專利名稱：用于將固體和載氣遞送至流動(dòng)氣流的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將固體和載氣通過(guò)管道或腔室壁遞送至流動(dòng)氣流中的系統(tǒng)和方 法。
背景技術(shù)：
工程技術(shù)長(zhǎng)期使用穿過(guò)管道或腔室壁的細(xì)長(zhǎng)的中空管，氣流通過(guò)所述管道或腔室 壁流動(dòng)，使得所述管可以將物料物質(zhì)(例如夾帶在載氣中的微細(xì)固體)從管道或腔室的外 部源遞送至管道或腔室的內(nèi)部點(diǎn)。這種細(xì)長(zhǎng)的中空管常規(guī)地稱為“槍體(lance)”。通常， 槍體具有固體和載氣流過(guò)的洞。所述洞在遞送中和外部固體和氣體物料源相連，并且在管 道或腔室的內(nèi)部點(diǎn)是開口的，以實(shí)現(xiàn)將固體和氣體通過(guò)槍體的洞遞送至流動(dòng)氣流，所述流 動(dòng)氣流在大多數(shù)情況下是高速流動(dòng)的。盡管該配置在將固體和載氣供給到流動(dòng)氣流中是有 效的，但是物料在氣流中的較寬分散并不一直快速或廣泛地期望。技術(shù)人員通過(guò)使用多個(gè)槍體來(lái)響應(yīng)該情況，所述多個(gè)槍體被取向?yàn)槭沟枚鄠€(gè)遞送 點(diǎn)位于橫穿氣流橫截面的流動(dòng)氣流內(nèi)。槍體還可以橫穿氣體流動(dòng)的方向而延伸至氣流中不 同的深度。當(dāng)該技術(shù)并令人滿意時(shí)，技術(shù)人員提供這樣的槍體，該槍體沿著所述槍體長(zhǎng)度具 有設(shè)置有多個(gè)開口的洞，使得各個(gè)槍體沿著其長(zhǎng)度提供多個(gè)遞送點(diǎn)。因此在使用多個(gè)槍體 (其均具有多個(gè)開口)時(shí)需要多個(gè)遞送點(diǎn)。然而，即使多個(gè)槍體和多個(gè)開口，仍需要改善固體和載氣供給到流動(dòng)氣流中的分 散均勻性，如果流動(dòng)氣流不是處于高度湍流條件下尤其是如此。發(fā)明概述本發(fā)明涉及用于將包含顆粒固體和載氣的物料通過(guò)管道或腔室壁從所述管道或 腔室外部的物料源供給的方法，包含來(lái)自燃燒源的煙氣的氣流通過(guò)所述管道或腔室壁流 動(dòng)，所述方法包括a.定位至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的槍體，所述細(xì)長(zhǎng)的槍體和所述物料源以及和在貫穿至少一 部分所述流動(dòng)氣流的點(diǎn)處的所述管道或腔室內(nèi)部流體相連，所述槍體包括(i)縱向洞，通過(guò)所述縱向洞至少部分所述流體相鄰產(chǎn)生；(ii)下游面，所述下游面取向在所述流動(dòng)氣流的下游，所述下游面限定多個(gè)下游 開口，和(iii)上游面，所述上游面取向在所述流動(dòng)氣流的上游，其中所述上游面和所述下 游面相對(duì)，并且限定多個(gè)上游開口 ；以及b.將所述物料供給到所述槍體洞，從而至少一部分所述物料和至少一部分進(jìn)入至 少一個(gè)所述上游開口的所述流動(dòng)氣流混合，從而在所述槍體洞中形成混合物，進(jìn)而至少一 部分所述混合物離開至少一個(gè)所述下游開口。
措辭“固體和載氣(solidsand carrier gases) ” 與“固體和載氣(solid and carrier gas) ”是指包括固體和氣體的任何混合物。例如在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法 包括供給固體的氣態(tài)懸浮物，例如空氣和顆?；钚蕴康膽腋∥?。本發(fā)明還涉及這樣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括管道或腔室，所述管道或腔室的尺寸和 構(gòu)造為使得包含來(lái)自燃燒源的煙氣的氣流可以通過(guò)其流動(dòng)，其中所述管道或腔室的至少一 個(gè)壁限定一個(gè)或多個(gè)管道開口。所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在各個(gè)所述管道開口中的一個(gè)或多個(gè) 細(xì)長(zhǎng)的槍體。至少一個(gè)所述細(xì)長(zhǎng)的槍體和下列流體相連(i)包含來(lái)自所述管道或腔室的 外部物料源的顆粒固體和載氣的物料；和(ii)在貫穿至少一部分所述氣流的點(diǎn)處的所述 管道或腔室內(nèi)部。各細(xì)長(zhǎng)的槍體至少具有縱向洞，通過(guò)所述縱向洞至少部分所述流體相鄰 產(chǎn)生，并且所述細(xì)長(zhǎng)的槍體均包括下游面，所述下游面取向在所述氣流流動(dòng)的下游，所述 下游面限定多個(gè)下游開口，和上游面，所述上游面取向在所述氣流流動(dòng)的上游，其中所述上 游面和所述下游面相對(duì)，并且限定多個(gè)上游開口。