湿式スクラバに酸化ガスを供給するガススパージャ
ガススパージャ（３０）は、スラリ（Ｓ）を用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバのタンク（１８）に酸素を含有する酸化ガスを供給する。ガススパージャ（３０）は、少なくとも、酸化ガス供給ダクト（３２）の内部に位置し第１の酸化ガス供給ノズル（４４）に向けて水を含有する液体を噴射する第１の液体供給ノズル（３８）を備える。酸化ガス供給ダクト（３２）は、第１の酸化ガス供給ノズル（４４）における、直径（Ｄ）などの特徴的断面寸法を有する。第１の液体供給ノズル（３８）は、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）から最大で前記特徴的断面寸法（Ｄ）の５倍の距離（Ｌ１）に位置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜硫酸カルシウム及び硫酸カルシウムを包含する化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するスラリを用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバのタンクに、酸素を含有する酸化ガスを供給するガススパージャであって、酸化ガス供給ダクトと、前記タンクのスラリに酸化ガスを分散する少なくとも第１の酸化供給ノズルとを包含するガススパージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭、石油、泥炭、廃棄物などの燃料を発電所などの燃焼プラントにおいて燃焼する際、高温のプロセスガスが生成される。この高温プロセスガスはしばしば煙道ガスと呼ばれ、二酸化硫黄，ＳＯ２、及び他の成分を含有する。二酸化硫黄は、例えば石炭石を含有するスラリに煙道ガスを接触させる、いわゆる湿式スクラバにおいて除去される。スラリは湿式スクラバの再循環タンクから再循環される。二酸化硫黄はスラリによって吸収され、石炭石と反応して亜硫酸カルシウム，ＣａＳＯ３を形成する。亜硫酸カルシウムは最終生成物として好ましくないため、１つ又はいくつかのいわゆるガススパージャを用いて、酸素を含有する酸化ガスを再循環タンクのスラリに供給する。酸素を含有する酸化ガスは、一般的には周囲空気であるが、純酸素ガスなどのその他のガスも利用できる。酸素はスラリの亜硫酸カルシウムと反応して、亜硫酸カルシウムを硫酸カルシウム，ＣａＳＯ４、すなわち石膏に転換する。
【０００３】
公知のガススパージャの問題点は、ガススパージャの外部及び内部で生じる、亜硫酸カルシウムや硫酸カルシウムなどの固体カルシウム沈積物によって、ガススパージャが詰まりやすいということである。このような詰まりが起きると、メンテナンス作業を頻繁に行うことになり、これは、湿式スクラバの動作の度重なる中断を引き起こし得る。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、亜硫酸カルシウム及び／又は硫酸カルシウムを含有するスラリを使って動作する湿式スクラバに酸素を含有するガスを供給するよう動作し、公知のガススパージャよりも少ないメンテナンス作業を要する、ガススパージャを提供することにある。
【０００５】
この目的は、亜硫酸カルシウム及び硫酸カルシウムを包含する化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するスラリを用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバのタンクに酸素を含有する酸化ガスを供給するガススパージャであって、酸化ガス供給ダクトと、前記酸化ガスを前記タンクのスラリに分散する少なくとも第１の酸化ガス供給ノズルとを備えるガススパージャによって達成される。このガススパージャは、少なくとも、前記酸化ガス供給ダクトの内部に位置し前記第１の酸化ガス供給ノズルに向けて水を含有する液体を噴射する第１の液体供給ノズルを備え、前記酸化ガス供給ダクトは、前記第１の酸化ガス供給ノズルにおける、直径などの特徴的断面寸法を有し、前記第１の液体供給ノズルは、前記第１の酸化ガス供給ノズルから最大で前記特徴的断面寸法の５倍の距離に位置する。
【０００６】
このガススパージャの利点は、スラリの亜硫酸カルシウムや石膏などの化合物が、硬質の沈積物を形成する前に、前記酸化ガス供給ダクト及び前記第１の酸化ガス供給ノズルから除去されることである。このような硬質の沈積物は、酸化ガスの適切な流れをいずれ妨げる大きな集合体を形成しやすい。前記酸化ガス供給ダクトの内部に液体を噴射することにより、硬質な沈積物の形成が回避されるか、又は、少なくとも、実質的に低減される。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、前記酸化ガス供給ダクトは、前記第１の液体供給ノズルの位置と前記第１の酸化ガス供給ノズルの位置との間で実質的に直線状である。この実施形態の利点は、前記第１の液体供給ノズルから前記第１の酸化ガス供給ノズルの位置が「見える」ため、噴射液による洗浄効果が向上されることである。
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、前記ガススパージャは第２の液体供給ノズルを備え、前記第２の液体供給ノズルは前記第１の液体供給ノズルから最大で前記特徴的断面寸法の２５倍の距離である距離に位置する。この実施形態の利点は、前記第２の液体供給ノズルによって、前記第１の液体供給ノズルから所定の距離に位置する前記酸化ガス供給ノズルの洗浄効果が向上されることである。ガススパージャが非常に長い酸化ガス供給ダクトを備えている場合、第３、第４などの液体供給ノズルを備えることも可能であり、各液体供給ノズルは、上流で直近の他の液体供給ノズルから最大で前記特徴的断面寸法の２５倍の距離に位置することが好ましい。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、前記ガススパージャは前記酸化ガス供給ダクトからの液体を排出する排水パイプを備える。この実施形態の利点は、前記第１の液体供給ノズルによって噴射される液体、及びそれによって除去される沈積物が、前記酸化ガス供給ノズルの妨げとなることなく、前記酸化ガス供給ダクトから容易に排出され得ることである。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、前記第１の液体供給ノズルは１００°未満の噴射角を有するノズルである。ノズルが小さめの噴射角を有すると、前記第１の酸化ガス供給ノズルの下流に位置する前記酸化ガス供給ノズルも効率的に洗浄される。
【００１１】
本発明の更なる目的は、関連部品のメンテナンスによる中断時間を低減させる、湿式スクラバの再循環タンクに酸素を含有するガスを供給する効率的な方法を提供することにある。
【００１２】
この目的は、亜硫酸カルシウム及び硫酸カルシウムを包含する化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するスラリを用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバのタンクに酸素を含有する酸化ガスを供給する方法であって、酸化ガス供給ダクトと、前記酸化ガスを前記タンクのスラリに分散する少なくとも第１の酸化ガス供給ノズルとを備えるガススパージャを用いて前記酸化ガスを供給することを包含する方法によって達成される。前記酸化ガス供給ダクトは、前記第１の酸化ガス供給ノズルにおける、直径などの特徴的断面寸法を有する。この方法において、前記第１の酸化ガス供給ノズルから最大で前記特徴的断面寸法の５倍の距離である距離の位置から、前記第１の酸化ガス供給ノズルに向けて水を含有する液体を噴射する。
【００１３】
