用于干燥劑的低nox排放再生的系統(tǒng)和方法

用于干燥劑的低nox排放再生的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于純化在含氧氣體存在下燃燒燃料的鍋爐(2)中所產(chǎn)生并被NOx氣污染的富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括：一個或多個氣體干燥器(75、78)，這些氣體干燥器包含用于去除進(jìn)一步壓縮的富含二氧化碳的煙氣中的至少一部分水含量的干燥劑；以及連接到干燥器(75、78)的用于使干燥器的干燥劑再生的閉合環(huán)路(80)，其中基本上與水蒸氣分開地去除NOx氣。本發(fā)明還涉及一種基本上與水蒸氣分開地去除NOx氣的方法。
【專利說明】用于干燥劑的低NOX排放再生的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及減少煙氣中的氧化氮。具體地，本發(fā)明涉及一種用于干燥劑的低NOx排放再生的系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種具有低NOx排放的干燥劑再生的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)燃料(例如煤、石油、泥炭、廢物等)在燃燒車間(例如發(fā)電廠)中燃燒時，產(chǎn)生熱工藝氣體，這種工藝氣體含有二氧化碳(CO2)和其它成份。隨著對環(huán)境保護(hù)的要求不斷提高，人們已開發(fā)出用于從工藝氣體中去除二氧化碳的各種方法。這種方法的一個例子是所謂的全氧燃燒法(oxy-fuel process)。在全氧燃燒法中,在貧氮?dú)獾臍怏w存在下燃燒燃料(例如上述燃料之一)。在全氧燃燒法中，產(chǎn)生富含二氧化碳的煙氣，可以對該煙氣進(jìn)行處理以減少二氧化碳排放。富含二氧化碳的煙氣也可包含污染性的氣體，例如NOx氣。這些污染物也應(yīng)當(dāng)去除?，F(xiàn)有可從氣流中去除氧化氮的不同方法，例如通過使用GPU尾氣或者通過利用催化還原的所謂去NOx單元，可以去除NOx氣。
[0003]US6146605中描述了用于減少煙氣中NOx的各種方法，例如選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)及其組合。在該專利中通過使用氨(NH3)作為還原劑而去除NOx氣。該系統(tǒng)不連接到用于使干燥劑再生的系統(tǒng)。
[0004]在US4533365中，利用分子篩對含NOx氣的氣體進(jìn)行分離并再循環(huán)到系統(tǒng)中。
[0005]在以往所使用的使干燥劑再生的系統(tǒng)中，將污染物(如NOx氣)共吸附。然后當(dāng)使干燥劑再生時釋放出NOx氣，這導(dǎo)致再生尾氣中產(chǎn)生不利的NOx濃度峰。
[0006]因此，需要解決該問題，以便在使干燥劑再生時避免排放或者基本上避免排放NOx。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用于純化在含氧氣體存在下燃燒燃料的鍋爐中所產(chǎn)生并被NOx氣污染的富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的一個實(shí)施例是一種用于純化在含氧氣體存在下燃燒燃料的鍋爐中所產(chǎn)生并被NOx氣污染的富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括:
[0009]一個或多個包含干燥劑的氣體干燥器，用于去除進(jìn)一步壓縮的富含二氧化碳的煙氣中的至少一部分水含量；
[0010]連接到干燥器的閉合環(huán)路，用于使干燥器的干燥劑再生，其中基本上與水蒸氣分開地去除NOx氣。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)僅產(chǎn)生對環(huán)境有利的低再生尾氣流。此外，與已知方法相比所述系統(tǒng)還減少NOx排放，而且所述系統(tǒng)可避免NOx氣的峰值排放。
