(57)【要約】少なくとも1つの供給システムと、少なくとも1つの冷却システムと、少なくとも1つの分離システムとを含む、水銀除去システムおよびその方法を提供する。供給システムは、少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を排気流中に導入するように接続される。前記排気流は少なくとも1種類の排ガスおよび水銀を含み、排気流中の水銀の少なくとも一部は導入された選別されたフライアッシュ粒子に付着する。冷却システムは、排気流に対する供給システムの接続の前または後に排気流を冷却する。分離システムは、導入された選別されたフライアッシュ粒子の少なくとも一部を付着された水銀と共に排気流から分離して排出する。2010530306.tif 000003
2010530306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を排気流中に導入するように接続された少なくとも1つの供給システムであって、前記排気流が少なくとも1種類の排ガスおよび水銀を含み、前記排気流中の水銀の少なくとも一部が前記導入された選別されたフライアッシュ粒子に付着する、少なくとも1つの供給システムと、
前記排気流を冷却する少なくとも1つの冷却システムと、
前記導入された選別されたフライアッシュ粒子の少なくとも一部を前記付着された水銀と共に前記排気流から分離して排出する少なくとも1つの分離システムと、
を備える水銀除去システム。
【請求項２】
チャンバを有する少なくとも1つの反応器を更に備え、前記反応器が、冷却された排気流を受けるために冷却システムに接続されるとともに、導入された選別されたフライアッシュ粒子を前記反応器の前記チャンバ内で受けるために供給システムに接続される、請求項1記載のシステム。
【請求項３】
導入された選別されたフライアッシュ粒子の送り量を制御する少なくとも1つの計量装置を更に備える、請求項1記載のシステム。
【請求項４】
冷却システムに接続された、排気流を供給する少なくとも1つの石炭火力バーナを更に備える、請求項1記載のシステム。
【請求項５】
導入された選別されたフライアッシュ粒子が約3％以下のカーボン含有量を有する、請求項1記載のシステム。
【請求項６】
供給システムが、導入された選別されたフライアッシュ粒子に加えて活性炭を供給し、排気流中の水銀の少なくとも一部が前記活性炭に付着する、請求項1記載のシステム。
【請求項７】
排気流が選別されていない排出フライアッシュ粒子を更に含み、前記排気流中の水銀の少なくとも一部が前記選別されていない排出フライアッシュ粒子に付着する、請求項1記載のシステム。
【請求項８】
冷却システムが、水銀が気体状態のままである温度を下回る温度まで排気流を冷却する、請求項1記載のシステム。
【請求項９】
排気流中の水銀の少なくとも70％が排気流から分離される、請求項1記載のシステム。
【請求項１０】
少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を排気流中に導入するために少なくとも1つの供給システムを接続する工程であって、前記排気流が少なくとも1種類の排ガスおよび水銀を含み、前記排気流中の前記水銀の少なくとも一部が前記導入された選別されたフライアッシュ粒子に付着する、接続工程と、
前記排気流を冷却する少なくとも1つの冷却システムを接続する工程と、
前記導入された選別されたフライアッシュ粒子の少なくとも一部を前記付着された水銀と共に前記排気流から分離して排出するために少なくとも1つの分離システムを接続する工程と、
を含む、水銀除去システムを作製するための方法。
【請求項１１】
チャンバを有する少なくとも1つの反応器を、冷却された排気流を受けるために冷却システムに接続するとともに、導入された選別されたフライアッシュ粒子を前記反応器の前記チャンバ内で受けるために供給システムに接続する工程を更に含む、請求項10記載の方法。
【請求項１２】
導入された選別されたフライアッシュ粒子の送り量を制御するために少なくとも1つの計量装置を接続する工程を更に含む、請求項10記載の方法。
【請求項１３】
排気流を供給する少なくとも1つの石炭火力バーナを冷却システムに接続する工程を更に含む、請求項10記載の方法。
【請求項１４】
接続される供給システムが、約3％以下のカーボン含有量を有する選別されたフライアッシュ粒子を導入するように設定される、請求項10記載の方法。
【請求項１５】
供給システムが、導入された選別されたフライアッシュ粒子に加えて活性炭を供給するように接続され、排気流中の水銀の少なくとも一部が前記活性炭に付着する、請求項10記載の方法。
