JP3881375B2 - 煙道ガス洗浄装置 - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば公益施設や工業施設の煙道ガスから粒状物及びガスを除去するために使用される気液接触装置に関するものである。さらに詳しく言えば本発明は、気液接触装置の接触区域に接触液体を移送するためのポンプの必要性を排除するように構成されると共に、接触液体によるガス及び物体の吸収を促進する高速区域を有するように構成されていて、その結果、該気液接触装置の運転及び維持コストが削減されると同時にその効率が向上するような気液接触装置に関する。
発明の背景
気液接触装置は、公益施設や工業プラントで発生する燃焼ガス又は煙道ガスからガスや粒状物のごとき物質を除去するために広く使用されている。とりわけ、しばしば問題とされるのは化石燃料の燃焼及び各種の工業的操作によって生み出される二酸化硫黄（ＳＯ2）やその他の酸性ガスである。かかるガスは環境にとって有害であるため、大気中へのそれらの放出は大気汚染防止関係の法律によって厳しく規制されている。かかるガスを噴霧塔又はその他のタイプの気液接触装置を用いて除去する方法は、湿式排煙脱硫（ＦＧＤ）法として知られている。
気液接触装置によってもたらされる洗浄作用は、一般に、塔内を降下する空気浄化用の液体に対向して上向きにガスを流すことによって達成される。湿式排煙脱硫法においては、カルシウム含有スラリー或いはナトリウム含有又はアンモニア含有溶液が使用されるのが通例である。ここで言う「スラリー」とは固形物と液体との混合物であって、かかる混合物において、固形物の含量は任意所望のレベルにあればよいのであって、スラリーが含水固体(moist solid)と呼ばれるような極端な状態も含まれる。カルシウム含有スラリーの実例としては、石灰石（炭酸カルシウム；ＣａＣＯ3）スラリー、及び生石灰（酸化カルシウム；ＣａＯ）に水を作用させて生成する消石灰（水酸化カルシウム；Ｃａ（ＯＨ）2）スラリーが挙げられる。かかるスラリーは酸性ガスと反応して沈殿物を生じるが、そうした沈殿物を集めて廃棄又は再使用することができる。アルカリスラリーと煙道ガス中に存在する酸性ガス（たとえば、二酸化硫黄、塩化水素（ＨＣｌ）及びフッ化水素（ＨＦ））とが緊密に接触する結果、スラリーによってガスが吸収される。その後、スラリーはタンク内に蓄積される。
公知のタイプの気液接触装置は、図１の断面図によって示される噴霧塔１０である。噴霧塔１０は、一般に、燃焼ガスを塔内に導入するための流入ダクト１２を備えた塔１４からなる直立構造物である。流入ダクト１２の上方には、アルカリスラリーのスプレー２０を塔１４内に導入するための下段のスプレーヘッダ列１６が配置されている。通例、下段のスプレーヘッダ列１６の上方には上段のスプレーヘッダ列１８が設けられ、また所定の用途にとって必要ならばさらに追加のスプレーヘッダ列が使用される。アルカリスラリーをタンク３０からスプレーヘッダ列１６及び１８に輸送することによって再循環させるためには１台以上のポンプ２６が必要である。なお、輸送及び噴霧操作の融通性を向上させて洗浄作業に伴う様々な要求条件に対処するため、スプレーヘッダ列１６及び１８のそれぞれにポンプ２６が個別に設けられることもある。
アルカリスラリーのスプレー２０と塔１４内を上昇する煙道ガスとの緊密な接触は洗浄作用を生じ、その洗浄作用によって、スラリー及び捕捉又は反応ガスは塔１４の底部のタンク３０内に集められる。塔１４内を上昇し続ける洗浄済みのガスは、通例ミストエリミネータ２２を通過し、次いで加熱後又は直接に煙突２４から大気中に放出される。
煙道ガスを洗浄するためには大量のスラリーを輸送しなければならないため、気液接触装置の建設、運転及び維持に伴うかなりのコストがポンプ２６に由来している。他方、ポンプ２６によって輸送されるスラリーの量は洗浄作業の変化（たとえば、洗浄すべき煙道ガスの量や煙道ガス中に存在する汚染物の量の変化）に応じて容易に調整することができないため、ポンプ２６は洗浄作業に大きな制約をもたらす。
従来の気液接触装置におけるもう一つの制約は、スラリーを洗浄用液体として使用する場合に許容される固形分含量が比較的低いことである。通例、かかるスラリーの固形分は約１０〜約１５重量％に制限する必要がある。しかるに、濃度を高めればもっと小型のタンク３０の使用が可能となる。なぜなら、その寸法は特にスラリー中の固形物を晶出させるための滞留時間によって規定されるのが普通だからである。固形分含量を高めることは、また、スラリーから固形物及び（又は）副生物を除去するため当業界において使用される公知の装置であるシックナや液体サイクロンのごとき一次脱水装置の必要性をも排除する。しかしながら、固形分含量が高いと、スラリーの比重の増大のためにスラリーの輸送に要する動力が増大すると共に、塔１４、タンク３０、液体導管、スプレーヘッダ列１６及び１８、並びにポンプ２６の内部の浸食が顕著に増加する。
最後に、スラリーと煙道ガスとの接触の向上という観点からは塔１４内における煙道ガス速度をできるだけ大きくし、それによって塔１４へのスラリー流量を低減させることができれば有利である。煙道ガス速度の増大は、さらに、横断面積の小さい塔１４の使用を可能にするので、噴霧塔１０の建設コストが削減される。しかし、従来認められている設計技術によれば、ミストイリミネータ２２の適正な動作を保証するために塔１４内の煙道ガス速度は約１０フィート／秒（約３メートル／秒）に制限されるのが通例である。塔１４内の煙道ガス速度が高いと塔１４内における煙道ガスの圧力降下が増大する傾向があり、そのため液体粒子がミストイリミネータ２２まで運ばれてそれを飽和させる可能性が増大する。
以上の説明から、スラリーポンプの使用に伴う上記の欠点を解消しながら、固形物濃度の高いスラリー及び高い煙道ガス速度を用いることができるような煙道ガス洗浄装置が得られればどんなに望ましいかは、当業者には明らかであろう。
発明の概要
本発明の目的の一つは、たとえば公益施設や工業施設によって発生される煙道ガスから粒状物、二酸化硫黄及びその他の酸性ガスを除去するための煙道ガス洗浄装置を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、かかるガス洗浄装置から、煙道ガスからガス及び粒状物を除去するために役立つ接触液体を移送するための装置の必要性を排除し、それによって接触液体中における高濃度の固形物の使用を可能にすることである。
本発明のさらにもう一つの目的は、かかるガス洗浄装置が、接触液体との接触時における煙道ガスの速度を最大限にするように構成されることである。
本発明のさらにもう一つの目的は、かかるガス洗浄装置が、煙道ガスから液体粒子を除去するために使用される装置の動作に悪影響を及ぼさないように運転されることである。
最後に、本発明のさらにもう一つの目的は、かかるガス洗浄装置がその建設、運転及び維持コストを最少限に抑えるように構成されることである。