この方法の利点は、従来技術における方法に比べてメンテナンスによる中断をより少なくするように、長時間ガススパージャから沈積物が除去された状態が保たれることである。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、前記ガススパージャの全ての前記酸化ガス供給ノズルに向けて噴射される水の総量は、水蒸気で酸化ガスを飽和するのに要する水の量よりも大きい。この実施形態の利点は、供給される液体の量が、水蒸気による酸化ガスの飽和、及び前記酸化ガス供給ダクトの洗浄に十分であることが確実になることである。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、前記ガススパージャの全ての前記酸化ガス供給ノズルに向けて噴射される水の総量は、少なくとも、乾性酸化ガス１ｋｇあたり水０．０２５ｋｇである。水量が乾性酸化ガス１ｋｇあたり水０．０２５ｋｇ未満では、前記酸化ガス供給ダクト及び前記酸化ガス供給ノズルの洗浄効果が低減することが分かっている。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、前記ガススパージャの全ての前記酸化ガス供給ノズルに向けて噴射される水の総量は、乾性酸化ガス１ｋｇあたり水１０ｋｇ未満である。水量が乾性酸化ガス１ｋｇあたり水１０ｋｇを超えると、運転コストが増加する一方、前記酸化ガス供給ダクト及び前記酸化ガス供給ノズルの洗浄効果の更なる向上にはならないことが分かっている。
【００１７】
本発明の更なる目的及び特徴は、以下の説明及び特許請求の範囲の記載から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】発電所の概略側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るガススパージャの概略側面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るガススパージャの概略側面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るガススパージャの概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、概略側面図であり、発電所１を示す。発電所１は、石炭又は石油などの燃料が燃焼されるボイラ２を備える。燃料の燃焼により、煙道ガスとしてプロセスガスが生成される。石炭又は石油に含有される硫黄種は二酸化硫黄，ＳＯ２を生成し、二酸化硫黄は煙道ガスの一部を形成する。煙道ガスは、ダクト６を介して、ボイラ２から静電式集塵器４に送られる。静電式集塵器４は、煙道ガスから塵埃粒子を除去するものであり、その一例が米国特許第４，５０，２８７２号に記載されている。
【００２０】
次に、塵埃粒子がほぼ除去された煙道ガスは、ダクト１０を介して湿式スクラバ８へ送られる。湿式スクラバ８は、開口板１２を備える。煙道ガスは、開口板１２、そして開口板１２の上部を流れる吸収スラリの流動層１４を通過して、上方に垂直に流される。ポンプ１６は、再循環タンク１８から開口板１２の上部へとスラリを送り込む。そして、スラリは、流動層１４となって開口板１２の上部を流れ、次に戻しパイプ１９を介して再循環タンク１８に戻される。洗浄された煙道ガスは、ダクト１５を介して湿式スクラバ８を離れる。湿式スクラバの好適な実施形態の一例の詳細は、国際公開第２００５／００７２７４号に記載されている。
【００２１】
煙道ガスの二酸化硫黄，ＳＯ２は、吸収スラリの流動層１４を通る際、サイロ（説明を簡略にするために、図１には示されていない）からスラリに供給される石炭石，ＣａＣＯ３と反応する。二酸化硫黄と、スラリに含有される石炭石との間における反応は、以下の反応式１にまとめることができる。
ＣａＣＯ３（ｓ）＋ＳＯ２（ｇ）＝＞ＣａＳＯ３（ａｑ）＋ＣＯ２（ｇ）
【００２２】
この反応により生成された亜硫酸カルシウムは、好ましい最終生成物ではない。このため、酸素を含有する酸化ガスが再循環タンク１８に供給される。酸素を含有する酸化ガスは、通常、約２０％の酸素を含有する圧縮周囲空気であるが、代わりに、純酸化ガス、又は酸素を含有する、その他のガスであってもよい。再循環タンク１８に供給された酸素は、以下の反応式２に従って亜硫酸カルシウムと反応し、硫酸カルシウム、すなわち石膏，ＣａＳＯ４を形成する。
ＣａＳＯ３（ａｑ）＋１／２Ｏ２（ｇ）＝＞ＣａＳＯ４（ｓ）
【００２３】
石膏は好ましい最終生成物であり、例えば石膏ボードの製造において再利用できる。ここで関係するいくつかの化合物、例えば石炭石、亜硫酸カルシウム、及び硫酸カルシウムは、少なくともある程度は、スラリ中に固体で存在する。したがって、湿式スクラバ８を循環する吸収スラリでは、液体、通常水に固体粒子が分散している。
【００２４】
コンプレッサ２０は、周囲空気を圧縮し、通常１〜３バール（ｏ）の圧力、すなわち周囲圧力より１〜３バール高い圧力とする。コンプレッサ２０の動作により、圧縮された周囲空気の温度は通常７０〜９０℃に上昇する。高温面による怪我を防ぐため、冷却チャンバ２２が、コンプレッサ２０の直後に任意で設けられていてもよい。水ノズル２４が、パイプ２６から供給される水を冷却チャンバ２２に注入する。輸送パイプ２８を介して冷却チャンバ２２を離れる圧縮空気は、通常３０〜５０℃の温度を有し、これは、作業員が火傷を負う恐れが回避されることを意味する。圧縮空気は、再循環タンク１８内のスラリに圧縮空気を分散するガススパージャ３０に送られる。
【００２５】
図２は、ガススパージャ３０をより詳細に示す。ガススパージャ３０は、酸化ガス供給ダクト３２を備える。酸化ガス供給ダクト３２は、図２においてその断面が示され、直径Ｄが通常３０〜３００ｍｍ、再循環タンク１８内の全長Ｌが通常１〜４メートルの細長い円管状である。図２から分かるように、輸送パイプ２８は、酸化ガス供給ダクト３２の第１の端３４に接続される。再循環タンク１８の内部において、酸化ガス供給ダクト３２には、その長さに沿って多数の酸化ガス供給ノズル３６が位置する。通常、各酸化ガス供給ノズル３６は、酸化ガス供給ダクト３２の壁面に形成された円筒状の開口である。各酸化ガス供給ノズル３６の直径は通常６〜３０ｍｍである。輸送パイプ２８を介して供給された圧縮空気は、第１の端３４から酸化ガス供給ダクト３２に入り、酸化ガス供給ダクト３２に沿って酸化ガス供給ノズル３６へと送られる。そして、圧縮空気は酸化ガス供給ノズル３６を介して酸化ガス供給ダクト３２を離れ、再循環タンク１８に収容されているスラリ（図２においてＳと表示）と混合され、前記反応式２の酸化反応を行う。
【００２６】
酸化ガス供給ダクト３２の内部には、第１の液体供給ノズル３８が配置され、水を含有する液体を酸化ガス供給ノズル３６に向けて噴射する。この液体は、一般に、発電所の通常の水供給システムのプロセス水であり、パイプ４０は、この液体を第１の液体供給ノズル３８に供給する。バルブ４２はパイプ４０に配置され、第１の液体供給ノズル３８への水の流量を制御する。第１の液体供給ノズル３８は、第１の端３４から酸化ガス供給ダクト３２に入る圧縮空気の輸送方向において最初の酸化ガス供給ノズル３６である、第１の酸化ガス供給ノズル４４から第１の距離Ｌ１に位置する。第１の距離Ｌ１は、酸化ガス供給ダクト３２の前記第１の酸化ガス供給ノズル４４における特徴的断面寸法（円管の場合は直径Ｄ）の最大５倍である。したがって、特徴的断面寸法として、酸化ガス供給ダクト３２の第１の酸化ガス供給ノズル４４における直径Ｄが５０ｍｍである場合、第１の距離Ｌ１は最大で５×５０ｍｍ＝２５０ｍｍである。したがって、第１の液体供給ノズル３８は、最大２５０ｍｍの第１の距離Ｌ１だけ、第１の酸化ガス供給ノズル４４の上流に位置するべきである。
【００２７】
第１の液体供給ノズル３８によって供給される水は、圧縮空気を水蒸気で飽和させる目的、また、酸化ガス供給ノズル３６及び酸化ガス供給ダクト３２の内部に水を流して洗浄するという目的を持つ。これら二つの目的を果たすことにより、酸化ガス供給ノズル３６の中や周囲、及び酸化ガス供給ダクト３２の内部に、石膏や亜硫酸カルシウムなどの固形物が沈積する恐れが最小限に抑えられる。このような沈積によって、ガススパージャ３０の酸化効率が低減する可能性があり、さらにはガススパージャ３０が完全に閉塞され、再循環タンク１８に酸化ガスが全く供給されなくなることさえあり得る。酸化ガス供給ダクト３２の内部や酸化ガス供給ノズル３６の周辺に行き着いてしまうスラリの小滴が乾燥すると、そこに固体残留物が留まる恐れがあるが、圧縮空気を水蒸気で飽和させることにより、そのような乾燥の恐れが低減される。第１の液体供給ノズル３８が酸化ガス供給ノズル３６及び酸化ガス供給ダクト３２の内部を液体で洗浄することにより、上記スラリの小滴は、酸化ガス供給ダクト３２の内部や酸化ガス供給ノズル３６に張り付く前に、除去される。
【００２８】
