JPH0824814B2 - 圧力低下の少い乾式スクラバー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般にガススクラバーに
関し、詳しくは、硫黄酸化物その他、化石燃料（石炭、
油、石油コークス等）の燃焼中に形成される煙道ガス及
び或は発電プラント、廃棄物−エネルギープラントその
他工業的プロセスでの廃棄物の燃焼中に形成される煙道
ガス中に含まれる汚染物質を除去するための新規且つ有
益な方法に関する。

【０００２】

【従来技術】連邦及び州の排気ガス要件に対処するため
の、高温燃焼排気ガスから排出される硫黄酸化物その他
の汚染物質除去に関する本件出願人の知る従来技術には
以下のものが含まれる。 １．硫黄酸化物その他の汚染物質の含有量の少い化石燃
料の使用。この方法では、末端の個々のユーザーの需要
と供給、それら個々のユーザーへの近接に伴い燃料費用
及び運賃が増大する。

【０００３】２．機械的プロセス及び或は化学的プロセ
スを介しての、燃料の燃焼以前における燃料中の硫黄分
その他の汚染物質の除去。この方法では、硫黄分及び或
は汚染物質低下の要求水準に合わせるために必要とされ
る機械的及び或は化学的プロセス処理の費用効果が悪
い。

【０００４】３．乾燥アルカリ材料と燃料とを高温燃焼
ガス中で直接燃焼或はそうした高温燃焼ガス中に注入す
る以前に混合しそれにより、吸着（即ちＬＩＭＢ、そし
てバブコックアンドウイルコックス社その他によって実
証された如きＣｏｏｌｓｉｄｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉ
ｅｓ）を介しての硫黄酸化物その他の汚染物質の除去。
この方法では、除去効率が低い乃至中庸であり、反応薬
の利用度合いが小さく、また煙道ガス中の粒状物負荷が
大きくなる。この大きな粒状物負荷により、注入プロセ
スを電気集塵（ＥＳＰ）の上流側で実施する場合、それ
以降の煙道ガスコンディショニング（即ち給湿或は三酸
化硫黄注入）が必要となる。

【０００５】 ４．高温ガスを代表的には気液上昇流れ
接触デバイス内で水性アルカリ溶液或はスラリーによっ
て代表的に洗浄することによる硫黄酸化物その他の汚染
物質の除去。この方法では大気中への両液体の損失（即
ち煙道ガスの飽和及びミスト排出に基く）を生じ、然も
プロセス内にスラッジが創出され、吸着モジュール及び
関連する全ての下流側補助設備（即ち一次／二次脱水及
び排水処理サブシステム）の構成材料に関わる経済性が
悪くなる。

【０００６】 ５．水性アルカリ溶液或はスラリーを微
細に霧化し（即ち機械的な、複式流体或は回転カップ式
噴霧器を介して）次いで高温の煙道ガス中に噴霧しそれ
により硫黄酸化物及びその他汚染物質を除去する噴霧乾
燥化学的吸着（即ち、乾式スクラビング）。

【０００７】 この方法では、噴霧乾燥装置のガス流入
分与デバイスを横断しての圧力降下が中庸ないし大き
く、また制御状態での運転の維持が噴霧低下温度（即
ち、煙道ガス飽和温度に接近する温度）によって制限さ
れる。

【０００８】図１にはバブコックアンドウイルコックス
社から入手し得る既知の水平並流乾式スクラバーシステ
ム（以下、単に乾式スクラバーと称する）の、部分破除
した斜視図が示される。この乾式スクラバーは、高温の
煙道ガスのための入口１２と、ガスを含む粒状物を粒状
物収集装置へと送給するための出口１４とを具備するハ
ウジング１０を含んでいる。スラリーが、入口１６を通
して複数の噴霧器１８に送給される。噴霧器１８は空気
入口２０を通して加圧空気もまた受容する。複数のガス
ディフューザー２２が噴霧器の出口端部と協動し、ハウ
ジング１０の噴霧吸着部分２６内での流入するガス流れ
２４とスラリーとの混合を助成する。使用済みのスラリ
ーはフラッシュ出口２８からシステムを通して再循環さ
れる。

