用于降低由燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體中的氮氧化物濃度的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于降低由燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體中的氮氧化物濃度的設(shè)備，該設(shè)備通過向經(jīng)受明顯負(fù)荷變化的燃燒器上的SCR單元供應(yīng)的尿素氣化產(chǎn)物的可控制備和進(jìn)料來增強(qiáng)尿素在NOx的選擇性催化還原(SCR)中的利用。確定燃燒氣體中的NOx的濃度和向SCR反應(yīng)器供入NOx還原和載氣所需的總氣流。尿素在熱氣化反應(yīng)器中通過氣化氣體氣化。將所得尿素氣化產(chǎn)物與載氣混合以提供注射格柵供應(yīng)料流。減少熱并通過控制有效地使用煙道氣熱焓，其中利用監(jiān)控供入熱氣化反應(yīng)器中的氣體和載氣流的溫度。
【專利說明】用于降低由燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體中的氮氧化物濃度的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型總體上涉及尿素在NOx的選擇性催化還原(SCR)中的有效利用，更特別地涉及控制尿素的氣化產(chǎn)物的制備和向SCR單元的供入，從而處理來自經(jīng)受顯著載荷變化的功率裝置的流出物。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]在許多情況下需要可提供經(jīng)濟(jì)的發(fā)電的功率裝置，包括具有寬需求波動的那些。并且，必須可得到污染控制措施以有效地操作而不管這些波動。
[0004]因為地域問題或季節(jié)變化，功率需求可隨著時間而變化。當(dāng)將功率供給發(fā)電機(jī)的單獨裝置的需求波動時，低需求操作通常產(chǎn)生比高負(fù)荷操作更低的流出物溫度。當(dāng)空氣調(diào)節(jié)增加工業(yè)使用需求時，需求通常在夏季波動。夜間需求通常低于白天；但因為無論是否需要空氣調(diào)節(jié)，NOx通常是一個問題，甚至必須解決夜間相對較低的NOx生產(chǎn)。
[0005]不幸的是，盡管已開發(fā)NOx還原技術(shù)至不管季節(jié)如何都可有效地控制空氣污染的程度，但伴隨重季節(jié)需求的寬負(fù)荷波動可增加系統(tǒng)壓力。該問題部分是由于產(chǎn)生全體積的NOx，且部分由于SNCR (選擇性非催化還原)系統(tǒng)和SCR (選擇性催化還原)系統(tǒng)的溫度敏感性。二者都限制具體溫度窗的效力，且通過調(diào)節(jié)燃燒器產(chǎn)生的煙道氣必須在那些窗內(nèi)處理。
[0006]SCR被證明非常有效地用于NOx還原，且SCR單元通?？梢?guī)模化至頂尖發(fā)電裝置如總裝式鍋爐柴油機(jī)、渦輪機(jī)等所需的尺寸。然而，SCR單元通常要求使用氨作為還原劑，且常見的問題是氨的儲存是困難且危險的，在居住區(qū)尤其如此。有利地，可有效地使用尿素氣化單元，例如如授予Sun等人的美國專利N0.7，090，810所述的,但它們在負(fù)荷波動期間的控制困難是嚴(yán)重的問題。這些系統(tǒng)可通常從其中氣體溫度對氣化而言是理想經(jīng)濟(jì)的單一位置牽引工藝氣體作為環(huán)境空氣或作為來自燃燒器的燃燒氣體。流出物應(yīng)當(dāng)是足夠熱的以實現(xiàn)以最小的加熱完全氣化，但低負(fù)荷產(chǎn)生比最佳操作所需更低的溫度。
