JP5253509B2 - 燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム、及び燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法 - Google Patents
燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム、及び燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備における水銀除去システム、及び燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法に関する。
ＬＰＧ中に含まれる水銀は、ＬＰＧを燃料として使用する内燃機関にＬＰＧを供給する気化器を構成する部材を腐食させるので、気化器の腐食が進行すればこの気化器からＬＰＧが漏洩することになる。
例えば、技術文献の「水銀影響調査委員会報告書の概要」には、ＬＰＧの気化の際にガス温度が低くなり、気化したＬＰＧ内の水銀が液化、蓄積し、さらに水分の存在下で金属部材が腐食すること、さらに、金属部材の腐食を防ぐために、ＬＰＧ中の水銀濃度を予め削減する管理が必要であることが開示されている。
ＬＰＧ内の水銀濃度を削減する方法として、例えば、特開平９−２２１６８４号公報には、水銀吸着剤の充填層内にＬＰＧを供給し、温度２０℃〜２００℃の吸着条件下で水銀吸着剤と接触させ、水銀を除去する技術が開示されている。
近年、地球温暖化が地球規模の環境問題として取り上げられ、大気中の二酸化炭素（以下、ＣＯ２と記載）濃度の増加が地球温暖化の主要因であることが明らかにされている。
ところで火力発電所はＣＯ２の排出源として注目されており、火力発電所のボイラから排出される燃焼排ガス中のＣＯ２を高効率で分離、除去することが望まれている。
燃焼排ガス中のＣＯ２を高効率で分離、除去するためには、燃焼排ガス中のＣＯ２を高濃度にする必要があるが、ボイラで空気燃焼させた燃焼排ガスは、空気中の約８０ｖｏｌ％を占める窒素によりＣＯ２の高濃度化が抑制される。
例えば、特許第３０６８８８８号公報には、ボイラで燃料と酸素とを燃焼させることにより、ＣＯ２を高濃度化する技術が開示されている。
また、環境問題としてＣＯ２だけでなく、ボイラから排出される燃焼排ガス中の水銀除去が取り上げられている。この燃焼排ガス中の水銀除去の方法として、例えば特開２００４−２３７２４４号公報、および特開２００５−２３０８１０号公報には、燃焼排ガス中の金属水銀（以下Ｈｇ０と表記）を脱硝装置で水に溶解しやすい塩化水銀（以下ＨｇＣｌ２と表記）に変換して水に吸収させて除去する技術、及びこのＨｇＣｌ２を吸着剤に吸収させて除去する技術が開示されている。
燃焼排ガス中のＨｇ０の全量を全てＨｇＣｌ２に変換できれば、ＨｇＣｌ２の全量を水に溶解させて除去すればよい。しかしながら、Ｈｇ０の全量を全てＨｇＣｌ２に変換することは難しく、一部Ｈｇ０が残存する。
また、燃焼排ガス中からＣＯ２を回収するには、燃焼排ガスを圧縮機で圧縮し、冷却器で圧縮されたＣＯ２を冷却してこのＣＯ２を液化する必要がある。その際に、燃焼排ガス中に含まれているＨｇ０も液化することになるので、前記圧縮機を長時間稼動させているとＨｇ０が圧縮機内に蓄積し、圧縮機を構成する金属部材を腐食させることになる。
そこで、燃焼排ガス中からＣＯ２を回収する場合に、長時間稼動する圧縮機に供給される燃焼排ガス中のＨｇ０を高精度に除去することが課題となる。
本発明の目的は、燃焼排ガス中からＣＯ２を回収すると共に、燃焼排ガス中に含まれたＨｇ０を高精度で除去することを可能にした燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム、及び燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法を提供することにある。
本発明の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムは、燃焼排ガスの発生源から排出された燃焼排ガス中の水分を除去する脱水装置と、この脱水装置の下流側に設置されて水分を除去した該燃焼排ガス中の二酸化炭素を圧縮する圧縮機及び圧縮された二酸化炭素を冷却して液化する冷却器を有する燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備とを備え、前記脱水装置の上流側、あるいは前記脱水装置と前記圧縮機との間に燃焼排ガス中の水銀を吸着して除去する水銀ガス吸着塔を並列に複数基配設したことを特徴とする。
また、本発明の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムは、燃焼排ガスの発生源から排出された燃焼排ガス中の水分を除去する脱水装置と、この脱水装置の下流側に設置されて水分を除去した該燃焼排ガス中の二酸化炭素を圧縮する圧縮機及び圧縮された二酸化炭素を冷却して液化する冷却器を有する燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備とを備え、前記脱水装置の上流側、あるいは前記脱水装置と前記圧縮機との間に燃焼排ガス中の水銀を吸着して除去する水銀ガス吸着塔を並列に複数基配設し、複数基設配設された各水銀ガス吸着塔の上流側及び下流側に燃焼排ガスの流通を調節する入口バルブ及び出口バルブをそれぞれ設置し、前記出口バルブの下流側に燃焼排ガス中の水銀濃度を計測する水銀分析計を設置し、前記水銀分析計で計測した燃焼排ガス中の水銀濃度に基づいて前記水銀ガス吸着塔の入口バルブ及び出口バルブの開閉を制御する制御装置を設置したことを特徴とする。
本発明の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法は、燃焼排ガスの発生源から排出された燃焼排ガス中の水分を脱水装置によって除去し、この脱水装置で水分を除去した燃焼排ガス中の二酸化炭素を該脱水装置の下流側に設置された圧縮機によって圧縮し、圧縮された二酸化炭素を冷却器によって冷却して液化させることによって前記燃焼排ガスからこの二酸化炭素を回収する運転を行い、前記脱水装置の上流側、あるいは前記脱水装置と前記圧縮機との間に並列に複数基配設された燃焼排ガス中の水銀を吸着して除去する水銀ガス吸着塔のうち、一基の水銀ガス吸着搭に対して該脱水装置に流入する前の燃焼排ガス、あるいは該脱水装置を流下した後の燃焼排ガスを通気して前記燃焼排ガス中の水銀を除去する運転を行うと共に、前記水銀ガス吸着塔のうち、少なくとも他の１基の水銀ガス吸着搭に対して前記燃焼排ガスを通気させずに待機状態にしておくことを特徴とする。
また、本発明の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法は、燃焼排ガスの発生源から排出された燃焼排ガス中の水分を脱水装置によって除去し、この脱水装置で水分を除去した燃焼排ガス中の二酸化炭素を該脱水装置の下流側に設置された圧縮機によって圧縮し、圧縮された二酸化炭素を冷却器によって冷却して液化させることによって前記燃焼排ガスからこの二酸化炭素を回収する運転を行い、前記脱水装置の上流側、あるいは前記脱水装置と前記圧縮機との間に並列に複数基設けた水銀ガス吸着塔によって燃焼排ガス中の水銀を吸着させて除去する際に、前記水銀ガス吸着塔を流下した燃焼排ガス中の水銀濃度に基づいてこれらの並列に複数基設設された水銀ガス吸着塔のうち、１基の水銀ガス吸着搭に対して該脱水装置に流入する前の燃焼排ガス、あるいは該脱水装置を流下した後の燃焼排ガスを通気するように制御して前記燃焼排ガス中の水銀を除去する運転を行い、前記水銀ガス吸着塔を流下した燃焼排ガス中の水銀濃度が所定値に達した場合には、前記水銀ガス吸着塔のうち、燃焼排ガスを通気させずに待機状態にある少なくとも１基の水銀ガス吸着搭に対して前記燃焼排ガスを通気させるように燃焼排ガスを切り替えて通気するように制御して前記燃焼排ガス中の水銀を除去する運転を行うことを特徴とする。