所述細(xì)長(zhǎng)的槍體還設(shè)置在所述管道或腔 室中，使得所述物料可以從所述物料源供給到所述槍體洞，從而至少一部分所述物料和至 少一部分進(jìn)入至少一個(gè)所述上游開口的所述氣流混合，進(jìn)而在所述槍體洞中形成混合物， 并且至少一部分所述混合物離開至少一個(gè)所述下游開口。這些系統(tǒng)和方法在下列方面是特別有益的在流動(dòng)氣流中獲得供給的固體和載氣 的良好的分散。多個(gè)槍體的使用增加了物料在流動(dòng)氣流中的分散和均勻性。當(dāng)物料用于捕 獲以非常少量存在的流動(dòng)氣流的組分時(shí)，良好的分散和均勻性是特別有用的。下游均勻性 增加了待捕獲的組分接觸供給的材料以通過(guò)間質(zhì)捕獲(interstitial capture)、吸附、化 學(xué)反應(yīng)等實(shí)現(xiàn)后者的捕獲的統(tǒng)計(jì)概率。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法被設(shè)計(jì)為提供上述良好的分散和均勻性特征，即使在現(xiàn)有技 術(shù)認(rèn)為難以處理的流動(dòng)氣流的情況下也是如此，例如來(lái)自煤炭燃燒的流動(dòng)的煙氣，所述煙 氣含有少量(約lppb)煤炭相關(guān)的水銀，其在煤炭燃燒是釋放。監(jiān)管部門命令可能要求顯 著地將水銀去除至遠(yuǎn)低于甚至剛才提到的少量的水平，據(jù)說(shuō)約50%至約90%。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法旨在用于多種固體和載氣以供給至流動(dòng)氣流。另外，本發(fā)明 的方法可以改善多種工序，所述工序易于接觸(例如通過(guò)注射)而使用它們，使用流動(dòng)氣流 處理固體和載氣以實(shí)現(xiàn)從流動(dòng)氣流中去除或減少不需要的氣流組分。(i)可用于本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的固體和載氣和/或(ii)通過(guò)使用本發(fā)明的 方法、經(jīng)過(guò)增強(qiáng)處理材料在流動(dòng)氣流中的分散而可以得到改善的流動(dòng)氣流處理的例子 公開在下面的文獻(xiàn)中US 1,984，164、US 4，500，327、US 5，900，042、US 6，514，907、US 6, 808, 692,US 6, 818, 043,US 6, 848, 374,US 6, 878, 358,US 7, 435, 286,US 7, 507, 083,US 2002/0114749、US 2004/013589、US 2005/0039598、US 2006/0204418、US 2006/0205592、 US 2007/0051239、 US 2007/0140940、 US 2007/0180990、 US 2007/0234902、 US 2007/0254807,US 2008/0107579,US 2008/0134888,EP 0 277 706和 WO 2007/149867。所 有上述文獻(xiàn)都通過(guò)引用的方式整體并入本文中。從下面說(shuō)明書、附圖和所附權(quán)利要求書，本發(fā)明的這些和其他特征將進(jìn)一步明顯。附圖簡(jiǎn)述

圖1是布置在攜帶氣流的管道內(nèi)的流動(dòng)氣流中的本發(fā)明的細(xì)長(zhǎng)的槍體的縱向剖 視圖；附圖中也提供了橫向剖面A-A和B-B。
圖IA是本發(fā)明的細(xì)長(zhǎng)的槍體的下游面的正視圖，其中下游開口沿著細(xì)長(zhǎng)的槍體 的縱向軸從上游開口部分偏移；附圖中也提供了橫向剖面C-C。圖IB是本發(fā)明的細(xì)長(zhǎng)的槍體的下游視圖的正視圖，其中下游開口沿著細(xì)長(zhǎng)的槍 體的縱向軸從上游開口偏移；附圖中也提供了橫向剖面D-D。圖IC是本發(fā)明的細(xì)長(zhǎng)的槍體的下游視圖的正視圖，其中各下游開口沿著細(xì)長(zhǎng)的 槍體的橫向軸從對(duì)應(yīng)地相對(duì)的多個(gè)上游開口偏移；附圖中也提供了橫向剖面E-E。圖ID是本發(fā)明的細(xì)長(zhǎng)的槍體的下游視圖的正視圖，其中下游開口沿著細(xì)長(zhǎng)的槍 體的縱向軸和橫向軸從上游開口偏移；附圖中也提供了橫向剖面F-F。圖IE是現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中已知的細(xì)長(zhǎng)的槍體的側(cè)視圖。