CN101772374A - 用于控制燃烧的NOx排放的低温移动床催化反应器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种用于低温NO_x还原的设备，该设备可以用于发电厂使用的锅炉设备。所述设备使用一个或多个移动床反应器，使用常规贱金属催化剂的移动床对烟道气中的NO_x进行选择性催化还原。所述移动床使得能够连续地引入新鲜的或再生的催化剂，从而可以避免硫中毒和随后该催化剂的催化活性降低的常规问题。由于这些催化剂的活化能较低，所以使用本发明所述的移动床反应器的SCR可以位于空气加热器的下游，进一步改进发电效率。本发明还揭示了用于低温NO_x还原的方法。

Description

用于控制燃烧的NOx排放的低温移动床催化反应器

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年8月2日提交的美国临时专利申请序列第60/953,608号的权益，通过引用将该申请全文纳入本文。

发明领域和背景

本发明涉及选择性催化还原燃烧(例如发电厂的煤炭燃烧)产生的烟道气中的NO_x。更具体来说，本发明涉及在低温下选择性催化还原NO_x。

选择性催化还原SCR技术在全世界范围内用来在较高温度下(550-750°F)控制燃烧源排放的NO_x。在低温下(低于350°F)对NO_x进行SCR/直接破坏和Hg⁰的催化氧化是一个较新的领域，有待研究人员获得重要进展，以使该技术可以用于商业应用。

早在二十世纪七十年代晚期的日本、二十世纪八十年代晚期的德国、以及二十世纪九十年代晚期的美国，高温SCR技术已经被用于对电站锅炉排放的NO_x进行控制。SCR***的功能是使得NO_x与氨(NH₃)和氧反应，形成分子氮和水。人们设计的工业规模的SCR原则上在500-900°F的温度范围内操作，但是大多数的温度范围为550-750°F。用于该应用的催化剂是抗硫酸化的金属，例如钒、钛和钨，以及它们的各种氧化物。在本发明中，抗硫酸化的金属是能够抵抗与含硫物质(例如硫酸盐和基于硫的酸性气体)的反应，或者不易与之反应，形成金属-硫(硫酸或亚硫酸)盐的金属。这种抗硫酸化金属和选择的氧化物能够支持氧化还原反应，同时能够防止形成硫基盐。通常优选这些催化剂，因为这些催化剂具有良好的防止硫中毒的能力。该领域的其它研究人员(Teng等，2001；Long等，2002；Chen等，2000；Moreno-Tost等，2004)证明了一些金属及其氧化物具有一定的用于SCR的催化性能，包括铬、锰、铁、钴、镍、铜和锌。尽管这些催化剂能够有效地用于在较低温度下(例如等于或低于350°F)进行SCR-NO_x还原，但是这些催化剂也容易发生硫中毒，也即是说，这些催化剂不具有抗硫酸化能力。这些不具有抗硫酸化能力的金属(及其氧化物)在本发明中称作普通贱金属。相反的，即使常规的SCR催化剂能够抗硫中毒，但是由于这些催化剂在低温范围(260-350°F)的活性较低，所以它们通常在较低温度下是无效的。

人们已经研究了将贱金属化合物用于SO_x和NO_x的联合控制，在近三十年来在有限范围内进行了实施，但是主要致力于除去SO_x。这些体系通常在与常规SCR相同的温度范围内(550-750°F)操作，在金属化合物通过反应从烟道气中除去SO_x之后，采取一些手段使得所述金属化合物再生，制得各种可以独立除去或者处置的硫产品，例如硫磺、硫酸和硫酸铵。如上所述，这些工艺的关注点是俘获SO₂，而俘获NO_x只是一种次要的效果。与之形成对比，本发明特别用来还原或破坏烟道气中的NO_x，并且对汞进行氧化。在本发明所述的普遍低温度范围内，在本发明所述的新颖的SCR结构中，所发生的硫俘获的程度可以看作是一种干扰。

很少有人知道可以在不存在NH₃的情况下直接催化破坏NO_x。Yokomichi等人(2000)提出在高温(570-1110°F)条件下使用铜交换的沸石进行直接NO_x分解。如果烟道气中含有氧气，则降低催化剂温度会对这些催化剂的活性带来负面影响。

人们希望将Hg⁰催化氧化至氧化状态(Hg²⁺)，这是因为Hg²⁺具有可溶性，可以很容易地在湿法气体洗涤器中进行控制。Ghorishi(1998)研究了一些普通金属氧化物催化剂对Hg⁰氧化的影响。该研究文献提出，氧化铜(CuO)和三氧化二铁(Fe₂O₃)具有极高的活性，能够在烟道气中存在氯化氢(HCl)的情况下促进Hg⁰的氧化。在该研究工作中，CuO的活性高得多。该研究假定这两种金属的Hg⁰氧化活性是由Deacon过程造成的，在此过程中，HCl在这两种氧化物之上催化制得氯气(Cl₂)。然后在催化剂表面附近，Hg⁰与Cl₂反应而被氧化。在随后的研究中，Ghorishi(1999)证明氯化亚铜(CuCl)的催化活性远高于CuO。已经发现CuCl的反应性过高，即使在烟道气中不含HCl的情况下，也会使得Hg⁰被氧化。在之后的研究中，Ghorishi等(2005)采用两步全局Deacon反应历程(Nieken and Watzenberger，1999)来解释CuCl优异的活性。该两步机理将Deacon工艺分为氯化步骤(在此步骤中形成了中间表面物质，CuCl₂，或者可能还有CuCl，释放出气相H₂O)和脱氯步骤(形成Cl₂，初始的CuO催化剂再生)：

氯化：2HCl+CuO→CuCl₂+H₂O

脱氯：2CuCl₂+O₂→2CuO+2Cl₂

净Deacon过程：4HCl+O₂→2Cl₂+2H₂O

Ghorishi等(2005)假定由于使用氯化铜催化剂，因此不再需要氯化步骤，所以也不再需要烟气中包含HCl。省略了氯化步骤也可以使得Hg⁰氧化反应更快地发生，因此CuCl催化剂获得了极佳的活性。需要注意，当使用CuCl₂/CuCl催化剂并且烟道气中不含HCl的情况下，不会发生再生，最终催化剂会耗尽生成CuO。此时，氯化步骤会变得很重要，需要存在HCl，使得能够根据以上显示的氯化反应使氯化铜催化剂材料再生。

CuCl和/或CuCl₂的SO₂中毒对于Hg⁰氧化催化剂的活性来说也是一个主要的问题。如上所述，在NO_x还原的过程中，一些过渡金属化合物，例如CuCl和CuCl₂，容易发生硫中毒，这会导致生成金属硫酸盐，消耗有用的催化剂材料(金属卤化物)。

因此，人们需要使得这些金属氧化物催化剂连续再生(或连续引入新鲜催化剂)的设备和方法，以逆转或尽可能减小硫中毒的影响。通过使用这样的体系，使得容易发生硫酸化的金属或金属氧化物催化剂可以用于低温NO_x-还原和Hg-氧化反应器，例如用于发电厂的低温SCR操作。在低温下进行SCR可以发展出很宽范围的锅炉设备设计(包括SCR-改进型的设置)，无需相对于烟道气流动路径将SCR设置在空气加热器的上游(空气加热器通过与排出的烟道气的热交换来对进入锅炉的燃烧空气进行预热)。

