專利名稱：用于熱回收蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的減排系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在熱回收蒸汽發(fā)生器(“HRSG”)系統(tǒng)中為催化劑系統(tǒng)保持一種可工作溫度范圍的系統(tǒng)和方法。這些方法和系統(tǒng)用以減少來自于一種使用了用于回收蒸汽的廢熱鍋爐(HRSG類型)的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)中的排氣流的NOx和CO排放。本發(fā)明涉及用以為SCR催化劑提供它工作(優(yōu)選地，最佳地工作)所需的溫度窗口、而不犧牲HRSG 效率的裝置。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪機(jī)用于發(fā)電?，F(xiàn)代燃?xì)鉁u輪機(jī)具有雙燃料能力并且能夠基于天然氣或其它類型燃料(諸如，柴油機(jī)燃料、中間餾分、噴氣燃料等)而運(yùn)行。
存在燃?xì)鉁u輪機(jī)可工作的兩種方式簡單循環(huán)模式或聯(lián)合循環(huán)模式。在簡單循環(huán)操作中，通過排氣管輸送出燃?xì)鉁u輪機(jī)的廢氣。在聯(lián)合循環(huán)操作中，通常使用排氣流的熱量來產(chǎn)生蒸汽和/或熱水。在聯(lián)合循環(huán)模式下產(chǎn)生的蒸汽能夠用于運(yùn)行蒸汽渦輪機(jī)以提高總體過程的效率、或者能夠用作生產(chǎn)用蒸汽或稱為工藝蒸汽。從燃?xì)鉁u輪機(jī)的排氣流消除廢熱的過程通常由HRSG系統(tǒng)執(zhí)行。HRSG有時也稱為廢熱鍋爐。
來自這種聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)的排氣流(也稱為“排氣流”)通常在大約500° F 到大約1100° F的范圍中，通常為大約825° F到大約1100° F。(在排氣管的出口處所測量到的)聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)的排氣管溫度很少超過大約350° F。在一種典型的聯(lián)合循環(huán)設(shè)備中，HRSG系統(tǒng)位于燃?xì)鉁u輪機(jī)之后和排氣管之前。HRSG系統(tǒng)使用來自燃?xì)鉁u輪機(jī)排氣流的熱量(如果不進(jìn)行利用則會被浪費(fèi))，由此改善渦輪機(jī)設(shè)備的總體能量效率。
對于旨在從渦輪機(jī)產(chǎn)生最大輸出的設(shè)備和/或當(dāng)存在著用來發(fā)電和使用蒸汽的恒定要求時，這種操作極為有益。在渦輪機(jī)后面使用HRSG以產(chǎn)生蒸汽方面存在重要的技術(shù)知識。幾家制造商提供針對聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用的HRSG系統(tǒng)。
HRSG經(jīng)常被模塊化并且可具有多個熱交換器。一些模塊化的HRSG包括三種主要部件蒸發(fā)器、過熱器和節(jié)約裝置，其它HRSG包括其它類型的熱交換器。不同的部件放在一起以滿足該單元的工作要求。HRSG中的這三種部件經(jīng)常也稱為LP (低壓)部分、再加熱/ IP(中壓)部分和HP(高壓)部分。每個部分具有一種蒸汽鼓和一種把水轉(zhuǎn)換成蒸汽的蒸發(fā)器部分。然后該蒸汽通過過熱器以使溫度和壓力升高超過飽和點(diǎn)。
HRSG經(jīng)常被封裝并設(shè)計成作為一種來自工廠的全裝配式單元而被裝運(yùn)。封裝的 HRSG可具有水冷壁管(或膜式水冷壁管)。然后，還可采用管道燃燒器以允許實現(xiàn)較高的補(bǔ)充燃燒和較好的總體效率。
一些HRSG包括補(bǔ)充燃燒或管道燃燒。這些另外的燃燒器(稱為“管道燃燒器”) 向HRSG提供另外的能量，這產(chǎn)生了更多的蒸汽。通常，使用管道燃燒會產(chǎn)生較多蒸汽或熱水輸出。
在具有HRSG的典型聯(lián)合循環(huán)設(shè)備中，HRSG位于渦輪機(jī)出口和排氣管之間。HRSG 的入口源于渦輪機(jī)側(cè)，HRSG的從入口到出口的溫度能夠從1100° F變化到300° F，或者更常見的是從大約1000° F變化到大約500° F。
HRSG還能夠具有分流器(也稱為旁路機(jī)構(gòu))，用以調(diào)整從渦輪機(jī)到HRSG的輸入流。這些旁路機(jī)構(gòu)通常設(shè)計為使全部廢氣繞過HRSG，從而使得當(dāng)不存在蒸汽需求時、或者當(dāng)HRSG需要進(jìn)行離線維修時，燃?xì)鉁u輪機(jī)能夠繼續(xù)工作。美國專利No. 5，4618，53和 7，191，598披露了如何能夠在聯(lián)合循環(huán)應(yīng)用中安裝旁路機(jī)構(gòu)。
渦輪機(jī)和/或HRSG里面的管道燃燒器中的燃料的燃燒導(dǎo)致具有有害排放物的排氣流的高溫。在高溫時，空氣中的氮和氧能夠結(jié)合以形成有毒化合物(例如，不限于NO和 NO2)。一氧化氮和二氧化氮一起通常稱為NOx。此外，渦輪機(jī)和/或管道燃燒器里面的燃料的部分燃燒導(dǎo)致除了 CO2和水蒸汽之外還形成一氧化碳(CO)和未燃碳?xì)浠衔铩?br> 全世界的幾個管理機(jī)構(gòu)具有嚴(yán)格的使用燃?xì)鉁u輪機(jī)的NOx、CO和未燃碳?xì)浠衔锏呐欧乓蟆＝Y(jié)果，已提出了大量的改進(jìn)措施并且已在全世界把這些改進(jìn)措施成功應(yīng)用于使用燃?xì)鉁u輪機(jī)的商業(yè)設(shè)備。為了從燃?xì)鉁u輪機(jī)廢氣(也稱為“排氣流”)消除有害污染物的目的，已應(yīng)用了燃燒和后燃燒相關(guān)技術(shù)。大多數(shù)現(xiàn)代渦輪機(jī)產(chǎn)生25 ppm的NOx并且被要求把NOx排放減少為顯著低于它們產(chǎn)生的NOx排放。諸如California和Massachusetts 州的嚴(yán)格法規(guī)要求來自排氣管的廢氣中的NOx不超過2 ppm。
當(dāng)使用HRSG并且期望燃?xì)鉁u輪機(jī)滿足某一排放要求時，通常在HRSG里面的適當(dāng)位置處安裝減排催化劑，在該適當(dāng)位置處需要處理的排氣流的溫度允許該催化劑工作。然而，催化劑的這個位置通常具有與它的最佳性能水平不一致的溫度。
SCR 技術(shù)消除排氣流中的NOx污染物的最廣為人知的方法是使用選擇性催化還原(“SCR”)技術(shù)。在這種技術(shù)中，把還原劑(諸如，氨)注入到廢氣中并且使用催化劑以允許實現(xiàn)注入的氨與存在于排氣流中的NOx之間的反應(yīng)，從而形成無害的氮和水。這種催化劑通常稱為氨 SCR催化劑。美國專利No. 4，833，113和4，961，917(通過援引合并到本文中)描述了使用這種催化劑從排氣流消除NOx污染物。