氣流從左至右以和物料流 動(dòng)成90度角通過(guò)細(xì)長(zhǎng)的槍體的側(cè)壁中的開口流動(dòng)；附圖中也提供了橫向剖面G-G。圖IF是本發(fā)明的細(xì)長(zhǎng)的槍體的側(cè)視圖，其中一部分細(xì)長(zhǎng)的槍體包括區(qū)帶，其中細(xì) 長(zhǎng)的槍體圍繞細(xì)長(zhǎng)的槍體的圓周限定三組開口的組群；附圖中也提供了橫向剖面H-H。圖IG是本發(fā)明的細(xì)長(zhǎng)的槍體的側(cè)視圖，其中細(xì)長(zhǎng)的槍體具有兩個(gè)區(qū)帶，其中在各 區(qū)帶中，細(xì)長(zhǎng)的槍體在上游面上限定三個(gè)上游開口的組群，在下游面上限定三個(gè)下游開口 的組群；附圖中也提供了橫向剖面1-1。圖2是比較相對(duì)水銀去除的圖，其從本發(fā)明設(shè)計(jì)的槍體和現(xiàn)有技術(shù)的典型槍體的 性能的比較來(lái)進(jìn)行，數(shù)據(jù)收集自來(lái)自煤炭燃燒的煙氣和溴氣處理的活性炭顆粒的處理。在上面各個(gè)附圖中，類似的標(biāo)號(hào)在幾個(gè)附圖中用于表示類型或功能相似的部件。附圖詳述下面描述了本發(fā)明的示意性實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式，它們可 用于構(gòu)造和使用系統(tǒng)和方法以將較寬分布的注射的固體顆粒遞送至移動(dòng)的氣流的選擇的 區(qū)域中。當(dāng)然將意識(shí)到，在這樣實(shí)際的實(shí)施方式的研制中，必須做出大量實(shí)施方式-特異 性決定來(lái)獲得研制者的具體目標(biāo)，例如遵守系統(tǒng)-相關(guān)和商業(yè)-相關(guān)的約束，它們將從一個(gè) 實(shí)施方式到另一個(gè)實(shí)施方式而改變。另外，將意識(shí)到，這種的研制努力可能是復(fù)雜和費(fèi)時(shí) 的，然而對(duì)于具有本公開的權(quán)益的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)書將是常規(guī)進(jìn)行的。在下面的詳 述中，可選的步驟、構(gòu)造、特征和/或組分的通常討論可參照在附圖中標(biāo)出的數(shù)字標(biāo)記的組 件。然而，應(yīng)該意識(shí)到，除非另外清楚地表明，這些可選的步驟、構(gòu)造、特征和/或組分不必 限制于相關(guān)附圖中所述的特定實(shí)施方案，在該上下文中使用這樣的附圖標(biāo)記僅僅是為了清 除的目的。現(xiàn)在參照?qǐng)D1和/或圖1A-1D和/或圖1F-1G，可以觀察到本發(fā)明的細(xì)長(zhǎng)的槍體的 不同示意性例子，它們通常都通過(guò)標(biāo)記10表示。槍體10通過(guò)管道32的管道壁30安裝，通 過(guò)管道32的管道壁30，氣流沿著圖1中的箭頭所示的方向流動(dòng)。槍體10使用通常通過(guò)標(biāo) 號(hào)34表示的安裝法蘭配件來(lái)安裝。槍體10具有縱向延伸的管體壁12，其限定縱向洞14。(如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“縱 向，，是指所述的構(gòu)件或有限空間的虛線長(zhǎng)軸或和這樣的軸對(duì)齊的某些情況，而“橫向，，是指 基本上垂直于的所述的構(gòu)件或有限空間的虛線長(zhǎng)軸的虛線短軸或和這樣的軸對(duì)齊的某些 情況)?？v向洞14具有近端18和遠(yuǎn)端16。如可從附圖中看到的，縱向洞14從在其近端18 的管道32的外部點(diǎn)延伸至在其遠(yuǎn)端16的管道32的內(nèi)部點(diǎn)。典型地，縱向洞14的橫向直徑 (槍體的內(nèi)徑)將在約Icm至約IOcm的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，細(xì)長(zhǎng)的槍體由堅(jiān)固金屬(例如碳或不銹鋼)構(gòu)成；然而，細(xì)長(zhǎng)的槍體可由其他材料構(gòu)成，這取決于固體和載氣以及所涉及的 氣氛條件。應(yīng)該意識(shí)到，盡管槍體描述為管體，但是當(dāng)從俯視圖觀察時(shí)，槍體10的壁可形成 為諸如方形、矩形、橢圓形等之類的結(jié)構(gòu)，只要構(gòu)造的形狀形成縱向洞或類似的通道即可。槍體10在管道32中具有下游面1 和上游面15。槍體10布置在管道32中，使 得下游面1 取向在攜帶的氣流的下游。因此，上游面15取向在攜帶的氣流的上游，并且 和下游面1 相對(duì)。槍體10的管體壁12的的下游面1 還限定多個(gè)下游開口 20a。如所 示，槍體10的管體壁12的上游面15限定多個(gè)上游開口 20。