專利名稱：用來保護scr催化劑和控制多種排放物的系統和方法
用來保護SCR催化劑和控制多種排放物的系統和方法發明領域和背景發明領域本發明一般涉及用于鍋爐、加熱器、窯、或者其它的會產生煙氣或燃燒氣體的裝置 (例如設置在發電站、煉油廠等地的裝置)的排放物控制設備領域，具體涉及可以用來減少或防止SCR催化劑的中毒和/或污染的新穎有效的方法和設備。在另一個實施方式中，本發明的方法和設備設計用來保護SCR催化劑。2.相關領域描述NOx表示在燃燒過程中產生的以下物質總體累積的排放物一氧化氮(NO)，二氧化氮(NO2),以及痕量的其它的氮的氧化物。任何化石燃料的燃燒都會產生一定量的NOx，這是由于高溫以及來自空氣和燃料的氧和氮形成的。可以采用低NOx燃燒技術以及燃燒后技術來控制NOx排放物。一種所述燃燒后技術包括選擇性催化還原(SCR)體系，在此體系中，催化劑促進NOx與反應物(通常是氨)之間的化學反應以生成分子氮和水蒸氣。SCR技術在世界范圍內被用來控制燃燒源排放的NOx排放物。早在二十世紀七十年代晚期的日本、二十世紀八十年代晚期的德國、以及二十世紀九十年代晚期的美國，該技術已經被用于對電站鍋爐排放的NOx進行控制。人們設計的工業規模的SCR原則上在 500-900° F的溫度范圍內操作，但是通常溫度范圍為550-750° F。人們通常將SCR設計成能夠在最大程度可允許的氨逸出情況下滿足特定的NOx減少效率。氨逸出表示從SCR排出的未反應的氨的濃度，單位為體積ppm。關于在工業和發電工業中所采用的NOx去除技術的進一步細節，讀者們可參見《蒸汽 / 其產生和應用(Stezm/its generation and use)》，第 41 版，Kitto 禾 Π Stultz 編，著作權2005，美國俄亥俄州巴比頓市的拜德考克和威爾考克斯公司(The Babcock & Wilcox Company, Barberton, Ohio, U. S. Α.)，具體參見第34章，-氮的氧化物的控制，其內容參考結合入本文中，相當于全文列于本文。EPA發布的規定承諾要提高裝有SCR的電站鍋爐的比例。通常希望設計的SCR獲得約90%的最高效率。該極限不是由SCR達到更高水平的NOx破壞能力的理論極限所限定的。相反地，該極限是為了防止過高的氨逸出量而確定的實際極限。以下對該問題進行解釋。在SCR中，根據以下一個或多個反應(a)到(d)的化學計量關系，氨與NOx發生反應4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20(a)12N02+12NH3 - 12N2+18H20+302(b)2N02+4NH3+02 — 3N2+6H20(c)N0+N02+2NH3 -2N2+3H20(d)。以上催化反應使用合適的催化劑進行。例如在Chu等人的美國專利第5，540, 897 ； 5，567，394和5，585，081號中對合適的催化劑進行了討論，所有這些專利都結合入本文中，相當于全文引入本文中。催化劑配方通常屬于以下三類中的一種賤金屬、沸石和貴金屬。賤金屬催化劑使用氧化鈦與少量的釩、鉬、鎢、或者若干其它活性化學試劑的組合。賤金屬催化劑具有選擇性，在特定溫度范圍內進行操作。賤金屬催化劑的主要缺點在于容易將氧化為SO3 ；氧化的程度基于催化劑化學配方而變化。所形成的一定量的SO3 會與遺留的氨反應，形成各種硫酸銨鹽。沸石催化劑是能夠起到與賤金屬催化劑相似的功能的鋁硅酸鹽材料。沸石催化劑的一個潛在的優點是具有大約970° F(521°C)的較高的操作溫度。這些催化劑也能將氧化為SO3，必須與煙氣條件小心地匹配。貴金屬催化劑通常由鉬和銠制備。貴金屬催化劑也需要仔細考慮煙氣的組成以及操作溫度。這些催化劑能夠有效地還原N0X，同時它們也會在適當的溫度條件下作為氧化催化劑，將CO轉化為co2。但是，由于貴金屬催化劑會將SA氧化為SO3,同時材料成本較高， 因此經常降低所述貴金屬催化劑的吸引力。本領域技術人員們已經了解，當各種SCR催化劑被各種化合物污染的時候，它們會發生中毒，所述各種化合物包括但不限于某些磷化合物，例如氧化磷(PO)或五氧化二磷 (P2O5)。另外，在各種基于煤炭的燃料中發現或產生的含鉀(K)、鈉(Na)和磷(P)的某些化合物會在全尺度單元和滑流單元中造成SCR催化劑的快速失活。在這些燃料中，鉀和鈉主要是有機結合的無機物或水溶性鹽的形式(例如IMeenari等的；能量和燃料(Energy and Fuels)；第18卷0004)6，第1870-1876頁)。在燃料中的這種結合形式使得鉀和鈉在燃燒過程中可以很容易地蒸發。磷也可以包含在燃料中，為有機鍵合(生物物質)或無機鍵合 (如粉河流域(Powder River Basin,PRB)煤炭)的形式。在炭燃燒過程中，由于以下所示的碳熱還原反應，磷釋放到氣相中P2O5 (固相化合物)+3C (s) — 2P0 (g) +3C0 (g)。(例如參見 Hino 等人的 ISIJ 國際(ISI.T International)，第 48 卷 0008)7，第 912-917頁)。特別是對于生物物質，磷由于燃燒過程本身而釋放到氣相中，而不管燃燒是分步的或者未分步的，這是因為磷以有機方式與燃料結合或結合在燃料中。更具體來說，當SCR催化劑接觸充滿塵埃的煙氣的時候，會發生很多種機理，包括填塞、掩蔽和中毒，使得催化劑失活，使得催化劑的性能隨時間推移而降低。在燃燒東部民用煤(即在美國東部開采的煤)的時候，所遇到的最常見的催化劑中毒情況是砷中毒。在燃燒西部民用煤(即在美國西部開采的煤)的時候，所遇到的最常見的催化劑中毒情況是磷中毒，硫酸鈣是最常見的掩蔽機理。在生物物質燃燒過程中遇到的最常見的催化劑中毒通常是由于鉀和鈉，或者含鉀和含鈉的化合物造成的。一種將用過的催化劑再循環的方法是被稱為再生清洗或復原的工藝。再生工藝的起始步驟包括通過用各種可以溶解有毒物質的化學浴加工催化劑，從而除去這些有毒的化學物質。盡管該處理工藝確實能夠實現極佳的除去所需除去的有毒物質的效果，但是該工藝也會產生具有極高的砷濃度的廢水。另外，本領域技術人員已知，在全世界范圍內，人們使用選擇性催化劑還原(SCR) 技術來控制高溫(550° F-750。F)燃燒源放出的NOx排放。早在二十世紀七十年代晚期的日本、二十世紀八十年代晚期的德國、二十世紀九十年代晚期的美國、在中國則是從2000 年開始，高溫SCR技術已經被用于對電站鍋爐排放的NOx進行控制。SCR系統的功能是使得 NOx與氨(NH3)和氧氣反應，形成分子氮和水。由于預期人們對NOx排放極限的要求會更低，人們越來越多地需要在美國和加拿大的燃燒褐煤的燃煤發電廠控制NOx排放。一些燃燒褐煤的工廠已經在采用改進型SCR工藝來控制N0X。在不久的將來，其它的工廠將會跟隨這個趨勢。另外，對于使用或不使用SCR的現有的工廠，將煤炭和生物物質共同燃燒的趨勢也在持續增加。一些較老的工廠完全由燃燒煤粉轉變為燃燒粉末化的生物物質。