專利名稱：應(yīng)用錳化合物提高靜電除塵器效率并減少其反電暈放電的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及公用事業(yè)和工業(yè)爐系統(tǒng)中的靜電除塵器的效率提高和操作改進(jìn)。具體地說，向燃料、燃燒空氣或燃燒排出氣(煙道氣)中添加錳提高了靜電除塵器從燃燒氣體中收集飛灰的效率。另外，向燃料、燃燒空氣或燃燒排出氣中添加錳或其它火陷抑制劑降低了靜電除塵器的反電暈放電，因而也提高了飛灰收集效率。
背景技術(shù)：
有關(guān)煙囪排放物的環(huán)境問題和利害關(guān)系已得到良好認(rèn)識(shí)。燃燒排出氣產(chǎn)物中受到相當(dāng)多關(guān)注的是飛灰。人們已投入大量的技術(shù)和努力來減少燃燒裝置中含烴燃料燃燒產(chǎn)生的飛灰排放物。
靜電除塵器是用于減少飛灰排放物的一種有效技術(shù)。靜電除塵器中用到的基本方法包括在含有飛灰的燃燒排出氣流流經(jīng)的管子或通道內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)。當(dāng)氣體流過電場(chǎng)時(shí)，氣體中的顆粒(飛灰)由發(fā)射源發(fā)射的電子中獲得負(fù)電荷。氣體中的這些顆粒積聚負(fù)電荷然后被接地收集板上的正電荷吸引。于是這些顆粒在那兒收集。然后，通過物理敲打收集板和收集落入用于隨后移出飛灰的料斗中的飛灰來從板上收集飛灰。
靜電除塵器的效率受幾個(gè)基本因素的影響，其中一個(gè)是系統(tǒng)試圖收集的飛灰顆粒的電阻率。對(duì)于正常操作，飛灰顆粒的電阻率應(yīng)介于大約1×108和1×104Ohm-cm之間。高于這個(gè)范圍的值導(dǎo)致反電暈放電，低于這個(gè)范圍的值由于電阻率非常低的顆粒很容易放出其負(fù)電荷，導(dǎo)致飛灰再飛散回到排出氣流。飛灰中的碳使電阻率降低太多以致阻礙了靜電除塵器的有效收集。如果顆粒導(dǎo)電性高(即具有特別低的電阻率)，那么顆粒非常容易失去電荷并相對(duì)難于保留在收集板上。這種情況的一個(gè)例子是飛灰中的高碳含量，其造成了靜電除塵器的低效率已為人所知。另一方面，電阻率非常高的顆粒即使被收集到收集板上后仍保留其電荷。這些電阻率高的顆粒，雖然開始時(shí)易于收集，但會(huì)在系統(tǒng)的收集板上形成絕緣層。經(jīng)過一段相對(duì)短的時(shí)間后，這些堆積顆?？勺钄嘞到y(tǒng)有效操作所需的電流。
這種高電阻率顆粒在收集板上的堆積還帶來其它性能問題。其中一個(gè)問題稱作“反電暈”放電，它是一種由收集板上收集顆粒層間形成的電壓梯度產(chǎn)生的跨過電場(chǎng)的火花或電弧。如果靜電除塵器的電壓由于飛灰的電阻率非常高(超過109Ohm-cm)而變得太大，顆粒層上捕集的氣體會(huì)電離分解，從而引起大大降低靜電除塵器效率的火花或閃光。每當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，排氣煙囪中噴出的煙霧增加，記錄為煙道氣渾濁度瞬時(shí)升高。為防止這種情況，靜電除塵器控制裝置補(bǔ)償電極間的電勢(shì)(降低電極電壓)，從而導(dǎo)致性能降低和穩(wěn)態(tài)排出氣渾濁度升高。
通過改變將要燃燒的燃料或改變流經(jīng)靜電除塵器前的燃燒氣體，可控制和改善顆粒電阻率。把能釋放高電阻率顆粒的燃料和能釋放低電阻率顆粒的燃料混合，是使燃燒氣體獲得所需電阻率的一種方法?；蛘?，也可改變或調(diào)節(jié)燃燒氣體使其具有所需的電阻率。最被認(rèn)可的改變或調(diào)節(jié)燃燒排出氣的方法之一是向燃燒排出氣氣流中添加三氧化硫(SO3)蒸汽。SO3的添加降低了電阻率。SO3的添加量可根據(jù)具體的燃料燃燒排出氣和其它操作參數(shù)來改變。人們也認(rèn)識(shí)到了硫黃類排放物的缺點(diǎn)，因此需要其它類型的處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是為了提高靜電除塵器收集產(chǎn)生的飛灰的效率而向燃燒燃料或燃燒空氣或產(chǎn)生的燃燒排出氣中添加錳源。本發(fā)明的另一個(gè)目的是為了減少靜電除塵器中還可能發(fā)生的反電暈放電而向燃料或燃燒空氣或燃燒排出氣流中添加錳源或其它火焰抑制劑。
在一種實(shí)施方案中，本發(fā)明包括提高用于從燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中收集飛灰的靜電除塵器的效率的方法。該方法包括向燃料中添加有效量的錳源?？蛇x地，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的錳源。
在另一種可選方案中，本發(fā)明包括減少用于從燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中收集飛灰的靜電除塵器中的反電暈放電的方法。這種方法包括向燃料中添加有效量的錳源?？蛇x地，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的錳源。還可選地，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的選自過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬、堿土金屬、非金屬、鹵素、磷和硫的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的添加劑。也可選地，該方法可包括向燃燒排出氣中添加有效量的充氧劑。
