СПОСОБ ОКИСЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ РТУТИ В ПРОЦЕССАХ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА Российский патент 2010 года по МПК B01D53/64 

Настоящее изобретение относится к процессам сжигания. Более конкретно настоящее изобретение относится к окислению элементной ртути в процессах сжигания.

Уровень техники

Сжигание углеродсодержащих веществ в промышленных сжигателях, печах и бойлерах часто приводит к образованию продуктов сгорания, содержащих различные ядовитые металлы. Хотя многие токсичные металлы образуются при этом в окисленной форме, которую можно при охлаждении сконденсировать в твердые частицы и отфильтровать с помощью соответствующего фильтра, многие вредные металлы, например элементная ртуть, могут оставаться после охлаждения в виде пара и их трудно собрать или выделить из обычного топочного газа и дымовых выбросов. Установлено, что только в Соединенных Штатах примерно 87% ртути, выделяющейся в атмосферу, происходит из антропогенных источников и 33% из них образуется в бойлерах, работающих на угле.

Пытались решить разными способами задачу выделения элементной ртути в процессах сжигания. Например, патенты US 5695726 и US 5569436 раскрывают удаление ртути, кадмия и их соединений из топочных газов мусоросжигателей путем контактирования отходящих газов с сухими щелочными веществами и сухим активированным углем, последующего отделения твердых веществ и получения газа, который пропускают через скруббер с циркулирующим раствором соляной кислоты, образующейся In situ в результате поглощения НСl из газа. Однако такой сложный способ зависит от присутствия достаточного количества НСl в отходящих газах для реакции с металлической ртутью и образования хлоридов металлов. Таким образом, топлива, содержащие мало НСl или не содержащие НСl, труднее обрабатывать без применения дорогих и вредных химических веществ, которые попадут в выбросы.

Патент US 6719828 раскрывает высокоемкий регенерируемый сорбент для удаления топочного газа, а также способы и системы для изготовления и использования такого сорбента. Филлосиликатный субстрат действует как носитель для тонкого слоя сульфида поливалентного металла. Сорбент готовят ионным обменом между силикатным субстратом и раствором, содержащим один или более поливалентных металлов. Однако производить такой регенерируемый растворитель сложно, а регенерация такого сорбента требует больших затрат времени.

Патент US 4889698 раскрывает способ удаления паров ртути и других вредных соединений из топочного газа мусоросжигательного завода путем суспендирования порошка активированного угля в топочном газе в сочетании с традиционным процессом распылительного поглощения, при котором кислотные компоненты топочного газа нейтрализуются щелочными поглотителями. Предполагается, что охлаждение топочных газов в процессе распылительного поглощения обеспечивает эффективную адсорбцию на порошке активированного угля.

Известно, что по сравнению с элементной ртутью, которую трудно улавливать в процессе сжигания, окисленную ртуть удаляют в скрубберах, особенно в мокрых скрубберах. Соответственно любой способ сжигания, который способствует превращению элементной ртути в окисленную ртуть, может уменьшить количество ртути, выделяющейся в окружающую среду вместе с топочными газами.

Существует потребность в новых способах сжигания топлив, с тем чтобы минимизировать эмиссию тяжелых металлов. Кроме того, существует необходимость в новых способах сжигания с окислением элементной ртути. Более того, необходимы способы сжигания, в которых элементная ртуть превращалась бы в окисленную ртуть, так как частицы окисленной ртути можно удалять в скрубберах, например в мокрых скрубберах и т.п. Кроме того, необходимы новые, сравнительно дешевые способы сжигания топлив, которые можно реализовать в имеющихся камерах для сжигания, бойлерах, печах для обжига и т.п. Необходимы также композиции для использования в процессах сжигания, которые промотируют превращение элементной ртути в окисленную ртуть.

Целью настоящего изобретения является преодоление недостатков предшествующего уровня техники.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к способам сжигания. Более конкретно настоящее изобретение относится к окислению элементной ртути в процессе сжигания.

Согласно настоящему изобретению предлагается способ уменьшения эмиссии тяжелых металлов в процессе сжигания, включающий

введение композиции, включающей любой силикат алюминия, неограничивающими примерами которого могут быть смектитовая глина, бентонит, каолинит, вермикулит и т.п., в камеру для сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже зоны сжигания в области горелки.

Также согласно настоящему изобретению предлагается способ окисления элементной ртути в процессе сжигания, включающий

введение композиции, включающей вышеуказанный силикат алюминия, или композиции, содержащей силикат алюминия и галогенсодержащее соединение, в камеру сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже зоны сжигания в области горелки.

В предпочтительном варианте композиция, включающая силикат алюминия, например смектитовую глину, бентонит и т.п., которую используют в способе по настоящему изобретению, состоит из светлоокрашенных частиц с кристаллической структурой, которые легко набухают и обладают хорошими коллоидными свойствами. Композиция, содержащая силикат алюминия, предпочтительно характеризуется следующими параметрами:

SiO₂ от примерно 51 до примерно 78 мас.%,

Аl₂O₃ от примерно 13 до примерно 27 мас.%,

Fе₂O₃ от примерно 1 до примерно 5 мас.%,

МgО от примерно 2 до примерно 3 мас.%,

СаО от примерно 0.1 до 3.0 мас.%,

Na₂O от примерно 1 до примерно 3 мас.%,

K₂O от примерно 0 до примерно 2 мас.%,

TiO от примерно 0 до примерно 0.5 мас.%,

FeO от примерно 0 до 0.5 мас.%;

Влага: менее примерно 12%;

рН от примерно 8 до примерно 11 при 5% твердых веществ;

Удельная плотность: примерно 2-3.

Ионообменные металлы:

Натрий: примерно 60-65 мэкв/100 г;

Кальций: примерно 10-30 мэкв/100 г;

Магний: примерно 5-20 мэкв/100 г;

Калий: примерно 1-5 мэкв/100 г.

Композиции могут также содержать необмениваемые ионы.

В следующем неограничивающем варианте настоящего изобретения предлагается бентонит, содержащий один или более из следующих компонентов:

SiO₂ от примерно 60% до примерно 65%;

Al₂O₃ от примерно 18% до примерно 25%;

Fе₂О₃ от примерно 3% до примерно 3.5%;

FeO от примерно 0.3% до примерно 0.4%;

МgО от примерно 2.5% до примерно 2.8%;

Na₂O от примерно 2% до примерно 3%;

СаО от примерно 0.5% до примерно 0.75%;

Следы от примерно 0.6% до примерно 0.8%;

Потери при сжигании (LOI) от примерно 5% до примерно 6%;

Влага: менее примерно 12%;

Размер сухих частиц: примерно 0.5-2% оставался на уровне 30 меш, примерно 3-30% оставался на уровне 40 меш, максимум примерно 12% частиц проходили через сито 200 меш.

