[发明专利]选择性催化还原NOx的方法和控制系统

说明书

相关申请

本申请是2007年11月9日提交的共同未决美国临时申请SN 60986917的连续案，该临时申请的全部公开内容引入本文作为参考。

技术领域

本发明总体涉及有效利用尿素进行NO_x的选择性催化还原(SCR)，更具体地涉及进料尿素的气化产物以从单一装置供料到多个涡轮机动力装置，该单一装置将尿素转化为含氨气的SCR试剂，而且保持完全控制单独的SCR装置而不过量使用试剂或者损失污染控制效力的能力。

背景技术

在许多不能采用更多常规发电厂的情况下使用涡轮机来产生动力是经济的。它们很大的优点在于，它们通常在最小化地产生NO_x的情况下运行并且可以利用燃料，例如沼气和垃圾填埋产生的气体(digester and landfillgases)。然而，它们的确产生会受到限制的显著量的NO_x，因此，正在作出努力以将排放减小到甚至更低的水平。

沼气和垃圾填埋产生的气体是来自污水处理或垃圾填埋的有机材料厌氧分解的气态副产物，其主要由甲烷和二氧化碳组成。根据生产生活通常考虑的标准，这些不是清洁燃料。在这些气体中典型地会发现痕量的有害化合物，并且其通常包括硫化氢、氨气和形成酸气体的化合物。此外，还有某些化合物会存在于所述气体中并且已知会堵塞NO_x还原催化剂和缩短涡轮机的寿命。对于使用者来说，最后的结果就是，由于涡轮机寿命缩短、被腐蚀的管道系统和被污染的催化剂，使用这种低成本燃料可以导致额外的成本。

除非可以通过利用这些燃料的能量价值的良好优点来收回这些成本，否则将影响环境并且它们的能量价值很可能被进口石油所取代。因此，有利的是，所有的成本由设备的使用者通过以下收回：，在例如涡轮机的燃烧设备中燃烧以发电或者直接驱动装备，以及通过合适的NO_x还原技术进行处理。NO_x还原技术中最好的是SCR，如果其可以在像电力网对能量需求那样的灵活的系统中有效地实施而不储存危险的氨气。

已经证实SCR对于NO_x还原来说是非常有效的，并且SCR装置通常可以放大到涡轮机所需的尺寸。然而，SCR装置通常需要使用氨气作为还原试剂，并且常见的问题是氨气的储存是困难和危险的，特别是在人口密集区域。因此，例如Sun等的美国专利7,090,810和Cooper等的美国专利6,077,491中所述，通常需要使用氨气发生器，但是并没有讨论它们对多个涡轮机装置的控制，并且在某些设备中，例如与沼气和垃圾填埋产生的气体一起使用的涡轮机，与经济可允许的状况相比更加昂贵或困难。

由于气体的质量低而更通常通过火焰燃烧的沼气和垃圾填埋产生的气体可产生难以收回的成本。对于这些气体来说，经济问题特别大。需要超过一个涡轮机的设备目前并不能从单一的基于尿素的氨气SCR装置中获益。不幸的是，已经看出每个涡轮机利用单一的尿素转化装置是最实用的方法。

然而，由于对涡轮机发电的需求随着时间波动(日常波动和季节性波动)，单一的氨气发生器并不是实用的。SCR装置通常采用氨气注入栅板(AIG)，其基本上为排布有孔的分配管阵列，氨气优选与载气一起通过所述孔射出以在每个位置提供足够的气体动量，从而实现氨气的均匀分配。当需求低时，立即降低用于一个涡轮机的一个SCR装置的氨气，会产生其它装置暂时过量的氨气。为氨气的安全原因要避免不采用储存罐，目前没有很好的方法来调节波动。分配将受到不利的影响，或者将供应过量的氨气和导致氨气泄漏。

现在需要有效利用尿素的方法、装置和系统用于NO_x的选择性催化还原(SCR)，更具体地说用于将尿素的气化产物从单一尿素气化装置进料到多个涡轮机动力装置。

特别需要将尿素转化为氨气，并且保持完全控制单独的SCR装置而不使用过量的试剂或者损失污染控制效力的能力的系统。

发明内容