本發(fā)明大體涉及空氣污染控制領(lǐng)域，尤其涉及一種空氣污染控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)境污染的日益嚴重，尾氣的排放受到嚴格的控制。在燃燒工藝中，燃料的燃燒會導(dǎo)致煙氣的生成。煙氣通常會含有一定量的空氣污染成分，例如氮氧化物(nox)，nox是空氣污染物的重要來源。nox是一類無色無味但是具有高反應(yīng)性的氣體的總稱，這些氣體含有不同量的no和no2。

nox在燃燒過程中通過兩個主要機理形成：燃料型nox和熱力型nox。燃料型nox來自存在于燃料中的有機結(jié)合的元素氮(n)的氧化。熱力型nox來自大氣氮(n2)的高溫氧化。

更具體地說，通過燃料中有機結(jié)合的n與氧氣(o2)的反應(yīng)，在火焰區(qū)中形成燃料型nox。決定燃料型nox形成速率的關(guān)鍵變量是在火焰區(qū)中o2的可得性、燃料結(jié)合的n的量、以及含n材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)。燃料型nox反應(yīng)可以在相對較低的溫度(<1,100℃)下發(fā)生。根據(jù)火焰區(qū)中o2的可得性的不同，含n化合物會反應(yīng)形成n2或者nox。當o2的可得性較低時，n2是主要反應(yīng)產(chǎn)物。如果有大量的o2可用，則更大比例的燃料結(jié)合的n轉(zhuǎn)化成nox。

相反，通過在n2與o2基團之間的反應(yīng)，在高溫火焰區(qū)中形成熱力型nox。決定熱力型nox形成速率的關(guān)鍵變量是溫度、o2和n2的可得性、以及停留時間。由于需要高的活化能，因此，直到火焰溫度達到1,100℃，熱力型nox的形成才變得顯著。

然而，由于nox作為標準污染物質(zhì)、酸性氣體和臭氧前體，所以，nox的排放通常是不希望的，并且對環(huán)境影響大。

因此，如何通過對煙氣的處理來降低空氣污染成分的排放將成為工業(yè)燃燒系統(tǒng)中的一大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個方面在于提供一種空氣污染控制方法。所述方法包括：在燃燒區(qū)中燃燒化石燃料，這導(dǎo)致了含有一定量的未氧化的有機物組分的煙氣的形成，所述煙氣進入到所述燃燒區(qū)下游的燃燒室中；在所述燃燒室中將一定量的促進劑添加到所述煙氣中，用于促進所述有機物組分的快速氧化，所述促進劑與所述煙氣接觸的位置處所述煙氣的溫度在約700℃到約1200℃的范圍內(nèi)，所述促進劑與所述煙氣在所述燃燒室中的停留時間足以部分地氧化所述促進劑，從而增加所述有機物組分的氧化，并且，所述促進劑與所述煙氣的接觸發(fā)生在有o2存在的情況下，并且，o2含量足夠高，從而使得在所述促進劑氧化之后在所述煙氣中仍有一些o2；獲得與所述煙氣相關(guān)的至少一個測量值；以及根據(jù)所述至少一個測量值來控制所述促進劑的量。

本發(fā)明的另一個方面在于提供一種空氣污染控制系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括燃燒系統(tǒng)、促進劑注入裝置、測量裝置以及促進劑控制器。所述燃燒系統(tǒng)包括燃燒區(qū)和位于所述燃燒區(qū)下游的燃燒室。所述燃燒系統(tǒng)用于在所述燃燒區(qū)中燃燒化石燃料，這導(dǎo)致了含有一定量的未氧化的有機物組分的煙氣的形成。所述煙氣進入到所述燃燒室中。所述促進劑注入裝置用于在所述燃燒室中將一定量的促進劑添加到所述煙氣中。所述促進劑注入裝置位于所述燃燒室中所述煙氣的溫度在約700℃到約1200℃的范圍內(nèi)的位置處。所述促進劑與所述煙氣在所述燃燒室中的停留時間足以部分地氧化所述促進劑，從而增加所述有機物組分的氧化。所述一定量的促進劑用于促進所述有機物組分的快速氧化。所述測量裝置用于獲得與所述煙氣相關(guān)的至少一個測量值。所述促進 劑控制器用于根據(jù)所述至少一個測量值來控制所述促進劑的量。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面及優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中，相同的元件標號在全部附圖中用于表示相同的部件，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的示意性空氣污染控制系統(tǒng)的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的圖1的示意性促進劑控制器的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的示意性空氣污染控制方法的流程圖；以及

圖4是示出如何根據(jù)與煙氣相關(guān)的至少一個測量值來控制促進劑的量的一個具體實施方式的流程圖。

具體實施方式

為幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠確切地理解本發(fā)明所要求保護的主題，下面結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的具體實施方式。在以下對這些具體實施方式的詳細描述中，本說明書對一些公知的功能或構(gòu)造不做詳細描述以避免不必要的細節(jié)而影響到本發(fā)明的披露。

