特表 2015-513446 ＦＧＤ石膏中の微細物質の含有量を低減するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2015-513446(P2015-513446A)

(43)【公表日】2015年5月14日

(54)【発明の名称】ＦＧＤ石膏中の微細物質の含有量を低減するための方法

(51)【国際特許分類】

   B04C 5/18 20060101AFI20150417BHJP

   B04C 5/26 20060101ALI20150417BHJP

   B01D 53/50 20060101ALI20150417BHJP

   B01D 53/77 20060101ALI20150417BHJP

   B01D 53/14 20060101ALI20150417BHJP

【ＦＩ】

   B04C5/18ZAB

   B04C5/26

   B01D53/34 125E

   B01D53/14 103

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-555977(P2014-555977)

(86)(22)【出願日】2013年2月8日

(85)【翻訳文提出日】2014年8月25日

(86)【国際出願番号】EP2013000379

(87)【国際公開番号】WO2013117341

(87)【国際公開日】20130815

(31)【優先権主張番号】A176/2012

(32)【優先日】2012年2月10日

(33)【優先権主張国】AT

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC

(71)【出願人】

【識別番号】514199803

【氏名又は名称】アンリツ エナジー アンド エンヴァイロメント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＡＮＤＲＩＴＺ Ｅｎｅｒｇｙ ＆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】クレーマー，ミヒャエル

(72)【発明者】

【氏名】グルーバー−ヴァルトル，アンドレアス

【テーマコード（参考）】

4D002

4D020

4D053

【Ｆターム（参考）】

4D002AA02

4D002BA02

4D002DA05

4D002EA13

4D002FA03

4D020AA06

4D020BA02

4D020BB03

4D020BC06

4D020CC12

4D053AA03

4D053AB04

4D053BA01

4D053BA06

4D053BB02

4D053BC01

4D053BD04

4D053CB13

4D053CD27

4D053DA10

(57)【要約】

本発明は、排煙脱硫システム（ＦＧＤ）を使用して石膏を得るための方法に関する。活性炭粒子又は残留炭酸塩粒子などの微細物質も含む石膏懸濁液（６）が、例えば、湿式排煙スクラブのスクラバ（１７）において蓄積する。石膏含有懸濁液（６）は少なくとも１つの液体サイクロン（１，１'）によって濃化され、濃化された石膏懸濁液（６）は液体サイクロン（１，１'）のアンダーフロー（１１，１１'）を通じて排出される。本発明によれば、微細物質の含有量が故にアンダーフロー（１１，１１'）中の懸濁液容量に対して低減するように、石膏懸濁液（６）に加え、水（５，５'，１５，１５'）が専用の供給ラインを通じて液体サイクロン（１，１'）に供給される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

例えば、活性炭粒子又は残留炭酸塩粒子などの微細物質も含む石膏懸濁液（６）が湿式排煙スクラブのスクラバ（１７）において生じ、前記石膏含有懸濁液（６）が少なくとも１つの液体サイクロン（１，１’）によって濃化され、前記濃化された石膏懸濁液（１１）が前記液体サイクロン（１，１’）のアンダーフロー（８）を通じて排出される、排煙脱硫プラントの支援により石膏を回収するための方法において、
前記石膏懸濁液（６）に加え、水（５，５’，１５，１５’）が専用供給ラインを通じて前記液体サイクロン（１，１’）に供給され、それによって、結果的に、前記アンダーフロー（１１，１１’）中の懸濁液容量に対して微細物質が欠乏することを特徴とする方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法において、前記液体サイクロン（１，１’）が円筒状インフロー領域（２，２’）と円錐状領域（３，３’）とを有することと、前記石膏懸濁液（６）の中間希釈用の希釈水（１５，１５’）として前記水（１５，１５’）が前記円錐状領域（３，３’）内又は前記アンダーフローノズル（８）の領域内に供給されることとを特徴とする方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法において、前記液体サイクロン（１，１’）が１つの円錐状領域（３，３’）のみを有することと、前記石膏懸濁液（６）の中間希釈用の希釈水（１５，１５’）として前記水（１５，１５’）が前記円錐状領域（３，３’）内又は前記アンダーフローノズル（８）の領域内に供給されることとを特徴とする方法。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の方法において、前記液体サイクロン（１，１’）が円筒状インフロー領域（２，２’）と円錐状領域（３，３’）とを有することと、バリア水層（７）を形成するためのバリア水流（５，５’）として前記水（５，５’，１５，１５’）が前記液体サイクロン（１，１’）の前記インフロー領域（２，２’）内又は前記円錐状領域（３，３’）内に投入されることとを特徴とする方法。

【請求項5】

請求項１又は３に記載の方法において、前記液体サイクロン（１，１’）が１つの円錐状領域（３，３’）のみを有することと、バリア水層（７）を形成するためのバリア水流（５，５’）として前記水（５，５’，１５，１５’）が前記液体サイクロン（１，１’）の入口領域内又は前記円錐状領域（３，３’）内に投入されることとを特徴とする方法。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法において、前記バリア水流（７）と前記石膏懸濁液（６）とが、前記バリア水流（７）及び前記石膏懸濁液流（６）が実質的に安定になるまで前記液体サイクロン内においてラメラ（１０）によって分離されることを特徴とする方法。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法において、前記水（５，５’，１５，１５’）が前記液体サイクロン（１，１’）に対して接線方向に供給されることを特徴とする方法。

