JP2003507153A - フライアッシュからのアンモニヤの除去 - Google Patents

フライアッシュからのアンモニヤの除去

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JP2003507153A
JP2003507153A JP2001516610A JP2001516610A JP2003507153A JP 2003507153 A JP2003507153 A JP 2003507153A JP 2001516610 A JP2001516610 A JP 2001516610A JP 2001516610 A JP2001516610 A JP 2001516610A JP 2003507153 A JP2003507153 A JP 2003507153A
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ブルース ダブリュ． ラム，
ブライアン シー． フィッシャー，
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ウィスコンシン エレクトリック パワー カンパニー
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 熱を適用してフライアッシュからアンモニヤを除去し、それによりフライアッシュを市場価値がある製品にする方法と装置が開示されている。当該方法は、少なくとも一部の量のフライアッシュがアンモニヤ化合物が付着した粒子を含んでいるある量のフライアッシュを供給することと、フライアッシュを少なくとも１、５００゜Ｆ（８１５℃）の流動空気に暴露して、フライアッシュを流動空気中に保持して、フライアッシュを少なくとも９００゜Ｆ（４８２℃）の温度に到達させることを含んでいる。当該装置（８、９）は、フライアッシュ粒子の少なくとも幾つかに付着したアンモニヤ化合物を含む粒子を含有するフライアッシュ源（１０）と、開口部を具備したフロア（２０）を備えた処理ベッドを含む加熱チャンバ（１７）と、加熱チャンバ（１７）とフライアッシュ源（１０）とに連通していてフライアッシュ源からフライアッシュを加熱チャンバの処理ベッドへ移送させるフライアッシュ供給導管と、加熱空気源（４５）と加熱チャンバ（１７）とに連通していて加熱空気流を加熱チャンバの処理ベッドへ供給し、処理ベッド上のフライアッシュと加熱空気流とを接触させる空気供給導管（５５）と、加熱チャンバ（１７）に連通していて加熱チャンバから加熱空気流を伝達する加熱空気導管（２７）と、加熱チャンバ（１７）に連通していて加熱チャンバから加熱フライアッシュを移送させるアッシュ除去導管（３１）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願の相互参照） 本出願は、１９９９年８月１７日出願された合衆国仮特許出願第６０／１４９
，２９５号に基いて優先権を主張する。
【０００２】 （発明の背景） 本発明は、窒素化合物を除去する排気ガスの後燃焼処理の一部として、アッシ
ュを汚染するアンモニヤ化合物を除去するための石炭アッシュの処理に関する。
【０００３】 １９９９年、米国環境保護庁(the United States Environmental Protection
Agency)は、「温室効果ガス」の排出削減を目的とする幾つかの大気浄化法修正
条項(the Clean Air Act Amendments)を提案した。規制される排出物には、通常
NOxと呼称される窒素化合物であるNOとNO2がある。NOxは石炭の燃焼過程で発生
し、その発生は、燃焼温度、滞留時間及び有効酸素によって直接影響を受ける。
現在までに、NOxの削減限界を満足させる技術が幾つか開発されてきた。
【０００４】 NOx削減技術は、大きく２つのカテゴリーに分類される。第１のカテゴリーは
、燃焼或いは点火燃焼特性を改質したり調節する技術である。これらの方法は、
結果として、石炭アッシュに燃焼されない残留炭素を増やしてしまうことであっ
た。第２のカテゴリーは、燃焼が行われた後で採用される技術である。これらの
技術には、選択的非接触還元、選択的接触還元、およびアミン富化燃料貧ガス再
燃焼がある。これらの技術は、アンモニヤ(NH3)の添加を含んでいて、主として
、有効硫黄と、アッシュ粒子に付着する他の化合物とを結合させることにより、
かなりの量のアンモニヤが石炭アッシュに付着する。
【０００５】 汚染されていない限り、石炭アッシュは市場価値のある製品である。たとえば
、アッシュは、セメントの一部の代替としてコンクリート製品に使用される。然
しながら、予めNOxの削減処理が施され、未燃焼炭素やアンモニヤで汚染された
アッシュは市場価値がない。
【０００６】 アッシュに付着したアンモニヤ量の削減に利用できるシステムが幾つか開発さ
れてきた。たとえば、ドイツ特許出願第２５２６７５６号は、蒸気発生器の処理
済みフライアッシュからアンモニヤ残留物を削減する方法を記載している。この
方法では、アンモニヤで汚染されたフライアッシュを、熱処理ガス、たとえば、
