CN102186558A - 从工艺气体中移除汞的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种利用吸附剂和过滤器(10)从工艺气体中移除汞的方法，包括将所述吸附剂应用至所述过滤器(10)的至少一过滤表面(12)。测量表示在所述过滤器(10)中需要被移除的汞的量的第一参数和表示在所述过滤表面(12)上已经收集的材料的量的第二参数。将所述第一参数的测量值与汞设定值比较。当所述第一参数的所述测量值高于所述汞设定值时，与所述第二参数的测量值所建议的清洗时间相比，延迟清洗所述过滤表面(12)。
Description
技术领域
本发明涉及利用汞吸收吸附剂和具有至少一过滤表面的过滤器从工艺气体中至少部分移除汞的方法。
本发明还涉及能从工艺气体中至少部分移除汞的气体净化系统，该气体净化系统包括能向所述工艺气体提供汞吸收吸附剂的吸附剂供给系统、和具有至少一过滤表面且能收集所述吸附剂的过滤器。
背景技术
在例如为发电厂的燃烧车间中的例如为煤、石油、泥煤、废弃物等的燃料的燃烧中，生成热工艺气体，这样的热工艺气体包含汞Hg以及其它组分。由于汞对人类健康和环境有害，在工艺气体被排放到环境空气中之前通常必须从工艺气体中移除汞。汞的移除通常通过将该热工艺气体与例如为粉状活性炭的固体吸附剂混合来实现，该固体吸附剂吸收汞并且接着能够被从热工艺气体中移除到例如为袋滤捕尘室的过滤器中。
US 5,505,766描述了一种气体净化系统，其中吸附剂从筒仓中被提供至袋滤捕尘室。吸附剂形成袋滤捕尘室的过滤袋上的吸附层。当在过滤袋上形成足够厚的吸附层时，热工艺气体被允许进入袋滤捕尘室中。当汞的移除减少，袋滤捕尘室的区室被关闭，以便在工艺气体再次被允许进入该区室之前，载有汞的吸附剂能够被移除，新的吸附剂能够被添加到袋中，
虽然US5,505,766的气体净化系统确保过滤袋上的吸附剂层总是能有效的从工艺气体中移除汞，但是其是一个复杂的过程，需要先进的控制和昂贵的设备。而且，与常规操作相比袋滤捕尘室必须超大，以允许一次一个区室被关闭用于清洗。
发明内容
本发明的目的是提供净化工艺气体的方法，该方法与现有技术的方法相比能更有效的从该工艺气体中移除汞。
这一目的是通过利用汞吸收吸附剂和具有至少一个过滤表面的过滤器从工艺气体中至少部分移除汞的方法实现的，该方法的特征在于：
将所述吸附剂应用到所述至少一个过滤表面，
测量表示所述过滤器中需要移除的汞的量的至少一第一参数，
测量表示在所述过滤表面上已经收集的材料的量并且用于确定该过滤表面何时需要清洗的至少一第二参数，
将所述第一参数的测量值与汞设定值比较，以及
当所述第一参数的所述测量值所表示的汞的量高于所述汞设定值所表示的汞的量时，与所述第二参数的测量值所建议的清洗时间相比，延迟所述过滤表面的清洗。
该方法的优点在于能够临时增加过滤器的汞移除能力，而不增加吸附剂的消耗。第一参数的测量使得能够当需要时实现这样的增强了的汞移除能力。
根据一实施方式，所述汞设定值与过滤器的上游的工艺气体中的汞的浓度相关，所述第一参数与过滤器的上游的工艺气体中的汞的浓度相关。过滤器中需要移除的汞的量与进入过滤器的工艺气体中的汞的量相关。因此，测量过滤器的上游的工艺气体中的汞的浓度提供前馈输入，以确定需要的过滤器的汞移除能力。
根据一实施方式，所述汞设定值与过滤器的下游的工艺气体中的汞的浓度相关，所述第一参数与过滤器的下游的工艺气体中的汞的浓度相关。过滤器的下游的汞的浓度是该过滤相对于排放限值而言是否以足够有效的方式进行的指示。因此，测量过滤器的下游的工艺气体中的汞的浓度提供反馈输入，以确定需要的过滤器的汞移除能力。
根据一实施方式，所述第一参数与过滤器上游和下游的汞的浓度相关。通过考虑与多少汞需要被移除相关的前馈信息和与过滤器移除汞的程度相关的反馈信息，这样的第一参数使得能够更精确的控制过滤表面的清洗。
根据一实施方式，测量过滤器的上游和下游的汞的浓度，测量的浓度中的至少一个被用于确定所述第一参数，测量的浓度中的至少另一个被用于确定第三参数，该第三参数被用于控制所述吸附剂的供给。这一实施方式的优点是控制系统能够控制过滤器的过滤表面的清洗和吸附剂的用量，以获得与能量和吸附剂消耗相关的最有效的汞的移除。
