CN101918109A - 烧煤锅炉的排气处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烧煤锅炉的排气处理系统，其具备：除去来自烧煤锅炉(11)的排气中的氮氧化物的脱硝装置(13)、回收气体中的热的空气预热器(14)、除去气体中的烟尘的集尘器(15)、通过石灰-石膏法除去气体中的硫氧化物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置(16)、以及向外部排放脱硫后的气体的烟筒(17)，其中，具有将来自所述脱硫装置(16)的含有石灰石-石膏的浆料(21)向外部抽取并进行固液分离的固液分离器(22)，除去用该固液分离器(22)分离的水分(23)，使浓缩浆料(24)返回脱硫装置(16)的下部，将脱硫装置(16)内的浆料(25)中的石膏浓度设定为10％以上。

Description

烧煤锅炉的排气处理系统及方法
技术领域
本发明涉及从锅炉的排气中除去汞的烧煤锅炉的排气处理系统及方法。
背景技术
从火力发电厂等燃烧装置即锅炉中排出的排气中含有毒性高的汞，因此，目前研究了各种用于除去排气中的汞的系统。
通常，在锅炉中设置有用于除去排气中的硫分的湿式脱硫装置。众所周知，这种在锅炉中附设脱硫装置作为排气处理装置而成的排烟处理设备中，当排气中的氯(Cl)成分变多时，水中可溶的2价金属汞的比例会增多，用所述脱硫装置易于提取汞。
因此，近年来对与还原NOx的脱硝装置以及以碱吸收液作为SOx吸收剂的湿式脱硫装置进行组合来处理该金属汞的方法、装置进行了各种设计(专利文献1)。
作为处理排气中的汞的方法，公知的有利用活性炭、硒过滤器等吸附剂除去的方法，但是，需要特殊的吸附除去装置，不适于发电厂排气等大容量排气的处理。
在此，作为处理大容量排气中的金属汞的方法，一直以来，作为脱硫方法，多使用通过下述式(1)及(2)所示的反应而主要利用气液接触式的脱硫装置的石灰-石膏法。
SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2(吸收)…(1)
CaSO3·1/2H2O+3/2H2O+1/2O2→CaSO4·2H2O(氧化)…(2)
专利文献1：日本特开2007-7612号公报
但是，在气液接触式的脱硫装置内，将氧化汞在石膏浆料吸收液(以下也称为“浆料”)中吸附、固化(Hg2+)而除去汞。这时，汞(Hg)的除去速度通常依赖于石膏(CaSO4)的生成速度。
因此，为了提高汞的除去速度，需要提高石膏(CaSO4)的生成速度，但是，存在的问题是，煤中的汞(Hg)和硫(S)的比率依赖于煤的性状，仅提高石膏的生成速度是困难的。
因此，使用硫(S)比汞(Hg)少的煤的情况下，在含有石膏-石灰的浆料中的石膏的生产量少的情况下，有汞(Hg)的除去性能不足之虞。
而且，通过添加空气或富氧的空气使浆料为氧化状态，由此防止氧化汞(Hg2+)的还原(Hg2+→Hg0)，抑制0价的汞(Hg0)向气体相的再飞散。
但是，排气中大量存在还原性物质的情况下，不能维持规定的氧化状态(氧化还原电位(ORP)值为+150mV以上)，有时不能抑制0价的汞(Hg0)向气体相的再飞散。因此，迫切希望通过其它的措施有效地除去排气中的汞。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而开发的，其目的在于提供能够有效地除去来自烧煤锅炉的排气中的汞的烧煤锅炉的排气处理系统及方法，
为解决上述问题，本发明第一方面的发明提供一种烧煤锅炉的排气处理系统，其特征在于，其具备除去来自烧煤锅炉的排气中的氮氧化物的脱硝装置、回收除去氮氧化物后的气体中的热的空气预热器、除去热回收后的气体中的烟尘的集尘器、通过石灰-石膏法除去除尘后的气体中的硫氧化物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置、以及向外部排放脱硫后的气体的烟筒，其中，将所述脱硫装置内的浆料中的石膏浓度设定为10％以上。
第二方面提供一种烧煤锅炉的排气处理系统，其特征在于，其具备：除去来自烧煤锅炉的排气中的氮氧化物的脱硝装置、回收除去氮氧化物后的气体中的热的空气预热器、除去热回收后的气体中的烟尘的集尘器、通过石灰-石膏法除去除尘后的气体中的硫氧化物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置、以及向外部排放脱硫后的气体的烟筒，其中，具有对含有石灰石-石膏的浆料赋予剪切力的剪切力赋予机构。
第三方面提供一种烧煤锅炉的排气处理系统，其特征在于，其具备：除去来自烧煤锅炉的排气中的氮氧化物的脱硝装置、回收除去氮氧化物后的气体中的热的空气预热器、除去热回收后的气体中的烟尘的集尘器、通过石灰-石膏法除去除尘后的气体中的硫氧化物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置、以及向外部排放脱硫后的气体的烟筒，其中，向含有石灰石-石膏的浆料中添加硫酸系化合物。
