正在拥有废热蒸汽产生器战整合的多阶段废气后处置(其由上游CO氧化催化剂 战随后的氨(NH3)注入(A

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正在拥有废热蒸汽产生器战整合的多阶段废气后处置(其由上游CO氧化催化剂 战随后的氨(NH3)注入(A已关闭评论

  [0076] 正在某些实施方案中,也可采纳办法来添加或降低一种或多种催化剂上逛的温度至 限制的值,例如正在催化剂1的环境下限制为Ired至T。之间的值,和/或正在催化剂3的环境 下限制为 TN02absS T N02d es之间的值。

  [0051] 正在本发现的方式中,催化剂上的NO2浓度可被完全削减或仅部门削减。并且,NO 2 可被进一步还原为氮气N2,然而,此中勵2至多被还原为一氧化氮N0,以防止因为NO 2排放 而发生的烟云的呈现。正在某些实施方案中,优选通过UHC将NO2还原为N0,由于比拟完 全被还原为N 2,这种环境需要较低的活化能量。然而,正在某些实施方案中,从方面来说, 优选将NO2完全还原为N 2,以避免正在纯化的废气后于大气中由NO从头构成NO2,但前提 是本发现的催化剂1的需要前提。同样地,正在某些实施方案中,可削减NO x总量(包罗 NO 和 NO2)。

  9. 要求7和8中任一项所述的方式,此中正在催化剂⑵的上逛和/或下逛的提取 废气热量和/或任选正在催化剂(3)的上逛和/或下逛的提取废气热量。

  [0070] 本申请中该因子的值可取决于,例如,燃烧烃或烃夹杂物利用的燃料,例如天然气 或油,催化剂材料(关于例如其构成、晶体布局和/或比概况积),和/或催化剂温度。而 且,正在某些实施方案中,该因子γ可取决于,例如,添加至燃烧中的材料(如空气和烃或烃 夹杂物)的量/比例,和/或例如空气的进料温度,和/或燃烧时温度的节制,例如正在燃烧 室BK中。然而,正在某些实施方案中,该因子γ可短暂地,例如1分钟至30分钟范畴内,优 选5分钟至10分钟范畴内,取小于1的值,而其随后沉置为大于1的值。

  [0101] 并且,本发现的安拆,正在某些实施方案中,可具有一种或多种催化剂1和/或一种 或多种催化剂2和/或一种或多种催化剂3和/或一个或多个热互换器。

  [0080] 正在某些实施方案中,正在本发现的方式和/或本发现的安拆中,温度先决前提和/或 反映速度先决前提可通过选择一种或多种合适的催化剂材料来调理。正在某些实施方案中, 温度和/或反映速度的需求可通过催化剂分歧的材料的选择来。

  [0003] 本申请中燃气轮机操做的发电机可洁净且无效地发生电能,不只用于公共电能供 应并且用于工业用处。因为利用高级陶瓷层和细密的冷却设想,目前能够以有时以至 会高于1500°C的平均轮机进气温度来操做燃气轮机,因而可实现正在没有热收受接管的环境下 40%的净效率以及正在通过毗连蒸汽轮机而具有热收受接管的环境下高于60%的火用效率。

  [0110] 按照本发现的设备正在某些实施方案中也可为具有功-热偶联 (Femwiirmekmftwerke )的区域供热发电厂,此中,正在这些实施方案中,可能需要小心协 调其它催化剂和该方式。

  [0081] 按照某些实施方案,催化剂1中UHC和任选的腸2的储存和/或任选的用于NO 2储 存的催化剂3中储存不只可通过被催化剂接收也可通过被其吸附而进行,正在各类情 况下可为基于化学和/或物理过程。用于储存的催化剂1和/或3的构成和晶体布局可优 选以以下体例调理,即储存和再生通过正在本发现的方式中非反映性或反映性储存的物 质而可逆地进行。具体地,该材料特征可通过以下体例调理,即催化剂1或其它储存催化 剂,例如用于NO 2储存的催化剂3,正在本发现的方式中不被非反映性或反映性储存的物 质惹起的储存和再生而损害。

  [0102] 例如,本发现的安拆,正在某些实施方案中,可为用于废气纯化的催化反映器,其整 合至燃气轮机的废气管道,且其包含至多一个催化剂1。

  [0078] 正在某些实施方案中,也可别的调理或通过调理催化剂上逛和/或下逛的压力零丁 恰当地调理催化剂上逛和/或下逛的温度。

  [0085] 本发现的方式和/或本发现的安拆中的催化剂1和/或2和/或3的催化剂材 料没有具体限制,只需它们满脚所需温度前提。合适的催化剂和储存材料的特征,例如, 构成、晶形和/或概况特征,可通过本范畴手艺人员基于已知尝试方式如法式升温反映 (temperaturprogrammierter Reaktion),法式升温接收和法式升温解吸,压力测试和持久 研宄而确定。这些研宄可正在例如丈量展台(IVIessstiinden)中进行,此中具有构成可节制 调理的、体积流可节制调理的和温度可节制调理的气体夹杂物能够穿过具有温度可节制调 节的含材料样品的反映器,且可利用合适的气体阐发手艺定量阐发构成的变化。

