专利名称：用于燃煤电厂汞控制的改进的粉末吸附剂利用的制作方法
技术领域：
本发明大体而言涉及空气过滤，且尤其涉及改进对飞灰和/或汞排放控制的空气过滤。
背景技术：
空气过滤器是已知的且用于许多不同的应用中，包括用于与诸如燃煤锅炉这样的燃烧设备相关联的过滤布置内。空气过滤器能从燃烧废气过滤颗粒物质，诸如飞灰。已知诸如煤的一些燃烧燃料包括汞。需要控制从燃烧设备且通过空气过滤器的汞 量。ー些已知的过滤器并不具有充分的能力来在空气过滤期间截留汞。而且，需要在其它灰移除处理之前向燃烧废气内添加吸附剂(诸如活性碳)，以便帮助截留汞且因此从燃烧废气移除汞。已知从燃烧废气移除的飞灰为具有某种价值的商品。举例而言，飞灰能用于水泥制造过程中。因此，具有燃烧设备的运营商(发电厂)常常销售飞灰作为补充收入来源。但是，用于汞控制的吸附剂的存在倾向于影响到飞灰的价值。而且，通常可需要改进汞排放。因此，需要改进的燃烧产物的处置/处理，其产生飞灰和/或关注汞控制。
发明内容
下文给出了本发明的简要总结以提供对本发明的一些实例方面的基本理解。此总结并非本发明的广泛概述。此外，此总结预期并不确定本发明的关键元件也不描写本发明的范围。此总结的唯一目的是为了以简化形式提出ー些概念，作为下文给出的发明详述的前序。根据一方面，本发明提供一种用于改进从包含燃烧废气的流移除汞的系统。该系统包括过滤布置，其包括至少ー个ePTFE层，至少ー个ePTFE层被构造成具有保持至少ー些积聚颗粒物质的几何结构。该系统包括使流中的至少ー些颗粒物质由该几何结构积聚于该过滤布置上的布置。根据另一方面，本发明提供ー种改进从包含燃烧废气的流移除汞的方法。该方法包括提供过滤布置，包括提供至少ー个ePTFE层；以及将至少ー个ePTFE层构造成具保持至少ー些积聚颗粒物质的几何结构。该方法包括由该几何结构使得在流中的至少ー些颗粒物质积聚于所述过滤布置上。
对于本发明相关领域的技术人员而言，通过參考附图阅读下文的描述，本发明的前述方面和其它方面将会变得显而易见，在附图中图I为合并了本发明的至少ー个方面的实例过滤系统的示意图；图2示出图I的系统的实例滤筒的侧视图，示出根据本发明的至少ー个方面的几何结构；图3为根据本发明的至少ー个方面沿着图2中的线3-3所截取的滤筒的放大截面图，且示出了飞灰和/或活性碳在滤筒上的积聚；图4为根据本发明的至少ー个方面沿着图3中的线4-4所截取的滤筒的放大截面图，且示出了飞灰和/或活性碳在滤筒的ePTFE层上的积聚；以及图5为从图4中标记为5的圆圈区域的滤筒的ePTFE层的一部分的放大视图。
具体实施例方式合并了本发明的ー个或多个方面的实例实施例将展开描述且在附图中示出。这些图示实例预期并不限制本发明。举例而言，本发明的ー个或多个方面可用于其它实施例和甚至其它类型的设备。此外，在本文中使用某些术语只是出于方便目的且不应认为限制本·发明。另外，在附图中，相同的附图标记用于表示相同的元件。图I示意性地示出用于处理燃烧废气且具体而言用于改进从包含燃烧废气的流移除汞的系统10。来自该源的燃烧废气包含颗粒物质。因此，燃烧本身和燃烧废气的方向可认为是提供至少ー些颗粒物质的布置。图示实例包括用于从燃烧废气过滤颗粒的过滤布置12。颗粒包括通常被称作飞灰的材料。通常，飞灰质量平均直径为大约10-20微米。在图示实例内，过滤布置12包括袋滤室14。袋滤室14可由封闭外壳16限定且可被分成两个部段，脏空气集气室18和洁净空气集气室20。脏空气集气室18和洁净空气集气室20可放置成彼此流体连通且由管板22分隔，管板22为壁、隔壁或类似物。脏空气集气室18与脏空气入口端ロ 26流体连通，允许流通过脏空气入口端ロ进入袋滤室14。因此，至少脏空气入口端ロ 26为该布置用于提供/引入至少ー些颗粒物质到过滤布置12内的部分。