JP3393340B2 - 石炭燃焼ボイラからの硫黄の放出の減少 - Google Patents
石炭燃焼ボイラからの硫黄の放出の減少Info
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- C01F11/46—Sulfates
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、通常の石炭燃焼ボイラからのSOxの放出を
減少する方法、特に不当な問題を生ずるレベルで微粒子
を生成することなく、実用的なレベルのSOxの減少を達
成する方法を提供する。
減少する方法、特に不当な問題を生ずるレベルで微粒子
を生成することなく、実用的なレベルのSOxの減少を達
成する方法を提供する。
背景技術
石炭は、低放出、クリーン燃焼の操作のために将来に
希望を持たせる経済的な燃料として広く認められてい
る。事実、燃焼前に石炭の硫黄及び他の有害な成分を減
少させるだろう技術が、開発されつつある。さらに、石
炭の燃焼器は、高いレベルの焼焼能率並びに低いレベル
のNOx及びCOの発生のためにデザインされつつある。残
念なことに、これらの新しい技術は、大体、新しい設備
では最も有効且つ経済的であるが、コスト的に有効なや
り方で多くの現存のボイラには実行できない。
希望を持たせる経済的な燃料として広く認められてい
る。事実、燃焼前に石炭の硫黄及び他の有害な成分を減
少させるだろう技術が、開発されつつある。さらに、石
炭の燃焼器は、高いレベルの焼焼能率並びに低いレベル
のNOx及びCOの発生のためにデザインされつつある。残
念なことに、これらの新しい技術は、大体、新しい設備
では最も有効且つ経済的であるが、コスト的に有効なや
り方で多くの現存のボイラには実行できない。
微粒子の発生又はコストの高いしかも硫黄の少ない石
炭への変換に固有であると現在考えられている制限にか
かわらず、環境的に顕著なレベルにSOxを減少できる、
現存のしばしば古い石炭燃焼ボイラに適用できる技術
を、今必要としている。
炭への変換に固有であると現在考えられている制限にか
かわらず、環境的に顕著なレベルにSOxを減少できる、
現存のしばしば古い石炭燃焼ボイラに適用できる技術
を、今必要としている。
種々の技術が、化石燃料の燃焼ガスからSOx汚染の除
去のために存在している。これらは、従来のウエット及
びドライのスクラバ（例えばHolterらの米国特許第4061
476号及びWeltyの米国特許第4086324号参照）、並びに
炉吸収剤注入の最新の技術（例えばMichelfelderらの米
国特許第4440100号、Winskiの米国特許第4655148号及び
Torbovらの米国特許第4960577号参照）、FSI生成物の終
末過程（backend）の再循環（例えば、Gebhardらの米国
特許第4710305号）又は硫黄減少吸収剤のダクト工作物
（work）中への注入を含む。
去のために存在している。これらは、従来のウエット及
びドライのスクラバ（例えばHolterらの米国特許第4061
476号及びWeltyの米国特許第4086324号参照）、並びに
炉吸収剤注入の最新の技術（例えばMichelfelderらの米
国特許第4440100号、Winskiの米国特許第4655148号及び
Torbovらの米国特許第4960577号参照）、FSI生成物の終
末過程（backend）の再循環（例えば、Gebhardらの米国
特許第4710305号）又は硫黄減少吸収剤のダクト工作物
（work）中への注入を含む。
ウエット又はドライのスクラッバとは対照的に、これ
らの新しい技術は、顕著に低い投資コストで済みそして
少ないスペースを必要とするに過ぎないが、それらの化
学的な利用は、一般にスクラッバより少なく、さらにそ
れらの除去の能率は、概して適切にデザインされたスク
ラッバシステムの95−99％のSOxの除去に比べて、40−8
0％の範囲にある。
らの新しい技術は、顕著に低い投資コストで済みそして
少ないスペースを必要とするに過ぎないが、それらの化
学的な利用は、一般にスクラッバより少なく、さらにそ
れらの除去の能率は、概して適切にデザインされたスク
ラッバシステムの95−99％のSOxの除去に比べて、40−8
0％の範囲にある。
新しい米国のクリーンエア法の下では、これらの新し
い技術は、ウエット又はドライのスクラッバに必要な資
本の投資なしに、Ｉ相又はII相のSOx放出の要件に合致
するように、それらの経済的な寿命の終りに近い小さい
古い石炭燃焼ボイラに可能性をもたらすことができる。
い技術は、ウエット又はドライのスクラッバに必要な資
本の投資なしに、Ｉ相又はII相のSOx放出の要件に合致
するように、それらの経済的な寿命の終りに近い小さい
古い石炭燃焼ボイラに可能性をもたらすことができる。
これらの新しいSOxコントロール技術の広い応用に対
する一つの制限は、煙道ガス中のSOxと硫黄吸収剤との
反応から生ずる、炉の管、終末過程の熱交換器の表面、
微粒子採取装置及び灰処理システムに蓄積される固体の