【請求項8】

請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法において、前記石膏含有懸濁液（６）が直列で連結された２つ以上の液体サイクロン（１，１’）によって濃化され、水（５，５’，１５，１５’）がいずれの場合においても専用供給ラインを通じて前記液体サイクロン（１，１’）に供給され、それによって、結果的に、前記各々のアンダーフロー（１１，１１’）中の前記懸濁液容量に対して微細物質が欠乏することを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の対象は、排煙脱硫プラント（ＦＧＤ：ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ）の支援により石膏を回収するための方法であって、例えば、活性炭粒子又は残留炭酸塩粒子などの微細物質も含む石膏懸濁液が湿式排煙スクラブ（ｗｅｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｓｃｒｕｂ）のスクラバ内において生じ、石膏含有懸濁液は少なくとも１つの液体サイクロンによって濃化され、濃化された石膏懸濁液は液体サイクロンのアンダーフローを通じて排出される、方法である。

【0002】

排煙脱硫は、例えば、発電所、ゴミ焼却所又は大型エンジンの排ガスから硫黄化合物を除去するための方法である。硫黄化合物は、この場合、硫黄を含む主に化石燃料の燃焼の結果生じるものである。排煙脱硫のプラントはＦＧＤ（排煙脱硫プラント）と略される。排煙脱硫プラントは、また、石膏の回収（ＦＧＤ石膏）のために使用してもよい。この種の石膏回収は既に長期にわたり最先端の技術水準となっている。

【0003】

脱硫に用いられる洗浄懸濁液（石膏懸濁液）は今日の最先端の技術水準による液体サイクロンによって濃化され、その後、帯状フィルタ（ｂａｎｄ ｆｉｌｔｅｒ）又は遠心機により最終乾燥分（ｆｉｎａｌ ｄｒｙ ｃｏｎｔｅｎｔ）にされる。従来、サイクロンにおける予脱水では規定の固体分及び規定の固体のマスフローに付着するという要件を満たせばよいだけであった。したがって、主要寸法（サイクロン直径及び長さ）、アンダーフローノズル直径及び浸漬管直径、並びにまた、工程管理（インフロー中における固体分の規定、インフロー／オーバーフロー圧力差の固定）を適応させることにより必要なパラメータに高めた簡単なサイクロンのみが使用されていた。特殊な微細物質画分の分離に関する特別な要件はなかった。

【0004】

石膏品質は、通常、純度に関して要件を満たすものでなければならない。ＣａＳＯ_４*２Ｈ_２Ｏの含有量は概ね９５％を下回るべきではない（この点においては、ＥＵＲＯＧＹＰＳＵＭの指示書も参照のこと）。これら要件は更に一層厳格になる傾向がある。このため、設定した目的は、今日慣例的となっているプラント回路の場合よりも大幅にアンダーフロー中の不純物（主に微細物質）に作用することを可能とする、適応する方法を見出すことである。

【0005】

不純物と考えられるものは、特に、吸収剤又はそうでなければフライアッシュにより導入されうる不活性成分、煤煙及び残留炭酸塩である。これら不純物に共通することは、それらが、通常、形成される石膏よりも幾分微粒状であるということである。

【0006】

更に、近時の考えはＦＧＤ石膏中の水銀の負荷の極限値を導入するというものである。これは、特に、スクラバ内における水銀の安定化の目的で重要である。なぜなら、現行の方法においては、投入された（吸着性の）微細粒相（例えば、活性炭、欧州特許出願公開第２０３３７０２（Ａ１）に記載されている）中の水銀濃縮が概ね認められているからである。しかしながら、粒子画分の濃縮は、不可避的に、脱水された石膏の水銀値の上昇につながる。

【0007】

溶解した重金属（例えば、ＴＭＴ１５、欧州特許出願公開第２０３３７０２（Ａ１）号明細書も参照のこと）を安定させるために吸着剤の代わりに沈殿剤を使用する場合、これは、特に、微細及び最も微細な画分に堆積される。遠心精製アセンブリ（液体サイクロン、遠心機）による定方向の分離は不可能である。

【0008】

液体サイクロンは、原則として、接線方向インフロー（インフローノズル）を有する円筒状セグメントと、円筒状セグメントに隣接し、且つアンダーフローノズル又は頂点ノズルを有する円錐状セグメントと、を含む。渦ファインダ（ｖｏｒｔｅｘ ｆｉｎｄｅｒ）又はオーバーフローノズルが上方からサイクロンの内部に浸漬管の形態で軸方向に突出している。

【0009】

円筒状セグメント内への接線方向インフローのため、液体は円軌道（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐａｔｈ）に沿って押し出され、下方に誘導される渦において下方に流れる。円錐状セグメントのテーパ部により、容量の内方向への変位及び円錐部の下方領域における蓄積が生じる。これにより、オーバーフローノズルを通じて排出される内部上向きに誘導される渦の形成に至る。この目的は、特により重い画分（例えば、固体）をサイクロンの壁において分離し、したがって、アンダーフローノズルを通じて排出する一方で、特により軽い画分を、オーバーフローノズルを通じて出すことである。底部において排出される濃化されたストリームはアンダーフローと呼ばれ、固体をほぼ含まない上向きに排出されるストリームはオーバーフロー又は上部フローと示される。

【0010】

本明細書において、名称「上部」及び「底部」は、アンダーフロー（特により重い又は粗い画分）から、及びオーバーフロー（特により軽い又はより微細な画分）に由来するものである。しかしながら、液体サイクロンの実際の位置は可能な限り最大の範囲においてこれとは無関係であり、したがって、水平に取り付けられた液体サイクロンであっても完全に良好に使用されうる。

