專利名稱：降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，例如化石燃料燃燒爐。特別地，本發(fā)明涉及至少降低來自化石燃料燃燒系統(tǒng)的排放物的不透明度。
背景技術：
美國清潔空氣法案(United States Clean Air Act)1990年修正案要求諸如電廠的空氣排放大戶限制其燃燒過程中排出的氣載污染物的排放?，F(xiàn)今運行的大多數(shù)蒸汽發(fā)電廠中，化石燃料(例如石油或煤炭)在包括鍋爐的燃燒爐內燃燒以將水加熱成蒸汽。蒸汽驅動與發(fā)電機耦合的汽輪以產(chǎn)生電力。然而，這些化石燃料燃燒爐排出高污染煙道氣流進入大氣中。這些煙道氣流通常含有有毒的氣體化合物，例如二氧化碳、氯氣、氟、NOx和SOx，以及顆粒物，例如飛灰，它是化石燃料燃燒后大部分不可燃燒的殘留物。
迄今為止，已經(jīng)使用了很多裝置來降低化石燃料系統(tǒng)所排放的污染物的濃度。最有效的裝置之一是靜電除塵器(ESP)。US6,488,740中描述了EPS及其在典型化石燃料燃燒鍋爐中的用途。ESP是一種具有平均間隔的靜電導體的裝置，所述靜電導體通常是平板，帶有靜電。當煙道氣流通過這些導體之間時，煙道氣流中的顆粒物變?yōu)閹щ姴⑶冶晃綄w上。通常，將二十到六十個導體設置為彼此平行，使煙道氣流通過導體之間形成的通道。在導體上形成的顆粒物層限制了靜電場的強度并降低了ESP的性能。為了保持性能，定期清潔導體以去除所收集的顆粒物。
存在兩類ESP干法和濕法ESP。干法ESP通過振動或敲擊導體并將所去除的顆粒物收集到一個干料斗中來從導體上去除顆粒物。濕法ESP通過從導體上清洗掉顆粒物并將所去除的顆粒物收集到一個濕料斗來去除顆粒物。
US3,444,668中公開了一種使用一系列干ESP場和濕ESP場來去除顆粒物的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)過程中去除顆粒物。然而，例如如US2,874,802中所公開的，將濕ESP場設置在干ESP場的上游，不足以從煙道氣流中去除污染物或者克服上述問題。
US5,384,343和US5,171,781中公開了一種用超吸收性細粉形成煤粉丸片的方法，包括將濕粘的煤粉團轉變?yōu)橐姿榈幕蚩闪鲃拥墓腆w并隨后形成固體丸片的步驟，所述超吸收性細粉已經(jīng)被團聚以用于化石燃料燃燒爐中。該US5,384,343和US5,171,781專利公開了使用吸水聚合物顆粒制造濕粘煤粉團，所述聚合物顆粒為粒度小于10μm的細粉，選自淀粉丙烯腈接枝共聚物和通過水溶性烯鍵式不飽和單體或單體混合物聚合形成的聚合物。特別地，聚合物顆粒細粉的有效干燥尺寸小于10μm。然后使細粉團聚，團聚的聚合物由至少90％低于50μm的超吸收性聚合物的混合物構成并混入顆粒物團，顆粒的形式或者是干燥粉末形式，或者是尺寸小于50μm的顆粒在水不混溶液體中的分散體形式，所述干燥粉末的粒度大于50μm并由尺寸小于50μm的較細顆粒內部結合的易碎團聚物構成。本質上，該US5,384,343和US5,171,781專利涉及了超吸收性聚合物細粉的用途，所述超吸收性聚合物細粉被團聚并用于使諸如煤炭的造粒燃料。
因此，該US5,384,343和US5,171,781專利還進一步教導了由此通常不希望使用小于等于50μm的吸收性顆粒，但是如果使用較大顆粒，例如大于等于200μm的顆粒，則它們從環(huán)境中吸收液體的速率可能會非常慢，而且，如果這些顆粒團聚的話，則團聚物會很大，而這是不希望的。
基于上述理由，非常希望提供一種化石燃料燃燒系統(tǒng)，所述化石燃料燃燒系統(tǒng)包括一種有效的系統(tǒng)，用于降低化石燃料燃燒爐所排放的煙道氣中污染物濃度，同時克服現(xiàn)有系統(tǒng)中的上述缺點。
發(fā)明簡述本發(fā)明通過提供一種化石燃料燃燒系統(tǒng)來滿足上述這些以及其它需求，所述系統(tǒng)包括排放控制劑分配器、燃燒爐、排放監(jiān)測器、以及非必需的控制器。排放控制劑分配器向化石燃料燃燒系統(tǒng)提供預定量的有機排放控制劑，例如，不透明度控制劑。燃燒爐包括與大氣相連通的排煙道。排放監(jiān)測器能夠測定通過排煙道通入大氣的煙道氣的至少一種性質。例如，當有機排放控制劑為不透明度控制劑時，排放監(jiān)測器具有至少測定不透明度的能力。當包括控制器時，該控制器至少與排放控制劑分配器和排放監(jiān)測器相連。
本發(fā)明的一個方面是提供一種化石燃料燃燒系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括排放控制劑分配器、燃燒爐和排放監(jiān)測器。排放控制劑分配器提供預定量的有機排放控制劑。排放監(jiān)測器能夠測定通過排煙道通入大氣的煙道氣的至少一種性質。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種可與化石燃料燃燒系統(tǒng)一起使用的不透明度控制劑分配器。該化石燃料燃燒系統(tǒng)可以包括燃燒爐，并可以包括不透明度監(jiān)測器。該不透明度控制劑分配器能夠提供預定量的不透明度控制劑。該不透明度監(jiān)測器至少能夠測定由燃燒爐通過排煙道通入大氣的煙道氣的不透明度。
本發(fā)明再一個方面是提供一種化石燃料燃燒系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括不透明度控制劑分配器、燃燒爐、不透明度監(jiān)測器和控制器。該不透明度控制劑分配器能夠提供預定量的不透明度控制劑。該不透明度監(jiān)測器至少能夠測定由燃燒爐通過排煙道通入大氣的煙道氣的不透明度。該控制器至少與不透明度控制劑分配器和不透明度監(jiān)測器相連。
本發(fā)明附加的一個方面是提供一種控制化石燃料燃燒系統(tǒng)排放的方法。該方法包括下列步驟(a)向燃燒爐提供一定量的有機排放控制劑，(b)測定通入大氣的煙道氣的至少一種性質，(c)比較該至少一種性質的測定值和預設點值，(d)在適當?shù)那闆r下，調節(jié)所提供的有機排放控制劑的量，以及(e)重復步驟(b)-(d)。所提供的有機排放控制劑的量足以將煙道氣的至少一種性質控制在預設點值。由于對測定值和預設點值進行了比較，如有必要，適當調節(jié)所提供的有機排放控制劑的量，以使該至少一種性質的測定值與預設點值基本相同。
本發(fā)明附加的另一個方面是提供一種控制化石燃料燃燒系統(tǒng)排放物不透明度的方法。該方法包括下列步驟(a)提供一定量的不透明度控制劑，(b)至少測定通入大氣的煙道氣的不透明度，(c)比較不透明度測定值和不透明度預設點值，(d)在適當?shù)那闆r下，調節(jié)所提供的不透明度控制劑的量，以及(e)重復步驟(b)-(d)。所提供的不透明度控制劑的量足以至少將煙道氣的不透明度控制在預設點值。由于對不透明度測定值和預設點值進行了比較，如有必要，適當調節(jié)所提供的不透明度控制劑的量，以使不透明度測定值與預設點值基本相同。
