PL 217842 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 217842 (21) Numer zgłoszenia: 400913 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 19.06.2007 (62) Numer zgłoszenia, z którego nastąpiło wydzielenie: 388481 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 19.06.2007, PCT/US07/071579 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 27.12.2007, WO07/149867 (51) Int.Cl. B01D 53/64 (2006.01) (54) Sposób usuwania rtęci z gazów spalinowych powstających podczas spalania węgla podbitumicznego lub lignitowego (30) Pierwszeństwo: 19.06.2006, US, 60/814,810 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 18.01.2010 BUP 03/13 (73) Uprawniony z patentu: MOBOTEC USA. INC., Orinda, US (72) Twórca(y) wynalazku: BRIAN HIGGINS, Walnut Creek, US KLAUS OEHR, Surrey, CA ERIC FISCHER, Orinda, CA (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.08.2014 WUP 08/14 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Anna Królikowska
2 PL 217 842 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania rtęci z gazów spalinowych powstających podczas spalania węgla podbitumicznego lub lignitowego w elektrowni węglowej. Ze względu na szkodliwość rtęci oraz uregulowania prawne ważną sprawą jest usunięcie rtęci ze spalin powstających w elektrowniach węglowych. W amerykańskim opisie patentowym nr US 6,808,692 (autor Oehr) przedstawiono wykorzystanie cząsteczkowych fluorowców takich jak chlor gazowy (CI 2 ) do przekształcania rtęci elementarnej (Hg 0 ) w chlorek rtęci (HgCl 2 ). Takie przekształcenie jest korzystne, ponieważ chlorek rtęci może być adsorbowany przez stałe substancje zasadowe, w szczególności stałe substancje zawierające tlenek wapnia (CaO) lub wodorotlenek wapnia (Ca(OH) 2 ). Taki sposób wytrącania rtęci jest zwykle przeprowadzany przed urządzeniami do gromadzenia cząstek stałych takich jak stacje filtrów workowych lub filtry elektrostatyczne. Technika Oehra nie jest jednak równie skuteczna w przypadku wszystkich rodzajów węgla. Technika Oehra nie umożliwia w pełni skutecznego usuwania rtęci w przypadku wtryskiwania 12 do 25 ppmv cząsteczkowego chloru do gazu spalinowego uzyskiwanego w wyniku spalania węgla podbitumicznego i lignitowego. Takie rodzaje węgla powodują podczas częściowego lub całkowitego spalania powstawanie zasadowych popiołów lotnych, co potwierdza ich zdolność do podniesienia wskaźnika ph mieszanin wody i popiołów lotnych do wartości przekraczających 7. Przedmiotowy wynalazek dotyczy obróbki spalin powstających podczas spalania różnych postaci węgla podbitumicznego i lignitowego. Węgiel podbitumiczny i lignitowy stanowi niemal połowę węgla spalanego w elektrowniach węglowych znajdujących się na terenie Kanady i Stanów Zjednoczonych. W amerykańskim opisie patentowym nr US 6,521,021 autorstwa Pennline a i innych przedstawiono proces z wykorzystaniem zgłębnika, obejmujący wykorzystanie częściowo spalonych cząstek węgla do usuwania rtęci z gazów spalinowych przed ich wprowadzeniem do urządzeń do gromadzenia cząstek stałych takich jak stacje filtrów workowych lub filtry elektrostatyczne. W amerykańskim opisie patentowym nr US 6,953,494 autorstwa Nelsona przedstawiono wykorzystanie bromowanego podłoża węglowego do regulacji zawartości węgla w gazach spalinowych. Wynalazek ten posiada następującą poważną wadę: główny składnik materiału węglowego stanowi węgiel, a w szczególności kosztowny sproszkowany węgiel aktywowany, na