KR20170016373A - 하나 이상의 장치로부터 액체 배출을 줄이기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

하나 이상의 장치로부터 액체 배출을 줄이기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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더 뱁콕 앤드 윌콕스 컴퍼니
게아 프로세스 엔지니어링 아/에스
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Abstract

본 발명은 일반적으로 보일러, 히터, 가마(kilns), 또는 다른 연도 가스-, 또는 연소 가스 발생 장치(예컨대, 발전소, 가공 공장 등에 있는)의 배출물 제어 장치 분야에 관한 것으로, 특히 하나 이상의 배출물 제어 장치(예컨대, 하나 이상의 습식 연도 가스 탈황(wet flue gas desulfurization (WFGD)) 장치)로부터 다양한 액체 배출을 축소 및/또는 제거하기 위한 새롭고 유용한 방법 및 장치에 관한 것이다. 다른 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 WFGD 액체 폐기물을 하나 이상의 건조 공정, 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 흡수 공정, 및/또는 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 증발 공정에 적용함으로써 WFGD로부터 배출된 액체 폐기물의 양을 줄이거나 및/또는 제어하도록 설계된다.

Description

하나 이상의 장치로부터 액체 배출을 줄이기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING LIQUID DISCHARGE FROM ONE OR MORE DEVICES}
본 특허 출원은 "하나 이상의 장치 및/또는 공기질 제어 시스템 장치로부터의 액체 배출을 줄이기 위한 시스템 및 방법" 이라는 명칭의 2014년 5월 23일자 제출된 미국 임시 특허 출원 번호 62/002,584에 우선권을 주장한다. 본 출원의 전체 내용은 이로써 본 명세서에서 완전히 설명된 것처럼 참고로서 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 일반적으로 보일러, 히터, 가마(kilns), 또는 다른 연도 가스-, 또는 연소 가스 발생 장치(예컨대, 발전소, 가공 공장 등에 있는)의 배출물 제어 장치 분야에 관한 것으로, 특히 하나 이상의 배출물 제어 장치(예컨대, 하나 이상의 습식 연도 가스 탈황(wet flue gas desulfurization (WFGD)) 장치)로부터 다양한 액체 배출을 축소 및/또는 제거하기 위한 새롭고 유용한 방법 및 장치에 관한 것이다. 다른 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 WFGD 액체 폐기물을 하나 이상의 건조 공정, 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 흡수 공정, 및/또는 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 증발 공정에 적용함으로써 WFGD로부터 배출된 액체 폐기물의 양을 줄이거나 및/또는 제어하도록 설계된다. 다른 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 다음을 가능하게 한다: (a) WFGD로부터 배출된 액체 물질의 화학적, 물리적 특성 및/또는 구성의 제어; 및/또는 (b) 하나 이상의 건조 공정 및/또는 장치, 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 흡수 공정 및/또는 장치, 및/또는 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 증발 공정 및/또는 장치로부터 남아있는 액체 물질의 주입에 의한 하나 이상의 하류 공기 질 제어 시스템(air quality control systems (AQCS))의 제어.
당업자들에게 알려진 것으로서, 다양한 공정 및/또는 장치들은 보일러, 히터, 가마, 또는 다른 연도 가스-, 또는 연소 가스- 발생 장치(예컨대, 발전소, 폐기물 소각로, 가공 공장 등에 위치한)와 관련해서 거기에서 발생된 연소 및/또는 연도 가스를 처리하기 위해 활용된다. 이러한 공기질 제어 시스템(AQCS) 중 일부는, 이에 한정하진 않지만, 대기로 방출되기 전의 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 및 고체 입자를 포함하는 다양한 화합물들의 제어, 축소 및/또는 경감을 얻는 다양한 공정 및/또는 장치를 포함한다.
가장 널리 활용된 배출 제어 기술 중 하나는 황산화물(SOx) 배출을 제어하기 위한 하나 이상의 습식 연도 가스 탈황(WFGD) 유닛이다. 유닛과 상기 유닛을 활용하는 공정은 미국, 오하이오, 바버톤, 뱁콕 & 윌콕스 컴파니(The Babcock & Wilcox Company), 2005년, 키토 및 스툴츠, 에즈, 41판, 스트림 / 스트림의 발생 및 사용, 특히 챕터 35 - 이산화황 제어(Sulfur Dioxide Control) 에서 설명된 것처럼 당업자들에게 잘 알려져 있으며, 이 책의 전체 내용은 본 명세서에서 완전히 설명된 것처럼 참고 문헌으로서 본원에 통합된다.
이러한 다양한 이산화황 제어 공정, 특히 WFGD 기술에 기반한 공정은, 필연적으로 그들의 화학적-물리적 변수를 유지하고 정확한 기능을 보장하는 데 필요한 액체 폐기물의 스트림(stream)을 발생시킨다. 이렇게 생성된 액체 폐기물은 통상적으로 상기 액체 배출이 예컨대 표층수로 더 배출될 수 있도록, 다양한 액체 배출 규정을 준수하기 위한 전용 설비(또는 보조 설비)에서 처리된다. 이러한 액체 처리 설비에 의해 달성되기 위한 다른 목표 중 하나는 이에 한정하진 않지만, 수은 화합물, 셀레늄 화합물, 카드뮴 화합물 등을 포함하는 하나 이상의 화합물의 환원이다.
하나 이상의 WFGD 유닛으로부터 표층수로의 액체 폐기물의 배출을 제어, 축소 및/또는 제거를 위해, 종래에 다양한 시스템이 제안되어 왔다. 그러나, 상기 시스템은, 이에 한정되진 않지만, 다음을 포함하는 다양한 단점들이 있다: (i) 다양한 출처(예컨대, 모든 타입의 블로우-다운 워터(blow-down water), 모든 타입의 보충수 및/또는 모든 타입의 보충수 처리 부산물, WFGD 장치 또는 다른 AQCS 장치의 모든 액체 폐기물, 석탄 더미 유출 및/또는 유출물, 및/또는 애쉬 폰드(ash pond) 유출 및/또는 유출물 등)로부터의 액체 폐기물, 또는 액체 폐기물 스트림(stream)의 처리 불능; 및/또는 (ii) 중량의 1% 이상, 또는 중량의 5% 이상의 총 부유 고형물 함량을 가진 하나 이상의 WFGD 유닛의 흡수 재순환 탱크(ART)(또한 흡수 반응 탱크(ART)라고도 함, 순전히 편의상 흡수 재순환 탱크(ART)라고 함)로부터의 액체 폐기물, 또는 액체 기물 스트림의 처리 어려움.
상기와 같이, 액체 폐기물, 또는 액체 폐기물 스트림의 감소, 경감 및/또는 제거를 제공하는 방법 및/또는 장치(또는 시스템)에 대한 필요성이 존재하지만, 다양한 AQCS 장치(예, WFGD)에 의해 생성된 장치에 한정되진 않는다.
본 발명은 일반적으로 보일러, 히터, 가마, 또는 다른 연도 가스-, 또는 연소 가스- 발생 장치(예, 발전소, 가공 공장 등에 있는)에 관한 것으로, 구체적으로, 하나 이상의 배출 제어 장치(예, 하나 이상의 습식 연도 가스 탈황(WFGD) 장치)로부터 다양한 액체 배출물을 축소 및/또는 제거하기 위한 새롭고 유용한 방법 및 장치에 대한 것이다. 다른 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 WFGD 액체 폐기물을 하나 이상의 건조 공정, 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조)흡수 공정, 및/또는 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 증발 공정에 적용함으로써 WFGD 유닛으로부터 배출된 액체 폐기물의 양을 축소하고 및/또는 제거하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 다음을 가능하게 한다: (a) WFGD로부터 배출된 액체 물질의 화학적, 물리적 특성 및/또는 구성의 제어; 및/또는 (b) 하나 이상의 건조 공정 및/또는 장치, 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 흡수 공정 및/또는 장치, 및/또는 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 증발 공정 및/또는 장치에 남아있는 액체 물질의 주입을 통해 하나 이상의 하류 공기 질 제어 시스템(air quality control systems (AQCS))의 제어.
따라서, 본 발명의 하나의 실시예는 연료 연소로(fuel-fired furnace) 및/또는 보일러로에서 나온 또는 유래된 액체 폐기물의 양을 제어하고, 축소하며 및/또는 경감하기 위한 시스템에 관한 것으로, 다음을 포함한다: 열과 연도 가스 또는 연소 가스를 발생하기 위해 적어도 하나의 연료를 연소하도록 설계된 연료 연소노 및/또는 보일러; 노(furnace) 및/또는 보일러의 하류에 위치하고 거기에 작동하게 연결된, 적어도 하나의 미립자 제어 장치; 적어도 하나의 미립자 제어 장치의 하류에 위치하고 거기에 작동하게 연결된, 적어도 하나의 하나 이상의 WFGD 유닛; 상기 적어도 하나의 하나 이상의 WFGD 유닛에 작동하게 연결되고 적어도 하나의 하나 이상의 WFGD 유닛으로부터, 완전한 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림, 또는 적어도 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 일부분 중 하나를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 건조 유닛, 상기 적어도 하나의 건조 유닛은 노 및/또는 보일러로부터의 연도 가스 또는 연소 가스의 적어도 일부분을 사용하여 적어도 하나의 하나 이상의 WFGD 유닛으로부터 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 체적을 제어하고, 축소하며 및/또는 경감하도록 설계되며, 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 중량의 약 1%에서 약 60%의 범위의 총 부유 고형물 함량과 2,500 ppm에서 250,000 ppm 의 총 용존 함량 모두를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 연료 연소노 및/또는 보일러에서 나온 또는 유래된 액체 폐기물의 양을 제어하고, 축소하며 및/또는 경감하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은 다음 단계를 포함한다: 열 및 연도 가스 또는 연소 가스를 발생하기 위해 적어도 하나의 연료를 연소하도록 설계된 연료 연소노 및/또는 보일러를 공급하는 단계; 노 및/또는 보일러의 하류에 위치하고 거기에 작동하게 연결된, 적어도 하나의 미립자 제어 장치를 공급하는 단계; 적어도 하나의 미립자 제어 장치의 하류에 위치하고 거기에 작동하게 연결된, 적어도 하나의 하나 이상의 WFGD 유닛을 공급하는 단계; 상기 적어도 하나의 하나 이상의 WFGD 유닛에 작동하게 연결되고 적어도 하나의 하나 이상의 WFGD 유닛으로부터, 완전한 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림, 또는 적어도 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 일부분 중 하나를 수용하도록 설계된 적어도 하나의 건조 유닛을 공급하는 단계, 상기 적어도 하나의 건조 유닛은 노 및/또는 보일러로부터의 연도 가스 또는 연소 가스의 적어도 일부분을 사용하여 적어도 하나의 하나 이상의 WFGD 유닛으로부터 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 부피를 제어하고, 축소 및/또는 경감시키며, 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 중량의 약 1%에서 약 60%의 범위의 총 부유 고형물 함량과 2,500 ppm에서 250,000 ppm 의 총 용존 함량 모두를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 연료 연소노 및/또는 보일러의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감시키는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 도면 1 내지 12 중 어느 하나 이상에 도시된 임의의 실시예를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에는, 이곳에 공지되고 설명된 실시예 중 어느 하나에 따른 연료 연소노 및/또는 보일러의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감시키는 시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에는, 임의의 액체 폐기물 생성 장치 및/또는 공정으로부터의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 도면 1 내지 12 중 어느 하나에 도시된 임의의 실시예를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에는, 이곳에 공지되고 설명된 실시예 중 어느 하나에 따른 임의의 액체 폐기물 생성 장치 및/또는 공정으로부터의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 연료 연소노 및/또는 보일러의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 도면 1 내지 12 중 어느 하나 이상의 임의의 시스템을 사용하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에는, 연료 연소노 및/또는 보일러의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 방법이 제공되며, 이곳에 공지되고 설명된 실시예 중 어느 하나에 따른 시스템을 이용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에는, 임의의 액체 폐기물 생성 장치 및/또는 공정으로부터의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 도면 1 내지 12 중 어느 하나에 도시된 임의의 시스템을 이용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에는, 임의의 액체 폐기물 생성 장치 및/또는 공정으로부터의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 방법이 제공되며, 이는 이곳에 공지되고 설명된 실시예 중 어느 하나에 따른 임의의 시스템을 이용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에는, 이곳에 도시되고 설명된 임의의 실시예에 따른 하나 이상의 건조 장치에서 발생된 건조된 물질의 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 특성을 제어하는 시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에는, 이곳에 도시되고 설명된 임의의 실시예에 따른 하나 이상의 건조 장치에서 발생된 건조된 물질의 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 특성을 제어하는 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 이곳에 도시되고 설명된 임의의 실시예에 따라, 슬러리 및/또는 용액의 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 특성과 및/또는 그 일부분이 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 제공하는데 사용되는 장치를 제어하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 이곳에 도시되고 설명된 임의의 실시예에 따라, 슬러리 및/또는 용액의 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 특성과 및/또는 그 일부분이 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 제공하는데 사용되는 장치를 제어하는 방법을 제공한다.
본 발명을 특징짓는 신규성의 다양한 특성은 본 명세서에 첨부되고 본 발명의 일부를 형성하는 청구 범위에서 구체적으로 지적된다. 본 발명과, 그 사용을 통해 얻어진 그 동장 장점과 특정 이점의 더 나은 이해를 위해, 참조는 본 발명의 실시예가 도시되는 첨부된 도면과 설명에서 사용된다.