這些工廠甚至會單單燃燒生物物質，或者將生物物質與煤炭共同燃燒，它們不得不遵守嚴格的NOx排放標準。最有效的符合低NOx排放要求的方法是采用SCR技術。這些工廠的SCR性能的主要問題在于催化劑的失活。褐煤和生物物質燃料都包含鉀、鈉和磷以及/或者各種鉀、鈉和磷化合物，已知它們會造成催化劑中毒。這些會造成催化劑中毒的物質會攻擊催化劑，導致催化劑隨著時間的推移失活，由此縮短催化劑的活性壽命周期。失活的結果是催化劑無法再用來有效地更長時間進行NOx還原。因此，失活會導致催化劑的有效壽命周期縮短，需要更頻繁地更換催化劑，以便符合NOx排放標準。盡管人們提出了一些催化劑候選樣，聲稱通過在催化劑配方中使用鉬，使得他們的催化劑具有抗砷中毒能力，但是迄今為止，尚無能夠耐受各種鉀、鈉和磷化合物、它們的元素態物質或離子態物質造成的中毒的催化劑投放市場。另外，除了控制NOx排放以外，還必須對其它的排放物進行控制，以符合各個州、 EPA和/或清潔空氣法(Clean Air Act)的規定。一些需要考慮的鍋爐、加熱器、窯、或者其它的會產生煙氣或燃燒氣體的裝置(例如設置在發電站、煉油廠等處的裝置)的其它排放物控制包括但不限于汞、SOx,以及某些微粒。鑒于以上，人們需要一種在經濟上和環境上合適的方法和/或系統，在任何氣態鉀、鈉和磷化合物、它們的元素態物質或離子態物質使得SCR中的催化劑中毒之前，從燃燒工藝將其除去。

發明內容
本發明一般涉及用于鍋爐、加熱器、窯、或者其它的會產生煙氣或燃燒氣體的裝置 (例如設置在發電站、煉油廠等地的裝置)的排放物控制設備領域，具體涉及可以用來減少或防止SCR催化劑的中毒和/或污染的新穎有效的方法和設備。在另一個實施方式中，本發明的方法和設備設計用來保護SCR催化劑。因此，本發明的一個方面涉及一種用來延長SCR催化劑的活性壽命的方法，該方法包括以下步驟(a)在所述煙氣進入SCR之前，為加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種具有高嶺土的化合物；以及(b)在所述煙氣進入SCR之前，使得所述至少一種具有高嶺土的化合物與燃燒區內或煙氣中存在的任何氣態鉀和/或鈉化合物或含鉀和/或含鈉的化合物反應。在本發明的另一個方面，提供了一種用來延長SCR催化劑的活性壽命的方法， 該方法包括以下步驟(i)為加熱爐或鍋爐的燃燒區提供至少一種具有高嶺土的化合物； ( )在煙氣進入SCR之前，使得所述至少一種具有高嶺土的化合物與燃燒區中存在的任何氣態鉀和/或鈉化合物或含鉀和/或含鈉化合物反應，所述具有高嶺土的化合物選自以下的一種或多種含高嶺土的粘土，含高嶺石的粘土，高嶺石，或者它們兩種或更多種的混合物。在本發明的另一個方面，提供了一種用來以一種或多種反應活性較低的含鋁硅酸鈉或含鋁硅酸鉀的化合物的形式隔離一種或多種鉀和/或鈉化合物、或者含鉀和/或含鈉的化合物的方法，所述方法包括以下步驟(A)為加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種具有高嶺土的化合物；以及(B)使得所述至少一種具有高嶺土的化合物與燃燒區內或煙氣中存在的任何鉀和/或鈉化合物或含鉀和/或含鈉的化合物反應，形成一種或多種反應活性較低的鋁硅酸鈉或鋁硅酸鉀化合物。在本發明的另一個方面，提供了一種用來延長SCR催化劑的活性壽命、同時控制氣體中的汞的方法，該方法包括以下步驟(I)在煙氣進入SCR之前，為加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種具有高嶺土的化合物；(II)在煙氣進入SCR之前，向加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種含鐵鹵化物；(III)在煙氣進入SCR之前，使得所述至少一種具有高嶺土的化合物的高嶺土部分與所述燃燒區或煙氣中存在的任意氣態的鉀和/ 或鈉化合物、或者含鉀和/或含鈉的化合物反應；(IV)在煙氣進入SCR之前，使得所述至少一種含鐵的鹵化物的鐵部分與燃燒區或煙氣中存在的任意氣態磷化合物或含磷化合物反應；以及(V)使得所述至少一種含鐵的鹵化物的鹵化物部分與燃燒區或煙氣中存在的任意氣態汞化合物或含汞化合物反應。在本發明的另一個方面，提供了一種用來以一種或多種反應活性較低的含鋁硅酸鈉或含鋁硅酸鉀的化合物的形式隔離一種或多種鉀和/或鈉化合物、或者含鉀和/或含鈉的化合物，并且以反應活性較低的含鐵-磷化合物的形式隔離一種或多種磷化合物或含磷化合物、同時隔離汞的方法，所述方法包括以下步驟(1)為加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種具有高嶺土的化合物；(2)為加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種含鐵鹵化物；C3)使得所述至少一種具有高嶺土的化合物的高嶺土部分與所述燃燒區或煙氣中存在的任意氣態的鉀和/或鈉化合物，或者含鉀和/或含鈉的化合物反應，形成一種或多種反應活性較低的含鋁硅酸鈉或含鋁硅酸鉀的化合物；(4)使得所述至少一種含鐵的鹵化物的鐵部分與所述燃燒區或煙氣中存在的任意的氣態磷化合物或含磷化合物反應，形成一種或多種反應活性較小的含鐵-磷的化合物；( 使得所述至少一種含鐵的鹵化物的鹵化物部分與所述燃燒區或煙氣中存在的任意氣態的汞化合物或含汞化合物反應。在所附權利要求書中具體指出了作為本發明特征的新穎性的各個特點，這些特點形成本發明的一部分。為了更好地理解本發明、本發明的操作優點以及與其應用相關的具體益處，參照附圖
和詳述舉例說明本發明的示例性實施方式。附圖簡要說明唯一的附圖是顯示包括SCR系統的常規化石燃料燃燒設備的示意圖，圖中包括用來實施本發明的方法的系統。

發明內容
盡管本發明描述的是使用氨作為NOx還原劑的SCR系統，而且出于經濟性的考慮， 氨是通常優選的，但是本發明不僅限于基于氨的系統。本發明的原理可以用于任何使用含氨化合物的系統。當用于本發明的時候，術語“含氨化合物”包括以下化合物，例如脲、硫酸銨、氰脲酸以及有機胺和氨(NH3)。除了氨以外，也可以將這些化合物用作還原劑，但是如上所述，出于經濟的考慮，氨經常是優選的。也可以使用一些非氨類化合物，例如一氧化碳或甲烷，但是這樣會降低功效。在本文中，術語〃具有......的化合物〃和〃含......的化合物〃可以互換使
