料係在該燃燒室中燃燒。乾式氫氧化鈣粉末接著被噴射進入該煙道氣，而該燃燒室係在非穩態操作狀況中。該粉末係在該噴霧乾燥吸收器上游噴射。該合成之氫氧化鈣粉末接著被收集於下游袋濾室中，以形成於減少此SOx排放物中有用之濾餅。
大致上，其被考慮此方法可被使用在發生燃燒之任何系統中。該燃燒可被使用於任何目的，譬如產生動力、製成某一產品、或僅只焚化一給定燃料。本方法可為能適用之示範燃燒系統包含電力產生系統，其使用具有當作該燃燒室的火爐之鍋爐；水泥窯；電弧爐；玻璃火爐；熔煉爐(銅、金、錫等)；製丸機焙燒爐；高爐；焦炭爐電池；化學燃燒加熱器；精煉爐；及焚化爐(醫療廢物、都市固體廢物等)。該“燃燒室”一詞在此中被使用於意指該系統內之特定結構，而在該結構中發生燃燒。
圖1大致上說明具有鍋爐100及下游之脫硫系統110的示範發電系統。諸如來自粉碎機111之煤的石化燃料112及空氣114係在該火爐105中燃燒，導致煙道氣120之產生。該煙道氣120通過被使用於預先加熱該鍋爐中所使用之水的節熱器116，以產生蒸氣及冷卻該煙道氣120。該節熱器116上游之其它熱傳表面未被顯示。該煙道氣120接著進入可為存在或不存在之選擇性催化還原(SCR)系統130，以由該煙道氣120移除氮氧化物(NOx)。其次，該煙道氣120通過空氣預熱器140，以 進一步冷卻該煙道氣120及加熱進入該火爐105之空氣114。在通過該空氣預熱器140之後，該煙道氣120典型具有約250至約400℉(121至204℃)之溫度。有時候，該煙道氣120接著通過微粒收集裝置150，以收集飛灰及其它大的微粒。該煙道氣持續進入乾式洗淨器或噴霧乾燥吸收器160。在此，霧化鹼性漿體162被噴入該煙道氣，以與硫氧化物(SOx)反應及進一步冷卻該煙道氣120至約140至約210℉(60至99℃)的範圍。該漿體中之水被蒸發，且該合成之被清潔及帶粒煙道氣120被運送至微粒收集裝置170、諸如袋濾室或靜電沈澱器，以由該煙道氣120移除該等微粒。該被清潔之煙道氣120係接著送至煙囪180。假如需要，來自該微粒收集裝置170之再循環氣流172能被使用於收集來自該袋濾室的鹼性微粒，並於再循環水槽180中將它們與水176混合，以製成被使用於該噴霧乾燥吸收器160中之鹼性漿體162。另一選擇係，新鮮的漿體164可被使用在該噴霧乾燥吸收器160中。微粒亦可被由該微粒收集裝置170移除供處置，在此以參考數字174指示。
再者，該噴霧乾燥吸收器中之煙道氣的溫度在其脫硫活動能開始之前需要為至少220℉。用於熱之唯一來源係該煙道氣本身。當該燃燒系統係冷卻、或換句話說該燃燒室係在周遭溫度時，該噴霧乾燥吸收器中之溫度係不足的。於起動、關機、故障、或其它擾動時期期間，當該煙道氣係低於該220℉溫度時，該燃燒室能產生SOx及其它 污染物排放物，且如此該乾式洗淨器不能被使用於其它污染物之脫硫或移除。這是一不想要之合成。
於本發明內容之方法中，於該噴霧乾燥吸收器中之溫度係太低以致不能使用鹼性漿體的時期間，脫硫活動能夠在該袋濾室中發生。該“非穩態操作狀況”一詞在此中被使用於意指該噴霧乾燥吸收器中之溫度係低於220℉(大約104℃)的時期。此狀況能於諸如起動、關機、及一些故障之擾動時期間發生。於此狀態中，氫氧化鈣係沈積於該袋濾室中，以提供及增強酸類之高效率移除。就這一點而言，該煙道氣必需行進經過在該袋濾室中於該過濾器上所形成之濾餅，其在該煙道氣及該鹼性氫氧化鈣產物之間提供密切接觸，並藉由著該濾餅增進該煙道氣中之蒸氣相酸性氣體的吸收(諸如SOx)。更大致上，本方法能被使用於由該煙道氣移除微粒。