在三種(這里描述)的SCR催化劑技術(shù)(釩鈦(vanadia titania)、高溫和低溫催化劑)中，優(yōu)選地使用氨作為還原劑。在用于NOx還原的目的的SCR催化劑之前，氨被注入并與來自渦輪機(jī)的排氣流相混合。氨是一種有毒氣體。氨以其無水形式(氣態(tài)氨)或以液體形式而使用。在用于NOx消除目的的SCR催化劑之前，氨被注入到渦輪機(jī)的廢氣中，從而使得總體NOx水平對于任何特定商業(yè)設(shè)備而言低于容許的限度。當(dāng)使用液體氨時，液體的典型濃度將會是全世界的許可法規(guī)允許的19%(按照水中氨的重量)或四％(按照水中氨的重量)。在注入之前可使得液體氨蒸發(fā)以從液體產(chǎn)生氨氣，然后在用于NOx消除目的的催化劑之前注入經(jīng)蒸發(fā)的氣態(tài)氨。在這種氨SCR催化劑技術(shù)中，也使用氨生成化合物(諸如，尿素)作為還原劑。
聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用中所使用的最常見類型的SCR催化劑是釩鈦催化劑。這種催化劑技術(shù)在650-750° F的溫度窗口中性能最好。如果溫度低于650° F，則催化劑未充分使用，導(dǎo)致過多的NOx和氨排放。如果溫度高于750° F，則在催化劑上可使NH3氧化并形成NOx，這增加了由此產(chǎn)生的總體NOx。如前所述，相對于最佳催化劑性能窗口，HRSG里面的溫度能夠從小于500° F變化到大于1000° F。
節(jié)約裝置一些現(xiàn)有技術(shù)處理包括了在渦輪機(jī)的排氣管道中使用SCR催化劑。為了獲得用于SCR 催化劑的合適的寬的溫度窗口，美國專利申請公開No. 20040045513描述了一種被動方法把節(jié)約裝置分成兩個并在兩個節(jié)約裝置之間放置催化劑，因此SCR催化劑(例如，標(biāo)準(zhǔn) V/Ti02類型)保持處于適合的寬的(而非窄的最佳范圍)溫度范圍。第一節(jié)約裝置確保 SCR催化劑在大多數(shù)工作條件下處于其最佳溫度范圍，而第二節(jié)約裝置設(shè)計為在廢氣離開排氣管之前進(jìn)一步冷卻廢氣以收回所有熱效率。然而，這種應(yīng)用未提出在存在管道燃燒的情況下消除另外的熱量的方法。
在這個現(xiàn)有技術(shù)實施例中，不存在主動反饋溫度循環(huán)。具有管道燃燒和不具有管道燃燒的廢氣溫度能夠變化大約300° F到500° F。例如，不具有管道燃燒的廢氣在第一節(jié)約裝置部分處為大約800F，它在同一位置在管道燃燒條件下能夠容易地大于1100F。如果SCR催化劑具有大約700F的最佳溫度范圍，則為了最佳性能將會需要從800F (不具有管道燃燒)或1100F (具有管道燃燒)進(jìn)行冷卻。用于從800F冷卻到700F的第一節(jié)約裝置不能與需要從1100F冷卻到700F的節(jié)約裝置相同。本發(fā)明具有這樣的優(yōu)點(diǎn)即使當(dāng)處理條件變化(例如，管道燃燒或沒有管道燃燒)時，也允許SCR催化劑的窄的溫度范圍(最佳范圍)。這有助于減排和總體效率。在本發(fā)明中，很方便地，當(dāng)必要或需要時，CO催化劑也可以位于SCR催化劑之前或之后，優(yōu)選地位于SCR催化劑所在的同一區(qū)中以用于CO消除。
高溫SCR
應(yīng)付效率和排放問題的一種已知方法是在HRSG之前但在渦輪機(jī)之后使用“高溫 SCR催化劑”。美國專利No. 4，961，917、5，900，222和5，116,586以及美國公布申請No. 2005/0159304(通過援引而合并于本文中)披露了這種高溫SCR催化劑的用法。盡管這看起來是一種有吸引力的解決方案，但是廢氣的溫度很高(大約1000° F)，這繼而影響了這種高溫催化劑的壽命，從而迫使比放置在低溫區(qū)的催化劑更頻繁地替換這些高溫催化劑。 此外，高溫SCR催化劑在熱液的情況下不穩(wěn)定。排氣流通常具有大約10%水蒸汽。在燃?xì)鉁u輪機(jī)后面的SCR應(yīng)用中，通常期望催化器工作超過3年或24，000小時而無需替換。這意味著在整個這個時間段上的渦輪機(jī)工作期間，催化劑必須工作并滿足排放要求，這是很困難的。這些高溫SCR催化劑通常是基于沸石的催化劑。眾所周知，作為高溫SCR催化劑中最活躍成分的沸石成分在大約1000° F的溫度時在存在水蒸汽的情況下以快得多的速度失效或退化。
低溫SCR
應(yīng)付這個問題的另一種已知方法是使用低溫SCR催化劑。美國專利No. 4，875，436(通過援引而合并于本文中)提到由于HRSG里面的寬的溫度范圍而導(dǎo)致的與在HRSG里面定位一種典型釩鈦催化劑相關(guān)的一些問題。因此，這個現(xiàn)有技術(shù)專利披露了在HRSG之后的低溫 SCR催化劑的定位，是在這樣一個部分中在溫度接近于350°處、在HRSG節(jié)約裝置之后并且在排氣管出口之前的部分中。這尤其對于現(xiàn)有設(shè)備或改型應(yīng)用(具有HRSG的聯(lián)合循環(huán)) 用以滿足當(dāng)前和未來排放要求、而無需替換和/或修改現(xiàn)有HRSG而言，是較為成本有效的解決方案。他們的發(fā)明還披露了 為了從聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)消除NOx而與氨一起使用基于貴金屬的催化劑，其中SCR催化劑位于HRSG節(jié)約裝置之后、但是位于排氣管出口之前。 然而，貴金屬催化劑很昂貴。另外，眾所周知，對于經(jīng)SCR使NOx還原為氮而言，基于貴金屬的催化劑極為沒有選擇性。另外，當(dāng)溫度低時，需要大量的催化劑。CRI (—家催化劑公司，是SieIl Company的分公司)在聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用中執(zhí)行了這種安裝，他們的商業(yè)系統(tǒng)稱為“Shell DeNOx系統(tǒng)”或“SDS”。他們在Houston舉辦的2002 ICAC會議論壇提交了論文(通過援引而合并于本文中)，其中他們披露了他們的系統(tǒng)的一些缺點(diǎn)。缺點(diǎn)涉及需要大量催化劑的低溫操作(<420° F)和相關(guān)的反應(yīng)器殼體。
盡管以上三種技術(shù)描述了為了 NOx消除的目的使用SCR催化劑，但是使用了 CO催化劑來消除CO以滿足CO排放目標(biāo)。
