(57)【要約】  本開示は、１つ又は複数の成分を有する煙道ガスを処理する方法を提供する。この方法は、溶液を磁界及び電界の両方に通して活性化溶液を生成する段階を含む。この方法はまた、煙道ガスの１つ又は複数の成分が活性化溶液によって少なくとも部分的に吸収されて残留溶液を形成するように、煙道ガスを活性化溶液と接触させる段階を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数の成分を有する煙道ガスを処理する方法であって、
溶液を磁界及び電界の両方に通して活性化溶液を生成する段階と、
前記活性化溶液を前記煙道ガスと接触させて、前記煙道ガスの１つ又は複数の成分が前記活性化溶液によって少なくとも部分的に吸収されて残留溶液を生成する段階と、
を含む、１つ又は複数の成分を有する煙道ガスを処理する方法。
【請求項２】
前記磁界が、０．０００２μＴから１０Ｔの間の磁束密度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電界が、第１のアンテナ又は双極子で生成される振動正弦波、及び、第２のアンテナ又は双極子で生成される振動正弦波の形態であり、前記正弦波が、前記第２のアンテナ又は双極子で生成された正弦波と位相が１８０度ずれている前記第１のアンテナ又は双極子で生成される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記磁界が、前記第１のアンテナ又は双極子と前記第２のアンテナ又は双極子との間に存在する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記振動電界の周波数が、０．３Ｈｚから２０００ｋＴＨｚの範囲である、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記活性化溶液を前記煙道ガスと接触させる段階が、前記活性化溶液を蒸気及び／又はミストとして前記煙道ガスに注入する段階を含む、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記残留溶液を収集する段階をさらに含む、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも部分的に吸収された１つ又は複数の成分を前記残留溶液から抽出する段階をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記方法が連続的に操作される、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶液が水である、請求項１から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
煙道ガスに溶液を送るように構成された導管と、
前記煙道ガスに送られる溶液に関連する電界発生器であって、電界を発生するように構成される電界発生器と、
前記煙道ガスに送られる溶液に関連する磁界と、
を含む、１つ又は複数の成分を含む煙道ガスを処理するためのシステムであって、
前記システムが、前記煙道ガスに送られる溶液が前記電界及び磁界によって活性化されて活性化溶液を生成するように構成され、前記活性化溶液が、前記開口部を通過して前記煙道ガスと接触し、前記煙道ガスの１つ又は複数の成分を少なくとも部分的に吸収して残留溶液を生成する、１つ又は複数の成分を含む煙道ガスを処理するためのシステム。
【請求項１２】
前記磁界が、磁界を生成するように構成された磁界発生器によって提供される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記磁界発生器が、０．０００２μＴから１０Ｔの間の磁束密度を生成するように構成された磁気コイルである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記電界発生器が、第１のアンテナ又は双極子と、その間に振動正弦波を生成するための第２のアンテナ又は双極子とを有する、請求項１１から１３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記磁界発生器が、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナ又は双極子との間に配置される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記振動電界の周波数が、０．３Ｈｚから２０００ｋＴＨｚの範囲である、請求項１４又は１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記開口部が、前記煙道ガスに活性化溶液のミストを生成するための装置である、請求項１１から１６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記システムが、前記残留溶液を収集するための収集ポートをさらに備える、請求項１１から１７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
煙道ガスを連続的に処理するように構成されている、請求項１１から１８の何れか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記電界発生器及び前記磁界発生器が、前記導管の外側に配置され、前記溶液が、前記導管の内側を通過するように構成される、請求項１１から１９の何れか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記導管を通して前記活性化溶液を圧送するためのポンプをさらに備える、請求項１１から２０の何れか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記電界発生器及び磁界発生器が、ボイラーの上流側に配置され、前記開口部を有する導管が、ボイラーの下流側に配置される、請求項２０又は２１に記載のシステム。
