专利名称：具有排放控制及飞灰精选的煤燃烧系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种煤燃烧系统及方法，特别是一种具有排放控制及飞灰精选 (beneficiation)的煤燃烧系统及其方法。
背景技术：
从诸如在发电场中所使用的煤燃烧炉或锅炉产生的排放物，可能根据所燃 烧的煤的种类而包含多种不同的气体。这些气体中，部分可被排放至环境中的 气体的数量会受到控制。举例而言，有规定是用以限制可被排放至大气中的氮 氧化物的数量。为减少排放至环境中的氮氧化物的数量，选择性触媒反应器已被增设于诸 如在发电场中所使用的煤燃烧炉或锅炉。氨会被引入一选择性触媒反应器 (selective catalytic reactor, SCR)中且与排放物中的氮氧化物混合以产生 氮及水，进而减少所排放的氮氧化物的数量。然而，在诸如发电场内所使用的煤燃烧炉或锅炉中，用以减少氮氧化物的 选择性触媒反应器的修整也可能会产生可见的排放物如蓝烟流(blue plume)， 这是源于排放物中的二氧化硫中的相对少部分氧化为三氧化硫。三氧化硫与水 蒸气易于结合，以形成一酸雾。少量的水蒸气可由排放气体中获得，其可来自 于燃烧气体的湿气以及煤中的少量氢的燃烧产物，而此少量的水蒸气，足以或 不足以将足够的三氧化硫转换为可见的酸雾。若在排放气体中没有足够的水， 蓝烟流会在三氧化硫与大气水份结合后形成于电厂烟闺的下游。最后，如果发 电厂具有湿的S02洗涤器，将会有大量的水份以将大部分的三氧化硫转换为酸 雾，且大量的雾会由此洗涤器逸出。此湿气的来源仅控制酸雾形成的位置，及 其可见的形式。无论如何，硫酸雾会被形成，其会以酸雨的形式下降至地球表面，而三 氧化硫或蓝烟流对于健康的长期影响难以得知。二氧化硫被催化为三氧化硫 以及之后成为酸雾的数量，是占从燃烧的煤得到的所有的硫中相对小的一部 分。然而，蓝烟流的问题已受到极大的关注，此可由于AEP (American Electric Power)公司的发电场所排出的蓝烟流位于Chesire的城市的上风处，所以AEP 公司每年需付给Chesire城市租金而获得证明。数种用于实质上消除由三氧化硫所产生的酸雾及相关的蓝烟流的方法 己被提出，而在试验阶段规模(pilot scale)中至少有一种方法被报导为成功 的，此方法包含将氨(其剂量远高于SCR中所使用的剂量)引入排放气体中， 而其操作的温度已被降至250-300°F。在此温度下，氨会易于与三氧化硫产 生反应以形成一些可能的化合物，而这些化合物中最值得注意的是硫酸铵与 硫酸氢铵。由此反应所形成的这些化合物会撷取大部分的三氧化硫，进而消 除其转换为酸雾以及蓝烟流的形成。此可非常有效地控制蓝烟流的方法仍具有数个缺点。首先，大量地使用 氨将造成大量的支出；其次，如果引入不足量的氨，此反应大部分会产生硫 酸氢铵，而在这些温度中，硫酸氢铵呈现一种非常黏的，且部分是液体物质 的型态；硫酸氢铵会快速地生成于下游仪器且造成操作上的问题；最后，即 使当足量的氨系被用以可确定形成硫酸铵(一种干粉)时，此氨化合物与飞灰 会被收集，且氨化合物会不利于飞灰的品质。飞灰最有利的使用(指最高价值及最大数量)是用于混凝土中，以作为波 特兰水泥的部分代替物。即使有时从SCR使用中所产生的少量的氨化合物在 此飞灰的使用上是有问题的。更大量的这些由蓝烟流而来且通过导引入氨来 控制的化合物中，会使得灰分完全无法使用，无法使用的灰分一般会被置于 掩埋场。然而，由于许多的氨化合物(如硫酸铵)是水溶性的，因此，掩埋处 理不见得会接受此含有大量化合物的灰分。虽然飞灰最有利的使用是用于混凝土中以作为波特兰水泥的部分代替 物，但飞灰中通常有一碳含量，使其不适合此应用。因此，当飞灰不能以这 样的方式被利用时，便会被置于掩埋场中。发明内容本发明提供一种具有氨回收及飞灰精选的排放物控制的方法，其包括导 引氨，使其与一排放物中的至少部分的三氧化硫产生反应，并产生至少一或 多个氨化合物；沉淀排放物中的至少部分的飞灰粒子与氨化合物，并精选沉 淀的飞灰粒子；混合至少部分的被加热的精选飞灰粒子与沉淀的氨化合物，
