專利名稱：：降低煤燃燒中的汞排放量的制作方法
技術領域：
：的組合物及方法。具體地說，本發(fā)明提供在燃燒過程中向燃煤系統(tǒng)加入各種卣素和其它吸附劑組合物。
背景技術：
：存在于全世界的大量煤資源能夠滿足下兩個世紀世界能源的大部分需求。高硫煤含量豐富，但需要補救步驟以防止過量的疏燃燒時釋放到大氣中。在美國，低硫煤以低BTU值煤的形式存在于懷俄明和蒙大拿的PowderRiver盆地中，存在于北達科他和南達科他的中北部地區(qū)的褐煤礦床中，以及德克薩斯的褐煤礦床中。但即使煤中含硫量低，它們?nèi)匀缓胁豢珊鲆暤挠坞x的和氧化的汞。不幸的是，在煤燃燒時汞至少被部分揮發(fā)。因此，汞不易殘留在灰燼中，而是變成煙道氣的一種成分。如果不采取補救措施，汞易于從燃煤設備中逃逸而引起環(huán)境問題。目前一些汞通過設備來捕獲，例如用濕滌氣器和SCR控制系統(tǒng)。但是，大部分汞未被捕獲并因此通過排氣煙自釋放。在美國，1990年的清潔空氣法修正案(CleanAirActAmendment)關注了汞的管理和控制。由環(huán)?？偸?EnvironmentalProtectionAgency)(EPA)于1997年向國會遞交的一份關于汞的研究報告中進一步明確了對美國電廠排放汞的限制。2000年12月，EPA決定控制汞排放，并于2004年1月和3月出版了提議的清潔空氣汞條例。至今，美國環(huán)保總署已公布了一套對美國燃煤工廠要求的汞排放量降低的條例。除了傾向于從煤燃燒的煙道氣中部分除去汞的濕滌氣器和SCR控制系統(tǒng)外，其他的控制方法包括使用活性炭體系。這種體系的應用易造成高處理成本和高投資成本。此外，活性炭體系的應用導致廢氣處理中收集的飛灰的碳污染，所述的廢氣處理例如袋式除塵器(baghouse)和靜電除塵器。在美國，進入大氣中的汞排放量約為50叱/年。釋放物的一大部分來自燃煤設施例如電廠的排放。汞是一種已知的環(huán)境有害物，并會導致人類和非人類的動物物種的健康問題。為了維護公眾的健康并保護環(huán)境，動力工業(yè)正持續(xù)開發(fā)、測試并實施可降低其工廠的汞排放量的系統(tǒng)。人們希望在含碳物質(zhì)的燃燒中，有一個方法能在燃燒階段后捕獲并保留汞和其它不需要的化合物，以使它們不被釋放到大氣中。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了用于降低燃料例如煤燃燒時汞排放量的方法和組合物。本發(fā)明提供了多種吸附劑組合物，其含有減少煤燃燒時向大氣中排放汞和/或硫的水平的組分。在多種實施方案中，所述的吸附劑組合物在燃燒前直接加入燃料中；部分在燃燒前加入燃料中并且部分加入煙道氣后燃區(qū)中；或完全加入煙道氣后燃區(qū)中。在優(yōu)選的實施方案中，該吸附劑組合物包括一個卣素源且優(yōu)選地包括一個鈣源。在卣素中，優(yōu)選碘和溴。在多種實施方案中，無機溴化物構成了吸收劑組合物的一部分。在多種實施方案中，含有溴或碘的汞吸附劑組合物在燃燒前以粉末或液體的形式被加入燃料中?；蛘?，含有卣素如溴或碘的吸附劑組合物在燃燒室后的一點被注入煙道氣中，該點的溫度高于約1500下(約800。C)。在優(yōu)選的實施方案中，所述的吸附劑組合物還含有其他組分，尤其是含有一個鈣源。因此，在一個實施方案中，本發(fā)明提供將多元素氧化劑、助劑和吸附劑在燃燒前和/或燃燒后一次及多次施用于爐內(nèi)的煤中。在多種實施方案中，燃燒時吸附劑組合物的組分產(chǎn)生陶瓷特性且隨后該組分與含碳材料一起鈣化。在多種實施方案中，吸附劑組合物的使用通過以下方式降低了汞排放量，即通過使用多元素補救處理材料，例如氧化鈣、溴化4丐、其他卣化鈣以及硅、鋁、鐵、鎂、鈉和鉀的氧化物捕獲和穩(wěn)定氧化的和游離的汞。在優(yōu)選的實施方案中，燃煤設施的汞排放量降低到這樣一個程度，即煤中90%或更多的汞在釋放入大氣之前被捕獲。所述的汞的補救處理方法可與吸附劑組合物和其它從燃燒氣體中除去硫的方法一起使用。因此，在優(yōu)選的實施方案中，伴隨卯％以上的汞排放量的降低，硫也大量減少。從下文中的詳細說明人們將清楚本發(fā)明其它應用領域。應當理解的是，盡管詳細說明和具體的實施例表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但只打算用于示例說明而并不打算限制本發(fā)明的范圍。具體實施例方式以下對于一個或多個優(yōu)選實施方案的說明在本質(zhì)上是僅僅是示例性的，而不是想要限制本發(fā)明、其應用或用途。在多種實施方案中，本發(fā)明提供了用于降低來自含汞燃料例如煤燃燒的汞排放量的組合物及方法。本發(fā)明中將描述燃燒含汞燃料的系統(tǒng)和設備，尤其關注燃煤設備諸如電力設施中使用的燃煤設備的實例。此類設備通常具有某種進料機械裝置以向爐中加入煤，在爐中煤^:點燃或燃燒。所述的進料機械裝置可以是任何適于使用的裝置或設備。非限制性的實例包括輸送機系統(tǒng)、螺桿擠出系統(tǒng)等。操作時，將含汞燃料例如煤以適于從爐中獲得所需產(chǎn)量的速率輸入爐內(nèi)。