发明内容

因此，本发明的一个方面涉及一种设备，其包括用来燃烧燃料的燃烧室，在操作过程中会产生烟道气，所述烟道气可能包含一定量的需要除去的NO_x；该设备还包括SCR反应器，用来还原至少一部分的存在于烟道气中的NO_x。

所述SCR反应器包括移动床反应器，其包括相互隔开的第一和第二相反边界，在其间限定基本垂直的催化剂床路径。行进通过所述移动床反应器的烟道气沿着通过所述床路径的路线。

更具体来说，本发明的另一个方面包括一个SCR反应器，其包括移动床反应器，所述移动床反应器包括第一和第二相反的栅板叠，所述栅板叠分别包括一系列垂直间隔的第一或第二栅板。相应的第一和第二栅板叠中的第一和第二栅板互相远离地倾斜，所述第一和第二栅板叠互相隔开，从而在其间限定基本垂直的催化剂床路径。行进通过所述移动床反应器的烟道气沿着以下路径流动：在垂直间隔的第一栅板之间流过，流过床路径，然后从垂直间隔的第二栅板之间排出。

或者，所述第一和第二相反的边界可以分别包括设置在与所述反应器入口相邻位置的第一栅板叠，以及设置在与所述反应器出口相邻位置的穿孔板。在所述第一栅板叠和穿孔板之间限定催化剂床路径。

另外，所述第一和第二相反边界可以分别包括第一和第二穿孔板，在所述第一和第二穿孔板之间限定催化剂床路径。

本发明的另一个方面涉及一种用来对从燃烧室排出的烟道气进行处理，以从中除去NO_x的方法，所述方法包括以下步骤：提供移动床反应器，其包括第一和第二边界，在其间限定基本垂直的催化剂床路径。所述第一和第二边界可以包括相反的栅板叠，各栅板叠分别包括一系列垂直间隔的第一或第二栅板，所述相应的第一和第二栅板叠中的第一和第二栅板向着互相远离的方向倾斜，所述第一和第二栅板叠互相隔开，在其间限定出基本垂直的催化剂床路径；提供在所述相反的第一和第二栅板叠引导下向下流动通过所述催化剂床路径的催化剂颗粒床；使得从燃烧室排出的烟道气的至少一部分沿着路径通过所述移动床反应器，使得烟道气在垂直间隔的第一栅板之间行进，通过床路径，然后从垂直间隔的第二栅板之间排出。或者所述第一和第二相反的边界可以分别包括处于与所述反应器入口相邻位置的第一栅板叠，以及处于与所述反应器出口相邻位置的穿孔板，或者它们可以分别包括第一和第二穿孔板。在所述第一栅板叠和穿孔板之间、或者在第一和第二穿孔板之间限定催化剂床路径。

所述各种特征的新颖之处构成本发明的特征，在所附权利要求书中具体指出，构成本发明的一部分。为了更好地理解本发明，本发明工作的优点以及通过使用本发明获得的具体益处，参照附图和描述内容对本发明的优选实施方式进行了描述。

附图简要说明

图1是可以在发电厂找到的常规锅炉设备的示意图；

图2是锅炉设备的示意图，其中本发明所述的低温SCR设置在相对于烟道气路径处于空气加热器下游的静电除尘器内；

图3是锅炉设备的另一个实施方式的示意图，其中本发明所述的低温SCR设置在静电除尘器下游；

图4是用于本发明所述的SCR反应器之内或者用作该反应器内的移动床反应器的端面截面图；

图4A是图4的移动床反应器中的第一和第二栅板叠的透视图，图中除去了外壳；

图4B是图4的移动床反应器的另一个实施方式的透视图，图中用穿孔板代替下游侧的栅板装置；

图4C是图4B中的穿孔板的一部分的放大图；

图4D-4F是图4B的实施方式的端面图，分别显示了所述进口栅板、出口穿孔板或二者如何略微倾斜偏离垂直方向，以促进固体向下流过所述移动床反应器；

图4G是图4B的移动床反应器的另一个实施方式的端面截面图；

图4H是用于本发明所述的SCR反应器之内或者用作该SCR反应器的移动床反应器的另一个实施方式的端面截面图，其中用穿孔板代替上游和下游侧的栅板装置；

图5是包括多个本发明所述的移动床反应器的SCR反应器的平面图，这些移动床反应器以手风琴状的结构、相对于通过SCR的烟道气路径平行地设置；

图5A是包括多个本发明所述的移动床反应器的SCR反应器的平面图，这些移动床反应器以正交的结构、相对于通过SCR的烟道气路径平行地设置；

图6是本发明所述的第一排和第二排移动床反应器的平面图，其中所述第二排相对于第一排串联地设置于下游，每排包括多个移动床反应器，所述多个移动床反应器以手风琴状的结构平行设置；

图7是催化剂再生设备的一个实施方式的示意图；

图8是显示本发明的移动床反应器和催化剂再生***的主要部件的示意图。

具体实施方式

在本发明中，当给出例如5-25(或者5至25)的范围的时候，表示优选至少5，且分开并独立地优选不大于25。在本发明中，除了揭示端点以外，每个数值范围应当且意图构成对该范围内的所有中间值的揭示。例如，当给出范围5-25的时候，还包括其间所有的数值，例如7，9，12，13.9，17.25等。

本发明的一个特征提供了一种方式，使得那些能够在低温下有效作用但是容易随时间发生化学失活(例如由于硫中毒而失活)的催化剂可以用来在低温(例如250-350°F，或者其间的任意范围)下催化氮的氧化物的还原。这是现代的燃烧化石燃料的发电厂中空气加热器和烟道气脱硫设备之间的区域通常的温度范围，即沿着烟道气流动方向处于空气加热器下游的区域的温度。在优选的实施方式中，所述催化剂可以同时用来也在相同的温度范围内将元素态的汞氧化为较高的氧化态(例如Hg²⁺)，所述氧化的汞更容易处理或除去，也更安全。在某些实施方式中，可以将不同的催化剂用于这些反应中的各个反应，在此情况下催化剂的组合将要或者可以用于相同的反应器，例如原本常规的锅炉设备中的低温SCR反应器。或者，可以使用相同的金属或金属氧化物催化剂同时达到还原NO_x和氧化Hg的效果。

参见附图，图中相同的附图标记表示相同或功能类似的元件，参见图1，图1显示了发电厂的常规锅炉设备，其包括常规的选择性催化还原反应器(SCR)，该反应器位于烟道气流线路之内，在锅炉出口和空气加热器之间的常规位置。也即是说，通常将SCR设置在锅炉3和空气加热器8之间。由此确保催化剂能够在足够高的温度下操作，使得基于钒或钨的常规使用的抗硫酸化的催化剂能够具有足够的催化活性。目前使用的大部分SCR催化剂的最低使用温度约为550°F。离开节能装置4的烟道气5的满负荷温度接近650°F至700°F。但是在低负荷条件下，离开节能装置的烟道气的温度会很容易地降至低于这些抗硫酸化催化剂的有效使用温度。因此，为了确保进入SCR的烟道气的温度在所需的温度范围之内，以确保所述抗硫酸化的催化剂能够有效作用，将一些热烟道气6引出绕过节能装置(旁路)，将其与离开节能装置的烟道气混合。该常规的特征也显示于图1中。由此不仅会造成能耗浪费，而且会在对现有的锅炉设备进行改造以添加SCR的时候提高复杂性，这是因为必须安装旁通路径。

