CN110997111A - 增强的汞氧化剂注入 - Google Patents

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Abstract

本公开总体上涉及减少来自燃煤电厂的汞排放。具体地，提供了一种用于处理含有汞的气体流的方法，所述方法包含将汞氧化剂或吸收剂和载剂注入到通过使包括汞的含碳燃料加热或燃烧而产生的气体流中。在将所述载剂注入到所述气体流中之后，所述载剂汽化。可以在将所述气体流通入到气体洗涤器中之前注入所述汞氧化剂或吸收剂和载剂。本文所公开的方法的应用引起汞排放优越地减少，同时还避免了对承载所述气体流的管道系统的腐蚀。

Description

增强的汞氧化剂注入
技术领域
本公开总体上涉及减少从煤和/或其它碳基燃料的燃烧以及从其它处理系统产生的汞排放到环境中。更具体地，本公开涉及使烟道气中的汞氧化并且在烟道气脱硫系统或洗涤器中捕获经过氧化的汞，这使得能够将煤用作清洁和环境友好型燃料的来源。
背景技术
电力需求在全球继续增长。为了跟上日益增长的需求的步伐，煤继续作为发电的主要来源。通过煤燃烧发电会导致如底灰和飞灰等固体废物的产生以及烟道气排放到环境中。如美国环境保护署(U.S.Environmental Protection Agency，EPA)制定的《1990清洁空气法修正案(The Clean Air Act Amendments)》中阐述的排放标准要求对来自公用事业电厂的有害空气污染物进行评估。EPA制定了《汞和空气毒物标准(Mercury and Air ToxicsStandards，MATS)》，这为电厂制定了具体的汞排放标准。MATS的目标是防止电厂中燃烧的煤中的90％的汞排放到空气中。
常规的燃煤燃烧炉和类似的装置产生包含如汞等污染物的排放。汞蒸气可能会带来健康问题。在大气中常见的水平下，汞的浓度通常是安全的；然而，汞例如由于降雨在生态系统中积累。一些常规系统试图用微粒收集装置控制汞排放。
主要气体排放是标准污染物(例如，二氧化硫、二氧化氮、微粒材料和一氧化碳)。次要排放取决于燃烧的煤或燃料的类型，但作为实例包含汞、硒、砷和硼。已知燃煤公用事业锅炉是美国的人为汞排放的主要来源。在2000年12月，EPA宣布其旨在管制来自燃煤公用事业锅炉的汞排放，但是事实是并不存在经证明的最佳可用技术(BAT)来捕获或控制通过煤燃烧释放的汞的水平。由于缺乏快速、可靠、连续的汞监测方法，这个问题已经进一步复杂化。
汞(元素符号Hg)是一种金属，其在234K(-38°F)下熔化并且在630K(674°F)下沸腾。如此，可以预期的是，汞相对于许多金属具有较高的蒸气压力。汞的氧化形式Hg2+和Hg+具有低得多的蒸气压力，可以被飞灰微粒捕获并且可溶于水。
汞见于浓度范围为0.02到1ppm的煤中。汞作为硫化物存在或者与有机物相关联。燃烧时，汞释放并排放到烟道气中，作为气态元素汞和其它汞化合物。汞以固相和气相(分别是微粒结合汞和气相汞)两者出现在烟道气中。所谓的固相汞实际上是吸附在灰颗粒和/或碳颗粒的表面上的气相汞。固相汞可以被如静电除尘器(ESP)和织物过滤器(FF)等现有颗粒控制装置(PCD)捕获，所述织物过滤器有时被称为袋式除尘器。
为了控制汞从燃煤锅炉排放，已经制定了多种控制策略。这些方法中的一些方法包含注入活性炭、改性活性炭、各种化学催化剂和无机吸附剂。不幸的是，这些策略都没有从烟道气中去除所有的汞。基于与煤一起进入系统的汞的量，效率从低至30％到高达90％不等。此外，这些技术会对副产品产生不必要的影响，如影响飞灰的质量，或者为电厂产生另外的废物流，导致电厂的运行成本更高。一种有前景的策略是利用现有空气污染控制装置(APCD)的优势来增强去除气相汞的主要手段或作为去除气相汞的主要手段。APCD的两个实例是半干式和湿式洗涤器或烟道气脱硫器(FGD)。半干式FGD也被称为喷雾干燥器吸收器(SDA)、循环干式洗涤器(CDS)或可从丰罗(Von Roll)获得的
Figure BDA0002379059480000021
硫氧化物(SOx)法规遵从要求使用若干种控制策略中的至少一种控制策略。美国使用的三种此类策略是通过如ESP(静电除尘器)或织物过滤器等微粒收集装置以及湿式或干式烟道气脱硫器将吸附剂注入到烟道气中。目前，约3％的燃煤电厂使用吸附剂注入。使用湿式洗涤剂技术的占FGD洗涤的85％，使用干式洗涤技术的占12％。与干式洗涤的去除率为80％相比，湿式洗涤器实现了大于90％的SOx去除率。在湿式洗涤器中，烟道气与含有碱性来源的浆料(如石灰或石灰石)接触。SOx被吸附到水中并反应形成硫酸钙。已经证明，与SOx捕获同时，湿式FGD可以用于从烟道气中捕获经过氧化的蒸气相汞。
