TWI528997B - 用以保護ｓｃｒ觸媒及控制多重排放之系統及方法 - Google Patents

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Description

用以保護SCR觸媒及控制多重排放之系統及方法
本發明大致上關於排放控制設施用於汽鍋、加熱器、窯或其他煙道氣-或燃燒氣-產生裝置(例如，那些位於發電廠、加工廠等之裝置)之領域，並且特別關於用於減少並避免SCR觸媒之毒化及/或污染的新且有用之方法和設備。在另一具體實施例中，本發明之方法及設備係設計以保護SCR觸媒。
NOx代表在燃燒期間產生之一氧化氮(NO)、二氧化氮(No2)和微量之其他氧化氮種類的累積排放。因為高溫和來自空氣及燃料之氧及氮的可利用性，任何化石燃料之燃燒產生某些程度的NOx。可使用低NOx燃燒技術及後燃燒技術控制NOx排放。一種此後燃燒技術包含選擇性觸媒還原(SCR)系統，其中觸媒加速NOx和試劑(通常為氨)間的化學反應以製造分子氮和水蒸氣。
SCR技術已世界通用於控制來自燃燒源之NOx排放。此技術已自1970年代後期廣泛用於日本，自1980年代後期廣泛用於德國及自1990年代後期廣泛用於美國做為公共設施鍋爐之NOx控制。工業級的SCR已主要被設計於操作在溫度500℉至900℉的範圍內，但最常用於550℉至750℉的範圍內。SCR通常設計以在最大容許氨洩漏(allowable ammonia slip)下符合特定NOx還原效率。氨洩漏為離開SCR之未反應氨濃度，以體積百萬分之一(ppm)表示。
關於使用於工業和發電業之NOx移除技術的額外細節，讀者可以參考Steam/its generation and use,41st Edition,Kitto and Stultz,Eds.,Copyright 2005,The Babcock & Wilcox Company,Barberton,Ohio,U.S.A.,特別是34章-Nitrogen Oxides Control,其中之內容全數提供於此以併入本文作為參考。
EPA發佈的規範設定要增加裝配有SCR之公共設施鍋爐的部分。SCR通常設計以達到最大效率為約90%。沒有以任何SCR達到高程度之NOx削減能力的理論限值來設定此限值。此值為設定以避免超量的氨洩漏的實際限值。此間題將解釋於下。
在SCR中，氨根據一或多種下列化學計量反應式(a)至(d)與NOx反應：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O　(a)
12NO2+12NH3→12N2+18H2O+3O2　(b)
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O　(c)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O　(d)。
使用適合的觸媒發生上述催化反應。適合的觸媒討論於例如Chu等人之美國專利號5,540,897;5,567,394;及5,585,081，其中所有皆全數提供於此以併入本文作為參考。觸媒配方通常落入三種類型之一：普通金屬、沸石和貴金屬。
普通金屬觸媒使用氧化鈦和少量的釩、鉬、鎢或一些其他活性化學試劑之組合。普通金屬觸媒係選擇性的且操作於特定溫度範圍內。普通金屬觸媒的主要缺點為其容易將SO2氧化成SO3；氧化的程度根據觸媒化學配方而有所不同。形成之SO3的量可與氨留存物反應形成各種硫酸銨鹽。
沸石觸媒為鋁矽酸鹽材料，其功能類似於鹼金屬觸媒。沸石觸媒潛在的優點為其較高操作溫度為約970℉(521℃)。這些觸媒亦可將SO2氧化成SO3且必須仔細地符合煙道氣條件。
貴金屬觸媒通常由鉑和銠製成。貴金屬觸媒亦需要仔細考慮煙道氣組成及操作溫度。在有效降低NOx的同時，這些觸媒亦可作為氧化觸媒，在適當的溫度條件下將CO轉化成CO2。然而，SO2氧化成SO3及高材料花費通常使得貴金屬觸媒變得沒那麼吸引人。
如同熟習技藝者所知，當各種SCR觸媒被各種化合物汙染時，SCR觸媒經歷毒化，化合物包括但不侷限於特定磷化合物諸如氧化磷(PO)或五氧化二磷(P2O5)。此外，包含有在以各種煤為基礎的燃料中發現或以各種煤為基礎的燃料所產生之鉀(K)、鈉(Na)、及磷(P)之特定化合物已知會造成在全規模單元及滑流單元中SCR觸媒的快速去活化。在這些燃料中，鉀和鈉主要以有機結合無機的形式或水可溶式鹽類的形式(見例如Steenari et al.;Energy and Fuels;Vol. 18(2004) 6,pp. 1870-1876)。燃料內結合的形式讓鉀及鈉容易在燃燒中蒸發。磷亦可包含於燃料中，其中磷係有機結合(如在生質的情形下)或無機結合(如在粉河盆地(PRB)煤的情形下)。因碳燃燒期間發生之碳熱還原反應於氣相中所釋放的磷如下：
P2O5(固相化合物)+3C(s)→2PO(g)+3CO(g)
(見例如Hino,et,al,;ISIJ International,Vol. 48(2008)7,pp. 912-917)。特別是與生質有關，因磷係與燃料有機結合或結合於其內，磷在氣相中因燃燒過程被釋放，不管燃燒是否分段或不分段。
更特別地是，當SCR觸媒被暴露在載有灰塵的煙道氣，有包括堵塞、遮蔽和毒化之許多機轉，其去活化觸媒並隨時間造成觸媒效能的降低。當燃燒東方家用煤(例如美東產的煤)時，最常遇到的觸媒毒物為砷。當燃燒西方家用煤(例如美西產的煤)時，最常遇到的觸媒毒物為磷，且硫酸鈣為最常用的遮蔽機轉。當燃燒生質時，最常遇到的觸媒毒物一般為鉀和鈉或含鉀和含鈉化合物。回收所使用之觸媒的方法為叫做再生清洗或再生作用之製程。再生製程的起始步驟包含藉由經過各種化學浴處理觸媒以移除這些毒性化學物，毒物可溶於化學浴中。當此處理方法有效地移除所欲毒物的同時，製造了具有非常高之砷濃度的廢水。
再者，如同熟習技藝者所知，選擇性觸媒還原(SCR)技術在世界各地廣用以控制在高溫(550℉至750℉)來自燃燒來源的NOx排放。高溫SCR技術已自1970年代後期廣泛用於日本，自1980年代後期廣泛用於德國，自1990年代後期廣泛用於美國及自2000年代後期廣泛用於中國大陸做為公共設施鍋爐之NOx控制。SCR系統的功能在於將NOx和氨(NH3)及氧反應以形成分子氮和水。因低NOx排放限制的期望需求，在美國及加拿大對於控制自褐燃煤發電廠之NOx排放的需要逐漸成長。一些褐燃煤單元已使用改良SCR控制NOx的方法。其他單元也會在不久的未來跟進。在現存之具有SCR或不具有SCR的單元中亦有共燃燒煤礦與生質的趨勢增加。一些較老舊的單元正自粉煤燃燒轉換成粉生質燃燒。這些僅有生質或具有煤礦及生質共燃燒的單元將必須遵從更嚴格的NOx排放要求。遵從低NOx排放要求最有效的方法是SCR技術。SCR性能在這些單元中最主要的問題是觸媒的去活化。褐煤和生質皆具有鉀、鈉和磷及/或各種鉀、鈉和磷化合物，皆為已知的觸媒毒物。這些毒物侵害觸媒造成一段時間後觸媒的去活化，因而縮短了觸媒有效壽命週期。因為去活化，使得觸媒無法在較長的期間有效達到實現降低NOx的功能。據此，去活化減少了觸媒的有效壽命週期，且為了遵從NOx排放要求因此需要更常更換觸媒。雖然，有一些觸媒賣家聲稱其觸媒藉由在觸媒配方使用鉬而具有抗砷毒化能力，迄今仍沒有可以抵抗各種鉀、鈉和磷化合物、其元素種類或其離子種類之毒化的觸媒上市。