рН: между примерно 8 и 11 при 5% твердых веществ;

Вязкость между 6 и 35 сПз при 6.25% твердых веществ.

Также предлагается добавлять в алюмосиликатную композицию, например, смектитовую глину, бентонит и т.п., одно или более галогенсодержащих соединений с образованием алюмосиликатной композиции и галогенсодержащего соединения. В предпочтительном варианте галогенсодержащее соединение представляет собой соль, например морскую соль. В альтернативном варианте галогенсодержащее соединение представляет собой хлорид натрия. Галогенсодержащая композиция может присутствовать в таком количестве, чтобы содержание галогена составляло примерно 1000-10000 м.д. Не обращаясь к теории, можно полагать, что такие соли могут способствовать процессу окисления, особенно если топливо, например уголь и т.п., содержит мало этих элементов. В способе по настоящему изобретению можно применять другие разновидности бентонита, которые отличаются по своим характеристикам от приведенного выше.

Настоящее изобретение также предполагает, что алюмосиликатная композиция, неограничивающим примером которой является смектитовая глина, бентонит и т.п., введенная в камеру ниже зоны сжигания в области горелки, может снизить эмиссию других металлов помимо ртути из камеры сжигания. В неограничивающем примере алюмосиликатная композиция может снизить эмиссию ванадия, никеля, кадмия или их комбинаций. Соответственно настоящее изобретение предлагает способ снижения эмиссии одного или более металлов в процессе сжигания путем введения алюмосиликатной композиции в камеру сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже зоны сжигания в области горелки. В предпочтельном варианте способ сжигания включает мокрый скруббер и т.п., способный удалять соединения окисленной ртути, в неограничивающем примере хлориды ртути, из топочных газов.

Также предлагаемый в настоящем изобретении способ сжигания, как показано выше, может использовать одно или более топлив, например нефть, уголь, твердые отходы, биомедицинские отходы, воск или их комбинацию и не только. Можно использовать любой тип топлива, который может выделять элементную ртуть или другие тяжелые металлы или соединения, содержащие тяжелые металлы.

Также предлагаемый в настоящем изобретении способ сжигания, как показано выше, может включать одну или более камер сжигания, бойлеров, обжиговых печей, камер дожигания, циклонов, фильтров, теплообменников, тканевых фильтров (пылеуловителей), электростатических осадителей, скрубберов, включая мокрые скрубберы, сухие скрубберы и т.п., дымовых труб или любых их комбинаций. В предпочтительном варианте способ сжигания включает использование мокрого скруббера.

Настоящее изобретение также охватывает способ, как показано выше, в котором алюмосиликатную композицию, например смектитовую глину, бентонит и т.п., вводят в процесс сжигания в области бойлера, температура в котором составляет от примерно 500°С до примерно 1300°С.

Настоящее изобретение также охватывает вышеуказанный способ, в котором алюмосиликатную композицию, например смектитовую глину, бентонит и т.п., добавляют в соотношении (бентонит: масса золы в топливе) от примерно 0.00001:1 (масс./масс.) до примерно 1:1 (масс./масс.).

Настоящее изобретение также включает в себя вышеуказанный способ, в котором алюмосиликатную композицию и галогенсодержащее соединение добавляют в соотношении (бентонит: масса золы в топливе) от примерно 0.00001:1 (масс./масс.) до примерно 1:1 (масс./масс.).

Кроме того, алюмосиликатная композиция, например смектитовая глина, бентонит и т.п., которую можно предпочтительно использовать, содержит частицы размером в интервале примерно 150-200 меш; в неограничивающем примере бентонит может содержать частицы с размером примерно 400, 350, 325, 300, 250, 200, 190, 180, 170, 160 или примерно 150 меш или любого размера в этом интервале. Менее предпочтительны частицы размером более 150 меш, в неограничивающем примере размерами 50, 60, 70, 80, 90 или 100 меш или любого размера в этом интервале. Однако частицы размером 110, 120, 130, 140 меш или любого размера в этом интервале также можно использовать. Кроме того, размер частиц бентонита может быть определен интервалом из любых двух приведенных выше значений.

Настоящее изобретение также включает в себя композицию, содержащую силикат алюминия и галогенсодержащее соединение, с размерами частиц, указанными выше. Кроме того, композиция может содержать частицы в интервале размеров, определенном любыми двумя приведенными значениями.

Алюмосиликатную композицию, например смектитовую глину, бентонит и т.п., и/или композицию, содержащую силикат алюминия и галогенсодержащее соединение, можно вводить в процесс сжигания любым способом, известным специалистам. В предпочтительном неограничивающем варианте алюмосиликатную композицию и/или композицию, содержащую силикат алюминия и галогенсодержащее соединение, вводят пневматической подачей.

Данное краткое описание изобретения не обязательно включает все особенности изобретения, но изобретение также допускает дополнительное комбинирование приведенных особенностей.

Описание предпочтительного варианта

Следующее описание представляет собой предпочтительный вариант осуществления изобретения только в качестве неограничивающего примера, который не лимитирует сочетание особенностей, которые необходимо эффективно реализовать.

Настоящее изобретение предлагает способ снижения эмиссии тяжелых металлов в процессе сжигания, включающий

введение алюмосиликатной композиции в камеру для сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже зоны сжигания в области горелки.

В альтернативном варианте настоящее изобретение предлагает способ снижения эмиссии элементной ртути в процессе сжигания, включающий

введение алюмосиликатной композиции в камеру для сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже зоны сжигания в области горелки.

В альтернативном варианте настоящего изобретения предлагается способ превращения элементной ртути в окисленную ртуть в процессе сжигания, включающий

введение алюмосиликатной композиции в камеру для сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже зоны сжигания в области горелки.

Термин «зона сжигания в области горелки» означает объем пространства вблизи пламени горелки, в котором происходит сжигание топлива.

Термин «алюмосиликатная композиция» означает композицию, содержащую алюминий и силикат. Неограничивающая алюмосиликатная композиция может содержать смектитовую глину, например бентонит или монтмориллонит (кальциевый или натриевый или их комбинацию), каолинит или силикат алюминия-железа, например магний-алюминий - железосиликат, включая, но не ограничиваясь этим, вермикулит или их любые комбинации. В одном неограничивающем варианте алюмосиликатная композиция содержит смектитовую глину. В другом варианте композиция включает бентонит. В еще одном варианте бентонит представляет собой кальциевый бентонит, натриевый бентонит или их комбинацию. В предпочтительном варианте бентонит представляет собой натриевый бентонит, более предпочтительно светлоокрашенный натриевый бентонит. В еще одном варианте алюмосиликатная композиция включает вермикулит.

Предпочтительно добавлять алюмосиликатную композицию, например смектитовую глину, бентонит или т.п., в одну или более областей, где возможно химическое, физическое или и то и другое взаимодействие с компонентами процесса сжигания, например с сжигаемыми газами и т.п., и не только.