发明内容
在一些实施例中，公开了一种处理含有汞的气体流的方法。所述方法可以包含在将所述气体流通入到气体洗涤器中之前将组合物注入到所述气体流中，其中所述组合物包含氧化剂或吸收剂和载剂；以及在将所述组合物注入到所述气体流中之后，使所述组合物中的所述载剂汽化。
在一些实施例中，所述方法可以包含通过喷嘴注入加压气体和所述组合物。
在一些实施例中，所述方法可以包含将所述气体流通入到湿式烟道气脱硫器中。
在一些实施例中，所述方法可以包含将乙酸、溴化物盐或碘化物盐与所述氧化剂混合。
在一些实施例中，所述方法可以包含使包括汞的含碳燃料燃烧，由此产生所述气体流。
在一些实施例中，所述方法可以包含将溴化物盐或碘化物盐添加到所述含碳燃料中。
在一些实施例中，所述氧化剂可以包含卤素。
在一些实施例中，所述氧化剂可以选自过氧化氢、过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化氢-脲、过氧酸、有机过氧化物、过硫酸盐、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙和其任何组合。
在一些实施例中，所述氧化剂或所述吸收剂可以选自过乙酸、次氯酸盐、次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸、次碘酸盐、过硫酸盐、二氧化氯、次氯酸盐和次溴酸盐以及次碘酸盐的混合物、次氯酸盐和次溴酸盐的混合物、次氯酸盐和次碘酸盐的混合物、次溴酸盐和次碘酸盐的混合物、硫酸铜、多硫化物以及硫酸铜和多硫化物的混合物。
在一些实施例中，所述氧化剂可以选自次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸、次碘酸盐和其任何组合。
在一些实施例中，所述氧化剂可以选自过氧化氢、过硫酸盐、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙和其任何组合。
在一些实施例中，所述组合物可以包含溴化物盐，并且所述氧化剂可以选自过氧化氢、过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化氢-脲、过氧酸、有机过氧化物、过硫酸盐、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙和其任何组合。
在一些实施例中，可以在所述气体流已经穿过微粒控制装置之后，将所述组合物注入到所述气体流中。在其它实施例中，可以在所述气体流穿过微粒控制装置之前，将所述组合物注入到所述气体流中。在某些实施例中，可以在所述气体流进入微粒控制装置之前并且在所述气体流已经穿过微粒控制装置之后，将所述组合物注入到所述气体流中。
在一些实施例中，所述载剂是水。
在一些实施例中，所述氧化剂或所述吸收剂与所述气体流中的所述汞的重量比的范围为约0.5:1到约20000000:1。
在其它实施例中，公开了一种减少烟道气中的汞排放的方法。所述方法可以包含在将所述烟道气通入到烟道气洗涤器中之前将组合物注入到所述烟道气中，其中所述组合物包含氧化剂和载剂，并且所述烟道气包含汞；以及在将所述组合物注入到所述烟道气中之后，使所述组合物中的所述载剂汽化。
在一些实施例中，所述方法可以包含通过喷嘴注入加压气体和所述组合物。
在一些实施例中，所述方法可以包含使所述烟道气通入到湿式烟道气脱硫器中。
在一些实施例中，所述氧化剂可以选自过氧化氢、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙、过硫酸盐和其任何组合。
在一些实施例中，所述氧化剂可以选自过乙酸、次氯酸盐、溴、次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸、次碘酸盐、过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化氢-脲、过氧酸、有机过氧化物、过硫酸盐和其任何组合。
在一些实施例中，所述氧化剂可以选自溴、次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸、次碘酸盐以及次溴酸盐和次碘酸盐的混合物。
