JP2018531144A - 排ガスを処理する装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・周辺管に接続され、周辺ガスを前記チャンバおよび前記周辺管内に送風するように配置された第1の送風要素および前記周辺管を介して前記炉管に接続されるように構成されたチャンバであって、前記周辺管は、チャンバに接続された直径DP1を有する第1の部分と、下流端部を有する、第1の部分とは反対側の、直径DP2を有する第2の部分とを含み、炉管と連通するように意図されたチャンバと、
・粉末状化合物を輸送するための管であって、輸送ガスをこの輸送管内に、同時に周辺ガスの噴流に送風するように構成された第2送風要素に接続されるように意図され、前記輸送管は、直径DTおよび下流端部を有し、前記輸送管の下流端部が、周辺管の第1の部分と第2の部分との間の割線面内に位置するように、輸送管は、周辺管の前記第1の部分を同心かつ長手方向に貫通する管とを含む。
・チャンバに接続され、前記チャンバ内および周辺管内に周辺ガスを送風するように構成された第1の送風要素と、
・輸送管に接続され、前記輸送管に輸送ガスを送風するように構成された第2の送風要素と、
・輸送ガスの流れの方向に対して前記第2の送風要素の下流において、粉末状化合物のタンクおよび輸送管に接続され、輸送ガスが投与された粉末状化合物を駆動させるために構成された粉末状化合物を投与するための手段とをさらに含む。
・排ガス流量QFを有する前記排ガス中に前記粉末状除害化合物を輸送することを意図された質量流量QTを有する輸送ガスの噴流を注入するステップと、
・同時に、輸送ガスの噴流に対して周辺にガスの噴流を注入して、質量流量QPを有する周辺ガスの噴流の形成するステップとを含む。
・調節可能な流量を有する送風装置100(図示の例では横方向の送風装置)によって生成された輸送ガス110と呼ばれるガスの流れ。この輸送ガスの流れは、この輸送フローの経路上において、送風装置に接続された輸送管120内を循環し、粉末状化合物(図示せず)のタンクに接続された粉末状化合物を投与するためのシステム130があり、これによって輸送フローに粉末状化合物が充填される。
・調節可能な流量を有する送風装置200によって生成される周辺ガス210と呼ばれるガスの流れ。この周辺ガスの流れは、チャンバ230内に供給され、その後、このチャンバに接続された周辺管220内を循環する。
本発明に係る装置および方法の有効性を実証するために、様々な注入装置を考慮しながら、排ガスを含む炉管内の粉末状の消石灰の分布のデジタルシミュレーションを実施した。より正確には、本発明に係る装置およびその方法を用いて得られた石灰の分布を、同等な操作パラメータを用いて(換言すれば、炉管の形状、それを通過する排ガスの組成および速度、石灰輸送のためのダクトの位置および断面、ならびに理論的に計算される輸送空気の流量および石灰の流量を、排ガス中に存在する汚染物質の量に関して、石灰を捕捉する点における性能に従って設定することによって)、特許文献1の装置および方法で得られたものと比較した。
a)本発明に係る装置および方法。
b)特許文献1に従った装置および方法。
・比較例1:完璧な混合状態を表すと考えることができるパイロット設備。
・比較例2および3:先行技術に係る金属貫通ノズルを介して実施された粉末状消石灰を注入した工業設備。
・実施例:本発明の装置を用いて実施した消石灰を注入した工業設備。
パイロット設備は、完璧な場合、すなわち、測定される塵が存在せず、温度が反応領域全体にわたって完璧に分布し、デッド領域または乱れた領域が存在しない場合、化学量論比RS(投入時の水酸化カルシウムのモル数/SO2のモル数)に従って、SO2の転化率の変化を可能にした。このようなパイロット設備は、特許文献3にも記載されている。
・総流量:2Nm3/h
・温度:950℃
・SO2濃度:1500ppm
・CO2濃度:10体積%
・O2濃度:6体積%
燃焼残渣の燃焼が起こる後燃焼室(炉管)内に金属貫通ノズルを用いてパイロット設備で使用したのと同様の消石灰を15m/sの速度で注入した。
・総流量:46750Nm3/h
・平均温度:925℃
・平均SO2濃度:450ppm
・CO2濃度:15体積%
・O2濃度:10体積%
パイロット設備で使用したのと同様の消石灰を、後燃焼室(炉管)内の金属貫通ノズルを用いて15m/sの速度で注入した。
・総流量:140000Nm3/h
・平均温度:925℃
・平均SO2濃度:390ppm
・CO2濃度:15体積%
・O2濃度:8体積%
本発明の装置を用いて、パイロット設備で使用されたものと同様の消石灰を後燃焼室(炉管)に注入した。
・総流量:82000Nm3/h