洁净空气集气室20与洁净空气出ロ端ロ 28流体连通，允许过滤的空气通过洁净空气出口端ロ离开袋滤室14。脏空气集气室18和洁净空气集气室20可被布置成经由形成于管板22中的ー个或多个圆形开ロ而流体连通。每个开ロ的大小可适于接纳并保持滤筒30。滤筒30中的两个从管板提起以示出滤筒30插入于管板22内。管板22防止空气通过管板。替代地，空气可从脏空气集气室18通过滤筒30传递到洁净空气集气室20。应了解袋滤室14可不同且所给出的实例不应认为限制本发明。特别地，尽管示出了滤筒，但根据本发明的方面，可利用不同类型的过滤器。而且，尽管示出了仅六个滤筒30，但过滤布置12可包括任意多个(即，ー个或多个)滤筒3O。每个实例滤筒30是大体上伸长的，可以基本上竖直方式彼此平行排列(即，伸长轴线)。滤筒30能过滤空气以从燃烧废气移除颗粒物质，可能包括飞灰。如在图2和图3中所示的那样，代表性实例滤筒30包括根据本发明的一方面的过滤介质40。在图示实例中，过滤介质40布置于内芯42周围(图3)。内芯42限定形成于滤筒30内的伸长中心通路44。伸长是沿着中心轴线46。内芯42可由多种不同金属材料制成(诸如钢、钛或类似物)，且可足够硬以向滤筒30提供ー些支承。芯42包括在其表面上的开ロ，以允许空气通过该芯。举例而言，芯42可包括多个穿孔、孔ロ、孔等以允许空气从芯外部传递到中心通路44。在图示实例中(图2和图3)，过滤介质40被布置成环绕内芯42的管且具有多个褶皱48。褶皱48平行于轴线而为伸长的且以曲折图案朝向并远离中心轴线46延伸。在褶皱弯曲之间的区段基本上为平坦区段。过滤介质40具有内表面52和外表面54。在图示实施例中，内表面52的一部分在褶皱48的径向向内延伸部接合和/或邻近内芯。在图示实例中，滤筒30包括用于保持和/或固定过滤介质40就位的ー个或多个保持条带58。这些保持条带可包括具有高拉伸强度的多种材料，包括挤压聚合物、编织聚酷、金属、高温织物等。而且，这样的保持条带可绕过滤介质的圆周在多个位置固定，诸如在滤筒底部与顶部之间的中间位置。同样，可提供多于ー个保持条带以固定过滤介质，如在图示实例中那样，使用两个保持条带。应了解其它结构可存在于滤筒30上。过滤介质30也可包括在滤筒任一端或两端的一个或多个端帽62、64(上部和下
部)。端帽62、64可用于允许和/或防止空气通过滤筒的一端传递且确保流仅通过过滤介质40以辅助过滤过程。帽可包括刚性构件、密封件等，如将由本领域技术人员了解的那样。如在图示实例中，下端帽64提供完全阻塞，而上端帽62提供周边密封且在中心打开以允许空气从中心通路44流出。现关注图4，其示出了根据本发明的至少一方面的一个实例复合过滤介质40的细节。该过滤介质40包括膨体聚四氟こ烯(expandedpolytetrafluoroethylene, ePTFE)膜层76。应了解ePTFE膜层76可由过滤介质的其它结构/层来支承。举例而言，过滤介质可包括介质基板层70。介质基板层70可包括多种材料和/或结构。举例而言，介质基板层70可包括以下材料聚四氟こ烯(PTFE)、聚こ烯、聚苯硫醚(PPS)和/或玻璃纤维。举例而言，介质基板层70可包括单个纳米材料层，多个材料层和/或其它结构。应了解介质基板层70无需限制本发明。应了解介质基板层70向过滤介质40提供刚度。这种刚度允许过滤介质40形成为特定形状且保持所形成的形状。特别地，过滤介质40可形成且保持为褶皱形状，如图2和图3所示的那样。再次转至图4，ePTFE膜层76位于复合过滤介质40的“脏”侧。照此，过滤介质的外表面54在ePTFE膜层76且过滤介质的内表面在介质基板层70。将ePTFE膜层76层压到介质基板层70可通过热或粘合剂结合来提供。ePTFE膜层76为比介质基板层70薄很多的层。