用于控制與燃燒過程相關(guān)的一個或多個過程參數(shù)的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于控制與燃燒過程相關(guān)的一個或多個過程參數(shù)的系統(tǒng)和 方法
[oow] 發(fā)明領(lǐng)域和背景 1. 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明一般設(shè)及通過使用燃燒過程產(chǎn)生熱量來生成蒸汽，并且，在一個實施方式 中，設(shè)及使人能控制燃燒過程的一個或多個過程參數(shù)來在至少一個下游參數(shù)中產(chǎn)生至少一 個需要的變化的裝置、系統(tǒng)和/或方法。在一個實施方式中，本發(fā)明設(shè)及用于控制燃燒過程 的至少一個過程參數(shù)來在至少一個與濕煙道氣脫硫（WFGD)單元、微粒收集裝置和/或向其 中加入的添加劑的控制和/或氮氧化物控制裝置和/或向其中加入的添加劑的控制和/或 向系統(tǒng)中加入的添加劑中的一個或多個相關(guān)的下游過程參數(shù)中產(chǎn)生至少一個需要的變化 的系統(tǒng)和/或方法。在另一個實施方式中，本發(fā)明設(shè)及用于控制燃燒過程的至少一個過程 參數(shù)來在至少兩個與濕煙道氣脫硫（WFGD)單元、微粒收集裝置和/或向其中加入的添加劑 的控制和/或氮氧化物控制裝置和/或向其中加入的添加劑的控制和/或向系統(tǒng)中加入的 添加劑中的一個或多個相關(guān)的下游過程參數(shù)中產(chǎn)生至少一個需要的變化的系統(tǒng)和/或方 法。 2.
【背景技術(shù)】
[0003] 多種S〇2控制工藝和技術(shù)在使用中，并且其他工藝和技術(shù)處于不同的開發(fā)階段。商 業(yè)化的過程包括濕、半干燥（漿料噴涂和干燥）和全干燥過程。濕煙道氣脫硫（WFGD)洗涂 器是世界范圍內(nèi)用于控制來自公用發(fā)電廠的S〇2的主要技術(shù)，占大約85%的裝機容量，雖然 干煙道氣脫硫值FGD)系統(tǒng)也用于選擇的降硫應(yīng)用。
[0004] 濕洗涂過程通常根據(jù)試劑和其他過程參數(shù)分類。濕洗涂器中使用的主要試劑是石 灰石。然而，可使用任何堿性試劑，尤其是在區(qū)位經(jīng)濟占有優(yōu)勢的情況中。其他常用試劑是 石灰（CaO)、儀強化石灰（MgO和化0)、氨（畑3)和碳酸鋼（胞2〔〇3)。 陽0化]幾個濕過程也被分類為不可再生系統(tǒng)或可再生系統(tǒng)。在不可再生系統(tǒng)中，消耗洗 涂器中的試劑W直接產(chǎn)生含硫的副產(chǎn)物，如石膏。在可再生系統(tǒng)中，耗用的試劑在單另的步 驟中再生W更新要進一步使用的試劑材料并產(chǎn)生單獨的副產(chǎn)物，如元素硫。今天主要使用 的石灰石和石灰試劑系統(tǒng)是不可再生的。在許多情況中，已用不可再生的石灰石或石灰試 劑系統(tǒng)改造可再生系統(tǒng)W減少成本并改善單元可用性。