・平均温度:900℃
・平均SO2濃度:395ppm
・O2濃度:17体積%
・CO2濃度:15体積%
・輸送管の直径DT:88.9mm
・周辺管222の第2の部分の直径DP2:107.1mm
・輸送空気の速度VT:15m/s
・周辺空気の速度VP:44m/s
・輸送空気の流量QT:420Nm3/h
・周辺空気の流量QP:290Nm3/h
Claims (24)
- 排ガスの汚染物質の除害のための粉末状化合物を炉管(500)に注入するための装置(10)であって、
周辺管(220)に接続され、周辺ガス(210)を前記チャンバおよび前記周辺管内に送風するように配置された第1の送風要素および前記周辺管を介して前記炉管に接続されるように構成されたチャンバ(230)と、
チャンバに接続された直径DP1を有する第1の部分(221)と、下流端部(222a)を有する、第1の部分とは反対側の、直径DP2を有する第2の部分(222)とを含み、炉管と連通するように意図された前記周辺管(220)と、
粉末状化合物を輸送するための管(120)であって、輸送ガス(110)を前記輸送管内に、同時に周辺ガスの噴流に送風するように構成された第2送風要素(100)に接続されるように意図され、前記輸送管は、直径DTおよび下流端部(101)を有する、管(120)とを備え、
前記輸送管の下流端部(121)が、前記周辺管の前記第1の部分と前記第2の部分との間の割線面内に位置するように、前記輸送管(120)は、前記周辺管の前記第1の部分(221)を同心かつ長手方向に貫通する、前記装置(10)において、
前記周辺管の前記第2の部分(DP2)は、前記周辺管の前記第2の部分の直径(DP2)以上の長さLを有し、前記輸送管(120)の直径(DT)および前記周辺管(222)の前記第2部分の直径(DP2)は、
の関係によって結ばれていることを特徴とする粉末状化合物を注入するための装置(10)。 - 前記周辺管の前記第2の部分の前記下流端部(222a)は、前記炉管に直接接続されている、請求項1に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
- 前記周辺管は、上流端部(224a)を備えた上流部(224)と、下流端部(225a)を備えた下流部(225)とを含み、前記直径DP2よりも小さい直径DP3を有する第3の部分(223)をさらに含み、前記上流端部は、前記周辺管の前記第2の部分の前記下流端部に接続されるように意図され、前記下流端部は、前記炉管に接続されるように意図される、請求項1に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
- 前記周辺管の前記第3の部分の前記下流端部(225a)は、前記炉管に直接接続されている、請求項3に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
- 前記周辺管の前記第3の部分の前記上流部分(224)は、円錐台の形状を有する、請求項3または請求項4に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
- 前記チャンバ(230)に接続され、前記チャンバ内および前記周辺管(220)内に周辺ガス(210)を送風するように構成された第1の送風要素(200)と、
前記輸送管(120)に接続され、前記輸送管に輸送ガス(110)を送風するように構成された第2の送風要素(100)と、
輸送ガスの流れの方向に対して前記第2の送風要素の下流において、粉末状化合物のタンクおよび輸送管に接続され、輸送ガスが投与された粉末状化合物を駆動させるために構成された粉末状化合物を投与するための手段(130)とをさらに含む、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の粉末状化合物を注入するための装置。 - 前記第1の送風要素(200)および前記第2の送風要素(100)は、前記第1送風要素(200)の流量と第2の送風要素(100)の流量を別々に調整することができる流量調整手段を含む、請求項6に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
- 粉末状化合物のタンクは、式aCaCO3・bMgCO3・xCaO・yMgO・zCa(OH)2・tMg(OH)2・ulを有するカルシウム−マグネシウム化合物のタンクであり、ここで、lは不純物を表し、a、b、x、y、z、tおよびuは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量に対してそれぞれ0〜100%、u≦5%の質量分率であり、質量分率の合計a+b+x+y+z+t+uは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量の100%に等しい、請求項6または請求項7に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
