本发明涉及从燃烧产物排除氮和硫的氧化物的技术。更具体地说，本发明涉及使在烟道气中的一氧化氮（NO）转变成二氧化氮（NO2）、以及在烟道气排放到大气之前从该烟道气排除伴生的硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx）的技术。

最近，对于空气污染的问题逐渐为人们所关心。这种污染的一主要来源是由电力发电厂的放出物。例如在发电站锅炉中，由于在该锅炉中所用的燃料的燃烧而产生氮和硫的氧化物。该氮氧化物可能是燃料中含氮的化合物的热解产物，也可能是在高温下，N2和O2的反应产物（叫做氮的固定）。通常氮的氧化物是以一氧化氮（NO）出现，但也有其他氮的氧化物出现，特别是NO2，通常是以小数量出现。氮的氧化物在此以NOx表示。硫的氧化物主要以SO2出现以及出现微量的SO3。硫的氧化物在此以SOx表示。

SOx和NOx的放出物最好在排放到大气之前从该烟道气中排除，因为SOx和空气的水蒸气结合而形成硫的酸。同样，NOx和空气的水蒸气结合而形成氮的酸。这些酸再以“酸雨”落到地面，不良地造成环境更酸性。氮的氧化物藉着形成光化学烟雾也造成空气的污染。

提供比较低含量的SOx和NOx的放出物的一种方法是使用纯净的燃料，例如轻燃料油或天然气，但这些是昂贵的。较廉价的燃料，例如煤，产生很高含量的不可控制的NOx和SOx的污染。如果可以利用一种同时达成NOx/SOx控制的低成本的方法，那么类似煤这种不清洁的燃料可以被使用者使用并带来相当的经济利益。

本发明涉及使NO转变成NO2的一方法，其步骤包括：用一注射气体和一含NO的气流接触以使NO转变成NO2，该注射气体包含过氧引发剂的足够的氧。

在本发明的另一实施例中，所提供的方法是用来从一气流排除氮氧化物和硫氧化物。这一方法包含的步骤是：将包含氮氧化物和硫氧化物的第一气流在一转化区和一注射气体接触，其中该氮氧化物包含NO对NO2的摩尔比例大于4的NO和NO2，而该注射气体包含氧和汽化的过氧引发剂。该氧和汽化的过氧引发剂所出现的数量是约在该转化区内使NO变成NO2，由此造成离开该转化区的气流具有小于大约2的NO对NO2的摩尔比例。在吸收区中，该所造成的气流和对氮和硫的氧化物的细粒吸收剂接触，由此从该气流中排除该氮和硫的氧化物。

本发明也涉及用来进行上述方法的装置。在一实施例中该装置包含二个区;使NO转变成NO2的一转化区和从该转化区出去的气流排除SOx和NOx的吸收区。该NO变成NO2的转化区包括一具有一出口和一进口的气体导管，两口中间是气体接触部分。提供导引第一气流进入该气体导管入口的装置，该气流包含NO、NO2和硫氧化物。也提供导引注射气体进入该气体导管的接触部份的装置以接触第一气流所包含的NO、NO2和硫氧化物，该注射气体包含过氧引发剂和氧。该过氧引发剂和氧所出现的数量足够使NO转变成NO2，由此提供从该接触部份出去的第二气流。该吸收区包含的装置是：接收第二气体由NO变成NO2的转化区出来的装置，以及导引一基本上干燥的细粒吸收剂进入第二气流的装置。该吸收剂从该气流排除硫和氮的氧化物。最后提供从第二气流排除反应过的吸收剂和未反应的吸收剂的装置，以提供一清洁的废气流，该废气流被排放到大气中。

参照下列的详细说明、权利要求书和附图加以深思之后，对于本发明所述的这些和其他的特征、目的、和优点会更完全地了解，其中：

图1是一锅炉和所联结的污染控制设备的一实施例的示意透视图，可用于本案发明的原理的实施上;

图2是图1    2-2线的示意的横断面图;

图3是图1    3-3线的示意的部分横断面图;

图4是图1中所示的该预热器的示意的部分横断面图;

图5是实施例1所用的装置的示意图;

图6是实施例2所用的装置的示意图;

图7是实施例3所用的装置的示意图;

图8和图9是在下列情况下实施例3结果的表示图：入口SO2浓度475ppm;过量O2-4%;入口CO2-12%;入口H2O-小于1%;氩载体-其余;

图10显示：所排除的NOx和SOx的百分比是所用吸收剂的化学计量比例的函数。

图11是NOx吸收作用系统的示意图，在本发明的实施中，装在袋室的下游。

参阅图1，表示出符合本发明的实施原理的锅炉脱气污染的控制系统的一代表性实施例。锅炉10可以用煤或石油燃烧，包括燃烧器部份12，其中空气由一鼓风机14供应，在燃烧器15中燃烧，例如产生大约2200°F的温度的炉气。

该炉气（烟道气）依据所燃烧燃料的组成，包含从该燃烧区燃烧的产物、未燃烧的燃料和空气，并且一般地也包含不符合标准的SOx、NOx和细粒的污染物。符合本发明的实施原理所提供的技术，是在将该烟道气排放到大气之前用来排除包含SOx和NOx的这些污染物。烟道气从该燃烧器部份12通过该锅炉下游的一悬垂的部份16，藉此使热熔体流过管18。当烟道气离开该悬垂部份并流过导管20，也就是锅炉的后腔时，在一实施例中大约是1200°F。从该后腔20，该烟道气通过该锅炉的对流 部份22，当热流体流过该对流部分的管23时温度下降。在一实施例中，在该对流部份的出口该烟道气的温度大约是800°F。该烟道气从该对流部分通过一空气预热器24以预热该锅炉供给的空气，再进入该系统的吸收区（以25大致表示）。在该说明的实施例中包括一袋室（baghouse26）。在一实施例中，当烟道气进到该系统的吸收区时，其温度大约是325°F。在吸收区里，藉用NOx和SOx的细粒吸收剂来排除在该烟道气中的NOx和SOx。该烟道气通过在该袋室中的袋28（只显示一个），在此该NOx和SOx以及其他夹带的包含该细粒吸收剂的物质都被排除掉。在该说明的实施例中，清洁的烟道气经由一导管30从该袋室排放到大气，该导管导引到一烟道气囱。

