(57)【要約】  本発明は、煙道ガス洗浄装置の洗浄塔および対応する洗浄塔を有する煙道ガス洗浄装置に関する。
2012528707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道ガス浄化装置の洗浄塔であって、下記の特徴、すなわち、
洗浄塔(10)内への煙道ガス入口(11)と、
洗浄塔(10)から出る煙道ガス出口(30)と、
煙道ガス入口(11)と煙道ガス出口(30)とが連通して流れを形成することと、
煙道ガス入口(11)と煙道ガス出口(30)の間の前記煙道ガスのための複数の吸収区間と、
前記煙道ガスが、前記吸収区間のうち、供給される吸収剤と同じ流れの少なくとも1つの部分(14)に沿って導かれると共に、供給される吸収剤に対して逆流している少なくとも1つのさらなる部分(16)に沿って導かれることと、
洗浄塔(10)へ供給される前記煙道ガスと洗浄塔(10)から排気される前記煙道ガスとの間の熱伝達のための少なくとも1つの熱交換器(20)と、
を有する洗浄塔。
【請求項２】
前記煙道ガス入口(11)、前記煙道ガス出口(30)、または両方が、洗浄塔(10)の上端部に位置する、請求項1に記載の洗浄塔。
【請求項３】
前記熱交換器(20)が、洗浄塔(10)の上端部に位置する、請求項1に記載の洗浄塔。
【請求項４】
前記熱交換器(20)が、煙道ガス入口(11)と煙道ガス出口(30)を連通させる、請求項1に記載の洗浄塔。
【請求項５】
前記吸収剤を供給する噴霧ノズル(18)が、前記吸収区間に沿って位置する、請求項1に記載の洗浄塔。
【請求項６】
前記吸収区間の少なくとも2つの部分(14、16)が、互いに対して平行に進む、請求項1に記載の洗浄塔。
【請求項７】
前記吸収区間の1つの部分(14)が、前記熱交換器(20)から垂直に下方へ延び、前記吸収区間のさらなる部分(16)が、前記熱交換器(20)に向かって垂直に上方へ進む、請求項1に記載の洗浄塔。
【請求項８】
前記吸収区間(14、16)より下に位置する前記吸収剤用の液溜め(40)を有する、請求項1に記載の洗浄塔。
【請求項９】
前記吸収区間の少なくとも2つの部分(14、16)が連通し、前記液溜めより上に実装されるチャンバを介して流れを形成する、請求項8に記載の洗浄塔。
【請求項１０】
液溜め(40)が、液体管(50)に沿って位置する、請求項8に記載の洗浄塔。
【請求項１１】
ほぼ方形の水平横断面を有する、請求項1に記載の洗浄塔。
【請求項１２】
吸収区間(14、16)が、少なくとも部分的に方形の水平横断面を有する、請求項1に記載の洗浄塔。
【請求項１３】
液滴分離器(17)を有する、請求項1に記載の洗浄塔。
【請求項１４】
液滴分離器(17)が、逆流動作する前記吸収区間(16)の端部で流れの中に位置する、請求項13に記載の洗浄塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙道ガス浄化装置の洗浄塔ならびに対応する洗浄塔を含む煙道ガス浄化装置に関する。
【０００２】
本発明は、詳細には、それぞれ海水を吸収剤として使用する洗浄塔または煙道ガス浄化装置に関する。本発明は、他の基本的な吸収剤、たとえば石灰乳を使用する装置を含む。話を簡単にするために、従来技術および本発明について、本明細書では以下、海水を吸収流体として使用する装置に関連して説明する。知られている洗浄装置は基本的に、次のように構築される。
【背景技術】
【０００３】
発電所から出る煙道ガスは、洗浄塔の下部部分から洗浄塔内へ導入され、煙道ガスの出口まで上方へさらに案内される。洗浄塔を通るこの道に沿って、煙道ガスは、逆流している流体吸収剤と接触する。通常、この目的のために、洗浄塔の様々なレベルにノズルが配置され、それによって吸収剤を微粒子として噴霧し、浄化すべき煙道ガスとの好ましくは大きな反応表面を提供する。
【０００４】
特に海水を含むことができる流体吸収剤(洗浄流体)は、とりわけ煙道ガスから硫黄酸化物を吸収し、またはこれらの硫黄酸化物と化学反応する成分を含む。そのような浄化装置は、たとえば独国特許出願公開第10058548号から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第10058548号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術を引き続き改善する要求から、本発明は、構造および/または吸収および/または処理パラメータに関連して煙道ガス浄化装置をどのように最適化できるかという可能性を提供する目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これを背景に、本発明の主な態様について、次のように要約することができる。
