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KR101764159B1 - 연도 가스로부터 수은 제거 방법 - Google Patents

연도 가스로부터 수은 제거 방법 Download PDF

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KR101764159B1
KR101764159B1 KR1020127029101A KR20127029101A KR101764159B1 KR 101764159 B1 KR101764159 B1 KR 101764159B1 KR 1020127029101 A KR1020127029101 A KR 1020127029101A KR 20127029101 A KR20127029101 A KR 20127029101A KR 101764159 B1 KR101764159 B1 KR 101764159B1
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halogen
adsorbent
bromide
injected
calcium
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니콜라스 알. 폴랙
리차드 에이. 헤이든
Original Assignee
칼곤 카본 코포레이션
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Abstract

수은 배출물을 제거하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다.

Description

연도 가스로부터 수은 제거 방법{METHODS FOR REMOVAL OF MERCURY FROM FLUE GAS}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 그 전체 내용이 참조로 본원에 통합되는 "연도 가스로부터 수은 제거 방법"이라는 명칭으로 2010년 4월 7일자 출원된 미국 임시 특허 출원 제61/321,696호에 대해 우선권의 이점을 주장한다.
정부 관심 분야 : 적용할 수 없음
공동 연구 계약 당사자 : 적용할 수 없음
콤팩트 디스크로 제출된 자료의 참조에 의한 통합 : 적용할 수 없음
적용할 수 없음
수은 배출물을 제거하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다.
다양한 실시예들은, 연소실에서 중금속 함유 연료를 연소시키는 단계, 연소실 또는 연소실에 가까운 중금속 함유 연료의 연소로부터 발생하는 배기 스트림 내로 분자 할로겐(molecular halogen) 또는 하나 이상의 할로겐 전구체(halogen precursor)를 도입하는 단계, 및 상기 배기 스트림 내로 15㎛ 미만의 평균 입자 지름을 가지는 활성탄을 주입하는 단계를 포함하는, 중금속 배출물들을 감소시키기 위한 방법을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 하나 이상의 할로겐 전구체는 하이포아염소산칼슘(calcium hypochlorite), 하이포아브롬산염칼슘(calcium hypobromite), 하이포아요오드산염칼슘(calcium hypoiodite), 염화칼슘, 브롬화칼슘, 요오드화칼슘(calcium iodide), 염화마그네슘, 브롬화마그네슘, 요오드화마그네슘, 염화나트륨, 브롬화나트륨, 요오드화나트륨, 염화암모늄, 브롬화암모늄, 요오드화암모늄, 3-염화포타슘(potassium tri-chloride), 3-브롬화포타슘, 및 3-요오드화포타슘일 수 있다. 다른 실시예들에서, 할로겐 전구체는 브롬화칼슘일 수 있으며, 여전히 다른 실시예들에서, 하나 이상의 할로겐 전구체는 고체 또는 분말, 수용액 또는 가스상 할로겐일 수 있다. 특정 실시예들에서, 분자 할로겐 또는 하나 이상의 할로겐 전구체는, 할로겐 대 흡착 물질의 비가 흡착 물질의 파운드당 할로겐 적어도 0.7몰, 또는 약 0.7몰/lb 내지 약 5.7몰/lb 또는 약 0.8몰/lb 내지 약 3.1몰/lb를 만들도록 할로겐의 농도를 유발하는 데 충분한 농도 및/또는 첨가 비율로 연소실, 또는 중금속 함유 연료의 연소로부터 발생하는 연소실 부근의 배기 스트림 내로 도입될 수 있다. 일부 실시예들에서, 약 50wt%의 농도를 가지는 할로겐 전구체의 수용액은 시간당 10갤런 미만의 속도로 연소실, 또는 중금속 함유 연료의 연소로부터 발생하는 연소실 부근의 배기 스트림 내로 도입될 수 있다. 다른 실시예들에서, 할로겐 전구체는 연료원으로 도입되거나, 연소실 내로 주입되거나, 연소실에 가까운 배기 스트림 내로 주입되거나, 또는 그 조합 내로 주입될 수 있다. 일부 실시예들에서, 활성탄은 약 2㎛ 내지 10㎛의 평균 입자 지름을 가진다. 다른 실시예들에서, 흡착 물질은 전체 배기 스트림 유량에 기초하여 실제 100만 입방 피트당 5파운드(lb/MMacf) 미만, 약 4 lb/MMacf 미만, 약 3 lb/MMacf 미만, 또는 약 1 lb/MMacf 미만의 비율로 배기 스트림 내로 주입될 수 있으며, 특정 실시예에서, 흡착 물질은 100 lb/hr 미만의 속도로 배기 스트림 내로 주입될 수 있다. 특정 실시예들에서, 흡착 물질은 공기 예열기(APH)의 상류에서 주입되고, 특정 실시예에서, 연료원에 있는 수은의 약 90%가 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 연료원은 석탄일 수 있다.
본 발명의 특성 및 이점들의 보다 완전한 이해를 위하여, 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여야 한다.
도 1은 예시적인 석탄 화력 발전소의 예를 도시하는 흐름도.
도 2는 활성탄의 주입 속도에 대한 수은의 제거 백분율을 비교하는 도면.
