JPH023084B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 化石撚料例えば石炭の撚焼により生ずる煙道ガ
スから飛散灰を除く一般的な系は電気集じん機に
よる系である。しかし、硫黄含有量が１％以下の
石炭をボイラー中で燃焼する際、当然生成する三
酸化硫黄（SO₃）が、飛散灰の固有抵抗を、電気
集じん機が効率的に機能できるレベル（大約５×
10¹⁰オーム・cm）まで減少させるのに充分である
ことは滅多にない。

上記のことをさらに敷延すると、１％以下から
約６％まで変動する石炭の実質的全硫黄量は、石
炭の燃焼中に二酸化硫黄（SO₂）に酸化し、その
二酸化硫黄の１ないし５％はさらに酸化して三酸
化硫黄となる。典型的には、煙道ガスが燃焼後冷
却するにつれ、その三酸化硫黄成分は同伴湿気と
結合して硫酸（H₂SO₄）を成し、この硫酸は飛
散灰微粒子上に凝縮する。飛散灰微粒子上に凝縮
する硫酸は通常その微粒子の電気固有抵抗を決定
する。かくして、低硫黄分の石炭をボイラー中で
燃焼する場合には、比較的少量の硫酸が生ずるに
過ぎず、従つて、飛散灰の電気固有抵抗は相対的
に高い。従つて、低硫黄分の石炭を燃焼する場合
には、電気集じん機の集じん効率は大幅に低下す
るが、特に低下が著しいのは、その集じん機が、
通常、普通の煙道出口温度（すなわち、121ない
し160℃（250ないし320〓）に相当する温度で煙
道ガスを受け入れるように設計されている場合で
ある。

固有抵抗の高い飛散灰を電気集じん機により除
去する問題を解決しようとして別の系が開発され
てきた。そのような系の例では、高温用集じん
機、拡張型低温用集じん機、過集じん装置、あ
るいは煙道ガス状態調節が利用されてきた。多く
の場合、煙道ガス状態調節を用いることが、信頼
性、効率、値段、空間条件および融通性の点で最
も満足すべき解決法であることが経験によつてわ
かつてきた。

煙道ガス状態調節系の場合では、米国特許第
3993429号に記載されたタイプのガス状態調節手
段並びに方法が圧倒的上首尾であることがわかつ
てきた。これらのそして他の系では、調節した微
少量の三酸化硫黄を、ボイラーと電気集じん機の
間にある煙道ガスの流れに注入して、飛散灰の表
面固有抵抗が、その集じん機により飛散灰を効率
的に除去するのに望ましい範囲内に来るようにす
る。

米国特許第3993429号に記載されたタイプの煙
道ガス状態調節系が適切に機能するのには、いろ
いろの操作パラメーターが重要であることが経験
でわかつてきた。本発明に密接な関係のあるその
ような特徴には次のようなものがある。

１ 三酸化硫黄ガスは、それが生成してから化学
反応剤として注入されるまで、その露点（約
260℃（500〓））以上の温度に保持されなけれ
ばならない。ガス温が排出以前に実質的に260
℃（500〓））以下に下がるならば、凝縮とその
結果硫酸の生成が排出以前に起り、今度はその
硫酸がいろいろの有害な影響、例えば腐蝕、望
ましくない化学反応、プロセスの故障などを生
ずる。

２ 万一停電あるいは系の運転休止の場合には、
パージやシヤツトダウンの技術を適切に維持し
て、残留する系ガス凝縮並びに、結果的に有害
な影響と重大な健康上の危険を及ぼす三酸化硫
黄の逆流（万一実際に系が運転されている場
合）を避けなければならない。

３ 系の容積、流れおよび圧力パラメーターを一
定に維持しなければならない。

米国特許第3993429号に記載されたタイプの多
数の近代的商業系あるいは開発系は上述した操作
パラメーターを満足させる手段を採用してきた。
しかし一般に、三酸化硫黄の注入により煙道ガス
を状態調節する系の装置で従来成功したものは１
対１方式に基づくものであつた。すなわちより具
体的にいえば、単一ボイラーから生ずる煙道ガス
を処理する単一系に基づくものであつた。