一般地，由该锅炉的燃烧器部份12出来的NOx，包含大约95%NO和大约5%NO2。发现到如果在该烟道气中NO对NO2的摩尔比例降低到大约2的水准时，藉着下面本发明的实施中所说明的细粒吸收剂，可观察到令人惊讶的高水准的NOx的排除。因此在本发明所提供的第一技术中，在该烟道气中的NO被转变成NO2。该转变的完成是将该含NO的烟道气流和一注射气体接触以使NO转变成NO2，该注射气体包含有过氧基（HO2）的引发剂物质和足够的氧。最好，如下面较详细说明的，在该过氧引发剂接触该含NO的烟道气之前，先被加热和汽化。

在上述过氧基存在之下发生该反应（NO转变成NO2）。例如，使用丙烷时该过氧引发剂的典型的转化反应是：

C3H8+O2→C3H7+HO2（Ⅰ）

（过氧基）

反应发生在大约842°F。NO再依据下列反应转变成NO2：

NO+HO2→NO2+OH （Ⅱ）

已经显示出：只有当氧出现的比例大于大约3%，这些反应方会发生到令人满意的程度。例如已知道：在过量的O2的含量为3%的烟道气 中，NO转变成NO2的转化率小于20%;如果该烟道气的过量O2是增加到9%或以上时，则可以获得至少大约90%的转变。在该烟道气中以3%到5%过量O2之下锅炉操作最有效率，这取决于多个因素，包括形成烟的趋势、锅炉在促进空气/燃料混合的效率、空气预热器的漏泄和/或其他因素。在像9%过量O2这样高水准之下操作锅炉是不良的，虽然这比例会获得所要的NO转化成NO2的转变比例，因为相对于一规定产量的锅炉，为了适应所增加的烟道气的流量其大小必需要大很多。此外，增加过量的氧会造成较低效率的锅炉操作，因为从该烟囱有大量的热损失。

如下面的详细说明，依据本发明所提供的技术，在烟道气从大约800°F到大约1400°F之间在一传统锅炉的对流部份中提供了所要的高水准的NO转化成NO2的转变。完成上述转变，不要增加该锅炉的大小并且还维持烟道气中氧的浓度在3%到5%的范围之中。这种NO对NO2的转变是本发明的一个重要特征。

再参阅图1，执行上述说明的NO转变成NO2的转化系统或装置，大致以32表示，依据本发明的实践是装设在锅炉10上面。在一实施例中，该转化系统32包括一空气压缩机34、过氧引发剂物质例如丙烷的来源（未标示）、一预混合器/预热器单元35和一气体注射栅条36。在该预混合器/预热器中，从空气压缩机34的空气和过氧引发剂（例如丙烷）混合并且将丙烷加热。已加热（汽化）的丙烷再通过管38进入一歧管（未标示）。由此进入组成该气体注射栅条36的一排分配管39。在该说明的实施例中，该管39位于锅炉10的后腔20之中，正好在该锅炉对流部分22的上游。

该注射栅条36最好延伸进入锅炉的后腔或气体接触部份，以横过气体流动的方向横截该烟道气流。该管39的排列除参阅图1外可参阅图2和3，可获得较佳的了解。多个管39构成栅条36，彼此之间相平行并以它们的长轴横过该烟道气的流动方向。每一管39沿着它的长度有多个孔 40，作为汽化丙烷的喷嘴。最好如图1所示，该孔的排列要能致使已加热丙烷的流动方向与横过该排列管的一假想平面偏离大约10°到20°。这种设置使该已加热的丙烷被引进烟道气流时不会衡击在相邻的分配管上，藉此减少管内烟灰的形成并促进喷嘴的清洁。最好该加热的丙烷是按所示的烟道气流动的方向引进。在这个实施例中，因为该汽化丙烷从该分配管进入该烟道气的下游，所以该管不会被从丙烷氧化反应所形成的烟灰涂层。

转看图4，显示本发明实施例中所用的具体的预混合器/预热器35的部分横截面图。所列举的预混合器/预加热器是John    B.Zink公司所销售的型式的改进，并且确认是TH-210型。

丙烷（或其他的过氧引发剂）经由一主要气体连合物40引进该预混合器/预加热器。空气、氧或再循环烟道气或其混合物在入口42被引进。依据本发明，所提供的空气/丙烷混合物中的氧是超过燃烧该丙烷所需的化学计量的数量，该混合物在一燃烧器的气体管尖44点火，例如藉着一引火物。燃烧丙烷所形成的燃烧气体由一套筒48的末端放出，然后和经由连合物50引进该预混合物/预加热器的丙烷混合。（在使用该预混合器/预加热器的一实施例中，加热该丙烷到室温和大约800°F之间）。该加热的汽化丙烷和过量的氧（注射气体）由该预混合器/预加热器流过管38进入栅条36的分配管39。注射气体由该栅条36被引进后腔导管20，正好是在该锅炉对流部份22的上游。

该注射气体以一足够的数量和一足够的速度以提供这种气体的一障碍或掩盖，横截面地横过含NO烟道气流的流动方向而基本上延伸横过全部后腔（导管）20。该含NO的气流当它流过该导管时，接触到该注射气体（该汽化的过氧引发剂和氧）。当在烟道气中的NO接触到该汽化的注射气体混合物时，根据上述反应Ⅰ和Ⅱ，该NO转变成NO2。

