Способ очистки дымовых газов тепловых пылеугольных электростанций от ртути


 


Владельцы патента RU 2540652:

Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ") (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук (ИОХ РАН) (RU)

Изобретение относится к области экологии в энергетике. Способ очистки дымовых газов пылеугольных котлов тепловых электростанций от ртути, включающий введение активированного угля в качестве сорбента, отличающийся тем, что сорбент получают из щелочного древесного угля путем его обработки водяным паром при температуре не менее 800°C с последующим дроблением и отсевом на сите с размером ячейки не более 100 мкм, при этом способ осуществляют в температурном интервале 110 - 120ºC с вводом сорбента в дымовые газы непосредственно перед золоулавливающими устройствами. Технический результат - увеличение степени очистки дымовых газов от ртути.

 

Область использования

Изобретение относится к области экологии в энергетике и может быть использовано для очистки от ртути дымовых газов пылеугольных котлов тепловых электростанций (ТЭС). Обеспечение экологической безопасности, связанной с загрязнением атмосферы ртутьсодержащими отходами, является одной из важнейших экологических проблем современного развития теплоэнергетической промышленности. Пылеугольные ТЭС - основной источник эмиссии ртути в окружающую среду. Программой ООН по защите окружающей среды и Арктическим Советом примыкающих к Арктике стран пылеугольные ТЭС признаны главным и глобальным антропогенным источником выбросов ртути в окружающую среду. Выбросы ртути пылеугольными ТЭС составляют около 46% от общего количества глобальных антропогенных выбросов ртути и около 44% от выбросов ртути восьмью странами, входящими в Арктический Совет, при этом наибольший вклад в эти выбросы вносят США и Россия. В 2001 году 485 ТЭС, находящихся на территории РФ, израсходовали 124 млн тонн угля, что по экспертным оценкам привело к выбросам в атмосферу 8 тонн ртути и к накоплению 2 тонн ртути в отходах («Оценка выбросов ртути в РФ», АСАР, 2006).

Предшествующий уровень техники

Наиболее перспективной технологией эффективного снижения выбросов ртути в окружающую среду является инжекция сорбентов в дымовые газы на выходе из котлов. При этом ртуть сорбируется на сорбенте и затем улавливается совместно с летучей золой в золоуловителях (R.K. Srivastava, N. Hutson, B. Martin, F. Princiotta, J. Staudt. Control of Mercury Emissions from Coal-Fired Electric Utility Boilers. Environmental Science & Technology 2006, 40, (5), 1385-1393).

Наиболее близким из известных технических решений (прототипом) к заявляемому изобретению является способ очистки дымовых газов от ртути путем ввода в них сорбента в виде сухой смеси порошков активированного угля и галогенной соли (US 8409330, B01D 53/06, 02.04.2013). Недостатком данного технического решения является то, что для достижения высокой степени сорбции ртути предложена сложная по составу и относительно дорогостоящая смесь.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка относительно недорогой и эффективной технологии очистки от ртути дымовых газов пылеугольных котлов ТЭС при температурах в пределах (110…120)°C, а достигаемым техническим результатом - возможность использования дешевого однокомпонентного сорбента, обеспечивающего в сочетании с температурными и другими условиями промышленного использования достаточно высокую степень очистки дымовых газов от ртути.

Указанные задача и достигаемый технический результат согласно изобретению обеспечиваются применением активированного угля, получаемого из щелочного древесного угля путем его обработки водяным паром при температуре не менее 800°C с последующим дроблением и отсевом на сите с размером ячейки не более 100 мкм в качестве сорбента для улавливания ртути в температурном интервале (110…120)°C из дымовых газов пылеугольных котлов ТЭС с вводом сорбента в дымовые газы непосредственно перед золоулавливающими устройствами.

Практически этим условиям удовлетворяет активированный (активный) уголь, выпускаемый отечественной промышленностью под маркой ОУ-А (ГОСТ 4453-74), представляющий собой черный порошок с поглощающей поверхностью 1200 м2 в 1 г угля.