而且，ePTFE膜层76本身(即，未层压到介质基板层70上)具有很小或不具有刚性。如所提到的那样，复合过滤介质可形成大体上管状形状且包括多个褶皱。褶皱内表面可邻近内芯定位而外表面可邻近保持条带。复合过滤介质为刚性的以保持该形状(即，圆柱形)。如图5所示的那样，ePTFE膜层76具有大体上开放的微孔隙结构。ePTFE材料具有为微孔隙的孔隙80。基板具有基于原纤维82的微观结构，原纤维延伸并互连节点84 (仅ー些分别用附图标记82、84标记)。原纤维82和节点84限定孔隙80。在一些实例中，孔隙80的直径可在O. 01微米至10微米的范围。转至图3和图4，应当指出的是一定量的颗粒物质100积聚于过滤介质40的外表面54上且特别地在过滤介质的ePTFE膜层76上。应了解颗粒物质100可包括来自燃烧废气的飞灰。但是，其它颗粒物质可存在于ePTFE膜层76上。回顾图3，应当指出的是由滤筒30褶皱48所提供的几何结构提供积聚颗粒物质100的部位。因此，ePTFE膜层76被构造成具有保持至少ー些积聚颗粒物质100的几何结构。ePTFE膜层76的存在结合由于几何结构(例如，褶皱48)而存在的颗粒物质100的存在改进了对燃烧废气内汞的俘获。具体而言，应当指出在燃烧废气内的汞通常为元素汞。这种元素汞不能通过ー些先前类型的过滤布置。但是，应当指出的是燃烧废气通常包括盐酸(HCl)。据推理，ePTFE膜层76的具体 结构(例如，由原纤维82和节点84限定的微孔隙)提供能收集燃烧废气内盐酸的合适表面积。据推理盐酸还能将元素汞氧化为氯化汞。另外，据推理，由于几何结构(例如，褶皱48)而存在的颗粒物质100的存在提供俘获所形成的氯化汞的物质。因此，由该过滤布置12所截留的总汞量相对较高。參看图I的实例，其示出了积聚于过滤布置12的脏空气集气室18内的颗粒物质100'的代表性积聚。应当指出的是用于俘获在燃烧废气内的汞的ー些现有技术方案包括将吸附剂引入到燃烧废气内。吸附剂常常为活性碳，其能吸收或俘获汞。返回至图I所示的实例系统，应了解到提供了用于引入吸附剂202(例如，活性碳)的这样的可选的布置200。应清楚，引入或喷射这样的活性碳作为吸附剂202是可选的。设想到可选的布置200可为用于使得流中的至少ー些颗粒物质积聚的布置的部分。这样的布置200的实例包括储存单元，其用于保存吸附剂(例如，碳)，计量/递送部件，和类似/相对应部件。此为将吸附剂引入到燃烧废气内的手段的实例。—般而言,将活性碳202引入或喷射到燃烧废气内当然具有辅助俘获汞的潜在益处。但是，引入这样的吸附剂202可具有ー些后果。特定而言，引入的活性碳202可与由过滤布置12所俘获的飞灰混合。应当指出的是飞灰作为燃烧废气过滤副产物可具有一定价值。举例而言，飞灰可销售用于生产水泥。但是，在飞灰内存在活性碳可具有使飞灰不太合乎这种水泥生产用途的后果。因此，使用活性碳可具有减少收集和销售飞灰得到的收入的后果。此外，活性碳本身可具有购置成本。易于了解到活性碳的总成本与所用的活性碳量成比例。而且，应当指出的是活性碳作为颗粒从可选的布置200引入。一般而言，活性碳颗粒的大小小于飞灰颗粒大小。应了解在存在ePTFE膜层76的情况下，活性碳可引起关于渗透到介质基板层70内且阻挡介质基板层70的问题。但是，根据本发明的一方面，ePTFE膜层76并不允许颗粒物质100 (例如，活性碳(若存在)或飞灰)过度渗透到ePTFE膜层76内。不同的是，颗粒物质100(例如飞灰和/或活性碳)主要保留在ePTFE膜层76的外表面54上而不显著地埋入于ePTFE膜层内。具体而言，颗粒物质100 (例如，飞灰和/或活性碳)太大而不能显著地滲透到ePTFE膜层76的孔隙内，因为膜层孔隙小于粒子。这种防止显著渗透到ePTFE膜层76内具有以下益处能解決/减轻颗粒物质100在滤筒的过滤介质40上结块。