以回收至少部分的氨；重复使用被回收的氨于导引氨的步骤中，使其与至少 部分的三氧化硫反应。本发明的另一实施例提供一种具有氨回收及飞灰精选的排放物控制系 统，其包括一第一氨传输系统、 一集尘器系统、 一精选系统、 一回收系统以 及一再供给系统。此第一氨传输系统连接至一排放系统，以将氨导引至与一 排放物中的至少部分的三氧化硫反应，并产生至少一或多个氨化合物；此集 尘器系统用以沉淀排放物中的至少部分的飞灰粒子与氨化合物；此精选系统 用以精选沉淀的飞灰粒子；此回收系统用以混合至少部分的被加热的精选飞 灰粒子与沉淀的氨化合物，以回收至少部分的氨；此再供给系统用以提供回 收的氨至第一氨传输系统。本发明的再一实施例提供一种制作具有氨回收及飞灰精选的排放物控 制系统的方法，其包括连接一第一氨传输系统至一排放系统，此第一氨传输系 统是用以将氨导引至与一排放物中，与至少部分的三氧化硫反应，并产生至 少一或多个氨化合物； 一集尘器系统连接至排放系统，并沉淀排放物中的至 少部分的飞灰粒子与氨化合物； 一回收系统连接至集尘器系统，以接收沉淀 的飞灰粒子； 一精选系统连接至回收系统，并精选沉淀的飞灰粒子；至少部 分的被加热的精选飞灰粒子被提供至与回收系统的沉淀的氨化合物混合，以 回收至少部分的氨； 一再供给系统连接至回收系统，并提供回收的氨至至少 该第一氨传输系统。本发明具有数个优点，包含提供一有效的系统及方法以控制及减少排放 物中的氮氧化物及三氧化硫，且同时回收氨。此外，由回收氨所得的飞灰粒 子可用于其他应用上，例如混凝土中的部分水泥的代替物。本发明提供一系统，而氨注入可用于此系统中由于其可非常有效的控制 氮氧化物及控制蓝烟流(与从排放气体中的部分撷取的硫化合物一起)。本发 明可达成此控制是通过使用所需的高浓度的氨，以防止在下游发电场仪器产 生问题，但不会大幅增加氨的成本，且不会污染所产生的飞灰，避免其不能 被有效地使用。特别的是，本发明沉淀由排放物所得的氨化合物，且再撷取 氨气以重复使用，而此举可节省成本，并可由所产生的飞灰粒子中移除氨污 染物。此外，本发明可再补获氨而不需要导入额外的被加热的气体，来将汽 化的氨在较高的浓度下被捕获，从而降低成本。另外，本发明在没有产生新 排放物的状况下即可完成再撷取的步骤，例如将氨化合物转换为氮氧化物。
除了再撷取及重复使用氨的步骤的外，本发明还可降低飞灰粒子中的碳含 量至其适用于作为波特兰水泥的部分代替物的程度。附圉说明第1A图 第IB图，为根据本发明的实施例的一具有排放控制及飞灰精选 的煤燃烧系统的方块图。10:煤燃烧系统12:排放系统14:选择性触媒反应器15:煤发电厂锅炉16、18:热交换器20、22:氨注入系统24:静电集尘器26:氨回收系统27:容器30(1)- 30(6):线路32:腔室33:输送管34:混合装置40(1)- 40(3):输送管41:输出线路42:流体床反应器44:流体供应系统45:排放系统46:飞灰输出处理系统48:腔室50:强力通风扇52:启动燃烧器58:旋风集尘器60(1)- 60(3):排放线路 62:输出线路64:气体/生成物冷却系统66:冷却水供应系统68:集尘器系统70:抽气通风扇系统72:输出线路74:输出线路76:输出线路具体实施方式
第1A图 第1B图所示为根据本发明的实施例的一具有排放控制及飞灰精 选的煤燃烧系统IO。此系统IO包含一排放系统12、 一选择性触媒反应器14、 热交换器16及18、氨注入系统20及22、 一静电集尘器24、 一氨回收系统26、 一收集箱28、 一流体床反应器42、 一流体供应系统44、 一排放系统45以及一 飞灰输出处理系统46，然而，在其他架构下，此系统10可包含其他数量及其 他型式的元件。本发明提供一有效的系统以及方法，以减少排放物中的氮氧化 物及三氧化硫，并用以再撷取及重复使用至少部分用于还原氮氧化物及三氧 化硫所注入的氨，且用以减少飞灰粒子中的碳含量至其可适用于作为波特兰 水泥的部分代替物的程度。请参考第1A图所示，此排放系统12包含一些线路、导管或是输送线路 30(1)-30(6)以及一腔室32，用以传输及处理排放物，然而，排放系统12还 可包含其他型式及数量的元件，以于其他架构下传输及处理排放物。排放系 统12的线路30(1)连接至一煤发电厂锅炉15的排放物出口，然而，排放系 统12可连接至排放物的其他源头，例如一燃煤工业锅炉。