Обоснование патентоспособности

Заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна», так как в известной научно-технической и патентной литературе отсутствует полная совокупность признаков, характеризующих предлагаемое изобретение. В указанной литературе отсутствуют, в частности, данные о возможности эффективной сорбции ртути при высоких температурах активированными углями без их специальной обработки или смешения с другими компонентами.

Заявленное изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как возможность применения в определенных условиях определенным образом полученного активированного угля в чистом виде в качестве сорбента для улавливания ртути из дымовых газов при температуре более 100°C была обнаружена впервые при создании заявленного изобретения и не вытекает для специалиста в рассматриваемой области явным образом из уровня техники.

Заявленное изобретение соответствует критерию «промышленная применимость», так как может быть использовано в промышленных условиях для очистки дымовых газов от ртути.

Примеры использования

Изобретение иллюстрируется примерами использования заявленного способа для улавливания ртути при повышенных температурах на лабораторной установке и пилотной установке на базе ТЭС.

Пример 1

На лабораторной установке испытан сорбент - активированный уголь марки ОУ-А по ГОСТ 4453-74 в условиях, аналогичных применению данной технологии в реальной пылеугольной ТЭС: концентрация сорбента в газовом потоке 150 мг/м3 при общей концентрации ртути в нем 30 мкг/м3, температуре (110…120)°C и улавливании частиц сорбента с поглощенной ртутью на расстоянии не более 1 м от места его введения в газоход. Эффективность улавливания ртути активированным углем марки ОУ-А в этих условиях составила (75…80)%.

Пример 2

Для сравнения в условиях примера 1 был испытан стандартный сорбент сложного состава компании Албенарле (Albemarle), который широко используется в США на ТЭС (заявка США 2011/0162524, опубл. 7.07.2011). Эффективность улавливания ртути углем указанной компании в этих условиях также составила (75…80)%.

Таким образом, применение активированного угля марки ОУ-А в качестве сорбента для улавливания ртути из дымовых газов при ограниченных приведенной ниже формулой изобретения условиях дает неожиданные высокие результаты улавливания ртути при относительно высоких температурах без специальной его обработки и смешения с другими компонентами. Это позволяет существенно снизить стоимость процесса очистки за счет замены специальных дорогих сорбентов на дешевый отечественный активированный уголь, который можно производить в непосредственной близости от ТЭС.

Способ очистки дымовых газов пылеугольных котлов тепловых электростанций от ртути, включающий введение активированного угля в качестве сорбента, отличающийся тем, что сорбент получают из щелочного древесного угля путем его обработки водяным паром при температуре не менее 800°C с последующим дроблением и отсевом на сите с размером ячейки не более 100 мкм, при этом способ осуществляют в температурном интервале 110 - 120ºC с вводом сорбента в дымовые газы непосредственно перед золоулавливающими устройствами.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при получении адсорбентов в средствах для курения и фильтрах для улавливания табачного дыма. Гранулы микропористого активированного угля растительного происхождения погружают в раствор соли щелочноземельного или щелочного металла, встряхивают, фильтруют и отфильтрованный уголь сушат.
Изобретение относится к синтезу углеродных материалов, используемых для выделения водорода. Углеродное молекулярное сито получают из антрацита или каменного угля.

Изобретение касается устойчивого к самовоспламенению термически активированного угля на целлюлозной основе и процесса его производства, а также применения такого угля для очистки дымовых газов от вредных веществ.
Изобретение относится к области получения порошковых активных углей. Предложен способ производства, включающий измельчение сырья, сушку, введение химического активирующего агента, активацию, отмывку и сушку готового продукта.

Изобретение относится к способам получения пористых углеродных материалов. Процесс получения гранулированного пористого углеродного материала состоит из двух стадий.