７００℃〜８００℃に加熱された空気で処理し、アンモニヤを処理ガス中に放散
させる。米国特許第４，９１１，９００号には、燃焼室の煙道ガスからアンモニ
ヤ塩を含有するフライアッシュを回収し、次いで流動ベッド装置に導入してフラ
イアッシュからアンモニヤを放散させる装置が記載されている。フライアッシュ
からのアンモニヤの除去は、流動ベッド装置で７００℃〜８００℃の熱ガスで直
接加熱することにより影響される。次いで、流動ベッド装置からのガスを含むア
ンモニヤが、アンモニヤスクラバーに供給され、そこからアンモニヤ溶液が除去
されて貯蔵される。これらのシステムは、ある特定の装置には向いているが、過
剰の熱損失等効率に問題があり、そのため、コストを考慮しなければならない装
置に使用するには限界がある。
【０００７】 従って、未燃焼炭素やフライアッシュのアンモニヤ汚染問題を解決する改良さ
れた方法と装置が要望されている。特に、フライアッシュからアンモニヤ化合物
を除去すること、及び／又はフライアッシュ中の未燃焼炭素を消費してフライア
ッシュを市場価値がある製品にすることができる改良された方法と装置が要望さ
れている。
【０００８】 （発明の概要) 従って、本発明は、熱を適用してフライアッシュからアンモニヤ化合物を除去
し、フライアッシュを市場価値がある製品にする方法と装置を目的とする。本発
明が目的とする方法は、フライアッシュに付着しているアンモニヤ化合物の量を
削減する方法であって、フライアッシュの少なくとも一部がアンモニヤ化合物が
付着した粒子を含んでいる或る量のフライアッシュを供給し、フライアッシュを
少なくとも１，５００゜Ｆ（８１５℃）の気流に暴露し、フライアッシが少なく
とも９００゜Ｆ（４８２℃）になるまでフライアッシュを気流中で維持すること
を含んでいる。
【０００９】 本発明が目的とする装置は、フライアッシュに付着しているアンモニヤ化合物
の量を削減する装置であって、少なくとも一部のフライアッシュ粒子に付着した
アンモニヤ化合物を有する粒子を含有するフライアッシュ源と、複数の開口部を
有する媒体を具備した処理ベッドを含む加熱室と、加熱室とフライアッシュ源と
に連通していてフライアッシュをフライアッシュ源から加熱室の処理ベッドへ移
送するフライアッシュ供給導管と、加熱空気源と加熱室とに連通していて加熱空
気流を加熱室の処理ベッドへ供給して処理ベッドのフライアッシュと加熱空気流
とを接触させる空気供給導管と、加熱室に連通していて加熱室から加熱空気流を
移送する加熱空気導管と、加熱室に連通していて加熱室から加熱フライアッシュ
を移送するアッシュ除去導管とを備えている。
【００１０】 フライアッシュは、石炭、石油、或いは一般廃棄物燃焼発電所のような固定燃
焼源の排出物或いは煙道ガスから収集される粒状物質である。通常、フライアッ
シュは、大部分がシルトサイズの粒子を含む微細ダストである。フライアッシュ
の物理及び化学的性質は、燃料源、燃焼および取り扱い方法、および燃焼前後に
おける（窒素含有NOx還元処理剤のような）物質の添加、さらにはアッシュ収集
工程における補助物質の添加に依存して、燃焼源に従って変化する。
【００１１】 フライアッシュの主要成分は、シリカ（２酸化珪素、SiO2)、アルミナ（酸化
アルミニウム、Al2O3)、酸化カルシウム(CaO)、及び酸化鉄(FeO)である。周知の
ように、フライアッシュの実際の組成は広範に変化する。実際には、その組成範
囲は、普通のフライアッシュ組成の単なる代表例である。通常の燃焼フライアッ
シュは、上記で詳述した組成の他に、他の成分と未燃焼炭素をも含んでいる。一
般に、フライアッシュの比重は、約２．１〜約２．６の間で変化する。フライア
ッシュの粒子の大部分は、炭素粒子以外は、ガラス状の球形で、無機粒子よりも
幾分大きく且つ角張っている。一般に、フライアッシュ粒子の平均サイズは、直
径で約１．０未満〜約８０ミクロンの範囲、より一般的には約１．０〜約３０ミ
クロンの範囲で変動する。
【００１２】 フライアッシュは、発電ユーティリティーやその他のシステム等の固定燃焼源
で、石炭、石油、一般廃棄物、或いは他の物質を燃焼することによって発生する
。フライアッシュは燃焼排出物と一緒に移送され、汚染物質である窒素酸化物を
含むことが多い。窒素酸化物は、発生した高温雰囲気で、原子状酸素と窒素が形
成される時に生成される。
【００１３】 燃焼排出物中の窒素酸化物の量は、選択的接触還元工程で窒素含有処理剤を単
独で添加するか、或いは選択的接触還元工程を促進させるために窒素含有処理剤
を添加することによって削減することができる。窒素酸化物を非接触還元するた
めの最も一般的な物質は尿素とアンモニヤであって、尿素とアンモニヤは、窒素
酸化物を効果的に還元する工程数に応じて添加される。一般に、窒素酸化物の接
触還元は、アンモニヤの存在下に排出物を触媒ベッドを通過させることを伴って
いる。NOxを還元する選択的接触還元法は周知であり、種々の触媒剤を使用する
。
【００１４】 窒素含有処理剤を添加して窒素酸化物を還元する方法の如何を問わず、アンモ
ニヤの一部がフライアッシュに付着するのを防止することは殆ど不可能である。
この現象が発生すると、主としてアンモニヤとフライアッシュが反応してアンモ