从煤发电厂锅炉 15或其他排放物源头而来的排放物会被输入至排放系统12的线路30(1)，此 排放物包含飞灰粒子及一或多种其他气体诸如二氧化硫及氮氧化物，然而， 排放物可包含其他成份。此热交换器16(称为一燃煤发电场或类似锅炉的一节热器)连接于线路 30(1)与线路30(2)之间，线路30(1)由煤发电厂锅炉15而来，而线路30(2) 连接至选择性触媒反应器14，然而，热交换器16可连接至其他元件且用于其 他架构之下。此热交换器16会降低排放物的温度至华氏600 750度之间，这 是一较理想的温度以移除选择性触媒反应器14中的至少部分氮氧化物，然而，
排放物的温度可调整至其他温度。此选择性触媒反应器14连接于线路30(2)与线路30(3)之间，线路30(2) 由热交换器16而来，而线路30(3)连接至热交换器18(称为一燃煤发电场或类 似锅炉的一空气预热器)，然而，选择性触媒反应器14可连接至其他元件且用于其他架构之下，且也可用于其他燃烧后处理系统诸如一选择性非触媒反应 器。 一氨注入系统20连接至选择性触媒反应器14，且注入氨(NH:,)至选择性触 媒反应器14中，其用以与排放物中的氮氧化物反应，且降低排放物中的氮氧 化物的数量，然而也可使用其他试剂。举例而言，如果使用一选择性非触媒反 应器以取代选择性触媒反应器14，所使用的试剂可为氨(NH:》或尿素。在此实 施例中，选择性触媒反应器14在一化学还原反应中利用氨还原排放物中的氮 氧化物(NCU，以生成氮(N)及水(H20)。举例而言，此反应可由下列反应式来说 明4NH:i+4N0+02—4N2+6H20 或者，若用一选择性非触媒反应器以取代选择性触媒反应器14，且使用尿素作为试剂，其反应如下2N0+C0(NH2) 2+1/2 02—2N2+C02+2H20 再回到第1A图及第IB图所示的实施例，选择性触媒反应器14的催化作 用也会造成排放物中的部分二氧化硫(S02)与氧产生反应，以产生三氧化硫 (S0:》，如下列反应式所示2S02+02—2S0:(排放物中的三氧化硫会进一步与排气中或释放至大气后的湿气反应，以形成酸雾(起初是微小的&50.,微滴)，其反应如下SO:i+H20—H2S04 此酸雾当释放至环境中时会产生蓝烟流。另一热交换器18，于一燃煤发电场或类似锅炉中被称为一空气预热器， 其于排放系统12内连接于线路30(3)与线路30(4)之间，线路30(3)由选择性 触媒反应器14而来，而线路30(4)是在腔室32中，然而，热交换器18可连接 至其他元件且用于其他架构之下。热交换器18降低排放物的温度至华氏275 度 300度之间，这是移除排放物中的至少部分的三氧化硫的较理想温度，然 而，排放物的温度可调整至其他温度。此腔室32是连接于排放系统12中，且位于线路30(4)与线路30(5)之间
线路30(4)由热交换器18而来，而线路30(5)连接至静电集尘器24，然而，腔 室32可连接至其他元件且用于其他架构之下。氨注入系统22连接至腔室32， 且用以将氨注入腔室32中，然而，也可使用其他方式供应氨。至少部分的三 氧化硫与腔室32中的氨产生反应，以主要地形成硫酸铵与硫酸氢铵，然而， 其他氨化合物也可少量地被形成，且此混合及反应的步骤可发生在其他形式的 容器及其他位置。 一般而言，硫酸氢铵粒子是具有黏性而黏附于飞灰粒子上， 而硫酸铵粒子是干的固体，因而会与飞灰粒子分开，但会与飞灰粒子混合。此静电集尘器24连接于线路30(5)与线路30(6)之间，线路30(5)由腔室 32而来，而线路30(6)将排放物输出至环境中或是其他位置，例如 一用以移 除S02的湿洗涤器的入口 。静电集尘器24也会透过一输送管33而连接至氨回 收系统26，以供应沉淀的飞灰粒子(以及所包含的氨化合物)至氨回收系统26， 然而，静电集尘器24也可连接至其他元件且用于其他架构之下。静电集尘器 24用以由排放物中沉淀至少部分的飞灰粒子以及氨化合物，也可使用其他方式 以由排放物中分离出飞灰粒子，例如袋滤式集尘器、旋风集尘器以及湿式静 电集尘器。在氮氧化物以及三氧化硫进行还原反应时，氨回收系统26用以回收至少 部分的氨，此氨由氨注入系统20及22被注入于排放物中。