在进料湿式洗涤器的管道系统中注入吸附剂用于汞排放控制的制作方法_2

文档序号:9331698阅读:来源:国知局
一定 的方向移动,并且通常由一个或多个作为烟道气源的燃烧过程形成。烟道气通常含有汞物 质和/或其它污染物,例如其它重金属。整篇本文件中使用的术语"气流"是指以一定的方 向移动的一定量的气体。就此而论,"烟道气流"中使用的术语"流"是指以一定的方向移动 的一定量的烟道气。
[0032] 整篇本文件中使用的"下游"是指在烟道气(流)的行进方向上,并且"上游"是 指与烟道气(流)的行进方向相对(相反)。
[0033] 整篇本文件中涉及湿式洗涤剂组合物使用的短语"大部分水"是指约75±10重 量%的水。
[0034] 在本发明的特别优选的实施方案中,上文所述的方法和系统利用另外的特征,即 在吸附剂进料器的上游的管道系统中存在微粒收集装置,例如静电沉降器(ESP)或袋滤室 (BH),由此从流动的含汞烟道气源携带的微粒物质在烟道气通过注入并广泛地分散到管道 系统中的汞吸附剂进行处理之前被移除。换句话说,含汞烟道气通过微粒收集装置(例如 ESP或BH),然后,随着它们在管道系统中行进,含汞烟道气与注入的汞吸附剂的分散体接 触,优选不进行中间操作。通过以这个顺序进行操作,通过汞吸附剂隔离过程中存在的固体 的水平降低,从而实现吸附剂与分散在烟道气内的含汞组分之间的更有效的接触。这样的 特别优选的系统在图1中示意性地示出。
[0035] 如从图1的示意性流程图看到的,本发明的这种特别优选的系统涉及来自锅炉或 燃烧炉的烟道气源10。将这种烟道气通过合适的管道系统12和推进构件(未示出),例如 鼓风机输送到微粒收集装置(固体移除装置)14,例如静电沉降器(ESP)或袋滤室(BH)中, 后者也称为织物过滤器。如管线16所示,将通过微粒收集装置14捕获的粉煤灰输送到处 置或用于有利使用。将来自微粒收集装置14的烟道气(气体流出物)向下游输送到管道 系统18中并通过管道系统18。按照本发明,将通过与吸附剂的料箱或其它源(未示出)连 通的吸附剂进料器(注入器)20供应的吸附剂,优选粉末状活性炭(PAC)从吸附剂进料器 20注入管道系统18中,由此,随着烟道气从注入位置(通常通过一系列个别入口)向下游 流动,吸附剂广泛地分散在管道系统18内的烟道气中(形成分散体),并且通过其中的烟道 气的流动直接携带到洗涤器壳体22中的湿式洗涤剂组合物中。湿式洗涤剂组合物包含大 部分的水以及一种或多种分散的固相洗涤剂产品。通常搅拌湿式洗涤剂组合物,以使颗粒 保持在广泛分散的状态。在由整个系统提供的在管道系统18中的停留时间期间,在广泛分 散的吸附剂与含汞烟道气在管道系统18内行进(由气体流动携带)时它们之间的密切接 触使得汞杂质吸附到吸附剂的表面上。在洗涤步骤过程中或在洗涤步骤后,固相洗涤剂产 品与PAC -起或与PAC分开通过固体排出管线24移除。烟道气的其余部分通过气体排出 管线26离开洗涤器壳体22,并例如通过烟囱28排到大气中。特别理想的固相洗涤器是具 有石膏固相产品的基于钙的洗涤器。
[0036] 图1并不意欲理解为限制本发明。应当理解的是,图1还示出了本文中所述的其 它方法和系统。例如,通过从图1中所示的系统移除微粒收集装置(固体移除装置)14 (例 如,ESP或BH),则系统以示意形式示出在本发明的上文简要概述中描述的本发明的其它方 法和系统。
[0037] 通常,烟道气的温度为约260° F-约400° F(约126. 7°C至约204. 4°C );有时 (非常罕见),烟道气的温度可以热至650° F(约343. 3°C )。本发明的特征是,优选的含溴 的粉末状活性炭汞吸附剂(可作为B-PAC从Albemarle公司购得)被认为在这些广泛的温 度范围内表现得很好。
[0038] 在本发明的方法中,将作为汞和/或可能存在的其它重金属的吸附试剂的吸 附剂注入烟道气流中,从而形成分散体(广泛分散的颗粒)。吸附剂通常以约〇. 5至约 201b/MMacf(8xl06至320x10 6kg/m3)的速率注入。优选的注入速率是约3至约171b/ MMacf (48x10 6至 272x10 6kg/m3);更优选约 5 至约 151b/MMacf (80x10 6至 240x10 6kg/m3) 的注入速率,但应理解的是,优选的注入速率随汞物质与吸附剂的反应的动力学、吸附剂的 汞容量、相关的汞排放限值和特定的系统配置而变化。当本发明的方法还包括将溴化合物 引入燃烧室中时,相对于不将溴化合物引入燃烧室中时的注入速率,可使用较低的吸附剂 注入速率。
