JPH03501944A

JPH03501944A - ＳＯｘ／ＮＯｘ汚染制御組成物およびＥＳＰ帯褐暗紫色の制御方法

Info

Publication number: JPH03501944A
Application number: JP1504702A
Authority: JP
Inventors: フーパー，リチャード　ジー．
Original assignee: シーアールエスエス　インコーポレイテッド
Priority date: 1988-03-21
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1991-05-09
Also published as: US4844915A; EP0364568A1; WO1989009183A1; EP0364568A4; CA1334585C; AU3447089A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ＳＱ、／Ｎｏ工汚染制御組成物およびＥＳＰ帯褐帯温色の制御方法技術分野および背景二本発明は、ＳＯＷ／Ｎｏ、汚染制御試薬組成物および電気、蒸気または熱を発生させるための化石燃料または廃棄物を燃焼させる工業用プラントおよびユーテ・イリティープラントの煙道ガスから５０２を除去するｔ；め、入口管路中へのナトリウム試薬の噴射と関連しＩ；帯温暗紫色を制御する方法に関する。より詳細には、本発明の方法は、煙道ガスからの５０２の除去の結果として出口煙道ガス中での暗紫色を惹起するＮＯ８の形成を抑制するｔ；めの重炭酸ナトリウム（有利に、ナーコ石）および尿素の新規組成物を使用する。

エネルギー源としての硫黄含有燃料、すなわち石炭および油の使用が増大することにより、世界中に亘る大気汚染が結果として生じた。燃料を燃焼させることにより、実質量のＳＯＷ、主にＳ０２および５０ｓを含有する煙道ガスが生じる。

Ｓ０２が大気中に放出される前に８０２を煙道ガスから除去するための多種多様の方法が提案された。煙道ガスと直接に接触するように噴射される吸収剤の乾燥固体、液体またはスラリーを使用する方法は、Ｓ０２放出を制御するのに有効であることが証明された。前記方法の中、カルシウムを基礎とする湿式スクラバー系は、工業的用途およびユーティリティリテイー的用途に最大限使用されてきｌ；。この系は、適当な組成物の石灰または石灰石を微粉砕し、水スラリーまたは混合物を形成し、かつ煙道ガスとスラリー接触するための装置および方法を備えている。Ｓ０２は、カルシウム試薬と反応し、一般にチキソトロピースラッジの形で捕集されかつ除去される硫酸カルシウム／亜硫酸塩を形成する。このスラッジは、通常廃棄するのが困難である。それというのも、このスラッジは、容易に脱水されず、重金属が廃棄スラッジ収納池から浸出しうるからである。

更に、スラリーポンプおよび他のスクラバー運搬処理装置に対する摩耗（石灰石粒子の硬さに基づく）は、維持費を増加させる。処理費は、系中の水の蒸発により公称的に９３℃（２００〒）で煙道ガスが冷却されるので増加される。また、ある程度の残存溶解Ｓｏｌを含有する湿りだ煙道ガスは、酸性である。付加的に、ユーティリティリティープラントまたは工業用プラントが乾き切った地域に位置している場合には、湿式汚染制御方法での水の需要は、高価であり、かつ既に少ない天然資源を徐々に消耗させる。

ナトリウムを基礎とする乾燥試薬の噴射による煙道ガスの脱硫の問題は、１９６０年以来実験室規模、バイロットプラント規模および全体規模の適用において広範囲に亘って研究された。これらの研究により、技術の経済的観点を評価しかつその利点を常用のカルシウムを基礎とする技術と比較するための技術的基礎が得られた。乾燥試薬の噴射は、明らかに新規用途および更新用途の双方に対して資本金を最小にするための要求である。微粉砕機、送風機およびサイロのような系統的ハードウェアの使用は、この簡単な技術の容易な構成および操作を可能にする。

従って、煙道ガス中への乾燥試薬の噴射は、ますます重要になりつつある。これらの中、原理的には、試薬まｌ；は吸収剤としてのナトリウム化合物の使用が重要である。使用されてきたナトリウムを基礎とする試薬は、市販の重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯｓ　）　、軽ソーダ灰および濃ソーダ灰（Ｎａ２ＣＯ３）、ナトリウムセスキカーポネー）（Ｎａ２ＣＯ３・ＮａＨＣＯ３・２Ｈ２０）、トロナ（ナトリウムセスキカーボネートの天然に由来する形）およびナーコ石（重炭酸ナトリウムの天然に由来する形）である。最大の有効性を有する試薬は、市販の重炭酸、ナトリウムおよびナーコ石である。重炭酸ナトリウムまたはナーコ石は、ユーティリティリティーまたは工業用プラントの煙道ガス管中に噴射され、かつガス流中で５Ｏ２Ｊ：反応され、Ｎａ２ｓｏ４を生じ、これはＥＳＰのバッグハウス（１）Ｂ１１ｏｕｓｅ）中まｔ；は板上で捕集される。

しかし、ナトリウムの使用は粒子制御装置の煙突ガス下流中での帯赤褐暗紫色の生産を生じ得る可能性があることが観察された０重炭酸ナトリウムの使用は、Ｓ０２を除去するだけでなく、ある程度のＮ　Ｏｘ　（Ｎ　ＯおよびＮ０２）をも除去する。正確な機構は現時点では知られていないけれども、全ての硫酸化反応（ナトリウム試薬とＳ０８との反応）内での幾つかの工程でＮＯ２へのＮＯの酸化が開始されるものと現在考えられている。暗紫色の源である煙道ガスが流出する場合には、Ｎ０２の存在が問題となる。

