DE102009003520A1

DE102009003520A1 - Verfahren und System zur Verringerung von Quecksilberemissionen in Rauchgas

Info

Publication number: DE102009003520A1
Application number: DE102009003520A
Authority: DE
Inventors: Vitali Victor San Juan Capo Lissianski; Peter Martin Lake Forest Maly; William Randall San Clemente Seeker; Christopher Aaron Anaheim Samuelson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2009-08-27
Also published as: US20090211444A1; CA2651147A1; GB0901067D0; CA2651147C; GB2457781A; US7833315B2; GB2457781B

Abstract

Geschaffen ist ein System zum Abfangen von Quecksilber aus einem Rauchgasstrom (114). Zu dem System gehören: ein Abfallbehandlungssystem (106), das mit einer Quelle für Rauchgas in Strömungsverbindung steht, wobei das Rauchgas Quecksilber enthält; das Abfallbehandlungssystem ist dazu eingerichtet, den aus der Quelle für Rauchgas stammenden Rauchgasstrom aufzunehmen, wobei das Abfallbehandlungssystem einen Kompaktsorbensinjektor (116) und eine Kompaktsorbenssammelvorrichtung (126), einen Kompaktsorbenserzeuger, der in Strömungsverbindung mit dem Abfallbehandlungssystem steht, und einen Kompaktsorbensspeicherbehälter (130) aufweist, der dazu eingerichtet ist, einen Strom von kompaktem Sorbens aus dem Kompaktsorbenserzeuger aufzunehmen, und der dazu eingerichtet ist, dem Abfallbehandlungssystem einen Strom von gespeichertem Sorbensmaterial zuzuführen.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein die Verbrennung von Festbrennstoffen und speziell die Erzeugung und Speicherung eines Sorbens, das dazu verwendet wird, Quecksilber (Hg) in Rauchgas abzufangen, das bei der Kohleverbrennung erzeugt wird.
Zu den durch Kohleverbrennungsprozesse erzeugten Luftschadstoffen gehören verdampfte Metalle wie z. B. Quecksilber. Während das Quecksilber bei der Kohleverbrennung verdampft, tritt es in das durch die Verbrennung erzeugte Rauchgas ein. Falls das Quecksilber nicht abgefangen wird, kann es mit den Rauchgasen aus der Brennkammer in die Atmosphäre gelangen. Zumindest einige bekannte Verfahren zur Verringerung von Quecksilberemissionen beinhalten den Schritt, als ein Sorbens Aktivkohle in das Rauchgas zu injizieren, die das vorhandene Quecksilber abfängt. Das Quecksilber kann anschließend aus dem Rauchgas entfernt und in einer umweltverträgliche Weise isoliert werden. Der Wirkungsgrad der Quecksilberentfernung mittels Aktivkohleinjektion hängt von der Art der Kohle und von der speziellen Konstruktion des Emissionsüberwachungssystems ab, z. B. davon, ob das Sorbens stromaufwärts eines Schwebstoffteilchenkollektors injiziert wird, oder ob stromabwärts einer bestehenden elektrostatischen Partikelabscheidungsvorrichtung ein Kompaktsackraum hinzugefügt ist. Allerdings begrenzen die Materialkosten der Aktivkohle in manchen Fällen den Nutzen von mit Aktivkohle arbeitenden Quecksilberabscheidungssystemen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Verfahren zum Abfangen von Quecksilber aus einem Rauchgas den Schritt der partiellen Oxidation eines kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffs in einer Vergasungseinrichtung, so dass ein thermisch aktiviertes kohlenstoffhaltiges kompaktes Sorbens und gasförmige Vergasungsprodukte erzeugt werden, wobei die Vergasungseinrichtung in unmittelbar Nachbarschaft eines Verbrennungssystems zum Verbrennen eines quecksilberhaltigen Brennstoffs angeordnet ist. Das Verfahren beinhaltet ferner die Schritte, das erzeugte thermisch aktivierte kohlenstoffhaltige kompakte Sorbens in unmittelbarer Nähe des Verbrennungssystems zu speichern und einen quecksilberhaltigen Brennstoff in einer Verbrennungszone des Verbrennungssystems zu verbrennen, wobei Quecksilber, das während der Verbrennung freigegeben wird, in dem durch die Verbrennung erzeugten Rauchgas mitgenommen wird. Das Verfahren beinhaltet ferner die Schritte: das thermisch aktivierte kompakte Sorbens stromabwärts der Verbrennungszone in das Rauchgas zu injizieren und wenigstens einen Teil des mitgeführten Quecksilbers auf dem thermisch aktivierten kompakten Sorbens zu absorbieren.