ニヤがフライアッシュに付着し、フライアッシュに吸収される。しばしば、アン
モニヤは、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、及び重硫酸アンモニウムのよ
うなアンモニウム塩の形のみならず吸収された遊離アンモニヤの形でフライアッ
シュに存在する。本発明において、用語「アンモニヤ化合物」は、これらの物質
、即ち、アンモニヤ(NH3)とアンモニヤイオン(NH4)を含む化合物を意味する。
【００１５】 フライアッシュが大気中に放出されるのを防止するため、バグハウス、電気集
塵機等の通常の装置でフライアッシュを収集する。次いで、フライアッシュを移
送して埋立地或いは露天掘り鉱山に廃棄するか、もしくは構造用充填材として、
或いはセメントまたはその他の建築材料として再利用される。
【００１６】 上述したようにフライアッシュの収集を完了した後で、燃焼フライアッシュか
ら付着アンモニヤを遊離或いは除去するために、アッシュからかなりの量のアン
モニヤを除去するのに効果的な条件下で、フライアッシュを流動空気に暴露する
。ここでは流動空気という用語で記載しているが、この用語は、乾燥空気、さら
には水蒸気を含む空気、及び蒸気をも包含する。
【００１７】 従って、フライアッシュからアンモニヤ化合物と他の汚染物質を除去する効果
的且つ効率的なシステムと装置を提供することが本発明の利点である。
【００１８】 本発明の実質的特徴、構造的特徴、および利点は、以下の詳細な説明、特許請
求の範囲及び添付した図面を考察することにより理解されるであろう。
【００１９】 図面は必ずしも一定の縮尺比ではないこと、および実施例は想像線、略図、お
よび分解図で記載されている場合があることを理解するべきである。或る場合に
は、本発明を理解するのに必ずしも必要でない細部或いは別の細部を理解し難く
くする細部は予め省略してある。勿論、本発明は、ここに記載した特定の実施例
に必ずしも限定されないことを理解するべきである。
【００２０】 図面に関する以下の記載において、図面から図面において同じ或いは類似の部
品には、同じ参照番号を使用する。
【００２１】 （発明の詳細な説明） 図１には、フライアッシュに付着したある量のアンモニヤ化合物を削減する装
置が符号８で示してある。装置８は、本発明の方法で処理されるアンモニヤで汚
染されたアッシュを貯蔵するアッシュ貯蔵ユニット１０を備えている。アッシュ
は、アンモニヤ化合物を含有するNOx還元システムを利用する石炭ボイラから発
生する石炭アッシュである。斯かるシステムは、主として、電気集塵機、バグハ
ウス、或いはサイクロンのような乾燥法でアッシュを収集する。アッシュ貯蔵ユ
ニット１０は、標準的な貯蔵サイロで、好ましくは、重力供給ができる十分な高
さをもった構造がよい。保全ゲート１１は、アッシュ貯蔵ユニット１０の底を閉
鎖してアッシュの流れを停止させ、装置のダウンストリームを維持する。アッシ
ュ貯蔵ユニット１０は、炉およびNOx除去システムからアッシュを収集する装置
からの直接供給に置き換えてもよい。炉のNOx除去システムから収集したアッシ
ュは、主として、温度を１１０゜Ｆ（４３℃）以上に維持している。好ましくは
、工程装置は、この温度を維持或いは上回るように選択される。たとえば、アッ
シュ貯蔵ユニット１０は、断熱壁、或いは通気ストーン１３を備えている。通気
ストーン１３は、（圧力計７５を備えた）導管６３を経て、空気供給ユニット４
９からの空気を受け取って、アッシュに加熱空気を通気させる。
【００２２】 アンモニヤで汚染されたアッシュは、高温回転供給装置１２の形をした回転式
エアロックを介してアッシュ貯蔵ユニット１０から供給される。回転供給装置１
２は、インラインバルブ６６を具備した導管６５を介して、空気供給ユニット４
９から空気を受け取る。インラインバルブ６６は、アッシュ予熱装置１５を具備
した予熱セクションへ供給されるアッシュの定常供給と深さを維持するのに役立
つ。適当な回転供給装置は、アメリカ合衆国・ペンシルベニア州・マルベルンの
デルタ／デュコン・コンベイング・テクノロジー・インコーポレイテッド(Delta
/Ducon Conveying Technology, Inc.)から入手できる。アッシュは導管１６を流
れ、ここで予熱装置１５が、形状が直列の垂直プレートのバルクフロー熱交換機
を使用して、アッシュを、好ましくは、３００゜Ｆ（１４８℃）以上、より好ま
しくは約５００゜Ｆ（２６０℃）に予熱する。アッシュ予熱装置１５のプレート
が、バルクフロー熱交換機３２からの熱を導管５９を介して、熱回収ユニット３
５からの熱を導管５７を介して受け取るが、この点に関しては以下にさらに解説
する。適当なアッシュ予熱装置は、カナダ・アルバータ州・カルガリーのコミン
コ・エンジニアリング・サービス(Cominco Engineering Services)から入手でき
る。
【００２３】 予熱されたアッシュは、バッチ或いは連続法で断熱加熱チャンバ１７に供給さ
れる。チャンバ１７は、下方に傾斜したフロア２０を備えた処理ベッドを備えて
いる。フロア２０は、多孔質の金属材、好ましくは、「Inconel 600」の表示で
