CN107614113A

CN107614113A - 电除尘装置用重金属去除辅助装置

Info

Publication number: CN107614113A
Application number: CN201680017812.4A
Authority: CN
Inventors: 关川努; 阿部丈晴; 小笠原正裕; 柴山治雄
Original assignee: Sumiko Eco Engineering Co Ltd
Current assignee: Sumiko Eco Engineering Co Ltd; Sumitomo Metal Mining Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2018-01-19
Also published as: JPWO2016153046A1; WO2016153046A1; KR20170125968A

Abstract

一种利用湿式电除尘装置实现重金属去除的湿式电除尘装置14，包括：放电极，施加有直流高电压；以及集尘极,其通过基于直流高电压在与放电极之间发生的负电晕放电，对从废气发生源排放的废气中含有的包括水银的重金属进行除尘。重金属去除辅助装置13，包括作为喷雾部的喷头23，设于湿式电除尘装置14的前部，将试剂对所述废气进行喷雾，该试剂具有使相对喷雾前的包含水银的重金属的除尘率变为更高的形式的性质。

Description

电除尘装置用重金属去除辅助装置

技术领域

本发明涉及一种电除尘装置用重金属去除辅助装置。

背景技术

2013年10月日本采用了加强水银排放限制的“水俣条约”。据此，将来在各个领域有根据BAT(可利用的最佳技术)要求降低水银向大气层的排放的可能性。

例如，在非铁冶炼领域，有要求降低水银排放的可能性。

即使是现在，也有在硫酸制造生产线设备的前端，设置用于水银排放的精制塔及吸附塔的例子。然而，精制塔及吸附塔的设置，需要大量的投资和设置空间。

还例如，在非铁冶炼以外的领域，例如，甚至燃煤发电、工业垃圾焚烧、制铁关联设施等领域，也有要求降低通过烟囱的水银排放的可能性。

一直以来，在这种可能要求降低水银排放的领域，很多设有湿式电除尘装置(例如，参见专利文献1-3)。

湿式电除尘装置，不仅用于例如矿业中的硫酸雾处理及铝精炼废气处理，也用于从在垃圾焚烧过程等中产生的废气中捕集有害的灰尘和雾的用途中。这样，湿式电除尘装置，从防止大气污染及环境保护的观点来看，作为有用的装置而普及。

[专利文献1]日本专利文献特开2007-196159号公报

[专利文献2]日本专利文献特开2002-119889号公报

[专利文献3]日本专利文献特公平6-91965号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

因此，如果可以实现利用湿式电除尘装置除去水银，则不需要仅用于去除水银的大量投资和设置空间。

本发明鉴于这种情况而完成，其目的在于利用湿式电除尘装置实现水银的去除。解决问题的技术手段

根据本发明的一个方面，一种电除尘装置用重金属去除辅助装置，所述电除尘装置，包括：

放电极，其施加有直流高电压；以及

集尘极，其根据基于所述直流高电压在与所述放电极之间发生的负电晕放电，去除从废气发生源排放的废气中包含的包括水银的重金属；

所述重金属去除辅助装置，包括喷雾部，其设于所述电除尘装置的前部，将具有使相对喷雾前所述集尘极对含有水银的重金属的除尘率变为更高的形态的性质的试剂，对所述废气喷雾。

而且，所述喷雾部，可以将具有使所述集尘极对挥发性有害氯化物、气态有害物质、以及稀有金属与贵金属的除尘率变为更高的形态的性质的试剂，对所述废气喷雾。

而且，所述喷雾部，可以将具有使0价气态水银变为2价粒状水银的性质的试剂，对所述废气喷雾。

在这里，在所述废气中含有SO₂时，所述试剂可以为Na₂S、NaClO或H₂O₂。

而且，所述试剂可以为形成稳定络合物的硫化物。

发明效果

根据本发明，能够实现利用湿式电除尘装置去除水银。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施方式的除尘系统的构成例的示意图；

