[实用新型]能有效还原颗粒、一氧化碳和NOx的设备

说明书

技术领域

本实用新型总体上涉及采用热回收蒸汽发生器(HRSG)设备来还原NO_x且同时限制来自发电装置、特别是联合循环发电装置的颗粒和其他污染物排放。HRSG设备设计成以具有串联布置的NO_x、NH₃和CO还原催化剂的天然气来运行，以便没有预先气化地利用尿素还原NO_x，同时使颗粒排放最小化。 

背景技术

颗粒是一种特别麻烦的污染物，因为它们可通过它们污染的空气减小能见度并且在吸入时它们可引起对健康不利的影响。细小的颗粒(例如，PM2.5)进入肺部并且可引起不受化学组成影响的健康问题。 

颗粒可由许多来源产生，特别大量的颗粒是由提供热和电的发电装置产生的。尽管通常认为它们是燃煤机组的产物—所述燃煤机组确实产生大量颗粒，但颗粒还可通过燃烧含硫燃料产生并且甚至可通过加入至还原空气污染物的材料、例如利用氨的选择性催化NO_x还原系统所引起。 

在燃烧过程中燃料中的硫被氧化而主要形成二氧化硫(SO₂)，然而有一些被进一步氧化成三氧化硫(SO₃)。SO₃倾向于以独立地或作为颗粒一部分的硫酸液滴的形式排放。这两种硫酸化气体还可与从NO_x还原单元中泄漏的氨反应。选择性催化还原(SCR)单元从其可将SO₂转化成SO₃和加剧污染的角度来看是特别麻烦的。 

HRSG单元提供一种用以回收来自发电的热量—否则该热量可能会损失—的装置，并且经常用于与用于产生电力的碳氢化合物动力式涡轮机结合使用。燃气涡轮机是非常有效的，然而热的排气可被用在HRSG设备中 以产生更多电力并且提高总效率。HRSG单元经常包括补充加热器以使功率输出最大化。本实用新型涉及并且解决一些已知的HRSG问题，同时提供一种高效率、低污染的设备。 

采用HRSG设备的联合循环燃气涡轮机和简单循环单元产生了需要处理的污染物，并且表现出具有用于第二NO_x控制的SCR的大的且成长的单元基部。这些SCR系统较大地限制于经由密集的注氨格栅(AIG)所传送的仅气态试剂注射(例如，无水氨或外部气化的氨水或尿素水溶液)。HRSG单元中沿气流方向的设备布置首先是CO催化剂，然后是注氨格栅(AIG)，接着是SCR催化剂。这种布置通常相同的用于联合和简单循环燃气SCR系统两者，并且在历经频繁的循环变化时不是最优的。然而，在起动效率方面这并不理想。 

许多燃气涡轮机单元的任务需要频繁的循环、常常每年经历几百次完整的起动和关闭。希望用于燃气涡轮机循环和倾斜上升以满足额定负荷的时间是迅速的。简单循环燃气涡轮机快速起动通常可仅耗时约十分钟，而联合循环单元耗时约三十分钟。然而，当前构造的SCR单元不能实现这么快的操作状态，并且可耽搁完全排放标准半个小时至一个小时或更多。此外，当前的构造可使得这变得可能：常见的SCR副产品氨(来自于未反应试剂的“泄漏”)和硫酸(来自SO₂到SO₃的催化转化)可显著地导致PM2.5的排放。 

需要一种高效率、污染较少并且能够快速起动的HRSG设备。 

实用新型内容

本实用新型提供一种了设备，该设备能有效还原颗粒(微粒)、一氧化碳和NO_x，同时为热回收蒸汽发生(产生)提供快速再循环能力，该设备包括：管道件，该管道件从燃气涡轮机的燃烧气体源延伸；燃气加热器(燃烧燃气的加热器)，它处于所述管道件内以用于提供额外的热量至管道件中的气体；液体注射喷嘴，它用于向所述管道件中以喷雾形式引入尿素水溶液，以使尿素能完全气化成包括氨和异氰酸的气体；回收蒸汽发生 器设备，它包括在所述管道件中的热交换器，该热交换器用于将来自管道件中气体的热量转移至所述管道件外的蒸汽涡轮机；处于所述管道件中的一系列催化剂，它按顺序包括选择性催化还原催化剂、氨解构催化剂以及一氧化碳催化剂，所述选择性催化还原催化剂利用由于将尿素注射至所述管道件的气体中而产生的尿素气化产品来还原NO_x，所述氨解构催化剂用于还原所述管道件中的所述气体中的氨；以及排气烟囱，它用于将来自所述管道件的气体排放至大气。