Изобретение относится к области получения гранулированных активных углей. Способ получения гранулированного активного угля включает измельчение каменноугольного сырья, смешение его со смоляным связующим и легирующей добавкой, гранулирование композиции, охлаждение гранул, карбонизацию и парогазовую активацию.
Изобретение относится к области адсорбционной техники. Способ получения углеродного катионообменника включает обработку активированного угля смесью аммиака и гидразина, взятых в соотношении 1:(2-2,5).
Изобретение относится к способу получения древесноугольного сорбента, которое может быть использовано для получения активных углей и углеродных сорбентов, используемых в сельском хозяйстве (животноводстве, птицеводстве, очистке почв, а также в качестве кормовой добавки).
Изобретение относится к модифицированию промышленного активного угля. Процесс модифицирования включает промывание дистиллированной водой, прогрев при температуре 200°C в атмосфере воздуха в течение 2 часов и обработку раствором соляной кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3.

Изобретение направлено на получение функционализированных углеродных нанотрубок, обладающих хорошей совместимостью с полимерными матрицами. Углеродные нанотрубки подвергают обработке в парах перекиси водорода при температуре от 80°С до 160°С в течение 1-100 ч.

Изобретение касается устойчивого к самовоспламенению термически активированного угля на целлюлозной основе и процесса его производства, а также применения такого угля для очистки дымовых газов от вредных веществ.

Изобретение относится к технологии получения углеродных сорбентов. Способ модифицирования углеродного гемосорбента включает пропитку гранул водным раствором аминокислоты, фильтрование, сушку, выдержку в инертной среде и высушивание полученного продукта.

Изобретение относится к способам получения пористых углеродных материалов. Процесс получения гранулированного пористого углеродного материала состоит из двух стадий.
Изобретение относится к способу получения древесноугольного сорбента, которое может быть использовано для получения активных углей и углеродных сорбентов, используемых в сельском хозяйстве (животноводстве, птицеводстве, очистке почв, а также в качестве кормовой добавки).

Изобретения могут быть использованы при очистке жидкостей и газов от органических загрязнений. Для осуществления способа загрязненные жидкость или газ подают в очистной резервуар, содержащий адсорбент на основе углерода в форме слоя, опирающегося на плиту на дне резервуара.
Изобретение относится к области получения углеродминеральных сорбционных материалов. Способ включает нанесение углеродсодержащих соединений на поверхность оксида алюминия с мезо-, макропористой структурой, сушку и пиролиз в токе инертного газа с образованием на поверхности оксида алюминия слоя пиролитического углерода.

Изобретение относится к области получения углеродных сорбентов на основе растительного сырья. Способ получения углеродного адсорбента включает карбонизацию измельченной древесины березы при 300-800°C в инертной среде.

Группа изобретений относится к области медицины и может быть использована для профилактики гнойно-септических осложнений в акушерстве. Формованный сорбент содержит нанодисперсный мезопористый углеродный материал в виде цилиндров диаметром 8-13 мм, длиной 50-80 мм, толщиной наружной стенки 2,2-3,0 мм, с одним внутренним каналом круглого сечения или шестью каналами треугольного сечения с толщиной перегородок между каналами 1,1-1,2 мм.

Изобретение относится к композиции и способам удаления ртути из потоков отходящих топочных газов. Композиция для удаления ртути из продуктов сгорания топлива содержит источник брома, источник хлора и сорбент, способный адсорбировать бром и хлор, причем значение ТНО композиции на 10°C превышает ТНО самого сорбента.

Изобретение относится к сорбентам для удаления метаболических отходов из диалитической жидкости. Сорбент включает первый слой, состоящий из смеси частиц иммобилизованного фермента, расщепляющего уремические токсины, и частиц катионообменника.

Изобретение относится к контролю загрязнений и применяется для уменьшения выделения ртути (Hg) в газовом выбросе преимущественно угольных ТЭС. Способ очистки газовых выбросов от ртути путем окисления паров ртути, при этом окисление паров ртути в газовом потоке проводят в реакторе при помощи ультрафиолетового излучения ртутных кварцевых ламп, при этом вводят в реактор дополнительный поток газа, содержащий активные частицы, генерируемые плазменным генератором.
Наверх