在一些实施例中，所述氧化剂可以是次溴酸盐。
在一些实施例中，所述组合物可以包含溴化物盐和过硫酸盐。
在一些实施例中，公开了一种减少汞排放的方法。所述方法可以包含使包含汞的含碳燃料燃烧，由此产生烟道气；以及在将所述烟道气通入到烟道气洗涤器中之前将组合物注入到所述烟道气中，其中所述组合物包含氧化剂和水，并且将所述组合物作为包括汽化的水滴的雾注入到烟道气中。
上述已经相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下具体描述。下文中将对本公开的形成本申请的权利要求的主题的另外的特征和优点进行描述。本领域的技术人员应当理解的是，为了执行本公开的相同目的，所公开的概念和具体实施例可以容易地被利用，作为修改或设计其它实施例的基础。本领域的技术人员还应该认识到，此类等同的实施例不脱离如所附权利要求书中所阐述的本公开的精神和范围。
附图说明
下文具体参考附图对本发明的具体说明进行了描述，其中：
图1示出了气体流中用过硫酸铵和溴化钙(CaBr2)处理的元素汞的浓度；
图2示出了气体流中用过一硫酸氢钾和CaBr2处理的元素汞的浓度；
图3示出了气体流中用过乙酸(PAA)处理的元素汞的浓度；
图4示出了气体流中用硫酸铜处理的元素汞的浓度；
图5示出了气体流中用二氧化氯处理的元素汞的浓度；并且
图6示出了气体流中用次氯酸盐和CaBr2处理的元素汞的浓度。
具体实施方式
下文描述了各种实施例。通过参考下面的具体描述，可以更好地理解实施例的各个元素的关系和功能。然而，实施例并不限于下面所展示的实施例。在某些情况下，可以省略对理解本文所公开的实施例不必要的细节。
元素汞是不溶于水的并且通过湿式FGD不会去除。相反，烟道气中的经过氧化的汞是可溶于水的并且可以通过湿式FGD去除。因此，用于汞捕获的一种策略是在煤燃烧之后使烟道气中的汞氧化，并在湿式洗涤器中捕获经过氧化的汞。
通常，回收期望的矿石产品涉及从含有汞的材料中提炼矿石。例如，磷酸盐通常是从磷灰石中提取的，所述磷灰石含有作为微量元素的汞。在提炼期望的磷矿物期间，可以使汞在如肥料制造期间释放。在此类情况下，汞进入洗涤器液体，例如，用于捕获二氧化硫(SO2)的钠基碱。所述汞可以使用本文所描述的过程去除。
作为另一个实例，金矿石处理通常涉及焙烧金矿石以使硫化物氧化并将其去除。对通过焙烧机中的硫磺燃烧产生的气体进行洗涤，以去除二氧化硫和可能被汞污染的其它成分。可以从这些废气中去除汞，以使金的处理是环境更期望的。
因此，本文所描述的技术可以用于从废气中去除从各种矿石处理和处理这些矿石的矿石精炼所产生的汞的污染量。
可以将氧化剂直接添加到湿式FGD中以使元素汞氧化并捕获元素汞；然而，湿式FGD会消耗大量的氧化剂。为了满足湿式FGD中的氧化剂需求，需要显著量的氧化剂来使汞氧化。本公开提供了一种改进的方法，所述方法用于通过增强注入氧化剂或吸收剂从气体流中去除汞；由此减少湿式FGD中所期望的氧化剂的量。
在湿式FGD之前将氧化组合物直接注入到烟道气中可能导致对承载烟道气的管道系统的不期望的腐蚀。本公开提供了用于在避免对管道系统的腐蚀的同时，将含有氧化剂的组合物注入到烟道气中的方法。如本文所使用的，“注入(injecting)”或“注入(inject)”包含添加、引入或混合。
在一些实施例中，提供了一种用于处理气体流的方法，所述气体流含有汞。所述方法可以包含使含碳燃料加热。所述方法可以包含使含碳燃料燃烧。如上所述，含碳燃料可以包含微量汞。使含碳燃料加热或燃烧可能产生含有汞的气体流。通常，气体流含有三种类别的汞：元素汞、经过氧化的汞和微粒汞。例如，可以使用织物过滤器从烟道气中去除微粒汞。可以使用洗涤器(如湿式FGD)从气体流中去除经过氧化的汞。所述方法可以包含在将气体流通入到烟道气洗涤器中之前将组合物注入到气体流中。组合物可以包含氧化剂或吸收剂和载剂。所述方法也可以包含在将组合物注入到气体流之后，使组合物中的载剂汽化。
在一些实施例中，氧化剂或吸收剂可以选自过乙酸、次氯酸盐、溴、次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸、二氧化氯、前述各项的任何组合、硫酸铜、多硫化物以及硫酸铜和多硫化物的混合物。
在一些实施例中，氧化剂可以包含卤素，所述卤素如但不限于氯、溴或碘。
在一些实施例中，氧化剂可以选自过乙酸、次氯酸盐、溴、次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸、次碘酸盐和其任何组合。
