JPH05505452A - 煙道ガス調整システム - 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】 煙道ガス調整システム 発明の背景 本発明は一般に煙道ガス調整システムに関し、さらに詳しくは静電沈降器による 微細フライアッシュ粒子の除去を増進するため煙道ガス流の中に酸調整剤を導入 する方法および装置に関するものである。

多くの工場および公共事業会社がその発電プラントにおいて石炭燃焼ボイラーを 使用する。、現在の厳しい排気ガス規制基準に対応するため、これら多くの会社 が煙道ガス中の二酸化硫黄の量を低下させるために低硫黄分石炭の使用に切り換 えた。不幸にして、このようなボイラープラントにおける低硫黄石炭の使用は、 煙道ガス流中に発生する三酸化硫黄の量を低下させる。三酸化硫黄の存在は、微 細フライアッシュ粒子を静電沈降作用によって煙道ガスから効率的に除去する程 度に低い抵抗率をフライアッシュの中に生じる事が知られている。高硫黄分石炭 を使用する際に煙道ガス中に発生するレベルまで三酸化硫黄レベルを回復するた め、多くの工場および公共事業会社は現在煙道ガス調整システムを使用している 。

これらのシステムは、低硫黄分石炭の燃焼から生じるフライアッシュを静電沈降 作用によって除去するのに望ましい抵抗率範囲にもたらすように設計されている 。低硫黄分石炭の燃焼から生じる煙道ガスの処理のために必要とされる新しい大 型の静電沈降器を設置するコストに比べれば、煙道ガスの調整は経済的観点から はるかに有利である。

現在まで種々の煙道ガス調整システムおよび方法が提案されている。例えば米国 特許第３，７０４，５６９号は、調整剤として蒸発した硫酸を使用するシステム を開示している。このシステムにおいては、多量の乾燥空気が硫酸を蒸発させる 約２６０℃の温度まで加熱され、硫酸が、分散パツキンを充填されたガラスライ ニングチャンバの中でこの空気と混合される。このシステムにおいて使用される ガラスとガスケット材料は温度を約２６０℃以下に制限するので、空気流の中で 酸は沸騰するのでなく蒸発させられる。熱い硫酸蒸気が噴射ランスによって煙道 ガス流の中に均一に分散させられ、この硫酸蒸気はランスに対してガラスライニ ングされたマニホルド管によって送られる。このシステムは煙道ガスの効果的な 調整を成す事ができるけれども、特に硫酸を熱い蒸発状態で長距離にわたって輸 送しなければならないので費用がかかる。硫酸蒸気は非常に腐食性であるので、 高価な耐食性材料を使う必要がある。さらに、このシステムは、硫酸を空気流の 中に蒸発させるために多量の乾燥空気を加熱する際に多大の電気エネルギーを消 費する。

また熱い蒸発した三酸化硫黄を直接に煙道ガス流の中に導入する事によってガス 調整を実施する事もできる。

しかし、三酸化硫黄はその取扱いがきわめて困難である。

この三酸化硫黄は液状に留まるために加熱されなければならず、加熱し損なうと 管系統の中で固化する可能性があるからである。この固化した物質を再熱すると 、高圧のきわめて腐食性のガスとなり、これが配管を破壊する可能性がある。さ らにこのガスは大気の水分と共に発煙硫酸を形成する。これらの理由から、三酸 化硫黄の直接添加は商業的に実施可能の方法ではないと思われる。

他のガス調整法は液状硫酸を燃焼する方法である。硫黄の燃焼によって発生した 二酸化硫黄を触媒の中に通し、この触媒が二酸化硫黄を三酸化硫黄に転化する。

この三酸化硫黄を煙道ガス流の中に導入すると、その中で煙道ガスの水分と結合 して硫酸を生じる。この硫酸が、硫酸の間接噴射としてフライアッシュを調整す る。他の方法は、液状二酸化硫黄を加熱して蒸発させ、この蒸気を触媒の中に通 して二酸化硫黄に転化し、前記の方法のようにこの三酸化硫黄を煙道ガスの中に 分散させるにある。

米国特許第４，０７０，４２４号に記載の煙道ガス調整システムは高エネルギー 圧搾空気音響噴霧ノズルを使用して極度に微細な液状硫酸ミストを形成し、次に このミストを周囲の熱い煙道ガスまたは空気中で蒸発させる。

静電沈降器の導入ダクトの中に多数のノズルが配置され、硫酸を直接に煙道ガス 流の中に噴霧する。しかし、このシステムに伴う問題点は、常規のガス流条件に おいては新たに噴霧された硫酸の煙が崩壊して酸性ミストを大きな滴状に再凝縮 させ、これらの滴が蒸発しそこなって、ダクト構造の内側面をぬらし、望ましく ない灰分の形成と腐食とを生じる事にある。

