JP2018516171A - 複数の浸水スクラバーヘッドを備えたマルチレベルのガススクラバー - Google Patents

Abstract

本発明は、その水平な配向及び浸水動作特性により、各々異なる中和剤を用いた複数の相互作用ゾーンにおける完全な湿式スクラブ洗浄を可能にする、湿式スクラブヘッドの設計に関する。微粒子及び酸性ガス除去システムのための研磨相互作用ゾーンを追加することにより、若しくは、異なる中和溶液を用いた操作又はこれらの操作条件の組合せによって除去される汚染物質の範囲を広げることにより、複数のスクラブ洗浄ゾーンの能力が全体的な汚染物質の除去効率を改善する。浸水ヘッドの設計手法は、単一のスクラバーによって、複数の汚染物質についての高レベルの除去効率を達成可能にし、それによって、費用、並びに、本発明が代替する複数のデバイスの設置面積の相互関係の複雑性を低減する。浸水ヘッドスクラバーは、燃焼煙道ガス汚染物質の除去、並びに、粉塵、臭気、及び酸性ガスを発生する化学及び工業用途に応用される。

Description

本発明は、大気汚染放出物質の除去に関し、特に、ガスから複数の汚染物質をスクラブ洗浄するための装置に関する。

石炭、都市固形廃棄物及びバイオマスの燃焼から生じる大気汚染放出物質、並びに、化学及び工業プロセス由来の大気汚染放出物質は、より厳しい制限基準の実施を可能にする汚染軽減技術の発展と相まって、環境保護についてのより大きい公的需要の結果として、政府の環境庁によってますます制限されるようになっている。制限は、国、地域及び居留地区に対する大気汚染源の近さによって変動する。規制は、微粒子物質；二酸化硫黄、塩化水素及びフッ化水素などの酸性ガス；並びに、ヒトの健康におけるそれらの有害な影響について知られている、水銀などの金属及び金属族を含む、広範な燃焼副生成物を対象としている。公益事業及び工業プロセスに今日使用されている汚染軽減システムの多くは、最初の環境規制の確立に遡る開発の歴史を有する。これらの装置は、既知の化学的及び機械的プロセスを採用して、ガス流から規制される汚染成分を除去する。今日施行される厳しい放出制限及び施行が留保されているより厳しい制限により、代替的な手法が必要とされている。これらの代替的な手法には、既存の技術に対して改良を加えて、それらの汚染物質除去効率を増強することが含まれる。

船舶及び発電用途におけるディーゼル燃料の燃焼から生じる排気もまた、規制される排気の発生源である。国際貿易の品物を運ぶ一般的な貨物船及びコンテナ船は、２．５％〜２．７％の範囲の硫黄を含む、燃焼用のバンカー重油等級の燃料である。加えて、これらの船舶用ディーゼル機関は、大量の灰、煤、及び未燃焼燃料を生じ、これは世界海洋上の大気に放出される。硫黄及び微粒子の放出量は、地上の活動についての環境規制における認可を上回っている。領海内並びに埠頭近辺におけるこれらの排気についての規制は、地域及び国の環境庁によって、並びに国際水域においては国際海事機関によって実施されている。これらの規制の要求を満たすために利用可能な選択肢としては、スクラブ洗浄技術を加えること、又は船舶の燃料供給を低硫黄燃料に変更することが挙げられる。

上述の燃焼プロセスの排気技術は、大まかに、湿式システムと乾式システムとに分けることができる。乾式システムは、さまざまな技術を利用して酸性ガス及び微粒子の除去に対処する。煙道ガスの乾式脱硫は、一般に、噴霧乾燥塔などの装置によって達成される。乾式微粒子システムによく見られるのは、バグフィルタ及び電気集塵装置である。

燃焼煙道ガスと併せて用いられる湿式システムは、一般に、中和剤として石灰岩、石灰、消石灰又は強化石灰などのアルカリ性材料を含む水系スラリーを使用する。湿式スクラブシステムは、幾つかの方法を採用して、水性スラリーと汚染された煙道ガスとの間に相互作用を生み出す。簡便な手法は、噴霧塔又は類似の装置において噴霧器を使用して、煙道ガス内にスラリーを散布し、スラリーとの反応を通じて二酸化硫黄、塩化水素及びフッ化水素を除去し、カルシウム系化合物を形成する。煙道ガスと噴霧スラリーとの間の相互作用は、本来、一般的なものであって、強制湿式スクラブシステムのように効率的又は効果的ではない。

強制湿式スクラブシステムは、煙道ガスを水性スラリーに含まれるアルカリ性薬剤へと強制的に送り込む設計手法を採用する。これらのシステム設計は、反応時間を増加させる乱流反応ゾーンを生み出し、かつ、煙道ガスと酸性ガス除去効率を改善するアルカリ性スラリーとの間の完全な相互作用を確実にする。加えて、乱流ゾーンは、煙道ガスからスクラブ溶液へと微粒子物質を移動させるための環境を生み出す。これらの乱流ゾーンは、スクラブ流体塊に沈水したポートを備えたスクラブヘッドによって生成される。煙道ガスは、微粒子を移動させ、化学的相互作用のための反応ゾーンを提供するスクラブ溶液内に乱流ゾーンを生成するように、高速でポートを通過する。

よって、湿式システムのこの形態は、１回の通過で複数の汚染物質を除去する能力を有する。しかしながら、それは、典型的にはスクラバーの基部に位置したスクラブ流体リザーバ内での単回の相互作用を伴う操作に限られている。該手法では、ガスがスクラバーを通って上昇するときに複数のスクラブゾーンに達するようにスクラブヘッドを積み重ねることができない。

燃焼に由来する大気汚染物質を制御するために産業に課される放出制限がより厳しくなるにつれ、工業的及び化学的プロセスには、高効率かつ費用効率の高い軽減システムを提供するために、改良された手法が必要とされる。