本発明によれば、公益施設や工業プラントによって発生される煙道ガスからガス及び粒状物を除去するために適したタイプの気液接触装置が提供される。かかる気液接触装置は一般に下端及び上端を有する流路を含んでいる。この流路は、煙道ガスを塔内に導入するための入口を下端に隣接して備えた塔によって構成することができる。上記の気液接触装置は、また、入口の上方において噴霧又はその他の方式で洗浄用液体を塔内に導入する装置をも含んでいる。洗浄用液体は煙道ガスからガス及び粒状物を吸収するために役立ち、それによって内部に液体粒子の浮遊した浄化煙道ガスを生み出す。煙道ガスから二酸化硫黄を除去するためには、洗浄用液体はその中に固形物が存在することを特徴とするアルカリスラリーであることが好ましい。洗浄用液体と煙道ガスとの接触の結果として、ガス及び粒状物が液体粒子中に吸収される。
本発明に従えば、塔内における煙道ガスの速度が液体粒子を塔の上端に設置された離脱区域まで運ぶのに十分なものとなるように塔のサイズが決定される。かかる離脱区域は浄化煙道ガスから液体粒子を分離させるために設けられたものであって、液体粒子は気流から離れて落下し、そして洗浄用液体を収容するための洗浄タンク又はその他適当な液溜め内に蓄積する。重要な点は、洗浄タンク内における洗浄用液体の液面が塔内に洗浄用液体を導入する装置よりも高い位置にあることであって、その結果ポンプを使用しなくても洗浄用液体は該装置に重力供給されることになる。上記の気液接触装置は、また、離脱区域の下流側に浄化煙道ガスから残留液体粒子を分離するためのミスト除去装置をも含むことが好ましい。さらに下流側には、浄化煙道ガスを気液接触装置から排出するための出口が設けられている。
本発明の大きな利点は、洗浄用液体の液面が洗浄用液体を塔内に送入するための装置よりも高い位置にあるので、洗浄用液体を該装置に移送するポンプが不要となることである。かかるポンプに付随する余分の資本経費、運転及び維持コストが削減されることに加え、スラリーポンプの浸食を懸念することなしに固形分の高い洗浄用液体を使用し得るという別の利益も得られる。本発明では固形分を高くすることができるので、アルカリ密度が高くなることで、固形物滞留時間を同等にすれば、洗浄タンクのサイズを従来の気液接触装置において通例要求されるものよりも小さくすることが可能となる。高濃度で使用すると、また、洗浄用液体が既にフィルタや遠心分離機のごとき二次脱水装置にとって十分な程度まで濃縮されているため、一次脱水装置の必要性がなくなる。
本発明のもう一つの利点は、塔内における気流の速度を従来の気液接触装置において実行可能であったレベルよりも顕著に増大させ得ることである。塔内における速度が比較的大きいことにより、洗浄用液体と煙道ガスとの接触の向上が得られる。その結果、適正な洗浄効果を維持しながら塔へのスラリーの流量を低減させることができる。煙道ガスの速度が大きいことは、また、塔の断面積の減少を可能にし、それによって気液接触装置の建設コストの削減をもたらす。
本発明のその他の目的及び利点は、以下の詳細な説明から一層明確に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記及びその他の利点は、添付の図面と共に以下の説明を参照することによって一層明らかとなろう。
図１は、先行技術において公知のタイプの気液接触装置を示す断面図である。
図２は、本発明の好適な実施形態による気液接触装置を示す断面図である。
発明の詳細な説明
図２は、本発明の原理に従って噴霧塔１１０として構成された煙道ガス洗浄装置を示している。図示のごとく、噴霧塔１１０の構造は図１に示した従来の塔１０の構造と若干の類似点を有している。しかるに、本発明に従えば、噴霧塔１１０は主洗浄操作のため噴霧塔１１０に洗浄用液体を移送するポンプが必要なくなるように構成されていると共に、噴霧塔１１０内で高い煙道ガス速度が得られるように構成されている。
噴霧塔１１０は特定の構造を有するものとして図示されているが、本発明の原理がたとえばガス流から望ましくないガス、ミスト、塵埃、煙霧、煙及び（又は）粒状物を除去するための気液接触装置として役立つその他各種の構造物及び操作にも容易に適用し得ることは当業者にとって自明であろう。さらにまた、本発明の原理はガス中に物質を導入する装置（たとえば、増湿装置又はストリッパ）に拡張することもできる。
図２に示す噴霧塔１１０は、一般に、塔１１４からなる直立構造物を含んでいる。塔１１４の下部には流入ダクト１１２が設けられていて、該流入ダクト１１２は塔１１４内に煙道ガスを導入するための開口部を塔１１４の外周部に形成する。かかる煙道ガスの発生源は、望ましくないガス又は粒状物を生じる化石燃料の燃焼又は様々な工業的操作を含むプロセスであり得る。
図１に示したようなタイプの従来の噴霧塔と同じく、塔１１４の下端には液体を保持する液溜め又はタンク１３０が設けられている。かかる液体をタンク１３０から流入ダクト１１２内に設置されたスプレーヘッダ列１４６に移送するため、ポンプ１４８がタンク１３０と流通可能に相互連結されている。かかる液体は流入ダクト１１２と塔１１４との交差部に噴霧されるが、この部分が噴霧塔１１０の予備飽和区域を概略的に画定する。当業者にとっては公知の通り、予備飽和区域内に放出された液体は高温の煙道ガスを急冷するのに役立つと共に、煙道ガス中に同伴された粒状物の一部及びある種のガス（主として塩化水素やフッ化水素）を除去することができる。なお、スプレーヘッダ列１４６が図示されているが、スプレーヘッダ列１４６の代りに当業界において公知のタイプの噴霧器を使用して噴霧塔１１４の予備飽和区域内に噴霧ミストを送入することもできる。
本発明の好適な実施形態においては予備飽和区域が用いられるが、本発明によって可能となる運転上の改良を実現するためには、タンク１３０、ポンプ１４８及びスプレーヘッダ列１４６を含めてこの区域が存在する必要はない。しかしながら、予備飽和区域の運転及び維持コストが比較的低いこと並びに煙道ガスの急冷によって公知のごとき運転上の利益が得られることを考慮すれば、予備飽和区域の使用は極めて望ましい場合が多い。
タンク１３０内に収容された液体は、主洗浄操作を実行するためのものではない。したがって、かかる液体は水その他適当な冷却液であればよいのであって、アルカリスラリーである必要はない。しかし、かかる液体中に比較的低濃度のアルカリが存在してもよいことが予測できよう。煙道ガスに接触した後、かかる液体はタンク１３０内に流下し、そこからポンプ１４８によってスプレーヘッダ列１４６に再循環させられる。かかる液体は多くても少量のアルカリしか含んでいないので、液体がポンプ１４８及びスプレーヘッダ列１４６を通過する際に起こる浸食は極めて少ない。
塔１１４の内部には、予備飽和区域の上方に少なくとも第２のスプレーヘッダ列１１６が設けられている。なお、必要又は好適ならばもっと多くのスプレーヘッダ列を設置し得ることが予測できよう。図２に示されるごとく、かかるスプレーヘッダ列１１６には第２のタンク１３２内に収容された水性スラリーが供給される。前述の通り、当業界において公知のタイプの噴霧器をスプレーヘッダ列１１６の代りに使用して噴霧塔１１４内に噴霧ミストを送入することもできる。かかる目的のためには、また、ガス中に液体を導入し得るその他の様々なタイプの装置をも使用し得ることが予測できよう。