従って、この将来有望なナトリウム試薬Ｓ０８制御法は、このナトリウム試薬の使用により煙道ガスからのＳｏ工汚染の除去方法の場合にＮＯ２暗紫色が発生するという重大な欠点を有する。従つて、ナトリウム試薬の使用によって生じたＮＯ２をも除去することができるかまたは抑制することができ、Ｓｏｌの除去をも断念しない方法が、著しく必要となっている。殆ど全てのこれまでの研究は、粒子制御ためにナトリ９ムを基礎とする試薬の噴射を繊維状フィルターの使用と関連付けていた。しかし、本発明に示したように、乾燥ナトリウム試薬の噴射は、電気集履機（Ｅ　Ｓ　Ｐ）を粒子およびＳＱ、／Ｎｏ！制御に使用した場合であっても有効である。

発明の詳細な説明の方法は、新ｆｉｔ　Ｓ　Ｏｘ／　Ｎ　Ｏｘ試薬組成物を、有利に微細に分配された乾燥形（しかし、溶液またはスラリーの形でもよい）でユーティリティリティーまたは工業用プラントの煙道ガス中へ、除去すべきＳ０８の約０．１〜１．５の標準化された化学量論的割合の範囲内で導入することからなる。本発明による新規のＳ　Ｏｘ／　Ｎ　Ｏｘ試薬組成物は、ナトリウム試薬、有利に重炭酸ナトリウムまたはナーコ石（片方または双方とも本明細書中に記載されＩ；“ビカルブ（ｂｉｃａｒｂ）”）と、全組成物巾約０．１〜２５重量％、有利に約５〜１５重量％の範囲内の尿素とからなる微細に分配された乾燥混合物を有する。このビカルブ（ｂｉｃ−ａｒｂ）／尿素組成物は、ビカルプ（ｂｉｃａｒｂ）中の尿素の有利に微細に粉砕された均質な混合物、または粉砕されていない尿素と、ＥＳＰのガス流の前方を通して均一に噴射される微細に粉砕されたビカルブ（ｂｉｃａｒｂ）との均質な混合物である。ＥＳＰによって捕集された反応生成物は、原素の使用なしに使用されたナトリウム試薬と同様の方法で廃棄することができる。

意外なことに、ナトリウム試薬（有利に、ビカルブ（ｂｉｃａｒｂ））は、Ｓ０２を除去するだけでなく、除去されたＳ０２の量に正比例しである程度のＮ　ＯＸＣＮ　ＯおよびＮ０２）をも除去することが判明した。除去されたＮＯｘ／Ｓ０８の割合は、約１：６−１：３の範囲内にあり、平均でほぼ１：４．５である。本方法の場合には、二酸化窒素（Ｎ　Ｏりへの酸化窒素（ＮＯ）の変換もある程度存在する。

本方法の場合には、二酸化窒素（ＮＯ２）への酸化窒素（Ｎｏ）の変換がある程度存在する。ＮＯ２の全体量ではなく若干量は、試薬の噴射によって得られた炭酸塩および／または硫酸塩と反応する。残存する未反応のＮＯ２は、粒子捕集装置に退出し、かつ帯赤褐暗紫色を生じるのに役立つ。意外なことに、試薬への尿素の付加は、出口ガス流からの未反応のＮＯ２を減少させるかまＩ；は除去し、それによって望ましくない暗紫色を阻止する。

また、全く意外なことに、原素は出口ガス流中のＮ０２を減少させるだけでなく、ナトリウム試薬によるＳＱ工の除去効率は尿素の使用によって増大することも判明した。ビカルプ（ｂｉｃａｒｂ）の百分率での利用は、１０％またはそれ以上増大させることができ、平均で増大分は２５％である。反対に、所定の百分率でのＳＯｘを除去するために、標準化された化学量論的割合（ＮＳＲ）は、はぼ理論値に減少させることができ、ＮＯ２の除去は、はぼ５０％に増大されている。従って、例えばＳＱ工の６５％の除去のために、ＮＳＲは１゜２〜約０．７減少し、Ｎｏ、の除去は、目に見える暗紫色の限界を上潮ることなしに１６％〜３２％増大する本発明による試薬（吸収剤）組成物は、種々の型の噴射技術および捕集技術、例えばＥＳＰ、バッグハウス、スプレー乾燥器、サイクロン、流動床噴射系または捕集系、スクラバー、向流または並流接触器等を使用する多種多様の乾燥、湿式またはスラリーＳ　ＯＸ　／Ｎ０８汚染制御処理に使用することができることが確信されている。また、本発明による試薬組成物により、広範囲または煙道ガス型、組成および条件を処理するための任意の装置、例えば焼却炉、製紙プラント、ボイラー、炉、コークス炉、精錬所、溶融炉、スチームプラント、ユーティリティリティープラントおよび種々の工業用プラントを使用して等価の結果を生じることが予想される。

乾燥粉末状尿素は、実質的に均一な混合物としてナトリウム試薬と同時に導入するのが好ましいけれども、それは、ナトリウムを基礎とする試薬の位置でまたは付近で煙道ガス流中に別個に導入することができる。例えば、水中での尿素の溶液は、乾燥ナトリウム試薬の噴射点の上流、同位（波形の配列で）または正に下流で煙道ガス中ｊ；噴射することができる。尿素溶液は、ビカルプ（ｂｉｃａｒｂ）結晶上に噴霧することができ、乾燥されるか、またはこうして被覆されたビカルブ（ｂｉｃａｒｂ）結晶は、煙道ガ、ス中に噴射することができる図面二叉に、本発明は、図面に関連して記載される第１図は、百分率でのＳ０２除去量と、重炭酸ナトリウムのＮＳＲとを示す線図であり、この場合直線は、ＳＯ２との反応の理論値であり、かつ曲線は、ＥｓＰの前方での重炭酸ナトリウムの噴射量から実際の結果である。