도 1은 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 다른 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 또 다른 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 또 다른 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 또 다른 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 또 다른 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 또 다른 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 또 다른 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 또 다른 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 또 다른 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 또 다른 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 한 방법을 실시하기 위한 또 다른 실시예에 따른 시스템을 포함하는 연료 연소 설비의 개략도이다.
도 13a 내지 13c는 WFGD 슬러리의 부상된 단일 물방울(도 13a)과 두 개의 다른 WFGD 폐수(도 13b 및 13c)의 건조로부터의 실험 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 14는 건조되는 액체 폐기물의 고형물 함량의 함수로서 분무 건조된 제품의 체적 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 15는 WFGD 슬러리 및 WFGD 폐수 모두에 대한 SDE 출구 온도의 함수로서 분무 건조된 생성물 수분(자유 수분 + 수화수)를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 일반적으로 보일러, 히터, 가마, 또는 다른 연도 가스-, 또는 연소 가스- 발생 장치(예, 발전소, 가공 공장 등에 있는)에 관한 것으로, 구체적으로, 하나 이상의 배출 제어 장치(예, 하나 이상의 습식 연도 가스 탈황(WFGD) 장치)로부터 다양한 액체 배출물을 축소 및/또는 제거하기 위한 새롭고 유용한 방법 및 장치에 대한 것이다. 다른 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 WFGD 액체 폐기물을 하나 이상의 건조 공정, 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조)흡수 공정, 및/또는 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 증발 공정에 적용함으로써 WFGD 유닛으로부터 배출된 액체 폐기물의 양을 축소하고 및/또는 제거하도록 설계된다. 다른 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 다음을 가능하게 한다: (a) WFGD로부터 배출된 액체 물질의 화학적, 물리적 특성 및/또는 구성의 제어; 및/또는 (b) 하나 이상의 건조 공정 및/또는 장치, 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 흡수 공정 및/또는 장치, 및/또는 하나 이상의 분무 건조기(또는 분무 건조) 증발 공정 및/또는 장치에 남아있는 액체 물질의 주입을 통해 하나 이상의 하류 공기 질 제어 시스템(air quality control systems (AQCS))의 제어.
본 발명은 화석 연료 연소(예, 석탄 연소)에 대해, 그리고 습식 연도 가스 탈황(wet flue gas desulfurization (WFGD)) 유닛으로부터의 하나 이상의 액체 폐기물 스트림과 관련하여 설명되겠지만, 이에 한정되진 않는다. 오히려, 본 발명은, 다음 중 임의의 하나로부터, 임의의 체적 부분 또는 총 체적량(즉, 100%)을 축소하고, 경감하며 및/또는 제거하는 것이 바람직한 임의의 상황에 적용 가능하다: 모든 타입의 블로우-다운 워터(blow-down water)로부터의 액체 폐기물, 또는 액체 폐기물 스트림, 보충수 처리 동안 생성된 모든 타입의 액체 폐기물, 하나 이상의 WFGD 유닛 또는 다른 AQCS 유닛으로부터의 임의의 액체 폐기물, 석탄 더미 유출 및/또는 유출물, 애쉬 폰드(ash pond) 유출 및/또는 유출물, 할로겐 화합물 함유 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림 등; 중량의 1% 이상, 또는 중량의 5% 이상의 총 부유 고형물 함량을 가진 하나 이상의 WFGD 유닛의 흡수 재순환 탱크(ART)로부터의 액체 폐기물, 또는 액체 폐기물 스트림; 임의의 연료 공급 처리 공정, 임의의 연료 조절 공정, 및/또는 임의의 연소 잔여 공정에 의해 생성되거나, 운반에 활용되거나, 또는 처리로부터 남겨진, 액체 폐기물, 또는 액체 폐기물 스트림; 및/또는 발전소에 공급될 수 있는 화석 연료 연소 발전소의 외부 위치에서 발생된, 임의의 폐기물, 또는 액체 폐기물 스트림.
처음으로, 본 발명은 넓은 범위의, 이에 한정하진 않지만, 산소 연료 연소(즉, 산소 연소) 노 및/또는 보일러, 가변 온도의 노 및/또는 보일러, 표준 공기 연소 노 및/또는 보일러, 다단식 연소 공기 연소 노 및/또는 보일러, 재연소를 허용하도록 설계된 노 및/또는 보일러(재연소 연료와 1차 연료가 같거나 다른 연료인지 여부에 관계없이)를 포함하는 노, 또는 보일러에 동일하게 적용할 수 있다. 모든 이러한 타입의 노 및/또는 보일러가 당업자에게 알려져 있으므로, 그 상세한 설명은 간결함을 위해 생략된다. 본 발명의 방법 및/또는 장치가 적용할 수 있는 넓은 범위의 다양한 유형의 노 및/또는 보일러가 주어지므로, "노(furnace)", 또는 "보일러"라는 용어는 본원에서 그리고 청구 범위 내에서, 이에 한정하진 않지만, 위에 나열된 모든 다른 타입의 노 및/또는 보일러와 더불어 상기 연소 및/또는 연도 가스와 연소 및/또는 연도 가스 스트림 내에 함유된 하나 이상의 화합물(예, 산성 가스, 산성 액체 폐기물, 이산화탄소, 질소산화물, 황화산화물, 중금속 등)으로부터 제거되기 위해 하나 이상의 공정을 요하는 연소 및/또는 연도 가스를 생성하는 모든 타입의 연료(예, 바이오메스, 폐기 물질 등) 및/또는 화석 연료의 연소를 허용하는 어떤 다른 타입의 노 및/또는 보일러를 포함하는, 모든 타입의 화석 연소 노 또는 보일러, 또는 연료 연소 보일러를 의미하는 것으로 활용된다. 따라서, 이후의 지점에서, 노 및/또는 보일러라는 용어는 상기 나열되며 뿐만 아니라 참고로서 특정 타입의 노 및/또는 보일러(예, 다단계 노 및/또는 보일러)로 특별히 언급되지 않는 한 본원에 특별히 나열되지 않는 당업자에게 추가로 알려져 있는 모든 타입의 노 및/또는 보일러를 포함할 것이다.
추가적으로, 본 발명의 다양한 실시예는 이에 한정하진 않지만, 하나 이상의 질소산화물(NOx) 제어 장치(비록, NOx제어 장치가 연소 공정이 산화 연소 공정인 경우에는 필요하진 않을 수 있지만), 적어도 하나의 공기 히터, 하나 이상의 미립자 제어 장치, 다양한 폐수 처리 장치 및/또는 섹션, 그리고 적어도 하나의 습식 연도 가스 탈황(WFGD) 유닛을 포함하는, 하나 이상의 AQCS 구성요소를 활용한다. 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 전술한 리스트는 본질적으로 예시적인 것이며, 모든 것을 망라하는 것은 아니다. 본발명은 이러한 장치가 구체적으로 이곳에 열거되어 있는지 여부에 관계없이 광범위한 장치를 활용하는 연소 시스템 및/또는 공정에 적용할 수 있다.
비록 본 발명이 하나 이상의 WFGD 유닛에 의해 생성된 액체 폐기물 스트림에 대해 설명되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 오히려, 전술한 것처럼, 본 발명은 다음 중 임의의 하나로부터, 임의의 체적 부분 또는 총 체적량(즉, 100%)을 축소하고, 경감 및/또는 제거하는 바람직한 임의의 상황에 적용 가능하다: 모든 타입의 블로우-다운 워터(blow-down water)로부터의 액체 폐기물, 또는 액체 폐기물 스트림, 모든 타입의 유출수 처리 부산물, 하나 이상의 WFGD 유닛 또는 다른 AQCS 유닛으로부터의 임의의 액체 폐기물, 석탄 더미 유출 및/또는 유출물, 애쉬 폰드 유출 및/또는 유출물 등; 중량의 1% 이상, 또는 중량의 5% 이상의 총 부유 고형물 함량을 가진 하나 이상의 WFGD 유닛의 흡수 재순환 탱크(ART)로부터의 액체 폐기물, 또는 액체 폐기물 스트림; 및/또는 임의의 연료 공급 취급 공정, 임의의 연료 조절 공정, 및/또는 임의의 연소 잔여 공정에 의해 생성되거나, 운반에 활용되거나, 또는 처리로부터 남겨진, 액체 폐기물, 또는 액체 폐기물 스트림. 또 다른 실시예에서, 본 발명은 모든 타입의 가연성 연료에 적용할 수 있다(예컨대, 도시 고형 폐기물, 바이오매스, 혼합 석탄/바이오매스 동시 연소, 임의의 석탄/골분 동시 연소, 혼합 연료의 일부가 화석 연료인지 여부와 무관한 임의의 혼합 연료 연소).
"액체 폐기물"과 "액체 폐기물 스트림"이라는 문구는 단지 주로(즉, 중량의 90% 이상) 액체 또는 물로 구성된 폐기물, 또는 폐기물 스트림에 한정되는 것으로 해석되어서는 않된다. 그러므로, "액체 폐기물" 및/또는 "액체 폐기물 스트림"이라는 문구는, 고형물, 부유 고형물, 용존 고형물, 밀립자 물질, 또는 어떤 다른 비-액체 고체 물질이 남아있는, 적어도 중량의 약 5%이며, 적어도 중량의 7.5%이거나, 또는 중량 액체의 약 10%인(예컨대, 이곳에 설명된 시스템과 연관된 물 또는 어떤 다른 액체) 액체 물질을 완전히 포함하는 것으로 이해된다. 게다가, "스트림(stream)"이라는 단어는 움직임을 나타내는데 사용되지 않고 오히려 위에 정의된 "액체 폐기물"의 하나 이상의 점원(point sources)을 나타내기 위해 사용된다. 또한, 본원에 사용되는 적합한 화석 연료 또는 탄소질 연료는 석유, 석탄, 천연가스, 타르 샌드, 역청 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 조합물을 포함하지만 이에 한정되진 않는다.
하나의 실시예에서, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 "용존 고형물" 또는 "총 용존 고형물" 이라는 용어는 임의의 액체 폐기물에 존재하는 것으로 알려진, 하나 이상의 용존 화합물, 또는 조성물을 나타낸다. 상기 용존 화합물 또는 조성물의 일부 비제한적인 예시는, 하나 이상의 수용성 칼슘 화합물
(예를 들어, 염화칼슘, 브롬화 칼슘, 탄산 칼슘, 질산 칼슘, 황산 칼슘 등), 하나 이상의 수용성 나트륨 화합물(예 : 염화나트륨, 브롬화 나트륨 등), 하나 이상의 수용성 마그네슘 화합물 (예 : 염화 마그네슘, 브롬화 마그네슘, 탄산 마그네슘, 질산 마그네슘, 황산 마그네슘 등), 하나 이상의 수용성 붕소 화합물 (예 : 염화 붕소, 브롬화 붕소, 비산 붕산, 붕산 등), 하나 이상의 수용성 수은 화합물 (예를 들면, 염화 수은, 브롬화 수은, 요오드화 수은 등), 하나 이상의 수용성 셀레늄 화합물 (예 : 염화 셀레늄, 브롬화 셀레늄, 셀레늄 칼륨, 셀렌산나트륨, 아셀렌산나트륨 등), 하나 이상의 수용성 비소 화합물 (예 : 산화 비소, 염화 비소, 브롬화 비소, 비산 나트륨 등), 하나 이상의 수용성 염화물 화합물 (예를 들어, 염화나트륨, 염화칼슘, 염화 마그네슘, 염화 붕소, 염화 수은 등), 하나 이상의 수용성 브롬화물 화합물 (예컨대, 브롬화 나트륨, 브롬화 칼슘, 브롬화 마그네슘, 브롬화 붕소, 브롬화 수은 등), 하나 이상의 수용성 황산염 화합물 (예컨대, 황산나트륨, 황산 칼슘, 황산 칼슘, 황산 마그네슘 등), 하나 이상의 수용성 질산염 화합물 (예컨대, 질산 나트륨, 질산 칼륨, 질산 칼슘, 질산 마그네슘 등), 또는 이들 중 하나 이상의 조합, 두개 이상의 조합, 3개 이상의 조합, 4개 이상의 조합, 5개 이상의 조합, 6개 이상의 조합, 7개 이상의 조합, 8개 이상의 조합, 9개 이상의 조합, 10개 이상의 조합, 11개 이상의 조합, 12개 이상의 조합, 13개 이상의 조합, 14개 이상의 조합, 심지어 15개 이상의 조합을 포함한다. 본 명세서에 사용된 "수용성"이라는 용어는 수치적 의미(예컨대, 용해도 상수, 또는 상수를 사용하여)로 해석되어서는 안된다는 점에 유의해야 한다. 오히려, 본원에 나열된 화합물이 "수용성"으로 간주되는지 아닌지에 대한 결정은, 그러한 화합물 또는 화합물이 그것의 용해도 상수 또는 그 용해도 상수에 상관없이 본원에 기재된 액체 폐기물 또는 액체 폐기물 스트림에 함유된 용존 고형물 또는 전체 용존 고형물에 기여하는지 여부를 통해 측정된다. 추가적으로, 상기 나열된 특정한 화합물은 본질적으로 예시이며, 상기 화합물의 수화물 및/또는 무수물 형태가 존재하는 경우, 이에 한정하지 않지만, 상기 나열된 모든 화합물의 수화물 또는 무수물 형태를 포함하는 유사한 화합물의 모든 대안적인 형태를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
하나의 실시예에서, 명세서 및 청구 범위에서 사용되는 "부유 고형물" 또는 "총 부유 고형물"이라는 용어는 이곳에 명시된 액체 폐기물 또는 액체 폐기물 스트림 중 어느 하나에 존재하는 것으로 알려진 임의의 하나 이상의 부유 화합물 또는 조성물을 나타낸다. 본 명세서에 기술된 다양한 액체 폐기물 또는 액체 폐기물 스트림에 수성 불용성으로 알려진 상기 부유 화합물, 또는 조성물의 일부 비제한적인 예시는, 황산칼슘(즉, 석고), 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 규토, 하나 이상의 산화알루미늄, 하나 이상의 산화철, 황화수은, 다른 수성 불용성 수은 화합물, 수성 불용성 셀레늄 화합물 (예, 셀레나이드 비소, 셀레나이드 구리, 셀레늄 구리, 셀레늄 수은 등), 수성 불용성 비소 화합물 (예, 셀레나이드 비소, 황화 비소 등), 이들의 하나 이상의 조합, 둘 이상의 조합, 3개 이상의 조합, 4개 이상의 조합, 5개 이상의 조합, 6개 이상의 조합, 7개 이상의 조합, 8개 이상의 조합, 9개 이상의 조합, 심지어 10개 이상의 조합을 포함한다. 본 명세서에 사용된 "수성 불용성"이라는 용어는 수치적 의미(예, 용해도 상수 또는 상수를 사용하여)로 해석되어서는 안된다는 점에 유의해야 한다. 오히려, 본원에 나열된 화합물이 "수성 불용성"으로 간주되는지 여부에 대한 결정은, 상기 화합물 또는 용해도 상수에 관계없이 그들의 화합물이 액체 폐기물, 또는 액체 폐기물 스트림에 함유된 부유 고형물, 또는 총 부유 고형물에 기여하는지를 통해 측정된다. 또한, 상기 나열된 특정한 화합물은 본질적으로 예시이며, 상기 화합물의 수화물 및/또는 무수물 형태가 존재하는 경우, 이에 한정하지 않지만, 상기 나열된 모든 화합물의 수화물 또는 무수물 형태를 포함하는 유사한 화합물의 모든 대안적인 형태를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
산소 연료 연소(또는 산소 연소)에 대해, 산소 연료 연소는 주 산화제로서 산소 대신, 또는 대기중 산소 대신, 대기중 공기보다 낮은 질소를 가진 산화제를 사용하여 연료를 연소하는 공정이다. 공기의 질소 화합물이 줄어들었거나 또는 존재하지 않기 때문에, 공기의 질소 성분은 질소 산화물로 전환되지 않거나 총 산소 연소의 경우 가열되지 않도록 존재한다.
