專利名稱：從熱道煙道氣中除去汞類物質(zhì)的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種從礦物燃料能量轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的熱煙道氣中除去汞類物質(zhì)，尤其是單質(zhì)汞的方法和裝置。
暴露于高含量汞中會(huì)對(duì)人類產(chǎn)生嚴(yán)重的神經(jīng)和發(fā)育影響?？諝庵泄臐舛韧ǔ：艿筒⒂绊懮跷ⅲ且坏┕M(jìn)入水中，它可以在魚中累積并對(duì)食用該被汞污染的魚的人們產(chǎn)生危害。礦物燃料含有許多重金屬，包括汞。即使汞在煤中的含量很低，通常在大約0.05-0.2ppmw之間，但近年來從燃煤電廠排放出的汞已經(jīng)對(duì)公眾健康形成了重大的危害。因此，減少公共事業(yè)電廠廢氣中的汞具有重大的意義。
眾所周知，礦物燃料火力發(fā)電廠的廢氣可以包含單質(zhì)、氧化物和顆粒形式的汞。廢氣中的單質(zhì)汞不會(huì)粘附于煙塵和其它顆粒，而是即使在廢氣冷卻到約65℃后，也易于以蒸氣形式殘留，因此，廢氣中的單質(zhì)汞不會(huì)被常規(guī)除塵裝置如靜電沉積器、纖維織網(wǎng)過濾器或常規(guī)的洗滌器回收，卻反而會(huì)釋放到大氣中。
市政固體廢物焚燒爐的廢氣中排放的高含量汞通常用粉末活性炭調(diào)控，其中將活性炭注入空氣污染控制裝置的上游廢氣。但是，來自電廠的每單位體積煙道氣排放的汞含量比廢物焚燒爐排放的低一或兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這使得利用現(xiàn)有的活性炭技術(shù)很難以經(jīng)濟(jì)有效的方式捕獲來自電廠的這樣低含量水平的汞。
許多燃料含有氯，其可與煙道氣中的汞部分反應(yīng)生成氯化汞。氣體氯化汞易于在飛灰顆?；蚋弑砻娣e吸附劑上聚集，它們可以由常規(guī)除塵裝置從廢氣中有效的除去。氯化汞還易溶于水，從而其可通過被吸收于濕式洗滌設(shè)備的水溶液中而從煙道氣中除去。
對(duì)燃煤系統(tǒng)釋放的痕量單質(zhì)的早期研究已經(jīng)表明，增大燃煤系統(tǒng)的爐中的含氯量可導(dǎo)致形成的HgCl2增加，并表明噴霧干燥器能有效的將HgCl2從爐中排放的煙道氣中除去。近年來，已有專利公開了使用特殊的煙道氣凈化設(shè)備減少汞的方法，該方法包括增加廢氣中的氯含量。
美國(guó)專利5,435,980公開了當(dāng)對(duì)由低氯化物含量的燃煤產(chǎn)生的煙道氣進(jìn)行除塵時(shí)，為了將單質(zhì)Hg轉(zhuǎn)變?yōu)镠gCl2，增加輸送到噴霧干燥器的氯化物量。通過例如在噴霧干燥器的堿性吸收劑的含水懸浮液中加入堿金屬鹽溶液，通過向爐中的煤輸送含氯物質(zhì)或通過將氣體HCl注入爐的下游煙道氣來實(shí)現(xiàn)氯化物的增加。備選的是，美國(guó)專利5,900,042提出了使氣流與例如氯溶液或氯酸(HClO3)進(jìn)行反應(yīng)，從而將該氣流中的單質(zhì)汞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘墓衔?，并將該氣流通過濕式洗滌器。
公開號(hào)為0860197的歐洲專利提出了將汞的氯化劑如氯化氫(HCl)或氯化銨(NH4Cl)加入催化NOx還原設(shè)備的上游廢氣，從而在除氮催化劑存在下將單質(zhì)汞轉(zhuǎn)變?yōu)槁然?HgCl2)。在該方法中，水溶性的HgCl2在具有堿性吸收溶液的濕式除硫設(shè)備中除去。該方法僅在含有除氮催化劑的系統(tǒng)中有用。