【請求項２３】
請求項１から１０の何れか一項に記載の方法を実行するために使用される、請求項１１から２２の何れか一項に記載のシステム。
【請求項２４】
請求項１１から２２の何れか一項に記載のシステムが取り付けられた煙道。
【請求項２５】
前記煙道が、発電所の一部を形成する、請求項２４に記載の煙道。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、煙道ガスからの、ＣＯ２、ＣＯ、ＮＯ、ＮＯｘ及びＳＯｘなどであるが、これらに限定されない温室効果ガスを削減する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
温室効果ガス排出の問題は、ますます増大する問題になりつつある。この問題の主な原因は、発電所、製油所、産業用発電及び発熱システム、海運、セメント工場及びキルン、廃棄物焼却炉、並びに、温室効果ガスが排出されるその他の産業システム又はプロセス（煙道ガス排出システム又はプロセスと総称される）からの温室効果ガスの確認されていない排出である。どこでも電力に対する需要が高まっており、世界の電力の６０％以上は、化石燃料（石炭など）火力発電所などの火力発電所によって生成されている。化石燃料は安価で豊富であり、それから電力を引き出す技術が十分に確立されているため、この数値は、今後２０年間で大幅に変わることは殆どありそうにない。
【０００３】
温室効果ガスの排出、特にＣＯ２排出を削減する方法には、原子力の使用が含まれる。原子力はＣＯ２を生成しないが、依然として核廃棄物の貯蔵に関連する多くの問題があり、それが広く使用されることを妨げている。炭素隔離は、化石燃料を燃料とする発電所から排出されるＣＯ２を大気中に排出することを削減又は捕捉する方法として調査されている別の手法である。
【０００４】
しかしながら、炭素隔離は、非常に高価で容量が有限である。常にスケーラブルであるとは限らず、一般的に中規模から大規模のＣＯ２生産者、例えば２５０００トン以上のＣＯ２を排出する発電所のみを対象とすることができる。これにより、多数の小規模ＣＯ２生産者が手付かず及び／又は規制されないままになる。
【０００５】
さらに、煙道ガスからＳＯ２又はＨＣｌを除去するための石灰又は石灰石ベースの試薬での煙道ガスの「スクラビング」は、既によく知られているが、主要な地球温暖化の原因と見なされるＮＯｘガス又はＣＯ２にほとんど影響を与えない。
【０００６】
世界のエネルギー消費量が増加していることを考えると、ＣＯ２排出量の削減に役立つ代替手段が必要になる。
【０００７】
本明細書で先行技術を参照する場合、そのような参照は、オーストラリア又はその他の国における当技術分野の一般的な一般知識の一部を形成するという承認を構成しないことを理解されたい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、溶液を磁界及び電界の両方に通して活性化溶液を生成する段階と、活性化溶液を煙道ガスと接触させて、煙道ガスの１つ又は複数の成分が活性化溶液によって少なくとも部分的に吸収されて残留溶液を生成する段階と、を含む、１つ又は複数の成分を有する煙道ガスを処理する方法である。
【０００９】
理論に縛られることなく、水などの溶液を活性化すると、溶液中のイオンなどの溶質の溶解度が向上すると考えられる。例えば、方解石などの難溶性鉱物の場合、磁界と電界の存在が水和したＣａＣＯ３凝集体を乱し、液体エマルジョンを生成して、それらを種々の前核形成クラスター、従って種々の結晶化構造に変換すると考えられている。これは、結晶の端と角の数を増やすのに役立ち（つまり、凝集体の表面積が増加する）、解離と溶解度を増加させるのに役立つ。これは、溶液中に存在するイオンの数が増加する可能性があることを意味し、活性化溶液と煙道ガスの反応性の増加につながる可能性がある。溶質がイオンの場合、活性化は、各イオンの水和半径を増加させ、各イオンを溶液中により長く保持するのに役立つ。これは、ＣＯ２などの煙道ガスの成分が活性化溶液によって変換又は吸収される能力を高めるのに役立ち、例えば可溶化してＣＯ３２−を生成する。別の言い方をすれば、気相と水相との間に煙道ガスを含む成分の分配係数は、水相に向かってシフトする。煙道ガス中に炭素微粒子が存在する場合、それらは、残留溶液中で凝集する可能性がある。凝集体が１００ｎｍよりも大きい場合、それらは、光を屈折し始め、水の色が変え始めることがある。活性化溶液は、煙道ガスの１つ又は複数の成分と反応し得る。例えば、活性化溶液は、ＣＯ２を炭素と酸素に還元し、及び／又はＣＯ２をＣＯ３２−に変換するのに役立ち、それは、さらにイオンと反応して不溶性ミネラルを生成し得る。
【００１０】
「吸収」という用語は、活性化溶液と煙道ガス成分との相互作用を含むと広く解釈されるべきであり、例えば、煙道ガス成分の吸収に加えて、煙道ガス成分の他の形態への変換、例えば、ＣＯ２からＣＯ３２−への変換を含む。変換が行われるためには、一般に、変換が行われ得る前に煙道ガス成分を吸収する必要がある。
【００１１】
一実施形態では、磁界は、磁気コイルから提供されてもよい。コイルは、０．０００２ｎＴから１０Ｔまでの磁束密度、及びその間の１つおきのサブ範囲の磁束密度を生成する。例えば、コイルは、約１ｍＴ〜１Ｔ、約０．０１μＴ〜１Ｔ、約０．０１μＴ〜１ｍＴ、約１μＴ〜２００μＴ、及び、約０．０１μＴ〜２００μＴの磁束密度を生成してもよい。ある実施形態では、１０Ｔを超える磁束密度が使用され得る。ある実施形態では、磁界は、地球の磁場によって提供されてもよい。当業者は、磁束密度が、ウェバー（Ｗｂ）／ｍ２及びガウス（Ｇ）などの他の単位で表現できることを理解するだろう。