汚染されたガス流から複数の異なる汚染物質を除去するための垂直に配向されたスクラバー装置が提供され、この装置は、天井、床、天井を床に接続する円筒壁、複数の垂直に間隔を空けて配置されたヘッド、各ヘッドの上の容積、ガス入口、誘引ファン、及びガス出口を有する、スクラバー容器；スクラバー容器の下端に亘り水平に位置付けられた沈水した下部ヘッドであって、全体に延在する複数の狭いスロットを有する水平プレートを備えている、沈水した下部ヘッド；沈水した下部ヘッドの下のスクラバー容器の下端部内に配置された第１のスクラブ流体リザーバであって、第１のスクラブ流体が汚染されたガス流から第１の汚染物質群を除去するように選択された、リザーバ、及び、沈水したスクラブヘッドの上の所望のレベルに至る第１の反応ゾーン容積；沈水ヘッドの上の第１の容積内へと延在する第１のスクラブ流体入口、第１のスクラブ流体反応ゾーン容積内に第１のスクラブ流体を噴霧するために第１のスクラブ流体入口と流体連通した第１の噴霧手段、及び、床における第１のスクラブ流体出口；第１のスクラブ流体入口の上の位置でスクラバー容器の断面全体に亘り水平に延在する第１の浸水ヘッドであって、全体に延在する複数の狭いスロットを有するプレートを備えている、第１の浸水ヘッド；該第１の浸水ヘッドの上の所望のレベルに配置された第２のスクラブ流体反応ゾーン容積であって、第２のスクラブ流体が汚染されたガス流から第２の汚染物質群を除去するように選択された、容積；並びに、第１の浸水ヘッドの上の第２の容積内へと延在する第２のスクラブ流体入口、第２のスクラブ流体反応ゾーン容積内に第２のスクラブ流体を噴霧するために第２のスクラブ流体入口と流体連通した第２の噴霧手段、及び、スクラバー容器壁を通る第１の浸水ヘッドの上の第２のスクラブ流体出口、を有する。

さらには、汚染されたガス流から複数の異なる汚染物質を除去するための垂直に配向されたスクラバー装置が提供され、この装置は、天井、床、天井を床に接続する円筒壁、複数の垂直に間隔を空けて配置されたヘッド、各ヘッドの上の容積、ガス入口、誘引ファン、及びガス出口を有する、スクラバー容器；所望のレベルでスクラバー容器の下端部内に配置された第１のスクラブ流体リザーバであって、第１のスクラブ流体が汚染されたガス流から第１の汚染物質群を除去するように選択された、リザーバ；第１のスクラブ流体リザーバと第１の浸水ヘッドとの間に第１の容積を画成する、ガス入口の上の位置にスクラバー容器に亘り水平に延在する第１の浸水ヘッドであって、全体に延在する複数の狭いスロットを有するプレートを備えている、第１の浸水ヘッド；該第１の浸水ヘッドの上の所望のレベルに配置された第１のスクラブ流体反応ゾーン容積であって、各々が第１のスクラブ流体リザーバから第１の浸水ヘッドを通って第１の浸水ヘッドの上に所望のレベルまで延在する１つ以上のオーバーフロー管を介してリザーバと流体連通した、反応ゾーン容積；第１の浸水ヘッドの上の第２の容積内へと壁を通って延在する第１のスクラブ流体入口、第２のスクラブ流体反応ゾーン容積内に第１のスクラブ流体を噴霧するために第１のスクラブ流体入口と流体連通した第１の噴霧手段、及び、床における第１のスクラブ流体出口；第１のスクラブ流体反応ゾーン容積と第２の浸水ヘッドの間に第２の容積を画成する、第１の浸水ヘッドの上の位置にスクラバー容器の断面全体に亘り水平に延在する第２の浸水ヘッドであって、全体に延在する複数の狭いスロットを有するプレートを備えている、第２の浸水ヘッド；所望のレベルで第２の浸水ヘッドの上に配置された第２のスクラブ流体反応ゾーン容積であって、第２のスクラブ流体が汚染されたガス流から第２の汚染物質群を除去するように選択された、容積；並びに、第２の浸水ヘッドの上の第３の容積内へと延在する第２のスクラブ流体入口、第２のスクラブ流体反応ゾーン容積内に第２のスクラブ流体を噴霧するために第２のスクラブ流体入口と流体連通した第２の噴霧手段、及び、スクラバー容器の壁を通る第２の浸水ヘッドの上の第２のスクラブ流体出口、を有する。

本スクラバー装置は、スクラバー容器の断面全体に亘り水平に延在し、かつ、他のヘッドの上に垂直に積み重ねられた１つ以上の追加の浸水ヘッドであって、各々が下方のヘッドに関して追加の容積を画成する、１つ以上の追加の浸水ヘッド；各々が所望のレベルで対応する浸水ヘッドの上に配置された１つ以上の追加のスクラブ流体反応ゾーン容積であって、各追加のスクラブ流体が、汚染されたガス流から所望の追加の汚染物質群を除去するように選択された、容積；並びに、対応する追加の浸水ヘッドの上の対応する追加の容積内へと壁を通って延在する１つ以上の追加のスクラブ流体入口、対応する追加のスクラブ流体反応ゾーン容積内に追加のスクラブ流体を噴霧するために追加のスクラブ流体入口と流体連通した追加の対応する噴霧手段、及び、スクラバー容器の壁を通る対応する浸水ヘッドの上の１つ以上の対応する追加のスクラブ流体出口を有しうる。

ガス入口は容器の上端部に位置してよく、ガス入口ダクトは最下部のヘッドの下の位置へとガスを導く；又は、ガス入口は容器の側部に位置してよく、ガス入口ダクトは容器の最下部のヘッドの下の位置へとガスを導く。

本装置は、スクラバー容器に亘って広がる吸収性メッシュからなるミスト除去装置をさらに含みうる。噴霧手段の各々は、１つ以上の噴霧ノズルでありうる。浸水ヘッドにおけるスロットの大きさは、ヘッドの下の加圧されたガスの存在下でスクラブ流体がその中を通り抜けるのを防ぐように選択されうる。