발전 분야에서 연구는 연소 연료로서 하나 이상의 화석 연료, 또는 탄소질 연료를 이용하여 발전을 위한 산소 연소의 사용으로 돌아섰다. 현재 공기 대신 질소 감손 가스(nitrogen-depleted gas), 또는 가스 혼합물을 이용하는 화석 연료 발전소 연구가 진행 중이다. 하나의 상기 제안된 비제한적인 공정에서, 거의 모든 질소는 유입 공기에서 제거되어, 약 95% 산소인 스트림을 생성하고, 이어서 예컨대, 재순환 연소 가스와 혼합된다. 순수 산소와의 연소는 일부 환경에서 너무 높은 화염 온도를 야기해서, 혼합물은 재순환된 연료 가스와 혼합됨으로써 희석된다. 재순환된 연도 가스(RFG)는 또한 연료를 보일러로 운반하고 적절한 대류 열전달을 확보하는데 사용될 수 있다. 산소 연료 연소는 산소 연료 연소보다 약 75% 이하의 연도 가스를 생성하고 주로 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)로 이루어진 배출물을 생성한다.
산소 연료 연소, 또는 산소 연소를 이용하는 정당성은 정화, 압축 및/또는 격리를 위하 준비된 이산화탄소가 풍부한 연도 가스를 생산하는 것이다. 산소 연소 가스는 전통적으로 공기 연소 공장에 비해 상당한 이점을 가지고 있다. 비제한적인 이점들은 다음과 같다: 본질적으로 공정을 떠나는 연도 가스를 구성하는, 연소 생성물의 질량과 부피는 약 75%까지 감소한다; 연도 가스 압축 및 정화 장비의 크기는 약 75%까지 줄 수 있다; 연도 가스는 주로 이산화탄소이며, 예컨대, 이산화탄소를 액체 또는 초임계 유체로 전환 시킴으로서, 사용 또는 격리를 위한 분리 및 처리에 적합하다; 연도 가스의 바람직하지 않은 구성 성분의 농도는 높아서, 공정 내에서 분리가 더 용이해진다; 대부분의 연도 가스 불순물(예, 물 및 산성 가스)은 분리 및 냉각 가능성을 통한 압축으로 응축될 수 있다; 압축의 열은 연도 가스에서 손실되기보다 포착되어 재사용될 수 있다; 연소 공기에 함유된 질소의 양이 크게 감소 및/또는 제거되기 때문에, 질소산화물은 크게 감소 및/또는 제거된다.
경제적으로는 산소 연소 비용이 종래의 공기 연소보다 많은 비용이 든다. 이는 산소 연소가 다양한 기술을 통해 연소 공기의 질소의 양을 감소시킴으로써 연소 공기의 존재 또는 이용 가능한 산소의 비율을 증가시키기 때문이다. 산소 분리 공정은 상당한 양의 에너지를 필요로 하며, 이는 연도 가스 처리 공장에서 실현된 절감을 통해 정당화된 비용의 증가로 이어진다. 예를 들어, 극저온 공기 분리는 화석, 또는 탄소질, 연료 연소 발전소에 의해 생성된 전기의 15% 정도를 소비할 수 있다. 그러나, 맴브레인 및 화학 루핑(membranes and chemical looping)과 같은 다양한 새로운 기술들이 개발되고 있으며, 이러한 비용을 줄이는데 사용될 수 있다.
석탄 발전의 영역에서, 산소 연소는 이산화탄소를 포함하여, 제로에 가까운 석탄 발전소를 달성할 수 있는 가능성을 갖는다. 이산화탄소를 포집하기 위해서, 통합 가스화 복합 사이클(Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC)) 및 두 개의 연소 후 기반 기술 경로(산소연소 (전술한 것처럼) 및 이산화탄소 스크러빙(scrubbing))로 알려진 하나의 사전 연소 방법이 있다. 모든 이러한 전체 기술들은 당업자들에게 알려져 있으므로, IGCC 및/또는 후 연소 기반 기술의 하나, 또는 둘 모두를 달성하는 어떤 하나의 특정한 방법의 상세한 설명은 번잡함을 피하기 위해 생략된다. 산소 연소는 전체 공장 공정에 적용되며, 본질적으로 제로에 가까운 배출을 제공한다. 이산화탄소 스크러빙(CO2 scrubbing)은 공장 배출의 전체 또는 일부에 적용될 수 있다.
이러한 낮은 배출량이 달성되는 방법을 이해하기 위해, 통상적인 연소 공정 대 산소 석탄 연소 공정을 고려한다. 통상적인 연소에 대한 산화제는 주로 체적의 78%를 약간 넘는 질소와 체적의 21%보다 약간 적은 산소를 함유한 대기 공기이다. 이는 통상적으로 약 68%에서 약 73%의 질소를 함유하며, 약 13%에서 약 16%의 이산화탄소, 약 5%에서 10%의 수증기, 이에 더해 일부 산소 및 다른 최소한의 화합물을 함유한(연도 가스 탈황이 일어난 이후 측정된) 연도 가스로 이어진다. 한편으로, 산소 연소를 위한 산화제는 거의 순수산소이며, 이는 95% 정도 또는 그 이상의 산소를 함유하며 나머지는 일부 질소 및 일부 아르곤이다. 공기를 사용하는 통상적인 연소에서의 질소에 의해 생산된 가스 체적을 교체하기 위해, 연도 가스는 보일러로 재순환된다. 이는 결과적으로 연도 가스가 체적의 약 70% 또는 그 이상의 이산화탄소를 함유한 압축 정화 유닛(CPU)으로 공급되는 것으로 이어진다. 따라서, 연소 공기는 공기 분리 유닛(ASU)으로부터 산소로 대체된다. 종래의 공기 연료 연소를 통해 공기와 운반되는 질소는 본질적으로 배제된다. 대신, 이러한 예시적인 구성에서, 이산화탄소가 풍부한 연소 가스의 일부분은 노의 질소를 위한 연도 가스(주로 이산화탄소)를 대체하는, 종래의 분쇄기/버너 시스템으로 되돌려 보내진다. 산소 연소의 이산화탄소는 공기 연소 시스템의 질소와 유사한 방식으로 로 작업과 열전달에 영향을 미친다. 이러한 특성은 기술이 개조 및 수리 작업에 사용되게 한다. 산소 연소는 질소보다는 주로 이산화탄소인 연도 가스를 생성하며, 다른 연소 생성물(주로 질소산화물의 양이 크게 줄어들었지만)을 포함한다. 보일러로 재순환되지 않는 연도 가스의 비율은 압축 정화 유닛(CPU)으로 보내진다.
보일러를 떠난 연도 가스는 당압자에게 알려진 종래의 미립자와 황 제거 시스템을 사용하여 세정된다. 남아있는 미립자는 압축 시스템을 보호하기 위해 CPU에서 추가로 여과된다. 일차 연마 세정기는 연도 가스의 일부분을 보일러로 재순환하기 전에 연도 가스의 필요한 수준으로 황 및 습기를 낮추고 나머지를 CPU로 보내는데 사용된다. 남아있는 이산화황의 양은 CPU에서 제거된다. 질소산화물 제거 시스템(SCR(Selective Catalytic Reduction) 또는 SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)과 같은)은 남아있는 연소 발생 질소산화물이 CPU에서 응축되면서 거의 완전히 제거되기 때문에 필요하지 않다. 수은은 하나 이상의 세정기 및/또는 CPU에서 제거된다. CPU의 출구에서 배관라인 품질의 이산화탄소를 제공하기 위해, 소량의 비활성 성분이 제거되어야만 한다. ASU(통상적으로 체적의 95%의 순수 산소)으로부터 그리고 공기 누설로부터 산소에 존재하는 소량의 산소, 질소 및 아르곤은 일산화탄소(CO)와 같은 약간의 잔류 연소 생성물과 함께 대기로 배출된다.
산소 연소에 대한 추가적인 개시는 미국, 오하이오, 바버톤, 뱁콕 & 윌콕스 컴파니, 2005년, 키토 및 스툴츠, 에즈, 41판, 스트림 / 스트림의 발생 및 사용, 및/또는 미국 특허 출원 공개 번호 2014/0000311 A1, 본 도서의 완전 내용과, 더불어 상기 나열된 공개된 미국 특허 출원으로서, 이들 중 적어도 하나에서 볼 수 있으며, 본 명세서에서 완전히 설명된 것처럼 참고 문헌으로서 본원에 통합된다.
본 발명의 시스템에 대해, 이곳에 공지된 시스템 및/또는 장치는, 이에 한정하지 않지만, 질소산화물 제어 및/또는 경감 시스템(예, 선택적 촉매환원(SCR) 유닛), 선택적 비 촉매환원(SNCR 등), 미립자 제어 및/또는 경감 유닛(예, 전기 집진기, 직물 필터 등), 및/또는 모든 타입의 추가적인 AQCS 또는 물/액체 처리 공정 또는 장치를 포함하는, 하나 이상의 장치(예, AQCS 장치)를 이용한다. 본 발명은 다양한 특정 타입의 AQCS 유닛에 관하여 설명되지만, 본 발명이 하기 설명된 특정한 타입의 장치 및/또는 시스템만으로 국한되지 않음을 알아야 한다. 오히려, 본 발명은 전술한 액체 폐기물, 또는 액체 폐기물 스트림 중 임의의 액체 폐기물을 생성하는 화석 연료 증기 및/또는 열 생성 공정 중 일부분 또는, 임의의 양상과 관련하여 이용되는 모든 공정 또는 장치에 동일하게 적용할 수 있다.