在本发明实施的一典型的实施例中，用丙烷作为过氧引发剂。在注 射进入该烟道气流之时，该加热的丙烷/氧混合物（该注射气体）的温度最好低于大约800°F。温度大于大约800°F时该过氧基会在该注射气体引进该烟道气流之前形成。因为该过氧基的寿命是小于大约40毫秒，所形成的过氧基在引进该烟道气之前可能会熄灭，因此不适用于该转化反应。因此该丙烷（注射气体）在该预混合器/预加热器35或在该注射栅条39中加热至大于大约800°F是不好的。

最好该注射气体中的O2的含量是占大约5%到大约20%的体积。当锅炉烟道气也包含低含量的O2，一般地低于5%时，如果氧的浓度少于5%，则不足以造成比较高的NO变成NO2的转化率。相反，提供大于约20%的O2是不经济的或是不需要的。

本发明的一重要特征是：在该反应点（NO转变成NO2的位置）所提供的氧浓度，藉着高氧含量的注射气体足够促进这种转变。这种足够氧的提供完成，不需要在该锅炉烟道气中有高达9%（或更多）的过量的O2的，因此不需要增加该锅炉的大小。

在和注射气体接触时，含NO的气流最好在从大约800°F到大约1400°F的温度。低于800°F，温度不够高，不能产生所需要的过氧基。因此如果有发生任何转变也是极少。另一方面，当该烟道气的温度大于约1400°F时，不同的烃基居多，结果使NO还原成氮气而非氧化成NO2。

通常在锅炉系统中，含NO的烟道气有从大约每秒30英尺到大约每秒70英尺的速度。最好，该注射气体横切含NO的气流的路径喷进该导管20的速度，比含NO的烟道气流的速度至少要高大约10倍。该注射气体需要有这个高速度，部份是为了使这种注射气体形成一障碍或掩盖横切该全部烟道气的流动路径。因此所有的烟道气当它通过锅炉的对流部份时，必需通过和接触到该注射气体。

在一代表性的实施例中，一含NO的烟道气流进入该后腔20是在 1200°F以每秒30英尺的一速度以每秒11，800立方英尺（CFM）的容积流动速率供给。小于800°F的注射气体以650（CFM）供给导入该分配管39，在这个实施例中，总共有168个注射孔，每一孔的直径大约是0.187英寸。在这个实施例中该注射气体的速度大约每秒600英尺。该注射气体横过该锅炉的后腔20的整个横截面而提供一掩盖。所有的烟道气从该燃烧器部份12通过进入该锅炉对流部份22再通过该注射气体的掩盖。该含NO的烟道气和该注射气体的接触，造成在烟道气中的NO转变成NO2。

虽然上述说明的该汽化过氧引发剂物质是丙烷，但可预想到的是其他的这种过氧引发剂物质也可使用。在此所用的“过氧引发剂”包括烃，也就是只包含碳和氢的化合物，包括碳、氢和氧（氧取代的烃）的化合物，和只含氢和氧的物质，例如过氧化氢。也可以使用氢气。

在本发明的实施原理中可用的“过氧引发剂”的例子包括（但不限于）：丙烷、苯、乙烷、乙烯、正-丁烷、正-辛烷、甲烷、氢、甲醇、异丁烷、戊烷、乙炔、甲基醇、乙基醇、丙酮、冰醋酸、乙基醚、丙基醇、硝苯基醇、甲基乙基酮、丙烯、甲苯、甲醛、樟脑、醚和乙二醇和其混合物。此外如上所述，也可以使用过氧化氢和氢气。

在锅炉的烟道气中，在低水准的过量O2之下，使用包含氧，例如，甲醇、过氧化氢等等或醚的过氧引发剂，不论单独使用或和类似丙烷之类的烃结合使用，都会提供一另外的氧源而会促进NO转变成NO2。

实施例1

在锅炉的对流通道中NO转变成NO2

在一锅炉的对流通道中进行NO转变成NO2的试验。转到图5，显示在本实施例的试验中所用的锅炉51的示意图。锅炉51是一10马力（H.P.）的耐火管锅炉，由加州洛杉矶的McKenna Boiler Works所制造的。其加热表面是64平方英尺，具有125Psig的蒸气压力等级。该燃烧器用一火花点火机来气体点火。

一不锈钢注射探针52伸入该锅炉的对流通道54。该探针有18个径向的注射气体的孔56通过它的壁（只列出6个这种孔）。该探针的空气供应是由空气压缩机（未标示）提供，在20Psig，供应的速率超过7SCFM。这些试验的探针的注射压力为5.0Psig。在该探针末端该气体注射的温度是约250°F，是在该探针内面用一热电偶（未标示）所测定的。在5.0Psig下该计算的气体流动速率约5.3SCFM，等于该全部烟道气流速的4%和8%之间，依据燃烧的状况。

在该探针附近的对流通道区进行详细的温度调查。当注射空气和丙烷时进行这些试验，以获得温度调查的资料，包括该注射探针在燃烧状况上的效果。

为了进行该试验，NO气通过一汽门57注射入风扇60的排放处的一燃烧器58。该NO和丙烷注射的速率以转子流量计（未标示）控制。烟道气样本以大约2.5SCFM的速率连续从一锅炉烟囱62上的一样本汽门回收。该汽体样本通过-NO-NOx分析器和一氧的探测器来作过量O2的测定。

