(57)【要約】粉末を炉管（５００）に注入するための装置（１０）であって、周辺管（２２０）と、他方、前記周辺管（２２０）を介して前記炉管（５００）とに接続されたチャンバ（２３０）であって、前記周辺管（２２０）は、直径ＤＰ１の第１の部分（２２１）と、下流端部（２２２ａ）を有し、炉管と連通するように意図された、直径ＤＰ２の第２の部分（２２２）とを含むチャンバ（２３０）と、直径ＤＴおよび下流端部（１２１）を有する粉末輸送管（１２０）とを含む装置（１０）において、周辺管の第２の部分は、周辺管の第２の部分の直径（ＤＰ２）以上の長さＬを有し、直径（ＤＴ）および直径（ＤＰ２）は、０＜ＤＰ２−ＤＴ＜１／２ＤＴの関係によって接続されることを特徴とする装置（１０）。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスの汚染物質の除害のための粉末状化合物を炉管（５００）に注入するための装置（１０）であって、
周辺管（２２０）に接続され、周辺ガス（２１０）を前記チャンバおよび前記周辺管内に送風するように配置された第１の送風要素および前記周辺管を介して前記炉管に接続されるように構成されたチャンバ（２３０）と、
チャンバに接続された直径ＤＰ１を有する第１の部分（２２１）と、下流端部（２２２ａ）を有する、第１の部分とは反対側の、直径ＤＰ２を有する第２の部分（２２２）とを含み、炉管と連通するように意図された前記周辺管（２２０）と、
粉末状化合物を輸送するための管（１２０）であって、輸送ガス（１１０）を前記輸送管内に、同時に周辺ガスの噴流に送風するように構成された第２送風要素（１００）に接続されるように意図され、前記輸送管は、直径ＤＴおよび下流端部（１０１）を有する、管（１２０）とを備え、
前記輸送管の下流端部（１２１）が、前記周辺管の前記第１の部分と前記第２の部分との間の割線面内に位置するように、前記輸送管（１２０）は、前記周辺管の前記第１の部分（２２１）を同心かつ長手方向に貫通する、前記装置（１０）において、
前記周辺管の前記第２の部分（ＤＰ２）は、前記周辺管の前記第２の部分の直径（ＤＰ２）以上の長さＬを有し、前記輸送管（１２０）の直径（ＤＴ）および前記周辺管（２２２）の前記第２部分の直径（ＤＰ２）は、
【数１】
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の関係によって結ばれていることを特徴とする粉末状化合物を注入するための装置（１０）。
【請求項２】
前記周辺管の前記第２の部分の前記下流端部（２２２ａ）は、前記炉管に直接接続されている、請求項１に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項３】
前記周辺管は、上流端部（２２４ａ）を備えた上流部（２２４）と、下流端部（２２５ａ）を備えた下流部（２２５）とを含み、前記直径ＤＰ２よりも小さい直径ＤＰ３を有する第３の部分（２２３）をさらに含み、前記上流端部は、前記周辺管の前記第２の部分の前記下流端部に接続されるように意図され、前記下流端部は、前記炉管に接続されるように意図される、請求項１に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項４】
前記周辺管の前記第３の部分の前記下流端部（２２５ａ）は、前記炉管に直接接続されている、請求項３に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項５】
前記周辺管の前記第３の部分の前記上流部分（２２４）は、円錐台の形状を有する、請求項３または請求項４に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項６】
前記チャンバ（２３０）に接続され、前記チャンバ内および前記周辺管（２２０）内に周辺ガス（２１０）を送風するように構成された第１の送風要素（２００）と、
前記輸送管（１２０）に接続され、前記輸送管に輸送ガス（１１０）を送風するように構成された第２の送風要素（１００）と、
輸送ガスの流れの方向に対して前記第２の送風要素の下流において、粉末状化合物のタンクおよび輸送管に接続され、輸送ガスが投与された粉末状化合物を駆動させるために構成された粉末状化合物を投与するための手段（１３０）とをさらに含む、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項７】
前記第１の送風要素（２００）および前記第２の送風要素（１００）は、前記第１送風要素（２００）の流量と第２の送風要素（１００）の流量を別々に調整することができる流量調整手段を含む、請求項６に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項８】
粉末状化合物のタンクは、式ａＣａＣＯ３・ｂＭｇＣＯ３・ｘＣａＯ・ｙＭｇＯ・ｚＣａ（ＯＨ）２・ｔＭｇ（ＯＨ）２・ｕｌを有するカルシウム−マグネシウム化合物のタンクであり、ここで、ｌは不純物を表し、ａ、ｂ、ｘ、ｙ、ｚ、ｔおよびｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量に対してそれぞれ０〜１００％、ｕ≦５％の質量分率であり、質量分率の合計ａ＋ｂ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＋ｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量の１００％に等しい、請求項６または請求項７に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項９】
前記輸送ガスおよび／または前記周辺ガスは、好ましくは、互いに独立した、大気の周囲空気である、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の粉末状除害化合物を注入するための少なくとも１つの装置を備えた炉管。
【請求項１１】
排ガスの汚染物質の除害用の粉末状化合物による炉管内の排ガスの処理方法であって、
排ガス流量ＱＦを有する前記排ガス中に前記粉末状除害化合物を輸送することを意図された質量流量ＱＴを有する輸送ガスの噴流を注入するステップと、
同時に、輸送ガスの噴流に対して周辺にガスの噴流を注入して、質量流量ＱＰを有する周辺ガスの噴流の形成するステップとを含む方法において、
前記排ガスの前記質量流量に対する前記周辺ガスの前記質量流量が、０．０５％〜０．２５％の比ＱＰ／ＱＦを形成することを特徴とする炉管内の排ガスの処理方法。
【請求項１２】
前記搬送ガスは速度ＶＴを有し、前記周辺ガスは速度ＶＰを有し、前記周辺ガスの速度ＶＰは、２ＶＴ≦ＶＰ≦２０ＶＴに従って前記輸送ガスの速度ＶＴの２倍〜２０倍である、請求項１１に記載の炉管内の排ガスの処理方法。
【請求項１３】
前記排ガスの質量流量ＱＦに対して前記周辺ガスの質量流量ＱＰに加えられる前記輸送ガスの質量流量ＱＴが、０．１〜０．５％の比（ＱＴ＋ＱＰ）／ＱＦを形成する、請求項１１または１２に記載の炉管内の排ガスの処理方法。
【請求項１４】
前記粉末状化合物が質量流量ＱＡで注入され、前記粉末状化合物の質量流量に対する前記輸送ガスの質量流量ＱＴは、５〜１０の比ＱＴ／ＱＡを形成する、請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に記載の炉管内の排ガスの処理方法。
【請求項１５】
輸送ガスおよび周辺ガスの噴流の注入は、炉管の内面で行われることを特徴とする請求項１１から請求項１４までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項１６】
