(57)【要約】【課題】スプレーノズルの閉塞が防止されたシステム、およびスプレーノズルの閉塞を防止する方法を提供する。【解決手段】分散された微細に分割された吸収液によって煙道ガスを洗浄するおよび／または煙道ガスを冷却するための方法および装置またはシステムが提供される。この場合、吸収液が湿式洗浄装置に分散させられ、煙道ガスは、洗浄された煙道ガスを生成するために、吸収液と煙道ガスとの混合および接触のために湿式洗浄装置を流過する。湿式洗浄装置に供給される吸収液は、ノズルの間の最小限のスプレー干渉で吸収液と煙道ガスとの接触を最大化するように配置された、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルと、下方へスプレーする複数のノズルとから分散させられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１のスプレーレベルおよび第２のスプレーレベルを備える湿式洗浄装置と、
互いに上下に鉛直方向で整列して配置された、前記第１のスプレーレベルおよび前記第２のスプレーレベルのそれぞれにおける、下方へスプレーする複数のノズルと、
互いに上下に鉛直方向で整列して配置された、前記第１のスプレーレベルおよび前記第２のスプレーレベルのそれぞれにおける、下方へスプレーする複数のノズルの間に交互に位置する、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルと、を備え、
該上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルのそれぞれは、上方へ延びた部分と、反対向きに延びた部分とを有し、該反対向きに延びた部分は、前記上方へ延びた部分の粒子閉塞を防止するように、前記上方へ延びた部分から前記反対向きに延びた部分への粒子流を操作可能であることを特徴とする、システム。
【請求項２】
同様に配置された下方へスプレーする複数のノズルと上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルとを具備した付加的なスプレーレベルをさらに有する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
ボイラからの煙道ガスが前記湿式洗浄装置を通って上方へ流れる、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記下方へスプレーする複数のノズルの少なくとも一部と、前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの少なくとも一部とから吸収液が噴霧または分散させられる、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記下方へスプレーする複数のノズルの少なくとも一部と、前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの少なくとも一部とから吸収液が噴霧または分散させられ、前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルからスプレーされる吸収液の約８０％以上、または約９０％以上は、前記上方へ延びた部分から上方へスプレーされ、前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルからスプレーされる吸収液の約２０％以下、または約１０％以下は、前記反対向きに延びた部分から下方へスプレーされる、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記湿式洗浄装置を流過する煙道ガスと接触して洗浄された煙道ガスを生成するように、吸収液がそれぞれのノズルから噴霧または分散させられる、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
それぞれのノズルは、石灰石吸収液またはスラリーを噴霧または分散させるように操作可能である、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルのそれぞれは、上方へ延びた部分から、より小さなサイズの反対向きに延びた部分を通って流出する粒子を除去するように操作可能である、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
吸収液を湿式洗浄装置へ供給する工程であって、該湿式洗浄装置は、少なくとも第１のスプレーレベルおよび第２のスプレーレベルを備え、前記第１のスプレーレベルおよび前記第２のスプレーレベルは、互いに上下に鉛直方向で整列して配置された、前記第１のスプレーレベルおよび前記第２のスプレーレベルのそれぞれにおける、下方へスプレーする複数のノズルと、互いに上下に鉛直方向で整列して配置された、前記第１のスプレーレベルおよび前記第２のスプレーレベルのそれぞれにおける、前記下方へスプレーする複数のノズルの間に交互に位置する、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルと、を具備し、それぞれの前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルは、上方へ延びた部分の粒子閉塞を防止するように、前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの前記上方へ延びた部分からの粒子流を操作可能な、下方へ排出する延びた部分を有する、工程と、
前記湿式洗浄装置を流過する煙道ガスを前記吸収液と接触させ、洗浄された煙道ガスを生成する工程と、
を備えることを含むことを特徴とする、方法。
【請求項１０】