[0012]所述系統(tǒng)的另一個優(yōu)點(diǎn)是減小CO2損失，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中CO2損失小于0.2體積％。
[0013]本發(fā)明的一個實(shí)施例是一種用于純化如上述的煙氣的系統(tǒng)，其中閉合環(huán)路包括氣體洗滌器，該氣體洗滌器采用能夠吸收再生期間從干燥器中所去除NOx氣的洗滌介質(zhì)而工作。
[0014]本發(fā)明的一個實(shí)施例是一種用于純化如上述的富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)，其中從干燥器中脫附的水將被冷凝在洗滌器中。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的用于純化富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)中，可對洗滌介質(zhì)的pH做適當(dāng)調(diào)整從而使對氣體的洗滌最大化。
[0016]本發(fā)明的一個實(shí)施例是一種用于純化富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)，其中通過添加選自氨(NH3)和堿金屬氫氧化物(如氫氧化鈉(NaOH))的堿而適當(dāng)?shù)卣{(diào)整pH。
[0017]優(yōu)選地，以串聯(lián)方式將一個或多個干燥器加以連接，所述串聯(lián)打開以便干燥器分批再生。用于再生的閉合環(huán)路可連續(xù)地連接到準(zhǔn)備使干燥劑再生的氣體干燥器。
[0018]本發(fā)明的一個實(shí)施例是一種用于純化如上述的富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)是以分批的方式工作。
[0019]分批操作的優(yōu)點(diǎn)是可優(yōu)化系統(tǒng)，以及由于優(yōu)化的工藝程序而減少系統(tǒng)的總熱輸入量。
[0020]本發(fā)明的目的是提供一種用于純化在含氧氣體存在下燃燒燃料的鍋爐中所產(chǎn)生的富含二氧化碳的煙氣以去除污染物的方法，該方法包括以下順序步驟:
[0021]a)在對NOx的共吸附下使水吸附到干燥器床，由此干燥富含二氧化碳的煙氣；
[0022]b)使干燥器從總工藝中分離；
[0023]c)通過把干燥器連接到閉合環(huán)路而使再生環(huán)路壓力平衡，由此從干燥劑中脫附出大量的NOx氣；
[0024]d)提高干燥器的溫度，由此從干燥劑中脫附水蒸氣；
[0025]e)在包含洗滌介質(zhì)的氣體洗滌器中洗滌載有水和NOx的再生氣體，由此去除NOx氣并使水蒸氣冷凝到洗滌介質(zhì)中；
[0026]f)通過用來自經(jīng)干燥工藝物料流的富含CO2的氣體再充滿該系統(tǒng)，而冷卻經(jīng)再生的干燥器并排放濕潤的再生氣體；
[0027]g)當(dāng)冷卻步驟完成時，使干燥器與閉合環(huán)路分離；
[0028]h)利用經(jīng)干燥的工藝氣體將干燥器再加壓至工藝壓力；以及任選地
[0029]i)當(dāng)加載其它干燥器床時，使經(jīng)再生的干燥器投入生產(chǎn)。
[0030]當(dāng)以串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接2個或更多的干燥器時，實(shí)施步驟i)(如圖3中所示)O
[0031]在步驟m)中，干燥器的壓力優(yōu)選地為大約30-40巴。
[0032]本發(fā)明的一個實(shí)施例是上文中所描述的方法，其中洗滌步驟e)包括以下順序步驟:
[0033]ei)排放多余的氣體，以保持經(jīng)加熱系統(tǒng)中的壓力；
[0034]eii)利用鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)增加再生氣體的壓力，以補(bǔ)償系統(tǒng)中的壓力損失；
[0035]eiii)在去除水和NOx之后，對再生氣體進(jìn)行再加熱。
[0036]eiv)將基本上無水蒸氣和污染性NOx氣的煙氣再引入干燥器；以及
[0037]ev)當(dāng)脫附步驟完成時使洗滌器分離。
