專利名稱：用于從流體流去除污染物的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請主要涉及燃燒裝置，并且更具體地涉及用于從燃燒裝置所產(chǎn)生的排氣流中去除污染物的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在燃燒爐(furnace)內(nèi)的典型燃燒過程期間，會(huì)產(chǎn)生例如排出氣體流或煙道氣體流。公知的排出氣體包含燃燒產(chǎn)物，包括但不限于碳、飛灰、二氧化碳、一氧化碳、水、氫、氮、硫、氯、砷、硒和/或萊。來自燃煤電廠的排放受到政府法規(guī)的管制。至少一些公知的污染物控制系統(tǒng)將 諸如活性碳的吸附劑噴射到煙道氣體流中以與其中的污染物例如汞反應(yīng)。由于碳在低于350° F的溫度下與汞更具反應(yīng)性，故活性碳通常遠(yuǎn)離燃燒源進(jìn)行噴射。噴射位置也在顆粒收集裝置例如袋濾室的上游?；钚蕴急３衷诙ㄎ挥诖鼮V室內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)過濾器內(nèi)，使得在煙道氣體流經(jīng)并接觸活性碳以與活性碳反應(yīng)時(shí)至少部分地從煙道氣體中去除汞。在至少一些公知的袋濾室的操作期間，活性碳被周期性地去除以防止袋濾室過濾器變?yōu)橛深w粒阻塞。然而，當(dāng)去除活性碳時(shí)，汞排放會(huì)增加直到將另外的活性碳引入煙道氣體流中。更普遍的是，在這些周期期間，汞排放可在清潔袋濾室過濾器期間和/或之后并在足夠的活性碳已由袋濾室過濾器再吸收之前，增加到高于所制定的管制極限。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種結(jié)合功率生成系統(tǒng)使用的污染物去除系統(tǒng)，其包括構(gòu)造成用以從功率生成系統(tǒng)內(nèi)所產(chǎn)生的煙道氣體流中去除顆粒的顆?？刂蒲b置。顆?？刂蒲b置以預(yù)定的清潔循環(huán)進(jìn)行清潔。污染物去除系統(tǒng)還包括吸附劑控制系統(tǒng)，其用于將吸附劑可控地噴射到顆粒控制裝置上游的煙道氣體流中。吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用以隨清潔循環(huán)的變化而調(diào)整吸附劑噴射速率。在另一實(shí)施例中，提供了一種功率生成系統(tǒng)，其包括構(gòu)造成用以燃燒燃料且由燃燒的燃料產(chǎn)生煙道氣體流的燃燒爐，以及與燃燒爐成流動(dòng)連通地聯(lián)接且構(gòu)造成用以從煙道氣體流中去除顆粒的顆?？刂蒲b置。顆?？刂蒲b置以預(yù)定的清潔循環(huán)進(jìn)行清潔。功率生成系統(tǒng)還包括用于將吸附劑可控地噴射到顆?？刂蒲b置上游的煙道氣體流中的吸附劑控制系統(tǒng)。吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用以隨清潔循環(huán)的變化而調(diào)整吸附劑噴射速率。在又一實(shí)施例中，提供了一種用于從煙道氣體流中去除污染物的方法，其包括接收煙道氣體流以及引送煙道氣體流穿過至少一個(gè)過濾器，其中，煙道氣體流包括攜帶于其中的多種污染物。執(zhí)行清潔循環(huán)以從過濾器去除顆粒，以及可控地噴射吸附劑到煙道氣體流中使得吸附劑至少部分地由過濾器保持，其中，吸附劑噴射速率隨清潔循環(huán)的狀態(tài)而變化。


圖I為示例性功率生成系統(tǒng)的簡圖。圖2為可結(jié)合圖I中所示的功率生成系統(tǒng)使用的示例性污染物去除系統(tǒng)的框圖。圖3為可結(jié)合圖2中所示的污染物去除系統(tǒng)使用的示例性吸附劑噴射控制算法的圖解示圖。圖4至圖6為可結(jié)合圖2中所示的污染物去除系統(tǒng)使用的備選吸附劑噴射控制算法的圖解示圖。圖7為可用于使用圖2中所示的污染物去除系統(tǒng)從煙道氣體流中去除污染物的示例性方法的流程圖。標(biāo)號(hào)列表 10功率生成系統(tǒng)12啟動(dòng)燃燒爐14顆?？刂蒲b置16排氣氣管16排氣管18燃燒區(qū)20主燃燒區(qū)域22再燃燒區(qū)域24燃盡區(qū)域26 過度燃燒空氣(overfire air)27過度燃燒空氣噴射器28 噴燃器(burner)30 燃料31燃料源32 空氣33空氣入口34 煤38再燃燒燃料40再燃燒燃料噴射器42燃料關(guān)閉閥44燃料入口46燃料氣體48熱交換器50 對流通路(pass)52 入口54 出口60吸附劑噴射器70冷卻劑噴射器100污染物去除系統(tǒng)102吸附劑噴射控制器
104過濾器106清潔裝置108 料斗110 風(fēng)扇112入口壓力傳感器114過濾器壓力傳感器116入口溫度傳感器
