專利名稱：：降低煤燃燒過程中汞的排放量的制作方法降低煤燃燒過程中汞的排放量相關(guān)申請的相互參引本申請要求2005年3月17日提交的美國臨時申請60/662，911、2005年12月2日提交的美國臨時申請60/742，154、2006年l月18日提交的美國臨時申請60/759，994及2006年2月7日提交的美國臨時申請60/765,944的優(yōu)先權(quán)。簡介本發(fā)明提供在燃燒過程中向燃煤體系中添加各種卣素和其它吸附劑組合物。存在于全世界的大量煤資源能夠滿足下兩個世紀(jì)世界能源的大部分需求。高硫煤含量豐富，但需要補(bǔ)救步驟以防止燃燒時過量的硫釋放到大氣中去。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(dá)科他和南達(dá)科他的中北部地區(qū)的褐煤礦床中和存在于德克薩斯的褐煤礦床中。但是即使煤中硫含量低，它們?nèi)匀缓胁豢珊鲆暤乃降挠坞x汞和氧化汞和/或其它重金屬。不幸的是，煤燃燒時汞至少會部分地?fù)]發(fā)。因此，汞不易于存留在灰分中，而是變成煙道氣的一種組分。如果不采取補(bǔ)救措施，汞易于從燃煤設(shè)備逃逸到周圍大氣中去。目前一些汞用設(shè)備捕獲，例如用濕滌氣器和SCR控制系統(tǒng)。但是大部分的汞未被捕獲并因此通過排氣煙囪被釋放。在美國，進(jìn)入大氣中的汞排放量大約為50噸/年。釋放物的一大部分來自燃煤設(shè)備例如電力設(shè)備的排放物。汞是一種已知的環(huán)境有害物質(zhì)并且會導(dǎo)致人類和非人類的動物物種的健康問題。為了維護(hù)公眾的健康并保護(hù)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水平的系統(tǒng)。在含碳物質(zhì)的燃燒中，希望有一種方法能夠在燃燒階段之后捕獲并截留汞和其它不需要的化合物，以使它們不被釋放到大氣中。除了易于從煤燃燒的煙道氣中部分除去汞的的濕涂氣器和SCR控制系統(tǒng)外，其它的控制方法包括使用活性炭體系。該類體系的使用易造成高的處理成本和高的投資成本。此外，活性炭體系的使用導(dǎo)致在廢氣處理中一一例如用袋式除塵器(baghouse)和靜電除塵器一一收集的飛灰的碳污染。同時，為了本國公民的利益，對膠接性材料例如硅酸鹽水泥的需求預(yù)期會隨著發(fā)達(dá)國家維護(hù)他們的基礎(chǔ)設(shè)施和發(fā)展中國家建設(shè)和維護(hù)道路、堤壩和其它的主要建筑而增加。當(dāng)煤燃燒時由于含碳物質(zhì)的燃燒而產(chǎn)生熱能時，未燃燒的物質(zhì)及顆粒狀的燃燒產(chǎn)物形成一種具有凝硬和/或粘結(jié)特性的灰分。盡管煤灰的化學(xué)成分取決于煤的化學(xué)成分，但煤灰通常包含大量的二氧化硅和氧化鋁，以及顯著但略少量的鈣。燃煤爐或燃煤鍋爐中粉煤的燃燒產(chǎn)生的所謂的飛灰，是一種粉狀的顆粒物質(zhì)，由煤中燃燒時不揮發(fā)的成分構(gòu)成。該飛灰一般由煙道氣夾帶出來，通常用常規(guī)設(shè)備例如靜電除塵器、過濾設(shè)備例如袋式除塵器和/或機(jī)械設(shè)備例如旋風(fēng)除塵器從煙道氣中收集。煤的燃燒伴有大量的煤灰產(chǎn)生，其必須通過燃煤設(shè)備進(jìn)行處理。例如，在某種情況下燃煤產(chǎn)生的灰分已成功地用于硅酸鹽水泥混凝土中，部分地代替硅酸鹽水泥。煤灰還被用作制備可流動填充物的一種組分及作為穩(wěn)定基礎(chǔ)與基礎(chǔ)下臥層混合物的一種組分。在這些應(yīng)用中，尤其是在這類應(yīng)用中作為硅酸鹽水泥的替代品，所用灰分的量受該具體灰分產(chǎn)品的粘結(jié)特性或缺少粘結(jié)特性的限制。即使出于經(jīng)濟(jì)方面的原因優(yōu)選對煤灰進(jìn)行再利用，但在許多情況下，煤灰并不適合用作粘結(jié)性混合物的組分。在許多情況下，不得不將煤灰填埋或作為一種廢產(chǎn)物進(jìn)行處理。用于使煤燃燒以產(chǎn)生具有高粘結(jié)特性的灰分產(chǎn)品的方法和組合物將是十分有利的，因為這既會降低燃煤設(shè)備廢物處理的成本也會降低建筑工程所需的混凝土制品的成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供降低燃料例如煤燃燒產(chǎn)生的汞的排放量的方法和組合物。提供多種吸附劑組合物，該吸附劑組合物含有能夠降低這類燃燒過程排放到大氣的汞和/或硫的水平的組分。在多種實施方案中，使用吸附劑組合物產(chǎn)生的飛灰燃燒產(chǎn)物在酸性條件下，汞或其它重金屬不會從中明顯浸出。在多種實施方案中，將吸附劑組合物在燃燒前直接加入燃料中；加入燃料正在燃燒時的爐中或火球中；加入后燃區(qū)的煙道氣中；或以各種組合方式加入。該吸附劑組合物包括鈣源、氧化鋁源和二氧化珪源，優(yōu)選以堿性粉末的形式。在多種實施方案中，使用含有堿性粉末形式的鉀、二氧化硅和氧化鋁的吸附劑，可降低由設(shè)備釋放到大氣中的硫和/或汞的量。在一個方面，堿性粉末的使用降低了氧化的汞的量，例如在火焰溫度較低的系統(tǒng)中，如低至約IOOOT的系統(tǒng)中。在一個優(yōu)選的實施方案中，該吸附劑還包括一種面素源，和/或?qū)⒁环N含一種卣素源的吸附劑單獨加入到燃煤體系中。在卣素中，優(yōu)選碘和溴。在多種實施方案中，無機(jī)溴化物組成了吸附劑組合物的一部分。在多種實施方案中，將含有卣素、尤其含有溴和/或碘的汞吸附劑組合物，以粉末或液體形式在燃燒前加入燃料中?；蛘撸瑢⒑胸账乩玟搴偷獾奈絼┙M合物在燃燒室后的一點注入煙道氣中和/或在燃燒期間注入熔爐中，所述點溫度高于約500匸(932°F)，優(yōu)選高于1500T(約800。C)。在優(yōu)選的實施方案中，來自燃煤設(shè)備的汞排放物被降至這樣一個程度——煤中汞含量的90%或更多在釋放到大氣中之前被捕獲。大部分的汞以非浸出的形式被捕獲在飛灰中；來自含硫氣體的腐蝕也被降低。在優(yōu)選的實施方案中，達(dá)到了硫含量的顯著降低。提供了用于燃煤以產(chǎn)生具有高粘結(jié)特性的灰分產(chǎn)品的方法和組合物。在多種實施方案中，灰分產(chǎn)物的粘結(jié)特性使得可形成其中高達(dá)50%或更多的硅酸鹽水泥被灰產(chǎn)物取代的硅酸鹽水泥混凝土及相似產(chǎn)物。在多種實施方案中，形成的具有高達(dá)50%或更多灰分的硅酸鹽型水泥產(chǎn)品的強(qiáng)度活性指數(shù)(strengthactivityindex)大于75%,并優(yōu)選100°/?；蚋?。因此，在一些實施方案中，本發(fā)明中的灰分產(chǎn)物在硅酸鹽水泥混凝土中、在穩(wěn)定基礎(chǔ)中、在基礎(chǔ)下臥層混合物中、在可流動的填充材料(也稱為可控低強(qiáng)度材料或CLSM)等中用作主要的粘結(jié)性材料。燃燒帶有這些吸附劑成分的煤產(chǎn)生的飛灰中的鈣含量通常高于F級或C級飛灰的規(guī)格，而二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵的總含量盡管顯著，但極大地低于F級和C級飛灰的規(guī)格。在多種實施方案中，本發(fā)明提供多種水泥產(chǎn)品，例如硅酸鹽水泥混凝土、可流動的填充物、穩(wěn)定基礎(chǔ)及類似產(chǎn)品，在上述水泥產(chǎn)品之中所用到的常規(guī)水泥(硅酸鹽水泥)全部或部分用本文所述的粘結(jié)性灰分產(chǎn)物代替。具體而言，在優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明公開的粘結(jié)性灰分產(chǎn)物用于代替40%或更多的在該類產(chǎn)品中常規(guī)使用的硅酸鹽水泥。在多種實施方案中，在建筑產(chǎn)品中使用粘結(jié)性灰分全部或部分代替硅酸鹽水泥可降低硅酸鹽水泥的生產(chǎn)中二氧化碳的排放量。除了避免從需的能量中產(chǎn)生二氧化碳排放物外，吸附劑組分的使用易于提高煤燃燒產(chǎn)能的效率，還降低了燃燒化石燃料產(chǎn)能的過程中產(chǎn)生的溫室排放物。具體實施例方式吸附劑、吸附劑組分和它們的使用方法在本文中、在2005年3月17日提交的美國臨時申請60/662，911中、在2005年12月2日提交的美國臨時申請60/742，154中、在2005年1月18日提交的美國臨時申請60/759,994中和在2006年2月7日提交的美國臨時申請60/765，944中均有說明，上述申請公開的內(nèi)容以引證的方式納入本文。注入各種吸附劑組合物的設(shè)備和方法在本文中和在2006年1月18日提交的美國臨時申請60/759，943及2006年1月19日提交的美國臨時申請60/760，424中均有描述，其公開的內(nèi)容以引證的方式納入本文。在多種實施方案中，本發(fā)明提供降低含汞燃料例如煤的燃燒過程所致的汞排放量的組合物和方法。一種有商業(yè)價值的實施方案是使用本發(fā)明降低來自燃煤設(shè)備的疏和/或汞的排放量，以保護(hù)環(huán)境并符合政府法規(guī)和條約約束。在多種實施方案中，本發(fā)明方法通過將汞捕獲在灰中來防止汞從點源例如燃煤設(shè)備釋放到大氣中。此外，本發(fā)明方法防止汞和其它重金屬通過上述的兩種方式而將汞保持在水域之外。因此，防止或降低來自諸如燃煤設(shè)施等設(shè)備的汞排放量具有多種環(huán)境益處，包括減少空氣污染、降低水污染，及降低有害廢物的產(chǎn)生從而降低對地表所引起的污染。為方便起見但并不限于此，本發(fā)明的有益特征可列舉為防止汞或其它重金屬對空氣、水及地表造成污染。將多種吸附劑組分結(jié)合使用以在燃燒前處理煤和/或添加到火焰中或火焰的下游，優(yōu)選在最低溫度處添加以保證具有本發(fā)明方法的多種益處的耐火材料結(jié)構(gòu)的完全形成。所述吸附劑組分包括鉤、氧化鋁、二氧化硅和卣素。在多種實施方案中，這些組分一起*降低汞和硫的排放量；*降低游離汞和被氧化的汞的排放量；*通過鍋爐管排渣提高燃煤工藝的效率；*增加Hg、As、Pb和/或Cl在煤灰中的含量；*降低可浸出的重金屬(例如Hg)在灰分中的含量，優(yōu)選降低至含量在檢測限之下；并且*制備一種高粘結(jié)性的灰分產(chǎn)品。鈣意指一種具有不可忽視量的鈣的化合物或組合物。例如，多種堿性粉末含有20%或更多的鈣，基于CaO計。實例有石灰石、石灰、氧化鈣、氫氧化鈣(熟石灰)、硅酸鹽水泥和其它工業(yè)過程中的制品或副產(chǎn)品，以及含鈣的硅鋁酸鹽礦物。二氧化硅和氧化鋁含量是基于Si02和Al2O3的當(dāng)量，即使一般理解為二氧化硅和氧化鋁通常以更復(fù)雜的化學(xué)形態(tài)或分子形式存在。除非另有指出，本文所使用的所有百分?jǐn)?shù)均基于重量計。應(yīng)指出的是，本文所述的多種物質(zhì)的化學(xué)組成用簡單氧化物來表達(dá)，所述簡單氧化物是從元素分析——一般由x射線熒光技術(shù)測定——中計算出來的。盡管該多種簡單氧化物可能以、并且通常是以更復(fù)雜的化合物存在于材料中，但氧化物分析仍是表ii^目應(yīng)組合物中所關(guān)注的化合物濃度的一種有用方法。雖然以下論述中大多將煤作為燃料，但應(yīng)理解的是，對煤燃燒的描述只用于示例性目的，而本發(fā)明不必因此受限制。例如，其它類型的用于燃燒具有可能達(dá)到有害水平的汞或其它重金屬的燃料的設(shè)備包括焚化裝置，例如那些用于焚燒家庭廢物、有害廢物或污水污泥的焚燒裝置。此外，許多設(shè)備燃燒包含煤及其它燃料的燃料混合物，所述其它燃料例如天然氣、合成氣或廢物產(chǎn)生的燃料。在該類設(shè)備中焚燒多種廢物流，而這些設(shè)備由于物流方面原因通常在居住區(qū)運轉(zhuǎn)。家庭廢物中可能含有多種來源的汞，例如報廢的電池和溫度計以及大量種類具有可檢測的汞含量的消費品。有害廢物流包括來自多種商業(yè)源或工業(yè)源的汞。污水污泥含有從含汞食物的攝入和排出產(chǎn)生的汞及從其它來源產(chǎn)生的汞。所有的廢物流也含有來自許多天然來源的汞。當(dāng)廢物在焚燒爐中燃燒時，可能將揮發(fā)性的汞或汞化合物釋放到空氣中，該汞或汞的化合物易于沉降到焚化裝置附近的地面，導(dǎo)致土壤和地下水的局部污染及降低空氣質(zhì)量。因此，在本發(fā)明的各種實施方案中，含有汞或其它重金屬的廢物流在各種汞吸附劑的存在下焚燒，所述吸附劑由如下所述的方式添加到焚燒系統(tǒng)中。在優(yōu)選的實施方案中，添加足夠量的卣素和優(yōu)選地添加足夠量的二氧化硅和氧化鋁，以降低進(jìn)入大氣的汞排放量并使得灰分中捕獲到的汞具有非浸出性。除碳以外，煤中的主要成分還包括二氧化硅、氧化鋁和鉤，以及較少量的鐵。此外，煤中通常還存在微量的重金屬，例如砷、銻、鉛、鉻、鎘、鎳、釩、鉬、錳、銅和鋇。這些元素易于存在于煤燃燒產(chǎn)生的灰分中。煤中還含有較大量的硫。燃燒時，煤中的硫燃燒生成揮發(fā)性氧化硫，該揮發(fā)性氧化疏易于以氣體的形式從燃煤設(shè)備中逃逸。需要對從燃煤設(shè)備中釋放出的氧化硫的水平進(jìn)行補(bǔ)救處理或?qū)⑵浣档?。煤中還含有汞。雖然汞以低含量存在，但是易于在燃燒期間揮發(fā)并從燃煤設(shè)備中逃逸。即使從煤燃燒中產(chǎn)生的汞的量較低，但是因為該元素有毒并易于在身體組織中積聚，因此仍不希望汞釋放到環(huán)境中去。由于汞對健康和環(huán)境的破壞作用，在美國和世界上其它地方，汞的釋放最近已列入法規(guī)控制。無論汞是否受到法規(guī)控制，人們都非常希望降低從燃煤設(shè)備中釋放出的汞的量。在一種典型的燃煤設(shè)備中，原煤由有軌車運過來并被輸送到接受帶上，接受帶將煤引入攪拌機(jī)(pugmill)。攪拌后，將煤卸到進(jìn)料帶上并堆積在煤儲存區(qū)。