[发明专利]使用溴或含溴化物有机组合物在煤燃烧期间减少汞排放

说明书

背景技术

2011年3月，美国环保署提出了汞大气有毒标准(MATS)以减少来自电气设施的汞大气排放。该规定一经发布，预计在2015年生效。其目标是阻止煤中91％的汞释放到大气中。EPA的报告指出，2009年来自电气设施的汞点源大气排放超过了66000磅。

一些汞可以通过SO₂控制设备从燃煤电厂烟道气中去除。然而，烟道气通常包括大量的元素汞和氧化汞，SO₂控制设备适于去除氧化汞，但不适于去除元素汞。低水平的溴，或溴的碱金属或碱土金属盐的水溶液，如溴化钙、溴化钠或溴化钾，可被用于氧化烟道气中的汞。然而，当溴化物被氧化时，其导致了溴的形成。至少一些溴可与元素汞相互作用形成非挥发性的汞盐，如HgBr₂。相对于待去除的Hg量过量的溴化物值导致烟道气中存在大量的溴，这已知对于洗涤系统和电厂中的其它设备是具有腐蚀性的。

鉴于前述内容，最小化来自燃煤电厂烟道气的汞排放的方法，其适于从烟道气中去除氧化态和元素态的汞而不引起电厂中的腐蚀，在商业上将是有益的。

发明内容

本发明通过提供用于减少煤在燃烧期间的汞排放的方法满足了上述需求，包括在燃烧前或燃烧期间将包含溴和/或含溴化物有机化合物的组合物加入到煤中。在这些方法中，该溴和/或含溴化物有机化合物可包括有机溴化物如1-溴丙烷。本发明的优点在于，与已知的用于氧化烟道气中的汞的化合物如溴化钙相比，这样得到的溴和/或含溴化物有机化合物在导致电厂设备腐蚀方面的趋势低得多。

还提供了用于从来自煤燃烧产生的烟道气中减少汞排放的方法，包括将包含溴和/或含溴化物有机化合物的组合物加入到烟道气中。

还提供了用于燃烧煤以减少释放到大气中的汞的量的方法，包括：

(i)将包含溴和/或含溴化物有机化合物的组合物加入到煤中；(ii)将煤传送到煤燃烧炉中；(iii)在煤燃烧炉中燃烧包含该组合物的煤，产生灰烬和燃烧气；(iv)测量燃烧气中的汞水平；和(v)基于汞水平值调节加入到煤中的该组合物的量。

还提供了用于燃烧煤的系统，具有降低的释放到系统外的汞水平，包括：(a)包含溴和/或含溴化物有机化合物的组合物；(b)煤燃烧炉，其包含燃烧室，用于将燃烧气从燃烧室传送到出口的传送路径，和位于传送路径内的颗粒收集设备，其中所述出口位于传送路径外；(c)用于将煤传送到燃烧炉燃烧的装置；(d)位于传送路径内的用于测量传送路径内的汞水平的装置；(e)被设置用于在煤传送到燃烧炉中之前将组合物传送到煤中的组合物传送装置；和(f)控制器，其被设置用于从汞测量装置接收输出信号，并可操作地连接到组合物传送装置以基于该输出信号的值调节组合物的传送。

溴和/或含溴化物有机化合物

可用于本发明的溴和/或含溴化物有机化合物包括但不限于：1-溴丙烷、溴氯甲烷、二溴甲烷、和干性阻燃剂，如四溴双酚A、乙撑双(四溴邻苯二甲酰亚胺)、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、六溴环十二烷、EARTHWISE(如Albemarle Corporation2010年10月所售)、和GREENARMOR(如Albemarle Corporation2010年10月所售)、以及液体阻燃剂，如四溴邻苯二甲酸酐与二乙二醇和丙二醇的混合酯。干性阻燃剂被/可被通过使用重力进料设备分散到粉碎的煤上或者使用喷枪或其它适合的设备在压力下喷射到粉碎的煤上。

处理煤以减少燃烧期间的汞排放的

在本发明的方法和系统中，包含溴和/或含溴化物有机化合物的组合物，或至少一部分该组合物，可在煤燃烧之前或燃烧期间加入到煤中以减少燃烧期间的汞排放。

此处描述的包含溴和/或含溴化物有机化合物的组合物可在煤燃烧前加入到其中或其上。例如，煤可以是颗粒状煤，且可任选地根据常规的步骤粉碎或粉化。该组合物可以作为液体或固体加入到煤上。通常，固体组合物呈粉末形式。如果组合物作为液体加入，则煤在进料到燃烧器中时可保持潮湿。在煤燃烧设备中，该组合物可在煤处于传送器、螺杆挤压机或其它进料装置上时通过喷射或混合到煤上而连续加入到煤上。另外或替代地，该组合物可在煤燃烧设备或煤生产商(coal producer)处单独与煤混合。该组合物可以在煤进料到燃烧器中时作为液体或粉末加入到煤中。例如，该组合物可施加到在注射前粉碎煤的粉碎机中。如果需要，可变化该组合物的添加速率以获得需要水平的汞排放。可监测烟道气中的汞的水平，并根据需要上下调节组合物添加水平以保持需要的汞水平。