将含有钙、氧化铝、二氧化硅吸附剂组分结合用于煤燃烧过程从而产生对环境的有益效果。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，优选在最低温度处添加以确保具有本方法各种优点的耐火结构的完全形成。当一起应用时，所述组分降低汞和硫的排放量；降低游离汞和氧化汞的排放量；通过使锅炉管排渣增加燃煤过程的效率；增加煤灰中Hg、As、Pb和/或C?1的含量；降低灰分中可浸出的重金属(例如Hg)的量，优选达到可浸出量在检测限之下；并制得一种高粘结性的灰分产品。
【技术实现步骤摘要】
吸附剂组合物及使用其降低煤燃烧过程中的汞排放量的方法本申请是2006年3月16日提交的题为“降低煤燃烧过程中汞的排放量”的PCT/ US2006/010000号专利技术专利的分案申请，原申请于2007年11月16日进入中国国家阶段，并获得中国专利申请号200680016960. 0。相关申请的相互参引本申请要求2005年3月17日提交的美国临时申请60/662，911、2005年12月2 日提交的美国临时申请60/742，巧4、2006年1月18日提交的美国临时申请60/759，994及 2006年2月7日提交的美国临时申请60/765，944的优先权。简介本专利技术提供降低含汞燃料例如煤燃烧时向大气中排放汞的水平的组合物和方法。 具体而言，本专利技术提供在燃烧过程中向燃煤体系中添加各种卤素和其它吸附剂组合物。存在于全世界的大量煤资源能够满足下两个世纪世界能源的大部分需求。高硫煤含量丰富，但需要补救步骤以防止燃烧时过量的硫释放到大气中去。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Powder River盆地中、存在于北达科他和南达科他的中北部地区的褐煤矿床中和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游离汞和氧化汞和/或其它重金属。不幸的是，煤燃烧时汞至少会部分地挥发。因此，汞不易于存留在灰分中，而是变成烟道气的一种组分。如果不采取补救措施，汞易于从燃煤设备逃逸到周围大气中去。目前一些汞用设备捕获，例如用湿涤气器和SCR控制系统。但是大部分的汞未被捕获并因此通过排气烟 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，动力工业正持续开发、测试并实施可降低其工厂的汞排放水平的系统。在含碳物质的燃烧中，希望有一种方法能够在燃烧阶段之后捕获并截留汞和其它不需要的化合物，以使它们不被释放到大气中。除了易于从煤燃烧的烟道气中部分除去汞的的湿涤气器和SCR控制系统外，其它的控制方法包括使用活性炭体系。该类体系的使用易造成高的处理成本和高的投资成本。 此外，活性炭体系的使用导致在废气处理中——例如用袋式除尘器(bag house)和静电除尘器——收集的飞灰的碳污染。同时，为了本国公民的利益，对胶接性材料例如硅酸盐水泥的需求预期会随着发达国家维护他们的基础设施和发展中国家建设和维护道路、提坝和其它的主要建筑而增加。当煤燃烧时由于含碳物质的燃烧而产生热能时，未燃烧的物质及颗粒状的燃烧产物形成一种具有凝硬和/或粘结特性的灰分。尽管煤灰的化学成分取决于煤的化学成分， 但煤灰通常包含大量的二氧化硅和氧化铝，以及显著但略少量的钙。燃煤炉或燃煤锅炉中粉煤的燃烧产生的所谓的飞灰，是一种粉状的颗粒物质，由煤中燃烧时不挥发的成分构成。该飞灰一般由烟道气夹带出来，通常用常规设备例如静电除尘器、过滤设备例如袋式除尘器和/或机械设备例如旋风除尘器从烟道气中收集。煤的燃烧伴有大量的煤灰产生，其必须通过燃煤设备进行处理。例如，在某种情况下燃煤产生的灰分已成功地用于硅酸盐水泥混凝土中，部分地代替硅酸盐水泥。煤灰还被用作制备可流动填充物的一种组分及作为稳定基础与基础下卧层混合物的一种组分。在这些应用中，尤其是在这类应用中作为硅酸盐水泥的替代品，所用灰分的量受该具体灰分产品的粘结特性或缺少粘结特性的限制。即使出于经济方面的原因优选对煤灰进行再利用，但在许多情况下，煤灰并不适合用作粘结性混合物的组分。在许多情况下，不得不将煤灰填埋或作为一种废产物进行处理。用于使煤燃烧以产生具有高粘结特性的灰分产品的方法和组合物将是十分有利的，因为这既会降低燃煤设备废物处理的成本也会降低建筑工程所需的混凝土制品的成本。