질소산화물 제어에 대하여, 당업자들에게 잘 알려진 것처럼, 질소산화물 제어는 다음의 비 제한적인 예시들 중 임의의 하나에 의해 성취될 수 있다: 고온측 SCR(공기 히터의 상류에 위치한 SCR인), 저온측 SCR(공기 히터의 하류에 위치한 SCR인), 및/또는 SNCR 시스템. 상기 장치 및/또는 시스템은 당업자들에게 잘 알려져 있기 때문에, 이곳에서 더 자세한 설명은 생략한다. 미립자 제어에 대해, 당업자들에게 잘 알려진 것처럼, 미립자 제어는 이에 한정되진 않지만, 습식 전기 집진기(습식 ESPs), 건식 전기 집진기(건식 ESPs), 섬유 필터(예, 펄스 제트 섬유 필터(pulse jet fabric filters)) 등을 포함하는, 다양한 기술들에 의해 성취될 수 있다. 상기 장치 및/또는 시스템은 당업자들에게 잘 알려져 있기 때문에, 이곳에서 더 자세한 설명은 생략한다. 다른 타입의 추가적인 AQCS 및/또는 물/액체 처리 공정 및 장치에 대해, 상기 공정 및/또는 장치는 당업자에게 잘 알려져 있다. 상기 장치 및/또는 시스템은 당업자들에게 잘 알려져 있기 때문에, 이곳에서 더 자세한 설명은 생략한다. 전술한 것처럼, 다양한 유형의 AQCS 장치에 대한 논의가 미국, 오하이오, 바버톤, 뱁콕 & 윌콕스 컴파니, 2005년, 키토 및 스툴츠, 에즈, 41판, 스트림 / 스트림의 발생 및 사용에 나타나 있으며, 상기 책의 전체 내용은 본 명세서에서 완전히 설명된 것처럼 참고 문헌으로 본원에 통합된다.
가변 온도 노 및/또는 보일러에 대한 상기 설명에 대해, 상기 노 및/또는 보일러는 당업자들에게 잘 알려져있다. 예를 들어, 미국 특허 7,578,265 및 7,637,233에는 이코노마이저(economizer)에서 급수를 되돌려 보낼 필요가 없이 이코너마이저의 선택된 튜브 및/또는 섹션의 물 흐름을 감소시킴으로써 노/보일러의 이코노마이저를 통해 지나가는 연도 가스의 출구 온도를 증가시키도록 설계된 시스템 및 방법이 개시된다. 상기 특허에 공지된 것처럼, 이러한 선택된 튜브 또는 섹션은 흐름이 감소되며, 이코노마이저에 남아있는 섹션 또는 튜브는 전체 흐름이 이코노마이저를 통해 유지되도록 오버플로우된다. 이를 감안할 때, 이코노마이저의 일정 비율의 튜브가 이 튜브를 통과하는 흐름의 감소에 의해 열 전달을 감소시켜 이코노마이저 가스 출구 온도가 성취된다. 남아있는 튜브의 물 흐름의 증가가 남아있는 튜브의 열전달의 최소한의 영향을 미치므로, 이코노마이저의 총 가스 측 열전달의 전반적인 감소를 야기하고 결과적으로 이코노마이저로부터의 가스 출구 온도를 증가시킨다. 상기를 감안할 때, 미국 특허 7,578,265 및 7,637,233의 완전한 개시 내용은 전체적으로 재현된 것처럼 본 명세서에 통합된다.
본원에 포함된 도면에 대해서, 당업자들에게 명백할 것으로서, 본 발명의 본질을 전달하는 데 필요한 주요 구성요소들이 도시되어 있다. 그러나, 이는 본 발명의 시스템 및 방법이 하기 설명된 도면에 도시된 구성요소만을 이용한다는 것을 의미하지 않는다. 오히려, 수많은 다른 구성요소는 본 발명의 시스템 및/또는 방법의 필요한 동작을 얻기 위해 필요하다. 그러나, 이러한 추가적인 구성요소들이 당업자들에게 알려져 있으며 상기 구성요소의 포함이 혼란스럽고 불명료한 도면 세트를 야기한다는 것을 유의해야한다. 첨부된 도면에 도시되지 않은 구성요소들의 일부 예시는, 이에 한정되지 않지만, 하나 이상의 펌프(예, 액체 첨가제 및/또는 시약, 건조 첨가제 및/또는 시약, 슬러리- 및/또는 현탁액- 기반 첨가제 및/또는 시약, 액체 폐기물 등을 이동시키도록 펌핑하는), 하나 이상의 주입 장치(예, 액체 첨가제 및/또는 시약, 건조 첨가제 및/또는 시약, 슬러리- 및/또는 현탁액- 기반 첨가제 및/또는 시약을 위한 주입), 하나 이상의 팬(fan)(예컨대, 본 발명의 전체 시스템의 한 부분을 다른 부분으로 연결하는데 필요한 하나 이상의 다양한 덕트, 관, 또는 전달 통로에서의 원하는 유속을 얻기 위한 팬)을 포함한다.
더욱이, 본 발명의 실시예의 상세한 설명을 읽고 이해할 때 당업자에게 명백한 것처럼, 본 발명의 시스템에 대한 "알려진" 구성요소의 일부에 대한 일부 선택은 통상적으로 이런 방식으로 배치되지 않는다. 예를 들어, 하기에서 더 자세히 설명될 것처럼, 본 발명의 일반화된 미립자 제어 장치는 통상적으로 WFGD 유닛의 상류 위치에서 동작하지 않는 습식 ESPs를 포함한다. 그러나, 현재의 비 전형적인 배치 및/또는 비 선호적 배치가 향후 그렇게 되면, 본 발명의 실시예의 설명은 현재 또는 미래에 상관없이, 바람직하고, 유리하며 및/또는 기술적으로 성취 가능하고/습득 가능한 것으로 간주되는, 모든 상기 배치를 제한하는 것을 의미하지 않으며 이를 모두 포함할 것이다. 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 고려해야 할 다른 관점은, 일부 적용에서, 본 발명의 시스템 및/또는 방법이 이곳에 나열된 모든 AQCS 장치를 필요로 하지 않거나, 원하지 않을 수 있다는 것이다. 예를 들어, 당업자에게 공지된 순환 유동층 보일러, 스토커 보일러(stoker boilers) 및 다른 연소 시스템 및/또는 공정은 공기 히터의 사용이 필요하지 않을 것이다. 이런 경우, 본 발명은, 본 발명의 하나 이상의 건조 장치에 공급된 하기 설명된 연도 가스 및/또는 연소 가스가, 이에 한정하지 않지만, 후류(slipstream) 배열, 두 갈래의 공급 장치 등을 포함하는, 어떤 적합한 공정을 통해, 다른 적합한 위치로부터 공급될 수 있다는 경고와 함께, 또한 거기에 적용할 수 있다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 시스템(100)의 도면이다. 전술한 것처럼, 노/보일러(102)는 전술한 노/보일러 중 임의의 타입일 수 있다. 노/보일러(102)는 노/보일러(102)를 공기 히터(106)로 연결하는 수평 화살표로 나타낸, 어떤 적합한 도관, 덕트 또는 가스 이송 통로를 통해 공기 히터(106)로 연결된다. 시스템(100)의 임의의 도관, 덕트 또는 가스 이송 통로에 대해서, 이러한 구조물은 당업자에게 알려져 있으며 예를 들어, 이에 한정되지 않지만, 금속, 하나 이상의 금속 합금, 또는 이들의 어떤 조합을 포함하는 어떤 적합한 물질로 형성될 수 있다. 이런 경우, 노/보일러(102)는 SNCR 시스템을 이용하거나, 및/또는 어떤 이유로든 질소산화물 제어를 필요로하지 않는, 산소 연소 장치이다. SCR이 필요한 대안으로서, 상기 SCR은 다음 중 하나일 수 있다: 노/보일러(102)와 공기 히터(106) 사이에 위치하고, 구성요소(102, 104, 106)를 연결하는 수평 화살표로 다시 표시된, 적합한 도관, 덕트 또는 가스 이송 통로 세트를 통해 각각으로 연결되는, 고온측 SCR(104); 공기 히터(106)와 미립자 제어 장치(110) 사이에 위치하고, 구성요소(106, 108, 110)를 연결하는 수평 화살표로 나타낸, 적합한 도관, 덕트 또는 가스 이송 통로 세트를 통해 각각으로 연결되는, 저온측 SCR(108). 상기 미립자 제어 장치가 구체적으로 불리거나 일반적으로 언급되는지(예컨대, 하나 이상의 AQCS 장치로 나타내는)에 관계없이 구체적으로 언급된 미립자 제어 장치(예, 장치(110, 112, 136)) 및/또는 어떤 다른 미립자 제어 장치로서 본 발명과 연관되어 유용한 미립자 제어 장치에 대해서, 상기 미립자 제어 장치는, 이에 한정되지 않지만, 장치/시스템가 습식 전기 집진기(습식 ESPs), 건식 전기 집진기(건식 ESPs), 섬유 필터(예, 펄스 제트 섬유 필터) 등을 포함하는 가스 스트림으로부터 미립자 물질을 제거하기 위한 어떤 공지된 장치 및/또는 시스템으로부터 선정될 수 있다. 통상적으로 습식 ESPs는 WFGD 유닛의 상류에 사용되지 않은 것을 유의해야 한다. 이와 같이, 어떤 경우, 본 발명의 실시예 중 임의의 미립자 제어 장치는 하나 이상의 미립자 제어 장치가 WFGD 유닛의 상류에 위치되어야 하는 모든 타입의 습식 ESP에서 선택될 수 없다. 그러나, 이와 같은 배치가 다시 또는 추후에 바람직하게 될 경우, 본 발명의 실시예는 비 전통적인 배치/설계를 모두 포함하는 것을 의미한다.
하나의 예시에서, 미립자 제어 장치(110)는 도관, 덕트 또는 가스 이송 통로를 통해, 구성요소(110에서 114)를 연결하는 수평 화살표로 나타낸, 습식 연도 가스 탈황(WFGD) 유닛(114)으로 연결된다. 다른 예시에서, 시스템(100)은 미립자 제어 장치(110)(다중 미립자 제어 장치를 가진 임의의 실시예의 목적을 위해, 상기 장치(110)는 명확성을 위해 일차 미립자 제어 장치로서 나타낼 것이다)와 WFGD 유닛(114) 사이에 위치하고, 구성요소(110, 112, 114)를 연결하는 수평 화살표로 나타낸, 적합한 도관, 덕트 또는 가스 이송 통로를 통해 각각으로 연결된 제2 미립자 제어 장치(112)를 추가로 구비할 수 있다. WFGD 유닛(114)은 이때 어떤 하나 이상의 추가 AQCS 장치(116)으로 연결되며 및/또는 정화된 연도 가스 및/또는 연소 가스가 환경 외부 시스템(100)으로 전달되는 스택(116, stack)으로 연결된다.
도 1에 의해 추가로 도시된 것처럼, WFGD 유닛(114)은 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 건조 유닛, 또는 건조 장치(DD, 118)로 제공하도록 구성된다. DD(118)는, 이에 한정하지 않지만, 분무 건조기 흡수제 또는 분무 건조 흡수제(SDAs), 분무 건조기 증발기 또는 분무 건조 증발기(SDEs), 유동층 건조기, 플래쉬 건조기, GEA Spray Fluidizers™(독일의 GEA 그룹 AG 또는 그 자회사 (예, GEA 공정 엔지니어링 A/S)), Swirl Fluidizers™, 유사한 장비를 포함하는 어떤 적합한 건조 유닛, 또는 장치일 수 있다. 노/보일러(102)에 의해 발생된 연도 가스 및/또는 연소 가스 중 일부는 가열된 가스를 DD(118)로 공급되기 위해 이용된다. 이는 (120a, 120b)로 표시된 한 쌍의 화살표로 나타낸다. 화살표 (120a)는 주 도관, 덕트 또는 가스 이송 통로로부터 나오며, 도관, 덕트 또는 가스 이송 통로(미도시)를 통해 화살표 (120b)로 나타낸 가스 유입을 DD로 이송된 연도 가스 및/또는 연소 가스의 원하는 부분을 나타낸다. 어떤 하나의 실시예에 구속되기를 바라지 않지만, DD(118)를 공급하도록 전환되는 연도 가스 및/또는 연소 가스의 일부분은, 이에 한정하지 않지만, 노/보일러(102)의 크기, 노/보일러(102)에 의해 발생된 연도 가스 및/또는 연소 가스의 체적량, 노/보일러(102)에 의해 발생된 연도 가스의 구성요소, DD(118)의 크기, 및/또는 WFGD(114)로부터의 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 양, 체적, 및/또는 유속, 및 WFGD(114)로부터의 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 구성요소를 포함하는 다수의 요인들에 따른다. 이와 같이, 당업자는 DD(118)를 공급하도록 전환된 연도 가스 및/또는 연소 가스의 일부분에 대한 정해진 양이 없음을 알 것이다. 따라서, 본 발명은 노/보일러(102), 또는 공기 히터(106)를 가진 고온측 SCR(104)를 연결하는, 주 도관, 덕트 또는 가스 이송 통로로부터 전환된 연도 가스 및/또는 연소 가스의 임의의 특정한 부분, 양 및/또는 비율에 제한되지 않는다.
