JP4772307B2 - 乾式脱硫装置、乾式脱硫装置内からの水銀除去方法、及び再生塔 - Google Patents

Description

本発明は、排ガスなどの処理を行うための乾式脱硫装置、乾式脱硫装置内からの水銀除去方法、及び再生塔に関するものである。

ボイラー、焼却炉あるいは焼結炉からの排ガス等を処理する装置としては、吸着塔内に導入された活性コークスをはじめとする炭素質触媒に排ガスを接触させて、ＳＯ_Ｘ（硫黄酸化物）やＮＯ_Ｘ（窒素酸化物）等といったガス中の各種物質を炭素質触媒に吸着させて除去する、乾式脱硫（脱硝）装置が知られている。この装置においては、排ガス中のＳＯ_Ｘは、硫酸として活性コークス（炭素質触媒）に吸着されて除去される。また、前処理として、排ガス中にアンモニアを注入した場合には、ＳＯ_Ｘはアンモニウム塩として吸着されるとともに、ＮＯ_Ｘは窒素に還元されて無害化される。更に、排ガス中に水銀のような重金属が含有されている場合にも、活性コークスに吸着される。

吸着塔において排ガス処理に使用された活性コークスには、硫酸、アンモニウム塩あるいは水銀等の各種物質が多量に付着しており、その活性度が低下している。そのため、こうした活性コークスを再生塔に送って加熱再生し、吸着物質を脱離させて、活性度を元に戻す必要がある。このように加熱再生する際には、活性コークスからの脱離物をパージするためのガス（キャリアガス）として、不活性ガスが用いられる。

再生塔において加熱再生する方式としては、再生塔内を流下する活性コークスの流れ方向と同方向に不活性ガスを流す並流方式（並流接触法）と、逆方向に流す向流方式（向流接触法）とが知られている。並流方式においては、脱離物中にアンモニアなどの不純物が存在し、脱離ガスから副生品を製造する際に問題となる。しかし向流方式においては、アンモニア等は活性コークスに再吸着されるために、脱離物中に殆ど存在しないという利点があることが、既に知られている（特許文献１）。

向流方式を採用する再生塔の一例を、図７に示す。この再生塔Ｒにおいては、上下に延在する長尺筒状の塔本体２０内に、活性コークスＣを上方から下方へと流すとともに、不活性ガスＩを下方から上方に流して、活性コークスＣと不活性ガスＩとを向流接触させるように構成されている。塔本体２０内は、上側から下側へと順に、貯留ゾーン２１、予熱ゾーン２２、分離ゾーン２３、加熱ゾーン２４、ガス導入ゾーン２５，冷却ゾーン２６、及び整流ゾーン２７といった、各ゾーンに区分されている。ガス導入ゾーン２５には、キャリアガスとしての不活性ガスＩを導入するための不活性ガス導入路３１が設けられており、分離ゾーン２３には、脱離ガスＧを導出するための脱離ガス導出路３２が設けられている。また、予熱ゾーン２２には予熱ガス導入路４１及び予熱ガス導出路４２が、加熱ゾーン２４には加熱ガス導入路５１及び加熱ガス導出路５２が、各々設けられており、予熱ガスｈ１及び加熱ガスｈ２が各々導入・導出されるようになっている。更に冷却ゾーン２６には、冷却媒体導入路６１及び冷却媒体導出路６２が設けられており、冷却空気あるいは冷却水といった冷却媒体が導入・導出されるようになっている。なお、塔本体２０の上下両端側には、塔本体２０内への活性コークスＣの導入・導出を規制するための開閉弁Ｖ１，Ｖ２が設けられている。

排ガス処理に使用され各種物質を吸着している活性コークスＣは、開閉弁Ｖ１を通って塔本体２０の頂部から貯留ゾーン２１へと導入され、ここで一旦貯留される。そして、予熱ゾーン２２に導入されて温度が漸次上昇された後、分離ゾーン２３を経て加熱ゾーン２４へと導入される。なお活性コークスＣは、予熱ゾーン２２で１８０℃程度に予熱が加えられた後、加熱ゾーン２４で４００℃以上、好ましくは４５０℃前後の高温まで加熱される。この加熱ゾーン２４の高温環境下にて、活性コークスＣに吸着されていた吸着物質は、その殆ど全てが脱離する。