第２のスプレーヘッダ列１１６によって放出されたスラリーは、噴霧塔１１４用の主洗浄剤として作用する。従って、このスラリーは比較的高濃度のアルカリを含んだ水からなることが好ましい。なお、かかるアルカリは用いた特定のアルカリに関する化学量論的量よりも十分に多量で存在し得ることが予測できよう。煙道ガスから酸性ガス及び粒状物を除去するためには、かかるスラリーは水中に石灰又は石灰石を懸濁したものからなるものでよいが、その他のスラリー組成物も使用し得ることが予測できよう。さらにまた、かかるスラリーの固形分は従来の噴霧塔に対して課せられていた従来の１０〜１５重量％の限度を大きく超えることが可能であって、本発明の噴霧塔１１４については含水固体の状態のスラリーでも使用可能であると予測できよう。かかる条件下では、塔１１４内にスラリーを送入するためにスプレーヘッダ列１１６以外の装置が使用される。
上記のスラリーは、スラリーのスプレー１２０と塔１１４内を上昇する煙道ガスとの間で緊密な接触が達成されるようにして塔１１４内に噴霧されることが好ましい。必要に応じてアルカリを補給するため、粉末又はスラリー状のアルカリ追加分を導管１５６から塔１１４内に直接に導入するか、或いはその他任意の方法で導入することができる。スラリーと煙道ガスとの相互作用の結果、液体粒子の浮遊した浄化煙道ガスが生じる。かかる液体粒子中には、煙道ガス中に同伴された粒状物及びガス（たとえば、二酸化硫黄、塩化水素及びフッ化水素）の実質的に残り全部が吸収されている。
本発明の重要な特徴の一つとして、従来の気液接触装置で必要とされていたようにスラリーを煙道ガスの流れに対向して流す必要はないのであって、スラリーは塔１１４内において煙道ガスと同じ方向に移動する。詳しく述べれば、塔１１４内における煙道ガスの速度は、塔１１４の上端に位置する離脱区域１５０まで液体粒子を運ぶと共に液体粒子が第１のタンク１３０内に落下するのを防止するのに十分なものである。このような目的のためには、少なくとも約２０〜２５フィート／秒（約６〜約８メートル／秒）の最小速度が好適であるが、それより遥かに大きい速度も使用し得ることが予測できよう。かかる速度は、処理すべき煙道ガスの量に対して塔１１４の横断面積を適当に決定することによって達成することができる。しかしながら、塔１１４内における煙道ガスの速度を増大させるために様々な装置を使用し得ることも予測できよう。
液体粒子が凝集して塔１１４の壁面に沿って流下して第１のタンク１３０に入るのをさらに防止するため、塔１１４の内壁に固定された棚１１８を設けることが好ましい。棚１１８を用いて液体を留置することで、特に壁面効果が顕著となるような比較的小さい直径を塔１１４が有する場合に、最終的に煙道ガスがその液体を浮遊させて離脱区域１５０まで運ぶことになる。
さらにまた、気液接触を促進するため、当業界において公知の充填物、棚段又はその他の構造物を塔１１４内に配置することもできる。かかる構造物の使用は、ガスの吸収が起こる塔１１４内の領域の所要高さを減少させることによって塔１１４の全高を減少させるという有利な効果を有している。
離脱区域１５０は、離脱区域１５０内の速度が塔１１４内の速度とほぼ同じになるように形成されていることが好ましい。当業界において公知の相分離装置と同じく、離脱区域１５０は浄化煙道ガスから液体粒子を分離するのに役立つが、こうして分離された液体粒子は離脱区域１５０の下方に位置する第２のタンク１３２内に蓄積する。図示した通り、離脱区域１５０は液体粒子が離脱区域１５０の内面に衝突しかつそれに沿って流れてトラフ１５２に向かうように形成されている。このトラフ１５２からは、液体が、この時点ではスラリーとして、管１５４を通ってタンク１３２に戻る。なお、図２に示した構造物の代りに使用し得る各種の分離装置（たとえば、液体サイクロン）が知られていることに留意すべきである。
前述のごとく、第２のタンク１３２は噴霧塔１１０用の主洗浄剤として役立つスラリーを含んでいる。第２のタンク１３２内においては、スラリー中の二酸化硫黄は水と反応して亜硫酸イオン（ＳＯ3 --）及び重亜硫酸イオン（ＨＳＯ3 -）を生成する。重要な点は、図２に示したように、第２のタンク１３２内におけるスラリーの液面が第２のスプレーヘッダ列１１６よりも高い位置に維持されていることである。その結果、ポンプを使用しなくても重力の作用下で導管１２６を通して第２のスプレーヘッダ列１１６にスラリーを供給することができる。第２のタンク１３２は、また、スラリーを凝離させるのに使用することもでき、そうするとタンク１３２の頂部付近のスラリーがタンク１３２の底部近くで沈降するスラリーよりも低い密度を有するようになる。所望ならば、タンク１３２の頂部付近の低密度スラリーを抜出して第２のスプレーヘッダ列１１６に移送する一方、タンク１３２の底部の高密度スラリーをフィルタ供給用として使用することもできる。
なお、タンク１３２が図示されているが、離脱区域１５０からの液体粒子を受入れるためにその他各種の構造物を使用し得ることは当業者にとって自明であろう。たとえば、スラリー中に生成する沈殿物の結晶粒度を調節するため、当業界において公知のタイプの晶析装置をタンク１３２の代りに使用することができる。さらにまた、通常の濃縮装置や脱水装置をタンク１３２の代りに使用することもできるし、或いは適当な状況の下では単管を使用することもできる。要するに、離脱区域１５０からの液体粒子を受入れる構造物は液溜めである必要はないのであって、スラリーを適切に管理しかつ第２のスプレーヘッダ列１１６に戻すことを可能にする任意の構造物であり得るのである。
導管１２６からは、使用するアルカリの種類に応じて必要となる場合には、スラリーの一部を脱水装置１４０に移送するためのバイパス管１３８が分岐している。かかる脱水装置１４０は当業界において公知である適当な任意のタイプのものであればよいが、これはスラリーから固形物の若干を抽出する目的のためスラリーから過剰の水分を除去する際に使用される。たとえば、スラリー中における硫酸イオンとカルシウム含有アルカリ（たとえば、石灰又は石灰石）との反応の生成物として石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）を製造することができる。上記のスラリーは、十分に高い固形物濃度を有するならば脱水装置１４０に直接に供給することができる。脱水装置１４０によって得られた石膏ケーキ１４２は再使用することもできるし、或いはその他の方法で適宜に処分することもできる。
導管１２６には、第２のスプレーヘッダ列１１６の上流側に流量制御弁１２８を設置することが好ましい。この流量制御弁１２８を手動調整又は自動調整することにより、煙道ガスを適切に洗浄するために必要な量のスラリーのみが塔１１４に移送されるように第２のスプレーヘッダ列１１６へのスラリーの流量を制御し得るので有利である。