酸化ガス供給ダクト３２の、第１の端３４とは反対にある第２の端４６には、任意の排水パイプ４８が形成される。排水パイプ４８は、酸化ガス供給ダクト３２から下方に再循環タンク１８の底５０に向かって垂直に伸びる。排水パイプ４８の全長Ｈは、長さＨを持つ液柱が酸化ガス供給ノズル３６の圧力降下よりも高い圧力降下に対応するように選択される。したがって、通常の動作条件下においては、圧縮空気は、排水パイプ４８ではなく酸化ガス供給ノズル３６を介してのみ酸化ガス供給ダクト３２を離れる。しかしながら、第１の液体供給ノズル３８を介して噴射される洗浄液、及びそのような洗浄液の噴射によって流され洗浄されたスラリは、上記排水パイプ４８を通って酸化ガス供給ダクト３２から排出される。排水パイプ４８が設けられていない場合は、洗浄液は、代わりに酸化ガス供給ノズル３６を通って排出される。
【００２９】
噴射される洗浄液の洗浄能力は、第１の液体供給ノズル３８からの距離が大きいほど低くなる。このため、酸化ガス供給ダクト３２の内部に１つ以上の液体供給ノズルを配置するのが好ましい場合がある。図２に示すように、第２の液体供給ノズル５２が第１の液体供給ノズル３８の下流に配置されている。パイプ５４は洗浄液を第２の液体供給ノズル５２に供給し、バルブ５６は洗浄液の流量を制御するためパイプ５４に配置される。第１の液体供給ノズル３８と第２の液体供給ノズル５２との間の第２の距離Ｌ２は、好ましくは、酸化ガス供給ダクト３２の特徴的断面寸法、すなわち直径Ｄの最大２５倍である。したがって、酸化ガス供給ダクト３２の直径Ｄが５０ｍｍの場合、第２の液体供給ノズル５２は、最大で２５×５０ｍｍ＝１２５０ｍｍの第２の距離Ｌ２だけ、第１の液体供給ノズル３８の下流に位置するべきである。
【００３０】
第１，第２の液体供給ノズル３８，５２によってガススパージャ３０の酸化ガス供給ノズル３６の全てに対して噴射される水の総量は、水蒸気による酸化ガスの飽和と洗浄効果の両方を実現するために、水蒸気で酸化ガスを飽和するのに要する水の量よりも大きくする。好ましくは、ガススパージャ３０の酸化ガス供給ノズル３６，４４の全てに対して噴射される水の総量は、少なくとも、乾性酸化ガス１ｋｇ当たり水０．０２５ｋｇである。したがって、ガススパージャ３０に供給される圧縮空気の量が、乾性空気１０００ｋｇ／ｈである場合、第１，第２の液体供給ノズル３８，５２を介してガススパージャ３０に供給される水量は、合計で少なくとも、水０．０２５×１０００＝２５ｋｇ／ｈであるべきである。好ましくは、ガススパージャ３０の酸化ガス供給ノズル３６，４４の全てに対して噴射される水の総量は、乾性酸化ガス１ｋｇ当たり水１０ｋｇ未満である。したがって、ガススパージャ３０に供給される圧縮空気の量が、乾性空気１０００ｋｇ／ｈである場合、第１，第２の液体供給ノズル３８，５２を介してガススパージャ３０に供給される水の総量は、好ましくは、水１０×１０００＝１００００ｋｇ／ｈ未満であるべきである。
【００３１】
図２の参照により分かるように、酸化ガス供給ダクト３２は前記第１の液体供給ノズル３８の位置と前記第２の液体供給ノズル５２の位置との間において、実質的に、直線状である。したがって、第１の液体供給ノズル３８と第１の酸化ガス供給ノズル４４との間は曲がっておらず、第１の液体供給ノズル３８から第１の酸化ガス供給ノズル４４が「見える」ため、洗浄効果が向上される。
【００３２】
好ましくは、洗浄液が絶え間なく酸化ガス供給ダクト３２に供給されるように、第１，第２の液体供給ノズル３８，５２は継続的に動作する。しかし、第１，第２の液体供給ノズル３８，５２を半継続的に動作させることも可能である。このような場合、第１，第２の液体供給ノズル３８，５２は少なくとも３０分ごとに２分間動作すべきである。
【００３３】
第１，第２の液体供給ノズル３８，５２は、好ましくは、いわゆるフル−コーンノズルであり、好ましくは、１００°未満の噴射角を有する。有用な液体供給ノズルの例としては、米国イリノイ州ホイートンにあるＳｐｒａｙｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏ．の１／８’’ＧＡ−２ ５０°がある。
【００３４】
図３は、代替的な実施形態に係るガススパージャ１３０を示す。輸送パイプ２８、及びスラリＳを収容する再循環タンク１８は図２を参照して前述したものと同様であるため、ここで詳述はしない。ガススパージャ１３０は、膝１３３を有する「脚」の形状をした円筒管である酸化ガス供給ダクト１３２を備える。代わりに、酸化ガス供給ダクトは「膝」を有さない直線状の円筒管であってもよい。輸送パイプ２８は、酸化ガス供給ダクト１３２の第１の端１３４に圧縮空気を送る。圧縮空気の輸送方向における膝１３３の下流には、第１の酸化ガス供給ノズル１３６が位置する。第１の酸化ガス供給ノズル１３６は、単に、酸化ガス供給ダクト１３２を第２の端１４６で切断することにより形成される。図３を参照して分かるように、酸化ガス供給ダクト１３２は、第２の端１４６において、酸化ガス供給ダクト１３２の長手方向に対して約４５°で切断される。再循環タンク１８内において、アジテータ１４７がガス供給ノズル１３６に隣接して配置されている。アジテータ１４７は、スラリと圧縮空気との混合を向上させるため、スラリを第１の酸化ガス供給ノズル１３６の領域へと送り込む。
【００３５】
酸化ガス供給ダクト１３２内部における膝１３３の下流には、第１の液体供給ノズル１３８が配置され、水を含有する液体を第１の酸化ガス供給ノズル１３６に向けて噴射する。パイプ１４０は第１の液体供給ノズル１３８に洗浄液を供給し、バルブ１４２は洗浄液の流量を制御するためにパイプ１４０に配置される。第１の液体供給ノズル１３８は第１の酸化ガス供給ノズル１３６から第１の距離Ｌ１に位置する。距離Ｌ１は、酸化ガス供給ダクト１３２の前記第１の酸化ガス供給ノズル１３６における特徴的断面寸法（円管の場合は直径Ｄ）の最大５倍である。すなわち、Ｌ１は直径Ｄの最大５倍である。図３の参照で分かるように、第１の液体供給ノズル１３８によって供給される洗浄液は、第１の酸化ガス供給ノズル１３６を介して直接、再循環タンク１８に排出される。
【００３６】
図４は、更に他の代替的な実施形態に係るガススパージャ２３０を示す。輸送パイプ２８、及びスラリＳを収容する再循環タンク１８は図２を参照して前述したものと同様であるため、ここで詳述はしない。ガススパージャ２３０は、膝２３３を有する「脚」の形状をした円筒管である酸化ガス供給ダクト２３２を備える。酸化ガス供給ダクトは、代わりに、「膝」を有さない直線状の円筒管であってもよい。輸送パイプ２８は、酸化ガス供給ダクト２３２の第１の端２３４に圧縮空気を送る。圧縮空気の輸送方向における膝１３３の下流には、多数の酸化ガス供給ノズル２３６が位置する。酸化ガス供給ノズル２３６は、酸化ガス供給ダクト２３２に孔を開けることにより形成される。図示のように、酸化ガス供給ダクト２３２の第２の端２４６は酸化ガス供給ノズル２３６から距離を置いて位置する。
【００３７】
酸化ガス供給ダクト２３２の内部における膝２３３の下流には、第１の液体供給ノズル２３８が配置され、水を含有する液体を酸化ガス供給ノズル２３６に向けて噴射する。パイプ２４０は第１の液体供給ノズル２３８に洗浄液を供給し、バルブ２４２は洗浄液の流量を制御するためにパイプ２４０に配置される。第１の液体供給ノズル２３８は、酸化ガス供給ノズル２３６の全てから第１の距離Ｌ１に位置する。距離Ｌ１は、酸化ガス供給ダクト２３２の前記酸化ガス供給ノズル２３６における特徴的断面寸法（円管の場合は直径Ｄ）の最大５倍である。すなわち、Ｌ１は直径Ｄの最大５倍である。流れる酸化ガスの全ては酸化ガス供給ノズル２３６を介して酸化ガス供給ダクト２３２を離れるが、第１の液体供給ノズル２３８によって供給される洗浄液のほとんどは第２の端２４６の開口から酸化ガス供給ダクト２３２を離れる。つまり、酸化ガス供給ダクト２３２は単に第２の端２４６で開いた管として形成され、この第２の端２４６が洗浄液を排出する排水パイプ２４８を形成する。
【００３８】
上記実施形態の数々の変形が、特許請求の範囲の記載内で可能であることを理解されたい。
【００３９】
上記の説明では、ほぼ飲料水と同質の純水であるプロセス水が、液体供給ノズル３８，５２によって噴射されてガススパージャ３０を洗浄するのに使用されている。水を含有する、その他の種の液体も洗浄に使用できることを理解されたい。例えば、石膏フィルタの排水液など、湿式スクラバの様々な再循環液も洗浄液として使用することができる。供給されるスラリの中の水が水蒸気で圧縮空気を飽和させるのに必要な量以上であれば、再循環タンク１８のスラリを洗浄液として使用することも可能である。しかしながら、通常は飲料水やプロセス水などの純水を使用するほうが好ましい。
