專利名稱：在無氧消化設(shè)施用于生物氣體引擎的nox脫除系統(tǒng)的制作方法
在無氧消化設(shè)施用于生物氣體引擎的NOX脫除系統(tǒng)交叉引用本申請要求2010年9月15日提交的美國申請序列號12/882，901及2009年12月31日提交的美國申請序列號61/335，072的優(yōu)先權(quán)，以上兩者的全文在此并入作為參考。
背景技術(shù)：
美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)的任務(wù)是要保護(hù)人類健康及環(huán)境。為了達(dá)成這個任務(wù)，EPA依據(jù)清潔空氣法(Clean Air Act)落實許多計劃,針對減少造成煙霧、霾、酸雨及其它問題的空氣污染物的戶外(或環(huán)境)濃度；減少已知或疑似會造成癌癥或其它嚴(yán)重影響健康的有毒空氣污染物的排放；及逐步淘汰破壞平流層臭氧的技術(shù)的生產(chǎn)和使用。這些污染物來自于固定源(比如化學(xué)工廠、加油站及發(fā)電廠)和移動源(比如車、卡車和飛機(jī))。州及地方政府也立法并實施準(zhǔn)則，來鼓勵清潔技術(shù)的發(fā)展。
發(fā)明簡沭生物氣體引擎經(jīng)由排放NOx造成環(huán)境中的空氣污染。因此，地方、州及聯(lián)邦的NOx法規(guī)已建立生物氣體引擎的最大NOx排放水平。舉例來說，加州能源委員會(CEC)已建立熱電聯(lián)合引擎系統(tǒng)(包括例如生物氣體引擎)的認(rèn)證準(zhǔn)則，其依據(jù)加州最近制定的廢棄物、熱及碳排放減少法(Waste, Heat and Carbon Emissions Reduction Act)限制 NOx 排放水平。類似地，地方性的圣霍金空氣局(San Joaquin Air Board)已建立法則4702 (Rule4702)，其管理生物氣體引擎的NOx排放。這些嚴(yán)格的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)為生物氣體引擎運(yùn)作的阻礙。然而，NOx并非唯一的溫室氣體。以加州作為一個實例，加州為約1，750個乳制品場及180萬只乳牛的產(chǎn)地，每年總計產(chǎn)生約3，500-4，000萬噸糞肥。糞肥管理主要是在于將未經(jīng)處理的糞肥轉(zhuǎn)化為在農(nóng)地施肥上可接受的形式。通常是將自動物飼養(yǎng)區(qū)域的沖洗水轉(zhuǎn)移到供移除大型固體顆粒的沈淀槽，隨后儲存在存貯池中。在存貯期間，無氧菌將碳水化合物、脂肪酸及其它高能有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為甲烷及二氧化碳，然后一般是將其釋放到大氣中。在此一穩(wěn)定化過程之后剩馀的液體懸浮物中異味減少、病原體減少，且較不會吸引蒼蠅和其它惱人物種。由于這些過程，大量的溫室氣體甲烷被釋放到大氣中。甲烷在其全球暖化潛勢中約為二氧化碳的21倍強(qiáng)，且甲烷相對短的12年大氣半衰期，使得其成為短期內(nèi)減少全球暖化的極佳候選者。牛糞經(jīng)無氧消化所產(chǎn)生的生物氣體含50-65 %的甲烷，其馀為二氧化碳和各種微量氣體，包括硫化氫。在往復(fù)式內(nèi)燃引擎中收集并燃燒混合的生物氣體，對于溫室排放具有雙重的有利效果，甲烷轉(zhuǎn)化為等量的二氧化碳(一種具有較低溫室暖化潛勢的氣體)，并且免去因燃燒化石燃料所產(chǎn)生之近似等量的二氧化碳。由加州牛糞管理所產(chǎn)生并釋放到大氣中的甲烷每年共處理450，000噸。本發(fā)明人預(yù)見到利用來自乳制品場的甲烷進(jìn)行發(fā)電相當(dāng)于使200萬臺機(jī)動車停止運(yùn)作。目前估計光是加州就有1，000個乳制品場將受益于本文所述的技術(shù)。燃燒無氧消化設(shè)施產(chǎn)生之生物氣體所造成的NOx排放是嚴(yán)重的問題，其大大地阻礙利用生物氣體進(jìn)行發(fā)電的發(fā)展。氮氧化物為六種重要污染物中的一種，清潔空氣法要求EPA對于該等污染物設(shè)立全國環(huán)境大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(National Ambient Air QualityStandards, NAAQS)。雖然暴露在高水平的氮氧化物下影響人類健康,它們對環(huán)境造成的負(fù)面影響主要是由于大氣中的次級反應(yīng)之故。舉例來說，NO2與揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC’ s)的光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生臭氧(一種重要的空氣污染物和肺刺激物)。依據(jù)清潔空氣法，每一州必須建立一個描述其如何達(dá)到NAAQS的計劃。加州大部分(包括作為大部分加州乳品農(nóng)場所在地的圣霍金河谷)落在NAAQS臭氧不合格區(qū)域(ozone non-attainment zone)內(nèi)。在不合格區(qū)域內(nèi)的分布式發(fā)電工程根據(jù)各州規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)被視為“次要來源”。對于所有在2007年I月I日之后開始運(yùn)作之新的分布式發(fā)電設(shè)施,加州空氣資源局(California AirResource Board, CARB)已建立O. 071b/MW hr的NOx排放限制。目前減少NOx排放的高成本實際上已中止了很多加州基于糞肥之無氧消化工程。由于越來越嚴(yán)苛的NAAQS開始生效，預(yù)期位在臭氧不合格區(qū)域內(nèi)之美國各縣在未來幾年內(nèi)會增加。事實上，很多業(yè)界的人士相信，在沒有昂貴的基于過渡金屬之催化轉(zhuǎn)化器之下，生物氣體引擎的廢氣會因含有過高的NOx水平而無法合法地運(yùn)作。使用生物氣體(或其它燃料)的內(nèi)燃引擎，經(jīng)由大氣中氮的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生混合的氮氧化物，包括一氧化氮(NO)及二氧化氮(NO2)和其它NOx氣體。在沒有廢氣處理模式下 運(yùn)作的習(xí)知往復(fù)式引擎每兆瓦時(MWh)產(chǎn)生約I. 4磅的N0x，為目前CARB標(biāo)準(zhǔn)的20倍。本文所述之標(biāo)的對于水及空氣品質(zhì)所提供的益處是顯著的。本文提供用以使來自生物氣體燃燒之NOx排放減少的方法、裝置及系統(tǒng)，其利用廢液流，并應(yīng)用延展吸收、濕式化學(xué)洗滌及/或選擇性非催化還原的原理。 在第一方面，本文描述方法、裝置及系統(tǒng)，其包含一反應(yīng)器，該反應(yīng)器可操作地連接至(a)生物氣體產(chǎn)生部件，其用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流 '及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流來產(chǎn)生能源和引擎廢氣；其中通過使該引擎廢氣與從該生物氣體產(chǎn)生部件提供的廢液流接觸，該反應(yīng)器減少來自該引擎廢氣的NOx排放。在第二方面，本文提供方法、裝置及系統(tǒng)，其包含引擎廢氣，其可操作地連接到反應(yīng)器，且來自該反應(yīng)器的廢氣含有由該引擎做出每馬力小時的能源所產(chǎn)生等于或少于約
0.4克NOx的量。在第三方面，本文提供方法、裝置及系統(tǒng)，其包含引擎廢氣，其可操作地連接至反應(yīng)器，且來自該反應(yīng)器的廢氣含有由該引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約I磅的