ピークの要求が許す場合には、コスト、作業能
率、メインテナンスおよび空間についての考慮か
ら、多数のボイラーから生ずる煙道ガスを状態調
節する単一系を利用することを優先してさしつか
えない。従来それにもかかわらず、上述の操作パ
ラメーター（並びに複数作業で明かになる追加パ
ラメーター、例えば調節混合物の注入が適切であ
るように配分すること、適当なバイパス装置な
ど）を上首尾に実現する多煙道方式による調節用
三酸化硫黄系の装置の開発は、安全にして効率的
および適切なやり方ではうまく実施されなかつ
た。

多数のボイラーからのガスを状態調節するため
の単一の三酸化硫黄による煙道ガス調節系からな
り、かつ適当な制御装置、バルブおよびバイパス
装置を含む本発明により、上述の操作パラメータ
ーが達成される。さらに、上記特許に記載された
タイプの単一系／単一ボイラー配置の概念を適合
させる問題が解決され、あるいは少なくとも大幅
に軽減される。

従つて、本発明の一つの主要目的は、多数のボ
イラー用の単一の原料ガス状態調節系を提供する
ことである。

本発明のいま一つの目的は、一つの煙道にフイ
ードするその系の部分のパージあるいはシヤツト
ダウン条件を提供する一方、同時にまた一つ以上
の他の煙道に適当な調節用混合物を供給する適当
な手段を含むような系を提供することである。

本発明のさらにいま一つの目的は、系内の三酸
化硫黄ガスの有害な影響を防止するため、その系
の全部あるいはいかなる部分をも適当な温度およ
び／あるいは圧力に維持する選択的に操作できる
手段を提供することである。

本発明のこれらおよび他の目的並びに長所は次
の説明と図面を読めばより容易に明らかとなるで
あろう。図面は本発明の原理に従つて組立てら
れ、かつ作動する煙道ガス状態調節系の略図であ
る。

図において、一般に１０では、本発明の原理に
従つて組立てられかつ作動する煙道ガス状態調節
系が示される。当該技術分野の熟練者であれば、
一般に煙道ガス状態調節系は高度に複雑な系から
なり、その系は通常、化石燃料（主として石炭）
燃焼ボイラーから発生する煙道ガスの流れに同伴
する飛散灰微粒子の三酸化硫黄による状態調節に
適合したものであるが、必ずしもそれに限定され
たものでないことを認めるであろう。三酸化硫黄
による状態調節は、煙道ガスの流れが電気集じん
機に入る前に完了され、従つて、通常の電気集じ
ん技術を用いて飛散灰の電気集じん機による除去
を高める。ここでは説明の目的のため、ここに示
す態様は、石炭燃焼ボイラーから発生するガス流
の三酸化硫黄による状態調節を目的としたもので
ある。しかし、この具体的な説明のための態様は
本発明の範囲を不当に制限する目的のものではな
い。

本発明の煙道ガス状態調節系１０は、二つのボ
イラー１２と１２′として示される複数個のボイ
ラーから生ずる煙道ガス流を選択的に処理すた
め、単一系１０から三酸化硫黄調節混合物を提供
するように組立てられ、またそのように作動す
る。系１０は部分的には、空気取り入れフアン１
４、このフアンは好ましくは定速フアンであり、
またその入口は導入導管１６を介して外気に連通
している；フアン１４と硫黄バーナー２０の間を
連通する導管１８；導管１８内部に配置した可変
温度１次ヒーター２２；および図示する如く、硫
黄バーナー２０と接触コンバーター２６の間を連
通する導管２４とからなる。実際には、コンバー
ター２６は単位で運転される集合体中に組み込ま
れていてもよいことに注意すべきであるが、ここ
では、はつきりさせる目的で、略図には導管２４
がある。

