JP5456038B2 - 水銀除去システム及び水銀含有高温排ガスの水銀除去方法 - Google Patents
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Description
また、還元脱硝装置103の前流にはNH3注入箇所111があり、NH3タンク112から供給されるNH3によって窒素酸化物の還元を行う。
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O・・・(1)
Hg+1/2O2+2HCl → HgCl2+H2O・・・(2)
前記液状物質を液体状で前記煙道内に供給する薬剤供給管と、前記煙道内に前記薬剤供給管を囲うように挿入され、内部に供給された空気を前記煙道内に噴射させる噴射孔を有する吹き込み管と、前記薬剤供給管の先端部に取り付けられ、前記液状物質を前記空気と同伴させて前記煙道内に噴霧させると共に、前記液状物質を噴射する二流体ノズルとを有し、前記二流体ノズルの孔径は、0.01mm以上10mm以下であることを特徴とする水銀除去システムにある。
第5の発明は、第1乃至4の何れか一つの発明において、前記高温排ガスの温度が、320℃以上420℃以下であることを特徴とする水銀除去システムにある。
【補正対象書類名】 明細書
【補正対象項目名】 0024
【補正方法】 変更
【補正の内容】
【0024】
第6の発明は、第1乃至5の何れか一つの発明において、前記還元脱硝装置の上流側と下流側に、前記高温排ガス中の窒素酸化物の濃度を測定する窒素酸化物濃度測定計を有することを特徴とする水銀除去システムにある。
図1は、本発明の実施例1に係る水銀除去システムを示す概略図であり、図2は、水銀除去システムの構成の一部の構成を示す図である。
図1、2に示すように、本実施例に係る水銀除去システム10Aは、ボイラ11からの高温排ガス12中に含まれる窒素酸化物(NOx)、水銀(Hg)を除去する水銀除去システムであって、還元酸化助剤として塩化アンモニウム(NH4Cl)を溶解した塩化アンモニウム(NH4Cl)溶液14と、還元剤としてアンモニア(NH3)を溶解したアンモニウム(NH3)溶液15と、水銀塩素化剤として塩化水素(HCl)を溶解した塩化水素(HCl)溶液16とを液状同士で混合し、混合した混合液17をボイラ11の下流の煙道18内に供給させる薬剤供給部19Aと、高温排ガス12中のNOxをNH3で還元すると共に、HCl共存下でHgを酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝装置20と、脱硝された高温排ガス12を熱交換するエアヒータ(APH)22と、脱硝された高温排ガス12中の煤塵を除去する集塵器23と、還元脱硝装置20において酸化されたHgをアルカリ吸収液として石灰石膏スラリー24を用いて除去する湿式脱硫装置25と、を有するものである。
薬剤供給部19Aは、NH4Cl溶液14と、NH3溶液15と、HCl溶液16とを液状同士で各々任意の割合で混合して混合液17を調整し、調整された混合液17をボイラ11の煙道18内に供給する。
まず、還元酸化助剤として用いられる所定濃度のNH4Cl溶液14を調整する。搬送された塩化アンモニウム(NH4Cl)粉末31を一時的に貯留するサイロ32に供給する。サイロ32内のNH4Cl粉末31にブロワ33より空気34を供給し、NH4Cl粉末31がサイロ32内で乾燥、固着するのを防止する。サイロ32内のNH4Cl粉末31は、フィーダ35でサイロ32から所定量ごとNH4Cl粉末送給通路36に供給し、NH4Cl溶解タンク37に送給する。また、水供給タンク38より水39をNH4Cl溶解タンク37に送給する。NH4Cl溶解タンク37には攪拌器40−1が設けられ、NH4Cl溶解タンク37に供給されたNH4Cl粉末31は水39に溶解され、所定濃度のNH4Cl溶液14を生成し、攪拌器40−1によりNH4Cl溶液14の濃度を均一にする。また、水供給タンク38より供給される水39の供給量は調整弁V1により調整される。
また、NH4Cl溶解タンク37中のNH4Cl溶液14は、濃度計41により測定し、測定されたNH4Cl溶液14の濃度の値は演算装置42に伝達される。演算装置42は、NH4Cl溶液14の濃度に基づいてNH4Cl粉末31、水39の各々供給量を決定する。演算装置42は、フィーダ35、調整弁V1に各々制御信号を伝達し、NH4Cl粉末31、水39の各々の供給量を調整する。NH4Cl溶解タンク37中のNH4Cl溶液14の濃度を上記のように0wt%よりも大きく43wt%以下の範囲となるように調整する。