【００１２】
一実施形態では、電解は、第１のアンテナ又は双極子で生成された振動正弦波と、第２のアンテナ又は双極子で生成された振動正弦波の形態である。第１のアンテナ又は双極子で生成された正弦波は、第２のアンテナ又は双極子で生成された正弦波と位相が１８０°ずれていてもよい。ある実施形態では、正弦波は、方形波として提供されてもよい。第１及び第２のアンテナ又は双極子は、電界発生器に関連付けられてもよい。磁界は、第１のアンテナ又は双極子と第２のアンテナ又は双極子との間に存在する場合がある。振動電界の周波数は、０．３Ｈｚから２０００ＴＨｚの範囲であり、例えば０．３Ｈｚから１００ＭＨｚ、０．３Ｈｚから１ＭＨｚ、０．３Ｈｚから５００ｋＨｚ、０．３Ｈｚから３００ｋＨｚ、及び、０．３Ｈｚから１００ｋＨｚの間のその他すべてのサブ範囲であり得る。
【００１３】
一実施形態では、活性化溶液を煙道ガスと接触させる段階は、活性化溶液を蒸気及び／又はミストとして煙道ガスに注入する段階を含むことができる。蒸気は、ミストを含んでもよい。活性化溶液は、エアロゾル発生器を使用して煙道ガスに注入されてもよい。溶液は、水性ベースであってもよい。溶液は、水であってもよい。水は、煙道ガス成分の吸着及び／又は変換を助ける添加剤を含んでもよい。添加物は、塩又は他の溶質を含んでもよい。水は、海水であってもよい。ある実施形態では、溶液は、蒸気の形態であり、蒸気は、煙道ガスと接触する前に活性化される。別の言い方をすれば、溶液は、活性化される前に蒸気に変換される。他の実施形態では、溶液は、最初に活性化され、次に蒸気に変換され、そこで、活性化された蒸気は、煙道ガスと接触する。
【００１４】
一実施形態では、この方法は、残留溶液を収集する段階を含むことができる。少なくとも部分的に吸収された煙道ガスの１つ又は複数の成分は、残留溶液から抽出され得る。例えば、カーボン微粒子を収集し、カーボンナノチューブなどのカーボンベースの材料の製造におけるさらなる処理のために送ることができる。微粒子が活性化溶液に吸収されると、それらは、吸収されるのではなく懸濁され、他の形態に変換される。あるいは、回収された炭素微粒子を火力発電所の原料として使用してもよい。
【００１５】
一実施形態では、この方法は、連続的に操作されてもよい。しかしながら、ある実施形態では、この方法は、オンオフ方式などの周期的な方式で動作することができる。この方法は、活性化溶液が煙道ガスと接触する速度を増加させることにより、煙道ガス放出の増加に対応し得る。
【００１６】
また、本開示は、煙道ガスに溶液を送るように構成された導管、煙道ガスに送られる溶液に関連する電界発生器であって、電界を発生するように構成される電界発生器、煙道ガスに送られる溶液に関連する磁界、を含む、１つ又は複数の成分を含む煙道ガスを処理するためのシステムであって、このシステムが、煙道ガスに送られる溶液が前記電界及び磁界によって活性化されて活性化溶液を生成するように構成され、活性化溶液が、開口部を通過して煙道ガスと接触し、煙道ガスの１つ又は複数の成分を少なくとも部分的に吸収して残留溶液を生成する、１つ又は複数の成分を含む煙道ガスを処理するためのシステムである。
【００１７】
この磁界は、磁界を生成するように構成された磁気生成器によって提供されてもよい。ある実施形態では、磁界は、地球の磁場によって提供される。一実施形態では、磁界発生器は、０．０００２μＴから１０Ｔの間、及び、その間の１つおきのサブ範囲の磁場を生成するように構成された磁気コイルであってもよい。例えば、コイルは、約１ｍＴから１Ｔ、約０．０１μＴから１Ｔ、約０．０１μＴから１ｍＴ、及び、約０．０１μＴから２００μＴの磁束密度を生成し得る。１０Ｔを超える磁束を使用できる。一実施形態では、磁界発生器は、その間に振動正弦波を生成するための第１のアンテナ又は双極子と第２のアンテナ又は双極子を有してもよい。一実施形態では、磁界発生器は、第１のアンテナ又は双極子と第２のアンテナ又は双極子との間に配置されてもよい。これは、この方法を活性化する効率の改善に役立つ場合がある。
【００１８】
一実施形態では、振動電界の周波数は、０．３Ｈｚから２０００ｋＴＨｚの範囲であり、例えば、０．３Ｈｚから１００ＭＨｚ、０．３Ｈｚから１ＭＨｚ、０．３Ｈｚから５００ｋＨｚ、０．３Ｈｚから３００ｋＨｚ、及び、０．３Ｈｚから１００ｋＨｚの間の他のあらゆるサブ範囲であり得る。一実施形態では、開口部は、煙道ガス中に活性化溶液の蒸気及び／又はミストを生成するための装置であってもよい。例えば、装置は、細かいミストを生成するノズルであってもよい。
【００１９】
電界発生器及び磁界発生器は、単一の装置に形成されてもよい。例えば、この装置は、米国特許出願公開第２０１４／０３７４２３６号明細書に記載されている装置であり得る。一実施形態では、この装置は、２つのアンテナ、溶媒及び溶質を含む液体を保持する筐体、２つのアンテナに動作可能に接続されて各アンテナに振動電圧を生成する発電機を備え、互いに位相がずれている各電圧は、振動電界を生成し、液体が２つのアンテナに接触することなく、筐体内の液体が磁界の存在下で電界に晒されて溶質の化学的及び／又は物理的特性を変化させる。溶液は、米国特許出願公開第２０１４／０３７４２３６号明細書に記載されているように、電解と磁界を使用して活性化されてもよい。
【００２０】
一実施形態では、システムは、残留溶液を収集するための収集ポートをさらに備えてもよい。収集ポートは、少なくとも部分的に吸収された煙道ガスの１つ又は複数の成分を収集し、さらに精製することを可能にし得る。一実施形態では、システムは、煙道ガスを連続的に処理するように構成され得る。
