(57)【要約】  亜硫酸塩の酸化を制御して、スラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩の総量を低減するシステムおよびシステムの使用方法が開示される。このシステムは、湿式煙道ガス脱硫プロセスで生成されたスラリーを受け入れるための吸気口を備えたタンクを含む。タンクには、ガスを受け入れるための吸気口も含む。ガスを受け入れるための吸気口は、タンクに受け入れられたガスの少なくとも一部を、タンクに受け入れられたスラリーの少なくとも一部を通して分散させるように動作可能である。センサは、タンクに受け入れられたスラリーの亜硫酸塩濃度を測定して、亜硫酸塩濃度測定値を取得するように構成されている。一部の実施形態では、センサは亜硫酸塩分析器である。他の実施形態では、センサは仮想分析器である。システムはコントローラも含む。コントローラ上で実行されるソフトウェアは、亜硫酸塩濃度／亜硫酸塩濃度測定値に少なくとも一部基づいて、タンク内のスラリーへのガスの流量の調整に影響を与える電子信号を生成する。【選択図】図１
2020508855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜硫酸塩の酸化を制御して、スラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩の総量を低減するシステム（１０、１１０）であって、
スラリーを受け入れるための吸気口（５６、１５６）とガスを受け入れるための吸気口（５８、１５８）とを有するタンク（３２、１３２）であって、前記ガスを受け入れるための前記吸気口（５８、１５８）が、前記タンク（３２、１３２）内の前記スラリーの少なくとも一部を通して前記タンク（３２、１３２）に受け入れられた前記ガスの少なくとも一部を分散させるように動作可能である、タンク（３２、１３２）、
前記タンク（３２、１３２）内の前記スラリーの亜硫酸塩濃度Ｓ１を測定して亜硫酸塩濃度測定値を取得するように動作可能なセンサ（６６、１６６）、
コントローラ（４６、１４６）、および
前記亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値に少なくとも一部基づいて、前記スラリーに含まれる前記亜硫酸塩の酸化を１００％未満に調整して、前記スラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩のレベルを効果的に下げるために、前記タンク（３２、１３２）内の前記スラリーへのガス流量の調整に影響を与える電子信号を生成するために前記コントローラ（４６、１４６）上で実行されるソフトウェア（６８、１６８）
を含む、システム（１０、１１０）。
【請求項２】
前記電子信号が、前記スラリーの所定の亜硫酸塩濃度にさらに基づく、請求項１に記載のシステム（１０、１１０）。
【請求項３】
前記ガスが酸素含有ガスである、請求項１に記載のシステム（１０、１１０）。
【請求項４】
前記タンク（３２、１３２）内の前記スラリーが、湿式煙道ガス脱硫のために動作可能な噴霧タワー（１２、１１２）で生成される、請求項１に記載のシステム（１０、１１０）。
【請求項５】
前記センサ（６６、１６６）が亜硫酸塩分析器（７０、１７０）を含む、請求項１に記載のシステム（１０、１１０）。
【請求項６】
前記センサ（６６、１６６）が仮想分析器（７０Ａ、１７０Ａ）を含む、請求項１に記載のシステム（１０、１１０）。
【請求項７】
前記タンク（３２、１３２）が、前記スラリーが生成される噴霧タワー構造とは別の構造（１５２、１５２Ａ）にある、請求項１に記載のシステム（１０、１１０）。
【請求項８】
亜硫酸塩の酸化を制御して、スラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩の総量を低減する方法であって、
１つ以上の亜硫酸塩を含むスラリーをタンク（３２、１３２）に受け入れるステップ、
ガスの流れをある流量で前記タンク（３２、１３２）内の前記スラリーに供給するステップ、
センサ（６６、１６６）で前記タンク（３２、１３２）内の前記スラリーの亜硫酸塩濃度を測定して、亜硫酸塩濃度測定値を取得するステップ、および
前記スラリーに含まれる前記亜硫酸塩の酸化を１００％未満に調整して、前記スラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩の総量を低減するために、亜硫酸塩濃度／亜硫酸塩濃度測定値に基づいて、前記スラリーへの前記ガスの前記流量を調整するステップ
を含む、方法。
【請求項９】
前記ガスの前記流量を調整するステップが、前記スラリーの所定の亜硫酸塩濃度にさらに基づく、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記センサ（６６、１６６）が、亜硫酸塩濃度を測定するために使用される亜硫酸塩分析器（７０、１７０）を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
酸化が１００％未満であり、前記スラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩の総量が、１００％酸化における前記スラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩の総量と比較して５０％以上減少する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記スラリーが約５ｐｐｍから約８０ｐｐｍの亜硫酸塩を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記スラリーに含まれる前記亜硫酸塩の酸化を１００％未満に調整して、前記スラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩の総量を低減するために、前記亜硫酸塩濃度／亜硫酸塩濃度測定値に基づいてアルカリ性スラリー供給を調整するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記ガスが酸素含有ガスである、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記センサ（６６、１６６）が仮想分析器（７０Ａ、１７０Ａ）を含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、湿式煙道ガス脱硫プロセスの一部を制御するためのシステムおよび方法に関する。より具体的には、本開示は、湿式煙道ガス脱硫プロセス中に亜硫酸塩制御を介して湿式煙道ガス脱硫パージ流中の硝酸塩および亜硝酸塩を低減するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸収器とも呼ばれる気液接触器は、発電所によって生成される煙道ガスから汚染ガスや粒子状物質などの物質を除去することができる。例えば、二酸化硫黄（ＳＯ２）は、化石燃料の燃焼によって生成される。二酸化硫黄は環境に有害であることが知られているため、二酸化硫黄の排出は特に懸念事項である。湿式煙道ガス脱硫（ＷＦＧＤ）は、煙道ガスが噴霧タワー内に分散されたアルカリ性スラリーと接触することにより、煙道ガスから二酸化硫黄が除去されるプロセスである。
【０００３】
ＷＦＧＤシステムは通常、煙道ガスとの接触にカルシウムベースのスラリー、ナトリウムベースの溶液、またはアンモニアベースの溶液を使用して二酸化硫黄を除去する。スラリーは固体と液体の混合物である。カルシウムベースのスラリーの例には、例えば、石灰石（炭酸カルシウム；ＣａＣＯ３）スラリーおよび石灰（酸化カルシウム；ＣａＯ）スラリーが含まれる。そのようなアルカリ性スラリーは、煙道ガス酸性ガスと反応して沈殿物を形成し、これは廃棄またはリサイクルのために収集することができる。したがって、ＷＦＧＤシステムでは、アルカリ性スラリーと例えば二酸化硫黄などの煙道ガス酸性ガスとの接触により、煙道ガス酸性ガスの少なくとも一部がアルカリ性スラリー吸収され、反応済みスラリーが生成される。
【０００４】
煙道ガスのＷＦＧＤ後、反応済みスラリーは通常タンクに収集または蓄積され、吸収された二酸化硫黄は水と反応して亜硫酸塩（ＳＯ３−２）を生成する。生成された亜硫酸塩は、反応済みスラリーに供給された酸素と反応して、硫酸塩（ＳＯ４−２）を生成する。すべての亜硫酸塩が反応して硫酸塩を形成することを保証するこのプロセスは、本明細書では強制酸化と称する。反応済みスラリー中での石灰または石灰石の解離により、硫酸イオンと反応して石膏（ＣａＳＯ４２Ｈ２Ｏ）を生成するカルシウムイオンが提供される。石膏は転売して、例えば住宅建設業界の壁材で使用できる。タンクに収集された反応済みスラリーの強制酸化は、すべての亜硫酸塩が反応して硫酸塩を形成することを保証し、それによって石膏の生産を最大化する。
【０００５】