除了透过一般选择 性触媒反应器的喷嘴所注入的液态氨或是已蒸发的新鲜氨以外，氨注入系统20 及22以一气体流的型式注入回收的氨，然而，氨注入系统20及22可以其他 方式导引氨及/或其他试剂。氨回收系统26包含一容器27，此容器27具有一腔室以及位于此腔室中的 一混合装置34，然而，氨回收系统26可包含其他类型或是数量的元件。容器 27透过输送管33连接至静电集尘器24，以接收由静电集尘器24而来的沉淀 的飞灰粒子以及被加热及被精选的飞灰粒子，然而，氨回收系统26也可连接 至其他元件及用于其他例如具有中间飞灰储存及传输系统的架构。混合装置34 用以混合沉淀的飞灰粒子以及被加热及被精选的飞灰粒子。精选的飞灰粒子 会由流体床反应器42被供应至容器27，其数量是控制在用以进行飞灰粒子 混合的一温度，而飞灰粒子的混合用以分解及回收至少部分的氨。在这些特 别的实施例中，进行飞灰粒子混合的温度是介于华氏500度至华氏842度之 间，以使至少部分的氨进行分解，然而，此混合可被加热至其他温度。氨回收系统26也具有一输出，此输出连接至流体床反应器42，以供应处
理过的飞灰粒子及其他输出连接至输送管40(1)-40(3)的输出至输送管 40(1)-40(3)，以将被回收的氨以及冷却气体与较少量的飞灰送回至氨注入系 统20及22，然而，可使用由氨回收系统26而来的其他数量及其他类型的输出， 且这些输出可在其他架构下被连接至其他元件。举例而言，在输送管 40 (1) -40 (3)中的流(stream)可透过一旋风集尘器或类似的集尘器系统而被给 定路线，以将少量的飞灰回传至流体床反应器42，且避免经由氨注入系统20 及22使其再循环。请参考
图1B，流体床反应器42为一干式冒泡流体床，其用于飞灰粒子 的精选，此飞灰粒子是从容器27透过一输出线路41而来，然而，也可使用 其他类型及数量的可充份混合的反应器，且部分或全部的飞灰粒子可由其他 来源而供应。此流体床反应器42包含一腔室48，而此腔室48可具有其他数 量及类型的输入与输出以及其他数量的内部隔室。此流体供应系统44连接至流体床反应器42，且提供空气至反应器42的 腔室48，以使腔室48中的飞灰粒子变成流体且创造一流体床，此空气在初 始阶段或是其他有需要时会被加热，然而，此流体供应系统44可提供其他类 型的被加热或是不被加热的流体至腔室48中。在这些特别的实施例中，流体 床的温度可利用数种已知方法中的其中一种而被控制在约华氏1375度或是 以下，然而，流体床可被操作于其他温度，例如流体床温度约为华氏1550 度或是以下。此流体供应系统44包含一强力通风扇50与一空气预热器或启 动燃烧器52，然而，流体供应系统44可在其他架构下包含其他数量及类型 的元件，且可使用其他类型的流体供应系统。此强力通风扇50的一输出系连 接至空气预热器52的一输入，且空气预热器52的一输出系连接至反应器42 的一输入，也可使用其他架构。此排放系统45接收由流体床反应器42的腔室48中的一输出而来的一或 多种气体及飞灰粒子，收集排放气体中的飞灰粒子或是在一旋风集尘器58中 的气体，且利用重力将所收集的飞灰粒子提供回此腔室48，也可使用其他架构 的排放系统45。此排放系统45包含此旋风集尘器58以及排放线路 60(1)-60(3)，然而，此排放系统45可在其他架构之下包含其他数量及类型的 元件，例如在其他架构下使用其他类型及数量的集尘器及排放线路。此排放 线路60(1)由此腔室48提供一或多种气体的部分、以及飞灰粒子至旋风集尘器 58，排放线路60(2)因重力而提供所收集的飞灰粒子回此腔室48，且排放线路60(3)将由此腔室48所提供的一或多种气体的其他部分、以及飞灰粒子，由流体床反应器42提供至一输出线路62，然而，也可采用其他架构下的其他数量及类型的排放元件。此飞灰输出处理系统46输出被精选的飞灰粒子，此飞灰粒子适用于其他 应用，例如混凝土中的部分水泥的代替物。此飞灰输出处理系统46包含从 流体床反应器42而来的输出线路62、 一气体/生成物冷却系统64、--冷却水 供应系统66、 一集尘器系统68以及一抽气通风扇系统70，然而，飞灰输出处 理系统46可包含用于其他架构下的其他数量及类型的元件。