用于減少汞再排放的亞硫酸鹽控制的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種通過(guò)控制濕式煙氣脫硫(WFGD)系統(tǒng)內(nèi)亞硫酸鹽濃度來(lái)減少汞排放和/或再排放的方法。一種用于通過(guò)控制亞硫酸鹽濃度來(lái)減少汞排放和/或再排放的方法為測(cè)定用于WFGD體系中所用的含水堿性漿料的亞硫酸鹽濃度并將其與預(yù)定的亞硫酸鹽濃度值比較。如果該比較結(jié)果表明實(shí)測(cè)亞硫酸鹽濃度高于預(yù)定值，則供應(yīng)至該體系的氧化空氣的量增加。如果該比較結(jié)果表明實(shí)測(cè)亞硫酸鹽濃度低于預(yù)定值，則供應(yīng)至該體系的氧化空氣的量減少。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于減少汞再排放的亞硫酸鹽控制發(fā)明領(lǐng)域
[0001]概括地講，本文公開(kāi)的主題涉及減少伴隨含汞或汞化合物的燃料源的燃燒排放到環(huán)境中的汞的量，更具體而言，涉及減少在經(jīng)歷了濕式洗滌操作的燃燒煙氣中汞的排放和/或再排放。

【背景技術(shù)】
[0002]燃料源如煤的燃燒產(chǎn)生被稱(chēng)作“煙氣”的廢氣，煙氣待排放至環(huán)境如大氣。燃料源通常包含硫和硫化合物，硫和硫化合物在燃燒過(guò)程中轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)包括硫氧化物，氣態(tài)物質(zhì)隨后原樣存在于所得煙氣中。燃料源通常還包含元素汞或汞化合物，其在燃燒過(guò)程中轉(zhuǎn)化為氣態(tài)元素型汞或氣態(tài)離子型汞物質(zhì)，并且以氣態(tài)元素型汞或氣態(tài)離子型汞物質(zhì)存在于煙氣中。
[0003]因此，煙氣包含顆粒、有害物質(zhì)和被認(rèn)為是環(huán)境污染物的其他雜質(zhì)。在通過(guò)煙囪排放到大氣中之前，煙氣經(jīng)歷了清潔或純化過(guò)程。在煤燃燒中，該純化過(guò)程的一個(gè)方面通常是脫硫系統(tǒng)，如被稱(chēng)作濕式煙氣脫硫(WFGD)系統(tǒng)的濕式洗滌操作。
[0004]使用WFGD系統(tǒng)通過(guò)將含水堿性漿料弓I入WFGD系統(tǒng)的洗滌器塔從煙氣中除去硫氧化物。該含水堿性漿料通常包括將與污染物相互作用以將其從煙氣中除去的堿性物質(zhì)。可用于含水堿性漿料的堿性物質(zhì)的實(shí)例包括石灰、石灰石、鎂、其組合等。
[0005]近來(lái)，越來(lái)越關(guān)注于汞的去除。目前，存在各種用于從煙氣中去除汞的方法。這些方法包括在煙氣排放控制系統(tǒng)上游的鍋爐中加入氧化劑并隨后用洗滌器將其除去、加入反應(yīng)物來(lái)與汞結(jié)合并從煙氣中將其除去，和利用特別的煤或燃料來(lái)使煤或燃料燃燒時(shí)釋放的汞量最小。
[0006]許多通常公知的去除汞的方法有效地產(chǎn)生汞鹽，汞鹽可被濕式洗滌操作中使用的含水堿性漿料溶解并除去。這些方法中的某些包括往濕式洗滌操作上游的煤或煙氣中加入鹵素或鹵素化合物如溴以將元素汞氧化為離子型汞并形成汞鹽，汞鹽隨后溶解于伴隨硫氧化物去除過(guò)程的含水堿性漿料。然而，在濕式洗滌器的含水堿性漿料中除去汞經(jīng)證明是難以控制的，且當(dāng)針對(duì)除汞設(shè)計(jì)煙氣清潔體系時(shí)是不容易預(yù)測(cè)的。