如圖1中所述，各上游開口 20 和各個(gè)下游開口 20a同軸。然而，應(yīng)該理解其他的對(duì)齊方式也是可行的，例如在圖IA中，上游開口 20和下游 開口 20a對(duì)齊，使得下游開口沿著槍體10的縱向軸從上游開口部分偏移。在圖IB中所示 的另外的構(gòu)造中，上游開口 20和下游開口 20a被對(duì)齊為使得下游開口沿著槍體10的縱向 軸從上游開口進(jìn)一步偏移。下游開口可以沿著細(xì)長(zhǎng)的槍體的橫向軸從上游開口偏移，并且 還可以包括與下游開口相比較不相等數(shù)量的上游開口。在圖IC中，多個(gè)上游開口 20從下 游開口 20a中的各個(gè)相對(duì)的一個(gè)下游開口偏移。在圖ID中所示的又一個(gè)構(gòu)造中，上游開口 20和下游開口 20a被對(duì)齊為使得下游開口沿著槍體10的橫向軸和縱向軸從上游開口偏移。如圖IE中所示，現(xiàn)有技術(shù)中已知的細(xì)長(zhǎng)的槍體10在一個(gè)側(cè)壁限定開口，并且在槍 體的相對(duì)側(cè)壁上限定相對(duì)的同軸開口。兩個(gè)開口都以從流動(dòng)氣流成90度角取向。本發(fā)明 和圖IE中所示的已知技術(shù)的區(qū)別之處在于本發(fā)明包括由細(xì)長(zhǎng)的槍體的上游面限定的上游 開口和由細(xì)長(zhǎng)的槍體的下游面限定的下游開口。本發(fā)明有利于已知技術(shù)的原因在于將物料 和來(lái)自上游面的流動(dòng)氣流混合會(huì)增加湍流，并且導(dǎo)致物料顆粒沿著洞進(jìn)行更寬和更均勻的 分散。槍體的上游和下游面可均由槍體的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁形成，這取決于槍體的橫截面形 狀，但是“上游面”是指在虛線縱向平面的上游的一個(gè)或多個(gè)面，所述虛線縱向平面貫穿槍 體洞的中心點(diǎn)，并且垂直于氣流流動(dòng)的方向，并且“下游面”是指在相同虛線縱向平面的下 游的一個(gè)或多個(gè)面。如圖IF和IG中所示，細(xì)長(zhǎng)的槍體10在細(xì)長(zhǎng)的槍體的一部分中還具有至少一個(gè)區(qū) 帶，其限定多個(gè)上游開口 20或下游開口 20a中的任一者的至少三個(gè)或更多個(gè)的組群70。在 圖IF中，細(xì)長(zhǎng)的槍體10在細(xì)長(zhǎng)的槍體10的中部具有區(qū)帶，其中細(xì)長(zhǎng)的槍體限定三個(gè)上游 開口 20和三個(gè)相應(yīng)地相對(duì)下游開口 20a的組群。圖IG示出具有多個(gè)(即兩個(gè))區(qū)帶的細(xì) 長(zhǎng)的槍體10，其中各區(qū)帶中的細(xì)長(zhǎng)的槍體限定三個(gè)上游開口 20和三個(gè)相應(yīng)地相對(duì)下游開 口 20a的組群。涉及本發(fā)明，術(shù)語(yǔ)組群定義為上游開口或下游開口的聚集或成組，其可肉眼 分辨為屬于聚集或成組，因?yàn)樵诰奂虺山M中涉及間隔的情況有關(guān)(1)由細(xì)長(zhǎng)的槍體限 定的其他下游開口或上游開口 ；或( 細(xì)長(zhǎng)的槍體的剩余表面積。在涉及本發(fā)明時(shí)，術(shù)語(yǔ)區(qū) 帶是指限定開口的組群的槍體部分。在其中下游開口 20a從上游開口 20偏移的構(gòu)造中，優(yōu)選各下游開口的中心沿著縱 向軸或橫向軸在任一方向上從相應(yīng)地相對(duì)上游開口的中心偏移不超過(guò)30度角(30° )；然 而，確切的偏移角可通過(guò)操作者滿足手頭的需要來(lái)選擇，例如在任一方向上偏移角為30° 或更小或者為15°或更小，這可發(fā)現(xiàn)在實(shí)施中是有利的。另外，在可選擇的構(gòu)造中，槍體10 可限定上游開口 20和下游開口 20a，其中至少一個(gè)下游開口和相應(yīng)的上游開口同軸，并且 至少一個(gè)其他下游開口從另外的相應(yīng)的上游開口偏移。
由槍體限定的上游開口 20能夠使至少一部分氣流流動(dòng)和在縱向洞14中流動(dòng)的固 體和載氣的流動(dòng)混合。所得混合物可通過(guò)多個(gè)下游開口 20a中的任意一個(gè)和通過(guò)縱向洞14 的遠(yuǎn)端16離開縱向洞14。任選地，遠(yuǎn)端16可被封閉，從而所得混合物不可以通過(guò)其離開。 通過(guò)向載氣中加入管道流動(dòng)氣體，顆粒固體可進(jìn)一步和更均勻地在縱向洞下面排出。每縱向洞長(zhǎng)度的下游開口和上游開口的數(shù)量和尺寸并不是設(shè)定數(shù)字，并且其將由 操作者滿足他/她的需要來(lái)確定。總的來(lái)說(shuō)，每英尺洞14的長(zhǎng)度約3至約30個(gè)上游開口 和相應(yīng)的下游開口將是合適的。