除非另作定義，本權(quán)利要求書和說明書中所使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當為本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本說明書以及權(quán)利要求書中所使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分。“一個”或者“一”等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個?！鞍ā被蛘摺熬哂小钡阮愃频脑~語意指出現(xiàn)在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“具有”后面列舉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。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的示意性空氣污染控制系統(tǒng)100的示意圖。如圖1所示，示意性空氣污染控制系統(tǒng)100可以包括燃燒系統(tǒng)1。燃燒系統(tǒng)1可以包括，例如，公用鍋爐、廢物焚燒爐以及其他靜止燃燒系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)1可以包括燃燒區(qū)11以及位于燃燒區(qū)11下游的燃燒室12。一種化石燃料可以在燃燒系統(tǒng)1的燃燒區(qū)11中被燃燒，這導(dǎo)致了煙氣的形成。煙氣可能會含有一定量的未氧化的有機物組分，并且，煙氣可以進入到燃燒系統(tǒng)1的燃燒室12中。然而，如果這些未氧化的有機物組分不經(jīng)過任何處理而直接被排放到大氣中，則它們將會成為空氣污染物。

因此，為了促進化石燃料的破壞，并且降低有機物組分的排放，本發(fā)明的具體實施方式的空氣污染控制系統(tǒng)100可以包括促進劑注入裝置2。促進劑注入裝置2可以在燃燒系統(tǒng)1的燃燒室12中將一定量的促進劑添加到煙氣中。該一定量的促進劑可以促進有機物組分的快速氧化，并且，可以增加有機物組分焚燒的有效性。促進劑可以包括，例如，氫氣(h2)、甲烷(ch4)、一氧化碳(co)或者任何石蠟烴。在低水平(幾個ppm)下的促進劑排放是完全可以接受的。如在本文中所使用的，術(shù)語“ppm”是指相對于煙氣體積的百萬分之一。盡管可以使用任何合適的促進劑，但是為了簡化在以下將使用h2作為促進劑的一個示意性示例。

所使用的促進劑的量優(yōu)選地小于煙氣的約0.5重量百分比，并且，更加優(yōu)選地小于待處理的煙氣的約0.2重量百分比，因為大量的促進劑的使用會導(dǎo)致促進劑的不期望的排放。所使用的促進劑的量優(yōu)選地大于煙氣的約0.01重量百分比，從而確保有機物組分的完全破壞。這些少量的促進劑能夠足以迫使有機物組分的完全氧化。

在燃燒系統(tǒng)1中，促進劑與煙氣接觸的位置(即促進劑注入位置)處煙 氣的溫度優(yōu)選地大于約700℃。因為在低于約700℃的溫度下，氧化有機物組分所需要的反應(yīng)時間要比實際系統(tǒng)所能方便提供的要長。在促進劑注入位置處煙氣的溫度優(yōu)選地小于約1200℃。因為高于約1200℃的溫度，對于注入的促進劑的完全消耗所需要的反應(yīng)時間要比混合時間短。在這種情況下，所有的煙氣很難充分地接觸注入的促進劑。此外，在大于約1200℃的溫度下，可能會導(dǎo)致各種重金屬的無法接受的高蒸發(fā)大幅增加。因此，在本發(fā)明的具體實施方式的燃燒系統(tǒng)1中，在促進劑注入位置處煙氣的溫度可以優(yōu)選地在約700℃到約1200℃的范圍內(nèi)。

因此，促進劑注入裝置2優(yōu)選地位于燃燒室12中煙氣的溫度在約700℃到約1200℃的范圍內(nèi)的位置處。

在燃燒系統(tǒng)1中，促進劑與煙氣在燃燒室12中的停留時間足以部分地氧化促進劑，從而增加有機物組分的氧化。促進劑與煙氣在燃燒室12中的停留時間優(yōu)選地足以使得基本上所有的促進劑被氧化。因為如果基本上所有的促進劑被氧化，那么基本上所有的有機物組分也能夠被氧化。

而且，促進劑，優(yōu)選地與承載氣體結(jié)合，被注入到煙氣中，從而使得促進劑與煙氣混合。承載氣體可以包括，例如，空氣、蒸汽、或者循環(huán)的煙氣。

本發(fā)明的具體實施方式的空氣污染控制系統(tǒng)100可以作為一種增強型選擇性非催化還原(enhancedselectivenon-catalyticreduction，esncr)系統(tǒng)來使用。繼續(xù)參照圖1，本發(fā)明的具體實施方式的空氣污染控制系統(tǒng)100還可以包括含氮試劑注入裝置5。含氮試劑注入裝置5可以將含氮試劑注入到煙氣中用于煙氣中氮氧化物的還原。含氮試劑可以包括，例如，氨或尿素。在本具體實施方式中，將使用氨(nh3)作為含氮試劑的一個示意性示例。

