JP6230818B2 - 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、火力発電所や工場等に設置されるボイラ等の燃焼装置から発生する排ガス中の有害成分の硫黄酸化物を除去する排ガス処理装置及び排ガス処理方法に係わり、特に、SO3、煤塵、水銀を含有する排ガスを、高効率で除去可能な排ガス処理装置及び排ガス処理方法に関する。

火力発電所や工場等に設置されるボイラ等の石炭や原油等の化石燃料燃焼炉においては、環境保全の面から、特に排気ガス等に含まれる硫黄を除去するための脱硫装置が設置されている。脱硫装置には様々な形式のものが存在しているが、特に厳しい規制の掛かる先進国における大型発電所では石灰石―石膏法を用いた湿式脱硫処理が主要な方式となっている。

図9には、従来技術の排ガス処理装置の系統を示す。
図示しないボイラに石炭及び燃焼用空気を供給し、石炭を燃焼する。そして、石炭の燃焼反応によって排出される燃焼排ガスは、図示しない脱硝装置、エアヒータなどを介して矢印G1方向に乾式集塵装置1に導入されて排ガス中の大部分の煤塵が除去された後、誘引ファン2によって湿式スクラバー3に導入される。湿式スクラバー3では補給水タンク7からポンプ9により供給される工業用水が除塵スプレ10から噴霧され、排ガス中の煤塵及び水銀等の重金属類が吸収、除去される。そして、排ガスはミストエリミネータ35により排ガスの流れに同伴する微小な液滴(ミスト)が除去されて、湿式脱硫装置4に導入される。

湿式脱硫装置4では、吸収塔54において、石灰石(炭酸カルシウム)又は石灰を含むスラリ等の吸収剤を含んだ脱硫吸収液が脱硫吸収液スプレ6から微細な液滴として噴霧され、脱硫吸収液の液滴と排ガスとを接触させることで、排ガス中の煤塵や塩化水素(HCl)、フッ化水素(HF)等の酸性ガスと共に、排ガス中の硫黄酸化物(SOx)が脱硫吸収液スプレ6の吸収液滴表面で化学的に吸収、除去される。

SOxを吸収した吸収液は、一旦吸収塔54の底部の循環タンク18に溜まり、空気供給ポンプ30から供給される空気中の酸素により酸化され、硫酸カルシウム(石膏)を生成する。ボイラ等からの排ガスに含まれるSOx量に応じて、石灰石スラリ供給装置15からポンプ16により吸収剤スラリ(主に石灰石スラリ)ライン17を介して吸収剤が供給される。循環タンク18にあるスラリ状の吸収液は、吸収液循環ポンプ5により昇圧され、吸収液循環ライン8から吸収塔54内の上部の脱硫吸収液スプレ6に供給される。

また、循環タンク18から石膏抜き出しポンプ21及び石膏抜き出しライン22により抜き出された吸収液は脱水器23で石膏と分離され、石膏24は回収される。また、石膏24と分離された吸収液は脱水器23での脱水器洗浄ライン20からの洗浄水と共に洗浄水ライン25からろ過水槽26に供給されて、ポンプ27により濾過液ライン28から石灰石スラリ等の吸収剤の調整に用いられたり、吸収塔54内に戻されたり、一部は排水処理槽に送られて排出されたりする。そして、湿式脱硫装置4で処理された排ガスは、ミストエリミネータ36を経て矢印G2方向に流れて、図示しない煙突から放出される。

化石燃料を燃焼させて生じる燃焼排ガスには、主に二酸化硫黄(SO2)の形態で硫黄が含まれている。石灰石―石膏法は、炭酸カルシウム(CaCO3)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)等の吸収液を吸収塔内部で噴霧して、排ガスと吸収液とを気液接触させることで排ガス中のSO2を吸収液中に吸収させて処理後のガスを大気中に放出するものであり、下記(1)〜(3)に示すような反応が生じると考えられている。
SO2+CaCO3→CaSO3+CO2 (1)
CaSO3+1/2O2→CaSO4 (2)
2O+SO2→H2SO3→HSO3 -+H+ → SO3 2-+2H+ (3)
上記(2)式のように、排ガスと吸収液との気液接触により亜硫酸(HSO3 -、SO3 2-、CaSO3)を酸化させて硫酸(SO4)の形態に変えて安定させるため、上記吸収液にエアレーション(曝気)を行うことによって亜硫酸の酸化を促進させている。

特に石炭燃焼の場合には、排ガス中には他にも三酸化硫黄(SO3)、水銀(Hg)、煤塵等の成分が存在する。SO3は脱硫装置入口または脱硫装置内で酸露点を下回ることで凝縮して微細なミストになるため、SO3の除去特性は、噴霧吸収液とSO3ミストとの慣性衝突の確率により支配される。

石灰石−石膏法の湿式脱硫装置は、吸収液による排ガス流れ下流側の機器への飛散防止のため、装置内のガス流速が2〜6m/s程度に低く抑えられており、湿式脱硫装置内の慣性衝突で除去可能なSO3はその10〜50%程度であるため、他に湿式電気集塵機(WESP)等のSO3除去手段が必要である。

排ガス中のHgのうち、酸化状Hg(HgCl2などHg2+の形態)は水溶性であるため、脱硫吸収液中に吸収される。吸収されたHgの大部分は石膏と共に固体側に沈殿した状態となる。

湿式脱硫装置4では、排ガス中のSO2を吸収した脱硫吸収液は、湿式脱硫装置下部の循環タンク18内でのエアレーションにより亜硫酸を酸化して石膏の状態としつつ、CaCO3などの吸収剤を補充してそのpH値を通常利用される5〜6程度に回復させる。そして、pH値が回復した液を、循環ポンプ5を経て吸収液として再度吸収塔上部から噴霧することで一定時間循環利用されるため、吸収液中に溶解したHgは次第に濃縮されることになる。

ある一定のHg濃度に到達した吸収液が排ガス中に噴霧されてSO2を吸収する過程において、酸化状Hgが還元されて金属状Hg(0価の金属水銀でHg0の形態)となり、排ガス中に再放出される場合がある
この反応は下記(1)〜(5)に示すような亜硫酸(CaSO3、HSO3 -、SO3 2-)を介した反応と考えられる。
SO2+CaCO3→CaSO3+CO2 (1)
2O+SO2→H2SO3→HSO3 -+H+→SO3 2-+2H+ (3)
Hg2++HSO3 -+H+→HgSO3+2H+ (4)
HgSO3+H2O→Hg0↑+SO4 2-+2H+ (5)

このHgの再放出現象により、湿式脱硫装置から金属状Hgが放出されると,その排ガス流れの下流側でこの金属状Hgを除去する手段がなければ、煙突より微量の金属状Hgが排出されてしまう。
現在の日本で主に使用している石炭では含有Hg量が少ないため、この再放出量は僅かであるが、海外ではHgを高濃度に含む石炭を使用する場合もあり、近年排ガス規制値が厳しくなってきていることを踏まえると、水銀の再放出現象を抑える必要がある。

下記特許文献1には、湿式脱硫装置の排ガス流れの上流側に、湿式スクラバーを設置して、該湿式スクラバーにスロート部を設け、該スロート部に複数段のスプレノズルを設けて、下段側のスプレノズルの噴霧方向を上段側のスプレノズルの噴霧方向より下向きに配置して上段側のスプレノズルに慣性衝突による除去機能を持たせることで煤塵等の除去性能を高めた発明が提案されている。

また、下記特許文献2には、湿式脱硫装置の排ガス流れの上流側に水銀除去装置を設け、該水銀除去装置に石灰石を含むスラリから成る吸収液を供給して排ガスと気液接触させることで、排ガス中の2価の水銀を効率よく吸収させる発明が提案されている。

