[发明专利]用于去除由于在燃煤发电厂中使用苏打灰而产生的杂质的系统和方法

说明书

当在SBS注入系统中使用苏打灰反应物时，来自各种可能来源的各种杂质可能会形成悬浮固体颗粒物并且还形成可能污染注入系统中的过滤网、管道、反应物存储箱和仪表的结垢。公开了一种系统和方法，其中螯合剂清洁过程去除了现有结垢，或者可替代地，防止物品和结垢形成。各种实施例以批量或连续的模式或者以上述两种模式的组合而进行。

根据美国法典35卷119条的优先权声明

该美国专利依据美国法典35卷119(e)条而要求于2015年11月10日以SterlingGray、James Jarvis和Garrett Smith的名义所提交的题为“System and Method forRemoval of Impurities Resulting from the Use of Soda Ash in Coal Fired PowerPlants”的第62/253,336号美国临时申请的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

煤炭中的硫在燃煤发电厂的锅炉中被氧化而产生三氧化硫(SO₃)。实际上，在含硫的任何燃料的燃烧期间，生成量很小的SO₃，其中所产生的量与锅炉设计、燃料硫含量、过剩空气水平以及氧化剂的存在有关。通常，约1％的燃料硫将被氧化成SO₃，但其可以根据各种因素而处于0.5％至1.5％的范围中。含有氧化剂的燃料(诸如特定类型的燃油或石油焦炭)的燃烧会导致甚至更高水平的氧化。

当选择性催化还原(SCR)单元用于NOx控制时，由于经过SCR催化剂的SO₂氧化而生成额外的SO₃。经过SCR单元转化为SO₃的SO₂量可以根据所使用的催化剂的类型和操作条件而变化，但是认为0.5％至1.5％的转化率是典型的。

当烟气随后冷却时，气体中的SO₃转化为硫酸。这种硫酸可以在空气加热器、管道和排放控制装置中冷凝，并且可以在来自烟囱的烟羽中变为非常细小的雾或气溶胶。因此，除了在空气加热器、管道和除尘器内具有高度腐蚀性之外，从烟囱排出的可见烟羽表现为高度可见的蓝白色烟雾或褐云，其可以顺风传播数英里。

原位SBS注入技术涉及将碳酸钠(即苏打灰)溶液注入烟气中以选择性去除SO₃。碳酸钠作为溶液注入并与烟气中的SO₂反应以产生亚硫酸氢钠或亚硫酸钠。这通过以下化学反应来示出：

Na₂CO₃+2SO₂+H₂O→2NaHSO₃+CO₂ (1)

Na₂CO₃+SO₂→Na₂SO₃+CO₂ (2)

随着所注入的溶液被干燥，形成固体亚硫酸钠作为SO₃吸附剂。然后，该过程继续进行与传统SBS注入过程相同的反应步骤以从烟气中去除SO₃。当以超过SO₃量注入反应物时，会发生以下反应产生硫酸钠：

Na₂SO₃+SO₃→Na₂SO₄+SO₂ (3)

如果注入的反应物量远少于SO₃量，则硫酸钠将继续与SO₃反应以形成硫酸氢钠：

Na₂SO₄+SO₃+H₂O→2NaHSO₄ (4)