JP2011516263A - 燃焼ガスから水銀を除去するために高温側電気集塵装置を使用するための方法および吸収剤。 - Google Patents
燃焼ガスから水銀を除去するために高温側電気集塵装置を使用するための方法および吸収剤。 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、(a)ガス流中のいかなる水銀または水銀含有化合物の少なくとも一部分も、炭素質水銀吸着剤粒子の少なくとも一部分上に吸収されるように、複数の炭素質水銀吸着剤粒子を燃焼ガス流中に注入することと、(b)燃焼ガス流が、少なくとも約230℃の高温側電気集塵装置を通過する間に、燃焼ガス流からの炭素質水銀吸着剤粒子の一部分を、高温側電気集塵装置の少なくとも1つの捕集プレート上で捕集することと、(c)少なくとも1つの捕集プレートを定期的に叩いて、捕集された前記炭素質水銀吸着剤粒子の大部分を少なくとも1つのホッパ内に放出させることと、(d)少なくとも1つのホッパを定期的に空にすることと、を含み、叩くことおよび空にすることは、捕集された炭素質水銀吸着剤粒子上に吸収された約70%未満の水銀が、燃焼ガス流を脱着し、それに再進入する速度で実施される方法を提供することによって、上述の必要性を満たす。炭素質水銀吸着剤粒子が炭素質の基質を含み、炭素質の基質が無煙炭、瀝青炭、褐炭、ヤシ殻、木または木くずから産生された活性炭を含み、かかる炭素質水銀吸着剤粒子の少なくとも一部分は、化学物質で炭素質の基質を処理することによって形成され、化学物質は、ハロゲンまたはハロゲン含有化合物を含み、化学物質は、硫黄または硫黄含有化合物を含み、ハロゲンは、臭素元素ガスを含み、ハロゲン含有化合物は、臭素含有塩を含む、そのような方法も提供する。(a)は、(a)複数の炭素質水銀吸着剤粒子を、燃焼燃料および燃焼空気から生じる燃焼ガス流中に注入することと、ガス流中のいかなる水銀または水銀含有化合物の少なくとも一部分も、炭素質水銀吸着剤粒子の少なくとも一部分上に吸収されるように、燃焼ガス流および/または燃焼燃料および/または燃焼空気に化学物質を添加することと、に置き換えられ、かかる化学物質は、炭素質の基質の水銀を吸収する能力を増加させるのに有用である、そのような方法も提供する。
、水銀吸収剤から発生し、かつ燃焼ガス流に再進入するのを防止するのに十分な速度でホッパを空にするステップと、を含む、高温側電気集塵装置を有する排ガスシステム内において、燃焼ガスから水銀および水銀含有化合物を除去するための方法をさらに提供する。
本発明に従う方法に使用する、好適な炭素質水銀吸着剤粒子は、水銀および水銀含有化合物を吸収することが可能な1つ以上の炭素質の基質を含む。好適な炭素質の基質は、無煙炭、瀝青炭、褐炭、ヤシ殻、木または木くず等から産生される活性炭を含むことができる。
され、本明細書に記載する化学物質も燃焼ガス流を生成するために燃焼される燃料に添加される、および/または燃料の担持燃焼空気に添加される、および/または燃焼ガス流中に注入される方法も本発明によって見込まれる。
本発明に従って処理されるガス流は、例えば、石炭火力発電所からの燃焼ガス流であり得る。本発明に従って処理するための好適な燃焼ガス流は、水銀または水銀含有化合物を含む。例えば、本発明に従って処理される燃焼ガス流は、石炭または他の任意の燃焼燃料等の燃焼燃料、および燃焼空気から生じることが可能である。
燃焼ガス流等のガス流からの微粒子の排出を制御するための高温側電気集塵装置(ESP)およびその使用は、当業者に周知である。図1は、高温側ESPがプロセスの流れにおいて、空気予熱器の高温側上にどのように位置付けられるかを図示する。図1に、図示されていないが、当業者に周知であるとおり、ESPは、少なくとも1つの帯電電極、典型的には、複数の帯電電極、少なくとも1つの捕集プレート、典型的には、複数の捕集プレート、および少なくとも1つのホッパを含む。ESP捕集プレートは、電極で帯電されているガス流から粒子を捕集する、例えば、静電的に粒子を捕集するように設計され、それらを捕集する。ESPホッパは、捕集された粒子が放出されるように叩くことによって、少なくとも1つの捕集プレートから放出される粒子を含むように設計され、かつそれらを含む。ESPホッパは、含有される粒子がESPを通過するガス流に再進入する可能性が低くなるように、当業者になじみのある手段によって定期的に空にされる。