【００４０】
上記の説明では、酸化ガス供給ダクト３２の第１の酸化ガス供給ノズル４４における特徴的断面寸法は直径Ｄであると説明した。代わりに、酸化ガス供給ダクトが四角形断面を有する管の場合、特徴的断面寸法はその四角形断面の辺となる。更に代わりに、酸化ガス供給ダクトが三角形断面を有する管の場合、特徴的断面寸法はその三角形断面の最短の高さとなる。また更に代替的に、酸化ガス供給ダクトが矩形断面を有する管の場合、特徴的断面寸法はその矩形断面の最短の辺と最長の辺の合計の半分である。
【００４１】
図１を参照して、上記では、湿式スクラバ８が開口板１２を備え、その上を流動層１４が流れると説明した。本発明に係るガススパージャは他の型の湿式スクラバにも使用できることを理解されたい。そのうちの１つの型としては、スラリノズルによってスラリが霧状にされるタワースクラバがある。煙道ガスはタワーを上方に垂直に送られ、霧状のスラリと接触とする。霧状のスラリは、前述の型のガススパージャを備え得る再循環タンクで集められる。タワー型の湿式スクラバの例は、欧州特許出願公開公報第０１６２５３６Ａ１に記載されている。
【００４２】
要約すると、ガススパージャ３０は、スラリＳを用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバ８のタンク１８に、酸素を含有する酸化ガスを供給する。ガススパージャ３０は、少なくとも、酸化ガス供給ダクト３２の内部に位置する第１の液体供給ノズル３８を備えており、第１の液体供給ノズル３８は第１の酸化ガス供給ノズル４４に向けて水を含有する液体を噴射する。酸化ガス供給ダクト３２は、前記第１の酸化ガス供給ノズル４４における、直径Ｄなどの特徴的断面寸法を有している。第１の液体供給ノズル３８は、前記第１の酸化ガス供給ノズル４４からから最大で前記特徴的断面寸法Ｄの５倍の距離Ｌ１に位置する。
【００４３】
数々の好適な実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更を行うことができ、かつそれらの要素を均等物で置換できることは当業者であれば理解するであろう。加えて、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく、特定の状態又は材料を本発明の教示に適合するよう多くの改良を行うことができる。それゆえ、本発明は、発明を実施するための最良の形態として開示された特定の実施の形態に限定されず、本発明は、特許請求の範囲の記載内にある全ての実施態様を包含するものである。さらに、第１、第２などの表現は順番や重要性を示すものではなく、他の要素との区別のために用いられるものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜硫酸カルシウム及び硫酸カルシウムを包含する化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するスラリを用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバのタンクに、酸素を含有する酸化ガスを供給するガススパージャであって、酸化ガス供給ダクトと、前記タンクのスラリに酸化ガスを分散する少なくとも第１の酸化供給ノズルとを包含するガススパージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭、石油、泥炭、廃棄物などの燃料を発電所などの燃焼プラントにおいて燃焼する際、高温のプロセスガスが生成される。この高温プロセスガスはしばしば煙道ガスと呼ばれ、二酸化硫黄，ＳＯ２、及び他の成分を含有する。二酸化硫黄は、例えば石炭石を含有するスラリに煙道ガスを接触させる、いわゆる湿式スクラバにおいて除去される。スラリは湿式スクラバの再循環タンクから再循環される。二酸化硫黄はスラリによって吸収され、石炭石と反応して亜硫酸カルシウム，ＣａＳＯ３を形成する。亜硫酸カルシウムは最終生成物として好ましくないため、１つ又はいくつかのいわゆるガススパージャを用いて、酸素を含有する酸化ガスを再循環タンクのスラリに供給する。酸素を含有する酸化ガスは、一般的には周囲空気であるが、純酸素ガスなどのその他のガスも利用できる。酸素はスラリの亜硫酸カルシウムと反応して、亜硫酸カルシウムを硫酸カルシウム，ＣａＳＯ４、すなわち石膏に転換する。
【０００３】
公知のガススパージャの問題点は、ガススパージャの外部及び内部で生じる、亜硫酸カルシウムや硫酸カルシウムなどの固体カルシウム沈積物によって、ガススパージャが詰まりやすいということである。このような詰まりが起きると、メンテナンス作業を頻繁に行うことになり、これは、湿式スクラバの動作の度重なる中断を引き起こし得る。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、亜硫酸カルシウム及び／又は硫酸カルシウムを含有するスラリを使って動作する湿式スクラバに酸素を含有するガスを供給するよう動作し、公知のガススパージャよりも少ないメンテナンス作業を要する、ガススパージャを提供することにある。
【０００５】
この目的は、亜硫酸カルシウム及び硫酸カルシウムを包含する化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するスラリを用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバのタンクに酸素を含有する酸化ガスを供給するガススパージャであって、酸化ガス供給ダクトと、前記酸化ガスを前記タンクのスラリに分散する少なくとも第１の酸化ガス供給ノズルとを備えるガススパージャによって達成される。このガススパージャは、少なくとも、前記酸化ガス供給ダクトの内部に位置し前記第１の酸化ガス供給ノズルに向けて水を含有する液体を噴射する第１の液体供給ノズルを備え、前記酸化ガス供給ダクトは、前記第１の酸化ガス供給ノズルにおける、直径などの特徴的断面寸法を有し、前記第１の液体供給ノズルは、前記第１の酸化ガス供給ノズルから最大で前記特徴的断面寸法の５倍の距離に位置する。
【０００６】
このガススパージャの利点は、スラリの亜硫酸カルシウムや石膏などの化合物が、硬質の沈積物を形成する前に、前記酸化ガス供給ダクト及び前記第１の酸化ガス供給ノズルから除去されることである。このような硬質の沈積物は、酸化ガスの適切な流れをいずれ妨げる大きな集合体を形成しやすい。前記酸化ガス供給ダクトの内部に液体を噴射することにより、硬質な沈積物の形成が回避されるか、又は、少なくとも、実質的に低減される。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、前記酸化ガス供給ダクトは、前記第１の液体供給ノズルの位置と前記第１の酸化ガス供給ノズルの位置との間で実質的に直線状である。この実施形態の利点は、前記第１の液体供給ノズルから前記第１の酸化ガス供給ノズルの位置が「見える」ため、噴射液による洗浄効果が向上されることである。
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、前記ガススパージャは第２の液体供給ノズルを備え、前記第２の液体供給ノズルは前記第１の液体供給ノズルから最大で前記特徴的断面寸法の２５倍の距離である距離に位置する。この実施形態の利点は、前記第２の液体供給ノズルによって、前記第１の液体供給ノズルから所定の距離に位置する前記酸化ガス供給ノズルの洗浄効果が向上されることである。ガススパージャが非常に長い酸化ガス供給ダクトを備えている場合、第３、第４などの液体供給ノズルを備えることも可能であり、各液体供給ノズルは、上流で直近の他の液体供給ノズルから最大で前記特徴的断面寸法の２５倍の距離に位置することが好ましい。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、前記ガススパージャは前記酸化ガス供給ダクトからの液体を排出する排水パイプを備える。この実施形態の利点は、前記第１の液体供給ノズルによって噴射される液体、及びそれによって除去される沈積物が、前記酸化ガス供給ノズルの妨げとなることなく、前記酸化ガス供給ダクトから容易に排出され得ることである。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、前記第１の液体供給ノズルは１００°未満の噴射角を有するノズルである。ノズルが小さめの噴射角を有すると、前記第１の酸化ガス供給ノズルの下流に位置する前記酸化ガス供給ノズルも効率的に洗浄される。