NOx 量。在第四方面，本文描述方法、裝置及系統(tǒng)，其包含用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件及引擎，該引擎可操作地連接至反應(yīng)器，且該引擎和該反應(yīng)器之間的可操作性連接含有噴射進(jìn)口，用于在該引擎廢氣進(jìn)入該反應(yīng)器之前弓I入反應(yīng)性化學(xué)劑接觸該引擎廢氣。在第五方面，本文提供反應(yīng)器，其可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件；及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中該引擎廢氣可操作地連接至該反應(yīng)器，且來自該反應(yīng)器的廢氣含有由該引擎做出每馬力小時的能源所產(chǎn)生等于或少于約0. 4克的NOx量。在第六方面，本文提供反應(yīng)器，其可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件；及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中該引擎廢氣可操作地連接至該反應(yīng)器，且來自該反應(yīng)器的廢氣含有由該引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約I磅的NOx量。在第七方面，本文提供方法，其包含在反應(yīng)器內(nèi)減少NOx排放的步驟，該反應(yīng)器可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件；及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中該引擎廢氣可操作地連接至該反應(yīng)器，且該引擎廢氣和該反應(yīng)器之間的可操作性連接含有噴射進(jìn)口，用于在該引擎廢氣進(jìn)入該反應(yīng)器之前引入反應(yīng)性化學(xué)劑接觸該引擎廢氣。


本發(fā)明的新穎特征于隨附的權(quán)利要求書中特別闡述。通過參考以下闡述利用本發(fā)明原理的說明性實施方案的發(fā)明詳述、及附隨圖示，將對本發(fā)明的特征及優(yōu)勢獲得更透徹
理解圖I是本文提供之方法、裝置及系統(tǒng)的一個非限制性實施方案的示意圖，其展示 生物氣體引擎的NOx脫除，該生物氣體引擎系置于位在集中式動物飼養(yǎng)營運(yùn)場(比如乳牛農(nóng)場或其它如廢水處理工廠的廢棄物處理設(shè)施)之無氧消化設(shè)施。供給無氧消化器(I)。在一些實施方案中，供給附在無氧消化器⑴和引擎(例如汽電共生部件、內(nèi)燃引擎或生物氣體引擎(3))上的反應(yīng)器槽(2)。該反應(yīng)器(2)利用尿素和廢液流(4)的其它內(nèi)源性還原劑或活性化學(xué)劑，來減少汽電共生部件(3)的NOx排放。圖I描述一個充滿填料以增加表面積的反應(yīng)器。圖2的圖表中顯示,相較于使用自來水,使用廢液流使引擎廢氣的NOx排放減少。以在各種壓力(繪制在X軸上以Psi為單位)下之NOx水平(繪制在y軸上以百萬分率(ppm)為單位)來描述廢水及自來水兩種樣本。同時參見實施例4。圖3的圖表中顯示,相較于使用自來水,使用廢液流使引擎廢氣的SOx排放減少。以在各種壓力(繪制在X軸上以PSi為單位)下之SOx水平(繪制在y軸上以百萬分率(ppm)為單位))來描述廢水及自來水兩種樣本。同時參見實施例5.圖4的圖表中顯示，當(dāng)在連續(xù)20小時期間內(nèi)以廢液流處理時，包括NOx及SOx (以PPm為單位)之引擎廢氣中溫室氣體(GHG)顯著減少(比較處理前“引擎廢氣”與“通過洗滌器之后”的NOx及SOx水平)。同時參見實施例6.圖5的圖表中顯示，當(dāng)在連續(xù)20小時期間內(nèi)以廢液流處理時，引擎廢氣的NOx顯著減少(以經(jīng)15%的氧氣濃度校正的NOx減少百分比表示)。發(fā)明詳述本文提供之標(biāo)的之實施方案系提供乳制品場、生物氣體引擎供應(yīng)者、無氧消化器設(shè)施及其它對環(huán)境有害之氣體的生產(chǎn)者及提供者可努力達(dá)到或超過空氣質(zhì)量法規(guī)的技術(shù)。本文提供之標(biāo)的之優(yōu)勢在于以便宜的方式使用就地的無氧消化器的廢液來洗滌引擎或汽電共生部件的廢氣流的NOx。液態(tài)及/或氣態(tài)NOx的萃取及后續(xù)的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程通過本文標(biāo)的之獨特的液態(tài)/氣態(tài)連續(xù)流動設(shè)計而改善，此設(shè)計確保了大量過剩的化學(xué)還原劑及有限的接觸時間，使由副產(chǎn)物飽和所導(dǎo)致之不想要的逆反應(yīng)最小化的同時，增進(jìn)NOx的脫除。本文提供之標(biāo)的的特征是反應(yīng)器，其可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件；及(b)引擎，其利用來自生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中該反應(yīng)器通過使引擎廢氣與從該生物氣體產(chǎn)生部件提供的廢液流接觸，減少來自該引擎廢氣的NOx排放。如本文所用，“生物氣體流”包含至少50%甲烷。如本文所用，“NOx”意指氮氧化物，作為非限制性實例，包括顯、勵2及隊05。如本文所用，“COx”意指碳氧化物。如本文所用，“SOx”意指硫氧化物，作為一個非限制性實例，包括SO2。在某些實施方案中，反應(yīng)器通過使該引擎廢氣與廢液流接觸，減少來自引擎廢氣的SOx > NOx及/或COx排放。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，本文提供之用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流生物氣體產(chǎn)生部件是無氧消化器。在一些實施方案中，提供無氧消化器，其中該廢棄物為農(nóng)業(yè)廢棄物。在一些實施方案中，農(nóng)業(yè)廢棄物包含糞便或尿液。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，該廢棄物是城市廢棄物。仍在進(jìn)一步的實施方案中，城市廢棄物包含廢水。在一些實施方案中，本文描述一種系統(tǒng)，其中該生物氣體產(chǎn)生部件是垃圾填埋場。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，從垃圾填埋場或是在垃圾填埋場用管道將廢液流輸送至反應(yīng)器。牛物氣體產(chǎn)牛部件 本文提供之標(biāo)的的另一特征為生物氣體產(chǎn)生部件，其適用于產(chǎn)生能源及引擎廢氣，且可操作地連接至反應(yīng)器，該反應(yīng)器通過使引擎廢氣與從該生物氣體產(chǎn)生部件提供的廢液流接觸，減少來自該引擎廢氣的NOx排放。舉例來說，在某些實施方案中，該生物氣體產(chǎn)生部件為無氧消化器。無氧消化器可自下列商業(yè)市場來源取得=AccentManufacturing，Inc. ；Advanced Green Energy Solutions LLC ；Acterra Group，Inc.；ADI Systems Inc. ；American Anaerobic Digestion ；Andgar Corporation ；AppliedTechnologies， Inc. ；BioEnergy Solutions ；BI0Ferm Energy Systems ；Biogas EnergyInc. ；Bioprocess Control AB ；Boerger LLC ；CCI BioEnergy Inc. ；CH Four Biogas,Inc. ；EcoCorp ;Ecovation，Inc. ；Energies Direct LLC ；Entec Biogas USA/ReynoldsInc. ；Environmental Credit Corp. (ECC) ；Environmental Fabrics,Inc. ；EnvironmentalPower/Microgy ；Environmental Products & Technologies Corporation ；FirestoneSpecialty Products ;Gen_Tec LLC ;GHD，Inc. ；Groth Corporation ; IndustrialTelemetry Inc. ；Integrys Energy Services, Inc. ；NewBio E Systems, Inc. ；OnsitePower Systems ；0rganic Waste Systems nv (OWS) ；Patz Corporation ；Phase 3Renewables ；RCM International ；R0S ROCA Envirotec ；Schmack BioEnergy ；VaughanCompany, Inc. ；WesTech Engineering，Inc.;及 Williams Engineering Associates。