JP5554162B2 - 排ガス中の水銀処理システム - Google Patents
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Description
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O・・・(1)
Hg0+1/2O2+2HCl → HgCl2+H2O・・・(2)
また吸収除去された酸化水銀Hg2+の一部は再度、元素水銀Hg0に還元し、同様に煙突から放出される場合がある。
なお、空気25A、25Bは、空気供給部39A、39Bから空気供給管26A、26Bを介して吹込み管27に送給されている。
NH4Cl → NH3+HCl ・・・(3)
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O ・・・(4)
Hg+1/2O2+2HCl → HgCl2+H2O ・・・(5)
CaCO3+SO2+0.5H2O → CaSO3・0.5H2O+CO2 ・・・(6)
CaSO3・0.5H2O+0.5O2+1.5H2O → CaSO4・2H2O ・・・(7)
このようにして、排ガス12中のSOxは、湿式脱硫装置21において石膏CaSO4・2H2Oの形で捕獲される。
この際、排ガス12中の塩化水銀(HgCl2)は水溶性であるので、石灰石膏スラリー20側に移行される。
本実施例では、湿式脱硫装置21の上流側において、排ガス12中の金属水銀を酸化させて、塩化水銀(HgCl2)として、2価の水銀Hg2+の形態に変化させて90%程度除去しているが、金属水銀は完全には酸化できないので、約10%程度の金属水銀が残存することとなる。
このように、湿式脱硫装置21で処理できない残存する0価の金属水銀Hg0を仕上げ水銀除去装置70により極低濃度まで除去するものである。
これにより、湿式脱硫装置21の後流側において、排ガス12中の金属水銀を初めて除去する場合に較べて、その処理装置のコンパクト化、処理費用の低廉化を図ることができる。
この除塵処理手段により排ガス中に残存する金属水銀を煤塵と共に除去することで、水銀濃度の低減化を図るようにしている。
この吸着処理手段により排ガス中に残存する金属水銀を吸着除去することで、水銀濃度の低減化を図るようにしている。
また、前記酸化剤としては、酸化剤(次亜塩素酸溶液、過酸化水素溶液)、キレート剤、硫黄系薬剤(S2-化合物)等を含む溶液を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
この最終処理装置における排水処理としては、硫化物凝集沈殿処理装置、キレート剤処理装置、キレート樹脂処理装置、イオン交換樹脂処理装置、活性炭処理装置などの公知の最終処理を行う装置を適用するようにすればよい。
また、無害化処理装置としては、例えばセメント固化処理装置を挙げることができる。
これにより煙突53から排出される排煙中の水銀濃度を極低濃度まで減じることが可能となる。
特に、慣性除塵処理装置と排水処理との組み合わせは、電気集塵処理と排水処理のような、電気ロスが少なく、しかも圧力損失も少ないので、経済的が良好である。
また、図5に示すように、実施例1に係る他の排ガス中の水銀処理システム10Cは、NH4Cl溶液14以外に、NH3溶液81と、HCl溶液82とを液状同士で各々任意の割合で供給し、混合部83で混合して混合液84を調整し、調整された混合液84をボイラ11の煙道13内に供給するものである。
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。NH4Cl溶液14の濃度は、0wt%よりも大きく43wt%以下が好ましく、10wt%以上23wt%以下がより好ましく、18wt%以上23wt%以下が更に好ましく、20wt%前後が最も好ましい。これは、NH4Cl粉末が少なくとも水に常温(例えば、20℃前後)で溶解している必要があり、NH4Clの水への飽和溶解濃度以下であることが必要だからである。一般に、溶液の温度が0℃前後の時、NH4Cl粉末が水に溶解できる飽和濃度は、23wt%程度であり、100℃前後の時、NH4Cl粉末が水に溶解できる飽和濃度は、43wt%程度である。そのため、NH4Cl溶液14の濃度は、0wt%よりも大きく43wt%以下とする必要がある。
まず、還元剤として用いられるNH3を溶解したNH3溶液81はNH3溶解タンク85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。