當(dāng)目標(biāo)氣流是來(lái)自煤炭燃燒系統(tǒng)的煙氣、并且本發(fā)明的方 法和設(shè)備被用于降低煙氣的水銀含量和氣態(tài)懸浮物中的粉末活性炭通過(guò)槍體10供給以處 理煙氣時(shí)，優(yōu)選地，每英尺洞14的長(zhǎng)度約8至約16個(gè)上游開口 20和下游開口 20a。通常，槍體10將在鄰近槍體的遠(yuǎn)端處限定上游開口 20和下游開口 20a。應(yīng)該意識(shí) 到，上游開口 20和下游開口 20a可由任意截面的槍體10的形成。任選地，上游開口 20和 下游開口 20a可以限定為槍體10的多個(gè)剖面。優(yōu)選地，上游開口和下游開口將是圓形的。上游開口和下游開口的直徑通常將在 約0. 5至約2. 5cm之間的范圍內(nèi)。可以使用更小或更大的直徑，這取決于流動(dòng)氣流體積、速 度、和壓力；槍體的總數(shù)量；固體的粒徑和性質(zhì)；和在洞14中流動(dòng)的載氣的體積和速度。此 外，每英尺洞14的長(zhǎng)度的上游開口 20和下游開口 20a的數(shù)量可以對(duì)各個(gè)上游開口和下游 開口的直徑的選擇產(chǎn)生影響。應(yīng)該理解，各上游開口 20和下游開口 20a可以具有和相同槍 體上的另外的下游開口或上游開口不同的直徑。任選地，上游和下游開口的形狀可以是方 形、矩形、隙縫狀、三角形、橢圓形等。如圖1中所示，優(yōu)選地，槍體10的下游開口 20a和上游開口 20的總橫截面積等于 或大于洞14的遠(yuǎn)端16的橫截面積。另外如圖1中所示，上游20和下游開口 20a優(yōu)選彼此 均勻地分隔開。優(yōu)選地，各開口之間的間隔應(yīng)該小于槍體10的內(nèi)徑的5倍。在本發(fā)明的一 些實(shí)施方案中，各開口之間的間隔可優(yōu)選處于槍體10的內(nèi)徑的級(jí)別。應(yīng)該意識(shí)到，開口之 間的間隔的量將由操作者滿足他/她的需要來(lái)確定。任選地，開口之間的間隔可在槍體中 改變，其中槍體10包括形成上游開口 20和下游開口 20a的多個(gè)剖面。通常由標(biāo)號(hào)34表示的安裝法蘭配件包括兩個(gè)主要部分法蘭沈和法蘭頭40。對(duì)于 圖1中所示的實(shí)施方案，法蘭26圍繞管道口 33，并且通過(guò)焊接至管道壁30而便捷地安裝。 通過(guò)螺栓22和2 安裝的是法蘭頭40，其尺寸為將槍體10在其近端牢固地支撐，使得其將 經(jīng)過(guò)管道口 33。密封50用于保持法蘭頭40至法蘭沈的流體密封安裝。法蘭頭40形成法 蘭開口 60以容納設(shè)備來(lái)供給固體和載氣。用于將固體和載氣帶至供給法蘭開口 60的設(shè)備 可以是剛性或撓性管(未示出)，其將由熟練技術(shù)人員所提供。在操作中，包含載氣和顆?；钚蕴康膽腋∥锏奈锪贤ㄟ^(guò)法蘭開口 60引入槍體洞 14中。所示懸浮物通過(guò)縱向洞流動(dòng)，從而至少一部分懸浮物和至少一部分通過(guò)上游開口 20 進(jìn)入槍體洞14的攜帶的氣流混合，進(jìn)而形成物料和攜帶的氣流的混合物。大部分混合物通 過(guò)下游開口 20a離開。此外，一部分懸浮物可流動(dòng)通過(guò)洞14的遠(yuǎn)端16。對(duì)于一些煙氣或類似的應(yīng)用，管道或腔室的維度橫截面經(jīng)常較大(例如20平方米 或更大)，并且需要較長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)的槍體以將材料橫穿它們的橫向橫截面引入。在這些情況 下，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的槍體以陣列的形式在整個(gè)管道上展開。各細(xì)長(zhǎng)的槍體的長(zhǎng)度可以不同。各 細(xì)長(zhǎng)的槍體限定縱向洞，槍體的面上的多個(gè)下游開口朝向下游流動(dòng)氣流(下游面)取向，并
9且槍體的面上的多個(gè)上游開口朝向上游攜帶的氣流(上游面)取向。上游和下游開口的數(shù) 量、維度和位置以及各細(xì)長(zhǎng)的槍體的數(shù)量、長(zhǎng)度和位置可以基于(例如)管道中(例如)煙 氣的位置的特性而改變，其中更高體積的煙氣和水銀流動(dòng)離開。如前面所注意到的，本發(fā)明涉及用于將顆粒固體和載氣通過(guò)管道或腔室壁遞送至 流動(dòng)氣流中的系統(tǒng)和方法。流動(dòng)氣流可包含來(lái)自燃燒過(guò)程的煙氣。在本發(fā)明的一個(gè)方面 中，煙氣包含水銀成分，并且顆粒固體包含活性炭顆粒，所述活性炭顆粒能夠捕獲至少一部 分水銀成分以能夠從煙氣中去除水銀。在本發(fā)明的另一方面中，煙氣包含三氧化硫成分，并 且顆粒固體包含堿性顆粒，所述堿性顆粒能夠捕獲至少一部分三氧化硫成分以能夠從煙氣 中去除三氧化硫。