來自牛物氣體產(chǎn)牛部件的廢棄物本文提供之標(biāo)的另一特征為生物氣體產(chǎn)生部件，其包括(但不限于)適用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的無氧消化器。在某些實施方案中，該廢棄物為農(nóng)業(yè)廢棄物。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，該農(nóng)業(yè)廢棄物包含糞便或尿液。在一些實施方案中，該動物廢棄物是糞肥。大部分的動物糞肥是糞便。動物糞肥的一般形式包括農(nóng)家糞肥(FYM)或農(nóng)場淤漿(液態(tài)糞肥)。FYM也含有植物性物質(zhì)(經(jīng)常是稻草)，其系用作為動物的床墊，并吸收糞便及尿液。呈液態(tài)形式的農(nóng)業(yè)糞肥(稱為淤漿)由更加集中的牲畜飼養(yǎng)系統(tǒng)所產(chǎn)生，該系統(tǒng)使用混凝土或板條，而不是稻草床墊。來自不同動物的糞肥會有不同的特性且需要不同的施用率，例如來自農(nóng)場動物(比如馬、牛、豬或綿羊)的糞肥、雞和火雞的糞肥、兔的糞肥、人用污水及來自海鳥及蝙蝠的糞肥。舉例來說，綿羊糞肥富含氮及鉀肥，而豬糞肥中之氮及鉀肥相對較少。由于馬無法像牛一樣消化種子，因此馬糞肥也含有很多雜草種子。雞糞肥，即便是已經(jīng)相當(dāng)腐熟，仍非常濃而應(yīng)該保守地使用。在一些實施方案中，廢棄物是城市廢棄物。至少部分的城市廢棄物由至少部分源自人類活動的人為作用、過程或物質(zhì)造成。在某些實施方案中，該城市廢棄物包含廢水。廢水包含任何由于人為影響而在質(zhì)量上受到負(fù)面影響的水。在某些實施方案中，廢水包含由家庭住宅、商業(yè)地產(chǎn)、工業(yè)及/或農(nóng)業(yè)所排放的廢液，且可涵蓋許多不同的潛在污染物及濃度。在最常見的用法中，廢水意指含有來自不同來源的混合廢水所造成之各種污染物的城市廢水。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，該廢棄物是污水。污水是廢水的一個子集，其受到糞便或尿液的污染。如本文所用，“污水”包括家庭、城市或工業(yè)的液體廢棄物，其通常經(jīng)由管道或下水道或類似建購物(包括例如污水坑清理裝置)處理。仍在進(jìn)一步或額外的實施方案中，該廢棄物包含有機(jī)物質(zhì)，包括例如來自食物加工設(shè)施、造紙廠、肉品加工設(shè)施及類似設(shè)施的廢棄物。
來自垃圾填埋場的廢棄物本文提供之標(biāo)的另一特征使用來自垃圾填埋場的生物氣體(包括例如甲烷)作為引擎用的燃料，并進(jìn)一步利用廢液流以減少來自引擎之NOx、SOx及/或COx排放水平。在一些實施方案中，廢液流是來自無氧消化器。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，用管道將垃圾填埋場產(chǎn)生的生物氣體輸送到引擎中，包括例如內(nèi)燃引擎。因此，可預(yù)見的是，利用來自垃圾填埋場的廢棄物(例如甲烷)發(fā)動引擎，并進(jìn)一步使來自無氧消化器的廢液接觸來自引擎的排氣，以減少NOx、SOx及/或COx水平。來自反應(yīng)器之排放水平本文提供之標(biāo)的的另一特征為的系統(tǒng)、方法及裝置，其符合已就生物氣體引擎排放上限制N0x、S0x及/或COx最大排放水平的地方、州和聯(lián)邦法規(guī)。在一些實施方案中，本文提供之方法、裝置及系統(tǒng)符合加州能源委員會(CEC)依據(jù)加州最近自2010年9月I日所制定的廢棄物、熱及碳排放減少法建立對于熱電聯(lián)合引擎系統(tǒng)認(rèn)證之準(zhǔn)則所要求的NOx排放水平。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，本文提供的方法及裝置及系統(tǒng)比習(xí)用之方法、裝置及/或系統(tǒng)的排放水平更少，但未符合加州能源委員會(CEC)依據(jù)加州最近自2010年9月I日所制定的廢棄物、熱及碳排放減少法建立對于熱電聯(lián)合引擎系統(tǒng)NOx排放水平。NOx排放的減少在一些實施方案中，本文提供系統(tǒng)、方法及裝置，其包含反應(yīng)器，其可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件 '及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中該反應(yīng)器通過使引擎廢氣與從該生物氣體產(chǎn)生部件提供的廢液流接觸，來減少來自該引擎廢氣的NOx排放，其中可操作地連接該引擎廢氣至該反應(yīng)器，且來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的電能所產(chǎn)生等于或少于約I磅NOx量，該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh的電能。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，本文提供系統(tǒng)、方法及裝置，其包含反應(yīng)器，其可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件；及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中該反應(yīng)器通過使引擎廢氣與從該生物氣體產(chǎn)生部件提供的廢液流接觸，來減少來自該引擎廢氣的NOx排放，其中來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的電能所產(chǎn)生等于或少于約O. 9磅的NOx量，該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh的電能，或來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. 75磅的NOx量，該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh的電能，或來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. 5磅的NOx量，該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh的電能,或來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. 4磅的NOx量，該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh的電能，或來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. 3磅的NOx量，該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh的電能，或來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. 2磅的NOx量，該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh的電能，或來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. I磅的NOx量，該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh的電能,或來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. 07磅的NOx量,該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh的電能，或來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. 