処理される排ガスの温度は、８５０℃〜１１５０℃である、請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項１７】
処理される排ガスの速度は、２ｍ／ｓ〜１５０ｍ／ｓ、好ましくは３〜５０ｍ／ｓ、特に５〜３０ｍ／ｓである、請求項１１から請求項１６までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項１８】
輸送ガスおよび周辺ガスの噴流の速度は、互いに独立して調整される、請求項１１から請求項１７までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項１９】
前記輸送ガスおよび／または前記周辺ガスは、互いに独立した空気である、請求項１１から請求項１８までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項２０】
前記排ガスは、酸性ガス（すなわち、硫化および／またはハロゲン化されたもの）、重金属、フラン、ダイオキシンおよびそれらの混合物からなる群から選択される汚染物質を含む、請求項１１から請求項１９までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項２１】
前記酸性ガスは、ＳＯ２、ＳＯ３、ＨＣｌ、ＨＦ、ＨＢｒ、およびこれらの混合物からなる群から選択される汚染物質を含む、請求項２０に記載の排ガスの処理方法。
【請求項２２】
前記粉末状除害化合物は、カルシウムおよびマグネシウムから選択されるアルカリ土類金属の炭酸塩、水酸化物および／または酸化物、またはそれらの混合物を含む、請求項１１から請求項２１までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項２３】
前記粉末状除害化合物は、式ａＣａＣＯ３・ｂＭｇＣＯ３・ｘＣａＯ・ｙＭｇＯ・ｚＣａ（ＯＨ）２・ｔＭｇ（ＯＨ）２・ｕｌを有するカルシウム−マグネシウム化合物を含み、ここで、ｌは不純物を表し、ａ、ｂ、ｘ、ｙ、ｚ、ｔおよびｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量に対してそれぞれ０〜１００％、ｕ≦５％の質量分率であり、質量分率の合計ａ＋ｂ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＋ｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量の１００％に等しい、請求項１１から請求項２２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記粉末状除害化合物は、５０重量％を超える、特に９０重量％を超えるＣａ（ＯＨ）２を含む、請求項１１から請求項２３までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末状の化合物を有する炉管内の燃焼排ガス（煙道ガス）を処理する方法（排ガスの処理方法とも呼ばれる）およびその実施のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明では、炉管は、排ガスが通過する後燃焼領域（ボイラーとも呼ばれる）および／または任意の管または任意の装置、後燃焼領域の下流、および前記排ガスを排気するための煙突の上流を意味する。
【０００３】
本発明が目的とする方法および装置は、液体または固体の従来の燃料または代替燃料の燃焼からの排ガスの処理に使用することができる。これらの燃焼または熱処理は、チャンバ（例えば、ボイラー、炉、焼却炉）内で実行されるが、これに限定されるものではなく、以下では区別せずに炉と呼ぶものとする。
【０００４】
これらの燃焼は、一般的に煙突によって大気中に排出される高温の排ガスを生成する。飛散灰の他に、これらの排ガスは一般的に、酸性ガス（例えば、ＨＣｌ、ＨＦ、ＳＯ２、ＳＯ３．．．）と、他の汚染物質（例えば、重金属（Ｈｇ、．．．）、ダイオキシンおよび／またはフラン）を含む。これらのガスは、環境および健康に有害であり、排ガスを大気中に排気する前にそれらを排除することが望ましい。
【０００５】
この目的のために、除害と呼ばれる公知の方法は、炉管内の粉末状の反応物質の排ガスへの注入を含む。このような化合物には、例えば、特にカルシウム−マグネシウム化合物（例えば、粉末状消石灰）または炭素化合物（例えば、活性炭または亜炭コークス）が含まれる。粉末状消石灰（消石灰とも呼ばれる）は、主にＣａ（ＯＨ）２水酸化カルシウムからなる固体粒子のセットを意味する。他の鉱物化合物（例えば、ナトリウム化合物（例えば、ナトリウムの炭酸塩または重炭酸塩）、またはダイオキシン、フランおよび／または水銀を含む重金属の除害用に使用される化合物（例えば、セピオライトまたはハロイサイトのようなフィロシリケートを含有するもの、またはこれに相当するものなど）もまた使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１２５７４９号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０３３７０７３号明細書
【特許文献３】国際特許出願公開第２００７／０００４３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような除害方法は、炉管内の粉末状化合物の輸送流量、注入流量および放射状分散の点で、現在のところ調整することが困難である多くの制約を課している。
【０００８】
まず第１に、粉末（粉末状化合物）の炉管への注入は、粉末が内部に不十分に分散し、ある場合には、あまりにも大き過ぎるこれらのガスの圧力の効果の下で炉管の壁に凝集することを防止するために、前記炉管内に存在する排ガスの流量よりも多い流量で行われなければならない。そのような排ガスの速度は、３０ｍ／ｓ以上、さらには５０ｍ／ｓ以上に達する可能性がある。
【０００９】
第２に、炉管への注入点への粉末の輸送は、輸送管内の粉末の摩擦／磨耗および／または目詰まりの現象に至る危険性をもたらす速度よりも大きい約１５〜２０ｍ／ｓの速度で実施されなければならず、および後者の現象は、粉末が消石灰を含む場合、前記粉末の炭酸化にもつながる。
【００１０】
最後に、ガス状汚染物質の均質かつ効率的な除害を可能にするために、粉末は、（炉管内の排ガスの流れに関して）炉管の横断面全体にわたって均等に分散されなければならない。この分散は、特に、炉管の大きさおよびそれを通過するガスの流量に依存する。このような管は、一般的に、その中心に「脈部」（すなわち、排ガスの速度がより速い領域）があり、これは炉管内の粉末の均質な分布に悪影響を及ぼす。これらの分散の問題を克服するために、「貫通ノズル」（すなわち、炉管を貫通し、従って排ガスを全面的に受ける金属ダクト）が現在使用されている。
【００１１】
それにもかかわらず、これらの「貫通ノズル」には依然として多くの欠点がある。
【００１２】
まず第１に、それらが炉管内で曝される温度および酸性条件に耐えることは非常に困難であり、それらは、非常に限定された耐用年数（特に、それらが高い温度を受ける場合は１ヶ月未満）を有する。従って、それらは、無視できない運転コストを発生させることに加えて、場合によっては数日間、炉を停止する必要がある頻繁な交換が必要となる。貫通ノズルを交換するために、炉の各停止後に燃焼を再開することは、燃焼中にこれらの炉が迅速かつ容易にそれらの平衡に達することがない場合に問題となる。
【００１３】
これらの「貫通ノズル」はまた、粉末状化合物の特性およびその凝集力のために内部の目詰まりを起こす。