根据一实施方式，所述第二参数是过滤器上的压降，在所述第一参数的测量值所表示的汞的量等于或低于所述汞设定值所表示的汞的量的情况下，当所述第二参数超过第一压降设定值时，开始所述过滤表面的清洗；在所述第一参数的测量值所表示的汞的量高于所述汞设定值所表示的汞的量的情况下，当所述第二参数超过表示比第一压降设定值更高的压降的第二压降设定值时，开始所述过滤表面的清洗。这一实施方式的优点是当工艺气体中汞的浓度低时，过滤器的清洗能够在较低的压降下开始，以便例如为风机功率的过滤器的能量消耗低。当工艺气体中的汞的浓度高时，清洗被延迟，以便能实现更多的汞移除。压降具有过滤器的移除效率的直接指示的功能，因为压降和粉尘层的厚度相关，在粉尘层的厚度和汞移除效率之间也类似相关。可以领会到能够提供等同于存在于过滤表面的材料的量的信息的测量，例如为过滤器流阻，可以用作压降的替代选择。
根据一实施方式，当所述第一参数的所述测量值表示汞的量高于所述汞设定值所表示的汞的量时，以第一清洗强度进行所述过滤表面的所述清洗；当所述第一参数的所述测量值表示汞的量等于或低于所述汞设定值所表示的汞的量时，以清洗效率比所述第一清洗强度高的第二清洗强度进行所述过滤表面的所述清洗。这一实施方式的优点是高度需要汞移除的情况下，以较低的效率进行过滤表面的清洗。在这种方式中，部分粉尘层在清洗后还保留在过滤表面上，因此在所述清洗之后汞移除立即以高效率进行。
本发明的另一目的是提供能从工艺气体中移除汞的气体净化系统，该系统与现有技术的气体净化系统相比更高效。
这一目的是通过能从工艺气体中至少部分移除汞的气体净化系统实现的，该气体净化系统包括能向所述工艺气体供给汞吸收吸附剂的吸附剂供给系统、和具有至少一个过滤表面并能收集所述吸附剂的过滤器，所述气体净化系统的特征在于还包括能控制何时所述过滤表面要清洗其上所收集的材料的控制单元，所述控制单元还能用于接收与表示在所述过滤器中需要被移除的汞的量的至少一第一参数的测量值相关的第一信号，和与表示在所述过滤表面上已经收集的材料的量并用于确定何时所述过滤表面应当清洗的至少一第二参数的测量值相关的第二信号，所述控制单元还能用于比较所述第一参数的测量值与汞设定值，并且当所述第一参数的测量值表示汞的量高于所述汞设定值所表示的汞的量时，与所述第二参数的测量值所建议的清洗时间，延迟所述过滤表面的清洗。
这个气体净化系统的优点是其能有效的移除汞，而且在变化的汞浓度的情况下也能有效的移除汞，而对于变化的汞浓度的情况下，现有技术的气体净化系统将需要大量增加吸附剂供给。因此，本发明的气体净化系统提供了低吸附剂供给，以及因此导致的低的废弃物的形成，而不增加汞排放。
根据本发明的另一方面，所述利用汞吸收吸附剂和具有至少一个过滤表面的过滤器从工艺气体中至少部分移除汞的方法的特征在于：
将所述吸附剂应用到所述至少一个过滤表面，
测量表示所述过滤器中需要移除的汞的量的至少一第一参数，
测量表示在所述过滤表面上已经收集的材料的量并且用于确定该过滤表面何时需要清洗的至少一第二参数，
将所述第一参数的测量值与汞设定值比较，以及
当所述第一参数的所述测量值表示汞的量高于所述汞设定值所表示的汞的量时，以第一清洗强度清洗所述过滤表面，当所述第一参数的所述测量值表示汞的量等于或低于所述汞设定值所表示的汞的量时，以清洗效率比所述第一清洗强度高的第二清洗强度清洗所述过滤表面。
这一方法的优点在于：由于过滤表面的低强度清洗而使得在清洗后在过滤表面留下了较多的吸附剂，从而临时增加过滤器的汞移除能力，而不增加吸附剂的消耗。第一参数的测量使得能够在需要时实现这样的增强了的汞移除能力。
本发明的其他目的和特征在阅读了说明书和权利要求书之后将变得明显。
附图说明
现在将结合附图更详细的描述本发明，其中：
图1是发电厂的原理侧视图。
图2是阐述控制袋滤捕尘室的过滤袋的清洗的方法的流程图。
图3是阐述控制袋滤捕尘室的过滤袋的清洗的替代方法的流程图。
图4是阐述符合图2的方法的气体净化系统的运行效果的原理图。
具体实施方式
图1是一原理侧视图，其从侧面的角度描述了发电厂1。发电厂1包含锅炉2。在例如为煤炭或石油的燃料的燃烧过程中，在锅炉2中产生了通常被称为烟道气的热工艺气体。包含含有粉尘颗粒和汞的污染物的烟道气经由烟道4离开锅炉2。烟道4能传输烟道气至初级集尘器6，该初级集尘器6可选的例如为在US4502872中描述了示例的静电除尘器的形式，或者为在US4336035中描述了示例的袋滤捕尘室的形式。初级集尘器能够从烟道气中移除主要数量的粉尘颗粒。
烟道8用于将烟道气从初级集尘器6传输至第二集尘器10。该第二集尘器10为织物过滤器，通过该织物过滤器意味着烟道气被迫通过在织物材料上形成的过滤表面。在图1中描述的第二集尘器10为所谓的袋滤捕尘室的织物过滤器，其包含由织物制成的多个过滤袋12。过滤袋12的织物形成过滤表面，通过该过滤表面能够从烟道气中移除微粒材料。在US 4336035中可以找到袋滤捕尘室的示例的详细描述。袋滤捕尘室10具有三个区室14、16、18。每个区室14、16、18可以包含通常为2-20000个过滤袋12。参见图1可以看出，烟道8能提供单独的烟道气流至区室14、16、18中的每个区室。
