本发明大体涉及空气污染控制领域，尤其涉及一种空气污染控制方法和系统。
背景技术：
随着环境污染的日益严重，尾气的排放受到严格的控制。在燃烧工艺中，燃料的燃烧会导致烟气的生成。烟气通常会含有一定量的空气污染成分，例如氮氧化物(nox)，nox是空气污染物的重要来源。nox是一类无色无味但是具有高反应性的气体的总称，这些气体含有不同量的no和no2。
nox在燃烧过程中通过两个主要机理形成：燃料型nox和热力型nox。燃料型nox来自存在于燃料中的有机结合的元素氮(n)的氧化。热力型nox来自大气氮(n2)的高温氧化。
更具体地说，通过燃料中有机结合的n与氧气(o2)的反应，在火焰区中形成燃料型nox。决定燃料型nox形成速率的关键变量是在火焰区中o2的可得性、燃料结合的n的量、以及含n材料的化学结构。燃料型nox反应可以在相对较低的温度(<1,100℃)下发生。根据火焰区中o2的可得性的不同，含n化合物会反应形成n2或者nox。当o2的可得性较低时，n2是主要反应产物。如果有大量的o2可用，则更大比例的燃料结合的n转化成nox。
相反，通过在n2与o2基团之间的反应，在高温火焰区中形成热力型nox。决定热力型nox形成速率的关键变量是温度、o2和n2的可得性、以及停留时间。由于需要高的活化能，因此，直到火焰温度达到1,100℃，热力型nox的形成才变得显著。
然而，由于nox作为标准污染物质、酸性气体和臭氧前体，所以，nox的排放通常是不希望的，并且对环境影响大。
因此，如何通过对烟气的处理来降低空气污染成分的排放将成为工业燃烧系统中的一大挑战。
技术实现要素：
本发明的一个方面在于提供一种空气污染控制方法。所述方法包括：在燃烧区中燃烧化石燃料，这导致了含有一定量的未氧化的有机物组分的烟气的形成，所述烟气进入到所述燃烧区下游的燃烧室中；在所述燃烧室中将一定量的促进剂添加到所述烟气中，用于促进所述有机物组分的快速氧化，所述促进剂与所述烟气接触的位置处所述烟气的温度在约700℃到约1200℃的范围内，所述促进剂与所述烟气在所述燃烧室中的停留时间足以部分地氧化所述促进剂，从而增加所述有机物组分的氧化，并且，所述促进剂与所述烟气的接触发生在有o2存在的情况下，并且，o2含量足够高，从而使得在所述促进剂氧化之后在所述烟气中仍有一些o2；获得与所述烟气相关的至少一个测量值；以及根据所述至少一个测量值来控制所述促进剂的量。
本发明的另一个方面在于提供一种空气污染控制系统。所述系统包括燃烧系统、促进剂注入装置、测量装置以及促进剂控制器。所述燃烧系统包括燃烧区和位于所述燃烧区下游的燃烧室。所述燃烧系统用于在所述燃烧区中燃烧化石燃料，这导致了含有一定量的未氧化的有机物组分的烟气的形成。所述烟气进入到所述燃烧室中。所述促进剂注入装置用于在所述燃烧室中将一定量的促进剂添加到所述烟气中。所述促进剂注入装置位于所述燃烧室中所述烟气的温度在约700℃到约1200℃的范围内的位置处。所述促进剂与所述烟气在所述燃烧室中的停留时间足以部分地氧化所述促进剂，从而增加所述有机物组分的氧化。所述一定量的促进剂用于促进所述有机物组分的快速氧化。所述测量装置用于获得与所述烟气相关的至少一个测量值。所述促进 剂控制器用于根据所述至少一个测量值来控制所述促进剂的量。
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：
图1是根据本发明的一个具体实施方式的示意性空气污染控制系统的示意图；
图2是根据本发明的一个具体实施方式的图1的示意性促进剂控制器的示意图；
图3是根据本发明的一个具体实施方式的示意性空气污染控制方法的流程图；以及
图4是示出如何根据与烟气相关的至少一个测量值来控制促进剂的量的一个具体实施方式的流程图。
具体实施方式
为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本发明的披露。
除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元 件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
