(57)【要約】  本発明は、一般に排出制御の分野に関し、特に様々なガス状酸化合物及び／又はガス状酸先駆化合物（例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ等）から１回以上の燃焼後段階中又は燃焼後プロセス中に（例えば圧縮工程及び／又は冷却工程中に）生成される、酸素燃焼の様々な液体系酸性化合物を制御し、処理し及び／又は軽減させるための新規かつ有用な方法及び／又はシステムに関する。一実施形態では、本発明は、このような１種以上の液体系酸化合物を燃焼ガスに再循環させる及び／又は酸素燃焼発電システムの排出制御及び／又は燃焼ガスガス処理装置の一つ以上に再循環させる方法及び／又はシステムに関する。
2015529545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素燃焼プロセス中に生成された１種以上の酸性化合物を処理するための方法であって、次の工程：
（ｉ）少なくとも１種の炭素質燃料の酸素燃焼の結果として燃焼排ガス流を生成させ、ここで、該燃焼ガス流は、ガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも１種を含有し；
（ｉｉ）少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置を使用することによって該燃焼排ガス流を処理してその中に存在する少なくとも１種のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも一部を除去し；
（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）からの燃焼排ガス流の少なくとも一部に少なくとも１回の圧縮工程及び／又は冷却工程を施してその中に存在する少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物を除去し、ここで、該圧縮工程及び／又は冷却工程は、少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の除去の結果として生成された液体系酸性廃棄物流並びに酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流を生じさせ；
（ｉｖ）該液体系酸性廃棄物流の少なくとも一部を処理又は中和のために工程（ＩＩ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置に再循環させ；そして
（ｖ）該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に二酸化炭素回収を施して該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流中に存在する二酸化炭素の大部分を回収してから、残留する酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流の一部を大気に放出すること
を含む方法。
【請求項２】
前記酸素燃焼プロセスが炭素ベース酸素燃焼プロセスである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸素燃焼プロセスが低硫黄石炭ベース酸素燃焼プロセスである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
工程（ｉｉ）が、湿式排煙脱硫プロセス、乾式排煙脱硫プロセス、スプレードライスクラビングプロセス、商業的品質の硫酸を回収するように設計された湿式硫酸プロセス、燃焼排ガスから二酸化硫黄、窒素酸化物及び粒子状物質を除去するように設計されたＳＮＯＸ排煙脱硫プロセス、直接接触冷却器−研磨スクラバープロセス又はそれらの２つ以上の任意の組み合わせからから選択される１個以上の装置によりＳＯｘを除去することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記液体系酸性廃棄物流のｐＨが約−１〜約３．５の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
工程（ｉｉｉ）において除去される１種以上の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の量が、工程（ｉｉｉ）の前の燃焼排ガス流中に存在する１種以上のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の総量の少なくとも約５０質量％である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記工程（ｉｉｉ）で除去される少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物が、ＳＯｘ、ＮＯｘ、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、二酸化炭素、硫黄系酸、塩酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、硝酸、炭酸又はこれらのいずれか２種以上の混合物から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
工程（ｉｖ）が、工程（ｉｉｉ）からの液体系酸性廃棄物流の少なくとも５０質量％を前記工程（ｉｉ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置にその中で処理又は中和するために再循環させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
工程（ｉｖ）が、工程（ｉｉｉ）からの液体系酸性廃棄物流の少なくとも９０質量％を前記工程（ｉｉ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置にその中で処理又は中和するために再循環させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法が、工程（ｉｉｉ）から液体系酸性廃棄物流の残りの部分を、少なくとも１個のバイパス又はオーバーフローラインを介して少なくとも１個の排水処理プロセスに送ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
酸素燃焼プロセス中に生成された１種以上の酸性化合物を処理するための方法であって、次の工程：
（ａ）少なくとも１種の炭素質燃料の酸素燃焼の結果として燃焼排ガス流を生成させ、ここで、該燃焼ガス流は、ガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも１種を含有し；
（ｂ）少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置を使用することによって該燃焼排ガス流を処理してその中に存在する少なくとも１種のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも一部を除去し；
（ｃ）工程（ｂ）からの燃焼排ガス流の少なくとも一部に少なくとも１回の圧縮工程及び／又は冷却工程を施してその中に存在する少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物を除去し、ここで、該圧縮工程及び／又は冷却工程は、少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の除去の結果として生成された液体系酸性廃棄物流並びに酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流を生じさせ；
（ｄ）該液体系酸性廃棄物流の少なくとも一部を処理又は中和のために工程（ｂ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置に再循環させ；
（ｅ）該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に少なくとも１回の追加の排出制御及び／又は燃焼排ガス処理技術を施し；そして