藉由本發明內容所意圖的一非穩態操作狀況係於該燃燒系統之起動期間。於起動期間，該燃燒室及該脫硫系統(包含該噴霧乾燥吸收器)與在這些零組件內側的氣體係在周遭溫度。該溫度係增加，直至該燃燒室抵達其可為高達1000℉之穩態操作溫度。換句話說，於起動期間，離開該燃燒室的煙道氣之溫度正隨著時間之消逝增加。
此外，於起動期間，雖然該噴霧乾燥吸收器中之煙道氣的溫度正上升至其穩態操作溫度，僅只有限數量之氫氧化鈣可經過該噴霧乾燥吸收器中之噴霧器被霧化進入該煙道氣。這是因為在較低之煙道氣溫度，更少之水被需要， 以冷卻該煙道氣，且此冷卻將不會完全地飽合該煙道氣。此外，對於任何漿體中之鹼性吸附劑的數量有一實用的限制，因為一旦該漿體係於約25%至約35%固體之範圍中，該鹼性漿體典型經歷高黏性，且這造成限制鹼性吸附劑經過該噴霧器之噴射比率的泵吸問題。將乾式氫氧化鈣粉末加入該噴霧乾燥吸收器上游之煙道氣避免此黏性問題。該需要之鹼度能被加至該煙道氣，而沒有該漿體之必需被蒸發的水成份。應注意的是該水可仍然藉著異於蒸發用之噴霧器被加入，且被帶至該袋濾室。
藉由本發明內容所意圖的另一非穩態操作狀況係於該燃燒系統之關機期間。於關機期間，該燃燒室之溫度係故意地由該穩態操作溫度減少直至周遭溫度。換句話說，於關機期間，離開該燃燒室的煙道氣之溫度正隨著時間之消逝而減少。應注意的是用於關機的一理由可為用於維護之目的、諸如清潔及替換該袋濾室本身中所使用之濾袋。存在於該濾袋上之濾餅可負責用於移除進入該袋濾室的多達63%之SO2。在清洗或替換之後，雖然此脫硫能力係欠缺，直至該濾餅被重建。在本發明內容的方法之下，該濾餅能被較早重建，且比等候該噴霧乾燥吸收器更快，以變得可用於噴灑鹼性漿體，其導致更迅速地恢復脫硫能力及更迅速地減少所有排放物。該目標係在煙道氣排放物離開該脫硫系統之前以該氫氧化鈣預先塗覆該濾袋。
藉由本發明內容所意圖之第三非穩態操作狀況係於該燃燒系統之故障期間，其導致該噴霧乾燥吸收器中之氣體 的溫度減少低於220℉。考慮溫度中之大的降低，此一故障大致上係很嚴重的，且與主要在非預期中之關機不同及/或不導致下降直至周遭溫度。
圖2大致上說明本發明內容之具有燃燒系統200、下游脫硫系統210、及乾式氫氧化鈣粉末噴射系統290的示範系統。類似於圖1，空氣214及來自粉碎機211之煤212係在該燃燒室205中燃燒，導致煙道氣220之產生。大致上，該煙道氣係沿著氣體流動路徑行進之載體氣體。該煙道氣通過節熱器216(該節熱器上游之其它熱傳表面未示出)及SCR系統230，其可或不能存在由該煙道氣移除NOx。該煙道氣通過空氣預熱器240及持續進入該噴霧乾燥吸收器260。假如需要，則選擇性微粒收集裝置250能被位於該空氣預熱器240及該噴霧乾燥吸收器260之間，以收集飛灰及其它大的微粒。於該噴霧乾燥吸收器260中，諸如石灰漿體之霧化鹼性漿體262被噴入該煙道氣220，以清潔與冷卻該煙道氣。該合成之被清潔及帶粒煙道氣220係運送至袋濾室270，以由該煙道氣移除該微粒。該被清潔之煙道氣220接著被送至煙囪280。假如需要，則來自該袋濾室270之再循環氣流272能被使用於由該袋濾室收集該未反應之鹼性微粒，且以再循環水槽280中之水276混合它們，以造成被使用於該噴霧乾燥吸收器中之鹼性漿體262。另一選擇係，新鮮漿體264可被使用在該噴霧乾燥吸收器260中。來自該袋濾室之微粒亦可被處置，在此以參考數字274顯示。