烟道气通过各个过滤袋12的织物材料，从而包含在烟道气中的粉尘颗粒被捕获在过滤袋12的外面。当通过过滤袋12的织物材料时，还从烟道气中移除了非常小的粉尘颗粒，这导致了非常高效的粉尘颗粒的移除。净化了的烟道气进入各个区室14、16、18的净气空间20、22、24。净气道26能将净化了的烟道气从各净气空间20、22、24中的每个传输至排气管28，该排气管能将净化了的烟道气排出至环境空气。
吸附剂贮料筒仓30用于容纳适合于吸收汞、尤其是气态形式的汞的吸附剂。合适的吸附剂可以为粉末形式的活性炭或者焦炭。吸附剂供给管32用于将吸附剂从筒仓30传输至烟道8，在烟道8中，吸附剂与烟道气相混合。
微粒材料形式的吸附剂将被收集在过滤袋12的织物上。织物支持在每个过滤袋12的外表面上粉尘层的形成。这样的包含从筒仓30中供给的吸附剂的粉尘层在从烟道气中移除汞方面非常有效，因为烟道气必须通过该粉尘层。当通过这样的包含吸附剂的粉尘层时，包含在烟道气中的汞被吸收到粉尘层中的机会很高。
在各个过滤袋12上形成的粉尘层将增加袋滤捕尘室10上的烟道气压降。因此，有必要进行过滤袋12的间歇清洗。每个区室14、16、18设有包含通常为压缩空气的压缩气体的罐34、36、38。压缩空气可以以气体脉冲的形式经由管40供给至过滤袋12。这样的气体脉冲迫使过滤袋12膨胀，并引起粉尘层离开过滤袋12并落入各个料斗42、44、46中，收集的粉尘颗粒可以从料斗中被输送走以进一步处理、清理等。
控制单元能用于控制过滤袋12何时应当被清洗时。每个区室14、16、18设有测量具体的区室14、16、18的过滤袋12上的压降的压力传感器。从每个压力传感器传输信号至控制单元48。为了描述的清楚，仅第一区室14的压力传感器50被表示在图1中。
第一汞分析器52用于测量袋滤捕尘室10的上游的烟道8中烟道气的汞浓度。因此第一汞分析器52在吸附剂起作用之前测量烟道气中的气态汞Hg的浓度。第二汞分析器54用于测量袋滤捕尘室10的下游的净气道26中烟道气中的气态汞的浓度。第二汞分析器54因此测量在净气道中的汞的浓度。汞分析器52、54能发送信号至控制单元48。优选的通过汞分析器52、54进行测量，并至少每30分钟一次将相应的信号发送至控制单元48，以获得对变化的条件的快速响应。当控制单元48控制罐34、36、38的操作时，即当通过将在下文中更详细描述的方式利用脉冲控制各个区室14、16、18的过滤袋12的清洗时，控制单元48考虑了来自在图1中仅示出了一个传感器50的压力传感器的信号和来自汞分析器52、54的信号。此外，控制单元48还可以以将在下文中更详细描述的方式控制吸附剂从吸附剂筒仓30的供给。
如在上文中描述的，控制单元48接受来自压力传感器50的表示第一区室14的过滤袋12上的当前的压降的信号。这一测量的压降可以表示成DP。控制单元48还利用了两个压降的设定值。可以表示成DPHigh的第一压降表示当压降高于第一压降时，期望清洗过滤袋12，因为高于DPHigh的压降与迫使烟道气通过区室14的过滤袋12的能源消耗增加相关。可以表示成DPHighHigh的第二压降设定值表示当压降为该值时，必须开始过滤袋12的清洗，这也是因为这样的高压降影响袋滤捕尘室10的机械完整性。下表1表示在不同的测量的压降DP下用于清洗过滤袋12的基础：
表1与压降相关的过滤袋的清洗
如在上文中所述，控制单元48还接受来自第一汞分析器52的信号。测量出的烟道8中烟道气中的汞的浓度可以表示为HGIN。控制单元48还使用袋滤捕尘室10的上游的汞浓度的设定值。该汞设定值可以等于袋滤捕尘室10的上游即烟道8中烟道气中的汞的平均浓度，并可以用HGMEAN表示。控制单元48利用测量的浓度HGIN作为第一参数，并将该浓度与汞设定值HGMEAN比较。当HGIN小于或等于HGMEAN时，过滤袋12的清洗仅基于压降DP。因此，如果HGIN等于或小于HGMEAN，只要被用作第二参数的测量出的压降DP超过DPHigh，过滤袋12通过在上文中所述的压缩空气脉冲清洗。这样的方法导致了最低可能的能量消耗和充分的汞移除。