В предпочтительном варианте алюмосиликатная композиция, например смектитовая глина, бентонит или т.п., которую используют в способе по данному изобретению, характеризуется содержанием светлоокрашенных частиц вещества с кристаллической структурой, которое легко набухает и обладает хорошими коллоидными свойствами. Алюмосиликатная композиция предпочтительно содержит один или более или все следующие компоненты:

SiO₂ от примерно 51 до примерно 78 мас.%,

Аl₂О₃ от примерно 13 до примерно 27 мас.%,

Fе₂О₃ от примерно 1 до примерно 5 мас.%,

МgО от примерно 2 до примерно 3 мас.%,

СаО от примерно 0.1 до 3.0 мас.%,

Na₂O от примерно 1 до примерно 3 мас.%,

K₂О от примерно 0 до примерно 2 мас.%,

TiO от примерно 0 до примерно 0.5 мас.%,

FeO от примерно 0 до 0.5 мас.%;

Влага: менее примерно 12%;

рН от примерно 8 до примерно 11 при 5% твердых веществ;

Удельная плотность: примерно 2-3.

Ионообменные металлы:

Натрий: примерно 60-65 мэкв/100 г;

Кальций: примерно 10-30 мэкв/100 г;

Магний: примерно 5-20 мэкв/100 г;

Калий: примерно 1-5 мэкв/100 г.

Композиции могут также содержать необмениваемые ионы.

Дополнительные характеристики алюмосиликатной композиции, в частности бентонитов, которую можно использовать в данном изобретении, приведены в примере 2.

В следующем неограничивающем варианте алюмосиликатная композиция представляет собой бентонит, который характеризуется одним или более или всеми следующими параметрами:

SiO₂ от примерно 60% до примерно 65%;

Al₂O₃ от примерно 18% до примерно 25%;

Fе₂О₃ от примерно 3% до примерно 3.5%;

FeO от примерно 0.3% до примерно 0.4%;

МgО от примерно 2.5% до примерно 2.8%;

Na₂O от примерно 2% до примерно 3%;

СаО от примерно 0.5% до примерно 0.75%;

Следы от примерно 0.6% до примерно 0.8%;

Потери при сжигании (LOI) от примерно 5% до примерно 6%;

Влага: менее примерно 12%;

Размер сухих частиц: примерно 0.5-2% оставался на уровне 30 меш, примерно 3-30% оставался на уровне 40 меш, максимум примерно 12% частиц проходили через сито 200 меш.

рН: между примерно 8 и 11 при 5% твердых веществ;

Вязкость между 6 и 35 сПз при 6.25% твердых веществ.

Также показано, что в алюмосиликатную композицию, например в смектитовую глину, бентонит и т.п. и не только в эти компонеты, можно добавить одно или более галогенсодержащих соединений с образованием композиции, содержащей силикат алюминия и галогенсодержащее соединение. В предпочтительном неограничивающем варианте галогенсодержащее соединение представляет собой соль, например морскую соль.

Термин «морская соль» означает соли и другие компоненты, которые остаются после выпаривания морской воды. Морская вода по всему миру имеет похожие свойства. Анализ морской воды специалист может провести, например, как описано у Sverdrup, Johnson and Fleming (1942, The Oceans pages 176 and 177). Как раскрыто в US 5074901, морская вода в Нью-Йорке оказалась похожей на другие виды морской воды и имеет состав, приведенный в примере 3. Таким образом, настоящее изобретение предлагает использование морской соли, включая, но не ограничиваясь этим, морскую соль, которая имеет состав, приведенный в примере 3. Кроме того, настоящее изобретение предлагает использование морской соли разных составов, которые отличаются одним или всеми компонентами и/или указанными количествами компонентов. В неограничивающем примере морская соль, используемая в настоящем изобретении, может отличаться на порядок по содержанию любого одного или всех указанных компонентов. Однако предпочтительно, чтобы содержание натрия и хлорида изменялось менее чем примерно на 50% от указанных количеств. Кроме того, в морской соли могут присутствовать другие компоненты, не указанные в приведенной таблице, например калий или иод и не только.

В альтернативном неограничивающем варианте галогенсодержащее соединение представляет собой хлорид натрия. Рассматриваются также другие галогенсодержащие соединения, включая галогенсодержащие соединения, отличные от солей.

Предпочтительно, чтобы галогенсодержащие соединения присутствовали в таком количестве, чтобы общее количество галогена в композиции находилось в интервале примерно 500-20000 м.д., более предпочтительно примерно 1000-10000 м.д. или в любом количестве в этих интервалах. Однако настоящее изобретение предлагает содержание галогена в 500, 750, 1000, 1250, 1500, 1750, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 7500, 8000, 8500, 9000, 9500, 10000, 11000, 12000, 13000, 14000, 15000, 16000, 17000, 18000, 19000 или 20000 м.д. или в любом количестве в этом интервале. Кроме того, содержание галогена может быть определено интервалом из любых двух приведенных выше значений.

Не обращаясь к теории, можно полагать, что галогенсодержащие соединения, в неограничивающем примере соли и т.п., могут способствовать процессу окисления, особенно если топливо, например уголь и т.п., отличаются низким процентным содержанием этих элементов.

Алюмосиликатную композицию, в неограничивающем примере смектитовую глину, бентонит и т.п., можно применять после ряда операций и обработок, например сушки, дробления, измельчения, разделения фракций по размеру, растирки или комбинации таких операций. Алюмосиликатную композицию можно также обработать или соединить с одним или более дополнительными реагентами, в неограничивающем примере кислотами, кальцинированной содой, органическими веществами, полимерами, солями, предпочтительно галогенсодержащими солями, например хлоридом натрия или т.п., или их комбинацией. Конкретные соединения или химикаты, которые можно добавлять или применять при обработке алюмосиликатной композиции, включают, но не ограничиваются этим, хлорид натрия, галогенсодержащие соединения, галогенсодержащие соли, оксид алюминия (Аl₂О₃), алюминат натрия, оксид бора, оксид меди, оксид железа, диоксид магния, персульфат натрия, метасиликат натрия, н-аминоэтилэтаноламин, магнийсодержащие соединения, ацетат магния, нитрат магния, фосфаты, фосфаты щелочных металлов, тринатрийфосфат, соли аммония, хлорид аммония, нитрат аммония, сульфат аммония, фосфат аммония, калийсодержащие соединения, ацетат калия, нитрат калия, фосфаты щелочных и щелочноземельных металлов, карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов или их смеси. В случае, когда добавлены эти химикаты, предпочтительно, чтобы одно или более из химических соединений составляло менее примерно 20 мас.% композиции, более предпочтительно менее примерно 15% композиции, еще более предпочтительно менее примерно 5% композиции. Однако в отдельных в неограничивающих вариантах композиция настоящего изобретения может содержать один или более дополнительных компонентов в количестве 0,1%, 1%, 5%, 10%, 15%, 20% или в любом количестве в этом интервале от общей массы композиции, содержащей алюминий и силикат.

