使用集成的有机朗肯循环的动力设备排放控制制造技术

本发明专利技术涉及使用集成的有机朗肯循环的动力设备排放控制。提供了一种降低具有第一温度的燃烧烟道气（１４）中的污染物的浓度的方法。该方法包括提供有机朗肯循环设备（１２）的步骤，该设备（１２）使用工作流体且包括布置成与烟道气（１４）热连通的至少一个热交换器（１６）。该方法进一步包括以下步骤：通过使用源自烟道气（１４）的热能使热交换器（１６）内的工作流体气化将烟道气（１４）的温度降低到低于第一温度的第二温度。该方法进一步包括以下步骤：通过设置在热交换器（１６）下游的至少一个过滤器过滤烟道气（１４），以从烟道气（１４）中去除污染物。还提供了一种构造以便降低燃烧烟道气（１４）中的污染物的浓度的相关联的系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及用于减少燃烧过程的烟道气中的污染物的系统和方法。
技术介绍
世界上大多数公用锅炉都燃烧煤或油来获得它们的热源。煤或油的燃烧产生气 态的燃烧产物。这些气体的主要成分是氮氧化物和二氧化碳。还包含在烟道气流中的是 各种污染物，其数量主要取决于包含在所燃烧的燃料中的成分。这些公用锅炉中的许多 都用作用以提供电的动力设备。现行条例限制氮氧化物、硫氧化物和可由公用锅炉排放的颗粒物质的数量。另 外，一些地区限制造成霾等的污染物。限制汞排放的条例在各州已经就绪，而在联邦政 府级上待决。与酸性气体和有害的空气污染物(例如气态形式的重金属)有关的另外的 条例是待决的。传统上可使用静电滤尘器或者在一些情况下使用织物过滤器来去除颗粒物质。 关于气态污染物，传统的去除方法是通过使喷射到洗涤器(例如湿式洗涤器)中的水蒸发 来冷却燃烧产物。可将包含吸附剂的水悬浮液喷射到热气中。在使用此方法的情况下， 气体通过水的蒸发从空气加热器出口处的温度冷却到气体的饱和温度。在饱和温度处， 许多污染物(其为气体)冷凝成饱和液滴。在洗涤过程中的这一点处，许多污染物作为在 洗涤器塔中循环的水的一部分或者作为亚硫酸盐或硫酸盐微粒从烟道气流中被去除。但 是，洗涤器可能在从燃烧产物中去除酸性气体时并不有效。通过蒸发冷却烟道气流需要大量经清洁的清水。热烟道气中的热能在蒸发过程 期间被浪费到大气中。另外，局部高湿度水平可产生成雾和其它独立的气候现象。因 此，蒸发冷却方法浪费能量和水。
技术实现思路
以下提供了本专利技术的简明概述，以便提供对本专利技术的一些方面的基本理解。此 概述不是本专利技术的宽泛综述。不意在确认本专利技术的关键的或重要的要素，也不描绘本发 明的范围。其唯一的目的在于作为后面介绍的更加详细的描述的序言以简明的形式介绍 本专利技术的一些概念。根据本专利技术的一方面，提供了一种降低具有第一温度的燃烧烟道气中的污染物 的浓度的方法。该方法包括提供有机朗肯循环设备的步骤，该有机朗肯循环设备使用工 作流体，并且包括布置成与烟道气热连通的至少一个热交换器。该方法进一步包括以下 步骤通过使用源自烟道气的热能使热交换器内的工作流体气化来将烟道气的温度降低 到低于第一温度的第二温度。该方法进一步包括以下步骤通过设置在热交换器的下游 的至少一个过滤器过滤烟道气，以从烟道气中去除污染物。根据本专利技术的另一方面，提供了一种降低具有第一温度的燃烧烟道气中的污染 物的浓度的方法。该方法包括提供有机朗肯循环设备的步骤，该有机朗肯循环设备使用工作流体，并且包括布置成闭环流体连通的至少一个热交换器、涡轮、冷凝器和泵。该 至少一个热交换器布置成与烟道气热连通。该方法进一步包括以下步骤通过使用源自 烟道气的热能使热交换器内的工作流体气化来将烟道气的温度降低到低于第一温度的第 二温度。该方法进一步包括以下步骤通过设置在热交换器的下游的至少一个过滤器过 滤烟道气，以从烟道气中去除污染物。根据本专利技术的又一方面，提供了一种降低具有第一温度的燃烧烟道气中的污染 物的浓度的系统。该系统包括有机朗肯循环设备，该有机朗肯循环设备使用工作流体， 并且包括布置成闭环流体连通的至少一个热交换器、涡轮、冷凝器和泵。该至少一个热 交换器布置成与烟道气热连通。通过使用源自烟道气的热能使热交换器内的工作流体气 化，来通过该至少一个热交换器将烟道气的温度降低到低于第一温度的第二温度。该系 统进一步包括布置成与烟道气热连通的第二热交换器，第二热交换器设置在有机朗肯循 环设备的该至少一个热交换器的下游。通过烟道气与第二热交换器的热连通来通过第二 热交换器将烟道气的温度降低到低于第二温度的第三温度。