まず、還元剤として用いられるNH3を溶解したNH3溶液15はNH3溶解タンク43で調整される。NH3の濃度としては、例えば0wt%よりも大きく28wt%以下の範囲となるように調整するのが好ましい。また、NH3溶解タンク43中には攪拌器40−2が設けられ、攪拌器40−2でNH3溶液15に含まれるNH3の濃度を均一に保つようにしている。
まず、還元酸化助剤として用いられるHClを溶解したHCl溶液16はHCl溶解タンク44で調整される。HClの濃度としては、例えば0wt%よりも大きく38wt%以下の範囲となるように調整するのが好ましい。また、HCl溶解タンク44中には攪拌器40−3が設けられ、攪拌器40−3でHCl溶液16に含まれるHClの濃度を均一に保つようにしている。
図6は、通常の噴射ノズルを用いた吹込み管の部分拡大断面図である。図6に示すように、混合液17の液滴径を特に調整する必要がない場合には、混合液17を噴射ノズル66から噴射させ、噴射孔53から噴射される空気52と同伴して煙道18内に噴霧させるようにしてもよい。
即ち、図7に示すように、薬剤供給部19Bは、NH4Cl溶液14を煙道18内に供給するNH4Cl溶液供給管46と、煙道18内にNH4Cl溶液供給管46を囲うように挿入され、混合液17の噴霧用の空気56を煙道18内に供給する空気供給管57Bと、混合液供給管51及び空気供給管57Bの先端部に取り付けられ、混合液17及び空気56を噴射する二流体ノズル55とを有している。空気供給管57Bにより混合液供給管51を囲うようにすることで、空気供給管57B内に供給される空気56により混合液供給管51内の混合液17が煙道18内の高温排ガス12により加熱されるのを防ぐことができると共に、混合液17を空気56と同伴させて煙道18内に噴霧させることができる。また、薬剤供給部19Bは、図4〜図6に示すような吹込み管54を設けていないため、煙道18内に混合液供給管51、空気供給管57B及び二流体ノズル55の取り付けを簡略化することができる。更に、吹込み管54がないため、混合液供給管51、空気供給管57B及び二流体ノズル55の交換を容易に行なうことができる。
NH4Cl → NH3+HCl・・・(1)
なお、高温排ガス12のHg濃度は0.1μg/m3N以上数十μg/m3N以下と、高温排ガス12中のHCl濃度に対してモル比で1/1000以下とするのが好ましい。
還元脱硝装置20には脱硝触媒が充填されている。脱硝触媒上でNH3は下記式(2)のようにNOxを還元脱硝し、HClは下記式(3)のようにHgを水銀酸化する。
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O・・・(2)
Hg+1/2O2+2HCl → HgCl2+H2O・・・(3)
なお、高温排ガス12のHg濃度は0.1μg/m3N以上数十μg/m3N以下と、高温排ガス12中のHCl濃度に対してモル比で1/1000以下とするのが好ましい。
HgT=Hg0+Hg2+・・・(4)
演算装置42は、NOx濃度計72−1、72−2、Hg濃度計73により測定された高温排ガス12中のNOx濃度、Hg濃度の分析結果に基づいて必要なNH3、HClの量を求める。演算装置42は、求められたNH3、HClの濃度からNH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の供給量を決定する。演算装置42は、調整弁V2〜V4の開閉を制御することで、NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々の供給量を調整する。また、演算装置42は、流量計71により測定された混合液17の流量に基づいて混合液17の流量、流速を算出し、調整弁V5の開閉を制御することで、混合液17の供給量を調整する。
本発明の実施例2に係る水銀除去システムは、実施例1に係る水銀除去システムの構成と同様であるため、本実施例では、水銀除去システムの構成の一部のみを示す図を用いて説明する。