图2为显示在根据本发明的一个实施方式的除尘系统中的重金属去除辅助装置中，安装有4个喷头的连接管的外形的大体构成的立体图；

图3为显示根据本发明的一个实施方式的除尘系统中的湿式电除尘装置的大体构成的剖面图；以及

图4为显示图3的湿式电除尘装置的框体内部的大体构成的立体图。

符号说明

1 除尘系统

11 硫酸1次MC

12 废气导入管

13 重金属去除辅助装置

14 湿式电除尘装置

15 废气排放管

16 风机

21 试剂贮藏库

22 风机

23 喷头

24 连接管

111 上壳体

113 下壳体

114 框架

121 上栅格

122 集尘极

123 下栅格

124 电极杆

125 放电线

126 重块

127 朝上的喷头

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

[除尘系统的构成]

图1为应用本发明的除尘系统的一个实施方式的构成例的示意图。

图1所示的除尘系统1，包括例如设于非铁冶炼硫酸工厂，作为硫酸MC的湿式电除尘装置11、废气导入管12、重金属去除辅助装置13。

图1的示例中，废气为非铁冶炼排放的经过洗涤塔(未图示)的包含亚硫酸气的冶炼废气。

在导入到废气导入管12的废气中，包含水银(以下描述为‘Hg’)。更具体地说，废气中包含的Hg，大致分为0价的气态Hg(以下描述为‘Hg(0)’)，和2价的粒状Hg(以下描述为‘Hg(2+)’)。其中，粒状指包含固体状和液体状两者。

Hg(2+)，在后述的湿式电除尘装置11中，以约98～99％左右的效率被去除。另一方面，Hg(0)，在后述的湿式电除尘装置11中几乎不能去除。

因此，在本实施方式的除尘系统1中，应将废气中含有的Hg(0)变为Hg(2+)，重金属去除辅助装置13设于湿式电除尘装置11的前部。

重金属去除辅助装置13，包括试剂贮藏库21、泵22、喷头23。

试剂贮藏库21，贮存具有将废气中包含的Hg(0)变为Hg(2+)的性质的试剂。

即，使Hg(0)变为Hg(2+)的方法，有使用氧化剂的第一方法，以及通常所说的使用还原剂使Hg固定化的第二方法。

采用第一方法时，氧化剂作为试剂而被采用。此时，如本实施方式，在废气中包含SO2时，KMnO4等普通氧化剂，使SO2氧化，因此作为试剂不适合。即，如本实施方式，在废气中包含SO2时，优选地将使Hg选择性地氧化的氧化剂作为试剂而采用。

另一方面，在采用第二方法时，采用还原剂作为试剂。例如，在采用NaSH(氢硫化钠)作为试剂时，Hg作为硫化物而被固定，因此Hg(0)变为Hg(2+)。

另外，关于试剂的更具体内容，在下文叙述。

试剂贮藏库21中贮存的试剂，通过泵22以及喷头23，向废气导入管12的内部喷射。

图2为示出安装有4个喷头23的废气导入管12的外形的大体构成的立体图。

在本实施方式中，如图2所示，4个喷头23-1至23-4，等间隔地安装于废气导入管12的内周。据此，由于对废气导入管12内流动的废气普遍会喷雾试剂，能够使Hg(0)高效地变为Hg(2+)。

回到图1，如果如此废气中包含的Hg(0)在重金属去除辅助装置13中变为Hg(2+)，则该废气被导入湿式电除尘装置11中。

即，在导入湿式电除尘装置11的废气中，基本上仅含有Hg(2+)。其结果，湿式电除尘装置11，能够从废气高效地去除Hg。

[湿式电除尘装置的构成]