8用。例如，術語"具有高嶺土的化合物"和"含高嶺土的化合物”如上所述含義相同，可以互換使用。很顯然，這一規則適用于本文中使用相同結構的所有術語。另外，在本文中，術語"氣相"包括和/或包含氣態的一種或多種化合物，或者氣溶液狀態的相同的一種或多種化合物。另外，在本文中，術語"物質"同時包括處于離子形式/狀態的化合物和/或元素以及處于原子形式/狀態的化合物和/或元素。盡管本發明結合鍋爐或化石燃料鍋爐進行了描述，但是本發明的范圍不限于此。 相反地，本發明可以用于任何能夠產生NOx的燃燒源，無論該燃燒源是否與鍋爐或水蒸氣發生器聯合使用。例如，本發明可以組合用于窯、加熱器、或者任何其它種類的會部分或全部地產生含NOx的煙氣或燃燒氣體的燃燒工藝。因此，以下的描述僅僅是示例性的。如附圖所示，本發明可以應用于鍋爐設備，該設備包括用來從煙氣中除去硫氧化物的濕煙氣脫硫(WFGD或濕式氣體洗滌器)，如圖中的右上側所示。在此結構中，通常在所述濕式氣體洗滌器之后(相對于流過系統的煙氣方向)設置有微粒收集裝置(PCD)，優選是織物過濾器(FF)或袋式過濾器，或者靜電集塵器(ESP)。如果需要的話，還可以為其提供濕式靜電集塵器(濕式ESP或TOSP)，其可以作為除去細小微粒或SO3的終端“精制(polishing)”階段。或者，如附圖的右下側所示，本發明可以用于使用噴霧干燥器設備 (SDA)或干式氣體洗滌器從煙氣中除去硫氧化物的系統。在此結構中，通常在所述SDA或干式氣體洗滌器之后(相對于流過系統的煙氣方向)設置有微粒收集裝置(PCD)，優選是織物過濾器(FF)或袋式過濾器，或者靜電集塵器(ESP)，甚至是濕式靜電集塵器(濕式ESP)。另外，本發明還適合用于任何的會因為基于磷、鉀和/或鈉的化合物而中毒從而受到負面影響的SCR催化劑，所述基于磷的化合物是例如但不限于H3PO4, PO或P2O5，基于鉀的化合物是例如但不限于氯化鉀(KCl)和/或硫酸鉀(K2SO4),基于鈉的化合物是例如但不限于氯化鈉(NaCl)和/或硫酸鈉(Na2SO4)。因此，本發明不限于任何一類SCR催化劑，而是可以廣泛地用于很寬范種類的SCR催化劑體系。適合用于本發明的催化劑體系包括但不限于蜂窩體、板狀或波形結構。在一個實施方式中，本發明涉及降低粉河流域(Powder River Basin) (PRB)煤燃燒設備中的SCR催化劑失活速率。需要注意，盡管本發明結合PRB煤進行了描述，但是本發明不限于此。相反的，本發明可以廣泛地適用于任何的SCR催化劑會由于以下物質中毒的情況一種或多種氣態磷化合物，一種或多種氣態鉀化合物，一種或多種氣態鈉化合物，以及/或者兩種或更多種上述化合物的任意組合。在一個實施方式中，懷疑在分段燃燒和其它設備中，PRB煤中的磷會導致快速失活。我們懷疑該失活現象是由于碳熱還原反應釋放的氣相磷造成的。在此反應中，在氧氣不足的情況下，含磷化合物會通過以下反應釋放出氣相的磷P2O5 (固相化合物)+3C (s) — 2P0 (g) +3C0 (g)。該氣相磷與催化劑中的活性位點相結合，使得用于NOx還原的活性位點失活。由于該失活現象，SCR催化劑無法以像未使用過的催化劑那樣高的性能水平進行NOx還原過程。在另一個實施方式中，我們懷疑PRB煤和/或生物物質中的鉀、鈉、含鉀化合物和 /或含鈉化合物會在分段燃燒和其它的單元中造成快速失活。盡管不希望被任何一種理論所限制，但是我們懷疑這種失活是由于在煤和/或生物物質中存在各種鉀和/或鈉化合物， 而在燃燒過程中釋放出氣相的鉀和/或鈉造成的。在此情況下，所述堿金屬離子和/或原子的釋放是由于煤和/或生物物質燃燒所采用的溫度以及隨之帶來的上文所述鉀和/或鈉化合物的蒸發和/或解離造成的。所述氣相的鉀和/或鈉離子和/或原子與催化劑內的活性位點結合，導致這些位點對NOx還原失活。由于該失活現象，SCR催化劑無法以像未使用過的和/或“新鮮的”催化劑那樣高的性能水平進行NOx還原過程。在一個實施方式中，本發明涉及防止在燃燒環境中形成氣相鉀、鈉和/或磷物質， 從而降低、減緩和/或消除SCR失活速率的系統和方法。在一個實施方式中，本發明通過在燃燒之前向PRB煤中加入至少一種具有高嶺土的化合物、至少一種含鐵化合物或者它們的任意合適的組合，達成了上述目標。在一個實施方式中，本發明的具有高嶺土的化合物是任意的含高嶺土的化合物 (例如高嶺石，其為包含在高嶺土粘土中的礦物質，化學組成為Al2Si2O5 (OH) 4)。因此，在本文中，"高嶺土"表示和包括任何其中包含足量的高嶺土的粘土(例如包含至少25重量％ 的高嶺土的任何粘土)，或者包含足量的礦物高嶺石(Al2Si2O5(OH)4)的任何粘土或者其它的化合物(例如任何包含至少25重量％的高嶺石的粘土或其它的化合物)。在另一個實施方式中，所述含高嶺土的化合物中高嶺土的含量至少約為30重量％，至少約為40重量％， 至少約50重量％，至少約為60重量％，至少約為70重量％，至少約為75重量％，至少約為 80重量％，至少約為90重量％，甚至至少約為95重量％。在另一個實施方式中，不考慮高嶺土的含量，任何包含高嶺土的化合物均可用于本發明，只要其高嶺土含量至少約為10重量％即可。在此處以及說明書和權利要求書中的其它部分，可以將獨立的范圍值結合起來得到另外的以及/或者未揭示的范圍。盡管不希望被任何一種理論所限制，但是認為高嶺土的鋁硅酸鹽部分與由于包含各種鉀、鈉和/或磷化合物的煤和/或生物物質的燃燒產生的“游離的”鉀和/或鈉離子反應，形成鋁硅酸鉀和/或鋁硅酸鈉化合物(例如NaAlSi3O8 和KAlSi3O8)。由此可以對原本處于“游離”狀態而使得SCR催化劑中毒的鉀離子/原子和 /或鈉離子/原子進行隔離。對于燃燒氣體中包含的任何磷化合物，通過如上文所述，將一種或多種含鐵化合物與具有高嶺土的化合物結合，隔離這些磷化合物。因此，在一個實施方式中，本發明能夠對選自鉀、鈉、磷和它們的任意組合的多種物質進行隔離。在一個實施方式中，本發明的含鐵化合物是任意的能夠在鍋爐、加熱爐、發電站等設施的常規燃燒環境下發生還原的鐵化合物(例如鐵氧化物化合物)。在一個具體實施方式
中，所述含鐵化合物是氧化鐵(III) (Fe2O3),也被稱為紅色氧化鐵或赤鐵礦。在使用氧化鐵(III)的實施方式中，鍋爐或加熱爐的燃燒部分中發生的反應如下所示3Fe203 (s) +CO (g) ^ 2Fe304 (s) +CO2 (g) (1)3Fe304 (s) +CO (g) — 3Fe0 (s) +CO2 (g)(2).需要注意的是，上面第一個反應所示的!^e3O4，也被稱為黑色氧化鐵或磁鐵礦，可以更準確地寫作狗0 ·狗203。FeO或氧化鐵(II)，也被稱作氧化亞鐵，是由于!^e2O3還原形成的，可以用于在煙氣到達SCR之前結合、約束和/或隔離鍋爐或加熱爐的燃燒區或煙氣中存在的任意PO氣體。然后在到達SCR之前，該PO氣體形成微粒相形式的 ^-Ρ和/或 ^-Ρ-0 化合物。該微粒將會通過催化劑，從而避免催化劑劣化。在另一個實施方式中，本發明可以使用碳酸鐵(II)，其通過以下所示的反應在燃燒區內轉化為所需的氧化鐵(II)FeCO3(S) ^ FeO (s)+CO2 (g)(3).在另一個實施方式中，本發明可以使用一種或多種鹵化鐵。合適的鹵化鐵包括但不限于溴化鐵(II)，溴化鐵(III)，氯化鐵(II)，氯化鐵(III)，碘化鐵(II)，碘酸鐵(III) O^e(IO3)3),或者它們中兩種或更多種的任意混合物。在另一個實施方式中，任意的一種或多種鹵化鐵可以與另外的非鹵化物的含鐵化合物(例如碳酸鐵(II))結合使用。