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JP7281354B2 - Emission control system and method of controlling emissions - Google Patents

Emission control system and method of controlling emissions Download PDF

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JP7281354B2 JP2019135259A JP2019135259A JP7281354B2 JP 7281354 B2 JP7281354 B2 JP 7281354B2 JP 2019135259 A JP2019135259 A JP 2019135259A JP 2019135259 A JP2019135259 A JP 2019135259A JP 7281354 B2 JP7281354 B2 JP 7281354B2
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Description

関連出願の相互参照
本願は、2014年7月25日出願のアメリカ仮出願番号62/029,044および2015年3月16日出願のアメリカ仮出願番号62/133,791の優先権を主張する2015年7月24日出願のアメリカ特許出願番号14/808,563の一部継続出願である、2017年5月26日出願のアメリカ特許出願番号15/606,704の一部継続出願である。上記出願の開示事項全体が本明細書中に援用される。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 62/029,044 filed July 25, 2014 and U.S. Provisional Application No. 62/133,791 filed March 16, 2015. No. 15/606,704, filed May 26, 2017, which is a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 14/808,563, filed July 24, 2017. The entire disclosure of the above application is incorporated herein by reference.

本願開示は、広く産業排出物制御システム及び方法、及びこのようなシステムに用いられる装置、及び気体及び非気体排出物から汚染物質を除去する方法に関する。 The present disclosure relates generally to industrial emission control systems and methods, and devices used in such systems, and methods of removing pollutants from gaseous and non-gaseous emissions.

本セクションは、必ずしも先行する技術ではない本願開示事項に関連する背景技術情報を提示するものである。 This section presents background information related to the present disclosure that is not necessarily prior art.

数多くの経済部門の産業は、一種類以上の排出物を出す。このような排出物は、一方は気体状、他方は非気体状である二つの基本的なグループに分割可能である。気体グループ中の排出物と非気体グループの排出物とは、しばしば有害汚染物質を含む。気体グループ中の排出物は、石炭燃焼プラント又は天然ガス燃焼設備によって発生する排気ガスであっても良い。非気体グループ中の排出物は、液体状、スラッジ状またはスラリー状物質であっても良い。排出物中の有害汚染物質のレベルが許容可能限度に達し、及び/又は許容可能限度を超える場合、この汚染物質を中和し、捕捉し、収集し、除去し、廃棄し、及び/又は何らかの手段で適切に封止しなくてはならない。 Industries in many economic sectors produce more than one type of emissions. Such emissions can be divided into two basic groups, one gaseous and the other non-gaseous. Emissions in the gas group and non-gas group emissions often contain hazardous pollutants. Emissions in the gas group may be exhaust gases generated by coal-fired plants or natural gas-fired installations. Effluents in the non-gas group may be liquid, sludge-like or slurry-like materials. Neutralize, capture, collect, remove, dispose of, and/or provide some sort of It must be properly sealed by means.

多くの産業は、それぞれの方法のいくつかの側面を達成するための手段として燃料を燃焼することに依拠する。例えば、第一の例として、製鋼所では、金属成形、押し出しおよびその他金属鋳造工程中で、金属を燃やし及び/又は溶解する。この金属産業内で用いられる方法は、粉末を金属蒸気及びイオン化金属として放出する操作を含む。環境、植物、動物及び/又は人間に対する有害汚染物質が金属蒸気を介して空気中に放出される。程度の差はあっても、この金属蒸気及び/又は金属蒸気化合物中の有害汚染物質は、収集して、適切に廃棄しなくてはならない。第二の例として、金、銀及び白金等の貴金属の採掘業では、重金属汚染物質を含む金属、金属蒸気排出物、及び粉末をも発生させるが、これらは捕捉、収集し、適切に廃棄されなければ有害であると考えられる。第三の例として、天然ガスを燃焼させる産業では、高いレベルの汚染物質をしばしば含む排出物が発生するが、これらは捕捉、収集し、適切に廃棄されなければ有害であると考えられる。第四の例として、発電機を回転させるボイラーで蒸気を発生させる燃焼可能な消耗品として石炭を用いるエネルギー生産者は、環境、植物、動物及び人間に対して危険と考えられる金属蒸気及び金属化合物を含む排出物を相当な量発生させる。他の有害汚染物質中、金属蒸気排出物は、しばしば水銀(Hg)を含む。 Many industries rely on burning fuels as a means to accomplish some aspect of their respective methods. For example, as a first example, steel mills burn and/or melt metal during metal forming, extrusion and other metal casting processes. Methods used within this metal industry involve operations that release powders as metal vapors and ionized metals. Pollutants harmful to the environment, plants, animals and/or humans are released into the air via metal vapors. To a greater or lesser extent, hazardous contaminants in this metal vapor and/or metal vapor compounds must be collected and properly disposed of. As a second example, mining operations for precious metals such as gold, silver and platinum also generate metals, metal vapor emissions and powders containing heavy metal contaminants, which must be captured, collected and properly disposed of. If not, it is considered harmful. As a third example, industries that burn natural gas produce effluents that often contain high levels of pollutants, which are considered hazardous if not captured, collected and properly disposed of. As a fourth example, an energy producer that uses coal as a combustible consumable to produce steam in boilers that rotate electrical generators may produce metal vapors and metal compounds that are considered dangerous to the environment, plants, animals and humans. Generates significant amounts of emissions containing Among other harmful pollutants, metal vapor emissions often contain mercury (Hg).

地球規模のジェット気流パターンのため、空中の金属蒸気排出物は、一つの国から運ばれて、他の国に堆積する可能性がある。例えば、中国及び/又はインドで発生した水銀排出物の多くが、実際にアメリカ及び/又はその間の海水中に堆積することとなる可能性がある。同様に、アメリカで発生した水銀を含む排出物の多くが、実際にヨーロッパ及び/又はその間の海中に堆積する可能性がある。この循環を完全なものとする形で、ヨーロッパで発生した水銀を含む排出物は、実際に中国及び/又はインドに堆積する可能性がある。したがって、産業の過程で発生する排出物中の水銀及びその他の有害汚染物質は、地球的規模で解決する努力を要する地球的規模の意味を有する地球的課題である。 Because of the global jet stream pattern, airborne metal vapor emissions can be transported from one country and deposited in another. For example, much of the mercury emissions originating in China and/or India may actually end up in ocean waters in and/or between the United States. Similarly, much of the mercury-bearing emissions generated in the United States may actually be deposited in the oceans of Europe and/or in between. Completing this cycle, mercury-bearing emissions originating in Europe may actually deposit in China and/or India. Mercury and other toxic pollutants in effluents from industrial processes are therefore a global problem of global significance that requires global efforts to be resolved.

このような排出物を発生させるものに対し、国内及び国際規制、規則、制限、手数料、監視、及び多くの、改訂中の、より厳しい内容の法律が提案され、及び/又は実施される。例えば、金属蒸気排出物中で最も有害かつ規制対象とされる汚染物質の一つが水銀である。人間による産業過程により、水銀の蓄積及び/又は水銀沈殿物が、天然に存在するレベルを遙かに超えて増加している。地球レベルで見ると、人間の活動により放出された水銀の総量は、1年あたり1960メートルトンであると推定される。この数字は、2010年に分析されたデータから算出されたものである。全世界的に見たとき、この特定種類の排出物に最も大きく寄与しているのは、石炭燃焼(24%)及び金採掘(37%)活動である。アメリカでは、石炭燃焼が、金採掘活動よりも高い排出物割合を占める。 National and international regulations, rules, limits, fees, oversight, and many more stringent laws, pending revision, have been proposed and/or implemented against those that generate such emissions. For example, one of the most harmful and regulated contaminants in metal vapor emissions is mercury. Human-industrial processes have increased the accumulation of mercury and/or mercury deposits far beyond naturally occurring levels. At the global level, the total amount of mercury released by human activities is estimated to be 1960 metric tons per year. This figure was calculated from data analyzed in 2010. Globally, the largest contributors to this particular type of emissions are coal burning (24%) and gold mining (37%) activities. In the United States, coal burning accounts for a higher proportion of emissions than gold mining activities.

動物及び人間にとって、水銀にさらされることによる主要な問題は、水銀が生体蓄積物質であるということである。したがって、魚又はその他の動物によって摂取された任意の量の水銀は当該動物中に残留し(すなわち蓄積し)、人間に、または前者が後者によって摂取された場合には、他の動物に移動する。さらに、水銀は、摂取したホストの体から排出されることはない。食物連鎖の中で、最も長寿命な、及び/又は多量の他の動物を補食するより大きな捕食者が、最も過剰な水銀蓄積を負う危険が高い。水銀を含む動物(特に魚)を食べる人間は、神経系疾患及び/又は生殖上の問題を含む、広範囲のよく知られた医学上の問題にさらされる。 For animals and humans, the major problem with exposure to mercury is that mercury is a bioaccumulator. Therefore, any amount of mercury ingested by a fish or other animal remains (i.e. accumulates) in that animal and is transferred to humans or, if the former is ingested by the latter, to other animals. . Furthermore, mercury is not excreted from the body of the ingesting host. Larger predators that live the longest and/or prey on large numbers of other animals in the food chain are most at risk of excess mercury accumulation. Humans who eat mercury-containing animals (particularly fish) are exposed to a wide range of well-known medical problems, including neurological disorders and/or reproductive problems.

水銀排出物には主に以下の三種類がある。人為的放出、再放出、及び天然放出。人為的放出は、その多くが産業活動の産物である。人為的放出源は、工業用石炭燃焼プラント、天然ガス燃焼設備、セメント生産プラント、石油精製設備、塩素アルカリ工業、塩化ビニル工業、採掘事業及び精錬事業などである。再放出は、土に堆積した水銀が、洪水または森林火災によって再びまき散らされた場合に生じる。土に吸収された、及び/又は土に堆積した水銀は、雨水による流出及び/又は洪水により、再び水に放出される。土の浸食がこの問題に寄与する。自然発生、放火、故意の森林破壊のための火災のいずれかを問わず、森林火災により、水銀が空気及び/又は水源に再放出され、他の場所に堆積する。天然放出は、火山及び地熱口(geothermal vents)を含む。大気に放出される全水銀のおよそ半分は、火山及び地熱口などの天然の事象からのものであると推定される。 There are three main types of mercury emissions: Anthropogenic releases, re-releases and natural releases. Anthropogenic releases are largely the product of industrial activity. Anthropogenic sources include industrial coal burning plants, natural gas burning plants, cement production plants, petroleum refineries, chlor-alkali industries, vinyl chloride industries, mining operations and refining operations. Re-release occurs when soil-deposited mercury is redistributed by floods or forest fires. Mercury absorbed and/or deposited in soil is released back into the water by storm runoff and/or flooding. Soil erosion contributes to this problem. Forest fires, whether natural, arson, or deliberate deforestation fires, re-release mercury into the air and/or water sources, and deposit it elsewhere. Natural emissions include volcanoes and geothermal vents. Approximately half of all mercury released into the atmosphere is estimated to come from natural events such as volcanoes and geothermal vents.

上述のように、石炭燃焼プラントにより、毎年、大量の水銀その他の汚染物質が環境中に放出される。したがって、石炭燃焼プラントにより発生する燃焼排ガス排出物中の有害汚染物質の量を低減させる数多くの努力が現在行われている。アメリカ国内の多くの石炭燃焼プラントには、水銀などの有害元素を捕捉し、封止し、及び/又は再生する排出物制御システムが設けられる。石炭燃焼プラントにおいては、石炭が水を沸かし、水を蒸気に変え、発電機を駆動するために燃やされる。石炭燃焼による燃焼排ガス排出物は、しばしば導管システムを通って流体式気体脱硫ユニット(fluid gas desulfurization unit)及び/又は噴射乾燥機システムに送られ、燃焼排ガスからある程度の排出物と、二酸化硫黄(SO2)及び塩化水素(HCl)等の有害ガスが除去される。その後、通常の導管システムにより、燃焼排ガスの流れが湿式/乾式気体洗浄装置に送られ、ここでより多くの二酸化硫黄、塩化水素及びフライアッシュが除去される。燃焼排ガス流は、バグハウスを通り、家庭用掃除機用袋と同じように、燃焼排ガス中の空気流から粒子が分離される。燃焼排ガスは、空気流を通すが、空気流中で移動する、より大きな粒子を通さない空隙率を有するフィルタ状袋を通過する。このフィルタ袋の表面を揺さぶり、及び/又は洗浄することで、捕集された粒子を収集し、廃棄可能となるようにする。一般に、これらの堆積物はそれ自体として有害排出物であり、廃棄されなくてはならない。この種の排出物制御システムを通過した燃焼排ガスの残りは、高い煙突を通り、大気に放出される。 As noted above, coal-burning plants release large amounts of mercury and other pollutants into the environment each year. Accordingly, numerous efforts are currently underway to reduce the amount of harmful pollutants in flue gas emissions generated by coal-fired plants. Many coal-fired plants in the United States are equipped with emission control systems that capture, contain, and/or regenerate hazardous elements such as mercury. In a coal-fired plant, coal is burned to boil water, convert water to steam, and drive a generator. Flue gas emissions from coal combustion are often sent through a conduit system to a fluid gas desulfurization unit and/or an injection dryer system to remove some emissions from the flue gas and sulfur dioxide (SO2 ) and hydrogen chloride (HCl) are removed. A conventional conduit system then directs the flue gas stream to a wet/dry scrubber where more sulfur dioxide, hydrogen chloride and fly ash are removed. The flue gas stream is passed through a baghouse where particles are separated from the air stream in the flue gas, similar to a domestic vacuum cleaner bag. The flue gas passes through a filter-like bag having a porosity that allows air flow but impermeable to larger particles moving in the air flow. The surface of the filter bag is agitated and/or washed to collect the trapped particles and make them ready for disposal. Generally, these deposits are themselves hazardous emissions and must be disposed of. The remainder of the flue gas that has passed through this type of emission control system passes through a tall chimney and is discharged to the atmosphere.

この種の排出物制御システムの問題点は、これが金属蒸気及び蒸気状の金属化合物中に含まれる水銀などの重金属を捕捉及び/又は収集するのには実際上有効ではないということである。石炭燃焼システムが比較的高い略華氏1500℃で石炭を燃やすことから、水銀はナノサイズの粒子に変わり、最も有効なフィルタシステムをも通過可能である。結果として、空気によって運ばれる大量の水銀及びその他の有害汚染物質が大気に放出されることになる。 A problem with this type of emission control system is that it is not practically effective at capturing and/or collecting heavy metals such as mercury contained in metal vapors and vaporous metal compounds. Because coal-fired systems burn coal at relatively high temperatures, approximately 1500 degrees Fahrenheit, mercury turns into nano-sized particles that can pass through even the most efficient filter systems. As a result, large amounts of airborne mercury and other harmful pollutants are released into the atmosphere.

水銀を石炭燃焼システム及び/又はその他の排出源から捕捉・収集するため、この課題に対応するいくつかの公知のシステムが開発されている。これらは三つのカテゴリーの一つに該当する。 Several known systems have been developed to meet this challenge to capture and collect mercury from coal combustion systems and/or other sources of emissions. These fall into one of three categories.

第一のカテゴリーは、燃焼排ガス流中に吸着剤を噴射することで水銀を捕捉する一群の方法及び/又はシステムである。貴金属の他、最も一般的な吸着剤材料は活性炭及び/又はバイオ炭である。活性炭はしばしば臭素によってハロゲン化される。バイオ炭は、炭素に富んだ木炭である。燃焼排ガス中に吸着剤を噴射することで、以下の通常型排出物制御装置の一つ及び/又は組み合わせの中での汚染物質の捕捉が促進される。静電式集塵装置、流動式気体脱硫システム(fluidized gas desulfurization system)、洗浄機システム、又は繊維フィルタシステム。これらのシステムには、石炭燃焼後に排出物制御システムの様々なポイントで活性炭を噴射することを必要とするいくつかのヴァリエーションがある。第一のカテゴリーの例示的方法及び/又はシステムのいくつかは、アメリカ特許番号7,578,869、7,575,629、7,494,632、7,306,774、7,850,764、7,704,920、7,141,091、6,905,534、6,712,878、6,695,894、6,558,454、6,451,094、6,136,072、7,618,603、7,494,632、8,747,676、8,241,398、8,728,974、8,728,217、8,721,777、8,685,351、および8,029,600に開示される。 The first category is a group of methods and/or systems that capture mercury by injecting sorbents into the flue gas stream. Besides precious metals, the most common sorbent materials are activated carbon and/or biochar. Activated carbon is often halogenated with bromine. Biochar is carbon-rich charcoal. Injecting the sorbent into the flue gas facilitates the capture of pollutants in one and/or combination of the following conventional emission control devices. An electrostatic precipitator, a fluidized gas desulfurization system, a washer system, or a fiber filter system. There are several variations of these systems that require injecting activated carbon at various points in the emissions control system after coal combustion. Some exemplary methods and/or systems in the first category are disclosed in U.S. Pat. 7,704,920, 7,141,091, 6,905,534, 6,712,878, 6,695,894, 6,558,454, 6,451,094, 6,136,072, 7, 618,603, 7,494,632, 8,747,676, 8,241,398, 8,728,974, 8,728,217, 8,721,777, 8,685,351, and 8,029 , 600.

第二のカテゴリーは、石炭燃料中の水銀レベルを低減するため、燃焼前に石炭燃料に前処理を施す方法及び/又はシステム群である。この第二のカテゴリーの例示的方法及び/又はシステムのいくつかは、アメリカ特許番号7540384、7275644、8651282、8523963、8579999、8062410、および7987613に記載される。これらの例示的特許に記載される全ての方法及び/又はシステムは、大量の使用不能な石炭を生じるが、これも有害廃棄物と考えられる。結果として、公知の解決方法の第二カテゴリーの方法及び/又はシステムは、非効率であり、実施するのには高価である。さらに、石炭の前処理には、しばしば大規模な資本と物理的空間が必要であり、必要な設備を有する多くの既存の排出物制御システムを改変するのは実用的でない。 The second category is methods and/or systems for pre-treating coal fuel prior to combustion to reduce mercury levels in coal fuel. Some exemplary methods and/or systems in this second category are described in U.S. Pat. All of the methods and/or systems described in these exemplary patents produce large amounts of unusable coal, which is also considered hazardous waste. As a result, methods and/or systems of the second category of known solutions are inefficient and expensive to implement. Furthermore, coal pretreatment often requires large amounts of capital and physical space, making it impractical to retrofit many existing emission control systems with the necessary equipment.

第三のカテゴリーは、活性炭噴射システムの上流の排出物制御設備に触媒を噴射する一群の方法及び/又はシステムである。これらの方法及び/又はシステム中の触媒は、水銀をイオン化して、燃焼排ガスから水銀を収集し除去するのを容易とする。しかし、このような方法及び/又はシステムの効率は低く、操業費用が高くなり、この公知の解決方法の第三カテゴリーの方法及び/又はシステムは費用効率が高くない。この第三カテゴリーの例は、アメリカ特許番号8480791、8241398、7753992、および7731781に記載される。これらの例に加え、アメリカ特許番号7214254は、マイクロ波と流動床反応器とを用いて高価な吸着剤材料を再生する方法及び装置を開示する。この方法では、吸着剤から選択的に水銀を蒸発させ、この時点で水銀を特殊なフィルタで捕捉し、または濃縮して収集可能とする。マイクロ波を利用することから、この方法は大規模な商用用途には実用的でなく、したがって、高価な吸着剤を再生するためだけに有用である。アメリカ特許出願番号2006/0120935は、いくつかの基板材料の一つを用いて、燃焼排ガスが排出物制御設備を通過する際に水銀に親和力を付与して燃焼排ガスから水銀を除去する別の方法例を開示する。この方法も、大規模な商用用途には実用的でない。したがって、現行の排出物制御システム及び方法は、一般に有害汚染物質を気体排出物から非気体排出物に移動することによって動作し、これにより別の排出物管理問題を生じる。 The third category is a group of methods and/or systems that inject catalyst into emissions control equipment upstream of the activated carbon injection system. The catalysts in these methods and/or systems ionize mercury to facilitate its collection and removal from flue gases. However, the efficiency of such methods and/or systems is low, leading to high operating costs, and methods and/or systems of the third category of this known solution are not cost effective. Examples of this third category are described in US Pat. In addition to these examples, US Pat. No. 7,214,254 discloses a method and apparatus for regenerating expensive adsorbent materials using microwaves and fluidized bed reactors. This method selectively evaporates mercury from the sorbent, at which point it can be captured by special filters or concentrated for collection. Due to the use of microwaves, this method is not practical for large-scale commercial applications and is therefore only useful for regenerating expensive adsorbents. U.S. Patent Application No. 2006/0120935 describes another method of removing mercury from flue gas by using one of several substrate materials to impart an affinity to mercury as the flue gas passes through an emissions control facility. Disclose an example. This method is also impractical for large-scale commercial use. Accordingly, current emission control systems and methods generally operate by moving hazardous pollutants from gaseous emissions to non-gaseous emissions, thereby creating additional emissions management problems.

数多くの法律及び規則が金属蒸気排出物に焦点を当てる一方、スラリー及び/又はスラリー状排出物、スラッジ及び/又はスラッジ状排出物、液体及び/又は液体状排出物、及び他の種類の排出物などの他形態の有害汚染物質を含む排出物も看過すべきではない。挙げられた全ての種類の排出物も、含まれる有害汚染物質を中和し、捕捉し、収集し、除去し、廃棄し、及び/又は適切に何らかの手段で封止可能とする処理を必要とする可能性がある。歴史的に、最も費用効率が高く、かつ最も広く用いられた有害汚染物質除去処理では、(何らかの形態の)活性炭が用いられ、この中を排出物が通過するものとされる。したがって、アメリカ国内での活性炭の需要は、毎年10億ポンドを超え、2017年まで毎年増大し、産業界に1から1.50ドル/ポンドを超える費用を生じることが予測される。これは、毎年略10億ドルに等しい。予測される活性炭需要増大の大部分は、公共事業及び製造業者に石炭燃焼プラントをより厳しい要件に従うよう更新することを要求するEPAが公布した規則の実施に影響されるものである。 While many laws and regulations focus on metal vapor emissions, slurry and/or slurry emissions, sludge and/or sludge emissions, liquid and/or liquid emissions, and other types of emissions. Effluents containing other forms of hazardous pollutants, such as, should not be overlooked. All types of effluents listed also require treatment to neutralize, capture, collect, remove, dispose of, and/or appropriately seal in some way the hazardous contaminants they contain. there's a possibility that. Historically, the most cost-effective and most widely used hazardous pollutant removal process has employed activated carbon (in some form) through which the effluent passes. Accordingly, the demand for activated carbon in the United States is projected to exceed £1 billion annually and grow annually through 2017, costing industry in excess of $1 to $1.50/lb. This equates to approximately $1 billion annually. Much of the projected increase in activated carbon demand will be influenced by the implementation of regulations promulgated by the EPA requiring utilities and manufacturers to update their coal-fired plants to comply with stricter requirements.

より厳しくなる気体排出物規制に加え、EPAは、2016年までに完全に準拠されなくてはならない水質汚染防止法を通じて非気体排出物についてもより厳しい規制を加えている。全ての種類の排出物について強化された複合規制は、各種の異なる産業により生成される複数の種類の排出物を対象とするものである。電力事業者など、燃料を燃やして電力を発生させる事業者は、有害汚染物質を含む一次気体排出物を発生させる。工業規格に従って、これらの気体排出物は、十分な量の有害汚染物質を捕捉して気体排出物の汚染物質を許容限度以下にするために活性炭にさらされる。この燃料を燃やすことにより生じる気体排出物から有害汚染物質を除去する工程により、有害汚染物質を含む液体状又はスラリー状物質である二次非気体排出物が生じる。この二次非気体排出物中の有害汚染物質も捕捉され、及び/又は適切に封止されて、この有害汚染物質の環境中への放出を防止しなくてはならない。一次気体排出物及び二次非気体排出物の双方とも、環境基準を遵守するため、十分な有害汚染物質を適切に捕捉し、及び/又は再生し、及び/又は封止するための手段を必要とする。二次非気体排出物から有害汚染物質を除去可能な公知の方法にかかる産業上のコストは、ほとんど法外なものであり、いくつかの産業では、コストを消費者に添加できなければ設備を閉鎖することを余儀なくされる。 In addition to stricter gas emissions regulations, the EPA has also added stricter regulations on non-gaseous emissions through the Clean Water Act, which must be fully compliant by 2016. Composite regulations tightened for all types of emissions cover multiple types of emissions produced by a variety of different industries. Utilities that burn fuel to produce electricity, such as power utilities, generate primary gaseous emissions that contain hazardous pollutants. In accordance with industry standards, these gaseous effluents are exposed to activated charcoal to capture sufficient quantities of noxious contaminants to bring the contaminants of the gaseous effluents to below acceptable limits. The process of removing hazardous pollutants from the gaseous emissions produced by burning this fuel produces secondary non-gaseous emissions, which are liquid or slurry materials containing hazardous pollutants. Hazardous pollutants in this secondary non-gaseous effluent must also be captured and/or appropriately sealed to prevent release of this hazardous pollutant into the environment. Both primary gaseous emissions and secondary non-gaseous emissions require means to adequately capture and/or regenerate and/or contain sufficient hazardous pollutants to comply with environmental standards. and The industrial costs of known methods capable of removing hazardous pollutants from secondary non-gaseous emissions are almost prohibitive, and some industries are forced to invest in equipment if the costs cannot be added to the consumer. forced to close.

いくつかの実務によれば、高いレベルの汚染物質を含有することから有害と考えられる非気体排出物は、池、山(piles)又は乾燥床中に長期間処分され収容される。このような実務では有害汚染物質が隔離される一方、高額な費用を要し、有害汚染物質それ自体を中和することなく土地を消費することになり、結果として収容地において環境問題を引き起こす可能性がある。非気体排出物の一例はフライアッシュであり、これは石炭を燃やすことによる自然発生物である。フライアッシュは、組成としては火山灰と基本的に同一である。フライアッシュは、微量濃度(すなわち微量)の多種の重金属及びその他公知の有害及び有毒汚染物質(例えば、水銀、ベリリウム、カドミウム、バリウム、クロム、銅、鉛、モリブデン、ニッケル、ラジウム、セレン、トリウム、ウラン、バナジウム、亜鉛)を含む。ある推計によれば、アメリカで燃やされる石炭の10%が、燃焼不能な材料からなり、これが灰となる。したがって、石炭灰中の有害微量元素の濃度は、元の石炭中のこれらの元素の濃度よりも10倍高い。 According to some practices, non-gaseous effluents that are considered hazardous because they contain high levels of contaminants are disposed of and stored in ponds, piles or dry beds for long periods of time. While such practices isolate hazardous pollutants, they are costly and consume land without neutralizing the hazardous pollutants themselves, which can lead to environmental problems at the camp. have a nature. One example of non-gaseous emissions is fly ash, which is a natural product of burning coal. Fly ash is essentially identical in composition to volcanic ash. Fly ash contains trace concentrations (i.e., trace amounts) of many types of heavy metals and other known harmful and toxic contaminants (e.g., mercury, beryllium, cadmium, barium, chromium, copper, lead, molybdenum, nickel, radium, selenium, thorium, uranium, vanadium, zinc). By one estimate, 10% of the coal burned in the United States consists of non-combustible material, which becomes ash. Therefore, the concentration of harmful trace elements in coal ash is ten times higher than the concentration of these elements in the original coal.

フライアッシュはポゾラン材料と考えられ、炭酸カルシウムと混合したとき、水とその他の化合物と凝集して、道路、空港滑走路及び橋に適するコンクリート混合物を生成するセメント材料が形成されることから、コンクリートの製造時に長い間用いられてきた。石炭燃焼プラントで生成されるフライアッシュは、燃焼排ガスとともに上昇する超微粒子からなる煙道灰である。上昇しない灰は、しばしばボトムアッシュと呼ばれる。初期の石炭燃焼プラントでは、フライアッシュは単に大気中に放出されるのみであった。近年、環境規制により、排出物制御機構を設置してフライアッシュが大気に放出されるのを防止する必要が生じている。多くのプラントでは、静電式集塵装置を用いることで、フライアッシュが煙突に到達して大気に出て行く前にフライアッシュを捕捉する。通常、ボトムアッシュは捕捉されたフライアッシュと混合されて、石炭灰として知られるものを形成する。通常、フライアッシュはボトムアッシュよりも高いレベルの有害汚染物質を含み、これにより、ボトムアッシュとフライアッシュとを混合することで、非気体排出物の多くの基準に準拠した比例したレベルの有害汚染物質が生じることとなる。しかし、将来の基準では、フライアッシュが有害物質と再定義される可能性がある。フライアッシュが有害物質と再定義された場合には、フライアッシュをセメント、アスファルトの製造及びその他の広く用いられる用途に用いることは出来なくなる。ある研究によれば、フライアッシュをコンクリート製造に用いることが禁止されれば、アメリカ単独で、1年あたり50億ドルを超えるコスト増大が見込まれる。このコスト増大は、フライアッシュに代えてより高価な別の材料を用いることの直接的結果である。加えて、その固有の物理的特性のため、セメントの添加物としてのフライアッシュに直接置き換えられる適切な他の公知の物質はない。 Fly ash is considered a pozzolanic material and, when mixed with calcium carbonate, forms a cementitious material that agglomerates with water and other compounds to produce concrete mixtures suitable for roads, airport runways and bridges. has long been used in the production of Fly ash produced in coal-fired plants is flue ash consisting of ultra-fine particles that rise with the flue gas. Ash that does not rise is often called bottom ash. Early coal-fired plants simply released fly ash into the atmosphere. In recent years, environmental regulations have created a need to install emission control mechanisms to prevent fly ash from being released into the atmosphere. Many plants use electrostatic precipitators to trap fly ash before it reaches the chimney and escapes to the atmosphere. Bottom ash is usually mixed with captured fly ash to form what is known as coal ash. Fly ash typically contains higher levels of toxic contaminants than bottom ash, whereby mixing bottom ash and fly ash produces a proportionate level of toxic pollution that complies with many standards for non-gaseous emissions. Substance is produced. However, future standards may redefine fly ash as a hazardous material. If fly ash is redefined as a hazardous material, it will no longer be available for use in cement, asphalt manufacturing and other widely used applications. According to one study, a ban on fly ash use in concrete manufacturing would increase costs by more than $5 billion per year in the United States alone. This cost increase is a direct result of replacing fly ash with another, more expensive material. In addition, due to its unique physical properties, there are no other known suitable direct replacements for fly ash as a cement additive.

報告書によれば、アメリカ国内で、毎年1億3000万トンを超えるフライアッシュが、450を超える石炭火力発電所において生じている。ある報告書では、フライアッシュの40%のみが再利用されるものと推定され、これは5200万トン/年のフライアッシュが再利用されるが、7800万トン/年がスラリー池及び山にそのまま貯留されることを示す。フライアッシュは、通常湿ったスラリー池の中に貯留されて、飛散粒子が空気に運ばれて、汚染物質が大量貯蔵地から出て大気又は周辺環境に運ばれるのを低減する。大量貯蔵フライアッシュが空気に運ばれて放出されるのに加え、フライアッシュを長期間収容するのに必要な収容システムに破損及び/又は故障が生じる恐れもある。テネシー州で2008年に起こった有名な破損の例では、湿った貯留フライアッシュ池の堤防が崩壊し、540万立方ヤードのフライアッシュが溢れ出た。この溢れ出たフライアッシュは、いくつかの家を破壊し、付近の河を汚染した。洗浄コストは、本願出願時には未確定であり、12億ドルを超える可能性もある。 More than 130 million tons of fly ash are produced annually in more than 450 coal-fired power plants in the United States, according to the report. One report estimates that only 40% of fly ash is recycled, which is 52 million tons/year of fly ash recycled, while 78 million tons/year remain in slurry ponds and mountains. Indicates that it is reserved. Fly ash is typically stored in wet slurry ponds to reduce entrainment of airborne particles and contaminants out of bulk reservoirs into the atmosphere or surrounding environment. In addition to the airborne release of bulk stored fly ash, there is also the risk of damage and/or failure of the containment systems necessary to contain fly ash for extended periods of time. In a notorious 2008 failure in Tennessee, the levee of a wet fly ash reservoir collapsed, spilling 5.4 million cubic yards of fly ash. This overflow of fly ash destroyed several homes and polluted nearby rivers. Cleaning costs are undetermined at the time of filing this application and may exceed $1.2 billion.

