煙氣處理系統(tǒng)的制作方法

發(fā)明領域

本發(fā)明涉及用于清潔含有二氧化碳和二氧化硫的工藝氣體的氣體清潔系統(tǒng)，所述氣體清潔系統(tǒng)包括預調理工段(pre-conditioning section)，其操作用以冷卻所述工藝氣體并除去SO₂；二氧化碳去除系統(tǒng)，其包括CO₂吸收器，其操作用以通過使冷卻的工藝氣體與包含氨的液體接觸吸收所述二氧化碳的至少一部分來從所述工藝氣體中至少部分地除去二氧化碳；和后調理工段，其操作用以從所述工藝氣體中至少部分地除去殘留氨。

本發(fā)明還涉及清潔含有二氧化碳和二氧化硫的氣體的方法，所述方法包括借助于使所述氣體與包含氨的液體接觸吸收所述二氧化碳的至少一部分來從工藝氣體中至少部分地除去二氧化碳。

背景

在諸如發(fā)電站的燃燒成套設備中諸如煤炭、石油、泥煤、廢物等燃料的燃燒中產生熱工藝氣體，該熱工藝氣體常被稱為煙氣，其含有二氧化碳CO₂以及其他組分。已經(jīng)廣泛認識到了將二氧化碳排放到大氣中的不利環(huán)境影響，且已經(jīng)研究了適合從上述燃料的燃燒中產生的熱工藝氣體中除去二氧化碳的方法。

US2008/0178733提供了一種具有組合的冷卻和清潔系統(tǒng)的氣體清潔系統(tǒng)，其包括位于CO₂吸收器上游且操作用以借助于冷卻液冷卻工藝氣體且吸收工藝氣體的二氧化硫到冷卻液中以便獲得含有硫酸鹽的冷卻液的第一氣液接觸裝置。該組合的冷卻和清潔系統(tǒng)還包括位于CO₂吸收器下游且操作用以從工藝氣體中除去氨的第二氣液接觸裝置，該工藝氣體已經(jīng)在CO₂吸收器中借助于使含有氨的工藝氣體與含有硫酸鹽的冷卻液接觸而處理。

在US2008/0178733中描述的系統(tǒng)可用以實現(xiàn)以下目標中的一個或多個：

1)在將工藝氣體進料到CO₂吸收器中之前降低工藝氣體的溫度，

2)在將工藝氣體進料到CO₂吸收器中之前從工藝氣體中除去SO₂，

3)在將工藝氣體排到大氣中之前從工藝氣體中除去殘留的NH₃，

4)再次加熱來自CO₂吸收器的冷工藝氣體以保留冷能，因此降低系統(tǒng)的總冷卻需求。

然而，這些目標中的多個在本質上是相反的。用以關于這些目標來優(yōu)化該工藝的變量在很大程度上彼此關聯(lián)。這意味著不能同時滿足所有目標。關于某些目標來優(yōu)化方法將產生關于其他目標的不良結果。

因此，將希望具有能同時滿足所有這些目標的方法。

發(fā)明概述

本發(fā)明的一個目的在于提供從氣流中除去二氧化碳和二氧化硫的有效且環(huán)境上可接受的方法。

根據(jù)本文說明的各方面，提供了用于清潔含有二氧化碳和二氧化硫的氣流的氣體清潔系統(tǒng)，所述氣體清潔系統(tǒng)包括：

預調理工段(3)；

CO₂去除階段(5)；和

后調理工段(4)；

所述預調理工段包括：

所述預調理工段的第一氣液接觸裝置(19)，其相對于所述氣體的流向配置在所述CO₂去除階段的上游且配置成接收含有二氧化碳和二氧化硫的氣流且使所述氣體與液體接觸；

所述預調理工段的第二氣液接觸裝置(20)，其相對于所述氣體的流向配置在所述CO₂去除階段的上游且配置成接收從所述預調理工段的第一氣液接觸裝置排出的氣體且使所述氣體與液體接觸；

所述CO₂去除階段包括CO₂吸收器(6)，其配置成從所述預調理工段接收氣流，使所述氣流與包含氨的液體接觸且將貧CO₂的氣流排到后調理工段；

所述后調理工段包括：

所述后調理工段的第一氣液接觸裝置(30)，其相對于所述氣體的流向配置在所述CO₂去除階段的下游且配置成接收從所述CO₂去除階段排出的氣體且使所述氣體與液體接觸；

所述后調理工段的第二氣液接觸裝置(31)，其相對于所述氣體的流向配置在所述后調理工段的第一氣液接觸裝置的下游且配置成接收從所述后調理工段的第二氣液接觸裝置排出的氣體且使所述氣體與液體接觸；

其中所述預調理工段和所述后調理工段之一的第二氣液接觸裝置配置成與所述工段中另一個的氣液接觸裝置液體連接，以便引導來自所述工段之一的第二氣液接觸裝置的用過的液體的至少一部分以在所述工段中另一個的氣液接觸裝置中使用。在現(xiàn)有技術(US2008/0178733)中，描述了一種組合的冷卻和清潔系統(tǒng)，其包括在CO₂去除階段上游的一個氣液接觸裝置和在CO₂去除階段下游的一個氣液接觸裝置。

在本文說明的各方面中的氣體清潔系統(tǒng)包括在CO₂去除階段上游的兩個或更多個氣液接觸裝置和在CO₂去除階段下游的兩個或更多個氣液接觸裝置。這增加了可引入各工段中或從各工段中移出液體的位置的數(shù)目。這繼而允許工藝定制成允許不同的氣液接觸裝置在不同的操作條件下操作，原因是可分別控制進料到單個氣液接觸裝置的液流且使其適合在各工段中的具體需求。因此，在不同的實施方案中，一個氣液接觸裝置可構造成在低pH、液體流速和/或溫度下操作，而另一氣液接觸裝置構造成在中pH、液體流速和/或溫度下操作，或者一個氣液接觸裝置可構造成在低pH、液體流速和/或溫度下操作，而另一氣液接觸裝置構造成在中pH、液體流速和/或溫度下操作，而又一氣液接觸裝置構造成在高pH、液體流速和/或溫度下操作。

在預調理工段和后調理工段中，使氣流與液體在一系列氣液接觸裝置中接觸。通常使氣流以逆流模式與液體接觸，其中所述氣流和所述液流在氣液接觸裝置的相對端進入和離開?？蓪念A調理工段和后調理工段的氣液接觸裝置排出的用過的液體移出并棄去或進料到不同的氣液接觸裝置以供再次使用。通常，如果不移出從氣液接觸裝置排出的用過的液體，則將排出的液體引導到在該系列中的先前的氣液接觸裝置中。

來自預調理工段的第一氣液接觸裝置的用過的液體通常引導到后調理工段的最后氣液接觸裝置中。

來自后調理工段的第一氣液接觸裝置的用過的液體通常引導到預調理工段的最后氣液接觸裝置中。因此形成了第一液體再循環(huán)。

在根據(jù)本文所述的各方面的系統(tǒng)中，也可將液體在預調理工段的兩個氣液接觸裝置之間或在后調理工段的兩個氣液接觸裝置之間移出且可將所移出的液體引導到另一工段的氣液接觸裝置中。因此形成了第二液體再循環(huán)。

第二液體再循環(huán)可例如在液體質量流速、pH值和/或溫度方面被賦予與第一液體再循環(huán)不同的性質。由于在液體與氣流接觸時發(fā)生的化學和物理反應，進料到氣液接觸裝置的液體在組成方面通常與從氣液接觸裝置中排出的用過的液體不同。因此，液體的性質諸如pH和溫度可隨著液體行進經(jīng)過該再循環(huán)而變化。