該燃燒室205係在該空氣預熱器240上游，其係在該噴霧乾燥吸收器260上游。袋濾室270係在該噴霧乾燥吸收器260下游。換句話說，該噴霧乾燥吸收器260係位於該空氣預熱器240及該袋濾室270之間。如果存在，該SCR系統230係位於該燃燒室205及該空氣預熱器240之間。
本方法意圖使氣體流動路徑220存在於該燃燒系統及該脫硫系統之間。諸如煙道氣或正常空氣之載體氣體流經該氣體流動路徑。乾式氫氧化鈣粉末在該燃燒室205下游及該袋濾室270上游之噴射位置被噴射進入該載體氣體。水被噴入該噴霧乾燥吸收器260中之載體氣體，以冷卻及濕潤該煙道氣。該氫氧化鈣粉末接著被沈積於該袋濾室270中，以形成被使用於減少該排放物之濾餅。
於將產生相當高污染物之燃料(例如煤)加入該燃燒室205之前、或換句話說當相當清潔燃料(例如天然氣)正被使用於預熱該燃燒室時，該濾餅能被形成。其係意圖使該氫氧化鈣粉末可比該噴霧乾燥吸收器260能以別的方式被開始較早60至90分鐘地開始噴射，故鹼度能被加至更快地塗覆該袋濾室270及較早開始脫硫。換句話說，該濾餅能在開始該噴霧乾燥吸收器260中之水或漿體(亦即石灰漿體、再循環漿體、或其組合)的噴灑之前被形成。
該乾式氫氧化鈣粉末噴射系統290包含氫氧化鈣供給來源292。其係意圖使該氫氧化鈣粉末能於三處不同位置A、B、C被噴射進入該脫硫系統。這些三處噴射位置係皆 在該燃燒室205下游及該袋濾室270上游。尤其，該煙道氣/載體氣體之溫度應為少於1000℉，以維持該水合石灰之穩定性。
該第一噴射位置A係在該空氣預熱器240下游及該噴霧乾燥吸收器260上游。換句話說，噴射位置A係於該空氣預熱器240及該噴霧乾燥吸收器260之間。該選擇性微粒收集裝置250應是在該噴射位置A上游。於一些實施例中，進入該噴霧乾燥吸收器之煙道氣(亦即在該噴射位置A)具有由約140℉至約210℉、或由約150℉至約200℉、或由約160℉至約170℉的溫度。
該第二噴射位置B係在該燃燒室205下游及該空氣預熱器240上游。該第二噴射位置B亦可被敘述為在該SCR系統230下游。
該第三噴射位置C係在該噴霧乾燥吸收器260下游。換句話說，噴射位置C係於該噴霧乾燥吸收器260及該袋濾室270之間。
乾式氫氧化鈣粉末亦可在上面所認知之各種位置被同時地噴射。回頭參考圖2，在該噴霧乾燥吸收器260中所噴灑之水可出自一分開之水源，或於一些實施例中，能出自該再循環系統280。於起動期間，有很少至沒有來自經過再循環氣流272之固體，故該氣流262本質上係水。
在各種實施例中，該選擇性微粒收集裝置250可為靜電沈澱器(electrostatic precipitator，ESP)或袋濾室。不同型式之袋濾室在該技藝中係已知，譬如逆向氣體織物 過濾器、振動抽氣織物過濾器、及脈衝噴氣織物過濾器。
在該噴霧乾燥吸收器260下游之袋濾室270想要地係脈衝噴氣織物過濾器(pulse jet fabric filter，PJFF)或逆向氣體織物過濾器。就這一點而言，在此位置，比較於ESP，對於ESP，由於該袋濾室之脫硫能力，袋濾室係較佳的。換句話說，袋濾室能截獲於該蒸氣相中之污染物，反之ESP僅只誘捕微粒及不會顯著地截獲蒸氣相污染物。大致上，所有進入該袋濾室270之煙道氣應通過該濾餅，以致諸如SO2、SO3、及HCl之酸性氣體能被移除。