被精选的飞灰粒 子及气体会由输出线路62被提供至气体/生成物冷却系统64，此气体/生成物 冷却系统64接收由冷却水供应系统66所提供的冷却水，此冷却水用以冷确被 精选的飞灰粒子及气体，然而，也可使用其他流体及/或冷却系统，举例而言， 在气体/生成物冷却系统64中所获得的热可用以产生流、或热空气、或其他气 体。被冷却的精选飞灰粒子及气体会由气体/生成物冷却系统64经由输出线路 72而输出至集尘器系统68，用以分离及输出精选的飞灰粒子，且通过抽气通 风扇系统70的帮助而排放气体。 一部分的精选飞灰粒子会经由输出线路76被 传输回此腔室48，以帮助控制及调节流体床的温度。在这些实施例中，在腔室 中的流体床的温度约为华氏1375度或是以下，然而，在腔室中的流体床可于 其他温度下操作。其他部分的精选的飞灰粒子会被传输回容器27中的腔室， 以与从静电集尘器24而来的飞灰粒子混合。精选的飞灰粒子会被加热，且以 供应的数量可提高混合物温度，以使至少部分的氨可由从静电集尘器24而来 的飞灰粒子被分解及回收。此具有排放物控制及飞灰精选的煤燃烧系统10的操作可搭配第1A图及 第1B图以作说明。粉末状的煤粒子会于煤燃烧锅炉15中被燃烧，且由此燃 烧而来的排放物会被输出至排放系统12的线路30(1)，然而，此排放物可由 其他来源提供，且可用其他方式输出。此排放物包含飞灰粒子、以及一或多种 其他气体，例如二氧化硫及氮氧化物，然而，此排放物也可包含其他成份。接着，此高于约750度的排放物会透过线路30(1)而被输入至热交换器16， 在此，排放物的温度会被降至约华氏600度至750度之间，以于一较理想的温 度下移除选择性触媒反应器14中的至少部分氮氧化物，然而，排放物的温度 可降低至其他温度。一旦排放物的温度被降到约华氏600度至750度之间时，排放物会透过线 路30(2)被提供至选择性触媒反应器14。此外，氨(NH3)会由氨注入系统20被 提供至选择性触媒反应器14，然而，也可使用其他试剂与其他方式以还原此氮 氧化物。选择性触媒反应器14中的氨(NH3)会在选择性触媒反应器14中的化学 还原反应中将氮氧化物转换为氮(N)及水(H20)。在本发明中，由氨注入系统20所导引入的氨其速率是控制在实质上消除此氮氧化物。在不考虑氨的额外成 本下，这是有可能的，因为在本发明中，至少部分的氨会被回收及重复使用。在上述还原过程中，也会存在于排放物中的二氧化硫及氧，会在选择性 触媒反应器14中的触媒产生反应，以产生三氧化硫(S03)。排放物中的二氧化 硫的数量会取决于煤中硫的数量，该煤是用以被燃烧且产生该排放物。接下来，排放物离开选择性触媒反应器14的温度会进-""步地被降到约华 氏275度到300度之间，以成为一较理想的温度以移除排放物中的至少部分三 氧化硫，然而，排放物的温度也可降低至其他温度。一旦由选择性触媒反应器14而来的排放物的温度被降到约华氏275度至 300度间时，排放物会透过线路30(4)被提供至腔室32。此外，氨会由氨注入 系统22被提供至此腔室32，然而，也可使用其他方式及架构。由氨注入系统 22所提供的氨会与至少部分的三氧化硫反应，而此将使得被反应的三氧化硫形 成氨化合物，此氨化合物会附着于飞灰粒子上且/或混合于飞灰粒子中。在这 些实施例中，氨系由氨注入系统22所导引，且其速率是控制在使所产生的氨 化合物多数包含硫酸铵粒子，然而，因应其他类型及数量的反应化合物，导 引氨的速率可控制在其他速率。此外，由氨注入系统22提供至腔室32中的 排放物的氨的数量，大于由氨注入系统20提供至选择性触媒反应器14中的排 放物的氨的数量，此较多数量的氨是需要的，以将排放物中的三氧化硫转换为 千的、固态的氨化合物。在此特别的实施例中，由氨注入系统22所提供的氨 的数量大约是由氨注入系统20所提供的氨的数量的十倍，以获得至少部分三 氧化硫所需的转换，然而，由氨注入系统20及22所提供的氨也可为其他比率。之后，包含有氨化合物的飞灰粒子会透过线路30(5)被供应至静电集尘器 24，在此，至少部分的飞灰粒子会由排放物中被沉淀出来，然而，也可使用其 他方法以由排放物中分离出飞灰粒子与氨化合物。沉淀的飞灰粒子会经由一输 送管33被传输至氨回收系统26的容器27中的一腔室，然而，沉淀的飞灰粒 子可以其他方式供应至其他位置。