przykład korzystnie sproszkowany węgiel aktywowany (strona 6, wersy 10-11). Zobacz również strona 7, wersy 13-14 Istotną właściwością sorbentowego materiału podłożowego jest to, że w znaczącym stopniu składa się on z węgla. Nadmierne wykorzystywanie węgla jest niepożądane ze względu na to, że zanieczyszczenie powstającego popiołu lotnego wykorzystywanego jako domieszka do cementu, powoduje mięknięcie mieszanego cementu w niskich temperaturach oraz niepożądaną zmianę barwy. Wynalazek rozwiązuje problem usuwania rtęci z gazów spalinowych przez zastosowanie sposobu, który nie posiada wyżej wskazanych niedogodności. Istota sposobu usuwania rtęci z gazów spalinowych powstających podczas spalania węgla podbitumicznego lub lignitowego w elektrowni węglowej obejmującego etapy: wtryskiwania mieszaniny sproszkowanego węgla i powietrza do komory spalania, wydzielania strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazu przed dotarciem częściowo spalonego węgla do palnika, rozdzielania strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazu na strumień gazu obiegowego i strumień aktywowanego termicznie sorbentu z częściowo spalonego sproszkowanego węgla, ochłodzenia aktywowanego termicznie sorbentu oraz wtryskiwania fluorowca, według wynalazku, polega na tym, że, patrząc zgodnie kierunkiem przepływu, termicznie aktywowany sorbent i fluorowiec wprowadza się do gazów spalinowych za komorą spalania, oraz gromadzi się termicznie aktywowany sorbent, zawierający rtęć usuniętą z gazów spalinowych, w urządzeniu do gromadzenia cząstek stałych. Korzystnie etap wydzielania strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazu przed dotarciem częściowo spalonego węgla do palnika, przeprowadza się przez wprowadzenie do strefy spalania wydrążonej lancy, w której wytwarza się podciśnienie. Korzystnie etap wydzielania strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazu przeprowadza się przez wprowadzenie wydrążonej lancy do strefy spalania, a temperatura w strefie spalania mieści się w zakresie od 538 C do 1649 C (od 1000 F do 3000 F).
PL 217 842 B1 3 Korzystnie etap rozdzielania strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazów na strumień gazu obiegowego i strumień aktywowanego termicznie sorbentu przeprowadza się przez kierowanie strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazów do separatora gazu i cząstek stałych. Korzystnie etap wprowadzania termicznie aktywowanego sorbentu i fluorowca do gazów spalinowych za komorą spalania, przeprowadza się przez wtryskiwanie sorbentu i fluorowca do kanału zawierającego gazy spalinowe za pomocą urządzenia podającego. Korzystnie termicznie aktywowany sorbent i fluorowiec wprowadza się do gazów spalinowych za komorą spalania, gdzie temperatura gazów spalinowych nie przekracza 204 C (400 F). Opisano sposób skutecznego usuwania rtęci z węgla podbitumicznego i lignitowego. Sposób według niniejszego wynalazku obejmuje wtryskiwanie do gazów spalinowych fluorowca, który może mieć postać fluorowca cząsteczkowego lub atomowego albo cząsteczkowego prekursora fluorowca. Sposób ten obejmuje również wtryskiwanie do gazów spalinowych przed ich wprowadzeniem do urządzenia do gromadzenia cząstek stałych, wzbogaconych węglem zasadowych cząstek popiołu węglowego, które uzyskiwane są w wyniku częściowego spalania węgla. Etapy wtryskiwania mogą być przeprowadzane kolejno albo równocześnie. Te i inne aspekty niniejszego