一方、キャリアガスとしての不活性ガスＩは、ガス導入ゾーン２５から塔本体２０内に導入されて下方から上方へと流れていき、加熱ゾーン２３にて活性コークスＣと向流接触する。すなわち、ＳＯ_２や水銀等といった活性コークスＣからの脱離物は、不活性ガスＩに含有されて上方へと運ばれていく。そして、このＳＯ_２等を含有した不活性ガスＩは、脱離ガスＧとして脱離ガス導出路３２から再生塔Ｒ外へと導出されて、図示しない水洗設備、硫酸製造設備等へと送られて、処理される。
特公平６−５９４０８号公報 特開平９−１０８５６９号公報 特開２００３−１８１４７２号公報

向流方式の再生塔Ｒにおいては、アンモニアのみならず水銀も同様に脱離物中には存在しない。このようになるのは、加熱ゾーン２４、つまり４００℃以上の高温環境下において、活性コークスＣからガスとして脱離した水銀が、キャリアガスとともに比較的低温な加熱ゾーン２４上側つまり分離ゾーン２３まで運ばれて、ここで滞留し、活性コークスＣに再吸着することによることが知られている（特許文献２）。

水銀は、その大部分がＨｇＳＯ_４の形態で吸着されていると考えられており、ＳＯ_Ｘを吸着していない活性コークスＣを再生塔Ｒ頂部から供給すれば、水銀は活性コークスＣに蓄積されることなく、ＳＯ_２等とともに脱離ガスＧ中に放出されていくと考えられていた。

また、活性コークスＣにＳＯ_Ｘを吸着した状態で装置を停止すると発熱等の危険があるため、装置を長期停止する場合、装置内のＳＯ_Ｘを全脱離した状態とする必要があるが、全脱離の過程で再生塔に再生済み活性コークスＣが供給され、蓄積していた水銀を一気に放出させる危険が予想された。このため、装置を長期停止する場合、ＳＯ_Ｘが再生塔内に残っている間に水銀が蓄積した活性コークスＣを抜き出す必要があると考えられていた。

ところが本願発明者等は、独自に鋭意検討を重ねたところ、再生塔Ｒにて再生が完了した高活性度の活性コークスＣを再生塔Ｒ内に再度供給しても、水銀が放出されないことを見出した。すなわち、ＳＯ_Ｘを吸着している活性コークスＣが供給された場合と同様に、加熱ゾーン２４上部つまり分離ゾーン２３に水銀が蓄積されていくことがわかった。この水銀蓄積部を、図７に符号Ｍとして示している。

再生された活性コークスＣが再生塔に供給されると、水銀は再生塔内に残存しているＳＯ_２と反応し、ＨｇＳＯ_４として活性コークスＣに再吸着される。また、再生塔内にＳＯ_２が残存していない場合、水銀は活性コークスＣに物理吸着しているものと考えられる。

並流方式の再生塔Ｒにおいては、脱離物中にアンモニア及び水銀などの不純物が存在し、脱離ガスから副生品を製造する際に問題となる。水銀をガスとして回収し除去処理を行うといった方法では、再生塔Ｒ内から水銀を的確に除去することができないと考えられる。

水銀をガスとして回収する方法では、ガス中には水銀以外の不純物や活性コークス粉等が含まれている。したがって、ガス中から水銀を回収するためには、その前段として、活性コークス粉をガス中から除去するための水洗処理を行う必要がある。こうすると水銀は、ガス中にはＨｇ^０の形態として、また水洗水中にはＨｇ^２＋の形態として、双方に各々存在することとなる。

