JPH03249914A - 化石燃料燃焼湿式プロセスにおける塩化物の制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００月 【産業上の利用分野】 本発明は概して化石燃料燃焼方法に関し、特に、化石燃
料燃焼ボイラーの排ガスを浄化する新規且つ有用な方法
に関する。 ［０００２］

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
化石燃料燃焼ボイラーで用いられた湿式浄化（スクラビ
ンング）方法の水の循環は開放モードで運転されていた
。これは、プロセスからの可溶性不純物を除去するため
に作用する水パージ流を用いることを意味する。主な関
連不純物［０００３］ 第５図において、化石燃料燃焼ボイラー（図示しない）
からの排出ガスは排出ライン１０を経由して静電集塵器
すなわちＥＳＰ１２に供給され、そこでダストは煙道ガ
スから除去されて、捕収される。その後、ダストのない
ガスは、ライン１４を介して吸収体１６に提供され、そ
こで循環ポンプ１８により石灰または石灰石スラリーが
ガスに噴霧される。フレッシュメーキャップされた水が
ライン２０を介してポンプ１８にそして直接吸収体１６
にも提供される。スラリーの一部はライン２２を介して
スラリーからの固形分を濃縮するように働くシックナー
２４に供給される。固形分が減じた静置流はライン２６
を介して吸収体１６に戻される。シックナー２４からの
高固形分スラリーはフィルター２８に供給され、そこで
フィルターケークがスラリーから除去される。液体の一
部はシックナー２４から吸収体に戻りそして一部は８口
３０を介して排出される。 ［０００４］ 第５図の装置に関する操作の一例として、３重量％の硫
黄含有量を持つ煙道ガスを伴い、５００ＭＷのボイラー
を与える。フィルター２８からのフィルターケークは８
５重量％の固形分含有量を有する。ボイラーを燃焼する
ための石炭中の塩化物の含有量は８００ｐｐｍでありそ
して流出水中の塩化物含有量は１００ｐｐｍである。強
制酸化は１００％である。 ［０００５］ 操作の結果は、循環スラリー中１１００００ｐｐの塩化
物含有量をもたらし、得られた乾燥石膏中の塩化物１７
４０ｐｐｍの塩化物をもたらす。液体は約１．０の減少
因子（α）で６０ｇ／ｒｎの流量で排出された。 ［０００６］ はぼ１９８０年以来、開放サイクル操作はこれらのプロ
セスの操作者及び環境保護者のいずれにも受は入れられ
なくなってきた。開放サイクル操作に代わる方法は閉サ
イクル操作である。閉サイクル操作の内容はプロセスか
らの液体流出物を制限しまたは減じることである。閉サ
イクル操作が採用している通常の形態はフィルター（ま
たは遠心分離）ケーク中に残る遊離水以外は、液体の流
出物を放出しないことである。このモードにおける操作
結果は、不純物が浄化液中で濃縮されて極めて高濃度に
なることである。第２図は、第３図中に示した方法で操
作される閉サイクル中で形成されることになる塩化物の
定常状態濃度の例である。第３図において、同一の参照
番号は、第５図の装置に関して、同一または類似の部分
を示すのみ用いられ、プルセスは第５図の装置と同一の
初期条件で運転することができる。これは５００００ｐ
ｐｍの塩化物含有量を持つ循環スラリー及び９５００ｐ
ｐｍの塩化物含有量を持つ乾燥石膏をもたらす。減少因
子は約０．９である。 ［０００７］ この閉サイクル操作方法は二つの問題を生じる。第１に
、浄化媒体中に塩化物が高濃度で存在すると、スクラバ
中でＳＯ２吸収に関する悪影響を及ぼす。この事実を第
４図中に示す。減少因子は次式により定義される。 α＝ｌｎ（１−Ｅ）　（実際値）　／Ｉｎ（１−Ｅ）　
（ＣＩ　＝０）従って、１．０未満のαに関して、ＳＯ
２効率は低減する。 ［０００８］ 第３図に記載した方法の閉サイクル操作により生じる第
、２の問題は、フィルターケークの塩化物含有量が受は
入れられない程高いことである。もし、例えば、副生成
物の石膏が壁板製造用に製造されるならば、塩化物の最
大許容含有量は常に約４００ｐｐｍ未満である。閉操作
モードにおいて、この仕様はフィルターケーりをフレッ
シュな水で洗浄することなく達成することができない。 これは塩化物すなわち、フィルターケークに付いた塩化
物の実行可能な排出のみを減じる。塩化物を制御する唯
一の手段（開放サイクル操作に逆戻りせずに）は、「処
理された（ｍａｎａｇｅｄ）　Ｊ流出流（ｂｒｅｅｄ　
ｓｔｒｅａｍ）を含むことであり、そこでは可溶性の不
純物がいくらか固形化し且つ液体排出物として直接排出
されないような方法で不純物が処理される。これを行う
ための慣用的な手段は、慣用的な塩の結晶化装置または
半透膜のような海水脱塩技術である。これまでにだれも
この流出流の処理を必要とする湿式浄化プロセスを設計
または操作したことがない。 ［０００９］ 産業用排出ガスから８０２を除去するためのスクラバ装
置は、マンデリク（Ｍａｎｄｅｌｉｋ）らに付与された
米国特許第３，９８５，８６０号中に開示されている。 スクラバ及びシックナーを含む燃焼ガス処理方法がまた
ネルムス（Ｎｅｌｍｓ）らに付与された米国特許第４，
１５０，０９６号中に開示されている。 スラリー〇一部をフライアッシュコレクタ中に噴霧して
戻す技術がジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ）に付与された
米国特許第４，２２８，１３９号に開示されており、−
方で、デユーリン（Ｄｕｌｉｎ）らに付与された米国特
許第３，８８０，６２９号はガラス製造方法においてス
ラッジをバグハウスの入口にフィードバックし得ること
を開示している。開放サイクルの浄化プロセスはキャン
ベル（Ｃａｍｐｂｅｌｌ　）らに付与された米国特許第
４，２３１，９９５号に開示されている。 ［０００１０］