一般地，爐內(nèi)的輸出物用于使水沸騰生成蒸汽以提供直接熱量，或?qū)⒄羝糜隍?qū)動汽輪機，最終導致電的產(chǎn)生。將煤送入爐內(nèi)，并在氧的存在下點燃。燃燒溫度中典型的火焰溫度是2700下至約3000°F。在用于燃燒輸入的燃料的爐或鍋爐之后，設備內(nèi)提供燃燒氣體的對流通道，為方^^見有時也將燃燒氣體稱為煙道氣。熱的燃燒氣體和空氣以對流的方式通過對流通道向下游方向(即相對于火球的下游)離開火焰。所述設備的對流通道包括多個區(qū)域，每個區(qū)域以其中的氣體溫度和燃燒產(chǎn)物為特征。一般地，燃燒氣體的溫度隨著其從火球向下游的移動而降低。燃燒氣體中含有二氧化碳以及多種不想要的含^P克和汞的氣體。對流通道中還存在著多種被高溫氣體夾帶的灰塵。為在排放入大氣之前除去灰塵，使用了微粒清除系統(tǒng)。在對流通道中可安置多種此類清除系統(tǒng)，如靜電除塵器和袋式除塵器。另外，還可在對流通道中放置化學滌氣器。此外，可提供多種儀表用于監(jiān)測氣體的成分，如石危和汞。煤在爐內(nèi)在約2700下-3000下的溫度燃燒，飛灰和燃燒氣體自爐內(nèi)在對流通道中向下游移動到溫度不斷下降的區(qū)域。最接近火球的下游是一個溫度低于2700下的區(qū)域。再往下可到達溫度已冷卻至約1500下的點。在這兩點之間是溫度介于約1500至約2700下的區(qū)域。再往下游可到達溫度低于1500下的區(qū)域，等等。再沿對流通道往下，氣體和飛灰通過更低溫度的區(qū)域直至到達袋式除塵器或靜電除塵器，其在氣體被排放到煙囪之前，一般具有的溫度為約300下。在多種實施方案中，本發(fā)明的方法需要將一種汞吸附劑以如下方式應用燃燒前直接加入燃料例如煤中("燃燒前"添加)；燃燒后在溫度為2700下至1500下的區(qū)域中直接加入氣流中("燃燒后"添加)；或者以燃燒前添加和燃燒后添加結(jié)合的方式。在多種實施方案中，燃燒中產(chǎn)生的氧化汞進入袋式除塵器或靜電除塵器，并成為燃煤設備總灰塵量的一部分。灰塵中的重金屬不會降低到規(guī)定水平以下。在多種實施方案中，監(jiān)測燃煤設備的汞排放量。依據(jù)從設備排放前的煙道氣中汞的水平，在燃燒前和/或燃燒后向燃料中加入的吸附劑組合物的量增加、減少、或維持不變。一般地，人們希望清除盡可能高的汞含量。在典型的實施方案中，以煤中汞的總量為基準，除汞率可達90%或更大。該值是指從煙道氣中清除的汞，以使其不會通過煙囪釋放入大氣。為使燃煤過程中加入的吸附劑的量最小以減少爐中產(chǎn)生灰塵的總量，就需要在多種環(huán)境中進行汞排放量的檢測，以將吸附劑組合物的添加比率降低至可獲得所需的汞減少量而不會向系統(tǒng)中加入過量物質(zhì)的數(shù)值。因此，在一個實施方案中提供了一種用于燃燒煤時減少釋放入大氣的汞量的方法。該方法包括首先將含有一種鹵素化合物的一種吸附劑組合物應用于煤中。然后將該煤輸送至燃煤設備的爐內(nèi)。然后，含有吸附劑組合物的煤在爐中燃燒形成灰塵和燃燒氣體。該燃燒氣體含有汞、硫和其它組分。為達到燃燒氣體中汞的所需減少量以限制向大氣中的排放，燃燒氣體中汞的水平優(yōu)選通過分析測量其水平而進行監(jiān)測。在優(yōu)選的實施方案中，燃燒前用于煤中的吸附劑組合物的量依據(jù)燃燒氣體中測得的汞水平的數(shù)值進行調(diào)整。在另一個實施方案中，在燃燒后在具有約1500下至2700T(約815。C至1482。C)的溫度的區(qū)域中向燃煤系統(tǒng)中加入一種汞吸附劑。提供了一種用于減少含汞的煤燃燒時向大氣中釋放汞的水平的方法。該燃燒過程在一個包括一個爐和一條用于燃燒氣體的對流通道的燃煤系統(tǒng)中進行。該方法包括在爐中燃燒煤，并向?qū)α魍ǖ纼?nèi)燃燒氣體溫度為1500下至2700T的點處注入一種含有一種卣素的吸附劑。如需要，應監(jiān)測并測量離開設備的氣體中汞的水平。根據(jù)從設備中逃逸的汞的量_一其由監(jiān)測時測定的值反映，汞吸附劑的添加比率可以增加、減少或維持不變。在另一個實施方案中，一種含有一種卣素的汞吸附劑既可用于燃燒前的煤中，也可注入對流通道內(nèi)燃燒氣體溫度為1500下至2700下的點處。含一種卣素化合物的吸附劑組合物包括一種或多種含有一種卣素的有機或無機化合物。卣素包括氯、溴和蛾。優(yōu)選的卣素為溴和碘。上述的卣素化合物是囟素源，尤其是溴和碘源。對于溴，面素源包括各種溴的無機鹽，包括溴化物、溴酸鹽和次溴酸鹽。在多種實施方案中，有機溴化合物由于其成本或可得性的原因是次優(yōu)選的。但是，含有適當高水平溴的有機溴源被認為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。有機溴化合物的非限制性的實例包括二溴曱烷、溴乙烷、溴仿和四溴化碳。非限制性的碘源包括次碘酸鹽、碘酸鹽和碘化物，優(yōu)選硤化物。當卣素化合物是一種無機取代物時，其優(yōu)選為一種堿金屬或一種堿土金屬元素的一種含溴或碘的鹽。優(yōu)選的堿金屬包括鋰、鈉和鉀，而優(yōu)選的堿土金屬元素包括鈹、鎂和鈣。