まず、還元酸化助剤として用いられるHClを溶解したHCl溶液82はHCl溶解タンク86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。
HgT=Hg0+Hg2+・・・(8)
制御装置62は、NOx濃度計63−1、63−2、Hg濃度計64−1、64−2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。制御装置62は、求められたNH3、HClの濃度からNH4Cl溶液14、NH3溶液81、HCl溶液82の供給量を決定する。制御装置62は、調節弁V1、V3、V4の開閉を制御することで、NH4Cl溶液14、NH3溶液81、HCl溶液82の各々の供給量を調節する。また、演算装置62は、流量計61により測定された混合液84の流量に基づいて混合液84の流量、流速を算出し、調節弁V5の開閉を制御することで、混合液84の供給量を調整する。
これにより、排ガス中の水銀濃度に応じた水銀酸化の適正化を図ることができる。
よって、湿式脱硫装置21における水銀除去率の向上を図ることができ、仕上げ水銀除去装置70のコンパクト化を図ることができる。
この結果、この液中の金属水銀濃度の低下に伴い、排ガス側へ再飛散する金属水銀の濃度も低下することとなるので、結果として湿式脱硫装置21から排出される排ガス12中の水銀濃度の低下を図ることができる。
ここで、酸化剤としては、例えば次亜塩素酸、過酢酸、過酸化水素水等を挙げることができる。また、酸化剤の代わりにHg吸収液等を投入するようにしてもよい。
この結果、湿式脱硫装置21における石灰石膏スラリー20側の水銀の量を低減させることができ、この液中の水銀濃度の低下に伴い、排ガス12側へ再飛散する金属水銀の濃度も低下することとなるので、結果として湿式脱硫装置21から排出される排ガス12中の水銀濃度の低下を図ることができる。
そして、湿式脱硫装置21から排出される脱硫排水201に含まれる水銀等の有害物質を除去処理した後の処理排水203(203A,203B,203C)を湿式脱硫装置21側に戻し、湿式脱硫装置21と排水処理装置202との間で処理排水203を循環させるようにしたものであり、上記構成とすることにより湿式脱硫装置21で用いる吸収液の水銀濃度を低減させるようにしている。
このため、凝集助剤215として硫化物を用いる場合には、助剤酸化手段250により、精密処理手段216dで分離した分離液231に含まれる凝集助剤215を酸化処理するのが好ましい。酸化処理としては、具体的には、酸化剤を添加し、硫化物と酸化剤とを反応させる処理を行う。酸化剤としては、空気、酸素O2、過酸化水素H2O2、オゾンO3、塩素酸化合物、マンガン化合物、鉄化合物などを挙げることができる。
図12に示すように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム10Gは、実施例1の係る排ガス中の水銀処理システム10Aにおいて、処理排水203(203A、203B、203C)の一部を、ボイラ11に燃料Fを供給する経路、ボイラ11の炉内部、ボイラ11とエアヒータ18との間の煙道13の内部、バイパス管13a、13bの内部の少なくとも一箇所に噴霧する構成としている。
一方、予め設定した補給水量の設定値よりも処理排水203A(203B,203C)の量が多い場合には、余剰分の処理排水203A(203B,203C)を噴霧水ライン240に供給し、排水噴霧装置261によってボイラ11に燃料Fを供給する経路、ボイラ11、煙道13、バイパス管13a、13b内に供給する。さらに、予め設定した補給水量の設定値と予め設定した噴霧水量の設定値との和よりも、排水処理装置202A(202B,202C)で処理される処理排水203A(203B,203C)の量が多い場合には、余剰分の処理排水203A(203B,203C)を系外に排出する。
一方、処理排水203Bを還元脱硝装置17よりも下流側の煙道13内やバイパス管13a、13bに噴霧する場合には、ハロゲンイオンの濃縮液241を混合せず、分離液231のみを処理排水203Bとして噴霧水ライン240に供給し、これを煙道13内及びバイパス管13a、13bに噴霧する。排水処理装置202を図11に示すように第1の固液分離手段211と水銀除去手段214と助剤酸化手段250とハロゲンイオン除去手段230とで構成した場合も同様である。
11 ボイラ
12 排ガス
13 煙道
14 塩化アンモニウム(NH4Cl)溶液
16 塩化アンモニウム(NH4Cl)溶液供給手段(還元酸化助剤供給手段)
17 還元脱硝装置(還元脱硝手段)
18 熱交換器(エアヒータ)
19 集塵器
20 石灰石膏スラリー
21 湿式脱硫装置
23A〜23B 噴霧装置