在一些实施例中，氧化剂可以选自次氯酸盐、溴、次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸、次碘酸盐和其任何组合。
在一些实施例中，氧化剂可以选自次氯酸盐、溴、次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸和次碘酸盐。
在一些实施例中，氧化剂可以选自溴、次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸和其任何组合。
在一些实施例中，氧化剂可以是次溴酸盐。
在其它实施例中，氧化剂可以是次溴酸。
在一些实施例中，氧化剂可以是高溴酸。
在某些实施例中，氧化剂可以是过硫酸盐。
在一些实施例中，组合物可以由氧化剂和载剂组成。在其它实施例中，组合物可以由氧化剂、溴化物盐和载剂组成。在一些实施例中，组合物可以由过乙酸和载剂组成。在一些实施例中，组合物可以由次氯酸盐和载剂组成。在一些实施例中，组合物可以由次溴酸盐和载剂组成。在一些实施例中，组合物可以由次碘酸盐和载剂组成。在一些实施例中，组合物可以由硫酸铜、多硫化物和载剂组成。
可以通过将乙酸与氧化剂混合来制备过乙酸。适合的氧化剂包含但不限于过氧化氢、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙或其混合物。在一些实施例中，氧化剂是过氧化氢。
可以通过将溴化物盐与氧化剂混合来制备次溴酸盐。在一些实施例中，溴化物盐可以是CaBr2、溴化钠(NaBr)或其它溴化物盐，或者作为各种溴化物盐的混合物。本领域的技术人员也将理解，溴化物的盐是指通常被视为Br-的溴离子，但是所述溴离子也可以以不同的氧化状态存在。氧化剂源可以是将溴离子(Br-)转化为次溴酸盐(Br-O-)的任何氧化剂，如次氯酸盐(例如，次氯酸钠)。
可以通过将碘盐与氧化剂(如次氯酸盐)混合来制备次碘酸盐。在一些实施例中，碘盐可以是碘化钾。碘盐可以处于碘化钙(CaI2)、碘化钠(NaI)或其它碘盐的形式，或者作为各种碘盐的混合物。次碘酸盐通过以下方式形成：将氧化物添加到含有碘盐的流中来原位生成次碘酸盐。在一些实施例中，氧化剂可以是次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙和其任何组合。
本领域的技术人员也将理解，碘的盐是指通常被视为I-的碘离子，但是所述碘离子也可以以不同的氧化状态存在。次碘酸盐是被称为IO-的离子，所述离子与碘离子相比更具氧化性。
在一些实施例中，吸收剂可以是具有式(SiO2)x(OH)yMzSaF的化合物，其中SiO2是任选成分。M包括以下金属或金属阳离子中的至少一种：硼、镁、铝、钙、钛、钒、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钼、钯、银、镉、锡、铂、金和铋。S包括选自以下中的至少一种的硫基物种：硫化物盐、二硫代氨基甲酸盐、和聚合物基二硫代氨基甲酸盐、多硫化物盐。应当理解的是，M可以包括所述金属中的至少一种、所述金属阳离子中的至少一种或两者的组合。在一些实施例中，S由至少一个此类硫基物种组成。F是任选成分并且包括以下中的至少一种：表面积覆盖率为约0.01％到约100％的功能化有机硅烷、含硫有机硅烷、含胺有机硅烷和含烷基有机硅烷。在一些实施例中，F由至少一个此类有机硅烷组成。应当理解的是，F的表面积覆盖率是指在M成分存在的情况下，用F覆盖高达100％的可用的剩余表面(即，使用所有硅烷醇表面基团以附接到有机硅烷)。在SiO2存在的实施例中，y/x的摩尔比等于约0.01到约0.5，并且x/z的摩尔比等于约0.1到约300。在SiO2不存在的实施例中，y为0并且Z为1。a/z的摩尔比为约0.5到约5。
在一些实施例中，吸收剂是具有下式的化合物：(SiO2)15(OH)y·Cu1S5，其中y是由如残留水分含量决定的羟基物种的相对表面浓度。在一些实施例中，吸收剂可以是硫酸铜和多硫化物的混合物。在一些实施例中，吸收剂可以是多硫化物盐。多硫化物盐包含但不限于多硫化钠、多硫化铵、多硫化钾和多硫化钙。在一些实施例中，吸收剂包括按重量计约0.1％到约15％的载剂。
在一些实施例中，所述方法可以包含将溴化物盐或碘化物盐添加到所述含碳燃料中。氧化剂可以注入到已经含有溴化物盐或碘化物盐的气体流中。