图1示出根据本发明的一个具体实施方式的示意性空气污染控制系统100的示意图。如图1所示，示意性空气污染控制系统100可以包括燃烧系统1。燃烧系统1可以包括，例如，公用锅炉、废物焚烧炉以及其他静止燃烧系统。燃烧系统1可以包括燃烧区11以及位于燃烧区11下游的燃烧室12。一种化石燃料可以在燃烧系统1的燃烧区11中被燃烧，这导致了烟气的形成。烟气可能会含有一定量的未氧化的有机物组分，并且，烟气可以进入到燃烧系统1的燃烧室12中。然而，如果这些未氧化的有机物组分不经过任何处理而直接被排放到大气中，则它们将会成为空气污染物。
因此，为了促进化石燃料的破坏，并且降低有机物组分的排放，本发明的具体实施方式的空气污染控制系统100可以包括促进剂注入装置2。促进剂注入装置2可以在燃烧系统1的燃烧室12中将一定量的促进剂添加到烟气中。该一定量的促进剂可以促进有机物组分的快速氧化，并且，可以增加有机物组分焚烧的有效性。促进剂可以包括，例如，氢气(h2)、甲烷(ch4)、一氧化碳(co)或者任何石蜡烃。在低水平(几个ppm)下的促进剂排放是完全可以接受的。如在本文中所使用的，术语“ppm”是指相对于烟气体积的百万分之一。尽管可以使用任何合适的促进剂，但是为了简化在以下将使用h2作为促进剂的一个示意性示例。
所使用的促进剂的量优选地小于烟气的约0.5重量百分比，并且，更加优选地小于待处理的烟气的约0.2重量百分比，因为大量的促进剂的使用会导致促进剂的不期望的排放。所使用的促进剂的量优选地大于烟气的约0.01重量百分比，从而确保有机物组分的完全破坏。这些少量的促进剂能够足以迫使有机物组分的完全氧化。
在燃烧系统1中，促进剂与烟气接触的位置(即促进剂注入位置)处烟 气的温度优选地大于约700℃。因为在低于约700℃的温度下，氧化有机物组分所需要的反应时间要比实际系统所能方便提供的要长。在促进剂注入位置处烟气的温度优选地小于约1200℃。因为高于约1200℃的温度，对于注入的促进剂的完全消耗所需要的反应时间要比混合时间短。在这种情况下，所有的烟气很难充分地接触注入的促进剂。此外，在大于约1200℃的温度下，可能会导致各种重金属的无法接受的高蒸发大幅增加。因此，在本发明的具体实施方式的燃烧系统1中，在促进剂注入位置处烟气的温度可以优选地在约700℃到约1200℃的范围内。
因此，促进剂注入装置2优选地位于燃烧室12中烟气的温度在约700℃到约1200℃的范围内的位置处。
在燃烧系统1中，促进剂与烟气在燃烧室12中的停留时间足以部分地氧化促进剂，从而增加有机物组分的氧化。促进剂与烟气在燃烧室12中的停留时间优选地足以使得基本上所有的促进剂被氧化。因为如果基本上所有的促进剂被氧化，那么基本上所有的有机物组分也能够被氧化。
而且，促进剂，优选地与承载气体结合，被注入到烟气中，从而使得促进剂与烟气混合。承载气体可以包括，例如，空气、蒸汽、或者循环的烟气。
本发明的具体实施方式的空气污染控制系统100可以作为一种增强型选择性非催化还原(enhancedselectivenon-catalyticreduction，esncr)系统来使用。继续参照图1，本发明的具体实施方式的空气污染控制系统100还可以包括含氮试剂注入装置5。含氮试剂注入装置5可以将含氮试剂注入到烟气中用于烟气中氮氧化物的还原。含氮试剂可以包括，例如，氨或尿素。在本具体实施方式中，将使用氨(nh3)作为含氮试剂的一个示意性示例。
为了严格地控制注入到烟气中的促进剂的量，本发明的具体实施方式的空气污染控制系统100还可以包括测量装置3和促进剂控制器4。测量装置3可以获得与烟气相关的至少一个测量值。促进剂控制器4可以根据该至少一个测量值来控制促进剂的量。
以下，将结合图1和图2来详细描述促进剂控制器4是如何根据测量装置3的至少一个测量值来控制促进剂的量。
如图1所示，在一个具体实施方式中，本发明的测量装置3可以包括氨(nh3)分析仪31。氨分析仪31可以测量烟气中的氨逃逸水平
图2示出根据本发明的一个具体实施方式的示意性促进剂控制器4的示意图。参照图2，促进剂控制器4可以包括反馈控制器41。反馈控制器41可以将测量出的氨逃逸水平
返回参照图1，本发明的具体实施方式的测量装置3还可以包括温度传感器32、一氧化碳(co)分析仪33和二氧化硫(so2)分析仪34中的至少一个装置。温度传感器32可以测量烟气的温度t。co分析仪33可以测量烟气中的co含量fco。so2分析仪34可以测量烟气中的so2含量
继续参照图2，本发明的具体实施方式的促进剂控制器4还可以包括前馈控制器42。前馈控制器42可以根据测量出的温度t、测量出的co含量fco和测量出的so2含量