  [0103] 正在某些实施方案中,催化剂1和/或催化剂2和/或催化剂3可构制为蜂巢状催化 剂、板状催化剂等,此中例如正在某些实施方案中,以以下体例选择催化剂的孔密度或板分手 和长度,即正在相关操做前提下的废气逗留时间跨越30ms且利用催化剂1中的UHC的 催化既非传输的也不被催化剂的频次(Umsatzfrequenz)显著,但正在另 一方面正在全负载的环境下废气反压力(Abgasgegendruck)低于燃气轮机效率可的值, 凡是为5至IOmbar 0

  [0104] 正在某些实施方案中,该催化剂1或催化剂1和/或2和/或3,可为经挤出的具有 薄的孔壁的固体催化剂或涂覆有催化剂材料的壁厚度低的陶瓷或金属载体。

  [0091] 正在某些实施方案中,本发现的方式和/或本发现的安拆和/或本发现的设备的控 制可为1分钟至30分钟,优选为3分钟至10分钟。然而,正在某些实施方案中,也可进行更 快的节制。

  2. 要求1所述的方式,此中只需正在催化剂(1)的存鄙人还原之后的二氧化氮的浓 度高于排放极限值,用氧气氧化UHC的反映速度就小于用UHC还原二氧化氮的反映速度。

  [0083] 正在某些实施方案中,一种或多种催化剂1和/或一种或多种催化剂2和/或一种 或多种催化剂3和/或一种或多种热互换器可供给正在正在本发现的方式和/或本发现的安拆 中。该催化剂和/或热互换器正在此可为不异或分歧的。

  [0026] 附图的元素相对相互并非以实正在比例显示。不异、功能不异和感化不异的元素、特 征和组分正在每种环境下正在附图中以不异标识表记标帜供给,除非还有所述。

  13. 要求10至12中任一项所述的安拆,其还具有用于UHC氧化的催化剂(2),该 催化剂设置的体例为使得其取催化剂(1)下逛的废气接触。

  3. 要求1或2所述的方式,此中该催化剂⑴还具有温度T 高于该温度催化 剂⑴储存的UHC和UHC的部门氧化产品,该温度高于Tm,如式(III)所示: (III) TUHCdesT0X〇

  [0109] 正在某些实施方案中,用于热收受接管和/或热互换这些安拆可至多包含取废气接触的 全体式热互换器。例如,用于热收受接管的安拆正在某些实施方案中可为废热蒸汽发生器。

  [0089] 并且,沸石如ZSM5类型的沸石具有对UHC优异的吸附能力且具有恰当的催化 活性组分,如Cu、Fe、Pt、W、In或Ag (例如通过浸渍响应的盐),还具有将NO2至NO的 优良的速度且有时以至将氧化氮完全还原至N 2。H-ZSM5做为NO2还原催化剂的根本组 分是出格有益,而更普遍分布的Na-ZSM5对本申请是不太有益的。并且,沸石凡是适合正在相 对高的温度,例如高于650°C的温度利用。

  4. 要求1至3中任一项所述的方式,此中该催化剂(1)具有温度T N()2abs,高于该温 度所述催化剂(1)储存二氧化氮,且该温度低于Ired,如式(IV)所示: (IV) TN02absTred, 而且具有温度TN_es,高于该温度所述催化剂(1)二氧化氮,且该温度高于Tral,如 式(V)所示: (V) Tred〈TN02des。

  [0094] (ii)具有活化温度Ired,高于该温度所述催化剂通过氧化UHC将NO 2催化还原为至 少一氧化氮N0,和

  [0067] 正在某些实施方案中,例如正在燃烧起头时,通过温度节制该方式是不成能的,因而优 选正在这些实施方案中可正在起头时发生更多的UHC,然后将其储存,以使得正在温度升高时可获 得UHC以用于NO 2还原。达到合适的NO 2还原后,可再次降低发生的UHC的量。

  [0079] 正在某些实施方案中,至多一个热互换器别离存正在于废气穿过的各催化剂的上逛和 最初的催化剂的下逛。

  [0093] (i)具有储存温度Tmffiabs,高于该温度所述催化剂储存UHC和UHC的部门氧化产品,

  [0007] 此外,正在燃气轮机的环境下,凡是可利用油做为替代燃料。这种环境下,取用天然 气的操做比拟,经常呈现氧化氮排放的添加,且正在更宽范畴的负载环境下察看到显著的浓 度的NO 2构成。

  [0052] 此外,正在本发现的方式中UHC的氧化可为UHC的部门氧化或完全氧化。正在某些实 施方案中,该氧化可为完全氧化,由于由此可避免UHC的部门氧化产品,例如醛和一氧化碳 CO的随后氧化,而该部门氧化产品对于大气和/或可能是无害的。正在某些实施方案中, 因而,优选可发生UHC至二氧化碳CO 2的完全氧化。

  14. 要求10至13中任一项所述的安拆,其还具有用于NO 2储存的催化剂(3),该 催化剂设置的体例为使得其取催化剂(1)上逛的废气接触。

  [0029] (i)具有储存温度Tmffiabs,高于该温度所述催化剂储存UHC和UHC的部门氧化产品, [0030] (ii)具有活化温度Ired,高于该温度所述催化剂通过氧化UHC将NO2催化还原为至 少N0,和