此外，除了控制NOx排放，其他的排放控制也需要納入考量及/或達到以遵守各國、EPA和/或空氣清潔條款。一些其他需要針對汽鍋、加熱器、窯或其他煙道氣-或燃燒氣-產生裝置(例如，那些位於發電廠、加工廠等之裝置)的排放控制包括但不侷限於汞、SOX和某些微粒物質。
綜上所述，對於能提供經濟且環境適合的方法及/或系統以在任何磷化合物毒化SCR中之觸媒之前自燃燒製程移除氣態鉀、鈉和磷化合物、其元素種類或其離子種類之方法是有其需求存在的。
本發明大致關於排放控制設施用於汽鍋、加熱器、窯或其他煙道氣-或燃燒氣-產生裝置(例如，那些位於發電廠、加工廠等之裝置)之領域，並且特別關於用於減少並避免SCR觸媒之毒化及/或污染的新且有用之方法和設備。在另一具體實施例中，本發明之方法及設備係設計以保護SCR觸媒。
因此，本發明之一態樣為一種方法，用以增加SCR觸媒的有效壽命，此方法包含下列步驟：(a)在煙道氣進入SCR之前提供至少一種載有高嶺土之化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流；以及(b)在煙道氣進入SCR之前允許至少一種載有高嶺土之化合物與存在於燃燒區或煙道氣中之任何氣態鉀及/或鈉化合物、或含鉀及/或含鈉化合物反應。
又在本發明之另一態樣提供有一種方法，用以增加SCR觸媒的有效壽命，此方法包含下列步驟：(i)提供至少一種載有高嶺土之化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區；以及(ii)在煙道氣進入SCR之前，允許至少一種載有高嶺土之化合物與存在於燃燒區之氣態鉀及/或鈉化合物、或含鉀及/或含鈉化合物反應，其中載有高嶺土之化合物係選自一或多種含高嶺土黏土、含高嶺石黏土、高嶺石或其二或多種混合物。
又在本發明之另一態樣提供有一種方法，用來以一或多種活性較低之含鋁矽酸鈉或含鋁矽酸鉀化合物的形式螯合一或多種鉀和/或鈉化合物，或含鉀和/或含鈉化合物，此方法包含下列步驟：(A)提供至少一種載有高嶺土之化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流中；以及(B)允許至少一種載有高嶺土之化合物與存在於燃燒區或煙道氣流中之任何鉀及/或鈉化合物、或含鉀及/或含鈉化合物反應以形成一或多種活性較低之含鋁矽酸鈉或含鋁矽酸鉀化合物。
又在本發明之另一態樣提供有一種方法，用以增加SCR觸媒的有效壽命，同時控制天然氣中的汞，此方法包含下列步驟：(I)在煙道氣進入SCR之前，提供至少一種載有高嶺土之化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流；(II)在煙道氣進入SCR之前，提供至少一種載有鐵之鹵化物化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流；(III)在煙道氣進入SCR之前，允許至少一種該載有高嶺土之化合物的高嶺土部分與存在於該燃燒區或煙道氣中之任何氣態鉀及/或氣態鈉化合物、或含鉀及/或含鈉化合物反應；(IV)在煙道氣進入SCR之前，允許至少一種該載有鐵之鹵化物化合物的鐵部分與存在於該燃燒區或煙道氣中之任何氣態磷化合物、或含磷化合物反應；以及(V)允許至少一種該載有鐵之鹵化物化合物的鹵化物部分與存在於該燃燒區或煙道氣中之任何氣態汞化合物、或含汞化合物反應。
又在本發明之另一態樣提供有一種方法，用來以一或多種活性較低之含鋁矽酸鈉或含鋁矽酸鉀化合物的形式螯合一或多種鉀和/或鈉化合物，或含鉀及/或含鈉化合物，並且以一或多種活性較低之含鐵磷化合物的形式螯合一或多種磷化合物或含磷化合物，並同時螯合汞，該方法包含下列步驟：(1)提供至少一種載有高嶺土之化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流；(2)提供至少一種載有鐵之鹵化物化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流；(3)允許至少一種載有高嶺土之化合物的高嶺土部分與存在於燃燒區或煙道氣中之任何氣態鉀及/或氣態鈉化合物、或含鉀及/或含鈉化合物反應以形成一或多種活性較低之含鋁矽酸鈉或含鋁矽酸鉀化合物；(4)允許至少一種載有鐵之鹵化物化合物的鐵部分與存在於燃燒區或煙道氣中之任何氣態磷化合物、或含磷化合物反應以形成一或多種活性較低之含鐵磷化合物；以及(5)允許至少一種載有鐵之鹵化物化合物的鹵化物部分與存在於燃燒區或煙道氣中之任何氣態汞化合物、或含汞化合物反應。
在附加於並形成本揭露之一部分的申請範圍中詳細地指出本發明特徵之各種新穎特色。為了能對本發明、其操作優勢和其使用所獲得之特別的好處有更佳的了解，可參考附圖及描述內容，其中詳細說明了本發明的示範具體實施例。
當本發明以使用氨作為NOx還原劑之SCR系統描述的同時(氨因為經濟上的原因而經常被選擇)，本發明不侷限於以氨為基礎的系統。本發明的概念可用在任何使用氨化合物之系統。如於本揭露使用之氨化合物為一術語，包括諸如尿素、硫酸銨、三聚氰酸和有機胺類以及氨(NH3)。除了氨，還有這些化合物皆可被用作還原劑，但如上述所提到，氨因為經濟因素是經常被選擇使用的。一些非氨化合物諸如一氧化碳或甲烷亦可被使用，不過缺乏效率。
如本文所用的術語〝載有…之化合物〞和〝含…化合物〞係可交替使用。例如，和上述構句相同之術語〝載有高嶺土之化合物〞和〝含高嶺土之化合物〞係可交替使用。明顯地，這個特性同樣用在本文中利用相同構句的名詞上。此外，如本文所使用之名詞〝氣相〞包括和/或包含在氣體狀態之化合物及在氣溶膠狀態之相同化合物。在本文中亦使用名詞〝種類〞，其包括在離子形式/狀態之化合物及/或元素和在原子形式/狀態之化合物及/或元素。
雖然本發明之描述關於汽鍋或化石燃料汽鍋，但不僅侷限於此。反而，本發明可應用至任何產生NOx的燃燒來源，不管此燃燒來源是否與汽鍋或蒸氣鍋爐一起使用。例如，本發明可用來與窯、加熱器或任何其他形式之可產生全部或部分包含NOx的煙道氣或燃燒氣體之燃燒方法一起使用。因此，下列之描述僅以範例解釋。