본 조성물과 방법이 기술되기 전에, 이것들이 가변적임에 따라서, 본 발명이 기술된 특정 공정, 조성물, 또는 방법에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어가 단지 특정 형태 또는 실시예들을 기술하는 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 한정하도록 의도되지 않는다는 것을 이해하여야 하며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에 의해서만 한정될 것이다. 달리 한정되지 않으면, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어들은 당업자에 의해 통상 이해되는 바와 같은 동일한 의미를 가진다. 비록 본 명세서에 기술된 것들과 유사 또는 동등한 임의의 방법 및 물질들이 본 발명의 실시예의 실시 또는 테스트에서 사용될 수 있을지라도, 바람직한 방법, 디바이스, 및 물질이 지금 기술된다. 본 명세서에 기술된 모든 공보들은 그 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합된다. 본 발명이 종래의 기술에 의해 이러한 개시를 앞당기도록 자격이 주어지지 않는다는 시인으로서 고려되는 것은 없다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이 그리고 첨부된 청구항들에서, 단수형은 달리 명확히 구술하지 않으면 다수를 포함한다는 것을 또한 유의하여야 한다. 그러므로, 예를 들어, "연소실"에 대한 지칭은 "하나 이상의 연소실들" 및 당업자에 의해 공지된 그 등가물 등에 대한 지칭이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 이와 함께 사용되는 수의 수치값의 플러스 또는 마이너스 10%를 의미한다. 그러므로, 약 50%는 45%-55%의 범위에 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "흡착 물질(sorbent material)"은 수은을 흡착할 수 있는 임의의 소스로부터의 모든 공지의 물질을 포용하는 것을 의미한다. 예를 들어, 흡착 물질은 활성탄, 천연 및 합성 제올라이트, 실리카, 실리카 겔, 알루미나, 및 규조토를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
수은은 공지된 환경 유해물이며, 사람 및 다른 동물에 대해 건강 문제를 유발한다. 대략 연간 50톤이 미국에서 대기중으로 배출되며, 배출의 상당한 부분이 전기 사업과 같은 석탄 연소 설비로부터의 배출물로부터 온다. 공중의 건강을 보호하고 환경을 보호하도록, 공익 산업은 그 플랜트로부터 수은 배출 레벨을 감소시키도록 계속 시스템을 개발, 테스트 및 실시하고 있다. 탄소 물질의 연소에 있어서, 수은 및 다른 원하지 않는 화합물이 대기중으로 배출되지 않도록 연소 위상 후에 이것들이 포획되고 보유되는 공정을 가지는 것이 필요하다.
연도 가스로부터 수은 제거를 위한 가장 두드러진 해결 수단은 활성탄 주입(Activated Carbon Injection, ACI)이다. 활성탄은 고다공성, 무독성, 수은 증기에 대해 높은 친밀감을 가지는 쉽게 이용할 수 있는 물질이다. 이러한 기술은 지방자치제 소각로와 함께 사용하기 위해 이미 개발되었다. 비록 ACI 기술이 수은 제거를 위해 효과적일지라도, 활성탄과 연도 가스 스트림 사이의 짧은 접촉 시간은 활성탄의 전체 흡착 능력의 비효율적인 사용을 유발한다.
본 발명의 다양한 실시예들은, 연료원에 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체를 적용하거나 또는 연료원의 연소 동안 연소실 내로 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체를 도입하거나 또는 연소실에 가까운 연료원의 연소로부터 발생하는 배기 스트림 내로 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체를 도입하고 연료원의 연소로부터 발생하는 배기 스트림, 즉 연도 가스 내로 흡착 물질을 주입하는 것에 의해, 중금속 함유 연료원의 연소의 결과로서 만들어지는 유체 스트림으로부터 예를 들어 수은과 같은 중금속을 제거하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 실시예들에서, 연료원에 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체를 적용하거나 또는 연소실 내로 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체를 도입하는 것과 배기 스트림 내로 흡착 물질의 주입의 조합은 배기 스트림으로부터 중금속 배출에서 상당한 감소를 유발하는 한편, 이러한 방법에서 사용되는 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체 및 흡착 물질의 양을 상당히 감소시킨다. 특정 실시예에서 수은 제거는 종래의 방법보다 더 개선된다. 일부 실시예들에서, 약 80%보다 많거나 또는 약 90%보다 많은 중금속은 연료원의 중금속 함유량에 기초하여 배기 스트림으로부터 제거될 수 있다. 그러므로, 상기 조합은 유사 또는 개선된 제거율을 달성하는 한편, 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체 및 흡착 물질을 감소시키고, 이에 의해 비용을 감축시킨다.
상기된 방법과 시스템은 중금속을 포함하는 연료원의 연소를 수반하는 임의의 종래의 시스템으로 실행될 수 있다. 중금속 함유 연료를 연소시키는 다수의 시스템들과 설비들은 본 발명의 기술분야에서 공지되었으며 사용된다. 예를 들어, 일부 실시예들은 고체 폐기물 소각로를 포함하는 소각로로부터 중금속의 배출을 감소시키기 위한 조성물, 방법, 및 시스템을 제공한다. 다른 실시예들은 예를 들어 발전소에서 중금속 함유 화석 연료의 연소로부터 발생하는 수은과 같은 중금속의 배출을 감소시키기 위한 조성물, 방법, 및 시스템을 제공한다.
도 1은 예시적인 석탄 화력 발전소의 관련 부분들의 흐름도를 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일부 이러한 설비들은 연료원이 연소되는 노 또는 연소실(2) 내로 석탄과 같은 연료를 인도하기 위한 컨베이어(1)와 같은 공급 메커니즘을 포함할 수 있다. 노 내로 공급된 연료는 흐름도의 우측에 지시된 바와 같이 약 2700℉ 내지 약 3000℉로 노의 연소실에서 전형적인 화염 온도와 함께 산소의 존재로 연소된다. 동작 시에, 연료는 노로부터 필요한 출력을 달성하기에 적절한 비율로 노 내로 공급되고, 노로부터의 열은 물을 끓여 증기를 만드는 데 사용되거나 또는 터빈(도시되지 않음)을 회전시켜 궁극적으로 전기를 생산하도록 사용될 수 있는 직접적인 열을 제공하도록 사용될 수 있다. 노 또는 연소실(2)로부터, 재, 연소가스 및 공기는 하류측에서 화구로부터 멀리 우측에 도시된 바와 같이 온도를 강하시키는 다양한 구역을 포함할 수 있는 대류 경로(convection pathway) 또는 배기 스트림(도면 좌측의 큰 화살표) 내로 움직인다. 연소실로부터, 가열된 재, 연소 가스, 및 공기는 과열기(3), 및 경우에 따라서 재가열기(4)를 통해 이동할 수 있고, 여기서 물이 가열되어 증기를 제공하며, 이 증기가 궁극적으로 전기를 발생시키도록 사용되는 터빈을 구동할 것이다. 재, 연소 가스, 및 공기는 또한 예를 들어 과열기(3) 및/또는 재가열기(4) 내로 공급된 물이 예열되는 절탄기(5, economizer)와, 연소실(2) 내로 공급되는 공기가 예열되는 공기 예열기(6)를 통과할 수 있다. 연소 가스와 재는 궁극적으로 입자 물질이 수집되는 집진장치 또는 전기 집진기(7)를 통과할 수 있다. 이때까지, 재, 연소 가스, 및 공기의 온도는, 스택(8)으로부터 배출되어 대기중으로 방출되기 전에 약 300℉로 강하된다.