【００２１】
一実施形態では、電界発生器及び磁界発生器は、導管の外側に配置されてもよく、溶液は、導管の内側を通過するように構成されてもよい。ある火力発電所にはすでに導管があり、例えば、スクラバーシステムの場合、電界発生器及び磁界発生器は、既存の火力発電所に簡単に設置できる。
【００２２】
一実施形態では、システムは、導管を通して活性化溶液を圧送するためのポンプをさらに備えてもよい。
【００２３】
この方法及びシステムは、石炭等の化石燃料火力発電所などで使用されてもよい。これらの実施形態では、溶液は、活性化蒸気を生成するボイラーに入る前に活性化され、その後、煙道ガスと接触することができる。あるいは、システムを１つ又は複数の煙突に直接取り付けることもできる。このようにして、本開示は、上記のシステムに適合した煙道も提供する。煙道には複数のシステムを取り付けることができる。
【００２４】
また、上記の方法を実行するために使用される上記のシステムも開示されている。
【００２５】
電界発生器及び磁界発生器は、ほとんどの場合、化石燃料火力発電所を停止する必要なく、比較的低技術の設置業者によって設置することができる。設置は、水網システムの設置に類似している場合がある。上記のシステム及び方法を動作させるための電力要件は、任意の動作について計算でき、指定されたタスクに必要なポンプと網状構造の組み合わせのサイズに基づいてもよい。
【００２６】
上記のシステム及び方法を操作するために必要な電力は、最小限であり、必要に応じて低電圧で適切なソーラーパネル／風力発電機とバッテリーとの組合せから供給される。標準的なグリッド又は発電機の電力を使用して、水の網状構造に電力を供給することができ、ユニットのサイズ、スタックの寸法、体積や温度等を含むガス組成など、プラント及び排出物の技術的な詳細が判明したら、電力の計算が可能になる。
【００２７】
上述のシステム及び方法は、煙道及び煙道ガスの量が多いほど、必要とされる活性水の量が多くなる拡張可能性であり得る。
【００２８】
煙道ガスという用語は一般に、可燃性燃料の燃焼から生成されるＣＯ、ＣＯ２、ＳＯ２、ＮＯ及びＮＯｘを含むが、これらに限定されないガス排出物を含むものとして使用される。例えば、この方法又はシステムを使用して、発電所、精製所、産業用電力及び発熱システム、出荷及び廃棄物焼却炉、セメント工場、石灰工場、キルン、商業用及びレジャー用船などの発生源からの温室効果ガスの排出を処理できる。従って、上記の方法及びシステムを使用して、様々な用途で煙道ガスを処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】煙道ガスを処理するシステムの実施形態を示す。
【図２】煙道ガスを処理するためのシステムの別の実施形態を示す。
【図３】煙道ガスの処理に使用される装置の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
煙道ガスを処理するシステム１０の実施形態が図１に示されている。水１１の形態の溶液は、貯水槽１２に保持され、導管１４と流体連通している。ポンプ１６は、導管１４に接続されており、磁界発生器１８及び電界発生器２０を介して貯水槽１２から水を汲み上げる。磁界発生器１８及び電界発生器２０は、導管１４と同軸に配置されるように導管１４の外面の周りに配置される。導管１４は最初に磁界発生器１８を通過し、次に電界発生器２０を通過するが、他の実施形態ではこの順序は逆であるか、あるいは、磁界発生器１８及び電界発生器２０が同じ装置に設けられる。一実施形態では、磁界発生器１８は、電界発生器２０の第１及び第２のアンテナの間に配置される。ある実施形態では、３つ以上のアンテナが使用される。あるいは、ある実施形態は、１つ又は複数のアンテナを使用する。磁界発生器２０は、０．０００２μＴから１０Ｔの間の磁束密度を発生するように構成された磁気コイルである。電界発生器は、約０．３Ｈｚ〜２０００ｋＴＨｚの発振周波数を生成するように構成される。さらに、図１の実施形態では、電界発生器は、第１のアンテナ又は双極子、及び、第２のアンテナ又は双極子で生成される振動正弦波を生成するように構成され、第１のアンテナで生成された正弦波は、第２のアンテナで生成された正弦波と位相が１８０度ずれている。
【００３１】
ある実施形態では、システム１０が地球の磁場などの背景磁界に依存することができるため、磁界発生器１８は不要である。水は、塩水であり得、又は少なくとも飲料水よりも塩分が多いものであり得る。ある実施形態では、飲用可能な水、例えば、水道水は、システム１０で使用される。
【００３２】
導管１４は、電界発生器２０から二次導管２２内に延びている。ミストノズル２６の形態の複数の開口部は、二次導管２２と流体連通している。ミストノズル２６は、煙道２４の内部容積２５と接触するように煙道２４の壁を通過する。システム１０の使用において、水は、ポンプ１６の作動、磁界発生器１８、及び、電界発生器２０を通過して水を活性化する。次に、この活性化された水は、内部空間を通過する矢印２８で表されるように煙道ガスと接触できるように、微細なミストとして内部空間２５に送られる。図１の煙道２４、ミストノズル２６、導管１４及び二次導管２２の特定の配置は、例示に過ぎず、他の多くの形態をとることができる。例えば、ある実施形態では、ミストノズル２６は、導管１４に取り付けられ、二次導管２２は、使用されない。他の実施形態では、４つより多い又は少ないミストノズルがある。他の実施形態において、ミストノズルは、煙道２４の別個のセクションを処理する別個のグループとして提供される。他の実施形態では、煙道ガス２８を処理するために、２つ以上のシステム１０が煙道２４に取り付けられている。煙道ガス２８は、煙道を通してそれを駆動するために圧力下にあることができ、又は、煙道ガス２８の流れを駆動するためにファン又はポンプを使用することができる。
