DE102008015963A1

DE102008015963A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermöglichung einer Verringerung von Quecksilber-Emissionen

Info

Publication number: DE102008015963A1
Application number: DE102008015963A
Authority: DE
Inventors: Vitali Victor San Juan Capo Lissianski; Peter Martin Lake Forest Maly; William Randall San Clemente Seeker
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2008-10-02
Also published as: CA2625356C; CA2625356A1; MX2008003584A; US20080241028A1; GB2448032A; AU2008200553A1; US7504081B2; GB0804609D0

Abstract

Es ist ein kohlegefeuertes Kraftwerk geschaffen. Das kohlegefeuerte Kraftwerk enthält eine Verbrennungszone (24), Kohle (14) mit einer Feinheit von weniger als 70%<200 Maschen und mehr als oder gleich 50%<200 Maschen, ein Verbrennungsgas (40), das durch Verbrennen der Kohle innerhalb der Verbrennungszone gebildet wird, wobei das Verbrennungsgas wenigstens kohlenstoffhaltige Flugasche und Quecksilber enthält, und einen Kanal, in dem das Quecksilber mit wenigstens der kohlenstoffhaltigen Flugasche reagiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein Verbrennungsvorrichtungen und insbesondere Emissionskontrollsysteme für Verbrennungsvorrichtungen.
Während eines typischen Verbrennungsprozess, z. B. innerhalb eines Ofens oder Boilers, wird eine Strömung von Verbrennungsgas oder Rauchgas produziert. Bekannte Verbrennungsgase enthalten Verbrennungsprodukte, die Kohlenstoff, Flugasche, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasser, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel, Chlor und/oder Quecksilber, einschließlich, jedoch nicht ausschließlich enthalten, die als ein Resultat der Verbrennung fester und/oder flüssiger Brennstoffe erzeugt werden.
Das flüchtige Metall Quecksilber, Hg, ist eine Luftverunreinigung, die durch Kohleverbrennung erzeugt wird. Das aus Kohle während der Verbrennung freigesetzte Quecksilber wird leicht in ein Aerosol überführt und kann durch Luft befördert werden. Durch Luft befördertes Quecksilber kann global wandern, bevor es sich in den Erdboden und ins Wasser ablagert. In der Umgebung abgelagertes Quecksilber bildet einen beständigen und toxischen Schadstoff, der sich in der Nahrungsmittelkette ansammeln kann. So kann z. B. Quecksilber innerhalb von Mikroorganismen in Methylquecksilber umgewandelt werden und der Konsum kontaminierter Fische kann einen Hauptweg bilden, auf dem Menschen Methylquecksilber ausgesetzt werden. Methylquecksilber kann für den Menschen giftig sein und mit Störungen des Nervensystems, Komata, einer Herzerkrankung und Tod in Verbindung stehen. Die Beeinträchtigungen durch Methylquecksilber können außerdem für Kinder und Frauen im gebärfähigen Alter schwerwiegender sein.
Quecksilber-Emissionen aus mit Kohle befeuerten Energieanlagen bzw. Kraftwerken sind Gegenstand von Regierungsregulierungen. Die Kontrolle von Quecksilber-Emissionen wird durch die verschiedenen Formen, die Quecksilber in dem Verbrennungsrauchgas annehmen kann, kompliziert. So ist z. B. Quecksilber bei Verbrennungstemperaturen im Rauchgas in seiner elementaren Form, Hg⁰, vorhanden, die schwierig zu kontrollieren sein kann, weil elementares Quecksilber leicht flüchtig und nicht reaktionsfähig ist. Quecksilber reagiert mit Kohlenstoff, wenn sich Rauchgas unter 1000°F abkühlt, und solche Reaktionen können Quecksilber in seine sehr reaktionsfähige oxidierte Form, Hg²⁺, überführen. Quecksilber kann auch in Flugasche und/oder anderen Rauchgasteilchen unter Bildung von an Teilchen gebundenem Quecksilber, Hgp, absorbiert werden.
Da Quecksilber mehrere Formen annehmen kann, kontrollieren bekannte Kontrolltechnologien die Quecksilber-Emission nicht für alle Kohletypen und für alle Verbrennungsofenkonfigurationen effektiv. Einige bekannte Quecksilber-Kontrolltechnologien nutzen die Reaktivität von Quecksilber mit Kohlenstoff und benutzen Kohlenstoff als ein Quecksilber-Sorptionsmittel zur Bildung oxidierten Quecksilbers. Kohlenstoff kann in quecksilberhaltiges Rauchgas in Form aktivierten Kohlenstoffes injiziert oder während des Verbrennungsprozesses als ein Resultat unvollständiger Kohleverbrennung in situ gebildet werden. Weiter kann Kohlenstoff in Gegenwart von Chlor, Cl, die Oxidation elementaren Quecksilbers verstärken. Im Rauchgas kann Quecksilber in seine oxidierte Form, Hg²⁺, umgewandelt werden und mit chlorhaltigen Verbindungen unter Bildung von Quecksilber(II)chlorid, HgCl₂, reagieren. An sich ist das Ausmaß der Quecksilberoxidation im Rauchgas allgemein höher für Kohlen mit höherem Chlorgehalt, wie bituminösen Kohlen, und geringer für Kohlen mit geringerem Chlorgehalt, wie Kohlen geringerer Qualität.
Die Wirksamkeiten der am meisten verfügbaren Quecksilberemissions-Kontrolltechnologien hängen von der Quecksilberart im Rauchgas ab. Oxidiertes Quecksilber ist wasserlöslich und kann unter Anwendung bekannter Nass-Entschwefelungssysteme (Nasswäscher) aus Rauchgas entfernt werden. Zumindest etwas teilchengebundenes Quecksilber kann unter Verwendung bekannter Teilchen-Sammelsysteme oder -Auffangsysteme aus Rauchgas entfernt werden. Elementares Quecksilber ist schwieriger zu entfernen als oxidiertes Quecksilber und/oder teilchengebundenes Quecksilber, weil elementares Quecksilber unreaktiv ist und als solches aus Rauchgas nicht mit Nass-Entschwefelungssystemen oder Teilchen-Sammelsystemen entfernt werden kann.
Eine bekannte Quecksilber-Kontrolltechnologie injiziert ein Sorptionsmittel, üblicherweise aktivierten Kohlenstoff, in die Rauchgasströmung, damit dieser mit Quecksilber darin reagiert. Weil Kohlenstoff bei Temperaturen unterhalb 350°F reaktionsfähiger mit Quecksilber ist, wird aktivierter Kohlenstoff typischerweise stromaufwärts einer Teilchen-Sammelvorrichtung, wie einer elektrostatischen Ausfällungsvorrichtung (eines elektrostatischen Filters) oder eines Gewebefilters, injiziert. Oxidiertes Quecksilber ist die am einfachsten entfernbare Art von Quecksilber und kann durch Injizieren eines Sorptionsmittels gebildet werden. Als ein Resultat ist die Wirksamkeit der Quecksilberentfernung um so größer, je höher der Anteil des oxidierten Quecksilbers in dem Rauchgas ist. In Abhängigkeit von der Konfiguration zur Sorptionsmittelinjektion und der Kohleart liegt die Wirksamkeit der Quecksilberentfernung typischerweise im Bereich von 40% bis 90% der Entfernung von Quecksilber-Emissionen. Die Kosten des Einsatzes aktivierten Kohlenstoffes für die Quecksilberkontrolle können jedoch hoch sein, so dass die Quecksilber-Emissionskontrolle durch die mit der Entfernung verbundenen Kosten als solche beeinflusst werden kann.