第２のタンク１３２は、また、必ずしも必要ではないが、スラリー中の亜硫酸イオンを硫酸イオン（ＳＯ4 --）に転化させ、それにより洗浄操作の販売可能な副生物である石膏の回収を促進するための酸化装置を含むことが好ましい。かかる酸化装置は、管１４４を通して第２のタンク１３２内に空気を噴射する送風機１３４を含んでいればよい。さらにまた、スラリー中における酸素の分散及び溶解を助ける曝気装置１３６を使用することもできる。
最後に、離脱区域１５０の下流側には当業界において公知である適当な任意のタイプのミストエリミネータ１２２が設置されている。このミストエリミネータ１２２は、浄化煙道ガスから残留する液体粒子を除去するために役立つ。その後、浄化煙道ガスは煙突１２４を通過するが、この時点においてガスが加熱されることもあれば、或いは直接大気中に放出されることもある。
上記の説明から明らかなように、本発明の大きな利点は、第２のタンク１３２内におけるスラリーの液面が第２のスプレーヘッダ列１１６よりも高い位置にあるため、第２のスプレーヘッダ列１１６にスラリーを移送するためのポンプが不要となることである。その結果、噴霧塔１１０の建設・運転及び維持コストは従来の噴霧塔１１０の場合よりも格段に少なくなる。さらにまた、ポンプが不要となったことで、流量制御弁１２８を使用して、噴霧塔１１４の運転条件に応じて塔１１４に移送されるスラリーの量を調整することも可能になる。
もう一つの利益は、スラリーについて１５重量％を十分に超える固形分及び化学量論的量を超えるアルカリ濃度を使用し得ることである。スラリーの固形分が増加すれば、第２のタンク１３２のサイズを従来の噴霧塔において通例要求されるものよりも小さくすることができる。本発明によってスラリー中の固形分を増加できることで、さらに、スラリーから副生物（たとえば石膏）を抽出するための一次脱水装置も必要ではなくなる。
本発明のもう一つの大きな利点は、塔１１４内での気流の速度が従来の噴霧塔において可能であった速度よりも格段に高いことである。さらにまた、塔１１４内での速度が高いので、スラリーと煙道ガスとの接触の向上が得られる。その結果、適切な洗浄効果を維持しながら塔１１４へのスラリーの流量を低減させることができる。煙道ガスの速度の増大は、また、塔１１４の横断面積の減少を可能にし、その結果として噴霧塔１１０を建設・維持コストの削減をもたらす。
以上、好適な実施形態に関連して本発明を説明したが、その他の形態もまた採用し得ることは当業者にとって自明であろう。それは、たとえば、図示したものとは構造的かつ機能的に異なる気液接触装置内に本発明の新規な特徴を組込むことによって可能となる。
たとえば、本発明の原理は予備飽和区域、ミストエリミネータ、強制酸化装置及び撹拌機を使用しない気液接触装置において使用することができる。さらにまた、本発明の原理を組込んだ気液接触装置は洗浄用液体を塔１１４内に導入するために複数の導入点を使用することもできる。所望ならば、かかる接触装置はタンク１３２内の様々な高さの位置からスラリーを抜出すことができる。そうすれば、様々な化学的性質及び固形分を有するスラリーを塔１１４内の相異なる位置に選択的に導入することが可能となる。
別の予測可能な変更例は、タンク１３２から塔１１４にスラリーを移送するために液体サイクロンを使用することである。かかるアプローチは、比較的高い固形分を有する第１のスラリー組成物を塔の下端付近に移送すると共に、それより低い固形分を有する第２のスラリー組成物を塔内のもっと高い位置に導入し得る点で有利である。その結果、相異なる固形分及び（従って）相異なる反応時間や反応特性を有するスラリー組成物の導入を効率良く調整しながら運転コストを低減させることができるのである。
さらに別の変形例は、スラリーを塔１１４に移送する導管１２６に対し、トラフ１５２からの液体の一部を直接にバイパスさせることである。かかる目的のためには、管１５４から導管１２６に流れを分流させるバイパス管１５８（図２に示す）を使用すればよい。この場合の利点は、スラリーが極めて低いｐＨ及び高い溶存重亜硫酸イオン濃度を有する液体と混合されることである。タンク１３２をバイパスすることにより、液体は塔１１４内への導入に先立ってスラリーの溶存アルカリ度を高める。バイパス管１５８を通る液体の流量は様々なやり方で制御し得ることが予測できようが、それはタンク１３２内における酸化度の調節の必要性の度合を低減させる可能性がある。このようなアプローチは、図１に示した従来の噴霧塔１０において使用するのは困難である。なぜなら、スラリーのスプレー２０がタンク３０内のスラリーとほぼ完全に混合してしまうからである。
さらにまた、上記のごとき本発明は並列又は直列に配置された２段以上の気液接触工程を使用する装置における単一の気液接触工程として使用することもできる。その他の工程は、本発明に従ったものであってもよいし、従来の気液接触装置を用いたものであってもよいし、或いはそれらの両方であってもよい。
よって、本発明の範囲は以下の請求の範囲によってのみ限定される。
発明の背景
気液接触装置は、公益施設や工業プラントで発生する燃焼ガス又は煙道ガスからガスや粒状物のごとき物質を除去するために広く使用されている。とりわけ、しばしば問題とされるのは化石燃料の燃焼及び各種の工業的操作によって生み出される二酸化硫黄（ＳＯ2）やその他の酸性ガスである。かかるガスは環境にとって有害であるため、大気中へのそれらの放出は大気汚染防止関係の法律によって厳しく規制されている。かかるガスを噴霧塔又はその他のタイプの気液接触装置を用いて除去する方法は、湿式排煙脱硫（ＦＧＤ）法として知られている。
気液接触装置によってもたらされる洗浄作用は、一般に、塔内を降下する空気浄化用の液体に対向して上向きにガスを流すことによって達成される。湿式排煙脱硫法においては、カルシウム含有スラリー或いはナトリウム含有又はアンモニア含有溶液が使用されるのが通例である。ここで言う「スラリー」とは固形物と液体との混合物であって、かかる混合物において、固形物の含量は任意所望のレベルにあればよいのであって、スラリーが含水固体(moist solid)と呼ばれるような極端な状態も含まれる。カルシウム含有スラリーの実例としては、石灰石（炭酸カルシウム；ＣａＣＯ3）スラリー、及び生石灰（酸化カルシウム；ＣａＯ）に水を作用させて生成する消石灰（水酸化カルシウム；Ｃａ（ＯＨ）2）スラリーが挙げられる。かかるスラリーは酸性ガスと反応して沈殿物を生じるが、そうした沈殿物を集めて廃棄又は再使用することができる。アルカリスラリーと煙道ガス中に存在する酸性ガス（たとえば、二酸化硫黄、塩化水素（ＨＣｌ）及びフッ化水素（ＨＦ））とが緊密に接触する結果、スラリーによってガスが吸収される。その後、スラリーはタンク内に蓄積される。