  [0038] (i)具有储存温度Traffiabs,高于该温度所述催化剂储存未燃烧的烃UHC和UHC的部 分氧化产品,

  [0006] 由于理当量比也远低于完全预混燃烧的稀燃极限(Magerbrenngrenze),所以未燃 烧的烃和/或烃夹杂物(UHC)、一氧化碳(CO)以及经常的氧化氮的排放添加,此中出格之处 正在于,排放的氧化氮中二氧化氮(NO 2)占次要比例。从排放至低层大气的角度看,后者现实 不是问题,由于一氧化氮正在大气中几分钟内就被氧化为二氧化氮。然而,NO 2具有不太好的 性质,即其正在蓝光谱和近紫外光谱范畴吸光,即便正在燃气轮机操做中污染物排放满脚所有 律例,因为白日发电厂烟囱发生的废气烟云发生变色,称为烟云),可导致验收 问题(Akzeptanzproblemen) 〇

  [0082] 正在本发现正在布景下,催化剂1和/或催化剂2和/或催化剂3的相关内容也可通 过催化剂1和/或2的内容描述,所以没有此外成果可从所述内容获得。

  [0039] (ii)具有活化温度Ired,高于该温度所述催化剂通过氧化UHC将NO 2催化还原为至 少一氧化氮N0,和

  8. 要求1至7中任一项所述的方式,此中将催化剂(1)上逛的废气穿过用于NO 2 储存的催化剂(3),该催化剂正在温度Tmj2abs储存二氧化氮且正在温度T 将其。

  [0005] 燃气轮机的特征不只正在于低排放和高效率,还正在于如正在极其分歧的负载(负载灵 活性从100 %降至低于30 %的值)和快速负载变化以及快速启动(正在少于30分钟内实现基 本负载)的环境下操做的能力。因为源自再生能源(风能、太阳能等)的能量的百分比增 加(这些再生能源的特征为进入电力供应网的电能随时间高度波动),而更多地操纵燃气 轮机的负载矫捷性。然而,其成果是呈现污染物排放,这显著分歧于试验轮回中测定的平均 值:正在低燃烧器输出的环境下,于当量比(即燃料/空气比,基于化学计量燃烧所需的值) 操做燃气轮机燃烧器,要远低于轮机的根基负荷所需的值。

  [0068] 此外,正在某些实施方案中,正在本发现的方式中燃烧能够以下体例节制,S卩,例如正在 起头阶段和低部门负载阶段,UHC浓度的时间平均值(im zeitlichen Mittel)比NO2排放 的时间平均值高一个特定因子γ,该因子可按照方程(VI)由UHC XUHjP NO2Xto2的浓度计 算。

  [0125] 正在分歧温度丈量气体构成,如表1和2所列。每种催化剂进行两个系列的丈量, 一种是温度平均地从100°c添加(升高)至600°C,一种是温度平均从600°C平均降低(下 降)至KKTC,此中温度变化为+/-ΙΟΚ/min。正在本申请中,具有添加和下降的温度的一系列 丈量也被用来确定催化剂材料对未燃烧的烃UHC的储存能力。此外,正在表中,穿过催化剂后 去除的二氧化氮的含量,相对原料气,被暗示为CleNO 2 (以百分比计),且可计较为原料气中 NO2浓度减去催化剂下逛的各个NO 2浓度所得的差除以原料气中NO 2浓度。

  [0047] 正在具体的实施方案中,本发现的方式可正在低于Tm的温度操做,以可以或许确保NO 2浓 度被尽可能地降低。然而,也可能正在这些实施方案中,该操做温度可短暂地跨越工做温度 Tm,例如小于1小时的时间,优选少于30分钟,还优选少于20分钟且出格优选少于10分钟。 正在这些实施方案中使温度回到低于T m的温度的速度越快,就能更快地实现改良的NO2浓度 的削减。此外,正在这些实施方案中,若是例如发生废气的燃烧完全进行而且因而NO 2底子没 无形成,或仅以很低的浓度构成从而无需降低其浓度,那么操做温度可跨越工做温度!达 较长的时间。

  7. 要求1至6中任一项所述的方式,此中将催化剂(1)下逛的废气穿过用于UHC 氧化的催化剂(2),该催化剂氧化UHC和UHC的部门氧化产品。

  【专利摘要】本发现涉及削减由烃或烃夹杂物的不完全燃烧发生的废气中的二氧化氮浓度的方式,其利用通过氧化未燃烧的烃或烃夹杂物来还原二氧化氮的催化剂,涉及削减由烃或烃夹杂物的不完全燃烧发生的废气中的二氧化氮浓度的安拆,其利用通过氧化未燃烧的烃或烃夹杂物来还原二氧化氮的催化剂,且涉及包含该安拆的设备。

  [0013] 本发现的另一目标是针对还不具有用于选择性催化还原(SCR)氧化氮的设备(通 过NH 3做为还原剂)的安拆,供给一种可改良的方案,以削减由烃或烃夹杂物的不完全燃烧 发生的废气中的NO2排放,且这种环境下有益的是,无需任何还原剂例如氨的储存、计量和 注入(Injektion)。比拟需要注入还原剂的方案,这种环境的有益成果是,削减了还原剂和 方面的运转成本,且避免了未反映的或不完全未反映的且本身可能是污染物的还原剂 的排放。