本發(fā)明附加的再一個方面是提供一種在控制其排放的同時運行化石燃料燃燒系統(tǒng)的方法。該方法包括下列步驟(a)在所需載荷預設點值下運行化石燃料燃燒系統(tǒng)，(b)提供預定量的不透明度控制劑，(c)將所需載荷預設點值調節(jié)到不同的所需載荷預設點值，(d)在不同的所需載荷預設點值下至少測定通入大氣的煙道氣的不透明度，(e)比較不透明度測定值和不透明度預設點值，(f)在適當?shù)那闆r下，調節(jié)所提供的不透明度控制劑的預定量，以及(g)重復步驟(c)-(f)。所提供的不透明度控制劑的預定量足以至少將煙道氣的不透明度控制在不透明度預設點值，同時在所需載荷預設點值下運行。在將所需載荷預設點值調節(jié)至不同的所需載荷預設點值后，對測定值和不透明度預設點值進行比較。如有必要，適當調節(jié)所提供的不透明度控制劑的預定量，以便至少使不透明度的測定值與預設點值基本相同。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種可用于化石燃料燃燒系統(tǒng)中以控制由該化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣中的排放的燃料。該燃料包括至少一種可燃燒物質和一種有機排放控制劑。該排放控制劑能夠與燃料、燃料燃燒產(chǎn)物、以及燃料和燃燒產(chǎn)物中之一相互作用，以降低煙道氣至少一個方面的排放。以這種方式，由化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣的排放物得以控制。
本發(fā)明的再另一個方面是提供一種可用于化石燃料燃燒系統(tǒng)中以控制由該化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣中的煙道氣不透明度的燃料。該燃料包括至少一種化石燃料和一種不透明度控制劑。該不透明度控制劑能夠與燃料、燃料燃燒產(chǎn)物、以及燃料和燃燒產(chǎn)物中之一相互作用，以降低由該化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣中的煙道氣的不透明度。以這種方式，至少由化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣的煙道氣的不透明度得以控制。
本發(fā)明的再又另一個方面是提供一種裝置，用于降低由化石燃料燃燒系統(tǒng)向大氣中排放的煙道氣中存在的污染物的濃度。該裝置包括至少一個噴射器，用于將超吸收性聚合物在化石燃料燃燒后的煙道氣流中引入燃料燃燒系統(tǒng)。該裝置可以包括排放監(jiān)測器、控制器、以及排放監(jiān)測器和控制器中的任何一者。當包括排放監(jiān)測器時，該排放監(jiān)測器位于噴射器的下游。而且，排放監(jiān)測器能夠測定通入大氣的煙道氣的至少一種性質?？刂破髋c至少一個噴射器相連。該控制器可以與至少一個噴射器和排放監(jiān)測器相連。在任一情況下，該控制器控制超吸收性聚合物流通過至少一個噴頭并進入煙道氣流中，以控制該至少一個噴射器下游煙道氣中存在的污染物的濃度。
由下面的詳細說明、附圖、以及所附的權利要求，本發(fā)明的這些以及其它方面、優(yōu)點和突出的特征將變得明顯。
附圖簡述

圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的化石燃料燃燒系統(tǒng)的示意圖；圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的化石燃料燃燒系統(tǒng)的示意圖；圖1C示出了根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的化石燃料燃燒系統(tǒng)的示意圖；圖2A示出了能夠與圖1C的化石燃料燃燒系統(tǒng)一起使用的燃料準備系統(tǒng)細節(jié)的示意圖；圖2B示出了能夠與圖1C的化石燃料燃燒系統(tǒng)一起使用的燃料準備系統(tǒng)細節(jié)的示意圖；圖2C示出了能夠與圖1C的化石燃料燃燒系統(tǒng)一起使用的燃料準備系統(tǒng)細節(jié)的示意圖；圖3為示出了一種燃燒控制的方框圖，所述燃燒控制包括能夠與圖1A、1B和1C的化石燃料燃燒系統(tǒng)一起使用的排放控制；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的煤炭燃燒系統(tǒng)的詳細示意圖。
發(fā)明詳述在下面的說明中，附圖中所示幾個視圖自始至終，同樣的附圖標記表示相同或相應的部件。還應當理解，諸如“頂部”、“底部”、“向外”、“向內”等是旨在便于說明的，不應當理解為限定性術語。
參照一般附圖，特別是參照圖1A、1B、以及1C，可以理解，這些土石旨在說明本發(fā)明的具體實施方式
的，不應當由此限制本發(fā)明。最好如圖1A、1B、以及1C中所示，化石燃料燃燒系統(tǒng)(通常標記為10)根據(jù)本發(fā)明所示構建。該化石燃料燃燒系統(tǒng)10包括排放控制劑分配器12、燃燒爐14、排放監(jiān)測器20和控制器22。該化石燃料燃燒系統(tǒng)10可以包括其它組件，例如，化石燃料準備系統(tǒng)24、蒸汽發(fā)生器32、以及發(fā)電機34。排放控制劑分配器12以預定的方式向，例如燃燒爐14(如圖1A中所示)、煙道氣(如圖1B中所示)、化石燃料準備系統(tǒng)24(如圖1C中所示)、化石燃料準備系統(tǒng)24的子系統(tǒng)(如圖2A、2B和2C中所示)、及其組合(參見例如圖4)中任何一者，提供有機排放控制劑18。燃燒爐14包括與大氣相連通的排煙道16。排放監(jiān)測器20能夠測定由燃燒爐14通過排煙道16通入大氣的煙道氣的至少一種性質?？刂破?2至少與排放控制劑分配器12和排放監(jiān)測器20相連。如圖1A、1B和1C中所示，控制器22可以與燃燒爐14、化石燃料準備系統(tǒng)24、蒸汽發(fā)生器32、以及發(fā)電機34相連。圖3中未示出但是暗示了控制器22可以與傳感器和探頭相連，以便于控制化石燃料燃燒系統(tǒng)10。
控制器22調節(jié)由排放控制劑分配器12提供的排放控制劑的量。該調節(jié)可以連同排放監(jiān)測器20及其向控制器22傳達的煙道氣至少一種性質的測定值一起進行。例如，通過排放控制劑分配器12提供預定量的排放控制劑18，以便通過排放監(jiān)測器20向控制器22的測定值反饋將煙道氣的至少一種性質保持在預定限度。通過進一步的例子，通過排放控制劑分配器12提供預定量的有機排放控制劑18，以便通過向控制器22的測定值反饋將至少一種性質保持在預定限度并保持燃燒爐14、蒸汽發(fā)生器32、發(fā)電機34及其組合中任何一者的操作載荷。
控制器22是一種市售的控制器，帶有滿足周邊設備要求的多個輸入端和輸出端?？刂破?2可以是微控制器、帶有適當硬件和軟件的PC、及其一個或多個組合中的任何一者。有關可用于化石燃料燃燒系統(tǒng)10中的控制器的細節(jié)在例如US5,980,078、5,726,912、5,689,415、5,579,218、5,351,200、4,916,600、4,646,223、4,344,127和4,396,976中有所描述，各文獻全部內容均并入本文作為參考。
再參照圖1A、1B和1C，化石燃料燃燒系統(tǒng)10可以包括燃料準備系統(tǒng)24，例如化石燃料準備系統(tǒng)。該燃料準備系統(tǒng)24可以是包括泥煤準備系統(tǒng)、石油焦炭準備系統(tǒng)、煤準備系統(tǒng)及其組合之一的設備中的任何一種。現(xiàn)在參照圖2A、2B和2C，燃料準備系統(tǒng)24可以包括粗燃料準備系統(tǒng)26，用于將粗燃料轉變?yōu)榫迫剂稀＠?，當煤炭是粗燃料之一時，可以使用煤炭壓碎機將粗煤轉變?yōu)樗槊?。粗燃料準備系統(tǒng)26可以包括一個或多個額外的分配器。這些分配器可以提供材料處理劑、水分結合劑、以及材料處理、水分結合劑中的任何一者。盡管對于每種試劑可以有一個獨立的分配器，但是在圖2A、2B以及2C中，這些試劑被表示為由單個的分配器——排放控制劑分配器12來提供。