DD(118)는, 어떤 적합한 타입의 액체 폐기물 공급 라인, 파이프 또는 도관(119)을 통해, 이에 한정되지 않지만, 흡수 재순환 탱크(ART) 또는 다른 장치를 포함하는 WFGD(114)의 어떤 원하는 부분으로부터 및/또는 이에 한정되지 않지만, 일차 하이드로클론 오버플로우(hydroclone overflow), 제2 하이드로클론 오버플로우 등을 포함하는, 그 자체가 WFGD(114)로 연결된, 생성물(output)로부터, 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 수용하고, DD(118)에서 이를 증발시킴으로써 상기 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 줄이고 및/또는 제거하도록 구성된다. 적합한 액체 폐기물 공급 라인, 배관 또는 도관은, 이에 한정하지 않지만, 금속 공급 라인, 배관 또는 도관; 금속 합금 공급 라인, 배관 또는 도관; 플라스틱 및/또는 중합체 공급 라인, 배관 또는 도관; 또는 WFGD로부터 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 또는 폐수 스트림의 운반 및/또는 이송에 적합한 당업자에게 공지된 어떤 다른 공급 라인, 배관 또는 도관을 포함한다. DD(118)로 전환된 연도 가스 및/또는 연소 가스가 WFGD(114)로부터 원하는 수준의 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 건조, 증발, 분무 건조기(또는 분무 건조) 증발, 흡수 및/또는 분무 건조기(또는 분무 건조) 흡수를 달성하기 위해 이용될 때, 이들은 DD(118)를 떠나고 화살표(122, 124, 126, 128, 130, 132 및/또는 134)로 표시된 것처럼, 하나 이상의 지점에서 시스템(100)의 다양한 부분을 연결하는 주 도관, 덕트 또는 가스 이송 통로로 재도입된다. 하나의 대안으로서, DD(118)로 전환된 연도 가스 및/또는 연소 가스가 DD(118)를 떠난 후 이는 DD(118)에 의해 달성된 건조, 증발, 분무 건조기(또는 분무 건조) 증발, 흡수 및/또는 분무 건조기(또는 분무 건조) 흡수로 야기된 하나 이상의 미립자 화합물 또는 물질을 제거하도록 구성된 DD 미립자 제어 장치(136)로 적용될 수 있다. 미립자 제어 장치(136)는 가스 스트림으로부터 미립자 물질을 제거하기 위한 어떤 알려진 장치 및/또는 시스템으로부터 선정될 수 있으며, 상기 장치/시스템은, 이에 한정하지 않지만, 습식 전기 집진기(습식 ESPs), 건식 전기 집진기(건식 ESPs), 섬유 필터(예, 펄스 제트 섬유 필터) 등을 포함한다.
따라서, 도 1에 도시된 것처럼, 본 발명의 시스템(100)의 작동은, 이에 한정하지 않지만, 흡수 재순환 탱크(ART)을 포함하는 WFGD(114) 유닛의 원하는 부분으로부터 나온 임의의 양의 액체 폐기물 물질의 제어, 축소 및/또는 경감을 허용한다. 하나의 예시에서, WFGD(114)로부터 나오고 제어, 축소 및/또는 경감을 위해 DD(118)로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 중량의 약 1%에서 60% 사이, 또는 중량의 약 1.5%에서 57.5% 사이, 또는 중량의 약 2%에서 55% 사이, 또는 중량의 약 2.5%에서 52.5% 사이, 또는 중량의 약 5%에서 50% 사이, 또는 중량의 약 7.5%에서 47.5% 사이, 또는 중량의 약 10%에서 45% 사이, 또는 중량의 약 12.5%에서 42.5% 사이, 또는 중량의 약 15%에서 40% 사이, 또는 중량의 약 17.5%에서 37.5% 사이, 또는 중량의 약 20%에서 35% 사이, 또는 중량의 약 22.5%에서 32.5% 사이, 또는 중량의 약 25%에서 30% 사이, 또는 중량의 약 27.5%의 총 부유 고형물 함유율을 갖는다. 본 발명의 다른 실시예에 대하여, 제어, 축소 및/또는 경감을 위해 DD(118)로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 모든 총 부유 고형물이 반드시 WFGD(114) 유닛에서 직접적으로 오지 않으며, 오히려 그것의 어떤 부분이, 이에 한정하지 않지만, 하이드로클론 및/또는 일부 다른 타입의 석고 농축 장치를 포함하는 WFGD 유닛(114)으로 작동하게 연결된 다른 장치로부터 간접적으로 올 수 있으며, 이러한 두 개의 액체 폐기물 및/또는 두 개의 액체 폐기물 스트림은 이후 전술한 모든 범위 내의 총 부유 고형물 함유율을 가진 DD(118)로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 산출하도록 조합될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 여기에서,명세서 및 청구 범위의 다른 곳에서와 마찬가지로, 개별 수치 값은 추가 및/또는 비공개 범위를 형성할 수 있도록 조합될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명의 도 1의 시스템(100)의 작동, 또는 도 2에서 12의 시스템 중 임의의 것은, 이에 한정하지 않지만, 흡수 재순환 탱크(ART)를 포함하는 WFGD(114) 유닛의 어떤 원하는 부분에서 나온 임의의 양의 액체 폐기물 물질의 제어, 축소 및/또는 경감을 허용한다. 하나의 예시에서, WFGD(114)에서 나오고 제어, 축소 및/또는 경감을 위해 DD(118)로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 중량의 약 1%에서 60% 사이의 총 부유 고형물 함유율과 약 2,500ppm(또는 체중의 약 0.25%)과 약 250,000ppm(또는 체중의 약 25%) 사이의 총 용존 고형물 함유율을 갖는다. 다른 예시에서, WFGD(114)로부터 나오고 제어, 축소 및/또는 경감을 위해 DD(118)로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은, 중량의 약 1.5%에서 57.5% 사이, 또는 중량의 약 2%에서 55% 사이, 또는 중량의 약 2.5%에서 52.5% 사이, 또는 중량의 약 5%에서 50% 사이, 또는 중량의 약 7.5%에서 47.5% 사이, 또는 중량의 약 10%에서 45% 사이, 또는 중량의 약 12.5%에서 42.5% 사이, 또는 중량의 약 15%에서 40% 사이, 또는 중량의 약 17.5%에서 37.5% 사이, 또는 중량의 약 20%에서 35% 사이, 또는 중량의 약 22.5%에서 32.5% 사이, 또는 중량의 약 25%에서 30% 사이, 또는 중량의 약 27.5%의 총 부유 고형물 함유율을 갖는다. 다른 예시에서, WFGD(114)로부터 나오고 제어, 축소 및/또는 경감을 위해 DD(118)로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은, 약 3,000ppm(또는 중량의 약 0.3%)과 약 240,000ppm(또는 중량의 약 24%) 사이, 또는 약 4,000ppm(또는 중량의 약 0.4%)과 약 230,000ppm(또는 중량의 약 23%) 사이, 약 5,000ppm(또는 중량의 약 0.5%)과 약 220,000ppm(또는 중량의 약 22%) 사이, 약 7,500ppm(또는 중량의 약 0.75%)과 약 210,000ppm(또는 중량의 약 21%) 사이, 약 10,000ppm(또는 중량의 약 1%)과 약 200,000ppm(또는 중량의 약 20%) 사이, 약 12,500ppm(또는 중량의 약 1.25%)과 약 190,000ppm(또는 중량의 약 19%) 사이, 약 15,000ppm(또는 중량의 약 1.5%)과 약 180,000ppm(또는 중량의 약 18%) 사이, 약 20,000ppm(또는 중량의 약 2%)과 약 175,000ppm(또는 중량의 약 17.5%) 사이, 약 25,000ppm(또는 중량의 약 2.5%)과 약 170,000ppm(또는 중량의 약 17.0%) 사이, 약 30,000ppm(또는 중량의 약 36%)과 약 160,000ppm(또는 중량의 약 16%) 사이, 약 40,000ppm(또는 중량의 약 4%)과 약 150,000ppm(또는 중량의 약 15%) 사이, 약 50,000ppm(또는 중량의 약 5%)과 약 140,000ppm(또는 중량의 약 14%) 사이, 약 60,000ppm(또는 중량의 약 6%)과 약 130,000ppm(또는 중량의 약 13%) 사이, 약 70,000ppm(또는 중량의 약 7%)과 약 120,000ppm(또는 중량의 약 12%) 사이, 약 80,000ppm(또는 중량의 약 8%)과 약 110,000ppm(또는 중량의 약 11%) 사이, 약 90,000ppm(또는 중량의 약 9%)과 약 100,000ppm(또는 중량의 약 10%) 사이, 또는 약 95,000ppm(약 중량의 9.5%)까지의 총 용존 고형물 함량을 갖는다. 다시, 본 발명의 다른 실시예에 대하여, 제어, 축소 및/또는 경감을 위해 DD(118)로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 모든 총 부유 고형물이 반드시 WFGD(114) 유닛에서 직접적으로 오지 않으며, 오히려 그것의 어떤 부분이, 이에 한정하지 않지만, 하이드로클론 및/또는 일부 다른 타입의 석고 농축 장치를 포함하는 WFGD 유닛(114)으로 작동하게 연결된 다른 장치로부터 간접적으로 올 수 있으며, 이러한 두 개의 액체 폐기물 및/또는 두 개의 액체 폐기물 스트림은 이후 전술한 모든 범위 내의 총 부유 고형물 함유율을 가진 DD(118)로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 산출하도록 조합될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 여기에서,명세서 및 청구 범위의 다른 곳에서와 마찬가지로, 개별 수치 값은 추가 및/또는 비공개 범위를 형성할 수 있도록 조합될 수 있다. 또한, 하나의 중첩 범위 세트로부터의 개별 수치 및/또는 개별 범위는 수치 및/또는 범위의 추가 및/또는 비공개 조합을 형성하기 위해 다른 중첩 범위 세트로부터의 개별 수치 및/또는 개별 범위로 조합될 수 있다.
하나의 예시에서, 본 발명의 시스템(100)은 본 발명의 DD 공정을 이용하지 않는 화석 연료, 또는 연료, 연소 시스템의 WFGD 유닛에 의해 발생된 100%의 액체 폐기물의 제어, 축소 및/또는 경감을 허용한다. 다른 실시예에서, 본 발명의 시스템(100)은, 화석 연료, 또는 연료, 연소 시스템의 WFGD 유닛에 의해 발생된 액체 폐기물의, 체적의 약 95% 또는 그 이하, 체적의 약 90% 또는 그 이하, 체적의 약 85% 또는 그 이하, 체적의 약 80% 또는 그 이하, 체적의 약 75% 또는 그 이하, 체적의 약 70% 또는 그 이하, 체적의 약 65% 또는 그 이하, 체적의 약 60% 또는 그 이하, 체적의 약 55% 또는 그 이하, 체적의 약 50% 또는 그 이하, 체적의 약 45% 또는 그 이하, 체적의 약 40% 또는 그 이하, 체적의 약 35% 또는 그 이하, 체적의 약 30% 또는 그 이하, 체적의 약 25% 또는 그 이하, 체적의 약 20% 또는 그 이하, 체적의 약 15% 또는 그 이하, 체적의 약 10% 또는 그 이하, 체적의 약 7.5% 또는 그 이하, 체적의 약 5% 또는 그 이하, 체적의 약 2.5% 또는 그 이하, 체적의 약 1% 또는 그 이하, 체적의 약 0.5% 또는 그 이하의 제어, 축소 및/또는 경감을 허용한다. 여기에서, 명세서 및 청구 범위의 다른 곳에서와 마찬가지로, 개별 수치 값은 추가 및/또는 비공개 범위를 형성할 수 있도록 조합될 수 있다.
도 2에서, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템(200)을 나타낸다. 시스템(200)은, 시스템(100)의 노/보일러(102)가 산소 연료 연소 (즉, 산소 연소) 노 및/또는 보일러, 변온 노 및/또는 보일러, 및/또는 이코노마이저 바이패스(economizer by-pass)를 가진 노 및/또는 보일러 중 하나로 선택된 노/보일러(202)로 교체되는 점에서, 도 1의 시스템(100)과는 다르다. 시스템(200)의 나머지에 대해, 그 나머지는 본질적으로, 동일한 참조 번호가 시스템(200)의 다양한 나머지 부분을 의미하는데 이용되는 것으로 나타내진 것과 같이, 시스템(100)에 대해 전술한 것과 동일하다. 도 3에서 12의 실시예가 노/보일러(102)에 대해 설명되었지만, 이러한 실시예들이 또한 노/보일러(102)가 노/보일러(202)로 대체된 시스템에 적용될 수 있음을 유의해야 한다. 더욱이, 이후로부터, 동일한 참조 번호는 도 3에서 12의 나머지 실시예의 동일한 부분을 나타낸다.
도 3을 참고하면, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템(300)을 나타낸다. 시스템(300)은, 화살표(180a)로 나타낸 것과 같이 하나 이상의 첨가제를 하나 이상의 노/보일러(102)로 주입하기 위해; 노/보일러(102)의 하류 그리고 화살표 (180b)로 나타낸 것처럼 공기 히터(106), 또는 선택적 고온측 SCR(104)의 상류 또는 선택적 고온측 SCR(104)이 없지만 또한 선택적인 저온측 SCR(108)이 있는 경우 화살표 (180b)로 나타낸 것처럼 선택적 저온측 SCR(108)의 상류 중 하나에; 선택적인 제2 미립자 제어 장치(112)가 없는 경우 화살표 (180c)로 나타낸 것처럼 미립자 제어 장치(110)와 WFGD(114) 사이에; 화살표 (180c)로 나타낸 것처럼 미립자 제어 장치(110)와 선택적인 제2 미립자 제어 장치(112) 사이; 화살표 (180d)로 나타낸 것처럼, 선택적인 제2 미립자 제어 장치(112)와 WFGD(114) 사이; 및/또는 화살표 (180e)로 나타낸 것처럼 가열된 가스를 DD(118)로 공급하는데 이용되는 노/보일러(102)에 의해 발생된 연도 가스 및/또는 연소 가스의 일부분으로; (수직 화살표 180a, 180b, 180c, 180d 및/또는 180e로 나타낸) 하나 이상의 첨가제 주입 장치를 추가로 구비하는 점에서 도 1의 시스템(100)과 다르다. 당업자들에게 명백한 것처럼, 제2 미립자 제어 장치(112)가 시스템(300)에 없는 경우 이때 화살표 (180d)로 나타낸 하나 이상의 첨가제 주입 장치는 또한 없을 것이다. 이곳에 설명된 하나 이상의 첨가제를 주입하는데 사용된 장치는 건조 물질, 액체 물질, 또는 미립자 물질을 건조, 습윤, 또는 액체 부유액의 형태로 주입하기 위한, 당업자에게 알려진 어떤 적합한 장치일 수 있다. 이와 같이, 상기 주입장치에 대한 상세한 설명은 간결함을 위해 생략된다.
