JP4952935B2 - Exhaust gas treatment method and exhaust gas treatment apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、石炭などの化石燃料をボイラなどの燃焼装置によって燃焼させる際に、この燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる水銀を除去するのに用いられる排ガス処理方法及び排ガス処理装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas treatment method and an exhaust gas treatment device used to remove mercury contained in exhaust gas discharged from a combustion device when fossil fuel such as coal is burned by a combustion device such as a boiler. It is.
上記した化石燃料の燃焼装置、例えば、石炭焚きボイラから排出される石炭の燃焼排ガスには、石炭に起因する微量の水銀が含まれている。この水銀は、難溶性の金属水銀Hg0と、水溶性の2価水銀Hg2+(HgCl2)と、燃焼灰に付着した粒子状水銀HgPとの三つの形態に分かれて排ガス中に存在する。
この水銀を排ガスから除去する排ガス処理装置としては、例えば、石炭焚きボイラから煙突に至るまでの煙道に、脱硝部、脱塵部及び脱硫部を順次配置して成るものがある。
The above-mentioned fossil fuel combustion apparatus, for example, coal combustion exhaust gas discharged from a coal-fired boiler contains a trace amount of mercury due to coal. This mercury is present in the exhaust gas in three forms: hardly soluble metallic mercury Hg 0 , water-soluble divalent mercury Hg 2+ (HgCl 2 ), and particulate mercury Hg P adhering to combustion ash. .
As an exhaust gas treatment apparatus that removes mercury from exhaust gas, for example, there is an apparatus in which a denitration unit, a dedusting unit, and a desulfurization unit are sequentially arranged in a flue from a coal-fired boiler to a chimney.
排ガス中に含まれる水銀のうちの粒子状水銀HgPは、その大半がこの排ガス処理装置の電気集じん器やバグフィルタなどの脱塵部で除去され、2価水銀Hg2+は、湿式の脱硫部で高効率に除去されるが、排ガス中に含まれる金属水銀Hg0は、脱塵部や脱硫部でほとんど除去されずに大部分が大気に放出されているのが現状である。
大気中に放出された金属水銀Hg0は、環境中でより有害な有機水銀(メチル水銀)に変換されるので、この有機水銀が魚貝類などの食用生物に蓄積されて、これが食物連鎖を経て人体内へ入り込むことが懸念されている。
Of the mercury contained in the exhaust gas, most of the particulate mercury Hg P is removed by a dust removal part such as an electric dust collector or a bag filter of this exhaust gas treatment device, and the divalent mercury Hg 2+ is wet desulfurization. However, most of the metallic mercury Hg 0 contained in the exhaust gas is released to the atmosphere without being almost removed by the dedusting part or the desulfurization part.
Metallic mercury Hg 0 released into the atmosphere is converted into more harmful organic mercury (methylmercury) in the environment, and this organic mercury is accumulated in edible organisms such as fish and shellfish, which passes through the food chain. There is concern about entering the human body.
この現状を踏まえて、米国環境保護局では、石炭焚き火力発電所からの水銀排出量を規制することを決定していて、水銀排出量を2010年までに現行の30%削減し、さらに、2018年までに現行の70%削減することを義務付けており、これと同様に、カナダでも石炭焚き火力発電所からの水銀排出量の規制を決定している。
排ガス中に含まれる金属水銀Hg0は、水銀と同じく石炭に含まれる塩素に起因する塩化水素(HCl)によって、反応式(1)に示すように、脱硝触媒や石炭灰や未燃焼分炭素の表面上で酸化される。
In light of this situation, the US Environmental Protection Agency has decided to regulate mercury emissions from coal-fired thermal power plants, reducing mercury emissions by 30% by 2010, and 2018 In the same way, Canada has decided to regulate mercury emissions from coal-fired thermal power plants.
Metallic mercury Hg 0 contained in the exhaust gas is converted into denitration catalyst, coal ash, and unburned carbon as shown in the reaction formula (1) by hydrogen chloride (HCl) caused by chlorine contained in coal as well as mercury. Oxidized on the surface.
Hg0+2HCl+1/2O2 → HgCl2+H2O 反応式(1)
但し、2価水銀Hg2+はHgCl2である。
脱硝触媒上での水銀酸化効率は、塩化水素の濃度が高い程高くなる。つまり、塩化水素の濃度が高い程2価水銀Hg2+(HgCl2)の生成割合が増加することとなり、その結果、脱塵部や脱硫部で捕集される水銀の割合も増加する。
Hg 0 + 2HCl + 1 / 2O 2 → HgCl 2 + H 2 O Reaction formula (1)
However, divalent mercury Hg 2+ is HgCl 2 .