如圖所示，本發明可應用至鍋爐裝置，如圖式的右側上方所示，其使用濕式煙氣除硫(WFGD或濕式洗滌器)以自煙道氣移除硫氧化物。在此結構中，濕式洗滌器通常前面(和煙道氣流經系統的方向有關)有微粒收集裝置(PCD)、更有利地有織物過濾器(FF)布袋除塵器或靜電除塵器(ESP)。若有需要，亦可提供濕式靜電除塵器(wet ESP或WESP)，其可供作細微粒或SO3的最終〝拋光〞階段。另外，如圖式的右側下方所示，本發明可被應用在使用噴霧乾燥裝置(SDA)或乾式洗滌器以自煙道氣移除硫氧化物的系統中。在此結構中，SDA或乾式洗滌器通常接著(和煙道氣流經系統的方向有關)微粒收集裝置(PCD)、更有利地為織物過濾器(FF)或布袋除塵器、靜電除塵器(ESP)甚至是濕式靜電除塵器(wet ESP)。
另外，本發明可應用至任何SCR觸媒，其受以磷為基礎的化合物諸如但不侷限於H3PO4、PO或P2O5，以鉀為基礎的化合物諸如但不侷限於氯化鉀(KCl)及/或硫酸鉀(K2SO4)及/或以鈉為基礎的化合物諸如但不侷限於氯化鈉(NaCl)及/或硫酸鈉(Na2SO4)毒化而有不利的影響。就此點而言，本發明不侷限於任何一種SCR觸媒，但大體上可以應用在大範圍的SCR觸媒系統。適合用於本發明之觸媒系統包括但不侷限於蜂窩狀、板狀或波浪狀構造。
在一種具體實施例，本發明針對降低在粉河盆地(PRB)煤燃燒單元的SCR觸媒去活化率。應注意的是雖然本發明之描述與PRB煤有關，但本發明並不侷限於此。當然，本發明廣為應用於任何SCR觸媒被一或多種氣態磷化合物、一或多種氣態鉀化合物、一或多種氣態鈉化合物及/或兩種或多種此類化合物之任何組合毒化之情況下。
在一具體實施例中，PRB煤中的磷被懷疑可能造成階段燃燒器和其他單元之快速去活化。懷疑可能是由碳熱還原反應釋放的氣相磷造成去活化。在氧缺乏的情況下之反應中，載有磷的化合物由下列反應釋放氣相磷：
P2O5(固相化合物)+3C(s)→2PO(g)+3CO(g)
氣相磷吸附到觸媒活化區域內導致這些用以還原NOx之區域去活化。由於去活化，SCR觸媒無法執行NOx還原方法使其與未使用之觸媒具有相同程度的表現能力。
在另一具體實施例中，在PRB煤及/或生質中之鉀、鈉、含鉀化合物及/或含鈉化合物被懷疑可能造成氧燃料燃燒器和其他單元之快速去活化。不希望被任一理論所限制的同時，懷疑可能是因為煤及/或生質中之各種鉀及鈉化合物的存在經由燃燒方法釋放的氣相鉀和/或氣相鈉而造成去活化。在這情況下，因用來進行煤及/或生質以及前述鉀和/或鈉化合物接下來的汽化及/或解離的溫度而發生鹼金屬離子和/或原子的釋放。
氣相鉀及/或鈉離子及/或原子吸附至觸媒活化區域內導致這些用以還原NOx之區域去活化。由於去活化，SCR觸媒無法執行NOx還原方法使其與未使用及/或〝新鮮〞之觸媒具有相同程度的表現能力。
在一具體實施例中，本發明關於一種避免在燃燒環境中產生氣相鉀、鈉和/或磷種類的系統和方法，從而減少、減輕和/或消除SCR之去活化率。在一具體實施例中，本發明藉由在燃燒前添加至少一種載有高嶺土之化合物、至少一種載有鐵之化合物或其任何適合的組合至PRB煤中而完成前述目標。
在一具體實施例中，本發明之載有高嶺土之化合物係為任何含高嶺土之化合物(例如包含在高嶺黏土中的礦物且具有化學成分為Al2Si2O5(OH)4之高嶺石)。因此，如本文所使用之〝高嶺土〞定義為代表及包括任何其中包含足夠量之高嶺土的黏土(例如任何至少25重量百分比高嶺土之黏土)，或任何包含足夠量之礦物高嶺石(Al2Si2O5(OH)4)之黏土或其他化合物(例如任何至少25重量百分比高嶺石之黏土或其他化合物)。在另一具體實施例中，在含高嶺土化合物中之高嶺土的量至少約30重量百分比，至少約40重量百分比，至少約50重量百分比，至少約60重量百分比，至少約70重量百分比，至少約75重量百分比，至少約80重量百分比，至少約90重量百分比，或甚至至少約95重量百分比。在又另一具體實施例中，任何含高嶺土化合物，只要其高嶺土含量至少約10重量百分比，不管高嶺土含量皆可和本發明結合使用。在此，和本說明書及申請專利範圍其他處一樣，可以結合個別範圍以形成額外的及/或未揭露的範圍。不希望被任一理論所限制的同時，咸信高嶺土的鋁矽酸鹽部分與因煤及/或生質燃燒而產生的〝自由〞鉀及/或鈉離子反應，煤及/或生質包含各種鉀、鈉及/或磷化合物以產生鋁矽酸鉀或鋁矽酸鈉化合物(例如NaAlSi3O3和KAlSi3O3)。如此接著允許鉀和/或鈉離子及/或原子螯合，不然會〝隨意的〞毒化SCR觸媒。
就包含在燃燒氣體中的任何磷化合物而言，這類化合物係藉由包含上述定義之一或多種載有鐵的化合物和載有高嶺土的化合物而螯合。因此，在一具體實施例中，本發明能螯合選自鉀、鈉、磷和其任何組合之多種形式。
在一具體實施例中，本發明之載有鐵的化合物係任何能在汽鍋、鍋爐、發電廠等燃燒環境下經歷還原的鐵化合物(例如氧化鐵化合物)。在一特定的具體實施例中，載有鐵之化合物係氧化鐵(III)(Fe2O3)，亦大家熟知的紅氧化鐵或赤鐵礦。在使用氧化鐵(III)的具體實施例中，發生在汽鍋或鍋爐的燃燒部分中之有興趣的反應顯示於下：
3Fe2O3(s)+CO(g)→2Fe3O4(s)+CO2(g)　(1)
Fe3O4(s)+CO(g)→3FeO(s)+CO2(g)　(2)。
應注意的是，上述第一反應之Fe3O4亦為大家所熟知的黑氧化鐵或磁鐵礦，亦可更正確地寫成FeO‧Fe2O3。FeO或氧化鐵(II)，亦為大家所熟知因還原Fe2O3而產生的氧化亞鐵，其接著在到達SCR之前聯合、接合及/或螯合任何存在於汽鍋或鍋爐之燃燒區或煙道氣之PO氣體。PO氣體接著在到達SCR之前形成微粒相之Fe-P及/或Fe-P-O化合物。微粒將通過觸媒並避免觸媒劣化。
在另一具體實施例中，本發明可使用碳酸鐵(II)，其經由下列反應在燃燒區轉化成所需之氧化鐵(II)：
FeCO3(s)→FeO(s)+CO2(g)　(3)。
在又另一具體實施例中，本發明可使用一或多種鐵鹵化物。適合的鐵鹵化物包括但不侷限於溴化鐵(II)、溴化鐵(III)、氯化鐵(II)、氯化鐵(III)、碘化鐵(II)、碘酸鐵(III)(Fe(IO3)3)或其任何兩種或多種之組合。在另一具體實施例中，任何一或多種鐵鹵化物可與另一包含鐵化合物之非鹵化物一起使用(例如碳酸鐵(II))。在又另一具體實施例中，本發明使用溴化鐵(II)及/或溴化鐵(III)與碳酸鐵(II)之組合以控制煙道氣或燃燒氣中之磷含量，同時允許煙道氣或燃燒氣中之汞化合物、或含汞化合物的控制。如本文所使用之汞化合物或含汞化合物包括但不侷限於包含***或結合元素汞之任何化合物。在另一具體實施例中，本發明針對同時允許汞化合物或含汞化合物的控制，其主要包含或僅包含***。如本文所使用之任何鐵化合物、鹵化物或其他，可被用在水合形式或非水合形式。如此，對於其中任何鐵化合物之參考定義包括不論是否以具體化學式存在之任何水合形式。