販売されている合金で製造されている。予熱されたアッシュを、振動供給装置或
いは回転羽根式供給装置を使用して、フロア２０に沈着させる。操作の経済性と
高温適応性の点から、振動供給装置が好ましい。熱空気を、多孔質金属材のフロ
ア２０を通過させ熱と流動化の両方を供給して、フロア２０に沈着したアッシュ
を除去する。流動ベッドコンベヤー２１が良い結果をもたらす。適当な流動ベッ
ドコンベヤーは、アメリカ合衆国・ペンシルベニア州・マルベルンのデルタ／デ
ュコン・コンベイング・テクノロジー・インコーポレイテッドから入手できる。
アッシュベッドを支持する多孔質金属媒体の厚さは０．０６２インチ（１．５７
ミリメータ）で、好ましくは１０ミクロン以下の開口部を備えている。適当な多
孔質金属媒体は、アメリカ合衆国・コネチカット州・ファーミントンのモット・
メタラジカル・コーポレイション(Mott Metallurgical Corporation)から入手で
きる。
【００２４】 加熱空気を、多孔質金属媒体のフロア２０を通過させて均一な通気とアッシュ
ベッドの加熱を行う。熱通気空気を供給して、最小のアッシュ粒子を処理区画か
ら外へ移送させる。これは、多孔質媒体の寸法設計、通気空気圧、および空気温
度によって達成される。アッシュベッドによる熱の消費量を最大にし且つ分解し
たアンモニヤ化合物を除去するように企図された比流量で加熱空気をアッシュベ
ッドを通過させる。同じ通気空気により流動化が実施され、アッシュを加熱チャ
ンバから連続法で除去するか、或いは、アッシュを加熱チャンバからバッチシス
テムで除去する。
【００２５】 フロア２０を通過する熱空気は、直接燃焼式天然ガスバーナ、石油バーナ、電
気熱源、或いは燃焼タービンの廃熱のような廃熱源からのものでよい。図１の装
置において、フロア２０を通過する熱空気が、導管５５を経てガス炉４５から導
入され、ガス炉４５が、予熱された空気を導管７１を経て空気予熱装置４７から
受け取る。空気予熱装置４７が、（コンプレッサのような）空気供給ユニット４
９からインラインバルブ７０を具備した導管６９を経て空気を受け取る。インラ
インバルブ７０が、空気予熱装置４７へ流入する空気の流れを調節する。プログ
ラム可能な論理コントローラ２９が、導管５５の圧力計７３からの信号を受信し
て調節信号をバルブ７０に供給し、空気予熱装置４７と炉４５へ流入する空気流
を調節する。好ましくは、熱空気は、０〜約３psi（０．０２０７MPa)の圧力で
炉４５からフロア２０へ供給される。これらの圧力で、金属媒体が、少なくとも
１，５００゜Ｆ（８１５℃）、好ましくは１，５００゜Ｆ（８１５℃）と１，７
００゜Ｆ（９２７℃）の範囲に加熱された空気を、毎分約０〜約１０立方フィー
ト（０．２８立方メ−トル）で、アッシュベッドへ流入させる。少なくとも１，
５００゜Ｆ（８１５℃）の流動空気を使用する利点の一つは、フライアッシュが
急速に加熱され、その結果アンモニヤ化合物が急速に遊離されることである。NO
x還元法に共通のアンモニヤ化合物は、少なくとも９００゜Ｆ（４８２℃）、好
ましくは９８０゜Ｆ（５２６℃）以上の熱によってアッシュから遊離され、空気
によってアッシュから搬出される。温度が９００゜Ｆ（４８２℃）以上になると
、工程効率が上昇する。たとえば、アッシュを少なくとも９００゜Ｆ（４８２℃
）の温度に加熱する利点の一つは、アンモニヤ化合物をフライアッシュから完全
に除去できることである。アンモニヤは、重硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニ
ウムのように、フライアッシュに数種の異なる化合物として存在している。重硫
酸アンモニウムの除去温度は８１３゜Ｆ（４３４℃）で、硫酸アンモニウムの除
去温度は８０８゜Ｆ（４３１℃）で、他のアンモニヤ化合物はそれより低い温度
で遊離されることが分かった。アッシュを少なくとも９００゜Ｆ（４８２℃）に
加熱すると、多くのアンモニヤ化合物がアッシュから確実に除去される。空気を
放出すると、誘発力或いは流動化が発生して、処理ベッドの内部でアッシュ粒子
を流動させる。
【００２６】 アッシュは、最低９００゜Ｆ（４８２℃）に達するまで、処理ベッド２１に保
持しておかなければならない。堰或いはダム２５のような遮蔽手段を使用して、
アッシュを加熱チャンバ１７内に保持する。アッシュの量が増加するにつれて、
出口区域のきれいなアッシュが、堰或いはダム２５から溢れ出て、導管３１を経
て熱回収ゾーン２７内に流入する。コントローラ２９と電気的接続された一連の
熱電対２８を使用して、バルブ６６を調節する。バルブ６６は、測定したアッシ
ュ出口温度に応答して、回転式供給装置１２へ流入する空気の流入量を調節し、
加熱チャンバ１７へ流入するアッシュの流入量を調節する。アッシュの温度が目
標温度に達したら、より多くのアッシュを回転式供給装置を介してベッド２１へ
供給する。プログラム可能な論理コントローラ２９が、熱電対２８とレベルプロ
ーブ３０からのデータを利用して、熱交換速度を監視且つ調節し、回転式供給装
置１２から供給されるアッシュ供給速度を調節し、炉４５から流入する処理ベッ
ド空気流入量を（バルブ７０の調節により）調節し、システム内のアッシュ温度