ＷＦＧＤシステムでの強制酸化の欠点は、反応済みスラリー中の亜硫酸塩濃度の測定または推定が難しいことである。反応済みスラリー中の亜硫酸塩濃度の測定または推定が難しいため、反応済みスラリー中の亜硫酸塩酸化の制御も同様に困難である。その結果、ＷＦＧＤシステムは通常、反応済みスラリーに十分な量以上の酸素を供給して、概してすべての亜硫酸塩の酸化を確実にする。十分な量以上の酸素を供給すると、酸素を供給するのにエネルギーが必要になるため、ＷＦＧＤシステムの効率が低下する。既知のＷＦＧＤシステムの別の欠点は、反応済みスラリーに十分な量以上の酸素を供給すると、本質的にすべての亜硫酸塩が酸化されて硫酸塩が形成されることであり、したがって、反応済みスラリー中に亜硫酸塩を維持することにより提供される前述の利点。
【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２０１５−０２７３４２８Ａ１号
【発明の概要】
【０００７】
２０１５年に、米国は、排出前の湿式煙道ガス脱硫（ＷＦＧＤ）パージ流内の硝酸塩および亜硝酸塩の３０日間の平均を４．４ｍｇ／ｌに低減することを要求する規制を制定した。予期せぬことに、研究により、強制酸化または完全酸化による硝酸塩および亜硝酸塩の総量と比較して、反応済みスラリー亜硫酸塩制御による硝酸塩および亜硝酸塩の総量が５０％以上減少し、反応済みスラリー中の亜硫酸塩濃度が約５ｐｐｍから約８０ｐｐｍ、または約２０ｐｐｍから約４０ｐｐｍと比較的低く維持されたことがわかった。例えば、ヒ素、鉄、バリウム、カドミウム、ニッケルなど、反応済みスラリーに存在する他の種は、強制／完全酸化と比較して亜硫酸塩制御で有意な変化を示さなかったため、このような結果は予想外である。さらに、マンガンおよびコバルトは、強制／完全酸化と比較して亜硫酸塩制御で大幅な増加を示した。したがって、上記で開示された予想外の研究結果に基づいて、本明細書で開示されるのは、湿式煙道ガス脱硫パージ流または少なくとも部分的に反応済みスラリー中の硝酸塩および亜硝酸塩を低減するように動作可能な亜硫酸塩制御システムを含むＷＦＧＤシステムである。したがって、主題のＷＦＧＤシステムは、煙道ガスのＷＦＧＤから少なくとも部分的に反応済みスラリーを受け入れるための吸気口を有するタンクを含む。タンクは、酸素含有ガスを受け入れるための吸気口も含む。酸素含有ガスを受け入れるための吸気口は、タンク内に含まれる少なくとも部分的に反応済みスラリーの少なくとも一部を通してタンクに供給される酸素含有ガスの少なくとも一部を分散させるように動作可能である。主題のＷＦＧＤシステムはまた、タンク内の少なくとも部分的に反応済みスラリーの亜硫酸塩濃度を測定して亜硫酸塩濃度測定値を取得するように動作可能なセンサを含む。一部の実施形態では、センサは亜硫酸塩分析器である。他の実施形態では、センサは仮想分析器である。さらに、主題のＷＦＧＤシステムはコントローラを含む。ソフトウェアはコントローラ上で実行され、効果的な反応済みスラリー硝酸塩および亜硝酸塩の低減のための亜硫酸塩濃度測定値に少なくとも一部基づいて、タンクへの酸素含有ガスの流量調整に影響を与える電子信号を生成する。
【０００８】
また、上記で開示された予想外の研究結果に基づいて、本明細書で開示されるのは、亜硫酸塩制御システムを使用することを含む、湿式煙道ガス脱硫パージ流または少なくとも部分的に反応済みスラリー中の硝酸塩および亜硝酸塩を低減する方法である。さらに、主題の方法は、タンク内に少なくとも部分的に反応済みスラリーを受け入れるステップを含み、少なくとも部分的に反応済みスラリーは、１つ以上の亜硫酸塩を含む。酸素含有ガスの流れは、タンク内の少なくとも部分的に反応済みスラリーに供給され、それを通して分散される。次に、少なくとも部分的に反応済みスラリーの亜硫酸塩濃度を測定して、亜硫酸塩濃度測定値を取得する。タンク内の少なくとも部分的に反応済みスラリーに供給され、それを通して分散される酸素含有ガスの流量は、亜硫酸塩濃度測定値に少なくとも一部基づいて調整される。
【０００９】
要約すると、少なくとも部分的に反応済みスラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩のレベルを低減するために１つ以上の亜硫酸塩の酸化を制御する主題のＷＦＧＤシステムは、少なくとも部分的に反応済みスラリーを受け入れるための吸気口と酸素を受け入れるための吸気口とを有するタンクを含み、酸素含有ガスを受け入れるための吸気口は、タンク内の少なくとも部分的に反応済みスラリーの少なくとも一部を介してタンク内に受け入れられた酸素含有ガスの少なくとも一部を分散させるように動作可能であり、そしてシステムは、タンク内の少なくとも部分的に反応済みスラリーの亜硫酸塩濃度を測定して亜硫酸塩濃度測定値を取得するように動作可能なセンサ、コントローラ、亜硫酸塩濃度測定値に少なくとも一部基づいて、タンク内の少なくとも部分的に反応済みスラリーへの酸素含有ガスの流量を調整して少なくとも部分的に反応済みスラリーに含まれる１つ以上の亜硫酸塩の酸化を１００％未満のレベルに抑えて、反応済みスラリー中の亜硫酸塩濃度を比較的低く維持することにより、少なくとも部分的に反応済みスラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩のレベルを効果的に低減するための電子信号を生成するためにコントローラ上で実行されるソフトウェアを含む。少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳへの酸素含有ガスの流量の調整に影響を与える電子信号は、少なくとも部分的に反応済みスラリーの所定の亜硫酸塩濃度に少なくとも部分的に基づいている。タンク内の少なくとも部分的に反応済みスラリーは、主題のＷＦＧＤシステムの噴霧タワーで生成され、湿式煙道ガス脱硫に使用できる。主題のＷＦＧＤシステムのセンサは、亜硫酸塩分析器を備えてもよい。主題のＷＦＧＤシステムのセンサは、仮想分析器を備えてもよい。主題のＷＦＧＤシステムのタンクは、少なくとも部分的に反応済みスラリーが生成される噴霧タワー構造とは別個の構造に配置されるか、少なくとも部分的に反応済みスラリーが生成される噴霧タワーと共通の構造に配置される。
【００１０】
要約すると、少なくとも部分的に反応済みスラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩のレベルを低減するために１つ以上の亜硫酸塩の酸化を制御する主題の方法は、１つ以上の亜硫酸塩を含む少なくとも部分的に反応済みスラリーをタンクに受け入れるステップ、酸素含有ガスの流れをある流量でタンク内の少なくとも部分的に反応済みスラリーに供給するステップ、タンク内の少なくとも部分的に反応済みスラリーの亜硫酸塩濃度を測定して亜硫酸塩濃度測定値を取得するステップ、少なくとも部分的に反応済みスラリーに含まれる１つ以上の亜硫酸塩の酸化を１００％未満に調整して、少なくとも部分的に反応済みスラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩のレベルを効果的に低減するために、亜硫酸塩濃度測定値に少なくとも一部基づいて、少なくとも部分的に反応済みスラリーへの酸素含有ガスの流量を調整するステップを含む。さらにこの方法によれば、酸素含有ガスの流量の調整は、少なくとも部分的に反応済みスラリーの所定の亜硫酸塩濃度に少なくとも一部基づいている。この方法によれば、亜硫酸塩濃度を測定するために、亜硫酸塩分析器または仮想分析器を使用してもよい。また、この方法によれば、少なくとも部分的に反応済みスラリーへの酸素含有ガスの流量を調整すると、亜硫酸塩の酸化が１００％未満になり、少なくとも部分的に反応済みスラリーの亜硝酸塩および硝酸塩のレベルを約５０％以上低減するのに有効である。少なくとも部分的に反応済みスラリーは、約５ｐｐｍから約８０ｐｐｍ、または約２０ｐｐｍから約４０ｐｐｍの１つ以上の亜硫酸塩を含む。主題の方法は、亜硫酸塩濃度測定値に基づいてアルカリ性スラリー供給を調整して、少なくとも部分的に反応済みスラリーに含まれる１つ以上の亜硫酸塩の酸化を１００％未満に調整し、少なくとも部分的に反応済みスラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩のレベルを効果的に低減するステップをさらに含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示による湿式煙道ガス脱硫システムの第１の実施形態の概略断面図である。
【図２】図１の亜硫酸塩制御システムの拡大概略断面図である。
【図３】本開示による湿式煙道ガス脱硫システムおよび亜硫酸塩制御システムの第２の実施形態の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本開示による噴霧タワー１２を含む湿式煙道ガス脱硫（ＷＦＧＤ）システム１０の第１の実施形態を示している。本明細書では吸収器とも呼ばれる噴霧タワー１２は、気液接触器の一例である。しかしながら、他のタイプの気液接触器を使用することができるため、本開示は噴霧タワー１２に限定されない。本開示は、スクラビング構造、および本明細書で煙道ガスＦＧと呼ばれるガスの流れから望ましくないガス、ミスト、塵、煙霧、煙および／または粒子状物質を除去する働きをする操作に関する。開示されたＷＦＧＤシステム１０およびそれを使用する方法は、噴霧タワー１２の特定の実施形態に関して本明細書で説明されるが、開示されたＷＦＧＤシステム１０およびそれを使用する方法はこの点に限定されない。例えば、開示されたＷＦＧＤシステム１０およびそれを使用する方法は、他の変数の中でも、噴霧タワー１２の設計変動、噴霧タワー１２の動作条件、および噴霧タワー１２で使用されるアルカリ性スラリーＡＳの特性を考慮するように適合させることができる。加えて、開示されたＷＦＧＤシステム１０は、トレイタワーおよび噴水噴霧タワーを含むがこれらに限定されない他のタイプの吸収器と共に使用することができる。この説明に含まれる特定の寸法、値、または特定の動作条件は、主題のＷＦＧＤシステム１０およびその使用方法を広く例示するために提供され、本開示の範囲を限定することを意図しない。