In noch einem Ausführungsbeispiel weist ein System zum Abfangen von Quecksilber aus einem Rauchgasstrom ein Abfallbehandlungssystem auf, das in Strömungsverbindung mit einer Quelle für Rauchgas steht, das Quecksilber enthält, wobei das Abfallbehandlungssystem dazu eingerichtet ist, den aus der Quelle für Rauchgas stammenden Rauchgasstrom aufzunehmen, und wobei das Abfallbehandlungssystem einen Kompaktsorbensinjektor und eine Kompaktsorbenssammelvorrichtung enthält. Das System enthält ferner einen Kompaktsorbenserzeuger, der mit dem Abfallbehandlungssystem in Strömungsverbindung steht, und einen Kompaktsorbensspeicherbehälter, der dazu eingerichtet ist, ei nen Strom kompakten Sorbens von dem Kompaktsorbenserzeuger aufzunehmen, und der dazu eingerichtet ist, dem Abfallbehandlungssystem einen Strom von gespeichertem Sorbensmaterial zuzuführen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Verfahren zum Abfangen von Quecksilber in einem durch Festbrennstoffverbrennung erzeugten Rauchgas den Schritt des Verbrennens eines Feststoffkohlebrennstoffs in einer Verbrennungszone, so dass aus dem Brennstoff während der Verbrennung freigegebenes Quecksilber in einem Strom von durch die Verbrennung erzeugtem Rauchgas mitgenommen wird. Weiter beinhaltet das Verfahren die Schritte: Erzeugen eines thermisch aktivierten kohlenstoffhaltigen kompakten Sorbens und gasförmiger Vergasungsprodukte durch partielles Vergasen eines Kohlenstofffestbrennstoffs in einer Vergasungseinrichtung, die der Verbrennungszone unmittelbar benachbart ist, und Speichern des in der Vergasungseinrichtung erzeugten kompakten Sorbens in einem in unmittelbarer Nähe des Rauchgasstroms angeordneten Sorbensspeicherbehälter. Das Verfahren beinhaltet ferner die Schritte, das thermisch aktivierte kompakte Sorbens aus dem Speicherbehälter stromabwärts der Verbrennungszone in das Rauchgas zu injizieren, und zumindest einen Teil des mitgenommenen Quecksilbers mittels des injizierten kompakten Sorbens einzufangen. Optional kann das thermisch aktivierte kompakte Sorbens zusätzlich aktiviert werden, indem vor der Speicherung in dem Speicherbehälter Halogene, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, Brom, hinzugefügt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Ansicht eines mit Kohle befeuerten Kraftwerks, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt in einer geschnittenen Draufsicht eine Festbrennstoffvergasungseinrichtung, die in Zusammenhang mit dem in 1 dargestellten System verwendet werden kann; und
3 zeigt ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens zum Vermindern von Quecksilberemissionen aus Rauchgas.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung veranschaulicht Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft und nicht zur Beschränkung. Es kommt in Betracht, dass die Erfindung im Allgemeinen Verwendung findet, um Emissionen zu verringern, die von Verbrennungssystemen, z. B. Dampferzeugern, Öfen und Brennöfen, ausgehen.
