(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス流が一様であり、複雑ではない構造の石炭発電所などの煙道ガス浄化装置を提供する。【解決手段】供給された煙道ガスが本質的に水平方向に流れることができる吸収ゾーンを有する容器を備え、互いに対向する位置にガス入り口と出口を有し、平行６面体であることを特徴としている。また、ポンプ装置、スクラバ液分析装置を備え、スクラバ液だめからスクラバ液ノズルへの送液量、処理剤の添加量、スクラバ液だめからの抜き取り量を制御する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道ガス浄化装置であって、供給された煙道ガスが本質的に水平方向に流れることができる吸収ゾーン（１８）を有する容器（１２）を備えていることを特徴とする。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記吸収ゾーン（１８）が、本質的に互いに対向する位置に煙道ガス入口（１７）と煙道ガス出口（１９）とを備えていることを特徴とする。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の装置であって、前記容器（１２）が実質的に平行６面体であることを特徴とする。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の装置であって、ポンプ装置（２０）を備えていることを特徴とする。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の装置であって、スクラバ液分析装置を備えていることを特徴とする。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、前記スクラバ液分析装置がスクラバ液サンプルを連続的に分析することを特徴とする。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の装置であって、少なくとも前記平行６面体の１面が、前記吸収ゾーン（１８）の容積が煙道ガス入口（１７）から煙道ガス出口（１９）に向かうにつれて増加又は減少するように、形成されていることを特徴とする。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の装置を用いて煙道ガスを浄化する方法であって、煙道ガスが、本質的に水平方向に吸収ゾーン（１８）を通って導かれることを特徴とする。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、スクラバ液が、スクラバ液だめ（１６）からスクラバ液ノズル（１４）に向けて送液されることを特徴とする。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の方法であって、添加剤が、スクラバ液分析の結果に基づいて、スクラバ液に加えられることを特徴とする。
【請求項１１】
請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の方法であって、スクラバ液が、スクラバ液分析の結果に基づいて、前記スクラバ液だめ（１６）から抜き取られることを特徴とする。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の方法であって、前記容器（１２）の前記吸収ゾーン（１８）を通して導かれる煙道ガスが、加速又は減速されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスを浄化するため、特に石炭発電所などの煙道ガスを浄化するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄化装置が既に知られている。普通、スクラバ・コラムは、しばしばいくつかの高さに配置されたスクラバ液ノズルを有する１つのスクラバ・コラムと、スクラバ液を集める１つのスクラバ液だめと、スクラバ・コラムの円筒状容器の内部でスクラバ液だめから上方のスクラバ液ノズルの高さに向けて延びた１つの吸収ゾーンと、を備えている。煙道ガスは、スクラバ・コラムの吸収ゾーンの低い部分に導入され、そこから実質的に垂直上方に流れてスクラバ液ノズルの上に設けられた出口からスクラバ・コラムを抜け出る。スクラバ・コラムの流路上で、煙道ガスは、後述するようにスクラバ液ノズルから出てくるスクラバ液と接触し浄化される。そのような浄化装置は、例えば、ドイツ出願公開Ａ−１００５８５４８号（特許文献１）から知られる。
【０００３】
スクラバ液は、好ましくは、水以外に、煙道ガス中に含まれる硫黄酸化物及びスクラバ・コラム中に発生する硫黄酸化物と反応するアルカリ土類を含む。特に、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどの形態の石灰が用いられる。
【０００４】