本発明によれば、燃焼排ガス中からＣＯ２を回収すると共に、燃焼排ガス中に含まれたＨｇ０を高精度で除去することを可能にした燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム、及び燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法が実現できる。
１：集塵装置、２：脱硫装置、３：脱水装置、４、４’：圧縮機、５、５’：冷却器、１１：金属水銀ガス吸着搭、１２：制御装置、１３：入口バルブ、１４：出口バルブ、１５、１５ｂ：水銀分析計、２１：燃焼排ガス、２２：水（液）、２３：ＣＯ２（液）、２４：非凝縮性ガス、２５：燃焼排ガス循環ライン、３１：板状吸着剤、３２：ハニカム状吸着剤、３３：ヒータ、５０：微粉炭焚きボイラ、５１：脱硝装置。
本発明の実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム、及び燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運動について図面を用いて説明する。
図１を用いて本発明の第１実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収の水銀除去システム、及び燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法について説明する。
図１に示された本発明の第１実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムは、燃料の微粉炭を空気と共に燃焼させて高温の燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスを熱源として熱交換して高温の蒸気を生成して蒸気タービン等の蒸気供給先（図示せず）に供給する微粉炭焚きボイラ５０を備えている。
燃料と空気とを燃焼させて燃焼排ガスを発生させる燃焼排ガスの発生源である微粉炭焚きボイラ５０から排出された燃焼排ガスを処理する燃焼排ガス処理システムは、微粉炭焚きボイラ５０の下流側にそれぞれ設置されており、該微粉炭焚きボイラ５０から流下する燃焼排ガス２１中の窒素酸化物（以下ＮＯｘと称する）を低減する脱硝装置５１と、脱硝装置５１の下流側に位置して燃焼排ガス２１中の燃焼灰を除去する集塵装置１と、集塵装置１の下流側に位置して燃焼排ガス２１中の硫黄酸化物（以下ＳＯｘと称する）を除去する脱硫装置２とから構成されている。
脱硫装置２の下流側には、燃焼排ガス２１中のＣＯ２を回収する二酸化炭素回収設備として、燃焼排ガス２１中の水分を除去する脱水装置３と、この脱水装置３の下流側に設置されて水分を除去した燃焼排ガス中のＣＯ２を圧縮する圧縮機４と、この圧縮機４で圧縮されたＣＯ２を冷却して液化する冷却器５’が備えられている。
この脱水装置３で燃焼排ガス２１中から除去された水分は水２２として脱水装置３から外部に排出される。
そして微粉炭焚きボイラ５０から排出された燃焼排ガス２１に含まれたＨｇ０は、脱水装置３と圧縮機４との間に設置された後述する金属水銀吸着塔１１及び１１’の内部に積層された金属水銀吸着剤によって燃焼排ガス２１中のＨｇ０を吸着させることによって燃焼排ガス２１から直接除去される。
前記金属水銀吸着塔１１及び１１’を流下することによって燃焼排ガス２１に含まれたＨｇ０が吸着除去された燃焼排ガス２１は、その下流側に設置された圧縮機４に流入して圧縮され、冷却器５’で冷却されて前記燃焼排ガス２１中のＣＯ２は液化することになるが、前記圧縮機４の圧縮と冷却器５’の冷却によってＨｇ０が吸着除去された燃焼排ガス２１中のＣＯ２は液化されたＣＯ２２３と、液化しない非凝縮性ガス２４になり、液化されたＣＯ２２３は前記冷却器５’から液化ＣＯ２の貯蔵設備（図示せず）に供給され、非凝縮性ガス２４は前記冷却器５’から更に下流側に流下して外部に排出されるように構成されている。
前記微粉炭焚きボイラ５０における微粉炭の燃焼は、ＣＯ２回収に適した酸素燃焼を行うが、微粉炭焚きボイラ５０から排出された燃焼排ガス２１の一部を集塵装置１の下流側から燃焼排ガス循環ライン２５を通じて微粉炭焚きボイラ５０に供給するようにして、燃焼排ガス２１の一部が微粉炭焚きボイラ５０に循環するように構成する。
微粉炭焚きボイラ５０で生成して排出される燃焼排ガス２１中の水銀の形態には、金属水銀Ｈｇ０と塩化水銀ＨｇＣｌ２がある。微粉炭焚きボイラ５０ではＨｇ０が主であり、微粉炭焚きボイラ５０の下流に設置された窒素酸化物を低減する脱硝装置５１の内部に載置された触媒によってＨｇ０がＨｇＣｌ２に変換される。
脱硝装置５１の触媒でＨｇ０がＨｇＣｌ２に変換されることにより、変換されたこのＨｇＣｌ２は燃焼排ガス２１中に含まれた燃焼灰に吸着し、脱硝装置５１の下流側に設置された集塵装置１によって除去される。さらに、集塵装置１の下流側に設置された水を噴霧する脱硫装置２によって前記ＨｇＣｌ２は水に溶解させて除去することができる。
一方、燃焼排ガス２１中のＨｇ０は燃焼灰への吸着性、水への溶解性がないため、何も処理しない場合にはこのＨｇ０は燃焼排ガス２１と共に後流まで流下して煙突出口から大気に放出されることになる。
微粉炭焚きボイラ５０では、ボイラ出口のＮＯｘ濃度は１００ｐｐｍから２００ｐｐｍの範囲であり、微粉炭焚きボイラ５０の下流側に設置した脱硝装置５１によって約３０ｐｐｍまで低減させた後に、燃焼排ガス処理システムの最下流に設置された煙突（図示せず）から大気に排出させている。
尚、ボイラ内脱硝技術の技術開発が進み、微粉炭焚きボイラ５０のボイラ出口でのＮＯｘ濃度が３０ｐｐｍに低減できれば微粉炭焚きボイラ５０の下流側に設置する脱硝装置５１が不要となるか、或いは脱硝装置５１によってＮＯｘ濃度を更に低減させて煙突から大気に排出させることが可能となる。
また、微粉炭焚きボイラ５０における酸素燃焼？ではガス中の窒素分がなくなることからＮＯｘ濃度が低く、脱硝装置５１を設置することが不要になる可能性もある。
仮に触媒によってＨｇ０をＨｇＣｌ２に変換する脱硝装置５１が微粉炭焚きボイラ５０の下流に設置されていない場合を想定すると、微粉炭焚きボイラ５０から排出された燃焼排ガス２１中のＨｇ０はＨｇＣｌ２に変換されずに下流側に排出されることになるので、Ｈｇ０をこの燃焼排ガス２１中から直接除去することが必要になる。
そこで、本実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいては、金属水銀ガス吸着塔１１及び１１’を脱水装置３と圧縮機４の間に並列に配設して、燃焼排ガス２１中から金属水銀Ｈｇ０を吸着して直接除去するようにした。
前記金属水銀吸着塔１１及び１１’の内部には金属水銀吸着剤となるニッケル（以下Ｎｉと称する）を含む合金を板状吸着剤にして積層している。この金属水銀吸着剤に使用されるＮｉを含む合金としては、例えば、ＳＵＳが挙げられる。
ＳＵＳを構成する主元素はマンガン、ニッケル、クロムであり、いずれも遷移金属である。遷移金属はＨｇ０と結合してアマルガムを形成するため、Ｈｇ０を吸着する吸着剤として有効である。遷移金属であっても酸化されるとアマルガムを形成しなくなるため、望ましくは酸化されにくいニッケルが効果的な金属水銀吸着剤となる。
図１を用いて、第１実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいて、水銀除去装置の構成を更に説明する。
