排放控制系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是提交于2012年2月1日，申請?zhí)枮?01280014466. 6,題為"排放控制系 統(tǒng)"的專利申請的分案申請。本申請要求于2011年2月1日提交且發(fā)明名稱為"排放控制 系統(tǒng)"的第61/438,404號臨時申請的權益。本申請要求于2011年8月26日提交且發(fā)明名 稱為"HBr處理"的第61/527, 949號臨時申請的權益。
技術領域
[0002] 無
【背景技術】
[0003] 無

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 如本文所使用，對HBr注入濃度的引用被寫成HBr占干煙道氣體積的百萬分率 (ppmvd)。ppmvd濃度的表示法僅表示氣相濃度，包括氣體中夾帶的成分，但不包括氣體中不 夾帶的任何成分。因此，附在氣體夾帶的飛灰上的HBr (或活性溴）將被包括在HBrppmvd 數(shù)量中，而附在導管壁上的飛灰中的HBr將不被包括在內(nèi)。因此，為達成本披露的目的， 以ppmvd為單位的HBr濃度表示法把與被夾帶的飛灰或其他被夾帶的顆粒物質(zhì)結(jié)合的任 何HBr當作處在蒸汽相來計算。在注入其他化合物或氣體不是煙道氣的情況下，ppmvd的 計算仍然相同。如本文中所使用，用單位yg/m 3表示的氣體濃度表示在標準條件68 °F和 14. 696psi下的濃度。
[0005] 本文所述的用于處理汞污染氣體的方法可以包括（例如）將從HBr與HI中選擇 的鹵化氫引入含有一定量的顆粒物質(zhì)的汞污染氣流中，其引入速率足以產(chǎn)生至少〇. Ippmvd 的濃度；其中在所述汞污染氣流中，全部顆粒物質(zhì)中超過50%為原生顆粒物質(zhì)；使一定量 的活性溴與所述原生顆粒物質(zhì)接觸；生成摻雜顆粒物質(zhì)；用所述摻雜顆粒物質(zhì)覆蓋過濾介 質(zhì)；以及使一部分所述汞污染氣流通過所述過濾介質(zhì)上的所述摻雜顆粒物質(zhì)。在一種相關 方法中，從HBr與HI中選擇的所述鹵化氫為HBr。在一種相關方法中，從HBr與HI中選擇的 鹵化氫的所述引入過程可能發(fā)生在所述汞污染氣流低于750 °F時。在一種相關方法中，從 HBr與HI中選擇的鹵化氫的所述引入過程發(fā)生在所述汞污染氣流高于180°F時。在另一種 相關方法中，所述汞污染氣流為煤的燃燒的副產(chǎn)物，所述煤的氯含量按重量計小于300ppm 且汞含量按重量計大于50ppb。在又一種相關方法中，從HBr與HI中選擇的鹵化氫的所述 引入過程的引入速率所產(chǎn)生的濃度最大為15ppmvd。
[0006] 本文所述的用于處理汞污染氣體的方法可以包括（例如）將稀釋HBr水溶液引入 含有一定量的顆粒物質(zhì)的汞污染氣流中，其HBr引入速率足以產(chǎn)生至少0.1 ppmvd的HBr濃 度；使一定量的活性溴與一部分所述一定量的顆粒物質(zhì)接觸；由所述一定量的活性溴與所 述一定量的顆粒物質(zhì)生成摻雜顆粒物質(zhì)；以及產(chǎn)生靜電力從而將超過50 %的所述摻雜顆 粒物質(zhì)從所述汞污染氣流中去除。在一種相關方法中，在所述摻雜顆粒物質(zhì)上收集汞。在 另一種相關方法中，在靜電除塵器中產(chǎn)生所述靜電力。在又一種相關方法中，稀釋HBr水溶 液的所述引入過程的引入速率所產(chǎn)生的HBr濃度最大為lOppmvd。