05磅的NOx量，該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh 的電能，或來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. 03磅的NOx量，該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh的電能，或來自該反應(yīng)器的廢氣含有由引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. 01磅的NOx量，該引擎可將1，341馬力小時(hp-hr)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為IMWh的電能。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，本文提供的方法及裝置及系統(tǒng)符合圣霍金空氣局(San Joaquin Air Board)自2010年9月I日建立之法則4702的NOx排放水平。圣霍金空氣局通過(I)測量廢氣中NOx濃度；及(2)測量廢氣中氧氣濃度，來測定NOx排放水平。為了校正兩種引擎(濃燃對稀燃引擎)之氧氣水平的差異，該局按比例調(diào)整NOx以及氧氣兩者的濃度，使得廢氣中氧含量等于15%。舉例來說，如果來自引擎的廢氣有5ppm NOx和10%氧氣濃度，必須將氧氣濃度調(diào)整至15%，并將NOx水平調(diào)整至7. 5ppm。因此，如本文所用，“圣霍金空氣局水平”將這個NOx水平相對于氧氣濃度的調(diào)整納入考慮，使得廢氣中氧氣水平等于15%。在一些實施方案中，本文提供系統(tǒng)、方法及裝置，其包含反應(yīng)器，將其可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件；及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中該反應(yīng)器通過使引擎廢氣與從該生物氣體產(chǎn)生部件提供的廢液流接觸減少來自該引擎廢氣的NOx排放，且來自該反應(yīng)器的廢氣含有由該引擎做出每馬力小時的電能所產(chǎn)生等于或少于約O. 4克的NOx的圣霍金空氣局水平(San Joaquin Air Board Level)。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，來自該反應(yīng)器的廢氣含有由該引擎做出每馬力小時的電能所產(chǎn)生等于或少于約O. 35克的NOx的圣霍金空氣局水平、或由該引擎做出每馬力小時的電能所產(chǎn)生等于或少于約O. 3克的NOx的圣霍金空氣局水平、或由該引擎做出每馬力小時的電能所產(chǎn)生等于或少于約O. 25克的NOx的圣霍金空氣局水平、或由該引擎做出每馬力小時的電能所產(chǎn)生等于或少于約O. 2克的NOx的圣霍金空氣局水平、或由該引擎做出每馬力小時的電能所產(chǎn)生等于或少于約O. 15克的NOx的圣霍金空氣局水平、或由該引擎做出每馬力小時的電能所產(chǎn)生等于或少于約O. I克的NOx的圣霍金空氣局水平、或由該引擎做出每馬力小時的電能所產(chǎn)生等于或少于約O. 05克的NOx的圣霍金空氣局水平、或由該引擎做出每馬力小時的電能所產(chǎn)生等于或少于約O. 03克的NOx的圣霍金空氣局水平、或由該引擎做出每馬力小時的電能所產(chǎn)生等于或少于約O. 01克的NOx的圣霍金空氣局水平。在一些實施方案中，本文提供系統(tǒng)、方法及裝置，其包含反應(yīng)器，將其可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件；及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中該反應(yīng)器通過使引擎廢氣與從該生物氣體產(chǎn)生部件提供的廢液流接觸減少來自該引擎廢氣的NOx排放。在一些實施方案中，當(dāng)與廢液流接觸時引擎廢氣中NOx水平的減少程度比當(dāng)與自來水接觸(當(dāng)在相同壓力、溫度、PH及滯留時間下測量時)為更大。參見實施例4。除非另外說明或是若上下文意另有需要，否則如本文所述，當(dāng)比較用廢水處理的引擎廢氣之NOx水平與用自來水處理之引擎廢氣之NOx水平時，如初始NOx水平、濃度、壓力、溫度及滯留時間等變數(shù)維持恒定。
在某些本文所述標(biāo)的之實施方案中，已經(jīng)確定的是，不考慮壓力，當(dāng)與用自來水處理之(相同來源的)引擎廢氣所得NOx水平比較，通過用廢水處理引擎廢氣，NOx水平顯著地減少。參見圖2。在一些實施方案中，用廢水接觸引擎廢氣提供的NOx水平比用自來水接觸該引擎廢氣所得之NOx水平至少低了約I. I至約2. 5倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸該引擎廢氣所得的NOx水平至少低約I. 3至約2. 3倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸該引擎廢氣所得的NOx水平至少低約I. 5至約2. I倍。仍在進(jìn)一步或額外實施方案中，用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸該引擎廢氣所得的NOx水平至少低約I. 6至約2. O倍。在一些實施方案中，用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸該引擎廢氣所得的NOx水平至少低約I. 7至約I. 9倍。在一些實施方案中，用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸該引擎廢氣所得的NOx水平至少低約I. 8至約I. 9倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸該引擎廢氣所得的NOx水平至少低約I. I倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸該引擎廢氣所得的NOx水平至少低約
I.3倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸引擎廢氣所得的NOx水平至少低約I. 5倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸引擎廢氣所得的NOx水平至少低約I. 7倍。在一些實施方案中，用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸引擎廢氣所得的NOx水平至少低約I. 9倍。仍在進(jìn)一步或?qū)嵤┓桨钢?，已用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸引擎廢氣所得的NOx水平至少低約2. O倍。仍在進(jìn)一步或?qū)嵤┓桨钢?，已用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸引擎廢氣所得的NOx水平至少低約2. I倍。仍在進(jìn)一步或?qū)嵤┓桨钢?，已用廢水接觸引擎廢氣所提供的NOx水平比用自來水接觸引擎廢氣所得的NOx水平至少低約2. 2倍。SOx排放的減少在一些實施方案中，本文提供系統(tǒng)、方法及裝置，其包含反應(yīng)器，將其可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件；及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中該反應(yīng)器通過使引擎廢氣與從該生物氣體產(chǎn)生部件提供的廢液流接觸，減少來自該引擎廢氣SOx排放。在一些實施方案中，當(dāng)與廢液流接觸時引擎廢氣中SOx水平的減少程度比當(dāng)與自來水接觸(當(dāng)在相同壓力、溫度、PH及滯留時間下測量時)為更大。參見實施例5?？衫斫獾氖?，除非另外說明或是如果上下文意另有需要。否則如本文所述，當(dāng)比較用廢水處理的引擎廢氣之SOx水平與用自來水處理之引擎廢氣之SOx水平之時，如初始SOx水平、濃度、壓力、溫度及滯留時間等變數(shù)維持恒定。在某些本文所述標(biāo)的之實施方案中，已經(jīng)確定的是，在15psi下，當(dāng)與用自來水處理(相同來源的)引擎廢氣所得SOx水平比較，通過用廢水處理引擎廢氣，SOx水平顯著地減少。