但是，上述專利中討論的所有方法會(huì)遇到在低汞含量時(shí)汞的清除率差和/或?qū)е聫U氣管道腐蝕之類問題。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種從熱煙道氣中除去汞的新的高效方法和裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種從大量廢氣中有效除去低含量汞的方法和裝置。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種從熱煙道氣中有效除去汞并使煙道氣管道腐蝕最小化的方法和裝置。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種從熱煙道氣中同時(shí)除去汞和氮氧化物的低成本方法和裝置。
為了達(dá)到本發(fā)明的這些目的和其它目的，提供了如在方法獨(dú)立權(quán)利要求中所述的從煙道氣中除去汞的新方法。因此，本發(fā)明提供了從礦物燃料能量轉(zhuǎn)換裝置放出的含汞和顆粒固體的煙道氣中除去汞并使之通過煙道氣管道的方法。該方法包括下述步驟(a)為了將汞氧化為HgCl2，通過在注入位置將含有溶于例如水中的含氯化物鹽的溶液注入煙道氣管道中，使煙道氣中的汞與該溶液接觸，(b)在步驟(a)之前或之后將該溶液加熱到至少約300℃，和(c)利用從煙道氣中除去顆粒固體的裝置從煙道氣中除去已氧化的汞。
而且，本發(fā)明提供了如在裝置獨(dú)立權(quán)利要求中所述的從煙道氣中除去汞的新裝置。因此，本發(fā)明提供了從礦物燃料能量轉(zhuǎn)換裝置放出的含汞和顆粒固體的煙道氣中除去汞的裝置。該裝置包括用于傳送廢氣的煙道氣管道；或(i)加熱溶于例如水中的含氯化物鹽的溶液到至少約300℃的裝置和將該溶液注入煙道氣管道中的裝置；或(ii)為了將煙道氣中的汞氧化為HgCl2，將溶于水中的含氯化物鹽的溶液注入煙道氣管道的上游部分的裝置，和從煙道氣中除去顆粒固體和聚集于顆粒固體上的已氧化汞的裝置。
當(dāng)煙道氣冷卻時(shí)，煙道氣中的氧氣能氧化至少一部分Hg為HgO。小部分的HgO聚集于煙道氣中的飛灰顆粒上，并可通過從煙道氣中除去顆粒固體的裝置比如靜電沉積器、纖維織網(wǎng)過濾器從煙道氣中除去。
本發(fā)明的基本思想是通過使汞與含有溶于溶劑例如水中的含氯化物鹽的溶液接觸并加熱到至少約300℃，使得煙道氣中的單質(zhì)汞被有效的氧化為氯化汞。在加熱期間，溶液中的鹽離解為分子和離子。因而，加熱該溶液能促進(jìn)鹽使煙道氣中的汞轉(zhuǎn)變?yōu)镠gCl2的能力。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所選擇的注入位置足以使(i)在此處的煙道氣溫度為約650-980℃，從而使得該溶液在煙道氣管道中能快速地加熱到至少約300℃，或者(ii)在此處的煙道氣溫度低于約650℃并且在溶液注入煙道氣管道之前該溶液被加熱到至少約300℃。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，含氯化物鹽是氯化銨(NH4Cl)。當(dāng)在煙道氣溫度高于約650℃的注入位置注入溶劑例如為水的NH4Cl溶液時(shí)，該溶液中的NH4Cl迅速升溫并離解為多種形式，包括Cl-和NH4+離子，以及Cl2、NH3和HCl分子。當(dāng)煙道氣在煙道氣管道中冷卻時(shí)，氯類物質(zhì)與Hg和HgO在約370℃或低于約370℃下反應(yīng)，并且主要形成HgCl2。注入位置優(yōu)選在煙道氣管道的上游部分，以使得由NH4Cl形成的氯類物質(zhì)具有充足的滯留時(shí)間使得單質(zhì)汞轉(zhuǎn)變?yōu)镠gCl2。