別の例として、非気体排出物が通常の石炭燃焼設備の廃水発生システムの副産物として見られることもある。通常の廃水発生システムでは、ボイラー及び水冷却工程から大量の水がもたらされる。これらの大量の廃水は、比較的低いレベルの汚染物質を含み、より高いレベルの汚染物質を含む他の廃水流を希釈するのに用いられる。通常洗浄装置から排出される汚染された廃水流は、ボイラー及び/又は冷却水工程からの大量の廃水によって希釈され、その後大型の連続混合槽中で石灰によって処理されて石こうを形成し、その後、沈殿池に圧送される。この工程中、一定量の水銀及び他の重金属が石こうに取り込まれ、ウォールボード及びセメントに用いられるよう安定化される。この石こうは、一般に非浸出性と考えられ、汚染とは考えられない。しかし、沈殿池からの水は、通常排水溝に排出される。現行の規制では、この今も行われている排出が許容されるが、来るべき規制では、特定の汚染物質及び/又は特定のレベルのこれらの汚染物質が、有害な汚染とされなくてはならないことが提案される。 As another example, non-gaseous emissions may be found as a by-product of the wastewater generation system of conventional coal-fired plants. A typical wastewater generation system produces large amounts of water from boilers and water cooling processes. These bulk wastewaters contain relatively low levels of contaminants and are used to dilute other wastewater streams containing higher levels of contaminants. The contaminated wastewater stream, which is normally discharged from the scrubber, is diluted with bulk wastewater from the boiler and/or cooling water process and then treated with lime in a large continuous mixing tank to form gypsum and then It is pumped to the sedimentation pond. During this process, certain amounts of mercury and other heavy metals are incorporated into the gypsum and stabilized for use in wallboard and cement. This gypsum is generally considered non-leaching and is not considered a contamination. However, the water from the sedimentation basin is usually discharged into a ditch. Current regulations allow for this ongoing discharge, but forthcoming regulations must designate certain pollutants and/or certain levels of these pollutants as hazardous pollution. is proposed.

水銀と重金属とを非気体産業廃水流から除去することに関して、有害汚染物質を低い残留レベルとなるように低減するため、炭酸塩、リン酸塩又は硫黄がしばしば用いられる。水銀と他の有害汚染物質とを産業廃水流から除去する公知の方法の一つは、化学的沈殿反応である。別の公知の方法は、イオン交換を用いる。化学的沈殿反応とイオン交換法による主要な問題の一つは、汚染物質の量が多い場合(例えば、フライアッシュスラリー排出物を処理する場合)、これらの方法は、より厳しくなる非気体排出物についてのEPA規則に十分に準拠できないということである。 For the removal of mercury and heavy metals from non-gaseous industrial wastewater streams, carbonates, phosphates or sulfur are often used to reduce hazardous pollutants to low residual levels. One known method of removing mercury and other hazardous pollutants from industrial wastewater streams is chemical precipitation reactions. Another known method uses ion exchange. One of the major problems with chemical precipitation reactions and ion exchange methods is that when the amount of contaminants is high (e.g. when processing fly ash slurry effluents), these methods become more demanding on non-gaseous effluents. This means that it cannot fully comply with EPA regulations for

汚染された非気体排出物の別の排出源は、海洋船舶の廃水及び/又はバラスト水の排出である。貨物船およびタンカーなどの商用船舶は、廃水及びバラスト水の双方を排出する。娯楽用のクルージング船も、港での停泊中に処理すべき廃水を生じる。さらに、軍用および防衛用船舶も相当量の廃水を生じる。 Another source of polluted non-gaseous emissions is marine vessel wastewater and/or ballast water discharges. Commercial vessels such as cargo ships and tankers discharge both wastewater and ballast water. Recreational cruise ships also generate wastewater to be treated while in port. Additionally, military and defense vessels also produce significant amounts of wastewater.

別の多量の廃水が、海上掘削作業により生じる。海上掘削装置の施設内での廃水処理は、廃水を陸上に搬送して処理するのに比べて非常に安価である。したがって、海への排出前に海上の廃水を効率的にろ過することが、適切かつ認容可能なエコロジー要件を維持するのに必要である。事実上全ての汚染排出物は、排出物中の汚染物質の種類及び/又は濃度において異なる。したがって、全ての考えられる汚染排出物のために最適化された適切な吸着剤について、汎用的な(one-size-fits-all)アプローチは不可能である。排出物中に含まれる具体的な汚染物質に基づき有効な排出物制御を最適化するための、ある用途に特有な吸着剤ソリューションを考える必要がある。使用中に、排出物中に含まれる汚染物質のレベル及び/又は種類の変化に対応して用いられる吸着剤(sorbent application)を調整可能にすることも必要となる。 Another large volume of wastewater is generated by offshore drilling operations. On-site wastewater treatment of offshore drilling rigs is significantly less expensive than transporting the wastewater ashore for treatment. Efficient filtration of marine wastewater prior to discharge into the sea is therefore necessary to maintain adequate and acceptable ecological requirements. Virtually all polluted effluents differ in the type and/or concentration of pollutants in the effluent. Therefore, a one-size-fits-all approach for suitable adsorbents optimized for all possible pollutant emissions is not possible. Application-specific sorbent solutions need to be considered to optimize effective effluent control based on the specific contaminants contained in the effluent. There is also a need to be able to adjust the sorbent application used in response to changes in the level and/or type of contaminants contained in the effluent during use.

二次非気体排出物を処理するため、異なる商品名で販売される各種の公知の商業排出物制御方法及びシステムもある。商品名Blue PROとして知られる処理方法は、共沈及び吸着を利用して二次非気体排出物から水銀を除去する反応濾過方法である。商品名MERSORB-LWとして知られる別の処理方法では、粉末状石炭系吸着剤を用いて共沈殿及び吸着によって二次非気体排出物から水銀を除去する。Chloralkali Electrolysis Wastewaterとして知られる別の処理方法では、塩素を電解生成する際に二次非気体排出物から水銀を除去する。別の処理方法では、吸収動態と肥料廃水に由来する活性炭とを用いて水銀を二次非気体排出物から除去する。別の処理方法では、ポリエチレンイミンによって改質された多孔質セルロース単体を吸着剤として用いて水銀を二次非気体排出物から除去する。別の処理方法では、酵素還元中に微生物を用いて水銀を二次非気体排出物から除去する。商品名MerCURxEとして知られるさらに別の処理方法では、化学的沈殿反応を用いて、汚染された液体状非気体排出物を処理する。 There are also various known commercial emission control methods and systems sold under different trade names for treating secondary non-gaseous emissions. A treatment process known under the trade name Blue PRO is a reactive filtration process that uses co-precipitation and adsorption to remove mercury from secondary non-gaseous effluents. Another treatment method, known under the trade name MERSORB-LW, uses powdered coal-based sorbents to remove mercury from secondary non-gaseous effluents by co-precipitation and adsorption. Another treatment method, known as Chloralkali Electrolysis Wastewater, removes mercury from the secondary non-gaseous effluent during the electrolytic production of chlorine. Another treatment method uses absorption kinetics and activated carbon derived from fertilizer wastewater to remove mercury from secondary non-gaseous emissions. In another treatment method, polyethyleneimine-modified porous cellulose alone is used as an adsorbent to remove mercury from secondary non-gaseous effluents. Another treatment method uses microorganisms to remove mercury from the secondary non-gaseous effluent during enzymatic reduction. Yet another treatment method, known under the trade name MerCURxE, uses a chemical precipitation reaction to treat contaminated liquid non-gaseous effluents.

いくつかの排出物制御システムにおいて見られる処理方法は、汚染物質を排出物から除去する代わりに希釈することである。結果として、排出物中の汚染物質のPPMレベルが許容可能レベルを超えた場合、この汚染物質を除去してレベルを低下させるよりも、追加の非汚染物質が排出物に添加され、認容される汚染物質の実際の量は変わらないままであるものの、得られるPPMレベルを認容可能なレベルに低下させる。汚染物質のPPMレベルを低下させるのみならず、排出物から汚染物質を除去する有効な排出物制御方法を提供することでこの希釈実務を克服することが切望される。 A treatment method found in some emissions control systems is to dilute the pollutants instead of removing them from the emissions. As a result, if the PPM level of a contaminant in the effluent exceeds an acceptable level, rather than removing this contaminant to reduce the level, additional non-pollutant is added to the effluent and accepted. While the actual amount of contaminants remains unchanged, it reduces the resulting PPM levels to acceptable levels. It is highly desired to overcome this dilution practice by providing an effective emission control method that not only lowers the PPM level of pollutants, but also removes pollutants from emissions.

本セクションは、開示事項の概括的要約を示すものであり、その全体の範囲ないし全ての特徴を包括的に開示するものではない。 This section provides a general summary of the disclosure and is not intended to be a comprehensive disclosure of its full scope or all features.

本願開示の一側面において、排出物から汚染物質を除去する装置が開示される。この装置は、逆ベンチュリ形状の筐体を備える。この筐体は、排出物が所定の入口流速で流入する入口部と、排出物を所定の出口流速で排出する出口部と、筐体の入口部と出口部との間に配置され排出物中の汚染物質を捕捉する拡径部とを備える。筐体の入口部、出口部、および拡径部は、互いに流体を介して連通するよう配置される。加えて、筐体の入口部は入口部断面積を有し、筐体の出口部は出口部断面積を有し、筐体の拡径部は拡径部断面積を有する。筐体の逆ベンチュリ形状によれば、拡径部断面積は、入口部断面積及び出口部断面積よりも大きい。この筐体の形状により、筐体の拡径部に流入する排出物は減速して、筐体の入口部及び出口部を通過する速度に対してより低速で筐体の拡径部を通過する。排出物の流れが筐体の拡径部で減速することから、筐体の拡径部中での排出物の滞留時間が増加する。 In one aspect of the present disclosure, an apparatus for removing contaminants from effluent is disclosed. The device comprises an inverted venturi-shaped housing. The housing has an inlet portion into which the discharged matter flows in at a predetermined inlet flow velocity, an outlet portion through which the discharged matter is discharged at a predetermined outlet flow speed, and a portion disposed between the inlet portion and the outlet portion of the housing. and an enlarged diameter portion for trapping contaminants in the air. The inlet section, outlet section and enlarged diameter section of the housing are arranged in fluid communication with each other. Additionally, the inlet portion of the housing has an inlet cross-sectional area, the outlet portion of the housing has an outlet cross-sectional area, and the enlarged diameter portion of the housing has an enlarged diameter cross-sectional area. Due to the inverted venturi shape of the housing, the enlarged diameter cross-sectional area is greater than the inlet cross-sectional area and the outlet cross-sectional area. Due to the shape of the housing, the effluent entering the enlarged diameter portion of the housing is decelerated and passes through the enlarged diameter portion of the housing at a lower speed relative to the speed at which it passes through the inlet and outlet portions of the housing. . Since the flow of effluent is slowed at the enlarged diameter portion of the housing, the residence time of the effluent in the enlarged diameter portion of the housing increases.

この装置は、筐体の拡径部内に配置される一種以上の吸着剤を含む反応物質塊をも有する。この反応物質塊は、排出物と接触するよう配置される反応外表面を有する。さらに、この反応物質塊は反応外表面にアマルガム形成金属を含む。反応物質塊中のアマルガム形成金属は、筐体の拡径部を通って反応物質塊の反応外表面に達する排出物中の汚染物質の少なくとも一部と化学的に結合する。一つ以上の吸着剤リサイクルサブシステムが筐体と連通配置される。各吸着剤リサイクルサブシステムには、吸着剤排出ポートを介して筐体から吸着剤が取り込まれ、吸着剤戻りポートを介して洗浄された吸着剤が筐体に戻される。この吸着剤リサイクルサブシステムは、洗浄された吸着剤が流動床装置の筐体に戻される前の洗浄及び再生工程中に汚染物質を吸着剤から分離する化学試薬を含む。 The device also has a reactant mass containing one or more adsorbents disposed within the enlarged diameter portion of the housing. The reactant mass has a reactive outer surface positioned to contact the effluent. Additionally, the reactant mass contains an amalgam-forming metal on the outer reaction surface. The amalgam-forming metal in the reactant mass chemically bonds with at least a portion of the contaminants in the effluent that reach the reactive outer surface of the reactant mass through the enlarged diameter portion of the housing. One or more sorbent recycling subsystems are disposed in communication with the housing. Each sorbent recycle subsystem takes in sorbent from the housing via a sorbent exhaust port and returns washed sorbent to the housing via a sorbent return port. The sorbent recycling subsystem contains chemical reagents that separate contaminants from the sorbent during the washing and regeneration steps before the washed sorbent is returned to the housing of the fluidized bed apparatus.

本願開示の別の側面において、排出物から汚染物質を除去するための排出物制御方法が開示される。この方法は、排出物に含まれる汚染物質と化学的に結合する一種以上の吸着剤を含む逆ベンチュリ型流動床装置を含む処理システムに排出物を送り、この排出物を逆ベンチュリ型流動床装置から離れる方向に送る工程を含む。この方法によれば、吸着剤は、銅、亜鉛、錫、硫黄(CZTS)吸着剤、銅、亜鉛、錫、硫黄(CZTS)合金吸着剤、及び炭素系吸着剤を含む材料の群から選択される。この方法は、さらに一つ以上の化学的洗浄及び再生用の吸着剤リサイクルサブシステムを通して吸着剤を送る工程も含む。 In another aspect of the present disclosure, an emission control method for removing pollutants from emissions is disclosed. The method comprises sending the effluent to a treatment system that includes an inverted venturi fluidized bed device containing one or more adsorbents that chemically bind contaminants contained in the effluent, and transferring the effluent to an inverted venturi fluidized bed device. sending in a direction away from. According to this method, the adsorbent is selected from a group of materials including copper, zinc, tin, sulfur (CZTS) adsorbents, copper, zinc, tin, sulfur (CZTS) alloy adsorbents, and carbon-based adsorbents. be. The method further includes routing the adsorbent through one or more chemical cleaning and adsorbent recycling subsystems for regeneration.

逆ベンチュリ型流動床装置から汚染された排出物を除去するのに用いられる吸着剤の最適な動作状態を維持することは重要である。したがって、吸着剤は逆ベンチュリ型流動床装置から吸着剤リサイクルサブシステムに送られる。吸着剤リサイクルサブシステムは、吸着剤を逆ベンチュリ型流動床装置に戻す前に、吸着剤を最適な状態に洗浄及び/又は再生するよう設計される。吸着剤リサイクルサブシステムは、消耗され損耗した吸着剤を洗浄及び/又は再生可能な他の吸着剤から分離して、廃棄するため送るようにも設計される。吸着剤リサイクルサブシステムは、さらに捕捉された汚染物質を吸着剤から分離して、各種産業で再利用し、または可能なリサイクルの選択肢がない場合には、適切に処分するように設計される。さらに吸着剤リサイクルサブシステムは、廃棄するため分離された吸着剤及び/又は汚染物質を汚染された排出物から除去する通常の操作中に消費された吸着剤に対して補充及び/又は交換を行うように設計される。 It is important to maintain optimum operating conditions for the adsorbents used to remove contaminated effluents from reverse venturi fluidized bed units. Therefore, the adsorbent is sent from the reverse venturi fluidized bed apparatus to the adsorbent recycling subsystem. The adsorbent recycle subsystem is designed to optimally wash and/or regenerate the adsorbent prior to returning the adsorbent to the inverted venturi fluidized bed apparatus. The adsorbent recycling subsystem is also designed to separate spent and exhausted adsorbents from other adsorbents that can be washed and/or regenerated and sent for disposal. The sorbent recycling subsystem is designed to further separate the captured contaminants from the sorbent for reuse in various industries or for proper disposal when no recycling options are available. Additionally, the sorbent recycling subsystem replenishes and/or replaces sorbent consumed during normal operations to remove separated sorbent and/or contaminants from the contaminated effluent for disposal. is designed to

本願開示の別の側面によれば、吸着剤リサイクルサブシステムは、連続的なインラインテスト及びモニタリングフィードバックを提供して一定かつ一貫した最適な吸着剤状態を維持する一つ以上のモニタリングセンサを備える。本願開示の例示的実施形態においては、少なくとも別な三箇所に、三つの吸着剤リサイクルサブシステムが設置・構成される。第一吸着剤リサイクルサブシステムは、CZTS吸着剤用に設けられる。第二吸着剤リサイクルサブシステムは、CZTS合金吸着剤用に設けられる。第三吸着剤リサイクルサブシステムは、炭素系吸着剤用に設けられる。具体的な排出物での必要性に応じて、いずれの吸着剤リサイクルサブシステムが具体的に必要か、が決定されても良い。逆ベンチュリ型流動床装置内の汚染のレベルに応じて、逆ベンチュリ型流動床装置は、三つ全ての吸着剤リサイクルサブシステムを用いるよう構成されても良く、いずれの吸着剤リサイクルサブシステムも用いないように構成されても良く、または同じ吸着剤リサイクルサブシステムを逆ベンチュリ型流動床装置に沿って複数箇所に配置し、同時に用いても良い。 According to another aspect of the present disclosure, the sorbent recycling subsystem includes one or more monitoring sensors that provide continuous in-line testing and monitoring feedback to maintain constant and consistent optimal sorbent conditions. In an exemplary embodiment of the present disclosure, three sorbent recycling subsystems are installed and configured in at least three separate locations. A first sorbent recycle subsystem is provided for the CZTS sorbent. A second adsorbent recycling subsystem is provided for the CZTS alloy adsorbent. A third sorbent recycling subsystem is provided for carbon-based sorbents. The specific effluent needs may determine which sorbent recycling subsystems are specifically needed. Depending on the level of contamination in the reverse venturi fluidized bed apparatus, the reverse venturi fluidized bed apparatus may be configured to use all three adsorbent recycling subsystems, or any of the adsorbent recycling subsystems may be used. or the same sorbent recycling subsystem may be located at multiple locations along the reverse venturi fluidized bed apparatus and used simultaneously.

大幅な省力化という利点に加え、本願の装置及び方法は、公知の排出物制御システム及び方法と比べて、気体及び非気体排出物から有害汚染物質を除去するのにより効果的である。これらの改良点は、産業界に予測される規制要件に合致し、及び/又はそれを上回ることを可能とするに十分なほど大幅なものであるが、これは現状の技術では経済的に実現不可能である。したがって、本願の装置及び方法は、規制により、フライアッシュが有害物質として再分類された場合でも、フライアッシュを継続して使用可能とする能力を有し、これにより建設産業、商用発電産業及びその他の非気体の灰状副産物を生成する産業において、大幅なコスト増加を防止可能である。 In addition to the significant labor savings advantage, the apparatus and methods of the present application are more effective in removing hazardous pollutants from gaseous and non-gaseous emissions than known emission control systems and methods. These improvements are significant enough to enable industry to meet and/or exceed anticipated regulatory requirements, which are economically feasible with current technology. Impossible. Therefore, the apparatus and methods of the present application have the ability to continue to use fly ash even when regulations reclassify fly ash as a hazardous material, thereby enabling the construction industry, commercial power generation industry, and others. Significant cost increases can be prevented in industries that produce non-gaseous ash by-products.

逆ベンチュリ型流動床装置は、排出物が装置内に収容された特殊な吸着剤を通過する際に、排出物が最適な拘束滞留時間を得るように、特定の長さ/径の比率を有するように具体的な大きさとされても良い。試行錯誤により、流動床装置の筐体の最適な長さ/径の比率は2.9:1から9.8:1の間であり、例えば好ましくは4.4:1であることが判明している。したがって、例示的な好ましい実施形態において。径は4.5フィートであり、長さは19.8フィートであり、長さ/径の比率は4.4:1となる。 Inverted Venturi fluidized bed devices have specific length/diameter ratios so that the effluent has an optimum confined residence time as it passes through a special adsorbent contained within the device. A specific size may be set as follows. By trial and error it has been found that the optimum length/diameter ratio of the housing of the fluidized bed apparatus is between 2.9:1 and 9.8:1, for example preferably 4.4:1. ing. Therefore, in an exemplary preferred embodiment. The diameter is 4.5 feet and the length is 19.8 feet, giving a length/diameter ratio of 4.4:1.

例示的逆ベンチュリ型流動床装置の別の特徴は、筐体外の両端部から見たとき、略円形の外側に突出する凸状端を有することである。このような形で構成された流動床装置を有するシステムの例をテストしたところ、排出物のフローが、キャビテーション乱流が最小化された形でランダムに自らの側に逆流し、密接な接触が最大化されるため、滞留時間(排出物が吸着剤と接触している時間)が最大化されることが実証されている。略円形の外側に突出する凸状端により、流動床装置の双方の端部において比較的スムースな戻りフローが得られ、排出物のキャビテーション乱流が最小化される。フィルタを通るキャビテーションを伴う乱流により、フローが妨げられ、及び/又は乱されることが知られている。流動床装置内での滞留時間を延長することは、最適化された形で排出物の汚染物質を捕捉し、排出物から汚染物質を除去するために望ましい。しかし、滞留時間の延長は、フローがキャビテーションを伴う乱流である場合には最適化されない。各種バッフル及び/又は特定用途に応じたフロー制限障害物を流動床装置の筐体に設けても良い。 Another feature of the exemplary inverted venturi fluid bed apparatus is that it has a generally circular outwardly projecting convex end when viewed from both ends outside the enclosure. An example of a system having a fluidized bed apparatus configured in this manner was tested and found that the effluent flow was randomly reversed on its own side with minimal cavitational turbulence and no intimate contact. It has been demonstrated that the residence time (the time the effluent is in contact with the adsorbent) is maximized because it is maximized. The generally circular, outwardly projecting convex ends provide relatively smooth return flow at both ends of the fluidized bed apparatus, minimizing cavitational turbulence in the effluent. Turbulence associated with cavitation through filters is known to impede and/or disrupt flow. Extending the residence time in the fluidized bed apparatus is desirable for optimal capture of effluent contaminants and removal of contaminants from the effluent. However, extended residence time is not optimized if the flow is turbulent with cavitation. Various baffles and/or application-specific flow restricting obstructions may be provided in the housing of the fluidized bed apparatus.

本願開示の別の側面において、例示的汚染物質除去システムは、再構成可能なセグメントからなるコンポーネントを備える。各システムコンポーネントは、用途に特有の要件にしたがって、隔離され、バイパスされ、一体化され、及び/又は再構成されても良い。 In another aspect of the present disclosure, an exemplary contaminant removal system includes components made up of reconfigurable segments. Each system component may be isolated, bypassed, integrated, and/or reconfigured according to application-specific requirements.

本願開示の別の側面によれば、排出物制御システムは、銅、亜鉛、錫、硫黄(CZTS)吸着剤、CZTS合金、及び/又は炭素系吸着剤からなる反応性吸着剤の塊を流動床装置内に含む。流動床装置は、吸着剤材料を洗浄し、及び/又は交換するための追加ポートも備える。本明細書に開示される複数の吸着剤リサイクルサブシステムにより、CZTS吸着剤、CZTS合金吸着剤、及び/又は炭素系吸着剤の使用方法が提供される。例示的排出物制御システムはさらに一つ以上の反応性吸着剤の塊を含むプレフィルタ及び/又はポストフィルタを備えても良い。用途に特有の必要性に応じて、複数のプレフィルタ及びポストフィルタは、流動床装置に対し、平行または直列に接続される。 According to another aspect of the present disclosure, an emissions control system comprises a fluidized bed of reactive adsorbent masses comprising copper, zinc, tin, sulfur (CZTS) adsorbents, CZTS alloys, and/or carbon-based adsorbents. Contained within the device. The fluidized bed apparatus also includes additional ports for washing and/or replacing the adsorbent material. Multiple sorbent recycling subsystems disclosed herein provide methods of using CZTS sorbents, CZTS alloy sorbents, and/or carbon-based sorbents. Exemplary emission control systems may also include pre-filters and/or post-filters that include one or more reactive sorbent masses. Depending on the specific needs of the application, multiple pre-filters and post-filters are connected in parallel or in series to the fluidized bed apparatus.

産業用途からの排出物汚染物質としては、Hg(水銀)、As(砒素)、Ba(バリウム)、Cd(カドミウム)、Cr(クロム)、Cu(銅)、Pb(鉛)、Sn(tin)、P(リン)、NO2(二酸化窒素)、NO3(硝酸塩)、NH3(アンモニア)が挙げられる。このように長いリストにわたる汚染物質があることで、汎用(one-size-fits-all)排出物制御ソリューションを設けることは不可能となる。さらに、気体排出物中の一種類の汚染物質に機能する排出物制御ソリューションは、非気体排出物中の同じ汚染物質には有効でない可能性があり、逆のこともあり得る。 Emission pollutants from industrial applications include Hg (mercury), As (arsenic), Ba (barium), Cd (cadmium), Cr (chromium), Cu (copper), Pb (lead), Sn (tin) , P (phosphorus), NO2 (nitrogen dioxide), NO3 (nitrates), NH3 (ammonia). Such a long list of contaminants makes it impossible to have a one-size-fits-all emission control solution. Moreover, an emission control solution that works for one type of pollutant in gaseous emissions may not be effective for the same pollutants in non-gaseous emissions, and vice versa.

国際規制基準、連邦規制基準、州規制基準、並びに地方の規制基準により、気体及び/又は非気体排出物中の各汚染物質の各種の許容可能ppmレベルが定められる。これら規制基準の多くは、汚染物質が気体排出物中にあるのか非気体排出物中にあるのかに応じて異なる汚染物質の許容可能レベルを設定する。 International regulatory standards, federal regulatory standards, state regulatory standards, and local regulatory standards establish various acceptable ppm levels of each pollutant in gaseous and/or non-gaseous emissions. Many of these regulatory standards set different allowable levels of pollutants depending on whether the pollutants are in gaseous or non-gaseous emissions.

汚染排出物のテストは、抜き取り検査、及び/又は連続インラインモニタリング装置を用いて排出物に含まれる汚染物質の種類及びレベルを判定するものでも良い。テスト結果に応じて、汚染された排出物の導入先となる具体的なプレフィルタ及び/又はポストフィルタを選択しても良い。各プレフィルタ及び/又はポストフィルタには、広範囲の処理オプションとしての排出物に含まれる特定の汚染物質を対象とする特定の反応性吸着剤の塊が収納される。 Testing of contaminated effluents may involve spot checks and/or the use of continuous in-line monitoring equipment to determine the types and levels of contaminants contained in the effluents. Depending on the test results, the specific pre-filter and/or post-filter into which the contaminated effluent is introduced may be selected. Each pre-filter and/or post-filter contains a mass of specific reactive adsorbents targeted to specific contaminants contained in the effluent for a wide range of treatment options.

排出物に含まれる汚染物質の種類及び/又はレベルは、排出物の排出中に変化及び/又は変動する。汚染物質を頻繁に監視及び/又は連続的にインラインで監視することで、排出物フロー中の任意の時点で排出物中に含まれる特定の汚染物質に最も適合する具体的なプレフィルタ及び/又はポストフィルタの選択を調整可能となる。 The types and/or levels of contaminants contained in the effluent change and/or fluctuate during the discharge of the effluent. Frequent and/or continuous in-line monitoring of contaminants allows specific pre-filters and/or Postfilter selection can be adjusted.

本願開示は、気体及び非気体排出物に含まれる具体的な種類の汚染物質と、対応する汚染物質の捕捉及び除去に有効な具体的な反応性吸着剤とを対応させた広範囲にわたる表を含む。この表は、具体的な反応性吸着剤が具体的な捕捉汚染物質から分離して汚染物質をリサイクルまたは廃棄可能かを対応付け、並びに吸着剤が排出物制御システムで再生及び再利用可能かを示す。 The present disclosure includes extensive tables that associate specific types of contaminants contained in gaseous and non-gaseous effluents with specific reactive adsorbents effective in capturing and removing the corresponding contaminants. . This table maps whether a particular reactive sorbent can be separated from a particular captured contaminant to recycle or dispose of the contaminant, and whether the sorbent can be regenerated and reused in an emission control system. show.

特定用途のために恒久的に設置されるシステムに加え、本願のシステムは、移送可能なシステムとして構成されても良い。移送可能なシステムの例としては、これらに限られないが、トラック搭載型システム、荷船搭載システム、トレーラ搭載システム、及び鉄道搭載システムがある。移送可能なシステムは、一時的な排出物用のバイパスを設けることで、現場で構築されたシステムにバイパスを設け、恒久的な現場構築システムを補修、点検及び/又は修理可能とするのに有用である。移送可能なシステムは、汚染された排出物の流量が恒久的な現場構築設備の能力を超えたときに、恒久的な現場構築設備に余剰のフィルタ能力を与えるのにも有用である。 In addition to permanently installed systems for specific applications, the systems of the present application may be configured as transportable systems. Examples of transportable systems include, but are not limited to, truck-mounted systems, barge-mounted systems, trailer-mounted systems, and rail-mounted systems. Transportable systems are useful for bypassing field-built systems by providing temporary effluent bypasses, and for allowing permanent field-built systems to be serviced, serviced, and/or repaired. is. The transportable system is also useful to provide excess filtering capacity to permanent on-site equipment when the flow rate of contaminated effluent exceeds the capacity of the permanent on-site equipment.

本明細書に記載される特殊な吸着剤を、開示される装置及び方法とともに用いることで、数多くの利点がある。一般に、この吸着剤によって開示される排出物装置の水銀その他の有害物質を捕捉、収容及び/又はリサイクルする能力は、公知の排出物制御システム及び方法を用いることでは以前に不可能である。本明細書に開示される吸着剤の別の重要な利点は、この吸着剤が気体及び非気体排出物の双方を処理するのに使用可能であり、これにより、気体排出物を処理するのに用いられる一次排出物制御処理から生じる二次排出物などの、汚染された非気体排出物を処理する公知の方法の問題点の多くを克服可能である。加えて、本明細書に記載される吸着剤により、一次気体排出物処理工程の副産物として生じる非気体排出物を二次処理する必要を無くすことができるほど十分効率的に気体排出物を処理する能力が得られる。本明細書に開示される吸着剤は、再利用可能な点でも有益である。再生処理方法を通じて、吸着剤中のアマルガム形成金属と化学的に結合する有害汚染物質を吸着剤から収集する(すなわち除去する)ことが可能であり、これにより気体及び/又は非気体排出物から汚染物質を除去する吸着剤の能力を回復させる。 There are numerous advantages of using the specialized adsorbents described herein with the disclosed apparatus and methods. In general, the ability of the effluent system disclosed by this sorbent to capture, contain and/or recycle mercury and other hazardous materials is previously not possible using known effluent control systems and methods. Another important advantage of the sorbents disclosed herein is that the sorbents can be used to treat both gaseous and non-gaseous effluents, thereby Many of the problems of known methods of treating polluted non-gaseous emissions, such as secondary emissions resulting from primary emission control treatments used, can be overcome. In addition, the sorbents described herein treat gaseous effluents sufficiently efficiently to obviate the need for secondary treatment of non-gaseous effluents produced as by-products of the primary gaseous effluent treatment process. gain the ability. The sorbents disclosed herein are also beneficial in that they are reusable. Hazardous contaminants that chemically bond with the amalgam-forming metals in the sorbent can be collected (i.e., removed) from the sorbent through regeneration treatment methods, thereby removing contamination from gaseous and/or non-gaseous effluents. Restores the sorbent's ability to remove material.

他の適用可能分野は、本明細書中の記載から明らかとなるであろう。この要約中の記載および具体例は、説明目的のみでなされたものであり、本願開示事項の範囲を限定することを意図しない。 Further areas of applicability will become apparent from the description provided herein. The descriptions and specific examples in this summary are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.

この要約中の記載および具体例は、説明目的のみでなされたものであり、本願開示事項の範囲を限定することを意図しない。 The descriptions and specific examples in this summary are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.