[0007] 本文所述的用于處理汞污染氣體的方法可以包括（例如）將汞污染氣體引入導 管；其中所述導管包含易受HBr影響材料；其中所述汞污染氣體具有初始汞量；其中所述導 管具有內(nèi)表面；將一定量的稀釋HBr水溶液注入所述導管中；其中所述一定量的稀釋HBr 水溶液的所述注入是通過多個噴嘴進行，其HBr注入速率足以產(chǎn)生至少0.1 ppmvd的HBr濃 度；其中所述多個噴嘴的噴霧圖案覆蓋了所述導管的大部分截面；其中HBr水溶液沒有大 量積累在所述內(nèi)表面上；以及使所述汞污染氣體與介質(zhì)接觸，由此將至少50%的所述初始 汞量從所述汞污染氣體中去除。在一種相關方法中，所述一定量的稀釋HBr水溶液的所述 注入過程發(fā)生在所述汞污染氣體處在180 °F與750 °F之間時。在另一種相關方法中，所述 一定量的稀釋HBr水溶液的所述注入過程發(fā)生在所述汞污染氣體處在180 °F與750 °F之間 時。在又一種相關方法中，所述多個噴嘴為多個雙路流體噴嘴，且所述稀釋HBr水溶液的 HBr濃度大于0. 25%。在再另一種相關方法中，所述一定量的稀釋HBr水溶液的所述注入 是通過多個噴嘴進行，其HBr注入速率產(chǎn)生的HBr濃度最大為lOppmvd。
[0008] 本文所述的用于處理汞污染氣體的方法可以包括（例如）將活性溴引入處理區(qū) 域；使汞污染氣流通過所述處理區(qū)域；其中所述汞污染氣流含有氮；其中所述活性溴在所 述處理區(qū)域中的停留時間至少是所述氮在所述處理區(qū)域中的停留時間的1. 1倍；以及使用 顆粒控制裝置從所述汞污染氣流中去除至少50%的包含在所述汞污染氣流中的所述汞。在 一個相關實例中，將活性溴引入所述處理區(qū)域的引入速率可以產(chǎn)生〇· Ippmvd與IOppmvd之 間的活性溴濃度。在一系列相關實例中，所述活性溴在所述處理區(qū)域中的停留時間可以是 所述氮在所述處理區(qū)域中的停留時間的至少1. 2倍、1. 5倍或甚至2. 0倍。
[0009] 本文所述的用于處理煙道氣的方法可以包括（例如）將活性溴引入處理區(qū)域；將 氨引入所述處理區(qū)域；使具有初始灰含量與初始汞含量的一定量的煙道氣通過所述處理區(qū) 域；在顆?？刂蒲b置中收集初始灰含量的至少80% ;以及在顆?？刂蒲b置中收集初始汞含 量的至少50%。在一個相關實例中，所述顆?？刂蒲b置中收集到的灰中的總的氨含量按重 量計至少為40ppm。在另一個相關實例中，所述顆?？刂蒲b置中收集到的所述灰含有初始 汞含量的至少60%。在再另一個相關實例中，將活性溴引入所述處理區(qū)域的引入速率產(chǎn)生 0· Ippmvd與IOppmvd之間的活性溴濃度。
[0010] 在本文所描述的各種實施例中，制備具有特殊性質(zhì)的灰成分。有時將這些灰成分 稱為"經(jīng)調(diào)節(jié)的灰吸附劑"。本文所使用的術語"經(jīng)調(diào)節(jié)的灰吸附劑"指的是按重量計活性 溴含量大于20ppm的灰。本文所使用的術語"活性溴"指的是HBr以及其含溴原子的直接 分解產(chǎn)物。可以被稱為"活性溴"的化合物的實例包括HBr、溴基和Br ^除了經(jīng)調(diào)節(jié)的灰 吸附劑的基本活性溴濃度之外，如本文中描述的實施例的許多獨立的變體中所實踐的，經(jīng) 調(diào)節(jié)的灰吸附劑的活性溴濃度可以大于60ppm、大于lOOppm、大于200ppm、小于2000ppm、小 于5000ppm以及小于10, OOOppm。根據(jù)本文所述的方法對煙道氣的處理可以（例如）通過 使汞附到飛灰上從而在煙道氣中脫汞，且在從煙道氣中去除飛灰之前不會產(chǎn)生汞的任何大 量再排放。如本文所述的煙道氣的處理可以使得煙道氣中總溴原子的90%以上在整個區(qū)域 上處于活性溴的形態(tài)，含汞煙道氣在該區(qū)域中得到處理。在具有靜電除塵器的系統(tǒng)中，可以 通過本文所述的處理來減少可過濾顆粒物質(zhì)的排放。