在另一個實施方式中，本發明使用溴化鐵(II)和/或溴化鐵(III)與碳酸鐵(II)的組合來控制煙氣或燃燒氣體中的磷的量，同時允許對煙氣或燃燒氣體中的汞化合物或含汞化合物進行控制。如本文所述，汞化合物或含汞化合物包括但是不限于任何包含氧化的汞或者結合的元素態汞的化合物。在另一個實施方式中，本發明涉及同時對主要包含氧化態汞或僅含氧化態汞的汞化合物或含汞化合物進行控制。在本文中，任何鐵化合物、商化物或其它物質都可以為水合或非水合形式。因此，無論是否由化學式具體顯示，本文所稱的任意鐵化合物都包括任意水合形式。本領域技術人員可以了解(例如參見Downs等人的美國專利申請公開第 2008/0107579號，其內容全部參考結合入本文中)，使用含鹵素化合物對煙氣或燃燒氣體中包含的元素態汞進行氧化。通過這種氧化反應，合適的含鹵素化合物的鹵素部分將元素態的汞轉化為更優選的形式，由此可以隨后通過一種或多種合適的環境控制技術將其俘獲或隔離(例如濕法氣體洗滌器或噴霧干燥吸收器(SDA)，煙氣脫硫系統(FGD)，粉末活性碳系統(PAC)，或者微粒收集系統，例如織物過濾器(FF)或靜電集塵器(ESP))。在一種情況下，如本領域已知，加入一種或多種合適的含鹵素化合物還可以增加被微粒結合的汞的量。 由于大量的專利和公開的申請詳細描述了合適的含鹵素化合物可以提高從煙氣或燃燒氣體回收汞的原理，因此為了簡潔起見，本發明省去了對此的詳細討論。因此，在另一個實施方式中，本發明包括將至少一種具有高嶺土的化合物與至少一種鹵化鐵化合物結合使用，從而如上文所述，實現各種氣相的鉀、鈉、磷和汞化合物的多方面控制。在上述任意的實施方式中，可以在粉碎機中，向煤中加入一種或多種合適的具有高嶺土的化合物，一種或多種合適的含鐵化合物，一種或多種合適的鹵化鐵化合物，或者它們的任意混合物。在另一個實施方式中，可以通過設計用來將一種或多種粉末狀化合物輸送到加熱爐和/或鍋爐的燃燒區的合適的輸送線路，將以下物質加入鍋爐和/或加熱爐的燃燒區一種或多種合適的具有高嶺土的化合物，一種或多種合適的含鐵化合物，一種或多種合適的鹵化鐵化合物，或者它們的任意混合物。為此，附圖顯示了用來實現該結果的合適的設計方案的一些實施方式。參見附圖，圖中顯示包括SCR系統的常規化石燃料燃燒設備的示意圖，總體用附圖標記10表示，圖中包括用來實施本發明的方法的系統。如圖所示，提供了鍋爐12，從煤之類的化石燃料與氧化劑(通常是空氣)的燃燒提取熱量。將熱量傳送到工作流體(例如水)，產生水蒸氣，通過渦輪發電機設備(圖中未顯示)膨脹而發電，或者用于工業工藝和/ 或加熱。必須將原煤14研碎至所需的細度并進行干燥，以促進燃燒。原煤14臨時性地儲存在煤倉16中，然后通過定重量進料器或定體積進料器18輸送到一個或多個煤粉碎器20。在
1附圖所示的實施方式中包括六個(6)煤粉碎器，記作煤粉碎器A-F。本領域技術人員已知， 各個煤粉碎器20將煤研磨至所需的細度(例如使得70%的煤能夠通過200目的篩網)，在進行研磨的時候，將來自一次空氣扇(圖中未顯示)的熱一次空氣輸送到各個煤粉碎器20， 在研磨煤的過程中對煤進行預熱，從煤中除去水分，直至達到所需的水平。所述一次空氣也用來將粉碎的煤(PC)從各個煤粉碎器20送走，沿著多條粉碎煤輸送管線進行輸送(附圖中將一條這樣的燃燒器管線記作A ；單個煤粉碎器20可以將煤輸送通過4-8條粉碎煤輸送管線)，到達位于鍋爐12的前壁和后壁上的燃燒器22。通常情況下，燃燒器22在鍋爐12 的一個或兩個相反的前壁和后壁上間隔的高度之上，或者位于設備中鍋爐的角落處，被稱為角燃燒或切向燃燒裝置(圖中未顯示)。本發明可以與單壁燃燒、相反壁燃燒以及角燃燒或切向燃燒裝置結合使用，但是不僅限于使用這些裝置。通常來說，單個煤粉碎器20僅能為壁上的單個燃燒器22的高度提供煤。因此，在附圖所示的實施方式中，六個煤粉碎器 A-F為六個相應的燃燒器高度A-F提供煤。但是，本領域技術人員已知，其它的粉碎器和燃燒器結構也是人們已知的(例如單個粉碎器為多個壁和/或高度上的燃燒器供應煤，或者多個粉碎器為單個高度上的燃燒器供應煤)，本發明可以用于所述任意的結構。燃燒過程在鍋爐12的加熱爐沈的燃燒區M內開始，放出熱量，產生熱的煙氣28， 熱的煙氣向上輸送到鍋爐12的上部30，通過圖中用矩形32表示的加熱表面。然后將煙氣 28輸送通過懸置的對流煙道34中的加熱表面，進入水平對流煙道38的上部36。然后將煙氣觀輸送通過選擇性催化還原(SCR)設備40，在此設備中，煙氣中的NOx被還原，然后通過圖中顯示為42的一次空氣加熱器裝置和二次空氣加熱器裝置。所述空氣加熱器42從煙氣 28提取額外的熱量，降低煙氣的溫度，并且對用于燃燒的輸入的空氣進行預熱。如附圖所示，在空氣加熱器42的下游處，對煙氣觀進行進一步的處理，用來除去微粒和硫氧化物。在附圖的右側顯示了用來完成這些任務的下游設備的兩種常規結構。附圖中上側的設備包括圖示為44的微粒收集裝置(PCD)，用來從煙氣觀中除去微粒，其實際上可以包括織物過濾器或靜電集塵器。在PCD44的下游提供了濕式煙氣脫硫(WFGD)裝置， 也被稱為濕式氣體洗滌器，用來從煙氣觀中除去硫氧化物。可以(任選地)將清潔的進行過氣體洗滌的煙氣輸送通過濕式ESP 47，用來除去細小微粒或SO3，然后輸送到煙囪48，從而排放到大氣中。附圖中下方的設備結構包括噴霧干燥器設備(SDA)，圖中記作50，也稱為干式氣體洗滌器，用來從煙氣觀中除去硫氧化物。如上所述，在SDA 50的下游提供有微粒收集裝置(PCD) 44，用來從煙氣觀除去微粒。然后將清潔的進行過氣體洗滌的煙氣輸送到煙囪48， 從而排放到大氣中。為了進一步減少NOx排放，一些鍋爐12使用分段燃燒，其中在主燃燒區M內僅提供化學計量量空氣的一部分，余量的用于燃燒的空氣以及任何所需的過量的空氣(由于不存在效率為100%的燃燒過程)通過上方燃燒空氣(OFA) 口 52輸送到燃燒區對的上方。 如果在鍋爐12中采用分段燃燒，由于供給燃燒區M的空氣的量減少，在加熱爐沈的下部 (包括料斗區域54)產生還原性氣氛。根據本發明的第一個實施方式，在將粉碎的煤輸送到一個或多個燃燒器22之前， 向所述一個或多個煤粉碎器20加入一種或多種合適的具有高嶺土的化合物，一種或多種合適的含鐵化合物，一種或多種合適的鹵化鐵化合物，或者它們的任意混合物。在圖中也顯示了用來實現該所需結果的系統和設備，總體用100表示。所述系統100包括儲存裝置 120，用來臨時性地儲存鉀、鈉、磷和/或汞減少/隔離化合物，該化合物大體表示為110 ；用來將所述化合物110輸送到所需位置的輸送裝置130，135，根據需要包括閥門、密封件等； 以及控制裝置150，其優選為基于微處理器的控制裝置，操作者通過操作員界面(I/O)裝置 160對其進行操作，所述裝置160根據需要包括顯示器以及數據采集和存儲裝置。在此附圖中，已經加入了化合物110的原煤14被稱為140。較佳的是，可以使用進料器18將所述化合物110與原煤14 一起提供，由此可以密切控制和測量原煤14和化合物110向煤粉碎器 20的輸送。