一例として、特許文献２に記載されているような２段式の再生塔（再生器）Ｒ２を用いて水銀を処理する方法について、図８に示す。この例においては、脱離温度の低いＳＯ_２等の脱離物は、再生塔Ｒ２の上側から、脱離温度の高い水銀等は下側から、各々塔外へと導出される。このうち、水銀を含むガスを処理するためには、図中Ｗで示すような水銀除去処理を行わなくてはならない。すなわち、水銀を含む水洗水中に還元剤を投入するための設備、これを曝気・気散させるための設備、及び、ガス中の水銀とともに水銀吸着剤で処理するための設備（特許文献３等）等が必要となる。さらには、水銀が除去された後のＳＯ_２を回収するための設備も必要となる。このような付帯設備が必要となるため、装置構成が大規模化、複雑化するとともに、設備費などの初期コストや、その後の処理コスト、メンテナンスコストも高いものとなっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、再生塔内の特定箇所の炭素質触媒に、水銀等の特定の脱離物が蓄積する性質を利用して、効率良く水銀等を除去し、また、特別な付帯設備を必要とせず、低コストで水銀等を除去することのできる乾式脱硫装置、及び乾式脱硫装置内からの水銀除去方法を提供することを目的とする。
また、再生塔内の炭素質触媒を効率良くかつ安全にサンプリングすることができ、炭素質触媒の水銀蓄積状況を把握し、炭素質触媒の抜き出し時期などを的確に判断することができる再生塔を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、ガス中に含まれる各種物質のうちの少なくとも硫黄酸化物と水銀とを炭素質触媒に吸着させる吸着塔と、前記炭素質触媒を不活性ガスと接触させて吸着物質を脱離させる再生塔と、前記吸着塔と前記再生塔との間で前記炭素質触媒を循環させる循環流路とが設けられた乾式脱硫装置において、前記炭素質触媒を前記乾式脱硫装置外へと排出可能な排出流路と、前記再生塔内からの前記炭素質触媒の流れを前記循環流路方向と前記排出流路方向とに切替可能な分岐器と、が備えられていることを特徴とする。

このように、排出流路と分岐器とを備えるようにしているので、分岐器を切り替えるだけで、再生塔内の炭素質触媒を抜き出して乾式脱硫装置外へと排出することができる。このため、簡易な装置構成としながら、再生塔内の特定箇所の炭素質触媒に蓄積する性質を有する水銀等の脱離物を、炭素質触媒とともに容易且つ的確に排出し、乾式脱硫装置外にて適切な処理を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、ガス中に含まれる各種物質のうちの少なくとも硫黄酸化物と水銀とを炭素質触媒に吸着させる吸着塔と、前記炭素質触媒を不活性ガスと接触させて吸着物質を脱離させる再生塔と、前記吸着塔と前記再生塔との間で前記炭素質触媒を循環させる循環流路とが設けられた乾式脱硫装置内から、水銀を除去する方法であって、
前記再生塔内の分離ゾーンに存在する炭素質触媒に吸着された水銀の量が所定値未満である時には、前記炭素質触媒を前記吸着塔と前記再生塔との間で循環させ、
前記再生塔内の分離ゾーンに存在する炭素質触媒に吸着された水銀の量が所定値以上である時には、前記再生塔内の炭素質触媒を、吸着された水銀とともに前記乾式脱硫装置外へと排出することを特徴とする。

乾式脱硫装置の定常運転を継続して行うと、再生塔内の特定箇所の炭素質触媒に水銀が蓄積していくが、本方法のように、水銀が蓄積した炭素質触媒を抜き出すことで、再生塔内に固定化されて蓄積している水銀を一度にまとめて効率良くかつ容易に抜き出し、乾式脱硫装置外へと排出して乾式脱硫装置外にて適切な廃棄処理を行うことができる。また、本方法によれば、装置の長期停止時のＳＯ_２完全脱離過程においても水銀は放出されることなく、安全に装置を停止しながら水銀が蓄積した炭素質触媒を抜き出すことができる。

請求項３に記載の発明は、少なくとも硫黄酸化物と水銀とが吸着された炭素質触媒を塔本体内に流し、該炭素質触媒を不活性ガスと接触させて吸着物質を脱離させる再生塔において、前記塔本体の側方には、開口孔と、該開口孔を開閉する開閉弁とが設けられているとともに、前記開閉弁の外側には、前記塔本体内の炭素質触媒及びガスをサンプリング可能なサンプリング装置が設けられ、該サンプリング装置には、前記開閉弁から外方に向けて延在する長尺管状のサンプリング管と、前記塔本体内に向けて出没可能なように前記サンプリング管内に収容され、側方に孔が形成された筒状のノズルと、前記サンプリング管内を不活性ガスでシールするシール手段と、前記ノズルからサンプリングされた前記塔本体内のガスを前記サンプリング管外へと導出するガスサンプリング手段と、が備えられていることを特徴とする。