對(duì)于前述任一方法，燃燒裝置可選自任意種燃燒器、固定燃燒爐、廢物焚燒爐、柴油燃燒爐、汽油燃燒爐、電廠發(fā)電機(jī)、電廠加熱爐、任何類型的內(nèi)燃設(shè)備和外燃設(shè)備、鍋爐、熔爐、蒸發(fā)燃燒器、等離子燃燒系統(tǒng)、等離子電孤和能燃燒含烴燃料或在其內(nèi)部含烴燃料可被燃燒的設(shè)備。
另外，對(duì)于前述任一方法，燃料可選自柴油、生物柴油、生物柴油衍生燃料、合成柴油、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、醇、醚、煤油、低硫燃料、合成燃料、費(fèi)-托法合成燃料、液化石油氣、煤衍生燃料、煤、遺傳工程生物燃料和農(nóng)作物及其提取物、天然氣、丙烷、丁烷、無鉛動(dòng)力汽油和航空汽油、包含汽油沸程內(nèi)的烴和溶于燃料的氧化混合劑的新配方汽油、汽油、船用燃料、煤(塵或漿)、原油、煉油廠“殘油”及其副產(chǎn)品、原油提煉油、有害廢棄物、工廠切屑及廢料、木屑及鋸屑、農(nóng)業(yè)廢料、飼料、青貯料、塑料、有機(jī)廢棄物和以上物質(zhì)的混合物，以及在水、乙醇或其它載體流體中的分散液、乳液、懸浮液。
另一可選地，錳源可選自三羰基甲基環(huán)戊二烯合錳、三羰基環(huán)戊二烯合錳、雙環(huán)戊二烯合錳(manganocene)、雙烷基環(huán)戊二烯合錳、磺酸錳、苯酚錳、水楊酸錳、三羰基烷基環(huán)戊二烯合錳、三羰基有機(jī)錳衍生物、烷基環(huán)戊二烯合錳衍生物、中性和高堿性水楊酸錳、中性和高堿性苯酚錳、中性和高堿性磺酸錳、羧酸錳、和它們的結(jié)合物與混合物。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，燃料適合于在燃燒裝置內(nèi)燃燒以產(chǎn)生燃燒排出氣，所述的燃料提高了從燃料氣體中收集飛灰的靜電除塵器的效率。燃料包含有效量的錳源。或者，本發(fā)明為包含有效量錳源的燃燒料添加劑。再或者，添加劑可適合注入到燃燒排出氣中，所述的添加劑包含有效量的錳源。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，適合于在燃燒裝置內(nèi)燃燒以產(chǎn)生燃燒排出氣的燃料會(huì)減少?gòu)娜紵懦鰵庵惺占w灰的靜電除塵器的反電暈放電。燃料包含有效量的錳源?；蛘撸紵砑觿┛砂行Я垮i源。再或者，一種包含有效量錳源；或過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬或堿土金屬、非金屬、鹵素、磷或硫的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物；或充氧劑的添加劑可被注入到燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中。
在另一可選實(shí)施方案中，本發(fā)明包括提高用于從燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中收集飛灰的靜電除塵器的效率的方法。該方法包括向燃燒空氣中添加有效量的錳源。
在還一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明包括減少用于從燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中收集飛灰的靜電除塵器中反電暈放電的方法。該方法包括向燃燒空氣中添加有效量的錳源或有效量的過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬或堿土金屬、非金屬、鹵素、磷或硫的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物。


圖1為試驗(yàn)過程中燃燒氣體的飛灰電阻率的比較示意圖。
圖2為試驗(yàn)過程中向燃料中添加錳源引起的飛灰礦物組成變化的示意圖。
圖3表明試驗(yàn)過程中電阻率的增加未引起反電暈放電(見圖4)。
圖4為本發(fā)明一個(gè)試驗(yàn)段內(nèi)油用量對(duì)煙囪渾濁度的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的焦點(diǎn)以及這里描述的改進(jìn)措施是改善靜電除塵器從燃燒裝置內(nèi)含烴燃料同燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中收集飛灰的操作。因而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，向燃料、燃燒空氣或燃燒排出氣中添加有效量的錳源以提高飛灰的電阻率，從而使靜電除塵器收集飛灰更有效。不管是在燃燒前還是燃燒后添加，錳與飛灰反應(yīng)、形成涂層或者混合都對(duì)其電阻率升高作出貢獻(xiàn)，從而提高了靜電除塵器的操作效率。
向燃料或燃燒空氣中添加錳源的有效量，例如但不限制于為燃料中約2-200ppm wt/wt百分比的錳。更優(yōu)選地，添加錳源的有效量為燃料中約5-50ppm wt/wt百分比的錳。也可在燃燒器中使用如工業(yè)爐和公用發(fā)電爐。錳可以按照已記述的方法加入到燃料或直接加入到燃燒空氣中，也可在燃燒排出氣進(jìn)入靜電除塵器系統(tǒng)前的任何時(shí)間內(nèi)加入到燃燒排出氣中。燃燒排出氣中添加劑的添加比例應(yīng)使錳相對(duì)于飛灰重量在大約0.5-3wt％范圍內(nèi)。