公知のタイプの気液接触装置は、図１の断面図によって示される噴霧塔１０である。噴霧塔１０は、一般に、燃焼ガスを塔内に導入するための流入ダクト１２を備えた塔１４からなる直立構造物である。流入ダクト１２の上方には、アルカリスラリーのスプレー２０を塔１４内に導入するための下段のスプレーヘッダ列１６が配置されている。通例、下段のスプレーヘッダ列１６の上方には上段のスプレーヘッダ列１８が設けられ、また所定の用途にとって必要ならばさらに追加のスプレーヘッダ列が使用される。アルカリスラリーをタンク３０からスプレーヘッダ列１６及び１８に輸送することによって再循環させるためには１台以上のポンプ２６が必要である。なお、輸送及び噴霧操作の融通性を向上させて洗浄作業に伴う様々な要求条件に対処するため、スプレーヘッダ列１６及び１８のそれぞれにポンプ２６が個別に設けられることもある。
アルカリスラリーのスプレー２０と塔１４内を上昇する煙道ガスとの緊密な接触は洗浄作用を生じ、その洗浄作用によって、スラリー及び捕捉又は反応ガスは塔１４の底部のタンク３０内に集められる。塔１４内を上昇し続ける洗浄済みのガスは、通例ミストエリミネータ２２を通過し、次いで加熱後又は直接に煙突２４から大気中に放出される。
煙道ガスを洗浄するためには大量のスラリーを輸送しなければならないため、気液接触装置の建設、運転及び維持に伴うかなりのコストがポンプ２６に由来している。他方、ポンプ２６によって輸送されるスラリーの量は洗浄作業の変化（たとえば、洗浄すべき煙道ガスの量や煙道ガス中に存在する汚染物の量の変化）に応じて容易に調整することができないため、ポンプ２６は洗浄作業に大きな制約をもたらす。
従来の気液接触装置におけるもう一つの制約は、スラリーを洗浄用液体として使用する場合に許容される固形分含量が比較的低いことである。通例、かかるスラリーの固形分は約１０〜約１５重量％に制限する必要がある。しかるに、濃度を高めればもっと小型のタンク３０の使用が可能となる。なぜなら、その寸法は特にスラリー中の固形物を晶出させるための滞留時間によって規定されるのが普通だからである。固形分含量を高めることは、また、スラリーから固形物及び（又は）副生物を除去するため当業界において使用される公知の装置であるシックナや液体サイクロンのごとき一次脱水装置の必要性をも排除する。しかしながら、固形分含量が高いと、スラリーの比重の増大のためにスラリーの輸送に要する動力が増大すると共に、塔１４、タンク３０、液体導管、スプレーヘッダ列１６及び１８、並びにポンプ２６の内部の浸食が顕著に増加する。
最後に、スラリーと煙道ガスとの接触の向上という観点からは塔１４内における煙道ガス速度をできるだけ大きくし、それによって塔１４へのスラリー流量を低減させることができれば有利である。煙道ガス速度の増大は、さらに、横断面積の小さい塔１４の使用を可能にするので、噴霧塔１０の建設コストが削減される。しかし、従来認められている設計技術によれば、ミストイリミネータ２２の適正な動作を保証するために塔１４内の煙道ガス速度は約１０フィート／秒（約３メートル／秒）に制限されるのが通例である。塔１４内の煙道ガス速度が高いと塔１４内における煙道ガスの圧力降下が増大する傾向があり、そのため液体粒子がミストイリミネータ２２まで運ばれてそれを飽和させる可能性が増大する。
以上の説明から、スラリーポンプの使用に伴う上記の欠点を解消しながら、固形物濃度の高いスラリー及び高い煙道ガス速度を用いることができるような煙道ガス洗浄装置が得られればどんなに望ましいかは、当業者には明らかであろう。
発明の概要
本発明の目的の一つは、たとえば公益施設や工業施設によって発生される煙道ガスから粒状物、二酸化硫黄及びその他の酸性ガスを除去するための煙道ガス洗浄装置を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、かかるガス洗浄装置から、煙道ガスからガス及び粒状物を除去するために役立つ接触液体を移送するための装置の必要性を排除し、それによって接触液体中における高濃度の固形物の使用を可能にすることである。
本発明のさらにもう一つの目的は、かかるガス洗浄装置が、接触液体との接触時における煙道ガスの速度を最大限にするように構成されることである。
本発明のさらにもう一つの目的は、かかるガス洗浄装置が、煙道ガスから液体粒子を除去するために使用される装置の動作に悪影響を及ぼさないように運転されることである。
最後に、本発明のさらにもう一つの目的は、かかるガス洗浄装置がその建設、運転及び維持コストを最少限に抑えるように構成されることである。
本発明によれば、公益施設や工業プラントによって発生される煙道ガスからガス及び粒状物を除去するために適したタイプの気液接触装置が提供される。かかる気液接触装置は一般に下端及び上端を有する流路を含んでいる。この流路は、煙道ガスを塔内に導入するための入口を下端に隣接して備えた塔によって構成することができる。上記の気液接触装置は、また、入口の上方において噴霧又はその他の方式で洗浄用液体を塔内に導入する装置をも含んでいる。洗浄用液体は煙道ガスからガス及び粒状物を吸収するために役立ち、それによって内部に液体粒子の浮遊した浄化煙道ガスを生み出す。煙道ガスから二酸化硫黄を除去するためには、洗浄用液体はその中に固形物が存在することを特徴とするアルカリスラリーであることが好ましい。洗浄用液体と煙道ガスとの接触の結果として、ガス及び粒状物が液体粒子中に吸収される。
本発明に従えば、塔内における煙道ガスの速度が液体粒子を塔の上端に設置された離脱区域まで運ぶのに十分なものとなるように塔のサイズが決定される。かかる離脱区域は浄化煙道ガスから液体粒子を分離させるために設けられたものであって、液体粒子は気流から離れて落下し、そして洗浄用液体を収容するための洗浄タンク又はその他適当な液溜め内に蓄積する。重要な点は、洗浄タンク内における洗浄用液体の液面が塔内に洗浄用液体を導入する装置よりも高い位置にあることであって、その結果ポンプを使用しなくても洗浄用液体は該装置に重力供給されることになる。上記の気液接触装置は、また、離脱区域の下流側に浄化煙道ガスから残留液体粒子を分離するためのミスト除去装置をも含むことが好ましい。さらに下流側には、浄化煙道ガスを気液接触装置から排出するための出口が設けられている。
本発明の大きな利点は、洗浄用液体の液面が洗浄用液体を塔内に送入するための装置よりも高い位置にあるので、洗浄用液体を該装置に移送するポンプが不要となることである。かかるポンプに付随する余分の資本経費、運転及び維持コストが削減されることに加え、スラリーポンプの浸食を懸念することなしに固形分の高い洗浄用液体を使用し得るという別の利益も得られる。本発明では固形分を高くすることができるので、アルカリ密度が高くなることで、固形物滞留時間を同等にすれば、洗浄タンクのサイズを従来の気液接触装置において通例要求されるものよりも小さくすることが可能となる。高濃度で使用すると、また、洗浄用液体が既にフィルタや遠心分離機のごとき二次脱水装置にとって十分な程度まで濃縮されているため、一次脱水装置の必要性がなくなる。
本発明のもう一つの利点は、塔内における気流の速度を従来の気液接触装置において実行可能であったレベルよりも顕著に増大させ得ることである。塔内における速度が比較的大きいことにより、洗浄用液体と煙道ガスとの接触の向上が得られる。その結果、適正な洗浄効果を維持しながら塔へのスラリーの流量を低減させることができる。煙道ガスの速度が大きいことは、また、塔の断面積の減少を可能にし、それによって気液接触装置の建設コストの削減をもたらす。