然而，在测量出的汞的浓度HGIN高于汞设定值HGMEAN的情况下，期望在过滤袋12上保持相对厚的粉尘层，因为这样的厚粉尘层与薄粉尘层相比能更有效的从烟道气中移除汞。因此，在这种情况下，当入口汞的浓度即HGIN相对高，控制单元48延迟清洗过滤袋12，以便不启动过滤袋12的清洗直至测量到的压降DP超过第二压降设定值DPHighHigh。因此，在高入口汞浓度的情况下，较高的袋滤捕尘室上的压降是可接受的，因为这样的较高压降还导致过滤袋12上具有较厚的粉尘层，该粉尘层包含吸附剂并且能有效的移除这样的高浓度的汞，而不需要增加筒仓30中的吸附剂的用量。在袋滤捕尘室10上测出的压降DP因此具有袋滤捕尘室10的移除效率的间接指标的功能，因为在压降DP和在过滤袋12上的粉尘层的厚度之间相关，在过滤袋12的粉尘层的厚度和袋滤捕尘室10的汞移除效率之间也有类似相关。
下表2表示通过控制单元48而采取的关于清洗的不同的决定：
表2通过控制单元48采取的确定
| HGIN与设定值的关系 | HGIN＜或＝HGMEAN | HGIN＞HGMEAN |
| 清洗过滤袋 | 只要DP＞DPHigh | 直至DP＞DPhighHigh |
用这种方法，包含袋滤捕尘室10和吸附剂筒仓30的气体净化系统在入口汞浓度比通常高的情况下能有效的从烟道气中移除汞。
图2以图示的方式说明了在上文中描述的方法，根据该方法，控制单元48控制袋滤捕尘室10的第一区室14的过滤袋12何时应当通过脉冲它们而被清洗。在图2中用60表示的第一步骤中，控制单元48接受来自第一汞分析器53的与烟道8的烟道气中的测量出的汞浓度相关的信号。控制单元48检查测量出的汞的浓度HGIN是否高于平均入口汞浓度HGMEAN。如果在第一步骤60中的结果为“是”，那么控制单元48继续进行在图2中用62表示的第一替代性第二步骤，其中控制单元48检查测量出的压降DP是否高于第二压降设定值DPHighHigh。如果在第一步骤60中的结果为“否”，那么控制单元48继续进行在图2中用64表示的第二替代性第二步骤，其中控制单元48检查测量出的压降DP是否高于第一压降设定值DPHigh。
如果在第一替代性的第二步骤62的检查的输出为“否”，那么控制单元48返回第一步骤60而不进行过滤袋12的任何清洗。根据第一步骤60，新测量出的汞浓度HGIN与平均汞浓度HGMEAN比较。因此，在这种情况下，粉尘层留在过滤袋12上持续一段时间，以增加袋滤捕尘室10的汞移除能力，而与正常汞浓度的情况相比不增加更多的吸附剂。如果该第一替代性的第二步骤62的输出为“是”，那么控制单元48继续在图2中用66表示的第一替代性的第三步骤，其中过滤袋12被清洗。优选的，第一替代性的第三步骤66包括过滤袋12的部分清洗。这样的过滤袋12的部分清洗可以通过从罐34、36、38提供低于正常空气压力的空气压力、或者通过提供较短时间的空气压力来实现。过滤袋12的部分清洗指的是以比正常低的清洗强度进行清洗，并且具有使得较多的吸附剂残留在过滤袋12上的优点，以便在这样的部分清洗之后还能保留一定的汞清除。
如果该第二替代性的第二步骤64的输出为“否”，那么控制单元48返回到步骤60，而不进行过滤袋12的任何清洗，因为这样的清洗是不必要的。如果该第二替代性的第二步骤64的输出为“是”，那么控制单元48继续在图2中用68表示的第二替代性的第三步骤，其中过滤袋12被清洗。第二替代性的第三步骤68表示完全清洗，即以正常清洗效率清洗，使得从过滤袋12移除几乎全部的吸附剂。在这一情况下，其中汞的浓度HGIN等于或小于平均汞浓度HGMEAN，不需要过滤袋12上的额外的粉尘层，因此仅基于压降控制过滤袋12的清洗。
在第三步骤66或68中清洗过过滤袋12后，控制单元48返回到第一步骤60。
图2中所阐述的方法可以应用到被视作为整体的袋滤捕尘室10，意味着当控制单元继续进行第三步骤66或68时同时清洗所有区室14、16、18。然而，将图2中阐述的方法单独应用至三个区室14、16、18中的每个更具有优势。因此，在当HGIN高于HGMEAN的情况下，可以区室中的一个，例如为区室14，必须被清洗，因为该区室14上的通过压力传感器50测出的压降超出了第二压降设定值DPHighHigh。而其它两个区室16和18可以不必清洗，这意味着各个区室16、18上的压降低于DPHighHigh，这表示那两个区室16、18可以保持它们的厚度的粉尘层，并保持高效的汞移除。因此，由于区室14的过滤袋12的必须的清除所引起的区室14的汞移除的下降可以通过其它区室16、18补偿，以便袋滤捕尘室10整体的汞移除可以足够有效。
