[发明专利]用于在燃烧过程中氧化汞的组合物和方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧过程。更具体而言，本发明涉及在燃烧过程中氧化元素汞。

背景技术

工业燃烧器、燃烧炉、锅炉中含碳材料的燃烧经常产生含有各种有毒金属的燃烧产物。虽然许多有毒金属以氧化形态产生，其可以通过冷却被冷凝为颗粒物质并且随后通过适当的过滤系统而过滤掉，但是许多有毒金属例如元素汞在冷却时仍可能以蒸气形式残留并且可能难于收集或者难以从典型的燃烧气和烟道排放物中过滤掉。仅在美国，据估计，约87％的释放到大气中的汞来自人工来源，并且其中33％是来自燃煤的电站锅炉。

许多专利已经尝试利用各种方法来解决燃烧过程中排放元素汞的问题。例如，US 5,695,726和US 5,569,436公开了从焚烧炉废气中去除汞、镉以及它们的化合物，其中通过使燃烧气体与干碱性材料和干活性碳接触、接着利用从气体中吸收HCl而原位形成的循环盐酸溶液使所产生气体进行淬火/湿洗涤从而分离固体物。不幸的是，该复杂过程依赖于在燃烧废气中存在足量HCl，HCl与汞金属反应导致向金属氯化物的转化。因此，含有少量或没有HCl的燃料可能难于处理，除非向废物中加入昂贵和有害的化学品。

US 6,719,828公开了一种用于去除废气的高容量可再生吸附剂以及制造和利用该吸附剂的方法和系统。页硅酸盐被用作多价金属硫化物薄层的载体。吸收剂通过硅酸盐基体材料和含有一种或多种多价金属的溶液之间的离子交换来制备。不幸的是，这种可再生溶剂的生产复杂并且这种吸附剂的再生是费时的。

US 4,889,698公开了一种从焚烧炉设备中去除废气中的汞蒸气和其它有毒化合物的方法，该方法通过使粉末状活性碳悬浮在废气中同时结合传统喷雾吸收方法，其中废气中酸性组分通过碱性吸收剂中和。据称，在喷雾吸收过程中废气的冷却提供了在粉末状活性碳上的有效吸附。

与可能难于从燃烧过程中捕集的元素汞相比较，通过洗涤器特别是湿式洗涤器来去除氧化态的汞是已知的。因此，任何有助于元素汞向氧化态汞转化的燃烧过程都可以减少通过废气排放到环境中的汞的量。

本技术领域中需要燃烧燃料的新方法，使得重金属的排放最小。此外，本技术领域中需要氧化元素汞的新燃烧方法。此外，本技术领域中需要将元素汞转化为氧化态汞的燃烧方法，使得氧化态汞物质可以通过洗涤器例如湿式洗涤器等被去除。此外，本技术领域中需要燃烧燃料的新方法，该方法相对廉价并且可以在现有燃烧室、锅炉、窑等中实施。本技术领域中还需要可以在燃烧过程中使用以促进元素汞转化为氧化态汞的组合物。

本发明的目的是克服现有技术的缺点。

上述目的通过独立权利要求的特征的组合而得以实现，从属权利要求进一步公开了本发明的有利实施方案。

发明内容

本发明涉及燃烧过程。更具体而言，本发明涉及在燃烧过程中氧化元素汞的方法。

根据本发明，提供一种用于减少燃烧过程中重金属排放的方法，该方法包括将包含硅酸铝的组合物加入到燃烧器区域燃烧区下游的燃烧室、锅炉或窑中，其中所述硅酸铝例如但不限于蒙皂石粘土、膨润土、高岭石、蛭石等。

根据本发明，还提供一种在燃烧过程中氧化元素汞的方法，该方法包括将包含上述硅酸铝的组合物、或包含硅酸铝和含卤素化合物的组合物加入到燃烧器区域燃烧区下游的燃烧室、锅炉或窑中。

在优选实施方案中，用于本发明方法中的包含硅酸铝例如蒙皂石粘土、膨润土等的组合物的特征在于，包含结晶结构的浅色颗粒材料，其高度可溶胀并且表现出高度的胶体特性。包含硅酸铝的组合物优选包含下列特征中的一种或多种或者全部：

SiO₂     约51～约78wt％，

Al₂O₃    约13～约27wt％，

Fe₂O₃    约1～约5wt％，

MgO      约2～约3wt％，

CaO      约0.1～3.0wt％，

Na₂O     约1～约3wt％，

K₂O      约0～约2wt％，

TiO      约0～约0.5wt％，

FeO      约0～约0.5wt％；

水分：少于约12％；

在5％固含量下，pH约8～约11；

比重：约2～3；

可交换金属基：

钠：约60～约65mEq/100g；