與SCR不同，對于CO催化劑，不需要注入任何反應(yīng)物。當(dāng)CO催化劑用于消除CO 的目的時，CO催化劑位于氨注入柵格之前。此外，已知當(dāng)CO位于氨注入柵格的上游時，它不僅有助于消除⑶，還有助于構(gòu)建氣流以用于由下游SCR更好地進(jìn)行處理以消除NOx。
過量催化劑應(yīng)對HRSG溫度與催化劑性能的最佳溫度之間不匹配問題的另一種已知方法是使用大量過量的催化劑(能夠高達(dá)要求使用的量的3倍)以保證減排和催化劑壽命，因為最小或最大溫度完全在催化劑性能窗口的界限之外。這是很昂貴的；不僅使用了較多的催化劑 (產(chǎn)生較高的成本和余壓/背壓)，還需要過多的空間和周圍結(jié)構(gòu)。
氨逃逸由于氨是與SCR催化劑一起使用的有毒氣體，所以除了以上NOx和CO排放要求之外， 還需要燃?xì)鉁u輪機(jī)用戶滿足某一氨排放要求。盡管大多數(shù)氨被消耗用于NOx還原，但仍然存在一些通過排氣流排出并通過排氣管到達(dá)大氣的未反應(yīng)的氨。這通常稱為“氨逃逸”。 美國的通常法規(guī)允許燃?xì)鉁u輪機(jī)用戶通過他們的排氣管排出不超過10 ppm的NH3。諸如 California和Massachusetts這樣的州的更嚴(yán)格的法規(guī)要求氨法規(guī)不超過2 ppm逃逸。由于氨的毒性，還存在氨運(yùn)輸、處理和許可問題。2004年5月提交給California立法機(jī)關(guān)的關(guān)于“燃?xì)鉁u輪機(jī)排放”的報告(通過援引而合并于本文中)提到一些增加的氨排放趨勢并推薦開發(fā)更加環(huán)境友好的排放控制技術(shù)以用于燃?xì)鉁u輪機(jī)減排。
HC還原劑隨著對氨排放的密切關(guān)注，動力已變?yōu)榘l(fā)明不使用氨進(jìn)行燃?xì)鉁u輪機(jī)減排的技術(shù)。最近的工作已表明碳?xì)浠衔锬軌虮蛔⑷氲綇U氣中并與廢氣混合并且能夠利用合適的催化劑加以處理。這種SCR催化劑已知為碳?xì)浠衔颯CR催化劑或HC-SCR。美國專利No. 6，觀4，211和美國公布申請No. 2006/02觀觀3(通過援引而合并于本文中)描述了使用這種催化劑進(jìn)行尤其是對來自燃?xì)鉁u輪機(jī)的NOx的還原。然而，很多報告指出這種催化劑的最佳性能處于700-815° F的溫度窗口中，并且這個性能在該窄的溫度窗口外面明顯地傾斜。由于HRSG的溫度范圍是在從大約500° F至大約1000° F中的無論何處，所以無法在 HRSG里面對這種HC-SCR催化劑進(jìn)行定位，從而使得HC-SCR將會使用當(dāng)前已知的方法滿足所希望的減排。
此外，如美國專利No. 7，191，598(通過援引而合并于本文中)中所教導(dǎo)般實現(xiàn)了在HRSG中為全部排氣流設(shè)置旁路。通常當(dāng)不存在源自聯(lián)合循環(huán)單元的顯著蒸汽要求時和/ 或當(dāng)HRSG需要關(guān)閉以進(jìn)行維修時，進(jìn)行這種旁路設(shè)置。在HRSG中使用管道燃燒器也是常見的。管道燃燒器以廉價的方法把排氣流加熱到較高溫度，并且熱量由下游HRSG吸取以增加從HRSG的蒸汽輸出。管道燃燒器通常位于渦輪機(jī)的出口處和HRSG的入口處。此外，如美國專利No. 5，461，853(通過援引而合并于本文中)中所教導(dǎo)般實施了排氣流再燃燒，以經(jīng)由管道燃燒器的操作來提高總體效率和一些減排。
因此，結(jié)合了 HRSG的渦輪機(jī)導(dǎo)致了聯(lián)合循環(huán)應(yīng)用中的幾種不同操作模式。在HRSG 中，管道燃燒器不必連續(xù)燃燒。相反，由設(shè)施的總體蒸汽要求和效率要求對其進(jìn)行控制。當(dāng)?shù)湫桶盨CR或HC-SCR催化劑位于HRSG里面時，催化劑所經(jīng)受的廢氣溫度隨著操作條件變化而顯著變化。例如，當(dāng)在沒有操作管道燃燒器的情況下催化劑溫度為大約600° F時，一種操作管道燃燒器能夠容易地把催化劑溫度增加數(shù)百度。當(dāng)這與渦輪機(jī)負(fù)載變化關(guān)聯(lián)在一起時，HRSG中的溫度窗口能夠在催化劑的最佳和最大界限之外顯著變化。這導(dǎo)致了催化劑上的顯著應(yīng)力，從而比預(yù)期更快地破壞催化劑。
傳統(tǒng)上，已設(shè)計了 HRSG以便滿足顧客的蒸汽要求。所述要求包括特別是蒸汽的量、壓力和溫度。通過使用此輸入信息，HRSG工程師開發(fā)了一種包括HRSG系統(tǒng)的元件的設(shè)計，諸如反應(yīng)器尺寸、管組設(shè)計和管道點(diǎn)火燃燒器。在需要有排放控制催化劑的應(yīng)用中，在管組之間建立能夠安裝催化劑的空間。在這個區(qū)中的廢氣的溫度是HRSG的設(shè)計的結(jié)果，并且能夠落在大約300° F到大約1100° F的寬范圍內(nèi)，通常為大約500° F到大約900° F。
另外，這個區(qū)的溫度實時變化，因為它受到各種因素影響，諸如渦輪機(jī)負(fù)載(渦輪機(jī)上的電氣負(fù)載)、需要的蒸汽的量(能夠每分鐘地改變)和管道點(diǎn)火燃燒器的使用。因此，分配給排放控制催化劑的傳統(tǒng)區(qū)的溫度在渦輪機(jī)工作期間趨于是寬的并且是高度可變的。
傳統(tǒng)上，在現(xiàn)有技術(shù)上沒有嘗試建立一種能夠保證在所有的渦輪機(jī)/HRSG條件下存在的窄的、穩(wěn)定的溫度區(qū)。因為很多催化劑具有它們發(fā)揮其最大性能的窄的溫度范圍，所以建立這個窄的、穩(wěn)定的溫度區(qū)的能力有益于催化劑的性能。另外，當(dāng)考慮利用渦輪機(jī)和 HRSG工作參數(shù)而進(jìn)行設(shè)計時，這個區(qū)能夠允許實現(xiàn)催化劑的最佳性能、以及HRGS/渦輪機(jī)在發(fā)電、蒸汽產(chǎn)生(數(shù)量和品質(zhì))和HRSG系統(tǒng)的總體能量效率(熱回收)方面的最佳性能。
作為示例，一些催化劑具有比其它催化劑更窄的工作溫度范圍。作為非排他性的示例，基于碳?xì)浠衔锏腟CR催化劑最佳地工作于715° F到815° F的范圍(窄的溫度窗口)。為了在HRSG應(yīng)用中使用這種催化劑，這種催化劑必須在所有燃燒和HRSG條件下放在這個溫度的廢氣中。在現(xiàn)有技術(shù)中不存在提供這種窄的、持久不變的溫度區(qū)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本專利的目的在于實現(xiàn)在所有渦輪機(jī)/HRSG條件下適合催化劑的最大性能窗口的一種窄的溫度區(qū)。本發(fā)明的另外益處包括能夠使使用的催化劑的量最小化，這能夠減小反應(yīng)器的尺寸并因此降低HRSG系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明調(diào)節(jié)HRSG的指定區(qū)域中的溫度，從而使得催化劑部分中的催化劑能夠最佳地工作。存在兩種實現(xiàn)這種受調(diào)節(jié)的溫度區(qū)的方法。第一，一種旁路機(jī)構(gòu)位于HRSG中， 這允許排氣流或其位置繞過一個或多個熱交換器以及一個或多個過熱器?？刂七@個旁路量從而使得排氣流在它進(jìn)入催化劑區(qū)時處于催化劑的最佳溫度中。第二種替代方案是緊挨在 SCR之前布置一種熱交換器，該熱交換器能夠通過降低排氣流的溫度控制排氣流的溫度。在排氣流已流經(jīng)催化劑部分之后，它進(jìn)入HRSG中的設(shè)備的其余部分。