该烟道气的流速以二种方法来测定。第一种方法是基于已知的NO加入的速率并测定NOx在该烟囱气中的浓度。这方法预测的烟道气流速比实际的低，这是由于发生在该燃烧中NO的破坏。第二种方法是基于测定在烟道气过量氧含量的增加，是藉着经由该注射探针加入一已知速率的周围空气导致的。在该试验中NO加入的速率是不变的。

用第一种方法，以1.03SCFH加入NO气造成在3%干燥O2下276ppm的NOx，对天然燃料在3%干燥O2下用9565SCF/MMBTU的燃烧因素，该烟道气的流速计算出来是62.2SCFM（3%干燥的O2）等于400，000BTU/hr的燃烧速率。

用第二方法，以5.45SCFM加入周围的空气（20.9%O2），在烟道气过量干燥氧的含量从3.4%作等量的增加到4.2%。所计算出的烟道气流速是68.2SCFM（3%干燥的O2）。两种方法的平均值在3%，干燥O2下 是65.2SCFM。

在该注射空气和丙烷打开之前和之后，锅炉作业的特性的特定比较列于下列的第1表和第2表中。第1试验（显示于第1表）是在730000BTU/hr的最大燃烧速率下进行的。用3.2%的过量O2，大约2480ppm的丙烷以及大约6.2SCFM的周围空气经由该探针52注射进入该烟道气。在1350°F的气体温度下，这方法造成55%的NO转变成NO2。所用丙烷的数量大约是全部所用燃料的6.8%。该烟道气的过量O2的含量增加到3.7%。

在第二试验中（显示在第2表）该燃烧速率减低到大约60%的最大值，通常被期望会造成该过量O2含量的增加。用3.4%的过量O2，大约1900ppm的丙烷以及大约5.5SCFM的周围空气注入该烟道气中。在1230°F的气体温度下造成了71%的NO转变成NO2。所用的丙烷数量大约是所用全部燃料的大约5.4%。该烟道气的过量O2含量增加到4.2%。

这些试验显示：在该锅炉中该烟道气在从800°F到1400°F的适当温度范围的一地点，注入含周围空气和丙烷的一预混合气体到一传统的锅炉，可以达成高水准的NO转变成NO2。使一宽范围的燃烧状况下可以获得55%和71%之间的转变百分比，并且该注射探针所导致的烟道气过量O2的增加限制在该最初情况以上的小于1.0%。

不用骤冷烟道气的温度就可完成NO对NO2的转变。例如在所进行的试验中，该转变发生在大约40毫秒的时间内，并且该烟道气的温度的下降是由于注射气体的冷却效果所导致的，只有从大约50°F到大约80°F。但是，由该丙烷的放热反应作用所导致的该烟道气和注射气体的温度增加，是从大约220°F到大约310°F，由此在该探针注射点的地区和在该混合地区产生烟道气温度的净增加，该地区是发生NO转变成NO2的地方。

表1

丙烷注射前    丙烷注射后

燃烧速率    730，000BTU/hr    780，000BTU/hr

烟道气的流速    142SCFM（湿的）    148SCFM（湿的）

探针深度    6.5英寸    6.5英寸

烟道气温度    1430°F±50°F    1350°F±50°F

注射压力    0    5.0psig

注射气体百分比    0    4.4%烟道气

丙烷的速率    0    0.367SCFM

丙烷/烟道气    0    2480ppm（湿的基础）

烟道气的氧    3.2%（干燥的）    3.7%（干燥的）

NO的浓度

3%O，干燥的    147ppm    66ppm

NO转变的百分比    基本组分    55%

表2

丙烷注射前    丙烷注射后

燃烧速率    400，000BTU/hr    420，000BTU/hr

烟道气的流速    77.6SCFM（湿的）    83.1SCFM（湿的）

探针深度    2.75英寸    2.75英寸

烟道气温度    1010°F±50°F    1230°F±50°F

注射压力    0    5.0psig

注射气体百分比    0    7.0%烟道气

丙烷的速率    0    0.159SCFM

丙烷/烟道气    0    1910ppm（湿的基础）

烟道气的氧    3.4%（干燥的）    4.2%（干燥的）

NO的浓度

3%O，干燥的    131ppm    38ppm

NO转变的百分比    基本组分    71%

再转到图1，在该烟道气通过NO转变成NO2的转化区之后，包括降低水准的NO和增加水准的NO2的该烟道气从该锅炉10的对流部分通过一空气预热器部分24，再进入该系统的吸收区25。（因为NO转变成NO2发生在该锅炉的地区，该地区是在栅条36和在对流部分22中的最顶管23之间，这个空间在此叫作“转化区”）。在一实施例中该系统的吸收部分（区）包括：当气流由NO变成NO2的转化区出来时，接收该气流的装置;和引导一基本上干燥的细粒吸收剂进入该气流的装置，用来吸收硫和氮的氧化物以提供已反应的吸收剂。也提供由该气流排除该已反应的吸收剂和任何未反应的吸收剂，以提供一清洁的废气流而可以排放入大气中的装置。