Quecksilber kann auch durch Umsetzen mit Kohlenstoff in kohlenstoffreiche Flugasche, die in situ in dem Verbrennungsprozess gebildet wird, aus Rauchgas entfernt werden. Flugasche mit hohem Kohlenstoffgehalt wird während der Verbrennung bituminöser Kohlen in der Kohle-Nachverbrennung und gestuften Luftzufuhr erzeugt und kann ein wirksames Quecksilber-Sorptionsmittel bilden. Andere Kohlen, wie, z. B., Powder River Basin (PRB)- und Lignit-Kohlen, werden als minderwertige Kohlen angesehen, und sie an sich repräsentieren einen signifikanten Teil des Kohleenergiemarktes. Solche Kohlen haben häufig einen geringen Schwefelgehalt, der das Problem der Schwefeldioxid-Emissionen löst, können jedoch auch einen geringen Chlorgehalt aufweisen. Das Quecksilber in minderwertigen Kohlen kann an sich wegen des Mangels an Chlor und der Anwesenheit anderer Bestandteile, die die Quecksilberoxidation zu unterdrücken neigen, nicht oxidiert werden. Infolgedessen ist das während der Verbrennung freigesetzte Quecksilber in erster Linie elementares Quecksilber. Wegen der hohen Reaktivität minderwertiger Kohlen hat außerdem Flugasche aus der Verbrennung solcher Kohlen üblicherweise einen geringen Kohlenstoffgehalt. Die Kohle-Nachverbrennung und abgestufte Luftzufuhr, die typischerweise den Kohlenstoffgehalt in einer Flugasche von bituminösen Kohlen erhöhen, erhöhen den Kohlenstoffgehalt in Flugasche bei minderwertigen Kohlen jedoch nicht signifi kant. Die Quecksilberentfernung durch Reaktionen mit Kohlenstoff in Flugasche mag daher als solche nicht wirksam sein, da eine solche Flugasche keine ausreichende Menge an Kohlenstoff aufweist, mit dem das Quecksilber reagieren kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zum Verringern der Menge von Quecksilber in Rauchgas geschaffen. Das Verfahren enthält ein Injizieren einer Menge von Kohle mit einer Feinheit von weniger als 70% < 200 Maschen und mehr als oder gleich 50% < 200 Maschen. Die Menge der Kohle wird in einer Menge Luft verbrannt, so dass zumindest eine kohlenstoffhaltige Flugasche und Quecksilber gebildet werden. Der Quecksilber wird unter Einsatz wenigstens der mindestens kohlenstoffhaltigen Flugasche oxidiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines mit Kohle befeuerten Kraftwerks geschaffen. Das Verfahren enthält ein Injizieren von Kohle in eine Verbrennungszone, worin weniger als 70% und mehr als oder gleich 50% der Kohleteilchen einen Durchmesser von weniger als 0,0029 Zoll aufweisen, und ein Verbrennen der Kohle in einer derartigen Luftmenge, dass die Kohle unter Bildung wenigstens eines Verbrennungsgases verbrennt, das zumindest Quecksilber und kohlenstoffhaltige Flugasche enthält. Das Quecksilber wird unter Einsatz wenigstens der kohlenstoffhaltigen Flugasche oxidiert, um ein Entfernen von Quecksilber aus dem Verbrennungsgas zu ermöglichen.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt ist ein mit Kohle befeuertes Kraftwerk geschaffen. Das Kohlekraftwerk enthält eine Verbrennungszone und Kohle mit einer Feinheit von weniger als 70% < 200 Maschen und mehr als oder gleich 50% < 200 Maschen. Durch Verbrennen der Kohle innerhalb der Verbrennungszone wird ein Verbrennungsgas gebildet. Das Verbrennungsgas enthält zumindest kohlenstoffhaltige Flugasche und Quecksilber. Das Kraftwerk enthält ferner einen Kanal ein, in dem Quecksilber mit wenigstens der kohlenstoffhaltigen Flugasche reagiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Kraftwerksystems;
2 zeigt eine grafische Darstellung, die beispielhafte Effekte der gestuften Luftzufuhr und Temperatur auf die Quecksilberoxidation an einem Einlass einer elektrostatischen Ausfällungsvorrichtung (ESP, Electrostatic Precipitator) und bei einer Kohlefeinheit von 76% < 200 Maschen veranschaulicht;
3 zeigt eine grafische Darstellung, die beispielhafte Effekte der gestuften Luftzufuhr und Temperatur auf die Quecksilberoxidation an dem ESP-Einlass und bei einer Kohlefeinheit von 68% < 200 Maschen veranschaulicht;
4 zeigt eine grafische Darstellung, die beispielhafte Effekte der gestuften LuftzufuhrLuftabstufung und Temperatur auf die Quecksilberentfernung an einem ESP-Auslass und bei einer Kohlefeinheit von 76% < 200 Maschen veranschaulicht, und
5 zeigt eine grafische Darstellung, die beispielhafte Effekte der gestuften Luftzufuhr und Temperatur auf die Quecksilberentfernung an dem ESP-Auslass und bei einer Kohlefeinheit von 68% < 200 Maschen veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Kraftwerksystems 10. In der beispielhaften Ausführungsform wird System 10 mit einem Brennstoff 12 in Form von Kohle 14 versorgt. Spezifischer ist in der beispielhaften Ausführungsform die Kohle 14 eine bituminöse Kohle, wie beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, Powder River Basin (PRB)-Kohle, Lignitkohle und/oder irgendeine andere Kohle, die dem System 10 ermöglicht, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. Alternativ kann der Brennstoff 12 irgendein anderer geeigneter Brennstoff sein, wie beispielsweise Öl, Erdgas, Biomasse, Abfall oder irgendein anderer fossiler und erneuerbarer Brennstoff, ohne jeodch darauf beschränkt zu sein. In der beispielhaften Ausführungsform wird die Kohle 14, die in einer Kohlemühle 18 behandelt wird, dem System 10 von einer Kohleversorgung 16 aus zugeführt. In der beispielhaften Ausführungsform wird die Kohle 14 in der Kohlemühle 18 zur Bildung von (nicht gezeigten) Kohleteilchen zermahlen bzw. pulverisiert, die eine vorbestimmte und auswählbare Feinheit aufweisen.