일부 실시예들에서, 할로겐 소스는 연소실(2) 내로 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체(B)를 주입하는 것에 의해, 또는 연소(A)에 앞서 연료원에 직접 할로겐 소스를 적용하는 것에 의해 연소 동안 도입될 수 있다. 다른 실시예들에서, 할로겐은 연료원에서 발견될 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 또는 고무를 포함하는 폐기물은 소각 동안 할로겐 이온 또는 분자 할로겐을 배출할 수 있는 할로겐 함유 성분들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 흡착 물질은 대기 중으로 재, 연소 가스, 및 공기의 방출 전에 대류 경로를 따라서 어디든 있는 배기 스트림 내로 주입될 수 있으며, 특정 실시예들에서, 흡착 물질은 집진장치 또는 전기 집진기(7)의 상류에서 주입될 수 있다. 특정 실시예들에서, 흡착 물질은 공기 예열기(6, APH)의 상류(C)에서 주입될 수 있으며, 일부 실시예들에서, 흡착 물질은 APH(6)의 하류(D)의 배기 스트림 내로 주입될 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 흡착 물질은 APH(6)의 상류(C)와 APH(6)의 하류(D) 양쪽에서 주입될 수 있다.
다양한 실시예들의 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체는 임의의 소스로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 염소 가스, 브롬 가스, 또는 요오드 가스와 같은 분자 소스는 단독으로 또는 할로겐 전구체와 결합하여 연소실에 가까운 배기 스트림 내로 주입될 수 있다. 다른 실시예들에서, 하나 이상의 할로겐 전구체는 연료원에 적용되거나, 연소실 내로 도입되거나, 연소실에 가까운 배기 스트림, 또는 그 조합 내로 주입될 수 있다.
많은 할로겐 전구체(할로겐 전구체)들이 본 발명의 분야에서 공지되었으며, 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 할로겐 전구체는 예를 들어 염화수소, 브롬화수소, 또는 분자 염화물 또는 분자 브롬화물과 같은 가스상 전구체일 수 있다. 할로겐 전구체는 유기 또는 무기 함유 화합물일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 할로겐 전구체는 하나 이상의 무기 할로겐 염일 수 있으며, 이것은 브롬에 대하여 브롬화물, 브롬산염, 및 하이포아브롬산염을 포함할 수 있으며, 요오드에 대하여, 요오드화물, 요오드산염, 및 하이포아요오드산염을 포함할 수 있고, 염소에 대하여 염화물, 염소산염, 및 하이포아염소산염을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 무기 할로겐 염은 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 원소(alkaline earth element) 함유 할로겐 염일 수 있으며, 무기 할로겐 염은 리튬, 나트륨 및 포타슘과 같은 알칼리 금속, 또는 베릴륨, 마그네슘, 및 칼슘 반대이온(counterion)과 같은 알칼리 토금속(alkaline earth metal)과 결합된다. 알칼리 금속과 알칼리 토금속 반대이온을 포함하는 무기 할로겐 염의 비제한적인 예들은 하이포아염소산칼슘, 하이포아브롬산염칼슘, 하이포아요오드산염칼슘, 염화칼슘, 브롬화칼슘, 요오드화칼슘, 염화마그네슘, 브롬화마그네슘, 요오드화마그네슘, 염화나트륨, 브롬화나트륨, 요오드화나트륨, 염화암모늄, 브롬화암모늄, 요오드화암모늄, 3-염화포타슘, 3-브롬화포타슘, 3-요오드화포타슘 등을 포함한다. 다른 실시예들에서, 할로겐은 유기 소스로 만들어질 수 있으며, 유기 소스는 적절히 높은 레벨의 할로겐을 함유한다. 유기 할로겐 전구체는 예를 들어 염화메틸렌, 브롬화메틸렌, 요오드화메틸렌, 염화에틸, 브롬화에틸, 요오드화에틸, 클로로포름, 브롬포름, 요오드프롬, 사염화탄소, 사브롬화탄소, 사요오드화탄소 등을 포함한다.
일부 실시예들에서, 할로겐 전구체는, 예를 들어 칼슘 소스, 마그네슘 소스, 질산염 소스, 아질산염 소스, 또는 그 조합과 같은 하나 이상의 첨가 원소들을 포함할 수 있다. 예시적인 칼슘 및 마그네슘 소스들은 본 발명의 기술 분야에서 널리 공지되어 있으며, 연소 동안 연료원으로부터 배출되는 연도 가스에서의 황산을 제거를 돕는 데 사용할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 칼슘 또는 마그네슘 소스는 예를 들어 산화칼슘, 수산화칼슘, 탄산칼슘, 중탄산칼슘, 황산칼슘, 중아황산칼슘, 질산칼슘, 아질산칼슘, 아세트산칼슘, 구연산칼슘, 인산칼슘, 인산수소칼슘, 및 인회석과 같은 칼슘 미네랄들과 같은 무기 칼슘, 또는 예를 들어 카복실산의 칼슘염 또는 알긴산 칼슘과 같은 유기 칼슘 화합물 또는 예를 들어 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘, 중탄산마그네슘, 황산마그네슘, 중아황산마그네슘, 질산마그네슘, 아질산마그네슘, 아세트산마그네슘, 구연산마그네슘, 인산마그네슘, 인산수소마그네슘, 및 마그네슘 미네랄 등과 같은 무기 마그네슘, 또는 예를 들어 카르복실산의 마그네슘염 또는 알긴산 마그네슘과 같은 유기 마그네슘 화합물을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 칼슘 또는 마그네슘 소스는 예를 들어 브롬화칼슘, 브롬화마그네슘, 염화칼슘, 염화마그네슘, 요오드화칼슘, 요오드화마그네슘 등과 같은 할로겐화합물 전구체와 관련될 수 있다. 질산염 및 아질산염 소스들은 본 발명의 기술분야에서 널리 공지되어 있으며, 질산염 또는 아질산염의 임의의 소스는 할로겐 전구체로 제형될 수 있다(formulated).