본 발명과 관련하여 주입될 수 있는 첨가제의 타입에 관해서, 상기 첨가제는 통상적으로 하나 이상의 습식 또는 건식 흡수제 및/또는 하나 이상의 습식 또는 건식 흡착제이다. "습식"이란, 흡수제 및/또는 흡착제가 용액, 액상 부유액, 액산 슬러리, 액상 에멀젼 등의 형태로 공급되는 것을 의미한다. "건식"이란, 흡수제 및/또는 흡착제가 분말, 고형물, 또는 어떤 다른 고체 입자 형태로 공급되는 것을 의미한다. 흡수제 및/또는 흡착제의 일부 예시는, 이에 한정하지 않지만, 하나 이상의 분말 활성탄(PAC), 하나 이상의 할로겐화 분말 활성탄(즉, 할로겐화-PAC - 불소화 PAC, 염소화 PAC, 브롬화 PAC, 및/또는 요오드화 PAC의 예시), 하나 이상의 층상 규산염(변성된 규산염과 같은 변성된 것 또는 변성되지 않은 것), 석회, 습윤 소석회, 건조 수화 석회, 시멘트 가마(kiln) 분진, 석회 가마 분진, 비산회, 트로나(trona), 중탄산나트륨(무수 및/또는 수화된), 탄산나트륨(무수 및/또는 수화된), 하나 이상의 적합한 알칼리계 흡수제 및/또는 흡착제, 하나 이상의 고결 방지 및/또는 분말 첨가제, 또는 두가지 이상의 이들의 어떤 조합을 포함한다. 하나의 실시예에서, 하나 이상의 상기 나열된 물질들은 하나 이상의 주입 지점(180a, 180b, 180c, 180d, 180e, 180f, 180g, 180h, 180i 및/또는 180j)에서 주입된다(이러한 주입 지점의 일부는 하기에서 더 자세히 설명될 것이다). 또 다른 실시예에서, 도 3에서 7에 도시된, 주입 지점(180f)과, 도 11, 12에 도시된 주입 지점(180h)은, 대안으로 또는 부가적으로, 도 3에서 7, 도 11 및 12의 장치 및/또는 공정에 의해 생성되고, 또는 이로부터 전환된 하나 이상의 염 화합물을 DD(118)로 들어가기 전에 DD(118)로 공급되는 액체 폐기물 스트림으로 주입하는데 이용될 수 있다. 하나의 예시에서, 하나 이상의 염 화합물은 도 3에서 7, 도 11, 12에 도시된 실시예의 하나 이상의 장치 및/또는 공정으로부터의 건조된 염 화합물(salt compounds), 재순환된 염 화합물 등일 수 있다. 다른 예시에서, 주입 지점(180f) 및/또는 (180h)에서의 하나 이상의 염 화합물의 주입은 DD(118)로 들어가기 전 DD(118)로 공급되는 액체 폐기물 스트림의 물질 취급 특성을 개선하기 위해 행해진다.
하나의 실시예에서, 하나 이상의 고결 방지 및/또는 분말 첨가제는 어떤 적합한 고결 방지 및/또는 분말 첨가제로부터 선택될 수 있다. 상기 첨가제는, 이에 한정하지 않지만, 실리카(독일 Evonik AG의 SIPERNAT®로 판매되는), 이산화 규소, 훈증 실리카, 인산 삼 칼슘, 분말 셀룰로오스, 마그네슘 스테아 레이트, 중탄산 나트륨, 인산염, 칼슘 알루미노실리케이트, 벤토나이트, 알루미늄실리케이트, 스테아르 산, 폴리디메틸실록산 또는 이들의 2개 이상의 어떤 조합, 이들의 3개 이상의 어떤 조합, 이들의 4개 이상의 어떤 조합, 이들의 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 열개, 11개, 또는 12개 이상의 어떤 조합을 포함한다.
도 4를 참고하면, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템(400)을 나타낸다. 도 4의 시스템(400)은, 적절한 도관, 덕트, 배관 또는 이송 통로(140)를 통해 WFGD(114)에 의해 발생된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 원하는 부분, 또는 가능한 양을 수용하는 하이드로클론(138, Hydroclone)을 추가로 구비하는 점에서 도 3의 시스템(300)과 다르다. 이후 하이드로클론(138)은 두 개의 분리된 스트림과 아래를 포함하는 하이드로클론(138)으로부터의 하나의 스트림으로 상기 폐기물을 처리한다: (a) 적어도 중량의 10%, 적어도 중량의 11.5%, 적어도 중량의 12%, 적어도 중량의 12.5%, 적어도 중량의 15%, 적어도 중량의 17.5%, 적어도 중량의 20%, 적어도 중량의 22.5%, 적어도 중량의 25%, 적어도 중량의 27.5%, 적어도 중량의 30%, 적어도 중량의 32.5%, 적어도 중량의 35%, 적어도 중량의 37.5%, 적어도 중량의 40%, 적어도 중량의 42.5%, 적어도 중량의 45%, 적어도 중량의 47.5%, 적어도 중량의 50%, 적어도 중량의 52.5%, 적어도 중량의 55%, 적어도 중량의 57.5%, 적어도 중량의 60% 함량의 높은 부유 고형물; 및 (b) 중량의 약 10% 이하, 중량의 약 5% 이하, 중량의 약 4% 이하, 중량의 약 3% 이하, 중량의 약 2% 이하, 중량의 약 1% 이하, 중량의 약 0.5% 이하, 중량의 약 0.25% 이하, 중량의 약 0.1% 이하, 중량의 약 0% 이하의 낮은, 또는 제로의, 부유 고형물. 이러한 스트림은 하이드로클론(138)에서 나오는 두 개의 외부 화살표(142, 144)로 대표된다.
상기를 감안하여, 상기 하이드로클론(138)으로부터의 높은 부유 고형물 함량 스트림 또는 낮은 부유 고형물 함량 스트림 중 하나는 DD(118)로 공급되며 시스템(100)에 대해 전술한 것과 같이 액체 폐기물 제어, 축소 및/또는 경감 대상이다. DD(118)로 공급되지 않은 하이드로클론(138)으로부터의 남아있는 높은 부유 고형물 함량 스트림 또는 낮은 부유 고형물 함량 스트림은, 이에 한정하지 않지만, 석고를 포함하는 WFGD로부터의 액체 폐기물 스트림에 함유된 하나 이상의 바람직한 부산물을 제거하는데 이용될 수 있고 및/또는 필터 장치(146)에 의해 발생된 어떤 남아있는 액체 물질을 WFGD(114)로 다시 공급할 수 있는 필터 장치(146)로 공급된다. 이러한 기능은 일반적으로 필터 장치(146)로부터 배출되는 화살표(148)로 나타낸다. 필터 장치(146)는, 이에 한정하지 않지만, 벨트 필터(belt filter), 로터리 필터(rotary filter), 드럼 필터(drum filter) 등을 포함하는 임의의 타입의 필터일 수 있다. 다른 예시에서, 시스템(400)은 WFGD(114)로부터 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 일부분을 직점 DD(118)로 보내는 적절한 도관, 덕트, 배관 또는 이송 통로(150)를 통해 WFGD(114)에 의해 발생되거나 및/또는 DD(118)로 들어가기 전 하이드로클론(138)으로부터의 높거나 낮은 부유 고형물 함유 스트림과 혼합된 제2 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 추가로 포함한다. 또 다른 예시에서, 시스템(400)은 하이드로클론(138)과 DD(118) 사이에 위치한 제2 하이드로클론 장치(152)를 추가로 구비한다. 제2 하이드로클론(152)가 있는 경우, 일차 하이드로클론(138)으로서 하이드로클론(138)을 나타내는 것이 유용하다. 제2 하이드로클론(152)이 시스템(400)에 있을 때, 제2 하이드로클론은 일차 하이드로클론(138)으로부터의 높은 부유 고형물 함유 스트림 또는 낮은 부유 고형물 함유 스트림을 수용하며 그 자체는 높은 부유 고형물 함유 스트림과 낮은 부유 고형물 함유 스트림의 제2 세트를 발생한다. 상기 이차적인 높은 및 낮은 부유 고형물 함유 스트림은 높은 및 낮은 부유 고형물 함유 스트림이 하이드로클론(138)의 높은 및 낮은 부유 고형물 함유 스트림에 대한 상기 정의된 범위 내에 있는 한은 일차 하이드로클론(138)으로부터의 높은 및 낮은 부유 고형물 함유 스트림과 유사하거나, 또는 다른 고형물 함량을 가질 수 있다. 상기를 고려하여, 제2 하이드로클론(152)으로부터의 상기 높은 부유 고형물 또는 낮은 부유 고형물 함유 스트림 중 하나는 DD(118)로 공급되며 시스템(100)에 대해 상기 설명한 것과 같은 액체 폐기물 제어, 축소 및/또는 경감 대상이다. DD(118)로 공급되지 않은 제2 하이드로클론(152)으로부터의 남아있는 높은 부유 고형물 함량 스트림 또는 낮은 부유 고형물 함량 스트림은, 이에 한정하지 않지만, 석고를 포함하는 WFGD로부터의 액체 폐기물 스트림에 함유된 하나 이상의 바람직한 부산물을 제거하는데 이용될 수 있고 및/또는 필터 장치(146)에 의해 발생된 어떤 남아있는 액체 물질을 WFGD(114)로 다시 공급할 수 있는 필터 장치(146)로 공급된다. 이러한 기능은 일반적으로 제2 하이드로클론(152)로부터 배출되는 화살표(154)로 나타낸다. 또 다른 예시에서, 시스템(400)은 WFGD(114)로부터 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 일부분을 직접 DD(118)로 보내는 적절한 도관, 덕트, 배관 또는 이송 통로(150)를 통해 WFGD(114)에 의해 발생되거나 및/또는 DD(118)로 들어가기 전 제2 하이드로클론(152)으로부터의 높거나 낮은 부유 고형물 함유 스트림과 혼합된 제2 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 추가로 포함한다.
또 다른 예시에서, 시스템(400)은 또한 DD(118)로 들어가기전 DD(118)로 공급되는 액체 폐기물 스트림으로 하나 이상의 첨가제를 주압히기 위한 하나 이상의 주입 장치(수직 화살표 180f 나타냄)를 추가로 구비한다. 전술한 것처럼, 본 발명에 관련하여 주입될 수 있는 첨가제의 타입은, 이에 한정하지 않지만, 하나 이상의 분말 활성탄(powdered activated carbons, PAC), 하나 이상의 할로겐화 분말 활성탄(즉, 할로겐화-PAC - 불소화 PAC, 염소화 PAC, 브롬화 PAC, 및/또는 요오드화 PAC의 예시), 하나 이상의 층상 규산염(변성된 규산염과 같은 변성된 것 또는 변성되지 않은 것), 석회, 습윤 소석회, 건조 수화 석회, 시멘트 가마(kiln) 분진, 석회 가마 분진, 비산회, 트로나(trona), 중탄산나트륨(무수 및/또는 수화된), 탄산나트륨(무수 및/또는 수화된), 하나 이상의 적합한 알칼리계 흡수제 및/또는 흡착제, 하나 이상의 고결 방지 및/또는 분말 첨가제, 또는 두 가지 이상의 이들의 어떤 조합을 포함하는, 흡수제 및/또는 흡착제이다. 이런 경우, 주입 장치는 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림으로 상기 화합물을 주입할 수 있는 어떤 적절한 주입 장치로부터 선택될 수 있다.
도 5를 참고하면, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템(500)을 나타낸다. 시스템(500)은, 하이드로클론(138)과 DD(118) 사이에, 또는 제2 하이드로클론(152)과 DD(118) 사이에 위치한 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 물 처리 장치(156)를 포함하는 점에서 도 4의 시스템(400)과 다르다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 적절한 도관, 덕트, 배관 또는 이송 통로(150)를 통해 WFGD(114)에 의해 발생된 이차적인 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 일부분을 WFGD(114)로부터 하이드로클론(138, 152) 중 하나, 또는 둘 모두와 혼합되기 위한 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 물 처리 장치(156)의 상류 도관, 덕트, 배관, 또는 이송 통로로 보낸다. 추가적으로 첨가제 주입 장치(180f)는 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 물 처리 장치(156)가 필요한 경우 이러한 기능을 대체하도록 구성될 수 있기 때문에, 시스템(500)에 존재하지 않는다.
