[发明专利]空气污染控制

说明书

本申请是申请日为2005年4月29日、发明名称为“空气污染控制”的中国专利申请200580017762.1的分案申请。

技术领域

一般来说，本发明涉及宽气污染控制技术，具体地说，本发明涉及降低燃烧废气中汞和其它污染物的技术。

背景技术

从焚烧、发电厂和燃煤炉中产生的燃烧废气通常含有硫的氧化物(SOx)、氮的氧化物(NOx)和诸如汞的挥发性重金属。通常，煤中汞的含量为0.05-0.25毫克/千克。燃烧时挥发汞并携带在燃烧排放的气体中。

汞会对人类健康和环境造成严重的问题。MSNBC.com近来报导通过降低汞污染，仅Southeast United States每年可节省高达20亿美元的支出。燃煤发电厂是排放汞的最大污染源，占排放总量的40％，烧煤燃烧炉的汞排放量占总排量的10％。

先前控制SOx、NOx和汞的排放方法包括将碳酸钙，活性炭的分散体喷入排放气体中和/或使排放气体通过洗气塔来中和SOx、NOx和吸收挥发性汞。经洗气步骤后，携带在排放气体中的固体可在气体向大气中排放前通过静电沉积器进行回收。采用洗气和静电沉积器的组合来凝聚燃气尘埃一般可除去燃烧废气中50-85％的汞。

其它控制汞排放的方法是采用碱金属硫化物例如多硫化钠溶液，特别是四硫化钠溶液来实施。参见例如美国专利6214304和BabcockPower Environmental Inc.Technical Publication，“Multi-Pollutant Emissions Control & Strategies，Coal-FiredPower Plant Mercury Control by Injecting Sodium Tetrasulfide”；Licata A，Beittel R，Ake T，ICAC Forum，Nashville，TN.Oct.14-152003。其中使汞转变成硫化汞，然后硫化汞经除尘器而沉积下来。这一处理过程需要将碱金属硫化物溶液导入烟道气中，并需同时进行加热。在该过程中可同时向燃烧的煤或焦炭添加氧化剂如含氯化合物，这样可使元素汞转变成氧化态汞，从而使试剂更易于与汞发生反应。这一处理工艺的缺点在于对温度有苛刻的要求，煤原料中添加氧化剂会增加对系统的腐蚀性。此外，由于硫化汞是不稳定的，对pH值或氧化还原诱导反应是很敏感的，因此处理过程产生的含硫化汞沉积物的残渣(无论是黑色形态还是β-晶体形态)容易被氧化，从而使硫化汞沉积物易受再次氧化的作用，在水中发生再溶解而增加生物利用度的可能性。

发明内容

本发明提供了一种采用容易获得的试剂、技术和设备来除去燃烧废气中污染物如汞和其它重金属的改进方法，从而解决了燃烧废气中脱除这类污染物的问题，该方法可用于常规燃烧废气洗气器例如烟道气脱硫(FGD)器中。根据本发明的第一方面，使燃烧废气与碱土金属硫化物和缓冲剂的混合物相接触，优选的缓冲剂选自磷酸，磷酸盐，碱土金属基pH值缓冲剂，以及它们的混合物。有利的是，在本发明的一个实施方案中，缓冲剂包含碱土金属pH值缓冲剂(如碳酸钙)，也包含能使硫化汞沉积物稳定的氧化还原缓冲剂(如三元过磷酸钙)。可将该试剂混合物形成水分散体或淤浆，并以气溶胶形态导入燃烧废气流中，优选导入微粒脱除装置(如织物过滤器或静电沉积器(ESP))的下游。

本发明的第二方面提供了一种用来脱除燃烧废气中汞或其它重金属的组合物，该组合物包含碱土金属硫化物和缓冲剂的经气溶胶化的水性分散体或淤浆，例如气溶胶化的20-50％重量/重量碱土金属硫化物和缓冲剂的固体分散体。

附图说明

参考下面附图可更好地了解本发明，其中：

图1是根据本发明的一个实施方案的从燃烧废气中脱除汞的湿法洗气器示意图。

图2是根据本发明的一个实施方案的从燃烧废气中脱除汞的干法洗气器示意图。

具体实施方式

根据本发明的第一方面，控制空气污染的方法包括燃烧废气与碱土金属硫化物和缓冲剂的混合物相接触。优选的缓冲剂选自磷酸、磷酸盐、碱土金属基pH值缓冲剂，以及它们的混合物。碱土金属硫化物和缓冲剂(有时总称为补救剂)可以气溶胶形态导入燃烧废气中与燃烧气体中的汞和/或其它重金属相反应并便于将它们除去。

碱土金属硫化物的非限制性实例包括硫化钙，硫化镁，硫化钙加合物，硫化镁加合物，混合硫化钙-镁，以及它们的混合物。