ＳＯ３コントロールのための目標を定めたダクト注入
【課題】燃焼器の燃焼ゾーン中の硫黄含有炭素質燃料の燃焼からのＮＯＸおよびＳＯ３の排出を減少させる方法の提供。
【解決手段】硫黄含有炭素質燃料を全般にわたり過剰の酸素により燃焼してＮＯＸ、ＳＯ２およびＳＯ３を含む燃焼ガスを形成し、窒素含有ＮＯＸコントロール剤を燃焼ガス中にＮＯＸの還元用の選択性触媒還元触媒の上流の点で導入し、そして触媒の次にしかも移入する燃焼空気を加熱するための空気加熱器と接触する前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成しそしてＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を還元するのに有効である量および小滴サイズおよび濃度で水酸化マグネシウムを導入することからなる方法。
【解決手段】硫黄含有炭素質燃料を全般にわたり過剰の酸素により燃焼してＮＯＸ、ＳＯ２およびＳＯ３を含む燃焼ガスを形成し、窒素含有ＮＯＸコントロール剤を燃焼ガス中にＮＯＸの還元用の選択性触媒還元触媒の上流の点で導入し、そして触媒の次にしかも移入する燃焼空気を加熱するための空気加熱器と接触する前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成しそしてＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を還元するのに有効である量および小滴サイズおよび濃度で水酸化マグネシウムを導入することからなる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排出物をコントロールする重要な問題を扱いつつ、経済性を維持するために有効にコントロールされた反応物を導入する特殊な処理を提供することにより、現在までに明らかになったＮＯＸおよびＳＯ３減少技術に課された制約を排除する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素質燃料の燃焼は、ほとんど不変的に、汚染を生ずる。燃焼源からの排出物の質の制御は、われわれが生存のために必要とする空気の質を維持するのに必須である。排出物を処理しそして有害なガスの発生を減少させる技術は、クリーンな空気および合理的なコストについてしばしば提案された目標を達成することを目標に、非常に進歩してきている。残念ながら、いくつかの技術的な解決策は、互いに競合することが示されている。これらの場合に、これらを同時に実施することは、しばしば、かなりコスト高になるかまたは技術的に複雑になり、その結果、古いプラントまたは空間の利用可能性が不十分なプラントは、閉鎖されることになる。電力プラントおよび焼却炉の経済的な操作は、一般の関心の的であり、そして新しい技術がこの問題の解決に必須である。
【０００３】
天然ガスのような燃料の選択は、いくつかの汚染の問題を解決できるが、それらをすべて排除できない。窒素酸化物（ＮＯＸ）は、燃焼により不変的に形成されそしてしばしば選択的非触媒反応物（ＳＮＣＲ）または選択的触媒反応物（ＳＣＲ）により処理される。Ｎｏ．６オイルのような他の燃料を燃やすことは、ＮＯＸを生じ、そしてボイラーマンに、他の問題（高温度スラグ／汚れおよび関連する共融腐食、コールドエンド腐食／汚れ並びに炭素粒状物および酸ミストによる不透明さの問題を含む）を生じさせる。燃焼ゾーンでは、油中の硫黄（例えば１−５％）は、自己接触化して三酸化硫黄（ＳＯｓ）になり、それは、バックエンド表面（温度が典型的に約１５０℃より低い）で硫酸に凝縮しそして腐食および酸の羽毛状物（ｐｌｕｍｅ）の生成を促進する。さらに、ＳＯ３は、ＳＣＲ触媒による酸化から生ずる。
【０００４】
ＳＯ３コントロールでは、アルカリ物質例えば水酸化マグネシウムの注入が有用であるが、それは典型的に、物質の性質、装置のデザインおよび注入プロセスの不適切さにより、壁および床に沿って固体の蓄積をもたらす。固体の蓄積は、燃焼器またはプロセスの機能不全を導く。固体の蓄積は、また、反応物の非能率な使用を導く。燃焼ガス中に注入されるまたは燃料中のＳＯ３コントロール反応物を使用しても、ＳＯ３は残り、そしてコールドエンドに達する流出液は、その酸性のｐＨおよび過剰のＳＯ３の存在のために、問題を生じさせる。低いｐＨは、フライアッシュの処分およびコールドエンドの腐食に悪影響を及ぼす。
【０００５】
ＳＯ３蒸気は、煙道ガス中の水蒸気と結合したとき、気体状の硫酸に３容易に転換する。ガスおよび表面の温度がシステムを通してＳＯ３を冷却するので、蒸気は、硫酸の細かいエロゾルミストを形成する。酸エロゾルは、酸のミクロン以下の粒子を含み、それは、分離を逃れるかまたはガスクリーニング装置に捕捉され、そして煙突から排出される。煙突を出る比較的低いＳＯ３濃度のものですら、顕著な光の散乱を生じそして可視の酸羽毛状物を生じさらに高い不透明さの読みをもたらす。一般的な法則として、ＳＯ３の百万容量部当たり１部ごとに、１−３％の不透明さを生じさせる。そのため、僅か１０−２０ｐｐｍのＳＯ３という排出ガスの濃度でも不透明さおよび酸の羽毛状物の問題を生じさせる。さらに、酸の露点より低いすべての金属面上の酸の付着または形成は、ユニット例えば空気加熱器、ダクト加工物および煙突のライナー内に腐食を生ずる。
【０００６】
ＳＣＲユニットの存在は、ＳＯ２をＳＯ３に酸化させることによりＳＯ３の問題をさらに悪化させる。ＳＯ３レベルがＳＣＲ触媒を通って２倍（またはそれ以上）になることは、異常ではない。典型的なＳＣＲ ＮＯＸ還元システムでは、ＮＯＸを含む流出液は、好適な触媒を通過し、その触媒は、アンモニア（ＮＨ３）、尿素［（ＮＨ２）ＣＯ（ＮＨ２）］などを含む反応物によってＮＯＸを窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）に還元する。これらの反応物の存在下ＮＯＸを還元するのに有効な触媒は、また、ＳＯ３へのＳＯ２の酸化を促進する。或る場合では、ＳＯ２は、また他の装置によりＳＯ３に酸化できる。ＮＯＸを還元する明らかな要求が存在するが、ＳＣＲまたは他の酸化ユニットにより生じたＳＯ３の付加物もコントロールされねばならない。
【０００７】
ＳＣＲユニットは、大きくかつ高価である。有効であるためには、それらは、比較的低い温度操作されねばならず、そしてしばしば、燃焼器と空気加熱器（移入する燃焼大気を加熱するために流出液の残存する熱容量を使用する）との間のすべての利用できる空間を満たさねばならない。典型的な低温度の操作およびＳＣＲユニット後の顕著なＳＯ３濃度の存在のために、腐食、酸羽毛状物、不透明さおよび関連する問題を避けるために、流出液を加熱することが、ときには必要になる。この方法で加熱することは、非能率のさらなる源であり、そしてもしそれを避ける道が存在するならば、有益である。
【０００８】