所需的排放保證水平通常低至0.3μ g汞/Nm3，這對(duì)應(yīng)于濕式洗滌器中非常高的除汞效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本文公開(kāi)的主題的一個(gè)方面涉及從由燃料源的燃燒產(chǎn)生的煙氣中除去一定量的汞以降低汞向環(huán)境如大氣的排放和/或再排放。所述方法包括對(duì)煙氣進(jìn)行濕式洗滌操作以減少煙氣中存在的一定量的硫氧化物。所述濕式洗滌操作包括使煙氣與含水堿性漿料接觸以從煙氣中吸收硫氧化物，將至少一部分存在于煙氣中的氣態(tài)離子型汞物質(zhì)溶解于含水堿性漿料以從煙氣中除去所述氣態(tài)離子型汞物質(zhì)以產(chǎn)生清潔煙氣、控制含水堿性漿料中的亞硫酸鹽濃度以防止汞再排放到所述清潔煙氣中并將所述清潔煙氣釋放到環(huán)境。該方法解決的問(wèn)題為，一旦被含水堿性漿料氧化，汞在某些條件下可還原為元素汞。元素汞具有高蒸氣壓并因此可再排放到所述“清潔”煙氣。本方法控制含水堿性漿料中亞硫酸鹽濃度以防止元素汞再排放到所述清潔煙氣。使用亞硫酸鹽傳感器例如W02013/050990中公開(kāi)并通過(guò)全文引用結(jié)合到本文中的亞硫酸鹽傳感器，從含水堿性漿料獲得亞硫酸鹽濃度的測(cè)定結(jié)果。這些亞硫酸鹽濃度測(cè)定結(jié)果用作調(diào)節(jié)供應(yīng)至WFGD體系的氧化空氣的量從而調(diào)節(jié)體系的氧化空氣化學(xué)計(jì)量比的基礎(chǔ)。因此，控制WFO)體系的亞硫酸鹽濃度以最低的堿化劑添加劑成本和氧化空氣動(dòng)力消耗實(shí)現(xiàn)所需的汞排放水平，而不會(huì)損害硫排放要求。Lindau在US7，524，473 (該文獻(xiàn)通過(guò)全文引用結(jié)合到本文中)也通過(guò)改變氧化空氣并因此間接地控制亞硫酸鹽濃度來(lái)控制氧化還原電勢(shì)來(lái)獲得汞排放降低。本文中公開(kāi)的本發(fā)明相對(duì)于Lindau的改進(jìn)之處在于，可通過(guò)其他參數(shù)如溶解鹽的濃度來(lái)改變氧化還原電勢(shì)，在相同的亞硫酸鹽濃度下給出不同的讀數(shù)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]為了說(shuō)明本文公開(kāi)的主題，附圖示出了當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施方案的形式。但是，應(yīng)當(dāng)理解，所公開(kāi)的主題不限于圖中所示的精確配置和手段，其中:
圖1是用于減少煙氣中排放的氣態(tài)元素汞的量的體系的示意圖，該體系使用WFGD體系實(shí)踐。

【具體實(shí)施方式】
[0009]本申請(qǐng)發(fā)明人業(yè)已發(fā)現(xiàn)，使用亞硫酸鹽探針，如在W02013/050990中公開(kāi)的探針，W02013/050990通過(guò)全文結(jié)合到本文中，在WFGD體系中含水堿性漿料的亞硫酸鹽濃度可出于控制并減少清潔煙氣的汞排放和/或再排放的目的而受控。在使用石灰石來(lái)吸收酸性氣體的WFGD體系中且在將石膏漿料循環(huán)的情況下，控制鼓入漿料中的氧化空氣的量以控制漿料的氧化還原電勢(shì)并藉此控制汞排放。如果需要增加汞排放的水平，則控制氧化空氣的供應(yīng)來(lái)提供較少的量，導(dǎo)致較低的氧化還原電勢(shì)和較高的汞排放。隨后通過(guò)或高或低地調(diào)節(jié)控制氧化空氣來(lái)使亞硫酸鹽小于100%地氧化成硫酸鹽并使得汞排放最小。
[0010]相反，無(wú)需不得不控制WFGD體系中含水堿性漿料的氧化還原電勢(shì)，本發(fā)明方法通過(guò)控制亞硫酸鹽濃度減少了清潔煙氣中汞排放和/或再排放。用于通過(guò)亞硫酸鹽濃度控制減少清潔煙氣中汞排放和/或再排放的本發(fā)明的方法和體系在下文中詳述。