第四方面提供一种烧煤锅炉的排气处理方法，其特征在于，其具备通过石灰石-石膏法除去来自烧煤锅炉的排气中的硫氧化物、并且除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置，其中，将上述脱硫装置内的浆料中的石膏浓度设定为10％以上。
第五方面提供一种烧煤锅炉的排气处理方法，其特征在于，其具备通过石灰石-石膏法除去来自烧煤锅炉的排气中的硫氧化物、并且除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置，其中，具有对含有石灰石-石膏的浆料赋予剪切力的剪切力赋予机构。
第六方面提供一种烧煤锅炉的排气处理方法，其特征在于，其具备通过石灰石-石膏法除去来自烧煤锅炉的排气中的硫化物，并且除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置，其中，向含有石灰石-石膏的浆料中添加硫酸系化合物。
根据本发明，能够提高排气中的汞和石膏的接触效率，能够促进汞的吸附、固化。
附图说明
图1是实施例1的排气处理系统的示意图；
图2是实施例2的脱硫装置的示意图；
图3是实施例3的脱硫装置的示意图；
图4是实施例4的脱硫装置的示意图；
图5是浆料中的石膏浓度与汞吸附量的关系图；
图6是实施例5的排气处理系统的示意图。
符号说明：
11、烧煤锅炉
12、氨
13、脱硝装置
14、空气预热器
15、集尘器
16、脱硫装置
17、烟筒
21、含有石灰石-石膏的浆料
22、固液分离器
23、水分
24、浓缩浆料
25、浆料
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明。另外，本发明不受该实施例限定。另外，下述实施例的构成要素包括本专业者能够容易地设想到的、或实质上同样的要素。
实施例1
参照附图说明本发明实施例的烧煤锅炉的排气处理系统。
图1是实施例1的烧煤锅炉的排气处理系统的概略构成图。
首先，如图1所示，本实施例的排气处理系统具备：添加氨12除去来自烧煤锅炉11的排气中的氮氧化物的脱硝装置13、回收除去氮氧化物后的气体中的热的空气预热器14、除去热回收后的气体中的烟尘的集尘器15、通过石灰-石膏法除去除尘后的气体中的硫氧化物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置16、向外部排放脱硫、除去汞后的净化气体27气体的烟筒17，其中，将上述脱硫装置16内的浆料25中的石膏浓度设定为10％以上。
另外，作为石膏浓度调整，可以具有将来自上述脱硫装置16的含有石灰石-石膏的浆料21向外部抽取并进行固液分离的固液分离器22，并除去用该固液分离器22分离的水分23，使浓缩浆料24返回脱硫装置16的下部，从而将脱硫装置16内的浆料25中的石膏浓度设定为10％以上。
需要说明的是，图中符号18是氧化用的空气，19是氧化还原电位测量计(ORP计)。
而且，上述脱硫装置16内的石膏浓度增高的浆料25通过泵P被供给向脱硫装置16的上方并用喷雾装置喷雾25a，且通过气液接触除去排气26中的硫成分和汞。
另外，在本排气处理系统中，具有将来自上述脱硫装置16的含有石灰石-石膏的浆料21向外部抽取并分离石膏32的石膏分离器31。而且，用该石膏分离器31除去石膏32，分离出的水分33返回脱硫装置16的下部。此外，水分33根据需要向外部排出。
根据本实施例，通过提高脱硫装置16内的浆料25的石膏浓度，能够提高导入脱硫装置16内的排气中的汞(Hg)与石膏(CaSO4)的接触概率，其结果能够促进汞的吸附、固化。
在此，如图5所示，判明脱硫装置16内的浆料25中的石膏浓度其浓度越高汞的吸附效率越上升。需要说明的是，图5是表示浆料中的石膏浓度(％)与汞吸附量/石膏生成量(ΔHg/Δ石膏)的关系的图。
因此，通过将石膏浓度设定为10～30％，能够提高排气中的汞(Hg)与石膏(CaSO4)的接触概率，其结果能够促进汞的吸附、固化，提高排气中的汞除去效率。
另外，在本实施例中，分别设置有石膏分离器31和固液分离器22，但是，本发明不局限于此，也可以是以同一固液分离器的形式，设置使分离的水分23和浓缩浆料24都返回脱硫装置16并同时排向体系外的两条路径，从而以用一台固液分离设备对应浓度的增加、减少的方式，在欲提高浆料浓度时返回浓缩浆料(脱水石膏)，在欲降低浓度时返送分离的水分23。
实施例2
另外，作为本发明的实施例，也可以设定为图2所示的喷流浆料的形式的气液接触的脱硫装置。
图2中，从脱硫装置16抽出浆料25，之后用加压容器28加压输送给喷流装置29，从下方朝向上方喷出液柱状浆料25b。需要说明的是，图中符号16a是对蓄积于脱硫装置16的底部的浆料进行搅拌的搅拌翼。
即，在实施例1的从装置上方喷雾的气液接触形式的情况下，为提高与气体的接触概率，有时在装置内部充填充填物，但是，这种情况下，浆料中的石膏浓度达到30％附近时，未能达到良好的浆料性能，会产生充填层的堵塞，其结果是与汞的接触效率降低。