特開2010−167330号公報 特開2010−269277号公報

SO3除去手段として使用されるWESPは低温腐食を避けるために高価な金属材料を使う必要がある上に設備が膨大なものとなるため、装置のコストが高くなるという問題がある。更に、湿式脱硫装置内部の吸収液又は湿式脱硫装置から一部吸収液を取り出した後に活性炭を添加してHgを吸着してHgを回収する方法も考えられるが、活性炭と石膏との分離が容易ではないため、湿式脱硫装置で生成される石膏を建材などに使用することも難しい。

特許文献1に記載の発明では、図9に示すように、湿式スクラバーにおいてはCaCO3を含まない吸収液を循環利用するため、湿式スクラバー内で排ガス中のSO2は飽和状態まで吸収される。CaCO3を含む吸収液を使用する場合は前記式(1)と式(3)の反応が起こるが、CaCO3を含まない吸収液では前記式(3)の反応しか起こらない。その場合はアルカリによってSO3 2-やH+が消費されないため、前記式(3)の反応は平衡反応となって過剰にはSO2が吸収されず、すなわち、前記式(3)の亜硫酸(HSO3 -,SO3 2-)の生成反応は進行しなくなるため、式(4)や(5)に示す吸収液からのHg再放出反応もほとんど起こらない。

従って、この発明は、排ガス中のHg、SO3、煤塵の除去方法として有効ではあるが、吸収液の循環利用により液のpHが1〜2まで低下するため、湿式スクラバー本体やスプレノズル部などの腐食が問題となる。このような腐食を防止するためにはこれらの装置や機器等に高価な金属材料を用いる必要があり、経済的ではない。

一方、特許文献2に記載の発明では、湿式スクラバーなどの水銀除去装置において、金属固定剤を供給しながら、同じ装置内に石灰石スラリも供給することでCaCO3を含む吸収液を循環利用しているため、吸収液のpHは高く維持できるものの、金属固定剤による水銀の処理が十分でない吸収液がそのまま循環利用されることも想定され、上記式(4)や(5)に示す反応によってHgの再放出現象が起こってしまうことも十分考えられる。

また、水銀除去装置から吸収液を抜き出して酸化処理し、石膏として回収する場合に、その石膏は金属固定剤、すなわち水銀を含有している石膏となる。特許文献2は、排ガス中のSO2の一部を水銀除去装置で処理するものなので、水銀除去装置を設置せずに湿式脱硫装置内の吸収液から石膏を回収する場合に比べると、水銀含有石膏量は少なくなるものの、その利用は不可能であり、廃棄物が増加する。

本発明の課題は、湿式脱硫装置の排ガス流れの上流側に湿式スクラバーを設置した場合に、排ガス中に含まれるSO3、煤塵、水銀等の目的成分を除去しつつ、湿式スクラバー本体等の腐食を防止して低コストで運転可能な排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供することである。また、排ガス中の硫黄酸化物を吸収した吸収液から高品位な石膏を得ることができる排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供することである。

上記本発明の課題は、下記の構成を採用することにより達成できる。
請求項1記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスの流路に設けられ、排ガスに石灰石又は石灰を含むスラリを含有する脱硫吸収液を噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を吸収、除去する脱硫吸収部と該脱硫吸収部で硫黄酸化物を吸収した脱硫吸収液に酸化用の空気を吹き込む空気供給部とを備えた脱硫装置と、前記空気供給部により空気が吹き込まれた脱硫吸収液を脱水して脱硫吸収液中に生成した石膏と脱硫吸収液とを分離する石膏分離装置と、前記脱硫装置の排ガス流路の上流側に設けられ、排ガスに除塵吸収液を噴霧して排ガス中の煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去する除塵吸収部を備えたスクラバーと、該スクラバーの下部に接続し、スクラバーで煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した除塵吸収液を処理する吸収液処理装置と、前記吸収液処理装置で処理された除塵吸収液を直接前記スクラバーに循環させずに前記脱硫吸収液の補給用に脱硫装置に送液する脱硫送液部とを設けた排ガス処理装置である。

請求項2記載の発明は、前記脱硫装置に、前記スラリを含有する吸収液を製造し供給するスラリ供給装置と、前記スクラバーと脱硫装置との間の排ガス流路に設けられ、排ガス中のミストを除去するスクラバーミストエリミネータと、前記脱硫装置の排ガス流路の下流側に設けられ、排ガス中のミストを除去する脱硫ミストエリミネータと、前記吸収液処理装置で処理された除塵吸収液を、前記スラリの製造用にスラリ供給装置に送液するスラリ送液部、前記石膏の洗浄用に石膏分離装置に送液する石膏洗浄送液部、スクラバーミストエリミネータの洗浄用にスクラバーミストエリミネータに送液するスクラバー洗浄送液部、脱硫ミストエリミネータの洗浄用に脱硫ミストエリミネータに送液する脱硫洗浄送液部、酸化用の空気の加湿用に空気供給部に送液する空気加湿送液部のうち少なくともいずれか1つの送液部とを設けた請求項1記載の排ガス処理装置である。

請求項3記載の発明は、前記スクラバーの除塵吸収液は工業用水である請求項1又は請求項2に記載の排ガス処理装置である。
請求項4記載の発明は、前記脱硫装置に、前記スラリを含有する吸収液を製造し供給するスラリ供給装置と、前記スクラバーと脱硫装置との間の排ガス流路に設けられ、排ガス中のミストを除去するスクラバーミストエリミネータと、前記脱硫装置の排ガス流路の下流側に設けられ、排ガス中のミストを除去する脱硫ミストエリミネータと、前記吸収液処理装置で処理された除塵吸収液と前記石膏分離装置で分離された脱硫吸収液とを混合する混合部と、該混合部から混合液を、前記スラリの製造用にスラリ供給装置に送液する混合スラリ送液部、スクラバーミストエリミネータの洗浄用にスクラバーミストエリミネータに送液する混合スクラバー洗浄送液部、脱硫ミストエリミネータの洗浄用に脱硫ミストエリミネータに送液する混合脱硫洗浄送液部、酸化用の空気の加湿用に空気供給部に送液する混合空気加湿送液部のうち少なくともいずれか1つの送液部とを設けた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の排ガス処理装置である。

請求項5記載の発明は、前記吸収液処理装置で処理された吸収液と前記石膏分離装置で分離された吸収液とを混合する混合部と、該混合部から混合液を、前記除塵吸収液の補給用にスクラバーに送液するスクラバー送液部とを設けた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の排ガス処理装置である。

請求項6記載の発明は、前記吸収液処理装置の内部に、水銀成分を吸着する性質を持つ固体の吸着剤を設けた請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の排ガス処理装置である。

請求項7記載の発明は、前記スクラバーは、脱硫装置内のガス流速及び装置間の排ガス流路のガス流速よりもガス流速が大きくなる狭窄部を有する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の排ガス処理装置である。

請求項8記載の発明は、前記スクラバーの除塵吸収部又は前記吸収液処理装置にアルカリを供給するアルカリ供給装置と、除塵吸収部で煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した吸収液のpHを測定するpH計と、該pH計のpHが4〜5となるようにアルカリ供給装置からの供給量を調整する制御装置とを設けた請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の排ガス処理装置である。