【請求項１６】
供給システムが、選別されていない排出フライアッシュ粒子を更に含む排気流に接続され、前記排気流中の水銀の少なくとも一部が前記選別されていない排出フライアッシュ粒子に付着する、請求項10記載の方法。
【請求項１７】
冷却システムが、水銀が気体状態のままである温度を下回る温度まで排気流を冷却するように設定される、請求項10記載の方法。
【請求項１８】
供給システムが、排気流中の水銀の少なくとも70％が前記排気流から分離されるように選別されたフライアッシュ粒子を導入するように設定される、請求項10記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を排気流中に導入する工程であって、前記排気流が少なくとも1種類の排ガスおよび水銀を含み、前記排気流中の前記水銀の少なくとも一部が前記導入された選別されたフライアッシュ粒子に付着する、導入工程と、
前記排気流を冷却する工程と、
前記導入された選別されたフライアッシュ粒子の少なくとも一部を前記付着された水銀と共に前記排気流から分離して排出する工程と、
を含む、水銀放出を制御するための方法。
【請求項２０】
冷却された排気流および導入された選別されたフライアッシュ粒子を少なくとも1つの反応器の少なくとも1つのチャンバ内で受ける工程を更に含む、請求項19記載の方法。
【請求項２１】
導入された選別されたフライアッシュ粒子の送り量を制御する工程を更に含む、請求項19記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも1つの石炭火力バーナから冷却システムへ排気流を供給する工程を更に含む、請求項19記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を導入する工程が、約3％以下のカーボン含有量を有する選別されたフライアッシュ粒子を導入する、請求項19記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を導入する工程が、前記導入された選別されたフライアッシュ粒子に加えて活性炭を導入することを更に含み、排気流中の水銀の少なくとも一部が前記活性炭に付着する、請求項19記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を導入する工程が、選別されていない排出フライアッシュ粒子を更に含む排気流中に前記少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を導入することを更に含み、前記排気流中の水銀の少なくとも一部が前記選別されていない排出フライアッシュ粒子に付着する、請求項19記載の方法。
【請求項２６】
排気流を冷却する工程が、水銀が気体状態のままである温度を下回る温度まで排気流を冷却する、請求項19記載の方法。
【請求項２７】
少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を導入する工程が、排気流中の水銀の少なくとも70％が前記排気流から分離されるように選別されたフライアッシュ粒子を導入する、請求項19記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般に、排気流からの水銀除去のためのシステムおよび方法に関し、特に、選別されたフライアッシュ粒子を使用する水銀除去システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
石炭中の微量元素としての水銀は、石炭火力発電所および他の石炭火力炉からの燃焼排ガスにおいて汚染物質となる。結果として、燃焼排ガスに含有される水銀（Hg）を捕捉するためのプロセスが開発されてきた。
【０００３】
例えば、開発されてきた1つのプロセスは、活性炭を燃焼排ガス中に注入して水銀を吸収する。このプロセスは、石炭中に含有される水銀全体の約90％までの捕捉率を報告する。残念ながら、活性炭は高価であり、したがって、水銀除去のためのその使用は、全体のコストを著しく増大させる。
【０００４】
石炭火力発電所からの燃焼排ガス中の水銀の懸案事項に加えて、処分されるようになっているフライアッシュ粒子および活性炭の混合物における水銀の存在も、地下水および地上水を汚染する可能性があるため、重要な規制事項となってきた。
【０００５】