[0007]當(dāng)氣化時，產(chǎn)生的氣體通常借助注氨格柵(AIG)供入SCR單元中，所述注氨格柵為具有排列的孔的分配管道的陣列，氨優(yōu)選通過所述孔噴射。如果需求低，則氣化尿素的體積也降低，且本身不足以提供氣體的足夠動量，由此實現(xiàn)NOx還原的均勻分布。
[0008]特別需要將尿素轉(zhuǎn)化成含氨氣體并且仍保持完全控制SCR單元的操作的能力而不管功率需求如何的方法和設(shè)備。
實用新型內(nèi)容
[0009]本實用新型提供了一種用于降低由以負(fù)荷變化運行的燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體中的氮氧化物濃度的方法和設(shè)備。
[0010]該方法使用氣化尿素和SCR反應(yīng)器(具有選擇性催化NOx還原催化劑的反應(yīng)器)，且包括如下步驟:確定燃燒氣體中的NOx濃度，確定向SCR反應(yīng)器提供待通過注射格柵供入以將燃燒氣體中的NOx還原至預(yù)定水平的NOx還原和載氣所需的總氣流，將含水尿素和氣化氣體以足夠的量供入尿素氣化單元中，以產(chǎn)生足夠量的包含尿素氣化產(chǎn)物的NOx-還原氣流以將燃燒氣體中的NOx還原，將包含尿素氣化產(chǎn)物的NOx-還原氣流與載氣流混合以提供格柵供應(yīng)氣流，和將格柵供應(yīng)氣流供入注射格柵中；且進(jìn)一步包括以下步驟:確定供入尿素氣化單元中的氣化氣體的溫度和載氣流的溫度，根據(jù)需要加熱供入尿素氣化單元中的氣化氣體以確保格柵供應(yīng)氣流具有足以將SCR反應(yīng)器中的NOx還原的溫度。
[0011]該設(shè)備使用用于將尿素氣化的裝置和包含選擇性催化NOx還原催化劑的SCR反應(yīng)器，且包括以下裝置:用于確定燃燒氣體中的NOx濃度的裝置，用于確定向SCR反應(yīng)器中供入待通過注射格柵供入以將燃燒氣體中的NOx還原至所需水平的NOx還原氣體和載氣所需的總氣流的裝置，用于將含水尿素和氣化氣體以足夠的量供入尿素氣化單元中以產(chǎn)生足夠量的包含尿素氣化產(chǎn)物的NOx-還原氣流以將燃燒氣體中的NOx還原的裝置，用于將包含尿素氣化產(chǎn)物的NOx-還原氣流與載氣流混合以提供格柵供應(yīng)氣流的裝置，和用于將格柵供應(yīng)氣流供入注射格柵中的裝置；且進(jìn)一步包括用于確定供入尿素氣化單元中的氣化氣體的溫度和載氣流溫度的裝置，和用于根據(jù)需要加熱供入尿素氣化單元中的氣化氣體以確保格柵供應(yīng)氣流具有足以將SCR反應(yīng)器中的NOx還原的溫度的裝置。
[0012]在一個實施方案中，將燃燒氣體的流從在從低至高的負(fù)荷范圍下操作的燃燒器上的一個或多個預(yù)定位置取出，其中燃燒氣體可在低負(fù)荷與高負(fù)荷之間在至少約200 °F、在一些情況下約400 °F的范圍內(nèi)變化。
[0013]在另一實施方案中，供入包含尿素氣化產(chǎn)物的NOx-還原氣流通過水解催化劑以將氣體中的所有尿素衍生的氮物種轉(zhuǎn)化成氨。
[0014]在又一實施方案中，將供入尿素氣化單元中的氣化氣體和載氣流從在從低至高的負(fù)荷范圍下操作的燃燒器上的一個或多個預(yù)定位置取出，其中燃燒氣體可在低負(fù)荷與高負(fù)荷之間在至少約200 °F—在一些情況下為約400 °F—的范圍內(nèi)變化。根據(jù)該實施方案，當(dāng)所取出的燃燒氣體為約400 T以下時，在供入尿素氣化單元中以前根據(jù)需要將供入尿素氣化單元中的氣化氣體加熱，并供入包含尿素氣化產(chǎn)物的氣流通過水解催化劑以將氣體中的所有尿素衍生氮物種轉(zhuǎn)化成氨以產(chǎn)生NOx-還原氣流。在該實施方案的另一方面中，所取出的燃燒氣體在約800 T以上的溫度下。在該實施方案的又一方面，所取出的氣體為約400 T至約800 °F，并且在供入尿素氣化單元中以前根據(jù)需要將供入尿素氣化單元中的氣化氣體加熱。
