(57)【要約】  その壁を通して、ダクトまたはチャンバの外部の供給源から、流れているガス流へとガス流が流れる、ダクトまたはチャンバの壁を通して、固体および搬送ガスを供給するためのプロセスおよびシステム。【特許請求の範囲】
【請求項１】
それを通して、燃焼源からの燃焼排ガスから成る、ガス流が、前記ダクトまたはチャンバの外部の供給源から流れる、ダクトまたはチャンバの壁を通して、粒子状固体と、搬送ガスと、から成る、供給原料を供給するためのプロセスであって、
ａ．  前記流れるガス流の少なくとも一部と交差する点において、前記供給源、および前記ダクトまたはチャンバの内部と流体連通する、少なくとも１つの細長いランスを設置することであって、前記ランスは、それを通して、少なくとも部分的に、前記流体連通が生じる、少なくとも縦方向ボアを画定し、前記ランスは、
（ｉ）    前記流れるガス流の下流に配向される、下流面であって、複数の下流開口部を画定する、下流面と、
（ｉｉ）  前記流れるガス流の上流に配向される、上流面であって、前記下流面に対向し、複数の上流開口部を画定する、上流面と、
を備える、ことと、
ｂ．  前記供給原料を前記ランスボアに供給することであって、前記供給原料の少なくとも一部が、前記上流開口部のうちの少なくとも１つに流入し、前記ランスボア内に混合物を形成する、前記流れるガス流の少なくとも一部と混合し、次いで、前記混合物の少なくとも一部は、前記下流開口部のうちの少なくとも１つから流出する、ことと、
を含む、プロセス。
【請求項２】
少なくとも１つの下流開口部は、それぞれの対向する前記上流開口部のうちの１つと略同軸である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
各下流開口部は、それぞれの対向する前記上流開口部のうちの１つと略同軸である、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記下流開口部のうちの少なくとも１つは、前記上流開口部が、それぞれの下流開口部と同軸とならないように、それぞれの対向する前記上流開口部のうちの１つからずらされる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記ずらされた下流開口部は、前記ランスの横軸に沿って、前記それぞれの対向する前記上流開口部のうちの１つからずらされる、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記ずらされた下流開口部は、前記ランスの縦軸に沿って、前記それぞれの対向する前記上流開口部のうちの１つからずらされる、請求項４に記載のプロセス。
【請求項７】
前記ずらされる下流開口部の中心は、前記横軸に沿って、前記それぞれの対向する前記上流開口部のうちの１つの中心から３０°を超えてずらされない、請求項５に記載のプロセス。
【請求項８】
前記ずらされる下流開口部の中心は、前記縦軸に沿って、前記それぞれの対向する前記上流開口部のうちの１つの中心から３０°を超えてずらされない、請求項６に記載のプロセス。
【請求項９】
前記ずらされた下流開口部は、前記ランスの縦軸および横軸に沿って、前記それぞれの対向する前記上流開口部のうちの１つからずらされる、請求項４に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記細長いランスは、前記複数の上流開口部または下流開口部のいずれかの少なくとも３つ以上の群を画定する、前記細長いランスの一部内の少なくとも１つのゾーンをさらに備える、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記燃焼排ガスは、水銀含有物を含み、前記粒子状固体は、前記水銀含有物の少なくとも一部を捕捉することができ、前記燃焼排ガスからの水銀の除去を可能にする、活性炭粒子を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記燃焼排ガスは、三酸化硫黄含有物を含み、前記粒子状固体は、前記三酸化硫黄含有物の少なくとも一部を捕捉することができ、前記燃焼排ガスからの三酸化硫黄の除去を可能にする、アルカリ性粒子を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記燃焼排ガスは、塩酸含有物を含み、前記粒子状固体は、前記塩酸含有物の少なくとも一部を捕捉することができ、前記燃焼排ガスからの塩酸の除去を可能にする、アルカリ性粒子を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
燃焼源からの燃焼排ガスを含む、ガス流が、それを通して流れ得るように寸法設定および構成される、ダクトまたはチャンバであって、前記ダクトまたはチャンバの少なくとも１つの壁は、１つ以上のダクト開口部を画定する、ダクトまたはチャンバと、