歴史的に、ＳＯ３は、ダクト加工物の適切な位置に水酸化マグネシウムのようなＳＯ３処理剤を導入することにより還元されてきた。すべてのアルカリ性処理剤が有用であることはない。それは、ＳＯ３は、またＳＣＲ反応に使用された水蒸気およびアンモニアと反応して、硫酸アンモニウムおよび重硫酸アンモニウムを形成するからである。これらのアンモニア塩の両者は、システムにおいて汚れおよび腐食の問題を生じさせる。重硫酸アンモニウムは、３００°Ｆ（約１４９℃）より低い融点を有しそして硫酸アンモニウムは４５０°Ｆ（約２３２℃）より僅か上の融点を有し、典型的なＳＣＲおよび空気加熱器の操作温度で両者は溶融するかまたは粘着性をおびるようになりそして両者が空気加熱器を被覆し、汚しそして腐食することを可能にする。石灰は、反応して石膏を形成し、石膏はまた汚れの問題を生ずるために、ＳＯ３を排除するのに実際に使用できない。石膏は、非常に低い溶解度を有する、固いしかも破砕性のない沈着物を形成し、除くことが難しい。水酸化マグネシウムは、この観点から考えると、より良いものであるが、粒子サイズおよび分布の問題のために、触媒の下流で有効に導入されていない。
【０００９】
硫黄含有燃料についてＳＣＲ処理の融和性を改善しそしてバックエンドＳＯ３腐食を一層有効に処理できる改善された方法が要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＳＯ３を生成しがちな燃料を利用して燃焼器においてＳＣＲ ＮＯＸ還元のための改善された技術を提供するのが本発明の目的である。
【００１１】
ＳＣＲ ＮＯＸ還元中発生するＳＯ３を還元することにより排出物コントロールを改善するのが本発明の他の目的である。
【００１２】
バックエンドのＳＯ３を還元してＳＯ３の凝縮および／または重硫酸塩の生成に関する懸念なしに空気加熱器の操作を可能にすることによりプロセスの能率を改善するのが本発明の他の目的である。
【００１３】
実際にＳＯ３の還元を増強するために空気加熱器を利用することによって、ＳＯ３が問題である燃焼器のバックエンドのＳＯ３を還元することにより、プロセスの能率を改善するのが本発明の他の目的である。
【００１４】
ＳＣＲ ＮＯＸ還元ユニットと空気加熱器との間にある狭い反応空間内のＳＯ３還元化学利用を改善するのが本発明の他の目的である。
【００１５】
より特定のさらなる目的は、化学的消費を最低にしつつＳＯ３還元を最大にするために、ＳＯ３反応物のナノサイズの粒子の反応物およびＣＦＤを有効に使用することである。
【００１６】
同時に反応物の利用の能率および燃焼器の能率を改善しつつ、上記の目的を達成するのが本発明の一層特定の目的である。
【００１７】
これらの目的および他の目的は、アンモニアまたは同様な化学物質を利用するＳＣＲ ＮＯＸユニットに従ってＳＯ３を還元する改善された方法を提供する本発明によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
１つの側面では、本発明は、燃焼器の燃焼ゾーン中の硫黄含有炭素質燃料の燃焼からのＮＯＸおよびＳＯ３の排出を減少させる方法であって、硫黄含有炭素質燃料を全般にわたり過剰の酸素により燃焼してＮＯＸ、ＳＯ２およびＳＯ３を含む燃焼ガスを形成し、窒素含有ＮＯＸコントロール剤を燃焼ガス中にＮＯＸの還元用の選択的接触還元触媒の上流の点で導入し、そして触媒の次にしかも移入する燃焼空気を加熱するための空気加熱器と接触する前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成しそして触媒中のＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を還元するのに有効である量および小滴サイズおよび濃度で水酸化マグネシウムを導入することからなる。
【００１９】
他の側面では、本発明は、燃焼器の燃焼ゾーン中の硫黄含有炭素質燃料の燃焼からのＳＯ３排出を縮小させる方法であって、硫黄含有炭素質燃料を全般にわたって過剰の酸素により燃焼してＳＯ２およびＳＯ３を含む燃焼ガスを形成し、得られる燃焼ガスをＳＯ２からＳＯ３への酸化を生じさせる条件下熱交換装置を通して移動させ、そして移入する燃焼空気を加熱するための空気加熱器と接触させる前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成しそしてＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を還元するのに有効な量および小滴サイズおよび濃度で酸化マグネシウムを導入することからなる。
【００２０】
１つの好ましい側面では、計算流体力学法が用いられて、流速を測定し、そして反応物の導入速度、反応物の導入位置の１つ以上、反応物の濃度、反応物の小滴のサイズおよび／または反応物の運動量を選択する。
【００２１】
他の好ましい側面およびそれらの利点は、以下の記述において示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の１つの態様の概略図である図１について説明する。図１は、発電、プロセス水蒸気、加熱または燃焼のための水蒸気を生成するために使用されるタイプの大きな燃焼器１０を示す。燃料（図示されていない源から）は、燃焼ゾーン２０中で空気とともに燃やされる。燃料は、任意の燃焼可能な材料（ガス、油、石炭、有機廃棄物または燃焼器に好適な任意の他の燃焼可能な材料を含む）である。本発明の方法は、例えば５００ｐｐｍ以上特に１−５％の量で、硫黄を含む石油に基づく製品のような燃料で、特に有利である。これらのなかに、残留燃料、典型的に重質燃料、例えばＮｏ．４，５および６オイルのような残留燃料がある。これらの油は、７０°Ｆ（約２１．１℃）でやっと注ぐことができるかまたは注ぐことのできない高い粘度を特徴とし、顕著な量の硫黄を含みそして高いレベルの縮合された芳香族を含有しそして完全かつクリーンに燃焼することが困難でありがちである。ダクト２１により供給される空気は、好ましくは、ダクト２２を経て送られそして燃焼器の出口端でダクト２４から熱を運ぶガス対ガス熱交換器２３により加熱される。熱い燃焼ガスは、熱交換器２５を上がりそしてそれを経て流れ、２５は、水蒸気の発生のために、燃焼ガスから水へ熱を運ぶ。エコノマイザ２６を含む他の熱交換器が、また、特別なボイラーのデザインに従って用意される。燃焼ガスは、ＮＯＸを含み、それは燃焼熱のみによって、または燃料中の窒素含有化合物の存在によって発生する。それらはまた主としてＳＯ２としてＳＯＸを含むだろう。
【００２３】