除了通過提高飛灰電阻率來改善靜電除塵器的操作之外，本發(fā)明還著力于靜電除塵器的反電暈放電問題。在該實(shí)施方案中，本發(fā)明的改進(jìn)包括在燒料、燃燒空氣和/或燃燒排出氣流中使用錳，以減少靜電除塵器中的反電暈放電?；蛘?，燃料、燃燒空氣或燃燒排出氣中的添加劑可為另外的火焰抑制劑如過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬或堿土金屬的無機(jī)或有機(jī)化合物、無機(jī)和有機(jī)鹵素化合物、無機(jī)和有機(jī)磷化合物以及無機(jī)和有機(jī)硫化合物，其中的每一種通過某些形式的自由基或離子猝滅機(jī)理而具有火焰抑制能力。再或者，向燃燒排出氣流中添加充氧劑同樣可減少反電暈放電。
減少或抑制反電暈放電是基于添加劑對(duì)火焰速度調(diào)整的現(xiàn)象。通?？蓞⒖糒interis，G.、Rumminger，M、Babushok，V.、Chelliah，H.、Lazzarini，T.和Wanigarathne，P.的總結(jié)報(bào)告無毒金屬火焰抑制劑(Final ReportNon-Toxic Metallic FireSuppressants)。美國(guó)商務(wù)部技術(shù)處國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(NIST)，2002年5月。http//fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/PDF/f02011.pdf。燃料中的一些金屬通過猝滅支持燃燒的燃燒基和離子來降低火焰速度。正常燃燒條件下，金屬如錳在火焰中產(chǎn)生作為自由基穴并且大大降低火焰燃燒速度的燃燒產(chǎn)物。因此，含錳的添加劑可被看作是基于同樣工作機(jī)理的火焰抑制劑。也就是說，在與燃料一起燃燒時(shí)，它產(chǎn)生了作為火焰自由基和離子猝滅劑的含錳燃燒產(chǎn)物。
操作時(shí)，靜電除塵器在非常高的電壓下運(yùn)行以產(chǎn)生非常強(qiáng)的電場(chǎng)。產(chǎn)生這種強(qiáng)電場(chǎng)是因?yàn)殡妶?chǎng)越強(qiáng)大，系統(tǒng)收集板吸附收集的飛灰顆粒越多。可用于產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)的電壓上限定為電場(chǎng)大得可注意到反電暈放電效應(yīng)時(shí)的電壓。換句話說，靜電除塵器在觀察不到反電暈放電效應(yīng)時(shí)的盡可能最強(qiáng)電場(chǎng)(最高電壓)下操作。因此，就通過使用這里描述的添加劑可化學(xué)減少或消除反電暈放電的程度來說，靜電除塵器的效率可得到提高。通過減少反電暈放電，添加劑的使用允許靜電除塵器的操作人員提高靜電除塵器的操作電壓并因此使其收集更多飛灰顆粒而提高效率。這里指明的添加劑的使用造成該電壓的升高必然會(huì)產(chǎn)生大量反電暈放電，并引起靜電除塵器的效率降低。
為了限制靜電除塵器收集板上的反電暈放電，其它過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬和堿土金屬、非金屬、無機(jī)和有機(jī)鹵素化合物、無機(jī)和有機(jī)磷化合物，以及無機(jī)和有機(jī)硫化合物的使用按照基于自由基和離子猝滅的類似機(jī)理運(yùn)作。向燃料或燃燒空氣中添加具有與錳同樣的有效量的前述化合物。另外，非金屬化合物例如在火焰中產(chǎn)生自由基和離子猝滅劑以降低火焰速度的充氧劑對(duì)減少或抑制反電暈放電同樣有效。必須將這類充氧劑引入燃燒排出氣中，而不是在燃燒前混入燃料或燃燒空氣中。
燃燒排出氣中添加劑的添加比例應(yīng)使單獨(dú)的金屬和/或非金屬元素相對(duì)于飛灰重量在約0.5-3wt％范圍內(nèi)。在充氧劑被吸入或注入燃燒排出氣氣流的情況下，充氧劑必須能供應(yīng)相對(duì)于飛灰重量的3-10wt％的氧。鹵化磷和含硫化合物應(yīng)控制在其成分為相對(duì)于飛灰量的1-3wt％。
本發(fā)明的“錳”的含義是指任何錳或含錳材料、化合物或前體，例如但不限制于三羰基甲基環(huán)戊二烯合錳、磺酸錳、苯酚錳、水楊酸錳、三羰基環(huán)戊二烯合錳、三羰基烷基環(huán)戊二烯合錳、三羰基有機(jī)錳衍生物、烷基環(huán)戊二烯合錳衍生物、雙環(huán)戊二烯合錳、雙烷基環(huán)戊二烯合錳、中性和高堿性水楊酸錳、中性和高堿性苯酚錳、中性和高堿性磺酸錳、羧酸錳、和它們的化合物與混合物。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，優(yōu)選錳源為三羰基甲基環(huán)戊二烯合錳，可用Ethyl公司名為MMTGasoline Additive或HiTEC3000Performance Additive或GREENBURNFuel Additive的產(chǎn)品。