In der beispielhaften Ausführungsform wird die Kohlefeinheit unter Anwendung eines bekannten Siebanalyse-Verfahrens gemessen, das US- oder Tyler-Siebe einschließt, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Alternativ kann die Kohlefeinheit unter Anwendung irgendeines anderen geeigneten Verfahrens gemessen werden. In der Siebanalyse wird eine Reihe von (nicht gezeigten) Drahtmaschensieben in einer (nicht gezeigten) Säule auf der Grundlage ansteigender Öffnungen pro Zoll (2,54 cm) angeordnet, wobei, z. B., ein Drahtmaschensieb mit 200 Öffnungen pro Zoll als 200 Maschen bezeichnet wird. Beispielhafte Größen von Drahtmaschensieböffnungen auf der Grundlage von Öffnungen pro Zoll sind in Tabelle 1 aufgeführt. Alternativ können die Öffnungen Größen aufweisen, die irgendeine andere geeignete Größe für die Art von Maschen sind, die zum Messen der Feinheit benutzt werden.

Maschengröße	Öffnungsgröße
(Öffnungen/Zoll)	Zoll	Millimeter
4	0,187	4,75
10	0,066	1,70
20	0,0334	0,850
32	0,0196	0,500
48	0,0118	0,300
60	0,0098	0,250
80	0,0070	0,180
100	0,0059	0,150
170	0,0035	0,090
200	0,0029	0,075