图1的说明的实施例中，在该袋室26的入口引进一干燥的细粒的钠 基吸收剂如Trona或Nahcolite到该气流中。（Trona是Na2CO3NaHCO32H2O而Nahcolite是NaHCO3）。新鲜的吸收剂储放在一或多个给料斗64中，并且经由位于该给料斗64下面的一旋转锁阀进入由一鼓风机68所提供的空气流之中。由该袋室给料斗69的一些部分反应的吸收剂，经由位于给料斗69下面的旋转锁阀67再循环进入由该鼓风机68所提供的一空气流中。依据主要燃料的灰含量，从该袋室给料斗69的吸收剂有85%那么多可以再循环，以增加吸收剂的利用和NOx/SOx吸收反应的效率。从该袋室给料斗69的其余吸收剂当作耗用的吸收剂物质排放掉。（如果需要，该吸收剂的运送介质可以是蒸气或烟道气等，或蒸气和烟道气和空气的混合物）该空气流和夹带的吸收剂通过在一排管70的许多孔或喷嘴（未标示），该管延伸进入靠近该袋室进口的烟道气流动路径之中。也可以提供包括分立的排放汽门29的烟道气体和吸收剂的分布歧管或导管27，以在该袋室的过滤表面促进烟道气和吸收剂物质的均匀分布。该细粒吸收剂和该烟道气中的NOx和硫的氧化物（SOx）反应，以从该烟道气中移去SOx和NOx。所用的吸收剂的平均粒子大小最好小于60微米，以促进在该气流中气体一固体的分布，而促进固体在该袋室的过滤表面的更均匀分布，造成从该气体的SOx和NOx的更有效地吸收。该烟道气和细粒的吸收剂进入该袋室，在该处气体通过该过滤表面28，并以清洁的烟道气排放通过该导管30到该烟囱并进入大气中。最好由该歧管27延伸的喷嘴29向上导引该烟道气进入该袋室的过滤表面。该细粒吸收剂藉着支撑在该袋上的过滤表面由该烟道气被过滤掉。在一连续的袋清洁循环中，该细粒吸收剂加上由该燃料的任何不可燃烧的灰被排出并掉进该排放给料斗69中，被丢弃或再循环以进一步使用。藉旋转锁阀和传送管（未标示）的适当连结，可以调整该再循环的比例。

使用类似碳酸氢钠之类的钠基吸收剂以从烟道气移去硫氧化物和氮氧化物所包含的化学，参看下列的反应式可以了解：

SO2+2NaHCO3→Na2SO3+H2O+2CO2（Ⅲ）

1/2NO2+Na2SO3→Na2SO4+1/4N2（Ⅳ）

该全部反应作用是：

SO2+1/2NO2+2NaHCO3→Na2SO4+H2O+2CO2+1/4N2（Ⅴ）

也想到会发生下列反应：

NO2+NaHCO3 SO2 NaNO3+CO2+1/2H2O （Ⅵ）

由前述的反应可以看出：在该烟道气中需要出现SO2以使NO2被NaHCO3所排除。在类似反应Ⅵ的一反应中，在有SO2之下氧化氮也被吸收在NaHCO3的物质或Trona材料上，而形成NaNO2的副产品。当接触烟道气时，该NaNO2副产品可被氧化成NaNO3。

已经观察到的另外反应是：在用干燥的钠基细粒吸收剂吸收NOx和SOx之时，一些氧化氮（NO）转变成二氧化氮（NO2）。这个反应的化学式不完全了解，但会在实施例7中说明，本发明的实施可用来减少由SOx/NOx吸收部份所排除的二氧化氮（NO2）的总量。为了证明二氧化氮（NO2）被吸收，使用不含任何氧化氮（NO）的NOx来进行试验，会在实施例2和3中说明。

用钠基吸收剂同时吸收SOx和NOx之时一些NO转变成NO2，带来由该钠基吸收区的下游排除二氧化氮（NO2）的需要。在本发明的一实施例中，使用金属氧化物吸收部份来作NOx的一般排除和NO2的特别排除。该金属氧化物藉加热到超过700°F可以容易地再生，而产生包含氧化氮（NO）的放出气流。这放出气流可以再循环到该锅炉上的主要燃烧器，在该处大部份的额外氧化氮（NO）在该火焰地带被破坏。

虽然本发明的上述说明的吸收剂是参用Trona和Nahcolite，但是也可以使用其他的钠基吸收剂和钙基吸收剂，例如Ca（OH）2。此外用钠基液体制成的水解石灰以获得具有一充满钠粒子表面的干燥的Ca（OH）2粉，也可以使用。在一代表性的实施例中，该细粒吸收剂包含大约15%重量 的NaHCO3和85%重量的Ca（OH）2的一混合物。（最好该吸收剂包含至少大约5%NaHCO3、Na2CO3或其混合物）。或者如果需要，该细粒吸收剂不在该袋室的进口被引入该烟道气流中，而将该吸收剂在一喷晒干燥器中被引入该气流中，经干燥器的出口排放入袋室中。

在本发明实施的另一实施例中，该吸收区包含二部份。在该吸收区的第一部份中，由NO转变成在NO2的转化区放出的烟道气流（第二气体流）与细粒吸收剂接触，该吸收剂是用来吸收氮和硫的氧化物，由此从该气流排除硫和氮的氧化物而形戊第三气流。该第三气流再通过进入该吸收区的第二部份，其中该第三气流和细粒吸收剂接触到作为NO2和硫氧化物的吸收剂的液体吸收剂。该液体吸收剂排除了该细粒吸收剂没有排除的NO2和硫氧化物，并且也排除该细粒吸收剂。

藉著细粒吸收剂，如在本发明实施中所用的这些，从该烟道气中排除NOx的数量，SO2/NOx的摩尔比对该数量有影响。例如当使用NaHCO3时，该SO2/NOx比较佳的是大于大约3，更佳的是大于大约5。当高硫燃料燃烧时，SO2对NOx的比例可以高到3a/1;当低硫燃料燃烧时，该SO2/NOx的比例可以低至1/1。因此藉选定要燃烧的燃料，针对使用的干燥吸收剂，可以将该比例维持在最好的范围中。

在本发明的另一实施例中，具有减低水准的NO和增加水准的NO2的烟道气，从该锅炉的对该部分通到一传统的湿洗器。在这个实施例中，该湿洗器包含用来排除SO2的一液体吸收剂或吸收剂例如一种碱，如Ca（OH）2或CaCO3并加入NaOH或Na2CO3以增强NO2的排除。最好该碱包含至少50%重量的钠化合物。该SO2和NO2经由该洗涤器被排除，而该清洁的烟道气被排放到大气。在这个实施例的洗涤液体中，使用EDTA或其作熟知的填加剂，例如硫酸亚铁或螯形亚铁，可以增加NOx的排除。