請求項9記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスに、スクラバーにおいて除塵吸収液を噴霧して排ガス中の煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去し、煤塵、三酸化硫黄及び水銀除去後の排ガスに石灰石又は石灰を含むスラリを含有する脱硫吸収液を噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を吸収、除去し、硫黄酸化物を吸収、除去した脱硫吸収液に酸化用の空気を吹き込み、酸化用の空気を吹き込んだ脱硫吸収液を脱水して脱硫吸収液中に生成した石膏と脱硫吸収液とを分離する排ガス処理方法であって、前記煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した除塵吸収液を処理して、該処理後の除塵吸収液を直接前記スクラバーに循環させずに前記脱硫吸収液の補給水に使用する排ガス処理方法である。

請求項10記載の発明は、前記脱硫吸収液にはスラリ供給装置により製造、供給される液を使用し、前記煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去後で硫黄酸化物を吸収、除去前の排ガス中のミストをスクラバーミストエリミネータにより除去し、更に前記硫黄酸化物を吸収、除去後の排ガス中のミストを脱硫ミストエリミネータにより除去し、前記処理後の除塵吸収液を、スラリ供給装置でスラリの製造に使用する方法、石膏の洗浄に使用する方法、スクラバーミストエリミネータの洗浄に使用する方法、脱硫ミストエリミネータの洗浄に使用する方法、酸化用の空気の加湿に使用する方法のうち少なくともいずれか1つの方法を用いる請求項9記載の排ガス処理方法である。

請求項11記載の発明は、前記除塵吸収液に工業用水を使用する請求項9又は請求項10に記載の排ガス処理方法である。
請求項12記載の発明は、前記脱硫吸収液にはスラリ供給装置により製造、供給される液を使用し、前記煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去後で硫黄酸化物を吸収、除去前の排ガス中のミストをスクラバーミストエリミネータにより除去し、更に前記硫黄酸化物を吸収、除去後の排ガス中のミストを脱硫ミストエリミネータにより除去し、前記処理後の除塵吸収液と前記石膏と分離した脱硫吸収液とを混合し、該混合液を、スラリ供給装置でスラリの製造に使用する方法、スクラバーミストエリミネータの洗浄に使用する方法、脱硫ミストエリミネータの洗浄に使用する方法、酸化用の空気の加湿に使用する方法のうち少なくともいずれか1つの方法を用いる請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の排ガス処理方法である。

請求項13記載の発明は、前記処理後の除塵吸収液と前記石膏と分離した脱硫吸収液とを混合し、該混合液を、除塵吸収液の補給水に使用する請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の排ガス処理方法である。

請求項14記載の発明は、前記煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した除塵吸収液を、水銀成分を吸着する性質を持つ固体の吸着剤を使用して処理する請求項9から請求項13のいずれか1項に記載の排ガス処理方法である。

請求項15記載の発明は、前記燃焼装置から排出される排ガスの流速を15〜30m/sとして、該排ガスに噴霧する除塵吸収液と排ガスとの液ガス比を0.05〜2(L/m3N)とする請求項9から請求項14のいずれか1項に記載の排ガス処理方法である。

請求項16記載の発明は、前記煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した除塵吸収液のpHが4〜5となるように、該煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した除塵吸収液又は排ガスに噴霧する除塵吸収液にアルカリを供給する請求項9から請求項15のいずれか1項に記載の排ガス処理方法である。

なお、本明細書中、工業用水とは、工業生産に使用する水で、通常、pHは中性域(6〜8程度)であり、具体的には工業製品の製造過程で冷却、洗浄、製品処理などに使用する水であり、上水、地下水、河川水の他、下水の浄化水が用いられる。
(作用)
上述のように、スクラバーを脱硫装置の排ガス流れ上流側に設けて、スクラバー内の吸収液を循環利用する方法は、吸収液のpHが1〜2と非常に低くなるため、スクラバー本体やスプレノズル部などの腐食を引き起こすこと、また腐食を防止するにはこれらの装置や機器等に高価な材料を用いる必要があること等の問題があった。

そこで、本発明では、スクラバー内の吸収液をそのまま循環利用せず、スクラバーの使用後の吸収液を、スクラバーの下部と接続する吸収液処理装置に送り、吸収した水銀、煤塵等を、この吸収液処理装置で除去することを特徴としている。

従って、請求項1又は請求項9に記載の発明によれば、吸収液処理装置で処理後の除塵吸収液を脱硫装置への補給水として利用することで、補給水の節約にもなり、従来補給水として利用していた分の工業用水をスクラバー用の吸収液として利用することができる。また、スクラバーにより脱硫装置の排ガス流れ上流側でHgを除去できるため、脱硫装置におけるHg再放出現象を抑え、脱硫装置内の脱硫吸収液からはHgや煤塵濃度が低下した高品位な石膏を得ることができる。そして、スクラバーでは除塵吸収液の循環を行わないため、使用後の除塵吸収液のpHは4〜5程度に抑えることができる。また、スクラバー本体やスプレノズル部などの部材の材質を低コストの金属材料、いわゆる耐硫酸鋼レベルにまで下げることも可能である。

また、請求項2又は請求項10に記載の発明によれば、上記請求項1又は請求項9に記載の発明の作用に加えて、吸収液処理装置で処理後の除塵吸収液は、脱硫装置への補給水の他にも石灰石スラリの製造用水、石膏ろ過物の洗浄水、スクラバーの排ガス流れ下流側のミストエリミネータの洗浄水、脱硫装置の排ガス流れ下流側のミストエリミネータの洗浄水、脱硫後の脱硫吸収液に供給する酸化用空気の加湿用水などとして利用される。

この場合も脱硫装置の排ガス流れ下流側のミストエリミネータに付着する固形物は通常の脱硫反応で生成した石膏や未反応の石灰石などの脱硫剤であり、そのpHは5〜6程度であるため、洗浄水のpHを中性域まで回復させる必要はない。また、スクラバーの排ガス流れ下流側のミストエリミネータの洗浄水もpHは4〜5程度であるため、特にpHを中性域まで回復させる必要はない。

なお、石膏を廃棄する場合には石膏のpHを回復させる必要はないが、ろ過後の石膏を建築資材等で利用する場合には、石膏ろ過物の洗浄水として吸収液処理装置で処理後の除塵吸収液を利用し、石膏の使用前にpHの回復を図ったほうが好ましい。その場合は、工業用水の一部を使用することも可能である。

請求項3又は請求項11に記載の発明によれば、上記請求項1又は請求項2、請求項9又は請求項10に記載の発明の作用に加えて、排ガスの吸収液として工業用水を用いるとpHは6〜8程度であるため、工業用水をスクラバー内で噴霧して排ガス中の水銀、SO3及び煤塵等を吸収させると、排ガス中のHCl、SO2濃度にも影響するが、国内で使用される硫黄濃度が0.2%程度と低い石炭の場合、pHは4〜5程度までしか低下しない。従って、スクラバー内の吸収液を循環利用する場合のpH1〜2に比べると緩やかな条件となる。

また、脱硫装置から抜き出された吸収液中には未反応の脱硫剤(石灰石)が残留しており、脱水時の石膏洗浄水はろ過水槽に送られる。そして、ろ過水槽の上澄みがポンプで汲み上げられ、排水処理装置で処理後、排水される。

請求項4又は請求項12に記載の発明によれば、上記請求項1から請求項3のいずれか1項、請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の発明の作用に加えて、例えば、石膏分離装置で脱水、ろ過されたろ過水槽の上澄みと吸収液処理装置で処理後の除塵吸収液とを混合して脱硫装置への補給水、スクラバー下流側のミストエリミネータの洗浄水、脱硫装置下流側のミストエリミネータの洗浄水、脱硫後の脱硫吸収液に供給する酸化用空気の加湿用水として用いる他、石灰石スラリ供給装置に戻すことも可能である。なお、ろ過水槽の上澄みと吸収液処理装置で処理後の除塵吸収液と混合することで、pHの回復が図れ、pH値を調整することも考えられる。

