[發(fā)明專利]高效選擇性催化還原系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210273035.3
• 申請日: 2012-08-02
• 公開（公告）號: CN102913311A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L.默錢特;R.F.霍斯金;V.薩馬;I.馬宗徳;R.薩哈;G.O.克雷默
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強(qiáng);嚴(yán)志軍

技術(shù)領(lǐng)域

本申請和作為結(jié)果得到的專利大體涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，且更詳細(xì)地講，涉及具有由采集到的二氧化碳或者其它類型的氣體驅(qū)動的選擇性催化還原系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

一般而言，在發(fā)電設(shè)施等中產(chǎn)生的二氧化碳(“CO₂”)被認(rèn)為是溫室氣體。這樣，與排放進(jìn)大氣相反，政府規(guī)定通常要求采集和封存(sequestration)在整個發(fā)電過程中產(chǎn)生的二氧化碳。明確地講，二氧化碳可在若干個階段中被壓縮和中間冷卻以到達(dá)超臨界狀態(tài)。二氧化碳然后可被液化和運(yùn)輸以用于終端用途，諸如深海封存、增強(qiáng)的油回收或者其它用途。

同樣地，發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生氮氧化物(NO_X)和其它的氣體。氮氧化物的產(chǎn)生也經(jīng)受逐漸增加的政府規(guī)定的控制。用于減少燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中總的氮氧化物排放物的一種方案是使用選擇性催化還原(“SCR”)系統(tǒng)。這種SCR系統(tǒng)可通過管道等連接到燃?xì)鉁u輪出口。SCR系統(tǒng)向排氣流添加還原劑(典型地為氨或者尿素)，之后使該流穿過催化床，以便選擇性地吸收氮氧化物和去氧劑(reducing?agent)。吸收的成分在催化器表面上經(jīng)歷化學(xué)反應(yīng)，且反應(yīng)產(chǎn)物被解吸。明確地講，還原劑和排氣流中的氮氧化物反應(yīng)而形成水和氮?dú)?4NO+4NH₃+O₂=6H₂0+4N₂，在大約549華氏度到大約664華氏度(大約287.2攝氏度到大約351.1攝氏度)處)。使用其它類型還原劑的催化器在本領(lǐng)域內(nèi)也是已知的。

雖然已知的SCR系統(tǒng)在減少氮氧化物的量上通常是高效的，在一些應(yīng)用中排放物可減少高達(dá)大約90％，但這種系統(tǒng)通常要求專用的霧化空氣源，具有煙道氣風(fēng)扇的煙道氣再循環(huán)管路，或者兩者，以便氣化和霧化氨。這樣，整個SCR系統(tǒng)包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)上的作為一個整體的至少一些附加的排放管。另外，氮氧化物排放物在瞬變操作情形期間―諸如，在發(fā)動機(jī)啟動、負(fù)荷擺動情形等期間―還可到達(dá)峰值。這些氮氧化物輸出峰值可導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)與當(dāng)前政府排放物規(guī)定不相符。

因此，存在對于使用選擇性催化還原系統(tǒng)等的改進(jìn)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的需求。這種SCR系統(tǒng)或其它類型的排放物還原系統(tǒng)應(yīng)該保持總的氮氧化物排放物在政府規(guī)定內(nèi)，同時排除或者減少燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)上的附加負(fù)載(對于這種系統(tǒng)，為了提高總的性能和效率，通常需要該附加負(fù)載)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請和作為結(jié)果得到的專利因此提供了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可包括產(chǎn)生燃燒氣體流的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)、與燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)連通的排放物還原系統(tǒng)、要被注入進(jìn)燃燒氣體流的氨流及用于氣化氨流的壓縮氣體源。

本申請和作為結(jié)果得到的專利還提供了操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的方法。該方法可包括如下步驟：產(chǎn)生燃燒氣體流、壓縮二氧化碳流、用壓縮的二氧化碳流氣化氨流，及將氣化的氨流注入燃燒氣體流中。

本申請還提供了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可包括產(chǎn)生燃燒氣體流的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)、與燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)連通的選擇性催化還原系統(tǒng)、要被注入進(jìn)燃燒氣體流的氨流及用以提供二氧化碳流來氣化氨流的二氧化碳采集和封存系統(tǒng)。

結(jié)合若干附圖和所附的權(quán)利要求考慮，在審閱了隨后的詳細(xì)描述后，本申請和作為結(jié)果得到的專利的這些和其它的特征及改進(jìn)對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是使用選擇性催化還原系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意圖。

圖2是可在本文中描述的使用選擇性催化還原系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意圖。

圖3是可在本文中描述的具有選擇性催化還原系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的備選實(shí)施例的示意圖。

圖4是可在本文中使用的氨注入柵(grid)的正視平面圖。

圖5是可在本文中使用的氨注入柵的備選實(shí)施例的正視平面圖。

圖6是可在本文中描述的具有選擇性催化還原系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的備選實(shí)施例的示意圖。

圖7是可在本文中描述的具有選擇性催化還原系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的備選實(shí)施例的示意圖。

圖8是可在本文中描述的具有選擇性催化還原系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的備選實(shí)施例的示意圖。

圖9是可在本文中描述的具有化學(xué)計(jì)量排氣再循環(huán)排氣系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的備選實(shí)施例的示意圖。

部件列表

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)????10

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)????15

壓縮機(jī)????20

空氣流????25