圖3係脈衝噴氣織物過濾器之概要說明圖。袋濾室大致上包含多數隔間，使每一隔間含有高達數百個長、直立支撐式、小直徑之織物袋。於脈衝噴氣織物過濾器中，該袋子320由管板330懸垂。含有微粒之煙道氣由在該袋子外側(如實心箭頭所指示)流動至該袋子內側(如略圖箭頭所指示)。該煙道氣通過該多孔狀袋子材料，留下該微粒，以在該袋子的外部上形成濾餅340。壓縮空氣脈衝能被由該開放之頂部322引導進入該袋子，造成一震波，以向下行進該袋子之長度及移位該濾餅。
氫氧化鈣被使用，因為其鹽係不可溶解於水中。於對比中，鈉吸附劑大致上係可溶解的，且如此係較不想要的。此外，氫氧化鈣係比生石灰較安全，其當與水結合時放熱。
申請人已決定該粉末狀氫氧化鈣之反應性係趕得上石灰漿體中之氫氧化鈣的反應性。這允許該乾式脫硫系統在 各種非穩態狀況中可接受地被操作。在此，於起動之前，氫氧化鈣粉末能在其係可能於充分數量中導入石灰漿體以形成顯著的濾餅之前被加入，如此比以別的可能方式遠較早地達成可接受之酸性氣體排放物。
典型地，在該噴霧乾燥吸收器260上游(亦即噴射位置A或B)噴射該氫氧化鈣粉末係更想要的，因為該噴霧乾燥吸收器幫助適當地散布該粉末遍及該袋濾室270。圖4係典型被使用於脫硫系統中之噴霧乾燥吸收器400的切開視圖。該噴霧乾燥吸收器典型具有外殼410，其具有截頭錐形狀，使該圓錐體之頂部位在該吸收器的底部。然而，噴霧乾燥吸收器亦可具有一平底，代替該圓錐體。出自該空氣加熱器之煙道氣420可被分裂為二氣流422、424，雖然這並非總是如此，且係不需要用於本發明內容。一氣流422被引導至具有環狀之形狀的上氣體配送器430。另一氣流424被引導至下氣體配送器440。該噴霧器450延伸經過該吸收器外殼之屋頂的中心，並將該石灰漿體噴入該煙道氣。該煙道氣經過該氣體配送器進入該噴霧乾燥吸收器400。該噴霧乾燥吸收器被設計成可確保該漿體與該煙道氣之良好混合，並設計其尺寸，以提供充分之駐留時間，用於乾燥該漿體，以產生自由流動之固體，而沒有內部沈積物。相對於起動，雖然藉由該噴霧乾燥吸收器賦予至該氫氧化鈣粉末之混合及亂流確保該氫氧化鈣之更好散布遍及該袋濾室中之濾袋。水藉由該噴霧器450被加入該噴霧乾燥吸收器至該乾式氫氧化鈣粉末，以形成氫 氧化鈣漿體。既然用於SO2吸收之反應機制需要分子水之存在，該水係不須完全被蒸發，尤其在該較低的溫度，且在該袋濾室中用於該濾餅係需要的，以獲得其充分之脫硫能力。該被蒸發之氫氧化鈣漿體經過出口460離開該噴霧乾燥吸收器，且持續進行至該袋濾室。
圖5係用於水合石灰的典型乾式吸附劑噴射系統之概要圖。水合石灰能以卡車510或鐵路被運送(卡車卸載在此被說明)。周遭空氣512被吸入該卡車，以拾取該水合石灰及傳送該試劑至儲存貯塔520。該試劑由該儲存貯塔520流動經過一系列閥門522、進料器524、及料斗526、528進入旋轉式氣閘530，在此該試劑係與該運送氣體540混合，以將氣動地運送至進入該氣體流動路徑之噴射位置(看圖2)。典型為空氣之運送氣體係藉由運送空氣鼓風機542所提供，該鼓風機使該運送氣體通過空氣冷卻器544，以減少該空氣溫度來防止該試劑之過早預燒。應注意的是在本系統中，沒有液體被噴射進入該噴射位置及該噴霧乾燥吸收器間之氣體流動路徑。這係與先前系統對比，在此溶液及漿體已被噴射進入濕式或乾式洗淨器上游之煙道氣；譬如看發給威爾漢姆之美國專利第6,126,910號。這係亦與一系統對比，在此乾式鈣吸附劑已被噴射，且接著被以通風管中之水濕潤；看譬如發給亨特之美國專利第5,165,903號。於這些先前系統中，該想要之目的係在進入該脫硫系統之前由該煙道氣移除所選擇之污染物。於對比下，本方法之目的係提供鹼性試劑(水合石灰)之 替代來源，增加該噴灑乾式吸收器中之水合石灰濃度及以氫氧化鈣塗覆該袋濾室，以便提供脫硫及增強之脫硫能力。在該噴霧乾燥吸收器之前加入水或液體可導致氫氧化鈣掉出該氣體及未能行進至該袋濾室之不想要的狀態。