Способ сжигания заключается в сжигании по меньшей мере одного топлива. Топливо, применяемое в способе сжигания, может включать любое топливо, которое содержит и/или выделяет при сжигании элементную ртуть. В предпочтительном неограничивающем варианте топливом является уголь, включая, но не только, битумный, суббитумный уголь, лигнит или их комбинацию. Конкретные неограничивающие примеры североамериканских углей включают низкосернистый уголь США, уголь Кентукки, уголь Dyenergy, угли Great River Energy, лигнит Thunder Bay, лигнит Saskatchewan или их комбинации. Однако можно использовать любой уголь или смесь углей из любого региона или регионов мира. Кроме того, способ настоящего изобретения также предлагается для снижения эмиссии тяжелых металлов при сжигании мусора или нефти, твердых отходов, биомедицинских отходов, воска, лигноцеллюлозных веществ, древесины, черного щелока, сульфитного щелока или их комбинации.

Также показано, что топливо может содержать другие металлы, например тяжелые металлы и т.п. и не только, которые могут выделяться при сжигании топлива. Например, топливо может содержать ванадий, никель, кадмий или их комбинации и не только их. В таких случаях способ настоящего изобретения можно использовать для снижения эмиссии одного или более металлов в процессе сжигания.

Алюмосиликатную композицию, в неограничивающем примере смектитовую глину, бентонит и т.п., добавляют в процессе сжигания в одну или более областей ниже или вне зоны сжигания в области горелки. В целом процесс сжигания можно рассматривать как «проточную» систему, в которой топливо сжигают с образованием различных продуктов, включая горячие топочные газы и т.п. Продукты сжигания могут проходить и необязательно взаимодействовать с одним или более добавочными компонентами системы сжигания, которые включают в неограничивающем примере одну или более камер дожигания, циклоны, фильтры, теплообменники, тканевые фильтры (пылеуловители), электростатические осадители, скрубберы, например сухие скрубберы, мокрые скрубберы и т.п. и не только, дымовые трубы или их комбинации. Обычно, но не всегда, температуру системы сжигания понижают по сравнению с основной зоной сжигания в области горелки, в которую поступают продукты сжигания. В неограничивающем примере бойлера, сжигающего уголь, в зоне сжигания в области горелки поддерживается температура примерно 1500°С. Предлагается добавлять алюмосиликатную композицию, например смектитовую глину, бентонит и т.п., до или после этой зоны, предпочтительно на участке бойлера с температурой примерно 500-1300°С, предпочтительно примерно 600-1200°С, более предпочтительно примерно 700-1100°С, более предпочтительно примерно 1100°С. Однако композицию можно вводить в процесс сжигания примерно при одной или более температурах в указанных выше неограничивающих интервалах, например примерно при 500°С, 550°С, 600°С, 650°С, 700°С, 750°С, 800°С, 850°С, 900°С, 950°С, 1000°С, 1050°С, 1100°С, 1150°С, 1200°С, 1250°С и 1300°С или при любой температуре в этих интервалах. Также предлагается вводить композицию в процесс сжигания в интервале температур, определенном любыми двумя значениями, приведенными выше.

Количество алюмосиликатной композиции, например смектитовой глины, бентонита и т.п., которую вводят в процесс сжигания, можно варьировать в зависимости от количества элементной ртути, которая может выделяться при сжигании топлива, и количества хлора и других галогенов, содержащихся в топливе. Однако соотношение алюмосиликатной композиции, например смектитовой глины, бентонита и т.п., и золы топлива может составлять от примерно 0.00001:1 (масс./масс.) до примерно 1:1 (масс./масс.), более предпочтительно от примерно 0.0001:1 до примерно 0.5:1 и более предпочтительно от примерно 0.001:1 до примерно 0.25:1. Обычно большинство топлив содержит золу в количестве 5-25 мас.%. В одном неограничивающем варианте настоящего изобретения соотношение алюмосиликатной композиции и угольной золы составляет примерно 1:1. В альтернативном варианте соотношение алюмосиликатной композиции и угольной золы составляет 0.5:1. Однако настоящее изобретение показывает, что соотношение алюмосиликатной композиции и угольной золы может составлять примерно 0.00001:1, 0.00005:1, 0.0001:1, 0.0005:1, 0.001:1, 0.005:1, 0.01:1, 0.05:1, 0.1:1, 0.5:1, 1:1 или любую величину в этом интервале. Кроме того, настоящее изобретение показывает, что соотношение алюмосиликатной композиции и угольной золы может определяться интервалом из любых двух приведенных выше значений.

Также особо предлагается, чтобы соотношение алюмосиликатной композиции, в состав которой входит галогенсодержащее соединение, и угольной золы составляло примерно 0.00001:1, 0.00005:1, 0.0001:1, 0.0005:1, 0.001:1, 0.005:1, 0.01:1, 0.05:1, 0.1:1, 0.5:1, 1:1 или любое соотношение в этом интервале. Кроме того, настоящее изобретение предлагает, чтобы соотношение алюмосиликатной композиции, в состав которой входит галогенсодержащее соединение, и угольной золы находилось в интервале, определенном любыми из приведенных выше значений.

Алюмосиликатную композицию, например смектитовую глину, бентонит и т.п., можно вводить в процесс сжигания любым способом, известным специалистам. Например, композицию можно подавать из контейнера, бункера и т.п. через шнековый питатель в линию пневматической подачи, снабженную воздуходувкой или компрессором, и подавать в бойлер в соответствующем месте ниже зоны сжигания в области горелки.

Кроме того, предпочтительно, чтобы алюмосиликатная композиция содержала частицы размером между примерно 200 и 325 меш или больше. Например, алюмосиликатная композиция может содержать частицы такого размера, которые проходят через сита 400, 350, 300, 250, 200, 190, 180, 170, 160 меш, примерно 150 меш или любое число меш в этом интервале. Частицы размером, например, больше 150 меш менее предпочтительны, но ограничение не распространяется на размеры 50, 60, 70, 80, 90 или 100 меш. Однако можно использовать частицы размером 110, 120, 130, 140, 150 меш или любого размера в этом интервале. Кроме того, размер частиц алюмосиликатной композиции может быть определен интервалом из любых двух приведенных выше значений. В предпочтительном неограничивающем варианте алюмосиликатная композиция содержит частицы размером примерно 200 меш. В другом варианте настоящее изобретение предлагает алюмосиликатную композицию с частицами такого размера, что примерно 75% частиц проходят через сита с размерами, приведенные выше. Кроме того, настоящее изобретение предлагает алюмосиликатную композицию с частицами, для которых средний размер определен выше или находится в интервале, обозначенном любыми двумя величинами, приведенными выше.