由于1998年的NO_xSIP要求，人们在美国现有的很多燃煤发电厂安装了SCR。实际上每次改造都很难进行设计和建造。在本发明中，改造表示对现有的设备进行工艺改良以及/或者对现有的锅炉添加新的设备。之所以会带来困难是因为锅炉通常是与空气加热器密封连接的，经常需要改变锅炉上的压力部件。

SCR的NO_x还原效率通常用以下关系式表示：

式中：

k＝反应速率常数

a_p＝催化剂的界面表面积，反应器每单位体积的面积

τ＝停留时间。

反应速率常数取决于催化剂的活性以及反应器的温度。反应性对温度的依赖性遵循以下人们众所周知的阿伦尼乌斯定律：

$k={\mathrm{Ae}}^{\frac{-E_a}{\mathrm{RT}}}---\left(2\right)$

式中：

E_a＝活化能，j/mol

R＝气体常数，j/mol°K

A＝比例常数

T＝反应温度，°K

常规的抗硫酸化SCR催化剂的活化能约为46,000j/mol。在所述600°F(588°K)和300°F(422°K)之间的反应速率常数变化可以通过以下方式计算：

$\ln \left[\frac{k_2}{k_1}\right]=\frac{E}{R}[\frac{1}{T_1}-\frac{1}{T_2}]=\frac{46000}{8.314472}[\frac{1}{588}-\frac{1}{422}]=-3.701---\left(3\right)$

$\frac{k_2}{k_1}=e^{-3.701}=0.0247---\left(4\right)$

以上计算显示常规的SCR催化剂在300°F的功效仅约为其在600°F的功效的2.5％。因此，当SCR在600°F的功效为90％的时候，其在300°F的功效仅为2.25％。因此，为了在300°F进行NO_x控制，有两种基本的途径。一种方法是必须使用反应性更高的催化剂，例如使用铂或钯之类的贵金属，或者必须显著提高产物的a_pτ(参见式1)。前一种方法需要使用更为昂贵的催化剂，后一种方法可以通过增大催化剂的体积来实现。本发明所采用的方法采用后一种选择。在以下所述的实施方式中，可以在SCR反应器的很大一部分空间内填充催化剂，同时允许烟道气从中流过，与催化剂颗粒密切接触，同时优选将SCR中的催化剂床上的压降保持在基本等于或低于常规SCR中使用的常规整体型催化剂的压降。另一个特征包括一种方式，用来对这些催化剂进行连续的移出和再生，用于连续的再利用。因此可以将成本显著降低的材料(例如常规的贱金属化合物)用作SCR催化剂，即使这些贱金属材料容易随时间推移而发生硫中毒。这是人们需要的特征，特别是考虑到使用更大体积的催化剂材料增大上述a_pτ的值的情况。普通的贱金属化合物主要包括铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌和锡的化合物。

总之，在优选的实施方式中，所述反应器(例如SCR)具有以下两个特征：(1)其以一定方式促进烟道气与尽可能多的催化剂接触，使得烟道气流经催化剂床的流动阻力保持在合理的限制范围，优选约等于或低于4英寸水柱的压降；(2)其能够以连续的方式移出催化剂，使得可以在床外部对催化剂进行再活化，然后在再活化之后，将催化剂重新引入床。人们能够理解，可以通过各种方式进行催化剂再生，例如通过加热或化学处理将金属硫酸盐重新转化为相应的氧化物，从而从催化剂中除去硫产物。

因为在接下来的10-20年时间里，大部分SCR技术可能是用于已有的燃煤发电厂，大部分的这些发电厂使用静电除尘器(ESP)除去夹杂在烟道气中的微粒(例如飞尘)，因此一种优选的选择是利用现有的ESP10的一部分容纳低温SCR 15。这示于图2中。如果发电厂在集尘器(ESP)10之后安装了烟道气脱硫(FGD)***13，则可以用SCR代替ESP的最后一部分空间。SCR产生的任何灰尘应当具有足够大的粒度，能够被FGD***俘获。如果所述装置没有FGD***13，则SCR 15应当设置在与ESP 10的最后部分相邻的位置，使得该最后的部分可以用来收集SCR 15中产生的任何灰尘。图3显示了使用独立的低温SCR 15；在所示的实施方式中，SCR 15位于ESP10的下游，FGD 13之前。这可适用于ESP的微粒去除性能较低的***。

上文揭示了使用低温SCR15的一些优点和位置，下面对具体实施方式进行描述。在一个示例性的实施方式中，将移动床反应器设计用于SCR 15。在此实施方式中，SCR 15包括一个或多个移动床反应器30，其中催化剂的移动床与从中流过的烟道气相接触，能够有效地促进NO_x的还原(任选并优选通过其与氨的反应)并且优选促进其中存在的Hg的氧化。随着催化剂移动通过反应器30，由于与烟道气中可能存在的SO_x接触和反应，发生硫中毒，逐渐降级或失活。因此，当催化剂离开SCR的时候，可以对催化剂进行再活化处理，使得催化剂再生，逆转硫中毒的作用，然后重新引入床的入口，用于SCR。

图4所示种类的反应器设计可以用于SCR的移动床反应器30。图4是移动床反应器30的截面端视图。在图4所示的实施方式中，来自锅炉的烟道气从左侧(相当于上游侧32)进入反应器30，行进通过第一(上游)栅板叠40和第二(下游)栅板叠50，然后从右侧(相当于反应器30的下游侧34)排出反应器30。所述第一和第二栅板叠40和50可以包围和容纳在反应器外壳36之内。所述外壳36优选在上游侧32和下游侧34打开或者基本打开，使得烟道气能够流过。或者所述上游侧32和下游侧34可以是或者包括穿孔的板，或者包括开口或狭缝的板，使得烟道气能够流过。为此，在下文中术语“边界”表示本文所述保持和输运催化剂颗粒通过所述移动床反应器30的结构。

再来看图4，上游的栅板叠40包括多个垂直间隔的第一栅板42，这些栅板42以从反应器的上游侧32向着相反的下游侧34倾斜的方式成一定角度。较佳的是，所述第一栅板42互相平行。所述下游栅板50类似地包括多个垂直间隔的第二栅板52，但是其以从与上游栅板叠40相邻朝向SCR30的下游侧34的倾斜方式成一定角度。在一个优选的实施方式中，所述下游栅板52也互相平行。图4A显示了上游和下游栅板叠40和50的透视图，图中拆除了外壳36。所述第一和第二栅板42和52的垂直间隔使得烟道气能够从上游侧32流入，从下游侧34流出，从而流过反应器30。所述栅板42和52通过在相应的端部与外壳36的侧壁或端壁相连接，从而进行支承。任选地，可以在相邻的栅板之间提供间隔装置(图中未显示)，为栅板提供支承，在相对的端壁之间沿着栅板的范围保持合适的间隔。