例如，可將最低量的液體進料到預調理工段的第一氣液接觸裝置中以使得在氣體中的大部分SO₂吸收在少量液體中。因此，該液體的pH將顯著降低。具有低pH的該液體非常適合在后調理工段中除去殘留量的NH₃。在預調理工段的第二氣液接觸裝置中，可能需要較大量的液體，以在將氣流進料到CO₂吸收器中之前有效地冷卻氣流。在已經(jīng)在預調理工段的第二氣液接觸裝置中使用之后可將該液體的大部分移出且用于后調理工段中以便再次加熱從CO₂吸收器排出的冷氣流。

根據(jù)一個實施方案，所述預調理工段和所述后調理工段之一的第二氣液接觸裝置配置成與另一工段的第一氣液接觸裝置液體連接，以便引導來自一個工段的第二氣液接觸裝置的用過的液體的至少一部分以在另一工段的第一氣液接觸裝置中使用。當所述預調理工段和所述后調理工段之一的第二氣液接觸裝置配置成與另一工段的第一氣液接觸裝置液體連接時，可以為所述工段之一的第一氣液接觸裝置提供單個的液體流速。這可用于例如得到具有高或低pH值的液流，或用于使氣流和液體的總熱容量匹配以使得系統(tǒng)的冷卻需求減至最小。

根據(jù)一個實施方案，預調理工段的第二氣液接觸裝置與后調理工段的第一氣液接觸裝置配置成液體連接，以使得可引導來自預調理工段的第二氣液接觸裝置的用過的液體以便在后調理工段的第一氣液接觸裝置中使用。

根據(jù)另一實施方案，后調理工段的第二氣液接觸裝置與預調理工段的第一氣液接觸裝置配置成液體連接，使得可引導來自后調理工段的第二氣液接觸裝置的用過的液體以便在預調理工段的第一氣液接觸裝置中使用。

根據(jù)另一實施方案，預調理工段的第一氣液接觸裝置與后調理工段的第二氣液接觸裝置配置成液體連接，以使得可引導來自預調理工段的第一氣液接觸裝置的用過的液體以便在后調理工段的第二氣液接觸裝置中使用。其優(yōu)勢在于吸收最多的SO₂且由此通常具有最低pH值的液體用于從氣體中最后除去殘留的NH₃。

根據(jù)另一實施方案，后調理工段的第一氣液接觸裝置與預調理工段的第二氣液接觸裝置配置成液體連接，以使得可引導來自后調理工段的第一氣液接觸裝置的用過的液體以在預調理工段的第二氣液接觸裝置中使用。其優(yōu)勢在于吸收最多的NH₃且由此通常具有最高pH值的液體用于從氣體中最后除去殘留的SO₂。

根據(jù)一個實施方案，液體連接包括可操作用以控制經(jīng)引導以在另一工段中使用的液體的比例的流量控制裝置。

在所述氣體清潔系統(tǒng)的另一實施方案中，所述預調理工段還包括：預調理工段的第三氣液接觸裝置，其相對于所述氣體的流向配置在CO₂去除階段的上游且配置成接收從第二氣液接觸裝置排出的氣體且使所述氣體與液體接觸；且所述后調理工段還包括：后調理工段的第三氣液接觸裝置，其相對于氣體的流向配置在第二氣液接觸裝置的下游且配置成接收從后調理工段的第二氣液接觸裝置排出的氣體且使所述氣體與液體接觸；其中所述預調理工段和所述后調理工段中每一個的第二氣液接觸裝置配置成與另一工段的第二氣液接觸裝置液體連接，以便引導來自一個工段的第二氣液接觸裝置的用過的液體的至少一部分以在另一工段中的第二氣液接觸裝置中使用。

根據(jù)一個實施方案，其中預調理工段和后調理工段還包括第三氣液接觸裝置，預調理工段的第一氣液接觸裝置和后調理工段的第三氣液接觸裝置配置成液體連接，以使得可引導來自預調理工段的第一氣液接觸裝置的用過的液體以在后調理工段的第三氣液接觸裝置中使用。

根據(jù)一個實施方案，其中預調理工段和后調理工段還包括第三氣液接觸裝置，后調理工段的第一氣液接觸裝置和預調理工段的第三氣液接觸裝置配置成液體連接，以使得可引導來自后調理工段的第一氣液接觸裝置的用過的液體以在預調理工段的第三氣液接觸裝置中使用。

根據(jù)一個實施方案，用以引導來自一個工段的第二氣液接觸裝置的用過的液體的至少一部分以在另一工段的氣液接觸裝置中使用的液體連接中的一個或多個包括可操作用以控制經(jīng)引導以在另一工段的氣液接觸裝置中使用的液體的比例的流量控制裝置。

根據(jù)另一方面，提供了用于清潔含有二氧化碳和二氧化硫的氣流的方法，所述方法包括在二氧化碳去除步驟中通過使所述氣流與包含氨的液體接觸以使得所述氣流貧二氧化碳且富氨而從所述氣流中至少部分地除去二氧化碳，所述方法包括以下步驟：

a)在所述二氧化碳去除步驟上游的第一上游氣液接觸裝置中使所述氣流與液流直接接觸，冷卻所述氣流且吸收所述氣流的至少一部分二氧化硫到所述液體中以使得所述氣流貧二氧化硫且所述液流富硫酸鹽，

b)在所述二氧化碳去除步驟上游的第二上游氣液接觸裝置中使所述貧二氧化硫的氣流與液流直接接觸，冷卻所述氣流且吸收所述氣流的至少一部分二氧化硫到所述液體中以使得所述氣流貧二氧化硫且所述液流富硫酸鹽，

c)通過使所述貧二氧化硫的氣流與包含氨的液體接觸以使得所述氣流貧二氧化碳而從所述氣流中至少部分地除去二氧化碳，

d)在所述二氧化碳去除步驟下游的第一下游氣液接觸裝置中使所述貧二氧化碳的氣流與富含硫酸鹽的液流接觸，冷卻所述液流，且吸收所述氣流的至少一部分氨到所述液體中以使得所述氣流貧氨且所述液流富含氨，

e)在所述二氧化碳去除步驟下游的第二下游氣液接觸裝置中使所述貧氨的氣流與富硫酸鹽的液流接觸，冷卻所述液流，且吸收所述氣流的至少一部分氨到所述液體中以使得所述氣流貧氨且所述液流富氨，

f)移出在所述第二上游氣液接觸裝置中用過的液流的至少一部分且在下游氣液接觸裝置中再次使用所移出的液體，或移出在所述第二下游氣液接觸裝置中用過的液流的至少一部分且在上游氣液接觸裝置中再次使用所移出的液體。

根據(jù)一個實施方案，在步驟f)中，在第二上游氣液接觸裝置中用過的液流的至少一部分在第一下游氣液接觸裝置中再次使用。

根據(jù)一個實施方案，在步驟f)中，在第二下游氣液接觸裝置中用過的液流的至少一部分在第一上游氣液接觸裝置中再次使用。

根據(jù)另一實施方案，所述方法還包括以下步驟：b1)在所述二氧化碳去除上游的第三上游氣液接觸裝置中使來自步驟b)的所述貧二氧化硫的氣流與液流直接接觸，冷卻所述氣流且吸收所述氣流的至少一部分二氧化硫到所述液體中以使得所述氣流貧二氧化硫且所述液流富硫酸鹽，和

e1)在所述二氧化碳去除下游的第三下游氣液接觸裝置中使來自步驟e)的所述貧氨的氣流與富硫酸鹽的液流接觸，冷卻所述液流，且吸收所述氣流的至少一部分氨到所述液體中以使得所述氣流貧氨且所述液流富氨，其中步驟f)包括移出在所述第二上游氣液接觸裝置中用過的液流的至少一部分且在下游氣液接觸裝置中再次使用所移出的液體，或移出在所述第二下游氣液接觸裝置中用過的液流的至少一部分且在上游氣液接觸裝置中再次使用所移出的液體。