並列に配設された流路には２基の金属水銀ガス吸着搭１１、１１’がそれぞれ設置されており、一方の金属水銀ガス吸着搭１１の上流側には入口バルブ１３が、下流側には出口バルブ１４がそれぞれ設けられ、同様に他方の金属水銀ガス吸着搭１１’の上流側には入口バルブ１３’が、下流側には出口バルブ１４’がそれぞれ設けている。
更に金属水銀ガス吸着搭１１、１１’への燃焼排ガス２１の通気の制御を行う制御装置１２が設置されており、この制御装置１２からの操作信号によって前記金属水銀ガス吸着搭１１、１１’の各入口バルブ１３、１３’、各出口バルブ１４、１４’の開閉を操作して、燃焼排ガス２１を金属水銀ガス吸着搭１１、１１’の何れか一方に切り替えて通気、又は双方に通気できるように制御している。
前記金属水銀ガス吸着搭１１及び１１’の各出口バルブ１４及び１４’の後流側には水銀分析計１５、１５’が夫々設置されており、この金属水銀ガス吸着搭１１及び１１’を配設した並列の流路が合流した下流側の合流流路にも更に水銀分析計１５ｂが設置されて、合流流路を流下する燃焼排ガス２１中の水銀濃度の値を検出するようになっている。
そして前記各水銀分析計１５、１５’、１５ｂによって計測された燃焼排ガス２１の水銀濃度の検出値はそれぞれ前記制御装置１２に入力され、この制御装置１２にて各水銀濃度の検出値と該制御装置１２で予め設定した水銀濃度の上限値との比較に基づいて操作信号を出力して前記金属水銀ガス吸着搭１１、１１’の各入口バルブ１３、１３’、各出口バルブ１４、１４’の開閉を操作し、燃焼排ガス２１が金属水銀ガス吸着搭１１、１１’の何れか一方に通気、又は双方に通気するように制御する。
例えば、一方の金属水銀ガス吸着搭１１に燃焼排ガス２１を通気して単独で運転させ、他方の金属水銀ガス吸着搭１１’には燃焼排ガス２１を通気しないで待機させるように制御することも可能である。
そして前記制御装置１２では各水銀分析計１５、１５’、１５ｂで計測した燃焼排ガス２１の水銀濃度の検出値を連続して監視し、例えば前記一方の金属水銀ガス吸着搭１１の下流側に設置した水銀分析計１５によって該一方の金属水銀ガス吸着搭１１を流下した燃焼排ガス２１の水銀濃度の検出値が該一方の金属水銀ガス吸着搭１１の内部に積層されたＨｇ０を吸着する金属水銀吸着剤の吸着性能の低下によって予め設定した水銀濃度の上限値にまで達したことを検出した場合には、制御装置１２からの操作信号によって一方の金属水銀ガス吸着搭１１の入口バルブ１３及び出口バルブ１４を閉操作して前記一方の金属水銀ガス吸着搭１１の運転を停止すると共に、他方の金属水銀ガス吸着塔１１’の入口バルブ１３’及び出口バルブ１４’を開操作して燃焼排ガス２１をこの他方の金属水銀ガス吸着塔１１’に通気して前記他方の金属水銀ガス吸着塔１１’の運転に切り替える。
前記他方の金属水銀ガス吸着塔１１’の運転に切り替えた後は、この他方の金属水銀ガス吸着塔１１’の下流側に設置した水銀分析計１５’によって前記他方の金属水銀ガス吸着塔１１’を流下した燃焼排ガス２１中の水銀濃度の値を検出して監視を行う。
ここで、前記制御装置１２に設定されている燃焼排ガス２１中の水銀濃度の上限値は、前記金属水銀ガス吸着搭１１、１１’の下流側に設置した圧縮機４に用いられている金属部材が許容できる燃焼排ガス２１中の水銀濃度に基づいて設定される。
前記したように燃焼排ガス２１を一方の金属水銀ガス吸着塔１１への通気から他方の金属水銀ガス吸着塔１１’への通気に変更して前記他方の金属水銀ガス吸着塔１１’の単独運転に切り替え、前記一方の金属水銀ガス吸着塔１１が運転を停止させている間にこの一方の金属水銀ガス吸着搭１１では、吸着塔の内部に積層されている吸着性能の低下した金属水銀吸着剤を新しい金属水銀吸着剤に入れ替えて待機状態にする。
その後、前記他方の金属水銀ガス吸着搭１１’を単独で運転させ、この他方の金属水銀ガス吸着搭１１’の下流側に設置した水銀分析計１５’によって該他方の金属水銀ガス吸着搭１１’を流下した燃焼排ガス２１の水銀濃度の検出値がこの他方の金属水銀ガス吸着搭１１’の内部に積層されたＨｇ０を吸着する金属水銀吸着剤の吸着性能も低下によって予め設定した水銀濃度の上限値にまで達したことを検出した場合には、前記制御装置１２からの操作信号によって待機状態にあった一方の金属水銀ガス吸着搭１１の入口バルブ１３及び出口バルブ１４を開操作し、前記他方の金属水銀ガス吸着搭１１’及び前記一方の金属水銀ガス吸着搭１１の両方に燃焼排ガス２１を一時的に通気させるようにして、前記他方の金属水銀ガス吸着搭１１’及び一方の金属水銀ガス吸着搭１１の双方を運転させる。
この金属水銀ガス吸着搭１１及び１１’の双方を一時的に運転させる場合には、前記並列の流路が合流した下流側の合流流路に設置された水銀分析計１５ｂによって前記金属水銀ガス吸着搭１１及び１１’の双方からこの合流流路を流下する燃焼排ガス２１中の水銀濃度の値を検出して監視し、前記金属水銀ガス吸着搭１１及び１１’の双方によって燃焼排ガス２１中の水銀濃度を低減させて、一方の金属水銀ガス吸着搭１１と他方の金属水銀ガス吸着搭１１’との運転の切り替えに伴なう燃焼排ガス２１中の水銀濃度の増加を抑制させている。
ところで、一時的に燃焼排ガス２１を通気中の一方の前記金属水銀ガス吸着搭１１又は１１’を流下する燃焼排ガス２１中の水銀濃度の値が突発的に急上昇した場合は、前記金属水銀ガス吸着搭１１、は１１’の下流側の合流流路に設置した水銀分析計１５ｂでこの合流流路を流下する燃焼排ガス２１中の水銀濃度の急上昇を捉えて、前記金属水銀ガス吸着搭１１への燃焼排ガス２１の通気だけでなく、待機中の他方の前記金属水銀ガス吸着搭１１’にも燃焼排ガス２１を通気させて前記金属水銀ガス吸着搭１１及び１１’の双方を運転する並列運転にして、燃焼排ガス２１中の水銀濃度が急上昇した水銀を低減させる運転を行う。
本実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおける燃焼排ガス２１中のＣＯ２の回収は、圧縮機４で加圧したＣＯ２を冷却器５’で冷却して液化させたＣＯ２２３にして、前記冷却器５’からこの液化させたＣＯ２２３の回収を行うようにし、液化しない燃焼排ガス２１の非凝縮性ガス２４は前記冷却器５’で液化したＣＯ２２３と分離させて下流側に流下させる。
燃焼排ガス２１中のＣＯ２の回収率を更に高くするためには、後述する図７の実施例に示したように圧縮機を複数個設置して、前段の圧縮機による圧縮で温度上昇させた燃焼排ガス２１を、後段の圧縮機で更に圧縮する多段圧縮を行い、この多段圧縮された燃焼排ガス２１中のＣＯ２を冷却器で冷却して液化させることが必要になる。
図２は図１に示した第１実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備における水銀除去システムを構成する金属水銀ガス吸着塔１１、１１’の内部に設置される金属水銀吸着剤である板状吸着剤３１の一具体例を示している。
図２において、燃焼排ガス２１中のＨｇ０を吸着する金属水銀吸着剤を構成する板状吸着剤３１は、金属水銀ガス吸着塔１１、１１’の内部に流入する燃焼排ガス２１の流れ方向に沿って幅方向に離間させて配置され、隣接した板状吸着剤３１との間に燃焼排ガス２１が流下する流路２１ａを形成するように複数枚積層した構造となっている。
また、金属水銀吸着剤を粒子として、金属水銀ガス吸着塔１１、１１’内にこの粒子を充填してもよいが、燃焼排ガス２１の通気性が悪くなるため、通気性のよい板状吸着剤３１の積層構造を採用した。
前記板状吸着剤３１の交換は、金属水銀吸着塔１１、１１’の上面、あるいは燃焼排ガス２１の流出入口がある側面を取り外し、吸着性能が低下した板状吸着剤３１を１枚ずつ新しい板状吸着剤３１と交換するか、あるいは、板状吸着剤３１を積層できる型枠に設置して型枠ごと新しい板状吸着剤３１と交換すればよい。