[0015]在另一實施方案中，該方法將檢測從燃燒器上的預(yù)定位置取出的燃燒氣體氣流的溫度，并選擇以下選項之一:(a)所取出的氣體在約800 T以上的溫度下，(b)所取出的燃燒氣體為約400 T至約800 °F，并在供入尿素氣化單元以前根據(jù)需要將供入尿素氣化單元中的氣化氣體加熱，(c)所取出的燃燒氣體為約400 T以下，在供入尿素氣化單元中以前根據(jù)需要將供入尿素氣化單元中的氣化氣體加熱，并供入包含尿素氣化產(chǎn)物的NOx-還原氣流通過水解催化劑以將氣體中的所有尿素衍生氮物種轉(zhuǎn)化成氨。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]結(jié)合進(jìn)本說明書并構(gòu)成說明書的一部分的附圖闡述了目前優(yōu)選的本實用新型實施方案，所述附圖與上文給出的一般描述和下文給出的優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明一起用于解釋本實用新型的原理。圖中類似的標(biāo)記表示類似或相應(yīng)的部件。
[0017]圖1為本實用新型的方法和設(shè)備的一個實施方案的示意性流程圖。

【具體實施方式】
[0018]本實用新型提供通過對使用氣化尿素而言有效的選擇性催化NOx還原催化劑降低通過以負(fù)荷變化操作的燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體中的氮氧化物濃度的方法和設(shè)備。
[0019]該方法和設(shè)備具有數(shù)個優(yōu)點和益處。首先，在使用尿素代替氨作為試劑的SCR方法中，總熱添加降低。沿著這一路線，但獨特且明顯地，非常有效地使用煙道氣熱焓。重要的是可降低尿素氣化設(shè)備的尺寸。并且，由于系統(tǒng)控制總體上改進(jìn)，更好地保護(hù)設(shè)備組件以防損壞。由計算機(jī)控制，優(yōu)選以前饋和反饋措施輔助的方法邏輯會控制熱輸入和煙道氣熱焓的利用以實現(xiàn)方法可靠性和經(jīng)濟(jì)性的主要進(jìn)步。
[0020]圖1示意性地示出發(fā)電所用類型的燃燒器10。它示出為具有SCR單元20，該SCR單元被通過尿素氣化單元30供應(yīng)NOx還原氣流和稍后更詳細(xì)描述的載氣。控制系統(tǒng)40用于控制在將廢氣經(jīng)由煙囪50排到大氣中以前的NOx還原操作。
[0021]所述燃燒器10為可使用的許多類型的代表，且不意欲為限定性的。事實上，本實用新型適用于總裝式鍋爐、焚化爐、工業(yè)方法、柴油機(jī)和渦輪機(jī)以及用于輔助峰值功率供應(yīng)的全尺寸鍋爐。在所述情況下，換熱管12、12’和14和14’描述為有效利用通過燃料和空氣在火焰帶16中燃燒而產(chǎn)生的熱的裝置。燃燒氣體從火焰帶經(jīng)由導(dǎo)管18進(jìn)入SCR反應(yīng)器20中。大的塊箭頭表示氣體流動方向。
[0022]對SCR單元的操作，同時避免氨的使用而言，重要的是將尿素或前體氣化，并保持氣化直至成功地用于SCR單元中。
[0023]術(shù)語“尿素”意指包括在它們在加熱時形成氨和HNCO方面相當(dāng)于尿素的試劑，無論它們在引入燃燒氣體中的形式中是否包含大量純化學(xué)尿素；然而，相當(dāng)于尿素的試劑通常包含可測量量的商購形式的尿素，因此包含尿素。術(shù)語“尿素”意指包括其所有商購和等價形式的尿素。就這點而言，參考美國專利N0.7，090，810。
[0024]典型地,尿素的商購形式基本由尿素組成,包含95重量％或更多尿素。該較純形式的尿素是優(yōu)選的并且在本實用新型方法中具有幾個優(yōu)點。尿素優(yōu)選作為尿素濃度為約10重量％至約60重量％，例如約30重量％至約50重量％的水溶液提供。