[0039] 在烟道气于通向湿式洗涤器的管道系统中流动的过程中,萊和其它重金属依靠其 与吸附剂之间的接触由吸附剂吸附。在通过管道系统到湿式洗涤器的流动内的该接触通过 在图1的上述优选系统中在直接通向湿式洗涤器的管道系统的上游存在ESP或BH而更有 效。ESP或BH移除存在于烟道气中的固体微粒物质,而这又可使在通向湿式洗涤器的管道 系统内吸附剂与气体之间的接触更有效。由于通过微粒收集装置从烟道气移除微粒物质, 因此,这种布置也使得隔离操作更有效。这种布置的另一个优点是,存在于烟道气中的其它 微粒,例如粉煤灰与吸附剂分开收集。
[0040] 从注入吸附剂的时间直到吸附剂进入湿式洗涤器中,烟道气在管道系统中的流动 时期是吸附剂在管道系统中的停留时间。停留时间由多种因素决定,例如在管道系统内的 行进距离、吸附剂的注入速率和烟道气(流)的速度。隔离的汞和/或其它重金属的量取 决于停留时间以及其它因素,包括所注入的吸附剂的分散程度以及微粒收集装置是否在吸 附剂的注入点的上游操作。
[0041] 对于烟道气的分散体和吸附剂从管道系统到湿式洗涤器中的进入,术语"直接"是 指在注入点与洗涤器壳体之间没有中间设备,这是优选的。
[0042] 可使用各种不同的已知汞吸附剂,例如硅胶、膨润土、石英、碳,尤其是活性炭,以 及含溴的碳,优选含溴的活性炭,更优选含溴的粉末状活性炭。未溴化的碳、活性炭和粉末 状活性炭在本文中有时分别称为不含溴的碳、不含溴的活性炭和不含溴的粉末状活性炭。
[0043] 本发明被认为适用于大多数(如果不是全部)基于碳的吸附剂,吸附剂通常由不 同的原料产生,但预期效力会有一些差异。合适的基于碳的吸附剂包括活性炭、活性木炭、 活性焦炭、炭黑、焦炭、来自燃烧过程的未燃烧或部分燃烧的碳等。可使用碳质基质的混合 物。优选的碳质基质是活性炭,更优选粉末状活性炭(PAC)。有时,优选的是,粉末状活性炭 由椰子壳、木材、褐煤(brown coal)、褐煤(lignite)、无烟煤、次烟煤和/或烟煤产生。还 有其它来源的PAC被证明是有用的。本文中根据ASTM定义使用粉末状活性炭(PAC),即,具 有对应于80目筛(0. 177mm)和更小的颗粒尺寸。
[0044] 用于本发明的优选吸附剂是细碎或粉末状的溴浸渍碳。在优选的实施方案中,活 性炭吸附剂优选为含溴的活性炭吸附剂,更优选含溴的粉末状活性炭。优选的含溴的粉末 状活性炭可作为B-PAC从Albemarle公司购得。
[0045] 含溴的活性炭吸附剂通过用有效量的含溴物质处理(接触)吸附剂足以增加活性 炭吸附汞和含汞化合物的能力的时间来形成。在形成这些溴化碳吸附剂中,优选使用细碎 或粉末状的活性炭。碳或活性炭与含溴物质的这种接触会显著增加吸附剂吸附汞和含汞化 合物的能力。用含溴物质处理碳或活性炭优选以基于含溴的碳吸附剂的重量吸附剂具有约 0. 1重量%至约20重量%的溴的方式进行。优选地,基于含溴的碳吸附剂的重量,含溴的碳 吸附剂具有约〇. 5重量%至约15重量%的溴,更优选约3重量%至约10重量%的溴。如 果需要,可将大于20重量%的量的溴掺入吸附剂中。然而,随着吸附剂中的溴的量增加,以 下情况具有更大的可能性,即在一些情况下,一些溴可能会从吸附剂释出。通常,可将所有 来自含溴化合物的溴掺入吸附剂中。
[0046] 碳或活性炭的溴化通常为在升高的温度下通过分批和飞行时间法进行的气相溴 化。含溴化合物通常是单质溴(Br 2)和/或溴化氢(HBr),其通常以气体形式或液体形式使 用。单质溴和/或溴化氢通常并且优选以气体形式使用。单质溴是优选的含溴化合物。通 常,单质溴,尤其是当以气体形式使用时,是用于实施本发明的各种实施方案的优选溴源。 为利用呈其气体形式的单质溴,溴应加热并保持高于约60°C。在用气体单质溴气相溴化碳 或活性炭中通常使用约60°C到最高约140°C的温度。用气体溴进行处理是有利的,因为在
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