Tabelle 1

In der beispielhaften Ausführungsform hat ein (nicht gezeigtes) Kohleteilchen, das durch ein 200 Maschen-Sieb hindurchgeht, einen (nicht gezeigten) Durchmesser von 0,0029'' oder 0,075 mm. In der beispielhaften Ausführungsform ist ferner die Kohlefeinheit durch den Prozentsatz an Kohleteilchen gemessen, der durch ein Drahtmaschensieb hindurchtritt. Ein Kohlefeinheitsmesswert kann z. B., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, 70% < 200 Maschen betragen, was bedeutet, dass 70% der Kohleteilchen durch ein Maschensieb mit 200 Öffnungen pro Zoll hindurchtreten. Die Kohlefeinheit wird an sich als eine mittlere Kohleteilchengröße gemessen. Alternativ kann die Kohlefeinheit unter Anwendung irgendeines anderen geeigneten Verfahrens und/oder Messsystems quantifiziert werden.
In der beispielhaften Ausführungsform hat die von der Kohlemühle 18 dem System zugeführte Kohle 14 eine Feinheit von weniger als 70% < 200 Maschen und größer als oder gleich 50% < 200 Maschen. Alternativ hat die dem System 10 zugeführte Kohle 14 eine Feinheit von weniger als 70% < 200 Maschen und mehr als oder gleich 1% < 50 Maschen. Alternativ hat die Kohle 14 eine Feinheit, die zur Reaktion mit Quecksilber und anderen Verunreinigungen in dem Rauchgas 20, wie hierin beschrieben, geeignet ist, so dass die Verunreinigungen im Wesentlichen aus dem Rauchgas 20 entfernt werden.
In der beispielhaften Ausführungsform wird der Brennstoff 12, wie z. B. die Kohle 14, von der Kohlemühle 18 aus einem Boiler oder Kessel oder einem Ofen 22 zugeführt. In der beispielhaften Ausführungsform enthält das System 10 insbesondere einen mit Kohle gefeuerten Ofen 22, der eine Verbrennungszone 24 und Wärmeaustauscher 26 enthält. Die Verbrennungszone 24 schließt eine primäre Verbrennungszone 28, eine Nachbrennzone 30 und eine Ausbrennzone 32 ein. Alternativ kann die Verbrennungszone 24 keine Nachbrennzone 30 und/oder Ausbrennzone 32 enthalten, so dass der Ofen 22 ein (nicht gezeigter) gleichmäßig brennender Ofen ist. Der Brennstoff 12 tritt durch einen Brennstoffeinlass 34 in das System 10 ein, während Luft 36 durch einen Lufteinlass 38 in das System 10 eintritt. Die primäre Verbrennungszone 28 zündet das Brennstoff/Luft-Gemisch, um ein Verbrennungsgas 40 zu erzeugen.
In der beispielhaften Ausführungsform werden der Brennstoff 12 und die Luft 36 durch ein oder mehrere Hauptinjektoren und/oder Brenner 42 der primären Verbrennungszone 28 zugeführt. Die Hauptbrenner 42 empfangen eine vor bestimmte Menge an Brennstoff 12 von dem Brennstoffeinlass 34 und eine vorbestimmte Menge Luft 36 von dem Lufteinlass 38. Die Brenner 42 können tangential in jeder Ecke des Ofens 22 angeordnet sein, wandbetrieben sein oder irgendeine andere geeignete Anordnung aufweisen, die dem Ofen 22 gestattet, wie hierin beschrieben zu funktionieren. Innerhalb der primären Verbrennungszone 28 wird das Verbrennungsgas 40 gebildet, das Kohlenstoff, Kohlenstoff enthaltende Flugasche, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasser, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel, Chlor und/oder Quecksilber enthalten kann, darauf jedoch nicht beschränkt ist. In dem Verbrennungsgas 40 nicht enthaltene Brennstoff-Produkte können Feststoffe sein, und sie können als (nicht gezeigter) Abfall aus dem Ofen 22 entsorgt werden.
In der beispielhaften Ausführungsform strömen Verbrennungsgase 40 von der primären Verbrennungszone 28 zu der Nachbrennzone 30. In der Nachbrennzone 30 wird eine vorbestimmte Menge von Nachbrenn-Brennstoff 44 durch einen Nachbrenn-Brennstoffeinlass 46 injiziert. Der Nachbrenn-Brennstoff 44 wird von dem Brennstoffeinlass 34 aus dem Einlass 46 zugeführt. Obwohl veranschaulicht ist, dass der Nachbrenn-Brennstoff 44 und der Brennstoff 12 in einer gemeinsamen Quelle, wie bspw. dem Brennstoffeinlass 34, ihren Ursprung haben, kann der Nachbrenn-Brennstoff 44 von einer anderen Quelle als dem Brennstoffeinlass 34 aus zugeführt werden und/oder kann eine andere Art von Brennstoff sein als der Brennstoff 12. So kann der Brennstoff 12, der durch den Brennstoffeinlass 34 eintritt, beispielsweise pulverisierte Kohle sein, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, während der Nachbrenn-Brennstoff 44, der durch einen (nicht gezeigten) separaten Nachbrenn-Brennstoffeinlass eintritt, Erdgas sein kann. In der beispielhaften Ausführungsform beruht die Menge des injizierten Nachbrenn-Brennstoffes 44 auf einem erwünschten stöchiometrischen Verhältnis inner halb der Nachbrennzone 30, wie hierin beschrieben. Insbesondere ist in der beispielhaften Ausführungsform die Menge an Nachbrenn-Brennstoff 44 ausgewählt, um eine brennstoffreiche Umgebung in der Nachbrennzone 30 zu erzeugen. An sich wird weniger Kohlenstoff in dem Brennstoff 12 verbrannt, was eine Erhöhung des Glühverlustes (LOI, Loss an Ignition) und eine Erzeugung einer reaktionsfähigeren, einen hohen Kohlenstoffgehalt aufweisenden Flugasche fördert, die in den Verbrennungsgasen 40 mitgeführt wird.
In der beispielhaften Ausführungsform strömen die Verbrennungsgase 40 von der Nachbrennzone 30 in die Ausbrennzone 32. In die Ausbrennzone 32 wird durch einen Einlass 50 Oberluft 48 injiziert, und es wird eine vorbestimmte Menge von Oberluft 48 in Ausbrennzone 32 injiziert. In der beispielhaften Ausführungsform steht der Oberlufteinlass 50 mit dem Lufteinlass 38 in Strömungsverbindung. Alternativ kann die Oberluft 48 durch den Einlass 50, der von dem Lufteinlass 38 getrennt ist, dem System 10 zugeführt werden. Die Menge der Oberluft 48 wird auf der Grundlage eines erwünschten stöchiometrischen Verhältnisses in der Ausbrennzone 32, wie hierin beschrieben, ausgewählt. Insbesondere ist in der beispielhaften Ausführungsform die Menge an Oberluft 48 ausgewählt, um eine vollständige Verbrennung, von Brennstoff 12 und Nachbrenn-Brennstoff 44 zu ermöglichen, was eine Verringerung von Verunreinigungen in dem Verbrennungsgas 40, wie beispielsweise Stickoxiden, NO_x, und/oder Kohlenmonoxid, CO, darauf jedoch nicht beschränkt, fördert.
