JP2015020169A - 湿式スクラバノズルシステム及びプロセスガスを浄化するために使用する方法 - Google Patents

湿式スクラバノズルシステム及びプロセスガスを浄化するために使用する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】より効率的でより低コストの、プロセスガスを浄化する湿式スクラバ及び湿式スクラバを使用する方法を提供する。
【解決手段】各スプレーレベルシステム入口は、他のスプレーレベルシステムから水平方向にずらされていて、コンパクトな鉛直方向高さ内に配置されており、各ノズルは、湿式スクラバタワーを通過する環境汚染物を含むプロセスガスから環境汚染物を除去して浄化されたプロセスガスを生成するために、湿式スクラバタワーの内部において吸着液を噴霧するフラットな幅広いスプレーアングルノズルである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノズルシステム及びプロセスガスを浄化するためにノズルシステムを用いる方法に関する。主題のノズルシステムは、湿式スクラバの湿式スクラバタワーに使用される。湿式スクラバの湿式スクラバタワー内に配置されて、主題のノズルシステムは、複数のノズルを具備する少なくとも１つの第１のスプレーレベルシステムであって、第１のスプレーレベルシステムに、ノズルによる噴霧のために吸着液が供給される、第１のスプレーレベルシステムと、複数のノズルを具備する第２のスプレーレベルシステムであって、第２のスプレーレベルシステムは、湿式スクラバタワーの内側で第１のスプレーレベルシステムの鉛直方向上方に配置されていて、第２のスプレーレベルシステムに、同様にノズルによる噴霧のために吸着液が供給される、第２のスプレーレベルシステムとを備える。
本発明は、更に、プロセスガスを浄化するために使用される湿式スクラバ、及びプロセスガスを浄化するために湿式スクラバを使用する方法に関する。
石炭、油、泥炭、廃棄物等の燃料を発電所のような燃焼プラントにおいて燃焼させることにより、他の成分の中でも二酸化硫黄ＳＯ2のような硫黄酸化物ＳＯxや二酸化炭素ＣＯ2を含む高温プロセスガスが発生させられる。二酸化硫黄は、環境汚染物である。従って、大気中にプロセスガスが放出される前にプロセスガスに含まれる二酸化硫黄の少なくとも一部を除去する必要がある。更に、二酸化炭素ガスのネガティブな環境影響に対する注目が高まるにつれ、大気中に放出される前にプロセスガスから二酸化炭素を除去することも重要になっている。
従来慣用の湿式スクラバスプレータワーは、典型的には２メートル〜３メートルの間隔で配置された幾つかのスプレーレベルシステムを有し、スプレーレベルシステムは、１方向又は時には２方向に約９０°〜約１２０°の噴霧円錐角を提供する噴霧ノズルを具備する。
国際公開第２０１２／０７６９４７号パンフレットにおいて、接触プレートの使用により改善されたある種の慣用の湿式スクラバが開示されている。湿式スクラバを使用する方法では、第２のスプレーレベルシステムのノズルにより噴霧される吸着液を、第１のスプレーレベルシステムの少なくとも１つのノズルの近くから逸らせる。第１のスプレーレベルシステム自体は、第２のスプレーレベルシステムの鉛直方向下方に配置されている。第２のスプレーレベルシステムは、第１のスプレーレベルシステムの少なくとも１つのノズルの鉛直方向上方に配置された逸らせ接触プレートを備える。逸らせ接触プレートにより逸らされた吸着液は、第１のスプレーレベルシステムの少なくとも１つのノズルにより噴霧される吸着液により直前に接触されたプロセスガスに接触する。
国際公開第２０１２／０７６９４７号パンフレット
本発明の課題は、上述の先行技術による湿式スクラバ及び湿式スクラバを使用する方法に対してより効率的でより低コストの、プロセスガスを浄化する湿式スクラバ及び湿式スクラバを使用する方法を提供することである。
この課題は、独立請求項に記載の主題の湿式スクラバ及び主題の湿式スクラバを使用してプロセスガスを浄化する方法により解決される。