[0038]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中提供如上述的方法，其中通過排放多余的氣體而保持壓力，從而將經(jīng)加熱系統(tǒng)中的壓力保持在合適的水平。
[0039]在本發(fā)明方法的一個實(shí)施例中，可增加再生氣體的壓力。可通過使用合適的裝置而增加該壓力，以補(bǔ)償系統(tǒng)的壓力損失。合適的裝置可以是例如鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)。
[0040]根據(jù)所述方法的一個實(shí)施例，在去除水和NOx之后將再生氣體加熱。
[0041 ] 然后，將基本上無水蒸氣和污染性NOx氣的煙氣再引入干燥器中。
[0042]在脫附步驟完成之后，使氣體洗滌器與閉合環(huán)路中所包含的干燥器分離。
[0043]本發(fā)明的一個實(shí)施例是一種方法，其中在步驟c)中的壓力平衡之前將閉合環(huán)路保持在大約15-25巴的壓力。
[0044]在氣體洗滌器中循環(huán)的洗滌介質(zhì)是水，任選地具有經(jīng)調(diào)整的約為5的pH。可通過添加堿(通常是選自氨(NH3)或氫氧化鈉(NaOH)的堿)而調(diào)整該pH。
[0045]本發(fā)明的一個實(shí)施例是一種方法，其中脫附的水在氣體洗滌器中冷凝到洗滌介質(zhì)中。
[0046]在本發(fā)明方法的一個實(shí)施例中，將壓力保持在超過大約2巴、優(yōu)選地超過大約10巴。
[0047]所述方法的一個優(yōu)點(diǎn)是可使降壓期間因低溫所致干燥劑降解最小化。
[0048]上述方法的步驟c)還可包括將再生煙氣加熱至優(yōu)選為160至230°C溫度的步驟。
[0049]另外，所述方法可包括以下步驟:其中可額外提高步驟d)中的煙氣溫度以便從干燥器中去除水。然而，該溫度應(yīng)保持在160至230°C的范圍內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中:
[0051]圖1是鍋爐系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。
[0052]圖2是氣體壓縮及純化單元的示意性側(cè)視圖。
[0053]圖3是具有閉合環(huán)路的氣體干燥器單元的示意性側(cè)視圖。
[0054]圖4是現(xiàn)有技術(shù)的再生單元的示意性側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]用于再生的氣體中可包含:作為污染物的惰性氣體(例如C02、N2、02、Ar等)的混合物，以及煙氣和水蒸氣。
[0056]在把水蒸氣冷凝成液體步驟期間，重要的是維持至少10巴的壓力。這是通過加入惰性氣體、優(yōu)選地在再生氣體鼓風(fēng)機(jī)之前加入惰性氣體而實(shí)現(xiàn)的。
[0057]圖1是從側(cè)面觀察的鍋爐系統(tǒng)I的示意圖。鍋爐系統(tǒng)I包括:作為主要部件的鍋爐2(在本實(shí)施例中是全氧燃燒鍋爐)、蒸汽渦輪發(fā)電系統(tǒng)(示意性地標(biāo)識為4)和氣體凈化系統(tǒng)6。氣體凈化系統(tǒng)6包括顆粒去除裝置(該裝置可以是例如織物過濾器或靜電除塵器8)和二氧化硫去除系統(tǒng)(該系統(tǒng)可以是濕式洗滌器10)。
[0058]燃料(例如煤、石油或泥炭)裝在燃料儲庫12中，并且可以經(jīng)由供料管14將燃料提供至鍋爐2。氧氣源16的功用是以已知方式提供氧氣。氧氣源16可以是實(shí)施從空氣中分離氧氣的空氣分離設(shè)備、氧氣分離膜、儲罐、或者向鍋爐系統(tǒng)I提供氧氣的任何其它源。供料導(dǎo)管18的功用是將所制造的氧氣(通常包含90-99.9體積％的氧氣O2)傳送至鍋爐2。導(dǎo)管20的功用是將含有二氧化碳的再循環(huán)煙氣傳送至鍋爐2。如圖1中所示，供料導(dǎo)管18在鍋爐2上游連接導(dǎo)管20，使得氧氣與含有二氧化碳的再循環(huán)煙氣可在鍋爐2的上游相互混合，從而形成通常含有大約20-50體積％氧氣而剩余部分主要是二氧化碳和水蒸氣的氣體混合物。