前記ダクト開口部のそれぞれ内に配置される、１つ以上の細長いランスであって、前記細長いランスのうちの少なくとも１つは、前記ガス流の少なくとも一部と交差する点において、（ｉ）前記ダクトまたはチャンバの外部の供給源からの粒子状固体と、搬送ガスと、を含む、供給原料、および（ｉｉ）前記ダクトまたはチャンバの内部とを流体連通し、各細長いランスは、それを通して、少なくとも部分的に、前記流体連通が生じる、少なくとも縦方向ボアを画定し、各細長いランスは、
前記ガス流の流れの下流に配向される、下流面であって、複数の下流開口部を画定する、下流面と、
前記ガス流の流れの上流に配向される、上流面であって、前記下流面に対向し、複数の上流開口部を画定する、上流面と、
を備える、ランスと、を備え、
前記細長いランスは、前記供給原料が、前記供給源から前記ランスボアに供給され得るように、前記ダクトまたはチャンバ内にさらに配置され、前記供給原料の少なくとも一部は、前記上流開口部のうちの少なくとも１つに流入し、前記ランスボア内で混合物を形成する、前記ガス流の少なくとも一部と混合し、次いで、前記混合物の少なくとも一部は、前記下流開口部のうちの少なくとも１つから流出する、システム。
【請求項１５】
少なくとも１つの下流開口部は、それぞれの対向する前記上流開口部のうちの１つと略同軸である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
各下流開口部は、それぞれの対向する前記上流開口部のうちの１つと略同軸である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記下流開口部は、それぞれの上流開口部が、それぞれの下流開口部と同軸とならないように、前記上流開口部からずらされる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記下流開口部は、前記ランスの横軸に沿って、前記それぞれの上流開口部からずらされる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記下流開口部は、前記ランスの縦軸に沿って、前記それぞれの上流開口部からずらされる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ずらされる下流開口部の中心は、前記横軸に沿って、いずれの方向にも、前記それぞれの対向する上流開口部の中心から３０°を超えてずらされない、請求項１８に記載の
システム。
【請求項２１】
前記ずらされる下流開口部の中心は、前記縦軸に沿って、いずれの方向にも、前記それぞれの対向する上流開口部の中心から３０°を超えてずらされない、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記下流開口部は、前記ランスの縦軸および横軸に沿って、前記それぞれの対向する上流開口部からずらされる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
前記細長いランスは、前記複数の上流開口部または下流開口部のいずれかの少なくとも３つ以上の群を画定する、前記細長いランスの一部内に少なくとも１つのゾーンをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２４】
前記燃焼排ガスは、水銀含有物を含み、前記粒子状固体は、前記水銀含有物の少なくとも一部を捕捉することができ、前記燃焼排ガスからの水銀の除去を可能にする、活性炭粒子を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２５】
前記燃焼排ガスは、三酸化硫黄含有物を含み、前記粒子状固体は、前記三酸化硫黄含有物の少なくとも一部を捕捉することができ、前記燃焼排ガスからの三酸化硫黄の除去を可能にする、アルカリ性粒子を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記燃焼排ガスは、塩酸含有物を含み、前記粒子状固体は、前記塩酸含有物の少なくとも一部を捕捉することができ、前記燃焼排ガスからの塩酸の除去を可能にする、アルカリ性粒子を含む、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、先行の２００８年７月８日出願の同時係属米国暫定特許出願第６１／０７９，０３７号の利益を請求するものであって、その開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、ダクトまたはチャンバ壁を通して、流れるガス流内への固体および搬送ガスを送達するためのシステムならびに方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