从以上描述和图4还可以看到，此实施方式中的移动床反应器30包括第一和第二相反的栅板叠40和50，每个栅板叠各自包括相应的一系列在反应器相反的端部之间延伸的、垂直间隔的优选相互平行的第一或第二栅板42和52，其中第一和第二栅板42和52沿着相互远离的方向倾斜。所述第一和第二栅板42和52也在烟道气流动方向互相隔开，在栅板叠40和50之间限定出基本垂直的催化剂床路径60。催化剂床路径60容纳催化剂颗粒的移动床，所述催化剂颗粒可以在反应器30的顶部的床入口62加入。因为第一和第二栅板42和52以相互远离并且离开其间的路径60的方向倾斜，所以通过路径垂直向下移动的催化剂颗粒60不易在反应器的上游侧或下游侧32或34沿横向排出。相反的，床路径60中的催化剂颗粒将会朝向外壳36的底部的床出口64处向外引出。由此，可以将催化剂颗粒60输送到独立的再生设备，所述再生设备可以位于与SCR相邻近或相远离的位置。尽管并不如此要求，但是第一和第二栅板叠40和50可以相对于栅板叠40和50之间垂直通过的假想的中间平面互成镜像，也即是说，各栅板42和52可以沿相反的方向、以相同的角度设置。或者，所述栅板42和52与所述假想的中间平面的角度可以不相等。在另一个实施方式中，栅板42的数量可以多于或少于栅板52，一个栅板叠中的间隔可以大于或小于另一个栅板叠中的间隔。

较佳的是，使得催化剂材料传送通过反应器内的床路径60，通过排放设备66(见图8)从出口64排出，通过出口传送器加入另一个加工设备或装置进行操作，使得催化剂再生。然后优选通过入口传送器，以闭合、连续的回路将再生的颗粒送回床的入口62。用来传送催化剂颗粒的精确机构以及对催化剂颗粒进行再生的方法对本实施方式来说并不关键，可以基于合适的因素进行选择，所述合适的因素包括可以用于传送设备的空间，以及用来将催化剂颗粒从用过的状态(在从反应器30排出时的状态)再生的合适的化学反应。在本发明中，“出口传送器”和“入口传送器”可以是或者包括用来在两点或两个位置之间传送催化剂颗粒的任何合适的或常规的设备。这些设备是本领域普通技术人员所熟知的。例如，预期可以用传送带(图中未显示，优选具有侧面护罩)将用过的催化剂颗粒连续地从出口64传送通过再生设备，在再生设备中进行再生反应，然后送回入口62。可以理解以上所述的出口传送器和入口传送器不一定是分离的，可以包括一个连续的传送器***，该***从出口64通过再生设备然后回到入口62。在此情况下，出口传送器表示位于出口64和再生设备之间的传送器部分，入口传送器表示位于再生设备和入口62之间的传送器部分。在本发明中别的部分描述了适合于普通贱金属氧化物盐催化剂(例如CuCl)的硫中毒情况的催化剂再生化学反应。

在某些实施方式中，可能需要结合振动传送器或升降机在移动床和再生设备之间输送催化剂材料。当使用的情况下，在颗粒通过传送设备的时候，振动可以减少或者尽可能减少颗粒的磨损以及导致的降级。可以将本领域已知的振动传送器和升降机设备用于该目的。任选地，可以将振动传送器或者非振动传送器与加热元件或其它设备相结合，用来为颗粒输送热能，从而在将颗粒从再生装置移出或者移入再生装置的时候，对颗粒的再生作出贡献。或者，可以使用本领域已知的气动传送器在再生设备和移动床反应器之间传送催化剂颗粒。另外，可以包括储料斗(未显示)从移动床反应器的底部或者底座处收集床材料，将其输送到传送器设备，将其输送到再生设备。或者，可以在没有储料斗的反应器底座处嵌入安装传送器设备或者其它的移出/传输粒料的设备(例如当使用螺旋进料器的情况下)，或者可以包括常规设计的或者特别变化设计的储料斗，以便与本领域已知的其它种类的材料排放流动速率控制设备(例如振动进料器，双重卸料阀，闸储料斗，旋叶进料器/气闸等)相匹配。具体的构型取决于用本文所述的移动床反应器进行改装以提供SCR的设备，包括以下的因素，例如可用的空间，已经设置的操作及其位置等。对适当的传输设备的选择也取决于具体的床材料特性(粒料vs球体vs其它形式)。另外，必须对将催化剂从移动床反应器30移出的特别排放设备66进行选择，以获得向下流动通过移动床30的颗粒的质量流动曲线；即所有的颗粒都需要移动通过床。例如，不希望存在流过床30的中心流部分，而其它的颗粒大体上保持静止，因为在此情况下待处理的烟道气将无法均匀地与具有相同活性的催化剂颗粒相接触，也无法将所有的催化剂颗粒均匀地从床30移出，用于随后的再生。对颗粒的性质进行测量(通过剪切测试等)，用来对任意储料斗和/或螺旋进料器达到合适的设计，由此可以形成排出设备66的一部分，提供通过移动床30的颗粒的质量流动曲线。图8显示本发明的移动床反应器和催化剂再生***的主要部分的流程示意图，其显示了管路的示例性实施方式，以及可以用来与本发明的一个或多个移动床反应器结合使用用于再生设备的仪器。如图8所示，再生设备可以包括气旋接收器82，用来从可以再生的可用的催化剂颗粒分离灰尘和细小微粒。所述可再生的催化剂颗粒可以任选地从气旋接收器82输送到二次细粒分选装置84，以进行第二次的细粒去除。可以将来自旋风接收器82和分选装置84的细粒合并，输送到催化剂再生设备86。可以将在分选装置84中分离的灰颗粒送去处置，适合进行再循环的催化剂颗粒可以通过计量/称重装置88输送至再循环装置，重新用于制备新的催化剂粒料。在此实施方式中，可以使用一种标度来确定从闭合回路***移出的催化剂颗粒的精确的量。例如，当需要周期性地向闭合回路***引入一定百分数的新鲜催化剂的时候可以采取该种做法，以确保加入的新鲜催化剂的量与移出的量相等。在催化剂再生设备86中进行再生之后，如图所示将新鲜的催化剂送回移动床反应器30的床入口，同时还通过合适的计量/称重装置92由催化剂补充源90提供新鲜的补充催化剂。如上所述，所述任意装置之间的催化剂颗粒传送设备可以是带驱动的、气动的、链斗升降机、螺旋传送器，或者本领域已知的具有或没有其它传送机构的组合。

可以理解，通过以此方式设置反应器30，使得来自锅炉的烟道气可以到达上游侧32。然后烟道气进入反应器，在垂直间隔的第一栅板42之间行进，通过床路径60，然后在垂直间隔的第二栅板52之间离开，从下游侧34排出。(参见图4和图4A的箭头)。在操作过程中，在床路径60中填装催化剂颗粒，使得烟道气中包含的NO_x以及任选包含的汞会在存在其它必需的或者所需的反应物的情况下(如果有的话)，在与催化剂接触的情况下分别发生催化还原或催化氧化。例如，可以通过常规的方式(例如在烟道气进入SCR之前，送入烟道气中的喷雾或者气溶胶薄雾)将氨送入反应器中，在存在催化剂床的情况下作为NO_x的还原剂。

