一种从排放烟道抽取热的排放气体并且使用其热能来蒸发诸如氨水的含水反应活性试剂或提供加热的空气-处理气体混合物的方法。压缩的空气为在喷射器式文丘里装置中诱发真空提供了运动力，该喷射器式文丘里装置将热的排放气体(“热气体”)从排放烟道抽出。在实施例中，热气体被抽入蒸发器单元中。热气体中的热能使注入的含水试剂蒸发。蒸发的混合物被抽入喷射器并且被挟带在运动空气中。稀释的试剂蒸汽混合物被注入回到该排放烟道中以便支持选择性催化还原(SCR)过程并且减少氮氧化物(NOx)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于处理热排放气体的技术，使用排放气体的热并且以一种能量有效的方式控制空气污染，并且大体上涉及减少来自燃烧过程的排放中的氮氧化物(“NOx”)的浓度。具体地说，本专利技术涉及一种通过使用热气体抽取系统和相关的用于蒸发例如氨水的反应活性试剂的系统来减少排放的NOx浓度的新的并且有用的方法和系统。
技术介绍
选择性催化还原(SCR)过程被广泛地用于处理来自燃烧过程的排放物中存在的NOx (即，减少污染物的量)。这些燃烧过程包括但不限于，由汽轮机和锅炉产生能量，化学处理加热器和蒸汽产生。这种SCR过程是一种已经证明有效的技术，在该过程中排放中的NOx分子在存在催化剂的情况下与氨结合而形成无害化合物。氨水是用于SCR的氨的最普通的形式，并且由于它也是最安全的形式而已经被广泛接受。氨水是纯氨(NH3，一种气体)溶解在液态水中的一种混合物。在氨水中氨的浓度范围按照氨的重量从小到几个百分点到大约10%至35%。然而，氨气是有害的并且将它溶于水中的过程并不总是无关紧要的。尿素作为在这种SCR过程中的替代性试剂已经被开发出来。尿素是相对无毒的氨前体并且是易溶于水中的。当尿素溶液被蒸发和加热时，就释放出反应活性的氨。可以用同样的方式使用其它可溶于水的氨前体试剂或其它化学反应物。为了最大化SCR过程的效果，氨水必须与排放流均匀地混合。为了确保均匀混合，就必须将氨水蒸发、用一种运载气体来稀释、并且均匀地注入排放流中。这种含水反应活性试剂蒸发过程必须被提供以充足量的热能，这是由于对于所供应的每体积有用量的试剂而言会蒸发很大的相对体积的水。本领域已经开发了若干方法来实现这种蒸发。一种这样的方法通常在行业内被称作“气体再循环”或“热气体再循环”蒸发。在图1中示出了这种现有技术方法的操作。蒸发的这种气体再循环方法使用来自热的排放气体的热能，这些热的排放气体通常的被驱除到大气中而浪费了它们含有的能量。抽风扇22从燃烧源的排放烟道10通过热源气管20抽出热气体的连续流。排放烟道10包括包含上游的或未处理的烟道气体的区域12和包含处理后的烟道气体的在SCR反应器14下游的区域16。气体抽风扇22将热气体移动通过它自身而进入引至蒸发器单元26的蒸发器管24。计量量的含水反应活性试剂(像氨)借助于试剂导引管32从试剂源30引入至蒸发器单元26中。通过试剂喷洒喷嘴28将这种试剂喷洒进入气体流中，该试剂喷洒喷嘴使用从压缩空气源34通过空气导管36传输到喷嘴28的压缩空气来用于雾化含水试剂和用于冷却喷嘴28。雾化的含水试剂液体被暴露于这种热气体足够的停留时间以便允许它蒸发。热气体和试剂的混合物通过注入器喷枪输入导管38离开蒸发器单元26并且然后引回到排放烟道10中。这种混合物借助于一排注入器喷枪18而均匀地分布在SCR反应器14的上游。本领域的普通技术人员应理解的是，可以使用这种同样的布置来引入含水性尿素或任何其它氨前体试剂的含水溶液或其它化学反应物。气体再循环蒸发系统在理论上是简单的但是却依赖离心式抽风扇来输送和加压热气体。这种类型的风扇是包括多个精确部件的高速旋转的装置，而这些精确的部件对于高温和/或腐蚀性或反应活性的试剂和气体是敏感的。这些对于高温和试剂敏感的设计特征包括，但不限于: 悬臂叶轮驱动轴； 驱动轴轴承间隙； 驱动轴壳体的密封件； 叶轮的毂到轴的安装； 驱动轴轴承座；.叶轮到壳体的间隙；和 叶轮的壳体到座的安装件。气体抽风扇会由于这些以及其它部件的缺点而失效，这已经成为在行业内限制使用“气体再循环”蒸发系统的驱动力。为了使得气体再循环蒸发再次成为可行的选择，需要一些以成本有效的方式来解决这些问题的方式。
技术实现思路
本专利技术通过用喷射器式文丘里装置(“喷射器” 一也已知为“引射器(eductor) ”，“文丘里”或“喷嘴”)和不与高温过程(烟道)气体接触的压缩空气装置来替代抽风扇而避开了与暴露于热气体的旋转设备相关联的失效模式。本专利技术的装置可以有利地用在新的和改装的设施中，其中这种改进的配置可以改进蒸发器性能，并且可以通过将蒸发容器从如在图1中示出的抽风扇排气处移动至紧邻排放烟道的喷射器抽吸管来减少要求用于系统预热的时间。此外，这种喷射器式文丘里装置还可以有利地使用在多种配置中，在这些配置中它被用来替换易受损的气体抽风扇。这种喷射器式文丘里装置可以有利地使用在多种不同的应用中来与易受损的抽风扇无接触地移动热的排放气体。