本発明のその他の利点は、添付の図面と合わせて以下の詳細な説明を参照することにより、容易に理解されるであろう。これらの図面は以下を示す。 Other advantages of the present invention will be readily appreciated by reference to the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. These drawings show:

石炭火力発電所の公知の構成を示す模式図。1 is a schematic diagram showing a known configuration of a coal-fired power plant; FIG. 図1に示されるタイプの石炭火力発電所によって生成される排出物から汚染物質を除去するのに用いられる排出物制御システムの公知の構成を示す模式図。2 is a schematic diagram showing a known configuration of an emissions control system used to remove pollutants from emissions produced by a coal-fired power plant of the type shown in FIG. 1; FIG. 図2に示され、本願開示にしたがって構成された例示的逆ベンチュリ装置を追加することによって変形された排出物制御システムの模式図。3 is a schematic diagram of the emissions control system shown in FIG. 2 and modified by adding an exemplary reverse venturi device constructed in accordance with the present disclosure; FIG. 本願開示にしたがって構成された、入口部と、拡径部と、出口部とを有する筐体を有する例示的逆ベンチュリ装置の側面断面図。1 is a side cross-sectional view of an exemplary reverse venturi device having a housing having an inlet section, an enlarged diameter section, and an outlet section, constructed in accordance with the present disclosure; FIG. 図4Aに示される例示的逆ベンチュリ装置の筐体の入口部の正面断面図。4B is a front cross-sectional view of the inlet portion of the housing of the exemplary reverse venturi device shown in FIG. 4A; FIG. 図4Aに示される例示的逆ベンチュリ装置の筐体の拡径部の正面断面図。4B is a cross-sectional front view of the enlarged diameter portion of the housing of the exemplary inverted venturi device shown in FIG. 4A; FIG. 図4Aに示される例示的逆ベンチュリ装置の筐体の出口部の正面断面図。FIG. 4B is a front cross-sectional view of the outlet portion of the housing of the exemplary reverse venturi device shown in FIG. 4A; 本願開示にしたがって構成された、一連の交互配置バッフルが筐体の拡径部中に配置されて、排出物の蛇行流路を形成する別の例示的逆ベンチュリ装置の側面断面図。FIG. 4 is a side cross-sectional view of another exemplary inverted venturi device having a series of alternating baffles disposed in the enlarged diameter portion of the housing to form a tortuous flow path for the exhaust, constructed in accordance with the present disclosure; 本願開示にしたがって構成された、らせん状バッフルが筐体の拡径部中に配置されて、排出物のらせん状流路を形成する別の例示的逆ベンチュリ装置の側面断面図。FIG. 4 is a side cross-sectional view of another exemplary reverse venturi device constructed in accordance with the present disclosure and having a helical baffle disposed in the enlarged diameter portion of the housing to form a helical flow path for the exhaust. 図6Aに示される例示的逆ベンチュリ装置のらせん状バッフルの正面斜視図。6B is a front perspective view of the helical baffle of the exemplary inverted venturi device shown in FIG. 6A; FIG. 本願開示にしたがって構成された、複数の離隔配置されたバッフルが筐体の拡径部中に配置された別の例示的逆ベンチュリ装置の側面断面図。FIG. 4 is a side cross-sectional view of another exemplary reverse venturi device having a plurality of spaced apart baffles disposed in the enlarged diameter portion of the housing, constructed in accordance with the present disclosure; 図7Aに示される例示的逆ベンチュリ装置の、線A-Aに沿った断面を示す正面断面図であって、バッフルの一つのオリフィスが示される。FIG. 7B is a front cross-sectional view of the exemplary inverted venturi device shown in FIG. 7A taken along line AA, showing one orifice of the baffle; 本願開示にしたがって構成された、複数の破片が筐体の拡径部中に配置された別の例示的逆ベンチュリ装置の側面断面図。FIG. 4 is a side cross-sectional view of another exemplary inverted venturi device having a plurality of fragments disposed in the enlarged diameter portion of the housing, constructed in accordance with the present disclosure; 本願開示にしたがって構成された、複数のもつれ糸が筐体の拡径部中に配置されて、毛糸状体を形成する別の例示的逆ベンチュリ装置の側面断面図。FIG. 4 is a side cross-sectional view of another exemplary inverted Venturi device having a plurality of entangled threads disposed in an enlarged diameter portion of a housing to form a filament, constructed in accordance with the present disclosure; 本願開示にしたがって構成された、フィルタ素子が筐体の拡径部中に配置された別の例示的逆ベンチュリ装置の側面断面図。FIG. 4 is a side cross-sectional view of another exemplary inverted venturi device having a filter element disposed in the enlarged diameter portion of the housing, constructed in accordance with the present disclosure; 本願開示にしたがって構成された、筐体の拡径部が複数のバッフルと、隣接するバッフル間に配置された複数の各種サイズの破片とを収容する別の例示的逆ベンチュリ装置の側面断面図。FIG. 4 is a cross-sectional side view of another exemplary inverted venturi device constructed in accordance with the present disclosure, in which the enlarged diameter portion of the housing accommodates a plurality of baffles and a plurality of various sized debris disposed between adjacent baffles; 図11に示される例示的逆ベンチュリ装置の筐体の拡径部に収容されるサイズの破片の一例を示す正面図。FIG. 12 is a front view showing an example of a fragment sized to be accommodated in the enlarged diameter portion of the housing of the exemplary inverted venturi device shown in FIG. 11; 図11に示される例示的逆ベンチュリ装置の筐体の拡径部に収容されるサイズの破片の別の例を示す正面図。FIG. 12 is a front view of another example of debris sized to be accommodated in the enlarged diameter portion of the housing of the exemplary inverted venturi device shown in FIG. 11; 図11に示される例示的逆ベンチュリ装置の筐体の拡径部に収容されるサイズの破片の別の例を示す正面図。FIG. 12 is a front view of another example of debris sized to be accommodated in the enlarged diameter portion of the housing of the exemplary inverted venturi device shown in FIG. 11; 図11に示される例示的逆ベンチュリ装置の筐体の拡径部に収容されるサイズの破片の別の例を示す正面図。FIG. 12 is a front view of another example of debris sized to be accommodated in the enlarged diameter portion of the housing of the exemplary inverted venturi device shown in FIG. 11; 他のピースと組み合わせて図8及び図11に示される例示的逆ベンチュリ装置に示される破片と置き換えて利用可能な遊離材料のアスタリスク形状を有するピースの一例を示す正面図。FIG. 12 is a front view of an example of an asterisk-shaped piece of loose material that can be used to replace the debris shown in the exemplary inverted venturi device shown in FIGS. 8 and 11 in combination with other pieces; 他の結晶フレークと組み合わせて図8及び図11に示される例示的逆ベンチュリ装置に示される破片と置き換えて利用可能な結晶フレークの一例を示す正面図。FIG. 12 is a front view of an example of a crystalline flake that can be used to replace the fragments shown in the exemplary inverted venturi device shown in FIGS. 8 and 11 in combination with other crystalline flakes. 他のワイヤコイルと組み合わせて図8及び図11に示される例示的逆ベンチュリ装置に示される破片と置き換えて利用可能なワイヤコイルの一例を示す正面図。FIG. 12 is a front view of one example of a wire coil that can be used to replace the debris shown in the exemplary inverted venturi device shown in FIGS. 8 and 11 in combination with other wire coils. 本願開示にしたがって構成された、直列に連結された二つの分離された拡径部を有する別の例示的逆ベンチュリ装置を示す側面断面図。FIG. 4 is a cross-sectional side view of another exemplary inverted venturi device having two separate flared portions connected in series and constructed in accordance with the present disclosure; 本願開示にしたがって構成された、平行に連結された二つの分離された拡径部を有する別の例示的逆ベンチュリ装置を示す側面断面図。FIG. 4 is a cross-sectional side view of another exemplary reverse venturi device having two separate parallel-connected flared portions constructed in accordance with the present disclosure; 本願開示にしたがって構成された、別の例示的逆ベンチュリ装置を示す側面断面図。FIG. 4 is a side cross-sectional view of another exemplary reverse venturi device constructed in accordance with the present disclosure; 気体排出物から汚染物質を除去する公知の方法を示すブロックフロー図。1 is a block flow diagram illustrating a known method of removing contaminants from gaseous emissions; FIG. 図17に示される気体排出物から汚染物質を除去する方法において、第一導入ポイントにおいて吸着剤を気体排出物中に噴射し、その後、気体排出物を逆ベンチュリ装置に通す工程を追加して改変した方法を示すブロック図。17 modified by adding the step of injecting the adsorbent into the gaseous effluent at a first introduction point and then passing the gaseous effluent through a reverse venturi device. FIG. 4 is a block diagram showing how to do this. 図17に示される気体排出物から汚染物質を除去する方法において、第二導入ポイントにおいて吸着剤を気体排出物中に噴射し、その後、気体排出物を逆ベンチュリ装置に通す工程を追加して改変した方法を示すブロック図。17 modified by adding the step of injecting the adsorbent into the gaseous effluent at a second introduction point and then passing the gaseous effluent through a reverse venturi device. FIG. 4 is a block diagram showing how to do this. 非気体排出物から汚染物質を除去する公知の方法であって、非気体排出物を沈殿池に沈殿させることを要する方法を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a known method of removing contaminants from non-gaseous effluent, which method requires settling the non-gaseous effluent in a sedimentation basin; FIG. 図19に示される非気体排出物から汚染物質を除去する公知の方法において、沈殿池から抽出された非気体排出物の一部を吸着剤で処理する工程を加えて改変した方法を示すブロック図。20 is a block diagram illustrating a known method for removing contaminants from non-gaseous effluent shown in FIG. 19 modified by adding a step of treating a portion of the non-gaseous effluent extracted from the sedimentation basin with an adsorbent; FIG. . 排出物から公知の排出物制御システムによって除去された汚染物質の割合と、本願で開示された装置及び方法によって排出物から除去された汚染物質の割合とを示すグラフ。4 is a graph showing the percentage of contaminants removed from effluents by known emissions control systems and the percentage of contaminants removed from effluents by the apparatus and methods disclosed herein. 逆ベンチュリ型流動床装置を用いて汚染物質を気体排出物から除去し、気体排出物から汚染物質を分離する反応物質を洗浄する例示的方法を示すブロックフロー図。FIG. 2 is a block flow diagram illustrating an exemplary method of removing contaminants from gaseous effluents and washing reactants to separate contaminants from gaseous effluents using an inverted venturi fluidized bed apparatus. 逆ベンチュリ型流動床装置を用いて汚染物質を非気体排出物から除去し、非気体排出物から汚染物質を分離する反応物質を洗浄する例示的方法を示すブロックフロー図。FIG. 3 is a block flow diagram illustrating an exemplary method of removing contaminants from non-gaseous effluents and washing reactants to separate contaminants from non-gaseous effluents using an inverted venturi fluidized bed apparatus. 例示的逆ベンチュリ型流動床装置を通る延長された非乱流排出物フロー、および汚染物質を排出物から分離する吸着剤を洗浄しリサイクルする例示的方法工程を示すフロー図。FIG. 2 is a flow diagram illustrating extended non-turbulent effluent flow through an exemplary inverted venturi fluidized bed apparatus and exemplary method steps for washing and recycling adsorbents that separate contaminants from the effluent. 移送可能な架台デッキに載置された傾斜機構を有する逆ベンチュリ型流動床装置を用いた例示的方法において、気体排出物から汚染物質を除去するため、逆ベンチュリ型流動床装置の筐体が架台デッキに対して平行に配置されたものを示すブロックフロー図。In an exemplary method using an inverted venturi fluidized bed apparatus having a tilting mechanism mounted on a transportable pedestal deck, the enclosure of the inverted venturi fluidized bed apparatus is mounted on the pedestal to remove contaminants from the gaseous effluent. FIG. 4 is a block flow diagram showing parallel to the deck; 移送可能な架台デッキに載置された傾斜機構を有する逆ベンチュリ型流動床装置を用いた例示的方法において、非気体排出物から汚染物質を除去するため、逆ベンチュリ型流動床装置の筐体が架台デッキに対して横断する向きに配置されたものを示すブロックフロー図。In an exemplary method using an inverted venturi fluidized bed apparatus having a tilting mechanism mounted on a transportable pedestal deck, the enclosure of the inverted venturi fluidized bed apparatus includes: FIG. 4 is a block flow diagram showing a transverse orientation with respect to the cradle deck; 具体的な種類の汚染物質と、気体および非気体排出物について活性炭およびゼオライト吸着剤と比較したときの開示されるCZTS合金吸着剤の有効性とを対照した表。4 is a table that contrasts specific types of contaminants with the effectiveness of the disclosed CZTS alloy adsorbents as compared to activated carbon and zeolite adsorbents for gaseous and non-gaseous emissions. 気体および非気体排出物用の他の具体的な種類の吸着剤と比べた具体的なCZTS合金吸着剤を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing an exemplary CZTS alloy sorbent compared to other exemplary types of sorbents for gaseous and non-gaseous emissions. 先行技術の吸着剤と、これら吸着剤の気体および非気体排出物中の汚染物質からの分離能力および再利用能力を示す表。Table showing prior art sorbents and their ability to separate and recycle contaminants in gaseous and non-gaseous effluents. 開示される広域スペクトルCZTS合金吸着剤と、これら吸着剤の気体および非気体排出物中の汚染物質からの分離能力および再利用能力を示す表。4 is a table showing the disclosed broad spectrum CZTS alloy sorbents and their ability to separate and recycle contaminants in gaseous and non-gaseous effluents. 汚染された気体排出物を、気体排出物中に含まれる汚染物質の種類及び/またはレベルに合致する具体的な有効吸着剤を含む異なるフィルタを通して送る方法を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing how a contaminated gaseous effluent is routed through different filters containing specific effective adsorbents that match the type and/or level of contaminants contained in the gaseous effluent. 汚染された非気体排出物を、非気体排出物中に含まれる汚染物質の種類及び/またはレベルに合致する具体的な有効吸着剤を含む異なるフィルタを通して送る方法を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram illustrating how a contaminated non-gaseous effluent is routed through different filters containing specific effective adsorbents that match the type and/or level of contaminants contained in the non-gaseous effluent. 例示的逆ベンチュリ型流動床装置を通る延長された非乱流排出物のフロー、およびCZTS吸着剤、CZTS合金吸着剤、及び/又は炭素系吸着剤用の一連の吸着剤リサイクルサブシステムにより汚染物質を排出物から分離する吸着剤を洗浄しリサイクルする例示的方法工程を示すフロー図。Extended non-turbulent effluent flow through an exemplary inverted Venturi fluidized bed apparatus and a series of adsorbent recycling subsystems for CZTS adsorbents, CZTS alloy adsorbents, and/or carbon-based adsorbents to remove contaminants FIG. 2 is a flow diagram showing exemplary method steps for washing and recycling the sorbent that separates from the effluent.

図面を参照して産業排出物から汚染物質を除去する装置及び方法を説明するが、図面を通じて同じ符号は対応する要素を示す。 An apparatus and method for removing pollutants from industrial effluents will be described with reference to the drawings, wherein like numerals indicate corresponding elements throughout.

例示的実施形態を、添付図面を参照してより十分に説明する。例示的実施形態を挙げて、本開示事項を十全なものとし、当業者にその範囲を十分に伝えるようにしている。本願開示の実施形態の十全な理解を提供するため、具体的な構成要素、素子及び方法の例など、数多くの具体的詳細を記載している。当業者にとって、具体的な詳細を用いる必要はなく、例示的実施形態は多くの異なる形態で実装可能であり、また本願開示を限定するものと解釈すべきでないことは明らかであろう。いくつかの例示的実施形態において、公知の方法、公知の素子構造及び公知の技術は、詳細に記載されない。 Exemplary embodiments are described more fully with reference to the accompanying drawings. This exemplary embodiment is provided so that this disclosure will be thorough, and will fully convey the scope to those skilled in the art. Numerous specific details are set forth, including examples of specific components, devices and methods, in order to provide a thorough understanding of the disclosed embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that the specific details need not be used and that the example embodiments can be implemented in many different forms and should not be construed as limiting the present disclosure. In some exemplary embodiments, well-known methods, well-known device structures, and well-known techniques are not described in detail.

本明細書中で用いられる用語は、具体的な例示的実施形態を記述することのみを目的とするものであり、限定的であることを意図しない。本明細書で使用される際、単数形は、明示されていない限り複数形も含むことを意図する。用語「備える」、「備えて」、「含んで」および「有して」は包括的であり、述べられた特徴、整数、工程、動作、要素、及び/又は部品の存在を特定する。しかし、1以上の特徴、整数、工程、操作、要素、部品及び/又は群の存在または追加を排除するものではない。本明細書で記載される方法工程、プロセスおよび操作は、実行順序として詳細に特定されない限り、必ずしも記載または図示された特定の順序で実行を要するものと解釈されるべきではない。追加工程または代替工程が用いられてもよいことも当然である。 The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting. As used herein, the singular is intended to include the plural unless explicitly stated otherwise. The terms "comprising", "comprising", "including" and "having" are inclusive and specify the presence of the stated features, integers, steps, acts, elements and/or parts. However, it does not exclude the presence or addition of one or more features, integers, steps, operations, elements, parts and/or groups. Method steps, processes and operations described herein should not be construed as requiring performance in the particular order described or illustrated, unless specifically specified as an order of performance. Of course, additional or alternative steps may be used.

要素または層が、他の要素または層「上に」ある、「に係合」、「に接続」または「に連結」すると記される場合、この要素または層は直接に他の要素または層上にあるか、係合、接続、または連結してもよい。または、介在要素または層があってもよい。一方、要素が、他の要素または層の「直接上に」ある、「に直接係合」、「に直接接続」または「に直接連結」すると記される場合、介在要素または層は存在しなくてよい。要素同士の関係を説明するのに使用される他の文言(例えば、「の間に」と「直接の間に」、「隣接して」と「直接隣接して」など)は、同様に解釈されるべきである。本明細書で用いられる際、用語「及び/又は」は1以上の関連づけられたリスト項目の全ての組み合わせを含む。 When an element or layer is referred to as being "on", "engaging with", "connected to" or "coupled to" another element or layer, that element or layer is directly on the other element or layer. may be in, engage, connect or couple. Alternatively, there may be intervening elements or layers. On the other hand, when an element is referred to as being "directly on," "directly engaging with," "directly connected to," or "directly connected to," another element or layer, there are no intervening elements or layers. you can Other terms used to describe relationships between elements (e.g., "between" and "directly between," "adjacent" and "directly adjacent," etc.) should be construed in the same manner. It should be. As used herein, the term "and/or" includes all combinations of one or more associated list items.

第一、第二、第三等の用語が各種要素、部品、領域、層及び/又は部位を説明するために本明細書で使用されるが、これらの要素、部品、領域、層及び/又は切断面はこれらの用語により限定されるものではない。これらの用語は、ある要素、部品、領域、層及び/又は切断面を他の領域、層または切断面から区別するためにのみ使用されてもよい。本明細書で使用される際の「第一」「第二」のような用語および他の数に関する用語は、文脈で明示されない限り、配列または順序を意味しない。したがって、下記で論じられる第一要素、部品、領域、層及び/又は切断面は、実施例の教示から逸脱することなく第二要素、部品、領域、層及び/又は切断面と称されることも可能である。 Although the terms first, second, third, etc. are used herein to describe various elements, components, regions, layers and/or sections, these elements, components, regions, layers and/or Cutting planes are not limited by these terms. These terms may only be used to distinguish one element, component, region, layer and/or section from another region, layer or section. Terms such as "first," "second," and other numerical terms when used herein do not imply an arrangement or order, unless the context clearly indicates. Thus, first elements, components, regions, layers and/or cut surfaces discussed below may be referred to as second elements, components, regions, layers and/or cut surfaces without departing from the teachings of the examples. is also possible.

「インナー」、「アウター」、「真下に」、「下に」、「下側の」「上に」、「上部に」等のような空間的に相対的な用語が、図示する際、ある要素または特徴と他の要素または特徴との関係の記載を容易にするために、本明細書で使われてもよい。空間的に相対的な用語は、図示される向きに加えて、使用時または操作時における装置の異なる向きを包含するものとしてもよい。例えば、図の装置がひっくり返ると、他の要素または特徴の「下に」または「真下に」と記載される要素は、他の要素または特徴の「上に」置かれるだろう。このように、例示の用語「下に」は上と下両方への向きを包含することが可能である。装置は他方向に向いてもよく(90度回転または他の向きに)、本明細書で使用される空間関連の記述はそのように解釈される。 Spatially relative terms such as "inner", "outer", "beneath", "beneath", "below", "above", "above", etc. are used in the illustrations. May be used herein to facilitate describing the relationship of an element or feature to other elements or features. Spatially relative terms may encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation shown. For example, when the device in the figures is turned over, an element described as "below" or "beneath" another element or feature would be placed "above" the other element or feature. Thus, the exemplary term "below" can encompass both up and down orientations. The device may be oriented in other directions (rotated 90 degrees or in other orientations) and the spatially related descriptions used herein should be construed accordingly.

本明細書で用いられる「導管」という用語は、液体及び/又は液体状排出物及び気体及び/又は気体排出物を運ぶのに通常利用可能な全てのパイプの記載をカバーすることを意図するものである。排出物の種類に関わらず、排出物の実際の運搬方法に関して、何ら優先的取り扱いをし、または暗示するものではない。加えて、「汚染物質contaminate(s)」および「汚染物質contaminant(s)」という用語は、本願開示中で交換可能に用いられる。 The term "conduit" as used herein is intended to cover the description of all pipes normally available for carrying liquids and/or liquid effluents and gases and/or gaseous effluents. is. No preference is given or implied as to the actual method of transporting any Emission regardless of the type of Emission. Additionally, the terms "contaminate(s)" and "contaminant(s)" are used interchangeably in this disclosure.

図1を参照して、通常の石炭火力発電所100の模式図が示される。この石炭火力発電所100は、一種以上の石炭燃料2を燃やして電力7を発生させる産業設備である流動床反応器1を有する。この電力7は、その後、電線8を介して配電網に分配されても良い。流動床反応器1内での燃焼は、空気3、火4、及び石炭燃料2によって行われる。この燃焼プロセスは、水を加熱して蒸気5を発生させるのに用いられる。この蒸気は、その後発電機6を回して、電力7を発生させるのに用いられる。燃焼プロセスからの気体排出物10は、煙突9を通って環境中に放出される。石炭火力発電所100に何ら排出物制御システムが設けられない場合(図1)、この排出物10は、フライアッシュ、水銀(Hg)、金属蒸気、二酸化硫黄(SO2)、塩化水素(HCl)及びその他の有害ガスなどの多くの有害汚染物質を含む。 Referring to FIG. 1, a schematic diagram of a typical coal-fired power plant 100 is shown. This coal-fired power plant 100 has a fluidized bed reactor 1 which is an industrial installation that burns one or more coal fuels 2 to generate electricity 7 . This power 7 may then be distributed to the grid via wires 8 . Combustion in the fluidized bed reactor 1 is carried out by air 3 , fire 4 and coal fuel 2 . This combustion process is used to heat water and generate steam 5 . This steam is then used to turn a generator 6 to generate electricity 7 . Gaseous emissions 10 from the combustion process are discharged into the environment through a chimney 9 . If no emissions control system were installed in the coal-fired power plant 100 (FIG. 1), the emissions 10 would be fly ash, mercury (Hg), metal vapors, sulfur dioxide (SO2), hydrogen chloride (HCl) and Contains many harmful pollutants such as other noxious gases.

図2を参照して、通常の排出物制御システム202を有する改良型石炭火力発電所200の模式図が示される。この排出物制御システム202により、気体排出物10中の有害汚染物質の一部が捕捉、収集される。この排出物制御システム202は、燃焼反応が起こる流動床反応器1からの気体排出物10を、気体排出物10から二酸化硫黄及びフライアッシュ汚染物質の一部を除去する湿式/乾式気体洗浄装置11に搬送する。気体排出物10を湿式/乾式気体洗浄装置11に搬送するのに代えて、あるいはそれに加えて、この排出物制御システム202は気体排出物10を、二酸化硫黄、有害ガス及びその他の汚染物質の一部が捕捉・収集される噴射乾燥機12に搬送しても良い。この排出物は、フィルタバッグを用いて気体排出物10の流れから粒子を除去する繊維フィルタユニット13(すなわちバグハウス)を通過させても良い。このシステムは、気体排出物10が煙突9を通って周囲の大気(すなわち環境)に放出される前に、気体排出物10から多くの汚染物質を収集し除去する。図2に示される通常の排出物制御システム202の問題点は、金属蒸気排出物に含まれる水銀などのナノサイズの汚染物質が、排出物制御システム202の湿式/乾式気体洗浄装置11、噴射乾燥機12、及び繊維フィルタユニット13を容易に通過することである。 Referring to FIG. 2, a schematic diagram of a modified coal-fired power plant 200 having a conventional emissions control system 202 is shown. The emissions control system 202 traps and collects a portion of the hazardous pollutants in the gaseous emissions 10 . This effluent control system 202 includes a wet/dry scrubber 11 that removes some of the sulfur dioxide and fly ash contaminants from the gaseous effluent 10 from the fluidized bed reactor 1 in which the combustion reaction takes place. transport to Alternatively, or in addition to conveying the gaseous effluent 10 to the wet/dry scrubber 11, the emissions control system 202 may remove the gaseous effluent 10 from sulfur dioxide, noxious gases and one of other pollutants. It may be conveyed to a jet dryer 12 where the parts are caught and collected. This effluent may be passed through a textile filter unit 13 (or baghouse) that removes particles from the stream of gaseous effluent 10 using filter bags. This system collects and removes many pollutants from the gaseous effluent 10 before it is discharged through the chimney 9 into the surrounding atmosphere (ie, the environment). A problem with the conventional emission control system 202 shown in FIG. machine 12 and fiber filter unit 13.

図3を参照して、図2に示される排出物制御システム202に加えて、吸着剤噴射機14と逆ベンチュリ装置15とを有する改良型石炭火力発電所300の模式図が示される。吸着剤噴射機14は、吸着剤を気体排出物10に添加するよう動作し、逆ベンチュリ装置15の上流に配置されても良い。より具体的に、図3に示される例では、吸着剤噴射機は噴射乾燥機12と繊維フィルタユニット13との間に配置される。逆ベンチュリ装置15を異なる位置に配置することも可能だが、図3では、逆ベンチュリ装置は繊維フィルタユニット13と煙突9との間に配置される。この配置の主要な利点の一つは、既存の設備に逆ベンチュリ装置15を設置可能であり、「既存変更許可(Modification to Existing Permit)」を申請するのみで足り、完全に新規の排出物制御システムを申請するのに比べて時間と費用の双方を節約できることである。動作時、気体排出物10は繊維フィルタユニット13から逆ベンチュリ装置15に送られる。以下により詳細に説明するように、この逆ベンチュリ装置15には、水銀、重金属、ナノサイズ粒子及びその他の汚染物質の相当量を収集し、捕捉するのに適する内部構造が設置される。したがって、煙突9を出て行く気体排出物10は、実質上全ての有害汚染物質が取り除かれている。 Referring to FIG. 3, there is shown a schematic diagram of a modified coal-fired power plant 300 having an sorbent injector 14 and a reverse venturi device 15 in addition to the emissions control system 202 shown in FIG. The sorbent injector 14 operates to add sorbent to the gaseous effluent 10 and may be positioned upstream of the reverse venturi device 15 . More specifically, in the example shown in FIG. 3, the sorbent injector is positioned between the jet dryer 12 and the fiber filter unit 13 . In FIG. 3 the reverse venturi device 15 is positioned between the fiber filter unit 13 and the chimney 9, although different positions of the reverse venturi device 15 are possible. One of the major advantages of this arrangement is that the reverse venturi device 15 can be installed in existing installations, requiring only a "Modification to Existing Permit" to be applied, and a completely new emission control system. It saves both time and money compared to applying for a system. In operation, gaseous effluent 10 is directed from fiber filter unit 13 to reverse venturi device 15 . As will be described in more detail below, this reverse venturi device 15 is provided with internal structures suitable for collecting and trapping substantial quantities of mercury, heavy metals, nano-sized particles and other contaminants. The gaseous effluent 10 exiting the chimney 9 is therefore substantially free of all harmful pollutants.

図4A-図4Dに示されるように、逆ベンチュリ装置15は、逆ベンチュリ形状である筐体16を有する。なお、ベンチュリは、まずより大きな断面からより小さな断面に縮径し、その後より小さな断面からより大きな断面に拡大する導管として一般に説明される。したがって、本願明細書で用いられる「逆ベンチュリ」との用語は、その逆、すなわち、まずより小さな断面からより大きな断面に拡大し、その後より大きな断面からより小さな断面に縮径する導管を意味する。具体的に、開示される逆ベンチュリ装置15の筐体16は中心軸17に沿って延び、入口部18、拡径部19、および出口部20を有する。この筐体16の入口部18は、気体排出物10が、流入速度V1及び圧力P1で特徴づけられる所定の入口流速で流入するような大きさとされる。この筐体16の出口部20は、気体排出物10が、出口速度V3及び圧力P3で特徴づけられる所定の出口流速で流出するような大きさとされる。この拡径部19は、筐体16の入口部18と出口部20との間に配置され、内部に気体排出物10中の汚染物質を捕捉する拡径室21を形成する。この筐体16の拡径部19は、中心軸17とおよそ対向する内面68を有する。筐体16の入口部18、拡径部19、及び出口部20は、中心軸17に沿って、筐体16の入口部18、拡径部19、及び出口部20が互いに流体を介して連通するように順に配置される。すなわち、筐体16の入口部18、拡径部19、及び出口部20は、合わせて中心軸17に沿って延びる導管を形成する。 As shown in Figures 4A-4D, the inverted venturi device 15 has a housing 16 that is in the shape of an inverted venturi. Note that a venturi is generally described as a conduit that first contracts from a larger cross-section to a smaller cross-section and then expands from the smaller cross-section to a larger cross-section. Accordingly, the term "inverted venturi" as used herein means the opposite, i.e., a conduit that first expands from a smaller cross-section to a larger cross-section and then contracts from the larger cross-section to a smaller cross-section. . Specifically, the housing 16 of the disclosed inverted venturi device 15 extends along a central axis 17 and has an inlet section 18 , an enlarged diameter section 19 and an outlet section 20 . The inlet portion 18 of this enclosure 16 is sized such that the gaseous effluent 10 enters at a predetermined inlet flow velocity characterized by an inflow velocity V1 and a pressure P1. The outlet section 20 of this enclosure 16 is sized such that the gaseous effluent 10 exits at a predetermined outlet flow rate characterized by an outlet velocity V3 and a pressure P3. This enlarged diameter portion 19 is located between the inlet portion 18 and the outlet portion 20 of the housing 16 and forms an enlarged diameter chamber 21 therein for trapping contaminants in the gaseous exhaust 10 . The enlarged diameter portion 19 of the housing 16 has an inner surface 68 approximately facing the central axis 17 . The inlet portion 18, the enlarged diameter portion 19, and the outlet portion 20 of the housing 16 are in fluid communication with each other along the central axis 17. are arranged in order to That is, inlet portion 18 , enlarged diameter portion 19 , and outlet portion 20 of housing 16 together form a conduit extending along central axis 17 .

筐体16の入口部18は、中心軸17を横断する入口部断面積A1を有し、筐体16の出口部20は、中心軸17を横断する出口部断面積A3を有する。所定の入口流速が所定の出口部流速と等しく(すなわち同一と)なるよう、入口部断面積A1は出口部断面積A3と等しく(すなわち同一と)されても良い。あるいは、所定の入口流速が所定の出口部流速と異なる(すなわち、より小さくまたはより大きくなる)よう、入口部断面積A1と出口部断面積A3とは異なって(すなわち、より小さくまたはより大きくて)も良い。本明細書で用いられる「流速」という用語は、排出物の体積流量を示す。 Inlet 18 of housing 16 has an inlet cross-sectional area A 1 transverse to central axis 17 and outlet 20 of housing 16 has an outlet cross-sectional area A 3 transverse to central axis 17 . The inlet cross-sectional area A1 may be equal (ie, identical) to the outlet cross-sectional area A3 such that the predetermined inlet flow rate is equal (ie, identical) to the predetermined outlet flow rate. Alternatively, the inlet cross-sectional area A1 and the outlet cross-sectional area A3 are different (i.e., smaller or larger) such that the predetermined inlet flow rate is different (i.e., smaller or larger) than the predetermined outlet flow rate. ) is also good. As used herein, the term "flow rate" refers to the volumetric flow rate of the effluent.

筐体16の拡径部19は、中心軸17を横断し、入口部断面積A1及び出口部断面積A3よりも大きな拡径部断面積A2を有する。したがって、この拡径部19は、筐体16の拡径部19内の気体排出物10の流速V2が、筐体16の入口部18内の気体排出物10の流速V1よりも小さく、かつ筐体16の出口部20内の気体排出物10の流速V3よりも小さくなるような大きさとされる。このように流速が低下することで、筐体16の拡径部19内での気体排出物10の滞留時間が増加する。なお、本明細書中で用いられる「滞留時間」という用語は、気体排出物10内の分子が筐体16の拡径部19を通過するのに必要な時間の平均を意味する。すなわち、筐体16の拡径部19の「滞留時間」とは、拡径室21内の全ての排出物が更新されるのに要する時間と等しい。また、本明細書中で用いられる「断面積」との用語は、筐体16の厚みの変化に関わりなく同一である、内部断面積(すなわち、筐体16内部の空間)を意味する。したがって、拡径部断面積A2は、拡径室21の大きさを反映し、内面68によって区画される。 Enlarged diameter portion 19 of housing 16 traverses central axis 17 and has an enlarged diameter cross-sectional area A2 that is greater than inlet cross-sectional area A1 and outlet cross-sectional area A3. Therefore, the enlarged diameter portion 19 is such that the flow velocity V2 of the exhaust gas 10 in the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 is smaller than the flow velocity V1 of the exhaust gas 10 in the inlet portion 18 of the housing 16, and It is sized to be less than the flow velocity V3 of the gaseous effluent 10 in the outlet 20 of the body 16 . Such a decrease in flow velocity increases the residence time of the exhaust gas 10 within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 . As used herein, the term "residence time" refers to the average amount of time required for molecules within gaseous exhaust 10 to pass through enlarged diameter portion 19 of housing 16. FIG. That is, the "residence time" of the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 is equal to the time required for all the discharges in the enlarged diameter chamber 21 to be renewed. Also, as used herein, the term "cross-sectional area" refers to an internal cross-sectional area (ie, the space inside housing 16) that is the same regardless of changes in housing 16 thickness. Accordingly, the expanded diameter section cross-sectional area A2 reflects the size of the expanded diameter chamber 21 and is defined by the inner surface 68 .