【００１４】
従って、これらの「貫通ノズル」は、炉管内に粉末の良好な分散を可能にするものの、前記ノズルは炉の最適な運転を可能にしないので（特に、メンテナンスの点で）意図された用途にあまり適合しない多くの実施上の問題を提起する。
【００１５】
特許文献１には、吸収剤を輸送するためのノズルと周辺空気を注入するためのノズルであって、これらのノズルは同心であり、炉管の内面に開口するノズルを使用して炉管内の酸性ガスおよび重金属を除害する装置および方法が記載されている。しかしながら、この方法およびこの装置には欠点がある。
【００１６】
まず第１に、それらは、４５４℃（８５０°Ｆ）以下の排ガス温度で使用できる。このような温度は、常に最適な除害条件に達することを可能にするとは限らない。実際に、ガス状汚染物質の除害のための最適温度は、特に、除害される汚染物質の性質および使用される粉末状化合物の性質に依存する。例えば、消石灰を含有する粉末状化合物の場合、粉末状消石灰とガス状ＳＯ２との間の反応は、特に８５０℃（１５６２°Ｆ）〜１１５０℃（２１０２°Ｆ）の温度範囲で促進させることができることが注目された。
【００１７】
さらに、この文献は、最大６０００ｍ３／ｈの非常に高い周辺空気流量を使用して、排ガスの流量に対する周辺空気の質量流量の比が３〜５％になることを示唆している。このような流量は、排ガスを処理するための設備の全体的な動作を必然的に妨害することになる。
【００１８】
実際、排ガスの流量と比較して周囲空気の流量が非常に高いため、排ガスに添加される空気の量は無視できないものであり、特にこれらの排ガスの望ましくない冷却を招き、こうして炉の全体的なエネルギー性能を低下させる。このような装置はまた、前記装置の下流に位置する排ガスの総流量および酸素濃度を増加させる効果を有し、従って、排ガスを処理するためのラインを操作者が変えることを強いる。
【００１９】
特許文献２に特に記載されているように、アンモニアの水溶液を使用して排ガスを脱窒素する方法もあり、この方法を実施するための装置もまた開示されている。このタイプの方法は、粉末状製品の注入時と同じ問題を、特に輸送流量の制約に関して、含まないことは明らかである。
【００２０】
従って、本発明の目的は、上述した欠点を有さない（すなわち、貫通装置を使用することなく、汚染物質の除害の点で高収率をもたらし、同時に排ガスを処理するための設備の全体的な動作を可能な限り妨害することなく）汚染物質の除害のための粉末状化合物で排ガスを処理するための装置を提供することによって先行技術の欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この目的のために、処理される排ガスの他の特性（特にそれらの流量および温度）を実質的に変えることなく、広い範囲の動作条件（すなわち、処理される排ガスの温度、除害される汚染物質の性質、および使用される粉末状化合物の性質の点で）の適合を可能にする炉管内において排ガスの汚染物質を除害するための粉末状化合物で処理するための装置および方法が開発された。
【００２２】
従って、第１の目的によれば、本発明は、排ガスの汚染物質の除害のための粉末状化合物を炉管に注入するための装置に関し、前記装置は、
・周辺管に接続され、周辺ガスを前記チャンバおよび前記周辺管内に送風するように配置された第１の送風要素および前記周辺管を介して前記炉管に接続されるように構成されたチャンバであって、前記周辺管は、チャンバに接続された直径ＤＰ１を有する第１の部分と、下流端部を有する、第１の部分とは反対側の、直径ＤＰ２を有する第２の部分とを含み、炉管と連通するように意図されたチャンバと、
・粉末状化合物を輸送するための管であって、輸送ガスをこの輸送管内に、同時に周辺ガスの噴流に送風するように構成された第２送風要素に接続されるように意図され、前記輸送管は、直径ＤＴおよび下流端部を有し、前記輸送管の下流端部が、周辺管の第１の部分と第２の部分との間の割線面内に位置するように、輸送管は、周辺管の前記第１の部分を同心かつ長手方向に貫通する管とを含む。
【００２３】
本発明に係るこの装置は、周辺管の第２の部分の長さＬが、周辺管の第２の部分の直径（ＤＰ２）以上であり、輸送管の直径（ＤＴ）および周辺管の第２の部分の直径（ＤＰ２）は、以下の関係によって結ばれている。
【数１】
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【００２４】
本発明によれば、「下流」および「上流」という用語は、排ガスの流れの方向に関して使用される。例えば、ガスが一方向の流れで管を通って進む場合、ガスは管の上流端部を介して入り、管の下流端部を介して出る。
【００２５】
本発明によれば、輸送ガスおよび／または周辺ガスは、好ましくは、互いに独立した大気の周囲空気である。
【００２６】
実際、本発明によれば、輸送ガスとは、粉末状化合物を空気輸送により輸送管内を炉管へ向かって運ぶことを可能にする任意の気体（特に、空気）を意味する。
【００２７】
本発明によれば、周辺ガスとは、輸送管の周囲の周辺管に運ばれる任意の期待（特に、空気）を意味する。
【００２８】
周辺管に接続されたチャンバの存在と、輸送管がそれを不透過的に通過するという事実により、２つの同軸のガス噴流（粉末状化合物を輸送するための流れと、周辺ガスの流れ）を形成することが可能になる。さらに、周辺管の長さＬを有する第２の部分の存在と、輸送管の直径（ＤＴ）と周辺管の第２の部分の直径（ＤＰ２）との相対的比率の存在により、ベンチュリ効果を生成させ、装置の出力部でガス噴流を加速させることが可能となり、こうして炉管に注入された粉末状化合物の浸透性が改善される。従って、先行技術の「貫通ノズル」とは対照的に、侵入型装置を使用する必要なしに、先行技術の特許文献１の装置および方法とは対照的に、炉管内の粉末状除害化合物の良好な浸透を可能にするために必要な周辺ガスの量を減少させながら、炉管内に粉末を最適な方法で分布させることができる。
【００２９】
周辺ガスの量を減らすことにより、周辺空気の非常に高い流量を必要とする特許文献１の装置とは対照的に、排ガスの特性（特に、それらの温度、それらの流量、およびそれらの酸素濃度）の擾乱を制限することが可能になる。
【００３０】
従って、本発明はまた、周辺ガスの噴流が回収前に排ガスを遥かに冷やすので、排ガス中に存在する熱量（カロリー）の回収を改善することができる。それはまた、注入された粉末状化合物による汚染物質の除害を促進する最適温度条件に近づき維持されることを可能にする。
【００３１】
実際、上述したように、特定の温度の特定の範囲によって、ガス状汚染物質の除害反応は促進可能となる。これらの最適な温度範囲は、特に、除害される汚染物質の性質および使用される粉末状化合物の性質に依存する。本発明は、使用される周囲空気の流量が低いため、（特に、粉末状化合物の注入の時点で）排ガスの温度を実質的に変えることができないので、最適な反応温度が維持されることが保証される。
【００３２】
本発明の特定の一実施形態では、直径ＤＰ１は、直径ＤＰ２以上である。
【００３３】
本発明の別の特定の一実施形態では、直径ＤＰ１は、直径ＤＰ２以下である。
【００３４】
有利には、周辺管の第２の部分の下流端部は、炉管に直接接続されている。
【００３５】
本発明の別の有利な一実施形態では、周辺管は、上流端部を備えた上流部と、直径ＤＰ２より小さい直径ＤＰ３を有する下流端部を備えた下流部とを含む第３の部分をさらに含むことができ、前記上流端部は、周辺管の第２の部分の下流端部に接続されるように意図され、前記下流端部は、炉管に接続されることを意図されている。
【００３６】