wynalazku staną się zrozumiałe dla specjalistów w dziedzinie po zapoznaniu się z poniższym opisem wykonań wynalazku, przy czym opis ten wykonano w odniesieniu do załączonego rysunku. Fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do realizacji sposobu według wynalazku. Fig. 2 przedstawia schemat blokowy obrazujący etapy przeprowadzania wariantu niniejszego wynalazku. W przedstawionym poniżej opisie takie same numery odnośników oznaczają takie same lub odpowiadające sobie elementy. W poniższym opisie określenia takie jak do przodu, do tyłu, w lewo, w prawo, w górę, w dół nie należy traktować jako ograniczenie wynalazku. Na fig. 1 przedstawiono jedno z wykonań elektrowni węglowej 10, w której realizowany jest sposób według niniejszego wynalazku. Elektrownia 10 posiada komorę spalania 12. Komora spalania 12 połączona jest z kominem 14 za pośrednictwem kanału 16. Gazy spalinowe utworzone podczas spalania węgla przemieszczają się kanałem 16 i są uwalniane przez komin 14. W sposobie według wynalazku węgiel podbitumiczny lub lignitowy 20 wtryskiwany jest do komory spalania 12. Wysokie temperatury panujące w komorze 12 powodują aktywację węgla i wywołują przemianę węgla, jednak aktywowany węgiel posiada na tym etapie niewielkie powinowactwo z rtęcią, co spowodowane jest wysoką temperaturą w komorze. Przed pełnym spaleniem część aktywowanego węgla jest usuwana z komory spalania 12 z wykorzystaniem zgłębnika 22. Rozmiar pobranych cząstek węgla może być podobny do rozmiarów cząstek węgla wtryskiwanych do komory spalania 12. Rozmiar ten może również ulec zmianie na skutek obróbki przeprowadzanej w komorze spalania 12. Zgłębnik 22 może mieć postać wprowadzanej do strefy spalania komory 12 wydrążonej lancy, w której wytwarzane jest podciśnienie. Podciśnienie może być tworzone z wykorzystaniem pompy gazowej (tu nie pokazanej) lub systemu próżniowego, strumieniowej pompy parowej, itp. Zgłębnik 22 może być wykonany z wielu różnych materiałów, włącznie ze stalą nierdzewną. W zgłębniku 22 umieszczanym w komorze spalania 12 może być wykorzystywane urządzenie chłodzące, co ma na celu ograniczenie dalszego utleniania się cząstek stałych. Zgłębnik 22 może na przykład posiadać komorę chłodzoną wodą, powietrzem lub parą, która otoczona jest osłoną wykonaną z warstwy odpornego na wysoką temperaturę materiału odblaskowego, dzięki czemu ograniczony jest transfer ciepła podczas wyciągania cząstek. Podczas działania zgłębnika 22 następuje wyprowadzanie z komory spalania 12 mieszaniny gazu oraz częściowo spalonych wzbogaconych węglem zasadowych cząstek popiołu węglowego powstałych w wyniku częściowego spalania węgla, przy czym dokonywane jest to z wykorzystaniem separatora 24 gazu i cząstek stałych takiego jak odpylacz cyklonowy (część gazowa może być ponownie wprowadzana do systemu w dowolnym pożądanym miejscu lub usuwana na zewnątrz systemu). Wzbogacony węglem zasadowy popiół węglowy powstały w wyniku częściowego spalania węgla wtryskiwany jest do kanału 16 elektrowni 10. Wtryskiwanie może być przeprowadzane w dowolnym miejscu znajdującym się pomiędzy komorą spalania 12 i urządzeniem do gromadzenia cząstek stałych 30. W korzystnym rozwiązaniu wtryskiwanie przeprowadzane jest z wykorzystaniem wtryskiwacza 32 w miejscu, w którym temperatura wynosi 204 C (400 F) lub mniej. Wtryskiwacz 32 może mieć na przykład postać śruby podającej lub strumieniowej pompy parowej, w której gazem napędza-