現(xiàn)在再回到圖2A、2B和2C，燃料準備系統(tǒng)24可以是、或者包括精制燃料準備系統(tǒng)28，用于將精制燃料轉變?yōu)槿紵壢剂稀＠?，當煤炭是精制燃料之一時，可以使用煤炭粉碎機將碎煤轉變?yōu)槊悍?。如同粗燃料準備系統(tǒng)26一樣，該精制燃料準備系統(tǒng)28也可以包括一個或多個額外的分配器。這些分配器可以提供材料處理劑、水分結合劑、以及材料處理、水分結合劑中的任何一者。而且，如同粗燃料準備系統(tǒng)26一樣，盡管對于每種試劑可以有一個獨立的分配器，但是在圖2A、2B以及2C中，這些試劑也被表示為由單個的分配器——排放控制劑分配器12來提供。
燃料準備系統(tǒng)24能夠結合至少兩種燃料，例如，可以在化石燃料燃燒系統(tǒng)10中提供任何一種不同級別、不同類型、不同尺寸的燃料及其組合。這些多種燃料可以以這樣的方式混合，即制造出滿足燃燒爐14操作載荷要求，同時，與有機排放控制劑18一起，滿足或者超越排放性能的燃料混合物。應當理解當燃料包括煤炭時，可以采用煤壓碎機(例如在粗燃料準備系統(tǒng)26中)、粉碎機(例如在精制燃料準備系統(tǒng)28中)及其組合的任何一者來完成燃料混合。
如圖2A、2B以及2C中所示，粗燃料準備系統(tǒng)26能夠將多種粗燃料A、B、…、和Z轉變?yōu)槎喾N精制燃料1、2、…、和N。粗燃料A、B、…、和Z可以通過依次處理粗燃料A、B、…、和Z被轉變以制備精制燃料1、2、…、和N。或者，這種轉變可以通過例如取出兩種或多種粗燃料A、B、…、和Z，依次制備精制燃料1、精制燃料2、…、和精制燃料N來實現(xiàn)。兩種工藝均用由方框26到精制燃料倉的實箭頭表示。
仍舊如圖2A、2B以及2C中所示，精制燃料準備系統(tǒng)26能夠將多種精制燃料1、2、…、和N轉化為燃燒級燃料。如同粗燃料A、B、…、和Z一樣，精制燃料1、2、…、和N也可以通過依次處理精制燃料1、2、…、和N被轉化以制備燃燒級燃料?；蛘撸@種轉化也可以通過例如取出兩種或多種精制燃料1、2、…、和N，依次制備燃燒級燃料來實現(xiàn)。
應當理解化石燃料燃燒系統(tǒng)10可以包括不必具有燃料準備系統(tǒng)24來轉化粗燃料和精制燃料的供料。在這種情況下，化石燃料燃燒系統(tǒng)10可以是一個燃料處理系統(tǒng)30，用于向燃燒爐14提供燃燒級燃料。在這種情況下，該燃料處理系統(tǒng)30可以包括排放控制劑分配器12和一個或多個額外的分配器。這些分配器可以提供材料處理劑、水分結合劑、以及材料處理、水分結合劑中的任何一者。盡管對于每種試劑可以有一個獨立的分配器，但是在圖2A、2B以及2C中，這些試劑被表示為由單個的分配器——排放控制劑分配器12來提供。
燃燒爐14可以是任何可由包括排放控制劑分配器12而獲益的燃燒爐。當燃料是煤炭時，燃燒爐14的例子包括機械加煤燃燒爐、粉狀燃料燃燒爐及其組合中的任何一者。粉狀燃料燃燒爐的一些具體例子包括旋風型燃燒爐和流化床型燃燒爐中任何一者?？梢酝ㄟ^所設計使用的燃料的類型來區(qū)分燃燒爐14。由此，燃燒爐14的其它例子包括煤炭燃燒爐、泥煤燃燒爐、石油焦炭燃燒爐及其組合中任何一者。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，向煤炭燃燒爐提供排放控制劑分配器12將有利于控制排放物。
再回到圖1A、1B以及1C，化石燃料燃燒系統(tǒng)10可以包括蒸汽發(fā)生器32和蒸汽發(fā)生器32和發(fā)電機34中任何一者。發(fā)電機34可以是汽輪、Sterling引擎、往復蒸汽機及其組合中任何一種。
申請人特別提請注意，該化石燃料燃燒系統(tǒng)10可以用于除了圖1A、1B以及1C中所示的那些用途之外的用途。例如，該化石燃料燃燒系統(tǒng)10可以用于使用機械動力、電力、蒸汽動力及其組合中任何一者的用途，例如，紙漿制造、造紙、紙漿和紙的制造、織物制造、化學品制造、以及橡膠處理中任何一者。該化石燃料燃燒系統(tǒng)10的應用的其它例子包括金屬和水泥工業(yè)，例如，銅礦冶煉、銅精制、鎳礦冶煉、鎳精制、從鉛高爐爐渣、銅返焰爐爐渣中回收鋅、由white-Catiron制備韌性鑄鐵、以及水泥制造。
排放監(jiān)測器20如圖1A、1B、1C以及4中所示，位于化石燃料燃燒系統(tǒng)10的排煙道16上。該監(jiān)測器能夠在煙道氣通入大氣之前測定其至少一種性質。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，至少煙道氣的不透明度受到本發(fā)明有機排放控制劑的影響。為此目的，排放監(jiān)測器20所能夠測定的至少一種性質是不透明度。因此，排放監(jiān)測器20可以是不透明度監(jiān)測器。排放監(jiān)測器20可以靈活地具有測定煙道氣的不透明度和至少一種額外性質的能力，而非專用于測定不透明度，所述其它性質為，例如碳的氧化物(例如CO、CO2、…等)、氧(例如O2、O3、…等)、氮的氧化物(例如NO、NO2、NOx、…等)、硫的氧化物(例如SO2、SO3、SOx、…等)、顆粒物質、流體、及其組合中任何一者。
有關可用于化石燃料燃燒系統(tǒng)10中的排放監(jiān)測器的細節(jié)在例如US6,597,799和5,363,199中有所描述，各文獻全部內容均并入本文作為參考。包括SO2分析儀、NOx分析儀、CO2分析儀、O2分析儀、流體監(jiān)測器、不透明度分析儀、煙道氣流量計和相關的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、并且滿足美國環(huán)保署(EPA)的40 CFR 75部分要求的連續(xù)排放監(jiān)視系統(tǒng)(CEMS)，可以通過市售獲得。不透明度監(jiān)測器或分析儀的制造商包括，例如Teledyne/Monitor Labs、Land Combustion、Thermo Environment和Durag。
現(xiàn)在來看能夠與化石燃料燃燒系統(tǒng)10一起使用的排放控制劑分配器12。任何能夠便于以降低與大氣連通的排放物的方式引入有機排放控制劑18的分配器均適用。這樣的排放控制劑分配器12可以包括諸如螺桿進料分配器的體積度量進料分配器，以及諸如稱量帶進料器的質量進料分配器。
當作為不透明度控制劑分配器時，該分配器12能夠以一定的速率提供不透明度控制劑，使得至少通過排煙道16通入大氣的煙道氣的不透明度小于或者等于基本預定的值。在某些地區(qū)，不透明度值基本小于或者基本等于約40。在其他一些管轄區(qū)，不透明度值基本小于或者基本等于約30。在另外一些管轄區(qū)，不透明度值基本小于或者基本等于約20。在再另外一些管轄區(qū)，不透明度值基本小于或者基本等于約10。
排放控制劑分配器12可以與化石燃料燃燒系統(tǒng)10以允許提供有機排放控制劑18的任何方式相連，以控制通過排煙道16排放的煙道氣流中污染物濃度。為此目的，排放控制劑分配器12可以被設置為將有機排放控制劑18通入化石燃料、燃燒前的化石燃料流、燃燒過程中的化石燃料流(例如與在燃燒過程中通入燃燒爐14的氣體一起)、燃燒后的化石燃料流(例如化石燃料燃燒后的煙道氣流)及其組合中的任何一者中。