因?yàn)閹缀鯖]有空氣進(jìn)入鍋爐2，所以幾乎沒有氮?dú)獗惶峁┙o鍋爐2。在實(shí)際運(yùn)行中，提供給鍋爐2的氣體體積中小于3體積％是空氣，該空氣主要是作為空氣泄漏經(jīng)由例如鍋爐2和氣體清潔系統(tǒng)6進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)I的。鍋爐2的功用是在與經(jīng)由導(dǎo)管20所提供的含有二氧化碳的再循環(huán)煙氣相混合的氧氣存在下將經(jīng)由供料管14所提供的燃料燃燒。蒸氣管道22的功用是把由于燃燒而在鍋爐2中所產(chǎn)生的蒸氣傳送至蒸汽渦輪發(fā)電系統(tǒng)4，該發(fā)電系統(tǒng)的功用是以電力的形式產(chǎn)生動力。
[0059]導(dǎo)管24的功用是把鍋爐2中所產(chǎn)生的富含二氧化碳的煙氣傳送至粉塵去除裝置
8。“富含二氧化碳的煙氣”表示經(jīng)由導(dǎo)管24離開鍋爐2的煙氣將含有至少40體積％的二氧化碳(CO2)。經(jīng)常是，離開鍋爐2的煙氣中大于50體積％將為二氧化碳。通常，離開鍋爐2的煙氣將含有50-80體積％的二氧化碳?！案缓趸嫉臒煔狻敝械氖Ｓ嗖糠謱⑹?大約15-40體積％的水蒸氣(H2O)、2-7體積％的氧氣(O2)(因?yàn)樵阱仩t2中經(jīng)常優(yōu)選地使氧氣略過量)、以及總共約為0-10體積％的其它氣體(主要包含氮?dú)?N2)和氬氣(Ar)，因?yàn)楹茈y完全避免空氣的一些泄漏)。
[0060]鍋爐2中產(chǎn)生的富含二氧化碳的煙氣通常可包含為例如粉塵顆粒、鹽酸(HCl)、氧化硫(SOx)和重金屬(包括汞(Hg))形式的污染物，在對二氧化碳進(jìn)行處理之前應(yīng)當(dāng)從富含二氧化碳的煙氣中至少部分地去除這些污染物。
[0061]粉塵去除裝置8從富含二氧化碳的煙氣中去除大部分的粉塵顆粒。導(dǎo)管26的功用是將來自織物過濾器8的富含二氧化碳的煙氣傳送至氣體凈化系統(tǒng)6的濕式洗滌器10。濕式洗滌器10包括循環(huán)泵28，其功用是在漿料循環(huán)管道30中使包含例如石灰石的吸收液從濕式洗滌器10底部循環(huán)至布置在濕式洗滌器10上部的一組噴嘴32。漿料噴嘴32的功用是使吸收液細(xì)微地分布于濕式洗滌器10中，以便實(shí)現(xiàn)吸收液與經(jīng)由導(dǎo)管26傳送至濕式洗滌器10并在濕式洗滌器10內(nèi)部大致垂直向上流動的煙氣之間的良好接觸，從而實(shí)現(xiàn)從富含二氧化碳的煙氣中高效地去除二氧化硫(SO2)和其它酸性氣體。
[0062]至少部分凈化的富含二氧化碳的煙氣經(jīng)由導(dǎo)管34離開濕式洗滌器10，導(dǎo)管34將煙氣傳送至氣體分流點(diǎn)36，在此將至少部分凈化的富含二氧化碳的煙氣分為兩個流，即經(jīng)由導(dǎo)管20被再循環(huán)回到鍋爐2的第一流、和經(jīng)由導(dǎo)管38被傳送至氣體純化系統(tǒng)(采用鍋爐系統(tǒng)I的氣體壓縮及純化單元(GPU)40的形式)的第二流。在GPU40中，對經(jīng)凈化的富含二氧化碳的煙氣進(jìn)行進(jìn)一步凈化并且壓縮以便處理。因此，經(jīng)壓縮的二氧化碳經(jīng)由導(dǎo)管41離開GPU40并且輸送走以進(jìn)行處理(該處理有時被稱為“C02封存(sequestration) ”)。經(jīng)由導(dǎo)管20被再循環(huán)回到鍋爐2的第一流通常占離開濕式洗滌器10的經(jīng)部分凈化的富含二氧化碳的煙氣的總流量的50-75體積％。因此，通常占離開濕式洗滌器10的經(jīng)部分凈化的富含二氧化碳的煙氣總流量的25-50體積％的第二流經(jīng)由導(dǎo)管38被傳送至GPU40，將在下文中對此做更詳細(xì)描述。
[0063]圖2中更詳細(xì)地示出了 GPU40。應(yīng)當(dāng)理解的是，圖2的圖示說明是示意性的，并且GPU還包括用于氣體純化等的其它裝置。