筐体16の形状により、筐体16の入口部18を通過する気体排出物10の内圧P1と、筐体16の出口部20を通過する気体排出物10の内圧P3とは、筐体16の拡径部19を通過する気体排出物10の内圧P2よりも大きい。筐体16の拡径部19内での気体排出物10の流速V2が筐体16の入口部18での気体排出物10の流速V1よりも小さく、かつ筐体16の出口部20の気体排出物10の流速V3よりも小さいという事実と合わせ、この圧力差によって気体排出物10が筐体16の拡径部19に滞留することになる。上述の圧力及び速度差の結果、及び気体排出物10が自然に膨脹して拡径室21の全体積を占めることになることから、筐体16の拡径部19内の気体排出物10には膨脹力が加えられることになる。この事実と層流、空気力学(pneumatic dynamics)及び気体挙動物理学(gas behavior physics)による効果との組み合わせにより、生じた滞留時間の増加によって逆ベンチュリ装置15の、気体排出物10から効率的に汚染物質を捕捉し、これにより除去する能力が向上する。 Due to the shape of the housing 16, the internal pressure P1 of the gaseous emissions 10 passing through the inlet 18 of the housing 16 and the internal pressure P3 of the gaseous emissions 10 passing through the outlet 20 of the housing 16 are It is greater than the internal pressure P2 of the gas discharge 10 passing through the enlarged diameter portion 19 . The flow velocity V2 of the gas emission 10 in the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 is smaller than the flow velocity V1 of the gas emission 10 at the inlet 18 of the housing 16, and the gas discharge at the outlet 20 of the housing 16. This pressure differential, combined with the fact that the flow velocity of the material 10 is less than V3, causes the gaseous exhaust material 10 to accumulate in the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 . As a result of the pressure and velocity differentials described above, and because the gas discharge 10 will naturally expand to occupy the entire volume of the expanded diameter chamber 21, the gas discharge 10 within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 will will be subjected to an expansion force. This fact, combined with effects due to laminar flow, pneumatic dynamics, and gas behavior physics, effectively removes Increased ability to capture and thereby remove contaminants.

筐体16は、各種の異なる形状及び構造とされても良い。限定的でない例として、図4A-図4Dに示される筐体16の入口部18、拡径部19、および出口部20は、全て円形断面積A1、A2、A3を有する。これに代え、筐体16の入口部18、拡径部19及び出口部20の一つ以上の断面積A1、A2、A3は、非円形状であっても良く、円形及び非円形の断面の各種組み合わせが可能であり、本願開示の範囲内であると考えられる。いくつかの構造では、筐体16の拡径部19は、発散端部22と収束端部23とを有しても良い。これらの構造によれば、筐体16の拡径部19は、入口部断面積A1から発散端部22での拡径部断面積A2にかけ外側に向けてテーパ形状とされる。すなわち、筐体16の拡径部19の断面は、発散端部22において、筐体16の入口部18から離れる方向に移動するにつれて大きくなる。これに対し、筐体16の拡径部19は、収束端部23において、拡径部断面積A2から出口部断面積A3に徐々に内向きにテーパ形状とされる。すなわち、筐体16の拡径部19の断面は、収束端部23において、筐体16の出口部20に向かう方向に移動するにつれて小さくなる。したがって、筐体16の拡径部19内の気体排出物10は、およそ発散端部22から収束端部23に流れる。筐体16の入口部18、拡径部19、及び出口部20が全て円形断面積A1、A2、A3を有する実施形態では、筐体16の発散端部及び収束端部22、23は、およそ円錐形状であっても良い。上記に関わらず、筐体16の拡径部19の発散及び収束端部22、23は別の形状とされても良い。限定的でない例として、発散及び収束端部22、23は、逆ベンチュリ装置15の筐体16を通過する気体排出物10の流れに重大な悪影響が及ばないようにしつつ、より製造しやすくするため、多角形とされても良い。別の代替構成では、筐体16の拡径部19は、入口部18と発散端部22との間及び収束端部23と出口部20との間で比較的急激に変化が起こるソーセージに似た形状を有しても良い。急激な変化よりもスムースな変化が好ましいのは、気体排出物10の層流の挙動がより好ましいからであると推定される。しかし、急激な変化に際しての気体排出物10の層流へのわずかな外乱は、絶対的な問題とは考えられず、むしろ滞留時間の増加が必要でない領域においては、より良い流れを生じさせる可能性もある。 Housing 16 may have a variety of different shapes and configurations. As a non-limiting example, inlet section 18, enlarged diameter section 19, and outlet section 20 of housing 16 shown in FIGS. 4A-4D all have circular cross-sectional areas A1, A2, A3. Alternatively, the cross-sectional areas A1, A2, A3 of one or more of the inlet portion 18, the enlarged diameter portion 19 and the outlet portion 20 of the housing 16 may be non-circular, and may be of circular and non-circular cross-sections. Various combinations are possible and are considered within the scope of this disclosure. In some constructions, the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 may have a diverging end 22 and a converging end 23 . According to these structures, the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 tapers outward from the inlet cross-sectional area A1 to the enlarged diameter cross-sectional area A2 at the divergent end 22 . That is, the cross-section of the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 increases at the divergent end 22 as it moves away from the inlet portion 18 of the housing 16 . On the other hand, the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 tapers gradually inward at the converging end 23 from the enlarged diameter portion cross-sectional area A2 to the outlet cross-sectional area A3. That is, the cross section of the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 becomes smaller at the converging end 23 as it moves in the direction toward the exit portion 20 of the housing 16 . Accordingly, the gaseous emissions 10 within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 flow approximately from the diverging end 22 to the converging end 23 . In embodiments in which the inlet portion 18, the enlarged diameter portion 19, and the outlet portion 20 of the housing 16 all have circular cross-sectional areas A1, A2, A3, the diverging and converging ends 22, 23 of the housing 16 are approximately It may be conical. Notwithstanding the above, the diverging and converging ends 22, 23 of the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 may be differently shaped. As a non-limiting example, the diverging and converging ends 22, 23 are designed to be more manufacturable without significantly adversely affecting the flow of the gaseous exhaust 10 through the housing 16 of the reverse venturi device 15. , may be polygonal. In another alternative configuration, the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 resembles a sausage with relatively abrupt transitions between the inlet portion 18 and the diverging end portion 22 and between the converging end portion 23 and the outlet portion 20 . You may have a shape. It is presumed that smooth transitions are preferable to abrupt transitions because the laminar flow behavior of the gaseous exhaust 10 is more favorable. However, minor disturbances to the laminar flow of the gaseous discharge 10 during abrupt changes are not considered to be an absolute problem, but rather can result in better flow in areas where increased residence time is not required. There is also sex.

引きつづき図4A-図4Dを、またさらに図5-図11を参照すると、反応物質塊24が筐体16の拡径部19内に配置される。この反応物質塊24は、気体排出物10と接触するよう配置される反応外表面25を有する。加えて、この反応物質塊24は、筐体16の拡径部19を通って反応物質塊24の反応外表面25に達する気体排出物10中の汚染物質の少なくとも一部と化学的に結合するアマルガム形成金属をその反応外表面25に含有する。このようにして、反応物質塊24の反応外表面25に結合された汚染物質は、筐体16の拡径部19内に捕捉されたままとなり、したがって筐体16の拡径部19から流出して筐体16の出口部20に流入する気体排出物10の流れから除去される。本明細書中で用いられる「アマルガム形成金属」という用語は、気体排出物10中の汚染物質の一種以上と化合物を形成可能な金属群から選択される材料を意味する。限定的でない例として、このアマルガム形成金属は亜鉛であり、気体排出物10中の汚染物質は水銀であっても良く、これにより気体排出物10が反応物質塊24の反応外表面25と接触する際に、亜鉛と水銀とのアマルガムが形成されても良い。 With continued reference to FIGS. 4A-4D and further to FIGS. 5-11, reactant mass 24 is positioned within enlarged diameter portion 19 of housing 16 . This reactant mass 24 has a reactive outer surface 25 that is positioned to contact the gaseous effluent 10 . Additionally, this reactant mass 24 chemically bonds with at least a portion of the contaminants in the gaseous effluent 10 that pass through the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 to reach the reacting outer surface 25 of the reactant mass 24 . It contains an amalgam-forming metal on its reactive outer surface 25 . In this way, contaminants bound to the outer reaction surface 25 of the reactant mass 24 remain trapped within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 and thus flow out of the enlarged diameter portion 19 of the housing 16. are removed from the stream of gaseous effluent 10 entering the outlet 20 of the housing 16 . As used herein, the term “amalgam-forming metal” means a material selected from the group of metals capable of forming compounds with one or more of the contaminants in the gaseous effluent 10 . By way of non-limiting example, the amalgam-forming metal may be zinc and the contaminant in the gaseous effluent 10 may be mercury, whereby the gaseous effluent 10 contacts the reaction outer surface 25 of the reactant mass 24. In some cases, an amalgam of zinc and mercury may be formed.

筐体16の拡径部19は、反応物質塊24中のアマルガム形成金属が気体排出物10中の汚染物質と化学的に結合するための十分に長い滞留時間を確保しつつ、所定の入口流速の気体排出物10を収容可能な大きさとされなくてはならない。したがって、このバランス達成のため、拡径部断面積A2は、1秒から2.5秒の範囲の滞留時間を実現するよう、3平方フィートから330平方フィートの範囲とされても良い。この特定の滞留時間は、気体排出物10中の汚染物質が反応物質塊24中のアマルガム形成金属と化学的に結合するのに十分な時間を確保するのに必要である。このように、拡径部断面積A2の範囲は、1メガワット(MW)から6000メガワット(MW)の範囲の出力を有する石炭火力発電所100において、この滞留時間を実現するよう算出された。化学分野で公知なように、アマルガム形成金属は、各種の異なる金属であって良い。制限的でない例として、このアマルガム形成金属は亜鉛、鉄及びアルミニウムからなる群から選択されても良い。筐体16は、反応物質塊24とは異なる材質からなる。制限的でない例として、筐体16は鋼鉄、プラスチックまたはグラスファイバからなっても良い。 The enlarged diameter portion 19 of the housing 16 allows a predetermined inlet flow rate while ensuring a sufficiently long residence time for the amalgam-forming metals in the reactant mass 24 to chemically bond with the contaminants in the gaseous effluent 10. of gaseous effluent 10. Therefore, to achieve this balance, the expanded cross-sectional area A2 may range from 3 square feet to 330 square feet to achieve dwell times ranging from 1 second to 2.5 seconds. This particular residence time is necessary to allow sufficient time for the contaminants in the gaseous effluent 10 to chemically bond with the amalgam-forming metals in the reactant mass 24 . Thus, a range of enlarged section cross-sectional areas A2 has been calculated to achieve this residence time in coal-fired power plants 100 with outputs ranging from 1 megawatt (MW) to 6000 megawatts (MW). As known in the chemical arts, the amalgam-forming metal can be a variety of different metals. As a non-limiting example, the amalgam-forming metal may be selected from the group consisting of zinc, iron and aluminum. Housing 16 is made of a different material than reactant mass 24 . As non-limiting examples, housing 16 may be made of steel, plastic or fiberglass.

反応物質塊24は、各種の異なる、制限されない構造を有しても良い。図4Aでは、反応物質塊24は、筐体16の内面68を被覆するものとして示される。あるいは、図5-図11に示されるように、反応物質塊24は、筐体16の拡径部19内に配置される一つ以上の障害要素26a-26jを形成しても良い。これらの障害要素26a-26jは、それ自体として筐体16の拡径部19を通過する気体排出物10の曲折流路27を形成する。したがって、障害要素26a-26jは、筐体16の拡径部19を通過する気体排出物10の滞留時間を増加させる。下記のいくつかの実施形態では、筐体16の拡径部19を通過する気体排出物10の流れを完全に分断することから、形成される曲折流路27は完全にランダムなものとされ、これにより、気体排出物10中の汚染物質と、反応物質塊24中のアマルガム形成金属との間の化学反応の機会が大幅に増加することとなる。 Reactant mass 24 may have a variety of different, non-limiting configurations. In FIG. 4A, reactant mass 24 is shown as coating inner surface 68 of housing 16 . Alternatively, as shown in FIGS. 5-11, reactant mass 24 may form one or more obstruction elements 26a-26j disposed within enlarged diameter portion 19 of housing 16. FIG. These obstruction elements 26 a - 26 j as such form a tortuous flow path 27 for the gas exhaust 10 passing through the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 . Obstruction elements 26 a - 26 j thus increase the residence time of gaseous exhaust 10 passing through enlarged diameter portion 19 of housing 16 . In some of the embodiments described below, the flow of gas exhaust 10 passing through the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 is completely disrupted, so that the meandering flow paths 27 formed are completely random, This greatly increases the chances of chemical reactions between the contaminants in the gaseous effluent 10 and the amalgam-forming metals in the reactant mass 24 .

図5-図11に示される構造のそれぞれの障害要素26a-26jは、大きな表面積を有し、これにより反応物質塊24の反応外表面25が大きくなる。これは、反応物質塊24の反応外表面25中のアマルガム形成金属と気体排出物10中の汚染物質との化学反応によって、汚染物質を筐体16の拡径部19に捕集し、捕捉し及び/又は収集可能として、気体排出物10から汚染物質が除去されることから有利である。したがって、筐体16の拡径部19によって拡径室21を通過する気体排出物10から除去可能な汚染物質の量は、筐体16の拡径部19中の反応物質塊24の反応外表面25の大きさに比例する。加えて、障害要素26a-26jの複雑な表面形状及び/又は組織により、汚染物質の捕捉が汚染物質とアマルガム形成金属との間の化学反応の結果であるか否かによらず、汚染物質を物理的に捕捉するのを容易にする追加の表面領域が得られる。 Each obstruction element 26a-26j of the structures shown in FIGS. 5-11 has a large surface area, which increases the reactive outer surface 25 of the reactant mass 24. FIG. It collects and traps contaminants in the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 by chemical reaction between the amalgam-forming metals in the reactive outer surface 25 of the reactant mass 24 and the contaminants in the gaseous effluent 10 . Advantageously, and/or collectible, contaminants are removed from the gaseous effluent 10 . Therefore, the amount of contaminants that can be removed from the gaseous effluent 10 passing through the diametrically enlarged chamber 21 by the diametrically enlarged portion 19 of the housing 16 is determined by proportional to the size of 25. In addition, the complex surface geometry and/or texture of the obstruction elements 26a-26j may prevent contaminant entrapment, whether or not contaminant entrapment is the result of a chemical reaction between the contaminant and the amalgam-forming metal. Additional surface area is provided to facilitate physical trapping.

再び図3を参照すると、吸着剤噴射機14によって排出物に添加される吸着剤は、アマルガム形成金属を含む。吸着剤中のアマルガム形成金属は、気体排出物10が筐体16の拡径部19に流入する前に気体排出物10中の少なくとも一部の汚染物質と化学的に結合する。吸着剤は数多くの異なる組成を有しても良いものの、吸着剤は、例えば亜鉛(Zn)粉末又は、銅・亜鉛・錫・硫黄(CZTS)化合物であっても良い。気体排出物10が筐体16の拡径部19に流入する前に吸着剤が気体排出物10中の少なくとも一部の汚染物質と化学的に結合することから、この吸着剤により、反応物質塊24による気体排出物10からの汚染物質除去が促進される。 Referring again to FIG. 3, the sorbent added to the effluent by sorbent injector 14 includes amalgam-forming metals. The amalgam-forming metals in the adsorbent chemically bond with at least some contaminants in the gaseous effluent 10 before the gaseous effluent 10 enters the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 . The sorbent may be, for example, zinc (Zn) powder or a copper-zinc-tin-sulfur (CZTS) compound, although the sorbent may have many different compositions. Because the sorbent chemically bonds with at least some of the contaminants in the gaseous effluent 10 before the gaseous effluent 10 enters the enlarged diameter portion 19 of the housing 16, the sorbent causes the reactant mass to Removal of contaminants from the gaseous effluent 10 by 24 is facilitated.

図5に示されるように、障害要素26a-26jは、筐体16の拡径部19の内面68から延出する一連の交互配置バッフル26aとして設けられる。この一連の交互配置バッフル26aは中心軸17を横断し、曲折流路27を蛇行形状とする。この曲折流路27の蛇行形状により、気体排出物10の筐体16の拡径部19内の滞留時間が増加し、これにより一連の交互配置バッフル26aを形成する反応物質塊24による気体排出物10中の汚染物質の捕捉及び除去が促進される。一つの例では、この一連の交互配置バッフル26aは亜鉛からなる。別の例では、この一連の交互配置バッフル26aは亜鉛によって被覆される亜鉛以外の材質からなる。交互配置バッフル26aの配置は、中心軸17の長手方向に沿って等間隔又は対称である必要はない。というのは、いくつかの用途では、隣接するバッフル26a間により広い空間がある方が好ましく、他の用途では、隣接するバッフル26a間により狭い空間がある方が好ましいからである。また、この一連の交互配置バッフル26aは、逆ベンチュリ装置15の動作中に飽和した場合には、必要に応じて交換及び/又は洗浄されても良い。 As shown in FIG. 5, obstruction elements 26 a - 26 j are provided as a series of interleaved baffles 26 a extending from inner surface 68 of enlarged diameter portion 19 of housing 16 . This series of interleaved baffles 26a traverses the central axis 17 and gives the meandering channel 27 a serpentine shape. The serpentine shape of this meandering channel 27 increases the residence time of the gaseous effluent 10 within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16, thereby causing the gaseous effluent by the reactant masses 24 to form a series of interleaved baffles 26a. The capture and removal of contaminants in 10 is facilitated. In one example, this series of alternating baffles 26a is made of zinc. In another example, the series of alternating baffles 26a are of a material other than zinc coated with zinc. The arrangement of interleaved baffles 26a need not be evenly spaced or symmetrical along the length of central axis 17; This is because in some applications a wider space between adjacent baffles 26a is preferred and in other applications a narrower space between adjacent baffles 26a is preferred. Also, this series of interleaved baffles 26a may be replaced and/or cleaned as needed if they become saturated during operation of the reverse venturi device 15 .

図6A及び図6Bに示されるように、少なくとも一つの障害要素26a-26jは、らせん状バッフル26bとされても良い。このらせん状バッフル26bは中心軸17に沿い、また中心軸17を中心として筐体16の拡径部19内でらせん状に延びる。したがって、らせん状バッフル26bにより、曲折流路27がらせん形状となる。この曲折流路27のらせん形状により、気体排出物10の筐体16の拡径部19内の滞留時間が増加し、これによりらせん状バッフル26bを形成する反応物質塊24による気体排出物10中の汚染物質の捕捉及び除去が促進される。一つの例では、このらせん状バッフル26bは亜鉛からなる。別の例では、このらせん状バッフル26bは亜鉛によって被覆される亜鉛以外の材質からなる。さらに別の例では、このらせん状バッフル26bは、中心軸17を中心として筐体16の拡径部19内で回転するよう、機械的に駆動される。このらせん状バッフル26bを回転させることで、筐体16の拡径部19を通る気体排出物の流れを、らせん状バッフルの回転方向に応じて人為的に加速または減速可能となる。このらせん状バッフル26bは、逆ベンチュリ装置15の動作中に飽和した場合には、必要に応じて交換及び/又は洗浄されても良い。 As shown in FIGS. 6A and 6B, at least one obstruction element 26a-26j may be a helical baffle 26b. The helical baffle 26b extends along the central axis 17 and spirally within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 with the central axis 17 as the center. Therefore, the spiral baffle 26b causes the curved flow path 27 to have a spiral shape. The helical shape of this tortuous channel 27 increases the residence time of the gaseous effluent 10 within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16, thereby reducing the amount of gaseous effluent 10 in the gaseous effluent 10 by the reactant mass 24 forming the helical baffle 26b. contaminant capture and removal is facilitated. In one example, this spiral baffle 26b is made of zinc. In another example, the helical baffle 26b is made of a material other than zinc coated with zinc. In yet another example, the helical baffle 26b is mechanically driven to rotate within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 about the central axis 17. As shown in FIG. By rotating the spiral baffle 26b, the flow of gaseous exhaust through the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 can be artificially accelerated or decelerated depending on the direction of rotation of the spiral baffle. This helical baffle 26b may be replaced and/or cleaned as necessary if it becomes saturated during operation of the reverse venturi device 15 .

図7A及び図7Bに示されるように、少なくとも一つの障害要素26a-26jは、複数のバッフル26cである。それぞれのバッフル26cは、筐体16の拡径部19の内面68から筐体16の拡径部19を横断して延びる。このバッフル26cは中心軸17に沿って互いに離隔され、各バッフル26cは、バッフル26cを通過する気体排出物10の流れを許容するオリフィス28を有する。当然ながら、単一のバッフル26cのみを有する構成を含め、任意の数のバッフル26cが設けられて良い。各バッフル26c中のオリフィス28の大きさ、形状、及び数は変更可能である。例えば、バッフル26cはスクリーン状とされ、オリフィス28がスクリーンの十字線の間に設けられて良い。このバッフル26c中のオリフィス28により、筐体16の拡径部19内の気体排出物10の流れが制限され、筐体16の拡径部19内の気体排出物10の滞留時間が増加する。これにより、バッフル26cを形成する反応物質塊24による気体排出物10からの汚染物質の捕捉及び除去が促進される。一つの例では、このバッフル26cは亜鉛からなる。別の例では、このバッフル26cは亜鉛によって被覆される亜鉛以外の材質からなる。このバッフル26cは、逆ベンチュリ装置15の動作中に飽和した場合には、必要に応じて交換及び/又は洗浄されても良い。さらに別の例では、バッフル26cの一つのオリフィス28の大きさは、隣接するバッフル26cのオリフィス28の大きさと異なる。異なるバッフル26cに異なる大きさのオリフィス28を用いることで、気体排出物10の流れが加速及び/又は制限され、バッフル26c内の反応物質塊による気体排出物10中の汚染物質の捕捉及び除去が促進される。同様に、このバッフル26cは拡径室21内で等間隔で離隔配置される必要は無く、またバッフル26cの一つのオリフィス28は隣接するバッフル26cのオリフィス28と同じ大きさ、形状または位置である必要はない。これらオリフィス28の大きさ、形状及び位置を一つのバッフル26cから別のバッフル26cについて異なるものとすることにより、かつバッフル26cの間隔を異なるものとすることにより、筐体16の拡径部19内の気体排出物10の滞留時間を増加させて、反応物質塊24に沿った物理的及び化学的捕捉及び収集箇所との接触増大を促進可能である。 As shown in FIGS. 7A and 7B, at least one obstruction element 26a-26j is a plurality of baffles 26c. Each baffle 26 c extends from the inner surface 68 of the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 across the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 . The baffles 26c are spaced apart along the central axis 17 and each baffle 26c has an orifice 28 that permits the flow of gaseous exhaust 10 past the baffle 26c. Of course, any number of baffles 26c may be provided, including configurations having only a single baffle 26c. The size, shape and number of orifices 28 in each baffle 26c can vary. For example, baffle 26c may be screen-like and orifice 28 may be provided between the crosshairs of the screen. The orifice 28 in this baffle 26c restricts the flow of the gaseous effluent 10 within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 and increases the residence time of the gaseous effluent 10 within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16. FIG. This facilitates the capture and removal of contaminants from gaseous exhaust 10 by reactant mass 24 forming baffle 26c. In one example, this baffle 26c is made of zinc. In another example, this baffle 26c consists of a material other than zinc coated with zinc. This baffle 26c may be replaced and/or cleaned as necessary if it becomes saturated during operation of the reverse venturi device 15. FIG. In yet another example, the size of orifice 28 in one baffle 26c differs from the size of orifice 28 in an adjacent baffle 26c. The use of different sized orifices 28 in different baffles 26c accelerates and/or restricts the flow of gaseous effluent 10 and allows the trapping and removal of contaminants in gaseous effluent 10 by reactant masses within baffles 26c. Promoted. Similarly, the baffles 26c need not be evenly spaced within the expanded chamber 21 and the orifice 28 of one baffle 26c is the same size, shape or location as the orifice 28 of an adjacent baffle 26c. No need. By varying the size, shape and location of these orifices 28 from one baffle 26c to another baffle 26c, and by varying the spacing of the baffles 26c, residence time of gaseous effluent 10 can be increased to facilitate increased contact with physical and chemical trapping and collection points along reactant mass 24 .

図8-図11に示される別の構成では、少なくとも一つの障害要素26a-26jは筐体16それ自体に固定されなくても良く、その代わりに筐体16の拡径部19内部に自由に配置されても良い。このような構成では、少なくとも一つの障害要素26a-26jは、各種形態の障害媒体26d-26jを含んで良い。障害要素26a-26cと同様、障害媒体26d-26jは、亜鉛からなるものでも、亜鉛によって被覆される亜鉛以外の材質からなるものであっても良い。亜鉛は容易に溶解して、通常の成形方法、失ろう方法、遠心法などを用いて複雑な形状を鋳造可能である。他の形成方法としては、切削、押し出し、焼結、スタンピング、熱間鍛造及び成形、レーザ切断などがある。あるいは、鋼鉄を用いて原型を作り、その後に、表面カバーとして亜鉛で被覆またはメッキしても良い。この障害媒体26d-26jは、拡径室21全体を完全に充填、拡径室21を部分的に充填または図7A及び図7Bに関連して前述されたバッフル26cの間を充填するのに使用可能である。 In another configuration shown in FIGS. 8-11, at least one obstruction element 26a-26j may not be fixed to housing 16 itself, but instead be free to extend within enlarged diameter portion 19 of housing 16. may be placed. In such configurations, at least one obstruction element 26a-26j may include various forms of obstruction media 26d-26j. Like the obstruction elements 26a-26c, the obstruction media 26d-26j may be of zinc or of a material other than zinc coated with zinc. Zinc is readily soluble and can be cast into complex shapes using conventional molding methods, loss wax methods, centrifugation methods, and the like. Other forming methods include cutting, extrusion, sintering, stamping, hot forging and forming, laser cutting, and the like. Alternatively, steel may be used for prototyping and then coated or plated with zinc as a surface cover. This obstruction medium 26d-26j can be used to completely fill the entire expanded chamber 21, partially fill the expanded chamber 21, or fill between the baffles 26c previously described in connection with FIGS. 7A and 7B. It is possible.

図8は、少なくとも一つの障害要素26a-26jが筐体16の拡径部19内に収容される複数の破片26dである構成を示す。この構成によれば、気体排出物10は、気体排出物10が筐体16の入口部18から出口部20に向けて筐体16の拡径部19を移動する際に、隣接する破片26dとの間の空間を通過する。このために、これらの複数の破片26dは、破片26dが筐体16の拡径部19内にゆるく詰められるように、不定形となっていても良い。限定的でない例として、この複数の破片26dは、モジイ亜鉛(mossy zinc)からなっても良い。モジイ亜鉛は、ポップコーン形状の亜鉛構造であって、溶融亜鉛を水などの冷却液に浸すことによって製造される。得られる溶融亜鉛の滴が固化して、比較的小さな、体積比において極めて大きな表面積を有する球状構造となる。加えて、得られる構造の表面積は、苔状の表面組織を有する。これらの構造は、特定用途のための大きさに製造可能である。鋼鉄を加工することで、モジイ亜鉛に類似する鋼鉄版の複合球状構造を製造可能であり、これは亜鉛によって被覆されても良い。 FIG. 8 shows a configuration in which at least one obstruction element 26 a - 26 j is a plurality of debris 26 d contained within enlarged diameter portion 19 of housing 16 . According to this configuration, the gaseous emissions 10 are separated from the adjacent fragments 26d as the gaseous emissions 10 move through the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 from the inlet portion 18 of the housing 16 toward the outlet portion 20. pass through the space between For this reason, the plurality of fragments 26 d may be irregular in shape so that the fragments 26 d are loosely packed within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 . As a non-limiting example, the plurality of pieces 26d may consist of mossy zinc. Modi zinc is a popcorn-shaped zinc structure that is produced by immersing molten zinc in a cooling liquid such as water. The resulting droplets of molten zinc solidify into relatively small, spherical structures with a very high surface area to volume ratio. Additionally, the surface area of the resulting structure has a mossy surface texture. These structures can be sized for specific applications. By working steel, it is possible to produce composite spherical structures of steel plates similar to modzii zinc, which may be coated with zinc.

図8中のこれらの複数の破片26dがゆるく充填されることで、曲折流路27がランダムな形状となり、これにより、気体排出物10の筐体16の拡径部19内の滞留時間が増加する-。これにより、複数の破片26dを形成する反応物質塊24による気体排出物10からの汚染物質の捕捉及び除去が促進される。図8中のこの複数の破片26dは、逆ベンチュリ装置15の動作中に飽和した場合には、必要に応じて交換及び/又は洗浄されても良い。 The loose packing of these multiple fragments 26d in FIG. 8 results in a random shape of the tortuous channel 27, which increases the residence time of the gaseous exhaust 10 within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16. do-. This facilitates the capture and removal of contaminants from the gaseous effluent 10 by the reactant mass 24 forming a plurality of fragments 26d. This plurality of debris 26d in FIG. 8 may be replaced and/or cleaned as needed if it becomes saturated during operation of the reverse venturi device 15. FIG.

図9に示される別の構成では、少なくとも一つの障害要素26a-26jが筐体16の拡径部19内に収容される複数のもつれ糸26eである。この複数のもつれ糸26eは、筐体16の拡径部19内で、毛糸状体を形成する。考えられる構成の一つでは、この複数のもつれ糸26eは、スチールウールのように折りたたまれ、丸められて非常に大きな表面積を有する塊を形成する。このもつれ糸26eそれ自体は、同じ組成、厚み及び長さであっても良く、あるいは異なる組成、厚み及び/又は長さの組み合わせであっても良い。一例では、これらの複数のもつれ糸26eは亜鉛ワイヤからなり、ランダムにもつれて亜鉛ウールを形成する。この亜鉛ウールは、様々なレベルの密度及び/又は大きさのワイヤから製造可能であり、特定の流れ制限能力を付与することができる。別の例では、これらの複数のもつれ糸26eはスチールワイヤからなり、ランダムにもつれてスチールウールを形成する。このスチールウールは亜鉛で被覆されても良い。図9中のこれらの複数のもつれ糸26eがゆるく充填されることで、曲折流路27がランダムな形状となり、これにより、筐体16の拡径部19を通過する気体排出物10の滞留時間が増加する。これにより、もつれ糸26eを形成する反応物質塊24による気体排出物10内の汚染物質の捕捉及び除去が促進される。これらの複数のもつれ糸26eは、逆ベンチュリ装置15の動作中に飽和した場合には、必要に応じて交換及び/又は洗浄されても良い。 In another configuration shown in FIG. 9, at least one of the obstructing elements 26a-26j is a plurality of entangled threads 26e housed within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16. As shown in FIG. The plurality of entangled threads 26 e form a thread-like body within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 . In one possible configuration, the plurality of entangled threads 26e are folded and rolled like steel wool to form a clump with a very large surface area. The entangled yarns 26e themselves may be of the same composition, thickness and length, or may be a combination of different compositions, thicknesses and/or lengths. In one example, these multiple entangled yarns 26e consist of zinc wires and are randomly entangled to form zinc wool. This zinc wool can be made from wires of varying levels of density and/or size to impart specific flow restriction capabilities. In another example, these multiple entangled yarns 26e consist of steel wires that are randomly entangled to form steel wool. This steel wool may be coated with zinc. The loose packing of these multiple entangled threads 26e in FIG. increases. This facilitates the capture and removal of contaminants in gaseous exhaust 10 by reactant mass 24 forming entangled threads 26e. These multiple entangled threads 26e may be replaced and/or cleaned as needed if they become saturated during operation of the reverse venturi device 15 .

図10を参照して、少なくとも一つの障害要素26a-26jが、フィルタ素子26fである別の構成が示される。このフィルタ素子26fは中心軸17に対して、筐体16の拡径部19を横切って延びる。このフィルタ素子26fは多孔質であり、フィルタ素子26f中の孔により、気体排出物10が筐体16の入口部18から出口部20に向けて筐体16の拡径部19を流れる際に、フィルタ素子26fを通過可能とされる。焼結金属からなっても良いフィルタ素子26fのこの構成により、曲折流路27がランダムな形状となり、これにより筐体16の拡径部19を通過する気体排出物10の滞留時間が増加する。これにより、フィルタ素子26fを形成する反応物質塊24による気体排出物10内の汚染物質の捕捉及び除去が促進される。フィルタ素子26fの焼結金属は、亜鉛、または亜鉛によって被覆された非亜鉛材料からなるのが好ましい。このフィルタ素子26fは、逆ベンチュリ装置15の動作中に飽和した場合には、必要に応じて交換及び/又は洗浄されても良い。 Referring to FIG. 10, another configuration is shown in which at least one obstructing element 26a-26j is a filter element 26f. The filter element 26 f extends across the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 with respect to the central axis 17 . The filter element 26f is porous and the pores in the filter element 26f allow the gaseous exhaust 10 to flow through the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 from the inlet 18 to the outlet 20 of the housing 16. It is allowed to pass through the filter element 26f. This configuration of the filter element 26f, which may be of sintered metal, results in a random shape of the tortuous flow path 27, which increases the residence time of the gaseous effluent 10 passing through the enlarged diameter portion 19 of the housing 16. FIG. This facilitates the capture and removal of contaminants in gaseous exhaust 10 by reactant mass 24 forming filter element 26f. The sintered metal of filter element 26f preferably comprises zinc or a non-zinc material coated with zinc. This filter element 26f may be replaced and/or cleaned as necessary if it becomes saturated during operation of the reverse venturi device 15. FIG.