（ｆ）該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に二酸化炭素回収を施して該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流中に存在する二酸化炭素の大部分を回収してから、残留する酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流の一部を大気に放出すること
を含む方法。
【請求項１２】
前記酸素燃焼プロセスが炭素ベース酸素燃焼プロセスである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記酸素燃焼プロセスが低硫黄石炭ベース酸素燃焼プロセスである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
工程（ｂ）が、湿式排煙脱硫プロセス、乾式排煙脱硫プロセス、スプレードライスクラビングプロセス、商業的品質の硫酸を回収するように設計された湿式硫酸プロセス、燃焼排ガスから二酸化硫黄、窒素酸化物及び粒子状物質を除去するように設計されたＳＮＯＸ排煙脱硫プロセス、直接接触冷却器−研磨スクラバープロセス又はそれらの２つ以上の任意の組み合わせからから選択される１個以上の装置によりＳＯｘを除去することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記液体系酸性廃棄物流のｐＨが約−１〜約３．５の間である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
工程（ｃ）において除去される１種以上の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の量が、工程（ｃ）の前の燃焼排ガス流中に存在する１種以上のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の総量の少なくとも約５０質量％である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記工程（ｃ）で除去される少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物が、ＳＯｘ、ＮＯｘ、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、二酸化炭素、硫黄系酸、塩酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、硝酸、炭酸又はこれらのいずれか２種以上の混合物から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
工程（ｄ）が、工程（ｃ）からの液体系酸性廃棄物流の少なくとも５０質量％を前記工程（ｂ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置にその中で処理又は中和するために再循環させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法が、工程（ｃ）から液体系酸性廃棄物流の残りの部分を、少なくとも１個のバイパス又はオーバーフローラインを介して少なくとも１個の排水処理プロセスに送ることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記工程（ｅ）の少なくとも１回の追加の放出制御及び／又は燃焼排ガス処理技術が水銀捕捉プロセスによる水銀捕捉を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
酸素燃焼プロセス中に生成された１種以上の酸性化合物を処理するための方法であって、次の工程：
（Ｉ）少なくとも１種の炭素質燃料の酸素燃焼の結果として燃焼排ガス流を生成させ、ここで、該燃焼ガス流は、ガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも１種を含有し；
（ＩＩ）少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置を使用することによって該燃焼排ガス流を処理してその中に存在する少なくとも１種のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも一部を除去し；
（ＩＩＩ）工程（ＩＩ）からの燃焼排ガス流に少なくとも１回の圧縮工程及び／又は冷却工程を施してその中に存在する少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物を除去し、ここで、該圧縮工程及び／又は冷却工程は、少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の除去の結果として生成された液体系酸性廃棄物流並びに酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流を生じさせ；
（ＩＶ）該液体系酸性廃棄物流の少なくとも一部を処理又は中和のために工程（ＩＩ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置に再循環させ；
（Ｖ）該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に少なくとも１回の追加の排出制御及び／又は燃焼排ガス処理技術を施し；そして
（ＶＩ）該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に二酸化炭素回収を施して該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流中に存在する二酸化炭素の大部分を回収してから、残留する酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流の一部を大気に放出する
ことを含み、該液体系酸性廃棄物流は、少なくとも２つの液体系酸性廃棄物流に別れ、その後、それぞれの分離された液体系廃棄物流の一部を、工程（ＩＩ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置にその中での処理又は中和のために再循環させる方法。
【請求項２２】
前記酸素燃焼プロセスが炭素ベース酸素燃焼プロセスである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記酸素燃焼プロセスが低硫黄石炭ベース酸素燃焼プロセスである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
工程（ＩＩ）が、湿式排煙脱硫プロセス、乾式排煙脱硫プロセス、スプレードライスクラビングプロセス、商業的品質の硫酸を回収するように設計された湿式硫酸プロセス、燃焼排ガスから二酸化硫黄、窒素酸化物及び粒子状物質を除去するように設計されたＳＮＯＸ排煙脱硫プロセス、直接接触冷却器−研磨スクラバープロセス又はそれらの２つ以上の任意の組み合わせからから選択される１個以上の装置によりＳＯｘを除去することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記液体系酸性廃棄物流のｐＨが約−１〜約３．５の間である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
工程（ＩＩＩ）において除去される１種以上の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の量が、工程（ＩＩＩ）の前の燃焼排ガス流中に存在する１種以上のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の総量の少なくとも約５０質量％である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記工程（ＩＩＩ）で除去される少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物が、ＳＯｘ、ＮＯｘ、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、二酸化炭素、硫黄系酸、塩酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、硝酸、炭酸又はこれらのいずれか２種以上の混合物から選択される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
