[發明專利]使用次煙道氣將水性尿素氣化成氨蒸氣的系統和方法

有效

• 申請號: 201080060682.5
• 申請日: 2010-11-05
• 公開（公告）號: CN102811796A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: Y.關
• 申請（專利權）人: 約翰遜馬西公司
• 主分類號: B01D53/94
• 分類號: B01D53/94;F01N3/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李晨

相關申請的交叉引用

本申請要求2009年11月5日提交的美國臨時申請號61/258,538的優先權權益，其通過引用結合到本文中。

技術領域

本發明一般地涉及NOx排放控制領域，并且更具體地涉及將水性尿素氣化以形成氨蒸氣的方法和系統，氨蒸氣被用來激活SCR催化劑以便高效地處理包括NOx及其它污染物的煙道氣。

背景技術

諸如發電廠、工業生產等氣體渦輪機、熔爐、內燃機和鍋爐中的化石燃料（例如燃料油）的使用導致包括不期望氮氧化物（NOx）的煙道氣的產生，通常是以氧化氮（NO）和二氧化氮（NO₂）的組合的形式。在某些操作條件下，可以通過使NOx與氨氣反應以產生無害水和氮氣作為產物來降低煙道氣流中的NOx水平。在稱為選擇性催化還原（SCR）的過程中，此反應可以在存在某些催化劑的情況下發生。

通常通過將水性尿素充分地加熱以形成氣態氨來供應用于SCR的氨。使用煙道氣的足夠熱的旁通流的焓來將所供給的尿素轉換成氨氣在本領域中也是已知的。例如：

授予Hofmann等人的名稱為“Combined?catalytic/non-catalytic?process?for?nitrogen?oxides?reduction”的美國專利號4,978,514公開了一種“用于將燃燒流出物中的氮氧化物還原的過程”，其“涉及在有效條件下將氮處理劑引入到流出物中以產生具有降低的氨氧化物濃度的已處理流出物，使得在已處理流出物中存在氨；并且然后在有效條件下接觸已處理流出物以用氮氧化物還原催化劑來減少流出物中的氮氧化物”。

授予Luftglass等人的名稱為“Catalytic/non-catalytic?combination?process?for?nitrogen?oxides?reduction”的美國專利號5,139,754公開了一種“用于將燃燒流出物中的氮氧化物還原的過程”，其“涉及在有效條件下將氮處理劑引入到流出物中以產生具有降低的氨氧化物濃度的已處理流出物，使得在已處理流出物中存在氨；并且然后在有效條件下接觸已處理流出物以用氮氧化物還原催化劑來減少流出物中的氮氧化物”。

授予Sun等人的名稱為“Selective?catalytic?reduction?of?NOx?enabled?by?side?stream?urea?decomposition”的美國專利號7,090,810公開了一種“優選過程裝置”，其“利用在必要時能夠被補充的煙道氣的焓來將尿素（30）轉換成用于SCR的氨。在140℃以上的溫度下被分解的尿素（30）被注射（32）到在換熱器（22）之后被分離出來（28）的煙道氣流中，所述換熱器（22）諸如為主過熱器或節約器。理想地，側流將在不需要進一步加熱的情況下使尿素氣化；但是，當要求熱量時，其遠比將整個流出物（23）或尿素（23）加熱將需要的少。通常小于煙道氣的3%的此側流提供用于尿素（30）的完全分解的要求溫度和停留時間。可以使用氣旋分離器來去除顆粒并將試劑與煙道氣完全混合。然后可以使用吹風機（36）將此流引導至在SCR前面的注射柵（37）。由于與穿過氨-SCR過程中的通過AIG注射的相比高了一個數量級的側流質量，促進了與煙道氣的混合”。

授予Sun等人的名稱為“Highly?efficient?hybrid?process?for?nitrogen?oxides?reduction”的美國專利號5,286,467描述了“一種用于減少燃燒流出物中的氮氧化物的過程”，其“涉及向流出物中引入除氨之外的氮處理劑以產生具有降低的氮氧化物濃度的已處理流出物；將氨氣源引入流出物中；以及使已處理流出物與氮氧化物還原催化劑接觸”。

發明內容

然而，需要的是用于提供足夠的停留時間以有效地允許尿素轉換到氨氣的系統和方法。因此，本發明是用于使得能夠通過允許足夠熱的煙道氣的次流有必需停留時間以將反應組件中的水性尿素氣化成氨蒸氣來實現NOx的高效選擇性催化還原的新型系統和方法。然后將氨和次煙道氣的混合物反饋到在SCR反應器系統上游的主煙道氣流中。

本發明的目的是使得能夠實現存在于通過燃燒鍋爐、氣體渦輪機、內燃機、熔爐等中的化石燃料（共同地稱為燃燒系統）所產生的燃燒產物中的NOx的高效選擇性催化還原（SCR）。

并且，本發明的目的不限于其在從燃燒得到的熱排出氣體中的適用性，而是可適用于其中將SCR過程用于NOx的還原的任何地方。