再生塔をこのような構成としたことで、通常時は開閉弁を閉じたまま再生塔を運転することができる。
そして、サンプリング時においては、シール手段によってサンプリング管内を予め不活性ガスでシールして、運転中の再生塔内と同等の雰囲気とすることができるので、外気等によってサンプリングに影響が生じることを防止することができる。こうしておいて、開閉弁を開いてノズルを塔本体内に突出させて、ノズルの孔から塔本体内の炭素質触媒およびガスをノズル内に取り込んだ後、このノズルをサンプリング管内に収容して開閉弁を閉じて、炭素質触媒をサンプリングすることができる。更に、ガスサンプリング手段によって、サンプリング管内に取り込んだガスの分析も行うことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の再生塔であって、前記塔本体と前記サンプリング装置とが着脱可能とされていることを特徴とする。

このように、サンプリング装置を塔本体から着脱可能としているので、サンプリング時以外つまり通常時はサンプリング装置を取り外しておくことができ、再生塔周辺の突起物を無くして広いスペースを確保することができる。加えて、通常時はサンプリング装置を高温条件下に晒す必要がないので、サンプリング装置の長寿命化を図ることができる。

本発明に係る乾式脱硫装置、及び乾式脱硫装置内からの水銀除去方法によれば、再生塔内に固定化されて蓄積する水銀を、一度にまとめて容易且つ的確に乾式脱硫装置外へと排出し、乾式脱硫装置外にて適切な処理を行うことができる。これにより、乾式脱硫装置に、水銀除去のための特別な付帯設備等を設けることを必要とせず、装置構成を小規模化、簡素化させることができるので、初期コストあるいはメンテナンスコストを低廉化させることができる。そして、水銀が固定化された炭素質触媒を、例えば産業廃棄物として廃棄処理することも容易にできるので、処理コストの低廉化を図ることができる。

更に、本発明に係る再生塔によれば、再生塔の運転中であっても塔本体内の炭素質触媒及びガスのサンプリングを行うことができるとともに、ガスと炭素質触媒とを速やかに分離して別個に分析することができるので、運転中の再生塔内の状況を迅速且つ的確に把握することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１に示す乾式脱硫装置Ｄは、ボイラー、焼却炉あるいは焼結炉といった各種プラントからの排ガス（ガス）を処理するものであって、吸着塔１と、再生塔２と、吸着塔１と再生塔２との間で活性コークスＣを循環させる循環流路３Ａ，３Ｂと、活性コークスＣを乾式脱硫装置Ｄ外へと排出可能とする排出流路４と、循環流路３Ｂと排出流路４との間で流路を切り替える二股シュート（分岐器）５、等を備えている。

吸着塔１は、排ガス導入口１１から排ガスを導入し、塔内にて活性コークス（炭素質触媒）Ｃと接触させて、ＳＯ_Ｘ（硫黄酸化物）、ＮＯ_Ｘ（窒素酸化物）及び水銀等といったガス中の各種物質を活性コークスＣに吸着させて除去する処理を行うものである。各種物質が吸着除去された排ガスは、排ガス導出口１２から吸着塔１外へと導出され、直接あるいは他のガス処理が施された後、煙突１３から大気中へと放出される。なお、活性コークスＣの導入・導出は、開閉弁Ｖ３，Ｖ４を操作することによって行われる。

再生塔２は、吸着塔１において各種物質を吸着し活性が低下した活性コークスＣを導入し、加熱再生するものである。なおこの再生塔２は、上記した再生塔Ｒの構成の一部を変更して、後述するサンプリング装置８を付加した構成となっている。そのため、再生塔Ｒにおけると同一の構成要素には同一の符号を付して、その詳しい説明は省略することとする。

なお、図１中における符号５０は熱風炉、符号５２ｆはブロワ、符号Ｆは熱風炉５０への燃料供給手段である。すなわち、熱風炉５０内で燃焼を行い、発生した高温ガスを、再生塔２の加熱ガス導入路５１から加熱ガスとして加熱ゾーン２４へと導入するとともに、加熱後の低温ガスを、ブロワ５２ｆによって加熱ガス導出路５２から導出して再び熱風炉５０へと戻す。このように高温ガスを循環させることによって、加熱ゾーン２４内は高温環境下に維持されるので、加熱ゾーン２４内の活性コークスＣは、４００℃以上、好ましくは４５０℃前後の高温まで加熱される。