【０００８】
単方向の吸収経路の代わりに、洗浄塔内には複数（multipart）の吸収経路が配置される。従来技術によれば、煙道ガスは基本的に、AからBへ一方向に流れているが(煙道ガスは洗浄流体の流れに対して逆流)、本発明による複数の吸収経路は、煙道ガスが洗浄塔を通って、少なくとも1つの区間に沿って1つの方向に流れ、また少なくとも1つのさらなる区間に沿って別の方向、特に反対の方向に流れていることを特徴とする。
【０００９】
煙道ガスと接触/反応する流体(海水)が通常、重力(引力)に従って単方向の流れ方向(上から下へ垂直)を有することを背景に、浄化すべき煙道ガスは、吸収経路のうち並流している少なくとも1つの部分に沿って吸収剤と接触し、また吸収経路のうち逆流している少なくとも1つのさらなる区間に沿って吸収剤と接触することが導き出される。
【００１０】
洗浄塔の規定の高さから、煙道ガスを記載のように曲がりくねって案内することで、洗浄塔を通る煙道ガスの輸送路をより長くすることができ、この場合、反応時間をより長くし、煙道ガスの浄化をより効果的に行うことができる。
【００１１】
本発明のさらなる態様は、洗浄塔内へ導入された煙道ガスを洗浄塔から取り除かれる煙道ガスと接触させるように、洗浄塔を通る新しい煙道ガスの流れを使用して熱交換器を洗浄塔に直接設置し、または洗浄塔内へ組み込むこと、そして処理中に対応する熱エネルギーを使用することである。言い換えれば、通常比較的温かい/熱い煙道ガス(たとえば、150℃〜300℃)は、熱交換器内で(すなわち、浄化されて戻った煙道ガスによって)、たとえば50℃未満または80℃未満または100℃未満に冷却されてから、吸収剤に接触する。この場合、煙道ガスと接触する流体吸収剤(海水ベース)は、従来技術による装置に比べて、それほど加熱されない。これには、海へ戻す前の吸収剤のさらなる処理に関連して、手順上の利点がある。
【００１２】
本発明によれば、導入された煙道ガスに比べてはるかに低い温度を有する浄化された煙道ガスは、熱交換器によって再び加熱されてから、環境内へ排出される。言い換えれば、煙道ガスを洗浄塔内へ導入する間、煙道ガスから熱が抽出され、次いでこの熱が煙道ガスへ少なくとも部分的に戻された後、煙道ガスは大気中へ排出される。
【００１３】
したがって、本発明は、最も概括的な実施形態では、煙道ガス浄化装置の洗浄塔であって、
-  洗浄塔内への煙道ガス入口と、
-  洗浄塔から出る煙道ガス出口とを有し、
-  煙道ガス入口と煙道ガス出口が流動的に連通(連通して流れを形成)し、
-  洗浄塔が、煙道ガス入口と煙道ガス出口の間の煙道ガスに対する複数の吸収経路(吸収区間)を有し、
-  煙道ガスが、吸収経路(区間)のうち、同じ流れ(並流)の少なくとも1つの部分(区間)に沿って導かれ、また吸収経路(区間)のうち、供給される吸収剤に対して逆流している少なくとも1つのさらなる部分(区間)に沿って導かれ、
-  洗浄塔が、洗浄塔へ供給される煙道ガスと洗浄塔から抽出される煙道ガスとの間の熱伝達のための少なくとも1つの熱交換器とを有する洗浄塔に関する。
【００１４】
たとえば吸収剤は、海水ベースの吸収剤である。
【００１５】
通常、洗浄塔は、よく言われるように、横断面の大きい塔または煙突の形状を有する。基本的に、横断面は任意である。煙道ガスが吸収剤と並流に案内され、また煙道ガスが吸収剤に対して逆流の流れで流れている吸収経路の断面の区画に関しては、構成上および処理上の理由を考慮して、洗浄塔の水平横断面を基本的に方形にすることが有利である。
【００１６】
これは、吸収経路の規定の区間に関しても同様に当てはまり、少なくとも部分的（sectionally）に方形(正方形)の横断面を提供することができる。そのような方形の横断面により、横断面全体にわたって噴霧ノズルまたは他の流体分配器の連続(統計的)分布を可能にするように、流体吸収剤に対するノズルレベルを設定することができ、この場合、デッドスポットなどを回避することができる。同時に、煙道ガスと吸収剤の間の接触が最適化される。さらに、方形の塔はたいてい、円形または楕円形の塔と比べて、構築するのがより容易である。
【００１７】