【００１３】
噴霧タワー１２は、一般に、内部タワー空洞１４を画定する直立構造である。内部タワー空洞１４は、燃焼プロセスから内部タワー空洞１４への煙道ガスＦＧ流のための吸気口１６と流体連通している。例えば燃焼ユニット１８での１つ以上の化石燃料Ｆの燃焼中などの燃焼プロセスにより生成される煙道ガスＦＧは、ダクト１８Ａを介して吸気口１６に流入する。化石燃料Ｆは、化石燃料供給部２０からダクト２０Ａを介して燃焼ユニット１８に供給される。化石燃料Ｆの燃焼により発生する煙道ガスＦＧは、燃焼ユニット１８からダクト１８Ａを介して吸気口１６および内部タワー空洞１４に流入する。内部タワー空洞１４は、煙道ガス吸気口１６の上方に複数のノズル２６を備えた第１の噴霧レベル構成２２を含む。第１の噴霧レベル構成２２は、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの噴霧２８を複数のノズル２６から内部タワー空洞１４に提供する。噴霧タワー１２は、第１の噴霧レベル構成２２の上方に配置された複数のノズル２６を備えた第２の噴霧レベル構成２４を含む。第２の噴霧レベル構成２４は、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの噴霧３０を複数のノズル２６から内部タワー空洞１４内に提供する。図１に示す実施形態は、第１の噴霧レベル構成２２および第２の噴霧レベル構成２４を有するものとして開示されているが、本開示はこの点に限定されず、噴霧タワー１２内の噴霧レベル構成の数および構成は、特定の用途によって異なる。
【００１４】
噴霧タワー１２の動作中、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、以下により詳細に説明するように、コントローラ４６によって電子的に影響される流量弁２３の調整に応じて第１の噴霧レベル構成２２および／または第２の噴霧レベル構成２４のノズル２６から噴霧される。噴霧されたアルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの少なくとも一部は、内部タワー空洞１４内を下向きに流れ、反応済みスラリーＲＳとしてタンク３２内に受け入れられる。本明細書で使用する場合、用語「流れ」およびその派生語は、噴霧タワー１２内の霧化されたアルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの流れ、ドリフトまたは沈降作用のいずれかを指すこともできる。噴霧されたアルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳが内部タワー空洞１４内を下向きに流れると、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、内部タワー空洞１４内の吸気口１６から上方に流れる煙道ガスＦＧと接触する。煙道ガスＦＧと接触すると、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの未反応部分は、これに限定されないが、煙道ガスＦＧ二酸化硫黄などの煙道ガスＦＧ汚染物質と反応する。結果として、二酸化硫黄は、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの未反応部分によって吸収され、それによって少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳを生成する。接触した煙道ガスＦＧは少なくとも部分的に脱硫され、それによって清浄な煙道ガスＣＧが生成される。煙道ガスＦＧとの接触に続いて、生成された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、噴霧タワー１２のベース３４に概して配置されたタンク３２に収集される。タンク３２は、排気口３５、１つ以上の導管３６、弁４８、および流量弁２３を介して、第１の噴霧レベル構成２２および第２の噴霧レベル構成２４と流体連通している。試薬供給部３８および水供給部４０は、それぞれダクト３８Ａおよび４０Ａを介してスラリー供給部４２に流体接続されている。したがって、試薬供給部３８は、ダクト３８Ａを介して石灰石および／または石灰などの試薬Ｒを供給し、水供給部４０は、ダクト４０Ａを介してスラリー供給部４２に水Ｗを供給する。スラリー供給部４２は、ダクト４２Ａを介して弁４８、導管３６、流量弁２３、第１の噴霧レベル構成２２および第２の噴霧レベル構成２４に流体接続され、アルカリ性スラリーＡＳをそれらに供給する。同様に、タンク３２は、導管３６、ポンプ４４、弁４８、流量弁２３、第１の噴霧レベル構成２２および第２の噴霧レベル構成２４を介して流体接続され、タンク３２から少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳをそれらに供給する。したがって、以下でより詳細に説明するように、導管３６および第１および第２の噴霧レベル構成２２、２４と流体連通しているポンプ４４は、コントローラ４６による弁４８の調整に応じて、アルカリ性スラリーＡＳをスラリー供給部４２および／またはダクト４２Ａを介してタンク３２から少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳを汲み上げる。導管３６、ポンプ４４、弁４８、ダクト４２Ａ、流量弁２３、ならびに第１および第２の噴霧レベル構成２２、２４の様々な異なる配置が可能であるため、本開示は図１に示す特定の構成に限定されない。
【００１５】
上述のように、ＷＦＧＤシステム１０での煙道ガスＦＧ脱硫中に、煙道ガスＦＧの二酸化硫黄は、アルカリ性スラリーＡＳおよび／またはタンク３２から循環する少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの未反応部分中の炭酸カルシウムと接触すると反応して亜硫酸カルシウムを形成する。亜硫酸カルシウムの形成において、二酸化硫黄、またはその少なくとも一部が煙道ガスＦＧから除去され、それによって亜硫酸カルシウムを含む少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳが生成される。また、燃焼ユニット１８で生成された煙道ガスＦＧのレベルと比較して二酸化硫黄レベルが低減された清浄な煙道ガスＣＧが生成される。生成された清浄な煙道ガスＣＧは、排気口５０を通って噴霧タワー１２から排出される。生成された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、タンク３２に受け入れられる。図１に示すように、タンク３２および噴霧タワー１２は通常、単一の構造５２内にあり、それらの間には物理的な分離はない。しかしながら、本開示はこれに関して限定されない。図３に示すように、タンク１３２および噴霧タワー１１２は、導管１５４によって流体接続された、分離された別個の構造１５２、１５２Ａに存在してもよい。
【００１６】
図３は、本開示による噴霧タワー１１２を含む湿式煙道ガス脱硫（ＷＦＧＤ）システム１１０の第２の実施形態を示している。本明細書では吸収器とも呼ばれる噴霧タワー１１２は、気液接触器の一例である。しかしながら、他のタイプの気液接触器を使用することができるため、本開示は噴霧タワー１１２に限定されない。本開示は、スクラビング構造、および本明細書で煙道ガスＦＧと呼ばれるガスの流れから望ましくないガス、ミスト、塵、煙霧、煙および／または粒子状物質を除去する働きをする操作に関する。開示されたＷＦＧＤシステム１１０およびそれを使用する方法は、噴霧タワー１１２の特定の実施形態に関して本明細書で説明されるが、開示されたＷＦＧＤシステム１１０およびそれを使用する方法はこの点に限定されない。例えば、開示されたＷＦＧＤシステム１１０およびそれを使用する方法は、他の変数の中でも、噴霧タワー１１２の設計変動、噴霧タワー１１２の動作条件、および噴霧タワー１１２で使用されるアルカリ性スラリーＡＳの特性を考慮するように適合させることができる。加えて、開示されたＷＦＧＤシステム１１０は、トレイタワーおよび噴水噴霧タワーを含むがこれらに限定されない他のタイプの吸収器と共に使用することができる。この説明に含まれる特定の寸法、値、または特定の動作条件は、主題のＷＦＧＤシステム１１０およびその使用方法を広く例示するために提供され、本開示の範囲を限定することを意図しない。
【００１７】