在煤儲存區(qū)的下面，一般有爐篦和料倉庫；從煤儲存區(qū)那里，通過輸送帶將煤輸送到一個開口的儲存區(qū)，該儲存區(qū)有時候稱為儲槽。加煤機(jī)熔爐可以用來自儲槽或來自壓碎機(jī)的煤供料。對于燃燒粉煤的熔爐，煤由輸送帶或其它方式輸送至研磨設(shè)備例如壓碎機(jī)，并最終輸送至粉碎機(jī)。在儲存系統(tǒng)中，將煤粉碎并用空氣或氣體傳送到收集器，粉煤被從收集器轉(zhuǎn)移到貯倉，該粉煤從貯倉根據(jù)需要供入熔爐。在直接系統(tǒng)中，將煤粉碎并直接輸送到熔爐。在半直接系統(tǒng)中，煤從粉碎機(jī)進(jìn)入旋風(fēng)收集器。將該煤從旋風(fēng)收集器直接供入熔爐。運轉(zhuǎn)期間，將煤供入熔爐并在氧氣的存在下燃燒。對于高BTU值的燃料，燃燒室中的典型火焰溫度為2700°F(約1480℃)到約3000°F(約1640℃)乃至更高，例如3300°F(約1815℃)到3600°F(約1982℃)。在多種實施方案中，將本發(fā)明的吸附劑組合物在攪拌機(jī)中、接受帶或供料帶上、煤儲存區(qū)中、收集器中、貯倉中、旋風(fēng)收集器中、在粉碎前或粉粹過程中向粉粹機(jī)中和/或從粉粹機(jī)輸送到熔爐以進(jìn)行燃燒的過程中添加到原煤中。方便地，在多種實施方案中，將吸附劑在混合煤的過程中加入煤中，例如在攪拌機(jī)或粉碎機(jī)中。在一種優(yōu)選的實施方案中，將該吸附劑添加到粉碎機(jī)中的煤上。作為選擇地或此外，通過在燃料燃燒過程中將吸附劑組分注入熔爐而將其加入燃煤系統(tǒng)中。在一種優(yōu)選的實施方案中，將吸附劑組分注入火球或接近火球處，例如溫度在2000下以上、2300下以上或2700下以上的區(qū)域。根據(jù)燃燒器的設(shè)計和熔爐的操作參數(shù)，有效的吸附劑添加量與燃料一起、與初級助燃空氣一起、在火焰上方、與二次空氣(overfireair)一起或在二次空氣上方等方式加入。依據(jù)熔爐的設(shè)計和操作，吸附劑也可從熔爐的一面或多面和/或從熔爐的一個或多個拐角處注入。當(dāng)注入處溫度足夠高并且/或者燃燒器和熔爐的氣體力學(xué)設(shè)定成可使粉末吸附劑與燃料和/或燃燒產(chǎn)物充分混合時，吸附劑組合物和吸附劑組分的添加傾向于最有效。作為選擇地或此外，吸附劑添加到火焰和熔爐下游的對流通道中。在多種實施方案中，吸附劑的最佳注入或施用點通過對熔爐進(jìn)行模擬并選擇參數(shù)(注入比率、注入位置、在火焰上方的距離、離爐壁的距離、粉末噴灑的方式等)而找到，該點對所期望的結(jié)果給出吸附劑、煤和燃燒產(chǎn)物的最佳的混合。在燃煤體系中，熱的燃燒氣體和空氣由對流通道通過對流作用從火焰向下游方向(即相對于火球的下游)移走。設(shè)備的對流通道含有多個區(qū)域，各區(qū)域以其氣體溫度和燃燒產(chǎn)物為特征。通常，當(dāng)燃燒氣體從火球向下游方向移動時，燃燒氣體的溫度下降。在一個實施例中，煤在約2700T-3600T(約1480'C-1650°C)的溫度燃燒，飛灰及燃燒氣體自熔爐開始，在對流通道內(nèi)向下游移動到溫度不斷下降的區(qū)域。作為示例，火球的下游是溫度低于2700下的區(qū)域。往下，到達(dá)溫度已冷卻到約1500T的點。在這兩點之間是溫度為約1500下到約2700下的區(qū)域。再往下，到達(dá)溫度低于1500下的區(qū)域等。氣體和飛灰進(jìn)一步沿對流通道穿過溫度更低的區(qū)域直到達(dá)到袋式除塵器或靜電除塵器，在氣體沿?zé)熥耘欧徘埃匠龎m器或靜電除塵器的典型溫度約300下。燃燒氣體中含有二氧化碳以及多種不希望的含有疏和汞的氣體。對流通道內(nèi)還充斥著多種被高溫氣體夾帶的灰分。為了在排放到大氣之前除去灰分，可使用微粒移除系統(tǒng)。各種這類移除系統(tǒng)，例如靜電除塵器和袋式除塵器，通常配置在對流通道中。此外，也可在對流通道中安置化學(xué)滌氣器。另外，可以提供多種儀器以監(jiān)控氣體組分例如^危和汞。因此，在多種實施方案中，本發(fā)明方法要求將吸附劑在燃燒期間直接加入熔爐("共燃"添加)；在燃燒前直接加入燃料例如煤中("預(yù)燃"添加)；在燃燒后直接加入氣流中，優(yōu)選加入溫度大于500'C且更優(yōu)選大于800'C的區(qū)域("后燃"添加)；或以預(yù)燃、共燃和后燃添加的組合方式添加。吸附劑可以預(yù)燃、共燃或后燃方式的任意一種，或以其任意組合的方式施用于"燃煤系統(tǒng)中，，。當(dāng)將吸附劑加入燃煤系統(tǒng)時，就稱煤或其它燃料在各種吸附劑、吸附劑組合物或吸附劑組分的"存在下，，燃燒。在一種優(yōu)選的實施方案中，下游添加在溫度為約1500T(815.5'C)至約2700下U482.2匸)的區(qū)域進(jìn)行。在某些方面，并且根據(jù)熔爐設(shè)計的特性和對流通道的布局，在"加入熔爐"、"加入火球"和"加入對流通道"之間的分界點或區(qū)別可能相當(dāng)任意。在某點處，燃燒氣體離開一個很明顯地為燃燒室或熔爐的區(qū)域并進(jìn)入另一個顯然為煙道或熔爐下游的氣體對流通道的結(jié)構(gòu)中。但是，許多熔爐相當(dāng)大，因此允許在距離燃料和空氣進(jìn)料以形成火球處相當(dāng)遠(yuǎn)的位置將吸附劑"加入熔爐"。例如，一些熔爐有特殊設(shè)計的二次空氣注入口等，以便在火團(tuán)上方的一個位置處提供額外的氧氣以達(dá)到更完全的燃燒和/或控制排放物例如氮氧化物。二次空氣口可在燃料注入處上方20英尺或更高處。在多個實施方案中，在煤進(jìn)料處的上方高于或低于二次空氣口的位置處，或在燃燒室內(nèi)一個更高位置處——例如在爐的折焰角(nose)處或爐的折焰角略下方，將吸附劑組分或吸附劑組合物連同供給的煤一起直接注入火球。這些位置中每一處的溫度和湍流狀態(tài)各不相同，湍流有助于吸附劑與燃料和/或燃燒產(chǎn)物(例如飛灰)的混合。在涉及將吸附劑組合物施用到熔爐中或熔爐下游的實施方案中，優(yōu)選施用于溫度高于1500T、優(yōu)選高于2000下的區(qū)域，更優(yōu)選溫度高于2300T的區(qū)域，且最優(yōu)選溫度高于2700T的區(qū)域。在多種實施方案中，當(dāng)煤連同其它燃料在熱電聯(lián)產(chǎn)(co-generation)設(shè)備中燃燒時加入吸附劑。這類設(shè)備燃燒的燃料具有靈活性。除了煙煤和次煙煤，這類設(shè)備也可以燃燒由廢物產(chǎn)生的燃料，非限制性的實例例如城市廢物、污水污泥、石油焦(petcoke)、動物廢物、植物廢物(非限制性的實例例如木材、稻殼、木片、農(nóng)業(yè)廢物和/或鋸屑)、廢塑料、碎輪胎等。就含有汞和硫的燃料來說，使用本文所述的吸附劑易于減少或降低燃燒時釋放到大氣中的硫和/或汞的排放量。依據(jù)燃料熱值的不同，上述熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備中的火焰溫度從約1000°F-1200T(對于低熱值燃料或含高比率的低熱值生物質(zhì)或其它低熱值組分的燃料)上升至2700下-3600下或更高(對于高BTU煤)。在多種實施方案中，本發(fā)明吸附劑的使用使得在相對較低溫度下燃燒的體系的汞排放物減少。認(rèn)為吸附劑對移除煙道氣中的氧化汞尤為有效，并認(rèn)為物料中的氧化汞主要通過在較低溫度下的燃燒形成。因此，在多種實施方案中，將燃燒煤和多種其它燃料(見上)的混合物的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備用吸附劑組合物處理以顯著降低汞和/或硫的排放在本文所述的多種實施方案中，易于降低或補(bǔ)救來自燃煤設(shè)備的汞和/或硫的釋放的吸附劑組合物還具有使燃料燃燒產(chǎn)生的灰分具有高粘結(jié)性的有益效果。從而，灰分在商業(yè)中可在各種水泥和混凝土產(chǎn)品中部分或全部替代硅酸鹽水泥。在多種實施例中，燃燒帶有本文所述的吸附劑組合物的煤，與無吸附劑的條件下燃燒煤相比，形成的灰分中重金屬舍量得到了提高，而其所含的可浸出重金屬的量卻低于無吸附劑時所產(chǎn)生的灰分。因此，該灰可安全地處理和商業(yè)出售，例如作為一種粘結(jié)性材料出售。制備灰分產(chǎn)品時，將一種碳質(zhì)燃料燃燒，通過該碳質(zhì)物質(zhì)的燃燒產(chǎn)生熱能。未燃燒的物質(zhì)和顆粒燃燒產(chǎn)物形成灰分，部分灰分在熔爐底部收集，而大部分灰分是通過聚塵器或過濾器——例如燃煤設(shè)備上的袋式除塵器——從煙道中以飛灰的形式收集。爐底灰和飛灰的量取決于煤的化學(xué)組成及燃燒期間加入燃煤設(shè)備的吸附劑組分的量和組成。在多種實施方案中，監(jiān)測燃煤設(shè)備的汞排放量。排放量是以游離汞、氧化汞或游離汞和氧化汞均包括的形式被檢測。游離汞意指基態(tài)或零氧化態(tài)的汞，而氧化汞意指+1或+2氧化態(tài)的汞。根據(jù)從設(shè)備中排放前煙道氣中汞的含量，提高或降低預(yù)燃、共燃和/或后燃添加的吸附劑組合物的量，或使其保持不變。通常，希望移除盡可能高的汞含量。在典型的實施方案中，汞的移除達(dá)90。/?；蚋啵诿褐泄目偭坑?。該數(shù)字指的是從煙道氣中移除的汞，以便汞不會通過煙囪釋放到大氣中。通常，煙道氣中汞的移除會導(dǎo)致灰分中汞含量的增加。為使煤燃燒過程中加入的吸附劑的量最小化以便降低熔爐中產(chǎn)生的灰分的總量，在許多實施方案中希望使用對汞排放物的測量以將吸附劑組合物添加的比率調(diào)整到一個值，該值將達(dá)到所需的汞降低而不向系統(tǒng)中添加過量物質(zhì)。在燃燒添加了吸附劑組分的煤或其它燃料的多種實施方案中，煤中的汞和其它重金屬例如砷、銻、鉛等進(jìn)入袋式除塵器或靜電除塵器并成為燃煤設(shè)備總灰量的一部分；或者或此外，還可能在爐底灰中發(fā)現(xiàn)汞和其它重金屬。因而，汞和其它重金屬不會從設(shè)備中散發(fā)出去。一般地，即使相對于不添加本文所述吸附劑組分時燃燒煤產(chǎn)生的灰分而言，汞和其它重金屬傾向于以更高的含量存在于灰分中，但灰分中的汞和其它重金屬對在酸性條件下的浸出具有抗性。有利的是，灰分中重金屬的浸出量不會超過規(guī)定水平；事實上，觀察到灰分中可浸出的重金屬的量降低到ppm級，即使灰分是由于與吸附劑一起燃燒形成而導(dǎo)致其中重金屬的絕對含量通常較高。此外由于提高了灰分的粘結(jié)特性，燃燒形成的灰(煤灰)對于商業(yè)銷售和使用而言是有價值的，例如作為制備硅酸鹽水泥及混凝土產(chǎn)品和預(yù)混物的一種粘結(jié)性材料。在優(yōu)選的實施方案中，在燃燒期間對重金屬的浸出進(jìn)行周期性或連續(xù)性的監(jiān)控和分析。美國環(huán)境保護(hù)局(UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency)的TCLP程序是一種常用的方法。對吸附劑的量、特別是含有Si(Si02或等價物)和/或Al(Ah03或等價物)的吸附劑組分的量，在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整以保持浸出量在預(yù)期范圍內(nèi)。在一種實施方案中，提供一種用于燃燒煤以降低釋放入大氣的汞量的方法。該方法涉及向正在燃燒煤的系統(tǒng)中施用一種含一種卣素化合物的吸附劑組合物。該卣素化合物優(yōu)選一種溴化合物；在一種優(yōu)選的實施方案中，該吸附劑不含堿金屬化合物以避免對鍋爐管或其它熔爐部件的腐蝕。燃燒熔爐中的煤以產(chǎn)生灰分和燃燒氣體。該燃燒氣體含有汞、石克和其它組分。為達(dá)到燃燒氣體中汞的所需降低量以便限制向大氣中的釋放，優(yōu)選對燃燒氣體中的汞含量進(jìn)行監(jiān)控，例如通過分析方法測量含量而進(jìn)行監(jiān)控。在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)燃燒氣體中測得的汞含量的值調(diào)整所施用的吸附劑組合物的量(即通過增加吸附劑組合物的量、降低吸附劑組合物的量或在某些情況下決定保持其不變)。在一個優(yōu)選的實施方案中，通過將吸附劑施用到燃燒前的煤中，然后將含有吸附劑的煤輸送入熔爐進(jìn)行燃燒，從而將吸附劑加入系統(tǒng)中。在另一種實施方案中，將含有一種卣素(優(yōu)選溴或碘，并且最優(yōu)選溴)化合物和至少一種硅鋁酸鹽物質(zhì)的吸附劑組分施用到燃煤系統(tǒng)中。所述組分單獨添加或作為一種單一吸附劑組合物添加，并任選加入燃燒前的煤中、加入燃燒期間的熔爐中或加入熔爐下游適宜溫度的煙道氣中。在一種優(yōu)選的實施方案中，將所述組分添加到燃燒前的煤中，然后將含有吸附劑的煤輸送到熔爐中進(jìn)行燃燒。如前所述，優(yōu)選監(jiān)測煙道氣中的汞并根據(jù)所測得的汞含量的值調(diào)整吸附劑施用的比率。卣素有助于降低汞排放物的量，而硅鋁酸鹽有助于使捕獲在灰中的汞具有非浸出性。在一種相關(guān)的實施方案中，一種降低燃煤系統(tǒng)或焚化爐中煤或其它燃料的燃燒產(chǎn)生的灰分中汞和/或其它重金屬的浸出量的方法，包括在燃燒期間將含有二氧化硅和氧化鋁的吸附劑引入焚化爐或燃煤系統(tǒng)中、測量形成的灰中汞和/或其它重金屬的浸出量及根據(jù)所測量的重金屬的浸出量調(diào)整添加的二氧化硅和氧化鋁的量。如果浸出量比預(yù)期的高，可以增加吸附劑的施用比率以使浸出量回落到預(yù)期范圍內(nèi)。在一種優(yōu)選的實施方案中，吸附劑還含有一種面素(例如溴)化合物以提高灰分中汞的捕獲量。在一個實施方案中，本發(fā)明提供了一種降低由含汞的碳質(zhì)燃料例如煤的燃燒所產(chǎn)生的煙道氣中氧化汞的量并同時產(chǎn)生一種粘結(jié)性灰分產(chǎn)物的方法。