同様に配置された下方へスプレーする複数のノズルと上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルとを具備した付加的なスプレーレベルを付加することをさらに含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ボイラにおいて生成された煙道ガスは、前記湿式洗浄装置を上方へ流過する、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記下方へスプレーする複数のノズルの少なくとも一部と、前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの少なくとも一部とから、吸収液を、微細に分割されたスプレーとして噴霧または分散させる、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記吸収液は、前記下方へスプレーする複数のノズルの少なくとも一部と、前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの少なくとも一部とから噴霧または分散させられる石灰石吸収液またはスラリーであり、前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルからスプレーされる吸収液の約８０％以上、または９０％以上を、上方へ延びた部分から上方へスプレーし、前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルからスプレーされる吸収液の約２０％以下、または約１０％以下を、反対向きに延びた部分から下方へスプレーする、請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記吸収液は、前記湿式洗浄装置を上方へ流過する煙道ガスと接触させて洗浄された煙道ガスを生成するように、それぞれのノズルからスプレーされる石灰石スラリーである、請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルのそれぞれは、上方へ延びた部分から、より小さなサイズの反対向きに延びた部分を通って流出する粒子を除去するように操作可能である、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、気体汚染物の吸収および／またはガスの冷却のための微細に分割された液体とガスを接触させることによって汚染ガスを洗浄するおよび／または高温ガスを冷却する方法および装置またはシステムを提供する。特に、本開示は、気体汚染物の吸収および／またはガスの冷却のための微細に分割された液体とガスを接触させることによって汚染ガスを洗浄するおよび／または高温ガスを冷却するためのノズル構成において使用される、閉塞に対して抵抗力のあるノズルに向けられた方法および装置またはシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子または気体物質を除去するための汚染ガスの洗浄は、今日の工業化した社会における重要かつ一般的なプロセスである。広範囲の様々な技術が開発されており、今日では、ガス洗浄プラントが設計されるとき、さらには極めて特定の汚染物が除去されるとき、選択しうる複数の方法がしばしば存在する。
【０００３】
粒子状汚染物はしばしば、サイクロンなどのダイナミックセパレータ、静電集塵器、またはバリアフィルタ、バッグフィルタまたはカセットフィルタによって除去される。
【０００４】
気体汚染物は一般的に添加剤を使用して、乾燥形式または湿潤形式で供給された添加剤による吸収によって、または気体形式または液体形式で供給された添加剤と気体汚染物を反応させることによって除去され、これにより、粒子状生成物を生じる。その後、反応生成物は粒子セパレータにおいて分離される。
【０００５】
ガスの温度を適応させるためにまたはガスから熱を回収するためにガスを冷却することも重要かつ一般的なプロセスである。熱伝達は一般的に、伝熱式または再生式の熱交換器によってまたは高温媒体と低温媒体との直接接触によって生じる。本発明は気体と液体との直接接触による熱伝達に関するものであるので、その他の技術については説明しない。
【０００６】
多くの点で有利な１つの方法は、ガスを、微細に分割された液体の“雨”の中にまたは液体によって流過される表面に案内することである。これらの方法により、高温ガスを冷却することができ、また、液体中の粒子を捕捉することができ、汚染ガスの気体汚染成分を液体によって吸収するまたは液体と反応させることができる。この液体は、溶解した気体汚染物成分が、液体からの固体粒子のより容易な分離のために固体粒子を形成することを生ぜしめるまたは促進する物質を含有していてもよい。
【０００７】
液体は通常、接触装置においてリサイクルされるが、液体の一部は、一般的に連続的に除去され、この液体の熱をその他の用途において利用するおよび／またはこの液体から汚染物を分離するために処理される。すなわち、冷却されたおよび／または処理された液体を、再び使用するために接触装置へリサイクルすることができる。
【０００８】
汚染ガス洗浄プラントは、接触装置もしくは開放した塔と、充填洗浄装置もしくは充填塔とを有する。接触装置もしくは開放した塔において、汚染ガスは、微細に分割された液体と遭遇するだけである。充填洗浄装置もしくは充填塔において、汚染ガスは、例えばサドル状またはコイル状の小さな部分が充填された塔を流過する。小さな部分には液体がスプレーされて液体膜を形成し、この液体膜は、ほぼ全表面にわたって下方へ流れる。しかしながら、充填洗浄装置は、主体開示の分野に当てはまらないので、ここではこれ以上説明しない。
【０００９】
例えば、汚染ガスから二酸化硫黄を分離するためのおよび／または熱を回収するためにガスを冷却するための接触装置もしくは開放した塔の例が、米国特許第３５３２５９５号明細書に開示されている。この場合、米国特許第３５３２５９５号明細書は、水平方向のガス流と、複数のレベルもしくは位置において供給される液体とを有する、鉛直の塔および洗浄装置の両方を開示している。米国特許第４１６４３９９号明細書は、より複雑でない設計の塔を開示している。この塔では、液体は、１つのレベルのみにおいて供給されるが、複数のレベルにおける捕捉後に分配される。米国特許第２５２３４４１号明細書は、開放した塔と、充填セクションとの組合せを開示している。
【００１０】
上述の技術は、接触装置において使用される液体が重力によって下方へ落下するもしくは流れることを必要とする。しかしながら、多かれ少なかれ水平な液体カーテンを形成し、この液体カーテンを汚染ガスが流過する接触装置もしくは洗浄装置を設計することも公知である。２つの例が、米国特許第２５８９９５６号明細書および米国特許第３６９１７３１号明細書に開示されている。
【００１１】
中間の設計が米国特許第４５８３９９９号明細書に開示されおり、この設計では、洗浄液は水平方向に供給されるが、減速後、微細に分割された小滴の雨として降下する。
【００１２】