【0011】

液体サイクロンの分離及び粒度調整効果の基本原理は遠心力と流れ力の相互作用によるものとされている。遠心力は大部分が高密度（粗物質）の大きな粒子に作用し、これらは、したがって、外側に向かってサイクロン壁の方に分離される一方で、小さな粒子の場合、それらのより高い比表面積のため、粒子にかかる流れの力（抵抗力）は非常に重要なものとなる。特により重い粗い画分はアンダーフロー中において濃縮され、微細粒及び／又は軽い画分はオーバーフロー中に引き出される。

【0012】

これにより、非常に小さな粒子（微細物質画分）は現在の液体サイクロンにより（容量に対して）大幅に濃縮も欠乏もできないことになる。なぜなら、それらは溶液と同様の手法で挙動するからである。微細物質画分の分割は、したがって、大半は、オーバーフローとアンダーフローとの間の容量分割（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｓｐｌｉｔ）のみに対応する。

【0013】

現在の液体サイクロンについて（又は、概して、遠心力に基づく分離装置について）言及した相互関係の理由から、微細画分の、アンダーフローからの効果的な分離は期待できない。オーバーフロー中の粗物質の欠乏とともに、容量に対する、アンダーフロー中における粗物質の蓄積のみが可能である。

【0014】

遠心力による粒度調整が実施される場合、したがって、引き出された容量に対応する微細物質の画分が常にアンダーフローに送られる。例えば、帯状フィルタ（ｂａｎｄ ｆｉｌｔｅｒ）又は遠心機による後の脱水ステップにおいては、これら微細物質をもはや石膏スクラブ（ｇｙｐｓｕｍ ｓｃｒｕｂ）によってさえも分離することはできない。この手法で脱水された石膏は、したがって、更に一層厳格な要件にもはや準拠しない。

【0015】

アンダーフロー中の妨害（ｄｉｓｔｕｒｂｉｎｇ）微細物質画分を低減するために、原則的に、個々の液体サイクロン間に中間希釈を有する多段式サイクロン回路を使用することが可能である。しかしながら、これらプラントは据付けが複雑であり、希釈水に対する要求が高すぎるために時として水バランスの点において実施することができない。

【0016】

したがって、言及した全ての使用に対し設定した目的は、可能な限り微細物質を含まないアンダーフローを遠心力分離によって分離することであり、それにより、プラントは可能な限り簡単な構成を有するはずである。

【0017】

この目的は、遠心力セパレータ（液体サイクロン、遠心機等）に、石膏懸濁液に加え、専用供給ラインを通じて水を供給し、それによって、結果的に、アンダーフロー中における懸濁液容量に対して微細物質が欠乏する、石膏を回収するための方法により達成される。

【0018】

欠乏は、特に（連続相の変位によって、又は粗い／微細物質用の分離層の導入によって）、又は非特異的にはサイクロン中の希釈水の調節によって発生してもよい。

【0019】

石膏懸濁液の予脱水は、したがって、（インフロー中における微細物質の含有量に対して）アンダーフロー中の微細物質の低減（欠乏）を生じさせるサイクロンのみが使用されるような手法で行われる。

【0020】

アンダーフロー中の微細物質画分の欠乏は、サイクロン内における簡単な中間希釈によって、又は洗浄水のストリームの定方向の調節（ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｍｅｔｅｒｉｎｇ）によるアンダーフロー中の液相の変位によって最も簡単な手法で生じてもよい。国際公開第２０１０／０８９３０９Ａ１号パンフレットはこの点における向流粒度調整について記載している。しかしながら、中間希釈は問題のある画分を含まない流体ストリームによって行わねばならない。

【0021】

また、液体サイクロンが円筒状インフロー領域と円錐状領域とを有する場合、並びに水がバリア水層を形成するためのバリア水流としてインフロー領域内又は液体サイクロンの円錐状領域内に投入される場合は有利である。

【0022】

このバリア水流の追加投入により、純粋沈殿層（ｐｕｒｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）がサイクロンに導入され、それによって、重い粒子は分離されるが、微細画分（微細物質）は主に中心流中にとどまる。バリア水流は、この場合、石膏懸濁液を輪の形態で取り囲む。アンダーフロー中の微細物質又は微細粒は、したがって、インフロー中の容量関連濃度に対して欠乏している。

【0023】

その結果、著しく低減された微細粒子画分を有する重い粒子の画分がアンダーフロー中において得られる。

【0024】

好ましくは、バリア水層と石膏懸濁液は、円筒状セグメント内又は円錐状領域内に配置されている円筒状又は円錐状ラメラによって互いに分離されている。

【0025】

バリア水流及び石膏懸濁液流が実質的に安定になると直ちに（少量の相互混合はもはや全くない）バリア水層及び石膏懸濁液が液体サイクロン内において共に更に案内されると有益である。

【0026】

好ましくは、水は液体サイクロンに対して接線方向に供給される。したがって、例えば、安定した旋回バリア水流がサイクロン内部に形成されうる。

【0027】

また、石膏含有懸濁液は直列で連結された２つ以上の液体サイクロンによって濃化され、水はいずれの場合においても専用供給ラインを通じて液体サイクロンに供給され、それによって結果的に、第１段階へのインフローに対して、アンダーフロー中の微細物質が欠乏することが考えられる。更に、多段式型においては、サイクロン段階間における希釈は有益である。

【0028】

本発明による方法の２つの例示的実施形態を、以下、４つの図面によって説明する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１は、本発明による方法の可能な例示的実施形態の方法図を示す。

【図2】図２は、本発明による方法の更なる例示的実施形態の方法図を示す。

【図3】図３は、本発明による方法に好適な液体サイクロンの例示的実施形態を示す。

【図4】図４は、本発明による方法に好適な液体サイクロンの更なる例示的実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