図１の態様では、好適な窒素質ＮＯＸ還元剤例えばアンモニアまたは水性の尿素が、バルブ３０によりラインを通って好適な源２８から導入される。尿素は、ＳＣＲ触媒ユニット３２，３２′および３２′′へダクトを通って入る残存アンモニアまたは他の気体状のＮＯＸ還元種とともにＳＮＣＲにとり好適な温度で導入できる。特に、尿素、尿素またはアンモニアの加水分解物または関連する化学物質例えば下記の任意の特許により記述された任意のものを利用する、種々の触媒とともにアンモニアを使用するＳＣＲ（例えば米国特許４１３８４６９および４３９３０３１）、ＳＣＲおよびＳＮＣＲのハイブリッド（例えば米国特許５１３９７５４）そしてマルチレベルＳＮＣＲ注入（米国特許４７７７０２４）について技術が開発されてきている。上記の特許の全体は、すべて本明細書に参考として引用される。
【００２４】
ＮＯＸ還元に好適な触媒のなかには、製造者によりこの目的で広告されているものがある。有用なＳＣＲ触媒のなかで、本明細書で代表的な参考プロセスで記述されたものがある。ＮＯＸを還元するための選択的接触還元法は、周知であり、そして種々の触媒を利用する。例えば、ヨーロッパ特許２１０３９２は、触媒としてのアンモニアの添加による活性炭または活性コークスを使用する窒素酸化物の接触的除去を論じている。米国特許４１３８４６９および４３９３０３１は、所望の接触還元を達成するためにアンモニアの添加とともに白金族金属および／または他の金属例えばチタン、銅、モリブデン、バナジウム、タングステンまたはこれらの酸化物を使用するＮＯＸの接触還元を開示している。或る場合では、１つの触媒部分は、酸化触媒であろう。ＮＯＸ還元触媒は、アンモニア（ＮＨ３）、尿素［（ＮＨ２）ＣＯ（ＮＨ２）］などを含む反応物により、ＮＯＸを窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）に還元するのに有効である。方法のこの点において、ＮＯＸおよびいくらかのＳＯ２を含む流出液を、これらの反応物の存在下ＮＯＸを還元するのに有効なＮＯＸ還元触媒上を通す。それは、また、ＳＯ３へのＳＯ２の酸化を強く促進する。ＮＯＸがコントロールできそしてＳＣＲユニットまたは他のＳＯ２酸化源により生ずるＳＯ３の付加物もコントロールできることが、本発明の利点である。
【００２５】
典型的な操作では、ＮＯＸ還元反応物は、タンク２８内におけるように水溶液として使用のために貯蔵される尿素またはアンモニアである。尿素溶液は、使用について望まれる濃度であるか、または使用時に希釈するために濃縮される。それは、また、乾燥のまま貯蔵され、そして必要に応じる基準で所望の程度に水和される。窒素質処理剤は、好ましくは、約０．５と約３．５との間の（処理剤中の窒素）対（窒素酸化物レベル）の比で存在する。有利には、窒素質処理剤は、希釈剤（すなわち水）を含む全組成物の重量の約３−約３５％の量で含まれる。
【００２６】
溶液は、１つ以上のインゼクタ例えばノズル３１に供給される。ノズルは、溶液を噴霧するための従来のデザインのものであり、そして液体のみのデザインまたは液体および気体のデザインのものである。液体および気体のタイプのノズルが用いられるとき、内部混合ノズルが、小滴のサイズの一定性を保証するために好ましい。好ましい条件下の尿素の導入は、導入の領域でＮＯＸ還元を行うことに加えて、アンモニアおよび他の種を生成する。
【００２７】
ＮＯＸ還元剤を含む流出液は、最も好ましくは、ＳＣＲ触媒上を通り、一方流出液の温度は、少なくとも１００℃そして約６００℃より低く、好ましくは少なくとも２５０℃である。この方法で、尿素の導入のために燃焼ガス中に存在するアンモニアおよび他の活性の気体状種は、窒素酸化物の接触還元を助ける。流出液は、好ましくは、過剰例えば約１−約１０％の酸素を含む。触媒の追加の層またはユニットは、ＮＯＸと反応してＮＯＸ還元およびアンモニアスリップコントロールをもたらすことによりアンモニアを還元するのに有効である。高い固体の負荷が懸念される場合、これは、典型的に、増大するピッチのサイズのために追加の触媒を要する。
【００２８】
最後の触媒部分の直後、流出液が空気加熱器２３に導かれ次にダクト３４を出て煙突３６に達する比較的短いダクト部分２４が典型的に存在する。触媒３２′′後の短いダクト部分２４において、ノズル４０または一連のこれらのノズルが、容器４２からの水酸化マグネシウムスラリーを導入するために設けられる。本発明の重要な特徴は、もしスラリー中の水酸化マグネシウムの粒子サイズが注意深くコントロールされて８ミクロン以下好ましくは５ミクロン以下例えば３−４．５ミクロンの平均直径を有するならば、ダクト２４中の流出液で利用できる熱は、低いが、スラリーから水を蒸発させるには十分に高く、しかも実際に、硫酸アンモニウムおよび重硫酸アンモニウムの組成物を形成するＳＯ３の傾向を低下させ、流出液のｐＨを上昇させそして煙突から酸の羽毛状物を生じさせるかまたは空気加熱器を腐食する流出液の傾向を低下させるのに十分なように、ＳＯ３と反応するミクロサイズの粒子の活性化学物質を残す。
【００２９】
ＳＯ３および／またはＭｇＯ反応物が、或る程度空気加熱器２３の伝熱面に捕捉され、それは次に捕捉された反応物を運んでガスと固体との接触が生ずる機会を増加させることが本発明の利点である。換言すれば、伝熱面での２つの反応物の何れかの捕捉は、ガス／固体の反応物の接触の増大により、見かけの反応速度を速める。任意の形状の表面が、空気加熱器２３の伝熱面に使用できるが、回収空気加熱器としてＬｊｕｎｇｓｔｒｏｍから入手できるもののようなＭｇＯの接着を受容する伝熱面を特徴とするものが、特に有効であると考えられる。任意の表面材料は、空気加熱器２３の伝熱面に使用できるが、被覆されたまたは被覆されていない鋼を特徴とするものが、特に有効であると思われる。表面の温度は、好適には、約１５０℃から約３５０℃の範囲内に維持されるものと思われる。
【００３０】
水酸化マグネシウム反応物は、好ましくは、通常地下の塩水プールまたは海水からのカルシウムおよび他の塩を含む塩水から製造される。ドロマイト石灰は、これらの塩水と混合されて塩化カルシウム溶液および水酸化マグネシウム（溶液から沈殿・濾過される）を形成する。水酸化マグネシウムのこの形は、安定剤とともにまたはそれなしに、水と混合されて、貯蔵および処理に好適な濃度例えば２５−６５重量％にされる。方法で使用するために、それは、計算流体力学法（ＣＦＤ）により測定されて、０．１−１０％、より狭く１−５％の範囲内の塩水プールまたは海水からのカルシウムおよび他の塩を含む塩水から製造される。ドロマイト石灰は、これらの塩水と混合されて塩化カルシウム溶液および水酸化マグネシウム（溶液から沈殿・濾過される）を形成する。水酸化マグネシウムのこの形は、安定剤とともにまたはそれなしに、水と混合されて、貯蔵および処理に好適な濃度例えば２５−６５重量％とする。方法で使用するために、それは、計算流体力学法（ＣＦＤ）により測定されて、０．１−１０％、より狭く１−５％の範囲内に希釈される。それが触媒と空気加熱器との間の狭い空間で流出液と接触するとき、それは、ナノサイズの粒子例えば２００ナノメートル以下そして好ましくは約１００ナノメートル以下に減少される。５０ナノメートルから約１５０ナノメートルとの中位粒子サイズは、本発明の方法では有用な範囲である。ＭｇＯの他の形も、必要または所望の場合、例えば「軽度の燃焼（ｌｉｇｈｔ ｂｕｒｎ）」に使用できるか、または「アルカリ（ｃａｕｓｔｉｃ）」が、それが所望の粒子サイズの範囲で入手できる場合に使用できる。
