[发明专利]增加SCR催化剂寿命和/或催化活性和控制多种排放物的系统和方法

说明书

相关申请的交互参照

本专利申请要求对2011年5月27日提交的美国专利申请No.13/117,332的优先权益，其题为“增加SCR催化剂寿命和/或催化活性和控制多种排放的系统和方法”。本文以参见方式引入该专利申请的全部内容，就如其在全部文中所完全阐述的那样。

技术领域

本发明总的涉及控制锅炉、加热器、砖或石灰窑等设备或其它产生烟气或燃烧气体装置（例如，位于电厂、加工处理工厂等中的那些装置）排放的领域，具体来说，本发明涉及用来减少或阻止SCR催化剂中毒和/或污染的新颖和有用的方法和装置。在另一实施例中，本发明的方法和装置设计成保护SCR催化剂。在还有的另一实施例中，本发明涉及增加SCR催化剂寿命和/或催化活性，同时又控制各种排放物的方法和装置。

背景技术

NO_x是指燃烧过程中产生的一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO₂）和痕量的其它氧化氮种类的累积的排放物。由于高温以及空气和燃料中存在氧和氮的缘故，任何化石燃料的燃烧都会产生一定水平的NO_x。NO_x排放物可使用低NO_x燃烧技术和燃烧后处理技术来加以控制。一个如此的燃烧后处理技术包括选择性的催化还原（SCR）系统，在该系统中，催化剂促使NO_x和反应剂（通常为氨水）之间发生化学反应，以产生分子氮和水蒸汽。

SCR技术在全球范围内被用来控制来自燃烧源的NO_x排放物。自二十世纪七十年代后期以来，该技术已在日本广泛使用，用以控制电站锅炉的NO_x，在德国自二十世纪八十年代后期，以及在美国自二十世纪九十年代也都广泛使用了该技术。工业规模的SCR已经设计成主要在500℉至900℉的温度范围内运行，但最常用在550℉至750℉的范围内。SCR通常设计成在最大许用氨泄漏下满足规定的NO_x还原效率。氨泄漏是流出SCR的未反应氨水的浓度，其表达为按体积计每百万分之几。

对于有关工业和发电行业中所用的NO_x除去技术的进一步细节，读者可参考Steam/its generation and use,41^st Edition,Kitto and Stultz,Eds.,Copyright2005,The Babcock&Wilcox Company,Barberton,Ohio,U.S.A.,尤其是34章-Nitrogen Oxides Control,本文以参见方式引入该文的内容，就如其在文中所完全阐述的那样。

由EPA颁布的规章允诺增加装备有SCR的电厂锅炉部分。SCR通常设计为最大效率约为90％。该限值不是由于在SCR为达到更高水平的NO_x破坏能力的任何理论限值而设定的。相反，它是防止氨泄漏过度而设定的实际限值。该问题解释如下。

在SCR中，根据以下定量反应（a）至（d）中一种或多种反应使氨水与NO_x反应：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O    （a）

12NO₂+12NH₃→12N₂+18H₂O+3O₂   （b）

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O   （c）

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O   （d）

以上的催化剂反应使用合适的催化剂进行。例如，以下专利中讨论了合适的催化剂：授予Chu等人的美国专利Nos.5,540,897；5,567,394；和5,585,081，本文以参见方式引入所有这些专利，就如它们在文中全面阐述的那样。催化剂的构成一般地落入以下三个分类中的一类：贱金属、沸石和贵金属。