In dem hier verwendeten Sinne sollte die Erwähnung eines Elements oder Schrittes im Singular bzw. in Verbindung mit dem unbestimmten Artikel den Plural des Elements oder Schritts nicht ausschließen, es sei denn, ein derartiger Ausschluss ist ausdrücklich genannt. Ferner sollen Bezugnahmen auf "ein Ausführungsbeispiel" der vorliegenden Erfindung nicht als Ausschluss der Existenz zusätzlicher, die aufgeführten Merkmale ebenfalls beinhaltender Ausführungsbeispiele interpretiert werden.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines mit Kohle befeuerten Kraftwerks 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Ausführungsbeispiel gehören zu dem Kraftwerk 100 ein Kohlevorrat 102, ein Dampferzeuger 104 und ein Verbrennungsabfallbehandlungssystem 106. Der Dampferzeuger 104 enthält mehrere Brenner 108, die im Allgemeinen beabstandet um die Wände des (von der Wand her befeuerten) Dampferzeugers 104 angeordnet sind, oder die beabstandet um die Ecken des (von den Ecken her befeuerten) Dampferzeugers 104 angeordnet sind. Den Brenner 108 wird ein fluidisierter Festbrennstoff, beispielsweise pulverisierte Kohle, und/oder ein gasförmiger Brennstoff zugeführt. Aus einer Luftquelle 110 wird den Brennern 108 außerdem Luft zugeführt, die den Transport der Kohle 102 zu dem Dampferzeuger 104 fördert und die Verbrennung der Kohle 102 ermöglicht. Die Brenner 108 mischen die Kohle 102 und die Luft, um ein entzündbares Gemisch zu bilden, das in einen Innenbereich des Dampferzeugers 104 injiziert wird. Das Kohle- und Luftgemisch verbrennt in einer in dem Dampferzeuger 104 angeordneten Verbrennungszone 112. In der Verbrennungszone 112 erzeugte Rauchgase 114 können Quecksilber enthalten, das in dem Verbrennungsprozesses von der Kohle 102 freigegeben wird.
Das Rauchgas 114 strömt durch den Dampferzeuger 104 und in einen Abgaskanal 115, wobei es seine Wärme an mehrere (nicht gezeigte) in dem Kanal 115 aufgehängte Wärmeaustauschrohre und -platten abgibt. Der Kanal 115 leitet das Rauchgas 114 zu dem Abfallbehandlungssystem 106. In dem Ausführungsbeispiel gehören zu dem Abfallbehandlungssystem 106 ein Sorbensinjektionssystem 116, eine Partikelabscheidungsvorrichtung (PCD = Particulate Control Device) 118, z. B. ein Elektroabscheider (ESP = Electrostatic Precipitator) mit mehreren Ascheausstoßschütttrichtern 120 zum Abführen der gesammelten der Asche für eine weitere Verarbeitung, und ein Schornstein 122 für den Ausstoß der Rauchgase. Das Sorbensinjektionssystem 116 kann Sorbens stromaufwärts 122 der PCD 118 in den Kanal 115 injizieren. Zusätzlich (oder alternativ) kann das Sorbens, falls das Abfallbehandlungssystem 106 eine zugeordnete Sorbenspartikelsammeleinrichtung 126 umfasst, stromabwärts 124 der PCD 118 injiziert werden.