工程（ＩＶ）が、工程（ＩＩＩ）からの液体系酸性廃棄物流の少なくとも５０質量％を前記工程（ｉｉ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置にその中で処理又は中和するために再循環させることを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記方法が、工程（ＩＩＩ）から液体系酸性廃棄物流の残りの部分を、少なくとも１個のバイパス又はオーバーフローラインを介して少なくとも１個の排水処理プロセスに送ることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記工程（Ｖ）の少なくとも１回の追加の放出制御及び／又は燃焼排ガス処理技術が水銀捕捉プロセスによる水銀捕捉を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
前記少なくとも２つの液体系酸性廃棄物流の少なくとも１つが低ｐＨ流であり、該少なくとも２つの液体系酸性廃棄物流の少なくとも１つが高ｐＨ流である、請求項２１に記載の方法。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの低ｐＨ液体系酸性廃棄物流が約１未満のｐＨを有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの高ｐＨ液体系酸性廃棄物流が少なくとも約３のｐＨを有する、請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願データ
この特許出願は、２０１２年６月２８日に出願され、かつ、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ａｃｉｄｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  ｆｒｏｍ  Ｏｘｙ−Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」という名称の米国仮特許出願第６１／６６５８８６号に対して優先権を主張しており、かつ、それの国際出願である。この特許出願の全文を、その全体が本明細書に完全に記載されているかのように、引用により本明細書に含める。
【０００２】
発明の分野及び背景
１．発明の分野
本発明は、一般に排出制御の分野に関し、特に様々なガス状酸化合物及び／又はガス状酸先駆化合物（例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ等）から１回以上の燃焼後段階中又は燃焼後プロセス中に（例えば圧縮工程及び／又は冷却工程中に）生成される、酸素燃焼の様々な液体系酸性化合物を制御し、処理し及び／又は軽減させるための新規かつ有用な方法及び／又はシステムに関する。一実施形態では、本発明は、このような１種以上の液体系酸化合物を燃焼ガスに再循環させる及び／又は酸素燃焼発電システムの排出制御及び／又は燃焼ガスガス処理装置の一つ以上に再循環させる方法及び／又はシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術の説明
良く知られているように、電力を生成させるために石炭を使用することには、様々な欠点がある。このような欠点の一つは、二酸化炭素、温室効果ガスの排出、深刻化する地球温暖化の問題を増すと考えられるガスの生成である。これを考慮して、地球規模の気候の問題に対処する一つの方法として、炭素の捕捉、利用又は貯蔵（ＣＣＵＳ）を使用するために様々な技術が開発されている。このような問題に関連して、酸素燃焼を含めて炭素捕捉のための様々な技術が研究されている。
【０００４】
当業者に知られているように、酸素−燃料燃焼（又は酸素燃焼）は、空気又は大気の代わりに、主酸化剤として、大気よりも窒素の少ない酸化剤（例えば、燃焼ガスと酸素、純酸素との組み合わせ、又は酸素と１種以上の不活性ガスとの組合せ）を使用して燃料を燃焼させるプロセスである。空気の窒素成分が減少している又は存在していないため、空気の窒素成分は、窒素酸化物には添加されず、又は全酸素燃焼の場合には加熱させるためには存在しない。
【０００５】
発電の分野では、研究は、燃焼燃料として１種以上の化石燃料又は炭素質燃料を用いた発電のために酸素燃焼を使用することに戻ってきた。現在、化石燃料発電プラントにおいて空気の代わりに窒素枯渇ガス又はガス混合物で研究が行われている。このような提案されたプロセスでは、窒素のほぼ全てが入力空気から除去され、約９５％の酸素である流れを生じ、その後、例えば、再循環燃焼排ガスと混合される。いくつかの状況では、純粋酸素による燃焼は、高すぎると火炎温度をもたらすので、この混合物を再循環燃焼排ガスと混合することによって希釈する。また、再循環燃焼排ガス（ＲＦＧ）を使用してボイラーに燃料を運び、そして十分な対流熱伝達を確保することができる。酸素−燃料燃焼は、空気燃料燃焼よりも約７５％少ない燃焼排ガスを生じさせ、かつ、主としてＣＯ2及びＨ2Ｏからなる排気ガスを生成する。
【０００６】
酸素−燃料燃焼又は酸素燃焼を使用する理由は、精製、圧縮及び／又は隔離の準備が整ったＣＯ2リッチ燃焼排ガスを生成するためである。酸素燃焼は、従来の空気燃焼プラントを超える重要な利点を有する。非限定的な利点は、次のとおりである：（ｉ）プロセスを出る燃焼排ガスを本質的に含む燃焼生成物の質量及び容量が約７５％低減されること；（ｉｉ）燃焼排ガスの圧縮及び精製装置のサイズが約７５％低減できること；（ｉｉｉ）燃焼排ガスが、主として、例えばＣＯ2を液体又は超臨界流体に転化させることによる使用又は隔離のための分離及び処理に好適なＣＯ2であること；（ｉｖ）燃焼排ガス中の望ましくない成分の濃度が非常に高く、プロセス内で分離が容易になること；（ｖ）燃焼排ガス不純物（例えば、水及びガス状の酸）の大部分が凝縮可能であり、これによって分離及び冷却による圧縮が可能になること；（ｖｉ）圧縮熱が燃焼排ガス中で失われるのではなく捕捉及び再利用できること；及び（ｖｉｉ）燃焼用空気に含まれる窒素の量が大幅に低減され及び／又はなくなるため、窒素酸化物の生成が大幅に低減され及び／又はなくなること。
【０００７】
経済的に言えば、酸素燃焼は、従来の空気燃焼よりもコストがかかる。これは、酸素燃焼が様々な技術によって燃焼空気中の窒素量を減少させ、それによって燃焼空気中に存在する又は利用可能な酸素の割合の増加をもたらすことに依存するためである。酸素分離プロセスはかなりの量のエネルギーを必要とするが、これは、燃焼排ガス処理プラント（ＣＰＵ）で実現される蓄えによって正当化されるコストの増加につながる。例えば、低温空気分離は、化石又は炭素質燃料火力発電所によって生産される電力のほぼ１５パーセントを消費する場合がある。しかしながら、このコストを削減するために使用できる膜及び化学ループなどの様々な新技術が開発されている。
【０００８】
石炭火力発電の分野では、酸素燃焼は二酸化炭素を含めてほぼゼロ排出石炭発電所を達成する可能性がある。ＣＯ2を捕捉するために、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ）として知られている一つの予備燃焼方法及び２つの後燃焼系技術経路：酸素燃焼（上記の通り）及びＣＯ2スクラビングが存在する。酸素燃焼は全体のプラントプロセスに適用され、本質的にほぼゼロの排出が得られる。ＣＯ2スクラビングは、プラントの排出の全て又は一部に適用できる。
【０００９】
このような低排出レベルが達成可能な方法を理解するにあたっては、典型的な燃焼対酸素−石炭燃焼を示す図１のプロセス概略図を考慮されたい。典型的な燃焼のための酸化剤は、主として、７８体積％をわずかに超える窒素及び２１体積％よりわずかに少ない酸素を含む大気である。これは、典型的に、約６８〜約７３％の窒素、約１３〜約１６％の二酸化炭素、約５〜約１０％の水蒸気、プラスいくらかの酸素及び他の少量の化合物（排煙脱硫を行った後に測定されるときの）を含有する燃焼排ガスをもたらす。一方、酸素燃焼のための酸化剤は、約９５％以上の酸素を含有するほぼ純粋な酸素である（残りはいくらかの窒素及びいくらかのアルゴンである）。空気を使用する典型的な燃焼において生成されるガス量を窒素で置き換えるために、燃焼排ガスをボイラーに再循環させる。これは、同様に、約７０体積％以上の二酸化炭素（残りは主として水、アルゴン、窒素及び酸素である）を含有する圧縮精製ユニット（ＣＰＵ）に供給される燃焼排ガスをもたらす。したがって、図１から分かるように、燃焼空気は、空気分離ユニット（ＡＳＵ）からの酸素で置換される。通常、従来の空気−燃料燃焼を通じて空気により運ばれるであろう窒素が本質的に排除される。代わりに、この例示的な構成では、ＣＯ2リッチ燃焼排ガスの一部を従来の粉砕機／バーナーシステムに戻し、炉内の窒素を再循環燃焼排ガス（主にＣＯ2）で置き換える。酸素燃焼中のＣＯ2は、空気燃焼システムでの窒素と同様の方法で炉の操作及び熱伝達に影響を与える。これらの特徴は、その技術を改造及び再発電用途で使用することを可能にする。酸素燃焼は、窒素ではなく主としてＣＯ2である燃焼排ガスを生じさせ、かつ、燃焼の他の生成物を含む（大幅に削減された量のＮＯｘではあるが）。ボイラーに再循環されない燃焼排ガスの一部は圧縮精製ユニット（ＣＰＵ）に送られる。