對于卣素化合物，尤其優(yōu)選的是堿土金屬例如鉤的溴化物和碘化物。含有鹵素的吸附劑組合物以液體或固體組合物的形式提供。當其為一種液體組合物時，該吸附劑組合物優(yōu)選包括一種如上描述的溴或硤的化合物的水溶液。本發(fā)明的降低煤燃燒時向大氣中釋放汞的水平的方法涉及將吸附劑組合物以液體或固體組合物的形式應用于燃煤工藝中。在一個實施方案中，該吸附劑組合物在燃燒前^:加入煤中，而在另外一個實施方案中，該吸附劑組合物被注入燃煤設備的對流通道內(nèi)一個溫度為1500下至2700下的區(qū)域中。在多種實施方案中，吸附劑的加入可以既在燃燒前也在燃燒后進行。在一個優(yōu)選的實施方案中，一種含有一種卣素的水性吸附劑在燃燒前噴灑在煤上，并且煤在仍被水潤濕時送入爐內(nèi)。在多種實施方案中，液體汞吸附劑包括一種含有5至60重量％的一種可溶性溴鹽或碘鹽的溶液。優(yōu)選的溴鹽和碘鹽的非限制性實例包括溴化鈣和硤化鈣。在多種實施方案中，液體吸附劑含有5-60重量％的溴化釣和/或硤化鈣?？紤]到燃燒前向煤中加料的效能，在多種實施方案中優(yōu)選加入含有盡可能高水平的溴或硤化合物的汞吸附劑。在一個非限制性實施方案中，該液體吸附劑含有50重量％或更多的鹵素化合物，例如溴化鈣或棟化鉤。在多種實施方案中，含有一種卣素化合物的吸附劑組合物還含有一種硝酸鹽化合物、一種亞硝酸鹽化合物或一種硝酸鹽化合物和亞硝酸鹽化合物的混合物。優(yōu)選的硝酸鹽和亞硝酸鹽化合物包括鎂和4丐的硝酸鹽和亞硝酸鹽，優(yōu)選釣的硝酸鹽和亞硝酸鹽。因此，在一個優(yōu)選的實施方案中，該汞吸附劑組合物含有溴化釣。溴化釣可與其它組分一起配制以形成一種粉末狀吸附劑組合物或一種液體吸附劑組合物，所述的其它組分例如上述的硝酸鹽和亞硝酸鹽。該含有卣素的粉末狀或液體吸附劑組合物可以下列方式加入，即燃燒前加入煤中、注入燃煤設備的對流通道中溫度為約1500下至約270(TF的區(qū)域，或上述兩種方式的結(jié)合。含有一種卣素化合物的汞吸附劑組合物優(yōu)選地還包括一種鉀源。釣源的非限制性實例包括氧化鉤、氫氧化鉤、碳酸釣、碳酸氬釣、硫酸釣、硫酸氫鈣、硝酸4丐、亞硝酸釣、醋酸釣、檸檬酸4丐、磷酸釣、磷酸氫鈣，以及含釣礦石，如磷灰石等。優(yōu)選的釣源包括輛的卣化物，如溴化4丐、氯化鉤和碘化4丐。也可使用有機鈣化合物。非限制性的實例包括羧酸的4丐鹽、烷氧基化鈣和有機4丐化合物。和以上的卣素化合物一樣，在多種實施方案中，該有機鈣化合物傾向于為次優(yōu)選的，原因在于其成本和可得性。除了燃燒前或燃燒后向系統(tǒng)中加入汞吸附劑組合物以外，還可將一種硫吸附劑組合物隨汞吸附劑一起加入。因此，在優(yōu)選的實施方案中還提供了用于降低含硫和汞的煤燃燒時產(chǎn)生的煙道氣中^L和汞的排放量的方法。在一個優(yōu)選的實施方案中，一種方法涉及將一種第一吸附劑組合物和一種第二吸附劑組合物加入系統(tǒng)中。該第一和第二吸附劑組合物中的一種在燃燒前加入煤中，另外一種在燃燒室下游的對流通道中的一個區(qū)域#1注入燃煤系統(tǒng)，所述區(qū)域優(yōu)選溫度在1500T至2700下之間。第一吸附劑組合物優(yōu)選含有一種卣素組分，并以有效降低燃燒氣體中的汞的量被加入。第二吸附劑組合物含有至少一種鈣組分，且以有效降低燃燒氣體中的硫的量被加入。在上一段落的實施方案中，含有卣素組分的第一吸附劑組合物包含一種卣素化合物，如上述優(yōu)選的溴和碘的化合物。第二吸附劑組合物含有以適于降低燃煤系統(tǒng)中硫排放量的形式存在的鈣。含有一種鈣組分的第二吸附劑組合物優(yōu)選含有基于存在于煤中的硫的摩爾量計比值為1:1的最小摩爾量的鈣。優(yōu)選地，隨第二吸附劑組合物加入系統(tǒng)中的鈣的水平相對于煤中硫的摩爾數(shù)計，比例不超過約3:1。用更高水平的鈣進行處理會浪費原料，并有可能阻塞爐子，從而阻礙燃燒過程并增加微?？刂葡到y(tǒng)的負擔?；径裕谕尤氲暮灥牧蛭絼┑乃侥軌蛴行У貜拿喝济寒a(chǎn)生的煙道氣中除去硫，但不過量以避免產(chǎn)生過多的灰塵。含有一種釣成分的第二吸附劑組合物可含有任何上述無機或有機鉀化合物。此外，多種工業(yè)產(chǎn)品中含有適當水平的鈣，例如水泥窯粉塵、石灰窯粉塵、硅酸鹽水泥等。在多種實施方案中，含鈣的疏吸附劑中含有一種如上所列出的鈣粉，以及珪鋁酸鹽粘土，例如蒙脫石或高呤土。含釣的硫吸附劑組合物優(yōu)選地含有足量的SiO;j和A1203，以與燃燒所產(chǎn)生的石危酸釣一起形成類似耐熔質(zhì)的混合物，以便通過爐中的微?？刂葡到y(tǒng)對硫酸釣進行處理。在優(yōu)選的實施方案中，含鈣的硫吸附劑含有最少量的2%的二氧化硅和2%的氧化鋁。在一個優(yōu)選的實施方案中，一種含鉀和溴的汞吸附劑組合物被用于煤中。在多種實施方案中，吸附劑組合物中含有溴化鈣?；蛘?，吸附劑組合物包括一種除溴化鉀以外的溴化合物和一種除溴化釣以外的釣化合物。釣源的非限制性實例包括溴化鈣、亞硝酸鈣、硅酸鹽水泥、氧化鈣、氫氧化鉤和碳酸鉤。然后將含有鈣和溴吸附劑組合物的煤燃燒形成灰塵和燃燒氣體。