を監視する。
【００２７】 アッシュ溢流遮断手段としての堰或いはダム２５の代替として、ゲートを使用
してアッシュを加熱チャンバ１７内に保持する。コントローラ２９と電気的接続
された熱電対２８で測定して、加熱チャンバ１７内のアッシュが目標温度に達し
たら、コントローラ２９がゲートを上げて、加熱されたアッシュの一部をベッド
２１から排出させる。さらに、コントローラ２９は、回転式供給装置１２を介し
てアッシュをベッド２１へ供給する。ゲート機構を利用すると、流入してくるア
ッシュがベッド２１を迂回するのを防止するのに役立ち、熱空気と緊密に接触し
ていてアッシュベッドの底部から流入する加熱されたアッシュだけを加熱チャン
バ１７から排出させる。
【００２８】 熱回収ゾーン２７は、バルクフロー熱交換機３２を備えている。バルクフロー
熱交換機３２は、上述したように、加熱アッシュからの熱を導管５９を経てアッ
シュ予熱装置１５へ伝達する。このシステムから排出されるアッシュは冷却され
、貯蔵ユニット４２へ移送される。熱回収ゾーン２７から出て貯蔵ユニット４２
へ伝達される希薄気体は、さらにアッシュを冷却するのに使用される。次いで、
貯蔵ユニット４２内のアッシュは、従来の手段を利用して貯蔵、管理される。
【００２９】 加熱チャンバ１７の上部は半球形になっていて、静圧領域を形成している。加
熱チャンバ１７から排出されるガスと、随伴されるフライアッシュは、導管３７
を経て熱回収ユニット３５内へ流入する。熱回収ユニット３５は、熱交換機の形
をしていて、上述したように、熱を、ガスと随伴アッシュからアッシュ予熱装置
１５へ導管５７を経て伝達する。熱回収ユニット３５は、ガスと随伴アッシュ混
合物を冷却して、アッシュ予熱装置１５を経て、予熱領域内のアッシュに熱を供
給する。次いで、ガスと随伴アッシュ混合物は、高温バグハウス３６を通過する
。高温バグハウス３６は、４００゜Ｆ（２０４℃）以上の温度で操作されていて
、アンモニヤ汚染物質を確実に気体状態に維持し、アッシュと装置の表面にアン
モニヤ化合物が再形成され、沈着するのを防止する。適当な高温バグハウスは、
アメリカ合衆国・オハイオ州・レイノルズバーグのバンディ・エンバイロメンタ
ル・テクノロジー・インコーポレイテッド(Bundy Environmental Technology, I
nc.)から入手できる。バグハウス３６は逃散したアッシュ粒子を捕捉し、バグハ
ウス３６が収集したきれいなアッシュは、導管３３を経て熱回収ゾーン２７へ移
送される。熱回収ゾーン２７において、上述したように、バルクフロー熱交換機
３２が、フライアッシュからの熱をアッシュ予熱装置１５のプレートへ導管５９
を経て伝達する。このシステムから排出されるアッシュは冷却され、貯蔵ユニッ
ト４２へ移送される。希薄気体移動を利用して、さらにフライアッシュを冷却す
る。
【００３０】 汚染された空気流も、バグハウス３６から排出され、湿式スクラバ３８内に入
り、そこでアンモニヤと他の汚染物質が収集される。スクラビング液体は、装置
８を使用する設備の要件により、アルカリ性あるいは酸性である。酸性媒体は、
アンモニヤや硫黄を含む数種のガス成分を捕捉する。アルカリ性媒体は、アンモ
ニヤが次の工程を通過している間に、硫黄を捕捉する。スクラバ３８も、熱ガス
を、ファン４０を損傷させない温度にまで冷却する。ファン４０は、このシステ
ムに負圧を形成して、汚染された空気を、バグハウス３６と湿式スクラバ３８を
経てベッド２１から排出する。好ましくは、誘引ファン４０が、加熱チャンバ１
７に約１−３インチ（２５．４−７６．２ミリメートル）水柱圧負圧を形成し、
ガスを、バグハウス３６と湿式スクラバ３８から吸引する誘発力を供給する。利
用するスクラビングシステムの形式は、収集された汚染物質を廃棄するか、或い
は処理して利用するかどうかによって決定される。スクラバシステムは、アメリ
カ合衆国・カリフォルニア州のバイオノミック・インダストリーズ・オブ・オー
シャンサイド(Bionomic Industries of Oceanside)から供給されるものでよい。
【００３１】 図２には、符号９で示してあって、フライアッシュからアンモニヤ化合物を除
去する装置の別の態様が示してある。装置９は、図１に示した装置８と同じよう
に、幾つかのコンポーネントと稼働パラメータを備えている。然しながら、図２
の装置９では、バグハウス３６と、湿式スクラバ３８と、ファン４０は、図１に
示した装置８から取り外してある。図２の装置９では、加熱チャンバ１７からの
ガスと随伴フライアッシュは、４００゜Ｆ（２０４℃）以下に冷却され、（選択
的接触還元システムのような）NOx処理システム８１の吸込ダクトに向けて導出
される。NOx処理システム８１は、（石炭ボイラのような）蒸気発生器７８から
廃熱を、導管７９を経て受け取る。NOx処理システム８１は、加熱チャンバ１７
内のアッシュから遊離したアンモニヤを利用する。加熱チャンバ１７からのガス
と随伴フライアッシュの一部も、インラインバルブ８４を具備した導管８３を経
て蒸気発生器７８の中に導入される。
【００３２】 本発明を使用して、後燃焼フライアッシュに付着したアンモニヤ化合物の可成