該方法包括在一種堿性粉末吸附劑的存在下燃燒燃料，其中該粉末吸附劑含有鈣、二氧化硅和氧化鋁。將該堿性粉末添加到燃燒前的煤中、注入燃燒期間的熔爐中、施用到熔爐下游的煙道氣中(優(yōu)選溫度為1500下或更高的區(qū)域)或以上述方式任意組合的方式添加。該粉末呈堿性，當(dāng)與水混合時pH在7以上，優(yōu)選在8以上和優(yōu)選在9以上。優(yōu)選吸附劑含有約0.01重量％到約5重量％的堿，例如基于Na20和K20的堿。在多種實施方案中，該吸附劑還含有鐵和鎂，在多種實施方案中，吸附劑中鋁的含量高于硅酸鹽水泥中氧化鋁的含量，優(yōu)選高于約5%或高于約7%的氧化鋁。當(dāng)燃料燃燒時，測量熔爐下游的煙道氣中汞(氧化汞、游離汞或兩者都包括)的含量。將測量的汞的含量與目標(biāo)含量相比，如果所測含量高于目標(biāo)含量，則增加所添加的粉末吸附劑相對于被燃燒的燃料的量?；蛘?，如果所測含量即為目標(biāo)含量或低于目標(biāo)含量，可降低吸附劑添加的比率或保持不變。在另一種實施方案中，該粉末組合物是一種堿性吸附劑組合物，其含有一種堿性鈣組分及較大量的二氧化硅和氧化鋁。在一個非限制性實施方案中，該粉末組合物含有2-50%的一種硅鋁酸鹽物質(zhì)和50-98重量％的一種含鍋的堿性粉末。在一種優(yōu)選的實施方案中，該堿性粉末含有一種或多種石灰、氧化鈣、硅酸鹽水泥、水泥窯粉塵、石灰窯粉塵和甜菜石灰(sugarbeetlime)，而硅鋁酸鹽物質(zhì)含有選自鈣蒙脫土、鈉蒙脫土和高嶺土中的一種或多種。該粉末組合物以約0.1重量％到約10重量％的比率添加到煤中，基于分批方法中用吸附劑處理的煤的量計，或基于連續(xù)方法中燃燒消耗煤的速率計。在一種優(yōu)選的實施方案中，該比率為1-8重量％、2-8重量％、4-8重量％、4-6重量％或約6重量％。在優(yōu)選的實施方案中，將該粉末組合物在燃燒期間注入火球或熔爐中和/或在煤燃燒前在室溫條件下施用于煤中。注入點的溫度優(yōu)選至少約IOOO下或更高。對一些低熱值燃料而言，這相當(dāng)于注入火球中或接近火球處。在另一實施方案中，本發(fā)明提供新型吸附劑組合物，該組合物含有約50-98重量％的硅酸鹽水泥、水泥窯粉塵、石灰窯粉塵、甜菜石灰中的至少一種和2-50重量％的一種硅鋁酸鹽物質(zhì)。在多種實施方案中，該組合物還含有一種溴化合物，例如一種溴化物如溴化鉀。如文中所述，在煤燃燒過程中使用吸附劑易于減少從設(shè)備中散發(fā)出的有害的硫和汞產(chǎn)物的量，而同時生產(chǎn)一種灰分，該灰分是環(huán)境可接受的(例如重金屬的浸出量在規(guī)定含量以下并且比燃燒無吸附劑組分的煤產(chǎn)生的灰分中的重金屬的浸出量低)并具有高粘結(jié)特性，從而使該灰分在粘結(jié)性混合物及它們的使用過程中可用作硅酸鹽水泥的全部或部分(大于40%，優(yōu)選大于50%)的替代品。還在另一實施方案中提供了一種用于燃燒含汞并任選含硫的燃料以使燃燒氣體中散發(fā)的和釋放到環(huán)境中的有害化合物的量降低的方法。在一種優(yōu)選的實施方案中，該方法包括將一種吸附劑施用到燃料上并燃燒含有該吸附劑的燃料以產(chǎn)生氣體和飛灰。該吸附劑含有溴、鈣、二氧化硅和氧化鋁。在另外一種實施方案中，一種用于降低燃煤體系在煤燃燒過程中排放到環(huán)境中的汞和/或硫的方法，包括將含有溴、鉀、二氧化硅和氧化鋁的吸附劑組分添加到燃煤體系中，并在吸附劑組分的存在下燃燒煤以產(chǎn)生燃燒氣體和飛灰。測量燃燒氣體中汞的量，并且依據(jù)燃燒氣體中汞的測量值調(diào)節(jié)添加到體系中的含溴的組分的量。在多種實施方案中，將四種組分(鈣、二氧化硅、氧化鋁和溴)一起或分別加入到燃燒前的煤中、加入到熔爐中和/或加入如本文所述的適宜溫度的煙道氣中。優(yōu)選地，溴以可有效地將煤中至少90%的汞捕獲在灰分中的水平存在，而二氧化硅和氧化鋁以可有效地產(chǎn)生其中汞的浸出值小于0.2ppm(200ppb)，優(yōu)選小于100ppbHg,小于50ppb，并最優(yōu)選汞的浸出值小于2ppb的飛灰的水平存在。2ppb的水平代表當(dāng)前TCLP檢測汞浸出量的可檢測下限。在一種特定的實施方案中，使用一個雙重吸附劑系統(tǒng)，其中鈣、二氧化硅和氧化鋁以粉末吸附劑的形式加入，而溴或其它一種或多種卣素以液體吸附劑的形式加入。將所述液體和粉末吸附劑加入到燃煤體系中燃燒前的煤中、加入到熔爐中、加入到煙道氣中(本文所述的適宜的溫度處)，或以上述方式任意組合的方式加入。在一種優(yōu)選的實施方案中，將液體吸附劑加入燃燒前的煤中，而粉末吸附劑或者加入燃燒前的煤中或者加入燃燒期間的熔爐中。該液體和粉末吸附劑的處理水平及優(yōu)選的組成在本文有描述。在優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明方法提供含汞量相當(dāng)于將燃燒前煤中初始汞的至少90%捕獲在灰分中的煤灰和/或飛灰。在一些實施方案中，由于將汞捕獲在灰分中而未將其釋放到大氣中，因此汞含量比已知飛灰中的汞含量高。由本方法產(chǎn)生的飛灰含有高達(dá)200ppm的汞或更高的汞；在一些實施方案中，飛灰中的汞含量超過250ppm。因為灰分的體積通常由于吸附劑的使用而增加(在典型的實施方案中，灰分體積大約翻了一番)，因而測得的增加的汞水平表明將如果不添加吸附劑將會釋放到環(huán)境中的汞大量地捕獲在灰中。飛灰中的汞和其它重金屬例如鉛、鉻、砷和鎘的含量通常比燃燒沒有添加吸附劑或吸附劑組分的煤產(chǎn)生的飛灰中的含量高。在多種實施方案中，通過在吸附劑組分的存在下燃煤產(chǎn)生一種灰分產(chǎn)物，所述吸附劑組分含有鈣、二氧化硅、氧化鋁和優(yōu)選地含有一種卣素例如溴。所述組分作為一種或多種吸附劑組合物的部分添加到燃煤體系中。在一個非限制性的實例中，吸附劑組分鈣、二氧化硅和氧化鋁在一種堿性粉末吸附劑組合物中一起加入，該組合物含有約2-15重量％的AhO"約30-75重量％的CaO、約5-20重量％的Si。2、約1-10重量％的Fe203和約0.1-5重量％的總堿，例如氧化鈉和氧化鉀。在一個優(yōu)選的實施方案中，除總堿外，吸附劑中含有約2-10重量％的A1203、約40-70重量％的CaO和約5-15重量％的Si02。在一個優(yōu)選的實施方案中，本文所述的粉末吸附劑組合物含有一種或多種含鉤的堿性粉末，連同較少量的一種或多種硅鋁酸鹽物質(zhì)。囟素組分，如果需要，作為堿性粉末之外的一種組分加入，或作為液體或粉末組合物的部分單獨加入。有利的是，吸附劑的使用導(dǎo)致燃煤體系的硫、汞、其它重金屬例如鉛和砷，和/或氯含量的降低。在另一種實施方案中，本發(fā)明的方法提供含汞量相當(dāng)于將燃燒前煤中初始汞的至少90%捕獲在灰分中的煤灰。制備該煤灰的方法包括在添加的鈣、二氧化硅和氧化鋁的存在下，并優(yōu)選還在一種卣素例如溴的存在下燃燒煤。在一種優(yōu)選的實施方案中，灰分在本文所述的吸附劑或吸附組分的存在下通過燃燒煤制備。優(yōu)選地，當(dāng)使用如40CFR§260.11中所引用的、"TestMethodsforEvaluatingSolidWaste,Physical/ChemicalMethods,"EPAPublicationSW-846-第三版中的毒性特性浸出程序(ToxicityCharacteristicLeachingProcedure)(TCLP)、測試方法1311檢測時，提取物中所顯示出的汞的濃度小于0.2ppm，即煤灰中的汞是非浸出的。通?？梢杂^測到，燃燒具有本文所少的可浸出的汞，即使用吸附劑處理的煤產(chǎn)生的灰分中總的汞含量比沒有吸附劑時燃燒產(chǎn)生的灰中的汞含量高出2倍或更多。舉例說明，燃燒PRB煤產(chǎn)生的典型的灰分中含有約100-125ppm的汞;在多種實施方案中，通過燃燒帶有約6重量y。的本文所述吸附劑的PRB煤所產(chǎn)生的灰分中含有約200-250ppm的汞或更多的汞。在另一種實施方案中，本發(fā)明提供一種水硬水泥產(chǎn)品，該產(chǎn)品含有硅酸鹽水泥和基于該水泥產(chǎn)品的總重量計0.1重量％到約99重量％的上述煤灰或飛灰。在另外一種實施方案中，本發(fā)明提供一種凝硬性的產(chǎn)品，該產(chǎn)品含有火山灰和基于該凝硬性產(chǎn)品總重量計0.01重量％到約99重量％的上述灰分。本發(fā)明還提供一種含有該水硬水泥產(chǎn)品的粘結(jié)性混合物。本發(fā)明還提供一種含有集料和該水硬水泥產(chǎn)品的混凝土預(yù)混產(chǎn)品。在另一實施方案中，一種粘結(jié)性混合物含有本文所述的煤灰作為唯一的粘結(jié)性的組分；在這些實施方案中，該灰分是常規(guī)水泥例如硅酸鹽水泥的完全替代品。該粘結(jié)性混合物含有水泥并任選含有集料、填料和/或其它的摻合物。該粘結(jié)性混合物通常與水相結(jié)合使用，用作混凝土、灰漿、薄漿、可流動的填充物、穩(wěn)定基礎(chǔ)及其它應(yīng)用。因此本方法包括燃燒添加有吸附劑的煤以產(chǎn)生煤灰和用來產(chǎn)生熱或發(fā)電的能量。然后將灰分回收并用來制備包括水泥、灰漿、薄漿在內(nèi)的粘結(jié)性混合物在上述及此處所述的本發(fā)明的多種實施方案中所用的吸附劑組合物，含有能提供鈣、二氧化硅和/或氧化鋁的組分，優(yōu)選為堿性粉末的形式。在多種實施方案中，該組合物還含有氧化鐵及基于氧化鈉(Na20)和氧化鉀(K20)的堿性粉末。在一個非限制性的實例中，該粉末吸附劑含有約2-10重量％的AH約40-70重量％的Ca0、約5-15重量％的Si02、約2-9重量％的Fe203和約0.1-5重量％的總堿例如氧化鈉和氧化鉀。將含有鈣、二氧化硅和氧化鋁——及可能存在的其它元素——的組分組合在一起作為一種單一組合物加入到燃料燃燒體系中，或?qū)⒏鹘M分、單獨加入燃料燃燒體系中，或?qū)⒏鹘M分的任意組合作為組分加入燃料燃燒體系中。在優(yōu)選的實施方案中，吸附劑的使用導(dǎo)致釋放到大氣中去的硫和/或汞的量減少。在多種實施方案中，吸附劑組合物的使用導(dǎo)致汞的移除，尤其是氧化汞的移除。此外，由于吸附劑中所含的鈣，該組合物降低了燃燒過程散發(fā)出的硫的量。有利的是，吸附劑組合物含有適宜的高含量的氧化鋁和二氧化硅。認(rèn)為氧化鋁和/或二氧化硅的存在導(dǎo)致了從吸附劑的使用中可見的幾種優(yōu)點。舉例說明，認(rèn)為氧化鋁和/或二氧化硅和/或作為二氧化硅/氧化鋁的余量的鈣、鐵及其它成分的存在，有助于觀察到的在吸附劑存在下燃燒煤或其它含汞燃料所產(chǎn)生的灰分中汞和/或其它重金屬的酸浸出量的降低。在多種實施方案中，觀察到在煤或其它燃料燃燒期間使用吸附劑組合物導(dǎo)致在爐壁和在鍋爐管上形成耐火村。認(rèn)為該耐火襯使?fàn)t內(nèi)的熱量發(fā)生反射從而使鍋爐內(nèi)的水溫更高。在多種實施方案中，還觀察到，吸附劑的使用導(dǎo)致減少了在鍋爐管周圍結(jié)垢或結(jié)渣。從這方面而言，吸附劑的使用使熔爐更清潔，但更重要的是改進(jìn)了燃煤和鍋爐管中的水之間的熱交換。因此，在多種實施方案中吸附劑的使用導(dǎo)致在燃燒相同量的燃料時鍋爐中的水溫更高。或者說，已觀察到在保持相同的功率輸出或鍋爐水溫的條件下，吸附劑的使用使得例如煤的進(jìn)料速率降低。在一種示例性的實施方案中，以6%的比率使用吸附劑導(dǎo)致煤/吸附劑組合物的燃燒產(chǎn)生的功率與同樣重量的全部是煤組成的組合物燃燒產(chǎn)生的功率一樣多。由上述實施方案可以看出，使用吸附劑——其通常被捕獲在飛灰中并被回收，實際上提高了煤燃燒過程的效率，導(dǎo)致較少的燃料消耗。有利的是，在這樣一種過程中，飛灰——由于使用吸附劑其體積通常增大——可被回收并用于硅酸鹽水泥等的生產(chǎn)中，它具有改進(jìn)的粘結(jié)特性和較低的重金屬浸出量。正如所指出的，提供鈣、二氧化硅和/或氧化鋁的組分優(yōu)選以堿性粉末的形式提供。不囿于理論，現(xiàn)認(rèn)為吸附劑組分的堿性特性至少部分導(dǎo)致了上述所需特性。例如，認(rèn)為該粉末的堿性導(dǎo)致硫腐蝕性的降低。中和后，一般認(rèn)為，在吸附劑的存在下形成一種地質(zhì)聚合型(geopolymeric)的灰，其與吸附劑中存在的二氧化硅和氧化鋁耦合以形成一種作為穩(wěn)定灰的類陶瓷基材。該穩(wěn)定灰的特征在于具有非常低的汞和其它重金屬的浸出量。在一些實施方案中，汞的浸出量在檢測限以下。本發(fā)明的吸附劑組合物的鉤源非限制性地包括，釣粉末例如碳酸鉤、石灰石、白云石、氧化鈣、氫氧化鈣、磷酸鈣和其它鉀鹽。工業(yè)產(chǎn)品例如石灰石、石灰、熟石灰等在該類鈣鹽中占有較大比重。這些物質(zhì)本身均為本發(fā)明吸附劑組合物的適宜組分。其它鈣源包括各種工業(yè)產(chǎn)品。這類產(chǎn)品是市售的，并且有一些是作為其它工業(yè)過程的廢物或副產(chǎn)品出售的。在優(yōu)選的實施方案中，所述產(chǎn)品還向本發(fā)明組合物供給二氧化硅、氧化鋁，或者兩者都提供。除鉤以外還含有二氧化硅和/或氧化鋁的工業(yè)產(chǎn)品的非限制性實例包括硅酸鹽水泥、水泥窯粉塵、石灰窯粉塵、甜菜石灰、爐渣(例如鋼渣、不銹鋼鋼渣和高爐礦渣)、紙脫墨泥渣灰、化鐵爐集塵器濾渣和化鐵爐爐灰。這些物質(zhì)和任選其它物質(zhì)相組合以提供含鈣、并且優(yōu)選也含有二氧化硅和氧化鋁的堿性粉末或堿性粉末的混合物。其它含有鈣、二氧化珪和氧化鋁的堿性粉末包括凝硬性物質(zhì)、木灰、稻殼灰、C類飛灰和F類飛灰。在多種實施方案中，這些及類似物質(zhì)是吸附劑組合物的適宜的組分，尤其是如果形成的含有上述物質(zhì)作為組分的組合物落在優(yōu)選的范圍內(nèi)，即2-15重量％的A1203、約30-75重量％的Ca0、約5-20重量％的Si02、約1-10重量％的Fe203和約0.1-5重量°/。