CN102596371B - 汞除去装置以及汞除去方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汞除去装置(A)，所述汞除去装置(A)具备：向处理对象气体中供给反应气体的反应气体供给部(20)；还原除去处理对象气体中的氮氧化物，且氧化水难溶性汞成为水溶性汞的脱硝装置(2)；以及除去处理对象气体中的硫氧化物和水难溶性汞的脱硫装置(7)，其中，加热氧化性气体产生液而使氧化性气体产生的氧化性气体气化器(124)以及将氧化性气体和还原性气体混合成为反应气体的气体混合器(13)设置在烟道外并且在反应气体供给部(20)的上流侧。

Description

汞除去装置以及汞除去方法
技术领域
本发明涉及汞除去装置以及汞除去方法。
本发明基于2009年11月16日在日本申请的特愿2009-0260996号主张优先权，在此援引其内容。
背景技术
煤燃烧气体中含有起因于煤的微量汞。该汞中存在：水难溶性的金属汞(Hg0)、水溶性的二价汞(Hg2+(HgCl2))以及附着于燃烧灰的粒子状汞(HgP)。在废气处理体系内，大部分粒子状汞(HgP)可通过电集尘器(EP)或袋式过滤器等集尘装置除去；水溶性的二价汞(Hg2+)可通过湿式脱硫装置(FGD)高效率地除去。然而，由于水难溶性的金属汞(Hg0)通过EP、FGD难以除去，因此有人提出了下述方法：通过向废气中添加氯化氢，在脱硝装置内使金属汞转化为氯化汞(即二价汞)后，在湿式脱硫装置内将氯化汞吸收除去。
例如在专利文献1中，记载了下述的金属汞的除去方法：将氯化氢水溶液用高温空气直接加热而使氯化氢产生的氯化氢气化器设置在脱硝装置的前段，向烟道中的废气中供给氯化氢，使金属汞转化成氯化汞后除去。关于此技术，由于氯化氢水溶液具有强的氧化能力，因此贮藏性能或操作性能较差，而且氯化氢水溶液有腐蚀周边装置的可能性，所以，作为代替物，有人提出了通过供给氯化铵来将金属汞氯化的方案。
另一方面，例如在专利文献2中，记载了下述的方法：向环绕锅炉附设的省煤器(Economizer)的旁路中供给氯化铵粉末，利用废气的热量使氯化铵升华成为氯化氢和氨，由此向废气中供给氯化氢的方法。
然而，如专利文献2所述，在向烟道中直接供给氯化铵粉末的方法中，存在根据氯化铵的升华条件，而使废气中的氯化氢浓度容易产生偏差的问题。因此，在专利文献3以及专利文献4中，公开了将液体状的氯化氢和氨从各自的供给口向烟道中供给的方案。并且，在专利文献5中，向烟道中供给了液体状的氯化铵。这些液体状的氯化氢、氨和液体状的氯化铵，利用燃烧气体的热量，使之蒸发，由此成为氯化氢气体和氨气。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-142602号公报；
专利文献2：日本特开2008-221087号公报；
专利文献3：日本特开2010-36157号公报；
专利文献4：日本特开2008-142602号公报；
专利文献5：日本特开2009-154067号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
关于废气中氯化氢浓度的控制，由于其根据加热前的氯化铵粉末或液体的供给量的调整来进行，因此经过浓度检测值的反馈、粉末或液体的供给、加热、混合等过程，会产生控制滞后或不稳定因素，存在难以迅速控制的问题。
而且，关于汞除去装置中烟道的断面，存在其纵向达约10m、横向达约15m左右的情况，在具备这样宽广断面积的烟道中，吹进反应液使反应液的浓度达到均一是困难的。
并且，为了缩减成本，这样的装置要求满足在设计要求上最小限度必要的大小、即装置的缩小化。因此，锅炉与脱硝装置之间的烟道长度是有限定的。为此，在已经设置的锅炉与脱硝装置之间确保重新设置喷出反应液的喷嘴等的场所是困难的。
而且，在设置向烟道中喷出反应液的喷嘴等新部材的情况下，追加一个喷嘴，难免会增加数mmAq份的压力损失。
本发明鉴于上述情况而设，目的在于以下方面：
(1) 使将金属汞氧化成水溶性汞的氧化剂以均一的浓度分散至含有金属汞的气体中；