  [0050] 然而,正在某些实施方案中,也可正在低于1^!的温度经较长的时间实施本发现的方 法,例如当存正在用于正在低于I red的温度储存勵2的存储物(Speicher)时,只需温度添加至大 于或等于Tral的值,存储物储存NO 2的储存能力就会耗尽。正在本申请中储存NO 2的存储物可 为催化剂1或其它催化剂,例如储存腸2的催化剂3,或用于储存NO 2的其它存储物,例如吸 收液体。

  [0012] 因而本发现的目标是供给一种削减由烃或烃夹杂物的不完全燃烧发生的废气中 的二氧化氮浓度的方式和安拆,该方式和安拆能够以简单和无效的体例从废气中去除二氧 化氮。

  [0088] 若是该基材取例如五氧化二钒V2O5夹杂,可发生NO 2被UHC还原和UHC的氧化。这 些反映的活化温度和工做温度T M凡是跟着催化剂中添加的V 205含量而降低。若是 V2O5含量选择的太高,则UHC氧化正在NO 2还原中占从导,因而正在宽的温度范畴,虽然可较好 地实现UHC排放的削减,但不克不及实现腸2排放的充实降低。例如,正在某些实施方案中,正在V 205 含量为1. 7分量%时,即便正在较高的温度,也可优良的NO2削减,而正在V 205含量为3沉 量%时,正在高于400°C的温度,正在某些实施方案中已可发生NCV咸少程度的降低。

  [0115] 本发现的安拆的一个示例性实施方案示于图4,此中废气从左到左持续流过催化 剂3、催化剂1和催化剂2。正在图5中,示出了本发现安拆的另一个示例性实施方案,此中额 外的热互换器WTA、WTB、WTC和WTD设置正在催化剂1、2和3的上逛、之间和下逛。然而,正在某 些实施方案中也可供给多种催化剂,www.r66.com,例如催化剂1、2和3,和/或更多或更少的热互换器和 /或无需催化剂2和/或催化剂3。正在某些实施方案中,出格地,图5所示的安拆正在设备的 启动/驱动(Starten/Hochhren)、或正在非稳态操做过程中具有劣势,由于二氧化氮可被 储存。并且催化剂温度可通过热互换器被更好地节制。

  10. 用于削减由烃或烃夹杂物的不完全燃烧发生的废气中的二氧化氮NO 2的浓度的拆 置,此中该安拆具有用于NO2还原的催化剂(I),该催化剂 (i) 具有储存温度Tureabs,高于该温度所述催化剂储存未燃烧的烃UHC和UHC的部门氧 化产品, (ii) 具有活化温度TMd,高于该温度所述催化剂通过氧化UHC将NO2催化还原为至多一 氧化氮NO,和 (iii) 具有工做温度Tm,正在该温度起头用氧气O2氧化废气中的UHC, 其顶用于储存UHC的储存温度Traffiabs低于用于还原NO2的活化温度Tral,如式⑴所示: (I) TuHCabs〈T red? 且 用O2氧化UHC的工做温度T M高于T ,如式(II)所示: (II) T0X〉Tred。

  [0072] 同样地,正在某些实施方案中,可将催化剂1上逛的废气穿过用于NO2储存的催化剂 3,正在优选的实施方案中,催化剂3正在温度Tm2abs储存二氧化氮且正在温度T 将其。正在 这些实施方案中,可发生额外的NO2储存,因而废气中NO 2浓度可被进一步被削减。正在某些 实施方案中,通过正在高于Tral的温度T TO2desNO 2,可进一步削减NO2浓度,由于正在这些实 施方案中,NO2R正在高于T 的温度穿过催化剂1。正在优选的实施方案中,T 低于T M,以 NO2正在低于T M的温度穿过催化剂1。正在某些实施方案中,该废气可正在催化剂1上逛还 穿过一种或多种其它腸2储存介质(除了催化剂3或取代催化剂3),例如NO 2接收介质或 固体储存介质,此中所述其它的储存介质正在某些实施方案中也可具有催化剂3的关于TNQ2abs 和TN_S的温度特征。正在优选的实施方案中,T TO2abs低于废气穿过催化剂3和/或别的的储 存介质的温度。正在某些实施方案中,也可供给催化剂3和别的的存介质。催化剂3的 合适的催化剂材料可恰当地通过本范畴手艺人员基于简单尝试确定,例如正在丈量设备中。 并且,正在某些实施方案中可供给其它储存催化剂和/或其它用于废气纯化的催化剂。

  [0023] 图6显示按照本发现的一个实施方案的燃气轮机废气中相对热均衡的NO和勵2的 浓度曲线还原催化剂下逛的NO和NO 2的浓度。

  17. 要求16所述的设备,此中所述设备为燃气轮机发电厂、燃气轮机操做的压缩 机、气或油动式汽锅、燃气策动机、或柴油或沉油燃烧操做的汽船策动机。

  [0020] 图3显示按照本发现另一实施方案具有废热蒸汽发生器和催化废气纯化的燃气 轮机发电厂。

  [0084] 正在某些实施方案中,还可能该催化剂1和/或2和/或3组合正在载体上,例如,催化 剂1正在一侧和/或相对侧用催化剂材料2和/或3的溶液和/或乳液和/或悬浮液浸渍,然 后以以下体例热处置,即整个催化剂1被催化剂2和/或催化剂3的催化剂材料笼盖。例 如,以这种体例,多种沸石可至堇青石载体。正在这些实施方案中,催化剂可具有分歧的 区域,每个区域对应于催化剂1和/或催化剂2和/或催化剂3。

