炉内减低烟气酸度的方法技术

一种用于减低酸度及降低烟气酸露点的方法，所述方法步骤包括：在第一阶段中部分燃烧所述燃料以产生还原环境；将所述还原环境保持一充足的时间段以便将可还原酸还原而在所述烟气中达到一期望的酸浓度；以及在第二阶段中用氧化环境燃烧所述燃料的剩余物及燃烧中间物；由此通过减低所述烟气的酸浓度而降低酸度并降低所述烟气的酸露点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术概言之涉及一种用于还原来自燃烧反应的副产物排放物的方法，且更具体而言涉及一种减低燃烧炉内烟气酸度的方法。
技术介绍
酸度降低长期以来人们一直认为发电厂的烟气是一种大气污染源。在矿物燃料的燃烧中，某些天然存在的元素被氧化形成(例如)SO3、NOx、HCl、HF及诸如此类。若这些酸(尤其是SO3)的浓度超过了某些临界值则其可能会产生问题。例如，当SO3浓度升高时，烟气的酸露点温度会升高。若烟气的温度低于烟气的酸露点温度，则气体中的SO3将发生凝结并与水起反应形成H2SO4，引发炉内腐蚀问题。并且，自炉膛离开的烟气可迅速冷却且所述气体中的SO3及其它酸发生凝结，形成局部酸雨(其为SO3及其它酸的凝结物及降落物)落到周围地面上，具有后续腐蚀性。过多的SO3会凝结成小滴，并在离开炉膛时形成可见的烟流，此会造成美观问题和地方政治问题。若所述烟气中存有类似于NH3的化合物，则这些化合物可能与SO3起反应形成硫酸氢铵(NH3HSO4)，其随后会污染空气加热器。因此，存在一如下需要降低烟气酸露点温度以使酸露点温度低于炉膛最冷部分(例如输送管及烟囱)中的烟气温度。亦存在另一需要降低烟气的酸含量以便最小化局部酸雨及与高酸性烟气有关的其它问题。SO3增加烟气中载有的颗粒物质可通过静电除尘器除去，静电除尘器可使所述单个颗粒接受一电荷并随后利用此电荷将它们吸引至收集板而实施清理。这些静电除尘器的效率取决于所述单个颗粒获取电荷的能力，即，所述颗粒的电阻率。已经发现，烟气中存在SO3可有效降低所述颗粒的电阻率，使其更易于以静电方式带电。在煤燃烧中，某些天然存在的硫转化为SO3。另一方面，SO3降低所述颗粒物质电阻率的有效性取决于SO3的浓度，其中约15至20百万份数(ppm)可获得最佳结果。因此，除尘器效率受调节烟气中SO3数量(不管所燃烧煤的硫含量如何)以使总SO3浓度处于最佳范围内的能力的影响。SO3也是在SCR(催化剂)装置中通过SO2的氧化产生，且经常会超过最佳15至20ppm的最佳浓度。在SCR中通常用于将NOx还原为N2(在氨存在下)的催化剂掺和物亦可将SO2氧化成SO3。此反应的速度具有强温度依赖性，且在较高温度下，可将1％的SO2转化成SO3。高含硫U.S.煤在锅炉中任何位置皆可产生自2,000至3,000ppm的SO2，且因此在SCR外部可产生20至30ppm的SO3。问题是，差不多50％(或10至15ppm)的自所述SCR出来的SO3会通过清洁器而排出烟囱。在约8至10ppm时(取决于颗粒浓度)，SO3变成一可见的蓝色烟流。并且，SO3亦可以催化方式在其它锅炉表面经由与元素/化学品(例如钒)相互作用而产生。因此，因为所有在SCR之前形成的SO3会添加至排出的SO3中，所以减少在SCR之前形成的SO3对于减少排出的SO3是重要的并容许使用SCR来减少气体的NOx而不会产生过量的SO3。SO3控制若SO3浓度太低，则除尘器将以低于最佳的效率工作。另一方面，若SO3浓度太高，则烟气会变为高酸性的，产生“蓝烟”并促进形成酸雨。此外，酸性烟气会促进对传送烟气管道的腐蚀，并且当与NH3型化学品结合时可阻塞空气加热器。并且，SCR通常每年仅欲使用六个月(在夏季臭氧控制季节)，而在冬天则被忽略了。此情况在除尘器中、在管路中、及在排气烟囱外面会造成SO3浓度的季节变化性。因此人们期望依靠是否使用SCR来控制烟气中SO3的浓度。接近40ppm的SO3浓度可引发严重不利的局部酸问题，虽然不一定要对其进行调节，但会造成设施的局部政治问题。U.S.EPA已经指出，期望将来对SO3的排放进行管理。因此，人们期望拥有一种在使用或不使用SCR的情况下能够调节烟气中SO3浓度的SO3烟气系统以将SO3浓度维持在最佳水平从而达到高ESP效能，且不增加局部SO3排放。