[0011]來(lái)看圖1，示出了本發(fā)明體系10的一個(gè)實(shí)施方案。體系10包括用于燃燒碳質(zhì)燃料14的鍋爐12，碳質(zhì)燃料例如但不限于煤。碳質(zhì)燃料14的燃燒產(chǎn)生包含酸性氣體、氣態(tài)重金屬、顆粒等的煙氣“FG”，在下文中統(tǒng)稱(chēng)作污染物。煙氣FG經(jīng)流體連接的通道16從鍋爐12的出口 20流出并進(jìn)入流體連接的WFGD體系18的入口 22。任選地，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的額外的設(shè)備體系可布置在鍋爐12與WFGD體系18之間，但是為了清楚期間，在這里并未進(jìn)行描述。
[0012]一旦在WFGD體系18內(nèi)，煙氣FG與含水堿性漿料24直接接觸以從煙氣FG中除去污染物。盡管為了清楚起見(jiàn)WFGD體系18在本文中描述為噴霧塔，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他類(lèi)型的WFGD體系同樣地適用。在WFGD體系18中，通過(guò)在洗滌器塔30上部28中一個(gè)或多個(gè)噴嘴26將含水堿性漿料24引入WFGD體系18中。如上所指出，含水堿性漿料24從煙氣FG中除去了污染物例如硫氧化物。汞鹽的去除伴隨該硫氧化物去除過(guò)程。從煙氣FG中除去這類(lèi)污染物產(chǎn)生了清潔煙氣“CFG”。清潔煙氣CFG通過(guò)出口 32從WFGD體系18流出。清潔煙氣CFG可從出口 32流向液體連接的煙囪(未示出)或其他排放控制裝置(未示出)。
[0013]含水堿性漿料24經(jīng)一個(gè)或多個(gè)泵36和流體連接的管道36a從流體連接的收集槽34運(yùn)送到噴嘴26。運(yùn)送到噴嘴26的含水堿性漿料24的量取決于多個(gè)因素例如但不限于洗滌器塔30中存在的煙氣FG的量、煙氣FG中的污染物的量、和/或WFGD體系18的設(shè)計(jì)。在含水堿性漿料24與煙氣FG直接接觸并從中去除污染物后，將含水堿性漿料24收集在收集槽34中，以經(jīng)由管道36a由泵36再循環(huán)到噴嘴26。
[0014]為了減少來(lái)自洗滌器塔30的汞排放和/或再排放，將一個(gè)或多個(gè)亞硫酸鹽傳感器38布置在收集槽34中的含水堿性漿料24中。亞硫酸鹽傳感器38測(cè)定收集槽34中含水堿性漿料24的亞硫酸鹽濃度。亞硫酸鹽傳感器38可連續(xù)地或以預(yù)定間隔測(cè)定亞硫酸鹽濃度。例如，亞硫酸鹽測(cè)定的預(yù)定間隔可通過(guò)與亞硫酸鹽傳感器38連通的控制裝置40自動(dòng)確定或通過(guò)手動(dòng)確定。
[0015]由亞硫酸鹽傳感器38測(cè)定的亞硫酸鹽濃度測(cè)定結(jié)果作為指示實(shí)測(cè)亞硫酸鹽濃度的信號(hào)42送到控制裝置40?？刂蒲b置40可包括例如但不限于計(jì)算機(jī)、微處理器、應(yīng)用型專(zhuān)用集成電路、電路系統(tǒng)或能夠傳送并接收來(lái)自各種來(lái)源的電信號(hào)、至少暫時(shí)性地存貯由這類(lèi)信號(hào)42表示的數(shù)據(jù)并對(duì)這類(lèi)信號(hào)42表示的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)和/或邏輯運(yùn)行的任何其他裝置。控制裝置40可包括或連接于監(jiān)視器、鍵盤(pán)或其他用戶(hù)界面，包括相關(guān)的記憶裝置44.