【０００９】図２には既知の縦形並流下降流れ乾式スク
ラバーの縦形断面図が示される。この縦形並流下降流れ
乾式スクラバーはハウジング３０を含み、このハウジン
グ３０には、煙道ガスと噴霧器３３から放出されるスラ
リーとを混合させるためのガス分散装置３２が屋根付け
されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】圧力降下が小さく、形
状が簡易で且つ構造堅固な、然も製造費用の安価な乾式
スクラバーを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ガス処
理成分を含む溶液或はスラリーを廃棄ガス中に放出させ
るための並流型乾式スクラバーであって、チャンバーを
画定するハウジングを含み、前記チャンバーが、廃棄ガ
スを受容するための廃棄ガス入口と該チャンバーからの
処理済ガスを放出するための処理済ガス出口とを含み、
前記チャンバーが垂直方向に伸延し、前記廃棄ガス入口
が前記処理済ガス出口の上方に位置付けられ、前記処理
済ガス出口がチャンバーの主たる軸線に対し約９０度の
角度で伸延する導管を具備し、該導管が処理済ガスに加
えチャンバーからの乾燥スラリーを受けるための下向き
の入口を有し、チャンバー及びハウジング内部を横断し
て伸延する少なくとも１つの翼ランス噴霧器配列を含
み、該少なくとも１つの翼ランス噴霧器配列が翼ランス
部材を含み、該翼ランス部材が、廃棄ガス入口を通し流
入する廃棄ガスに相対し曲率の大きい前縁と、該前縁と
は反対側を向き曲率の小さい後縁と、前記翼ランス部材
に沿って間隔を置いて配置された少なくとも１つの噴霧
器（噴霧器が１つの場合には、前記“間隔”とはチャン
バーの内壁から噴霧器までの距離に相当する）にして、
前記後縁からスラリーを放出するための少なくとも１つ
の噴霧器とを含んでなる並流型乾式スクラバーが提供さ
れる。本発明の乾式スクラバーでは吸着剤がガス流れ中
に均一状態で分散され、それが硫黄酸化物その他の汚染
物質の除去効率を増大させ、反応薬の利用度合いを増大
させそれによりスクラバーの運転効果を改善し、入口／
ガス流れ分与デバイスを横断しての圧力損失を低下させ
ると同時に、気液接触流れを改善する。

【００１２】本発明の好ましい具体例には、縦形並流下
降流れ乾式スクラバーモジュールが含まれる。この縦形
並流下降流れ乾式スクラバーモジュールには、米国特許
第４９８００９９号に記載される形式の翼ランスアセン
ブリー内部に収納された単一或は多数の噴霧器配列が装
備される。入口セクションを通して高温の煙道ガスが乾
式スクラバーに入る。この煙道ガスは翼ランスアセンブ
リーへと下方に差し向けられる。前記翼ランスアセンブ
リーは、流れに対する妨害を最小化することにより乾式
スクラバーチャンバーを横断してのガス流れを均一化す
ると共に、単一或は多数の噴霧器配列並びにその関連す
る送給配管を収納するための、空気力学的効率の最も良
い形状を提供する。圧力降下の小さい、入口セクション
／翼ランスアセンブリー配列構成が乾式スクラバーチャ
ンバーを横断してのガス流れの均一な分与を可能とし、
図１に示される効率のより小さい、圧力降下の大きいガ
スディフューザー並びに、図２に示される如き従来から
の噴霧乾燥装置入口でのガス分与のために現在使用され
る屋根付け型のガス分散装置の必要性が排除される。

【００１３】

【実施例】図面を参照して詳しく説明するに、図３には
本発明の具体例が示され、ハウジング４０を具備する縦
形乾式スクラバーが含まれ、前記ハウジング４０には、
このハウジング４０によって画定されるチャンバーに入
る煙道ガスのための入口４２が設けられている。翼取付
け型の単数或は多数の２流体式の噴霧器配列４８が、微
細に霧化されたアルカリ溶液或はスラリー反応薬を高温
の煙道ガス流れ中に均一分与状態で噴霧しそれにより、
硫黄酸化物その他の汚染物質を吸着する。煙道ガスの潜
熱がスラリー液滴からの液体を数秒以内に蒸発させそれ
によって出口ガス温度が低下され、乾燥生成物が創出さ
れる。図３には平面的に配列された噴霧器配列、即ち翼
ランス４８が示されているが、これらの翼ランスはハウ
ジング４０の壁に向うが如きその他の方向に差し向け得
るのであり、必ずしも平面的配列状態とする必要は無
い。即ち千鳥配列とすることも出来ることを理解された
い。