汚染されたガス流から複数の汚染物質を除去するための、スクラバー装置の使用がさらに提供され、第１のスクラブ流体を装置内に最下部のスクラバーヘッドの上の所望の流体レベルまで導入する工程；第２のスクラブ流体を装置内に次順位のスクラバーヘッドの上の所望の流体レベルまで導入する工程；従来技術のガスコンディショナーを使用して、汚染されたプロセスガスを冷却する工程；冷却された汚染ガスを、誘引ファンによる圧力下で、最下部のスクラバーヘッドの下の位置において装置内に導入する工程；ガスを、最下部のスクラバーヘッドを通って上方向に通過させて、汚染されたガスから、最下部のスクラバーヘッドの上の第１のスクラブ流体反応ゾーン容積内の第１のスクラブ流体内へと第１の汚染物質群を移動させる工程；ガスを、次順位のスクラバーヘッドを通って上方向に通過させ続けて、汚染されたガスから次順位のスクラバーヘッドの上の第２のスクラブ流体反応ゾーン容積内の第２のスクラブ流体内へと第２の汚染物質群を移動させる工程；流出するガスに噴霧して、さらなる汚染物質を除去し、かつ、ガス流速を減速させる工程；流出するガスをスクラブ装置から流出させる工程；スクラバー容器から第１及び第２のスクラブ流体を別々に除去して、各スクラブ流体の所望のレベルを維持する工程；並びに、スクラブ装置で再利用するために、排出されたスクラブ流体を浄化する工程を含む方法に従う。

本発明は、一連の垂直に積み重ねられたスクラバーヘッドを有するスクラバー容器を備えた、汚染されたガス流から複数の汚染物質を除去するためのスクラバー装置を提供し、各スクラバーヘッドは異なるスクラブ流体で浸水しており、各スクラブ流体は、汚染されたガス流から所望の汚染物質群を除去するように選択されており、汚染されたガス流は、加圧下で、最下部のスクラバーヘッドの下から一連の浸水スクラバーヘッドを通して上方向に流れる。

本装置は、汚染されたガス流から、微粒子物質、金属、塩化水素、フッ化水素、亜酸化窒素、酸化窒素、二酸化炭素、及び二酸化硫黄を含む汚染物質群から選択される複数の汚染物質を除去するために用いられうる。

本発明は、全スクラバー断面を占める、適切に浸水した水平なスクラブヘッドを採用する。汚染されたガスは、ヘッドに切り込みを入れた多数のポートを通ってヘッドの下から上まで通過する。スクラブ流体は、ガスが高速でポートを通過する際にガスによってヘッドの上に支持され、該支持されたスクラブ流体内に乱流の反応ゾーンが生成する。スクラブ流体のレベルは、オーバーフロー管又はトラフによって制御され、流体は、乱流ゾーンの上に位置する分配ノズルによって絶えず加えられる。スクラバーの断面に上下に間隔をあけて、最初のヘッドの上にさらなる浸水した水平なヘッドを加えることもできる。浸水ヘッドの手法を使用して、本発明は、各レベルが異なる中和剤を用いて操作可能な、複数のレベルにおける完全な湿式スクラブ洗浄を可能にする。複数のスクラブゾーンの能力により、微粒子及び酸性ガスの除去のための研磨（polishing）反応ゾーンを加えることによって、又は異なる中和溶液を用いた操作により除去される汚染物質の範囲を広げることによって、あるいはこれらの動作条件の組合せによって、全体的な除去効率を改善する機会がもたらされる。

本発明は、各レベルで異なる中和剤を使用することができる、複数のレベルの各々において乱流のスクラブ反応ゾーンを生成するための新規の手法をとる。従来の手法は、スクラブヘッドにわたる圧力差を使用して、ガスが流体塊に沈水した多数のポートを通るように強いるのに対し、本発明は、圧力差を使用して、水平なスクラブヘッドの上にスクラブ流体を支持する。水平なスクラブヘッドは、その内部をガスが浸水したゾーン内へと垂直に上方向に通過する、多数のポートを備えている。圧力差及びポートの設計が、ヘッドの上の浸水ゾーンにおいて所望される乱流の激しい反応を生成するのに十分に、ガスを加速する。スクラブヘッドの水平な配向により、複数のヘッドを同じスクラバー本体内に積み重ねることができる。浸水スクラバーヘッドは、スクラバー本体の断面全体を占め、これは、スクラブ洗浄及びガスの通過に対しスクラバーの断面積の１００％であることを意味する。水平な配向により、スクラブヘッドがスクラブ装置に利用可能な間隔に必要とされるいかなる形状をとることも可能となる。本システムは１回の通過で複数の汚染物質を除去する能力を有することから、本システムは、それが代替する機器の累積面積よりも小さい設置面積を有し、かつ、単一のユニットであることから、複数の専用ユニットよりも費用効率が良い。浸水ヘッドは、その最低レベルにおいて、沈水ヘッド設計手法を使用して、新しいスクラバー設計に取り込まれてもよく、あるいは、既存の湿式スクラバー内に組み込まれてもよい。

浸水スクラブヘッドシステムは、スクラバー本体の垂直配向と浸水したスクラブヘッドの水平配向とに基づいている。ガスは、スクラバー本体の基部にあるスクラブ流体リザーバの上かつ第１の浸水ヘッドの下のプレナム領域に入る。ガスは、煙道ガスの放出に必要とされる容積、及び、設計におけるスクラブヘッドレベルの上の複数の反応ゾーンの支持に必要とされる圧力差を提供可能な誘引ファンによって、プレナムへと移される。プレナム内の圧力は、ガスがヘッドのポートを通ってヘッドの上の乱流反応ゾーン内へと入るように強いるのに十分である。ヘッドにおける大きさ、形状、及び複数のポートは、ガスが、ヘッドの上に所望の深さ及び乱流の激しさを生じるように十分に加速されるようなものである。

各ヘッド上の流体は連続的に循環される。スクラブ流体は、流体リザーバから、各ヘッドの上の領域にスクラブ流体を送給する流体分配ノズルのネットワークへと圧送される。リザーバへは、越流トラフなどの流体レベル制御又は流体をリザーバに戻すように配管されたスタンドパイプによって戻される。戻される流体の状態は、ｐＨなどの制御因子についてモニタされ、リザーバは、ヘッド上への再分配の前に、流体をその最適な反応条件に戻すために、追加的な中和剤で調整される。加えて、流体は、スクラブ流体によって回収された微粒子物質を除去するために、液体サイクロンなどの固体除去デバイスによって処理されてもよい。