最も容易な場合、煙道ガス入口および煙道ガス出口は洗浄塔の上端部に配置され、すなわち、煙道ガスは、上から洗浄塔内へ導入され、次いで洗浄塔内で下方へ送られ、さらに再誘導され、最終的に反対の方向に再び上方へ案内され、最終的に洗浄塔の上端部で排出される。吸収経路の構造は、洗浄器内での煙道ガスの流れの再誘導が一回または複数回実現されるような構造とすることができる。
【００１８】
そのような一実施形態では、たとえば熱交換器が煙道ガス入口と煙道ガス出口の間にリンクを提供するように、熱交換器も同様に洗浄塔の上端部に配置すると有利であろう。これにより、熱交換器の特に小型の構造が可能になり、熱交換器は、洗浄塔の上部部分を形成し、または洗浄塔の上端部上へ直接配置される。この場合、煙道ガスは、前記熱交換器に沿って、対応する供給線を介して洗浄塔内へ直接導入することができ、また吸収経路に沿って、熱交換器および関連する煙突を介して周囲中へ再誘導することができる。
【００１９】
流体吸収剤の導入に関しては、吸収区間の構造は原則的に、従来技術によって、すなわちたとえば前述のように噴霧ノズルを用いた噴霧レベルによって実現することができる。
【００２０】
煙道ガスの流れを考慮すると、本発明の装置に対する吸収区間の構造は明白であり、したがって吸収剤に対する煙道ガスの流れに対する構造も暗示される。
【００２１】
本発明の課題は、最も簡単な場合、吸収区間を洗浄塔に沿って複数の部分に分割することによって実現することができる。方形の水平横断面をもつ洗浄塔の場合、この方形の領域は、2つの基本的に等しい区間に分割され、煙道ガスは、一方の区間に沿って下方へ流れ、他方の区間に沿って上方へ流れる。吸収区間のどちらの部分も、互いに対して完全にまたは少なくとも部分的に平行に進む。
【００２２】
熱交換器および記載の処理上の利点に関しては、本発明の一実施形態は、吸収区間の1つの部分が熱交換器から垂直に下方へ延び、吸収区間のさらなる部分が熱交換器の方へ垂直に上方へ延びることを提供する。
【００２３】
必要に応じて、吸収剤を収集してさらに処理するために、前記吸収剤用の水溜めを吸収区間より下に提供することができる。そのような液溜めは、知られている洗浄器にも同様に存在する。知られている洗浄器と比べると、重要な違いは、液溜めが吸収区間の少なくとも2つの部分、すなわち、ガスが吸収剤と並行に流れている少なくとも1つの部分、および煙道ガスが通常上から下へ流れる吸収剤に対して逆流して流れている少なくとも1つの部分から、吸収剤を受け取ることである。
【００２４】
2つの区間の大部分が、垂直に、かつ互いに対して平行に進む前述の吸収経路では、1つの区間の端部で、洗浄塔の横断面全体にわたって延びる領域内へ煙道ガスを送ってから、吸収経路のさらなる部分に沿って再案内することができる。煙道ガスに対するこの再誘導領域(空間)は、液溜めより上に配置される。したがって吸収剤は、液溜め内へ自由に落下する。
【００２５】
記載の洗浄塔では、液溜めおよび/もしくは熱交換器を洗浄塔の一部として構築することができ、あるいは熱交換器を洗浄塔の真上に配置することができ、および/または液溜めを洗浄塔の真下に配置することができる。
【００２６】
この場合も、洗浄塔の方形横断面は、液溜めに対しても同様に方形横断面を実現できる限り、利点を提供する。これは、新鮮な海水を液溜めの領域内へ(一方向から)追加すること、または液溜めから吸収剤を(それぞれ前記吸収剤もしくは吸収剤と新鮮な海水の混合物用の通気容器など、装置の後の部分内へ流れる前記新鮮な海水の流れ方向と同じ方向で)抽出することを考慮すると重要である。
【００２７】
この場合、すべての部分は、洗浄器の前、下、および後に延びる共通のチャネルシステムの一部とすることができる。
【００２８】
要点は、煙道ガスと接触した後の海水のpH値を約8の値(新鮮な海水のpH値に類似)に増大させてから、海水を海中へ放出することである。これは、新鮮な海水を液溜めの領域内へ追加することによって実現することができる。
【００２９】
基本的にこれは知られており、したがって、新しい洗浄塔の全体的な構造または煙道ガス浄化装置内への洗浄塔の統合には重要でないため、本明細書ではさらに説明しない。
【００３０】
本発明はさらに、前述のタイプの洗浄塔を含む煙道ガス浄化装置に関する。
【００３１】