分级燃烧分级是以两或更多个阶段煅烧燃料(即煤)的过程。富燃料阶段(或简单而言，富集阶段)是一其中可用空气对于完全燃烧所述燃料而言不充分的阶段。贫燃料阶段为一其中对于完全燃烧所述燃料而言具有充分或过量空气的阶段。分级在先前技术中用于通过a)降低峰温度(热力型NOx)及b)提供一还原环境来还原NOx(NOx还原)。宏观分级乃将炉膛各段划分成富集阶段和贫乏阶段且通过使用此等例如燃尽风(OFA)等技术实现。宏观分级即产生具有不同功能性特征(例如还原电位、温度、及诸如此类)的近微观环境。举例而言，炉膛内的微观分级可在所述炉膛的第一阶段中通过使用低NOx燃烧器并调节旋转叶轮设定值及配风器来达成。增加的分级可增加在还原气氛中的停留时间并可增强所述还原气氛的作用。先前技术已经采用了微观分级来减少燃烧炉中NOx的排放。低NOx燃烧器(LNB)通过将高燃料含量的一次风递送至炉膛中与流过一或多个二次配风器的二次风相混合来分级。LNB主要使用微观分级。通过一LNB的流量被设计为可使煤的挥发性组份以接近一(1.0)的化学计量比与可利用的附近区域空气混合。在接近燃烧器的中央核心中的净燃烧总体上是富集燃料的且由于温度很低而不会产生大量的热NOx。当越来越多的空气缓慢地混合于所述中央核心时，煤最终经过炉膛深度而耗尽。此区域中产生的大部分NOx来自燃料结合氮并经由中间物HCN反应为NO。外部二次风混合于核心气流的速率通过调节风门及旋转叶轮、以及煤管道中的旋转叶轮进行设定。由于遍及燃烧区具有一丰富的燃烧产物及二次风的连续混合，LNB系统通过分级降低NOx。分级通过降低丰富的核心气流及外部二次风气流之间混合比率而增加。先前技术已经采用了宏观分级来减少燃烧炉中的排放。宏观分级由较低炉膛中高度混合的燃料及空气组成，对于大部分气流而言混合至一低于一的化学计量比。最终还是需要过量的氧来确保所有燃料已经燃烧及降低爆炸的危险。在一经宏观分级的炉膛中，将过量空气引入燃烧器的下游。增加的分级通过增加停留时间、温度、或在缺乏氧的情况下降低燃烧产物的品质来达成。先前技术使用微观分级(LNB)及宏观分级(OFA)两种方式来降低燃烧炉中的NOx排放。在微观分级及宏观分级两者的情况下，使用各上述的组合并对其进行调节以达成NOx排放物还原。在先前技术中从未教示过将分级用于烟气酸度降低、酸露点温度控制或燃烧气体中的SO3浓度控制。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于在燃烧系统及方法中减低烟气酸度的方法。本专利技术进一步涉及一种用于在燃烧系统及方法中减低烟气酸露点温度的方法。因此本专利技术的一个方面是提供一种用于在燃烧系统及方法中减低烟气酸度的方法，所述方法包括以下步骤a)在第一阶段中部分燃烧所述燃料以产生还原环境；b)使所述还原环境保持一充足时间段，以便将可还原酸还原从而在所述烟气中达到期望的酸浓度；c)在第二阶段中用氧化环境燃烧燃料剩余物及燃烧中间物；由此通过降低所述烟气的酸浓度来降低所述烟气的酸度。本专利技术的另一方面是提供一种用于在燃烧系统及方法中用分级来减低烟气酸露点温度的方法。本专利技术的又一方面提供一种降低烟气酸露点温度的方法，所述方法包括以下步骤a)在一第一阶段中部分燃烧所述燃料以产生一还原环境；b)在一第二阶段中用氧化环境燃烧燃料剩余物及燃烧中间物；c)测量烟气的酸露点； d)调节还原环境保持一充分的时间段以便将烟气的酸本专利技术再一方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低烟气酸度的方法，所述方法包括以下步骤：ａ）在第一阶段中部分燃烧所述燃料以产生还原环境；ｂ）使所述还原环境保持一充足时间段，以便将可还原酸还原从而在所述烟气中达到期望的酸浓度；ｃ）在第二阶段中用氧化环境燃烧燃料 剩余物及燃烧中间物；由此通过降低所述烟气的酸浓度来降低所述烟气的酸度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩S希金斯，
申请(专利权)人：布赖恩S希金斯，
类型：发明
国别省市：US[美国]