この特定の実施形態は、第２のベンチュリ効果を生成することを可能にし、こうして、装置の出力におけるガス噴流の加速現象をさらに改善し、従って炉管内の粉末状化合物の浸透性をさらに改善する。
【００３７】
好ましくは、周辺管の第３の部分の下流端部は、炉管に直接接続される。
【００３８】
「炉管に直接接続される」という用語は、周辺管の第２の部分または第３の部分の下流端部が、前記炉管の内壁で最も遠くに終わることを意味する。産業用装置の文脈では、周囲管の第２部分または第３部分の下流端部が、本発明に係る炉管の厚さを通過した後に内壁をわずかに超えて延びないことを完全に排除することはできないが、周辺管の第２の部分または第３の部分の下流端部が炉管の厚さ内で終わること、または周辺管の第２の部分または第３の部分の下流端部が炉管の外面に接続されることが、より意図されている。
【００３９】
有利には、周辺管の第３の部分の前記上流部分は、切頭円錐の形状を有する。
【００４０】
好ましい一実施形態によれば、前記粉末状化合物は、式ａＣａＣＯ３・ｂＭｇＣＯ３・ｘＣａＯ・ｙＭｇＯ・ｚＣａ（ＯＨ）２・ｔＭｇ（ＯＨ）２・ｕｌを有するカルシウム−マグネシウム化合物であり、ここで、ｌは不純物を表し、ａ、ｂ、ｘ、ｙ、ｚ、ｔおよびｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量に対してそれぞれ０〜１００％、ｕ≦５％の質量分率であり、質量分率の合計ａ＋ｂ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＋ｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量の１００％に等しい。
【００４１】
有利には、前記粉末状除害化合物は、式ａＣａＣＯ３・ｂＭｇＣＯ３・ｘＣａＯ・ｙＭｇＯ・ｚＣａ（ＯＨ）２・ｔＭｇ（ＯＨ）２・ｕｌを有するカルシウム−マグネシウム化合物であり、ここで、ｌは不純物を表し、ａ、ｂ、ｘ、ｙ、ｚ、ｔおよびｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量に対してそれぞれ０〜１００％、ｕ≦３％（好ましくは、ｕ≦２％（特に、ｕ≦１％））の質量分率であり、質量分率の合計ａ＋ｂ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＋ｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量の１００％に等しい。
【００４２】
これらの好ましい実施形態によれば、排ガスの除害装置の性能は、高温での汚染物質（特に、ＳＯ２）の低減のためにさらに改善される。実際、カルシウム−マグネシウム化合物は、８５０℃〜１１５０℃の排ガスの温度範囲で特に効果的であり、特に、しばしば効率よく捕捉することがより困難である酸性汚染物質（例えば、ＳＯｘ）を捕捉する場合に効果的である。対照的に、特許文献１の教示によれば、粉末状化合物が接触する場所に低い温度（４５４℃未満）が存在するため、この結果は、ともかく得ることができなった。水酸化カルシウムの形態のカルシウム−マグネシウム化合物の場合に、それは特に石灰のＣＯ２との反応が促進される温度である。
【００４３】
本発明の別の有利な一実施形態では、粉末状化合物は、上記で定義したカルシウム−マグネシウム化合物、炭素化合物（例えば、活性炭または亜炭コークス）、ナトリウム鉱物化合物（例えば、炭酸ナトリウムまたは重炭酸ナトリウム）、フィロケイ酸塩を含有する鉱物化合物（例えば、セピオライトまたはハロイサイト）、およびそれらの混合物から選択することができる。
【００４４】
有利には、本発明に係る装置は、
・チャンバに接続され、前記チャンバ内および周辺管内に周辺ガスを送風するように構成された第１の送風要素と、
・輸送管に接続され、前記輸送管に輸送ガスを送風するように構成された第２の送風要素と、
・輸送ガスの流れの方向に対して前記第２の送風要素の下流において、粉末状化合物のタンクおよび輸送管に接続され、輸送ガスが投与された粉末状化合物を駆動させるために構成された粉末状化合物を投与するための手段とをさらに含む。
【００４５】
有利には、本発明に係る装置では、前記第１の送風要素および第２の送風要素は、第１の送風要素および第２の送風要素の流量を別々に調整できるように、流量の調整手段を含む。
【００４６】
この構成は、装置に良好な利用の柔軟性を提供し、排ガスの広い範囲の特性（温度、速度、汚染物質．．．）、管直径の広い範囲の特性、および使用される粉末状除害化合物の広い範囲の特性に適合させることを可能にする。
【００４７】
有利には、粉末状除害化合物のタンクは、式ａＣａＣＯ３・ｂＭｇＣＯ３・ｘＣａＯ・ｙＭｇＯ・ｚＣａ（ＯＨ）２・ｔＭｇ（ＯＨ）２・ｕｌを有するカルシウム−マグネシウム化合物のタンクとすることができ、ここで、ｌは不純物を表し、ａ、ｂ、ｘ、ｙ、ｚ、ｔおよびｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量に対してそれぞれ０〜１００％、ｕ≦５％の質量分率であり、質量分率の合計ａ＋ｂ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＋ｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量の１００％に等しい。
【００４８】
有利には、粉末状除害化合物のタンクは、式ａＣａＣＯ３・ｂＭｇＣＯ３・ｘＣａＯ・ｙＭｇＯ・ｚＣａ（ＯＨ）２・ｔＭｇ（ＯＨ）２・ｕｌを有するカルシウム−マグネシウム化合物のタンクとすることができ、ここで、ｌは不純物を表し、ａ、ｂ、ｘ、ｙ、ｚ、ｔおよびｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量に対してそれぞれ０〜１００％、ｕ≦３％（好ましくは、ｕ≦２％（特に、ｕ≦１％））の質量分率であり、質量分率の合計ａ＋ｂ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＋ｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量の１００％に等しい。
【００４９】
好ましくは、カルシウム−マグネシウムは、少なくとも消石灰を含む。
【００５０】
本発明の別の有利な一実施形態では、粉末状除害化合物のタンクは、上記定義されたカルシウム−マグネシウム化合物、炭素化合物（例えば、活性炭または亜炭コークス）、ナトリウム鉱物化合物（例えば、炭酸ナトリウムまたは重炭酸ナトリウム）、フィロケイ酸塩を含有する鉱物化合物（例えば、セピオライトまたはハロイサイト）、およびそれらの混合物から選択することができる。
【００５１】
実際には、粉末状化合物を注入するためのシステムを形成するために、上で定義したような粉末状化合物を注入するための複数の装置を使用することができる。
【００５２】
本発明に係る装置の他の構成および利点は、添付の特許請求の範囲に記載される。
【００５３】
第２の目的によれば、本発明は、上で定義した粉末状除害化合物を注入するための少なくとも１つの装置を備えた炉管に関する。
【００５４】
本発明に係る炉管の他の構成および利点は、添付の特許請求の範囲に記載される。
【００５５】
第３の目的によれば、本発明は、排ガスの汚染物質の除害用の粉末状化合物による炉管内の排ガスの処理方法であって、
・排ガス流量ＱＦを有する前記排ガス中に前記粉末状除害化合物を輸送することを意図された質量流量ＱＴを有する輸送ガスの噴流を注入するステップと、
・同時に、輸送ガスの噴流に対して周辺にガスの噴流を注入して、質量流量ＱＰを有する周辺ガスの噴流の形成するステップとを含む。