優(yōu)選地，注入位置足以使煙道氣溫度高于約700℃，甚至更優(yōu)選高于約800℃。在上述溫度下，由NH4Cl形成的NH3根據(jù)選擇性非催化還原(SNCR)方法減少管道廢氣中的氮氧化物含量。但是，在低于約700℃時(shí)，NH3與NOx的反應(yīng)速率大大降低。
當(dāng)能量轉(zhuǎn)換工廠包含循環(huán)流化床鍋爐時(shí)，有利的是將NH4Cl溶液立即注入鍋爐的下游燃爐，優(yōu)選注入在燃爐與鍋爐的熱回路旋風(fēng)分離器之間的管道。在該位置，溫度通常高于約800℃，并且灰分和未燃燒的燃料顆粒的濃度相對(duì)高。對(duì)于包含粉煤燃燒器的工廠，有利的是將NH4Cl立即注入燃爐的下游，此處的溫度通常高于約800℃，并且廢氣仍含有未燃燒的碳顆粒。
在將NH4Cl溶液注入煙道氣管道之前，有利的是將NH4Cl溶液加熱到一定程度，例如約100℃-200℃。較高的溶液起始溫度可加速煙道氣管道中NH4Cl離解為多種離子和分子，從而確保在煙道氣冷卻到約370℃之前(在該溫度下開始形成大量的HgCl2)，形成所期望的氯化合物和離子。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案，在將該溶液注入煙道氣管道之前，首先將NH4Cl溶液加熱到高于約300℃，從而NH4Cl分子離解為例如NH3和HCl分子。以這種方法，可將溶液注入較低溫度的煙道氣，因?yàn)镠Cl和其它氯化合物和離子可立即與Hg反應(yīng)形成HgCl2。同時(shí)，注入的NH3可用來減少煙道氣中NOx含量，例如在選擇性催化還原(SCR)設(shè)備中。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案，含氯化物鹽選自氯化鈉(NaCl)，氯化鉀(KCl)和氯化鈣(CaCl2)。與其它優(yōu)選鹽相似，這些鹽可注入煙道氣管道的高溫區(qū)域并在此被快速加熱到至少約300℃，或者在注入煙道氣管道的較低溫區(qū)域之前，將其加熱到至少為最低溫度。該最低加熱溫度隨含氯化物鹽的類型變化，但通常在約300℃-700℃之間。
HgCl2分子較單質(zhì)汞更趨于聚集在煙道氣的飛灰顆粒上。當(dāng)如上所述將足夠量的含氯化物鹽注入煙道氣時(shí)，實(shí)際上煙道氣中的所有單質(zhì)汞均被氧化，殘留單質(zhì)汞的量減少到痕量水平。有利地位于溫度在約130℃-170℃之間的常規(guī)低溫除塵器可用于除去大于約90％的已氧化的或顆粒狀的汞。該除塵器可以例如為靜電沉積器或纖維織網(wǎng)過濾器。在這兩種備選方案中，纖維織網(wǎng)過濾器顯得更有效。我認(rèn)為這是因?yàn)镠gCl2分子具有較高的幾率會(huì)聚集在過濾袋所收集的灰塵上。
為了增加HgCl2分子聚集于煙道氣中顆粒的幾率，可通過將顆粒清除設(shè)備收集的一部分飛灰循環(huán)回?zé)煹罋夤艿纴碛欣卦黾语w灰的量。優(yōu)選地，選擇循環(huán)飛灰部分以使煙道氣中的飛灰含量增加到至少約1g/Nm3。煙道氣中的固體濃度可升高到約1000g/Nm3，這取決于諸如飛灰表面孔隙度、硫氧化物含量、輸入固體中的氯濃度、煙道氣的濕度以及操作溫度等變量。