【００１０】
ボイラーを出る燃焼排ガスは、当業者に知られている従来の微粒子及び硫黄除去システムを使用して浄化される。残留する微粒子は、圧縮機システムを保護するためにＣＰＵ内でさらにろ過される。燃焼排ガスの一部をボイラーに再循環させ、そして残留物をＣＰＵに送る前に、一次研磨スクラバーを使用して硫黄及び水分を燃焼排ガス中の必要なレベルにまで減少させる。残留する微量のＳＯ2をＣＰＵで除去する。ＮＯｘ浄化システム（ＳＣＲ又はＳＮＣＲなど）は必要ではない。というのは、残留燃焼生成ＮＯｘはＣＰＵにおいて凝縮物としてほぼ完全に除去されるからである。水銀は、スクラバー及び／又はＣＰＵの一つ以上で除去される。ＣＰＵの出口でパイプライン品質のＣＯ2を与えるために、少量の不活性成分をＣＰＵで除去しなければならない。少量の酸素、窒素並びにＡＳＵ及び空気内漏出物からの酸素中に存在するアルゴン（典型的には９５体積％の純酸素）は、一酸化炭素（ＣＯ）などの微量のいくらかの残留燃焼生成物と共に大気中に放出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記を考慮すると、酸素燃焼に関連して様々な新たな排出問題が生じている。例えば、酸素燃焼からの燃焼排ガス中に存在する種々の成分は、例えば燃焼排ガスを圧縮させたときに、様々な液体系酸性化合物の生成をもたらすことになる。例えば、提案された広範囲の酸素燃焼プロセスは、燃焼排ガス中に存在する二酸化炭素を貯蔵（又は再利用）のために好適なものにする際の工程として、燃焼排ガスの圧縮（例えば、湿式圧縮）を利用する。ＣＰＵ内の湿った燃焼排ガスを圧縮するプロセス中に、１種以上の液体系酸性化合物が生じる又は生じることになるため、これを処理及び／又は廃棄しなければならないであろう。さらに、処理を必要とする他の液体系酸性化合物は、水スクラビング、冷却、様々な吸着及び再生プロセスなどの、酸素燃焼の他の段階中に生成する場合がある。過去には、このような廃棄物流れは、別々の廃棄物処理プロセス及び／又はシステム内で処理されてきた。
【００１２】
上記を考慮すると、当該技術分野には、別個の廃棄物処理プロセス及び／又はシステムを必要とすることなく、酸素燃焼プロセスの種々の燃焼後段階中に生成された液体系酸性化合物を処理及び／又は制御するための方法及び／又はシステムに対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の概要
本発明は、一般に排出制御の分野に関し、特に様々なガス状酸化合物及び／又はガス状酸先駆化合物（例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ等）から１回以上の燃焼後段階中又は燃焼後プロセス中に（例えば圧縮工程及び／又は冷却工程中に）生成される、酸素燃焼の様々な液体系酸性化合物を制御し、処理し及び／又は軽減させるための新規かつ有用な方法及び／又はシステムに関する。一実施形態では、本発明は、このような１種以上の液体系酸化合物を燃焼排ガスに再循環させる及び／又は酸素燃焼発電システムの排出制御及び／又は燃焼排ガス処理装置の一つ以上に再循環させる方法及び／又はシステムに関する。
【００１４】
したがって、本発明の一態様は、酸素燃焼プロセス中に生成された１種以上の酸性化合物を処理するための方法であって、次の工程（ｉ）少なくとも１種の炭素質燃料の酸素燃焼の結果として燃焼排ガス流を生成させ、ここで、該燃焼排ガス流は、ガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも１種を含有し；（ｉｉ）少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置を使用することにより該燃焼排ガス流を処理してその中に存在する少なくとも１種のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも一部を除去し；（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）からの燃焼排ガス流の少なくとも一部に少なくとも１回の圧縮工程及び／又は冷却工程を施してその中に存在する少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物を除去し、ここで、該圧縮工程及び／又は冷却工程は、少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の除去の結果として生成された液体系酸性廃棄物流並びに酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流を生じさせ；（ｉｖ）該液体系酸性廃棄物流の少なくとも一部を処理又は中和のために工程（ＩＩ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置に再循環させ；そして（ｖ）該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に二酸化炭素回収を施して該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流中に存在する二酸化炭素の大部分を回収してから、残留する酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流の一部を大気に放出することを含む方法に関する。
【００１５】
本発明のさらに別の態様では、酸素燃焼プロセス中に生成された１種以上の酸性化合物を処理するための方法であって、次の工程（ａ）少なくとも１種の炭素質燃料の酸素燃焼の結果として燃焼排ガス流を生成させ、ここで、該燃焼ガス流は、ガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも１種を含有し；（ｂ）少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置を使用することによって該燃焼排ガス流を処理してその中に存在する少なくとも１種のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも一部を除去し；（ｃ）工程（ｂ）からの燃焼排ガス流の少なくとも一部に少なくとも１回の圧縮工程及び／又は冷却工程を施してその中に存在する少なくとも１種の追加の気体の酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物を除去し、ここで、該圧縮工程及び／又は冷却工程は、少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の除去の結果として生成された液体系酸性廃棄物流並びに酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流を生じさせ；（ｄ）該液体系酸性廃棄物流の少なくとも一部を処理又は中和のために工程（ｂ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置に再循環させ；（ｅ）該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に少なくとも１回の追加の排出制御及び／又は燃焼排ガス処理技術を施し；及び（ｆ）該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に二酸化炭素回収を施して該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流中に存在する二酸化炭素の大部分を回収してから、残留する酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流の一部を大気に放出することを含む方法を提供する。
【００１６】