増加である。概して、吸収剤は、僅か25−40％の吸収剤
の利用に解釈される、50−70％のSOx捕捉を行うため
に、２−３の範囲内の吸収剤対硫黄のモル比で加えられ
る必要があるだろう。吸収剤の添加並びに固体の吸収剤
−硫酸塩を形成する気体状SOxとそれらの反応から蓄積
される微粒子の増加は、操作する炉及び他のシステムの
能力を圧倒してしまう。そのため、これらのSOx除去の
技術の応用は、貧弱な減少（15−40％）又は低硫黄石炭
（例えば0.75％硫黄）の使用に制限されてしまう。他の
状況では、ボイラの微粒子採取装置及び灰処理へのコス
トのかかるアップグレードが要求され、そのため必要な
資本の投資を顕著に増大させる。
する一つの制限は、煙道ガス中のSOxと硫黄吸収剤との
反応から生ずる、炉の管、終末過程の熱交換器の表面、
微粒子採取装置及び灰処理システムに蓄積される固体の
増加である。概して、吸収剤は、僅か25−40％の吸収剤
の利用に解釈される、50−70％のSOx捕捉を行うため
に、２−３の範囲内の吸収剤対硫黄のモル比で加えられ
る必要があるだろう。吸収剤の添加並びに固体の吸収剤
−硫酸塩を形成する気体状SOxとそれらの反応から蓄積
される微粒子の増加は、操作する炉及び他のシステムの
能力を圧倒してしまう。そのため、これらのSOx除去の
技術の応用は、貧弱な減少（15−40％）又は低硫黄石炭
（例えば0.75％硫黄）の使用に制限されてしまう。他の
状況では、ボイラの微粒子採取装置及び灰処理へのコス
トのかかるアップグレードが要求され、そのため必要な
資本の投資を顕著に増大させる。
或る状況では、SOx放出要件に合致するために、低硫
黄石炭を単独又は新しいSOxコントロール技術とともに
燃焼することは、可能である。しかし、低硫黄石炭は、
概して硫黄含量が中程度又は高度の石炭に対してプレミ
アム付で売られ、全ての領域で経済的に入手できるとは
限らず、そして発熱量、灰及び金属の含量及びスラッグ
の特性の変動により炉の操業に影響を与える。
黄石炭を単独又は新しいSOxコントロール技術とともに
燃焼することは、可能である。しかし、低硫黄石炭は、
概して硫黄含量が中程度又は高度の石炭に対してプレミ
アム付で売られ、全ての領域で経済的に入手できるとは
限らず、そして発熱量、灰及び金属の含量及びスラッグ
の特性の変動により炉の操業に影響を与える。
発明の開示
石炭燃焼ボイラにおいてSOxを減少させる改良された
方法を提供するのが本発明の目的である。
方法を提供するのが本発明の目的である。
操業コストの増大を最小限にしつつ現存の石炭燃焼ボ
イラからのSOxの減少を環境的に顕著に増大できること
が、本発明の一つの態様のさらに特別な目的である。
イラからのSOxの減少を環境的に顕著に増大できること
が、本発明の一つの態様のさらに特別な目的である。
一部、除去されるSOx対ボイラにより生成される固体
（微粒子としての灰、硫酸塩及び未処理吸収剤）の比の
増加を達成することにより、現存する石炭燃焼ボイラか
らのSOxの減少を増加させることが、一つの態様におけ
る本発明のさらに特定の目的である。
（微粒子としての灰、硫酸塩及び未処理吸収剤）の比の
増加を達成することにより、現存する石炭燃焼ボイラか
らのSOxの減少を増加させることが、一つの態様におけ
る本発明のさらに特定の目的である。
これら及び他の目的は、本発明により達成され、一つ
の態様では、石炭燃焼ボイラにより生成されるSOxを低
下させる方法を提供し、その方法は、連続的な水相及び
不連続的な流体炭化水素相よりなる乳化したポンプで移
送できる燃料により少なくとも一部の石炭を置き換え、
そして燃焼流出液をSOx減少剤と接触させることよりな
る。特に、本発明は、複数のバーナよりなる石炭燃焼ボ
イラにより生成されるSOxを減少する方法を提供し、方
法は、バーナの少なくとも一つとして、乳化されたポン
プで移送可能な燃料を燃焼できるバーナを設け、該バー
ナの少なくとも一つに、10−70％の連続的な水相及び少
なくとも１％の硫黄を含む不連続的な流体の炭化水素相
よりなる乳化した燃料を供給し、該燃料を燃焼し、それ
によりSOxを含む燃焼流出液を生じ、そして燃焼流出液
を、カルシウム、マグネシウム、バリウム、ナトリウム
及びアルミニウムの水酸化物、酸化物及び炭酸塩並びに
これらの混合物からなる群から選ばれるSOx吸収剤と接
触させることよりなる。
の態様では、石炭燃焼ボイラにより生成されるSOxを低
下させる方法を提供し、その方法は、連続的な水相及び
不連続的な流体炭化水素相よりなる乳化したポンプで移
送できる燃料により少なくとも一部の石炭を置き換え、
そして燃焼流出液をSOx減少剤と接触させることよりな
る。特に、本発明は、複数のバーナよりなる石炭燃焼ボ
イラにより生成されるSOxを減少する方法を提供し、方
法は、バーナの少なくとも一つとして、乳化されたポン
プで移送可能な燃料を燃焼できるバーナを設け、該バー
ナの少なくとも一つに、10−70％の連続的な水相及び少
なくとも１％の硫黄を含む不連続的な流体の炭化水素相