技术实现思路
本专利技术提供降低燃料例如煤燃烧产生的汞的排放量的方法和组合物。提供多种吸附剂组合物，该吸附剂组合物含有能够降低这类燃烧过程排放到大气的汞和/或硫的水平的组分。在多种实施方案中，使用吸附剂组合物产生的飞灰燃烧产物在酸性条件下，汞或其它重金属不会从中明显浸出。在多种实施方案中，将吸附剂组合物在燃烧前直接加入燃料中；加入燃料正在燃烧时的炉中或火球中；加入后燃区的烟道气中；或以各种组合方式加入。该吸附剂组合物包括钙源、氧化铝源和二氧化硅源，优选以碱性粉末的形式。在多种实施方案中，使用含有碱性粉末形式的钙、二氧化硅和氧化铝的吸附剂，可降低由设备释放到大气中的硫和/或汞的量。在一个方面，碱性粉末的使用降低了氧化的汞的量，例如在火焰温度较低的系统中，如低至约1000° F的系统中。在一个优选的实施方案中，该吸附剂还包括一种卤素源，和/或将一种含一种卤素源的吸附剂单独加入到燃煤体系中。在卤素中，优选碘和溴。在多种实施方案中，无机溴化物组成了吸附剂组合物的一部分。在多种实施方案中，将含有卤素、尤其含有溴和/或碘的汞吸附剂组合物，以粉末或液体形式在燃烧前加入燃料中。或者，将含有卤素例如溴和碘的吸附剂组合物在燃烧室后的一点注入烟道气中和/或在燃烧期间注入熔炉中，所述点温度高于约500°C (932° F)，优选高于1500° F(约800°C)。在优选的实施方案中，来自燃煤设备的汞排放物被降至这样一个程度——煤中汞含量的90%或更多在释放到大气中之前被捕获。大部分的汞以非浸出的形式被捕获在飞灰中；来自含硫气体的腐蚀也被降低。在优选的实施方案中，达到了硫含量的显著降低。提供了用于燃煤以产生具有高粘结特性的灰分产品的方法和组合物。在多种实施方案中，灰分产物的粘结特性使得可形成其中高达50%或更多的硅酸盐水泥被灰产物取代的硅酸盐水泥混凝土及相似产物。在多种实施方案中，形成的具有高达50%或更多灰分的硅酸盐型水泥产品的强度活性指数(strength activity index)大于75%，并优选100% 或更高。因此，在一些实施方案中，本专利技术中的灰分产物在硅酸盐水泥混凝土中、在稳定基础中、在基础下卧层混合物中、在可流动的填充材料(也称为可控低强度材料或CLSM)等中用作主要的粘结性材料。燃烧带有这些吸附剂成分的煤产生的飞灰中的钙含量通常高于F级或C级飞灰的规格，而二氧化硅、氧化铝和氧化铁的总含量尽管显著，但极大地低于F级和C级飞灰的规格。在多种实施方案中，本专利技术提供多种水泥产品，例如硅酸盐水泥混凝土、可流动的填充物、稳定基础及类似产品，在上述水泥产品之中所用到的常规水泥(硅酸盐水泥)全部或部分用本文所述的粘结性灰分产物代替。具体而言，在优选的实施方案中，本专利技术公开的粘结性灰分产物用于代替40%或更多的在该类产品中常规使用的硅酸盐水泥。在多种实施方案中，在建筑产品中使用粘结性灰分全部或部分代替硅酸盐水泥可降低硅酸盐水泥的生产中二氧化碳的排放量。除了避免从煅烧石灰石以制备硅酸盐水泥和燃烧化石燃料以提供制备硅酸盐水泥所需的能量中产生二氧化碳排放物外，吸附剂组分的使用易于提高煤燃烧产能的效率，还降低了燃烧化石燃料产能的过程中产生的温室排放物。在本专利技术的一个示例性实施方案中，提供一种减少燃煤体系中由煤的燃烧产生的烟道气中的汞的方法，包括向燃煤体系中施用吸附剂组分，其中所述组分包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
含量相比较；并且如果测量值高于目标含量，则增加所添加的粉末吸附剂相对于燃料的量，其中该碱性粉末吸附剂包括钙、二氧化硅和氧化铝。１．一种降低由含汞的碳质燃料燃烧产生的烟道气中氧化汞的量的方法，该方法包括将一种碱性粉末吸附剂添加至燃烧前的煤上，或将一种碱性粉末吸附剂注入燃烧期间的熔炉中；在所述碱性粉末吸附剂的存在下燃烧该燃料；测量烟道气中汞的含量；将测量的汞含量与目标
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·科姆里，V·维勒拉，
申请(专利权)人：NOXII国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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