本発明のさらに別の態様では、酸素燃焼プロセス中に生成された１種以上の酸性化合物を処理するための方法であって、次の工程（Ｉ）少なくとも１種の炭素質燃料の酸素燃焼の結果として燃焼排ガス流を生成させ、ここで、該燃焼ガス流は、ガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも１種を含有し；（ＩＩ）少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置を使用することによって該燃焼排ガス流を処理してその中に存在する少なくとも１種のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも一部を除去し；（ＩＩＩ）工程（ＩＩ）からの燃焼排ガス流に少なくとも１回の圧縮工程及び／又は冷却工程を施してその中に存在する少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物を除去し、ここで、該圧縮工程及び／又は冷却工程は、少なくとも１種の追加のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の除去の結果として生成された液体系酸性廃棄物流並びに酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流を生じさせ；（ＩＶ）該液体系酸性廃棄物流の少なくとも一部を処理又は中和のために工程（ＩＩ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置に再循環させ；（Ｖ）該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に少なくとも１回の追加の排出制御及び／又は燃焼排ガス処理技術を施し；そして（ＶＩ）該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に二酸化炭素回収を施して該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流中に存在する二酸化炭素の大部分を回収してから、残留する酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流の一部を大気に放出させ、ここで、該液体系酸性廃棄物流は、少なくとも２つの液体系酸性廃棄物流に別れ、その後、それぞれの分離された液体系廃棄物流の一部を、工程（ＩＩ）の少なくとも１個の燃焼排ガス処理装置にその中での処理又は中和のために再循環させることを含む方法を提供する。
【００１７】
本発明のさらに別の態様では、ここに示しかつ説明したとおりの酸素燃焼のための方法であって、酸素燃焼プロセスにおける処理のために、全酸素燃焼プロセスのいくらかの部分の間に生成された少なくとも１つの液体系酸性廃棄物流を再循環させる工程を含むものを提供する。
【００１８】
本発明のさらに別の態様では、ここに示しかつ説明したとおりの酸素燃焼のためのシステムであって、酸素燃焼プロセスにおける処理のために、全酸素燃焼プロセスのいくらかの部分の間に生成された少なくとも１つの液体系酸性廃棄物流を再循環させる工程を含むものを提供する。
【００１９】
本発明を特徴付ける新規の様々な特徴は、この開示に添付されかつこの開示の一部を構成する請求の範囲に詳細に指摘されている。本発明、その動作上の利点及びその使用によって達成される特定の利点をより良く理解するため、本発明の例示実施形態が示されている添付図面及び説明事項を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、典型的な石炭燃焼対酸素−石炭燃焼における燃焼「空気」と燃焼排ガスとの差を示す図である。
【図２】図２は、本発明に従って様々な酸性化合物を再循環させるための方法の一実施形態を示す図である。
【図３】図３は、本発明に従って様々な酸性化合物を再循環させるための方法の別の実施形態を示す図である。
【図４】図４は、本発明に従って様々な酸性化合物を再循環させるための方法のさらに別の実施形態を示す図である。
【図５】図５は、本発明に従って様々な酸性化合物を再循環させるための方法のさらに別の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の説明
ここで使用するときに、用語「排出物」は、ガス状燃焼排出物のみならず、得られた燃焼排ガスを処理し又は浄化するために使用される様々なプロセス中に生成される液体その他の排出物を含むと広く解釈すべきである。さらに、本発明を酸素燃焼に関して説明するが、本発明はこれに限定されない。むしろ、本発明の方法及び／又はシステムは、どのような状況でも利用でき、燃焼排ガスから１種以上の液体系酸化合物及び／又は酸性廃水を生じさせるために縮合された様々なガス状酸廃棄物及び／又はガス状酸前駆体廃棄物（例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ等）から生成される液体系酸性化合物をそれ自体処理及び／又は除去する必要がある。
【００２２】
上記のように、本発明は、一般に排出制御の分野に関し、特に様々なガス状酸化合物及び／又はガス状酸先駆化合物（例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ等）から酸素燃焼中（例えば圧縮工程及び／又は冷却工程中に）生成される、酸素燃焼の様々な液体系酸性化合物を制御し、処理し及び／又は軽減させるための新規かつ有用な方法及び／又はシステムに関する。一実施形態では、本発明は、このような１種以上の液体系酸化合物を燃焼排ガスに再循環させる及び／又は酸素燃焼発電システムの排出制御及び／又は燃焼排ガス処理装置の一つ以上に再循環させる方法及び／又はシステムに関する。
【００２３】
図２を参照すると、図２は、本発明の一実施形態を表す。図２の実施形態では、本発明の酸素燃焼システム１００がブロック図の形式で示されている。図２に示すように、本発明のシステム１００は、好適な化石燃料を燃料とする少なくとも１回の酸素燃焼プロセス１０２を含む。好適な化石燃料としては、石油、石炭、天然ガス、タールサンド、瀝青又はこれらの２種以上の任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。当業者に知られているように、酸素燃焼は、一般に体積を基準にして約９５％以上の酸素を含有する酸化剤、入力ガス又は燃焼排ガスを利用する。このような酸化剤又は入力気体は、再循環燃焼排ガス（ＲＦＧ）と混合されていても混合されていなくてもよい。酸化剤、入力ガス又は燃焼燃料ガスと混合される再循環燃焼排ガス（ＲＦＧ）の量に応じて、該混合物は、体積を基準にして２１％を超える酸素を含有でき、ここで該酸化剤又は入力ガスの残部は、主に二酸化炭素と水の組み合わせである。一実施形態では、酸素燃焼プロセス１０２のための化石燃料は、任意の好適なタイプの石炭（例えば、低硫黄石炭、パウダーリバー盆地産石炭など）であり、微粉炭用のキャリアガスは、酸素燃焼プロセスからの再循環燃焼排ガスである。
【００２４】
さらに別の実施形態では、酸素燃焼プロセス１０２のための酸化剤、入力ガス又は燃焼燃料ガスは約２２体積％を超える酸素、約２５体積％を超える酸素、約３０体積％を超える酸素、約３５体積％を超える酸素、約４０体積％を超える酸素、約４５体積％を超える酸素、約５０体積％を超える酸素、約５５体積％を超える酸素、約６０体積％を超える酸素、約６５体積％を超える酸素、約７０体積％を超える酸素、約７５体積％を超える酸素、約８０体積％を超える酸素、約８５体積％を超える酸素、約９０体積％を超える酸素、又はさらに約９０体積％を超える酸素を含有し、該ガス流の残部は主として二酸化炭素及び水である。ここで並びに本明細書の他の箇所及び請求の範囲において、個々の数値及び／又は範囲の限界値を組み合わせて新規の及び／又は開示されていない範囲を形成させることができる。
【００２５】
任意の好適な酸素燃焼プロセス１０２によって生成された燃焼排ガスは、燃焼排ガスダクト１０４によって燃焼排ガス処理１０６に運ばれ、そこで燃焼排ガス中の１種以上の物質が除去される。当業者であれば分かるように、燃焼排ガスダクト１０４及びさらに言えば本発明の任意の燃焼排ガスダクトは、当業者に知られている任意の好適な材料から形成できる。このような材料としては、金属ダクト、金属合金ダクトなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２６】