The mercury oxidation efficiency on the denitration catalyst increases as the concentration of hydrogen chloride increases. That is, the higher the concentration of hydrogen chloride, the higher the generation ratio of divalent mercury Hg 2+ (HgCl 2 ). As a result, the ratio of mercury collected in the dedusting section and desulfurization section also increases.
2価水銀Hg2+(HgCl2)は、金属水銀Hg0に比べて吸着性が強いことから、脱塵部において灰の表面に吸着して粒子状水銀HgPとして捕集される。この際、脱塵部で捕集される水銀の割合は、灰中の未燃分炭素の量に依存するので、未燃分炭素が少ない場合は、脱塵部において灰により捕集される割合は少なくなる。
このように、脱塵部において粒子状水銀HgPとして捕集される割合がそれほど高くなければ、脱硝触媒上で酸化された金属水銀Hg0及び2価水銀Hg2+(HgCl2)のうちの相当量は、脱塵部を通過して脱硫部の排水中に捕集されることとなる。
Since divalent mercury Hg 2+ (HgCl 2 ) is more adsorbable than metallic mercury Hg 0 , it is adsorbed on the ash surface and collected as particulate mercury Hg P in the dust removal part. At this time, since the proportion of mercury collected in the dust removal part depends on the amount of unburned carbon in the ash, if there is little unburned carbon, the percentage collected by the ash in the dust removal part Will be less.
Thus, if the ratio collected as particulate mercury Hg P in the dedusting part is not so high, it is equivalent to metal mercury Hg 0 oxidized on the denitration catalyst and divalent mercury Hg 2+ (HgCl 2 ). The amount passes through the dedusting part and is collected in the drainage of the desulfurization part.
ここで、脱塵部で捕集された灰は、セメントやコンクリート材料として有効に利用されるが、水銀を従来よりも多く含むため、水銀溶出等の対策に一層の配慮が必要である。
一方、脱硫部に到達した水銀は、脱硫部の排水中における汚泥の一部として捕集され、産業廃棄物として管理された状態で処理し得ることとなる。
したがって、脱硝触媒上で酸化された水銀は、脱塵部で捕集するよりも脱硫部で捕集した方がより望ましいと考えられる。
Here, the ash collected in the dust removal part is effectively used as a cement or concrete material. However, since it contains more mercury than in the past, further consideration must be given to measures such as mercury elution.
On the other hand, mercury that has reached the desulfurization section is collected as part of the sludge in the drainage of the desulfurization section, and can be treated in a state managed as industrial waste.
Therefore, it is considered that mercury oxidized on the denitration catalyst is more preferably collected in the desulfurization part than in the dust removal part.
従来において、燃焼装置から排出される排ガス中の水銀を除去する技術として、煤塵を除去する電気集じん器やバグフィルタなどの脱塵部の上流に、活性炭などの水銀吸着剤を吹き込み、この吸着剤表面に水銀を吸着させて除去する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、この吸着剤を用いた除去技術では、吸着剤を常時吹き込む必要があるため、ランニングコストが高くつくうえ、排ガス中の塩化水素濃度などのガス性状により効率が変化するといった欠点がある。
Conventionally, as a technology for removing mercury in exhaust gas discharged from combustion equipment, mercury adsorbents such as activated carbon are blown upstream of dust removal parts such as electric dust collectors and bag filters that remove dust. There has been proposed a method for removing mercury by adsorbing mercury on the surface of the agent (see, for example, Patent Document 1).
However, this removal technique using an adsorbent has the disadvantages that the adsorbent needs to be constantly blown, so that the running cost is high and the efficiency varies depending on the gas properties such as the concentration of hydrogen chloride in the exhaust gas.
この排ガス中の塩化水素の濃度に関して言えば、元来、石炭中に含まれる塩素の量が、数ppmから数100ppmと少ないのに加えて、石炭の種類によって含有量に大きなバラツキがあり、これを燃焼排ガス中の塩化水素の濃度に換算すると、1ppm未満から数10ppmとなってしまい、このように排ガス中の塩化水素の濃度が低い場合には、排ガスの性状にもよるが、脱硝触媒や未燃分炭素上での水銀酸化効率が低下し、これに伴って脱塵部及び脱硫部での水銀捕集効率も低下する。 In terms of the concentration of hydrogen chloride in the exhaust gas, the amount of chlorine contained in the coal is originally small, from several ppm to several hundred ppm, and the content varies greatly depending on the type of coal. Converted to the concentration of hydrogen chloride in the combustion exhaust gas, it becomes less than 1 ppm to several tens of ppm. If the concentration of hydrogen chloride in the exhaust gas is thus low, depending on the properties of the exhaust gas, Mercury oxidation efficiency on unburned carbon is reduced, and accordingly, mercury collection efficiency in the dedusting section and desulfurization section is also decreased.
