DE69132664T2

DE69132664T2 - AQUEOUS AMMONIA INJECTION PROCESS

Info

Publication number: DE69132664T2
Application number: DE69132664T
Authority: DE
Inventors: David Fellows; E. Krider
Original assignee: ExxonMobil Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2011-12-19
Also published as: JPH07502194A; JP3364634B2; DE69132664D1

Description

Field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein nichtkatalytisches Verfahren zur Verminderung der Konzentration von Stickoxiden in einem Verbrennungsabgas. Insbesondere ist die Erfindung auf ein Verfahren gerichtet, bei dem ein amoniakreicher Dampf in ein solches Verbrennungsabgas injiziert wird, um die darin enthaltenen Stickoxide in weniger schädliche Verbindungen umzuwandeln, wobei die Verbesserung des Verfahrens die Herstellung des ammoniakreichen Dampfes aus einer wäßrigen Ammoniaklösung einschließt.The present invention relates to a non-catalytic process for reducing the concentration of nitrogen oxides in a combustion exhaust gas. In particular, the invention is directed to a process in which an ammonia-rich vapor is injected into such a combustion exhaust gas in order to convert the nitrogen oxides contained therein into less harmful compounds, the improvement of the process including the production of the ammonia-rich vapor from an aqueous ammonia solution.

Background of the invention

Verbrennungsabgase und Abfallprodukte aus einer Vielzahl von Anlagen stellen, wenn sie in die Atmosphäre abgegeben werden, eine Hauptquelle für Luftverschmutzungen dar. Ein besonders störender Schadstoff, der in vielen Verbrennungsabgasströmen gefunden wird, ist NO&sub2;, ein starkes Reizmittel. Es wird außerdem angenommen, daß NO&sub2; in Gegenwart von Sonnenlicht und Kohlenwasserstoffen eine Reihe von Reaktionen eingeht, die als photochemische Smogbildung bekannt sind. Die Hauptquelle für NO&sub2; ist NOx, das in großer Menge in solchen stationären Anlagen wie gas- und ölbefeuerten Kesseln von Elektrizitätswerken, Verfahrensheizern, Abfallverbrennungsöfen, mit Kohle befeuerten Universalkesseln, Glasöfen, Zementöfen und Dampferzeugern in Ölfeldern erzeugt wird.Combustion gases and waste products from a variety of plants, when released into the atmosphere, represent a major source of air pollution. A particularly troublesome pollutant found in many combustion gas streams is NO2, a powerful irritant. In addition, NO2 is believed to undergo a series of reactions in the presence of sunlight and hydrocarbons known as photochemical smog formation. The major source of NO2 is NOx, which is produced in large quantities in such stationary plants as gas and oil-fired power plant boilers, process heaters, waste incinerators, coal-fired utility boilers, glass furnaces, cement kilns, and oil field steam generators.

Eine Vielzahl von Verfahren ist entwickelt worden, um die Konzentration von Stickoxiden in Verbrennungsabgasen zu vermindern. Ein solches Verfahren ist das nichtkatalytische Verfahren, das in der US-A-3,900,554 (an Lyon erteilt) offenbart ist. Auf die Offenbarung dieser Patentschrift wird hier bezug genommen. Das in dieser Patentschrift offenbarte Verfahren lehrt die Reduktion von NOx zu N&sub2; durch Injizieren von Ammoniak in den Verbrennungsabgasstrom bei erhöhter Temperatur. Im allgemeinen beschreiben die folgenden zwei Gleichungen die Reaktionen, die das genannte Verfahren beherrschen:A variety of processes have been developed to reduce the concentration of nitrogen oxides in combustion exhaust gases. One such process is the non-catalytic process disclosed in US-A-3,900,554 (issued to Lyon). The disclosure of this patent is incorporated herein by reference. The process disclosed in this patent teaches the reduction of NOx to N₂ by injecting ammonia into the combustion exhaust gas stream at elevated temperature. In general, The following two equations describe the reactions that govern the process:

NOx + NH&sub3; + O&sub2; + (HZ) → N&sub2; + H&sub2;ONOx + NH3 + O&sub2; + (HZ) ? N&sub2; + H2O

NH&sub3; + O&sub2; → NOx + H&sub2;ONH3 + O&sub2; ? NOx + H2 O

Wie durch die erste Gleichung verdeutlicht wird, kann zusammen mit NH&sub3; Wasserstoff (H&sub2;) injiziert werden, um die Wirksamkeit der ersten Reaktion zum Beispiel bei niedrigeren Temperaturen zu erweitern. Es wird natürlich angestrebt, die Bildung von NOx gemäß der zweiten Gleichung zu minimieren.As illustrated by the first equation, hydrogen (H2) can be injected together with NH3 to extend the effectiveness of the first reaction, for example at lower temperatures. The aim is of course to minimize the formation of NOx according to the second equation.

Die US-A-3,900,554 lehrt die Verwendung von Ammoniak entweder in Reinsubstanz oder in Form eines Vorläufers. Geeignete Formen von Ammoniakvorläufern schließen die Verbindungen Ammoniumcarbonat, Ammoniumformiat und Ammoniumoxalat ein. All diese Verbindungen ergeben bei Verdampfen Ammoniak, während die Formiat- und Oxalat-Vorläufer auch Ameisensäure bzw. Oxalsäure ergeben. Das Verdampfen des Ammoniaks oder seines Vorläufers kann in einem getrennten Schritt oder durch dessen Injektion in das heiße, zu behandelnde Abgas erreicht werden. Wenn das Verdampfen von Ammoniumformiat oder Ammoniumoxalat oder deren Lösungen in Wasser in einem separaten Schritt erreicht wird, kann man gewünschtenfalls die Ameisen- oder die Oxalsäure oder beide entweder durch thermische oder katalytische Mittel vor der Injektion in das heiße Abgas zersetzen.US-A-3,900,554 teaches the use of ammonia either in pure form or in the form of a precursor. Suitable forms of ammonia precursors include the compounds ammonium carbonate, ammonium formate and ammonium oxalate. All of these compounds yield ammonia when vaporized, while the formate and oxalate precursors also yield formic acid and oxalate acid, respectively. The vaporization of the ammonia or its precursor can be accomplished in a separate step or by injecting it into the hot exhaust gas to be treated. If the vaporization of ammonium formate or ammonium oxalate or their solutions in water is accomplished in a separate step, one can, if desired, decompose the formic acid or oxalic acid or both by either thermal or catalytic means prior to injection into the hot exhaust gas.