排出制御及び／又は排ガス処理中に燃焼排ガスから除去される化合物としては、ＳＯｘ（例えば、ＳＯ2、ＳＯ3等）は、ＮＯｘ及び／又は１以上の微粒子の一つが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、当業者であれば分かるように、このＮＯｘ（例えば、ＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏ4、Ｎ2Ｏ5など）の除去量は、１以上のＮＯｘ制御システムを必要としない場合がある。というのは、酸素燃焼プロセスは、本質的にＮＯｘの生成をＣＰＵと組み合わせて、ＮＯｘ浄化を必要としない場合がある又は必要としないポイントにまで最小化するからである。当業者であれば分かるように、ＳＯｘ除去は、任意の好適なＳＯｘ除去技術を使用して達成できる。好適なＳＯｘ除去技術としては、湿式排煙脱硫プロセス、乾式排煙脱硫プロセス、スプレードライスクラビングプロセス、商業品質の硫酸を回収するように設計された湿式硫酸プロセス、燃焼排ガスから二酸化硫黄、窒素酸化物及び粒子状物質を除去するように設計されたＳＮＯＸ排煙脱硫プロセス、直接接触冷却器研磨スクラバー（ＤＣＣＰＳ）又はそれらの任意の２つ以上の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２７】
一実施形態では、任意の好適な粒子除去及び／又は回収プロセスを利用して、本発明の排ガス処理部分の間に燃焼排ガス中の粒子状物質の量を減少させ及び／又は除去することができる。当業者であれば分かるように、好適な微粒子制御プロセスとしては、静電集塵器（ＥＳＰ）、バグハウス又はそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２８】
部１０６における１回以上の燃焼排ガス処理プロセス（例えば、ＳＯｘスクラビング、集塵、水銀除去などの放出制御プロセス）の完了後に、清浄化された燃焼排ガスを、燃焼排ガスダクト１０８を介して１個以上のろ過及び一次圧縮ユニット１１０に送る。この１個以上のろ過及び一次圧縮ユニット１１０は、最終的な二酸化炭素回収及び／又は捕捉のために燃焼排ガスを処理し始めるように設計されている。あるいは、別の実施形態では、１個以上のろ過及び一次圧縮ユニット１１０は、排除でき、かつ、最終的な二酸化炭素回収及び／又は捕捉を達成するために燃焼排ガスをさらなる処理のために好適なものにするように燃焼排ガスを加圧するシステムで置き換えることができる。したがって、一実施形態では、図２の部分１１０を排除することができるであろう。１個以上のろ過及び一次圧縮ユニット１１０で排ガスを処理した後、このように処理された燃焼排ガスを、燃焼排ガスダクト１１２を介して１個以上の二次圧縮ユニット１１４（例えば、湿式圧縮ユニット）に送り、そこで少なくとも１種のガス状酸化合物及び／又は少なくとも１種のガス状酸前駆体化合物が燃焼排ガス流から除去される。このようなガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物としては、硫黄酸化物、ＮＯｘ、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、二酸化炭素、硫黄系酸、塩酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、硝酸、カルボン酸又はそれらの任意の２種以上の混合物、又はそれらの任意の３種以上の混合物、又はそれらの任意の４種以上の混合物、又はそれらの任意の５種以上の混合物、又はそれらの任意の６種以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。一般的に言えば、湿式圧縮プロセスは、燃焼排ガス中の１種以上のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物が二酸化炭素よりも低い露点又は凝縮点を有するという事実のため、水及び酸化合物を凝縮する。水がこのプロセスに存在するという事実を考えると、それによって生成された廃棄物流は、硝酸、硫酸、炭酸、塩酸、フッ化水素酸、臭化水素酸又はそれらのいずれか２種以上の混合物、又はそれらのいずれか３種以上の混合物、又はそれらのいずれか４種以上の混合物、又はそれらのいずれか５種以上の混合物、又はそれらの６種以上の混合物を含めて（これらに限定されない）１種以上の液体系酸性化合物から構成される傾向がある。１以上の例示的な湿式圧縮ユニット１１４からの廃棄物流のｐＨは、約−１〜約３．５の間、又は約−０．５〜約３、又は約０〜約３である。ここで並びに本明細書の他の箇所及び請求の範囲において、個々の数値及び／又は範囲の限界値を組み合わせて新規の及び／又は開示されていない範囲を形成させることができる。
【００２９】
１個以上の例示湿式圧縮ユニット１１４では、燃焼排ガス流中に存在する個々の１種以上のガス状酸化合物及び／又は１種以上のガス状酸前駆体化合物の少なくとも約２５重量％が燃焼排ガス流から除去される。別の実施形態では、燃焼排ガス流中に存在する１種以上のガス状酸化合物及び／又は１種以上のガス状酸性前駆体化合物の少なくとも約３０質量％、少なくとも約４０質量％、又は少なくとも約５０質量％、又は少なくとも約６０質量％、又は少なくとも約７０質量％、又は少なくとも約７５質量％、又は少なくとも約８０質量％、又は少なくとも約８５質量％、又は少なくとも約９０質量％、又は少なくとも約９５質量％、又はさらに少なくとも約９８質量％以上が燃焼排ガス流から除去される。上記のように、各個別のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の除去レベルは、一例では、燃焼排ガス流中に存在する任意の１種以上の他のガス状酸化合物及び／又は１種以上のガス状酸前駆体化合物とは別に変更できる。別の実施形態では、燃焼排ガス流中に存在するガス状酸化合物又は１種以上のガス状酸前駆体化合物の全ての除去レベルはほぼ同じである。ここで並びに本明細書の他の箇所及び請求の範囲において、個々の数値及び／又は範囲の限界値を組み合わせて新規の及び／又は開示されていない範囲を形成させることができる。さらに別の実施形態では、任意のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物の全て又は１００％が湿式圧縮プロセス中に燃焼排ガス流から除去される。
【００３０】
１個以上の湿式圧縮ユニット１１４で実施される湿式圧縮プロセスおいては水が存在するため、少なくとも１種の液体系酸性廃棄物又は酸性廃棄物流が生成される。従来、このような廃棄物流は廃水処理に送らなければならず、そこで１個以上の湿式圧縮ユニット１１４からの廃棄物流の酸性の性質が、当業者に知られている多数の排水処理プロセスのいずれを使用して中和されていた。これに対し、本発明は、１個以上の湿式圧縮ユニット１１４からの酸性廃棄物流を、導管、パイプ、又は他の輸送媒体を介して、存在する任意の１個以上の基本的な燃焼ガス処理プロセス１２８に再循環することを可能にするという点で有利である。当業者であれば明らかなように、導管１２８は、いずれかの構造には限定されない。むしろ、任意の好適な構造又は輸送方法は、このような構造又は輸送方法が酸性廃棄物流、液体系酸性廃棄物流及び／又は高酸性液体系廃棄物を安全かつ経済的に輸送するように設計される限りにおいて利用できる。本明細書及び請求の範囲において、酸性廃棄物流、液体系酸性廃棄物流及び／又は高酸性液体系廃棄物という用語は、このような用語がわずかに異なる意味を有するにもかかわらず交換可能に使用されることに留意されたい。
【００３１】
