[發明專利]降低煤燃燒中的汞排放量

在審

• 申請號: 201410045288.4
• 申請日: 2005-04-21
• 公開（公告）號: CN103759249A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: D·C·科姆里
• 申請（專利權）人: NOXII國際有限公司
• 主分類號: F23B90/00
• 分類號: F23B90/00
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鐘守期;唐鐵軍

本申請是2005年4月21日提交的名稱為“降低煤燃燒中的汞排放量”的200580049750.7發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明提供用于降低含汞燃料例如煤燃燒時向大氣中排放汞的水平的組合物及方法。具體地說，本發明提供在燃燒過程中向燃煤系統加入各種鹵素和其它吸附劑組合物。

背景技術

存在于全世界的大量煤資源能夠滿足下兩個世紀世界能源的大部分需求。高硫煤含量豐富，但需要補救步驟以防止過量的硫燃燒時釋放到大氣中。在美國,低硫煤以低BTU值煤的形式存在于懷俄明和蒙大拿的Powder?River盆地中，存在于北達科他和南達科他的中北部地區的褐煤礦床中，以及德克薩斯的褐煤礦床中。但即使煤中含硫量低，它們仍然含有不可忽視的游離的和氧化的汞。

不幸的是，在煤燃燒時汞至少被部分揮發。因此，汞不易殘留在灰燼中，而是變成煙道氣的一種成分。如果不采取補救措施，汞易于從燃煤設備中逃逸而引起環境問題。目前一些汞通過設備來捕獲，例如用濕滌氣器和SCR控制系統。但是，大部分汞未被捕獲并因此通過排氣煙囪釋放。

在美國，1990年的清潔空氣法修正案（Clean?Air?Act?Amendment）關注了汞的管理和控制。由環保總署（Environmental?Protection?Agency）（EPA）于1997年向國會遞交的一份關于汞的研究報告中進一步明確了對美國電廠排放汞的限制。2000年12月，EPA決定控制汞排放，并于2004年1月和3月出版了提議的清潔空氣汞條例。至今，美國環保總署已公布了一套對美國燃煤工廠要求的汞排放量降低的條例。

除了傾向于從煤燃燒的煙道氣中部分除去汞的濕滌氣器和SCR控制系統外，其他的控制方法包括使用活性炭體系。這種體系的應用易造成高處理成本和高投資成本。此外，活性炭體系的應用導致廢氣處理中收集的飛灰的碳污染，所述的廢氣處理例如袋式除塵器（bag?house）和靜電除塵器。

在美國，進入大氣中的汞排放量約為50噸/年。釋放物的一大部分來自燃煤設施例如電廠的排放。汞是一種已知的環境有害物，并會導致人類和非人類的動物物種的健康問題。為了維護公眾的健康并保護環境，動力工業正持續開發、測試并實施可降低其工廠的汞排放量的系統。人們希望在含碳物質的燃燒中，有一個方法能在燃燒階段后捕獲并保留汞和其它不需要的化合物，以使它們不被釋放到大氣中。

發明內容

本發明提供了用于降低燃料例如煤燃燒時汞排放量的方法和組合物。本發明提供了多種吸附劑組合物，其含有減少煤燃燒時向大氣中排放汞和/或硫的水平的組分。在多種實施方案中，所述的吸附劑組合物在燃燒前直接加入燃料中；部分在燃燒前加入燃料中并且部分加入煙道氣后燃區中；或完全加入煙道氣后燃區中。在優選的實施方案中，該吸附劑組合物包括一個鹵素源且優選地包括一個鈣源。在鹵素中，優選碘和溴。在多種實施方案中，無機溴化物構成了吸收劑組合物的一部分。

在多種實施方案中，含有溴或碘的汞吸附劑組合物在燃燒前以粉末或液體的形式被加入燃料中。或者，含有鹵素如溴或碘的吸附劑組合物在燃燒室后的一點被注入煙道氣中，該點的溫度高于約1500℉（約800℃）。

在優選的實施方案中，所述的吸附劑組合物還含有其他組分，尤其是含有一個鈣源。因此，在一個實施方案中，本發明提供將多元素氧化劑、助劑和吸附劑在燃燒前和/或燃燒后一次及多次施用于爐內的煤中。在多種實施方案中，燃燒時吸附劑組合物的組分產生陶瓷特性且隨后該組分與含碳材料一起鈣化。在多種實施方案中，吸附劑組合物的使用通過以下方式降低了汞排放量，即通過使用多元素補救處理材料，例如氧化鈣、溴化鈣、其他鹵化鈣以及硅、鋁、鐵、鎂、鈉和鉀的氧化物捕獲和穩定氧化的和游離的汞。

在優選的實施方案中，燃煤設施的汞排放量降低到這樣一個程度，即煤中90%或更多的汞在釋放入大氣之前被捕獲。所述的汞的補救處理方法可與吸附劑組合物和其它從燃燒氣體中除去硫的方法一起使用。因此，在優選的實施方案中，伴隨90%以上的汞排放量的降低，硫也大量減少。

從下文中的詳細說明人們將清楚本發明其它應用領域。應當理解的是，盡管詳細說明和具體的實施例表示了本發明的優選實施方案，但只打算用于示例說明而并不打算限制本發明的范圍。

具體實施方式

以下對于一個或多個優選實施方案的說明在本質上是僅僅是示例性的，而不是想要限制本發明、其應用或用途。