よりなる乳化した燃料を供給し、該燃料を燃焼し、それ
によりSOxを含む燃焼流出液を生じ、そして燃焼流出液
を、カルシウム、マグネシウム、バリウム、ナトリウム
及びアルミニウムの水酸化物、酸化物及び炭酸塩並びに
これらの混合物からなる群から選ばれるSOx吸収剤と接
触させることよりなる。
一つの態様によれば、本発明は、燃焼ガスを生成する
ための石炭バーナ、燃焼ガスと接触するためのSOx減少
剤を導入する手段及び燃焼ガスから微粒子を除く手段を
有するボイラ中でSOxを減少させる方法において、ボイ
ラ中に水中油型のエマルションを燃焼可能な少なくとも
１個のバーナを設置し、そして除去SOx対生成する微粒
子の比を増大させるのに十分な量の水中油型エマルショ
ンを燃焼させることを含む。
ための石炭バーナ、燃焼ガスと接触するためのSOx減少
剤を導入する手段及び燃焼ガスから微粒子を除く手段を
有するボイラ中でSOxを減少させる方法において、ボイ
ラ中に水中油型のエマルションを燃焼可能な少なくとも
１個のバーナを設置し、そして除去SOx対生成する微粒
子の比を増大させるのに十分な量の水中油型エマルショ
ンを燃焼させることを含む。
好ましい態様によれば、エマルションは、油相として
ビチューメンを含み、そして特に２％より多い概して2.
4−2.9％の硫黄含量を有するベネズエラビチューメンに
基づくタイプのものであり、この形でのOrimulsionとし
て市販されている。これらの燃料は、ここでは燃料エマ
ルションとして記載され、概して0.5％より少ない例え
ば0.01−0.30％の灰含量を有する。
ビチューメンを含み、そして特に２％より多い概して2.
4−2.9％の硫黄含量を有するベネズエラビチューメンに
基づくタイプのものであり、この形でのOrimulsionとし
て市販されている。これらの燃料は、ここでは燃料エマ
ルションとして記載され、概して0.5％より少ない例え
ば0.01−0.30％の灰含量を有する。
SOxの減少は、方法の任意の点で（燃焼の前又は
後）、任意の物理的な形で（ウエット又はドライ）、そ
して任意の媒体で（空気、水又は油）、沈殿物形成剤を
導入することにより達成できる。
後）、任意の物理的な形で（ウエット又はドライ）、そ
して任意の媒体で（空気、水又は油）、沈殿物形成剤を
導入することにより達成できる。
図面の簡単な説明
本発明は、以下の詳細な説明が図とともに読まれると
き、より良く理解されそしてその利点はさらに明らかに
なるだろう。
き、より良く理解されそしてその利点はさらに明らかに
なるだろう。
図は、本発明による概略的な方法の構成である。
発明を実施するための最良の形態
本発明は、石炭燃焼ボイラのためのSOxの減少におけ
る詳細に記載されそして長い間の制限が、コストを上げ
ることなく石炭を少なくとも部分的に置換することによ
り、特定の群の燃料の採用により、十分には克服されな
いが、緩和されるという理解に基づく。
る詳細に記載されそして長い間の制限が、コストを上げ
ることなく石炭を少なくとも部分的に置換することによ
り、特定の群の燃料の採用により、十分には克服されな
いが、緩和されるという理解に基づく。
本発明は、コストの高い低硫黄石炭の使用又は燃焼前
の硫黄含量を減少させる高価な技術に頼ることなく、可
能であると今まで認められていたのより高いSOx除去の
達成を微粒子の比で行わせる。
の硫黄含量を減少させる高価な技術に頼ることなく、可
能であると今まで認められていたのより高いSOx除去の
達成を微粒子の比で行わせる。
本発明で有用な燃料（燃料エマルション）は、非常に
粘度が高いが液状（しばしばかなりの温度例えば25−10
0℃への加熱により）の炭化水素の水中油型のエマルシ
ョンである。これらの燃料は、石炭を完全に又は部分的
に置換して使用でき、そして例えば北米、メキシコ、ベ
ネズエラ及び中東で生成することが知られているフィー
ルドを含む任意の源から由来するビチューメンを含む。
これらのビチューメンは、概して高い密度、並びに約10
度以下例えば約７−９度のAPIのAPI重力を有する。５％
までの硫黄含量は、普通であり、１−４％のそれが一般
的である。これは、無機及び／又は有機の硫黄の形で存
在し、そして本発明は、その何れか又は両者を含むビチ
ューメンの使用を行うために使用できる。
粘度が高いが液状（しばしばかなりの温度例えば25−10
0℃への加熱により）の炭化水素の水中油型のエマルシ
ョンである。これらの燃料は、石炭を完全に又は部分的
に置換して使用でき、そして例えば北米、メキシコ、ベ
ネズエラ及び中東で生成することが知られているフィー
ルドを含む任意の源から由来するビチューメンを含む。
これらのビチューメンは、概して高い密度、並びに約10
度以下例えば約７−９度のAPIのAPI重力を有する。５％
までの硫黄含量は、普通であり、１−４％のそれが一般
的である。これは、無機及び／又は有機の硫黄の形で存
在し、そして本発明は、その何れか又は両者を含むビチ
ューメンの使用を行うために使用できる。
ビチューメンは、その目的のために有効な任意の装置
