[发明专利]增强的汞氧化剂注入

说明书

本公开总体上涉及减少来自燃煤电厂的汞排放。具体地，提供了一种用于处理含有汞的气体流的方法，所述方法包含将汞氧化剂或吸收剂和载剂注入到通过使包括汞的含碳燃料加热或燃烧而产生的气体流中。在将所述载剂注入到所述气体流中之后，所述载剂汽化。可以在将所述气体流通入到气体洗涤器中之前注入所述汞氧化剂或吸收剂和载剂。本文所公开的方法的应用引起汞排放优越地减少，同时还避免了对承载所述气体流的管道系统的腐蚀。

技术领域

本公开总体上涉及减少从煤和/或其它碳基燃料的燃烧以及从其它处理系统产生的汞排放到环境中。更具体地，本公开涉及使烟道气中的汞氧化并且在烟道气脱硫系统或洗涤器中捕获经过氧化的汞，这使得能够将煤用作清洁和环境友好型燃料的来源。

背景技术

电力需求在全球继续增长。为了跟上日益增长的需求的步伐，煤继续作为发电的主要来源。通过煤燃烧发电会导致如底灰和飞灰等固体废物的产生以及烟道气排放到环境中。如美国环境保护署(U.S.Environmental Protection Agency，EPA)制定的《1990清洁空气法修正案(The Clean Air Act Amendments)》中阐述的排放标准要求对来自公用事业电厂的有害空气污染物进行评估。EPA制定了《汞和空气毒物标准(Mercury and Air ToxicsStandards，MATS)》，这为电厂制定了具体的汞排放标准。MATS的目标是防止电厂中燃烧的煤中的90％的汞排放到空气中。

常规的燃煤燃烧炉和类似的装置产生包含如汞等污染物的排放。汞蒸气可能会带来健康问题。在大气中常见的水平下，汞的浓度通常是安全的；然而，汞例如由于降雨在生态系统中积累。一些常规系统试图用微粒收集装置控制汞排放。

主要气体排放是标准污染物(例如，二氧化硫、二氧化氮、微粒材料和一氧化碳)。次要排放取决于燃烧的煤或燃料的类型，但作为实例包含汞、硒、砷和硼。已知燃煤公用事业锅炉是美国的人为汞排放的主要来源。在2000年12月，EPA宣布其旨在管制来自燃煤公用事业锅炉的汞排放，但是事实是并不存在经证明的最佳可用技术(BAT)来捕获或控制通过煤燃烧释放的汞的水平。由于缺乏快速、可靠、连续的汞监测方法，这个问题已经进一步复杂化。

汞(元素符号Hg)是一种金属，其在234K(-38°F)下熔化并且在630K(674°F)下沸腾。如此，可以预期的是，汞相对于许多金属具有较高的蒸气压力。汞的氧化形式Hg²⁺和Hg⁺具有低得多的蒸气压力，可以被飞灰微粒捕获并且可溶于水。

汞见于浓度范围为0.02到1ppm的煤中。汞作为硫化物存在或者与有机物相关联。燃烧时，汞释放并排放到烟道气中，作为气态元素汞和其它汞化合物。汞以固相和气相(分别是微粒结合汞和气相汞)两者出现在烟道气中。所谓的固相汞实际上是吸附在灰颗粒和/或碳颗粒的表面上的气相汞。固相汞可以被如静电除尘器(ESP)和织物过滤器(FF)等现有颗粒控制装置(PCD)捕获，所述织物过滤器有时被称为袋式除尘器。

为了控制汞从燃煤锅炉排放，已经制定了多种控制策略。这些方法中的一些方法包含注入活性炭、改性活性炭、各种化学催化剂和无机吸附剂。不幸的是，这些策略都没有从烟道气中去除所有的汞。基于与煤一起进入系统的汞的量，效率从低至30％到高达90％不等。此外，这些技术会对副产品产生不必要的影响，如影响飞灰的质量，或者为电厂产生另外的废物流，导致电厂的运行成本更高。一种有前景的策略是利用现有空气污染控制装置(APCD)的优势来增强去除气相汞的主要手段或作为去除气相汞的主要手段。APCD的两个实例是半干式和湿式洗涤器或烟道气脱硫器(FGD)。半干式FGD也被称为喷雾干燥器吸收器(SDA)、循环干式洗涤器(CDS)或可从丰罗(Von Roll)获得的