【課題を解決するための手段】

本発明の主題は、閉じた水サイクルにより操作する石灰
または石灰石をベースとした湿式浄化方法であり、そこ
では、湿式スクラバからの流出流は集塵器の上流位置に
配送される。本発明の好ましい具体例において、この水
流は微粉噴霧として煙道ガス中に噴射されてそして蒸発
して乾燥する。従って、これらの蒸発した液滴は集塵機
により容易に捕獲可能な乾燥粒子になる。粒子は、通常
、塩化カルシウム及び塩化ナトリウムからなる。集塵器
は、通常、静電集塵器またはバグハウスであろう。集塵
器の操作に関する悪影響を避けるために、集塵器の上流
の煙道ガスに噴霧する水溶液の量を最小にして煙道ガス
が極端に冷却されそして湿気を帯びることを防止しなけ
ればならない。流出流を侮辱用いないで閉じたループモ
ードで実施しつつ、塩化物含有量を高濃度に増進させる
ことにより、噴霧によって生じる温度低下を１１℃（２
０Ｆ）未満に制限すべきである。しがしながら、もし塩
化物含有量が湿式スクラバ中で増大することが許容され
るでも、第４図でわかるような有害な効果はＳ０２性能
に悪影響を与えるであろう。この問題を避けるためにそ
してまた塩化物濃度を増進するために、プリスクラバを
吸収体の上流に配置する。このプリスクラバは重大なＳ
０２吸収を回避するｐＨで操作されるが、効率的なＨＣ
Ｉスクラバである。その目標を達成するのに、プリスク
ラバを４．０〜４．５のｐＨで運転することができる。 かくして、はとんどの塩化物は、それらが吸収体に到達
する前に捕集される。あるいは、プリスクラバを除くこ
とができそして塩化物を吸収体ループ中で増大させこと
が可能である。もしこの選択を用いると、吸収体をより
大きな物質移動能力を持つように設計しなければならな
い。種々の設計及び操作の変数を調節して性能を改良す
ることができる。しかしながら、これらの調節は運転費
用かあるいは吸収体の物理的寸法のいずれかの増大をも
たらす。 ［０００１１］ 本発明は、通常の石灰／石灰石湿式スクラビング煙道ガ
ス脱硫黄システムにおいて以下の利点を有する： 閉ループ操作が、水性流出流を動力プラントから排出し
ないで達成される。 もし、プリスクラバを用いると、可溶性の不純物に関す
るウオールボード品質に関する石膏の基準値を、最小の
ケーク洗浄でまたはケーク洗浄なしで、達成することが
できる。 もし、プリスクラバを用いずそしてケーク洗浄を用いな
いと、浄化スラリー中の定常状態の塩化物含有量は、別
の方法で達成される定常状態値の半分未満を維持するこ
とができる。それ故、Ｓ０２性能に関するこれらの塩化
物の悪影響が消失する。 もし、プリスクラバを用いないでそしてケーク洗浄を用
いてウオールボード基準に合致させるならば、流出流は
、許容できない堆積、スケーリング及びシステムを通じ
る腐食を生じるであろう塩化物の塩析を防止することが
要求される。溶解した塩化物は３０００００ｐｐｍを超
えそしてＳ○２除去を激しく削減するであろう。 通常の（海水）脱塩化技術を超える本発明の利点は以下
の通りである。 流出流を処理するのに必要なエネルギーはボイラーから
の廃熱によりほとんど全体的に満足される。一方、塩結
晶化装置は蒸気を必要とするであろう。 資本設備要求は脱塩化設備に比べて極めて少ない。必要
なものは一連のスプレーノズル及び気体噴霧用の圧縮空
気源がすべてである。発生容量１００ＭＷ当たり２〜３
の噴霧器が典型的に必要になる。このためには、パブコ
ック・アンド・ウィルコックス社のダクト内加湿技術（
Ｉｎ−ｄｕｃｔ　ｈｕｍｉｄｉｆｉｅａｔｉｏｎ　ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ）が十分適している。 固形分はフライアッシュと混合するようになるため、別
の固形排出流処理は不要である。主な構成成分は塩化カ
ルシウムであるので、フライアシュ廃棄物の分類にはい
かなる影響も与えない。 ［０００１２］ 従って、本発明の目的は、化石燃料燃焼プラントによっ
て生成される煙道ガスを浄化する方法であって、 煙道ガスを煙道ガスラインを介して煙道ガスからダスト
を除去するための集塵器手段に供給してダストのないガ
スを生成すること；ダストのないガスの吸収成分をスラ
リー中に吸収させるためにダストのないガスを吸収体手
段に供給すること。 吸収体手段中のダストのないガスにスラリーを生成する
ための浄化液を噴霧すること； スラリーの一部を、高固形分含有量の流れを低固形分含
有量の流れから分離するためのシックナーに供給するこ
と； 低固形分含有量の流れを吸収体手段に戻すこと；フィル
ターケークを高固形分含有量の流れからろ過して溶出液
を放出すること溶出液をシックナーに戻すこと；及び、
吸収体手段からスラリーの一部を集塵器手段の上流の煙
道ガスラインに噴霧してスラリーの固形成分を集塵器手
段中でダストとして除去するために粒子に乾燥すること
を含む上記方法を提供することにある。