ここで、再生塔２に設けたサンプリング装置８について説明する。
図５に示すように、再生塔２の分離ゾーン２３における塔本体２０の側方には、塔本体２０の内外を開口させる開口孔２０ａと、開口孔２０ａを開閉する開閉弁２０ｖとが設けられている。この開閉弁２０ｖの外側に、塔本体２０内の活性コークスＣ及び脱離ガスなど（ガス）をサンプリング可能なサンプリング装置８が、着脱可能に設けられるようになっている。すなわち、サンプリング時にのみ、サンプリング装置８を取付固定するとともに開閉弁２０ｖを操作するようにして、サンプリング時以外つまり通常時においては、開閉弁２０ｖを閉じておくとともにサンプリング装置８を取り外しておくようにする。

このサンプリング装置８は、開閉弁２０ｖから外方に向けて延在する長尺管状のサンプリング管８１と、塔本体２０内に向けて出没可能なようにサンプリング管８１内に収容されているノズル８２と、サンプリング管８１内を不活性ガスでシールするシール用管路（シール手段）８５と、ノズル８２からサンプリングされた塔本体２０内の脱離ガスをサンプリング管８１外へと導出するガスサンプリング用管路（ガスサンプリング手段）８６と、を備えている。

ノズル８２は、側方に孔８２ｈが形成された筒状をなしており、その後端側にはハンドル８３が一体に連結されている。つまり、再生塔２外からハンドル８３を操作することで、ノズル８２を、塔本体２０内に向けて出没させたり回転させることができるようになっている。なお、サンプリング管８１とハンドル８３との間にはパッキン８１ｐが設けられており、サンプリング管８１内の不活性ガス等が外部へとリークすることがないようになっている。

シール用管路８５は、一端側がサンプリング管８１に連結されているとともに、他端側が窒素等の不活性ガスの供給手段（図示省略）に連結されており、管路途中の弁８５ｖを操作することによって、サンプリング管８１内に不活性ガスを供給してシールすることができるようになっている。
また、ガスサンプリング用管路８６は、一端側がサンプリング管８１に連結されているとともに、他端側が脱離ガスの貯留手段あるいは分析手段（ともに図示省略）に連結されており、管路途中の弁８６ｖを開閉することによって、ノズル８２からサンプリング管８２内を流れてきた脱離ガスをサンプリングすることができるようになっている。

サンプリング時においては、開閉弁８１の外側にサンプリング管８１の先端側を取付固定し、シール用管路８５の弁８５ｖを開いて、サンプリング管８１内を予め窒素等の不活性ガスでシールする。こうすることで、サンプリング管８１内を、運転中の再生塔２内と同等の雰囲気とすることができるので、外気等によってサンプリングに影響が生じることを防止することができる。

こうしておいて、図６に示すように、開閉弁２０ｖを開くとともに、ハンドル８３を操作してノズル８２を塔本体２０内へと突出させる。このとき、ノズル８２の孔８２ｈは下向きとしておき、ノズル８２内に活性コークスＣが入らないようにしておく。ノズル８２を塔本体２０内の所定位置まで挿入して、挿入が完了したら、ハンドル８３を操作してノズル８２の孔８２ｈを上向きとし、ノズル８２内に活性コークスＣを入れる。このとき、ノズル８２内には脱離ガスも入ってくることは勿論である。

塔本体２０内の活性コークスＣおよび脱離ガスをノズル８２内に取り込んだ後、このノズル８２をサンプリング管８１内に収容して、開閉弁２０ｖを閉じる。なお、サンプリング直後の活性コークスＣおよび脱離ガスは高温であるため、そのまま所定時間放置して、サンプリング管８１とともに冷却する。

サンプリング管８１が十分に冷却された後、ガスサンプリング用管路８６の弁８６ｖを開いて、脱離ガスのみをサンプリング管８１内から導出する。こうすることにより、迅速且つ的確に脱離ガスの分析を行うことができる。ここでの分析とは、脱離ガス中のＳＯ_２残存量がほぼ０であることを確認するために行う。

その後、ノズル８２を取り外し、ノズル８２内のサンプリングした活性コークスＣが十分に冷却されていることを確認して、ノズル８２内から活性コークスＣをサンプルとして取り出し、分析する。このように、脱離ガスが分離された後の活性コークスＣを分析することができるので、ガス中の成分による影響を排除して活性コークスＣのみを的確に分析することができる。ここでの分析とは、主に活性コークスＣに吸着されている水銀の量を測定するために行う。
こうして、サンプリングは完了するので、サンプリング装置８を塔本体２０から取り外しておく。