期望地，對燃燒氣體中汞的水平進行測量和監(jiān)測。然后，根據(jù)測得的燃燒氣體中汞的水平增加或減少以吸附劑組合物的形式加入煤中的溴的水平，或保持其不變。在多種實施方案中，該方法還對燃燒氣體中石克的水平進行測量，并根據(jù)測得的硫的水平調(diào)整加入到煤中的鉤的水平。在優(yōu)選的實施方案中，從燃煤設備釋放入環(huán)境中的汞排放量被減少了卯％或更多。如本申請中所使用的，90%或更多的汞減少量意味著所燃燒的煤中至少有卯％的汞被捕獲以阻止其釋放進入大氣。優(yōu)選地，在煤燃燒前向其中加入足量的溴以將汞向環(huán)境中的排放量降低卯％或更多。一方面，本發(fā)明涉及降低從燃燒含汞燃料的設備排放到大氣的汞的水平。一種商業(yè)上有價值的實施方案為使用本發(fā)明以降低燃煤設備的汞排放量，以保護環(huán)境并符合政府法規(guī)和條約義務。以下大部分討論將以煤為燃料。應理解的是，對于燃燒煤的描述只是出于例證性的目的，而本發(fā)明并不一定限于此。在多種實施方案中，本發(fā)明的方法涉及以處理水平向燃燒燃料或燃煤的系統(tǒng)中加入一種汞吸附劑，所述處理水平足以使在燃料燃燒時從設備逃逸到大氣中的汞的水平產(chǎn)生所需的降低。適當?shù)墓絼┤缟纤觥Ｔ谝粋€優(yōu)選的實施方案中，汞吸附劑含有一個溴和/或捵源，優(yōu)選為上述無才幾溴化物或碘化物鹽的形式。在一個實施方案中，汞吸附劑組合物在煤燃燒前被加入其中。該煤是顆粒煤，且任選通過常規(guī)過程粉碎或研成粉末。吸附劑組合物以液體或固體的形式加入到煤中。通常固體吸附劑組合物為粉末狀形式。如果吸附劑是以液體形式(通常是一種或多種溴或碘鹽的水溶液)加入，在一種實施方案中，當煤被送進燃燒器時仍保持潤濕。吸附劑組合物可以下述方式連續(xù)加入燃煤設備的煤中，即通過噴霧或混合的方式加入位于輸送帶，螺桿擠出機或其它進料裝置上的煤中。除此之外或作為替換的，吸附劑組合物可在燃煤設備或產(chǎn)煤裝置中與煤單獨混合。在一個優(yōu)選的實施方案中，吸附劑組合物在煤被送至燃燒器時以液體或粉末的形式加入其中。例如，在一個優(yōu)選的商業(yè)化的實施方案中，吸附劑被加入使注入前的煤粉碎的研磨機中。如果需要，可以改變加入吸附劑組合物的比率以達到所需的汞排放水平。在一個實施方案中，對煙道氣中汞的水平進行監(jiān)測，并且依據(jù)保持所需的汞水平的需要提高或降低吸附劑的加入量。汞的水平可通過常規(guī)的分析儀器、使用工業(yè)上標準的檢測和測定方法進行監(jiān)測。在一個實施方案中，監(jiān)測的實施是以手動或自動的方式間歇進行的。在一個非限制性的實例中，每小時監(jiān)測一次汞排放的水平以確保符合政府法規(guī)。作為示例，使用OntarioHydro法。該已知的方法中，在預定時間內(nèi)、例如l小時內(nèi)收集氣體。從被收集的氣體中沉淀汞，然后用適當?shù)姆椒ɡ缭游辗ǘ抗乃?。才艮?jù)4支術上和商業(yè)上的可^f亍性，監(jiān)測的頻率也可比每小時一次高些或低些?？砂惭b商用的連續(xù)汞監(jiān)測儀以測量汞并以適當頻率產(chǎn)生數(shù)值，如每3-7分鐘產(chǎn)生一次。在多種實施方案中，使用汞監(jiān)測儀的輸出值控制汞吸附劑的添加比率。根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果，可通過增加添加水平、降低添加水平或保持其不變的方式來調(diào)整汞吸附劑的添加比率。作為示例，如果監(jiān)測結(jié)果表明汞的水平高于期望值，則提高吸附劑的添加比率，直到汞的水平回到期望的水平。如果汞的水平正是期望的水平，吸附劑的添加比率則可保持不變?；蛘?，可降低吸附劑的添加比率，直到監(jiān)測結(jié)果表明其應被提高以避免高汞水平。通過這種方式，可以達到汞排放量的降低并避免過量使用吸附劑(伴隨灰塵的增加)。在對流通道的適當位置監(jiān)測汞。在多種實施方案中，在賴t粒控制系統(tǒng)的清潔側(cè)對釋放到大氣的汞進行監(jiān)測和測量。還可以在對流通道內(nèi)樹^立控制系統(tǒng)上游的某點對汞進行監(jiān)測。實驗顯示，當沒有添加汞吸附劑時，煤中只有20%至30。/。的汞被捕獲在灰塵中而未釋放入大氣。加入本發(fā)明的汞吸附劑后，被捕獲的汞的量升高(并因此降低了汞的排放量)到卯％或更多。作為替換地或除此之外，將一種汞吸附劑組合物放入或注入燃煤設備的對流通道中以降低汞的水平。優(yōu)選地，吸附劑組合物被加入火球(由煤的燃燒產(chǎn)生)下游的對流通道中的一個區(qū)域中，該區(qū)域的溫度高于約1500下并低于2700-300(TF的火球溫度。在多種實施方案中，吸附劑的溫度高于約1700下。該區(qū)域優(yōu)選溫度低于約2700下。在多種實施方案中，該注入?yún)^(qū)域的溫度低于2600T、低于約2500下或低于約2400T。在非限制性的實例中，注入的溫度為170(TF至2300下、1700"F至2200下或約1500T至約2200下。