[发明专利]用于使催化材料再生的系统、方法和设备

说明书

技术领域

本文描述的实施例总体涉及排放处理系统，并且更具体而言，涉及用于减少燃烧系统的排气路径中的NO₂形成且用于使有助于减少NO₂形成的催化材料再生的热回收蒸汽发生器。

背景技术

在天然气和液体燃料的燃烧期间，可形成污染物，例如但不限于一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(UHC)和氮氧化物(NO_X)排放物，以及/或者这些污染物可排到环境大气中。一般来说，可在较低温下的燃烧状况期间和/或在不能获得足够量的时间来完成反应时的燃烧状况期间形成CO和UHC。相反，NO_X一般形成于较高温下的燃烧状况期间。至少一些已知的污染物排放源包括工业锅炉和加热炉、往复式发动机、燃气涡轮发动机和/或蒸汽发生器。

现代空气质量规章越来越多地要求动力产生装置降低排放水平，同时还要求有提高的燃料效率的要求。为了遵守严格的排放控制标准，期望的是通过抑制NO_X排放的形成来控制NO_X排放。氮氧化物包括氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)，已知NO₂会从排气烟囱中产生可见的黄色羽状流，并且断言NO₂会造成“酸雨”的形成。但是，已知的燃烧控制可提供仅有限的排放控制，并且可被证明不足以满足提高的标准和经常有冲突的目标，使得燃烧后的排气处理系统的进一步改进是期望的。

用于控制烟囱排放中的NO_X的一种已知技术是选择性催化还原(SCR)。在SCR系统中，由于提供来确保烃燃料充分燃烧的高比例的氧气，来自动力产生装置的烟道气往往具有净氧化作用。因此，存在于烟道气中的NO_X还原成氮气和水可为非常困难的。SCR元件可用来使无水氨与烟道气混合，并且在释放到大气中之前，气体在适合的温度下被引导经过适合的还原催化剂。但是，催化剂上的反应速率取决于入口气体温度，因此在烟道气被加热到适合的温度之后NO_X破坏速率才是足够的。因此，在过渡阶段期间，例如在启动运行期间，SCR元件一般不会使NO_X减少到期望水平，因为烟道气温度太低。

去除NO_X的另一种方法是通过下游介质吸收以及随后从下游介质中去除NO_X。例如，NO₂是相对水溶性的，这使得能够使用烟道气脱硫(FGD)单元中的下游含水性(aqueous)溶液通过吸收来去除NO₂。但是，NO与NO₂和这样的溶液中的其它N_XO_Y化合物相比不那么可溶。因此，动力产生系统可使用氧化催化剂来使NO氧化成更加可溶的N_XO_Y成分，例如NO₂和N₂O₅。此外，NO氧化一般在低温处最有效。但是，二氧化硫(SO_x)和其它污染物随着时间的过去可污染氧化催化剂，这会减少NO氧化的形成。

发明内容

一方面，一种蒸汽发生器以流连通的方式联接在产生排气流的燃烧装置的下游。该蒸汽发生器包括构造成加热包含氮氧化物(NO_X)的排气流的加热装置，以及联接在加热装置的下游的氧化催化剂。氧化催化剂有助于减少在低于催化材料的热再生温度的第一温度下和在至少大致等于该热再生温度使得催化材料同时再生的第二温度下引导到氧化催化剂中的排气中的NO_X的量。

另一方面，一种联合循环动力装置包括：燃气涡轮发动机，其构造成在空气中燃烧燃料，以产生轴动力且产生包含氮氧化物(NO_X)的排气流；以及以流连通的方式与燃气涡轮发动机联接的热回收蒸汽发生器(HRSG)。HRSG包括构造成加热排气流的加热装置，以及联接在加热装置的下游的氧化催化剂，其中，氧化催化剂有助于减少在低于催化材料的热再生温度的第一温度下和在至少大致等于该热再生温度使得催化材料同时再生的第二温度下引导到氧化催化剂中的排气中的NO_X的量。