米国特許第４，２０８，１９２号に開示の類似システムは、高エネルギー圧搾空 気音響噴霧ノズルを使用して、酸の微細ミストを細長い熱空気流の中に噴射し、 次に酸が大型のサイクロン流チャンバの中で蒸発される。得られた蒸気−熱空気 混合物を静電沈降器の上流の導入口ダクトの中に噴射する。このシステムの問題 点は、プラントの蒸発エネルギーと圧搾空気を使用する際に非効率な非常に大型 の装置を必要とする事にある。

従って本発明の主目的は、先行技術の公知システムよりも効率的で低コストの改 良型煙道ガス調整システムを提供するにある。

さらに詳しくは本発明の目的は、静電沈降器による微細フライアッシュの除去を 促進するため、このフライアッシュ粒子のさらに望ましい抵抗率を生じるように 酸性調整剤を煙道ガス流の中に蒸発した状態で導入する方法および装置を提供す るにある。

発明の概要 本発明は、少なくとも先行技術の同等の性能レベルで、しかし先行技術よりはる かに低い装置投資額と運転コストをもって、煙道ガス流から微細フライアッシュ 粒子を除去する事のできる改良型煙道ガス調整システムを提供する。基本的に本 発明の煙道ガス調整システムは、液状酸性調整剤、例えば硫酸を蒸発させるため に効率的な熱交換コイルを使用する。この熱交換コイルは、このコイルから下流 に混合チャンバを画成するケーシングの中に取付けられ、またこのコイルは混合 チャンバと連通ずる排出口を有する。液状酸性調整剤は熱交換コイルを通して送 給され、このコイルの中で、コイルの周囲を流れる熱空気流からコイル壁体を通 して伝達される熱によって、酸が蒸発させられる。蒸発した酸と熱空気が混合チ ャンバの中で混合され、得られた蒸気−熱空気混合物が静電沈降器の上流点にお いて煙道ガス流と接触するように分散される。コイルは好ましくは噴射管状ラン ス組立体の後端部分の中に配置され、この管状ランスは蒸発コイルを煙道ガス流 から離間するケーシングを成す。噴射管状ランス組立体は、好ましくは静電沈降 器の手前において煙道ダクトの中に挿入され、またこの管状ランスは酸性蒸気− 熱空気混合物を煙道ガス流の中に分布させるための少なくとも１つのノズルまた はオリフィスを含む。このシステムは、高腐食性酸性蒸気が、先行技術のように 噴射管状ランスに達する大型の配管網を通るのでなく、コイル／管状ランス組立 体の中を搬送される点が先行技術よりも著しく有利である。従って熱空気管は、 煙道ダクトの壁体の管状ランス組立体に接続するまでは低コストの炭素鋼で構成 する事ができる。先行技術においては、酸性蒸気−熱空気混合物を相当距離層れ た蒸発装置から管状ランス組立体まで搬送するために、多量の高価なステンレス 鋼、ガラスライニング管またはその他の特殊金属を必要とした。

液状酸性調整剤、例えば硫酸は、常温で比較的操作しやすく、耐酸性プラスティ ックライニング管またはステンレス鋼管によって収容する事ができる。これは、 装置の大きさ、コスト、および熱い酸輸送管との接触による負傷の危険性を低減 させる。蒸発コイルのみを、沸騰温度の酸を収容する事のできる耐酸性材料、例 えばタンタルで製造する必要がある。蒸発コイルは、所要の滞留時間を生じまた コイル外部の熱空気流からコイル内部の冷たい酸への伝熱を生じるのに十分な長 さの小直径管によって構成する事ができる。このシステムの熱空気源は、燃焼ユ ニットの中に使用される予熱器から容易に得られる。この熱空気の温度は、噴射 管状ランス組立体の中の液状酸性調整剤の沸点よりはるかに高くなければならな い。代表的には、硫酸の場合、これを効率的に蒸発させ、酸蒸気の局所凝縮を防 止し、また混合チャンバから酸蒸気を静電沈降器の導入ダクトの中に放出する管 状ランス組立体の終点まで酸を蒸気状態に保持するため、熱空気混合物は約５５ ０°Ｆ以上に保持されなければならない。

多くの発電プラントにおいては、強制誘導通風式燃焼空気ファンにより、追加フ ァンまたはブロワ−を使用しないでも燃焼空気がコイルの上を流れて煙道ダクト の中に流入するのに十分な圧力のもとに熱空気が供給される。