第２図は、平均的な試薬の利用量と、第１図に示した試験の実際の結果（ＥＳＰ中の重炭酸ナトリウム）を基礎とするＮＳＲを示す線図である。

第３図は、Ｓ０２の除去量がＥＳＰの前方で噴射された乾燥試薬と同様に重炭酸ナトリウムを使用することにより増大する場合にＮｏ除去量が増大する線状関係の範囲（円錐形）を示すＮｏ除去量とＳ０２除去量との線図である。

８４図は、ＥＳＰの出口でのＮＯ２放出量と、ナトリウム試薬の放出によるＳＯ２除去量との線図である。円形は、尿素を付加的に用いて得られた結果であり、三角形は、尿素の付加なしに得られた結果である。

この例の場合、尿素（重炭酸ナトリウムとの組合せ物で）は、尿素約８％、すなわちビヵルブ（ｂｉｃａｒｂ）約０．４５ｋｇ（ｌポ’ｚＦ）　あｆ：’）尿素約０．０３８ｋｇ（約０．０８５ポンド）で噴射された。本発明による重炭酸ナトリウム／Ｒ素組成物を噴射しｔ：場合には、Ｎｏ２の存在に基づいて暗紫色は存在しない。

第５図は、百分率での除去対ＮＳＨの表記で表わされる本発明による尿素を使用しての５ｏ２ＢよびＮＯｘの除去効率を示す線図である。この図面には、本発明による組成物の重炭酸ナトリウム（ナーコ石）および原素を使用しての５ｏ２ｈよびＮＯＸの除去の際の増加分と比較し！；、尿素の付加なしに重炭酸ナトリウムのナーコ石の噴射の全規模適用からの結果の説明が包含されている。

最も有利な実施態様の詳細な記載−重炭酸ナトリウムおよびナーコ石の用語は、一般的な記載の内容の場合に全体を通して互換的に使用され、特にこの用語は、実施例中で使用され、かつ好ましい試薬（または吸収剤）は重炭酸ナトリウムである。用語“試薬”は、ナトリウム試薬のみを意味し、′試薬組成物”は、試薬および尿素（ビカルブ（ｂｉｃａｒｂ）　／尿素とも呼称される）を意味する。

乾燥噴射法の記＊：理論と結び付けたくはないが、煙道ガス中での硫黄酸化物（５０２，５０３）の反応が、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯｓ）を用いて、ナーコ石または重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯｓ）の熱分解生成物を生じることは、現在確実なことである。それ故に、重炭酸ナトリウム／ナーコ石（本明細書中ではビカルブ（ｂｉｃａｒｂ））を噴射した場合には、ＳＯ２の除去のために必要とされるＭ１工程は、炭酸ナトリウムへの分解である；（１）２ＮａＨＣＯ３・−−・−−＝−＄　Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２０＋ＣＯ２ビカルブ（’ｂｉｃａｒｂ）の分解速度は、Ｓ０２反応が開始する噴射位置の下流からの距離を制御し、一般的に云えば、噴射位置での粒状煙道ガスの温度は、分解速度を決定する。分解速度に影響を及ぼす他のファクターは、石炭型のフライアッシュ組成物、ならびに煙道ガス中でのＣＯ２、Ｎｏおよび湿分を包含する。本明細書中に報告された特殊な茶件下で、約１３５℃（２７５＠Ｆ）よりも高い温度での煙道ガス中へのビカルブ（ｂｉｃａｒｂ）の噴射は、ある程度の炭酸ナトリウムが０．４秒での反応に有効であることを保証し；これは、導管中での典型的なガス速度で約６０９．６ｃｍ（約２０フイート）に達する。試薬が経験する時間／温度関係は、Ｓ０２除去の効率および試薬の利用に対して本質的なことである。より高い煙道ガス温度（約り３５℃〜約３７１”０（２７５〜７００″Ｆ））中への噴射は、Ｓ０２除去および試薬の利用を改善し：約１２１”ｏ（２５０″Ｆ）以下の煙道ガス中への噴射は、試薬の利用を著しく減少させることができかつ熱分解を著しく遅延させることができる。

炭酸ナトリウムの位置を得るために分解が十分に進行した場合には、Ｓ０２は、次の全反応により迅速に反応する：（２）Ｎａ２ｃＯ３＋Ｓ０２＋１／２０２−Ｎａｓｓ０４＋ＣＯ２この技術に関連しての以前の努力は、バッグハウスのナトリウム試薬の上流への噴射に殆ど完全に向けられていた０本発明は、ＥＳＰのビカルプ上流への噴射を全体的な規模（１００ＭＷを越えて）で適用することを証明し、かつビカルプとの組合せ物中の尿素、育利にビカルブ／尿素組合せ物の使用によるＳＱ、／ＮＯ！放出の減少の点で予想されぬ改善を実証する。

試験作業：本発明による試薬組成物および方法は、１００ＭＷを越える出力を有する石炭燃焼出力プラントで試験された。比較試験のために、ボイラーの煙道ガスは、２つの等しい流れに分配され、したがって処理された煙道ガスと、未処理の煙道ガスとの同時の比較は、行なうことができた。更に、煙道ガス流は再び合わされ、かつ通常の煙突へと放出された。