活性炭を含まないフライアッシュは、それが特定の仕様（例えば、ASTM C618-05「コンクリートで用いる未加工または焼成された天然ポゾランおよび石炭フライアッシュのための標準仕様」において見出される仕様）を満たす場合には、コンクリートにおけるポルトランドセメントの部分的な代替物として使用される場合がある。活性炭を含まないフライアッシュをコンクリートで使用できない最も一般的な理由は、フライアッシュ中の過度な未燃カーボン含有物である。過度の未燃カーボンは、それがコンクリート形成で用いられる添加物を吸収して該添加物を効果のないものとしてしまうため、許容されない。しかしながら、水銀捕捉のための活性炭の付加後、アッシュは、それが未燃カーボン仕様を満たす場合であっても一般に使用できない。これは、活性炭が、フライアッシュにおいて通常見出される未燃カーボンよりも非常に大きな度合いまでコンクリート添加物を吸収するからである。
【０００６】
過度の未燃カーボンまたは付加された活性炭を伴うフライアッシュは、カーボン含有量を十分に減らすために、カーボンバーンアウトまたは他の熱フライアッシュ選別プロセスによってコンクリートで使用できるように選別されてもよい。カーボンバーンアウト技術は、米国特許第5,160,539号（特許文献1）および米国特許第5,399,194号（特許文献2）に開示されており、いずれの米国特許も参照によりそれらの全体が本明細書に組み入れられる。カーボンバーンアウトなどの熱選別プロセスは、最も吸着力があるカーボン粒子（一般的には、水銀捕捉のために注入される活性炭などの大きい表面積を有するカーボン粒子）を選択的に燃焼することで知られている。
【０００７】
参照によりその全体が本明細書に組み入れられるJoe CochranおよびVincent Giampaによる「Treatment of Mercury in Fly Ash by the CBOTM process」、Research Disclosure Journal、2003年の6月（非特許文献1）に開示されるように、カーボンバーンアウト技術は2つの異なる水銀処理形態をとるように構成され得る。
【０００８】
第1の形態に関しては、高カーボンフライアッシュ粒子がサイロから流動層燃焼器へと運ばれ、この場合、ファンが流動化・燃焼空気を流動層燃焼器へ提供する。本明細書において使用される「フライアッシュ粒子」は、フライアッシュの鉱物部分、およびこの鉱物部分に付着されたもしくは鉱物部分から分離されてもよい未燃カーボン、ならびに任意の活性炭またはフライアッシュの一部となった他の微粒子添加物の組み合わせを意味する。流動層燃焼器では、フライアッシュ粒子中のカーボンが連続的に燃焼して、生成物フライアッシュ粒子および燃焼排ガスが燃焼排ガス中の蒸発した水銀と共に流動層燃焼器から流出し、それにより、選別されたフライアッシュ粒子は本質的に水銀を含まない。選別されたフライアッシュ粒子および燃焼排ガスは、発電所の凝縮物（または、他の熱交換媒体）との熱交換によって300°F〜550°Fの温度まで冷却される。冷却中、最初にフライアッシュ粒子と共にあった蒸発した水銀は、もはや気化されず、元の選別されたフライアッシュ粒子へ戻る。これらの冷却された選別されたフライアッシュ粒子は、このときに水銀を本質的に含まない燃焼排ガスからサイクロンおよびバグハウス（または同様の機能を有する微粒子分離装置）によって分離される。水銀を伴う分離された選別されたフライアッシュ粒子は、ポルトランドセメントの直接的な代替物としての使用のために、保管および積み出し領域へと運ばれる。選別されたフライアッシュ粒子のコンクリートでの使用後、水銀は、実質的にコンクリートマトリクス内に隔離される。
【０００９】
第2の形態に関しては、流動層燃焼器から流出する蒸発した水銀を伴う排ガスが処理される。この排ガスを処理して水銀を除去するための2つのオプションが存在する。
【００１０】
第1のオプションにおいて、排ガスは、300°F〜550°Fなどの水銀の凝縮温度を十分下回る適切な温度、従来のバグハウスを通過するのに適した温度まで冷却される。水銀は、少量の選別されていないフライアッシュ粒子に対して凝縮されまたは吸収される。流動層燃焼器から洗い分けられるこれらの選別されていないフライアッシュ粒子は、活性炭の使用と同様に従来技術において水銀捕捉に役立つと考えられている25％〜50％の高いカーボン含有量を有する。次に、水銀を含有するこれらの選別されていないフライアッシュ粒子は水銀回収プロセスへと送られ、清浄された排ガスを他の工程のために使用できる。
【００１１】