Ein Sorbensablaufschurre 128 ist dazu eingerichtet, das Sorbens von einem Sorbensspeicherbehälter 130 zu dem Sorbensinjektionssystem 116 zu befördern. Das Ablassen des Sorbens aus dem Sorbensspeicherbehälter 130 kann beispielsweise mittels eines Vibrationsschütttrichters 132 gefördert werden. Der Sorbensspeicherbehälter 130 ist dazu eingerichtet, thermisch aktiviertes kohlenstoffhaltiges Sorbens aufzunehmen, das durch partielles Vergasen eines Brennstoffs in einer Vergasungseinrichtung erzeugt wurde, die in unmittelbarer Nähe des Sorbensspeicherbehälters 130 angeordnet ist. In dem Ausführungsbeispiel ist eine Vergasungseinrichtung 134 dazu eingerichtet, einen Brennstoff 136 partiell zu vergasen. Eine Sorbensentnahmevorrichtung 138 beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, eine Lanze, ist dazu eingerichtet, das thermisch aktivierte Sorbens zu extrahieren, das ein aus einer Verbrennungszone 140 der Vergasungseinrichtung 134 stammender halbverbrannter Kohlebrennstoff oder sonstiger kohlenstoffhaltiger Festbrennstoff ist. Eine Speicherung des Sorbensmaterials schafft eine Möglichkeit, die Sorbenseinspeisungsrate auf der Grundlage der Rauchgasemissionen in engen Grenzen einzuhalten. Darüber hinaus erlaubt die Speicherung des Sorbensmaterials es, das Kraftwerk 100 auch dann zu betreiben, wenn die Vergasungseinrichtung 134 nicht in Betrieb ist, und erlaubt es außerdem, die Vergasungseinrichtung 134 zur Erzeugung von Sorbensmaterial zu betreiben, wenn das Kraftwerk 100 nicht in Betrieb ist. Eine derartige Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes von in Wechselbeziehung stehenden Prozessanlagen ermöglicht eine Steigerung der Verfügbarkeit und/oder Fähigkeit beispielsweise einer Kraftwerkseinrichtung, die mehr als eine Art von Kraftwerks- und/oder Prozessanlage aufweist, die synergetisch betrieben werden, um Strom, Kraftwerksprodukte, Nebenprodukte und Abfallprodukte zu erzeugen. Die von der Vergasungseinrichtung 134 ausgehenden gasförmigen Produkte werden über ein Rohr 142 den Brennern 108, einer vor Ort angeordneten Last 144, beispielsweise einem Gasturbinentriebwerk oder einem Kombinationszyklus-Kraftwerk, zugeführt, oder sie können als ein Nachbrandbrennstoff verwendet werden, um Emissionen von Stickstoffoxiden in dem vor Ort befindlichen Dampferzeuger 104 oder Kanal 115 zu verringern.
2 zeigt in einer geschnittenen Draufsicht eine Festbrennstoffvergasungseinrichtung 134, die in Zusammenhang mit dem (in 1 gezeigten) Kraftwerk 100 verwendet werden kann. Die Vergasungseinrichtung 134 enthält eine vertikale Vergasungskammer 202, in die Partikel eines Festbrennstoffs 204 und Wärme eingetragen werden. Die Verbrennung von Festbrennstoff 204 in der Vergasungskammer 202 erzeugt Sorbens und vergasten Brennstoff. Der zur Sorbensverbrennung dienende Festbrennstoff 204 kann auf Kohle, Biomasse, Klärschlamm, einem Abfallprodukt oder auf sonstigen kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffen basieren. Eine in der Vergasungskammer 202 angeordnete Drossel 206 regelt die Verweildauer des Brennstoffs 204 in der Vergasungskammer 202. In dem Ausführungsbeispiel wird eine Verweildauer von 0,5 bis 10 Sekunden in der Vergasungskammer 202 verwendet, um Sorbens zu erzeugen.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Vergasungseinrichtung 134 aus rostfreiem Stahl hergestellt sein, und ihre Innenwände sind feuerfest ausgekleidet. Die für die Festbrennstoffvergasung erforderliche Wärme wird beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, durch Erdgas und/oder die partielle Oxidation eines kohlenstoffhaltigen Feststoffbrennstoffs mit einem Oxidationsmittel, beispielsweise Luft und/oder Sauerstoff, bereitgestellt. Eine horizontal fluchtend angeordnete Heizkammer 208 ist strömungsmäßig mit der Vergasungskammer 202 verbunden. Der Festbrennstoff 204 wird in die Vergasungskammer 202 injiziert. Eine Stickstoff- oder Luft quelle kann als ein Transportmedium 210 für den Festbrennstoff 204 verwendet werden.
Der Festbrennstoff 204 wird an einem oberen Ende 212 der Vergasungskammer 202 über einen wassergekühlten Festbrennstoffinjektor 203 injiziert, wobei das Transportmedium 210 genutzt wird, um die Partikel des Festbrennstoffs 204 in die Vergasungskammer 202 zu befördern. Die der Vergasungskammer 202 zugeführte Wärme bewirkt, dass die Partikel des Festbrennstoffs 204, beispielsweise durch eine partielle Oxidation, teilweise vergasen und reaktive Sorbenspartikel hervorbringen. Die Wände der Vergasungskammer 202 und der Hilfsheizkammer 208 sind feuerfest ausgekleidet 214, um der in der Vergasungskammer 202 erzeugten Wärme zu widerstehen.