得られる差圧が十分でない場合には、追加ファンを使用する事ができる。しかし 予熱器から来る空気を使用する事による節約は、追加ファンの使用による追加エ ネルギーコストよりはるかに大きい。実際に必要な空気量は、転用可能の空気量 よりはるかに小である。−例として蒸発コイルは毎時３ガロン（Ｇ　Ｐ　Ｈ）の 酸を蒸発させるために約５００５ＣＦＭの空気のみを必要とする。代表的な発電 プラントのボイラにおいては、煙道ガスはボイラから約７５０°Ｆの温度で出る 。この煙道ガスは予熱器を通過し、この予熱器はその中を通る外気を約６５０゜ Ｆに加熱する。予熱器中の伝熱作用により、煙道ガス温度は、静電沈降器の導入 ダクトに入る前に約３５０°Ｆに低下される。前記の酸流量（すなわち毎時３ガ ロン）は　約１１５．０００　ＳＣＦＭの煙道ガスを処理するのに十分である。

もちろん前記よりはるかに多量の煙道ガスを生じるボイラが存在する。例えば３ ６０メガワツトのボイラは８４５，０００　ＳＣＦＭの全煙道ガス体積を示す。

このようなユニットの場合、８個の蒸発コイルが必要であろう。このような大型 ボイラは大きな煙道ダクトを有するので、複数のオリフィスを備えた多数の噴射 管状ランスが優れた蒸気分布のために必要とされよう。代表的には、優れた蒸気 分布のためにコイルとランスが一体を成すように、同一数のランスとコイルが使 用される。このようにして、はるかに簡単な低コストの蒸気噴射装置によって酸 性蒸気の効率的な分布が達成される。

本発明の装置の操作に際して、液状酸性調整剤、例えば９３％−９４％の硫酸が 日量タンクから取り出され、ろ過され、次に制御速度でシステムまでポンプ輸送 される。システムの酸供給制御信号に応答して、所望の噴射速度に対応する酸量 がそれぞれの蒸発コイルに送られる。

次に酸は計量装置から流量表示トランスデユーサを通り、これによってオペレー タは各コイルおよびランスに対する酸のそれぞれの流量をモニタする事ができる 。酸の適当な圧力および流量、並びに空気の適当温度と流量を保証するため、圧 力ドランスデューサ、流量トランスデユーサおよび温度トランスデユーサが備え られる。また常に適当な蒸発温度が保持されるように、各蒸発コイルはその適温 についてモニタされる。酸噴射量を決定するために、プラントの多数の作動条件 を使用する事ができる。

これらの作動条件は静電沈降器をモニタする事により、または調整される煙道ガ ス流の化学分析によって得られる。

図面の簡単な説明 以下、本発明を図面に示す実施例について説明するが本発明はこれらの実施例に 限定されるものではない。

第１図は本発明による煙道ガス調整システムを備えた代表的発電プラントの概略 図、 第２図は本発明による酸性調整剤を噴射する３本のランスを含む第１図のプラン トの煙道ダクトの斜視図、第３図は第２図に図示の１つの噴射ランスの側面図、 第４図は第３図の噴射ランスの端面図、第５図は本発明による蒸発コイルを含む 噴射ランスの後端部分の一部断面を示す側面図、 第６図は第５図の６−６線に沿った断面図、第７図は第５図および第６図に図示 の蒸発コイルの部分破断された側面図 第８図は第７図の端面図、 第９図は第２図の煙道ダクトの中に各ランスを取り付けるために使用される転移 スタブの側面図、第１０図は第９図のスタブの端面図、 第１１図は第２図の各ランスの反対側末端を支持するために使用される支持体の 側面図、 第１２図は第１１図の支持体の端面図、第１３図は本発明による煙道ガス調整シ ステムのダイヤグラム、 第１４図は第１３図の煙道ガス調整システムに使用されるスキッドの側面図、ま た 第１５図は第１４図のスキッドの平面図である。

好ましい実施態様の説明 付図について述べれば、第１図において、本発明による煙道ガス調整システムを 備えた代表的発電プラントはボイラ／コンパスタ１０、空気予熱器１１および静 電沈降器１２を含む。空気予熱器１１はボイラ／コンパスタ１０の上流に配置さ れるが、静電沈降器１２はボイラ／コンパスタ１０の下流に配置される。強制通 風ファン１３が外部空気を予熱器１１の中に通し、そこで空気は代表的には約５ ５０乃至約６５０°Ｆに加熱される。予熱された空気が予熱器１１から導入ダク ト１４を通してボイラ／コンパスタ１０に入り、そこで燃料／空気混合物の燃焼 が生じて、発電用熱エネルギーを発生する。フライアッシュ微粒子を含有する煙 道ガスがこの燃料／空気混合物の燃焼によって発生し、この混合物が排出ダクト １６を通してボイラ／コンパスタ１０から出て空気予熱器１１を通る。空気予熱 器１１の中で、煙道ガス温度は代表的には約２５０乃至約３５０°Ｆまで低下し 、煙道ガスから抽出された熱が導入される空気に伝達される。