Seit der Erteilung der US-A-3,900,554 gab es eine Vielzahl von Patenten und Veröffentlichungen, die die Injektion von Ammoniak in Verbrennungsabgasströme zur Verminderung der Konzentration von NOx (Stickoxiden) betreffen. Die vorliegende Erfindung baut auf die Lehren der Patentschriften US-A-3,900,554, US-A- 4,115,515, US-A-4,423,017, US-A-4,507,269, US-A-4,624,840 und US-A-4,636,370 auf und ist eine Weiterverbesserung. Obwohl allgemein offenbart wird, daß Ammoniak oder sein Vorläufer gelagert und/oder in einer wäßrigen Lösung verwendet werden können, wird das in den oben genannten Patentschriften definierte Verfahren üblicherweise so durchgeführt, daß verdampfter wäßriger Ammoniak injiziert wird. Bei der Verwendung von wasserfreiem Ammoniak in diesen Verfahren werden jedoch Probleme beobachtet. Obwohl wasserfreier Ammoniak eine gewöhnliche Handelschemikalie ist, gibt es im Zusammenhang mit der Lagerung von größeren Mengen Ammoniak in Anlagen vermehrt Umwelt- und Sicherheitsbedenken. Die Verwendung von wäßrigem Ammoniak verringert diese Bedenken, da dieser bei Atmosphärendruck gelagert werden kann und im Falle des Verschüttens ist die Ammoniakfreisetzung auf ein solches Maß verringert, daß sie bei weitem nicht so eine signifikante Gefahr für die menschliche Gesundheit wie die Freisetzung von wasserfreiem Ammoniak darstellt.Since the issuance of US-A-3,900,554, there have been a number of patents and publications relating to the injection of ammonia into combustion exhaust streams to reduce the concentration of NOx (nitrogen oxides). The present invention builds upon and is an improvement on the teachings of US-A-3,900,554, US-A-4,115,515, US-A-4,423,017, US-A-4,507,269, US-A-4,624,840 and US-A-4,636,370. Although it is generally disclosed that ammonia or its precursor can be stored and/or used in an aqueous solution, the process defined in the above-mentioned patents is usually carried out by injecting vaporized aqueous ammonia. When using anhydrous ammonia in However, problems are observed with these processes. Although anhydrous ammonia is a common commercial chemical, there are increasing environmental and safety concerns associated with the storage of large quantities of ammonia in plants. The use of aqueous ammonia reduces these concerns because it can be stored at atmospheric pressure and in the event of a spill, the ammonia release is reduced to such a level that it does not pose nearly as significant a threat to human health as the release of anhydrous ammonia.

Obwohl die Verwendung einer flüssigen, wäßrigen Form von Ammoniak ein geringeres Umweltrisiko darstellt, ist sie problematisch, weil die konventionelle Injektion in dieser Form überschüssigen Ammoniak erfordert, um die inherente Fehlverteilung des Ammoniaks zu überwinden, die aus der schnellen Verdampfung der Ammoniaklösung nach Injektion resultiert. Deshalb werden entweder zusätzliche Chemikalien benötigt, um einen Ammoniaknachstrom zu vermindern und/oder es wird zusätzliches Ammoniakentfernungsgerät in dem Abgasreinigungssystem benötigt, um den überschüssigen Ammoniak auf akzeptable Niveaus zu vermindern.Although the use of a liquid, aqueous form of ammonia poses less of an environmental risk, it is problematic because conventional injection in this form requires excess ammonia to overcome the inherent maldistribution of ammonia resulting from rapid evaporation of the ammonia solution after injection. Therefore, either additional chemicals are needed to reduce ammonia afterflow and/or additional ammonia removal equipment is needed in the exhaust gas cleaning system to reduce the excess ammonia to acceptable levels.

Diese Erfindung überwindet die Beschränkungen der konventionellen oder bestehenden Praxis oder vermindert sie wesentlich. Dies wird durch die Verwendung einer wäßrigen Ammoniaklösung erreicht, aus der ein ammoniakhaltiger Dampf zur Injektion in ein Verbrennungsabgas hergestellt wird. Die Verwendung eines Dampfs verbessert das Durchmischen sehr, weshalb die Menge des überschüssigen Ammoniaks auf ein Minimum gesenkt wird.This invention overcomes or substantially reduces the limitations of conventional or existing practice. This is accomplished by using an aqueous ammonia solution from which an ammonia-containing vapor is produced for injection into a combustion exhaust gas. The use of a vapor greatly improves mixing and therefore the amount of excess ammonia is minimized.

Das Verdampfen einer wäßrigen Ammoniaklösung zur Herstellung eines ammoniakhaltigen Dampfs ergibt jedoch einen Blow-down- Strom, der, obwohl er eine geringe Ammoniakkonzentration aufweist, zu viel Ammoniak enthalten kann, um ohne weitere Behandlung direkt in einer umweltverträglichen Weise entsorgt zu werden. Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung betrifft die Entsorgung dieses Blow-down-Stroms in einer umweltverträglichen Weise.However, evaporating an aqueous ammonia solution to produce an ammonia-containing vapor results in a blowdown stream which, although having a low ammonia concentration, may contain too much ammonia to be directly disposed of in an environmentally acceptable manner without further treatment. Another aspect of this invention relates to the disposal of this blowdown stream in an environmentally acceptable manner.

Summary of the invention

Erfindungsgemäß wird ein verbessertes Verfahren zur nichtkatalytischen Verminderung der in einem Verbrennungsabgas enthaltenen Stickoxide zur Verfügung gestellt, wie es in den nachfolgenden Ansprüchen 1 bis 9 angegeben ist. Dieses Verfahren umfaßt das Injizieren von Ammoniak in das Verbrennungsgas, wobei der Ammoniak in Form eines ammoniakreichen Dampfstroms vorliegt, der durch partielles Verdampfen einer wäßrigen Ammoniaklösung erhalten wird. Dieses partielle Verdampfen ergibt auch einen verdünnten, wäßrigen Ammoniak-Blow-down-Strom, der, entweder verdampft oder unverdampft, an einer anderen Stelle der Anlage verwendet oder auch in ein Verbrennungsabgas injiziert werden kann.According to the invention there is provided an improved process for non-catalytically reducing the nitrogen oxides contained in a combustion exhaust gas as set out in claims 1 to 9 below. This process comprises injecting ammonia into the combustion gas, the ammonia being in the form of an ammonia-rich vapor stream obtained by partially evaporating an aqueous ammonia solution. This partial evaporation also produces a dilute aqueous ammonia blowdown stream which, either vaporized or unvaporized, can be used elsewhere in the plant or can also be injected into a combustion exhaust gas.