도 6을 참고하면, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템(600)을 나타낸다. 시스템(600)은, 이제는 하이드로클론(138)과 DD(118) 사이에 위치한 필터(146)로 상기 높은 부유 고형물 함유 스트림 또는 낮은 부유 고형물 함유 스트림 중 하나를 공급하는 점에서 도 4의 시스템(400)과 다르다. 필터(146)는 시스템(400)의 필터(146)에 대하여 상기 설명한 장치로부터 독립적으로 선택된다. 본 실시예의 필터(146)는 필터(146)에 의해 발생된 물질의 일부분이 DD(118)를 통해 그곳의 어떤 액체의 제어, 축소 및/또는 경감을 위해 DD(118)로 전달되는 것 외에는 시스템(400) 대해 전술한 것과 유사한 방식으로 작동한다. 상기 스트림의 고형물 함유는 시스템(400)에 대해 전술한 범위 내에 있다. 하이드로클론(138)으로부터의 남아있는 높은 부유 고형물 함량 스트림 또는 낮은 부유 고형물 함량 스트림은, 본 실시예에서, 화살표(158)로 부분적으로 나타낸 적절한 도관, 덕트, 배관 또는 이송 통로를 통해 WFGD(114)로 다시 공급된다. 다른 예시에서, 시스템(600)은 하이드로클론(138)과 필터(146) 사이에 위치한 제2 하이드로클론을 추가로 구비할 수 있다. 이러한 실시예에서, 비록 다르게 배치되었지만, 제2 하이드로클론은 시스템(400)의 제2 하이드로클론과 동일한 식으로 작동한다.
도 7을 참고하면, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템(700)을 나타낸다. 시스템(700)은 필터(146)와 DD(118) 사이에 위치한 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 물 처리 장치(156)를 포함하는 점에서 도 6의 시스템(600)과 다른다. 도 7에서 볼 수 있듯이, 적절한 도관, 덕트, 배관 또는 이송 통로(150)를 통해 WFGD(114)에 의해 발생된 이차적인 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 WFGD(114)로부터 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 일부분을 하이드로클론(138, 152) 중 하나, 또는 둘 모두와 필터(146)에 의해 발생된 물질을 혼합되기 위한 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 물 처리 장치(156)의 상류 도관, 덕트, 배관, 또는 이송 통로로 보낸다. 추가적으로 첨가제 주입 장치(180f)는 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 물 처리 장치(156)가 필요한 경우 이러한 기능을 대체하도록 구성될 수 있기 때문에, 시스템(700)에 존재하지 않는다.
도 8을 참고하면, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템(800)을 나타낸다. 시스템(800)은, WFGD(114)로부터의 흡수 재순환 탱크(ART) 슬러리 및/또는 용액을, 그 일부가 필터(146)로 공급되게 하기 위해, 이를 재순환시키도록 구성된 순환 루프(160)를 포함하는 점에서 도 1의 시스템(100)과 다르며, 상기 필터(146)는 적절한 도관, 덕트, 배관 또는 이송 통로(162)와 석고 생성물(164)을 통해 WFGD로 되돌린 모액으로 ART의 일부분을 분리시킨다. 시스템(800)에서, DD(118)로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 일부분은, 중량의 5%에서 약 60% 사이, 또는 중량의 약 6%에서 57.5% 사이, 또는 중량의 약 7%에서 55% 사이, 또는 중량의 약 8%에서 52.5% 사이, 또는 중량의 약 9%에서 50% 사이, 또는 중량의 약 10%에서 47.5% 사이, 또는 중량의 약 11%에서 45% 사이, 또는 중량의 약 12.5%에서 42.5% 사이, 또는 중량의 약 15%에서 40% 사이, 또는 중량의 약 17.5%에서 37.5% 사이, 또는 중량의 약 20%에서 35% 사이, 또는 중량의 약 22.5%에서 32.5% 사이, 또는 중량의 약 25%에서 30% 사이, 또는 중량의 약 27.5%까지의 부유 고형물, 또는 총 부유 고형물을 갖는다. 여기에서, 명세서 및 청구 범위의 다른 곳에서와 마찬가지로, 개별 수치 값은 추가 및/또는 비공개 범위를 형성할 수 있도록 조합될 수 있다.
도 9에서, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템(900)을 나타낸다. 시스템(900)은 WFGD(114)로부터 액체 폐기물을 저장하기 위한 건조 유닛 공급 탱크(166)을 포함하는 점에서 도 8의 시스템(800)과 다르다. 또한, 도 9에 도시된 것처럼, 본 실시예에 대한 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 WFGD(114)로부터 직접적으로, 또는 WFGD(114)의 ART에서 직접적으로 나오는 것이 아닌, 순환 루프(160)으로부터 나온다. 비록 거기에 도시되어 있진 않지만, 건조 유닛 공급 탱크(166)가 도 1에서 7의 하나 이상의 실시예에 선택적으로 존재함을 유의해야 한다.
도 10을 참고하면, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템(1000)을 나타낸다. 시스템(1000)은 미립자 제어 장치(110)와 WFGD(114) 사이에 열 교환기(168)를 포함하는 점에서 도 8의 시스템(800)과 다르다. 도 10에서 볼 수 있듯이, 열 교환기(168)는 WFGD(114)로부터의 연도 가스, 또는 연소 가스를 수용하며, 더불어 하나의 연도 가스 스트림에서 다른 곳으로 열의 바람직한 이동을 허용하기 위해 WFGD(114)의 상류의 연도 가스, 또는 연소 가스가 통과하여 지나가도록 주 흐름을 허용한다. 본 실시예의 열 교환기의 성질은 장치가 하나의 연도 가스 스트림에서 다른 스트림으로, 또는 그 반대로 열의 전달을 허용하는 한 중요하지 않다.
도 11을 참고하면, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템(1100)을 나타낸다. 시스템(1100)은 DD(118)의 하류의 DD 미립자 제어 장치(136)를 포함하는 점에서 도 8의 시스템(800)과 다르다. DD 미립자 제어 장치(136)는 본 발명의 다른 실시예에서의 장치(136)에 대하여 전술한 장치들에서 선택될 수 있다. 도 11에서 볼 수 있듯이, 시스템(1100)은 도 11에 도시된 것과 같이 배치된 하나 이상의 첨가제 주입 장치(180g, 180h, 180i 및 180j)를 추가로 포함한다. 상기 첨가제 주입 장치는 모든 첨가제 주입 장치(180a에서 180f)에 대해 전술한 장치들에서 선택될 수 있으며, 전술한 하나 이상의 첨가제, 또는 하나의 실시예의, 습식 또는 건식 수화나트륨(Ca(OH)2)(즉, 용액, 슬러리, 현탁액, 및/또는 에멀젼에 비해 약간의 고체, 미립자, 분말 및/또는 과립 형태인)를 주입할 수 있다. 더욱이, 시스템(1100)은 또한 DD(118) 및 DD 미립자 장치(136)에서 배출된 연도 가스 및/또는 연소 가스를 WFGD(114)와 나머지 임의의 AQCS 장비 및/또는 적층체(116) 사이의 위치로 재주입할 수 있게 한다.
도 12을 참고하면, 도 12은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템(1200)을 나타낸다. 시스템(1200)은 DD(118) 하류에 DD 미립자 제어 장치(136)를 포함하는 점에서 도 10의 시스템(1000)과 다르다. DD 미립자 제어 장치(136)는 본 발명의 다른 실시예에서의 장치(136)에 대하여 전술한 상기 장치들에서 선택될 수 있다. 도 12에 도시된 것처럼, 시스템(1200)은 도 12에 도시된 위치에 하나 이상의 첨가제 주입 장치(180g, 180h, 180i 및/또는 180j)를 추가로 포함한다. 상기 첨가제 주입 장치는 모든 첨가제 주입 장치(180a에서 180e)에 대해 전술한 장치들에서 선택될 수 있으며, 전술한 하나 이상의 첨가제, 또는 하나의 실시예의, 소석회(Ca(OH)2)를 주입할 수 있다. 더욱이, 시스템(1200)은 대안으로서 DD(118) 및 DD 미립자 장치(136)에서 배출된 연도 가스 및/또는 연소 가스를 WFGD(114)와 도 10의 주입 지점(130) 대신의 열 교환기(168)의 한 부분 사이의 위치(172)로 재주입할 수 있게 한다.
임의의 한 세트의 이점들 및/또는 성취에 구속되는 것을 바라지는 않지만, 본 발명의 실시예는 다음 중 하나 이상을 실현할 수 있게 한다: 본 발명의 하나 이상의 DD(118)에 의해 발생된 분말, 또는 다른 건조된 물질의 화학적 및/또는 물리적 특성에 영향을 줄 수 있는 능력; 본 발명의 하나 이상의 DD(118)로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 화학적 및/또는 물리적 특성에 영향을 주고, 이로써 또한 적어도 일부 예시에서, 본 발명의 하나 이상의 DD(118)에 의해 발생된 분말, 또는 다른 건조된 물질의 화학적 및/또는 물리적 특성의 제어를 허용하는 능력; 및/또는 하나 이상의 DD(118)에 의해 생성된, 액체, 슬러리, 현탁액 에멀젼(suspension emulsion), 건조된 물질, 또는 그 외의 것인, 하나 이상의 DD(118)에 의해 발생된 하나 이상의 분말, 또는 다른 건조된 물질의 매립 자재의 화학적 및/또는 물리적 특성(예, 입자 크기, 부피 밀도, 결합된 및/또는 결합되지 않은 물의 양, 흡습성 등)에 영향을 주는 능력. 다른 예시에서, 볼 발명은 하나 이상의 DD(118)에서, 이에 한정하지 않지만, 주입 지점 및/또는 주입이 본원에 구체적으로 개시되고 및/또는 설명되는 것과는 관계없이, 임의의 적절한 주입 장치 또는 장치들을 통해, 전술한 하나 이상의 주입 장치 및/또는 주입 지점(180a에서 180j) 및/또는 어떤 다른 원하는 주입 지점을 포함하는 어떤 하나 이상의 원하는 주입 장치 및/또는 주입 지점으로의 건조된 생성물의 재순환을 실현하거나 및/또는 성취하게 한다.
또 다른 예시에서, 본 발명은 본원에 공지된 실시예의 적어도 일부분에서, WFGD 유닛에서 하나 이상의 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 제어하고, 축소하며 및/또는 경감하는, 본 발명의 능력을 통해, WFGD 유닛의 ART에 포함된 적어도 슬러리 및/또는 용액 적어도 하나 이상의 화학적 및/또는 물리적 특성의 수정, 제어, 및/또는 변경을 성취하게 한다. 또 다른 실시예에서, 본 발명은 하나 이상의 습식 또는 건식 주입 단계 및/또는 공정의 이용을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 하류의 장치 및/또는 공정으로부터의 하나 이상의 부분적으로 건조된 밀립자 물질, 하나 이상의 건조 미립자 물질, 및/또는 하나 이상의 습식 미립자 물질은, 다음 중 적어도 하나를 생성 및/또는 증진하기 위해, 상류 장치로 주입된다: 응집, 용해도 달성, 용해도 및/또는 가용성 증진 및/또는 증대 등.
도 1에서 도 12 중 임의의 시스템은, 이에 한정하지 않지만, 흡수 재순환 탱크(ART)를 포함하는 WFGD 유닛(114)의 어떤 원하는 부분으로부터 나온 임의의 양의 액체 폐기물 물질을 제어, 축소 및/또는 경감하는데 이용될 수 있음을 다시 유의해야 한다. 상기에서 상세하게 설명한 것처럼, 상기 액체 폐기물 물질은 부유 고형물 및 용존 고형물 중 하나, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 본 발명의 시스템은, 액체 폐기물 물질의 남아있는 부분을 본원에 공지된 하나 이상의 DD(118)에서 제어, 축소 및/또는 경감하는데 적합하게 만들기 위해, 거기에 함유된 부유 고형물의 일부분, 또는 모두를 제거하기 위해 액체 폐기물 물질의 전처리를 요하지 않고 부유 고형물 및 용해된 고형물 모두를 함유하는, 이에 한정하지 않지만, 흡수 재순환 탱크(ART)를 포함하는 WFGD 유닛(114)의 임의의 원하는 부분으로부터 나온 임의의 양의 액체 폐기물 물질의 제어, 축소 및/또는 경감을 허용한다. 어떤 하나의 이점에 구속되기를 바라지는 않지만, 본 발명의 시스템이, 일부 실시예에서, 거기에 함유된 부유 고형물의 일부 도는 모두를 제거하기 위해 액체 폐기물을 일차 처리하지 않고 부유 고형물 및 용존 고형물 모두를 함유하는 액체 폐기물 물질의 축소 및/또는 경감을 허용한다는 사실은 본 발명의 시스템이 간소화되게 하고, 도 1에서 12에 도시된 것처럼, 주어진 시스템에서 보다 많은 지점으로부터 액체 폐기물 물질을 뽑아내게 한다.
