(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼装置により生成した排気ガス流から汚染物質を除去する方法とシステムの提供。【解決手段】発電システムで使用される汚染物質除去システム１００は、発電システム内で生成した煙道ガス流から汚染物質吸収剤およびフライアッシュより成る微粒子をフィルタ１０４により除去するように構成され、所定の清浄化サイクルで清浄化される微粒子制御装置１４と、微粒子制御装置１４の上流で吸収材を煙道ガス流中に制御可能なように注入するための吸収材注入器６０で、清浄化サイクルに応じて吸収材注入速度を調節するように構成された吸収材制御器１０２とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電システム（１０）で使用するための汚染物質除去システムであって、
発電システム内で生成した煙道ガス流から微粒子を除去するように構成されており、所定の清浄化サイクルで清浄化される微粒子制御装置（１４）と、
前記微粒子制御装置の上流で煙道ガス流中に吸収材を制御可能なように注入するための吸収材制御システムであって、清浄化サイクルに応じて吸収材注入速度（２０６）を調節するように構成されている、吸収材制御システムと
を備える汚染物質除去システム。
【請求項２】
前記吸収材制御システムが、吸収材注入速度（２０６）を所定の最大注入速度（２１０）まで増大させ、所定の最大注入速度に到達した後吸収材注入速度を低下させるように構成されている、請求項１記載の汚染物除去システム。
【請求項３】
前記吸収材制御システムが、清浄化サイクルが終了した後吸収材注入速度（２０６）を所定の最大注入速度（２１０）まで増大させるように構成されている、請求項２記載の汚染物除去システム。
【請求項４】
前記微粒子制御装置（１４）が１以上のフィルター（１０４）を含んでおり、煙道ガス流が少なくとも部分的に前記１以上のフィルターを通って流れる、請求項１記載の汚染物除去システム。
【請求項５】
前記吸収材制御システムが、前記１以上のフィルター（１０４）を横切る圧力差に基づいて吸収材注入速度（２０６）を調節するように構成されている、請求項４記載の汚染物除去システム。
【請求項６】
前記吸収材制御システムが、吸収材注入速度が所定の最大注入速度（２１０）に到達した後圧力差に実質的に反比例して吸収材注入速度（２０６）を調節するように構成されている、請求項５記載の汚染物除去システム。
【請求項７】
前記吸収材制御システムが、清浄化サイクルが開始した後で清浄化サイクルが終了する前に吸収材注入速度（２０６）を所定の最大注入速度（２１０）まで増大させるように構成されている、請求項１記載の汚染物除去システム。
【請求項８】
前記吸収材制御システムが、清浄化サイクルの終了後吸収材注入速度（２０６）を所定の最大注入速度（２１０）まで増大させ、 吸収材注入速度を所定の量の時間（２０４）維持し、 所定の量の時間が経過した後吸収材注入速度を所定の最小注入速度（２１２）まで低下させるように構成されている、請求項１記載の汚染物除去システム。
【請求項９】
燃料（３０）を燃焼させ、燃焼した燃料から煙道ガス（４６）の流れを生成するように構成された炉と、
前記炉と流動連通して連結され、煙道ガス流から微粒子を除去するように構成されており、所定の清浄化サイクルで清浄化される微粒子制御装置（１４）と、
前記微粒子制御装置の上流で吸収材を煙道ガス流中に制御可能なように注入するための吸収材制御システムであって、清浄化サイクルに応じて吸収材注入速度（２０６）を調節するように構成されている吸収材制御システムと
を備える発電システム（１０）。
【請求項１０】
前記吸収材制御システムが、吸収材注入速度（２０６）を所定の最大注入速度（２１０）まで増大させ、所定の最大注入速度に到達した後吸収材注入速度を低下させるように構成されている、請求項９記載の発電システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に、燃焼装置に関し、さらに特定的には、燃焼装置により生成した排気ガス流から汚染物質を除去する方法とシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば炉内での典型的な燃焼プロセス中、排ガス又は煙道ガスの流れが生成する。公知の排ガスは、限定されることはないが、炭素、フライアッシュ、二酸化炭素、一酸化炭素、水、水素、窒素、イオウ、塩素、ヒ素、セレン、及び／又は水銀を始めとする燃焼生成物を含有する。
【０００３】
石炭を燃料とする発電所からの放出は政府の規制の対象である。少なくとも幾つかの公知の汚染物質制御系は活性炭のような吸収材を煙道ガスの流れの中に注入してその中の水銀のような汚染物質と反応させる。炭素は３５０°Ｆ未満の温度の方が水銀との反応性がより高いので、活性炭は通例燃焼源から遠く離れて注入される。注入位置はまたバグハウスのような微粒子収集装置の上流でもある。活性炭は、バグハウス内に配置された１以上のフィルター内に保持され、その結果、水銀は煙道ガスが活性炭を通って流れ、活性炭と接触して活性炭と反応するときに少なくとも部分的に煙道ガスから除去される。