主題の湿式スクラバは、湿式スクラバタワーの内側に配置された主題のノズルシステムを具備する湿式スクラバタワーを備える。主題のノズルシステムは、湿式スクラバタワーの内側に配置された複数のノズルを具備する少なくとも１つの第１のスプレーレベルシステムであって、第１のスプレーレベルシステムに、複数のノズルによる噴霧のために吸着液が供給される、第１のスプレーレベルシステムと、湿式スクラバタワーの内側で第１のスプレーレベルシステムの鉛直方向上方に配置された複数のノズルを具備する第２のスプレーレベルシステムであって、第２のスプレーレベルシステムに、第２のスプレーレベルシステムへの複数のノズルによる噴霧のために吸着液が供給される、第２のスプレーレベルシステムとを備える。主題のノズルシステムは、２個〜６個の鉛直方向に「スタックされた」スプレーレベルシステムを備えてよいが、多くの場合、規制基準を平均的に満たす又は超えるようにプロセスガスを効率的に浄化するために、２個〜３個又は４個の鉛直方向にスタックされたスプレーレベルシステムを備えてよい。
主題のノズルシステムに適したノズルは、フラットな比較的幅広い、約１５０°〜約１８０°のスプレー角度を提供する。所望されるフラットな比較的幅広いスプレー角度、例えば広げられたフラットファン状スプレー又は広げられた中空スプレーを提供することができる、市場で入手可能なノズルは、米国６０１８７イリノイ州ウィートン所在のＳｐｒａｙｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ社、米国０１３０１マサチューセッツ州グリーンフィールド所在のＢｅｔｅ Ｆｏｇ Ｎｏｚｚｌｅ社、及び米国６０１７４イリノイ州セイントチャールズ所在のＬｅｃｈｌｅｒ社で製造される。所望されるフラットな比較的幅広いスプレー角度を提供するノズルの使用は、湿式スクラバタワーの内側でスプレーレベルシステムの比較的接近した「スタック」を可能にする。従って、スプレー域、つまり最下位のスプレーレベルシステムから最上位のスプレーレベルシステムまでの鉛直方向の測定領域は、大幅に低減されている一方、同量の液体を供給する。利点は、低減されたスプレー域内での全方向の吸着液の極めて高密度のスプレーにあり、従って、最小限に抑えられた機器サイズ、エネルギ消費及び圧力低下を伴う完全なガス／吸着液接触が可能である。
湿式スクラバタワーの内側において、例えば２個〜約６個の各スプレーレベルシステムは、各スプレーレベルシステムの鉛直方向で直ぐ上及び／又は下に配置されたスプレーレベルシステムから約０．３〜０．５メートルの距離で配置されている。フラットなスプレーを供給するノズルは、例えば低減された圧力低下のような追加的な利点を提供する壁取付けも可能にする。各スプレーレベルシステムは、入口を具備し、この入口は、入口に吸着液を供給するために吸着液供給部に流体接続されている。各入口は、湿式スクラバタワーへの流入部の位置を有し、この位置は、各スプレーレベルシステムの鉛直方向で直ぐ上及び／又は下に配置されたスプレーレベルシステムの入口の、湿式スクラバタワーへの流入部の位置から少なくとも約１０°〜２０°水平方向にずらされている。主題の湿式スクラバ自体は、約６メートル〜１０メートルの湿式スクラバタワースプレー域鉛直方向高さを要する同数のスプレーレベルを具備する先行技術のシステムに対して、約１メートル以下の湿式スクラバタワースプレー域鉛直方向高さを要する少なくとも２つのスプレーレベルシステムを具備する湿式スクラバを有する。主題のシステムの、ずらされた吸着液入口及びフラットな比較的幅広いスプレーアングルノズルは、湿式スクラバタワーの内側においてスプレーレベルシステム及びノズルのよりコンパクトな配置を可能にする。このよりコンパクトな配置は、スプレー域内の全方向の高密度の吸着液スプレーを提供する。この高密度のスプレーは、吸着液及びプロセスガスのいわゆる「クラウド」と称することができる強い液体／ガスの混合を生じさせる。吸着液及びプロセスガスのこのクラウドは、湿式スクラバタワー内で、吸着液による、二酸化硫黄及び他の酸性ガスのようなプロセスガス汚染物の極めて効率的な吸着をもたらす。このより高密度のスプレーは、同様にプロセスガス層形成及び吸着回避を排除し、従って、更にプロセスガス浄化効率を高める。
主題の湿式スクラバを使用する方法は、複数のフラットな比較的幅広いスプレーアングルノズルをそれぞれ具備する少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステムを、約０．３メートル〜約０．５メートルの湿式スクラバタワー鉛直方向高さの範囲内に配置し、少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステムの各々の吸着液入口を、丸みを帯びた又は円形の湿式スクラバタワーへの流入部の位置で、互いに水平方向に離れて少なくとも約１０°〜約２０°ずらして配置し、複数のフラットな比較的幅広いスプレーアングルノズルによる吸着液噴霧のために吸着液入口を通して少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステムに吸着液を供給し、プロセスガスと吸着液とを接触させて浄化されたプロセスガスを生成するために５ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓの速度で湿式スクラバタワーを通してプロセスガスの鉛直方向上向きの流れを通過させる、ことを含む。