【００５６】
この方法は、前記排ガスの質量流量に対する前記周辺ガスの前記質量流量が、０．０５％〜０．２５％の比ＱＰ／ＱＦを形成することを特徴とする。
【００５７】
本発明に係る方法によれば、「貫通ノズル」、すなわち、炉管を貫通する金属ダクト、およびそれに関連するすべての問題を排除することが可能になる。それは、侵襲性装置（例えば、貫通ノズル）を使用する必要なく、炉管内の所望の領域に達するように、粉末の搬送および注入の制約を除去可能とし、前記粉末の半径方向の分布を制御可能とする。
【００５８】
さらに、排ガスの質量流量に対する周辺ガスの流量の比が非常に低いため、それは、炉の排ガスの特性（特に温度、流量、および酸素濃度に関して）を実質的に変更させないことが可能であり、こうして、炉の全体的なエネルギー性能が低下することを防止し、これらの排ガスを処理する設備の全体的な運転が妨げられることを防止しつつ、除害反応の最適温度を維持することを確実にする。
【００５９】
反対に、特許文献１は、粉末状化合物（混合物）の流れを分散させ、キャリアガスの流れの中に、付随して排ガスの流れの中に粉末状化合物の渦を形成するために、乱流を作り出すために明らかにより大きな流量比を使用することを教示している。
【００６０】
本発明に係る方法の好ましい一実施形態では、前記搬送ガスは速度ＶＴを有し、前記周辺ガスは速度ＶＰを有し、周辺ガスの速度ＶＰは、２ＶＴ≦ＶＰ≦２０ＶＴに従って輸送ガスの速度ＶＴの２倍〜２０倍である。
【００６１】
本発明の特定の一実施形態では、排ガスの質量流量ＱＦに対して周辺ガスの質量流量ＱＰに加えられる輸送ガスの質量流量ＱＴが、０．１〜０．５％の比（ＱＴ＋ＱＰ）／ＱＦを形成する。従って、排ガスの質量流量に対する輸送ガスと周辺ガスの質量流量の合計の比は０．１〜０．５％である。
【００６２】
有利には、粉末状化合物は質量流量ＱＡで注入され、粉末状化合物の質量流量に対する輸送ガスの質量流量ＱＴは、５〜１０の比ＱＴ／ＱＡを形成する。従って、粉末状化合物の質量流量に対する輸送ガスの質量流量の比は５〜１０とすることができる。
【００６３】
本発明に係る方法の好ましい一実施形態では、輸送ガスおよび周辺ガスの噴流の注入は、炉管の内面で行われる。
【００６４】
有利には、本発明に係る方法では、処理される排ガスの温度は、８５０℃〜１１５０℃である。
【００６５】
さらに、本発明に係る方法では、処理される排ガスの速度は、２ｍ／ｓ〜１５０ｍ／ｓ（好ましくは、３〜５０ｍ／ｓ（特に、５〜３０ｍ／ｓ））である。
【００６６】
好ましい一実施形態では、輸送ガスおよび周辺ガスの噴流の速度は、互いに独立して調整される。
【００６７】
有利には、本発明に係る方法では、輸送ガスおよび／または周辺ガスは、互いに独立した空気である。
【００６８】
汚染物質の除害方法（例えば、本発明に係る方法）において、排ガスは、酸性ガス（すなわち、硫化および／またはハロゲン化されたもの）、重金属、フラン、ダイオキシンおよびそれらの混合物からなる群から選択される汚染物質を含む。
【００６９】
より詳細には、本発明に係る方法では、酸性ガスは、ＳＯ２、ＳＯ３、ＨＣｌ、ＨＦ、ＨＢｒ、およびそれらの混合物からなる群から選択される汚染物質を含む。
【００７０】
本発明の有利な一実施形態では、粉末状化合物は、カルシウム−マグネシウム化合物、炭素化合物（例えば、活性炭または亜炭コークス）、ナトリウム鉱物化合物（例えば、炭酸ナトリウムまたは重炭酸ナトリウム）、フィロケイ酸塩を含有する鉱物化合物（例えば、セピオライトまたはハロイサイト）、およびそれらの混合物から選択することができる。
【００７１】
有利には、本発明に係る方法において使用される粉末状除害化合物は、カルシウムおよびマグネシウムから選択されるアルカリ土類金属の炭酸塩、水酸化物および／または酸化物、またはそれらの混合物を含む。
【００７２】
好ましくは、粉末状除害化合物は、式ａＣａＣＯ３・ｂＭｇＣＯ３・ｘＣａＯ・ｙＭｇＯ・ｚＣａ（ＯＨ）２・ｔＭｇ（ＯＨ）２・ｕｌを有するカルシウム−マグネシウム化合物を含み、ここで、ｌは不純物を表し、ａ、ｂ、ｘ、ｙ、ｚ、ｔおよびｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量に対してそれぞれ０〜１００％、ｕ≦５％の質量分率であり、質量分率の合計ａ＋ｂ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＋ｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量の１００％に等しい。
【００７３】
有利には、前記粉末状化合物は、式ａＣａＣＯ３・ｂＭｇＣＯ３・ｘＣａＯ・ｙＭｇＯ・ｚＣａ（ＯＨ）２・ｔＭｇ（ＯＨ）２・ｕｌを有するカルシウム−マグネシウム化合物であり、ここで、ｌは不純物を表し、ａ、ｂ、ｘ、ｙ、ｚ、ｔおよびｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量に対してそれぞれ０〜１００％、ｕ≦３％（好ましくは、ｕ≦２％（特に、ｕ≦１％））の質量分率であり、質量分率の合計ａ＋ｂ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＋ｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量の１００％に等しい。
【００７４】
本発明に係る方法の好ましい実施形態によれば、粉末状化合物は、５０重量％を超える（すなわち、９０重量％を超える）Ｃａ（ＯＨ）２水酸化カルシウムを含む。
【００７５】
本発明に係る方法の他の構成および利点は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【００７６】
本発明の他の構成、詳細および利点は、以下の記載から、非限定的に、実施例および添付の図面を参照して明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る方法が実施されることを可能にする注入装置の一実施形態の機能図を示す。
【図１Ａ】図１の切断線Ａ−Ａ’に沿った断面図を示す。
【図２】本発明に係る方法が実施されることを可能にする注入装置の別の一実施形態の機能図を示す。
【図３】パイロット設備の脱硫性能と、先行技術の貫通金属ノズルまたは本発明の注入装置とのいずれかを用いて実施された工業試験との比較を示す。
【図４】本発明に係る装置およびその対応する方法（図４）を用いて、同じ炉管内の粉末状除害化合物の分布のデジタルＣＦＤ（コンピュータ流体力学）シミュレーションの結果。
【図５Ａ】先行技術の特許文献１のシミュレーションの結果。
【図５Ｂ】先行技術の特許文献１のシミュレーションの結果。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
図１は、本発明に係る粉末状化合物の注入用の装置１０の第１の実施形態の例である。炉（図示せず）は、ガス状汚染物質を含む排ガスを生成し、排ガスは、炉管５００によって煙突（図示せず）に運ばれて大気中に排出される。
【００７９】
動作中、本発明に係る注入装置は、以下の２つのガスの流れを生成する。
・調節可能な流量を有する送風装置１００（図示の例では横方向の送風装置）によって生成された輸送ガス１１０と呼ばれるガスの流れ。この輸送ガスの流れは、この輸送フローの経路上において、送風装置に接続された輸送管１２０内を循環し、粉末状化合物（図示せず）のタンクに接続された粉末状化合物を投与するためのシステム１３０があり、これによって輸送フローに粉末状化合物が充填される。