在可替代的实施方式中，控制单元48可以接受来自第二汞分析器54的测量净化了的烟道气即净气道26中的烟道气中的汞的浓度的信号，这样的信号可以被控制单元48利用以控制何时必须进行过滤袋12的清洗。例如，如果净气道26中的测量出的汞的浓度基本上低于汞排放限值，那么控制单元48可以基于压降DP与第一压降设定值DPHigh的关系来控制过滤袋12的清洗，即以类似于图2中所表示的关于第二替代性的第二步骤64的方式进行。如果，另一方面，净气道26中的测量出的汞的浓度相当接近与汞排放限值，或者甚至高于该限值，那么控制单元48可以以基于压降DP与第二压降设定值DPHighHigh的关系来控制过滤袋12的清洗，即以类似于图2中所表示的关于第一可替代性的第二步骤62的方式进行，以在过滤袋上保留厚粉尘层，以保持高效的汞移除。
图3以图示的方式说明了在上文中描述的替代的方法，根据该方法，控制单元48控制袋滤捕尘室10的第一区室14的过滤袋12何时应当通过脉冲它们而被清洗。在图3中用160表示的第一步骤中，控制单元48接受来自第二汞分析器54的关于测量出的净气道26中的净化了的烟道气中的汞浓度的信号。控制单元48检查测量出的汞的浓度HGOUT是否接近于或者甚至高于例如为环保部门设定的浓度的汞浓度排放限值HGLIM。如果结果为“是”，那么控制单元48继续进行图2中用162表示的第一替代性的第二步骤，该步骤与上文参考图2描述的第一替代性的第二步骤62具有类似的功能。因此，在出口汞浓度HGOUT接近于或甚至高于汞排放限制HGLIM的情况下，粉尘层被允许保留在过滤袋12上持续一段时间，以增加袋滤捕尘室10的汞移除能力，而与正常汞浓度条件下相比不必增加更多的吸附剂。如果第一步骤160的结果为“否”，那么控制单元48继续在图3中用164表示的第二替代性的第二步骤，该步骤具有上文中参考图2描述的第二替代性的第二步骤64的类似的功能。在步骤162或者164的结果为“是”后接着进行的第三步骤166包括完全清洗过滤袋12。作为替代，过滤袋12的清洗可以根据第一步骤160的输出类似的以不同的方式进行，即以上文中参考附图2描述的与第三步骤66和68相关的以低的或正常的清洗效率进行。在第三步骤166中已经清洗过滤袋12之后，控制单元48返回到第一步骤160。
参考图3描述的方法可以用于整体控制袋滤捕尘室10的过滤袋12的清洗，或者单独控制各个区室14、16、18的过滤袋12的清洗。
在另一个实施方式中，控制单元48可以利用来自于第一和第二汞分析器52、54这两者的信息。例如，控制单元48可以基于来自于第一汞分析器52的信号控制过滤袋12的清洗，以及基于第三参数控制筒仓30的吸附剂的用量，该第三参数可以基于来自于第二汞分析器54的信号。在这一替代性的实施方式中，高的汞浓度即HGIN＞HGMEAN，首先根据在上文中参考附图2描述的通过延迟过滤袋12的清洗进行处理。如果这还不够，以至于通过第二汞分析器54测量出增加的汞排放HGOUT，那么增加从筒仓30的吸附剂的用量，以进一步增加袋滤捕尘室10的能力以从烟道气移除汞。因此，袋滤捕尘室12的清洗是基于入口的汞的浓度HGIN控制的，吸附剂的用量是基于出口的汞的浓度HGOUT控制的。
图4描述了根据参考图2在上文中所描述的方法控制袋滤捕尘室10的清洗的控制单元48的作用的简图示例。为了清楚，图4的示例指的是同时清洗所有的区室14、16、18，如上文所描述，这未必是进行清洗的最佳方式。左侧y轴指的是以mg/Nm3干燥气体表示的汞的浓度，右侧y轴指的是袋滤捕尘室上的压降，单位为帕斯卡。X轴是时间坐标。在图4中的时间T0和T1之间，测量出的烟道8中的汞的浓度HGIN小于汞设定值，该汞设定值为在例如为最近10天中测量出的汞的浓度的平均值HGMEAN。因此，在T0至T1期间，根据在上文中参考图2描述的第二替代性的第三步骤68，每当袋滤捕尘室上的压降DP超过DPHigh时，启动过滤袋12的完全清洗。然而，在时间T1，控制单元48根据图2的第一步骤60检测到HGIN超过汞设定值HGMEAN。为响应这一观察，控制单元48根据图2中阐述的第一替代性的第二步骤62延迟过滤袋12的清洗，直至袋滤捕尘室10上的压降DP超过DPHighHigh。当压降DP超过DPHighHigh，根据图2中阐述的第一替代性的第三步骤66进行过滤袋12的部分清洗。该部分清洗导致如图4所示的袋滤捕尘室10上的压降DP从DPHighHigh减少到大约DPHigh。因此，在T1开始，粉尘层被允许在过滤袋12上变得更厚，直至DP超过DPHighHigh，粉尘层通过部分清除而未被完全移除。
参考图4可见，在净气道26中的汞的浓度，即HGOUT，在T1后不增加，尽管袋滤捕尘室10的上游的烟道气中的汞的量增加。因此，在时间T1后，袋滤捕尘室10上的增加的压降提供了能增加移除汞的能力的较厚的粉尘层。
在图4中阐述的时间T2，控制单元48检测到HGIN下降到低于HGMEAN。因此，在时间T2后，仅基于压降DP再次控制过滤袋12的清洗，因此决定清洗或不清洗过滤袋12取决于图2中所阐述的第二替代性的第二步骤64。