第2のオプションにおいて、排ガスは、実質的に全ての水銀が気体状態のままである約1100°Fの最低温度まで冷却され、その後、洗い分けられたフライアッシュ粒子は高温バグハウスまたは同様の目的の他の微粒子捕捉装置で分離される。分離されたフライアッシュ粒子は更なるカーボン減少のために流動層へ戻され、一方、蒸発した水銀を含有する燃焼排ガスはオンサイト水銀回収プロセスへと送られる。例えば活性炭を用いた水銀の除去後、燃焼排ガスが他の工程のために戻されてもよい。
【００１２】
前述した第1の形態は、最初にフライアッシュ粒子中にあった水銀が失われずに最終的にカーボンバーンアウトプロセス後に選別されたフライアッシュ粒子と共に残存することを開示する。第2の形態は、蒸発した水銀が高いカーボン含有量の選別されていないフライアッシュ粒子に対して凝縮されまたは吸収される第1のオプション、および蒸発した水銀がフライアッシュ粒子から分離されて水銀回収プロセスへ送られる第2のオプションについて記載する。
【００１３】
したがって、活性炭の注入によってボイラ排ガスから水銀が捕捉され得ることは知られている。また、カーボンバーンアウトまたは他の熱フライアッシュ選別プロセスに晒される選別されていないフライアッシュ粒子中に最初にある水銀が最終的に選別された粒子と共に残存することも知られている。更に、熱フライアッシュ選別プロセス中に、25％〜50％の高いカーボン含有量を有する選別されていないフライアッシュ粒子に対して蒸発した水銀を凝縮できもしくは吸収でき、または蒸発した水銀を伴う燃焼排ガスをその後の水銀回収プロセスのためにフライアッシュ粒子から分離できることも知られている。
【００１４】
結果として、熱フライアッシュ選別プロセスを用いる場合であっても、従来技術は、排ガスから水銀を除去するべく、水銀を捕捉するために材料が排ガスに付加される場合、材料が高いカーボン含有量を有する必要があることを教示する。残念ながら、水銀を捕捉するための活性炭の使用は高価であり、フライアッシュ中の活性炭の付加は、結果として得られるフライアッシュを使用できるようにするための更なる熱選別を必要とする。したがって、本明細書において説明した公知の従来技術によって教示または示唆されていない、石炭火力バーナおよびボイラからの排気流中の新たな水銀放出物を捕捉するための有効かつ安価な代替案のための必要性が、明確に存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第5,160,539号
【特許文献２】米国特許第5,399,194号
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Joe CochranおよびVincent Giampaによる「Treatment of Mercury in Fly Ash by the CBOTM process」、Research Disclosure Journal、2003年の6月
【発明の概要】
【００１７】
概要
本発明の態様に係る水銀除去システムは、少なくとも1つの供給システムと、少なくとも1つの冷却システムと、少なくとも1つの分離システムとを含む。供給システムは、少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を排気流中に導入するように接続される。排気流は少なくとも1種類の排ガスおよび水銀を含み、排気流中の水銀の少なくとも一部が導入された選別されたフライアッシュ粒子に付着する。冷却システムは、選別されたフライアッシュ粒子を供給システムによって排気流へ導入する前または後に排気流を冷却する。分離システムは、導入された選別されたフライアッシュ粒子の少なくとも一部を付着された水銀と共に排気流から分離して排出する。
【００１８】
本発明の他の態様に係る水銀除去システムを形成するための方法は、少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を排気流中に導入するために少なくとも1つの供給システムを接続することを含む。排気流は少なくとも1種類の排ガスおよび水銀を含み、排気流中の水銀の少なくとも一部が導入された選別されたフライアッシュ粒子に付着する。少なくとも1つの冷却システムは、選別されたフライアッシュ粒子を供給システムによって排気流へ導入する前または後に排気流を冷却する。分離システムは、導入された選別されたフライアッシュ粒子の少なくとも一部を付着された水銀と共に排気流から分離して排出するように接続される。
【００１９】
本発明の他の態様に係る水銀放出を制御するための方法は、少なくとも選別されたフライアッシュ粒子を排気流中に導入する工程を含む。排気流は少なくとも1種類の排ガスおよび水銀を含み、排気流中の水銀の少なくとも一部が導入された選別されたフライアッシュ粒子に付着する。排気流は、選別されたフライアッシュ粒子を排気流へ導入する前または後に冷却される。導入された選別されたフライアッシュ粒子の少なくとも一部は、付着された水銀と共に、排気流から分離されて排出される。