図8は、本発明の実施例2に係る水銀除去システムの一部の構成を示す図である。なお、実施例1に係る水銀除去システムの構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図8に示すように、本実施例に係る水銀除去システム10Bは、図1、2に示す本発明の実施例1に係る水銀除去システム10AのNH4Cl溶解タンク37、NH3溶解タンク43、HCl溶解タンク44の各々に溶液中のNH4Cl、NH3、HClの濃度を測定する濃度計41−1〜41−3を設けている。
図9は、本発明の実施例3に係る水銀除去システムを示す概略図であり、図10は、水銀除去システムの構成の一部の構成を示す図である。なお、実施例1、2に係る水銀除去システムの構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
即ち、図9、10に示すように、本実施例に係る水銀除去システム10Cは、ボイラ11からの高温排ガス12中に含まれるNOx、Hgを除去する水銀除去システムであって、還元剤としてNH3ガス81と、水銀塩素化剤としてHClガス82とをガス状同士で混合し、混合した混合ガス83をボイラ11の煙道18内に供給させる薬剤供給部19Cと、高温排ガス12中のNOxをNH3で還元すると共に、HCl共存下でHgを酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝装置20と、脱硝された高温排ガス12を熱交換するエアヒータ(APH)22と、脱硝された高温排ガス12中の煤塵を除去する集塵器23と、還元脱硝装置20において酸化されたHgをアルカリ吸収液として石灰石膏スラリー24を用いて除去する湿式脱硫装置25と、を有するものである。
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O・・・(5)
Hg+1/2O2+2HCl → HgCl2+H2O・・・(6)
また、還元剤として、NH3ガス81を用いているが、本発明は、これに限定されるものではなく、NOxを還元できるガス状物質であれば用いることができる。
11 ボイラ
12 高温排ガス
14 塩化アンモニウム(NH4Cl)溶液
15 アンモニウム(NH3)溶液
16 塩化水素(HCl)溶液
17 混合液
18 煙道
19A〜19C 薬剤供給部
20 還元脱硝装置
22 エアヒータ(APH)
23 集塵器
24 石灰石膏スラリー
25 湿式脱硫装置
31 塩化アンモニウム(NH4Cl)粉末
32 サイロ
33 ブロワ
34 空気
35 フィーダ
36 NH4Cl粉末送給通路
37 NH4Cl溶解タンク
38 水供給タンク
39 水
40−1〜40−4 攪拌器
41、41−1〜41−3 濃度計
42 演算装置
43 NH3溶解タンク
44 HCl溶解タンク
45−1〜45−6 ポンプ
46 NH4Cl溶液供給管
47 混合液溶解タンク
48 NH3溶液供給管
49 HCl溶液供給管
50−1〜50−6、88−1、88−2 流量計
51 混合液供給管
52、56 空気
53 噴射孔
54 吹込み管
55 二流体ノズル
57、58 空気供給管
59 フィードポンプ
60、61 空気供給部
62 隙間
63、65 フランジ部
64 開口部
66、89 噴射ノズル
67 浄化ガス
68 煙突
71 流量計
72−1、72−2 窒素酸化物(NOx)濃度計
73 水銀(Hg)濃度計
74 塩化水素(HCl)濃度計
81 NH3ガス
82 HClガス
83 混合ガス
84 NH3ガス供給部
85 HClガス供給部
86 NH3ガス供給管
87 HClガス供給管
V1〜V7、V11〜V13 調整弁
Claims (14)
- ボイラからの高温排ガス中に含まれる窒素酸化物、水銀を除去する水銀除去システムであって、
脱硝触媒で高温排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元する還元剤、塩化水素共存下で水銀を酸化する水銀塩素化剤、脱硝触媒で高温排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する還元酸化助剤の何れか二つ以上を混合し、前記ボイラの煙道内に供給させる薬剤供給部と、
前記高温排ガス中の窒素酸化物をアンモニアで還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝装置と、