根據(jù)還包括步驟b1)和e1)的一個實施方案，在步驟f)中，將在所述第二上游氣液接觸裝置中用過的液流的大部分移出且在所述第二下游氣液接觸裝置中再次使用且將在所述第二上游氣液接觸裝置中用過的液流的小部分在所述第一上游氣液接觸裝置中再次使用，且將在所述第二下游氣液接觸裝置中用過的液流的大部分移出且在所述第二上游氣液接觸裝置中再次使用且將在所述第二下游氣液接觸裝置中用過的液流的小部分在所述第一下游氣液接觸裝置中再次使用。

根據(jù)還包括步驟b1)和e1)的另一實施方案，將來自所述第一上游氣液接觸裝置的用過的液體在所述第三下游氣液接觸裝置中再次使用。

根據(jù)還包括步驟b1)和e1)的另一實施方案，將來自所述第一下游氣液接觸裝置的用過的液體在所述第三上游氣液接觸裝置中再次使用。

根據(jù)一個實施方案，在e1)中與所述氣流接觸的所述液流具有<6.5的pH。

根據(jù)一個實施方案，在步驟b1)中與所述氣流接觸的所述液流具有>6.5的pH。

根據(jù)一個實施方案，控制在步驟b1)和/或d)中的液體流速以使得在所述步驟b1)和/或d)中的至少一個中進入所述氣液接觸裝置的氣流與液流的總熱容量相差小于10％。

根據(jù)一個實施方案，所述方法可在如本文進一步描述的氣體清潔系統(tǒng)中進行。

本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)勢將從本說明書和權利要求書中顯而易見。以上描述的特征及其他特征由以下圖和詳述例示。

附圖簡述

參考以下附圖，本發(fā)明的許多方面可變得更加透徹。所述圖為例示性的實施方案，其中相同的元件以相同方式編號。

圖1為表示氣體清潔系統(tǒng)的一個實施例的示意性側視圖。

圖2a為表示氣體清潔系統(tǒng)的一個實施例的示意性側視圖。

圖2b為表示氣體清潔系統(tǒng)的一個實施例的示意性側視圖。

圖2c為表示氣體清潔系統(tǒng)的一個實施例的示意性側視圖。

優(yōu)選實施方案的詳細描述

在本說明書中使用的單位“ppm”是指基于體積計算的百萬分率。

在本說明書中使用的單位“％”是指基于體積計算的百分比。

如在2008/0178733中所述，氣體清潔系統(tǒng)可例如用于其中燃料的燃燒發(fā)生在鍋爐中的發(fā)電站中。

在諸如煤炭或油的燃料的燃燒期間，產生常被稱為煙氣的熱工藝氣體。含有包括塵粒、二氧化硫SO₂、三氧化硫SO₃和二氧化碳CO₂的污染物質的煙氣經(jīng)由氣道離開鍋爐。該氣道操作用以將煙氣送到常規(guī)空氣污染控制系統(tǒng)。自常規(guī)空氣污染控制系統(tǒng)送來的煙氣通常具有49-60℃的溫度，處于環(huán)境壓力下且用水飽和。

圖1示意性說明氣體清潔系統(tǒng)1的實施方案。該系統(tǒng)包括具有預調理工段3和后調理工段4的氣體調理階段2和包括CO₂吸收器6的CO₂去除階段5。

煙氣經(jīng)由導管7離開預調理工段3。在導管7中的煙氣具有0-20℃、優(yōu)選0-10℃的溫度。導管7操作用以將煙氣送到CO₂去除階段5。在導管7中的煙氣可經(jīng)受一個或多個間接冷卻器69，所述間接冷卻器69操作用以在將煙氣進料到CO₂吸收器6中之前將煙氣冷卻到0-20℃、優(yōu)選0-10℃的所要溫度。

CO₂去除階段5非常類似于在WO 2006/022885中描述的二氧化碳去除系統(tǒng)。在WO 2006/022885中所描述類型的二氧化碳去除系統(tǒng)有時稱為冷凍氨法(Chilled Ammonia Process，CAP)。0-20℃、優(yōu)選0-10℃的煙氣溫度適合CO₂去除階段5。

因此，參考本申請案的圖1，CO₂去除階段5包括CO₂吸收器6，在該CO₂吸收器6中使煙氣以與如在WO 2006/022885中所述類似的方式與包含氨的液體接觸。管道8操作以借助于高壓泵9使富CO₂的漿料或溶液從CO₂吸收器6送到再生器10。通過加熱器將熱提供給再生器10。在再生器10中的高壓和高溫引起高壓氣態(tài)CO₂流11釋放。管道12操作用以使已經(jīng)在冷卻器中冷卻的貧CO₂的氨化溶液或漿料從再生器10返回到CO₂吸收器6中。

導管13操作用以使具有低濃度的CO₂的煙氣從CO₂吸收器6送到水洗容器14中，該水洗容器14為任選的且操作用以從已經(jīng)在CO₂吸收器6中處理的煙氣中除去氨(NH₃)。水洗容器14可具有與如在WO 2006/022885中所述的水洗容器類似的設計。冷水或冷且略顯酸性的溶液的物流經(jīng)由管道15供應到水洗容器14。

導管16操作用以使已經(jīng)在水洗容器14中清潔的煙氣送到氣體調理階段2以便進一步清潔，這點將在下文更詳細地描述。

導管17操作用以使已經(jīng)進一步在后調理系統(tǒng)2中清潔的煙氣送到煙囪中，該煙囪釋放清潔的煙氣到大氣中。

氣體調理階段2具有預調理工段3和后調理工段4，各工段包括兩個或更多個氣液接觸裝置。預調理工段和后調理工段配置成液體連接以使得在一個工段中用過的液體可在另一工段中再次使用。

預調理工段和后調理工段的氣液接觸裝置可配置為串聯(lián)連接的單獨的氣液接觸容器，以使得煙氣流依次進入和離開各個氣液接觸容器。

預調理工段和后調理工段的氣液接觸裝置可供選地集成在包括依次配置的多于一個氣液接觸裝置的容器中，以使得進料到該容器的煙氣流在離開該容器之前依次進入和離開各個氣液接觸裝置。這種集成的容器可降低容器和基建的投資成本且在廠址上需要較小的占地面積。

各個氣液接觸裝置配置成使氣流與液體接觸。該接觸可優(yōu)選以逆流流動進行，以使得氣體在一端(通常在底部)進入氣液接觸裝置，而液體在另一端(通常在頂部)進入氣液接觸裝置。通常引導在一個氣液接觸裝置中使用的液體以便在相對于氣流的主流向的先前(上游)的氣液接觸裝置中再次使用。通常引導在預調理工段的第一(底部)氣液接觸裝置中使用的液體以便在后調理工段的最后(頂部)氣液接觸裝置中再次使用。

在本文中也稱作冷卻液的液體通常為水或水溶液。該液體可含有從氣流中吸收的一定量的污染物，諸如氨、硫酸鹽及其衍生物，諸如硫酸銨。

本文使用的術語“液體收集接受器”通常是指設計、配置且構造成收集在氣體調理階段中的至少一部分液體流的裝置。該液體收集接受器操作用以收集并移出在兩個氣液接觸裝置之間的液體，同時允許氣流經(jīng)過液體收集接受器。