  [0024] 图7显示实施例2的NO和NO2的浓度(图7a),实施例2的温度曲线和空间速度 SV(space velocity)(图7b),和做为Cl分数所丈量的实施例2的烃的浓度曲线] 附图用来注释本发现的实施方案和辅帮进一步的理解。取仿单连系可本发 明的概念和道理。其它实施方案和很多所述长处按照所述附图获得。

  5. 要求1至4中任一项所述的方式,此中UHC浓度的时间平均值X UHC比二氧化氮 浓度的时间平均值Xito2高一个因子γ,其由式(VI)所示: (VI) Y = WX觀1。

  [0057] 正在本发现的方式中,出格是正在利用天然气或油的燃气轮机或设备的运转中,正在低 部门负载区域(〈50% )以及正在负载起头或其它变化时,优选通过至多两种办法的组合来减 少废气中高的NO2排放,其体例使得不再发生废气烟云的可见变色,且同时满脚所有极 限值。例如正在本发现的其它设备中,例如正在将电力供给至能源网的设备中,或正在不需要负载 持续不异的设备中,或正在其速度经的汽船中,也可发生负载变化或低部门负载。当源自 波动(fluktuierenden)的可再生能源,例如风能和/或太阳能的大量的能量被储存正在能源 网中,从而需要较少的源自该发电厂能量时,低负载可发生正在,例如基于燃烧烃或烃夹杂物 的发电厂。

  [0011] 然而,NO2的构成也可具有其他缘由,其正在一些环境下需要分歧的办法来削减NO2 排放:因而,正在具有废热蒸汽发生器和整合的多阶段废气后处置(其由上逛CO氧化催化剂 和随后的氨(NH3)注入(Ammoniak(NH3)-Injektion)以及下逛SCR催化剂(SCR,选择性催 化还原)构成)的燃气轮机的环境下,察看到显著的NO 2排放的构成。为处理该问题,正在EP 2 223 733 Al中,正在合适的温度区放置CO氧化催化剂。然而,这种废气纯化是复杂的 且就其方式而言是高贵的,从而也不克不及被随便改良,或只能正在破费庞大的环境下正在现有设 施中改良。

  [0112] 正在本发现某些实施方案中,正在这种设备中于扩散器D的下逛可引入包含催化反映 器KR的安拆,如图2所示。

  [0086] 例如,催化剂的NO2储存特征和/或UHC储存特征可受其酸性和/或孔布局而影 响。并且,例如正在沸石的环境下,储存特征可通过晶体孔的布局来调理。

  [0075] 因而,正在某些实施方案中,例如正在燃气轮机发电厂中,可采纳/利用用于催化剂例 如催化反映器上逛的热收受接管/热传送的办法,例如,蒸汽发生器,以催化剂中的废气温 度低于T max。若是没有可供给的用于热收受接管的办法,或没有供给该办法,正在某些实施方案 中可优选利用较不的催化剂,其可正在高达烃或烃夹杂物燃烧下逛的最大废气温度下操 做,优选不丧失活性,因而,此中T max高于最大废气温度。

  [0107] 该设备的实例可为燃气轮机发电厂,一个或多个燃气轮机操做的压缩机,气或油 动式汽锅,燃气策动机或燃烧柴油或沉油操做的汽船策动机。

  [0113] 正在优选的实施方案中,如图2所示,例如,具有催化反映器KR的安拆没有安拆正在烟 囱K中,或至多没有以使催化剂材料于雨水的体例安拆正在烟囱K中,由于雨水可损坏或 一种或多种催化剂,例如因为蒸发雨水导致的压力爆炸。正在某些实施方案中损坏通过 强的温度变化发生,由于催化剂对于温度震动。

  [0063] 正在优选的实施方案中,催化剂1还可具有以下性质,正在同样低的温度TTO2abs之上 (T N02abs〈〇,如式(IV)所示,其也储存NO2,而且正在高于用于还原的活化温度的温度T_es 将其/解吸附,如式(V)所示。

  [0056] 未燃烧的烃可为,例如,具有1至20,优选1至10,还优选1至4个碳原子的烃,例 如甲烧,乙烧,丙烧,丙稀,丁烧,1- 丁稀,2- 丁稀,戊烧,戊稀,环戊烧,己烧,苯或甲苯。同样 地,未燃烧的烃和未燃烧的烃夹杂物可为源自烃和烃夹杂物燃烧的部门氧化的反映产品, 其仍然可以或许被进一步氧化,例如醛和酮。本申请的烃能够是饱和或不饱和的和曲链或支链 的,或环状或芳喷鼻的。并且,正在某些实施方案中,所述烃能够是经代替的。正在某些优选的实 施方案中,优选将不会发生晦气影响的烃加进催化剂1和/或催化剂1和/或2和/或3。

  15. 要求10至14中任一项所述的安拆,其正在穿过催化剂(1)的气流的标的目的上,具 有至多一个热互换器,所述至多一个热互换器正在催化剂(1)的上逛和/或下逛和/或任选 正在催化剂(2)的上逛和/或下逛和/或任选正在催化剂(3)的上逛和/或下逛。