別のガス接触装置もしくは塔は、独国特許出願公開第３３４１３１８号明細書または米国特許第３５３２５９５号明細書に開示されており、この場合、液体は４〜６のレベルにおいて供給される。各レベルは、ガスと液体との接触のために小さな液体の小滴を分散させるための複数のノズルを有する。この場合、各レベルには、０．５〜１メートル（ｍ）の間隔を有する規則的な格子で配置されたノズルが設けられている。レベルの間の距離は１〜２ｍである。接触装置もしくは塔の効率は、小滴とガスとの相対移動に大きく依存する。したがって、ガスは、降下する液体小滴とは反対方向に上方へ、すなわち向流で流れることが一般的に好適であるが、様々な理由から、ガスが、降下する小滴と同じ方向で、すなわち並流で降下するガス接触装置もしくは塔も存在する。
【００１３】
この方法を利用してガス処理効率を高めることが望ましいとすると、塔の高さを増大させるかまたは液体の流量を増大させることが必要となる。いずれの選択肢を選択するとしても、結果的に、任意の体積のガス流のためのポンプ仕事量が増大する。開放したガス接触装置もしくは塔は、大きなスペースを必要とするという大きな欠点も有する。大きなスペースの要求は、それに関連した大きな建築コストも意味する。なぜならば、塔は一般的に比較的高さが高くなければならないからである。この場合、微細な小滴の雨の形式で塔内を降下するための液体はまず、かなりの高さまでポンプによって押し上げられなければならない。このようなポンプ仕事は、ガス処理に関連する運転コストを著しく増大させる。
【００１４】
別の開放スプレー塔システムが、米国特許第５４７４５９７号明細書に開示されている。開示された開放スプレー塔は、物質移動を高める目的で、ガス流の方向と同じ方向に上方へ液体をスプレーするノズルと、ガス流の方向とは反対方向に下方へ液体をスプレーするノズルとが交互に位置しているようなパターンで配置されたノズルを使用している。このシステムの欠点は、液体を上方へスプレーするように配置されたノズルが、システムが作動しておらず、液体の流れが存在しないときに閉塞するということである。作動していないとき、液体を下方へスプレーする、上方に配置されたノズルからの蓄積したスラリーおよび粒子は、未使用のノズルの閉塞を生じ、さらに悪いことには、関連するポンプへの逆流を生じた。
【００１５】
湿式接触装置もしくは洗浄装置におけるガス洗浄およびガス冷却は、数十年の間、プロセス工業、発電プラントおよび焼却プラントにおいて確立した技術であった。上述のような幾つかの欠点があるとしても、この技術は、十分に試され、効率的かつ信頼性があると考えられなければならない。しかしながら、このような湿式接触装置または洗浄装置の大きな欠点は、スプレーノズルの閉塞であり、その結果、非効率的なガス洗浄およびガス冷却を生じる。スプレーノズルの閉塞という欠点に対処する必要がある。この場合、高価なノズル閉塞およびその結果生じる非効率なガス洗浄／冷却に対処する方法および／または装置が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第３５３２５９５号明細書
【特許文献２】米国特許第４１６４３９９号明細書
【特許文献３】米国特許第２５２３４４１号明細書
【特許文献４】米国特許第２５８９９５６号明細書
【特許文献５】米国特許第３６９１７３１号明細書
【特許文献６】米国特許第４５８３９９９号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第３３４１３１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の課題は、スプレーノズルの閉塞が防止されたシステム、およびスプレーノズルの閉塞を防止する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
主体の開示は、高価なノズル閉塞およびその結果生じる非効率なガス洗浄および／またはガス冷却に対処する方法および装置またはシステムを提供する。この場合、本開示は、汚染ガスを洗浄するためのおよび／または高温ガスを冷却するための方法および装置またはシステムに関し、ガスは、粒子の分離、気体汚染物の吸収およびガスの冷却のために、微細に分割された液体と接触させられる。微細に分割された液体は、装置またはシステムを流過するガスの主流方向に対して実質的に垂直な２つ以上の平面においてノズルのパターンに配置された閉塞防止ノズルを使用して供給される。
【００１９】
高価なノズル閉塞およびその結果としての非効率なガス洗浄／冷却に対処するために、ガス洗浄および／またはガス冷却のために、ガスと接触するための微細に分割された液体を供給するためのノズルのパターンで、閉塞防止ノズルが使用される。主体の閉塞防止ノズルは、１つの第１の方向に流れる液体流の量の大部分と、別の第２の方向に流れる比較的少ない量の液体流とを有するデュアルオリフィスノズルである。第２の方向に排出される比較的少ない量の液体流は、ノズル作動中にほとんど効果を有さない。しかしながら、ノズルが作動していないとき、第２の方向にノズルから排出される比較的少ない量の液体流は、特定の粒子状物質のための排出経路を提供する。さもなければ、この特定の粒子状物質は、第１の方向に排出する反対向きのノズルを閉塞させてしまう。これにより、第２の方向の比較的少量の流体流は、しばしば汚染ガスの洗浄および／または高温ガスの冷却に関連するノズル閉塞を低減または排除するように機能する。また、主体の閉塞防止ノズルは、以前は要求されていた頻繁なノズル洗浄および／または交換に関連する運転コストを低減または排除する。
【００２０】
要するに、主体の装置またはシステムは、少なくとも第１のスプレーレベルおよび第２のスプレーレベルを有する湿式洗浄装置であって、各スプレーレベルには、互いに上下に鉛直方向に整列して配置された、下方へスプレーする複数のノズルと、互いに上下に鉛直方向に整列して配置された、下方へスプレーする複数のノズルの間に交互に位置する、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルとが具備されている、湿式洗浄装置を含む。上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルのそれぞれは、上方へ延びた部分と、反対向きに延びた部分とを有する。反対向きに延びた部分は、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの上方へ延びた部分の粒子閉塞を防止するために、上方へ延びた部分から、反対向きに延びた部分への粒子の流れのために作動可能である。