本發(fā)明的“燃燒裝置”的含義是指任意一種內(nèi)燃設(shè)備和外燃設(shè)備、機(jī)器、鍋爐、加熱爐、焚化爐、蒸發(fā)燃燒器、等離子燃燒系統(tǒng)、等離子電弧、能燃燒含烴燃料或在其內(nèi)部含烴燃料能被燃燒的固定燃燒器等?！叭紵b置”可以是固定的，也可是移動(dòng)的(如鐵路機(jī)車和卡車的等等)。有效用于本發(fā)明的燃燒裝置包括任意一種燃燒器或燃燒設(shè)備，包括例如但不限于固定燃燒爐、廢物焚燒爐、柴油燃燒爐、汽油燃燒爐、電廠發(fā)電機(jī)和電廠加熱爐等等?？蓮谋景l(fā)明受益的含烴燃料燃燒裝置包括所有燃燒或氧化分解含烴燃料的燃燒裝置、系統(tǒng)、設(shè)備和/或發(fā)動(dòng)機(jī)。
適用于本發(fā)明燃燒裝置操作的燃料包括含烴燃料例如但不限于柴油、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、醇、醚、煤油、低硫燃料、合成燃料如費(fèi)-托法合成燃料、液化石油氣、煤衍生燃料、煤、遺傳工程生物燃料和農(nóng)作物及其提取物、天然氣、丙烷、丁烷、無鉛動(dòng)力汽油和無鉛航空汽油、以及一般包含汽油沸程內(nèi)的烴和溶于燃料的氧化混合劑如醇類、醚類和其它合適的含氧有機(jī)化合物的所謂的新配方汽油。本發(fā)明方法和燃燒裝置中適用的其它燃料為汽油、船用燃料、煤(塵或漿)、原油、煉油廠“殘油”及其副產(chǎn)品、原油提煉物、有害廢棄物、工廠切屑及廢料、木屑及鋸屑、農(nóng)業(yè)廢料、飼料、青貯料、塑料、有機(jī)廢棄物和/或副產(chǎn)品、和以上物質(zhì)的混合物，和在水、乙醇或其它載體流體中的分散液、乳液、懸浮液。這里的“柴油”含義是指一種或多種選自柴油、生物柴油、生物柴油衍生燃料、合成柴油和它們的混合物的燃料。
術(shù)語“燃燒空氣”包括常壓空氣、壓縮空氣或其它任何與燃燒裝置內(nèi)的燃料共同燃燒的氧化劑。氧化劑可為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、或混合物或其前體。燃燒空氣可在燃燒前加入添加劑，或另外改性以滿足或最大化燃燒裝置的效率。
本發(fā)明可使用的充氧劑包括甲醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇、混合醇、醚如甲基叔丁醚、叔戊甲基醚、乙基叔丁醚和混合醚；聚醚如2-甲氧基乙基醚(二甘醇二甲醚)、三甘醇二甲醚；多羥基化合物；聚醚醇如二甘醇一甲基醚，和它們的混合物。
借助自由基和離子猝滅機(jī)制降低火焰燃燒速度并被認(rèn)可作為火焰抑制劑的過渡金屬的例子為V、Cr、Mn、Fe、Co、Y、Zr、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、W、Re、Os、Ir和Pt的無機(jī)和有機(jī)化合物。具有類似功能的鑭化物為L(zhǎng)a、Ce、Yb和Lu的無機(jī)和有機(jī)化合物。本申請(qǐng)中可用的錒類物質(zhì)為Th、Pa和U的無機(jī)和有機(jī)化合物。顯示出類似功能的非金屬為B、Al、Ga、Ge、In、Sn和Pb的無機(jī)和有機(jī)化合物。堿金屬化合物雖然也顯示出一定的阻燃性，但其濃度比相應(yīng)的過渡金屬的濃度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。顯示出這種特性的一些金屬為L(zhǎng)i、Na、K、Rb和Cs的無機(jī)化合物。堿土金屬如Mg、Ca、Sr和Ba的有機(jī)和無機(jī)化合物表現(xiàn)出與堿金屬類似的特性。
試驗(yàn)本發(fā)明的試驗(yàn)在燃燒6號(hào)燃料油的電廠發(fā)電機(jī)上進(jìn)行。試驗(yàn)期間，記錄各種觀測(cè)值和測(cè)量值示于圖1-4。試驗(yàn)過程中，第1周內(nèi)燃料不加任何添加劑，也不按照本專利中聲明的方法處理就燃燒，并進(jìn)行測(cè)量。隨后，從第2周的開始直到第5周的周末，以相對(duì)于燃燒燃料重量的15ppm wt％錳的添加比例向發(fā)電機(jī)內(nèi)燃燒的燃料中添加錳源。需要說明的是，工廠中使用的含添加劑的燃料在試驗(yàn)大部分時(shí)間內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定。最后，經(jīng)過4周的處理后，最后的第6和第7兩周內(nèi)，恢復(fù)不向燃料中添加錳源的運(yùn)行。
由于燃料來源變化，在同一燃燒裝置中飛灰的電阻率范圍跨度大是正常的。為了控制靜電除塵器效率以抵消這種變化，經(jīng)常向靜電除塵器的上游煙道氣中混入三氧化硫(SO3)。SO3用于把飛灰電阻率降低到可接受的靜電除塵器操作值。這種情況下，在確定添加劑對(duì)靜電除塵器效率的影響之前，必須注意確保在飛灰中SO3濃度相同的情況下才比較電阻率。
圖1顯示了添加比例為向燃料提供大約20ppm wt％錳時(shí)，飛灰電阻率隨6號(hào)燃料油中配入的錳添加劑的變化。在第3周到第5周內(nèi)測(cè)量電阻率變化，因?yàn)檫@段測(cè)試時(shí)期內(nèi)煙道氣包含可比濃度的SO3，這可由圖2看出。圖1顯示，由于添加到燃料中的錳的作用，電阻率值從2.84×107降低到2.16×106。這種因錳的持續(xù)使用產(chǎn)生的飛灰電阻率降低，導(dǎo)致了靜電除塵器的高效率。