図３は図１に示した第１実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムを構成する金属水銀ガス吸着塔１１、１１’の内部に設置される金属水銀吸着剤である板状吸着剤３１の他の具体例を示す。
図３において、燃焼排ガス２１中のＨｇ０を吸着する金属水銀吸着剤を構成するハニカム状吸着剤３２は、燃焼排ガス２１を流下させる多数の空孔２１ｂが燃焼排ガスの流れの方向に沿うように形成された構造となっている。
金属水銀吸着剤を多数の空孔２１ｂを形成したハニカム状吸着剤３２の構成にすることによって、金属水銀吸着塔１１、１１’を流下する燃焼排ガス２１の圧力損失を小さくできる。また、ハニカムカム構造は、板状吸着剤の積層構造よりもＨｇ０を吸着する吸着面積を広くすることができる。
また、金属水銀吸着剤に使用されるニッケルと金属水銀との反応、すなわちアマルガムを生成する反応は、高温ほど反応速度は高いが、高温過ぎるとアマルガムが分解し、金属水銀を放出する。
燃焼排ガス２１中のＨｇ０を吸着する金属水銀吸着剤には金属水銀を吸着するのに適した温度範囲が存在する。金属水銀吸着剤に使用されるＮｉを含む合金としてＳＵＳへの水銀吸着性能を評価した試験では、ＳＵＳ管の温度が１７０℃から３７０℃の範囲で良好な結果が得られており、よって金属水銀吸着剤は１７０℃から３７０℃の温度範囲で使用されることが望ましい。
尚、燃焼排ガス２１の温度が、この温度範囲よりも低い場合には、金属水銀吸着剤を上記の温度範囲にまで加熱する手段を備えることが望ましい。
図４は図１に示した第１実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムを構成する金属水銀ガス吸着塔１１、１１’の内部に設置される金属水銀吸着剤である板状吸着剤３１に加熱手段を備えた更に他の具体例を示す。
図４において、燃焼排ガス２１中のＨｇ０を吸着する金属水銀吸着剤を構成する板状吸着剤３１は、ヒータ３３をこの板状吸着剤３１で挟み込む構造となっている。ヒータ３３はニクロム線のようなニッケルを含む材料が望ましい。
板状吸着剤３１のヒータ３３が燃焼排ガス２１に接触しても、ヒータ３３による加熱温度がアマルガムの分解温度以上になるとＨｇ０は板状吸着剤３１に吸着しなくなる。
また、ヒータ３３の表面にアマルガムを生成したとしても、ヒータ３３をアマルガムの分解温度以上に加熱すれば、Ｈｇ０を放出して再生することができる。
したがって、ヒータ３３を設置する板状吸着剤３１に形成された空間は密閉の必要はなく、製作が簡単になる。
長時間の使用によって燃焼排ガス２１中のＨｇ０の吸着性能が低下した金属水銀吸着剤である板状吸着剤３１は、本実施例の燃焼排ガス中の水銀除去システムとは別の場所にて加熱再生処理することによって金属水銀吸着剤として再使用することが可能である。
次に本発明の第２実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムについて図５を用いて説明する。
図５に示した第２実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムは、図１に示した先の実施例の燃焼排ガス中の水銀除去システムと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違した構成についてのみ以下に説明する。
本実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいては、図５に示したのように、微粉炭焚きボイラ５０から排出された燃焼排ガス２１中のＳＯｘを除去する脱硫装置２と、燃焼排ガス２１中の水分を除去する脱水装置３との間に、燃焼排ガス２１中のＨｇ０を吸着して除去する金属水銀吸着剤を内部に積層した金属水銀吸着塔１１、１１’が並列に配設されており、これらの金属水銀吸着塔１１、１１’の後流となる前記脱水装置３の下流側に燃焼排ガス２１中のＣＯ２を圧縮する圧縮機４と、この圧縮機４で圧縮されたＣＯ２を冷却して液化し、液化したＣＯ２２３を回収する冷却器５’が設置された構成となっている。
本実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおける燃焼排ガス２１中のＣＯ２の回収は、圧縮機４で加圧したＣＯ２を冷却器５’で冷却して液化したＣＯ２としてこの冷却器５’から回収を行い、液化しない燃焼排ガス２１の非凝縮性ガス２４は前記冷却器５’で液化したＣＯ２２３と分離させて下流側に流下させる。
燃焼排ガス２１中のＣＯ２の回収率を更に高くするためには、後述する図７の実施例に示したように圧縮機を複数個設置して、前段の圧縮機による圧縮で温度上昇させた燃焼排ガス２１を、後段の圧縮機で更に圧縮する多段圧縮を行い、この多段圧縮された燃焼排ガス２１中のＣＯ２を冷却器で冷却して液化させることが必要になる。
本実施例によれば、前記金属水銀吸着塔１１、１１’を脱水装置３の上流側の温度の高い領域に並列に配設させた構成なので、この金属水銀吸着塔１１、１１’に流入する燃焼排ガス２１の温度が高くなり、燃焼排ガス２１中のＨｇ０を金属水銀吸着塔１１、１１’の金属水銀吸着剤に吸着させてアマルガムを形成し易くできる。
次に本発明の第３実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムについて図６を用いて説明する。
図６に示した第３実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムは、図１に示した先の実施例の燃焼排ガス中の水銀除去システムと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違した構成についてのみ以下に説明する。
本実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備における水銀除去システムにおいては、図６に示したのように、微粉炭焚きボイラ５０から排出された燃焼排ガス２１中の燃焼灰を除去する集塵装置１と、燃焼排ガス２１中のＳＯｘを除去する脱硫装置２との間に、燃焼排ガス２１中のＨｇ０を吸着して除去する金属水銀吸着剤を内部に積層した金属水銀吸着塔１１、１１’が並列に配設されており、これらの金属水銀吸着塔１１、１１’の後流の前記脱硫装置２の下流側に燃焼排ガス２１中の水分を除去する脱水装置３と、燃焼排ガス中のＣＯ２を圧縮して液化する圧縮機４と、この圧縮機４で圧縮されたＣＯ２を冷却して液化し、液化したＣＯ２２３を回収する冷却器５’が設置された構成となっている。
本実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムでは、燃焼排ガス２１中のＣＯ２の回収は、圧縮機４で加圧したＣＯ２を冷却器５’で冷却して液化したＣＯ２としてこの冷却器５’から回収を行い、液化しない燃焼排ガス２１の非凝縮性ガス２４は前記冷却器５’で液化したＣＯ２２３と分離させて下流側に流下させる。
燃焼排ガス２１中のＣＯ２の回収率を更に高くするためには、後述する図７の実施例に示したように圧縮機を複数個設置して、前段の圧縮機による圧縮で温度上昇させた燃焼排ガス２１を、後段の圧縮機で更に圧縮する多段圧縮を行い、この多段圧縮された燃焼排ガス２１中のＣＯ２を冷却器で冷却して液化させることが必要になる。
本実施例によれば、前記金属水銀吸着塔１１、１１’を脱硫装置２の上流側の温度が更に高い領域に並列に配設させた構成なので、この金属水銀吸着塔１１、１１’に流入する燃焼排ガス２１の温度が更に高くなり、燃焼排ガス２１中のＨｇ０を金属水銀吸着塔１１、１１’の金属水銀吸着剤に吸着させてアマルガムを更に形成し易くできる。
次に本発明の第４実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムについて図７を用いて説明する。