りの量を削減することと、強熱削減（炭素）レベルを低減することを以下に記載
する実験室での実施例で記載する。これらの実施例は、コンクリートに使用する
フライアッシュに関するＡＳＴＭ(American Society for Testing and Material
s)の規格に適合するフライアッシュに対して実施した。
【００３３】 （実施例１） アンモニヤを含有するＡＳＴＭＣ−６１８クラスＣフライアッシュのサンプル
を石炭蒸気発生器から得た。このフライアッシュのサンプルのアンモニヤ量を測
定して、アンモニヤ量を５１ｍｇ／ｋｇと定量した。さらに、このフライアッシ
ュのサンプルの強熱削減（炭素）レベルを測定して、強熱削減（炭素）レベルを
０．４％と定量した。次いで、このフライアッシュのサンプルを１，０００゜Ｆ
（５３８℃）で連続加熱して一定重量にしたので、このフライアッシュに強熱削
減（炭素）は残存していなかった。次いで、このフライアッシュの加熱サンプル
のアンモニヤ量を測定して、アンモニヤ量を２ｍｇ／ｋｇと定量した。このテス
トによって、アンモニヤを含有するＡＳＴＭＣ−６１８クラスＣフライアッシュ
サンプルを１，０００゜Ｆ（５３８℃）で加熱すると、アンモニヤと強熱削減（
炭素）の両方が除去されることを確認した。
【００３４】 （実施例２） アンモニヤを含有するＡＳＴＭＣ−６１８クラスＦフライアッシュのサンプル
を別の石炭蒸気発生器から得た。このフライアッシュのサンプルのアンモニヤ量
を測定して、アンモニヤ量を１７０ｍｇ／ｋｇと定量した。さらに、このフライ
アッシュのサンプルの強熱削減（炭素）レベルを測定して、強熱削減（炭素）レ
ベルを２．９％と定量した。次いで、このフライアッシュのサンプルを１，００
０゜Ｆ（５３８℃）で連続加熱して定重量にしたので、このフライアッシュに強
熱削減（炭素）は残存していなかった。次いで、このフライアッシュの加熱サン
プルのアンモニヤ量を測定して、アンモニヤ量を２ｍｇ／ｋｇと定量した。この
テストによって、アンモニヤを含有するＡＳＴＭＣ−６１８クラスＦフライアッ
シュサンプルを１，０００゜Ｆ（５３８℃）で加熱すると、アンモニヤと強熱削
減（炭素）の両方が除去されることを確認した。
【００３５】 以上、本発明を、特定の態様を参照して、かなり詳細に記載してきたが、当業
者は、本発明が、本発明を限定するためではなく例証のために記載した態様以外
で実施されることを理解するであろう。従って、特許請求の範囲は、ここに記載
した態様の内容に限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施するための装置の略図である。
【図２】 本発明を実施するための別の実施例の略図である。
【符号の説明】
８、９ 装置 １０ 貯蔵ユニット １２ 回転式供給装置 １３ 通気ストーン １５ アッシュ予熱装置 １６、３１、３３、３７、５５、５７、５９、６３、６９、７１、７９ 導管 １７ 加熱チャンバ ２０ フロア ２１ ベッド ２５ ダム ２７ 熱回収ゾーン ２８ 熱電対 ２９ 論理コントローラ ３２ 熱交換機 ３５ 熱回収ユニット ３６ バグハウス ３８ 湿式スクラバ ４０ ファン ４２ 貯蔵ユニット ４５ ガス炉 ４７ 空気予熱装置 ４９ 空気供給ユニット ６６、７０ インラインバルブ ７３、７５ 圧力計 ７８ 蒸気発生器 ８１ 処理システム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ラム， ブルース ダブリュ． アメリカ合衆国 53069 ウィスコンシン 州 オコーキー， エンチャンティッド コート エヌ51 ダブリュ34316 (72)発明者 フィッシャー， ブライアン シー． アメリカ合衆国 78529 テキサス州 サ ンアントニオ， クリスタル リッジ ド ライブ 18239 Ｆターム(参考） 3K061 NA04 NA18 4D004 AA37 AB05 BA02 CA22 CA32 CB36 CB47 CB50 DA03 DA06 DA12 DA20 【要約の続き】 ッシュと加熱空気流とを接触させる空気供給導管（５ ５）と、加熱チャンバ（１７）に連通していて加熱チャ ンバから加熱空気流を伝達する加熱空気導管（２７） と、加熱チャンバ（１７）に連通していて加熱チャンバ から加熱フライアッシュを移送させるアッシュ除去導管 （３１）とを備えている。

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フライアッシュに付着しているアンモニヤ化合物の量を削減
    する方法であって、 少なくとも一部の量のフライアッシュが、アンモニヤ化合物が付着した粒子を
    含んでいるフライアッシュの或る量を供給すること、および その量のフライアッシュを少なくとも１，５００゜Ｆ（８１５℃）の温度の流
    動空気に暴露することを含む方法。
  2. 【請求項２】 フライアッシュを流動空気中に保持してフライアッシュを少
    なくとも９００゜Ｆ（４８２℃）の温度に到達させることを特徴とする請求項１
    記載の方法。
  3. 【請求項３】 フライアッシュを流動空気に暴露させた時のフライアッシュ