In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Betriebsbedingungen innerhalb der Mittel zum partiellen Verdampfen so gesteuert, daß darin die gewünschte Ammoniakkonzentration der wäßrigen und der Gasphasen aufrechterhalten wird.In a preferred embodiment of the invention, the operating conditions within the means for partial evaporation are controlled so that the desired ammonia concentration of the aqueous and gas phases is maintained therein.

Short description of the characters

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen verdeutlicht.The invention will be clarified with reference to the following detailed description together with the drawings.

Dabei istThis is

Fig. 1 die Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der ein ammoniakhaltiger Dampf und eine ammoniakhaltige wäßrige Lösung verwendet werden, um ein Verbrennungsabgas zu behandeln,Fig. 1 shows the schematic diagram of an embodiment of the invention in which an ammonia-containing vapor and an ammonia-containing aqueous solution are used to treat a combustion exhaust gas,

Fig. 2 eine Prinzipskizze einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der ein in einem Stripper hergestellter, ammoniakhaltiger Dampf verwendet wird, um ein Verbrennungsabgas zu behandeln,Fig. 2 is a schematic diagram of a second embodiment of the invention in which an ammonia-containing vapor produced in a stripper is used to treat a combustion exhaust gas,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die Verdampferbetriebsbedingungen für ein erfindungsgemäßes Verfahren verdeutlicht, bei dem das Verhältnis von Ammoniak zu NOx 1,5 ist und die Ammoniakzufuhr durch eine 25%ige wäßrige Lösung erfolgt, wobei die graphische Darstellung zeigt, wie die Verdampfertemperatur für verschiedene unbehandelte NOx-Konzentrationen variiert werden muß, um einen konstanten Ammoniaknachstrom von 30 vppm Ammoniak in dem Abgas aufrechtzuerhalten undFig. 3 is a graphical representation illustrating evaporator operating conditions for a process according to the invention in which the ratio of ammonia to NOx is 1.5 and the ammonia feed by a 25% aqueous solution, the graphical representation showing how the evaporator temperature must be varied for different untreated NOx concentrations in order to maintain a constant ammonia afterflow of 30 vppm ammonia in the exhaust gas and

Fig. 4 eine Prinzipskizze, die eine Ausführungsform eines Steuerschemas zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.Fig. 4 is a schematic diagram showing an embodiment of a control scheme for carrying out the method according to the invention.

Detailed description of the invention

Wie oben erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes nichtkatalytisches Verfahren zur Verminderung von Stickstoffoxid- oder NOx-Emissionen in die Atmosphäre aus einer Verbrennungsquelle wie mit Gas oder Öl befeuerten Dampfkesseln für Elektrizätswerke, Verbrennungsöfen, Haushaltsmülhverbrennungsanlagen, kohlebefeuerten Universalkesseln und dergleichen.As mentioned above, the present invention relates to an improved non-catalytic process for reducing nitrogen oxide or NOx emissions to the atmosphere from a combustion source such as gas or oil fired power plant boilers, incinerators, domestic waste incinerators, coal fired utility boilers and the like.

Es ist bekannt, daß eine Verbrennung üblicherweise in einer Verbrennungsapparatur wie Kesseln, Brennöfen oder Abfallverbrennungsöfen in einem Abschnitt der Apparatur bewirkt wird, die im allgemeinen als Brennkammer bezeichnet wird. Verbrennung wird im allgemeinen durch Zünden eines geeigneten Brennstoffs in Gegenwart von Luft mit einem oder mehreren Brennern erreicht. Die Hauptverbrennungsprodukte sind Kohlendioxid und Wasserdampf. Andere Verbrennungsprodukte sind Kohlenmonoxid und verschiedene Oxide von Stickstoff und Schwefel, eventuell kombiniert mit überschüssigem Sauerstoff und unumgesetztem Stickstoff. Zusammengenommen stellen diese Verbrennungsprodukte das dar, was hier als Verbrennungsabgas bezeichnet wird.It is known that combustion is usually effected in combustion equipment such as boilers, furnaces or incinerators in a section of the equipment generally referred to as the combustion chamber. Combustion is generally achieved by igniting a suitable fuel in the presence of air using one or more burners. The main combustion products are carbon dioxide and water vapor. Other combustion products are carbon monoxide and various oxides of nitrogen and sulfur, possibly combined with excess oxygen and unreacted nitrogen. Together, these combustion products constitute what is referred to herein as the combustion exhaust gas.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Verwendung von Ammoniak in Form einer wäßrigen Lösung. Diese wäßrige Lösung wird partiell verdampft, um einen ammoniakreichen Dampfstrom zu erzeugen, wobei der Dampfstrom dann mit einem Trägergas gemischt wird und letztendlich in ein Verbrennungsabgas mit dem Ziel der Verminderung von NOx-Emissionen injiziert wird. Das partielle Verdampfen der wäßrigen Animoniaklösung ergibt auch einen verdünnten, wäßrigen Ammoniakstrom, der entweder verdampft oder unverdampft auch in das gleiche oder in ein anderes Verbrennungsabgas injiziert werden kann. Wenn der verdünnte, wäßrige Ammoniakstrom ausreichend verdünnt wird, zum Beispiel mit einem Stripper, dann kann ein solcher Strom alternativ zum Beispiel in einem Gaswäscher in einem anderen Teil der Anlage verwendet werden.The process of the invention comprises the use of ammonia in the form of an aqueous solution. This aqueous solution is partially evaporated to produce an ammonia-rich vapor stream, which vapor stream is then mixed with a carrier gas and ultimately injected into a combustion exhaust gas with the aim of reducing NOx emissions. The partial evaporation of the aqueous ammonia solution also produces a dilute, aqueous ammonia stream which can be injected either vaporized or unvaporized into the same or another combustion exhaust gas. If the diluted aqueous ammonia stream is sufficiently diluted, for example with a stripper, then such a stream can alternatively be used, for example, in a gas scrubber in another part of the plant.