ガスが浸水ヘッドスクラバー内を上昇し続けると、同じ構成のポート、流体分配及び流体リザーバに対する越流を伴った追加的な浸水スクラブヘッドに達する。異なるスクラブ流体が用いられる事例では、越流により、代替的なスクラブ流体は、該流体に適した取り扱い機器を備えたタンクへと導かれる。

最終的なヘッドの乱流ゾーンから出る際に、ガスは、デミスター又は類似の装置を通って上昇し、ガスから自由水が除去される。必要に応じて、排気筒（stack）又はさらなるプロセスへとダクトを利用してガスを導くこともできる。

浸水ヘッドシステムはまた、スクラバーの基部レベルにおいて沈水したスクラブヘッドと連結させて用いることもできる。沈水したスクラブヘッドの上の乱流ゾーンから出た後、ガスは、加圧下で、上述したものと同じ方式でスクラバーの全断面で動作する浸水ヘッドへと上昇する。

ほんの一例として、及び添付の図面に関して、好ましい実施形態の詳細な説明が以下に提供される。

本発明の浸水スクラバーヘッドの一実施形態の概略的な上面図 図１Ａに示される浸水スクラバーヘッドを線１Ｂ−１Ｂで切り取った横断面図 図１Ａに示される浸水スクラバーヘッドの実施形態の１つの隅部の拡大概略図 各スクラブレベルに本発明の浸水スクラバーヘッドを有する複数レベルのスクラバーの断面図 最初のスクラブ洗浄は沈水したスクラブヘッドによって行われ、最初のヘッドの上のそれに続くレベルでのスクラブ洗浄に本発明の浸水スクラバーヘッドが用いられるシステムの実施形態の概略図

本発明は、単一のスクラバー容器１１内に複数の湿式スクラブ洗浄相互作用レベル２、４を生成する手段を提供し、その各レベルは、異なるスクラブ流体を用いて、ガス流を１００％スクラブ洗浄することができる。本発明は、その水平な配向及び浸水した動作特性によって単一の湿式スクラバー本体内に複数のヘッドの積み重ねを可能にする、スクラバーヘッド設計を採用する。単一のシステムに追加のスクラブ洗浄相互作用ゾーンを取り込む能力により、研磨工程を加えることによる、微粒子物質、酸性ガス又は金属などの汚染物質についての全体的な除去効率を増加する機会、又は、他の中和剤を使用することによって追加的な規制汚染物質を除去する機会がもたらされる。湿式スクラバー設計に本発明の浸水スクラバーヘッドを導入することによって、結果的に得られるシステムは、より低い資本コスト、より小さい設置面積、及び複数の汚染物質のより高い除去効率を有する。

図１Ａ〜１Ｃを参照すると、スクラブヘッド５０が、ヘッドの要素を明示するために一般的な形式で示されている。該ヘッド５０は水平な配向で動作する。ヘッドは、十分な強度、剛性、並びに、熱的及び化学的耐性の特性を有する、シート又は板状の材料から製造されうる。典型的な材料は金属板であり、好ましい材料はステンレス鋼である。ヘッドの水平な断面形状は、スクラバーヘッドの周縁部とスクラバー容器の内周との間に封止嵌合を可能にするように、スクラバー本体の形状に適合する。ヘッドは、いかなる形状、数、及びヘッドに対する配向でもよい、複数のポート６１を備えている。好ましいポートの形状は、１２５〜２００ｍｍの範囲の長さを有するスロットであり、その好ましい幅は２ｍｍである。ポートの間隔６３は、典型的には２０〜２５ｍｍの範囲にある。ポートとヘッドのエッジとの間のマージン６５は均一であり、好ましい距離は４０ｍｍである。ヘッドは、該ヘッドに対して直角に配向された促進プレート７１を備えていてもよい。促進プレートは、ポート６１の列の間の間隔を等分する。促進プレートとポート６１との間のマージン６５は、４０ｍｍの好ましい距離に維持される。促進プレートは、典型的には１５０ｍｍの高さであり、ヘッドデッキレベルに排水口を備えることにより、スクラブ流体の横方向の移動を可能にする。促進プレートは、スクラバーヘッドと同じ材料でできている。ポート、マージン、及び促進プレートについての他のパラメータは、本発明の範囲内で許容される。

図２を参照すると、２つの浸水ヘッド１２、１４を備えたスクラブ容器（１１）で構成された、本発明の浸水スクラバーヘッドを取り入れたスクラバーシステムの例が示されている。

図２のシステムを使用するガスの汚染除去プロセスは、除去を必要とする微粒子物質、酸性ガス、及び金属を発生する、燃焼又は工業プロセスに由来する汚染されたガス１の導入から開始される。ガスは、下方の第１のスクラブ流体のリザーバ３１（又は固体膜）と上方の浸水ヘッド１２によって囲まれた、最下部のプレナム３に入る。ガスは、誘引ファン（図示せず）によって生成された正圧下で導入される。ガス圧は、ヘッド１２、１４上に所望の深さの第１のスクラブ流体を支持し、かつ、ガスがヘッドのポートを通過する際に該ガスによって生じた圧力損失を克服するのに十分である。最下部のプレナム３における好ましい圧力は、４５０ｍｍの水圧である。ガスは、最下部のヘッド１２のポートを通じて、毎秒２０〜２５メートルの範囲の速度で上昇する。ガスは、乱流の第１のスクラブ流体反応ゾーン容積３３に入り、そこで、ガスと第１のスクラブ流体が積極的に混合される。第１のスクラブ流体は、除去の目的とされる第１の汚染物質群との反応性に関して、選択される。最下部のヘッド１２における第１のスクラブ流体レベルは、典型的にはスクラバー容器１１の基部に位置する第１のスクラブ流体リザーバ３１へとヘッドを通るオーバーフロー管によって制御される。越流する第１のスクラブ流体３７は、流体レベル及び除去される汚染物質との反応性を維持するために、第１のスクラブ流体入口分配ヘッダー１３からの調整済みの第１のスクラブ流体３４に置き換えられる。化学反応性に加えて、湿式スクラバーにおいて生じる積極的な乱流は、ガスから微粒子物質を効率的に除去し、ガスをスクラブ流体へと移動させる。乱流の第１のスクラブ流体反応ゾーン容積から出た後、ガスは、残圧下で上昇して、このプロセスを繰り返し、乱流の第２のスクラブ流体反応ゾーン容積３５内へと第２の浸水ヘッド１４を通過する。例示の目的で、第２のスクラブ流体反応ゾーン容積３５の深さは、スクラバー容器から第２のスクラブ流体を移動させ、それを図示されない第２のスクラブ流体リザーバへと送る、複数の越流トラフ２３であってもよい、第２のスクラブ流体出口によって制御される。この手法を使用して、ヘッド１４上の第２のスクラブ流体は、ヘッド１２上のものとは異なるスクラブ流体であって差し支えなく、それによって、研磨又は代替的な汚染物質の除去が可能となる。ヘッド１４上の第２のスクラブ流体は、調整済みのスクラブ流体３６によって絶えず置き換えられる。第２のスクラブ流体反応ゾーン容積３５から出る汚染除去されたガス７は、ダクトを通じて、排気筒又はさらなるプロセスへと導かれる。この同じ手法を使用して、追加の浸水スクラブヘッドは、本プロセスが必要とするさらなる研磨又は他の大気汚染物質の除去のために、スクラバー本体内に垂直に連続的に加えられうる。