控制裝置40將測(cè)得的亞硫酸鹽濃度與一個(gè)或多個(gè)作為設(shè)定點(diǎn)的預(yù)定的亞硫酸鹽濃度值進(jìn)行比較，該預(yù)定的亞硫酸鹽濃度可存貯于記憶裝置44?？紤]到，所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的亞硫酸鹽濃度潛在值可包括單個(gè)值或一定范圍的值。所述預(yù)定的值可為用戶(hù)輸入的參數(shù)。例如，預(yù)定的亞硫酸鹽濃度值可為約300 mg/1-約500 mg/1或約25 mg/1-約150 mg/1?！邦A(yù)定(的)”僅僅是指該值在與由亞硫酸鹽傳感器38實(shí)際測(cè)得的亞硫酸鹽濃度進(jìn)行比較之前確定。
[0016]任選地，汞測(cè)定裝置48可用于本發(fā)明體系以測(cè)定汞排放/再排放水平。汞測(cè)定裝置48為適用于測(cè)定從洗滌器塔30排放的元素汞的任何裝置。實(shí)例包括但不限于連續(xù)排放監(jiān)視器(CEMs)，例如冷蒸氣原子吸收光譜(CVAAS)、冷蒸氣原子熒光光譜(CVAFS)、原位紫外分光光學(xué)吸收光譜(UVDOAS)和原子發(fā)射光譜(AES)。
[0017]將實(shí)測(cè)亞硫酸鹽濃度與所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的亞硫酸鹽濃度值比較結(jié)果使控制裝置40為鼓風(fēng)機(jī)52提供了控制信號(hào)50。鼓風(fēng)機(jī)52響應(yīng)控制信號(hào)50調(diào)節(jié)氧化空氣54的量，氧化空氣例如含氧氣體，氧化空氣通過(guò)流體連接的管道52a從流體連接的氧化空氣源56進(jìn)入收集在流體連接的收集槽34中的含水堿性漿料24中。氧化空氣54可為包含任何量的氧氣的任何氣體，例如但不限于，空氣可作用含氧氣體。調(diào)節(jié)引入流體連通的收集槽34的氧化空氣54的量調(diào)節(jié)了收集槽34中存在的含水堿性漿料的亞硫酸鹽濃度。
[0018]例如，如果實(shí)測(cè)亞硫酸鹽濃度與預(yù)定的亞硫酸鹽濃度值的比較結(jié)果表明，實(shí)測(cè)亞硫酸鹽濃度大于預(yù)定的亞硫酸鹽濃度值，則控制裝置40可提供控制信號(hào)50給鼓風(fēng)機(jī)52，使得鼓風(fēng)機(jī)52增加通過(guò)入口 58引入收集槽34的氧化空氣54的量。相反，如果實(shí)測(cè)亞硫酸鹽濃度低于預(yù)定的亞硫酸鹽濃度值，則控制裝置40可提供控制信號(hào)50給鼓風(fēng)機(jī)52，使得鼓風(fēng)機(jī)52減少通過(guò)入口 58引入收集槽34的氧化空氣54的量。因此，在使氧化空氣54的消耗最小化的同時(shí)，限制出口 32處汞的排放和/或再排放水平是可能的?？紤]到，控制裝置40可使用已知的控制算法，例如比例、積分和/或微分控制算法，以響應(yīng)實(shí)測(cè)亞硫酸鹽濃度與預(yù)定的亞硫酸鹽濃度值的比較結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)控制信號(hào)50。
[0019]鼓風(fēng)機(jī)52可為能夠?qū)⒏鞣N量的氧化空氣引入收集槽34中的含水堿性漿料24的任何適合類(lèi)型。如圖1中所示，加壓氧化體系60包括入口葉片62，入口葉片工作時(shí)響應(yīng)來(lái)自控制裝置40的控制信號(hào)50調(diào)節(jié)從氧化空氣源56進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)52的氧化空氣54的量。