また、請求項5又は請求項13に記載の発明によれば、上記請求項1から請求項3のいずれか1項、請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の発明の作用に加えて、このように吸収液処理装置で処理されてろ過水槽の上澄みとの混合によりpHが回復した除塵吸収液をスクラバーへの補給水として利用することでろ過水槽からの排水量を抑えることができる。

また、吸収液処理装置には、例えば水銀成分を吸着する性質を持つ固体の吸着剤が充填された容器を内部に装填すると良い。請求項6又は請求項14に記載の発明によれば、上記請求項1から請求項5のいずれか1項、請求項9から請求項13のいずれか1項に記載の発明の作用に加えて、吸収液処理装置において、除塵吸収液中の水銀成分は装置内の吸着剤に吸着され、水銀成分が除去された除塵吸収液は、脱硫装置の補給水として再利用される。補給水として利用する場合は特にそのpHは4〜5の状態で十分であるため、当該pH値を回復させる必要もない。また、固体の吸着剤を使用することで、液体である処理水に水銀及び水銀吸着剤が含まれることを防止できる。

更に、請求項7又は請求項15に記載の発明によれば、上記請求項1から請求項6のいずれか1項、請求項9から請求項14のいずれか1項に記載の発明の作用に加えて、スクラバーに狭窄部を設けて排ガス流路を狭め、脱硫装置内のガス流速及び装置間の排ガス流路のガス流速よりもガス流速を大きくすることで、除塵吸収液と排ガスとの気液接触効率が高まる。

例えば、狭窄部を通過するガス流速を15〜30m/sとして、除塵吸収液と排ガスとの気液接触効率を高めると、噴霧水量(L)と排ガス量(G)の比(液ガス比)を0.05〜2(L/m3N)まで低減することができる。

除塵吸収液をワンスルーで利用する場合に適用可能な液ガス比の範囲が0.05〜2(L/m3N)相当であり、この範囲において煤塵、SO3、Hg除去にある程度有意な性能(図6〜図8)を有するためには、スクラバーに狭窄部を設けて排ガス流路を狭め、ガス流速を15〜30m/sに高める必要がある。液ガス比を上げることで性能も上がるが吸収液処理装置やスクラバーの負荷も増大する。

本発明によれば、液ガス比の低減効果によってスクラバーにおける除塵吸収液の使用量を抑えることができ、吸収液処理装置の処理水量が低減できるため、吸収液処理装置内の水銀吸着剤の量を低減でき、又はその使用寿命を延ばすことができる。

図6には噴霧水量(L)と排ガス量(G)の液ガス比(L/Gと表記する)と、SO3除去率との関係を示す。図7には同様にL/Gと煤塵除去率との関係を示しており、黒の四角のプロットが煤塵粒子径10μm、白の四角のプロットが煤塵粒子径5μmの場合を示している。なお、L/Gは標準状態(0℃、1気圧)における値であり、後述する図7及び図8においても同様である。

図6には、パイロットテスト装置を使用して外国炭の燃焼排ガスを用いた結果を示し、スクラバー入口温度を127.5℃、スクラバー入口排ガス組成を、水分:13〜15%、O2:3%(dry)、CO2:15%(dry)、N2:81%(dry)、SO2:1700ppm、SO3:4.3ppm、Hg:7μg/m3Nとした。そして、排ガス量を一定とし、排ガス流速を30m/sとして、噴霧液量を変化させてL/Gを変化させる試験を実施した。SO3は、特開昭54−143195号公報の方法でサンプリングし、イオンクロマトグラフ法により測定した。

図7には、ダクト中にスプレノズルを設置し、排ガス量を一定とし、排ガス流速を30m/sとして、噴霧液量を変化させ、排ガス中の煤塵除去率を測定した一例を示している。測定方法として、常温の空気に、5μm、10μmに分級した石炭燃焼灰を添加して模擬ガスとし、この模擬ガスにスプレノズルより上水を噴霧した。測定方法は、JIS Z8808に準拠した。

L/Gが0.05〜2(L/m3N)の範囲で確認したところ、L/Gの増加と共にSO3除去率と煤塵除去率は共に増加する傾向が見られた。従って、L/Gが高い条件とするのが好ましいが、L/Gの範囲は、吸収液処理装置内の水銀吸着剤の使用量を抑えるため、0.05〜0.2(L/m3N)が望ましい。なお、L/Gが0.1〜0.2とそれほど高くない運転条件でも、煤塵は一般的な粒径(10μm)において約90〜96%、SO3は脱硫装置の上流側で38〜43%除去されることが分かる。

SO3に関しては、排ガス流れ下流側の脱硫装置で、スクラバーでは除去しきれなかったSO3(L/Gが0.1〜0.2の場合は57〜62%)のうちの50%が除去されることから、下流側の機器への腐食などの影響はかなり低減できる。言うまでもないが、スクラバーの吸収液量を更に高めることでSO3の除去性能も更に向上するため、吸収液処理装置内の水銀吸着剤の使用量や吸収液処理装置の処理能力に応じてスクラバーの吸収液量を高めても良い。

図8には、スクラバーによるL/G(L/m3N)と水銀除去率との関係を示す。測定条件等は図6と同じ条件、設備とし、Hg測定方法は、JIS K0222に準じた。
図8に示すように、水銀の水への溶解度は高いため、煤塵除去率以上(80%以上)の除去性能が各L/G条件で得られる。脱硫装置へのHg処理に掛かる負荷は、20/100(%)から、約1/5に低減されるため、Hgの再放出現象を抑えることができる。

以上のことから、L/Gが0.05〜0.2(L/m3N)の低い条件でも、煤塵、水銀、SO3に対して一定の除去性能を有しつつ、スクラバーの材質を安価なものにすることが可能となる。

スクラバーの狭窄部のガス流速は脱硫装置内のガス流速及び装置間の排ガス流路のガス流速よりも1.5〜3倍程度高くするために、狭窄部のガス通過断面積を脱硫装置内の排ガス流路及び装置間を繋ぐ配管の断面積の1/3〜1/1.5とするのが望ましい。排ガスダクトにおけるガス流速は通常10m/s程度であり、脱硫装置内のガス流速は2〜6m/sである。

但し、海外で使用される石炭には硫黄濃度が1%を超える石炭があり、このような高硫黄炭を用いた場合は、スクラバーの除塵吸収液をそのまま循環使用しない場合でも処理後のpHが2.5程度と若干低めになることも考えられるので、吸収液処理装置内部や工業用水の給水タンクなどにアルカリを添加して、吸収液処理装置で処理後の吸収液のpHを調整すると良い。

請求項8又は請求項16に記載の発明によれば、上記請求項1から請求項7のいずれか1項、請求項9から請求項15のいずれか1項に記載の発明の作用に加えて、スクラバーでの使用水を有効利用できるという利点が生じる上に、ボイラの燃料に高硫黄炭を用いた場合でもスクラバーの材質を安価な耐硫酸鋼にすることができるため、排ガス処理装置の初期コスト及びランニングコストの低減が可能となる。

本発明により、吸収液処理装置で排ガス中に含まれるSO3、煤塵、水銀等の目的成分を除去できるため、WESP等の機器を用いる必要がなくなる。そして、スクラバーにより脱硫装置の排ガス流れ上流側でHgを除去できるため、脱硫装置におけるHg再放出現象を抑えることができると共に、脱硫装置内の脱硫吸収液からはHgや煤塵濃度が低下した高品位な石膏を得ることができる。また、排ガス処理装置全体の排水量を減らすことができる。具体的には、以下の効果を奏する。