噴霧タワー１１２は、一般に、内部タワー空洞１１４を画定する直立構造である。内部タワー空洞１１４は、燃焼プロセスから内部タワー空洞１１４への煙道ガスＦＧ流のための吸気口１１６と流体連通している。例えば燃焼ユニット１１８での１つ以上の化石燃料Ｆの燃焼中などの燃焼プロセスにより生成される煙道ガスＦＧは、ダクト１１８Ａを介して吸気口１１６に流入する。化石燃料Ｆは、化石燃料供給部１２０からダクト１２０Ａを介して燃焼ユニット１１８に供給される。化石燃料Ｆの燃焼により発生する煙道ガスＦＧは、燃焼ユニット１１８からダクト１１８Ａを介して吸気口１１６および内部タワー空洞１１４に流入する。内部タワー空洞１１４は、煙道ガス吸気口１１６の上方に複数のノズル１２６を備えた第１の噴霧レベル構成１２２を含む。第１の噴霧レベル構成１２２は、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの噴霧１２８を複数のノズル１２６から内部タワー空洞１１４内に提供する。噴霧タワー１１２は、第１の噴霧レベル構成１２２の上方に配置された複数のノズル１２６を備えた第２の噴霧レベル構成１２４を含む。第２の噴霧レベル構成１２４は、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの噴霧１３０を複数のノズル１２６から内部タワー空洞１１４内に提供する。図３に示す実施形態は、第１の噴霧レベル構成１２２および第２の噴霧レベル構成１２４を有するものとして開示されているが、本開示はこの点に限定されず、噴霧タワー１１２内の噴霧レベル構成の数および構成は、特定の用途によって異なる。
【００１８】
噴霧タワー１１２の動作中、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、以下により詳細に説明するように、コントローラ１４６によって電子的に影響される流量弁１２３の調整に応じて第１の噴霧レベル構成１２２および／または第２の噴霧レベル構成１２４のノズル１２６から噴霧される。噴霧されたアルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの少なくとも一部は、内部タワー空洞１１４内を下向きに流れ、反応済みスラリーＲＳとして導管１５４および吸気口１５６を介して構造１５２Ａ内のタンク１３２内に受け入れられる。本明細書で使用する場合、用語「流れ」およびその派生語は、噴霧タワー１１２内の霧化されたアルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの流れ、ドリフトまたは沈降作用のいずれかを指すこともできる。噴霧されたアルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳが内部タワー空洞１１４内を下向きに流れると、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、内部タワー空洞１１４内の吸気口１１６から上方に流れる煙道ガスＦＧと接触する。煙道ガスＦＧと接触すると、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの未反応部分は、これに限定されないが、煙道ガスＦＧ二酸化硫黄などの煙道ガスＦＧ汚染物質と反応する。結果として、二酸化硫黄は、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの未反応部分によって吸収され、それによって少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳを生成する。接触した煙道ガスＦＧは少なくとも部分的に脱硫され、それによって清浄な煙道ガスＣＧが生成される。煙道ガスＦＧとの接触に続いて、生成された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、噴霧タワー１１２を収容する構造１５２に導管１５４を介して流体接続された構造１５２Ａのベース１３４に概して配置されたタンク１３２に収集される。タンク１３２は、排気口１３５、１つ以上の導管１３６、弁１４８、および流量弁１２３を介して、第１の噴霧レベル構成１２２および第２の噴霧レベル構成１２４と流体連通している。試薬供給部１３８および水供給部１４０は、それぞれダクト１３８Ａおよび１４０Ａを介してスラリー供給部１４２に流体接続されている。したがって、試薬供給部１３８は、ダクト１３８Ａを介して石灰石および／または石灰などの試薬Ｒを供給し、水供給部１４０は、ダクト１４０Ａを介してスラリー供給部１４２に水Ｗを供給する。スラリー供給部１４２は、ダクト１４２Ａを介して弁１４８、導管１３６、流量弁１２３、第１の噴霧レベル構成１２２および第２の噴霧レベル構成１２４に流体接続され、アルカリ性スラリーＡＳをそれらに供給する。同様に、タンク１３２は、導管１３６、ポンプ１４４、弁１４８、流量弁１２３、第１の噴霧レベル構成１２２および第２の噴霧レベル構成１２４を介して流体接続され、タンク１３２から少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳを供給する。したがって、以下でより詳細に説明するように、導管１３６および第１および第２の噴霧レベル構成１２２、１２４と流体連通しているポンプ１４４は、コントローラ１４６による弁１４８の調整に応じて、アルカリ性スラリーＡＳをスラリー供給部１４２および／またはダクト１４２Ａを介してタンク１３２から少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳを汲み上げる。導管１３６、ポンプ１４４、弁１４８、ダクト１４２Ａ、流量弁１２３、ならびに第１および第２の噴霧レベル構成１２２、１２４の様々な異なる配置が可能であるため、本開示は図３に示す特定の構成に限定されない。
【００１９】
上述のように、ＷＦＧＤシステム１１０での煙道ガスＦＧ脱硫中に、煙道ガスＦＧの二酸化硫黄は、アルカリ性スラリーＡＳおよび／またはタンク１３２から循環する少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの未反応部分中の炭酸カルシウムと接触すると反応して亜硫酸カルシウムを形成する。亜硫酸カルシウムの形成において、二酸化硫黄、またはその少なくとも一部が煙道ガスＦＧから除去され、それによって亜硫酸カルシウムを含む少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳが生成される。また、燃焼ユニット１１８で生成された煙道ガスＦＧのレベルと比較して二酸化硫黄レベルが低減された清浄な煙道ガスＣＧが生成される。生成された清浄な煙道ガスＣＧは、排気口１５０を通って噴霧タワー１１２から排出される。生成された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、タンク１３２に受け入れられる。タンク１３２および噴霧タワー１１２は、導管１５４によって流体接続された、分離された別個の構造１５２、１５２Ａに存在する。
【００２０】
図２は、図１の亜硫酸塩制御システム７８の拡大概略図である。タンク３２は、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳが下向きに流れるときに、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳを噴霧タワー１２から受け入れる。したがって、タンク３２は、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳを受け入れるための吸気口５６を含む。図２に示す実施形態では、吸気口５６は、内部タワー空洞１４の断面によって画定される。しかしながら、本開示はこれに関して限定されない。図３に示すように、吸気口１５６は、噴霧タワー１１２の内部タワー空洞１１４およびタンク１３２をそれぞれ含む分離した別個の構造１５２、１５２Ａと流体連通している導管１５４を含む。
【００２１】
図１〜３に示すように、タンク３２、１３２は、ダクト６０Ａ、１６０Ａを介して流体接続されたガス供給部６０、１６０から酸素含有ガスＯを受け入れるためのガス吸気口５８、１５８を含む。図１〜３に示す実施形態では、ガス吸気口５８、１５８は、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの静的流体ラインＦＬ−ＦＬの下に位置する。この構成により、タンク３２、１３２に供給される酸素含有ガスＯの少なくとも一部を、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの少なくとも一部全体に分散させることができる。加圧酸素含有ガスＯをタンク３２、１３２に供給するガス供給部６０、１６０は、ダクト６０Ａ、１６０Ａを介してタンク３２、１３２と流体連通している。酸素含有ガスＯをタンク３２、１３２に供給するガス供給部６０、１６０は、例えば、大気圧を超える連続圧力または可変圧力で酸素含有ガスを供給することができる送風機であってもよい。酸素含有ガスＯは、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の１つ以上の亜硫酸塩を酸化するための酸素を含むガスである。タンク３２、１３２は、吸気口５８、１５８から供給される酸素含有ガスＯを、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳに分配するように動作可能な攪拌機６２、１６２をさらに含む。図１〜３に示される実施形態は攪拌機６２、１６２を含むが、本開示はこれに関して限定されない。亜硫酸塩制御システム７８、１７８を備えた主題のＷＦＧＤシステム１０、１１０および主題の方法は、攪拌機６２、１６２なしで実施することができる。