[0064]GPU40包括至少一個壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有至少I個、通常為2至10個的用于壓縮經(jīng)凈化的富含二氧化碳的煙氣的壓縮階段。各壓縮階段可以布置成單獨(dú)的單元?；蛘呷鐖D2中所示，若干壓縮階段可以由一個共同的驅(qū)動裝置所操縱。圖2的GPU40包括壓縮機(jī)40'，該壓縮機(jī)具有第一壓縮階段42、第二壓縮階段44、和第三壓縮階段46。第一至第三壓縮階段42、44、46共同組成GPU40的低壓壓縮單元48。壓縮階段42、44、46連接到由壓縮機(jī)40'的電機(jī)52所驅(qū)動的共同傳動軸50。
[0065]GPU40可包括至少一個氣體純化系統(tǒng)中間冷卻。GPU40還可包括布置在壓縮階段42、44、46中的一個階段的下游的汞吸附單元54。在圖2的實(shí)施例中，汞吸附單元54布置在第三壓縮階段46的下游，即低壓壓縮單元48的下游。應(yīng)當(dāng)理解的是，汞吸附單元54也可以布置在第一壓縮階段42的下游，或者第二壓縮階段44的下游。也可以在GPU中布置多于I個的汞吸附單元54，例如位于第二壓縮階段44下游的汞吸附單元、和位于第三壓縮階段46下游的汞吸附單元54。另外，也可以在部分或全部的下游未布置中間冷卻及汞吸附單元54的壓縮階段的下游，布置具有中間冷卻及汞吸附單元54的中間冷卻功能但不具有其汞吸附功能的中間冷卻單元56。因此，可將中間冷卻單元56布置在圖2的GPU40的第一和第二壓縮階段42和44的下游。一個這種可選的中間冷卻單元56在圖中顯示在第一壓縮階段42的下游。
[0066]經(jīng)凈化的富含二氧化碳的煙氣經(jīng)由導(dǎo)管38進(jìn)入GPU40并且被引入第一壓縮階段42。導(dǎo)管58將來自第一壓縮階段42的壓縮氣體，任選地經(jīng)由中間冷卻單元56，傳送至第二壓縮階段44。導(dǎo)管60，任選地經(jīng)由未圖示的中間冷卻單元，將來自第二壓縮階段44的壓縮氣體傳送至第三壓縮階段46。導(dǎo)管62將來自第三壓縮階段46的壓縮氣體傳送至中間冷卻及汞吸附單元54。
[0067]汞吸附單元54的主要部件是汞吸附器66和氣體干燥器單元70。汞吸附器的功用是去除壓縮氣體中的至少一部分汞含量。
[0068]氣體干燥器單元70的功用是去除經(jīng)壓縮的富含CO2的煙氣中的至少一部分水蒸氣含量。下面，將參照圖3對該氣體干燥器單元的各部件作更詳細(xì)的描述。
[0069]氣體干燥器單元70包括一個或多個以串聯(lián)或并聯(lián)方式連接的氣體干燥器(如圖3中所示)。無論哪種系統(tǒng)，各系統(tǒng)均具有的特征是可以從運(yùn)行中取出至少一個干燥器(在圖3中是從運(yùn)行中取出干燥器75)同時其它干燥器中的至少一個干燥器(圖3中的干燥器78)仍然在線，從而確保連續(xù)運(yùn)行。
[0070]干燥器包含用于從富含二氧化碳的煙氣中吸收水的合適干燥劑。任何干燥劑均適用于本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，優(yōu)選的干燥劑可以選自分子篩、硅膠、沸石、及其等效物。
[0071]用于使干燥劑再生的閉合環(huán)路80連接到氣體干燥器。
[0072]經(jīng)凈化的含有水蒸氣、濕煙氣和微量污染物的富含二氧化碳的煙氣經(jīng)由導(dǎo)管67進(jìn)入GPU40。該煙氣被傳送經(jīng)過干燥器。
[0073]導(dǎo)管67將煙氣傳送至分流點(diǎn)。
[0074]導(dǎo)管82將含有水蒸氣和NOx氣的煙氣傳送至氣體洗滌器84，其中煙氣以逆流的方式與洗滌介質(zhì)接觸。借助于合適的裝置92 (例如泵)將洗滌介質(zhì)(例如具有經(jīng)調(diào)整pH的水)送至氣體洗滌器的頂部。溫度的調(diào)整是利用再循環(huán)冷卻器94完成。也可經(jīng)由導(dǎo)管91將洗滌介質(zhì)從洗滌環(huán)路傳送至廢水處理。按照以下順序步驟對載有水的干燥器進(jìn)行再生:
[0075]a)通過使水吸附到干燥器床，而干燥富含二氧化碳的煙氣；干燥器由水加載75至吸附極限，這也是再生程序的起始點(diǎn)，在此點(diǎn)干燥器也由于共吸附而加載NOx ;
[0076]b)通過關(guān)閉閥69，而使干燥器與圖2中所示的工藝分離；