【０００４】
少なくとも幾つかの公知のバグハウスの作動中、活性炭を定期的に取り出してバグハウスフィルターが微粒子で詰まるのを防ぐ。しかしながら、活性炭が取り出されると、追加の活性炭が煙道ガスの流れ中に導入されるまで水銀の放出が増大し得る。より一般的に、かかる期間中、バグハウスフィルターを掃除している間及び／又はその後、充分な活性炭がバグハウスフィルターにより再び吸収される前に、水銀の放出が制定された規制上限を越えて増大し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７４９４６３２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、発電システム内で生成した煙道ガス流から微粒子を除去するように構成された微粒子制御装置を含む、発電システムで使用する汚染物質除去システムが提供される。微粒子制御装置は所定の清浄化サイクルで清浄化される。汚染物質除去システムはまた、微粒子制御装置の上流で煙道ガス流中に吸収材を制御可能なように注入する吸収材制御システムも含む。吸収材制御システムは清浄化サイクルに応じて吸収材注入速度を調節するように構成されている。
【０００７】
別の実施形態では、燃料を燃焼させ、燃焼した燃料から煙道ガスの流れを生成するように構成された炉、及び炉と流動連通して連結され、煙道ガス流から微粒子を除去するように構成された微粒子制御装置を含む発電システムが提供される。微粒子制御装置は所定の清浄化サイクルで清浄化される。発電システムはまた、微粒子制御装置の上流で煙道ガス流中に吸収材を制御可能なように注入する吸収材制御システムも含む。吸収材制御システムは清浄化サイクルに応じて吸収材注入速度を調節するように構成されている。
【０００８】
さらに別の実施形態では、混入した複数の汚染物質を含む煙道ガス流を受領し、煙道ガス流を１以上のフィルターに通して流すことを含む、煙道ガス流から汚染物質を除去する方法が提供される。清浄化サイクルはフィルターから微粒子を除去するように実施され、吸収材はフィルターによって少なくとも部分的に保持されるように煙道ガス流中に制御可能に注入され、吸収材注入速度は清浄化サイクルの状況の関数である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、代表的な発電システムの概略図である。
【図２】図２は、図１に示した発電システムで使用し得る代表的な汚染物質除去システムのブロック図である。
【図３】図３は、図２に示した汚染物質除去システムで使用し得る代表的な吸収材注入制御アルゴリズムのグラフ表示である。
【図４】図４は、図２に示した汚染物質除去システムで使用し得る別の吸収材注入制御アルゴリズムのグラフ表示である。
【図５】図５は、図２に示した汚染物質除去システムで使用し得る別の吸収材注入制御アルゴリズムのグラフ表示である。
【図６】図６は、図２に示した汚染物質除去システムで使用し得る別の吸収材注入制御アルゴリズムのグラフ表示である。
【図７】図７は、図２に示した汚染物質除去システムを使用して煙道ガス流から汚染物質を除去するのに使用し得る代表的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、一般に炉１２、微粒子制御装置１４、及び排気筒１６を含む代表的な発電システム１０の概略図である。特に、代表的な実施形態では、炉１２は、一次燃焼エリア２０、再燃焼エリア２２、及び過燃焼(overfire)空気又はバーンアウト（燃え尽き）エリア２４を含む燃焼ゾーン１８を含んでいる。別の実施形態では、炉１２は、燃焼ゾーン１８が再燃焼エリア２２及び／又はバーンアウトエリア２４を含まない「ストレート燃焼(straight fire)」炉であってもよい。或いは、炉１２は発電システム１０が本明細書に記載されているように機能できるようにするいかなる構成を有していてもよい。
【００１１】
代表的な実施形態では、一次燃焼エリア２０は、燃料供給口４４から所定の量の燃料３０が、また空気供給口３３から所定の量の空気３２が供給される複数の燃料注入器又はバーナー２８を含んでいる。燃料−空気制御器（図には示してない）がバーナー２８に供給される空気３２と燃料３０の比と量を制御する。本明細書で使用する場合、用語「制御器」は、プロセッサー、コンピューター、マイクロコントローラー、マイクロコンピューター、プログラム可能な論理コントローラー、特定用途向け集積回路、その他あらゆるプログラム可能な回路を広く意味する。本明細書で使用する場合、用語「プロセッサー」には、マイクロコントローラー、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、その他本明細書に記載した機能を実行することができるあらゆる回路又はプロセッサーを使用するシステムを含めてあらゆるプログラム可能なシステムが含まれ得る。以上の例は例示のみであり、従っていかなる意味でも用語「プロセッサー」定義及び／又は意味を制限するものではない。