【００２２】
図１〜３に示されるように、ＷＦＧＤシステム１０、１１０は、コントローラ４６、１４６を含む。本開示によるコントローラ４６、１４６は、ソフトウェア６８、１６８を実行するように動作可能な１つ以上のデバイスを含む。当業者には理解されるように、多くの異なるデバイスがコントローラ４６、１４６として使用するために市販されている。例えば、１つ以上のプロセッサベースのコンピュータをコントローラ４６、１４６として使用することができる。コントローラ４６、１４６は、噴霧タワー１２、１１２の所望の動作条件を示す情報を入力するためのインターフェース６４、１６４を含む。例えば、噴霧タワー１２、１１２のタンク３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの所定の亜硫酸塩濃度は、インターフェース６４、１６４を介してコントローラ４６、１４６に入力することができる。インターフェース６４、１６４は、コントローラ４６、１４６と電子通信している。図１〜３では、コントローラ４６、１４６およびインターフェース６４、１６４が別個のデバイスとして開示されているが、本開示はこれに関して限定されない。当業者には理解されるように、インターフェース６４、１６４は、コントローラ４６、１４６に含まれる構成要素であってもよい。さらに他の実施形態では、インターフェース６４、１６４を含む必要はない。そのような実施形態では、所定のパラメータは、コントローラ４６、１４６にプログラムされてもよく、または他の何らかの手段または関連するデバイスによってコントローラ４６、１４６に電子的に送信されてもよい。
【００２３】
図１および図２に示すように、ＷＦＧＤシステム１０は、タンク３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１を測定するように動作可能な少なくとも１つの亜硫酸塩センサ６６をさらに含む。亜硫酸塩センサ６６は、タンク３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの静的流体ラインＦＬ−ＦＬの下に少なくとも部分的に沈められて配置される。亜硫酸塩センサ６６は、タンク３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１を測定して、亜硫酸塩濃度測定値を取得する。亜硫酸塩センサ６６は、亜硫酸塩濃度測定値を示す電子信号をコントローラ４６に送信する。コントローラ４６との間で送受信される亜硫酸塩センサ６６の電子信号に基づいて、コントローラ４６上で実行されるソフトウェア６８は、所定の亜硫酸塩濃度と比較して、タンク３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値を決定する。亜硫酸塩センサ６６とコントローラ４６の組み合わせは、組み合わせて亜硫酸塩分析器７０と呼ぶことができる。一部の実施形態では、亜硫酸塩分析器７０は、タンク３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳのリアルタイムな亜硫酸塩濃度測定値を提供することができる。さらなる実施形態では、亜硫酸塩分析器７０は、タンク３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳのリアルタイムかつ連続的な亜硫酸塩濃度測定値を提供することができる。本開示による亜硫酸塩分析器７０は、「Ｓｕｌｐｈｉｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｓｕｌｐｈｉｔｅ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｓｕｂｓｔａｎｃｅ」という名称の欧州特許第２５７９０３２号に記載されている。欧州特許第２５７９０３２号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。一部の実施形態では、仮想亜硫酸塩分析器７０Ａは、タンク３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度測定値を取得するために使用される。そのような仮想分析器７０Ａの例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｂｏｙｄｅｎらの米国特許第７１１３８３５号に開示されている。
【００２４】
図１および図２は、亜硫酸塩センサ６６をタンク３２の内側に配置して開示しているが、本開示はこれに関して限定されない。例えば、図３を参照すると、亜硫酸塩センサ１６６はタンク１３２の外側に配置されてもよい。タンク１３２の外側に配置されると、亜硫酸塩センサ１６６は、第１の導管１７２および第２の導管１７４によってタンク１３２と連通する。したがって、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、第１の導管１７２を通ってポンプ１７３を介して汲み上げられ、亜硫酸塩センサ１６６を通り、第２の導管１７４を通り、タンク１３２に戻される。タンク１３２は、攪拌機１６２を含むことができる。図３に示されるＷＦＧＤシステム１１０はまた、コントローラ１４６、その上で実行されるソフトウェア１６８、吸気口１５８、およびタンク１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳにガス供給部１６０から加圧酸素含有ガスＯが供給されるダクト１６０Ａを含む。調整がコントローラ１４６により電子的に制御される弁１７６は、ダクト１６０Ａに配置され、酸素含有ガスＯのタンク１３２への流れを制御するように動作可能である。亜硫酸塩センサ１６６とコントローラ１４６の組み合わせは、組み合わせて亜硫酸塩分析器１７０と呼ぶことができる。一部の実施形態では、亜硫酸塩分析器１７０は、タンク１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳのリアルタイムな亜硫酸塩濃度測定値を提供することができる。さらなる実施形態では、亜硫酸塩分析器１７０は、タンク１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳのリアルタイムかつ連続的な亜硫酸塩濃度測定値を提供することができる。本開示による亜硫酸塩分析器１７０は、「Ｓｕｌｐｈｉｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｓｕｌｐｈｉｔｅ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｓｕｂｓｔａｎｃｅ」という名称の欧州特許第２５７９０３２号に記載されている。欧州特許第２５７９０３２号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。一部の実施形態では、仮想亜硫酸塩分析器１７０Ａは、タンク１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度測定値を取得するために使用される。そのような仮想分析器１７０Ａの例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、ボイデン他の米国特許第７１１３８３５号に開示されている。酸化制御を実現するための亜硫酸塩制御システム７８、１７８を備えるＷＦＧＤシステム１０、１１０の様々な異なる構成が主題の開示を考慮する当業者には明らかになるため、本開示は、図１〜３に示される亜硫酸塩制御システム７８、１７８の特定の構成に限定されない。
【００２５】