主体の装置またはシステムはさらに、同様に配置された下方へスプレーする複数のノズルと、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルとが具備された付加的なスプレーレベル、例えば１〜１８の付加的なスプレーレベルを有してもよい。この場合、ボイラにおいて生ぜしめられた煙道ガスは、湿式洗浄装置を通って上方へ流れ、この湿式洗浄装置において、下方へスプレーする複数のノズルの少なくとも一部と、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの少なくとも一部とから微細に分割されたスプレーとして吸収液が噴霧または分散させられる。好適には、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルから分散させられる吸収液の約９０％以上は、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの上方へ延びた部分から上方へスプレーされ、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルからスプレーされる吸収液の約１０％以下は、反対向きに延びた部分から下方へスプレーされる。これに代えて、好適には、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルから分散させられる吸収液の約８０％以上は、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの上方へ延びた部分から上方へスプレーされ、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルからスプレーされる吸収液の約２０％以下は、反対向きに延びた部分から下方へスプレーされる。ノズルからこのようにスプレーされた吸収液は、湿式洗浄装置を流過する煙道ガスと接触し、煙道ガスに含まれた酸性ガスを吸収して、洗浄された煙道ガスを生成する。好適にはこの目的のために、吸収液は、石灰石吸収液またはスラリーである。上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの粒子閉塞を著しく低減または排除するために、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルは、より小さなサイズの反対向きに延びた部分によって、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの上方へ延びた部分から粒子を除去するために作動可能である。
【００２１】
要するに、主体の方法は、少なくとも第１のスプレーレベルおよび第２のスプレーレベルを有する湿式洗浄装置であって、各スプレーレベルには、互いに上下に鉛直方向に整列して配置された、下方へスプレーする複数のノズルと、互いに上下に鉛直方向に整列して配置された、下方へスプレーする複数のノズルの間に交互に位置する、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルとが具備されている湿式洗浄装置に、吸収液を供給することを含む。それぞれの上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルは、上方へ延びた部分と、反対向きに延びた部分とを有する。反対向きに延びた部分は、上方へ延びた部分の粒子閉塞を防止するために、上方へ延びた部分から、反対向きに延びた部分への粒子の流れのために作動可能である。主体の方法はさらに、湿式洗浄装置を上方へ流過する、ボイラにおいて発生された煙道ガスを、吸収液と接触させ、洗浄された煙道ガスを生成することを含む。主体の方法によれば、湿式洗浄装置は、同様に配置された下方へスプレーする複数のノズルと上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルとを具備した付加的なスプレーレベルを有してもよい。好適な吸収液は、石灰石吸収液またはスラリーであり、下方へスプレーする複数のノズルの少なくとも一部と、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの少なくとも一部とから微細に分割されたスプレーとして噴霧または分散させられる。上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルからスプレーされる吸収液の約９０％以上は、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの上方へ延びた部分から上方へスプレーされ、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルからスプレーされる吸収液の約１０％以下は、反対向きに延びた部分から下方へスプレーされる。これに代えて、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルからスプレーされる吸収液の約８０％以上は、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの上方へ延びた部分から上方へスプレーされ、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルからスプレーされる吸収液の約２０％以下は、反対向きに延びた部分から下方へスプレーされる。したがって、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルは、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの上方へ延びた部分から、より小さなサイズの反対向きに延びた部分を通って流出する粒子を除去するように操作可能である。
【００２２】
本開示のその他の課題及び特徴が以下の説明及び請求項から明らかになるであろう。
【００２３】
ここで添付した図面を参照しながら本発明を以下でさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】主体の実施形態による湿式洗浄装置システムの概略的な断面図である。
【図２】図１において円で囲まれた部分ＩＩの拡大した概略的な側面図である。
【図３】図２のノズルの概略的な平面図である。