【００１２】
代表的な実施形態では、燃料３０は、限定されることはないが石炭ミルのような燃料源３１から供給される石炭３４である。特に、代表的な実施形態では、石炭３４は粉砕され、限定されることはないが瀝青炭、Ｐｏｗｄｅｒ  Ｒｉｖｅｒ  Ｂａｓｉｎ（ＰＲＢ）石炭、亜炭、及び／又はその他炉１２が本明細書に記載されているように機能することができるようにする適切な石炭であり得る。或いは、システム１０は、限定されることはないが石油、天然ガス、バイオマス、廃油、及び／又はその他炉１２が本明細書に記載されているように機能することができるようにする化石及び／又は再生可能な燃料を始めとする他の適切な燃料を供給してもよい。
【００１３】
代表的な実施形態では、再燃焼エリア２２は一次燃焼エリア２０の下流にあり、再燃焼燃料注入器４０から注入される所定の量の再燃焼燃料３８を受容する。より具体的には、代表的な実施形態では、石炭３４のような再燃焼燃料３８が一連の燃料閉止弁４２を介して再燃焼燃料注入器４０に供給される。或いは、再燃焼燃料注入器４０は燃料源３１以外の起源からの燃料３０を受容し得、この燃料は石炭３４以外のいかなる燃料であってもよい。例えば、別の実施形態では、注入器４０を介して注入される再燃焼燃料３８は、限定されることはないが、石油、天然ガス、バイオマス、廃油、及び／又はその他の化石及び／又は再生可能な燃料のような他の適切な燃料であり得る。
【００１４】
代表的な実施形態では、バーンアウトエリア２４は燃焼ゾーン１８内で再燃焼エリア２２の下流にあり、１以上の過燃焼空気注入器２７から注入される過燃焼空気２６を受容する。代表的な実施形態では、過燃焼空気注入器２７は空気供給口３３と流動連通して連結されている。より具体的には、代表的な実施形態では、所定の量の過燃焼空気２６が注入器２７を介してバーンアウトエリア２４中に注入される。或いは、バーンアウトエリア２４は空気供給口３３とは異なる起源からの過燃焼空気２６を受容し得る。
【００１５】
システム１０はまた複数の熱交換器４８も含む。熱交換器４８から下流に延びる管路、又は対流通路５０が炉１２と微粒子制御装置１４との間に連結されている。また、代表的な実施形態では、対流通路５０は吸収材注入器６０と冷却剤注入器７０を含んでいる。或いは、対流通路５０は吸収材注入器６０のみを含んでいてもよい。
【００１６】
代表的な実施形態では、微粒子制御装置１４は、酸化された水銀及び／又は微粒子に結合した水銀を含有するフライアッシュを収集するために使用されるバグハウスである。或いは、微粒子制御装置１４は静電集塵器、サイクロン、及び／又はその他水銀及び／又は他の汚染物質を収集する任意の装置であり得る。微粒子制御装置１４は入口５２と、排気筒１６と流動連通して連結された出口５４を含む。
【００１７】
システム１０の作動中、燃料源３１から燃料３０がシステム１０に供給される。代表的な実施形態では、燃料３０が燃料供給口４４を介してシステム１０に入り、空気３２が空気供給口３３を介してシステム１０に供給される。一次燃焼エリア２０が、バーナー２８を用いた燃焼のために、制御器により制御された所定の量の燃料と空気を受容する。一次燃焼エリア２０は燃料／空気混合物を燃焼させて燃焼又は煙道ガス４６を創成する。代表的な実施形態では、煙道ガス４６は一次燃焼エリア２０の下流の再燃焼エリア２２に導かれる。制御器により制御された所定の量の再燃焼燃料３８が、再燃焼燃料注入器４０を介して再燃焼エリア２２中に注入される。再燃焼燃料３８の量は再燃焼エリア２２内に燃料に富む環境を創成するように選択される。こうして、再燃焼燃料３８中のより小さい割合の炭素が燃焼され、その結果、強熱減量（ＬＯＩ）が増大及び／又は最適化するように促進される。また、煙道ガス４６内で創成された炭素含量が高いフライアッシュはその中で酸化される水銀の量が増大するのを促進する。
【００１８】
システム１０により生成した煙道ガス４６は再燃焼エリア２２から下流のバーンアウトエリア２４に導かれる。所定の量の過燃焼空気２６が過燃焼空気注入器２７を介してバーンアウトエリア２４に注入される。代表的な実施形態では、過燃焼空気２６の量は、燃料３０と再燃焼燃料３８の燃焼が実質的に完了するのを促進するように選択され、煙道ガス４６中の、限定されることはないが窒素酸化物ＮＯｘ、及び／又は一酸化炭素ＣＯのような汚染物質の低減を促進する。より具体的には、代表的な実施形態では、注入する過燃焼空気２６の量は、フライアッシュ中の炭素の完全なバーンアウトを防ぐことが容易になるように選択され、従ってフライアッシュによる水銀捕獲の増大が促進される。
【００１９】
代表的な実施形態では、煙道ガス４６は燃焼ゾーン１８を出て複数の熱交換器４８に入る。熱交換器４８は熱を煙道ガス４６から流体（図には示してない）に移してその流体の加熱を促進する。一実施形態では、加熱された流体は蒸気を生成することができ、この蒸気は例えば蒸気タービン（図には示してない）のような公知の発電方法及びシステムを用いて出力を生じるのに使用し得る。得られた出力は電力供給網（図には示してない）に供給し得る。