Die für die partielle Vergasung des Festbrennstoffs 204 erforderliche Wärme wird durch eine Hilfswärmequelle 216, beispielsweise einen Brenner, und/oder durch eine partielle Verbrennung des Festbrennstoffs 204 in der Vergasungskammer 202 bereitgestellt. Beispielsweise wird ein Vorrat von Erdgas 218 und Luft 220 in der Heizkammer 208 gemischt, um Wärme zu erzeugen, die der Vergasungskammer 202 zugeführt wird. In der Heizkammer 208 angeordnete Kühlungsanschlüsse 222 leiten einen Strom von Kühlwasser 224, um eine Seitenwand 226 der Heizkammer 208 und den Festbrennstoffinjektor 203 zu kühlen. Die Kühlung der Heizkammer 208 erlaubt es, die Temperatur zu kontrollieren, um eine übermäßige Verbrennung des Festbrennstoffs 204 in der Vergasungskammer 202 zu vermeiden. In vielfältigen Ausführungsbeispielen wird die Temperatur in der Vergasungskammer 202 in einem Bereich von etwa 1000 Grad bis etwa 2000 Grad Fahrenheit eingehalten.
Die Bedingungen in der Vergasungskammer 202 sind optimiert, um die Entstehung von thermisch aktiviertem Sorbens mit verhältnismäßig hoher Reaktivität zu fördern. Beispielsweise kann das Sorbens gezielt erzeugt werden, um eine verhältnismäßig große Oberflächengröße und einen hohen Kohlenstoffgehalt aufzuweisen. Zu den Prozessparametern in der Vergasungseinrichtung 134 gehören die Brennstoffverweildauer in der Vergasungskammer 202, das stöchiometrische Verhältnis (SR = Stoichiometric Ratio) von kohlenstoffhaltigem Material zu Luft und die Temperatur in der Vergasungskammer 202. Durch Steuern dieser Prozessparameter lässt sich die Erzeugung von reaktivem Sorbens verbessern. Die optimale Prozessbedingungen in der Vergasungseinrichtung 134 werden auch von der Art des Festbrennstoffs 204 und dessen Reaktivität beeinflusst.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens 300 zur Verringerung von Quecksilberemissionen aus Rauchgas. In dem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Verfahren 300 den Schritt der partiellen Oxidation 302 eines kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffs in einer Vergasungseinrichtung, so dass ein thermisch aktiviertes kohlenstoffhaltiges kompaktes Sorbens und gasförmige Vergasungsprodukte entstehen, wobei die Vergasungseinrichtung 134 unmittelbar benachbart zu einem Verbrennungssystem, beispielsweise einem Ofen, Dampferzeuger oder Brennofen, zum Verbrennen eines quecksilberhaltigen Brennstoffs, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, einem mit fossilem Brennstoff betriebenen Dampferzeuger, positioniert ist. Das Verfahren 300 beinhaltet ferner die Schritte: Speichern 304 des erzeugten thermisch aktivierten kohlenstoffhaltigen kompakten Sorbens in unmittelbarer Nähe des Verbrennungssystems in einem Vorratsbehälter, Silo oder ähnlichem Behälter; und Verbrennen 306 eines quecksilberhaltigen Brennstoffs in einer Verbrennungszone des Verbrennungssystems, wobei während der Verbrennung freigegebenes Quecksilber in dem durch die Verbrennung erzeugten Rauchgas mitgenommen wird. Neuere Untersuchungen zeigten, dass das Sorbensmaterial nach seiner Speicherung reaktionsfähig bleibt. Die Speicherung 304 des Sorbensmaterials erleichtert eine engtolerierte Überwachung der Sorbenseinspeisungsrate in Abhängigkeit von Rauchgasemissionen. Das Verfahren 300 beinhaltet ferner den Schritt des Injizierens 308 des gespeicherten thermisch aktivierten kompakten Sorbens in das Rauchgas. Das Sorbensmaterial kann in einem Vorratsbehälter, Silo oder ähnlichem Behälter