【図４】図２のノズルの概略的な側方からの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、汚染されたプロセスガスを洗浄するためにおよび／または高温のプロセスガスを冷却するために有効な湿式洗浄装置（湿式スクラバー）１２を有する主体の装置またはシステム１０を概略的に例示している。湿式洗浄装置１２におけるスプレー装置１３は、石炭又は油などの燃料Ｆを燃焼させるように機能するボイラ１５において発生された煙道ガスＦＧとしてのプロセスガスの二酸化硫黄含有量の少なくとも一部分を除去するように機能する。煙道ガスＦＧは、ボイラ１５から、流体接続されたダクト１５ａを通って、湿式洗浄装置１２の流体接続された入口１６へ流入する。
【００２６】
湿式洗浄装置１２は、鉛直方向の開放した塔１４と、洗浄および／または冷却される煙道ガスＦＧ用の入口１６と、洗浄された煙道ガスＣＧ用の出口１８とを有しており、洗浄された煙道ガスＣＧからは、二酸化硫黄含有量の少なくとも一部分が除去されている。鉛直方向の開放した塔１４の底部２２には、吸収液タンク２０が配置されている。吸収液タンク２０には、酸化装置２２が設けられている。入口２８ａに流体接続された供給管２８に流体接続された石灰石貯蔵部２６を有する吸収液供給装置２４から入口２８ａを通じて吸収液タンク２０へ新鮮な石灰石（ＣａＣＯ3）が供給される。吸収液タンク２０は、代替的に、鉛直方向の開放した塔１４の外部に配置されていてもよく、新鮮な石灰石の供給は、代替的に、吸収液タンク２０以外の位置において、乾燥粉末、スラリーまたはこれら両方として、鉛直方向の開放した塔１４に進入することができることが認められるであろう。
【００２７】
湿式洗浄装置１２は、さらに第１の循環ポンプ３０を有している。第１の循環ポンプ３０は、流体接続された吸収液循環管３２を通じて、石灰石吸収液（石灰石スラリーと呼ばれる時もある）を、吸収液タンク２０から、流体接続された第１のスプレーレベルシステム３４へ循環させる。第１のスプレーレベルシステム３４は、鉛直方向の開放した塔１４の底部２２の最も近くに、鉛直方向で最も低いところに配置されている。湿式洗浄装置１２は、さらに第２の循環ポンプ３６を有している。第２の循環ポンプ３６は、流体接続された吸収液循環管３８を通じて、石灰石吸収液を、吸収液タンク２０から、流体接続された第２のスプレーレベルシステム４０へ循環させる。第２のスプレーレベルシステム４０は、鉛直方向の開放した塔１４内で第１のスプレーレベルシステム３４よりも鉛直方向上方に配置されている。湿式洗浄装置１２は、さらに第３の循環ポンプ４２を有している。第３の循環ポンプは、流体接続された吸収液循環管４４を通じて、石灰石吸収液を、吸収液タンク２０から、流体接続された第３のスプレーレベルシステム４６へ循環させる。第３のスプレーレベルシステム４６は、鉛直方向の開放した塔１４において、第２のスプレーレベルシステム４０よりも鉛直方向上方に、底部２２から最も大きな距離に配置されている。第１のスプレーレベルシステム３４の中間点と第２のスプレーレベルシステム４０の中間点との間の、図１に距離ＣＣとして示された鉛直方向距離と、第２のスプレーレベルシステム４０の中間点と第３のスプレーレベルシステム４６の中間点との間の、図１に距離ＣＣとして示された鉛直方向距離とは、約１．２５メートル（ｍ）〜約３ｍである。約１．２５ｍ未満の距離ＣＣはあまり好ましくない。なぜならば、このような距離は、隣接するスプレーレベルシステムの間に望ましくない相互作用を生ぜしめる傾向があり、その結果、二酸化硫黄除去効率を低下させるからである。約３ｍよりも大きな距離ＣＣはあまり好ましくない。なぜならば、このような距離は、鉛直方向の開放した塔１４の全体の高さを極めて高くし、この高さに関連した投資コストおよび運転コストを増大させるからである。
【００２８】
第１のスプレーレベルシステム３４は、第１の管状部分８と、複数の流体接続された噴霧ノズル５０，５２とを有する。噴霧ノズル５０，５２は、ポンプ３０によって噴霧ノズル５０，５２へ循環させられた石灰石吸収液を、微細に分割されたスプレーとして噴霧もしくは分散させる。この場合、微細に分散させられた石灰石吸収液は、湿式洗浄装置１２を通って実質的に鉛直方向上方へ通過する煙道ガスＦＧとの有効な接触を達成する。第２のスプレーレベルシステム４０は、同様に、第２の管状部分５４と、複数の流体接続された噴霧ノズル５０，５２とを有している。第３のスプレーレベルシステム４６は、同様に、第３の管状部分５６と、複数の流体接続された噴霧ノズル５０，５２とを有している。第２の管状部分５４および第３の管状部分５６の噴霧ノズル５０，５２は、第１の管状部分４８の噴霧ノズル５０，５２と同じまたは類似のタイプのものである。
【００２９】
噴霧ノズル５０の全てまたは大部分は、１つの方向、すなわち鉛直方向の開放した塔１４を通る煙道ガスＦＧの流れに対して向流で、鉛直方向の開放した塔１４内でほぼ下方へ方向付けられた円錐形パターンにおいて噴霧する。噴霧ノズル５０は、例えば、米国イリノイ州ウィートンのSpaying Systems Co.から市販されている4CF-303120型であってよい。このタイプの噴霧ノズル５０は、約０．５ｂａｒの、水を用いて測定された噴霧圧力で、７００００リットル／時または１１７０リットル／分に対応する約７０ｍ3／時の液体流量、または約１．２ｂａｒの、水を用いて測定された噴霧圧力で、１０７０００リットル／時または１７８０リットル／分に対応する約１０７ｍ3／時の液体流量のために作動する。
【００３０】
全ての噴霧ノズル５２は、閉塞防止ノズルである。閉塞防止ノズルは、少なくとも２つの方向、すなわち、鉛直方向の開放した塔１４を通る煙道ガスＦＧの方向とほぼ同じ流れ方向で鉛直方向の開放した塔１４内をほぼ上方へ方向付けられた円錐形パターンで、かつより少ない程度で、鉛直方向の開放した塔１４を通る煙道ガスＦＧの流れに対して向流の下方および／またはほぼ下方へ、スプレーする。本明細書に記載されたタイプの噴霧ノズル５２は、例えば、米国イリノイ州ウィートンのSpaying Systems Co.から市販されている。第１のスプレーレベル３４、第２のスプレーレベル４０および／または第３のスプレーレベル４６の作動中、閉塞防止ノズル５２から噴霧された吸収液の約９０％〜約９９％以上が、上方へ延びた部分５８から上方へ円錐形パターンで噴霧される。この場合、閉塞防止ノズル５２は、約０．５ｂａｒの、水を用いて測定された噴霧圧力で、約６３０００リットル／時〜約６９０００リットル／時、または約１０５０リットル／分〜約１１５０リットル／分に対応する約６３ｍ3／時〜約６９ｍ3／時の上方への液体流量、または約１．２ｂａｒの、水を用いて測定された噴霧圧力で、約９６０００リットル／時〜約１０６０００リットル／時、または約１６００リットル／分〜約１７６６リットル／分に対応する約９６ｍ3／時〜約１０６ｍ3／時の液体流量のために作動する。これに代えて、第１のスプレーレベル３４、第２のスプレーレベル４０および／または第３のスプレーレベル４６の作動中、閉塞防止ノズル５２からスプレーされた吸収液の約８０％以上が、上方へ延びた部分５８から上方へ円錐形パターンでスプレーされる。