請求項1又は請求項9に記載の発明によれば、吸収液処理装置で排ガス中に含まれるSO3、煤塵、水銀等の目的成分を除去しつつ、処理後の除塵吸収液を脱硫装置への補給水として利用することで補給水の節約にもなる。また、スクラバーでは除塵吸収液の循環を行わないため、使用後の除塵吸収液のpHが低下することによる、スクラバー本体やスプレノズル部などの腐食を防止できる。

請求項2又は請求項10に記載の発明によれば、上記請求項1又は請求項9に記載の発明の効果に加えて、石灰石スラリの製造用水、石膏ろ過物の洗浄水、スクラバーの排ガス流れ下流側のミストエリミネータの洗浄水、脱硫装置の排ガス流れ下流側のミストエリミネータの洗浄水、脱硫後の脱硫吸収液に供給する酸化用空気の加湿用水などとして、処理後の除塵吸収液の有効利用が図れ、節水効果が高い。

請求項3又は請求項11に記載の発明によれば、上記請求項1又は請求項2、請求項9又は請求項10に記載の発明の効果に加えて、工業用水をスクラバー内で噴霧して排ガス中の水銀、SO3、煤塵等を吸収させることで、pHが非常に低くなることが防止され、スクラバー本体やその部材などの腐食防止効果も高い。

請求項4又は請求項12に記載の発明によれば、上記請求項1から請求項3のいずれか1項、請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の発明の効果に加えて、吸収液処理装置で処理された除塵吸収液と石膏分離装置で分離された脱硫吸収液との混合液を、石灰石スラリの製造用水、スクラバーの排ガス流れ下流側のミストエリミネータの洗浄水、脱硫装置の排ガス流れ下流側のミストエリミネータの洗浄水、脱硫後の脱硫吸収液に供給する酸化用空気の加湿用水に利用することで、更に除塵吸収液の有効利用が図れると共に、pHの回復も図れる。

請求項5又は請求項13に記載の発明によれば、上記請求項1から請求項3のいずれか1項、請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の発明の効果に加えて、吸収液処理装置で処理された除塵吸収液と石膏分離装置で分離された脱硫吸収液とを混合して、pHが回復した除塵吸収液をスクラバーへの補給水として利用することで、石膏分離装置からの排水量を抑えることができる。

請求項6又は請求項14に記載の発明によれば、上記請求項1から請求項5のいずれか1項、請求項9から請求項13のいずれか1項に記載の発明の効果に加えて、固体の水銀吸着剤の使用により吸収液処理装置において確実に水銀成分が除去された除塵吸収液は、pH値を回復させる必要もなく脱硫装置の補給水として再利用できるため、更なる除塵吸収液の有効利用が図れる。

請求項7又は請求項15に記載の発明によれば、上記請求項1から請求項6のいずれか1項、請求項9から請求項14のいずれか1項に記載の発明の効果に加えて、スクラバーに狭窄部を設けて排ガス流路を狭め、脱硫装置内のガス流速及び装置間の排ガス流路のガス流速よりもガス流速を大きくすることで、除塵吸収液と排ガスとの気液接触効率が高まるため、排ガス中の水銀、SO3、煤塵等を効率良く除去できる。

請求項8又は請求項16に記載の発明によれば、上記請求項1から請求項7のいずれか1項、請求項9から請求項15のいずれか1項に記載の発明の作用に加えて、スクラバーでの使用水を有効利用でき、また排ガス処理装置の初期コスト及びランニングコストの低減が可能となる。

本発明の一実施例である排ガス処理装置の系統を示す図である。 本発明の他の実施例(実施例2)の排ガス処理装置の系統を示す図である。 本発明の他の実施例(実施例3)の排ガス処理装置の系統を示す図である。 本発明の他の実施例(実施例4)の排ガス処理装置の系統を示す図である。 本発明の一実施例の排ガス処理装置の吸収液処理装置の構成を示した図である。 本発明の一実施例の排ガス処理装置の湿式スクラバーによる噴霧水量(L)と排ガス量(G)の比(液ガス比)L/G(L/m3N)とSO3除去率との関係を示した図である。 本発明の一実施例の排ガス処理装置の湿式スクラバーによる噴霧水量(L)と排ガス量(G)の比(液ガス比)L/G(L/m3N)と煤塵除去率との関係を示した図である。 本発明の一実施例の排ガス処理装置の湿式スクラバーによる噴霧水量(L)と排ガス量(G)の比(液ガス比)L/G(L/m3N)と水銀除去率との関係を示した図である。 従来技術の排ガス処理装置の系統を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。

図1には、本発明の一実施例である排ガス処理装置の系統を示す。なお、図1の排ガス処理装置において、図9の排ガス処理装置と同じ符号の部材の説明は一部省略している。 図1に示す排ガス処理装置は石炭燃焼ボイラ用の排ガス処理装置を想定しているが、適宜他の燃焼炉にも適用できる。

通常の石炭燃焼ボイラの排ガス流路の下流側には、脱硝触媒を備えた脱硝装置、エアヒータなどが備えられているが、図1ではその下流側の乾式集塵装置1から湿式脱硫装置4の間及びそれに付随する設備について示している。なお、集塵装置は湿式集塵装置でも良い。

矢印G1方向に導入されて乾式集塵装置1を通過した排ガスは誘引ファン2を経て、まず湿式スクラバー3を通過し、更にミストエリミネータ(スクラバーミストエリミネータ)35、湿式脱硫装置4、湿式脱硫装置4のミストエリミネータ(脱硫ミストエリミネータ)36を経て矢印G2方向に排出される。

補給水タンク7には工業用水が貯留され、脱硫洗浄水ライン33、スクラバー洗浄水ライン34を介して脱硫ミストエリミネータ36、スクラバーミストエリミネータ35の洗浄水として使用される他、ポンプ9を経由して湿式スクラバー3内の除塵スプレ10に供給される。

除塵スプレ10から除塵吸収液として排ガス中に噴霧されることで、乾式集塵装置1で除去しきれなかった排ガス中の微粒煤塵、SO3、Hgなどが除去される。湿式スクラバー3には狭窄部3aが設けられ、この狭窄部3aで湿式脱硫装置4内のガス流速及び装置間の排ガスダクトのガス流速よりもガス流速が大きくなることで、吸収液と排ガスとの気液接触効率が高まる。このように狭窄部3aで煤塵、SO3などは、ガス流と吸収液が高効率に接触することにより慣性衝突して除去される。

通常、装置間を繋ぐ排ガスダクトのガス流速は10m/s、脱硫装置内のガス流速は2〜6m/s程度であるため、、狭窄部3aを通過するガス流速を15〜30m/sとして、吸収液と排ガスとの気液接触効率を高めると、図6〜図8に示すように、L/Gを0.05〜2(L/m3N)、望ましくは0.05〜0.2(L/m3N)程度の比較的低いL/G(液ガス比)でも高い除去率で排ガス中の煤塵やSO3などを除去することが可能となる。Hgは湿式スクラバー3よりも排ガス流れ上流側の脱硝触媒で、ほとんどがHgCl2(Hgとしての価数が2)の酸化水銀(Hg2+)の形態となるため、除塵スプレ10からの除塵吸収液に吸収される。

液ガス比の低減効果によって湿式スクラバー3における吸収液の使用量を抑えることができ、後述する吸収液処理槽12の処理水量が低減できるため、吸収液処理槽12内の水銀吸着剤の量を低減でき、又はその使用寿命を延ばすことができる。