4 PL 217 842 B1 jącym jest powietrze. Termicznie aktywowane wzbogacone węglem zasadowe cząstki popiołu węglowego uzyskane w wyniku częściowego spalania węgla mogą być przed wtryskiwaniem ochładzane, co ma na celu zachowanie ich reaktywności i zapobieżenie dalszemu utlenianiu. Wzbogacone węglem zasadowe cząstki popiołu węglowego uzyskane w wyniku częściowego spalania węgla pochodzą ze spalania węgla podbitumicznego i lignitowego. Wzbogacone węglem zasadowe cząstki popiołu węglowego mogą również być uzyskiwane w wyniku częściowego spalania węgla oraz w wyniku połączenia niezasadowego popiołu węglowego (na przykład pochodzącego z bitumicznego węgla kamiennego) z zasadą lub zasadowym topnikiem (zobacz na przykład amerykański opis patentowy nr US 6,250,235 autorstwa Oehra i innych, w którym opisano pokrywanie niezasadowego popiołu węglowego alkalicznym topnikiem). Wzbogacone węglem zasadowe cząstki popiołu węglowego mogą być uzyskiwane w wyniku częściowego spalania węgla podbitumicznego lub lignitowego, który może być częściowo spalony na przykład w kąpieli zawiesinowej. W wykonaniach niniejszego wynalazku wykorzystywane jest wtryskiwanie fluorowca do kanału 16 za pośrednictwem wtryskiwacza 34. Cząsteczkowy fluorowiec lub atomowy albo cząsteczkowy prekursor fluorowca korzystnie ma postać chloru, bromu, jodu, fluoru lub ich mieszaniny, a w korzystniejszym rozwiązaniu chloru, bromu lub ich mieszaniny. Atomowy albo cząsteczkowy prekursor fluorowca może również zawierać halogenek lub sole tlenowe fluorowców na +1 stopniu utlenienia. Sól tlenowa fluorowca może stanowić sól chloru, bromu, jodu i ich mieszaniny. Może być stosowane poddanie wzbogaconych węglem zasadowych cząstek popiołu węglowego pochodzących z częściowego spalania węgla działaniu atmosfery zawierającej fluorowiec. Może to być przeprowadzane przed lub we wtryskiwaczu 32. Po takiej obróbce przeprowadzane jest wtryskiwanie wzbogaconych węglem zasadowych cząstek popiołu węglowego poddanych obróbce w atmosferze zawierającej fluorowiec do gazów spalinowych przed ich wprowadzeniem do urządzenia do gromadzenia cząstek stałych, dzięki czemu następuje adsorpcja przynajmniej części rtęci. Po przeprowadzeniu wtryskiwania, gazy spalinowe wprowadzane są do urządzenia do gromadzenia cząstek stałych 30 stanowiącego miejsce, w którym cząstki zawierające rtęć usuwane są przed uwolnieniem gazów spalinowych przez komin 14. W wykonaniach wynalazku urządzenie do gromadzenia cząstek stałych 30 ma postać filtra elektrostatycznego, lecz w innych wykonaniach wynalazku może być to stacja filtrów workowych lub filtr tkaninowy. Można również rozważać zastosowanie urządzenia do gromadzenia cząstek stałych w postaci systemu odsiarczania gazów spalinowych FGD. W zakresie niniejszego wynalazku mieści się wykorzystanie dowolnej kombinacji powyższych systemów. Na fig. 2 przedstawiono schemat blokowy obrazujący etapy przeprowadzania obróbki gazów spalinowych zawierających rtęć, pochodzących ze spalania węgla, według korzystnego wykonania niniejszego wynalazku. Blok 100 reprezentuje etap szacowania poziomu zawartości fluorowców w przeznaczonym do spalania węglu, co w korzystnym rozwiązaniu obejmuje oszacowanie poziomów zawartości chloru, na przykład według standardowej metody badania zawartości chloru w węglu D2361-02. Blok 102 reprezentuje etap szacowania jakości węgla pobieranego zgłębnikiem, co w korzystnym rozwiązaniu obejmuje oszacowanie