図７に示した第４実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムは、図１に示した先の実施例の燃焼排ガス中の水銀除去システムと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違した構成についてのみ以下に説明する。
本実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいては、図７に示したのように、微粉炭焚きボイラ５０から排出された燃焼排ガス２１中の水分を除去する脱水装置３と、燃焼排ガス２１中のＨｇ０を吸着して除去する金属水銀吸着剤を内部に積層した並列に配設された金属水銀吸着塔１１、１１’との間に、燃焼排ガス２１中のＣＯ２を圧縮する圧縮機４が設置されている。
更に、並列に配設された金属水銀吸着塔１１、１１’の下流側には前記金属水銀吸着塔１１及び１１’を流下した燃焼排ガス２１を冷却する冷却器５が設けてあり、前記冷却器５の下流側には燃焼排ガス２１中のＣＯ２を圧縮する第２の圧縮機４’と、この第２の圧縮機４’で圧縮されたＣＯ２を冷却して液化し、液化したＣＯ２２３を回収する冷却器５’が設置された構成となっている。
本実施例では圧縮機を前段の圧縮機４と後段の圧縮機４’との二段に設けた燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備における水銀除去システムを構成している。
また本実施例においては、燃焼排ガス２１中のＨｇ０を吸着して除去する並列に配設された金属水銀吸着塔１１及び１１’は、冷却器５と後段の第２の圧縮機４’との間に配設した構成にしても良い。
前記金属水銀吸着塔１１及び１１’の最適な設置位置は、燃焼排ガス２１の温度から決めることができる。金属水銀吸着塔１１及び１１’の内部に積層されるＨｇ０を吸着して除去する金属水銀吸着剤は、燃焼排ガス２１の温度が高温なほどＨｇ０の吸着性能が良くなるが、燃焼排ガス２１の温度がアマルガムの分解温度以上にまで高温になると逆に吸着性能が低下するためである。
前記冷却器５と後段の第２の圧縮機４’との間を流下する燃焼排ガス２１の温度は、前段の圧縮機４と冷却器５との間を流下する燃焼排ガス２１の温度よりも低くなるので、前段の圧縮機４と冷却器５の間を流下する前記燃焼排ガス２１の温度がアマルガムの分解温度以上の高温になるのであれば、冷却器５と後段の第２の圧縮機４’との間に上記したように並列に配設された金属水銀吸着塔１１及び１１’を設ければ良い。
本実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおける燃焼排ガス２１中のＣＯ２の回収は、後段の第２の圧縮機４’で加圧したＣＯ２を冷却器５’で冷却して液化したＣＯ２としてこの冷却器５’から回収を行い、液化しない燃焼排ガス２１の非凝縮性ガス２４は前記冷却器５’で液化したＣＯ２２３と分離させて下流側に流下させる。
本実施例によれば、前記金属水銀吸着塔１１、１１’を前段の圧縮機４による加圧によって温度が高くなった領域に並列に配設させた構成なので、この金属水銀吸着塔１１、１１’に流入する燃焼排ガス２１の温度が高くなり、燃焼排ガス２１中のＨｇ０を金属水銀吸着塔１１、１１’の金属水銀吸着剤に吸着させてアマルガムを更に形成し易くできる。
ところで、上記した本発明の各実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムでは、前記金属水銀吸着塔１１、１１’の内部に積層されて燃焼排ガス２１中のＨｇ０を吸着して除去する金属水銀吸着剤を長時間使用すると、金属水銀吸着剤を構成するＮｉ等の遷移金属がＨｇ０と結合して形成されるアマルガムの生成が飽和に近づいてＨｇ０の吸着性能が低下するので、定期的な金属水銀吸着剤の交換が必要になる。
図１、図５〜図７の各実施例で燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムに示したように、金属水銀ガス吸着塔１１、１１は複数個並列に設置することが望ましい。
前記したように金属水銀吸着塔１１、１１’を並列に配設することにより、燃焼排ガス２１中のＨｇ０を吸着する吸着性能が低下した金属水銀吸着剤を備えた金属水銀ガス吸着塔１１、１１’の内の一方から、新しい金属水銀吸着剤に交換して待機中の他方の金属水銀ガス吸着塔１１、１１’の内の他方に切り替えて燃焼排ガス２１を通気することで、燃焼排ガス２１中の金属水銀の除去を高い除去効率で継続して行うことができる。
また、処理すべき燃焼排ガス２１中の金属水銀の濃度が高くなり、並列に配設させた金属水銀ガス吸着塔１１、１１’に備えた金属水銀吸着剤だけでは金属水銀を除去する処理能力が不足する場合には、金属水銀を除去する処理能力を増加させるために運転中の金属水銀ガス吸着塔に加えて待機中の金属水銀ガス吸着塔が２基以上となるように予め設置しておき、３基以上の金属水銀ガス吸着塔を本実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備における水銀除去システムに備えた構成にすれば、燃焼排ガス２１中の金属水銀濃度が並列に配設させた２基の金属水銀ガス吸着塔の処理能力を越えて急に増加したとしても対応することが容易となる。
次に図１、図５〜図７に示した各実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムの運転方法について説明する。
上記各実施例の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムに設置された制御装置１２で制御される並列に配設した各金属水銀ガス吸着塔１１の運転方法について説明する。
図８は本発明の上記した実施例に並列に配設された金属水銀ガス吸着塔１１を模式的に示したものであり、燃焼排ガス２１が通気される並列に複数個設置された金属水銀ガス吸着塔１１と、入口バルブ１３と、出口バルブ１４、及び水銀分析計１５を記号表記して模式的に示したものである。
図８において、金属水銀ガス吸着塔１１はｎ個（ｎ≧３）並列に設置されており、これらの金属水銀ガス吸着塔１１をＢ１からＢｎで表記する。
Ｂ１からＢｎで表記した金属水銀ガス吸着塔１１に対応させて、その上流側に設置された入口バルブ１３をＶＩ１からＶＩｎで、下流側に設置された出口バルブ１４をＶＯ１からＶＯｎで、出口バルブ１４の下流側に位置する水銀分析計１５をＳ１からＳｎで表記する。また、出口バルブ１４の後流側で合流した流路に位置する水銀分析計１５ｂをＳｅで表記する。
図９は本発明の上記実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムに、例えば並列に３基設置された構成の金属水銀ガス吸着塔の状態を初期設定する方法を示すフローチャートである。
図９において、「金属水銀ガス吸着塔の設定」では、その設定値Ｂｉの初期設定値として３基の各金属水銀ガス吸着塔１１について各運転状態に合わせて、手動入力で前記設定値Ｂｉをそれぞれ設定する。
例えば、１基の金属水銀ガス吸着塔１１が燃焼排ガス２１を通気中であれば、「金属水銀ガス吸着塔の設定」にて初期設定として通気中の設定値Ｂｉ＝２を設定し、他の１基の金属水銀ガス吸着塔１１が燃焼排ガス２１を通気せずに待機中であれば、初期設定として待機中の設定値Ｂｉ＝１を設定し、残りの１基の金属水銀ガス吸着塔１１が燃焼排ガス２１を通気せず且つ内部に積層した金属水銀吸着剤を新しい金属水銀吸着剤に交換中であれば、初期設定として交換中の設定値Ｂｉ＝０を設定する。
ここで、初期設定した設定値Ｂｉ＝０は、金属水銀吸着剤を交換中の金属水銀ガス吸着塔１１に該当することから、図９の右側に示したように、「バルブの開閉状態の設定」にて、必然的に当該金属水銀ガス吸着塔１１の入口バルブ１３と出口バルブ１４とがそれぞれ閉のＶＩｉ＝０、ＶＯｉ＝０となるように制御する機能が、前記制御装置１２に備えられている。