Die vorliegende Erfindung umfaßt in üblicher Praxis die Injektion von Ammoniak in ein Verbrennungsabgas innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs und für eine ausreichende Verweilzeit, so daß die NOx-Reduktionsreaktion am fruchtbringensten ist. Die zum Erreichen von maximaler NOx-Verminderung und minimalem Ammoniaknachstrom optimale Ammoniakmenge ist eine Funktion vieler Variablen, wobei die Temperatur und die Verweilzeit die wichtigsten sind. Es ist bevorzugt, die optimale Menge und Stelle der Ammoniakinjektion zu bestimmen und einen ammoniakhaltigen Dampf mit einem Trägergas durch Düsen mit einer ausreichenden Geschwindigkeit zu injizieren, um ein inniges Vermischen des Ammoniaks mit dem Verbrennungsabgas zu erreichen.The present invention, in common practice, involves injecting ammonia into a combustion exhaust gas within a certain temperature range and for a sufficient residence time so that the NOx reduction reaction is most productive. The optimum amount of ammonia to achieve maximum NOx reduction and minimum ammonia wake is a function of many variables, the most important being temperature and residence time. It is preferred to determine the optimum amount and location of ammonia injection and to inject an ammonia-containing vapor with a carrier gas through nozzles at a sufficient velocity to achieve intimate mixing of the ammonia with the combustion exhaust gas.

Im allgemeinen können alle geeigneten Mittel verwendet werden, um die Injektion von Ammoniak in das Verbrennungsabgas zu ermöglichen. In der einfachsten Ausführungsform kann eingeeignet isoliertes oder gekühles Rohr mit einem Düsenteil so angeordnet werden, daß der Ammoniak nach Injektion im wesentlichen den gesamten Querschnitt der Verbrennungsabgasströmungsfläche bedeckt.In general, any suitable means may be used to enable the injection of ammonia into the combustion exhaust gas. In the simplest embodiment, a suitably insulated or cooled pipe with a nozzle part may be arranged so that the ammonia after injection covers substantially the entire cross-section of the combustion exhaust gas flow area.

Im allgemeinen ist das Verbrennungsabgasvolumen bei den Bedingungen, bei denen das Reduktionsgas injiziert wird, recht hoch, verglichen mit der zur Bewirkung der gewünschten NOx-Verminderung benötigten Menge Ammoniak, und kann tatsächlich 10.000 Mal so groß oder sogar größer sein. Deshalb wird, um das gewünschte Vermischen und Inkontaktbringen dieses Ammoniakvolumens zu bewirken, der Ammoniak im allgemeinen mit einem Verdünnungsmittel kombiniert. Im allgemeinen kann jedes unschädliche gasförmige Material als Verdünnungsmittel verwendet werden, einschließlich Dampf, Stickstoff, Helium und dergleichen. Der bevorzugte Träger ist verdichtete Luft.Generally, the volume of combustion exhaust gas at the conditions under which the reducing gas is injected is quite high compared to the amount of ammonia required to effect the desired NOx reduction, and may in fact be 10,000 times or even greater. Therefore, to effect the desired mixing and contacting of this volume of ammonia, the ammonia is generally combined with a diluent. Generally, any innocuous gaseous material can be used as the diluent, including steam, nitrogen, helium, and the like. The preferred carrier is compressed air.

Die Temperatur des Verbrennungsabgases liegt am oder in der Nähe des Verbrennungspunkts typischerweise bei einem Maximum und sinkt axial (entlang der Fließrichtung) und radial (nach außen hin) ab, während sich das Abgas von dem Verbrennungspunkt her entlang der Fließrichtung bewegt, bis es letztendlich in die Atmosphäre abgegeben wird oder auf andere Weise seine Identität als Verbrennungsabgas verliert. Darüber hinaus variiert die Temperatur in einer bestimmten Verbrennungsanlage in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen wie dem bestimmten Brennstoff, der verbrannt wird, der Menge dieses Brennstoffs, der so verbrannt wird, der Zahl der zu Bewirkung der Verbrennung verwendeten Brenner und der durch das verwendete Energiegewinnungsverfahren bewirkten Kühlrate.The temperature of the combustion exhaust gas is typically at a maximum at or near the combustion point and decreases axially (along the direction of flow) and radially (outward) as the exhaust gas moves from the combustion point along the direction of flow until it is ultimately exhausted into the atmosphere or otherwise loses its identity as combustion exhaust gas. In addition, the temperature in a particular combustion plant will vary depending on operating conditions such as the particular fuel being burned, the amount of that fuel so burned, the number of burners used to effect combustion, and the rate of cooling effected by the power generation process used.

Eine wirksame NOx-Verminderung kann in einem vergleichsweise breiten Temperaturbereich erreicht werden, indem die Reduktionsgaszusammensetzung variiert wird. Als ein Ergebnis der oben erwähnten Änderungen der Temperatur als auch der Änderungen der Fließgeschwindigkeit entlang der Abgasfließrichtung ist es jedoch im allgemeinen nicht möglich, eine maximale Verminderung der NOx-Emissionen in die Atmosphäre bei allen möglichen Betriebsweisen in einer bestimmten Verbrennungsanlage zu erreichen, wenn lediglich ein einziges Reduziergasinjektionsmittel an einer bestimmten Stelle verwendet wird. Diese Unzulänglichkeit kann zu einem gewissen Grad umgangen werden, indem eine Vielzahl von verschiedenen Zusammensetzungen zur Injektion in den Abgasstrom bei verschiedenen Temperatur- und/oder Fließgeschwindigkeitsbereichen zur Verfügung gestellt wird. Zusätzlich kann eine Vielzahl von Injektionsmitteln entlang der Verbrennungsabgasfließrichtung zur Verfügung gestellt werden.Effective NOx reduction can be achieved over a relatively wide temperature range by varying the reducing gas composition. However, as a result of the above-mentioned changes in temperature as well as the changes in flow rate along the exhaust gas flow direction, it is generally not possible to achieve maximum reduction in NOx emissions to the atmosphere in all possible modes of operation in a particular combustion plant using only a single reducing gas injection means at a particular location. This inadequacy can be circumvented to some extent by providing a variety of different compositions for injection into the exhaust gas stream at different temperature and/or flow rate ranges. In addition, a variety of injection means can be provided along the combustion exhaust gas flow direction.

Die Reaktion von Ammoniak mit den Stickoxiden in dem Verbrennungsabgas kann bei Drücken von etwa 0,1 Atmosphären bis 100 Atmosphären durchgeführt werden. Die Geschwindigkeit des Verbrennungsabgases als auch die Vermischung des Ammoniaks in der Nachbrennzone werden so reguliert, daß eine wirksame Verweilzeit im Temperaturbereich von 1300ºK bis 1600ºK zur Verfügung steht, um es dem Ammoniak zu ermöglichen, das NOx aus dem Verbrennungsabgasstrom zu entfernen. Die Verweilzeit liegt üblicherweise im Bereich von etwa 0,001 bis 10 Sekunden.The reaction of ammonia with the nitrogen oxides in the combustion exhaust gas can be carried out at pressures of about 0.1 atmosphere to 100 atmospheres. The velocity of the combustion exhaust gas as well as the mixing of the ammonia in the afterburning zone are controlled to provide an effective residence time in the temperature range of 1300ºK to 1600ºK to allow the ammonia to remove the NOx from the combustion exhaust gas stream. to be removed. The residence time is usually in the range of about 0.001 to 10 seconds.

Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung wird Ammoniak mit dem Verbrennungsabgas in Gegenwart von Sauerstoff in Kontakt gebracht. Das Verbrennungsabgas enthält normalerweise eine geeignete Menge Sauerstoff. Wenn jedoch der Sauerstoffgehalt zu niedrig liegt, kann Luft verwendet werden, um das Verbrennungsabgas zu verdünnen, um einen Sauerstoffgehalt von größer als etwa 0,1 Vol.%, bevorzugt etwa 1 bis 15 Vol.% zu erreichen, bezogen auf das Gesamtvolumen Abgas.In the practice of the present invention, ammonia is contacted with the combustion exhaust gas in the presence of oxygen. The combustion exhaust gas normally contains a suitable amount of oxygen. However, if the oxygen content is too low, air can be used to dilute the combustion exhaust gas to achieve an oxygen content of greater than about 0.1 vol.%, preferably about 1 to 15 vol.%, based on the total volume of exhaust gas.

Die für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignete Ammoniakmenge ist üblicherweise 0,4 bis 50 Mal die NOx-Konzentration in dem Verbrennungsabgas. Die niedrigste Ammoniakmenge ist normalerweise mindestens ein Mol Ammoniak pro Mol zu entfernendem NOx, obwohl die genaue Menge des eingesetzten Ammoniaks unter dem Gesichtspunkt einer wirtschaftlichen Betriebsweise und der NOx-Entfernungsgeschwindigkeit gewählt werden kann. Um eine hohe Umwandlung von NOx zu erreichen, ist es gewünscht, Ammoniak in einer Menge von größer als 1 Mol Ammoniak pro Mol zu entfernendem NOx einzusetzen. Solche größeren Ammoniakmengen können jedoch dazu führen, daß Ammoniak unumgesetzt in dem Verbrennungsabgas sogar jenseits der Temperaturzone verbleibt, in der NOx reduziert wird. Unumgesetzter Ammoniak in dem Verbrennungsabgas, der in die Atmosphäre abgegeben wird, wird hier als Ammoniakdurchbruch bezeichnet. Weil ein Ammoniakdurchbruch oft minimiert werden muß, ist es möglich, daß eine Restriktion auf kommerzielle Anwendungen angewandt werden muß, weil sowohl der Bereich der Konzentration von Ammoniak zu NOx in dem Verbrennungsabgas als auch der Bereich akzeptabler Verweilzeiten gegebenenfalls vermindert werden müssen. Bestimmte gesetzliche Regelungen bezüglich akzeptabler Niveaus der NOx-Minderung können einschlägig sein.The amount of ammonia suitable for the practice of the present invention is usually 0.4 to 50 times the NOx concentration in the combustion exhaust gas. The lowest amount of ammonia is usually at least one mole of ammonia per mole of NOx to be removed, although the exact amount of ammonia used can be selected from the standpoint of operating economy and NOx removal rate. In order to achieve high conversion of NOx, it is desirable to use ammonia in an amount greater than 1 mole of ammonia per mole of NOx to be removed. However, such larger amounts of ammonia can result in ammonia remaining unreacted in the combustion exhaust gas even beyond the temperature zone in which NOx is reduced. Unreacted ammonia in the combustion exhaust gas that is released to the atmosphere is referred to herein as ammonia breakthrough. Because ammonia breakthrough often needs to be minimized, it is possible that a restriction must be applied to commercial applications because both the range of ammonia to NOx concentration in the combustion exhaust gas and the range of acceptable residence times may need to be reduced. Certain legal regulations regarding acceptable levels of NOx reduction may be relevant.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform gezeigt. Eine wäßrige Aminoniaklösung, die zur Behandlung eines Verbrennungsabgases verwendete Ammoniakquelle, wird in einem Behälter 1 bevorzugt nahe Atmosphärendruck gelagert. Beim Betrieb transportiert eine Pumpe 3 den Ammoniak zu den Ammoniakverdampfungsmitteln, wobei die Mittel als Ammoniakverdampfer 5 bezeichnet werden. Dieser Verdampfer produziert zwei Ströme, einen ersten ammoniakreichen Dampfstrom in der Leitung 7 und einen verdünnten wäßrigen Ammoniakstrom in der Leitung 23. Der Ammoniakverdampfer 5 kann jedwedes konventionelle Mittel sein, das die gewünschte Trennung ausführt. Der Fachmann erkennt, daß dies entweder eine Verdampfertrommel oder eine Rektifizierkolonne sein kann. Eine Verdampfertrommel wird typischerweise mithilfe von Dampf mit indirekter Wärme versorgt, um das gewünschte Verdampfen zu erreichen. Eine Rektifizierkolonne erreicht Verdampfen mithilfe von Vakuum und/oder Wärme und/oder einem Stripgas. Bevorzugte Stripgase schließen Dampf und Luft ein. Dampf kann direkt in die Rektifizierkolonne eingeführt werden.An embodiment of the invention is shown in Fig. 1. An aqueous ammonia solution, the ammonia source used to treat a combustion exhaust gas, is stored in a container 1 preferably at close to atmospheric pressure. During operation a pump 3 supplies the ammonia to the ammonia vaporization means, the means being referred to as an ammonia vaporizer 5. This vaporizer produces two streams, a first ammonia-rich vapor stream in line 7 and a dilute aqueous ammonia stream in line 23. The ammonia vaporizer 5 may be any conventional means that accomplishes the desired separation. Those skilled in the art will recognize that this may be either an evaporator drum or a rectification column. An evaporator drum is typically indirectly heated using steam to achieve the desired vaporization. A rectification column achieves vaporization using vacuum and/or heat and/or a stripping gas. Preferred stripping gases include steam and air. Steam may be introduced directly into the rectification column.