【００３３】
活性化された水の微細ミストが煙道ガス２８に接触すると、粒子状炭素、ＣＯ２、ＣＯ、ＮＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘなどの煙道ガスの成分が活性化されたミストに吸収されて残留ミストが形成され、それが凝集して残留水になる。システム１０の使用において、活性化されたミストの容積が内部容積２５に送られ、総容積は、活性化された水の線量率及び処理される煙道ガスの種類（例えば、活性化されたミストによって処理される汚染物質の予想される量）に依存する。煙道２４のフラッディングを防止するために、残留水を排出するためのタップ３０が設けられている。ある実施形態におけるタップ３０は、残留水を集めることができるが、煙道ガス２８が煙道２４から逃げるのを防ぐための汚水槽として提供される。図１には示されていないが、残留水は除去され、粒子状炭素などの残留溶液の成分を抽出及び処理、及び／又は、再利用できる。
【００３４】
ある実施形態では、水１１は、重力で送られ、これは、ポンプ１６の必要性を排除し得る。代わりに、同様のバルブを使用して、導管１４を通る水の流量を制御することができる。水１１は、煙道ガス２８を処理するために磁界発生器１８及び電界発生器２０を介して連続的に圧送することができ、又は、パルスポンピング方法を使用することができる。
【００３５】
一実施形態（図示せず）では、磁界発生器１８（提供される場合）及び電界発生器２０の後に、発電所に関連するボイラーに活性化された水を通過させることができる。二次導管２２又は同様のものは、ボイラーの下流に配置され、煙道２４は、ボイラーに関連付けられている。
【００３６】
一実施形態では、図３に示すように、装置２００を使用して磁界及び電界を提供する。装置２００の磁界（ＥＭ）発生器２０６に供給される波形は、波形複製器及び位相発生器２０４によって生成され、それはまた、波形を電界発生器２０８に供給する（図３）。波形複製器及び位相発生器２０４への入力は、調整可能な周波数出力モジュール２０２を備えた波形発生器によって供給される。装置２００の配置は、磁気コイル波形の周波数がアンテナ波形の周波数と同じであることを保証するのに役立つ。この配置は、磁界コイルの位相がアンテナの１つの波形と同じであることを保証するのにも役立つ。図３の実施形態では、磁界発生器に関連付けられた磁気コイルは、電界発生器のアンテナ間に配置される。
【００３７】
図２は、煙道ガスを処理するためのシステム１００の別の実施形態を示す。システム１００では、煙道ガスは、煙道１１２を通って移動するように構成される。煙道１１２は、煙道１１２への煙道ガスの進入を可能にする煙入口１１４を有する。使用中、煙入口１１４は、燃焼チャンバーの排気出口に接続されるであろう。燃焼チャンバーは、可燃性燃料を燃焼させるために使用される。従って、燃焼チャンバーからの排気は、出口から煙入口１１４に漏出する。燃焼チャンバーという用語は、発電所、製油所、産業用電力及び熱発生システム、出荷及び廃棄物焼却炉、セメント工場、石灰工場、キルン、商業用及びレジャー用船の燃焼チャンバーを含むものとして広く使用される。
【００３８】
煙道１１２は、煙道１１２を通して煙道ガスを圧送するのを支援する抽出ファン１１６を有する。抽出ファン１１６は、煙道１１２を通して煙道ガスを圧送するために全ての実施形態で必要ではない。煙道１１２は、残留溶液を収集するための残留捕捉点として機能する汚水槽１１８の形態の収集ポートも有する。煙道１１２の一般的なＵ字形状は、煙道１１２を通る煙道ガスの流れを制限することなく、残留溶液が汚水槽１１８に溜まることを可能にする。
【００３９】
煙道１１２は、一次洗浄チャンバー１１２ａ及び二次洗浄チャンバー１１２ｂを有する。しかしながら、任意の数の洗浄チャンバーが存在する可能性があり、洗浄チャンバーの総数は、処理される煙道ガスの量と種類に依存する。
【００４０】
観察窓１２４は、処理された煙道ガスの視覚的検査を可能にし、活性化されたミストの存在下で煙道ガスの組成をセンサが監視できるようにファン１１６の上流に配置される。ある実施形態では、センサは、パイプ１２０を通して水を汲み上げるために使用されるポンプと連通している。例えば、煙道ガス後処理の成分のレベルが閾値を超えていることをセンサが検出した場合、プログラム可能なコンピューターロジック（ＰＬＣ）を介してポンプに指示して、煙道ガス成分の吸収速度を高めるための活性化された蒸気及び／又はミストの形成の速度を上げるために排気速度を上げることができる。
【００４１】
パイプ１２０の形態の導管は、煙道１１２の周りに配置される。パイプ１２０の一端は、水（図示せず）などの一定量の溶液を保持できる貯蔵器と連通している。パイプ１２０は、ミストノズル１２２の形態の開口部を有する。図２の実施形態では、システムは、煙道１１２の長さに沿って配置された４つのミストノズルを有するが、他の実施形態は、４つより多い又は少ないミストノズルを有する。ミストノズルの数は、煙道１１２のサイズと処理される煙道ガスの量に依存する。パイプ１２０を通過する水はミストノズルから出て煙道１１２に水のミストを生成し、そこで、水のミストは、煙道１１２を通過する煙道ガスと接触する。ある実施形態では、開口部は、ミストに加えて、又はミストの代わりに、蒸気を提供する形態である。
【００４２】