各々の図面中の同じ参照符号はいずれの場合においても同じ構成要素を示す。

【0031】

図１は、本発明による石膏回収のための方法の可能な方法図を示す。石膏懸濁液６は、この場合、排煙脱硫プラント（ＦＧＤ）のスクラバ１７内において本質的に公知の手法で発生する。石膏懸濁液６は液体サイクロン１の支援により濃化される。この目的のため、石膏懸濁液６は接線方向インフロー４を通じて液体サイクロン１に供給される。液体サイクロン１は円筒状インフロー領域２と、円錐状領域３とを含む。濃化された石膏懸濁液６はアンダーフロー１１を通じて液体サイクロンから抽出される。主に水であるが、また、微細物質でもある特により軽い画分はオーバーフロー１２として排出される。オーバーフロー１２は、その後、廃水サイクロン１８に供給され、同様にそこで公知の手法でアンダーフロー２０とオーバーフロー２１とに分割される。アンダーフロー２０は、その後、再度、排煙脱硫プラントに供給することができ、オーバーフロー２１は、通常、廃水処理プラントに供給される。

【0032】

アンダーフロー１１の濃化された石膏懸濁液６は更なる脱水アセンブリ又は例えばベルトドライヤ１９などの乾燥アセンブリに供給される。

【0033】

アンダーフロー１１中の微細物質の欠乏のため、水（５，１５）が液体サイクロン１に供給される。これは、液体サイクロン１のインフロー領域２内におけるバリア水流５の供給（図３を参照）であっても、あるいは、円錐状領域３内又はアンダーフロー１１の領域内における希釈水１５の供給（図４を参照）であってもよい。微細物質は、例えば、しばしば水銀を含む活性炭粒子であっても、あるいは、残留炭酸塩粒子、不活性成分又はフライアッシュであってもよい。

【0034】

図２では、石膏懸濁液６を濃化するために２つの液体サイクロン１，１’が直列で連結されている。第１液体サイクロン１のアンダーフロー１１は、この場合、第２液体サイクロン１’へのインフローを形成する。第２液体サイクロン１’は、同様に、円筒状インフロー領域２’と、円錐状領域３’と、同様に、給水部５’及び／又は１５’と、を有する。第２液体サイクロン１’のアンダーフロー１１’の濃化された石膏懸濁液６は、その後、ベルトドライヤ１９に供給される。第２液体サイクロン１’のオーバーフロー１２’は廃水サイクロン１８のオーバーフロー２１と組み合わせてもよい。２つの液体サイクロン１と１’との間に、中間希釈のための希釈水２２が、任意選択的に、供給されてもよい。

【0035】

図３は、本発明による方法に好適な液体サイクロン１又は１’の一実施形態を例として示す。液体サイクロン１又は１’は、円筒状インフロー領域２と、円筒状インフロー領域２に隣接する円錐状領域３とを含む。石膏懸濁液６は接線方向インフロー４を通じて液体サイクロン１に供給される。円錐状領域３はアンダーフロー１１、即ち濃化された石膏懸濁液６を排出するためのアンダーフローノズル８を有する。特により軽い画分、即ちオーバーフロー１２は、浸漬管の形態で液体サイクロン１の内部に軸方向に突出しているオーバーフローノズル９を通じて排出されうる。

【0036】

接線方向インフロー４に加えて、液体サイクロン１は、また、ここでは同様に円筒状セグメント２に対して接線方向に供給されるバリア水流５用の更なるインフローを有する。図３では、更なるインフローは接線方向インフロー４に平行して配置されているために隠れている。バリア水層７と石膏懸濁液６は別々に液体サイクロン１に供給され、ラメラ１０によって互いに分離される。ラメラ１０は、例えば、金属製の円筒状薄肉構成要素である。純粋バリア水層７はラメラ１０の下端部１３において実際の石膏懸濁液６と合流する。これはバリア水７の流れ及び石膏懸濁液６の流れが安定になると直ちに発生する。オーバーフローノズル９のマウスオリフィス１４は、ここでは、例えば、ラメラ１０の端部１３下の領域内において終端する。

【0037】

２つの容量流（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｆｌｏｗ）７，６が組み合わされた後、バリア層７を通過する重い粒子（石膏）の沈降動作が開始される。これにより、アンダーフロー１１中における微細物質の欠乏が生じる。従来の液体サイクロンと同様、円錐状セグメント３内におけるフロールーティング（ｆｌｏｗ ｒｏｕｔｉｎｇ）が発生する。

【0038】

流れの矢印は、バリア水流７と石膏懸濁液６とが可能な限り少量で互いに混合されることを示す。バリア水流７は、したがって、円錐状セグメント３の壁に対してバリア水層７を形成する。

【0039】

任意選択的に、洗浄又は希釈水は、付加的に、円錐状セグメント３内又はアンダーフロー領域内に導入されてもよく、このため、アンダーフロー１１中における微細物質の容量関連画分（ｖｏｌｕｍｅ−ｒｅｌａｔｅｄ ｆｒａｃｔｉｏｎ）は更に低減されうる。粗物質粒子が再度渦を巻いて上昇することを防止するために渦に供給するための水流を導入することも考えられる。