(2) 迅速控制供给至含有金属汞的气体中的氧化剂的浓度；
(3) 可以使氧化剂分散为大致均一的浓度吹进烟道内，并且提供可以维持烟道内的压力损失至最小限度的喷嘴至有限的空间中。
解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明采用以下手段。即，
(1) 本发明是汞除去装置，所述汞除去装置具备：向含有金属汞的处理对象气体中供给反应气体的反应气体供给部；使上述处理对象气体和上述反应气体发生反应，还原除去该处理对象气体中的氮氧化物，且氧化该处理对象气体中的上述金属汞成为水溶性汞的脱硝装置；和除去上述处理对象气体中的硫氧化物和上述水溶性汞的脱硫装置，其中，所述汞除去装置在烟道外且在反应气体供给部的上流侧具备：加热氧化性气体产生液，产生氧化上述金属汞的该氧化性气体的气化部；和混合还原上述氮氧化物的还原性气体和上述氧化性气体成为反应气体的气体混合部。
(2) 上述(1)记载的汞除去装置中的上述反应气体供给部由设置在烟道内的多个反应气体供给喷嘴构成；上述多个的各反应气体供给喷嘴的基端侧具备调节从上述气体混合部流入的反应气体流量的阀；上述多个的各反应气体供给喷嘴的顶端侧由多个支化的梳状管路构成，在上述向上下方向多个延长的梳状管路上，可以形成多个喷出口。
(3) 上述(2)记载的设置在上述多个的各反应气体供给喷嘴上的上述多个喷出口可以形成在涉及到上述烟道内的横断面的全域上。
(4) 上述(3)记载的上述多个的各反应气体供给喷嘴中，通过调节上述阀的开关能够部分地调节上述多个喷出口的开关。
(5) 上述(1)记载的用于汞除去装置的氧化性气体产生液为含有铵离子和卤素离子的水溶液，并且可以为选自氯化铵、溴化铵、碘化铵中的至少一种以上盐的水溶液。
(6) 上述(1)记载的汞除去装置中，作为气化部的热量源，可以使用作为燃烧气体的处理对象气体。
(7) 而且，本发明中采用以下所述的手段，汞除去方法，所述汞除去方法具备：向含有金属汞的处理对象气体中供给反应气体的反应气体供给工步骤；使上述处理对象气体和上述反应气体发生反应，还原除去该处理对象气体中的氮氧化物，同时氧化该处理对象气体中的上述金属汞成为水溶性汞的脱硝步骤；以及除去上述处理对象气体中的硫氧化物和上述水溶性汞的脱硫步骤，其中，反应气体供给步骤的前步骤具备：加热氧化性气体产生液，产生氧化上述金属汞的该氧化性气体的气化步骤；以及混合还原氮氧化物的还原性气体和上述氧化性气体成为反应气体的气体混合步骤。
(8) 上述(7)记载的汞除去方法中的上述脱硝步骤中，还可以具备含有下述步骤的反应气体浓度控制步骤：测量脱硝催化剂的下流侧中的氮氧化物浓度；氮氧化物浓度相对高处判断为反应气体不足；为了增加氮氧化物浓度高处的反应气体量，打开位于该处的喷出口所对应的反应气体供给部的阀；再次测量氮氧化物浓度，按照氮氧化物浓度调整上述阀的开关度而设定。
(9) 上述(8)记载的汞除去方法中的反应气体浓度控制步骤中，通过调节上述阀的开关可以部分地调节上述多个喷出口的开关。
(10) 上述(7)记载的在汞除去方法中使用的氧化性气体产生液为含有铵离子和卤素离子的水溶液，并且可以为选自氯化铵、溴化铵、碘化铵中的至少一种以上盐的水溶液。
(11) 上述(7)记载的汞除去方法中，作为气化步骤的热量源，可以使用作为燃烧气体的处理对象气体。
发明效果
根据本发明，通过在反应气体供给部的上流设置混合氧化性气体和还原性气体的气体混合部，可以以均一浓度分散的状态将氧化性气体供给至处理对象气体中。而且，通过调整向气化部的氧化性气体产生液的供给量，可以迅速地进行处理对象气体中的氧化性气体的浓度控制。
而且，由于本发明的反应气体供给喷嘴具备梳状的形状，因此能够设置在长度有限的(短的)烟道中，并且本发明的反应气体供给喷嘴可以控制压力损失至最小限度，同时可以使反应气体以均一浓度分散的状态喷出至具备宽广断面积的烟道内。
而且，由于气体混合部13设置在烟道外，以及反应气体供给喷嘴可在烟道内安装，因此装置设计的自由度得以提高。因此，能够将装置本体的大小缩小化。而且，能够安装在原有的装置上。