在一些实施例中，溴化物盐或碘化物盐被添加到离组合物注入的位置更远的上游。例如，次溴酸盐可以通过以下方式原位形成：将氧化剂添加到含有溴化盐的流中来产生次溴酸盐。氧化剂可以添加到捕获、回收和处理过程期间存在的洗涤器液、低固体液回流、原始液、分散水、其它液体中。
在某些实施例中，组合物可以包含氧化剂和溴化物盐或碘化物盐。所述氧化剂可以是过硫酸盐、过氧化氢、过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化氢-脲、过氧酸、有机过氧化物、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙或其任何组合。
在一些实施例中，氧化剂可以是过硫酸盐。过硫酸盐的实例包含但不限于过二硫酸盐、过二硫酸、过一硫酸盐和过一硫酸。过硫酸的任何盐都可以使用，例如，钾、钠和铵。
在一些实施例中，氧化剂可以是次氯酸盐或其任何盐。如本文所使用的，“次氯酸盐”包含次氯酸的盐，所述次氯酸的盐如但不限于次氯酸钠和次氯酸钾。
在一些实施例中，氧化剂可以是过一硫酸盐。
在一些实施例中，氧化剂可以是二氧化氯。
在一些实施例中，载剂可以是水。
在一些实施例中，方法可以包含将乙酸、溴化物盐或碘化物盐与氧化剂混合。
在一些实施例中，氧化剂可以是过硫酸盐、过氧化氢、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙和其任何组合。
在一些实施例中，氧化剂包括过氧化物。过氧化物可以选自过氧化氢、过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化氢-脲、过氧酸、有机过氧化物(如叔丁基氢过氧化物)和其任何组合。
某些化合物或方法步骤可以不包含在本文所公开的方法内。在一些实施例中，所述组合物可以不包含含有如氨等化合物的氮。在一些实施例中，所述组合物可以不包含吸收剂。所述吸收剂可以是活性炭。在一些实施例中，注入到烟道气体流中的组合物可以不含含有化合物和/或吸收剂的氮。在一些实施例中，在注入到烟道气或气体流之前，不使组合物加热或通过加热装置。
在一些实施例中，汞氧化剂与气体流中的汞的重量比的范围为约0.5:1到约20000000:1。
通常，过乙酸在过乙酸的重量与被捕获的汞的重量的比率为约0.5:1到约20000000:1下应用。在一些实施例中，比率为约1:1到约2000000:1，并且在一些实施例中，比率为约5:1到约200000:1。
通常，次溴酸盐在次溴酸盐的重量与被捕获的汞的重量的比率为约0.5:1到约20000000:1下应用。比率可以为约1:1到约2000000:1或为约5:1到约200000:1。
通常，次氯酸盐在次溴酸盐的重量与被捕获的汞的重量的比率为约0.5:1到约20000000:1下应用。比率可以为约1:1到约2000000:1或为约5:1到约200000:1。
通常，次碘酸盐在次碘酸盐的重量与被捕获的汞的重量的比率为约0.5:1到约20000000:1下应用。比率可以为约1:1到约2000000:1或为约5:1到约200000:1。
在一些实施例中，所述方法可以包含通过一个喷嘴或多个喷嘴注入加压气体和组合物。在一些实施例中，喷嘴的数量可以是1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个、22个、23个、24个、25个、26个、27个、28个、29个、30个、31个、32个、33个、34个、35个、36个、37个、38个、39个、40个或更多个。
在某些实施例中，可以通过第一喷嘴或第一组喷嘴将氧化剂注入到气体流中，并且可以通过第二喷嘴或第二组喷嘴注入吸收剂。氧化剂和吸收剂不一定需要同时注入，但是可以按顺序或同时添加到气体流中。例如，过乙酸可以通过喷嘴注入并且硫化铜可以通过不同的喷嘴注入。
在其它实施例中，不同的氧化剂可以通过相同的或不同的喷嘴注入到烟道气中。例如，次氯酸盐可以通过第一喷嘴注入，次溴酸盐可以通过第二喷嘴注入，并且过硫酸盐可以通过第三喷嘴注入。