图4B至4H显示了移动床反应器30的另外的实施方式，其中在进口侧(上游侧)32和出口侧(下游侧)34中的一处或两处设置了穿孔板，代替栅板装置。图4B-4G显示了使用具有大量孔53的穿孔板51代替下游侧的栅板52的实施方式。较佳的是，所述孔53足够小，能够将催化剂颗粒保留在催化剂床路径60中，通过孔53的数量和间距决定的穿孔板51的孔隙率足够大，能够尽可能减小从移动床SCR 30排出的烟道气的压降。在出口侧，可以使用开口面积约为25％、孔直径约为催化剂床材料或粒料直径的1/2的穿孔板代替栅板装置。在一个示例性的实施方式中，所述催化剂颗粒是圆柱形的，平均粒径约为3mm，L/D约为1-4，在任意的情况下，所述板51中的孔53的直径使得各孔的面积约为催化剂颗粒的平均粒径的25％。如图4D所示，为了提高向下通过移动床路径60的固体流，入口侧的栅板42可以略微倾斜偏离垂直方向。或者，如图4E所示，所述下游侧的穿孔板51可以略微倾斜偏离垂直方向，或者如图4F所示，入口侧栅板42和下游侧穿孔板51均可略微倾斜偏离垂直方向。在以上所述的文字中，″略微倾斜偏离垂直方向″表示栅板42的阵列或者板51与催化床路径60中间的相对于通过床路径60的催化剂颗粒流动方向，略微呈一定向下的偏离角度。认为这有助于催化剂颗粒流过路径60，减小颗粒挟带在其中的趋势。例如参见美国专利第5,167,931号和第5,266,288号。图4G显示了在外壳36内提供的入口栅板/出口穿孔板设计。

入口栅板42优选用来减少烟道气传输进入移动床30的飞灰颗粒造成堵塞的可能性。但是，如果堵塞的可能性较低，并且/或者如果在移动床30的上游使用了微粒收集***，则可以使用上游穿孔板41和下游穿孔板51，将催化剂颗粒向下传送通过催化剂床路径60。图4H显示了这样的实施方式。与上文所述类似，穿孔板41也可以倾斜偏离垂直方向，以帮助催化剂颗粒通过床路径60。

可以理解，上文所述的移动床反应器30在其相反的端部之间通过栅板42和52(或者穿孔板41、51，或者栅板42和板51)具有显著的横向膨胀，如上所述优选在这些端部之间膨胀。因此，还应当理解，在操作过程中，设置在床路径60中并且移动通过床路径60的催化剂颗粒会在相对的栅板叠40和50之间、或者穿孔板41、51之间、或者栅板42和穿孔板51之间形成基本平坦的垂直延伸的颗粒床，该颗粒床大体向下移动通过反应器30。所述催化剂床在气体流动方向的厚度约等于相应的第一和第二栅板42和52相邻的边之间的距离，或者近似等于穿孔板41、51之间的距离，或者近似等于栅板42和穿孔板51之间的距离，这取决于具体的实施方式。较佳的是，所述床颗粒向下通过移动床反应器30的线速度较慢，使得其近似相当于一个固定床，这将在下文中更详细地进行解释。

下面来看图5和5A，可以以一个阵列的形式为SCR安装多个如上所述的移动床反应器30，以提供所需的NO_x还原(以及Hg氧化)。较佳的是，所述SCR包括多个反应器30，这些反应器相对于通过SCR的烟道气流动方向以平行方式设置。图5和图5A分别显示了两种这样的设计。具体来说，图5A显示了一种可能的设计的平面图，其中数个移动床反应器30以手风琴状的结构设置在SCR70的相反的端壁72和74之间。如图5的箭头所示，烟道气沿表观流动方向进入SCR，通过SCR 70(图5中为垂直方向)，沿横向气路(相对于表观流动方向)通过移动床反应器30，然后离开SCR 70。表观流动方向′表示烟道气沿烟道气路径、在SCR的入口和出口之间沿该路径流过SCR的大体方向或整体方向。在图中所示的结构中，各反应器30的近端与一个相邻的反应器30的近端接触，但是不与另一个的近端接触(或者视情况可能是壁72，74)。因此使得烟道气可以通过不接触的相邻的反应器30之间间距进入，沿横向改变方向通过反应器30，然后在SCR70的下游侧通过相邻的反应器之间的交替开口排出。图5A显示了另一种实施方式，其中SCR中的反应器30以正交方式设置，它们均互相平行，在壁72和74之间沿着SCR70的表观流动方向延伸。在此实施方式中，可以使用一系列面板75将相邻反应器30之间的开口每隔一个封闭一个，烟道气无法进入封闭的开口。使用第二系列的面板76在SCR70的下游端部封闭不同的开口。

移动床本身是一种极佳的微粒收集装置，一般来说其微粒收集能力与常规ESP的第四部分或者最后部分相等，这主要是因为ESP的最后部分收集的物质是从之前的部分带起的挟带物。但是，如果ESP仅仅在满负荷运作中使用全部四个部分发挥性能，则牺牲掉一个部分作为SCR可能过于冒险。在此情况下，将优选上面的图3所示的设计。

一般来说，可以在同一个移动床中使用催化剂的混合物，其中一种催化剂优选用于SCR NO_x还原或者NO_x直接破坏，另一种催化剂/反应物优选用于汞的氧化。在此设计中，两种催化剂都将经历下文所述的相同的再生步骤。图6显示了另一种设计，其中在SCR70中将两个移动床反应器或者两排移动床反应器78、79以串联形式设置。在此实施方式中，每排移动床反应器30可以使用独立的储料斗、颗粒传送器和再生***，因此可以采用不同的反应，根据独立的再生步骤，对各对应排78和79中的不同的循环催化剂/反应物进行处理。该实施方式可用于以下的情况，例如当需要使用独立的催化剂和独立的催化剂再生***进行NO_x还原(可以用第一排78中的催化剂进行)和汞的氧化(可以用第二排79的催化剂进行)。

常规的SCR上的压降约为4英寸水柱(约1kPa)。一般预期在传动***上每增加1英寸水柱的压降都相当于发电厂循环效率损失大约0.05％。结果，常规的SCR的功率产生循环效率通常降低大约0.2％。发电厂的操作人员和发电机构都认为这样的损失是严重的损失。因此，优选将4英寸水柱的压降看作新的SCR设计中的上限，包括本发明所揭示的包括一个或多个移动床反应器30的新颖结构在内。因此难题在于，要在不显著提高压降的情况下显著增大上式1中的a_pτ乘积。

使用图4、5所示以及上文所述的移动床反应器30中的移动催化剂床可以同时达到低压降、高a_pτ以及对催化剂进行连续再生和再循环的要求。本发明所述的移动床具有基本垂直的粒状固体平面，厚度近似由前文所述相对的栅板42和52之间的距离限制。所述颗粒床可以在重力作用下以较慢的速率向下移动，优选小于1英尺/分钟，优选远小于1英尺/分钟，例如不大于8英寸/分钟，6英寸/分钟，4英寸/分钟或2英寸/分钟。所述床在各反应器30的中间被多个成一定角度的栅板支承，即如上文所述的第一栅板42和第二栅板52。从流体动力学的角度来看，当床以足够慢的线速度移动的时候(例如上文所述的线速度)，烟道气通过移动床就好象通过固定床一样。因此可以采用以下描述固定床中的压降的一组方程描述缓慢移动床中的压降：