然而，一旦采用這里描述的本發(fā)明，類似于釩鈦氨SCR催化劑，可以在HRSG里面布置這種HC-SCR，其中通過注入合適的碳?xì)浠衔?、通過在HRSG里面把注入的碳?xì)浠衔锱c排氣流相混合并使這種混合物經(jīng)過HC-SCR催化劑以進(jìn)行NOx還原來實現(xiàn)NOx還原。美國專利No. 7，361，321(通過援引而合并于本文中)教導(dǎo)了當(dāng)使用合適的HC-SCR催化劑進(jìn)行 NOx還原時如何能夠在HC-SCR催化劑之前把碳?xì)浠衔镒⑷氲絹碜詼u輪機(jī)的排氣流中。在這種設(shè)備中，如果需要消除C0，則美國專利申請No. 2006/0228283 (通過援引而合并于本文中)教導(dǎo)與CO催化劑位于氨注入柵格上游的傳統(tǒng)氨SCR情況不同，合適的CO催化劑能夠位于HC-SCR催化劑的下游。當(dāng)HC-SCR技術(shù)應(yīng)用于具有HRSG的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)時，碳?xì)浠衔镒⑷霒鸥瘛C-SCR催化劑和CO催化劑能夠全部在HRSG里面。由此能夠修改HRSG以適合釩鈦類型催化劑或更現(xiàn)代的HC-SCR類型催化劑。
“催化劑部分”是指包括一個或多個還原劑注入點(diǎn)和一種或多種SCR催化劑以及任選地包括一種或多種CO催化劑的HRSG的部分。
“CO催化劑”是指工作用于減少排氣流中的CO的一種催化劑。
“SCR催化劑”是指工作用于減少排氣流中的NOx的一種催化劑。“HC-SCR”催化劑使用包括一種或多種碳?xì)浠衔锏倪€原劑?！耙掖糞CR”催化劑使用包括乙醇的還原劑。 “氨SCR”使用包括氨和/或氨生成化合物(包括但不限于氨水和/或尿素)的還原劑。
“空氣預(yù)熱器”是指對空氣進(jìn)行加熱以在離開排氣管之前與排氣流相混合的設(shè)備。
本說明書和權(quán)利要求書中的“接觸”和“流動”都是指廢氣被設(shè)置成與催化劑接觸。
“最佳溫度”或“最佳范圍”是指這樣的溫度的范圍在該溫度范圍，SCR催化劑最有效從而在所有渦輪機(jī)工作條件下導(dǎo)致大于大約90%的NOx轉(zhuǎn)換，并且SCR催化劑不會迅速退化，優(yōu)選地在大約715° F-大約815° F。
本說明書中給出的位置“之前”和“之后”是沿著按照排氣流方向的路徑的位置。


圖1是美國專利申請No. 2006/0228283中披露的用于幾種現(xiàn)有技術(shù)碳?xì)浠衔?SCR催化劑的NOx轉(zhuǎn)換與溫度的圖表；
圖 2 是 Byrne 等人的 Catalysis Today, Vol. 13，pgs 33-42 (1992)(通過援引而合并于本文中)中闡述的多種現(xiàn)有技術(shù)氨SCR催化劑的NOx轉(zhuǎn)換與溫度的圖表； 圖3A顯示包括根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實施例的HRSG的一種聯(lián)合循環(huán)設(shè)備的示圖； 圖:3B顯示具有根據(jù)本發(fā)明實施例的HRSG的一種聯(lián)合循環(huán)設(shè)備的示圖； 圖4A顯示具有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實施例的HRSG的一種聯(lián)合循環(huán)設(shè)備的示圖； 圖4B顯示具有根據(jù)本發(fā)明實施例修改的HRSG的一種聯(lián)合循環(huán)設(shè)備的示圖。
具體實施例方式如上所述，本發(fā)明涉及一種在HRSG里面提供窄的溫度范圍的裝置，其中這個窄的溫度范圍位于用來實現(xiàn)從聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用的NOx減排的SCR催化劑的最佳性能窗口處。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種配置也將會導(dǎo)致較低的SCR催化劑使用。
現(xiàn)有技術(shù)涉及在HRSG里面布置催化劑，但忽視了當(dāng)期望HRSG提供恒定量的蒸汽的情況下解決渦輪機(jī)的波動的負(fù)載。然而，蒸汽需求和燃?xì)鉁u輪機(jī)上的負(fù)載變化。與可以使SCR催化劑工作以滿足某一排放要求的廢氣溫度相比，這些變化導(dǎo)致更寬的廢氣溫度的范圍。在1997年第5版Arthur L. Kohl和Richard B. Neilsen所著的“GasPurification"(通過援引而合并于本文中)的課本中的第910頁，提到了與HRSG相關(guān)的一些問題和它們對SCR的影響。燃?xì)鉁u輪機(jī)負(fù)載需求、HRSG的蒸汽要求的變化、管道燃燒對HRSG溫度輪廓或溫度分布曲線(是指一直沿著HRSG的溫度，而非僅僅HRSG中的一個點(diǎn)的溫度)的影響、和HRSG的性能隨時間的變化，導(dǎo)致了在HRSG里面在SCR催化劑處的溫度的很大偏差，這導(dǎo)致有所降低的催化劑性能、SCR催化劑的過早退化和頻繁的催化劑替換、 催化劑的過多使用、還原劑的過多使用和頻繁停工以保持催化劑等。
很多SCR催化劑具有使它們的性能最好的工作的窄的溫度窗口。在廢氣溫度為大約650° F-大約750° F的情況下，標(biāo)準(zhǔn)釩鈦催化劑在位于HRSG里面時性能最好。多個研究組的最近工作表明碳?xì)浠衔颯CR催化劑在大約715° F-大約815° F的溫度窗口中性能最好。為HRSG里面的催化劑提供所希望的溫度窗口而不犧牲HRSG性能本身有益于聯(lián)合循環(huán)渦輪機(jī)和HRSG的總體催化劑使用和能量效率。
圖1顯示美國專利申請0006/02觀觀3)中所披露的用于幾種碳?xì)浠衔颯CR催化劑的NOx轉(zhuǎn)換與溫度的圖表。根據(jù)該專利中描述的過程制作幾種催化劑并在燃?xì)鉁u輪機(jī)廢氣條件下測試這些催化劑。排氣流(在下文中，“燃?xì)鉁u輪機(jī)”是指聯(lián)合循環(huán)渦輪機(jī))通常包含大約25 ppm NOx、大約50 ppm CO、大約5% CO2、大約15% O2、大約10% H2O和平衡氮。 法規(guī)要求它們低于2. 5 ppm NOx，這意味著需要90%或更高的NOx轉(zhuǎn)換。