図１〜３に示される亜硫酸塩制御システム７８、１７８を備えるＷＦＧＤシステム１０、１１０の動作中、ＷＦＧＤシステム１０、１１０のコントローラ４６、１４６は、弁７６、１７６の開位置から閉位置へ、またはそれらの間の位置の調整に影響を与えることによって、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の１つ以上の亜硫酸塩の酸化レベルを制御して、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳに供給される酸素含有ガスＯの流量を制御する。上述のように、所定の亜硫酸塩濃度は、例えばインターフェース６４、１６４を介して、コントローラ４６、１４６に受け入れられる。亜硫酸塩センサ６６、１６６は、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の亜硫酸塩濃度Ｓ１を測定して、亜硫酸塩濃度測定値を取得する。コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は、弁７６、１７６の調整に影響を与える電子信号を生成し、それによって、亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値に少なくとも一部基づいて、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳに供給される酸素含有ガスＯの流量を調整する。例えば、亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値が所定の亜硫酸塩濃度よりも大きい場合、コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は電子信号を生成し、弁７６、１７６のより開いた位置への調整に影響を与え、それによってより多くの酸素含有ガスＯを少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳへ提供し、その酸化レベルを上昇させる。逆に、亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値が所定の亜硫酸塩濃度よりも小さい場合、コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は電子信号を生成し、弁７６、１７６のより閉じた位置への調整に影響を与え、それによってより少ない酸素含有ガスＯを少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳへ提供し、その酸化レベルを低下させる。所定の亜硫酸塩濃度が亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値と同等である限り、コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は電子信号を生成しない。したがって、電子信号がないと弁７６、１７６は調整されず、それにより、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳへの酸素含有ガスＯの流れが一定に維持され、その現在の酸化レベルが継続する。説明したように、開示されたＷＦＧＤシステム１０、１１０およびその使用方法は、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の１つ以上の亜硫酸塩の酸化レベルを正確に制御できる。
【００２６】
同様に、図１〜３に示されるＷＦＧＤシステム１０、１１０の動作中、ＷＦＧＤシステム１０、１１０のコントローラ４６、１４６は、弁４８、１４８の開位置から閉位置へ、またはそれらの間の位置の調整に影響を与えて、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または排気口３５、１３５を介してタンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給を制御することによって、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値を制御することができる。上述のように、所定の亜硫酸塩濃度Ｓ１は、例えばインターフェース６４、１６４を介して、コントローラ４６、１４６に受け入れられる。亜硫酸塩センサ６６、１６６は、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の亜硫酸塩濃度Ｓ１を測定して、亜硫酸塩濃度測定値を取得する。コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は、弁４８、１４８の調整に影響を与える電子信号を生成し、それにより、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給速度および／または供給比率を調整する。アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの供給速度および／または供給比率におけるこの調整は、タンク３２、１３２中の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１の亜硫酸塩濃度測定値で得られた亜硫酸塩センサ６６、１６６に少なくとも部分的に基づいている。例えば、亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値が所定の亜硫酸塩濃度よりも大きい場合、コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は電子信号を生成し、弁４８、１４８のアルカリ性スラリーＡＳの供給に関してより閉じた位置への調整、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの供給、またはその両方に影響を与えることにより、より少ないアルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳを第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４に供給し、これにより亜硫酸塩濃度Ｓ１が減少する。逆に、亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値が所定の亜硫酸塩濃度よりも小さい場合、コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は電子信号を生成し、弁４８、１４８のアルカリ性スラリーＡＳの供給に関してより開いた位置への調整、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの供給、またはその両方に影響を与えることにより、より多くのアルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳを第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４に供給し、これにより亜硫酸塩濃度Ｓ１が上昇する。所定の亜硫酸塩濃度Ｓ１が亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値と同等である限り、コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は電子信号を生成しない。したがって、電子信号がないと、弁４８、１４８は調整されず、それにより、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給速度および／または供給比率が維持され、それにより亜硫酸塩濃度Ｓ１は一定である。説明したように、開示された亜硫酸塩制御システム７８、１７８を備えたＷＦＧＤシステム１０、１１０およびその使用方法は、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１を正確に制御できる。
【００２７】
同様に、図１〜３に示されるＷＦＧＤシステム１０、１１０の動作中、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給は、コントローラ４６、１４６によって電子的に影響を受ける流量弁２３、１２３の調整に依存する。したがって、コントローラ４６、１４６は、弁２３、１２３の調整に影響を与えることにより、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値を制御することができる。開位置から閉位置、またはその間の位置への弁２３、１２３の調整に影響を与えるＷＦＧＤシステム１０、１１０のコントローラ４６、１４６は、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給を制御する。上述のように、所定の亜硫酸塩濃度Ｓ１は、例えばインターフェース６４、１６４を介して、コントローラ４６、１４６に受け入れられる。亜硫酸塩センサ６６、１６６は、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の亜硫酸塩濃度Ｓ１を測定して、亜硫酸塩濃度測定値を取得する。コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は、弁２３、１２３の調整に影響を与える電子信号を生成し、それにより、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給を調整する。弁２３、１２３は、各第１の噴霧レベル構成２２、１２２および第２の噴霧レベル構成２４、１２４の独立した動作を可能にする。アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの供給におけるコントローラ４６、１４６の調整は、タンク３２、１３２中の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１の亜硫酸塩濃度測定値で得られた亜硫酸塩センサ６６、１６６に少なくとも部分的に基づいている。