次に煙道ガスは煙道ダクト１７を通って静電沈降器１２に入り、そこでフライア ッシュ粒子が除去される。沈降器１２から出た浄化されたガスはダクト１８を通 って誘導型通気ファン１９に達し、次にダクト２０を通って煙突２１に入り、煙 突の排出口から大気中に放出される。

本発明の煙道ガス調整システムは発電プラントの中において、静電沈降器１２の 上流に配置される。第２図にもっともよく見られるように、このシステムは複数 の細長い管状ランス２２を含み、第２図には３本の管状ランスが図示され、これ らの管状ランス２２は煙道ダクト１７を横断するように相互に離間して、ダクト 中の煙道ガスの流れに実質的に垂直な方向に搭載されている。各管状ランス２２ は複数のオリフィス２３を備え、これらのオリフィスは管状ランスの前端部分に 沿って相互に離間配置されている。それぞれのプラントに対応して、管状ランス ２２は、図示のようにその側壁２４を通して煙道ダクト１７の中に水平に搭載さ れ、あるいは管状ランスを煙道ダクト１７の土壁体を通して垂直に搭載する事が できる。

第５図と第６図に図示のように、各管状ランス２２はその後端部分の中に熱交換 コイルまたは蒸発コイル２５を取付けられ、この管状ランスの後端部分は、煙道 ダクト１７の中を流れる煙道ガスから前記コイルを隔離するケーシングを成す。

コイル２５は管状ランス２２の中に、中空Ｔ型取付は部材２６によって取付けら れている。このＴ型取付は部材２６はその一端において先細連結部材２７を介し て管状ランス２２に固着され、その他端においてカバープレート２８によって閉 鎖されている。Ｔ型取付は部材２６の下端は熱空気管２９に取付けられ、この管 ２９は第２図に図示の熱空気導入マニホルド３０の一部を成す。

蒸発コイル２５はその後端に管状導入口３１を備え、この管状導入口３１は第７ 図に最もよく見られるように、コイルの中心軸線から片寄らされている。コイル ２５はその反対側前端において、排出口３２を有し、この排出口は第８図に図示 のようにコイルの軸線に沿って配置されている。

さらに第５図乃至第８図について述べれば、蒸発コイル２５の導入口端部３１は カバープレート２８を通して外部に、管状ランス２２から後方に延在する。蒸発 コイル２５の反対側末端の排出口３２は混合チャンバ３４１；隣接して配置され 、このチャンバ３４は管状ランス２２の前端部分のオリフィス２３から上流に配 置される。

再び第１図と第２図について述べれば、酸供給管３５が液状酸性調整剤、例えば ９３％−９４゛％硫酸をシステムコントローラ３６から各蒸発コイル２５の導入 口３１まで搬送し、図示のガス調整システムにおいては３本の管状ランス２２に 達する３本のこのような供給管３５が図示されている。下記に詳細に説明するコ ントローラシステム３６はシステムの近傍に搭載された調整スキッド３７上に保 持されている。熱空気供給管３８の一端が前記空気導入管１４と連通し、予熱器 １１の下流から予熱された空気を取り、マニホルド組立体３０を通して３本の管 状ランス２２まで搬送する。

マニホルド組立体３０から入った熱空気は熱空気管２９を通して各管状ランス２ ２の中空Ｔ型取付は部材２６の中に入り、蒸発コイル２５の上を通過して混合チ ャンバ３４の中に入る。供給管３５から来る液状酸は導入口３１から加圧された 状態で蒸発コイル２５中に入り、蒸発コイル２５の上を通過する熱空気から伝達 される熱によって蒸発コイルの中で蒸発される。蒸発した酸は蒸発コイル２５の 排出口３２から出て混合チャンバ３４の中に入り、そこで酸蒸気が蒸発コイル上 を通過した熱空気と完全に混合される。この熱空気／蒸気混合物は管状ランス２ ２の前端部分に流入し、そこから管状ランスオリフィス２３を通して均一に分布 されて、煙道ダクト１７を通る煙道ガス流の中に分布される。

酸蒸気はダクト１７の中で冷たい煙道ガスと混合する際に凝縮して、水蒸気と結 合し、フライアッシュ上に吸収され、これらのフライアッシュを静電沈降器１２ の中で捕捉されやすくする。酸供給タンク３９は、例えばトラックおよび車両の 近づきやすい遠隔地に配置される。

ポンプ４０が酸を貯蔵タンク３９から、スキッド３７上の小型日量タンク４１（ 第１４図）まで転送する。一般に、酸の転送は１日に１回乃至２回実施され、自 動レベルスイッチまたはオペレータの手動制御によって開始される。