【0040】

図４は、同様に本発明による方法を実施するのに好適な更なる液体サイクロン１又は１’を示す。この液体サイクロン１は、円筒状インフロー領域２と、円錐状領域３と、アンダーフロー１１を排出するためのアンダーフローノズル８と、オーバーフロー１２を排出するためのオーバーフローノズル９と、を有する。この液体サイクロン１においては、特に水分配器１６により希釈水１５が円錐状領域３内又はアンダーフロー領域内に供給される。水分配器１６によって、希釈水１５は石膏懸濁液６に対して接線方向に供給される。水分配器１６による定方向の希釈水１５の供給により、液体サイクロン１内において提供される逆流粒度調整（ｃｒｏｓｓｃｕｒｒｅｎｔ ｇｒａｄｉｎｇ）が向流粒度調整（ｃｏｕｎｔｅｒｃｕｒｒｅｎｔ ｇｒａｄｉｎｇ）と重なる。この場合、中心に向かって誘導される半径方向の流れが希釈水１５によって液体サイクロン１の遠心力場内に発生する。この、定方向の希釈水１５の追加はアンダーフロー１１中における微細物質（微細粒）の低減につながる。水分配器１６は例えば、多数の空洞を含み、それらは、円錐状領域３内又はアンダーフローノズル８の領域内に輪の形態で流出させることから、液体サイクロン１の外壁全体における均一分配において希釈水１５を石膏懸濁液６に混合する。

【0041】

図面に示される実施形態は単に本発明の好適な様式を含む。本発明は、また、例えば、バリア水５，５’又は希釈水１５，１５’のための複数の更なるインフローが提供される他の実施形態を含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2013年12月6日

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の対象は、排煙脱硫プラント（ＦＧＤ：ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ）の支援により石膏を回収するための方法であって、例えば、活性炭粒子又は残留炭酸塩粒子などの微細物質も含む石膏懸濁液が湿式排煙スクラブ（ｗｅｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｓｃｒｕｂ）のスクラバ内において生じ、石膏含有懸濁液は少なくとも１つの液体サイクロンによって濃化され、濃化された石膏懸濁液は液体サイクロンのアンダーフローを通じて排出される、方法である。

【0002】

排煙脱硫は、例えば、発電所、ゴミ焼却所又は大型エンジンの排ガスから硫黄化合物を除去するための方法である。硫黄化合物は、この場合、硫黄を含む主に化石燃料の燃焼の結果生じるものである。排煙脱硫のプラントはＦＧＤ（排煙脱硫プラント）と略される。排煙脱硫プラントは、また、石膏の回収（ＦＧＤ石膏）のために使用してもよい。この種の石膏回収は既に長期にわたり最先端の技術水準となっている。

【0003】

脱硫に用いられる洗浄懸濁液（石膏懸濁液）は今日の最先端の技術水準による液体サイクロンによって濃化され、その後、帯状フィルタ（ｂａｎｄ ｆｉｌｔｅｒ）又は遠心機により最終乾燥分（ｆｉｎａｌ ｄｒｙ ｃｏｎｔｅｎｔ）にされる。従来、サイクロンにおける予脱水では規定の固体分及び規定の固体のマスフローに付着するという要件を満たせばよいだけであった。したがって、主要寸法（サイクロン直径及び長さ）、アンダーフローノズル直径及び浸漬管直径、並びにまた、工程管理（インフロー中における固体分の規定、インフロー／オーバーフロー圧力差の固定）を適応させることにより必要なパラメータに高めた簡単なサイクロンのみが使用されていた。特殊な微細物質画分の分離に関する特別な要件はなかった。

【0004】

石膏品質は、通常、純度に関して要件を満たすものでなければならない。ＣａＳＯ_４*２Ｈ_２Ｏの含有量は概ね９５％を下回るべきではない（この点においては、ＥＵＲＯＧＹＰＳＵＭの指示書も参照のこと）。これら要件は更に一層厳格になる傾向がある。このため、設定した目的は、今日慣例的となっているプラント回路の場合よりも大幅にアンダーフロー中の不純物（主に微細物質）に作用することを可能とする、適応する方法を見出すことである。

【0005】

不純物と考えられるものは、特に、吸収剤又はそうでなければフライアッシュにより導入されうる不活性成分、煤煙及び残留炭酸塩である。これら不純物に共通することは、それらが、通常、形成される石膏よりも幾分微粒状であるということである。

【0006】

更に、近時の考えはＦＧＤ石膏中の水銀の負荷の極限値を導入するというものである。これは、特に、スクラバ内における水銀の安定化の目的で重要である。なぜなら、現行の方法においては、投入された（吸着性の）微細粒相（例えば、活性炭、欧州特許出願公開第２０３３７０２（Ａ１）に記載されている）中の水銀濃縮が概ね認められているからである。しかしながら、粒子画分の濃縮は、不可避的に、脱水された石膏の水銀値の上昇につながる。

【0007】

溶解した重金属（例えば、ＴＭＴ１５、欧州特許出願公開第２０３３７０２（Ａ１）号明細書も参照のこと）を安定させるために吸着剤の代わりに沈殿剤を使用する場合、これは、特に、微細及び最も微細な画分に堆積される。遠心精製アセンブリ（液体サイクロン、遠心機）による定方向の分離は不可能である。

【0008】

液体サイクロンは、原則として、接線方向インフロー（インフローノズル）を有する円筒状セグメントと、円筒状セグメントに隣接し、且つアンダーフローノズル又は頂点ノズルを有する円錐状セグメントと、を含む。渦ファインダ（ｖｏｒｔｅｘ ｆｉｎｄｅｒ）又はオーバーフローノズルが上方からサイクロンの内部に浸漬管の形態で軸方向に突出している。