これに対応するべく、石炭焚きボイラから煙突に至るまでの煙道中にハロゲンを含む物質を注入する方法(例えば、特許文献2参照)や、塩素化合物を石炭とともに燃焼装置に供給して燃焼させた後、電気集じん器などの脱塵部の前で排ガス温度を150℃以下に冷却して、脱塵部において水銀の除去を行う方法(例えば、特許文献3参照)が提案されており、このように、塩素化合物を添加して排ガス中の塩化水素の濃度を高めるようにすれば、金属水銀Hg0の2価水銀Hg2+(HgCl2)への変換を促進し得ることとなる。 In order to cope with this, a method of injecting a halogen-containing substance into the flue from the coal-fired boiler to the chimney (see, for example, Patent Document 2), or a chlorine compound is supplied to the combustion device together with the coal and burned. Thereafter, a method (for example, see Patent Document 3) in which the exhaust gas temperature is cooled to 150 ° C. or lower in front of a dust removing part such as an electric dust collector and mercury is removed in the dust removing part has been proposed. Thus, if the concentration of hydrogen chloride in the exhaust gas is increased by adding a chlorine compound, the conversion of metallic mercury Hg 0 to divalent mercury Hg 2+ (HgCl 2 ) can be promoted.
ここで、分子状の塩素(Cl2)は、塩化水素(HCl)と比べて金属水銀Hg0の酸化活性が高いことが知られており(例えば、非特許文献1参照)、反応式(2)に示すように、この分子状の塩素によっても、金属水銀Hg0の2価水銀Hg2+(HgCl2)への変換を行い得る。
Hg0+Cl2 → HgCl2 反応式(2)
Hg 0 + Cl 2 → HgCl 2 reaction formula (2)
ところが、上記した水銀除去方法において、煙道中にハロゲンを含む物質を注入する特許文献2に記載の方法では、塩素化合物を想定した場合、CaCl2やNaClやNH4Clなどの化合物が例示され、これらの化合物は、加熱により塩化水素に分解されて金属水銀Hg0を酸化することができるが、塩化水素を直接煙道に注入する場合を除いて、ハロゲン化合物を注入した場合には、十分な温度で加熱し、且つ、分解を進行させるべく十分な滞留時間を取る必要がある。 However, in the mercury removal method described above, in the method described in Patent Document 2 in which a substance containing halogen is injected into the flue, assuming a chlorine compound, compounds such as CaCl 2 , NaCl, and NH 4 Cl are exemplified. These compounds can be decomposed into hydrogen chloride by heating to oxidize metallic mercury Hg 0 , but it is sufficient when a halogen compound is injected except when hydrogen chloride is directly injected into the flue. It is necessary to heat at a temperature and take sufficient residence time to allow the decomposition to proceed.
一方、脱塵部において水銀の除去を行う特許文献3に記載の方法では、水銀の一部しか除去することができないという問題がある。
加えて、いずれの方法の場合も、脱硝触媒において、その表面の活性金属(V)にアンモニア(NH3)が優先的に吸着してしまい、この脱硝触媒上における金属水銀Hg0の2価水銀Hg2+(HgCl2)への変換反応が妨げられることがわかっており、脱硝触媒の脱硝性能を維持しつつ、金属水銀Hg0の変換効率の向上を図るためには、排ガス中の塩化水素の濃度を高くしなければならない。
On the other hand, the method described in
In addition, in any method, ammonia (NH 3 ) is preferentially adsorbed on the active metal (V) on the surface of the denitration catalyst, and divalent mercury of metallic mercury Hg 0 on the denitration catalyst. It is known that the conversion reaction to Hg 2+ (HgCl 2 ) is hindered, and in order to improve the conversion efficiency of metallic mercury Hg 0 while maintaining the denitration performance of the denitration catalyst, the hydrogen chloride in the exhaust gas The concentration must be increased.
この際、排ガス中の塩化水素の濃度を高くすると、煙道や熱交換器の腐食を招くという問題が生じ、過剰な量の塩化水素が湿式の脱硫部の吸収液に溶け込むと、脱硫性能が低下するという問題が発生する。
また、分子状の塩素(Cl2)によっても、金属水銀Hg0を酸化させることができるものの、排ガス中に存在する塩素のほぼ全量が塩化水素として存在していて、分子状の塩素は排ガス中に殆ど存在しない。
At this time, if the concentration of hydrogen chloride in the exhaust gas is increased, there is a problem that the flue and the heat exchanger are corroded, and if an excessive amount of hydrogen chloride is dissolved in the absorbent of the wet desulfurization section, the desulfurization performance is reduced. The problem of degradation occurs.
Although molecular mercury (Cl 2 ) can also oxidize metallic mercury Hg 0 , almost all of the chlorine present in the exhaust gas exists as hydrogen chloride, and molecular chlorine is present in the exhaust gas. Hardly exist.