【００３１】
第１のスプレーレベル３４、第２のスプレーレベル４０および／または第３のスプレーレベル４６の作動中、閉塞防止ノズル５２からスプレーされた吸収液の約１０％〜約１％以下が、延びた部分６０から下方へおよび／またはほぼ下方へスプレーされる。この場合、閉塞防止ノズル５２は、約０．５ｂａｒの、水を用いて測定された噴霧圧力で、約６３００リットル／時〜約６９００リットル／時、または約１０５リットル／分〜約１１５リットル／分に対応する約６．３ｍ3／時〜約６．９ｍ3／時の下方への液体流量、または約１．２ｂａｒの、水を用いて測定された噴霧圧力で、約９６００リットル／時〜約１０６００リットル／時、または約１６０リットル／分〜約１７６リットル／分に対応する約９．６ｍ3／時〜約１０．６ｍ3／時の液体流量のために作動する。これに代えて、第１のスプレーレベル３４、第２のスプレーレベル４０および／または第３のスプレーレベル４６の作動中、閉塞防止ノズル５２からスプレーされた吸収液の約２０％以下が、延びた部分６０から下方へおよび／またはほぼ下方へスプレーされる。
【００３２】
第１のスプレーレベルシステム３４、第２のスプレーレベル４０および／または第３のスプレーレベル４６が作動していないとき、上方へ延びた部分５８からほとんどまたは全く吸収液はスプレーされず、吸収液の約１０％〜約１％以下、またはこれに代えて約２０％以下が、反対向きに延びた部分６０から下方へおよび／またはほぼ下方へスプレーされる。非作動期間中の、延びた部分６０を通じたこの継続的な流体流は、上方へ延びた部分５８において収集された粒子のための直接的な排出経路を提供し、これにより、上方へ延びた部分５８の粒子閉塞を著しく低減または排除する。この場合、作動していないとき、閉塞防止ノズル５２は、約０．５ｂａｒの、水を用いて測定された噴霧圧力で、約６３００リットル／時〜約６９００リットル／時、または約１０５リットル／分〜約１１５リットル／分に対応する約６．３ｍ3／時〜約６．９ｍ3／時の、延びた部分６０からの必要に応じた液体流、または約１．２ｂａｒの、水を用いて測定された噴霧圧力で、約９６００リットル／時〜約１０６００リットル／時、または約１６０リットル／分〜約１７６リットル／分に対応する約９．６ｍ3／時〜約１０．６ｍ3／時の液体流を維持する。しかしながら、作動していないとき、スプレー圧力は一般的に減じられ、ひいては、湿式洗浄装置１２内の石灰石および同様の粒子のレベルに応じて、液体流量を、上方へ延びた部分５８の閉塞を防止するのに適したレベルおよび適した期間にまで減じる。
【００３３】
噴霧ノズル５０，５２は、第１の管状部分４８、第２の管状部分５４および第３の管状部分５６において特定のパターンで配置されている。この場合、それぞれ第１、第２および第３の管状部分４８，５４，５６において、管状部分の長さに沿ってノズル５０とノズル５２とが交互になるように配置されている。また、それぞれ第１、第２および第３の管状部分４８，５４および５６において、ノズル５０は互いに鉛直方向に上下にまたはほぼ上下に配置されており、ノズル５２はそれぞれ互いに鉛直方向に上下にまたはほぼ上下に配置されている。ノズル５０，５２は、ノズル間のスプレー干渉をできるだけなくし、効率的な煙道ガスＦＧの洗浄のために、スプレーと煙道ガスＦＧとの接触を最大限にするように配置されている。選択的に、取付け／メンテナンス目的のために利用可能な２つの異なるタイプのノズル５０，５２を有するのではなく、ノズル５２のみを使用することができ、この場合、ノズル５２の半数は、吸収液流の大部分が上方へ分散させられるように配置され、ノズル５２の残りの半数は、吸収液流の大部分が下方へ分散させられるように配置され、これにより、ノズル５０と置き換えている。しかしながら、ノズル５２は一般的にノズル５０よりも高価であるので、このような配列は好ましくない。したがって、この配列については、明瞭にするためここではこれ以上説明しない。
【００３４】
第３のスプレーレベルシステム４６の上方にミストエリミネータ６２が配置されている。ミストエリミネータ６２は、洗浄された煙道ガスＣＧによって同伴されている吸収液の小滴の少なくとも一部分を除去する。
【００３５】
湿式洗浄装置１２では、煙道ガスＦＧの二酸化硫黄（ＳＯ2）が吸収液の石灰石（ＣａＣＯ3）と反応し、亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ3）を形成し、この亜硫酸カルシウムは、その後、酸化させられ、石膏（ＣａＳＯ4）を形成する。亜硫酸カルシウムの酸化は、好適には、酸化配列２４を用いて吸収液に空気または酸素ガスを泡立たせることによって行われる。したがって、吸収液は、石灰石に加えて、少量の亜硫酸カルシウム、及び主成分としての石膏をも含む。このプロセスを通じて形成された石膏は、廃棄管６４を通じて吸収液タンク２０から除去され、ベルトフィルタ６６として概略的に示された石膏脱水ユニットへ送られる。脱水された石膏は、例えば壁板製造において商業的に利用されてよい。
【００３６】
二酸化硫黄（ＳＯ2）に加え、湿式洗浄装置１２は、少なくとも部分的に、煙道ガスからその他の汚染物も除去する。このようなその他の汚染物の例は、三酸化硫黄（ＳＯ3）、塩酸（ＨＣＬ）、フッ化水素酸（ＨＦ）及びその他の酸性汚染物を含む。さらに、湿式洗浄装置１２は、少なくとも部分的に、例えば塵芥粒子及び水銀などのその他のタイプの汚染物を煙道ガスから除去してもよい。
【００３７】
制御ユニット６８は、湿式洗浄装置１２の作動を制御する。このために、第１の制御弁７０の形式の制御装置が、第１のスプレーレベルシステム３４の第１の管状部分４８に設けられており、第２の制御弁７２の形式の制御装置が、第２のスプレーレベルシステム４０の第２の管状部分５４に設けられている。さらに、第３の制御弁７４の形式の制御装置は、第３のスプレーレベルシステム４６の第３の管状部分５６に設けられている。制御ユニット６８は、湿式洗浄装置１２の効率的な作動のために、弁７０，７２，７４のそれぞれを個々に制御する。
【００３８】