有些燃料在燃燒裝置中燃燒，產(chǎn)生具有高電阻率的飛灰。還有些燃料由于碳含量高最初產(chǎn)生低電阻率的飛灰，但后來碳燃盡了，電阻率顯著增加。在上面兩種情況下，產(chǎn)生的反電阻率飛灰進(jìn)入靜電除塵器，如果電阻率高過1.0×109，可能會(huì)出現(xiàn)稱為“高電暈放電”的現(xiàn)象。圖3顯示了在測(cè)試的第3周和第4周期間，飛灰電阻率從2.84×107Ohm-cm增加到2.14×109Ohm-cm的引發(fā)反電暈的水平。為使靜電除塵器去捕集具有這種反電阻率的飛灰，不得不提高電極間的電勢(shì)以強(qiáng)加負(fù)電荷到飛灰顆粒上。這種高電勢(shì)可導(dǎo)致收集陽極上飛灰層捕集的氣體離子化。產(chǎn)生的離子和自由基在陽極發(fā)出“藍(lán)輝光”，并且如果離子化程度足夠高，電極間就會(huì)有電弧放電而迫使靜電除塵器控制器降低電壓以控制這種反電暈放電。電極間電勢(shì)的降低直接降低了靜電除塵器的效率。這可從煙道氣渾濁度增加中看出。另外，每當(dāng)反電暈放電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，飛灰會(huì)從陽極收集板返回到煙道氣流動(dòng)氣流中，這可從煙道氣渾濁度記錄儀上的瞬時(shí)“噴出”尖峰看出。在含錳添加劑的測(cè)試中，目測(cè)渾濁度時(shí)沒有觀察到一次這種反電暈放電現(xiàn)象。圖4顯示了與圖3中電阻率變化相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)測(cè)試周內(nèi)渾濁度的變化。圖4中較低的兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)顯示從第3周到第4周渾濁度增加。不過，這種增加歸因于圖4中上部?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表的相應(yīng)負(fù)荷的增加，并且這種燃料處理量的增加導(dǎo)致了所示的渾濁度非線性增加。沒有任何反電暈放電現(xiàn)象是在燃料中使用錳的直接結(jié)果。
含有燃燒裝置的電廠發(fā)電機(jī)能輸出與燃燒裝置內(nèi)燃燒的燃料量直接對(duì)應(yīng)的電力量。規(guī)定的燃燒裝置出來的燃燒排出氣渾濁度水平是發(fā)電裝置允許輸出電力量的有效限制。這次試驗(yàn)中，使用聲明的添加劑，發(fā)電廠的發(fā)電量大大提高，而不會(huì)超過規(guī)定的最高渾濁度水平。特別地，在進(jìn)行試驗(yàn)的電廠，在未超過規(guī)定的渾濁度水平時(shí)，發(fā)電量從初始的340MW增加到360MW。沒有錳添加劑，負(fù)荷增加到超過340MW時(shí)會(huì)超過規(guī)定的渾濁度水平。因此，正如所描述的，由于在燃燒裝置中使用了錳添加劑，發(fā)電廠發(fā)電效率的提高超過5％。
相關(guān)待審批申請(qǐng)，序列號(hào)10/322158，于2002年12月18號(hào)提出，討論了同一發(fā)電廠加熱爐試驗(yàn)確定的其它益處。這里作為參考結(jié)合使用。
應(yīng)理解本說明書或其權(quán)利要求書中任何地方用化學(xué)名稱提到的反應(yīng)物和組分，不管是單數(shù)還是復(fù)數(shù)，都以它們與另一種用化學(xué)名稱或化學(xué)類別(如基礎(chǔ)燃料、溶劑等)提及的物質(zhì)接觸前的存在形式來確認(rèn)。這與最后所得到的混合物、溶液或反應(yīng)介質(zhì)中發(fā)生的何種化學(xué)變化、轉(zhuǎn)化和/或反應(yīng)(即使有的話)沒有關(guān)系，因?yàn)檫@類變化、轉(zhuǎn)化和/或反應(yīng)是在依照本發(fā)明的條件將特定反應(yīng)物和/或組分放在一起而導(dǎo)致的正常結(jié)果。因此該反應(yīng)物和組分就被看作是進(jìn)行所需化學(xué)反應(yīng)(如有機(jī)金屬化合物的生成)或形成所需組合物(如添加劑濃縮物或含添加劑的燃料混合物)時(shí)要被放在一起的成分。還要認(rèn)識(shí)到添加劑組分可自身單獨(dú)地加入或混入基礎(chǔ)燃料，或/和作為用于形成預(yù)先形成的添加劑組合和/或次組合的組分。因此，根據(jù)本發(fā)明的公開內(nèi)容，即使下文中的權(quán)利要求按現(xiàn)在時(shí)態(tài)(“包括”(comprises)、“為”(is)等)提及物質(zhì)、組分和/或成分，其引用也是指在首次與一種或多種其它物質(zhì)、組分和/或成分摻合或混合前就已存在的物質(zhì)、組分或成分。物質(zhì)、組分或成分在摻合或混合操作過程中或隨后通過化學(xué)反應(yīng)或轉(zhuǎn)化可能會(huì)失去其原有特性的事實(shí)，對(duì)本發(fā)明公開內(nèi)容及其權(quán)利要求的準(zhǔn)確理解和了解是完全無關(guān)緊要的。
在本說明書中，引用了許多美國(guó)專利、公開出版的外國(guó)專利申請(qǐng)和/或出版的技術(shù)文章作為參考資料。所有這些引用文獻(xiàn)完整清楚地包含到本發(fā)明公開內(nèi)容中如同在這里完整提出。
本發(fā)明在實(shí)踐中允許多種變更。因而，前面的描述并不意在限制本發(fā)明到上面提供的特定實(shí)施例，也不應(yīng)作為限制性解釋。相反地，旨在覆蓋的范圍為隨后的權(quán)利要求書中提出的內(nèi)容以及根據(jù)法律所允許的等效內(nèi)容。
專利權(quán)所有人不打算向公眾展示所有已公開的實(shí)施方案，從而任何已披露的改變或變化可能未在字面上落入權(quán)利要求書的范圍，在等效原則下，它們都被認(rèn)為是本發(fā)明的一部分。