美國專利申請公開No. 2006/0228283教導(dǎo)尤其對于燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用，通過在碳?xì)浠衔颯CR操作中組合兩種催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)NOx到氮的轉(zhuǎn)換。根據(jù)這個申請，乙醇是優(yōu)選的碳?xì)浠衔镞€原劑。該申請披露了在使用第一催化劑“銀催化劑”之后使用稱為“改性催化劑”的第二催化劑。在該申請中也教導(dǎo)了用來制備這些催化劑的工藝過程。如圖1中所示，通過在重量百分比從5%到20%的范圍中改變第二催化劑或“改性催化劑”的金屬成分，來獲得催化劑A、B、C和D。如該申請中所教導(dǎo)，通過使用重量百分比洲銀作為“第一催化劑”、并改變改性催化劑從而產(chǎn)生催化劑A、B、C和D，來進(jìn)行對氧化鋁催化劑進(jìn)行測試。
在這個測試中，使用乙醇作為碳?xì)浠衔?還原劑)以使用這種碳?xì)浠衔颯CR 催化劑消除NOx。通過在大約350°C到450°C (大約662° F-大約842° F)的溫度范圍中記錄源自于代表排氣流的一種模擬饋送氣體的NOx轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，來執(zhí)行測試。從圖表明顯可見，當(dāng)溫度處于大約700到大約800° F的范圍中時，大多數(shù)催化劑導(dǎo)致大于90%的NOx轉(zhuǎn)換。如果要在HRSG里面在聯(lián)合循環(huán)應(yīng)用中使用這種催化劑，則明顯有益于為這種HC-SCR 催化劑提供所希望的溫度的范圍，從而滿足NOx減排目標(biāo)。如果在任何給定工作條件下不犧牲HRSG的總體效率(這是所需的蒸汽生產(chǎn)的要求)，則甚至更好。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中所披露的圖表。這取自于1992年的Catalysis Today,第13 卷，第33-42頁中發(fā)表的Byrne等人所著的論文。在第35頁，作者披露了多種類型的氨 SCR催化劑。V/Ti是針對聯(lián)合循環(huán)應(yīng)用在HRSG中在當(dāng)今產(chǎn)業(yè)中使用的最常見類型的SCR 催化劑。如在圖中可以看出，V/Ti催化劑在大約325°C到大約425°C的溫度窗口中導(dǎo)致大于90%的NOx轉(zhuǎn)換。該圖表顯示如果在低于大約325°C或高于大約425°C的情況下工作， 則NOx轉(zhuǎn)換顯著下降。當(dāng)溫度低于大約325°C時，氨逃逸也顯著增加。
如果要在HRSG里面在聯(lián)合循環(huán)應(yīng)用中使用這種V/Ti催化劑，假設(shè)HRSG操作導(dǎo)致寬得多的溫度窗口(大約300-大約1100° F)，則將會存在著在這種V/Ti催化劑的所需工作窗口之外必定進(jìn)行操作的幾種情況。
下面的對聯(lián)合循環(huán)渦輪機(jī)和HRSG加以修改的兩個實施例實現(xiàn)了本發(fā)明的主要目標(biāo)。這個發(fā)明在HRSG中建立一種區(qū)，其具有對SCR催化劑性能而言較為適合并且較為成本有效的窄的排氣流溫度范圍，并由此相對于與SCR催化劑相關(guān)的當(dāng)前HRSG解決方案提供唯一的且有所改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)。
例子#1
進(jìn)入聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)的HRSG的排氣流的溫度能夠為大約600 ° F到大約 1100° F，更通常的情況下為大約825° F到大約1100° F。根據(jù)在應(yīng)用中使用的燃?xì)鉁u輪機(jī)的尺寸以及根據(jù)特定燃?xì)鉁u輪機(jī)的變動的工作條件，進(jìn)入HRSG的排氣流的量顯著變化。 即使排氣流的量可能變化，但這個排氣流的溫度保持在大約825° F到大約1100° F范圍內(nèi)。然而，這個排氣流溫度范圍太寬并且對于現(xiàn)有SCR催化劑技術(shù)而言不理想，由此希望實現(xiàn)窄得多的溫度范圍。
在位于燃?xì)鉁u輪機(jī)的下游的典型HRSG中，在一個或多個熱交換部分中產(chǎn)生飽和蒸汽，有時也通過從排氣流交換熱量來對過熱蒸汽、或預(yù)熱空氣、或傳熱介質(zhì)等進(jìn)行加熱。 在任何或所有情況下，在這些熱交換部分下游的排氣流溫度降低，但當(dāng)前HRSG設(shè)計不在 HRSG內(nèi)產(chǎn)生窄的或最佳的溫度區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明，通過對于離開渦輪機(jī)并進(jìn)入位于熱交換器下游的冷卻器溫度區(qū)的排氣流的一部分繞過一個或多個熱交換器，可以為SCR催化劑建立最佳的更窄的溫度區(qū)。所需的旁路設(shè)置的量和這種旁路設(shè)備的位置主要取決于蒸汽和電氣工作要求。使用另外的管道、氣門和/或注入噴嘴以獲取比較熱的排氣流并使其繞過特定熱交換表面，來控制繞過熱交換器的排氣流的量。
結(jié)果是現(xiàn)在，通過對在SCR催化劑位置的上游分流的比較熱的排氣流的量加以控制，把進(jìn)入SCR催化劑位置的排氣流溫度控制在窄的溫度帶內(nèi)。
圖3A顯示現(xiàn)有技術(shù)的實施例。來自燃?xì)鉁u輪機(jī)(10)的熱排氣流通過HRSG(Il) 并隨后到達(dá)排氣管(12)。圖3A還顯示位于HRSG的入口處的管道燃燒器(13)。在管道燃燒模式下與當(dāng)不存在管道燃燒時相比，通過HRSG的排氣流的溫度是不同的。廢氣的溫度也隨著渦輪機(jī)負(fù)載變化而變化。第一熱交換器或高壓鍋爐(14)是過熱器部分(1 的上游。 已知的作為低壓鍋爐的另外的熱交換器(16)位于節(jié)約裝置(17)的上游。CO催化劑(18)、 還原劑注入柵格(19)和SCR催化劑(9)位于HRSG里面，通常位于過熱器部分(15)與低壓鍋爐(16)之間的位置。在存在著中壓部分的一些設(shè)備(圖3A中未示出)中，CO和SCR催化劑位于這個中壓部分里面。根據(jù)/或HRSG里面的管道加熱器和/或渦輪機(jī)的工作條件、 以及HRSG的設(shè)備的蒸汽要求，CO和SCR催化劑經(jīng)受寬范圍的溫度。在這種配置中在催化劑區(qū)中的典型廢氣溫度處于從大約425° F到大約700° F的范圍，這低于SCR催化劑的最佳溫度。