[0077]c)通過打開未圖示的閥將干燥器連接到閉合環(huán)路，而使再生環(huán)路壓力平衡，由此從干燥劑中部分脫附NOx氣；經(jīng)由導(dǎo)管82將NOx氣傳送至氣體洗滌器84 ；
[0078]d)是高干燥器75的溫度，由此從干燥劑中脫附水蒸氣；將包含脫附水蒸氣的煙氣經(jīng)由導(dǎo)管82傳送至氣體洗滌器84 ；
[0079]e)在包含洗滌介質(zhì)的氣體洗滌器84中對載有水和NOx的再生氣體進(jìn)行洗滌，由此去除NOx氣并使水蒸氣冷凝到洗漆介質(zhì)中；
[0080]ei)排放過量的氣體，以保持經(jīng)加熱系統(tǒng)中的壓力；
[0081]eii)利用鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)增加再生氣體的再循環(huán)部分的壓力，以補(bǔ)償該系統(tǒng)中的壓力損失；
[0082]eiii)在去除水和NOx之后，對再生加熱器86中的再生氣體進(jìn)行再加熱；
[0083]eiv)將導(dǎo)管87中所傳送的基本上無水蒸氣和污染性NOx氣的煙氣再引入干燥器中；
[0084]ev)當(dāng)脫附步驟完成時，通過關(guān)閉閥而使氣體洗滌器分離；
[0085]f)通過用來自經(jīng)干燥的工藝物料流且經(jīng)由導(dǎo)管87所傳送的富含CO2的氣體再充滿該系統(tǒng)，而冷卻經(jīng)再生的干燥器75并且排放濕潤的再生氣體；
[0086]g)當(dāng)冷卻步驟完成時，通過關(guān)閉閥(未圖示)而使干燥器分離；
[0087]h)利用經(jīng)干燥的工藝氣體將干燥器75再次加壓至總工藝的壓力，優(yōu)選地加壓至30-40巴壓力；
[0088]i)當(dāng)加載其它干燥器床時，使經(jīng)再生的干燥器投入生產(chǎn)。
[0089]通過添加堿(通常選自但不限于氨(NH3)、燒堿(NaOH))，而調(diào)整洗滌介質(zhì)的pH。
[0090]導(dǎo)管包括在干燥器前面的閥，利用該閥使再生氣體干燥器單元80與導(dǎo)管67連接或斷開。
[0091]優(yōu)選地，在干燥器75的前面設(shè)置氣體分流點(diǎn)。
[0092]來自氣體干燥器75的再生煙氣經(jīng)由導(dǎo)管82被傳送至氣體洗滌器單元。
[0093]在氣體洗滌器84中，再生煙氣被引入吸附器的底部(經(jīng)由導(dǎo)管82)，并與引入氣體干燥器頂部的洗滌介質(zhì)逆流地傳送。
[0094]利用循環(huán)泵92使洗滌介質(zhì)(例如水)在環(huán)路中再循環(huán)。借助于再循環(huán)冷卻系統(tǒng)94來調(diào)整洗滌介質(zhì)的溫度。經(jīng)過氣體洗滌器的洗滌介質(zhì)，可經(jīng)由導(dǎo)管91被傳送至進(jìn)一步的廢水處理。
[0095]從氣體洗滌器被傳送回干燥器的再生煙氣中含有一些量的氧化氮?dú)怏w和水蒸氣和一些量的氧化氮?dú)怏w。
[0096]任選地利用鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)或者其它類似裝置，將來自氣體洗滌器的再生煙氣再循環(huán)至干燥器。
[0097]然后，將經(jīng)過干燥器單元70的再生煙氣輸送至CO2液化單元和/或GPU的其它單
J Li ο
[0098]氣體干燥器單元75當(dāng)經(jīng)由導(dǎo)管67連接到工藝中時被保持在比用于再生的閉合環(huán)路操作時更高的壓力。在把閉合再生環(huán)路80連接到氣體干燥器之前，在氣體干燥器單元75和工藝中所保持的壓力約為30-40巴。
[0099]將包括氣體干燥器75和連接的閉合再生環(huán)路80的系統(tǒng)保持在15-25巴的壓力。
[0100]當(dāng)?shù)谝怀煞直粋魉椭猎偕h(huán)路時，釋放大量的氧化氮?dú)怏w。
[0101]從氣體干燥器單元中的干燥器所傳送的再生氣體可以與從氣體洗滌器中再循環(huán)的氣體相混合。