図３を参照すると、第２のスクラブヘッドとして機能する浸水ヘッド１４の下の沈水した最下部のヘッド２２を含むスクラブ容器１１を備えたシステムの一例が示されている。

図３のプロセスは、除去を必要とする微粒子物質、酸性ガス、及び金属を発生する、燃焼又は工業プロセスに由来する汚染されたガス１から開始される。ガスは、ダクトを通じて沈水したスクラバーヘッド２２へと導かれる。ガスは、誘引ファン（図示せず）によって生成された正圧下で導入される。ガス圧は、最下部のヘッド２２上の第１のスクラブ流体の深さによって作り出される圧力に打ち勝ち、第２の浸水ヘッド１４上に支持される第２のスクラブ流体の深さを支持するのに十分である。追加的なガス圧は、ガスがヘッドのポートを通過する際にガスによって生じる圧力損失、及びガスをダクトに通すことによって生じた損失を克服するように設計に取り込まれる。最下部のプレナム３における好ましい圧力は、４５０ｍｍの水圧である。ガスは、ヘッドの設計によって決定される速度で、沈水ヘッド２２のポートを通って上昇する。ガスは、乱流の第１のスクラブ流体反応ゾーン容積３３に入り、そこで、ガスと第１のスクラブ流体とが乱流の第１のスクラブ流体反応ゾーン容積内で積極的に混合される。第１のスクラブ流体は、除去の目的とされる第１の汚染物質群との反応性に関して選択される。沈水ヘッド２２上の第１のスクラブ流体レベルは、容器の床の第１のスクラブ流体出口３２を介して再循環するために流出する流体の流れを調整する制御弁を作動させる差圧センサなどのセンサによって制御される。調整済みの第１のスクラブ流体３４は、除去される汚染物質との反応性を維持するために、第１のスクラブ流体入口分配ヘッダー１３を通して加えられる。化学反応性に加えて、湿式スクラバーにおいて生成された積極的な乱流は、ガスから微粒子物質を効率的に除去し、ガスをスクラブ流体へと移動させる。乱流の第１のスクラブ流体反応ゾーン容積３３から出た後、ガスは、残圧下で上昇して、このプロセスを繰り返し、乱流の第２のスクラブ流体反応ゾーン容積３５内へと浸水ヘッド１４を通過する。例示の目的で、第２のスクラブ流体反応ゾーン容積３５の深さは、スクラバー容器から第２のスクラブ流体を移動させ、それを第２のスクラブ流体リザーバ（図示せず）へと送る、複数の越流トラフ２３でありうる、第２のスクラブ流体出口によって制御される。この手法を使用して、上部の浸水ヘッド１４は、沈水ヘッド２２上で使用されるものとは異なるスクラブ流体を用いて操作することができ、それによって、研磨又は他の規制される汚染物質を除去するための代替的な薬剤の追加が可能となる。浸水ヘッド１４上の第２のスクラブ流体は、第２のスクラブ流体入口分配ヘッダー１５によって運ばれる調整済みの第２のスクラブ流体３６によって絶えず置き換えられる。第２のスクラブ流体反応ゾーン容積から出る汚染除去されたガス７は、ダクトを通して排気筒又はさらなるプロセスへと導かれうる。この同じ手法を使用して、追加の浸水スクラブヘッドは、本プロセスが必要とする他の大気汚染物質のさらなる研磨又は除去のためにスクラバー容器内に垂直に連続的に加えられうる。

本発明において具現化される１つ以上の浸水スクラブヘッドは、沈水スクラブヘッドに代表される、現行技術に対する利点を提示する。利点は、中でもとりわけ、単一のスクラブ本体内で異なる中和剤を用いて、相互作用ゾーンの複数のレベルにおいてガスの１００％の湿式スクラブ洗浄をもたらす能力である。この特質により、単一のスクラブ装置によって、より高い除去効率で、より広範囲の汚染物質を除去することが可能となる。本浸水ヘッド設計を使用するスクラバーは、より小さい、非常に適応性のある設置面積、より低い資本コスト、スケーラビリティ、及び単一のデバイスにおいて複数の汚染物質を除去する能力を有する。浸水ヘッドは、石炭、バイオマス及び都市固形廃棄物を含む燃焼プロセスにおける用途を有し、除去の目的とされる主な汚染物質は、微粒子物質；二酸化硫黄、塩化水素及びフッ化水素を含む酸性ガス；水銀を含む金属である。加えて、粉塵、臭気、及び酸性ガスの除去を必要とする化学及び工業プロセスに用いられるスクラバーは、新規取り付け及び部品の取り付けの両方において、浸水ヘッドの対象である。

