JP2013529545A - 燃焼排ガスの浄化及び再生利用システム及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本出願は、35U.S.C§119の下で、2010年6月28日出願の非仮出願番号第12/803,535号に対する優先権の利益を主張する継続出願である。
反応器と、
チャンネルから反応器まで排気燃焼排ガスを輸送するための、送達開口部を有するチャンネルを有する、循環システムと、
少なくとも触媒吸収剤を含む吸収剤添加システムであって、該触媒吸収剤は、気相へガス化され、反応器に送達され、効率的に燃焼排ガスを浄化するように、そのような方法で燃焼排ガスの複数の汚染物は、均質な気相−気相状態下で非毒性化合物を生成するために、触媒吸着剤と反応させることができる吸収剤添加システムと、を含む燃焼排ガス浄化システムを提供することによって達成される。
(A)燃焼排ガス循環システムのチャンネルの送達のための開口部から、反応器中へ燃焼排ガスを輸送するステップ。
(B)触媒追加システムの触媒吸収剤をその気相へガス化し、ガス化した触媒吸収剤を反応器中へ輸送するステップ。従って、触媒吸収剤、好ましくは気相アンモニアは、燃焼排ガスが反応器から出る際に、燃焼排ガスを浄化するように、汚染物質の除去のために燃焼排ガス中の汚染物質と反応させることができる。
(C)周囲空気中への浄化された燃焼排ガスの放出するステップ。
図1を参照すると、本発明の好ましい実施形態による燃焼排ガス浄化システムが示されており、ここで、燃焼排ガス浄化システムは、少なくとも、反応器10、燃焼排ガス循環システム20、及び吸着剤添加システム30を含む。
2NO+O2→2NO2
2NO2+NH3−H20→NH4NO3+HNO2
HNO2+NH3→NH4NO2
NH3−H20g(気体)+SO2g(気体)→NHHSO3S
2NH3−H20g(気体)+SO2g(気体)→(NH4)2SO3
NH4HSO3s+O2g→NH4HSO4s
NH4HSO4s+NH3→(NH4)2SO4
NH4HSO3s+NO2g→NH4HSO4s+NO
NH4NO3+NH4HSO3→(NH4)2SO4+HNO2g
HONOg+hv→OH+NO
OH+SO2→H2SO4
NH3+H2SO4→NH4HSO4
NH3+NH4HSO4→(NH4)2SO4
CO2+NH3−H2O→NH4HCO3
NH4HCO3+NH3→(NH4)2CO3
(A)燃焼排ガス循環システム20のチャンネルの送達開口部から反応器10中へ、燃焼排ガスを輸送するステップ。
(B)吸収剤追加システム30の触媒吸収剤をその気相へガス化し、ガス化した触媒吸収剤を反応器10中に輸送するステップ。従って、触媒吸収剤、好ましくは気相アンモニアは、燃焼排ガスが反応器を出る際に燃焼排ガスを浄化するように、汚染物質を除去するために、燃焼排ガス中の汚染物質と反応することが可能である。
(C)浄化した燃焼排ガスを周囲の空気中に排出するステップ。
Claims (34)
- 反応器と、
前記反応器へ少なくとも一つの廃棄燃焼排ガスを輸送するための、燃焼排ガス循環システムと、
少なくとも触媒吸収剤を含む吸収剤添加システムであって、前記触媒吸収剤が気相へガス化されており、前記燃焼排ガスの効果的な浄化のために前記一連の反応の後に、固体の状態で最終生成物を形成するために、均質な気相−気相状態及び160℃以下の反応温度の下で、それらの間で一連の反応を行なうために、前記燃焼排ガスの複数の汚染物質と前記触媒吸収剤を反応させるように前記反応器中へ送達される吸収剤添加システムとを含む、
燃焼排ガス浄化システム。 - 前記触媒吸収剤がアンモニアであり、前記アンモニアは、前記触媒吸収剤並びに前記燃焼排ガス中の前記汚染物質の間の反応率を増加させること、及び、前記そこからの最終生成物の非毒性化合物を形成するために、前記一連の反応へ含まれる反応物質としての、両方の触媒として適合される、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記触媒吸収剤が多段階方式で前記反応器中に送達され、前記反応器中の前記各段階は、他の前記主な標的ではない汚染物質と更に反応させる一方、前記燃焼排ガス中の標的汚染物質と主に反応させるために特定の反応条件を有する、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記触媒吸収剤をガス化するために用いられる熱交換ユニットを更に含み、前記熱交換ユニットは少なくとも二組の管を有し、前記反応器へ入る前にガス化されるように、前記燃焼排ガスと熱交換するための第二の前記管の組内を前期触媒吸収剤が流れる一方、前記燃焼排ガスは熱輸送媒体として前記管の第一の組内を流れる、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記燃焼排ガス中の粉塵及び前記最終生成物