  [0048] 同样地,正在某些实施方案中,可优选正在大于或等于活化温度Tral的温度来实施本发 明的方式,以使二氧化氮被尽可能多的削减。然而,也可正在低于温度以短时间实施本 发现的方式,例如少于30分钟,优选少于20分钟,更优选少于10分钟,且出格优选少于5 分钟,但优选的是,将该温度快速答复至大于或等于1; 6(1的温度。

  [0053] 正在本发现的方式中,做为UHC,零丁的未燃烧的烃以及源自烃或烃夹杂物不完全燃 烧的未燃烧的烃的夹杂物,都正在考虑之内。正在本发现的方式中,燃烧的烃和烃夹杂物没有具 体限制,好像未燃烧的烃和烃夹杂物的环境。

  [0001] 本发现涉及削减由烃或烃夹杂物的不完全燃烧发生的废气中的二氧化氮的浓度 (削减含量)的方式,其利用催化剂通过氧化未燃烧的烃或烃夹杂物来还原二氧化氮,涉及 用于削减由烃或烃夹杂物的不完全燃烧发生的废气中的二氧化氮浓度的安拆,其利用催化 剂通过氧化未燃烧的烃或烃夹杂物来还原二氧化氮,还涉及包含所述安拆的设备。

  [0073] 正在某些实施方案中,可优选供给办法将催化剂温度设置为低于例如催化剂1和/ 或催化剂2和/或催化剂3的Tmax的温度:例如,正在大于阈值T max的温度时,具有优良的UHC 和/或NO2储存能力的催化剂可反映,且丧失储存能力和/或催化活性,该阈值T _可低于 最大废气温度,例如燃气轮机的最大废气温度。正在这些优选实施方案中,由此可防止损害一 种或多种催化剂,不然这可能会导致NO 2浓度削减的降低。

  [0087] 例如,二氧化钛TiO2显示优良的UHC储存性,此外,其还可被例如三氧化钨WO 3稳 定化,从而其可正在燃气轮机的全废气温度范畴内利用。同时,该材料也显示对储存能 力。此外,通过更高含量的WO 3,可获得正在相对高的温度下,例如正在高达高于650°C的温度下 使用的催化剂材料。二氧化钛取例如二氧化锆或三氧化二铝,如!10 2/21)2或TiO 2/Α1203的 其它夹杂氧化物(Mischoxide)做为催化剂制备的根本对于本范畴手艺人员是已知的,因 此当然可同样利用。

  [0049] 正在某些实施方案中,可次要(例如多于95%的时间长度)正在!^至!。,的温度范畴 操做本发现的方式。正在某些实施方案中,能够时间平均值(im zeitlichen Mittel)正在Ired 至Tm的温度范畴操做本发现的方式。

  [0071] 正在某些实施方案中,催化剂1下逛的废气可穿过用于氧化UHC的催化剂2,该催化 剂2可氧化UHC和/或UHC的氧化产品,例如通过氧气。以这种体例,UHC或UHC的氧化产 物(其也可能是对无害的)的可被降低或削减。正在优选的实施方案中,催化剂2 可正在该废气穿过催化剂1后具有的温度下催化UHC和/或UHC的氧化产品的氧化。正在某些 实施方案中,催化剂2可正在小于或等于T ral的温度实施UHC和/或UHC的氧化产品的氧化。 正在某些实施方案中,催化剂2还可有益地额外氧化一氧化碳C0,其至多部门被氧化为二氧 化碳CO 2。该催化剂2的合适的催化剂材料可被本范畴手艺人员得当地利用。

  [0060] 此外,正在本发现的方式中催化剂1可具有以下性质,正在低的温度Traffiabs(T UHCabs〈〇 之上时,其储存UHC和UHC部门氧化的反映产品例如醛,且正在温度Traffides它们,该温度 Traffid J尤选高于,出格是显著高于,用于氧化的工做温度Tm,如式(III)所示:

  [0059] 正在优选的实施方案中,只需NO2浓度高于所需的排放极限值,用O2氧化的反映速 率就可低于用N0 2氧化的反映速度。例如,本发现的方式的排放极限值可为lOOppm,优选 50ppm,更优选20ppm,出格优选IOppm且出格是8ppm,更出格是6ppm。以这种体例,可实现 改良的NO 2浓度削减。

  1. 削减由烃或烃夹杂物的不完全燃烧发生的废气中的二氧化氮NO 2的浓度的方式, 此中包含二氧化氮和未燃烧的烃UHC的废气穿过用于NO2还原的催化剂(1),通过取 UHC反该当催化剂(1)还原NO2且正在该过程中氧化UHC,且废气中存正在的二氧化氮正在催化剂 (1)的存鄙人至多被还原为一氧化氮N0, 此中该催化剂(1) (i) 具有储存温度Tureabs,高于该温度所述催化剂储存UHC和UHC的部门氧化产品, (ii) 具有活化温度Tral,高于该温度所述催化剂通过氧化UHC将化还原为至多 N0,和 (iii) 具有工做温度Tm,正在该温度起头用氧气O2氧化废气中的UHC, 其顶用于储存UHC的储存温度Traffiabs低于用于还原NO2的活化温度Tral,如式⑴所示: (I) TuHCabs〈T red? 且 用O2氧化UHC的工做温度T M高于T ,如式(II)所示: (II) T0X〉Tred。

