TW201215448A - Use of organic halogen compositions for reducing mercury emissions during coal combustion - Google Patents

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201215448 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 有機齒素組合物在煤炭燃燒過程中減少汞排放的用 途。 【先前技術】 在2011年3月，EPA提出汞氣體毒性標準（MATS)以減 少.從電力工業排放的汞氣體。該規定一經公佈，預計在 20 1 5產生效果。期望防止煤炭中9丨％的汞釋放到空氣 中。EPA報導在2009年從電力工業的汞的點源空氣排放 超過6 6千碎。 一些水可通過S〇2控制裝置從燃煤電廠煙道氣中除 去。然而，煙道氣通常包含大量的元素汞和氧化的汞； 並且SO,控制裝置適於除去氧化的汞而不適於除去元素 汞。低水準的溴或溴的鹼金屬或鹼土金屬（例如溴化鈣、 溴化鈉或溴化鉀）的水溶液可用於氧化煙道氣中的汞。然 而，當溴化物被氧化時，其導致形成溴。至少一些溴可 以和7G素汞相互反應以形成非揮發性汞鹽，例如。 相對於待除去的Hg的量的過量的漠化物值導致大量的漠 殘留在煙道氣中’這已知腐蝕工廠中的滌氣系統和其他 設備。 【發明内容】 考慮到上述情況，商業上有益的是存在使來自燃煤 電廠煙道氣的汞排放最小化的方法，其適於從煙道氣中 除去氧化的汞和元素汞而不會引起工廠中的腐蝕。 本發明通過下列方式而滿；^上述需要：提供滅^ 201215448 燒過程中媒炭的汞排放的方法，包括在燃燒之前或者燃 燒過程中將包含含溴和/或溴化物有機化合物的組合物 加入煤炭中。在這樣的方法中’含溴和/或溴化物有機化 合物可包括有機溴化物化合物例如正丙基溴。本發明的 益處在於：相比於在煙道氣中氧化汞的已知化合物例如 溴化鈣，這樣衍生的含溴和/或溴化物有機化合物具有更 低的趨勢來引起工廠設備中的腐独。 此外，提供從源自煤炭燃燒的煙道氣中減少汞排放 的方法，包括將包含含漠和/或〉臭化物有機化合物的组合 物加入煙道氣。 此外，提供燃燒煤炭以減少釋放到大氣中的汞的量 的方法，包括：（i)將包含含溴和/或溴化物有機化合物加 入所述煤炭中；（ii)使所述煤炭遞送到燃煤爐中；（iii)在 所述燃煤爐中燃燒含有所述組合物的所述煤炭，以產生 灰燼和燃燒氣體；（iv)測量所述燃燒氣體中的汞水準；以 及（v)基於所述汞水準的值，調節應用於所述煤炭的所述 組合物的量。 此外，提供在減少釋放到系統外的汞水準的條件下 燃燒煤厌的糸統’包括：（a)包含含漠和/或漠化物有機化 合物的組合物；（b)燃煤爐，所述燃煤爐包括燃燒室、將 燃燒氣體從所述燃燒室引導到傳送路徑外部的出口的傳 送路徑、和設置在所述傳送路徑中的顆粒收集裝置；（c) 將煤炭遞送至所述爐以用於燃燒的設備；（d)設置在所述 傳送路徑中以用於測量所述傳送路徑中的汞水準的設 備，（e)組合物遞送設備，其被設置以在將煤炭遞送到所

-4- S 201215448 述爐中之前將所述組合物遞送至所述煤炭；以及（f)控制 器，所述控制器被設置以從所述汞測量設備接收輪出信 號，並且可操作地連接所述組合物遞送設備以基於所述 輸出信號的值來調節所述組合物的遞送。 【實施方式】 含溴和/或溴化物有機化合物 本發明中使用的含溴和/或漠化物有機化合物包括 下列（但不限制本發明）：正丙基溴；氯溴曱烧；二漠甲 烷；和幹阻燃劑例如四溴雙酚A、亞乙基雙（四溴鄰苯二 曱醯亞胺）、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、六溴環十二烷、 EARTHWISE(由 Albemarle Corporation October 2010 銷 售）和 GREENARMOR(由 Albemarle Corporation October 20 1 0銷售）；以及液體阻燃劑例如四溴鄰苯二甲酸酐與二 甘醇和丙二醇的混合酯。幹阻燃劑可通過使用下列方式 分散到碎煤上：重力減料裝置或在壓力下使用喷管或其 他合適裝置噴射。 處理煤炭以在燃燒過程中減少汞排放 在本發明的方法和系統中，在煤炭燃燒之前或過程 中，包含含溴和/或溴化物有機化合物的組合物或者所述 組合物的至少一部分可加入煤炭，以減少燃燒過程中的 汞排放。 本文所述包含含溴和/或溴化物有機化合物的組合 物可在煤炭燃燒之前加入其中/其上。例如煤炭可以是顆 粒煤炭’並且可以任選地根據常規方法來粉碎或粉末 化。所述組合物可以作為液體或固體加入到煤炭上。通