図１に示すように、循環流路３Ａは、吸着塔１の底部と再生塔２の頂部との間にわたって設けられており、また循環流路３Ｂは、再生塔２の底部と吸着塔１の頂部との間にわたって設けられている。これら循環流路３Ａ，３Ｂによって、活性コークスＣを吸着塔１と再生塔２との間で循環させることができる。なお、循環流路３Ｂの流路途中には、振動篩ｓが設けられており、灰や細かな活性コークス粉等を活性コークスＣ内から分離除去できるようになっている。また、循環流路３Ａ又は３Ｂに、活性コークスＣの減少分を外部から追加補給するための補給路（図示省略）が設けられている。
また、再生塔２内の活性コークスＣを自己循環させるための流路として、循環流路３Ａと３Ｂとをバイパスする自己循環用流路（図示省略）が適宜設けられていてもよい。

再生塔２の下側には、循環流路３Ｂから分岐して乾式脱硫装置Ｄ外まで延在する排出流路４が設けられているとともに、この分岐部には二股シュート５が設けられている。二股シュート５は、再生塔２内からの活性コークスＣの流れを、循環流路３Ｂ方向と排出流路４方向とに切替可能な構成となっている。すなわち、この二股シュート５を循環流路３Ｂ方向に位置させた場合には、再生塔Ｃ内の活性コークスＣは吸着塔１へと送られるが、排出流路４方向に位置させた場合には、再生塔Ｃ内の活性コークスＣを乾式脱硫装置Ｄ外へと排出することができるようになっている。

こうした構成の乾式脱硫装置Ｄにおいては、定常運転時には、図１に示すように、二股シュート５を循環流路３Ｂ方向に位置させておき、活性コークスＣを吸着塔１と再生塔２との間で循環流路３Ａ，３Ｂを介して循環させ、排ガスを連続的に処理するとともに、活性コークスＣを連続的に加熱再生する。

ここで、上述したように、乾式脱硫装置Ｄの定常運転を所定期間継続して行っていくと、再生塔２内の特定箇所、すなわち加熱ゾーン２４上側の分離ゾーン２３に、水銀が徐々に固定化されて蓄積していくこととなる。この分離ゾーン２３内の水銀量は、サンプリング装置８を用いて定期的に測定することが好ましい。測定の結果、水銀量が所定値以上を示した場合、あるいは定常運転が所定時間を経過した場合等においては、乾式脱硫装置Ｄを非定常運転に切り替えて、活性コークスＣの循環を停止させるとともに、再生塔２内の活性コークスＣを所定量抜き出すようにする。

非定常運転時には、図２に示すように、先ず、開閉弁Ｖ１〜Ｖ４を閉じて活性コークスＣの循環を停止させるとともに、熱風炉５０への燃料供給を遮断して加熱ゾーン２４への高温ガスの供給を停止して、再生塔２の加熱を停止する。そしてこの状態で、再生塔２を自然冷却する。なおここで、再起動時における活性コークスＣの吸着性能低下を防ぐために、再生塔２内の活性コークスＣを適宜自己循環させるようにしてもよい。
また、この非定常運転時には、吸着塔１の運転は継続してもよいが、排ガスの流量を下げて処理量を減らす等の処置を施すことが好ましい。

そして、二股シュート５を排出流路４方向に切り替えておき、再生塔２が十分に冷却されたら、開閉弁Ｖ２を開いて再生塔２内の活性コークスＣを所定量抜き出し、排出流路４へと導出する。ここでいう所定量、つまり再生塔２内から抜き出す必要のある活性コークスＣの量は、予熱ゾーン２２と加熱ゾーン２４との間、つまり分離ゾーン２３に存在する活性コークスＣである。なお、加熱ゾーン２４に存在する活性コークスＣもともに抜き出すようにすれば、より的確に水銀を除去することができるので好ましい。また、サンプリング装置８を用いた測定結果によって、活性コークスＣの抜き出し時期や抜き出し量を決定するようにすれば、より好ましい。

排出流路４を通って乾式脱硫装置Ｄ外へと排出された活性コークスＣは、トラックＴのような搬送手段に移し替えられ、最終処分施設へと搬送され、適切な処理が行われる。例えば、水銀が固定化されたままの活性コークスＣを、産業廃棄物として廃棄するといった処理が挙げられる。

