[发明专利]控制从烧煤的热工艺释放汞的方法和系统

说明书

本申请是中国发明专利申请(申请日：2011年2月4日；申请号：201180017600.3(国际申请号：PCT/US2011/023758)；发明名称：控制从烧煤的热工艺释放汞的方法和系统)的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求以下文件的优先权：2010年2月4日提交的美国临时申请61/301,459；2010年3月10日提交的美国临时申请61/312,443；和2010年6月10日提交的美国临时申请61/353,555，所有的标题都为"METHOD AND EQUIPMENT FOR CONTROLLING MERCURY EMISSIONS FROM COAL-FIRED THERMAL PROCESSES"，它们的全部内容通过参考并入本申请。

技术领域

本申请总地涉及控制汞释放，特别涉及使用含卤素的添加剂控制汞释放。

背景技术

鉴于汞对人类健康以及整个环境造成威胁的公知，联邦国家/省规章都已经在美国和加拿大实施以永久性地减少汞释放，特别是来自以下的释放：烧煤的用途(例如，发电厂)，钢厂，水泥窑，废物焚化炉和锅炉，工业烧煤锅炉，和其它消耗煤的设备。例如，在美国进入环境的约40％的汞来自烧煤发电厂。新的烧煤发电厂将必须符合严格的新来源性能标准。而且，加拿大和多于12个国家已经制定汞控制规则，目标是通常控制90％的烧煤的汞释放，其它国家正在考虑比联邦规章更为严格的规章。其它美国措施很可能需要以更严格的等级控制汞作为全部烧煤来源的新多污染物质规章的部分。

控制来自烧煤发电厂的汞的主要技术是活性炭注射(“ACI”)。ACI是在静电沉积器或织物过滤器袋式除尘器的上游注射粉末状含碳吸着剂，特别是粉末状活性炭(“PAC”)的技术。活性炭是具有高吸收能力的多孔含碳物质。

活性炭可以高效地捕捉氧化的(与单质的相对)汞。对ACI的大部分改进使用卤素氧化气相单质汞，由此单质汞可以由碳表面捕捉。ACI技术可潜在地应用于控制大多数烧煤发电厂的汞释放，甚至是可以通过针对其它污染物质设计的控制装置实现一定汞控制的那些设备，所述控制装置例如用于控制二氧化硫的湿式洗涤器或干燥洗涤器。

ACI是低成本技术。最大的成本要素是吸着剂的成本。但是，ACI具有对于一些使用者而言重要的固有缺点。首先，ACI通常在配置有热侧(hot-side)静电沉积器或较高温度的冷侧(cold-side)静电沉积器的设备没有效果，因为收集颗粒的温度高于碳吸附氧化的汞的温度。第二，活性炭对于燃烧高硫煤和中硫煤的设备以及使用三氧化硫烟道气调节的设备效用较低，这是因为三氧化硫与在碳表面上捕捉汞的冲突。

控制从烧煤发电厂释放汞的另一技术是具有ACI的溴注射(bromine injection)。这样的汞控制系统由Alstom Power Inc.以商业名称Mer-Cure^TM或KNX^TM出售以及由Nalco Mobotec Company以商业名称MerControl 7895^TM出售。认为溴使单质汞氧化并形成溴化汞。为有效移除汞，溴注射以高比率进行，根据碳注射速率通常高于100ppmw的煤。在不具有ACI的100ppmw，报告溴仅移除约40％的汞。

溴存在问题，至少有两个原因。其可以在烟道气中形成HBr，这对设备部件例如管道系统具有高度的腐蚀性。特别地，气体通道的冷表面，例如空气预热器内部、出口管道系统、洗涤器和烟囱内衬，对于腐蚀性侵袭是非常敏感的。同样在这种高注射比率，显著量的溴将从烟囱排放而进入环境。溴是溴甲烷、氢溴氟烃、氯溴甲烷和甲基溴的前体，这些物质是地球高层大气的已知臭氧消耗者。

发明内容

这些和其它需要由本申请的各种方面、实施方式、和构造解决。这些方面、实施方式、和构造总地涉及将气相汞转化为更容易捕捉的形式。

一方面，提供了包括以下步骤的方法：

(a)在包含气相汞和气相碘(气相碘通常源自含碘的添加剂)的气体流中，从所述气体流中分离约50％或更多的(总)气相汞(单质和非单质(speciated)两者)，其中存在以下条件中的一个或多个：

(i)该气体流包含约3.5ppmw或更少的气相碘；

(ii)在气体流中，气相碘与气相汞的摩尔比不大于约600；

(iii)在空气预热器出口或颗粒控制装置入口，气相碘在气体流(不管是天然存在于进料物质中和/或作为添加剂引入)中的浓度为约0.1至约10ppmw；和