本発明のその他の目的及び利点は、以下の詳細な説明から一層明確に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記及びその他の利点は、添付の図面と共に以下の説明を参照することによって一層明らかとなろう。
図１は、先行技術において公知のタイプの気液接触装置を示す断面図である。
図２は、本発明の好適な実施形態による気液接触装置を示す断面図である。
発明の詳細な説明
図２は、本発明の原理に従って噴霧塔１１０として構成された煙道ガス洗浄装置を示している。図示のごとく、噴霧塔１１０の構造は図１に示した従来の塔１０の構造と若干の類似点を有している。しかるに、本発明に従えば、噴霧塔１１０は主洗浄操作のため噴霧塔１１０に洗浄用液体を移送するポンプが必要なくなるように構成されていると共に、噴霧塔１１０内で高い煙道ガス速度が得られるように構成されている。
噴霧塔１１０は特定の構造を有するものとして図示されているが、本発明の原理がたとえばガス流から望ましくないガス、ミスト、塵埃、煙霧、煙及び（又は）粒状物を除去するための気液接触装置として役立つその他各種の構造物及び操作にも容易に適用し得ることは当業者にとって自明であろう。さらにまた、本発明の原理はガス中に物質を導入する装置（たとえば、増湿装置又はストリッパ）に拡張することもできる。
図２に示す噴霧塔１１０は、一般に、塔１１４からなる直立構造物を含んでいる。塔１１４の下部には流入ダクト１１２が設けられていて、該流入ダクト１１２は塔１１４内に煙道ガスを導入するための開口部を塔１１４の外周部に形成する。かかる煙道ガスの発生源は、望ましくないガス又は粒状物を生じる化石燃料の燃焼又は様々な工業的操作を含むプロセスであり得る。
図１に示したようなタイプの従来の噴霧塔と同じく、塔１１４の下端には液体を保持する液溜め又はタンク１３０が設けられている。かかる液体をタンク１３０から流入ダクト１１２内に設置されたスプレーヘッダ列１４６に移送するため、ポンプ１４８がタンク１３０と流通可能に相互連結されている。かかる液体は流入ダクト１１２と塔１１４との交差部に噴霧されるが、この部分が噴霧塔１１０の予備飽和区域を概略的に画定する。当業者にとっては公知の通り、予備飽和区域内に放出された液体は高温の煙道ガスを急冷するのに役立つと共に、煙道ガス中に同伴された粒状物の一部及びある種のガス（主として塩化水素やフッ化水素）を除去することができる。なお、スプレーヘッダ列１４６が図示されているが、スプレーヘッダ列１４６の代りに当業界において公知のタイプの噴霧器を使用して噴霧塔１１４の予備飽和区域内に噴霧ミストを送入することもできる。
本発明の好適な実施形態においては予備飽和区域が用いられるが、本発明によって可能となる運転上の改良を実現するためには、タンク１３０、ポンプ１４８及びスプレーヘッダ列１４６を含めてこの区域が存在する必要はない。しかしながら、予備飽和区域の運転及び維持コストが比較的低いこと並びに煙道ガスの急冷によって公知のごとき運転上の利益が得られることを考慮すれば、予備飽和区域の使用は極めて望ましい場合が多い。
タンク１３０内に収容された液体は、主洗浄操作を実行するためのものではない。したがって、かかる液体は水その他適当な冷却液であればよいのであって、アルカリスラリーである必要はない。しかし、かかる液体中に比較的低濃度のアルカリが存在してもよいことが予測できよう。煙道ガスに接触した後、かかる液体はタンク１３０内に流下し、そこからポンプ１４８によってスプレーヘッダ列１４６に再循環させられる。かかる液体は多くても少量のアルカリしか含んでいないので、液体がポンプ１４８及びスプレーヘッダ列１４６を通過する際に起こる浸食は極めて少ない。
塔１１４の内部には、予備飽和区域の上方に少なくとも第２のスプレーヘッダ列１１６が設けられている。なお、必要又は好適ならばもっと多くのスプレーヘッダ列を設置し得ることが予測できよう。図２に示されるごとく、かかるスプレーヘッダ列１１６には第２のタンク１３２内に収容された水性スラリーが供給される。前述の通り、当業界において公知のタイプの噴霧器をスプレーヘッダ列１１６の代りに使用して噴霧塔１１４内に噴霧ミストを送入することもできる。かかる目的のためには、また、ガス中に液体を導入し得るその他の様々なタイプの装置をも使用し得ることが予測できよう。
第２のスプレーヘッダ列１１６によって放出されたスラリーは、噴霧塔１１４用の主洗浄剤として作用する。従って、このスラリーは比較的高濃度のアルカリを含んだ水からなることが好ましい。なお、かかるアルカリは用いた特定のアルカリに関する化学量論的量よりも十分に多量で存在し得ることが予測できよう。煙道ガスから酸性ガス及び粒状物を除去するためには、かかるスラリーは水中に石灰又は石灰石を懸濁したものからなるものでよいが、その他のスラリー組成物も使用し得ることが予測できよう。さらにまた、かかるスラリーの固形分は従来の噴霧塔に対して課せられていた従来の１０〜１５重量％の限度を大きく超えることが可能であって、本発明の噴霧塔１１４については含水固体の状態のスラリーでも使用可能であると予測できよう。かかる条件下では、塔１１４内にスラリーを送入するためにスプレーヘッダ列１１６以外の装置が使用される。
上記のスラリーは、スラリーのスプレー１２０と塔１１４内を上昇する煙道ガスとの間で緊密な接触が達成されるようにして塔１１４内に噴霧されることが好ましい。必要に応じてアルカリを補給するため、粉末又はスラリー状のアルカリ追加分を導管１５６から塔１１４内に直接に導入するか、或いはその他任意の方法で導入することができる。スラリーと煙道ガスとの相互作用の結果、液体粒子の浮遊した浄化煙道ガスが生じる。かかる液体粒子中には、煙道ガス中に同伴された粒状物及びガス（たとえば、二酸化硫黄、塩化水素及びフッ化水素）の実質的に残り全部が吸収されている。
本発明の重要な特徴の一つとして、従来の気液接触装置で必要とされていたようにスラリーを煙道ガスの流れに対向して流す必要はないのであって、スラリーは塔１１４内において煙道ガスと同じ方向に移動する。詳しく述べれば、塔１１４内における煙道ガスの速度は、塔１１４の上端に位置する離脱区域１５０まで液体粒子を運ぶと共に液体粒子が第１のタンク１３０内に落下するのを防止するのに十分なものである。このような目的のためには、少なくとも約２０〜２５フィート／秒（約６〜約８メートル／秒）の最小速度が好適であるが、それより遥かに大きい速度も使用し得ることが予測できよう。かかる速度は、処理すべき煙道ガスの量に対して塔１１４の横断面積を適当に決定することによって達成することができる。しかしながら、塔１１４内における煙道ガスの速度を増大させるために様々な装置を使用し得ることも予測できよう。