図11を参照して、図7A及び図7Bに示される複数のバッフル26cと、異なる大きさを有し図8に示される複数の破片26dに類似する複数の破片26g-26jとの組み合わせとして、少なくとも一つの障害要素26a-26jが示される。この別の構成によれば、これら複数のバッフル26cと複数の破片26g-26jは、筐体16の拡径部19内に配置される。図7A及び図7Bと同様、図11に示される複数のバッフル26cは、筐体16の拡径部19の内面68から筐体16の拡径部19を横断して延びる。さらに、これらの複数のバッフル26cは、バッフル26cが拡径室21を複数の区画に分割するよう、互いに中心軸17に沿って離隔配置される。各バッフル26cのオリフィス28により、気体排出物10の流れがバッフル26cを通過可能となる。複数の破片26g-26jは、隣接するバッフル26cの間に配置される(すなわち、拡径室21の複数の区画内に配置される)。 Referring to FIG. 11, as a combination of baffles 26c shown in FIGS. 7A and 7B and fragments 26g-26j of different sizes and similar to fragments 26d shown in FIG. At least one obstruction element 26a-26j is shown. According to this alternative configuration, the plurality of baffles 26c and the plurality of fragments 26g-26j are located within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16. FIG. Similar to FIGS. 7A and 7B, the plurality of baffles 26c shown in FIG. Further, the plurality of baffles 26c are spaced apart from each other along the central axis 17 such that the baffles 26c divide the expanded diameter chamber 21 into a plurality of compartments. An orifice 28 in each baffle 26c allows the flow of gaseous effluent 10 to pass through the baffle 26c. A plurality of fragments 26g-26j are positioned between adjacent baffles 26c (ie, positioned within the plurality of compartments of expanded diameter chamber 21).

図11及び図12A-図12Dに示されるように、複数の破片26g-26jにより反応物質塊24が形成される。これら複数の破片26g-26jは、異なる大きさとされ、同じ大きさのものとグループとされ(すなわち、破片26g、26h、26i、及び26jは別のグループにされ)、別の大きさの破片とはバッフル26cによって分離されても良い。例えば、破片26g-26jのグループは、破片26g-26jの大きさが筐体16の入口部18から遠ざかり、筐体16の出口部20に近づくにつれて小さくなるように配置されても良い。すなわち、各グループの破片26g-26jの大きさを徐々に変え、気体排出物10の筐体16の拡径部19内での全体の流れ方向に小さくなるものとしても良い。一つの例では、この破片26g-26jは亜鉛からなる。例えば、破片26g-26jは、溶融亜鉛を冷却液中に滴下して、非常に大きな表面積と、ランダムな苔状組織とを有するポップコーン形状の構造を作ることによって形成可能である。別の例では、異なる大きさの破片26g-26jが、一緒に混合されて、大きさに基づき分離されないものとしても良い。 A plurality of fragments 26g-26j form reactant mass 24, as shown in FIGS. 11 and 12A-12D. These plurality of pieces 26g-26j are of different sizes, grouped with pieces of the same size (i.e., pieces 26g, 26h, 26i, and 26j are grouped separately), and pieces of different sizes. may be separated by baffle 26c. For example, groups of fragments 26g-26j may be arranged such that the size of fragments 26g-26j move away from inlet 18 of housing 16 and decrease in size as they approach outlet 20 of housing 16. FIG. That is, the size of each group of fragments 26g-26j may be gradually varied so that the gaseous emissions 10 are reduced in the overall direction of flow within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16. FIG. In one example, the pieces 26g-26j are made of zinc. For example, fragments 26g-26j can be formed by dropping molten zinc into a coolant to create popcorn-shaped structures with very large surface areas and random mossy textures. In another example, pieces 26g-26j of different sizes may be mixed together and not separated based on size.

図13A-図13Cには、いくつかの別の形状の障害要素26k-26mが非圧縮材として示され、これは図8及び図11に示される破片26d及び26g-26jに加えて、又はこれに代えて用いることができる。図13Aは、障害物26kが反応物質塊24を形成し、子供のおもちゃである「Jacks」に似たアスタリスク形状を有する例を示す。図13Bは、別の形状の障害要素26k-26mが、反応物質塊24を形成し、図8及び図11に示される筐体16及び26g-26jと同様、拡径部19中に配置されてもよい複数の結晶フレーク261(一つのみ示す)である例を示す。この結晶フレーク261は、雪片に類似の形状を有する。図13Cは、別の形状の障害要素26k-26mが、複数のワイヤコイル26m(一つのみ示す)であり、反応物質塊24を形成し、図8及び図11に示される筐体16及び26g-26jと同様、拡径部19中に配置されてもよい例を示す。障害物26kと複数の結晶フレーク261とは、亜鉛、又は(これらに限られないが)失ろう鍛造(lost wax forging)、及び3Dプリンティングなどを用いて亜鉛によって被覆された非亜鉛材料からなっても良い。これら複数のワイヤコイル26mは、例えば、亜鉛ワイヤをばねのように心棒コアに巻き付け、その後に巻き付けられたワイヤのコイル全体に心棒コアの全長に沿って切り込みを入れることで、個々のコイルのリングを得ることによって作られても良い。この別形状の障害要素26k-26mは、拡径室21に完全に充填されても充填されなくても良い。 In Figures 13A-13C, several alternative forms of obstruction elements 26k-26m are shown as incompressible material, which may be in addition to or in addition to fragments 26d and 26g-26j shown in Figures 8 and 11 . can be used instead of FIG. 13A shows an example where an obstacle 26k forms a reactant mass 24 and has an asterisk shape resembling "Jacks" children's toys. FIG. 13B shows another form of obstruction elements 26k-26m forming reactant mass 24 and positioned in enlarged diameter portion 19 similar to housings 16 and 26g-26j shown in FIGS. An example is shown which is a plurality of crystalline flakes 261 (only one is shown). This crystal flake 261 has a shape similar to a snowflake. FIG. 13C shows another form of obstruction elements 26k-26m are a plurality of wire coils 26m (only one shown) forming reactant mass 24 and housings 16 and 26g shown in FIGS. -26j, it may be placed in the enlarged portion 19 as an example. Obstacle 26k and plurality of crystal flakes 261 are made of zinc or a non-zinc material coated with zinc such as, but not limited to, lost wax forging and 3D printing. Also good. The plurality of wire coils 26m are formed by, for example, zinc wire being spring-wound around a mandrel core and then cutting the entire coil of wound wire along the entire length of the mandrel core to form rings of individual coils. may be made by obtaining The differently shaped obstruction elements 26k-26m may or may not completely fill the expanded chamber 21. As shown in FIG.

上述の各種障害要素26a-26kを混ぜて各種の組み合わせを構成しても良い。この混合組み合わせの例は、図5、図6A、図6B、図7A及び図7Bに示される一つ以上のバッフル26a-26cと、図8及び図11に示される複数の破片26d及び26g-26jとを組み合わせることを含む。別の混合組み合わせの例は、図9に示される複数のもつれ糸26eと、図8及び図11に示される複数の破片26d及び26g-26jとを組み合わせることを含む。上述の各種障害要素26a-26kと活性炭などの他のフィルタ要素とを組み合わせる別の構成も可能である。活性炭は、スポンジのように、表面接触によって汚染物質を収集する。したがって、限られた量の活性炭を筐体16の拡径部19に導入して上述の各種障害要素26a-26kとともに作用させても良い。好ましくは、この障害要素26a-26kは、活性炭が拡径室21全体にわたり比較的静的に(relatively statically)配置されるよう、活性炭を筐体16の拡径部19内に保持する。この構成は、活性炭を気体排出物10の流れの中に放出する通常の排出物制御システムと反対である。活性炭が気体排出物とともに自由に流動しないことから、より効率的に活性炭を使用することが可能となる。当業者は、開示された逆ベンチュリ装置15の例が単に例示的なものであり、本願明細書に開示されたいくつかの例を超える数多くの組み合わせが可能かつ特定の用途に対応するのに望ましいことを容易に了解するであろう。 Various combinations of the various obstruction elements 26a-26k described above may be intermixed. An example of this mixed combination is one or more baffles 26a-26c shown in FIGS. including combining with Another example of a mixed combination includes combining multiple entangled yarns 26e shown in FIG. 9 with multiple pieces 26d and 26g-26j shown in FIGS. Other configurations are possible that combine the various obstruction elements 26a-26k described above with other filter elements such as activated carbon. Activated carbon, like a sponge, collects contaminants by surface contact. Accordingly, a limited amount of activated carbon may be introduced into the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 to work with the various obstruction elements 26a-26k described above. Preferably, the obstruction elements 26 a - 26 k retain the activated carbon within the enlarged diameter portion 19 of the housing 16 such that the activated carbon is relatively statically distributed throughout the enlarged diameter chamber 21 . This configuration is contrary to conventional emission control systems that release activated carbon into the stream of gaseous emissions 10 . Activated carbon can be used more efficiently because it does not flow freely with the gaseous effluent. Those skilled in the art will appreciate that the disclosed examples of reverse venturi devices 15 are merely exemplary, and that numerous combinations beyond the few examples disclosed herein are possible and desirable to accommodate particular applications. you will easily understand.

図14を参照して、導管38によって直列に接続される二つの拡径部19、19’を備える別の例示的逆ベンチュリ装置15’が示される。筐体16の一方の拡径部19は、筐体16の入口部18と導管38との間に延び、他方の拡径部19’は導管38と筐体16の出口部20との間に延びる。したがって、気体排出物10の曲折流路27は延伸される。この構成によれば、気体排出物10は、拡径部19から導管38を通って拡径部19’に送られ、拡径部19’でさらなる汚染物質が収集及び/又は捕捉される。本願開示事項は、一つないし二つの拡径部19、19’のみを直列に用いることに限られない。というのは、大規模な排出物及び/又は高レベルの汚染物質を伴ういくつかの用途では、数多くの拡径部を直列に接続する必要がある可能性があるからである。 Referring to FIG. 14, another exemplary reverse venturi device 15' comprising two enlarged diameter portions 19, 19' connected in series by a conduit 38 is shown. One enlarged diameter portion 19 of housing 16 extends between inlet portion 18 of housing 16 and conduit 38 and the other enlarged diameter portion 19 ′ extends between conduit 38 and outlet portion 20 of housing 16 . Extend. The tortuous path 27 of the gas discharge 10 is thus elongated. With this arrangement, the gaseous effluent 10 is channeled from the enlarged diameter portion 19 through the conduit 38 to the enlarged diameter portion 19' where further contaminants are collected and/or captured. The present disclosure is not limited to using only one or two flares 19, 19' in series. This is because in some applications with large emissions and/or high levels of pollutants, it may be necessary to connect a large number of flares in series.

図15を参照して、並列に接続される二つの拡径部19、19’’を備える別の例示的逆ベンチュリ装置15’’が示される。スリーウェイインレットバルブ39が、気体排出物10の流れを制御し、気体排出物10を導管41または導管42に流入させる。スリーウェイアウトレットバルブ40は、導管41から導管42へと直接逆流させることなく、または導管42から導管41へ直接逆流させることなく、気体排出物10を導管41または導管42から流出させる。気体排出物10は、気体排出物10が導管41から送られると、入口部18から拡径部19に流入し、出口部20から流出する。気体排出物10は、気体排出物10が導管42から送られると、入口部18’’から拡径部19’’に流入し、出口部20’’から流出する。図15に示されるこの逆ベンチュリ装置15’’の利点の一つは、拡径部19、19’’の他の一方が稼働を維持できることから、拡径部19、19’’の一方にメンテナンス、修理または掃除が必要となった場合、これを離隔し、システム全体をシャットダウンすることなくオフラインとすることができることである。 Referring to FIG. 15, there is shown another exemplary inverted venturi device 15'' comprising two enlarged diameter portions 19, 19'' connected in parallel. A three-way inlet valve 39 controls the flow of gaseous effluent 10 and allows gaseous effluent 10 to enter conduit 41 or conduit 42 . Three-way outlet valve 40 allows gaseous exhaust 10 to flow out of conduit 41 or conduit 42 without direct backflow from conduit 41 to conduit 42 or from conduit 42 to conduit 41 . Gas effluent 10 flows from inlet 18 into enlarged diameter 19 and out of outlet 20 as gas effluent 10 is directed through conduit 41 . Gas effluent 10 flows from inlet 18 ″ into enlarged diameter 19 ″ and out of outlet 20 ″ as gas effluent 10 is directed from conduit 42 . One of the advantages of this reverse venturi device 15'' shown in FIG. 15 is that maintenance of one of the flares 19, 19'' is not required because the other one of the flares 19, 19'' can remain operational. , if repair or cleaning is required, it can be isolated and taken offline without shutting down the entire system.

時間が経つと、反応物質塊24の反応外表面25上に生じる化学反応及び/又は汚染物質の物理的捕捉により、反応物質塊24が飽和点に達し、逆ベンチュリ装置15の効率が低下する可能性がある。したがって、図15に示される構成では、筐体16の拡径部19、19’’内の反応物質塊24を取り外し、交換及び/又は洗浄することで、完全にシャットダウンすることなく、逆ベンチュリ装置を飽和前の効率に回復することが可能となる。 Over time, chemical reactions and/or physical entrapment of contaminants on the outer reaction surface 25 of the reactant mass 24 can cause the reactant mass 24 to reach a saturation point and reduce the efficiency of the reverse venturi device 15 . have a nature. Thus, in the configuration shown in FIG. 15, the removal, replacement and/or cleaning of the reactant mass 24 within the enlarged diameter portion 19, 19'' of the housing 16 allows the reverse venturi device to be operated without a complete shutdown. can be restored to the efficiency before saturation.

飽和した反応物質塊から汚染物質を取り除く工程は、具体的な汚染物質の種類、及び使われたアマルガム形成金属の種類に依存する。筐体16の拡径部19、19’’内部に配置された拡径室21、21’’へのアクセスは、用いられる障害物の種類に応じたものとなる。比較的小さな、非圧縮の障害物が用いられる場合、注入及び/又は流出(pouring and/or draining)型のアクセスが必要となる。障害物が比較的大きなブロック、プレート、バッフルまたはアセンブリである場合、適切な持ち上げ及び取り扱い方法及びアクセス(lifting and handling methods and access)が必要となる。 The process of removing contaminants from the saturated reactant mass depends on the specific contaminant type and the type of amalgam-forming metal used. Access to the enlarged diameter chambers 21, 21'' located inside the enlarged diameter portions 19, 19'' of the housing 16 depends on the type of obstacle used. If relatively small, incompressible obstructions are used, a pouring and/or draining type of access is required. If the obstacle is a relatively large block, plate, baffle or assembly, proper lifting and handling methods and access are required.

さらに図15を参照して、逆ベンチュリ装置15は、筐体16の拡径部19、19’’と流体を介して連通する一つ以上のスプレーノズル81を有しても良い。このスプレーノズル81は、筐体16の拡径部19、19’’内の反応物質塊24上に脱酸素酸を噴射する位置に配置される。動作時、この脱酸素剤は、反応物質塊24を活性化させるため、反応物質塊24から汚染物質を洗い流す。あるいは、ドレイン82を筐体16の拡径部19、19’’と流体を介して連通させ、使われた脱酸素剤及び汚染物質を筐体16の拡径部19、19’’から搬出しても良い。飽和した亜鉛は、それが鋼鉄上に被覆されたものであっても、固形亜鉛の構造体であっても、リサイクルして再利用可能である点で好ましい。したがって、障害物中に用いられる材料は、再利用可能である。加えて、捕捉される汚染物質の多くは、特に水銀などの重金属は、照明及び塩素製造に再利用可能である。 Still referring to FIG. 15 , the reverse venturi device 15 may have one or more spray nozzles 81 in fluid communication with the enlarged diameter portions 19 , 19 ″ of the housing 16 . The spray nozzle 81 is positioned to spray deoxygenated acid onto the reactant mass 24 within the enlarged diameter portion 19 , 19 ″ of the housing 16 . In operation, the oxygen scavenger flushes contaminants from the reactant mass 24 to rejuvenate the reactant mass 24 . Alternatively, drain 82 may be in fluid communication with enlarged diameter portions 19, 19'' of housing 16 to carry spent oxygen scavengers and contaminants out of enlarged diameter portions 19, 19'' of housing 16. can be Saturated zinc, whether coated on steel or in solid zinc structures, is preferred in that it can be recycled and reused. Therefore, the materials used in the obstacles are reusable. In addition, many of the captured contaminants, especially heavy metals such as mercury, are reusable for lighting and chlorine production.

図16を参照すると、拡径室45が入口導管43及び出口導管44の体積と比較して大幅に大きな体積を有する別の例示的逆ベンチュリ装置15が示される。この拡径部46は、拡径部46を流れる気体排出物のための拡大された曲折流路77を提供するため、円形、四角形、三角形、楕円形、または所望の数多くの形状の事実上任意の一つであって良い(矩形形状が示される)。 Referring to FIG. 16, another exemplary reverse venturi device 15 is shown in which the expanded diameter chamber 45 has a significantly larger volume compared to the volumes of the inlet conduit 43 and outlet conduit 44 . This enlarged diameter portion 46 may be circular, square, triangular, elliptical, or virtually any of a number of shapes desired to provide an enlarged tortuous flow path 77 for the gaseous discharge flowing through the enlarged diameter portion 46 . (a rectangular shape is shown).

図17を参照して、通常の気体排出物制御システムのブロック図が示される。気体排出物は炉47から静電式集塵装置(ESP)48、流動化気体脱硫(FGD)ユニット49、及び繊維フィルタ(FF)ユニット50に導入され、その後に煙突51を介して大気に放出される。汚染物質の第一濃縮物52が、ESP48において気体排出物から除去される。同様に、汚染物質の第二濃縮物53が、FGDユニット49において気体排出物から除去される。FGDユニット49によって生み出される第二濃縮物53は、しばしば水銀及びその他の重金属を含み、通常、廃水中に流れ込む。汚染物質の第三濃縮物54は、FFユニット50において気体排出物から除去される。 Referring to FIG. 17, a block diagram of a typical gas emission control system is shown. Gaseous effluent is introduced from the furnace 47 into an electrostatic precipitator (ESP) 48, a fluidized gas desulfurization (FGD) unit 49, and a fiber filter (FF) unit 50 before being discharged to the atmosphere via a chimney 51. be done. A first concentration of contaminants 52 is removed from the gaseous effluent at ESP 48 . Similarly, a second concentration of contaminants 53 is removed from the gaseous effluent in the FGD unit 49 . The second concentrate 53 produced by the FGD unit 49 often contains mercury and other heavy metals and typically flows into the wastewater. A third concentration of contaminants 54 is removed from the gaseous effluent in the FF unit 50 .

図18A及び図18Bを参照すると、図17のブロック図とは、吸着剤噴射ポイントが導入され、気体排出物が上述の逆ベンチュリ装置15を通過する追加の工程が設けられた点で変形されている。図18Aでは、第一吸着剤導入ポイント55が、炉47とESP48との間に示される。これに代え、図18Bでは、第二吸着剤導入ポイント56がFGDユニット49とFFユニット50との間に示される。いずれのオプションが吸着剤にとって最も好ましいと見なされるかは、既存の構造及びプラントの状態に依存する。図18A及び図18Bに示される二つのオプション以外にも、吸着剤を導入可能な導入ポイントないし導入ポイントの組み合わせは数多くあり、したがってこれら二つのオプションは、例示的目的で示される。図18A及び図18B中の逆ベンチュリ装置15は、FFユニット50の後段かつ煙突51の前段に配置される。この逆ベンチュリ装置15は、各種用途に適したものとして、上述の例のいずれに準拠して構成されても良い。最終的に、逆ベンチュリ装置15を出てから煙突51を通じて大気に放出される最終気体排出物は、現状及び将来のEPA排出物規則及び規制に合致し、上回ることができるであろう。 18A and 18B, the block diagram of FIG. 17 is modified in that sorbent injection points are introduced and an additional step is provided in which the gaseous effluent passes through the reverse venturi device 15 described above. there is In FIG. 18A a first sorbent introduction point 55 is shown between furnace 47 and ESP 48 . Alternatively, in FIG. 18B a second sorbent introduction point 56 is shown between the FGD unit 49 and the FF unit 50 . Which option is considered the most favorable for the adsorbent depends on the existing structure and plant conditions. There are many introduction points or combinations of introduction points at which adsorbents can be introduced other than the two options shown in FIGS. 18A and 18B, and thus these two options are shown for illustrative purposes. The reverse venturi device 15 in FIGS. 18A and 18B is arranged after the FF unit 50 and before the chimney 51 . The reverse venturi device 15 may be constructed according to any of the examples described above as suitable for a variety of applications. Ultimately, the final gaseous emissions exiting the reverse venturi device 15 and released into the atmosphere through the chimney 51 will be able to meet and exceed current and future EPA emissions rules and regulations.

図18A及び図18Bに示される方法は、炉47内で燃料を燃やして汚染物質を含む気体排出物を発生させ、この炉47からの気体排出物をESP48に流入させ、ESP48を使って気体排出物中の第一部分粒子状汚染物質を除去する工程を含む。ESP48を用いて気体排出物中の第一部分粒子状汚染物質を除去する工程により、ESP48によって気体排出物から除去される粒子状汚染物質の第一部分を含む第一濃縮物52が形成される。稼働時、ESP48は印加された静電電荷を用いて気体排出物から微細な汚染物質を除去する。この方法は、ESP48からの気体排出物をFGDユニット49に導入し、FGDユニット49を用いて気体排出物中の二酸化硫黄汚染物質を除去する工程をも含む。FGDユニット49を用いて気体排出物中の二酸化硫黄汚染物質を除去する工程により、FGDユニット49によって気体排出物から除去された二酸化硫黄汚染物質を含む第二濃縮物53が形成される。この方法は、さらにFGDユニット49からの気体排出物をFFユニット50(すなわちバグハウス)に導入して、FFユニット50を用いて気体排出物中の粒子状汚染物質の第二部分を除去する工程を含む。このFFユニット50を用いて気体排出物中の粒子状汚染物質の第二部分を除去する工程により、FFユニット50によって気体排出物から除去される粒子状汚染物質の第二部分を含む第三濃縮物54が形成される。稼働時、気体排出物がFFユニット50の一つ以上の繊維フィルタ(図示せず)を通過する際に、気体排出物から汚染粒子が除去される。 The method illustrated in FIGS. 18A and 18B burns fuel in a furnace 47 to generate a pollutant-laden gaseous effluent, flows the gaseous effluent from the furnace 47 into an ESP 48, and uses the ESP 48 to exhaust the gaseous effluent. a step of removing first part particulate contaminants in the article; Using ESP 48 to remove a first portion of the particulate contaminants in the gaseous effluent forms a first concentrate 52 that includes a first portion of the particulate contaminants removed from the gaseous effluent by ESP 48 . In operation, the ESP 48 uses an applied electrostatic charge to remove fine contaminants from the gas exhaust. The method also includes introducing the gaseous effluent from ESP 48 to FGD unit 49 and using FGD unit 49 to remove sulfur dioxide contaminants in the gaseous effluent. The step of removing sulfur dioxide contaminants in the gaseous effluent using the FGD unit 49 forms a second concentrate 53 comprising the sulfur dioxide contaminants removed from the gaseous effluent by the FGD unit 49 . The method further comprises introducing the gaseous effluent from the FGD unit 49 to an FF unit 50 (i.e., baghouse) and using the FF unit 50 to remove a second portion of the particulate contaminants in the gaseous effluent. including. A third enrichment comprising a second portion of the particulate contaminants removed from the gaseous effluent by the FF unit 50 by removing the second portion of the particulate contaminants in the gaseous effluent using the FF unit 50 An object 54 is formed. In operation, contaminant particles are removed from the gas effluent as it passes through one or more fiber filters (not shown) of the FF unit 50 .

本願開示によれば、この方法は、さらにFFユニット50からの気体排出物を逆ベンチュリ装置15に送り、逆ベンチュリ装置15を用いて気体排出物中の重金属汚染物質を除去する工程を含む。逆ベンチュリ装置15を用いて気体排出物中の重金属汚染物質を除去する工程により、気体排出物は逆ベンチュリ装置15内に配置された反応物質塊を通過する(すなわち、上を流れる)。反応物質塊内のアマルガム形成金属が気体排出物中の重金属汚染物質と化学的に結合する。したがって、重金属汚染物質が反応物質塊中のアマルガム形成金属と結合する際に、反応物質塊によって逆ベンチュリ装置15中の重金属汚染物質が捕捉される。この方法では、さらに逆ベンチュリ装置15からの気体排出物を、気体排出物を周囲の大気に放出する煙突51に送る。逆ベンチュリ装置15は、比較的小さな専有面積を有し、既存のシステムの排出物制御装置48、49、50と、大気への煙突51との間に容易に調和して据え付け可能なものである点で有利である。 In accordance with the present disclosure, the method further includes the steps of directing the gaseous effluent from the FF unit 50 to a reverse venturi device 15 and using the reverse venturi device 15 to remove heavy metal contaminants in the gaseous effluent. The process of removing heavy metal contaminants in the gaseous effluent using the reverse venturi device 15 causes the gaseous effluent to pass through (ie, flow over) a reactant mass disposed within the reverse venturi device 15 . Amalgam-forming metals within the reactant mass chemically combine with heavy metal contaminants in the gaseous effluent. Thus, the heavy metal contaminants in the reverse venturi device 15 are captured by the reactant mass as they combine with the amalgam-forming metals in the reactant mass. The method also passes the gaseous effluent from the reverse venturi device 15 to a chimney 51 which discharges the gaseous effluent to the surrounding atmosphere. The reverse venturi device 15 has a relatively small footprint and can easily be installed harmoniously between the existing system emission control devices 48, 49, 50 and the chimney 51 to the atmosphere. It is advantageous in terms of

この方法は、吸着剤を気体排出物に噴射する工程を含んでも良い。この工程によれば、図18Aに示されるように、吸着剤は炉47とESP48との間に配置された第一吸着剤導入ポイント55において気体排出物に噴射されても良い。あるいは、図18Bに示されるように、吸着剤はFGDユニット49とFFユニット50との間に配置された第二吸着剤導入ポイント56において気体排出物に噴射されても良い。吸着剤はアマルガム形成金属を含み、気体排出物が逆ベンチュリ装置15に流入する前に、気体排出物中の重金属汚染物質の少なくとも一部と結合する。吸着剤を第一吸着剤導入ポイント55または第二吸着剤導入ポイント56において気体排出物内に噴射することによって、より多くの水銀、重金属、及び酸ガスを、以前には実現不可能なレベルでFFユニット50内で収集可能である。上述のように、アマルガム形成金属は、亜鉛、鉄、及びアルミニウムからなる群から選択されて良く、吸着剤は、例えばCZTS化合物であっても良い。吸着剤は、有害汚染物質を収集及びリサイクル可能なように、再生・活性化可能である。 The method may include injecting the sorbent into the gaseous effluent. According to this process, sorbent may be injected into the gaseous effluent at a first sorbent introduction point 55 located between furnace 47 and ESP 48, as shown in FIG. 18A. Alternatively, the sorbent may be injected into the gaseous effluent at a second sorbent introduction point 56 located between the FGD unit 49 and the FF unit 50, as shown in FIG. 18B. The adsorbent includes an amalgam-forming metal and binds at least a portion of the heavy metal contaminants in the gaseous effluent before the gaseous effluent enters the reverse venturi device 15 . By injecting the sorbent into the gaseous effluent at either the first sorbent introduction point 55 or the second sorbent introduction point 56, more mercury, heavy metals and acid gases are released at previously unrealizable levels. It can be collected in the FF unit 50. As mentioned above, the amalgam-forming metal may be selected from the group consisting of zinc, iron and aluminum, and the adsorbent may for example be a CZTS compound. The sorbent can be regenerated and activated so that hazardous pollutants can be collected and recycled.

図19を参照して、通常の非気体排出物制御システムのブロック図が示される。液体及び/又は液体状排出物は、沈殿池61に送られる前に、流動化気体脱硫(FGD)ユニット59から、及び/又は、湿式気体洗浄ユニット58から、石灰処理ユニット60に送られる。適切な時間経過後、この非気体排出物は、沈殿池61から乾燥廃棄64の準備用処理システム又は脱水システム62中に送られる。乾燥廃棄64の処理を通って送られた非気体排出物は、廃棄場65内で廃棄準備される。場合により、再循環システムを備える脱水システム62を通って送られた非気体排出物は、例えば、石こう及び/又はセメント製造を含んでも良い二次産業工程63内で用いられるよう準備される。沈殿池61から脱水システム62または乾燥廃棄64用の処理に送られなかった非気体排出物は、排水溝66から排出されるよう送られる。この排水溝66に放出された最終の非気体排出物は、今後何年かした後に規制されるであろう程には規制されていない。提案されるEPAの水排出物規則及び規制は、現状排水溝に放出可能な排出物と比較して極めて制限が厳しい。汚染された液体排出物を排水溝に排出する必要のある産業は、現状の排出物制御技術を有するものの、これは来るべきEPA規制を満たし及び/又は遵守する可能性が実質的にない。 Referring to FIG. 19, a block diagram of a typical non-gaseous emissions control system is shown. Liquid and/or liquid-like effluent is passed from the fluidized gas desulfurization (FGD) unit 59 and/or from the wet gas scrubbing unit 58 to the lime treatment unit 60 before being sent to the settling tank 61 . After a suitable period of time, this non-gaseous effluent is passed from the settling tank 61 into a pretreatment system or dewatering system 62 for dry waste 64 . Non-gaseous effluents sent through the process of dry waste 64 are prepared for disposal in landfill 65 . The non-gaseous effluent sent through a dewatering system 62, optionally comprising a recirculation system, is prepared for use within a secondary industrial process 63, which may include, for example, gypsum and/or cement production. Non-gaseous effluents from settling basin 61 that are not directed to treatment for dewatering system 62 or dry waste 64 are directed to discharge through drain 66 . The final non-gaseous emissions discharged into this drain 66 are not as regulated as they may be in the years to come. The proposed EPA water effluent rules and regulations are extremely restrictive compared to the effluents that can currently be discharged into drains. Industries that need to discharge contaminated liquid effluents into drains have current effluent control technology that has virtually no chance of meeting and/or complying with upcoming EPA regulations.

図20を参照すると、図19のブロック図は、上述の吸着剤を含む一つ以上の処理槽67によって変形される。沈殿池61から非気体排出物が送られた後、これらが排水溝66に排出される前に処理槽67が配置される。図20に示される方法は、汚染物質を含む非気体排出物を収集し、この非気体排出物をFGDユニット59及び/又は湿式気体洗浄装置58に通して非気体排出物中の汚染物質の一部を除去し、このFGDユニット59及び/又は湿式気体洗浄装置58からの非気体排出物を石灰処理ユニット60に送り、かつこの非気体排出物に石灰処理ユニット60を通過させて、クラーク法によりこの非気体排出物を軟化させる工程を含む。稼働時、石灰処理ユニット60は、非気体排出物から沈殿により特定のイオン(例えば、カルシウム(Ca)及びマグネシウム(Mg))を除去する。この方法は、石灰処理ユニット60からの非気体排出物を沈殿池61に送り、非気体排出物中の汚染物質の一部を沈殿させて除去し、沈殿池61中の非気体排出物の第一部分を脱水し、脱水された副産物を二次産業工程63で使用し、沈殿池61からの非気体排出物の第二部分を除去して、この非気体排出物の第二部分に乾燥廃棄処理64を加える工程をも含む。沈殿池中の非気体排出物の第一部分を脱水し、脱水された副産物を二次産業工程63中で利用する工程においては、脱水工程は非気体排出物の第一部分を再循環する工程を含んでも良く、二次産業工程63は、例えば石こう又はセメントの製造工程を含んでも良い。沈殿池61からの非気体排出物の第二部分を除去し、この非気体排出物の第二部分に乾燥廃棄処理64を加える工程においては、乾燥廃棄処理64は非気体排出物の第二部分を廃棄場65中に堆積させる工程を含んでも良い。 Referring to Figure 20, the block diagram of Figure 19 is modified by one or more treatment vessels 67 containing the adsorbents described above. After the non-gaseous effluents are sent from the sedimentation tank 61 and before they are discharged into a drain 66, a treatment tank 67 is placed. The method illustrated in FIG. 20 collects pollutant-laden non-gaseous effluent and passes the non-gaseous effluent through FGD unit 59 and/or wet scrubber 58 to remove some of the contaminants in the non-gaseous effluent. The non-gaseous effluent from the FGD unit 59 and/or the wet scrubber 58 is sent to a lime treatment unit 60, and the non-gaseous effluent is passed through the lime treatment unit 60 to be processed by the Clark process. A step of softening the non-gaseous effluent is included. In operation, lime processing unit 60 removes certain ions (eg, calcium (Ca) and magnesium (Mg)) from the non-gaseous effluent by precipitation. This method sends the non-gaseous effluent from the lime processing unit 60 to a sedimentation basin 61 to settle out and remove a portion of the contaminants in the non-gaseous effluent, and the non-gaseous effluent in the sedimentation basin 61 to dewatering a portion and using the dewatered by-product in a secondary industrial process 63 to remove a second portion of the non-gaseous effluent from the sedimentation basin 61 to dry waste a second portion of this non-gaseous effluent; 64 is also included. In the step of dewatering a first portion of the non-gaseous effluent in the settling tank and utilizing the dehydrated by-product in a secondary industrial process 63, the dewatering step includes recycling the first portion of the non-gaseous effluent. Alternatively, secondary industrial processes 63 may include, for example, gypsum or cement manufacturing processes. In the step of removing a second portion of the non-gaseous effluent from the settling basin 61 and applying a dry waste treatment 64 to the second portion of the non-gaseous effluent, the dry waste treatment 64 is the second portion of the non-gaseous effluent. in a waste dump 65.