本专利技术性技术的另优点是它可以可靠地应用于比现有技术的工艺中有可能的温度更高的烟道气体温度，这使之潜在地更加有效。附图说明图1示出现有技术的气体再循环蒸发系统的图示；图2示出本专利技术的通常使 用在原始设备中的第一“下游的”实施例，其中喷射器位于蒸发器的下游；图3示出本专利技术的通常使用在改装设备中的第二“上游的”实施例，其中喷射器位于蒸发器的上游；图4示出现有技术的热密封空气(heat seal-air)系统；并且图5示出热密封空气系统，其中喷射器为空气屏障提供热量。具体实施例方式提供以下说明以使本领域技术人员能够制作并使用本专利技术，并且以下说明提出了专利技术人考虑到的、实现他们专利技术的最佳模式。然而，各种修改对本领域技术人员来说仍将是明显的，因为在此已经将本专利技术的一般性原则确切定义为提供改进的气体再循环蒸发系统及其它热气体系统。本专利技术包括多种不同的配置，这些配置使用喷射器来避免用风扇来处理热气体所导致的问题。抽取的热气体的一种用途是使得试剂蒸发。这些试剂蒸发实施例包括带有在喷射器上游的蒸发器的实施例和带有在喷射器下游的蒸发器的实施例。可以在多种不同的应用中使用由喷射器抽取的热气体来避免风扇与热的反应气体之间的接触并且避免或最小化使用外部加热器来将气体温度增加到例如在加热的密封空气系统中的工作温度上。h游安装图2展示以一种在上游的配置安装的本专利技术，这种配置在初始原备安装中是常见的，但并不是必需的。这种配置提供了使用热气体的反应活性试剂蒸发，而无需将抽风扇直接放置在热气体的流动路径中。在这种装置中，环境条件下的空气被鼓风机46压缩到IOpsig至30psig(69kPa-207kPa)。本领域的普通技术人员意识到可以在这种系统中使用多种相似的压缩机或鼓风机装置。在压缩过程中，空气温度根据鼓风机进气口处的环境空气温度和鼓风机压缩比而增加。在鼓风机/压缩机的出口 47处所期望的空气温度是从大约100 T至350 T (38°C至177°C)。这种“温热的”压缩空气被迫使通过隔热的空气管50而到达文丘里喷射器装置42的“运动空气”输入或进入端口 48。温热的压缩空气穿过喷射器式文丘里装置42，由此在喷射器装置42的喷射器“抽吸气体”或真空入口端口 44处诱发真空。排放烟道10内的通常的热气体的温度会根据特定燃烧过程和从管道系统10移走热气体的精确位置而在大约500 T (2600C )和1100 T (593°C )之间改变。高于900 T (4820C )的温度通常地位于以简单循环运行的汽轮机排气处的烟道气体的取出位置上、或位于以废热发电运行的汽轮机上的热回收蒸汽产生器(HRSG)的上游处。高于500 T (260°C)的热气体温度通常地位于以废热发电运行的、安装有热回收蒸汽产生器(HRSG)的汽轮机的下游的烟道气体取出位置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.09 US 61/353,1111.一种用于在没有任何暴露于热的排放烟道气体和/或反应活性试剂蒸汽的移动式机械部件的选择性催化还原系统中使用的、用于蒸发反应活性试剂的系统，包括: 第一压缩气体源； 文丘里喷射器，所述文丘里喷射器具有输入端口、抽吸端口和输出端口，所述第一压缩气体源将压缩气体提供至所述输入端口； 热气体入口管，所述热气体入口管用于提供来自排放烟道的热气体； 热气体出口管，所述热气体出口管用于将气体混合物再次引入所述热气体入口管下游的排放烟道中，由此在所述抽吸端口处的真空将热气体从所述排放烟道抽出并且通过所述热气体入口管，并且离开所述出口端口的压缩气体与热气体的混合物被驱使通过所述热气体出口管并且回到所述排放烟道中；以及 具有气体入口和气体出口的反应容器，所述反应容器布置在所述热气体入口管与所述热气体出口管之间与它们流体连通，所述反应容器包括: 在所述反应容器内的反应活性试剂雾化装置；以及 反应活性试剂源，所述反应活性试剂源可操作地连接至所述反应活性试剂雾化装置。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述雾化装置进一步包括用于喷洒来自所述反应活性试剂源的反应活性试剂的反应活性试剂喷洒喷嘴，和可操作地连接至所述反应活性试剂喷洒喷嘴的第二压缩气体源。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述反应容器被布置成以所述气体入口连接至所述热气体入口管并且以所述气体出口连接至所述抽吸端口，由此在所述文丘里喷射器中产生的真空将热气体从所述排放烟道抽入所述反应容器中，在所述反应容器处所述热气体与从所述反应活性试剂雾化装置喷洒的反应活性试剂混合，从而导致所述反应活性试剂蒸发以便形成热气体...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·T·冈本，帕特里克·J·金，迪安·A·米守，
申请(专利权)人：肖恩·T·冈本，
类型：
国别省市：
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