【００３１】
他の代替できる形では、好適な化学物質が、上記で詳述された水酸化マグネシウム／酸化マグネシウムの代わりに使用できる。一般に、それらは、細かい小滴な形で噴霧でき、利用できるダクト加工物内で活性粉末に乾燥できそして流出液中のＳＯ２および／またはＳＯ３と反応できなければならない。好適な代替できる化学物質のなかで、カルシウム、カリウム、ナトリウムおよび／または他のアルカリおよびアルカリ土類金属の酸化物または水酸化物がある。
【００３２】
これらの目的を最も良く達成するために、本発明は、好ましくは、ＣＦＤを利用して、流速を見積もりそして反応物の導入速度、１つ以上の反応物の導入位置、反応物の濃度、反応物の小滴サイズおよび反応物の運動量を選択する。ＣＦＤは、周知の科学であって、空間の制限があまりに極端であるこの場合のような場合には利益が得られるが、必ずしも利用されていない。ＳＣＲユニットの次の短い（例えば、しばしば２５フィート（約７６２．５ｃｍ）以下そして或る場合には１０−２０フィート（約３０５−約６１０ｃｍ））ダクト２４を汚すことなくそして有効に化学反応物を添加できるように、適切な形の水酸化マグネシウムについて補正された濃度、速度および導入速度を得ることは、最も重要なことである。本発明へのＣＦＤの実施は、米国特許出願１０／７５４０７２に記載されたように達成できる。粒状物除去の装置（図示せず）が使用されて、流出液が煙突を通る前に粒状物を除く。
【００３３】
他の側面では、本発明は、燃焼器の燃焼ゾーン中の硫黄含有炭素質燃料の燃焼からのＳＯ３の排出を減少させる方法を提供するものであり、その場合、ＳＣＲ触媒以外の装置または下流の条件は、ＳＯ３へのＳＯ２の酸化を生じさせる。この場合、硫黄含有炭素質燃料は、全般にわたって過剰の酸素により燃焼されて、ＳＯ２を含む燃焼ガスを形成しそしてＳＯ３へのＳＯ２の酸化を生じさせる条件下で熱交換装置を経て移動し、そして移入燃焼空気を加熱するための空気加熱器との接触前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成するのに有効な量および小滴サイズおよび濃度で水酸化マグネシウムを導入し、そしてＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を減少させる。この場合、図１の概略が同様に適用できるが、触媒３２は随意である。
【００３４】
本発明の他の代替できる形では、燃焼触媒および／または流出液処理化学物質が、燃料、燃焼ゾーンまたはこれら以外の例えば米国特許出願１０／７５４０７２に記述されるようなものに添加される。１つの例示の形では、好適な反応物例えば水酸化マグネシウムは、容器５０からライン５２およびノズル５４を経て導入される。上記の米国特許出願１０／７５４０７２の記述全体を、本明細書に参考として引用される。
【００３５】
上述は、本発明をいかに実施するかを当業者に教示することを目的とする。記述を読んで当業者に明らかになる明白な改変および変化のすべてを詳述することを目的としていない。しかし、すべてのこれらの明白な改変および変化が、請求の範囲に規定されている本発明の範囲内に含まれることを目的としている。請求の範囲は、記述が特に反対のことを指示していない限り、本明細書で目ざしている目的に合致するのに有効な本発明の成分および任意の順序の工程をカバーすることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の１つの態様の概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 燃焼器
２０ 燃焼ゾーン
２２ ダクト
２３ 空気加熱器
２４ ダクト
２５ 熱交換器
２６ エコノマイザ
２８ タンク
３１ ノズル
３２ ＳＣＲ触媒ユニット
３２′ ＳＣＲ触媒ユニット
３２′′ ＳＣＲ触媒ユニット
３４ ダクト
３６ 煙突
４０ ノズル
４２ 容器
５０ 容器
５２ ライン
５４ ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排出物をコントロールする重要な問題を扱いつつ、経済性を維持するために有効にコントロールされた反応物を導入する特殊な処理を提供することにより、現在までに明らかになったＮＯＸおよびＳＯ３減少技術に課された制約を排除する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素質燃料の燃焼は、ほとんど不変的に、汚染を生ずる。燃焼源からの排出物の質の制御は、われわれが生存のために必要とする空気の質を維持するのに必須である。排出物を処理しそして有害なガスの発生を減少させる技術は、クリーンな空気および合理的なコストについてしばしば提案された目標を達成することを目標に、非常に進歩してきている。残念ながら、いくつかの技術的な解決策は、互いに競合することが示されている。これらの場合に、これらを同時に実施することは、しばしば、かなりコスト高になるかまたは技術的に複雑になり、その結果、古いプラントまたは空間の利用可能性が不十分なプラントは、閉鎖されることになる。電力プラントおよび焼却炉の経済的な操作は、一般の関心の的であり、そして新しい技術がこの問題の解決に必須である。
【０００３】
天然ガスのような燃料の選択は、いくつかの汚染の問題を解決できるが、それらをすべて排除できない。窒素酸化物（ＮＯＸ）は、燃焼により不変的に形成されそしてしばしば選択的非触媒反応物（ＳＮＣＲ）または選択的触媒反応物（ＳＣＲ）により処理される。Ｎｏ．６オイルのような他の燃料を燃やすことは、ＮＯＸを生じ、そしてボイラーマンに、他の問題（高温度スラグ／汚れおよび関連する共融腐食、コールドエンド腐食／汚れ並びに炭素粒状物および酸ミストによる不透明さの問題を含む）を生じさせる。燃焼ゾーンでは、油中の硫黄（例えば１−５％）は、自己接触化して三酸化硫黄（ＳＯｓ）になり、それは、バックエンド表面（温度が典型的に約１５０℃より低い）で硫酸に凝縮しそして腐食および酸の羽毛状物（ｐｌｕｍｅ）の生成を促進する。さらに、ＳＯ３は、ＳＣＲ触媒による酸化から生ずる。
【０００４】
ＳＯ３コントロールでは、アルカリ物質例えば水酸化マグネシウムの注入が有用であるが、それは典型的に、物質の性質、装置のデザインおよび注入プロセスの不適切さにより、壁および床に沿って固体の蓄積をもたらす。固体の蓄積は、燃焼器またはプロセスの機能不全を導く。固体の蓄積は、また、反応物の非能率な使用を導く。燃焼ガス中に注入されるまたは燃料中のＳＯ３コントロール反応物を使用しても、ＳＯ３は残り、そしてコールドエンドに達する流出液は、その酸性のｐＨおよび過剰のＳＯ３の存在のために、問題を生じさせる。低いｐＨは、フライアッシュの処分およびコールドエンドの腐食に悪影響を及ぼす。