$N_{\mathrm{Eu}}=(\frac{1000}{7.5N_{Re}}+2.33)\frac{L}{D_{\mathrm{eq}}}$

$N_{\mathrm{Eu}}=\frac{\mathrm{\ΔP}}{{\mathrm{\ρ}}_f{v_m}^2/2g_c}$

v_s＝v_mε

$D_{\mathrm{eq}}=\frac{2}{3}\left(\frac{\mathrm{\ϵ}}{1-\mathrm{\ϵ}}\right)\frac{{\stackrel{\‾}{D}}_{33}}{\mathrm{\φ}}$

$N_{\mathrm{Re}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_f{v}_m{D}_{\mathrm{eq}}}{{\mathrm{\μ}}_f}$

N_Eu＝欧拉指数v_m＝平均流体速度

N_Re＝雷诺数v_s＝表观速度

D_eq＝当量直径ε＝空隙分数

D₃₂＝索特平均直径μ_f＝流体粘度

φ＝形状因子ρ_f＝流体密度

这些公式中的可以很容易控制的变量是路径长度L，用D₃₂表示的催化剂尺寸，以及表观速度。流体性质以及催化剂空隙分数是不可变的，可以很容易地进行控制。比表面与D₃₂相关，参见以下关系式：

$S_p=\frac{6}{\mathrm{\φ}{\mathrm{\ρ}}_p{\stackrel{\‾}{D}}_{32}}$

其中ρ_p＝颗粒密度

停留时间简单地为τ＝L/v_m。很明显为了使得式1的a_pτ尽可能大，设计移动床反应器30的时候应当在普遍的空间约束范围内最大程度增大移动床的厚度(沿气体流动方向的深度)，尽可能减小气体通过床的速度，以及与所需的最大4英寸水柱的压力相符合的索特平均直径。

前文所述的图5的实施方式提供了一种用于SCR的移动床反应器30的设计，其最大程度增大了烟道气流动面积，因此最大程度减小了烟道气通过床的速度。如图5所示，所述反应器30可以以手风琴状的形式设置。在一个示例性的实施方式中，所述反应器30可以设定尺寸，使其根据设计用来适合对来自100MW的锅炉燃烧烟煤产生的烟道气进行处理的静电除尘器的最后部分的设计。在此实施方式中移动床反应器30的常规外壳(外部)尺寸可以为例如宽34英尺，高39英尺，深20英尺(沿流动方向)。所述栅板42和52可以相应地进行尺寸设计，在其相邻边缘之间提供10英寸的间距，提供10英寸的标称床厚度(沿气体流动方向)，其它的尺寸为高39英尺×宽约20英尺。

如上所述，当使用容易发生硫中毒的普通贱金属催化剂例如普通贱金属卤化物或氧化物的时候，例如为了能够在低于350°F的低温下进行充分的NO_x还原，可以使用再生***使得中毒的催化剂回到新鲜状态。图7显示了可以结合上述移动床反应器使用、优选用于闭合回路催化剂再循环***的再生***的一个实施方式。可以将从反应器30的床出口64移出的催化剂加入再生反应器80，再生反应器可以以移动床或流化床的形式操作。催化剂中毒原则上是由于烟道气中的SO_x发生硫酸化反应造成的，例如：CuO+SO₂+1/2O₂＝＞CuSO₄。所述硫中毒反应在大约750°F的温度下以可测量的速度进行。本发明所述的移动床反应器30优选在大约300°F操作，也即是说，优选在烟道气流动方向中位于空气加热器下游。因此硫中毒的速率和程度较小，这意味着再生反应器80可以进行尺寸设计，用于较小的脱硫负荷。在一个优选的实施方式中，可以在升高的温度下，例如约840°F下，注入天然气(甲烷，CH₄)，用于硫酸化的催化剂的再生。该反应按照以下方式进行：CuSO₄+1/2CH₄＝＞Cu+SO₂+1/2CO₂+H₂O。然后在存在O₂的情况下将Cu氧化，回到活性的″NOx的SCR″的状态。硫酸盐再生***的废气主要由空气和少量的SO₂和CO₂组成。如图7所示，可将该物流输送到湿法气体洗涤器，该洗涤器通常位于移动床30或SCR70的下游，用于清洁。

在移动床催化反应器30中，一部分Hg⁰氧化催化剂(CuCl/CuCl₂或CuBr/CurBr₂)将通过下式的反应不可逆地转化为CuO:Hg⁰+CuX₂+1/2O₂＝＞HgX₂+CuO，其中X表示Cl或Br。在用天然气对催化剂进行脱硫/再生之后，使得卤素(X₂)或卤化氢(HX)与Hg⁰氧化催化剂接触，使其再生成为活性物质(见图7)。Hg⁰氧化催化剂的再生在230-300°F温度范围内开始。应当注意的是，对于高氯含量的烟煤的燃烧，可能不需要卤化步骤。在此情况下，可以使用烟道气中的氯化氢使得Hg⁰氧化催化剂连续地原位卤化。催化剂的再生也可以包括使用洗涤材料，例如气体、蒸气、流体、固体、或其组合，使得催化剂重新获得催化活性。另外，尽管图中未显示，但是如果需要特定的温度范围，可能需要提供移动床反应器30的上游气体预热。或者，所述气体预热可以使得移动床反应器30能够重新就位于烟道气脱硫设备13的下游。在此位置，已经从烟道气14中除去飞灰以及大部分硫的氧化物和其它污染物，但是烟道气过冷，不适合低温催化剂获得合适的催化活性；此时则需要将其气体预热至所需的温度。

当将本发明所述的移动床反应器30结合入SCR70用于NO_x还原的时候，具有许多的优点。这些优点包括能够同时进行低温NO_x还原和汞氧化，可以使用成本较低的催化剂，比常规SCR更容易进行改装，能够将反应器30置于已有的ESP外壳中，对发电厂循环效率影响较低，对飞灰的影响较低，消除了空气加热器表面上的硫酸氢铵积垢，负荷浮动变化对性能的影响较低。

具体来说，常规的抗硫酸化金属SCR催化剂的成本约为$10,000/兆瓦发电厂产量。氧化铜催化剂能够达到与常规SCR催化剂相当的性能所需的a_pτ，但是在空气加热器出口温度下(例如250-350°F)，成本约为$2,000/兆瓦。而氧化铁催化剂的成本则略低。在空气加热器出口温度下在SCR中使用常规整体型催化剂结构将需要贵金属催化剂，例如铂，其成本超过$50,000/MW。