可以领会到上文中描述的实施方式的许多变化可以在所附的权利要求的范围内。
上文中已经描述了汞设定值为平均入口汞浓度HGMEAN。HGMEAN值可以是基于经验的固定值，或者可以是实际长期移动平均值，例如在烟气道8中测出的汞浓度的月平均值。可以领会的是也可以使用其它汞设定值。这样的汞设定值的例子包括固定的特定值，而不与平均值相关，例如10mg/Nm3，或者与平均入口汞浓度相关的值，例如汞设定值可以为HGMEAN值的120％。而且汞设定值可以基于数学方程连续计算。这样的数学方程的基础可以是例如为温度、烟道气流、吸附剂流等的参数。控制单元48也可以用于优化吸附剂供给和启动过滤袋12的清洗的压降DP，以这样的方式使总的操作费用最小化，并且使汞排放被保持在政府部门所规定的排放限值之下。
在前文中已经参考图2和3描述了当临时期望增加的汞移除效率时，延迟过滤表面的清洗。参考图2，还描述了在期望增加汞移除效率期间的清洗效率，参见描述部分清洗的步骤66，与当不期望任何增加的汞移除效率期间的清洗效率，参见描述完全清洗的步骤68，相比可以较低。根据本发明的另一方面，当期望增加汞移除时，可以降低过滤表面的清洗的清洗效率，而不使其与清洗的延迟联用。因此，增加汞移除能力的要求可以通过，如在图3中所阐述的第一替代，延迟过滤表面的清洗，或者通过，如在图2的步骤66和68所表示的第二替代，以较低的清洗强度清洗过滤表面，或者通过，如在图2中所述的第三替代，通过结合过滤表面的清洗的延迟与以较低的清洗强度清洗过滤表面来实现。因此，在高汞浓度时增加的汞移除可以通过延迟过滤表面的清洗和/或通过以较低的清洗强度清洗过滤表面来实现。
在上文中已经描述了控制单元48将在袋滤捕尘室10的上游或下游测量出的汞的浓度的形式的第一参数与汞设定值比较。控制单元还可以能够预测将来的汞负荷，并基于这样的预测控制袋滤捕尘室12的清洗。例如，控制单元可以计算入口汞浓度即图4的HGIN的导数。基于该导数，控制单元48将能够预测入口汞浓度即将要快速增加，并通过延迟过滤袋12的清洗以及还可以通过增加从筒仓30的吸附剂的供给来相应的起作用。在这种情况下，汞设定值为汞浓度改变速率，当控制单元48要确定过滤袋的清洗是否要被延迟时，将测量出的汞浓度的导数与之进行比较。此外，还可以使用更高级的函数以用于获得作为过滤器中需要被移除的汞的量的指示的第一参数的值。这样的函数能够基于测量出的汞浓度的绝对值和测量出的汞浓度的一次导数和测量出的汞浓度的二次导数来计算用作所述第一参数的汞值。这样的函数可以具有通式：
汞值＝F(HGIN(t)，d1(HGIN(t))，d2(HGIN(t))) (方程1.1)
可以将通过上述函数方程1.1计算的汞值与相应的汞设定值比较。根据另一替代方案，可以获得还考虑测量出的在净化的工艺气体即在净气道26中的汞的浓度以及该汞浓度的导数的函数。这样的函数可以具有通式：
汞值＝F(HGIN(t)，HGOUT(t)，d(HGIN(t))，d(HGOUT(t))) (方程1.2)
因此该方程将考虑入口和出口汞浓度以及上述浓度的改变的速率。通过上述函数方程1.2计算的汞值可以用作所述第一参数并与对应的汞设定值比较。因此，有多种获得用作过滤器中需要被移除的汞的量的指示的第一参数的方法。在其最简单的应用中，测量过滤器上游或下游的汞浓度，并以第一参数的形式与固定的汞设定值比较。在更高级的应用中，测量过滤器上游和下游的汞浓度，并基于复变函数例如方程1.2计算出汞值形式的第一参数，并将该第一参数与可以基于另一复变函数计算出的汞设定值进行比较。用于计算汞值形式的第一参数的非常简单的方程如方程1.3所示：
汞值＝HGIN+HGOUT*常数K (方程1.3)
方程1.3的常数K可以通常为5-15。根据方程1.3计算出的第一参数可以与汞设定值比较，该汞设定值为平均入口汞浓度乘以因子2。因此，当根据方程1.3计算出的第一参数大于HGMEAN*2，那么过滤袋12的清洗应当被延迟和/或以较低的清洗强度进行。
参考图4已经描述了袋滤捕尘室10上的压降被测量出，并用于控制何时过滤袋应当被清洗。可以领会到也可以测量出其他参数以确定何时过滤袋12需要清洗。一个这样的例子是过滤器流阻，单位为Pa s/m，其可以从测量的过滤器压降的信号与测量的气流的信号之间的比值来计算出。根据另一替代方案，如果袋滤捕尘室10的操作条件在工艺气体流和每单位时间收集的材料的量方面十分稳定，可以使用简单的定时器来控制何时应当启动过滤袋12的清洗。因此，例如，当汞的量低，过滤袋可以每30分钟清洗。当汞的量增加高于汞设定值，过滤袋的清洗可以仅每45分钟进行一次，以通过形成较厚的粉尘层来增加袋滤捕尘室的汞移除效率。