權(quán)利要求
1.一種提高用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器效率的方法，該方法包括向燃料中添加有效量的錳源以提高靜電除塵器效率。
2.一種提高用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器效率的方法，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的錳源以提高靜電除塵器效率。
3.一種減少用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器中反電暈放電的方法，該方法包括向燃料中添加有效量的錳源以減少靜電除塵器中的反電暈放電。
4.一種減少用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器中反電暈放電的方法，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的錳源以減少靜電除塵器中的反電暈放電。
5.一種減少用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器中反電暈放電的方法，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的至少一種選自過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬和堿土金屬、非金屬、鹵素、磷和硫的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的添加劑，以減少靜電除塵器中的反電暈放電。
6.一種減少用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器中反電暈放電的方法，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的充氧劑以減少靜電除塵器中的反電暈放電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求的方法，其中燃燒裝置選自任意的燃燒器、固定燃燒爐、廢物焚燒爐、柴油燃燒爐、汽油燃燒爐、電廠發(fā)電機(jī)、電廠加熱爐、任何類型的內(nèi)燃設(shè)備和外燃設(shè)備、鍋爐、熔爐、蒸發(fā)燃燒器、等離子燃燒系統(tǒng)、等離子電弧和能燃燒含烴燃料或在其內(nèi)部含烴燃料能被燃燒的設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求的方法，其中燃料選自柴油、生物柴油、生物柴油衍生燃料、合成柴油、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、醇、醚、煤油、低硫燃料、合成燃料、費(fèi)-托法合成燃料、液化石油氣、煤衍生燃料、煤、遺傳工程生物燃料和農(nóng)作物及其提取物、天然氣、丙烷、丁烷、無鉛動(dòng)力汽油、無鉛航空汽油、包含汽油沸程的烴和溶于燃料的氧化混合劑的新配方汽油、汽油、船用燃料、煤(塵或漿)、原油、煉油廠“殘油”及其副產(chǎn)品、原油提煉油、有害廢棄物、工廠切屑及廢料、木屑及鋸屑、農(nóng)業(yè)廢料、飼料、青貯料、塑料、有機(jī)廢棄物，及其混合物，以及其在水、乙醇和其它載體流體中的乳液、分散液和懸浮液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求的方法，其中錳源選自三羰基甲基環(huán)戊二烯合錳、三羰基環(huán)戊二烯合錳、雙環(huán)戊二烯合錳(manganocene)、雙烷基環(huán)戊二烯合錳、磺酸錳、苯酚錳、水楊酸錳、三羰基烷基環(huán)戊二烯合錳、三羰基有機(jī)錳衍生物、烷基環(huán)戊二烯合錳衍生物、中性和高堿性水楊酸錳、中性和高堿性苯酚錳、中性和高堿性磺酸錳、羧酸錳、以及它們的結(jié)合物與混合物。
10.一種適于在燃燒裝置內(nèi)燃燒以產(chǎn)生燃燒排出氣的燃料，所述的燃料包括有效量的錳源以提高從產(chǎn)生的燃燒排出氣中收集飛灰的靜電除塵器的效率。
11.一種用于在燃燒裝置內(nèi)燃燒產(chǎn)生燃燒排出氣的燃料的添加劑，所述的燃料添加劑包括有效量的錳源以提高從燃燒排出氣中收集飛灰的靜電除塵器的效率。
12.一種適于注入到燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中的添加劑，所述的添加劑包括有效量的錳源以提高從燃燒排出氣中收集飛灰的靜電除塵器的效率。
13.一種適于在燃燒裝置內(nèi)燃燒產(chǎn)生燃燒排出氣的燃料，所述的燃料包括有效量的錳源以減少?gòu)娜紵懦鰵庵惺占w灰的靜電除塵器中的反電暈放電。
14.一種用于在燃燒裝置內(nèi)燃燒產(chǎn)生燃燒排出氣的燃料的添加劑，所述的燃料添加劑包括有效量的錳源以減少?gòu)娜紵懦鰵庵惺占w灰的靜電除塵器中的反電暈放電。
15.一種適于注入到燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中的添加劑，所述的添加劑包括有效量的錳源以減少?gòu)娜紵懦鰵庵惺占w灰的靜電除塵器中的反電暈放電。