湿式スクラバー3を通過して排ガス中の煤塵、SO3、Hgが除去されているので、湿式脱硫装置4ではSOx(主にSO2)の除去を主として行う。脱硫吸収液は石灰石スラリが主成分で、排ガス中のSO2を前記式(1)〜(3)の反応を経て吸収する。

また、湿式脱硫装置4では、吸収塔54において脱硫吸収液が脱硫吸収液スプレ6から微細な液滴として噴霧され、脱硫吸収液の液滴と排ガスとを接触させることで、排ガス中の煤塵やHCl、HF等の酸性ガスと共に、排ガス中のSOxは脱硫吸収液スプレ6の吸収液滴表面で化学的に吸収、除去される。

SOxを吸収した吸収液は、一旦吸収塔54の底部の循環タンク18に溜まり、空気供給ポンプ30から供給され、空気加湿用ライン37からの水により加湿された空気中の酸素により酸化され、硫酸カルシウム(石膏)を生成する。ボイラ等からの排ガスに含まれるSOx量に応じて、石灰石スラリ供給装置15からポンプ16によりスラリライン17を介して吸収剤が供給される。循環タンク18にあるスラリ状の吸収液は、吸収液循環ポンプ5により昇圧され、吸収液循環ライン8から吸収塔54内の上部の脱硫吸収液スプレ6に供給される。

また、循環タンク18から石膏抜き出しポンプ21及び石膏抜き出しライン22により抜き出された吸収液は脱水器23で石膏と分離され、脱水器洗浄ライン20を介して補給水タンク7からの水で洗浄されて石膏24は回収される。湿式脱硫装置4の排ガス流れ上流側の湿式スクラバー3で排ガス中のHgや煤塵等は除去されているため、高品位な石膏が生成できる。また、石膏24と分離された吸収液は脱水器23での洗浄水と共に洗浄水ライン25からろ過水槽26に供給されて、ポンプ27により濾過液ライン28から石灰石スラリ等の吸収剤の調整に用いられたり、吸収塔54内に戻されたり、一部は図示しない排水処理槽に送られて排出されたりする。これら脱水器23やろ過水槽26等の装置や配管(ライン)等により石膏分離装置を構成している。

そして、このように湿式スクラバー3により排ガス中のHgが除去されるため、循環タンク18内の吸収液が脱硫吸収液スプレ6に循環供給される間に排ガス中のHgが蓄積し、その一部が酸化状Hgから金属状Hgに還元されて排ガス中に再放出する現象も抑えられるため、煙突から排出される金属状Hg濃度を抑えることが可能となる。

そして、本実施例では、湿式スクラバー3における除塵吸収液をそのまま循環使用しない点に特徴がある。湿式スクラバー3で除塵スプレ10から噴霧された除塵吸収液は、排ガス中の微粒煤塵、SO3、Hgなどを吸収して湿式スクラバー3下部のスクラバーホッパ11から、スクラバーホッパ11に接続する吸収液処理槽12に供給される。

除塵スプレ10には補給水タンク7から工業用水が供給されるため、ボイラの燃料に硫黄濃度0.2%程度の低硫黄炭を使用した場合、湿式スクラバー3で使用後の吸収液のpHは4〜5に抑えられる。従って、湿式スクラバー3及びその除塵スプレ10の材質を耐熱性ニッケル基合金などの高耐食性且つ高価な材料から、耐硫酸鋼レベルの低コストの材料に変更できる。

硫黄濃度が高い石炭を使用した場合は、スクラバーホッパ11と吸収液処理槽12との間にpHモニタ39を設置して、スクラバーホッパ11から排出される吸収液のpHを測定し、このpHが4〜5に収まるように、制御装置60によってアルカリ供給装置40を制御して除塵吸収液ライン31へのアルカリ供給量を調整しても良い。また、補給水タンク7や吸収液処理槽12にアルカリを供給しても良い。ここで、アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムの他、湿式脱硫装置で用いる石灰石(炭酸カルシウム)や、石膏洗浄後の排水の一部を用いることができる。

図5には、吸収液処理槽12の構成を示す。
吸収液処理槽12は、水銀成分を吸着する性質を持つ固体の吸着剤46を充填した容器45を本体44より脱着できる構成としている。吸着剤46として液体の吸着剤を使用すると、処理水との分離が困難なため、粉末又は固形の吸着剤を使用した方が望ましい。このような固体の吸着剤46を使用することで、処理水に水銀及び水銀吸着剤が含まれることを防止できる。

また、スクラバーホッパ11と本体44との間に湿式サイクロン41などの煤塵を除去する機器を設けることが好ましい。湿式サイクロン41によって吸収液中の煤塵が沈降液ライン43から排出、除去されて、上澄み液だけが本体44内に入ることで、吸着剤46が煤塵によって閉塞することを防止でき、吸着剤46の寿命を延ばすことができる。

なお、湿式サイクロン41を備えない場合でも、吸着剤46を囲う容器(ケージ)45がフィルタの役目を果たし、本体44の下部に煤塵が溜まるので、定期的に煤塵を抜き出すことで継続運転が可能である。

また、湿式サイクロン41を本体44の吸収液流れの下流側に設けても良い。この場合は、本体44を通過してきた煤塵及び極少量のHgが付着した吸着剤46を捕集するのに適する。吸着剤46としては、キレート樹脂や活性炭などの固体の吸着剤が使用できる。吸着剤46によって、水銀成分が除去されることから、湿式脱硫装置4に流入することはない。吸着剤46の吸着能力の限界は一定期間ごとに本体44の出口部のHg濃度を測定して判断するか、一定期間ごとに順番に交換する方法で対応できる。

そして、吸収液処理槽12で煤塵やHg等が除塵吸収液から分離され、分離物として回収される。なお、湿式スクラバー3で吸収除去されたSO3は一部が煤塵中のアルカリ成分に吸着し、煤塵と共に吸着剤46に吸着して除去されたり、吸収液処理槽12の湿式サイクロン41で除去されたりする。一方、これらの成分が除去、処理された吸収液は吸収液供給ライン19から吸収塔54の循環タンク18に送液され、湿式脱硫装置4における補給水として利用される。処理された吸収液にはHgが含まれないため、脱硫吸収液に水銀が混ざることもなく、石膏にも水銀成分は混入しない。また、CaCO3を含む脱硫吸収液が脱硫吸収液スプレ6に循環供給されても、湿式脱硫装置4内で水銀が再放出するおそれがない。

なお、湿式スクラバー3で吸収除去されたSO3は液中に硫酸イオンとして溶解すると吸着剤46等で除去されないが、湿式スクラバー3では除塵吸収液をそのまま循環使用しないため吸収液のpHは4〜5程度であり、湿式脱硫装置4に送液しても特に問題はない。

ここで、処理された吸収液は、吸収塔54に補給される吸収液として利用されれば良く、吸収液供給ライン19から吸収液循環ライン8や脱硫吸収液スプレ6等に送液されても良い。本実施例により、工業用水の節約にもなり、従来補給水として利用していた分の工業用水を湿式スクラバー3用の吸収液として利用することができる。

図2には、他の実施例を示す。
図2に示す排ガス処理装置の系統は、吸収液処理槽12で処理後の吸収液を吸収液供給ライン19から一部ろ過水槽ライン19a、脱水器補給水ライン19bを経由して、洗浄水ライン25への追加など石膏ろ過物の洗浄水として利用されたり、吸収液補給水ライン19cを経由して、循環タンク18への補給水ライン38へ供給されたり、湿式スクラバー3のミストエリミネータ35の洗浄水としてスクラバー洗浄水ライン34に供給されたり、湿式脱硫装置4のミストエリミネータ36の洗浄水として脱硫洗浄水ライン33に供給されたり、空気加湿用ライン37から酸化用空気の加湿に利用されたり、また吸収液供給ライン19からスラリ補給水ライン14を介して石灰石スラリ供給装置15に供給されたりする点で、実施例1の排ガス処理装置の系統とは異なるが、その他の構成は同じであるため、同じ部分の説明は省略する。なお、本実施例でも図5に示す吸収液処理槽12を用いても良い。