【０００５】
ＳＯ３蒸気は、煙道ガス中の水蒸気と結合したとき、気体状の硫酸に３容易に転換する。ガスおよび表面の温度がシステムを通してＳＯ３を冷却するので、蒸気は、硫酸の細かいエロゾルミストを形成する。酸エロゾルは、酸のミクロン以下の粒子を含み、それは、分離を逃れるかまたはガスクリーニング装置に捕捉され、そして煙突から排出される。煙突を出る比較的低いＳＯ３濃度のものですら、顕著な光の散乱を生じそして可視の酸羽毛状物を生じさらに高い不透明さの読みをもたらす。一般的な法則として、ＳＯ３の百万容量部当たり１部ごとに、１−３％の不透明さを生じさせる。そのため、僅か１０−２０ｐｐｍのＳＯ３という排出ガスの濃度でも不透明さおよび酸の羽毛状物の問題を生じさせる。さらに、酸の露点より低いすべての金属面上の酸の付着または形成は、ユニット例えば空気加熱器、ダクト加工物および煙突のライナー内に腐食を生ずる。
【０００６】
ＳＣＲユニットの存在は、ＳＯ２をＳＯ３に酸化させることによりＳＯ３の問題をさらに悪化させる。ＳＯ３レベルがＳＣＲ触媒を通って２倍（またはそれ以上）になることは、異常ではない。典型的なＳＣＲ ＮＯＸ還元システムでは、ＮＯＸを含む流出液は、好適な触媒を通過し、その触媒は、アンモニア（ＮＨ３）、尿素［（ＮＨ２）ＣＯ（ＮＨ２）］などを含む反応物によってＮＯＸを窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）に還元する。これらの反応物の存在下ＮＯＸを還元するのに有効な触媒は、また、ＳＯ３へのＳＯ２の酸化を促進する。或る場合では、ＳＯ２は、また他の装置によりＳＯ３に酸化できる。ＮＯＸを還元する明らかな要求が存在するが、ＳＣＲまたは他の酸化ユニットにより生じたＳＯ３の付加物もコントロールされねばならない。
【０００７】
ＳＣＲユニットは、大きくかつ高価である。有効であるためには、それらは、比較的低い温度操作されねばならず、そしてしばしば、燃焼器と空気加熱器（移入する燃焼大気を加熱するために流出液の残存する熱容量を使用する）との間のすべての利用できる空間を満たさねばならない。典型的な低温度の操作およびＳＣＲユニット後の顕著なＳＯ３濃度の存在のために、腐食、酸羽毛状物、不透明さおよび関連する問題を避けるために、流出液を加熱することが、ときには必要になる。この方法で加熱することは、非能率のさらなる源であり、そしてもしそれを避ける道が存在するならば、有益である。
【０００８】
歴史的に、ＳＯ３は、ダクト加工物の適切な位置に水酸化マグネシウムのようなＳＯ３処理剤を導入することにより還元されてきた。すべてのアルカリ性処理剤が有用であることはない。それは、ＳＯ３は、またＳＣＲ反応に使用された水蒸気およびアンモニアと反応して、硫酸アンモニウムおよび重硫酸アンモニウムを形成するからである。これらのアンモニア塩の両者は、システムにおいて汚れおよび腐食の問題を生じさせる。重硫酸アンモニウムは、３００°Ｆ（約１４９℃）より低い融点を有しそして硫酸アンモニウムは４５０°Ｆ（約２３２℃）より僅か上の融点を有し、典型的なＳＣＲおよび空気加熱器の操作温度で両者は溶融するかまたは粘着性をおびるようになりそして両者が空気加熱器を被覆し、汚しそして腐食することを可能にする。石灰は、反応して石膏を形成し、石膏はまた汚れの問題を生ずるために、ＳＯ３を排除するのに実際に使用できない。石膏は、非常に低い溶解度を有する、固いしかも破砕性のない沈着物を形成し、除くことが難しい。水酸化マグネシウムは、この観点から考えると、より良いものであるが、粒子サイズおよび分布の問題のために、触媒の下流で有効に導入されていない。
【０００９】
硫黄含有燃料についてＳＣＲ処理の融和性を改善しそしてバックエンドＳＯ３腐食を一層有効に処理できる改善された方法が要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＳＯ３を生成しがちな燃料を利用して燃焼器においてＳＣＲ ＮＯＸ還元のための改善された技術を提供するのが本発明の目的である。
【００１１】
ＳＣＲ ＮＯＸ還元中発生するＳＯ３を還元することにより排出物コントロールを改善するのが本発明の他の目的である。
【００１２】
バックエンドのＳＯ３を還元してＳＯ３の凝縮および／または重硫酸塩の生成に関する懸念なしに空気加熱器の操作を可能にすることによりプロセスの能率を改善するのが本発明の他の目的である。
【００１３】
実際にＳＯ３の還元を増強するために空気加熱器を利用することによって、ＳＯ３が問題である燃焼器のバックエンドのＳＯ３を還元することにより、プロセスの能率を改善するのが本発明の他の目的である。
【００１４】
ＳＣＲ ＮＯＸ還元ユニットと空気加熱器との間にある狭い反応空間内のＳＯ３還元化学利用を改善するのが本発明の他の目的である。
【００１５】
より特定のさらなる目的は、化学的消費を最低にしつつＳＯ３還元を最大にするために、ＳＯ３反応物のナノサイズの粒子の反応物およびＣＦＤを有効に使用することである。
【００１６】
同時に反応物の利用の能率および燃焼器の能率を改善しつつ、上記の目的を達成するのが本発明の一層特定の目的である。
【００１７】
これらの目的および他の目的は、アンモニアまたは同様な化学物質を利用するＳＣＲ ＮＯＸユニットに従ってＳＯ３を還元する改善された方法を提供する本発明によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
１つの側面では、本発明は、燃焼器の燃焼ゾーン中の硫黄含有炭素質燃料の燃焼からのＮＯＸおよびＳＯ３の排出を減少させる方法であって、硫黄含有炭素質燃料を全般にわたり過剰の酸素により燃焼してＮＯＸ、ＳＯ２およびＳＯ３を含む燃焼ガスを形成し、窒素含有ＮＯＸコントロール剤を燃焼ガス中にＮＯＸの還元用の選択的接触還元触媒の上流の点で導入し、そして触媒の次にしかも移入する燃焼空気を加熱するための空気加熱器と接触する前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成しそして触媒中のＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を還元するのに有効である量および小滴サイズおよび濃度で水酸化マグネシウムを導入することからなる。
【００１９】