【００２０】
代表的な実施形態では、煙道ガス４６は熱交換器４８から対流通路５０に導かれる。煙道ガス４６が対流通路５０を通って流れていくときに、煙道ガス４６は煙道ガス４６の燃焼温度未満の温度に冷却される。より具体的には、代表的な実施形態では、通路５０内の煙道ガス４６は周囲の空気、水、及び／又はその他の適切な熱伝導流体（図には示してない）によって対流的に(convectively)冷却される。また、代表的な実施形態では、煙道ガス４６は、水銀がフライアッシュ中の炭素と反応することができる温度、例えば、限定されることはないが、約３５０°Ｆ未満の温度に冷却されて酸化された水銀を形成する。水銀はまた煙道ガス４６内の元素及び／又は化合物とも反応して微粒子に結合した水銀を形成し得る。
【００２１】
代表的な実施形態では、吸収材注入器６０は吸収材を対流通路５０内に注入する。代表的な実施形態では、吸収材は活性炭である。或いは、吸収材は、発電システム１０が本明細書に記載されているように機能できるようにする他のいかなる適切な元素及び／又は化合物であってもよい。代表的な実施形態では、吸収材は煙道ガス４６内に存在する水銀と反応して酸化水銀及び／又は微粒子に結合した水銀を形成する。
【００２２】
冷却剤注入器７０は所定の量の冷却剤を対流通路５０に注入する。冷却剤は微粒子制御装置１４に入る煙道ガス４６の作動温度の低下を促進することにより、微粒子制御装置１４の温度を低下させる。代表的な実施形態では、冷却剤は、対流通路５０に注入される前に霧化された水である。或いは、冷却剤は、周囲の空気及び／又はシステム１０が本明細書に記載されているように機能できるようにする他のいかなる冷却剤であってもよい。代表的な実施形態では、冷却剤は煙道ガス４６と微粒子制御装置１４の温度が約２５０°Ｆ〜約３１０°Ｆに低下するのを容易にする。或いは、冷却剤は煙道ガス４６と微粒子制御装置１４の温度が他の所望の温度に低下するのを容易にし得る。代表的な実施形態では、煙道ガス４６と微粒子制御装置１４の低下した温度は煙道ガス４６内に存在する水銀とフライアッシュとの反応を可能にする。より具体的には、煙道ガス４６と微粒子制御装置１４低下した温度により、フライアッシュ上への自然の水銀の捕獲の改良が促進される。
【００２３】
代表的な実施形態では、煙道ガス４６と吸収材は対流通路５０を通って微粒子制御装置１４まで流れる。一実施形態では、システム１０はまた、灰分バーンアウトユニット（図には示してない）及び／又は微粒子制御装置１４に連結されて煙道ガス４６からの水銀の捕獲を促進する水銀収集ユニット（図には示してない）も含み得る。システム１０はまた、微粒子制御装置１４の下流に連結されて、酸化された水銀及び／又は微粒子に結合した水銀の煙道ガス４６からの除去及び／又は例えば二酸化イオウのような他の化合物及び／又は元素の煙道ガス４６からの除去を促進する湿式スクラバー（図には示してない）及び／又は乾式スクラバー（図には示してない）も含み得る。
【００２４】
図２は、発電システム１０（図１に示した）で使用し得る代表的な汚染物質除去システム１００のブロック図である。代表的な実施形態では、汚染物質除去システム１００は微粒子制御装置１４、排気筒１６、吸収材注入器６０、及び冷却剤注入器７０を含んでいる。また、代表的な実施形態では、汚染物質除去システム１００はまた吸収材注入器６０に連結された吸収材注入制御器１０２も含んでいる。
【００２５】
代表的な実施形態では、微粒子制御装置１４は、入口５２と出口５４との間で流動連通して連結された１以上のフィルター１０４を含んでいる。フィルター１０４は任意の適切なバッグ又はカートリッジであり得る。清浄化装置１０６が、フィルター１０４の上及び／又はその内部に蓄積されたフライアッシュ及び／又は吸収材のような微粒子を除去するためにフィルター１０４に連結されている。代表的な実施形態では、清浄化装置１０６は高圧の空気の「逆」パルスをフィルター１０４に向けて及び／又はフィルター１０４を介して案内して、フィルター１０４の上及び／又はその内部に蓄積された微粒子の除去を促進する。或いは、清浄化装置１０６は他の任意の方法及び／又は機構を使用してフィルター１０４から微粒子を除き得る。代表的な実施形態では、清浄化装置１０６によりフィルター１０４から取り出された微粒子は収集及び汚染物質除去システム１００からの除去のために重力によりホッパー１０８に供給される。また、代表的な実施形態では、ファン１１０が微粒子制御装置１４内で出口５４の近くに配置される。ファン１１０は、煙道ガス４６（図１に示した）のような煙道ガスを対流通路５０から入口５２を介しフィルター１０４を通して微粒子制御装置１４中に引き込み、「より清浄な」煙道ガスを出口５４を通して排出する。代表的な実施形態では、排出された煙道ガスは出口５４から排気筒１６へ導かれ、そこでガスが外部環境中に放出される。
【００２６】