的總堿。也使用物質(zhì)的混合物。非限制性的實例包括硅酸鹽水泥和石灰的混合物，以及含有水泥窯粉塵的混合物，例如水泥窯粉塵和石灰窯粉塵。甜菜石灰是從甜菜生產(chǎn)糖的過程中得到的一種固體廢物。它有較高的鈣含量，并且還含有在用石灰處理甜菜過程中沉淀的多種雜質(zhì)。甜菜石灰為一種商品，通常作為一種土壤改良劑售給園林學(xué)家、農(nóng)民等。水泥窯粉塵(CKD)通常指在硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程中，水泥窯或相關(guān)處理設(shè)備中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)品。通常，CKD含有一種在窯、預(yù)處理i殳備和/或原料處理系統(tǒng)的不同區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的不同微粒的混合物，例如包括熟料粉塵、部分至完全煅燒的材料粉塵及原材料(水合的和脫水的)粉塵。CKD的組成隨所用原材料和燃料、生產(chǎn)和加工的條件及水泥生產(chǎn)過程中CKD收集點的位置的不同而變化。CKD可包括從窯的排放(即廢氣)物流、熟料冷卻器排放物、預(yù)煅燒爐排放物、空氣污染控制設(shè)備等中收集的粉塵或顆粒物質(zhì)。盡管對于不同的窯，CKD組成將發(fā)生變化，但是由于熟料和煅燒材料粉塵的存在，CKD通常至少具有一些粘結(jié)和/或凝硬特性。典型的CKD組合物包括含硅化合物，例如硅酸鹽，包括硅酸三鈞、硅酸二铞；含鋁化合物，例如鋁酸鹽，包括鋁酸三鈣；和含鐵化合物，例如鐵酸鹽，包括鐵鋁酸四鈣。CKD中通常含有氧化釣(Ca0)。示例性的CKD組合物包括約10至約60重量°/。氧化4丐，任選約25至約50重量％，及任選約30至約45重量％。在一些實施方案中，CKD含有約1至約10%、任選約1至約5%濃度的游離石灰(可進(jìn)行與水的水合反應(yīng))，在某些實施方案中為約3至約5%。此外，在某些實施方案中，CKD包括其中含有堿金屬、堿土金屬和硫及其它物質(zhì)的化合物。含有4丐并優(yōu)選還含有二氧化硅和氧化鋁的堿性粉末的其它示例性來源包括各種與水泥相關(guān)的副產(chǎn)品(除上述硅酸鹽水泥和CKD之外)。混合水泥產(chǎn)品是這類來源的一個合適的例子。這些混合水泥產(chǎn)品一般包括硅酸鹽水泥和/或其熟料與一種或多種爐渣和/或一種或多種火山灰(例如飛灰、硅粉、燒結(jié)頁巖(burnedshale))的混合物。火山灰通常是本身沒有粘結(jié)特性的硅質(zhì)物質(zhì)，但是當(dāng)它們與游離石灰(游離Ca0)和水反應(yīng)時就會形成水硬水泥特性。其它來源有圬工水泥和/或水硬石灰，包括硅酸鹽水泥和/或硅酸鹽水泥的熟料與石灰或石灰石的混合物。其它合適的來源有高鋁水泥，高鋁水泥是通過燃燒石灰石和鋁土礦(一種天然生成的非均質(zhì)材料，它包含一種或多種氫氧化鋁礦物以及二氧化硅、氧化鐵、二氧化鈦、硅酸鋁及其它少量或微量的雜質(zhì)的各種混合物)的混合物生成的水硬水泥。而另一實例為一種火山灰水泥，該水泥是一種含有大量火山灰的混合水泥。通常該火山灰水泥含有氧化鈣，但基本不含硅酸鹽水泥。廣泛使用的火山灰的常見實例包括天然火山灰(例如某種火山的灰或凝灰?guī)r，某種硅藻土、煅燒粘土和頁巖)和人造火山灰(例如硅粉和飛灰)。石灰窯粉塵(LKD)是一種來自石灰生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品。LKD是從石灰窯或相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備中收集的粉塵或顆粒物質(zhì)。生產(chǎn)的石灰可分為高鉀石灰或白云石石灰，并且LKD隨其形成過程的不同而變化。石灰通常通過一種煅燒反應(yīng)來生產(chǎn)，所述煅燒反應(yīng)通過加熱鉤質(zhì)原材料例如碳酸鉤(CaC03)而進(jìn)行，以形成游離石灰CaO和二氧化碳(C02)。高鈞石灰具有高濃度的氧化鈣并一般具有一些雜質(zhì)，包括含鋁和含鐵的化合物。高鈣石灰一般由高純度的碳酸鉤(純度約95%或更高)形成。由高鉀石灰加工得到的LKD產(chǎn)品中典型的氧化鈣含量為大于或等于約75重量。任選大于或等于約85重量％,在某些情況下大于或等于約90重量％。在一些石灰生產(chǎn)過程中，白云石(CaC03.MgC03)加熱分解，主要生成氧化鈞(CaO)和氧化鎂(MgO),由此形成所謂的白云石石灰。在由白云石石灰加工生成的LKD中，氧化釣可以大于或等于約45重量％、任選大于約50重量％、并且在某些實施方案中大于約55重量％的含量存在。盡管LKD隨所用的石灰加工過程的類型而變，但LKD通常含有相對較高濃度的游離石灰。根據(jù)生成的石灰產(chǎn)品中存在的氧化鈣的相對濃度，LKD中游離石灰的典型含量為約10至約50%，任選為約20至約40%。爐渣通常是金屬生產(chǎn)和加工過程生成的副產(chǎn)品化合物。術(shù)語"爐渣，，包括多種類型的副產(chǎn)品化合物，一般包括黑色金屬和/或鋼的生產(chǎn)和加工過程的大部分非金屬副產(chǎn)品。通常爐渣被認(rèn)為是多種金屬氧化物的一種混合物，但其中經(jīng)常含有金屬硫化物和以元素形式存在的金屬原子。可用于本發(fā)明的某些實施方案的爐渣副產(chǎn)品的各種實例包括含鐵的爐渣，例如在高爐(也被稱為化鐵爐)中生成的爐渣，包括例如氣冷高爐爐渣(ACBFS)、膨脹或泡沫狀高爐爐渣、丸狀高爐爐渣、顆粒狀高爐爐渣(GBFS)等。鋼渣可以M性氧氣煉鋼爐(B0S/B0F)或電弧爐(EAF)中生成。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)識到的，許多爐渣被認(rèn)為具有粘結(jié)和/或凝硬特性，但是爐渣具有這些特性的程度取決于爐渣各自的組成和得到它們的方法。典型的爐渣包括含鉤的化合物、含硅的化合物、含鋁的化合物、含鎂的化合物、含鐵的化合物、含錳的化合物和/或含硫的化合物。在某些實施方案中，爐渣含有的氧化鉀為約25至約60重量％，任選約30至約50重量％及任選約30至約45重量％。通常具有粘結(jié)特性的一種適宜爐渣的一個實例為粉碎的粒狀高爐爐渣(GGBFS)。如上所述，其它合適的實例包括從高(化鐵)爐附帶的空氣污染控制裝置中收集到的高爐灰，例如化^鐵爐集塵器的濾渣。另一合適的工業(yè)副產(chǎn)品來源是紙脫墨泥渣灰。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)識到的，有許多不同的生產(chǎn)/工業(yè)過程中的副產(chǎn)品，可作為形成本發(fā)明的吸附劑組合物的堿性粉末的鈣源。許多這類熟知的副產(chǎn)品中也含有氧化鋁和/或二氧化硅。一些副產(chǎn)品例如石灰窯粉塵中含有大量的CaO及相對較小量的二氧化硅和氧化鋁。示例的制造產(chǎn)品和/或工業(yè)副產(chǎn)品的任意混合物也被認(rèn)為可用作本發(fā)明的某些實施方案的堿性粉末。在多種實施方案中，所需的二氧化硅和/或氧化鋁的處理水平高于通過添加材料例如硅酸鹽水泥、水泥窯粉塵、石灰窯粉塵和/或甜菜石灰所提供的水平。因此，可以在需要提供優(yōu)選的二氧化硅和氧化鋁含量時，可使用硅鋁酸鹽材料、非限制性地例如粘土(例如蒙脫土、高呤土等)來補(bǔ)充該類物質(zhì)。在多種實施方案中，補(bǔ)充的硅鋁酸鹽物質(zhì)占添加到燃煤系統(tǒng)中的各種吸附劑組分的至少約2重量％，并優(yōu)選至少約5重量％。一般而言，從技術(shù)觀點來看，硅鋁酸鹽的比率沒有上限，只要保持足夠的鈣含量即可。但是從成本觀點來看，通常希望限制較昂貴的硅鋁酸鹽物質(zhì)的比率。因此，吸附劑組分優(yōu)選含有約2-50重量％,優(yōu)選2-20重量%，并且更優(yōu)選約2-10重量％的硅鋁酸鹽物質(zhì)例如典型的粘土。吸附劑的一個非限制性實例為約93重量％的CKD和LKD的摻合物(例如一種50:50的摻合物或混合物)與7重量％的一種硅鋁酸鹽粘土。在多種實施方案中，一種堿性粉末吸附劑組合物含有一種或多種含鈣的粉末，例如硅酸鹽水泥、水泥窯粉塵、石灰窯粉塵、各種爐渣和甜菜石灰，連同一種硅鋁酸鹽粘土例如非限制性的蒙脫土或高呤土。該吸附劑組合物優(yōu)選含有足量的Si02和Al203以與在CaO吸附劑組分的存在下由含硫煤的燃燒產(chǎn)生的硫酸鈣一起形成類似耐火材料的混合物，以^Jt過顆?？刂葡到y(tǒng)對硫酸鈣進(jìn)行處理；并且與汞和其它重金屬形成耐火材料混合物，以使汞和其它重金屬在酸性條件下不會從灰分中浸出。在優(yōu)選的實施方案中，含鉤的粉末吸附劑含有最少2重量％的二氧化硅和2重量％的氧化鋁，優(yōu)選最少5重量％的二氧化硅和5重量％的氧化鋁。優(yōu)選氧化鋁含量比在硅酸鹽水泥中發(fā)現(xiàn)的氧化鋁含量高；也就是說氧化鋁含量高于約5重量°/。，優(yōu)選高于約6重量％，基于Ah03計。在多種實施方案中，堿性粉末吸附劑組合物中的吸附劑組分與任選添加的一種或多種卣素(例如溴)化合物一起作用以將氯以及汞、鉛、砷和其它重金屬捕獲在灰中，致使重金屬在酸性條件下不會浸出，并且改進(jìn)所產(chǎn)生的灰分的粘結(jié)特性。因此，減輕、降低或消除了有害元素的排放量，并且作為煤燃燒的一種副產(chǎn)品生產(chǎn)出一種有價值的粘結(jié)性材料。合適的硅鋁酸鹽材料包括多種無機(jī)礦物和材料。例如，許多礦物質(zhì)、天然材料及合成材料含硅和鋁，以及一種氧環(huán)境和任選的其它陽離子和/或其它陰離子及任選的水合水，所述陽離子例如，但不限于，Na、K、Be、Mg、Ca、Zr、V、Zn、Fe、Mn，所述陰離子例如氫氧才艮離子、硫酸才艮離子、氯離子、碳酸根離子。這些天然及合成材料在本文中稱作硅鋁酸鹽材料，上面提到的粘土可作為一種非限制性的示例。在硅鋁酸鹽材料中，硅傾向于以四面體的形式存在，而鋁以四面體、八面體或四面體和八面體相結(jié)合的形式存在。在這類物質(zhì)中，硅鋁酸鹽的鏈或網(wǎng)通過共享硅和鋁四面體或八面體之間的1、2或3個氧原子建立。這類礦物具有多種稱謂，例如硅石、鋁土、硅鋁酸鹽、地質(zhì)聚合物、硅酸鹽和鋁酸鹽。但不管如何表述，含有鋁和/或硅的化合物在氧氣的存在下暴露于燃燒時的高溫下時，易生成二氧化硅和氧化鋁。在一種實施方案中，硅鋁酸鹽材料包括Si02Ah03的多晶型物。例如硅線石(silliminate)含有二氧化硅八面體和平均分配為四面體與乂\面體的氧化鋁。藍(lán)晶石基于二氧化硅四面體和氧化鋁八面體。紅柱石是另一種Si。2Ah03的多晶型物。在其它實施方案中，鏈硅酸鹽向本發(fā)明組合物提供硅(以二氧化硅的狀態(tài))和/或鋁(以氧化鋁的狀態(tài))。鏈硅酸鹽非限制性地包括輝石和類輝石硅酸鹽，該類輝石珪酸鹽由通過共享氧原子連結(jié)的Si04四面體的無限鏈構(gòu)成。其它合適的硅鋁酸鹽材料包括板材，例如但不限于云母類、粘土、纖蛇紋石(例如石棉)、滑石、皂石、葉蠟石和高嶺石。這類材料的特征在于有層狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)中的二氧化硅和氧化鋁八面體和四面體共享兩個氧原子。層狀的硅鋁酸鹽包括粘土，例如綠泥石、海綠石、伊利石、坡縷石、葉蠟石、鋅蒙脫石、蛭石、高呤石、鉤蒙脫石、鈉蒙脫石和膨潤土。其它的實例包括云母類和滑石。合適的硅鋁酸鹽材料還包括合成的和天然的沸石，例如但不限于方沸石、方鈉石、菱沸石、鈉沸石、鉤十字石和絲光沸石類。其它的沸石材料包括片沸石、鍶沸石、柱沸石、輝沐石、湯河原石(yagawaralite)、濁沸石、鎂堿沸石、方堿沸石和斜發(fā)沸石。沸石為具有以下特征的礦物質(zhì)或合成物質(zhì)具有硅鋁酸鹽四面體骨架、可離子交換的"大型陽離子"(例如Na、K、Ca、Ba和Sr)及木>散聯(lián)結(jié)的水分子。在其它實施方案中，使用骨架或3D硅酸鹽、鋁酸鹽和硅鋁酸鹽。骨架硅鋁酸鹽的特征在于其中Si(h四面體、A104四面體和/或A10e八面體三維連結(jié)的結(jié)構(gòu)。既含有二氧化硅也含有氧化鋁的骨架硅酸鹽的非限制性實例包括長石類，例如鈉長石、鈣長石、中長石、倍長石、拉長石、j微斜長石、透長石和正長石。一方面，吸附劑粉末組合物的特征在于其含有大量的鈣，基于氧化釣計優(yōu)選大于20重量％，吸附劑粉末組合物的特征還在于其所含的二氧化硅和/或氧化鋁的量比在市售產(chǎn)品例如硅酸鹽水泥中發(fā)現(xiàn)的含量高。在優(yōu)選的實施方案中，該吸附劑組合物含有大于5重量％的氧化鋁、優(yōu)選大于6重量％的氧化鋁、優(yōu)選大于7重量％的氧化鋁和優(yōu)選大于約8重量％的氧化鋁。煤或其他的燃料用吸附劑組分以有效控制燃燒時釋放到大氣的硫和/或汞量的比率進(jìn)行處理。在多種實施方案中，當(dāng)吸附劑是一種含有鈣、二氧化硅和氧化鋁的粉末吸附劑時，吸附劑組分的總的處理水平為約o.i重量％到約20重量y。，基于被處理的煤的重量或燃燒消耗煤的速率計。當(dāng)吸附劑組分^皮合并成一個單一組合物時，組分的處理水平相應(yīng)于吸附劑的處理水平。用這種方法，可以供給并計量或測量加入燃煤體系的單一吸附劑組合物。通常希望用最少量的吸附劑以便不使體系過載過量的灰分，但是仍要提供足夠的吸附劑以對硫和/或汞的排放量具有預(yù)期的效果。因此，在優(yōu)選的實施方案中，吸附劑處理水平在約i重量％到約10重量°/。的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選從約1重量％或2重量％到約10重量％。已發(fā)現(xiàn)，對于多種煤而言，6重量％的粉末吸附劑的添加比例是可接受的。如本文所述的含有鈣、二氧化硅和氧化鋁的粉末吸附劑通常對降低從燃煤設(shè)備中釋放出的氣體中的硫含量是有效的。