他の側面では、本発明は、燃焼器の燃焼ゾーン中の硫黄含有炭素質燃料の燃焼からのＳＯ３排出を縮小させる方法であって、硫黄含有炭素質燃料を全般にわたって過剰の酸素により燃焼してＳＯ２およびＳＯ３を含む燃焼ガスを形成し、得られる燃焼ガスをＳＯ２からＳＯ３への酸化を生じさせる条件下熱交換装置を通して移動させ、そして移入する燃焼空気を加熱するための空気加熱器と接触させる前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成しそしてＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を還元するのに有効な量および小滴サイズおよび濃度で酸化マグネシウムを導入することからなる。
【００２０】
１つの好ましい側面では、計算流体力学法が用いられて、流速を測定し、そして反応物の導入速度、反応物の導入位置の１つ以上、反応物の濃度、反応物の小滴のサイズおよび／または反応物の運動量を選択する。
【００２１】
他の好ましい側面およびそれらの利点は、以下の記述において示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の１つの態様の概略図である図１について説明する。図１は、発電、プロセス水蒸気、加熱または燃焼のための水蒸気を生成するために使用されるタイプの大きな燃焼器１０を示す。燃料（図示されていない源から）は、燃焼ゾーン２０中で空気とともに燃やされる。燃料は、任意の燃焼可能な材料（ガス、油、石炭、有機廃棄物または燃焼器に好適な任意の他の燃焼可能な材料を含む）である。本発明の方法は、例えば５００ｐｐｍ以上特に１−５％の量で、硫黄を含む石油に基づく製品のような燃料で、特に有利である。これらのなかに、残留燃料、典型的に重質燃料、例えばＮｏ．４，５および６オイルのような残留燃料がある。これらの油は、７０°Ｆ（約２１．１℃）でやっと注ぐことができるかまたは注ぐことのできない高い粘度を特徴とし、顕著な量の硫黄を含みそして高いレベルの縮合された芳香族を含有しそして完全かつクリーンに燃焼することが困難でありがちである。ダクト２１により供給される空気は、好ましくは、ダクト２２を経て送られそして燃焼器の出口端でダクト２４から熱を運ぶガス対ガス熱交換器２３により加熱される。熱い燃焼ガスは、熱交換器２５を上がりそしてそれを経て流れ、２５は、水蒸気の発生のために、燃焼ガスから水へ熱を運ぶ。エコノマイザ２６を含む他の熱交換器が、また、特別なボイラーのデザインに従って用意される。燃焼ガスは、ＮＯＸを含み、それは燃焼熱のみによって、または燃料中の窒素含有化合物の存在によって発生する。それらはまた主としてＳＯ２としてＳＯＸを含むだろう。
【００２３】
図１の態様では、好適な窒素質ＮＯＸ還元剤例えばアンモニアまたは水性の尿素が、バルブ３０によりラインを通って好適な源２８から導入される。尿素は、ＳＣＲ触媒ユニット３２，３２′および３２′′へダクトを通って入る残存アンモニアまたは他の気体状のＮＯＸ還元種とともにＳＮＣＲにとり好適な温度で導入できる。特に、尿素、尿素またはアンモニアの加水分解物または関連する化学物質例えば下記の任意の特許により記述された任意のものを利用する、種々の触媒とともにアンモニアを使用するＳＣＲ（例えば米国特許４１３８４６９および４３９３０３１）、ＳＣＲおよびＳＮＣＲのハイブリッド（例えば米国特許５１３９７５４）そしてマルチレベルＳＮＣＲ注入（米国特許４７７７０２４）について技術が開発されてきている。上記の特許の全体は、すべて本明細書に参考として引用される。
【００２４】
ＮＯＸ還元に好適な触媒のなかには、製造者によりこの目的で広告されているものがある。有用なＳＣＲ触媒のなかで、本明細書で代表的な参考プロセスで記述されたものがある。ＮＯＸを還元するための選択的接触還元法は、周知であり、そして種々の触媒を利用する。例えば、ヨーロッパ特許２１０３９２は、触媒としてのアンモニアの添加による活性炭または活性コークスを使用する窒素酸化物の接触的除去を論じている。米国特許４１３８４６９および４３９３０３１は、所望の接触還元を達成するためにアンモニアの添加とともに白金族金属および／または他の金属例えばチタン、銅、モリブデン、バナジウム、タングステンまたはこれらの酸化物を使用するＮＯＸの接触還元を開示している。或る場合では、１つの触媒部分は、酸化触媒であろう。ＮＯＸ還元触媒は、アンモニア（ＮＨ３）、尿素［（ＮＨ２）ＣＯ（ＮＨ２）］などを含む反応物により、ＮＯＸを窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）に還元するのに有効である。方法のこの点において、ＮＯＸおよびいくらかのＳＯ２を含む流出液を、これらの反応物の存在下ＮＯＸを還元するのに有効なＮＯＸ還元触媒上を通す。それは、また、ＳＯ３へのＳＯ２の酸化を強く促進する。ＮＯＸがコントロールできそしてＳＣＲユニットまたは他のＳＯ２酸化源により生ずるＳＯ３の付加物もコントロールできることが、本発明の利点である。
【００２５】
典型的な操作では、ＮＯＸ還元反応物は、タンク２８内におけるように水溶液として使用のために貯蔵される尿素またはアンモニアである。尿素溶液は、使用について望まれる濃度であるか、または使用時に希釈するために濃縮される。それは、また、乾燥のまま貯蔵され、そして必要に応じる基準で所望の程度に水和される。窒素質処理剤は、好ましくは、約０．５と約３．５との間の（処理剤中の窒素）対（窒素酸化物レベル）の比で存在する。有利には、窒素質処理剤は、希釈剤（すなわち水）を含む全組成物の重量の約３−約３５％の量で含まれる。
【００２６】
溶液は、１つ以上のインゼクタ例えばノズル３１に供給される。ノズルは、溶液を噴霧するための従来のデザインのものであり、そして液体のみのデザインまたは液体および気体のデザインのものである。液体および気体のタイプのノズルが用いられるとき、内部混合ノズルが、小滴のサイズの一定性を保証するために好ましい。好ましい条件下の尿素の導入は、導入の領域でＮＯＸ還元を行うことに加えて、アンモニアおよび他の種を生成する。
【００２７】
ＮＯＸ還元剤を含む流出液は、最も好ましくは、ＳＣＲ触媒上を通り、一方流出液の温度は、少なくとも１００℃そして約６００℃より低く、好ましくは少なくとも２５０℃である。この方法で、尿素の導入のために燃焼ガス中に存在するアンモニアおよび他の活性の気体状種は、窒素酸化物の接触還元を助ける。流出液は、好ましくは、過剰例えば約１−約１０％の酸素を含む。触媒の追加の層またはユニットは、ＮＯＸと反応してＮＯＸ還元およびアンモニアスリップコントロールをもたらすことによりアンモニアを還元するのに有効である。高い固体の負荷が懸念される場合、これは、典型的に、増大するピッチのサイズのために追加の触媒を要する。
【００２８】