・調節可能な流量を有する送風装置２００によって生成される周辺ガス２１０と呼ばれるガスの流れ。この周辺ガスの流れは、チャンバ２３０内に供給され、その後、このチャンバに接続された周辺管２２０内を循環する。
【００８０】
輸送管１２０は、チャンバ２３０を不透過的に通過し、そこから周辺管内部で周辺管２２０に同心円状に出る。これは、周辺管２２０の第１の部分２２１と第２の部分２２２との間の割面内に位置するその上流端部１２１で中断される。
【００８１】
従って、図１Ａの断面Ａ−Ａ’によって示されるように、軸方向輸送管１２０と周辺管の第１の部分２２１との間には、周辺ガス２１０の流れが循環する環状空間１７０が存在し、輸送ガス１１０の流れは輸送管１２０内を循環する。従って、装置は、炉管内に２つのガスの噴流（粉末状化合物が充填された輸送ガス１１０の軸方向噴流、および輸送ガスの噴流を包囲する周辺ガス２１０の噴流）を提供する。
【００８２】
図２に示される本発明の特定の一実施形態では、周辺管２２０は、上流端部（２２４ａ）を備えた上流部分（２２４）および直径（ＤＰ２）よりも小さい直径ＤＰ３を有する下流端部（２２５ａ）を備えた下流部分（２２５）を含む第３の部分（２２３）をさらに含み、前記上流端部は、周辺管の第２の部分の下流端部に接続されるように意図され、前記下流端部は、炉管に接続されるように意図される。
【００８３】
有利には、周辺管の第３の部分の前記上流部分（２２４）は、切頭円錐の形状を有する。
【００８４】
第３の部分２２３内における周辺管２２０の直径の収縮は、質量の保存によって、輸送ガスおよび周辺ガスの流れのさらなる加速を可能にし、従って、炉管内の粉末状化合物の浸透性のさらなる向上を可能にする第２のベンチュリ効果をもたらす。
【００８５】
一般的に、周辺管２２０は、半径方向に炉管５００に接続されている。輸送ガス１１０の流れの周辺の周辺ガス２１０の流れは、輸送ガス１１０の流れおよび周辺ガス２１０の流れが炉管５００を貫通するまで、輸送ガス１１０のこの流れの形状を維持して、輸送ガス１１０のこの流れを導き、貫通ノズルを必要とすることなく、炉管５００の中心脈部に到達することを可能にする。
【００８６】
さらに、送風装置１００および２００の流量を別々に調整することができるので、装置は、多種多様な使用条件に（すなわち、排ガスの速度、酸性ガスの濃度、管の直径、．．．に関して）適合可能となる。
【００８７】
勿論、本発明は、炉管の入口において、粉末状除害物質が充填された輸送ガス１１０の噴流と周辺ガス２１０の噴流とが得られれば、様々な形状の装置を網羅する。例えば、本出願の図１および図３において、周辺管２２０は、炉管５００に垂直に、言い換えれば、２つの管の軸の間は９０°の角度で接続されている。あるいはまた、この周辺管２２０は、明らかに、２本の管の軸の間の角度を９０°より大きいか、または９０°より小さくして、炉管５００に接続することが可能である。
【００８８】
デジタルシミュレーション
本発明に係る装置および方法の有効性を実証するために、様々な注入装置を考慮しながら、排ガスを含む炉管内の粉末状の消石灰の分布のデジタルシミュレーションを実施した。より正確には、本発明に係る装置およびその方法を用いて得られた石灰の分布を、同等な操作パラメータを用いて（換言すれば、炉管の形状、それを通過する排ガスの組成および速度、石灰輸送のためのダクトの位置および断面、ならびに理論的に計算される輸送空気の流量および石灰の流量を、排ガス中に存在する汚染物質の量に関して、石灰を捕捉する点における性能に従って設定することによって）、特許文献１の装置および方法で得られたものと比較した。
【００８９】
炉管内の石灰の分布は、石灰が横方向に注入される場合、前記管の所与の点で、排ガス中の石灰の濃度に対応する分布係数Ｐｈｉを用いてＣＦＤ（計算流体力学）によって評価される。
【００９０】
この分布係数は、特に炉管の幾何学的形状に依存し、以下のように定義される。ただし、Ｖｉは粉末状石灰の体積に対応し、Ｖｔｏｔは、粉末状石灰の体積と、排ガス中に存在する全てのガスの体積との合計に対応する。
【数２】
2018531144.tif 000004
【００９１】
実施されたデジタルシミュレーションでは、検討された炉管は、逆Ｕ字形（図４および図５参照）の形状であり、長さ４ｍの正方形の断面を有する。
【００９２】
本発明の装置の効率を先行技術の特許文献１の装置の効率と比較することができるようにするために、最適な分布係数Ｐｈｉｏｐｔを最初に決定しなければならない。この係数は、検討される炉管の断面の全体を覆うようにこの石灰が最適に分布するために到達すべき排ガス中の石灰の濃度に対応する。
【００９３】
この場合、この最適な分布係数は、粉末状化合物の分布の点で現在のところ最も効率的な装置であると考えられている貫通ノズルを含む（従って周辺ガスを含まない）装置をシミュレーションすることによって決定された。ノズルは１ｍの深さで炉管に挿入される。
【００９４】
この構成および検討される炉管について、最適分布係数Ｐｈｉｏｐｔは、約７．１０−３である。実際、このＰｈｉの値では、この炉管内の石灰の分布は最適であり、注入点の５０ｃｍ上方で、逆Ｕ字形の脚部の断面の全体を覆う横断スクリーンの形態である。従って、この状況（Ｐｈｉｏｐｔ＝７．１０−３）は、達成される最適な分布係数であると考えられている。
【００９５】
以下の装置が研究された。
ａ）本発明に係る装置および方法。
ｂ）特許文献１に従った装置および方法。
【００９６】
このシミュレーションの結果は、図４（本発明）および図５（先行技術の特許文献１）に示されている。
【００９７】
図４に見られるように、本発明に従って、排ガスの流量に対して０．１〜０．２％の質量流量を有する周辺ガスの流れが使用される場合、最適分布係数（Ｐｈｉｄ＝７．１０−３）と同一の分布係数は、注入点より５０ｃｍ上に位置する横断面で得られる。従って、本発明は、侵襲的な装置を使用することなく、貫通ノズルと同じ貫通性を有する粉末状消石灰を注入することができる。
【００９８】
しかしながら、特許文献１に記載の装置および方法を使用する場合、排ガスに対して非常に高い流量を有する周辺ガスの流れ（周辺ガスの質量流量は、本発明のものよりも１０倍大きい）が生成され、これは特許文献１によってさらに望まれる大きな乱流を生成する。この場合、石灰が均一に分布する領域は非常に小さく、炉管内の石灰の最適分布係数を達成するためには、この先行技術に係る少なくとも３つの装置を配置する必要がある。
【００９９】
実際、図５Ａに見られるように、石灰が均一に分布している領域は非常に集中している。この場合、１つのノズルでは、注入点の５０ｃｍ上にある横断面でＰｈｉ＝７．１０−３を達成することはできない。実際、この横断面において、分布係数Ｐｈｉは４．１０−３に等しい（図５Ｂ）。これは、本発明と比較して石灰の分散を１．７５倍非効果的にする。
【０１００】
実際、先行技術の単一の貫通ノズルのものと同等の分布を得るために、先行技術ＵＳ２０１３／０１２５７４０による３つの装置を使用しなければならない。
【実施例】
【０１０１】
本発明に従って得られた分散の効率を評価するために、特許文献３に記載された方法に従って得られるような粉末状消石灰による非常に高い温度でのＳＯ２の除害が研究された。
【０１０２】
８５０〜１１５０℃の温度範囲において、Ｃａ（ＯＨ）２消石灰は、以下の式に従ってＣａＳＯ４を形成するためにＳＯ２と反応する。
【数３】
2018531144.tif 000005
【０１０３】
この温度範囲において、水酸化カルシウムとＳＯ２との間の反応は、選択的かつ迅速である。
【０１０４】