    の工程内アッシュ温度を測定すること、 測定された工程内アッシュ温度が少なくとも９００゜Ｆ（４８２℃）に達した
    時、流動空気に暴露されたフライアッシュの少なくとも一部を除去すること、 次いで、少なくとも一部の量のフライアッシュがアンモニヤ化合物が付着した
    粒子を含んでいる第２の量のフライアッシュを供給すること、および その後、第２の量のフライアッシュを少なくとも１，５００゜Ｆ（８１５℃）
    の温度の流動空気に暴露することを更に含む請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 フライアッシュを流動空気に暴露する前にフライアッシュを
    少なくとも３００゜Ｆ（１４８℃）の温度に予熱することを更に含む請求項１記
    載の方法。
  5. 【請求項５】 フライアッシュを流動空気に暴露した後で流動空気から熱を
    回収することを更に含む請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 流動空気から回収した熱を使用して、少なくとも一部の量の
    フライアッシュがアンモニヤ化合物が付着した粒子を含んでいる第２の量のフラ
    イアッシュを予熱すること、および 次いで、第２の量のフライアッシュを少なくとも１，５００゜Ｆ（８１５℃）
    の温度の流動空気に暴露することを更に含む請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 第２の量のフライアッシュを少なくとも３００゜Ｆ（１４８
    ℃）の温度に予熱することを特徴とする請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 流動空気から熱を回収した後で流動空気から粒状物質を除去
    することを更に含む請求項５記載の方法。
  9. 【請求項９】 流動空気から粒状物質を除去している時に流動空気を４００
    ゜Ｆ（２０４℃）以上に維持することを更に含む請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 流動空気から粒状物質を除去した後で粒状物質から熱を回
    収することを更に含む請求項８記載の方法。
  11. 【請求項１１】 粒状物質から回収した熱を使用して、少なくとも一部の量
    のフライアッシュがアンモニヤ化合物が付着した粒子を含んでいる第２の量のフ
    ライアッシュを予熱すること、および 次いで、第２の量のフライアッシュを少なくとも１，５００゜Ｆ（８１５℃）
    の温度の流動空気に暴露することを更に含む請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 第２の量のフライアッシュを少なくとも３００゜Ｆ（１４
    ８℃）の温度に予熱することを更に含む請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 フライアッシュを流動空気に暴露した後でフライアッシュ
    から熱を回収することを更に含む請求項１記載の方法。
  14. 【請求項１４】 フライアッシュから回収した熱を使用して、少なくとも一
    部の量のフライアッシュがアンモニヤ化合物が付着した粒子を含んでいる第２の
    量のフライアッシュを予熱すること、および 次いで、第２の量のフライアッシュを少なくとも１，５００゜Ｆ（８１５℃）
    の温度の流動空気に暴露することを更に含む請求項１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 第２の量のフライアッシュを少なくとも３００゜Ｆ（１４
    ８℃）の温度に予熱することを特徴とする請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 フライアッシュを流動空気に暴露する工程が、 開口部を具備した金属媒体を供給すること、 流動空気を該開口部を通過させること、および フライアッシュを該金属媒体に沈着させることを含む請求項１記載の方法。
  17. 【請求項１７】 開口部が１０ミクロン以下であることを特徴とする請求項
    １６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 流動空気を、毎分０〜約１０立方フィート（０．２８立方
    センチメートル）で通過させることを特徴とする請求項１６記載の方法。
  19. 【請求項１９】 フライアッシュを流動空気に暴露させた時のフライアッシ
    ュの工程内アッシュ温度を測定すること、および 測定された工程内アッシュ温度に応答して流動空気の流量を調節することを更
    に含む請求項１記載の方法。
  20. 【請求項２０】 フライアッシュに付着しているアンモニヤ化合物の量を削
    減する方法であって、 少なくとも一部の量のフライアッシュが、アンモニヤ化合物が付着した粒子を
    含んでいるフライアッシュの或る量を供給すること、および その量のフライアッシュを流動空気に暴露してフライアッシュを少なくとも９