清浄化装置１０６は、代表的な実施形態では、フィルター１０４に対して予定された又は所定の清浄化サイクルを実行するために吸収材注入制御器１０２に連結される。本明細書で使用する場合、用語「清浄化サイクル」とは、清浄化装置１０６の作動開始と清浄化装置１０６の作動終了との間に経過する期間をいう。従って、清浄化サイクル中に、吸収材やフライアッシュのような微粒子がフィルター１０４から除去される。また、吸収材注入制御器１０２は、フィルター１０４に対して清浄化サイクルを開始する時（以後、「清浄化サイクル開始時」という）及びフィルター１０４に対して清浄化サイクルを終了する時（以後、「清浄化サイクル終了時」という）を決定するといったように、清浄化装置１０６の作動を制御する。さらにまた、代表的な実施形態では、吸収材注入制御器１０２は清浄化サイクルの頻度及び清浄化サイクルの持続時間を決定する。代わりに、他の任意のコントローラー及び／又はシステムを使用して清浄化装置１０６の作動を制御してもよい。代表的な実施形態では、吸収材注入制御器１０２は、吸収材注入器６０が吸収材を対流通路５０に導入する速度（以後、「吸収材注入速度」という）を、清浄化サイクルの状況に基づいて、又はそれに応じて制御及び／又は調節する。代表的な実施形態では、清浄化サイクルの状況は、清浄化サイクルが進行中であるか否か、清浄化サイクルが開始又は終了されてから経過した時間、及び／又は次回の清浄化サイクルの開始又は終了が予定されている時に基づいて決定され得る。或いは、清浄化サイクルの状況は、汚染物質除去システム１００が本明細書に記載されているように機能できるようにするその他何らかの条件に基づいて決定され得る。
【００２７】
代表的な実施形態では、汚染物質除去システム１００はまた、入口５２内及び／又は近くに配置された１以上の入口圧力センサー１１２、及びフィルター１０４の出口端（図には示してない）のようなフィルター１０４内及び／又は近くに配置された１以上のフィルター圧力センサー１１４も含んでいる。代表的な実施形態では、入口圧力センサー１１２及びフィルター圧力センサー１１４はそれぞれ入口５２内及びフィルター１０４内の圧力を検出及び／又は測定する。また、代表的な実施形態では、汚染物質除去システム１００は、入口５２内及び／又は近くに配置された１以上の入口温度センサー１１６、及びフィルター１０４内及び／又は近くに配置された１以上のフィルター温度センサー１１８を含んでいる。代表的な実施形態では、入口温度センサー１１６及びフィルター温度センサー１１８はそれぞれ入口５２内及びフィルター１０４内の温度を検出及び／又は測定する。或いは、入口圧力センサー１１２、フィルター圧力センサー１１４、入口温度センサー１１６、及び／又はフィルター温度センサー１１８は汚染物質除去システム１００内のいかなる位置に配置されてもよい。
【００２８】
吸収材注入制御器１０２は、代表的な実施形態では、入口圧力センサー１１２、フィルター圧力センサー１１４、入口温度センサー１１６、及びフィルター温度センサー１１８に連結される。また、代表的な実施形態では、吸収材注入制御器１０２は、入口圧力センサー１１２から受容した圧力値（以後、「入口圧力値」という）を、フィルター圧力センサー１１４から受容した圧力値（以後、「フィルター圧力値」という）から差し引くことにより、フィルター１０４を横切る圧力差を計算する。吸収材注入制御器１０２はまた、入口温度センサー１１６から受容した温度値（以後、「入口温度値」という）を、フィルター温度センサー１１８から受容した温度値（以後、「フィルター温度値」という）から差し引くことにより、フィルター１０４を横切る温度差も計算し得る。一実施形態では、吸収材注入制御器１０２は、少なくとも部分的に、計算されたフィルター１０４を横切る圧力差及び／又は温度差に基づいて吸収材注入速度を制御し得る。
【００２９】
また、代表的な実施形態では、排気筒１６は、排出される煙道ガスの１以上の放出特性を決定するのに使用するために、吸収材注入制御器１０２に連結された１以上の排気筒放出分析器１２０を含んでいる。一実施形態では、吸収材注入制御器１０２は、少なくとも部分的に、排出される煙道ガスの決定された放出特性に基づいて吸収材注入速度を制御し得る。例えば、吸収材注入制御器１０２は清浄化装置１０６、入口圧力センサー１１２、フィルター圧力センサー１１４、入口温度センサー１１６、フィルター温度センサー１１８、排気筒放出分析器１２０、及び／又は発電システム１０が本明細書に記載されているように機能するのを可能にするその他任意の装置から受容した値及び／又は信号の任意の組合せに基づいて吸収材注入速度を制御し得る。
【００３０】
或いは、汚染物質除去システム１００は、複数の煙道ガス流を微粒子制御装置１４に導くために複数の対流通路５０を含んでいてもよい。かかる構成において、各々の対流通路５０は別個の吸収材注入制御器１０２に連結された別個の吸収材注入器６０、入口圧力センサー１１２、及び／又は入口温度センサー１１６を含む。また、別個のフィルター１０４、フィルター圧力センサー１１４、及び／又はフィルター温度センサー１１８は各々の対流通路５０と流動連通して連結され得、各々のフィルター１０４はそれぞれの清浄化装置１０６を備え得る。従って、各々の吸収材注入制御器１０２は他の吸収材注入器６０から独立して各々それぞれの吸収材注入器６０を制御し得、例えば、各々の対流通路５０に注入される吸収材の量を独立して調節することが可能になる。