该系统进一步包括至少一个 洗涤器，该至少一个洗涤器设置在热交换器中的至少一个的下游，并且构造成以便通过 过滤穿过其中的烟道气来从烟道气中去除污染物。附图说明在参照附图阅读以下描述之后，本专利技术的前述和其它特征和优点对本专利技术所涉 及的领域的技术人员将变得显而易见，在图中图1示出了用于减少燃烧过程的烟道气中的污染物的示例性系统；图2示出了用于减少燃烧过程的烟道气中的污染物的另一个示例性系统；图3示出了用于减少燃烧过程的烟道气中的污染物的另一个示例性系统；以及图4示出了用于减少燃烧过程的烟道气中的污染物的又一个示例性系统。部件列表10 系统(7)120RC 设备(11)14 烟道气(29)16热交换器(15)18膨胀涡轮(7)20 冷凝器(3)22冷却液24 泵(2)26冷凝的水蒸气/水/水冷凝物28发电机30机械能32静电滤尘器(7)34 洗涤器(3)36鼓风机38排气烟囱6210 系统(4)2120RC 设备(4)214 烟道气(8)218 涡轮(5)220冷凝器224 泵232静电滤尘器(4)234 洗涤器(3)250热交换器⑵252热交换器⑵254水蒸气256 冷却器(5)310 系统(6)3120RC 设备314 烟道气(7)318 涡轮(3)320冷凝器324 泵332静电滤尘器(5)334 洗涤器(6)36O热交换器(7)362热交换器(7)364水冷凝物366 冷却器(3)410 系统(4)4120RC 设备(3)414 烟道气(7)418 涡轮(3)432静电滤尘器(2)434 洗涤器(4)438排气烟囱460热交换器⑶462热交换器(8)464水蒸气/水冷凝物470热交换器⑶472 冷却器(4)具体实施例方式在图中描述和说明了结合了本专利技术的一方面或多方面的示例性实施例。这些示出的实例不意在作为本专利技术的限制。例如，可在其它实施例以及甚至其它类型的装置中 使用本专利技术的一方面或多方面。另外，仅是为了方便而在本文中使用某些术语，且其不 应视为对本专利技术的限制。更进一步讲，在图中，相同参考标号用来指示相同元件。本文描述了用于以能量高效的方式使酸和气化的有害空气污染物冷凝的系统和 方法。在一个实例中，可使用有机朗肯循环(ORC)从低温气流中吸取能量，以提高降污 过程的效率和有效性。转到图1所示的实例，示出了用于减少燃烧过程的烟道气中的污染物的示例性 系统10。要理解的是，图是本文论述的各种系统和方法的示意图，而且图上出现的任何 符号、词语等仅用于参考，并且不意在对本申请提供任何限制。有机朗肯循环(ORC)设 备12集成到烟道气14的洗涤过程中，以在一个或多个下游过滤系统(例如静电滤尘器和 /或洗涤器)之前提供烟道气14流的冷却。可减少或去除各种污染物，例如S02、S03、 HC1,汞等。ORC可提供各种好处，例如，通过废热回收来冷却排气，产生辅助动力， 产生轴马力，产生可重新使用的冷凝水，通过修改热交换器效率来控制反应器温度，以 及/或者提高设备的整体热效率。例如，通过ORC设备12得到的废热可用来产生动力或产生轴马力，从而从锅炉 的温度相对低的排气烟道气14流中捕获另外的动力输出。另外或备选地，已经使用ORC 设备12冷却到饱和的烟道气14将进入洗涤器塔，在洗涤器塔中可引入吸附剂。另外或 备选地，可将从排气中冷凝的水的一部分用于动力设备中的其它应用，使得可由于ORC 系统冷却的原因而显著地减少用水。另外或备选地，将冷凝冷却区段结合到洗涤过程中 可使该过程在去除酸性气体时有效，这是待决条例的一个目标。酸的冷凝还可通过元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低具有第一温度的燃烧烟道气（１４）中的污染物的浓度的方法，包括以下步骤：提供使用工作流体并且包括布置成与所述烟道气（１４）热连通的至少一个热交换器（１６）的有机朗肯循环设备（１２）；通过使用源自所述烟道气（１４）的热能使所述热交换器（１６）内的所述工作流体气化来将所述烟道气（１４）的温度降低到低于所述第一温度的第二温度；以及通过设置在所述热交换器（１６）的下游的至少一个过滤器过滤所述烟道气（１４），以从所述烟道气（１４）中去除污染物。

【技术特征摘要】