当工業技術分野は、チューブが、搬送ガス内に混入される微粒子固体などの供給原料材料を、ダクトまたはチャンバの外部の源から、ダクトまたはチャンバの内部点へと送達可能なように、それを通して、ガス流が流れる、ダクトまたはチャンバの壁に横設する細長い中空チューブを長い間使用してきた。そのような細長い中空チューブは、従来、「ランス」と称される。概して、ランスは、それを通して、固体および搬送ガスが流れる、ボアを有する。ボアは、外部固体およびガス供給源と送達連通し、ダクトまたはチャンバの内部点において開放し、ランスボアを通して、多くの場合、高速で流れる、流れるガス流内への固体およびガスの送達を生じさせる。本配列は、固体および搬送ガスを流れるガス流に供給するためには効果的であるが、ガス流内の供給原料の分散は、常に、所望されるように、高速または広範囲ではない。
【０００４】
技術は、複数の送達点が、流断面を横切って、流れるガス流内に設置されるように配向される、複数のランスを使用して、対処する。また、ランスは、ガス流の方向を横切って、ガス流内へと異なる深度に延在してもよい。本技法が、十分ではない場合、本技術は、各ランスが、その長さに沿って、複数の送達点を提供するように、ランス長に沿って、複数の開口部を伴うボアを有する、ランスを提供する。したがって、それぞれ複数の開口部を伴う、複数のランスが使用される場合、多数の送達点が存在する。
【０００５】
しかしながら、複数のランスおよび複数の開口部を伴う場合であっても、特に、流れるガス流が、高乱流状態にない場合、流れるガス流内へ供給される固体および搬送ガスの分散の均一性を改良する必要性がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、それを通して、燃焼源からの燃焼排ガスから成る、ガス流が、ダクトまたはチャンバの外部の供給源から流れる、ダクトまたはチャンバの壁を通して、粒子状固体と、搬送ガスと、から成る、供給原料を供給するためのプロセスであって、
ａ．  流れるガス流の少なくとも一部と交差する点において、供給源、およびダクトまたはチャンバの内部と流体連通する少なくとも１つの細長いランスを設置することであって、ランスは、
（ｉ）    それを通して、少なくとも部分的に、流体連通が生じる、縦方向ボアと、
（ｉｉ）  流れるガス流の下流に配向される、下流面であって、複数の下流開口部を形成する、下流面と、
（ｉｉｉ）流れるガス流の上流に配向される、上流面であって、下流面に対向し、複数の上流開口部を形成する、上流面と、
を有する、ことと、
ｂ．  供給原料をランスボアに供給することであって、供給原料の少なくとも一部は、上流開口部のうちの少なくとも１つに流入し、ランスボア内に混合物を形成する、流れるガス流の少なくとも一部と混合し、次いで、混合物の少なくとも一部は、下流開口部のうちの少なくとも１つから流出する、ことと、
を含む、プロセスに関する。
【０００７】
語句「固体（複数）および搬送ガス（複数）」および「固体（単数）および搬送ガス（単数）」とは、固体とガスの任意の混合物を含むことを意味する。例えば、好ましい実施形態では、本発明のプロセスは、例えば、空気および粒子状活性炭の懸濁物などの固体の気体懸濁物の供給を含む。
【０００８】
また、本発明は、燃焼源からの燃焼排ガスから成る、ガス流が、それを通して流れ得るように寸法設定および構成される、ダクトまたはチャンバであって、その少なくとも１つの壁は、１つ以上のダクト開口部を画定する、ダクトまたはチャンバを含む、システムに関する。また、システムは、ダクト開口部のそれぞれ内に配置される、１つ以上の細長いランスを含む。細長いランスのうちの少なくとも１つは、ガス流の少なくとも一部と交差する点において、（ｉ）ダクトまたはチャンバの外部の供給源からの粒子状固体と、搬送ガスとを含む、供給原料と、（ｉｉ）ダクトまたはチャンバの内部と、流体連通する。各細長いランスは、それを通して、少なくとも部分的に、流体連通が生じる、少なくとも縦方向ボアと、流れるガス流の下流に配向される、下流面であって、複数の下流開口部を画定する、下流面と、流れるガス流の上流に配向される、上流面であって、下流面に対向し、複数の上流開口部を画定する、上流面と、を有する。細長いランスは、供給原料が、供給源からランスボアに供給され得るように、ダクトまたはチャンバ内にさらに配置され、これにより供給原料の少なくとも一部は、上流開口部のうちの少なくとも１つに流入し、ランスボア内に混合物を形成する、ガス流の少なくとも一部と混合し、次いで、混合物の少なくとも一部は、下流開口部のうちの少なくとも１つから流出する。
【０００９】