本発明による試験の場合には、乾燥ナトリウム吸収剤（試薬としての重炭酸ナトリウム）の噴射は、ｓ　ｏ２対象のｌ；めに使用された。乾燥重炭酸ナトリフム試薬は、粉砕され、次に空気圧によりエアヒーターと、粒状制御装置（Ｅ　Ｓ　Ｐ）との間の煙道ガス導管に輸送された。試薬は、乾燥試薬粒子をガス流を通じて均一に分配するような方法で配置された簡単な噴射ノズル（パイプ）を有する噴射系を通じて導管中に導入された。更に、反応生成物は、フライアッシニと共に廃棄するために捕集される。

重炭酸ナトリウム試薬は、菫ましい粒径に粉砕され、かつフィダーホッパー中に供給された。“アクリソン（Ａｃｒｉｓｏｎ）”フィダーからの％給スクリューは、重炭酸ナトリウム試薬を、容量星ブロアーに接続されたエアロツク供給系中に配送された。試薬は、空気圧ｌコより導管に輸送され、約７．６２　ｃ　ｍ（３インチ）の管を通じて、煙道ガス中への噴射のために約５．０８ｃｍ（２インチ）の管に輸送された。噴射ノズルは、ガス流撹乱による良好な混合を保証するために上流を向くように配置された。

試薬組成物の噴射系は、３０２８０〜１００％までを除去するのに必要とされる速度で本発明による試薬組成物を噴射することができる速度にまで供給速度を変えることができる。

煙道ガス温度およびガス流の容量は、プラント操作によって固定された。噴射位置での煙道ガス温度は、約１４８．８℃〜約１６２．７℃（３００〜３２５１１ ″）の＠囲であった。試薬噴射の位置および煙道ガス速度は、試薬がガス流から除去されがっＥＳＰによって捕集される前に試薬が分解されかつｓ０２と反応されなければならない距離および時間を決定する。ＥＳＰによる捕集前に熱い煙道ガス流中での試薬の滞留時間が約１．５秒であることは、評価される。

試験の間に使用された石炭は、約６５００〜８９００ＢＴＵ／ボンドを有する亜炭であった。石炭は、燃料の灰分、硫黄分および湿分の変動傾向に従ってバーナー供給管から試料採取された。灰分は、規定的に２３％〜３０％以上の範囲内にあり；平均で約２７％であった。粒子の質量のｍ定により、燃料中の全灰分に対して約２０％がＥＳＰに運搬されることが指摘される。燃料中の′ｉＩＬ′Ｒの百分：４（乾燥分に対して）は、試験時間を通じての特殊なパターンまｔ；は傾向なしに１．３％〜１．５％変動しｔ；。同様に燃焼される燃料の湿分は、明らかな傾向なしに１．４％〜３．０％の範囲内であった。消費しｔ；試薬は、主としてＮａ２５Ｏ＜および適当な場合には若干の未知の尿素反応生成物であった。

試薬：ナーコ石試薬の化学分析により、化学量論的割合（ＮＳＲ）＃よび百分率での利用を計算するためウェスタンコロラドのビカンス・クリーク・ペイスンｅディポズ４ット（ｔｈｅ　Ｐｉｃａｎｅｅ　Ｃｒｅｅｋ　Ｂａ５ｉｎ　Ｄｅｐｏｓｉ−ｔｉｎ　Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ　Ｃｏ１ｏｒａｄ）のナーコ石の寄託物から米国コロラド州レイクウッド（Ｌａｋｅｖｏｏｄ、Ｃｏ１ｏｒａｄｏ）のインダストリアル・リソーシーズ社（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｒａ５ｏ−ｕｒｃｅｓ　Ｉｎｃ、）によって得られｔ；。重炭酸ナトリウムは、１８μｍの平均質量直径およびＮａＨＣＯｓはぼ９８％の純度を有する結晶微粉末の形であった。

尿素は′、粗製結晶フレークの形の商業的に入手可能な農業−用床素でありた。

また、重炭酸ナトリウムは、任意の他の商業用重廣酸ナトリウム、例えばチャーチ（Ｃｈｕｒｃｈ）およびドウワイド（Ｄｖｉｇｈｔ）　３　Ｄ　Ｆ　（微粉末）であることができる。

重炭酸ナトリウムは、大型のホッパー中に位置し、スクリューフィーダーによって回転エアロツク中に供給された。尿素は、小型のホッパー中に位置し、がっ重炭酸ナトリウム約０−．４５ｋｇ（１ポンド）あＩ；り尿素約０．０３８ｋｇ（０，０８５ボンド）の速度でアクリソン（Ａｃｒ　１ｓｏｎ）スクリューフィーダーによって同じ回転エアロツタ中に供給され、この場合この回転エアロツク中には、重炭酸ナトリウムが供給された。２つの成分は、エアロツク中で一緒に混合され、次に生じる試薬組成物（ナトリウム吸収剤、この場合には重炭酸ナトリウムおよび尿素）は、供給管中に供給され、がつニアブロアーによって供給ノズルｌ：Ｐ給される新しい肩囲空気により空気圧的に煙道ガスダクト中に輸送されｌ；。