其次，参照图3，对湿式电除尘装置11的构成进行说明。

图3为示出湿式电除尘装置11的大体构成的剖面图。

具体地说，图3中的(A)及图3中的(B)，为示出湿式电除尘装置11的外形的大体构成的剖面图，是从相互为大致直角的不同方向观察的剖面图。

在湿式电除尘装置11中，设有上壳体111、也作为侧部壳体发挥作用的集尘极122、下壳体113、框架114。

通过从上方依次组合上壳体111、集尘极122、下壳体113，构成湿式电除尘装置11的框体。湿式电除尘装置11的框体，通过框架114，分开固定于仅离地面规定距离的上方。湿式电除尘装置11的框体的材质，在本实施方式中采用导电性FRP(Fiber Reinforce dPlastics)。

图4为示出湿式电除尘装置11的框体内部的大体构成的立体图。

如图4所示，在湿式电除尘装置11的框体内部，设置有上栅格121、上述集尘极122、下栅格123、电极杆124、放电线125、重块126、朝上的喷头127、清洗用管道128。

如图4所示，上栅格121、集尘极122、下栅格123，与水平方向相互大体平行地，从上方依次相互仅分开规定距离地设置。

如图4所示，集尘极122，以棱筒为单位(以下，称这种单位为‘室’)，反复连续配置多个‘室’而构成。

具体地说，以下，大体水平方向中，称一方向为‘纵向’，与纵向成直角的方向为‘横向’。此时，通过纵向反复连续配置N个单位，横向反复连续配置M个单位(以下，表示为‘N×M’)，构成集尘极122。

其中，N和M为独立的任意整数值，在本实施方式中，如图4所示，集尘极12的‘室’的个数为N×M＝9×9个。

而且，本实施方式的室，为由30～50cm的长度的边构成的棱筒。

另外，在本实施方式中，集尘极122的材质，采用导电性的FRP。

在本实施方式中，相对这种集尘极122的放电极，由电极杆124以及放电线125构成。

如图4所示，电极杆124，以大致垂直方向贯穿集尘极122的预设的‘室’的中央内部地配设，上端部固定于上栅格121，下端部固定于下栅格123。

如图4所示，放电线125，吊挂于上栅格121，以大致垂直方向贯穿集尘极122的预设的‘室’中央内部地配设。放电线125，还为使其具有仅保持不松弛的张力，而连接于设于下栅格123的上部的重块126。

电极杆124中，直接施加有从未图示的电源装置供给的负极的直流高电压(电荷电压)。另一方面，放电线125中，通过上栅格121施加有该负极的直流高电压。

朝上的喷头127，配设于集尘极122的各‘室’的四角的上方，清洗用管道128中流动的洗涤水，向大体垂直的朝上的方向以细微的雾状喷出。据此，可以清洗去除集尘极122上附着的雾和灰尘等微粒子。

在本实施方式的湿式电除尘装置11中，洗涤水，从朝上的喷头127以微细的雾状向大体垂直朝上的方向喷出。据此，由于洗涤水的分散变好，可以使使用的洗涤水的水量比以往使用的水量减少。

朝上的喷头127，为有利于施加于电极杆124和放电线125的负极的直流高电压的上升的构成要素。

[湿式电除尘装置的动作]

如上所述，放电极(电极杆124以及放电线125)和接地的集尘极122之间带有高电压。

据此，在放电极和集尘极122之间形成有强大的电流电场，随着电压的上升从放电极发生剧烈的电晕放电，放电极和集尘极12之间的除尘空间充满负离子和电子。

如果向该除尘空间中导入废气(在图3的示例中为废气G1)，废气中的灰尘和雾带负电，在伴有静电凝集作用的同时通过库仑力向集尘极移动，附着于集尘极122上。附着的灰尘及雾，在集尘极122失去负电荷，由于供给至集尘极122的洗涤水及自重而从集尘极122剥离并下落，排放到湿式电除尘装置11的外部。

其中，Hg(2+)为含有2价水银的化合物，由于成为固体状的灰尘或水溶液雾的形态，上述水银以外的灰尘及雾由于同样的原理通过附着于集尘极122而被去除。

这样，湿式电除尘装置11，能够以较高的除尘效率捕集直到包括Hg(2+)的各种各样的种类的固体、液体的微粒子等微细物。

向湿式电除尘装置11的外部排放的废气(图3的示例中为废气G2)，通过图1的废气排放管12，导入干燥塔等(未图示)。即，在导入干燥塔等的废气中，基本不包含Hg。

[较佳试剂的研讨]