“液體收集接受器”可根據(jù)氣體清潔系統(tǒng)的預調理工段和后調理工段的設計而以不同的實體形狀提供。

如果預調理工段和后調理工段配置為串聯(lián)連接的單獨的氣液接觸容器，則“液體收集接受器”可由該容器的底部部分和/或與該容器的底部部分液體連接的儲存或緩沖槽構造，以使得離開該容器的氣液接觸裝置的液體收集在其中。

液體收集接受器也可配置或構造成使得煙氣流可穿過或沿靠著液體收集接受器。如果預調理工段和/或后調理工段包括具有兩個或更多個氣液接觸裝置的集成容器，則這種液體收集接受器可特別有用，其中液體收集接受器插在兩個氣液接觸裝置之間。該液體收集接受器例如可包括傾斜的收集塔板或泡罩塔板。該液體收集接受器還可包括經(jīng)構造以除去所收集的液體的一個或多個液體出口。

由液體收集接受器移出的液體的部分可借助于諸如閥門的液流調節(jié)裝置而變化。該部分可在來自氣液接觸裝置的用過的液體的0-100％之間、諸如在1-99％或10-90％范圍內變化。優(yōu)選較大量的液體可由液體收集接受器移出，即大于50％但小于100％，諸如大于60％、70％、80％或90％但小于100％。在一個實施方案中，該移出可通過移出來自一個氣液接觸裝置的基本上所有的用過的液體且將所移出液體的所要部分(通常小于50％)送回到同一工段的另一氣液接觸裝置中來進行。

在氣體調理階段的液體回路中的液體的量優(yōu)選可保持基本恒定。在該回路中液體的量的變化可通過在該回路中加入或除去液體來補償。通常，欲清潔的引入煙氣將含有一定量的水蒸氣，當該氣體在預調理工段中冷卻時水蒸氣至少部分地冷凝，這導致回路中液體的量增加。該增加優(yōu)選應當通過相應的減少來平衡。該減少可例如通過與清潔的煙氣一起或在諸如冷卻塔的不同冷卻裝置中離開系統(tǒng)的水蒸氣或通過在一個或多個排放流中離開系統(tǒng)的冷卻液實現(xiàn)。

在下文中，將詳細描述氣體調理階段的各種實施方案。

圖2a更詳細地說明氣體清潔系統(tǒng)的氣體調理階段2的一個實施方案。任選在如上所述的常規(guī)空氣污染控制系統(tǒng)中加工的煙氣經(jīng)由導管18進入預調理工段3中。

預調理工段3包括相對于煙氣流的主流向單獨且依次配置的兩個氣液接觸裝置19、20。

煙氣首先到達第一氣液接觸裝置19，在本文中也稱作第一直接接觸式冷卻器(Direct Contact Cooler,DCC)。第一DCC 19操作用以通過使煙氣與經(jīng)由管道21供應的具有例如20℃的溫度的冷卻液直接接觸來冷卻煙氣。一組噴嘴22操作用以將該液體分布在氣液接觸裝置19上，氣液接觸裝置19可具有結構化填料或另一合適類型的氣液接觸填充物的形式。具有例如57℃的溫度的煙氣經(jīng)由氣體入口23進入第一DCC 19且向上前進經(jīng)過氣液接觸裝置19。煙氣在降低的溫度下經(jīng)由導管24離開第一DCC 19。冷卻液和煙氣在氣液接觸裝置19中在熱交換下彼此接觸。在第一DCC中用過的溫的冷卻液收集在位于第一DCC 19底部的槽25中。

經(jīng)由導管24離開第一DCC 19的煙氣通過液體收集接受器29且隨后到達在本文中也稱作第二DCC的第二氣液接觸裝置20。第二DCC 20操作用以通過使煙氣與經(jīng)由管道26供應的具有例如15℃的溫度的冷卻液直接接觸來進一步冷卻煙氣。一組噴嘴27操作用以將該液體分布在氣液接觸裝置20上，氣液接觸裝置20可具有結構化填料或另一合適類型的氣液接觸填充物的形式。具有例如30℃的溫度的煙氣經(jīng)由導管24進入第二DCC 20且向上前進經(jīng)過氣液接觸裝置20。煙氣在例如21℃的溫度下經(jīng)由氣體出口28離開第二DCC 20。第二液體和煙氣在氣液接觸裝置20中在熱交換下彼此接觸。在第二DCC中用過的溫的第二液體由位于第二DCC 20底部的液體收集接受器29至少部分地收集。

后調理工段4包括相對于煙氣流的主流向單獨且依次配置的兩個氣液接觸裝置30、31。

后調理工段4包括在本文中也稱作第一直接接觸式加熱器(Direct Contact Heater,DCH)的第一氣液接觸裝置30。第一DCH 30操作用以通過使冷煙氣與通過管道33供應的具有例如25℃的溫度的冷卻液直接接觸來加熱通過整個CO₂去除階段5且借助于導管16送到第一DCH 30的氣體入口32的冷煙氣。已在CO₂去除階段5中自其中除去大部分CO₂的煙氣在進入氣體入口32時具有例如5℃的溫度。一組噴嘴34操作用以將該液體分布在氣液接觸裝置30上，氣液接觸裝置30可具有結構化填料或另一合適類型的氣液接觸填充物的形式。煙氣經(jīng)由氣體入口32進入第一DCH 30且向上前進經(jīng)過氣液接觸裝置30。煙氣在較高溫度下經(jīng)由導管35離開第一DCH 30。冷卻液和煙氣在氣液接觸裝置30中在熱交換下彼此接觸。在第一DCH 30中用過的冷卻的冷卻液收集在位于第一DCH 30底部的槽36中。

經(jīng)由導管35離開第一DCH 30的煙氣隨后到達在本文中也稱作第二DCH的第二氣液接觸裝置31。第二DCH 31操作用以通過使煙氣與經(jīng)由管道37供應的具有例如20℃的溫度的冷卻液直接接觸來進一步加熱煙氣。一組噴嘴38操作用以將該液體分布在氣液接觸裝置31上，氣液接觸裝置31可具有結構化填料或另一合適類型的氣液接觸填充物的形式。具有例如15℃的溫度的煙氣經(jīng)由導管35進入第二DCH 31且向上前進經(jīng)過氣液接觸裝置31。冷卻液和煙氣在氣液接觸裝置31中在熱交換下彼此接觸。引導冷卻的冷卻液到第一DCH 30以用作冷卻液。煙氣在例如25℃的溫度下經(jīng)由氣體出口39離開第二DCH 31。氣體出口39與導管17連接，導管17操作用以將清潔的煙氣從氣體清潔系統(tǒng)1送到煙囪。

將在氣體調理系統(tǒng)中的各個氣液接觸裝置中用過的至少大部分的冷卻液收集且在氣體調理系統(tǒng)的同一或另一氣液接觸裝置中再次使用。因此，形成再循環(huán)冷卻液的回路。

在圖2a中表示的實施方案中，在第二DCC 20中用過的液體的至少一部分由液體收集接受器29收集并移出且經(jīng)由管道40傳送到第一DCH 30以便再次使用，將在第二DCC 20中用過的剩余未移出的液體傳送到第一DCC 19，將在第一DCC 19中用過的液體的至少一部分收集并經(jīng)由管道41傳送到第二DCH 31，將在第二DCH 31中用過的液體傳送到第一DCH 30且與經(jīng)由管道40來自第二DCC 20的液體合在一起，且在第一DCH 30中用過的液體經(jīng)由管道26傳送到第二DCC 20。