最後の触媒部分の直後、流出液が空気加熱器２３に導かれ次にダクト３４を出て煙突３６に達する比較的短いダクト部分２４が典型的に存在する。触媒３２′′後の短いダクト部分２４において、ノズル４０または一連のこれらのノズルが、容器４２からの水酸化マグネシウムスラリーを導入するために設けられる。本発明の重要な特徴は、もしスラリー中の水酸化マグネシウムの粒子サイズが注意深くコントロールされて８ミクロン以下好ましくは５ミクロン以下例えば３−４．５ミクロンの平均直径を有するならば、ダクト２４中の流出液で利用できる熱は、低いが、スラリーから水を蒸発させるには十分に高く、しかも実際に、硫酸アンモニウムおよび重硫酸アンモニウムの組成物を形成するＳＯ３の傾向を低下させ、流出液のｐＨを上昇させそして煙突から酸の羽毛状物を生じさせるかまたは空気加熱器を腐食する流出液の傾向を低下させるのに十分なように、ＳＯ３と反応するミクロサイズの粒子の活性化学物質を残す。
【００２９】
ＳＯ３および／またはＭｇＯ反応物が、或る程度空気加熱器２３の伝熱面に捕捉され、それは次に捕捉された反応物を運んでガスと固体との接触が生ずる機会を増加させることが本発明の利点である。換言すれば、伝熱面での２つの反応物の何れかの捕捉は、ガス／固体の反応物の接触の増大により、見かけの反応速度を速める。任意の形状の表面が、空気加熱器２３の伝熱面に使用できるが、回収空気加熱器としてＬｊｕｎｇｓｔｒｏｍから入手できるもののようなＭｇＯの接着を受容する伝熱面を特徴とするものが、特に有効であると考えられる。任意の表面材料は、空気加熱器２３の伝熱面に使用できるが、被覆されたまたは被覆されていない鋼を特徴とするものが、特に有効であると思われる。表面の温度は、好適には、約１５０℃から約３５０℃の範囲内に維持されるものと思われる。
【００３０】
水酸化マグネシウム反応物は、好ましくは、通常地下の塩水プールまたは海水からのカルシウムおよび他の塩を含む塩水から製造される。ドロマイト石灰は、これらの塩水と混合されて塩化カルシウム溶液および水酸化マグネシウム（溶液から沈殿・濾過される）を形成する。水酸化マグネシウムのこの形は、安定剤とともにまたはそれなしに、水と混合されて、貯蔵および処理に好適な濃度例えば２５−６５重量％にされる。方法で使用するために、それは、計算流体力学法（ＣＦＤ）により測定されて、０．１−１０％、より狭く１−５％の範囲内の塩水プールまたは海水からのカルシウムおよび他の塩を含む塩水から製造される。ドロマイト石灰は、これらの塩水と混合されて塩化カルシウム溶液および水酸化マグネシウム（溶液から沈殿・濾過される）を形成する。水酸化マグネシウムのこの形は、安定剤とともにまたはそれなしに、水と混合されて、貯蔵および処理に好適な濃度例えば２５−６５重量％とする。方法で使用するために、それは、計算流体力学法（ＣＦＤ）により測定されて、０．１−１０％、より狭く１−５％の範囲内に希釈される。それが触媒と空気加熱器との間の狭い空間で流出液と接触するとき、それは、ナノサイズの粒子例えば２００ナノメートル以下そして好ましくは約１００ナノメートル以下に減少される。５０ナノメートルから約１５０ナノメートルとの中位粒子サイズは、本発明の方法では有用な範囲である。ＭｇＯの他の形も、必要または所望の場合、例えば「軽度の燃焼（ｌｉｇｈｔ ｂｕｒｎ）」に使用できるか、または「アルカリ（ｃａｕｓｔｉｃ）」が、それが所望の粒子サイズの範囲で入手できる場合に使用できる。
【００３１】
他の代替できる形では、好適な化学物質が、上記で詳述された水酸化マグネシウム／酸化マグネシウムの代わりに使用できる。一般に、それらは、細かい小滴な形で噴霧でき、利用できるダクト加工物内で活性粉末に乾燥できそして流出液中のＳＯ２および／またはＳＯ３と反応できなければならない。好適な代替できる化学物質のなかで、カルシウム、カリウム、ナトリウムおよび／または他のアルカリおよびアルカリ土類金属の酸化物または水酸化物がある。
【００３２】
これらの目的を最も良く達成するために、本発明は、好ましくは、ＣＦＤを利用して、流速を見積もりそして反応物の導入速度、１つ以上の反応物の導入位置、反応物の濃度、反応物の小滴サイズおよび反応物の運動量を選択する。ＣＦＤは、周知の科学であって、空間の制限があまりに極端であるこの場合のような場合には利益が得られるが、必ずしも利用されていない。ＳＣＲユニットの次の短い（例えば、しばしば２５フィート（約７６２．５ｃｍ）以下そして或る場合には１０−２０フィート（約３０５−約６１０ｃｍ））ダクト２４を汚すことなくそして有効に化学反応物を添加できるように、適切な形の水酸化マグネシウムについて補正された濃度、速度および導入速度を得ることは、最も重要なことである。本発明へのＣＦＤの実施は、米国特許出願１０／７５４０７２に記載されたように達成できる。粒状物除去の装置（図示せず）が使用されて、流出液が煙突を通る前に粒状物を除く。
【００３３】
他の側面では、本発明は、燃焼器の燃焼ゾーン中の硫黄含有炭素質燃料の燃焼からのＳＯ３の排出を減少させる方法を提供するものであり、その場合、ＳＣＲ触媒以外の装置または下流の条件は、ＳＯ３へのＳＯ２の酸化を生じさせる。この場合、硫黄含有炭素質燃料は、全般にわたって過剰の酸素により燃焼されて、ＳＯ２を含む燃焼ガスを形成しそしてＳＯ３へのＳＯ２の酸化を生じさせる条件下で熱交換装置を経て移動し、そして移入燃焼空気を加熱するための空気加熱器との接触前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成するのに有効な量および小滴サイズおよび濃度で水酸化マグネシウムを導入し、そしてＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を減少させる。この場合、図１の概略が同様に適用できるが、触媒３２は随意である。
【００３４】
本発明の他の代替できる形では、燃焼触媒および／または流出液処理化学物質が、燃料、燃焼ゾーンまたはこれら以外の例えば米国特許出願１０／７５４０７２に記述されるようなものに添加される。１つの例示の形では、好適な反応物例えば水酸化マグネシウムは、容器５０からライン５２およびノズル５４を経て導入される。上記の米国特許出願１０／７５４０７２の記述全体を、本明細書に参考として引用される。
【００３５】
上述は、本発明をいかに実施するかを当業者に教示することを目的とする。記述を読んで当業者に明らかになる明白な改変および変化のすべてを詳述することを目的としていない。しかし、すべてのこれらの明白な改変および変化が、請求の範囲に規定されている本発明の範囲内に含まれることを目的としている。請求の範囲は、記述が特に反対のことを指示していない限り、本明細書で目ざしている目的に合致するのに有効な本発明の成分および任意の順序の工程をカバーすることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の１つの態様の概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 燃焼器
２０ 燃焼ゾーン
２２ ダクト
２３ 空気加熱器
２４ ダクト
２５ 熱交換器
２６ エコノマイザ
２８ タンク
３１ ノズル
３２ ＳＣＲ触媒ユニット