Не обращаясь к теории и не связывая себя каким-либо образом, можно полагать, что введение алюмосиликатной композиции, содержащей, например, смектитовую глину, бентонит или т.п., в процесс сжигания ниже зоны сжигания в области горелки повышает конверсию элементной ртути в сожженном топливе в окисленную ртуть. Как хорошо известно специалистам, соединения окисленной ртути в газовой фазе, например хлориды ртути и не только, можно удалить из газов сжигания с помощью различных компонентов и способов, например в скрубберных системах или путем адсорбции на сорбентах с развитой поверхностью, например на активированном угле, и любой способ, который уменьшает образование элементной ртути, например путем сдвига равновесия элементной ртути и окисленной ртути, может иметь экологическое преимущество и повысить значимость процесса сжигания. Однако золу, образовавшуюся при использовании силиката алюминия, например бентонита, можно использовать как добавку к цементам, в то время как золу, образовавшуюся при использовании активированного угля, нельзя использовать подобным образом.

Как описано в примере 1, контрольное сжигание золы низкосернистого угля США показало, что примерно 64,9% ртути находилось в окисленной форме, в то время как примерно 35,1% представляло собой элементную ртуть. В двух отдельных опытах введение бентонита в зону сжигания в точке сразу после области горелки привело к образованию примерно 69,9% окисленной Нg и примерно 30,1% элементной ртути, а также примерно 67,1% окисленной Нg и примерно 32,9% элементной ртути. Однако, когда бентонит ввели в зону с более низкой температурой ниже области горелки в зоне сжигания, количество окисленной ртути составило примерно 78,2% и элементной ртути примерно 21,8%. Подобная попытка с использованием бентонита в виде частиц таких размеров, что 75% проходят через сито 200 меш, привела к тому, что образовалось примерно 87,7% окисленной ртути и примерно 12,3% элементной Нg. Кроме того, при изменении соотношения бентонита и угольной золы от 1:1 до примерно 0,5:1 и введении бентонита в зону с более низкой температурой ниже области горелки в зоне сжигания процент окисленной ртути составил примерно 92,4% и процент элементной ртути примерно 7,6%. Таким образом, эти результаты и приведенные здесь дополнительные результаты показывают, что соотношение элементной и окисленной ртути можно варьировать путем 1) введения алюмосиликатной композиции, например смектитовой глины, бентонита и т.п. в процесс сжигания; 2) варьирования места введения алюмосиликатной композиции в процесс сжигания и 3) подбора размера частиц алюмосиликатной композиции, применяемой в процессе сжигания.

Настоящее изобретение также предполагает, что алюмосиликатная композиция, например смектитовая глина, бентонит и т.п. без ограничений, вводимая в камеру сжигания ниже зоны сжигания в области горелки, может снизить эмиссию из камеры сжигания других металлов, кроме ртути. В качестве неограничивающего примера алюмосиликатная композиция может снизить эмиссию ванадия, никеля, кадмия или их комбинации.

В ходе тестов с использованием нефти в качестве топлива и введением бентонита в зону сжигания в области горелки было найдено, что шлаки и спекшаяся зола аккумулируются на дне печи и состоят в основном из оксидов кремния и алюминия, но также содержат тяжелые металлы, например ванадий и никель и не только. Количество никеля в зольных отложениях на дне печи возрастает при введении бентонита по сравнению с тем случаем, когда бентонит не вводят в процесс сжигания. Не обращаясь к теории и не ограничиваясь этим, можно предположить, что поскольку количество никеля в бентоните не может объяснить количество, найденное в золе на дне печи, добавка бентонита ниже зоны сжигания может привести к тому, что никель или никельсодержащие соединения будут вступать в одну или более реакций, приводящих к их осаждению, тогда как в отсутствии бентонита большая часть никеля просто уходит вместе с дымом.

Настоящее изобретение также предлагает способ снижения эмиссии одного или более тяжелых металлов в процессе сжигания, включающий

сжигание топлива в присутствии первой композиции, содержащей силикат алюминия, например смектитовую глину, бентонит и т.п., причем сжигание происходит в камере сжигания, бойлере или обжиговой печи в зоне сжигания в области горелки или вблизи нее, и

введение второй композиции, содержащей силикат алюминия, например смектитовую глину, бентонит и т.п., в камеру сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже зоны сжигания в области горелки.

Не рассматривая это как ограничение и с единственной целью дифференцирования между введением алюмосиликатной композиции в двух разных точках в процессе сжигания, стадию сжигания топлива в присутствии первой комбинации, содержащей силикат алюминия, можно рассматривать как протекающую «выше» стадии введения второй композиции, содержащей силикат алюминия, в камеру сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже области бойлера. Эта особенная стадия сжигания в присутствии алюмосиликатной композиции может быть названа здесь «добавлением сверху». Напротив, стадию добавления алюмосиликатной композиции в камеру сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже области бойлера можно назвать здесь «добавлением снизу». Предпочтительно, чтобы алюмосиликатная композиция, используемая при добавлении сверху, не включала также композицию, содержащую галоген, как предложено здесь. Не обращаясь к теории, можно предположить, что содержащиеся в такой композиции галогены могут вызывать коррозию внутренней поверхности камеры сжигания, печи и других узлов.

Предполагается, что первая алюмосиликатная композиция может быть той же самой или другой по сравнению со второй композицией, содержащей силикат алюминия. Например, первая и вторая композиции могут отличаться количеством, вводимым в камеру сжигания, бойлер или обжиговую печь и т.п., размером частиц композиции, способом загрузки в камеру сжигания, конкретными компонентами или любой комбинацией этих параметров. В результате процесса сжигания первую композицию (т.е. «добавление алюмосиликатной композиции сверху») вводят в область более высокой температуры по сравнению со второй композицией (т.е. «добавление алюмосиликатной композиции снизу»). В качестве неограничивающего примера добавление сверху можно осуществить в области бойлера с температурой примерно 1500°С, в то время как «добавление снизу» может производиться в области бойлера с температурой примерно 1000°С.

Настоящее изобретение также предлагает способ сжигания, в котором алюмосиликатную композицию, например смектитовую глину, бентонит и т.п., добавляют в зону сжигания в области горелки и также ниже зоны сжигания в области горелки, как описано выше. Неограничивающие способы настоящего изобретения можно применять в бойлерах, работающих на угле, сжигателях медицинских отходов, на целлюлозных и бумажных заводах, текстильных фабриках, электростанциях, фабриках по производству древесно-стружечных плит, на нефте- и газоперерабатывающих заводах и т.п.

В варианте, который использует введение сверху алюмосиликатной композиции, например смектитовую глину, бентонит и т.п., также предлагается, что композицию можно добавлять к любому подходящему топливу перед сжиганием топлива или в камеру сжигания во время процесса сжигания. В этом последнем варианте композицию можно добавлять прямой подачей до входа в зону сжигания, прямо в зону сжигания, в сочетании с кислородом или воздухом, который используется в процессе сжигания, или с помощью комбинации способов. В некоторых случаях может возникнуть необходимость ввести алюмосиликатную композицию, например смектитовую глину, бентонит и т.п., в пламя сжигания. Композицию можно подавать в камеру сжигания любыми способами, известными специалистам, например, но не ограничиваясь этим, с помощью винтового шнека, трубки Вентури, воздуходувки в бойлере или любой комбинации способов. В отдельных вариантах композицию можно подавать непрерывно, периодически или с помощью комбинации этих способов.