作为一个示例，促进剂控制器4还可以包括加法器43。加法器43可以 将促进剂的流量校正信号fp_c增加到促进剂的流量指示信号fp_o中，从而产生促进剂的校正后的流量信号fp。促进剂控制器4可以根据促进剂的校正后的流量信号fp来控制促进剂流量。
需要注意的是，以上仅是本发明的测量装置3和促进剂控制器4的一个示意性示例。然而，本发明的测量装置3和促进剂控制器4并不局限于此。实际上，本发明的测量装置3可以包括用于测量烟气的温度t的温度传感器32、用于测量烟气中的co含量fco的co分析仪33、用于测量烟气中的so2含量
本发明的空气污染控制系统100能够根据与烟气相关的至少一个测量值来动态地调节促进剂流量。因此，本发明的空气污染控制系统100能够大大地降低有机物组分的排放。
当本发明的空气污染控制系统100用作为esncr系统时，本发明的空气污染控制系统100能够将氮氧化物的还原最大化，并且，能够将氨逃逸水平
本发明还可以提供一种空气污染控制方法。图3示出根据本发明的一个具体实施方式的示意性空气污染控制方法的流程图。
如图3所示，在步骤b31中，可以将化石燃料在燃烧区11中燃烧，这导致了烟气的形成。烟气可能会含有一定量的未氧化的有机物组分，并且，烟气可以进入到位于燃烧区11下游的燃烧室12中。
在步骤b32中，可以在燃烧室12中将一定量的促进剂添加到烟气中，用于促进有机物组分的快速氧化。促进剂与烟气的接触可以发生在有o2存在的情况下，并且，o2含量足够高，从而使得在促进剂氧化之后在烟气中仍有一些o2。促进剂与烟气接触的位置处烟气的温度优选地在约700℃到约1200℃ 的范围内。促进剂与烟气在燃烧室12中的停留时间足以部分地氧化促进剂，从而增加有机物组分的氧化。促进剂，优选地与承载气体结合，被注入到烟气中。
在步骤b33中，可以获得与烟气相关的至少一个测量值。与烟气相关的至少一个测量值可以包括，例如，测量出的烟气的温度t、测量出的烟气中的co含量fco、测量出的烟气中的so2含量
在一个可选的具体实施方式中，本发明的方法可以与选择性非催化还原(selectivenon-catalyticreduction，sncr)技术相结合。因此，本发明的具体实施方式的方法在步骤b33之前还可以包括可选的步骤b34。在可选的步骤b34中，可以将含氮试剂，例如氨或尿素，注入到烟气中用于烟气中氮氧化物的还原。
在步骤b35中，根据该至少一个测量值来控制促进剂的量。优选地，可以将促进剂的量控制为小于烟气的约0.5重量百分比。更加优选地，可以将促进剂的量控制为小于烟气的约0.2重量百分比。优选地，可以将促进剂的量控制为大于烟气的约0.01重量百分比。在包括步骤b34的具体实施方式中，可以通过控制促进剂流量与测量出的含氮试剂流量的比值来控制促进剂的量。
图4示出根据本发明的一个具体实施方式的如何根据与烟气相关的至少一个测量值来控制促进剂的量的步骤。在图4的步骤b41中，可以测量烟气中的氨逃逸水平
在步骤b42中，可以将测量出的氨逃逸水平
在步骤b43中，可以根据该比较的结果来产生促进剂的流量指示信号fp_o。
在步骤b44中，可以测量烟气的温度t、烟气中的co含量fco和烟气中的so2含量
在步骤b45中，可以根据测量出的温度t、测量出的co含量fco和测量 出的so2含量
在步骤b46中，可以根据在步骤b43中产生的促进剂的流量指示信号fp_o和在步骤b45中产生的促进剂的流量校正信号fp_c来产生促进剂的校正后的流量信号fp。例如，可以将在步骤b45中产生的促进剂的流量校正信号fp_c增加到在步骤b43中产生的促进剂的流量指示信号fp_o中，从而产生促进剂的校正后的流量信号fp。
在步骤b47中，可以根据产生的促进剂的校正后的流量信号fp来调节促进剂流量，从而将促进剂的量控制到期望的值或在期望的范围内。
本发明的方法能够根据与烟气相关的至少一个测量值来动态地调整促进剂流量。因此，本发明的方法能够大大地降低有机物组分的排放。
当本发明的方法应用在sncr技术时，本发明的方法能够将氮氧化物的还原最大化，并且，能够将氨逃逸水平
尽管根据本发明的具体实施方式的空气污染控制方法的动作被示出为功能块，但是，在图3和图4所示的各个功能块的顺序和各个功能块之间的动作的分离并不意图是限制性的。例如，可以以不同的顺序来执行各个功能块，并且，与一个功能块相关联的动作可以与一个或者多个其它功能块相结合或者可以被细分成多个功能块。
虽然结合特定的具体实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。