[發(fā)明專(zhuān)利]使一氧化碳排放達(dá)標(biāo)且能量消耗最小的火室溫度控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01133026.0
• 申請(qǐng)日: 2001-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1344887A
• 公開(kāi)（公告）日: 2002-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·R·科克倫;C·A·戴夫特;M·S·德克爾西;J·E·艾爾德;J·E·漢德森;F·P·芬特
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 羅姆和哈斯公司
• 主分類(lèi)號(hào): F23G7/00
• 分類(lèi)號(hào): F23G7/00;F23N5/00;F23N5/18;G01N30/02
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王杰

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及工業(yè)廢料處理的領(lǐng)域，并且在工業(yè)處理工業(yè)如化學(xué)工業(yè)(如涉及丙烯腈、丙烯酸和它的酯、甲基丙烯酸和它的酯、及氯乙烯單體的生產(chǎn)的工業(yè)工藝)、石油精煉工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)、藥物工業(yè)和食品工業(yè)中，尤其涉及工業(yè)廢料流在與鍋爐結(jié)合或者不結(jié)合的熱氧化器、爐子、燃燒器或者焚化爐(下文中各自和總起來(lái)稱(chēng)為“焚化爐”)內(nèi)的焚化。

通常進(jìn)行焚化的廢料流產(chǎn)生于各種工業(yè)中如化學(xué)工業(yè)、石油精煉工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)、藥物工業(yè)和食品工業(yè)。這種廢料流可以是淤渣、漿液、氣體、液體、油或者它們的組合。例如，產(chǎn)生需要處理的廢料流的化學(xué)工藝包括丙烯腈、甲基丙烯酸和它的酯、丙烯酸和它的酯、氯乙烯單體、苯酚、合成氣和乙烯的生產(chǎn)。廢料流的一些石油精煉源包括：加氫處理裝置的清洗氣、催化重整裝置塔頂氣和來(lái)自穩(wěn)定塔的燃料氣體?；瘜W(xué)工廠源包括：廢氫流、通風(fēng)集管流、廢油流、吸收和汽提塔頂流、及來(lái)自廢水處理系統(tǒng)的流出物。

焚化過(guò)程是快速氧化過(guò)程，該過(guò)程釋放能量，而這些能量可以或者不可以被用作動(dòng)力來(lái)做有用工作如在鍋爐中形成蒸氣。盡管焚化過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)較高的破壞效率，但是典型地，這些系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用十分貴，因?yàn)槭褂昧四芰?。最重要的是，焚化系統(tǒng)具有與它們的運(yùn)行有關(guān)的二次排放物，而這受到環(huán)境機(jī)構(gòu)如環(huán)境保護(hù)署(“EPA”)和得克薩期州自然資源保護(hù)委員會(huì)(TNRCC)嚴(yán)厲控制。典型地被控制的、焚化排放物中的物質(zhì)是CO和NO_x。CO₂也是個(gè)問(wèn)題，因其是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體。通常，環(huán)境條例限制每小時(shí)可從公司的廢料焚化過(guò)程中所排放出的這些物質(zhì)的總量。因此，在通過(guò)焚化來(lái)處理廢料流時(shí)，目標(biāo)是符合合適的環(huán)境條例，同時(shí)使能量消耗最小，因此該過(guò)程的成本效果合算。用于工業(yè)廢料流的傳統(tǒng)焚化系統(tǒng)不能滿足這個(gè)目標(biāo)。

在至今公知的焚化系統(tǒng)中，環(huán)境控制規(guī)范把焚化過(guò)程的工作條件限制到“爐身實(shí)驗(yàn)(stack?test)”期間所使用的具體工作條件。通常，“爐身實(shí)驗(yàn)”運(yùn)轉(zhuǎn)在最壞的情況下。因此，由爐身實(shí)驗(yàn)所規(guī)定的工作條件如溫度、燃料和空氣不能充分地顯示調(diào)節(jié)靈活性以改變廢料流的成分、供給速率或者燃料值。根據(jù)這個(gè)“最壞情況”的方法的工作條件很少改變，因?yàn)樗鼈兂３Ｓ蓢?yán)格的環(huán)境允許要求所規(guī)定。此外，幾乎沒(méi)有機(jī)會(huì)進(jìn)行改變，并不經(jīng)常進(jìn)行爐身實(shí)驗(yàn)。雖然這種方法確保了排放物符合要求(達(dá)標(biāo)compliance)，但它不靈活還維持焚化爐總是運(yùn)轉(zhuǎn)在費(fèi)用最貴的工作條件下。