    ００゜Ｆ（４８２℃）の温度に到達させることを含む方法。
  21. 【請求項２１】 フライアッシュに付着したアンモニヤ化合物の量を削減す
    る装置であって、 少なくともフライアッシュの一部が、粒子に付着したアンモニヤ化合物を含む
    粒子を含有するフライアッシュ源（１０）と、 開口部を有する金属媒体を含む処理ベッド（２０）を備えた加熱チャンバ（１
    ７）と、 加熱チャンバ（１７）とフライアッシュ源（１０）とに連通しているフライア
    ッシュ供給導管（１６）であって、フライアッシュ源（１０）からフライアッシ
    ュを加熱チャンバ（１７）の処理ベッド（２０）へ移送させるフライアッシュ供
    給導管（１６）と、 加熱空気源（４５）と、 加熱空気源（４５）と加熱チャンバ（１７）とに連通している空気供給導管（
    ５５）であって、加熱空気流を加熱チャンバ（１７）の処理ベッド（２０）へ供
    給し処理ベッド（２０）上のフライアッシュと加熱空気流とを接触させる空気供
    給導管（５５）と、 加熱チャンバ（１７）から加熱空気流を伝達する加熱チャンバ（１７）に連通
    している加熱空気導管（３７）と、 加熱チャンバ（１７）から加熱フライアッシュを移送する加熱チャンバ（１７
    ）に連通しているアッシュ除去導管（３１）とを備えている装置。
  22. 【請求項２２】 フライアッシュ供給導管（１６）を通過するフライアッシ
    ュを加熱する加熱装置（１５）を更に備えた請求項２１記載の装置。
  23. 【請求項２３】 アッシュ除去導管（３１）を通過する加熱フライアッシュ
    から熱を回収する熱回収ユニット（３２）を更に備えた請求項２１記載の装置。
  24. 【請求項２４】 フライアッシュ供給導管（１６）を通過するフライアッシ
    ュを加熱する加熱装置（１５）であって、加熱フライアッシュから熱回収ユニッ
    ト（３２）によって回収された熱を受け取る加熱装置（１５）を更に備えた請求
    項２３記載の装置。
  25. 【請求項２５】 加熱空気導管（３７）を通過する加熱空気流から熱を回収
    する熱回収ユニット（３５）を更に備えた請求項２１記載の装置。
  26. 【請求項２６】 フライアッシュ供給導管（１６）を通過するフライアッシ
    ュを加熱する加熱装置（１５）であって、加熱空気流から熱回収ユニット（３５
    ）によって回収された熱を回収する加熱装置（１５）を更に備えた請求項２５記
    載の装置。
  27. 【請求項２７】 加熱空気導管（３７）と連通している粒子フィルタ（３６
    ）であって、加熱チャンバ（１７）からの加熱空気流から粒状物質を除去する粒
    子フィルタ（３６）を更に備えた請求項２５記載の装置。
  28. 【請求項２８】 粒子フィルタ（３６）から粒状物質を移送する粒状物質導
    管（３３）を更に備えていて、第２熱回収ユニット（３２）が、粒状物質導管（
    ３３）を通過する粒状物質から熱を回収する請求項２７記載の装置。
  29. 【請求項２９】 加熱チャンバ（１７）から加熱空気流を受け取る加熱空気
    導管（３７）と連通している窒素酸化物処理システム（８１）を更に備えた請求
    項２５記載の装置。
  30. 【請求項３０】 媒体が金属材料で製造されていて、１０ミクロン以下の開
    口部を有していることを特徴とする請求項２１記載の装置。
  31. 【請求項３１】 処理ベッド（２０）上のフライアッシュの温度を測定する
    少なくとも１個の温度センサ（２８）と電気的接続しているコントローラ（２９
    ）と、 フライアッシュ源（１０）からフライアッシュ供給導管（１６）へのフライア
    ッシュの供給を調節する供給装置（１２）であって、処理ベッド（２０）上のフ
    ライアッシュの検知された温度に依存してフライアッシュの供給を調節する供給
    装置（１２）とを更に備えた請求項２１記載の装置。
  32. 【請求項３２】 処理ベッド（２０）上のフライアッシュの温度を測定する
    少なくとも１個の温度センサ（２８）と電気的接続しているコントローラ（２９
    ）と、 処理ベッド（２０）上のフライアッシュの検知された温度に依存して、加熱空
    気源（４５）から加熱チャンバ（１７）の処理ベッド（２０）への加熱空気の流
    速を調節するバルブ（７０）とを更に備えた請求項２１記載の装置。
  33. 【請求項３３】 フライアッシュ源（１０）内の通気ストーン（１３）であ
    って、空気供給ユニット（４９）から空気を受け取りフライアッシュを通気する
    通気ストーン（１３）を更に備えた請求項２１記載の装置。
  34. 【請求項３４】 加熱チャンバ（１７）の処理ベッド（２０）が下方に傾斜
    していることを特徴とする請求項２１記載の装置。
  35. 【請求項３５】 処理ベッド（２０）の下方領域が、加熱チャンバ（１７）
    からの加熱フライアッシュの流れを調節する遮断手段（２５）を具備したことを
    特徴とする請求項３４記載の装置。
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