In der beispielhaften Ausführungsform tritt das Rauchgas 20 aus der Verbrennungszone 24 aus und kann bspw., ohne darauf beschränkt zu sein, Kohlenstoff, kohlenstoffhaltige Flugasche, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasser, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel, Chlor und/oder Quecksilber, enthalten. Das Rauchgas 20 tritt aus der Verbrennungszone 24 aus und in die Wärmeaustauscher 26 ein. Die Wärmeaustauscher 26 übertragen Wärme von dem Rauchgas 20 auf ein (nicht gezeigtes) Fluid. Insbesondere erwärmt die Wärmeübertragung das Fluid, wie z. B. Wasser, zur Erzeugung von Dampf. Das erhitzte Fluid, z. B. der Dampf, wird zur Erzeugung von Leistung oder Energie verwendet, typischerweise anhand bekannter Energieerzeugungsverfahren und (nicht gezeigter) Systeme, wie z. B. einer (nicht gezeigten) Dampfturbine. Alternativ übertragen die Wärmeaustauscher 26 Wärme von dem Rauchgas 20 zu einer (nicht gezeigten) Brennstoffzelle, die zum Erzeugen von Energie benutzt wird. Die Energie bzw. Leistung kann einem (nicht gezeigten) Energieversorgungsnetz oder irgendeinem geeigneten Leistungsausgang zugeführt werden.
In der beispielhaften Ausführungsform strömt das Rauchgas 20 von den Wärmeaustauschern 26 zu einem Kanal oder Konvektionsdurchgang 52. Während das Rauchgas 20 durch den Konvektionsdurchgang 52 strömt, wird das Rauchgas 20 auf eine Temperatur abgekühlt, die geringer als die Verbrennungstemperatur ist. Insbesondere wird in der beispielhaften Ausführungsform das Rauchgas 20 innerhalb des Durchganges 52 konvektiv, wärmeleitend und/oder durch Strahlungsfluss durch (nicht gezeigte) Umgebungsluft und/oder irgendein anderes (nicht gezeigtes) Kühlfluid gekühlt. In der beispielhaften Ausführungsform umgibt das Kühlfluid zumindest teilweise den Durchgang 52, um das Kühlen von Rauchgasen 20 darin zu fördern. In einer alternativen Ausführungsform wird das Kühlfluid in den Durchgang 52 eingelassen, um das Kühlen von Rauchgasen 20 zu ermöglichen. In einer anderen alternativen Ausführungsform enthält das System 20 ein Kühlfluid, das zumindest teilweise den Durchgang 52 umgibt, und in den Durchgang 52 eingelassenes Kühlströmungsmittel ein, um das Kühlen von Rauchgasen 20 zu erleichtern. In der beispielhaften Ausführungsform wird das Rauchgas 20 auf eine Temperatur abgekühlt, die es Quecksilber gestattet, mit dem Kohlenstoff in der Flugasche zu reagieren, z. B. auf eine Temperatur unterhalb von 350°F, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. An sich wird Quecksilber durch Kohlenstoff, Chlor und/oder irgendwelche anderen mit Quecksilber reaktionfähigen Elemente und/oder Verbindungen in dem Rauchgas 20 oxidiert und gebunden.
In der beispielhaften Ausführungsform wird eine vorbestimmte Menge Sorptionsmittel 54 in den Konvektionsdurchgang 52 injiziert, um mit dem Rauchgas 20 zu reagieren. In der beispielhaften Ausführungsform wird das Sorptionsmittel 54 durch einen Sorptionsmittel-Injektor 56 in den Durchgang 52 injiziert. Alternativ wird das Sorptionsmittel 54 nicht in den Konvektionsdurchgang 52 injiziert, sondern in dem Rauchgas 20 mitgerissenes Quecksilber reagiert eher nur mit Elementen und/oder Verbindungen, die in dem Rauchgas 20 vorhanden sind. Das injizierte Sorptionsmittel 54 ist ausgewählt, um eine Oxidation von Quecksilber zu fördern. In der beispielhaften Ausführungsform ist das Sorptionsmittel 54 bspw. Aktivkohle. Alternativ kann das Sorptionsmittel 54 irgendein anderes geeignetes Element und/oder eine andere geeignete Verbindung sein, die die Oxidation von Quecksilber fördert.
In der beispielhaften Ausführungsform strömen das Rauchgas 20 und das Sorptionsmittel 54 durch den Konvektionskanal 52 zu einer Teilchen-Kontrollvorrichtung 58. Insbesondere kann in der beispielhaften Ausführungsform die Teilchen-Kontrollvorrichtung, z. B., jedoch nicht ausschließlich, eine (nicht gezeigte) elektrostatische Ausfällungsvorrichtung bzw. ein elektrostatischer Filter oder ein (nicht gezeigter) Gewebeentstauber bzw. -filter sein, die bzw. der zum Auffangen von oxidiertem Quecksilber und/oder teilchengebundenem Quecksilber benutzt wird. In einer alternativen Ausführungsform kann das System 10 eine (nicht gezeigte) Asche-Ausbrenneinheit und/oder eine (nicht gezeigte) Quecksilber-Sammeleinheit enthalten, die mit der Teilchen-Kontrollvorrichtung 58 gekoppelt ist. Die Asche-Ausbrenneinheit ermöglicht die Entfernung von Kohlenstoff aus dem Rauchgas 20, der Quecksilber aus der Flugasche desorbiert. Die Quecksilber-Sammeleinheit ist mit der Asche-Ausbrenneinheit gekoppelt und kann Aktivkohle oder irgendein anderes geeignetes Reagenz zum Binden von Quecksilber enthalten, das durch die Ausbrenneinheit desorbiert ist. Das System 10 kann ferner einen (nicht gezeigten) Nasswäscher und/oder einen (nicht gezeigten) Trockenwäscher enthalten, der stromabwärts von der Teilchen-Kontrollvorrichtung 58 angeordnet ist, um oxidiertes Quecksilber und/oder teilchengebundenes Quecksilber aus dem Rauchgas 20 und/oder andere Verbindungen und/oder Elemente, wie z. B. Schwefeldioxid, aus Rauchgas 20 zu entfernen. Das System 10 enthält einen Auslassschacht 60 mit einer Öffnung 62, durch die Abgase 64 aus dem System 10 austreten.
Während des Betriebes werden Kohleteilchen mit einer Feinheit von weniger als 70% < 200 Maschen und mehr als oder gleich 50% < 200 Maschen dem Ofen bzw. Kessel 22 zugeführt. Alternativ werden Kohleteilchen mit einer Feinheit von weniger als 70% < 200 Maschen und größer als oder gleich 1% < 50 Maschen dem Ofen 22 zugeführt. In dem Ofen 22 werden Kohleteilchen teilweise derart verbrannt, dass die in den Verbrennungsgasen 40 mitgerissene Flugasche einen höheren Kohlenstoffgehalt verglichen mit Öfen aufweist, die feinere Kohleteilchen verbrennen. Im Allgemeinen verbrennen Kohleteilchen mit einer höheren Feinheit, wie z. B. einer Feinheit von 76% < 200 Maschen, vollständiger und vermindern den LOI des Systems 10. In der beispielhaften Ausführungsform verbrennen Kohleteilchen mit einer Feinheit von weniger als 70% < 200 Maschen und größer als oder gleich 50% < 200 Maschen unter Bildung einer Flugasche mit viel Kohlenstoff, die mit Quecksilber in dem Rauchgas 20 reaktionsfähiger ist.