５ｍ／ｓを下回るプロセスガス速度では、あまり効率的ではない吸着液とプロセスガスとの混合が生じる傾向にあるので、吸着液接触のために湿式スクラバタワーを通るプロセスガス流れの５ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓの速度が好適である。同様に、１５ｍ／ｓを上回るプロセスガス速度では、湿式スクラバタワー内のプロセスガス圧力低下が許容されない高いレベルに増加する傾向にある。高い圧力低下レベルは、プロセスガスを通流させて湿式スクラバタワーから外へ出すために、大量のエネルギ及び関連する高いコストが要求されるので、許容されない。又、１５ｍ／ｓを上回るプロセスガス速度では、大量の吸着液がプロセスガス内で連行され、湿式スクラバタワーミスト分離器における液体負荷を増大させ、潜在的に湿式スクラバタワーから失われる吸着液が不所望に増加する。
概して、本明細書には、湿式スクラバタワーと、少なくとも１つの第１のスプレーレベルシステムであって、第１のスプレーレベルシステムに、第１のスプレーシステムに設けられたノズルによる噴霧のために吸着液が供給される、第１のスプレーレベルシステムと、第２のスプレーレベルシステムであって、第２のスプレーレベルシステムは、湿式スクラバタワー内で第１のスプレーレベルシステムの鉛直方向上方に配置されていて、第２のスプレーレベルシステムに、第２のスプレーレベルシステムに設けられたノズルによる噴霧のために吸着液が供給される、第２のスプレーレベルシステムと、を備える、プロセスガスを浄化する湿式スクラバであって、各スプレーレベルシステム入口は、他のスプレーレベルシステム入口から水平方向にずらされていて、コンパクトな鉛直方向高さ内に配置されており、各ノズルは、湿式スクラバタワーを通過する環境汚染物を含むプロセスガスから環境汚染物を除去して浄化されたプロセスガスを生成するために、湿式スクラバタワーの内部において吸着液を噴霧するフラットな幅広いスプレーアングルノズルである、プロセスガスを浄化する湿式スクラバが記載されている。主題の湿式スクラバは、約０．３メートル〜０．５メートルのコンパクトな鉛直方向高さを有し、その際、プロセスガスは、約５ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓの速度で湿式スクラバを通過させられる。湿式スクラバ内で噴霧される吸着液は、石灰石スラリ、アルカリ性ナトリウム溶液又は択一的にアンモニア化溶液又はアミン溶液である。主題のノズルは、二酸化硫黄又は酸性ガスのような環境汚染物を除去するために、約１５０°〜１８０°のノズルスプレー角度で吸着液を噴霧する。
主題の、湿式スクラバを用いて環境汚染物を含むプロセスガスを浄化する方法は、複数のフラットな幅広いスプレーアングルノズルをそれぞれ具備する少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステムを湿式スクラバタワーの内部にコンパクトに配置し、少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステムの各々の吸着液入口を互いに水平方向にずらして配置し、複数のフラットな幅広いスプレーアングルノズルによる吸着液噴霧のために吸着液入口を通して少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステムに吸着液を供給し、吸着液に接触し、環境汚染物を除去して浄化されたプロセスガスを生成するために湿式スクラバタワーを通してプロセスガスの鉛直方向上向きの流れを通過させる、ことを含む。記載の方法のために、少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステムは、約０．３メートル〜約０．５メートルの鉛直方向高さの範囲内にコンパクトに配置されており、その際、互いに水平方向に少なくとも約１０°〜約２０°吸着液入口がずらされている。主題の方法のノズルは、約１５０°〜１８０°のスプレー角度を提供するフラットな幅広いスプレーアングルノズルである。湿式スクラバタワーを通して鉛直方向上向きに流れるプロセスガスは、石灰石スラリ、アルカリ性ナトリウム溶液、アンモニア化溶液又はアミン溶液である吸着液に接触して環境汚染物、例えば二酸化硫黄、二酸化炭素又は酸性ガスを除去するために約５ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓの速度で流れる。