或者，所述化合物110可以直接加入煤粉碎器20以及/或者直接加入一個或多個獨立的燃燒器管線A-F，用來將粉碎的煤輸送到獨立的燃燒器22，用合適的密封裝置抵抗煤粉碎器20或燃燒器管線A-F內的正壓。根據化合物110的具體情況以及加入煙氣觀的具體的量和位置，根據需要，所述輸送裝置可以是基于漿液的或者是氣動的。通過控制線路或信號線路170，180，190和195的互連設置將這些各種裝置互連起來，用來提供控制信號，化合物110水平信號，以及煙氣觀中的鉀、鈉、磷和/或汞含量信號(來自傳感器200)， 以便通過操作人員控制或者自動控制的方式，對引入煙氣觀的鉀、鈉、磷和/或汞減少/隔離化合物110進行控制。但是，如果沒有能夠用來對煙氣觀中的氣態鉀、鈉、磷和/或汞含量進行測定的合適的實時傳感器200，可以在位置200進行煙氣取樣，之后通過合適的測試方法進行實驗室分析，所述測試方法可以是電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)。基于實驗結果，操作人員可以利用操作界面160對控制裝置150手動輸入所需的設定值，向煙氣觀加入特定量的鉀、鈉、磷和/或汞減少/隔離化合物110。如果隨后的實驗分析未顯示煙氣觀中的氣態鉀、鈉、磷和/或汞含量有任何顯著的變化，則無需對鉀、鈉、磷和/或汞減少/隔離化合物110的加入進行實時密切控制。相反地，加入煙氣觀的鉀、鈉、磷和/或汞減少/ 隔離化合物110的量可以簡單地隨鍋爐負荷或者煤加料速率的值而變化。在另一個實施方式中，本發明將至少一種具有高嶺土的化合物與氧化鐵(II)結合使用。在此實施方式中，無需發生還原反應，因此該實施方式中的氧化鐵(II)加入點要比之前的實施方式更寬。在此情況下，可以在燃燒之后、SCR之前的任意合適的點加入具有高嶺土的化合物和氧化鐵(II)，從而在到達SCR之前，俘獲、減少、約束、結合以及/或者隔離鍋爐、加熱爐的煙氣中存在的任何“游離的”氣態鉀、鈉、磷和/或汞化合物、離子和/或原子。具體來說，可以在圖中所示的位置G-Q中的一個或多個位置提供磷減少化合物。更具體來說，也可以在以下的一個或多個位置將所述鉀、鈉、磷和/或汞減少/隔離化合物提供(例如以分開的、獨立的或任意組合的形式)到煙氣觀中G 通過與燃燒器22分開的裝置，輸送到燃燒區M之內或燃燒區M下方，在前壁、 后壁或側壁中的一者或多者之中；H在燃燒區M上方的位置輸送到加熱爐沈之內，在前壁、后壁或側壁中的一者或多者之中；I，J 在前壁或后壁中的一者或兩者之上的OFA 口 52附近、或者通過該OFA 口，輸送入加熱爐26之內；K輸送入鍋爐12中，在懸置對流煙道34之內；L輸送入鍋爐12中，在水平對流煙道38的上部36之內；M，N, 0，P 輸送入鍋爐12中，在水平對流煙道38之內；以及/或者
Q輸送入鍋爐12中，在水平對流煙道38下方的料斗區域之內。基于以上，本發明的還原的鐵或氧化鐵(II)能夠在與上方燃燒空氣接觸的時候， 由鐵-磷氧化物化合物形成以鐵-磷合金的形式俘獲、減少、約束、結合和/或隔離氣相的磷，與此同時，所述具有高嶺土的化合物能夠俘獲、減少、約束、結合和/或隔離任何氣相的鉀和/或鈉化合物。由此顯著減少了 SCR催化劑中氣相鉀、鈉和/或磷的累積量。本發明的另一個優點在于，通過加入高嶺土和/或鐵，使得存在的很大一部分的任意的鉀、鈉和/ 或磷變成鋁硅酸鹽結合和/或鐵結合的形式。盡管不希望受限于任何一種理論，但是我們認為堿金屬鋁硅酸鹽比較不容易在燃燒工藝和/或SCR單元通常存在的條件下處于氣相狀態。由此可以最大程度減少轉移到 SCR催化劑中從而使得SCR催化劑中毒的鉀和鈉的量。另外，與鐵結合的磷化合物的可浸出性較低，從而盡可能減小了磷向SCR催化劑的轉移。另外，與鐵化合物(例如鐵氧化物)締合/或結合的磷的穩定性高于與鈣化合物(例如氧化鈣)締合/或結合的磷。有鑒于此， 在一個實施方式中，本發明涉及以下情況燃燒氣流和/或煙氣流中存在的大部分鉀、鈉和 /或磷以合適的堿金屬鋁硅酸鹽化合物和/或含鐵-磷-氧化合物形式被隔離，從而顯著減少了能夠與SOx反應的呈“游離”氣態的含鉀/鈉的化合物和/或含鈣/磷/氧的化合物的量。由此又可以顯著減少能夠使得SCR催化劑中毒的氣態的含鉀/鈉的化合物的量。 另外，通過限制燃燒氣流和/或煙氣流中存在的含鈣/磷/氧的化合物的量，以免其與各種 SOx化合物反應生成不希望出現的氣態磷化合物或者磷/氧化合物，后者會導致SCR催化劑不希望出現的中毒，由此顯著減少了燃燒氣流和/或煙氣流中產生的氣態磷的量。在另一個實施方式中，本發明的一種或多種具有高嶺土的化合物，和/或一種或多種含鐵化合物可以以任意合適的方式加入，包括附圖中詳細描述的方式。合適的具有高嶺土的化合物如上文詳述。合適的含鐵化合物包括但是不限于水性的以及可溶性形式的含鐵化合物，例如鹵化鐵(例如氯化鐵，溴化鐵，碘化鐵或碘酸鐵)，金屬鐵，一種或多種鐵氧化物，碳酸鐵，或者它們中兩種或更多種的混合物。如果使用已有的滑道(skid)，可以使用容積式泵將一種或多種水性反應物從儲存容器抽到一個或更多個煤進料器中，在所述煤進料器中，當煤通過位于粉碎器上游的進料帶的時候，將反應物噴灑在煤上。在一個實施方式中，本發明的優點在于，可以應用于現有的SCR(翻新)和新的 SCR0另外，本發明可以應用于使用生物物質作為燃料源的工廠。在一個實施方式中，使用低成本的硬件，設計用來為燃燒工藝供應必需的鐵化合物，從而以成本有效的方式完成本發明。而且，本發明不會對現有的鍋爐和SCR的設計造成影響。在一個實施方式中，根據用于燃燒的煤中的磷含量，用于本發明的一種或多種具有高嶺土的化合物和/或一種或多種鐵化合物的用量會發生變化。本領域技術人員已知， 煤和/或生物物質中的鈉、鉀和/或磷含量可以通過各種已知的方法確定。因此，在此情況下，本發明中供應/使用的具有高嶺土的化合物和/或含鐵化合物的范圍或量沒有任何特定的限制。相反的，使用化學計量比。在一個實施方式中，鈉和/或鉀與具有高嶺土的化合物的化學計量比約為1 3至3 1，或者約為1 2至2 1，或者約為1 1.5至 1.5 1，或者約為1 1.25至1.25 1，甚至約為1 1。在一個實施方式中，鐵與磷的化學計量比約為1 3至3 1，或者約為1 2至2 1，或者約為1 1.5至1.5 1， 或者約為1 1.25至1.25 1，甚至約為1 1。在此處以及說明書和權利要求書中的其它部分，可以將獨立的范圍值結合起來得到另外的以及/或者未揭示的范圍。在另一個實施方式中，當所用的燃料是粉河流域煤/褐煤、生物物質或其任意組合的時候，用于本發明的一種或多種具有高嶺土的化合物和/或含鐵化合物的量在特定范圍內。在此實施方式中，所述一種或多種具有高嶺土的化合物和/或一種或多種含鐵化合物相對于粉河流域煤/褐煤、生物物質或其任意組合的含量比表示如下每1000磅煤和/ 或生物物質對應的所述一種或多種具有高嶺土的化合物和/或一種或多種含鐵化合物的磅數(下文中僅僅在此情況下簡寫作"高嶺土"和/或"鐵")。在一個實施方式中，所述一種或多種高嶺土和/或鐵化合物的用量為大約0. 