zasadowości, na przykład wyrażonej wskaźnikiem ph, oraz zawartości zasadowego popiołu. Szacowanie jakości węgla może obejmować również inne parametry, na przykład zawartość węgla, wyniki pomiarów powierzchni BET itp. Etapy według bloków 100 i 102 mogą być przeprowadzane przed pobieraniem próbek za pomocą zgłębnika, na przykład w oparciu o skład węgla przed umieszczeniem go w komorze spalania, lub po pobraniu próbek za pomocą zgłębnika i przeprowadzeniu aktywacji termicznej. Blok 104 reprezentuje proces wtryskiwania fluorowca i wzbogaconych węglem zasadowych cząstek popiołu węglowego, uzyskanych w wyniku częściowego spalania węgla, do gazów spalinowych przed wprowadzeniem ich do urządzenia do gromadzenia cząstek stałych. Etap ten przeprowadzany jest, jeżeli stwierdzono, że ilości fluorowca są mniejsze niż z góry określony poziom, tj. poziom umożliwiający skuteczne usuwanie rtęci, oraz jeśli stwierdzono, że popiół węglowy posiada odpowiednią jakość, na przykład jest on zasadowy lub kwasowy, przy czym kwasowy może zawierać pewną ilość zasadowego popiołu. Korzystnie ilość wtryskiwanego fluorowca jest skorelowana z naturalną zawartością fluorowców w węglu. Jeżeli w węglu obecne są fluorowce, na przykład brom, dzięki czemu stężenie fluorowców w gazach spalinowych wynosi około 0,5 ppmv, pożądane może być wtryskiwanie bromu w ilości wystarczającej do uzyskania całkowitego stężenia fluorowców równego około 4 ppmv lub więcej. Podobnie, w zależności od naturalnej zawartości chloru w węglu możliwe jest wtryskiwanie ilości chloru wystarczającej do uzyskania całkowitego stężenia fluorowców w gazach spalinowych wynoszącego do około 25 ppmv, do około 20 ppmv, do około 15 ppmv lub do około 12 ppmv. W innych wykonaniach niniejszego wynalazku
PL 217 842 B1 5 korzystne może być również wtryskiwanie mieszaniny fluorowców, przy czym takie wykonania również mieszczą się w zakresie niniejszego wynalazku. Niniejszy wynalazek obejmuje sposób usuwania rtęci z gazów spalinowych pochodzących ze spalania węgla podbitumicznego lub lignitowego w elektrowniach węglowych. Sposób ten obejmuje wtryskiwanie do komory spalania mieszaniny sproszkowanego węgla i powietrza. Po przeprowadzeniu wtryskiwania, strumień częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazu jest usuwany przed dotarciem częściowo spalonego węgla do palnika. Usuwanie może być przeprowadzane przez wprowadzenie do strefy spalania wydrążonej lancy, do której doprowadzane jest podciśnienie. Ponieważ regulacja temperatury w strefie spalania może być trudna, możliwe jest uzyskiwanie dobrych rezultatów w przypadku wykorzystywania wykonań niniejszego wynalazku obejmujących usuwanie w różnych temperaturach. Zgłaszający stwierdzili jednak, że korzystne jest przeprowadzanie usuwania z obszarów strefy spalania, w których temperatura mieści się w zakresie od 538 C do 1649 C (od 1000 F do 3000 F), korzystniej mieści się w zakresie od 538 C do 1093 C (od 1000 F do 2000 F), jeszcze korzystniej mieści się w zakresie od 538 C do 816 C (od 1000 F do 1500 F). Węgiel i gaz wchodzące w skład strumienia rozdzielane są na strumień gazu obiegowego i strumień aktywowanego termicznie sorbentu. Rozdzielanie może być przeprowadzane na przykład przez skierowanie strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazów do separatora gazu/cząstek stałych. Strumień sorbentu jest ochładzany w celu uzyskania pożądanej temperatury. Fluorowiec jest