系１０にはさらに、導管３０を介して硫黄バー
ナー２０と連通している液状硫黄貯蔵タンク２８
がある。比例ポンプ３２を導管３０の内部に配置
して、液状硫黄をタンク２８から導管３０を経て
バーナー２０に送り込む助けとしている。適当な
制御装置、例えば略図で示したマイクロプロセツ
サーコントロール３４は、ボイラーセンサー３８
から電線３６を介してボイラー負荷シグナルを受
けて、液状硫黄をバーナー２０に配送するのを選
択的に調整する。この調整の助けとなるために、
マイクロプロセツサーコントロール３４は、燃焼
しつつある石炭の既知の硫黄含有量に比例して硫
黄の流れをコントロールするように適当にプログ
ラム化されている。

上に記載した系１０の部分は従来技術分野で通
常良く知られており、米国特許第3993429号に充
分記載されている。概して、その部分は導管１８
に外気を供給するフアン１４を駆動させることに
より働き、その際バーナー２０の運転開始中、空
気は大約427ないし454℃（800ないし850〓）の温
度に加熱される。加熱空気は次いで硫黄バーナー
２０に送られてその内部温度を上昇させ、その結
果ポンプ３２でバーナー２０に送られつつある液
状硫黄の点火がおこる。点火した硫黄は迅速に酸
化して、例えば容積で５％の二酸化硫黄を含有す
る二酸化硫黄／空気混合物を生ずる。この二酸化
硫黄／空気混合物は次いで接触コンバーター２６
に達してここで三酸化硫黄を生ずる。この三酸化
硫黄はボイラー煙道ガスの状態調節のため、次の
工程でボイラー煙道のガスの流れの中に注入され
る。三酸化硫黄をボイラー煙道ガスの流れに注入
する具体的手段は適当な装置であればいかなるも
のであつてもよい。例えば、米国特許第4179071
号に充分記載されている工業的三酸化硫黄ガス注
入試験機が挙げられる。

系１０はさらにバーナー２０の出口側に隣接す
るセンサー４０がある。センサー４０はバーナー
出口の混合物の温度を検出し、このシグナルを電
線４２を介してマイクロプロセツサーコントロー
ル３４に送る。コントロール３４はセンサー４０
からのシグナルに応答してそのシグナルを電線４
４を介して一次ヒーター２２に送るようにプログ
ラム化されており、このシグナルに合わせてヒー
ターか選択的に調整されて、バーナー２０からの
ガス流の発生温度を、接触コンバーター２６の効
率的運転にとつての最適温度に調整する。

本発明は上述した如き系の既知部分を、多数の
ボイラーを同時および選択的に三酸化硫黄で状態
調節することに適合されるための装置並びに方法
として向けられているので、そのような既知部分
をこれ以上説明することは、当該技術の熟練者が
本発明を充分理解するのには不必要である。従つ
て、上述した要素のこれ以上の説明並びにその操
作および相互作用については、具体的に米国特許
第3933429号および同第4179071号を参照する。

接触コンバーター２６で発生する三酸化硫黄／
空気混合物は導管４６を通り弁付き調節導管４８
に至り、ここからは二酸化硫黄／空気混合物は、
ボイラー１２と１２′のそれぞれの導管と導管４
８の間を間隔をあけて連通する直接供給導管５０
と選択的に連通している。

系１０はさらに、熱風バイパス副系５２からな
り、そのバイパス副系は導管１８（一次ヒーター
２２と硫黄バーナー２０との中間で）とバイパス
導管５３の間を連通するテイクオフ導管５４から
なる。あとで説明する如く、バイパス副系５２は
弁付き調節導管４８と協力して、単一の煙導ガス
状態調節系１０から同時にあるいは選択的にボイ
ラー１２と１２′を状態調節するための手段並び
に方法を提供する。

バイパス空気取り入れフアン５６は外気とバイ
パス導管５３の入口との間を連通する。導管５３
の他端はバイパス導管部分５８と６０の連結点で
二叉に分れる。導管部分５８と６０各々は弁付き
調節導管４８の軸方向端部とそれぞれ連通する。
バイパスヒーター６２は、フアン５６と導管５３
の分岐端の中間で導管５３中に配置される。適当
な逆止め弁６４を導管５３と５４中に配置してそ
の中を通る空気の上流方向えの流れすなわち逆流
を防止する。