在上文中已经描述了过滤器为袋滤捕尘室10。可以领会到其他类型的不具有过滤袋的织物过滤器也可以使用。例如，该织物过滤器可以具有工艺气体必须通过的织物口袋或者织物平面墙。更进一步的，还可以使用其他类型的过滤器，例如在上文中参考US4,502,872描述的静电除尘器、或者旋风分离器。然而，通常，织物过滤器是优选的，因为在这样的过滤器上易于建立工艺气体必须通过的粉尘层。如在上文中所描述的，当考虑到过滤器中需要被移除的汞的量而在需要时通过延迟过滤表面的清洗和/或通过以较低清洗强度进行清洗而影响粉尘层的厚度对过滤器的汞移除能力具有很大的作用。
总之，通过吸附剂和过滤器10从工艺气体中移除汞的方法包括将所述吸附剂应用到过滤器10的至少一过滤表面12。测量表示在所述过滤器10中需要被移除的汞的量的第一参数HGIN；HGOUT、和表示在所述过滤表面12上已经被移除的材料的量的第二参数DP。所述第一参数HGIN；HGOUT的测量值与汞设定值HGMEAN比较。当所述第一参数HGIN；HGOUT的测量值高于所述汞设定值HGMEAN时，与所述第二参数DP的测量值所建议的清洗时间相比，延迟所述过滤表面12的清洗，和/或以较低的清洗强度进行。
虽然已经参考若干优选实施方式描述了本发明，本领域技术人员应当理解的是在不偏离本发明的范围内可以进行各种改变和元素的等同替换。此外，可以在不偏离本发明的本质范围，根据本发明的教导进行许多修改以适应特定的情况或者材料。因此，本发明不试图被限制为预期能实现本发明的最佳模式的特定具体实施方式，而是本发明将包括在所附权利要求的范围内的所有实施方式。此外，术语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要程度，而是用于将一个元件从另一个元件区分的术语第一、第二等。
Claims (13)
1.一种利用汞吸收吸附剂和具有至少一过滤表面(12)的过滤器(10)从工艺气体中至少部分移除汞的方法，其特征在于：
将所述吸附剂应用到所述至少一过滤表面(12)，
测量表示所述过滤器(10)中需要被移除的汞的量的至少一第一参数(HGIN；HGOUT)，
测量表示在所述过滤表面(12)上已经收集的材料的量并且用于确定所述过滤表面(12)何时应当被清洗的至少一个第二参数(DP)，
将所述第一参数(HGIN；HGOUT)的测量值与汞设定值(HGMEAN)比较，以及
当所述第一参数(HGIN；HGOUT)的所述测量值所表示的汞的量高于所述汞设定值(HGMEAN)所表示的汞的量时，与所述第二参数(DP)的测量值所建议的清洗时间相比，延迟所述过滤表面(12)的清洗。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述汞设定值(HGMEAN)与所述过滤器(10)的上游的工艺气体中的汞的浓度相关，所述第一参数(HGIN)与所述过滤器(10)的上游的工艺气体中的汞的浓度相关。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述汞设定值(HGMEAN)与所述过滤器(10)的下游的工艺气体中的汞的浓度相关，所述第一参数(HGOUT)与所述过滤器(10)的下游的工艺气体中的汞的浓度相关。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，所述第一参数与所述过滤器(10)的上游和下游的汞的浓度相关。
5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于，测量所述过滤器(10)的上游和下游的汞的浓度，测量的浓度(HGIN；HGOUT)中的至少一个被用于确定所述第一参数，测量的浓度(HGIN；HGOUT)中的至少另一个被用于确定第三参数，该第三参数被用于控制所述吸附剂的供给。
6.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于，所述第二参数为所述过滤器(10)上的压降(DP)，在所述第一参数(HGIN；HGOUT)的测量值所表示的汞的量等于或低于所述汞设定值(HGMEAN)所表示的汞的量的情况下，当所述第二参数(DP)超过第一压降设定值(DPHigh)时，开始所述过滤表面(12)的清洗；以及在所述第一参数(HGIN；HGOUT)的测量值所表示的汞的量高于所述汞设定值(HGMEAN)所表示的汞的量的情况下，当所述第二参数(DP)超过表示比第一压降设定值(DPHigh)更高的压降的第二压降设定值(DPHighHigh)时，开始所述过滤表面(12)的清洗。