現(xiàn)在來看示意出本發(fā)明一個方面的圖1A。在這個方面，排放控制劑分配氣器12將有機排放控制劑18通入燃燒爐14中。該排放控制劑分配器12可以是、或者可以包括一種裝置，該裝置包括例如至少一個用于引入有機排放控制劑18的噴射器。與燃燒爐14的連接可以通過將有機排放控制劑18通入燃燒前的化石燃料流、燃燒過程中的化石燃料流(例如與在燃燒過程中通入燃燒爐14的氣體一起)、燃燒后的化石燃料流(例如化石燃料燃燒后的煙道氣流)及其組合的任何一者中。
仍舊如圖1A中所示，裝置可以包括排放監(jiān)測器20、控制器22、以及排放監(jiān)測器20和控制器22中的任何一者。當包括排放監(jiān)測器20時，其位于噴射器的下游。此外，排放監(jiān)測器能夠測定通入大氣的化石燃料燃燒后煙道氣流的至少一種性質?？刂破?0與至少一個噴射器相連。該控制器22可以與至少一個噴射器和排放監(jiān)測器20相連。在任一情況下，該控制器22控制諸如不透明度控制劑(例如超吸收性聚合物)的有機排放控制劑流18通過至少一個噴嘴的流量，以控制該至少一個噴射器下游煙道氣流中存在的污染物的濃度。以這種方式，通過化石燃料燃燒系統(tǒng)10的排煙道16排出的煙道氣流中存在的污染物濃度得以控制。
現(xiàn)在來看示出了本發(fā)明另一方面的圖1B。在這個方面，排放控制劑分配器12將有機排放控制劑18通入排煙道16中。該排放控制劑分配器12可以是、或者可以包括一種裝置，所述裝置包括例如至少一個用于引入有機排放控制劑18的噴射器。與排煙道16的連接可以在燃燒后通過將有機排放控制劑18通入燃燒后的化石燃料流(例如化石燃料燃燒后的煙道氣流)中實現(xiàn)。如同圖1A中一樣，該裝置也可以包括排放監(jiān)測器20、控制器22、以及排放監(jiān)測器20和控制器22中的任何一者。
現(xiàn)在來看示出了本發(fā)明再一方面的圖1C、2A、2B和2C。在這個方面，排放控制劑分配器12將有機排放控制劑18通入燃料準備系統(tǒng)24中。與燃料準備系統(tǒng)24的連接可以通過將有機排放控制劑18通入化石燃料、燃燒前的化石燃料流(例如粗燃料準備系統(tǒng)26、精制燃料準備系統(tǒng)28、燃料處理系統(tǒng)30及其組合中任何一者)、及其組合的任何一者中實現(xiàn)。這個方面的排放控制劑分配器12可以是、或者可以包括一種裝置，所述裝置包括噴射器、螺桿進料器和稱重帶進料器中的任何一者，用于引入有機排放控制劑18。如同圖1A和1B中一樣，該裝置也可以包括排放監(jiān)測器20、控制器22、以及排放監(jiān)測器20和控制器22中的任何一者。
申請人意外地發(fā)現(xiàn)，超吸收性聚合物通常起到排放控制劑18的作用，特別地，可以充當不透明度控制劑。在這種情況下，排放控制劑分配器12是能夠分配超吸收性聚合物的吸收性聚合物分配器，所述超吸收性聚合物的平均粒度為至少約200μm，甚至至少約250μm。
可以采用標準篩分析來表征本發(fā)明所用有機排放控制劑粒度的特征。1991年10月29日授權給Goldman等人的US5,061,259“Absorbentstructures with gelling agent and absorbent articles containing suchstructures”詳細描述了中采用這種技術確定粒度特征，上述文獻的全部公開內容引入本文作為參考。
該超吸收性聚合物分配器還能夠以供給燃料爐燃料的約0.001重量％-約5重量％、優(yōu)選約0.01重量％-約0.5重量％、且更優(yōu)選約0.05重量％-約0.25重量％的量分配超吸收性聚合物。以磅/噸燃料計，該分配器能夠以供給燃料爐燃料的約0.02-約100磅/噸燃料、優(yōu)選約0.2-約10磅/噸燃料、且更優(yōu)選約1-約5磅/噸燃料的量超分配吸收性聚合物。而且，該超吸收性聚合物分配器能夠分配具有各種物理形式的超吸收性聚合物，所述物理形式包括顆粒、纖維、泡沫、膜、珠粒、棒條、淤漿、懸浮液、溶液及其組合中的任何一者。
圖3為示出了可用于在化石燃料燃燒系統(tǒng)10中分別或同時燃燒至少兩種燃料的燃燒控制流程的方框圖，所述系統(tǒng)10能夠用于與圖1A、1B、以及1C的任何化石燃料燃燒系統(tǒng)10一起使用的排放控制方面。在圖3中，相似形狀的控制標記可以具有各種一致的含義。例如，圓圈可以表示變送器(例如，流量計、液面?zhèn)鞲衅?、熱電偶、…?；矩形可以表示脫除單元、比例控制器、比例+積分控制器、q加法器和信號延遲單元中的任何一者；菱形可以表示人工信號發(fā)生器，當成組時可以表示包括傳輸功能的手動/自動控制點；梯形可以表示最終控制功能。與圖3相關的標記的具體含義列于下表中。
由于該化石燃料燃燒系統(tǒng)10包括鍋爐或蒸汽發(fā)生器32，因此司爐工由蒸汽壓來控制燃料流、空氣流以及排放控制劑(EC-試劑)流，由燃料流、空氣流、排放水平以及EC-試劑流對燃料和排放進行再調節(jié)。
通常，圖3涉及本發(fā)明的一個方面，其提供了一種用于在控制其排放的同時運行化石燃料燃燒系統(tǒng)10的方法。該方法包括下列步驟(a)在所需載荷預設點值下運行化石燃料燃燒系統(tǒng)10，(b)提供預定量的不透明度控制劑18，(c)將所需載荷預設點值調節(jié)到不同的所需載荷預設點值，(d)至少測定與大氣相連通的煙道氣的不透明度，(e)比較測定值和在不同所需載荷預設點值下的不透明度預設點值，(f)在適當?shù)那闆r下，調節(jié)所提供的不透明度控制劑的預定量，以及(g)重復步驟(c)-(f)。所提供的不透明度控制劑的預定量足以至少將煙道氣的不透明度控制在不透明度預設點值，同時在所需載荷預設點值下運行。在將所需載荷預設點值調節(jié)至不同的所需載荷預設點值后，對測定值和不透明度預設點值進行比較。如有必要，可以適當調節(jié)所提供的不透明度控制劑的預定量，以便使至少不透明度的測定值與預設點值基本相同。
申請人意外地發(fā)現(xiàn)，超吸收性聚合物通常起到排放控制劑18的作用，特別地，可以充當不透明度控制劑。合適的超吸收性聚合物可以選自天然、可生物降解、合成以及改性的天然聚合物和材料。用于描述超吸收性聚合物的術語“交聯(lián)的”表示用于有效地將通常水溶性的物質變得基本水不溶但是可溶脹的任何方式。超吸收性聚合物包括內部交聯(lián)和表面交聯(lián)。
超吸收性聚合物已知用于衛(wèi)生制品以及其它用途，例如用于電纜和肥料。超吸收性指能夠含有0.9重量％氯化鈉溶液在水中的水溶液中吸收至少約10倍-約30倍于其自身重量的水可溶脹、水不溶性有機或無機材料。超吸收性聚合物是一種交聯(lián)的聚合物，它能夠吸收大量的水性液體和體液，例如尿和血，溶脹并形成水凝膠；并能夠根據(jù)超吸收性的一般定義在一定壓力下保留它們。
現(xiàn)在市售的超吸收性聚合物為交聯(lián)的聚丙烯酸或交聯(lián)的淀粉-丙烯酸接枝聚合物，其中一部分羧基被氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液中和。
在本發(fā)明的一個具體實施方式
，該超吸收性聚合物是一種交聯(lián)的聚合物，含有含約55-約99.9重量％可聚合不飽和酸基團的單體、內交聯(lián)劑、和用于顆粒表面的表面交聯(lián)劑。這樣的超吸收性聚合物可以購自Stockhausen Inc.或者Stockhausen Louisiana LLC或者StockhausenGmbH & Co.KG。