本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、化石燃料、例えば、石炭をボイラなどの燃焼装置によって燃焼させる際に、燃焼装置から排出される排ガスの性状にかかわりなく、水銀を高効率且つ低コストで除去することが可能な排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems.When fossil fuel, for example, coal, is burned by a combustion apparatus such as a boiler, mercury is not affected regardless of the properties of exhaust gas discharged from the combustion apparatus. An object of the present invention is to provide an exhaust gas treatment method and an exhaust gas treatment apparatus that can be removed with high efficiency and low cost.
本発明の請求項1に係る発明は、石炭などの化石燃料をボイラなどの燃焼装置で燃焼させる際に当該燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する排ガス処理方法であって、前記化石燃料を前記燃焼装置に供給して燃焼させ、前記燃焼装置からの煙道に配置した塩化水素転化触媒で前記燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる塩化水素の一部を塩素に転換して流し、前記煙道における塩化水素転化触媒の下流に配置した脱硝触媒での前記排ガス中に含まれる金属水銀の酸化反応を促進させる構成としたことを特徴としており、この排ガス処理方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
The invention according to
本発明の請求項2に係る排ガス処理方法において、前記燃焼装置又は前記煙道における塩化水素転化触媒の上流側に塩化水素を供給し、この塩化水素の一部を前記塩化水素転化触媒で塩素に転換して下流側に流す構成としている。
本発明の請求項3に係る発明は、石炭などの化石燃料をボイラなどの燃焼装置で燃焼させる際に当該燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する排ガス処理方法であって、前記化石燃料を前記燃焼装置に供給して燃焼させ、前記燃焼装置からの煙道近傍に配置した塩化水素転化触媒に塩化水素を添加して、この塩化水素の一部を塩素に転換した後、この塩素を前記煙道に配置した脱硝触媒の上流側に供給して該脱硝触媒での前記排ガス中に含まれる金属水銀の酸化反応を促進させる構成としている。
In the exhaust gas treatment method according to claim 2 of the present invention, hydrogen chloride is supplied to the upstream side of the hydrogen chloride conversion catalyst in the combustion device or the flue, and a part of the hydrogen chloride is converted to chlorine by the hydrogen chloride conversion catalyst. It is configured to convert and flow downstream.
The invention according to
一方、本発明の請求項4に係る発明は、石炭などの化石燃料をボイラなどの燃焼装置で燃焼させる際に当該燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する排ガス処理装置であって、前記燃焼装置からの煙道に位置して前記燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる金属水銀を酸化する脱硝触媒と、前記煙道における脱硝触媒の上流側に位置して前記排ガス中に含まれる塩化水素の一部を塩素に転換して下流側に流す塩化水素転化触媒を備えている構成としたことを特徴としており、この排ガス処理装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。 On the other hand, the invention according to claim 4 of the present invention is an exhaust gas treatment device for removing mercury contained in exhaust gas discharged from a combustion device when fossil fuel such as coal is burned by a combustion device such as a boiler. A denitration catalyst that oxidizes metallic mercury contained in the exhaust gas discharged from the combustion device located in the flue from the combustion device, and an upstream side of the denitration catalyst in the flue in the exhaust gas The structure of this exhaust gas treatment apparatus solves the above-mentioned conventional problems, characterized by comprising a hydrogen chloride conversion catalyst that converts part of the hydrogen chloride contained in the gas into chlorine and flows it downstream. As a means for.
本発明の請求項5に係る排ガス処理装置において、前記燃焼装置又は前記煙道における塩化水素転化触媒の上流側に塩化水素を供給する塩化水素供給部を具備している構成としている。
本発明の請求項6に係る発明は、石炭などの化石燃料をボイラなどの燃焼装置で燃焼させる際に当該燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する排ガス処理装置であって、前記燃焼装置からの煙道に位置して前記燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる金属水銀を酸化する脱硝触媒と、前記燃焼装置からの煙道近傍に配置した塩化水素転化触媒と、この塩化水素転化触媒に塩化水素を供給する塩化水素供給部を備え、前記塩化水素転化触媒を、前記塩化水素供給部から供給される塩化水素の一部を塩素に転換して前記煙道における脱硝触媒の上流側に供給するものとした構成としている。
In the exhaust gas treatment apparatus according to claim 5 of the present invention, a hydrogen chloride supply section for supplying hydrogen chloride to the upstream side of the hydrogen chloride conversion catalyst in the combustion device or the flue is provided.
The invention according to claim 6 of the present invention is an exhaust gas treatment apparatus that removes mercury contained in exhaust gas discharged from a combustion apparatus when fossil fuel such as coal is burned in a combustion apparatus such as a boiler, A denitration catalyst that oxidizes metallic mercury contained in the exhaust gas discharged from the combustion device located in the flue from the combustion device, a hydrogen chloride conversion catalyst disposed near the flue from the combustion device, and A hydrogen chloride supply unit for supplying hydrogen chloride to the hydrogen chloride conversion catalyst, wherein the hydrogen chloride conversion catalyst converts a part of the hydrogen chloride supplied from the hydrogen chloride supply unit to chlorine, and a denitration catalyst in the flue The configuration is such that it is supplied to the upstream side.