例えば、亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値が所定の亜硫酸塩濃度よりも大きい場合、コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は電子信号を生成し、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給に関して弁２３、１２３をより閉じた位置に調整する。アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの供給に関して弁２３、１２３をより閉じた位置に調整すると、第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給が減少し、および／または第１の噴霧レベル構成２２、１２２または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給がなくなり、それによりタンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１が低下する。逆に、亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値が所定の亜硫酸塩濃度よりも小さい場合、コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は電子信号を生成し、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給に関して弁２３、１２３をより開いた位置に調整する。アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの供給に関して弁２３、１２３をより開いた位置に調整すると、第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給が増加し、および／または第１の噴霧レベル構成２２、１２２または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給が始まり、それによりタンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１が上昇する。所定の亜硫酸塩濃度Ｓ１が亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値と同等である限り、コントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８は電子信号を生成しない。したがって、電子信号がないと、弁２３、１２３は調整されず、それにより、アルカリ性スラリーＡＳおよび／または少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの第１の噴霧レベル構成２２、１２２および／または第２の噴霧レベル構成２４、１２４への供給が維持され、それにより亜硫酸塩濃度Ｓ１が一定に維持される。説明したように、開示された亜硫酸塩制御システム７８、１７８を備えたＷＦＧＤシステム１０、１１０およびその使用方法は、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１を正確に制御できる。
【００２８】
本開示によれば、タンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの所定の酸化は、その中に含まれる亜硫酸塩の１００％未満である。予期せぬことに、研究により、亜硫酸塩の強制酸化または完全酸化による硝酸塩および亜硝酸塩の総量と比較して、反応済みスラリー亜硫酸塩制御による硝酸塩および亜硝酸塩の総量が５０％以上減少し、反応済みスラリー中の亜硫酸塩濃度が約５ｐｐｍから約８０ｐｐｍ、または約２０ｐｐｍから約４０ｐｐｍと比較的低く維持されたことがわかった。例えば、ヒ素、鉄、バリウム、カドミウム、ニッケルなど、反応済みスラリーに存在する他の種は、完全酸化と比較して亜硫酸塩制御で大幅な変化を示さなかったため、このような結果は予想外であった。さらに、マンガンおよびコバルトは、完全な酸化と比較して、亜硫酸塩の制御により大幅な増加を示した。したがって、上記で開示された予想外の研究結果に基づくと、主題のＷＦＧＤシステム１０、１１０は、湿式煙道ガス脱硫パージ流、すなわち少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の硝酸塩および亜硝酸塩を低減するように動作可能な亜硫酸塩制御システム７８、１７８を含む。少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中である程度の亜硫酸塩を維持することは、政府の亜硝酸塩および硝酸塩排出規制を順守するために、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の硝酸塩と亜硝酸塩のレベルを制御する上で有益である。したがって、ＷＦＧＤシステム１０、１１０では、亜硫酸塩制御システム７８、１７８によって少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１が約５ｐｐｍから約８０ｐｐｍ、または約２０ｐｐｍから約４０ｐｐｍに制御され、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの総硝酸塩および亜硝酸塩が約５０％減少し得る。少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の硝酸塩および亜硝酸塩を約５０％低減することにより、ダクト８０Ａ、１８０Ａを介してタンク３２、１３２に流体接続された廃水処理システム（ＷＷＴＳ）８０、１８０の容量を低減することができ、それにより、亜硝酸塩／硝酸塩のレベル規制順守を達成しながらこれに関連する資本コストが削減される。さらに、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の硝酸塩および亜硝酸塩の総量を低減することにより、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の硝酸塩および亜硝酸塩を低減するために使用される高価な生物学的処理ステップまたはその他のステップが削減または排除され、それにより、亜硝酸塩／硝酸塩のレベル規制を順守しながらこれに関連する運用コストが削減される。
【００２９】
一部の実施形態では、マグネシウムなどのカチオンＣを流体接続カチオン供給部８２、１８２およびカチオン供給ダクト８２Ａ／１８２Ａを介して加えることにより、タンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１を上昇させることが可能である。典型的には、カチオンＣは、亜硫酸塩の代わりにカチオンＣと共に蓄積する塩化物などの、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の不活性アニオンを超える量で添加される。少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳにアンモニア、ナトリウムまたはマグネシウムのカチオンＣを加えることにより、石灰石の結合を引き起こすことなく、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ内の亜硫酸塩濃度Ｓ１を高めることができる。
【００３０】
本開示はさらに、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の亜硝酸塩および硝酸塩のレベルを低減するために亜硫酸塩の酸化を制御する方法に関する。この方法は、タンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳを受け入れるステップを含み、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、１つ以上の亜硫酸塩を含む。酸素含有ガスＯは、タンク３２、１３２に収集された少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳに供給される。次に、タンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１は、亜硫酸塩濃度測定値を取得するためにセンサ６６、１６６によって測定される。一部の実施形態では、このステップは、亜硫酸塩分析器７０、１７０を使用して実行される。他の実施形態では、このステップは、仮想分析器７０Ａ、１７０Ａを使用して実行される。次に、タンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳへの酸素含有ガスＯの供給は、亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値に少なくとも一部基づいて調整される。