wstrzykiwany do gazów spalinowych. Termicznie aktywowany sorbent i fluorowiec są kontaktowane z gazami spalinowymi za komorą spalania. Wprowadzanie może być przeprowadzane z wykorzystaniem urządzenia podającego, aby uzyskać wtryskiwanie sorbentu i fluorowca do kanału zawierającego gazy spalinowe. Wprowadzanie może być przeprowadzane w różnych temperaturach, na przykład gdy temperatura gazów spalinowych nie przekracza 204 C (400 F). W korzystniejszym rozwiązaniu temperatura ta nie przekracza 177 C (350 F), a jeszcze korzystniej nie przekracza 149 C (300 F). Ponieważ jednak regulacja temperatur w danej elektrowni węglowej może być trudna na tym etapie procesu, możliwe jest wykorzystywanie niniejszego wynalazku przy wyższych temperaturach, przy czym to również mieści się w zakresie pewnych wariantów niniejszego wynalazku. Następnie wykorzystywane urządzenie do gromadzenia cząstek stałych, dzięki któremu możliwe jest gromadzenie mieszaniny termicznie aktywowanego sorbentu i fluorowca zawierającej pewną ilość rtęci usuniętej z gazów spalinowych. Aby zademonstrować skuteczność i użyteczność niniejszego wynalazku przeprowadzono poniższe doświadczenia. Doświadczenie 1 Okazało się, że wykorzystanie wzbogaconych węglem zasadowych cząstek popiołu węglowego takich jak popiół pochodzący z częściowo spalonego kanadyjskiego węgla lignitowego uzyskany w wyniku wykorzystania techniki PennIine a i innych (24 gramy/godz.), w połączeniu z atmosferą zawierającą fluorowiec, na przykład 12-25 ppmv gazowego chloru cząsteczkowego umożliwia usuwanie do 60% rtęci z gazów spalinowych w stacji filtrów workowych wykonywanych z włókna szklanego, przy szybkości spalania kanadyjskiego węgla lignitowego wynoszącej 11,6 kg/godz. (25,6 funtów/godz.) Wtryskiwanie przeprowadzano przed stacją filtrów workowych w temperaturze 149 C (300 F). Doświadczenie 2 Okazało się, że wykorzystanie bromowanych wzbogaconych węglem zasadowych cząstek popiołu węglowego takich jak popiół pochodzący z częściowo spalonego kanadyjskiego węgla lignitowego ( węgiel pobrany za pomocą zgłębnika ) uzyskany w wyniku wykorzystania techniki Pernnline a przy zastosowaniu dawki 0,45 kg (1,0 funta) bromowanego i niebromowanego węgla na 28 tysięcy m 3 (milion stóp sześciennych) zawierających rtęć gazów spalinowych pochodzących ze spalania węgla lignitowego zapewnia usuwanie odpowiednio 74% i 65% rtęci z gazów spalinowych w stacji filtrów workowych wykonanych z włókna szklanego, przy średniej temperaturze w stacji filtrów workowych wynoszącej 138 C (281 F). Bromowane wzbogacone węglem zasadowe cząstki zawierały 4% wagowych bromu. Próbka bromowanych wzbogaconych węglem zasadowych cząstek przygotowana została przez umieszczenie pobranego za pomocą zgłębnika węgla pochodzącego z kanadyjskiego węgla lignitowego oraz ciekłego bromu w oddzielnych naczyniach szklanych w zamkniętym pojemniku, mieszanie pobranego za pomocą zgłębnika węgla z wykorzystaniem mieszadła indukcyjnego i poddanie go działaniu par bromu pochodzących z ciekłego bromu. Zawartość węgla w pobranym za pomocą zgłębnika węglu wynosiła 39% wagowych (w oparciu o węgiel niebromowany), co oznacza że zawartość zasadowego popiołu była równa 61% wagowych, czyli stanowił on większość masy. Skuteczność usuwania rtęci na stacji filtrów workowych bez wykorzystania węgla pobranego za pomocą zgłębnika