118過濾器溫度傳感器120排氣管排放分析器 200吸附劑噴射控制算法202吸附劑量204 時(shí)間206吸附劑噴射速率208清潔循環(huán)終止時(shí)間210最大噴射速率212最小噴射速率214清潔循環(huán)開始時(shí)間300吸附劑噴射控制算法302吸附劑噴射速率304最小噴射速率306最大噴射速率400吸附劑噴射控制算法402吸附劑噴射速率404最小噴射速率406最大噴射速率500吸附劑噴射控制算法502吸附劑噴射速率504最大噴射速率506預(yù)定時(shí)間508最小噴射速率600 方法602接收包括攜帶在其中的多種污染物的煙道氣體流604將煙道氣體流引送穿過至少一個(gè)過濾器606執(zhí)行清潔循環(huán)以從過濾器去除污染物608可控地噴射吸附劑到煙道氣體流中使得吸附劑至少部分地由過濾器保持，其中吸附劑噴射速率基于清潔循環(huán)的狀態(tài)
具體實(shí)施例方式圖I為示例性功率生成系統(tǒng)(例如，發(fā)電系統(tǒng))10的簡圖，該系統(tǒng)主要包括燃燒爐12、顆?？刂蒲b置14以及排氣氣管16。具體而言，在示例性實(shí)施例中，燃燒爐12包括燃燒區(qū)18，而燃燒區(qū)18包括主燃燒區(qū)域20、再燃燒區(qū)域22以及過度燃燒空氣區(qū)域或燃盡區(qū)域24。在另一實(shí)施例中，燃燒爐12可為"直火"燃燒爐，其中燃燒區(qū)18不包括再燃燒區(qū)域22和/或燃盡區(qū)域24。作為備選，燃燒爐12可具有使功率生成系統(tǒng)10能夠如本文所述那樣起作用的任何構(gòu)造。在示例性實(shí)施例中，主燃燒區(qū)域20包括多個(gè)燃料噴射器或噴燃器28，其提供有來自燃料入口 44的預(yù)定量的燃料30和來自空氣入口 33的預(yù)定量的空氣32。燃料空氣控制器(未示出)控制供送至噴燃器28的空氣32和燃料30的比例和數(shù)量。如文中所用，用語"控制器"廣義地表示處理器、計(jì)算機(jī)、微控制器、微型計(jì)算機(jī)、可編程序邏輯控制器、專用集成電路，以及任何其它可編程電路。如文中所用，用語"處理器"可包括任何可編程系統(tǒng)，包括使用微控制器、簡化指令集電路(RISC)、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路以及能夠執(zhí)行本文所述功能的任何其它電路或處理器的系統(tǒng)。以上實(shí)例僅為示例性的，且因此并非意圖以任何方式限制用語"處理器"的定義和/或含義。
在示例性實(shí)施例中，燃料30為供送自燃料源31例如但不限于磨煤機(jī)的煤34。具體而言，在示例性實(shí)施例中，煤34被磨碎且可為但不限于煙煤、粉河盆地(PRB)煤、褐煤和/或使燃燒爐12能夠如本文所述那樣起作用的任何其它適合的煤。作為備選，系統(tǒng)10可供送有任何其它的適合燃料，包括但不限于油、天然氣、生物質(zhì)、廢料和/或使燃燒爐12能夠如本文所述那樣起作用的任何其它化石燃料和/或可再生燃料。在示例性實(shí)施例中，再燃燒區(qū)域22在主燃燒區(qū)域20的下游，且接收從再燃燒燃料噴射器40噴射到其中的預(yù)定量的再燃燒燃料38。更具體而言，在示例性實(shí)施例中，諸如煤34的再燃燒燃料38經(jīng)由一系列燃料關(guān)閉閥42而供送至再燃燒燃料噴射器40。作為備選，再燃燒燃料噴射器40可從除燃料源31之外的來源接收燃料30，且燃料可為除煤34之外的任何其它燃料。例如，在備選實(shí)施例中，經(jīng)由噴射器40噴射的再燃燒燃料38可為任何其它適合的燃料，例如但不限于油、天然氣、生物質(zhì)、廢料和/或任何其它化石燃料和/或可再生燃料。在示例性實(shí)施例中，在燃燒區(qū)18內(nèi)，燃盡區(qū)域24在再燃燒區(qū)域22的下游并接收從至少一個(gè)過度燃燒空氣噴射器27噴射到其中的過度燃燒空氣26。在示例性實(shí)施例中，過度燃燒空氣噴射器27流動(dòng)連通地與空氣入口 33聯(lián)接。更具體而言，在示例性實(shí)施例中，預(yù)定量的過度燃燒空氣26經(jīng)由噴射器27噴射到燃盡區(qū)域24中。作為備選，燃盡區(qū)域24可從除空氣入口 33之外的不同來源接收過度燃燒空氣26。系統(tǒng)10還包括多個(gè)熱交換器48。從熱交換器48向下游延伸的導(dǎo)管或?qū)α魍?0流動(dòng)連通地聯(lián)接在燃燒爐12與顆粒控制裝置14之間。此外，在示例性實(shí)施例中，對流通路50包括吸附劑噴射器60和冷卻劑噴射器70。作為備選，對流通路50可僅包括吸附劑噴射器60。在示例性實(shí)施例中，顆?？刂蒲b置14為袋濾室，其用于收集包含氧化汞和/或附有顆粒(particulate-bound)的萊的飛灰。作為備選，顆?？刂蒲b置14可為靜電除塵器、旋風(fēng)除塵器，以及/或者收集汞和/或其它污染物的任何其它裝置。顆粒控制裝置14包括入口 52和流動(dòng)連通地與排氣管16聯(lián)接的出口 54。在系統(tǒng)10的操作期間，燃料30從燃料源31供送至系統(tǒng)10。