하나의 실시예에서, 본 발명의 시스템은 WFGD 유닛(114)의 임의의 원하는 부분으로부터 뽑아낸 임의의 양의 액체 폐기물 물질의 제어, 축소 및/또는 경감을 허용한다는 점에서 바람직하며, 상기 폐기물은 높은 부유 고형물, 또는 총 부유 고형물, 함량을 갖는다. 즉, 중량의 5%에서 60% 사이, 중량의 6%에서 57.5% 사이, 중량의 7%에서 55% 사이, 중량의 8%에서 52.5% 사이, 중량의 9%에서 50% 사이, 중량의 10%에서 47.5% 사이, 중량의 11%에서 45% 사이, 중량의 12.5%에서 42.5% 사이, 중량의 15%에서 40% 사이, 중량의 17.5%에서 37.5% 사이, 중량의 20%에서 35% 사이, 중량의 22.5%에서 32.5% 사이, 중량의 25%에서 30% 사이, 중량의 27.5%의 부유 고형물, 또는 총 부유 고형물 함유를 갖는다. 여기에서, 명세서 및 청구 범위의 다른 곳에서와 마찬가지로, 개별 수치 값을 조합하여 추가 및/또는 비공개 범위를 형성할 수 있다. 높은 총 부유 고형물, 또는 부유 고형물, 함량을 갖는 상기 폐기물 스트림이 뽑아내질 수 있는 위치는, 이에 한정되지 않지만, WFGD의 흡수 재순환 탱크(ART), 적어도 하나의 일차 하이드로클론 언더플로우, 적어도 하나의 필터 공급 탱크, 또는 이들의 두 가지 이상의 임의의 조합, 또는 이들의 3가지 이상의 조합을 포함한다.
다른 실시예에서, 도 1에서 12에 도시된 시스템은 점선으로 도시된 구성요소가 선택적인 것으로 본원에 설명된 것처럼 다양한 구성요소로 이루어진다. 이와 같이, 하나의 실시예에서, 도 1에서 12의 임의의 점선으로 구성된 구성요소의, 하나 이상, 둘 이상, 셋 이상, 넷 이상, 또는 모두 다섯이 존재한다.
도 13에서 도 15를 참고하면, 도 13에서 도 15는 여러 폐수 스트림의 건조와 관련된 여러 테스트로부터의 데이터를 나타낸다. 구체적으로 도 13a에서 13c에 대해서, 이 도면들은 두 개의 다른 WFGD 폐수(도 13b, 13c)와 WFGD 슬러리 (도 13a)의 단일 부양 액적의 건조로부터의 실험 데이터를 나타내는 그래프이며, 그래프의 곡선은 WFGD 슬러리와 어떤 크기의 액적이 WFGD 폐수에 비해 더 짧은 시간 내에 건조한 상태에 도달한다는 것을 보여준다. 도 13a에서 도 13c의 데이터는 액적의 어떤 고체 물질 함량의 존재가 보다 짧은 시간에 건조한 상태로 유도한다는 것을 예시하는 것을 돕는다. 이는 건조 장치가 더 작아져서 경제적 절약뿐만 아니라 분무 건조기, 또는 분무 건조 장치의 크기의 감소로 인한 다양한 설계 이점을 가능하게 할 수 있다는 점에서 바람직하다.
도 14를 참조하면, 이 도면은 건조된 WFGD 슬러리의 벌크 밀도가 건조된 WFGD 폐수의 밀도보다 현저히 높은 분무 건도되는 물질의 고형분 함량의 함수로서 제품 밀도를 도시한 그래프이다. 건조된 WFGD 슬러리의 더 높은 밀도는 제품 취급, 운송 및 저장 요구에 유리하므로 바람직하다. 마지막으로, 도 15에 대해, 이 도면은 건조된 슬러기의 습도가 특정 SDE 배출 온도에 대한 건조된 폐수에서보다 더 낮은 SDE 배출 온도의 함수로서 제품 습도(자유 수분 + 수화수)를 도시한 그래프이다. 그러나, WFGD 슬러리는 WFGD 폐수보다 더 낮은 SDE 배출 온도에서 건조될 수 있어서, SDE의 증발 용량을 증가시키게 된다는 점이 더 중요하다.
본 발명의 특정 실시예가 본 발명의 응용 및 원리를 예시하기 위해 상세히 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 그것에 한정되려는 것이 아니며, 본 발명이 상기 원리들에서 벗어나지 않고 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 일부 실시예에서, 본 발명의 어떤 특징들은 때로 다른 특징들의 상응하는 사용 없이 유리하게 이용될 수 있다. 따라서, 모든 그러한 변경 및 실시예들은 다음의 청구 범위 내에 적절하게 포함된다.

Claims (38)

  1. 열과 연도 가스 또는 연소 가스를 발생하는 적어도 하나의 연료를 연소하도록 구성된 연료 연소 노 및/또는 보일러;
    노 및/또는 보일러의 하류에 위치하며 거기에 작동하게 연결되는, 적어도 하나의 미립자 제어 장치;
    상기 적어도 하나의 미립자 제어 장치의 하류에 위치하며 거기에 작동하게 연결되는, 하나 이상의 WFGD(습식 연도 가스 탈황, Wet Flue Gas Desulfurization) 유닛; 및
    상기 하나 이상의 WFGD 유닛 중 적어도 하나에 작동하게 연결되며, 상기 하나 이상의 WFGD 유닛 중 하나로부터 완전한 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림(stream) 또는 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된, 적어도 하나의 건조 유닛으로 이루어지되,
    상기 적어도 하나의 건조 유닛은 상기 노 및/또는 보일러에서 발생된 연도 가스 또는 연소 가스의 적어도 일부분의 사용을 통해, 상기 하나 이상의 WFGD의 적어도 하나로부터 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 부피를 제어, 축소 및/또는 경감하도록 구성되며,
    상기 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 중량의 약 1%에서 약 60%의 범위의 총 부유 고형물 함량과 약 2,500ppm에서 약 250,000ppm의 총 용존 함량을 함유하는, 연료 연소 노 및/또는 보일러에서 나오거나 유래된 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료 연소 노 및/또는 보일러의 하류에 위치하며 거기에 작동하게 연결된 공기 히터를 추가로 구비하는, 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 하나 이상의 WFGD의 흡수 재순환 탱크로부터 공급되는, 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 중량의 약 5%에서 약 60% 사이의 총 부유 고형물 함량을 갖는, 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 질소산화물(NOX) 제어 시스템 또는 장치를 추가로 구비하는, 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction, 선택적 비 촉매환원) 시스템을 추가로 구비하는, 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 연료 연소 노 및/또는 보일러와 공기 히터 사이에 위치한 적어도 하나의 고온측 SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 촉매환원)을 추가로 구비하는, 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 공기 히터와 미립자 제어 장치 사이에 적어도 하나의 저온측 SCR을 추가로 구비하는, 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미립자 제어 장치와 WFGD 사이에 위치한 적어도 하나의 제2 미립자 제어 장치를 추가로 구비하는, 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 WFGD 재순환 루프(recirculation loop)를 추가로 구비하며, 상기 적어도 하나의 WFGD 재순환 루프로부터 공급된 적어도 하나의 건조 유닛으로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 분무 건조 증발기, 분무 건조 흡수기, 또는 어떤 다른 타입의 특정한 건조 장치로 공급되는, 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 첨가제를 주입하기 위한 적어도 하나의 첨가제 주입 장치를 추가로 구비하는, 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 첨가제는 하나 이상의 분말 활성탄, 하나 이상의 브롬화 분말 활성탄, 하나 이상의 변성된 및/또는 변성되지 않은 층상 규산염, 석회, 소석회(Ca(OH)2), 하나 이상의 고결 방지 및/또는 분말 첨가제, 시멘트 가마 먼지, 석회 가마 먼지, 비산회(fly ash), 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 조합에서 선택되는, 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 약 5,000ppm에서 약 200,000ppm 사이의 총 용존 고형물 함량을 갖는, 시스템.
  14. 열 및 연도 가스 또는 연소 가스를 발생하는 적어도 하나의 연료를 연소하도록 구성된 연료 연소 노 및/또는 보일러를 공급하는 단계;
    노 및/또는 보일러의 하류에 위치하며 거기에 작동하게 연결된 적어도 하나의 미립자 제어 장치를 공급하는 단계;
    상기 적어도 하나의 미립자 제어 장치의 하류에 위치하며 거기에 작동하게 연결된 적어도 하나의 하나 이상의 WFGD 유닛을 공급하는 단계;
    상기 적어도 하나의 하나 이상의 WFGD 유닛에 작동하게 연결되며 적어도 하나의 하나 이상의 WFGD 유닛으로부터 완전한 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림, 또는 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림 중 적어도 일부분을 수용하는 적어도 하나의 건조 유닛을 공급하는 단계;
    상기 적어도 하나의 건조 유닛은 상기 노 및/또는 보일러에서 발생된 연도 가스 또는 연소 가스의 적어도 일부분의 사용을 통해, 상기 하나 이상의 WFGD의 적어도 하나로부터 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림의 부피를 제어, 축소 및/또는 경감하도록 구성되며,
    상기 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 중량의 약 1%에서 약 60%의 범위의 총 부유 고형물 함량과 약 2,500ppm에서 약 250,000ppm의 총 용존 함량을 함유하는, 연료 연소 노 및/또는 보일러에서 나오거나 유래된 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하기 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 연료 연소 노 및/또는 보일러의 하류에 위치하며 거기에 작동하게 연결되는, 공기 히터를 공급하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 상기 하나 이상의 WFGD의 흡수 재순환 탱크로부터 공급되는, 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 WFGD로부터 공급되며 중량의 약 5%에서 약 60% 사이의 총 부유 고형물 함량을 갖는, 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 질소산화물(NOX) 제어 시스템 또는 장치를 추가로 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 질소산화물 제어 시스템 또는 장치는 적어도 하나의 SNCR인, 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 질소산화물 제어 시스템 또는 장치는 상기 연료 연소 노 및/또는 보일러와 공기 히터 사이에 위치한 적어도 하나의 고온측 SCR인, 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 질소산화물 제어 시스템 또는 장치는 상기 공기 히터와 미립자 제어 장치 사이의 적어도 하나의 저온측 SCR인 방법.
  22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미립자 제어 장치와 WFGD 사이에 위치한 적어도 하나의 제2 미립자 제어 장치를 공급하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  23. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 WFGD 재순환 루프를 가진 WFGD를 공급하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 적어도 하나의 WFGD 재순환 루프로부터 공급된 적어도 하나의 건조 유닛으로 공급된 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 분무 건조 증발기, 분무 건조 흡수기, 또는 어떤 다른 타입의 특정 건조 장치로 공급되는, 방법.
  24. 제14항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 첨가제를 주입하기 위한 적어도 하나의 첨가제 주입 장치를 공급하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 적어도 하나의 첨가제는 하나 이상의 분말 활성탄, 하나 이상의 브롬화 분말 활성탄, 하나 이상의 변성된 및/또는 변성되지 않은 층상 규산염, 석회, 소석회(Ca(OH)2), 하나 이상의 고결 방지 및/또는 분말 첨가제, 시멘트 가마 먼지, 석회 가마 먼지, 비산회(fly ash), 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 조합으로부터 선택되는, 방법
  26. 제14항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림은 약 5,000ppm에서 약 200,000ppm 사이의 총 용존 고형물 함량을 갖는, 시스템.
  27. 도 1에서 도 12 중 임의의 하나 이상에 공지된 임의의 실시예를 포함하는, 연료 연소 노 및/또는 보일러의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 시스템.
  28. 본원에 공지되고 명시된 임의의 하나 이상의 실시예에 따른, 연료 연소 노 및/또는 보일러의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 시스템.
  29. 도 1에서 도 12 중 어떤 하나 이상에 공지된 임의의 실시예를 포함하는, 임의의 액체 폐기물 생성 장치 및/또는 공정으로부터 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 시스템.
  30. 본원에 공지되고 명시된 임의의 하나 이상의 실시예에 따른, 임의의 액체 폐기물 생성 장치 및/또는 공정으로부터 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 시스템.
  31. 도 1에서 도 12 중 어떤 하나 이상의 임의의 시스템을 이용하는 단계를 포함하는, 연료 연소 노 및/또는 보일러의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 방법.
  32. 본원에 공지되고 명시된 어떤 하나 이상의 실시예에 따른 임의의 시스템을 이용하는 단계를 포함하는, 연료 연소 노 및/또는 보일러의 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 방법.
  33. 도 1에서 도 12 중 어떤 하나 이상의 임의의 시스템을 이용하는 단계를 포함하는, 임의의 액체 폐기물 생성 장치 및/또는 공정으로부터 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 방법.
  34. 본원에 공지되고 명시된 어떤 하나 이상의 실시예에 따른 임의의 시스템을 이용하는 단계를 포함하는, 임의의 액체 폐기물 생성 장치 및/또는 공정으로부터 액체 폐기물의 양을 제어, 축소 및/또는 경감하는 방법.
  35. 본원에 공지되고 명시된 어떤 하나 이상의 실시예에 따른 하나 이상의 건조 장치에서 발생된 건조된 물질의 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 특성을 제어하는 시스템.
  36. 본원에 공지되고 명시된 어떤 하나 이상의 실시예에 따른 하나 이상의 건조 장치에서 발생된 건조된 물질의 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 특성을 제어하는 방법.
  37. 그 일부가 본원에 공지되고 명시된 어떤 하나 이상의 실시예에 따른 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 제공하는데 사용되는 슬러리 및/또는 용액 및/또는 장치의 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 특성을 제어하는 시스템.
  38. 그 일부가 본원에 공지되고 명시된 어떤 하나 이상의 실시예에 따른 액체 폐기물 및/또는 액체 폐기물 스트림을 제공하는데 사용되는 슬러리 및/또는 용액 및/또는 장치의 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 특성을 제어하는 방법.
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