一実施形態では、導管／パイプ１２８は、排出制御部１０６の上流にあるＳＯｘスクラバーの少なくとも１つに液体系酸性廃棄物流の少なくとも一部を供給する。一実施形態では、１個以上の圧縮ユニット１１４からの酸性廃棄物流の少なくとも約２５質量％が排出制御部１０６の１個以上のＳＯｘスクラバーで処理される。別の実施形態では、１個以上の圧縮ユニット１１４からの酸性廃棄物流の少なくとも約３０質量％、少なくとも約４０質量％、少なくとも約５０質量％、又は少なくとも約６０質量％、又は少なくとも約７０質量％、又は少なくとも約７５質量％、又は少なくとも約８０質量％、又は少なくとも約８５質量％、又は少なくとも約９０質量％、又は少なくとも約９５質量％、又はさらに少なくとも約９８質量％以上が、排出制御部１０６の１個以上のＳＯｘスクラバーで処理される。上記のように、導管／パイプ１２８内の酸性廃棄物流のｐＨ範囲は、約−１〜約３．５、又は約−０．５〜約３、又はさらに約０〜約３の範囲である。ここで並びに本明細書の他の箇所及び請求の範囲において、個々の数値及び／又は範囲の限界値を組み合わせて新規の及び／又は開示されていない範囲を形成させることができる。導管／パイプ１２８内に含まれる酸性廃棄物流のｐＨに応じて、排出制御部１０６の１個以上のＳＯｘスクラバーに利用される材料の量を増加させなければならないことがある。例えば、排出制御部１０６の１個以上のスクラバーでＳＯｘを中和するために使用される石灰石、石灰、炭酸水素ナトリウム又は他のアルカリ性試薬の量を、導管／パイプ１２８を介して１個以上のＳＯｘスクラバーに再循環される酸性廃棄物流の所望の中和を達成するために増加させなければならないことがある。なお、本発明は、任意の特定のアルカリ性試薬又は任意のタイプのＳＯｘスクラバーには限定されないことに留意すべきである。むしろ、１個以上の圧縮ユニット１１４（例えば、湿式圧縮ユニット）からの酸性廃棄物流は、排出制御部１０６における任意の好適なタイプのＳＯｘスクラバーに供給できる（このようなスクラバーを液体系及び／又はガス系酸性物質の状態で増大した酸負荷を処理するように設計することができる限りにおいて）。
【００３２】
図２の残りの部分を見ると、１個以上の圧縮ユニット１１４を行い、酸素燃焼プロセス１０２で生成された燃焼排ガス流から１種以上の酸性化合物を除去した後に、燃焼排ガスを、排ガスダクト１１６を介して乾燥及び水銀除去段階１１８に運び、そこで、燃焼排ガス中に存在するいかなる水銀も、任意の好適な水銀捕捉技術により除去する。好適な水銀捕捉技術としては、１種以上のハロゲンガス及び／又はハロゲン化合物を使用した水銀酸化捕捉技術、１種以上の水銀吸着剤（例えば、粉末活性炭又は臭素化粉末活性炭）を使用した捕捉、水銀酸化技術（例えば、ＳＣＲ、すなわち、水銀酸化触媒化合物および／又は１種以上の水銀酸化物のいずれかによる水銀酸化）等が挙げられるが、これらに限定されない。水銀捕捉及び乾燥工程の完了後に、燃焼排ガス流を燃焼排ガスダクト１２０を介してコールドボックス部１２２に供給する。
【００３３】
コールドボックス部１２２での処理中に、燃焼排ガス流中の二酸化炭素の大部分は、液体の状態にまで凝縮することにより燃焼排ガス流中に存在する他のガス状成分から分離される。この段階での他のガス成分としては、アルゴンガス、酸素ガス、窒素ガス、又はそれらのいずれか２種以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。その後、コールドボックス部１２２に入る前の燃焼排ガス流中の二酸化炭素の大部分は、炭素の輸送及び使用又は隔離に好適な状態に変換される。炭素捕捉のコールドボックス部１２２中の燃焼排ガス流から除去される二酸化炭素の量に関して、二酸化炭素の除去量は、コールドボックス部１２２に入る前の燃焼排ガス流中に存在する総二酸化炭素の少なくとも約５０質量％である。別の実施形態では、産業利用のために後で隔離又除去される二酸化炭素の量は、コールドボックス部１２２に入る前の燃焼ガス流中に存在する総炭素二酸化炭素の少なくとも約６０質量％、又は少なくとも約７０質量％、又は少なくとも約８０質量％、又は少なくとも約８５質量％、又は少なくとも約９０質量％、又は少なくとも約９５質量％、又は少なくとも約９８質量％以上である。ここで並びに本明細書の他の箇所及び請求の範囲において、個々の数値及び／又は範囲の限界値を組み合わせて新規の及び／又は開示されていない範囲を形成させることができる。
【００３４】
次に、液体二酸化炭素を、二酸化炭素圧縮、凝縮及び圧送部１２６（圧縮精製ユニット（ＣＰＵ）としても知られている）に圧送し、さらに凝縮し及び／又は加圧し、これによって、二酸化炭素は、輸送、使用、及び／又は隔離の準備ができる。残りの非凝縮性ガスを通気孔に送る。上記のように、この時点で部１２６に供給されるガスは、二酸化炭素に非常に富んでおり、かつ、酸性ガス、窒素、酸素、アルゴン、空気等がほとんど含まれていない。一実施形態では、部１２６に供給されるガスは、少なくとも約８０質量％の二酸化炭素、少なくとも約８５質量％の二酸化炭素、少なくとも約９０質量％の二酸化炭素、少なくとも約９５質量％の二酸化炭素、又は少なくとも約９８質量％の二酸化炭素、又はさらに１００質量％の二酸化炭素である。ここで並びに本明細書の他の箇所及び請求の範囲において、個々の数値及び／又は範囲の限界値を組み合わせて新規の及び／又は開示されていない範囲を形成させることができる。
【００３５】
その後、コールドボックス部１２２からの残りの非凝縮性燃焼排ガスを、燃焼排ガスダクト１３２を介して輸送し、そして任意の好適な方法により適宜さらに処理し、大気に放出する。「スタック」から出る燃焼排ガス流の残部が排出される前に除去される物質の量のため、酸素燃焼プロセスによって生じた燃焼排ガス流の少なくとも約５０体積％が外部大気への任意の燃焼排ガス排出前に捕捉され、除去されることに留意すべきである。別の実施形態では、元の燃焼排ガス流の少なくとも約６０体積％、少なくとも約７０体積％、少なくとも約７５体積％、少なくとも約８０体積％、又は少なくとも約８５体積％以上が外部大気への任意の燃焼排ガス放出の前に除去される。ここで並びに本明細書の他の箇所及び請求の範囲において、個々の数値及び／又は範囲の限界値を組み合わせて新規の及び／又は開示されていない範囲を形成させることができる。
【００３６】
別の実施形態では、システム１００の部１０６、１１０、１１４及び１１８での処理後に存在する燃焼排ガス流又はガス流中の任意のガス状酸化合物及び／又はガス状酸前駆体化合物を、コールドボックス部１２２で除去し、そして気体又は液体状態のいずれかで導管／パイプ１３０を介して除去及び液体系酸性廃棄物流への変換のために圧縮部１１４に送る。その後、気体状態の場合には、上で詳細に説明したように、この酸性廃棄物流を液体状態に変換し、そして導管／パイプ１２８を介して燃焼ガス処理部１０６の上流にあるＳＯｘスクラバーの少なくとも一つに送ることができる。
【００３７】
当業者であれば明らかなように、図２の酸素燃焼システム１００は、そこには特に示されていない追加の従来の部及び／又は従来の構成要素を有することができる。例えば、システム１００は、酸素を燃焼プロセスに供給し、それによってこのような燃焼プロセスを酸素燃焼とみなすことができる少なくとも１個の空気分離ユニットを有するであろう。
【００３８】
システム１００に関して、このようなプロセスによって生成された酸廃棄物の再循環は、典型的には、酸素燃焼が達成されるまで行わないことに留意すべきである。当業者に知られているように、始動時に、燃焼プロセスは、酸素燃焼とはみなされない。これは、酸素燃焼プロセスを、空気を使用して開始し、その後酸素燃焼に移行することができるからである。この場合には、大気の窒素及び他の成分を除去するように燃焼プロセスの空気をほぼ純粋な酸素に置き換え、それによって連続酸素燃焼を実現するために、再循環されるのに十分な燃焼排ガスを生成するのには時間がかかる。したがって、一実施形態では、定常状態の酸素燃焼を達成する前に、圧縮部１１４により生成された液体系酸廃棄物流は、部１０６の１個以上のスクラバーへの再循環が非現実的、不可能又は不要である程度に非常に小さくてよく、又は存在していなくてもよい。別の実施形態では、もしそうなら、圧縮部１１４からの任意の液体系酸廃棄物流の所望の再循環を、上流で生じる燃焼のタイプにかかわらず、部１０６の１個以上のスクラバーに再循環させることができる。
【００３９】
図３を参照すると、図３は図２と同一である別の実施形態を示すが、ただし、廃棄物流れ１２８は、２つ以上の個別の廃棄物流２２８ａ及び２２８ｂに分割される。２個のみの供給導管／パイプ２２８ａ及び２２８ｂが図３に示されているが、本発明はこれに限定されない。むしろ３個以上の数の任意の所望の数の分割流を図３の実施形態に関連して利用できる。図３に示されるように、システム２００は、個々に燃焼排ガス処理部１０６に供給される及び／又は再循環される圧縮部１１４からの２つの廃棄物流２２８ａ及び２２８ｂを含む。一例では、圧縮部１１４により生成された液体系酸性廃棄物流は、２つ以上の同様の廃棄物流２２８ａは及び２２８ｂに分割でき、ｐＨに関する限りにおいてそれぞれの性質はほぼ同様である。一方、圧縮部１１４により生成された液体系酸性廃棄物流が２つ以上の異なる廃棄物流２２８ａ及び２２８ｂに分割でされる場合には、その一方の部分２２８ａは高酸性部分であり、他方の部分２２８ｂは低酸性部分とすることができる。分割廃棄物流の各部分のｐＨが異なる分割廃棄物流シナリオの非限定的な一例は、圧縮部１１４により生成された液体系酸性廃棄物流が約１未満、約０未満のｐＨ又はさらに約−１未満のｐＨを有する高酸性廃液流部分に分割される場合である。この実施形態では、圧縮部１１４で生成された分割液体系酸性廃棄物流の他の部分は、相当量の水を含み、かつ、少なくとも約３、少なくとも約４、少なくとも約５又は少なくとも約６のｐＨを有する。