在本發(fā)明的又一方面中，煙氣包含鹽酸成分，并且顆粒固體包含堿性顆 粒，所述堿性顆粒能夠捕獲至少一部分鹽酸成分以能夠從煙氣中去除鹽酸。使用的其他顆 粒固體的例子包括熟石灰、天然堿等。應(yīng)該意識(shí)到，除非另外清楚地指明，如本文中使用的 “成分”是指一定量的檢測(cè)限內(nèi)的參照物質(zhì)。為了示意性目的而闡釋下列例子，其并不意欲對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。實(shí)施例1該實(shí)施例比較了使用只有遠(yuǎn)端開口的現(xiàn)有技術(shù)的槍體和使用本發(fā)明的槍體來(lái)從 來(lái)自煤炭燃燒的煙氣流動(dòng)中清除水銀。處理材料是溴氣處理的顆?；钚蕴?吸附劑)，其 通過(guò)空氣懸浮并運(yùn)輸至槍體。如可以觀察到的，具有槍體壁開口的本發(fā)明的槍體比不具有 這樣的開口的那些槍體獲得更好的水銀去除。由于本發(fā)明的槍體賦予的均勻分散的更寬區(qū) 域，水銀去除大大地增強(qiáng)，從而允許使用更少的吸附劑來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的水銀去除結(jié)果。圖2比 較了水銀去除結(jié)果。在該實(shí)施例中，和本發(fā)明的槍體相比，使用現(xiàn)有技術(shù)的槍體需要多于60%的吸附 劑。為了使用通常槍體捕獲50%的煙氣水銀，需要超過(guò)2. 3千克的吸附劑/28，000實(shí)際立 方米的煙氣(5磅吸附劑/百萬(wàn)實(shí)際立方英尺[51b/MMaCf])。僅僅通過(guò)替換本發(fā)明的槍體， 只需要約1. 4千克的吸附劑/28，000實(shí)際立方米的氣體(31b/MMaCf)。在該實(shí)施例中，總共觀個(gè)槍體分布成兩行，在不同水平7個(gè)槍體各自橫穿兩個(gè)相 同的煙氣管道。各管道的橫截面為約7米乂3米QOft. X8ft.)。現(xiàn)有技術(shù)的槍體的內(nèi)徑 為2. 5厘米(1英寸)，并且具有斜面的開口端，通過(guò)所述開口端吸附劑排出到流動(dòng)的煙氣。 本發(fā)明的槍體的內(nèi)徑也為2. 5厘米(lin.)。然而，來(lái)自新的槍體的吸附劑在各個(gè)槍體的末 端處、沿著60cnK2ft.)的長(zhǎng)度、通過(guò)12個(gè)面向下游孔的開口進(jìn)入煙氣，各個(gè)開口的直徑為 1. 27cm(0. 5in.)，并且間隔5cm(2in.)。各槍體在其上游和下游面上具有12個(gè)同軸孔。上 游孔允許煙氣進(jìn)入槍體，并將吸附劑混合到湍流區(qū)帶中。該添加的氣體還有助于載氣在整 個(gè)面的長(zhǎng)度上從下游面相對(duì)均勻地驅(qū)使吸附劑，從而允許其更寬、更均勻和更快地分布到 煙氣中，進(jìn)而導(dǎo)致更好地利用夾帶的吸附劑。結(jié)果示于圖2中。應(yīng)該理解，無(wú)論在本文說(shuō)明書或權(quán)利要求書中用化學(xué)名稱或化學(xué)式提及的反應(yīng)物 和組分，不論以單數(shù)或復(fù)數(shù)提及，確定為如同在與用化學(xué)名稱或化學(xué)類型提及的另一種物 質(zhì)(例如，另一種反應(yīng)物、溶劑或等)接觸之前它們所存在的那樣。無(wú)論在所得混合物或溶 液或反應(yīng)介質(zhì)中發(fā)生什么初級(jí)化學(xué)變化、轉(zhuǎn)化和/或反應(yīng)(如果有)，這些變化、轉(zhuǎn)化和/或 反應(yīng)是在按照本公開要求的條件下將特定的反應(yīng)物和/或組分組合的正常結(jié)果。因而反應(yīng) 物和組分確定為與執(zhí)行所希望的化學(xué)反應(yīng)或形成用于實(shí)施要求的反應(yīng)的混合物有關(guān)的待匯集的成分。此外，盡管實(shí)施方案可能以現(xiàn)在時(shí)態(tài)(“包括”、“包含”、“是”等)提及物質(zhì)、 組分和/或成分，但是其涵義是物質(zhì)、組分或成分按照本公開與一種或更多其它物質(zhì)、組分 和/或成分最初接觸、摻合或混合之前存在的狀態(tài)。此外，盡管在所附權(quán)利要求書可能以現(xiàn)在時(shí)態(tài)(例如“包括”、“是”等)提及物質(zhì)， 但是其涵義是物質(zhì)按照本公開與一種或更多其它物質(zhì)最初接觸、摻合或混合之前存在的狀 態(tài)。除非另外清楚地指明，如果以及如本文所用的冠詞“一種"或“一個(gè)”，不是打算并 且也不應(yīng)當(dāng)被理解為將權(quán)利要求限制到該冠詞涉及的單一要素。相反，除非文中另外清楚 地表明，如果以及如本文所用的冠詞“一個(gè)”或“一種”意欲覆蓋一種或更多這種要素。本說(shuō)明書任何部分提及的每個(gè)專利或其它出版物或公開的文獻(xiàn)并入本公開作為 參考，如同本文完全地闡述。本發(fā)明在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)容易進(jìn)行相當(dāng)大的變化。