其次，作为使废气中包含的Hg(0)变为Hg(2+)的试剂，对较佳的具体例进行说明。

本发明人等，选定较佳的试剂，并为了获得基本数据，使用模拟废气进行实验室测试，再用实际废气进行了实际设备测试。

首先，就用模拟废气的实验室测试进行说明。

本发明人等，通过在洗涤仓中放入金属水银作为Hg并通气，向含有气态Hg的空气中，混合约15％vol的SO2，生成模拟废气。

而且，作为Hg的检测用装置，采用利用还原气化原子吸光法的检测装置。另外，此时仅检测Hg(0)。因此，生成(变为)Hg(2+)即减少Hg(0)。

其中，如上所述，作为使Hg(0)变为Hg(2+)的方法，有使用氧化剂的第一方法，以及通常所述的使用还原剂固定Hg的第二方法。其中，采用第二方法，试剂候选采用KMnO4、NaHS、Na2S、HNO3、(NH4)2S2O8、NaClO、以及H2O2。

首先，作为第一阶段的模拟气的实验室测试，在气体洗涤仓中使试剂和模拟气接触，进行了确认效果的试验。作为模拟气，采用无SO2和有SO2两种。

试验结果，如结果(1)和(2)所示。

结果(1)：当为无SO2的模拟气时

有效：KMnO4、NaClO

无效：NaHS、Na2S、HNO3、(NH4)2S2O8、H2O2

结果(2)：当为有SO2的模拟气时

有效：H2O2、Na2S、NaClO

无效：KMnO4、NaHS、(NH4)2S2O8、HNO3

终上所述，在第一阶段的模拟气的实验室测试(气洗涤仓)中，KMnO4，在无SO2的条件下显示具有良好的效果，但在有SO2的条件下则没有效果。

相反地，Na2S及H202，在无SO2的条件下没有效果，但在有SO2的条件下则显示具有良好的效果。

其次，作为第二阶段的模拟气的实验室测试，通过喷雾试剂使接触模拟气，进行了确认效果的试验。作为模拟气，采用了有SO2的气体。

其结果，H2O2、Na2S、NaClO，与第一阶段(气洗涤仓)相同，在有SO2的模拟气时有效果。并且，对比第一阶段(气洗涤仓)，第二阶段(喷雾)的效果的程度高。因此，在上述实施方式中，采用喷雾试剂的重金属去除辅助装置13。

另外，KMnO4、NaHS、(NH4)2S2O8、HNO3，与第一阶段(气洗涤仓)相同，在有SO2的模拟气时没有效果。

其次，在图1的除尘系统1中，利用实际设备进行测试。

具体地说，应为以在图1的除尘系统1中的废气中含有SO2为前提，作为试剂候选采用上述实验室测试中有效果的H2O2、Na2S、以及NaClO。

而且，在图1中，于重金属去除辅助装置13的前部的检测点IN1，重金属去除辅助装置13的后部(湿式电除尘装置11的入口)的检测点IN2，以及，湿式电除尘装置11的出口的检测点OUT，检测Hg(0)浓度。

其结果，H2O2、Na2S以及NaClO，检测点OUT的Hg(0)浓度根据条件减少约-30％左右。

从以上所述可知，作为废气中含有SO2时的试剂，优选H2O2、Na2S、以及NaClO。

[本实施方式的湿式电除尘装置的效果]

综上所述，本实施方式的除尘系统1，与以往的除尘系统相比，可以具有以下(1)和(2)的有益效果。

(1)如上所述，重金属去除辅助装置13，设于向湿式电除尘装置11中导入废气的前部。并且，重金属去除辅助装置13，具有喷头23，用于将具有使Hg(0)变为Hg(2+)的性质的试剂对废气喷雾。

