[发明专利]增强飞灰收集

说明书

相关申请的交叉引用

本申请对在2012年7月20日提交的美国61/674,283号临时专利申请(U.S.Provisional Patent Application Number 61/674,283)提出优先权要求，而且据此将所述美国临时专利申请全部并入本文。

技术领域

本发明涉及用于俘获飞灰(例如因煤炭燃烧而产生的飞灰)的多种药剂以及使用静电除尘器对飞灰俘获过程进行的多种改进。

背景技术

静电除尘器(electrostatic precipitators,ESPs)已经用于许多工业，例如用于水泥、炼油与石油化学、纸浆与造纸以及发电等工业。虽然静电除尘器的物理操作颇为简单，而且用于每一工业的静电除尘器实质上一样，都涉及微粒充电、收集、沉积及清除，但静电除尘器的大小分级较为复杂。

用于除尘器的大小分级的典型方程是下列德国修正方程：

Efficiency＝1-e^-(A/V·w)y(注：Efficiency为效率)。其中A为收集电极表面积、V为气体容积、w为沉淀率。指数y为一变数，其基于每一具体应用的测试数据。影响除尘器的大小分级的其他因素包括：气体容积、除尘器入口负荷、除尘器出口负荷、出口不透明度、微粒电阻率、以及微粒大小。

微粒电阻率用于描述一介质对电流流动的电阻特性的物理量。根据定义，以ohm-cm为单位的电阻率是体积为1cm³的粉尘采样的电阻。电阻率水平一般分成三种范围：低于1x10⁸ohm-cm为“低”；介于1x10⁸ohm-cm至2x10¹¹ohm-cm之间为“中”；高于2x10¹¹ohm-cm为“高”。

对静电除尘器而言，中电阻率范围中的微粒是最可接受的。低电阻率范围中的微粒容易充电；然而在与收集电极接触时，这些低电阻率微粒迅速地失去它们的负电荷，而且被重新夹带到气流中而逃脱或被电晕场再充电。高电阻率范围中的微粒可能引起负效电晕，负效电晕是一种因收集电极的表面被一层不导电材料涂敷而引起在收集电极发生的局部放电现象。

电阻率受废气温度及调节剂的影响，比如受废气中湿气及灰化学的影响。导电化学物质将趋向减低电阻率水平，而绝缘化学物质(比如二氧化硅、三氧化二铝及钙)将趋向增加电阻率。在遇到高电阻率的情况下，比如在电力工业使用低硫煤时，以硫酸酐(SO₃)来调节废气可以使电阻率减低至一更佳值，因此得以减低所需要的除尘器的大小。

静电除尘器也按照进入静电除尘器的废气的温度来分组：冷侧静电除尘器用于温度大约为204℃(400°F)或更低的废气；热侧静电除尘器用于温度高于300℃(572°F)的废气。

在描述安装于工业锅炉或电站锅炉或安装于使用热回收设备的静电除尘器时，冷侧及热侧也指静电除尘器相对于燃烧空气预热器的放置。冷侧静电除尘器位于空气预热器的后面，而热侧静电除尘器则位于空气预热器的前面。空气预热器是一管段，其预热在锅炉中用于燃烧燃料的燃烧空气。当来自一工业过程的热废气流经一空气预热器时，热交换过程发生；通过热交换过程，来自所述废气的热传递到燃烧气流。因此废气在其流经燃烧空气预热器时“冷却”。加热的燃烧空气被送到燃烧器，用于燃烧燃气、燃油、煤炭或其他燃料(包括垃圾)。

发明内容

本发明的第一实施例是一种在不需要向废气添加硫酸酐(SO₃)的情况下增强飞灰收集的过程。所述过程涉及：提供一种包括飞灰及由一燃煤锅炉产生的多种燃烧气体的废气；向所述废气注入一微粒电阻率辅助剂；以及随后以一冷侧静电除尘器(ESP)收集所述飞灰及所述微粒电阻率辅助剂。

本发明的另一实施例是一种增强飞灰收集的过程，所述过程涉及：提供一种包括温度介于大约150℃至大约250℃的范围之间、电阻率介于大约10¹¹ohm-cm至大约10¹⁴ohm-cm的范围之间(例如电阻率高于2x10¹¹ohm-cm)的飞灰及由一燃煤锅炉产生的多种燃烧气体的废气；向所述废气注入一微粒电阻率辅助剂；以及随后以一冷侧静电除尘器(ESP)收集所述飞灰及所述微粒电阻率辅助剂。