如果是燃燒前添加，吸附劑的形式可為液體或固體(粉末)，并含有有效水平的一種溴或碘化合物。在多種實施方案中，向?qū)α魍ǖ乐屑尤氲奈絼┫鄬τ谌紵凹尤氲奈絼┑谋嚷什鹏迵?jù)上述汞監(jiān)測的結(jié)果變化。在優(yōu)選的實施方案中，吸附劑組合物以差不多連續(xù)的方式被加入燃燒前的煤中和/或上述溫度為1500下-2700下的對流通道區(qū)域中。在多種實施方案中，在汞監(jiān)測裝置和吸附劑進料裝置之間提供有自動反饋回路。這使得可以對排放的汞進行連續(xù)監(jiān)測以及對吸附劑加入比率進行調(diào)整以控制工藝過程。與汞吸附劑一起，還優(yōu)選加入一種硫吸附劑以控制向環(huán)境中釋放的硫。在多種實施方案中，疏吸附劑在與加入汞吸附劑相同的位置被加入燃煤系統(tǒng)。硫吸附劑也可根據(jù)技術上的可行性在其它位置加入。在多種實施方案中，汞吸附劑和硫吸附劑組分被合并成單一的吸附劑被加入煤中，或被注入對流通道中。吸附劑無論分開或被合并，均可以液體或固體的形式被加入。固體組合物通常是粉末的形式。硫吸附劑優(yōu)選含有至少與被燃燒的煤中存在的硫水平等摩爾水平的鈣。單憑經(jīng)驗的方法，鈣的水平不應超過硫的摩爾數(shù)水平的三倍。為有效除去硫，優(yōu)選l:l的Ca:S水平，優(yōu)選的最高比例為3:1以避免燃燒過程中產(chǎn)生過量的灰塵。在優(yōu)選范圍之外的處理水平也是本發(fā)明的一部分。例如，在2004年6月28日提交的共有臨時申請60/583,420中描述了適當?shù)氖宋絼?，其?nèi)容通過引證的方式納入本說明書。優(yōu)選的硫吸附劑包括含有釣鹽的堿性粉末，所述鉀鹽例如氧化鉀、氫氧化釣和碳酸釣。其它含鉤的堿性粉末包括硅酸鹽水泥、水泥窯粉塵和石灰窯粉塵。在多種實施方案中，該硫吸附劑還含有一種硅鋁酸鹽粘土、蒙脫石和/或高呤石。優(yōu)選地，硫吸附劑含有適當水平的二氧化硅和氧化鋁(在一個優(yōu)選的實施方案中，每種至少約2重量％)，以與含硫煤燃燒形成的硫酸釣一起形成耐火材料。二氧化硅和氧化鋁可被分開加入或作為其它材料例如硅酸鹽水泥的組分加入。在多種實施方案中，硫吸附劑中還含有適當水平的鎂，如MgO，其來自例如白云石或為硅酸鹽水泥的組分。在一個非限制性實例中，硫吸附劑含有60-71%的CaO、12-15。/。的Si02、4畫18%的人1203、l-40/(^Fe203、0.5-1.5%的MgO,以及0.1-0.5%的NaO。汞吸附劑和硫吸附劑可被一起加入或分開加入。為方便起見，可在加入煤之前或注入對流通道之前將汞吸附劑組分和石危吸附劑組分合并。在一個優(yōu)選的實施方案中，汞吸附劑除了含有一種卣素源以外，還含有鈣。在多種實施方案中，汞吸附劑組合物還包括也可減少硫的組分。本發(fā)明提供向燃煤系統(tǒng)中加入多種吸附劑組合物以降低汞的排放量并優(yōu)選也降低硫的排放量。在多種實施方案中，^琉和汞吸附劑是分開加入的。例如，一種汞吸附劑在燃燒前加入煤中，并且一種^^吸附劑在燃燒后加入。或者，一種汞吸附劑在燃燒后加入，而一種碌u吸附劑在燃燒前加入煤中。無論采用何種加入方式，在一個優(yōu)選的實施方案中，不同吸附劑加入的比率是4艮據(jù)通過監(jiān)測所測定的排放的硫和汞的值按需要調(diào)整的。汞和硫吸附劑以獲得希望的降低的排放量所需要的水平加入?；谌紵拿褐泄目偭坑?，優(yōu)選的汞的降低量是70%或更多，優(yōu)選80%或更多，更優(yōu)選90%或更多?；谥亓坑?，汞吸附劑通常以煤重量的約0.01-10%的水平加入。優(yōu)選的范圍包括0.05-5重量％和0.1-1重量％。處理水平根據(jù)吸附劑中卣素的含量和希望達到的汞排放量水平而變。0.3%的水平適合多種實施方案。在多種實施方案中，基于上述監(jiān)測過程，初始處理水平可按照達到希望的排放水平的需要被調(diào)高或調(diào)低。吸附劑可分批或連續(xù)加入。在吸附劑連續(xù)加入的實施方案中，處理水平是基于被燃燒的煤的進料速率計。而當吸附劑是分批加入例如煤生產(chǎn)裝置內(nèi)或一個單獨的混合設備內(nèi)時，處理水平是基于被處理的煤的重量計。在一個優(yōu)選的實施方案中，加入的比率或處理水平是根據(jù)對汞排放水平的測定值而進行調(diào)整。類似地，硫吸附劑加入的水平或比率應使硫的排放水平降低至一個可接受的或預期的水平。在多種實施方案中，加入約1至9重量％的硫吸附劑。該水平或比率如有需要可以基于由監(jiān)測結(jié)果確定的硫的排放水平而進行調(diào)整。在優(yōu)選的實施方案中，使用工業(yè)標準方法一一例如美國材料試驗協(xié)會(AmericanSocietyforTestingandMaterials)(ASTM)出版的工業(yè)才示準方法--或國際才示)隹^1纟且織(InternationalStandardsOrganization)(ISO)出版的國際標準監(jiān)測汞和硫。一個含有一個分析儀器的裝置優(yōu)選置于對流通道中硫和汞吸附劑加入點的下游。在一個優(yōu)選的實施方案中，一個汞監(jiān)測儀被置于微?？