В варианте настоящего изобретения, в котором алюмосиликатную композицию, например смектитовую глину, бентонит и т.п. и не только, добавляют в процесс сжигания сверху, предпочтительно используют композицию в количестве от примерно 0,001% до примерно 50% (масс./масс.) от массы золы в сжигаемом топливе. Настоящее изобретение также предлагает использование алюмосиликатной композиции с содержанием примерно 0,005%, 0,01%, 0,05%, 0,1%, 0,15%, 0,2%, 0,25%, 0,5%, 0,75%, 1%, 2%, 3%, 5%, 10%, 20% (масс./масс.) от массы золы или любого процента в этом интервале. Настоящее изобретение также предлагает интервал, заданный любыми приведенными здесь величинами. В альтернативном варианте настоящее изобретение предлагает интервал, определенный выше, для введения алюмосиликатной композиции ниже зоны сжигания в области горелки.

Приведенное описание никоим образом не ограничивает заявленное изобретение; более того, обсуждаемая комбинация особенностей может не быть абсолютно необходимой для принятия решения по изобретению.

Настоящее изобретение будет далее проиллюстрировано следующими примерами. Однако следует понимать, что эти примеры служат только для иллюстрации и не следует считать, что они ограничивают настоящее изобретение.

Примеры

ПРИМЕР 1: Результаты добавления бентонита снизу при различных способах сжигания

Влияние добавления бентонита снизу на процессы сжигания исследовали на пилотной горелке. Опыты проводили при соотношении вводимого бентонита и угольной золы 1:1. В качестве угля использовали низкосернистый уголь США, который представляет собой битумный уголь с высоким содержанием хлора - примерно 2000 м.д. Все образцы, исследованные на ртуть, получали после электростатического осадителя (ESP). Частицы бентонита для обработок 1-4, приведенных ниже, были такого размера, что проходили через сито 50 меш, и средний размер частиц был проходным для сита 90 меш. Для обработки 5, приведенной ниже, примерно 75% частиц проходили сито 200 меш.

Обработка % окисленной Нg % элементной Нg 1. Контроль золы в низкосернистом угле США. Сжигание (без бентонита) 64,9 35,1 2. Как в 1, но вводили бентонит между горелками в зоне горелки 67,1 32,9 3. Как в 1, но вводили бентонит сразу после горелок 69,9 30,1 4. Как в 1, но вводили бентонит в низкотемперат области ниже горелок (частицы бентонита примерно 90 меш) 78,2 21,8 5. Как в 1, но вводили бентонит в низкотемперат. области ниже горелок (примерно 75% частиц бентонита проходили через сито 200 меш) 87,7 12,3

Полученные результаты показывают, что введение алюмосиликатной композиции ниже области горелки уменьшает % элементной ртути, образовавшейся при сжигании. Данные также показывают, что более мелкие частицы алюмосиликатной композиции дают более высокий процент уменьшения количества элементной ртути, образовавшейся при сжигании.

Далее был исследован эффект добавления бентонита снизу в процесс сжигания. Опыты проводили при соотношении между вводимым бентонитом и угольной золой, равном 0,5:1. Все образцы, исследованные на ртуть, получали после электростатического осадителя (ESP). Частицы бентонита были такого размера, что 75% частиц проходили через сито 200 меш.

Обработка % окисленной Нg % элементной Нg 1. Контроль золы в низкосернистом угле США. Сжигание (без бентонита 64, 9 35,1 2. Как в 1, но вводили бентонит ниже горелок 92,4 7,6

Данные показывают, что введение алюмосиликатной композиции ниже области горелки уменьшает % элементной ртути, образующейся при сжигании.

Влияние добавок бентонита плюс морской соли (для получения эквивалентного общего хлора в топливе примерно 2000 м.д.) в область горелки по сравнению с точкой ниже горелки было изучено на примере лигнитного угля Thunder Bay. Все образцы для анализа на ртуть отбирали после пылеуловителя.

Обработка % окисленной Нg % элементной Нg 1. Контрольное сжигание (без бентонита + соль) 24,7 75,3 2. Контрольное сжигание (без бентонита + соли) 27,6 72,4 3. Сжигание с бентонитом + соль в области горелки 28,6 71,4 4. Сжигание с бентонитом + соль в низкотемпературной зоне ниже области горелки 37,9 62,1

Способ сжигания с бентонитом, но без соли, менее эффективен, чем способ с бентонитом плюс соль.

Полученные результаты показывают, что введение алюмосиликатной композиции плюс галогенсодержащего соединения ниже области горелки уменьшает % элементной ртути, образующейся при сжигании.

Влияние добавок бентонита в зону сжигания в области горелки по сравнению с одновременным введением в зону сжигания в области горелки и ниже зоны сжигания в области горелки ниже горелки было изучено на примере битумного угля Kentucky. Все образцы для анализа на ртуть отбирали после пылеуловителя.

Обработка Hg % окисленной Нg % элементной 1. Контрольное сжигание (без бентонита) 79,9 20,1 2. Сжигание с бентонитом в области горелки 58,4 41,6 3. Сжигание с бентонитом в области горелки при одновременном введении ниже области горелки 92,3 7,7

Полученные результаты показывают, что одновременное введение алюмосиликатной композиции в область горелки и ниже области горелки уменьшает % элементной ртути, образующейся при сжигании, в большей степени, чем сжигание в тех же условиях, но при введении алюмосиликатной композиции только в область горелки.

Влияние добавок бентонита в зону сжигания в области горелки по сравнению с одновременным введением в зону сжигания в области горелки и ниже зоны сжигания в области горелки было изучено на примере угля Kentucky. Все образцы для анализа на ртуть отбирали после пылеуловителя.

Обработка % окисленной Нg % элементной Нg 1. Контрольное сжигание (без бентонита) 90,6 9,4 2. Сжигание с бентонитом в области горелки 84,5 15,5 3. Сжигание с бентонитом в области горелки при одновременном введении ниже области горелки 98,4 1,6

Данные показывают, что одновременное введение алюмосиликатной композиции в область горелки и ниже области горелки уменьшает % элементной ртути, образующейся при сжигании, в большей степени, чем сжигание в тех же условиях, но при введении алюмосиликатной композиции только в область горелки.