Das Rauchgas 20 strömt von der Verbrennungszone 24 durch die Wärmeaustauscher 26 in den Konvektionsdurchgang 52 hinein. Während sich die Rauchgase 20 in dem Konvektionsdurchgang 52 abkühlen, reagiert Quecksilber mit dem in dem Rauchgas 20 mitgerissenen Kohlenstoff unter Bildung oxidierten Quecksilbers. Quecksilber kann auch mit Elementen und/oder Verbindungen in dem Rauchgas 20 reagieren, um teilchengebundenes Quecksilber zu bilden. In der beispielhaften Ausführungsform wird das Sorptionsmittel 54 in den Durchgang 52 injiziert um zu unterstützen, dass in dem Rauchgas 20 mitgerissenes Quecksilber mit dem Sorptionsmittel 54 zur Bildung oxidierten und/oder teilchengebundenen Quecksilbers reagiert. Spezifischer wird bei der beispielhaften Ausführungsform das Sorptionsmittel 54 derart in den Durchgang 52 injiziert, dass das Rauchgas 20 auf eine Temperatur unterhalb der Verbrennungstemperatur, wie z. B. auf eine Temperatur unterhalb von 350°F, abgekühlt wird. In der beispielhaften Ausführungsform ermöglichen Kohleteilchen mit einer Feinheit von weniger als 70% < 200 Maschen und mehr als oder gleich 50% < 200 Maschen eine Reduktion von Quecksilber in dem Rauchgas 20, weil Quecksilber mit der erhöhten Menge von Kohlenstoff in dem Rauchgas 20 reagiert, während die Gase 20 innerhalb des Konvektionsdurchgangs 52 abgekühlt werden. Oxidiertes und/oder teilchengebundenes Quecksilber wird durch die Teilchen-Kontrollvorrichtung 58, den Nasswäscher und/oder die Quecksilber-Sammeleinheit aus dem Rauchgas 20 entfernt. Zumindest teilweise dekontaminierte Rauchgase 20 verlassen das System 10 als Abgase 64, die durch den Abgasschacht bzw. Schornstein 60 abgelassen werden.
Es wurden Tests unter Einsatz einer 1,0 MMBTU/Stunde Kessel-Simulationseinrichtung (BSF) (nicht gezeigt) durchgeführt, um die Wirkung der Kohlefeinheit und gestuften Luftzuführung auf die Quecksilber-Oxidation und -Entfernung zu bestimmen. Die folgenden Testresultate und die BSF, in der die Tests ausgeführt wurden, sind nur beispielhafter Natur und in keiner Weise beschränkend. Die BSF ist vorgesehen, um eine genaue Subskalen-Simulation der Rauchgas-Temperaturen und -Zusammensetzungen zu liefern, wie sie in dem System 10 aufgefunden werden. Die BSF enthält einen (nicht gezeigten) Brenner, einen (nicht gezeigten) vertikal nach unten brennenden Strahlungsofen, einen (nicht gezeigten) horizontalen konvektiven Durchgang, der sich von dem Ofen aus erstreckt, und einen (nicht gezeigten) Schlauch- oder Gewebefilter, der mit dem Konvektionsdurchgang in Strömungsverbindung gekoppelt ist. Der Brenner ist ein Diffusionsbrenner mit variabler Verwirbelung und einem (nicht gezeigten) axialen Brennstoffinjektor, und er wird benutzt, um die ungefähre Temperatur und Gaszusammensetzung eines kommerziellen Brenners in einem Kessel der Originalröße, wie z. B. dem System 10, zu simulieren. Primäre Luft (nicht gezeigt) wird axial injiziert, während ein (nicht gezeigter) sekundärer Luftstrom radial durch (nicht gezeigte) Verwirbelungsschaufeln injiziert wird, um eine kontrollierte Brennstoff/Luft-Vermischung zu bewirken. Die Verwirbelungszahl kann durch Einstellen der Orientierung der Verwirbelungsschaufeln kontrolliert werden. Zahlreiche (nicht gezeigte) Zugangsanschlüsse, die entlang der Achse der Einrichtung angeordnet sind, gestatten Zugang für zusätzliche Ausrüstung, wie (nicht gezeigte) Nachverbrennungs-Injektoren, (nicht gezeigte) zusätzliche Injektoren, (nicht gezeigte) Oberluft-Injektoren und (nicht gezeigte) Sonden zur Probenentnahme. Der Strahlungsofen ist aus acht (nicht gezeigten) modularen, mit feuerfestem Material ausgekleidetem Abschnitten mit einem (nicht gezeigten) Innendurchmesser von 22 Zoll und einer (nicht gezeigten) Gesamthöhe von 20 US-Fuß konstruiert.
Der Konvektionsdurchgang der BSF ist ebenfalls feuerbeständig ausgekleidet und enthält (nicht gezeigte) luftgekühlte Rohrbündel, die die Supererhitzer- und Wiedererhitzer-Abschnitte eines Kessels der Originalgröße, wie z. B. in dem System 10, simulieren. Die Wärmeextraktion in dem Strahlungsofen und dem Konvektionsdurchgang sind derart gesteuert, dass das Verweildauer-Temperatur-Profil im Wesentlichen mit demjenigen eines typischen Kessels der Originalgröße, wie z. B. des Systems 10, übereinstimmt. Ein (nicht gezeigtes) Saugpyrometer wird benutzt, um Ofengastemperaturen zu messen. Die (nicht gezeigte) Teilchen-Kontrollvorrichtung für die BSF ist eine elektrostatische Dreifeld-Ausfällungsvorrichtung (ESP). Die Quecksilberkonzentration wurde an einem (nicht gezeigten) ESP-Einlass und einem (nicht gezeigten) ESP-Auslass unter Einsatz eines (nicht gezeigten) kontinuierlich arbeitenden Emissionsüberwachungssystems gemessen, das in der Lage ist, sowohl elementares Quecksilber als auch Gesamtquecksilber zu messen. Die Konzentration des oxidierten Quecksilbers wird unter Verwendung der Differenz zwischen der Gesamtquecksilberkonzentration und der elementaren Quecksilberkonzentration bestimmt.
Beispielhafte Tests wurden mit und ohne abgestufte Luftzuführung in der BSF ausgeführt. Das stöchiometrische Verhältnis (SR) in dem Ofen ist definiert als das Verhältnis der tatsächlichen Sauerstoff-, O₂, zur tatsächlichen Brennstoff-Konzentration in dem Ofen oder das aktuelle Luft-Brennstoff-Verhältnis gegenüber der Sauerstoff- zu Brennstoff-Konzentration, die zu einem vollständigen Verbrauch von Sauerstoff und Brennstoff führt, oder das Luft-Brennstoff-Verhältnis unter stöchiometrischen Bedin gungen. Insbesondere ist das SR durch die Gleichung 1 definiert.
AFRA = OA/FA, (Gleichung 2) AFRS = OS/FS, (Gleichung 3)worin SR das stöchiometrische Verhältnis ist;