할로겐 전구체는 분말과 같은 고체, 액체 또는 가스일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 할로겐 전구체는 연소 전에 석탄과 같은 연료원으로 분사되거나, 또는 연소실 또는 연소실에 가까운 배기 스트림 내로 주입될 수 있는 수용액일 수 있다. 액체 할로겐 전구체 조성물은 임의의 적절한 농도로 준비될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 예를 들어 브롬화칼슘 또는 염화칼슘과 같은 할로겐 전구체의 수용액은 약 75%까지의 농도를 가질 수 있으며, 다른 실시예들에서 수용액에서 할로겐 전구체 농도는 약 60wt%, 55wt%, 50wt%, 45wt%, 또는 40wt%까지 또는 이 값들 사이의 임의의 농도일 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 할로겐 전구체의 수용액은 할로겐 전구체의 약 10% 내지 약 75wt%, 약 20% 내지 약 60wt%, 약 30% 내지 약 55wt%, 또는 약 40% 내지 약 55wt%를 포함할 수 있다. 유사하게 다른 실시예들에서, 건조 분말화된 할로겐 전구체는 연도 가스 스트림에서 할로겐의 유사한 농도를 달성하는 데 필요한 농도로 석탄에 적용될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 분말과 같은 고체, 액체, 또는 가스 형태로 있을 수 있는 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체는 연소실 내로 연속적으로 공급될 수 있거나, 또는 연소 동안 증가적으로(incrementally) 제공될 수 있다. 분자 할로겐 및 할로겐 전구체의 첨가 비율은 실시예들 중에서 변할 수 있으며, 예를 들어 연료원의 연소 속도, 연료원의 기원, 연료원에 있는 수은의 양, 수은의 흡착 등에 의존할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 예를 들어 브롬화칼슘 또는 염화칼슘과 같은 할로겐 전구체의 약 40% 내지 약 55wt%의 수용액이 약 500 갤런/hr 이하의 속도로 연소실 또는 연소실에 가까운 배기 스트림 내로 주입될 수 있으며, 다른 실시예들에서, 할로겐 전구체의 약 40% 내지 약 55wt%의 수용액이 약 400 갤런/hr 이하, 300 갤런/hr 이하, 200 갤런/hr 이하, 또는 100 갤런/hr 이하의 속도로 연소실 또는 연소실에 가까운 배기 스트림 내로 주입된다. 특정 실시예들에서, 할로겐 전구체의 약 40% 내지 약 55wt%의 수용액은 50 갤런/hr 미만 또는 25 갤런/hr 미만 또는 20 갤런/hr 미만의 속도로 연소실 또는 연소실에 가까운 배기 스트림 내로 주입된다.
분자 할로겐 또는 할로겐 전구체의 공급 속도는 실시예들 중에서 변할 수 있으며, 예를 들어 연료원의 공급 속도 및/또는 연료원의 연소 속도에 의존하여 변할 수 있다. 예를 들어, 브롬화칼슘(CaBr2)의 50wt%의 수용액의 약 10 gal/hr이 연소 동안 연소실 내로 도입되는 약 55 ton/hr를 각각 연소시키는 6곳의 화학 공장에서 석탄과 같은 연료의 약 330 ton/hr을 연소시키는 연소실은 건조 중량에 기초하여 석탄에 약 125 ppm의 브롬이 첨가되는 것을 초래할 수 있다. 그러므로, 다양한 실시예들에서, 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체의 농도 및/또는 공급 속도는 약 400 ppm까지(건조 기반), 약 500 ppm까지(건조 기반) 또는 약 700 ppm까지(건조 기반)의 브롬이 연료원에 첨가될 수 있도록 연료원의 연소 속도에 기초하여 변경될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 50 ppm 내지 약 500 ppm(건조 기반), 약 75 ppm 내지 약 400 ppm(건조 기반), 약 100 ppm 내지 약 300 ppm(건조 기반), 또는 약 125 ppm 내지 약 200 ppm(건조 기반)의 브롬이 연료원에 첨가될 수 있다.
일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 방법들과 시스템들은 예를 들어 1차 및 2차 연소실, 회전 건조 소각로, 연소후 챔버, 및 임의의 그 조합을 가지는 다단계 노에서 이용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 고체 또는 액체 형태로 있는 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체는 노의 챔버들 중 임의의 하나 또는 임의의 조합 내로 도입될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체는 하나의 연소실 내로 도입될 수 있으며, 다른 실시예들에서, 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체는 연소실들의 조합 내로 도입될 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체는 하나 이상의 연소실 내로 또는 연소 후에 배기 스트림 내로 도입될 수 있다.
특정 실시예들에서, 할로겐 전구체는 연소실 또는 배기 스트림 내로 분사 또는 주입되는 수용액으로서 하나 이상의 연소실 및/또는 배기 스트림 내로 도입될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 할로겐 전구체의 수용액은 폐열 보일러의 하류에서 연소 가스 스트림 내로 분사 또는 주입될 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 할로겐 전구체의 수용액은 예를 들어 재순환된 연도 가스, 재순환된 재, 또는 재순환된 비산회(fly ash)와 같은 재순환된 서브스트림 내로 도입될 수 있다. 실시예들은 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체가 배기 가스 스트림 내로 도입되는 구역에 의해 한정되지 않지만, 주입 구역에서의 온도는 할로겐 전구체로부터 기본적인 할로겐의 해리 및/또는 산화를 허용하도록 충분히 높아야 한다. 예를 들어, 주입 구역에서의 온도는 약 1000℉보다 높을 수 있으며, 일부 실시예들에서 약 1500℉보다 높을 수 있다.