系１０の選択的操作が完全であるように多数の
可変調節ダンパーあるいはバルブ６８が調節導管
４８の内部に配置される。例えば： １ ボイラー１２と１２′のうちの１方からの排
気ガスは、他方のボイラーをシヤツトダウンす
る間、あるいはこの他方のボイラーと連通して
いる系１０の部分がパージされつつある間に、
状態調節することができる。

２ ボイラー１２と１２′の両方からの排気ガス
は、量が同じあるいは同じでなくても、同時に
状態調節することができる。

３ パージは、両ボイラー１２と１２′に対する
シヤツトダウンあるいは運転休止のために、系
１０の総ての関連部分で同時に完了できる。

説明した如く、四つのバルブ６８を次の如く弁
付き導管４８中に配置する：導管４８と隣接する
直接供給導管５０の各それぞれの端との間にバル
ブ６８をつける。そして各それぞれの直接供給導
管５０と、導管４６と弁付き導管４８との接合点
との間にバルブ６６を取り付ける。導管４６と４
８の接合点の各側にある対をなすバルブ６８は例
えば電線７０によつて適当に電気的に連結されて
いて、対をなすバルブ６８の一方が開いていれ
ば、他方が閉じるという風に操作することができ
る。バルブ６８の一連の操作のためのシグナル
は、そのバルブ６８といかなる適当な方法で、例
えば電線７２を経由して連通していてもよいマイ
クロプロセツサーコントロール３４により与えら
れる。線７２はさらに、導管４６と４８の接合点
に最も隣接するバルブ６８にもシグナルを伝達し
て、そのバルブ開口部の比例的開口を調節するこ
とができ、かくして、ボイラー１２と１２′の排
気ダクトに向けられつつあるガス状態調節用混合
物の容積を選択的に調節することが注目される。

系１０にはさらに、上述した対をなしたバルブ
６８の中間にセンサー７４があつて、これら地域
における導管４８中のガスの温度を測定する。セ
ンサー７４からの温度シグナルは電線７６により
マイクロプロセツサーコントロール３４にフイー
ドされる。そのようなシグナルの同化に応答し
て、マイクロプロセツサーコントロール３４は、
前述の電線４４、およびコントロール３４とバイ
パスヒーター６２を連通する追加電線７８を介し
て、ヒーター２２と６２の適当な調節、開始ある
いは停止を指示することができる。

上に述べた如き配置では、系１０は次のような
方法で操作できる。

１ 状態調節混合物がボイラー１２と１２′の両
方に必要な場合。

ａ バイパスフアン５６とバイパスヒーター６
２は運転しない。

ｂ 調節導管４８の両端に隣接するバルブ６８
を閉じ、導管４６と４８の接合点に隣接する
バルブ６８を開ける。

ｃ 系１０は一般に、前述した米国特許第
3993429号で図２に関して説明したと全く同
様に働くが、ただし、多数のボイラーからの
煙道ガスが単一調節系により同時に状態調節
される点が異なる。さらに、万一ボイラー１
２と１２′のうちの一方がその煙道ガスのた
めに他方のボイラーとは異なる状態調節混合
物を必要とする場合には、導管４６と４８の
接合点に隣接するそれぞれのバルブ６８を、
マイクロプロセツサーコントロール３４から
の適当なシグナルを介して選択的にかつ無関
係に調節することができる。