そのようなシステムおよびプロセスは、特に、供給される固体ならびに搬送ガスの流れるガス流内において良好な分散を得る際に有益である。複数のランスの使用は、流れるガス流内の供給原料の分散および均質性を増加させる。良好な分散および均質性は、特に、供給原料が、非常に小量で存在する、流れるガス流の成分を捕捉するために使用される場合、有用である。下流均質性は、捕捉されるべき構成要素が、後の捕捉に影響をあたえるために供給される材料と接触し、間質性捕捉、吸収、化学反応等によってそうなる、統計的確率を増加させる。
【００１０】
本発明のシステムおよびプロセスは、例えば、石炭の燃焼からの流れる燃焼排ガス（燃焼排ガスは、石炭の燃焼の際に放出される、小量（約１ｐｐｂ）の石炭付随水銀を含有する）を処理することは困難であることが、当技術分野において認識される、流れるガス流の場合であっても、上述の良好な分散ならびに均質性特徴を提供するように設計される。法規制は、上述の小量さえ遥かに下回るレベル、例えば、約５０％乃至約９０％までの厳しい水銀除去を要求する場合がある。
【００１１】
本発明のシステムおよびプロセスは、流れるガス流内への供給原料のための多くの種類の固体および搬送ガスの取扱を対象とする。加えて、本発明のプロセスは、処理固体および搬送ガスを流れるガス流と、接触させ（例えば、注入によって）、流れるガス流から、望ましくないガス流構成要素の除去または減少を生じさせるために、その用途に適合可能な多くのプロセスを改良可能である。
【００１２】
（ｉ）本発明のシステムおよびプロセスと併用可能な固体および搬送ガス、および／または（ｉｉ）本発明のプロセスの使用によって、流れるガス流内の処理材料の分散の向上
によって改良可能な流れるガス流処理の実施例は、ＵＳ１，９８４，１６４、ＵＳ４，５００，３２７、ＵＳ５，９００，０４２、ＵＳ６，５１４，９０７、ＵＳ６，８０８，６９２、ＵＳ６，８１８，０４３、ＵＳ６，８４８，３７４、ＵＳ６，８７８，３５８、ＵＳ７，４３５，２８６、ＵＳ７，５０７，０８３、ＵＳ２００２／０１１４７４９、ＵＳ２００４／０１３５８９、ＵＳ２００５／００３９５９８、ＵＳ２００６／０２０４４１８、ＵＳ２００６／０２０５５９２、ＵＳ２００７／００５１２３９、ＵＳ２００７／０１４０９４０、ＵＳ２００７／０１８０９９０、ＵＳ２００７／０２３４９０２、ＵＳ２００７／０２５４８０７、ＵＳ２００８／０１０７５７９、ＵＳ２００８／０１３４８８８、ＥＰ０２７７７０６、およびＷＯ２００７／１４９８６７に開示される。上述のものはすべて、参照することによって、全体が説明されているかのように本明細書に組み込まれる。
【００１３】
本発明のこれらおよび他の特徴は、以下の説明、図面、ならびに添付の請求項から、さらに明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ガス流を搬送するダクト内の流れるガス流中に配置される、本発明の細長いランスの縦方向断面図である。横方向断面Ａ−ＡおよびＢ−Ｂも、図中に提供される。
【図１Ａ】本発明の細長いランスの下流面の正面図であって、下流開口部は、細長いランスの縦軸に沿って、上流開口部から部分的にずらされる。横方向断面Ｃ−Ｃも、図中に提供される。
【図１Ｂ】本発明の細長いランスの下を見た正面図であって、下流開口部は、細長いランスの縦軸に沿って、上流開口部からずらされる。横方向断面Ｄ−Ｄも、図中に提供される。
【図１Ｃ】本発明の細長いランスの下流を見た正面図であって、下流開口部はそれぞれ、細長いランスの横軸に沿って、それぞれの対向する複数の上流開口部からずらされる。横方向断面Ｅ−Ｅも、図中に提供される。
【図１Ｄ】本発明の細長いランスの下流を見た正面図であって、下流開口部は、細長いランスの縦軸および横軸に沿って、上流開口部からずらされる。横方向断面Ｆ−Ｆも、図中に提供される。
【図１Ｅ】当該分野における先行技術として周知の細長いランスの側面図である。ガス流は、細長いランスの側壁の開口部を通して流れる供給原料に対して、９０度の角度で、左から右へと流れる。横方向断面Ｇ−Ｇも、図中に提供される。
【図１Ｆ】本発明の細長いランスの側面図であって、細長いランスの一部は、細長いランスの円周の周囲の３つの開口部集合の群を画定する、ゾーンを含む。横方向断面Ｈ−Ｈも、図中に提供される。
【図１Ｇ】本発明の細長いランスの側面図であって、細長いランスは、各ゾーン内において、細長いランスが、上流面上の３つの上流開口部および下流面上の３つの下流開口部の群を画定する、２つのゾーンを有する。横方向断面Ｉ−Ｉも、図中に提供される。
【図２】本発明のランス設計の性能からの相対的水銀除去を、臭素ガス処理された活性炭の粒子による、石炭燃焼からの燃焼排ガスの処理から収集されたデータにより、先行技術の標準的ランスと比較する、グラフである。
【００１５】