である乳化器に通す。エマルションは、好ましくは水中
ビチューメンの型のものであり、そしてここでは燃料エ
マルションと呼ばれる。両方のタイプのエマルションの
特性ともに、ビチューメン中水又は複合物の何れかとし
て特徴づけられるエマルションを使用することも本発明
の範囲内にある。これらの他のエマルションの形の一つ
を使用する或る状況に良い理由が存在する。
である乳化器に通す。エマルションは、好ましくは水中
ビチューメンの型のものであり、そしてここでは燃料エ
マルションと呼ばれる。両方のタイプのエマルションの
特性ともに、ビチューメン中水又は複合物の何れかとし
て特徴づけられるエマルションを使用することも本発明
の範囲内にある。これらの他のエマルションの形の一つ
を使用する或る状況に良い理由が存在する。
ビチューメン状炭化水素は、それらの粘度の高い性質
のために、概してそれらを油井から取り出すためには特
別の手段を要する。ベネズエラからのオリノコ原油の場
合、水及び界面活性剤（ときには水蒸気とともに）が、
油井中にポンプで運ばれて、ビチューメンを軟化し乳化
する。エマルションは、地表にポンプで汲み出され、そ
こで、水中のビチューメンのエマルションは、破壊され
（概して加圧下の加熱により）、ビチューメン及び水の
相に分離されそして再乳化される。オリノコ原油のエマ
ルションは、商標Orimulsionの下で市販されている。こ
れらは、安定な水中ビチューメン型のエマルションであ
り、そして本発明による使用前の再乳化を通常必要とし
ない。しかし、これは、厳密に守ることはなく、例えば
水相の少なくとも一部を取り去りそしてそれを本発明の
目的にさらに適合できるものと置き換えるための理由が
ある。
のために、概してそれらを油井から取り出すためには特
別の手段を要する。ベネズエラからのオリノコ原油の場
合、水及び界面活性剤（ときには水蒸気とともに）が、
油井中にポンプで運ばれて、ビチューメンを軟化し乳化
する。エマルションは、地表にポンプで汲み出され、そ
こで、水中のビチューメンのエマルションは、破壊され
（概して加圧下の加熱により）、ビチューメン及び水の
相に分離されそして再乳化される。オリノコ原油のエマ
ルションは、商標Orimulsionの下で市販されている。こ
れらは、安定な水中ビチューメン型のエマルションであ
り、そして本発明による使用前の再乳化を通常必要とし
ない。しかし、これは、厳密に守ることはなく、例えば
水相の少なくとも一部を取り去りそしてそれを本発明の
目的にさらに適合できるものと置き換えるための理由が
ある。
ビチューメン炭化水素のエマルションを製造するのに
使用できる技術の代表的なものは、全てHayesらの米国
特許第4618348、4684372及び4886519号に記載されたも
のであり、その記述は、ここに参考として引用される。
使用できる技術の代表的なものは、全てHayesらの米国
特許第4618348、4684372及び4886519号に記載されたも
のであり、その記述は、ここに参考として引用される。
連続的な水相中のビチューメンの好適なエマルション
を製造するのに、ビチューメンは、エマルションを形成
するのに有効な任意の量の水の添加により乳化できる。
概して、30−70％の水（最終のエマルションの容量当
り）を加え（ライン12によるように）、そしてビチュー
メン（ライン14により加えられる）をそのなかに完全に
しかも細かく分散する。より多くの量の水が望まれる
（これらの量の約10倍まで、例えば２−５倍）とき、乳
化前に一部のみを加えそして後で残りに単にブレンドす
ることが一層有効である。有効な分散は、好適な装置例
えばロータリ（例えば遠心分離ポンプ）、機械的又は静
的、動的或は他の乳化装置により達成される。望ましく
は、ビチューメンは、乳化前に流体の状態に加熱され
る。多数の周知の化学的又は生物学的な界面活性剤の任
意の一つが加えられて、水が連続相である水中ビチュー
メン型のエマルションの安定性を確実にする。
を製造するのに、ビチューメンは、エマルションを形成
するのに有効な任意の量の水の添加により乳化できる。
概して、30−70％の水（最終のエマルションの容量当
り）を加え（ライン12によるように）、そしてビチュー
メン（ライン14により加えられる）をそのなかに完全に
しかも細かく分散する。より多くの量の水が望まれる
（これらの量の約10倍まで、例えば２−５倍）とき、乳
化前に一部のみを加えそして後で残りに単にブレンドす
ることが一層有効である。有効な分散は、好適な装置例
えばロータリ（例えば遠心分離ポンプ）、機械的又は静
的、動的或は他の乳化装置により達成される。望ましく
は、ビチューメンは、乳化前に流体の状態に加熱され
る。多数の周知の化学的又は生物学的な界面活性剤の任
意の一つが加えられて、水が連続相である水中ビチュー
メン型のエマルションの安定性を確実にする。
改善された燃焼のための大きな表面積をもたらすのに
有効な小さい小滴のサイズを得るのが好ましい。約250
ミクロン以下そしてさらに好ましくは10−100ミクロン