為了嚴格地控制注入到煙氣中的促進劑的量，本發(fā)明的具體實施方式的空氣污染控制系統(tǒng)100還可以包括測量裝置3和促進劑控制器4。測量裝置3可以獲得與煙氣相關(guān)的至少一個測量值。促進劑控制器4可以根據(jù)該至少一個測量值來控制促進劑的量。

以下，將結(jié)合圖1和圖2來詳細描述促進劑控制器4是如何根據(jù)測量裝置3的至少一個測量值來控制促進劑的量。

如圖1所示，在一個具體實施方式中，本發(fā)明的測量裝置3可以包括氨(nh3)分析儀31。氨分析儀31可以測量煙氣中的氨逃逸水平

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的示意性促進劑控制器4的示意圖。參照圖2，促進劑控制器4可以包括反饋控制器41。反饋控制器41可以將測量出的氨逃逸水平與氨逃逸限度進行比較以獲得比較的結(jié)果，并且，根據(jù)該比較的結(jié)果產(chǎn)生促進劑的流量指示信號fp_o。促進劑控制器4可以根據(jù)產(chǎn)生的促進劑的流量指示信號fp_o來控制促進劑流量。本發(fā)明的具體實施方式的空氣污染控制系統(tǒng)100可以包括促進劑流量管理器6(如圖1所示)。促進劑控制器4可以對促進劑流量管理器6進行控制以調(diào)節(jié)促進劑流量。

返回參照圖1，本發(fā)明的具體實施方式的測量裝置3還可以包括溫度傳感器32、一氧化碳(co)分析儀33和二氧化硫(so2)分析儀34中的至少一個裝置。溫度傳感器32可以測量煙氣的溫度t。co分析儀33可以測量煙氣中的co含量fco。so2分析儀34可以測量煙氣中的so2含量例如，在本具體實施方式中，測量裝置3可以包括溫度傳感器32、co分析儀33和so2分析儀34。

繼續(xù)參照圖2，本發(fā)明的具體實施方式的促進劑控制器4還可以包括前饋控制器42。前饋控制器42可以根據(jù)測量出的溫度t、測量出的co含量fco和測量出的so2含量中的至少一個參量來產(chǎn)生促進劑的流量校正信號fp_c。例如，在本具體實施方式中，可以根據(jù)測量出的溫度t、測量出的co含量fco以及測量出的so2含量來產(chǎn)生促進劑的流量校正信號fp_c。促進劑控制器4可以根據(jù)促進劑的流量指示信號fp_o和促進劑的流量校正信號fp_c來控制促進劑流量。

作為一個示例，促進劑控制器4還可以包括加法器43。加法器43可以 將促進劑的流量校正信號fp_c增加到促進劑的流量指示信號fp_o中，從而產(chǎn)生促進劑的校正后的流量信號fp。促進劑控制器4可以根據(jù)促進劑的校正后的流量信號fp來控制促進劑流量。

需要注意的是，以上僅是本發(fā)明的測量裝置3和促進劑控制器4的一個示意性示例。然而，本發(fā)明的測量裝置3和促進劑控制器4并不局限于此。實際上，本發(fā)明的測量裝置3可以包括用于測量煙氣的溫度t的溫度傳感器32、用于測量煙氣中的co含量fco的co分析儀33、用于測量煙氣中的so2含量的so2分析儀34、用于測量煙氣中的氨逃逸水平的氨分析儀31、或者它們的任何組合。相應(yīng)地，促進劑控制器4可以根據(jù)測量出的溫度t、測量出的co含量fco、測量出的so2含量以及測量出的煙氣中的氨逃逸水平中的至少一個參量來控制促進劑流量。

本發(fā)明的空氣污染控制系統(tǒng)100能夠根據(jù)與煙氣相關(guān)的至少一個測量值來動態(tài)地調(diào)節(jié)促進劑流量。因此，本發(fā)明的空氣污染控制系統(tǒng)100能夠大大地降低有機物組分的排放。

當本發(fā)明的空氣污染控制系統(tǒng)100用作為esncr系統(tǒng)時，本發(fā)明的空氣污染控制系統(tǒng)100能夠?qū)⒌趸锏倪€原最大化，并且，能夠?qū)碧右菟?imgfile="bda0000920358880000075.gif"wi="162"he="80"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>最小化，從而降低有機物組分的排放。

本發(fā)明還可以提供一種空氣污染控制方法。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的示意性空氣污染控制方法的流程圖。