該還元脱硝装置において酸化された水銀をアルカリ吸収液を用いて除去する湿式脱硫装置と、を有し、
前記還元剤、前記水銀塩素化剤及び前記還元酸化助剤が、液状物質であり、
前記薬剤供給部より前記液状物質を少なくとも二つ以上混合した混合液を液体状で噴霧させる際、
前記薬剤供給部が、
前記液状物質を液体状で前記煙道内に供給する薬剤供給管と、
前記煙道内に前記薬剤供給管を囲うように挿入され、内部に供給された空気を前記煙道内に噴射させる噴射孔を有する吹き込み管と、
前記薬剤供給管の先端部に取り付けられ、前記液状物質を前記空気と同伴させて前記煙道内に噴霧させると共に、前記液状物質を噴射する二流体ノズルとを有し、
前記二流体ノズルの孔径は、0.01mm以上10mm以下であることを特徴とする水銀除去システム。 - 請求項1において、
前記還元酸化助剤がハロゲン化アンモニウムであることを特徴とする水銀除去システム。 - 請求項1又は2において、
前記還元剤がアンモニア、又は尿素であることを特徴とする水銀除去システム。 - 請求項1乃至3の何れか一つにおいて、
前記水銀塩素化剤がハロゲン化水素であることを特徴とする水銀除去システム。 - 請求項1乃至4の何れか一つにおいて、
前記高温排ガスの温度が、320℃以上420℃以下であることを特徴とする水銀除去システム。 - 請求項1乃至5の何れか一つにおいて、
前記還元脱硝装置の上流側と下流側に、前記高温排ガス中の窒素酸化物の濃度を測定する窒素酸化物濃度測定計を有することを特徴とする水銀除去システム。 - 請求項1乃至6の何れか一つにおいて、
前記薬剤供給部と前記還元脱硝装置との間に設けられ、前記煙道内にアンモニアを供給するアンモニア供給部を有することを特徴とする水銀除去システム。 - 請求項1乃至7の何れか一つにおいて、
前記薬剤供給部と前記還元脱硝装置との間に設けられ、前記煙道内に塩化水素を供給する塩化水素供給部を有することを特徴とする水銀除去システム。 - ボイラからの高温排ガス中に含まれる窒素酸化物、水銀を除去する請求項1の水銀除去システムを用いた水銀含有高温排ガスの水銀除去方法であって、
脱硝触媒で高温排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元する還元剤、塩化水素共存下で水銀を酸化する水銀塩素化剤、脱硝触媒で高温排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する還元酸化助剤の何れか二つ以上を液状同士又はガス状同士で混合し、前記ボイラの煙道内に供給する薬剤供給工程と、
前記脱硝触媒で前記高温排ガス中の窒素酸化物をアンモニアで還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する還元脱硝処理工程と、
該還元脱硝処理工程において酸化された水銀をアルカリ吸収液を用いて除去する湿式脱硫工程と、
を含むことを特徴とする水銀含有高温排ガスの水銀除去方法。 - 請求項9において、
前記還元酸化助剤がハロゲン化アンモニウムであることを特徴とする水銀含有高温排ガスの水銀除去方法。 - 請求項9又は10において、
前記還元剤がアンモニア、又は尿素であることを特徴とする水銀含有高温排ガスの水銀除去方法。 - 請求項9乃至11の何れか一つにおいて、
前記水銀塩素化剤がハロゲン化水素であることを特徴とする水銀含有高温排ガスの水銀除去方法。 - 請求項9乃至12の何れか一つにおいて、
前記還元脱硝処理工程の前工程側と後工程側に、前記高温排ガス中の窒素酸化物の濃度を測定する窒素酸化物濃度測定工程と、
前記還元脱硝処理工程の後工程側に、前記高温排ガス中の水銀の濃度を測定する水銀濃度測定工程とを含み、
前記窒素酸化物濃度測定工程により得られた前記高温排ガス中の窒素酸化物の濃度と、前記水銀濃度測定工程により得られた前記高温排ガス中の水銀の濃度との何れか一方又は両方に基づいて、前記混合液に含まれる前記液状物質の各々の濃度を調整することを特徴とする水銀含有高温排ガスの水銀除去方法。 - 請求項9至13の何れか一つにおいて、
前記混合液に含まれる前記液状物質の各々の濃度を測定し、
前記液状物質の各々の濃度に基づいて、前記液状物質の各々の供給量を調整することを特徴とする水銀含有高温排ガスの水銀除去方法。
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