【００３１】
要約すると、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の亜硝酸塩および硝酸塩の総量を低減するために亜硫酸塩の酸化を制御するための亜硫酸塩制御システム７８、１７８を備えた主題のＷＦＧＤシステム１０、１１０は、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳを受け入れるための吸気口５６、１５６と酸素含有ガスＯを受け入れるための吸気口５８、１５８とを有するタンク３２、１３２を含み、酸素含有ガスＯを受け入れるための吸気口５８、１５８は、タンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの少なくとも一部を介してタンク３２、１３２内に受け入れられた酸素含有ガスＯの少なくとも一部を分散させるように作動可能であり、そしてシステムは、タンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１を測定して亜硫酸塩濃度測定値を取得するように動作可能なセンサ６６、１６６、コントローラ４６、１４６、亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値に少なくとも一部基づいて、タンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳへの酸素含有ガスＯの流量を調整して少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳに含まれる１つ以上の亜硫酸塩の酸化を１００％未満のレベルに抑えて、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ内の亜硝酸塩および硝酸塩のレベルを効果的に低減するための電子信号を生成するためにコントローラ４６、１４６上で実行されるソフトウェア６８、１６８を含む。少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳへの酸素含有ガスＯの流量の調整に影響を与える電子信号は、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの所定の亜硫酸塩濃度に少なくとも部分的に基づいている。タンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、煙道ガスＦＧの湿式煙道ガス脱硫のために動作可能な、主題のＷＦＧＤシステム１０、１１０の噴霧タワー１２、１１２で生成される。主題のＷＦＧＤシステム１０、１１０のセンサ６６、１６６は、亜硫酸塩分析器７０、１７０を備えてもよい。主題のＷＦＧＤシステム１０、１１０のセンサ６６、１６６は、仮想分析器７０Ａ、１７０Ａを備えてもよい。主題のＷＦＧＤシステム１１０のタンク１３２は、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳが生成される噴霧タワー１１２構造１５２とは別個の構造１５２Ａに配置される。あるいは、タンク３２は、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳが生成される噴霧タワー１２の構造と共通の構造５２に配置される。
【００３２】
要約すると、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の亜硝酸塩および硝酸塩の総量を低減するために１つ以上の亜硫酸塩の酸化を制御する主題の方法は、１つ以上の亜硫酸塩を含む少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳをタンク３２、１３２に受け入れるステップ、酸素含有ガスＯをある流量でタンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳに供給するステップ、タンク３２、１３２内の少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硫酸塩濃度Ｓ１を測定して亜硫酸塩濃度測定値を取得するステップ、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳに含まれる１つ以上の亜硫酸塩の酸化を１００％未満に調整して、少なくとも部分的に反応済みスラリー中の亜硝酸塩および硝酸塩の総量を効果的に低減するために、亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値に少なくとも一部基づいて、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳへの酸素含有ガスＯの流量を調整するステップを含む。さらにこの方法によれば、酸素含有ガスＯの流量の調整は、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの所定の亜硫酸塩濃度に少なくとも一部基づいている。この方法によれば、亜硫酸塩濃度Ｓ１を測定するために、亜硫酸塩分析器７０、１７０または仮想分析器７０Ａ、１７０Ａを使用してもよい。また、この方法によれば、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳへの酸素含有ガスＯの流量を調整すると、酸化率が１００％未満になり、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳの亜硝酸塩および硝酸塩のレベルを約５０％以上低減するのに有効である。少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳは、約５ｐｐｍから約８０ｐｐｍ、または約２０ｐｐｍから約４０ｐｐｍの１つ以上の亜硫酸塩を含む。主題の方法は、亜硫酸塩濃度Ｓ１／亜硫酸塩濃度測定値に少なくとも一部基づいてアルカリ性スラリーＡＳ供給を調整して、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳに含まれる１つ以上の亜硫酸塩の酸化を１００％未満に調整し、少なくとも部分的に反応済みスラリーＲＳ中の亜硝酸塩および硝酸塩の総量を効果的に低減するステップをさらに含むことができる。
【００３３】
本開示を、その特定の実施形態を参照して説明してきたが、本開示の真の範囲内で、他の変形および修正を施し得ることに留意されたい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ＷＦＧＤシステム
１２  噴霧タワー
１４  内部タワー空洞
１６  煙道ガス吸気口
１８  燃焼ユニット
１８Ａ  ダクト
２０  化石燃料供給部
２０Ａ  ダクト
２２  第１の噴霧レベル構成
２３  流量弁
２４  第２の噴霧レベル構成
２６  ノズル
２８  噴霧
３０  噴霧
３２  タンク
３４  ベース
３５  排気口
３６  導管
３８  試薬供給部
３８Ａ  ダクト
４０  水供給部
４０Ａ  ダクト
４２  スラリー供給部
４２Ａ  ダクト
４４  ポンプ
４６  コントローラ
４８  弁
５０  排気口
５２  単一の構造、共通の構造
５６  吸気口
５８  ガス吸気口
６０  ガス供給部
６０Ａ  ダクト
６２  攪拌機
６４  インターフェース
６６  亜硫酸塩センサ
６８  ソフトウェア
７０  亜硫酸塩分析器
７０Ａ  仮想亜硫酸塩分析器
７６  弁
７８  亜硫酸塩制御システム
８０Ａ  ダクト
８２  流体接続カチオン供給部
１１０  ＷＦＧＤシステム
１１２  噴霧タワー
１１４  内部タワー空洞
１１６  煙道ガス吸気口
１１８  燃焼ユニット
１１８Ａ  ダクト
１２０  化石燃料供給部
１２０Ａ  ダクト
１２２  第１の噴霧レベル構成
１２３  流量弁
１２４  第２の噴霧レベル構成
１２６  ノズル
１２８  噴霧
１３０  噴霧
１３２  タンク
１３４  ベース
１３５  排気口
１３６  導管
１３８  試薬供給部
１３８Ａ  ダクト
１４０  水供給部
１４０Ａ  ダクト
１４２  スラリー供給部
１４２Ａ  ダクト
１４４  ポンプ
１４６  コントローラ
１４８  弁
１５０  排気口
１５２  別個の構造
１５２Ａ  別個の構造
１５４  導管
１５６  吸気口
１５８  ガス吸気口
１６０  ガス供給部
１６０Ａ  ダクト
１６２  攪拌機
１６４  インターフェース
１６６  亜硫酸塩センサ
１６８  ソフトウェア
１７０  亜硫酸塩分析器
１７０Ａ  仮想亜硫酸塩分析器
１７２  第１の導管
１７３  ポンプ
１７４  第２の導管
１７６  弁
１７８  亜硫酸塩制御システム
１８０Ａ  ダクト
１８２  流体接続カチオン供給部
【図１】
2020508855.tif 000003
【図２】
2020508855.tif 000004
【図３】
2020508855.tif 000005
【国際調査報告】
2020508855.tif 000006
2020508855.tif 000007