本発明のさらなる特徴は、従属請求項ならびに他の出願文献の特徴から引き出される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による洗浄塔の垂直断面の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明について、一実施形態に関連してより詳細に次に説明する。唯一の図は、本発明による洗浄塔の垂直断面の概略図を示す。対応する説明は、洗浄塔の他の実施形態または対応する煙道ガス浄化ユニットでも同様に実現できる一般的に有効な特徴を含む。
【００３４】
図に示す洗浄塔10は方形の水平横断面を有し、この横断面は、中間壁10bによって基本的に等しい部分(区間)に分割され、したがって吸収経路の2つの部分14、16は、洗浄塔10内で互いに対して平行に実現され、2つの部分14、16に沿って、浄化すべき煙道ガスが洗浄塔を通って案内される。
【００３５】
部分14(煙道ガス入口11)への煙道ガスの導入は、上から実現され、熱い(本明細書では、180℃が予期される)煙道ガスはまず、熱交換器20を通って案内され、熱交換器20によって、煙道ガスの温度は冷却される(本明細書では、約120℃が予期される)。煙道ガスは、対応する図示しない換気装置によって、部分14に沿って垂直に下方へさらに案内され(矢印S1)、そこで海水ベースの吸収剤と接触する。吸収剤は、噴霧ノズル18を介して、煙道ガスと並流に送られる。この間、煙道ガスはさらに冷却され、極端な場合、吸収剤の温度まで冷却される。
【００３６】
噴霧ノズル18は、吸収経路の部分14の横断面に沿って異なるレベルE1(垂直距離で)に沿って配置される。
【００３７】
部分14の下端部で、煙道ガスは、矢印S2の方向に再誘導され、次いで前記吸収経路の部分16を通って上方へ流れる(矢印S3)。前記区間16では、この場合も、噴霧ノズル18を用いる噴霧レベルE2が配置され、それによって、煙道ガスと吸収剤の間の接触が、ここでは逆流で実現される。
【００３８】
次に、煙道ガスの流れは、2段式の液滴分離器17を通って案内され、したがって基本的に乾いた煙道ガスが熱交換器20に入る。
【００３９】
区間16の上端部(煙道ガス出口30)で、煙道ガスは最終的に、前記熱交換器20を通って煙突32内へ案内され、そこから大気中へ排出される。
【００４０】
冷却された煙道ガスは、たとえば80℃に加熱されてから大気中へ排出されるのに対して、吸収剤と接触する煙道ガスは、熱交換器をもたない従来技術装置と比べると、前記熱交換器20内での先の冷却によって、特徴的により低い温度を有する。これが、洗浄塔10の下端部にある液溜めに入る前に、前記吸収剤がなぜ特徴的にあまり加熱されないのかという点である。
【００４１】
前記洗浄塔の左側の領域から前記洗浄塔の右側の領域へ延びるチャネル50は、その間に液溜めを含む。
【００４２】
新鮮な海水の供給は左から実現され(矢印W1)、したがって液溜め40内で、使用された海水のpHを、たとえば4、5から6に増大させてから、数字60で概略的に表す通気容器内へ海水を導入することが可能になる。この位置で、流体の硫化物成分を酸化させて硫酸にしてから、海水が海中へ排出される(矢印W2)。
【００４３】
本発明による装置は、小型の構造を呈する。これにより、洗浄塔内で煙道ガスを長時間保持することが可能になり、この場合、長い反応時間および好ましい吸収値が可能になる。
【００４４】
洗浄塔の方形の横断面は、基部(基礎)内に下方へ延ばすことができる。これにより、洗浄塔に高い安定性が与えられ、特定の有利な方法で、それぞれ洗浄塔より下または洗浄塔の下部部分内で、チャネルシステム内に前記液溜めを組み込むことができる。
【００４５】
熱交換器を使用することによって、処理すべき煙道ガスの温度を下げることができることが特徴的であり、この場合、吸収剤の望ましくない加熱を回避することができる。
【符号の説明】
【００４６】
10  洗浄塔
10b  中間壁
11  煙道ガス入口
14  部分
16  部分
17  液滴分離器
18  噴霧ノズル
20  熱交換器
30  煙道ガス出口
32  煙突
40  液溜め
50  チャネル
60  通気容器
【図１】
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【国際調査報告】
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2012528707.tif 000005
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