參見圖3。在一些實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約2至約20倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約4至約18倍。在一些實施方案中，在15psi 下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約6至約16倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中,在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約7至約14倍。在一些實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約8至約12倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約2倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約4倍。在一些實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約6倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約8倍。在一些實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約10倍。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約12倍。仍在進(jìn)一步或額外實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約14倍。在某些實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約16倍。在一些實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約18倍。仍在進(jìn)一步或額外實施方案中，在15psi下用廢水接觸引擎廢氣所提供的SOx水平比在15psi下用自來水接觸該引擎廢氣所得的SOx水平至少低約20倍。NOx及Sox的顯著減少已經(jīng)確定的是，用廢液流處理后，NOx及SOx顯著地減少。參見圖5。在本文描述的實施方案中，當(dāng)其中提及N0x、S0x及/或COx水平減少某百分比時，這些百分比為對15%O2含量校正的NOx、SOx及/或Cox的值，且在進(jìn)一步或額外的實施方案中，這些百分比用在未對15% O2含量校正的百分比的情況下。在一些實施方案中，本文提供方法、裝置及系統(tǒng)，其包含在約30分鐘至約20小時處理時間之間NOx或SOx水平至少減少約95%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，在約I小時至約15小時處理時間之間NOx或SOx水平至少減少約95%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。仍在進(jìn)一步或額外實施方案中，在約2小時至約12小時處理時間之間NOx或SOx水平至少減少約95%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% 02含量校正。在一些實施方案中，在約3小時至約10小時處理時間之間NOx或SOx水平至少減少約95%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。在一些實施方案中，在約4小時至約8小時處理時間之間NOx或SOx水平至少減少約95%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。在一些實施方案中，在約6 小時至約7小時處理時間之間NOx或SOx水平至少減少約95%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。仍在進(jìn)一步實施方案中，在約2小時至約5小時處理時間之間NOx或SOx水平至少減少約95%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。仍在進(jìn)一步或額外實施方案中，在約2小時至約3小時處理時間之間NOx或SOx水平至少減少約95%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。同時已經(jīng)確定的是，用廢液流處理約20小時之后，來自引擎廢氣的NOx及SOx實質(zhì)地減少(90%或更大)，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。參見實施例6(表I)。在一些實施方案中，本文提供方法、裝置及系統(tǒng)，其包含用廢液流處理約20小時之后，NOx及/或SOx水平至少減少約90%至約100%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，本文提供方法、裝置及系統(tǒng)，其包含用廢液流處理約20小時之后，NOx及/或SOx水平減少至少約91%至約99%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，本文提供方法、裝置及系統(tǒng)，其包含用廢液流處理約20小時之后，NOx及/或SOx水平減少至少約92%至約98%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。在一些實施方案中，本文提供方法、裝置及系統(tǒng)，其包含用廢液流處理約20小時之后，NOx及/或SOx水平減少至少約93%至約97%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15%O2含量校正。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，本文提供方法、裝置及系統(tǒng)，其包含用廢液流處理約20小時之后，NOx及/或SOx水平減少至少約94%至約96%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，本文提供方法、裝置及系統(tǒng)，其包含用廢液流處理約20小時之后，NOx及/或SOx水平減少至少約95%，其中NOx或SOx的百分比對15% O2含量校正，而在進(jìn)一步實施方案中，NOx或SOx的百分比未對15% O2含量校正。引擎本文提供標(biāo)的之另一特征為引擎，其利用來自生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中反應(yīng)器通過使引擎廢氣與從該生物氣體產(chǎn)生部件提供的廢液流接觸減少來自該引擎廢氣的NOx排放。在一些實施方案中，該引擎為內(nèi)燃引擎、汽電共生部件或渦輪機(jī)。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，該內(nèi)燃引擎包含至少一個生物氣體引擎。在一些實施方案中，提供至少兩個生物氣體引擎。在一些實施方案中，該引擎是汽電共生部件或渦輪機(jī)。生物氣體引擎可自下列商業(yè)市場來源取得Acterra Group, Inc. !AdvancedGreen Energy Solutions LLC ；Capstone Turbine Corporation !Caterpillar Electric Power ；CharIes Equipment Company ；Cummins Engines ；Dresser Waukesha ；Guascor ；PR02 ；FABC0 Power Systems ；GE Jenbacher Gas Engines ;Gen_Tec LLC ；IngersollRandEnergy Systems ;Inland Power Group ；Kraft Power Corporation ；MAN Engines &Components Inc. ；Martin Machinery ；Stewart Engineered Equipment Company,Inc.;及Unison Solutions, Inc.。