S 201215448 常，固體組合物為粉太& 丄末的形式。如果組合物作兔涪胪六 加，當進料到爐中時所 乍為液肢添 於傳輸器、螺杆擠=:保持濕潤。通過在位 煤炭上。另外或可可以連續地加入燃煤設施的 燃煤設施或煤炭生產商獨也一 時，mτ 在其進枓到燃燒器中 所、t、t 作為液體或粉末加入煤炭。例如， 中。如果需要T 、喷碎煤炭的粉碎器 P 以改變組合物的添加速率以實現期望 :來排放水準。煙道氣中汞水準可以被監控， 水準。 尺皁向上或向下調節以保持期望的汞 物π本ΐ所述包含含溴和/或溴化物有機化合物的組合 σ以为批或連續加入煤炭中。在連 Μ -η- ^ _ π丈《伞加砰，處理水 :以基…燃燒的煤炭的進料速率。在组合物(例如 γ、芡生產商或單獨混合設施處）分批添加時，處理水準可 以基於正處理的煤炭的重量。另外，添加速率或者處理 水準可以基於汞的排放水準的測定來進行調節。咬 處理來自燃煤電廠的煙道氣以減少汞排放 此外，在本發明的方法和系統中，包含含溴和/或溴 化物有機化合物的組合物或者所述組合物的至少—呷^ 可加入含有汞的廢氣以減少和氣體一起的汞的排放。例 如叙合物可加入燃煤電廠的煙道氣中以減少汞排放。 所述組合物可以彳丨入或者噴射到燃煤設施的傳送路 k中以減少汞水準。所述組合物可以加入火球（由煤炭燃 201215448 燒引起）的傳送路徑下游的區段中，該區段的溫度高於約 1 5 00 F(8 16°C)並且低於約22〇〇〇F(12〇4〇C)的火球溫度。 對於燃燒則的添加，所述組合物可以為液體或者固體（粉 末）的形似。組合物加入傳送路徑的速率可以取決於本文 所述之汞監控的結果來改變。 對於煤炭或煙道氣的處理，所述組合物的添加量可 以為使得基於待/正在燃燒的煤炭的至少約2〇 ppm是溴 或邊化物值’以實現煙道氣中的汞排放減少至少約 90%。考慮到本說明的教導，本領域技術人員可以測定 需要提供至少約20 ppm是溴或溴化物值的組合物的量， 並且可以測定期望獲得例如減少7〇%、8〇%等的溴/溴化 物值的ppm。相比於相同組合物的固體，典型地對於液 體溶液可以使用更多的。例如，當組合物包含正丙基溴 時，基於待/正在燃燒的煤炭可以添加至少約75 ppm(基 於重量）的3 5重量％的正丙基溴溶液，或至少約25 ppm(基 於重量）的固體CH2Br2(l〇〇%活性）。此外，考慮到本說明 的教導，本領域技術人員可以測定合適量的組合物以實 現例如煙道氣中的汞排放減少至少約70%、至少約80% 等。 當使用本發明的方法和系統時，基於正在燃燒的煤 炭中的全部汞，從燃煤設施中的煤炭排放到環境中的汞 減少至少約70%、至少約80%或甚至至少約90%，。如本說 明書中使用的，減少至少約70%的汞是指正在燃燒的煤 炭中的至少約70%的汞被捕獲以防止其釋放釗大氣中。 在燃燒之前或過程中，可以將足夠量的本文所述包含含 201215448 溴和/或演化物有機化合物的組合物加入煤炭中’以使進 入環境的汞排放減少至少約7 0 %或更多’或者可以用於 處理煙道氣以獲得相同結果，或者所述組合物的一部分 可以在燃燒之前或過程中加入煤炭中’並且所述組合物 的一部分可以用於處理煙道氣。 汞水準可以使用常規分析設備、利用工業標準檢測 和測定方法來進行監控。監控可以人工或者自動地定期 進行。例如，汞排放可以每小時監控以確保符合環境規 早。為了描述’可以使用Ontario Hydro法。在該已知方 法中’以預定時間例如丨小時來收集氣體。汞從收集的氣 體中析出，並且使用合適的方法例如原子吸收來定量所 述水準。監控還可以以比丨小時更多或更少的頻率來進 仃，這取決於技術和商業上的可行性。市售連續汞監控 态:以設定以測量汞並且以合適的頻率來產生數值（例 如母3-7分鐘1次）。汞監控器的㈣可以用於控制本文所 ::包含含漠和/或演化物有機化合物的組合物的添加 的二Λ Τ ί於孤控結果，通過下列方式可以調節組合物 增加添加水準、降低該水準或者使該水準 :交。為了描述’如果監控指示汞水準 卓 降低、“物的添加速率直至汞 準。如果汞水準處於期望水準，㈣ =望水 以保持不變。或者，可以降低組合物的添力 率可 控指不其應該增加以避免較高汞水準。、。至監 汞可以在合適你里k π、„ I , 位置的傳达路徑中進行龄批 在顆粒控制系統的清嗲 M . 现控。例如， '側上，釋放到大氣中的衣可以被

