[发明专利]用于控制并减少NOx排放的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及减少氮氧化物排放(NO_x)，确切地说，涉及用于减少NO_x产生源的NO_x排放。 

背景技术

NO_x排放是许多行业关注的热点，尤其是发电行业。NO_x可能在高温燃烧应用中产生，以及/或者伴随着含氮燃料的燃烧而产生。在高燃烧温度下，燃烧空气中的双原子氮(diatomic nitrogen)可能被氧化产生NO_x。在燃烧过程中，燃料中的氮也可以作为自由基(free radicals)释放，形成NO_x。减少NO_x的一种方法涉及将还原剂注射到催化剂上，以将NO_x转化成N₂。例如，氨可以与选择性催化还原(SCR)催化剂一同使用，以减少NO_x排放。但是，此类方法会产生弄脏或阻塞下游设备的微粒，从而提高维护和清理成本。 

发明内容

以下概述了与最初提出权利要求的本发明的范围相符的某些实施例。这些实施例的目的并不在于限制本发明的范围，而仅在于概述本发明的可能形式。实际上，本发明可包括与下述实施例类似或不同的各种形式。 

在第一实施例中，本发明的一种系统包括：气体生产源，所述气体生产源经配置以产生包括氮氧化物(NO_x)的气流；以及碳氢化合物注射器(hydrocarbon injector)，所述碳氢化合物注射器设置在所述气体生产源的下游，并且经配置以将碳氢化合物注射到所述气流中。所述碳氢化合物经配置以氧化所述气流中的NO_x的分子，从而产生氮和氧的高级化合物(N_yO_z)。所述系统还包括清除装置，所述清除装 置设置在所述碳氢化合物注射器的下游。所述清除装置经配置以通过吸收或反应来清除所述气流中的N_yO_z。 

所述清除装置包括以下项中的至少一项：注水装置，所述注水装置经配置以将水或水溶剂注射到所述气流中；集水器，所述集水器经配置以收集所述气流中的水；或碱石灰；或它们的组合。所述清除装置经配置以清除所述气流中至少约40％的NyOz。所述系统包括热回收蒸汽发生器(HRSG)，所述热回收蒸汽发生器设置在所述碳氢化合物注射器与所述清除装置之间，其中所述HRSG经配置以去除所述气流中的热量；或者同时，所述碳氢化合物注射器可设置在所述HRSG内。 

所述系统还包括NyOz热交换器，所述热交换器设置在所述碳氢化合物注射器的下游、且设置在所述HRSG内，其中所述NyOz热交换器经配置以去除所述气流中的热量。经配置以与所述气流接触的所述NyOz热交换器的表面涂覆有惰性涂层。所述系统还包括燃烧器，所述燃烧器位于所述碳氢化合物注射器的下游，其中所述燃烧器经配置以加热所述气流，并且燃烧所述碳氢化合物注射器氧化所述NOx产生的副产物。所述系统还包括氧化催化剂，所述氧化催化剂设置在所述碳氢化合物注射器的下游，其中所述氧化催化剂经配置以氧化所述碳氢化合物注射器氧化所述NOx产生的副产物。 

所述碳氢化合物注射器经配置以氧化所述气流中至少约40％的所述NOx，以产生所述NyOz。所述碳氢化合物注射器经配置以将所述气流中的所述NyOz与所述气流中的所述NOx的比率提高到约2∶1以上。所述碳氢化合物包括以下项中的至少一项：柴油、超低硫柴油、汽油、乙醇、丙烯，或丙烷，或它们的组合。所述气体生产源包括燃烧室或反应器，所述燃烧室或反应器经配置以产生所述气流；或者，所述气体生产源包括以下项中的至少一项：燃气涡轮机、锅炉、炉、炼油加工装置、化学加工装置，或它们的组合。 

在第二实施例中，本发明的一种系统包括碳氢化合物供应系统， 所述碳氢化合物供应系统经配置以将碳氢化合物供应到气流中。所述碳氢化合物经配置以氧化所述气流中的氮氧化物(NOx)，从而产生氮和氧的高级化合物(NyOz)。所述系统还包括清除装置，所述清除装置设置在所述碳氢化合物供应系统的下游。所述清除装置经配置以通过吸收或反应来清除所述气流中的NyOz。所述系统还包括控制器，所述控制器经配置以响应于传感器反馈来调整所述碳氢化合物注射器、和/或所述清除装置，从而将所述清除装置下游的气流中的NOx水平降低到阈值NOx水平以下。