權(quán)利要求
1.一種用于將包含顆粒固體和載氣的物料通過(guò)管道或腔室壁從所述管道或腔室外部 的物料源供給的方法，包含來(lái)自燃燒源的煙氣的氣流通過(guò)所述管道或腔室壁流動(dòng)，所述方 法包括a.定位至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的槍體，所述細(xì)長(zhǎng)的槍體和所述物料源以及和貫穿至少一部分所 述流動(dòng)氣流的點(diǎn)處的所述管道或腔室內(nèi)部流體相連，所述槍體至少限定縱向洞，通過(guò)所述 縱向洞至少部分所述流體相鄰產(chǎn)生，所述槍體包括(i)下游面，所述下游面取向在所述流動(dòng)氣流的下游，所述下游面限定多個(gè)下游開口，禾口( )上游面，所述上游面取向在所述流動(dòng)氣流的上游，其中所述上游面和所述下游面 相對(duì)，并且限定多個(gè)上游開口 ；以及b.將所述物料供給到所述槍體洞，從而至少一部分所述物料和至少一部分進(jìn)入至少一 個(gè)所述上游開口的所述流動(dòng)氣流混合，從而在所述槍體洞中形成混合物，進(jìn)而然后至少一 部分所述混合物離開至少一個(gè)所述下游開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個(gè)所述下游開口和相應(yīng)地相對(duì)的一個(gè)所述 上游開口基本上同軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中各個(gè)所述下游開口和相應(yīng)地相對(duì)的一個(gè)所述上游 開口基本上同軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個(gè)所述下游開口從相應(yīng)地相對(duì)的一個(gè)所述 上游開口偏移，使得所述上游開口和相應(yīng)的下游開口不同軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述偏移的下游開口沿著所述槍體的橫向軸從相 應(yīng)地相對(duì)的一個(gè)所述上游開口偏移。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述偏移的下游開口沿著所述槍體的縱向軸從相 應(yīng)地相對(duì)的一個(gè)所述上游開口偏移。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述偏移的下游開口的中心沿著所述橫向軸從相 應(yīng)地相對(duì)的一個(gè)所述上游開口的中心偏移不超過(guò)30度角(30° )。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述偏移的下游開口的中心沿著所述縱向軸從相 應(yīng)地相對(duì)的一個(gè)所述上游開口的中心偏移不超過(guò)30度角(30° )。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述偏移的下游開口沿著所述槍體的縱向軸和橫 向軸從相應(yīng)地相對(duì)的一個(gè)所述上游開口偏移。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述細(xì)長(zhǎng)的槍體還包括在所述細(xì)長(zhǎng)的槍體的一 部分中的至少一個(gè)區(qū)帶，所述區(qū)帶限定多個(gè)上游開口或下游開口的至少三個(gè)或多個(gè)的組 群。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述煙氣包含水銀成分，并且所述顆粒固體包含 活性炭顆粒，所述活性炭顆粒能夠捕獲至少一部分所述水銀成分，從而能夠從所述煙氣中 去除水銀。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述煙氣包含三氧化硫成分，并且所述顆粒固體 包含堿性顆粒，所述堿性顆粒能夠捕獲至少一部分所述三氧化硫成分，從而能夠從所述煙氣中去除三氧化硫。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述煙氣包含鹽酸成分，并且所述顆粒固體包含堿性顆粒，所述堿性顆粒能夠捕獲至少一部分所述鹽酸成分，從而能夠從所述煙氣中去除 鹽酸。