液体粒子が凝集して塔１１４の壁面に沿って流下して第１のタンク１３０に入るのをさらに防止するため、塔１１４の内壁に固定された棚１１８を設けることが好ましい。棚１１８を用いて液体を留置することで、特に壁面効果が顕著となるような比較的小さい直径を塔１１４が有する場合に、最終的に煙道ガスがその液体を浮遊させて離脱区域１５０まで運ぶことになる。
さらにまた、気液接触を促進するため、当業界において公知の充填物、棚段又はその他の構造物を塔１１４内に配置することもできる。かかる構造物の使用は、ガスの吸収が起こる塔１１４内の領域の所要高さを減少させることによって塔１１４の全高を減少させるという有利な効果を有している。
離脱区域１５０は、離脱区域１５０内の速度が塔１１４内の速度とほぼ同じになるように形成されていることが好ましい。当業界において公知の相分離装置と同じく、離脱区域１５０は浄化煙道ガスから液体粒子を分離するのに役立つが、こうして分離された液体粒子は離脱区域１５０の下方に位置する第２のタンク１３２内に蓄積する。図示した通り、離脱区域１５０は液体粒子が離脱区域１５０の内面に衝突しかつそれに沿って流れてトラフ１５２に向かうように形成されている。このトラフ１５２からは、液体が、この時点ではスラリーとして、管１５４を通ってタンク１３２に戻る。なお、図２に示した構造物の代りに使用し得る各種の分離装置（たとえば、液体サイクロン）が知られていることに留意すべきである。
前述のごとく、第２のタンク１３２は噴霧塔１１０用の主洗浄剤として役立つスラリーを含んでいる。第２のタンク１３２内においては、スラリー中の二酸化硫黄は水と反応して亜硫酸イオン（ＳＯ3 --）及び重亜硫酸イオン（ＨＳＯ3 -）を生成する。重要な点は、図２に示したように、第２のタンク１３２内におけるスラリーの液面が第２のスプレーヘッダ列１１６よりも高い位置に維持されていることである。その結果、ポンプを使用しなくても重力の作用下で導管１２６を通して第２のスプレーヘッダ列１１６にスラリーを供給することができる。第２のタンク１３２は、また、スラリーを凝離させるのに使用することもでき、そうするとタンク１３２の頂部付近のスラリーがタンク１３２の底部近くで沈降するスラリーよりも低い密度を有するようになる。所望ならば、タンク１３２の頂部付近の低密度スラリーを抜出して第２のスプレーヘッダ列１１６に移送する一方、タンク１３２の底部の高密度スラリーをフィルタ供給用として使用することもできる。
なお、タンク１３２が図示されているが、離脱区域１５０からの液体粒子を受入れるためにその他各種の構造物を使用し得ることは当業者にとって自明であろう。たとえば、スラリー中に生成する沈殿物の結晶粒度を調節するため、当業界において公知のタイプの晶析装置をタンク１３２の代りに使用することができる。さらにまた、通常の濃縮装置や脱水装置をタンク１３２の代りに使用することもできるし、或いは適当な状況の下では単管を使用することもできる。要するに、離脱区域１５０からの液体粒子を受入れる構造物は液溜めである必要はないのであって、スラリーを適切に管理しかつ第２のスプレーヘッダ列１１６に戻すことを可能にする任意の構造物であり得るのである。
導管１２６からは、使用するアルカリの種類に応じて必要となる場合には、スラリーの一部を脱水装置１４０に移送するためのバイパス管１３８が分岐している。かかる脱水装置１４０は当業界において公知である適当な任意のタイプのものであればよいが、これはスラリーから固形物の若干を抽出する目的のためスラリーから過剰の水分を除去する際に使用される。たとえば、スラリー中における硫酸イオンとカルシウム含有アルカリ（たとえば、石灰又は石灰石）との反応の生成物として石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）を製造することができる。上記のスラリーは、十分に高い固形物濃度を有するならば脱水装置１４０に直接に供給することができる。脱水装置１４０によって得られた石膏ケーキ１４２は再使用することもできるし、或いはその他の方法で適宜に処分することもできる。
導管１２６には、第２のスプレーヘッダ列１１６の上流側に流量制御弁１２８を設置することが好ましい。この流量制御弁１２８を手動調整又は自動調整することにより、煙道ガスを適切に洗浄するために必要な量のスラリーのみが塔１１４に移送されるように第２のスプレーヘッダ列１１６へのスラリーの流量を制御し得るので有利である。
第２のタンク１３２は、また、必ずしも必要ではないが、スラリー中の亜硫酸イオンを硫酸イオン（ＳＯ4 --）に転化させ、それにより洗浄操作の販売可能な副生物である石膏の回収を促進するための酸化装置を含むことが好ましい。かかる酸化装置は、管１４４を通して第２のタンク１３２内に空気を噴射する送風機１３４を含んでいればよい。さらにまた、スラリー中における酸素の分散及び溶解を助ける曝気装置１３６を使用することもできる。
最後に、離脱区域１５０の下流側には当業界において公知である適当な任意のタイプのミストエリミネータ１２２が設置されている。このミストエリミネータ１２２は、浄化煙道ガスから残留する液体粒子を除去するために役立つ。その後、浄化煙道ガスは煙突１２４を通過するが、この時点においてガスが加熱されることもあれば、或いは直接大気中に放出されることもある。
上記の説明から明らかなように、本発明の大きな利点は、第２のタンク１３２内におけるスラリーの液面が第２のスプレーヘッダ列１１６よりも高い位置にあるため、第２のスプレーヘッダ列１１６にスラリーを移送するためのポンプが不要となることである。その結果、噴霧塔１１０の建設・運転及び維持コストは従来の噴霧塔１１０の場合よりも格段に少なくなる。さらにまた、ポンプが不要となったことで、流量制御弁１２８を使用して、噴霧塔１１４の運転条件に応じて塔１１４に移送されるスラリーの量を調整することも可能になる。
もう一つの利益は、スラリーについて１５重量％を十分に超える固形分及び化学量論的量を超えるアルカリ濃度を使用し得ることである。スラリーの固形分が増加すれば、第２のタンク１３２のサイズを従来の噴霧塔において通例要求されるものよりも小さくすることができる。本発明によってスラリー中の固形分を増加できることで、さらに、スラリーから副生物（たとえば石膏）を抽出するための一次脱水装置も必要ではなくなる。
本発明のもう一つの大きな利点は、塔１１４内での気流の速度が従来の噴霧塔において可能であった速度よりも格段に高いことである。さらにまた、塔１１４内での速度が高いので、スラリーと煙道ガスとの接触の向上が得られる。その結果、適切な洗浄効果を維持しながら塔１１４へのスラリーの流量を低減させることができる。煙道ガスの速度の増大は、また、塔１１４の横断面積の減少を可能にし、その結果として噴霧塔１１０を建設・維持コストの削減をもたらす。
以上、好適な実施形態に関連して本発明を説明したが、その他の形態もまた採用し得ることは当業者にとって自明であろう。それは、たとえば、図示したものとは構造的かつ機能的に異なる気液接触装置内に本発明の新規な特徴を組込むことによって可能となる。