各管状ランス２２は煙道ダクト１７の壁体２４の中に、第９図と第１０図に図示 の管状転移スタブ４２によって取付けられる。側壁２４に対して溶接されたスタ ブ４２の上に管状ランス２２が着脱自在に挿入される。好ましくは管状ランス２ ２は気密フランジ４３によって定位置にボルト締めされ、このフランジ４３は第 ３図と第４図に図示のように管状ランスの後端に固着される。この構造から明か なように、蒸発コイル２５とＴ型取付は部材２６とを含む管状ランス２２は所望 の際に使用できるように着脱自在である。各管状ランス２２は酸蒸気の腐食作用 に耐えるように、好ましくはステンレス鋼から成る。

各管状ランス２２の前端は、第１１図および第１２図に図示の全体としてＵ型の ブラケット４４によって支持される。ブラケット４４は煙道ダクト１７の対向壁 体（図示されず）に溶接され、例えば炭素鋼から成る。

第５図および第６図に図示のように、蒸発コイル２５は好ましくはコイル支持ロ ッド４５を使用して中空Ｔ型取付は部材２６の中に組立てられる。支持ロッド４ ５はその一端においてカバープレート２８に固着され、コイル２５の軸線に沿っ て延在する。ロッド４５は、コイル２５を定心させながら温度変化と共に自由に 伸縮できるように支持する機能を有する。さらに、支持ロッド４５は、空気流が コイル２５の軸線に沿ってチャンネルを成して通過し効果的な伝熱を生じない事 を防止する。またロッド４５は好ましくはフィン４６を備え、これらのフィンは コイル２５を支持すると共にコイルの表面全体に熱空気を指向する。蒸発コイル ２５は、その外側面に沿って良好な空気流を生じ最適蒸発性能を生じるように設 計される。コイル２５は管状ランス２２の内側面から離間配置されて、コイルの 最大加熱を生じる事のできるサイズの環状通路をコイルの周囲に形成しなければ ならない。好ましくは、蒸発コイル２５の外径は管状ランス２２の内径の約０． ７乃至０．８５の範囲内としなければならない。コイル２５の長さは一般に、流 入する熱空気の温度および流量、コイルそのもののサイズまたは直径などの数種 のファクタに対応して変動する。コイルはその中を通過する液状酸を蒸発させる に十分な熱量を伝達するだけの全表面積を与える長さを有しなければならないと 言えば十分である。コイル２５は、例えばタンタルまたはセラミックスなど、耐 酸性の耐食性物質で構成しなければならない。

一例として、直径０．５０インチのタンタル管から成り約２．２５インチの外径 と約３０フイートのコイル長さく実長さ約１．５フイート）を有する蒸発コイル は、直径６インチ、長さ１５インチの噴射ランスを使用する代表的発電プラント に使用された場合に、すぐれた性能を示す。所望ならば、調整剤と熱い壁面との 接触を改良して伝熱効果を促進するため、コイルの中に短いロッドなどの不活性 対人材料（図示されず）を配置する事もできる。

前記の構造から明かなように、カバープレート２８、蒸発コイル２５、および支 持ロッド４５は、所望の際に検査および保守のために一体として簡単に取り外し できるように組立てる事ができる。さらにコイルの性能をモニタし低温状態にお いて警報を発生するため、温度センサなどの計器（図示されず）をコイルに取付 ける手段をカバープレート２８に備える事ができる。また好ましくは、中空Ｔ型 取付は部材２６はその管状ランス２２に対する着脱を容易にするため、その外側 末端に第３図に図示のようなフランジ４８またはその他の手段を備える事ができ る。

蒸発コイル２５とその構造および各管状ランス２２の中の組立てについて説明し たので、本発明の改良型ガス調整システムの制御システムおよび動作について下 記に説明する。特にガス調整システムのフローダイヤグラム第１３図および調整 スキッド３７とその成分、日量タンク４１、ポンプ４９およびマイクロプロセッ サユニット５０を示す第１４図と第１５図について説明する。第１３図において 、３系統の蒸発コイル−管状ランスシステムの配管および計器が図示されている 。酸は、貯蔵タンク３９から、管５１およびポンプ４０（！１図参照）を通して 日量タンク４１に供給される。日量タンクの中の酸レベルは、システムの給気系 統に接続されたバブラー型レベルセンサ５３によって測定され制御される。日量 タンク４１はドレン５４と締切弁５５とを有する。日量タンク４１からの酸の流 量に従って、酸は二重フィルタ５６の中に流入して、固体粒子を除去される。２ つのフィルタ５７．５８が配備され、その一方のフィルタが浄化されている間に 他方のフィルタが弁５９．６０によって酸液の中に配置される。酸はフィルタセ ット５６から管６１に沿って流れて３個の計量ポンプ４９に流れ、各計量ポンプ はそれぞれの蒸発コイル２５に対して配備されてそれぞれのコイルを制御する。