[0011] 本文所述的用于處理煙道氣的方法可以包括（例如）使煙道氣通過處理區(qū)域；將 從HBr與HI中選擇的鹵化氫引入所述處理區(qū)域中，其速率足以產(chǎn)生至少0.1 ppmvd的濃度； 在所述處理區(qū)域的多個表面上生成經(jīng)調(diào)節(jié)的灰吸附劑，使得所述處理區(qū)域的處理面積與煙 道氣流量之比至少為〇. 3分鐘/英尺；以及繼續(xù)將從HBr與HI中選擇的所述鹵化氫引入所 述處理區(qū)域中，直到所述處理區(qū)域達到60ppmvd*hrs的累計注入水平。在一個相關實例中， 從HBr與HI中選擇的所述鹵化氫為HBr。在另一個相關實例中，將從HBr與HI中選擇的所 述鹵化氫引入所述處理區(qū)域中的引入速率產(chǎn)生的活性溴濃度小于lOppmvd。在不同的相關 實施例中，處理面積與煙道氣流量之比可以是至少0. 3分鐘/英尺、至少0. 5分鐘/英尺， 以及至少3.0分鐘/英尺。
[0012] 本文所述的用于處理汞污染氣體的方法可以包括（例如）燃燒以重量計至少含 50ppb汞的燃料；燃燒大量的處理成分；其中所述處理成分從以下成分中選擇：2_(溴甲 基）環(huán)氧乙烷；1-溴丙-2-酮；1-溴丁烷；2-溴丁烷；1-溴-2-甲基丙烷；1-溴-3-甲基丁 燒；2-溴-2-甲基丁燒；1-溴戊燒；2-溴戊燒；2-溴戊燒；1-溴-2-乙氧基乙燒；溴苯；2-溴 吡啶；二溴甲烷；1，2-二溴乙烷；1，1-二溴乙烷；1，2-二溴乙烷；2, 2-二溴乙腈；2, 3-二溴 丙-卜稀；2-溴乙?；?；1，2-二溴丙烷；1，3-二溴丙烷；1，3-二溴丁燒；1，4-二溴丁燒； 1，3-二溴丙-2-醇；2, 3-二溴丙-1-醇；1，4-二溴戊燒；1，5-二溴戊燒；1-溴-2-(2-溴 乙氧基）乙烷；（1R，2R)-1，2-二溴環(huán)己烷；1，6_二溴己烷；二溴甲苯；1，8_二溴辛烷； 1，1，2-三溴乙烷；2, 2, 2-三溴乙醛；以及1，1，2, 2-四溴乙烷；以及將所述燃料的所述燃燒 的至少一種產(chǎn)物與所述大量的所述處理成分的所述燃燒的至少一種產(chǎn)物混合。在一個相關 實例中，所述處理成分為溴乙烷。在另一個相關實例中，所述處理成分為三溴甲烷。在另一 個相關實例中，所述處理成分為二溴甲烷。在另一個相關實例中，所述處理成分為1，2-二 溴乙烷。在另一個相關實例中，所述處理成分為1，2-二溴乙烷。
[0013] 可以從以下實例中理解到，本文描述的各種實施例可以具有一個或多個以下 特征：在獨立但相關的實施例中，就在HBr水溶液注入點之前的煙道氣溫度可以為低于 1100 °F、低于750 °F，以及低于710 °F。在獨立但相關的實施例中，就在HBr水溶液注入 點之前的煙道氣溫度可以為大于180 °F、大于200 °F、大于220 °F、大于325 °F，以及大于 425 °F。作為一個實例，就在HBr水溶液注入點之前的煙道氣溫度可以為大約700 °F。煙氣 可以是煅燒工藝中的煙氣。