  [0077] 正在某些实施方案中温度升高的办法可通过实施一个或多个热互换器/换热器。本 申请中热互换器的类型没有。例如,正在包含催化剂1和/或催化剂2和/或催化剂3 的本发现的安拆中,可别离正在催化剂(1)的上逛和/或下逛和/或任选催化剂(2)的上逛 和/或下逛和/或任选催化剂⑶的上逛和/或下逛供给一种或多种热互换器。因而,例 如可供给〇至30,优选4至20,出格优选10至15个热互换器。

  [0015] 本申请提出的削减燃气轮机废气中NO2排放的方案是基于以下出人预料的发觉, 通过NO 2取未燃烧的烃的催化反映,正在所选择的催化活性对于烃取氧气的氧化反映来说脚 够低的环境下,可引入废气组合物,此中即便正在氧化氮(NO x)总浓度不变的环境下,也可使 NO2浓度降至远低于正在各自的催化剂温度下由NO 2和NO之间的热力学均衡比例所给出的值。

  [0114] 本发现的另一实施方案示于图3,此中正在扩散器下逛供给了废热蒸汽发生器 (Abhitzedampferzeuger) AD,其具有催化剂1和四个热互换器WTl,WT2,WT3和WT4。然而, 正在某些实施方案中,废热蒸汽发生器可包含一个或多个催化剂,例如催化剂1和/或2和/ 或3,以及一个或多个热互换器,此中热互换器能够分歧体例设置。

  [0009]同样,二氧化氮排放和由此发生的变色可正在其它设备的废气中构成,所述其 它设备正在必然的运转前提下,使烃或烃夹杂物完全燃烧,例如,气动式压缩机,气或油动式 汽锅,燃气策动机或柴油或沉油操做的汽船。

  [0121] 正在丈量设备中,将原料气做为模仿废气穿过两种分歧的催化剂材料Pt_NH4ZSM5 和Fe-NaZSM5,该模仿废气的构成为氮气N 2/02/H20 = 82/8/10体积%且具有杂质NO、NO2 和按照下表1和2的总烃浓度HCtrt,这两种催化剂材料以400孔/平方英寸(cpsi)的孔 密度涂覆正在堇青石载体上。正在本申请中,Pt_NH 4ZSM5为铂的,铵互换的ZSM5沸石,且 Fe-NaZSM5为铁的,钠离子互换的ZSM5沸石.

  [0111] 一个示例性设备(此中可设置本发现的安拆)是燃气轮机发电厂,如图1所示,其 包含发电机G、用于压缩空气L的压缩机KP和用于利用燃料B (烃或烃夹杂物)操做燃气轮 机G的燃烧室BK。该设备中燃气轮机GT的废气通过扩散器D进入烟囱K。

  [0014] 这些目标通过要求1的方式和要求10的安拆得以实现。此外,供给此中 设置本发现的安拆的设备。本发现其它优选的实施方案正在隶属要求中阐述。

  [0028] 本发现涉及削减由烃或烃夹杂物不完全燃烧发生的废气中的二氧化氮浓度的方 法,此中包含二氧化氮NO 2和未燃烧的烃UHC的废气穿过用于NO2还原的催化剂1,通过取 UHC反映,催化剂1还原NO2且正在该过程中氧化UHC,该方式的特征正在于,通过氧化UHC,废气 中存正在的二氧化氮正在催化剂1的存鄙人被至多还原为一氧化氮N0,此中催化剂1

  [0108] 正在该设备中,正在某些实施方案中,一个或多个用于热收受接管和/或热互换的安拆可 供给正在该设备的废气管道中。

  [0037] 本发现的用于正在烃或烃夹杂物不完全燃烧发生的废气中削减二氧化氮的浓度的 安拆的特征正在于,该安拆具有用于NO 2还原的催化剂1,该催化剂

  [0117] 成心义的是,上述实施方案、构制和成长可按需要取其它组合。本发现的其它可能 的构制、开辟和实施也包罗正在上文或下文的实施方案中没有具体描述的特征的组合。具体 地,本范畴手艺人员也将能添加零丁的方面做为本发现各类根基形式的改良或弥补。

  [0090] 并且,多种催化剂材料可氧化UHC构成多种产品。因而,例如,实施例1利用的 Pt-NH4ZSM5催化剂可氧化UHC为CO2,而实施例1利用的Fe-NaZSM5催化剂或实施例2利用 的催化剂氧化UHC为一氧化碳。

  [0066] 正在这些示例性实施方案中,正在低温可发生NO2浓度的进一步削减,例如正在烃燃烧的 起始过程中,例如正在按照本发现的设备中,正在范畴为_40°C至+40°C的温度,任选范畴 为10至35°C,任选范畴为20至30°C。正在这些实施方案中,温度T NQ2des可优选低于T M,以保 证正在NO2解吸/的过程中,存正在脚够的UHC用于NO 2还原。正在优选的实施方案中,T NQ2abs 低于废气穿过催化剂1的温度。