上述の図のそれぞれにおいて、同様の番号は、いくつかの図中において、同様のまたは機能的に同様の部品を指すために使用される。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の例証的実装は、本発明の少なくとも１つの実装に従って、移動するガス流の選択された領域内へ注入される固体粒子のより広範な分散を送達するためのシステムおよび方法の構築ならびに使用において採用され得るように以下に記載される。当然ながら、そ
のような実際の実装の開発では、実装毎に変動するであろう、システム関連および事業関連の制約への準拠等、多数の実装特有の決定を行なって、開発者の特定の目標を達成しなければならないことを理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑かつ時間のかかるものであるが、それでもなお、本開示の利益を享受する当業者にとっては、日常的取り組みであることを理解されるであろう。以下の発明を実施するための形態では、代替ステップ、構成、特徴、および／または構成要素の一般的議論は、添付の図内で識別される番号を付与された構成要素の参照を採用し得る。しかしながら、本文脈におけるそのような番号の参照は、明確性のためにすぎないため、明示的に記載されない限り、そのような代替ステップ、構成、特徴、および／または構成要素は、必ずしも、関連図内に例証される特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。
【００１７】
ここで、図１および／または図１Ａ〜１Ｄならびに／あるいは図１Ｆ〜１Ｇを参照すると、概して、番号１０によって指定される、本発明の細長いランスの異なる例証的実施例が見られる。ランス１０は、それを通して、ガス流が、図１内の矢印によって示される方向に流れる、ダクト３２のダクト壁３０を通して取り付けられる。ランス１０は、概して、番号３４によって指定される、取り付けフランジアセンブリを使用して取り付けられる。
【００１８】
ランス１０は、縦方向ボア１４を画定する、縦方向に延在する管状体壁１２を有する。（本明細書で使用されるように、用語「縦方向」とは、記載される部材または有限空間の仮想上の長軸、あるいはそのような軸と整列されるものを指す一方、「横方向」とは、記載される部材または有限空間の仮想上の長軸に対して略垂直な仮想上の短軸、あるいはそのような軸と整列されるものを指す。）縦方向ボア１４は、近位端１８と、遠位端１６と、を有する。図から分かるように、縦方向ボア１４は、その近位端１８におけるダクト３２の外部点から、その遠位端１６におけるダクト３２の内部点まで延在する。典型的には、縦方向ボア１４は、約１ｃｍ乃至約１０ｃｍの範囲内の横方向直径 （ランスの内側直径）を有することになる。好ましくは、細長いランスは、炭素鋼またはステンレス鋼等の強固な金属から構成される。しかしながら、細長いランスは、固体および搬送ガス、ならびに関与する雰囲気の条件に応じて、他の材料から構築されてもよい。ランスは、管状体として例証されるが、ランス１０の壁は、構成される形状が、縦方向ボアまたは類似の通路を形成する限り、上平面図から見て、正方形、矩形、楕円形等を形成してもよいことを理解されたい。
【００１９】
ランス１０は、ダクト３２内に下流面１５ａと、上流面１５と、を有する。ランス１０は、下流面１５ａが、搬送されるガス流の下流に配向されるように、ダクト３２内に配置される。故に、上流面１５は、搬送されるガス流の上流に配向され、下流面１５ａに対向する。ランス１０の管状体壁１２の下流面１５ａは、複数の下流開口部２０ａをさらに画定する。示されるように、ランス１０の管状体壁１２の上流面１５は、複数の上流開口部２０を画定する。図１に例証されるように、各上流開口部２０は、それぞれの下流開口部２０ａと同軸である。
【００２０】
しかしながら、他の整列も可能であって、例えば、図１Ａでは、上流開口部２０および下流開口部２０ａは、下流開口部が、ランス１０の縦軸に沿って、上流開口部から部分的にずらされるように整列されることを理解されたい。図１Ｂに示される別の構成では、上流開口部２０および下流開口部２０ａは、下流開口部が、ランス１０の縦軸に沿って、上流開口部からさらにずらされるように整列される。下流開口部は、細長いランスの横軸に沿って、上流開口部からずらされてもよく、さらに、等しくない数の上流開口部に対する下流開口部を含んでもよい。図１Ｃでは、複数の上流開口部２０は、下流開口部２０ａのそれぞれの対向する１つからずらされる。図１Ｄに示されるさらに別の構成では、上流開口部２０および下流開口部２０ａは、下流開口部が、ランス１０の横軸および縦軸に沿っ
て、上流開口部からずらされるように整列される。
【００２１】