水の霧を生成する前に、水は、電界及び磁界を通過して、活性化された溶液（図示せず）を生成する。このように、活性化された水から生成されたミストは、活性化されたミストと見なすことができる。電界は電界発生器から発生し、磁界は磁界発生器（図示せず）から発生し、又は、ある実施形態では、地球の磁場として提供される。図２の実施形態では、溶液は、米国特許出願公開第２０１４／０３７４２３６号明細書に記載されているように、電解及び磁界を使用して活性化される。ある実施形態では、水は、ミストノズル１２２を出る前にパイプ１１２を通過するときに活性化される。これにより、必要に応じて水を継続的に活性化できる。しかしながら、ある実施形態では、水は、バルクで活性化され、貯水器に貯蔵され、その後、パイプ１２０を通してポンプで送られる。これらの実施形態では、例えばオフサイトで水を活性化し、貯水器に運ぶことができ、又は、貯水器で一度水を活性化することができる。
【００４３】
活性化されたミストは、使用中の煙道ガスと接触し、粒子状炭素、ＣＯ２、ＣＯ、ＮＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘなどの煙道ガスの成分が活性化されたミストに吸収され、残留ミストを生成する。その後、残留ミストの液滴は、汚水槽１１８に溜まり、残留溶液を生成することができる。次に、残留溶液を除去し、粒子状炭素などの残留溶液の成分を抽出して再利用できる。
【００４４】
（実施例）
（システム）
直径５２５ｃｍで高さ４６０ｃｍのステンレス製ドラムに、燃焼を助けるために火鉢と送風機が取り付けられた。燃焼からの煙道ガスを煙道に導くために、長さ１２５ｍｍの柔軟なアルミニウムダクトが使用された。
【００４５】
図２で説明したものと同様の煙道は、３つのミストスプレーが取り付けられた１つの１００ｍｍ×１０００ｍｍのチャンバーと、単一つのミストスプレーが取り付けられた１つの１００ｍｍ×８５０ｍｍの洗浄チャンバーで構成された。Ｕベンドの構成の残留捕獲ユニットは、各洗浄チャンバーの下に構成された。これには、大気から洗浄チャンバーを密閉し、使用済み流体のサンプルを分析のために引き出すことができるポイントを提供するという二重の目的があった。Ｕベンドの下流端は、必要に応じてさらなる分析のためにオーバーフロー残留流体を収集しながら、一定レベルで洗浄チャンバーへの密閉を保持するレベルで大気に通気された。この構成により、スプレーノズルから送られる液体の量に関係なく、洗浄チャンバーが自動的に満水になるのを防いだ。
【００４６】
サンプリングチャンバーは、透明な観察窓と第４のスプレーノズルから１１５０ｍｍのサンプリングポートを備えた１００ｍｍ×１３００ｍｍのチューブであった。Ｕｎｉｇａｓ３０００＋プローブの汚れを監視して回避するには、透明な窓が必要であり、サンプルポートの位置は、分析プローブが汚染される可能性を減らしながら、完全に混合されたサンプルの要件を満たすものであった。
【００４７】
１２ボルトの電気回路は、２００ｐｓｉのポンプ、１００ワットの送風機、及び、システムを通る確実な流れを確保するために装置の排気端に取り付けられたレオスタット制御抽出ファンに電力を供給するように設計された。
【００４８】
米国特許出願公開第２０１４／０３７４２３６号明細書に記載されているように、水道水を電界及び磁界で処理した。
【００４９】
ガス分析には、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ、ＳＯ２、ＮＯ、ＮＯｘを測定するように構成された新しい校正済みＵｎｉｇａｓ３０００＋煙道ガス分析装置が使用された。
【００５０】
（黒炭）
粉砕された黒炭１ｋｇがステンレス鋼バーナーで点火され、吹き込まれた空気源の助けを借りて３８５℃以上になり、その結果、煙の流出物が比較的きれいになった。この排出物は、煙道を通過し、活性化された水の噴霧を開始する直前に、Ｕｎｉｇａｓ３０００＋煙道ガス分析器を使用して分析された。この測定値には「Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｏａｌ  Ｓｍｏｋｅ」サンプルというラベルが付けられた。
【００５１】
次に、活性化された水を最初の洗浄チャンバーに圧送し、バーナーの出力（煙の流出物）を３つのミストノズルによって生成されるマイクロミストに晒した。使用済みの残留液は、さらに分析するために、最初の残留捕捉ユニットに集められた。洗浄された排煙は、第２の洗浄チャンバーに流入し、そこで、第４のスプレーノズルからのマイクロミストに晒された。さらなる分析のために、このチャンバーからの残留物を第２の残留物捕獲ユニットに収集した。
【００５２】
その後、排煙は、サンプリングチャンバーに入り、同じポートでＵｎｉｇａｓ３０００＋プローブを介して分析された。この測定値には「処理済み石炭煙」サンプルのラベルが付けられた。処理された排煙は、抽出ファンを介して最終的に大気中に放出された。
【００５３】
ガスのサンプリングと分析は、Ｕｎｉｇａｓ３０００＋  Ｆｌｕｅ  Ｇａｓ  Ａｎａｌｙｓｅｒを使用して実施した。求められたデータは、処理済みサンプルと未処理（対照）サンプルの比較であった。サンプルの排煙の特性が均一に保たれるようにするため、サンプルを採取する間の短い時間間隔が主要な要件であった。Ｕｎｉｇａｓ３０００＋の自己校正機能と継続的な分析機能により、サンプルを数分以内に取得できた。
【００５４】
その結果、これらの実験の対象となるガスの信頼できる結果を提供するのに十分なデータであることが証明された。
【００５５】
バーナーからの排煙の生産物が比較的明確に見えるが（Ｒｉｎｇｌｅｍａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  １から２）、第１の（３スプレー）洗浄チャンバーから採取した残留サンプルは、原水と比較して予想外に暗かった。これは、活性化された水が実際に排水から炭素（及び微粒子）を除去していることを示す。第２の洗浄チャンバーの温度が、第１のチャンバー内の排煙ガスよりもかなり低い（周囲に近づく）にもかかわらず、第２の洗浄チャンバーからの残留サンプルも暗かった。これは、スプレーが排煙を冷却するが、活性化処理の効果は温度に依存しないことを示している。