举例而言，再次关注图I所示的实例,应了解示意性地示出可选的已知反向流布置300。这种布置300能提供在相反流动方向的流体(例如，空气)302( “相反”方向是关于通过过滤布置前进的燃烧废气的流而言)。反向流动流体302能从过滤介质30转移和移除积聚(例如，结块的)颗粒物质(例如，飞灰和/或活性碳)。这种从过滤介质30移除的“结块”然后能如附图标记100'所示积聚在脏空气集气室18底部。这样的布置300的实例包括压缩机、压缩空气储集器、空气导向部件和类似/相关联的结构。此为用于通过过滤布置引入反向流以移除积聚的颗粒物质的实例。
尽管移除了“结块”颗粒，但在反向流动清洁之后，滤筒30的几何结构(例如，诸如褶皱48)使得至少ー些颗粒物质保留在过滤介质40上且特别地在ePTFE膜层76上。如所提到的那样，据推理此颗粒物质的存在为有效地俘获汞的过程的部分。具体而言，据推理颗粒物质俘获在ePTFE膜层76的原纤维和节点处形成的氯化汞。因此，据推理ePTFE膜层76的几何结构提供保持至少ー些颗粒物质100用于在反向流动清洁之后收集氯化汞的目的。如所提到的那样，引入活性碳吸附剂202是可选的。所喷射的可选碳量可基于废气内存在的汞量和/或待俘获的所需汞量百分比来审定和调整。一般而言，认为在不引入任何碳的情况下，具有ePTFE层76和几何结构(例如褶皱48)的本发明的方面提供大约75-80%的汞俘获。在ー实例内，注意到在不引入任何碳的情况下俘获大约78%的汞。 在上调活性碳喷射量时，注意到俘获了更大量的汞。在ー实例内，注意到下列情況经由
O.3pounds/mmacf的活性碳引入速率,87%萊俘获；经由O. 61bs/mmacf的活性碳引入速率，92%汞俘获；以及，经由2. Olbs/mmacf的活性碳引入速率，96%汞俘获。设想到本发明可高效地俘获汞使得吸附剂引入(例如，从可选布置200)速率可小于不存在具有所构造的几何结构的至少ー个ePTFE层的情况下从燃烧废气俘获相对应汞量所需的吸附剂引入速率至少80%。还设想到本发明可高效地俘获汞使得吸附剂引入(例如，从可选布置200)速率可小于不存在具有所构造的几何结构的至少ー个ePTFE层的情况下从燃烧废气俘获相对应汞量所需的吸附剂引入速率至少90%。还设想到具有所构造的几何结构以保持至少ー些积聚的颗粒物质的ePTFE膜层76对于汞充分高效而不需要用于提供活性碳吸附剂202的可选布置(即，为可选的)。如所提到的那样，存在活性碳可造成可能用于销售的飞灰品质略微降级。照此，能具有可选的初步飞灰处理布置400来试图获得可特别适合于销售的更大量飞灰。这样的可选布置400的ー实例在图I的实例内示出。具体而言，示出可选的初步飞灰处理布置400以在燃烧废气前进到过滤布置12之前从燃烧源接收燃烧废气。若干类型的结构部件可包括于可选的初步飞灰处理布置400内，诸如静电除尘器和/或第一级过滤器或其它类似结构。此可认为是提供初歩装置400的实例，其位于所述过滤布置12上游，用于在燃烧废气前进到过滤布置12之前从燃烧废气移除至少ー些颗粒物质100。应当指出的是在袋滤室内俘获并积聚的颗粒物质，诸如飞灰和/或可能活性碳通常包括比可选初步飞灰处理布置400所积聚的飞灰更高百分比的汞。而且，如果利用活性碳喷射来帮助在过滤布置12内俘获汞，则在过滤布置12内积聚的颗粒100'将具有活性碳。如多次讨论的那样，这样的积聚物100'可能不符合再次销售需要。但当鉴于能在可选初步飞灰处理布置400积聚的飞灰来考虑时，可能此颗粒积聚物10(V为总颗粒积聚物的相对较小的部分。因此，能获得有一定价值的飞灰副产物。总之，本发明能提供ー种改进从包含燃烧废气的流移除汞的方法。该方法包括提供过滤布置，包括提供至少ー个ePTFE层；以及将至少ー个ePTFE层构造成具保持至少ー些积聚颗粒物质的几何结构。