实施例2

参阅图6，进行一系列的实验室规模的试验以测定气流和粉末Trona与Nahcolite接触对排除SOx和/或NOx的效果。加热的不锈钢反应器管70分别在顶端和底部以玻璃纤维塞72和74封住。管盖76和78螺旋进入该反应器的顶端和底部以固定该玻璃纤维塞在其该道上的。个别包含NO2（加干燥空气）和SO2（加干燥空气）的压缩气体圆筒80和82经由一电热的样本线84连结到该反应器70的顶端。该样本线经由该管盖76中的一孔进入该反应器的顶端。提供一汽门86的以注射干燥的细粒Trona和/或Nahcolite进入该反应器中。在该反应器的底部（出口）和NOx/SOx气体分析器89之间以一线路88连结。在这些试验中所用的Nahcolite的组份是：至少大约93%的NaHCO3，大约1和3%之间的Na2CO3，大约0.5%的NaCl，其余是湿气。所用Trona的组份是：大约33-37%的Na2CO3，22-27%的NaHCO3，4-8%的NaCl，5-7%的Na2SO4，6-10%的水不溶解物和12-21%的全部H2O。

通常试验的进行是加热该反应器和样本线到一所要的温度。然后在已经校准该NOx/SOx气体分析器之后，打开该圆筒80和82的出口阀门90和91以经由该装置提供所要的NO2和SO2的流速。该圆筒80和82包含混有微量干燥气的NO2和SO2，该干燥空气作为一载体气体。记录进入该反应器管入口的SO2和NO2百万分率（PPm），干燥吸收剂再经由该注射汽门86注入该反应器。测定该反应器放出的NO2和SO2的PPm并记录所排除的NO2和SO2的百分比。

这些实验的结果显示于下列表中。

表Ⅲ

反应器温度为190°F的Trona

注射试验

时间 NO2（入） SO2（入） NO2的排除量 SO2的排除量

（分）    （ppm）    （ppm）    （%）    （%）

0.0    46    114    -    -

10.0    46    114    43    96

15.0    46    114    54    96

25.0    46    114    50    96

40.0    46    114    37    96

40.0    33    230    83    92

45.0    33    230    83    92

表Ⅳ

反应器温度为190°F的Trona

注射试验

时间 NO2（入） SO2（入） NO2的排除量 SO2的排除量

（分）    （ppm）    （ppm）    （%）    （%）

0.0    41    163    -    -

2.0    41    163    59    94

8.0    41    163    76    94

14.0    41    163    62    94

20.0    41    163    43    94

实施例3

参阅图7，类似实施例1的实验，进行第二系统的实验室规模的实验。

在第二系统实验中所用的试验装置92，包括分别包含氩、O2、CO2、SO2、NO2和氩的压缩气筒93、94、96、98、100和102。氩（气筒93）、O2和CO2的最初计量，是分别经由校准的转子流量计104、106和108，再进入一共同的歧管线110，通过水塔111并进入管线112。其次，浓度（在氩的载体气体中）分别是大约15000PPm和5000PPm的SO2和NO2试验气体经由转子流量计113和114导进管线112。

该试验气体的混合物再通过（在管115中）一油浴116，该油浴维持在一个能够调节到300°F和400°F之间的温度。一T形管118是在该油浴出口的样本管线120之中，使从流化床吸收剂送料器121的吸收剂进入从一滤器箱122上游的样本管线。该滤器箱122包括一6寸直径的过滤器124，用硅藻土或高度磨碎的硫酸钙粉预先涂层，以在该试验中使横过该滤器的该压力下降能够维持在大约3英寸的水。绝缘和加热该滤器箱112，以使在该里面的该气体温度能调整。在该试验的过程中，NaHCO3粉是沉积在该滤器上，在该操作结束时留下一部分反应的吸收剂块。每一操作持续大约15到30分钟。

导进该滤器箱的入口气体的温度，是籍着改变输入该热带（heattape）（未标示）的粉末来调整，该热带是注于该不锈钢滤器箱壳和包围该滤器箱的外绝缘层（未标示）之间。该滤器箱的温度用一热电偶探针（未标示）来测定，该探针是放在该入口气体流中，在滤器上面大约一英寸处。

在各种SO2/NO2摩尔比例、475PPm SO2、4%过量O2、12%CO2、小于1%H2O，其余是氩之下试验的结果列于图8，9和10之中。

图8显示使用干燥试验气体的全部NOx的排除量，当该滤器箱气体的温度是在大约360°F到400°F的范围时，排除量均落在大约50% 和70%之间。

图9显示：当温度范围是在大约340°F到400°F之间时，在上述的方法中消除大约60%和90%之间的入口NO2。

使该气流和该细粒吸收剂接触以排除NOx和SOx时，该气流的适宜温度是大约200°F和450°F之间，当使用Nahcolite吸收剂时，温度最好是在大约300°F和400°F之间。

实施例4

加水蒸汽对出口SO2和NOx浓度的影响

加小量水蒸汽对出口SO2和NOx浓度的影响可以由下列的表Ⅵ中看出。这实验的操作是在237°F的温度、0.6英寸H2O的压力降、在一硅藻土滤器助剂中包含50%NaHCO3，的吸收剂下进行的;入口SO2浓度是471PPm;入口NO2浓度是173PPm。