刂葡到y(tǒng)的清潔側(cè)。在多種實施方案中，測量的汞或硫的水平被用于向泵、螺線管、噴霧器及其它被操縱或控制的設備提供反饋信號，以調(diào)整向燃煤系統(tǒng)中加入吸附劑組合物的比率。作為替換地或除此之外，吸附劑加入的比率可由操作員基于觀察到的汞和/或石克的水平而進行調(diào)整。為進一步說明，本發(fā)明的一個實施方案涉及在燃燒前直接向原煤或碎煤中加入含溴化釣和水的液體汞吸附劑。含溴化鈣的液體汞吸附劑的加入量范圍是基于濕重的0.1-5%、優(yōu)選0.025-2.5%，計算的前提是假設溴化釣約占吸附劑重量的50%。在一個典型的實施方案中，在燃燒前向煤中加入約1%的含有50%溴化釣的液體吸附劑。在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及向燃料中直接加入溴化鈣溶液和在爐中的溫度范圍為2200下至1500下的區(qū)域中加入溴化鈞溶液。在該實施方案中，液體汞吸附劑在燃燒前和燃燒后都^皮加入。優(yōu)選的溴化鈣處理水平可以任何比例在燃燒前和燃燒后加入量之間分配。在另一個實施方案中，本發(fā)明提供了將例如上述的溴化鈣溶液僅僅添加到爐中的溫度范圍為2200°F至1500°F的區(qū)域的氣流中。以上已就多種優(yōu)選的實施方案對本發(fā)明進行了描述。以下的實施例中提供了本發(fā)明進一步的非限制性公開。它們示例說明了只將一種液體吸附劑以及將一種液體/固體吸附劑體系用于燃料中汞的補救處理時本發(fā)明的有效性。實施例在實施例中，將具有不同BTU值、硫含量和汞含量的煤于北達科他大學的能源環(huán)境研究中心(EnergyEnvironmentalResearchCenter)(EERC)的CTF爐中燃燒。所報道的汞和硫的百分含量的降低是基于燃燒前煤中元素的總量計。實施例1本實施例示例說明將一種溴化鈣/水溶液應用于PowderRiver盆地的次煙煤中時其對汞的吸附能力。入爐煤中含水量為2.408%,灰分含量為4.83%，疏含量為0.29%，熱值為8,999BTU，且汞含量為0.122嗎/g。無吸附劑時的燃燒在排出氣體中具有13.9ng/m3的汞濃度。燃料被磨碎至有70%通過200目篩，并與基于煤重量計6%的一種吸附劑粉末和0.5%的一種吸附劑液體混合。所述粉末含有40-45重量％的硅酸鹽水泥、40-45%氧化鉤，剩余為鈣蒙脫石或鈉蒙脫石。所述液體是50重量％的溴化鉤水溶液。吸附劑與燃料直接混合三分鐘，然后儲存用于燃燒。已處理的煤被送進爐中。燃燒導致袋式除塵器出口處有卯％的汞(總量)被除去，并測得袋式除塵器出口處有80%的硫被除去。實施例2本實施例示例說明將粉末吸附劑和液體吸附劑應用于三種不同汞含量的煙煤中的用途。所有的煤如實施例#1中的方法制備，吸附劑的加入水平也相同。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>實施例3本實施例示例i兌明燃燒后一種汞吸附劑的添加。將PittsburghSeam-BaileyCoal研磨至70%通過200目篩。燃燒前燃料中不加入吸附劑。含50%溶于水的溴化鈣的液體吸附劑通過管道#皮注入爐內(nèi)2200°F-1500°F區(qū)域的氣流中。液體吸附劑被注入的比率約為煤重量的1.5%。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>實施例4本實施例示例說明燃燒后一種液體吸附劑和一種粉末吸附劑的添加。不向燃料直接加入任何吸附劑。兩種燃料都是煙煤，分別稱為FreemanCrownIII和PittsburghSeam-BaileyCoal。兩種情況下，都將煤在燃燒前研磨至70%在200目以下。粉末吸附劑和液體吸附劑與實施例1中所用相同。液體和粉末添加的比率(基于被燃燒的煤的重量計的百分數(shù))以及汞和硫降低的水平如下表所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>實施例5PittsburghSeamBaileyCoal的制備如實施例1。燃燒前向煤中加入9.5重量％的實施例1的粉末吸附劑。燃燒后向1500°F-2200下的區(qū)域中注入實施例l的液體吸附劑(50%的溴化鈣水溶液)，其比率是基于煤燃燒率計的0.77%。硫降低了56.89%,汞降低了93.67%。實施例6KentuckyBlendCoal的制備如實施例1。燃燒前向煤中加入6重量%的實施例1的粉末吸附劑。燃燒后向1500°F-2200下的區(qū)域中注入實施例l的液體吸附劑(50%的溴化鈣水溶液)，其比率是基于煤燃燒率計的2.63%。硫降低了54.91%,汞降低了93.0%。盡管以上通過能夠?qū)崿F(xiàn)的方式對本發(fā)明進行了闡述，但應理解的是，本發(fā)明并不限于所公開的實施方案。本領域技術人員在閱讀本說明書時想到的變型和改進也涵蓋于由所附權利要求所限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。權利要求1.