因此，根据本发明，可以提供使脱硝装置内的金属汞高效率地转变为以均一浓度分散的水溶性汞，并且装置设计的自由度提高的、汞除去能力高的汞除去装置以及方法。
附图说明
[图1] 是本发明的一个实施方式涉及的汞除去装置的概略构成图；
[图2] 是本发明的一个实施方式涉及的脱硝装置的概略斜视图；
[图3] 是本发明的一个实施方式涉及的气体混合部的概略断面图；
[图4] 是本发明的一个实施方式涉及的设置在烟道内的反应气体供给喷嘴的模式图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。
本实施方式涉及的汞除去装置A，如图1所示，在锅炉1至烟筒9的烟筒10中，依次设置有脱硝装置2、空气预热器3、电集尘器4、引风机5、再加热器6、脱硫装置7和脱硫风机8。并且，脱硝装置2上流侧的烟道10a中设有反应气体供给部20，反应气体从气体混合部13供给至该反应气体供给部20。气体混合部13设置在烟道10外部，且连接氨供给部11和氧化性气体供给部12。而且，反应气体供给部20具备设置在烟道内的反应气体供给喷嘴201。
在该汞除去装置A中，因煤的燃烧而从锅炉1排出的废气(处理对象气体)，经过烟道10后，依次通过配设在锅炉1与烟筒9之间的上述各装置2~8内，由此汞被除去，从烟筒9排放至大气中。
锅炉1上连接有具备压风机14的给气管15。在空气预热器3中预热的空气从给气管15供给至此锅炉1，燃烧煤而产生废气。锅炉1产生的废气中，含有氮氧化物(NOX)、硫氧化物(SOX)和卤化氢的同时，还含有汞。该汞是水难溶性汞的金属汞(Hg0)、粒子状汞(HgP)和水溶性汞的二价汞(Hg2+(HgCl2))。废气中的氮氧化物在脱硝装置2中被还原而除去。废气中的硫氧化物在脱硝装置7中被吸收除去。
脱硝装置2将废气中的氮氧化物在催化剂的存在下通过氨等的还原性气体还原而除去，与此同时将废气中的金属汞通过氧化性气体氧化成为水溶性汞(二价汞)。
在脱硝装置2上流侧的烟道10a中，配设了向废气中供给反应气体的反应气体供给部20。尽管烟道10a的烟道断面例如纵向为约10m、横向为约15m左右，但为了实现装置的缩小化，其长度期待被缩短。例如，在汞除去装置的一例中，烟道10a在锅炉1的下部与锅炉1形成为一体。因此，这样的烟道10a的长度例如为20~30m。
供给了反应气体的废气被导入至脱硝装置2。反应气体由氧化性气体和还原性气体构成，用空气稀释至规定浓度。氧化性气体是氧化废气中的金属汞成为水溶性汞的气体，例如是卤化氢或卤素气体等。
图2是脱硝装置2和反应气体供给部20的概略斜视图。脱硝装置2具备机架21(housing 21)和机架21内收容的多个催化床22。脱硝装置2入口侧的烟道10a与锅炉1相连接，出口侧的烟道10b与空气预热器3相连接。入口侧的烟道10a上连接有反应气体供给部20，经过该反应气体供给部20将反应气体供给至脱硝装置2内。
如图4所示，反应气体供给部20具备顶端部支化为多个管路202的梳型状的反应气体供给喷嘴201。反应气体经过设置于反应气体供给喷嘴201基端部的阀204，供给至反应气体供给喷嘴201的全域。通过从设置于反应气体供给喷嘴201的各管路202的多个喷出口203喷出反应气体，向烟道10a内的废气中均一地分散、供给反应气体。需要说明的是，关于反应气体供给部20的构造以及设置形态，稍后详细讲述。
在脱硝装置2的机架21内，收容多个催化床22，催化床22的横面对向废气的流动在垂直方向上排列。催化床22是将通过氨选择性地还原氮氧化物、分解为氮和水的氨选择催化还原法(SCR法)中使用的催化剂成形为蜂窝状烧结而成的。由于催化床22的横面对向废气的流动在垂直方向上排列，因此导入至脱硝装置2内的废气可经过蜂窝状的催化面。
脱硝装置2中设有多个取样喷嘴，并且设有作为监测用的NOX感应器(无图示)。运转时，通过调整为了使氨气浓度均一而设置在反应气体供给喷嘴201的阀(关于其详细构造，稍后讲述)，可以控制具备纵向约10m，横向约15m程度的如此宽广断面积的烟道10a内的氨或反应性气体等的浓度对于烟道10a始终保持均一。