【０００１３】 本発明を特徴付ける新規な種々の態様を明細書中の一部
を形成する特許請求の範囲により指摘する。本発明、そ
の操作の利点及びその使用により達成される特定の目的
を一層良く理解するために、添付図面及び本発明の好ま
しい具体例を記載した詳細な説明が参照される。 ［０００１４］ 好ましい　　例の記゛ 特に第１図′を参照して、同図中に具体化された発明は
化石燃料燃焼プラントの煙道ガスを湿式浄化するプロセ
スを構成する。煙道ガスは、入口温度Ｔｕ及び出口温度
Ｔｄを有する煙道ガスライン１０を介して、静電集塵器
すなわちＥＳＰＩ２のような集塵器、バグハウスまたは
他の集塵装置に供給される。ダストのないガスはライン
１４を介してプレスクラバ３４に供給され、プレスクラ
バ３４は循環ポンプ４８により水性浄化液がプレスクラ
バ３４の水溜４４からに供給される。前浄化されたガス
はその後、主な吸収体すなわちスクラバ１６に供給され
、そこでガスはポンプ１８によってライン３８を介して
供給される追加の浄化液が噴霧される。 第１図において、第５図及び第３図と同じ参照番号が用
いて同一または類似の部品が示されており、フレッシュ
メーキャップ水がライン２０を介して吸収体１６に供給
される。 吸収体１６の水溜４０からのスラリーの一部は、高固形
分含有量の流れを低固形分含有量の流れから分離するシ
ックナー２４に供給される。低固形分含有量流れはライ
ン４５を介して水溜４ｏに戻り、一方、高固形分含有量
流れはポンプ４７によりフィルター２８に供給され、そ
こでフィルターケークが流れから除去される。溶出液流
れはライン３２を介してシックナー２４に戻される。 ［０００１５］ 本発明に従えば、煙道ガスラインにおける温度低下Ｔｕ
−Ｔｄは約１１℃（２０Ｆ）に制限されて閉じた循環系
の欠点作用を回避する。プリスクラバ３４はまた４、０
〜４．５のｐＨで有利に運転されて、ＨＣＩを効率的に
浄化しつつ重大なＳＯ２の吸収を防止する。 ［０００１６］ 本発明は、また、ダストがないガスを直接、ライン１４
から吸収体１６に供給することによってプリスクラバ３
４なしで運転することができる。その場合、スラリーの
放出流れを水溜め４０からライン３６を介して直接、供
給してライン１０中の煙道ガスに噴霧する。 ［０００１７］ 第１図中の装置の操作例において、５００ＭＷのプラン
トは３重量％の硫黄含有量を有する煙道ガスを生じる。 フィルターケークは８００ｐｐｍのコール塩化物含有量
及び１１００ｐｐの水塩化物含有量を有する８５重量％
の固形分である。得られる循環スラリーはわずか７００
ｐｐｍの塩化物含有量でありそして乾燥石膏の塩化物は
わずか１２５ｐｐｍである。パージ流は２８ｇ／ｍで流
れ、温度低下はＴｕ−Ｔｄは６．１℃（ＩＩＦ）であっ
た。 ［０００１８］ 本発明の特定の具体例を、本発明の原理の応用を例示す
るために詳細に記載してきたが、本発明をかかる原理か
ら離れないで別法で具体化し得ることを理解すべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】改良された湿式浄化方法を実行するために本発
明に従う装置を示す図である。

