降低煤燃烧时的环境污染和结垢制造技术

将含有钙、氧化铝、二氧化硅、铁、镁的粉末组分和卤素吸附剂组合用于煤燃烧过程从而产生环境效益。将吸附剂添加到燃烧前的煤中和/或添加进火焰中或火焰的下游。将粉末的碱和氯最小化以减轻不想要的结垢，尤其是当使用次烟煤和褐煤时。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】降低煤燃烧时的环境污染和结垢 在先申请的相互参引 本申请要求2014年3月14日提交的第14/210,909号美国技术专利申请的 优先权和2013年3月15日提交的第61/788, 442号美国临时申请的权益，两项专利申请的 全部公开内容在此通过引用被纳入本说明书。
技术介绍
本专利技术提供降低含汞燃料（如煤）燃烧时向大气中排放的汞、氮氧化物和/或硫 氧化物的含量的组合物和方法。具体而言，本专利技术提供在燃烧过程中向燃煤系统中添加各 种卤素和其它吸附剂组合物。吸附剂的使用降低污染物的排放且防止在熔炉中结垢。 存在于全世界的大量煤资源能够满足下两个世纪大部分的世界能源需求。高硫煤 含量丰富，但需要补救措施以防止燃烧时过量的硫被释放到大气中。在美国，低硫煤以低 BTU值煤的形式存在于怀俄明和蒙大拿的保德河流域（Powder River Basin)中，存在于北 达科他和南达科他的中北部地区的褐煤矿床中，以及存在于德克萨斯的褐煤矿床中。但是 即使煤中硫含量低，它们仍然含有不可忽视的水平的元素汞和氧化汞和/或其它重金属。 不幸的是，在煤燃烧时汞至少部分地挥发。因此，汞不易留在灰烬中，而是变成烟 道气的组分。如果不采取补救措施，汞易于从燃煤设备中泄漏到周围大气中去。目前一些 汞被设备捕获，例如用湿式除尘器和SCR控制系统。但是，大部分汞未被捕获并因此通过排 气烟囱被释放。 在美国，进入大气中的汞排放量大约为50吨/年。释放物的一大部分来自燃煤设 备（例如电力设备）的排放物。汞是一种已知的环境有害物质并且会导致人类和非人类的 动物物种的健康问题。为了维护公众的健康并保护环境，电力行业正持续开发、测试并实施 降低其工厂的汞排放水平的系统。在含碳物质的燃烧中，人们希望有一种方法能够在燃烧 阶段之后捕获并保留汞和其它不期望的化合物，以使它们不被释放到大气中。 在煤燃烧时还释放其它污染物，如氮氧化物（NOx)和硫氧化物（SOx)。这些会造成 环境问题，例如烟雾和酸雨。业界也正在积极寻求降低这些污染物的方法。 由于在降低这些污染物的排放方面的努力，一些煤设备操作员根据税务法（IRS code)的§45获得税收抵免资格。在某些情况下，这些操作员已经在他们的熔炉中观察到 结垢。例如，当燃烧低硫次烟煤作为燃料时，沉积物易于在锅炉管的表面形成，导致较低的 热交换效率和增加的操作成本。 因此，操作员需要使用能让他们实现希望的降低大气污染物而不牺牲热效率的吸 附剂组合物和方法。
技术实现思路
提供了含有低水平的碱、特别是与次烟煤和褐煤一起使用的吸附剂。现有技术的 吸附剂中的高水平的碱会导致在燃烧该吸附剂的熔炉中结垢。通过降低吸附剂的碱度，操 作员可以最小化气相中可得到的钠和钾，以避免不期望的、导致在锅熔炉表面和别处形成 沉积物的反应。 该吸附剂可以用来制备精煤，可以燃烧该精煤以降低汞、氮（如NOx)和硫（如 SOx)中的一个以上的排放。制备该精煤的方法包括将次烟煤（或褐煤）和吸附剂组合物结 合。在一个实施方式中，所述吸附剂是0. 001至1重量％的液体吸附剂和0. 1至10重量％ 的粉末吸附剂，其中基于该精煤的总重量，百分比都以重量计。该液体吸附剂包含溴化合 物，该粉末吸附剂包含钙、二氧化硅、氧化铝，并且还包括小于1重量％的Na20和小于1重 量％的K20,并且其中该粉末吸附剂还包含小于1重量％的氯。 -方面，所述粉末吸附剂包含水泥窑粉尘（CKD)，其有助于降低NOx的排放，通过 改善，当碱中的CKD含量高时，一些CKD被较低碱材料取代，以达到小于2%或小于1 %的总 的碱的规格。在多种实施方式中，粉末吸附剂还满足低氯规格，以降低次烟煤和褐煤中的结 垢。【具体实施方式】 在多种实施方式中，本专利技术提供用于降低含汞燃料（如煤）燃烧而产生的汞、氮氧 化物（NOx)和硫氧化物（SOx)排放的组合物和方法。