在示例性實(shí)施例中，燃料30經(jīng)由燃料入口 44進(jìn)入系統(tǒng)10中，而空氣32經(jīng)由空氣入口 33供送至系統(tǒng)10。主燃燒區(qū)域20如由控制器控制那樣接收預(yù)定量的燃料和空氣以便使用噴燃器28燃燒。主燃燒區(qū)域20點(diǎn)燃燃料/空氣混合物以產(chǎn)生燃燒或煙道氣體46。在示例性實(shí)施例中，煙道氣體46從主燃燒區(qū)域20向下游引送至再燃燒區(qū)域22。預(yù)定量的再燃燒燃料38如由控制器控制那樣經(jīng)由再燃燒燃料噴射器40噴射到再燃燒區(qū)域22中。再燃燒燃料38的量選擇為在再燃燒區(qū)域22中產(chǎn)生燃料富集環(huán)境。因此，再燃燒燃料38中的較小百分比的碳燃燒，使得便于增加和/或優(yōu)化燒失量(LOI)。此外，煙道氣體46中產(chǎn)生的高碳含量飛灰有助于增加在其中氧化的汞的量。由系統(tǒng)10產(chǎn)生的煙道氣體46從再燃燒區(qū)域22向下游引送至燃盡區(qū)域24中。預(yù)定量的過度燃燒空氣26經(jīng)由過度燃燒空氣噴射器27噴射到燃盡區(qū)域24中。在示例性實(shí)施例中，過度燃燒空氣26的量選擇為有助于充分完成燃料30和再燃燒燃料38的燃燒，這便于減少煙道氣體46中的污染物，例如但不限于氧化氮(NOx)和/或一氧化碳(CO)。更具體而言，在示例性實(shí)施中，噴射的過度燃燒空氣26的量選擇為有助于防止完全燃盡飛灰中的碳，從而便于增加由飛灰捕獲的汞。在示例性實(shí)施例中，煙道氣體46離開燃燒區(qū)18并進(jìn)入多個(gè)熱交換器48中。熱交換器48將熱量從煙道氣體46傳遞至流體(未示出)以便于加熱流體。在一個(gè)實(shí)施例中，加熱的流體可產(chǎn)生蒸汽，該蒸汽可用于使用公知的功率生成方法和系統(tǒng)來產(chǎn)生功率，舉例來說，例如蒸汽輪機(jī)(未示出)。所產(chǎn)生的功率可供送至電網(wǎng)(未示出)。在示例性實(shí)施例中，煙道氣體46從熱交換器48引送至對流通路50。隨著煙道氣體46流經(jīng)對流通路50，煙道氣體46冷卻至溫度低于煙道氣體46的燃燒溫度。更具體而言，在示例性實(shí)施例中，通路50內(nèi)的煙道氣體46通過環(huán)境空氣、水和/或任何其它適合的熱傳遞流體(未示出)進(jìn)行對流冷卻。此外，在示例性實(shí)施例中，煙道氣體46冷卻至使汞與飛灰中的碳能夠反應(yīng)的溫度，例如但不限于低于大約350° F的溫度，以便形成氧化汞。汞還可與煙道氣體46內(nèi)的元素和/或化合物反應(yīng)以形成附有顆粒的汞。在示例性實(shí)施例中，吸附劑噴射器60將吸附劑噴射到對流通路50中。在示例性實(shí)施例中，吸附劑為活性碳。作為備選，吸附劑可為使功率生成系統(tǒng)10能夠如本文所述那 樣起作用的任何其它適合的元素和/或化合物。在示例性實(shí)施例中，吸附劑與煙道氣體46內(nèi)存在的汞反應(yīng)以形成氧化汞和/或附有顆粒的汞。冷卻劑噴射器70將預(yù)定量的冷卻劑噴射到對流通路50中。冷卻劑有助于降低進(jìn)入顆?？刂蒲b置14中的煙道氣體46的操作溫度，且從而降低顆?？刂蒲b置14的溫度。在示例性實(shí)施例中，冷卻劑為水，其在噴射到對流通路50中之前霧化。作為備選，冷卻劑可為環(huán)境空氣和/或能使系統(tǒng)10如本文所述那樣起作用的任何其它冷卻劑。在示例性實(shí)施例中，冷卻劑有助于將煙道氣體46和顆粒控制裝置14的溫度降低至大約250° F至大約310° F之間。作為備選，冷卻劑可有助于將煙道氣體46和顆?？刂蒲b置14的溫度降低至如所期望那樣的任何其它溫度。在示例性實(shí)施例中，煙道氣體46和顆粒控制裝置14的降低溫度使得存在于煙道氣體46內(nèi)的汞與飛灰之間能夠反應(yīng)。更具體而言，降低煙道氣體46和顆粒控制裝置14的溫度有助于提高在飛灰上自然捕獲的汞。在示例性實(shí)施例中，煙道氣體46和吸附劑經(jīng)由對流通路50流至顆?？刂蒲b置14。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10還可包括聯(lián)接到顆?？刂蒲b置14上的灰塵燃盡單元(未示出)和/或汞收集單元(未示出)，以便于從煙道氣體46中捕獲汞。系統(tǒng)10還可包括聯(lián)接到顆?？刂蒲b置14下游的濕式洗滌器(未示出)和/或干式洗滌器(未示出)，以便于從煙道氣體46去除氧化汞和/或附有顆粒的汞以及/或者從煙道氣體46去除其它化合物和/或元素，舉例來說，例如二氧化硫。圖2為可結(jié)合功率生成系統(tǒng)10(圖I中所示)使用的示例性污染物去除系統(tǒng)100的框圖。在示例性實(shí)施例中，污染物去除系統(tǒng)100包括顆?？刂蒲b置14、排氣管16、吸附劑噴射器60以及冷卻劑噴射器70。此外，在示例性實(shí)施例中，污染物去除系統(tǒng)100還包括聯(lián)接到吸附劑噴射器60上的吸附劑噴射控制器102。