7磅“高嶺土”和/或“鐵”/1000磅煤和/或生物物質至大約6磅“高嶺土”和/或"鐵"/1000磅煤和/或生物物質。在另一個實施方式中，所述一種或多種高嶺土和/或鐵化合物的用量為大約1磅“高嶺土”和 /或“鐵”/1，000磅煤和/或生物物質至大約5. 5磅“高嶺土”和/或“鐵”/1，000磅煤和 /或生物物質，或者為大約1. 5磅“高嶺土”和/或“鐵” /1，000磅煤和/或生物物質至大約5磅“高嶺土”和/或“鐵”/1，000磅煤和/或生物物質，或者為大約2磅“高嶺土”和/ 或“鐵”/1，000磅煤和/或生物物質至大約4. 5磅“高嶺土”和/或〃鐵〃 /1，000磅煤和 /或生物物質，或者約為2. 5磅“高嶺土”和/或“鐵”/1，000磅煤和/或生物物質至大約 4磅“高嶺土”和/或“鐵” /1，000磅煤和/或生物物質，或者為大約3磅“高嶺土”和/或 “鐵” /1，000磅煤和/或生物物質至大約3. 5磅“高嶺土”和/或“鐵”/1000磅煤和/或生物物質。在此處以及說明書和權利要求書中的其它部分，可以將獨立的范圍值結合起來得到另外的以及/或者未揭示的范圍。在另一個實施方式中，當溴化鐵(II)和碳酸鐵(II)均用來控制IOOMWe的燃煤發電站和/或燃燒生物物質的發電站的煙氣或燃燒氣體中的各種化合物的時候，碳酸鐵(II) 的注入速率如上文所討論，溴化鐵(II)以溶液的形式提供，加入量約為0.25-10加侖/小時，或者約為0. 5-5加侖/小時，甚至約為1-4加侖/小時。在另一個實施方式中，當僅僅使用鹵化鐵(例如溴化鐵(II)和/或溴化鐵(III))的時候，輸送給煙氣或燃燒氣體的鹵化鐵的量足以使得溴離子的濃度約為10-200ppm，或者約為25-175ppm，或者約為50_150ppm。 需要注意根據應用于產生煙氣或燃燒氣體的裝置中的排放物控制技術，可能需要采用較低的溴離子濃度以防對下游的排放物技術造成任何種類的不利影響。在這樣的情況的一個實施方式中，溴離子的濃度約為10-125ppm，或者約為25-100ppm，或者約為50-75ppm。在此處以及說明書和權利要求書中的其它部分，可以將獨立的范圍值(即使是不同的實施方式中的范圍值)結合起來得到另外的以及/或者未揭示的范圍。基于以上，本領域技術人員將會認識到，根據本發明的方法為煙氣或燃燒氣體供應所需量的高嶺土、鐵和/或鹵素而需要使用的高嶺土化合物和/或鐵化合物的量將會根據產生所述煙氣或燃燒氣體的裝置的尺寸變化。因此，本發明不僅限于任意特定的供應速率或者范圍。在另一個實施方式中，對于IOOMWe的燃煤發電站和/或燃燒生物物質的發電站， 輸送給煙氣或燃燒氣體的溴化鐵(II)溶液(25重量％的溶液)的量約為0. 25-6加侖/小時，或者約為0. 5-5加侖/小時，甚至約為1-4加侖/小時。在此處以及說明書和權利要求書中的其它部分，可以將獨立的范圍值結合起來得到另外的以及/或者未揭示的范圍。但是，如上所述，本發明不僅限于這些供應速率。相反地，可以采用任意的供應速率以實現所需的溴離子和/或鐵的濃度。本領域技術人員能夠理解，在本發明的各種實施方式中，其它另外的因素也可能影響供應的含鐵化合物的量。這些另外的因素包括但不限于煤或其它可燃性燃料中包含的磷的含量和/或種類；鍋爐、加熱器、窯、或者其它產生煙氣或燃燒氣體的裝置的尺寸和/或輸出量；以及希望達到的化學計量比；燃燒的種類和/或方式，任何可用的設備或結構的種類和/或結構設置。在另一個實施方式中，用于本發明的一種或多種高嶺土化合物和/或一種或多種鐵化合物可以具有任意的粒度和/或顆粒幾何結構。合適的顆粒幾何結構包括但不限于球狀、小片狀、不規則形狀、橢圓形、長方形、或者兩種或更多種不同的顆粒幾何形狀的組合。 在一個實施方式中，本發明的一種或多種高嶺土化合物和/或一種或多種鐵化合物如果是水溶性以及/或者可懸浮于水的，則可以以溶液形式和/或懸浮體的形式提供。在此情況下，使用所述一種或多種水溶性和/或可懸浮于水的高嶺土化合物和/或鐵化合物的至少約15重量％的溶液和/或懸浮體濃度。在另一個實施方式中，本發明中使用濃度至少約為 20重量％，至少約為25重量％，至少約為30重量％，至少約為35重量％，至少約為40重量％，至少約為45重量％，甚至至少約為50重量％的一種或多種水溶性和/或可懸浮于水的高嶺土化合物和/或鐵化合物的溶液和/或懸浮體。在此處以及說明書和權利要求書中的其它部分，可以將獨立的范圍值結合起來得到另外的以及/或者未揭示的范圍。本領域技術人員能夠理解，在一個實施方式中，所述一種或多種水溶性和/或可懸浮于水的高嶺土化合物和/或鐵化合物的溶液和/或懸浮體濃度不應超過所述一種或多種鐵化合物的溶解度。在另一個實施方式中，本發明的一種或多種高嶺土化合物和/或鐵化合物可以以以下的形式提供粉末形式、溶液形式、水性懸浮體形式、或者這些形式的任意組合。對于水性懸浮體，用于本發明的一種或多種高嶺土化合物和/或鐵化合物應當具有合適的粒度。另外，即使不需要將本發明的一種或多種高嶺土化合物和/或鐵化合物置于水溶液中，所述一種或多種高嶺土化合物和/或鐵化合物也應當具有合適的粒度，以便其在與煙氣或燃燒氣體接觸的時候具有較高的反應活性。在一個實施方式中，通過以下方式可以滿足這兩個條件，可能是分別滿足的，或者結合滿足的使用一種或多種高嶺土化合物和/或鐵化合物，其中至少約95%的顆粒的粒度約小于400 μ m(微米)，其中至少約95%的顆粒的粒度約小于350 μ m(微米)，其中至少約95%的顆粒的粒度約小于300 μ m(微米)，其中至少約95%的顆粒的粒度約小于250 μ m(微米)，其中至少約95%的顆粒的粒度約小于 200 μ m (微米)，或者甚至其中至少約95%的顆粒的粒度約小于175 μ m (微米)。在此處以及說明書和權利要求書中的其它部分，可以將獨立的范圍值結合起來得到另外的以及/或者未揭示的范圍。盡管不限于此，但是適合用于本發明的鐵化合物(如果使用的話)是購自普林斯農產品公司(Prince Agri Products)(美國新澤西州里奇菲爾德公園的非伯動物健康公司 (Phibro Animal Health Corporation located in Ridgefield Park, New Jersey)的子公司)的碳酸鐵(II)。所述碳酸鐵(II)是一種粉末狀的化合物，其中至少約95%的顆粒的粒度小于200 μ m(微米)。另外，該產物中的碳酸鐵(II)濃度約為80重量％，余下的20 重量<%基本上均為對于該應用呈非反應活性的成分。在本發明使用水性懸浮體的情況下，該水性懸浮體還可以包含合適量的一種或多種抗沉降劑、懸浮劑、增稠劑或乳化劑。合適的抗沉降劑、懸浮劑、增稠劑或乳化劑包括但是不限于聚丙烯酸鈉、卡波姆、丙烯酸鹽/酯、無機增稠劑。其它合適的抗沉降劑、懸浮劑、 增稠劑或乳化劑是本領域技術人員已知的，因此為了簡潔起見，在本文中不再進行討論。在另一個實施方式中，可以通過攪拌完成合適的懸浮或乳化，無需使用一種或多種抗沉降劑、 懸浮劑、增稠劑或乳化劑。