在將飛灰注入回?zé)煹罋夤艿乐?，還可對(duì)該循環(huán)飛灰進(jìn)行處理，從而增強(qiáng)其除去煙道氣中HgCl2的能力。一種處理飛灰的方法需要在將飛灰再注入煙道氣管道之前，從飛灰中的最小顆粒中篩選出較大的顆粒，例如通過旋風(fēng)分離器。因而，該細(xì)粒部分能提高氯化汞的除去，尤其因?yàn)槠渚哂懈弑缺砻娣e和多孔表面結(jié)構(gòu)，這與其相對(duì)高含量的未燃燒碳有關(guān)。根據(jù)其組成，該飛灰還可在煙道氣中存在HCl的情況下催化單質(zhì)汞的氧化。該效果可通過向再循環(huán)飛灰物質(zhì)中加入能催化汞氧化的比如痕量金屬氧化物，如Fe2O3或CuO而增強(qiáng)。
通過除去煙道氣中未被除塵器除去的HgCl2分子可進(jìn)一步提高汞的清除。至少一部分殘留的HgCl2分子可通過位于煙道氣管道下游的噴霧干燥器或濕式洗滌器中的吸收材料或溶液除去。
NH4Cl的價(jià)格與活性炭大約相同。但是，雖然Hg與含氯顆粒如HCl分子之間的反應(yīng)是氣相反應(yīng)，但物理吸附不是必需的，從而對(duì)于同樣的汞減少效果，所需NH4Cl的量少于活性炭所需的量。同樣，當(dāng)不必使用活性炭來減少汞時(shí)，也避免了灰分中碳量的增加。這改進(jìn)了灰分的有益使用。
注入中使用的含氯化物鹽的量取決于所用燃料的種類，并尤其取決于燃料中汞和氯的含量。當(dāng)燃料中有較多的氯時(shí)，汞充分氧化所需的鹽就較少。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，注入含氯化物鹽的量應(yīng)使管道廢氣中的氯含量等于或少于燃燒在干燥燃料進(jìn)料中含有0.3％燃料氯含量的燃料所產(chǎn)生的量。例如，煙道氣中希望的氯濃度可相當(dāng)于含有0.1-0.2％氯含量的燃料所產(chǎn)生的量，即通常為煙道氣中約100-200ppm的氯濃度。
有利的是，用于氧化Hg為HgCl2的煙道氣中HCl和Hg含量的摩爾比值至少為100∶1。當(dāng)汞含量低時(shí)，煙道氣中所需的HCl和Hg含量的比值會(huì)遠(yuǎn)大于100∶1，例如1000∶1或甚至更高達(dá)50000∶1。注入中所用含氯化物鹽的量的上限取決于避免煙道氣管道或熱回收表面和此處的其它設(shè)備發(fā)生任何腐蝕的要求。
本發(fā)明提供了將氯類物質(zhì)加入含汞煙道氣的新方法和裝置，其中該方法和裝置改進(jìn)了注入氯的使用。通過適當(dāng)?shù)倪x取注入位置以及注入時(shí)廢氣和含氯化物鹽溶液的溫度，獲得了氯的更有效的使用。因此，最小化了過量氯的量和煙道氣管道的腐蝕。
本發(fā)明可應(yīng)用于許多類型的礦物燃料能量轉(zhuǎn)換裝置。它們例如包括循環(huán)和鼓泡流化床燃燒器和氣化器，粉末燃料燃燒和氣化裝置和廢物焚化爐。
附圖簡(jiǎn)介參考本發(fā)明的優(yōu)選但仍是舉例性的實(shí)施方案的下述詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，可更全面的理解本發(fā)明的上述簡(jiǎn)介以及進(jìn)一步的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。其中，

圖1示意性的顯示了本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施方案的鍋爐裝置。
圖2示意性的顯示了本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施方案的鍋爐裝置。