このように、水銀を活性コークスＣに固定化・蓄積させて処理するようにすれば、図３に示すように、脱離ガス中にはＳＯ_２以外の脱離物は殆ど含有されなくなる。そのため、分離ゾーン２３からの脱離ガスの処理は、水洗設備、硫酸製造設備等において行うだけでよく、その他の付帯設備等は必要とはならない。一例として、図８に示した方法において必要となる設備費と、図３に示した方法において必要となる設備費とを試算したところ、前者が１００に対して、後者は約５．４となった。すなわち本処理方法を採用すれば、初期コストからして大幅に低廉化することができ、極めて経済的であることがわかる。

また、通常、分離ゾーン２３の容量は、乾式脱硫装置Ｄ全体の活性コークスＣの保有量（全活性コークス保有量）の約１％、再生塔２内の活性コークスＣの保有量の約１０％に設定されている。そして、再生塔Ｃ内からの活性コークスＣの抜き出し量は、加熱ゾーン２４も加えて、全活性コークス保有量の約３％、再生塔２内の活性コークスＣの保有量の約３０％となる。これらの比率は、プラントでの使用燃料中の水銀含有量、プラントの運転条件（運転時間・負荷パターン）、プラント停止間隔等といった各種条件に応じて、任意に変えることによって、水銀が蓄積した活性コークスＣの最適な抜き出し量や抜き出し間隔を決定することが可能となる。例えば、プラントで使用する燃料中の水銀含有量が少ないと想定される場合には、図４（ａ）に示すように、分離ゾーン２３の高さを低くして（高さ：ｔａ）容量が小さくなるように設計し、燃料中の水銀含有量が多いと予想される場合には、図４（ｂ）に示すように、分離ゾーン２３の高さを高くして（高さ：ｔａ＋ｔｂ）容量が大きくなるように設計するようにすればよい。

なお、上記の乾式脱硫装置Ｄにおいては、水銀を除去する場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、水銀と同様の挙動を示すような脱離物、つまり再生塔２内の特定箇所の活性コークスＣに蓄積する性質を有する他の重金属等を除去する場合であれば、この乾式脱硫装置Ｄを適用可能であることは勿論である。

本実施形態に係る乾式脱硫装置Ｄにおいては、活性コークスＣを乾式脱硫装置Ｄ外へと排出可能な排出流路４と、再生塔２内からの活性コークスＣの流れを循環流路３Ｂ方向と排出流路４方向とに切替可能な二股シュート５とを備えるようにしている。そのため、二股シュート５を切り替えるだけで、再生塔２内の活性コークスＣを抜き出して乾式脱硫装置Ｄ外へと排出することができるので、簡易な装置構成としながら、再生塔２内の特定箇所の活性コークスＣに蓄積する性質を有する水銀等の脱離物を、活性コークスＣとともに容易且つ的確に排出し、乾式脱硫装置Ｄ外にて適切な処理を行うことができる。これにより、特別な付帯設備等を必要とせず、装置構成を小規模化、簡素化させることができるとともに、初期コスト、処理コストあるいはメンテナンスコスト等の各種コストを低廉化させて、的確に脱離物を除去することができる。

また、本実施形態に係る乾式脱硫装置Ｄ内からの水銀除去方法においては、定常運転時には、活性コークスＣを吸着塔１と再生塔２との間で循環させ、非定常運転時には、再生塔２内の活性コークスＣを、吸着された水銀とともに乾式脱硫装置Ｄ外へと排出するようにしている。そのため、再生塔２内の特定箇所に水銀が固定化・蓄積されていったとしても、このような水銀を活性コークスＣとともに一度にまとめて容易且つ的確に抜き出し、乾式脱硫装置Ｄ外へと排出して、乾式脱硫装置Ｄ外にて適切な処理を行うことができる。これにより、乾式脱硫装置Ｄに、水銀除去のための特別な付帯設備等を設けることを必要とせず、装置構成を小規模化、簡素化させることができるので、初期コストあるいはメンテナンスコストを低廉化させることができる。そして、水銀が固定化された活性コークスＣを、例えば産業廃棄物として廃棄処理することも容易にできるので、処理コストの低廉化を図ることができる。