本発明の排ガス処理方法及び排ガス処理装置において、塩化水素転化触媒上では、反応式(3)に示すようにして、塩化水素(HCl)からより活性の高い塩素(Cl2)への転換がなされるようになっている。
HCl+1/4O2 → 1/2H2O+1/2Cl2 反応式(3)
上記塩化水素転化触媒としては、例えば、塩化鉄(FeCl3)や塩化銅(CuCl2)を使用したり、これらを酸化アルミ(Al2O3)や酸化チタン(TiO2)や酸化ケイ素(SiO2)などの担体に担持させて成るものを使用したりすることができる。
In the exhaust gas treatment method and exhaust gas treatment apparatus of the present invention, conversion from hydrogen chloride (HCl) to more active chlorine (Cl 2 ) is performed on the hydrogen chloride conversion catalyst as shown in the reaction formula (3). It has become so.
HCl + 1 / 4O 2 → 1 / 2H 2 O + 1 / 2Cl 2 reaction formula (3)
As the hydrogen chloride conversion catalyst, for example, iron chloride (FeCl 3 ) or copper chloride (CuCl 2 ) is used, or these are used as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), or silicon oxide (SiO 2 ). 2 ) or the like supported on a carrier can be used.
ここで、石炭などの化石燃料、例えば、石炭には、塩素を多く含むものと、ほとんど含まないものがある。
本発明の請求項1に係る排ガス処理方法及び請求項4に係る排ガス処理装置は、塩素を多く含む石炭を燃焼させる場合に用いるのに適しており、この排ガス処理方法及び排ガス処理装置では、塩素を多く含む石炭の燃焼に伴って多量に発生する塩化水素の一部を塩化水素転化触媒で塩素に転換して流せば、排ガス中の塩素濃度が高くなって、この塩化水素転化触媒の下流側に位置する脱硝触媒での金属水銀の酸化反応がアンモニアに阻害されることなく促進され、煙道の下流側に配置される脱塵部や湿式脱硫部において、水銀が効率よく捕捉されることとなる。
Here, some fossil fuels such as coal, for example, coal, contain a lot of chlorine and some contain little.
The exhaust gas treatment method according to
一方、本発明の請求項2,3に係る排ガス処理方法及び請求項5,6に係る排ガス処理装置は、塩素をほとんど含まない石炭を燃焼させる場合に用いるのに適しており、この排ガス処理方法及び排ガス処理装置では、石炭の燃焼に伴って発生する塩化水素の量が少ないのを補うべく、燃焼装置又は煙道における塩化水素転化触媒の上流側に塩化水素を供給して、この塩化水素の一部を塩化水素転化触媒で塩素に転換して流せば、上記した請求項1に係る排ガス処理方法及び請求項4に係る排ガス処理装置と同じく、排ガス中の塩素濃度が高くなって、塩化水素転化触媒の下流側に位置する脱硝触媒での金属水銀の酸化反応がアンモニアに阻害されることなく促進されることとなる。
On the other hand, the exhaust gas treatment method according to
とくに、本発明の請求項3に係る排ガス処理方法及び請求項6に係る排ガス処理装置では、煙道近傍に配置した塩化水素転化触媒にハンドリング容易な塩化水素を直接供給し、その場で腐食性が高くて取り扱いが容易でない塩素に転換して煙道に流すようにしているので、塩化水素転化触媒における塩素への転換が効率よくなされるうえ、作業性が向上することとなる。
In particular, in the exhaust gas treatment method according to
なお、煙道の脱硝触媒の下流側に配置される脱塵部において水銀が灰に吸着されるのを抑えるために、特に限定はしないが、脱塵部を150℃以上の比較的高い温度で運用することが望ましい。 In order to prevent mercury from being adsorbed by the ash in the dedusting part arranged on the downstream side of the denitration catalyst in the flue, there is no particular limitation, but the dedusting part is at a relatively high temperature of 150 ° C. or higher. It is desirable to operate.