【００１１】
本発明の更なる目的は、関連部品のメンテナンスによる中断時間を低減させる、湿式スクラバの再循環タンクに酸素を含有するガスを供給する効率的な方法を提供することにある。
【００１２】
この目的は、亜硫酸カルシウム及び硫酸カルシウムを包含する化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するスラリを用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバのタンクに酸素を含有する酸化ガスを供給する方法であって、酸化ガス供給ダクトと、前記酸化ガスを前記タンクのスラリに分散する少なくとも第１の酸化ガス供給ノズルとを備えるガススパージャを用いて前記酸化ガスを供給することを包含する方法によって達成される。前記酸化ガス供給ダクトは、前記第１の酸化ガス供給ノズルにおける、直径などの特徴的断面寸法を有する。この方法において、前記第１の酸化ガス供給ノズルから最大で前記特徴的断面寸法の５倍の距離である距離の位置から、前記第１の酸化ガス供給ノズルに向けて水を含有する液体を噴射する。
【００１３】
この方法の利点は、従来技術における方法に比べてメンテナンスによる中断をより少なくするように、長時間ガススパージャから沈積物が除去された状態が保たれることである。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、前記ガススパージャの全ての前記酸化ガス供給ノズルに向けて噴射される水の総量は、水蒸気で酸化ガスを飽和するのに要する水の量よりも大きい。この実施形態の利点は、供給される液体の量が、水蒸気による酸化ガスの飽和、及び前記酸化ガス供給ダクトの洗浄に十分であることが確実になることである。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、前記ガススパージャの全ての前記酸化ガス供給ノズルに向けて噴射される水の総量は、少なくとも、乾性酸化ガス１ｋｇあたり水０．０２５ｋｇである。水量が乾性酸化ガス１ｋｇあたり水０．０２５ｋｇ未満では、前記酸化ガス供給ダクト及び前記酸化ガス供給ノズルの洗浄効果が低減することが分かっている。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、前記ガススパージャの全ての前記酸化ガス供給ノズルに向けて噴射される水の総量は、乾性酸化ガス１ｋｇあたり水１０ｋｇ未満である。水量が乾性酸化ガス１ｋｇあたり水１０ｋｇを超えると、運転コストが増加する一方、前記酸化ガス供給ダクト及び前記酸化ガス供給ノズルの洗浄効果の更なる向上にはならないことが分かっている。
【００１７】
本発明の更なる目的及び特徴は、以下の説明及び特許請求の範囲の記載から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】発電所の概略側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るガススパージャの概略側面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るガススパージャの概略側面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るガススパージャの概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、概略側面図であり、発電所１を示す。発電所１は、石炭又は石油などの燃料が燃焼されるボイラ２を備える。燃料の燃焼により、煙道ガスとしてプロセスガスが生成される。石炭又は石油に含有される硫黄種は二酸化硫黄，ＳＯ２を生成し、二酸化硫黄は煙道ガスの一部を形成する。煙道ガスは、ダクト６を介して、ボイラ２から静電式集塵器４に送られる。静電式集塵器４は、煙道ガスから塵埃粒子を除去するものであり、その一例が米国特許第４，５０，２８７２号に記載されている。
【００２０】
次に、塵埃粒子がほぼ除去された煙道ガスは、ダクト１０を介して湿式スクラバ８へ送られる。湿式スクラバ８は、開口板１２を備える。煙道ガスは、開口板１２、そして開口板１２の上部を流れる吸収スラリの流動層１４を通過して、上方に垂直に流される。ポンプ１６は、再循環タンク１８から開口板１２の上部へとスラリを送り込む。そして、スラリは、流動層１４となって開口板１２の上部を流れ、次に戻しパイプ１９を介して再循環タンク１８に戻される。洗浄された煙道ガスは、ダクト１５を介して湿式スクラバ８を離れる。湿式スクラバの好適な実施形態の一例の詳細は、国際公開第２００５／００７２７４号に記載されている。
【００２１】
煙道ガスの二酸化硫黄，ＳＯ２は、吸収スラリの流動層１４を通る際、サイロ（説明を簡略にするために、図１には示されていない）からスラリに供給される石炭石，ＣａＣＯ３と反応する。二酸化硫黄と、スラリに含有される石炭石との間における反応は、以下の反応式１にまとめることができる。
ＣａＣＯ３（ｓ）＋ＳＯ２（ｇ）＝＞ＣａＳＯ３（ａｑ）＋ＣＯ２（ｇ）
【００２２】
この反応により生成された亜硫酸カルシウムは、好ましい最終生成物ではない。このため、酸素を含有する酸化ガスが再循環タンク１８に供給される。酸素を含有する酸化ガスは、通常、約２０％の酸素を含有する圧縮周囲空気であるが、代わりに、純酸化ガス、又は酸素を含有する、その他のガスであってもよい。再循環タンク１８に供給された酸素は、以下の反応式２に従って亜硫酸カルシウムと反応し、硫酸カルシウム、すなわち石膏，ＣａＳＯ４を形成する。
ＣａＳＯ３（ａｑ）＋１／２Ｏ２（ｇ）＝＞ＣａＳＯ４（ｓ）
【００２３】
石膏は好ましい最終生成物であり、例えば石膏ボードの製造において再利用できる。ここで関係するいくつかの化合物、例えば石炭石、亜硫酸カルシウム、及び硫酸カルシウムは、少なくともある程度は、スラリ中に固体で存在する。したがって、湿式スクラバ８を循環する吸収スラリでは、液体、通常水に固体粒子が分散している。
【００２４】
コンプレッサ２０は、周囲空気を圧縮し、通常１〜３バール（ｏ）の圧力、すなわち周囲圧力より１〜３バール高い圧力とする。コンプレッサ２０の動作により、圧縮された周囲空気の温度は通常７０〜９０℃に上昇する。高温面による怪我を防ぐため、冷却チャンバ２２が、コンプレッサ２０の直後に任意で設けられていてもよい。水ノズル２４が、パイプ２６から供給される水を冷却チャンバ２２に注入する。輸送パイプ２８を介して冷却チャンバ２２を離れる圧縮空気は、通常３０〜５０℃の温度を有し、これは、作業員が火傷を負う恐れが回避されることを意味する。圧縮空気は、再循環タンク１８内のスラリに圧縮空気を分散するガススパージャ３０に送られる。
【００２５】
図２は、ガススパージャ３０をより詳細に示す。ガススパージャ３０は、酸化ガス供給ダクト３２を備える。酸化ガス供給ダクト３２は、図２においてその断面が示され、直径Ｄが通常３０〜３００ｍｍ、再循環タンク１８内の全長Ｌが通常１〜４メートルの細長い円管状である。図２から分かるように、輸送パイプ２８は、酸化ガス供給ダクト３２の第１の端３４に接続される。再循環タンク１８の内部において、酸化ガス供給ダクト３２には、その長さに沿って多数の酸化ガス供給ノズル３６が位置する。通常、各酸化ガス供給ノズル３６は、酸化ガス供給ダクト３２の壁面に形成された円筒状の開口である。各酸化ガス供給ノズル３６の直径は通常６〜３０ｍｍである。輸送パイプ２８を介して供給された圧縮空気は、第１の端３４から酸化ガス供給ダクト３２に入り、酸化ガス供給ダクト３２に沿って酸化ガス供給ノズル３６へと送られる。そして、圧縮空気は酸化ガス供給ノズル３６を介して酸化ガス供給ダクト３２を離れ、再循環タンク１８に収容されているスラリ（図２においてＳと表示）と混合され、前記反応式２の酸化反応を行う。
【００２６】