Der ammoniakreiche Dampfstrom in der Leitung 7 wird mit einem Trägergas aus den Trägergaszufuhrmitteln 9 in der Leitung 11 gemischt. Typischerweise ist das Trägergas Dampf oder verdichtete Luft. Die Ventile 13 und 15 werden zur Steuerung des Flusses und zur Dosierung von Ammoniak und Trägergas verwendet, wobei der Fachmann versteht, daß konventionelle Verfahrenssteuerungsausrüstung eingesetzt werden kann, um das System zu automatisieren. Die kombinierte gasförmige Mischung in der Leitung 17, die Ammoniakdampf und Trägergas umfaßt, wird durch eine Vielzahl von Düsen, die in der Figur allgemein als 19 bezeichnet werden, in die befeuerte Apparatur 21 injiziert, durch die ein Verbrennungsabgas fließt. Der verdünnte, wäßrige Ammoniakstrom in der Leitung 23, welcher durch eine Düse 25 geleitet wird, wird geeigneterweise mittels einer oder mehrerer Sprühdüsen 27 in das Verbrennungsabgas injiziert.The ammonia-rich vapor stream in line 7 is mixed with a carrier gas from the carrier gas supply means 9 in line 11. Typically the carrier gas is steam or compressed air. Valves 13 and 15 are used to control the flow and metering of ammonia and carrier gas, it being understood by those skilled in the art that conventional process control equipment may be employed to automate the system. The combined gaseous mixture in line 17 comprising ammonia vapor and carrier gas is injected through a plurality of nozzles, generally designated 19 in the figure, into the fired apparatus 21 through which a combustion exhaust gas flows. The diluted aqueous ammonia stream in line 23, which is passed through a nozzle 25, is suitably injected into the combustion exhaust gas by means of one or more spray nozzles 27.

Alternativ kann der verdünnte, wäßrige Ammoniakstrom 23 mit Trägergas, zum Beispiel Dampf oder verdichteter Luft in dem Strom 11 kombiniert werden, bevorzugt bevor das Trägergas mit dem ammoniakreichen Dampfstrom kombiniert wird. Da sich das Trägergas bei erhöhter Temperatur befindet, die im Fall der verdichteten Luft durch die Verdichtungswärme hervorgerufen wird, typischerweise 350 bis 400ºF, kann der verdünnte, wäßrige Strom einfach durch Injektion desselben in den Trägergasstrom verdampft werden. Eine konventionelle Düse kann eingesetzt werden, um den verdünnten, wäßrigen Strom in das Rohr einzubringen, welches das Trägergas transportiert, wobei die Düse entlang des Trägergasstroms angeordnet sein kann. Der Gegenstand der Erfindung umfaßt natürlich auch die Verwendung zusätzlicher Heiz- und anderer Mittel, um das Verdampfen des verdünnten, wäßrigen Ammoniakstroms in einen Trägergasstrom zu erreichen.Alternatively, the dilute aqueous ammonia stream 23 may be combined with carrier gas, for example steam or compressed air in the stream 11, preferably before the carrier gas is combined with the ammonia-rich vapor stream. Since the carrier gas is at an elevated temperature, which in the case of compressed air is caused by the heat of compression, typically 350 to 400°F, the dilute aqueous stream may be prepared simply by injecting it into the carrier gas stream. A conventional nozzle may be used to introduce the dilute aqueous stream into the pipe carrying the carrier gas, and the nozzle may be positioned along the carrier gas stream. The subject matter of the invention naturally also includes the use of additional heating and other means to achieve the vaporization of the dilute aqueous ammonia stream into a carrier gas stream.

Die Betriebsbedingungen in dem Ammoniakverdampfer 5 können so gesteuert werden, daß sie die richtigen Konzentrationen und Mengen in den zwei Strömen zur Verfügung stellen. Diese Konzentationen und Mengen werden bestimmt, indem die NOx-Verminderung infolge der Ammoniakinjektion unter Anwendung allgemein anerkannter Modelle berechnet wird, sodaß die Gesamtmenge des injizierten Ammoniaks, Dampf und Flüssigkeit, dem Produkt aus der Einlaß-NOt-Konzentration und des zum Erreichen der geforderten NOx-Verminderung nötigen molaren Verhältnisses von Ammoniak zu NOx entspricht. Die Menge des in flüssiger Form injizierten Ammoniaks wird jedoch so beschränkt, daß sie, zusammen mit dem unumgesetzten Ammoniak aus der Dampfinjektion, den erlaubten Ammoniaknachstrom aus der Reaktion nicht überschreitet.The operating conditions in the ammonia vaporizer 5 can be controlled to provide the correct concentrations and amounts in the two streams. These concentrations and amounts are determined by calculating the NOx reduction due to ammonia injection using generally accepted models so that the total amount of ammonia, vapor and liquid, injected is equal to the product of the inlet NOt concentration and the molar ratio of ammonia to NOx necessary to achieve the required NOx reduction. However, the amount of ammonia injected in liquid form is limited so that it, together with the unreacted ammonia from the vapor injection, does not exceed the allowable ammonia afterflow from the reaction.

Eine alternative erfindungsgemäße Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt. Eine wäßrige Ammoniaklösung, die bei oder nahe Atmosphärendruck in einem Behälter 30 gelagert ist, wird mittels der Pumpe 32 zu einem Ammoniakverdampfer transportiert, in diesem Fall einer Rektifizierkolonne 35. Diese Kolonne 35 produziert zwei Ströme, und zwar einen ersten, ammoniakreichen Dampfstrom in der Leitung 37 und einen verdünnten, wäßrigen Ammoniakstrom in der Leitung 43. In diesem Beispiel erreicht die Kolonne 35 das Verdampfen mittels Wasserdampf in der Leitung 36, wobei der Wasserdampf direkt in den Sumpfbereich der Kolonne 35 eingebracht wird.An alternative embodiment of the invention is shown in Fig. 2. An aqueous ammonia solution stored at or near atmospheric pressure in a vessel 30 is transported by pump 32 to an ammonia vaporizer, in this case a rectification column 35. This column 35 produces two streams, namely a first, ammonia-rich vapor stream in line 37 and a dilute, aqueous ammonia stream in line 43. In this example, column 35 achieves vaporization by means of steam in line 36, with the steam being introduced directly into the bottom region of column 35.

Der verdünnte, wäßrige Ammoniakstrom in der Leitung 43 wird, nachdem er aus dem Sumpfbereich der Kolonne 35 entnommen und durch ein Ventil 39 geleitet wurde, typischerweise durch die Leitung 44 zu der befeuerten Apparatur 50 gesandt. Da der wäßrige Ammoniakstrom verdünnt ist, kann er alternativ in einem anderen Teil der Anlage verwendet werden, zum Beispiel in einem Gaswäscher, nachdem er durch ein Ventil 39 geleitet wurde.The dilute aqueous ammonia stream in line 43, after being withdrawn from the bottom section of column 35 and passed through a valve 39, is typically sent through line 44 to the fired apparatus 50. Since the aqueous ammonia stream is dilute, it may alternatively be sent in a another part of the installation, for example in a gas scrubber, after passing through a valve 39.