[0025]當(dāng)將含水尿素加熱時，通過溫度相關(guān)速率常數(shù)控制的大量化學(xué)反應(yīng)決定尿素如何分解:
[0026]
NH2-CO2-NH2^ NH；,+ HNCO(尿素) (氨)(異氰酸)
[0027]該反應(yīng)可在275 T的溫度下進(jìn)行；但除非水解或保持非常熱，HNCO可形成固體副產(chǎn)物，所述副產(chǎn)物可沉積于設(shè)備上并污損催化劑。HNCO可如下轉(zhuǎn)化:
[0028]


0


B、z人 zH

N N
3HNC0.今..人d


<.r M





1



H

(氰尿酸)
[0029]如果形成(很容易形成)氰尿酸，則如果不適當(dāng)控制溫度的話可能形成聚合物，或者氰尿酸不完全水解。
[0030]尿素至氨的完全轉(zhuǎn)化可涉及如下反應(yīng)，但不是所有均為理想的，并應(yīng)努力緩和或消除它們的負(fù)作用:
[0031]
HNCO + H2O NH3 + CO2
(異氰酸)(水)(氨)(二氧化碳)
[0032]HNC0+NH2-C02-NH2 —縮二脲
[0033]HNCO+縮二脲一二縮三脲
[0034]二縮三脲一氰尿酸+NH3
[0035]3HNC0 —氰尿酸
[0036]2NH2-C02_NH2+H2C0 —亞甲基二脲
[0037]這些反應(yīng)為速率有關(guān)的，以及取決于反應(yīng)物的物理形式、優(yōu)勢溫度、在反應(yīng)器中的時間和水和/或催化劑的存在或不存在。
[0038]當(dāng)尿素僅通過熱處理例如在熱反應(yīng)器32中氣化時，所得氣體會包含氨，并且它還可包含異氰酸(HNC0)，這可能需要高溫以避免副產(chǎn)物形成或氣體副反應(yīng)。因此，該階段的氣化產(chǎn)物對較高溫度而言有用，但對于低溫方法而言本身可能不合適。本實用新型的優(yōu)點是該產(chǎn)物可有效地用于其中高溫在高負(fù)荷下占優(yōu)勢的一些工藝情況，以及通常會導(dǎo)致問題的低溫操作。
[0039]來自熱氣化方法的氣流包括空氣或燃燒后氣體、在空氣中、氣體或尿素溶液中的任何水，以及HNCO和NH3的尿素分解產(chǎn)物。如果該熱分解氣流溫度太低，例如接近290 0F，則HNCO和NH3可結(jié)合形成可冷凝固體(尿素)，所述可冷凝固體會作為氣溶膠或沉積物存在于冷卻器表面上。本實用新型監(jiān)控?zé)岱纸鈿饬鞑牧现械臏囟群徒M分的相對量以確定是否需要第二級催化水解反應(yīng)器。如果需要的話，該第二級轉(zhuǎn)化可降低低溫下重組或副產(chǎn)物形成的風(fēng)險，容許應(yīng)用中要求低溫的氣化系統(tǒng)的操作。
[0040]尿素氣化系統(tǒng)上增加第二級催化劑反應(yīng)器容許需要時在相對低溫(小于約380 T)下輸送已在第一級中分解的試劑而不具有重組和冷凝成煙或冷卻表面上的沉積物的風(fēng)險。
[0041]尿素氣化單元30被示意性示出，并參考美國專利N0.7，090, 810和美國專利申請N0.13/455，459，通過引用將其全部，包括其中引用的所有參考文獻(xiàn)的全部文章并入本文中。簡言之，向尿素氣化單元30中供入來自罐31的含水尿素。尿素作為水溶液使用并通過作為具有閥(1)的單深線表示的未編號管線流入熱尿素氣化反應(yīng)器32中，在那里它與氣化氣體接觸以產(chǎn)生尿素氣化產(chǎn)物，所述尿素氣化產(chǎn)物可通過水解催化劑33以將氣體中的所有尿素衍生氮物種轉(zhuǎn)化成氨或者借助混合器35直接與載氣混合。如美國專利申請N0.13/455，459中所述，水解催化劑的加入變得有用，其中氣化產(chǎn)物需要約400 °?至600 0F以下，平均約500 T的溫度。應(yīng)當(dāng)指出，此處所有溫度總之為基于預(yù)測平均值的近似值并可變化最多100T?？刂破?0測量溫度以及各管線或裝置中的流速，如實現(xiàn)尿素的完全氣化和將所得氣流輸送至SCR反應(yīng)器20中所需的而不管燃燒器10上的負(fù)荷。