AFR_A: das tatsächliche Luft-Brennstoff-Verhältnis oder die tatsächliche Konzentration von Luft zu Brennstoff in dem Ofen ist;
AFR_S: das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis oder die Sauerstoff- zu Brennstoff-Konzentration ist, die einen vollständigen Verbrauch von Sauerstoff und Brennstoff ergibt;
O_A: die Masse des in dem Ofen vorhandenen tatsächlichen Sauerstoffes ist;
F_A: die Masse des in dem Ofen vorhandenen tatsächlichen Brennstoffes ist;
O_S: die Masse des für die vollständige Verbrennung von in dem Ofen vorhandenem Brennstoff vorhandenen Sauerstoffes oder die Masse des unter stöchiometrischen Bedingungen vorhandenen Sauerstoffes ist, und
F_S: die Masse des für die vollständige Verbrennung von in dem Ofen vorhandenem Sauerstoff vorhandenen Brennstoffes oder die Masse des unter stöchiometrischen Bedingungen vorhandenen Brennstoffes ist.

In Grundtests ohne abgestufte Luftzufuhr („direktes Verbrennen"), war das stöchiometrische Verhältnis (SR) in der Verbrennungszone des Ofens etwa gleich 1,16, was etwa 3% Überschussluft oder einer beispielhaften an Brennstoff armen Umgebung entspricht. Die direkte Verbrennung wird als die Grundlinie oder der „Bezug" zur Veranschaulichung der beispielhaften Effekte einer Überschussluft-Umgebung in den 2–5 betrachtet. Beim Testen mit einer beispielhaften gestuften Luftzufuhr wurde SR gleich etwa 1,0 und etwa 0,7 gesetzt, die eine beispielhafte ideale stöchiometrische Umgebung bzw. eine beispielhafte brennstoffreiche Umgebung bilden. Minderwertige Kohlen mit einer beispielhaften Feinheit von 76% und 68% der Teilchen, die durch 200 Maschen hindurchtreten, wurden bei jedem beispielhaften stöchiometrischen Verhältnis von 1,16, 1,0 und 0,7 und über einen Bereich beispielhafter ESP-Einlass- und ESP-Auslass-Temperaturen hinweg getestet. In den 2–5 sind beispielhafte Testresultatsdaten für SR = 1,16 (Bezugsdaten) durch Quadrate, beispielhafte Testresultatsdaten für SR = 1,0 durch schraffierte Dreiecke und beispielhafte Testresultatsdaten für SR = 0,7 durch schraffierte Quadrate dargestellt.
2 und 3 veranschaulichen beispielhafte Wirkungen der ESP-Temperatur und gestuften Luftzufuhr auf die Quecksilber-Oxidation in dem Rauchgas an dem ESP-Einlass. Spezifischer zeigt 2 eine grafische Darstellung beispielhafter Effekte der Luftabstufung und der Temperatur auf die Quecksilber-Oxidation an dem ESP-Einlass bei einer Kohlefeinheit von 76% < 200 Maschen, und 3 zeigt eine grafische Darstellung beispielhafter Auswirkungen der Luftabstufung und der Temperatur auf die Quecksilber-Oxidation an dem ESP-Einlass bei einer Kohlefeinheit von 68% < 200 Maschen.
2 veranschaulicht, dass bei einer Kohlefeinheit von 76% < 200 Maschen der SR-Wert den Prozentsatz des oxidierten Quecksilbers in dem Rauchgas 20 nicht beträchtlich beeinflusst. Insbesondere beträgt bei einer mittleren Rauchgastemperatur, wie z. B. 299°F, der Prozentsatz des oxidierten Quecksilbers etwa 5%–18% für SR = 1,16, SR = 1,0 und SR = 0,7. Der SR-Wert beeinflusst die Quecksilber-Oxidation an dem ESP-Einlass als solcher nicht signifikant.
3 veranschaulicht, dass für eine Kohlefeinheit von 68% < 200 Maschen der SR-Wert den Prozentsatz des oxidierten Quecksilbers in dem Rauchgas 20 beträchtlich beeinflusst. Insbesondere beträgt bei einer mittleren Rauchtemperatur von z. B. 285°F der ungefähre Prozentsatz des oxidierten Quecksilbers in dem Rauchgas weniger als 20% für das Bezugs-SR von 1,16, während der ungefähre Prozentsatz des oxidierten Quecksilbers in dem Rauchgas für ein SR von 1,0 etwa 20%–30% beträgt. Bei einer Temperatur von z. B. 300°F ist der näherungsweise Prozentsatz des oxidierten Quecksilbers in dem Rauchgas geringer als 20% für das Bezugs-SR von 1,16, und ein näherungsweiser Prozentsatz des oxidierten Quecksilbers in dem Rauchgas beträgt etwa 40%–50% für ein SR von 0,7. Der SR-Wert beeinflusst den Prozentsatz oxidierten Quecksilbers an dem ESP-Einlass als solcher signifikant, wobei insbesondere bei brennstoffreicheren stöchiometrischen Verhältnissen ein höherer Prozentsatz des Quecksilbers oxidiert. 3 zeigt auch, dass die Temperatur die Oxidation von Quecksilber in dem Rauchgas beeinflussen kann.
Ein Vergleich der in den 2 und 3 veranschaulichten Daten zeigt, dass das Zuführen einer Kohle mit ei ner geringeren Feinheit, z. B. einer Kohle mit einer Feinheit von 68% < 200 Maschen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, den prozentualen Anteil des oxidierten Quecksilbers an dem ESP-Einlass steigert. Weil ein höherer Prozentsatz des Quecksilbers aus seiner nicht reaktionsfähigen elementaren Form oxidiert wird, kann ein höherer Prozentsatz von Quecksilber durch die ESP aus dem Rauchgas entfernt werden.
4 und 5 veranschaulichen beispielhafte Auswirkungen der ESP-Temperatur und Luftabstufung auf die Quecksilber-Oxidation in dem Rauchgas an dem ESP-Auslass. Insbesondere zeigt 4 eine grafische Darstellung beispielhafter Auswirkungen der gestuften Luftzufuhr und der Temperatur auf die Quecksilber-Oxidation an dem ESP-Auslass bei einer Kohlefeinheit von 76% < 200 Maschen, und 5 zeigt eine grafische Darstellung der beispielhaften Auswirkungen der gestuften Luftzufuhr und Temperatur auf die Quecksilber-Oxidation an dem ESP-Auslass bei einer Kohlefeinheit von 68% < 200 Maschen.
4 veranschaulicht, dass für eine Kohlefeinheit von 76% < 200 Maschen der SR-Wert den Prozentsatz des aus dem Rauchgas 20 entfernten Quecksilbers nicht beträchtlich erhöht. Insbesondere beträgt bei einer mittleren Rauchtemperatur von z. B. 295°F der Prozentsatz des entfernten Quecksilbers etwa 12%–15% für SR = 1,0, etwa 15%–18% für SR = 0,7 und etwa 23%–27% für SR = 1,16. Der SR-Wert erhöht als solcher die Quecksilber-Entfernung durch das ESP nicht signifikant. 4 veranschaulicht auch, dass bei abnehmender Temperatur an dem ESP-Auslass der Prozentsatz des aus dem Rauchgas entfernten Quecksilbers zunimmt. Eine höhere ESP-Auslass-Temperatur kann die Quecksilber-Entfernung nachteilig beeinflussen.
5 veranschaulicht, dass für eine Kohlefeinheit von 68% < 200 Maschen der SR-Wert den Prozentsatz des aus dem Rauchgas 20 entfernten Quecksilbers beträchtlich beeinflusst. Insbesondere beträgt bei einer mittleren Rauchtemperatur von z. B. 286°F der ungefähre Prozentsatz des aus dem Rauchgas entfernten Quecksilbers etwa 30% für das Bezugs-SR von 1,16, und ein ungefährer Prozentsatz des aus dem Rauchgas entfernten Quecksilbers beträgt 19%–25% für ein SR von 1,0. Ferner beträgt bei einer Temperatur von z. B. 300°F der ungefähre Prozentsatz des aus dem Rauchgas entfernten Quecksilbers etwa 21% für das Bezugs-SR von 1,16, während der ungefähre Prozentsatz des aus dem Rauchgas entfernten Quecksilbers für ein SR von 0,7 etwa 30%–33%. Eine Abnahme des SR-Wertes zum Erzeugen einer an Brennstoff reichen Umgebung erhöht an sich den Prozentsatz des durch die ESP entfernten Quecksilbers.
Ein Vergleich der in den 4 und 5 gezeigten Daten zeigt, dass das Zuführen von Kohle mit einer geringeren Feinheit, z. B. einer Kohle mit einer Feinheit von 68% < 200 Maschen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, den Prozentsatz des durch die ESP entfernten Quecksilbers erhöht. Insbesondere ist für einen SR-Wert von 0,7 und eine Auslasstemperatur von etwa 295°F der prozentuale Anteil des entfernten Quecksilbers von etwa 15% auf etwa 38% erhöht.
Die oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtung ermöglichen eine Reduktion von Quecksilber aus dem Verbrennungsabgas durch eine Verbesserung des natürlichen Einfangens von Quecksilber auf Flugasche und eine Verbesserung der Sorptionsmittelnutzung. Eine Verringerung der prozentualen Feinheit der in den Ofen injizierten Kohle ermöglicht eine Erhöhung der Größe der Kohleteilchen in der Rauchgasströmung und ermöglicht eine Erhöhung der Menge an Kohlenstoff, die in der Flugasche in der Rauchgasströmung enthal ten ist, verglichen mit Öfen, die Kohle mit einer höheren prozentualen Feinheit verbrennen. Eine Verringrung der Feinheit der in den Ofen injizierten Kohle unterstützt ferner eine Verbesserung der Auswirkungen der abgestuften Verbrennungs-Technologien, wie z. B. Kohlewiederverbrennung und Luftabstufung, durch Erhöhung des Brennstoff-zu-Luft-Verhältnisses innerhalb der Verbrennungszone und des Konvektionsdurchganges. Verunreinigungen, wie bspw., jedoch nicht ausschließlich, Quecksilber, haben mehr Kohlenstoff zur Verfügung, um damit innerhalb der Rauchgasströmung zu reagieren. In Kraftwerken, die Sorptionsmittel-Injektion nutzen, lässt sich außerdem die Menge des injizierten Sorptionsmittels leichter vermindern, wenn die prozentuale Feinheit der verbrannten Kohle verringert wird, weil Quecksilber mehr in situ gebildeten Kohlenstoff zur Verfügung hat, um damit zu reagieren. Da Kohlenstoff in Asche ein wirksames Quecksilber-Sorptionsmittel sein kann, das in situ gebildet wird, erleichtert die Verminderung der prozentualen Feinheit der in den Ofen injizierten Kohle eine Verbesserung der Quecksilber-Oxidation durch Bereitstellen einer katalytischen Oberfläche, auf der Quecksilber leichter durch chlorhaltige Verbindungen oxidiert wird.
Außerdem ist die Verminderung der prozentualen Feinheit der in den Ofen injizierten Kohle ein kostenwirksames Verfahren zur Reduktion von Quecksilber-Emissionen, weil keine physische Änderung der Anlage erforderlich ist, wenn die prozentuale Feinheit der Kohle vermindert wird. Es wird ferner ermöglicht, zum Pulverisieren von Kohle verwendete Energie zu reduzieren, weil die Kohle, verglichen mit Kohlen mit einer höheren prozentualen Feinheit nicht so viel Mahlaufwand erfordert.
Beispielhafte Ausführungsformen von Verfahren und einer Vorrichtung zum Entfernen von Quecksilber aus einem Verbrennungsabgas sind oben detailliert beschrieben. Die Verfahren und Vorrichtung sind nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt, so dass die Komponenten der Verfahren und Vorrichtung vielmehr unabhängig und separat von anderen hierin beschriebenen Komponenten benutzt werden können. So kann z. B. die Verringerung der prozentualen Feinheit der Kohle auch in Kombination mit anderen Verunreinigungs-Kontrollsystemen und -Verfahren benutzt werden, und sie ist nicht darauf beschränkt, nur zusammen mit dem hierin beschriebenen kohlebefeuerten Kraftwerk ausgeführt zu werden. Die vorliegende Erfindung kann in Verbindung mit vielen anderen Anwendungen zur Verringerung von Verunreinigungsemission ausgeführt und benutzt werden.
Während die Erfindung anhand verschiedener spezifischer Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung im Rahmen und Schutzumfang der Ansprüche mit Modifikationen ausgeführt werden kann.