이론에 한정하고자 함이 없이, 분자 할로겐 또는 할로겐 전구체로부터의 할로겐들은 연소실에서 연소될 때 연료원으로부터 배출된 중금속과 함께 산화할 수 있다. 일반적으로, 수은 할로겐화물 종(mercuric halide species)들과 같은 산화된 중금속은 비산재와 같은 알칼리 고체, 알칼리 융합된 산성재(예를 들어 역청탄재(bituminous ash)), 산화칼슘, 수산화칼슘 또는 탄산칼슘과 같은 건조 연도 가스 탈황 고체에 의해 흡착 가능하고, 예를 들어 전기 집진기, 습식 연도 가스 탈황 시스템, 섬유질 필터, 및 집진장치와 같은 통상적으로 사용되는 중금속 제어 시스템들에 의해 연도 가스로부터 제거된다. 특정 실시예들에서, 산화된 중금속은 활성탄에 의해 흡착될 수 있다. 이론에 한정하고자 함이 없이, 할로겐 전구체의 용액의 공급 속도는, 연료원의 수은 함유량이 비교적 높을 때에도 연소 가스의 유체 스트림 내로 흡착 물질의 주입과 할로겐 함유 조성물의 적용을 결합하는 것에 의해 상당히 감소될 수 있다.
활성탄은 임의의 실시예에서 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 활성탄은 임의의 소스로부터 얻어질 수 있으며, 다양한 개시 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 활성탄의 제조를 위한 적절한 물질들은 무연탄, 반무연탄, 역청탄, 아역청탄, 갈탄 또는 아탄(lignites)과 같은 다양한 등급의 석탄; 목재; 짚 또는 밀짚과 같은 채소류; 코코넛 껍질과 같은 견과 껍질; 석유 처리로부터의 잔류물 또는 부산물; 및 천연 또는 합성 중합 물질들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 탄소질 물질들은 본 발명의 기술 분야에서 공지된 임의의 종래의 열적 또는 화학적 방법에 의해 탄소 흡착제 내로 처리될 수 있다. 흡착제는 고유하게 상이한 표면적 및 기공 용적을 부과할 것이다. 일반적으로, 예를 들어 아탄은 약 500-600 ㎡/g의 표면적을 가지는 탄소를 초래할 수 있으며, 전형적인 섬유 기반 탄소 영역은 약 1200-1400 ㎡/g이다. 특정 목재 기반 탄소는 약 200 ㎡/g의 범위에 있는 면적을 가질 수 있지만, 매우 큰 기공 용적을 가지는 경향이 있다.
석탄 기반 탄소의 표면적과 기공 용적은 또한 표면적과 기공 용적 및 기공 크기 분포의 일부 제어를 허용하도록 또한 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 활성탄 흡착제는 Brunauer-Emmett-Teller("BET") 방법에 의해 측정되는 바와 같은 큰 표면적을 가질 수 있으며, 상당한 미소기공 용적(micropore volume)을 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "미소기공 용적"은 약 2 ㎚ 미만의 지름을 가지는 기공의 전체 용적이다. 일부 실시예들에서, 적절한 탄소 흡착제들은 약 10 ㎡/g 또는 약 50 ㎡/g보다 큰, 약 200 ㎡/g 보다 큰, 또는 약 400 ㎡/g보다 큰 BET 표면적을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 탄소 흡착제는 약 5 ㎤/100g보다 큰 미소기공 용적을 가질 수 있으며, 여전히 다른 실시예에서, 흡착제는 약 20 ㎤/100g보다 큰 미소기공 용적을 가질 수 있다.
활성탄과 같은 다양한 크기의 흡착 물질은 현재 이용되는 시스템에서 중금속을 포획하도록 사용되고 있으며, 임의의 크기의 흡착 물질이 다양한 실시예들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 흡착 물질은 약 0.1㎛ 내지 약 100㎛의 평균 입자 지름(mean particle diameter, MPD)을 가질 수 있으며, 다른 실시예들에서 MPD는 약 1㎛ 내지 약 30㎛일 수 있다. 여전히 다른 실시예에서, 흡착 물질의 MPD는 약 15㎛ 미만일 수 있으며, 일부 특정 실시예들에서, MPD는 약 2㎛ 내지 약 10㎛, 약 4㎛ 내지 약 8㎛, 또는 약 5㎛ 또는 약 6㎛일 수 있다.
일부 실시예들에서, 흡착 물질은 예를 들어 할로겐 함유 염으로 처리될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 흡착 물질은 예를 들어 브롬이 흡착 물질을 함침시키는 것을 허용하도록 충분한 시간 동안 브롬화수소의 용액 또는 기본적인 브롬 가스의 스트림에 흡착 물질을 침지하는 것에 의해 브롬이 함침될 수 있다. 흡착 물질을 함침시키기 위한 다양한 방법들과 함침된 흡착 물질의 형태들은 공지되어 있으며 본 발명의 기술 분야에서 사용되고 있고, 임의의 이러한 흡착 물질은 실시예들에서 사용될 수 있다.
흡착 물질은 배기가 스택으로부터 배출되기 전에 연소실의 하류측 대류 경로를 따라서 어디든가 있는 배기 스트림 내로 주입될 수 있다. 다양한 실시예들의 흡착 물질은 일반적으로, 예를 들어 입자 물질이 수집될 수 있고 연소실의 상류에 있는 전기 집진기, 습식 연도 가스 탈황 시스템, 섬유 필터, 및 집진장치 또는 다른 재 또는 비산재 수집 수단과 같은 중금속 제어 시스템들의 하류에 주입될 수 있다. 특정 실시예들에서, 흡착 물질은 약 700℉ 보다 낮거나, 약 500℉보다 낮거나, 약 400℉ 보다 낮거나, 또는 약 350℉보다 낮은 온도를 가지는 대류 경로에 있는 임의의 구역에 주입될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 흡착 물질은 공기 예열기(APH)의 상류 또는 하류의 배기 스트림 내로 주입될 수 있으며, 다른 실시예들에서, 흡착 물질은 공기 예열기(APH)의 상류에서 주입될 수 있다.