6 PL 217 842 B1 wynosiła 30%. Współczynnik ph niebromowanych zasadowych cząstek stałych zawierających węgiel wynosił 11, co świadczy o ich zasadowości (5 gramów węgla pobranego za pomocą zgłębnika w 20 ml wody demineralizowanej). Doświadczenie to dowodzi, że bromowanie wzbogaconych węglem zasadowych cząstek popiołu węglowego uzyskanych w wyniku częściowego spalania węgla zwiększa ich zdolność do wychwytywania rtęci w gazach spalinowych, nawet w przypadku niewielkiej ilości wtryskiwanego węgla, wynoszącej 0,17 kg (0,37 funta) na 28 tysięcy m 3 (milion stóp sześciennych). Stanowi to znaczącą zaletę w przypadku wykorzystywania lotnego popiołu w mieszanych cementach i betonie. Doświadczenie 3 Stwierdzono, że zastosowanie 3 ppmv gazowego bromu w gazach spalinowych pochodzących ze spalania kanadyjskiego węgla lignitowego zawierających niefluorowcowane bogate w węgiel zasadowe cząstek popiołu węglowego, takie jak popiół pochodzący z częściowo spalonego kanadyjskiego węgla lignitowego ( węgiel pobrany za pomocą zgłębnika ) uzyskany w wyniku wykorzystania techniki Pennline a, umożliwia usuwanie odpowiednio 70% i 58% rtęci z gazów spalinowych w stacji filtrów workowych wykonanych z włókna szklanego, przy średniej temperaturze w stacji filtrów workowych wynoszącej 133-134 C (271-273 F), przy czym odpowiednio przeprowadzano lub nie przeprowadzano wtryskiwania bromu przy takiej samej dawce pobranego za pomocą zgłębnika węgla wprowadzanego do gazów spalinowych. Niniejszy wynalazek umożliwia skuteczniejsze usuwanie rtęci skuteczniejszym usuwaniem rtęci z gazów spalinowych na drodze adsorpcji rtęci przez bogate w węgiel cząstki popiołu węglowego takie jak częściowo spalone wzbogacone węglem zasadowe cząstki popiołu węglowego poddane działaniu atmosfery zawierającej fluorowiec taki jak gaz zawierający cząsteczkowy chlor lub brom, gdzie usuwanie przeprowadzane jest przed wprowadzeniem gazów spalinowych do urządzenia do gromadzenia cząstek stałych takiego jak stacja filtrów workowych. Zwiększenie zasadowości węgla przez dokładne zetknięcie go z zasadowym popiołem (podbitumicznym lub lignitowym) powoduje zwiększenie koncentracji miejsc zawierających zasady Lewisa, co zapewnia zwiększoną absorpcję w obecności fluorowca w fazie gazowej lub fluorowcowanego węgla zasadowego. Oznacza to postęp w stosunku do istniejącej technologii. Fluorowcowanie węgla zasadowego może być ponadto rozszerzone również do węgla niezasadowego. Fluorowce cząsteczkowe (na przykład brom) są elektrofilowe (wyłapują elektrony). Zasadowe podłoża węglowe (na przykład fenolany dzięki jonizacji struktur fenolowych), hydroliza laktonów itp. fenolanów i karboksylanów są bardziej nukleofilowe (oddają elektrony), a zatem bardziej reaktywne względem elektrofilowych fluorowców. Te zjawiska, występujące samodzielnie lub w połączeniu ze sobą, powodują wyjątkową skuteczność wynalazku w porównaniu z istniejącą technologią. Pomimo, że liczbowe zakresy określające szeroki zakres wynalazku stanowią jedynie przybliżenia, wartości liczbowe podane w konkretnych przykładach są tak dokładne, jak to jest możliwe. Każda z wartości liczbowych obejmuje jednak pewien naturalny błąd będący wynikiem standardowego odchylenia pomiarów. Wszystkie ujawnione tu zakresy należy rozumieć jako obejmujące wszelkie możliwe podzakresy i wszystkie liczby znajdujące się pomiędzy wartościami krańcowymi. Na przykład w przypadku określenia zakresu jako od 1 do 10 należy traktować ten zakres jako obejmujący wszelkie możliwe podzakresy