各ポンプ４９は一対の締切弁６２．６３によって閉め切られ、システムの中の他 のポンプの動作に影響する事なく交換または修理のために取り出される。各計量 ポンプ４９は、マイクロプロセッサユニット５０からリード線６４を通して伝達 される信号によって設定される測定量の酸を吐出する。

酸は各ポンプ４９から逆止め弁６５を通り、トランスデユーサ６６を通り、これ らのトランスデユーサが酸流量をマイクロプロセッサユニット５０に伝達し、次 に酸は局所表示型圧力ゲージ６７、流量を平滑化する脈動減衰器６８、ポンプの 作動水頭を生じる背圧調整器６９を通る。十分な水頭を生じる一部のシステムに おいては、背圧調整器６９を省略する事ができる。この時点から、酸は調整スキ ッド３７を離れ、供給管３５に入り、この供給管はそれぞれお蒸発コイル２５に 接続され、これらの蒸発コイル２５はスキッド３７から代表的には数１００フィ ート離間される。各蒸発コイル２５に隣接する箇所において、酸供給管３５は局 所圧力表示器７０、締切弁７１、補強された可撓性ホース７２を有し、これらの ホースはコイルの導入口３１に接続されて過度の力がコイル２５に加えられる事 を防止する。酸がコイル２５に入ると同時に、酸は蒸発して、コイル排出口３２ から出て、混合チャンバ３４に入り、そこで酸蒸気と熱空気が混合して、オリフ ィス２３から煙道ガス流の中に分布される。

また供給管３５を長く閉め切る前にこの供給管から酸を排除するために、スキッ ド３７の上に、圧搾空気を使用するパージシステムが備えられる。酸は蒸発コイ ル２５を通して排除され、または酸供給管３５の中に３方向弁７３によって接続 されたドレンタップ（図示されず）を通して排除される。この弁７３は、酸の流 量を検証するために目盛り付き容器の中に酸の流れを誘導するためにも使用され る。ソレノイド弁７４が酸排除のための空気流を制御し、また空気圧制御フィル タ７５が過度の空気圧と、汚染空気による汚染を防止する。

熱空気の供給量はその圧力と温度について制御システムによってモニタされる。

そのため供給管３８（第１図）の中に温度トランスデユーサ７６が配備され、こ の温度トランスデユーサの発生する信号がマイクロプロセッサユニット５０にフ ィードバックされる。各蒸発コイル２５に接続された熱空気管２９には、手動設 定流量トリム弁７７と、流量測定計器７８が備えられる。また容管２９には流量 スイッチ７つが備えられ、この流量スイッチをマイクロプロセッサユニット５０ が読んで低流量警報を発生する。また低蒸発温度を検出するために、コイル排出 口３２は温度トランスデユーサ（図示されず）によってモニタされる。この信号 もマイクロプロセッサユニット５０に伝達される。

マイクロプロセッサユニット５０は好ましくはＣＲＴディスプレー８０とキーバ ッド人力８１とを備える。マイクロプロセッサユニット５０は、各システムをそ れぞれのプラントまたはユーザに対してそれぞれ構築する事を可能にする。一般 にグラフィックディスプレーは煙道ガス調整システムおよびプラントの作動状態 、種々の機能のトレンドライン、コントロールおよび警報設定点、およびなにか あった時の警報状態を表示する。マイクロプロセッサユニット５０はプラントか ら入力リード線８２を通して入力信号またはデータを受けて、これらの入力信号 を使用して、酸流量に関する制御信号を発生し、この制御信号がリード線６４を 通して計量ポンプ４９に伝達され、これらの計量ポンプが最適の酸量を吐出する 。

マイクロプロセッサユニット５０は日量タンク４１の中の酸レベル、酸流量、熱 空気温度、各蒸発コイル２５に対するそれぞれの供給管２９の中の熱空気流量、 コイル作動温度、およびプラント条件、例えばボイラー負荷、煙突のばい煙不透 明度、煙道ガスの流量および温度を表示する。

本発明のガス調整システムの最適酸噴射量は、オーバーコンディショニングなし で最良のフライアッシュ捕集度を生じるものである。この最適酸量は一般に煙道 ガスに対して約１１５−３０ｐｐの範囲内である。しかし正確な比率は、煙道ガ ス流量、石炭分析値、プラントの操作条件、沈降器の状態その他の変数と共に変 動する。