選択的である理由は、ＳＯ２に加えて、排ガス中に存在する他の化合物（ＣＯ２など）のいずれもが、上記の温度範囲で安定した反応生成物を有さないからである。実際に、実験の必要性に対しては、たとえ水酸化カルシウムが他の酸性ガスを除害させることができるとしても、反応の生成物（すなわち、ＣａＳＯ４）を投与することができるために、水酸化カルシウムによるＳＯ２の中和のみに関心があり、こうして研究された方法の効率、すなわち化学量論比ＲＳに関して効率を達成する。
【０１０５】
迅速である理由は、アレニウスの法則に従って、消石灰とＳＯ２との間の反応の速度が指数関数的に増加するからである。従って、９００℃において、酸性ガスと消石灰との間の接触時間は０．５秒未満となる可能性がある。
【０１０６】
以下において、以下の３つの条件下で得られた結果を比較した。
・比較例１：完璧な混合状態を表すと考えることができるパイロット設備。
・比較例２および３：先行技術に係る金属貫通ノズルを介して実施された粉末状消石灰を注入した工業設備。
・実施例：本発明の装置を用いて実施した消石灰を注入した工業設備。
【０１０７】
ＳＯ２の７０％の除害に対して比較が行われ、これはこのタイプの方法に望ましい平均除害を表す。
【０１０８】
比較例１：パイロット設備
パイロット設備は、完璧な場合、すなわち、測定される塵が存在せず、温度が反応領域全体にわたって完璧に分布し、デッド領域または乱れた領域が存在しない場合、化学量論比ＲＳ（投入時の水酸化カルシウムのモル数／ＳＯ２のモル数）に従って、ＳＯ２の転化率の変化を可能にした。このようなパイロット設備は、特許文献３にも記載されている。
【０１０９】
パイロット設備に存在する排ガスのパラメータは、以下の通りである。
・総流量：２Ｎｍ３／ｈ
・温度：９５０℃
・ＳＯ２濃度：１５００ｐｐｍ
・ＣＯ２濃度：１０体積％
・Ｏ２濃度：６体積％
【０１１０】
パイロット設備では、ＳＯ２の７０％転化率を得るために、測定された化学量論比（ＲＳ）は１．５である。従って、８５０〜１１５０℃の温度でのＳＯ２の除害の文脈において、完璧な混合物のＲＳは、ＳＯ２の７０％の転化率に対して１．５に近いと結論づけることができる。
【０１１１】
排ガスの流れにおける固体粒子の分散の効率を最大にすることを目的とする金属貫通ノズルを使用して、多数の工業的試験が実施されている。
【０１１２】
以下に示す２つの比較例は、これまでに得られた最高の転化率／ＲＳ比を使用する。  
【０１１３】
比較例２−（先行技術に係る）金属貫通ノズルによる工業的試験
燃焼残渣の燃焼が起こる後燃焼室（炉管）内に金属貫通ノズルを用いてパイロット設備で使用したのと同様の消石灰を１５ｍ／ｓの速度で注入した。
【０１１４】
排ガスのパラメータは、以下の通りである。
・総流量：４６７５０Ｎｍ３／ｈ
・平均温度：９２５℃
・平均ＳＯ２濃度：４５０ｐｐｍ
・ＣＯ２濃度：１５体積％
・Ｏ２濃度：１０体積％
【０１１５】
炉管内の消石灰の滞留時間は、約１〜１．５秒である。比較例２の場合、ＳＯ２の７０％の転化率を得るために、測定された化学量論比は２である。
【０１１６】
比較例３−（先行技術に係る）金属貫通ノズルによる工業的試験
パイロット設備で使用したのと同様の消石灰を、後燃焼室（炉管）内の金属貫通ノズルを用いて１５ｍ／ｓの速度で注入した。
【０１１７】
排ガスのパラメータは、以下の通りである。
・総流量：１４００００Ｎｍ３／ｈ
・平均温度：９２５℃
・平均ＳＯ２濃度：３９０ｐｐｍ
・ＣＯ２濃度：１５体積％
・Ｏ２濃度：８体積％
【０１１８】
炉管内の消石灰の滞留時間は約１〜１．５秒である。比較例３の場合、ＳＯ２の７０％の転化率を得るために、測定された化学量論比は２．３である。
【０１１９】
比較例２および３に対する平均化学量論比は、ＳＯ２の７０％転化率に対して２．１である。
【０１２０】
実施例−本発明の方法に従って実施された工業的試験
本発明の装置を用いて、パイロット設備で使用されたものと同様の消石灰を後燃焼室（炉管）に注入した。
【０１２１】
排ガスのパラメータは、以下の通りである。
・総流量：８２０００Ｎｍ３／ｈ
・平均温度：９００℃
・平均ＳＯ２濃度：３９５ｐｐｍ
・Ｏ２濃度：１７体積％
・ＣＯ２濃度：１５体積％
【０１２２】
注入装置のパラメータは以下の通りである。
・輸送管の直径ＤＴ：８８．９ｍｍ
・周辺管２２２の第２の部分の直径ＤＰ２：１０７．１ｍｍ
・輸送空気の速度ＶＴ：１５ｍ／ｓ
・周辺空気の速度ＶＰ：４４ｍ／ｓ
・輸送空気の流量ＱＴ：４２０Ｎｍ３／ｈ
・周辺空気の流量ＱＰ：２９０Ｎｍ３／ｈ
【０１２３】
炉管内の消石灰の滞留時間は０．１秒である。
【０１２４】
本発明に係る方法は、ＳＯ２の７０％の除害のために１．６の化学量論比（ＲＳ）を得ることを可能にした。
【０１２５】
図３は、パイロット設備（比較例１）で、本発明の装置（実施例）を使用して、および先行技術の金属貫通ノズル（比較例２および３の平均）を用いて得られた全ての結果を繰り返している。
【０１２６】
図３から分かるように、本発明の方法によって得られた値は、パイロット設備で得られた値に近い。
【０１２７】
上述したように、固体粒子の分散の効率が増加すると、現場で測定された値は、パイロットで得られた値に近づく。
【０１２８】
これらの結果は、本発明に係る装置および方法が、同一の転化率で、先行技術の金属貫通ノズルを用いた場合よりも約２３％少ない粉末状消石灰を使用できることを示している。
【０１２９】
従って、流体混合物中の固体粒子の分散の効率は、本発明の装置および方法によって、先行技術の金属貫通ノズルの使用時よりも、より良好になる。さらに、後者は、粉体の輸送、安全性および設置の容易さの点で他の問題を提起し、これらもまた、本発明に係る装置および方法によって解決される。
【図１】
2018531144.tif 000007
【図１Ａ】
2018531144.tif 000008
【図２】
2018531144.tif 000009
【図３】
2018531144.tif 000010
【図４】
2018531144.tif 000011
【図５Ａ】
2018531144.tif 000012
【図５Ｂ】
2018531144.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月24日(2017.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスの汚染物質の除害のための粉末状化合物を炉管（５００）に注入するための装置（１０）であって、
周辺管（２２０）に接続され、周辺ガス（２１０）を前記チャンバおよび前記周辺管内に送風するように配置された第１の送風要素および前記周辺管を介して前記炉管に接続されるように構成されたチャンバ（２３０）と、
チャンバに接続された直径ＤＰ１を有する第１の部分（２２１）と、下流端部（２２２ａ）を有する、第１の部分とは反対側の、直径ＤＰ２を有する第２の部分（２２２）とを含み、炉管と連通するように意図された前記周辺管（２２０）と、
粉末状化合物を輸送するための管（１２０）であって、輸送ガス（１１０）を前記輸送管内に、同時に周辺ガスの噴流に送風するように構成された第２送風要素（１００）に接続されるように意図され、前記輸送管は、直径ＤＴおよび下流端部（１２１）を有する、管（１２０）とを備え、
前記輸送管の下流端部（１２１）が、前記周辺管の前記第１の部分と前記第２の部分との間の割線面内に位置するように、前記輸送管（１２０）は、前記周辺管の前記第１の部分（２２１）を同心かつ長手方向に貫通する、前記装置（１０）において、
前記周辺管の前記第２の部分（ＤＰ２）は、前記周辺管の前記第２の部分の直径（ＤＰ２）以上の長さＬを有し、前記輸送管（１２０）の直径（ＤＴ）および前記周辺管（２２２）の前記第２部分の直径（ＤＰ２）は、
【数１】
2018531144.tif 000014
