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JP2955835B2 - 流動床反応器のハロゲン化合物の気体放出を減少させるための方法 - Google Patents

流動床反応器のハロゲン化合物の気体放出を減少させるための方法

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JP2955835B2
JP2955835B2 JP7244420A JP24442095A JP2955835B2 JP 2955835 B2 JP2955835 B2 JP 2955835B2 JP 7244420 A JP7244420 A JP 7244420A JP 24442095 A JP24442095 A JP 24442095A JP 2955835 B2 JP2955835 B2 JP 2955835B2
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flue gas
particles
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halogen
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FUOSUTAA HOIIRAA ENAAJII CORP
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動床反応器にお
いてハロゲンを含む燃料の燃焼の結果生じる気体生成物
中のハロゲン化合物の放出を減少させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】環境規制に適合するために、ある種の石
炭、工業的及び都市の廃棄物等のハロゲンを含む燃料の
燃焼の結果生じる気体生成物中のハロゲン化合物の放出
を減少させるための多大の努力がなされてきた。一般的
には、煙道ガス中のハロゲンの放出を減少させるための
３つの従来技術の方法、即ち湿式洗浄法、スプレー乾燥
法、及び乾燥固体接触法がある。湿式洗浄法及びスプレ
ー乾燥法の方法の両方において、反応器は、水と、石灰
等のアルカリ性吸着材料との混合物及び煙道ガスの相互
作用が起こりうる領域を設ける。水と吸着材料との混合
物は、ハロゲン化水素等の非常にハロゲン化合物の吸収
を行いやすいアルカリ性の溶液を形成する。残念なが
ら、湿式洗浄法及びスプレー乾燥法の両方の方法におい
て、水性溶液相の存在の結果生じるスケーリング及び腐
食という大きな問題点がある。乾燥固体接触法では、水
溶液相に関する問題が回避される一方で、比較的遅い固
体−気体反応動力学に起因する比較的低いハロゲン除去
効率という問題点がある。
【０００３】前記乾燥固体接触法は、典型的には、石灰
石等の乾燥したアルカリ性吸着材料の、流動床反応器の
燃焼容器への注入を含む。残念なことに、もっとも反応
性の高いハロゲンであるフッ素のみが吸着材料に保持さ
れ、一方もっとも大量に存在するハロゲンである塩素
は、燃焼容器内の高温のために、小さな割合しか保持さ
れない。
【０００４】他の知られた乾燥固体接触法において、石
灰等の乾燥したアルカリ性の吸着材料は、バグハウスの
上流から煙道ガスに導入され、吸着材料はバグハウスフ
ィルターの注入側に分配される。前記フィルターはかく
して吸着材料と煙道ガスとの相互作用が起こりうる領域
を提供する。
【０００５】後者の乾燥洗浄法は、一般的に、多くの工
業的流動床反応器での使用には高価過ぎると見なされて
いる。なぜならば、石灰のコストは石灰石のコストの１
０倍であるので、前記方法は石灰石の代わりに石灰を使
用することによる著しいコストの不利益を招くためであ
る。
【０００６】従って、当該技術分野においては、石灰を
使用することによる追加のコストを招くことなしに煙道
ガスからハロゲン化合物を除くための乾燥固体接触法が
依然として求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、ハロゲンを含む燃料の燃焼の結果生じた気体生成物