如本技藝中大家所熟知的(見例如美國專利申請公開號2008/0107579 Downs et al.,其內文於此提出並併入本文做為參考)，含鹵化物化合物用以氧化存在於煙道氣或燃燒器中之元素汞。因為此氧化反應，適合之含鹵化物化合物之鹵化物部分允許元素汞經由一或多種適合的環境控制技術(例如濕式洗滌器或噴霧乾燥吸收器(SDA)、煙氣除硫系統(FGD)、粉狀活化碳系統(PAC)或微粒收集系統諸如織物過濾器(FF)或靜電除塵器(ESP))被轉化成更適合的形式以供接下來的捕獲或螯合作用。在一例子中，如本技藝中大家所熟知的，添加一或多種適合的含鹵化物化合物亦增加微粒結合之汞含量。已知許多專利和公開申請案詳細說明方法，藉此適合之含鹵化物化合物允許自煙道氣或燃燒氣中之汞的還原增加，其詳細的討論為了簡要而在此省略。
依此，在又另一具體實施例中，本發明包含利用至少一種含高嶺土化合物與至少一種鐵鹵化物化合物以達到多方面控制上述討論之各種氣相鉀、鈉、磷和汞化合物、離子及/或原子。
在上述任何具體實施例中，一或多種適合的載有高嶺土化合物、一或多種適合的載有鐵化合物、一或多種適合的鐵鹵化物化合物或其任何混合物可被加至粉碎機中的煤。在又另一具體實施例中，本發明之一或多種適合的載有高嶺土化合物、一或多種適合的載有鐵化合物、一或多種適合的鐵鹵化物化合物或其任何混合物可經由適合之供應管路而被加至汽鍋及/或鍋爐之燃燒區，供應管路被設計用來傳送一或多種經粉末化的化合物至鍋爐及/或汽鍋之燃燒區。為此目的，圖顯示一些適合之設計組合之具體實施例以實現此結果。
參考圖式，其顯示一般具有SCR系統的化石燃料燃燒公共設施(通常指定為10)的示意圖，且其包括用以實施本發明方法的系統。如圖所示，汽鍋12係提供將化石燃料諸如煤經由與氧化劑(通常為空氣)一同燃燒所得的熱提取出來。熱被轉移至工作流體諸如水，以產生蒸氣，用以經由膨脹通過渦輪發電機裝置(圖未示)以產生電力或用於工業製程及/或加熱。
生煤14必須壓碎至所需細緻度並乾燥以加速燃燒。生煤14暫時被存在煤燃料庫16並接著藉由重力式計量進料器或體積式計量進料器18被傳送至一或多種煤粉碎機20。顯示於圖式中之具體實施例有六個煤粉碎機，標示為煤粉碎機A-F。如熟習本技藝者所已知的，當煤被研磨時，各個煤粉碎機20將煤磨成所需的細緻度(如70%通過200網目)，且當煤被研磨時，來自主要風扇(未顯示)的熱初級空氣被運送至各個煤粉碎機20以預加熱和移除來自煤的水分至所需的程度。初級氣體亦用以將粉煤(PC)自各個煤粉碎機20傳送出去，並將其沿著複數個粉煤供應管路(在圖式中這樣的燃燒器管路被標示為A，單一個煤粉碎機20可以供應煤通過4-8個粉煤供應管路)運送至汽鍋12前壁及後壁的燃燒器。通常，燃燒器22位在汽鍋12之相對的前壁及後壁的一者或兩者上間隔的高度，或在汽鍋角落已知為四角燃燒或切向燃燒單元(圖未示)的裝置。本發明可被用來與單壁燃燒、對衝燃燒及四角燃燒或切向燃燒單元一起使用但不只侷限於這些單元。通常單一煤粉碎機20僅提供煤至壁上燃燒器22的單一高度。因此，在顯示於圖式中的具體實施例中，六個煤粉碎機A-F供應對應於燃燒器高度A-F。然而，如熟習本技藝者所已知的，已知其他粉碎機和燃燒器配置(例如多壁上及/或多高度上有單一粉碎機供應燃燒器或單一高度上有多個粉碎機供應燃燒器)且本發明應用於任何此種配置。
燃燒過程開始於汽鍋12之鍋爐26的燃燒器區24，釋放熱並產生熱煙道氣28，其被向上傳送至汽鍋12之上部30，通過圖式標為矩形32的加熱表面。煙道氣28係接著在懸吊式對流煙道34傳送橫跨加熱表面進入水平對流煙道38的上部36。煙道氣28係接著傳送通過選擇性觸媒還原(SCR)裝置40，其中減少煙道氣中的NOx，且接著通過圖式標為42的主要及次要之空氣加熱器裝置。空氣加熱器42自煙道氣28提取出額外的熱，降低煙道氣溫度及預加熱進入的空氣以用來燃燒。
如圖所示，在空氣加熱器42下游，煙道氣28接受進一步處理以移除微粒和硫氧化物。兩種用以完成這些任務之下游裝備的典型配置係顯示在圖式右側。圖式之上方裝備配置包含圖式標示為44之微粒收集裝置(PCD)，用以將微粒自煙道氣28移除，且實際上可包含織物過濾器或靜電除塵器。PCD44下游提供濕式煙氣除硫(WFGD)裝置，亦已知為濕式洗滌器，用以將硫氧化物自煙道氣28移除。經清潔的、經洗滌的煙道氣可(隨意地)傳送通過濕式ESP47以移除細緻微粒或SO3，且接著傳送至煙囪48以排放至大氣中。
圖式之下方裝備配置包含噴霧乾燥器裝置(SDA)圖式標示為50，亦已知為乾燥洗滌器，用以自煙道氣28移除硫氧化物。SDA50下游有提供如上述之微粒收集裝置(PCD)44，用以自煙道氣28移除微粒。經清潔的、經洗滌的煙道氣接著傳送至煙囪48以排放至大氣中。
為了進一步降低NOx排放，一些汽鍋12利用氧燃料燃燒器，其中在主要燃燒器區24僅提供部分之化學計量之空氣量，由於沒有燃燒方法是百分之100有效率的，在燃燒器區24上藉由燃盡(OFA)風埠52提供燃燒之空氣與任何超量之所需空氣的平衡。若在汽鍋12利用氧燃料燃燒器，因為供應至燃燒器區24的空氣變少，在鍋爐26下部，包括料斗區54產生了低壓。
依照本發明之第一具體實施例，一或多種適合的載有高嶺土之化合物、一或多種適合的載有鐵之化合物、一或多種適合的載有鐵鹵化物之化合物或其任何混合物係在將粉煤供應至一或多種燃燒器22前被加至一或多種煤粉碎機20。實現此理想結果的系統及設備亦顯示於圖式中，通常被標記為100。系統100包含儲存裝置120，用以暫時儲存鉀、鈉、磷及/或汞還原/螯合化合物，通常被標記為110；傳送裝置130、135，用以傳送化合物110至所需地點，包括如所需的閥、封口等；以及控制裝置150，較佳為以微處理器為基礎的控制裝置，其以人工操作介面台(I/O)160由操作者存取，人工操作介面台160包括如所需之顯示器及資料收集與儲存裝置。在圖式中，已加入化合物之生煤14係以140代表。有利地，可經由饋入器18提供化合物110與生煤14，饋入器18允許準確地控制及量測生煤14與化合物110傳送進入煤粉碎機20。另外，化合物110可直接提供進入煤粉碎機20及/或直接進入一或多種個別燃燒器管線A-F，其以適合的密封裝置在煤粉碎機20或燃燒器管線A-F中之正壓下將碎煤供至個別燃燒器22。如導進煙道氣28之化合物110的特點及量和位置所需之傳送裝置為以漿液為基礎或充氣的傳送裝置。