本發明內容之方法改善該脫硫系統之能力，以藉由提供一機構而回應及在可接受之酸性氣體排放程度內操作，而對排放程度中之變動以即時的方式反應。在維持燃燒系統操作中之一復發主題係需要收拾一給定問題之時間。氫氧化鈣粉末可被迅速地加入，且良好之反應被獲得。該方法亦提供一不需要加水至該製程之乾式吸附劑。
圖7係一般之製程圖，說明本發明內容之方法。燃燒系統700含有燃燒室705，燃燒在該燃燒室中發生，並導致煙道氣之產生。該煙道氣沿著氣體流動路徑720行進經過噴霧乾燥吸收器760至在該噴霧乾燥吸收器下游的袋濾室770。乾式氫氧化鈣粉末係於該燃燒室705及該袋濾室770之間與(該氣體流動路徑720中之)煙道氣混合。譬如，該氫氧化鈣粉末可在該噴霧乾燥吸收器上游(參考數字794)或該噴霧乾燥吸收器下游(參考數字796)被加入。在該噴霧乾燥吸收器760內側，水(參考數字762)被噴入該煙道氣，以濕潤及冷卻該煙道氣。該煙道氣被傳送至該袋濾室770。該氫氧化鈣截獲該煙道氣中之污染物或微粒。該被清潔之煙道氣係送至煙囪780或類似裝置，用於釋放進入該大氣。
用於實現此揭示內容之方法的設計係在該技藝之普通 技巧內。允許這些方法之實現所需要的閥門、管道、感測器、連接件、及配件亦大致上為市售的。
範例
120MWg(總百萬瓦)發電廠具有圖2中所視之布局。於起動期間，氫氧化鈣粉末之使用被施行及當作對於石灰漿體之替換物。該氫氧化鈣粉末在噴射位置A及C被噴射。實際煙囪SO2排放物被顯示在圖6中。該y軸係所排放之SO2的數量，其單位為lb/MBtu(每百萬BTU之英磅)。該x軸係該時刻，亦即由午夜(0：00)至12：00 pm。0.09 lb/MBtu之被調節的煙囪SO2排放物限制被顯示備考。二線被顯示：如果氫氧化鈣粉末未被噴射，一線用於該實際排放物，且一線用於該估計之排放物。應注意的是該起動係在此圖面上試圖做三次：在約12：30 am，約2：45 am，及約5：45 am。
本發明內容已參考示範實施例被敘述。顯然地，修改及變更將對於其它人在閱讀及了解該前述之詳細敘述時發生。其係意欲使本發明內容被解釋為包含所有此修改及變更，只要它們落在所附申請專利範圍或其均等範圍之範疇內。
100‧‧‧鍋爐
105‧‧‧火爐
110‧‧‧脫硫系統
111‧‧‧粉碎機
112‧‧‧石化燃料
114‧‧‧空氣
116‧‧‧節熱器
120‧‧‧煙道氣
130‧‧‧選擇性催化還原系統
140‧‧‧空氣預熱器
150‧‧‧微粒收集裝置
160‧‧‧噴霧乾燥吸收器
162‧‧‧漿體
164‧‧‧漿體
170‧‧‧微粒收集裝置
172‧‧‧氣流
174‧‧‧處置
176‧‧‧水
180‧‧‧煙囪
200‧‧‧燃燒系統
205‧‧‧燃燒室
210‧‧‧脫硫系統
211‧‧‧粉碎機
212‧‧‧煤
214‧‧‧空氣
216‧‧‧節熱器
220‧‧‧煙道氣
230‧‧‧選擇性催化還原系統
240‧‧‧空氣預熱器
250‧‧‧微粒收集裝置
260‧‧‧噴霧乾燥吸收器
262‧‧‧漿體
264‧‧‧漿體