中のハロゲン化合物の放出を減少させる方法を提供する
ことにある。
【０００８】本発明のさらなる目的は、操作するのに経
済的な前記形式の方法を提供することにある。
【０００９】本発明のさらなる目的は、適切なハロゲン
化合物の洗浄をもたらすために必要な気体生成物の滞留
時間及び温度を提供する前記形式の方法を提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】これらの及び他の目的を
満たすために、流動床反応器からの同伴された比較的細
かい粒子を含む煙道ガスの温度が、バグハウスに入る前
に調節される。この態様において、著しい量の硫酸化さ
れていない石灰石を含む同伴された細かい粒子は、バグ
ハウスフィルター上にハロゲン化合物吸着のための一時
的な境界層を形成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の構成及び実施態様
を列挙する。
【００１２】１．流動床反応器からのハロゲン化合物の
気体放出を減少させるための方法であって： 前記反応器内に、燃料材料及び吸着材料を含む固体粒子
の床を形成し、前記床に空気を導入し前記粒子を流動化
させ、ハロゲン化合物を含む煙道ガスを発生する前記燃
料粒子の燃焼を促進し、前記反応器からの煙道ガスを回
収し、前記煙道ガスは硫酸化されていない石灰石及び焼
成された石灰石の粒子を含む同伴された粒子を含み、前
記煙道ガスから、前記同伴された粒子の一部分を分離
し、前記同伴された粒子の残りの部分を伴う前記煙道ガ
スをバグハウスに通し、バグハウス内のバグハウスフィ
ルター上に前記同伴された粒子の残りの部分の一時的な
層を形成し、バグハウスを離れる煙道ガスのハロゲン含
量をモニターし、バグハウスに入る煙道ガス及び同伴さ
れた粒子の温度を制御し、且つ前記ハロゲン含量のモニ
ターの出力によりバグハウスのサイクルレートを制御
し、それにより煙道ガス中のハロゲン化合物の吸収を最
大限とする工程を含む、流動床反応器からのハロゲン化
合物の気体放出を減少させるための方法。
【００１３】２．バグハウスに入る前記気体及び同伴さ
れた粒子の温度を、前記同伴された粒子による前記ハロ
ゲン化合物の吸着を許容する範囲に制御する工程をさら
に含む前記１記載の方法。
【００１４】３．前記同伴された粒子の前記残りの部分
が前記燃料材料及び前記吸着材料を含み、前記吸着材料
が前記ハロゲン化合物を吸着する前記１記載の方法。
【００１５】４．前記分離された固体を前記反応器へ再
循環する工程をさらに含む前記１記載の方法。
【００１６】５．前記温度制御の工程が、前記気体及び
同伴された粒子の少なくとも一部分から熱を選択的に抽
出する工程を含む前記２記載の方法。
【００１７】６．温度制御の工程が、前記バグハウスに
入る、及び／又は前記バグハウスを出る前記煙道ガスの
温度をモニターし、前記温度に応答して前記抽出の工程
を制御する工程をさらに含む前記５記載の方法。
【００１８】７．前記抽出の工程が前記煙道ガスを２つ
の流れに分割する工程を含み、前記熱は前記流れの一つ
から抽出され、及び前記流れの相対的流量を調節する工
程を含む前記５記載の方法。
【００１９】８．バグハウスに入る前記煙道ガスの温度
が、華氏５２５度から６１５度（約２７３．９〜３２
３．９℃の間に制御される前記２記載の方法。
【００２０】９．前記バグハウスに入る前記煙道ガスの
ハロゲンの含量をモニターし、バグハウスサイクルレー
ト（cycle rate)を前記ハロゲン含量に応答して制御す
る工程をさらに含む前記１記載の方法。
【００２１】１０．前記形成する工程が、前記吸着材料
を前記反応器へ導入する工程を含み、さらに、前記バグ
ハウスに入る前記煙道ガスのハロゲン含量をモニター
し、前記導入の割合を前記ハロゲン含量に応答して調節
する工程を含む前記１記載の方法。
【００２２】
【実施例】前記簡単な説明、並びに本発明のさらなる目
的、特徴及び利益は、以下の、本発明に関する、現状に
おいて好ましいがそれでもなお概略的な実施態様の詳細
な説明を、本発明の装置の概略図を示す図面と共に参照
することによって、より完全に認識される。
【００２３】本発明の方法を、図面中の参照数字１０で