在工作在爐身實(shí)驗(yàn)工作條件下的傳統(tǒng)工業(yè)廢料焚化過(guò)程中，在爐子中，廢料流通常結(jié)合有大量的燃料如天然氣和過(guò)量的空氣。因?yàn)槭褂昧舜罅康娜剂希虼擞蛇@種傳統(tǒng)過(guò)程所產(chǎn)生的排放物常常符合環(huán)境條例。但是，這種方法的成本效益不合算，因?yàn)樘烊粴饧粗饕剂陷^貴。此外，由于使用了過(guò)量燃料，因此焚化爐的溫度非常高，通常是大約1000°F(538℃)到大約2000°F(1076℃)。這些高溫結(jié)合供給到該系統(tǒng)中的空氣進(jìn)料中的氮產(chǎn)生了不期望的NOx量即需要嚴(yán)格控制的排放物質(zhì)。

傳統(tǒng)地，使來(lái)自焚化系統(tǒng)的CO和NOx排放物最小的努力集中在調(diào)整該系統(tǒng)內(nèi)的空氣(例如溫度、流動(dòng)和分布)和使它的分布最佳化。這個(gè)通過(guò)監(jiān)控排放物的含氧量來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在傳統(tǒng)系統(tǒng)中把測(cè)量或者監(jiān)控焚化排放物的氧含量作為標(biāo)準(zhǔn)反饋控制，其中調(diào)整供給到焚化系統(tǒng)中的空氣，從而最終控制焚化排放物中的CO量?？諝獠粔蚴沟迷撓到y(tǒng)的燃料較多，這可以造成爆炸事故。同時(shí)過(guò)量空氣避免了這種問(wèn)題并且有利于實(shí)現(xiàn)完全燃燒，太多的空氣導(dǎo)致過(guò)量的NOx形成并且需要更多的能量消耗。此外，使用更多的空氣意味著更大的風(fēng)扇，而這些風(fēng)扇本身很貴。至今公知的系統(tǒng)沒(méi)有把溫度看作控制變量來(lái)優(yōu)化該系統(tǒng)；因此，例如，傳統(tǒng)裝置借助于通過(guò)監(jiān)控排放物的氧含量來(lái)控制空氣供給從而實(shí)現(xiàn)焚化過(guò)程最佳化，該傳統(tǒng)裝置導(dǎo)致焚化過(guò)程配料有過(guò)量的空氣并且在排放物中過(guò)多形成有CO和NOx，而該過(guò)量的空氣一定得被加熱。當(dāng)焚化過(guò)程的控制只局限于這種方法時(shí)，工作費(fèi)用較高并且效率較低。

使用一些傳統(tǒng)焚化系統(tǒng)(這些系統(tǒng)使用排放物的含氧量作為優(yōu)化該系統(tǒng)的方式)的另一個(gè)問(wèn)題是，如果廢料流的條件改變了，那么焚化系統(tǒng)不會(huì)最佳地、可靠地適應(yīng)這些變化，從而導(dǎo)致工藝性能的效率降低并且費(fèi)用升高，并且可能導(dǎo)致不符合條例的要求。傳統(tǒng)系統(tǒng)中的工藝參數(shù)如溫度沒(méi)有調(diào)整以適應(yīng)廢料流中的變化。此外，在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，唯一涉及廢料流的變化的裝置在過(guò)去一直是把過(guò)量空氣加入到該系統(tǒng)中，而這產(chǎn)生了上述的缺點(diǎn)。