由液體收集接受器29移出的液體的一部分可借助于諸如閥門的液流調節(jié)裝置42而變化。該部分可在來自氣液接觸裝置的用過的液體的0-100％之間，諸如在1-99％、10-90％范圍內變化。優(yōu)選較大量的液體可由各個液體收集接受器移出，即大于50％但小于100％，諸如大于60％、70％、80％或90％但小于100％。在一個實施方案中，如在圖2a中所示，該移出可通過移出來自第二DCC 20的基本上所有的用過的液體且將所移出液體的所要部分(通常小于50％)送回到第一DCC 19中且將所移出液體的剩余部分(通常大于50％)送到第一DCH 30來進行。

如上文所述，在常規(guī)空氣污染控制系統(tǒng)中加工的引入煙氣通常含有未捕集在二氧化硫去除裝置中的殘留的二氧化硫SO₂。第一DCC 19也為在低溫下且在約4-6的pH范圍內操作的高效SO₂吸收器。將SO₂吸收到含有水的冷卻液中使得冷卻液略顯酸性。

在煙氣中實際上所有的殘留SO₂以及大部分的三氧化硫SO₃都將捕集在第一DCC 19中。pH控制需要平衡行為，這點在下文將解釋。由于在煙氣中SO₂的低濃度，如在上文中提到，在引入煙氣中SO₂的濃度通常可為20-200ppm，在第一DCC 19中由于SO₂吸收在冷卻液中而形成的亞硫酸根SO₃^2-(水溶液)將自然地氧化成硫酸鹽。由此形成的硫酸H₂SO₄將在水溶液中解離，且將降低冷卻液的pH。

經(jīng)由管道41離開第一DCC 19的冷卻液由于吸收SO₂而具有相當?shù)偷膒H，且如在下文中描述，用于在后調理工段4中從經(jīng)由導管16來自CO₂去除階段5的煙氣中除去氨。

已經(jīng)自其中除去大部分二氧化碳的煙氣經(jīng)由氣體入口32進入后調理工段4。根據(jù)氨洗滌系統(tǒng)(即，在上文描述的水洗容器14)的設計和操作條件，進入后調理工段4的煙氣含有約100-1000ppm的氨NH₃，且更通常200-400ppm的氨。出于環(huán)境原因且為了降低氨自該工藝的損失，排到大氣中的煙氣的氨濃度應該低于約10ppm且優(yōu)選小于約1ppm。這可在后調理工段中使用來自第一DCC 19的酸性冷卻液來實現(xiàn)。

因此，如上文參考圖1所述，使用后調理工段4來酸洗來自通過CO₂去除階段5的煙氣的氨，且使用已經(jīng)在該煙氣進入CO₂去除階段5之前從煙氣中除去且已經(jīng)在預調理工段3中氧化成硫酸鹽的二氧化硫SO₂作為該酸洗的來源。經(jīng)由管道41供應到后調理工段4的略顯酸性的冷卻液對于煙氣的高度溶解性的低濃度氣態(tài)氨為優(yōu)異的吸收劑。

根據(jù)該實施方案的氣體清潔系統(tǒng)給出允許熱傳遞和SO₂去除或NH₃去除同時優(yōu)化的優(yōu)勢。在圖2a的實施方案中，NH₃去除可通過在后調理工段中提供最后氣液接觸步驟來優(yōu)化，其中冷卻液由于在第一DCC 19中和在第二DCH 31中的低液體質量流速而具有低pH值，同時由于在第二DCC 20中和在第一DCH 30中的高液體質量流速而保持引入煙氣的最佳冷卻和自處理過的煙氣的冷回收。

此外，根據(jù)該實施方案的氣體清潔系統(tǒng)允許使在第一DCC 19和第二DCH 31的兩端的溫差分別減至最小，即，使在裝置的一端的引入氣體與離開液體之間的溫差和在裝置的另一端的引入液體與離開氣體之間的溫差減至最小。如在下文更詳細地描述，這可幫助降低氣體清潔系統(tǒng)的總體冷卻需求。

圖2b更詳細地說明氣體清潔系統(tǒng)的氣體調理階段2的一個實施方案。圖2b的實施方案類似于圖2a的實施方案，其差別之處在于冷卻液從后調理工段4中移出且傳送到預調理工段3，而不是從如在圖2a中所示的相反方向。

因此，在圖2b的實施方案中，在第二DCH 31中用過的冷卻的冷卻液由位于第二DCH 31底部的液體收集接受器43至少部分地收集。

在圖2b中表示的實施方案中，在第二DCH 31中用過的冷卻液的至少一部分由位于第二DCH 31底部的液體收集接受器43收集并移出且經(jīng)由管道45傳送到第一DCC 19以便再次使用，且將在第二DCH 31中用過的剩余未移出的液體傳送到第一DCH 30，將在第一DCH 30中用過的液體收集并經(jīng)由管道26傳送到第二DCC 20，將在第二DCC 20中用過的液體傳送到第一DCC 19且與經(jīng)由管道45來自第二DCH 31的液體合在一起，且將在第一DCC 19中用過的液體傳送到第二DCH 31。

由液體收集接受器43移出的那部分液體可借助于諸如閥門的液流調節(jié)裝置而變化。該部分可在來自氣液接觸裝置的用過的液體的0-100％之間，諸如在1-99％、10-90％范圍內變化。優(yōu)選較大量的液體可由液體收集接受器移出，即大于50％但小于100％，諸如大于60％、70％、80％或90％但小于100％。在一個實施方案中，如在圖2b中所示，該移出可通過移出來自第二DCH 31的基本上所有的用過的液體且將所移出液體的所要部分(通常小于50％)送回到第一DCH 30中且使所移出液體的剩余部分(通常大于50％)送到第一DCC 19來進行。

根據(jù)該實施方案的氣體清潔系統(tǒng)提供了允許熱傳遞和SO₂去除或NH₃去除同時優(yōu)化的優(yōu)勢。在圖2b的實施方案，SO₂去除可通過在預調理工段中提供最后氣液接觸步驟來優(yōu)化，其中冷卻液由于在第一DCH 30中和在第二DCC 20中的低液體質量流速而具有高pH值，同時由于在第一DCC 19中和在第二DCH 31中的高液體質量流速而保持引入煙氣的最佳冷卻和自處理過的煙氣的冷回收。

此外，根據(jù)該實施方案的氣體清潔系統(tǒng)允許使在第二DCC 20和第一DCH 30的兩端的溫差分別減至最小，即，使在裝置的一端的引入氣體與離開液體之間的溫差和在裝置的另一端的引入液體與離開氣體之間的溫差減至最小。如在下文更詳細地描述，這可幫助降低氣體清潔系統(tǒng)的總體冷卻需求。

圖2c更詳細地說明氣體清潔系統(tǒng)的氣體調理階段2的一個實施方案。任選在如上所述的常規(guī)空氣污染控制系統(tǒng)中加工的煙氣經(jīng)由導管18進入預調理工段3中。