更に、本実施形態に係る再生塔２においては、サンプリング装置８を設けて、再生塔２の運転中であっても塔本体２０内の活性コークスＣ及び脱離ガスのサンプリングを行うことができるとともに、脱離ガスと活性コークスＣとを速やかに分離して別個に分析することができるので、運転中の再生塔２内の状況を迅速且つ的確に把握することができる。これにより、再生塔２内の特定箇所の活性コークスＣに水銀が固定化・蓄積されていった場合に、活性コークスＣの抜き出し時期や抜き出し量を決定するための有効な指標を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る乾式脱硫装置を示す概略図であって、定常運転時におけるフローを示す図である。 図１において示した乾式脱硫装置の、非定常運転時におけるフローを示す図である。 本発明の一実施形態に係る乾式脱硫装置における再生塔を示す概略図であって、水銀除去のフローを示す図である。 本発明の一実施形態に係る再生塔を示す概略図であって、（ａ）は分離ゾーンの高さを低くした状態を、（ｂ）は分離ゾーンの高さを高くした状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る再生塔を示す概略側断面図である。 本発明の一実施形態に係る再生塔を示す概略側断面図である。 向流方式の再生塔について示す概略構成図である。 従来の再生塔の一例を示す概略図であって、水銀除去のフローを示す図である。

符号の説明

Ｄ 乾式脱硫装置
１ 吸着塔
２ 再生塔
３Ａ，３Ｂ 循環流路
４ 排出流路
５ 二股シュート（分岐器）
８ サンプリング装置
２０ 塔本体
２０ａ 開口孔
２０ｖ 開閉弁
２２ 予熱ゾーン
２３ 分離ゾーン
２４ 加熱ゾーン
２５ ガス導入ゾーン
８１ サンプリング管
８２ ノズル
８２ｈ 孔
８５ シール用管路（シール手段）
８６ ガスサンプリング用管路（ガスサンプリング手段）
Ｃ 活性コークス（炭素質触媒）

Claims (4)

1. ガス中に含まれる各種物質のうちの少なくとも硫黄酸化物と水銀とを炭素質触媒に吸着させる吸着塔と、前記炭素質触媒を不活性ガスと接触させて吸着物質を脱離させる再生塔と、前記吸着塔と前記再生塔との間で前記炭素質触媒を循環させる循環流路とが設けられた乾式脱硫装置において、
   前記炭素質触媒を前記乾式脱硫装置外へと排出可能な排出流路と、
   前記再生塔内からの前記炭素質触媒の流れを前記循環流路方向と前記排出流路方向とに切替可能な分岐器と、
   が備えられていることを特徴とする乾式脱硫装置。
2. ガス中に含まれる各種物質のうちの少なくとも硫黄酸化物と水銀とを炭素質触媒に吸着させる吸着塔と、前記炭素質触媒を不活性ガスと接触させて吸着物質を脱離させる再生塔と、前記吸着塔と前記再生塔との間で前記炭素質触媒を循環させる循環流路とが設けられた乾式脱硫装置内から、水銀を除去する方法であって、
   前記再生塔内の分離ゾーンに存在する炭素質触媒に吸着された水銀の量が所定値未満である時には、前記炭素質触媒を前記吸着塔と前記再生塔との間で循環させ、
   前記再生塔内の分離ゾーンに存在する炭素質触媒に吸着された水銀の量が所定値以上である時には、前記再生塔内の炭素質触媒を、吸着された水銀とともに前記乾式脱硫装置外へと排出することを特徴とする乾式脱硫装置内からの水銀除去方法。
3. 少なくとも硫黄酸化物と水銀とが吸着された炭素質触媒を塔本体内に流し、該炭素質触媒を不活性ガスと接触させて吸着物質を脱離させる再生塔において、
   前記塔本体の側方には、開口孔と、該開口孔を開閉する開閉弁とが設けられているとともに、前記開閉弁の外側には、前記塔本体内の炭素質触媒及びガスをサンプリング可能なサンプリング装置が設けられ、
   該サンプリング装置には、
   前記開閉弁から外方に向けて延在する長尺管状のサンプリング管と、
   前記塔本体内に向けて出没可能なように前記サンプリング管内に収容され、側方に孔が形成された筒状のノズルと、
   前記サンプリング管内を不活性ガスでシールするシール手段と、
   前記ノズルからサンプリングされた前記塔本体内のガスを前記サンプリング管外へと導出するガスサンプリング手段と、
   が備えられていることを特徴とする再生塔。
4. 前記塔本体と前記サンプリング装置とが着脱可能とされていることを特徴とする請求項３に記載の再生塔。
   

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