为了在具备如此宽广的断面积的烟道10a内均一保持反应气体的浓度，例如，定期性地进行以下的控制方法：
1. 测量脱硝催化剂的下流侧的NOX浓度；
2. NOX浓度相对高处判断为氨、即反应气体不足；
3. 为了增加NOX浓度高处的氨量(反应气体量)，打开位于该处的反应气体供给喷嘴201的喷出口203所对应的反应气体供给部20的阀204；
4. 再次测量NOX浓度，按照NOX浓度调整阀204的开关度而设定。
定期性地实施上述步骤1~4，手动调整设定好的阀204的开关度。因此，随时可以确认相对于废气流量，是否供给了适宜量的反应气体以及是否在烟路内喷出均一浓度的反应气体。
对上述步骤1中NOX浓度的测量方法没有特别限定，例如，在具有多个催化床22的某一层，测量其蜂窝状的不同行和不同列约20个场所中的NOX浓度。然后，观察这些场所中的NOX浓度的分布，为修正此误差，调整反应气体的流量。
例如，设误差在30%以内，此误差以上的浓度的场所反应气体没有以均一的浓度流入，判断为反应气体不足，打开反应气体供给部20的阀204。需要说明的是，由于日本的NOX浓度限制值是10~40ppm(美国则为30~40ppm)，在流入反应气体时，有必要使NOX的浓度在10~40ppm的30%以内。
回到图一，在反应气体供给部20上，经过气体混合部13，连接氨供给部11和氧化性气体供给部12。
作为还原性气体的氨由供给部11供给。氨供给部11具备储氨罐111、氨气化器112、储蓄器113和稀释空气混合部114。氨气化器112气化在储氨罐111中加压储藏的液体氨。气化的氨在储蓄器113中一时停留，而后以指定压供给至稀释空气混合部114中。稀释空气混合部114连接从锅炉1的给气管15支化的管路151，通过从锅炉燃烧用空气分流出的空气将氨稀释为指定浓度。空气稀释的氨从氨供给管131导入至气体混合部13中。
氧化性气体供给部12具备氧化性气体产生液储藏罐121、供给泵122、气门嘴123和氧化性气体气化器124。氧化性气体产生液储藏罐121储藏氧化性气体产生液。如图1中的虚线所示，供给泵122和气门嘴123与设置在烟筒9入口侧的气体浓度检测系统(无图示)相连接，根据系统的控制，必要量的氧化性气体产生液供给至氧化性气体气化器124中。氧化性气体产生液在氧化性气体气化器124被加热，产生氧化性气体。通过氧化性气体供给管132，氧化性气体导入至气体混合部13中。
氧化性气体气化器124由锅炉1直下方的插入烟道10内的螺旋状气化管构成，利用废气的热量加热导入至气化管中的氧化性气体产生液，产生氧化性气体。通过利用废气作为氧化性气体气化器124的热量源，没有必要导入外部能量，可以经济地产生氧化性气体。通常，锅炉1出口侧的废气温度为约800℃程度，利用省煤器将此废气温度降低至400℃左右，虽然如此，对于氧化性气体气化器124的加热也是足够的。
图3是设置在烟道10外的气体混合部13的概略断面图。如该图3所示，气体混合部13具备氨供给管131、2根氧化性气体供给管132、132以及混合管部(无图示)等，在烟道外将这些气体混合，供给至烟道内。相对于大径的氨供给管131，插入小径的氧化性气体供给管132、132的顶端部。位于氧化性气体供给管132、132的插入位置下流侧的氨供给管131的内部是混合管部。
空气稀释的氨流通在氨供给管131内，以与此流通方向相垂直的方式，插入氧化性气体供给管132、132的顶端部。在氧化性气体供给管132、132的顶端部，形成分别各2个、共4个的氧化性气体喷出口133，向流通的氨中喷出氧化性气体。在位于喷出位置下流侧的混合管部流通的期间内，这些气体将被均一地混合，成为反应气体。反应气体经过管路135，导入至反应气体供给部20。
氧化性气体喷出口133位于氨供给管131的流通断面4等分形成的4个扇形断面134的重心处。通过这样的设计，可以在大径的氨供给管131内流通的大量氨中，以均一的浓度混合氧化性气体。
