(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道ガス発生プロセスからの煙道ガスの減湿方法であって、
煙道ガス発生プロセスからの煙道ガスを、湿式煙道ガスプロセッサにして、下端部を有し、該煙道ガスプロセッサ内の液体が該下端部から該湿式煙道ガスプロセッサの上端部に送られ、次いで該湿式煙道ガスプロセッサ内の煙道ガス上に噴霧される湿式煙道ガスプロセッサに送り、
湿式冷却塔を提供し、
該湿式冷却塔から、前記湿式煙道ガスプロセッサの下端部内の液体中の熱交換器に水を送り、かくして前記湿式煙道ガスプロセッサの下端部内の液体を冷却し、かくして煙道ガスからの水を湿式煙道ガスプロセッサ内の液体中に凝縮させ、
前記熱交換器からの水を前記湿式冷却塔に戻し、かくして該湿式冷却塔内の水を、当該水が湿式煙道ガスプロセッサに戻るに先立ち冷却し、
湿式煙道ガスプロセッサからの凝縮水を含む液体を補給水として湿式冷却塔に供給すること、
を含む方法。
【請求項２】
前記煙道ガス発生プロセスが、ボイラ内の炭素質材料の燃焼を含む請求項１の方法。
【請求項３】
前記煙道ガス発生プロセスが、ボイラ内の炭素質材料の酸素燃焼を含む請求項１の方法。
【請求項４】
前記湿式煙道ガスプロセッサ内の液体が固形物を含むスラリであり、該湿式煙道ガスプロセッサから湿式冷却塔に到達した固形物を、該湿式冷却塔からの幾分かの水と共に該湿式冷却塔からパージし、固形物と共にパージされた当該水に代わる追加補給水を前記湿式冷却塔に追加することを含む請求項１の方法。
【請求項５】
前記湿式冷却塔へ及び該湿式冷却塔から、及び、前記湿式煙道ガスプロセッサから及び該湿式煙道ガスプロセッサへ、の少なくとも一方における水の汲み出しを含む請求項１の方法。
【請求項６】
前記湿式煙道ガスプロセッサ内の液体がスラリである請求項１の方法。
【請求項７】
前記湿式煙道ガスプロセッサ内の液体がスラリであり、前記湿式煙道ガスプロセッサの下端部から上端部への該スラリ汲み出しを含む請求項１の方法。
【請求項８】
前記湿式煙道ガスプロセッサ内の液体が固形物を含むスラリであり、湿式煙道ガスプロセッサから湿式冷却塔に達した固形物を、該湿式冷却塔からの幾分の水と共に該湿式冷却塔からパージし、該固形物と共にパージした水に代わる補給水を湿式冷却塔に追加し、前記湿式煙道ガスプロセッサの下端部から上端部へのスラリ汲み出しを含む請求項１の方法。
【請求項９】
前記湿式煙道ガスプロセッサが湿式煙道ガス減湿ユニットである請求項１の方法。
【請求項１０】
前記湿式煙道ガスプロセッサがクエンチクーラーである請求項１の方法。
【請求項１１】
前記熱交換器に水を供給してある量の熱を除熱し、かくして気化潜熱と煙道ガス顕熱との合算温度に低下させることを含む請求項１の方法。
【請求項１２】
湿式冷却塔から水を蒸発させることにより該湿式冷却塔からある量の熱を除熱することを含む請求項１の方法。
【請求項１３】
前記熱交換器に水を供給することによりある量の熱を除熱し、かくして煙道ガス温度を、気化潜熱と、煙道ガス顕熱との合算温度に低下させ、湿式冷却塔からの水を蒸発させることにより該湿式冷却塔から同量の熱を除熱することを含む請求項１の方法。
【請求項１４】
前記湿式煙道ガスプロセッサ用の減湿された煙道ガスを、ＣＯ2圧縮及び浄化ユニット及び燃焼後ＣＯ2捕捉用ユニットの何れかである下流側ユニットに供給することを含む請求項１の方法。
【請求項１５】
煙道ガス発生プロセスからの煙道ガスの減湿システムであって、
前記煙道ガス発生プロセスからの煙道ガスを受ける湿式煙道ガスプロセッサにして、下端部を有し、該煙道ガスプロセッサ内の液体が該下端部から該湿式煙道ガスプロセッサの上端部に送られ、次いで該湿式煙道ガスプロセッサ内の煙道ガス上に噴霧される湿式煙道ガスプロセッサ、