酸噴射量を決定し制御する代表的な例を下記に示す。

与えられた石炭にってい、プラントを全速で運転させ、煙突から出る煙の外観を 観察し、沈降器の電気パフォーマンスパラメータを観察しまた／あるいは煙道ガ スのサンプルを取る事によって決定される最大沈降量捕集効率点まで酸噴射量を 増大させる。全速運転におけるプラントの正確な定格を知った後に、煙道ガス流 量に比例しまた正確な酸量の自動噴射を生じる信号がプラントから調整ユニット に対して与えられる。この信号が制御システムに伝達されると、制御システムは これに対応してポンプ輸送量を調整し、酸噴射量を煙道ガス流量の低下に比例し て低下させる。このようにして噴射される酸量は煙道ガスに対して一定比例関係 に保持される。プラントがほとんどの時間全負荷に近い状態で運転されまた単一 型の石炭を使用する場合には、前記の制御システムは非常に信頼度が高い。もし プラントが数種の石炭を使用してそれぞれの石炭について相異なる最適酸噴射量 を使用する場合には、煙道ガスの三酸化硫黄含有量および煙突のばい煙濃度に依 存するさらに複雑な制御システムを使用する事ができる。

ダクトまたは沈降器の表面上の酸の凝縮を防止する事が重要である。このような 酸凝縮物は非常に腐食性だからである。従って煙道ガスをモニタする温度トラン スデユーサ（図示されず）を備えて、温度が一定温度に落ちた場合にマイクロプ ロセッサユニットに信号を送って酸噴射量を低下しまたは中断する事ができる。

臨界点は煙道ガス中の酸の結露点以下でなければならない。この結露点は代表的 には約２５０°Ｆ乃至約２８５°Ｆの範囲内である。設定点は一般に、それぞれ のプラントの作動条件に対応して結露点より少し高く設定される。

要　約　書 低硫黄分石炭の燃焼から生じる煙道ガスの中に同伴される微細フライアッシュ粒 子の電気抵抗を低下させて、静電沈降器による前記フライアッシュ粒子の除去を 促進するためのガス調整システムにおいて、酸性調整剤、例えば硫酸がケーシン グの中に搭載された蒸発コイルの中を通過させられ、前記ケーシングは前記コイ ルの下流に混合チャンバを画成し、前記調整剤は、前記コイルの上を通過して前 記混合チャンバの中に入る熱空気流によって蒸発させられる。酸蒸気が前記コイ ルから出て、混合チャンバ中の熱空気と混合し、その混合物が煙道ガス流の中に 噴射されて、酸蒸気がフライアッシュ粒子上に凝縮する。