雖然入口葉片62是用于調(diào)節(jié)供應(yīng)給收集槽34的氧化空氣54的量的適合裝置，其他類(lèi)型的裝置和方法也可使用，例如在鼓風(fēng)機(jī)52下游、將一些空氣排放到大氣的閥門(mén)64，或者通過(guò)控制鼓風(fēng)機(jī)52的速度?；蛘?可使用噴霧器、氣槍攪拌器(air lance agitators)和/或吸氣器(未示出)替代鼓風(fēng)機(jī)52，或者除了鼓風(fēng)機(jī)52之外還可使用噴霧器、氣槍攪拌器(airlance agitators)和/或吸氣器。此外，加壓氧化體系60可與收集槽34中的攪拌器(未示出)連接以將氧化空氣54分配到整個(gè)含水堿性漿料24中。
[0020]示于圖1中的一種使用體系10的方法是往WFGD體系供應(yīng)燃燒煙氣以與含水堿性漿料直接接觸以從煙氣中除去污染物。該方法包括測(cè)定WFGD體系中亞硫酸鹽濃度以與預(yù)定的亞硫酸鹽濃度值比較并調(diào)節(jié)供應(yīng)至該體系的WFGD氧化空氣的量以增加或減少亞硫酸鹽濃度以保持設(shè)定點(diǎn)來(lái)減少所產(chǎn)生的清潔煙氣中汞排放和/或再排放。
[0021]示于圖1中的另一種使用體系10的方法是往WFGD體系供應(yīng)燃燒煙氣以與含水堿性漿料直接接觸以從煙氣中除去污染物，測(cè)定WFGD體系的含水堿性漿料中亞硫酸鹽的濃度以與預(yù)定的亞硫酸鹽濃度值比較并調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)WF⑶體系參數(shù)以增加或減少亞硫酸鹽濃度以減少所產(chǎn)生的清潔煙氣中汞排放和/或再排放。
[0022]示于圖1中的另一種使用體系10的方法是往WFGD體系供應(yīng)燃燒煙氣以與含水堿性漿料直接接觸以從煙氣中除去污染物，測(cè)定WFGD體系中汞濃度以與預(yù)定的汞濃度值比較，并調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)WFGD亞硫酸鹽濃度設(shè)定點(diǎn)以減少所產(chǎn)生的清潔煙氣中汞排放和/或再排放。
[0023]雖然針對(duì)示例性實(shí)施方案描述并說(shuō)明了本發(fā)明的主題，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可在不偏離所公開(kāi)的方法和體系的精神和范圍的情況下在其中和對(duì)其進(jìn)行上述各種其他變化、省略和增加。因此，其他實(shí)施方案在以下隨附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于減少清潔燃燒煙氣中汞排放或再排放水平的方法，所述方法包括: 將燃燒煙氣供應(yīng)至濕式煙氣脫硫(WFGD)體系(18)以與含水堿性漿料(24)直接接觸以從煙氣中除去污染物以產(chǎn)生清潔煙氣， 測(cè)定WFffl)體系(18)中亞硫酸鹽的濃度以與預(yù)定的亞硫酸鹽濃度值比較，且調(diào)節(jié)WFGD體系參數(shù)以增加或減少亞硫酸鹽濃度以減少所產(chǎn)生的清潔煙氣中汞排放和/或再排放水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述亞硫酸鹽濃度在WFGD體系(18)的含水堿性漿料(24)中測(cè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述亞硫酸鹽濃度在噴霧塔型WFGD體系(18)的含水堿性漿料(24)中測(cè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其還包括: 在調(diào)節(jié)WFGD體系參數(shù)以增加或減少亞硫酸鹽濃度以基于汞濃度減少所產(chǎn)生的清潔煙氣中汞排放和/或再排放之前， 測(cè)定WFGD體系(18)中汞濃度以與預(yù)定的汞濃度值比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其還包括: 將一定量的氧化空氣供應(yīng)至含水堿性漿料(24)以調(diào)節(jié)WFGD體系參數(shù)以減少其亞硫酸鹽濃度以減少所產(chǎn)生的清潔煙氣中汞排放和/或再排放水平。