本発明の請求項1に係る排ガス処理方法及び請求項4に係る排ガス処理装置では、上記した構成としているので、化石燃料、例えば、石炭をボイラなどの燃焼装置によって燃焼させる際に、燃焼装置から排出される排ガスの性状にかかわりなく、水銀を高効率且つ低コストで除去することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、本発明の請求項2に係る排ガス処理方法及び請求項5に係る排ガス処理装置では、上記した構成としたから、化石燃料、例えば、石炭をボイラなどの燃焼装置によって燃焼させる際に、石炭が塩素をほとんど含まない場合であったとしても、排ガスの性状にかかわりなく、水銀を高効率且つ低コストで除去することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
Since the exhaust gas treatment method according to
In addition, since the exhaust gas treatment method according to claim 2 and the exhaust gas treatment apparatus according to claim 5 of the present invention are configured as described above, when the fossil fuel, for example, coal is burned by a combustion device such as a boiler, Even if it contains almost no chlorine, it is possible to remove mercury with high efficiency and low cost regardless of the properties of the exhaust gas.
さらに、本発明の請求項3に係る排ガス処理方法及び請求項6に係る排ガス処理装置では、上記した構成としたため、請求項2に係る排ガス処理方法及び請求項5に係る排ガス処理装置と同様の効果が得られるのに加えて、塩化水素転化触媒における塩素への転換効率の向上を実現できると共に、作業性の向上をも実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
Furthermore, since the exhaust gas treatment method according to
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態による排ガス処理装置を示しており、この実施形態では、本発明の排ガス処理方法及び排ガス処理装置を石炭焚きボイラ(燃焼装置)から排出される排ガスの処理に適用した場合であって、且つ、塩素を多く含む石炭を燃焼させる場合を例に挙げて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an exhaust gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the exhaust gas treatment method and the exhaust gas treatment apparatus of the present invention are used to treat exhaust gas discharged from a coal fired boiler (combustion device). The case where it is a case where it is applied and the coal containing a lot of chlorine is burned will be described as an example.
図1に示すように、この排ガス処理装置1は、石炭焚きボイラBから煙突2に至るまでの煙道Rに順次配置した塩化水素転化触媒3、脱硝触媒4、エアヒータ5、脱塵部6、熱交換器7、脱硫部8及び熱交換器9を備えており、煙道Rにおける脱硝触媒4の上流側には、図示はしないが排ガスに含まれるNOXを還元して窒素と水に変換するべく、アンモニアを添加するようにしている。
As shown in FIG. 1, the exhaust
上記塩化水素転化触媒3は、石炭焚きボイラBから排出される排ガス中に含まれる塩化水素の一部を塩素に転換して下流側に流すものとなっており、一方、この塩化水素転化触媒3の下流側に位置する脱硝触媒4は、NOXを還元して窒素と水に変換すると共に、排ガス中に含まれる金属水銀を酸化するものとなっている。
つまり、塩素を多く含む石炭の燃焼に伴って多量に発生する塩化水素の一部を塩化水素転化触媒3で塩素に転換して下流側に流すことで排ガス中の塩素濃度を高め、この塩化水素転化触媒3の下流側に位置する脱硝触媒4での金属水銀Hg0の酸化反応をアンモニアに阻害されることなく促進させるようにしている。
The hydrogen
That is, a part of hydrogen chloride generated in large quantities due to combustion of coal containing a large amount of chlorine is converted into chlorine by the hydrogen
この際、脱硝触媒4において金属水銀Hg0と塩素Cl2とが酸化反応して生成された水溶性の2価水銀Hg2+(HgCl2)が、脱塵部6で灰に吸着されるのを抑えるために、エアヒータ5を加減して脱塵部6を150℃以上の温度で運用するようにしている。
そして、湿式の脱硫部8において、脱塵部6を通過した2価水銀Hg2+(HgCl2)を液相吸収し、汚泥中に取り込んで捕集するようにしている。
At this time, water-soluble divalent mercury Hg 2+ (HgCl 2 ) produced by the oxidation reaction of metallic mercury Hg 0 and chlorine Cl 2 in the denitration catalyst 4 is adsorbed by the ash in the dedusting unit 6. In order to suppress this, the air heater 5 is adjusted to operate the dust removing unit 6 at a temperature of 150 ° C. or higher.
Then, in the
この排ガス処理装置1では、塩素を多く含む石炭を石炭焚きボイラBに供給して燃焼を開始させる。そして、石炭焚きボイラBから排出される排ガスの処理を行う場合には、まず、煙道Rにおける塩化水素転化触媒3において、石炭焚きボイラBから排出される排ガス中に含まれる塩化水素の一部が塩素に転換されて下流側に流れ、これにより、塩化水素転化触媒3の下流側では排ガス中の塩素濃度が高まることとなる。
In the exhaust
このとき、脱硝触媒4の上流側にはアンモニアが添加されて、排ガスに含まれるNOXが還元されて窒素と水に変換される。
この脱硝触媒4では、塩素濃度が高い雰囲気中において、排ガス中に含まれる水銀のうちの金属水銀Hg0が塩素Cl2と酸化反応して水溶性の2価水銀Hg2+(HgCl2)に変換されて下流側に流れる。
At this time, ammonia is added to the upstream side of the denitration catalyst 4, and NO X contained in the exhaust gas is reduced and converted into nitrogen and water.