例えば、金属水銀吸着剤の交換では、金属水銀ガス吸着塔１１を開放して前記金属水銀吸着剤を交換することから、金属水銀ガス吸着塔１１の開放中は、当該金属水銀ガス吸着塔１１の入口バルブ１３と出口バルブ１４とがＶＩｉ＝０，ＶＯｉ＝０の状態から変更できないようにインターロック機能を前記制御装置１２に持たせるようにしている。
そこで前記各金属水銀ガス吸着塔１１の運転状態を、通気中、待機中、吸着剤交換中の３種類に分け、これらの３種類に分けた各金属水銀ガス吸着塔１１の運転状態をモニタ表示によって目視確認できる機能を前記制御装置１２に備えさせることが望ましく、これらの機能を制御装置１２に備えさせることによって、並列に配設された複数の金属水銀ガス吸着塔１１を稼動させながら計画的に運用することができる。
そして前記した各金属水銀ガス吸着塔１１の設定値Ｂｉに合わせて、制御装置１２で各金属水銀ガス吸着塔１１に対応した入口バルブ１３及び出口バルブ１４の開閉を制御する。
即ち、図９の右側に示したように、「金属水銀ガス吸着塔の設定」が設定値Ｂｉ＝２の金属水銀ガス吸着塔１１であれば、「バルブの開閉状態の設定」にて当該金属水銀ガス吸着塔１１の入口バルブ１３及び出口バルブ１４はＶＩｉ＝１、ＶＯｉ＝１となるように制御装置１２で開制御する。
また、「金属水銀ガス吸着塔の設定」が設定値Ｂｉ＝０、あるいは設定値Ｂｉ＝１の金属水銀ガス吸着塔１１であれば、「バルブの開閉状態の設定」にて当該金属水銀ガス吸着塔１１の入口バルブ１３及び出口バルブ１４はＶＩｉ＝０、ＶＯｉ＝０となるように制御装置１２で閉制御を行う。
上記したように、各金属水銀ガス吸着塔１１の運転状態に合わせて当該金属水銀ガス吸着塔１１の入口バルブ１３及び出口バルブ１４の開閉を自動的に制御する機能、あるいは確認制御する機能を、制御装置１２に備えておくことが望ましい。
次に図１、図５〜図７に示した各実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおける運転方法について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
図１０は上記した本実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいて、並列に配設された金属水銀ガス吸着塔１１の運転を切り替えて制御する方法を示すフローチャートである。
図１０において、このフローチャートにおける上限値の水銀濃度設定のステップ１０１では、制御装置１２によって各金属水銀ガス吸着塔１１に対して予め設定しておく燃焼排ガス２１中の水銀濃度の上限値ＣｒＨｇを設定する。
次に金属水銀ガス吸着塔１１の運転状態設定のステップ１０２では、本実施例の水銀除去システムに設置された前記金属水銀ガス吸着塔１１の基数i（i＝１〜ｎ）について、複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１の中から燃焼排ガス２１が通気中（Ｂｉ＝２）に該当する金属水銀ガス吸着塔１１を探索し、探索した当該金属水銀ガス吸着塔１１の運転状態の設定値Ｂｉを通気中（Ｂｉ＝２）に設定する。
次に運転状態Ｂｉを通気中（Ｂｉ＝２）に設定した当該金属水銀ガス吸着塔１１に関して水銀濃度計測のステップ１０３に進み、当該金属水銀ガス吸着塔１１の下流側に設置した水銀分析計１５によって該金属水銀ガス吸着塔１１を流下した燃焼排ガス２１中の水銀濃度ＣＨｇ，ｉを計測する。
水銀分析計１５によって燃焼排ガス２１中の水銀濃度ＣＨｇ，ｉを計測すると、次に水銀濃度の比較のステップ１０４に進み、通気中（Ｂｉ＝２）の金属水銀ガス吸着塔１１に関して水銀分析計１５で計測された燃焼排ガス２１中の水銀濃度の計測値ＣＨｇ，ｉと、水銀濃度設定のステップ１０１で設定した水銀濃度の上限値ＣｒＨｇとの比較を行う。
この水銀濃度設定のステップ１０１での水銀濃度の比較において、水銀濃度の計測値ＣＨｇ，ｉ ＜ 上限値ＣｒＨｇの関係であれば、探索された当該金属水銀ガス吸着塔１１は運転を継続しても問題が無いので、当該金属水銀ガス吸着塔１１の運転を継続する。
そして、再度、金属水銀ガス吸着塔１１の運転状態設定のステップ１０２に戻って、複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１の中から当該金属水銀ガス吸着塔１１以外で燃焼排ガス２１が通気中（Ｂｉ＝２）に該当する運転状態の設定値Ｂｉの金属水銀ガス吸着塔１１の探索を行って上述したものと同様の運転を行うことを繰り返す。
一方、この水銀濃度の比較のステップ１０４における水銀濃度の比較において、水銀濃度の計測値ＣＨｇ，ｉ ≧ 上限値ＣｒＨｇの関係になっていれば当該金属水銀ガス吸着塔１１は運転を継続すると問題があることを示しているので、次に、運転状態が待機中を探索するステップ１０５に進み、制御装置１２によって複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１の中から運転状態の設定値Ｂｊが、新しい金属水銀吸着剤に入れ替えて待機中（Ｂｊ＝１）に該当する金属水銀ガス吸着塔１１を探索する。
ここで、運転状態Ｂｊが待機中（Ｂｊ＝１）の金属水銀ガス吸着塔１１が複数基待機しているのであれば、制御装置１２によってこれらの中から何れか１基の金属水銀ガス吸着塔１１を手動選択しても良い。
そして運転状態が待機中を探索するステップ１０５にて探索した待機中（Ｂｊ＝１）の金属水銀吸着塔１１に対して燃焼排ガス２１の通気を行うように、次の運転状態変更及びバルブ操作のステップ１０６に進み、制御装置１２によって当該金属水銀吸着塔１１の運転状態Ｂｉを待機中（Ｂｊ＝１）から通気中（Ｂｉ＝２）に変更し、通気中（Ｂｉ＝２）の運転状態に変更されたこの金属水銀吸着塔１１の入口バルブ１３及び出口バルブ１４とをそれぞれ開のＶＩｊ＝１、ＶＯｊ＝１となるように制御して、燃焼排ガス２１をこの金属水銀吸着塔１１に通気させる。
また、複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１のうち、水銀濃度の比較のステップ１０４における水銀濃度の比較において水銀濃度の計測値ＣＨｇ，ｉ ≧ 上限値ＣｒＨｇとなり、金属水銀吸着剤によるＨｇ０の吸着性能が低下して金属水銀の吸着状態が悪くなった金属水銀ガス吸着塔１１に関しては、次の運転状態再変更及びバルブ操作のステップ１０７に進み、制御装置１２によって当該金属水銀吸着塔１１の運転状態の設定値Ｂｊを通気中（Ｂｉ＝２）から交換中（Ｂｊ＝０）に変更し、当該金属水銀ガス吸着塔１１の入口バルブ１３及び出口バルブ１４がそれぞれ閉のＶＩｉ＝０、ＶＯｉ＝０となるように制御して、当該金属水銀吸着塔１１への燃焼排ガス２１の通気を遮断する。
そして燃焼排ガス２１の通気を遮断後に、当該金属水銀吸着塔１１における金属水銀吸着剤を新しい金属水銀吸着剤に入れ替え、当該金属水銀吸着塔１１が燃焼排ガス２１の通気の待機状態になった場合に、再度、運転状態が待機中を探索するステップ１０５に戻って、制御装置１２によってこの待機状態の金属水銀ガス吸着塔１１の運転状態の設定Ｂｉを、交換中（Ｂｉ＝０）から待機中（Ｂｉ＝１）に修正すればよい。
このように、各金属水銀吸着塔１１を流下した燃焼排ガス２１中の水銀濃度の上限値ＣｒＨｇと水銀分析計１５で計測された計測値ＣＨｇ，ｉとを比較する機能、金属水銀吸着剤が性能低下したことを知らせる機能、金属水銀吸着剤を交換すべき金属水銀ガス吸着塔１１を探索する機能を、制御装置１２に備えておくことが望ましい。
図１１は本実施例である燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備における水銀除去システムに並列に配設された複数基の金属水銀ガス吸着塔１１の運転を追加制御する方法を示すフローチャートである。