２ 調節用混合物がボイラー１２と１２′の一方
だけに必要な場合。

ａ 万一パージの必要がない場合には（すなわ
ち、ボイラーがしばらく休止していたか、あ
るいは稼動しているがしばらく状態調節を必
要としなかつた場合）、系１０の操作は本質
的には条件１で上記したとおりであるが、た
だし、導管４６と４８の接合点と、状態調節
していないバーナーに通ずる導管５０との中
間のバルブ６８を閉じる点が異なる。さら
に、万一系１０が正圧の系の場合には、状態
調節していないボイラーから系１０への極め
て有害な煙道ガスの逆流を防止するため、バ
イパスフアン５６を運転しなければならない
のか、あるいは適当な逆止め弁（簡明のため
に図示せず）を導管４８内部で各バルブ６８
とそれぞれ隣接する導管５０の中間に配置し
てもよいのいずれかである。

ｂ 万一パージが必要で（すなわち、三酸化硫
黄と他の極めて有害なガスの系の部分をきれ
いにするために）、そして例えばボイラー１
２が状態調節を必要としない場合には、導管
部分５８に隣接するバルブ６８を開き、従つ
てこれと連結している他のバルブ６８を閉じ
る。そのような運転では、状態調節した加熱
空気はヒーター２２から流れて、ライン５
４，５３，５８を通り、そこからライン５４
の１部を通り、次いでそれぞれのライン５０
を通り、さらに試験機（図示せず）を通つて
ボイラーのダクトに入る。もし系１０が正圧
の系であるなら、その場合一次フアン１４に
より供給される空気の流れが充分でなけれ
ば、マイクロプロセツサーはバイパスフアン
５６を運転させるため適当なシグナルを送る
であろう。かくして、恐らく30分のパージサ
イクルにより、系１０の運転していない部分
が三酸化硫黄の露点（すなわち、260ないし
288℃（500ないし550〓））以上の適当な温度
に維持されて、硫酸の生成とその結果生ずる
有害な影響（すなわち、安全と健康に対する
危険、コンバーターとフアンの損傷、誌験射
出ノズルの閉塞など）が防止されるであろ
う。それぞれのセンサー７４は適当な場所で
パージ空気の温度を絶えず検出し、もしセン
サー７４が、パージ流れの温度が三酸化硫黄
の露点以下に下りつつあるということを指示
するシグナルを発するならば、マイクロプロ
セツサーコントロール３４はバイパスヒータ
ー６２を運転させ、またヒーター２２を補な
いそしてそれにより適切な温度を維持するに
充分な温度で働かせる。

ｃ パージに続いて、系１０を上記の条件２(b)
から条件２(a)の系に切り替える。

３ 停電あるいは全ボイラーの突然の操業停止が
ある場合。

ａ 万一停電の場合には、補助発電機（図示せ
ず）でバイパス系５２を運転する。かくし
て、バイパスフアン５６とバイパスヒーター
６２が直ちに運転され、そして、バイパス系
５２全体、両導管５０およびこれらに各々接
続されている探査機（プローブ）が普通上記
条件２で示したやり方でパージされるよう
に、バルブ６８の運転が適当にそれに続く。

ｂ 停電でなくて全ボイラーが万一操業停止す
る場合は、系１０の運転は本質的には上記条
件２に記載したとおりであるが、ただし、対
をなしたバルブ６８が２対とも、両ボイラー
１２と１２′へのパージ流れを許容するよう
に運転される点が異なる。