該湿式煙道ガスプロセッサの下端部内の液体中の熱交換器、
湿式冷却塔、
該湿式冷却塔から前記湿式煙道ガスプロセッサの下端部内の液体中の熱交換器に水を送り、かくして該湿式煙道ガスプロセッサの下端部内の液体を冷却して煙道ガスから水を凝縮させ、次いで当該凝縮水を湿式煙道ガスプロセッサ内の液体中に供給する手段、
前記熱交換器から前記湿式冷却塔に水を戻し、かくして該湿式冷却塔内の水を、該水が湿式煙道ガスプロセッサに戻されるに先立ち冷却する手段、
前記湿式煙道ガスプロセッサからの凝縮水を伴う液体を前記湿式冷却塔に供給する手段、
を含むシステム。
【請求項１６】
前記湿式煙道ガスプロセッサに接続された炭素質材料燃焼ボイラにして、煙道ガス発生用の炭素質材料燃焼ボイラを含む請求項１５のシステム。
【請求項１７】
煙道ガス発生プロセスが、酸素燃焼ボイラを含む請求項１５のシステム。
【請求項１８】
前記湿式煙道ガスプロセッサ内の液体が固形物を含むスラリであり、湿式冷却塔から該固形物を、該湿式冷却塔からの幾分かの水と共にパージし、且つ固形物と共にパージされた該水に代わる補給水を湿式冷却塔に追加する手段を含む請求項１５のシステム。
【請求項１９】
前記湿式冷却塔へ及び該湿式冷却塔から、及び、前記湿式煙道ガスプロセッサから及び該湿式煙道ガスプロセッサへ、の少なくとも一方における水の汲み出し用のポンプを含む請求項１５の方法。
【請求項２０】
前記湿式煙道ガスプロセッサ内の液体が固形物を含むスラリであり、該固形物を、前記湿式冷却塔からの幾分かの水と共に該湿式冷却塔からパージし、前記固形物と共にパージされた該水に代わる補給水を湿式冷却塔に追加する手段と、前記湿式煙道ガスプロセッサの下端部から上端部にスラリを汲み出すポンプを含む請求項１５のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、ボイラ用の煙道ガス処理の分野に関し、詳しくは、ボイラ排気ガスの一段と効率的な湿式冷却用の新規且つ有益な方法及び装置に関し、更に詳しくは、水が不足する地域でさえボイラの煙道ガス減湿用の冷却水を提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、酸素燃焼、再生型溶媒アドバンスドテクノロジー（ＲＳＡＴ：商標名）スクラバー、またはその他の、炭素質燃料燃焼または煙道ガス処理プロセスにおける煙道ガス減湿に際して使用する１方法では、クエンチ冷却の使用及び、噴霧水温度制御により所望の出口ガス飽和温度を実現する。当該方法の１つは米国特許第７，５８５，４７６号に教示される。しかしこの方法は、煙道ガス冷却及び飽和温度制御により水等の成分を除去する方法には適用できない。前記米国特許はここに参照することで本明細書の一部とする。
【０００３】
従来法では、クエンチクーラー冷却表面内に用いる水を冷却塔で冷却する。業界では、蒸発を伴う湿式冷却法は乾式冷却法より低コスト且つ高効率ではあるが、冷却水の除去熱を消散させる蒸発量に相当する水量を要することが知られている。本発明では、クエンチクーラー内で煙道ガスから凝縮された水を湿式冷却塔内で蒸発用補助水として利用する点に利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，５８５，４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする課題は、煙道ガス発生プロセスからの煙道ガスを減湿する方法及びシステムであって、煙道ガスが湿式煙道ガスプロセッサに送られ、該プロセッサの下端部から上端部に送られる該湿式煙道ガスプロセッサ内の液体が、当該湿式煙道ガスプロセッサ内の煙道ガス上に噴霧される方法及びシステムを提供することである。