この第1の全面的な水銀吸収剤注入試験は、365℃(690°F)で実施した。図4に示す、この試験では、高温側ESPの出口における燃焼排ガス水銀濃度は、入口におけるそれと非常に近く、それは、水銀除去がほとんどないことを示している。水銀排出は、瀝青炭(10:00)から生じる臭素化PACの注入直後に減少したが、排出は、開始水銀レベル近くまで非常に速やかに回復した。吸収剤注入率(12:00)を増加すること
で、水銀除去が一時的に向上したが、再度、排出はその本来のレベルまで速やかに回復した。
次いで、本発明を、同一または低い注入率における同じ炭素質水銀吸収剤と本質的に同一の高温で、同一の高温側ESP上で証明した。図5を参照されたい。水銀再排出を最小限に抑えることによって、高温側ESPでの水銀の純減が達成された。
また、やや低いESP動作温度で、最小限に抑えた吸収剤の滞留時間で試験を実施した。図6に図示するとおり、280℃(530°F)での高温側ESP内において、排気筒出口Hg内の80%の水銀除去率が達成された。水銀捕捉の成功の証拠は、飛散灰内の水銀を発見することである。吸収剤注入前のベースラインの飛散灰の水銀含有量は、ほぼゼロであった。100万実立方フィートの燃焼排ガス当たり6ポンド(lb/MMacf)での吸収剤注入で実施した試験からの飛散灰の水銀含有量は、10億当たり数百部であり、測定された水銀除去率を支持する。図7を参照されたい。
臭素化水銀吸収剤の製造上の向上を行い、試験を以前の発電所で再度実施した。瀝青炭および無煙炭等のより高品位の炭素形状(図8)は、温度に影響されにくいと見られるPACを生成した。この試験中、臭素化吸収剤の温度範囲を拡張し、性能が向上した。図9を参照されたい。ここでは、吸収剤注入を12:30に開始し、15:30に停止し、次
いで、17:00に再度開始し、18:30に再度停止した。
そのような水銀除去性能は、以前に証明した温度よりも高い温度(360℃(675°F))で、第2の発電所の高温側ESPにおける試験中に確認した。図10を参照されたい。プロット上、HgTは、出口における水銀の総濃度であり、Hg(0)は、水銀元素濃度である。100万実立方フィートの燃焼排ガス当たり約4ポンド(lb/MMacf)の比率での臭素化PACの注入は、約6000ng/Nm3から約2000ng/Nm3まで水銀の総濃度を減少させた。水銀濃度は、吸収剤注入の停止後、6000ng/Nm3以上のレベルまで徐々に戻った。
吸収剤の炭素基およびそれらの製造方法における差異を、第3の工場での試験で証明した。これらの試験では、ガス相の臭素化吸収剤を、300℃(570°F)および420℃(790°F)の2つの温度で試験した。図11を参照されたい。高品位の石炭(瀝青)から製造され、10lb/MMacfの比率で注入されたガス相の臭素化吸収剤は、より低い温度で70%以上、かつより高い温度で約60%の水銀純減率を有した。
ガス相の臭素化PACおよび塩含浸PACの性能における差異は、第4の工場の高温側ESPでの試験において再度認められた。以前に認められた工場は、瀝青炭を燃焼し、二酸化硫黄および塩化水素を多く含む燃焼排ガス化学反応を引き起こした。重要なことに、この新工場は、亜瀝青炭を燃焼し、異なる燃焼排ガス化学反応を引き起こした。しかしながら、結果は、同様であり、本発明の一般的適用性を示唆している。図12を参照されたい。
Claims (12)
- (a)燃焼ガス流中のいかなる水銀または水銀含有化合物の少なくとも一部分も、炭素質水銀吸着剤粒子の少なくとも一部分上に吸収されるように、複数の前記炭素質水銀吸着剤粒子を前記燃焼ガス流中に注入することと、
(b)前記燃焼ガス流が、少なくとも約230℃の高温側電気集塵装置を通過する間に、前記燃焼ガス流からの前記炭素質水銀吸着剤粒子の一部分を、前記高温側電気集塵装置の少なくとも1つの捕集プレート上で捕集することと、
(c)前記少なくとも1つの捕集プレートを定期的に叩いて、捕集された前記炭素質水銀吸着剤粒子の大部分を少なくとも1つのホッパ内に放出させることと、
(d)前記少なくとも1つのホッパを定期的に空にすることと、を含み、