預調理工段3包括相對于煙氣流的主流向單獨且依次配置的三個氣液接觸裝置。

煙氣首先到達第一氣液接觸裝置19，在本文中也稱作第一DCC。第一DCC 19操作用以通過使煙氣與經(jīng)由管道46供應的具有例如20℃的溫度的冷卻液直接接觸來冷卻煙氣。一組噴嘴29操作用以將該液體分布在氣液接觸裝置19上，氣液接觸裝置19可具有結構化填料或另一合適類型的氣液接觸填充物的形式。具有例如57℃的溫度的煙氣經(jīng)由氣體入口23進入第一DCC 19且向上前進經(jīng)過氣液接觸裝置19。煙氣在降低的溫度下經(jīng)由導管24離開第一DCC 19。冷卻液和煙氣在氣液接觸裝置19中在熱交換下彼此接觸。在第一DCC中用過的溫的冷卻液收集在位于第一DCC 19底部的槽25中。

經(jīng)由導管24離開第一DCC 19的煙氣通過液體收集接受器29且隨后到達在本文中也稱作第二DCC的第二氣液接觸裝置20。第二DCC 20操作用以通過使煙氣與經(jīng)由管道47供應的以具有例如15℃的溫度的冷卻液形式的第二液體直接接觸來進一步冷卻煙氣。一組噴嘴27操作用以將該液體分布在氣液接觸裝置20上，氣液接觸裝置20可具有結構化填料或另一合適類型的氣液接觸填充物的形式。具有例如35℃的溫度的煙氣經(jīng)由導管24進入第二DCC 20且向上前進經(jīng)過氣液接觸裝置20。煙氣在例如25℃的溫度下經(jīng)由導管48離開第二DCC 20。第二液體和煙氣在氣液接觸裝置20中在熱交換下彼此接觸。在第二DCC中用過的溫的第二液體由位于第二DCC 20底部的液體收集接受器29至少部分地收集。

經(jīng)由導管48離開第二DCC 20的煙氣隨后到達在本文中也稱作第三DCC的第三氣液接觸裝置49。第三DCC 49操作用以通過使煙氣與經(jīng)由管道50供應的具有例如10℃的溫度的冷卻液直接接觸來進一步冷卻煙氣。一組噴嘴51操作用以將該液體分布在氣液接觸裝置49上，氣液接觸裝置49可具有結構化填料或另一合適類型的氣液接觸填充物的形式。具有例如25℃的溫度的煙氣經(jīng)由導管48進入第三DCC 49且向上前進經(jīng)過氣液接觸裝置49。煙氣在例如21℃的溫度下經(jīng)由導管7離開第三DCC 49。冷卻液和煙氣在氣液接觸裝置49中在熱交換下彼此接觸。將溫的冷卻液引導到第二DCH 20中以便用作冷卻液且隨后如上所述由位于第二DCC 20底部的液體收集接受器29至少部分地收集。

參考圖2c，后調理工段4包括相對于煙氣流的主流向單獨且依次配置的三個氣液接觸裝置。

后調理工段4包括在本文中也稱作第一DCH的第一氣液接觸裝置30。第一DCH 30操作用以通過使冷煙氣與借助于管道52供應的冷卻液直接接觸加熱穿過整個CO₂去除階段5且借助于導管16送到第一DCH 30的氣體入口32的冷煙氣。已在CO₂去除階段5中自其中除去大部分CO₂的煙氣在進入氣體入口32時具有例如5℃的溫度。一組噴嘴34操作用以將該液體分布在氣液接觸裝置30上，氣液接觸裝置30可具有結構化填料或另一合適類型的氣液接觸填充物的形式。煙氣經(jīng)由氣體入口32進入第一DCH 30且向上前進經(jīng)過氣液接觸裝置32。煙氣在較高溫度下經(jīng)由導管35離開第一DCH 30。冷卻液和煙氣在氣液接觸裝置30中在熱交換下彼此接觸。在第一DCH 30中用過的冷卻的冷卻液收集在位于第一DCH 30底部的槽36中。

經(jīng)由導管35離開第一DCH 30的煙氣穿過液體收集接受器43且隨后到達在本文中也稱作第二DCH的第二氣液接觸裝置31。第二DCH 31操作用以通過使煙氣與經(jīng)由管道53供應的具有例如30℃的溫度的冷卻液直接接觸來進一步加熱煙氣。一組噴嘴38操作用以將該液體分布在氣液接觸裝置31上，氣液接觸裝置31可具有結構化填料或另一合適類型的氣液接觸填充物的形式。具有例如15℃的溫度的煙氣經(jīng)由導管35進入第二DCH 31且向上前進經(jīng)過氣液接觸裝置31。煙氣經(jīng)由導管54離開第二DCH 31。冷卻液和煙氣在氣液接觸裝置31中在熱交換下彼此接觸。在第二DCH 31中用過的冷卻的冷卻液由位于第二DCH 31底部的液體收集接受器43至少部分地收集。

經(jīng)由導管54離開第二DCH 31的煙氣隨后到達在本文中也稱作第三DCH的第三氣液接觸裝置55。第三DCH 55操作用以通過使煙氣與經(jīng)由管道56供應的具有例如35℃的溫度的溫的冷卻液直接接觸來進一步加熱煙氣。一組噴嘴57操作用以將該液體分布在氣液接觸裝置55上，氣液接觸裝置55可具有結構化填料或另一合適類型的氣液接觸填充物的形式。煙氣經(jīng)由導管54進入第三DCH 55且向上前進經(jīng)過氣液接觸裝置55。煙氣經(jīng)由導管17離開第三DCH 55。冷卻液和煙氣在氣液接觸裝置55中在熱交換下彼此接觸。將冷卻的冷卻液引導到第二DCH 31以便在其中用作溫的冷卻液。煙氣在例如25℃的溫度下經(jīng)由氣體出口39離開第三DCH 55。氣體出口39與導管17連接，導管17操作用以使清潔的煙氣從氣體清潔系統(tǒng)1送到煙囪。

在圖2c中表示的實施方案中，在第二DCC 20中用過的液體的至少一部分由液體收集接受器29收集并移出且經(jīng)由管道53傳送到第二DCH 31以便再次使用，在第二DCC 20中用過的剩余未移出的液體經(jīng)由管道46傳送到第一DCC 19，將在第一DCC 19中用過的液體的至少一部分收集并經(jīng)由管道56傳送到第三DCH 55，將在第三DCH 55中用過的液體傳送到第二DCH 31且與經(jīng)由管道53來自第二DCC 20的液體合在一起，在第二DCH 31中用過的液體的至少一部分由液體收集接受器43收集并移出且經(jīng)由管道47傳送到第二DCC 20以便再次使用，將在第二DCH 31中用過的剩余未移出的液體傳送到第一DCH 30，將在第一DCH 30中用過的液體收集且經(jīng)由管道50傳送到第三DCC 49，將在第三DCC 49中用過的液體傳送到第二DCC 20且與經(jīng)由管道47來自第二DCH 31的液體合在一起，且將在第一DCH 30中用過的液體收集且傳送到第三DCC 49。

由液體收集接受器29和43各自移出的那部分液體可借助于諸如閥門的液流調節(jié)裝置42、67而變化。該部分可在來自氣液接觸裝置的用過的液體的0-100％之間，諸如在1-99％、10-90％范圍內變化。優(yōu)選較大量的液體可由各個液體收集接受器移出，即大于50％但小于100％，諸如大于60％、70％、80％或90％但小于100％。在一個實施方案中，如在圖2c中所示，該移出可通過移出來自第二DCC 20和第二DCH 31的基本上所有的用過的液體且隨后將所移出液體的所要部分(通常小于50％)分別送回到第一DCC 19和第一DCH 30中且使所移出液體的剩余部分(通常大于50％)分別送到第二DCH 31和第二DCC 20來進行。