液體噴射至引擎廢氣中本文描述標(biāo)的之另一特征為方法、裝置及系統(tǒng)，其包含引擎，其可操作地連接至反應(yīng)器，且該引擎及該反應(yīng)器之間的可操作性連接含有噴射進(jìn)口，用于在該引擎廢氣進(jìn)入該反應(yīng)器之前弓I入反應(yīng)性化學(xué)劑接觸該引擎廢氣。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，該反應(yīng)性化學(xué)劑包含尿素、氨、水或空氣。舉例來說，在某些實施方案中，液體噴射為該引擎廢氣的預(yù)處理，且噴射位置是位在圖I中該引擎及該反應(yīng)器(5)之間的可操作性連接。在一些實施方案中，該反應(yīng)性化學(xué)劑包含尿素、氨、水或空氣。在特定實施方案中，提供一種方法，其包含減少反應(yīng)器中NOx排放的步驟，將該反應(yīng)器可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件；及(b)引擎,其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中將該引擎廢氣可操作地連接至該反應(yīng)器，且該引擎廢氣和該反應(yīng)器之間的可操作性連接含有噴射進(jìn)口，用于在該引擎廢氣進(jìn)入該反應(yīng)器之前引入反應(yīng)性化學(xué)劑接觸該引擎廢氣。反應(yīng)器本文提供之標(biāo)的還有另一特征為方法、裝置及系統(tǒng)，其包含反應(yīng)器，將其可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件 '及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣。本文提供之方法、裝置及系統(tǒng)的反應(yīng)器應(yīng)用延展吸收、濕式化學(xué)洗滌及/或選擇性非催化還原的原理，利用廢液流來促進(jìn)來自生物氣體燃燒之NOx排放的減少。在某些實施方案中，該反應(yīng)器包含填料，以增加用以脫除來自引擎廢氣之NOx、COx及SOx的表面積。
_2] 使用于反應(yīng)器的試劑在某些實施方案中，本文提供一種反應(yīng)器，其包含至少一種由來自生物氣體產(chǎn)生部件的廢液流提供的反應(yīng)性化學(xué)劑，利用該反應(yīng)性化學(xué)劑來減少來自引擎廢氣的NOx、COx及/或SOx水平。在某些實施方案中，該反應(yīng)性化學(xué)劑是含氮化合物。舉例來說，在一些實施方案中，該含氮化合物為尿素或氨。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，該反應(yīng)性化學(xué)劑包含氧化劑或還原劑。在一些實施方案中，該反應(yīng)性化學(xué)劑包含還原劑。在某些實施方案中，該還原劑包含尿素或氨。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，該反應(yīng)性化學(xué)劑包含氧化劑。在一些實施方案中，該氧化劑為氧。舉例來說，在某些實施方案中，由引擎提供氧，或是氧為外源性且由系統(tǒng)之外的來源(例如空氣)提供。在進(jìn)一步實施方案中，該反應(yīng)性化學(xué)劑包含尿素、氨、水或空氣。在額外實施方案中，至少一個反應(yīng)性化學(xué)劑由生物氣體產(chǎn)生部件所提供。仍在進(jìn)一步實施方案中，所有的反應(yīng)性化學(xué)劑由該生物氣體產(chǎn)生部件提供。再者，在某些情況下，使用來自汽電共生部件(或生物氣體引擎或渦輪機(jī))的熱來增加及/或促進(jìn)發(fā)生在反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。仍在進(jìn)一步實施方案中，該反應(yīng)性化學(xué)劑包含含氮化合物或其鹽。舉例來說，在特定實施方案中，反應(yīng)性化學(xué)劑包含異氰尿酸、羥基胺、肼或氰尿酸。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，該反應(yīng)性化學(xué)劑包含銨鹽。在特定實施方案中，銨鹽為氨基甲酸銨、碳酸銨、碳酸氫 銨、甲酸銨、乙酸銨、蘋果酸銨或馬來酸銨。延展吸收在本文所述標(biāo)的之特定實施方案中，提供方法、裝置及系統(tǒng)，其應(yīng)用延展吸收且利用反應(yīng)器來減少NOx水平。本公開內(nèi)容中所利用之減少引擎廢氣之NOx水平的延展吸收的過程進(jìn)行如下。生物氣體引擎燃燒生物氣體，以產(chǎn)生包含COx、NOx及/或SOx的廢氣。隨后將熱的一氧化氮(NO)冷卻到約100 0F (380C )，在此溫度下一氧化氮與氧進(jìn)行非催化性及放熱性反應(yīng)，形成二氧化氮(反應(yīng)式I)。較冷的溫度為防止逆反應(yīng)及確保最高勵2產(chǎn)量所必要的。產(chǎn)生硝酸的最終步驟涉及使NO2吸收至水中，在水中NO2反應(yīng)形成硝酸。此一最終反應(yīng)的速率為三個重要步驟所控制(I)NO轉(zhuǎn)化為NO2之非催化性氣相氧化反應(yīng)、(2)N02從氣相擴(kuò)散到液相的過程、及(3)于液相中與水進(jìn)行之放熱性化學(xué)反應(yīng)(反應(yīng)式2)。此一最終步驟所再生的一個當(dāng)量的NO必須氧化成為NO2并被吸收至水中，或是從系統(tǒng)中作為廢棄物排放。如果未被捕獲進(jìn)吸收塔中，NOx成為吸收塔尾氣排放的一部份離開該工廠。在某些實施方案中，NOx是有價值的產(chǎn)物，因為它可容易地被轉(zhuǎn)化為商業(yè)所需要的化學(xué)制品(硝酸)。如反應(yīng)式3中所顯示，每3摩爾被吸收的NO2形成I摩爾的NO 2N0+02 — 2N02+ 熱反應(yīng)式 I3N02+H20 — 2HN03+N0+ 熱反應(yīng)式 2只有在含有NOx的排出氣體變得太稀而無法進(jìn)一步回收之后，才將該氣體從該反應(yīng)器釋放到大氣中。因此，該反應(yīng)器中利用如本公開內(nèi)容中所執(zhí)行的延展吸收過程，將來自生物氣體廢氣的NOx脫除。在一些實施方案中，提供一種反應(yīng)器，其包含吸收室，其使用延展吸收減少來自該引擎廢氣的NOx排放。本文提供之標(biāo)的還有另一特征為延展吸收過程的最佳化。四個影響本文提供之延展吸收過程的效率的最重要因子是(I)溫度、(2)吸收室(例如反應(yīng)器)內(nèi)的壓力、(3)吸收溶液的酸度、及(4)吸收室(例如反應(yīng)器)內(nèi)的滯留時間。
第一，溫度為NOx吸收效率的參數(shù)。過多的熱從兩個來源進(jìn)入到系統(tǒng)中排放流的高環(huán)境溫度，及NOx吸收和后續(xù)在吸收液體中NOx形成硝酸的化學(xué)反應(yīng)。吸收和反應(yīng)兩者皆為放熱且釋出約135kJ/mole2。在一些實施方案中，提供一種反應(yīng)器,其中該反應(yīng)器內(nèi)的平均溫度在約50°C至約0°C的范圍內(nèi)。在不受理論限制之下，一般相信，在約50°C至約0°C范圍的溫度會提供最適合之延展吸收條件，而使得NOx從氣相轉(zhuǎn)移到溶液相更為有效率。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，該反應(yīng)器內(nèi)的平均溫度等于或少于約50°C、等于或少于約45°C、等于或少于約38°C、等于或少于約35°C、等于或少于約30°C、等于或少于約25°C、等于或少于約20°C、或等于或少于約10°C。第二，該吸收室內(nèi)的壓力為NOx吸收效率的參數(shù)。在不受理論限制之下，一般相信，NO氧化速率及NO2吸收到溶液中的速率受到壓力的影響，因為NO的無催化性空氣氧化通常需要數(shù)分鐘，然而NO2的吸收在數(shù)秒鐘完成。因此，NO的氧化為速率限制步驟，所以額外的吸收塔壓力(在某些實施方案中以壓縮空氣的形式)通過增加NO氧化速率對于整體 吸收效率具有最大的影響。在一些實施方案中，將在該吸收室內(nèi)的平均壓力維持在約Iatm至約15atm范圍內(nèi)。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，在該吸收室內(nèi)的平均壓力在約4atm至約12atm范圍內(nèi)或是約IOatm至約6atm范圍內(nèi)、或約8atm。