可以直截了当地将催化剂混合，以在移动床中满足NO_x还原和汞氧化的双重目标。由此可以根据发电厂的具体需要对催化剂进行调节，用于NO_x还原和汞氧化的具体需要。

以$50,000至$60,000/兆瓦的花费在现有的发电厂中改装添加SCR，其中大约三份之一的成本是由于在锅炉节能装置和空气加热器之间的有限空间内安装SCR的困难造成的。因为发电厂通常的设计和建造方式，SCR设备的位置通常在高出地面100英尺以上的位置。这种结构使得锅炉要关闭很长一段时间以建造SCR。在此期间，发电厂无法发电，因此在建设期间会造成经济损失。与之相对，能够在从空气加热器排出的烟道气通常具有的低温下有效还原NO_x(并氧化元素态Hg)的SCR可以在地面上建造，简单地在集尘器(ESP)和堆(或者FGD***)之间***发电设备中，停止发电时间较短。由此消除了常规的设备中空气加热器上游、空气加热器和节能装置之间的空间受限问题。如果使用ESP的抽空部分容纳本文所述的移动床反应器30，从而基本转化为低温SCR，则可以拆除使用的ESP部分的顶部，升起电气内部部件(电极和收集板)至ESP以外，在地面高度进行所有工作的情况下竖立和设定新的反应器30。如果锅炉在末端具有多个烟道气吸收装置，包括多个ESP，则可以每次安装一个ESP，使得在进行建造的过程中，发电厂能够以降低负荷的方式继续发电。

常规的SCR会以至少两种方式对发电厂的效率带来负面影响。第一是前文所述与压降有关的因素。本发明所述的移动床反应器30无法在压降方面提供改进，从原理来说，这是因为压降能够通过在移动床上迫使形成均一的烟道气流，因此对NO_x-还原性能具有有益的影响。另一个由于常规SCR改造造成的很大的能耗变差的因素是烟道气旁流绕过节能装置作为在SCR进口处控制温度的方式，特别是当负荷变化或催化剂老化的时候。在此物流中的一部分热能损失到了蒸汽循环中。可以使用空气加热器回收一部分的所述损失的能量，但是无法回收所有的能量。例如，如果SCR入口处的烟道气温度升高100°F，会导致离开空气加热器的烟道气流温度升高大约50°F。该例子将会导致锅炉效率损失大约0.5％。

如上所述，可以将氨注入SCR反应器的上游，提供用于与NO和NO₂反应的还原剂。在常规SCR的升高的操作温度下发生的不希望出现的副反应包括氨、水蒸气和三氧化硫之间的反应，形成硫酸铵和硫酸氢铵气溶胶。前者会形成固体气溶胶，对发电厂的操作无关紧要。但是，后者硫酸氢铵(NH₄HSO₄)的熔点为297F。因为其为强酸弱碱盐，该气溶胶是酸性液态的。其倾向于沉积在空气加热器的表面上，聚积飞灰，带来操作问题和长期腐蚀问题。与之相对的，空气加热器下游(沿烟道气流动方向)的大部分表面，包括安装低温SCR的下游位置，它们的温度接近或者低于硫酸氢铵的熔点。因此对于本发明所述的低温SCR来说，硫酸氢铵的表面积垢不是一个严重的问题。对于移动床反应器30，即使硫酸铵或硫酸氢铵会沉积在催化剂表面上，如上所述用天然气对催化剂的周期性连续的再生提供了一种连续除去或分解所述积垢的方式，如以下反应所述：

(NH₄)₂SO₄+CH₄+1.5O₂＝＞2NH₃+SO₂+CO₂+3H₂O

NH₄HSO₄+CH₄+1.5O₂＝＞2NH₃+SO₂+CO₂+3H₂O

通过如上所述在空气加热器下游的已有的ESP中结合一系列的或成排的移动床反应器30，是成本最低的进行添加移动床SCR的改造的方式。但是，应当理解可以将独立式移动床反应器30或者成排的反应器设置在烟道气流线路中，根据所述的实施方式，在空气加热器或ESP的下游处任意位置提供SCR。

从以上说明应当理解，通过添加一个或多个移动床反应器，使得在SCR中烟道气与移动的催化剂床接触，可以将供应量更多而且成本更低的普通贱金属催化剂用于减少NO_x和Hg，尽管这些普通贱金属催化剂容易因为烟道气中可能存在的SO_x化合物造成硫中毒也没有关系。这是因为可以将新鲜的催化剂连续地引入催化剂床中。用过的催化剂，例如已经由于硫中毒而降级的催化剂颗粒也可以连续地从催化剂床移出，可以弃去或者再生，重新引入床中(优选后一种做法)。另外，因为许多普通贱金属催化剂会使得还原NO_x的活化能低于相应的能够抗硫酸化的金属氧化物带来的活化能，因此在移动床反应器中使用这些普通贱金属催化剂的SCR可以设置在空气加热器的下游，这是因为烟道气无需很热以促进NO_x还原。由此使得发电锅炉设备的效率获得提高，这是因为SCR无需再位于空气加热器的上游处，后者所述情况会使得可以用来对进入的燃烧空气进行预热的热能损失掉。另外，完全无需使用绕过节能装置的旁路管道来确保烟道气具有足够的温度使得抗硫酸化金属催化剂能够用于NO_x还原反应的催化。由此消除了常规SCR改造设计中造成效率损失的另一个源头。优选用于本发明所述的移动床反应器的催化剂基本上不含高成本的抗硫酸化的金属，这意味着这些抗硫酸化的金属(如果存在的话)仅作为无法避免的杂质的形式存在，或者是以常规的少量杂质形式存在于优选的普通贱金属或金属氧化物催化剂化合物中，例如CuCl或CuCl₂。通过在本发明所述的移动床反应器中使用的普通贱金属催化剂，在250-350°F的温度下使得烟道气与移动床中的催化剂颗粒接触的时候(例如通过存在的氨还原剂的催化反应)，优选将烟道气中包含的至少40％，更优选至少50，60，70，80，90或95％的NO_x还原。在优选的实施方式中，当烟道气与催化剂颗粒(催化剂颗粒可以包含能够分别有效地用于NO_x-还原和Hg-氧化的独立的催化剂物质)接触的时候，烟道气中至少40％，更优选至少50，60，70，80，90或95％的元素态汞也被氧化至升高的氧化态。如上文所述，可以将这些独立的催化剂物质掺混起来，形成复合催化剂掺混物，或者SCR可以包括两排独立的串联设置的移动床反应器，一排包含NO_x还原催化剂，另一排包含Hg-氧化催化剂。

尽管已经结合某些实施方式描述了本发明，但是应当理解本发明不限于此，本领域技术人员在阅读本说明书之后，可以想到很多改良、改变和其它的实施方式。例如，以上说明书主要是结合燃煤锅炉进行说明，但是应当理解本发明所述的移动床SCR技术可以用来控制或减少从任何其它种类的锅炉或燃烧室排出的烟道气中的NO_x和其它排放物(例如Hg)，包括燃烧其它燃料的燃烧器，例如燃烧废木、生物物质、城市垃圾和废物、产生不希望有的物质的燃烧器。再例如，除了基于铜的化合物以外的其它普通贱金属氧化物或盐也可以用于上述移动床反应器。以上所有的内容都包括在所附权利要求书给出的本发明精神和范围之内。

Claims (33)

1.一种设备，其包括：

用来燃烧燃料的燃烧室，所述燃烧室在操作过程中会产生烟道气，所述烟道气可能包含一定含量的需要除去的NO_x；

用来对所述烟道气中存在的至少一部分NO_x进行还原的SCR反应器，所述SCR反应器包括移动床反应器，所述移动床反应器包括相反的第一和第二边界，所述第一和第二边界互相隔开，从而在其间限定出基本垂直的催化剂床路径，