上記から、本発明は、自明でありかつ本システムに固有の他の利点とともに、本明細書に記載される目標及び目的をすべて実現するようによく適合されたものであることが分かるであろう。ある特定の特徴及び部分的組合せは、有用であり、他の特徴及び部分的組合せに関して用いられうることが理解されよう。これは、特許請求の範囲に予定されており、その範囲内にある。特許請求の範囲から逸脱することなく、本発明から多くの可能な実施形態が形成されうる。本明細書に記載される及び添付の図面に示されるすべての事柄は、例示と解釈されるべきであり、限定的な意味ではないことが理解されるべきである。好ましい実施形態の他の変形もまた、本発明の範囲から逸脱することなく、実施されうることが、当業者に認識されよう。

１ ガス
２ 湿式スクラブ洗浄相互作用レベル
３ 最下部のプレナム
４ 湿式スクラブ洗浄相互作用レベル
７ 汚染除去されたガス
１１ スクラバー容器
１２ 最下部のヘッド
１３ 第１のスクラブ流体入口分配ヘッダー
１４ 第２の浸水ヘッド
１５ 第２のスクラブ流体入口分配ヘッダー
２３ 越流トラフ
３１ 第１のスクラブ流体リザーバ
３２ 第１のスクラブ流体出口
３４ 第１のスクラブ流体
３５ 第２のスクラブ流体反応ゾーン容積
３６ 第２のスクラブ流体
３７ 第１のスクラブ流体
５０ ヘッド
６１ ポート
６３ ポートの間隔
６５ マージン
７１ 促進プレート

Claims (20)