ПРИМЕР 2: Характеристики бентонита

Бентонит можно охарактеризовать по содержанию одного или более следующих компонентов:

SiO₂ от примерно 51 до примерно 78 мас.%,

Аl₂О₃ от примерно 13 до примерно 23 мас.%,

Fе₂О₃ от примерно 1 до примерно 5 мас.%,

МgО от примерно 2 до примерно 3 мас.%,

СаО от примерно 0.1 до 3.0 мас.%,

Na₂O от примерно 1 до примерно 3 мас.%,

K₂О от примерно 0 до примерно 2 мас.%,

TiO от примерно 0 до примерно 0.5 мас.%,

FeO от примерно 0 до 0.5 мас.%;

Влага: менее примерно 12%;

рН от примерно 8 до примерно 11 при 5% твердых веществ;

Удельная плотность: примерно 2-3.

Ионообменные металлы:

Натрий: примерно 60-65 мэкв/100 г,

Кальций: примерно 10-30 мэкв/100 г,

Магний: примерно 5-20 мэкв/100 г,

Калий: примерно 1-5 мэкв/100 г.

Композиции могут также содержать необмениваемые ионы.

«Катионообменную емкость» можно определить стандартным способом ASTM #С 837-81 по индексу Метиленового голубого для глины. В некоторых случаях способные к обмену металлы можно определить выщелачиванием с помощью ацетата аммония. «Содержание мелких фракций» можно определить сухим ситовым анализом как процент по размеру проходимых сит. «Термическую стойкость» часто используют для оценки возможности использования продуктов в литейном производстве. Для этого образец вещества нагревают до 540°С и повторно измеряют его катионообменную емкость. Термическую стойкость рассчитывают как процент остаточной активности глины по сравнению с начальным значением.

Используемый в данном изобретении бентонит слабо окрашен, например, но, не ограничиваясь этим, его цвет может быть от желтого до желтовато-белого, и он хорошо набухает. Термин «набухающий» и «хорошо набухающий» означает, что бентонит при тестировании в условиях, известных специалистам, обладает способностью набухать (индекс набухания, или объемное набухание) по меньшей мере на 15 мл или примерно 20-50 мл, и предпочтительно больше, чем на 20 мл, и более предпочтительно больше, чем на 25 мл. Набухание можно определить как процентное увеличение объема 2,5 г бентонита в 100 мл воды в расчете на 100 г.

В альтернативном неограничивающем варианте бентонит, применяемый в настоящем изобретении, может иметь следующие характеристики:

Тест Технические условия

Влага от примерно 6 до максимум примерно 13%

Сита от примерно 0,7 до примерно 1,2% на сите 30 меш

Сита от примерно 8 до примерно 25% на сите 40 меш

Сита от примерно 15% максим. на сите 200 меш

Свободное набухание от примерно 20 до примерно 50 мл

Яркость от примерно 50 до примерно 70 единиц GE.

Приведенные ниже характеристики получены для композиций, отличных от бентонита. Однако в способе настоящего изобретения можно использовать различные композиции. Описанный здесь бентонит и бентонит, охарактеризованный в примере 2, и различные композиции, приведенные ниже, можно применять для введения в процессы сжигания снизу. Однако предпочтительно, чтобы композиции бентонита, приведенные в примере 2, использовались только для введения в процесс сжигания сверху. В следующем варианте, который не является ограничивающим, для добавления бентонита снизу можно использовать бентонит с характеристиками, приведенными в примере 2.

Вариант композиции бентонита 1

Цвет: слабо окрашен;

Средний размер частиц: меньше 200 меш

Компонент Мас.%

SiO₂: примерно 75%,

Al₂O₃: примерно 15%,

Fe₂O₃: примерно 2%,

MgO: примерно 3%,

СаО: примерно 2%,

Na₂O: примерно 1%,

K₂O: примерно 1%,

Влага: менее примерно 12%,

Удельная плотность: примерно 2,6.

Размер частиц: примерно 70% минимум проходят через сито 200 меш,

рН от примерно 8 до примерно 11 при 5% твердых веществ,

Вариант композиции бентонита 2

Компонент Мас.%

SiO₂: примерно 63%;

Аl₂О₃: примерно 21%;

Fе₂О₃: примерно 3%;

FeO: примерно 0,4;

МgО: примерно 3%;

СаО: примерно 1%;

Na₂O: примерно 3%;

LOI: примерно 5;

Влага: менее примерно 12%;

Удельная плотность: примерно 2,6;

Объемная плотность: 58-65 фунт/куб. фут;

Размер частиц: примерно 20% максимум остаются на сите 40 меш;

рН от примерно 8 до примерно 11 при 5% твердых веществ.

Металлы, способные к обмену:

Натрий: примерно 60-65 мэкв/100 г;

Кальций: примерно 10-30 мэкв/100 г;

Магний: примерно 5-20 мэкв/100 г;

Калий: примерно 1-5 мэкв/100 г.

Вариант композиции бентонита 3

Компонент Мас.%

SiO₂ от примерно 58 до примерно 64%;

Al₂O₃ от примерно 18 до примерно 21%;

Fe₂O₃ от примерно 2,5 до примерно 2,8%;

МgО от примерно 2,5 до примерно 3,2%;

СаО от примерно 0,1 до примерно 1,0%;

Na₂O от примерно 1,5 до примерно 2,7%;

K₂O от примерно 0,2 до примерно 0,4%;

FeO от примерно 0,2 до примерно 0,4%;

TiO₂ от примерно 0,1 до примерно 0,2%.

Остальные компоненты от примерно 0,5 до примерно 0,8%;

Химически удерживаемая вода примерно 5,64%;

Механически удерживаемая вода примерно 0,00%.

Размер частиц (диспергированных в воде):

От примерно 96 до 97% <44 мкм;

От примерно 93 до 94% <5 мкм;

От примерно 87 до 89% <0,5 мкм;

От примерно 60 до 65% <0,1 мкм;

Удельная плотность: примерно 2,7;

рН водных суспензий: от примерно 8 до примерно 10.

Ионообменные металлы:

Натрий: примерно 60-65 мэкв/100 г;

Кальций: примерно 15-20 мэкв/100 г;

Магний: примерно 5-10 мэкв/100 г;

Калий: примерно 1-5 мэкв/100 г.

Общая пост-коррекция для сульфатов (необмениваеме ионы) примерно 85-90 мэкв/100 г.

Вариант композиции бентонита 4

Компонент Мас.%

SiO₂: примерно 66%,

Al₂O₃: примерно 18%,

Fе₂О₃: примерно 4%,

МgО: примерно 2%,

СаО: примерно 1%,

Na₂O: примерно 2%,

K₂O: примерно 0,3%,

FeO: примерно 0,2%,

TiO₂: примерно 0,2%.

Потери при сжигании (LOI): примерно 5%;

Влага: примерно от 7 до 9%;

Размер частиц: примерно 80-90%;

проходят через сито 200 меш;

Набухание: примерно 650-850 в единицах в расчете на 100 г от 2,5 г/10 0 мл.