圖:3B顯示本發(fā)明的實施例。使用導(dǎo)管00)在HRSG外面對來自點(diǎn)W22)的熱氣進(jìn)行旁路設(shè)置。本發(fā)明的這個實施例與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于使用導(dǎo)管00)以允許來自排氣流的熱氣直接在處流到催化劑部分，從而繞過第一熱交換器(高壓鍋爐)(14) 和過熱器(1 。通過使用氣門能夠控制通過這個管道00)的流量。通過使用位于 (23)處的通常用于注入熱氣的注入噴嘴能夠注入直接來自排氣流的熱氣(排氣流)。待注入的量也能夠被控制。能夠控制到達(dá)催化劑的經(jīng)混合的排氣流的溫度以優(yōu)化催化劑性能。通過使用本領(lǐng)域已知的任何適合的測量和控制裝置和系統(tǒng)，能夠測量和控制通過這個旁路的廢氣的流量、和催化劑的上游的溫度。能夠使用任何已知的調(diào)節(jié)通過這個旁路部分的流量的裝置來在催化劑部分(開始于(18)處)達(dá)到窄的溫度范圍。有利地，管道00)能夠位于任一側(cè)(優(yōu)選地，頂部、左側(cè)和/或右側(cè))上以繞過熱交換器和過熱器并允許熱排氣流進(jìn)入HRSG的催化劑部分。能夠使用一個或多個管道以使排氣流到達(dá)所希望的催化劑工作溫度。當(dāng)使用一個或多個管道時，能夠一起或獨(dú)立地對它們進(jìn)行控制。當(dāng)使用超過一個管道并且一起或獨(dú)立地對它們進(jìn)行控制時，它們可具有一個或多個排氣流注入器。排氣流注入器能夠具有一個或多個排氣流注入噴嘴?？刂仆ㄟ^注入噴嘴注入的廢氣的量和注入的速度，從而使得在所有渦輪機(jī)工作期間，催化劑部分(從(18)到05))總是處于用于SCR催化劑的恒定的窄的溫度范圍(最佳溫度范圍)。
例如，在一個實施例中，當(dāng)使用HC-SCR催化劑時，通過對廢氣旁路加以控制，催化劑部分中的溫度為大約715° F到大約815° F。
在另一實施例中，使用氨SCR催化劑，CO催化劑(18)位于氨注入柵格(19)的上游，優(yōu)選地緊挨著氨注入柵格(19)的上游，但位于在0 處的溫度傳感器之后。
例子#2
典型HRSG的基本部件顯示在圖4A中。它們是管道點(diǎn)火燃燒器(31)、過熱器蒸汽組 (32)、高壓鍋爐組(33)、中壓鍋爐組(34)、低壓鍋爐組(35)、節(jié)約裝置(36)和空氣預(yù)熱器 (37)。
根據(jù)本發(fā)明，基本HRSG部件布置成用以始終如一地在HRSG中的特定位置處產(chǎn)生大約765° F加減50° F的排氣流溫度。排氣流溫度可以經(jīng)由管道燃燒器而升高(這是極少需要的情形)、或者經(jīng)由熱交換部分而降低(這在大多數(shù)情況下是需要的)。
本發(fā)明的實施例在與HRSG系統(tǒng)的任何特定熱交換器的下游產(chǎn)生一種固定的廢氣。使用管道燃燒器能夠在特定熱交換器(例如，不限于管組)的下游產(chǎn)生過高溫度，這能夠限制或減小污染控制催化劑系統(tǒng)的效率。本發(fā)明解決了流經(jīng)一種具有一個或多個管道燃燒器的HRSG的排氣流中存在的高于或低于理想溫度的問題。通過在SCR催化劑的上游安裝熱交換器(例如，不限于管組)，以及通過控制由這個熱交換器吸收的熱量，SCR催化劑的上游的溫度能夠保持為作為最佳溫度范圍的固定值。
在圖4B中，顯示了這種實施例。該實施例中實現(xiàn)的本發(fā)明包括熱回收蒸汽發(fā)生器 (HRSG)，熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)通常標(biāo)明02)為具有進(jìn)氣室(41)，管道燃燒器06)橫跨進(jìn)氣室Gl)并且來自渦輪機(jī)的廢氣被提供給進(jìn)氣室Gl)。HRSG按常規(guī)方式包括例如高壓鼓^幻以及包含其它熱交換器G4)和0 的相關(guān)熱交換器表面。在消除熱量并且排放低于許可界限之后，廢氣經(jīng)排氣管排出到大氣。
熱交換器組04)處于沒有流體在這個管組中循環(huán)的干燥狀態(tài)，直至管道燃燒器 (46)準(zhǔn)備啟動。就在管道燃燒器G6)點(diǎn)火之前，循環(huán)泵(38)和控制閥((39a)、(b)和 /或(c)及其任何組合)開始工作。它們可以由控制系統(tǒng)(諸如，可以是數(shù)字式的控制系統(tǒng)GO))控制以便開始使流體流經(jīng)這個管組G4)以從廢氣吸收熱量，從而使得在這個管組 (44)的下游和催化劑的上游恒定地保持預(yù)設(shè)溫度。通過估計多種處理條件并確定通過這個管組G4)分配多少流體，控制系統(tǒng)GO)實現(xiàn)固定溫度調(diào)節(jié)。在一些實施例而非所有實施例中，離開這個管組的流體將會保持為液體，因為由這種流體獲得的熱量將會經(jīng)由通過鍋爐05)得以沸騰的蒸汽離開。
作為替換方案，這個管組G4)能夠設(shè)計成變?yōu)榱硪徽羝a(chǎn)生管組、或者能夠設(shè)計為經(jīng)由多種類型傳熱介質(zhì)之一(諸如，道氏熱載體)傳熱。在所有情況下，目的是相同的， 即不管產(chǎn)生多少管道燃燒熱量，則都在催化劑部分產(chǎn)生恒定T。溫度。通常，當(dāng)管道燃燒器 (46)關(guān)閉時，不再需要循環(huán)和吸收來自管組G4)的熱量，并且管組可以清除掉流體并允許存在于不再從HRSG中的這個特定位置吸收和傳送熱量的干燥狀態(tài)。催化劑工作于最佳溫度區(qū)，因為HRSG設(shè)計為當(dāng)不存在或存在管道燃燒時產(chǎn)生最佳溫度。另一方面，可以使用并控制管組G4)以在管道燃燒器打開和/或關(guān)閉的同時實現(xiàn)廢氣中的固定溫度。
在圖4B顯示的一個實施例中，系統(tǒng)顯示為具有HC-SCR催化劑(7)和CO催化劑 (9)，其中CO催化劑(9)在HC-SCR催化劑(7)的下游。
在另一實施例中，系統(tǒng)能夠使用氨SCR催化劑。如果使用CO催化劑，則它優(yōu)選地位于還原劑注入柵格的上游，但位于熱交換器之后。
如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，在控制系統(tǒng)00)中使用多種測量和控制點(diǎn)，例如，不限于流量、溫度以及打開和關(guān)閉。熱電偶Tc1至Tc7或它們的任何組合測量出在每個位置處的溫度。使用控制系統(tǒng)GO)能夠控制熱交換器43、44和45(優(yōu)選地，管組)、循環(huán)泵(38)和閥 (39a、39b和39c或者它們的任何組合)。