アルカリ土類は、煙道ガス中に存在する硫黄酸化物と反応し本質的に亜硫酸カルシウムとなり、スクラバ液に捉えられる。このようにして、煙道ガスは、好ましくない硫黄酸化物の浄化が行われ、その後、浄化装置から流出する。しかし、その中に浮いている亜硫酸カルシウム粒子を含んでいるスクラバ液は、スクラバ液だめに流れ込み、そこに集められる。
【０００５】
煙道ガスの浄化中に生成される硫酸カルシウムは、天然石膏と同様の良い性質を有している。そこで、それは、スクラバ液だめに集められたスクラバ液から得られる、煙道ガスの浄化プロセスにおける望ましい副産物となる。硫酸カルシウム粒子はスクラバ液だめからスクラバ液と共に取り出され、次工程においてスクラバ液から抽出される。硫酸カルシウムは、さらに処理されて、特に建設資材のような資材とされる。
【０００６】
硫酸カルシウムを得るための問題は、最終的に、硫酸カルシウムだけでなく、望ましくない副産物、例えば、亜硫酸塩、特に、硫酸カルシウムを不純にして副産物としての品質を悪くする亜硫酸カルシウムが、スクラバ液と煙道ガスとの反応によって生成されることである。
【０００７】
スクラバ液だめに存在するスクラバ液中の、これらの望ましくない亜硫酸塩の割合を減らすために、アメリカ特許公開Ａ−４５３９１８４号（特許文献２）において、スクラバ液だめの少なくとも１つの領域に、そこに存在する亜硫酸カルシウムを酸化して硫酸カルシウムにするために、空気などのような形で酸素を導入することが提案されている。
【０００８】
良質の硫酸カルシウムを得るために、スクラバ液がスクラバ液だめから硫酸カルシウムを得るために取り出されるとき、スクラバ液だめに集められたスクラバ液中に、できるだけ少量のアルカリ土類が含まれるように注意しなければならない。
【０００９】
従って、スクラバ液に混合されたほぼ全てのアルカリ土類が、煙道ガス浄化プロセスの間に、煙道ガスに含まれる硫黄酸化物と反応しなければいけない。
【００１０】
その様なアルカリ土類の完全な反応は、一緒に実行できる異なる対策によって達成できる。
【００１１】
一方で、その反応の確率を上げるために、反応相手間における反応を改善する努力をすることができる。
【００１２】
亜硫酸カルシウムとなるアルカリ土類と硫黄酸化物との反応は、スクラバ液と煙道ガスとの接触表面における、拡散及び／又は溶解によって実現される。そこで、接触表面が大きいほど、反応達成にとって好ましい。接触表面は、スクラバ液ノズルから出てくるスクラバ液滴の寸法すなわち直径に反比例する。従って、カナダ出願公開Ａ−１２５１９１９号（特許文献３）において、スクラバ液滴の寸法を減少させ、スクラバ液と浄化されるべき煙道ガスとの間の接触面を増加させるために、スクラバ液ノズルを用いてできるだけ細かくスクラバ液を微粒子化することが提案されている。
【００１３】
煙道ガス浄化プロセス中のアルカリ土類のより良い反応は、煙道ガス中の硫黄酸化物と反応する十分な機会をアルカリ土類に与えるために、スクラバ・コラムの吸収ゾーンにおけるスクラバ液の滞留時間が延長されることによって、達成できる。このようにして、それぞれのアルカリ土類粒子がその様な反応に参加する確率が増加される。スクラバ・コラムの吸収ゾーンにおけるスクラバ液の滞留時間を延長するために、例えば、カナダ出願公開Ａ−１２５１９１９号（特許文献３）は、より多数回スクラバ・コラムの吸収ゾーンを通過するように、スクラバ液だめとスクラバ液ノズルの間で、スクラバ液を数回循環させる提案をしている。
【００１４】
さらに、浄化装置の吸収ゾーンで起こる反応は、吸収ゾーンを通る煙道ガスの流れによって影響される。煙道ガスがより長く吸収ゾーンに滞在し、煙道ガスがより一様に吸収ゾーンを流れるなら、硫黄酸化物の沈殿従って硫酸カルシウムとなる反応がよりよくなる。
【００１５】
このようなことから、ドイツ出願公開Ａ−１００５８５４８号（特許文献１）は、煙道ガス浄化装置のためのスクラバ・コラムについて開示しており、煙道ガスが、スクラバ・コラムの対向するシェル部分における同じ高さに配置された、同じ方向の略接線方向に出ている２つのガス入口を経由して、吸収ゾーンに供給される。ここで、２つのガス入口は、スクラバ・コラムの円筒内部に飛び出た終端を有し、煙道ガス入口を、容器中の環状の流れから保護している。煙道ガス供給のためのパイプは、分離された煙道ガスチャネルを有し、電気フィルタとファンがそれぞれの煙道ガス入口に接続されている。ボイラ燃焼システムの全負荷運転時には、煙道ガスは、両方の供給パイプを経由してスクラバ・コラムに供給される。部分負荷運転時には、２つの供給パイプの内一方だけが活性化される。全負荷運転時と部分負荷運転時との両方において、吸収ゾーンの下部に循環流が得られ、その循環流は、スクラバ液による洗浄によって、吸収ゾーンの上部に向かうにつれて遅くされ、垂直煙道ガス流に変化する。このようにして達成された、この煙道ガス供給と吸収ゾーン内部の煙道ガス流により、亜硫酸カルシウムの沈殿及び浄化プロセスが改善される。しかし、煙道ガス供給の大変複雑な構造、及び吸収ゾーン内部の非一様流が欠点である。
【特許文献１】ドイツ出願公開Ａ−１００５８５４８号
【特許文献２】アメリカ特許公開Ａ−４５３９１８４号