前記叩くことおよび空にすることは、前記捕集された炭素質水銀吸着剤粒子上に吸収された約70%未満の前記水銀が、前記燃焼ガス流を脱着し、それに再進入する速度で実施される、方法。 - 前記炭素質水銀吸着剤粒子は、炭素質の基質を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記炭素質の基質は、無煙炭、瀝青炭、褐炭、ヤシ殻、木または木くずから産生される活性炭を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記炭素質水銀吸着剤粒子の少なくとも一部分は、化学物質で炭素質の基質を処理することによって形成されている、請求項1に記載の方法。
- 前記化学物質は、ハロゲンまたはハロゲン含有化合物を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記化学物質は、硫黄または硫黄含有化合物を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記ハロゲンは、臭素元素ガスを含む、請求項5に記載の方法。
- ハロゲン含有化合物は、臭素含有塩を含む、請求項5に記載の方法。
- (a)は、
(a)複数の炭素質水銀吸着剤粒子を、燃焼燃料および燃焼空気から生じる燃焼ガス流中に注入することと、前記ガス流中のいかなる水銀または水銀含有化合物の少なくとも一部分も、炭素質水銀吸着剤粒子の少なくとも一部分上に吸収されるように、前記燃焼ガス流および/または前記燃焼燃料および/または前記燃焼空気に化学物質を添加することと、に置き換えられ、前記化学物質は、前記炭素質の基質の前記水銀を吸収する能力を増加させるのに有用である、請求項1に記載の方法。 - (a)は、
(a)複数の炭素質水銀吸着剤粒子を、燃焼燃料および燃焼空気から生じる燃焼ガス流中に注入することと、前記ガス流中のいかなる水銀または水銀含有化合物の少なくとも一部分も、前記炭素質水銀吸着剤粒子の少なくとも一部分上に吸収されるように、前記燃焼ガス流および/または前記燃焼燃料および/または前記燃焼空気に化学物質を添加することと、に置き換えられ、前記化学物質は、ハロゲンまたはハロゲン含有化合物を含む、請求項1に記載の方法。 - (a)燃焼ガス流中のいかなる水銀または水銀含有化合物の少なくとも一部分も、炭素質水銀吸着剤粒子の少なくとも一部分上に吸収されるように、複数の前記炭素質水銀吸着剤粒子を前記燃焼ガス流中に注入することであって、前記炭素質水銀吸着剤粒子の少なく
とも一部分は、臭素または臭素含有化合物で炭素質の基質を処理することによって形成されている、注入することと、
(b)前記燃焼ガス流が、少なくとも約230℃の高温側電気集塵装置を通過する間に、前記燃焼ガス流からの前記炭素質水銀吸着剤粒子の一部分を、前記高温側電気集塵装置の少なくとも1つの捕集プレート上で捕集することと、
(c)前記捕集された炭素質水銀吸着剤粒子上に吸収された前記水銀の約70%未満が、前記燃焼ガス流を脱着し、それに再進入するのに十分な速度で、前記少なくとも1つの捕集プレートを定期的に叩いて、前記捕集された炭素質水銀吸着剤粒子の大部分を少なくとも1つのホッパ中に放出させ、かつ前記少なくとも1つのホッパを空にすることと、
を含む方法。 - 高温側電気集塵装置を有する排ガスシステム内において、燃焼ガスから水銀および水銀含有化合物を除去するための方法であって、
無煙炭または瀝青炭から生じた炭素質の基質を提供することと、
水銀および水銀含有化合物を吸収する前記炭素質の基質の能力を増加させるのに十分な時間、前記炭素質の基質を、有効量の臭素または臭素含有塩で処理することと、
前記燃焼ガス中の有効量の前記水銀および水銀含有化合物を前記水銀吸収剤に付着させるのに十分な時間、前記水銀吸収剤を、前記水銀含有燃焼ガス流内に注入することと、
230℃(450°F)以上の温度において、高温側電気集塵装置の前記捕集プレート上で前記燃焼ガス流から前記水銀吸収剤を静電的に分離させることと、
前記捕集プレートを定期的に叩いて前記水銀含有吸収剤を下のホッパ内に放出させることと、
前記捕捉された水銀の大半が、前記水銀吸収剤から発生し、かつ前記燃焼ガス流に再進入するのを防止するのに十分な速度で前記ホッパを空にすることと、
を含む方法。
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