Der oben genannte ammoniakreiche Strom 37 wird, nachdem er aus dem Kopfbereich des Turms entnommen wurde, in der Leitung 54 nach dem Ventil 56 mit dem Trägergas aus den Trägergaszufuhrmitteln 52 gemischt. Die kombinierte gasförmige Mischung in der Leitung 45, die den Ammoniakdampf und das Trägergas umfaßt, wird durch eine Vielzahl von Düsen, die in Fig. 2 allgemein als 47 bezeichnet sind, in die befeuerte Apparatur 50 injiziert, durch die ein Verbrennungsabgas fließt.The above-mentioned ammonia-rich stream 37, after being withdrawn from the top of the tower, is mixed in line 54 after valve 56 with the carrier gas from the carrier gas supply means 52. The combined gaseous mixture in line 45, comprising the ammonia vapor and the carrier gas, is injected through a plurality of nozzles, generally designated 47 in Fig. 2, into the fired apparatus 50 through which a combustion exhaust gas flows.

Die Betriebsbedingungen in der Rektifizierkolonne 35 werden so gesteuert, daß sie die richtigen Konzentrationen und Mengen in den zwei Strömen zur Verfügung stellen. Diese Konzentrationen und Mengen werden bestimmt, indem die NOx-Verminderung infolge der Ammoniakinjektion unter Anwendung allgemein anerkannter Modelle berechnet wird, so daß die Gesamtmenge des injizierten Ammoniaks dem Produkt aus der Einlaß-NOx--Konzentration und des zum Erreichen der geforderten NOx-Verminderung nötigen molaren Verhältnisses von Ammoniak zu NOx entspricht.The operating conditions in the rectification column 35 are controlled to provide the correct concentrations and amounts in the two streams. These concentrations and amounts are determined by calculating the NOx reduction due to ammonia injection using generally accepted models so that the total amount of ammonia injected is equal to the product of the inlet NOx concentration and the molar ratio of ammonia to NOx necessary to achieve the required NOx reduction.

Fig. 3 verdeutlicht Verdampferbetriebsbedingungen bei einem Verhältnis von Ammoniak zu NOx von 1,5, bei denen die Ammoniakzufuhr eine 25%ige wäßrige Lösung ist. Die Kurve zeigt, wie die Verdampfertemperatur bei verschiedenen Eingangs- oder unbehandelten NOx-Konzentrationen variiert werden muß, um einen konstanten Ammoniaknachstrom von 30 vppm Ammoniak in dem Abgas aufrechtzuerhalten.Fig. 3 illustrates evaporator operating conditions at an ammonia to NOx ratio of 1.5 where the ammonia feed is a 25% aqueous solution. The curve shows how the evaporator temperature must be varied at different inlet or untreated NOx concentrations to maintain a constant ammonia afterflow of 30 vppm ammonia in the exhaust gas.

Fig. 4 zeigt ein mögliches Steuerschema zur Durchführung der Erfindung. Wäßriger Ammoniak in dem Behälter 60 wird mittels einer Pumpe 62 durch ein Flußsteuerventil 64 zu einer Verdampfertrommel 66 transportiert. Ein automatisches Umlaufventil 68 wird eingesetzt, um die Pumpe 62 zu schützen. Dieses Flußsteuerventil 68 wird durch die Niveausteuerung 70 so geöffnet oder geschlossen, wie es nötig ist, um den gewünschten Flüssigkeitspegel in der Verdampfertrommel 66 aufrechtzuerhalten. Eine Heizquelle 72, in diesem Fall Dampf, wird durch ein Druckmeßsteuersystem 74 gesteuert, das den Druck in der Verdampfertrommel 66 mißt. In der Verdampfertrommel ist ein konstanter Druck gewünscht, um sicherzustellen, daß eine genaue Flußsteuerungskontrolle der Ammoniakinjektionsgeschwindigkeit erreicht wird. Die Fließrate des ammoniakhaltigen Dampfes wird in Antwort auf ein Bedarfssignal 76 von einem NOx-Steuerungssystem (nicht gezeigt) gesteuert, um die Injektion des ammoniakhaltigen Dampfes zu steuern.Fig. 4 shows a possible control scheme for carrying out the invention. Aqueous ammonia in the vessel 60 is transported by means of a pump 62 through a flow control valve 64 to an evaporator drum 66. An automatic circulation valve 68 is used to protect the pump 62. This flow control valve 68 is opened or closed by the level control 70 as necessary to maintain the desired liquid level in the evaporator drum 66. A heat source 72, in this case steam, is controlled by a pressure sensing control system 74 which measures the pressure in the evaporator drum 66. A constant pressure is desired in the evaporator drum to ensure that accurate flow control of the ammonia injection rate is achieved. The flow rate of the ammonia-containing vapor is controlled in response to a demand signal 76 from a NOx control system (not shown) to control the injection of the ammonia-containing vapor.

Die Fließgeschwindigkeit des Blow-down-Stroms 78, der aus der Verdampfertrommel durch das justierbare Ventil 80 entnommen wird, wird durch ein temperaturmessendes Steuergerät 82 gesteuert, das die Temperatur in der Verdampfertrommel 66 mißt.The flow rate of the blow-down stream 78 taken from the evaporator drum through the adjustable valve 80 is controlled by a temperature sensing controller 82 which measures the temperature in the evaporator drum 66.

Die Fließsteuerung des Blow-down-Stroms 78 mittels des temperaturmessenden Steuergeräts 82 dient dazu, die gewünschte Ammoniakkonzentration in der flüssigen Phase der Verdampfertrommel 66 aufrechtzuerhalten, da diese eine Funktion von Temperatur und Druck ist. Der Druck wird unabhängig gesteuert. Das System ist selbstkorrigierend, weil, wenn die Konzentration zu hoch ist, die Temperatur abfallen wird, weshalb sich das Ventil schließt, bis die gewünschte Temperatur und Konzentration erreicht werden. Wenn auf der anderen Seite die Temperatur zu hoch ist, ist die Konzentration in der Flüssigkeit kleiner als gewünscht. Das Ventil wird sich weiter öffnen und den Blow-down-Fluß und die Zuführrate der konzentrierten Flüssigkeit erhöhen, bis die gewünschte Konzentration erreicht wird.Flow control of the blowdown stream 78 by means of the temperature sensing controller 82 serves to maintain the desired ammonia concentration in the liquid phase of the evaporator drum 66 as this is a function of temperature and pressure. The pressure is independently controlled. The system is self-correcting because if the concentration is too high, the temperature will drop, causing the valve to close until the desired temperature and concentration are reached. On the other hand, if the temperature is too high, the concentration in the liquid will be less than desired. The valve will continue to open and increase the blowdown flow and the feed rate of the concentrated liquid until the desired concentration is reached.