【００４０】
図４を参照すると、図４は図２と同一である別の実施形態を示すが、ただし、バイパス導管及び／又は管３５０が圧縮部１１４から供給され、それによって、任意に過剰の酸性廃棄物流れを好適な廃水処理プロセスに送ることができる。図４に示されるように、システム３００は、燃焼排ガス処理部１０６の様々な排出制御及び／又は燃焼排ガス処理装置によって取り扱い、処理し、及び／又は中和することができる量の過剰量である酸性廃棄物流の任意の量を処理するために利用できる導管／パイプ３５０を備える。
【００４１】
図５を参照すると、図５は図４と同一である別の実施形態を示すが、ただし、廃棄物流１２８は、２つ以上の個別の廃棄物流４２８ａ及び４２８ｂに分割される。２個のみの供給導管／パイプ４２８ａ及び４２８ｂが図５に示されているが、本発明はこれに限定されない。むしろ３個以上の数の任意の所望の数の分割流を図５の実施形態に関連して利用できる。図３に示されるように、システム４００は、個々に燃焼排ガス処理部１０６に供給される及び／又は再循環される圧縮部１１４からの２つの廃棄物流４２８ａ及び４２８ｂを含む。一例では、圧縮部１１４により生成された液体系酸性廃棄物流は、２つ以上の同様の廃棄物流４２８ａは及び４２８ｂに分割でき、ｐＨに関する限りにおいてそれぞれの性質はほぼ同様である。一方、圧縮部１１４により生成された液体系酸性廃棄物流が２つ以上の異なる廃棄物流４２８ａ及び４２８ｂに分割でされた場合には、その一方の部分４２８ａは高酸性部分であり、他方の部分４２８ｂは低酸性部分とすることができる。分割廃棄物流の各部分のｐＨが異なる分割廃棄物流シナリオの非限定的な一例は、圧縮部１１４により生成された液体系酸性廃棄物流が約１未満、約０未満のｐＨ又はさらに約−１未満のｐＨを有する高酸性廃液流部分に分割される場合である。この実施形態では、圧縮部１１４で生成された分割液体系酸性廃棄物流の他の部分は、相当量の水を含み、かつ、少なくとも約３、少なくとも約４、少なくとも約５又は少なくとも約６のｐＨを有する。ここで並びに本明細書の他の箇所及び請求の範囲において、個々の数値及び／又は範囲の限界値を組み合わせて新規の及び／又は開示されていない範囲を形成させることができる。図５に示されるように、システム４００は、図３の実施形態に関して上記したように、燃焼排ガス処理部１０６の様々な排出制御及び／又は燃焼排ガス処理装置によって取り扱い、処理し、及び／又は中和することができる量の過剰量である酸性廃棄物流の任意の量を処理するために利用できる導管／パイプ３５０も備える。
【００４２】
図２〜５に示される本発明の様々な実施形態について、一実施形態では、内部で処理及び／又は中和を受ける１種以上のアルカリ試薬対複数の酸性廃棄化合物及び／又は酸性廃棄物流の必要な化学量論比を達成し及び／又は維持するために１個以上のＳＯｘスクラバーの１個以上の部品を変更する必要がある場合もある。例えば、少なくとも酸素燃焼発電所の圧縮部１１４からのＳＯｘ並びに再循環酸廃棄物流の両方を処理するために使用されているＳＯｘスクラバーの任意の１個以上における試薬ポンプのサイズ及び／又は容量を増やすことによって、１個以上のＳＯｘスクラバーに供給される１種以上のアルカリ試薬の量を増加させる必要があるかもしれない。
【実施例】
【００４３】
次の例は、非限定的な本質的のものであり、かつ、低硫黄石炭（例えば、パウダーリバー盆地の石炭）を燃料とし、低ＮＯｘバーナーを利用する７００ＭＷｅ酸素燃焼発電所によって生成されるであろう燃焼排ガス流に基づく。燃焼排ガスの組成は、その中で様々な成分を参照し、かつ、図２の実施形態の様々な部分に基づく基準点を使用して説明する。燃焼排ガス処理部１０６から濾過及び一次圧縮部１１０に進む燃焼排ガスダクト１０８内の燃焼排ガスの組成は、約８１７質量ｐｐｍのＮＯx、１体積ｐｐｍのＳＯ2、８７．２５質量％の二酸化炭素、１．３質量％の水蒸気、３．１７質量％の酸素（Ｏ2）、５．０８質量％の窒素（Ｎ2）、３．２質量％のアルゴンガス、及び１３４２．９ｋｌｂ／ｈの流量である。ろ過及び一次圧縮部１１０から二次圧縮部１１４に進むときの燃焼排ガスダクト１１２内における燃焼排ガスの組成は８７．２５質量％の二酸化炭素、１．３質量％の水蒸気、３．１７質量％の酸素（Ｏ2）、５．０８質量％の窒素（Ｎ2）、３．２質量％のアルゴンガス、及び１３４２．９ｋｌｂ／ｈの流量である。圧縮部１１４から乾燥及び水銀除去部１１８に進ときの燃焼排ガスダクト１１６内における燃焼排ガスの組成は、８７．８９質量％の二酸化炭素、０．０５質量％の水蒸気、３．３４質量％の酸素（Ｏ2）、５．２１質量％の窒素（Ｎ2）、３．５１質量％のアルゴンガス、及び１３８７．９ｋｌｂ／ｈの流量である。乾燥及び水銀除去部１１８からコールドボックス部１２２に進むときの燃焼排ガスダクト１２０内における燃焼排ガスの組成は、８７．９３質量％の二酸化炭素、本質的にゼロ質量％の水蒸気、３．３４質量％の酸素（Ｏ2）、５．２１質量％の窒素（Ｎ2）、３．５１質量％のアルゴンガス、及び１３８７．２ｋｌｂ／ｈの流量である。コールドボックス部１２２からＣＯ２の圧縮、凝縮及びポンプ部１２６に進むときの燃焼排ガスダクト１２４内における燃焼排ガスの組成は、１００質量％の二酸化炭素、ゼロ質量％の水蒸気、ゼロ質量％の酸素（Ｏ2）、ゼロ質量％の窒素（Ｎ2）、ゼロ質量％のアルゴンガス、及び１０５２．７ｋｌｂ／ｈの流量である。ガス状のときに、コールドボックス部１２２から圧縮部１１４での凝縮に進むときの燃焼排ガスダクト１３０内における燃焼排ガスの組成は、７７．８６質量％の二酸化炭素、本質的にゼロ質量％の水蒸気、６．１８質量％の酸素（Ｏ2）、６．６１質量％の窒素（Ｎ2）、９．３５質量％のアルゴンガス、及び６１．７ｋｌｂ／ｈの流量である。コールドボックス部１２２から追加の処理及び最終的な大気放出に進むときの燃焼排ガスダクト１３２内における燃焼排ガスの組成は、４３．６２質量％の二酸化炭素、本質的にゼロ質量％の水蒸気、１５．６１質量％の酸素（Ｏ2）、２５．０１質量％の窒素（Ｎ2）、１５．７６質量％のアルゴンガス、及び２７２．７ｋｌｂ／ｈの流量である。この例の場合のみならず、本発明の様々な実施形態の場合において、水及び酸性化合物の両方である燃焼排ガスの全量は、約１質量％〜８質量％、又は約  ２質量％〜約７質量％、又は約３質量％〜約６質量％、又はさらに約４質量％〜約５質量％の範囲である。さらに別の実施形態では、水及び酸性化合物の両方である燃焼排ガスの全量は約５質量％〜７．５質量％である。ここで並びに本明細書の他の箇所及び請求の範囲において、個々の数値及び／又は範囲の限界値を組み合わせて新規の及び／又は開示されていない範囲を形成させることができる。
【００４４】
本発明の特定の実施形態を、本発明の用途及び原理を説明するために詳細に示しかつ説明してきたが、これは、本発明をそれに限定することを目的とするものではなく、本発明をこのような原理から逸脱することなく具現できることを理解されたい。本発明のいくつかの実施形態では、本発明の所定の特徴は、他の特徴の対応する使用なしに有利に使用できる場合がある。したがって、そのようなすべての変更及び実施形態は、適切に、請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１００  酸素燃焼システム
１０２  酸素燃焼プロセス
１０４  燃焼排ガスダクト
１０６  燃焼排ガス処理部
１０８  燃焼排ガスダクト
１１０  ろ過及び一次圧縮ユニット
１１２  燃焼排ガスダクト
１１４  二次圧縮ユニット
１２２  コールドボックス部
１２６  凝縮及び圧送部
１２８  導管／パイプ
１３０  導管／パイプ
１３２  燃焼排ガスダクト
２００  システム
２２８ａ  廃棄物流
２２８ｂ  廃棄物流
３００  システム
４００  システム
【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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【国際調査報告】
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