の範囲の平均小滴サイズを得るのが好ましい。このサイ
ズの範囲は、合理的なエネルギー入力及び界面活性剤の
レベルでエマルションの安定性を保障しつつ、燃焼のた
めの有効な表面積を保たせる。望ましくは、５％より少
ない小滴は、100ミクロンを超え、そして好ましくはこ
れは、２％より少ないように維持される。
有効な小さい小滴のサイズを得るのが好ましい。約250
ミクロン以下そしてさらに好ましくは10−100ミクロン
の範囲の平均小滴サイズを得るのが好ましい。このサイ
ズの範囲は、合理的なエネルギー入力及び界面活性剤の
レベルでエマルションの安定性を保障しつつ、燃焼のた
めの有効な表面積を保たせる。望ましくは、５％より少
ない小滴は、100ミクロンを超え、そして好ましくはこ
れは、２％より少ないように維持される。
有効なSOx減少剤の中に、SOxを除去しそして結合され
た形で除去したSOxを含む分離可能な固体を生成するた
めに、燃焼前、その間又はその後に導入できる当業者に
周知の任意の物質がある。好適な剤は、この目的に有効
なカルシウム、マグネシウム、アルミニウム、バリウ
ム、ナトリウムなどの塩、水酸化物及び酸化物である。
上記の文献は、この点に関しここに引用される。特に有
用なのは、カルシウム及びマグネシウムの炭酸塩、水酸
化物及び酸化物、並びに天然の鉱物例えばこれらの一種
又は両方を含むドロマイトである。
た形で除去したSOxを含む分離可能な固体を生成するた
めに、燃焼前、その間又はその後に導入できる当業者に
周知の任意の物質がある。好適な剤は、この目的に有効
なカルシウム、マグネシウム、アルミニウム、バリウ
ム、ナトリウムなどの塩、水酸化物及び酸化物である。
上記の文献は、この点に関しここに引用される。特に有
用なのは、カルシウム及びマグネシウムの炭酸塩、水酸
化物及び酸化物、並びに天然の鉱物例えばこれらの一種
又は両方を含むドロマイトである。
所望ならば、ビチューメンは、その記述が参考として
ここに引用される米国特許出願第616610号に記載された
ように、硫黄を除くために予備処理できる。その記述に
よれば、燃料は、バーナに供給されるとき燃料中に可溶
性及び／又は不溶性のSOx減少剤を有することができ
る。これらは、油相及び／又は水相中にある。
ここに引用される米国特許出願第616610号に記載された
ように、硫黄を除くために予備処理できる。その記述に
よれば、燃料は、バーナに供給されるとき燃料中に可溶
性及び／又は不溶性のSOx減少剤を有することができ
る。これらは、油相及び／又は水相中にある。
SOx減少剤は、空気或は水とともに、必要に応じ燃焼
ガス中（例えば炉、ボイラ又は熱交換器の対流帯中、又
は空気加熱器後のダクト工作物中）に加えられるか、又
はそれらは、油相或は水相又はその両者に何れかで燃料
の一部として加えられる。例えば、概して10として示さ
れる市販の石炭燃焼ボイラを表す図を参照。それは、少
なくともその１個が本発明による燃料エマルションを燃
焼するように適合された複数のバーナ20、22及び24を有
する。例えば、１個又は２個のバーナ例えば20及び／又
は22は、低装入条件中石炭を燃焼させることができ、第
三のもの例えば24（及び恐らく）は、十分に近い装入条
件下で燃料エマルションを燃焼する。高い装入で１個以
上の燃料エマルションバーナを使用することにより、現
存のボイラは、全ての石炭燃焼バーナを使用するとき可
能であるのよりも多くのSOxを吸収剤導入により除くよ
うに改良できる。SOx減少剤は、火炎帯30及び煙突70の
間の任意の好適な位置で注入できる。例えば、それは、
バーナ20、22又は24の任意のものに供給される燃料、又
は任意の段階での燃焼空気の一部として加えることがで
きる。又、それは、炉の領域例えば32で、熱交換器領域
34例えば36で、対流パス領域38例えば39で、加えること
ができる。それは、又排気サイド42或は空気供給サイド
42'の空気加熱器40、ダクト50例えば52で又は静電気沈
殿器60例えば62で加えることができる。或る場合には、
或るものを燃料の一部として加えそして或るものを燃焼
ガスに加えることが望ましい。他の場合では、それは、
油相と水相との間に分割できる。これらのやり方は、特
別な段階でそれらの最高のインパクトをもたらす化学品
及び化学的な形に最大の有効性を達成するのに特に望ま
しい。
ガス中（例えば炉、ボイラ又は熱交換器の対流帯中、又
は空気加熱器後のダクト工作物中）に加えられるか、又
はそれらは、油相或は水相又はその両者に何れかで燃料
の一部として加えられる。例えば、概して10として示さ
れる市販の石炭燃焼ボイラを表す図を参照。それは、少
なくともその１個が本発明による燃料エマルションを燃
焼するように適合された複数のバーナ20、22及び24を有
する。例えば、１個又は２個のバーナ例えば20及び／又
は22は、低装入条件中石炭を燃焼させることができ、第
三のもの例えば24（及び恐らく）は、十分に近い装入条
件下で燃料エマルションを燃焼する。高い装入で１個以