S 201215448 監控並且測量。汞還可以在顆粒.控制系統的傳送路徑上 游中的點處進行監控。試驗表明在不添加汞排放減少劑. 時’煤炭中多達20至30%地汞被捕獲在灰燼中並且未釋 放到大氣中。添加根據本發明的組合物使汞的捕獲率的 量升至至少約70%(因此降低汞排放量）。 汞排放可以使用工業標準方法來監控，例如

American Society f〇r Testing and Materials(ASTM)所出 版的那些或International Standards Organization(ISO)所 出版的國際標準。包括分析裝置的設備可設置在包含根 據本發明的含溴和/或溴化物有機化合物的組合物的添 加點的傳送路徑下游。例如，汞監控器可以設置在顆粒 控制系統的清潔側。汞的測量水準可以用於提供回饋信 號至泵、螺線管、喷射器以及被驅動或控制以調節組合 物添加到燃煤系統的速率的其他裝置。可選擇地或另 外’組合物的添加速率可以通過人操作員基於汞排放側 觀測水準來進行調節。 儘管本發明已經涉及一個或多個優選實施方案進行 4田这但疋應s亥理解，在不偏離本發明的範圍的情況下 可以進行其他修改’本發明的範圍由所附請求項書進行 闡述。 【圖式簡單說明】 無。 【主要元件符號說明】

Claims (1)

1. 201215448 七、申請專利範圍： 1. 一種減少燃燒過程中煤炭的汞排放的方法，該方法包 括在燃燒之前或者燃燒過程中將包含含溴和/或填化 物有機化合物的組合物加入所述煤炭中。 2 ·如請求項1所述之方法’其中所述含溴和/或溴化物有機 化合物包括：正丙基溴、氯溴甲烷、二溴甲烷、四演 雙酚A、亞乙基雙（四溴鄰苯二甲醯亞胺）、十溴二苯 趟、十溴二苯乙烷、六溴環十二烷、EARTHWISE(由 Albemarle Corporation October 2010 銷售）、 GREENARMOR(由 Albemarle Corporation October 2010 銷售）、或四溴鄰苯二甲酸酐與二甘醇和丙二醇的混合 S旨。 3 · —種燃燒煤炭以減少釋放到大氣中的汞的量的方法， 包括： (i) 將包含含溴和/或溴化物有機化合物加入所述煤炭 中； (ii) 使所述煤炭遞送到燃煤爐中； (iii) 在所述燃煤爐中燃燒含有所述組合物的所述煤炭’ 以產生灰燼和燃燒氣體； (iv) 測量所述燃燒氣體中的汞水準；以及 (v) 基於所述汞水準的值，調節加入所述煤炭中的所述 組合物的量。 4. 一種在減少釋放到系統外的汞水準的條件下燃燒媒# 的系統，包括： (a)包含含溴和/或溴化物有機化合物的組合物； S -10- 201215448 (b)燃煤爐，所述燃煤爐包括燃燒室、將燃燒氣體從所 述燃燒室引導到傳送路徑外部的出口的傳送路 徑、和設置在所述傳送路徑中的顆粒收集裝置； (C)將煤炭遞送至所述爐以用於燃燒的設備； (d) 設置在所述傳送路徑中以用於測量所述傳送路徑 中的汞水準的設備； (e) 組合物遞送設備，其被設置以在將煤炭遞送到所述 爐中之前將所述組合物遞送至所述煤炭；以及 (f) 控制器，所述控制器被設置以從所述汞測量設備接 收輸出信號，並且可操作地連接所述組合物遞运設 備以基於所述輸出信號的值來調節所述組合物的 遞送。 .11- 201215448 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：無。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 無0 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：