本発明の更なる対象及び特徴は、以下の発明を実施するための形態及び特許請求の範囲から明らかである。
第１の態様による湿式スクラバの一部を破断して示す概略斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったミスト分離器の直ぐ下方において図１の湿式スクラバのスプレーレベルシステムを上からみた概略図である。
次に本発明の実施の形態を、図示の態様を用いて詳しく説明する。
図１には、湿式スクラバ１０が示されている。湿式スクラバ１０は、石炭、油、泥炭、廃棄物等のような燃料を燃焼させるために作動するボイラ１２内で発生させられた煙道ガスＦとしてのプロセスガスに含まれる二酸化硫黄含有物及び同等の環境汚染物の少なくとも一部を除去するために働く。プロセスガス及び煙道ガスＦは、同義であるとみなされ、当該明細書全般にわたって置き換え可能である。
湿式スクラバ１０は、鉛直方向に開放する円形又は丸みを帯びた湿式スクラバタワー１４を備える。湿式スクラバタワー１４は、内部１６と、流体接続されたボイラ１２からの煙道ガスＦの流れのための、湿式スクラバタワー１４の基部２０に配置されたプロセスガス入口１８とを備える。ボイラ１２からの煙道ガスＦは、浄化のために、湿式スクラバタワー１４の、流体接続された内部１６に流入し、浄化された煙道ガスＣＦとして、湿式スクラバタワー１４の上部２４に配置されたプロセスガス出口２２から流出する。浄化された煙道ガスＣＦは、二酸化硫黄含有物及び同等の環境汚染物の少なくとも一部が除去された煙道ガスである。鉛直方向上向きの矢印として図１に示されているように、煙道ガスＦは、湿式スクラバタワー１４の内部１６において実質的に鉛直方向上向きに移動し、浄化された煙道ガスＣＦとして湿式スクラバタワー１４から外へ出される。
湿式スクラバタワー１４の基部２０の底２８に吸着液タンク２６が配置されている。吸着液タンク２６は、流体接続された酸化構造体２６ａを具備する。未使用の石灰石、ＣａＣＯ3又はアルカリ性ナトリウム溶液のような吸着体が、石灰石又はアルカリ性ナトリウム溶液貯蔵域３２及び供給管路３４に流体接続された、流体接続された吸着体供給装置３０から吸着液タンク２６に供給される。吸着液タンク２６は、択一的に、湿式スクラバタワー１４の外側に位置決めしてよく、石灰石又はアルカリ性ナトリウム溶液の供給物が、択一的に、乾燥粉末、スラリ又はその両方として、他の位置で湿式スクラバ１０に進入してよいことが判る。
湿式スクラバ１０は、更に、第１の循環ポンプ３６を備える。第１の循環ポンプ３６は、流体接続された吸着液循環管路３８に、時には石灰石スラリ又はアルカリ性ナトリウム溶液と称される吸着液を循環させる。吸着液は、第１の循環ポンプ３６により、吸着液タンク２６から、流体接続された循環管路３８を通して、基部２０の隣の、湿式スクラバタワー１４の中間部４２において水平方向に内部１６を横切って配置された第１のスプレーレベルシステム４０に流体接続された、湿式スクラバタワー１４への流入部４０ｂの位置で吸着液入口４０ａに向けてポンピングされる。湿式スクラバ１０は、更に、第２の循環ポンプ４４を備える。第２の循環ポンプ４４は、流体接続された吸着液循環管路４６に、吸着液を、流体接続された吸着液タンク２６から循環させる。吸着液は、第２の循環ポンプ４４により、流体接続された循環管路４６を通して、鉛直方向で第１のスプレーレベルシステム４０の上方約０．３ｍ〜０．５ｍで、湿式スクラバタワー１４の中間部４２において水平方向に内部１６を横切って配置された第２のスプレーレベルシステム４８に流体接続された、湿式スクラバタワー１４への流入部４０ｂの位置で吸着液入口４０ａに向けてポンピングされる。湿式スクラバ１０は、更に、第３の循環ポンプ５０を備える。第３の循環ポンプ５０は、流体接続された吸着液循環管路５２に、吸着液を、流体接続された吸着液タンク２６から循環させる。