[发明专利]用于汞修复的煤的酶处理

说明书

在燃烧前，通过用酶处理煤，任选地用某些不含溴的粉末吸附剂进一步处理煤，可降低汞、NO_x和/或SO_x的排放。将所述步骤一起使用，可将汞降低40％以上，NO_x降低20％以上。有利地，在修复步骤中不引入溴。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年12月2日提交的美国临时申请号62/261,933的优先权。上述申请的全部公开内容以引证的方式纳入本申请。

引言

为了保护环境并改善公共健康，燃煤设备(例如电力设施)正采用各种策略来减轻或修复有害物质(例如NO_x、SO_x和汞)释放到环境中。为此，已经提供了许多基于吸附剂的修复方法。

当将活性炭注入燃煤熔炉下游的烟道中时可以除去汞。优选在位于颗粒收集装置下游的烟道区域中进行注入。以这种方式，飞灰在被碳污染之前被除去。

已发现卤素(尤其是溴)可有效降低汞的排放。无论在何处注入，都认为溴会促进单质汞——天然地存在于煤中——氧化成汞离子，其是水溶性的并且易于通过洗涤器等除去。在该领域中值得提及的是Vosteen教授在US 6,878,358和Oehr教授在US 6,808,692中的工作，尽管US 6,808,692的公开内容局限于将溴应用于熔炉下游的烟道气中。

尽管使用溴来除去汞具有优点，但已发现在一些装置中使用溴具有其他缺点。一个缺点是可能增强与溴接触的设备的腐蚀性。另一个缺点是溴是一种潜在的水污染物。由于这些原因，工业上正在寻求无需使用溴而减少或消除汞排放的解决方案。

概要

通过利用煤的酶处理，任选地使用某些不含溴的粉末吸附剂来进一步处理，可实现汞、NO_x和/或SO_x的显著降低。将所述步骤一起使用，可将汞降低40％以上，并且将NO_x降低20％以上。有利地，在修复步骤中不引入溴。酶处理包括将煤与氧化还原酶的水溶液接触，并且在施加后使酶与煤材料反应一段时间。

出乎意料地，观察到单独的酶处理有助于显著降低汞的排放。添加使用粉末吸附剂的处理可将NO_x的去除增加到预料不到的程度。所观察的结果是剂量依赖性的，因此可视需要通过增加酶或粉末吸附剂组分的施用率来实现更高的汞、NO_x和SO_x修复水平。

详述

在一个实施方案中，燃烧煤以降低汞排放的方法包括以下步骤：使用酶组合物处理煤，将酶组合物施加到煤上并反应一段时间以制备经酶处理的煤；然后在燃煤设备的熔炉中燃烧经酶处理的煤以产生热能和烟道气。在多种实施方案中，所述方法还包括测量烟道气中汞的量，并且如果所测量的汞的量高于或低于目标水平，则调节处理步骤。以这种方式可实现所需水平的汞排放。酶组合物包含水、酶以及任何所需的酶辅助因子，所有这些都在使酶呈活性的pH下的溶液中。

在多种实施方案中，调节处理步骤包括施加更大量的酶组合物、施加更少量的酶组合物、反应更短的时间或反应更长的时间。可在酶组合物包含在酶的EC编号分类中归类为EC 1的氧化还原酶的情况下进行该方法。在某些实施方案中，酶组合物包含催化氧化还原反应的氧化酶，所述氧化还原反应涉及分子氧作为电子受体。在一个实例中，酶组合物包含一种或更多种丙酮酸脱氢酶复合物组分。

某些酶需要辅因子来进行适当的操作。在示例性实施方案中，酶组合物包含一种或更多种已知的辅因子NAD、NADP和FADP。

在酶组合物的示例性实施方案中，酶包括漆酶、丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰转乙酰酶或二氢硫辛酰脱氢酶，并且辅因子包括辅酶A、CoA-SH、硫胺素焦磷酸盐、硫辛酸、黄素腺嘌呤二核苷酸或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。