【0009】

円筒状セグメント内への接線方向インフローのため、液体は円軌道（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐａｔｈ）に沿って押し出され、下方に誘導される渦において下方に流れる。円錐状セグメントのテーパ部により、容量の内方向への変位及び円錐部の下方領域における蓄積が生じる。これにより、オーバーフローノズルを通じて排出される内部上向きに誘導される渦の形成に至る。この目的は、特により重い画分（例えば、固体）をサイクロンの壁において分離し、したがって、アンダーフローノズルを通じて排出する一方で、特により軽い画分を、オーバーフローノズルを通じて出すことである。底部において排出される濃化されたストリームはアンダーフローと呼ばれ、固体をほぼ含まない上向きに排出されるストリームはオーバーフロー又は上部フローと示される。

【0010】

本明細書において、名称「上部」及び「底部」は、アンダーフロー（特により重い又は粗い画分）から、及びオーバーフロー（特により軽い又はより微細な画分）に由来するものである。しかしながら、液体サイクロンの実際の位置は可能な限り最大の範囲においてこれとは無関係であり、したがって、水平に取り付けられた液体サイクロンであっても完全に良好に使用されうる。

【0011】

液体サイクロンの分離及び粒度調整効果の基本原理は遠心力と流れ力の相互作用によるものとされている。遠心力は大部分が高密度（粗物質）の大きな粒子に作用し、これらは、したがって、外側に向かってサイクロン壁の方に分離される一方で、小さな粒子の場合、それらのより高い比表面積のため、粒子にかかる流れの力（抵抗力）は非常に重要なものとなる。特により重い粗い画分はアンダーフロー中において濃縮され、微細粒及び／又は軽い画分はオーバーフロー中に引き出される。

【0012】

これにより、非常に小さな粒子（微細物質画分）は現在の液体サイクロンにより（容量に対して）大幅に濃縮も欠乏もできないことになる。なぜなら、それらは溶液と同様の手法で挙動するからである。微細物質画分の分割は、したがって、大半は、オーバーフローとアンダーフローとの間の容量分割（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｓｐｌｉｔ）のみに対応する。

【0013】

現在の液体サイクロンについて（又は、概して、遠心力に基づく分離装置について）言及した相互関係の理由から、微細画分の、アンダーフローからの効果的な分離は期待できない。オーバーフロー中の粗物質の欠乏とともに、容量に対する、アンダーフロー中における粗物質の蓄積のみが可能である。

【0014】

遠心力による粒度調整が実施される場合、したがって、引き出された容量に対応する微細物質の画分が常にアンダーフローに送られる。例えば、帯状フィルタ（ｂａｎｄ ｆｉｌｔｅｒ）又は遠心機による後の脱水ステップにおいては、これら微細物質をもはや石膏スクラブ（ｇｙｐｓｕｍ ｓｃｒｕｂ）によってさえも分離することはできない。この手法で脱水された石膏は、したがって、更に一層厳格な要件にもはや準拠しない。

【0015】

アンダーフロー中の妨害（ｄｉｓｔｕｒｂｉｎｇ）微細物質画分を低減するために、原則的に、個々の液体サイクロン間に中間希釈を有する多段式サイクロン回路を使用することが可能である。しかしながら、例えば独国特許第４０ ３４ ４９７ Ｃ１号明細書に開示されている通り、これらプラントは据付けが複雑であり、希釈水に対する要求が高すぎるために時として水バランスの点において実施することができない。

【0016】

したがって、言及した全ての使用に対し設定した目的は、可能な限り微細物質を含まないアンダーフローを遠心力分離によって分離することであり、それにより、プラントは可

【0017】

この目的は、遠心力セパレータ（液体サイクロン、遠心機等）に、石膏懸濁液に加え、専用供給ラインを通じて水を供給し、それによって、結果的に、アンダーフロー中における懸濁液容量に対して微細物質が欠乏する、石膏を回収するための方法により達成される。

【0018】

欠乏は、特に（連続相の変位によって、又は粗い／微細物質用の分離層の導入によって）、又は非特異的にはサイクロン中の希釈水の調節によって発生してもよい。

【0019】

石膏懸濁液の予脱水は、したがって、（インフロー中における微細物質の含有量に対して）アンダーフロー中の微細物質の低減（欠乏）を生じさせるサイクロンのみが使用されるような手法で行われる。

【0020】

アンダーフロー中の微細物質画分の欠乏は、サイクロン内における簡単な中間希釈によって、又は洗浄水のストリームの定方向の調節（ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｍｅｔｅｒｉｎｇ）によるアンダーフロー中の液相の変位によって最も簡単な手法で生じてもよい。国際公開第２０１０／０８９３０９Ａ１号パンフレットはこの点における向流粒度調整について記載している。しかしながら、中間希釈は問題のある画分を含まない流体ストリームによって行わねばならない。

【0021】

本発明によれば、水はバリア水層を形成するためのバリア水流としてインフロー領域内又は液体サイクロンの円錐状領域内に投入され、バリア水流及び石膏懸濁液流が実質的に安定になるまでバリア水流と石膏懸濁液は液体サイクロン内においてラメラによって分離される。

【0022】

また、液体サイクロンが円筒状インフロー領域と円錐状領域とを有する場合は有利である。

【0023】

このバリア水流の追加投入により、純粋沈殿層（ｐｕｒｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）がサイクロンに導入され、それによって、重い粒子は分離されるが、微細画分（微細物質）は主に中心流中にとどまる。バリア水流は、この場合、石膏懸濁液を輪の形態で取り囲む。アンダーフロー中の微細物質又は微細粒は、したがって、インフロー中の容量関連濃度に対して欠乏している。