16.一種適于注入到燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中的添加劑，所述的添加劑包括至少一種一定量的選自過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬、堿土金屬、鹵素、磷和硫的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的添加劑，所述的添加劑的量能有效地減少?gòu)娜紵懦鰵庵惺占w灰的靜電除塵器中的反電暈放電。
17.一種適于注入到燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中的添加劑，所述的添加劑包括有效量的充氧劑以減少?gòu)南懦鰵庵惺占w灰的靜電除塵器中的反電暈放電。
18.根據(jù)權(quán)利要求10-17中任一權(quán)利要求的組合物，其中燃燒裝置選自任意一種燃燒器、固定燃燒爐、廢物焚燒爐、柴油燃燒爐、汽油燃燒爐、電廠發(fā)電機(jī)、電廠加熱爐、任何類型的內(nèi)燃設(shè)備和外燃設(shè)備、鍋爐、熔爐、蒸發(fā)燃燒器、等離子燃燒系統(tǒng)、等離子電弧和能燃燒含烴燃料或在其內(nèi)部含烴燃料能被燃燒的設(shè)備。
19.根據(jù)權(quán)利要求10-17中任一權(quán)利要求的組合物，其中燃料選自柴油、生物柴油、生物柴油衍生燃料、合成柴油、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、醇、醚、煤油、低硫燃料、合成燃料、費(fèi)-托法合成燃料、液化石油氣、煤衍生燃料、煤、遺傳工程生物燃料和農(nóng)作物及其提取物、天然氣、丙烷、丁烷、無鉛動(dòng)力汽油和無鉛航空汽油、包含汽油沸程的烴和溶于燃料的氧化混合劑的新配方汽油、汽油、船用燃料、煤(塵或漿)、原油、煉油廠“殘油”及其副產(chǎn)品、原油提煉油、有害廢棄物、工廠切屑及廢料、木屑及鋸屑、農(nóng)業(yè)廢料、飼料、青貯料、塑料、有機(jī)廢棄物，及其混合物，以及其在水、乙醇和其它載體流體中的乳液、分散液和懸浮液。
20.根據(jù)權(quán)利要求10-17中任一權(quán)利要求的組合物，其中錳選自三羰基甲基環(huán)戊二烯合錳、三羰基環(huán)戊二烯合錳、雙環(huán)戊二烯合錳(manganocene)、雙烷基環(huán)戊二烯合錳、磺酸錳、苯酚錳、水楊酸錳、三羰基烷基環(huán)戊二烯合錳、三羰基有機(jī)錳衍生物、烷基環(huán)戊二烯合錳衍生物、中性和高堿性水楊酸錳、中性和高堿性苯酚錳、中性和高堿性磺酸錳、羧酸錳、以及它們的結(jié)合物與混合物。
21.一種提高用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器效率的方法，該方法包括向燃燒空氣中添加有效量的錳源以提高靜電除塵器效率。
22.一種減少用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器中反電暈放電的方法，該方法包括向燃燒空氣中添加有效量的錳源以減少靜電除塵器中的反電暈放電。
23.一種減少用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器中反電暈放電的方法，該方法包括向燃燒空氣中添加有效量的至少一種選自過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬、堿土金屬、非金屬、鹵素、磷和硫的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的添加劑，以減少靜電除塵器中的反電暈放電。
24.根據(jù)權(quán)利要求21-23中任一權(quán)利要求的方法，其中燃燒裝置選自任意一種燃燒器、固定燃燒爐、廢物焚燒爐、柴油燃燒爐、汽油燃燒爐、電廠發(fā)電機(jī)、電廠加熱爐、任何類型的內(nèi)燃設(shè)備和外燃設(shè)備、鍋爐、熔爐、蒸發(fā)燃燒器、等離子燃燒系統(tǒng)、等離子電弧和能燃燒含烴燃料或在其內(nèi)部含烴燃料能被燃燒的設(shè)備。
25.根據(jù)權(quán)利要求21-23中任一權(quán)利要求的方法，其中燃料選自柴油、生物柴油、生物柴油衍生燃料、合成柴油、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、醇、醚、煤油、低硫燃料、合成燃料、費(fèi)-托法合成燃料、液化石油氣、煤衍生燃料、煤、遺傳工程生物燃料和農(nóng)作物及其提取物、天然氣、丙烷、丁烷、無鉛動(dòng)力汽油和無鉛航空汽油、包含汽油沸程內(nèi)的烴和溶于燃料的氧化混合劑的新配方汽油、汽油、船用燃料、煤(塵或漿)、原油、煉油廠“殘油”及其副產(chǎn)品、原油提煉油、有害廢棄物、工廠切屑及廢料、木屑及鋸屑、農(nóng)業(yè)廢料、飼料、青貯料、塑料、有機(jī)廢棄物，及其混合物，以及其在水、乙醇和其它載體流體中的乳液、分散液和懸浮液。
26.根據(jù)權(quán)利要求21-23中任一權(quán)利要求的方法，其中錳源選自三羰基甲基環(huán)戊二烯合錳、三羰基環(huán)戊二烯合錳、雙環(huán)戊二烯合錳(manganocene)、雙烷基環(huán)戊二烯合錳、磺酸錳、苯酚錳、水楊酸錳、三羰基烷基環(huán)戊二烯合錳、三羰基有機(jī)錳衍生物、烷基環(huán)戊二烯合錳衍生物、中性和高堿性水楊酸錳、中性和高堿性苯酚錳、中性和高堿性磺酸錳、羧酸錳、以及它們的結(jié)合物與混合物。