為降低硫的排放量，優(yōu)選以至少1:1、并優(yōu)選高于1:1的摩爾比提供吸附劑組分中的鈣，所述比例為對燃燒的燃料(例如煤)中硫的摩爾數(shù)的比例。如果希望避免過量灰分的產(chǎn)生，則通過吸附劑供給的鈣的量可以限制在例如最大為3:1的摩爾比，該比例也是相對于煤中的硫計。在一些實施方案中，通過使用這類甚至沒有添加面素的吸附劑，也減輕、降低或消除了釋放的汞的量。認(rèn)為吸附劑對移除火焰溫度低達(dá)1000下的體系中的氧化汞是有效的。但是在許多實施方案中，包括火焰溫度顯著高于IOOO下的一些實施方案中，優(yōu)選用含有一種卣素化合物的吸附劑組合物處理煤。將卣素化合物與堿性粉末吸附劑一起使用易于降低燃燒氣體中未氧化的汞的量。含有一種卣素化合物的吸附劑組合物包含一種或多種含有一種囟素的有機(jī)或無機(jī)化合物。卣素包括氯、溴和碘。優(yōu)選的卣素是溴和碘。該囟素化合物是卣素源，尤其是溴源和碘源。對于溴，卣素源包括各種溴的無機(jī)鹽，包括溴化物、溴酸鹽和次溴酸鹽。在各種實施方案中，有機(jī)溴化合物由于其成本或可獲得性的原因是次優(yōu)選的。但是含有適當(dāng)高水平溴的有機(jī)溴源被認(rèn)為是在本發(fā)明范圍內(nèi)。有機(jī)溴化合物的非限制性實例包括二溴曱烷、溴乙烷、三溴甲烷和四溴化碳。非限制性的無機(jī)碘源包括次碘酸鹽、碘酸鹽和碘化物，優(yōu)選碘化物。也可以使用有機(jī)硤化合物。當(dāng)卣素化合物是一種無機(jī)取代物時，其優(yōu)選為一種堿土金屬元素的一種含溴鹽或含碘鹽。示例性的堿土金屬元素包括鈹、鎂和鈣。面素化合物中，特別優(yōu)選堿土金屬例如鈣的溴化物和碘化物。堿金屬溴化合物和碘化合物例如溴化物和碘化物在降低汞排》文量方面是有效的。但在一些實施方案中，它們是次優(yōu)選的，因為它們易于對鍋爐管和其它鋼材表面造成腐蝕，和/或造成管道降解和/或耐火磚降解。在多種實施方案中，已發(fā)現(xiàn)需要避免使用閨素的鉀鹽，以避免熔爐中出現(xiàn)問題。在多種實施方案中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用堿土金屬鹽例如鈣鹽易于避免使用鈉和/或鉀造成的這類問題。因此在多種實施方案中，加入燃煤體系的吸附劑基本不含包含有堿金屬的溴化合物或碘化合物，或者更具體地說基本上不含包含鈉或包含鉀的溴化合物或碘化合物。在多種實施方案中，含有卣素的吸附劑組合物以液體或固體組合物的形式供給。在多種實施方案中，將含囟素的組合物在燃燒前施用到煤中，在燃燒期間加入熔爐中，和/或施用到熔爐下游的煙道氣中。當(dāng)卣素組合物為固體時，它還可含有本文所述的鈣、二氧化硅和氧化鋁組分作為粉末吸附劑?；蛘咭部蓪⒁环N固體卣素組合物與含鉀、二氧化硅和氧化鋁的吸附劑組分分別施用到煤中和/或燃燒體系的其它地方。當(dāng)該卣素組合物是一種液體組合物時，它通常單獨施用。在多種實施方案中，液體汞吸附劑包含一種含有5-60重量％的一種可溶性含溴鹽或含碘鹽的溶液。優(yōu)選的溴鹽和碘鹽的非限制性實例包括溴化鈣和碘化鈣。在多種實施方案中，液體吸附劑含有5-60重量％的溴化鈣和/或碘化鈣。為保證燃燒之前向煤中添加的效果，在多種實施方案中可優(yōu)選添加含有盡可能高水平的溴化合物或碘化合物的汞吸附劑。在一種非限制性的實施方案中，該液體吸附劑含有50重量％或更多的卣素化合物，例如溴化鉤或捵化4丐。在多種實施方案中，含有卣素化合物的吸附劑組合物還含有一種辨酸鹽化合物、一種亞硝酸鹽化合物或一種硝酸鹽化合物與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鉀、優(yōu)選釣的硝酸鹽和亞硝酸鹽化合物。為了進(jìn)一步示例說明，本發(fā)明的一個實施方案包括將液體汞吸附劑在燃燒前直接加入到原煤或碎煤中。例如，將汞吸附劑加入到煤進(jìn)料器內(nèi)的煤中。液體汞吸附劑的添加范圍為0.01-5%。在多種實施方案中，處理以少于5%、少于4%、少于3%或少于2%的比率進(jìn)行，其中所有的百分比基于被處理的煤量或基于燃燒消耗煤的速率計。更高的處理水平也是可以的，但容易浪費原料而不產(chǎn)生更多的有益效果。以濕基計，優(yōu)選的處理水平為0.025-2.5重量％。以液體吸附劑的方式加入的固體溴化物鹽或碘化物鹽的量以其在吸附劑中的重量分?jǐn)?shù)計當(dāng)然是降低了。在一個示例性實施方案中，以較低的含量添加溴化物或碘化物，例如基于固體計0.01-1重量％。當(dāng)使用50重量。/。的溶液時，則以0.02%-2%的比率添加吸附劑以獲得低的添加水平。例如，在一種優(yōu)選的實施方案中，假定溴化鈣占吸附劑約50重量％，計算得出以0.02-1%、優(yōu)選0.02-0.5%的液體吸附劑比率處理煤。在一種典型的實施方案中，將約1%、0.5%或0.25%的含50%溴化鈣的液體吸附劑加入燃燒前的煤中，所述百分比基于煤的重量計。在一種優(yōu)選的實施方案中，初始處理以低水平(例如0.01%-0.1%)開始并且逐漸增加直到達(dá)到汞排放量的預(yù)期(低)水平，基于監(jiān)測的排放量確定。當(dāng)卣素作為一種固體或作為與其它組分例如鉤、二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵等的多組分組合物加入時，使用類似的卣素處理水平。當(dāng)使用液體吸附劑時，將其噴灑、滴注或者輸送到煤中或燃煤體系中其它位置處。在多種實施方案中，在燃料/吸附劑組合物進(jìn)入熔爐前在環(huán)境條件下向煤或其它燃料進(jìn)行添加。例如，在粉煤注入熔爐之前，將吸附劑加到粉煤上。作為選擇地或此外，將液體吸附劑在燃燒期間加入熔爐和/或加入熔爐下游的煙道氣中。含有囟素的汞吸附劑組合物的添加通常伴有在一分鐘或幾分鐘內(nèi)在煙道氣中測得的汞含量的下降；在多種實施方案中，汞含量除了由使用一種基于鈣、二氧化硅和氧化鋁的堿性粉末吸附劑所獲得的降低量之外，還獲得了額外的降低。在另一種實施方案中，本發(fā)明包括將一種卣素組分(例如一種溴化鈣溶液)直接添加到燃燒期間的熔爐中。在另一實施方案中，本發(fā)明提供將一種例如上面所述的溴化鈣溶液添加到熔爐下游溫度為2700T-1500下、優(yōu)選2200下-1500T的區(qū)域內(nèi)的氣流中。在多種實施方案中，溴化合物例如溴化鈣的處理水平被以任意比例在共燃、預(yù)燃和后燃加入量之間分配。在一種實施方案中，將多種吸附劑組分在煤燃燒前加入煤中。煤優(yōu)選顆粒煤并任選依照常規(guī)方法磨碎或粉碎。在一個非限制性的實例中，將煤磨碎至75重量％的顆粒通過200目篩(200目篩具有75nm的孔徑)。在多種實施方案中，將吸附劑組分以固體或液體與固體結(jié)合的形式加入煤中。通常固體吸附劑組合物為粉末的形式。如果吸附劑以液體的形式加入(例如作為一種或多種溴鹽或碘鹽的水溶液)，則一種實施方案為使煤在進(jìn)入燃燒器時仍保持潤濕。在多種實施方案中，將一種吸附劑組合物通過噴灑或混合到輸送機(jī)、螺桿擠出機(jī)或其它進(jìn)料裝置上的煤中而連續(xù)地加到燃煤設(shè)備的煤中。此外或可選擇地，將一種吸附劑組合物分別與燃煤設(shè)備或產(chǎn)煤機(jī)中的煤相混合。在一種優(yōu)選的實施方案中，將吸附劑組合物以液體或粉末形式加入正在進(jìn)入燃燒器的煤中。例如，在一種優(yōu)選的商業(yè)化實施方案中，將吸附劑加入在將煤注入前用來粉碎煤的粉碎機(jī)中。如果需要，可改變吸附劑組合物的添加比率以達(dá)到汞排放量的預(yù)期水平。在一種實施方案中，監(jiān)測煙道氣中汞的水平并根據(jù)需要將吸附劑的添加量調(diào)高或調(diào)低以保持預(yù)期的汞水平。在多種實施方案中，使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢測和測定法通過常規(guī)分析設(shè)備對設(shè)備中釋放出來的汞和/或硫的水平進(jìn)行監(jiān)測。在一種實施方案中，監(jiān)測周期性地進(jìn)行，可手動也可自動操作。在一個非限制性實例中，汞排放量一個小時監(jiān)測一次以確保符合政府法規(guī)。例如，使用OntarioHydro法。在該已知方法中，在預(yù)定時間內(nèi)收集氣體，例如一個小時。汞從所收集的氣體中沉淀出來，游離汞和/或氧化汞的含量用一種合適的方法例如原子吸收進(jìn)行定量。監(jiān)測也可采取比一小時一次更高或更低的頻率，取決于技術(shù)和商業(yè)可行性?？梢园惭b商業(yè)化的連續(xù)汞監(jiān)測儀使其以某一合適的頻率測量汞并產(chǎn)生一個數(shù)值，例如每3-7分鐘一次。在多種實施方案中，使用汞監(jiān)測儀的輸出來控制汞吸附劑的添加比率。才艮據(jù)監(jiān)測結(jié)果，汞吸附劑的添加比率通過增加添加量、減少添加量或者保持添加量不變而進(jìn)行調(diào)整。例如，如果監(jiān)測結(jié)果顯示汞含量比預(yù)期的高，則增加吸附劑的添加比率直到汞含量回到預(yù)期水平。如果汞含量處于預(yù)期水平，則吸附劑添加的比率可保持不變?；蛘?，可降低吸附劑添加的比率直到監(jiān)測結(jié)果顯示應(yīng)增加吸附劑添加的比率以避免高的汞含量。用這種方法，可以達(dá)到汞排放量的降低并避免過量使用吸附劑(伴隨灰分的增加)。汞的監(jiān)測在對流通道內(nèi)合適的位置進(jìn)行。在多種實施方案中，在顆粒控制系統(tǒng)中清潔的一側(cè)監(jiān)控和測量釋放到大氣中的汞。也可在對流通道內(nèi)顆粒控制系統(tǒng)上游的某點處監(jiān)測汞。實驗表明，當(dāng)未添加汞吸附劑時，煤中至多20-30%的汞被捕獲在灰分中而未釋放到大氣中。在優(yōu)選的實施方案中，添加本文所述的汞吸附劑將汞的捕獲量提高到90%或更多。排放到大氣中的汞量被相應(yīng)降低。在多種實施方案中，將吸附劑組分或吸附劑組合物近乎連續(xù)地加入到燃燒前的煤中，加入到燃燒期間的熔爐中和/或加入到對流通道內(nèi)如上所述的1500下-2700下的區(qū)域中。在多種實施方案中，在汞監(jiān)測裝置和吸附劑進(jìn)料裝置之間提供自動反饋回路。這使得可以連續(xù)地監(jiān)測釋放出來的汞并調(diào)整吸附劑的添加比率以控制該過程。在優(yōu)選的實施方案中，使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法例如由美國材料試驗學(xué)會(AmericanSocietyforTestingandMaterials)(ASTM)出版的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法或由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)出版的國際標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測汞和硫。優(yōu)選在汞或硫吸附劑的添加點下游的對流通道中配置一種含分析儀器的裝置。在一種優(yōu)選的實施方案中，在顆粒控制系統(tǒng)的清潔側(cè)配置一個汞監(jiān)測器。作為選擇地或此外，無需安裝儀器或監(jiān)測裝置，而是在對流通道中的合適位置處采集煙道氣樣品。在多種實施方案中，將測量的汞或硫的含量用于為泵、螺線管、噴灑器及其它被操縱或控制的裝置提供反饋信號，以調(diào)節(jié)吸附劑組合物加入燃煤體系中的比率。作為選擇地或此外，吸附劑添加的比率可以根據(jù)所觀測的汞和/或硫含量由操作員來調(diào)節(jié)。在多種實施方案中，在本文所述的吸附劑存在下由燃煤產(chǎn)生的灰分具有的粘結(jié)性在于，當(dāng)與水混合時，灰分凝固并產(chǎn)生強(qiáng)度。由于該灰分具有相對高含量的鈣，其易于自凝。該灰分可單獨或與硅酸鹽水泥相結(jié)合作為一種適于形成各種粘結(jié)性混合物例如灰漿、混凝土、薄漿的水硬水泥使用。按本文所述形成的灰分的粘結(jié)特性例如可通過考慮灰分，或更準(zhǔn)確地說，考慮含有該灰分的粘結(jié)性混合物的強(qiáng)度活性指數(shù)來證明。如ASTM中c3ii-o5中所述，強(qiáng)度活性指數(shù)的測量是通過比較iooy。的硅酸鹽水泥混凝土與一種其中20%的硅酸鹽水泥用等重量的測試水泥代替的測試混凝土的固化行為和特性的發(fā)展而進(jìn)行的。在標(biāo)準(zhǔn)化測試中，在第7天和第28天比較強(qiáng)度。當(dāng)測試混凝土的強(qiáng)度是珪酸鹽水泥混凝土強(qiáng)度的75%或更多時，被認(rèn)為是"通過"。在多種實施方案中，本發(fā)明的灰分在ASTM測試中，顯示100%-150%的強(qiáng)度活性，表明為明顯"通過"。當(dāng)對硅酸鹽水泥與灰分的混合比并非80:20的測試混合物進(jìn)行測試時，可觀測到類似的高數(shù)值。在多種實施方案中，用85:15-50:50的混合物可達(dá)到100%-150%的強(qiáng)度活性指數(shù)，其中，比例中的第一個數(shù)是珪酸鹽水泥，比例中的第二個數(shù)是根據(jù)本發(fā)明制備的灰分。在特定實施方案中，全灰分的測試粘結(jié)性混合物(即在測試混合物中，灰分占水泥的100°/。)發(fā)展的強(qiáng)度比全硅酸鹽水泥對照樣發(fā)展的強(qiáng)度大50%，并且優(yōu)選大75°/，更優(yōu)選大100。/?；蚋啵?00-150%。該結(jié)果表明了在本文所述吸附劑組分的存在下通過燃燒煤或其它燃料生成的灰分的高粘結(jié)特性。因為根據(jù)本發(fā)明由煤燃燒產(chǎn)生的灰分含有的汞為非浸出形式，所以35該灰分可以在市面出售。