上の燃料エマルションバーナを使用することにより、現
存のボイラは、全ての石炭燃焼バーナを使用するとき可
能であるのよりも多くのSOxを吸収剤導入により除くよ
うに改良できる。SOx減少剤は、火炎帯30及び煙突70の
間の任意の好適な位置で注入できる。例えば、それは、
バーナ20、22又は24の任意のものに供給される燃料、又
は任意の段階での燃焼空気の一部として加えることがで
きる。又、それは、炉の領域例えば32で、熱交換器領域
34例えば36で、対流パス領域38例えば39で、加えること
ができる。それは、又排気サイド42或は空気供給サイド
42'の空気加熱器40、ダクト50例えば52で又は静電気沈
殿器60例えば62で加えることができる。或る場合には、
或るものを燃料の一部として加えそして或るものを燃焼
ガスに加えることが望ましい。他の場合では、それは、
油相と水相との間に分割できる。これらのやり方は、特
別な段階でそれらの最高のインパクトをもたらす化学品
及び化学的な形に最大の有効性を達成するのに特に望ま
しい。
燃料エマルションが、それ単独或は石炭とともに液体
燃料を燃焼するように改変された現存の石炭燃焼ボイラ
でSOx減少剤の添加とともに燃焼でき、そして炉、終末
過程システム及び環境に不当な灰の負荷なしに許容でき
るレベルにSOx放出を減少できることは、本発明の新規
な特徴である。
燃料を燃焼するように改変された現存の石炭燃焼ボイラ
でSOx減少剤の添加とともに燃焼でき、そして炉、終末
過程システム及び環境に不当な灰の負荷なしに許容でき
るレベルにSOx放出を減少できることは、本発明の新規
な特徴である。
本発明は、燃料エマルションが2.4−2.9％一般に2.7
％の範囲で硫黄を含むという事実にかかわらず、SOx減
少対微粒子負荷の大きな利益を達成する。SOx減少化学
品の添加により生成する固体の微粒子プラス燃料エマル
ションの灰含量（重量で0.04−0.30％一般に0.21％）
は、驚くほど低い。これは、0.75−３％又はそれ以上の
硫黄含量及び６−12％の灰含量を一般に有する中度から
高度の硫黄含有石炭に対照的である。従って、たとえ燃
料エマルションが広い範囲の石炭に匹敵する硫黄含量を
有していても、灰含量が非常に低い（即ち0.3％より低
い）ので、燃料エマルションは、硫黄減少吸収剤の添加
なしに基本石炭の燃焼から生ずるものより、炉への灰負
荷の顕著な増加を生ずることなく、最近のSOx除去技術
の任意のものにより燃焼できる。
％の範囲で硫黄を含むという事実にかかわらず、SOx減
少対微粒子負荷の大きな利益を達成する。SOx減少化学
品の添加により生成する固体の微粒子プラス燃料エマル
ションの灰含量（重量で0.04−0.30％一般に0.21％）
は、驚くほど低い。これは、0.75−３％又はそれ以上の
硫黄含量及び６−12％の灰含量を一般に有する中度から
高度の硫黄含有石炭に対照的である。従って、たとえ燃
料エマルションが広い範囲の石炭に匹敵する硫黄含量を
有していても、灰含量が非常に低い（即ち0.3％より低
い）ので、燃料エマルションは、硫黄減少吸収剤の添加
なしに基本石炭の燃焼から生ずるものより、炉への灰負
荷の顕著な増加を生ずることなく、最近のSOx除去技術
の任意のものにより燃焼できる。
さらに、燃料又はFSIに加えられる吸収剤の使用は、
ビチューメン、原油、残存燃料にしばしば見出せる金属
からのスラッギング又は腐食をコントロールする利点を
さらに有する。
ビチューメン、原油、残存燃料にしばしば見出せる金属
からのスラッギング又は腐食をコントロールする利点を
さらに有する。
本発明のSOx除去技術の適用により、古いそして小さ
い石炭燃焼ボイラにも低コスト且つ高硫黄燃料を使用す
ることが可能となり、さらに石炭と競争できるような価
格の燃料エマルションを使用できることより操業コスト
を低下させる利点も有する。
い石炭燃焼ボイラにも低コスト且つ高硫黄燃料を使用す
ることが可能となり、さらに石炭と競争できるような価
格の燃料エマルションを使用できることより操業コスト
を低下させる利点も有する。
実施例
以下の実施例は、本発明をさらに示しそして説明する
ために提供され、そして全ての点で制限するものと考え
てはならない。他に指示されない限り、全ての部及び％
は、重量に基づき、そして記載された工程の特別な段階
における重量に基づく。
ために提供され、そして全ての点で制限するものと考え
てはならない。他に指示されない限り、全ての部及び％
は、重量に基づき、そして記載された工程の特別な段階
における重量に基づく。
実施例 １
この実施例は、石炭燃焼ボイラによるSOx生成におけ
る減少を記述している。
る減少を記述している。
一つの操業において、石炭は、60万Bti（MMbtu）テス
ト燃焼器中で一連の石炭バーナに供給される。石炭は、
以下の分析値を有する。
ト燃焼器中で一連の石炭バーナに供給される。石炭は、
以下の分析値を有する。
１ポンド当りのBtu 13432
水分（％） 1.2
硫黄 2.8
灰分（％） 9.6
燃焼すると、ボイラは、燃焼した石炭の各100万Btu当り