1. 汚染されたガス流から複数の異なる汚染物質を除去するための垂直に配向されたスクラバー装置であって、
   ａ）天井、床、前記天井を前記床に接続する円筒壁、複数の垂直に間隔を空けて配置されたヘッド、各ヘッドの上の容積、ガス入口、誘引ファン、及びガス出口を有する、スクラバー容器；
   ｂ）前記スクラバー容器の下端に亘り水平に位置付けられた、沈水した下部ヘッドであって、全体に延在する複数の狭いスロットを有する水平プレートを備えている、沈水した下部ヘッド；
   ｃ）前記沈水した下部ヘッドの下の前記スクラバー容器の下端部内に配置された第１のスクラブ流体リザーバであって、該第１のスクラブ流体が前記汚染されたガス流から第１の汚染物質群を除去するように選択された、リザーバ、並びに、前記沈水したスクラブヘッドの上の所望のレベルに至る第１の反応ゾーン容積；
   ｄ）前記沈水したヘッドの上の第１の容積内へと延在する第１のスクラブ流体入口、前記第１のスクラブ流体反応ゾーン容積内に前記第１のスクラブ流体を噴霧するために前記第１のスクラブ流体入口と流体連通した第１の噴霧手段、及び、前記床における第１のスクラブ流体出口；
   ｅ）前記第１のスクラブ流体入口の上の位置に前記スクラバー容器の断面全体に亘り水平に延在する第１の浸水ヘッドであって、全体に延在する複数の狭いスロットを有するプレートを備えている、第１の浸水ヘッド；
   ｆ）前記第１の浸水ヘッドの上の所望のレベルに配置された第２のスクラブ流体反応ゾーン容積であって、該第２のスクラブ流体が前記汚染されたガス流から第２の汚染物質群を除去するように選択された、第２のスクラブ流体反応ゾーン容積；及び
   ｇ）前記第１の浸水ヘッドの上の第２の容積内へと延在する第２のスクラブ流体入口、前記第２のスクラブ流体反応ゾーン容積内に前記第２のスクラブ流体を噴霧するために前記第２のスクラブ流体入口と流体連通した第２の噴霧手段、及び、前記スクラバー容器壁を通る前記第１の浸水ヘッドの上の第２のスクラブ流体出口
   を備えた、装置。
2. 汚染されたガス流から複数の異なる汚染物質を除去するための垂直に配向されたスクラバー装置であって、
   ａ）天井、床、前記天井を前記床に接続する円筒壁、複数の垂直に間隔を空けて配置されたヘッド、各ヘッドの上の容積、ガス入口、誘引ファン、及びガス出口を有する、スクラバー容器；
   ｂ）所望のレベルで前記スクラバー容器の下端部内に配置された第１のスクラブ流体リザーバであって、該第１のスクラブ流体が前記汚染されたガス流から第１の汚染物質群を除去するように選択された、リザーバ；
   ｃ）前記第１のスクラブ流体リザーバと第１の浸水ヘッドとの間の第１の容積を画成する、前記ガス入口の上の位置に前記スクラバー容器に亘り水平に延在する第１の浸水ヘッドであって、全体に延在する複数の狭いスロットを有するプレートを備えている、第１の浸水ヘッド；
   ｄ）前記第１の浸水ヘッドの上の所望のレベルに配置された第１のスクラブ流体反応ゾーン容積であって、各々が前記第１のスクラブ流体リザーバから前記第１の浸水ヘッドを通って該第１の浸水ヘッドの上の所望のレベルまで延在する１つ以上のオーバーフロー管を介して前記リザーバと流体連通した、反応ゾーン容積；
   ｆ）前記壁を通って前記第１の浸水ヘッドの上の第２の容積内へと延在する第１のスクラブ流体入口、前記第２のスクラブ流体反応ゾーン容積内に前記第１のスクラブ流体を噴霧するために前記第１のスクラブ流体入口と流体連通した第１の噴霧手段、及び、前記床における第１のスクラブ流体出口；
   ｇ）前記第１のスクラブ流体反応ゾーン容積と第２の浸水ヘッドとの間に第２の容積を画成する、前記第１の浸水ヘッドの上の位置に前記スクラバー容器の断面全体に亘り水平に延在する第２の浸水ヘッドであって、全体に延在する複数の狭いスロットを有するプレートを備えている、第２の浸水ヘッド；
   ｈ）所望のレベルで前記第２の浸水ヘッドの上に配置された第２のスクラブ流体反応ゾーン容積であって、該第２のスクラブ流体が前記汚染されたガス流から第２の汚染物質群を除去するように選択された、第２のスクラブ流体反応ゾーン容積；及び
   ｉ）前記第２の浸水ヘッドの上の第３の容積内へと延在する第２のスクラブ流体入口、前記第２のスクラブ流体反応ゾーン容積内に前記第２のスクラブ流体を噴霧するために前記第２のスクラブ流体入口と流体連通した第２の噴霧手段、及び、前記スクラバー容器の前記壁を通る前記第２の浸水ヘッドの上の第２のスクラブ流体出口
   を備えた、装置。
3. ａ）前記スクラバー容器の断面全体に亘り水平に延在し、かつ、他のヘッドの上に垂直に連続的に積み重ねられた、１つ以上の追加の浸水ヘッドであって、各々がその下方のヘッドに関して追加の容積を画成する、ヘッド；
   ｂ）各々が所望のレベルで対応する浸水ヘッドの上に配置された、１つ以上の追加のスクラブ流体反応ゾーン容積であって、各追加のスクラブ流体が前記汚染されたガス流から所望される追加の汚染物質群を除去するように選択された、容積；及び
   ｃ）対応する追加の浸水ヘッドの上の対応する追加の容積内へと前記壁を通って延在する１つ以上の追加のスクラブ流体入口、対応する追加のスクラブ流体反応ゾーン容積内に前記追加のスクラブ流体を噴霧するために前記追加のスクラブ流体入口と流体連通した追加の対応する噴霧手段、及び、前記スクラバー容器の前記壁を通る前記対応する浸水ヘッドの上の１つ以上の対応する追加のスクラブ流体出口
   をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のスクラバー装置。
4. ａ）前記スクラバー容器の断面全体に亘り水平に延在し、かつ、他のヘッドの上に垂直に連続的に積み重ねられた、１つ以上の追加の浸水ヘッドであって、各々がその下方のヘッドに関して追加の容積を画成する、ヘッド；
   ｂ）各々が所望のレベルで対応する浸水ヘッドの上に配置された、１つ以上の追加のスクラブ流体反応ゾーン容積であって、各追加のスクラブ流体が前記汚染されたガス流から所望される追加の汚染物質群を除去するように選択された、容積；及び
   ｃ）対応する追加の浸水ヘッドの上の対応する追加の容積内へと前記壁を通って延在する１つ以上の追加のスクラブ流体入口、対応する追加のスクラブ流体反応ゾーン容積内に前記追加のスクラブ流体を噴霧するために前記追加のスクラブ流体入口と流体連通した追加の対応する噴霧手段、及び、前記スクラバー容器の前記壁を通る前記対応する浸水ヘッドの上の１つ以上の対応する追加のスクラブ流体出口
   をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のスクラバー装置。
5. 前記ガス入口が前記容器の上端部に位置し、ガス入口ダクトが、前記最下部のヘッドの下の位置へと前記ガスを導くことを特徴とする、請求項２に記載のスクラバー装置。
6. 前記ガス入口が前記容器の側部に位置し、ガス入口ダクトが、前記最下部のヘッドの下の位置へと前記ガスを導くことを特徴とする、請求項２に記載のスクラバー装置。
7. 前記浸水ヘッドにおける前記スロットの大きさが、前記浸水ヘッドの下の加圧されたガスの存在下でスクラブ流体がその中を通り抜けることを防ぐように選択されることを特徴とする、請求項２に記載のスクラバー装置。
8. 汚染されたガス流から複数の汚染物質を除去する方法であって、
   ａ）第１のスクラブ流体を、請求項１に記載の装置内に前記沈水したスクラバーヘッドの上の所望の流体レベルまで導入する工程；
   ｂ）第２のスクラブ流体を、請求項１に記載の装置内に前記浸水スクラバーヘッドの上の所望のレベルまで導入する工程；
   ｃ）従来技術のガスコンディショナーを使用して、汚染されたプロセスガスを冷却する工程；
   ｄ）前記冷却された汚染ガスを、誘引ファンによる圧力下で、前記沈水したスクラバーヘッドの下の位置において請求項１に記載の装置内に導入する工程；