[0042]氣化單元30內(nèi)的工藝氣體導(dǎo)管顯示為雙線線并根據(jù)需要通常絕緣以保護(hù)其中的氣體以及它們附近的工作人員。這些雙線圖元件表示流出物和/或外部空氣(管線37)的工藝氣流導(dǎo)管，如控制器所要求用于將尿素在熱反應(yīng)器32和水解催化劑33中加工成尿素氣化產(chǎn)物的。當(dāng)控制參數(shù)在加工中該階段要求熱時，基于控制器40的要求可用加熱器34。管線36和36’響應(yīng)于由控制器40處理的信號從燃燒器10或燃燒器導(dǎo)管18提取工藝氣體。以類似方式可經(jīng)由管線37提取環(huán)境氣體以節(jié)約工藝熱，其中控制器40計算是有效的。本實用新型的優(yōu)點是煙道氣優(yōu)選在多個位置由燃燒器得到且控制器40選擇該位置以提供合適的溫度。當(dāng)導(dǎo)管18中的煙道氣溫度為約1100 以上時，在許多情況下，如果不專門設(shè)計用于該高溫操作的話，可選擇煙道氣的冷卻劑來源并可經(jīng)由管線37提取環(huán)境氣體以避免對設(shè)備的潛在損害。鼓風(fēng)機(jī)39 (也可使用其它)能夠保持所需流速。
[0043]在任何位置從導(dǎo)管18中取出的工藝氣體的溫度可取決于燃燒器的負(fù)荷要求隨著時間而寬泛地變化，例如變化超過200 0F，有時達(dá)400 0F。管線36和36’中來自導(dǎo)管18的工藝氣體可通過合適的閥選擇送入支管36〃中以引入熱反應(yīng)器32中，或者送入旁路支管36"’中作為載氣供入混合器35中以與來自管線38的尿素氣化產(chǎn)物結(jié)合。
[0044]根據(jù)本實用新型的基本操作，該方法將包括確定燃燒氣體中的NOx濃度的步驟，該設(shè)備將包括實現(xiàn)該步驟的裝置。來自煙囪50的最終流出物中NOx的謹(jǐn)慎控制要求獲得良好的關(guān)于待處理以及煙囪中的燃燒氣體中的NOx濃度的數(shù)據(jù)。這可以以位于SCR單元20之前以及它下游的具有傳感器的已知類型的儀表實施，其中將所得信號數(shù)據(jù)送入控制器40以處理?？刂破?0可以為可編程數(shù)字控制器，它接收表征所需工藝溫度、流速等的信號，然后將它們與儲存的值對比并確定最適于該方法的選擇，并將操作信號輸送至需要方法效力的各個閥、加熱器和泵。附圖以虛線示出一些控制傳輸線。不是所有控制傳輸線被示出。提供測量的NOx濃度以作為控制參數(shù)會幫助保護(hù)以防過度處理或不足處理。在一些情況下，在初始處理給予預(yù)編程值以后，NOx測量可用于反饋控制。
[0045]本實用新型的方法將包括確定由注射格柵22向SCR反應(yīng)器20提供例如經(jīng)由管線38的NOx還原氣體和例如經(jīng)由管線36〃’的載氣以將燃燒氣體中的NOx還原至預(yù)定水平所需的總氣流的量?？刂破?0還確定來自罐31的含水尿素和必須供入熱尿素氣化反應(yīng)器32中的例如來自管線36’的氣化氣體的量。各進(jìn)料的量必須是足夠的以借助SCR反應(yīng)器20產(chǎn)生足以將導(dǎo)管18中的燃燒氣體中的NOx還原的量的包含尿素氣化產(chǎn)物的氣流。如所解釋的，來自熱反應(yīng)器32的氣化產(chǎn)物可經(jīng)由管線38’和38直接進(jìn)入混合裝置35中以將包含尿素氣化產(chǎn)物的氣流與載氣流混合以提供格柵供應(yīng)氣流。作為選擇，控制器40可要求將來自熱反應(yīng)器32的尿素氣化產(chǎn)物接著供入催化水解反應(yīng)器33中。