燃盡或廢棄的飛灰或爐底灰的非限制性用途包括作為一種水泥產(chǎn)品例如硅酸鹽水泥的一種組分。在多種實施方案中，水泥產(chǎn)物含有從約0.1重量％到約99重量y。的由燃燒本發(fā)明的組合物產(chǎn)生的煤灰。一方面，煤灰中的汞和其它重金屬的非浸出特性使得煤灰適合于所有已知的煤灰的工業(yè)用途。本發(fā)明的煤灰，尤其是由顆?？刂葡到y(tǒng)(袋式除塵器、靜電除塵器等)收集的飛灰，故用在硅酸鹽水泥混凝土(PCC)中作為硅酸鹽水泥的部分或全部的替代品。在多種實施方案中，該灰分被用作一種礦物摻合物或用作混合水泥的一種組分。用作摻和物時，該灰分可以是硅酸鹽水泥的全部或部分替代品并可以直接添加到分批裝置的預(yù)混混凝土中。作為選擇地或此外，將該灰與水泥熟料共同研磨或與硅酸鹽水泥相混合來生產(chǎn)混合水泥。F類和C類飛灰定義于例如美國標(biāo)準(zhǔn)ASTMC618中。將飛灰用作硅酸鹽水泥的部分替代品時以ASTM標(biāo)準(zhǔn)作為飛灰的規(guī)格。應(yīng)指出的是，用本文所述的方法生產(chǎn)的煤灰與ASTMC618中F類和C類飛灰規(guī)格要求相比傾向于具有較高的鈣含量和較低的二氧化硅和氧化鋁含量。本發(fā)明飛灰的典型值是CaO〉50重量。/。和Si02/Al203/Fe203〈25y。。在多種實施方案中，該灰含有51-80重量％的CaO和從約2重量％到約25重量％的總的二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵?？梢杂^察到，本發(fā)明的飛灰具有高粘結(jié)性，使得可以將該類粘結(jié)性材料中所用的硅酸鹽水泥替換或消減50%或更多。在多種實施方案中，燃燒具有本文所述吸附劑的煤產(chǎn)生的煤灰具有足夠的粘結(jié)性，可作為該類組合物中硅酸鹽水泥的一種完全(100%)替代品。進(jìn)一步舉例說明，美國混凝土學(xué)會(AmericanConcreteInstitute)(ACI)建議用F類飛灰取代15-25%的硅酸鹽水泥和用C類飛灰取代20-35%的硅酸鹽水泥。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本文所述的方法產(chǎn)生的煤灰具有足夠的粘結(jié)性，可取代高達(dá)50%的硅酸鹽水泥，同時保持28天強(qiáng)度發(fā)展相當(dāng)于使用100%硅酸鹽水泥產(chǎn)品時28天發(fā)展的強(qiáng)度。即，雖然在多種實施方案中該灰分未和C類和F類灰分一樣根據(jù)ASTMC618用化學(xué)組成定性表示，但其可用來形成高強(qiáng)度的混凝土產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明制得的煤灰也可用作生產(chǎn)可流動填料的一種組分，該可流動填料也被稱為可控低強(qiáng)度材料或CLSM。CLSM被用作一種自體水平、自體壓縮回彈的填充物，代替壓實土或其它填料。在多種實施方案中，本文所述的灰分在這類CLSM材料中被用作硅酸鹽水泥的100%的替代品。這類組合物用水、水泥及集料制成以提供所需的流動性和極限強(qiáng)度的發(fā)展。例如，如果要求固化材料具有可移動性，該可流動填料的極限強(qiáng)度不應(yīng)超過1035kPa(150磅/平方英寸)。如若想達(dá)到更高的極限強(qiáng)度，可能需要用鑿巖錘來移除。但是，當(dāng)希望將可流動填料混合物設(shè)計用于更高載荷的用途時，可設(shè)計成具有更大范圍的固化壓縮強(qiáng)度的混合物。根據(jù)本文所述的方法生產(chǎn)的煤灰也可用作穩(wěn)定基礎(chǔ)和基礎(chǔ)下臥層混合物的一種組分。自從1950年代以來，已有許多種堿性石灰/飛灰/集料制品被用作穩(wěn)定基礎(chǔ)混合物。穩(wěn)定基礎(chǔ)用途的一個例子是用作一種穩(wěn)定的道路基礎(chǔ)。舉例說明，砂礫路可通過用組合物中的灰分進(jìn)行替換而被重復(fù)利用。將已有的路面粉粹并重新沉積在其原來的位置。將例如由本文所述方法生產(chǎn)的灰分覆蓋在粉碎的筑路材料上并混合起來。壓實后，將一種密封覆蓋表層放置在道路上。本發(fā)明的灰分由于不含有浸出量在規(guī)章要求之上的重金屬，因而可用于這類用途?；蛘哒f，由本發(fā)明方法生產(chǎn)的灰分與由無本文所述的吸附劑的煤燃燒產(chǎn)生的煤灰相比，含有較少的可浸出的汞和較少的可浸出的其它重金屬(例如砷和鉛)。因此，本發(fā)明提供多種用于消除對填埋由含有高水平汞的煤燃燒產(chǎn)生的煤灰或飛灰的需要的方法?？蓪⑦@種材料出售或用作一種原料以代替一種昂貴的處理方法，。在一種優(yōu)選的實施方案中，吸附劑的使用產(chǎn)生一種可以在多種應(yīng)用中完全或部分地代替硅酸鹽水泥的粘結(jié)性的灰分。由于粘結(jié)性產(chǎn)品的再利用，至少避免了一部分硅酸鹽水泥的生產(chǎn)，節(jié)省了制備水泥所需的能量并且避免了水泥生產(chǎn)過程中將會產(chǎn)生的大量二氧化碳的釋^t。其他對二氧化碳排放量的減少緣自脫硫洗滌器中對石灰或碳酸銅的需要降低。因此，在多種實施方案中，本發(fā)明提供節(jié)約能源和減少溫室排放物例如二氧化碳的方法。本發(fā)明在這方面的各種實施方案的其它細(xì)節(jié)在下面給出。硅酸鹽水泥在一種濕法或干法窯中生產(chǎn)。盡管濕法和干法不同，但兩種方法都是分階段地加熱原料。水泥生產(chǎn)的原料包括鈣源、二氧化硅源、鐵源和氧化鋁源，并常常包括石灰石以及多種其它材料，例如粘土、沙和/或頁巖。第一階段是預(yù)熱階段，驅(qū)除原料中的所有水分，移除水合水，并將原料溫度升至約15G0-F。第二階段是煅燒階段，該階段通常在約1500下_2000下之間進(jìn)行，該階段中石灰石(CaC03)在煅燒反應(yīng)中通過去除二氧化碳(C02)轉(zhuǎn)變成石灰(CaO)。而后在燃燒區(qū)中原料被加熱到約2500下-3000下之間的最高溫度，在該區(qū)域內(nèi)，原料基本熔化和熔融，從而形成無機(jī)化合物，例如珪酸三釣、硅酸二鉀、鋁酸三鈞和4失鋁酸四鈣。硅酸鹽水泥產(chǎn)品的典型分析表明，硅酸鹽水泥含有約65-70%Ca0、20%Si02、5°/Ul203、4%Fe203及較少量的其它化合物，例如鎂、硫、鉀、鈉等的氧化物。將熔融的原料冷卻至固化成小塊的中間產(chǎn)物，該中間產(chǎn)物被稱為"熔塊"，其隨后被從窯中移除。然后將熔塊磨細(xì)并與其它添加劑(例如一種緩凝劑、石膏)混合以形成硅酸鹽水泥。然后將硅酸鹽水泥與集料和水混合以形成混凝土。水泥生產(chǎn)是一種對能量敏感的過程。在該過程中，多種原料的混合物通過強(qiáng)熱發(fā)生化學(xué)變化以形成一種粘合性的化合物。水泥生產(chǎn)是二氧化碳排放物的最大的非能源工業(yè)源。該排放物緣自石灰石的加熱，石灰石占水泥窯進(jìn)料的大約80%。水泥生產(chǎn)過程中，使用高溫以將石灰石轉(zhuǎn)變成石灰，并向大氣中釋放二氧化碳。在該過程中，一分子的碳酸鉀分解成一分子的二氧化鈣氣體和一分子的氧化鈣。水泥生產(chǎn)商利用了近100%的從煅燒碳酸釣中得到的氧化4丐。因此，水泥熟料中氧化鈣的量是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳的一個好的量度。在一個實例中，為了估算從水泥生產(chǎn)中排放的二氧化碳，用水泥熟料中石灰的分?jǐn)?shù)乘以一個常數(shù)得出排放系數(shù)，該常數(shù)可反映出由每單位的石灰釋放的碳的質(zhì)量。在一個實例中，根據(jù)國際氣候控制小組(InternationalPanelforClimateControl)的建議，假定石灰平均含量為64.6°/。，則可得到生產(chǎn)每噸熟料產(chǎn)生0.138噸碳的排放系數(shù)。添加過量的石灰制造圬工水泥---種常在灰漿中^^用的塑性更高的水泥一一時，可能會釋放出更多的二氧化碳。在水泥生產(chǎn)中，由于熟料生產(chǎn)過程中能源消耗和碳酸鈣分解產(chǎn)生二氧化碳排放物。根據(jù)提供能量的燃料源，二氧化碳排放量可能變化。例如，使用一種更清潔的燃料例如天然氣，比使用一種例如煤的燃料產(chǎn)生的二氧化碳排放量更少。在多種實施方案中，上述發(fā)明可以用在水泥生產(chǎn)中。在這類實施方案中，在水泥生產(chǎn)中使用本發(fā)明將降低二氧化碳排放量。在多種實施方案中，本文所述發(fā)明可以用于水泥生產(chǎn)中以通過降低。水泥生產(chǎn)中二氧化碳排放量而獲得二氧化碳排放權(quán)證(credit)。在優(yōu)選的實施方案中，使一個氣體排放的點源，例如一個水泥廠或一個燃煤電廠，符合京都議定書的要求。雖然本發(fā)明不囿于理論，但認(rèn)為上述吸附劑組合物向燃煤過程提供了額外的或補(bǔ)充的二氧化硅和氧化鋁源。燃燒添加有二氧化硅和氧化鋁的煤形成了一種地質(zhì)聚合物基質(zhì)，例如在冷陶瓷材料中所已知的物質(zhì)。雖然煤中天然含有少量的二氧化硅和/或氧化鋁，但認(rèn)為煤中天然存在的物質(zhì)的量在燃燒時通常不足以提供地質(zhì)聚合物基質(zhì)。此外，煤中天然存在的二氧化硅和氧化鋁并不必然與天然存在的鈣相平衡從而在燃燒時提供最佳的硫和/或汞捕獲量和/或粘結(jié)性灰分產(chǎn)物。在多種實施方案中，本發(fā)明提供了改善來自煤的重金屬例如汞的浸出性能的方法。所述方法包括向煤中添加足夠的二氧化硅和/或氧化鋁以使燃燒時形成一種地質(zhì)聚合物。優(yōu)選將二氧化硅和氧化鋁與足量的堿性粉末一起加入以降低硫的腐蝕。該堿性粉末傾向于中和二氧化珪和氧化鋁，并在地質(zhì)聚合物灰分的形成過程中與耦合的二氧化硅和/或氧化鋁一起形成一種表現(xiàn)為穩(wěn)定灰分的類陶瓷基質(zhì)。也可以是氧化鋁和二氧化硅與煤一起燃燒，形成一種混合有汞、鉛、砷、鎘、銻、鈷、銅、錳、鋅和/或其它重金屬化合物的類耐火材料混合物。因此，得到的含有重金屬的煤灰或飛灰在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下具有對浸出的抗性。如上所述，煤灰的非浸出性質(zhì)導(dǎo)致其具有商業(yè)優(yōu)勢，因為該產(chǎn)品將不再被認(rèn)為是一種有害物質(zhì)。實施例在實施例l-6中，將具有不同BTU值、硫含量和汞含量的煤在北達(dá)科他大學(xué)能源環(huán)境研究中心(EERC)的CTF熔爐中燃燒。所報道的汞的百分比是基于燃燒前煤中元素的總量計。硫移除的百分比是基線以上降低的百分比，該基線由測量無吸附劑時燃燒過程的硫排放量確定。實施例1本實施例示例說明當(dāng)施用于PowderRiver盆地的次煙煤時，溴化鈣/水溶液的汞吸附能力。該入爐煤中水分含量2.408%、灰分含量4.83%、硫含量0.29%、熱值8，999BTU及汞含量O.122yg/g。無吸附劑的燃燒過程導(dǎo)致廢氣中13.9jug/i^的汞濃度。燃料研磨至70%通過200目篩，并與6°/。的一種吸附劑粉末和0.5%的一種吸附劑液體混合，百分比基于煤的重量計。該粉末含有40-45重量％的硅酸鹽水泥、40-45重量％的氧化鈣及剩余物鈣蒙脫石或鈉蒙脫石。該液體為50重量％的溴化鉤水溶液。將吸附劑與燃料直接混合三分鐘，然后貯藏以備燃燒。將處理過的煤送入熔爐。燃燒導(dǎo)致在袋式除塵器出口90%的汞(全部)被移除和在袋式除塵器出口80%的硫被移除。實施例2本實施例示例說明將粉末和液體吸附劑用于三種不同汞含量的煙煤中的用途。所有的煤按照實施例#1制備，吸附劑添加量相同。<table>complextableseeoriginaldocumentpage</column></row><table>實施例3本實施例示例說明后燃過程汞吸附劑的添加。將PittsburghSeam-BaileyCoal研磨至70%通過200目篩。燃燒前未向燃料中加入吸附劑。將含50°/。溴化鉤的水溶液液體吸附劑通過管道注入熔爐中2200T-1500下區(qū)域的氣流中。該液體吸附劑以煤的約1.5重量％的比例注入。<table>煤的類型</column></row><row><column>吸附劑組成</column><column>S降低％</column><column>#Hg降低％</column></row><row><column>PittsburghSeam-BaileyCoal</column><column>50%CaBr250%H20</column><column>28.13</column><column>96.0</column></row><table>實施例4本實施例示例說明后燃過程液體吸附劑和粉末吸附劑的添加。無吸附劑直接添加到燃料中。兩種燃料均為煙煤，稱作FreemanCrownm和PittsburghSeam-BaileyCoal。兩種情形中都將煤在燃燒前研磨至70%小于200目。使用如實施例1中的粉末和液體吸附劑。液體和粉末吸附劑添加的比率(基于所燃燒煤的重量的百分比)及汞和硫的降低水平示于下表。<table>煤的類型</column></row><row><column>液體吸附劑注入比率</column></row><row><column>粉末吸附劑注入比率</column><column>s降低</column><column>Hg降低</column></row><row><column>FreemanCrownHI</column><column>1,0</column><column>4.0</column><column>36.27</column><column>97.89</column></row><row><column>PittsburghSeam</column><column>1.5</column><column>6.10</column><column>33.90</column><column>96.00-BaileyCoal</column></row><table>實施例5PittsburghSeamBaileyCoal按照實施例1制備。