の固体化合物を除去するための前記反応器と連絡可能に接続するために用いられる粉塵除去器を更に含む、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記粉塵除去器が、前記粉塵及び前記最終生成物の前記固体化合物を除去するための粉塵除去装置及び、前記燃焼排ガスからの前記最終生成物の再利用のために、前記最終生成物の前記固体化合物のアンモニウム塩を更に分離するための固体生成物収集器を含む、請求項5に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記浄化した燃焼排ガスが前記反応器を出た後に、浄化された燃焼排ガスからの前記触媒吸収剤を分離するためのフォグ分離器を更に含む、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記浄化システムの複数のパラメータを監視及び収集するための監視システムを更に含み、前記反応器中へ入る前記触媒吸収剤の流速を自動的に追加及び制御するために、前記監視システムは、更に、前記吸収剤追加システムと電気的に結合している、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記燃焼排ガスが、前記熱交換ユニットに入る前には約120℃〜160℃の温度を有し、前記反応器へ入る前には約60℃〜80℃の温度を有し、前記浄化システムを出て空気中に排出される時には約25℃〜50℃の温度を有する、請求項4に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記燃焼排ガスの前記汚染物質が、SOx、NOx、CO2、HF、HCl、HNO3、H2S、H2SO4から成る群から選択され、一連の脱窒過程により除去される、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記燃焼排ガスの前記汚染物質が、前記反応器中の以下の一連の反応の化学反応式:
2NO+O2→2NO2
2NO2+NH3−H20→NH4NO3+HNO2
HNO2+NH3→NH4NO2
を有する一連の脱窒過程を介して除去される窒素酸化物を含む、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。 - 前記燃焼排ガスの前記汚染物質が硫黄酸化物を含み、前記硫黄酸化物が、酸−塩基反応、酸化反応、及び連鎖反応を含む一連の複合的化学過程を介して除去され、前記酸−塩基反応が以下の化学反応式を有し:
NH3−H20g(気体)+SO2g(気体)→NH4HSO3s
2NH3−H20g(気体)+SO2g(気体)→(H4)2SO3
前記酸化反応は以下の化学反応式を有し:
NH4HSO3s+O2g→NH4HSO4s
NH4HSO4s+NH3→(NH4)2SO4
NH4HSO3s+NO2g→NH4HSO4s+NO
NH4NO3+NH4HSO3→(NH4)2SO4+HNO2g
前記連鎖反応は以下の化学反応式:
HONOg+hv→OH+NO
OH+SO2→H2SO4
NH3+H2SO4→NH4HSO4
NH3+NH4HSO4→(NH4)2SO4
を有する、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。 - 前記燃焼排ガスの前記汚染物質は二酸化炭素を含み、前記二酸化炭素は以下の化学反応式:
CO2+NH3−H2O→NH4HCO3
NH4HCO3+NH3→(NH4)2CO3
を有する前記反応器中の脱炭素過程を介して除去される、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。 - 前記反応器がベンチュリ型反応器である、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記触媒吸収剤は、ガス化されたアンモニア及び酸素含有物質の混合物であり、前記ガス化されたアンモニア及び前記酸素含有物質の体積割合が0〜100である、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記酸素含有物質が、酸素、空気、酸化した空気、ガス化した過酸化水素及びオゾンから成る群から選択される、請求項15に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- 前記反応温度が好ましくは−30℃〜140℃である、請求項1に記載の燃焼排ガス浄化システム。
- (A)燃焼排ガスを反応器中へ輸送するステップと、
(B)前記燃焼排ガスを効果的に浄化するように固体状態の最終生成物を形成するために、均質化された気相−気相条件及び160℃以下の反応温度下で、それらの間で一連の反応を行なうために、その中の前記燃焼排ガスの二つ以上の汚染物質と反応するために、その気相へ触媒吸収剤をガス化し、前記ガス化した触媒吸収剤を前記反応器中へ輸送するステップと、