일부 실시예들에서, 흡착 물질의 주입 속도는 배기 스트림의 유량에 의존할 수 있다. 예를 들어, 약 100 lb/hr의 흡착 물질이 플랜트의 배관에 있는 배기 스트림 내로 주입되는 약 2,000,000 acfm(actual cubic feet per minute)의 배기 (연도) 가스 유량을 가지는 플랜트에서, 흡착 물질의 속도는 약 0.8 lb/MMacf이다. 그러므로, 다양한 실시예들에서, 흡착 물질의 주입 속도는 배관에 있는 배기 스트림의 유량에 의존하여 변할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 배기 가스의 유량에 기초한 흡착 물질의 첨가 비율은 약 4 lb/MMacf까지 또는 약 5 lb/MMacf까지일 수 있다. 다른 실시예들에서, 배기 가스의 유량에 기초한 흡착 물질의 첨가 비율은 약 0.25 lb/MMacf 내지 약 5 lb/MMacf, 약 0.5 lb/MMacf 내지 약 4.0 lb/MMacf, 또는 약 0.75 lb/MMacf 내지 약 3.0 lb/MMacf일 수 있으며, 다른 특정 실시예들에서, 첨가 비율은 약 0.75 lb/MMacf 내지 약 1.5 lb/MMacf일 수 있다.
예시적인 목적을 위한 특정 실시예들은 중금속 함유 연료원이 연소되는 연소실 내로 브롬화칼슘, 염화칼슘, 브롬화나트륨, 또는 염화나트륨과 같은 할로겐 전구체의 도입, 및 예를 들어 입자 물질이 수집될 수 있고 연소실의 상류에 있는 전기 집진기, 습식 연도 가스 탈황 시스템, 섬유 필터, 및 집진장치 또는 다른 재 또는 비산재 수집 수단과 같은 중금속 및/또는 입자 제어 시스템의 상류측 배기 스트림 내로 약 15㎛ 미만의 MPD를 가지는 흡착 물질의 주입을 포함하는 방법 및 시스템을 포함한다. 일부 이러한 실시예들에서, 약 10 갤런/hour 미만의 수용성 할로겐 전구체는 연소실 내로 도입될 수 있고, 약 100 lb/hour 미만의 흡착 물질은 배기 스트림 내로 주입될 수 있다. 이러한 처리의 결과로서, 이러한 방법 및 시스템을 채택하는 플랜트로부터 수은 배출은 약 80%보다 크게 감소될 수 있으며, 일부 실시예들에서 90%보다 크게 감소될 수 있다.
추가의 실시예들은, 제공된 할로겐 대 흡착 물질의 비가 활성탄의 파운드당 할로겐 약 0.7 내지 약 4.6몰이며, 일부 실시예에서 활성탄의 파운드당 할로겐 약 0.8 내지 약 3.1 또는 약 1.2 내지 약 2.0몰이다. 이러한 실시예들에서, 흡착 물질은 약 15㎛ 미만의 MPD를 가질 수 있으며, 특정 실시예들에서, 흡착 물질은 약 10㎛ 미만의 MPD를 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 흡착 물질은 약 6㎛ 미만의 MPD를 가질 수 있다. 할로겐과 흡착 물질은 공정 동안 어디에든 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 할로겐은 연소 전에 연료원에 적용될 수 있으며, 다른 실시예들에서, 할로겐은 연료가 연소되는 동안 연소실 내로 도입될 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 할로겐은 흡착 물질 전 또는 후에 연도 가스 스트림 내로 도입될 수 있다. 추가의 실시예들에서, 할로겐은 활성탄을 구비할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 할로겐은 활성탄과 별개로 연도 가스 스트림 내로 주입될 수 있으며, 다른 실시예들에서, 할로겐은 연도 가스 스트림 내로 도입되기 전에 흡착 물질에 적용될 수 있다.
연도 가스 스트림 내로 주입되기 전에 할로겐이 흡착 물질에 적용되는 실시예에서, 할로겐 대 흡착 물질의 비는 흡착 물질이 별개로 도입될 때의 할로겐 대 흡착 물질의 비와 동일할 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시예들에서, 상기된 할로겐 염들 중 임의의 것과 같은 할로겐 염은 약 12 wt% 내지 약 50 wt%의 할로겐 염 또는 약 15 wt% 내지 약 40 wt%의 할로겐 염인 조성을 제공하도록 흡착 물질의 파운드당 할로겐 염의 약 0.14 내지 약 1.0 파운드의 비율로 15㎛ 미만, 12㎛ 미만, 또는 10㎛ 미만의 MPD를 가지는 흡착 물질에 적용될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 브롬화칼슘(CaBr2) 또는 브롬화암모늄(NH4Br)과 같은 할로겐 염은 흡착 물질의 파운드당 할로겐 염의 약 0.43 파운드의 비 또는 약 30 wt%의 할로겐 염에서 약 6㎛의 MPD를 가지는 흡착 물질에 적용될 수 있으며, 흡착 물질/할로겐 염 결합물은 연도 가스 스트림 내로 도입될 수 있다. 이러한 비들은 또한 흡착 물질의 파운드당 할로겐의 몰로서 표현될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 흡착 물질의 파운드당 할로겐의 몰의 비는 약 0.7몰/lb 내지 약 5.7몰/lb, 0.8몰/lb 내지 약 3.1 mole/pound 또는 그 사이의 임의의 비일 수 있으며, 특정 실시예들에서, 흡착 물질의 파운드당 할로겐의 비는 2.0 몰/lb일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 할로겐 염은 종래의 함침 공정에 의해 적용될 수 있거나, 또는 할로겐 염은 건조 할로겐 염과 건조 흡착 물질을 혼합하는 것에 의해 적용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 흡착 물질은 가스상 할로겐을 사용하여 함침될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기된 바와 같은 흡착 물질은 활성탄일 수 있다.