３２′ ＳＣＲ触媒ユニット
３２′′ ＳＣＲ触媒ユニット
３４ ダクト
３６ 煙突
４０ ノズル
４２ 容器
５０ 容器
５２ ライン
５４ ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄含有炭素質燃料を全般にわたって過剰の酸素により燃焼してＮＯＸ、ＳＯ２およびＳＯ３を含む燃焼ガスを形成し、
ＮＯＸの還元用の選択的接触還元触媒の上流の点で、窒素含有ＮＯＸコントロール剤を燃焼ガス中に導入し、そして
触媒の次にしかも移入燃焼空気を加熱するための空気加熱器と接触する前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成ししかもＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を還元するのに有効である量および小滴サイズおよび濃度で水酸化マグネシウムを導入する
ことからなることを特徴とする燃焼器の燃焼ゾーン中の硫黄含有炭素質燃料の燃焼によるＮＯＸおよびＳＯ３の排出を減少させる方法。
【請求項２】
計算流体力学法が用いられて、流速を測定し、そして反応物の導入速度、反応物の１つ以上の導入位置、反応物の濃度、反応物の小滴のサイズおよび／または反応物の運動量を選択する請求項１の方法。
【請求項３】
燃焼触媒および／または流出液処理剤が、燃焼器の燃焼ゾーン中に導入される請求項１の方法。
【請求項４】
計算流体力学法が使用されて、流速を測定し、そして反応物の導入速度、反応物の導入位置の１つ以上、反応物の濃度、反応物の小滴のサイズおよび／または反応物の運動量を選択する請求項３の方法。
【請求項５】
水酸化マグネシウムが、計算流体力学法により測定されて、０．１％から２０％の範囲内に希釈される請求項１の方法。
【請求項６】
水酸化マグネシウムが、計算流体力学法により測定されて、１％から１０％の範囲内に希釈される請求項５の方法。
【請求項７】
触媒と空気加熱器との間の空間にある流出液が、水酸化マグネシウムのスラリーと接触し、そしてそれを２００ナノメートルより小さいナノサイズの粒子に縮小する請求項５の方法。
【請求項８】
硫黄含有炭素質燃料を全般にわたって過剰の酸素により燃焼してＳＯ２およびＳＯ３を含む燃焼ガスを形成し、
ＳＯ３へのＳＯ２の酸化を生じさせる条件下、熱交換装置を通して得られた燃焼ガスを移動させ、そして
移入燃焼空気を加熱するために空気加熱器と接触させる前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成ししかもＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を還元するのに有効な量および小滴サイズおよび濃度で水酸化マグネシウムを導入する
ことからなることを特徴とする燃焼器の燃焼ゾーン中の硫黄含有炭素質燃料の燃焼からのＳＯ３排出を減少させる方法。
【請求項１】
硫黄含有炭素質燃料を全般にわたって過剰の酸素により燃焼してＮＯＸ、ＳＯ２およびＳＯ３を含む燃焼ガスを形成し、
ＮＯＸの還元用の選択的接触還元触媒の上流の点で、窒素含有ＮＯＸコントロール剤を燃焼ガス中に導入し、そして
触媒の次にしかも移入燃焼空気を加熱するための空気加熱器と接触する前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成ししかもＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を還元するのに有効である量および小滴サイズおよび濃度で水酸化マグネシウムを導入する
ことからなることを特徴とする燃焼器の燃焼ゾーン中の硫黄含有炭素質燃料の燃焼によるＮＯＸおよびＳＯ３の排出を減少させる方法。
【請求項２】
計算流体力学法が用いられて、流速を測定し、そして反応物の導入速度、反応物の１つ以上の導入位置、反応物の濃度、反応物の小滴のサイズおよび／または反応物の運動量を選択する請求項１の方法。
【請求項３】
燃焼触媒および／または流出液処理剤が、燃焼器の燃焼ゾーン中に導入される請求項１の方法。
【請求項４】
計算流体力学法が使用されて、流速を測定し、そして反応物の導入速度、反応物の導入位置の１つ以上、反応物の濃度、反応物の小滴のサイズおよび／または反応物の運動量を選択する請求項３の方法。
【請求項５】
水酸化マグネシウムが、計算流体力学法により測定されて、０．１％から２０％の範囲内に希釈される請求項１の方法。
【請求項６】
水酸化マグネシウムが、計算流体力学法により測定されて、１％から１０％の範囲内に希釈される請求項５の方法。
【請求項７】
触媒と空気加熱器との間の空間にある流出液が、水酸化マグネシウムのスラリーと接触し、そしてそれを２００ナノメートルより小さいナノサイズの粒子に縮小する請求項５の方法。
【請求項８】
硫黄含有炭素質燃料を全般にわたって過剰の酸素により燃焼してＳＯ２およびＳＯ３を含む燃焼ガスを形成し、
ＳＯ３へのＳＯ２の酸化を生じさせる条件下、熱交換装置を通して得られた燃焼ガスを移動させ、そして
移入燃焼空気を加熱するために空気加熱器と接触させる前に、流出液中にナノサイズの粒子を形成ししかもＳＯ２の酸化により生ずるＳＯ３を還元するのに有効な量および小滴サイズおよび濃度で水酸化マグネシウムを導入する
ことからなることを特徴とする燃焼器の燃焼ゾーン中の硫黄含有炭素質燃料の燃焼からのＳＯ３排出を減少させる方法。
【図１】
【公表番号】特表２００８−５３２７３４（Ｐ２００８−５３２７３４Ａ）
【公表日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５５４２７２（Ｐ２００７−５５４２７２）
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００３９７６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０８６２５１
【国際公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（５０２２７９６４１）フューエル テック インコーポレーテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００３９７６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０８６２５１
【国際公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（５０２２７９６４１）フューエル テック インコーポレーテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
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