   ｅ）前記ガスを前記沈水したスクラバーヘッドを通って上方向に通過させて、前記汚染されたガスから前記沈水したスクラバーヘッドの上の第１のスクラブ流体反応ゾーン容積内の前記第１のスクラブ流体内へと第１の汚染物質群を移動させる工程；
   ｆ）前記ガスを、前記浸水ヘッドを通って上方向に通過し続けさせて、前記汚染されたガスから前記浸水ヘッドの上の第２のスクラブ流体反応ゾーン容積内の前記第２のスクラブ流体内へと第２の汚染物質群を移動させる工程；
   ｇ）流出する前記ガスに噴霧して、さらなる汚染物質を除去し、かつ、前記ガスの流速を減速させる工程；
   ｈ）流出する前記ガスを前記スクラブ装置から流出させる工程；
   ｉ）前記スクラバー容器から第１及び第２のスクラブ流体を別々に除去して、各スクラブ流体の所望のレベルを維持する工程；及び
   ｊ）前記スクラブ装置で再利用するために、排出されたスクラブ流体を浄化する工程
   を含む、方法。
9. 請求項８に記載の方法に従って、汚染されたガス流から複数の汚染物質を除去するための請求項１に記載のスクラバー装置の使用。
10. 工程（ｆ）の後に追加の工程（ｆｆ）：
    ｆｆ）前記ガスを、１つ以上の連続的に垂直に積み重ねられた追加の浸水ヘッドを通って上方向に通過し続けさせて、前記汚染されたガスから対応する浸水ヘッドの各々の上の１つ以上の追加のスクラブ流体反応ゾーン容積の各々内の１つ以上の追加のスクラブ流体内へと１つ以上の追加の汚染物質群を移動させる工程
    をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 汚染されたガス流から複数の汚染物質を除去する方法であって、
    ａ）第１のスクラブ流体を、請求項２に記載の装置内に前記第１の浸水スクラバーヘッドの上の所望の流体レベルまで導入する工程；
    ｂ）第２のスクラブ流体を、請求項２に記載の装置内に前記第２の浸水スクラバーヘッドの上の所望の流体レベルまで導入する工程；
    ｃ）従来技術のガスコンディショナーを使用して、汚染されたプロセスガスを冷却する工程；
    ｄ）前記冷却された汚染ガスを、誘引ファンによる圧力下で、前記第１の浸水スクラバーヘッドの下の位置において請求項２に記載の装置内に導入する工程；
    ｅ）前記ガスを前記第１の浸水ヘッドを通って上方向に通過させて、前記汚染されたガスから前記第１の浸水ヘッドの上の第１のスクラブ流体反応ゾーン容積内の前記第１のスクラブ流体内へと第１の汚染物質群を移動させる工程；
    ｆ）前記ガスを前記第２の浸水ヘッドを通って上方向に通過し続けさせて、前記汚染されたガスから前記第２の浸水ヘッドの上の第２のスクラブ流体反応ゾーン容積内の前記第２のスクラブ流体内へと第２の汚染物質群を移動させる工程；
    ｇ）流出する前記ガスに噴霧して、さらなる汚染物質を除去し、かつ、前記ガスの流速を減速させる工程；
    ｈ）流出する前記ガスを前記スクラブ装置から流出させる工程；
    ｉ）前記スクラバー容器から第１及び第２のスクラブ流体を別々に除去して、各スクラブ流体の所望のレベルを維持する工程；及び
    ｊ）前記スクラブ装置で再利用するために、排出されたスクラブ流体を浄化する工程
    を含む、方法。
12. 請求項１１に記載の方法に従って、汚染されたガス流から複数の汚染物質を除去するための請求項２に記載のスクラバー装置の使用。
13. 工程（ｆ）の後に追加の工程（ｆｆ）：
    ｆｆ）前記ガスを、１つ以上の連続的に垂直に積み重ねられた追加の浸水ヘッドを通って上方向に通過し続けさせて、前記汚染されたガスから対応する浸水ヘッドの各々の上の１つ以上の追加のスクラブ流体反応ゾーン容積の各々内の１つ以上の追加のスクラブ流体内へと１つ以上の追加の汚染物質群を移動させる工程
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
14. 汚染されたガス流から、微粒子物質、金属、塩化水素、フッ化水素、亜酸化窒素、酸化窒素、二酸化炭素、及び二酸化硫黄を含む汚染物質群から選択される複数の汚染物質を除去するための請求項１に記載の装置の使用。
15. 汚染されたガス流から、微粒子物質、金属、塩化水素、フッ化水素、亜酸化窒素、酸化窒素、二酸化炭素、及び二酸化硫黄を含む汚染物質群から選択される複数の汚染物質を除去するための請求項２に記載の装置の使用。
16. 汚染されたガス流から複数の汚染物質を除去するためのスクラバー装置であって、各スクラバーヘッドが異なるスクラブ流体で浸水されて、各スクラバーヘッドの上に分離したスクラブ流体反応ゾーン容積を生成する、一連の垂直に積み重ねられたスクラバーヘッドを有するスクラバー容器を備えており、各スクラブ流体が、前記汚染されたガス流から所望の汚染物質群を除去するように選択され、前記汚染されたガスが、加圧下で、最下部のスクラバーヘッドの下から前記一連の浸水スクラバーヘッドを通して上方向に流れる、
    スクラバー装置。
17. 汚染されたガス流から複数の汚染物質を除去する方法であって、
    ａ）第１のスクラブ流体を、請求項１６に記載の装置内に前記第１のスクラバーヘッドの上の所望の流体レベルまで導入する工程；
    ｂ）第２のスクラブ流体を、請求項１６に記載の装置内に前記第２のスクラバーヘッドの上の所望の流体レベルまで導入する工程；
    ｃ）従来技術のガスコンディショナーを使用して、汚染されたプロセスガスを冷却する工程；
    ｄ）前記冷却された汚染ガスを、誘引ファンによる圧力下で、前記第１の浸水ヘッドの下の位置において請求項２に記載の装置内に導入する工程；
    ｅ）前記ガスを、前記第１のヘッドを通って上方向に通過させて、前記汚染されたガスから前記第１のヘッドの上の第１のスクラブ流体反応ゾーン容積内の前記第１のスクラブ流体内へと第１の汚染物質群を移動させる工程；
    ｆ）前記ガスを、前記第２のスクラバーヘッドを通って上方向に通過し続けさせて、前記汚染されたガスから前記第２のスクラバーヘッドの上の第２のスクラブ流体反応ゾーン容積内の前記第２のスクラブ流体内へと第２の汚染物質群を移動させる工程；
    ｇ）流出する前記ガスに噴霧して、さらなる汚染物質を除去し、かつ、前記ガスの流速を減速させる工程；
    ｈ）流出する前記ガスを前記スクラブ装置から流出させる工程；
    ｉ）前記スクラバー容器から第１及び第２のスクラブ流体を別々に除去して、各スクラブ流体の所望のレベルを維持する工程；及び
    ｊ）前記スクラブ装置で再利用するために、排出されたスクラブ流体を浄化する工程
    を含む、方法。
18. 汚染されたガス流から、微粒子物質、金属、塩化水素、フッ化水素、亜酸化窒素、酸化窒素、二酸化炭素、及び二酸化硫黄を含む汚染物質群から選択される複数の汚染物質を除去するための請求項１６に記載の装置の使用。
19. 湿式ガススクラブ容器のための浸水スクラバーヘッドにおいて、
    ａ）前記スクラブ容器の全横断面に亘り延在する水平プレートであって、前記ヘッドが、前記ヘッドの上のスクラブ流体反応ゾーン容積内へと、汚染されたガスがその中を上方向に通り抜けるためのポートの１つ以上の列を有し、前記ヘッドの全周が前記スクラブ容器の内周に隣接しており、かつ、前記ポートの大きさ、形状、及び角度が、前記スクラブ流体が、前記ヘッドの下の加圧されたガスの存在下で前記ポートを下方向に通過するのを防ぐように選択される、水平プレート
    を備えた、浸水スクラバーヘッド。
20. 前記ヘッドが、前記スクラブ流体反応ゾーン容積内へとポートの１つ以上の列の間に前記ヘッドに対して垂直に上方向に延びる、１つ以上の促進プレートをさらに備えていることを特徴とする、請求項１９に記載の浸水スクラバーヘッド。

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