할로겐 전구체가 연소실 내로 도입되고 흡착 물질이 배기 스트림 내로 주입되지 않는, 수은 배출을 감소시키기 위한 종래의 방법을 이용하는 석탄 화력 발전소는 대체로 수은 배출을 충분히 감소시키도록 20 갤런/hour보다 큰 속도로 할로겐 전구체를 주입한다. 연소 동안 할로겐 전구체를 주입하지 않고 흡착 물질 주입을 이용하는 석탄 화력 발전소는 수은 배출을 효과적으로 감소시키도록 배기 스트림 내로 약 250 lb/hour보다 많은 흡착 물질을 주입할 수 있다. 대조적으로, 본 발명의 일부 실시예들은 약 80%보다 크거나 또는 90%보다 큰 수은 감소를 제공하는 반면에, 약 10 갤런/hour 미만의 할로겐 전구체와 100 lb/hour 미만의 활성탄, 및 특정 실시예에서 약 15㎛ 미만의 MPD를 가지는, 100 lb/hour 미만의 흡착 물질을 사용한다. 이러한 것은 규정 레벨 아래로 수은 배출을 효과적으로 감소시키는 데 필요한 소모의 양에서 극적이고 놀라운 감소이다. 그러므로, 이러한 실시예들은 수은 배출을 위해 현재 사용되는 방법들 이상의 상당한 경제적 이점을 제공하는 동시에, 흡착 물질 주입을 채택하는 발전소에 의해 만들어지는 재의 양과 소비되는 할로겐 전구체의 양을 감소시킨다.
일부 실시예들에서, 수은 레벨들은 산업 표준 검출 및 결정 방법을 사용하여 종래의 분석 설비로 모니터될 수 있으며, 이러한 실시예에서, 모니터링은 수동 또는 자동으로 주기적으로 수행된다. 예를 들어, 수은 배출은 정부 규정에 대한 준수를 보장하고 연소실 내로의 할로겐 전구 도입 속도, 흡착 물질 주입 속도 또는 양자를 조정하도록 한번에 한번 모니터될 수 있다. 수은은 적절한 위치에서 대류 스트림에서 모니터될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 대기중으로 배출된 수은은 입자 제어 시스템의 청결한 측부에서 모니터되고 측정될 수 있다.
예들
비록 본 발명이 특정 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 기술되었을지라도, 다른 형태들이 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구항들의 사상 및 범위는 상세한 설명 및 본 명세서 내에 포함된 바람직한 형태들에 한정되지 않아야 한다. 본 발명의 다양한 양태들은 다음의 비한정적인 예들을 참조하여 예시될 것이다.
예 1
연소실과, 다양한 위치들에서 발전소의 배관 내로 활성탄을 주입하기 위한 랜스(lance)들에 앞서 석탄에 브롬화칼슘을 첨가하도록 시스템이 설치되는 석탄 화력 발전소가 테스트를 위해 이용되었다. 이 설비에서 연소된 석탄은 수은 제거 테스트의 정확성을 보장하도록 수은 함유량에 대해 주기적으로 테스트되었다. 이 설비에서 테스트된 다양한 분말화된 활성탄(powdered activated carbon, PAC)들이 표 1에 제공된다.
Figure 112012091010165-pct00001
표 1에 개시된 각각의 PAC는 연소실 내로 브롬화칼슘(CaBr2)의 주입으로 또는 주입없이 약 100 lb/hr 또는 약 200 lb/hr의 속도로 APH의 플랜트 하류의 배기 스트림 내로 주입되었다. 그 결과가 표 2에 제공되고 도 2에 예시된다.
Figure 112012091010165-pct00002
도 1에 도시된 바와 같이 CaBr2 단독, PAC 주입 속도 0, 소비된 석탄의 수은 함유량에 기초하여 약 50% 미만의 수은 제거율을 유발하였다. 100 lb/hr (PAC 30, PAC 16, PAC 6)에서 PAC의 첨가는 수은 배출에서 유사한 감소를 유발하였으며, 이러한 것은 PAC의 MPD에 따라서 약간 변하였다. 연소실 내로의 CaBr2 주입과 배기 스트림(Std + lx CaBr2)에서의 PAC 주입의 조합은 배기 스트림 내로 브롬화된 PAC(Std Br)을 주입함으로써 수은 배출에서의 개선된 감소를 보였다. 특히, 연소실 내로의 CaBr2 주입과 배기 스트림(PAC 6 + 4x CaBr2) 내로 보다 작은 MPD를 가지는 PAC의 주입의 조합은 수은 배출에서 거의 90% 감소를 유발하였으며, 이러한 것은 브롬화된 PAC(Std Br)와 보다 큰 MPD PAC 및 CaBr2 (Std. + lx CaBr2)에 걸쳐 수은 배출에서 거의 20% 이상의 감소를 나타낸다. 유사하게, PAC의 주입 속도가 200 lb/hr로 증가되었을 때, 작은 MPD PAC는 브롬화된 PAC (Std. Br)와 보다 큰 MPD PAC 및 CaBr2(Std. lx CaBr2; Std. 2x CaBr2; Std. 3x CaBr2; Std. 4x CaBr2; 및 Std. 8x CaBr2)의 다양한 주입 속도를 능가하였다.
예 2
추가의 테스트는, 발전소 배출물로부터 수은의 90% 제거를 얻도록 요구되는 APH의 하류(사후 APH 주입) 및 APH의 상류(사전 APH 주입)의 배기 스트림 내로 PAC가 주입될 때 CaBr2와 PAC의 주어진 수용액에 대한 주입 속도를 결정하도록 수행되었다. 그 결과는 표 3 및 표 4에 각각 제공된다.