对氧化性气体供给管132的数目、其插管间隔和氧化性气体喷出口133的形成个数以及形成位置没有特别限定。例如，设氧化性气体喷出口133的形成个数为n时，将氨供给管131的流通断面分为n等分而形成n个扇形断面134。设计氧化性气体供给管132的数量、其插管间隔和氧化性气体喷出口133的形成位置，以使各氧化性气体喷出口133位于各扇形断面134的重心处。根据该设计，无需提供搅拌浆等的其他混合手段即可均一地混合氨和氧化性气体。
而且，通过将气体混合部13设置在废气的烟道10a外，在作为反应气体流入烟路内之前，可以简便地调整流入烟道内的反应气体的氨和氧化性气体的浓度。因此，根据烟道的长度、断面积、废气量，可以适宜变更反应气体的浓度，可以将氨和氧化性气体均一混合的反应气体流入至烟道内。
并且，通过将气体混合部13设置在烟道外，气体混合部13无需与装置本体设置为一体。因此，能够使装置本体的大小缩小化，而且，还能够安装在原有的装置上。
在气体混合部13中所混合的反应气体，经过反应气体供给部20，供给至反应气体供给喷嘴201。
图4是设置在烟道10a中的反应气体供给部20的形状以及设置形态的一例。在图4所示的例子中，共6台(基)的供给喷嘴201，以每2台为1组，沿横向(横断烟道10a的方向)并列设置为3组。在图4中，每个反应气体供给喷嘴201具有上下方向延长的管路202。管路202的基端(上端)连接上述的管路135。而且，在管路202的基端侧，设有调节在管路202内的反应气体流量的阀204。管路202的顶端侧(下端侧)沿上述横向支化为2条后，再度向上下方向延长，其结果，反应气体供给喷嘴201形成基端侧设有阀204，而顶端侧支化为多个管路202的梳型的形状。
多个喷出口203沿着管路202的延设方向以指定间隔形成在支化的管路202上。特别是，在形成每个组的2台反应气体供给喷嘴201中，一方的喷嘴201中，支化的管路202的顶端到达烟道10a的上下方向中央部，上述多个喷出口203形成在支化的管路202的顶端至烟道10a的上端的范围。而且，在形成每个组的2台反应气体供给喷嘴201中，另一方的喷嘴201中，支化的管路202的顶端到达烟道10a的下端部，上述多个喷出口203形成在支化的管路202的顶端至烟道10a的上下方向中央部的范围。
于是，通过这样配置管路202，涉及到烟道10a的横断面的几乎全域，能够形成上述多个的喷出口203。而且，通过调节共6台(基)的喷嘴201各具备的阀204的开关，能够部分地调节涉及到烟道10a的横断面的几乎全域所形成的多个喷出口203的开关。
需要说明的是，由于反应气体供给部20的具体的形状，即在反应气体供给喷嘴201中喷出口203的数目、在喷出口203的管路的形成位置、支化的管路202的数目以及管路202的长度根据烟路10a的长度和断面积等而不同，因此没有特别限定。为了使反应气体以均一的浓度分散至流通烟道10a内的废气中，优选一边调整这些，一边调整反应气体供给喷嘴201的形状或设置位置。
由于反应气体供给喷嘴201具备具有多个管路的梳型形状，因此废气流通于各管路之间。废气流通于管路间的期间内，从设有各管路的喷出口喷出反应气体，废气一边与反应液气体反应一边流入至脱硝装置2中。
为了使废气从锅炉1流通至烟筒9，最好尽量抑制烟道10内的压力损失。然而，在烟道10内插入某部材会使压力损失增加。因此，本发明的反应气体供给喷嘴201，通过具备梳型的形状，可以将流通在其间的废气的压力损失抑制至每一个反应气体供给喷嘴201损失数mmAq的压力。然而，尽管说是抑制压力损失，如果在烟路中追加一个反应气体供给喷嘴201，则压力损失便增加数mmAq份。因此，为了抑制插入至烟道10内的反应气体供给喷嘴201的数目至最低限度，优选调整喷出口的位置和数目。
本发明的反应气体供给喷嘴201可以抑制压力损失，同时可以插入到有限的空间内。因此，即使在原有的烟路内也无需增设烟路便可以追加设置。
回到图1，脱硫装置2下流侧的烟道10b连接空气预热器3。在空气预热器3中不仅冷却从脱硝装置2排出的废气，而且预热用于锅炉燃烧的空气。脱硝装置2的温度通常为350~400℃左右，因此用于燃烧空气的加热是足够的。