の関係によって結ばれていることを特徴とする粉末状化合物を注入するための装置（１０）。
【請求項２】
前記周辺管の前記第２の部分の前記下流端部（２２２ａ）は、前記炉管に直接接続されるように配置されている、請求項１に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項３】
前記周辺管は、上流端部（２２４ａ）を備えた上流部（２２４）と、下流端部（２２５ａ）を備えた下流部（２２５）とを含み、前記直径ＤＰ２よりも小さい直径ＤＰ３を有する第３の部分（２２３）をさらに含み、前記上流端部は、前記周辺管の前記第２の部分の前記下流端部に接続されるように意図され、前記下流端部は、前記炉管に接続されるように意図される、請求項１に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項４】
前記周辺管の前記第３の部分の前記下流端部（２２５ａ）は、前記炉管に直接接続されるように配置されている、請求項３に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項５】
前記周辺管の前記第３の部分の前記上流部分（２２４）は、円錐台の形状を有する、請求項３または請求項４に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項６】
前記チャンバ（２３０）に接続され、前記チャンバ内および前記周辺管（２２０）内に周辺ガス（２１０）を送風するように構成された第１の送風要素（２００）と、
前記輸送管（１２０）に接続され、前記輸送管に輸送ガス（１１０）を送風するように構成された第２の送風要素（１００）と、
輸送ガスの流れの方向に対して前記第２の送風要素の下流において、粉末状化合物のタンクおよび輸送管に接続され、輸送ガスが投与された粉末状化合物を駆動させるために構成された粉末状化合物を投与するための手段（１３０）とをさらに含む、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項７】
前記第１の送風要素（２００）および前記第２の送風要素（１００）は、前記第１送風要素（２００）の流量と第２の送風要素（１００）の流量を別々に調整することができる流量調整手段を含む、請求項６に記載の粉末状化合物を注入するための装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の粉末状除害化合物を注入するための少なくとも１つの装置を備えた炉管。
【請求項９】
排ガスの汚染物質の除害用の粉末状化合物による炉管内の排ガスの処理方法であって、
排ガス流量ＱＦを有する前記排ガス中に前記粉末状除害化合物を輸送することを意図された質量流量ＱＴを有する輸送ガスの噴流を注入するステップと、
同時に、輸送ガスの噴流に対して周辺にガスの噴流を注入して、質量流量ＱＰを有する周辺ガスの噴流の形成するステップとを含む方法において、
前記排ガスの前記質量流量に対する前記周辺ガスの前記質量流量が、０．０５％〜０．２５％の比ＱＰ／ＱＦを形成することを特徴とする炉管内の排ガスの処理方法。
【請求項１０】
前記搬送ガスは速度ＶＴを有し、前記周辺ガスは速度ＶＰを有し、前記周辺ガスの速度ＶＰは、２ＶＴ≦ＶＰ≦２０ＶＴに従って前記輸送ガスの速度ＶＴの２倍〜２０倍である、請求項９に記載の炉管内の排ガスの処理方法。
【請求項１１】
前記排ガスの質量流量ＱＦに対して前記周辺ガスの質量流量ＱＰに加えられる前記輸送ガスの質量流量ＱＴが、０．１〜０．５％の比（ＱＴ＋ＱＰ）／ＱＦを形成する、請求項９または１０に記載の炉管内の排ガスの処理方法。
【請求項１２】
前記粉末状化合物が質量流量ＱＡで注入され、前記粉末状化合物の質量流量に対する前記輸送ガスの質量流量ＱＴは、５〜１０の比ＱＴ／ＱＡを形成する、請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載の炉管内の排ガスの処理方法。
【請求項１３】
輸送ガスおよび周辺ガスの噴流の注入は、炉管の内面で行われることを特徴とする請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項１４】
処理される排ガスの温度は、８５０℃〜１１５０℃である、請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項１５】
処理される排ガスの速度は、２ｍ／ｓ〜１５０ｍ／ｓ、好ましくは３〜５０ｍ／ｓ、特に５〜３０ｍ／ｓである、請求項９から請求項１４までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項１６】
輸送ガスおよび周辺ガスの噴流の速度は、互いに独立して調整される、請求項９から請求項１５までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項１７】
前記輸送ガスおよび／または前記周辺ガスは、互いに独立した空気である、請求項９から請求項１６までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項１８】
前記排ガスは、酸性ガス（すなわち、硫化および／またはハロゲン化されたもの）、重金属、フラン、ダイオキシンおよびそれらの混合物からなる群から選択される汚染物質を含む、請求項９から請求項１７までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項１９】
前記酸性ガスは、ＳＯ２、ＳＯ３、ＨＣｌ、ＨＦ、ＨＢｒ、およびこれらの混合物からなる群から選択される汚染物質を含む、請求項１８に記載の排ガスの処理方法。
【請求項２０】
前記粉末状除害化合物は、カルシウムおよびマグネシウムから選択されるアルカリ土類金属の炭酸塩、水酸化物および／または酸化物、またはそれらの混合物を含む、請求項９から請求項１９までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【請求項２１】
前記粉末状除害化合物は、式ａＣａＣＯ３・ｂＭｇＣＯ３・ｘＣａＯ・ｙＭｇＯ・ｚＣａ（ＯＨ）２・ｔＭｇ（ＯＨ）２・ｕｌを有するカルシウム−マグネシウム化合物を含み、ここで、ｌは不純物を表し、ａ、ｂ、ｘ、ｙ、ｚ、ｔおよびｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量に対してそれぞれ０〜１００％、ｕ≦５％の質量分率であり、質量分率の合計ａ＋ｂ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＋ｕは、前記カルシウム−マグネシウム化合物の全重量の１００％に等しい、請求項９から請求項２０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記粉末状除害化合物は、５０重量％を超える、特に９０重量％を超えるＣａ（ＯＨ）２を含む、請求項９から請求項２１までのいずれか１項に記載の排ガスの処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
実際、先行技術の単一の貫通ノズルのものと同等の分布を得るために、先行技術ＵＳ２０１３／０１２５７４９による３つの装置を使用しなければならない。
【国際調査報告】
2018531144.tif 000015
2018531144.tif 000016
2018531144.tif 000017
2018531144.tif 000018
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