圖3示意性的顯示了本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施方案的鍋爐裝置。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述圖1示意性的顯示了具有循環(huán)流化床燃燒器12的鍋爐裝置10。在循環(huán)流化床燃燒器中，燃料、床材料和可能的吸附材料在燃爐14中通過流化空氣進(jìn)行流化，該流化空氣通過燃燒空氣引入裝置16引入燃爐。通常，空氣在燃爐的多個(gè)高度引入燃爐14，但為了清晰起見，圖1僅顯示了引入空氣的裝置16位于燃爐的底部。燃爐14產(chǎn)生的廢氣和該廢氣中夾帶的床顆粒通過位于燃爐14上半部的通道18排放到固體分離器20。在通常是旋風(fēng)分離器的固體分離器20中，大多數(shù)床顆粒從廢氣中分離出來并通過返回管道22返回到燃爐14中。
該廢氣離開分離器20進(jìn)入廢氣管道24，該管道含有傳熱表面26和28，它們分別用于冷卻廢氣以及產(chǎn)生蒸流并加熱流化空氣16。該冷卻的廢氣被導(dǎo)入除塵器30，它可以是靜電除塵器或袋式過濾分離器。在除塵器30中，大多數(shù)飛灰顆粒和其它小灰塵顆粒被從煙道氣中除去并通過出灰處32排出。現(xiàn)已由除塵器30清潔的煙道氣被通入煙囪34并釋放到環(huán)境中。
該廢氣管道24可含有其它氣體清潔裝置，比如用于減少NOx釋放的催化劑和濕式洗滌器或用于減少SO2釋放的噴霧干燥器。但是在圖1中未顯示出上述其它氣體清潔裝置。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，通過注入裝置36將溶于溶劑例如水中的含氯化物鹽的溶液注入位于燃爐14和顆粒分離器20之間的通道18中。在通道18中，廢氣的溫度通常至少為約700℃。因而，含氯化物鹽可快速加熱到至少高于約300℃的高溫，并且離解為多種分子和離子。在一些應(yīng)用中，注入裝置36位于廢氣管道24的上游端且分離器20的下游是有利的。優(yōu)選，注入裝置36位于第一熱交換器26的上游。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，含氯化物鹽是氯化銨(NH4Cl)，它在廢氣中至少離解為氨氣(NH3)和氯類物質(zhì)。當(dāng)廢氣經(jīng)熱交換器26和28冷卻到約370℃時(shí)，至少一部分形成的含氯顆粒會(huì)與Hg原子反應(yīng)并形成HgCl2分子，該含氯顆粒可包括HCl和Cl2分子以及Cl-離子。HgCl2分子易于吸附在廢氣中殘留的灰塵顆粒上，并從而被除塵器30從廢氣中除去。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，出灰處32包括灰塵處理系統(tǒng)，其包括用于再循環(huán)從除塵器30的出灰處32排出的部分飛灰顆粒返回廢氣管道24的裝置38。優(yōu)選地，將再循環(huán)飛灰注入廢氣管道24的下游部分40。飛灰再循環(huán)裝置可包括用于處理再循環(huán)飛灰的處理設(shè)備42。用于處理飛灰的處理設(shè)備42可以是用于篩選注入廢氣管道24的最小飛灰顆粒的分離器。還可向再循環(huán)飛灰中加入可催化單質(zhì)汞氧化的物質(zhì)，比如痕量的金屬氧化物Fe2O3或CuO。
由裝置36注入的含氯化物鹽還可選自氯化鈉(NaCl)，氯化鉀(KCl)和氯化鈣(CaCl2)。當(dāng)注入廢氣管道24的高溫區(qū)域時(shí)，這些鹽快速地形成分子和離子，它們能與Hg原子反應(yīng)并形成HgCl2分子。HgCl2分子易于吸附在飛灰顆粒上，并從而可被除塵器30收集。