湿式冷却塔が、前記湿式煙道ガスプロセッサの下端部内の液体中の熱交換器に水を補給し、かくして湿式煙道ガスプロセッサ内の液体を冷却し、煙道ガスからの水を凝縮させて湿式煙道ガスプロセッサ内の液体に供給する。熱交換器から湿式冷却塔への覆水が水を冷却し、湿式煙道ガスプロセッサからの凝縮水を伴う液体が湿式冷却塔に補給水として送られる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、より効率的な、即ち、現在可能なそれよりも低コスト且つ高性能であり、相当量の真水が不要化される一方、より効率的且つ低コストの湿式冷却を、急冷による煙道ガス減湿法と組み合わせて使用可能な減湿システムが提供される。本発明は煙道ガス減湿用に適用可能であり、１実施例では最新の酸素燃焼を増長させ、他の実施例では燃焼後ＣＯ2回収テクノロジーを向上させる。
本発明を特徴付ける新規な種々の特徴は、特に、本件開示に付随し且つその一部を構成する請求の範囲に示される。
【発明の効果】
【０００７】
煙道ガス発生プロセスからの煙道ガスを減湿する方法及びシステムであって、煙道ガスが湿式煙道ガスプロセッサに送られ、該プロセッサの下端部から上端部に送られる該湿式煙道ガスプロセッサ内の液体が、当該湿式煙道ガスプロセッサ内の煙道ガス上に噴霧される方法及びシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に従う、煙道ガス減湿用システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照するに、ボイラ１０からの煙道ガス１２の減湿用システムにして、必要水量が従来のそれよりも遙かに少ないシステムが例示される。本発明によれば、湿式冷却塔１４に対する補給用真水の必要性が事実上ほぼ排除される。補給水はそうでなければその全てが必要とされ、水ライン１８位置でシステム内に供給される。本発明では、水損失または、パージ出口２２位置で固形物のパージに使用した水に対する補給水のみが必要となる。従って、水の乏しい環境下でさえ、蒸発性の湿式冷却を使用可能である。燃焼する燃料（一次天然ガスまたは石炭）が水源となるため、水ライン１８位置での必要補給用真水量は極めて少ない。
【００１０】
ボイラ１０への燃料補給例では、石炭が番号４２に示す如く微粉炭機４４に入り、微粉炭として送給ライン４６を経てボイラ１０のバーナ４８に送られる。酸素燃焼ボイラの場合、ＣＯ2リッチな煙道ガスがボイラに再循環され得、酸素リッチガスと共にボイラ１０内に送られて燃料を燃焼させる。
【００１１】
酸素燃焼及び燃焼後システム等のある燃焼プロセスでは、煙道ガス１２を圧縮ユニット内における等の爾後プロセスに送るに先立ち、当該煙道ガスから水分を除去する必要がある。酸素燃焼法では、ボイラ１０内での燃焼を改善するため、回収される煙道ガスの幾分かまたは全てから水分を除去することも有益である。この機能は、湿式煙道ガス減湿（ＷＦＧＤ）式スクラバー等の湿式スクラバーを出るガスの温度制御、または急速タイプのクーラー内の水の温度制御により実現され得る。湿式煙道ガス減湿式クーラーまたは急冷式（以下、クエンチとも称する）クーラーの何れかは図１で番号２０で略示され、本明細書では一般に湿式煙道ガスプロセッサと称する。何れにせよ、その目的は、煙道ガス発生装置を出る飽和煙道ガスの温度を制御し、かくして当該煙道ガスの水分含有量を制御することである。煙道ガス温度を制御するために、水、または、その他成分をやはり除去し得る湿式スクラバー内のスラリが、煙道ガス流れに噴霧されるに先立ち、熱交換器２４により所望温度に冷却される。