【図２】従来の、煙道ガス浄化用閉サイクル操作におけ
る塩化物の定常状態レベルに関するスラッジ脱水の影響
を示すグラフである。

【図３】閉サイクル操作実行用の装置を示す第５図と同
様の図である。

【図４】閉サイクル操作から得られる自然酸化及び粗い
粒子削減を示すグラフのセットである。

【図５】従来技術に従う開放サイクル煙道ガススクラバ
の概念図である。

【書類名】

【図１】 図面

【図２】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化石燃料燃焼プラントにより生成される煙
   道ガスを浄化する方法であって、 煙道ガスを、煙道ガスラインを介して、ダストを煙道ガ
   スから除去してダストのないガスを生成するための集塵
   器手段に供給し、ダストのないガスを、ダストのないガ
   ス成分をスラリーに吸収させるための吸収体手段に供給
   し、 吸収体手段中のダストのないガスにスラリーを生成する
   ための浄化スラリー液を噴霧して、 スラリーの一部を、高固形分含有量の流れを低固形分含
   有量の流れから分離するためのシックナーに供給して、 低固形分含有量の流れを吸収体手段に戻し、フイルター
   ケークを高固形分含有量流れからろ過して溶出液を放出
   し、溶出液をシックナーに戻し、そして スラリーの一部を、吸収体手段から集塵器手段の上流の
   煙道ガスラインに供給してスラリーの固形成分を集塵器
   手段中で粒子に乾燥してダストとして除去することを含
   む上記方法。
2. 【請求項２】煙道ガスラインの温度低下を約１１℃（２
   ０Ｆ）未満するのに足りるだけのスラリーを煙道ガスラ
   インに噴霧することを含む請求項１の方法。
3. 【請求項３】吸収体手段が、プリスクラバ及び主吸収体
   を含み、且つ方法がダストのないガスを最初に第２のス
   ラリーを製造するためのプリスクラバに供給すること、
   第２のスラリーの一部をプリスクラバの入口に循環する
   こと及び第２のスラリーの一部を煙道ガスライン中の煙
   道ガスに噴霧することを含む請求項１の方法。
4. 【請求項４】プリスクラバをｐＨ４．０〜４．５で操作
   することを含む請求項３の方法。
5. 【請求項５】集塵器手段が、ダストを煙道ガスからのダ
   スト及び噴霧したスラリーより乾燥した粒子を沈降させ
   るための静電集塵器から構成される含む請求項１の方法
   。
6. 【請求項６】化石燃料燃焼プラントからの煙道ガスを湿
   式浄化する装置であって、 煙道ガスを運ぶための煙道ガスラインと、 ダストを煙道ガスから除去するための、煙道ガスライン
   に連結する集塵器手段と、 ダストのないガスを供給するための、集塵器手段に連結
   するダストのないガスラインと、 ダストのないガスを受容するための、ダストのないガス
   ラインに連結する吸収体手段と、 浄化スラリー液を吸収体手段中のダストのないガスに噴
   霧してダストのないガス成分を含むスラリーを生成する
   ための、吸収体手段に連結する浄化スラリー液供給手段
   と、 スラリーの一部を受容し且つスラリーの一部を濃厚にす
   るための、吸収体手段に連結するシックナー手段と、 濃厚スラリーから固形分をろ過するための、シックナー
   に連結するフィルター手段と、 スラリーの一部を吸収体手段から煙道ガスラインに噴霧
   するための、吸収体手段と煙道ガスラインとの間を連結
   する流出流れラインとを含む上記装置。
7. 【請求項７】集塵器手段が静電集塵器から構成される請
   求項６の装置。
8. 【請求項８】吸収体手段が、ガスを受ける入口及びスラ
   リーを排出する出口を含む主吸収体と、主吸収体の入口
   に連結するプリスクラバと、プリスクラバに連結するダ
   ストのないガスラインとを含み、プリスクラバが水溜め
   を有し、プリスクラバの水溜めからスラリーを煙道ガス
   ラインに噴霧するために流出ラインが該水溜めと煙道ガ
   スラインに連結する請求項６の装置。