図１Ｅに例証されるように、当該技術において周知の細長いランス１０は、ランスの一方の側壁上の１つの開口部と、対向する側壁上の対向する１つの同軸開口部と、を画定する。両開口部は、流れるガス流から９０度の角度で配向される。本発明は、本発明が、細長いランスの上流面によって画定される上流開口部と、細長いランスの下流面によって画定される下流開口部との両方を含むという点において、図１Ｅに例証される周知の技術と異なる。本発明は、供給原料と上流面からの流れるガス流との混合は、乱流を増加させ、ボアに沿って、供給原料粒子のより広範かつ均一な分散をもたらすため、周知の技術より有利である。ランスの上流および下流面はそれぞれ、ランスの断面形状によって、ランスの１つ以上の側壁から形成されてもよいが、「上流面」とは、ランスボアの中心点と交差し、ガス流の方向に垂直の仮想上の縦方向平面の上流にある、面または複数の面を意味し、「下流面」とは、同一の仮想上の縦方向平面の下流にある、面または複数の面を意味する。
【００２２】
図１Ｆおよび１Ｇに示されるように、細長いランス１０は、複数の上流開口部２０または下流開口部２０ａのいずれかの少なくとも３つ以上の群７０を画定する、細長いランスの一部内に少なくとも１つのゾーンをさらに有する。図１Ｆでは、細長いランス１０は、細長いランスが、３つの上流開口部２０および３つのそれぞれの対向する下流開口部２０ａの群を画定するゾーンを、細長いランス１０の中央部分内に有する。図１Ｇは、複数のゾーン、すなわち、２つのゾーンを有する、細長いランス１０を例証し、各ゾーン内の細長いランスは、３つの上流開口部２０および３つのそれぞれの対向する下流開口部２０ａの群を画定する。本発明に関して、用語「群」とは、（１）細長いランスによって画定される他の下流開口部または上流開口部、あるいは（２）細長いランスの残留表面積に対して、集団または集合間の間隔における関係のため、その集団または集合に属すると視覚的に認識され得る、上流開口部または下流開口部のいずれかの集団または集合であると定義される。用語「ゾーン」とは、本発明に関連する場合、開口部の群を画定する、ランスの一部を指す。
【００２３】
下流開口部２０ａが、上流開口部２０からずらされる構成では、下流開口部それぞれの中心は、縦軸または横軸のいずれかに沿って、いずれかの方向において、それぞれの対向する上流開口部の中心から３０°を超えてずらされないことが好ましい。しかしながら、ずれの正確な角度は、実践者によって、その場の必要性に応じて、選択されてもよく、例えば、いずれかの方向における、３０°以下または１５°以下のずれ角度が、実践において、有利に働くことが見出される場合がある。加えて、代替構成では、ランス１０が、上流開口部２０および下流開口部２０ａを画定してもよく、少なくとも１つの下流開口部は、それぞれの上流開口部と同軸であって、少なくとも１つの他の下流開口部は、別のそれぞれの上流開口部からずらされる。
【００２４】
ランスによって画定される上流開口部２０は、ガス流の流れの少なくとも一部と、固体の流れおよび縦方向ボア１４内を流れる搬送ガスとの混合を可能にする。得られた混合物は、下流開口部２０ａのうちの任意の１つ以上と、縦方向ボア１４の遠位端１６と、を通って、縦方向ボア１４から流出することができる。任意選択的に、遠位端１６が閉鎖されてもよく、得られた混合物は、それを通して流出し得ない。搬送ガスにダクト流ガスを付与することによって、粒子固体は、縦方向ボアへとさらにより均一に放出され得る。
【００２５】
縦方向ボアの長さあたりの下流開口部および上流開口部の数ならびにサイズは、設定された数ではなく、実践者によって、その必要性を満たすために決定されることになる。一般的には、ボア１４の長さ１フィート当たり約３乃至約３０の上流開口部と、対応する下流開口部が好適であろう。標的ガス流が、石炭燃焼システムからの燃焼排ガスであって、
本発明のプロセスおよび器具が、燃焼排ガスの水銀レベルを減少するために使用され、ガス懸濁物内の粉末状活性炭が、ランス１０を通して供給され、燃焼排ガスを処理する場合、好ましくは、ボア１４の長さ１フィート当たり約８乃至約１６の上流開口部２０および下流開口部２０が存在することになる。
【００２６】
概して、ランス１０は、ランスの遠位端に近接して、上流開口部２０と、下流開口部２０ａと、を画定することになる。上流開口部２０および下流開口部２０ａは、ランス１０の任意の断面から形成されてもよいことを理解されたい。任意選択で、上流開口部２０および下流開口部２０ａは、ランス１０の複数の断面内に画定されてもよい。
【００２７】
好ましくは、上流開口部および下流開口部は、円形形状となる。上流開口部および下流開口部の直径は、概して、約０．５乃至約２．５ｃｍの範囲内となる。より大きいまたはより小さい直径が、流れるガス流体積、速度、および圧力、ランスの総数、固体の粒子サイズおよび性質、ならびにボア１４内を流れる搬送ガスの体積および速度に応じて、使用されてもよい。また、ボア１４の長さ１フィート当たりの上流開口部２０および下流開口部２０ａの数は、各上流開口部および下流開口部の直径の選択に影響を及ぼす可能性がある。各上流開口部２０および下流開口部２０ａは、同一ランス上の別の下流開口部または上流開口部と異なる直径を有してもよいことを理解されたい。任意選択で、上流および下流開口部は、正方形、矩形、細隙状、三角形、楕円形等の形状であってもよい。