该方法包括由该几何结构使在流中的至少ー些颗粒物质积聚于该过滤布置上。该方法还可包括引入反向流通过过滤布置以移除积聚的颗粒物质，至少ー个ePTFE层在反向流期间由至少ー个ePTFE层的几何结构保持至少ー些积聚的颗粒物质。该方法可包括并不将吸附剂引入到燃烧废气内的选择且具体地并不将活性碳作为吸附剂引入到燃烧废气内的选择。该方法还可包括将吸附剂引入到燃烧废气内用于在过滤布置处从燃烧废气俘获汞的目的。但该方法可包括吸附剂引入速率小于不存在具有所构造的几何结构的至少ー个ePTFE层的情况下从燃烧废气俘获相对应量汞所需的吸附剂引入速率至少80%且可能90%。该方法还可包括提供初歩装置，其位于过滤布置上游，用于在燃烧废气前进到过滤布置之前从燃烧废气移除至少ー些颗粒物质。而且，总之，本发明能提供一种用于改进从包含燃烧废气的流移除汞的系统。该系统包括过滤布置，包括提供至少ー个ePTFE层，至少ー个ePTFE层被构造成具有保持至少一些积聚颗粒物质的几何结构。该系统 包括使流中的至少ー些颗粒物质由该几何结构积聚于过滤布置上的布置。该系统还可包括引入反向流通过过滤布置以移除积聚的颗粒物质，且也可使得至少ー个ePTFE层的几何结构在反向流期间保持至少ー些积聚颗粒物质。该系统还可不包括用于将诸如活性碳的吸附剂引入到燃烧废气内的装置。该系统可包括提供初歩装置，其位于过滤布置上游，用于在燃烧废气前进到过滤布置之前从燃烧废气移除至少ー些颗粒物质。该系统可包括将吸附剂弓I入到燃烧废气内用于在过滤布置从燃烧废气俘获汞目的的装置。用于引入吸附剂的装置使得能在小于不存在具有所构造的几何结构的至少ー个ePTFE层的情况下从燃烧废气俘获相对应量汞所需的吸附剂引入速率至少80%且可能90%的引入速率提供吸附剂。该系统还可包括提供初歩装置，其位于过滤布置上游，用于在燃烧废气前进到过滤布置之前从燃烧废气移除至少ー些颗粒物质。參考上文所述的实例实施例描述了本发明。在阅读和理解本说明书时其他人将会想到修改和更改。合并了本发明的ー个或多个方面的实例实施例预期包括所有这些修改和更改，只要它们在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种改进从包含燃烧废气的流移除汞的方法，所述方法包括 提供过滤布置(12)，其包括 提供至少一个ePTFE层(76);和 将所述至少一个ePTFE层(76)构造成具有保持至少一些积聚颗粒物质(100)的几何结构(48);以及 由所述几何结构(48)使在所述流中的至少一些颗粒物质积聚于所述过滤布置(12)上。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于还包括引入反向流(302)通过所述过滤布置(12)以移除积聚的颗粒物质，所述至少一个ePTFE层(76)在所述反向流(302)期间由所述至少一个ePTFE层(76)的几何结构(48)保持所述至少一些积聚的颗粒物质。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法并不包括将吸附剂引入到所述燃烧废气中。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法并不包括将活性碳作为吸附剂引入到所述燃烧废气内。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括将吸附剂(202)引入到所述燃烧废气内用于在所述过滤布置(12)从所述燃烧废气俘获汞的目的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，吸附剂(202)引入速率比不存在具有所构造的几何结构的至少一个ePTFE层的情况下从燃烧废气俘获相对应量汞所需的吸附剂引入速率小至少80%。