一種用于在燃燒煤時降低釋放入大氣的汞量的方法，該方法包括將含有一種鹵素化合物的一種吸附劑組合物用于煤；將煤輸送至一個燃煤爐內(nèi)；使含有吸附劑的煤在燃煤爐內(nèi)燃燒以形成灰塵和燃燒氣體；測量該燃燒氣體中汞的水平；以及根據(jù)該汞的水平的值調(diào)整用于煤中的吸附劑組合物的量。1.一種用于在燃燒煤時降低釋放入大氣的汞量的方法，該方法包括將含有一種卣素化合物的一種吸附劑組合物用于煤；將煤輸送至一個燃煤爐內(nèi)；使含有吸附劑的煤在燃煤爐內(nèi)燃燒以形成灰塵和燃燒氣體；測量該燃燒氣體中汞的水平；以及根據(jù)該汞的水平的值調(diào)整用于煤中的吸附劑組合物的量。2.—種根據(jù)權利要求1的方法，其中該吸附劑組合物包括一種溴化合物或一種硪化合物。3.—種根據(jù)權利要求l的方法，其中該吸附劑組合物包括一種溴化物。4.一種根據(jù)權利要求l的方法，5.—種根據(jù)權利要求l的方法液應用于煤。6.—種根據(jù)權利要求1的方法，包括將一種含有一種碘化合物的溶液應用于煤。7.—種根據(jù)權利要求l的方法，8.—種根據(jù)權利要求4的方法，硝酸釣。9.一種根據(jù)權利要求4的方法，亞硝酸釣。10.—種根據(jù)權利要求2的方法，酸鹽化合物。11.一種根據(jù)權利要求2的方法，硝酸鹽化合物。12.—種根據(jù)權利要求1的方法煤在進入爐內(nèi)時是被水潤濕的。13.—種根據(jù)權利要求1的方法，水溶液。14.一種根據(jù)權利要求13的方法，其中該溶液包括5重量％至60重量％的溴化鈣。包括將一種固體組合物應用于。其中該吸附劑組合物包括溴化釣和其中該吸附劑組合物包括溴化鈣和其中該吸附劑組合物還包括一種硝其中該吸附劑組合物還包括一種亞其中該吸附劑組合物包括水，并且包括向煤上噴灑一種含有溴化釣的15.—種根據(jù)權利要求13的方法，其中該溶液包括20重量％至60重量％的溴化鈣。16.—種根據(jù)權利要求13的方法，其中該溶液包括大于50重量％的溴化鈣。17.—種根據(jù)權利要求13的方法，其中該溶液還包括一種化合物，該化合物選自一種硝酸鹽化合物、一種亞硝酸鹽化合物和一種硝酸鹽化合物與亞硝酸鹽化合物的混合物。18.—種根據(jù)權利要求17的方法，其中該溶液包括硝酸鈣、亞硝酸4丐，或硝'酸鈣和亞硝'酸釣兩者。19.一種根據(jù)權利要求1的方法，還包括加入一種硫吸附劑以減少燃燒氣體中硫的量。20.—種根據(jù)權利要求l的方法，包括持續(xù)監(jiān)測汞的水平。21.—種根據(jù)權利要求l的方法，包括對汞的水平定期抽樣。22.—種用于燃燒煤的系統(tǒng)，其具有降低的釋放到系統(tǒng)外的汞水平，所述系統(tǒng)包括一種含溴和/或珙的吸附劑組合物；一個燃煤爐，包括一個燃燒室、一個用于將燃燒氣體從燃燒室引到對流通道外部的一個出口的對流通道、及一個置于對流通道內(nèi)的微粒收集設備；一種用于將煤輸送至爐子以進行燃燒的裝置；一種置于對流通道內(nèi)用于測量對流通道內(nèi)汞的水平的裝置；一種吸附劑輸送裝置，用于在將煤輸送至爐子之前將吸附劑組合物輸送至煤中；以及一種控制器，用于接收汞測定儀器的輸出信號，并且與吸附劑輸送裝置有效連接，以根據(jù)該輸出信號的值調(diào)整吸附劑的輸送。23.—種根據(jù)權利要求22的系統(tǒng)，其中該吸附劑組合物包括一種溴化物。24.—種根據(jù)權利要求22的系統(tǒng)，其中該吸附劑組合物包括溴化媽。25.—種根據(jù)權利要求22的系統(tǒng)，其中該吸附劑組合物包括水和一種可溶的溴化合物。26.—種根據(jù)權利要求22的系統(tǒng)，其中該吸附劑組合物還包括一種硝酸鹽化合物。27.—種根據(jù)權利要求26的系統(tǒng)，其中該硝酸鹽化合物包括硝酸鉤。28.—種根據(jù)權利要求22的系統(tǒng)，其中該吸附劑組合物還包括一種亞硝酸鹽化合物。29.—種根據(jù)權利要求28的系統(tǒng)，其中該亞硝酸鹽化合物包括亞硝酸4丐。30.—種用于降低煤在燃煤系統(tǒng)內(nèi)燃燒時硫和汞的排放量的方法，該燃煤系統(tǒng)包括一個爐子和燃燒氣體對流通道，該方法包括將第一吸附劑組合物和第二吸附劑組合物應用于該系統(tǒng)中，其中燃燒前向煤中加入第一吸附劑組合物和第二吸附劑組合物中的一種，并將另一種注入燃煤系統(tǒng)中燃燒室下游對流通道內(nèi)的一個區(qū)域中，以及其中第一吸附劑組合物含有溴，并以有效水平加入以降低燃燒氣體中的汞，且第二吸附劑組合物含有鈣，并以有效水平加入以降低燃燒氣體中的硫。31.—種根據(jù)權利要求30的方法，包括監(jiān)測燃燒氣體中的汞的水平，并根據(jù)該汞水平的值調(diào)整第一吸附劑組合物加入的量。32.—種根據(jù)權利要求30的方法，還包括監(jiān)測燃燒氣體中的硫的水平，并根據(jù)該硫的水平調(diào)整加入煤中的第二吸附劑組合物的量。33.—種根據(jù)權利要求30的方法，其中進入環(huán)境中的汞排放量與未向煤中加入溴時產(chǎn)生的排放量相比降低了90%或更多。34.