[0006] 如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，最常用的WFGD吸收器模塊是噴霧塔設(shè)計（參見，例如， 《蒸汽/其產(chǎn)生和應(yīng)用》，第41版，Kitto和Stultz編，著作權(quán)2005,美國俄亥俄州己比頓市 的拜德考克和威爾考克斯公司（TheB油cock&WilcoxCompany，Ba;rbe;rton，Ohio，U.S.A.)， 具體參見第35章-二氧化硫控制，其內(nèi)容通過引用納入本文，如同其全文列于本文）。在 最常見的WFGD設(shè)置中，煙道氣從大約中點處進入噴霧塔的側(cè)邊并通過在頂部的轉(zhuǎn)化排出。 模塊的上部（吸收區(qū)）提供了對煙道氣的洗涂W去除S〇2,同時模塊的下部用作整體漿料反 應(yīng)罐（通常也稱為再循環(huán)罐（或吸收再循環(huán)罐）和氧化區(qū)）W完成化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生石膏。自 支承吸收塔的直徑范圍一般是20英尺至80英尺化米至24米）并且高度可達(dá)到150英尺 (46米）。在一些設(shè)計中，下部的反應(yīng)罐向下張開，W提供較大直徑的罐用于較大的漿料存 料和較長的停留時間。其他關(guān)鍵組件包括漿料再循環(huán)累、用于漿料注射的層際空間噴頭和 噴嘴、最小化水分?jǐn)y帶的水分分離器、氧化空氣注射系統(tǒng)、防止沉降的漿料反應(yīng)罐攬拌器W 及增強S化去除性能的多孔板塔盤。
[0007] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在濕洗涂器中與熱力學(xué)有利的pH和氧化還原電勢（ORP)(通常在500mV W上）條件結(jié)合的一種或多種氧化劑的較高濃度（通常在約7(K)ppmW上）會導(dǎo)致可溶的 儘（Mn2+)形成MnxOy沉淀，并且對來自WFGD的砸排放和隸二次污染的性質(zhì)、量和/或條件有 影響，其中所述氧化劑包括但不限于過硫酸鹽、高儘酸鹽、儘酸鹽、臭氧、次氯酸鹽、氯酸鹽、 硝酸、艦、漠、氯、氣或其中任何兩種或更多種的組合。另外，WFGD中的ORP可影響一種或多 種其他化合物或物質(zhì)的排放速率和/或相分配和/或性質(zhì)。另外，WFGD吸收罐中的ORP可 影響吸收罐中存在的任何砸的氧化狀態(tài)，從而影響控制一種或多種砸物質(zhì)排放的能力。一 般來說，在ART中超過約300mV的ORP往往有利于形成砸（VI)物質(zhì)和/或化合物（例如， 砸酸根離子和/或化合物等）。
[0008] 另外，對各種空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)（AQC巧的控制需要優(yōu)化。由于越來越多的發(fā)電廠 開始改變兆瓦（MW)輸出，鍋爐、SCR、SNCR、袋濾器、ESP和WFGD正被"要求"使性能發(fā)生波 動W響應(yīng)負(fù)載中的運些變化。因此，需要各種優(yōu)化程序，其將允許更高效地使用氨、ESP中 的能量輸入、向WFGD或DFGD中注射的石灰石和/或石灰W及電勢用于產(chǎn)生更高質(zhì)量的石 膏副產(chǎn)物。
[0009] 鑒于W上所述，本領(lǐng)域需要一種系統(tǒng)和/或方法，該系統(tǒng)和/或方法用于控制燃燒 過程的一個或多個過程參數(shù)，W對WFGD吸收罐的ORP產(chǎn)生有利的變化和/或?qū)ζ溥M行控 審IJ，從而產(chǎn)生控制一種或多種下游參數(shù)的能力，W積極影響WFGD單元的吸收罐中的0RP，改 善WFGD單元的操作，或改善、緩解和/或控制從WFGD單元或其下游出現(xiàn)的一種或多種物質(zhì) 或化合物的排放。