控制或訊號線170、180、190和195之互連配置互連這些不同的裝置以提供控制訊號、化合物110位準訊號，及煙道氣28中(來自感測器200)之鉀、鈉、磷及/或汞位準訊號以允許人工操作員控制或自動控制鉀、鈉、磷及/或汞還原/螯合化合物110至煙道氣28之導入。然而，若無法得到一個用以量測煙道氣28中之氣態鉀、鈉、磷及/或汞位準之合適之即時感測器200，煙道氣樣本可經由適當試驗方法轉而在位置200取得以供後續實驗室分析，其為感應耦合電漿質譜分析儀(ICP-MS)。基於上述結果，人工操作員可接著使用操作介面160以人力輸入所需之導入煙道氣28之鉀、鈉、磷及/或汞還原/螯合化合物110量的設定點至控制裝置150。假如後續實驗室分析沒有指出煙道氣28中之氣態鉀、鈉、磷及/或汞位準有顯著的變動，可不須即時精準的控制鉀、鈉、磷及/或汞還原/螯合化合物110之導入。反而，鉀、鈉、磷及/或汞還原/螯合化合物110導入至煙道氣28的量可簡單的為汽鍋負荷或煤饋入率值的函數。
在又另一具體實施例中，本發明利用至少一種載有高嶺土之化合物與氧化鐵(II)。在此具體實施例中，不考慮發生還原反應的需求，且此具體實施例對於氧化鐵(II)的加入點因此比先前的具體實施例更寬廣。在這種情況下，載有高嶺土之化合物與氧化鐵(II)可在燃燒後及預SCR之任何合適之時間點加入以在到達SCR前捕獲、還原、聯合、結合及/或螯合任何存在於汽鍋或鍋爐之煙道氣中的〝自由〞氣態鉀、鈉、磷及/或汞化合物、離子及/或原子。尤其，磷還原化合物可被供至顯示於圖式G至Q之一或多種地點。特別是，亦可提供(例如，分別地、獨立地或以任何混合方式)鉀、鈉、磷及/或汞還原/螯合化合物進入煙道氣28至一或多種下列地點：G：藉由與燃燒器22分開的裝置在一或多種前、後或側壁中進到燃燒器區24裡面或下方；H：在一或多種前、後或側壁中之燃燒器區24上方位置進入鍋爐26；I,J：通過前或後壁之一或兩者上之OFA埠52或進入OFA埠52附近之鍋爐26；K：進入懸吊式對流煙道34中之汽鍋12；L：進入水平對流煙道38之上部36之汽鍋12；M,N,O,P：進入水平對流煙道38之汽鍋12；及/或Q：進入水平對流煙道38下之料斗區中的汽鍋12。
綜上所述，本發明之經還原的鐵或氧化鐵(II)係可以鐵磷合金的形式捕獲、還原、聯合、結合及/或螯合氣相磷，當載有高嶺土之化合物可捕獲、還原、聯合、結合及/或螯合任何氣相鉀及/或鈉化合物之同時，鐵磷合金與來自鐵磷氧化物化合物之燃盡空氣接觸。此可以顯著降低氣相鉀、鈉及/或磷在SCR觸媒中之累積量。本發明之另一優點為經由添加高嶺土及/或鐵，任何存在之鉀、鈉及/或磷之重要部分為鋁矽酸鹽結合及/或鐵結合。
不希望被任一理論所限制的同時，鹼金屬鋁矽酸類被認為是較不可能在常見於燃燒過程及/或SCR單位中的條件下呈氣相狀態。如此能將轉移至SCR觸媒及因此用來毒化SCR觸媒之鉀和鈉的量減至最少。此外，結合鐵的磷化合物較無法被濾除，藉此最小化磷轉移至SCR觸媒的量。再者，結合至鐵化合物(例如氧化鐵)之磷比結合至鈣化合物(例如氧化鈣)之磷穩定。因此在具體實施例中，本發明將情況導成以適合的鹼金屬鋁矽酸化合物及/或含鐵磷氧化合物螯合大部分存在於燃燒及/或煙道流之鉀、鈉及/或磷，藉此大幅減少能與SOX反應之〝自由〞氣態含鉀/含鈉化合物及/或含鈣/磷/氧化合物之量。接著大幅減少能毒化SCR觸媒之氣態含鉀/含鈉化合物的量。再者，藉由限制含鈣/磷/氧化合物的量而大幅減少在燃燒中及/或煙道氣流中製造之氣態磷的量。含鈣/磷/氧化合物與各種SOX化合物反應而導致不想要之氣態磷化合物或磷/氧化合物產生，此會導致不想要之SCR觸媒的毒化。
在又另一具體實施例中，可以任何適合之方式加入本發明之一或多種載有高嶺土之化合物及/或一或多種載有鐵之化合物，包括在圖式中詳細顯示之方法。適合之載有高嶺土之化合物詳細描述於前文中。適合之載有鐵之化合物包括，但不限制於液態及可溶形式之載有鐵之化合物，諸如鐵鹵化物類(例如：氯化鐵、溴化鐵、碘化鐵或碘酸鐵)、金屬鐵、一或多種氧化鐵類、碳酸鐵或其兩種或多種之混合物。若使用現行的滑板，則一或多種水性試劑可藉由正排量泵自貯存槽被打入至一或多種煤饋入器，其中當煤通過粉碎機上游之饋入帶時，試劑係被噴灑在煤上。
在一具體實施例中，本發明係有助於應用在現有之SCR(改裝)及新的SCR。另外，本發明可應用於使用生質作為燃料來源之工廠。在一具體實施例中，本發明之實施可使用低成本硬體以有效的花費完成，硬體係設計以供給必須的鐵化合物至燃燒製程。本發明亦不影響汽鍋和SCR之現有設計。
在一具體實施例中，結合於本發明使用之一或多種載有高嶺土之化合物及/或鐵化合物之量視被燃燒之煤的磷含量而有所不同。如熟習本技藝者所知，煤及/或生質之鉀、鈉及/或磷含量可由各種已知方法測定。因此，在此例子中，本發明不限制於供應/使用任一範圍或任何量之載有高嶺土之化合物及/或載有鐵之化合物。可利用化學劑量比替代。在一具體實施例中，鉀及/或鈉對載有高嶺土之化合物的化學劑量比係在約1:3至約3:1的範圍、或自約1:2至約2:1的範圍、或自約1:1.5至約1.5:1的範圍、或自約1:1.25至約1.25:1的範圍、或甚至約1:1。在一具體實施例中，鐵對磷的化學劑量比係在約1:3至約3:1的範圍、或自約1:2至約2:1的範圍、或自約1:1.5至約1.5:1的範圍、或自約1:1.25至約1.25:1的範圍、或甚至約1:1。這裡和說明書及申請專利範圍之其他處一樣，個別的範圍可以組合以形成額外的及/或未揭露之範圍。
在又另一具體實施例中，當使用之燃料為粉河盆地煤/褐煤、生質或其任何組合時，結合於本發明使用之載有高嶺土之化合物及/或載有鐵之化合物之量係在一指定範圍內。在此具體實施例中，載有高嶺土之化合物及/或載有鐵之化合物比粉河盆地煤/褐煤、生質或其任何組合之量係表示為每1,000磅之煤及/或生質之載有高嶺土之化合物及/或載有鐵之化合物(僅於本例在之後表示為〝高嶺土〞及/或〝鐵〞)之磅數。在一具體實施例中，使用之高嶺土及/或鐵化合物的量係在每1,000磅之煤及/或生質約0.7磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞至每1,000磅之煤及/或生質約6磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞的範圍。