在示例性實(shí)施例中，顆粒控制裝置14包括至少一個(gè)過濾器104，其流動(dòng)連通地聯(lián)接在入口 52與出口 54之間。過濾器104可為任何適合的袋體或筒體。清潔裝置106聯(lián)接到過濾器104上用于去除累積在過濾器104上和/或過濾器104內(nèi)的顆粒，例如飛灰和/或吸附劑。在示例性實(shí)施例中，清潔裝置106引導(dǎo)高壓空氣的"反向"脈沖朝向和/或穿過 過濾器104，以便于移除累積在過濾器104上和/或過濾器104內(nèi)的顆粒。作為備選，清潔裝置106可使用任何其它方法和/或機(jī)理來從過濾器104移除顆粒。在示例性實(shí)施例中，由清潔裝置106從過濾器104去除的顆粒通過重力供送至料斗108中以便收集和從污染物去除系統(tǒng)100除去。此外，在示例性實(shí)施例中，風(fēng)扇110在顆?？刂蒲b置14內(nèi)定位成鄰近出口 54。風(fēng)扇110經(jīng)由入口 52從對流通路50抽取煙道氣體例如煙道氣體46(圖I中所示)進(jìn)入顆?？刂蒲b置14，穿過過濾器104，并經(jīng)由出口 54排出"較為清潔"的煙道氣體。在示例性實(shí)施例中，排出的煙道氣體從出口 54引送至排氣管16，在排氣管16中將氣體釋放到外部環(huán)境。在示例性實(shí)施例中，清潔裝置106聯(lián)接到吸附劑噴射控制器102上用于在過濾器104上執(zhí)行計(jì)劃或預(yù)定的清潔循環(huán)。如文中所用，用語"清潔循環(huán)"是指在清潔裝置106操作開始與清潔裝置106操作終止之間持續(xù)的時(shí)間周期。因此，在清潔循環(huán)期間，諸如吸附劑和飛灰的顆粒從過濾器104去除。此外，吸附劑噴射控制器102控制清潔裝置106的操作，例如確定在過濾器104上開始清潔循環(huán)的時(shí)間(下文稱為"清潔循環(huán)開始時(shí)間")和在過濾器104上終止清潔循環(huán)的時(shí)間(下文稱為"清潔循環(huán)終止時(shí)間")。此外，在示例性實(shí)施例中，吸附劑噴射控制器102確定清潔循環(huán)頻率和清潔循環(huán)持續(xù)時(shí)間。作為備選，任何其它控制器和/或系統(tǒng)可用于控制清潔裝置106的操作。在示例性實(shí)施例中，吸附劑噴射控制器102基于清潔循環(huán)狀態(tài)或隨清潔循環(huán)狀態(tài)的變化來控制和/或調(diào)整吸附劑噴射器60將吸附劑引入對流通路50中的速率(下文稱為"吸附劑噴射速率")。在示例性實(shí)施例中，清潔循環(huán)狀態(tài)可基于清潔循環(huán)是否在進(jìn)行、從清潔循環(huán)開始或終止已持續(xù)的時(shí)間和/或直到計(jì)劃開始或終止即將進(jìn)行的清潔循環(huán)的時(shí)間來確定。作為備選，清潔循環(huán)狀態(tài)可基于能使污染物去除系統(tǒng)100如本文所述那樣起作用的任何其它狀態(tài)來確定。在示例性實(shí)施例中，污染物去除系統(tǒng)100還包括定位在入口 52內(nèi)和/或鄰近入口52定位的至少一個(gè)入口壓力傳感器112，以及定位在過濾器104內(nèi)和/或鄰近過濾器104例如過濾器104的出口端(未示出)定位的至少一個(gè)過濾器壓力傳感器114。在示例性實(shí)施例中，入口壓力傳感器112和過濾器壓力傳感器114分別檢測和/或測量入口 52內(nèi)和過濾器104內(nèi)的壓力。此外，在示例性實(shí)施例中，污染物去除系統(tǒng)100包括定位在入口 52內(nèi)和/或鄰近入口 52定位的至少一個(gè)入口溫度傳感器116，以及定位在過濾器104內(nèi)和/或鄰近過濾器104定位的至少一個(gè)過濾器溫度傳感器118。在示例性實(shí)施例中，入口溫度傳感器116和過濾器溫度傳感器118分別檢測和/或測量入口 52內(nèi)和過濾器104內(nèi)的溫度。作為備選，入口壓力傳感器112、過濾器壓力傳感器114、入口溫度傳感器116和/或過濾器溫度傳感器118可定位在污染物去除系統(tǒng)100內(nèi)的任何位置處。在示例性實(shí)施例中，吸附劑噴射控制器102聯(lián)接到入口壓力傳感器112、過濾器壓力傳感器114、入口溫度傳感器116以及過濾器溫度傳感器118上。此外，在示例性實(shí)施例中，吸附劑噴射控制器102通過從接收自過濾器壓力傳感器114的壓力值(下文稱為"過濾器壓力值")減去接收自入口壓力傳感器112的壓力值(下文稱為"入口壓力值")來計(jì)算穿過過濾器104的壓差。吸附劑噴射控制器102還可通過從接收自過濾器溫度傳感器118的溫度值(下文稱為"過濾器溫度值")減去接收自入口溫度傳感器116的溫度值(下文稱為"入口溫度值")來計(jì)算穿過過濾器104的溫差。在一個(gè)實(shí)施例中，吸附劑噴射控制器102可至少部分地基于計(jì)算出的穿過過濾器104的壓差和/或溫差來控制吸附劑噴射速率。