【００３１】
作動中、代表的な実施形態では、煙道ガスは対流通路５０を介して微粒子制御装置１４に導かれる。吸収材及び／又は冷却剤は吸収材注入器６０及び／又は冷却剤注入器７０により煙道ガス中に注入される。吸収材は煙道ガスに混入され、微粒子制御装置１４中に導かれる。ファン１１０は煙道ガスをフィルター１０４を介して排気筒１６中に引き込む。煙道ガスがフィルター１０４を通って案内されるとき、吸収材はフィルター１０４上に付着し、及び／又はフィルター１０４により保持される。吸収材がフィルター１０４上に蓄積するにつれて、フィルター１０４を横切る圧力差が増大する。入口圧力センサー１１２とフィルター圧力センサー１１４は、圧力差を計算するのに使用するため、及び／又は吸収材注入速度を制御するのに使用するために、圧力測定値を吸収材注入制御器１０２に伝える。また、入口温度センサー１１６とフィルター温度センサー１１８は、温度差を測定するために、対流通路５０内及び微粒子制御装置１４内の煙道ガスの温度測定値及び／又は周囲の温度の測定値を吸収材注入制御器１０２に伝える。
【００３２】
煙道ガスがフィルター１０４を通って導かれるとき、煙道ガス内に混入した水銀がフィルター１０４上に蓄積した吸収材と反応し、その結果、煙道ガスがフィルター１０４を出た後煙道ガス内の水銀の量は実質的に低下する。煙道ガスが排気筒１６を介して排出されるとき、排気筒放出分析器１２０が煙道ガスの放出特性を検出し、検出した放出特性を吸収材注入制御器１０２に伝える。
【００３３】
また、一実施形態では、吸収材注入制御器１０２は所定の上限圧力設定点と所定の下限圧力設定点を用いて清浄化装置１０６の清浄化サイクルを作動させる。より具体的には、吸収材注入制御器１０２は所定の上限及び所定の下限圧力設定点がプログラムされている。吸収材注入制御器１０２が、圧力差が上限圧力設定点を越えていると判定した場合、吸収材注入制御器１０２は清浄化装置１０６に清浄化サイクルを開始するように指令する。清浄化サイクル中、清浄化装置１０６は高圧空気のパルスをフィルター１０４に向けて導いて、蓄積した吸収材その他の微粒子の除去を促進する。微粒子がフィルター１０４から除去されると、圧力差が低下する。吸収材注入制御器１０２が、圧力差が下限圧力設定点より下に低下したと判定すると、吸収材注入制御器１０２は清浄化装置１０６に清浄化サイクルを終了するように指令する。
【００３４】
代表的な実施形態では、吸収材注入制御器１０２は清浄化装置１０６の状況に基づいて、例えば、清浄化サイクルの状況に基づいて吸収材注入速度を調節する。より具体的には、代表的な実施形態では、吸収材注入制御器１０２は、清浄化サイクルの終了後所定の量の時間が経過した後、吸収材注入速度を所定の最大注入速度に上昇させる。吸収材注入制御器１０２はその後、吸収材注入速度が所定の最小注入速度に到達するまで、及び／又は別の清浄化サイクルを開始するまで、吸収材注入速度を低下させ、例えば次第に低下させる。より具体的には、代表的な実施形態では、吸収材注入速度は圧力差が増大するにつれて次第に低下する。一実施形態では、吸収材注入速度が所定の最小注入速度に到達したら、吸収材注入制御器１０２は吸収材注入速度を最小注入速度に維持する。また、以下により詳細に説明するように、別の実施形態では、清浄化サイクルが開始する前、又は清浄化サイクルが進行中、吸収材注入速度は増大する。
【００３５】
図３は、吸収材注入器６０の注入速度を調節すために吸収材注入制御器１０２（いずれも図２に示されている）により使用され得る代表的な吸収材注入制御アルゴリズム２００のグラフ表示である。代表的な実施形態では、図３の縦軸は、吸収材注入制御器１０２から受容した入力に基づいて対流通路５０（図２に示されている）に注入される吸収材の量２０２を表す。横軸は、吸収材量２０２が注入される時間２０４を表す。従って、図３は、汚染物質除去システム１００（図２に示されている）の吸収材注入速度２０６を図解している。
【００３６】
代表的な実施形態では、吸収材注入速度２０６は、清浄化装置１０６（図２に示されている）の清浄化サイクル終了時２０８が経過した後実質的に最大になる。吸収材注入速度２０６が所定の最大注入速度２１０に到達した後、吸収材注入速度２０６は所定の最小注入速度２１２に到達するまで低下する。代表的な実施形態では、最小注入速度２１２は実質的に清浄化サイクル終了時２０８に、又はその近くで起こる。また、代表的な実施形態では、吸収材注入速度２０６は、フィルター１０４を横切る圧力差が増大すると共に、及び／又は検出される水銀放出レベルが低下するにつれて低下する。従って、代表的な実施形態では、吸収材注入速度２０６は、最大注入速度２１０に到達した後フィルター１０４を横切る圧力差に反比例し、及び／又は検出される水銀放出レベルに反比例する。
【００３７】
