[发明专利]用于增强汞去除的方法和设备

说明书

本申请是申请日为2007年6月19日，申请号为200780026896.9，发明名称为用于增强汞去除的方法和设备的申请的分案申请。

技术领域

本发明一般而言是关于减少烟气的汞排放的方法和设备，且更具体而言是关于减少在燃煤电厂中因燃烧特定类型的煤所产生的汞排放的方法和设备。

背景技术

由于汞造成的危害且由于政府法规，已经做出许多努力以在汞自燃煤电厂释放之前将其捕获。

例如，欧赫(Oehr)在美国专利第6,808,692号(其整体内容以引用的方式并入本文中)阐述使用分子卤素(例如氯气(Cl₂))以将元素汞(Hg_o)转化成氯化汞(HgCl₂)。由于氯化汞可被碱性固体、尤其含氧化钙(CaO)或氢氧化钙(Ca(OH)₂)的固体吸附，所以这一转化比较合意。通常，在微粒收集装置(例如袋式除尘器或静电除尘器)的前面完成收集。然而，欧赫(Oehr)技术不能同样成功地用于所有类型的煤。

例如，当使用12-25ppmv分子氯注入次烟煤和褐煤的完全燃烧获得的烟气中时，欧赫(Oehr)技术不能十分有效地用于汞去除。这些煤部分或完全燃烧产生碱性飞灰，如通过其使水-飞灰混合物的pH值升至高于7的值的能力所证实。申请者出于此发明的目的考虑了将褐煤和次烟煤作为煤的各种等级和形式。褐煤和次烟煤占加拿大和美国燃煤电厂的几乎一半。用于减少自褐煤燃烧所释放汞的其它技术同样无效或具有许多缺点。

例如，派乐恩(Pennline)等人在美国专利第6,521,021号(其整体内容以引用的方式并入本文中)中阐述取样处理工艺(Thief process)，所述工艺包括使用部分燃烧的煤固体来实现自微粒收集装置(例如袋式除尘器或静电除尘器)前面的烟气去除汞。申请者已经查阅过派乐恩(Pennline)等人的技术且发现当使用部分燃烧的褐煤和次烟煤固体时其用于汞去除具有不足之处。由于褐煤和次烟煤是一种重要的能源，且由于减少释放至环境中的汞的量同样重要，所以申请者已经研发出减少由于燃烧褐煤或次烟煤而释放至环境中的汞量的方法和设备。

尼尔森(Nelson)在美国专利第6,953,494号中阐述使用溴化“含碳”基质来实现汞受控烟气。此发明具有以下严重缺点：碳、尤其是昂贵的粉末状活性炭是所述“含碳”基质的主要组份，例如“优选粉末状活性炭”(第6页第10-11行)。此外还参见第7页第13-14行的“吸附剂基质材料的重要特征是其主要由碳构成”。

由于所产生飞灰在掺和水泥应用、尤其户外冬季应用中由于冻融特性或使掺和水泥不期望着色而造成损害，所以并不期望过多使用碳。

发明内容

本发明教示自煤(包括褐煤和次烟煤)中成功去除汞的方法和设备。在本发明一个实施例中，所述方法包括将卤素注入烟气中，所述卤素可包括分子卤素或原子或分子卤素前驱物。所述方法还包括将由部分煤燃烧所产生的富含碳的碱性煤灰颗粒注入微粒收集装置前面的烟气中。如本文所用，富含碳的碱性煤灰颗粒是具有小于约50重量％碳含量和大于约50重量％碱性灰含量、甚至更优选地小于约50重量％碳含量和大于约60重量％碱性灰含量的颗粒。富含碳的碱性煤灰颗粒的优选实例具有约20％至约40重量％碳和约55％至约80重量％碱性灰。甚至更优选实例具有约30％至约40重量％碳和约60％至约80重量％碱性灰。

所述注入步骤可相继或同时实施，且如果成功，任一步骤可在另一步骤之前进行。由部分煤燃烧所产生的富含碳的碱性煤灰颗粒优选使用取样碳方法获得，但有些可能更喜欢使用半燃烧煤(例如，在流化床中部分燃烧的煤)来实践本发明。

在本发明另一实施例中，所述方法包括将由部分煤燃烧所产生的富含碳的碱性煤灰颗粒暴露于含卤素的气氛。所述方法还包括将由部分煤燃烧所产生的经卤素气氛处理的富含碳的碱性煤灰颗粒注入微粒收集装置前面的所述烟气中，由此吸附至少一部分汞。

所属技术领域的技术人员在参照附图阅读以下优选实施例的说明后可明了本发明的这些和其它方面。

附图说明

图1展示根据本发明一个实施例所构造装置的示意图；和

图2是代表本发明另一实施例步骤的方块图。

具体实施方式

在下文说明中，相同的代表符号在若干视图中都表示相同或相应的部分。同样，在下文说明中，应了解，诸如“向前”、“向后”、“左”、“右”、“向上”、“向下”以及诸如此类的词语都为表达方便而使用，且不可解释为限制性词语。