270‧‧‧袋濾室
272‧‧‧氣流
274‧‧‧處置
276‧‧‧水
280‧‧‧煙囪
290‧‧‧噴射系統
292‧‧‧供給來源
320‧‧‧袋子
322‧‧‧開放之頂部
330‧‧‧管板
340‧‧‧濾餅
400‧‧‧噴霧乾燥吸收器
410‧‧‧外殼
420‧‧‧煙道氣
422‧‧‧氣流
424‧‧‧氣流
430‧‧‧上氣體配送器
440‧‧‧下氣體配送器
450‧‧‧噴霧器
460‧‧‧出口
510‧‧‧卡車
512‧‧‧周遭空氣
520‧‧‧貯塔
522‧‧‧閥門
524‧‧‧進料器
526‧‧‧料斗
528‧‧‧料斗
530‧‧‧氣閘
540‧‧‧運送氣體
542‧‧‧空氣鼓風機
544‧‧‧空氣冷卻器
700‧‧‧燃燒系統
705‧‧‧燃燒室
720‧‧‧流動路徑
760‧‧‧噴霧乾燥吸收器
762‧‧‧水
770‧‧‧袋濾室
780‧‧‧煙囪
下文係該等圖面之簡短敘述，該等圖面被呈現用於說明在此中所揭示的示範實施例之目的，且不用於限制該示 範實施例之目的。
圖1係一示意圖，說明具有乾式脫硫系統之傳統鍋爐。
圖2係一示意圖，說明具有乾式脫硫系統及氫氧化鈣粉末噴射系統之燃燒系統，如在本發明內容中所敘述者。
圖3係脈衝噴氣織物過濾器中之濾袋的圖解。
圖4係噴霧乾燥吸收器之切開視圖。
圖5係乾式吸附劑噴射系統之主要零組件的圖解。
圖6係排放量對時間之圖表，顯示具有氫氧化鈣噴射之實際排放量及沒有氫氧化鈣噴射之估計排放量。
圖7係一般製程示意圖，說明本發明內容之方法。
700‧‧‧燃燒系統
705‧‧‧燃燒室
720‧‧‧流動路徑
760‧‧‧噴霧乾燥吸收器
762‧‧‧水
770‧‧‧袋濾室
780‧‧‧煙囪
794‧‧‧噴霧乾燥吸收器上游
796‧‧‧噴霧乾燥吸收器下游

Claims (24)

  1. 一種用於減少在燃燒系統中之非穩態操作狀況期間所產生的燃燒排放物之方法，該燃燒系統具有由燃燒室行進經過噴霧乾燥吸收器至該噴霧乾燥吸收器下游之袋濾室的氣體流動路徑，該方法包括：在該燃燒室下游及該袋濾室上游之噴射位置將乾式氫氧化鈣粉末混合進入該氣體流動路徑中之載體氣體；將水噴入該噴霧乾燥吸收器中之載體氣體，以濕潤該載體氣體與減少該載體氣體之溫度；及將該氫氧化鈣粉末沈積在該袋濾室中，以形成一減少燃燒排放物之濾餅。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中沒有液體被加至該噴射位置及該噴霧乾燥吸收器間之載體氣體。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中噴入該載體氣體之水出自一用於再循環來自該袋濾室之固體的再循環系統。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該氣體流動路徑行進經過位於該燃燒室及該噴霧乾燥吸收器間之空氣預熱器。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該噴射位置係位於該空氣預熱器及該噴霧乾燥吸收器之間。
  6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該噴射位置係在該空氣預熱器上游。