在空气予热器3的下流侧，经过烟道10，配设有电集尘器4。电集尘器4在放电极和集尘极之间形成的电场中导入废气，使废气中的固体粒子部分附着于集尘极而除去。废气中的煤尘等固体粒子部分被除去的同时，水难溶性汞中的粒子状汞(HgP)也被除去。在电集尘器4的下流侧，经过烟道10，配设有引风机5。引风机5，经过再加热器6将废气导入至脱硫装置7中。
再加热器6具备设置在脱硫装置7前段的热交换器(无图示)。通过该热交换器回收的热能，从导入至脱硫装置7的废气中回收热能，加热在脱硫装置7中被净化而温度降低的废气。由此，可以提高得到净化的废气从烟筒9排放至大气中时的扩散性，同时也可以防止源于水蒸气的白烟化。
脱硫装置7除去废气中的硫氧化物或氯化氢等的水溶性物质、电集尘器4无法完全捕捉的微细粒子以及水溶性汞。该除去方法采用了使这些水溶性的指定物质吸收在吸收液中而除去的方法。对脱硫装置7没有特别限定，例如是在一般的排烟处理中使用的湿式脱硫装置或吸收塔。作为吸收液，碱吸收液是适宜的。例如，是碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸钠、氢氧化钠、氨等吸收剂的水溶液等。
在脱硫装置7的下流侧，经过烟道10，配设有脱硫风机8，通过脱硫风机8，将脱硫装置7中得到净化的废气压送至再加热器6以及烟筒9。得到净化的废气从烟筒9排放至大气中。在烟道10的最下流处设置有测定NOX浓度的感应器，根据感应器的NOX浓度的检测值，源于反应气体供给部20的反应气体供给量得以调整。
下面，参照所述构造的汞除去装置A对汞除去方法进行说明。
在锅炉1中产生的废气，首先导入至烟道10。与废气同时产生的热量在氧化性气体气化器124中得以回收，用作用于产生氧化性气体的热量。当废气经过烟道10a的时候，在反应气体供给装置20中反应气体供给至烟道10a内，而废气和反应气体则一边反应，一边被导入至脱硝装置2中。
氨在氨供给部11中气化。来自氧化性气体产生液的氧化性气体在氧化性气体气化器124中气化。氧化性气体产生液是作为氧化性气体的产生源的液体。只要是通过加热产生氧化性气体的液体即可，没有特定限定。例如，氧化性气体产生液为含有铵离子和卤素离子的水溶液，其中优选副产氨的氯化铵水溶液、溴化铵水溶液、碘化铵水溶液，并且可以是这些水溶液的混合溶液。
当氧化性气体产生液为氯化铵水溶液的情况下，氯化氢和氯气作为氧化性气体获得；当为溴化铵水溶液的情况下，溴化氢和溴气作为氧化性气体获得；为碘化铵水溶液的情况下，碘化氢和碘气作为氧化性气体获得。需要说明的是，虽然碘在常温常压下为固体，因为其沸点为114℃，所以在氧化性气体气化器124的加热温度(约350~400℃)下可以作为气体(氧化性气体)获得。在任何一种情况下，均产生卤化氢和卤素气体、以及作为副产物气体的氨。该氨能够用作还原废气中的氮氧化物的还原性气体。
卤素随着分子量的增大，其反应性降低，因此作为产生氯化氢和氯气的氯化铵水溶液是适合的。然而，由于氯化铵水溶液的强氧化性，而发生废气中的二氧化硫(SO2)转变为三氧化硫(SO3)的副反应。因此，存在着该副反应消耗氯化氢而降低汞除去效率的可能性。为此，如果使用反应性较低的产生溴化氢和溴的溴化铵水溶液，则可以使氧化性气体只参与金属汞的氧化反应。
为了防止氧化性气体产生液中的卤化铵以固体形式析出，气体气化器124的加热温度优选为该卤化铵的升华温度以上。常温常压下的氯化铵的升华温度为338℃，溴化铵的升华温度为452℃，碘化铵的升华温度为551℃，因此优选在这些温度以上进行加热。
向氧化性气体气化器124中供给氧化性气体产生液的量，通过供给泵122和气门嘴123进行调整，由此，氧化性气体的气化量和向气体混合器13中供给氧化性气体的量得以调整。供给泵122和气门嘴123与汞除去装置A的每个重要地点设置的多个气体浓度感应器相连接，按照各感应器的检测值进行调整。