吸着液は、第３の循環ポンプ５０により、流体接続された循環管路５２を通して、第２のスプレーレベルシステム４８の上方で、湿式スクラバタワー１４の中間部４２において水平方向に内部１６を横切って配置された第３のスプレーレベルシステム５４に流体接続された、湿式スクラバタワー１４への流入部４０ｂの位置で吸着液入口４０ａに向けてポンピングされる。湿式スクラバ１０は、更に、第４の循環ポンプ５０ａを備える。第４の循環ポンプ５０ａは、流体接続された吸着液循環管路５２ａに、吸着液を、流体接続された吸着液タンク２６から循環させる。吸着液は、第４の循環ポンプ５０ａにより、流体接続された循環管路５２ａを通して、第３のスプレーレベルシステム５４の上方で、湿式スクラバタワー１４の中間部４２において水平方向に内部１６を横切って配置された第４のスプレーレベルシステム５４ａに流体接続された、湿式スクラバタワー１４への流入部４０ｂの位置で吸着液入口４０ａに向けてポンピングされる。図１に示された距離ＣＣは、１つのスプレーレベルシステム、例えば第１のスプレーレベルシステム４０の流入部４０ｂの位置の鉛直方向の中間点から、別のスプレーレベルシステム、例えば第４のスプレーレベルシステム５４ａの流入部４０ｂの位置の鉛直方向の中間点までの測定により決定される。距離ＣＣは、好適には、距離ＣＣの範囲内でスプレーレベルシステムあたり約０．３ｍ〜約０．５ｍである。主題の態様では、二酸化硫黄除去効率の低下の原因となる、隣り合うスプレーレベルシステムの間の所望されない吸着液スプレー干渉なく、各スプレーレベルシステムに装着された、複数のフラットな比較的幅広いスプレーアングルノズル５６の使用により、距離ＣＣは、大幅に低減されている。より大きな距離ＣＣは、あまり好適ではない。なぜならば、より大きな距離ＣＣは、要求される湿式スクラバタワー１４の鉛直方向の全高を増加させ、従って投資及び運転コストを増加させるからである。湿式スクラバ１０が、湿式スクラバタワー１４の内部１６に配置された、４つよりも多い又は少ないスプレーレベルシステム、例えば２個〜１０個のスプレーレベルシステムを有してよいことが判る。
第１のスプレーレベルシステム４０は、ポンプ３６により噴霧ノズル５６に供給される吸着液を微細に分散するために流体接続された多数の噴霧ノズル５６を具備する管部分５８を含む。吸着液は、ノズル５６により微細に分散され、吸着液と湿式スクラバタワー１４の内部１６を上向きに通流する煙道ガスとの間の効果的な接触が達成される。全ての又は幾つかのノズル５６は、例えば、米国６０１８７イリノイ州ウィートン所在のＳｐｒａｙｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ社、米国０１３０１マサチューセッツ州グリーンフィールド所在のＢｅｔｅ Ｆｏｇ Ｎｏｚｚｌｅ社、及び米国６０１７４イリノイ州セイントチャールズ所在のＬｅｃｈｌｅｒ社で製造される、所望されるフラットな比較的幅広いスプレー角度、例えば幅が広げられたフラットファン状スプレー又は幅が広げられた中空スプレーを提供することができる、市場で入手可能なノズルであってよい。このタイプの、フラットな約１５０°〜約１８０°の比較的幅広い角度の噴霧ノズルは、約０．５ｂａｒの、水を使用して測定される噴霧圧力で、１７０００リットル／時又は２８０リットル／分に相当する約１７ｍ3／時の液体流量のために作動する。
第２のスプレーレベルシステム４８は、第１のスプレーレベルシステム４０とは同一ではないにしても同等であり、多数の流体接続された噴霧ノズル５６を具備する管部分６０を備える。第３のスプレーレベルシステム５４は、多数の噴霧ノズル５６を具備する管部分６２を備える。第４のスプレーレベルシステム５４ａは、多数の噴霧ノズル５６を具備する管部分６２ａを備える。
ミスト分離器６４が、湿式スクラバタワー１４内で、第４のスプレーレベルシステム５４ａ又は最上位のスプレーレベルシステムの上方に配置されている。上部６６においてプロセスガス出口６８に近接する、水平方向に内部１６を横切って配置されたミスト分離器６４は、浄化された煙道ガスＣＦにより連行された吸着液飛沫の少なくとも一部を除去する。従って、吸着液飛沫は、浄化された煙道ガスが上方へ湿式スクラバタワー１４の内部１６を通流する際に、プロセスガス出口６８を介して湿式スクラバ１０から出される前に、浄化された煙道ガスＣＦから除去される。