【0024】

その結果、著しく低減された微細粒子画分を有する重い粒子の画分がアンダーフロー中において得られる。

【0025】

好ましくは、バリア水層と石膏懸濁液は、円筒状セグメント内又は円錐状領域内に配置されている円筒状又は円錐状ラメラによって互いに分離されている。

【0026】

バリア水流及び石膏懸濁液流が実質的に安定になると直ちに（少量の相互混合はもはや全くない）バリア水層及び石膏懸濁液が液体サイクロン内において共に更に案内されると有益である。

【0027】

好ましくは、水は液体サイクロンに対して接線方向に供給される。したがって、例えば、安定した旋回バリア水流がサイクロン内部に形成されうる。

【0028】

また、石膏含有懸濁液は直列で連結された２つ以上の液体サイクロンによって濃化され、水はいずれの場合においても専用供給ラインを通じて液体サイクロンに供給され、それによって結果的に、第１段階へのインフローに対して、アンダーフロー中の微細物質が欠乏することが考えられる。更に、多段式型においては、サイクロン段階間における希釈は有益である。

【0029】

本発明による方法の２つの例示的実施形態を、以下、４つの図面によって説明する。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】図１は、本発明による方法の可能な例示的実施形態の方法図を示す。

【図2】図２は、本発明による方法の更なる例示的実施形態の方法図を示す。

【図3】図３は、本発明による方法に好適な液体サイクロンの例示的実施形態を示す。

【図4】図４は、本発明によらない液体サイクロンの例示的実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0031】

各々の図面中の同じ参照符号はいずれの場合においても同じ構成要素を示す。

【0032】

図１は、本発明による石膏回収のための方法の可能な方法図を示す。石膏懸濁液６は、この場合、排煙脱硫プラント（ＦＧＤ）のスクラバ１７内において本質的に公知の手法で発生する。石膏懸濁液６は液体サイクロン１の支援により濃化される。この目的のため、石膏懸濁液６は接線方向インフロー４を通じて液体サイクロン１に供給される。液体サイクロン１は円筒状インフロー領域２と、円錐状領域３とを含む。濃化された石膏懸濁液６はアンダーフロー１１を通じて液体サイクロンから抽出される。主に水であるが、また、微細物質でもある特により軽い画分はオーバーフロー１２として排出される。オーバーフロー１２は、その後、廃水サイクロン１８に供給され、同様にそこで公知の手法でアンダーフロー２０とオーバーフロー２１とに分割される。アンダーフロー２０は、その後、再度、排煙脱硫プラントに供給することができ、オーバーフロー２１は、通常、廃水処理プラントに供給される。

【0033】

アンダーフロー１１の濃化された石膏懸濁液６は更なる脱水アセンブリ又は例えばベルトドライヤ１９などの乾燥アセンブリに供給される。

【0034】

アンダーフロー１１中の微細物質の欠乏のため、水（５，１５）が液体サイクロン１に供給される。これは、液体サイクロン１のインフロー領域２内におけるバリア水流５の供給（図３を参照）であっても、あるいは、円錐状領域３内又はアンダーフロー１１の領域内における希釈水１５の追加的な供給（図４を参照）であってもよい。微細物質は、例えば、しばしば水銀を含む活性炭粒子であっても、あるいは、残留炭酸塩粒子、不活性成分又はフライアッシュであってもよい。

【0035】

図２では、石膏懸濁液６を濃化するために２つの液体サイクロン１，１’が直列で連結されている。第１液体サイクロン１のアンダーフロー１１は、この場合、第２液体サイクロン１’へのインフローを形成する。第２液体サイクロン１’は、同様に、円筒状インフロー領域２’と、円錐状領域３’と、同様に、給水部５’及び１５’と、を有する。第２液体サイクロン１’のアンダーフロー１１’の濃化された石膏懸濁液６は、その後、ベルトドライヤ１９に供給される。第２液体サイクロン１’のオーバーフロー１２’は廃水サイクロン１８のオーバーフロー２１と組み合わせてもよい。２つの液体サイクロン１と１’との間に、中間希釈のための希釈水２２が、任意選択的に、供給されてもよい。

【0036】

図３は、本発明による方法に好適な液体サイクロン１又は１’の一実施形態を例として示す。液体サイクロン１又は１’は、円筒状インフロー領域２と、円筒状インフロー領域２に隣接する円錐状領域３とを含む。石膏懸濁液６は接線方向インフロー４を通じて液体サイクロン１に供給される。円錐状領域３はアンダーフロー１１、即ち濃化された石膏懸濁液６を排出するためのアンダーフローノズル８を有する。特により軽い画分、即ちオーバーフロー１２は、浸漬管の形態で液体サイクロン１の内部に軸方向に突出しているオーバーフローノズル９を通じて排出されうる。

【0037】

接線方向インフロー４に加えて、液体サイクロン１は、また、ここでは同様に円筒状セグメント２に対して接線方向に供給されるバリア水流５用の更なるインフローを有する。図３では、更なるインフローは接線方向インフロー４に平行して配置されているために隠れている。バリア水層７と石膏懸濁液６は別々に液体サイクロン１に供給され、ラメラ１０によって互いに分離される。ラメラ１０は、例えば、金属製の円筒状薄肉構成要素である。純粋バリア水層７はラメラ１０の下端部１３において実際の石膏懸濁液６と合流する。これはバリア水７の流れ及び石膏懸濁液６の流れが安定になると直ちに発生する。オーバーフローノズル９のマウスオリフィス１４は、ここでは、例えば、ラメラ１０の端部１３下の領域内において終端する。