本發(fā)明的超吸收性聚合物通過含約55-約99.9重量％可聚合不飽和酸基團單體的起始聚合反應獲得。合適的單體包括含有羧基的那些單體，此處優(yōu)選例如丙烯酸、甲基丙烯酸、或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸，或者這些單體的混合物。優(yōu)選至少大約50重量％、更優(yōu)選至少大約75重量％的酸基團是羧基。優(yōu)選獲得在內交聯(lián)劑存在下通過丙烯酸或甲基丙烯酸的聚合反應得到的聚合物，其中50-80mol％的羧基被中和。
可以用于制備本發(fā)明超吸收性聚合物的其它單體包括大約0-40重量％的烯鍵式不飽和單體，所述單體可以與，例如，丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基烷基酯、乙氧基化的(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基丙基丙烯酰胺、或者丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨共聚。大于約40重量％的這些單體可以賦予聚合物以可溶脹性。
內交聯(lián)劑具有至少兩個烯鍵式不飽和雙鍵或一個烯鍵式不飽和雙鍵和一個對含可聚合不飽和酸基團單體的酸基團具有反應活性的官能團或幾個對酸基團具有反應活性的官能團可用作內交聯(lián)組分并在含可聚合不飽和酸基團單體的聚合中存在。
聚合反應后，該吸收性聚合物被表面交聯(lián)。表面交聯(lián)是相對于顆粒內部的交聯(lián)密度而言，提高超吸收性聚合物顆粒表面附近的聚合物基質交聯(lián)密度的任何方法。該吸收性聚合物通常通過加入表面交聯(lián)劑進行表面交聯(lián)。優(yōu)選的表面交聯(lián)劑包括具有一個或多個官能團的化學制劑，所述官能團對聚合物鏈的側基(通常是酸基團)具有反應活性。表面交鏈劑的含量為基于干聚合物重量的約0.01重量％-約5重量％，優(yōu)選為約0.1重量％-約3.0重量％。加入表面活性劑后，優(yōu)選進行加熱步驟。
盡管顆粒以例如超吸收性聚合物物理形式的方式使用，但是本發(fā)明不限于這種形式，本發(fā)明可以以其它方式使用，例如，纖維、泡沫、膜、珠粒、棒條、淤漿、懸浮液、溶液等。超吸收性聚合物的平均粒度為至少約200μm，更可能為至少250μm。
有時希望使用在表面改性過程起多種作用的表面添加劑。例如，單種的添加劑可以是表面活性劑、粘度改性劑并可以與聚合物鏈反應。
根據(jù)本發(fā)明的聚合物優(yōu)選通過兩種方法制備。聚合物可以通過上述已知方法在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)或不連續(xù)制備，相應地進行根據(jù)本發(fā)明的后交聯(lián)。
根據(jù)第一種方法，部分中和的單體(優(yōu)選丙烯酸)，在交聯(lián)劑以及非必需的其它成分存在下，通過在水溶液中的自由基聚合反應被轉化為凝膠，將該凝膠粉碎、干燥、研磨并篩分至所希望的粒度。該溶液聚合反應可以連續(xù)進行或者不連續(xù)進行。
反相懸浮液和乳液聚合反應也可用于制備本發(fā)明的產(chǎn)品。根據(jù)這些方法，部分中和的單體(優(yōu)選丙烯酸)的水性溶液借助于保護膠體和/或乳化劑，被分散于疏水的有機溶劑中，并且通過自由基引發(fā)劑開始聚合反應。內交聯(lián)劑或者溶解于單體溶液中并與其一起定量供應，或者任選在聚合反應過程中單獨加入。加入水溶性聚合物作為接枝基體非必需地通過單體溶液或者通過直接引入油相中而進行。然后從混合物中共沸除去水，過濾該聚合物并非必需地進行干燥。可以通過聚合入溶于單體溶液中的多官能交聯(lián)劑和/或通過在聚合反應步驟中適當交聯(lián)劑與聚合物官能團的反應來進行內交聯(lián)。
在一個
具體實施例方式
中，超吸收性聚合物以離散微粒的形式使用。超吸收性聚合物可以是任何合適的形狀，例如，螺旋形或半螺旋形、立方體、棒條狀、多面體等。最大尺寸/最小尺寸比大的顆粒形狀，例如針狀、薄片狀或纖維狀，也可以考慮用于此。也可以使用超吸收性聚合物顆粒的聚集物。
多種不同的超吸收性聚合物可以同時一起使用，所述聚合物例如在吸收速率、滲透性、儲存能力、加壓吸收性、粒度分布或化學組成方面有所不同。
根據(jù)本發(fā)明的聚合物被用于很多制品中，包括用于諸如鍋爐的燃燒裝置中?？梢栽趯⒚禾考尤脲仩t之前直接將超吸收性聚合物引入鍋爐中或者施用于煤炭。當超吸收性聚合物被直接引入鍋爐中時，可以使用任何方法進行此項操作。超吸收性聚合物可以與燃燒過程中引入鍋爐中的氣體一起引入。
當超吸收性聚合物被施用于煤炭時，它通常以每噸煤炭約0.02-約100磅超吸收性聚合物的量施用于煤炭，優(yōu)選地，每噸煤炭約0.2-約10磅超吸收性聚合物，最優(yōu)選每噸煤炭約1-約5磅超吸收性聚合物。正如人們所意識到的，增加施用于煤炭的超吸收性聚合物的量會降低化石燃料燃燒爐改進結果的價值。在一個具體實施方式
中，超吸收性聚合物以粉狀撒于容納于所謂儲槽中的煤炭上，并可以沉降和吸收水或其它液體。然后將該煤炭通過傳送帶由儲槽中移出并輸送到球磨機或其它類型的研磨或粉碎裝置中，以使煤成為適于燃燒的粒度。通常，將煤炭碾磨成約1-約10μm尺寸的顆粒，碾磨后的含有超吸收性聚合物的煤炭隨后被用作燃料。當在混入超吸收性聚合物之前混入分散劑或絮凝劑或其它材料時，它通常以溶液的方式施用，但是，如果它的溶解能力允許其相對快速地分散于鍋爐中或煤炭上，則它可以以固體形式施用。通常優(yōu)選超吸收性聚合物和濾餅的粒度和用量為這樣的量，即該量被調整為降低污染物排放。例如，這通過向煤炭添加大約0.001％(干物質基于干物質)平均粒度為大約200μm的聚合物顆粒，或者通過將超吸收性聚合物直接噴入鍋爐中來實現(xiàn)。
所施用的聚合物的量通常為用于化石燃料燃燒爐中煤炭重量的至少約0.01重量％，優(yōu)選至少0.5重量％。本發(fā)明的特別的優(yōu)點在于，盡管濕物料令人不愉快的特質，但是用很少量的超吸收性聚合物就能夠獲得良好的結果，所述量通常低于0.3重量％或0.4重量％，并且通常低于0.15重量％或0.2重量％。這些量是基于干煤炭顆粒重量的干超吸收性聚合物的量。
在一個方面，本發(fā)明將提供一種燃料，它可用于化石燃料燃燒系統(tǒng)10中以控制通過化石燃料燃燒系統(tǒng)10通入大氣中的排放物。該燃料包括至少一種燃燒物質和一種有機排放控制劑18。該排放控制劑18能夠與燃料、燃料的燃燒產(chǎn)物、以及燃料和燃燒產(chǎn)物中之一相互作用，以降低煙道氣至少一個方面的排放。以這種方式，通過化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣中的排放物得以控制。
在另一個可替代的方面，本發(fā)明將提供一種燃料，它可用于化石燃料燃燒系統(tǒng)10中以控制通過化石燃料燃燒系統(tǒng)10通入大氣中的燃燒產(chǎn)物的不透明度。該燃料包括至少一種化石燃料和一種不透明度控制劑。該不透明度控制劑能夠與燃料、燃料的燃燒產(chǎn)物、以及燃料和燃燒產(chǎn)物中之一相互作用，以降低通過化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣中的煙道氣的不透明度。以這種方式，通過化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣中的煙道氣的至少不透明度得以控制。
參照圖4討論化石燃料燃燒系統(tǒng)10的運行，圖4是示出了燃料準備系統(tǒng)24組合的示意圖，所述燃料準備系統(tǒng)24包括粗燃料準備系統(tǒng)26和精制燃料準備系統(tǒng)28、燃燒爐14和排煙道16。示出了多個排放控制劑分配器12。在煤炭燃燒系統(tǒng)的情況下討論運行。