27.一種提高用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器效率的方法，該方法包括向燃料中添加有效量的錳源以減少靜電除塵器中的反電暈放電；和增加靜電除塵器電壓使其高于不含錳源的燃料燃燒時(shí)可用的最高有效電壓。
28.一種提高用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器效率的方法，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的錳源以減少靜電除塵器中的反電暈放電；和增加靜電除塵器使其電壓高于從不含錳源的燃燒排出氣中收集飛灰時(shí)可用的最高有效電壓。
29.一種提高用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器效率的方法，該方法包括向燃燒空氣中添加有效量的錳源以減少靜電除塵器中的反電暈放電；和增加靜電除塵器電壓使其高于不含錳源的燃燒空氣燃燒時(shí)可用的最高有效電壓。
30.一種提高用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器效率的方法，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的至少一種選自過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬、堿土金屬、非金屬、鹵素、磷和硫的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的添加劑，以減少靜電除塵器中的反電暈放電；和增加靜電除塵器電壓使其高于從不含所述量的至少一種選自過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬、堿土金屬、非金屬、鹵素、磷和硫的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的添加劑的燃燒排出氣中收集飛灰時(shí)可用的最高有效電壓。
31.一種提高發(fā)電廠發(fā)電效率的方法，其中發(fā)電廠具有用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器，該方法包括向燃料中添加有效量的錳源以提高發(fā)電廠發(fā)電效率。
32.一種提高發(fā)電廠發(fā)電效率的方法，其中發(fā)電廠具有用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器，該方法包括向燃燒空氣中添加有效量的錳源以提高發(fā)電廠發(fā)電效率。
33.一種提高發(fā)電廠發(fā)電效率的方法，其中發(fā)電廠具有用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的錳源以提高發(fā)電廠發(fā)電效率。
34.一種提高發(fā)電廠發(fā)電效率的方法，其中發(fā)電廠具有用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器，該方法包括向燃料中添加有效量的至少一種選自過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬、堿土金屬、非金屬、鹵素、磷和硫的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的添加劑，以提高發(fā)電廠發(fā)電效率。
35.一種提高發(fā)電廠發(fā)電效率的方法，其中發(fā)電廠具有用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器，該方法包括向燃燒空氣中添加有效量的至少一種選自過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬、堿土金屬、非金屬、鹵素、磷和硫的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的添加劑，以提高發(fā)電廠發(fā)電效率。
36.一種提高發(fā)電廠發(fā)電效率的方法，其中發(fā)電廠具有用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的至少一種選自過渡金屬、錒系元素、鑭系元素、堿金屬、堿土金屬、非金屬、鹵素、磷和硫的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的添加劑，以提高發(fā)電廠發(fā)電效率。
37.一種提高發(fā)電廠發(fā)電效率的方法，其中發(fā)電廠具有用于收集燃燒裝置內(nèi)燃料和燃燒空氣燃燒產(chǎn)生的燃燒排出氣中飛灰的靜電除塵器，該方法包括向燃燒排出氣中添加有效量的充氧劑以提高發(fā)電廠發(fā)電效率。
全文摘要
為了提高靜電除塵器收集飛灰的效率，向燃燒燃料、燃燒空氣或產(chǎn)生的燃燒排出氣中添加錳。另外，為了減少靜電除塵器內(nèi)另外可能發(fā)生的反電暈放電，向燃料、和/或燃燒空氣或燃燒排出氣流中添加錳或其它火焰抑制劑。
文檔編號(hào)B03C3/013GK1593776SQ03132758
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月17日
發(fā)明者A·A·阿拉迪, M·W·亞當(dāng)斯, S·A·法克特 申請(qǐng)人:乙基公司