7.2Lbs/kgの灰を生成し、そして4.2Lbs/MMbtuのSOxレベ
ルをもたらした。炉中に2.2のCa:Sの比で20％炭酸カル
シウムのスラリーを注入することにより、SOxは60％減
少した。合計18.6Lbsの廃物を、燃焼した石炭の各MMbtu
当り集めた。これは、7.2Lbs/MMbtuの基本石炭灰負荷よ
り15％の増加、又は吸収剤なしの基本石炭の固体負荷の
2.5倍を示す。それ故、除去されたSO2対発生した微粒子
の比は、0.135LbsSO2/Lbs微粒子である。
7.2Lbs/kgの灰を生成し、そして4.2Lbs/MMbtuのSOxレベ
ルをもたらした。炉中に2.2のCa:Sの比で20％炭酸カル
シウムのスラリーを注入することにより、SOxは60％減
少した。合計18.6Lbsの廃物を、燃焼した石炭の各MMbtu
当り集めた。これは、7.2Lbs/MMbtuの基本石炭灰負荷よ
り15％の増加、又は吸収剤なしの基本石炭の固体負荷の
2.5倍を示す。それ故、除去されたSO2対発生した微粒子
の比は、0.135LbsSO2/Lbs微粒子である。
比較のために、Orimulsionとして市販されておりそし
て以下の分析値を有する乳化燃料を燃焼する。
て以下の分析値を有する乳化燃料を燃焼する。
部（重量）
水分 28.56
炭素 60.85
水素 7.12
硫黄 2.69
窒素 0.48
酸素 0.09
灰分 0.21
100.00
１ポンド当りのBtu金属（ppm） 13100
Ｖ 324
Ni 74
Fe 14
Na 78
Mg 473
比重（゜API） 8.6
引火点（℃） 102
蒸留（％容量）
IBP−343（℃） 10.9
小滴サイズ分布
平均サイズ（ミクロン） 15.5
見かけ粘度
（30℃でのcp）
10 l/s 932
50 690
100 582
燃焼ガスは、上記と同じやり方及び同じ速度でSOx減
少剤により処理される。4.1Lbs/MMbtuのSOxレベルは、6
0％減少する。この場合の合計の微粒子は、燃焼した燃
料のMMbtu当り11.43Lbsに過ぎない。これは、7.2Lbs/MM
btuの基本石炭灰負荷に基づいて58％の増加に過ぎない
ことを表す。それ故、微粒子1Lb当りの除去されるSO2の
比は、0.21に増大する。
少剤により処理される。4.1Lbs/MMbtuのSOxレベルは、6
0％減少する。この場合の合計の微粒子は、燃焼した燃
料のMMbtu当り11.43Lbsに過ぎない。これは、7.2Lbs/MM
btuの基本石炭灰負荷に基づいて58％の増加に過ぎない
ことを表す。それ故、微粒子1Lb当りの除去されるSO2の
比は、0.21に増大する。
従って、炉の吸収剤注入と燃料エマルションの燃焼と
の組合せが、一般に、同様な硫黄含量の石炭の燃焼並び
に炉の吸収剤の注入よりも、炉、熱交換表面、終末過
程、微粒子採取装置及び灰処理装置に対する遥かに低い
固体負荷をもたらすことは、明らかであろう。従って、
コストの高いスクラッバ技術を要することなくSOx放出
の目標に合致しつつ、固体採取及び処理及び廃棄装置に
おけるコストの高いアップグレードの必要なしに石炭燃
焼ユニットにおいて低コストの燃料エマルション及び低
コストの炉吸収剤の注入を使用することができる。
の組合せが、一般に、同様な硫黄含量の石炭の燃焼並び
に炉の吸収剤の注入よりも、炉、熱交換表面、終末過
程、微粒子採取装置及び灰処理装置に対する遥かに低い
固体負荷をもたらすことは、明らかであろう。従って、
コストの高いスクラッバ技術を要することなくSOx放出
の目標に合致しつつ、固体採取及び処理及び廃棄装置に
おけるコストの高いアップグレードの必要なしに石炭燃
焼ユニットにおいて低コストの燃料エマルション及び低
コストの炉吸収剤の注入を使用することができる。
上記の記述は、本発明をいかに行うかを当業者に教示
する目的のためであり、そしてこの記述を読んで当業者
に明らかになるだろうその全ての自明の変化及び修飾を
詳細に述べることを、目指していない。全てのこれら合
理的な変化及び修飾は、以下の請求の範囲により規定さ
れる本発明の範囲内に含まれることを目的としている。
する目的のためであり、そしてこの記述を読んで当業者
に明らかになるだろうその全ての自明の変化及び修飾を
詳細に述べることを、目指していない。全てのこれら合
理的な変化及び修飾は、以下の請求の範囲により規定さ
れる本発明の範囲内に含まれることを目的としている。
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ２３Ｊ 15/00 ＺＡＢ Ｆ２３Ｊ 15/00 ＺＡＢＢ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01B 17/60
B01D 53/50
Claims (13)
- 【請求項１】複数のバーナよりなる石炭燃焼ボイラによ
り生成されるSOxを減少する方法において、 バーナの少なくとも一つとして、乳化されたポンプで移
送可能な燃料を燃焼できるバーナを設け、 該バーナの少なくとも一つに、10−70％の連続的な水相