据此，在废气中含有的Hg(0)变为Hg(2+)的状态下，该废气被导入湿式电除尘装置11。其中，如上所述，湿式电除尘装置11，具有去除Hg(2+)的功能。因此，在湿式电除尘装置11中，废气含有的Hg被去除。

这样，利用湿式电除尘装置11实现水银的去除。

(2)本实施方式的废气中含有SO2。此时，作为试剂，采用H202、Na2S或NaClO，如上所述，可以确切地去除水银。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，在能够达到本发明的目的的范围内所做的变形、改进等均包含在本发明内。

例如，为了更加有效地促进经过喷头23喷雾的试剂和废气的混合(反应)，也可以将内嵌搅拌机和档板安装于喷头23的下游侧的废气管道12内。

又例如，湿式电除尘装置，并不特别限定于上述湿式电除尘装置11，只要有如下的结构即可，可以采用各种各样的实施方式。

即，在应用本发明的重金属去除辅助装置的后部设置的湿式电除尘装置，只要包括：

放电极，施加有直流高电压；以及集尘极，通过基于所述直流高电压在与所述放电极之间发生的负电晕放电，去除从废气发生源排放的废气中包含的微粒子及2价水银，即可。

而且，在应用本发明的重金属去除辅助装置的后部设置的除尘装置，并非特别需要是湿式电除尘装置，可以采用各种各样的实施方式。

而且例如，应用本发明的重金属去除辅助装置，并不特别限定于上述重金属去除辅助装置13，只要有如下的构成即可，可以采用各种各样的实施方式。

即，应用本发明的重金属去除辅助装置，只要具有，设于具有前面段落所述的构成的电除尘装置的前部，将具有使0价水银变为2价水银的性质的试剂，对所述废气喷雾的喷雾部即可。

而且，应用本发明的重金属去除辅助装置，通过将具有使上述0价水银变为2价水银的性质的试剂，对废气喷雾，不仅用后部的除尘装置将气态水银变为粒状进行捕集，通过同样的方法，可以用后部的除尘装置，将挥发性的有害氯化物、氯化物以外的气态有害物质(非铁冶炼中特别是羰基镍、羰基钴)、以及稀有金属与贵金属等也变为粒状进行捕集。

即，AsCl3(三氯化砷)、SnCl4(氯化锡(IV))、S2Cl2(二氯化二硫)、SiCl4(四氯化硅、氯代硅烷)、PCl3(三氯化磷)等，即使为在非铁冶炼的废气处理过程中使用的废气温度的大致摄氏50度左右的比较低的温度，蒸汽的压力也非常高，即有挥发性，这些有害的氯化物成为废气中的气而存在。并且，当废气温度接近摄氏100度时，也不能忽视SbCl3(三氯化锑)、SeCl4(四氯化硒)、PCl5(五氯化磷)的气态的有害物质的存在。

而且，除氯化物以外，也存在有羰基镍(Ni(CO)4)及羰基钴(Co(CO)4)的气态的有害物质，由于这些物质以气体的状态存在时，不能用电除尘器去除(捕获)，为不得不放弃去除的状况。

但是，通过使用应用本发明的重金属去除辅助装置，可以用后部的除尘装置将这些有害物质变为粒状进行捕集。

并且，与上述去除有害物质的观点不同，通过将具有使非铁冶炼的废气的灰尘中包含的稀有金属或贵金属即P、S、V、Cr、Zn、As、Se、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、W、Re、Os、Hg、Tl、Pb、Bi(磷、硫、钒、铬、锌、砷、硒、钼、镉、锡、锑、碲、钨、铼、锇、水银、铊、铅、鉍)的气态金属及气态氯化物氧化，并变为粒状性质的试剂，使用应用本发明的重金属去除辅助装置对废气喷雾，使气态有害物质、以及稀有金属及贵金属，可以用后部的除尘装置作为氧化物进行可靠并且有效的回收。

具体地说，例如作为氧化剂使用NaClO即次氯酸ClO-氧化AsCl3时的反应式如下：

2AsCl3+5ClO-→As2O5+11Cl- (1)