[0046]將例如通過混合裝置35混合的為NOx還原氣流與載氣流之和的格柵供應(yīng)氣流供入注射格柵22中。為實現(xiàn)燃燒器以寬溫度波動有效操作的優(yōu)點，本實用新型的方法還包括確定供入尿素氣化單元30中的氣化氣體的溫度和管線36"中的載氣流的溫度的步驟，以及實施該步驟的裝置。另外，本實用新型的方法要求監(jiān)控所有輸入氣流例如管線36、36’和37處的氣流的體積和溫度，并確定是否需要借助加熱器34加熱供入尿素氣化單元中的氣化氣體。如果需要加熱以確保格柵供應(yīng)氣流具有足以將SCR反應(yīng)器中的NOx還原的溫度而不會導(dǎo)致導(dǎo)管中或催化劑上的沉積物，則控制器40會啟動加熱器。并且當(dāng)需要減少熱時關(guān)閉它。
[0047]在一個優(yōu)選實施方案中，將燃燒氣體料流如管線36從在低至高負(fù)荷范圍下操作的燃燒器上的一個或多個預(yù)定位置取出，其中燃燒氣體可在低負(fù)荷與高負(fù)荷之間在至少約200 °卩的范圍內(nèi)變化。
[0048]在另一實施方案中，供入來自熱反應(yīng)器32的包含尿素氣化產(chǎn)物的氣流通過水解催化劑以將氣體中的所有尿素衍生氮物種轉(zhuǎn)化成氨。
[0049]在又一實施方案中，將經(jīng)由管線36〃供入尿素氣化單元32中的氣化氣體和載氣流從在低至高負(fù)荷范圍下操作的燃燒器上的一個或多個預(yù)定位置取出，其中燃燒氣體可在低負(fù)荷與高負(fù)荷之間在至少約200 °F的范圍內(nèi)變化。根據(jù)該實施方案，當(dāng)所取出的氣體處于約400 T以下的溫度，則在供入熱尿素氣化反應(yīng)器中之前根據(jù)需要通過加熱器34將供入尿素氣化單元中的氣化氣體加熱，并供應(yīng)來自熱反應(yīng)器32的包含尿素氣化產(chǎn)物的NOx-還原氣流通過水解催化劑33以將氣體中的所有尿素衍生氮物種轉(zhuǎn)化成氨。在該實施方案的另一方面，所取出的氣體為約800 T以上且不需要加熱或水解。在該實施方案的又一方面，所取出的氣體為約400 T至約800 °F，且供入尿素氣化單元中的氣化氣體在供入尿素氣化單元中之前可能需要加熱。在每種情況下，控制器40會確定加熱器34何時被起動以及起動程度。
[0050]在優(yōu)選形式中，該方法會檢測從燃燒器上的預(yù)定位置取出的燃燒氣體料流的溫度，并從以下選項中選擇一種:(a)所取出的氣體在約800 T以上，(b)所取出的氣體為約400 T至約800 T，并在供入尿素氣化單元之前根據(jù)控制器40的要求加熱供入尿素氣化單元中的氣化氣體，(c)所取出的氣體為約400 T以下，在供入尿素氣化單元中之前根據(jù)控制器40的要求加熱供入尿素氣化單元中的氣化氣體，供應(yīng)包含尿素氣化產(chǎn)物的NOx-還原氣流通過水解催化劑以將氣體中的所有尿素衍生氮物種轉(zhuǎn)化成氨。
[0051]上面的說明用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實踐本實用新型。不再詳細(xì)說明本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本說明書可獲悉的所有明顯改變和變型。然而，所有這些明顯改變和變型包括在下面的權(quán)利要求所限定的本實用新型范圍內(nèi)。除非明確給出相反的指示，權(quán)利要求書意欲涵蓋有效地滿足意欲目的的要求保護(hù)的組件和任何順序的步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種用于降低由燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體中的氮氧化物濃度的設(shè)備，該燃燒器以負(fù)荷變化運行，該降低通過有效利用氣化尿素的SCR反應(yīng)器進(jìn)行，其特征在于，該設(shè)備包括: 用于確定燃燒氣體中的NOx濃度的裝置， 用于確定由注射格柵向SCR反應(yīng)器提供用以將燃燒氣體中的NOx還原至所需水平的NOx還原氣體和載氣所需的總氣流的裝置， 