一般的に示される、自然水循環蒸気発生器の一部分を形
成する流動床反応器に関連して説明する。
【００２４】蒸気発生器１０は、４つの壁を持つ流動床
反応器１２を含む。それぞれの壁は、垂直の細長い棒又
はフィンによって相互接続された複数の垂直に配置され
た管で形成され、実質的に矩形の、連接した気密構造を
形成することが理解される。この形式の構造は慣用なの
で、図面には示さず、またこれ以上詳細に説明しない。
【００２５】プレナム室１４は、反応器１２の下部に配
置され、適切な供給源（図示せず）からの圧縮空気が強
制通風ブロワー等の慣用の手段によって導入される。
【００２６】穿孔された空気分配板１６は、反応器１２
の燃焼室下端でありかつプレナム室１４の上方に適切に
支持される。プレナム室１４を経て導入された空気は、
空気分配板１６を上向きに通過する。また、前記空気
は、空気予熱器（図示せず）によって予熱されることが
でき、かつ必要に応じて空気制御ダンパーによって適切
に調節することができる。空気分配板１６は、一般的に
は粉砕した石炭、並びに石炭の燃焼中に形成される硫黄
酸化物（ＳＯｘ）の一部分を吸収するための石灰石及び
／又はドロマイトからなる粒状材料の床１８を支持する
のに適合される。
【００２７】燃料分配器２０は反応器１２の前面壁を貫
通して延長し、粒状燃料を床１８へ導入するが、必要に
応じて、他の分配器を反応器１２の壁に関連させ、粒状
吸着材料及び／又は追加の粒状燃料材料を床１８に分配
することができることが理解される。
【００２８】複数の空気口２１が、反応器１２の側面壁
を貫通して床１８からの所定の高さに設けられ、後述す
る理由のために二次空気を反応器１２に導入する。必要
に応じて、反応器１２の側面壁を貫通して追加の空気口
を１個所又は２個所以上の高さに設けることができるこ
とが理解される。
【００２９】後面壁を形成するいくつかの管を後方に曲
げ（図示せず）、反応器１２を慣用の構造のサイクロン
分離器２２と連結することによって、開口１２ａが反応
器１２の後面壁の上部に形成される。かくして気体が反
応器１２から分離器２２に入り、分離器内に規定された
環状室２２ａ内を渦巻き、気体が分離器２２を離れる前
に、同伴された比較的細かい粒子の一部分を遠心力によ
って気体から分離する。分離器２２は、ホッパー部２２
ｂを含む。分離された細かい粒子はホッパー部２２ｂに
落下した後、再循環導管２４によって、反応器１２へ戻
される。
【００３０】導管２６は、サイクロン分離器２２の上に
配置されかつサイクロン分離器へ連結され、分離器２２
で分離されなかった、同伴された比較的細かい粒状材料
を含んだ分離煙道ガスを、導管２６に隣接して形成され
た熱回収包囲体２８へ通すよう操作する。開口２８ａ
は、熱回収包囲体２８の上部壁部分に形成され、導管２
６からの比較的清浄な熱い煙道ガスを受容する。熱回収
包囲体２８は慣用の構成であり、熱い煙道ガスから、蒸
気発生器１０の流導管等と流体流関係にある水等の冷却
媒体へ熱を伝達するよう操作する。
【００３１】ガス流ダクト３０は、熱回収包囲体２８に
隣接して形成され、包囲体２８からの比較的清浄な煙道
ガスを受容し、２つの分枝ダクト３０ａ及び３０ｂに分
かれる。上部エコノマイザー３２は、分枝ダクト３０ａ
内に配置され、煙道ガスから、エコノマイザーの慣用の
水流回路を通って流れる水へ熱を伝達するよう操作す
る。ダンパー３４は、分枝ダクト３０ｂ内に配置され、
後述する目的のために分枝ダクト３０ａを通る煙道ガス
の流れを制御するよう操作する。
【００３２】ガス流ダクト３６は、分枝ダクト３０ａ及
び３０ｂの下に設けられ、バグハウス３８をダクト３０
ａ及び３０ｂとガス流連通して接続される。ハロゲンモ
ニター装置４０及び温度モニター装置４２がダクト３６
に接続され、バグハウス３８に入る煙道ガスのハロゲン
含量及び温度をそれぞれモニターする。温度モニター装
置４２はダンパー３４と電気的に接続され、ダンパー３
４に制御信号を送り、ダクト３０ｂを通る煙道ガスの流
れを調節し、その結果バグハウス３８へ入る煙道ガスの
温度が調節される。
【００３３】バグハウス３８は慣用の設計であり、例え
ばバグハウスを経て通過するガスの通路内に布フィルタ