試薬組成物は、例えば重炭酸ナトリウムおよび尿素を適当な割合で相互に混合することによって得ることができ、例えば１％、５％、１０％、１５％およびそれ以上の標準グレードを生じるか、または常用の百分率の混合物を生じ、さらに袋詰めにされ、かつユーティリティリティーまＩ；は工業用プラントの使用目的地へと船積みされる。また、結晶尿素を重炭酸ナトリウムと相互に混合することに関して、尿素の水溶液は、コンベヤーベルト上の結晶重炭酸ナトリウム上に噴霧し、乾燥し、かつ使用用地での置き場ｌ：貯蔵する二七ができるか、または乾燥し、かつ重炭酸ナトリウムの生産施設で使用者への船積みのために袋詰めすることができる。なお、組成物成分の混合の他のモードまたは煙道ガスへの同時または順次の噴射は、本発明の範日内にある。

重炭酸ナトリウムの粒径分析器は、試験の間に捕集された選択した試料で実施された。試料は、有機液体中で希釈され、粒径分布は、３μｍ〜１７５μｍの間で測定された。試料団塊物（受容された場合）の質量平均直径（ＭＭＤ）は約１８ μｍであった。更に、試料は超音波により分散され、１つの粒子質量の平均直径（ＭＭＤ）は約７μｍであった。

試薬の供給速度は、減量（Ａｃｒｉｓｏｎ）供給器の制御によって自動的にも手動的にも制御されｔ；。ブロアーにより、試薬を導管に輸送する肩囲空気の一定の供給量が得られた。噴射された試薬または試薬組成物の量１つの機能（標準化された化学量論的割合、ＮＳＲさして表わされた）としてのＳ０２除去は、ガス流中での試薬の有効性およびその分布についての１つの測定法である。噴射されｔ；重炭酸ナトリウムの量は、制御され、この特殊な形成を評価するための基礎を備えるＳ０２除去の幾つかの濃度を生じる。典型的な噴射速度は、重炭酸ナトリウム約０．４５ｋｇ（１ボンド）あたり約０．００３８ｋｇ（０，０；８５ボンド）であり（５〜ｌＯ％の範囲内で）、この場合試薬組成物混合物は、１時間あたり約１２６０ｋｇ〜約１３０５ｋｇ（２８０〜２９ＱＱボンド）の速度でＰｃ給された。放出は、ＥＳＰの捕集効率に対する乾燥！ｉ次醋酸ナトリウム噴射の影響力を評価するためにエアヒーターの入ｏ８よびＥＳＰの出口で監視された。

ガス測定：二酸化代置（５０２）、酸化窒素（Ｎ　Ｏ）、全部の窒素酸化物（Ｎｏ、）、酸素（０２）、二酸化炭素（ＣＯ２）および二酸化窒素（Ｎ　Ｏ２）は連続的に試料採取され、監視され、かつ同じストリップチャート上に記録された。較正は、標準充填較正ガスを用いて一日に数回行なわれた。ＳＯ２、ＮｏまたはＮｏｘ８よびｏ２は、１つの位置で選択した量測定され、さらに選択した時間の間他の位置に切り換えられた。

連続的監視系は、下記したような分析装置を使用した；煙道ガス成分　測定方法ｓｏ２およびＮＯ２紫外線、測光性窒素酸化物　化学的ルミネッセンス酸素　電気化学二酸化炭素　ＮＤＩＲ，測光性粒子の測定：質量および粒径の測定は、処理の間に出入するＥＳＰ処理煙道ガスの放出特性を確立するためのプロジェクトｊ二よって行なわれた。また、質量測定は、比較のために未処理の間Ｊ：　Ｅ　Ｓ　Ｐの入口および出口で行なわれた。

速度、湿分および粒子質量濃度の試料採取の方法は、米連邦標準法１，２，３．４および１７に従った。

粒径分布は、標準アンダーソン力スケード衝撃装置を使用することにより得られた。

ガス放出二上記のモニターを使用することにより、煙道ガスの試料は、加熱した試料管路を通じて引き出され、かつＳ０２、Ｎｏ、Ｎｏ、、ＮＯ２、Ｃｏ２および０２の濃度に関して分析された。３個のステンレス鋼製の焼結フィルターのマニホールドは、エアヒーターの入口およびＥＳＰの出口の双方で導管を横切るようにして位置していた。それぞれの管中での３つの試料の位ｌｔにより、ガス成分の可能な層別の幾つかの平均化が得られた。入口管および出口管中でそれぞれ３つの位置で５０２８よびＮＯの濃度を比較することにより、ボイラーからの層別は全く指摘されなかった。更に、マニホールドの試料により、導管の中央部のみから取り出された１つの試料と十分に同じ結果が得られた。このことは、入口および出口の位置の双方に当てはまることであった。

実施例１〜４；ＳＯ２除去に対するＮａＨＣＯ３のみの利用：化石燃料を燃焼させるボイラーからの煙道ガス中の３０２を除去するための重炭酸ナトリウムの噴射は、十分に証明された１つの方法である。しかし、太試験の実施例は独特のものである。それというのも、ナーコ石試薬のＥＳＰの上流で行なわれ、繊維状フィルターでは行われないからである。公知技術の場合には、試薬の分解およびその後のＳ０２との反応に必要とされる時間は、粒子制御装置の前方にある導管中で起こる重要なＳ０２の除去にとって大きすぎることが認められた。それ故、Ｓ０２は第１に分解した試薬と反応され、この場合には繊維状フィルター表面上のケーキを通して通過することが認められた０粒子制御装置よりも先のＳ０２除去の測定は、前記確信を屡々具体化した。更に、このことにより、ＥＳＰを用いる乾燥吸収剤噴射技術を使用するための任意の努力が削減されｔ；。