Es ist ein kohlegefeuertes Kraftwerk geschaffen. Das kohlegefeuerte Kraftwerk enthält eine Verbrennungszone 24, Kohle 14 mit einer Feinheit von weniger als 70% < 200 Maschen und mehr als oder gleich 50% < 200 Maschen, ein Verbrennungsgas 40, das durch Verbrennen der Kohle innerhalb der Verbrennungszone gebildet wird, wobei das Verbrennungsgas wenigstens kohlenstoffhaltige Flugasche und Quecksilber enthält, und einen Kanal, in dem das Quecksilber mit wenigstens der kohlenstoffhaltigen Flugasche reagiert. Bezugszeichenliste:

10	System
12	Brennstoff
14	Kohle
16	Kohlevorrat
18	Kohlemühle
20	Rauchgas
22	Ofen, Kessel
24	Verbrennungszone
26	Wärmeaustauscher
28	Verbrennungszone
30	Wiederverbrennungszone, Nachbrennzone
32	Ausbrennzone
34	Brennstoffeinlass
36	Luft
38	Lufteinlass
40	Verbrennungsgas
42	Brenner
44	Wiederverbrennungs-Brennstoff
46	Wiederverbrennungs-Brennstoffeinlass
48	Oberluft
50	Oberluft-Einlass
52	Durchgang, Kanal
54	Sorptionsmittel
56	Sorptionsmittel-Injektor
58	Teilchen-Kontrollvorrichtung
60	Abgasschornstein, Abgasschaft
62	Öffnung
64	Abgas

Claims

Kohlegefeuertes Kraftwerk, das aufweist: eine Verbrennungszone (24), Kohle (14) mit eine Feinheit von weniger als 70% < 200 Maschen und mehr als oder gleich 50% < 200 Maschen, ein Verbrennungsgas (40), das durch Verbrennen der Kohle innerhalb der Verbrennungszone gebildet ist, wobei dieses Verbrennungsgas wenigstens eine kohlenstoffhaltige Flugasche und Quecksilber umfasst, und einen Kanal, in dem das Quecksilber mit wenigstens der kohlenstoffhaltigen Flugasche reagiert.
Kohlegefeuertes Kraftwerk nach Anspruch 1, das ferner eine Teilchen-Kontrollvorrichtung (58) aufweist, die konfiguriert ist, um das Quecksilber aus dem Verbrennungsgas (40) zu entfernen.
Kohlegefeuertes Kraftwerk nach Anspruch 2, wobei die Teilchen-Kontrollvorrichtung (58) mit dem Kanal gekoppelt ist.
Kohlegefeuertes Kraftwerk nach Anspruch 1, das ferner einen Sorptionsmittel-Injektor (56) aufweist, der stromabwärts von der Verbrennungszone (24) mit dem Kanal gekoppelt ist, wobei der Sorptionsmittel-Injektor konfiguriert ist, um ein Sorptionsmittel (54) zu injizieren, das ausgewählt ist, um mit wenigstens dem Quecksilber in dem Kanal zu reagieren.
Kohlegefeuertes Kraftwerk nach Anspruch 1, worin die Kohle (14) Kohleteilchen umfasst, deren Größe derart ist, dass weniger als 70% und mehr als oder gleich 50% der Kohleteilchen einen Durchmesser von weniger als 0,0029 Zoll aufweisen.
Kohlegefeuertes Kraftwerk nach Anspruch 1, wobei das Quecksilber mit wenigsetns entweder der kohlenstoffhaltigen Flugasche und/oder einem Sorptionsmittel (54) reagiert um zu oxidieren.