將實施例1的粉末吸附劑以9.5重量％的比例添加到燃燒前的煤中。實施例1的液體吸附劑(50%溴化鉤的水溶液)以0.77%的比率注入后燃的1500T-2200下區(qū)域內(nèi)，基于煤的燃燒比率計。硫降低56.89%而汞降低93.67%。實施例6KentuckyBlendCoal按實施例1制備。將實施例1的粉末吸附劑以6重量％的比例添加到燃燒前的煤中。將實施例1的液體吸附劑(50%溴化鈣水溶液)以2.63°/。的比率注入后燃的1500下-2200下區(qū)域內(nèi)，基于煤的燃燒比率計。硫降低54.9r/。而汞降低93.0%。在實施例7-10中，將不同BTU值、硫含量和汞含量的煤在電廠的多種鍋爐中燃燒。報道的汞降低的百分比基于燃燒前煤中元素的總量計。硫移除的百分比是基線以上降低的百分比，基線通過檢測無吸附劑時燃燒產(chǎn)生的硫排放物確定。實施例7將含有煙煤和次煙煤、石油焦、木片和橡膠輪胎廢料的燃料，在層燃爐(stokerfurnace)中燃燒產(chǎn)生60兆瓦的功率。該熔爐以平衡通風(fēng)的方式操作。燃燒未添加吸附劑的燃料產(chǎn)生的汞的基線排放量表明汞主要以氧化形式存在。建立基線之后，以5.5-6重量％的處理比率將粉末吸附劑組合物通過熔爐的飛灰循環(huán)/再注入管道在爐柵上方約兩英尺處添加到熔爐中。達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)以后，汞的捕獲量是96%。粉末吸附劑組合物含有93重量％的50:50水泥窯粉塵和石灰窯粉塵混合物；并且含有7重量y。的鈣蒙脫石。在維持添加粉末吸附劑組合物的同時，將含50重量。/。溴化鈣水溶液的液體吸附劑以0.5%的比率添加到燃燒前的燃料中，基于被消耗的燃料的重量計。當(dāng)加入液體吸附劑時，汞的捕獲量增至99.5%。實施例8在一個以平衡通風(fēng)的方式運行的切向燃燒鍋爐中燃燒PRB煤(粉碎至75%通過200目篩)以產(chǎn)生160兆瓦的電力。通過燃燒未添加吸附劑的煤建立S和Hg的排放量基線之后，以5.5-6%的處理水平向熔爐中加入如實施例7的粉末吸附劑組合物。通過置于距熔爐內(nèi)壁4英尺且在火團(tuán)之上20英尺處的一個噴槍進(jìn)行添加。注入點處煙道氣的溫度約為2400°F-2600°F，通過溫度傳感器測量。硫捕獲量在基線之上增加了65%。汞捕獲量為3%，基于PRB煤中汞的總量計。然后，在持續(xù)添加粉末吸附劑的同時，將50°/。的溴化鈣水溶液以0.5%的處理比率通過滴注方式添加到煤進(jìn)料器中的粉煤上，處理比率基于煤消耗的比率計。汞捕獲量增加至90%。實施例9將粉碎至約200目的PRB煤在一個以正壓通風(fēng)方式運行的切向燃燒熔爐中燃燒，產(chǎn)生約164兆瓦的電力。通過燃燒未添加吸附劑的煤建立硫和汞的排放量基線之后(汞主要以游離形式存在于煙道氣排放物中)，將如實施例7的粉末吸附劑組合物以燃料的5.5-6.0重量％的處理比率加入熔爐中爐頸下方火團(tuán)之上約20英尺處。注入點處的溫度約3000T-3300下。通過沿熔爐一側(cè)的一列3個噴槍進(jìn)行添加。每個噴槍近似輸送相同量的粉末并且從內(nèi)壁伸入熔爐內(nèi)約3英尺。硫捕獲量在基線之上增加了50%。汞捕獲量近似在基線之上1-3%。在持續(xù)向熔爐中添加粉末吸附劑組合物的同時，將50重量％的溴化釣水溶液以近似0.2重量。/。的比率直接添加到燃料進(jìn)料器中的燃料上，該添加比率基于燃燒所消耗的煤的重量計。汞的捕獲量增加至90%。實施例10按照與實施例9相同的方法，除了將粉末吸附劑直接添加到煤進(jìn)料器中(熔爐的上游)而非直接加入熔爐中。觀察到與實施例9相同的硫和汞的降低量。實施例11將PRB煤在一個正壓通風(fēng)的切向燃燒鍋爐中燃燒以產(chǎn)生用戶使用的電。將粉煤(75%通過200目篩)加入鍋爐。在粉煤引入鍋爐之前，向煤中以6重量。/。的比率加入粉末吸附劑，基于燃燒所消耗的煤的比率計。該粉末吸附劑含有93重量％的50/50水泥窯粉塵和石灰窯粉塵的混合物，及7重量％的鉤蒙脫石。同時，將50重量％的溴化鉀水溶液以0.1-2重量％的比率滴加到煤上，該比率基于燃燒所消耗的煤的比率計。在添加吸附劑之前(基線)及添加粉末和液體吸附劑之后收集飛灰樣品。氯和重金屬的含量根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法測定。結(jié)果示于表中(表l)。表1添加及不添加吸附劑時飛灰的纟且成<table><row><column>元素</column><column>測試-吸附劑添加之后(ppm,除氯以外)</column><column>基線-吸附劑添加之前(ppm，除氯以外)</column></row><row><column>As</column><column>59.3</column><column>26.5</column></row><row><column>Ba</column><column>1.3</column><column>1.4</column></row><row><column>Cd</column><column>2.3</column><column>1.1</column></row><row><column>Co</column><column>44.8</column><column>38.5</column></row><row><column>Cr</column><column>52.0</column><column>34.3</column></row><row><column>Cu</column><column>61.0</column><column>48.8</column></row><row><column>Mn</column><column>455.7</column><column>395.5</column></row><row><column>Mo</column><column>26.0</column><column>31.5</column></row><row><column>Ni</column><column>208.5</column><column>325.5</column></row><row><column>Pb</column><column>45.8</column><column>31.3</column></row><row><column>Sb</column><column>23.0</column><column>7.3</column></row><row><column>V</column><column>473.0</column><column>874.5</column></row><row><column>Zn</column><column>3954.0</column><column>974,7</column></row><row><column>汞</column><column>0.246</column><column>0.128</column></row><row><column>氯</column><column>0.940%</column><column>0.56%</column></row><table>可以看出，吸附劑的使用增加了存在于飛灰中的幾種重金屬的水平。例如，砷、鎘、鉻、鉛、汞和氯在測試灰分中比在基線中存在的含量更高。其被認(rèn)為代表灰分中元素的捕獲量增加。測試灰分中鋅的含量增加無法解釋。但是，這可能是由于在使用本發(fā)明的吸附劑時在鍋爐管觀察到大量的除渣現(xiàn)象的事實。鋅含量的增加可能歸因于在添加吸附劑的燃燒過程中鍋爐管脫除的物質(zhì)。實施例12接下來根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)的TCLP程序測試灰分樣品以確定主要元素的酸浸出閾值。結(jié)果示于表2中。表2飛灰TCLP測試結(jié)果<table><row><column>元素</column><column>EPA閾值上限(ppm)</column><column>基線-吸附劑添加之前(ppm)</column><column>測試-添加吸附劑(ppm)</column></row><row><column>砷</column><column>5.0</column><column><0.04</column><column><0.04</column></row><row><column>鋇</column><column>100.0</column><column>0.814</column><column>0.313</column></row><row><column>鍋</column><column>1.0</column><column><0.04</column><column><0.04</column></row><row><column>鉻</column><column>5.0</column><column>0.030</column><column><0.007</column></row><row><column>鉛</column><column>5.0</column><column>0.513</column><column>0.096</column></row><row><column>汞</column><column>0.20</column><column>0.095</column><column>0.078</column></row><row><column>竭</column><column>1.0</column><column><0.07</column><column><0.07</column></row><row><column>銀</column><column>5.0</column><column>3.835</column><column>3.291</column></row><table>表2表明，雖然灰分中元素例如砷、鉛和汞的絕對含量較高，然而實際上在測試灰分中的砷、鉛和汞的可浸出量比在基線中低。實施例13在平衡通風(fēng)的切向燃燒鍋爐中燃燒PRB煤(75%通過200目篩)以產(chǎn)生160兆瓦的電力。將煤燃燒一段時間以產(chǎn)生8棚車(boxcar)的飛灰。將粉末吸附劑以4-6重量％的比率在該時間段內(nèi)添加到體系中。在該時間段的前三分之一，只在爐折焰角的略下方通過一個穿過爐壁的噴槍向熔爐中添加吸附劑；在下一個三分之一時間段，將吸附劑一半添加到熔爐中并且一半添加到燃燒前的粉煤上；在最后一個三分之一時間段，將粉末吸附劑100%添加到燃燒前的煤上。在整個時間段中，將液體吸附劑(50重量y。溴化釣水溶液)以0.15重量％的比率添加到燃燒前的粉煤上，該添加比率基于煤消耗的比率計。收集一種代表該八棚車灰分的組合樣品并用USEPATCLP程序測量浸出量。鋇的浸出結(jié)果是26ppm，大大低于100ppm的規(guī)定水平。As、Cd、Cr、Pb、Hg、Se和Ag的TCLP值在測試的檢測限之下。特別是，汞浸出量<0.0020ppm，即小于2ppb。權(quán)利要求1.一種用于在燃煤體系中燃燒煤以降低釋放入大氣的汞量的方法，包括向燃煤體系中施用一種含一種鹵素的吸附劑組合物，其中該吸附劑組合物不含堿金屬化合物；燃燒煤以產(chǎn)生灰分和燃燒氣體；測量燃燒氣體中的汞含量；并且根據(jù)汞含量的值調(diào)整所施用的吸附劑組合物的量。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括向煤中施用所述吸附劑組合物，將含有吸附劑的煤輸送到熔爐中燃燒及根據(jù)汞含量的值調(diào)整所施用到煤中的吸附劑的量。3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述吸附劑組合物包括一種溴化合物或一種碘化合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述吸附劑組合物包括一種溴化物。5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述吸附劑組合物包括溴化4丐。6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括向煤中施用一種含一種溴化合物的溶液。7.根據(jù)權(quán)利要求l的方法，包括向煤中施用一種含一種碘化合物的溶液。8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括使煤與一種含有溴化鈣的水溶液接觸。9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述溶液含有20重量％至60重量％的溴化鈣。10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述溶液含有大于50重量°/的溴化鈣。11.一種降低由煤在燃煤體系中燃燒產(chǎn)生的煙道氣中的汞的方法，包括向燃煤體系中施用吸附劑組分，其中所述組分包括一種卣素化合物和至少一種硅鋁酸鹽礦物；燃燒煤以產(chǎn)生灰分和燃燒氣體；測量該燃燒氣體中的汞含量；并且根據(jù)該汞含量的值調(diào)整所施用的卣素化合物的量。12.根據(jù)權(quán)利要求l的方法，包括將所述組分在燃燒前施用到煤中并將含有該組分的煤輸送到熔爐中燃燒。13.根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中所述吸附劑包括一種溴化物。14.根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中所述吸附劑包括溴化鈣。15.