7.根据权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，当所述第一参数(HGIN；HGOUT)的所述测量值所表示的汞的量高于所述汞设定值(HGMEAN)所表示的汞的量时，以第一清洗强度(66)进行所述过滤表面(12)的所述清洗；当所述第一参数(HGIN；HGOUT)的所述测量值所表示的汞的量等于或低于所述汞设定值(HGMEAN)所表示的汞的量时，以清洗效率比所述第一清洗强度(66)高的第二清洗强度(68)进行所述过滤表面(12)的所述清洗。
8.根据权利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于，所述过滤器是织物过滤器(10)，在该织物过滤器(10)中使工艺气体通过织物形式的过滤表面(12)。
9.一种能从工艺气体中至少部分移除汞的气体净化系统，该气体净化系统包括能供给汞吸收吸附剂至所述工艺气体的吸附剂供给系统(30；32)、和具有至少一过滤表面(12)并能收集所述吸附剂的过滤器(10)，其特征在于，所述气体净化系统(10，30，32)包括能用于控制何时所述过滤表面(12)要被清洗在所述过滤表面(12)上收集的材料的控制单元(48)，所述控制单元(48)还能接收表示至少一第一参数(HGIN；HGOUT)的测量值的第一信号、和表示至少一第二参数(DP)的测量值的第二信号，所述至少一第一参数表示在所述过滤器(10)中需要被移除的汞的量，所述至少一第二参数表示在所述过滤表面(12)上已经收集的材料的量并用于确定何时所述过滤表面(12)应当被清洗，所述控制单元(48)还能用于将所述第一参数(HGIN；HGOUT)的测量值与汞设定值(HGMEAN)比较，并且当所述第一参数(HGIN；HGOUT)的测量值所表示的汞的量高于所述汞设定值(HGMEAN)所表示的汞的量时，与所述第二参数(DP)的测量值所建议的清洗时间相比，延迟所述过滤表面(12)的清洗。
10.根据权利要求9所述的气体净化系统，其特征在于，所述汞设定值(HGMEAN)与所述过滤器(10)的上游的工艺气体中的汞的浓度相关，第一汞分析器(52)能用于测量所述过滤器(10)的上游的工艺气体中的汞的浓度，该浓度与所述第一参数(HGIN)相关。
11.根据权利要求9-10中任一所述的气体净化系统，其特征在于，所述汞设定值与所述过滤器(10)的下游的工艺气体中的汞的浓度相关，第二汞分析器(54)能用于测量所述过滤器(10)的下游的工艺气体中的汞的浓度，该浓度与所述第一参数(HGOUT)相关。
12.根据权利要求9-11中任一所述的气体净化系统，其特征在于，所述第二参数(DP)为所述过滤器(10)上的压降，在所述第一参数(HGIN；HGOUT)的测量值所表示的汞的量等于或低于所述汞设定值(HGMEAN)所表示的汞的量的情况下，当所述第二参数(DP)超过第一压降设定值(DPHigh)时，所述控制单元(48)能开始所述过滤表面(12)的清洗；在所述第一参数(HGIN；HGOUT)的测量值所表示的汞的量高于所述汞设定值(HGMEAN)所表示的汞的量的情况下，当所述第二参数(DP)超过表示比第一压降设定值(DPHigh)更高的压降的第二压降设定值(DPHighHigh)时，所述控制单元(48)能开始所述过滤表面(12)的清洗。
13.一种通过汞吸收吸附剂和具有至少一过滤表面(12)的过滤器(10)从工艺气体中至少部分移除汞的方法，其特征在于：
将所述吸附剂应用至所述至少一过滤表面(12)，
测量表示在所述过滤器(10)中需要被移除的汞的量的至少一第一参数(HGIN；HGOUT)，
测量表示在所述过滤表面(12)上已经收集的材料的量、且用于确定何时所述过滤表面(12)应当被清洗的至少一第二参数(DP)，
将所述第一参数(HGIN；HGOUT)的测量值与汞设定值(HGMEAN)相比较，以及
当所述第一参数(HGIN；HGOUT)的所述测量值所表示的汞的量高于所述汞设定值(HGMEAN)所表示的汞的量时，以第一清洗强度(66)清洗所述过滤表面(12)；当所述第一参数(HGIN；HGOUT)的所述测量值所表示的汞的量等于或低于所述汞设定值(HGMEAN)所表示的汞的量时，以清洗效率比所述第一清洗强度(66)高的第二清洗强度(68)清洗所述过滤表面(12)。
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