[0102]導(dǎo)管72將已去除至少一部分汞含量和至少大部分水蒸氣含量的壓縮氣體從干燥器單元70傳送至GPU40的可選的其它單元(示于圖2)。這種GPU40的可選的其它單元的例子包括不可冷凝氣體去除單元(例如CO2液化單元73)，其中將氣體在換熱器(常被稱為冷箱)中加以冷卻從而導(dǎo)致二氧化碳液化，以便可以將二氧化碳與在和二氧化碳相同的溫度下不被液化的氣體(例如氮?dú)?分離。此外，GPU40可包括布置在CO2液化單元73下游(根據(jù)二氧化碳的輸送方向而視)的高壓壓縮單元74，并且包括一個或多個用于將二氧化碳壓縮到合適壓力以便封存的壓縮階段。在高壓壓縮單元74中將氣體壓縮后，可處于超臨界狀態(tài)或液體狀態(tài)的經(jīng)壓縮二氧化碳經(jīng)由導(dǎo)管41被傳送至CO2封存點(diǎn)76。
[0103]圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)的包括兩個干燥器的NOx去除系統(tǒng)。當(dāng)將對此系統(tǒng)中的氣體干燥器112進(jìn)行再生時，利用閥使該干燥器與處理系統(tǒng)斷開。從水蒸氣中分離出再生煙氣。使水蒸氣冷凝并經(jīng)由導(dǎo)管126傳送至進(jìn)一步的廢水處理。
[0104]再生煙氣從干燥器112經(jīng)由導(dǎo)管122傳送至再生氣體分離器124，再經(jīng)由導(dǎo)管傳送至用于分離NOx氣的單元125 (去NOx單元)。在此利用可為催化的方法將NOx氣轉(zhuǎn)換成氮?dú)?。在NOx氣的分離期間，釋放出該氣體從而導(dǎo)致再生尾氣中的濃度峰。當(dāng)在再生完成后對干燥器112進(jìn)行處理、降壓和沖洗時，存在經(jīng)處理物料流中的CO2損失。該CO2損失可以聞達(dá)3 。
[0105]雖然已參考一些優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在不背離本發(fā)明范圍的前提下可做出各種變化，并且可用等同物來代替本發(fā)明的各要素。另外，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)范圍的前提下，可做出許多修改從而使特定情況或材料適合于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明意圖不是局限于以用于實(shí)施本發(fā)明的預(yù)期最佳方式所公開的具體實(shí)施例，而是，本發(fā)明將包括落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。另外，術(shù)語第一、第二等的使用不表示任何順序或重要性，而是，術(shù)語第一、第二等用于使各要素相互區(qū)分。
【權(quán)利要求】
1.一種用于純化在含氧氣體存在下燃燒燃料的鍋爐(2)中所產(chǎn)生并被NOx氣污染的富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括: 一個或多個氣體干燥器(75、78)，所述氣體干燥器包含干燥劑，用于去除進(jìn)一步壓縮的富含二氧化碳的煙氣中的至少一部分水含量；以及 連接到所述干燥器的閉合環(huán)路(80)，用于使所述干燥器的干燥劑再生，其中基本上與水蒸氣分開地去除NOx氣。
2.如權(quán)利要求1所述的用于純化煙氣的系統(tǒng)，其中閉合環(huán)路(80)包括氣體洗滌器(84)，所述氣體洗滌器采用能夠吸收再生期間從所述干燥器中所去除的NOx氣的洗滌介質(zhì)而工作。
3.如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的用于純化富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)，其中所述干燥器所吸附的水將被冷凝在氣體洗滌器(84)中。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于純化富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)，其中適當(dāng)調(diào)整所述洗滌介質(zhì)的PH從而使對所述氣體的洗滌最大化。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的用于純化富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)，其中通過添加選自氨(NH3)和堿金屬氫氧化物如氫氧化鈉(NaOH)的堿而適當(dāng)?shù)卣{(diào)整所述pH。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的用于純化富含二氧化碳的煙氣的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)是以分批的方式工作。