在另一個實施方式中，可以在攪拌的同時使用一種或多種抗沉降劑、懸浮劑、增稠劑或乳化劑的組合。在另一個實施方式中，本發明的一種或多種高嶺土化合物和/或鐵化合物的純度應當至少約為50重量％，至少約為55重量％，至少約為60重量％，至少約為65重量％，至少約為70重量％，至少約為75重量％，至少約為80重量％，至少約為85重量％，至少約為 90重量％，至少約為95重量％，甚至至少約為99重量％或更高。在此處以及說明書和權利要求書中的其它部分，可以將獨立的范圍值結合起來得到另外的以及/或者未揭示的范圍。對于所述一種或多種高嶺土化合物和/或鐵化合物中不是“高嶺土化合物”和/ 或“鐵化合物”的組分，這些雜質在本發明所處的環境中應當是非反應活性的。或者，如果是反應活性的，則這些雜質應當可以很容易俘獲、除去和/或隔離，或者應當不會對下游的任意催化劑造成顯著的進一步污染。在另一個實施方式中，用于本發明的任意一種或多種高嶺土化合物和/或鐵化合物中的含鉀、含鈉和/或含磷化合物雜質的量應當約小于5重量％，約小于2. 5重量％，約小于1重量％，約小于0. 5重量％，約小于0. 25重量％，約小于 0. 1重量％，甚至約小于0. 01重量％。在此處以及說明書和權利要求書中的其它部分，可以將獨立的范圍值結合起來得到另外的以及/或者未揭示的范圍。在另一個實施方式中，用于本發明的任意一種或多種高嶺土化合物和/或鐵化合物中的含鉀、含鈉和/或含磷化合物雜質的量應當為零。也即是說，在該實施方式中，在用于本發明的一種或多種高嶺土化合物和/或鐵化合物中，應當基本不含任何含鉀、含鈉和/或含磷化合物。盡管不希望限制于任意一種理論，我們認為本發明采用鉀、鈉和/或磷化合物或含鈉、含鉀和/或含磷化合物的各種優選反應，以隔離對SCR催化劑延長活性壽命或使用壽命有害的各種鉀、鈉和/或磷化合物或含鉀、含鈉和/或含磷化合物。因此，本文所討論的反應是非限制性的，在燃燒氣流和/或煙氣流中可以發生其它的反應。盡管已經詳細圖示和表述了本發明的具體實施方式
以說明本發明的實施和原理， 但是需要理解，本發明不限于此，可以在不背離這些原理的情況下實施本發明。在本發明的一些實施方式中，有時候可以采用本發明的某些特征獲益，同時無需相應地采用其它的特征。因此，所有的這些變化和實施方式都適當地包括在所附權利要求書的范圍之內。
權利要求
1.一種用來延長SCR催化劑的活性壽命的方法，所述方法包括以下步驟(a)在煙氣進入SCR之前，對加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種具有高嶺土的化合物；(b)在所述煙氣進入SCR之前，使得所述至少一種具有高嶺土的化合物與燃燒區或煙氣中存在的任意的氣態鉀和/或鈉化合物或含鉀和/或含鈉的化合物反應。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有高嶺土的化合物選自以下的一種或多種含高嶺土的粘土，含高嶺石的粘土，高嶺石，或者它們兩種或更多種的混合物。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有高嶺土的化合物選自高嶺石。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過將所述至少一種具有高嶺土的化合物加入粉碎的煤、生物物質、或其混合物中，將其提供給燃燒區。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過專門的輸送管線，將所述至少一種具有高嶺土的化合物提供給燃燒區。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟(c)在煙氣進入SCR之前，對加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種含鐵化合物；(d)在所述煙氣進入SCR之前，使得所述至少一種含鐵化合物與燃燒區或煙氣中存在的任意的氣態磷化合物或含磷化合物反應。
7.一種用來延長SCR催化劑的活性壽命的方法，所述方法包括以下步驟(i)為加熱爐或鍋爐的燃燒區提供至少一種具有高嶺土的化合物；以及( )在所述煙氣進入SCR之前，使得所述至少一種具有高嶺土的化合物與燃燒區中存在的任意的氣態鉀和/或鈉化合物或含鉀和/或含鈉的化合物反應，其中，所述具有高嶺土的化合物選自以下的一種或多種含高嶺土的粘土，含高嶺石的粘土，高嶺石，或者它們兩種或更多種的混合物。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，通過將所述至少一種具有高嶺土的化合物加入粉碎的煤、生物物質、或其混合物中，將其提供給燃燒區。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，通過專門的輸送管線，以水性懸浮體的形式或粉末形式將所述至少一種具有高嶺土的化合物提供給燃燒區。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟(iii)為加熱爐或鍋爐的燃燒區提供至少一種含鐵化合物；以及(iv)在所述煙氣進入SCR之前，使得所述至少一種含鐵化合物與燃燒區中存在的任意的氣態磷化合物或含磷化合物反應。
11.一種用來以一種或多種反應活性較低的含鋁硅酸鈉或含鋁硅酸鉀的化合物的形式隔離一種或多種鉀和/或鈉化合物、或者含鉀和/或含鈉的化合物的方法，所述方法包括以下步驟(A)為加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種具有高嶺土的化合物；以及(B)使得所述至少一種具有高嶺土的化合物與燃燒區或煙氣中存在的任意的鉀和/或鈉化合物或含鉀和/或含鈉的化合物反應，形成一種或多種反應活性較小的鋁硅酸鈉或鋁硅酸鉀化合物。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述具有高嶺土的化合物選自以下的一種或多種含高嶺土的粘土，含高嶺石的粘土，高嶺石，或者它們兩種或更多種的混合物。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述具有高嶺土的化合物選自高嶺石。
14.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟(C)為加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種含鐵化合物；以及(D)使得所述至少一種含鐵化合物與燃燒區或煙氣中存在的任意的氣態磷化合物或含磷化合物反應，形成一種或多種反應活性較低的含鐵-磷的化合物。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一種含鐵化合物選自一種或多種鹵化鐵、碘酸鐵、金屬鐵、一種或多種鐵氧化物、碳酸鐵、或者其中兩種或更多種的混合物。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述至少一種含鐵化合物選自氧化鐵 (III)、碳酸鐵(II)、氧化鐵(II)、或者其中兩種或更多種的混合物。