ーを含む。出口ダクト４４はバグハウス３８から外部煙
突等へ気体を排出するため延長する。第２のハロゲンモ
ニター装置４６はダクト４４に接続され、バグハウス３
８を出る煙道ガスのハロゲン含量をモニターする。ハロ
ゲンモニター装置４０及び４６は、参照数字５０で一部
分が示される制御ライン上の制御信号を発生するため操
作する制御装置４８と電気的に連結される。制御ライン
５０はバグハウスサイクルレート（cycle rate)及び／
又は石灰石供給速度を必要に応じて制御し、ハロゲン化
合物の放出を制御するため用いられる。
【００３４】蒸気発生器１０の操作において、石炭の燃
焼の結果発生する硫黄酸化物の一部分を吸収するための
石灰石を有する、ある量の始動用石炭が、床１８内の粒
状材料に導入され、その上面に散布される。空気は、プ
レナム室１４内に導入され、床１８内の石炭及び石灰石
を通過し、始動用石炭及び石灰石は床内に位置したバー
ナー（図示せず）で点火される。石炭の燃焼が進行する
のに伴い、比較的高い圧力及び速度で、追加の空気がプ
レナム室１４に導入される。また、床１８はプレナム室
１４内に位置するバーナーで温めることができる。
【００３５】プレナム室１４を経て導入された一次空気
は、石炭の完全燃焼に必要とされる全ての空気の一部分
を含むので、反応器１２の下方区域の燃焼は不完全であ
る。かくして下方区域は還元条件で操作し、石炭の完全
燃焼のために要求される残りの空気は空気口２１によっ
て供給される。最大許容量で操作される際、プレナム１
４から供給される空気は、完全燃焼に必要な空気の４０
％〜９０％の範囲になりうる。この量は所望の床の温度
によって変化する一方、残りの空気（６０％〜１０％）
は燃焼を完全にするため口２１を通して供給される。
【００３６】空気分配板１６によってプレナム室１４か
ら導入される高圧高速の燃焼支持空気は、石炭灰及び石
灰石の粒子を含む比較的細かい粒状材料の粒子を、空気
及び燃焼の気体生成物からなる熱い煙道ガス中に同伴さ
せ、前記粒子は前記煙道ガスによって空気圧により運ば
れる。この同伴された粒子と煙道ガスとの混合物は反応
器１２内を上向きに上昇し、同伴された粒子を含む気体
カラムを形成する。
【００３７】比較的粗い粒子は、比較的細かい粒子の一
部分と共に反応器１２の下部に堆積し、一方比較的細か
い粒子の残りの部分は気体カラムを上向きに通過する。
熱い煙道ガスと比較的細かい粒子の一部分との混合物は
気体カラムの長さだけ移動し、開口１２ａを通って反応
器１２から排出する。比較的細かい粒子の一部分は、分
離器２２内で熱い煙道ガスから分離され、再循環導管２
４を通って流動床１８に再循環され、一方比較的細かい
粒子の残りの部分は煙道ガス内に同伴され続ける。粒状
燃料材料は、反応器１２内の床１８の上に形成された気
体カラムを飽和させるのに十分な速度で、即ち煙道ガス
による比較的細かい粒子の最大の同伴が得られるよう、
細かい粒子の再循環分に加えて供給される。
【００３８】熱い煙道ガス及び細かい粒子の混合物は、
慣用の水流回路（図示せず）を通る水と熱交換関係にあ
る熱回収包囲体２８を通り、前記混合物が分枝ダクト３
０ａ及び３０ｂを含むダクト３０に入る前に、前記混合
物から熱を伝達する。ダンパー３４は、温度モニター装
置４２から制御信号を受容し、バグハウス３８に入る混
合物の温度を、ダクト３０ｂを通る混合物の流れを調節
することにより制御するよう、従ってダクト３０ａを通
して、ダクト３０ａを通って流れる混合物からエコノマ
イザー３２への熱の伝達を調節するよう操作する。かく
して、混合物はバグハウス３８に、制御された温度範囲
で入る。前記制御された温度範囲は、好ましくは５２５
°Ｆ〜６１５°Ｆ（約２７３．９〜３２３．９℃）の間
である。
【００３９】バグハウス３８に入る混合物中の細かい粒
子の一部分は、石灰石の粒子であり、前記石灰石は、硫
酸化されていないものと反応器１２内の高温の結果化学
的変換を経て焼成石灰石となったものとの両方である。
本発明の特徴によると、煙道ガスと同伴された細かい粒
子との混合物はバグハウス３８に入り、粒子はバグハウ
スフィルター上に堆積し、混合物中の煙道ガスが層を横