24 塩化アンモニウム(NH4Cl)溶液供給管
25、56 空気
26 空気供給管
27 吹込み管
28 ノズルヘッド
29 内管
30 外管
Claims (11)
- ボイラからの排ガスを排出する煙道内に、気化した際に塩化水素とアンモニアとを生成する還元酸化助剤を含む溶液を噴霧する還元酸化助剤供給手段と、
前記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により除去する湿式脱硫装置と、
前記湿式脱硫装置の内部又は後流側に設けられ、排ガス中に残存する水銀を除去する仕上げ水銀除去装置と、
前記湿式脱硫装置から排出される脱硫排水中の固体分と液体分とを分離する固液分離手段と前記脱硫排水中の水銀を除去する水銀除去手段とを有する排水処理装置と、
前記排水処理装置で処理した処理排水の少なくとも一部を前記湿式脱硫装置に戻す処理排水返送手段と、
前記排水処理装置の前記水銀除去手段は、前記脱硫排水中の固形物を第1の固液分離手段で分離した分離液に硫化物を添加することにより前記水銀を固形化して前記脱硫排水から水銀固形物を分離する第2の固液分離手段と、
前記水銀固形物を分離した分離液に含まれる前記硫化物の酸化処理を行う助剤酸化手段と、
を具備し、
前記湿式脱硫装置の後流側に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、除塵処理手段、吸着処理手段又は気液接触処理手段の少なくとも一つであることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。 - 請求項1において、
前記除塵処理手段は、慣性除塵処理装置であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。 - 請求項1又は2において、
前記湿式脱硫装置の内部に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、湿式脱硫装置の吸収液中に酸化剤を供給する酸化剤供給手段であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。 - 請求項1又は2において、
前記湿式脱硫装置の内部に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、湿式脱硫装置の吸収液中に活性炭を供給する活性炭供給手段であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。 - 請求項1から4いずれか一において、
前記還元酸化助剤に、更に還元剤、水銀塩素化剤のいずれか一方又は両方を添加することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。 - 請求項1から5いずれか一において、
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排ガス中の水銀処理システム。 - 請求項5又は6において、
前記還元剤がアンモニアであることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。 - 請求項5から7いずれか一において、
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排ガス中の水銀処理システム。 - 請求項1から8いずれか一において、
前記排水処理装置は、
前記脱硫排水中のハロゲンイオンを除去するハロゲンイオン除去手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。 - 請求項1から9いずれか一において、
前記還元脱硝装置と湿式脱硫装置との間に設けられ、前記排ガスの熱を回収するエアヒータと、
前記ボイラに燃料を供給する経路、前記ボイラの内部、前記ボイラと前記エアヒータとの間の煙道内部の少なくとも一箇所に設置され、前記排水処理装置で処理した処理排水の一部を供給する排水供給手段と、をさらに備えることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。 - 請求項10において、
前記還元脱硝装置からの煙道と並列な位置、又は、前記エアヒータからの煙道と並列な位置の少なくとも一方にバイパス管を設け、前記バイパス管に前記排水供給手段を設けたことを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
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