在一個實施例中，還可以存在空氣稀釋鼓風(fēng)機(jī)(47a)和(47b)。如果由于任何原因而導(dǎo)致整個HRSG關(guān)閉并且渦輪機(jī)需要工作于簡單循環(huán)方式，則控制系統(tǒng)00)將會仍然能夠根據(jù)需要在催化劑部分(7)至(9)中提供最佳溫度。在這種情況下，當(dāng)HRSG關(guān)閉時，空氣稀釋鼓風(fēng)機(jī)(47a)和/或?qū)煽刂葡到y(tǒng)00)自動打開。空氣稀釋鼓風(fēng)機(jī)(47a) 和(47b)確保排氣流冷卻到催化劑部分中的最佳溫度，從而允許渦輪機(jī)工作于簡單循環(huán)模式，同時仍然能夠滿足所有減排要求。由于HRSG在簡單循環(huán)模式下不工作，所以不存在循環(huán)于管組(43)、(44)和(45)中的流體。
在不脫離其實質(zhì)性特性的情況下，本發(fā)明可以實現(xiàn)為其它特定形式。描述的實施例應(yīng)該在所有方面視為僅是說明性的而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求指示而非由前面的說明書指示。在權(quán)利要求的等同物的含義和范圍內(nèi)的所有變化應(yīng)該被包括在它們的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在熱回收蒸汽發(fā)生系統(tǒng)中為催化劑部分保持任選溫度的方法，包括 把排氣流的第一部分設(shè)置于第一熱交換器的路徑中；對排氣流的一個或多個第二部分進(jìn)行轉(zhuǎn)向分流以避開第一熱交換器，其中第二部分在第一熱交換器之后與第一部分相組合；使組合的第一和第二部分與催化劑部分相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述催化劑部分包括一個或多個還原劑注入點(diǎn)和一種或多種SCR催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述催化劑部分具有最佳溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述催化劑部分具有大約715°F到大約815° F 的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中控制所述轉(zhuǎn)向分流以在所述催化劑部分中產(chǎn)生最佳溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述催化劑部分還包括一種或多種CO催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述接觸包括 與一種或多種CO催化劑接觸，經(jīng)所述注入點(diǎn)把還原劑注入到組合的部分； 使組合的部分流入到一種或多種SCR催化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述與一種或多種CO催化劑接觸發(fā)生于所述流入到一種或多種SCR催化劑的下游。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述與一種或多種CO催化劑接觸發(fā)生于所述注入還原劑的上游。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括弓丨導(dǎo)排氣流首先通過一個或多個管道燃燒器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)向分流包括進(jìn)行分流以避開一個或多個過熱器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述管道燃燒器間歇地工作以在所述催化劑部分中產(chǎn)生最佳溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一部分包括排氣流的0-100%重量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二部分包括排氣流的0-100%。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述接觸包括 經(jīng)所述注入點(diǎn)把還原劑注入到組合的部分；使組合的部分流入到一種或多種SCR催化劑，和其中所述SCR催化劑是HC-SCR催化劑并且所述還原劑包括一種或多種碳?xì)浠衔铩?br> 16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述接觸包括 經(jīng)所述注入點(diǎn)把還原劑注入到組合的部分；使組合的部分流入到一種或多種SCR催化劑，和其中所述SCR催化劑是乙醇SCR催化劑并且所述還原劑包括乙醇。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述接觸包括 經(jīng)所述注入點(diǎn)把還原劑注入到組合的部分；使組合的部分流入到一種或多種SCR催化劑，和其中所述SCR催化劑是氨SCR催化劑并且所述還原劑包括一種從包含以下物質(zhì)的組中選擇的成分氨、氨水、氨生成化合物、尿素及其組合。
18.一種在熱回收蒸汽發(fā)生系統(tǒng)中為SCR催化劑保持最佳溫度的方法，包括使來自渦輪機(jī)的排氣流暴露于一個或多個管道燃燒器，其中所述管道燃燒器間歇地點(diǎn)燃；把排氣流設(shè)置在位于管道燃燒器下游的第一熱交換器中，并控制第一熱交換器以產(chǎn)生排氣流中的溫度，其中所述溫度是所述最佳溫度；使處于所述溫度的排氣流與位于第一熱交換器下游的催化劑部分接觸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括位于所述催化劑部分的下游的第二熱交換器，其中第一和第二熱交換器連接在一起并利用控制系統(tǒng)對它們進(jìn)行控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括對排氣流使用另外的熱交換器。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述催化劑部分包括一個或多個還原劑注入點(diǎn)和一種或多種SCR催化劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述溫度為大約715°F到大約815° F。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述催化劑部分還包括一種或多種CO催化劑。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述接觸包括 與一種或多種CO催化劑接觸，經(jīng)所述注入點(diǎn)把還原劑注入到排氣流；和使排氣流流入到一種或多種CO催化劑。