多種來源的粗煤通過干燥器和壓碎系統(tǒng)(粗燃料準備系統(tǒng)26)進行處理。在該處理和運輸過程中，可以使用分配器12向煤中加入有機排放控制劑18。此外，多種來源的煤炭還可以通過同時按比例從該多種來源取出煤炭來進行混合。該碎煤被傳送至一個或多個儲槽中。(圖4中僅示出了一個儲槽。)來自該數(shù)個儲槽的精制煤炭通過粉碎系統(tǒng)(精制燃料準備系統(tǒng)28)進行處理。在該處理和輸送過程中，如果還沒有這樣做，或者如果額外的量更為有益，則可以使用分配器12’向煤中加入有機排放控制劑18。此外，來自多個儲槽的煤炭還可以通過同時適當?shù)貜脑摱鄠€儲槽中取出碎煤和/或諸如石油焦炭的其它燃料來進行混合。該煤粉被傳送至一個或多個倉庫中。(圖4中僅示出了一個倉庫。)來自該多個倉庫的煤粉通過多個燒嘴供給給燃燒爐14。如果還沒有這樣做，或者如果額外的量更為有益，則可以使用分配器12”向燃燒爐14加入有機排放控制劑18。
燃燒產(chǎn)物經(jīng)過convention bank，并且一部分煙道氣循環(huán)回燃燒爐。殘量的煙道氣通過排煙道16直接進入大氣中。該排煙道16可以包括顆粒收集裝置、干洗滌器、用于俘獲排放物成分的袋式收塵室及其組合中的任何一者。如果還沒有這樣做，或者如果額外的量更為有益，則可以使用分配器12向排煙道16中加入有機排放控制劑18。盡管分配器12被示意為與煙囪相連，但是它也可以與顆粒收集裝置、干洗滌器、袋式收塵室、煙囪及其組合中的任何一者相連。排放監(jiān)測器20監(jiān)測并報告法律所要求關注成分的排放水平。
題目為“SteamIts Generation and Use”第39版、版權歸Babcock &Wilcox公司1978年所有的書中示出了化石燃料燃燒系統(tǒng)以及相關的燃料準備系統(tǒng)、粗燃料準備系統(tǒng)、精制燃料準備系統(tǒng)、燃燒爐、排煙道和控制系統(tǒng)?；剂先紵到y(tǒng)以及相關的燃料準備系統(tǒng)、粗燃料準備系統(tǒng)、精制燃料準備系統(tǒng)、燃燒爐、排煙道和控制系統(tǒng)的說明并入本文作為參考。US6,488,740中也示出了一種化石燃料燃燒鍋爐，其中鍋爐的說明并入本文作為參考。此外，在1997年11月3-5日美國科羅拉多Denver舉行的“B&W’s Advance Coal-fired Low Emission Boiler System CommercialGenerating Unit and Proof-of-Concept Demonstration presented to ASMEInternational Joint Power Generation Conference”的文章中也示出了一種化石燃料燃燒裝置，其中該裝置的說明并入本文作為參考。
實施例1在用球磨機將煤炭處理為具有1-10mm尺寸之前，將超吸收性聚合物施用于煤炭。該混合物被粉碎，并由粉碎器作為燃料由空氣夾帶傳送入電站鍋爐的燃燒室中。無跡象表明物料由混合器輸送到鍋爐的輸送裝置的粉碎器或其它部件存在阻塞。結果發(fā)現(xiàn)，鍋爐的排放物降低了。
實施例2在印第安納Pike Country的Hoosier Energy REC，Inc.的RattsGenerating Station進行試驗。煤炭燃燒裝置用雙汽輪發(fā)電機能夠生產(chǎn)250,000千瓦的電力。該發(fā)電站裝配有環(huán)境控制和監(jiān)測器；這些儀器包括用于除去飛灰的除塵器。大多數(shù)用于該裝置的燃料是具有中等硫含量的印第安納煤炭，每磅燃燒產(chǎn)生12,000BTU熱量，采自發(fā)電站方圓20英里范圍內的礦。

在用壓碎機處理粗煤之前，使用螺桿進料器(105-HX型號，由AcrisonInc.制造)，以3磅/噸煤的量加入以商品名ENVIROSORB 1880出售的超吸收性聚合物。與ENVIROSORB 1880超吸收性聚合物相關的技術數(shù)據(jù)列于表5中，某些燃燒特性列于表6中。
制備了約八小時的用煤。采用Spectrum 41連續(xù)不透明度監(jiān)測系統(tǒng)(COMS)連續(xù)監(jiān)測排入大氣中排放物的不透明度。向燃料供應中加入超吸收性聚合物排放控制劑之前、期間和之后平均六分鐘的數(shù)據(jù)結果列于表7中。數(shù)據(jù)表明，至少排放物的不透明度通過添加超吸收性聚合物排放控制劑而有所降低。而且據(jù)信，該電廠能夠更接近于運行額定載荷運行，無需考慮是否達到或超過不透明度限制。
在閱讀上述說明書后，本領域技術人員可以進行某些變形和改進。應當理解，為了簡明和易讀的目的，本文中省略了所有的這些變形和改進，但是它們應當在下列權利要求的保護范圍內。


權利要求
1.一種降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，包括a.用于提供有機排放控制劑的至少一個排放控制劑分配器；b.包括與大氣相連通的排煙道的燃燒爐；以及c.能夠測定由燃燒爐通過排煙道通入大氣的煙道氣的至少一種性質的排放監(jiān)測器。
2.權利要求1的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，進一步包括至少與排放控制劑分配器和排放監(jiān)測器相連的控制器。
3.權利要求2的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中控制器根據(jù)煙道氣至少一種性質的測定值調整由排放控制劑分配器所提供的排放控制劑的量。
4.權利要求3的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中控制器調整由排放控制劑分配器所提供的排放控制劑的量，以將煙道氣的至少一種性質控制在預定限度。
5.權利要求3的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中控制器進一步與燃燒爐相連，由此調整由排放控制劑分配器所提供的排放控制劑的量，以便能夠將煙道氣的至少一種性質控制在預定限度并控制燃燒爐的運行載荷。
6.權利要求1的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，進一步包括燃料準備系統(tǒng)。
7.權利要求6的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中燃料準備系統(tǒng)包括燃料處理系統(tǒng)。
8.權利要求6的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中燃料準備系統(tǒng)包括泥煤準備系統(tǒng)、石油焦炭準備系統(tǒng)、煤準備系統(tǒng)及其組合之一。
9.權利要求6的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中燃料準備系統(tǒng)包括用于將粗煤轉化為碎煤的粗煤準備系統(tǒng)。
10.權利要求9的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中粗煤準備系統(tǒng)包括煤炭壓碎機。
11.權利要求9的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中粗煤準備系統(tǒng)包括用于提供材料處理劑的分配器。