一个有商业价值的实施方式是使用本 专利技术降低来自燃煤设备的氮、硫和/或汞的排放，以保护环境并符合政府法规和条约约束。 对粉末吸附剂的改进提供降低燃煤热风熔炉中的结垢的卓越性能，同时环境污染物（如 NOx和SOx)的去除不受到不利的影响。 在多种实施方式中，本专利技术方法通过将汞捕获在灰中来防止汞从点源（例如燃煤 设备）被释放到大气中，同时将能够降低熔炉的效率的熔炉结垢最小化。此外，该方法防止 汞和其它重金属通过从固体废物（例如由燃烧含汞煤产生的煤灰）中浸出而释放到环境 中。在上述两种方式中，汞被保持在水域之外。因此，防止或降低来自诸如燃煤设施等设备 的汞排放具有多种环境益处，包括较少的空气污染、较少的水污染和较少的有害废物，从而 带来较少的地表污染。为方便起见但不局限于此，本专利技术的有益特征可列举为防止汞或其 它重金属对空气、水和地表造成污染。 在一个实施方式中，提供了降低N0X& SO 汞中的至少一种的排放量的在熔炉 中燃烧煤的方法。该方法包括在熔炉中燃烧精煤。所述精煤是次烟煤、溴化合物和粉末吸 附剂的掺和物。该粉末吸附剂包含钙、二氧化硅、氧化铝，并且其特征还在于小于1重量％ 的Na20和小于1重量％的K20的低碱值，基于该粉末吸附剂的重量计，且优选地还在于小 于0. 5%、小于0. 3%或小于0. 1 %的低氯值。在多种实施方式中，溴化合物的处理水平是 0. 001至1. 0重量％，而粉末吸附剂的一般处理水平是0. 1至10重量％，百分比是基于煤的 重量计。在多种实施方式中，所述粉末吸附剂包含CKD或CKD与本专利技术中所述的其它低碱 粉末的混合物。该粉末吸附剂还可以包含铝硅酸盐粘土，如高岭土或偏高岭土。 在另一个实施方式中，提供了通过含汞的次烟煤在燃煤设备的熔炉中燃烧而产生 能量的方法。该方法包括首先将第一吸附剂组合物施加到煤中并将具有所施加的第一吸附 剂的煤输送至熔炉。与此同时，在输送具有所施加的第一吸附剂的煤时，将第二吸附剂添加 到熔炉中。然后将该煤在存在第一吸附剂和第二吸附剂的情况下在熔炉中燃烧以产生热能 和灰。第一吸附剂包含溴化合物且第二吸附剂具有大于40重量％的CaO、大于10重量％ 的Si02、2至10重量％的六1203、1至5重量％的？〇20 3、1至5重量％的1%0、小于1重量％的 Na20和小于1重量％的K20的组合物。在实施方式中，第二吸附剂具有小于0. 5%的氯。 在另一个实施方式中，提供了制备精煤的方法。该精煤包含次烟煤和添加的吸附 剂组合物。该方法包括加入混煤、液体吸附剂（例如〇. 001至1重量％，基于煤计）和粉末 吸附剂（例如〇. 01至1重量％，基于煤计），其中，液体吸附剂包含溴化合物且粉末吸附剂 包含大于40 %的CaO、大于10 %的Si02、2至10 %的Α1203、1至5 %的Fe203、1至5 %的MgO、 小于1 %的Na20和小于1 %的K20。在多种实施方式中，该粉末吸附剂的特征还在于具有小 于0.5 %的氯或小于0. 1 %的氯。 有利地是，所述粉末吸附剂，特别是具有低的总碱、低的氯或兼具二者的组合物的 使用被发现在降低燃烧次烟煤或褐煤（如保德河流域（Powder River Basin (PRB))的那些 煤）的熔炉中的结垢方面是有效的。通过使用在此所述的改性的吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低NOX，以及SOX和汞中的至少一个的排放量的在熔炉中燃烧煤的方法，该方法包括在熔炉中燃烧精煤，其中该精煤包含次烟煤或褐煤、溴化合物和粉末吸附剂的掺和物，并且其中粉末吸附剂包括钙、二氧化硅、氧化铝，并且还包含小于1重量％的Na2O和小于1重量％的K2O，基于该粉末吸附剂的重量计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·M·科奇，M·艾伯特，S·巴丹聂恩，
申请(专利权)人：NOXII国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US