在另一具體實施例中，使用之高嶺土及/或鐵化合物的量係在每1,000磅之煤及/或生質約1磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞至每1,000磅之煤及/或生質約5.5磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞，或自每1,000磅之煤及/或生質約1.5磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞至每1,000磅之煤及/或生質約5磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞，或自每1,000磅之煤及/或生質約2磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞至每1,000磅之煤及/或生質約4.5磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞，或自每1,000磅之煤及/或生質約2.5磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞至每1,000磅之煤及/或生質約4磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞，或自每1,000磅之煤及/或生質約3磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞至每1,000磅之煤及/或生質約3.5磅之〝高嶺土〞及/或〝鐵〞的範圍。這裡和說明書及申請專利範圍之其他處一樣，個別的範圍可以組合以形成額外的及/或未揭露之範圍。
在另一具體實施例中，其中被用於控制100MWe煤炭及/或生質電廠之煙道氣體，或燃燒氣體中不同化合物的本發明之鐵部分皆為溴化鐵(II)與碳酸鐵(II)，碳酸鐵(II)的注射速率如同前面所討論，而溴化鐵(II)是以溶液供應，且在約每小時0.25加侖至約每小時10加侖，或約每小時0.5加侖至約每小時5加侖，或甚至約每小時1加侖至每小時4加侖的範圍內之量供應。在另一具體實施例中，其僅使用鐵鹵化物(例如：溴化鐵(II)及/或溴化鐵(III))，供應至煙道氣或燃燒氣體的鐵鹵化物量要充足以獲得在約10ppm至約200ppm，或約25ppm至175ppm，或約50ppm至150ppm之間的溴化物濃度。基於排放控制科技在產生煙道氣體或燃燒氣體之裝置的適當位置，可能有必要使用一較低溴化物濃度以防止對此下游排放科技任何種類的有害影響。在此一例子的一具體實施例中，溴化物濃度係介於約10ppm至約125ppm，或自約25ppm至約100ppm，或自約50ppm至約75ppm。因此，如同說明書與申請專利範圍中的其他處，個別範圍值(即使來自不同具體實施例)可以結合以形成額外的及/或未揭露之範圍。
按照以上，熟習此技藝人士可以理解按照本發明之程序，必須供給煙道氣體或燃燒氣體所欲之高嶺土、鐵及/或鹵素量的高嶺土化合物及/或鐵化合物量，將會依據產生此煙道氣體或燃燒氣體裝置之尺寸而變化。因此，本發明並未限制任何特定速率或供給量範圍。
在另一具體實施例中，100 MWe煤炭及/或生質電廠供給煙道氣體或燃燒氣體之溴化鐵(II)溶液(重量百分比25之溶液)量，係在約每小時0.25加侖至約每小時6加侖，或約每小時0.5加侖至約每小時5加侖，或甚至由每小時1加侖至約每小時4加侖的範圍內。因此，如同說明書與申請專利範圍中的其他處個別範圍值可以結合以形成額外的及/或未揭露之範圍。然而，正如前述，本發明並不僅限於這些供給速率。更確切地說，任何供給速率皆可以被用以獲得所欲之溴化物及/或鐵濃度。正如同熟習此技藝者顯而易見的，與本發明有關的各種具體實施例中，載有鐵化合物的供給量還是會受其他額外因素影響。如此額外因素包括但不限於，出現在煤炭中磷的量及/或種類，或其他可燃性燃料，汽鍋、加熱器、窯之尺寸及/或產量，或其他煙道氣或燃燒氣產生裝置；和所欲達成的化學計量比例、燃燒的種類及/或方式、任何可應用設備或結構物之種類及/或配置。
在另一具體實施例，與本發明一起使用之一或多種高嶺土化合物及/或一或多種鐵化合物可以為任何粒子大小及/或粒子幾何形狀。合適的粒子幾何形狀包括但不限於，球形、類薄板形、不規則形、橢圓形、矩形，或兩種或多種不同粒子幾何形狀之組合。在一具體實施例中，本發明之一或多種高嶺土化合物及/或一或多種鐵化合物(若為水溶性的及/或可懸浮的)，可以溶液及/或懸浮液型態被供給。在此一例子中，使用的是溶液及/或懸浮濃度至少約15重量百分比一或多種水溶性的及/或可懸浮之高嶺土化合物及/或鐵化合物。在另一具體實施例中，溶液及/或懸浮液濃度為至少約20重量百分比、至少約25重量百分比、至少約30重量百分比、至少約35重量百分比、至少約40重量百分比、至少約45重量百分比、或至少約50重量百分比之一或多種水溶性及/或可懸浮的高嶺土化合物及/或鐵化合物之多者係使用於本發明。因此，如同說明書與申請專利範圍中的其他處，個別範圍值可以結合以形成額外的及/或未揭露之範圍。正如同熟習此技藝者所察知的，在一具體實施例中，任何一或多種水溶性及/或可懸浮高嶺土化合物及/或鐵化合物之溶液及/或懸浮液濃度，不應超過一或多種鐵化合物的溶解度值。
在又另一具體實施例，本發明之一或多種高嶺土化合物及/或鐵化合物可以粉末態、溶液態、水性懸浮態或其任意組合而被供給。在水性懸浮液例子中，與本發明結合使用之一或多種高嶺土化合物及/或鐵化合物應具有一合適粒子大小。此外，即使不欲將本發明一或多種高嶺土化合物及/或鐵化合物置入水溶液，一或多種高嶺土化合物及/或鐵化合物應具有當置入與煙道氣或燃燒氣接觸時可促進高度反應性之合適粒子大小。在一實施例中，不論是個別地或組合性地，這些條件皆可以被一或多種高嶺土化合物及/或鐵化合物所符合，其中至少約95%粒子具有小於約400μm(微米)之粒徑，其中至少約95%粒子具有小於約350μm(微米)之粒徑，其中至少約95%粒子具有小於約300μm(微米)之粒徑，其中至少約95%粒子具有小於約250μm(微米)之粒徑，其中至少約95%粒子具有小於約200μm(微米)之粒徑，其中至少約95%粒子具有小於約175μm(微米)之粒徑。因此，如同說明書與申請專利範圍中的其他處，個別範圍值可以結合以形成額外的及/或未揭露之範圍。
雖然使用時不限於本文，與本發明結合使用之合適的鐵化合物，係為可自Prince Agri Products(位於紐澤西Ridgefield Park之Phibro Animal Helth Corportion的子公司)獲得之碳酸鐵(II)。此碳酸鐵(II)為粉末狀化合物，其中至少約95%小於約200μm(微米)之粒徑。此外，本產品中的碳酸鐵(II)濃度係約80重量百分比，配上剩餘20重量百分比按此處用途皆實質屬於不具活性。