行进通过所述移动床反应器的烟道气沿着通过所述床路径的路线。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述相反的第一和第二边界分别包括第一栅板叠和第二栅板叠，所述各栅板叠分别包括一系列垂直间隔的第一栅板或第二栅板，位于相应的第一栅板叠和第二栅板叠中的所述第一栅板和第二栅板向着互相远离的方向倾斜，在所述第一和第二栅板叠之间限定所述催化剂床路径，

行进通过所述移动床反应器的烟道气沿着所述垂直间隔的第一栅板之间的路线，通过所述床路径，然后从垂直间隔的第二栅板之间排出。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述相反的第一和第二边界分别包括设置在与所述反应器的入口相邻位置的第一栅板叠以及设置在与所述反应器的出口相邻位置的穿孔板，所述第一栅板叠包括一系列垂直间隔的第一栅板，第一栅板向着远离所述穿孔板的方向倾斜，在所述第一栅板叠和所述穿孔板之间限定了所述催化剂床路径，

行进通过所述移动床反应器的烟道气沿着垂直间隔的第一栅板之间的路线、通过床路径、然后通过所述穿孔板内的孔排出。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述相反的第一和第二边界分别包括第一和第二穿孔板，所述催化剂床路径限定在所述第一和第二穿孔板之间，

行进通过所述移动床反应器的烟道气沿着通过所述第一穿孔板中的第一组孔的路线，通过所述床路径，然后通过所述第二穿孔板中提供的第二组孔排出。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述SCR反应器包括相对于通过SCR反应器的烟道气路径平行设置的多个所述移动床反应器。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，从上方观察时，所述多个移动床反应器以手风琴状的结构设置。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，SCR反应器包括：

相对于通过所述SCR反应器的烟道气路径平行设置的第一排所述移动床反应器；和

相对于所述烟道气路径平行设置的第二排所述移动床反应器；

相对于所述烟道气路径，所述第二排与第一排串联，设置在所述第一排的下游。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括相对于从所述燃烧室排出的烟道气路径位于所述燃烧室下游的空气加热器，所述空气加热器能够通过与从所述燃烧室排出的烟道气热交换而对进入燃烧室的燃烧空气进行有效的预热，相对于所述烟道气路径，所述SCR反应器位于所述空气加热器的下游。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用来从所述烟道气中除去夹带的微粒的静电除尘器，相对于所述烟道气路径，所述静电除尘器位于所述空气加热器的下游，所述SCR反应器位于所述静电除尘器内。

10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用来从所述烟道气中除去夹带的微粒的静电除尘器，相对于从所述燃烧室排出的烟道气路径，所述静电除尘器位于所述燃烧室的下游，所述SCR反应器设置在所述静电除尘器之内。

11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述相反的第一和第二边界能够有效地引导催化剂颗粒的移动床向下移动通过所述催化剂床路径，从位于所述移动床反应器顶部的床入口向着位于其底部的床出口移动。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备还包括床再生设备，所述床再生设备能够有效地使得从所述床出口排出的用过的催化剂颗粒进行再生，还包括出口传送器，用来将用过的催化剂颗粒从所述床出口传送到所述床再生设备，用来对其进行再生，还包括入口传送器，用来将再生的催化剂颗粒从所述再生设备传送到所述床入口。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述出口传送器和入口传送器适于在闭合回路中连续地将催化剂颗粒从所述床出口传送通过所述再生设备，然后传送到所述床入口。

14.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述SCR反应器包括多个移动床反应器，所述多个移动床反应器相对于通过SCR反应器的烟道气路径平行地设置，所述出口传送器适于将从所有的所述移动床反应器的床出口排出的用过的催化剂颗粒传送到所述再生设备，所述入口传送器适于将再生的催化剂颗粒从所述再生设备传送到所有所述移动床反应器的床入口。

15.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述出口传送器和入口传送器中的至少一个包括震动装置，用来为由其传送的催化剂颗粒施加震动。

16.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述燃烧室是燃煤锅炉，所述燃料包括煤。

17.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括设置在所述催化剂床路径中的催化剂颗粒床，所述催化剂颗粒包含选自以下的一种或多种颗粒物质：普通贱金属氧化物，以及普通贱金属盐。

18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述催化剂颗粒基本不含抗硫酸化的金属催化剂。

19.一种用来对从燃烧室排出的烟道气进行处理以从中除去NO_x的方法，该方法包括：

提供移动床反应器，所述移动床反应器包括相反的第一和第二边界，所述边界在其间限定出基本垂直的催化剂床路径，所述第一边界包括栅板叠，所述第二边界包括穿孔板，所述栅板叠包括一系列垂直间隔的栅板，所述栅板向着远离所述穿孔板的方向倾斜，所述栅板叠和所述穿孔板互相隔开，在其之间限定出所述基本垂直的催化剂床路径；

提供由所述相反的第一和第二边界引导着向下流过所述催化剂床路径的催化剂颗粒床；

使得从所述燃烧室排出的烟道气中的至少一部分沿着通过所述移动床反应器的路径流过，使其在所述垂直间隔的栅板之间行进，通过所述床路径，然后通过所述穿孔板中的孔排出。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，相对于所述烟道气的路径，在所述燃烧室的下游提供空气加热器，用来通过与所述烟道气进行热交换，在燃烧空气进入所述燃烧室之前预热所述燃烧空气，相对于所述烟道气路径，所述移动床反应器设置在所述空气加热器的下游。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法包括提供多个所述移动床反应器，所述移动床反应器相对于所述烟道气从中流过的路径平行地设置。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，用来除去所述烟道气中夹带的微粒的静电除尘器设置在所述燃烧室的下游，所述多个移动床反应器设置在所述静电除尘器内。

23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在闭合回路中将从所述移动床反应器排出的用过的催化剂颗粒输送到再生设备，用来对其进行再生，将再生过的催化剂颗粒从所述再生设备送回所述催化剂路径中。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在将催化剂颗粒从所述移动床反应器传送到所述再生设备的时候对催化剂颗粒进行震动、从所述再生设备传送到所述移动床反应器的时候对催化剂颗粒进行震动、或者以上两种情况均对催化剂颗粒进行震动。

25.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述燃烧室是燃煤锅炉，所述燃料包括煤。

26.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述空气加热器下游提供多个所述移动床反应器，所述多个移动床反应器相对于所述烟道气路径平行设置。

27.如权利要求19所述的方法，其特征在于，温度为250-350°F的所述烟道气当行进通过所述床路径并与所述催化剂颗粒接触的时候，所述烟道气中至少40％的NO_x被还原。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述烟道气中包含的至少40％的元素态Hg被氧化为更高价氧化态。

29.如权利要求19所述的方法，其特征在于，催化剂颗粒包含选自以下的一种或多种颗粒物质：普通贱金属氧化物以及普通贱金属盐。

30.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述催化剂颗粒基本上不含任何抗硫酸化的催化剂。

31.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述移动床反应器会使得从中流过的烟道气的压降不大于4英寸水柱。

32.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述催化剂颗粒床向下流过所述催化剂床路径的线速度小于1英尺/分钟。

33.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一边界和第二边界中的至少一个略微倾斜偏离垂直方向。

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