【００１４】処理されたガスは噴霧器を通過して下方へ
と連続的に移動し、出口４４を通して下方流れに対して
直角の方向で乾式スクラビングチャンバーを出る。噴霧
乾燥生成物の幾分かはハウジング底部に位置付けられた
ホッパー５２内に収集される。収集された噴霧乾燥生成
物は次いで、廃棄物出口４６を通し除灰システムに放出
される。幾つかの具体例のためには、少なくとも１つの
反らせベーン４１その他の空気分与デバイスが乾式スク
ラバーチャンバー内の、入口４２及び翼ランスアセンブ
リー間に設けられそれにより、煙道ガスが再配向及び分
与される。出口４４は、乾式スクラバーチャンバーから
の下向きの入口５０或はホッパー５２付近に半径方向に
結合された、或は低い圧力降下その他本発明の目的と合
致する適宜の様式に於て結合された入口を具備し得る。

【００１５】アルカリ溶液或はスラリー試薬がガス流れ
中に均一に分散されることから、従来からのスクラバー
構成を使用して達成されるよりも低い噴霧低下温度（即
ち、煙道ガス飽和温度に対する接近が遅い）を達成可能
である。これにより、試薬の利用効率及び硫黄酸化物そ
の他の汚染物質の除去効率が改善される。図４及び５は
米国特許第４９８００９９号（ここに参照することによ
って本発明の一部とする）に於ける第２図及び３図の夫
々に対応するものであるが、代表的な噴霧器配列４８を
例示している。噴霧されるべき水或は吸着剤がポート６
１の位置でインナーヘッダーマニホールド６０に入る。
このインナーヘッダーマニホールド６０は水或は吸着剤
を、インナーバレル６２を介して噴霧器混合チャンバー
６５へと送給する。

【００１６】インナーヘッダーマニホールド６０はスペ
ーサー６４によりアウターヘッダーマニホールド６３の
内部に同中心に位置決めされる。アウターヘッダーマニ
ホールド６３は翼ランスアセンブリーの前縁を形成す
る。噴霧ガスが噴霧ガス入口ポート８２を通して供給枝
管７２に入る。この供給枝管７２がインナーヘッダーマ
ニホールド６０及びアウターヘッダーマニホールド６３
間に形成された環状部分７４に空気を差し向ける。ガス
はこの環状部分７４を通して流動し、引き続き、入口ポ
ート６９から入り、インナーバレル６２と整合するスペ
ーサー８０によって保持されたアウターバレル８４との
間に形成された環状部６６を通り噴霧器混合チャンバー
６５に流入する。液体及び或は固体とガスとの均一な混
合物が噴霧器混合チャンバー６５から出、次いで噴霧器
端部キャップ８６のノズル開口７６から出る。アウター
バレル８４はパッキンググランド７９とＯ−リング７０
とそしてパッキンググランドナット７１とによって、ア
ウターヘッダーマニホールド６３に対して保持される。

【００１７】噴霧器シールドガスが、取付けプレート８
３内のシールドガスポート７３を通して流入しそしてア
ウターヘッダーマニホールド６３及び、このアウターヘ
ッダーマニホールドに固着された翼皮９６によって部分
的に包囲された通路を通して排出される。次いで、シー
ルドガスはアウターバレル８４と翼皮９６の後縁から伸
延するナセルハウジング９８との間に形成された環状部
９４に入り、噴霧器端部キャップ８６を越えて流動す
る。各ナセルハウジング９８の内壁に固着した独特に寸
法形状付けした流れ分与オリフィス９０を使用すること
により複数の噴霧器を通してのシールドガスの均一な分
与が達成される。

【００１８】

【発明の効果】以下に、本発明の効果を列挙する。 １．噴霧器及びその関連する送給配管を共に空気力学的
に格納し、また乾式スクラビングチャンバー内での大量
のガス流れを直線化／分与するべく翼ランスアセンブリ
ーを、その上流側に配設した反らせベーンと組み合わせ
て使用することにより、縦形並流下降流れ乾式スクラバ
ーを横断してのガス側の圧力降下の度合いが小さくな
る。 ２．低い出口ガス温度（即ち、煙道ガス飽和温度への接
近が遅い）での作動により、硫黄酸化物その他の汚染物
質除去効率並びに反応薬利用度が増大される。 ３．全体的な圧力降下が小さいことから、運転コストが
低下する。５００乃至６００ＭＷボイラーＦＧＤシステ
ムのためのライフサイクルコストは代表的に、水ゲージ
で圧力降下１インチ（約２．５４センチ）当り５０万ド
ルから１５０万ドルと評価される。 ４．設計形状が簡易であることにより、従来からの乾式
スクラバー構造で現在使用されるディフューザー或は屋
根取付けガス分散装置の如き複雑なガス分与デバイスが
排除されることにより、資本コストが低下する。 ５．噴霧器配列における個々のノズルへの霧化されたア
ルカリ溶液或はスラリー反応薬を制御することによっ
て、煙道ガス層化／流れの不均衡をより良く収受可能と
なる。こうした制御はガス流れ及び上流側或は下流側の
温度輪郭を測定することにより、自動的にオンラインで
為され得る。 ６．より効率的な、容量のより小さいノズルを使用する
ことにより、噴霧品質が改善され或は従来からの乾式ス
クラビング噴霧器と比較して要求エネルギーが少ない状
態に於て同等の噴霧を実施可能となる。 ７．内部に可動部品が含まれない。 ８．運転が簡単である。 本発明は例えば米国特許第４４５２７６５号に示される
形式の水平型乾式スクラバー配列構成中に組み込むこと
も可能である。以上本発明を具体例を参照して説明した
が、本発明の内で多くの変更を成し得ることを理解され
たい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の水平乾式スクラバーの部分破除した斜視
図である。