Example

In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein NOx-haltiges Verbrennungsabgas mit Ammoniak behandelt, um das NOx zu Stickstoff zu reduzieren. Das Beispiel geht anfänglich von 300 vppm NOx in dem Verbrennungsabgas aus. Ein wäßriger Ammoniakstrom, der 67 lb Ammoniak pro Stünde enthält und 201 1b Wasser pro Stunde werden in eine Verdampfertrommel eingeführt. Die Verdampfung des wäßrigen Ammoniaks in der Verdampfertrommel wird mittels Dampf erreicht, der 45 kW Wärme zur Verfügung stellt. Die Betriebsbedingungen in der Verdampfertrommel sind 250ºF und 50 psia.In a process according to the invention, a NOx-containing combustion exhaust gas is treated with ammonia to reduce the NOx to nitrogen. The example initially assumes 300 vppm NOx in the combustion exhaust gas. An aqueous ammonia stream containing 67 lb of ammonia per hour and 201 lb of water per hour are introduced into an evaporator drum. Evaporation of the aqueous ammonia in the evaporator drum is accomplished by means of steam which provides 45 kW of heat. The operating conditions in the evaporator drum are 250ºF and 50 psia.

Zwei Ströme werden aus der Verdampfertrommel entnommen: ein erster, ammoniakreicher Dampfstrom, der 71 lb Ammoniak pro Stunde und 86 lb Wasser pro Stunde enthält, sowie ein zweiter, flüssiger Blow-down-Strom, der 6 lb Ammoniak pro Stunde und 115 lb Wasser pro Stunde enthält. Der erste Strom wird zur Dampfinjektion in ein Verbrennungsabgas an einer ersten Stelle verwendet, der zweite Strom wird zur Flüssiginjektion in dasselbe Verbrennungsabgas an einer zweiten Stelle verwendet. Es wurde berechnet, daß das so behandelte Verbrennungsabgas einen NOx-Gehalt von 120 ppm besitzt, was eine 60%ige Verminderung darstellt.Two streams are taken from the evaporator drum: a first, ammonia-rich vapor stream containing 71 lb ammonia per hour and 86 lb water per hour, and a second, liquid blow-down stream containing 6 lb ammonia per hour and 115 lb water per hour. The first stream is used for vapor injection into a combustion exhaust gas at a first location, the second stream is used for liquid injection into the same combustion exhaust gas at a second location. The combustion exhaust gas thus treated has been calculated to have a NOx content of 120 ppm, representing a 60% reduction.

Der Fachmann erkennt leicht, daß die erfindungsgemäßen Injektoren einen Anwendungsbereich bei vielen Typen von Verbrennungssystemen haben. Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit spezifischen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist leicht verständlich, daß diese Erfindung weiter modifiziert werden kann und daß diese Anwendung solche Variationen, Verwendungen oder Anpassungen der Erfindung abdecken und solche Abweichungen von der vorliegenden Beschreibung einschließen soll, die mit bekannter oder üblicher Praxis einhergehen und auch unter den Gegenstand der Erfindung fallen.Those skilled in the art will readily recognize that the injectors of the present invention have application in many types of combustion systems. Although the invention has been described in connection with specific embodiments, it will be readily understood that this invention is capable of further modification and that such application is intended to cover such variations, uses or adaptations of the invention and to include such departures from the present description as are consistent with known or customary practice and also fall within the scope of the invention.

Claims

1. A non-catalytic process for reducing the concentration of NOx in combustion exhaust gases formed during the operation of a fired apparatus, the process comprising the following steps:

(a) passing an aqueous ammonia solution from a source thereof to a separation region;

(b) subjecting the aqueous ammonia solution in the separation zone to elevated temperature and pressure and dividing the solution into at least two streams, a first stream containing ammonia-rich vapor and a second stream containing a dilute aqueous ammonia solution;

(c) recovering the first and second streams separately and combining the first stream with pressurized carrier gas to form a gas mixture containing carrier gas and ammonia;

(d) injecting the gas mixture formed in step (c) into the combustion gas; and

(e) using at least a portion of the second stream recovered in step (c) by injecting it into the combustion exhaust gas and/or into a scrubber or another part of the plant.

2. A process according to claim 1, wherein the dilute aqueous ammonia solution is injected into the combustion gas at a different location than the ammonia-rich vapor.

3. A process according to claim 1 or 2, wherein at least a portion of the second stream is combined with carrier gas and the first stream to form a combined ammonia vapor stream, and the combined ammonia vapor stream is injected into the combustion gas.

4. A process according to any one of claims 1 to 3, wherein the carrier gas is at an elevated temperature.

5. A process according to any one of claims 1 to 4, wherein the carrier gas is steam or air.

6. A process according to any one of claims 1 to 5, wherein the pressurized carrier gas is air having a temperature in the range of 400 to 500°F (204.4 to 260°C).

7. A method according to any one of claims 1 to 6, wherein a heat source for heating the separation region is controlled by a pressure sensing controller which measures the pressure in the separation region so that a substantially constant pressure is maintained in the separation region to ensure that a desired flow rate of the ammonia-rich vapor from the separation region is substantially accurately achieved.

8. The process of claim 7 wherein the flow rate of the ammonia-rich vapor is controlled in response to a demand signal and wherein the flow rate of the dilute aqueous ammonia stream is controlled by a temperature sensing controller so that the desired ammonia concentration in the liquid phase of the separation region is maintained as a function of time and pressure.

9. A method according to any one of claims 1 to 8, wherein the operating conditions in the separation zone are controlled to provide the appropriate concentrations and amounts of ammonia in the first and second streams, according to which a heating source for the separation zone is controlled by a pressure measuring controller which measures the pressure in the separation zone so that a constant pressure in the separation region to ensure that the desired flow rate and injection rate of ammonia-rich vapor injection is achieved, and wherein the flow rate of the ammonia-rich vapor is controlled in response to a demand signal, and wherein the flow rate of the second or blow-down stream is controlled by a temperature sensing controller which measures the temperature in the separation region so that the desired ammonia concentration in the liquid phase of the separation region is maintained as a function of temperature and pressure.