【００２０】
本発明は、排気流中の水銀を捕捉するために材料を導入するための有効で安価なシステムおよび方法を提供する工程を含む多くの利点を提供する。本発明によれば、導入された選別されたフライアッシュ粒子を用いて、発電所ボイラ、もしくは他の炉などの石炭火力バーナからの直接の排気流中または燃焼排ガス中の水銀を捕捉することができる。これらの導入された選別されたフライアッシュ粒子は、活性炭よりも安価であり、それらの低いカーボン含有量、例えば約3％未満のカーボン含有量にもかかわらず、導入されるときに水銀を捕捉するのに非常に有効な予測できない結果を提供する。これらは排気流と共に流入する任意のフライアッシュ粒子と組み合わされるようになるため、フライアッシュ粒子の組み合わされたカーボン含有量は、組み合わされたフライアッシュ流がポルトランドセメントの直接的な代替物などの捕捉水銀を伴う他の有益な使用に供せられる前にカーボン含有量を減少させるための更なる処理をフライアッシュ熱選別プロセスで必要とするかどうかを決定する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】選別されたフライアッシュ粒子を使用する本発明の態様に係る水銀除去システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
詳細な説明
本発明の態様に係る水銀除去システム10が図1に示されている。水銀除去システム10は、冷却システム12、反応器14、選別されたフライアッシュ粒子の供給システム16、および分離システム18を含むが、水銀除去システム10は、他の形態をなす他の数およびタイプの構成要素を備えることができる。本発明は、材料を導入して排気流中の水銀を捕捉するための有効で安価なシステムおよび方法を提供する。
【００２３】
より具体的に図1を参照すると、この特定の態様では、排気流を供給するために石炭火力発電所ボイラ20が冷却システム12に接続されるが、石炭火力工業用炉などの他の排気流源を使用できる。この特定の態様では、冷却システム12は空気予熱器であるが、他のタイプの冷却システムを使用できる。排気流は、1つまたは複数の排ガス、蒸発した水銀、および選別されていない排出フライアッシュ粒子を含むが、排気流は、他の数およびタイプの要素を含むことができる。
【００２４】
冷却システム12は、排気流を受けるために石炭火力ボイラ20の排出24に接続される投入22を有するが、他の数およびタイプの接続を使用できる。また、冷却システム12は、排気流との熱交換プロセスのために空気を冷却システム12へ方向付けるファン28に接続される投入26も有するが、冷却のための他のタイプの流体を冷却システム12に導入することができまたは冷却システム12に内在させておくことができ、また、他のタイプの冷却システムを使用することができる。この特定の態様では、ファン28が押し込み送風機すなわちFDファンであるが、他のタイプの循環システムを使用できる。また、冷却システム12は、熱交換プロセス中に加熱された空気の一部を方向付けるために石炭火力バーナ20の投入32に接続される排出30を有するが、排出30は他の場所へと方向付けることができる。冷却システム12は、多量の蒸発した水銀が気体状態のままである一般的に約1100°Fの温度を下回る温度まで排気流を冷却するが、排気流は他の温度まで冷却され得る。
【００２５】
反応器14は、冷却された排気流を受けるために冷却システム12の排出38に接続される投入36を伴うチャンバ34を有するが、他の数およびタイプの接続を使用することができる。また、反応器14のチャンバ34は、選別されたフライアッシュ粒子の供給システム16の排出42に対して送りシステム44を介して接続される投入40を有するが、選別されたアッシュ粒子を排気流中に良好に分配するために複数の送り点などの他の数およびタイプの接続を使用できる。水銀が気体状態のままである温度を下回る温度まで排気流中の水銀が冷却されて、導入された選別されたフライアッシュ粒子が導入されると、排気流中の水銀は、導入された選別されたフライアッシュ粒子に付着するとともに、ある程度のものは、反応器14のチャンバ34内に在る、石炭火力ボイラ20からの任意の選別されていない排出フライアッシュ粒子にも付着する。結果として、排気流中の水銀のかなりの部分が除去される。この特定の態様では、石炭火力ボイラ20からの排気流中の水銀の実質的に全てが捕捉されるが、特定の用途に応じて、排気流中の水銀の約70％以上など、他の割合の水銀を捕捉することができる。