最近、ナトリウム試薬の乾式噴射をＥＳＰと組み合わせるためのパイロットプラントの努力により、ｓ　ｏ２除去および試薬の利用により突飛な決定的ではない結果が生じた。これとは異なり、本発明の実施例は、前記努力を拡張して完全に証明され、かつ帯掲暗紫色を生じることなしに達成されるＳ０２とＮＯ０対象の組合せの証拠によって技術的な範囲を拡大する。

第１図は、ＳＯ２除去と、標準化された化学量論的割合（Ｎ　Ｓ　Ｒ）によりＥＳＰの上流で噴射されたナーコ石の４つの試験（例１〜４）の結果を線図の形で示す、ＮＳＲは、理論的に必要とされる量に対して噴射された試薬の量を測定する。例えば、ＮＳＲが１であることは、入口煙道ガス中のＳ０２の１００％の除去を理論的に生じるのに十分な物質を噴射することを意味し、ＮＳＲが０．５であることは、５０％の５Ｏｆｉの除去を理論的に生じるであろう。直線は、重炭酸ナトリウムの理論的使用を示す。データ点を通して引かれた曲線は、例１〜４で得られた寅際のＳｏｌ除去量を示し、この場合それぞれ倒は、それぞれの曲線中の４つのデータ点の１つである。

この結果は、完全な規模（１００ＭＷを越える）で出力プラントＥＳＰの種類の第１のものであり、かつこの方法および重炭酸ナトリウム試薬の将来にとって極めて期待されるものである。低い噴射速度の場合に、Ｓ０２除去量は理論的限界に近い。しかし、この除去量は、より多量の試薬が噴射されると著しく減少する。

百分率での利用は、試薬を有効に利用する１つの尺度であり、かつ百分率でのＳ０２除去量をＮＳＲによって分配することによって定められる。例１〜４で得られた百分率利用曲線は、第２図に示されている。ＮＳＲ値がより高い場合に試薬を低い量で利用することにより、ガス流中で試薬の若干不均衡な分布を生じることは、確実である。このことは、大部分の試薬をガス流の一部に装入しくその空間中で全部のＳ０２を除去し）かつ残存する少量を残りの空間に装入するようにして目で見ることができる。試薬を、ガス流を通じて均等に分布しかつＥＳＰによる捕集前に反応させるには、時間が少なすぎる。（導管が短すぎる）。実際の全ての適用においてＮＳＲが増大するにつれて試薬の利用は減少することが予想されるけれども、第２図に記載したように利用は、噴射ノズルを再設計することにより改善することができた。

例５〜４４；窒素酸化物（ＮｏおよびＮ０２）の除去；暗紫色の形成二窒素酸化物（Ｎｏ）は、重炭酸ナトリウムの噴射下でも除去された。数パーセントのＮＯの同時の除去は、場合によっては当技術の幾人かの研究者によって（＠定されｔ；程度で）観察され、この場合試験データは、Ｎｏ除去がＳＯ＝除去の直接的な関数であることを包含することを導く相関関係を証明する。第３図に三角形のデータ点として図示した例５〜４４は、この相関関係を説明するものである。幾つかのデータの点在は明らかであるけれども、ＮＯ濃度の変化が直接に除去されたＳ０２の量の関数であることは明らかである。第４図の場合、“添加剤なし”とは、ナーコ石のみを意味し、“添加剤を有する”とは、組成混合物として噴射される尿素およびナーコ石を意味する。

ＳＯ２除去量を有するＮＯ除去量の有効性は、煙突から放出される暗紫色の色と関連する。この暗紫色の色は、屡々“帯温暗紫色“として記載され；ＮＯ２は、ヒトの眼で容易に見ることができる帯赤褐色ガスである。煙突から放出される大部分のガスは、ヒトの眼では見ることができない。

試薬の放出なしの煙道ガス中のＮＯ２濃度は、煙突条件下で約２０ｐｐｍであることが測定された。試薬の噴射によりＳＯ２除去が生じた場合には、ＥＳＰ出口でのＮＯ２濃度は、第４図にプロットされｔ；試験結果に示されているように増大した。この線図での全部の濃度は、同じベースに基づいて零パーセント（０％）のレベルに補正されている。横軸は、ヒトの眼で見ることができる最小ＮＯ２濃度を約４５〜５０ｐｐｍで評価する（０２０％に対して補正した）。

通常、ユーティリティリティープラントからの煙道ガスは、平均でＮＯ２２２０ −２５ｐｐおよびＮ。

４００〜８００ｐｐｍである。第４図は、前記硫酸化反応（２）によりナーコ石を用いるＳ０２除去の間の出口でのＮＯ２の増加量を示す（ＮＯ２へのＮｏの変換）。従って、例えばナーコ石によって除去されたｓ０２１０００ｐｐｍで、Ｎｏ約２２５ｐｐｍ（第３図）はＮＯ２に変換された。これに２５ｐｐｍのベースライン値を加えて煙道ガス中のＮＯ２は全部で２５０ｐｐｍになる。第４図は、出口ＮＯ２が約１１０ｐｐｍであることを示す。従って、　Ｎｏ２正味１４０ｐｐｎｏはナトリウム試薬（または他の可能な幾つかの反応生成物）と反応する。

ヒトの眼で見ることができるＮＯ２のレベルは、幾つかの位置の特殊なパラメーターに依存する。このパラメーターは、煙突の寸法、気象学的ファクター、見る人の位置、ならびに場合によっては煙突から出る粒子の濃度および寸法の分布を包含する。暗紫色は、プラントのモニターによって測定される煙突の不透明度とは異なるものである。煙道ガス中の眼で見ることができるＮｏ２と、常法によって測定される煙突の不透明度との関係は、確立されていない。