在水性懸浮液與本發明結合使用的例子中，此一水性懸浮液可進一步包含合適量之一或多種分散劑、懸浮液、增稠或乳化劑。合適之分散劑、懸浮液、增稠或乳化劑包括但不限於，聚丙烯酸鈉、卡波姆、丙烯酸、無機增稠劑。熟習此技藝者所熟知的其他合適分散劑、懸浮液、增稠或乳化劑及當中的此類討論皆因文章精簡之故而省略。在另一具體實施例中，合適的懸浮液或乳化劑可經由攪拌取得，而不一定需要使用一或多種分散劑、懸浮液、增稠或乳化劑。在另一具體實施例中，一或多種分散劑、懸浮液、增稠或乳化劑之組合可以藉攪拌而組合使用。
在又一具體實施例中，本發明之一或多種高嶺土化合物及/或鐵化合物應具有純度至少在約50重量百分比、至少在約55重量百分比、至少在約60重量百分比、至少在約65重量百分比、至少在約70重量百分比、至少在約75重量百分比、至少在約80重量百分比、至少在約85重量百分比、至少在約90重量百分比、至少在約95重量百分比，或甚至至少約99重量百分比或更高。因此，如同說明書與申請專利範圍中的其他處，個別範圍值可以結合以形成額外的及/或未揭露之範圍。
至於一或多種高嶺土化合物及/或鐵化合物之非“高嶺土化合物”及/或“鐵化合物”部分，此雜質在與本發明相結合之環境中應屬無活性。否則，若為活性，此雜質應可易於捕捉、移除及/或螯合，或不應顯著地加入到任何觸媒下游之任何污染。在又另一具體實施例中，與本發明結合使用之任一或多種高嶺土化合物及/或鐵化合物中的含鉀、含鈉、含磷化合物之雜質含量，應小於約5重量百分比、小於約2.5重量百分比、小於約1重量百分比、小於約0.5重量百分比、小於約0.25重量百分比、小於約0.1重量百分比，或甚至小於約0.01重量百分比。因此，如同說明書與申請專利範圍中的其他處，個別範圍值可以結合以形成額外的及/或未揭露之範圍。在又另一具體實施例，與本發明結合使用之任一或多種高嶺土化合物及/或鐵化合物中的含鉀、含鈉、含磷化合物之不純物含量應為零。亦即，在此實施例中與本發明結合使用之任一或多種高嶺土化合物及/或鐵化合物中，應不含有任何含鉀、含鈉、含磷化合物。
雖然不願受限於任何單一理論，相信本發明開拓出於鉀、鈉及/或磷化合物或含鉀、含鈉及/或含磷化合物之間的較佳反應，以螯合對SCR觸媒提升之活性或有效生命期有妨害的各種鉀、鈉及/或磷化合物，或含鉀、含鈉及/或含磷化合物。所以，本文討論之反應係被解釋為不限制於其他額外反應可能在燃燒及/或煙道氣流中正在發生的情況。
為了顯現本發明之應用與原則，雖然本發明的特定具體實施例已經詳細地展示並描述，還是必須瞭解其無意於將本發明縮限於所述，且在未破壞如此原則下仍可能得以具體實施之。在某些本發明的具體實施例中，有些發明特徵可能有時候會在未同等使用其他特徵時被使用於獲利。據此，所有這些變化及具體實施例仍應當落於以下申請專利範圍之範疇內。
10．．．燃燒公共設施
12．．．汽鍋
14．．．生煤
16．．．煤燃料庫
18．．．進料器
20．．．煤粉碎機
22．．．燃燒器
24．．．燃燒器區
26．．．鍋爐
28．．．煙道氣
30．．．汽鍋上部
32．．．矩形
34．．．對流煙道
36．．．水平對流煙道上部
38．．．水平對流煙道
40．．．選擇性觸媒還原裝置
42．．．空氣加熱器
44．．．微粒收集裝置
48．．．煙囪
50．．．噴霧乾燥器裝置
52．．．二次風埠
54．．．料斗區
100．．．系統
110．．．化合物
120．．．儲存裝置
130．．．傳送裝置
135．．．傳送裝置
140．．．加入化合物之生煤
150．．．控制裝置
160．．．人工操作介面台
170．．．控制或訊號線
180．．．控制或訊號線
190．．．控制或訊號線
195．．．控制或訊號線
200．．．感測器
A．．．煤粉碎機
B．．．煤粉碎機
C．．．煤粉碎機
D．．．煤粉碎機
E．．．煤粉碎機
F．．．煤粉碎機
第1圖為一般具有SCR系統之化石燃料燃燒公共設施之示意圖，且其包括實施本發明方法之系統。
10．．．燃燒公共設施
12．．．汽鍋
14．．．生煤
16．．．煤燃料庫
18．．．進料器
20．．．煤粉碎機
22．．．燃燒器
24．．．燃燒器區
26．．．鍋爐
28．．．煙道氣
30．．．汽鍋上部
32．．．矩形
34．．．對流煙道
36．．．水平對流煙道上部
38．．．水平對流煙道
40．．．選擇性觸媒還原裝置
42．．．空氣加熱器
44．．．微粒收集裝置
48．．．煙囪
50．．．噴霧乾燥器裝置
52．．．二次風埠
54．．．料斗區
100．．．系統
110．．．化合物
120．．．儲存裝置
130．．．傳送裝置
135．．．傳送裝置
140．．．加入化合物之生煤
150．．．控制裝置
160．．．人工操作介面台
170．．．控制或訊號線
180．．．控制或訊號線
190．．．控制或訊號線
195．．．控制或訊號線
200．．．感測器
A．．．煤粉碎機
B．．．煤粉碎機
C．．．煤粉碎機
D．．．煤粉碎機
E．．．煤粉碎機
F．．．煤粉碎機

Claims (26)

  1. 一種用以增加SCR觸媒之有效壽命之方法，該方法包含下列步驟：(a)在煙道氣進入SCR之前，提供至少一種載有高嶺土之化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流；以及(b)在煙道氣進入SCR之前，允許該至少一種載有高嶺土之化合物與存在於該燃燒區或煙道氣中之任何氣態鉀及/或氣態鈉化合物、或氣態含鉀及/或氣態含鈉化合物反應。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該載有高嶺土之化合物係選自一或多種含高嶺土黏土、含高嶺石黏土、高嶺石或其兩種或多種之混合物。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該載有高嶺土之化合物係選自高嶺石。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一種載有高嶺土之化合物係經由添加至粉煤、生質或其混合物而被提供至該燃燒區。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一種載有高嶺土之化合物係經由一道專用供應線路而被提供至該燃燒區。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該方法進一步包含下列步驟：(c)在煙道氣進入SCR之前，提供至少一種載有鐵 之化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流；以及(d)在煙道氣進入SCR之前，允許該至少一種載有鐵之化合物與存在於該燃燒區或煙道氣中之任何氣態磷化合物、或氣態含磷化合物反應。