本願開示において、この方法はさらに沈殿池61中の非気体排出物の第三部分を、開示された吸着剤を含む処理槽67に送る工程を含む。この吸着剤は、非気体排出物内の重金属汚染物質と結合するアマルガム形成金属を含む。したがって、この吸着剤は、重金属汚染物質が吸着剤と結合し、非気体排出物から沈殿/析出する際に、処理槽67中の重金属汚染物質を捕捉する。この方法では、その後、非気体排出物を処理槽67から排水溝66に送って排出しても良い。処理槽67は、非気体排出物(すなわち、廃水流)が処理槽67から連続して流出可能なように設計されても良い。 In the present disclosure, the method further includes the step of passing a third portion of the non-gaseous effluent in settling tank 61 to treatment tank 67 containing the disclosed adsorbents. The sorbent contains amalgam-forming metals that bind heavy metal contaminants in the non-gaseous effluent. The sorbent thus captures heavy metal contaminants in treatment vessel 67 as they bind to the sorbent and precipitate/precipitate out of the non-gaseous effluent. The method may then direct the non-gaseous effluent from treatment tank 67 to drain 66 for discharge. Treatment vessel 67 may be designed to allow non-gaseous effluent (ie, wastewater stream) to flow out of treatment vessel 67 continuously.

本願開示の吸着剤に関し、いくつかの例示的実施形態が開示される。これらの例示的実施形態は、単なる例にすぎず、このテーマの可能な変形を網羅したリストを示すものではない。 Several exemplary embodiments are disclosed for the sorbents disclosed herein. These illustrative embodiments are merely examples and are not meant to represent an exhaustive list of possible variations on this theme.

上述のように、例示的吸着剤の一つは、元素亜鉛粉末である。亜鉛粉末は、亜鉛元素からなる。亜鉛は、粉末として、または粒体として用いられて良い。高温下で、何らかの気体排出物に用いる亜鉛粉末及び/又は粒体の有効寿命を延ばし、事前の酸化を低減及び/又は防止するのに用いられる方法の一つは、この粒体及び/又は粉末をスルファミン酸、クエン酸及び他の有機酸などの固体の酸と混合し、または固体の酸で被覆することである。この粉末/酸混合物は、気体排出物(例えば、燃焼排ガス流)に噴射され、及び/又は逆ベンチュリ装置15の適切な実施形態中に配置されても良い。 As noted above, one exemplary sorbent is elemental zinc powder. The zinc powder consists of elemental zinc. Zinc can be used as a powder or as granules. One method used to extend the useful life and reduce and/or prevent pre-oxidation of zinc powder and/or granules used in any gaseous emissions at high temperatures is to is mixed with or coated with solid acids such as sulfamic acid, citric acid and other organic acids. This powder/acid mixture may be injected into the gaseous effluent (eg, flue gas stream) and/or placed in a suitable embodiment of the reverse venturi device 15 .

亜鉛粉末の最適粒径は、0.5ナノメートルから7,500ミクロンの範囲である。加えて、異なる大きさの粒径範囲を有する粉末混合物が、特に粒径範囲が0.5ナノメートルから7,500ミクロンである場合に有利であることが判明している。同様に、亜鉛粒体の最適粒径は、7,500ミクロンから3.0インチの範囲である。加えて、異なる大きさの粒径範囲を有する粒体混合物が、特に粒径範囲が7,500ミクロンから3.0インチである場合に有利であることが判明している。 The optimum particle size for zinc powder ranges from 0.5 nanometers to 7,500 microns. In addition, powder mixtures having different size particle size ranges have been found to be advantageous, particularly when the particle size range is from 0.5 nanometers to 7,500 microns. Similarly, the optimum particle size for zinc granules ranges from 7,500 microns to 3.0 inches. In addition, mixtures of granules having different size particle size ranges have been found to be advantageous, particularly when the particle size range is from 7,500 microns to 3.0 inches.

別の例示的実施形態では、この吸着剤は、分子式Cu2ZnSnS4であるCZTSである。CZTSは、他の相の銅、亜鉛、錫及び硫黄からなっても良く、これも有利である。CZTS及び/又は関連する相の銅、亜鉛、錫及び硫黄は、化学量論的な比率で混合され、その後に機械化学配合を粉砕器(mill)中で行っても良い。さらに、このCZTSは、同じ割合のベントナイト又はゼオライトなどの粘土、及び水酸化カルシウム(CaOH)のいずれかと混合されても良い。CZTS粉末の最適粒径は、0.5ナノメートルから7,500ミクロンの範囲である。試験及び開発中に、異なる大きさの粒径範囲を有するCZTS粉末混合物が、特に粒径範囲が0.5ナノメートルから7,500ミクロンである場合に有利であることが判明している。特殊なCZTS粒体が好ましい用途では、最適な粒径は、7500ミクロンから3.0インチの範囲であることが判明している。加えて、異なる大きさの粒径範囲を有するCZTS粒体混合物が、特に粒径範囲が7,500ミクロンから3.0インチである場合に有利であることが判明している。 In another exemplary embodiment, the adsorbent is CZTS with the molecular formula Cu2ZnSnS4. The CZTS may also consist of other phases of copper, zinc, tin and sulfur, which is also advantageous. The CZTS and/or related phases copper, zinc, tin and sulfur may be mixed in stoichiometric proportions followed by mechanochemical compounding in a mill. Additionally, the CZTS may be mixed with either clay, such as bentonite or zeolite, and calcium hydroxide (CaOH) in equal proportions. The optimum particle size for CZTS powder ranges from 0.5 nanometers to 7,500 microns. During testing and development, CZTS powder mixtures with different size particle size ranges have been found to be advantageous, especially when the particle size range is from 0.5 nanometers to 7,500 microns. For applications where special CZTS granules are preferred, the optimum particle size has been found to range from 7500 microns to 3.0 inches. Additionally, mixtures of CZTS granules having different size particle size ranges have been found to be advantageous, particularly when the particle size range is from 7,500 microns to 3.0 inches.

大部分の汚染物質について、CZTSは、上述の範囲内で最も小さな粒径で、金属相のCZTSが多量に存在する場合に最も効率的である。なお、CZTSの製造時に、銅、亜鉛、錫及び硫黄がCZTSに完全に変換されることはなく、各相(例えば、ダンバ鉱(CuZn2)及び硫化錫(SnS))の混合物となる。 For most contaminants, CZTS is most efficient at the smallest particle size within the range mentioned above and when metallic phase CZTS is present in abundance. Note that copper, zinc, tin, and sulfur are not completely converted to CZTS during the production of CZTS, resulting in a mixture of phases (eg, dambalite (CuZn2) and tin sulfide (SnS)).

CZTSの例示的な製造方法の一つでは、銅、亜鉛、錫、及び硫黄が粉砕器に特に順序を問わずに追加される。粉砕工程は、ボールミルまたは何らかの種類の摩擦粉砕器を用いて、あるいは、順次用いて所望の粒径を得る粉砕装置の組み合わせにより達成される。例示的粒径は、325標準メッシュスクリーンから100標準メッシュスクリーンの範囲である(1標準メッシュスクリーン=7500ミクロン)。得られる粒子は、さらに所定のモル比である銅:亜鉛:錫:硫黄=1.7:1.2:1.0:4.0に計量される。メッシュサイズとモル比とを確認した後、これらの粒子は粉砕されて、CZTS及びその他の相に機械化学配合される。粉砕時間は、具体的用途に応じて最適な特性を示すよう制御される。なお、粉砕工程は、不活性ガス雰囲気中で行われる、グリコールエーテル、エチレングリコール、アンモニアまたはその他のアルコールなどの適切な溶媒を添加した湿式粉砕工程または不活性ガス雰囲気中で行われる乾式粉砕工程を用いて行うことができる。 In one exemplary method of manufacturing CZTS, copper, zinc, tin, and sulfur are added to the grinder in no particular order. The comminution step is accomplished using a ball mill or some type of attrition comminutor, or a combination of comminution devices used sequentially to obtain the desired particle size. Exemplary particle sizes range from a 325 standard mesh screen to a 100 standard mesh screen (1 standard mesh screen = 7500 microns). The resulting particles are further weighed to a predetermined molar ratio of copper:zinc:tin:sulfur=1.7:1.2:1.0:4.0. After confirming the mesh size and molar ratio, these particles are milled and mechanochemically compounded into CZTS and other phases. Grinding time is controlled for optimum properties depending on the specific application. The pulverization process may be a wet pulverization process in which a suitable solvent such as glycol ether, ethylene glycol, ammonia or other alcohol is added, which is carried out in an inert gas atmosphere, or a dry pulverization process which is carried out in an inert gas atmosphere. can be performed using

粉砕工程中、粒径分析機、SEM、XRDを用いて粒径を判定し、またはラマン法を用いて相変態比率を判定するため、断続的にサンプリングが行われる。粉砕器のボール径は重要であり、試験により、ボール-粒子重量比(ball-to-powder weight ratio)(電荷比)が少なくとも5:1である場合に最適化されることが示されている。粉砕ボールは、鋼鉄、セラミックス、ジルコニアまたはその他の最終製品を汚染することなく、サイズ及び/又は相変換を実現する材料からなるのが最も好ましい。湿式粉砕を採用する場合、CZTSは乾燥される。その後、CZTSは、ベントナイトまたはゼオライト、及び水酸化カルシウムを均等に混合するため、リボンブレンダー、V-ブレンダーまたはその他の適切なミキサを用いて混合される。 During the milling process, intermittent sampling is performed to determine the particle size using a particle size analyzer, SEM, XRD, or to determine the phase transformation ratio using the Raman method. The ball size of the grinder is important and tests have shown that it is optimized when the ball-to-powder weight ratio (charge ratio) is at least 5:1. . The grinding balls are most preferably made of steel, ceramics, zirconia or other material that achieves size and/or phase transformations without contaminating the final product. If wet milling is employed, the CZTS is dried. The CZTS is then mixed using a ribbon blender, V-blender or other suitable mixer to evenly mix the bentonite or zeolite and calcium hydroxide.

上述の方法によれば、吸着剤は、温度がおよそ華氏750℃以下の気体排出物中に導入される。この吸着剤は、これらに限られないが、噴射、流動床、被覆フィルタ及び捕捉などのいくつかの方法のいずれかによって気体排出物中に導入される。導入方法は、プラント中の既存の排出物制御システムに基づき、設置を容易とするよう選択可能である。便宜な方法の一つは、CZTSを活性炭の代わりに気体排出物中に噴射することであり、同じ噴射設備を変形し、または変形せずに利用可能である。 According to the method described above, the adsorbent is introduced into the gaseous effluent at a temperature of approximately 750° F. or less. The adsorbent is introduced into the gaseous effluent by any of several methods including, but not limited to, injection, fluidized bed, coated filters and trapping. Installation methods can be selected for ease of installation based on existing emission control systems in the plant. One convenient method is to inject CZTS into the gaseous effluent instead of activated carbon, and the same injection equipment can be used with or without modification.

いくつかの用途では、有効に汚染物質を除去するためCZTSをベントナイトと混合する場合に、気体排出物の処理が最適化される。あるいは、非気体排出物の処理は、CZTSがゼオライトと混合される場合に最適化される。CZTSと混合される特定の材料に加え、混合物の比率は、最適な汚染物質除去能力を提供するために用途に特化されたものであっても良い。 In some applications, gaseous emissions treatment is optimized when CZTS is mixed with bentonite for effective contaminant removal. Alternatively, treatment of non-gaseous emissions is optimized when CZTS is mixed with zeolites. In addition to the specific materials mixed with the CZTS, the ratio of the mixture may be application specific to provide optimum contaminant removal capabilities.

図18A及び図18Bに示されるように、CZTSを気体排出物処理に用いる場合、繊維フィルタユニット50をCZTS導入ポイント55、56の下流に配置して、繊維フィルタユニット50によって吸着剤粒子を捕捉し、気体排出物と吸着剤との間の接触時間を増加させる。繊維フィルタユニット50の繊維フィルタ(すなわちバグ)上に吸着剤を沈着させることで、気体排出物と吸着剤との間でより長時間接触可能となり、また吸着剤を収集してその後に再生することができる。吸着剤の粒径が小さいことで、風によって塵が運ばれるように、吸着剤を気体排出物の流れに沿って送ることが可能となる。吸着剤が気体排出物の流れの中で運ばれる期間中、吸着剤は気体排出物の流れ中で移動する汚染物質と接触し、これにより汚染物質が吸着剤と化学的に反応し結合することになる。繊維フィルタユニット50に到達すると、気体排出物は繊維フィルタユニット50中のフィルタを引きつづき通過する一方、結合した吸着剤と汚染物質の粒子は、大きすぎるため、フィルタを通過できない。CZTS粒子が10ミクロン以下である場合、繊維フィルタユニット50中のフィルタを予めより大きなCZTS粒子、活性炭、タルク、石灰その他の適切な物質で被覆して、より小さなCZTS粒子がフィルタを通過しないようにする必要がある可能性がある。あるいは、より小さなミクロンサイズのフィルタを繊維フィルタユニット50に用いても良い。 As shown in FIGS. 18A and 18B, when CZTS is used for gaseous effluent treatment, a fiber filter unit 50 is positioned downstream of the CZTS introduction points 55, 56 so that the sorbent particles are captured by the fiber filter unit 50. , to increase the contact time between the gaseous effluent and the adsorbent. Depositing the sorbent on the fiber filters (or bags) of the fiber filter unit 50 allows for longer contact between the gaseous effluent and the sorbent, and allows the sorbent to be collected for subsequent regeneration. can be done. The small particle size of the sorbent allows it to be channeled along the flow of the gaseous effluent much like dust is carried by the wind. During the period in which the adsorbent is entrained in the gaseous effluent stream, the adsorbent contacts contaminants moving in the gaseous effluent stream, thereby causing the contaminants to chemically react and bond with the adsorbent. become. Upon reaching the fiber filter unit 50, while the gaseous effluent continues to pass through the filters in the fiber filter unit 50, the combined adsorbent and contaminant particles are too large to pass through the filter. If the CZTS particles are 10 microns or less, the filter in the fiber filter unit 50 may be pre-coated with larger CZTS particles, activated carbon, talc, lime or other suitable material to prevent the smaller CZTS particles from passing through the filter. may need to. Alternatively, smaller micron size filters may be used in the fiber filter unit 50 .

非気体排出物用の他の用途では、CZTSは図20に示される処理槽67に導入されても良い。この構成では、CZTSは処理槽67に導入されて一定時間よく攪拌されるのが好ましく、その後、排出前に、非気体排出物(例えば廃水)にpH調整、凝集、及び濾過が加えられる。その後、処理槽67中のCZTSには、汚染物質をCZTSから除去する再生工程が加えられても良い。使用済みCZTSは、水銀をCZTSから濾過することにより、または真空蒸溜によって再生可能である。得られた汚染物質は、その後に他の産業で利用可能である。CZTSにより、非気体排出物内の硝酸塩及び窒化物レベルを低減可能であるという利点も得られる。 In other applications for non-gaseous emissions, the CZTS may be introduced into treatment vessel 67 shown in FIG. In this configuration, the CZTS is preferably introduced into the treatment vessel 67 and well agitated for a period of time, after which the non-gaseous effluent (eg, wastewater) undergoes pH adjustment, flocculation, and filtration prior to discharge. The CZTS in treatment bath 67 may then be subjected to a regeneration step to remove contaminants from the CZTS. Spent CZTS can be regenerated by filtering the mercury from the CZTS or by vacuum distillation. The resulting contaminants can then be used in other industries. CZTS also provides the advantage of being able to reduce nitrate and nitride levels in the non-gaseous effluent.

EPAによって定立された、2016年に施行される排水規制は、空気についてのものよりもはるかに厳しい。ナノグラム/リットル(ng/L)、マイクログラム/リットル(μg/L)、及び/またはグラム/Lの単位で挙げられた現行のEPA規制のいくつかを挙げると以下の通り。水銀119ng/l;砒素(As)8μg/l;セレン(Se)10μg/l;二酸化窒素(NO2)及び硝酸塩(NO3)0.13g/l。鉛(Pb)及びカドミウム(Cd)などの他の重金属も、EPA規制レベル案に含まれる。既存プラントの多くでは、許容可能な排出規制を超える汚染レベルの排水が滞水池及び/又は他の種類の何らかのスラッジ貯水槽に送られる。CZTSは、滞水池内で、本願明細書に開示される非気体排出物を処理するのと同じ方法で固体を処理可能である。重金属のイオン形態、スラッジ組成及び/又はpHに応じて、CZTSの滞水池中の接触時間は適切に調整可能である。十分なpH調整、凝集、及びその後の濾過により、通常の排出、廃棄及び/又は他産業での利用が可能となるが、これらのいずれも以前には不可能であったものである。 Effluent regulations set by the EPA and coming into effect in 2016 are much stricter than those for air. Some of the current EPA regulations listed in units of nanograms/liter (ng/L), micrograms/liter (μg/L), and/or grams/L are: Arsenic (As) 8 μg/l; Selenium (Se) 10 μg/l; Nitrogen dioxide (NO2) and nitrates (NO3) 0.13 g/l. Other heavy metals such as lead (Pb) and cadmium (Cd) are also included in the proposed EPA control levels. In many existing plants, wastewater with pollution levels exceeding acceptable discharge regulations is sent to a reservoir and/or some other type of sludge reservoir. A CZTS can treat solids in a water reservoir in the same way it treats non-gaseous effluents disclosed herein. Depending on the ionic form of the heavy metals, sludge composition and/or pH, the contact time in the CZTS reservoir can be adjusted appropriately. Sufficient pH adjustment, flocculation, and subsequent filtration allow for normal discharge, disposal, and/or other industrial uses, none of which were previously possible.

なお、本明細書に開示される吸着剤は、当業種で現在用いられる活性炭を含め、遊離炭素を何ら含まない。結果として、開示される方法の副産物として生成される金属硫化物のいずれも濾過されない。したがって、これらの副産物は、石こうウォールボード及びセメント用途において、工業的価値が高い。EPAの金属硫化物濾過試験は公知であり、これらの製品への使用は良く立証されている。 It should be noted that the sorbents disclosed herein do not contain any free carbon, including activated carbon currently used in the industry. As a result, none of the metal sulfides produced as a by-product of the disclosed method are filtered. These by-products are therefore of high industrial value in gypsum wallboard and cement applications. EPA's metal sulfide filtration tests are well known and well documented for use in these products.

活性炭は、いくつかの別構成では利用可能であるものの、これらの変形例で活性炭を利用するのが制限されるため、活性炭を排出物内に漏出させることはできない。例えば、一例では、活性炭は繊維フィルタユニット50のフィルタ中に埋め込まれる。この活性炭は、気体排出物の流れに自由に漏出することはない。別の形の活性炭の限定的な使用としては、活性炭で結晶形態のCZTSを被覆し、1.0ナノメートル以下の厚みの炭素薄膜を有するCZTSを製造することも可能である。これにより、極めて小さな水銀の金属蒸気粒子の捕捉が促進される。同様に、結晶状のCZTSをナノメートル状のゼオライト薄膜またはその他の被覆材で被覆し、特定用途のための特定の有害汚染物質を対象とすることも可能である。再言するが、この例での活性炭は、気体排出物の流れに自由に漏出することはない。図33に示される別の構成では、逆ベンチュリ型流動床装置は、CZTS吸着剤、CZTS合金吸着剤、及び/又は炭素系吸着剤用の一連の吸着剤リサイクルサブシステムとしての吸着剤を洗浄しリサイクルするための設備を備える。 Activated carbon is available in some alternative configurations, but these variations limit the use of activated carbon so that it cannot leak into the effluent. For example, in one example activated carbon is embedded in the filter of the fiber filter unit 50 . This activated carbon does not leak freely into the gaseous effluent stream. As another limited use of activated carbon, it is possible to coat CZTS in crystalline form with activated carbon to produce CZTS with a carbon film thickness of 1.0 nanometers or less. This facilitates the capture of very small mercury metal vapor particles. Similarly, crystalline CZTS can be coated with nanometric zeolite films or other coatings to target specific hazardous contaminants for specific applications. Again, the activated carbon in this example is not free to leak into the gaseous effluent stream. In another configuration shown in FIG. 33, an inverted venturi fluidized bed apparatus washes the adsorbent as a series of adsorbent recycling subsystems for CZTS adsorbents, CZTS alloy adsorbents, and/or carbon-based adsorbents. Equipped with facilities for recycling.

図21を参照して、排出物から公知の排出物制御システムによって除去された汚染物質の割合と、本願で開示された逆ベンチュリ装置および方法によって除去された汚染物質の割合とがグラフによって示される。EPAによって、現在、90%の汚染物質レベル78が気体排出物について定められる。既存の排出物制御システム79は、有害汚染物質の88%から90%を除去するのに有効である。しかし、EPAは数年にわたって必要な最低汚染物質除去割合を引き上げており、既存の排出物制御システムの多くがこの要件を満たすことができず、また多くの他の既存の排出物制御システムは、現行の技術の下で利用可能な最大除去能力において稼働する際に要件を満たすことができるのみである。 Referring to FIG. 21, a graph illustrates the percentage of contaminants removed from emissions by known emission control systems and the percentage of contaminants removed by the reverse venturi device and method disclosed herein. . The EPA currently mandates a 90% pollutant level 78 for gaseous emissions. Existing emission control systems 79 are effective in removing 88% to 90% of hazardous pollutants. However, the EPA has increased the required minimum pollutant removal rate over the years, and many existing emission control systems are unable to meet this requirement, and many other existing emission control systems are: Requirements can only be met when operating at the maximum removal capacity available under current technology.

さらに図21を参照すると、例示的排出物制御システム80は、本願明細書に開示される逆ベンチュリ装置、吸着剤及び/又は方法に基づく新たな排出物制御システム、又は本願明細書に開示される逆ベンチュリ装置、吸着剤及び/又は方法を含むことで変形及び補強された既存の排出物制御システムのいずれかであって良い。試験により、この例示的排出物制御システム80は、現行のEPA規制レベルを遙かに上回る有害汚染物質の少なくとも98%を除去することが可能であり、有効であることが確認されている。 Still referring to FIG. 21 , an exemplary emission control system 80 is a novel emission control system based on the reverse venturi device, sorbents and/or methods disclosed herein, or the emissions control system disclosed herein. It can be any existing emission control system modified and enhanced to include a reverse venturi device, sorbent and/or method. Testing has confirmed that this exemplary emission control system 80 is capable and effective in removing at least 98% of hazardous pollutants, well above current EPA regulatory levels.

図22及び図24に示される例示的な排出物制御方法では、汚染気体源150が、一つ以上のプレ流動床フィルタ151を介してシステムに導入され、流動床152、一つ以上のポスト流動床フィルタ153を通り、システム排出部154を経て、環境的に制御された形で気体排出物を煙突155を通して排出する。なお、汚染気体源150を最初に一つ以上のプレ流動床フィルタ151を通すことは必ずしも必要ではない。しかし、特定の用途に応じて、一つ以上のプレ流動床フィルタ151が必要となる場合もある。 22 and 24, a pollutant gas source 150 is introduced into the system through one or more pre-fluidized bed filters 151, a fluidized bed 152, one or more post-fluidized filters Through floor filter 153, system exhaust 154, and exhaust gas emissions through chimney 155 in an environmentally controlled manner. It should be noted that it is not necessary to first pass the contaminated gas source 150 through one or more pre-fluidized bed filters 151 . However, more than one pre-fluidized bed filter 151 may be required depending on the particular application.

流動床152は逆ベンチュリ形状を有し、具体的な長さLと径Dとの比が、最小2.9:1、最大9.8:1とされている。この比率は、汚染気体源150が、反応物質164などの特殊な吸着剤が充填された流動床152中により長く滞留するために最適化されたものである。反応物質164は、銅、亜鉛、錫、硫黄(CZTS)化合物及び/又はその合金からなる吸着剤である。流動床152の長さLの径Dに対する好ましい比率の例は、4.4:1であり、これは試行錯誤を通じて決定される。 The fluidized bed 152 has an inverted venturi geometry with a specific length L to diameter D ratio of 2.9:1 minimum and 9.8:1 maximum. This ratio is optimized for longer residence time of the pollutant gas source 150 in the fluidized bed 152 packed with the specialized adsorbent, such as the reactant 164 . Reactant 164 is an adsorbent comprising copper, zinc, tin, sulfur (CZTS) compounds and/or alloys thereof. An example of a preferred ratio of length L to diameter D of fluidized bed 152 is 4.4:1, which is determined through trial and error.

好ましくは、流動床152は、略円形の断面を有する。図24には示されないが、本願明細書に開示される一つ以上の各種バッフル及び/又は他の特定用途のフロー制限障害物を流動床152が備えても良い。流動床152は、略外側に延びる凸状端168および169を有し、反応物質164を通る乱流を最小限にしつつ、滞留時間の延長を促進する。汚染気体源150のフローが流入孔165で流動床152に流入する際、反応物質164との密接な接触が開始され、ランダムな非乱流166が生じる。ランダムな非乱流166は、略外側に延びる凸状端168および169により自らの側に逆流し、これにより非乱流166が出口孔167から流動床152を出る前の流動床152内での滞留時間が延長される。非乱流166を促進する反応物質164は、汚染気体源150のランダムな曲折流路を形成する。なお、流動床152の長さLは、凸状端168および169の長さを含まない。 Preferably, fluidized bed 152 has a generally circular cross-section. Although not shown in FIG. 24, fluidized bed 152 may include one or more of the various baffles and/or other application-specific flow restricting obstructions disclosed herein. Fluidized bed 152 has generally outwardly extending convex ends 168 and 169 to facilitate extended residence time while minimizing turbulence through reactant 164 . As the flow of pollutant gas source 150 enters fluidized bed 152 at inlet holes 165 , it begins to come into intimate contact with reactant 164 resulting in random, non-turbulent flow 166 . Random non-turbulent flow 166 is reversed on its own side by generally outwardly extending convex ends 168 and 169 , thereby causing unturbulent flow 166 to flow within fluidized bed 152 before exiting fluidized bed 152 through exit holes 167 . Extended residence time. The reactant 164 that promotes non-turbulent flow 166 forms a random tortuous flow path of the pollutant gas source 150 . Note that the length L of fluidized bed 152 does not include the length of convex ends 168 and 169 .

流動床152は、吸着剤洗浄ステーション156につながる側面流出孔170を有する。吸着剤洗浄ステーション156は、消耗した吸着剤157をシステムから除去して廃棄することが可能である。加えて、反応物質164により汚染気体源150から捕捉され、吸着剤洗浄ステーション156で反応物質164から分離された汚染物質158は廃棄及び/又はリサイクル可能である。吸着剤洗浄ステーション156は、洗浄された反応物質164を吸着剤戻りポート159を介して流動床152に戻す。大量再充填吸着剤容器168により、必要に応じて除去・消耗した吸着剤157と置き換えるための補充分の反応物質164が供給される。システム排出部154からは、排気用煙突155から環境的に制御された形で排出される気体排出物が得られる。捕捉された廃棄物160をさらに排出する機構を、追加吸着剤リサイクルサブシステム(図33)として設けても良い。 The fluidized bed 152 has side bleed holes 170 leading to the sorbent wash station 156 . A sorbent wash station 156 can remove spent sorbent 157 from the system for disposal. Additionally, the contaminants 158 captured from the contaminant gas source 150 by the reactants 164 and separated from the reactants 164 at the adsorbent wash station 156 can be disposed of and/or recycled. Adsorbent wash station 156 returns washed reactant 164 to fluidized bed 152 via adsorbent return port 159 . A bulk refill sorbent vessel 168 provides replenishment of reactant 164 to replace depleted sorbent 157 as needed. A system exhaust 154 provides gaseous effluent that is discharged in an environmentally controlled manner through an exhaust stack 155 . Additional sorbent recycling subsystems (FIG. 33) may be provided to further discharge trapped waste 160 .

図23及び図24に示される例示的な排出物制御方法では、汚染非気体源161が、一つ以上のプレ流動床フィルタ151を介してシステムに導入され、流動床152、一つ以上のポスト流動床フィルタ153を通り、システム排出部154を経て、環境的に制御された放出162によって非気体排出物が排出される。なお、汚染非気体源161を最初に一つ以上のプレ流動床フィルタ151を通すことは必ずしも必要ではない。しかし、特定の用途に応じて、一つ以上のプレ流動床フィルタ151が必要となる場合もある。 23 and 24, a contaminated non-gas source 161 is introduced into the system through one or more pre-fluidized bed filters 151, a fluidized bed 152, one or more post Non-gaseous effluents are discharged by environmentally controlled discharge 162 through fluidized bed filter 153 via system discharge 154 . Note that it is not necessary to first pass the contaminated non-gas source 161 through one or more pre-fluidized bed filters 151 . However, more than one pre-fluidized bed filter 151 may be required depending on the particular application.

流動床152は逆ベンチュリ形状を有し、具体的な長さLと径Dとの比が、最小2.9:1、最大9.8:1とされている。この比率は、汚染非気体源161が、反応物質164などの特殊な吸着剤が充填された流動床152中により長く滞留するために最適化されたものである。反応物質164は、銅、亜鉛、錫、硫黄(CZTS)化合物及び/又はその合金からなる吸着剤である。流動床152の長さLの径Dに対する好ましい比率の例は、4.4:1であり、これは試行錯誤を通じて決定される。 The fluidized bed 152 has an inverted venturi geometry with a specific length L to diameter D ratio of 2.9:1 minimum and 9.8:1 maximum. This ratio is optimized for longer residence time of the contaminated non-gas source 161 in the fluidized bed 152 packed with special adsorbents such as reactants 164 . Reactant 164 is an adsorbent comprising copper, zinc, tin, sulfur (CZTS) compounds and/or alloys thereof. An example of a preferred ratio of length L to diameter D of fluidized bed 152 is 4.4:1, which is determined through trial and error.

流動床152は、略外側に延びる凸状端168および169を有し、反応物質164を通る乱流を最小限にしつつ、滞留時間の延長を促進するのが好ましい。汚染非気体源161のフローが流入孔165で流動床152に流入する際、反応物質164との密接な接触が開始され、ランダムな非乱流166が生じる。ランダムな非乱流166は、略外側に延びる凸状端168および169により自らの側に逆流し、これにより出口孔167から流動床152を出る前の流動床152内での滞留時間が延長される。非乱流166を促進する反応物質164は、汚染非気体源161のランダムな曲折流路を形成する。なお、流動床152の長さLは、凸状端168および169の長さを含まない。 Fluidized bed 152 preferably has generally outwardly extending convex ends 168 and 169 to facilitate extended residence time while minimizing turbulence through reactant 164 . As the flow of contaminated non-gas source 161 enters fluidized bed 152 at inlet holes 165 , it begins to come into intimate contact with reactant 164 , resulting in random, non-turbulent flow 166 . The random, non-turbulent flow 166 is reversed on its own side by generally outwardly extending convex ends 168 and 169, thereby extending the residence time within the fluidized bed 152 before exiting the fluidized bed 152 through exit holes 167. be. A reactant 164 that promotes non-turbulent flow 166 forms a random tortuous flow path of the polluting non-gas source 161 . Note that the length L of fluidized bed 152 does not include the length of convex ends 168 and 169 .

好ましくは、流動床152は、略円形の断面を有する。図24には示されないが、本願明細書に開示される一つ以上の各種バッフル及び/又は特定用途のフロー制限障害物を流動床152が備えても良い。流動床152は、吸着剤洗浄ステーション156につながる側面流出孔170を有する。吸着剤洗浄ステーション156は、消耗した吸着剤157をシステムから除去して廃棄することが可能である。加えて、反応物質164により汚染非気体源161から捕捉され、吸着剤洗浄ステーション156で反応物質164から分離された汚染物質158は廃棄及び/又はリサイクル可能である。吸着剤洗浄ステーション156は、洗浄された反応物質164を吸着剤戻りポート159を介して流動床152に戻す。大量再充填吸着剤容器168により、必要に応じて除去・消耗した吸着剤157と置き換えるための補充分の反応物質164が供給される。システム排出部154からは、環境的に制御された放出162によって排出される非気体排出物が得られる。捕捉された廃棄物163の追加排出部も設けられる。 Preferably, fluidized bed 152 has a generally circular cross-section. Although not shown in FIG. 24, fluidized bed 152 may include one or more of the various baffles and/or application-specific flow-restricting obstructions disclosed herein. The fluidized bed 152 has side bleed holes 170 leading to the sorbent wash station 156 . A sorbent wash station 156 can remove spent sorbent 157 from the system for disposal. Additionally, contaminants 158 captured from contaminated non-gas source 161 by reactant 164 and separated from reactant 164 at adsorbent wash station 156 can be disposed of and/or recycled. Adsorbent wash station 156 returns washed reactant 164 to fluidized bed 152 via adsorbent return port 159 . A bulk refill sorbent vessel 168 provides replenishment of reactant 164 to replace depleted sorbent 157 as needed. System exhaust 154 provides non-gaseous emissions that are expelled by environmentally controlled release 162 . An additional discharge for trapped waste 163 is also provided.

