[發明專利]減少碳質燃料燃燒的排放物的吸附劑組合物

無效

• 申請號: 200680051452.6
• 申請日: 2006-12-21
• 公開（公告）號: CN101360548A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 道格拉斯·C·科姆里
• 申請（專利權）人: 道格拉斯·C·科姆里
• 主分類號: B01D53/52
• 分類號: B01D53/52
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐江華;王珍仙

技術領域

本發明涉及減少碳質材料燃燒時硫氣體排放物的方法和組合物。具體來說，將吸附劑組合物添加到煤炭以俘獲灰分中的硫并阻止硫氧化物釋放到大氣中。

背景技術

為了保持經濟增長和國家安定所必需的節省成本的能源越來越難以鑒定和開發。例如油、氣和丙烷的燃料的增加的成本已經導致了對其它可獲得能源的廣泛考察。最節省成本的能源中的兩種是核能和煤炭能。考慮到公眾對核能的顧慮和其長期處理的挑戰，煤炭產生的能越來越受到重視。

美國和其它地方存在豐富的煤炭資源。根據一些估計，已知的儲量能夠滿足下兩個世紀我們能源需求的大部分。在美國，在懷俄明/蒙大拿的保德河流域中發現了低BTU值煤炭，在中北區域(北和南達科他)發現了褐煤礦床，在賓夕法尼亞、俄亥俄和西弗吉尼亞的東匹茲堡礦層發現了亞煙煤礦床，并在伊利諾斯州流域發現了煙煤。除了保德河流域的煤炭之外，美國煤炭往往具有高硫含量的特征。雖然可以將低硫煤運往其它地方以提供較清潔的燃燒燃料，但是對工廠來說燃燒本地生產的煤更節省成本。在世界上的大多數地方，這意味著燃燒含硫量更高的煤炭來滿足社會能源需要。

高硫含量煤炭的燃燒釋放大量含硫氣體，如果允許該含硫氣體從燃煤設備放出，則可能引起酸雨及其它有害影響。當煤炭燃燒時，汞蒸氣也可能釋放到大氣中。公用事業部門及其它煤炭用戶不斷地爭取減少或消除發電廠和煤炭電站鍋爐的排放物量，以保護環境和其工人和顧客的健康。一種有效的策略包括用俘獲硫的濕式洗滌器對舊燃煤設備進行改進翻新。這些設備通常尺寸大并且消耗高達5％由該工廠產生的能量。雖然被廣泛地使用，但是它們的成本正變得幾乎令人高得驚人的昂貴，這導致價格上漲，而這種價格上漲最終必須由用戶或納稅人承擔。

濕洗滌除硫的替代方案是將硫吸附和穩定材料應用于煤炭。由于易于應用和消除了濕洗滌操作中所需設備的高資金成本，在這一領域已經作出了大量工作。將硫吸附劑直接應用于煤炭的優點在于具有與爐氣的長保持時間，因此允許有更多的硫俘獲。

Kindig的號為4,824,441的美國專利中討論了在試圖改進硫俘獲中已經嘗試的數種方法。Kelly等人斷定(關于干燥SO₂和同時SO₂/NO_x控制技術的第一次聯合專題討論會，EPA?600/9-85-020a，論文號：14，1985年7月)硫吸附劑應該注入下游以避免燃燒區中高的峰值溫度。還建議鈣類吸附劑的停留時間應該在爐子的1800-2250℉區域中最大。Dykema進行的工作(美國專利號4,807,542)建議當與作為補救劑的CaO相結合時使用硅來幫助優化硫俘獲。Steinberg在美國專利號4,602,918和4,555,392中建議使用波特蘭水泥作為煤炭的吸附劑。

如這些參考文獻所述，仍需要對由煤炭的燃燒產生的硫、氮和氯的一種節省成本的補救。仍需要更有效且較廉價的去除技術以便有效地開發和利用高硫含量煤炭資源。

發明內容

通過在燃煤過程中使用吸附劑來減少碳質燃料燃燒的有害排放物。在各種實施方案中，將包含糖用甜菜石灰(sugar?beet?lime)的吸附劑組合物在燃燒之前添加到煤炭上、與煤炭一起添加到爐子中、通過噴射直接添加到火球中、或添加到爐子下游的煙道氣中。糖用甜菜石灰的較高鈣含量在適合的處理水平下引起有效的硫俘獲。在該過程中避免了過量的灰分。

在另一個實施方案中，使用糖用甜菜石灰作為硫吸附劑允許以如下步驟操作燃煤設備：將所述吸附劑施加到煤炭上，粉碎所述煤炭并將所述煤炭進料到爐子中。監測煙道氣中的硫排放物并調節糖用甜菜石灰添加到煤炭上的比率或用量以保持硫排放物小于所需水平。

本發明的可應用性的其它領域將從以下提供的詳細描述變得顯而易見。

具體實施方式

在一個實施方案中，本發明提供減少由含硫燃料例如煤炭在燃煤系統中燃燒產生的氣體的硫含量的方法。該方法包括在燃燒期間將含糖用甜菜石灰的吸附劑組合物添加到所述燃煤系統中。在各種實施方案中，在經處理的煤炭被送達爐子用于燃燒之前將糖用甜菜石灰添加到煤炭上。在一些實施方案中，將該吸附劑組合物直接添加到粉煤上。任選地或另外，在燃燒期間將糖用甜菜石灰注入爐子中或注入爐子下游的含煙道氣的對流通道中，優選在其中溫度至少500℃，更優選至少800℃的區域中。在一個實施方案中，該溫度為1500℉-2700℉(大約816℃～1482℃)。