如圖3所示，在步驟b31中，可以將化石燃料在燃燒區(qū)11中燃燒，這導(dǎo)致了煙氣的形成。煙氣可能會含有一定量的未氧化的有機物組分，并且，煙氣可以進入到位于燃燒區(qū)11下游的燃燒室12中。

在步驟b32中，可以在燃燒室12中將一定量的促進劑添加到煙氣中，用于促進有機物組分的快速氧化。促進劑與煙氣的接觸可以發(fā)生在有o2存在的情況下，并且，o2含量足夠高，從而使得在促進劑氧化之后在煙氣中仍有一些o2。促進劑與煙氣接觸的位置處煙氣的溫度優(yōu)選地在約700℃到約1200℃ 的范圍內(nèi)。促進劑與煙氣在燃燒室12中的停留時間足以部分地氧化促進劑，從而增加有機物組分的氧化。促進劑，優(yōu)選地與承載氣體結(jié)合，被注入到煙氣中。

在步驟b33中，可以獲得與煙氣相關(guān)的至少一個測量值。與煙氣相關(guān)的至少一個測量值可以包括，例如，測量出的煙氣的溫度t、測量出的煙氣中的co含量fco、測量出的煙氣中的so2含量測量出的煙氣中的氨逃逸水平或者它們的任何組合。

在一個可選的具體實施方式中，本發(fā)明的方法可以與選擇性非催化還原(selectivenon-catalyticreduction，sncr)技術(shù)相結(jié)合。因此，本發(fā)明的具體實施方式的方法在步驟b33之前還可以包括可選的步驟b34。在可選的步驟b34中，可以將含氮試劑，例如氨或尿素，注入到煙氣中用于煙氣中氮氧化物的還原。

在步驟b35中，根據(jù)該至少一個測量值來控制促進劑的量。優(yōu)選地，可以將促進劑的量控制為小于煙氣的約0.5重量百分比。更加優(yōu)選地，可以將促進劑的量控制為小于煙氣的約0.2重量百分比。優(yōu)選地，可以將促進劑的量控制為大于煙氣的約0.01重量百分比。在包括步驟b34的具體實施方式中，可以通過控制促進劑流量與測量出的含氮試劑流量的比值來控制促進劑的量。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的如何根據(jù)與煙氣相關(guān)的至少一個測量值來控制促進劑的量的步驟。在圖4的步驟b41中，可以測量煙氣中的氨逃逸水平

在步驟b42中，可以將測量出的氨逃逸水平與氨逃逸限度進行比較，從而獲得比較的結(jié)果。

在步驟b43中，可以根據(jù)該比較的結(jié)果來產(chǎn)生促進劑的流量指示信號fp_o。

在步驟b44中，可以測量煙氣的溫度t、煙氣中的co含量fco和煙氣中的so2含量中的至少一個參量。

在步驟b45中，可以根據(jù)測量出的溫度t、測量出的co含量fco和測量 出的so2含量中的至少一個參量來產(chǎn)生促進劑的流量校正信號fp_c。

在步驟b46中，可以根據(jù)在步驟b43中產(chǎn)生的促進劑的流量指示信號fp_o和在步驟b45中產(chǎn)生的促進劑的流量校正信號fp_c來產(chǎn)生促進劑的校正后的流量信號fp。例如，可以將在步驟b45中產(chǎn)生的促進劑的流量校正信號fp_c增加到在步驟b43中產(chǎn)生的促進劑的流量指示信號fp_o中，從而產(chǎn)生促進劑的校正后的流量信號fp。

在步驟b47中，可以根據(jù)產(chǎn)生的促進劑的校正后的流量信號fp來調(diào)節(jié)促進劑流量，從而將促進劑的量控制到期望的值或在期望的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的方法能夠根據(jù)與煙氣相關(guān)的至少一個測量值來動態(tài)地調(diào)整促進劑流量。因此，本發(fā)明的方法能夠大大地降低有機物組分的排放。

當本發(fā)明的方法應(yīng)用在sncr技術(shù)時，本發(fā)明的方法能夠?qū)⒌趸锏倪€原最大化，并且，能夠?qū)碧右菟?imgfile="bda0000920358880000094.gif"wi="161"he="84"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>最小化，從而降低有機物組分的排放。

盡管根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式的空氣污染控制方法的動作被示出為功能塊，但是，在圖3和圖4所示的各個功能塊的順序和各個功能塊之間的動作的分離并不意圖是限制性的。例如，可以以不同的順序來執(zhí)行各個功能塊，并且，與一個功能塊相關(guān)聯(lián)的動作可以與一個或者多個其它功能塊相結(jié)合或者可以被細分成多個功能塊。

雖然結(jié)合特定的具體實施方式對本發(fā)明進行了詳細說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認識到，權(quán)利要求書的意圖在于覆蓋在本發(fā)明真正構(gòu)思和范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。