In this denitration catalyst 4, in an atmosphere with a high chlorine concentration, metallic mercury Hg 0 in mercury contained in exhaust gas undergoes an oxidation reaction with chlorine Cl 2 to convert it into water-soluble divalent mercury Hg 2+ (HgCl 2 ). To flow downstream.
この際、脱硝触媒4の下流側に位置する脱塵部6は、エアヒータ5の加減により150℃以上の温度で運用されているので、2価水銀Hg2+(HgCl2)が脱塵部6の灰に吸着されるのが回避される。
そして、湿式脱硫部8では、上記脱塵部6を通過した2価水銀Hg2+(HgCl2)を液相で吸収して汚泥中に取り込んで捕集し、この後、水銀を含んだ汚泥を回収処理するようにしている。
At this time, the dedusting part 6 located downstream of the denitration catalyst 4 is operated at a temperature of 150 ° C. or more by adjusting the air heater 5, so that divalent mercury Hg 2+ (HgCl 2 ) Adsorption to ash is avoided.
In the
上記したように、この実施形態の排ガス処理方法及び排ガス処理装置1では、塩素を多く含む石炭を石炭焚きボイラBによって燃焼させる際に、水銀の除去に吸着剤を用いていないので、その分だけランニングコスト少なく抑え得ることとなり、加えて、脱硝触媒4での金属水銀Hg0の酸化反応をアンモニアに阻害されることなく促進させ得るので、煙道Rの下流側に配置した脱塵部6や湿式脱硫部8において、排ガスの性状にかかわりなく、水銀を高効率且つ低コストで除去し得ることとなる。
As described above, in the exhaust gas treatment method and the exhaust
図2は、本発明の他の実施形態による排ガス処理装置を示しており、この実施形態の排ガス処理装置1が先の排ガス処理装置1と異なるところは、煙道Rにおける塩化水素転化触媒3の上流側に塩化水素を供給する塩化水素供給部10を具備している点にあり、他の構成は先の排ガス処理装置1と同じである。
この実施形態の排ガス処理装置1は、塩素をほとんど含まない石炭を燃焼させる場合に用いるのに適したもので、この排ガス処理装置1では、石炭の燃焼に伴って発生する塩化水素の量が少ないのを補うべく、煙道Rにおける塩化水素転化触媒3の上流側に塩化水素供給部10から塩化水素を供給して、この塩化水素の一部を塩化水素転化触媒3で塩素に転換して流せば、排ガス中の塩素濃度が高くなって、塩化水素転化触媒3の下流側に位置する脱硝触媒4での金属水銀Hg0の酸化反応がアンモニアに阻害されることなく促進されることとなる。
FIG. 2 shows an exhaust gas treatment apparatus according to another embodiment of the present invention. The difference between the exhaust
The exhaust
したがって、この実施形態の排ガス処理装置1にあっても、煙道Rの下流側に配置した脱塵部6や湿式脱硫部8において、排ガスの性状にかかわりなく、水銀を高効率且つ低コストで除去し得ることとなる。
なお、塩化水素供給部10からの塩化水素の供給は、石炭焚きボイラBに対して直接行うようにしてもよい。
Therefore, even in the exhaust
The supply of hydrogen chloride from the hydrogen
図3は、本発明のさらに他の実施形態による排ガス処理装置を示しており、この実施形態の排ガス処理装置1が先の排ガス処理装置1と異なるところは、塩化水素転化触媒3及びこの塩化水素転化触媒3に塩化水素を供給する塩化水素供給部10を煙道Rの近傍に配置し、塩化水素転化触媒3において、塩化水素供給部10から供給される塩化水素の一部を塩素に転換して煙道Rにおける脱硝触媒4の上流側に供給するようにした点にあり、他の構成は先の排ガス処理装置1と同じである。
FIG. 3 shows an exhaust gas treatment apparatus according to still another embodiment of the present invention. The exhaust
この実施形態の排ガス処理装置1も、塩素をほとんど含まない石炭を燃焼させる場合に用いるのに適したもので、この排ガス処理装置1では、石炭の燃焼に伴って発生する塩化水素の量が少ないのを補うべく、煙道Rの近傍における塩化水素転化触媒3に塩化水素供給部10から塩化水素を供給し、この塩化水素の一部を塩化水素転化触媒3で塩素に転換して煙道Rにおける脱硝触媒4の上流側に流せば、排ガス中の塩素濃度が高くなって、脱硝触媒4での金属水銀Hg0の酸化反応がアンモニアに阻害されることなく促進されることとなる。
The exhaust
したがって、この実施形態の排ガス処理装置1にあっても、煙道Rの下流側に配置した脱塵部6や湿式脱硫部8において、排ガスの性状にかかわりなく、水銀を高効率且つ低コストで除去し得ることとなる。
また、この実施形態の排ガス処理装置1では、煙道Rの近傍に配置した塩化水素転化触媒3にハンドリング容易な塩化水素を直接供給し、その場で腐食性が高くて取り扱いが容易でない塩素に転換して煙道Rに流すようにしているので、塩化水素転化触媒3における塩素への転換が効率よくなされるうえ、作業性が向上することとなる。
Therefore, even in the exhaust
Further, in the exhaust
1 排ガス処理装置
3 塩化水素転化触媒
4 脱硝触媒
10 塩化水素供給部
B 石炭焚きボイラ(燃焼装置)
R 煙道
DESCRIPTION OF
R Flue
Claims (6)
前記化石燃料を前記燃焼装置に供給して燃焼させ、
前記燃焼装置からの煙道に配置した塩化水素転化触媒で前記燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる塩化水素の一部を塩素に転換して流し、
前記煙道における塩化水素転化触媒の下流に配置した脱硝触媒での前記排ガス中に含まれる金属水銀の酸化反応を促進させる
ことを特徴とする排ガス処理方法。 An exhaust gas treatment method for removing mercury contained in exhaust gas discharged from a combustion device when fossil fuel such as coal is burned in a combustion device such as a boiler,
Supplying and burning the fossil fuel to the combustion device;