7.一種用于純化在含氧氣體存在下燃燒燃料的鍋爐(2)中所產(chǎn)生的富含二氧化碳的煙氣以去除污染物的方法，所述方法包括以下順序步驟:` a)通過在對NOx的共吸附下將水吸附到干燥器床，而干燥富含二氧化碳的煙氣； b)使干燥器與所述工藝分離； c)通過把所述干燥器連接到閉合環(huán)路而使所述再生環(huán)路壓力平衡，由此從所述干燥劑中脫附大量的NOx氣； d)提高所述干燥器的溫度，由此也從所述干燥劑中脫附水蒸氣； e)在包含洗滌介質(zhì)的氣體洗滌器中洗滌載有水和NOx的再生氣體，由此去除NOx氣并使水蒸氣冷凝到所述洗滌介質(zhì)中；以及 f)通過用來自經(jīng)干燥工藝物料流的富含CO2的氣體再充滿所述系統(tǒng)，而冷卻經(jīng)再生的干燥器并且排放濕潤的再生氣體； g)當(dāng)所述冷卻步驟完成時使所述干燥器分離； h)利用所述經(jīng)干燥工藝氣體將所述干燥器再加壓至工藝壓力(最優(yōu)選30-40巴)；以及任選地 i)當(dāng)加載其它干燥器床時，使所述經(jīng)再生的干燥器投入生產(chǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中洗滌步驟(e)包括以下步驟: ei)排放出多余的氣體，以保持所述經(jīng)加熱系統(tǒng)中的壓力； eii)利用鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)增加所述再生氣體的壓力，以補(bǔ)償所述系統(tǒng)中的壓力損失； eiii)在去除水和NOx之后，對所述再生氣體進(jìn)行再加熱； eiv)把基本上無水蒸氣和污染性NOx氣的煙氣再引入所述干燥器中；以及 ev)當(dāng)所述脫附步驟完成時使所述洗滌器分離。
9.如權(quán)利要求7和8中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟c)中的壓力平衡之前所述閉合環(huán)路處于大約15-25巴的壓力。
10.如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述洗滌介質(zhì)是水，任選地具有調(diào)整到約5的pH。
11.如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過添加堿，通常是選自氨NH3)或氫氧化鈉(NaOH)的堿，而調(diào)整所述pH。
12.如權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述脫附的水在所述氣體洗滌器中冷凝。
13.如權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述壓力保持在超過大約2巴，優(yōu)選超過大約10巴。
14.如權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟c)還包括將所述再生煙氣加熱，優(yōu)選至160至230°C的溫度。
15.如權(quán)利要求7至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中可將步驟d)中所述煙氣的溫度額外地提高以便從所干燥器中去`除水。
【文檔編號】B01D53/96GK103492048SQ201280012233
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月8日
【發(fā)明者】O·斯塔爾曼恩 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司