如上文所述，在常規(guī)空氣污染控制系統(tǒng)中加工的引入煙氣通常含有未捕集在二氧化硫去除裝置中的殘留的二氧化硫SO₂。第一DCC 19也為在低溫下且在約4-6的pH范圍內操作的高效SO₂吸收器。將SO₂吸收到含有水的冷卻液中使得冷卻液略顯酸性。

在煙氣中實際上所有的殘留SO₂以及大部分的三氧化硫SO₃都將捕集在第一DCC 19中。pH控制需要平衡行為，如在下文將解釋。由于在煙氣中SO₂的低濃度，如在上文中提到，在引入煙氣中SO₂的濃度通常將為20-200ppm，在第一DCC 19中由于SO₂吸收在冷卻液中而形成的亞硫酸根SO₃^2-(水溶液)將自然地氧化成硫酸鹽。因此形成的硫酸H₂SO₄將在水溶液中解離，且將降低冷卻液的pH。

經(jīng)由管道56離開第一DCC 19的冷卻液由于吸收SO₂而具有相當?shù)偷膒H，且如在下文中描述用于在后調理工段4中從經(jīng)由導管16自CO₂去除階段5送來的煙氣中除去氨。

已經(jīng)自其中除去大部分二氧化碳的煙氣經(jīng)由氣體入口32進入第一DCH 30。根據(jù)氨洗滌系統(tǒng)(即，在上文描述的水洗容器14)的設計和操作條件，進入第一DCH 30的煙氣含有約100-1000ppm的氨NH₃，且更通常200-400ppm的氨。出于環(huán)境原因且為了降低氨自該工藝的損失，排到大氣中的煙氣的氨濃度應該低于約10ppm且優(yōu)選小于約1ppm。這可在后調理工段4中實現(xiàn)。

因此，預調理工段3用以冷卻經(jīng)由導管18供應的煙氣，以從該煙氣中除去二氧化硫SO₂且產生至少一種略顯酸性且加熱的冷卻液流。后調理工段4用以利用在預調理工段3中得到的略顯酸性的冷卻液加熱經(jīng)由導管16供應的煙氣以從該煙氣中除去氨NH₃，因此中和該略顯酸性的冷卻液且冷卻自預調理工段3供應的冷卻液。

根據(jù)該實施方案的氣體清潔系統(tǒng)提供了允許熱傳遞、SO₂去除和NH₃去除同時優(yōu)化的優(yōu)勢。在圖2c的實施方案中，NH₃去除可通過在后調理工段4中提供最后氣液接觸步驟來優(yōu)化，其中冷卻液由于在第一DCC 19中和在第三DCH 55中的低液體質量流速而具有低pH值，SO₂去除可通過在預調理工段3中提供最后氣液接觸步驟來優(yōu)化，其中冷卻液由于在第一DCH 30中和在第三DCC 49中的低液體質量流速而具有高pH值，和由于在第二DCC 20中和在第二DCH 31中的高液體質量流速可保持引入煙氣的最佳冷卻和自處理過的煙氣的冷回收。

參考在圖2c中描述的實施方案，氣體調理階段的操作可如下概述。

第一DCC指定來使用最低量的冷卻液來吸收大部分的SO₂。隨著大部分SO₂吸收到低質量流量的冷卻液中，液體的pH將隨著其與氣體接觸而顯著降低。如果需要，該pH可通過將硫酸注入冷卻液中來進一步降低。

第二DCC指定為主要氣體冷卻工段且用高質量流量的處于中間pH(例如約6的pH)下的冷卻液操作。在第二DCC中，煙氣的SO₂含量可進一步降低，且在煙氣中包含的大部分水蒸氣可冷凝。將來自第二DCC的用過的冷卻液的一部分移出且任選經(jīng)由冷卻塔傳送到第二DCH，且將剩余部分傳送到第一DCC。

第三DCC指定用于最后冷卻和從煙氣中最后除去殘留的SO₂。第三DCC使用適當匹配量的來自第一DCH的冷卻液以將煙氣冷卻到盡可能接近來自第一DCH的冷卻液的溫度。因為來自第一DCH的冷卻液為冷的且由于其NH₃含量而具有比較高的pH(例如約6.5或更高的pH)，所以其也非常適合從煙氣中除去殘留的SO₂。

第一DCH指定用于最后冷卻冷卻液，之后將其傳送到第三DCC。第一DCH使用來自第二DCH的冷卻液的適當匹配的流速以使得冷卻液流的總熱容量與來自CO₂吸收器的冷煙道氣流的總熱容量處于相同量級。

第一DCH也指定用以從來自CO₂吸收器的冷煙氣流中吸收大部分的NH₃。隨著大部分NH₃吸收到相對低質量流量的冷卻液中，液體的pH將隨著其與氣體接觸而顯著增加。來自第一DCH的冷卻液的高pH使得其非常適合除去第三DCC中殘留的SO₂。如果需要，該pH可通過向冷卻液中注入氨或氨水溶液來進一步增加。

第二DCH指定為主要冷卻液冷卻工段且用來自第二DCC的處于中pH(例如約6的pH)下的高質量流量的冷卻液操作。在第二DCH中，煙氣的NH₃含量可隨著用冷卻液冷卻來自第一DCH的煙氣流而進一步降低。將來自第二DCH的用過的冷卻液的一部分移出且傳送到第二DCC，且將剩余部分傳送到第一DCH。

第三DCH指定用于從煙氣中最后除去殘留的SO₂。第三DCH使用來自第一DCC的冷卻液，其具有低pH(例如約5或更低的pH)以從煙氣流中除去痕量的NH₃。

在下文將描述許多另外的特征，它們可與上述實施方案組合使用。

參考本文所述的實施方案，如果經(jīng)由導管18供應到預調理工段3的煙氣的二氧化硫SO₂的量小于反應并中和從該過程(即，在上文參考圖1描述的CO₂去除階段中發(fā)生的二氧化碳去除過程)排放且包含在供應到后調理工段4的煙氣中的氨所需要的量，則需要平衡行為。

這可例如通過向回路中加入硫酸以保持pH來實現(xiàn)。該酸可在該回路中的任何地方加入，且優(yōu)選加到預調理工段3的底部。在圖2a、2b和2c中，管道59操作用以供應硫酸到冷卻液中。

如果在經(jīng)由導管16供應到后調理工段4的煙氣中的NH₃的量小于反應并中和由從上文參考圖1描述的二氧化硫去除系統(tǒng)58中排放的SO₂形成的硫酸所需要的量，則氨濃度可通過加入例如來自CO₂去除階段5的氨化液體回路的氨或氨水溶液來增加。在圖2a、2b和2c中，管道60操作用以供應NH₃到冷卻液中。

由氨與硫酸鹽的反應在冷卻液中形成的硫酸銨可經(jīng)由管道61作為離開第一DCC 19的槽25的排放液流而從氣體調理階段2中除去。如果需要，則可供應新鮮水作為補給物來保持液體體積恒定。

如果需要，在預調理工段與后調理工段之間的冷卻液流則可借助于一個或多個液體互連來平衡。例如，參考圖2c，管道53和47通過互連A 62連接，且管道47和50通過互連B 63連接?；ミBA和B允許在不同冷卻液回路之間的冷卻液傳輸以便細調例如pH、溫度和流速。