第三，吸收溶液的酸度是NOx吸收效率的參數(shù)。在不受理論限制之下，一般相信，為了促進(jìn)酸性NOx溶解于溶液中，較堿性的條件為優(yōu)選。在一些實施方案中，于該反應(yīng)器內(nèi)吸收溶液的平均PH是在約5. 5至約9的范圍內(nèi)。在進(jìn)一步或額外的實施方案中，該反應(yīng)器內(nèi)吸收溶液的PH是在約6至約8. 5范圍內(nèi)、或約6. 5至約8范圍內(nèi)、或是約7、或是約8、或是約8. 5、或是約9、或是約9. 5。第四，該吸收室內(nèi)的滯留時間是NOx吸收效率的參數(shù)。“滯留時間”是氣體樣本維持在該反應(yīng)器中的時間段。在不受理論限制之下，一般相信，較長的滯留時間會造成NOx從氣相至溶液相的轉(zhuǎn)移增加。滯留時間以分鐘測量，用該反應(yīng)器體積(以公升為單位)除以氣態(tài)NOx流量(以公升/分鐘為單位)得之。在一些實施方案中，提供一種反應(yīng)器，其具有NOx滯留時間在至少約I秒至至少約15秒的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該滯留時間為至少約I秒、至少約2秒、至少約3秒、至少約4秒、至少約5秒、至少約6秒、至少約7秒、至少約8秒、至少約10秒、至少約12秒、至少約15秒、或至少約20秒。濕式化學(xué)洗滌在本文描述標(biāo)的之特定實施方案中，提供方法、裝置及系統(tǒng)，其利用反應(yīng)器，其使用濕式化學(xué)洗滌減少NOx水平。本文提供兩種利用酸堿化學(xué)的技術(shù)以減少來自引擎的NOx排放。本文描述的過程使用氨或是尿素通過轉(zhuǎn)化為硝酸鹽或亞硝酸鹽“洗滌”來自引擎尾氣體流的NOx。以氨為基礎(chǔ)的洗滌在一實施方案中，該反應(yīng)器利用來自由生物氣體產(chǎn)生部件所提供之廢液流的氨洗滌，而因此減少來自引擎的NOx排放。該過程以下列方式進(jìn)行來產(chǎn)生硝酸銨(反應(yīng)式3)。N0x+H20 — HNO3HNO3+NH3 — NH4NO3 (硝酸銨)反應(yīng)式 3在某些情況下，亞硝酸銨形成，接著氧化為硝酸銨。舉例來說，高稀釋度及空氣/光氧化的組合提供必須的氧化條件，因為在室溫下于約24小時內(nèi)亞硝酸銨的稀釋水溶液氧化為硝酸銨(反應(yīng)式4)。NCHNH3 — HNO2HN02+NH3 — NH4NO2 (亞硝酸銨)NH4N02+02 — NH4NO3反應(yīng)式 4以尿素為基礎(chǔ)的洗滌在一實施方案中，該反應(yīng)器利用來自由生物氣體產(chǎn)生部件所提供之廢液流的尿素((H2N)2CO)洗滌，而因此減少來自引擎的NOx排放。此方法涉及如反應(yīng)式5的反應(yīng)中所描述之NOx的選擇性非催化還原(SNCR)。HNO2+ (H2N) 2C0 — HNC0+N2+H20 HNC0+HN02 — N2+C02+H20HNC0+H20 — NH3+C02HNO3+NH3 — NH4NO3反應(yīng)式 5在進(jìn)一步或額外的實施方案中，尿素也可以經(jīng)由反應(yīng)式6中所描述的機(jī)制來促進(jìn)硝酸的SNCR。6HN03+5 (H2N) 2C0 — 8N2+5C02+13H20 反應(yīng)式 6仍在進(jìn)一步或額外的實施方案中，如反應(yīng)式7中所顯示，廢液流中的溶解氨(呈氫氧化銨的形式)參與硝酸以及亞硝酸兩者的SNCR。如以下所示，3摩爾的硝酸被5摩爾的氫氧化銨所還原，而只有需要I摩爾的氫氧化銨來還原I摩爾的亞硝酸。3HN03+5NH40H — 4N2+14H20HN02+NH40H — N2+H20反應(yīng)式 7雖然已經(jīng)描述了一些實施方案，這些實施方案僅作為實例之用，而并非意在限制公開的范圍。本文描述的方法、裝置及系統(tǒng)可以各種其它形式來予以具體化。此外，在不背離本公開內(nèi)容的精神之下，可對于本文描述的制劑、方法及系統(tǒng)的形式進(jìn)行各種省略、取代或變化。隨附的權(quán)利要求書及其等之等效物意欲來涵蓋此等形式或修飾。
實施例下列特定實施例僅視為說明，且決不以任何方式限制本公開內(nèi)容的其馀部分。在下列實施例中，在洗滌之前和之后的點上分析NOx及/或SOx排放。使用便攜式燃燒氣體分析儀來測量NOx?？蓮腃lean Air Equipment Rental獲得適合的儀器。這些儀器(即Model ECOM AC+或Testo 350XL)具有2%精確度，可在從幾千個ppm降至少于10個ppm的范圍內(nèi)測量02、CO、CO2, NO、NO2及SO20它們被設(shè)計于高溫(至多1600 0F )或低溫(30 T )下用來測量鍋爐煙氣、引擎排放及煙氣參數(shù)的環(huán)境報告。通過小型內(nèi)燃引擎來產(chǎn)生NOx，并將之經(jīng)由管道直接輸送到吸收塔的底部。在每次實驗的開始及結(jié)束時測量并記錄廢氣流中離開引擎的NOx量。用通往吸收塔之管道的長度及配置將排放冷卻至低于100T?？墒箯U氣充滿吸收塔并經(jīng)由煙囪從頂部出去。當(dāng)這些排放從煙囪出去時，測量并記錄NOx濃度。供實驗使用的代表性廢液將取自于Bull Frog Dairy (El Centro, CA)。其它適合的廢液來源包括 Van Ommering Dairy (Lakeside, CA)及 Fiscalini CheeseCompany (Modesto, CA)。當(dāng)未使用時將大部分的廢棄物于冷藏狀態(tài)下忙藏在密封容器中。就實驗部分，經(jīng)由電動泵將廢液從燒瓶或燒杯中經(jīng)測量的一等分循環(huán)至吸收塔的頂部，在那里用泵將廢液送入第一室，并藉由重力經(jīng)整段吸收塔中來排除液體。液體通過閥從吸收塔的底部出去，并將之收集送回一個不同的燒瓶或是原來盛裝的燒瓶中。以此方式?jīng)Q定出必須使用“新的”消化器廢棄物，或者視經(jīng)吸收塔所脫除的NOx的量使用循環(huán)的消化器廢棄物。實施例I :最佳化洗滌設(shè)備配置:吸收塔內(nèi)的溫度及壓力。吸收塔內(nèi)的溫度保持在低于38°C或100 °F，以確保NOx的有效吸收。藉由管道將廢氣輸送到吸收塔，來維持生物氣體廢氣排放流的高環(huán)境溫度。藉由測量來自引擎的廢氣溫度作為距離函數(shù)，來測定汽電共生部件和吸收塔之間最佳距離。通過相對大量體積之經(jīng)吸收塔循環(huán)的廢液流，將由吸收NO2至水中及隨后與水反應(yīng)產(chǎn)生硝酸(放熱，135kJ/mole2)所產(chǎn)生的熱散去。此外，無氧消化器廢液流將不會超過 100 T。因此，應(yīng)可避免與安裝及維持制冷設(shè)備相關(guān)的附加成本。實施例2 :最佳化洗滌設(shè)備配置:吸收塔內(nèi)吸收液體的pH。無氧消化的最佳運(yùn)作范圍為pH 6. 8至8. 5。這范圍遠(yuǎn)高于NO2吸收開始減慢(50%HNO3，其pH實際上為零)的范圍。此外，由于大部分無氧消化器的恒定流動設(shè)計，在全部運(yùn)作期間，“新的”廢水將通過吸收塔進(jìn)行循環(huán)。因此，NO2吸收速率作為水pH函數(shù)應(yīng)維持恒定并聞。實施例3 :最佳化洗滌設(shè)備配置:吸收塔內(nèi)排放的滯留時間。為了得到足夠長的滯留時間，使若干吸收室以串聯(lián)方式組合。由每單位時間所產(chǎn)生的排放體積決定這些室的數(shù)目和大小。作為一個粗略的估計，排放體積應(yīng)等于被燃燒的生物氣體體積加上在燃燒的時候混合入該氣體中的空氣體積。排放溫度將會使排放體積大大地膨脹，所以此估計僅在排放冷卻之后為成立。本文描述的實施例和實施方案僅作為說明目的，各種修改或改變被包括在本說明書的精神和范圍以及隨附權(quán)利要求書的范疇中。實施例4 :使用廢液流減少來自弓I擎廢氣的NOx排放在各種洗滌器壓力(溫度及滯留時間維持恒定)下，與(I)以乳制品場為基地的無氧消化器的廢水(實驗組)及(2)自來水(對照組)接觸之前及之后，測定來自2. 7kW柴油發(fā)電機(jī)之引擎廢氣流中的NOx水平。實驗用的廢液取自于Bull Frog Dairy (El Centro,CA)。各樣本的引擎廢氣自相同的來源取得并通過0.5’x 6，冼滌塔。如圖2所示，當(dāng)無氧消化器廢水中存在的內(nèi)源性化合物與引擎廢氣接觸時有效地脫除NOx。在所有檢測壓力(15-105psi)下，在減少通過洗滌器之后來自引擎排放的NOx上，廢水顯示出比自來水具有約I. 