此外，在示例性實(shí)施例中，排氣管16包括至少一個(gè)排氣管排放分析器120，該分析器120聯(lián)接到吸附劑噴射控制器102上以便用于確定排出的煙道氣體的一個(gè)或多個(gè)排放特性。在一個(gè)實(shí)施例中，吸附劑噴射控制器102可至少部分地基于所排出煙道氣體中已確定的排放特性來控制吸附劑噴射速率。例如，吸附劑噴射控制器102可基于從清潔裝置106、入口壓力傳感器112、過濾器壓力傳感器114、入口溫度傳感器116、過濾器溫度傳感器118、排氣管排放分析器120和/或能使功率生成系統(tǒng)10如本文所述那樣起作用的任何其它裝置上接收的值和/或信號(hào)的任何組合來控制吸附劑噴射速率。作為備選，污染物去除系統(tǒng)100可包括用于將多股煙道氣體流引送至顆?？刂蒲b置14的多個(gè)對流通路50。在此種構(gòu)造中，各對流通路50均包括聯(lián)接到單獨(dú)的吸附劑噴射控制器102上的單獨(dú)的吸附劑噴射器60、入口壓力傳感器112和/或入口溫度傳感器116。此外，單獨(dú)的過濾器104、過濾器壓力傳感器114和/或過濾器溫度傳感器118可流動(dòng)連通地與各對流通路50聯(lián)接，且各過濾器104均可設(shè)有相應(yīng)的清潔裝置106。因此，各吸附劑噴射控制器102例如可獨(dú)立于所有其它的吸附劑噴射器60來控制各個(gè)相應(yīng)的吸附劑噴射器60，以便使噴射到各對流通路50中的一定量吸附劑能夠獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)整。在操作期間，在示例性實(shí)施例中，煙道氣體經(jīng)由對流通路50引送至顆粒控制裝置14。吸附劑和/或冷卻劑通過吸附劑噴射器60和/或冷卻劑噴射器70噴射到煙道氣體中。吸附劑攜帶在煙道氣體中并引送至顆?？刂蒲b置14中。風(fēng)扇110經(jīng)由過濾器104抽取煙道氣體并使其進(jìn)入排氣管16中。當(dāng)煙道氣體引導(dǎo)穿過過濾器104時(shí)，吸附劑沉積在過濾器104上和/或由過濾器104保持。隨著吸附劑累積在過濾器104上，穿過過濾器104的壓差增大。入口壓力傳感器112和過濾器壓力傳感器114將壓力測量結(jié)果傳送至吸附劑噴射控制器102來用于計(jì)算壓差和/或用于控制吸附劑噴射速率。此外，入口溫度傳感器116和過濾器溫度傳感器118將對流通路50內(nèi)和顆?？刂蒲b置14內(nèi)的煙道氣體和/或環(huán)境溫度的溫度測量結(jié)果傳送至吸附劑噴射控制器102來測量溫差。隨著煙道氣體引送穿過過濾器104，攜帶在煙道氣體內(nèi)的汞與累積在過濾器104上的吸附劑反應(yīng)，使得煙道氣體內(nèi)的汞量在煙道氣體離開過濾器104之后顯著減少。當(dāng)煙道氣體排出穿過排氣管16時(shí)，排氣管排放分析器120檢測煙道氣體的排放特性并將所檢測的排放特性傳送至吸附劑噴射控制器102。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，吸附劑噴射控制器102使用預(yù)定的上壓力設(shè)定點(diǎn)和預(yù)定的下壓力設(shè)定點(diǎn)來操作清潔裝置106的清潔循環(huán)。更具體而言，吸附劑噴射控制器102編程為具有預(yù)定上壓力設(shè)定點(diǎn)和預(yù)定下壓力設(shè)定點(diǎn)。如果吸附劑噴射控制器102確定壓差超過上壓力設(shè)定點(diǎn)，則吸附劑噴射控制器102引導(dǎo)清潔裝置106開始清潔循環(huán)。在清潔循環(huán)期間，清潔裝置106朝過濾器104引送高壓空氣脈沖以便于去除累積的吸附劑和其它顆粒。隨著顆粒從過濾器104中去除，壓差減小。如果吸附劑噴射控制器102確定壓差減小低于下壓力設(shè)定點(diǎn)，則吸附劑噴射控制器102引導(dǎo)清潔裝置106終止清潔循環(huán)。在示例性實(shí)施例中，吸附劑噴射控制器102基于清潔裝置106的狀態(tài)例如基于清潔循環(huán)的狀態(tài)來調(diào)整吸附劑噴射速率。更具體而言，在示例性實(shí)施例中，在清潔循環(huán)終止后已達(dá)預(yù)定量的時(shí)間之后，吸附劑噴射控制器102將吸附劑噴射速率增大至預(yù)定最大噴射速 率。吸附劑噴射控制器102在此后減小例如逐漸地減小吸附劑噴射速率，直到吸附劑噴射速率達(dá)到預(yù)定最低噴射速率和/或直到開始另一清潔循環(huán)。更具體而言，在示例性實(shí)施例中，吸附劑噴射速率隨著壓差增大而逐漸地減小。在一個(gè)實(shí)施例中，如果吸附劑噴射速率達(dá)到預(yù)定最低噴射速率，則吸附劑噴射控制器102將吸附劑噴射速率保持為最低噴射速率。此外，如下文更為完整描述的那樣，在備選實(shí)施例中，吸附劑噴射速率在清潔循環(huán)開始之前或在清潔循環(huán)進(jìn)行的同時(shí)增大。圖3為示例性吸附劑噴射控制算法200的圖解示圖，該算法200可由吸附劑噴射控制器102用來調(diào)整吸附劑噴射器60的噴射速率(兩者在圖2中示出)。