14.一種系統(tǒng)，包括管道或腔室，所述管道或腔室的尺寸和構(gòu)造為使得包含來(lái)自燃燒源的煙氣的氣流可以 通過(guò)其流動(dòng)，其中所述管道或腔室的至少一個(gè)壁限定一個(gè)或多個(gè)管道開口 ；以及設(shè)置在各個(gè)所述管道開口中的一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的槍體，至少一個(gè)所述細(xì)長(zhǎng)的槍體和 下列流體相連(i)包含來(lái)自所述管道或腔室的外部物料源的顆粒固體和載氣的物料；和 ( )在貫穿至少一部分所述氣流的點(diǎn)處的所述管道或腔室內(nèi)部，各細(xì)長(zhǎng)的槍體至少限定縱 向洞，通過(guò)所述縱向洞至少部分所述流體相鄰產(chǎn)生，并且所述細(xì)長(zhǎng)的槍體均包括下游面，所述下游面取向在所述氣流流動(dòng)的下游，所述下游面限定多個(gè)下游開口，和上游面，所述上游面取向在所述氣流流動(dòng)的上游，其中所述上游面和所述下游面相對(duì)， 并且限定多個(gè)上游開口；其中所述細(xì)長(zhǎng)的槍體還設(shè)置在所述管道或腔室中，使得所述物料可以從所述物料源供 給到所述槍體洞，從而至少一部分所述物料和至少一部分進(jìn)入至少一個(gè)所述上游開口的所 述氣流混合，進(jìn)而在所述槍體洞中形成混合物，并且至少一部分所述混合物離開至少一個(gè) 所述下游開口。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述下游開口和相應(yīng)地相對(duì)的一個(gè)所 述上游開口基本上同軸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中各個(gè)所述下游開口和相應(yīng)地相對(duì)的一個(gè)所述上 游開口基本上同軸。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述下游開口從所述上游開口偏移，使得各個(gè) 所述上游開口和相應(yīng)的下游開口不同軸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述下游開口沿著所述槍體的橫向軸從相應(yīng)的 所述上游開口偏移。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述下游開口沿著所述槍體的縱向軸從相應(yīng)的 所述上游開口偏移。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述偏移的下游開口的中心沿著所述橫向軸在 任一方向上從相應(yīng)地相對(duì)的所述上游開口的中心偏移不超過(guò)30度角(30° )。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述偏移的下游開口的中心沿著所述縱向軸在 任一方向上從相應(yīng)地相對(duì)的所述上游開口的中心偏移不超過(guò)30度角(30° )。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述下游開口沿著所述槍體的縱向軸和橫向軸 從相應(yīng)地相對(duì)的所述上游開口偏移。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述細(xì)長(zhǎng)的槍體還包括在所述細(xì)長(zhǎng)的槍體的 一部分中的至少一個(gè)區(qū)帶，所述區(qū)帶限定多個(gè)上游開口或下游開口的至少三個(gè)或多個(gè)的組 群。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述煙氣包含水銀成分，并且所述顆粒固體包 含活性炭顆粒，所述活性炭顆粒能夠捕獲至少一部分所述水銀成分，從而能夠從所述煙氣 中去除水銀。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述煙氣包含三氧化硫成分，并且所述顆粒固體包含堿性顆粒，所述堿性顆粒能夠捕獲至少一部分所述三氧化硫成分，從而能夠從所述 煙氣中去除三氧化硫。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述煙氣包含鹽酸成分，并且所述顆粒固體包 含堿性顆粒，所述堿性顆粒能夠捕獲至少一部分所述鹽酸成分，從而能夠從所述煙氣中去 除鹽酸。
全文摘要
一種用于將固體和載氣通過(guò)管道或腔室壁從管道或腔室的外部物料源供給至流動(dòng)氣流的方法和系統(tǒng)，所述氣流通過(guò)所述管道或腔室壁流動(dòng)。
文檔編號(hào)B01D53/10GK102089060SQ200980126882
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
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