6倍至約2倍的提升。實施例5 使用廢液流減少來自弓I擎廢氣的SOx排放。同時，在各種洗滌器壓力(溫度及滯留時間維持恒定)下，與(1)以乳制品場為基地的無氧消化器的廢水(實驗組)及(2)自來水(對照組)接觸之前及之后，測定來自2. 7kW柴油發(fā)電機(jī)之引擎廢氣流中的SOx水平。實驗用的廢液取自Bull Frog Dairy (ElCentro,CA) 各樣本的引擎廢氣自相同的來源取得并通過0. 5’x6’洗滌塔(如實施例4中所述)。如圖3所示，在所有測試壓力(15-105psi)下，廢水幾乎完全脫除(2ppm)來自引擎廢氣的SOx。就自來水對照組而言，需要105psi的壓力來達(dá)到2ppm SOx的水平。舉例來說，在15psi下，以自來水處理之引擎廢氣的SOx水平為20ppm。因此,在15psi下,相較于自來水，使用廢水對來自引擎排放之SOx的減少具有約10倍的提升。實施例6 :在20個小時內(nèi)連續(xù)操作系統(tǒng)中使用廢液流提高來自引擎廢氣的NOx及SOx減少率使用2. 7kW柴油發(fā)電機(jī)來作為含有NOx及SOx的引擎廢氣的固定來源。在80psi下，用廢水處理該引擎廢氣20小時的時間，并以每分鐘約0. 5標(biāo)準(zhǔn)立方尺通過洗滌器。實驗用的廢液取自Bull Frog Dairy (El Centro,CA)。如圖4所示,在用廢水處理該引擎廢氣的20小時的時間過程中NOx及SOx顯著地減少。圖5呈現(xiàn)NOx減少百分比(對15%之氧氣濃度校正)，特別是在20小時處理期間。圖5顯示在用廢水處理后進(jìn)入實驗約3分鐘的時候，減少大于約95%的NOx。以下表I提供20小時連續(xù)實驗中在實驗持續(xù)期間溫室氣體(GHG)的減少(以百分比表示)。在約20小時的處理之后，所有測量的氣體(NO、NO2, SO2)的減少平均大于94%。表I中cNOx值為對15%之氧氣濃度校正的NO及NO2的總量。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，其包含反應(yīng)器，該反應(yīng)器可操作地連接至 (a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件；和 (b)引擎,其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣； 其中該反應(yīng)器通過使該引擎廢氣與從該生物氣體產(chǎn)生部件提供的廢液流接觸，減少來自該引擎廢氣的NOx排放，從而使NOx排放水平相對于該引擎廢氣為低。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中該用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件是無氧消化器。
3.如權(quán)利要求2所述的無氧消化器，其中該廢棄物是農(nóng)業(yè)廢棄物。
4.如權(quán)利要求2所述的無氧消化器，其中該廢棄物是城市廢棄物。
5.如權(quán)利要求4所述的無氧消化器，其中該城市廢棄物包含廢水。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中該引擎廢氣可操作地連接至該反應(yīng)器，且來自該反應(yīng)器的廢氣含有由該引擎做出每馬力小時的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. 4克的NOx的圣霍金空氣局水平(San Joaquin Air Board Level)。
7.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中該引擎廢氣可操作地連接至該反應(yīng)器，且來自該反應(yīng)器的廢氣含有由該引擎做出每馬力小時的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. I克的NOx的圣霍金空氣局水平。
8.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中該反應(yīng)器通過使該引擎廢氣與廢液流接觸，減少來自該引擎廢氣的SOx排放。
9.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中該反應(yīng)器通過使該引擎廢氣與廢液流接觸，減少來自該引擎廢氣的COx排放。
10.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中該引擎是內(nèi)燃引擎。
11.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中該引擎可操作地連接至該反應(yīng)器，且該引擎和該反應(yīng)器之間的可操作性連接含有噴射進(jìn)口，用于在該引擎廢氣進(jìn)入該反應(yīng)器之前引入反應(yīng)性化學(xué)劑接觸該引擎廢氣。
12.—種反應(yīng)器，其可操作地連接至 (a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件'及 (b)引擎,其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣； 其中該引擎廢氣可操作地連接至該反應(yīng)器，且來自該反應(yīng)器的廢氣含有由該引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約I磅的NOx量。
13.如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其中該引擎廢氣可操作地連接至該反應(yīng)器，且來自該反應(yīng)器的廢氣含有由該引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. 75磅的NOx量。
14.如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其中該引擎廢氣可操作地連接至該反應(yīng)器，且來自該反應(yīng)器的廢氣含有由該引擎做出每MWh的能源所產(chǎn)生等于或少于約O. I磅的NOx量。
15.如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其包含吸收室，該吸收室應(yīng)用延展吸收來降低來自該引擎廢氣的NOx排放。
16.如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其中該反應(yīng)器內(nèi)的溫度在約50°C至約(TC的范圍內(nèi)。
17.如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其中該反應(yīng)器內(nèi)的壓力在約Iatm至約15atm的范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其中該反應(yīng)器內(nèi)吸收溶液的pH在約5.5至約9的范圍內(nèi)。
19.如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其中NOx的滯留時間在約I秒至約15秒的范圍內(nèi)。
20.一種方法，其包含使用反應(yīng)器來減少NOx排放的步驟，該反應(yīng)器可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件 '及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣；其中該步驟包含通過使該引擎廢氣與從該生物氣體產(chǎn)生部件提供的廢液流接觸，減少來自該引擎廢氣的NOx排放。
全文摘要
本文提供方法、裝置及系統(tǒng)，其包含反應(yīng)器，其可操作地連接至(a)用于將廢棄物轉(zhuǎn)化為生物氣體流的生物氣體產(chǎn)生部件；及(b)引擎，其利用來自該生物氣體產(chǎn)生部件的生物氣體流，以產(chǎn)生能源及引擎廢氣。
文檔編號F01N3/18GK102782269SQ201080064956
公開日2012年11月14日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者M·馬特利希 申請人:沼氣導(dǎo)電有限責(zé)任公司