【００２８】
図１に例証されるように、好ましくは、ランス１０の下流開口部２０ａおよび上流開口部２０の総断面積は、ボア１４の遠位端１６の断面積以上である。図１にさらに示されるように、上流２０および下流開口部２０ａは、好ましくは、相互に均一に離間される。好ましくは、各開口部間の間隔は、ランス１０の内径の５倍未満とするべきである。各開口部間の間隔は、本発明のいくつかの実施形態では、好ましくは、ランス１０の内径の程度であってもよい。開口部間の間隔の量は、実践者によって、その必要性を満たすように決定されるであろうことを理解されたい。任意選択で、開口部間の間隔は、ランス内で可変であってもよく、ランス１０は、上流開口部２０および下流開口部２０ａを形成する、複数の部分を含む。
【００２９】
概して、番号３４によって指定される、取り付けフランジアセンブリは、２つの主要部分、フランジ２６と、フランジヘッド４０と、から構成される。フランジ２６は、図１に示される実施形態の場合、ダクトポート３３を囲み、ダクト壁３０に溶接することによって、便宜的に取り付けられる。フランジヘッド４０は、ボルト２２および２２ａを介して取り付けられ、ダクトポート３３を通過するように、ランス１０をその近位端に堅く保持するように寸法決定される。シール５０は、フランジ２６へのフランジヘッド４０の流体密封取り付けを維持するために使用される。フランジヘッド４０は、器具を受容するためのフランジ開口部６０を形成し、固体および搬送ガスを供給する。固体および搬送ガスをフランジ開口部６０に供給するために使用される器具は、当業者によって提供されるような、剛性または可撓性パイプ（図示せず）であり得る。
【００３０】
動作時、搬送ガスおよび粒子状活性炭の懸濁物から成る、供給原料は、フランジ開口部６０を通して、ランスボア１４内へと導入される。懸濁物は、縦方向ボアを通って流れ、懸濁物の少なくとも一部は、上流開口部２０を通ってランスボア１４に流入する搬送されるガス流の少なくとも一部と混合し、供給原料と搬送されるガス流との混合物を形成する。混合物の多くは、下流開口部２０ａを通して流出する。加えて、懸濁物の一部は、ボア１４の遠位端１６を通って流れてもよい。
【００３１】
いくつかの燃焼排ガスまたは類似用途の場合、ダクトまたはチャンバ寸法断面は、一般的に、大きく（例えば、２０平方メートル以上）、長い細長いランスが、その横方向断面
を横切って材料を導入するために必要とされる。これらの場合では、複数の細長いランスは、ダクトを横切って、アレイの形態で展開される。各細長いランスの長さは、異なってもよい。各細長いランスは、縦方向ボアと、下流に流れるガス流に向かって配向されるランスの面（下流面）上の複数の下流開口部と、上流の搬送されるガス流に向かって配向されるランスの面（上流面）上の複数の上流開口部と、を画定する。上流および下流開口部の数、寸法、および位置とともに、各細長いランスの数、長さ、および位置は、例えば、より高流量の燃焼排ガスおよび水銀流が流出するダクト内の位置等の燃焼排ガスの特性に基づいて、変化してもよい。
【００３２】
上述のように、本発明は、ダクトまたはチャンバ壁を通して、流れるガス流内への粒子状固体および搬送ガスの送達のためのシステムならびに方法に関する。流れるガス流は、燃焼プロセスからの燃焼排ガスから成ってもよい。本発明の一態様では、燃焼排ガスは、水銀含有物を含み、粒子状固体は、水銀含有物の少なくとも一部を捕捉し、燃焼排ガスからの水銀の除去を可能にする、活性炭粒子から成る。本発明の別の側面では、燃焼排ガスは、三酸化硫黄含有物から成り、粒子状固体は、三酸化硫黄含有物の少なくとも一部を捕捉し、燃焼排ガスからの三酸化硫黄の除去を可能にする、アルカリ性粒子から成る。本発明のさらに別の側面では、燃焼排ガスは、塩酸含有物から成り、粒子状固体は、塩酸含有物の少なくとも一部を捕捉し、燃焼排ガスからの塩酸の除去を可能にする、アルカリ性粒子から成る。使用される他の粒子状固体の実施例は、消石灰、トロナ等を含む。本明細書で使用される場合、明示的に記載されない限り、「含有物」とは、検出の制限値内の参照物質の量を意味することを理解されたい。
【００３３】
以下の実施例は、例証目的のために提示され、本発明の範囲に関する制限を課すものとして意図されない。
【実施例１】
【００３４】
本実施例は、遠位端開口部のみを有する、先行技術のランスの使用と、石炭の燃焼からの燃焼排ガスの流れから、水銀を除去するための本発明のランスの使用と、を比較する。処理材料は、懸濁され、空気によって、ランスに輸送される、臭素ガス処理粒子状活性炭
