[發(fā)明專利]處理加壓流化床反應(yīng)系統(tǒng)的廢氣

無效

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• 申請日: 1995-03-21
• 公開（公告）號: CN1148350A
• 公開（公告）日: 1997-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·伊薩克森;J·科斯吉倫
• 申請（專利權(quán)）人: 福斯特韋勒能源股份公司
• 主分類號: B01D53/56
• 分類號: B01D53/56;F23J15/02;F23C11/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧新華,羅才希

發(fā)明背景與概述

本發(fā)明涉及加壓流化床反應(yīng)系統(tǒng)的廢氣的處理方法。本發(fā)明降低了與在高于大氣壓的壓力下在固體流化床中進行的加壓流化床燃燒相關(guān)的氮氣的排出量。

多年來，工業(yè)發(fā)電廠的排放要求得到詳盡的調(diào)查。生產(chǎn)能源的新方法已經(jīng)建立和商業(yè)化，并以節(jié)約成本的方法不斷增加污染物的捕集裝置和捕集效率。具體地講，人們長期以來一直希望發(fā)現(xiàn)節(jié)約成本的方法將氮基污染物包括氮的氧化物NO_x和氮的氧化物N₂O減至最少。

氮的氧化物可以主要經(jīng)由三種不同反應(yīng)路徑在燃燒過程中生成：

第一條路徑是游離氧基直接氧化分子氮，生成“熱NO_x”。據(jù)目前所知，該反應(yīng)路徑假定按下式進行：

????(1a)

????(1b)

“熱NO_x”的生成取決于燃燒反應(yīng)中游離氧原子的濃度。游離氧原子僅在高溫條件下生成，已有假定說在低于1700K的溫度下，“熱NO_x”在總的NO_x排出物中的量可以忽略。

第二條路徑是在烴基團和分子氮之間的燃料富集區(qū)進行反應(yīng)，生成的HCN在燃燒室中氧化，生成“瞬發(fā)NO_x””：

????(2a)

反應(yīng)(2a)和(2b)的反應(yīng)速率并非與溫度強烈有關(guān)，而是假定僅在低溫，燃料富集的條件下，才有大量NO_x經(jīng)這些反應(yīng)中生成。

根據(jù)第三條路徑，燃料中含有結(jié)合于燃料中并在燃燒過程中釋放的氮，生成NO、N₂O和N₂。部分氮以HCN或NH₃的形式與揮發(fā)性物質(zhì)一同釋放出，另一部分氮仍殘留于炭中。

HCN的均相反應(yīng)被認(rèn)為是燃燒過程中生成的一氧化氮(N₂O)的主要來源。反應(yīng)路徑是：

由于NO_x主要是經(jīng)由含氮化合物或氮本身氧化生成的，反應(yīng)器中氧的濃度對燃燒過程中NO_x的排放具有明確的影響。另一方面，在低的氧濃度下，一些一氧化碳和其它還原劑可能生成，據(jù)知它們用于還原NO_x并生成N₂。

瑞典專利申請8903891已經(jīng)提議將氨(NH₃)注入壓力容器中的加壓流化床反應(yīng)器中。瑞典資料建議在氣體透平之前向加壓容器中的煙道氣中注入氨和氣體透平后向煙道氣中另外注入氨進行催化還原反應(yīng)。該資料建議在氣體透平之后和催化還原反應(yīng)之前根據(jù)NO_x含量的測量值另外注入氨。但是該方法以及其它除去加壓流化床燃燒體系中氮基污染物的方法仍有其缺點。

根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NH₃(或類似的還原劑)注入高于大氣壓力(一般在2bar以上，優(yōu)選約2至100bar)的熱煙道氣中時，大量的NO_x將被還原為N₂。如果NH₃以足夠高的溫度注入，而且NH₃在熱條件下的停留時間足夠長，不希望出現(xiàn)的副效應(yīng)-例如N₂O、CO和NH₃排出量的增加-幾乎可以完成避免。如果還原劑與氣體有效地混合，而且之后移動緩慢，例如穿過顆粒分離器時的速率為約1-50cm/s(優(yōu)選約1-10cm/A)，那么這一效果特別好。