酸化ガス供給ダクト３２の内部には、第１の液体供給ノズル３８が配置され、水を含有する液体を酸化ガス供給ノズル３６に向けて噴射する。この液体は、一般に、発電所の通常の水供給システムのプロセス水であり、パイプ４０は、この液体を第１の液体供給ノズル３８に供給する。バルブ４２はパイプ４０に配置され、第１の液体供給ノズル３８への水の流量を制御する。第１の液体供給ノズル３８は、第１の端３４から酸化ガス供給ダクト３２に入る圧縮空気の輸送方向において最初の酸化ガス供給ノズル３６である、第１の酸化ガス供給ノズル４４から第１の距離Ｌ１に位置する。第１の距離Ｌ１は、酸化ガス供給ダクト３２の前記第１の酸化ガス供給ノズル４４における特徴的断面寸法（円管の場合は直径Ｄ）の最大５倍である。したがって、特徴的断面寸法として、酸化ガス供給ダクト３２の第１の酸化ガス供給ノズル４４における直径Ｄが５０ｍｍである場合、第１の距離Ｌ１は最大で５×５０ｍｍ＝２５０ｍｍである。したがって、第１の液体供給ノズル３８は、最大２５０ｍｍの第１の距離Ｌ１だけ、第１の酸化ガス供給ノズル４４の上流に位置するべきである。
【００２７】
第１の液体供給ノズル３８によって供給される水は、圧縮空気を水蒸気で飽和させる目的、また、酸化ガス供給ノズル３６及び酸化ガス供給ダクト３２の内部に水を流して洗浄するという目的を持つ。これら二つの目的を果たすことにより、酸化ガス供給ノズル３６の中や周囲、及び酸化ガス供給ダクト３２の内部に、石膏や亜硫酸カルシウムなどの固形物が沈積する恐れが最小限に抑えられる。このような沈積によって、ガススパージャ３０の酸化効率が低減する可能性があり、さらにはガススパージャ３０が完全に閉塞され、再循環タンク１８に酸化ガスが全く供給されなくなることさえあり得る。酸化ガス供給ダクト３２の内部や酸化ガス供給ノズル３６の周辺に行き着いてしまうスラリの小滴が乾燥すると、そこに固体残留物が留まる恐れがあるが、圧縮空気を水蒸気で飽和させることにより、そのような乾燥の恐れが低減される。第１の液体供給ノズル３８が酸化ガス供給ノズル３６及び酸化ガス供給ダクト３２の内部を液体で洗浄することにより、上記スラリの小滴は、酸化ガス供給ダクト３２の内部や酸化ガス供給ノズル３６に張り付く前に、除去される。
【００２８】
酸化ガス供給ダクト３２の、第１の端３４とは反対にある第２の端４６には、任意の排水パイプ４８が形成される。排水パイプ４８は、酸化ガス供給ダクト３２から下方に再循環タンク１８の底５０に向かって垂直に伸びる。排水パイプ４８の全長Ｈは、長さＨを持つ液柱が酸化ガス供給ノズル３６の圧力降下よりも高い圧力降下に対応するように選択される。したがって、通常の動作条件下においては、圧縮空気は、排水パイプ４８ではなく酸化ガス供給ノズル３６を介してのみ酸化ガス供給ダクト３２を離れる。しかしながら、第１の液体供給ノズル３８を介して噴射される洗浄液、及びそのような洗浄液の噴射によって流され洗浄されたスラリは、上記排水パイプ４８を通って酸化ガス供給ダクト３２から排出される。排水パイプ４８が設けられていない場合は、洗浄液は、代わりに酸化ガス供給ノズル３６を通って排出される。
【００２９】
噴射される洗浄液の洗浄能力は、第１の液体供給ノズル３８からの距離が大きいほど低くなる。このため、酸化ガス供給ダクト３２の内部に１つ以上の液体供給ノズルを配置するのが好ましい場合がある。図２に示すように、第２の液体供給ノズル５２が第１の液体供給ノズル３８の下流に配置されている。パイプ５４は洗浄液を第２の液体供給ノズル５２に供給し、バルブ５６は洗浄液の流量を制御するためパイプ５４に配置される。第１の液体供給ノズル３８と第２の液体供給ノズル５２との間の第２の距離Ｌ２は、好ましくは、酸化ガス供給ダクト３２の特徴的断面寸法、すなわち直径Ｄの最大２５倍である。したがって、酸化ガス供給ダクト３２の直径Ｄが５０ｍｍの場合、第２の液体供給ノズル５２は、最大で２５×５０ｍｍ＝１２５０ｍｍの第２の距離Ｌ２だけ、第１の液体供給ノズル３８の下流に位置するべきである。
【００３０】
第１，第２の液体供給ノズル３８，５２によってガススパージャ３０の酸化ガス供給ノズル３６の全てに対して噴射される水の総量は、水蒸気による酸化ガスの飽和と洗浄効果の両方を実現するために、水蒸気で酸化ガスを飽和するのに要する水の量よりも大きくする。好ましくは、ガススパージャ３０の酸化ガス供給ノズル３６，４４の全てに対して噴射される水の総量は、少なくとも、乾性酸化ガス１ｋｇ当たり水０．０２５ｋｇである。したがって、ガススパージャ３０に供給される圧縮空気の量が、乾性空気１０００ｋｇ／ｈである場合、第１，第２の液体供給ノズル３８，５２を介してガススパージャ３０に供給される水量は、合計で少なくとも、水０．０２５×１０００＝２５ｋｇ／ｈであるべきである。好ましくは、ガススパージャ３０の酸化ガス供給ノズル３６，４４の全てに対して噴射される水の総量は、乾性酸化ガス１ｋｇ当たり水１０ｋｇ未満である。したがって、ガススパージャ３０に供給される圧縮空気の量が、乾性空気１０００ｋｇ／ｈである場合、第１，第２の液体供給ノズル３８，５２を介してガススパージャ３０に供給される水の総量は、好ましくは、水１０×１０００＝１００００ｋｇ／ｈ未満であるべきである。
【００３１】
図２の参照により分かるように、酸化ガス供給ダクト３２は前記第１の液体供給ノズル３８の位置と前記第２の液体供給ノズル５２の位置との間において、実質的に、直線状である。したがって、第１の液体供給ノズル３８と第１の酸化ガス供給ノズル４４との間は曲がっておらず、第１の液体供給ノズル３８から第１の酸化ガス供給ノズル４４が「見える」ため、洗浄効果が向上される。
【００３２】
好ましくは、洗浄液が絶え間なく酸化ガス供給ダクト３２に供給されるように、第１，第２の液体供給ノズル３８，５２は継続的に動作する。しかし、第１，第２の液体供給ノズル３８，５２を半継続的に動作させることも可能である。このような場合、第１，第２の液体供給ノズル３８，５２は少なくとも３０分ごとに２分間動作すべきである。
【００３３】
第１，第２の液体供給ノズル３８，５２は、好ましくは、いわゆるフル−コーンノズルであり、好ましくは、１００°未満の噴射角を有する。有用な液体供給ノズルの例としては、米国イリノイ州ホイートンにあるＳｐｒａｙｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏ．の１／８’’ＧＡ−２ ５０°がある。
【００３４】
図３は、代替的な実施形態に係るガススパージャ１３０を示す。輸送パイプ２８、及びスラリＳを収容する再循環タンク１８は図２を参照して前述したものと同様であるため、ここで詳述はしない。ガススパージャ１３０は、膝１３３を有する「脚」の形状をした円筒管である酸化ガス供給ダクト１３２を備える。代わりに、酸化ガス供給ダクトは「膝」を有さない直線状の円筒管であってもよい。輸送パイプ２８は、酸化ガス供給ダクト１３２の第１の端１３４に圧縮空気を送る。圧縮空気の輸送方向における膝１３３の下流には、第１の酸化ガス供給ノズル１３６が位置する。第１の酸化ガス供給ノズル１３６は、単に、酸化ガス供給ダクト１３２を第２の端１４６で切断することにより形成される。図３を参照して分かるように、酸化ガス供給ダクト１３２は、第２の端１４６において、酸化ガス供給ダクト１３２の長手方向に対して約４５°で切断される。再循環タンク１８内において、アジテータ１４７がガス供給ノズル１３６に隣接して配置されている。アジテータ１４７は、スラリと圧縮空気との混合を向上させるため、スラリを第１の酸化ガス供給ノズル１３６の領域へと送り込む。
【００３５】
酸化ガス供給ダクト１３２内部における膝１３３の下流には、第１の液体供給ノズル１３８が配置され、水を含有する液体を第１の酸化ガス供給ノズル１３６に向けて噴射する。パイプ１４０は第１の液体供給ノズル１３８に洗浄液を供給し、バルブ１４２は洗浄液の流量を制御するためにパイプ１４０に配置される。第１の液体供給ノズル１３８は第１の酸化ガス供給ノズル１３６から第１の距離Ｌ１に位置する。距離Ｌ１は、酸化ガス供給ダクト１３２の前記第１の酸化ガス供給ノズル１３６における特徴的断面寸法（円管の場合は直径Ｄ）の最大５倍である。すなわち、Ｌ１は直径Ｄの最大５倍である。図３の参照で分かるように、第１の液体供給ノズル１３８によって供給される洗浄液は、第１の酸化ガス供給ノズル１３６を介して直接、再循環タンク１８に排出される。
【００３６】