【0038】

２つの容量流（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｆｌｏｗ）７，６が組み合わされた後、バリア層７を通過する重い粒子（石膏）の沈降動作が開始される。これにより、アンダーフロー１１中における微細物質の欠乏が生じる。従来の液体サイクロンと同様、円錐状セグメント３内におけるフロールーティング（ｆｌｏｗ ｒｏｕｔｉｎｇ）が発生する。

【0039】

流れの矢印は、バリア水流７と石膏懸濁液６とが可能な限り少量で互いに混合されることを示す。バリア水流７は、したがって、円錐状セグメント３の壁に対してバリア水層７を形成する。

【0040】

任意選択的に、洗浄又は希釈水は、付加的に、円錐状セグメント３内又はアンダーフロー領域内に導入されてもよく、このため、アンダーフロー１１中における微細物質の容量関連画分（ｖｏｌｕｍｅ−ｒｅｌａｔｅｄ ｆｒａｃｔｉｏｎ）は更に低減されうる。粗物質粒子が再度渦を巻いて上昇することを防止するために渦に供給するための水流を導入することも考えられる。

【0041】

図４は、本発明によらない液体サイクロン１又は１’を示す。この液体サイクロン１は、円筒状インフロー領域２と、円錐状領域３と、アンダーフロー１１を排出するためのアンダーフローノズル８と、オーバーフロー１２を排出するためのオーバーフローノズル９と、を有する。この液体サイクロン１においては、特に水分配器１６により希釈水１５が円錐状領域３内又はアンダーフロー領域内に供給される。水分配器１６によって、希釈水１５は石膏懸濁液６に対して接線方向に供給される。水分配器１６による定方向の希釈水１５の供給により、液体サイクロン１内において提供される逆流粒度調整（ｃｒｏｓｓｃｕｒｒｅｎｔ ｇｒａｄｉｎｇ）が向流粒度調整（ｃｏｕｎｔｅｒｃｕｒｒｅｎｔ ｇｒａｄｉｎｇ）と重なる。この場合、中心に向かって誘導される半径方向の流れが希釈水１５によって液体サイクロン１の遠心力場内に発生する。この、定方向の希釈水１５の追加はアンダーフロー１１中における微細物質（微細粒）の低減につながる。水分配器１６は例えば、多数の空洞を含み、それらは、円錐状領域３内又はアンダーフローノズル８の領域内に輪の形態で流出させることから、液体サイクロン１の外壁全体における均一分配において希釈水１５を石膏懸濁液６に混合する。

【0042】

図面に示される実施形態は単に本発明の好適な様式を含む。本発明は、また、例えば、バリア水５，５’又は希釈水１５，１５’のための複数の更なるインフローが提供される他の実施形態を含む。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

例えば、活性炭粒子又は残留炭酸塩粒子などの微細物質も含む石膏懸濁液（６）が湿式排煙スクラブのスクラバ（１７）において生じ、前記石膏含有懸濁液（６）が少なくとも１つの液体サイクロン（１，１’）によって濃化され、前記濃化された石膏懸濁液が前記液体サイクロン（１，１’）のアンダーフロー（１１，１１’）を通じて排出される、排煙脱硫プラントの支援により石膏を回収するための方法において、
前記石膏懸濁液（６）に加え、水（５，５’）が専用供給ラインを通じて前記液体サイクロン（１，１’）に供給され、それによって、結果的に、前記アンダーフロー（１１，１１’）中の前記懸濁液容量に対して微細物質が欠乏し、バリア水層（７）を形成するためのバリア水流（５，５’）として前記水（５，５’）が前記液体サイクロン（１，１’）の前記インフロー領域（２，２’）内又は前記円錐状領域（３，３’）内に投入され、前記バリア水流（７）及び前記石膏懸濁液流（６）が実質的に安定になるまで前記バリア水流（７）と前記石膏懸濁液（６）が前記液体サイクロン内においてラメラ（１０）によって分離されることを特徴とする方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法において、前記液体サイクロン（１，１’）が円筒状インフロー領域（２，２’）と円錐状領域（３，３’）とを有し、前記バリア水流が前記インフロー領域（２，２’）内に供給され、前記石膏懸濁液（６）の中間希釈用の希釈水（１５，１５’）として水（１５，１５’）が、付加的に、前記円錐状領域（３，３’）内又は前記アンダーフローノズル（８）の領域内に供給されることを特徴とする方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法において、前記液体サイクロン（１，１’）が１つの円錐状領域（３，３’）のみを有することと、前記石膏懸濁液（６）の中間希釈用の希釈水（１５，１５’）として水（１５，１５’）が、付加的に、前記円錐状領域（３，３’）内又は前記アンダーフローノズル（８）の領域内に供給されることとを特徴とする方法。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の方法において、前記液体サイクロン（１，１’）が円筒状インフロー領域（２，２’）と円錐状領域（３，３’）とを有することを特徴とする方法。

【請求項5】

請求項１又は３に記載の方法において、前記液体サイクロン（１，１’）が１つの円錐状領域（３，３’）のみを有することを特徴とする方法。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法において、前記水（５，５’，１５，１５’）が前記液体サイクロン（１，１’）に対して接線方向に供給されることを特徴とする方法。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法において、前記石膏含有懸濁液（６）が直列で連結された２つ以上の液体サイクロン（１，１’）によって濃化され、水（５，５’，１５，１５’）がいずれの場合においても専用供給ラインを通じて前記液体サイクロン（１，１’）に供給され、それによって、結果的に、前記各々のアンダーフロー（１１，１１’）中の前記懸濁液容量に対して微細物質が欠乏することを特徴とする方法。

【国際調査報告】