用于將含水尿素和氣化氣體以足夠的量供入熱尿素氣化反應(yīng)器中以產(chǎn)生NOx-還原氣流的裝置，該NOx-還原氣流包括足夠量的尿素氣化產(chǎn)物以將燃燒氣體中的NOx還原， 用于將包含尿素氣化產(chǎn)物的氣流與載氣流混合以提供格柵供應(yīng)氣流的裝置，和 用于將格柵供應(yīng)氣流供入注射格柵中的裝置， 該設(shè)備還包括用于確定供入熱尿素氣化反應(yīng)器中的氣化氣體的溫度和載氣氣流溫度的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，它包括根據(jù)需要加熱供入尿素氣化單元中的氣化氣體以確保格柵供應(yīng)氣流具有足以將SCR反應(yīng)器中的NOx還原的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于，在多個位置從燃燒器中獲得煙道氣，控制器選擇所述位置以提供合適的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，燃燒氣體的流從在從低至高的負(fù)荷范圍下運行的燃燒器上的一個或多個預(yù)定位置取出，該燃燒氣體能在低負(fù)荷與高負(fù)荷之間在至少200 °F的范圍內(nèi)變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，供應(yīng)包含尿素氣化產(chǎn)物的氣流使之通過水解催化劑以將氣體中的所有尿素衍生的氮物種轉(zhuǎn)化成氨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，將供入尿素氣化單元中的氣化氣體和載氣流從在從低至高的負(fù)荷范圍下運行的燃燒器上的一個或多個預(yù)定位置取出，該燃燒氣體能在低負(fù)荷與高負(fù)荷之間在至少200 °F的范圍內(nèi)變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，所取出的燃燒氣體低于400T，在供入尿素氣化單元中之前根據(jù)需要將供入尿素氣化反應(yīng)器中的氣化氣體加熱，并供應(yīng)包含尿素氣化產(chǎn)物的氣流使之通過水解催化劑以將氣體中的所有尿素衍生氮物種轉(zhuǎn)化成氨。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，所取出的燃燒氣體高于800T。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，所取出的燃燒氣體為400T至800 °F，并且在供入尿素氣化單元中之前根據(jù)需要將供入尿素氣化單元中的氣化氣體加熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，檢測從燃燒器上的預(yù)定位置取出的燃燒氣體的氣流的溫度，并基于該溫度選擇以下選項之一:(a)所取出的燃燒氣體高于800 T，(b)所取出的燃燒氣體為400 T至800 °F，并在供入尿素氣化反應(yīng)器中之前根據(jù)需要將供入熱尿素氣化反應(yīng)器中的氣化氣體加熱，(c)所取出的燃燒氣體低于400 T，在供入熱尿素氣化反應(yīng)器中之前根據(jù)需要將供入熱尿素氣化反應(yīng)器中的氣化氣體加熱，并且供應(yīng)包含尿素氣化產(chǎn)物的NOx-還原氣流使之通過水解催化劑以將氣體中的所有尿素衍生氮物種轉(zhuǎn)化成氨。
【文檔編號】B01D53/60GK203990273SQ201290000864
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月10日
【發(fā)明者】W·H·孫, P·G·卡爾米納尼 申請人:燃料技術(shù)公司