在示例性實(shí)施例中，圖3的縱坐標(biāo)軸線表示基于從吸附劑噴射控制器102接收的輸入而噴射到對流通路50(圖2中所示)中的吸附劑量202。橫坐標(biāo)軸線表示在噴射吸附劑量202期間的時(shí)間204。因此，圖3示出了污染物去除系統(tǒng)100(圖2中所示)的吸附劑噴射速率206。在示例性實(shí)施例中，吸附劑噴射速率206在清潔裝置106 (圖2中所示)的清潔循環(huán)終止時(shí)間208已過去之后最大限度地充分增大。在吸附劑噴射速率206達(dá)到預(yù)定的最大噴射速率210之后，吸附劑噴射速率206減小直到達(dá)到預(yù)定的最低噴射速率212。在示例性實(shí)施例中，最低噴射速率212大致出現(xiàn)在清潔循環(huán)終止時(shí)間208處或附近。此外,在示例性實(shí)施例中，吸附劑噴射速率206隨著穿過過濾器104的壓差增大和/或隨著檢測到的汞排放水平減小而減小。因此，在示例性實(shí)施例中，吸附劑噴射速率206在達(dá)到最大噴射速率210之后與穿過過濾器104的壓差成反比，和/或與所檢測的汞排放水平成反比。作為備選，當(dāng)清潔循環(huán)開始時(shí)間214達(dá)到時(shí)和/或在達(dá)到清潔循環(huán)開始時(shí)間214之前的預(yù)定時(shí)間，吸附劑噴射速率206可減小至大致為零。此外，盡管圖3示出了吸附劑噴射速率206具有大致鋸齒波形的形狀，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，吸附劑噴射速率206可具有能使污染物去除系統(tǒng)100如本文所述那樣起作用的任何形狀或斜率。圖4為備選吸附劑噴射控制算法300的圖解示圖，該算法300可由吸附劑噴射控制器102用來調(diào)整吸附劑噴射器60的噴射速率(兩者在圖2中示出)。圖5為可用于調(diào)整吸附劑噴射器60的噴射速率的另一備選吸附劑噴射控制算法400的圖解示圖。在圖4中所示的示例性實(shí)施例中，示出了污染物去除系統(tǒng)100(圖2中所示)的吸附劑噴射速率302，其達(dá)到預(yù)定最小噴射速率304且在清潔循環(huán)開始時(shí)間214與清潔循環(huán)終止時(shí)間208之間的周期期間增大到預(yù)定最大噴射速率306。因此，吸附劑在清潔裝置106的清潔循環(huán)在進(jìn)行的同時(shí)噴射到對流通路50(圖2中所示)中。因此，在清潔循環(huán)期間和緊接在清潔循環(huán)已終止之后，至少部分吸附劑將會(huì)出現(xiàn)在過濾器104上以能夠便于在整個(gè)污染物去除系統(tǒng)100操作中去除汞。在圖5中所示的實(shí)施例中，示出了污染物去除系統(tǒng)100的吸附劑噴射速率402，其在清潔循環(huán)開始時(shí)間214之前達(dá)到預(yù)定的最低噴射速率404且增大至預(yù)定的最大噴射速率406。因此，在清潔裝置106的清潔循環(huán)開始之前，吸附劑噴射到對流通路50 (圖2中所示)中。因此，在清潔循環(huán)期間且緊接在清潔循環(huán)已終止之后，將便于至少部分吸附劑出現(xiàn)在過濾器104上，使得便于在整個(gè)污染物去除系統(tǒng)100操作中去除汞。圖6為又一備選吸附劑噴射控制算法500的圖解示圖，該算法500可由吸附劑噴射控制器102用來調(diào)整吸附劑噴射器60的噴射速率(兩者在圖2中示出)。在圖6中所示的實(shí)施例中，示出了污染物去除系統(tǒng)100 (圖2中所示)的吸附劑噴射速率502，其在清潔裝置106的清潔循環(huán)已終止之后(也即在清潔循環(huán)終止時(shí)間208之后)達(dá)到預(yù)定的最大噴射 速率504。此外，吸附劑噴射速率502保持在最大噴射速率502達(dá)預(yù)定時(shí)間506，以便于在清潔循環(huán)已終止之后將吸附劑快速累積在過濾器104上。在已持續(xù)預(yù)定時(shí)間506之后，吸附劑噴射速率502減小至預(yù)定最低噴射速率508，例如減小至大致為零，直到隨后的清潔循環(huán)終止為止。因此，便于在清潔循環(huán)已終止之后快速地在過濾器104上更換吸附劑，使得一定量的汞排放由于清潔循環(huán)而最大限度地充分減小。圖7為用于從煙道氣體流去除污染物的示例性方法600的流程圖。在示例性實(shí)施例中，方法600由污染物去除系統(tǒng)100執(zhí)行且至少部分地由吸附劑噴射控制器102 (兩者在圖2中示出)執(zhí)行。在示例性實(shí)施例中，方法600包括接收602包括攜帶在其中的多種污染物的煙道氣體流，以及引送604煙道氣體流穿過至少一個(gè)過濾器例如過濾器104(圖2中所示)。清潔循環(huán)由清潔裝置例如清潔裝置106 (圖2中所示)執(zhí)行606以從過濾器去除顆粒。吸附劑可控地噴射608到煙道氣體流中，使得吸附劑至少部分地由過濾器保持。在示例性實(shí)施例中，吸附劑由吸附劑噴射器60(圖2中所示)可控地噴射608，且吸附劑噴射速率由吸附劑噴射控制器102控制。