12.權利要求11的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中用于提供材料處理劑的分配器與排放控制劑分配器相同。
13.權利要求9的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中粗燃料準備系統(tǒng)包括用于提供水分結合劑的分配器。
14.權利要求13的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中用于提供水分結合劑的分配器與排放控制劑分配器相同。
15.權利要求9的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中粗煤準備系統(tǒng)包括用于提供材料處理劑和水分結合劑的分配器。
16.權利要求15的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中用于提供材料處理劑和水分結合劑的分配器與排放控制劑分配器相同。
17.權利要求7的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中化石燃料燃燒系統(tǒng)包括用于將碎煤轉化為煤粉的碎煤準備系統(tǒng)。
18.權利要求17的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中碎煤準備系統(tǒng)包括粉碎機。
19.權利要求17的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中碎煤準備系統(tǒng)包括用于提供材料處理劑的分配器。
20.權利要求19的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中用于提供材料處理劑的分配器與排放控制劑分配器相同。
21.權利要求17的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中碎煤準備系統(tǒng)包括用于提供水分結合劑的分配器。
22.權利要求21的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中用于提供水分結合劑的分配器與排放控制劑分配器相同。
23.權利要求17的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中碎煤準備系統(tǒng)包括用于提供材料處理劑和水分結合劑的分配器。
24.權利要求23的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中用于提供材料處理劑和水分結合劑的分配器與排放控制劑分配器相同。
25.權利要求6的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中燃料準備系統(tǒng)包括能夠混合至少兩種燃料的燃料混合器。
26.權利要求25的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中燃料混合器能夠混合至少兩種不同級別的燃料。
27.權利要求25的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中燃料混合器能夠混合至少兩種不同類型的燃料。
28.權利要求25的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中燃料混合器能夠混合至少兩種不同尺寸的燃料。
29.權利要求25的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中燃料混合器包括壓碎機、粉碎機及其組合之一。
30.權利要求1的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中燃燒爐包括機械加煤燃燒爐、粉狀燃料燃燒爐及其組合之一。
31.權利要求30的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中粉狀燃料燃燒爐包括旋風型燃燒爐和流化床型燃燒爐之一。
32.權利要求30的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中燃燒爐包括煤炭燃燒爐、泥煤燃燒爐、石油焦炭燃燒爐及其組合之一。
33.權利要求1的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中燃燒爐包括煤炭燃燒爐中的一種。
34.權利要求1的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，進一步包括蒸汽發(fā)生器。
35.權利要求34的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，進一步包括發(fā)電機。
36.權利要求35的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中發(fā)電機包括汽輪、Sterling引擎、往復蒸汽機及其組合之一。
37.權利要求1的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中排放監(jiān)測器包括不透明度監(jiān)測器。
38.權利要求1的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中能夠通過排放監(jiān)測器所測定的煙道氣的至少一種性質包括不透明度。
39.權利要求1的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中能夠通過排放監(jiān)測器所測定的煙道氣的至少一種性質包括碳的氧化物、氧、氮的氧化物、氧、硫的氧化物、顆粒物質、流體及其組合中的任意一者以及不透明度。
40.權利要求1的降低排放的化石燃料燃燒系統(tǒng)，其中能夠通過排放監(jiān)測器所測定的煙道氣的至少一種性質包括CO、CO2、O2、NO、NO2、NOx、SO2、顆粒物質、流體及其組合中的任意一者以及不透明度。
41.一種能夠與包括燃燒爐和排放監(jiān)測器的化石燃料燃燒系統(tǒng)一起使用的排放控制劑分配器，所述燃燒爐包括與大氣相連通的排煙道，所述排放監(jiān)測器能夠測定由燃燒爐通過排煙道通入大氣的煙道氣的至少一種性質，所述排放控制劑分配器包括不透明度控制劑分配器。
42.權利要求41的排放控制劑分配器，其中不透明度控制劑分配器包括體積度量進料分配器。
43.權利要求42的排放控制劑分配器，其中體積度量進料分配器包括螺桿進料分配器。
44.權利要求41的排放控制劑分配器，其中不透明度控制劑分配器包括質量進料分配器。
45.權利要求44的排放控制劑分配器，其中質量進料分配器包括稱量帶進料器。
46.權利要求41的排放控制劑分配器，其中不透明度控制劑分配器能夠以一定速率提供不透明度控制劑，從而使得至少通過排煙道通入大氣的煙道氣的不透明度基本小于或者基本等于預定值。
47.權利要求46的排放控制劑分配器，其中通過排煙道通入大氣的煙道氣的不透明度基本小于或者基本等于約40。
48.權利要求46的排放控制劑分配器，其中通過排煙道通入大氣的煙道氣的不透明度基本小于或者基本等于約30。
49.權利要求46的排放控制劑分配器，其中通過排煙道通入大氣的煙道氣的不透明度小于或者等于基本約20。
50.權利要求46的排放控制劑分配器，其中通過排煙道通入大氣的煙道氣的不透明度基本小于或者基本等于約10。