湿式スクラバ１０において、煙道ガスにおける二酸化硫黄ＳＯ2及び同等の酸性ガスは、吸着液における石灰石ＣａＣＯ3又は択一的にアルカリ性ナトリウム溶液と反応して、亜硫酸カルシウムＣａＳＯ3が生成される。亜硫酸カルシウムＣａＳＯ3は、その後酸化させられて石膏ＣａＳＯ4が生成される。亜硫酸カルシウムの酸化は、好適には、源管路２６ｃを介して空気又は酸素源２６ｂに流体接続された酸化構造体２６ａを用いた吸着液による空気又は酸化ガスのバブリングにより行われる。従って、吸着液は、石灰石に加えて、少量の亜硫酸カルシウムと、主成分として石膏とを含む。このプロセスを介して生成された石膏は、湿式スクラバ１０から、流体接続された排出管路７０を介して、流体接続された石膏脱水ユニット７２に向けて除去される。脱水された石膏は、商業的に、例えばウォールボードの製造ために使用してよい。
二酸化硫黄ＳＯ2に加えて、湿式スクラバ１０は、少なくとも部分的に、煙道ガスから他の汚染物も除去する。そのような他の汚染物の例は、三酸化硫黄ＳＯ3、塩化水素酸ＨＣｌ、フッ化水素酸ＨＦ及び他の酸性のプロセス汚染物を含む。更に、湿式スクラバ１０は、少なくとも部分的に、煙道ガスから、例えば塵埃粒子及び水銀等のような別種の汚染物を除去してもよい。
図２は、湿式スクラバタワー１４の内部１６の範囲内でスプレーレベルシステムを図１のＩＩ−ＩＩ線において上からみた概略図である。各スプレーレベルシステムは、相俟って「グリッド」を形成し、スプレーレベル管部分４０，４８，５４，５４ａから延在する多数の流体接続された垂直の管延長部７４を具備する同一の主要設計を有する。噴霧ノズル５６は、管延長部７４及び選択的に管部分４０，４８，５４，５４ａにも流体接続されているので、複数のノズル５６は、湿式スクラバタワー１４の内部１６の水平方向断面全体にわたって極めて均等に分配されている。
典型的には、各スプレーレベルシステム４０，４８，５４，５４ａにおけるノズル５６の数は、約４〜約５００の範囲にある。１つの態様によれば、ノズル５６に供給される実質的に全ての吸着液は、内部１６において全方向に、すなわち、湿式スクラバタワー１４を通る煙道ガスの流れに噴霧される。ノズル５６自体は、ノズル５６に供給される吸着液を噴霧し、吸着液のスプレークラウドＳＣを発生させる。このスプレークラウドＳＣにおいて、煙道ガスＦと吸着液ＡＬとの強い混合が生じる。典型的には、湿式スクラバタワー１４を通る鉛直方向の煙道ガス速度は、約５ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓ、多くの場合６ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであってよい。しかし、スプレークラウドＳＣにおける吸着液ＡＬは、煙道ガスＦから極めてゆっくりと消散、解消又は排出される。ゆっくりとした吸着液ＡＬの消散の結果、湿式スクラバタワー１４の内側に乱流のバブリング層が生じる。スプレークラウドＳＣにおける吸着液ＡＬと煙道ガスＦとの強い混合の結果、増加された二酸化硫黄吸着レベルが生じ、これにより煙道ガスＦからの二酸化硫黄の効率的な除去が生じる。吸着液ＡＬは、最終的に、スプレークラウドＳＣからの排出前にスプレークラウドＳＣにおいて比較的長い平均滞留時間を有した後で、スプレークラウドＳＣから排出される。
湿式スクラバタワー１４の内側で、ノズル５６は、ノズル５６に供給される吸着液の少なくとも半分が水平に、煙道ガス流れ方向に対して垂直に噴霧されるように、配置されている。実際には、全ての吸着液は、全方向への噴霧の代わりに、概して水平に、煙道ガス流れ方向に対して垂直に噴霧してよい。各スプレーレベルシステムからの概して水平方向又は択一的に全方向のスプレークラウドＳＣへの吸着液の噴霧は、距離ＣＣで表される内部１６スプレー域全体を、吸着液ＡＬに接触する煙道ガスＦに形成されるスプレークラウドＳＣが覆うように配向されている。ノズル５６から噴霧される吸着液ＡＬは、先行技術の湿式スクラバ及び上述の方法よりもより効率的かつ低コストでプロセスガスを浄化する。
添付の特許請求の範囲内で上述の態様の多数の変化態様が可能であることが判る。