- 前記輸送ガスおよび/または前記周辺ガスは、好ましくは、互いに独立した、大気の周囲空気である、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
- 請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の粉末状除害化合物を注入するための少なくとも1つの装置を備えた炉管。
- 排ガスの汚染物質の除害用の粉末状化合物による炉管内の排ガスの処理方法であって、
排ガス流量QFを有する前記排ガス中に前記粉末状除害化合物を輸送することを意図された質量流量QTを有する輸送ガスの噴流を注入するステップと、
同時に、輸送ガスの噴流に対して周辺にガスの噴流を注入して、質量流量QPを有する周辺ガスの噴流の形成するステップとを含む方法において、
前記排ガスの前記質量流量に対する前記周辺ガスの前記質量流量が、0.05%〜0.25%の比QP/QFを形成することを特徴とする炉管内の排ガスの処理方法。 - 前記搬送ガスは速度VTを有し、前記周辺ガスは速度VPを有し、前記周辺ガスの速度VPは、2VT≦VP≦20VTに従って前記輸送ガスの速度VTの2倍〜20倍である、請求項11に記載の炉管内の排ガスの処理方法。
- 前記排ガスの質量流量QFに対して前記周辺ガスの質量流量QPに加えられる前記輸送ガスの質量流量QTが、0.1〜0.5%の比(QT+QP)/QFを形成する、請求項11または12に記載の炉管内の排ガスの処理方法。
- 前記粉末状化合物が質量流量QAで注入され、前記粉末状化合物の質量流量に対する前記輸送ガスの質量流量QTは、5〜10の比QT/QAを形成する、請求項11から請求項13までのいずれか1項に記載の炉管内の排ガスの処理方法。
- 輸送ガスおよび周辺ガスの噴流の注入は、炉管の内面で行われることを特徴とする請求項11から請求項14までのいずれか1項に記載の排ガスの処理方法。
- 処理される排ガスの温度は、850℃〜1150℃である、請求項11から請求項15までのいずれか1項に記載の排ガスの処理方法。
- 処理される排ガスの速度は、2m/s〜150m/s、好ましくは3〜50m/s、特に5〜30m/sである、請求項11から請求項16までのいずれか1項に記載の排ガスの処理方法。
- 輸送ガスおよび周辺ガスの噴流の速度は、互いに独立して調整される、請求項11から請求項17までのいずれか1項に記載の排ガスの処理方法。
- 前記輸送ガスおよび/または前記周辺ガスは、互いに独立した空気である、請求項11から請求項18までのいずれか1項に記載の排ガスの処理方法。
- 前記排ガスは、酸性ガス(すなわち、硫化および/またはハロゲン化されたもの)、重金属、フラン、ダイオキシンおよびそれらの混合物からなる群から選択される汚染物質を含む、請求項11から請求項19までのいずれか1項に記載の排ガスの処理方法。
- 前記酸性ガスは、SO2、SO3、HCl、HF、HBr、およびこれらの混合物からなる群から選択される汚染物質を含む、請求項20に記載の排ガスの処理方法。
- 前記粉末状除害化合物は、カルシウムおよびマグネシウムから選択されるアルカリ土類金属の炭酸塩、水酸化物および/または酸化物、またはそれらの混合物を含む、請求項11から請求項21までのいずれか1項に記載の排ガスの処理方法。
- 前記粉末状除害化合物は、式aCaCO3・bMgCO3・xCaO・yMgO・zCa(OH)2・tMg(OH)2・ulを有するカルシウム−マグネシウム化合物を含み、ここで、lは不純物を表し、a、b、x、y、z、tおよびuは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量に対してそれぞれ0〜100%、u≦5%の質量分率であり、質量分率の合計a+b+x+y+z+t+uは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量の100%に等しい、請求項11から請求項22までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記粉末状除害化合物は、50重量%を超える、特に90重量%を超えるCa(OH)2を含む、請求項11から請求項23までのいずれか1項に記載の排ガスの処理方法。
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