表Ⅵ

加水蒸汽对排除NO2和SO2的效果

气体的水含量（ppm）    0    8000

出口SO2浓度（ppm） 80 35

SO2的排除量（%） 83.0 92.6

出口NOx的浓度（ppm） 108 101

NOx的排除量（%） 37.6 41.6

这试验的结果指出：小量的水蒸气增加了SO2和NOx的排除。

所用NaHCO3的数量也是重要的。例如，由反应式（Ⅴ）可以看出：排除每一摩尔的SO2和每 1/2 摩尔的NO2，要二摩尔的NaHCO3。吸收剂对SOx的化学计量的比例较轻的是大于1，更轻的大于4。参阅图10可以看出：使用NaHCO3吸收剂，随着吸收剂的化学计量，比例的增加，SOx和NOx的排除百分比也增加。因为操作新鲜吸收剂的化学计量比例是4的袋室是很花成本的，因此期望使用循环的袋室吸收剂和化学计量比例 小于2的新鲜吸收剂也能达到相似的结果。也可以看出：对一定的化学计量比例，在该气体中SOx/NOx的摩尔比例是6时比该摩尔比例是4时，所排除NOx的百分比较大。

实施例5

SO2的存在对用Nahcolite吸收剂吸收NOx的排除效果

用Nahcolite吸收剂在产生NOx吸收的能力上排除SO2的效果可以由下面的表Ⅶ看出。这些实验是在306°F和422°F的温度下进行的，在一滤器布上使用一化学计量比例大约1.0的NaHCO3吸收剂，该滤器布用高度粉状CaSO4预滤层。该气体组成如下：2.9%到3.2%的O2;14.5%到14.9%的CO2;11.0%到11.5%的H2O;和其余是氮。通过该滤器布时气体的流速是大约3.0到3.4英寸/分。

表Ⅶ

SO2的存在对于用Nahcolite吸收剂吸收NOx的排除效果

袋室温度    306°F    422°F

NOx的入口浓度（ppm） 128 137

SO2/NOx的入口比例 4.6 4.9

NOx的出口浓度（ppm） 103 109

SO2/NOx的入口比例 0 0

NOx的出口浓度（ppm） 127 132

在这些实验中，该入口NOx包含至少75%的NO2。如表Ⅶ所示：当该入口SO2/NOx的比例减到0时，所排除的NOx是可忽略的。这个显示：对于NOx吸收在一类似Nahcolite的一钠基碱上，SO2的存在是需要的。

虽然依据本发明的上述实践所提供的技术：使该含NOx的气流和干燥的钠基吸收剂接触;可以从一气流中排除大百分比的NOx，但是一些NO2 仍残留着。因此本发明提供进一步的技术是：在用干燥的细粒吸收剂处理后，排除残留在该气体中的NO2的技术。

已知，NO2会被吸收在下列金属的氧化物或下列金属合金的氧化物上，包括铝、锆、镍、铁、铜、镁、钛等等。该金属氧化物可以在一适合的支持基质上被提供，最好每克的全部吸收剂物质能提供大于大约10平方米的金属氧化物的比表面。NO2主要是以一表面硝酸盐被吸收，该表面硝酸盐具有一硝酸盐双配位基依附到该表面。NO已被吸收，但不像NO2那么容易。

现在转到图11（附加到图1），是NOx吸收系统130的一示意透视图，可以依据本发明的实际需要而装设，例如，显示出从袋室26的导管30之中的情况。由袋室放出而在该导管30（见图1）之中的无吸收剂烟道气通过金属氧化物的卵石或丸床132，使该金属氧化物133具有一高的比表面。在一代表性的实施例中，例如，40英寸/秒速度的一烟道气横过4英寸厚的床，提供0.1秒的滞留时间，造成小于大约1.0英寸H2O的一气体边的压力降落。在该NOx吸收的过程中，该丸133在该床132中缓慢向下移动，最后从该床排放进入一给料斗134中，例如，可放置在该烟道气导管30下面。有NOx吸着在上面并且已经被排放进入该给料斗134的金属氧化物丸（已用的丸），籍着以NO的形式从该丸中驱逐该NOx而再生。例如，可在流化床138中完成。该丸从该给料斗134通过一旋转锁阀136进入该流化床。当该丸在该流化床中加热时，NO从该丸被排除。从该流化床的含NO的放出气体，在一高温（例如大约750°F）下通过该管线139回到该炉10的该燃烧器12（显示于图1）。因为在该锅炉中所产生的总的NO是热动力平衡的，因此被该金属氧化物再生系统所导入的大部分额外NO在该主要燃烧器火焰中被破坏。如果需要，从该热的再生丸的废热量，籍着对该周围空气的逆流热交换，可以再获取而供应到对该流化床的燃烧器系统。冷却，再生的金属氧化物丸可以气体地 输送到该丸床导管的顶端，例如籍着包含鼓风机142、旋风分离器144和该鼓风机和旋风分离器之间的输送管线146的输送机系统。该再生的金属氧化物丸从该流化床，籍着旋转阀148通进管线146，并且被运送到该床132顶端的旋风分离器144中。该丸从该旋风分离器，经由在该床顶端的旋转锁阀150回到该床。籍着连结到一过滤器153的管线152，以适合的导管（未标示）从该旋风分离器的顶端可以回收微细物质。

实施例6

从袋室的烟道气下游最后除去NOx

参阅图5，实施例1所用的该相同的锅炉也使用在这个实施例的实验中，为了要使NOx和金属氧化物接触以排除这种NOx，一0.25英寸外径的20英尺长的已氧化的铝管160连结到该放出气体烟囱62的接合器61。大约2.5SCFM的样本气体经由该管排出以接触它的Al2O3的表面。该管的计算的内体积是6.6立方英寸，规定烟道气的滞留时间大约是90微秒。该管的内表面积是140平方英寸。