混合装置34会将由静电集尘器24而来的飞灰粒子以及从集尘器系统68 透过输出线路74而来的被加热及被精选的飞灰粒子，均匀地分布在容器27中，进而加热此飞灰粒子的混合物至一选定的温度。在这些特别的实施例中，此温度范围是介于约华氏500度至842度之间，然而，飞灰粒子的混合物可被加热 至其他温度。在此温度经过一选定的驻留时间之后，至少部分的氨化合物会分 解为氨及其他气体，例如S02。被回收的氨与目前较冷的排放气体以及任何其 他气体的副产品会被输出至输送管40 (1)，此输送管40 (1)系连接至输送管40 (2) 与输送管40(3)，然而，氨可以其他方式或架构被输出，例如输出至一储存 容器。在此特别实施例中，输送管40(2)供应部分的回收的氨流至氨注入系统 22且输送管40(3)供应部分的回收的氨流至氨注入系统20。接下来，被混合及被加热的飞灰粒子会由容器27透过输出线路41被输出 至流体床反应器42中的腔室48，然而，飞灰粒子可利用其他方式被供应至 流体床反应器42，且可使用其他飞灰粒子的来源以供应至流体床反应器42。其间，空气会由风扇50吸引，且可通过预热器52加热至启动或其他需求 的温度，然而，在操作时预热并不是需要的，且可使用其他类型的流体及流化 此床的方法。此空气会被提供至腔室48且使得腔室48内的飞灰粒子流体化及 混合。风扇50在一表面速度(在没有飞灰粒子存在时，流体床的操作温度与压 力下，实际的向上空气速度)下供应空气至腔室48，此表面速度至少约为0.5 英尺/秒，但小于3.0英尺/秒。当飞灰粒子在腔室48的流体床中移动时，飞灰粒子会与被风扇50吹起的 空气混合。空气中的氧会与飞灰粒子产生化学反应，以氧化其中部分的碳，且 进而减少飞灰粒子中的碳含量。此腔室48的尺寸及腔室48中的流体床的高度， 是被控制在使飞灰粒子在流体床中具有至少两分钟的驻留时间，然而，此驻留 可根据特别的应用而加以调整。此热气体及部分飞灰粒子在腔室48内上升，并透过一出口传至排放线路 60(1)，且上到此旋风集尘器58。此旋风集尘器58由排放气体或多种气体中分 离出任何飞灰粒子，此飞灰粒子通常具有粉尘般的性质。被收集至旋风集尘器 58的飞灰粒子会因重力的关系透过排放线路60(2)而被传输至腔室48。由粉尘 收集器62所收集的飞灰粒子再进入腔室48的速率是可被量测的。此排放气体 或多种气体穿过旋风集尘器58而进入另一排放线路60(3)，此排放线路60(3) 是连接至输出线路62，使排放气体或多种气体与由流体床反应器42排出的精 选的飞灰粒子混合。
此腔室48中精选的飞灰粒子经由输出线路62离开流体床反应器42，并进 入气体/生成物冷却系统64。精选的飞灰粒子与气体会通过气体/生成物冷却系 统64被冷却，此气体/生成物冷却系统64系接收由冷却水系统66的冷却水， 然而，也可使用其他类型及数量的流体及/或冷却系统。冷却的精选飞灰粒子 及气体会由气体/生成物冷却系统64透过输出线路72被输出至集尘器系统68，此集尘器系统68会分离及输出精选的飞灰粒子至输出线路74，且在抽气通风 扇系统70的帮助下排放气体。部分的精选飞灰粒子会透过输出线路74被传输 回容器27，以有助于控制及调节飞灰粒子混合物的温度，以容许氨的分解。虽 然此混合可被加热至其他温度，但在这些特别的实施例中，飞灰粒子混合物在 容器27内的温度是介于约华氏500度至842度之间，使至少部分的氨分解。本发明所精选的飞灰具有足够低的氨及碳含量，使其可在不需要进一步处 理的状况下而被使用，以作为混凝土中的部分水泥的代替物或用于其他应用， 例如无机填充料或添加于混凝土中以使其具有较佳的特性。在这些实施例 中，精选的飞灰粒子具有的碳含量小于约6%，且通常是小于2%，然而，精选的飞灰粒子的碳含量的比率系可改变。此外，用以控制排放物中的氮氧化物 及三氧化硫的氨可部分被回收，以消除对于所注入的用以控制氮氧化物以及 三氧化硫的氨的数量上的考量，且使排放物控制程序的节省更为可行。因此，本发明提供一有效的系统及方法，以控制及还原排放物中的氮氧化 物及三氧化硫，此系统及方法将氨注入的速率控制在防止不想要且具黏性的氨 化合物的生成，此氨化合物会损害下游设备。此外，本发明可再撷取及再使用 至少部分用以还原排放物中的氮氧化物及三氧化硫所注入的氨。