JP5290346B2 - 水銀除去装置及び方法 - Google Patents
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Description
(1)上記水銀除去剤を低pHの循環水に添加した場合に水銀除去剤がかなりの割合で分解してしまうために大量の水銀除去剤を添加する必要がある。
(2)処理対象物である排ガス中に二酸化硫黄(SO2)が含まれていた場合に水銀除去剤が二酸化硫黄(SO2)と反応して消費されてしまうため、やはり大量の水銀除去剤を添加する必要がある。
更に、水溶液を約2以上約3以下に調整することにより、除去率を向上させることができる。
図1は、本実施形態に係わる水銀除去装置が適用された排ガス処理装置の系統図である。この図に示すように、この排ガス処理装置は、ボイラ1、脱硝装置2、電気集じん器3、二塔式脱硫装置4及び煙突5から構成されている。ボイラ1は、例えば火力発電所にて発電用水蒸気を発生させるためのものであり、石油、天然ガスあるいは石炭等を燃料として水蒸気を発生させる。このような燃料をボイラ1で燃焼させたことによって発生した排ガスは、ボイラ1から脱硝装置2に供給される。
3価の鉄(Fe3+)は、ゼロ価水銀(Hg0)に対する酸化力、つまりゼロ価水銀(Hg0)から電子を受容して2価水銀(Hg2+)とする能力が他の対象成分よりも極めて高いことが分かる。ここで、図3には、pH1にて行った実験結果のみ示しているが、出願人は、pHが約3以下の範囲において、3価の鉄(Fe3+)を成分とする水溶液が、他を成分とする水溶液と比較して、Hg0除去に抜きんでて有効であることは確認した。
出願人は、従来の除塵塔4Aにおいては、循環水に酸性ガスが溶解することによって、循環水のpHが0.8〜1.5程度となることを確認した。そこで、この実験では、上記pH0.8〜1.5程度を含むpH0.8から5.5の範囲で実験を行うために、塩化鉄(FeCl3)の水溶液に、塩酸(HCl)あるいは水酸化ナトリウム(NaOH)を添加することにより、pHを0.8から5.5の範囲に調整した。またここで、塩酸(HCl)と水酸化ナトリウム(NaOH)がHg0除去率に影響しないことは、実験により明らかとなっている。
詳細には、まず、水溶液中の3価の鉄(Fe3+)の濃度が30ppmの場合、水溶液のpHが除塵塔4Aの従来の運転領域である0.8〜1.5程度であると、Hg0除去率は30〜50%程度であるのに対し、水溶液のpHが3の近傍になると、Hg0除去率は70%程度まで上昇し、ここからpHを更に高くするとHg0除去率が低下する。また、水溶液中の3価の鉄(Fe3+)の濃度が150ppmの場合、水溶液のpHが除塵塔4Aの従来の運転領域である0.8〜1.5程度であると、Hg0除去率は40〜60%程度であるのに対し、水溶液のpHが2.5の近傍になると、Hg0除去率は80%を上回る程度まで上昇し、ここからpHを更に高くするとHg0除去率が低下する。更に、水溶液中の3価の鉄(Fe3+)の濃度が1500ppmの場合、水溶液のpHが除塵塔4Aの従来の運転領域である0.8〜1.5程度であると、Hg0除去率は50〜70%程度であるのに対し、水溶液のpHが2の近傍になると、Hg0除去率は80%近くまで上昇し、ここからpHを更に高くするとHg0除去率が低下する。
したがって、高いHg0除去率を得るためには、水銀酸化剤として塩化鉄(FeCl3)を使用する際には、水溶液のpHを約3以下に設定することが効果的であることが分かる。
また、この実験結果によれば、塩化鉄(FeCl3)の水溶液のpHが除塵塔4Aの従来の運転領域である0.8〜1.5程度の場合には、3価の鉄(Fe3+)の濃度が1500ppmであってもHg0除去率は50〜70%程度と80%を上回らないのに対し、pHが約2以上約3以下の場合には、3価の鉄(Fe3+)の濃度が150ppmであってもHg0除去率が70〜80%程度となり、更にpHが約2.5の近傍の場合にはHg0除去率が80%を上回ることがわかる。
したがって、高いHg0除去率を得つつ水銀酸化剤としての塩化鉄(FeCl3)の使用量を極力抑えるためには、水溶液のpHを約2以上約3以下、更に好ましくは約2.5の近傍に設定することが効果的であることが分かる。
なお、実験例1は、3価の鉄Fe3+の濃度が100ppmの場合、実験例2は3価の鉄Fe3+の濃度が400ppmの場合を示している。
(1)水銀酸化剤は塩化鉄(FeCl3)に限定されず、3価の鉄(Fe3+)を成分とする化合物であれば他のものでも良い。