當(dāng)含氯化物鹽在廢氣管道24的初期階段被注入，廢氣的高溫導(dǎo)致分子快速離解。該早期注入位置還保證了該溶液長(zhǎng)的滯留時(shí)間，從而當(dāng)廢氣冷卻到HgCl2形成的起始溫度(其約為370℃)時(shí)，所有的鹽均已發(fā)生離解。
當(dāng)NH4Cl被用作含氯化物鹽時(shí)，NH3分子的形成可用于非催化NOx還原。具體地說，在足夠高的溫度優(yōu)選高于約700℃下形成的NH3分子將氮氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)镹2和H2O。而且，NH3可增加煙道氣中與顆粒結(jié)合的汞量。
含氯化物鹽注入裝置36可包括在將該溶液注入煙道氣管道24之前，將該溶液加熱到一定程度，例如約100℃-200℃的裝置(未顯示出)。較高的溶液起始溫度可加速鹽在煙道氣管道中離解為多種離子和分子，從而確保在煙道氣冷卻到約370℃之前，形成所需的氯化合物和離子，而在該溫度下開始形成大量的HgCl2。
反應(yīng)器12不必是循環(huán)流化床燃燒是。它還可以是鼓泡流化床燃燒器和流化床氣化器，粉末燃料燃燒器或氣化器，或廢物焚化爐。根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施方式，含氯化物鹽溶液在廢氣溫度至少為約650℃的位置被注入任何上述的廢氣管道或其它適宜的反應(yīng)器。該位置優(yōu)選緊鄰燃爐14的下游，但在一些應(yīng)用中，可以位于廢氣管道24的后面，并優(yōu)選在第一熱交換器26的上游。
圖2示意性的顯示了本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施方案的鍋爐裝置10’。該鍋爐裝置10’與圖1所示的裝置不同，主要因?yàn)閺U氣管道24含有進(jìn)行NOx催化還原的催化設(shè)備46，以及在除塵器30下游的用于還原SO2的濕式洗滌器48。作為濕式洗滌器48的備選方案是位于除塵器上游的噴霧干燥器。雖然在圖2中沒有顯示如圖1中所示的飛灰再循環(huán)系統(tǒng)38，但該系統(tǒng)可并入鍋爐裝置10’，或者也可并入應(yīng)用本發(fā)明的其它裝置中。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施方案，通過注入裝置36’在熱交換器26下游的位置將含有溶于例如水中的含氯化物鹽的溶液注入廢氣管道24中，在該注入位置的廢氣溫度低于約650℃，并優(yōu)選高于約370℃。為了在廢氣冷卻到約370℃之前確保含氯化物鹽離解為所需的分子和離子，在將其注入廢氣管道24之前，首先用熱交換器44將該溶液的溫度加熱到至少約300℃。
由裝置36’注入管道24的含氯化物鹽溶液可以是氯化銨(NH4Cl)。當(dāng)被加熱器44加熱時(shí)，氯化銨離解并形成例如NH3分子。因而，在NOx催化設(shè)備上游注入離解的氯化銨鹽溶液可使得NH3分子易被用于SCRNOx還原反應(yīng)。在本發(fā)明的許多應(yīng)用中，含氯化物鹽還可選自氯化鈉(NaCl)，氯化鉀(KCl)和氯化鈣(CaCl2)。
圖3示意性的顯示了本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施方案的鍋爐裝置10”。圖3顯示了在第一熱交換器26下游具有除塵器30’的鍋爐裝置中進(jìn)行減少汞的方法，該方法具有比圖1和2所示實(shí)施方案更高的溫度。相應(yīng)地，NOx催化設(shè)備46’和空氣加熱器28’位于除塵器30’的下游。根據(jù)圖3，濕式洗滌器48位于NOx催化設(shè)備46’的下游。該濕式洗滌器48還可被例如噴霧干燥器和其它顆粒分離器代替。