図１１において、このフローチャートにおける水銀濃度上限値設定のステップ２０１では、制御装置１２によって複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１の下流側の燃焼排ガス２１の流路集合部における水銀濃度として、複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１の全体としての燃焼排ガス２１に対して予め設定する燃焼排ガス２１中の水銀濃度の上限値ＣｒＨｇ，ｅを設定する。
次に複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１に関して水銀濃度計測のステップ２０３に進み、これら複数基の金属水銀ガス吸着塔１１の下流側の流路集合部に設けた水銀分析計１５ｂによって複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１を流下した燃焼排ガス２１中の水銀濃度ＣＨｇ，ｅを計測する。
水銀分析計１５ｂによって流路集合部での燃焼排ガス２１中の水銀濃度ＣＨｇ，ｅを計測すると、次に水銀濃度の比較のステップ２０４に進み、金属水銀ガス吸着塔１１に関して流路集合部の水銀分析計１５ｂで計測された燃焼排ガス２１中の水銀濃度の計測値、ＣＨｇ，ｅと、水銀濃度上限値設定のステップ２０１で設定した水銀濃度の上限値ＣｒＨｇ，ｅとの比較を行う。
この水銀濃度の比較のステップ２０４での水銀濃度の比較において、水銀濃度の計測値ＣＨｇ，ｅ ＜ 上限値ＣｒＨｇ，ｅの関係であれば、複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１の全体としての燃焼排ガス２１の水銀濃度の計測値ＣＨｇ，ｅが上限値ＣｒＨｇ，ｅの制限範囲内であるので、複数基設置されたこれらの金属水銀ガス吸着塔１１の現状の運転状態を継続させる。
そして、前記金属水銀ガス吸着塔１１の現状の運転状態の継続中に再度、複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１に関する水銀濃度計測のステップ２０３に戻って、金属水銀ガス吸着塔１１の下流側の流路集合部での水銀分析計１５ｂによって複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１を流下した燃焼排ガス２１中の水銀濃度ＣＨｇ，ｅの計測を継続する。
一方、この水銀濃度の比較のステップ２０４における水銀濃度の比較において、水銀濃度の計測値ＣＨｇ，ｅ≧ ＣｒＨｇ，ｅの関係になっていれば、燃焼排ガス２１を通気している金属水銀ガス吸着塔１１を含んだ複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１の中に運転を継続すると問題がある別の金属水銀ガス吸着塔１１が存在していることを示している。
よって、新たに燃焼排ガス２１を追加して通気すべき金属水銀ガス吸着塔１１を選定するために、次に、運転状態が待機中を探索するステップ２０５に進み、制御装置１２によって複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１の中から運転状態の設定値Ｂｊが、新しい金属水銀吸着剤に入れ替えて待機中（Ｂｊ＝１）である金属水銀ガス吸着塔１１を探索する。
ここで、運転状態Ｂｊが待機中（Ｂｊ＝１）の金属水銀ガス吸着塔１１が複数基待機しているのであれば、制御装置１２によってこれらの中から何れか１基の金属水銀ガス吸着塔１１を手動で選択しても良い。
そして運転状態が待機中を探索するステップ２０５にて探索した待機中（Ｂｊ＝１）の当該金属水銀吸着塔１１に対して燃焼排ガス２１の通気を追加して行うことができるように、次の運転状態変更及びバルブ操作のステップ２０６に進み、制御装置１２によって当該金属水銀吸着塔１１の運転状態Ｂｉを待機中（Ｂｊ＝１）から通気中（Ｂｉ＝２）に変更し、通気中（Ｂｉ＝２）の運転状態に変更された当該金属水銀吸着塔１１の入口バルブ１３及び出口バルブ１４とをそれぞれ開のＶＩｊ＝１、ＶＯｊ＝１となるように制御して、燃焼排ガス２１をこの追加させた当該金属水銀吸着塔１１に通気させる。
このように複数基設置された金属水銀ガス吸着塔１１の下流側の流路集合部に設けた水銀分析計１５ｂによって全体としての燃焼排ガス２１中の水銀濃度を計測することにより、金属水銀ガス吸着塔１１の下流側の流路集合部で計測された全体としての水銀濃度に応じて燃焼排ガス２１中の金属水銀を吸着して除去する金属水銀ガス吸着塔１１の運転台数を追加して燃焼排ガス２１を通気させる運転を行うことが可能となる。
上記したように本発明の各実施例によれば、燃焼排ガス中からＣＯ２を回収すると共に、燃焼排ガス中に含まれたＨｇ０を高精度で除去することを可能にした燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム、及び燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法が実現できる。
また、本発明の実施例では、金属水銀吸着剤を内部に設置した金属水銀ガス吸着塔を並列に複数基配設したことにより、燃焼排ガス中から二酸化炭素を回収するために該燃焼排ガス中の二酸化炭素を液化する圧縮機に供給される燃焼排ガス中から金属水銀を高精度で除去することが可能となる。
この結果、本実施例では燃焼排ガス中の金属水銀を高精度で除去できるので、燃焼排ガス中の二酸化炭素を液化する圧縮機を構成する部材が腐食することなく、圧縮機を長時間稼動することができる。
本発明は、燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備における水銀除去システム、及び燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法に適用可能である。
Claims (15)
- 燃焼排ガスの発生源から排出された燃焼排ガス中の水分を除去する脱水装置と、この脱水装置の下流側に設置されて水分を除去した該燃焼排ガス中の二酸化炭素を圧縮する圧縮機及び圧縮された二酸化炭素を冷却して液化する冷却器を有する燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備とを備え、前記脱水装置の上流側、あるいは前記脱水装置と前記圧縮機との間に燃焼排ガス中の水銀を吸着して除去する水銀ガス吸着塔を並列に複数基配設したことを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム。
- 燃焼排ガスの発生源から排出された燃焼排ガス中の水分を除去する脱水装置と、この脱水装置の下流側に設置されて水分を除去した該燃焼排ガス中の二酸化炭素を圧縮する圧縮機及び圧縮された二酸化炭素を冷却して液化する冷却器を有する燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備とを備え、前記脱水装置の上流側、あるいは前記脱水装置と前記圧縮機との間に燃焼排ガス中の水銀を吸着して除去する水銀ガス吸着塔を並列に複数基配設し、複数基設配設された各水銀ガス吸着塔の上流側及び下流側に燃焼排ガスの流通を調節する入口バルブ及び出口バルブをそれぞれ設置し、前記出口バルブの下流側に燃焼排ガス中の水銀濃度を計測する水銀分析計を設置し、前記水銀分析計で計測した燃焼排ガス中の水銀濃度に基づいて前記水銀ガス吸着塔の入口バルブ及び出口バルブの開閉を制御する制御装置を設置したことを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収の水銀除去システム。
- 請求項１又は請求項２に記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいて、