进行短期间的筛试验以决定该Al2O3对排除NO和NO2的效果，并且也证明：在加热藉以氧化氮（NO）气体的形式排除NOx时，该Al2O3可以再生。

为了进行该试验，在该风扇60的排放处将NO气体注射入该燃烧器58。该NO的注射速率以一转子流量计（未标示）来控制。

烟道气样本经由该Al2O3管160从该锅炉的烟囱62以大约2.5SCFH的速率排出，通过在一水床中的两个系列的冲击器以排除过量的湿气（未标示）。该气体样本再通过-NO-NOx的分析器和通过一轻便的氧气检测器以作过量O2的测定。

在试验中平均温度大约是200°F，NOx的吸收非常高，穿过氧化铝管的整个滞留时间大约为0.1秒。表Ⅷ中所示的资料是在该气体样本中以4.2%过量O2的吸收型式中所获得的。

表Ⅷ

吸收作用的型式

（3%O2，干燥的）

最初的NO：    38ppm

最后的NO：    3ppm

NO的排除量：    92%

最初的NOx： 140ppm

最后的NOx： 20ppm 并且继续下降

NOx的排除量： 86%

NOx在该Al2O3管的反应呈现产生氧的放出气体。假定该Al2O3管完全被氧化并且NO2在该表面层的吸收作用，对所吸收的每一摩尔NO2产生1/2摩尔的O2。Al2O3和NO2的反应作用以下列的反应式来表示：

Al2O3+NO2→Al2O3NO+1/2O2（Ⅶ）

该氧化铝藉着通过该管上方（大约5分钟）的而烷火焰而再回收。在该再生步骤中O2被吸收，并且该NO-NOx的水准增加超过该入口的水准。再生试验的结果列于表Ⅸ中。

表4

Al2O3管的再生

（3%O，干燥的）

最初的NO    38ppm

最后的NO    45ppm    并且上升

最初的NO    140ppm

最后的NO    150ppm    并且上升

实施例7

在袋室中随着SOx和NOx的吸收作用使NO转变成NO2

实施例1所用的该相同的锅炉也使用在这个实施例的实验中，除了脉动喷射（pulsejet）袋室，是由EVO    corporation所制造，型式是NF-9，被放在该锅炉的下游。该袋室包含8个袋，该袋具有一全部40平方英尺的过滤表面。该过滤材料是铺Nomex布。该袋室配有一可变速度的I.D.风扇，用来克服通过该袋的压力降落和平衡该锅炉的通风需要。在这个实验中，横过该袋的压力降落大约是3英寸的水，而该空气对布的比例大约是每平方英尺3.1ACFM。

如表Ⅹ所示：不用上游气体使NO转变成NO2，在3和4之间的高度吸收剂的化学计量比例下，获得大约24%NOx的排除，也造成97%SO2的高度排除。但是，同时排除SO2和NOx所造成的结果是：NO2的数量增加47ppm。应该注意的是：在该袋室入口的NO2的最初水准，是导引浓缩氧化氮（NO）气体直接进入该锅炉系统的方法的一人工产品。在一传统的锅炉系统中，在该袋室入口通常会有低得多的NO2的最初水准。

表10

比较用和不用上游气体使NO转变成NO2所排除的SO2和NOx的情况

用干燥的Trona粉末所进行的试验，不用上游气体使NO转变成NO2的情况

袋室的温度    310°F

最初：NO/NO2的比例 2.7

最初：SO2/NOx的比例 4.8

烟道气的浓度

（ppmv，修正到3%O2，干燥的）

O2SO2NO NO2NOx

5.5%    袋室入口，注射探针关掉    718    110    41    151

10.5%    袋室出口，注射探针关掉    21    26    88    114

SO2的排除量：97%

NOx的排除量：24%

用干燥Trona粉末进行的试验，用上游气体使NO转变成NO2

袋室的温度    320°F

最初：NO/NO2的比例 3.4

最初：SO2/NOx的比例 4.2

烟道气的浓度

（ppmv，修正到3%O2，干燥的）

O2SO2NO NO2NOx

4.5%    袋室入口注射探针关掉    710    129    38    167

9.5%    袋室出口注射探针开动    46    17    74    91

SO2的排除量： 94%

NOx的排除量： 46%

本发明的实施提供了惊人的较高水准的NOx的排除，以及SO2的排除。如表Ⅹ中所示：使用上游气体使NO转变成NO2，在大约为2的较低的化学计量比例下，获得大约46%NOx的排除，也造成94%SO2的较低的排除。在NOx的排除也发生较低水准的最初SO2/NOx的比例的这个改进，进一步证实本发明的可用性。并且，NO2增加了36ppm的数量（和以前 的47ppm的结果比较）显示：从同时排除SO2和NOx中NO2的数量减少了。如前面所说的，本发明提供一种方法，是用一下游的金属氧化物吸收部份来排除这个NO2的副产品。

用来从烟道气流中排除NOx和SOx的代表性实施例的上述说明只是用来作说明。因为各种变化对这些技术熟练的人员而言是明显的。所以本发明不应该被限制于上述所说明的该特殊实施中。例如，用上述所述的一过氧引发剂的注射在该锅炉的对流部份使NO转变成NO2，再用一可再生金属氧化物完成NOx的吸收，也可能在无SO2之下完成NOx的降低。例如，在这个实施例中，如前述的这些可再生金属氧化物可以以粉状的形式导引进入该吸收区，以接触含氮氧化物（例如NO2）的一烟道气流。该金属氧化物从该气流中排除氮的氧化物，并且从该气流中分开，例如在一袋室中。该金属氧化物藉着加热到至少大约700°F，然后再生再使用。这种加热产生一含NO的放出气体，可以再循环到该锅炉的燃烧器部份。本发明的范围定义在下列的权利要求之中。