—種根據(jù)權利要求30的方法，包括向煤中加入足量的溴以4吏進入環(huán)境中的汞排放量與未加入溴時燃燒煤所產(chǎn)生的排放量相比降低90%或更多。35.—種根據(jù)權利要求30的方法，其中該第一吸附劑組合物包括溴化鉤。36.—種根據(jù)權利要求30的方法，其中該第一吸附劑組合物包括一種除溴化鈞以外的溴化合物和一種除溴化鈣以外的鈣化合物。37.—種根據(jù)權利要求30的方法，其中該第二吸附劑組合物包括至少一種選自溴化鈣、硝酸釣、亞硝酸釣、硅酸鹽水泥、氧化鈣、氫氧化鈣和碳酸釣的含鈣組分。38.—種用于燃燒煤的方法，可降低逃逸到環(huán)境中的不想要的元素的水平，該方法包括向煤中加入一種含有鉤和溴的吸附劑組合物；燃燒煤以形成灰塵和燃燒氣體；測量燃燒氣體中汞的水平；以及根據(jù)該汞的水平調(diào)整加入煤中的溴的水平。39.—種根據(jù)權利要求38的方法，還包括測量燃燒氣體中硫的水平，并根據(jù)該硫的水平調(diào)整加入煤中的釣的水平。40.—種根據(jù)權利要求38的方法，其中汞向環(huán)境中的排放量與未向煤中加入溴時產(chǎn)生的排放量相比降低了卯％或更多。41.一種根據(jù)權利要求38的方法，包括向煤中加入足量的溴以使進入環(huán)境中的汞排放量與未加入溴時燃燒煤所產(chǎn)生的排放量相比降低90%或更多。42.—種根據(jù)權利要求38的方法，其中該吸附劑組合物包括溴化釣。43.—種根據(jù)權利要求38的方法，其中該吸附劑組合物包括一種除溴化4丐以外的溴化合物和一種除溴化媽以外的釣化合物。44.一種根據(jù)權利要求38的方法，其中該吸附劑組合物包括至少一種選自溴化鈣、硝酸鉤、亞硝酸鉤、硅酸鹽水泥、氧化鈣、氫氧化釣和碳酸鉤的含釣組分。45.—種根據(jù)權利要求38的方法，其中該吸附劑組合物包括硅酸鹽水泥；氧化鈣、氫氧化鈣和碳酸鉀中的至少一種；硅鋁酸鹽粘土；以及至少一種溴化合物。46.—種根據(jù)權利要求45的方法，其中所述的至少一種溴化合物包括一種溴化物。47.—種根據(jù)權利要求45的方法，其中所述的至少一種溴化合物包括溴化鈣。48.—種根據(jù)權利要求45的方法，其中該吸附劑組合物還包括一種亞硝酸鹽化合物、一種硝酸鹽化合物，或硝酸鹽化合物與亞硝酸鹽化合物的一種混合物。49.一種根據(jù)權利要求48的方法，其中該吸附劑組合物包括硝酸鉤、亞硝酸釣，或硝酸釣與亞硝酸釣的一種混合物。50.—種根據(jù)權利要求38的方法，包括將含有一種溴化合物的一種液體組合物用于煤。51.—種根據(jù)權利要求50的方法，其中該液體組合物還包括一種亞硝酸鹽化合物、一種硝酸鹽化合物，或硝酸鹽化合物與亞硝酸鹽化合物的一種混合物。52.—種根據(jù)權利要求50的方法，其中該液體組合物包括亞硝酸鉤、硝酸鉤，或硝酸鉤與亞硝酸鈣的一種混合物。53.—種根據(jù)權利要求50的方法，其中該液體組合物包括溴化釣。54.—種根據(jù)權利要求50的方法，還包括將一種含鉤的粉末吸附劑應用于煤。55.—種根據(jù)權利要求54的方法，其中該粉末吸附劑包括硅酸鹽水泥，氧化釣、氫氧化鈣和碳酸釣中的至少一種，以及一種硅鋁酸鹽粘土。56.—種用于降低含汞的煤在燃煤系統(tǒng)中燃燒時釋放入大氣中的汞的水平的方法，該燃煤系統(tǒng)包括一個爐子和一個燃燒氣體對流通道，該方法包括在爐中燃燒煤；以及將含有一種卣素的一種吸附劑注入對流通道中燃燒氣體溫度為1500下至2200下的一點。57.—種根據(jù)權利要求56的方法，其中該吸附劑包括一種溴化合物。58.—種根據(jù)權利要求56的方法，其中該吸附劑還包括鈣。59.—種根據(jù)權利要求56的方法，其中該吸附劑包括溴化鈣。60.—種根據(jù)權利要求59的方法，包括以0.01至10重量％的水平加入溴化鈣，該百分比基于煤的重量計。61.—種根據(jù)權利要求60的方法，其中該水平是0.05-5重量％。62.—種根據(jù)權利要求60的方法，其中該水平是0.1-1重量％。63.—種根據(jù)權利要求56的方法，其中該吸附劑包括溴化鉀的一種水溶液。64.—種根據(jù)權利要求63的方法，其中該吸附劑包括5-50重量％的溴化鈣。65.—種根據(jù)權利要求56的方法，還包括在燃燒前或燃燒后加入一種硫吸附劑，其中該硫吸附劑包括一種含有4丐的堿性粉末。全文摘要本發(fā)明提供了用于降低燃料例如煤燃燒時的汞排放量的方法和組合物。本發(fā)明提供了多種含有減少煤燃燒時向大氣中排放的汞和/或硫水平的組分的吸附劑組合物。在多種實施方案中，所述的吸附劑組合物在燃燒前直接加入燃料中；部分在燃燒前加入燃料中并且部分加入煙道氣后燃區(qū)中；或完全加入煙道氣后燃區(qū)中。在優(yōu)選的實施方案中，該吸附劑組合物包括一種鹵素源且優(yōu)選包括一種鈣源。在鹵素中，優(yōu)選碘和溴。在多種實施方案中，無機溴化物構成了吸附劑組合物的一部分。文檔編號F23B90/00GK101175948SQ200580049750公開日2008年5月7日申請日期2005年4月21日優(yōu)先權日2005年3月17日發(fā)明者D·C·科姆里申請人:Noxⅱ國際有限公司