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施方案，通過注入裝置36”將含氯化物鹽溶液注入廢氣管道24，注入部位是除塵器30’的下游和NOx催化設(shè)備46’的上游。當(dāng)該含氯化物鹽溶液被加熱器44’加熱到至少約300℃時(shí)，在該溶液被裝置36”注入廢氣管道24的上述部位之前，該溶液已離解為多種分子和離子。含氯顆粒包括由鹽離解產(chǎn)生的一種或多種HCl和Cl2分子以及Cl-離子，它們易于與廢氣中的汞形成HgCl2分子。而且，可能形成的NH3易用于催化設(shè)備46’中的SCRNOx還原反應(yīng)。
雖然在本文中通過實(shí)施例結(jié)合目前被認(rèn)為是最優(yōu)選的實(shí)施方案的方式描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解的是本發(fā)明不受所公開的實(shí)施方案的限制，但意在覆蓋在所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的對(duì)其特點(diǎn)和其它應(yīng)用進(jìn)行的各種結(jié)合和/或修改。
權(quán)利要求
1.一種從礦物燃料能量轉(zhuǎn)換裝置放出的含汞和顆粒固體的煙道氣中除去汞并使之通過煙道氣管道的方法，所述方法包括下述步驟(a)為了將汞氧化為HgCl2，通過在注入位置將含有至少一種溶于溶劑中的含氯化物鹽的溶液注入煙道氣管道中，使煙道氣中的汞與該溶液接觸；(b)在步驟(a)之前或之后將該溶液加熱到至少約300℃；和(c)利用從煙道氣中除去顆粒固體的裝置從煙道氣中除去已氧化的汞。
2.權(quán)利要求1的方法，還包括選擇注入位置，以使在此處的煙道氣溫度低于約650℃并且在注入之前，將所述溶液加熱到至少約300℃。
3.權(quán)利要求2的方法，還包括選擇注入位置，以使在此處的煙道氣溫度為約370℃-650℃并且在注入之前，將所述溶液加熱到至少約300℃。
4.權(quán)利要求1的方法，還包括選擇注入位置，以使在此處的煙道氣溫度為約650-980℃，從而在煙道氣管道中可快速地加熱所述溶液到至少約300℃。
5.權(quán)利要求4的方法，還包括在注入之前，將溶液加熱到至少約100℃的步驟。
6.權(quán)利要求1的方法，其中溶劑是水。
7.權(quán)利要求1的方法，其中含氯化物鹽是氯化銨(NH4Cl)。
8.權(quán)利要求7的方法，還包括選擇注入位置，以使在此處的煙道氣溫度為約650-980℃，從而在煙道氣管道中可快速地加熱所述溶液到至少約300℃，以致NH4Cl至少離解為NH3和氯類物質(zhì)，并允許形成的NH3分子通過非催化還原方法減少煙道氣中的NOx含量。
9.權(quán)利要求7的除汞方法，還包括在注入之前，將溶液加熱到至少約300℃，并且選擇注入位置位于NOx催化設(shè)備的上游，從而此處的煙道氣溫度為約370℃-650℃。
10.權(quán)利要求1的方法，還包括從氯化鈉(NaCl)，氯化鉀(KCl)和氯化鈣(CaCl2)中選擇含氯化物鹽。
11.權(quán)利要求1的方法，還包括將從煙道氣中排出的部分顆粒固體再循環(huán)回?zé)煹罋夤艿馈?br> 12.權(quán)利要求11的方法，還包括在注入回?zé)煹罋夤艿乐?，通過從再循環(huán)固體中篩去最大的顆粒來處理該再循環(huán)顆粒固體。
13.權(quán)利要求11的方法，還包括在注入回?zé)煹罋夤艿乐埃ㄟ^添加催化汞氧化的物質(zhì)來處理該再循環(huán)顆粒固體。
14.權(quán)利要求1的方法，還包括利用濕式洗滌器從煙道氣中除去已氧化的汞。