Figure 112012091010165-pct00003
Figure 112012091010165-pct00004
표 3 및 표 4는, 작은 MPD PAC (PAC 6)가 APH의 하류에 주입되는데 반하여 두배는 더 큰 MPD PAC(Std.)가 유사한 결과를 달성하도록 요구될 때 20 gal/hr의 CaBr2의 속도와 150 lb/hr의 PAC 주입 속도가, 테스트된 석탄으로부터 수은의 90%를 제거하는데 충분하다는 것을 보여준다. PAC가 APH의 상류에서 주입될 때, 6 gal/hr의 CaBr2와 60 lb/hour의 작은 MPD PAC (PAC 6)은 동일한 플랜트에서 연도 가스 수은의 90%를 제거하는 데 필요한데 반하여, 18 gla/hr의 CaBr2와 125 lb/hr의 표준 MPD PAC (Std.)가 동일한 결과를 달성하도록 요구된다. 이러한 데이터는 탄소 입자 크기에서의 감소, 특히 약 12㎛ 미만 또는 약 10㎛가, 놀랍게도 보다 적은 탄소와 보다 적은 할로겐이 수은 제거의 동일 레벨, 특히 90% 수은 제거 레벨 주위 또는 그 이상의 레벨에서 필요하게 되는 것으로 그 자체의 상승 효과를 생성하는 것을 설명한다. 할로겐과 흡착제에서의 조합된 절약은 크게 개선된 경제성 뿐만 아니라 비산재에서 감축된 탄소와 같은 보다 적은 보조 설비(balance-of-plant) 영향을 유발하고, 보다 많은 재가 혼화재(concrete additive)로서 상업적인 가치를 보유하는 것을 가능하게 한다.

Claims (36)

  1. 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법으로서,
    연소실에서 중금속 함유 연료를 연소하는 단계;
    상기 연소실 내로 또는 상기 중금속 함유 연료의 연소의 결과로서 생성된 배기 스트림 내로 분자 할로겐 또는 하나 이상의 할로겐 전구체를 주입하는 단계; 및
    상기 연소실에서 상기 중금속 함유 연료의 연소로부터 초래되는 배기 스트림 내로 15㎛ 미만의 평균 입자 지름을 가지는 흡착제를 주입하는 단계;를 포함하며,
    상기 흡착제는 공기 예열기(APH)의 상류의 배기 스트림 내로 주입되고,
    상기 할로겐 및 흡착제는 흡착제의 파운드(lb)당 할로겐 0.7몰 내지 5.7몰의 비율로 주입되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 할로겐 및 흡착제는 흡착제의 파운드(lb)당 할로겐 0.8몰 내지 3.1몰의 비율로 주입되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 할로겐 및 흡착제는 흡착제의 파운드(lb)당 할로겐 2.0몰의 비율로 주입되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착제는 활성탄인, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 할로겐 전구체는 하이포아염소산칼슘, 하이포아브롬산염칼슘, 하이포아요오드산염칼슘, 염화칼슘, 브롬화칼슘, 요오드화칼슘, 염화마그네슘, 브롬화마그네슘, 요오드화마그네슘, 염화나트륨, 브롬화나트륨, 요오드화나트륨, 염화암모늄, 브롬화암모늄, 요오드화암모늄, 3-염화포타슘, 3-브롬화포타슘, 및 3-요오드화포타슘으로 이루어진 그룹으로터 선택되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 할로겐 전구체는 브롬화칼슘 (CaBr2), 브롬화암모늄 (NH4Br), 및 브롬화칼슘 (CaBr2), 브롬화암모늄 (NH4Br)의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 할로겐 전구체는 수용액에 있는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 할로겐 전구체는 고체인, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 할로겐 또는 할로겐 전구체는 기체인, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 할로겐 또는 할로겐 전구체는 1000℉보다 높은 온도를 가지는 배기 스트림 내로 주입되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착제는 2㎛ 내지 10㎛의 평균 입자 지름(MPD)을 가지는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착제는 실제 100만 입방 피트당(per million actual cubic feet) 5파운드(lb/MMacf) 미만, 4 lb/MMacf 미만, 3 lb/MMacf 미만, 및 1 lb/MMacf 미만으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 비율로 상기 배기 스트림 내로 주입되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착제는 100 lb/hr 미만의 속도로 상기 배기 스트림 내로 주입되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착제는 공기 예열기(APH)의 상류에서 주입되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 중금속 함유 연료에 있는 수은의 90%가 제거되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 중금속 함유 연료는 석탄인, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 할로겐 또는 할로겐 전구체는 상기 연소실로 주입되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 할로겐 전구체는, 상기 연료가 상기 연소실 내로 주입되기 전에 상기 연료에 적용되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 할로겐은 상기 흡착제에 적용되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 흡착제는 2㎛ 내지 10㎛의 평균 입자 지름(MPD)을 가지는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 할로겐은 흡착제의 파운드당 할로겐 0.7몰 내지 흡착제의 파운드당 할로겐 5.7몰의 농도로 상기 흡착제에 제공되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 할로겐은 흡착제의 파운드당 할로겐 0.8몰 내지 흡착제의 파운드당 할로겐 3.1몰의 농도로 상기 흡착제에 제공되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 흡착제는 6㎛의 평균 입자 지름(MPD)을 가지며, 상기 할로겐은 흡착제의 파운드당 할로겐 2.0몰의 최종 농도를 만들도록 상기 흡착제에 적용되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 흡착제는 6㎛의 평균 입자 지름(MPD)을 가지는 활성탄이며, 상기 할로겐은 흡착제의 파운드당 할로겐 2.0몰의 최종 농도를 만들도록 상기 활성탄에 적용되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  25. 제 17 항에 있어서,
    상기 할로겐은 습식 함침에 의해 상기 흡착제에 적용되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  26. 제 17 항에 있어서,
    상기 할로겐은 건조 할로겐 염과 건조 활성탄의 결합에 의해 상기 흡착제에 적용되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 할로겐 염은 브롬화칼슘 (CaBr2), 브롬화암모늄 (NH4Br) 및, 브롬화칼슘 (CaBr2)과 브롬화암모늄 (NH4Br)의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 중금속 배출물들을 감소하기 위한 방법.
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