喷嘴可以是雾化喷嘴。喷嘴可以使通过喷嘴进给的所有或基本上所有液体雾化。雾化喷嘴可以是双流体喷嘴或双流喷嘴，其中加压液体和加压空气通过喷嘴进给，以产生细小的液体液滴。雾化喷嘴可以包含主体、腔室、液体进料管、切向气体进料管和喷嘴。喷嘴框架连接到(例如，焊接到)承载气体流的管道上。腔室具有基部和出口。液体进料管具有锥形截面，所述锥形截面用于有效地降低压力并增加如水等从高压液体源引入液体进料管的液体的速度。此外，液体进料管是中心对齐的，并在腔室内在长度上纵向延伸。引入液体进料管中的液体在排出平面处退出管。切向气体进料管也具有锥形截面，所述锥形截面用于有效地降低压力并且增加从高压气源引入切向气体进料管的气体的速度。引入切向气体进料管中的气体在气体退出表面处退出管。来自切向气体进料管的气体在液体进料管的一部分上方排出，所述液体进料管突出到腔室中，使得腔室完全包围液体进料管的突出部分。如果气体是例如在液体的排放点的直接上方的点处排放的，则气体可能会使液体的路径偏转，并阻碍喷嘴的适当操作。所述喷嘴可以是如美国专利第6,142,388号所描述的双流体雾化喷嘴，所述美国专利通过引用并入本文。本公开的喷嘴可以购自如环境关注国际有限公司(EnviroCare International)等商业供应商。
可以以范围为每分钟约1加仑到每分钟约50加仑的流速将组合物进给到喷嘴。在一些实施例中，可以以范围为每分钟约1加仑到每分钟约20加仑、每分钟约2加仑到每分钟约20加仑、每分钟约3加仑到每分钟约20加仑、每分钟约5加仑到每分钟约15加仑、每分钟约10加仑到每分钟约20加仑或每分钟约10加仑到每分钟约50加仑的流速将组合物进给到喷嘴。在一些实施例中，组合物的流速可以是每分钟约12加仑。可以在范围为约20psi到约150psi的压力下将组合物进给。在一些实施例中，可以在约100psi的压力下将组合物进给。组合物的流速可以在这个范围之外，这取决于系统的大小和待处理的烟道气的量。
在一些实施例中，可以以每分钟约80标准立方英尺(scfm)到约500scfm的流速将加压气体进给到喷嘴。在一些实施例中，可以以约100scfm到约400scfm、约150scfm到约350scfm或约200scfm到约300scfm的流速将加压气体进给到喷嘴。加压气体的压力范围可以为约20psi到约200psi。在一些实施例中，加压气体的压力范围可以为约50psi到约100psi或约70psi到约90psi。在一些实施例中，加压气体的压力可以为约80psi。
当组合物通过喷嘴注入时，组合物的液体液滴进入气体流。液滴中的液体在沉积在管道或管道系统的内部之前迅速汽化。
在一些实施例中，在进入洗涤器之前，汞氧化剂或吸收剂在管道或管道系统中的停留时间可以为约1秒到2秒。停留时间可以为约1秒到约10秒或为约1秒到约5秒。在一些实施例中，可以在气体流退出PCD之后将组合物立即注入到气体流中。
在一些实施例中，可以在气体流已经穿过PCD之后将组合物注入到气体流中。PCD可以是从气体中去除颗粒的ESP或FF。
在一些实施例中，提供了一种用于减少烟道气中的汞排放的方法。所述方法可以包含在将烟道气通入到烟道气洗涤器中之前将组合物注入到烟道气中。所述组合物可以包含汞氧化剂和载剂，并且所述烟道气可以包含汞。所述方法可以包含在将组合物注入到气体流中之后，使组合物中的载剂汽化。
在一些实施例中，提供了一种用于减少汞排放的方法。所述方法可以包含使具有微量的汞的含碳燃料燃烧，由此产生烟道气。所述方法可以包含在将烟道气通入到烟道气洗涤器中之前将组合物注入到烟道气中。所述组合物可以包含汞氧化剂和水。所述组合物可以作为雾注入到烟道气中。所述雾可以包含汽化的水滴。
可以在将组合物注入到气体流中之后，将气体流通入到洗涤器中。行业中目前使用的洗涤器包含作为实例的喷雾塔、喷射起泡器和并流填充塔等。提供这些类型的APCD作为实例，然而这并不意味着表示或表面任何限制。还可以使用半干式FGD，包含可从丰罗获得的SDA、CDS或
Figure BDA0002379059480000141
在一些实施例中，气体流或烟道气可以通入到湿式烟道气脱硫器中。
洗涤器液中的汞的浓度可以用于监测湿式FGD的操作，并且汞再排放控制添加剂的添加速率可以相应地调整，以调整汞的捕获。在某些实施例中，汞再排放控制添加剂的添加速率可以提高，以补偿洗涤器液中的离子汞的较高浓度，由此减少汞的再排放。在某些实施例中，组合物的添加速率可以降低，以补偿洗涤器液中的离子汞的较低浓度，由此减少汞氧化剂或吸收剂的过度使用。
汞再排放的百分比可以降低到约20％或更少、约19％或更少、约18％或更少、约17％或更少、约16％或更少、约15％或更少、约14％或更少、约13％或更少、约12％或更少、约11％或更少、约10％或更少、约9％或更少、约8％或更少、约7％或更少、约6％或更少、约5％或更少、约4％或更少、约3％或更少、约2％或更少、约1％或更少或约0％。在某些实施例中，在离子汞的浓度水平少于约万亿分之200时，汞的再排放可以降低到零或接近零。
实例