煙氣也可以是礦石焙燒工藝中的煙氣。煙道氣還可以是燃煤發(fā) 電廠或鍋爐中的煙道氣。在一系列不同但相關的實例中，本文所描述的方法可以用于處理 氯含量以重量計低于500ppm的煤、氯含量以重量計低于300ppm的煤，以及氯含量以重量計 低于IOOppm的煤。本文所描述的各處理可以將超過50%的存在于煙道氣中的任何Hg(O) 氧化成Hg (II)，以及可以將超過80 %的存在于煙道氣中的任何Hg(O)氧化成Hg (II)。本 文所描述的被燃燒并經(jīng)過處理的煤中，每克煤汞含量可大于〇. 05 μ g、每克煤汞含量可大于 0. 10 y g，或甚至每克煤汞含量可大于0. 15 μ g。經(jīng)過本文所描述的方法處理的煙道氣的汞 含量可以大于1. 〇 μ g/dscm、大于2. 0 μ g/dscm，或者甚至萊含量可以大于4. 0 μ g/dscm。 盡管本文所描述的實例說明了 HBr的有效性，但也可以考慮以相似方式使用諸如HF、HC1、 HBr、HI、F2、Cl2、BrjP 12之類的成分，但具有不同程度的有效性。在特定實施例中，供應到煙 道氣中的所供給的含鹵素添加劑的量以煤與所供給的添加劑的總重量計可以是300ppm或 以下（即，大致為每kg燃煤添加小于0. 3g的HBr)。在獨立但相關的實施例中，所供給的添 加劑可以為250ppm或更少、200ppm或更少、200ppm或更少、150ppm或更少，或甚至IOOppm 或更少。在許多經(jīng)過實踐的實施例中，排放到大氣中的煤中汞的重量百分比低于20%，且在 一些情況下中排放到大氣中的煤中汞的重量百分比低于10%。
【附圖說明】
[0014] 圖1為描述了各個實例的特征的圖表。
[0015] 圖2與圖3呈現(xiàn)了在實例IA至IE中受測試的工業(yè)設備的布局。
[0016] 圖4為在實例IB的測試過程中總的汞濃度的圖表。
[0017] 圖5為在實例IC的測試過程中總的汞濃度的圖表。
[0018] 圖6為在實例IE的測試過程中總的汞濃度的圖表。
[0019] 圖7呈現(xiàn)了在實例2中受測試的工業(yè)設備的布局。
[0020] 圖8為從實例2的測試中得到的汞氧化對HBr注入率的圖表。
[0021 ] 圖9為從實例2中得到的氨注入速率和NOx排放系數(shù)對HBr注入濃度的圖表。
[0022] 圖10為覆蓋有經(jīng)HBr處理的灰的SCR的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的視圖。
[0023] 圖11為覆蓋有經(jīng)HBr處理的灰的ESP的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的視圖。
[0024] 圖12呈現(xiàn)了在實例5中受測試的工業(yè)設備的布局。
[0025] 圖13展示了從實例5中得到的氧化結(jié)果。
[0026] 圖14為實例5的測試的總的汞排放量對HBr劑量的圖表。
[0027] 圖15為實例5的測試的總的脫汞率對累計HBr劑量的圖表。
[0028] 圖16為實例5的測試的煙囪汞濃度對累計HBr劑量的圖表。
[0029] 圖17為實例6中所描述的袋式除塵器的圖。
[0030] 圖18為實例6中所描述的袋式除塵器的內(nèi)部的圖。
[0031] 圖19呈現(xiàn)了在實例7中受測試的工業(yè)設備的布局。
[0032] 圖20為在實例7的測試過程中煙囪汞濃度的圖表。
[0033] 圖21描繪了實例13中所描述的HBr供給系統(tǒng)