主題の湿式スクラバ１０を使用する方法では、それぞれフラットな比較的幅広い複数のスプレーアングルノズル５６を具備する少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステム４０，４８を、湿式スクラバタワー１４の内部１６において約０．３メートル〜約０．５メートルの範囲内で鉛直方向高さ距離ＣＣにコンパクトに配置し、少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステム４０，４８の各々の吸着液入口４０ａを、湿式スクラバタワー１４への流入部４０ｂの位置が互いに水平方向に離れて少なくとも約１０°〜約２０°ずれた状態で配置し、複数のフラットな比較的幅広いスプレーアングルノズル５６による吸着液噴霧のために、吸着液入口４０ａを通して少なくとも第１及び第２のレベルシステム４０，４８に吸着液ＡＬを供給し、プロセスガスＦと吸着液ＡＬとの接触のために５ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓの速度で湿式スクラバタワー１４を通してプロセスガスＦの鉛直方向上方の流れを通過させる。プロセスガスＦと吸着液ＡＬとの接触により、二酸化硫黄及び同等の環境汚染物除去が提供され、これにより、浄化されたプロセスガスＣＦが生成される。
プロセスガスから二酸化硫黄を除去する方法及び湿式スクラバが上述されている。説明された方法及び湿式スクラバを、プロセスガスから他の汚染物を除去するために利用してもよいことが判る。例えば、主題の方法及び湿式スクラバは、プロセスガスから二酸化炭素を除去するために利用することができる。このような場合には、プロセスガスからの二酸化炭素の除去は、大抵、二酸化硫黄除去のために作動する湿式スクラバと同一又は同等のタイプの湿式スクラバにおいて行ってよいが、この湿式スクラバは、二酸化硫黄が除去される湿式スクラバの、プロセスガス流れの方向に関して下流側に配置されている。更に、石灰石は多くの場合二酸化硫黄除去湿式スクラバにおける吸着液の一部であってよいが、二酸化炭素除去湿式スクラバは、別種の吸着液、例えばアンモニア化溶液又はアミン溶液を含む吸着溶液を使用してよい。
要するに、プロセスガスＦを浄化する湿式スクラバタワー１４は、第１のスプレーレベルシステム４０と第２のスプレーレベルシステム４８とを備える。第２のスプレーレベルシステム４８は、例えば湿式スクラバタワー１４の内部１６において第１のスプレーレベルシステム４０の鉛直方向上方０．３ｍ〜０．５ｍの範囲内にコンパクトに配置されており、各スプレーレベルシステム４０，４８は、フラットな比較的幅広いスプレー角度で、水平方向に、湿式スクラバタワー１４を通る煙道ガスＦの流れに対して垂直に、又は湿式スクラバタワー１４の内側において全方向に吸着液ＡＬを噴霧するために作動するノズル５６を備える。噴霧された吸着液ＡＬは、プロセスガスＦと吸着液ＡＬとの混合のためにプロセスガスＦに接触し、これにより、二酸化硫黄が除去されて、浄化された煙道ガスが生成される。
本発明を幾つかの好適な態様に関して説明したが、当業者により、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が成されてよく、その要素の代わりに同等品が代用されてよいことが理解される。更に、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の思想に対して特別な状況又は材料を適応させるために、多くの変更が成されてよい。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の態様として開示された特別な態様に限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内に主題の全ての態様を含むことが意図されている。更に、第１、第２等の用語の使用は、いかなる順序や重要性を表すものでなく、むしろ、第１、第２などの用語は、１つの構成要素を別の構成要素から区別するために用いられるものである。
１０ 湿式スクラバ、 １２ ボイラ、 １４ 湿式スクラバタワー、 １６ 内部、 １８ プロセスガス入口、 ２０ 基部、 ２２ プロセスガス出口、 ２４ 上部、 ２６ 吸着液タンク、 ２６ａ 酸化構造体、 ２８ 底、 ３０ 吸着体供給装置、 ３２ 石灰石又はアルカリ性ナトリウム溶液貯蔵域、 ３４ 供給管路、 ３６ 第１の循環ポンプ、 ３８ 吸着液循環管路、 ４０ 第１のスプレーレベルシステム、 ４０ａ 吸着液入口、 ４０ｂ 流入部、 ４２ 中間部、 ４４ 第２の循環ポンプ、 ４６ 吸着液循環管路、 ４８ 第２のスプレーレベルシステム、 ５０ 第３の循環ポンプ、 ５０ａ 第４の循環ポンプ、 ５２ 吸着液循環管路、 ５２ａ 吸着液循環管路、 ５４ 第３のスプレーレベルシステム、 ５４ａ 第４のスプレーレベルシステム、 ５６ スプレーアングルノズル、 ５８ 噴霧ノズル、 ５８ 管部分、 ６４ ミスト分離器、 ６６ 上部、 ６８ プロセスガス出口、 ７０ 排水管路、 ７２ 石膏脱水ユニット、 ７４ 管延長部