Способность катионов к обмену: примерно 80-90 мэкв/100 г на основании титрования с Метиленовым голубым;

Удельная плотность: примерно 2,5;

Объемная плотность: примерно 800 кг/м³.

Вариант композиций бентонита 5 и 6

Тест Технические условия

Влага примерно 12% максимально

Вязкость примерно 180 bb1 (?). Необработ.

Сита примерно 1% на сите 30 меш

Сита от примерно 10 до примерно 20% на сите

40 меш

Сита примерно 12% максим, на сите 200 меш

Свободное набухание примерно 27 мл минимум

Яркость от примерно 55 до примерно 65 единиц GE.

Вариант композиции бентонита 7

Тест Технические условия

Влага примерно 8,3%

Вязкость примерно 10,5

Сита примерно 0,9 максимум на сите 30 меш

Сита примерно 10,2 на сите 40 меш

Сита примерно 5,6 максим, на сите 200 меш

Свободное набухание примерно 27

Яркость примерно 63 единиц GE.

Вариант композиции бентонита 8

Тест Технические условия

Влага примерно 12%

Сита примерно 20% максимум на сите 8 меш

Сита примерно 20 максимум проходят через сито

20 меш

Свободное набухание примерно 27 мл минимум

Яркость примерно 55-65 единиц GE.

Вариант композиции бентонита 9

Тест Технические условия

Влага примерно 7,6%

Вязкость примерно 10,5

Сита примерно 0,9 максимум проходят через

сито 8 меш

Сита примерно 4,0 максимум проходят через

сито 20 меш

Свободное набухание примерно 32 мл

Яркость примерно 61 единиц GE.

Вариант композиции бентонита 10

SiO₂ от примерно 60% до примерно 65%;

Al₂O₃ от примерно 18% до примерно 25%;

Fe₂O₃ от примерно 3% до примерно 3.5%;

FeO от примерно 0.3% до примерно 0.4%;

MgO от примерно 2.5% до примерно 2.8%;

Na₂O от примерно 2% до примерно 3%;

СаО от примерно 0.5% до примерно 0.75%;

Следы от примерно 0.6% до примерно 0.8%;

LOI от примерно 5% до примерно 6%;

Влага: менее примерно 12%.

Размер сухих частиц: примерно 0.5-2% оставался на сите 30 меш, примерно 3-30% оставался на сите 40 меш, максимум примерно 12% частиц проходили через сито 200 меш.

рН: между примерно 8 и 11 при 5% твердых веществ.

Вязкость между примерно 6-35 сПз при 6.25% твердых веществ.

ПРИМЕР 3: Состав морской воды

Таблица 1 Состав морской воды Компонент м.д. (мг/л) нитрат <1 натрий 2141.69 алюминий 0.21 кадмий <0.01 хрома всего 0.02 хром шестивалентный <0.01 медь 0.31 железо 0.37 никель 0.02 свинец 0.05 серебро 0.19 цинк <0.01 марганец 0.05 хлорид 2373.2 сульфат 4.11 фторид 0.26 кальций 6.45 барий 0.07 магний 1.69 аммиак 0.15

Изобретение относится к окислению элементной ртути в процессе сжигания топлива. Предложен способ окисления элементной ртути в процессе сжигания топлива, включающий введение композиции, содержащей бентонит, в камеру сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже зоны сжигания в области горелки, при температуре от примерно 500°С до примерно 1300°С. Способ обеспечивает эффективное окисление элементной ртути и позволяет минимизировать эмиссию ртути в окружающую среду. 14 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ окисления элементной ртути в процессе сжигания топлива, включающий введение композиции, содержащей бентонит, в камеру сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже зоны сжигания в области горелки при температуре от примерно 500 до примерно 1300°С.

2. Способ по п.1, в котором бентонит представляет собой натрийбентонит.

3. Способ по п.2, в котором натрийбентонит характеризуется слабоокрашенными частицами с кристаллической структурой, которые хорошо набухают.

4. Способ по п.3, в котором бентонит имеет одну или более из следующих характеристик:
SiO₂ от примерно 51 до примерно 78 мас.%,
Al₂O₃ от примерно 13 до примерно 23 мас.%,
Fe₂O₃ от примерно 1 до примерно 5 мас.%,
MgO от примерно 2 до примерно 3 мас.%,
СаО от примерно 0,1 до 3,0 мас.%,
Na₂O от примерно 1 до примерно 3 мас.%,
K₂O от примерно 0 до примерно 2 мас.%,
TiO от примерно 0 до примерно 0.5 мас.%,
FeO от примерно 0 до 0,5 мас.%;
влага: менее примерно 12%;
рН от примерно 8 до примерно 11 при 5% твердых веществ;
удельная плотность: примерно 2-3;
ионообменные металлы:
натрий: примерно 60-65 мэкв/100 г;
кальций: примерно 10-30 мэкв/100 г;
магний: примерно 5-20 мэкв/100 г;
калий: примерно 1-5 мэкв/100 г.

5. Способ по п.4, в котором бентонит дополнительно характеризуется одним или более из следующих параметров:
вязкость 6-35 сПз при 6,25% твердых веществ;
размер частиц таков, что примерно максимум 20% из них проходят через сито 8 меш; и примерно максимум 20% проходят через сито 20 меш;
свободное набухание составляет примерно минимум 27 мл;
яркость примерно 55-65 единиц GE.

6. Способ по п.1, в котором используют одно или более топлив, которые выбирают из группы, состоящей из нефти, угля, твердых отходов, биомедицинских отходов, воска, лигноцеллюлозы, древесины, черного щелока, сульфитного щелока или их комбинаций.

7. Способ по п.6, в котором топливом в способе сжигания является уголь.

8. Способ по п.1, в котором ниже зоны сжигания в области горелки находятся камеры дожигания, циклоны, фильтры, теплообменники, тканевые фильтры - пылеуловители, электростатические осадители, мокрые скрубберы, дымовые трубы или их комбинации.

9. Способ по п.8, в котором ниже зоны сжигания в области горелки находятся один или более мокрых скрубберов.

10. Способ по п.1, в котором бентонит вводят в процесс сжигания в области бойлера с температурой от примерно 500 до примерно 1300°С.

11. Способ по п.1, в котором бентонит добавляют в соотношении бентонит: топочная зола от примерно 0,00001:1 мас./мас. до примерно 1:1 мас./мас.

12. Способ по п.1, в котором бентонит состоит из частиц такого размера, что они проходят через сита в интервале примерно 90-400 меш.

13. Способ по п.1, в котором бентонит вдувают в камеру сжигания, бойлер или обжиговую печь ниже зоны сжигания в области горелки.

14. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию добавления композиции, содержащей бентонит, в камеру сжигания, бойлер или обжиговую печь выше или непосредственно в зону сжигания в области горелки, причем верхнее и нижнее добавление бентонита производят одновременно.

15. Способ по п.14, в котором бентонит представляет собой натрийбентонит.