（吸着剤）である。理解されるように、ランス壁開口部を有する、本発明のランスは、そのような開口部を有さないランスより優れた水銀除去を得る。本発明のランスによって供与される、より広範囲な面積の均一な分散によって、水銀除去は、大幅に向上され、同一水銀除去結果を達成するために、より少ない吸着剤の使用を可能にする。図２は、水銀除去結果を比較する。
【００３５】
本実施例では、６０％を超えるより多くの吸着剤が、本発明のランスより、先行技術のランスによって必要とされた。一般的ランスによって、燃焼排ガス水銀の５０％を捕捉するために、燃焼排ガスの２８，０００実立方メートル当たりの２．３キログラムを超える吸着剤（百万実立方フィート当たり５ポンドの吸着剤［５ｌｂ／ＭＭａｃｆ］）が必要とされた。本発明のランスと単に置き換えることによって、２８，０００実立方メートルのガス当たり、わずか約１．４キログラムの吸着剤（３ｌｂ／ＭＭａｃｆ）が必要とされた。
【００３６】
本実施例では、合計２８のランスが、２つの等しい燃焼排ガスダクトを横切って、異なるレベルの７つのランスが２列配分された。各ダクトの断面は、約７メートル×３メートル（２０フィート×８フィート）であった。先行技術のランスは、内径２．５センチメートル（１インチ）と、それを通して、吸着剤が、流れる燃焼排ガスへと排出される、勾配付き開放端と、を有していた。また、本発明のランスも、内径２．５センチメートル（１インチ）を有していた。しかしながら、新規ランスからの吸着剤は、端部における長さが６０ｃｍ（２フィート）の各ランスに沿って、１２の下流対向孔開口部（各直径１．２７
ｃｍ（０．５インチ）、５ｃｍ（２インチ）離間）を通して、燃焼排ガスに流入した。各ランスは、その上流および下流面上に、１２の同軸孔を有していた。上流孔は、燃焼排ガスをランスに流入させ、乱入ゾーン内に吸着剤を混合させた。また、本添加されたガスは、搬送ガスが、面の全長にわたって、下流面から比較的に均一に、吸着剤を押し出すのを補助し、燃焼排ガス内へとより広範囲、より均一、かつより迅速に分散させ、同伴された吸着剤のより優れた利用をもたらす。結果は、図２に示される。
【００３７】
本書のいずれかにおいて、化学名または化学式によって参照される、反応物および構成成分は、単数形または複数形のいずれにおいて参照されるかにかかわらず、化学名または化学型（例えば、別の反応物、溶媒等）によって参照される、別の物質との接触に先立って流出するものとして識別されることを理解されたい。予備化学変化、変質、および／または反応が（該当する場合）、そのような変化、変質、および／または反応は、本開示に従って必要とされる条件下、指定された反応物および／または成分を１つにすることによる自然の結果であるため、結果として生じる混合物または溶液あるいは反応媒体に生じることは問題ではない。したがって、反応物および成分は、所望の化学操作または反応を行なうこと、あるいは所望の操作または反応を行なう際に使用される混合物を形成することと関連して、１つにされる原料として識別される。また、実施形態は、物質、成分、および／または原料を現在形において参照し得るが （「から構成される」、「含む」、「である」等）、本開示に従って、１つ以上の他の物質、成分、および／または原料と、最初に、接触、混成、あるいは混合される直前において、存在していたものとして、物質、成分、もしくは原料を参照する。
【００３８】
また、特許請求の範囲は、物質を現在形で参照する場合があるが （例えば、「含む」、「である」等）、本開示に従って、１つ以上の他の物質と、最初に、接触、混成、あるいは混合される直前において、存在していたものとして、物質を参照する。
【００３９】
明示的に別段の記載がなされ得ない限り、冠詞「ａ」または「ａｎ」は、本明細書で使用される場合、制限することを意図するものではなく、説明または特許請求の範囲を、冠詞が参照する単一要素に限定するものとして解釈されるべきではない。逆に、冠詞「ａ」または「ａｎ」は、本明細書で使用される場合、明示的に文章が別段の記載をしない限り、１つ以上のそのような要素を網羅するものと意図される。
【００４０】
本明細書の任意の部分で参照される、特許、または他の刊行物、あるいは公開文書はそれぞれ、参照することによって、全体が説明されているかのように、全体として本開示に組み込まれる。
【００４１】
本発明は、添付の請求項の精神および範囲内において想定可能な変形例を受け入れる余地がある。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２】
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【国際調査報告】
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