前記脱水装置を流下した燃焼排ガスを前記圧縮機に導く燃焼ガス流路は並列に複数配設させており、これらの並列に配設された燃焼ガス流路に前記金属水銀ガス吸着塔がそれぞれ設置されていることを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム。 - 請求項１又は請求項２に記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいて、
燃焼排ガスを前記脱水装置に導く燃焼ガス流路は並列に複数配設させており、これらの並列に配設された燃焼ガス流路に前記水銀ガス吸着塔がそれぞれ設置され、前記水銀ガス吸着塔を流下した燃焼排ガスは前記脱水装置を経由してから前記圧縮機に導かれるように構成されていることを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム。 - 請求項１又は請求項２に記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいて、
前記圧縮機は上流側に設置した第１の圧縮機と、下流側に設置した第２の圧縮機から構成され、前記冷却器は第２の圧縮機の下流側に設置されており、前記脱水装置及び第１の圧縮機を順次流下した燃焼排ガスを前記第２の圧縮機に導く燃焼ガス流路は並列に配設させており、これらの並列に配設された燃焼ガス流路に前記水銀ガス吸着塔がそれぞれ設置されていることを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム。 - 請求項５に記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいて、
前記並列に配設された燃焼ガス流路にそれぞれ設置された前記水銀ガス吸着塔を流下した燃焼排ガスを合流させて前記第２の圧縮機に導く前記第２の圧縮機の上流側に燃焼排ガスを冷却する第２の冷却器を設置したことを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム。 - 請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいて、
前記水銀ガス吸着塔の内部には燃焼排ガス中の水銀を吸着する水銀吸着剤が設置され、この水銀吸着剤はニッケルを含有する合金から形成されていることを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム。 - 請求項７に記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいて、
前記水銀ガス吸着剤は、板状吸着剤として複数枚配設されると共に、隣接した板状吸着剤の間に燃焼排ガスを流下する流路を形成させていることを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム。 - 請求項７に記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいて、
前記水銀ガス吸着剤は、ハニカム状吸着剤として燃焼排ガスを流下させる多数の空孔が形成されて配設されていることを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム。 - 請求項８に記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいて、
前記水銀ガス吸着剤は、通電により板状吸着剤を加熱するヒータを備えていることを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム。 - 請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システムにおいて、
前記燃焼排ガス中の水銀は金属水銀であり、前記水銀ガス吸着塔は燃焼排ガス中の金属水銀を吸着して除去する金属水銀ガス吸着塔であることを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去システム。 - 燃焼排ガスの発生源から排出された燃焼排ガス中の水分を脱水装置によって除去し、この脱水装置で水分を除去した燃焼排ガス中の二酸化炭素を該脱水装置の下流側に設置された圧縮機によって圧縮し、圧縮された二酸化炭素を冷却器によって冷却して液化させることによって前記燃焼排ガスからこの二酸化炭素を回収する運転を行い、
前記脱水装置の上流側、あるいは前記脱水装置と前記圧縮機との間に並列に複数基配設された燃焼排ガス中の水銀を吸着して除去する水銀ガス吸着塔のうち、一基の水銀ガス吸着搭に対して該脱水装置に流入する前の燃焼排ガス、あるいは該脱水装置を流下した後の燃焼排ガスを通気して前記燃焼排ガス中の水銀を除去する運転を行うと共に、前記水銀ガス吸着塔のうち、少なくとも他の１基の水銀ガス吸着搭に対して前記燃焼排ガスを通気させずに待機状態にしておくことを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法。 - 燃焼排ガスの発生源から排出された燃焼排ガス中の水分を脱水装置によって除去し、この脱水装置で水分を除去した燃焼排ガス中の二酸化炭素を該脱水装置の下流側に設置された圧縮機によって圧縮し、圧縮された二酸化炭素を冷却器によって冷却して液化させることによって前記燃焼排ガスからこの二酸化炭素を回収する運転を行い、
前記脱水装置の上流側、あるいは前記脱水装置と前記圧縮機との間に並列に複数基設けた水銀ガス吸着塔によって燃焼排ガス中の水銀を吸着させて除去する際に、前記水銀ガス吸着塔を流下した燃焼排ガス中の水銀濃度に基づいてこれらの並列に複数基設設された水銀ガス吸着塔のうち、１基の水銀ガス吸着搭に対して該脱水装置に流入する前の燃焼排ガス、あるいは該脱水装置を流下した後の燃焼排ガスを通気するように制御して前記燃焼排ガス中の水銀を除去する運転を行い、
前記水銀ガス吸着塔を流下した燃焼排ガス中の水銀濃度が所定値に達した場合には、前記水銀ガス吸着塔のうち、燃焼排ガスを通気させずに待機状態にある少なくとも１基の水銀ガス吸着搭に対して前記燃焼排ガスを通気させるように燃焼排ガスを切り替えて通気するように制御して前記燃焼排ガス中の水銀を除去する運転を行うことを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収の水銀除去運転方法。 - 請求項１２又は請求項１３項に記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収の水銀除去運転方法において、
並列に複数基設配設された各水銀ガス吸着塔に対する燃焼排ガスの通気、あるいは通気の待機状態の制御は、前記水銀ガス吸着塔を流下した燃焼排ガス中の水銀濃度の計測値と設定値との比較に基づいてこの水銀ガス吸着塔の上流側及び下流側にそれぞれ設置した入口バルブ及び出口バルブの開閉操作を行うことによって行うことを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収の水銀除去運転方法。 - 請求項１２又は請求項１３に記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法において、
前記燃焼排ガス中の水銀は金属水銀であり、前記水銀ガス吸着塔は燃焼排ガス中の金属水銀を吸着して除去する金属水銀ガス吸着塔であることを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素回収設備の水銀除去運転方法。
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