除了烟道气之外，将添加到行进通过150℃管式炉内的石英管的气态流的氧化物改变到近似条件。气态流包含约10-20μg/m3的元素汞、约600ppm的SO2和流速为约2.3L/min的余量N2。以约0.4mL/min的速率将组合物添加到与双流体雾化喷嘴中的载体水近似的载体水中。液滴降落在炉内的玻璃珠上，以使氧化剂分散到气体流中。通过连续汞监测器对元素汞进行实时监测。每隔十分钟使元素汞下降到约0并且在约30秒之后升回以实现汞监测器的内部零位。使用氢氧化钠冲击式滤尘器洗涤气体，以从系统中除去处于气相的氧化汞和硫物种。
图1-6示出了气态流中用不同组合物处理的元素汞的浓度。以按体积计每百万分之一(ppmv)为单位报告了组合物中的成分的浓度。每个图中的竖直线指示何时将组合物连续注入到气体流中。图2示出了注入开始之后不久在709s时出现的峰值，所述峰值可以归因于样品线中的水的添加。
如本文所使用的，术语“约”是指所述值在由其相应的测试测量中发现的标准偏差所引起的误差内，并且如果这些误差无法确定，则“约”是指所述值的10％内。
可以在无需过分实验的情况下根据本公开制备和执行本文所公开和要求保护的所有组合物和方法。虽然本发明可以体现在许多不同的形式中，但是本文详细描述了本发明的具体优选实施例。本公开是对本发明的原理的例示，并且不旨在将本发明限制在所展示的特定实施例中。此外，除非另有明确说明，否则使用术语“一个(a)”旨在包含“至少一个”或“一个或多个”。例如，“装置”旨在包含“至少一个装置”或“一个或多个装置”。
以绝对术语或近似术语给出的任何范围旨在涵盖两者，并且本文所使用的任何定义旨在为了澄清而非进行限制。尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中阐述的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地含有必然由其相应的测试测量中发现的标准偏差引起的某些误差。此外，本文所公开的所有范围应被理解为涵盖其中包含的任何和所有子范围(包含所有分数值和整个值)。
此外，本发明涵盖本文所描述各个实施例中的一些或全部实施例的任何和所有可能的组合。还应当理解的是，对本文所描述的当前优选实施例的作出的各种改变和修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的。可以在不脱离本发明的精神和范围并且在不减少其预期的优点的情况下进行此类改变和修改。因此，所附权利要求旨在覆盖此类改变和修改。

Claims (27)

1.一种处理含有汞的气体流的方法，其包括：
在将所述气体流通入到气体洗涤器中之前将组合物注入到所述气体流中，其中所述组合物包括氧化剂或吸收剂和载剂；以及
在将所述组合物注入到所述气体流中之后，使所述组合物中的所述载剂汽化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化剂包括卤素。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化剂或所述吸收剂选自过乙酸、次氯酸盐、次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸、次碘酸盐、过硫酸盐、二氧化氯、次氯酸盐、次溴酸盐和次碘酸盐的混合物、次氯酸盐和次溴酸盐的混合物、次氯酸盐和次碘酸盐的混合物、次溴酸盐和次碘酸盐的混合物、硫酸铜、多硫化物以及硫酸铜和多硫化物的混合物。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述氧化剂选自次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸、次碘酸盐和其任何组合。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中所述组合物包括溴化物盐，并且所述氧化剂选自过氧化氢、过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化氢-脲、过氧酸、有机过氧化物、过硫酸盐、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙和其任何组合。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其进一步包括通过喷嘴注入加压气体和所述组合物。