US 2009-9-16 12/5605201.一种降低具有第一温度的燃烧烟道气(14)中的污染物的浓度的方法，包括以下步骤提供使用工作流体并且包括布置成与所述烟道气(14)热连通的至少一个热交换器 (16)的有机朗肯循环设备(12)；通过使用源自所述烟道气(14)的热能使所述热交换器(16)内的所述工作流体气化来 将所述烟道气(14)的温度降低到低于所述第一温度的第二温度；以及通过设置在所述热交换器(16)的下游的至少一个过滤器过滤所述烟道气(14)，以从 所述烟道气(14)中去除污染物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二温度等于或低于烟道气(14) 混合物的酸露点。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作流体包括能够在所述第一温度 处被气化的有机流体。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过至少一个过滤器过滤所述烟道气 (14)的步骤包括通过静电滤尘器(32)和洗涤器(34)中的至少一个过滤所述烟道气 (14)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤提供布置成与所述烟道气(214)热连通的第二热交换器(252)，所述第二热交换器 (252)设置在所述有机朗肯循环设备(212)的所述至少一个热交换器(250)的下游和所述 静电滤尘器(232)的上游；以及通过所述烟道气(214)与所述第二热交换器(252)的热连通，将所述烟道气(214)的 温度降低到低于所述第二温度的第三温度，其中，所述第二温度等于或高于所述烟道气(214)混合物的酸露点，而且所述第三 温度等于或低于所述烟道气(214)混合物的酸露点。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤提供 用于冷却由所述第二热交换器(252)用来降低所述烟道气(214)的温度的液体的冷却器 (256)。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤提供布置成与所述烟道气(414)热连通的第二热交换器(462)，所述第二热交换器 (462)设置在所述静电滤尘器(432)的下游，以及通过所述烟道气(414)与所述第二热交换器(462)的热连通，将所述烟道气(414)的 温度降低到低于所述第二温度的第三温度，其中，所述第二温度等于或高于所述烟道气(414)混合物的酸露点，而且所述第三 温度等于或低于所述烟道气(414)混合物的酸露点。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤 收集来自于由所述第一热交换器和第二热交换器(460，462)中的至少一个引起的所述烟道气(414)的冷凝的冷凝物(464)；以及处理所述冷凝物(464)，以从所述冷凝物(464)中去除污染物。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤 通过布置在所述静电滤尘器(432)的下游的所述洗涤器(434)过滤所述烟道气(414)；提供布置成与所述烟道气(414)热连通的第三热交换器(470)，所述第三热交换器 (470)设置在所述洗涤器(434)的下游；以及通过所述烟道气(414)与所述第三热交换器(470)的热连通，将所述烟道气(414)的 温度降低到低于所述第三温度的第四温度，其中，所述第四温度等于或低于所述烟道气(414)混合物的饱和温度。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤提供 具有布置成与所述热交换器(16)闭环流体连通的涡轮(18)、冷凝器(20)和泵(24)的有 机朗肯循环设备(12)。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括由所述涡轮(18)的操作 供以动力的、操作性地联接到所述涡轮(18)上的至少一个从动装置，其中，所述从动装 置包括用于产生电能的发电机(28)和用于冷却液体的冷却器(256)中的至少一个。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤将至 少一种吸附剂喷射到所述烟道气(14)中，以增强从所述烟道气(14)中去除污染物。13.—种降低具有的第一温度的燃烧烟道气(14)中的污染物的浓度的方法，包括以下 步骤提供有机朗肯循环设备(12)，该有机朗肯循环设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：RW泰勒，JE罗伯茨，CM布思，
申请(专利权)人：BHA控股公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]