【図２】従来の乾式スクラバーの断面図である。

【図３】本発明を組み込んで成る水平乾式スクラバーの
断面図である。

【図４】図５を線４−４で切断した断面図であり、本発
明に従って使用される翼ランスアセンブリーの構造が示
されている。

【図５】翼ランスアセンブリーの部分破除した斜視図で
ある。

【符号の説明】

４０：ハウジング ４１：反らせベーン ４２：入口 ４４：出口 ４６：廃棄物出口 ４８：噴霧器配列 ５２：ホッパー ６０：インナーヘッダーマニホールド ６２：インナーバレル ６５：噴霧器混合チャンバー ６３：アウターヘッダーマニホールド ７２：供給枝管 ７３：シールドガスポート ７６：ノズル開口 ８２：噴霧ガス入口ポート ８３：取付けプレート ８４：アウターバレル ８６：噴霧器端部キャップ ９０：流れ分与オリフィス ９６：翼皮 ９８：ナセルハウジング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/81 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｂ (72)発明者 ジェラルド・ティー・アムライン アメリカ合衆国オハイオ州ルイスビル、オ ーパル・アベニュー1966 (56)参考文献 実開 昭59−20824（ＪＰ，Ｕ) 欧州特許出願公開438213（ＥＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス処理成分を含む溶液或はスラリーを
   廃棄ガス中に放出させるための並流型乾式スクラバーで
   あって、 チャンバーを画定するハウジングを含み、 前記チャンバーが、 廃棄ガスを受容するための廃棄ガス入口と該チャンバー
   からの処理済ガスを放出するための処理済ガス出口とを
   含み、前記チャンバーが垂直方向に伸延し、前記廃棄ガ
   ス入口が前記処理済ガス出口の上方に位置付けられ、前
   記処理済ガス出口がチャンバーの主たる軸線に対し約９
   ０度の角度で伸延する導管を具備し、該導管が処理済ガ
   スに加えチャンバーからの乾燥スラリーを受けるための
   下向きの入口を有し、チャンバー及びハウジング内部を
   横断して伸延する少なくとも１つの翼ランス噴霧器配列
   を含み、該少なくとも１つの翼ランス噴霧器配列が翼ラ
   ンス部材を含み、該翼ランス部材が、廃棄ガス入口を通
   し流入する廃棄ガスに相対する曲率の大きい前縁と、該
   前縁とは反対側を向き曲率の小さい後縁と、前記翼ラン
   ス部材に沿って間隔を置いて配置された少なくとも１つ
   の噴霧器にして、前記後縁からスラリーを放出するため
   の少なくとも１つの噴霧器と、チャンバー内部の、少な
   くとも１つの固体／粒状物反らせベーンとを含み、該少
   なくとも１つの固体／粒状物反らせベーンがチャンバー
   内部で廃棄ガス入口と少なくとも１つの翼ランス噴霧器
   配列との間に位置付けられ、廃棄ガス入口からの廃棄ガ
   スを翼ランスの曲率の大きい前縁から曲率の小さい後縁
   に向けて翼ランスと実質的に平行方向に反らせてなる並
   流型乾式スクラバー。
2. 【請求項２】 ハウジングの下方端に結合されたホッパ
   ーと、該ホッパーの底部に位置付けられ、ガスの外側に
   沈降する乾燥スラリー固体／粒状物を放出するための廃
   棄物出口とを含んでなる請求項１の並流型乾式スクラバ
   ー。