51.權利要求41的排放控制劑分配器，其中不透明度控制劑分配器包括超吸收性聚合物分配器。
52.權利要求51的排放控制劑分配器，其中超吸收性聚合物分配器能夠分配平均粒度至少約200μm的超吸收性聚合物。
53.權利要求51的排放控制劑分配器，其中超吸收性聚合物分配器能夠分配平均粒度至少約250μm的超吸收性聚合物。
54.權利要求51的排放控制劑分配器，其中超吸收性聚合物分配器能夠分配供給燃燒爐的燃料的約0.001重量％-約5重量％的超吸收性聚合物。
55.權利要求51的排放控制劑分配器，其中超吸收性聚合物分配器能夠分配供給燃燒爐的燃料的約0.01重量％-約0.5重量％的超吸收性聚合物。
56.權利要求51的排放控制劑分配器，其中超吸收性聚合物分配器能夠分配供給燃燒爐的燃料的約0.05重量％-約0.25重量％的超吸收性聚合物。
57.權利要求51的排放控制劑分配器，其中超吸收性聚合物分配器能夠分配約0.02磅/噸供給燃燒爐的燃料-100磅/噸供給燃燒爐的燃料的超吸收性聚合物。
58.權利要求51的排放控制劑分配器，其中超吸收性聚合物分配器能夠分配約0.2磅/噸供給燃燒爐的燃料-10磅/噸供給燃燒爐的燃料的超吸收性聚合物。
59.權利要求51的排放控制劑分配器，其中超吸收性聚合物分配器能夠分配約1磅/噸供給燃燒爐的燃料-5磅/噸供給燃燒爐的燃料的超吸收性聚合物。
60.權利要求51的排放控制劑分配器，其中超吸收性聚合物分配器能夠分配具有包括顆粒、纖維、泡沫、膜、珠粒、棒條、淤漿、懸浮液、溶液及其組合中任何一者的形式的超吸收性聚合物。
61.一種控制不透明度的化石燃料燃燒系統(tǒng)，包括a.用于提供不透明度控制劑的不透明度控制劑分配器；b.包括與大氣相連通的排煙道的燃燒爐；c.至少能夠測定由燃燒爐通過排煙道通入大氣的煙道氣不透明度的不透明度監(jiān)測器；以及d.與至少不透明度控制劑分配器和不透明度監(jiān)測器相連的控制器。
62.一種用于控制化石燃料燃燒系統(tǒng)排放的方法，該方法包括下列步驟a.向化石燃料燃燒系統(tǒng)的燃燒爐提供一定量的有機排放控制劑以將由燃燒爐通入大氣的煙道氣的至少一種性質控制在預設點值；b.測定由燃燒爐通入大氣的煙道氣的至少一種性質；c.比較由燃燒爐通入大氣的煙道氣的至少一種性質的測定值和預設點值；d.在適當?shù)那闆r下，調節(jié)提供給燃燒爐的有機排放控制劑的量以使所述至少一種性質的測定值與預設點值基本相同；以及e.重復步驟(b)-(d)。
63.一種用于控制化石燃料燃燒系統(tǒng)排放物不透明度的方法，該方法包括下列步驟a.向化石燃料燃燒系統(tǒng)的燃燒爐提供一定量的不透明度控制劑以將由燃燒爐通入大氣的煙道氣的不透明度控制在預設點值；b.至少測定由燃燒爐通入大氣的煙道氣的不透明度；c.比較該由燃燒爐通入大氣的煙道氣的不透明度的測定值和不透明度預設點值；d.在適當?shù)那闆r下，調節(jié)提供給燃燒爐的不透明度控制劑的量以使不透明度測定值與不透明度預設點值基本相同；以及e.重復步驟(b)-(d)。
64.一種用于在控制其排放的同時運行化石燃料燃燒系統(tǒng)的方法。該方法包括下列步驟a.在所需載荷預設點值下運行化石燃料燃燒系統(tǒng)；b.向化石燃料燃燒系統(tǒng)的燃燒爐提供預定量的不透明度控制劑，以將由燃燒爐通入大氣的煙道氣的不透明度控制在預設點值，同時在所需載荷預設點值下運行；c.將化石燃料燃燒系統(tǒng)的所需載荷預設點值調節(jié)到不同的所需載荷預設點值；d.在不同的所需載荷預設點值下至少測定由燃燒爐排放的煙道氣的不透明度；e.比較由燃燒爐通入大氣的煙道氣的不透明度測定值和不透明度預設點值；f.在適當?shù)那闆r下，調節(jié)提供給燃燒爐的不透明度控制劑的量，以使不透明度測定值與不透明度預設點值基本相同；以及g.重復步驟(c)-(f)。
65.一種可用于化石燃料燃燒系統(tǒng)中以控制由該化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣中的排放物的燃料，該燃料包括a.至少一種可燃燒物質；和b.一種有機排放控制劑，其中有機排放控制劑能夠與燃料、燃料的燃燒產(chǎn)物、以及燃料和燃燒產(chǎn)物之一相互作用，以降低煙道氣至少一個方面的排放，從而控制由化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣的排放物。
66.一種可用于化石燃料燃燒系統(tǒng)中以控制由該化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣中的煙道氣的不透明度的燃料，該燃料包括a.至少一種化石燃料；和b.一種不透明度控制劑，其中不透明度控制劑能夠與燃料、燃料的燃燒產(chǎn)物、以及燃料和燃燒產(chǎn)物之一相互作用，從而降低由化石燃料燃燒系統(tǒng)通入大氣的煙道氣的不透明度。
67.一種限制由燃燒過程排放的氣載污染物的方法，包括在燃燒過程中將超吸收性聚合物加入化石燃料燃燒系統(tǒng)中的步驟。
68.權利要求67所述的方法，其中在燃料傳送入燃燒爐之前向燃料添加超吸收性聚合物。
69.權利要求67所述的方法，其中加入燃燒過程的超吸收性聚合物的量是用于燃燒過程中的燃料的約0.001重量％-約5重量％。
70.權利要求67所述的方法，其中超吸收性聚合物的平均粒度為至少約200μm。
71.權利要求67所述的方法，其中超吸收性聚合物的平均粒度為至少約250μm。
72.權利要求67所述的方法，其中加入燃燒過程的超吸收性聚合物的量是用于燃燒過程中的燃料的約0.001重量％-約5重量％。
73.一種降低由化石燃料燃燒系統(tǒng)排放的煙道氣流中存在的污染物濃度的方法，所述方法包括將超吸收性聚合物以能夠在煙道氣通入大氣之前從煙道氣中除去污染物的方式加入化石燃料燃燒系統(tǒng)中。
74.權利要求73的方法，其中加入燃燒過程的超吸收性聚合物的量是用于燃燒過程中的燃料的約0.001重量％-約5重量％。
75.權利要求73所述的方法，其中超吸收性聚合物的平均粒度為至少約200μm。
76.一種用于降低由化石燃料燃燒系統(tǒng)排放的煙道氣流中存在的污染物濃度的裝置，所述裝置包括a.至少一個噴射器，用于在化石燃料燃燒后的煙道氣流路徑中將超吸收性聚合物引入到化石燃料燃燒系統(tǒng)中；b.排放監(jiān)測器，所述排放監(jiān)測器位于噴射器下游并能夠測定通入大氣的燃燒后的化石燃料煙道氣流的至少一種性質；以及c.控制器，所述控制器與至少一個噴射器和排放監(jiān)測器相連，以控制超吸收性聚合物流通過至少一個噴頭并進入燃燒后的化石燃料煙道氣流路徑中，以控制該至少一個噴射器下游煙道氣中存在的污染物的濃度。
全文摘要
本文公開了一種包括排放控制劑分配器、燃燒爐、排放監(jiān)測器、以及非必需的控制器的化石燃料燃燒系統(tǒng)。排放控制劑分配器向化石燃料燃燒系統(tǒng)提供預定量的有機排放控制劑，例如不透明度控制劑。燃燒爐包括與大氣相連通的排煙道。排放監(jiān)測器能夠測定通過排煙道通入大氣的煙道氣的至少一種性質。例如，當有機排放控制劑是不透明度控制劑時，該排放監(jiān)測器具有至少能夠測定不透明度的能力。當包括控制器時，該控制器至少與排放控制劑分配器和排放監(jiān)測器相連。
文檔編號C10L10/02GK1802537SQ200480016026
公開日2006年7月12日 申請日期2004年4月1日 優(yōu)先權日2003年4月11日
發(fā)明者G·W·艾倫, J·T·小喬伊斯 申請人:施拖克豪森公司