国際調査報告 ＋ｍｌｌ１１１ｍ＋ｗ＋ｔ・１＾−＝”＠　ＰＣＴ／ｌＪｓ９２１００９５９

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．静電沈降作用によって微細フライアッシュ粒子の除去を促進するため煙道ガ ス流の中に調整剤を噴射する方法において、 ケーシング内部に取付けられた中空蒸発コイルであって、前記ケーシングは前記 コイルの下流に混合チャンバを画成し、前記混合チャンバと連通した排出口を有 する前記中空蒸発コイル中に液状調整剤を通過させる段階と、前記ケーシングを 通して熱空気流を通過させて前記コイルと接触させ、前記熱空気流は前記液状酸 性調整剤の沸点より高い温度を有し、前記コイルの壁体を通して伝達される熱が 前記液状調整剤を前記排出口に達する前に蒸発させる段階と、 蒸発された酸性調整剤を前記混合チャンバの中において前記熱空気流と混合する 段階と、 前記混合チャンバから出た蒸気−熱空気混合物を前記煙道ガスと接触させる段階 とを含む事を特徴とする方法。
2. ２．前記ケーシングは細長い管状ランスの一部として形成され、また前記蒸気− 熱空気混合物は前記管状ランスの他の部分の中に配置された複数のオリフィスを 通して前記煙道ガス流と接触するように均一に分布されることを特徴とする請求 項１に記載の方法。
3. ３．前記酸性調整剤は硫酸であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. ４．前記硫酸は煙道ガスに対して１０−４５ｐｐｍの比率で噴射されることを特 徴とする請求項３に記載の方法。
5. ５．前記蒸発コイルに供給される前記酸性調整剤の量は、前記煙道ガス流中の前 記管状ランスより下流区域において所望の酸蒸気分布を生じるように変動される ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. ６．前記蒸発コイルに供給される前記酸性調整剤の量は、前記煙道ガスの流量の 変動と共に自動的に変動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. ７．前記煙道ガス流の不透明度を連続的にモニタし、また前記蒸発コイルに供給 される前記酸性調整剤の量は、所定の不透明度読み値を保持するように自動的に 変動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. ８．前記ケーシングを通される熱空気の量は一定に保持されるが、前記蒸発コイ ルに供給される前記酸性調整剤の量は変動されることを特徴とする請求項１に記 載の方法。
9. ９．前記コイルの中で蒸発した酸性調整剤は、前記混合チャンバを成す前記管状 ランスの部分の直径の１０倍以下の距離だけ前記管状ランス排出口から下流に離 間した箇所において、前記混合チャンバの中に導入されることを特徴とする請求 項１に記載の方法。
10. １０．静電沈降作用によって微細フライアッシュ粒子の除去を促進するため煙道 ガス流の中に酸性蒸気を噴射する装置において、ケーシングの中に取付けられた 少なくとも１つの蒸発コイルであって、前記ケーシングは前記蒸発コイルの下流 に混合チャンバを画成し、前記蒸発コイルは前記混合チャンバと連通する排出口 を有するように成された蒸発コイルと、前記蒸発コイルの中に液状酸性調整剤を 通す手段と、前記ケーシングの中に熱空気流を通し前記蒸発コイルと接触させて 、前記蒸発コイルの壁体を通して伝達される熱が前記調整剤を前記排出口に達す る前に蒸発させる手段と、前記のようにして得られた蒸気−熟空気混合物を前記 混合チャンバから前記煙道ガス流と接触するように分布する手段とを組合わせて 含む事を特徴とする装置。
11. １１．前記の蒸気−熱空気混合物を分布する前記手段は、前記混合チャンバと前 記煙道ガス流とを連通する少なくとも１つのオリフィスを有する細長い管状ラン スを含むことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. １２．前記ケーシングは少なくとも部分的に前記管状ランスの第１部分によって 形成され、また前記複数のオリフィスは前記管状ランスの反対側の第２部分の中 に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. １３．中空Ｔ型取付け部材がその一端において前記管状ランスに取付けられ、ま た前記蒸発コイルは部分的に前記中空Ｔ型取付け部材の中に搭載され部分的に前 記管状ランスの中に搭載されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. １４．前記中空Ｔ型取付け部材は他端においてカバープレートによって閉鎖され 、また前記蒸発コイルは前記中空Ｔ型取付け部材および前記管状ランスの中にお いて、前記カバープレートに固着された細長いロッドによって軸方向に保持され ていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. １５．前記蒸発コイルは前記カバープレートを貫通する導入口を有し、また前記 排出口は前記蒸発コイルの軸線に沿って延在することを特徴とする請求項１４に 記載の装置。
16. １６．前記蒸発コイルは前記管状ランスの内側面から離間して配置されて前記蒸 発コイル上に熱空気の流れる通路を画成し、また前記ロッドは熱空気流を前記通 路の中に偏向させるための一連のフィンを備えることを特徴とする請求項１４に 記載の装置。
17. １７．前記蒸発コイルはタンタルまたはセラミックスから成ることを特徴とする 請求項１０に記載の装置。
18. １８．導入口と排出口とを有するコンバスタ／ボイラーと、前記コンバスタ／ボ イラーの導入口から上流に配置された空気予熱器と、前記コンバスタ／ボイラー から下流に配置された静電沈降器とを含み、前記コンバスタ／ボイラーによって 発生された煙道ガス流が前記静電沈降器に入る前にその中に酸性蒸気を噴射する 事によって、フライアッシュの除去を促進する酸調整システムを含む発電プラン トにおいて、 ケーシングの中に取付けられた少なくとも１つの蒸発コイルであって、前記ケー シングは前記蒸発コイルの下流に混合チャンバを画成し、前記蒸発コイルは前記 混合チャンバと連通する排出口を有するように成された蒸発コイルと、 前記蒸発コイルの中に液状酸性調整剤を通す手段と、前記ケーシングの中に熱空 気流を通し前記蒸発コイルと接触させて、前記蒸発コイルの壁体を通して伝達さ れる熱が前記調整剤を前記排出口に達する前に蒸発させる手段と、 前記のようにして得られた蒸気−熱空気混合物を前記混合チャンバから前記煙道 ガス流と接触するように分布する手段とを含む事を特徴とする発電プラント。
19. １９．前記熱空気流が前記予熱器と前記コンバスタ／ボイラーの前記導入口との 間において前記予熱器から採取されることを特徴とする請求項１８に記載の発電 プラント。
20. ２０．前記煙道ガス中のフライアッシュ含有量をモニタして、前記煙道ガス流の 中に分布される前記酸調整剤の量を自動的に変動させる手段を含むことを特徴と する請求項１９に記載の発電プラント。
21. ２１．前記煙道ガスの流量をモニタして、前記煙道ガス流の中に分布される前記 酸調整剤の量を自動的に変動させる手段を含むことを特徴とする請求項１９に記 載の発電プラント。