図２は、図１に円で囲まれた部分ＩＩにおけるノズル５０および５２を概略的に示している。この場合、ノズル５０は、上述のように下方へスプレーし、ノズル５２は、デュアルオリフィス閉塞防止ノズルである。デュアルオリフィス閉塞防止ノズルは、吸収液を主に、上方へ延びた部分５８から上方へスプレーし、より少ない程度に、反対向きに延びた部分６０から下方へスプレーする。
【００３９】
図３は、鉛直方向の開放した塔１４を見下ろす平面図において、図２のノズル５０および５２を概略的に示している。この場合、上方へ延びた部分５８にはスプレーオリフィス７６が設けられており、このスプレーオリフィス７６を通じて吸収液が第１の管状部分４８から分散させられる。
【００４０】
図４は再び図２のノズル５０および５２を示している。ノズル５２の上方へ延びた部分５８のスプレーオリフィス７６は、ノズル５０のスプレーオリフィス８０のサイズとほぼ同じサイズになっている。しかしながら、ノズル５２の延びた部分６０におけるスプレーオリフィス７８は、スプレーオリフィス７６および８０よりもかなり小さいサイズとなっている。なぜならば、この延びた部分６０を通る流体はかなり少ないからである。また、スプレーオリフィス７８は、スプレーオリフィス７６の下方に、スプレーオリフィス７６と整列させられており、延びた部分６０からの解放のために、上方へ延びた部分５８からスプレーオリフィス７６および７８を通る下方への粒子の流れを許容し、これにより、上方へ延びた部分５８の粒子閉塞を大幅に低減または排除する。
【００４１】
ボイラ１５において発生された煙道ガスＦＧを洗浄または処理するために湿式洗浄装置１２を使用する場合、煙道ガスＦＧは、石灰石スラリーなどの吸収液との接触のために湿式洗浄装置１２を上方へ通過させられる。吸収液は、少なくとも第１のスプレーレベル３４および第２のスプレーレベル４０に所定のパターンで配置されたノズル５０および５２から微細に分割されたスプレーとして噴霧もしくは分散させられる。噴霧または微細に分割された吸収液スプレーは、煙道ガスとの接触時に煙道ガスから二酸化硫黄、塩化水素および同様の酸などの汚染物を吸収し、洗浄された煙道ガスＣＧを生成する。吸収液と煙道ガスＦＧとの接触を最大限にするために、少なくとも第１のスプレーレベル３４および第２のスプレーレベル４０の長さに沿ってノズル５０とノズル５２とは交互に配置されている。少なくとも第１のスプレーレベル３４および第２のスプレーレベル４０の長さに沿って、ノズル５０が鉛直方向で互いに上下に配置されておりかつノズル５２が鉛直方向で互いに上下に配置されている。ノズル間の吸収液スプレー干渉をできるだけ減じながら、吸収液と煙道ガスＦＧとの接触を最大限にするために、少なくとも第１のスプレーレベル３４および第２のスプレーレベル４０において、ノズル５０が鉛直方向で互いに上下に配置されておりかつノズル５２が鉛直方向で互いに上下に配置されている。加えて、ノズル５２は閉塞防止ノズルであり、ノズル５２を通る流体流量の９０％以上は上方へ延びた部分５８から流れ、ノズル５２を通る流体流量の１０％以下は、反対向きに延びた部分６０から流れる。これにより、上方へ延びた部分５８から反対向きに延びた部分６０への、および反対向きの部分６０から外部への粒子流の経路を提供し、使用時ではないときに、上方へ延びた部分５８の粒子閉塞を大幅に低減または排除する。また、ノズル５２は閉塞防止ノズルであり、ノズル５２を通る流体流量の８０％以上は上方へ延びた部分５８から流れ、ノズル５２を通る流体流量の２０％以下は、反対向きに延びた部分６０から流れ、これにより、上方へ延びた部分５８から反対向きの部分６０への、および反対向きの部分６０から外部への粒子流の経路を提供し、これにより、使用時ではないときに、上方へ延びた部分５８の粒子閉塞を大幅に低減または排除する。
【００４２】
複数の好適な実施の形態に関して発明は説明されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更が加えられ、前記実施の形態のエレメントの代わりに均等物が代用されてもよいことが理解されるであろう。加えて、発明の基本的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を主体の開示の教示に適応させるために、多くの変更がなされてよい。したがって、本開示を実施するために考えられた最良の形態として開示された特定の実施の形態に開示は限定されないが、主体の開示は、添付の請求項の範囲に該当する全ての実施の形態を含むことが意図されている。さらに、第１、第２などの用語の使用は、いかなる順序又は重要性を示すものではなく、第１、第２などの用語は、１つのエレメントを別のエレメントと区別するために使用されている。
【００４３】
要するに、主体の装置またはシステム１０は、少なくとも第１のスプレーレベル３４および第２のスプレーレベル４０を有する湿式洗浄装置１２であって、各スプレーレベルには、互いに上下に鉛直方向に整列して配置された、第１のスプレーレベル３４および第２のスプレーレベルのそれぞれにおける下方へスプレーする複数のノズル５０と、やはり互いに上下に鉛直方向に整列して配置された、第１のスプレーレベル３４および第２のスプレーレベル４０のそれぞれにおける、下方へスプレーする複数のノズル５０の間に交互に位置する、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２とが具備されている、湿式洗浄装置を含む。上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２のそれぞれは、反対向きに延びた部分６０を有する。反対向きに延びた部分６０は、作動していないときに、上方へ延びた部分５８の粒子閉塞を防止するために、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２の上方へ延びた部分５８から、反対向きに延びた部分６０を通る粒子流のために作動可能である。主体の装置またはシステム１０はさらに、同様に配置された下方へスプレーする複数のノズル５０と、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２とが具備された付加的なスプレーレベル１３、例えば１〜１８の付加的なスプレーレベル１３を有してもよい。この場合、ボイラ１５からの煙道ガスＦＧは、湿式洗浄装置１２を通って上方へ流れ、この湿式洗浄装置１２において、吸収液は、下方へスプレーする複数のノズル５０の少なくとも一部と、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２の少なくとも一部とから噴霧またはスプレーされる。