此外，在示例性實(shí)施例中，吸附劑噴射速率基于清潔循環(huán)的狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，吸附劑噴射速率在清潔循環(huán)終止之后增大，且吸附劑噴射速率在吸附劑噴射速率達(dá)到最大噴射速率之后可逐漸地減小。在另一實(shí)施例中，吸附劑噴射速率在清潔循環(huán)終止之后增大到預(yù)定最大噴射速率。吸附劑噴射速率保持持續(xù)預(yù)定時(shí)間量，且在經(jīng)過該預(yù)定時(shí)間量之后減小到預(yù)定最低噴射速率。在備選實(shí)施例中，吸附劑噴射速率可在清潔循環(huán)開始、進(jìn)行中或已完成之前、期間或之后增大。公知的顆粒去除系統(tǒng)基于排放特性以恒定速率或以可變速率噴射吸附劑。此類系統(tǒng)在清潔袋濾室過濾器時(shí)會(huì)呈現(xiàn)出汞排放增加。相比之下，在本發(fā)明中，污染物去除系統(tǒng)100(圖2中所示)基于清潔循環(huán)時(shí)間和/或基于穿過過濾器104(圖2中所示)的壓差來控制吸附劑的噴射。因此，相比于公知顆粒去除系統(tǒng)，在過濾器清潔循環(huán)已終止之后能夠有更多吸附劑存在于過濾器104上以便于從煙道氣體吸收汞。本文所述的系統(tǒng)和方法的技術(shù)效果包括以下中的至少一個(gè)(a)接收包括攜帶在其中的多種污染物的煙道氣體流；(b)將煙道氣體流引送穿過至少一個(gè)過濾器；(c)執(zhí)行清潔循環(huán)以從過濾器去除顆粒；以及(d)將吸附劑可控地噴射到煙道氣體流中，使得吸附劑至少部分地由過濾器保持，其中，吸附劑噴射速率基于清潔循環(huán)的狀態(tài)。上述實(shí)施例提供了用于功率生成系統(tǒng)的有效且成本效益合算的污染物去除系統(tǒng)。污染物去除系統(tǒng)包括至少一個(gè)過濾器以及清潔裝置，該清潔裝置在過濾器上執(zhí)行清潔循環(huán)以去除保持在其中的顆粒。吸附劑噴射控制器控制和/或調(diào)整吸附劑噴射器的吸附劑噴射速率以便從引送穿過過濾器的煙道氣體流中吸收汞和/或其它污染物。在氣體從污染物去除系統(tǒng)排出時(shí)，吸附劑噴射速率基于清潔循環(huán)的狀態(tài)、基于穿過過濾器的壓差和/或基于煙道氣體的排放特性進(jìn)行控制和/或調(diào)整。上文詳細(xì)描述了用于從流體流去除污染物的方法和系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。該方法和系統(tǒng)不限于本文所述的特定實(shí)施例，而相反，該系統(tǒng)的構(gòu)件和該方法的步驟可與本文所述的其它構(gòu)件和/或步驟獨(dú)立地和分開地使用。例如，污染物去除系統(tǒng)還可結(jié)合其它功率系統(tǒng)和方法使用，且不限于僅結(jié)合如本文所述的功率生成系統(tǒng)來實(shí)施。確切而言，示例性實(shí)施例可結(jié)合許多其它功率系統(tǒng)應(yīng)用來執(zhí)行和使用。盡管在一些圖中示出而在另一些圖中未示出本發(fā)明的各種實(shí)施例的特定特征，但·這僅是為了方便。根據(jù)本發(fā)明的原理，一幅圖中的任何特征都可結(jié)合任何其它圖中的任何特征參照和/或主張權(quán)利。本書面說明使用了包括最佳模式的實(shí)例來公開本發(fā)明，且還使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員構(gòu)想出的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例具有與權(quán)利要求的字面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)差異的同等結(jié)構(gòu)元件，則認(rèn)為這些實(shí)例在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合功率生成系統(tǒng)(10)使用的污染物去除系統(tǒng)，所述污染物去除系統(tǒng)包括顆?？刂蒲b置(14)，其構(gòu)造成用以從在所述功率生成系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的煙道氣體流中去除顆粒，所述顆?？