【特許文献３】カナダ出願公開Ａ−１２５１９１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上述の欠点を解消できる、煙道ガス浄化のための装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によれば、上記目的は、請求項１の煙道ガス浄化のための装置、及び請求項７の煙道ガス浄化のための方法によって、達成される。
【００１８】
本発明によれば、煙道ガス浄化装置は、供給された煙道ガスが本質的に水平方向に流れることができる吸収ゾーンを有する容器を備えている。ドイツ出願公開Ａ−１００５８５４８号（特許文献１）と比較して、煙道ガスは、吸収ゾーンの横ゾーンの下部には導入されず、また、螺旋状に上方に、すなわち、その上側においてスクラバ・コラムを離れる吸収ゾーンの上部の方向に向かう本質的に垂直方向には流れず、かわりに、実質的に吸収ゾーンを通って水平方向に、すなわち、吸収ゾーンの一方側から入り他方側から出るように、流れる。吸収ゾーンを通る実質的に水平な流れの利点は、そこで非常に一様な流れを実現できることであり、このことは、吸収ゾーンにおいて改善された硫黄酸化物の沈殿を可能とする。さらに、複雑で高価な煙道ガス導入部は、用いないようにできる。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、可能な限り一様となる吸収ゾーンにおける煙道ガスの流れを実現するために、吸収ゾーンの煙道ガス入口と煙道ガス出口とは、互いに対向配置されている。
【００２０】
さらに、容器が平行６面体であることが好ましく、これは、例えば、スクラバ液ノズル、酸化装置などの装置が、通常、曲面に設けるよりも、平面に、より容易に固定できるからである。
【００２１】
さらに、本発明の装置は、装置におけるスクラバ液の循環する動きが生成されるように、スクラバ液だめからスクラバ液を、スクラバ液ノズルに向けて送液するポンプ装置を備えるのが望ましい。
【００２２】
このスクラバ液の循環によって、スクラバ液が、煙道ガスの浄化が行われる装置の吸収ゾーンを数回通過することが保証される。その結果、少なくとも、スクラバ液に存在する添加剤の大部分が煙道ガス中に存在する硫黄酸化物と反応することが保証され、添加剤の濃度が低いスクラバ液がスクラバだめに集められる。これは、硫酸カルシウムを得ることに関して利点である。
【００２３】
好ましい実施形態によれば、装置は、さらに、スクラバ液分析装置を備えており、それによって、スクラバ液を、組成やｐＨ値などについて分析できる。そのようにして得られたスクラバ液の分析結果に基づいて、例えば、硫酸カルシウムを得るために、スクラバ液がスクラバ液だめから抜き取られる時期、すなわち、望みの成分などを有するスクラバ液を含んでいる時期を決定できる。スクラバ液分析装置は、常時実際の結果を発信するように、連続動作が好ましい。
【００２４】
最後に、容器の少なくとも一方側が、煙道ガス入口から煙道ガス出口に向けて、吸収ゾーンの体積が増加又は減少する形状を有することが有利であり、これは、吸収ゾーンを通って流れる煙道ガスが、対応して減速又は加速されるようになされるものであり、吸収ゾーンにおける煙道ガスの滞留時間に影響する。容器の少なくとも一方側とは、例えば、上側、１つ又はもっと多くの側壁、又はそれらの組合せのことである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下において、本発明が、図面を参照して詳細に述べられる。
【００２６】
図１は、本発明に係る煙道ガス浄化装置１０の第１の実施形態の外観を示し、装置１０の壁は見易さのため透視状態で描かれており、装置１０の内部の部品が見えるようになっている。このことは、図２から図６に示された装置についても同様である。煙道ガスは、望ましくは石炭発電所などの煙道ガスである。装置１０は、容器１２を備えており、それは好ましくは平行６面体の形状である。容器１２の上部は、スクラバ液ノズル１４が配置されており、それは異なる高さに置かれ、異なる方向、例えば垂直や水平の方向に向いており、水平方向のスクラバ液ノズル１４が好ましい。前記容器１２の下部には、スクラバ液を受けるスクラバ液だめ１６が備えられている。前記スクラバ液ノズル１４と前記スクラバ液だめ１６との間に、容器１２が吸収ゾーン１８を備え、その中に、装置１０の運転状態において、浄化されるべき煙道ガスが、本質的に水平に導入され、実質的に一定速度で、矢印Ａの方向に入口１７から、出口１９を通って流れ出る。スクラバ液は、ポンプ装置２０によってパイプ２１を通って前記スクラバ液ノズル１４に向けて送液され、スクラバ液ノズル１４によって細かい霧状に微粒子化され、前記吸収ゾーン１８を流れる煙道ガスに注がれる。スクラバ液に含まれる、例えば、炭酸カルシウムのようなアルカリ土類は、煙道ガス中の硫黄酸化物と反応して、亜硫酸カルシウムが本質的に形成され、順番にスクラバ液に捉えられる。このようにして、前記吸収ゾーン１８を流れる煙道ガスが浄化される。前記吸収ゾーン１８を通る煙道ガスの本質的に水平な流れは、非常に一様な流れが達成され、それが、前記吸収ゾーン１８における硫黄酸化物の沈殿を改善するという利点を有する。