【００５６】
また、黒炭からの煙道ガスに対して活性化されていない水（つまり、通常の水道水）の使用の影響を特定するための実験も完了した。活性化されていない水は、活性化された水と同様に煙道ガスを冷却し、一部の微粒子も捕捉したが、排水中のガスの組成に大きな百分率変化はなかった。
【００５７】
これらの結果は、磁界及び電界の存在が、煙道ガスと反応する可能性のある凝集体、微粒子、鉱物、イオン物質を可溶化するのに役立つことを示している。例えば、方解石の溶解度が増加すると、溶液中のＣａ２＋及びＣＯ３２−の濃度が増加する。ＣＯ３２−の増加は、ｐＨが高く、Ｈ２ＣＯ３などの種を生成する能力が高いため、溶液中のＣＯ２の可溶化に役立ち、Ｈ２ＣＯ３は、解離して重炭酸塩を生成し、次いで、重炭酸カルシウムなどの沈殿物を生成し得る。これにより、気相と水相との間のＣＯ２の分配係数が水相に向かって効果的にシフトする。例としてカルシウムが使用されているが、他の多くの鉱物学的種、例えば水系配管の規模で見られるものは可溶化され得、ＣＯ２などの煙道ガスと反応する。
【００５８】
活性化された水は、上記と同様の理由で、ＮＯ、ＮＯｘ、ＳＯ２などの他のガスの分配係数を水相にシフトするのにも役立つ。
【００５９】
Ｏ２の百分率の増加は、活性化された水に溶解したＯ２のガス放出によって説明できる。さらに、煙道ガスからＣＯ２を除去して処理済み煙道ガスを生成すると、処理済み煙道ガスの組成が変化し、これにより、処理済み煙道ガスを構成する各ガスの分圧が変化し得る。酸素の分圧が増加した場合、これは、活性化された水に溶解したＯ２のガス放出を促進する。さらに、煙道内の活性化されたミスト及び／又は蒸気の大きな表面積は、活性化されたミスト及び／又は蒸気から脱ガスすることができる酸素の量を増加させるのに役立つ。しかしながら、ある実施形態では、観察されるＯ２の増加は、煙道ガスからＣＯ２及びＣＯなどのガスを除去した結果であり、同じ量のＯ２が結果として得られる処理された煙道ガスの大部分を占めることを意味する。
【００６０】
活性化された水で処理されたときにＣＯ２及びその他のガスが煙道ガスから除去される特定のメカニズムは、煙道ガスの特定の組成及び活性化された水に存在する溶質に応じて異なる場合があることを理解されたい。
【００６１】
【表１】
2020508871.tif 000003
【００６２】
（ディーゼル燃料）
Ｕｎｉｇａｓ３０００＋フィルターを急速に妨害するディーゼル煙の粒子含有量が高いため、制御煙データの取得にはかなりの困難が予想された。結局、フィルターは非常に汚れているが、完全に詰まらず、意味のある結果が得られた。
【００６３】
それにもかかわらず、これらの結果は、決定的なものとは見なされず、優れた測定機器で変化率（％）の改善が期待される。
【００６４】
【表２】
2020508871.tif 000004
【００６５】
（褐炭）
褐炭での実験は、黒炭と同じプロセスに従ったが、煙の生産物は、それほど透明ではなかった。これは、燃料のより高い水分含有量に関係している可能性があるため、知覚される煙の一部は、実際には蒸気であった可能性がある。
【００６６】
【表３】
2020508871.tif 000005
【００６７】
（バンカーオイル）
バンカーオイルは周囲温度では発火しないため、着火する前に従来のパラフィンファイヤーライターを使用して加熱する必要があった。これは、この燃料を可燃性にするためにこの燃料を１３０度以上に保つ必要がある出荷（これが主要な燃料源である）からの報告と一致している。
【００６８】
これが完了すると、非常によく燃えたが、非常に暗い（高すす／微粒子）の煙の生産物が出ていたため、意味のある測定値が得られた直後にＵｎｉｇａｓ３０００＋フィルターが汚れた。明らかな汚損のため、その後の測定値は疑わしいと見なした。
【００６９】
【表４】
2020508871.tif 000006
【００７０】
以下の特許請求の範囲及び前述の説明では、表現言語又は必要な含意により文脈が別途必要とする場合を除き、「含む」という語又は「含み」又は「含んでいる」などの変形が包括的な意味で使用され、すなわち、述べられた特徴の存在を指定するが、方法及びシステムの様々な実施形態におけるさらなる特徴の存在又は追加を排除しない。
【符号の説明】
【００７１】
１０  システム
１１  水
１２  貯水槽
１４  導管
１６  ポンプ
１８  磁界発生器
２０  電界発生器
２２  二次導管
２４  煙道
２５  内部容積
２６  ミストノズル
２８  煙道ガス
３０  タップ
１００  システム
１１２ａ  一次洗浄チャンバー
１１２ｂ  二次洗浄チャンバー
１１４  煙入口
１１６  抽出ファン
１１８  汚水槽
１２０  パイプ
１２２  ミストノズル
１２４  観察窓
２００  装置
２０２  周波数出力モジュール
２０４  位相発生器
２０６  磁界発生器
２０８  電界発生器
【図１】
2020508871.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月5日(2019.2.5)
【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】
１つ又は複数の成分を有する煙道ガスを処理する方法であって、
溶液を導管の内側に通す段階であって、前記導管が、その外部表面に関連して、
それらの間に電界を生成する、第１のアンテナ又は双極子及び第２のアンテナ又は双極子を有する電界発生器と、