另外，需要控制各種AQCS設(shè)備的參數(shù)，從而為AQCS整體的一個或多個部 分提供一個或多個全面優(yōu)化程序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明一般設(shè)及通過使用燃燒過程產(chǎn)生熱量來生成蒸汽，并且，在一個實施方式 中，設(shè)及使人能控制燃燒過程的一個或多個過程參數(shù)來在至少一個下游參數(shù)中產(chǎn)生至少一 個需要的變化的裝置、系統(tǒng)和/或方法。在一個實施方式中，本發(fā)明設(shè)及用于控制燃燒過程 的至少一個過程參數(shù)來在至少一個與濕煙道氣脫硫（WFGD)單元、微粒收集裝置和/或向其 中加入的添加劑的控制和/或氮氧化物控制裝置和/或向其中加入的添加劑的控制和/或 向系統(tǒng)中加入的添加劑中的一個或多個相關(guān)的下游過程參數(shù)中產(chǎn)生至少一個需要的變化 的系統(tǒng)和/或方法。在另一個實施方式中，本發(fā)明設(shè)及用于控制燃燒過程的至少兩個過程 參數(shù)來在至少一個與濕煙道氣脫硫（WFGD)單元、微粒收集裝置和/或向其中加入的添加劑 的控制和/或氮氧化物控制裝置和/或向其中加入的添加劑的控制和/或向系統(tǒng)中加入的 添加劑中的一個或多個相關(guān)的下游過程參數(shù)中產(chǎn)生至少一個需要的變化的系統(tǒng)和/或方 法。
[0011] 因此，本發(fā)明的一個方面設(shè)及優(yōu)化濕煙道氣脫硫單元的方法，該方法包括W下步 驟：（I)測量、分析和/或控制選自W下的至少一個參數(shù)：(a)待在燃燒過程中燃燒的燃料 的量和/或類型；化）通向燃燒過程的氧化空氣流速；（C)選擇性催化還原單元中的氨逸 出；（d)來自選擇性催化還原單元的氮氧化物輸出；(e)微?？刂坪?或捕獲裝置；(f)煙 道氣和/或吸收罐中的隸形態(tài)；（g)煙道氣和/或吸收罐中的砸形態(tài)；化)WFGD的吸收罐和 /或煙道氣的化學(xué)特性；（i)WFGD的吸收罐的氧化還原電勢；（j)濕煙道氣脫硫單元的吸收 罐中懸浮固體的量；化）對濕煙道氣脫硫單元中使用的石灰石和/或石灰的分析；（1)向濕 煙道氣脫硫單元塔供應(yīng)的各種試劑的量；(m)濕煙道氣脫硫單元的煙道氣入口處的S〇2濃 度；(n)濕煙道氣脫硫單元的入口不透明性；(O)來自濕煙道氣脫硫單元的PI數(shù)據(jù)；(P)濕 煙道氣脫硫單元中溶解的固體的量；和/或（q)濕煙道氣脫硫單元中石膏晶體的相對飽和 度；（II)從步驟（I)的至少一個參數(shù)生成數(shù)據(jù)；（III)使用在步驟（II)中生成的數(shù)據(jù)來調(diào) 節(jié)至少一個選自W下的操作參數(shù)：(A)濕煙道氣脫硫單元塔的操作液位；度）流向濕煙道氣 脫硫單元的試劑進料流；(C)流向濕煙道氣脫硫單元的氧化空氣流；值）從濕煙道氣脫硫單 元流出吸收劑的速度；巧）濕煙道氣脫硫單元塔中的液氣比；(巧濕煙道氣脫硫單元中運轉(zhuǎn) 的吸收再循環(huán)累的數(shù)量；(G)脫水操作參數(shù)；(H)向選擇性催化還原單元的氨進料速度；（I) 石膏純度；（J)濕煙道氣脫硫單元吸收塔中與石膏相關(guān)的污垢形成；(K)濕煙道氣脫硫單元 設(shè)備的寄生功率損耗；(L)吸收再循環(huán)罐中的氧化-還原電勢；(M)濕煙道氣脫硫單元流出 流廢水處理參數(shù)；(腳濕煙道氣脫硫單元的S〇2去除效率；(0)漿料中的石膏晶體的相對飽 和度；和/或（巧濕煙道氣脫硫單元中的總?cè)芙夤腆w。