【００２７】
前記吸収ゾーン１８を離れて亜硫酸カルシウムを含んでいるスクラバ液は、前記スクラバ液だめに集まってくる。そこで、不図示のスクラバ液分析装置によって、分析され、スクラバ液のスクラバ液組成及び／又はｐＨ値が決定される。
【００２８】
不図示の分析装置によって決定された、前記スクラバ液だめ１６に含まれるスクラバ液のパラメータが、硫酸カルシウムを得るための望みのスクラバ液パラメータと一致したならば、スクラバ液が前記スクラバ液だめ１６から取り出される。パイプ２２は、不図示でも、スクラバ液を取り出すために必要な、例えば、ポンプなどの手段を備えている。
【００２９】
酸化装置は、そこにある望ましくない亜硫酸カルシウムを酸化し、硫酸カルシウムとするために、好ましくは前記スクラバ液だめ１６に備えられる。
【００３０】
図２は、図１に示されている本発明の煙道ガス浄化装置の第１に実施形態の側面を示す。この図において、スクラバ液ノズル１４が異なる高さに配置されていることが分かる。
【００３１】
図３は、本発明の煙道ガス浄化装置の他の実施形態の外観を示す。図３に示される装置１０は、吸収ゾーン１８の体積が煙道ガス入口１７から煙道ガス出口１９に向けて小さくなるように、上部側２４が内側に傾けられている点が、本質的に、図１、図２に示される装置１０と異なっている。この例の実施形態では、煙道ガス入口１７は、また、煙道ガス出口１９よりも大きくなっている。煙道ガス入口出口１７，１９同様に、このような容器１２の形状のゆえに、吸収ゾーン１８を通って流れる煙道ガスは、煙道ガスの速度が増加するように、そして、容器１２従って吸収ゾーン１８中の滞留時間が短縮するように、容器１２の中で加速される。
【００３２】
図４は、本発明の煙道ガス浄化装置のさらに他の実施形態の外観を示す。図３に示された装置と比較して、吸収ゾーン１８の体積が煙道ガス入口１７から煙道ガス出口１９に向けて増加するように、容器１２の上部側２４が外側に傾けられており、煙道ガス入口１７は、これに対応して煙道ガス出口１９よりも小さくなっている。このようにして、煙道ガスは、容器１２の吸収ゾーン１８を煙道ガス入口１７から煙道ガス出口１９に向けて通っていくその途上で、その速度が減少し、従って、吸収ゾーン１８におけるその滞留時間が長くなるように、解放される。
【００３３】
図５は、本発明の煙道ガス浄化装置の第４の実施形態の外観を示す。この実施形態は、図４に示された第３の実施形態に、本質的に対応している。図５によれば、容器１２の前記上部側２４の代わりに容器１２の側壁が、吸収ゾーンの体積が煙道ガス入口１７から煙道ガス出口１９に向けて増加するように、外側に傾けられている。
【００３４】
図６は、最後に、本発明の煙道ガス浄化装置の第５の実施形態の外観を示し、容器１２の上部側２４の代わりに容器１２の側壁が、吸収ゾーンの体積が煙道ガス入口１７から煙道ガス出口１９に向けて減少するように内側に傾けられていることを除いて、本質的に、図３に示された実施形態と同様である。
【００３５】
図１乃至図６に示された、本発明に係る装置の実施形態は、それぞれスクラバ液だめに酸化装置を備えており、その酸化装置は単純化のため図示されていない。この酸化装置によって、酸素がスクラバ液だめに導入され、亜硫酸カルシウムと反応して硫酸カルシウムとする。
【００３６】
さらに、本発明に係る装置と本発明に係る方法は、例えば、セメント工業や一般に化石燃料を用いる発電所において、脱塩のために用いることができる。
【００３７】
上述の好ましい実施形態に制限はなく、従って、添付の請求項で定義された本発明によって保護される内容を離れることなく、他の変形や変更が可能である、ということが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る煙道ガス浄化装置の斜視図。
【図２】図１に示した第１の実施形態の側面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る煙道ガス浄化装置の斜視図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る煙道ガス浄化装置の斜視図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る煙道ガス浄化装置の斜視図。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る煙道ガス浄化装置の斜視図。
【符号の説明】
【００３９】
１０    装置
１２    容器
１４    スクラバ液ノズル
１６    スクラバ液だめ
１７    入口
１８    吸収ゾーン
１９    出口
２０    ポンプ装置
２１    パイプ
２２    パイプ
２４    上部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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