図25は、気体排出物250を一つ以上のプレフィルタ251、流動床253、一つ以上のポストフィルタ255、システム排出部256を通過させ、最終的に排気煙突257から、及び/又は排出物廃棄プロセス262を通じて制御して排出された気体排出物として排出する例示的方法を示す。流動床253は、長手面290によって二等分される。流入孔P3および出口孔P4は、流動床253が長手面290と揃った際に気体排出物が流入し、排出されるように構成される。流動床253内部の障害物(図示せず)により、気体排出物が流入孔P3を通って流入し、出口孔P4を通って排出される際に特に適した、好適な曲折した流路が形成される。流入孔P3および出口孔P4は、流動床253の長手面290の上方に配置される。 FIG. 25 passes gaseous emissions 250 through one or more pre-filters 251, fluidized bed 253, one or more post-filters 255, system exhaust 256, and ultimately through exhaust stack 257 and/or the exhaust An exemplary method of venting as a controlled vented gaseous effluent through disposal process 262 is shown. Fluidized bed 253 is bisected by longitudinal surface 290 . Inlet P3 and outlet P4 are configured to allow gaseous effluent to enter and exit when fluidized bed 253 is aligned with longitudinal surface 290 . Obstructions (not shown) within the fluidized bed 253 form a preferred tortuous flow path that is particularly suitable for gaseous effluent entering through inlet hole P3 and exiting through outlet hole P4. be done. The inlet hole P3 and the outlet hole P4 are arranged above the longitudinal surface 290 of the fluidized bed 253 .

図25に示されるように、流動床253はトラック254上に搭載可能であり、回転軸252を中心として流動床253を傾斜させるように構成される。気体排出物が流動床253中で処理される際、流動床253の長手面290は、略水平である。吸着剤洗浄ステーション258は、流動床253の流出孔P5と連通し、吸着剤洗浄ステーション258において、吸着剤によって捕捉された汚染粒子が除去される。除去された汚染物質は、ステーション261によってリサイクルされ、または廃棄可能である。消耗した吸着剤は、ステーション259によって廃棄され、洗浄された吸着剤はリサイクルされて、吸着剤戻りポート260から戻りポートP6を通じて流動床253に戻される。 As shown in FIG. 25, fluidized bed 253 is mountable on track 254 and is configured to tilt fluidized bed 253 about axis of rotation 252 . As the gaseous effluent is processed in the fluidized bed 253, the longitudinal surface 290 of the fluidized bed 253 is generally horizontal. An adsorbent wash station 258 communicates with the outlet P5 of the fluidized bed 253 where contaminant particles captured by the adsorbent are removed. The removed contaminants can be recycled by station 261 or discarded. The spent adsorbent is discarded by station 259 and the washed adsorbent is recycled from adsorbent return port 260 back to fluidized bed 253 through return port P6.

図26には、汚染された非気体排出物295を、一つ以上のプレフィルタ251、流動床253、一つ以上のポストフィルタ255、システム排出部256を通過させ、最終的に環境的に制御された非気体排出273として、及び/又は排出物廃棄プロセス274を経由して排出する例示的方法が示される。流入孔P2および出口孔P1は、非気体排出物が流入し、排出されるように構成される。流動床253内部の障害物(図示せず)により、非気体排出物が流入孔P2および出口孔P1を通って導入される際に特に適した、好適な曲折した流路が形成される。流入孔P2および出口孔P1は、流動床253の長手面290によって二等分される(すなわち、流動床253の長手面290と揃って配置される)。 26, contaminated non-gaseous effluent 295 is passed through one or more pre-filters 251, fluidized bed 253, one or more post-filters 255, system exhaust 256, and finally an environmentally controlled Exemplary methods of exhausting as non-gaseous emissions 273 and/or via an emissions disposal process 274 are shown. The inlet P2 and outlet P1 are configured to allow non-gaseous effluent to enter and exit. Obstructions (not shown) within fluidized bed 253 provide a suitable tortuous flow path that is particularly suitable for introducing non-gaseous effluent through inlet P2 and outlet P1. The inlet hole P2 and the outlet hole P1 are bisected by a longitudinal surface 290 of the fluidized bed 253 (ie aligned with the longitudinal surface 290 of the fluidized bed 253).

非気体排出物が流動床253中で処理される際、流動床253の長手面290は、略垂直である。吸着剤洗浄ステーション258は、流動床253の流出孔P5と連通し、吸着剤洗浄ステーション258において、吸着剤によって捕捉された汚染粒子が除去される。除去された汚染物質は、ステーション261によってリサイクルされ、または廃棄可能である。消耗した吸着剤は、ステーション259によって廃棄され、洗浄された吸着剤はリサイクルされて、吸着剤戻りポート260から戻りポートP6を通じて流動床253に戻される。 When the non-gaseous effluent is processed in fluidized bed 253, longitudinal surface 290 of fluidized bed 253 is generally vertical. An adsorbent wash station 258 communicates with the outlet P5 of the fluidized bed 253 where contaminant particles captured by the adsorbent are removed. The removed contaminants can be recycled by station 261 or discarded. The spent adsorbent is discarded by station 259 and the washed adsorbent is recycled from adsorbent return port 260 back to fluidized bed 253 through return port P6.

図27には、開示される好適な反応性CZTS合金吸着剤341と、活性炭342およびゼオライト343を含むその他の吸着剤とを比較した表が示される。汚染物質367は、窒素368、リン369、重金属370、硫黄371、水銀372、およびセレン酸塩373を含む主要な種類が挙げられる。汚染物質367は、さらに気体排出物344、346、および348を非気体排出物345、347、および349と比較して表にした各吸着剤とともにリスト化される。 A table comparing the disclosed preferred reactive CZTS alloy sorbent 341 with other sorbents including activated carbon 342 and zeolite 343 is shown in FIG. Contaminants 367 include major classes including nitrogen 368, phosphorus 369, heavy metals 370, sulfur 371, mercury 372, and selenate 373. Contaminants 367 are further listed with each adsorbent tabulating gaseous emissions 344 , 346 , and 348 compared to non-gas emissions 345 , 347 , and 349 .

反応性CZTS合金吸着剤341は、気体排出物344及び/又は非気体排出物345中の汚染物質367の捕捉及び除去にあたって有効であることがテストによって確認される。これに対し、活性炭342は、気体排出物346及び/又は非気体排出物347中の汚染物質367の捕捉及び除去にあたって有効ではない。同様に、ゼオライト343は、気体排出物348及び/又は非気体排出物349中の汚染物質367の捕捉及び除去にあたって有効ではない。 Testing confirms that reactive CZTS alloy sorbent 341 is effective in capturing and removing contaminants 367 in gaseous effluent 344 and/or non-gaseous effluent 345 . In contrast, activated carbon 342 is not effective in capturing and removing contaminants 367 in gaseous effluent 346 and/or non-gaseous effluent 347 . Similarly, zeolite 343 is not effective in capturing and removing contaminants 367 in gaseous effluent 348 and/or non-gaseous effluent 349 .

図28に、本願開示の反応性CZTS合金吸着剤351及び腐食剤350、酸化第二鉄355、およびゼオライト356を含むその他の吸着剤を含む吸着剤の拡張リストが示される。反応性CZTS合金吸着剤351は、CZTS硫黄合金352、CZTSセレン酸塩合金353、および酸化第一鉄CZTS合金354を含む。CZTS合金吸着剤351は、下記汚染物群の全てと効果的に反応する。セレン酸塩357、完全イオン化硫黄358、完全イオン化窒素359、および完全イオン化リン360。反応性CZTS合金吸着剤351は、これら汚染物質を、気体および非気体排出物双方から捕捉し除去可能である。 FIG. 28 shows an expanded list of adsorbents including reactive CZTS alloy adsorbents 351 and other adsorbents including corrosive agents 350, ferric oxide 355, and zeolites 356 of the present disclosure. Reactive CZTS alloy adsorbents 351 include CZTS sulfur alloy 352, CZTS selenate alloy 353, and ferrous oxide CZTS alloy 354. CZTS alloy sorbent 351 effectively reacts with all of the following contaminant groups. selenate 357, fully ionized sulfur 358, fully ionized nitrogen 359, and fully ionized phosphorus 360. Reactive CZTS alloy sorbent 351 is capable of capturing and removing these contaminants from both gaseous and non-gaseous effluents.

これに対し、腐食剤350は、完全イオン化硫黄358に対してのみ効果的である。酸化第二鉄355は、セレン酸塩357に対してのみ効果的であり、完全窒素359および完全イオン化リン360とは非常に遅い反応特性を有(し、かつ非気体排出物のみに作用)する。ゼオライト356は、完全イオン化窒素359および完全イオン化リン360に対してのみ効果的である。したがって、腐食剤350、酸化第二鉄355、およびゼオライト356等の公知の吸着剤は、本明細書に開示される反応性CZTS合金吸着剤351の広範囲な特性と比べて、限定的な効果特性を有する。公知の吸着剤が一定レベルの有効性を持つ場合でも、これらは全て本明細書に開示される反応性CZTS合金吸着剤351の有効レベルよりも低い。 In contrast, corrosive agent 350 is effective only against fully ionized sulfur 358 . Ferric oxide 355 is effective only with selenate 357 and has very slow reaction properties (and acts only on non-gaseous emissions) with fully nitrogen 359 and fully ionized phosphorus 360. . Zeolite 356 is only effective against fully ionized nitrogen 359 and fully ionized phosphorus 360 . Thus, known adsorbents such as corrosives 350, ferric oxide 355, and zeolite 356 have limited effectiveness characteristics compared to the broad range of reactive CZTS alloy adsorbents 351 disclosed herein. have Even if known sorbents have a certain level of effectiveness, they are all below the effective level of the reactive CZTS alloy sorbent 351 disclosed herein.

図29において、表364は、窒素368、リン369、重金属370、硫黄371、水銀372、およびセレン酸塩373を含む汚染物質367を捕捉し除去する排出物制御システムに用いられた後に後処理される先行技術の吸着剤365の能力を示す。気体排出物374及び/又は非気体排出物375中の先行技術の吸着剤から汚染物質367を分離する能力は非常に低く、気体排出物374中の窒素368を除いて事実上存在しない。同様に、表364は、汚染物質367の分離後の先行技術の吸着剤366の再利用能力も、窒素368を含む気体排出物376を除いて事実上存在しないことを示す。 In FIG. 29, Table 364 shows post-treatment after use in an emissions control system that captures and removes contaminants 367 including nitrogen 368, phosphorus 369, heavy metals 370, sulfur 371, mercury 372, and selenate 373. 3 shows the ability of the prior art sorbent 365 to The ability to separate contaminants 367 from prior art sorbents in gaseous effluent 374 and/or non-gaseous effluent 375 is very low and virtually nonexistent except for nitrogen 368 in gaseous effluent 374 . Similarly, table 364 shows that the reusability of prior art adsorbent 366 after separation of contaminants 367 is also virtually non-existent, with the exception of gaseous effluent 376 containing nitrogen 368 .

図30において、表378は、窒素368、リン369、重金属370、硫黄371、水銀372、およびセレン酸塩373を含む汚染物質367を捕捉し除去する排出物制御システムに用いられた後に後処理される本明細書開示の反応性CZTS合金吸着剤339の能力を示す。気体排出物374及び/又は非気体排出物375中の汚染物質367を開示される反応性CZTS合金吸着剤339から分離できることは特に有利である。というのは、これは汚染物質367がより容易に廃棄またはリサイクル可能であることを意味し、また反応性CZTS合金吸着剤339が排出物制御システム(表378に示す)で再利用可能であるからである。具体的に、表378は、本明細書開示の反応性CZTS合金吸着剤340が気体排出物376および非気体排出物377中の汚染物質367から分離された後に再利用できることを示す。 In FIG. 30, Table 378 shows post-treatment after use in an emissions control system that captures and removes contaminants 367 including nitrogen 368, phosphorus 369, heavy metals 370, sulfur 371, mercury 372, and selenate 373. shows the ability of the reactive CZTS alloy sorbent 339 disclosed herein to It is particularly advantageous to be able to separate contaminants 367 in gaseous effluent 374 and/or non-gaseous effluent 375 from the disclosed reactive CZTS alloy sorbent 339 . Because this means that contaminants 367 can be more easily disposed of or recycled, and because reactive CZTS alloy sorbent 339 can be reused in emission control systems (shown in Table 378). is. Specifically, Table 378 shows that the reactive CZTS alloy sorbent 340 disclosed herein can be reused after being separated from contaminants 367 in gaseous effluent 376 and non-gaseous effluent 377 .

図31において、ブロック図により気体排出物250から汚染物質を除去するシステムおよび方法が示される。気体排出物250は、工程379においてモニターおよび分析され、気体排出物250中の汚染物質の種類およびレベルが判定される。モニタリングは、定期的な間隔で行われるシステマティックな断続的抜き取り検査、または連続的インラインモニタリングおよび分析であって良い。工程379によって判定された気体排出物250中に存在する汚染物質の種類及び/またはレベルに基づき、排出物のフローは、気体排出物250が適切なプレフィルタ381、382、383、及び/又は384にさらに導かれるように、プレフィルタ流入マニホルド380を通して送られる。適切なプレフィルタ381、382、383、及び/又は384は、図28に示される選択方法により選択される。 In FIG. 31, a block diagram illustrates a system and method for removing contaminants from gaseous exhaust 250. In FIG. The gaseous emissions 250 are monitored and analyzed at step 379 to determine the types and levels of contaminants in the gaseous emissions 250 . Monitoring can be systematic intermittent sampling at regular intervals, or continuous in-line monitoring and analysis. Based on the type and/or level of contaminants present in the gaseous effluent 250 as determined by step 379, the effluent flow may be directed to the appropriate prefilters 381, 382, 383, and/or 384 where the gaseous effluent 250 is filtered. through the pre-filter inlet manifold 380 so as to be further directed to . Appropriate pre-filters 381, 382, 383 and/or 384 are selected by the selection method shown in FIG.

図31に示されるプレフィルタには、図28に示される反応性CZTS合金吸着剤351が充填される。例えば、プレフィルタ381には図28に示される硫黄のCZTS合金352が充填される。プレフィルタ382には図28に示されるセレン酸塩のCZTS合金353が充填される。プレフィルタ383には図28に示される酸化第一鉄のCZTS合金354が充填される。プレフィルタ384にはCZTS合金吸着剤352、353及び/又は354の組み合わせが充填される。気体排出物250に含まれる具体的なレベル及び/又は種類の汚染物質を効果的に処理するよう組み合わされた、それぞれ異なる組み合わせのCZTS合金吸着剤352、353、及び/又は354が充填された追加のプレフィルタをプレフィルタ流入マニホルド380に追加しても良い。 The pre-filter shown in FIG. 31 is filled with reactive CZTS alloy adsorbent 351 shown in FIG. For example, the pre-filter 381 is filled with sulfur CZTS alloy 352 shown in FIG. The prefilter 382 is filled with selenate CZTS alloy 353 shown in FIG. The prefilter 383 is filled with ferrous oxide CZTS alloy 354 shown in FIG. Pre-filter 384 is filled with a combination of CZTS alloy adsorbents 352, 353 and/or 354. Additions filled with different combinations of CZTS alloy sorbents 352, 353, and/or 354, each combined to effectively treat specific levels and/or types of contaminants contained in gaseous effluent 250. of pre-filters may be added to pre-filter inlet manifold 380 .

汚染された気体排出物250が適切なプレフィルタに送られた後、プレフィルタ流出マニホルド385は、排出物を流動床253に送る。気体排出物250については、流動床253の筐体は、架台271と略平行な向きに配置される。汚染物質は工程258で吸着剤から分離され、吸着剤戻りポート260を通って流動床253に戻される。 After the contaminated gaseous effluent 250 is routed to the appropriate prefilters, prefilter effluent manifold 385 directs the effluent to fluidized bed 253 . For gaseous exhaust 250 , the enclosure of fluidized bed 253 is oriented substantially parallel to pedestal 271 . Contaminants are separated from the adsorbent in step 258 and returned to fluidized bed 253 through adsorbent return port 260 .

気体排出物250が流動床253を出た後、ポストフィルタモニタリング工程386により気体排出物250に残存する汚染物質の新たなレベル及び/又は種類が判定され、気体排出物250がポストフィルタ流入マニホルド387に導かれる。適切なポストフィルタ388、389、390、及び/又は391は、図28に示される選択方法により選択される。図31に示されるポストフィルタには、図28に示される反応性CZTS合金吸着剤351が充填される。例えば、ポストフィルタ388には図28に示される硫黄のCZTS合金352が充填される。ポストフィルタ389には図28に示されるセレン酸塩のCZTS合金353が充填される。ポストフィルタ390には図28に示される酸化第一鉄のCZTS合金354が充填される。ポストフィルタ391にはCZTS合金吸着剤352、353及び/又は354の組み合わせが充填される。ポストフィルタ流出マニホルド392は、気体排出物250を気体システム排出部256aに送る。気体システム排出部256aでは、気体排出物250の一部が制御された気体排出煙突257から排出され、気体排出物250の一部が適切な廃棄物処理工程262により排出される。 After the gas effluent 250 exits the fluidized bed 253 , a post-filter monitoring step 386 determines new levels and/or types of contaminants remaining in the gas effluent 250 and the gas effluent 250 is transferred to the post-filter inlet manifold 387 . led to. Appropriate post-filters 388, 389, 390 and/or 391 are selected by the selection method shown in FIG. The post filter shown in FIG. 31 is filled with reactive CZTS alloy adsorbent 351 shown in FIG. For example, post filter 388 is filled with sulfur CZTS alloy 352 shown in FIG. The post filter 389 is filled with selenate CZTS alloy 353 shown in FIG. The post filter 390 is filled with ferrous oxide CZTS alloy 354 shown in FIG. Post filter 391 is filled with a combination of CZTS alloy adsorbents 352, 353 and/or 354. Post-filter outlet manifold 392 directs gaseous exhaust 250 to gas system exhaust 256a. At the gas system discharge 256a, a portion of the gas effluent 250 is discharged through a controlled gas discharge chimney 257 and a portion of the gas effluent 250 is discharged through a suitable waste treatment process 262.

気体排出物250に含まれる具体的なレベル及び/又は種類の汚染物質を効果的に処理するよう組み合わされた、それぞれ異なる組み合わせのCZTS合金吸着剤352、353、及び/又は354が充填された追加のポストフィルタをポストフィルタ流入マニホルド387に追加しても良い。 Additions filled with different combinations of CZTS alloy sorbents 352, 353, and/or 354, each combined to effectively treat specific levels and/or types of contaminants contained in gaseous effluent 250. of post-filters may be added to post-filter inlet manifold 387 .

全てのプレフィルタ381、382、383、384およびポストフィルタ388、389、390、391には、吸着剤洗浄工程258および吸着剤戻りポート260を介して別々に送られる。工程258は、CZTS合金吸着剤351からの汚染物質を分離して、汚染物質をリサイクル及び/又は適切に回収可能として廃棄261する工程を含む。一切の消耗したCZTS合金吸着剤351は、廃棄工程259を通じて廃棄可能である。工程258後に、特定のCZTS合金吸着剤351を各具体的なプレフィルタ381、382、383、384及び/又はポストフィルタ388、389、390、391に置き換えても良い。吸着剤洗浄工程258から、およびプレフィルタ381、382、383、384及び/又はポストフィルタ388、389、390、391から吸着剤洗浄工程258に吸着剤を送るための具体的な経路図及び/又は回路図は示されない。 All pre-filters 381 , 382 , 383 , 384 and post-filters 388 , 389 , 390 , 391 are fed separately via sorbent wash step 258 and sorbent return port 260 . Step 258 includes separating the contaminants from the CZTS alloy sorbent 351 and recycling and/or appropriately recovering the contaminants for disposal 261 . Any spent CZTS alloy sorbent 351 can be disposed of via disposal step 259 . After step 258, the specific CZTS alloy adsorbent 351 may be replaced with each specific pre-filter 381, 382, 383, 384 and/or post-filter 388, 389, 390, 391. a specific routing diagram and/or for routing the adsorbent from the adsorbent wash step 258 and from the pre-filters 381, 382, 383, 384 and/or post-filters 388, 389, 390, 391 to the adsorbent wash step 258; A schematic is not shown.

図32において、ブロック図により非気体排出物295から汚染物質を除去するシステムおよび方法が示される。非気体排出物295は、工程379においてモニターおよび分析され、非気体排出物295中の汚染物質の種類およびレベルが判定される。モニタリングは、定期的な間隔で行われるシステマティックな断続的抜き取り検査、及び/又は連続的インラインモニタリングおよび分析であって良い。工程379によって判定された非気体排出物295中に存在する汚染物質の種類及び/またはレベルに基づき、排出物のフローは、非気体排出物295が適切なプレフィルタ381、382、383、及び/又は384にさらに導かれるように、プレフィルタ流入マニホルド380を通して送られる。適切なプレフィルタ381、382、383、及び/又は384は、図28に示される選択方法により選択される。 In FIG. 32, a block diagram illustrates a system and method for removing contaminants from non-gaseous emissions 295 . The non-gaseous effluent 295 is monitored and analyzed at step 379 to determine the types and levels of contaminants in the non-gaseous effluent 295 . Monitoring can be systematic intermittent sampling at regular intervals and/or continuous in-line monitoring and analysis. Based on the type and/or level of contaminants present in the non-gaseous effluent 295 as determined by step 379, the flow of effluent may be directed through the appropriate pre-filters 381, 382, 383, and/or the non-gaseous effluent 295. or through pre-filter inlet manifold 380 to be further directed to 384 . Appropriate pre-filters 381, 382, 383 and/or 384 are selected by the selection method shown in FIG.

図32に示されるプレフィルタには、図28に示される反応性CZTS合金吸着剤が充填される。例えば、プレフィルタ381には図28に示される硫黄のCZTS合金352が充填される。プレフィルタ382には図28に示されるセレン酸塩のCZTS合金353が充填される。プレフィルタ383には図28に示される酸化第一鉄のCZTS合金354が充填される。プレフィルタ384にはCZTS合金吸着剤352、353及び/又は354の組み合わせが充填される。非気体排出物295に含まれる具体的なレベル及び/又は種類の汚染物質を効果的に処理するよう組み合わされた、それぞれ異なる組み合わせのCZTS合金吸着剤352、353、及び/又は354が充填された追加のプレフィルタをプレフィルタ流入マニホルド380に追加しても良い。 The prefilter shown in FIG. 32 is filled with a reactive CZTS alloy adsorbent shown in FIG. For example, the pre-filter 381 is filled with sulfur CZTS alloy 352 shown in FIG. The prefilter 382 is filled with selenate CZTS alloy 353 shown in FIG. The prefilter 383 is filled with ferrous oxide CZTS alloy 354 shown in FIG. Pre-filter 384 is filled with a combination of CZTS alloy adsorbents 352, 353 and/or 354. Loaded with different combinations of CZTS alloy sorbents 352, 353, and/or 354, each combined to effectively treat specific levels and/or types of contaminants contained in non-gaseous effluent 295 Additional pre-filters may be added to pre-filter inlet manifold 380 .

汚染された非気体排出物295が適切なプレフィルタに送られた後、プレフィルタ流出マニホルド385は、排出物を流動床253に送る。非気体排出物295については、流動床253の筐体は、架台271と略垂直な向きに配置される。汚染物質は工程258で吸着剤から分離され、吸着剤戻りポート260を通って流動床253に戻される。 After the contaminated non-gaseous effluent 295 is routed to the appropriate prefilters, the prefilter effluent manifold 385 directs the effluent to the fluidized bed 253 . For non-gaseous effluent 295 , the enclosure of fluidized bed 253 is oriented substantially perpendicular to pedestal 271 . Contaminants are separated from the adsorbent in step 258 and returned to fluidized bed 253 through adsorbent return port 260 .

非気体排出物295が流動床253を出た後、ポストフィルタモニタリング工程386により非気体排出物295に残存する汚染物質の新たなレベル及び/又は種類が判定され、非気体排出物295がポストフィルタ流入マニホルド387を通って送られる。適切なポストフィルタ388、389、390、及び/又は391は、図28に示される選択方法により選択される。図32に示されるポストフィルタには、図28に示される反応性CZTS合金吸着剤351が充填される。例えば、ポストフィルタ388には図28に示される硫黄のCZTS合金352が充填される。ポストフィルタ389には図28に示されるセレン酸塩のCZTS合金353が充填される。ポストフィルタ390には図28に示される酸化第一鉄のCZTS合金354が充填される。ポストフィルタ391にはCZTS合金吸着剤352、353及び/又は354の組み合わせが充填される。ポストフィルタ流出マニホルド392は、非気体排出物295を非気体システム排出部256bに送る。非気体システム排出部256bでは、非気体排出物295の一部が環境的に制御された非気体排出273として排出され、非気体排出物295の一部が適切な廃棄物処理工程262により排出される。非気体排出物295に含まれる具体的なレベル及び/又は種類の汚染物質を効果的に処理するよう組み合わされた、それぞれ異なる組み合わせのCZTS合金吸着剤352、353、及び/又は354が充填された追加のポストフィルタをポストフィルタ流入マニホルド387に追加しても良い。 After the non-gaseous effluent 295 exits the fluidized bed 253, a post-filter monitoring step 386 determines the new level and/or type of contaminants remaining in the non-gaseous effluent 295, and the non-gaseous effluent 295 is post-filtered. It is sent through the inflow manifold 387 . Appropriate post-filters 388, 389, 390 and/or 391 are selected by the selection method shown in FIG. The post filter shown in FIG. 32 is filled with reactive CZTS alloy adsorbent 351 shown in FIG. For example, post filter 388 is filled with sulfur CZTS alloy 352 shown in FIG. The post filter 389 is filled with selenate CZTS alloy 353 shown in FIG. The post filter 390 is filled with ferrous oxide CZTS alloy 354 shown in FIG. A post filter 391 is filled with a combination of CZTS alloy adsorbents 352, 353 and/or 354. Post-filter effluent manifold 392 directs non-gaseous exhaust 295 to non-gaseous system exhaust 256b. At the non-gaseous system exhaust 256b, a portion of the non-gaseous effluent 295 is exhausted as an environmentally controlled non-gaseous exhaust 273, and a portion of the non-gaseous effluent 295 is exhausted by a suitable waste treatment process 262. be. Loaded with different combinations of CZTS alloy sorbents 352, 353, and/or 354, each combined to effectively treat specific levels and/or types of contaminants contained in non-gaseous effluent 295 Additional post-filters may be added to post-filter inlet manifold 387 .

全てのプレフィルタ381、382、383、384およびポストフィルタ388、389、390、391には、吸着剤洗浄工程258および吸着剤戻りポート260を介して別々に送られる。工程258は、CZTS合金吸着剤351からの汚染物質を分離して、汚染物質をリサイクル及び/又は適切に回収可能として廃棄261する工程を含む。一切の消耗したCZTS合金吸着剤351は、廃棄工程259を通じて廃棄可能である。工程258後に、特定のCZTS合金吸着剤351を各具体的なプレフィルタ381、382、383、384及び/又はポストフィルタ388、389、390、391に置き換えても良い。吸着剤洗浄工程258から、およびプレフィルタ388、389、390、391及び/又はポストフィルタ388、389、390、391から吸着剤洗浄工程258に吸着剤を送るための具体的な経路図及び/又は回路図は示されない。 All pre-filters 381 , 382 , 383 , 384 and post-filters 388 , 389 , 390 , 391 are fed separately via sorbent wash step 258 and sorbent return port 260 . Step 258 includes separating the contaminants from the CZTS alloy sorbent 351 and recycling and/or appropriately recovering the contaminants for disposal 261 . Any spent CZTS alloy sorbent 351 can be disposed of via disposal step 259 . After step 258, the specific CZTS alloy adsorbent 351 may be replaced with each specific pre-filter 381, 382, 383, 384 and/or post-filter 388, 389, 390, 391. a specific routing diagram and/or for routing adsorbent from the adsorbent wash step 258 and from the pre-filters 388, 389, 390, 391 and/or post-filters 388, 389, 390, 391 to the adsorbent wash step 258; A schematic is not shown.

図33には、例示的な排出物制御システムが示される。汚染された排出物は、流入孔165を介して流動床152に導入される。なお、特定の用途での必要性に応じて、排出物は最初に一つ以上のプレ流動床フィルタ151(図22及び図23)を通過しても良い。 An exemplary emissions control system is shown in FIG. Contaminated effluent is introduced into fluidized bed 152 via inlet 165 . Note that the effluent may first pass through one or more pre-fluidized bed filters 151 (FIGS. 22 and 23), depending on the needs of a particular application.

流動床152は逆ベンチュリ形状を有する筐体16を有し、その具体的な長さLと径Dとの比が、最小2.9:1、最大9.8:1の間とされている。この比率は、汚染された排出物が、一種以上の吸着剤を含む特殊な反応物質164が充填された流動床152中により長く滞留するために最適化されたものである。流動床152の長さLの径Dに対する好ましい比率の例は、4.4:1であり、これは試行錯誤を通じて決定される。特定の用途での必要性に応じて、一つ以上の例示的流動床152を直列または平行に連結しても良い。 The fluidized bed 152 has a housing 16 with an inverted venturi shape, with a specific length L to diameter D ratio between a minimum of 2.9:1 and a maximum of 9.8:1. . This ratio is optimized for longer residence of contaminated effluent in fluidized bed 152 packed with special reactants 164 containing one or more adsorbents. An example of a preferred ratio of length L to diameter D of fluidized bed 152 is 4.4:1, which is determined through trial and error. One or more exemplary fluidized beds 152 may be connected in series or in parallel, depending on the needs of a particular application.

好ましくは、流動床152は、略円形の断面を有する。図33には示されないが、本願明細書に開示される一つ以上の各種バッフル及び/又は特定用途のフロー制限障害物を流動床152が備えても良い。流動床152は、略外側に延びる凸状端168、169を有し、反応物質164を通る乱流を最小限にしつつ、滞留時間の延長を促進する。汚染された排出物のフローが流入孔165で流動床152に流入する際、反応物質164との密接な接触が開始され、ランダムな非乱流166が生じる。ランダムな非乱流166は、略外側に延びる凸状端168、169により自らの側に逆流し、これにより非乱流166が出口孔167から流動床152を出る前の流動床152内での滞留時間が延長される。非乱流166を促進する反応物質164は、汚染された排出物のランダムな曲折流路を形成する。なお、流動床152の長さLは、凸状端168、169の長さを含まない。 Preferably, fluidized bed 152 has a generally circular cross-section. Although not shown in FIG. 33, fluidized bed 152 may include one or more of the various baffles and/or application-specific flow-restricting obstructions disclosed herein. Fluidized bed 152 has generally outwardly extending convex ends 168 , 169 to facilitate extended residence time while minimizing turbulence through reactant 164 . As the contaminated effluent flow enters fluidized bed 152 at inlet holes 165 , it initiates intimate contact with reactant 164 and random, non-turbulent flow 166 occurs. Random non-turbulent flow 166 is reversed on its own side by generally outwardly extending convex ends 168 , 169 , thereby causing non-turbulent flow 166 to flow within fluidized bed 152 before exiting fluidized bed 152 through exit holes 167 . Extended residence time. Reactants 164 that promote non-turbulent flow 166 create a random tortuous flow path of contaminated effluent. Note that the length L of the fluidized bed 152 does not include the length of the convex ends 168,169.

流動床152は、動作パラメータについてのデータ、状態およびフィードバックを提供する少なくとも一つのモニタリングセンサステーション421(すなわち、第一モニタリングセンサ)を備える。モニタリングセンサステーション421は、排出フローレベル、圧力、速度、温度、及びその他多くの排出物制御システムに関する関連パラメータを監視するよう構成される。フィードバック情報に基づき、この装置によりいくつかの自動調整が行われるが、他のプロセス及び/又はシステムパラメータは手動調整を要する可能性がある。モニタリングセンサステーション421は、流動床152内部の吸着剤の効率についての情報を提供し、いつ吸着剤を洗浄し、及び/又は再生するかの判断を補助する。 Fluidized bed 152 includes at least one monitoring sensor station 421 (ie, first monitoring sensor) that provides data, status and feedback on operating parameters. Monitoring sensor station 421 is configured to monitor exhaust flow levels, pressure, velocity, temperature, and many other relevant parameters for the emissions control system. While some automatic adjustments are made by the device based on feedback information, other process and/or system parameters may require manual adjustments. Monitoring sensor station 421 provides information about the efficiency of the adsorbent within fluidized bed 152 and assists in determining when to wash and/or regenerate the adsorbent.