図４は、更に他の代替的な実施形態に係るガススパージャ２３０を示す。輸送パイプ２８、及びスラリＳを収容する再循環タンク１８は図２を参照して前述したものと同様であるため、ここで詳述はしない。ガススパージャ２３０は、膝２３３を有する「脚」の形状をした円筒管である酸化ガス供給ダクト２３２を備える。酸化ガス供給ダクトは、代わりに、「膝」を有さない直線状の円筒管であってもよい。輸送パイプ２８は、酸化ガス供給ダクト２３２の第１の端２３４に圧縮空気を送る。圧縮空気の輸送方向における膝１３３の下流には、多数の酸化ガス供給ノズル２３６が位置する。酸化ガス供給ノズル２３６は、酸化ガス供給ダクト２３２に孔を開けることにより形成される。図示のように、酸化ガス供給ダクト２３２の第２の端２４６は酸化ガス供給ノズル２３６から距離を置いて位置する。
【００３７】
酸化ガス供給ダクト２３２の内部における膝２３３の下流には、第１の液体供給ノズル２３８が配置され、水を含有する液体を酸化ガス供給ノズル２３６に向けて噴射する。パイプ２４０は第１の液体供給ノズル２３８に洗浄液を供給し、バルブ２４２は洗浄液の流量を制御するためにパイプ２４０に配置される。第１の液体供給ノズル２３８は、酸化ガス供給ノズル２３６の全てから第１の距離Ｌ１に位置する。距離Ｌ１は、酸化ガス供給ダクト２３２の前記酸化ガス供給ノズル２３６における特徴的断面寸法（円管の場合は直径Ｄ）の最大５倍である。すなわち、Ｌ１は直径Ｄの最大５倍である。流れる酸化ガスの全ては酸化ガス供給ノズル２３６を介して酸化ガス供給ダクト２３２を離れるが、第１の液体供給ノズル２３８によって供給される洗浄液のほとんどは第２の端２４６の開口から酸化ガス供給ダクト２３２を離れる。つまり、酸化ガス供給ダクト２３２は単に第２の端２４６で開いた管として形成され、この第２の端２４６が洗浄液を排出する排水パイプ２４８を形成する。
【００３８】
上記実施形態の数々の変形が、特許請求の範囲の記載内で可能であることを理解されたい。
【００３９】
上記の説明では、ほぼ飲料水と同質の純水であるプロセス水が、液体供給ノズル３８，５２によって噴射されてガススパージャ３０を洗浄するのに使用されている。水を含有する、その他の種の液体も洗浄に使用できることを理解されたい。例えば、石膏フィルタの排水液など、湿式スクラバの様々な再循環液も洗浄液として使用することができる。供給されるスラリの中の水が水蒸気で圧縮空気を飽和させるのに必要な量以上であれば、再循環タンク１８のスラリを洗浄液として使用することも可能である。しかしながら、通常は飲料水やプロセス水などの純水を使用するほうが好ましい。
【００４０】
上記の説明では、酸化ガス供給ダクト３２の第１の酸化ガス供給ノズル４４における特徴的断面寸法は直径Ｄであると説明した。代わりに、酸化ガス供給ダクトが四角形断面を有する管の場合、特徴的断面寸法はその四角形断面の辺となる。更に代わりに、酸化ガス供給ダクトが三角形断面を有する管の場合、特徴的断面寸法はその三角形断面の最短の高さとなる。また更に代替的に、酸化ガス供給ダクトが矩形断面を有する管の場合、特徴的断面寸法はその矩形断面の最短の辺と最長の辺の合計の半分である。
【００４１】
図１を参照して、上記では、湿式スクラバ８が開口板１２を備え、その上を流動層１４が流れると説明した。本発明に係るガススパージャは他の型の湿式スクラバにも使用できることを理解されたい。そのうちの１つの型としては、スラリノズルによってスラリが霧状にされるタワースクラバがある。煙道ガスはタワーを上方に垂直に送られ、霧状のスラリと接触とする。霧状のスラリは、前述の型のガススパージャを備え得る再循環タンクで集められる。タワー型の湿式スクラバの例は、欧州特許出願公開公報第０１６２５３６Ａ１に記載されている。
【００４２】
要約すると、ガススパージャ３０は、スラリＳを用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバ８のタンク１８に、酸素を含有する酸化ガスを供給する。ガススパージャ３０は、少なくとも、酸化ガス供給ダクト３２の内部に位置する第１の液体供給ノズル３８を備えており、第１の液体供給ノズル３８は第１の酸化ガス供給ノズル４４に向けて水を含有する液体を噴射する。酸化ガス供給ダクト３２は、前記第１の酸化ガス供給ノズル４４における、直径Ｄなどの特徴的断面寸法を有している。第１の液体供給ノズル３８は、前記第１の酸化ガス供給ノズル４４からから最大で前記特徴的断面寸法Ｄの５倍の距離Ｌ１に位置する。
【００４３】
数々の好適な実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更を行うことができ、かつそれらの要素を均等物で置換できることは当業者であれば理解するであろう。加えて、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく、特定の状態又は材料を本発明の教示に適合するよう多くの改良を行うことができる。それゆえ、本発明は、発明を実施するための最良の形態として開示された特定の実施の形態に限定されず、本発明は、特許請求の範囲の記載内にある全ての実施態様を包含するものである。さらに、第１、第２などの表現は順番や重要性を示すものではなく、他の要素との区別のために用いられるものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜硫酸カルシウム及び硫酸カルシウムを包含する化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するスラリ（Ｓ）を用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバ（８）のタンク（１８）に酸素を含有する酸化ガスを供給するガススパージャ（３０）であって、酸化ガス供給ダクト（３２）と、前記酸化ガスを前記タンク（１８）のスラリ（Ｓ）に分散する少なくとも第１の酸化ガス供給ノズル（４４）とを備えるガススパージャ（３０）において、前記ガススパージャ（３０）には、前記酸化ガス供給ダクト（３２）の内部に位置し、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）に向けて水を含有する液体を噴射する少なくとも第１の液体供給ノズル（３８）が設けられ、前記酸化ガス供給ダクト（３２）は、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）における、直径（Ｄ）などの特徴的断面寸法を有し、前記第１の液体供給ノズル（３８）は、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）から最大で前記特徴的断面寸法（Ｄ）の５倍の距離（Ｌ１）に位置することを特徴とするガススパージャ。
【請求項２】
前記酸化ガス供給ダクト（３２）は、前記第１の液体供給ノズル（３８）の位置と前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）の位置との間で実質的に直線状である、請求項１に記載のガススパージャ。
【請求項３】
前記ガススパージャ（３０）は第２の液体供給ノズル（５２）を備え、前記第２の液体供給ノズル（５２）は、前記第１の液体供給ノズル（３８）から最大で前記特徴的断面寸法（Ｄ）の２５倍の距離（Ｌ２）に位置する、請求項１又は２に記載のガススパージャ。
【請求項４】
前記ガススパージャ（３０）は、前記酸化ガス供給ダクト（３２）からの液体を排出する排水パイプ（４８）を備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガススパージャ。
【請求項５】
前記第１の液体供給ノズル（３８）は、１００°未満の噴射角を有するノズルである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のガススパージャ。
【請求項６】
亜硫酸カルシウム及び硫酸カルシウムを包含する化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するスラリ（Ｓ）を用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバ（８）のタンク（１８）に酸素を含有する酸化ガスを供給する方法であって、酸化ガス供給ダクト（３２）と、前記酸化ガスを前記タンク（１８）のスラリ（Ｓ）に分散する少なくとも第１の酸化ガス供給ノズル（４４）とを備えるガススパージャ（３０）を用いて前記酸化ガスを供給することを包含する方法において、前記酸化ガス供給ダクト（３２）は、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）における、直径（Ｄ）などの特徴的断面寸法を有し、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）から最大で前記特徴的断面寸法（Ｄ）の５倍の距離（Ｌ１）にある噴射位置から、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）に向けて水を含有する液体を噴射すること包含することを特徴とする方法。