磁界を生成する、前記第１のアンテナ又は双極子及び前記第２のアンテナ又は双極子の間に配置された磁界発生器と、
を有する段階を含み、
前記溶液を前記電界及び磁界に通す段階が活性化溶液を生成する段階を含み、
前記方法がさらに、前記活性化溶液を前記煙道ガスと接触させて、前記煙道ガスの１つ又は複数の成分が前記活性化溶液によって少なくとも部分的に吸収されて残留溶液を生成する段階を含む、１つ又は複数の成分を有する煙道ガスを処理する方法。
【請求項２】
前記磁界が、０．０００２μＴから１０Ｔの間の磁束密度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電界が、振動正弦波の形態であり、前記第１のアンテナ又は双極子で生成される正弦波が、前記第２のアンテナ又は双極子で生成される正弦波と位相が１８０度ずれている、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記振動電界の周波数が、０．３Ｈｚから１００ＭＨｚの範囲である、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記活性化溶液を前記煙道ガスと接触させる段階が、前記活性化溶液を蒸気及び／又はミストとして前記煙道ガスに注入する段階を含む、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記残留溶液を収集する段階をさらに含む、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも部分的に吸収された１つ又は複数の成分を前記残留溶液から抽出する段階をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記方法が連続的に操作される、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記溶液が水である、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ボイラーの上流側に前記活性化溶液を生成し、前記ボイラーの下流側で前記活性化溶液を前記煙道ガスに接触させる段階をさらに含む、請求項１から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
煙道ガスに溶液を送るように構成された内部通路を有する導管と、
前記導管の外側に関連し、電界を発生するように構成される電界発生器であって、前記電界発生器が、それらの間に前記電界を生成する第１のアンテナ又は双極子及び第２のアンテナ又は双極子を有する、電界発生器と、
前記導管の外側に関連し、前記第１のアンテナ又は双極子と前記第２のアンテナ又は双極子との間に配置される磁界発生器であって、磁界を生成するように構成される磁界発生器と、
を含む、１つ又は複数の成分を含む煙道ガスを処理するためのシステムであって、
前記システムが、前記導管を通り、前記煙道ガスに送られる溶液が、前記電界及び磁界によって活性化されて活性化溶液を生成するように構成され、前記活性化溶液が、前記導管の開口部を通過して前記煙道ガスと接触し、前記煙道ガスの１つ又は複数の成分を少なくとも部分的に吸収して残留溶液を生成する、１つ又は複数の成分を含む煙道ガスを処理するためのシステム。
【請求項１２】
前記磁界発生器が、０．０００２μＴから１０Ｔの間の磁束密度を生成するように構成された磁気コイルである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記電界発生器が、前記第１のアンテナ又は双極子と前記第２のアンテナ又は双極子との間に振動正弦波を生成するように構成される、請求項１１又は１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記振動電界の周波数が、０．３Ｈｚから１００ＭＨｚの範囲である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記開口部が、前記煙道ガスに活性化溶液の蒸気及び／又はミストを生成するための装置である、請求項１１から１４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記システムが、前記残留溶液を収集するための収集ポートをさらに備える、請求項１１から１５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
煙道ガスを連続的に処理するように構成されている、請求項１１から１６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記導管を通して前記活性化溶液を圧送するためのポンプをさらに備える、請求項１１から１７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記電界発生器及び磁界発生器が、ボイラーの上流側に配置され、前記開口部を有する導管が、ボイラーの下流側に配置される、請求項１１から１８の何れか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
請求項１から１０の何れか一項に記載の方法を実行するために使用される、請求項１１から１９の何れか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
請求項１１から１９の何れか一項に記載のシステムが取り付けられた煙道。
【請求項２２】
前記煙道が、発電所の一部を形成する、請求項２１に記載の煙道。
【国際調査報告】
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