【００１２】
噴霧媒体を冷却する１方法では、湿式煙道ガスプロセッサ２０のスラリまたは水中に、伝熱コイルまたは熱交換器２４を有する閉ループ系を挿入する。湿式冷却塔１４の冷却水がポンプ２８により流路２６内に汲み出され、熱交換器２４を通過し、かくして当該伝熱コイルを沈めたスラリまたは水を冷却する。冷却水は湿式煙道ガスプロセッサの低部内のスラリまたは水から熱を吸収し、流路３０を通してポンプ３２により汲み出される高温冷却水が湿式冷却塔１４に戻され、当該湿式冷却塔内の蒸発性冷却１６により再度の再循環に先立ち冷却される。流路３４のスラリまたは水はポンプ３６により湿式煙道ガス減湿式クーラーまたはクエンチクーラー２０の頂部に送られ、煙道ガスライン１２からの流入ガス中に噴霧され、湿式煙道ガス減湿式クーラーまたはクエンチクーラー２０の底部で収集される。
【００１３】
湿式煙道ガス減湿式クーラーまたはクエンチクーラー２０内の凝縮水量は断熱的飽和温度の低下度合いにより決定する。当該温度低下を実現するに要する被除熱量は、気化潜熱と、ガス顕熱との合算温度である。かくして、前記凝縮度合いを実現するに要する煙道ガス１２からの被除熱量は、湿式煙道ガス減湿式クーラーまたはクエンチクーラー２０内の煙道ガスからの凝縮水量により定義される。同様に、前記冷却度合いを実現するに要するところの番号１６で示す蒸発水量は、湿式冷却塔内の冷却水から除去すべき熱量により定義される。湿式煙道ガス減湿式クーラーまたはクエンチクーラー２０に吸収される熱は湿式冷却塔１４内で除去される熱量と本来正確に同じであることから、湿式煙道ガス減湿式クーラーまたはクエンチクーラー２０からのライン５０における凝縮水量は、湿式冷却塔１４内からの、番号１６で示す蒸発水量と本来等しい。湿式煙道ガス減湿式クーラーまたはクエンチクーラー２０からのライン５０における凝縮水を湿式冷却塔１４用の真水補給ライン１８に汲み出すことにより、理想的には真水追加が不要化される。流れ内には幾分かの固形物が含まれがちであるため、湿式冷却塔１４では水含有パージ２２により固形物濃度を制御する必要がある。このパージ流れ及び考え得るその他の、例えば番号１６で示す蒸発による水損失を補償するため、多少の補給用真水を真水補給ライン１８を通して導入し得るが、その量はそうでない場合に必要とされる量よりずっと少ない。
【００１４】
システムにおいて水を用いるクエンチクーラーを使用する場合、固形物は無視し得る程度であり、真水補給量は極めて少ない。湿式煙道ガス減湿式クーラーを使用する場合は湿式冷却塔でのパージ量は使用する反応物次第であり、じれ螺反応物のあるものは湿式冷却塔１４を甚だしく汚損させ得るために作用し得ない。
減湿された煙道ガスはライン６２を通して煙道ガスプロセッサ２０を出、ボイラ１０が酸素燃焼ボイラとして運転される場合はＣＯ2圧縮及び浄化ユニット（ＣＰＵ）であり得、または燃焼後ＣＯ2捕捉ユニットであり得る下流側ユニット７０に送られ、次いでライン７２を通してＥＯＲまたはストレージに送られる。
【符号の説明】
【００１５】
１０  ボイラ
１２  煙道ガス
１４  湿式冷却塔
１６  蒸発性冷却
１８  水ライン
２０  湿式煙道ガスプロセッサまたはクエンチクーラー
２２  パージ出口
２４  熱交換器
２８  ポンプ
３０  流路
３２  ポンプ
３４  流路
３６  ポンプ
４４  微粉炭機
４６  送給ライン
４８  バーナ
５０  ライン
６２  ライン
７０  下流側ユニット
７２  ライン
【図１】
0005313304.tif 000002