石灰石スラリ供給装置15ではスラリ補給水ライン14を経由して、吸収液処理槽12で処理直後の吸収水が送液されスラリの製造に利用される。吸収液処理槽12で処理直後の吸収液のpHは4〜5であるため、pHが7〜8の工業用水よりも石灰石を溶解し易く、容易にスラリ化できる。

また、本実施例では、湿式スクラバー3で使用後の吸収液を、実施例1の場合よりも多方面に利用しているため、その分湿式スクラバー3で使用できる工業用水の量を増やすことができる。工業用水の量を増やすことで、煤塵除去率が向上する上、処理水のpHがより高い値となるため、より好ましい。なお、図2には吸収液処理槽12で処理後の吸収液を各装置に送液する複数のラインを示しているが、これらのラインを全て設ける必要はない。

吸収液処理槽12での処理量が多くなることで、負荷が高まるため、吸着剤46の寿命を考慮すると、吸収液処理槽12で処理後の吸収液を利用する箇所を少なくとも1箇所とし、利用箇所を減らせば良い。また排ガス処理装置の設備によっては利用箇所を減らした形態での運用が望ましい場合もある。

なお、本実施例では、吸収液処理槽12からの処理水を、吸収液補給水ライン19cを経由して直接、ミストエリミネータ35、36の洗浄水として使用するため、液中に石膏排水由来の成分がより少ないのでミストエリミネータ上にこれらの成分に由来する析出物等が堆積する心配が少ない。また、本実施例でも、実施例1と同様の効果を奏する。

図3には、他の実施例を示す。
図3に示す排ガス処理装置の系統は、吸収液補給水ライン19cから循環タンク18への補給水ライン38へ供給される際に、濾過液ライン28からの濾過液と混合される点で、実施例2の排ガス処理装置の系統とは異なるが、その他の構成は同じであるため、同じ部分の説明は省略する。なお、本実施例でも図5に示す吸収液処理槽12を用いても良い。

すなわち、本実施例では、吸収液処理槽12で処理後の吸収液を吸収液供給ライン19から一部ろ過水槽ライン19a、脱水器補給水ライン19bを経由して、洗浄水ライン25への追加など石膏ろ過物の洗浄水として利用されたり、吸収液補給水ライン19cを経由して、濾過液ライン28からの濾過液と混合後、循環タンク18への補給水ライン38へ供給されたり、湿式スクラバー3のミストエリミネータ35の洗浄水としてスクラバー洗浄水ライン34に供給されたり、湿式脱硫装置4のミストエリミネータ36の洗浄水として脱硫洗浄水ライン33に供給されたり、空気加湿用ライン37から酸化用空気の加湿に利用されたり、また吸収液供給ライン19からスラリ補給水ライン14を介して石灰石スラリ供給装置15に供給されたりする。なお、図示していないが、スラリ補給水ライン14に濾過液ライン28からの濾過液混合部を設けても良い。

吸収液処理槽12で処理後の吸収液が補給水ライン38へ供給される際に、濾過液ライン28からの濾過液と混合されることで、pHを調整することもできる。従って、処理後の吸収液のpHが低い場合でも、pHの回復を図ることができる。また、本実施例でも、実施例1と同様の効果を奏する。更に、実施例2の構成(濾過液ライン28からの濾過液と混合せずに吸収液補給水ライン19cから循環タンク18への補給水ライン38へ供給する構成)を併用しても良い。

図4には、他の実施例を示す。なお、本実施例でも図5に示す吸収液処理槽12を用いても良い。
図4に示す排ガス処理装置の系統は、吸収液処理槽12で処理後の吸収液供給ライン19からの吸収液と濾過液ライン28からの濾過液とが混合された後、除塵吸収液補給ライン42から除塵吸収液ライン31を介して湿式スクラバー3内の除塵スプレ10に供給される点で、実施例3の排ガス処理装置の系統とは異なるが、その他の構成は同じであるため、同じ部分の説明は省略する。

図4に示す排ガス処理装置では、湿式スクラバー3で使用後の吸収液を、実施例2及び実施例3よりもさらに多量に再利用しているため、その分湿式スクラバー3で使用できる吸収液量を増やすことができる。従って、排ガス中の煤塵除去率が向上する上、処理水のpHがより高い値となるため、アルカリ供給装置40からの供給量を低減でき、湿式スクラバー3の材質を低コストのものにしても腐食の心配がより少なくなるため好ましい。

また、除塵吸収液中に石膏排水由来の成分の石灰石が含まれることで、吸着したHg、SO3が急速にカルシウム成分と反応する効果があり、L/Gが低い条件でも、これらの成分の高効率除去が可能となる。

なお、上述のように、一定のHg濃度の吸収液が排ガス中に噴霧されてSO2を吸収する過程では、吸収液に含まれるCaCO3の影響によって、金属状Hgが排ガス中に再放出される場合があるが、本実施例の場合は、吸収液処理槽12で水銀が除去された後の除塵吸収液を利用するため、排ガス中に噴霧される除塵吸収液中にはHgはほとんど含まれず、CaCO3を含む吸収液を用いても、このような再放出の問題も起こらない。そして、水銀吸着剤が処理液に混ざって循環されることもないため、石膏にも水銀成分は混入しない。

そして、吸収液処理槽12で除去されなかったSO3があっても、処理液に濾過液ライン28からの濾過液を混合することで、SO3は石膏に変化して、湿式スクラバー3から再び吸収液処理槽12に入り、湿式サイクロン41で除去される。

更に、本実施例でも、実施例2の構成(濾過液ライン28からの濾過液と混合せずに吸収液補給水ライン19cから循環タンク18への補給水ライン38へ供給する構成)を併用しても良い。また、本実施例には実施例3の構成を採用せずに、吸収液処理槽12で処理後の吸収液と濾過液ライン28からの濾過液との混合液を除塵吸収液ライン31のみに送液する場合も含まれる。

そして、これらの実施例1〜4では、従来排水として有効利用されていなかった処理水を再利用するので、排水量が低減できる効果が大きい。

ボイラではなく他の燃焼炉においても、WESPを備えずに微細なHg、SO3、煤塵等を除去可能な設備とすることができ、且つ湿式スクラバーの材質を低コストなものにできる技術として利用可能性がある。

1 乾式集塵装置 2 誘引ファン
3 湿式スクラバー 4 湿式脱硫装置
5 吸収液循環ポンプ 6 脱硫吸収液スプレ
7 補給水タンク 8 吸収液循環ライン
9 ポンプ 10 除塵スプレ
11 スクラバーホッパ 12 吸収液処理槽
14 スラリ補給水ライン 15 石灰石スラリ供給装置
16 ポンプ 17 スラリライン
18 循環タンク 19 吸収液供給ライン
20 脱水器洗浄ライン 21 石膏抜き出しポンプ
22 石膏抜き出しライン 23 脱水器
24 石膏 25 洗浄水ライン
26 ろ過水槽 27 ポンプ
28 濾過液ライン 30 空気供給ポンプ
31 除塵吸収液ライン 32 循環ポンプ
33 脱硫洗浄水ライン 34 スクラバー洗浄水ライン
35,36 ミストエリミネータ
37 空気加湿用ライン 38 補給水ライン
39 pHモニタ 40 アルカリ供給装置
41 湿式サイクロン 42 除塵給吸収液補給ライン
43 沈降液ライン 44 本体
45 容器 46 吸着剤 54 吸収塔 60 制御装置