6.一種用于減少清潔燃燒煙氣中汞排放或再排放水平的體系(10)，其包括: 含水堿性漿料(24)與流過(guò)其的燃燒煙氣FG直接接觸的WFGD體系(18)， 用于收集在與燃燒煙氣FG直接接觸后的含水堿性漿料(24)的收集罐(34)，所述收集罐具有布置于其中用于測(cè)定所收集的含水堿性漿料(24)中的亞硫酸鹽濃度以獲得實(shí)測(cè)亞硫酸鹽濃度的一個(gè)或多個(gè)亞硫酸鹽傳感器(38)， 用于將實(shí)測(cè)亞硫酸鹽濃度與預(yù)定亞硫酸鹽濃度比較并在此基礎(chǔ)上控制裝置出2、64)的控制裝置(40);和 受控制裝置(40)控制的裝置(52)，該裝置用于調(diào)節(jié)WFGD體系參數(shù)以增加或減小亞硫酸鹽濃度以減少所產(chǎn)生的清潔煙氣中汞排放和/或再排放水平。
7.權(quán)利要求6的體系(10)，其還包含: 在WFGD體系(18)的出口(32)中的用于測(cè)定流過(guò)的清潔煙氣中的汞濃度以獲得實(shí)測(cè)汞濃度的一個(gè)或多個(gè)汞傳感器(48)。
8.權(quán)利要求6的體系(10)，其還包含: 在WFGD體系(18)的出口(32)中用于測(cè)定流過(guò)的清潔煙氣中的汞濃度以獲得實(shí)測(cè)汞濃度的一個(gè)或多個(gè)汞傳感器(48)， 用于將實(shí)測(cè)汞濃度與預(yù)定汞濃度比較并在此基礎(chǔ)上控制裝置出2、64)的控制裝置(40)，和 受所述控制裝置(40)控制的裝置(52)，該裝置用于調(diào)節(jié)WFGD體系參數(shù)以增加或減小含水堿性漿料(24)中的亞硫酸鹽濃度以減少所產(chǎn)生的清潔煙氣中汞排放和/或再排放水平。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的體系(10)，其中所調(diào)節(jié)的WFGD體系參數(shù)為供應(yīng)至WFGD體系(18)的氧化空氣的量。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的體系(10)，其中由控制裝置(40)控制的裝置(52)為用于將一定量的氧化空氣傳送至WFGD體系(18)的鼓風(fēng)機(jī)(52)。
11.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)6的體系(10)，其中由控制裝置(40)控制的裝置(52)為用于將一定量的氧化空氣傳送至WFGD體系(18)的含水堿性漿料(24)的鼓風(fēng)機(jī)(52)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6的體系(10)，其中裝置(52)為將一定量的氧化空氣傳送至含水堿性漿料(24)以減少其中亞硫酸鹽濃度以減少所產(chǎn)生的清潔煙氣中汞排放和/或再排放水平的鼓風(fēng)機(jī)(52)。
【文檔編號(hào)】B01D53/80GK104289097SQ201410343305
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】P-E.阿佩羅, D.J.拉斯洛 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司