gespeichert werden, bevor es für unterschiedliche Zeitspannen basierend auf einer Rate der Erzeugung von Sorbensmaterial und basierend auf einer Rate des Verbrauchs von Sorbensmaterial in das Verbrennungssystem injiziert wird. In Untersuchungen wurde nachgewiesen, dass das thermisch aktivierte Sorbens auch nach einer Lagerung über Wochen oder Monate hinweg reaktionsfähig blieb. In einem Ausführungsbeispiel wird das Sorbensmaterial stromabwärts der Verbrennungszone injiziert. Das Verfahren 300 beinhaltet ferner den Schritt des Absorbierens 310 zumindest eines Teils des mitgenommenen Quecksilbers auf dem thermisch aktivierten kompakten Sorbens. Neben dem kompakten kohlenstoffhaltigen Sorbens erzeugt der Vergasungsprozess einen Synthesegasstrom. In abgewandelten Ausführungsbeispielen beinhaltet das Verfahren 300 den Schritt des Injizierens 312 zumindest eines Teils des erzeugten Synthesegases in das Verbrennungssystem als ein Nachbrandbrennstoff, um Emissionen von Stickstoffoxiden zu verringern. In einigen Ausführungsbeispielen können die gasförmigen Vergasungsprodukte stromaufwärts der Injektion des kompakten Sorbens in den Kanal 115 injiziert 312 werden. Ausführungsbeispiele des Verfahrens 300 beinhalten ferner den Schritt, das injizierte Sorbens, das Quecksilber absorbiert hat, in einem Abfallbehandlungssystem zu sammeln 314.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele eines Verfahrens und Systems zum Verringern von Quecksilberemissionen aus einem Verbrennungssystem stellen ein kosteneffektives und zu verlässiges Mittel bereit, das ein thermisch aktiviertes Sorbensmaterial erzeugt, das in der Lage ist, Quecksilber zu absorbieren und aus dem Rauchgasstrom zu entfernen, das Sorbensmaterial für den Einsatz in dem Verbrennungssystem zu einem späteren Zeitpunkt zu speichern, und Synthesegas als einen Nachbrandbrennstoff zu nutzen, um die Verringerung von NO_x-Emissionen zu unterstützen, die von dem Verbrennungssystem ausgehen. Insbesondere vereinfachen die im Vorliegenden beschriebenen Verfahren und Systeme die Erzeugung des Sorbensmaterial vor Ort in unmittelbarer Nähe des Verbrennungssystems. Darüber hinaus ermöglichen die oben beschriebenen Verfahren und Systeme es, die Zufuhr von Sorbensmaterial an die in dem Verbrennungssystem benötigte Menge von Sorbensmaterial anzupassen, sowie das Sorbensmaterial über Wochen oder Monate zu speichern, um den Betrieb des Kraftwerks auch in Zeiten zu erlauben, wenn die Vergasungseinrichtung außer Betrieb ist, und sie ermöglichen außerdem, die Vergasungseinrichtung zur Erzeugung von Sorbensmaterial zu betreiben, während das Kraftwerk nicht in Betrieb ist. Eine derartige Flexibilität des Einsatzes von in Wechselbeziehung stehenden Prozessanlagen ermöglicht eine Steigerung der Verfügbarkeit und/oder Fähigkeit beispielsweise einer Kraftwerkseinrichtung, die mehr als eine Art von Kraftwerks- und/oder Prozessanlagen aufweist, die synergetisch betrieben werden, um Strom, Kraftwerksprodukte, Nebenprodukte und Abfallprodukte zu erzeugen. Im Ergebnis ermöglichen die im Vorliegenden beschriebenen Verfahren und Systeme auf kostengünstige und zuverlässige Weise die Reduzierung von Emissionen, die von einem Verbrennungssystem ausgehen.
Während die Offenbarung anhand von vielfältigen speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist es klar, dass die Offenbarung in der Praxis innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche mit Abwandlungen durchgeführt werden kann.