第４図に示したように、試薬の噴射なしに（すなわち、線図の左端でＳ０２の除去量パーセント）、出口のＮＯ２濃度は、まさに暗紫色の色を惹起するのに必要とされる最小である。しかし、試薬の噴射およびその後のＳ０２約３００ｐｐｍ以上のＳ０２除去を用いた場合には、ＮＯ２濃度は、著しく上昇しかつ暗紫色の色を生じる。

例４５〜４６：尿素および重炭酸ナトリウムの効果二原素および重炭酸ナトリウムの混合物を試薬として試験した場合の結果は、まさにＳ０２　１２００ｐｐｍ以上にある黒丸およびベースライン白丸で第４図に示されている。２つの効果は、次のように注釈される：（１）ＥＳＰ出口でのＮＯ２濃度は、眼で見ることができる限界よりも著しく低く：かつ（２）Ｓ　Ｏを除去量は、添加剤を用いｔ；場合には増大した。このことは、書込み“添加前のベースライン”　（先例）によって記載された白丸の位置を、２つの黒丸（例４５８よび４６）の位置と比較することによって示されている。重炭酸ナトリウム約０．４５ｋｇ（１ポンド）あたり尿素的０．０３８ｋｇ（０，０８５ポンド）を使用する、例えば同じＳＲｏ、５により除去量が５０％増大した場合（５０２８００ｐ　ｐｍから１２００ｐｐｍ）には、ＮＯＩは９０ｐｐｍから２０ｐｐｍへ減少した。殆ど予想されなかつた結果は、暗紫色の色が全く眼で見ることができなかっただけでなく　、Ｓ　Ｏ２が有効に除去されかつ利用が著しく改善されたことにある。

ナーコ石と一緒に尿素添加剤を包含しＩ；場合の結果は、第５図に示されている。また、直線は、理論的の５０２最大除素量であり、かつ曲線は、ナトリウム吸収剤に対して尿素添加なしに得られｔ；結果である。記載した三角形は、本発明による試薬組成物を噴射しながら得られたＳ０２除去量であり、記載した丸は、ＮＯｘ除去量である。これらの例は、意外なことに、改善されたＳ０２除去量および同時にＮ　Ｏｘ除去量を、望ましくない“帯揚暗紫色”なしに示す。

粒子放出：乾燥試薬が煙道ガス中に噴射された場合には、粒子放出制御装置によって捕えなければならない。この技術的観点は、ＦＧＤ能力の点で確かに殆ど重要ではなく、それというのも、粒子放出調整も従わなければならないからである。ＥＳＰ中へのより多量の物質（試薬および／または試薬組成物）の噴射は、効率の若干の損失または放出されＩ；粒子全体の増加を生じることが予想される。

するこ２により質量測定から計算することができる。

エアヒーター人口で測定されたフライアッシュ量は、１時間あｌこり約７３０．８ｋｇ（１６２４ボンド）〜約３７３９．５ｋｇ（８３１０ポンド）の範囲内にあった。（平均−１時間あたり約１６３５．３ｋｇ（３６３４ボンド）。）ＥＳＰからの出口質量放出により、開始試薬／試薬を用いた場合には、試験時間を通じての噴射速度は増大しなか゛った。試薬の噴射時間の間、ＥＳＰ放出は、ノース（Ｎｏｒｔｈ）Ｅ　Ｓ　Ｐからの放出よりも６４〜１００％大きかった。この時間の間の試薬噴射速度は、１時間あたり約６５２．５ｋｇ（１４５０ボンド）〜約２９２５ｋｇ（６５００ポンド）であり；これは、噴射位置でフライアッシュ量の５０〜１００％である。噴射を伴なう出口粒径分布と、噴射を伴なわない出口粒径分布とは、あまり異ならない。直径が僅かに１μｍ（ＬｏｇＤｐ＝０）未満の粒子は、最も少なく有効に捕集されたものであった。これは、ＥＳＰ性能の極めて県警的なものである。約７μｍの寸法範囲内の粒子も僅かに有効に捕集されたものであった。この効果は、同様に試薬噴射（ＭＭＤ約７μｍ）によるＥＳＰ入口での粒子が大量に増大したことの１つの結果である。しかし、許容された限界を上潮る不透明度の偏倚は極端なものではなく、本発明による方法を指摘することにより、粒子に関連する問題は生じない。

ＳＯ３Ｍ去が２５％よりも大きい場合に試薬噴射時間の間（尿素の添加なし）に、煙道ガス中で展開されｆ：、　Ｎ　Ｏ２濃度は、眼で見ることができる暗紫色の色を生じた。本発明による試薬組成物を使用しての試験例の群（尿素添加剤を有する同じＮａ！Ｒ酸塩）により、眼で見ることができる暗紫色の色なしに煙道ガスからのＳ０２およびＮ０８の同時の除去を生じＩ；。連続的な監視装置により、出口煙道ガス中のＮＯ２濃度が眼で見ることができるレベル以下にあることを具体化し！；。

当業者であれば、本発明の範囲内で、本発明の精神を逸脱することなしに種々の変法を形成することが可能である。例えば、詳説した上記の記載は、本発明を実施例により説明するものであるが、これによって本発明の原理を限定するものではない。前記の記載により、当業者であれば、本発明を実施しかつ使用することは、明らかに可能であり、現在本発明を実施するのに最善であると信じられている方法をも含めて、本発明の幾つかの実施態様、改作、変法、択−性および使用が記載される。従って、従来の技術のように幅広く係属されている特許請求の範囲の記載の範囲内で定義すべき発明は、必要Ｊ二応じて、本ｖＪｍ書に関連して許容される。