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，吸附剂(202)引入速率比不存在具有所构造的几何结构的至少一个ePTFE层的情况下从燃烧废气俘获相对应量汞所需的吸附剂引入速率小至少90%。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括提供初步装置(400)，其位于所述过滤布置(12)上游，用于在所述燃烧废气前进到所述过滤布置(12)之前从所述燃烧废气移除至少一些颗粒物质。
9.一种用于改进从包含燃烧废气的流移除汞的系统(10)，所述系统(10)包括 过滤布置(12)，其包括至少一个ePTFE层(76)，所述至少一个ePTFE层(76)被构造成具有保持至少一些积聚颗粒物质(100)的几何结构(48);以及 用于由所述几何结构(48)使在所述流中的至少一些颗粒物质积聚(100)到所述过滤布置(12)上的布置(例如，26和/或200)。
10.根据权利要求9所述的系统(10)，其特征在于还包括用于引入反向流(302)通过所述过滤布置(12)以移除积聚的颗粒物质的装置，且至少一个ePTFE层(76)的所述几何结构(48)在所述反向流(302)期间保持所述至少一些积聚颗粒。
11.根据权利要求9所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)并不包括用于将吸附剂引入到所述燃烧废气内的装置。
12.根据权利要求11所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)并不包括用于将活性碳作为吸附剂引入到所述燃烧废气内的装置。
13.根据权利要求9所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)包括初步装置(400)，其位于所述过滤布置(12)上游，用于在所述燃烧废气前进到所述过滤布置(12)之前从所述燃烧废气移除至少一些颗粒物质。
14.根据权利要求9所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)包括用于将吸附剂(202)引入到燃烧废气内用于在所述过滤布置(12)从所述燃烧废气俘获汞的装置(200)。
15.根据权利要求14所述的系统(10)，其特征在于，用于引入吸附剂(202)的所述装置(200)提供比不存在具有所构造的几何结构的至少一个ePTFE层的情况下从燃烧废气俘获相对应量汞所需的吸附剂引入速率小至少80%的吸附剂(202)引入速率。
16.根据权利要求15所述的系统(10)，其特征在于，用于引入吸附剂(202)的装置(200)提供比不存在具有所构造的几何结构的至少一个ePTFE层的情况下从燃烧废气俘获相对应量汞所需的吸附剂引入速率小至少90%的吸附剂(202)引入速率。
全文摘要
本申请涉及用于燃煤电厂汞控制的改进的粉末吸附剂利用。其中，提供了一种用于改进从包含燃烧废气的流移除汞的方法和相关联的系统(10)。该方法包括提供过滤布置(12)，其包括提供至少一个ePTFE层(76)；以及将至少一个ePTFE层(76)构造成具有保持至少一些积聚颗粒物质(100)的几何结构(48)。该方法包括由几何结构(48)使流中的至少一些颗粒物质积聚于过滤布置(12)上。
文档编号B01D53/02GK102728177SQ20121012731
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月16日 优先权日2011年4月15日
发明者P·M·马利, R·W·泰勒, V·班萨尔 申请人:Bha控股公司