【請求項７】
前記ガススパージャ（３０）の全ての前記酸化ガス供給ノズル（３６，４４）に向けて噴射される水の総量は、水蒸気で酸化ガスを飽和するのに要する水の量よりも大きい、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ガススパージャ（３０）の全ての前記酸化ガス供給ノズル（３６，４４）に向けて噴射される水の総量は、少なくとも、乾性酸化ガス１ｋｇあたり水０．０２５ｋｇである、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記ガススパージャ（３０）の全ての前記酸化ガス供給ノズル（３６，４４）に向けて噴射される水の総量は、乾性酸化ガス１ｋｇあたり水１０ｋｇ未満である、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記酸化ガスは、前記噴射位置から前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）の位置まで、実質的に直線状の経路に沿って送られる、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１】
亜硫酸カルシウム及び硫酸カルシウムを包含する化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するスラリ（Ｓ）を用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバ（８）のタンク（１８）に酸素を含有する酸化ガスを供給するガススパージャ（３０）であって、酸化ガス供給ダクト（３２）と、前記酸化ガスを前記タンク（１８）のスラリ（Ｓ）に分散する少なくとも第１の酸化ガス供給ノズル（４４）とを備えるガススパージャ（３０）において、前記ガススパージャ（３０）には、前記酸化ガス供給ダクト（３２）の内部に位置し、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）に向けて水を含有する液体を噴射する少なくとも第１の液体供給ノズル（３８）が設けられ、前記酸化ガス供給ダクト（３２）は、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）における、直径（Ｄ）などの特徴的断面寸法を有し、前記第１の液体供給ノズル（３８）は、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）から最大で前記特徴的断面寸法（Ｄ）の５倍の距離（Ｌ１）に位置することを特徴とするガススパージャ。
【請求項２】
前記酸化ガス供給ダクト（３２）は、前記第１の液体供給ノズル（３８）の位置と前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）の位置との間で実質的に直線状である、請求項１に記載のガススパージャ。
【請求項３】
前記ガススパージャ（３０）は第２の液体供給ノズル（５２）を備え、前記第２の液体供給ノズル（５２）は、前記第１の液体供給ノズル（３８）から最大で前記特徴的断面寸法（Ｄ）の２５倍の距離（Ｌ２）に位置する、請求項１又は２に記載のガススパージャ。
【請求項４】
前記ガススパージャ（３０）は、前記酸化ガス供給ダクト（３２）からの液体を排出する排水パイプ（４８）を備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガススパージャ。
【請求項５】
前記第１の液体供給ノズル（３８）は、１００°未満の噴射角を有するノズルである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のガススパージャ。
【請求項６】
亜硫酸カルシウム及び硫酸カルシウムを包含する化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するスラリ（Ｓ）を用いてプロセスガスから二酸化硫黄を除去する湿式スクラバ（８）のタンク（１８）に酸素を含有する酸化ガスを供給する方法であって、酸化ガス供給ダクト（３２）と、前記酸化ガスを前記タンク（１８）のスラリ（Ｓ）に分散する少なくとも第１の酸化ガス供給ノズル（４４）とを備えるガススパージャ（３０）を用いて前記酸化ガスを供給することを包含する方法において、前記酸化ガス供給ダクト（３２）は、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）における、直径（Ｄ）などの特徴的断面寸法を有し、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）から最大で前記特徴的断面寸法（Ｄ）の５倍の距離（Ｌ１）にある噴射位置から、前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）に向けて水を含有する液体を噴射すること包含することを特徴とする方法。
【請求項７】
前記ガススパージャ（３０）の全ての前記酸化ガス供給ノズル（３６，４４）に向けて噴射される水の総量は、水蒸気で酸化ガスを飽和するのに要する水の量よりも大きい、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ガススパージャ（３０）の全ての前記酸化ガス供給ノズル（３６，４４）に向けて噴射される水の総量は、少なくとも、乾性酸化ガス１ｋｇあたり水０．０２５ｋｇである、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記ガススパージャ（３０）の全ての前記酸化ガス供給ノズル（３６，４４）に向けて噴射される水の総量は、乾性酸化ガス１ｋｇあたり水１０ｋｇ未満である、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記酸化ガスは、前記噴射位置から前記第１の酸化ガス供給ノズル（４４）の位置まで、実質的に直線状の経路に沿って送られる、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１１−５１１７０７（Ｐ２０１１−５１１７０７Ａ）
【公表日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４５４０２（Ｐ２０１０−５４５４０２）
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０００７９０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０９８０５５
【国際公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【出願人】（５０３４１６３５３）アルストム テクノロジー リミテッド (394)
【氏名又は名称原語表記】ＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ７， ＣＨ−５４０１ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０００７９０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０９８０５５
【国際公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【出願人】（５０３４１６３５３）アルストム テクノロジー リミテッド (394)
【氏名又は名称原語表記】ＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ７， ＣＨ−５４０１ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]