Geschaffen ist ein System zum Abfangen von Quecksilber aus einem Rauchgasstrom 114. Zu dem System gehören: ein Abfallbehandlungssystem 106, das mit einer Quelle für Rauchgas in Strömungsverbindung steht, wobei das Rauchgas Quecksilber enthält; das Abfallbehandlungssystem ist dazu eingerichtet, den aus der Quelle für Rauchgas stammenden Rauchgasstrom aufzunehmen, wobei das Abfallbehandlungssystem einen Kompaktsorbensinjektor 116 und eine Kompaktsorbenssammelvorrichtung 126, einen Kompaktsorbenserzeuger, der in Strömungsverbindung mit dem Abfallbehandlungssystem steht, und einen Kompaktsorbensspeicherbehälter 130 aufweist, der dazu eingerichtet ist, einen Strom von kompaktem Sorbens aus dem Kompaktsorbenserzeuger aufzunehmen, und der dazu eingerichtet ist, dem Abfallbehandlungssystem einen Strom von gespeichertem Sorbensmaterial zuzuführen. BEZUGSZEICHENLISTE

100	Kraftwerk
102	Kohle
104	Dampferzeuger
106	Abfallbehandlungssystem
108	Brenner
110	Luftquelle
112	Verbrennungszone
114	Rauchgas
115	Kanal
116	Sorbensinjektionssystem
118	Partikelabscheidungsvorrichtung (PCD = Particulate Control Device)
120	Ascheauslasstrichter
122	Stromaufwärts
124	Stromabwärts
126	Sorbenspartikelsammeleinrichtung
128	Sorbensablaufschurre
130	Sorbensspeicherbehälter
132	Vibrationsschütttrichter
134	Festbrennstoffvergasungseinrichtung
136	Brennstoff
138	Sorbensentnahmevorrichtung
140	Verbrennungszone
142	Rohr
144	Vor Ort befindliche Last
202	Vergasungskammer
203	Festbrennstoffinjektor
204	Festbrennstoff
206	Drossel
208	Heizkammer
210	Transportmedium
212	Oberes Ende
214	Feuerfest ausgekleidet
216	Hilfswärmequelle
218	Erdgas
220	Luft
222	Kühlungsanschlüsse
224	Kühlwasser
226	Seitenwand
300	Exemplarisches Verfahren
302	Partielles Oxidieren eines kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffs in einer Vergasungseinrichtung, so dass ein thermisch aktiviertes kohlenstoffhaltiges kompaktes Sorbens und gasförmige Vergasungsprodukte entstehen
304	Speichern des erzeugten thermisch aktivierten kohlenstoffhaltigen kompakten Sorbens in unmittelbarer Nähe des Verbrennungssystems
306	Verbrennen eines quecksilberhaltigen Brennstoffs in einer Verbrennungszone des Verbrennungssystems
308	Injizieren des thermisch aktivierten kompakten Sorbens in dem Rauchgas und stromabwärts der Verbrennungszone
310	Absorbieren zumindest eines Teils des mitgenommenen Quecksilbers auf dem thermisch aktivierten kompakten Sorbens
312	Injizieren der gasförmigen Vergasungsprodukte in die Verbrennungszone stromaufwärts der Injektion des kompakten Sorbens
314	Sammeln des injizierte Sorbens, das Quecksilber in einem Abfallbehandlungssystem absorbiert hat

Claims

System zum Abfangen von Quecksilber aus einem Rauchgasstrom (114), wobei das System aufweist: ein Abfallbehandlungssystem (106), das mit einer Quelle für Rauchgas in Strömungsverbindung steht, wobei das Rauchgas Quecksilber enthält, wobei das Abfallbehandlungssystem dazu eingerichtet ist, den aus der Quelle für Rauchgas stammenden Rauchgasstrom aufzunehmen, wobei das Abfallbehandlungssystem einen Kompaktsorbensinjektor (116) und eine Kompaktsorbenssammelvorrichtung (126) aufweist; einen Kompaktsorbenserzeuger, der mit dem Abfallbehandlungssystem in Strömungsverbindung steht; und einen Kompaktsorbensspeicherbehälter (130), der dazu eingerichtet ist, einen Strom von kompaktem Sorbens aus dem Kompaktsorbenserzeuger aufzunehmen, und der dazu eingerichtet ist, dem Abfallbehandlungssystem einen Strom von gespeichertem Sorbensmaterial zuzuführen.