而且，例如作为氧化剂使用NaClO即次氯酸ClO-氧化SbCl3时的反应式如下：

2SbCl3+5ClO-→Sb2O5+11Cl- (2)

而且，例如使用次氯酸ClO-氧化羰基镍(Ni(CO)4)时的反应式如下：

Ni(CO)4+5ClO-→NiO+4CO2+5Cl- (3)

而且，例如使用次氯酸ClO-使羰基镍(Ni(CO)4)生成氯化镍时的反应式如下：

Ni(CO)4+4ClO-→NiCl2+4CO2+2Cl- (4)

另外，式(3)及式(4)均可以采用。

而且，在上述示例中，例举出以次氯酸ClO-作为氧化剂的使用例，但不限于此。在所使用的氧化剂中，也可以采用选自氯化物质(ClO)、含氧物质(O3含臭氧水及自由基氧H2O2)和金属类物质(Mn等)的氧化剂。

并且，不仅氧化剂，即使使用形成稳定络合物的硫化物类物质，例如PbS、ZnS、CuS、SnS、NiS、FeS、NaHS、Na2S等，也可以获得同样的效果(使气态的有害物质变为粒状的效果)。

而且，如上所述的，通过接触废气中的液体试剂去除有害物质的方法，可以根据一般的气洗涤塔(气吸收塔、气填充塔、湿壁塔、喷雾塔、泡罩塔等)等湿式气冲洗装置实施。但是，众所周知，与湿式洗涤塔的运转相关的电力消耗量成正比的压力损失，通常相对除尘性能而成比例地增加。即，为了获得高的除尘效率，必定会有高的压力损失，结果增加了运行成本。

例如，粒径比5μm小的粒子在相对消耗能量较低的喷雾塔等中，由于不能充分去除有害物质，需要使用伴随大量的压力损失使气液接触的文丘里洗涤器装置。

但是，通过组合应用本发明的重金属去除辅助装置和将在废气管道内变为粒状的粒状物质能够以99％的高效率去除的湿式电除尘器，以往，使用气吸收塔等湿式冲洗装置消耗大量的电力量而获得除害、除尘、稀有金属等的回收，可以以低消耗电力量地高效实现。

在这里，为了提高气液接触的效率，喷雾试剂的喷雾粒径以小为佳。即，由于在用于制造喷雾塔的液体喷雾及湿式电除尘器的‘湿壁’等的平均粒径为400～1000μm左右的粒径喷雾(试剂液滴)中未进行高效的反应，气液接触不充分。

因此，喷洒用于应用本发明的重金属去除辅助装置的试剂用的喷头，优选采用平均粒径为300μm以下(优选为100μm以下)。

Claims

1.一种电除尘装置用的重金属去除辅助装置，其特征在于，所述电除尘装置包括：

放电极，其施加有直流高电压；以及

集尘极，通过基于所述直流高电压在与所述放电极之间发生的负电晕放电，对从废气发生源排放的废气中包含的包括水银的重金属进行除尘；

所述重金属去除辅助装置，包括：

喷雾部，其设于所述电除尘装置的前部，将具有使相对喷雾前所述集尘极对包含水银的重金属的除尘率变为更高的形态的性质的试剂，对所述废气喷雾。

2.根据权利要求1所述的重金属去除辅助装置，其中，所述喷雾部，将具有使所述集尘极对挥发性有害氯化物、气态有害物质、及稀有金属和贵金属的除尘率变为更高的形态的性质的试剂，对所述废气喷雾。

3.根据权利要求1所述的重金属去除辅助装置，其中，所述喷雾部，将具有使0价气态水银变为2价粒状水银的性质的试剂，对所述废气喷雾。

4.根据权利要求1～3的任意一项所述的重金属去除辅助装置，其中，所述废气包含SO2，所述试剂为Na2S、NaClO、或H202。

5.根据权利要求1～3的任意一项所述的重金属去除辅助装置，其中，所述试剂为形成稳定络合物的硫化物。