再者，本发明 可降低飞灰粒子中的氨及碳含量，使其可适于其他应用，例如作为波特兰水 泥的部分代替物。虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任 何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润 饰，因此本发明的专利保护范围应当视本说明书所附的权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种具有氨回收及飞灰精选的排放物控制的方法，包括导引氨，使其与一排放物中的至少部分的三氧化硫产生反应，并产生至少一或多个氨化合物；沉淀该排放物中的至少部分的飞灰粒子与该氨化合物；精选至少该沉淀的飞灰粒子；混合至少部分的被加热的该精选飞灰粒子与该沉淀的氨化合物，以回收至少部分的该氨；以及重复使用该被回收的氨于导引氨的步骤中，使其与至少部分的三氧化硫反应。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于还包括燃烧煤，以产生该排放物。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于导引该氨的速率是控制在使所 产生的该氨化合物至少多数包含硫酸铵。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于在将氨导引至与至少部分的三 氧化硫反应之前，还包括导引初始氨至与该排放物中的至少部分的氮氧化物 与二氧化硫反应，并至少产生三氧化硫；其中该回收的步骤是由该排放物中含热的该沉淀的氨化合物中回收至 少部份的该初始氨；其中该重复使用的步骤是在导引该初始氨以及导引该氨中的至少一步 骤中，重复使用该被回收的氨及该被回收的初始氨。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于导引该初始氨的速率是控制在 使该初始氨实质上与该排放物中全部的该氮氧化物产生反应。
6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于被导引的该初始氨与该氨中至 少其中之一是以一气体形式以及至少一部份液体形式。
7. 如权利要求l所述的方法，其特征在于该精选的步骤还包括 导引该沉淀的飞灰粒子与至少一流体至一流体床；以及 通过混合该沉淀的飞灰粒子与该流体床的空气，使该沉淀的飞灰粒子中至少部分的碳氧化。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括于一初始阶段加热该至 少一流体。
9. 如权利要求7所述的方法，其特征在于该流体床的一操作温度是小于或等于华氏1375度。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于在该精选步骤之后，还包括收集至少部分的该飞灰粒子。
11. 一种具有氨回收及飞灰精选的排放物控制系统，包括 一第一氨传输系统，连接至一排放系统，以将氨导引至与一排放物中的至少部分的三氧化硫反应，并产生至少一或多个氨化合物；一集尘器系统，用以沉淀该排放物中的至少部分的飞灰粒子与该氨化合物；一精选系统，用以精选至少该沉淀的飞灰粒子；一回收系统，用以混合至少部分的被加热的该精选飞灰粒子与该沉淀的 氨化合物，以回收至少部分的该氨；以及--再供给系统，用以提供该回收的氨至该第一氨传输系统。
12. 如权利要求11所述的系统，其特征在于还包括连接至该排放系统的 至少一燃烧系统，该燃烧系统是用以燃烧煤，并于该排放系统产生该排放物。
13. 如权利要求11所述的系统，其特征在于该第一氨传输系统传输该氨 的速率是控制在使所产生的该氨化合物至少多数包含硫酸铵。
14. 如权利要求第11项所述的系统，其特征在于还包括 一第二氨传输系统，连接至该排放系统，以于该第一氨传输系统将氨导引至与该排放物中的至少部分的三氧化硫反应之前，将初始氨导引至与该排放 物中的至少部分的氮氧化物与二氧化硫反应，并至少产生三氧化硫；其中该回收系统是由该排放物中含热的该沉淀的氨化合物中回收至少部份的该初始氨；其中该再供给系统是提供该被回收的氨及该初始氨至该第一氨传输系统 与该第二氨传输系统中至少其中之一。