好適には、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２からスプレーされる吸収液の約９０％以上は、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２の上方へ延びた部分５８から上方へスプレーされ、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２からスプレーされる吸収液の約１０％以下は、反対向きに延びた部分６０から下方へスプレーされる。択一的に、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２からスプレーされる吸収液の約８０％以上は、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２の上方へ延びた部分５８から上方へスプレーされ、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２からスプレーされる吸収液の約２０％以下は、反対向きに延びた部分６０から下方へスプレーされる。ノズル５０，５２のそれぞれからこのようにスプレーされた吸収液は、湿式洗浄装置１２を流過する煙道ガスＦＧと接触し、煙道ガスＦＧに含まれた酸性ガスを吸収して、洗浄された煙道ガスＣＧを生成する。好適には、この目的のために、吸収液は、石灰石吸収液またはスラリーである。この場合、粒子閉塞を著しく低減または排除するために、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２は、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズルの上方へ延びた部分５８から、整列した、より小さなサイズの、延びた部分６０を通って流出する粒子を除去するように操作可能である。
【００４４】
要するに、主体の方法は、少なくとも第１のスプレーレベル３４および第２のスプレーレベル４０を有する湿式洗浄装置１２であって、各スプレーレベルには、互いに上下に鉛直方向に整列して配置された、下方へスプレーする複数のノズル５０と、互いに上下に鉛直方向に整列して配置された、下方へスプレーする複数のノズル５０の間に交互に位置する、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２とが具備されている湿式洗浄装置１２に吸収液を供給することを含む。上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２のそれぞれは、下方へ排出する、反対向きに延びた部分６０を有する。反対向きに延びた部分６０は、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２の上方へ延びた部分５８の粒子閉塞を防止するために、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２の上方へ延びた部分５８から反対向きに延びた部分６０への、およびこの反対向きに延びた部分６０から外部への粒子流のために作動可能である。主体の方法はさらに、湿式洗浄装置１２を上方へ流過する、ボイラ１５において発生された煙道ガスＦＧを吸収液スプレーと接触させ、洗浄された煙道ガスＣＧを生成することを含む。主体の方法によれば、湿式洗浄装置１２は、同様に配置された下方へスプレーする複数のノズル５０と上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２とを具備した付加的なスプレーレベル１３を有してもよい。この場合、吸収液、好適には石灰石吸収液またはスラリーは、下方へスプレーする複数のノズルの少なくとも一部および上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２の少なくとも一部からの微細に分割されたスプレーとして噴霧または分散させられる。好適には、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２からスプレーされる吸収液の約９０％以上は、上方へ延びた部分５８から上方へスプレーされ、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２からスプレーされる吸収液の約１０％以下は、反対向きに延びた部分６０から下方へスプレーされる。これに代えて、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２からスプレーされる吸収液の約８０％以上は、上方へ延びた部分５８から上方へスプレーされ、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２からスプレーされる吸収液の約２０％以下は、反対向きに延びた部分６０から下方へスプレーされる。したがって、上方へスプレーする複数の閉塞防止ノズル５２は、上方へ延びた部分５８からより小さなサイズの、反対向きに延びた部分６０を通って流出する粒子を除去するように操作可能である。
【００４５】
上述の実施形態の多くの変化態様が添付の請求項の範囲で可能であることが認められるであろう。
【符号の説明】
【００４６】
１０  装置またはシステム、  １２  湿式洗浄装置、  １３  スプレー装置、  １４  鉛直方向の開放した塔、  １５  ボイラ、  １５ａ  ダクト、  １６  入口、  １８  出口、  ２０  吸収液タンク、  ２２  底部、  ２４  吸収液供給装置、  ２６  石灰石貯蔵部、  ２８  供給管、  ２８ａ  入口、  ３０，３６，４２  循環ポンプ、  ３２，３８，４４  吸収液循環管、  ３４  第１のスプレーレベルシステム、  ４０  第２のスプレーレベルシステム、  ４６  第３のスプレーレベルシステム、  ４８  第１の管状部分、  ５０，５２  ノズル、  ５４  第２の管状部分、  ５６  第３の管状部分、  ５８  上方へ延びた部分、  ６０  下方へ延びた部分、  ６２  ミストエリミネータ、  ６４  廃棄管、  ６６  ベルトフィルタ、  ６８  制御ユニット、  ７０，７２，７４  制御弁、  ７６，７８  スプレーオリフィス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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