通过设定本实施例的液柱状浆料25b形式，即使浆料中的石膏浓度不提高，从喷流装置29的吹出效率也几乎不降低，而达到良好的浆料性能，其结果是与汞的接触效率不降低。因此，在本实施例中，适合于石膏浓度比实施例1的高的情况下的排气中的汞除去。
实施例3
另外，作为本发明的实施例，如图3所示，也可以设置强制地搅拌加压容器28的内部的浆料的搅拌翼28a，对浆料中的石膏赋予剪切力，从而增加吸收液(石灰石-石膏浆料)中的石膏粒子的比表面积，并同时增加粒子数。
此外，只要根据需要设置上述加压容器28即可，也可以通过泵P1借助喷流装置29来形成液柱状浆料25b。
由此，能够提高排气中的汞(Hg)与石膏(CaSO4)的接触概率，其结果能够促进汞的吸附、固化，提高排气中的汞除去效率。
实施例4
另外，作为本发明的实施例，如图4所示，也可以在脱硫装置16的下部内设置喷雾器35，该喷雾器35将伴随来自吸收液循环泵P3的气体的浆料与空气18一起以喷出流36的形式强制地喷出，增加吸收液(石灰石-石膏浆料)中的石膏粒子的比表面积，并且增加粒子数。
由此，能够提高排气中的汞(Hg)与石膏(CaSO4)的接触概率，其结果能够促进汞的吸附、固化，提高排气中的汞除去效率。
实施例5
另外，如图6所示，也可以在气液接触塔的脱硫装置16内的吸收液(石灰石-石膏浆料)21中添加硫酸化合物(SO4 2-)、亚硫酸化合物(SO3 2-)等硫酸系化合物，促进浆料中的石膏的生成，以提高石膏浓度。
下述(3)～(5)表示为提高这种石膏浓度而生成石膏的反应式。
SO3 2-+Ca2+→CaSO3…(3)
CaSO3+1/2O2→CaSO4(通过氧化生成石膏)…(4)
SO4 2-+Ca2+→CaSO4(生成石膏)…(5)
需要说明的是，硫酸化合物的添加场所也可以是气液接触塔内(40A)、吸收液的石膏分离器31的前流侧(40B)或后流侧(40C)的任一位置。
这样，根据本发明，通过提高汞和石膏的接触概率，能够促进汞的吸附、固化。
因此，根据本实施例，通过额外再添加硫酸系化合物，能够增加浆料中的石膏生成量，能够积极地促进汞的吸附、固化。
进而，适当地组合上述的实施例1～5，通过该组合也可以进一步促进汞的吸附、固化。
工业上的可利用性
如上上述，根据本发明的排气处理系统及方法，通过提高汞和石膏的接触概率，能够促进汞的吸附、固化，因此，适合用于限制排气中的汞排放量的情况下的排气处理。

Claims (6)

1.一种烧煤锅炉的排气处理系统，其特征在于，其具备：除去来自烧煤锅炉的排气中的氮氧化物的脱硝装置、回收除去氮氧化物后的气体中的热的空气预热器、除去热回收后的气体中的烟尘的集尘器、通过石灰-石膏法除去除尘后的气体中的硫氧化物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置、以及向外部排放脱硫后的气体的烟筒，其中，将所述脱硫装置内的浆料中的石膏浓度设定为10％以上。
2.一种烧煤锅炉的排气处理系统，其特征在于，其具备：除去来自烧煤锅炉的排气中的氮氧化物的脱硝装置、回收除去氮氧化物后的气体中的热的空气预热器、除去热回收后的气体中的烟尘的集尘器、通过石灰-石膏法除去除尘后的气体中的硫氧化物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置、以及向外部排放脱硫后的气体的烟筒，其中，具有对含有石灰石-石膏的浆料赋予剪切力的剪切力赋予机构。
3.一种烧煤锅炉的排气处理系统，其特征在于，其具备：除去来自烧煤锅炉的排气中的氮氧化物的脱硝装置、回收除去氮氧化物后的气体中的热的空气预热器、除去热回收后的气体中的烟尘的集尘器、通过石灰-石膏法除去除尘后的气体中的硫氧化物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置、以及向外部排放脱硫后的气体的烟筒，其中，向含有石灰石-石膏的浆料中添加硫酸系化合物。
4.一种烧煤锅炉的排气处理方法，其特征在于，其具备通过石灰石-石膏法除去来自烧煤锅炉的排气中的硫氧化物、并且除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置，其中，将所述脱硫装置内的浆料中的石膏浓度设定为10％以上。
5.一种烧煤锅炉的排气处理方法，其特征在于，其具备通过石灰石-石膏法除去来自烧煤锅炉的排气中的硫氧化物、并且除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置，其中，具有对含有石灰石-石膏的浆料赋予剪切力的剪切力赋予机构。
6.一种烧煤锅炉的排气处理方法，其特征在于，其具备通过石灰石-石膏法除去来自烧煤锅炉的排气中的硫氧化物、并且除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置，其中，向含有石灰石-石膏的浆料中添加硫酸系化合物。
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