或いは、吸収材注入速度２０６は、清浄化サイクル開始時２１４に到達したとき、及び／又は清浄化サイクル開始時２１４に到達する前の所定の時、実質的にゼロに低下し得る。また、図３は実質的に鋸歯状の波形形状を有する吸収材注入速度２０６を示しているが、吸収材注入速度２０６は汚染物質除去システム１００が本明細書に記載されているように機能できるようにするいかなる形状又は傾きを有していてもよいことが認識されよう。
【００３８】
図４は、吸収材注入器６０の注入速度を調節するために吸収材注入制御器１０２（いずれも図２に示されている）により使用され得る別の吸収材注入制御アルゴリズム３００のグラフ表示である。図５は、吸収材注入器６０の注入速度を調節するのに使用し得るさらに別の吸収材注入制御アルゴリズム４００のグラフ表示である。
【００３９】
図４に示した代表的な実施形態では、汚染物質除去システム１００（図２に示されている）の吸収材注入速度３０２は、清浄化サイクル開始時２１４と清浄化サイクル終了時２０８との間の期間中に所定の最小注入速度３０４に到達し、かつ所定の最大注入速度３０６まで増大するものとして示されている。従って、吸収材は清浄化装置１０６の清浄化サイクルが進行中に対流通路５０（図２に示されている）に注入される。従って、吸収材の少なくとも一部分は、清浄化サイクルの間、及び清浄化サイクルが終了した直後フィルター１０４上に存在していて、汚染物質除去システム１００の作動中ずっと水銀の除去を促進することができるはずである。
【００４０】
図５に示した実施形態では、汚染物質除去システム１００の吸収材注入速度４０２は、清浄化サイクル開始時２１４前に所定の最小注入速度４０４に到達し、かつ所定の最大注入速度４０６まで増大するものとして示されている。従って、吸収材は、清浄化装置１０６の清浄化サイクルが開始する前に対流通路５０（図２に示されている）に注入される。従って、吸収材の少なくとも一部分は清浄化サイクル中、及び清浄化サイクルが終了した直後フィルター１０４上に存在できるようにされており、その結果汚染物質除去システム１００の作動中ずっと水銀の除去が促進される。
【００４１】
図６は、吸収材注入器６０の注入速度を調節するために吸収材注入制御器１０２（いずれも図２に示されている）により使用され得るさらに別の吸収材注入制御アルゴリズム５００のグラフ表示である。図６に示した実施形態では、汚染物質除去システム１００（図２に示されている）の吸収材注入速度５０２は、清浄化装置１０６の清浄化サイクルが終了した後（すなわち、清浄化サイクル終了時２０８の後）所定の最大注入速度５０４に到達するものとして示されている。また、吸収材注入速度５０２は所定の時間５０６最大注入速度５０４に維持されて、清浄化サイクルが終了した後フィルター１０４上の吸収材の急速な蓄積を容易にする。所定の時間５０６が経過した後、吸収材注入速度５０２は、その後の清浄化サイクルが終了するまで所定の最小注入速度５０８、例えば実質的にゼロに低下する。従って、吸収材は清浄化サイクルが終了した後フィルター１０４上で急速に交換され得るので、清浄化サイクルの結果として水銀放出量が実質的に最小になる。
【００４２】
図７は、煙道ガス流から汚染物質を除去する代表的な方法６００のフローチャートである。代表的な実施形態では、方法６００は汚染物質除去システム１００により実行され、少なくとも部分的に吸収材注入制御器１０２（いずれも図２に示されている）により実施される。代表的な実施形態では、方法６００は、混入した複数の汚染物質を含む煙道ガス流を受領すること６０２、及びフィルター１０４（図２に示されている）のような１以上のフィルターを通して煙道ガス流を導くこと６０４を含んでいる。清浄化サイクルが清浄化装置１０６（図２に示されている）のような清浄化装置により実行されて６０６、微粒子をフィルターから除去する。吸収材が制御可能なように煙道ガス流中に注入され６０８、その結果吸収材が少なくとも部分的にフィルターに保持される。代表的な実施形態では、吸収材は吸収材注入器６０（図２に示されている）により制御可能なように注入され６０８、吸収材注入速度は吸収材注入制御器１０２により制御される。また、代表的な実施形態では、吸収材注入速度は清浄化サイクルの状況に基づいている。
【００４３】
一実施形態では、吸収材注入速度は清浄化サイクルの終了後増大し、そして吸収材注入速度は吸収材注入速度が最大注入速度に到達した後次第に低下し得る。別の実施形態では、吸収材注入速度は清浄化サイクルの終了後所定の最大注入速度まで増大する。吸収材注入速度は所定の量の時間維持され、所定の量の時間が経過した後所定の最小注入速度まで低下する。別の実施形態では、吸収材注入速度は清浄化サイクルの開始、進行中、又は完了の前、その間、又はその後に増大し得る。
【００４４】
公知の微粒子除去システムは一定の速度又は放出特性に基づいて可変の速度で吸収材を注入する。かかるシステムは、バグハウスフィルターが清浄化されるとき増大した水銀放出を示し得る。対照的に、本発明においては、汚染物質除去システム１００（図２に示されている）が、清浄化サイクル時間に基づいて、及び／又はフィルター１０４（図２に示されている）を横切る圧力差に基づいて吸収材の注入を制御する。従って、公知の微粒子除去システムと比較して、フィルター清浄化サイクルが終了した後より多くの吸収材がフィルター１０４上に存在することができ、煙道ガスからの水銀の吸収が促進される。