[0012] 在本發(fā)明的另一個方面中，提供了一種優(yōu)化濕煙道氣脫硫單元的方法，該方法包 括W下步驟：（i)實時測量、分析和/或控制選自W下的至少一個參數(shù)：(a)待在燃燒過程 中燃燒的燃料的量和/或類型；化）通向燃燒過程的氧化空氣流速；(C)選擇性催化還原單 元中的氨逸出；（d)來自選擇性催化還原單元的氮氧化物輸出；（e)微?？刂坪?或捕獲裝 置；（f)煙道氣和/或吸收罐中的隸形態(tài)；(g)煙道氣和/或吸收罐中的砸形態(tài)；化)WFGD 的吸收罐和/或煙道氣的化學(xué)特性；（i)WFGD的吸收罐的氧化還原電勢；（j)濕煙道氣脫硫 單元的吸收罐中懸浮固體的量；化）對濕煙道氣脫硫單元中使用的石灰石和/或石灰的分 析；（1)向濕煙道氣脫硫單元塔供應(yīng)的各種試劑的量；(m)濕煙道氣脫硫單元的煙道氣入口 處的S〇2濃度；(n)濕煙道氣脫硫單元的入口不透明性；(O)來自濕煙道氣脫硫單元的PI數(shù) 據(jù)；(P)濕煙道氣脫硫單元中溶解的固體的量；和/或（q)濕煙道氣脫硫單元中石膏晶體 的相對飽和度；（ii)從步驟（I)的至少一個參數(shù)生成實時數(shù)據(jù)；（iii)使用在步驟（ii)中 生成的實時數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)至少一個選自W下的操作參數(shù)：(A)濕煙道氣脫硫單元塔的操作液 位；度）流向濕煙道氣脫硫單元的試劑進料流；(C)流向濕煙道氣脫硫單元的氧化空氣流； 值）從濕煙道氣脫硫單元流出吸收劑的速度；巧）濕煙道氣脫硫單元塔中的液氣比；(巧濕 煙道氣脫硫單元中運轉(zhuǎn)的吸收再循環(huán)累的數(shù)量；(G)脫水操作參數(shù)；(H)向選擇性催化還原 單元的氨進料速度；（I)石膏純度；(J)濕煙道氣脫硫單元吸收塔中與石膏相關(guān)的污垢形 成；(K)濕煙道氣脫硫單元設(shè)備的寄生功率損耗；(L)吸收再循環(huán)罐中的氧化-還原電勢； (M)濕煙道氣脫硫單元流出流廢水處理參數(shù)；(腳濕煙道氣脫硫單元的S〇2去除效率；(0)漿 料中的石膏晶體的相對飽和度；和/或（巧濕煙道氣脫硫單元中的總?cè)芙夤腆w。
[0013] 在本發(fā)明的另一個方面，提供了用于優(yōu)化濕煙道氣脫硫單元的方法，該方法包括 W下步驟：控制、測量和/或分析燃燒過程和/或至少一個燃燒過程空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)的 至少一個過程參數(shù)W產(chǎn)生至少一個數(shù)據(jù)組；使用該至少一個數(shù)據(jù)組在與W下中的一個或多 個相關(guān)的至少一個下游過程參數(shù)中產(chǎn)生需要的變化：濕煙道氣脫硫單元、微粒收集裝置和 /或氮氧化物控制裝置。
[0014] 在本發(fā)明的另一個方面，提供了用于優(yōu)化濕煙道氣脫硫單元的方法，該方法包括 W下步驟：控制、測量和/或分析燃燒過程和/或至少一個燃燒過程空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)的至 少兩個過程參數(shù)W產(chǎn)生至少一個數(shù)據(jù)組；使用所述至少兩個數(shù)據(jù)組在與W下中的一個或多 個相關(guān)的至少一個下游過程參數(shù)中產(chǎn)生需要的變化：濕煙道氣脫硫單元、微粒收集裝置和 /或氮氧化物控制裝置。
[0015] 在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于優(yōu)化濕煙道氣脫硫單元的方法，該方法 包括W下步驟：測量、分析和/或控制至少一個選自W下的參數(shù)：（i)脫硫塔負(fù)荷、（ii)氧 化空氣流速、（iii) 一個