  7. 如申請專利範圍第4項之方法，另包括在該空氣預 熱器及該噴霧乾燥吸收器間之微粒收集裝置。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該噴射位置係在該微粒收集裝置下游。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該噴射位置係在該噴霧乾燥吸收器及該袋濾室之間。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該袋濾室係脈衝噴氣織物過濾器、振動抽氣織物過濾器、或逆向氣體織物過濾器。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在該噴霧乾燥吸收器中所噴灑之水係經過輔助噴嘴所噴灑，且該噴霧乾燥吸收器之噴霧器未操作。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中進入該噴霧乾燥吸收器之載體氣體具有由約140℉至約210℉的溫度。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中進入該噴霧乾燥吸收器之載體氣體具有少於220℉的溫度。
  14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該燃燒室具有少於400℉的溫度。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該載體氣體係煙道氣，其在該燃燒室之起動期間離開該燃燒室。
  16. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該載體氣體的溫度正隨著時間之消逝而減少。
  17. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該非穩態操作狀況係一沿著該氣體流動路徑之故障。
  18. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該燃燒系統係選自鍋爐、窯爐、火爐、熔煉爐、焙燒爐、電池、加熱器、烘爐、或焚化爐。
  19. 一種用於在非穩態操作狀況期間截獲藉由燃燒室所產生的煙道氣中之污染物的方法，該方法包括：在該燃燒室下游及該噴霧乾燥吸收器上游之噴射位置將乾式氫氧化鈣粉末混合進入該煙道氣；將水噴入該噴霧乾燥吸收器中之煙道氣，以濕潤該煙道氣與減少該煙道氣之溫度；及使該煙道氣通過在該噴霧乾燥吸收器下游的袋濾室，其中該氫氧化鈣粉末被沈積在該袋濾室中，以形成一截獲該煙道氣中之污染物的濾餅。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中沒有液體被加至該噴射位置及該噴霧乾燥吸收器間之煙道氣。
  21. 如申請專利範圍第19項之方法，其中進入該噴霧乾燥吸收器之煙道氣具有由約140℉至約210℉的溫度。
  22. 如申請專利範圍第19項之方法，其中進入該噴霧乾燥吸收器之煙道氣具有少於220℉的溫度。
  23. 如申請專利範圍第19項之方法，其中離開該燃燒室之煙道氣具有少於400℉的溫度。
  24. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該燃燒室係位在選自鍋爐、窯爐、火爐、熔煉爐、焙燒爐、電池、加熱器、烘爐、或焚化爐的燃燒系統中。
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