ＮＳＲ国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．尿素０．１〜２５％を、本質的に重炭酸ナトリウム、ナーコ石、ソーダ灰、トロナ、ナトリウムセスキカーボネートおよびその組合せ物から構成されている群から選択されたナトリウムを基礎とする吸収剤との混合物の形で含有する、ＳＯｘ／ＮＯｘ汚染対象試薬組成物。
２．試薬が溶液の形である、請求項１記載のＳＯｘ／ＮＯｘ汚染対象試薬組成物。
３．組成物が微細に分配された状態であり、かつ尿素が組成物を通じて実質的に均一に分配された乾燥結晶形である、請求項１記載のＳＯｘ／ＮＯｘ汚染制御試薬組成物。
４．尿素が混合物を形成するためにナトリウム吸収剤に適用されている溶液の形であり、その後にこの混合物は乾燥され、試薬組成物を形成する、請求項１記載のＳＯｘ／ＮＯｘ汚染制御試薬組成物。
５．試薬がスラリーの形である、請求項１記載のＳＯｘ／ＮＯｘ汚染制御試薬組成物。
６．試薬が重炭酸ナトリウムまたはナーコ石である、請求項２、３、４または５のいずれか１項に記載のＳＯｘ／ＮＯｘ汚染制御試薬組成物。
７．ＳＯｘ／ＮＯｘ空気汚染制御方法において、ａ）ナトリウムを基礎とする吸収剤をＳＯｘおよびＮＯｘ含有煙道ガスの流れに導入し、この場合この煙道ガスは約１８２．２℃（約２００°Ｆ）以上の温度を有し；ｂ）尿素を煙道ガスに、本質的に重炭酸ナトリウム、ナーコ石、ソーダ灰、トロナ、ナトリウムセスキカーボネートおよびその組合せ物から構成されている群から選択されたナトリウムを基礎とする吸収剤に対して約０．１〜約２５％の範囲内の量で導入しｃ）吸収剤および尿素を吸収剤と若干のＳＯｘおよびＮＯｘとの反応に十分な時間の間煙道ガスと接触させて維持し、その後に煙道ガス中のＳＯｘおよびＮＯｘの濃度を減少させ；ｄ）尿素なしの吸収剤の使用と比較して、尿素により百分率でのＳＯｘ除去量と、標準化された化学量論的割合によって分割された百分率でのＳＯｘ除去量として表わされた百分率での利用の双方を増大させ、かつ吸収剤によって百分率でのＮＯｘ除去量を増大させ、ＮＯ２へのＮＯの変換を吸収剤によって約５０ｐｐｍ以下の眼で見ることができる限界に抑制し、帯褐暗紫色の形成を阻止することを特徴とする、ＳＯｘ／ＮＯｘ空気汚染制御方法。
８．ＥＳＰ中で反応された吸収剤を捕集する付加的工程を包含する、請求項７記載のＳＯｘ／ＮＯｘ空気汚染制御方法。
９．試薬が重炭酸ナトリウムまたはナーコ石である、請求項８記載のＳＯｘ／ＮＯｘ空気汚染制御方法。
１０．尿素を試薬と同時に噴射する、請求項８記載のＳＯｘ／ＮＯｘ空気汚染制御方法。
１１．ａ）試薬導入工程が第１のホッパーから、望ましいＳＯｘ減少の予め定められた量に対して計量した速度で試薬を微細に分配された乾燥状態で供給することを包含し；ｂ）尿素導入工程が第２のホッパーから、予め定められたＳＯｘ除去量の百分率での利用の望ましい増大に対して０．１〜２５重量％の範囲内での速度で尿素を乾燥結晶の形で供給することを包含し；かつｃ）尿素および試薬を一緒に混合し、まさに煙道ガス導管中への混合物の導入よりも先に試薬組成物混合物を形成させる、請求項９記載のＳＯｘ／ＮＯｘ空気汚染制御方法。
１２．混合物を空気で実質的に環境温度で煙道ガス導管に空気圧により輸送し、かつその中に噴射する、請求項１１記載のＳＯｘ／ＮＯｘ空気汚染制御方法。
１３．ａ）試薬導入工程が第１のホッパーから、望ましいＳＯｘ減少の予め定められた量に対して計量した速度で試薬を微細に分配された乾燥状態で供給することを包含し；ｂ）尿素導入工程が第２のホッパーから、予め定められたＳＯｘ除去量の百分率での利用の望ましい増大に対して０．１〜２５重量％の範囲内での速度で尿素を乾燥結晶の形で供給することを包含し；かつｃ）尿素および試薬を一緒に混合し、まさに煙道ガス導管中への混合物の導入よりも先に試薬組成物混合物を形成させる、請求項８記数のＳＯｘ／ＮＯｘ空気汚染制御方法。
１４．混合物を空気で実質的に環境温度で煙道ガス導管に空気圧により輸送し、かつその中に噴射する、請求項１３記載のＳＯｘ／ＮＯｘ空気汚染制御方法。
１５．尿素および吸収剤がナトリウムを基礎とした吸収剤と尿素との予め混合した試薬組成物として得られ、かつ吸収剤および尿素の噴射工程が煙道ガス中への予め混合した試薬組成物の噴射の１つの工程に合わされている、請求項７または９に記載のＳＯｘ／ＮＯｘ空気汚染制御方法。