【００４５】
本明細書に記載したシステムと方法の技術的作用効果は、（ａ）混入している複数の汚染物質を含む煙道ガス流を受容すること、（ｂ）１以上のフィルターを通して煙道ガス流を流すこと、（ｃ）清浄化サイクルを実行して微粒子をフィルターから除去すること、及び（ｄ）吸収材を制御可能なように煙道ガス流中に注入することで、吸収材がフィルターにより少なくとも部分的に保持されるようにし、ここで吸収材注入速度は清浄化サイクルの状況に基づいていることの１以上を含む。
【００４６】
上記実施形態は、発電システムのための効率的で費用効果的な汚染物質除去システムを提供する。この汚染物質除去システムは、１以上のフィルターと、フィルターに対して清浄化サイクルを実行してそこに保持されている微粒子を除去する清浄化装置とを含んでいる。吸収材注入制御器が吸収材注入器の吸収材注入速度を制御及び／又は調節して、フィルターを通って流れる煙道ガス流から水銀及び／又はその他の汚染物質を吸収する。この吸収材注入速度は、清浄化サイクルの状況に基づいて、フィルターを横切る圧力差に基づいて、及び／又は煙道ガスが汚染物質除去システムから排出されるときのそのガスの放出特性に基づいて制御及び／又は調節される。
【００４７】
流体の流れから汚染物質を除去するのに使用される方法とシステムの代表的な実施形態が上で詳細に記載されている。この方法とシステムは本明細書に記載した特定の実施形態に限定されることはなく、本システムの構成要素及び／又は本方法の工程は、本明細書に記載した他の構成要素及び／又は工程から独立して別々に利用し得る。例えば、本汚染物質除去システムは他の電力システム及び方法と組み合わせて使用してもよく、本明細書に記載されているように発電システムでのみの実施に限定されることはない。むしろ、代表的な実施形態は他の多くの電力システム用途と共に実施し利用することができる。
【００４８】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴が幾つかの図面に示されており他の図面には示されていないことがあるが、これは便宜上のためだけである。本発明の原理によれば、ある図面のいかなる特徴も、他の任意の図面のあらゆる特徴と組み合わせて参照され及び／又は主張され得る。
【００４９】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００５０】
１０  発電システム
１２  炉
１４  微粒子制御装置
１６  排気筒
１６  排気筒
１８  燃焼ゾーン
２０  一次燃焼エリア
２２  再燃焼エリア
２４  バーンアウトエリア
２６  過燃焼空気
２７  過燃焼空気注入器
２８  バーナー
３０  燃料
３１  燃料源
３２  空気
３３  空気供給口
３４  石炭
３８  再燃焼燃料
４０  再燃焼燃料注入器
４２  燃料閉止弁
４４  燃料供給口
４６  煙道ガス
４８  熱交換器
５０  対流通路
５２  入口
５４  出口
６０  吸収材注入器
７０  冷却剤注入器
１００  汚染物質除去システム
１０２  吸収材注入制御器
１０４  フィルター
１０６  清浄化装置
１０８  ホッパー
１１０  ファン
１１２  入口圧力センサー
１１４  フィルター圧力センサー
１１６  入口温度センサー
１１８  フィルター温度センサー
１２０  排気筒放出分析器
２００  吸収材注入制御アルゴリズム
２０２  吸収材の量
２０４  時間
２０６  吸収材注入速度
２０８  清浄化サイクル終了時
２１０  最大注入速度
２１２  最小注入速度
２１４  清浄化サイクル開始時
３００  吸収材注入制御アルゴリズム
３０２  吸収材注入速度
３０４  最小注入速度
３０６  最大注入速度
４００  吸収材注入制御アルゴリズム
４０２  吸収材注入速度
４０４  最小注入速度
４０６  最大注入速度
５００  吸収材注入制御アルゴリズム
５０２  吸収材注入速度
５０４  最大注入速度
５０６  所定の時間
５０８  最小注入速度
６００  方法
６０２  混入した複数の汚染物質を含む煙道ガス流を受容する
６０４  １以上のフィルターを通して煙道ガス流を導く
６０６  清浄化サイクルを実行してフィルターから微粒子を除去する
６０８  吸収材を煙道ガス流に制御可能なように注入して吸収材がフィルターにより少なくとも部分的に保持されるようにする、この際吸収材注入速度は清浄化サイクルの状況に基づく
【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】
2012179593.tif 000008
【図７】
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【外国語明細書】
2012179593000001.pdf