たとえば、本発明の原理は予備飽和区域、ミストエリミネータ、強制酸化装置及び撹拌機を使用しない気液接触装置において使用することができる。さらにまた、本発明の原理を組込んだ気液接触装置は洗浄用液体を塔１１４内に導入するために複数の導入点を使用することもできる。所望ならば、かかる接触装置はタンク１３２内の様々な高さの位置からスラリーを抜出すことができる。そうすれば、様々な化学的性質及び固形分を有するスラリーを塔１１４内の相異なる位置に選択的に導入することが可能となる。
別の予測可能な変更例は、タンク１３２から塔１１４にスラリーを移送するために液体サイクロンを使用することである。かかるアプローチは、比較的高い固形分を有する第１のスラリー組成物を塔の下端付近に移送すると共に、それより低い固形分を有する第２のスラリー組成物を塔内のもっと高い位置に導入し得る点で有利である。その結果、相異なる固形分及び（従って）相異なる反応時間や反応特性を有するスラリー組成物の導入を効率良く調整しながら運転コストを低減させることができるのである。
さらに別の変形例は、スラリーを塔１１４に移送する導管１２６に対し、トラフ１５２からの液体の一部を直接にバイパスさせることである。かかる目的のためには、管１５４から導管１２６に流れを分流させるバイパス管１５８（図２に示す）を使用すればよい。この場合の利点は、スラリーが極めて低いｐＨ及び高い溶存重亜硫酸イオン濃度を有する液体と混合されることである。タンク１３２をバイパスすることにより、液体は塔１１４内への導入に先立ってスラリーの溶存アルカリ度を高める。バイパス管１５８を通る液体の流量は様々なやり方で制御し得ることが予測できようが、それはタンク１３２内における酸化度の調節の必要性の度合を低減させる可能性がある。このようなアプローチは、図１に示した従来の噴霧塔１０において使用するのは困難である。なぜなら、スラリーのスプレー２０がタンク３０内のスラリーとほぼ完全に混合してしまうからである。
さらにまた、上記のごとき本発明は並列又は直列に配置された２段以上の気液接触工程を使用する装置における単一の気液接触工程として使用することもできる。その他の工程は、本発明に従ったものであってもよいし、従来の気液接触装置を用いたものであってもよいし、或いはそれらの両方であってもよい。
よって、本発明の範囲は以下の請求の範囲によってのみ限定される。
Claims (16)
- 流路(114)；前記流路(114)内にガスを導入するための入口(112)；前記流路(114)内に配置され、流路(114)の上端近傍に配置される離脱区域(150)まで流路(114)を上方に流れるガスに混入され、離脱区域(150)においてガスから分離される液体(120)を、該ガスに混入させるための手段(116)；前記離脱区域(150)からの液体(120)を受け入れ、重力の作用下で液体(120)を前記混入手段(116)まで戻すために、離脱区域(150)の下で、かつ、前記流路(114)外に配置され、前記混入手段(116)よりも高い位置で液体(120)を蓄積するタンク(132)；前記ガスを排出するために前記流路(114)に連通する出口(124)を有し、前記液体(120)が前記混入手段(116)から離脱区域(150)まで運ばれるように、前記流路(114)内における前記ガスの流れを十分な速度に維持し、液体(120)が下方に流れて、流路(114)の下端に集まることを防止していることを特徴とする煙道ガスを洗浄するための洗浄装置。
- 前記混入手段(116)への液体(120)の流量を制御するための手段(128)をさらに含む、請求項１記載の洗浄装置。
- 前記液体(120)がアルカリ性物質を含んだ水性スラリーである、請求項１記載の洗浄装置。
- 前記アルカリ性物質が水中における当該アルカリ性物質の化学量論的量を超える量で前記スラリー中に存在する、請求項３記載の洗浄装置。
- 前記ガスからミストを除去するための手段(122)をさらに含む、請求項１記載の洗浄装置。
- 前記タンク(132)と前記混入手段(116)とを相互連結する液体通路(126)をさらに含む、請求項１記載の洗浄装置。
- 前記液体(120)が前記混入手段(116)に移送される前に前記液体(120)から固形物を除去するための手段(138，140，142)をさらに含む、請求項１記載の気液接触装置。
- 前記流路(114)の下端に設置された第２のタンク(130)；前記流路(114)の下端において前記第２のタンク(130)よりも上方に設置された予備飽和区域(112)；前記煙道ガスから一部のガス及び粒状物を除去し、その後に前記第２のタンク(130)内に蓄積される第２の液体を、前記予備飽和区域(112)内に導入するための手段(146)；並びに前記第２のタンク(130)から前記導入手段(146)に前記第２の液体を戻すための手段(148)をさらに含む、請求項１記載の洗浄装置。
- 前記第２の液体が前記液体(120)よりも低濃度のアルカリ性物質を含有する水性スラリーである、請求項８記載の洗浄装置。
- 前記液体(120)の下向きの流れを阻止するために前記流路(114)内に設置された障壁(118)をさらに含む、請求項１記載の洗浄装置。
- 前記離脱区域(150)が、前記ガスを下方に向かわせ、ガスから前記液体(120)を分離する形状を有する、請求項１記載の洗浄装置。
- ガスを流路(114)内に導入し、流路(114)内を上方に流し、流路(114)の上端近傍に配置された離脱区域(150)まで流路(114)内を上方に流れるガスに液体(120)を混入し、離脱区域(150)において、ガスから液体(120)を分離させ、前記液体(120)が前記混入手段(116)から離脱区域(150)まで運ばれるように、前記流路(114)内における前記ガスの流れを十分な速度に維持し、液体(120)が下方に流れて、流路(114)の下端に集まることを防止し、離脱区域(150)の下で、かつ、前記流路(114)外に配置されたタンク(132)に離脱区域(150)からの液体(120)を受け入れ、重力の作用下で液体(120)を前記流路(114)まで戻す、工程を含む煙道ガス洗浄方法。
- 前記流路(114)の下端近傍において、前記流路(114)の下端に配置された第２のタンク(130)よりも上方に設置された予備飽和区域(112)に第２の液体を導入し、予備飽和区域(112)において、煙道ガスから一部のガス及び粒状物を除去し、第２の液体を前記第２のタンク(130)内に蓄積し、前記第２のタンク(130)から前記導入手段(146)に前記第２の液体を戻す、工程をさらに含む請求項１２記載の煙道ガス洗浄方法。
- 前記液体(120)として、アルカリ性物質を含有する水性スラリーを用い、前記第２の液体として、液体(120)よりも低濃度のアルカリ性物質を含有するものを用いる、請求項１３に記載の煙道ガス洗浄方法。
- 前記流路(114)内に設置された障壁(118)により、前記液体(120)の下向きの流れを阻止する、請求項１２記載の煙道ガス洗浄方法。
- 離脱区域(150)により、前記ガスを下方に向かわせ、ガスから前記液体(120)を分離する、請求項１２記載の煙道ガス洗浄方法。
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