17.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述含鐵化合物選自氧化鐵(III)、碳酸鐵(II)、溴化鐵(II)、溴化鐵(III)、或者其中兩種或更多種的混合物。
18.如權利要求11所述的方法，其特征在于，通過將所述至少一種具有高嶺土的化合物加入粉碎的煤、生物物質、或其混合物中，將其提供給燃燒區。
19.如權利要求11所述的方法，其特征在于，通過將所述至少一種具有高嶺土的化合物加入原煤、生物物質或其任意組合中，然后對所述原煤、生物物質或其任意組合進行粉碎或減小尺寸，將所述至少一種具有高嶺土的化合物提供給燃燒區。
20.如權利要求11所述的方法，其特征在于，通過專門的輸送管線，將所述至少一種具有高嶺土的化合物其提供給燃燒區。
21.一種用來延長SCR催化劑的活性壽命、同時控制氣體中的汞的方法，所述方法包括以下步驟(I)在煙氣進入SCR之前，對加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種具有高嶺土的化合物；(II)在煙氣進入SCR之前，對加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種含鐵鹵化物；(III)在所述煙氣進入SCR之前，使得所述至少一種具有高嶺土的化合物的高嶺土部分與燃燒區或煙氣中存在的任意的氣態鉀和/或鈉化合物或含鉀和/或含鈉的化合物反應；(IV)在所述煙氣進入SCR之前，使得所述至少一種含鐵鹵化物的鐵部分與燃燒區或煙氣中存在的任意的氣態磷化合物或含磷化合物反應；(V)使得所述至少一種含鐵鹵化物的鹵離子部分與所述燃燒區或煙氣中存在的任意氣態汞化合物或含汞化合物反應。
22.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述具有高嶺土的化合物選自以下的一種或多種含高嶺土的粘土，含高嶺石的粘土，高嶺石，或者它們兩種或更多種的混合物。
23.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述具有高嶺土的化合物選自高嶺石。
24.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述含鐵鹵化物選自溴化鐵(II)，溴化鐵 (III)，氯化鐵(II)，氯化鐵(III)，碘化鐵(II)，碘酸鐵(III)，或其中兩種或更多種的混合物。
25.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述含鐵鹵化物是溴化鐵(II)。
26.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將一種或多種不含鹵素的含鐵化合物與所述至少一種含鐵鹵化物一起提供，其中所述一種或多種不含鹵素的含鐵化合物選自氧化鐵(III)、碳酸鐵(II)，氧化鐵(II)，或者它們兩種或更多種的混合物。
27.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將碳酸鐵(II)與所述至少一種含鐵鹵化物一起提供。
28.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將碳酸鐵(II)與一種或多種溴化鐵(II)或溴化鐵(III) 一起提供。
29.一種用來以一種或多種反應活性較低的含鋁硅酸鈉或含鋁硅酸鉀的化合物的形式隔離一種或多種鉀和/或鈉化合物、或者含鉀和/或含鈉的化合物，并且以一種或多種反應活性較低的含鐵-磷化合物的形式隔離一種或多種磷化合物或含磷化合物、同時隔離汞的方法，所述方法包括以下步驟(1)為加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種具有高嶺土的化合物；(2)為加熱爐或鍋爐的燃燒區或煙氣流提供至少一種含鐵鹵化物；以及(3)使得所述至少一種具有高嶺土的化合物的高嶺土部分與燃燒區或煙氣中存在的任意的氣態的鉀和/或鈉化合物或含鉀和/或含鈉的化合物反應，形成反應活性較小的含鋁硅酸鈉或含鋁硅酸鉀的化合物；(4)使得所述至少一種含鐵鹵化物的鐵部分與燃燒區或煙氣中存在的任意的氣態磷化合物或含磷化合物反應，形成一種或多種反應活性較低的含鐵-磷的化合物；(5)使得所述至少一種含鐵鹵化物的鹵離子部分與所述燃燒區或煙氣中存在的任意氣態汞化合物或含汞化合物反應。
30.如權利要求四所述的方法，其特征在于，所述具有高嶺土的化合物選自以下的一種或多種含高嶺土的粘土，含高嶺石的粘土，高嶺石，或者它們兩種或更多種的混合物。
31.如權利要求四所述的方法，其特征在于，所述具有高嶺土的化合物選自高嶺石。
32.如權利要求四所述的方法，其特征在于，所述含鐵鹵化物選自溴化鐵(II)，溴化鐵 (III)，氯化鐵(II)，氯化鐵(III)，碘化鐵(II)，碘酸鐵(III)，或其中兩種或更多種的混合物。
33.如權利要求四所述的方法，其特征在于，所述含鐵鹵化物是一種或多種溴化鐵 (II)或溴化鐵(III)。
34.如權利要求四所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將一種或多種不含鹵素的含鐵化合物與所述至少一種含鐵鹵化物一起提供，其中所述不含鹵素的含鐵化合物選自氧化鐵(III)、碳酸鐵(II)，氧化鐵(II)，或者它們兩種或更多種的混合物。
35.如權利要求四所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將碳酸鐵(II)與所述至少一種含鐵鹵化物一起提供。
36.如權利要求四所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將碳酸鐵(II)與一種或多種溴化鐵(II)或溴化鐵(III) 一起提供。
全文摘要
本發明一般涉及用于鍋爐、加熱器、窯、或者其它的會產生煙氣或燃燒氣體的裝置(例如設置在發電站、煉油廠等地的裝置)的排放物控制設備領域，具體涉及可以用來防止SCR催化劑的中毒和/或污染的新穎有效的方法和設備。在另一個實施方式中，本發明的方法和設備設計用來保護SCR催化劑，同時提供排放物控制。
文檔編號B01D53/90GK102527230SQ20111034053
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月20日 優先權日2010年10月21日
發明者B·J·揚庫拉, M·R·加吉爾, S·B·戈瑞希 申請人:巴布科克和威爾科克斯能量產生集團公司