【００２６】
チャンバ34内に導入される導入された選別されたフライアッシュ粒子は、それらがポルトランドセメントの部分的な代替物としての使用に適するレベルまでそれらのカーボン含有量を減少させるべく予め処理されてしまっている。この特定の態様では、導入された選別されたフライアッシュ粒子が3％以下の低いカーボン含有量を有するが、選別されたフライアッシュ粒子は他の割合のカーボンを有することができる。内在するカーボンを酸化してカーボン含有量を許容レベルまで減少させることによってフライアッシュ粒子を熱的に選別するためのプロセスは当業者に周知であるため、本明細書においてはそれらについて説明しない。単なる一例として、フライアッシュ粒子を選別するための2つのそのような方法が米国特許第5,160,539号および米国特許第5,399,194号に開示されており、いずれの米国特許も参照によりそれらの全体が本明細書に組み入れられる。背景において既に述べたように、従来技術は、水銀を捕捉するために石炭火力ボイラからの排ガス中に活性炭を注入することを教示している。結果として、たとえあったとしても残存するカーボン含有量が低い材料、例えば導入された選別されたフライアッシュ粒子をうまく使用して水銀を捕捉することは、従来技術のこの教示内容から予測することはできない。
【００２７】
供給システム16は、排気流中の水銀を捕捉するために導入された選別されたフライアッシュ粒子を反応器のチャンバ34へ供給するが、選別されたフライアッシュ粒子のための他の粒子源を使用することができる。また、水銀の捕捉を支援するために、供給システム16は、選別されたフライアッシュ粒子と共に活性炭などの他の水銀捕捉材料を反応器14のチャンバ34へ供給してもよい。選別されたフライアッシュ粒子がチャンバ34内へ導入される速度を制御するために供給システム16とチャンバ34への入口40との間に送りシステム44が接続されるが、選別されたフライアッシュ粒子が導入される速度を制御するための他の様式ならびに他の数およびタイプの接続を使用できる。
【００２８】
この例では、導入された選別されたアッシュ粒子が供給システム16から反応器14のチャンバ34内へ導入されるが、導入された選別されたアッシュ粒子をシステム10の他の場所で導入することができる。例えば、導入された選別されたアッシュ粒子をボイラ20と冷却システム12との間の場所で導入することができる。この特定の例では、冷却システム12の上流側の導入された選別されたアッシュ粒子のためのこの導入点により、導入された選別されたフライアッシュ粒子は、反応器14のチャンバ34に流入する前に排気流と良好に混合されるようになる。
【００２９】
この特定の態様では、分離システム18が電気集塵器であるが、バグハウスなどの他のタイプの分離システムを使用できる。分離システム18は、選別されたフライアッシュ粒子に付着された多量の水銀と共に排気流を受けるために反応器14のチャンバ34の排出48に接続された投入46を有するが、他のタイプおよび数の接続を使用できる。分離システム18は、捕捉水銀を伴う選別されたフライアッシュ粒子および排ガスと共に流入する捕捉水銀を伴う選別されていないフライアッシュ粒子または活性炭粒子などの任意の他の粒子の両方を排気流中の残存ガスから分離して、捕捉水銀を伴う分離された選別されたおよび選別されていないフライアッシュ粒子を排出するとともに、ファンシステム50の助けによって排気流中の残存ガスを排出する。この特定の態様では、ファンシステム50が石炭火力発電所の吸出し送風機すなわちIDファンであるが、他のタイプの循環システムを使用できる。
【００３０】
ここで、図1を参照して、水銀除去システム10の動作について説明する。石炭は、石炭火力ボイラ20内で燃焼されて、少なくとも1種類の排ガス、蒸発した水銀、および選別されていないフライアッシュ粒子を含む排気流を生成するが、他のタイプの排気流を生成することができる。排気流は、石炭火力ボイラ20の排出24から、冷却システム12への投入22へと方向付けられる。
【００３１】