Claims (15)

  1. 湿式スクラバタワーと、
    少なくとも１つの第１のスプレーレベルシステムであって、該第１のスプレーレベルシステムに、前記第１のスプレーシステムに設けられたノズルによる噴霧のために吸着液が供給される、第１のスプレーレベルシステムと、
    第２のスプレーレベルシステムであって、該第２のスプレーレベルシステムは、前記湿式スクラバタワー内で前記第１のスプレーレベルシステムの鉛直方向上方に配置されていて、前記第２のスプレーレベルシステムに、前記第２のスプレーレベルシステムに設けられたノズルによる噴霧のために吸着液が供給される、第２のスプレーレベルシステムと、
    を備える、プロセスガスを浄化する湿式スクラバであって、
    各スプレーレベルシステム入口は、他のスプレーレベルシステムか入口ら水平方向にずらされていて、コンパクトな鉛直方向高さ内に配置されており、
    前記各ノズルは、前記湿式スクラバタワーを通過する環境汚染物を含むプロセスガスから環境汚染物を除去して浄化されたプロセスガスを生成するために、前記湿式スクラバタワーの内部において吸着液を噴霧するフラットな幅広いスプレーアングルノズルである、
    ことを特徴とする、プロセスガスを浄化する湿式スクラバ。
  2. 前記コンパクトな鉛直方向高さは、約０．３メートル〜０．５メートルである、請求項１記載の湿式スクラバ。
  3. 前記プロセスガスは、約５ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓの速度で前記湿式スクラバタワーを通過する、請求項１記載の湿式スクラバ。
  4. 前記吸着液は、石灰石スラリ又はアルカリ性ナトリウム溶液である、請求項１記載の湿式スクラバ。
  5. 前記吸着液は、アンモニア化溶液又はアミン溶液である、請求項１記載の湿式スクラバ。
  6. 前記ノズルのスプレー角度は、約１５０°〜１８０°である、請求項１記載の湿式スクラバ。
  7. 前記環境汚染物は、二酸化硫黄である、請求項１記載の湿式スクラバ。
  8. 前記環境汚染物は、酸性ガスである、請求項１記載の湿式スクラバ。
  9. 湿式スクラバを用いて環境汚染物を含むプロセスガスを浄化する方法であって、
    複数のフラットな幅広いスプレーアングルノズルをそれぞれ具備する少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステムを湿式スクラバタワーの内部にコンパクトに配置し、
    前記少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステムの各々の吸着液入口を互いに水平方向にずらして配置し、
    複数のフラットな幅広いスプレーアングルノズルによる吸着液噴霧のために前記吸着液入口を通して前記少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステムに吸着液を供給し、
    前記吸着液に接触し、環境汚染物を除去して浄化されたプロセスガスを生成するために前記湿式スクラバタワーを通してプロセスガスの鉛直方向上向きの流れを通過させる、
    ことを特徴とする、湿式スクラバを用いて環境汚染物を含むプロセスガスを浄化する方法。
  10. 前記少なくとも第１及び第２のスプレーレベルシステムを、約０．３メートル〜約０．５メートルの鉛直方向高さの範囲内でコンパクトに配置する、請求項９記載の方法。
  11. 前記吸着液入口を、互いに水平方向に少なくとも約１０°〜約２０°だけずらす、請求項９記載の方法。
  12. 前記フラットな幅広いスプレーアングルノズルは、約１５０°〜約１８０°のスプレー角度を提供する、請求項９記載の方法。
  13. 前記プロセスガスは、約５ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓの速度で鉛直方向上向きに湿式スクラバタワーを通流する、請求項９記載の方法。
  14. 前記吸着液は、石灰石スラリ、アルカリ性ナトリウム溶液、アンモニア化溶液又はアミン溶液である、請求項９記載の方法。
  15. 前記環境汚染物は、二酸化硫黄、二酸化炭素又は酸性ガスである、請求項９記載の方法。
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