A portion of hydrogen chloride contained in the exhaust gas discharged from the combustion device is converted into chlorine and flowed with a hydrogen chloride conversion catalyst disposed in the flue from the combustion device,
An exhaust gas treatment method characterized in that an oxidation reaction of metallic mercury contained in the exhaust gas is promoted by a denitration catalyst disposed downstream of a hydrogen chloride conversion catalyst in the flue.
前記化石燃料を前記燃焼装置に供給して燃焼させ、
前記燃焼装置からの煙道近傍に配置した塩化水素転化触媒に塩化水素を添加して、この塩化水素の一部を塩素に転換した後、
この塩素を前記煙道に配置した脱硝触媒の上流側に供給して該脱硝触媒での前記排ガス中に含まれる金属水銀の酸化反応を促進させる
ことを特徴とする排ガス処理方法。 An exhaust gas treatment method for removing mercury contained in exhaust gas discharged from a combustion device when fossil fuel such as coal is burned in a combustion device such as a boiler,
Supplying and burning the fossil fuel to the combustion device;
After adding hydrogen chloride to the hydrogen chloride conversion catalyst placed in the vicinity of the flue from the combustion device and converting a part of this hydrogen chloride to chlorine,
An exhaust gas treatment method, wherein the chlorine is supplied to an upstream side of a denitration catalyst arranged in the flue to promote an oxidation reaction of metallic mercury contained in the exhaust gas at the denitration catalyst.
前記燃焼装置からの煙道に位置して前記燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる金属水銀を酸化する脱硝触媒と、
前記煙道における脱硝触媒の上流側に位置して前記排ガス中に含まれる塩化水素の一部を塩素に転換して下流側に流す塩化水素転化触媒を備えている
ことを特徴とする排ガス処理装置。 An exhaust gas treatment device for removing mercury contained in exhaust gas discharged from a combustion device when fossil fuel such as coal is burned in a combustion device such as a boiler,
A denitration catalyst that oxidizes metallic mercury contained in the exhaust gas discharged from the combustion device located in the flue from the combustion device;
An exhaust gas treatment apparatus comprising a hydrogen chloride conversion catalyst located upstream of a denitration catalyst in the flue and converting a part of hydrogen chloride contained in the exhaust gas into chlorine and flowing it downstream. .
前記燃焼装置からの煙道に位置して前記燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる金属水銀を酸化する脱硝触媒と、
前記燃焼装置からの煙道近傍に配置した塩化水素転化触媒と、
この塩化水素転化触媒に塩化水素を供給する塩化水素供給部を備え、
前記塩化水素転化触媒を、前記塩化水素供給部から供給される塩化水素の一部を塩素に転換して前記煙道における脱硝触媒の上流側に供給するものとした
ことを特徴とする排ガス処理装置。 An exhaust gas treatment device for removing mercury contained in exhaust gas discharged from a combustion device when fossil fuel such as coal is burned in a combustion device such as a boiler,
A denitration catalyst that oxidizes metallic mercury contained in the exhaust gas discharged from the combustion device located in the flue from the combustion device;
A hydrogen chloride conversion catalyst disposed near the flue from the combustion device;
A hydrogen chloride supply unit for supplying hydrogen chloride to the hydrogen chloride conversion catalyst is provided,
The exhaust gas treatment apparatus characterized in that the hydrogen chloride conversion catalyst converts a part of hydrogen chloride supplied from the hydrogen chloride supply unit into chlorine and supplies it to the upstream side of the denitration catalyst in the flue. .
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