控制裝置64可操作用以控制氣體調理階段2的操作。該控制裝置可包括自動控制器，其可為通用計算機、專用計算裝置或其他可編程控制器?？刂蒲b置64可包括用于自動或手動測量諸如溫度、pH或氨濃度的相關參數(shù)的傳感器。例如，pH計可操作用以測量離開第一DCC 19的溫的冷卻液的pH且傳送含有關于所測量的pH的信號到控制裝置64。響應該信號，控制裝置64可控制硫酸經(jīng)由管道59的供應。另外或者作為供選，該控制裝置可控制閥門65、66、67、68以增加或降低在第一DCC 19和/或第一DCH 30中的冷卻液的質量流速。另外或者作為供選，控制裝置64可控制二氧化硫去除裝置58和/或水洗容器14，這兩者在上文已經(jīng)參考圖1描述。更進一步，在所測量的pH變得太低且必須迅速增加的情形下，控制裝置64也可控制諸如氨或氫氧化鈉溶液的堿經(jīng)由管道60的供應?？刂蒲b置64也可接收來自氨濃度分析器的信號，該氨濃度分析器操作用以測量在離開氣體調理階段2的煙氣中的氨的濃度。

在所有實施方案中，可將經(jīng)引導以便在后調理工段4中再次使用的在預調理工段3中用過的冷卻液在其引入后調理工段的氣液接觸裝置之前冷卻。

在圖2a中，管道40操作用以使冷卻液從第二DCC送到第一DCH。冷卻液經(jīng)由冷卻塔71前進。環(huán)境空氣經(jīng)由入口導管供應到冷卻塔且根據(jù)冷卻塔的眾所周知的原理冷卻溫的冷卻液。加熱的環(huán)境空氣經(jīng)由出口導管離開冷卻塔71。冷卻的冷卻液在約25℃的溫度下離開冷卻塔。

在圖2c中，管道53操作用以使冷卻液從第二DCC送到第二DCH。冷卻液經(jīng)由冷卻塔71前進。冷卻的冷卻液在約25℃的溫度下離開冷卻塔。此外，在管道56中送到第三DCH 55的冷卻液可借助于換熱器72冷卻或加熱。

氣體調理階段的氣液接觸裝置優(yōu)選為逆流氣液接觸容器。至少一些容器優(yōu)選設計用來在容器的兩端實現(xiàn)低溫差，即在裝置的一端的引入氣體與離開液體之間的低溫差，和在裝置的另一端的引入液體與離開氣體之間的低溫差。

參考圖2c的實施方案，在第三DCC 49的頂部、即在經(jīng)由管道50供應的冷的冷卻液與將要離開第三DCC 49的煙氣之間的溫差設計成小于3℃且優(yōu)選約0.6℃。類似地，在第三DCC 49的底部、即在離開第三DCC的溫的冷卻液與將要進入第三DCC的煙氣之間的溫差設計成小于3℃且優(yōu)選約0.6℃。降低溫差引起煙氣最大程度地冷卻化和冷卻液最大程度地加熱。降低將要離開第三DCC 49的煙氣的溫度節(jié)約該工藝下游的冷卻功率。

在第一DCH 30頂部、即在經(jīng)由管道52供應的溫的冷卻液與將要離開第一DCH的煙氣之間的溫差設計成小于3℃且優(yōu)選約0.6℃。類似地，在第一DCH 30底部、即在離開第一DCH的冷卻的冷卻液與將要進入第一DCH的煙氣之間的溫差設計成小于3℃且優(yōu)選約0.6℃。

在本文所述的實施方案中，獨立于其他氣液接觸裝置中的質量流速來調節(jié)經(jīng)過第一DCH和最后DCC的冷卻液質量流速的可能性允許在這兩個氣液接觸裝置中的溫差減至最小。降低溫差引起煙氣最大程度地冷卻和冷卻液最大程度地加熱。降低將要離開最后DCC的煙氣的溫度節(jié)約該工藝下游的冷卻功率。

由本文所述的實施方案提供的優(yōu)勢包括：

1)更有效地降低NH₃排放。進料到最后DCH中的冷卻液特別適合從煙氣流中除去痕量的NH₃，因為其具有低pH。因為在本文所述的方面中的配置允許在該DCH中的較低液體質量流速，注入另外的酸更有效地降低pH。

2)獨立于其他變量優(yōu)化自冷煙氣的冷回收。通過優(yōu)化經(jīng)過最后DCC和第一DCH的液體質量流速，可優(yōu)化冷能從自CO₂去除階段排出的氣流到欲進料到CO₂去除階段的氣流的傳遞。因此，在CO₂去除階段中的制冷需求可保持與氣體調理階段無關且減至最小。

3)改善對高SO₂水平的耐受性和SO₂調峰。在進料氣體中的高SO₂濃度或SO₂峰值將早在第一DCC中已經(jīng)有效降低，向上傳送具有“削減的”殘留SO₂含量的氣體到第二DCC。

4)改善SO₂精細純化。在最后DCC中，使冷且pH比較高的冷卻液的一部分與煙氣流接觸。該液體非常適合在將煙氣流傳送到CO₂去除階段之前從煙氣流中除去最后痕量的SO₂。在傳送到CO₂去除階段的煙氣流中的SO₂較少引起在包含氨的CO₂吸收液中形成較少不想要的硫酸銨，由此降低氨補給需求。

5)改善在氣體調理階段中水平衡的控制?？煞謩e地控制傳送到第三DCH的冷卻液流的溫度，以使得清潔煙氣的出口溫度不再與進料到DCH的冷卻液流的溫度直接關聯(lián)，進料到DCH的冷卻液流的溫度由冷卻塔的出口溫度限定。冷卻塔以及清潔煙氣流是來自氣體調理階段的水蒸氣的兩個主要出口。在本文所述的實施方案中，清潔煙氣的出口溫度可高于冷卻塔的出口溫度，以使得更多水蒸氣隨清潔氣流離開系統(tǒng)，這使得更易于調整氣體調理階段的水平衡。

6)在優(yōu)化系統(tǒng)方面的總體靈活性。可分別地控制液體質量流速且常使其去耦(decoupled)，以使得對于獨立調整目標工藝參數(shù)存在自由度。

本文所述的所有特征和優(yōu)勢都適用于本文所述的不同方面的氣體純化系統(tǒng)和用于清潔氣流的方法兩者。在其不同實施方案中，該方法在如上文參考圖1和圖2a-2c描述的氣體純化系統(tǒng)的一個實施方案中進行，其中在該方法中的上游氣液接觸裝置對應于該系統(tǒng)的預調理工段的氣液接觸裝置，且在該方法中的下游氣液接觸裝置對應于該系統(tǒng)的后調理工段的氣液接觸裝置。

應該了解到，所述實施方案的各種改進都是可能的，包括向預調理工段和后調理工段增加其他氣液接觸裝置和另外的連接以便從預調理工段或后調理工段的兩個氣液接觸裝置之間移出液體且將所移出的液體送到另一工段的氣液接觸裝置。這種組合的實例可包括具有在預調理工段和后調理工段中每一個中的四個或更多個氣液接觸裝置和用于從在預調理工段或后調理工段的兩個氣液接觸裝置之間移出液體且使所移出的液體送到另一工段的氣液接觸裝置的三個或更多個連接的系統(tǒng)。

雖然已經(jīng)參考許多優(yōu)選的實施方案描述了本發(fā)明，但本領域的技術人員應當理解的是可在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下進行多種改變且可用等效物替代其要素。另外，可在不脫離本發(fā)明的必要范圍的情況下進行許多改進以適應本發(fā)明的教導的特定情形或材料。因此，并非想要將本發(fā)明限制于公開為預期用于實施本發(fā)明的最佳模式的特定實施方案，而是本發(fā)明將包括屬于附加權利要求書范圍內的所有實施方案。此外，使用術語第一、第二等并不表示任何順序或重要性，而術語第一、第二等是用以區(qū)分一個要素與另一要素。