  7. 一種用以增加SCR觸媒之有效壽命之方法，該方法包含下列步驟：(i)提供至少一種載有高嶺土之化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區；以及(ii)在煙道氣進入SCR之前，允許該至少一種載有高嶺土之化合物與存在於該燃燒區之氣態鉀及/或氣態鈉化合物、或氣態含鉀及/或氣態含鈉化合物反應，其中，該載有高嶺土之化合物係選自一或多種含高嶺土黏土、含高嶺石黏土、高嶺石或其兩種或多種之混合物。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該至少一種載有高嶺土之化合物係經由添加至粉煤、生質或其混合物而被提供至該燃燒區。
  9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該至少一種載有高嶺土之化合物係以水性懸浮液或粉末形式經由一道專用供應線路而被提供至該燃燒區。
  10. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該方法進一步包含下列步驟：(iii)提供至少一種載有鐵之化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區；以及 (iv)在煙道氣進入SCR之前，允許該至少一種載有鐵之化合物與存在於該燃燒區之任何氣態磷化合物、或氣態含磷化合物反應。
  11. 一種用以增加SCR觸媒之有效壽命，同時控制氣體中汞之方法，該方法包含下列步驟：(I)在煙道氣進入SCR之前，提供至少一種載有高嶺土之化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流；(II)在煙道氣進入SCR之前，提供至少一種載有鐵之鹵化物化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流；(III)在煙道氣進入SCR之前，允許該至少一種載有高嶺土之化合物的高嶺土部分與存在於該燃燒區或煙道氣中之任何氣態鉀及/或氣態鈉化合物、或氣態含鉀及/或氣態含鈉化合物反應；(IV)在煙道氣進入SCR之前，允許該至少一種載有鐵之鹵化物化合物的鐵部分與存在於該燃燒區或煙道氣中之任何氣態磷化合物、或氣態含磷化合物反應；以及(V)允許該至少一種載有鐵之鹵化物化合物的鹵化物部分與存在於該燃燒區或煙道氣中之任何氣態汞化合物、或氣態含汞化合物反應。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該載有高嶺土之化合物係選自一或多種含高嶺土黏土、含高嶺石黏土、高嶺石或其兩種或多種之混合物。
  13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該載有高嶺土之化合物係選自高嶺石。
  14. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該載有鐵之鹵化物化合物係選自溴化鐵(II)、溴化鐵(III)、氯化鐵(II)、氯化鐵(III)、碘化鐵(II)、碘酸鐵(III)或其兩種或多種之混合物。
  15. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該載有鐵之鹵化物化合物係溴化鐵(II)。
  16. 如申請專利範圍第11項之方法，進一步包含供應一或多種非含鹵素載有鐵之化合物和至少一種載有鐵之鹵化物，其中一或多種該非含鹵素載有鐵之化合物係選自氧化鐵(III)、碳酸鐵(II)、氧化鐵(II)或其兩種或多種之混合物。
  17. 如申請專利範圍第11項之方法，進一步包含供應碳酸鐵(II)和至少一種該載有鐵之鹵化物。
  18. 如申請專利範圍第11項之方法，進一步包含供應碳酸鐵(II)和一或多種溴化鐵(II)或溴化鐵(III)。
  19. 一種方法，其用於以一或多種活性較低之含鋁矽酸鈉或含鋁矽酸鉀化合物的形式螯合一或多種氣態鉀及/或氣態鈉化合物、或氣態含鉀及/或氣態含鈉化合物，並且以一或多種活性較低之含鐵磷化合物的形式螯合一或多種氣態磷化合物、或氣態含磷化合物，並同時螯合汞，該方法包含下列步驟：(1)提供至少一種載有高嶺土之化合物至一鍋爐或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流；(2)提供至少一種載有鐵之鹵化物化合物至一鍋爐 或汽鍋之一燃燒區或煙道氣流；(3)允許該至少一種載有高嶺土之化合物的高嶺土部分與存在於該燃燒區或煙道氣中之任何氣態鉀及/或氣態鈉化合物、或氣態含鉀及/或氣態含鈉化合物反應以形成一或多種活性較低之含鋁矽酸鈉或含鋁矽酸鉀化合物；(4)允許該至少一種載有鐵之鹵化物化合物的鐵部分與存在於該燃燒區或煙道氣中之任何氣態磷化合物、或氣態含磷化合物反應以形成一或多種活性較低之含鐵磷化合物；以及(5)允許該至少一種載有鐵之鹵化物化合物的鹵化物部分與存在於該燃燒區或煙道氣中之任何氣態汞化合物、或氣態含汞化合物反應。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該載有高嶺土之化合物係選自一或多種含高嶺土黏土、含高嶺石黏土、高嶺石或其兩種或多種之混合物。
  21. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該載有高嶺土之化合物係選自高嶺石。
  22. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該載有鐵之鹵化物化合物係選自溴化鐵(II)、溴化鐵(III)、氯化鐵(II)、氯化鐵(III)、碘化鐵(II)、碘酸鐵(III)或其兩種或多種之混合物。
  23. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該載有鐵之鹵化物化合物係一或多種溴化鐵(II)或溴化鐵(III)。
  24. 如申請專利範圍第19項之方法，進一步包含供應 一或多種非含鹵素載有鐵之化合物和該至少一種載有鐵之鹵化物，其中該一或多種非含鹵素載有鐵之化合物係選自氧化鐵(III)、碳酸鐵(II)、氧化鐵(II)或其兩種或多種之混合物。
  25. 如申請專利範圍第19項之方法，進一步包含供應碳酸鐵(II)和至少一種載有鐵之鹵化物。
  26. 如申請專利範圍第19項之方法，進一步包含供應碳酸鐵(II)和一或多種溴化鐵(II)或溴化鐵(III)。
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