刂蒲b置以預(yù)定的清潔循環(huán)進(jìn)行清潔；以及吸附劑控制系統(tǒng)，其用于將吸附劑可控地噴射到所述顆粒控制裝置上游的煙道氣體流中，所述吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用以隨所述清潔循環(huán)的變化來調(diào)整吸附劑噴射速率(206)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污染物去除系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用以 將所述吸附劑噴射速率(206)増大至預(yù)定最大噴射速率(210);以及 在達(dá)到所述預(yù)定最大噴射速率之后減小所述吸附劑噴射速率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污染物去除系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用以在所述清潔循環(huán)終止之后將所述吸附劑噴射速率(206)増大至所述預(yù)定最大噴射速率(210)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污染物去除系統(tǒng)，其特征在于，所述顆?？刂蒲b置(14)包括至少ー個(gè)過濾器(104)，其中，所述煙道氣體流至少部分地引送穿過所述至少ー個(gè)過濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污染物去除系統(tǒng)，其特征在干，所述吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用于基于穿過所述至少ー個(gè)過濾器(104)的壓差來調(diào)整所述吸附劑噴射速率(206)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污染物去除系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用以在所述吸附劑噴射速率達(dá)到預(yù)定最大噴射速率(210)之后與所述壓差大致成反比地調(diào)整所述吸附劑噴射速率(206)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污染物去除系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用以在所述清潔循環(huán)已開始之后且所述清潔循環(huán)已終止之前將所述吸附劑噴射速率(206)增大至預(yù)定最大噴射速率(210)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污染物去除系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用以 在所述清潔循環(huán)終止之后將所述吸附劑噴射速率(206)増大至預(yù)定最大噴射速率(210)； 保持所述吸附劑噴射速率持續(xù)預(yù)定量的時(shí)間(204);以及 在已經(jīng)過所述預(yù)定量的時(shí)間之后將所述吸附劑噴射速率減小至預(yù)定最小噴射速率(212)。
9.一種功率生成系統(tǒng)(10)，包括 燃燒爐，其構(gòu)造成用以燃燒燃料(30)且由所燃燒的燃料產(chǎn)生煙道氣體流(46)； 顆粒控制裝置，其流動(dòng)連通地與所述燃燒爐聯(lián)接且構(gòu)造成用以從所述煙道氣體流中去除顆粒，所述顆?？刂蒲b置(14)以預(yù)定的清潔循環(huán)來清潔；以及吸附劑控制系統(tǒng)，其用于將吸附劑可控地噴射到所述顆?？刂蒲b置上游的煙道氣體流中，所述吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用以隨所述清潔循環(huán)的變化來調(diào)整吸附劑噴射速率(206)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率生成系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用以 將所述吸附劑噴射速率(206)増大至預(yù)定最大噴射速率(210);以及 在達(dá)到所述預(yù)定最大噴射速率之后減小所述吸附劑噴射速率。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從流體流去除污染物的方法及系統(tǒng)。具體而言，提供了一種結(jié)合功率生成系統(tǒng)(10)使用的污染物去除系統(tǒng)。污染物去除系統(tǒng)包括構(gòu)造成用以從在功率生成系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的煙道氣體流中去除顆粒的顆?？刂蒲b置(14)，該顆?？刂蒲b置以預(yù)定清潔循環(huán)進(jìn)行清潔；以及用于將吸附劑可控地噴射到顆粒控制裝置上游的煙道氣體流中的吸附劑控制系統(tǒng)，該吸附劑控制系統(tǒng)構(gòu)造成用以隨清潔循環(huán)的變化來調(diào)整吸附劑噴射速率(206)。
文檔編號(hào)B01D53/10GK102679380SQ201210059479
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者P·M·馬利, R·泰勒, V·班薩爾 申請人:通用電氣公司