25.根據(jù)權(quán)利要求對所述的方法，其中所述與一種或多種CO催化劑接觸發(fā)生于所述流入到一種或多種SCR催化劑的下游。
26.根據(jù)權(quán)利要求對所述的方法，其中所述與一種或多種CO催化劑接觸發(fā)生于所述注入還原劑的上游。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述接觸包括 經(jīng)所述注入點(diǎn)把還原劑注入到排氣流；使排氣流流入到一種或多種SCR催化劑，和其中所述SCR催化劑是HC-SCR催化劑并且所述還原劑包括一種或多種碳?xì)浠衔铩?br> 28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述接觸包括 經(jīng)所述注入點(diǎn)把還原劑注入到排氣流；使排氣流流入到一種或多種SCR催化劑，和其中所述SCR催化劑是乙醇SCR催化劑并且所述還原劑包括乙醇。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述接觸包括 經(jīng)所述注入點(diǎn)把還原劑注入到排氣流；使排氣流流入到一種或多種SCR催化劑，和其中所述SCR催化劑是氨SCR催化劑并且所述還原劑包括一種從包含以下物質(zhì)的組中選擇的成分氨、氨水、氨生成化合物、尿素及其組合。
30.一種用于減少渦輪機(jī)的排氣流的排放并從渦輪機(jī)的排氣流產(chǎn)生蒸汽的系統(tǒng)，包括渦輪機(jī)，具有用于排氣流的出口 ； 管道，連接到所述出口 ；排氣管，連接到所述管道；其中所述管道的內(nèi)容包括一個或多個熱交換器、用于還原劑的一個或多個注入點(diǎn)、一種或多種SCR催化劑以及用于使排氣流避開一個或多個熱交換器的一個或多個旁路。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)容還包括一個或多個管道燃燒器。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)容還包括一個或多個過熱器。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)容還包括一個或多個CO催化劑。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述旁路具有一種從包括以下位置的組中選擇的管道上的位置頂部、底部、側(cè)面及其組合。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中至少一種CO催化劑位于至少一種SCR催化劑的下游。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中至少一種CO催化劑位于至少一種SCR催化劑的上游。
37.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述SCR催化劑是HC-SCR催化劑并且所述還原劑包括一種或多種碳?xì)浠衔铩?br> 38.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述SCR催化劑是乙醇SCR催化劑并且所述還原劑包括乙醇。
39.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述SCR催化劑是氨SCR催化劑并且所述還原劑包括一種從包含以下物質(zhì)的組中選擇的成分氨、氨水、氨生成化合物、尿素及其組合。
40.一種用于減少渦輪機(jī)的排氣流的排放并從渦輪機(jī)的排氣流產(chǎn)生蒸汽的系統(tǒng)，包括渦輪機(jī)，具有用于排氣流的出口 ； 管道，連接到所述出口 ；排氣管，連接到所述管道；其中所述管道的內(nèi)容包括一個或多個熱交換器、一個或多個管道燃燒器、用于還原劑的一個或多個注入點(diǎn)、一種或多種SCR催化劑以及一個或多個控制系統(tǒng)，其中一個或多個熱交換器位于一個或多個管道燃燒器之后且在所述注入點(diǎn)和SCR 催化劑之前，其中所述熱交換器由所述控制系統(tǒng)控制。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，還包括一種或多種CO催化劑。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，還包括一個或多個節(jié)約裝置。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，還包括一個或多個空氣預(yù)熱器。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括一個或多個溫度傳感器、一個或多個閥和一個或多個泵，其中所述溫度傳感器位于所述管道中，所述閥和泵由所述控制系統(tǒng)控制。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括一個或多個鼓風(fēng)機(jī)，其中所述鼓風(fēng)機(jī)由所述控制系統(tǒng)控制。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中至少一種CO催化劑位于至少一種SCR催化劑的下游。
47.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中至少一種CO催化劑位于至少一種SCR催化劑的上游。
48.根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述SCR催化劑是HC-SCR催化劑并且所述還原劑包括一種或多種碳?xì)浠衔铩?br> 49.根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述SCR催化劑是乙醇SCR催化劑并且所述還原劑包括乙醇。
50.根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述SCR催化劑是氨SCR催化劑并且所述還原劑包括一種從包含以下物質(zhì)的組中選擇的成分氨、氨水、氨生成化合物、尿素及其組合。
全文摘要
一種在HRSG中為催化劑部分保持最佳溫度的系統(tǒng)和方法，包括把排氣流的一部分放在熱交換器和過熱器中；使第二部分繞過熱交換器和過熱器；組合這兩個部分并使這兩個部分與催化劑部分接觸。另一方面，采用一種熱交換器的系統(tǒng)以解決由管道燃燒器的間隙使用引起的變化的廢氣溫度。
文檔編號F02G1/00GK102187078SQ200980127421
公開日2011年9月14日 申請日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者博諾 R., 麻爾亞拉 R., J. 戈登 S., 米勒 A. 申請人:約翰遜馬西公司