本願開示の例示的実施形態において、流動床152は、それぞれ吸着剤リサイクルサブシステム400、401、402につながる少なくとも一つの側面流出孔403、409、415を有する。図33に示される吸着剤リサイクルサブシステム400、401、402は流動床152の外部に配置されるが、これに代えて流動床152の内部に設置されても良い。 In an exemplary embodiment of the present disclosure, fluidized bed 152 has at least one side bleed hole 403, 409, 415 leading to adsorbent recycling subsystems 400, 401, 402, respectively. Although the adsorbent recycling subsystems 400 , 401 , 402 shown in FIG. 33 are located outside the fluidized bed 152 , they may alternatively be located inside the fluidized bed 152 .

流動床152は、動作パラメータについてのデータ、状態およびフィードバックを提供する少なくとも一つのクローズドループ吸着剤出口ポートモニタリングセンサステーション422及び少なくとも一つのクローズドループ吸着剤戻りポートモニタリングセンサステーション423を備える。モニタリングセンサステーション422は、排出フローレベル、圧力、速度、温度、及びその他多くの排出物制御システムに関する関連パラメータを監視するよう構成される。フィードバック情報に基づき、プログラマブルな装置によりいくつかの自動調整が行われるが、他のプロセス及び/又はシステムパラメータは手動調整を要する可能性がある。モニタリングセンサ423は、吸着剤が出口孔403、409、または415の一つを通過する際、およびサブシステム400、401、または402に流入する際、吸着剤の状態を識別する。モニタリングセンサステーション423は、排出フローレベル、圧力、速度、温度、及びその他多くの排出物制御システムに関する関連パラメータを監視するよう構成される。 Fluidized bed 152 includes at least one closed loop adsorbent outlet port monitoring sensor station 422 and at least one closed loop adsorbent return port monitoring sensor station 423 that provides data, status and feedback on operating parameters. Monitoring sensor station 422 is configured to monitor exhaust flow levels, pressure, velocity, temperature, and many other relevant parameters for the emissions control system. While some automatic adjustments are made by the programmable device based on the feedback information, other process and/or system parameters may require manual adjustments. Monitoring sensor 423 identifies the state of the adsorbent as it passes through one of exit holes 403 , 409 or 415 and as it enters subsystem 400 , 401 or 402 . Monitoring sensor station 423 is configured to monitor exhaust flow levels, pressure, velocity, temperature, and many other relevant parameters for the emissions control system.

フィードバック情報に基づき、プログラマブルな装置によりいくつかの自動調整が行われるが、他のプロセス及び/又はシステムパラメータは手動調整を要する可能性がある。モニタリングセンサ423は、洗浄及び/又は再生後に吸着剤が戻りポート407、414、または420、またはおよびサブシステム400、401、または402の一つを通過する際、吸着剤の状態を識別する。モニタリングセンサステーション424(すなわち第二モニタリングセンサ)は、排出フローレベル、圧力、速度、温度、及びその他多くの排出物制御システムに関する関連パラメータを監視するよう構成される。フィードバック情報に基づき、プログラマブルな装置によりいくつかの自動調整が行われるが、他のプロセス及び/又はシステムパラメータは手動調整を要する可能性がある。モニタリングセンサ424は、洗浄及び/又は再生工程が行われるとき、吸着剤がサブシステム400、401、または402内の各ステーション404、410、または416で処理される際、吸着剤の状態及び最終的な体積を監視する。モニタリングセンサ421、422、423、424は、互いに協働して処理条件及び/又はパラメータ調整を行い、排出物制御システム内の各ステーションでの一貫性及び最適な吸着剤の効率を達成・維持する。サブシステム400、401、402内の吸着剤を監視することで、各ステーション408、413、および419が、いつ、およびどの程度の量の補充吸着剤を必要とするかが判定される。 While some automatic adjustments are made by the programmable device based on the feedback information, other process and/or system parameters may require manual adjustments. Monitoring sensor 423 identifies the state of the adsorbent as it passes through return port 407, 414 or 420 or one of subsystems 400, 401 or 402 after cleaning and/or regeneration. A monitoring sensor station 424 (ie, a second monitoring sensor) is configured to monitor exhaust flow level, pressure, velocity, temperature, and many other relevant parameters for the emissions control system. While some automatic adjustments are made by the programmable device based on the feedback information, other process and/or system parameters may require manual adjustments. Monitoring sensors 424 monitor the state and final state of the adsorbent as it is processed at each station 404, 410, or 416 within subsystems 400, 401, or 402 when cleaning and/or regeneration steps are performed. monitor the volume. Monitoring sensors 421, 422, 423, 424 cooperate with each other to make process conditions and/or parameter adjustments to achieve and maintain consistency and optimal sorbent efficiency at each station in the emissions control system. . Monitoring the sorbent within subsystems 400, 401, 402 determines when and in what amount each station 408, 413, and 419 needs replenishment of sorbent.

別の例示的実施形態(図示略)においては、洗浄及び/又は再生サブシステムが流動床152内部に設置・構成される。この構成では、モニタリングセンサ421、422、423、424および吸着剤リサイクルサブシステム400、401、402の機能は、流動床152の内部で発揮される。 In another exemplary embodiment (not shown), a cleaning and/or regeneration subsystem is installed and configured within fluidized bed 152 . In this configuration, the functions of monitoring sensors 421 , 422 , 423 , 424 and adsorbent recycling subsystems 400 , 401 , 402 are performed inside fluidized bed 152 .

図33において、流動床152にCTZS吸着剤からなる反応物質164が充填されると、吸着剤リサイクルサブシステム400を用いて、CTZS吸着剤の最適動作状態を維持する。吸着剤排出ポート403を通じて、吸着剤は吸着剤リサイクルステーション404内に移動可能である。サブシステム400内のこの吸着剤リサイクルステーション404は、洗浄及び再生プロセスの一部としてCZTS吸着剤から汚染物質を分離する一種以上の化学試薬を含む。限定的ではない例として、吸着剤リサイクルステーション404内で用いられるこの化学試薬は、脂肪族アルコールの群から選択されても良い。消耗及び/又は損耗したCZTS吸着剤は、吸着剤廃棄ステーション405を通じて廃棄可能である。排出物から除去された排出物汚染物質は、汚染物質廃棄ポート406を通じて各種産業で用いられるようリサイクル可能である。新たな/フレッシュな吸着剤の容器などの大量再充填ステーション408により、排出物から汚染物質を除去する間に除去及び/又は失われた吸着剤と置き換えるためのCZTS吸着剤の補充分が供給される。CZTS吸着剤戻りポート407において、流動床152に戻るクローズドループが完結する。 In FIG. 33, once the fluidized bed 152 is loaded with the CTZS adsorbent reactant 164, the adsorbent recycling subsystem 400 is used to maintain the CTZS adsorbent in optimum operating conditions. Through sorbent discharge port 403 sorbent can be moved into sorbent recycling station 404 . This adsorbent recycling station 404 within subsystem 400 contains one or more chemical reagents that separate contaminants from the CZTS adsorbent as part of the cleaning and regeneration process. As a non-limiting example, the chemical reagents used within the sorbent recycling station 404 may be selected from the group of fatty alcohols. Spent and/or depleted CZTS sorbent can be disposed of through sorbent disposal station 405 . Effluent contaminants removed from the effluent can be recycled for use in various industries through pollutant waste port 406 . A bulk refill station 408, such as a container of fresh/fresh sorbent, provides replenishment of CZTS sorbent to replace sorbent removed and/or lost during the removal of contaminants from the effluent. be. The closed loop back to fluidized bed 152 is completed at CZTS adsorbent return port 407 .

流動床152にCTZS合金吸着剤からなる反応物質164が充填されると、吸着剤リサイクルサブシステム401により、CTZS合金吸着剤の最適動作状態が維持される。吸着剤排出ポート409を通じて、吸着剤は吸着剤リサイクルステーション410内に移動可能である。サブシステム401内のこの吸着剤リサイクルステーション410は、洗浄及び再生プロセスの一部としてCZTS合金吸着剤から汚染物質を分離する一種以上の化学試薬を含む。限定的ではない例として、吸着剤リサイクルステーション410内で用いられるこの化学試薬は、脂肪族アルコールの群から選択されても良い。消耗及び/又は損耗したCZTS合金吸着剤は、ステーション411を通じて廃棄可能である。排出物から除去された排出物汚染物質は、汚染物質廃棄ポート412を通じて各種産業で用いられるようリサイクル可能である。大量再充填ステーション413により、排出物から汚染物質を除去する間に除去及び/又は失われた吸着剤と置き換えるためのCZTS合金吸着剤の補充分が供給される。CZTS合金吸着剤戻りポート414において、流動床152に戻るクローズドループが完結する。 Once the fluidized bed 152 is loaded with reactants 164 comprising CTZS alloy adsorbents, the adsorbent recycling subsystem 401 maintains the CTZS alloy adsorbents in optimum operating conditions. Through sorbent discharge port 409 sorbent can be moved into sorbent recycling station 410 . This adsorbent recycling station 410 within subsystem 401 contains one or more chemical reagents that separate contaminants from the CZTS alloy adsorbent as part of the cleaning and regeneration process. As a non-limiting example, the chemical reagents used within the sorbent recycling station 410 may be selected from the group of fatty alcohols. Consumed and/or worn CZTS alloy sorbent can be discarded through station 411 . Effluent contaminants removed from the effluent can be recycled for use in various industries through pollutant waste port 412 . A bulk refill station 413 provides a replenishment of CZTS alloy sorbent to replace sorbent removed and/or lost during the removal of contaminants from the effluent. The closed loop back to fluidized bed 152 is completed at CZTS alloy adsorbent return port 414 .

流動床152に炭素系吸着剤からなる反応物質164が充填されると、吸着剤リサイクルサブシステム402により、炭素系吸着剤の最適動作状態が維持される。吸着剤排出ポート415を通じて、吸着剤は吸着剤リサイクルステーション416内に移動可能である。サブシステム402内のこの吸着剤リサイクルステーション416は、洗浄及び再生プロセスの一部として炭素系吸着剤から汚染物質を分離する一種以上の化学試薬を含む。限定的ではない例として、吸着剤リサイクルステーション416内で用いられるこの化学試薬は、メチルエチルケトン、塩化メチレン及び/又はメタノールなどの溶媒であっても良い。消耗及び/又は損耗した炭素系吸着剤は、吸着剤廃棄ステーション417を通じて廃棄可能である。排出物から除去された排出物汚染物質は、汚染物質廃棄ポート418を通じて各種産業で用いられるようリサイクル可能である。大量再充填ステーション419により、排出物から汚染物質を除去する間に除去及び/又は失われた吸着剤と置き換えるための炭素系吸着剤の補充分が供給される。炭素系吸着剤戻りポート420において、流動床152に戻るクローズドループが完結する。 Once the fluidized bed 152 is loaded with the carbon-based adsorbent reactant 164, the adsorbent recycling subsystem 402 maintains the carbon-based adsorbent in optimum operating conditions. Through sorbent discharge port 415 sorbent can be moved into sorbent recycling station 416 . This adsorbent recycling station 416 within subsystem 402 contains one or more chemical reagents that separate contaminants from carbon-based adsorbents as part of the cleaning and regeneration process. By way of non-limiting example, the chemical reagents used within the sorbent recycling station 416 may be solvents such as methyl ethyl ketone, methylene chloride and/or methanol. Consumed and/or depleted carbon-based sorbent can be disposed of through sorbent disposal station 417 . Effluent contaminants removed from the effluent can be recycled for use in various industries through pollutant waste port 418 . A bulk refill station 419 provides a replenishment of carbon-based sorbent to replace sorbent removed and/or lost during the removal of contaminants from the effluent. A carbonaceous adsorbent return port 420 completes the closed loop back to the fluidized bed 152 .

本願開示の一つの例示的実施形態において、かつ図33に示されるように、流動床152は、一種以上の吸着剤用に構成される一つ以上の吸着剤リサイクルサブシステム400、401、402を有する単一のユニットであって良い。別の例示的実施形態(図示略)によれば、複数の流動床152を互いに直列に構成し、各流動床152が一つ以上の吸着剤リサイクルサブシステム400、401、402用に構成される。別の例示的実施形態(図示略)によれば、複数の流動床152を互いに平行に構成し、各流動床152が一つ以上の吸着剤リサイクルサブシステム400、401、402用に構成される。 In one exemplary embodiment of the present disclosure, and as shown in FIG. 33, fluidized bed 152 includes one or more adsorbent recycling subsystems 400, 401, 402 configured for one or more adsorbents. may be a single unit with According to another exemplary embodiment (not shown), multiple fluidized beds 152 are configured in series with each other, each fluidized bed 152 configured for one or more adsorbent recycling subsystems 400, 401, 402. . According to another exemplary embodiment (not shown), multiple fluidized beds 152 are configured parallel to each other, each fluidized bed 152 configured for one or more adsorbent recycling subsystems 400, 401, 402. .

モニタリングセンサ421、422、423、424は、排出物制御システムに適用可能な測定装置の網羅的でない例のいくつかにすぎない。当業者であれば、図示された実施形態には示されていない他の多くの排出物制御システムのステーションに配置される数多くの別の種類のモニタリングセンサがあっても良いことを理解するであろう。気体状の汚染された排出物に用いられる具体的なモニタリングセンサは、非気体状の汚染された排出物に用いられる具体的なモニタリングセンサとは異なっても良い。同様に、ある種類の汚染物質に必要とされるモニタリングセンサは、別の汚染物質に必要とされるモニタリングセンサとは異なっても良い。 Monitoring sensors 421, 422, 423, 424 are but a few non-exhaustive examples of measuring devices applicable to emission control systems. Those skilled in the art will appreciate that there may be many other types of monitoring sensors located at many other emission control system stations not shown in the illustrated embodiment. deaf. The specific monitoring sensors used for gaseous contaminated effluents may differ from the specific monitoring sensors used for non-gaseous contaminated effluents. Similarly, the monitoring sensors required for one type of contaminant may be different than the monitoring sensors required for another contaminant.

本願開示の別の側面において、排出物から汚染物質を除去するための排出物制御方法が開示される。図33に示されるこの方法は、排出物に含まれる汚染物質と化学的に結合する一種以上の吸着剤を含む逆ベンチュリ型流動床装置152を含む処理システムに排出物を送り、汚染物質が吸着剤に結合した後、この排出物を逆ベンチュリ型流動床装置152から離れる方向に送る工程を含む。この方法によれば、吸着剤は、銅、亜鉛、錫、硫黄(CZTS)吸着剤、銅、亜鉛、錫、硫黄(CZTS)合金吸着剤、及び炭素系吸着剤を含む材料の群から選択される。この方法は、一つ以上の洗浄及び再生用の吸着剤リサイクルサブシステム400、401、402を通して吸着剤を送る工程も含む。この工程は消耗及び損耗した吸着剤を吸着剤リサイクルサブシステム400、401、402を通して送られた吸着剤から分離し、消耗及び損耗した吸着剤を廃棄し、吸着剤リサイクルサブシステム400、401、402を通して送られた吸着剤から汚染物質を分離し、この汚染物質を廃棄またはリサイクルし、リサイクルされた吸着剤を逆ベンチュリ型流動床装置152に戻す工程を含む。この方法は、新たな吸着剤を逆ベンチュリ型流動床装置152に送って、消耗及び損耗した吸着剤と置き換える工程を備えても良い。 In another aspect of the present disclosure, an emission control method for removing pollutants from emissions is disclosed. This method, illustrated in FIG. 33, sends the effluent to a treatment system that includes an inverted venturi fluidized bed apparatus 152 containing one or more adsorbents that chemically bind contaminants contained in the effluent, where the contaminants are adsorbed. After binding to the agent, the step of directing the effluent away from the inverted venturi fluid bed device 152 is included. According to this method, the adsorbent is selected from a group of materials including copper, zinc, tin, sulfur (CZTS) adsorbents, copper, zinc, tin, sulfur (CZTS) alloy adsorbents, and carbon-based adsorbents. be. The method also includes routing the adsorbent through one or more of the adsorbent recycling subsystems 400, 401, 402 for washing and regeneration. This process separates the spent and depleted adsorbent from the adsorbents sent through the adsorbent recycling subsystems 400, 401, 402, discards the depleted and depleted adsorbents, and recycles the adsorbent recycling subsystems 400, 401, 402. separating the contaminants from the adsorbent passed through, discarding or recycling the contaminants, and returning the recycled adsorbent to the reverse venturi fluidized bed apparatus 152 . The method may include sending fresh adsorbent to the reverse venturi fluidized bed apparatus 152 to replace depleted and worn adsorbent.

逆ベンチュリ型流動床装置152が複数の吸着剤リサイクルサブシステム400、401、402を備える実施形態においては、この方法はさらに、逆ベンチュリ型流動床装置152内に互いに異なる吸着剤を保持し、一つ以上のモニタリングセンサ421、422、423、424により逆ベンチュリ型流動床装置の少なくとも一種のプロセスパラメータを検出し、モニタリングセンサ421、422、423、424によって検出される少なくとも一種のプロセスパラメータに基づき一種以上の異なる吸着剤に排出物を送り、異なる吸着剤を、特定の種類の吸着剤処理専用の異なる吸着剤リサイクルサブシステム400、401、402に送る工程を含んでもよい。例えば、図示された実施形態では、銅、亜鉛、錫、硫黄(CZTS)吸着剤は、第一吸着剤リサイクルサブシステム400を通って送られ、銅、亜鉛、錫、硫黄(CZTS)合金吸着剤は第二吸着剤リサイクルサブシステム401を通って送られ、炭素系吸着剤は第三吸着剤リサイクルサブシステム402を通って送られる。 In embodiments in which the reverse venturi fluidized bed apparatus 152 includes multiple adsorbent recycling subsystems 400, 401, 402, the method further includes retaining different adsorbents within the reverse venturi fluidized bed apparatus 152, One or more monitoring sensors 421, 422, 423, 424 detect at least one process parameter of the reverse venturi fluidized bed apparatus, and based on the at least one process parameter detected by the monitoring sensors 421, 422, 423, 424, one Directing the effluent to these different sorbents may include routing the different sorbents to different sorbent recycling subsystems 400, 401, 402 dedicated to processing specific types of sorbents. For example, in the illustrated embodiment, a copper, zinc, tin, sulfur (CZTS) sorbent is sent through the first sorbent recycling subsystem 400 to produce a copper, zinc, tin, sulfur (CZTS) alloy sorbent. is sent through the second adsorbent recycling subsystem 401 and the carbonaceous adsorbent is sent through the third adsorbent recycling subsystem 402 .

なお、この方法での工程は特定の順番で記載され図示されるものの、これらの工程は、工程の順序が別の形で記載される場合を除き、本願開示事項の範囲から逸脱しない範囲で異なる順序で実施されても良い。同様に、本願明細書に記載され図示される方法は、本願開示事項の範囲から逸脱しない範囲で、上述の工程全てを含むことなく、または記載されていない中間工程を追加して実施可能である。 It should be noted that although steps in the method are described and illustrated in a particular order, these steps may vary without departing from the scope of the present disclosure, unless the order of the steps is otherwise stated. They may be performed in order. Similarly, the methods described and illustrated herein can be practiced without all of the above steps, or with additional intermediate steps not described, without departing from the scope of this disclosure. .

本願開示については、上記開示事項に照らし、数多くの変形例が可能であり、添付請求項の範囲内で具体的に記載されるのとは別の形で実施可能である。これらの先行記載は、発明性のある新規性(inventive novelty)が有用である任意の組み合わせをカバーするものと解釈されるべきである。装置クレーム中の「前記(the)」という単語の使用は、請求項の範囲内に含まれることを意図する積極的記載である先行的基礎を指し示すが、この「前記(the)」という単語は、請求項の範囲に含まれることを意図しない用語に前置される。 The present disclosure is capable of many modifications in light of the above disclosure and can be practiced otherwise than as specifically described within the scope of the appended claims. These preceding statements should be construed to cover any combination in which the inventive novelty would be useful. Use of the word "the" in an apparatus claim indicates an antecedent basis that is positively recited and intended to be included within the scope of the claim, but the word "the" , precede terms that are not intended to be included in the claims.

Claims (20)

排出物から汚染物質を除去する流動床装置を備える排出物制御システムであって、
逆ベンチュリ形状を有し、前記排出物が所定の入口流速で流入する入口部と、前記排出物を所定の出口流速で排出する出口部と、前記入口部と前記出口部との間に配置され前記排出物中の前記汚染物質を捕捉する拡径部とを備える筐体を備え、
前記筐体の前記入口部、前記出口部、および前記拡径部は、互いに流体を介して連通し、
反応物質塊が前記筐体の前記拡径部内に配置され、前記反応物質塊は、分子式CuZnSnSを有する銅、亜鉛、錫、硫黄(CZTS)、CZTS合金、又はそれらの組み合わせを含む少なくとも一種の吸着剤を有し、
前記反応物質塊は、前記排出物と接触するよう配置される反応外表面を有し、
前記筐体と流体を介して連通して配置され、前記筐体から吸着剤排出ポートを介して吸着剤を受け取り、清浄な吸着剤を吸着剤戻りポートを介して前記筐体に戻し、前記少なくとも一種の吸着剤から前記汚染物質を分離するための化学試薬を含み、前記化学試薬は脂肪族アルコールである、少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムを備えることを特徴とする排出物制御システム。
An effluent control system comprising a fluidized bed device for removing contaminants from effluent, comprising:
an inlet portion having an inverted venturi shape, into which the discharged matter flows in at a predetermined inlet flow velocity; an outlet portion, through which the discharged matter is discharged at a predetermined outlet flow speed; an enlarged diameter portion that captures the contaminants in the effluent;
the inlet portion, the outlet portion, and the enlarged diameter portion of the housing are in fluid communication with each other;
A reactant mass is disposed within the enlarged diameter portion of the housing, the reactant mass comprising at least copper, zinc, tin, sulfur ( CZTS ) having the molecular formula Cu2ZnSnS4 , CZTS alloys, or combinations thereof. having a kind of adsorbent,
the reactant mass has a reactive outer surface positioned in contact with the effluent;
positioned in fluid communication with the housing for receiving sorbent from the housing via a sorbent exhaust port, returning clean sorbent to the housing via a sorbent return port, and at least An emissions control system comprising at least one sorbent recycling subsystem including a chemical reagent for separating said contaminant from a sorbent, said chemical reagent being an aliphatic alcohol.
請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記流動床装置の前記筐体は、恒久的に現場に設置されることを特徴とする排出物制御システム。 2. The emission control system of claim 1, wherein the enclosure of the fluidized bed apparatus is permanently installed on-site. 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記流動床装置の前記筐体は、搬送可能であることを特徴とする排出物制御システム。 2. The effluent control system of claim 1, wherein said enclosure of said fluidized bed apparatus is transportable. 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記流動床装置の前記筐体は、前記流動床装置が気体排出物用に構成される場合には、略水平に向いた長手面を備えることを特徴とする排出物制御システム。 2. The emissions control system of claim 1, wherein the housing of the fluidized bed apparatus comprises a longitudinal surface oriented generally horizontally when the fluidized bed apparatus is configured for gaseous emissions. Emission control system characterized by: 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記流動床装置の前記筐体は、前記流
動床装置が非気体排出物用に構成される場合には、略垂直に向いた長手面を備えることを特徴とする排出物制御システム。
2. The emissions control system of claim 1, wherein the housing of the fluidized bed apparatus comprises a substantially vertically oriented longitudinal surface when the fluidized bed apparatus is configured for non-gaseous emissions. An emission control system characterized by:
請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムは、前記流動床装置の前記筐体の外部にあることを特徴とする排出物制御システム。 2. The effluent control system of claim 1, wherein said at least one sorbent recycling subsystem is external to said housing of said fluidized bed apparatus. 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムは、前記流動床装置の前記筐体の内部にあることを特徴とする排出物制御システム。 2. The effluent control system of claim 1, wherein said at least one sorbent recycling subsystem is internal to said housing of said fluidized bed apparatus. 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムは、クローズドループ構造を有することを特徴とする排出物制御システム。 2. The emission control system of claim 1, wherein said at least one sorbent recycling subsystem has a closed loop configuration. 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムは、消耗し損耗した吸着剤を分離して廃棄する吸着剤廃棄ステーションを有することを特徴とする排出物制御システム。 2. The emissions control system of claim 1, wherein said at least one sorbent recycling subsystem includes a sorbent disposal station for separating and discarding exhausted and depleted sorbent. . 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムは、前記排出物から分離された前記汚染物質を排出してリサイクルまたは廃棄する汚染物質廃棄ポートを有することを特徴とする排出物制御システム。 2. The effluent control system of claim 1, wherein said at least one sorbent recycling subsystem includes a contaminant waste port for discharging said contaminants separated from said effluent for recycling or disposal. and emission control systems. 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムは、前記吸着剤戻りポートに新たな吸着剤を供給して消耗し損耗した吸着剤と置き換える大量再充填ステーションを有することを特徴とする排出物制御システム。 2. The emissions control system of claim 1, wherein said at least one sorbent recycling subsystem comprises a bulk refill station supplying fresh sorbent to said sorbent return port to replace depleted and worn sorbent. an emission control system, comprising: 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムは、前記CZTSを処理するよう構成されることを特徴とする排出物制御システム。 2. The emission control system of claim 1, wherein said at least one sorbent recycling subsystem is configured to process said CZTS. 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムは、前記CZTS合金を処理するよう構成されることを特徴とする排出物制御システム。 2. The emission control system of claim 1, wherein the at least one sorbent recycling subsystem is configured to process the CZTS alloy. 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記筐体の前記拡径部が、少なくとも1つの炭素系吸着剤をさらに含み、前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムは、前記少なくとも1つの炭素系吸着剤を処理するよう構成されることを特徴とする排出物制御システム。 2. The emission control system of claim 1, wherein said enlarged diameter portion of said housing further comprises at least one carbon-based sorbent, and said at least one sorbent recycling subsystem comprises said at least one carbon-based sorbent. An emissions control system, characterized in that it is configured to treat a sorbent. 請求項1に記載の排出物制御システムにおいて、前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムは、
前記流動床装置の前記筐体と流体を介して連通して第一吸着剤リサイクルサブシステム位置で接続され、前記CZTSの処理専用である第一吸着剤リサイクルサブシステムと、
前記流動床装置の前記筐体と流体を介して連通して第二吸着剤リサイクルサブシステム位置で接続され、前記CZTS合金の処理専用である第二吸着剤リサイクルサブシステムと、
前記流動床装置の前記筐体と流体を介して連通して第三吸着剤リサイクルサブシステム位置に接続され、炭素系吸着剤の処理専用である第三吸着剤リサイクルサブシステムとを備えることを特徴とする排出物制御システム。
2. The emissions control system of claim 1, wherein the at least one sorbent recycling subsystem comprises:
a first sorbent recycling subsystem connected in fluid communication with the housing of the fluidized bed apparatus at a first sorbent recycling subsystem location and dedicated to processing the CZTS;
a second sorbent recycling subsystem connected in fluid communication with the housing of the fluidized bed apparatus at a second sorbent recycling subsystem location and dedicated to processing the CZTS alloy;
a third sorbent recycling subsystem connected in fluid communication with the housing of the fluidized bed apparatus at a third sorbent recycling subsystem location and dedicated to processing carbon-based sorbents. and emission control systems.
請求項1に記載の排出物制御システムであって、さらに
前記流動床装置の前記筐体の内部に配置され、前記流動床装置の少なくとも一つのプロセスパラメータを監視するよう構成される第一モニタリングセンサと、
前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステム内に含まれ、前記吸着剤リサイクルサブシステム内の前記吸着剤の少なくとも一つのパラメータを監視するよう構成される第二モニタリングセンサとを備えることを特徴とする排出物制御システム。
2. The effluent control system of claim 1, further comprising a first monitoring sensor disposed within the enclosure of the fluidized bed apparatus and configured to monitor at least one process parameter of the fluidized bed apparatus. and,
a second monitoring sensor included within said at least one sorbent recycling subsystem and configured to monitor at least one parameter of said sorbent within said sorbent recycling subsystem. object control system.
排出物から汚染物質を除去する排出物制御方法であって、
前記排出物に含まれる汚染物質と化学的に結合する少なくとも一種の吸着剤を含む逆ベンチュリ型流動床装置を含む処理システムに前記排出物を送り、
前記排出物を前記逆ベンチュリ型流動床装置から離れる方向に送り、
炭素系吸着剤を含み、分子式Cu2ZnSnS4を有する銅、亜鉛、錫、硫黄(CZTS)、CZTS合金、又はそれらの組み合わせをさらに含む材料の群から前記少なくとも一種の吸着剤を選択し、
一つ以上の化学的洗浄及び再生用の吸着剤リサイクルサブシステムを通して前記少なくとも一種の吸着剤を送り、前記吸着剤リサイクルサブシステムは、前記少なくとも一種の吸着剤から汚染物質を分離するための化学試薬を含み、前記化学試薬は脂肪族アルコールであることを特徴とする排出物制御方法。
An emission control method for removing contaminants from an emission, comprising:
sending the effluent to a treatment system comprising an inverted venturi fluidized bed apparatus containing at least one adsorbent that chemically bonds with contaminants contained in the effluent;
directing the effluent away from the reverse venturi fluidized bed device;
selecting the at least one adsorbent from the group of materials comprising carbon-based adsorbents and further comprising copper, zinc, tin, sulfur (CZTS) having the molecular formula CuZnSnS, CZTS alloys, or combinations thereof;
sending said at least one sorbent through one or more chemical cleaning and regeneration sorbent recycling subsystems, said sorbent recycling subsystem containing chemical reagents for separating contaminants from said at least one sorbent; and wherein said chemical reagent is a fatty alcohol.
請求項17に記載の排出物制御方法であって、さらに
前記吸着剤リサイクルサブシステムを通って送られた前記吸着剤から消耗し損耗した吸着剤を分離し、前記消耗し損耗した吸着剤を廃棄し、
前記吸着剤リサイクルサブシステムを通って送られた前記吸着剤から汚染物質を分離し、前記汚染物質を廃棄またはリサイクルし、
前記リサイクルされた吸着剤を前記逆ベンチュリ型流動床装置に戻し、
新たな吸着剤を前記逆ベンチュリ型流動床装置に送って、前記消耗し損耗した吸着剤と置き換えることを特徴とする排出物制御方法。
18. The method of controlling effluents of claim 17, further comprising: separating depleted and depleted sorbent from said sorbent sent through said sorbent recycling subsystem; and disposing of said depleted and depleted sorbent. death,
separating contaminants from the sorbents sent through the sorbent recycling subsystem and discarding or recycling the contaminants;
returning the recycled adsorbent to the reverse venturi fluidized bed apparatus;
A method of effluent control comprising the step of feeding fresh adsorbent to said reverse venturi fluidized bed apparatus to replace said exhausted and worn adsorbent.
請求項18に記載の排出物制御方法において、前記少なくとも一つの吸着剤リサイクルサブシステムは、
前記CZTSの処理専用の第一吸着剤リサイクルサブシステムと、
前記CZTS合金の処理専用の第二吸着剤リサイクルサブシステムと、
炭素系吸着剤の処理専用の第三吸着剤リサイクルサブシステムとを備えることを特徴とする排出物制御方法。
19. The method of claim 18, wherein the at least one sorbent recycling subsystem comprises:
a first sorbent recycling subsystem dedicated to processing said CZTS;
a second sorbent recycling subsystem dedicated to processing the CZTS alloy;
and a third sorbent recycling subsystem dedicated to processing carbon-based sorbents.
請求項19に記載の排出物制御方法であって、さらに
前記逆ベンチュリ型流動床装置内で異なる吸着剤を互いに分かれた形で維持し、
前記逆ベンチュリ型流動床装置の少なくとも一つのプロセスパラメータを少なくとも一つのモニタリングセンサにより検出し、
前記少なくとも一つのモニタリングセンサによって検出された前記少なくとも一つのプロセスパラメータに基づき、一種以上の異なる前記吸着剤を通って前記排出物を送り、
前記CZTSを前記第一吸着剤リサイクルサブシステムに通し、
前記CZTS合金を前記第二吸着剤リサイクルサブシステムに通し、
前記炭素系吸着剤を前記第三吸着剤リサイクルサブシステムに通すことを特徴とする排出物制御方法。
20. The effluent control method of claim 19, further comprising: maintaining different adsorbents separate from each other within the inverted venturi fluidized bed apparatus;
detecting at least one process parameter of the reverse venturi fluidized bed apparatus by at least one monitoring sensor;
directing the effluent through one or more different adsorbents based on the at least one process parameter detected by the at least one monitoring sensor;
passing the CZTS through the first sorbent recycling subsystem;
passing the CZTS alloy through the second sorbent recycling subsystem;
A method of controlling emissions, comprising passing said carbon-based sorbent through said third sorbent recycling subsystem.
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