根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中所述硅鋁酸鹽礦物是一種層狀結(jié)構(gòu)，包括至少一種選自粘土、高嶺石、鈉蒙脫石、鈣蒙脫石、蛭石、云母、滑石、纖蛇紋石和葉蠟石的礦物。16.根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中所述硅鋁酸鹽礦物包括至少一種選自高呤石、鈣蒙脫石和鈉蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)礦物。17.—種降低由含汞的碳質(zhì)燃料燃燒產(chǎn)生的煙道氣中氧化汞的量的方法，該方法包括在一種堿性粉末吸附劑的存在下燃燒該燃料；測量煙道氣中汞的含量；將測量的汞含量與目標(biāo)含量相比較；并且如杲測量值高于目標(biāo)含量，則增加所添加的粉末吸附劑相對于該燃料的量，其中該粉末吸附劑包括鈣、二氧化硅和氧化鋁。18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述粉末吸附劑還包括鐵和鎂。19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述吸附劑中的氧化鋁含量高于硅酸鹽水泥中的氧化鋁含量。20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述粉末吸附劑中氧化鋁的含量大于7重量％。21.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，包括將所述粉末吸附劑在燃燒期間注入熔爐中。22.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述燃料包括煤和一種或多種選自生物質(zhì)、聚合物廢料和橡膠輪胎的組分。23.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述粉末吸附劑包括一種或多種選自硅酸鹽水泥、氧化鋦、石灰、石灰石、甜菜石灰、水泥窯粉塵和石灰窯粉塵的物質(zhì)，并且還包括一種硅鋁酸鹽物質(zhì)。24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述粉末吸附劑含有所述物質(zhì)中的兩種或多種。25.—種減少燃煤設(shè)備的熔爐中由煤燃燒產(chǎn)生的煙道氣中的硫和/或汞的方法，包括將一種粉末組合物施用到燃燒前的煤中和/或燃燒期間的熔爐中，其中所述粉末組合物含有50-98重量％的一種含鈣的堿性粉末和2-50重量％的一種硅鋁酸鹽物質(zhì)。26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，包括在約1000下的溫度下燃燒所述燃料。27.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述粉末組合物含有5-25重量％的所述硅鋁酸鹽物質(zhì)。28.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述粉末吸附劑含有5-10重量％的所述珪鋁酸鹽物質(zhì)。29.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述堿性粉末包括一種或多種選自硅酸鹽水泥、水泥窯粉塵、石灰窯粉塵和甜菜石灰的物質(zhì)。30.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述堿性粉末包括水泥窯粉塵和石灰窯粉塵。31.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述硅鋁酸鹽物質(zhì)包括至少一種選自鈣蒙脫石、鈉蒙脫石和高冷土的物質(zhì)。32.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，包括以0.1-10重量％的比率施用所述粉末組合物，該比率基于所燃燒的煤的重量計。33.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，包括將所述粉末組合物注入熔爐中。34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中注入點的溫度大于2000T。35.—種吸附劑組合物，包括50-98重量°/的一種堿性粉末和2-50重量％的一種硅鋁酸鹽礦物，其中所述堿性粉末包括硅酸鹽水泥、水泥窯粉塵、石灰窯粉塵和甜菜石灰中的一種或多種。36.根據(jù)權(quán)利要求35的組合物，還包括一種溴化合物。37.根據(jù)權(quán)利要求35的組合物，其中所述堿性粉末包括水泥窯粉塵和石灰窯粉塵。38.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，包括2-20重量％的所述硅鋁酸鹽物質(zhì)。39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中所述硅鋁酸鹽物質(zhì)是選自鈣蒙脫土、鈉蒙脫土和高呤土中的一種或多種。40.—種用于燃燒煤以降低釋放入大氣的汞量的方法，包括向煤中施用一種包括一種溴化合物的液體吸附劑組合物；將含有該吸附劑的煤輸送到燃煤熔爐中；在燃燒期間向熔爐中注入一種粉末組合物，該粉末組合物含有鉤源、二氧化硅源和氧化鋁源；在燃煤熔爐中使該煤與液體和粉末組合物一起燃燒以產(chǎn)生灰分和燃燒氣體。41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，還包括測量灰分中的汞的浸出量；并且根據(jù)測量的浸出量的值，通過調(diào)整施用到煤中的吸附劑組合物調(diào)整所添加的二氧化硅和氧化鋁的量。42.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中所述液體吸附劑組合物包括一種溴化物。43.根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中所述液體吸附劑組合物基本不含堿金屬化合物。44.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中所述粉末組合物包括一種硅鋁酸鹽礦物。45.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中所述粉末組合物包括硅酸鹽水泥、水泥窯粉塵和石灰窯粉塵中的一種或多種。46.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中所述吸附劑包括水泥窯粉塵、石灰窯粉塵和一種硅鋁酸鹽礦物。47.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，包括在溫度高于200(TF處注入所述粉末。48.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，包括在溫度高于2300下處注入所述粉末。49.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，包括在溫度高于2700下處注入所述粉末。50.—種在含有一個熔爐和熔爐下游的煙道氣對流通道的燃燒體系中燃燒含汞煤的方法，該方法包括向該體系中添加一種液體組合物；在燃燒期間向該體系中添加一種包括鈣、二氧化硅和氧化鋁的粉末組合物；并且燃燒煤以產(chǎn)生煙道氣和飛灰；其中所述液體組合物包括一種溴化合物且所述粉末組合物包括至少2重量°/。的二氧化硅和至少2重量y。的氧化鋁。51.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，包括在燃燒前將所述液體組合物添加到煤中。52.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，包括在燃燒前將所述粉末組合物添加到煤中。53.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，其中所述液體組合物包括溴化鉤。54.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，其中所述粉末組合物包括一種硅鋁酸鹽礦物并且還包括硅酸鹽水泥、水泥窯粉塵、甜菜石灰和石灰窯粉塵中的一種或多種。55.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，包括以1-10重量％的比率添加所述粉末吸附劑，該比率基于所燃燒的煤的重量計。56.才艮據(jù)權(quán)利要求50的方法，包括以0.05-1重量％的比率添加所述溴化合物，該比率基于燃燒消耗的煤的重量計。57.—種用于燃燒煤并降低不希望的元素逃逸到環(huán)境中的水平的方法，包括向煤中添加一種包括鈣、二氧化硅、氧化鋁和一種選自溴和碘的面素的吸附劑組合物；燃燒該煤以產(chǎn)生灰分和燃燒氣體。58.根據(jù)權(quán)利要求57的方法，還包括測量燃燒氣體中汞的含量并根據(jù)所測量的汞的含量調(diào)整添加到煤中的溴的量。59.根據(jù)權(quán)利要求57的方法，包括向煤中添加足量的溴以使進(jìn)入環(huán)境的汞排放量與未添加溴時燃燒煤所產(chǎn)生的排放量相比降低90%或更多。60.根據(jù)權(quán)利要求57的方法，其中所述吸附劑組合物包括溴化鉤。61.根據(jù)權(quán)利要求57的方法，包括向煤中施用一種包括一種溴化合物的液體組合物。62.根據(jù)權(quán)利要求61的方法，其中所述液體組合物包括溴化釣。63.—種減少燃煤體系熔爐中由煤的燃燒產(chǎn)生的煙道氣中的汞的方法，包括向燃煤體系中施用包括一種卣素、鈣、二氧化硅和氧化鋁的吸附劑組分；并且燃燒該煤以產(chǎn)生灰分和燃燒氣體。64.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，還包括測量燃燒氣體中的汞含量；并且根據(jù)該汞含量的值調(diào)整施用到體系中的卣素的量。65.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，其中所述卣素包括溴。66.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，包括在燃燒前向煤中添加至少一種所述組分。67.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，包括將所述組分中的至少一種直接添加到熔爐中。68.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，包括將所述組分中的至少一種注入熔爐下游的該體系的對流通道中。69.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，包括添加一種含有溴的液體吸附劑和一種含有鈣、二氧化硅和氧化鋁的粉末吸附劑。70.根據(jù)權(quán)利要求69的方法，其中所述粉末吸附劑包括硅酸鹽水泥、水泥窯粉塵、石灰窯粉塵和硅鋁酸鹽粘土中的一種或多種。71.根據(jù)權(quán)利要求69的方法，包括添加1-10重量％的所述粉末吸附劑，該比率基于被燃燒的煤的重量計。72.由一種方法制備的煤灰，所述方法包括在添加的溴、二氧化硅和氧化鋁的存在下燃燒煤。73.—種水泥產(chǎn)品，含有硅酸鹽水泥和0.01重量％到約99重量％的一種權(quán)利要求72的煤灰，該比率基于該水泥產(chǎn)品的總重量計。74.—種凝硬性產(chǎn)品，含有一種火山灰和約0.01重量°/。到約90重量°/的權(quán)利要求72的煤灰，該比率基于該凝硬性產(chǎn)品的總重量計。75.—種混凝土預(yù)混產(chǎn)品，含有集料和一種水泥產(chǎn)品，其中該水泥產(chǎn)品含有一種權(quán)利要求72的煤灰。76.—種組合物，通過向權(quán)利要求75的一種預(yù)混產(chǎn)品中添加水而制備。77.—種凝結(jié)混凝土構(gòu)件，通過使權(quán)利要求75的一種預(yù)混產(chǎn)品水合而制備。78.—種方法，包括在1_10重量％的一種添加的吸附劑的存在下燃燒煤，該吸附劑含有約30-75重量％的Ca0、約2-15重量°/的氧化鋁、約5-20重量％的二氧化硅、約1-10重量％的Fe力3和約0.1-5重量％的選自Na20和L0的堿；通過燃燒該煤產(chǎn)生一種灰分；回收該灰分；并且配制一種含有該灰分的粘結(jié)性混合物。79.根據(jù)權(quán)利要求78的方法，包括還在一種溴化合物的存在下燃燒煤。80.根據(jù)權(quán)利要求78的方法，其中所述添加的吸附劑包括一種硅鋁酸鹽礦物。81.根據(jù)權(quán)利要求78的方法，其中所述添加的吸附劑包括水泥窯粉塵。全文摘要將含有鈣、氧化鋁、二氧化硅和鹵素的吸附劑組分結(jié)合用于煤燃燒過程從而產(chǎn)生對環(huán)境的有益效果。將吸附劑添加到燃燒前的煤中和/或添加進(jìn)火焰中或火焰的下游，優(yōu)選在最低溫度處添加以確保具有本方法各種優(yōu)點的耐火結(jié)構(gòu)的完全形成。當(dāng)一起應(yīng)用時，所述組分降低汞和硫的排放量；降低游離汞和氧化汞的排放量；通過使鍋爐管排渣增加燃煤過程的效率；增加煤灰中Hg、As、Pb和/或Cl的含量；降低灰分中可浸出的重金屬(例如Hg)的量，優(yōu)選達(dá)到可浸出量在檢測限之下；并制得一種高粘結(jié)性的灰分產(chǎn)品。文檔編號B01D53/26GK101175550SQ200680016960公開日2008年5月7日申請日期2006年3月16日優(yōu)先權(quán)日2005年3月17日發(fā)明者D·C·科姆里,V·維勒拉申請人:Noxⅱ國際有限公司