System (106) nach Anspruch 1, wobei der Kompaktsorbenserzeuger eine Vergasungseinrichtung (134) enthält, die einen Einlass für einen Kohlenstofffestbrennstoff und eine Vergasungskammer (202) aufweist, in der der Kohlenstofffestbrennstoff wenigstens teilweise oxidiert wird, so dass kompaktes Sorbens und vergaste Gasprodukte erzeugt werden.
System (106) nach Anspruch 2, wobei die Vergasungskammer (202) von der Quelle für Rauchgas (114) getrennt ist, und wobei die Vergasungseinrichtung (134) den Kohlenstofffestbrennstoff aufnimmt, den Kohlenstofffestbrennstoff verbrennt und das kompakte Sorbens in der Vergasungseinrichtung erzeugt.
System (106) nach Anspruch 1, das ferner ein Rohr (142) aufweist, das sich zwischen dem Kompaktsorbenserzeuger und dem Kompaktsorbensspeicherbehälter (130) erstreckt, wobei das Rohr dazu eingerichtet ist, das kompakte Sorbens zu dem Kompaktsorbensspeicherbehälter zu befördern.
System (106) nach Anspruch 1, wobei der Kompaktsorbenserzeuger dazu eingerichtet ist, kompaktes Sorbens und vergaste Gasprodukte zu erzeugen, wobei das System ferner einen Feststoffseparator enthält, der dazu eingerichtet ist, aus den vergasten Gasprodukten kompaktes Sorbens abzusondern.
Verfahren zum Abfangen von Quecksilber in einem Rauchgas eines Verbrennungssystems, wobei das Verfahren beinhaltet: das Verbrennen eines quecksilberhaltigen Brennstoffs in einer Verbrennungszone des Verbrennungssystems, wobei während der Verbrennung freigegebenes Quecksilber in dem durch die Verbrennung erzeugten Rauchgas mitgenommen wird; partielles Oxidieren eines kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffs in einer in der Nähe des Verbrennungssystems angeordneten Vergasungseinrichtung, so dass ein thermisch aktiviertes kohlenstoffhaltiges kompaktes Sorbens und gasförmige Vergasungsprodukte erzeugt werden, wobei die Vergasungseinrichtung unmittelbar benachbart zu einem Verbrennungssystem zum Verbrennen eines quecksilberhaltigen Brennstoffs angeordnet ist; das Speichern des erzeugten thermisch aktivierten kohlenstoffhaltigen kompakten Sorbens in unmittelbarer Nähe des Verbrennungssystems; das Injizieren des thermisch aktivierten kompakten Sorbens in das Rauchgas stromabwärts der Verbrennungszone; und das Absorbieren wenigstens eines Teils des Quecksilbers aus dem Rauchgas mittels des thermisch aktivierten kompakten Sorbens.
Verfahren nach Anspruch 6, zu dem ferner der Schritt gehört, die gasförmigen Vergasungsprodukte stromaufwärts der Injektion des kompakten Sorbens in die Verbrennungszone zu injizieren.
Verfahren nach Anspruch 6, zu dem ferner der Schritt gehört, das in der Vergasungseinrichtung erzeugte kompakte Sorbens zu einem Speicherbehälter zu leiten.
Verfahren nach Anspruch 6, zu dem ferner der Schritt gehört, das gespeicherte kompakten Sorbens, das in der Vergasungseinrichtung erzeugt wurde, von dem Speicherbehälter über ein Rohr zu dem Rauchgas zu leiten.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem ein kohlenstoffhaltiger Festbrennstoff in einer Vergasungseinrichtung partiell oxidiert wird, so dass ein thermisch aktiviertes kohlenstoffhaltiges kompaktes Sorbens und gasförmige Vergasungsprodukte entstehen, wobei der Schritt ein partielles Oxidieren von mindestens Kohle, Biomasse, Klärschlamm und/oder einem kohlenstoffhaltigen Abfallprodukt beinhaltet.