(C)前記浄化した燃焼排ガスを空気中に放出するステップと、を含む、燃焼排ガスの浄化方法。 - 前記触媒吸収剤がアンモニアであり、前記アンモニアが前記燃焼排ガス中の前記触媒吸収材及び前記汚染物質の間の反応率を増加させるための触媒、及び、そこからの前記最終生成物の非毒性化合物を形成するために前記一連の反応中に含まれる反応剤の両方として適合される、請求項18に記載の方法。
- 前記ステップ(B)において、前記触媒吸収剤が多段階方法で前記反応器中に送達され、前記反応器中の前記各段階は、前記他の主でない標的汚染物質と更に反応させる一方、前記燃焼排ガス中の標的汚染物質と主に反応させるための特定の反応条件を有する、請求項18に記載の方法。
- 前記触媒吸収剤をガス化するために熱交換ユニットを提供するステップと、熱輸送媒体として前記熱交換ユニットの熱交換の第一の組の管中へ前記燃焼排ガスを送達するステップと、前記反応器に入る前にガス化されるように、前記燃焼排ガスからの熱を交換するために前記熱交換器の第二の組の管中へ前記触媒吸収剤を送達するステップとを更に含む、請求項18に記載の方法。
- ステップ(C)の前に、前記反応器中の粉塵を除去するステップを更に含み、前記粉塵は前記燃焼排ガス中の飛灰を含み、前記反応器中の前記一連の反応からの前記最終生成物の得られた固相中に前記粉塵が飛灰を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記燃焼排ガスの再利用のために前記最終生成物を更に利用するように、前記最終生成物の前記得られた固相の固体アンモニウム塩を収集するステップを更に含む、請求項22に記載の方法。
- 前記燃焼排ガスの浄化のために、前記燃焼排ガスと前記触媒吸収剤を反応させた後、前記燃焼排ガスを浄化し、前記触媒吸収剤の前記触媒吸収剤を再利用するように、前記触媒吸収剤及び前記浄化された燃焼排ガスを分離するステップを更に含む、請求項18に記載の方法。
- 制御可能に前記吸収剤追加システムと電気的に結合している一方、前記浄化システムの任意の測定地点において、様々な反応条件及びパラメータを検出することを更に含む、請求項18に記載の方法。
- 前記反応器がベンチュリ型反応器である、請求項18に記載の方法。
- 前記燃焼排ガスが、前記熱交換ユニットに入る前は約120℃〜160℃の温度を有し、前記反応器に入る前は約60℃〜80℃の温度を有し、前記浄化システムを出て空気中に排出される際には約25℃〜50℃の温度を有する、請求項21に記載の方法。
- 前記燃焼排ガスの前記汚染物質が、SOx、NOx、CO2、HF、HC1、HNO3、H2S、H2SO4から成る群から選択され、脱窒の一連の過程によって除去される、請求項18に記載の方法。
- 前記燃焼排ガスの前記汚染物質が窒素酸化物を含み、前記窒素酸化物は、前記反応器中の、以下の化学反応式:
2NO+OO2→2NO2
2NO2+NH3−H20→NH4NO3+HNO2
HNO2+NH3→NH4NO2
を有する前記一連の反応の一連の脱窒過程を介して除去される、請求項18に記載の方法。 - 前記燃焼排ガスの前記汚染物質が硫黄酸化物を含み、前記硫黄酸化物は、酸−塩基反応、酸化反応及び連鎖反応を含む前記一連の反応の一連の複合化学過程を介して除去され、前記酸−塩基反応は以下の化学反応式を有し、
NH3−H20g(気体)+SO2g(気体)→NH4HSO3S
2NH3−H2Og(気体)+SO2g(気体)→(NH4)2SO3
前記酸化反応は、以下の化学反応式を有し、
NH4HSO3s+O2g→NH4HSO4s
NH4HSO4s+NH3→(NH4)2SO4
NH4HSO3s+NO2g→NH4HSO4s+NO
NH4NO3+NH4HSO3→(NH4)2SO4+HNO2g
前記連鎖反応は以下の化学反応式
HONOg+hv→OH+NO
OH+SO2→H2SO4
NH3+H2SO4→NH4HSO4
NH3+NH4HSO4→(NH4)2SO4
を有する、請求項18に記載の方法。 - 前記燃焼排ガスの前記汚染物質が二酸化炭素を含み、前記二酸化炭素は、以下の化学反応式:
CO2+NH3−H2O→NH4HCO3
NH4HCO3+NH3→(NH4)2CO3
を有する前記反応器内の脱炭素過程を介して除去される、請求項18に記載の方法 - 前記触媒吸収剤は、ガス化されたアンモニア及び酸素含有物質の混合物であり、前記ガス化されたアンモニア及び前記酸素含有物質の体積割合が0〜100である、請求項18に記載の方法。
- 前記酸素含有物質が、酸素、空気、酸化空気、ガス化した過酸化水素及びオゾンから成る群から選択される、請求項32に記載の方法。
- 前記反応温度が、好ましくは、−30℃〜140℃である、請求項18に記載の方法。
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