ここに記載した態様は、本発明の原理に従つて
構成された三酸化硫黄ガスによる状態調節系の現
在好ましい態様である。しかし、特許請求の範囲
により定義される本発明の範囲から逸脱すること
なく、当該技術の熟練者によりここに記載した態
様に各種変更がなされ得ることを理解すべきであ
る。例えば、手動の緊急および／あるいはバツク
アツプバルブを、要求される場合導管内部に挿入
してもよい（すなわち、可変調節ダンパーあるい
はバルブ６６を導管５０に配置する）；本発明の
原理は、空気加熱器と接触コンバーターを利用す
る別のタイプの三酸化硫黄注入系にも同様に適用
できる；空気のパージ流れを、三酸化硫黄状態調
節混合物が冷導管５０とそれ用の隣接試験機を通
つて送り込まれるに先立ち、その導管５０と試験
機を加熱するのに利用してもよい；適当な協力装
置とバルブ装置を用いて、バイパスヒーター６２
とバイパスフアン５６を次のような考えで、すな
わち、多少の操作シグナルをマイクロプロセツサ
ーコントロール３４に供給できる二重の能力でヒ
ーター２２とフアン１４を利用するという考え
で、省くことができる（すなわち、手動のバツチ
式インプツトのためにセンサー３８が省略でき
る）；その他である。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の原理に従つて組立てられか
つ作動する煙道ガス状態調節装置の略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気を加熱する加熱器手段と、前記加熱器手
   段の少なくとも第１部分で加熱された空気の第１
   流を状態調節して二酸化硫黄混合物を製造し次い
   でこの混合物を接触コンバーターを通して三酸化
   硫黄状態調節用混合物とする手段とを持つ三酸化
   硫黄状態調節装置において、 それぞれ多数の独立したボイラー煙道ガス流と
   連流している多数の独立した注入部分； 前記三酸化硫黄状態調節混合物を前記注入部分
   を通して選択的に送り込むための送り込み手段； 前記加熱器手段で加熱された空気の状態未調節
   パージ流れを、前記三酸化硫黄状態調節混合物が
   前記独立した注入部分を通つてもはや送り込まれ
   なくなつた後、所定期間の間前記注入部分をパー
   ジするために、前記注入部分の各一つを通して選
   択的に送り込むためのパージ手段；および 前記空気のパージ流れを実質的に全期間にわた
   つて三酸化硫黄の露点以上の温度に維持するため
   の手段； を具備したことを特徴とする三酸化硫黄状態調節
   装置。 ２ 前記空気の第１流の少なくとも１部が、前記
   系の通常運転の少なくとも１部分の間前記空気の
   パージ流れであるように、前記空気の第１流と連
   通する導管手段を追加的に含む特許請求の範囲第
   １項に記載の三酸化硫黄状態調節装置。 ３ 前記加熱器手段が前記第１加熱器部分に無関
   係な第２加熱器部分を含み、また前記維持用手段
   が少なくとも１部分に前記第２加熱器部分を含む
   特許請求の範囲第２項に記載の三酸化硫黄状態調
   節装置。 ４ 前記加熱器手段が前記第１加熱器部分に無関
   係な第２加熱器部分を含み、また前記維持用手段
   が少なくとも１部分に前記第２加熱器部分を含む
   特許請求の範囲第１項に記載の三酸化硫黄状態調
   節装置。 ５ 前記注入部分に隣接して、前記空気のパージ
   流れの温度を検出するように働くセンサー手段、
   および前記センサー手段に応答して、前記第２加
   熱器部分を選択的に運転させる調節手段を含む特
   許請求の範囲第４項に記載の三酸化硫黄状態調節
   装置。 ６ 前記第２加熱器部分により生ずる温度が可変
   である特許請求の範囲第５項に記載の三酸化硫黄
   状態調節装置。 ７ 前記系の運転中前記系内に正圧を維持する手
   段を追加的に含む特許請求の範囲第１項に記載の
   三酸化硫黄状態調節装置。 ８ 前記送り込み手段が、前記状態調節混合物の
   割合を変えて前記注入部分に選択的にそれぞれ送
   り込むように操作できる特許請求の範囲第１項に
   記載の三酸化硫黄状態調節装置。 ９ 少なくともパージ期間の間、前記空気のパー
   ジ流れが前記独立した注入部分のそれぞれ一つに
   向けられる場合、そこに向けられる三酸化硫黄状
   態調節混合物の流れが中断されるように前記送り
   込み手段並びにパージ手段が操作ができる特許請
   求の範囲第１項に記載の三酸化硫黄状態調節装
   置。 １０ マイクロプロセツサーコントロール手段を
   追加的に含み、また前記送り込み手段、前記パー
   ジ手段およびパージ流れ維持用の前記手段総てが
   前記マイクロプロセツサーコントロールから選択
   的にコントールされる特許請求の範囲第１項に記
   載の三酸化硫黄状態調節装置。