15. 如权利要求14所述的系统，其特征在于该第二氨传输系统导引该初 始氨的速率是控制在使该初始氨实质上与该排放物中全部的该氮氧化物产生 反应。
16. 如权利要求14所述的系统，其特征在于该第一氨传输系统与该第二 氨传输系统的至少其中之一，是导引该氨或该初始氨以一气体形式以及至少一部份液体形式。
17. 如权利要求11所述的系统，其特征在于该精选系统还包括 一流体床系统，该沉淀的飞灰粒子是被导引至该流体床系统；以及 一流体供应系统，提供至少一流体于该流体床系统中，使该沉淀的飞灰粒子中至少部分的碳氧化。
18. 如权利要求17所述的系统，其特征在于还包括一加热系统，以至少于一初始阶段加热该至少一流体。
19. 如权利要求17所述的系统，其特征在于该流体床的一操作温度是小 于或等于华氏1375度。
20. 如权利要求11所述的系统，其特征在于还包括一收集系统，以于精 选后收集至少部分的该飞灰粒子。
21. —种制作具有氨回收及飞灰精选的排放物控制系统的方法，包括 连接一第一氨传输系统至一排放系统，该第一氨传输系统是用以将氨导引至与一排放物中的至少部分的三氧化硫反应，并产生至少一或多个氨化合物； 连接一集尘器系统至该排放系统，该集尘器系统是用以沉淀该排放物中的至少部分的飞灰粒子与该氨化合物；连接一回收系统至该集尘器系统，以接收该沉淀的飞灰粒子； 连接一精选系统至该回收系统，该精选系统是用以精选至少该沉淀的飞灰粒子，其中至少部分的被加热的该精选飞灰粒子被提供至与该回收系统内的该沉淀的氨化合物混合，以回收至少部分的该氨；以及连接一再供给系统至该回收系统，该再供给系统是用以提供该回收的氨至该第一氨传输系统。
22. 如权利要求21所述的方法，其特征在于还包括连接至少一燃烧系统 至该排放系统，该燃烧系统是用以燃烧煤，并于该排放系统产生该排放物。
23. 如权利要求21所述的方法，其特征在于该第一氨传输系统传输该氨 的速率是控制在使所产生的该氨化合物至少多数包含硫酸铵。
24. 如权利要求21所述的方法，其特征在于还包括 连接一第二氨传输系统至该排放系统，以于该第一氨传输系统将氨导引至与该排放物中的至少部分的三氧化硫反应之前，将初始氨导引至与该排放物中的至少部分的氮氧化物与二氧化硫反应，并至少产生三氧化硫；其中该回收系统是由该排放物中含热的该沉淀的氨化合物中回收至少部份的该初始氨；其中该再供给系统是提供该被回收的氨及该被回收的初始氨至该第一氨 传输系统与该第二氨传输系统中至少其中之一。
25. 如权利要求24所述的方法，其特征在于该第二氨传输系统导引该初始氨的速率是控制在使该初始氨实质上与该排放物中全部的该氮氧化物产生 反应。
26. 如权利要求24所述的方法，其特征在于该第一氨传输系统与该第二 氨传输系统的至少其中之一，是导引该氨或该初始氨以一气体形式以及至少 一部份液体形式。
27. 如权利要求21所述的方法，其特征在于连接该精选系统至该回收系统的步骤还包括连接一流体床系统至该回收系统；以及连接一流体供应系统至该流体床系统，该流体供应系统是用以提供至少 一流体于该流体床系统中，使该沉淀的飞灰粒子中至少部分的碳氧化。
28. 如权利要求27所述的方法，其特征在于还包括连接一加热系统至该 流体供应系统，该加热系统是用以于一初始阶段加热至少一流体。
29. 如权利要求27所述的方法，其特征在于该流体床的一操作温度是小 于或等于华氏1375度。
30. 如权利要求21所述的方法，其特征在于还包括连接一收集系统至该 精选系统，该精选系统是用以于精选后收集至少部分的该飞灰粒子。
全文摘要
一种具有氨回收及飞灰精选的排放物控制系统及其方法，包括将氨导引至与一排放物中的至少部分的三氧化硫反应，并产生至少一或多个氨化合物；沉淀排放物中的至少部分的飞灰粒子与氨化合物，且精选至少沉淀的飞灰粒子；混合至少部分的加热的精选飞灰粒子与沉淀的氨化合物，以回收至少部分的氨；重复使用被回收的氨，并用于导引氨的步骤中使其与至少部分的三氧化硫产生反应。
文档编号F23J15/00GK101153714SQ200610149548
公开日2008年4月2日 申请日期2006年11月16日 优先权日2006年9月25日
发明者约瑟夫·W·克齐兰 申请人:柏斯材料有限公司