氨和氧化性气体在气体混合部13中均一混合成为反应气体后，经过反应气体供给部20供给至反应气体供给喷嘴201。然后，流通在反应气体供给喷嘴201的多个管路之间的废气，一边与从管路喷出的反应气体发生反应，一边流入脱硝装置2。在气体混合部13中的氨和氧化性气体的混合比，可以根据在锅炉1中燃烧的煤的种类或废气中的汞浓度等适宜选择，例如，以体积比计，为稀释空气:氨:氧化性气体=93:5:2等。
在脱销装置2内，通过脱硝步骤，废气中的氮氧化物被还原而除去的同时，金属汞被氧化成为水溶性汞。经过脱硝步骤的废气，从脱硝装置2经过空气预热器3，导入至电集尘器4。在空气预热器3中，废气的热量被回收，使锅炉1的燃烧空气得以加热。在电集尘器4中，废气中的水难溶性的粒子状汞和煤尘得以除去。在电集尘器4中得到处理的废气在引风机5的作用下从烟道10内送往烟筒9。其次，为了回收用于加热得以净化的废气的热量，废气导入至再加热器6。然后，导入至脱硝装置7。
在脱硫装置7中，除了废气中的硫氧化物和水溶性汞之外，还有利用电集尘器4无法完全除去的粒子状汞和煤尘的残留部分，通过吸收液吸收除去。经过这样的过程，氮氧化物、硫氧化物、水难溶性汞、水溶性汞和煤尘被除去而得以净化的废气，通过脱硫风机8压送，在再加热器6中加热之后，从烟筒9排放至大气中。
如同以上说明，根据本实施方式，作为氧化性气体的产生源，采用卤化铵盐的水溶液、即氧化性气体产生液，通过氧化性气体气化器124使氧化性气体产生液气化，因此可以以均一的浓度产生氧化性气体。再加上，通过在气体混合器13内混合氧化性气体和氨，可以得到氧化性气体以均一的浓度分散的反应气体。然后，对于来自配设在脱硝装置2入口侧的烟道10a内的反应气体供给喷嘴201的废气供给反应气体，因此可以使氧化性气体在脱硝装置2内以均一的浓度分散，并高效率地与废气发生反应。
而且，在本发明中，作为氧化性气体的产生源，采用了卤化铵盐的水溶液、即氧化性气体产生液。因此，只要调整氧化性气体产生液的供给量，比起向烟道10中直接供给固体氯化铵而产生氯化氢，更容易调整反应气体的供给量，可以稳定地供给。因此，对于气体浓度检测系统所测定的测定值，可以迅速应付，不会发生抑制滞后。
而且，通过将气体混合部13设置在废气的烟道10a外，可以使流入至烟道内的反应气体的氨和氧化性气体以混合为更均一浓度的状态流入到烟道内。
并且，通过将气体混合部13设置在烟道外，在装置的设计上，气体混合部13无需与装置本体设置为一体。因此，能够将装置本体的大小缩小化，而且，也能够将气体混合部13安装在原有的装置上。
而且，在本发明中，通过在烟路内设置梳状的反应气体供给喷嘴201，能够将反应气体供给喷嘴201设置在长度有限的烟路内。而且，由于反应气体供给喷嘴201的喷出口203涉及到烟道10a的横断面的几乎全域，且反应气体供给喷嘴呈梳状，因此可以在宽广的烟路内以均一的浓度喷出反应气体，且可以抑制压力损失。并且，通过在脱硝装置2内测量运转中NOX浓度，能够将从反应气体供给喷嘴201的喷出口203喷出的反应气体的量调整为以更均一的浓度喷出。
而且，在本发明中使用了卤化铵盐的水溶液。这些卤化铵盐的水溶液通过加热在产生氧化性气体的同时产生副产物氨。因为氨在脱硝反应中被使用，所以对除去汞的反应体系内带来的影响小。而且，在脱硝装置中可以利用副产物氨。因此，可以提供高效率且经济地实行汞除去的装置。
而且，在本发明中，作为气化部的热量源，使用了作为燃烧废气的处理对象气体。通过回收处理对象气体的热量来加热氧化性气体产生液，不需要供给来自氧化性气体的产生目的之外的能量。而且，通过有效利用处理对象气体的热量，成为能量利用效率高的汞处理装置。
需要说明的是，本发明不受上述实施方式所限定，例如可以考虑到类似于以下所述的变形例：
(1) 可以使用袋式过滤器等的过滤集尘器替代电集尘器4；
(2) 可以在氨供给部11的稀释空气混合部114的上流侧连接氧化性气体供给管132，使用稀释空气混合部114作为气体混合部13。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供使脱硝装置内的金属汞高效率地转变为以均一浓度分散的水溶性汞、且装置设计的自由度得以提高的汞除去能力高的汞除去装置以及方法。