切るのに０．１〜１．０秒を要するのに十分な厚さの、
一時的な層を形成する。前記制御された温度範囲は、煙
道ガス中のハロゲン化合物の、フィルター上に堆積した
焼成石灰石粒子による吸収に貢献する。バグハウスサイ
クルレート及び／又は石灰石供給速度は、制御装置４８
によって調節され、ハロゲンモニター装置４０及び４６
によって表示されたハロゲン気体の吸収を最大限とす
る。ハロゲンモニター装置４０及び４６の出力は、上に
述べたように、バグハウスサイクルレート及び／又は石
灰石供給速度を制御するために使用することができる。
【００４０】かくして、本発明の方法は煙道ガス内に含
まれる同伴された細かい粒子内の石灰石を、ハロゲンを
含む燃料の燃焼の結果生じるハロゲン化合物の吸収に利
用する。この態様における石灰石粒子の使用は、石灰等
のハロゲン吸収化合物の調達に伴う再発コスト、加えて
ハロゲン吸収化合物の注入のため必要となる装置に関す
る非再発コストを回避し、顕著にコストを削減する結果
をもたらす。
【００４１】図面には特に図示されなかったが、追加の
必要な装置及び構造部品が設けられるであろうことと、
完全かつ操作可能な装置を形成するために、これら及び
以上に説明された全ての部品が、いかなる適切な様式に
おいても配置され、支持されることとが理解される。
【００４２】また、本発明の範囲から逸脱することなし
に、本発明の方法に改変を加えることができることが理
解される。例えば、前記流動床反応器は「循環」型であ
る必要はなく、ハロゲンを含む燃料が石灰石等の硫黄酸
化物吸着材料の存在下においての燃焼を経る他のいかな
る型の流動床であってもよい。さらに、石灰石によるハ
ロゲンの吸収は、石灰、石灰石、又は他のハロゲン吸着
材料等の他のアルカリ性吸着材料の注入によって増補さ
れてもよい。
【００４３】もちろん、当業者によって前記における他
の改変を行うことができ、ある例においては本発明のい
くつかの特徴が、対応する他の特徴の使用なしに用いら
れるであろう。従って、添付された請求項は、本発明の
範囲と一致した態様で広く解釈されることが適切であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法に用いられる装置を示す概略図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−37378（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−26095（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23G 5/30 B01D 53/04 B01D 53/68 F23J 15/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流動床反応器からのハロゲン化合物の気
    体放出を減少させるための方法であって： 前記反応器内に、燃料材料及び吸着材料を含む固体粒子
    の床を形成し、 前記床に空気を導入し前記粒子を流動化させ、ハロゲン
    化合物を含む煙道ガスを発生する前記燃料粒子の燃焼を
    促進し、 前記反応器からの煙道ガスを回収し、前記煙道ガスは硫
    酸化されていない石灰石及び焼成された石灰石の粒子を
    含む同伴された粒子を含み、 前記煙道ガスから、前記同伴された粒子の一部分を分離
    し、 前記同伴された粒子の残りの部分を伴う前記煙道ガスを
    バグハウスに通し、 バグハウス内のバグハウスフィルター上に前記同伴され
    た粒子の残りの部分の一時的な層を形成し、 バグハウスを離れる煙道ガスのハロゲン含量をモニター
    し、バグハウスに入る 煙道ガス及び同伴された粒子の温度を
    制御し、且つ前記ハロゲン含量のモニターの出力により
    バグハウスのサイクルレートを制御し、それにより煙道
    ガス中のハロゲン化合物の吸収を最大限とする工程を含
    む、流動床反応器からのハロゲン化合物の気体放出を減
    少させるための方法。
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