znajdujące się pomiędzy (włącznie z wartościami krańcowymi) wartością minimalną równą 1 i wartością maksymalną równą 10, czyli wszelkie podzakresy rozpoczynające się od wartości 1 lub większej, na przykład od 1 do 6,1, i kończące się na wartości 10 lub mniejszej, na przykład od 5,5 do 10, jak również obejmujący wszystkie możliwe podzakresy rozpoczynające się i kończące pomiędzy wartościami krańcowymi, na przykład od 2 do 9, od 3 do 8, od 3 do 9, od 4 do 7, i obejmujący wreszcie każdą z liczb 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 zawartą w zakresie. Dodatkowo każde określenie włączony do niniejszego opisu należy rozumieć jako włączony do niniejszego opisu w całości. Należy ponadto zauważyć, że stosowane w niniejszym opisie formy liczby pojedynczej należy rozumieć jako obejmujące również liczbę mnogą, chyba że wyraźnie i jednoznacznie zaznaczono inaczej.
PL 217 842 B1 7 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób usuwania rtęci z gazów spalinowych powstających podczas spalania węgla podbitumicznego lub lignitowego w elektrowni węglowej obejmujący etapy: wtryskiwania mieszaniny sproszkowanego węgla i powietrza do komory spalania; wydzielania strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazu przed dotarciem częściowo spalonego węgla do palnika; rozdzielania strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazu na strumień gazu obiegowego i strumień aktywowanego termicznie sorbentu z częściowo spalonego sproszkowanego węgla; ochłodzenia aktywowanego termicznie sorbentu; wtryskiwania fluorowca; znamienny tym, że patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu termicznie aktywowany sorbent i fluorowiec wprowadza się do gazów spalinowych za komorą spalania, oraz gromadzi się termicznie aktywowany sorbent, zawierający rtęć usuniętą z gazów spalinowych, w urządzeniu do gromadzenia cząstek stałych. 2. Sposób usuwania rtęci według zastrz. 1, znamienny tym, że etap wydzielania strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazu przed dotarciem częściowo spalonego węgla do palnika, przeprowadza się przez wprowadzenie do strefy spalania wydrążonej lancy, w której wytwarza się podciśnienie. 3. Sposób usuwania rtęci według zastrz. 1, znamienny tym, że etap wydzielania strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazu przeprowadza się przez wprowadzenie wydrążonej lancy do strefy spalania, a temperatura w strefie spalania mieści się w zakresie od 538 C do 1649 C. 4. Sposób usuwania rtęci według zastrz. 1, znamienny tym, że etap rozdzielania strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazów na strumień gazu obiegowego i na strumień aktywowanego termicznie sorbentu przeprowadza się przez kierowanie strumienia częściowo spalonego sproszkowanego węgla i gazów do separatora gazu i cząstek stałych. 5. Sposób usuwania rtęci według zastrz. 1, znamienny tym, że etap wprowadzania termicznie aktywowanego sorbentu i fluorowca do gazów spalinowych za komorą spalania, przeprowadza się przez wtryskiwanie sorbentu i fluorowca do kanału zawierającego gazy spalinowe za pomocą urządzenia podającego. 6. Sposób usuwania rtęci według zastrz. 1, znamienny tym, że termicznie aktywowany sorbent i fluorowiec wprowadza się do gazów spalinowych za komorą spalania, gdzie temperatura gazów spalinowych nie przekracza 204 C.
8 PL 217 842 B1 Rysunki
PL 217 842 B1 9
10 PL 217 842 B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)