符号说明
A汞除去装置、1锅炉、2脱硝装置、3空气预热器、4电集尘器、5引风机、6再加热器、7脱硫装置、8脱硫风机、9烟筒、10烟道、11氨供给部、111储氨罐、112氨气化器、113储蓄器、114稀释空气混合部、12氧化性气体供给部、121氧化性气体产生液储藏罐、122供给泵、123气门嘴、124氧化性气体气化器、13气体混合器、131氨供给管、132、132氧化性气体供给管、14压风机、15给气管、20反应气体供给部、21机架21、22催化床、201反应气体供给喷嘴、202管路、203喷出口、204阀。

Claims (11)

1.汞除去装置，所述汞除去装置具备：
向含有金属汞的处理对象气体中供给反应气体的反应气体供给部；
使上述处理对象气体和上述反应气体发生反应，还原除去该处理对象气体中的氮氧化物，且氧化该处理对象气体中的上述金属汞成为水溶性汞的脱硝装置；以及
除去上述处理对象气体中的硫氧化物和上述水溶性汞的脱硫装置，
其中，所述汞除去装置在上述处理对象气体所流动的烟道外并且在上述反应气体供给部的上流侧具备：
加热氧化性气体产生液，产生氧化上述金属汞的氧化性气体的氧化性气体供给部；以及
产生还原上述氮氧化物的还原性气体的还原性气体供给部；
将在上述还原性气体供给部产生的上述还原性气体和在上述氧化性气体供给部产生的上述氧化性气体混合成为上述反应气体的气体混合部。
2.权利要求1记载的汞除去装置，其中，
上述反应气体供给部由设置在烟道内的多个反应气体供给喷嘴构成；
上述多个的各反应气体供给喷嘴的基端侧具备调节从上述气体混合部流入的反应气体流量的阀；
上述多个的各反应气体供给喷嘴的顶端侧由多个支化的梳状管路构成；
在上述多个支化的梳状管路中，形成有多个喷出口。
3.权利要求2记载的汞除去装置，其中，上述多个喷出口形成在涉及到上述烟道内的横断面的全域上。
4.权利要求3记载的汞除去装置，其中，通过调节上述阀的开关，能够部分地调节上述多个喷出口的开关。
5.权利要求1记载的汞除去装置，其中，上述氧化性气体产生液为含有铵离子和卤素离子的水溶液，并且为选自氯化铵、溴化铵、碘化铵中的至少一种以上盐的水溶液。
6.权利要求1记载的汞除去装置，其中，作为上述氧化性气体供给部的热量源，使用作为燃烧废气的处理对象气体。
7.汞除去方法，所述汞除去方法具备：
向含有金属汞的处理对象气体中供给反应气体的反应气体供给步骤；
使上述处理对象气体和上述反应气体发生反应，还原除去该处理对象气体中的氮氧化物，且氧化该处理对象气体中的上述金属汞成为水溶性汞的脱硝步骤；以及
除去上述处理对象气体中的硫氧化物和上述水溶性汞的脱硫步骤，
其中，所述汞除去方法在上述反应气体供给步骤的前步骤具备：
加热氧化性气体产生液，产生氧化上述金属汞的氧化性气体的氧化性气体产生步骤；
产生还原上述氮氧化物的还原性气体的还原性气体产生步骤；以及
在上述氧化性气体产生步骤和上述还原性气体产生步骤之后，在上述处理对象气体所流动的烟道外混合上述还原性气体和上述氧化性气体成为上述反应气体的气体混合步骤。
8.权利要求7记载的汞除去方法，其中，在上述脱硝步骤中，进一步具备包含下述步骤的反应气体浓度控制步骤：测量脱硝催化剂的下流侧的氮氧化物浓度，氮氧化物浓度相对高处判断为反应气体不足，为了增加氮氧化物浓度高处的反应气体量，打开位于该位置的喷出口所对应的反应气体供给部的阀，再次测量氮氧化物浓度，按照氮氧化物浓度调整上述阀的开关度而设定。
9.权利要求8记载的汞除去方法，其中，通过调节上述阀的开关来部分地调节上述喷出口的开关。
10.权利要求7记载的汞除去方法，其中，上述氧化性气体产生液是含有铵离子和卤素离子的水溶液，并且为选自氯化铵、溴化铵、碘化铵中的至少一种以上的盐的水溶液。
11.权利要求7记载的汞除去方法，其中，作为上述氧化性气体产生步骤的热量源，使用作为燃烧废气的处理对象气体。
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