Claims (16)

  1. ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスの流路に設けられ、排ガスに石灰石又は石灰を含むスラリを含有する脱硫吸収液を噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を吸収、除去する脱硫吸収部と該脱硫吸収部で硫黄酸化物を吸収した脱硫吸収液に酸化用の空気を吹き込む空気供給部とを備えた脱硫装置と、
    前記空気供給部により空気が吹き込まれた脱硫吸収液を脱水して脱硫吸収液中に生成した石膏と脱硫吸収液とを分離する石膏分離装置と、
    前記脱硫装置の排ガス流路の上流側に設けられ、排ガスに除塵吸収液を噴霧して排ガス中の煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去する除塵吸収部を備えたスクラバーと、
    該スクラバーの下部に接続し、スクラバーで煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した除塵吸収液を処理する吸収液処理装置と、
    前記吸収液処理装置で処理された除塵吸収液を直接前記スクラバーに循環させずに前記脱硫吸収液の補給用に脱硫装置に送液する脱硫送液部と
    を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
  2. 前記脱硫装置に、前記スラリを含有する吸収液を製造し供給するスラリ供給装置と、
    前記スクラバーと脱硫装置との間の排ガス流路に設けられ、排ガス中のミストを除去するスクラバーミストエリミネータと、
    前記脱硫装置の排ガス流路の下流側に設けられ、排ガス中のミストを除去する脱硫ミストエリミネータと、
    前記吸収液処理装置で処理された除塵吸収液を、前記スラリの製造用にスラリ供給装置に送液するスラリ送液部、前記石膏の洗浄用に石膏分離装置に送液する石膏洗浄送液部、スクラバーミストエリミネータの洗浄用にスクラバーミストエリミネータに送液するスクラバー洗浄送液部、脱硫ミストエリミネータの洗浄用に脱硫ミストエリミネータに送液する脱硫洗浄送液部、酸化用の空気の加湿用に空気供給部に送液する空気加湿送液部のうち少なくともいずれか1つの送液部と
    を設けたことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
  3. 前記スクラバーの除塵吸収液は工業用水であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の排ガス処理装置。
  4. 前記脱硫装置に、前記スラリを含有する吸収液を製造し供給するスラリ供給装置と、
    前記スクラバーと脱硫装置との間の排ガス流路に設けられ、排ガス中のミストを除去するスクラバーミストエリミネータと、
    前記脱硫装置の排ガス流路の下流側に設けられ、排ガス中のミストを除去する脱硫ミストエリミネータと、
    前記吸収液処理装置で処理された除塵吸収液と前記石膏分離装置で分離された脱硫吸収液とを混合する混合部と、
    該混合部から混合液を、前記スラリの製造用にスラリ供給装置に送液する混合スラリ送液部、スクラバーミストエリミネータの洗浄用にスクラバーミストエリミネータに送液する混合スクラバー洗浄送液部、脱硫ミストエリミネータの洗浄用に脱硫ミストエリミネータに送液する混合脱硫洗浄送液部、酸化用の空気の加湿用に空気供給部に送液する混合空気加湿送液部のうち少なくともいずれか1つの送液部と
    を設けたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の排ガス処理装置。
  5. 前記吸収液処理装置で処理された吸収液と前記石膏分離装置で分離された吸収液とを混合する混合部と、
    該混合部から混合液を、前記除塵吸収液の補給用にスクラバーに送液するスクラバー送液部と
    を設けたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の排ガス処理装置。
  6. 前記吸収液処理装置の内部に、水銀成分を吸着する性質を持つ固体の吸着剤を設けたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の排ガス処理装置。
  7. 前記スクラバーは、脱硫装置内のガス流速及び装置間の排ガス流路のガス流速よりもガス流速が大きくなる狭窄部を有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の排ガス処理装置。
  8. 前記スクラバーの除塵吸収部又は前記吸収液処理装置にアルカリを供給するアルカリ供給装置と、
    除塵吸収部で煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した吸収液のpHを測定するpH計と、
    該pH計のpHが4〜5となるようにアルカリ供給装置からの供給量を調整する制御装置と
    を設けたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の排ガス処理装置。
  9. ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスに、スクラバーにおいて除塵吸収液を噴霧して排ガス中の煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去し、
    煤塵、三酸化硫黄及び水銀除去後の排ガスに石灰石又は石灰を含むスラリを含有する脱硫吸収液を噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を吸収、除去し、
    硫黄酸化物を吸収、除去した脱硫吸収液に酸化用の空気を吹き込み、
    酸化用の空気を吹き込んだ脱硫吸収液を脱水して脱硫吸収液中に生成した石膏と脱硫吸収液とを分離する排ガス処理方法であって、
    前記煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した除塵吸収液を処理して、該処理後の除塵吸収液を直接前記スクラバーに循環させずに前記脱硫吸収液の補給水に使用することを特徴とする排ガス処理方法。
  10. 前記脱硫吸収液にはスラリ供給装置により製造、供給される液を使用し、
    前記煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去後で硫黄酸化物を吸収、除去前の排ガス中のミストをスクラバーミストエリミネータにより除去し、
    更に前記硫黄酸化物を吸収、除去後の排ガス中のミストを脱硫ミストエリミネータにより除去し、
    前記処理後の除塵吸収液を、スラリ供給装置でスラリの製造に使用する方法、石膏の洗浄に使用する方法、スクラバーミストエリミネータの洗浄に使用する方法、脱硫ミストエリミネータの洗浄に使用する方法、酸化用の空気の加湿に使用する方法のうち少なくともいずれか1つの方法を用いることを特徴とする請求項9記載の排ガス処理方法。
  11. 前記除塵吸収液に工業用水を使用することを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の排ガス処理方法
  12. 前記脱硫吸収液にはスラリ供給装置により製造、供給される液を使用し、
    前記煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去後で硫黄酸化物を吸収、除去前の排ガス中のミストをスクラバーミストエリミネータにより除去し、
    更に前記硫黄酸化物を吸収、除去後の排ガス中のミストを脱硫ミストエリミネータにより除去し、
    前記処理後の除塵吸収液と前記石膏と分離した脱硫吸収液とを混合し、
    該混合液を、スラリ供給装置でスラリの製造に使用する方法、スクラバーミストエリミネータの洗浄に使用する方法、脱硫ミストエリミネータの洗浄に使用する方法、酸化用の空気の加湿に使用する方法のうち少なくともいずれか1つの方法を用いることを特徴とする請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の排ガス処理方法。
  13. 前記処理後の除塵吸収液と前記石膏と分離した脱硫吸収液とを混合し、該混合液を、除塵吸収液の補給水に使用することを特徴とする請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の排ガス処理方法。
  14. 前記煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した除塵吸収液を、水銀成分を吸着する性質を持つ固体の吸着剤を使用して処理することを特徴とする請求項9から請求項13のいずれか1項に記載の排ガス処理方法。
  15. 前記燃焼装置から排出される排ガスの流速を15〜30m/sとして、該排ガスに噴霧する除塵吸収液と排ガスとの液ガス比を0.05〜2(L/m3N)とすることを特徴とする請求項9から請求項14のいずれか1項に記載の排ガス処理方法。
  16. 前記煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した除塵吸収液のpHが4〜5となるように、該煤塵、三酸化硫黄及び水銀を吸収、除去した除塵吸収液又は排ガスに噴霧する除塵吸収液にアルカリを供給することを特徴とする請求項9から請求項15のいずれか1項に記載の排ガス処理方法。
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