冷却システム12は、入口26を介して冷却システム12に導入されるファン28からの空気と共に、少なくとも1種類の排ガス、蒸発した水銀、および、選別されていないフライアッシュ粒子からなる排気流を受けるが、他のタイプおよび数の接続、ならびに他のタイプおよび数の冷却用流体を導入することができる。冷却システム12は、排気流と導入空気との間の熱交換プロセスによって排気流を冷却するが、排気流を冷却するための他の様式および他の流体を使用できる。この特定の態様において、冷却システム12は、蒸発した水銀が気体状態のままである一般的に約1100°Fの温度をかなり下回る温度である約250-350°Fまで排気流を冷却するが、排気流を他の温度まで冷却することができる。冷却システム12内での熱交換プロセスからの加熱空気は、冷却システム12の出口30から石炭火力ボイラ20の投入32へと方向付けられるが、加熱空気を他の場所へと方向付けることができる。
【００３２】
供給システム16の出口42から入口40を介してチャンバ34内へ方向付けられる選別されたフライアッシュ粒子と共に、冷却された排気流が冷却システム12の出口38から反応器14のチャンバ34への入口36へと方向付けられるが、他の数およびタイプの接続を使用することができる。送りシステム44は、選別されたフライアッシュ粒子がチャンバ34内へ導入される速度を制御するべく調整することができるが、選別されたフライアッシュ粒子が導入される速度を制御するための他の様式を使用することができる。また、水銀の捕捉を支援するために、活性炭などの他の水銀捕捉材料が選別されたフライアッシュ粒子と共に反応器14のチャンバ34内へ導入されてもよい。
【００３３】
水銀が気体状態のままである温度を下回る温度まで排気流中の水銀が冷却されて、選別されたフライアッシュ粒子がチャンバ34内に導入されると、排気流中の水銀のかなりの部分がチャンバ34内で選別されたフライアッシュ粒子に付着する。この特定の態様では、石炭火力ボイラ20からの排気流中の水銀の実質的に全てが捕捉されるが、特定の用途に応じて、排気流中の水銀の約70％以上など、他の割合の水銀を捕捉することができる。
【００３４】
次に、加えられた選別されたフライアッシュ粒子ならびに任意の選別されていないフライアッシュ粒子および／または活性炭粒子に水銀の実質的に全てが付着された状態の排気流は、チャンバ34の排出48から分離システム18の投入46へと方向付けられるが、他のタイプおよび数の接続を使用できる。次に、捕捉水銀を伴う選別されたフライアッシュ粒子ならびに任意の捕捉水銀を伴う任意の選別されていないフライアッシュ粒子および／または活性炭粒子の両方が分離システム18によって排気流中の残存ガスから分離されて排出されるが、分離された捕捉水銀を伴う選別されたフライアッシュ粒子ならびに任意の捕捉水銀を伴う任意の選別されていないフライアッシュ粒子および／または活性炭粒子を析出するための他の様式を使用できる。また、分離システム18内の排気流中の残存ガスはファンシステム50の助けによって引き出されるが、排気流中の残存ガスを引き出すための他の様式を使用できる。
【００３５】
したがって、本明細書においての議論によって示されるように、本発明は、発電所ボイラ、工業用ボイラまたは他の石炭火力炉などの石炭火力バーナからの排気流中の水銀を捕捉するための有効で安価なシステムおよび方法を提供する。本発明によれば、新たに導入された選別されたフライアッシュ粒子を用いて、石炭火力バーナからの直接の排気流または燃焼排ガス中の水銀の実質的な部分を捕捉することができる。これらの導入された選別されたフライアッシュ粒子は、活性炭よりも安価であり、ポルトランドセメントの直接的な代替物などの捕捉水銀を伴う他の有益な使用に供せられる前にカーボン含有量を減少させるための更なる処理を必要としない。しかしながら、任意の選別されていない排出フライアッシュ粒子が高いカーボン含有量を有する場合には、複合的なフライアッシュ流がそのような使用前に更なる処理を必要とする場合がある。
【００３６】
以上、本発明の基本的な概念について説明してきたが、当業者であれば明らかなように、前述した詳細な開示は、単なる一例として与えられているものであって、限定的なものではない。本明細書において明確に述べられていないが、様々な変形、改良、および変更がなされ、また、それらが当業者に意図される。これらの変形、改良、および、変更は、それによって示唆されるべく意図され、本発明の精神および範囲内に入る。また、処理要素またはシーケンスの列挙された順序、または、したがって、数字、文字、もしくは他の記号表示の使用は、特許請求の範囲に記載されたプロセスを特許請求の範囲で特定され得る順序を除く任意の順序に限定しようとするものではない。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲およびその同等物のみによって限定される。
【図１】
2010530306.tif 000004
【国際調査報告】
2010530306.tif 000005