  [0002] 目前,因为世界上添加的能量需求,越来越需要正在多种设备中无效且洁净地发生 能量,这也合用于通过烃或烃夹杂物的燃烧来操做的发生能量的常规设备。

  [0004] 通过利用优化的燃烧器,正在利用天然气操做过程中,可平均氧化氮排放(NOx =总氧化氮,即NO和NO2合计)少于25ppm (按体积)而且一氧化碳排放(CO)低于lOppm, 此中的试验轮回用做确定排放的根本。因而正在很多工业国度例如可满脚发电厂排 放的国度极限值,且不消任何进一步的废气后处置。

  11. 要求10所述的安拆,此中该催化剂(1)还具有温度T 高于该温度所述催 化剂⑴储存的UHC和UHC的部门氧化产品,且该温度高于Tm,如式(III)所示: (III) TUHCdesT0X〇

  [0058] 正在某些实施方案中,废气,例如燃气轮机废气,可穿过具有以下性质的催化剂1 : 高于活化温度Ired,其使得NO2取燃气轮机的未燃烧的烃排放物UHC反映且其被至多还原至 N0,正在该过程中UHC被氧化。高于工做温度TMTMd,起头用废气中未被耗损的氧气O 2来氧 化 UHC0

  [0017] 本发现将通过以下实施例并参考附图进行注释,这些实施例和附图用来推进对本 发现的理解,而不以任何体例对其限制。

  [0062] 例如,正在优选的实施方案中,催化剂1可正在20°C,优选50°C,且进一步优选100°C, 且高于Tm的温度UHC和UHC部门氧化的反映产品。正在这种实施方案中,出格可即 使正在低的温度,正在用于NO2还原的催化剂1中也存正在UHC的存货,即便正在按照本发现方式的 设备的操做中,也存正在UHC的缺失(比拟NO 2)。并且,正在这些实施方案中,因为正在低温储存 UHC,从而可获得更多的UHC,若是温度添加至Tral,则可添加 NO2削减的量。

  [0116] 正在某些实施方案中,利用本发现的方式或本发现的安拆对催化剂下逛的NO和NO2 浓度的形成结果正在图6被示例性示出,此中对比了燃气轮机中两种物质的均衡浓度,然而, 该图并不限制本发现。

  [0074] 正在某些实施方案中,当温度降至低于某一温度时,可操纵催化剂1和/或催化剂1 和/或3和/或其它储存催化剂和/或储存介质的储存能力达必然时间。然而,正在某些实 施方案中,优选通过响应地节制温度和/或压力和/或材料流和/或废气中物质的浓度,将 该方式节制正在所述方式限制的前提内,节制的体例为使得储存物可构制为更小。

  [0046] 因为正在本发现的方式和安拆中催化剂的工做温度Tm高于活化温度T ,因而能够 确保,至多部门确保NO2浓度由存正在的UHC而削减。正在某些使用和实施方案中,二氧化氮的 浓度可削减至小于lOOppm,优选50ppm,出格是20ppm的值,例如对于柴油安拆,或削减至小 于lOppm,优选8ppm,出格是6ppm的值,例如对于燃气轮机。

  [0054] 例如,燃烧的烃和烃夹杂物可包罗石油、天然气、柴油、沉油、原油、甲烷、乙烷,或 部门代替的烃如甲醇或乙醇。本申请中的烃可包含任何数量的碳,例如1至40个碳原子,且 可为曲链或支链的、饱和或不饱和的、代替或未代替的或芳喷鼻或环状的。本申请中,疑惑除 该燃烧的烃夹杂物可包含其它物质,例如,碳、硫、金属或其它杂质,也例如代替的烃,例如, 硫醇,醇,醛,酮,胺,硝基化合物等。正在某些实施方案中,这些其它物质可正在废气中发觉,但 正在某些实施方案中也可正在催化剂1的上逛和/或催化剂1和/或2和/或3的上逛过滤。 正在某些实施方案中,优选去除晦气影响催化剂1和/或催化剂1和/或2和/或3的物质, 该物质例如做为催化剂1上逛和/或催化剂1和/或2和/或3上逛的催化剂毒物。

  [0092] 本发现的用于削减由烃或烃夹杂物不完全燃烧发生的废气中的二氧化氮浓度的 安拆具有至多一个用于NO 2还原的催化剂1,该催化剂

  6. 要求1至5中任一项所述的方式,此中正在废气穿过催化剂(1)之前提取热量,以 使废气正在穿过催化剂(1)时具有低于最大温度T max的温度,高于该最大温度Tmax,对用于NO2 还原的催化剂来说,UHC和/或储存能力降低,和/或高于该最大温度T _,正在二氧化 氮还原中的催化活性降低。

  12. 要求10和11中任一项所述的安拆,此中该催化剂⑴具有温度TN()2abs,高于该 温度该催化剂(1)储存二氧化氮,且该温度低于I red,如式(IV)所示: (IV) TN02absTred, 而且具有温度TN_es,高于该温度所述催化剂(1)二氧化氮,且该温度高于Tral,如 式(V)所示: (V) Tred〈TN02des。

  [0008] 燃气轮机发电厂为持久投资,至今为止,正如燃煤发电厂,凡是以根基负荷运转, 以实现来自于出产电能的收益最大化。这种环境下氧化氮排放物根基上由100%的一氧化 氮(NO)构成。因而没有察看到淡废气的烟云,除了正在偶尔启动燃气轮机的环境下。因 此,至今为止,仅通过快速增加再生能源正在能源市场中的比沉并没有处理可见的排放物的 问题。