15.權(quán)利要求1的方法，還包括利用噴霧干燥器從煙道氣中除去已氧化的汞。
16.一種從礦物燃料能量轉(zhuǎn)換裝置放出的含汞和顆粒固體的煙道氣中除去汞的裝置，所述裝置包括用于傳送從礦物燃料能量轉(zhuǎn)換裝置放出的含汞和顆粒固體的煙道氣的煙道氣管道；為了將煙道氣中的汞氧化為HgCl2，將溶于溶劑中的含氯化物鹽的溶液注入煙道氣管道的上游部位的裝置；和從煙道氣中除去顆粒固體和聚集于該顆粒固體上的已氧化汞的裝置。
17.權(quán)利要求16的裝置，其中所述煙道氣管道包括第一熱交換器，并且所述用于將溶液注入所述煙道氣管道的裝置的配置使得溶液被注入所述第一熱交換器的上游。
18.權(quán)利要求17的裝置，其中所述能量轉(zhuǎn)換裝置包括循環(huán)流化床反應(yīng)器，分離夾帶在廢氣中的固體顆粒的分離器和將分離的顆粒返回反應(yīng)器的裝置，并且所述用于將溶液注入所述煙道氣管道的裝置的配置使得溶液被注入反應(yīng)器和分離器之間的通道。
19.權(quán)利要求16的裝置，還包括將從煙道氣中排出的部分顆粒固體再循環(huán)回該煙道氣管道的裝置。
20.權(quán)利要求19的裝置，其中所述將從煙道氣中排出的部分顆粒固體再循環(huán)回該煙道氣管道的裝置包括通過從再循環(huán)固體中篩去最大的顆粒來處理該固體的裝置。
21.權(quán)利要求19的裝置，其中所述將從煙道氣中排出的部分顆粒固體再循環(huán)回該煙道氣管道的裝置包括通過添加催化汞氧化的物質(zhì)來處理該固體的裝置。
22.權(quán)利要求16的裝置，還包括用于從煙道氣中除去已氧化汞的濕式洗滌器。
23.權(quán)利要求16的裝置，還包括用于從煙道氣中除去已氧化汞的噴霧干燥器。
24.權(quán)利要求16的裝置，其中溶劑是水。
25.一種從礦物燃料能量轉(zhuǎn)換裝置放出的含汞和顆粒固體的煙道氣中除去汞的裝置，所述裝置包括用于傳送含汞和顆粒固體的煙道氣的煙道氣管道；加熱溶于溶劑中的含氯化物鹽的溶液到至少約300℃的裝置和為了將煙道氣中的汞氧化為HgCl2，將該溶液注入煙道氣管道中的裝置；和從煙道氣中除去顆粒固體和聚集于該顆粒固體上的已氧化汞的裝置。
26.權(quán)利要求25的裝置，還包括NOx還原催化設(shè)備，其中所述用于將溶液注入所述煙道氣管道的裝置的配置使得溶液被注入所述催化設(shè)備的上游。
27.權(quán)利要求25的裝置，還包括將從煙道氣中排出的部分顆粒固體再循環(huán)回該煙道氣管道的裝置。
28.權(quán)利要求27的裝置，其中所述將從煙道氣中排出的部分顆粒固體再循環(huán)回該煙道氣管道的裝置包括通過從再循環(huán)固體中篩去最大的顆粒來處理該固體的裝置。
29.權(quán)利要求27的裝置，其中所述將從煙道氣中排出的部分顆粒固體再循環(huán)回該煙道氣管道的裝置包括通過添加催化汞氧化的物質(zhì)來處理該固體的裝置。
30.權(quán)利要求25的裝置，還包括用于從煙道氣中除去已氧化汞的濕式洗滌器。
31.權(quán)利要求25的裝置，還包括用于從煙道氣中除去已氧化汞的噴霧干燥器。
32.權(quán)利要求25的裝置，其中溶劑是水。
全文摘要
一種從礦物燃料能量轉(zhuǎn)換裝置放出的含汞和顆粒固體的煙道氣中除去汞并使之通過煙道氣管道的方法。該方法包括(a)為了將汞氧化為HgCl
文檔編號(hào)B07B7/00GK1642621SQ03805837
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月12日
發(fā)明者K·塞拉庫馬 申請(qǐng)人:福斯特能源公司