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其进一步包括将所述气体流通入到湿式烟道气脱硫器中。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中所述载剂是水。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其进一步包括将乙酸、溴化物盐或碘化物盐与所述氧化剂混合。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其中所述氧化剂选自过氧化氢、过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化氢-脲、过氧酸、有机过氧化物、过硫酸盐、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙和其任何组合。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其中在所述气体流已经穿过微粒控制装置之后，将所述组合物注入到所述气体流中。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的方法，其中所述氧化剂或所述吸收剂与所述气体流中的所述汞的重量比的范围为约0.5:1到约20000000:1。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的方法，其进一步包括使包括汞的含碳燃料燃烧，由此产生所述气体流。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括将溴化物盐或碘化物盐添加到所述含碳燃料中。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述氧化剂选自过氧化氢、过硫酸盐、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙和其任何组合。
16.一种减少烟道气中的汞排放的方法，其包括：
在将所述烟道气通入到烟道气洗涤器中之前将组合物注入到所述烟道气中，其中所述组合物包括氧化剂和载剂，并且所述烟道气包括汞；以及
在将所述组合物注入到所述烟道气中之后，使所述组合物中的所述载剂汽化。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述氧化剂选自过乙酸、次氯酸盐、溴、次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸、次碘酸盐、过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化氢-脲、过氧酸、有机过氧化物、过硫酸盐和其任何组合。
18.根据权利要求16到17中任一项所述的方法，其中所述氧化剂选自溴、次溴酸盐、次溴酸、高溴酸、亚溴酸、次碘酸盐以及次溴酸盐和次碘酸盐的混合物。
19.根据权利要求16到18中任一项所述的方法，其中所述氧化剂是次溴酸盐。
20.根据权利要求16到19中任一项所述的方法，其中所述组合物包括溴化物盐和过硫酸盐。
21.根据权利要求16到20中任一项所述的方法，其进一步包括通过喷嘴注入加压气体和所述组合物。
22.根据权利要求16到21中任一项所述的方法，其进一步包括将所述烟道气通入到湿式烟道气脱硫器中。
23.根据权利要求16到22中任一项所述的方法，其中所述载剂是水。
24.根据权利要求16到23中任一项所述的方法，其进一步包括将乙酸、溴化物盐或碘化物盐与所述氧化剂混合。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述氧化剂选自过氧化氢、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙、过硫酸盐和其任何组合。
26.根据权利要求16到25中任一项所述的方法，其中所述氧化剂与所述汞的重量比的范围为约0.5:1到约20000000:1。
27.一种减少汞排放的方法，其包括：
使包括汞的含碳燃料燃烧，由此产生烟道气；以及
在将所述烟道气通入到烟道气洗涤器中之前将组合物注入到所述烟道气中，其中所述组合物包括氧化剂和水，并且所述组合物作为包括汽化的水滴的雾注入到所述烟道气中。
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