(2)pH調整剤は水酸化ナトリウム(NaOH)に限定されず、他のものでも良い。
(3)処理対象ガスは、ボイラ1の燃焼炉の燃焼排ガスに限定されない。
(4)また、水銀除去装置の構成については、上記実施形態に限定されるものではない。処理対象ガスと水銀酸化剤の水溶液との良好な気液接触を実現できる構成であれば、他の構成であっても良い。
(5)上記実施形態では、排ガスの入口6aを塔本体6の側部に設け、排ガスの出口6bを塔本体6の上部に設けているが、実施にあたっては、除塵塔4Aの排ガスの入口6aを塔本体6の上部に設け、排ガスの出口6bを塔本体6の側部に設けてもよい。
(6)上記実施形態では、水銀酸化剤の水溶液を循環水Wとして用いているが、実施にあたっては、上記循環水Wに代えて、除塵塔4Aの洗浄水を水銀酸化剤を含む水溶液としても良い。洗浄水は、除塵塔4A内部に設置したミストエリミネータ等の機器を洗浄する水であって、この水としては、従来は一般的な工業用水 が用いられている。この洗浄水として、水銀酸化剤を含む水溶液を用いることにより、同様の効果を得ることができる。
Claims (11)
- ゼロ価水銀ガスを水溶性の2価水銀ガスに変換して処理対象ガスから分離・除去する装置であって、
3価の鉄(Fe3+)を成分とする水銀酸化剤を含みpHが3以下である水溶液を、前記処理対象ガスに接触させる反応分離手段を具備し、
前記反応分離手段は、
前記水溶液を前記処理対象ガスにスプレーするノズルと、
該ノズルによって前記処理対象ガスと接触した後の前記水溶液を回収する回収容器と、
該回収容器に回収された前記水溶液を前記ノズルに供給する循環ポンプと、
前記水溶液に前記水銀酸化剤を添加する水銀酸化剤添加装置と、
前記回収容器に回収された前記水溶液のpHを計測するpH計測器と、
該pH計測器の計測結果に基づいて前記ノズルからスプレーされる前記水溶液のpHが3以下を維持するようにpH調整剤を前記水溶液に添加するpH調整剤添加装置と、
からなることを特徴とする水銀除去装置。 - 前記反応分離手段は、前記水銀酸化剤を30ppm以上1500ppm以下の濃度で含む前記水溶液を前記処理対象ガスに接触させることを特徴とする請求項1記載の水銀除去装置。
- 前記ノズルと前記回収容器と前記循環ポンプとは二塔式の湿式脱硫装置において前段に配置される除塵塔を構成しており、前記反応分離手段は、当該除塵塔に前記pH計測器、前記pH調整剤添加装置及び前記水銀酸化剤添加装置が付加されて構成されることを特徴とする請求項1又は2記載の水銀除去装置。
- 前記水銀酸化剤は、3価の鉄(Fe 3+ )を成分とする塩化鉄(FeCl 3 )であることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の水銀除去装置。
- 前記pH調整剤は、水酸化ナトリウム(NaOH)であることを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の水銀除去装置。
- 前記処理対象ガスは、燃焼炉の燃焼排ガスであることを特徴とする請求項1から5の何れかに記載の水銀除去装置。
- ゼロ価水銀ガスを水溶性の2価水銀ガスに変換して処理対象ガスから分離・除去する方法であって、
二塔式の湿式脱硫装置において前段に配置される除塵塔の洗浄水あるいは循環水に、pH調整剤を添加することにより前記洗浄水あるいは前記循環水のpHを3以下とすると共に3価の鉄(Fe 3+ )を成分とする水銀酸化剤を添加することにより水溶液とし、当該水溶液を前記処理対象ガスと接触させることにより、前記ゼロ価水銀ガスを2価水銀ガスに変換すると共に前記水溶液中に溶解させて前記処理対象ガスから分離・除去する
ことを特徴とする水銀除去方法。 - 前記水銀酸化剤を30ppm以上1500ppm以下の濃度で含む前記水溶液を前記処理対象ガスに接触させることを特徴とする請求項7記載の水銀除去方法。
- 前記水銀酸化剤は、3価の鉄(Fe 3+ )を成分とする塩化鉄(FeCl 3 )であることを特徴とする請求項7又は8記載の水銀除去方法。
- 前記pH調整剤は、水酸化ナトリウム(NaOH)であることを特徴とする請求項7から9の何れかに記載の水銀除去方法。
- 前記処理対象ガスは、燃焼炉の燃焼排ガスであることを特徴とする請求項7から10の何れかに記載の水銀除去方法。
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