及び少なくとも１％の硫黄を含む不連続的な流体の炭化
水素相よりなる乳化されたポンプで移送可能な燃料を供
給し、 該燃料を燃焼し、それによりSOxを含む燃焼流出液を生
じさせ、そして 燃焼流出液を、カルシウム、マグネシウム、バリウム、
ナトリウム及びアルミニウムの水酸化物、酸化物及び炭
酸塩並びにこれらの混合物からなる群から選ばれるSOx
吸収剤と接触させることよりなる方法。 - 【請求項２】SOx吸収剤の少なくとも一部が燃料ととも
に注入される請求項１の方法。 - 【請求項３】SOx吸収剤の少なくとも一部が燃料の油相
とともに注入される請求項２の方法。 - 【請求項４】SOx吸収剤の少なくとも一部が燃料の水相
とともに注入される請求項２の方法。 - 【請求項５】SOx吸収剤の少なくとも一部が水相混合物
とともに注入される請求項１の方法。 - 【請求項６】SOx吸収剤の少なくとも一部が燃焼流出液
中に無水で注入される請求項１の方法。 - 【請求項７】SOx吸収剤の少なくとも一部が熱交換器の
対流帯中に注入される請求項１の方法。 - 【請求項８】SOx吸収剤の少なくとも一部が空気加熱器
の部分後ダクト工作物中に注入される請求項１の方法。 - 【請求項９】ボイラを通る全固体負荷が基線石炭灰負荷
の125％の増加より小さい請求項１の方法。 - 【請求項１０】水中油型のエマルション燃料は、25−70
％の水、0.04−0.25％の灰分、2.4−2.9％の硫黄並びに
12100−13100Btu/Lbsの発熱量を含む水中ビチューメン
型のものである請求項９の方法。 - 【請求項１１】吸収剤は、燃焼前の燃料中、燃焼帯中の
燃料とともに、熱交換器の対流帯中、分離反応帯中、空
気加熱器後のダクト工作物中又は微粒子採取装置の上流
で注入される請求項９の方法。 - 【請求項１２】水中油型のエマルション燃料は、燃焼前
に生物学的に処理されて、水溶性硫酸塩の形で燃料から
有機硫黄を遊離する請求項９の方法。 - 【請求項１３】遊離した硫酸塩は、燃焼前に燃料中の吸
収剤と部分的に又は完全に反応する請求項12の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/669,670 US5122353A (en) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | Reduction of sulfur emissions from coal-fired boilers |
| US669,670 | 1991-03-14 | ||
| PCT/US1992/001913 WO1992016453A1 (en) | 1991-03-14 | 1992-03-09 | Reduction of sulfur emissions from coal-fired boilers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06506181A JPH06506181A (ja) | 1994-07-14 |
| JP3393340B2 true JP3393340B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=24687245
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50878292A Expired - Fee Related JP3393340B2 (ja) | 1991-03-14 | 1992-03-09 | 石炭燃焼ボイラからの硫黄の放出の減少 |
Country Status (8)
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| US (1) | US5122353A (ja) |
| EP (1) | EP0575540B1 (ja) |
| JP (1) | JP3393340B2 (ja) |
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| DE (1) | DE69225699T2 (ja) |
| DK (1) | DK0575540T3 (ja) |
| WO (1) | WO1992016453A1 (ja) |
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- 1992-03-09 WO PCT/US1992/001913 patent/WO1992016453A1/en active IP Right Grant
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- 1992-03-09 DK DK92909099T patent/DK0575540T3/da active
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