WO2010146671A1 - 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

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 Download PDF

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temperature exhaust
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flue
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鵜飼 展行
盛紀 村上
進 沖野
立人 長安
晴治 香川
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a mercury removal system for removing mercury contained in high-temperature exhaust gas discharged from a boiler or the like and a mercury removal method for mercury-containing high-temperature exhaust gas.
  • High-temperature exhaust gas generated when burning coal-fired high-temperature exhaust gas and heavy oil may contain metal mercury (Hg 0 ) in addition to soot dust, sulfur oxide (SOx), nitrogen oxide (NOx).
  • Hg 0 metal mercury
  • SOx sulfur oxide
  • NOx nitrogen oxide
  • various devices have been devised for a method and apparatus for treating metallic mercury in combination with a denitration apparatus that reduces NOx and a wet desulfurization apparatus that uses an alkaline absorbent as an SOx absorbent.
  • FIG. 11 shows a schematic diagram of a high-temperature exhaust gas treatment system including a conventional mercury removal system.
  • the high-temperature exhaust gas 102 containing NOx and Hg discharged from the boiler 101 is supplied to the reductive denitration device 103 to reduce NOx. Thereafter, the high-temperature exhaust gas 102 is heat-exchanged with the air by the air heater 104 and is heat-recovered by the heat recovery device 105 and then supplied to the dust collector 106.
  • the high-temperature exhaust gas 102 is discharged as the purified gas 108, heated by the reheater 109, and then discharged from the chimney 110. Further, there is an NH 3 injection point 111 in the upstream of the reductive denitration apparatus 103, and nitrogen oxides are reduced by NH 3 supplied from the NH 3 tank 112.
  • the concentration of hydrogen chloride (HCl) used as a mercury chlorinating agent is measured by a hydrogen chloride concentration measuring means 113 installed on the upstream side of the desulfurization device 107 in the flue, and on the downstream side of the desulfurization device 107.
  • the mercury concentration is measured by the mercury concentration measuring means 114 installed.
  • the supply amount of the hydrogen chloride (HCl) aqueous solution 116 supplied from the hydrogen chloride solution tank 115 is calculated by the calculation unit 117.
  • the control unit 118 controls the supply amount of vaporized hydrogen chloride (HCl gas) supplied from the hydrogen chloride solution tank 115 into the flue 120 from the HCl injection point 119.
  • NOx in the high-temperature exhaust gas 102 is filled in the reductive denitration device 103.
  • NH 3 undergoes a NOx denitration reaction as represented by the following formula (1)
  • HCl undergoes an Hg oxidation reaction as represented by the following formula (2).
  • the reducing agent and the mercury chlorinating agent are added in a gaseous form as an NH 4 Cl solution in addition to a gaseous form as NH 3 gas and HCl gas.
  • NH 4 Cl is dissociated to generate NH 3 gas and HCl gas
  • NH 3 gas acts as a reducing agent
  • HCl gas acts as a mercury chlorinating agent.
  • an object of the present invention is to provide a mercury removal system and a mercury removal method for mercury-containing high-temperature exhaust gas capable of simultaneously supplying a reducing agent and a mercury chlorinating agent at an arbitrary ratio with a simple apparatus.
  • a first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a mercury removal system for removing nitrogen oxides and mercury contained in high-temperature exhaust gas from a boiler, and is included in the high-temperature exhaust gas by a denitration catalyst.
  • Reducing agent that reduces nitrogen oxides mercury chlorinating agent that oxidizes mercury in the presence of hydrogen chloride, reduction of nitrogen oxides contained in high-temperature exhaust gas with a denitration catalyst, and reduction that oxidizes mercury in the presence of hydrogen chloride
  • Any two or more of the oxidation aids are mixed in liquid form or in gaseous form, and a chemical supply section for supplying the mixture into the flue of the boiler, nitrogen oxide in the high temperature exhaust gas is reduced with ammonia, and hydrogen chloride
  • the reducing agent, the mercury chlorinating agent, and the reducing oxidation aid are liquid substances, and a mixed liquid in which at least two liquid substances are mixed from the chemical supply unit.
  • a mercury removal system characterized by spraying in a liquid state.
  • the third invention is the mercury removal system according to the second invention, wherein the reducing oxidation assistant is ammonium halide.
  • the fourth invention is the mercury removal system according to the second or third invention, wherein the reducing agent is ammonia or urea.
  • a fifth invention is the mercury removal system according to any one of the second to fourth inventions, wherein the mercury chlorinating agent is a hydrogen halide.
  • the medicine supply section supplies the liquid substance in a liquid state into the flue, and the medicine supply pipe in the flue.
  • a blowing pipe having an injection hole for injecting the air supplied to the inside of the flue and an injection nozzle attached to the tip of the medicine supply pipe for injecting the liquid substance.
  • the liquid substance is sprayed into the flue along with the air.
  • the spray nozzle is a two-fluid nozzle that sprays the liquid substance and air for spraying the liquid substance.
  • An eighth invention is the invention according to any one of the second to fifth inventions, wherein the chemical supply section supplies the reduction oxidation aid in a liquid state into the flue, and a reduction oxidation aid supply pipe in the flue.
  • Mercury removal characterized by having a two-fluid nozzle for injecting the reduction oxidation aid and the air attached to the tip, and spraying the reduction oxidation aid together with the air into the flue In the system.
  • the reducing agent and the mercury chlorinating agent are gaseous substances, and a mixed gas obtained by mixing at least two of the gaseous substances from the mercury chlorinating agent supply unit is provided.
  • a mercury removal system characterized by spraying.
  • the tenth invention is the mercury removal system according to the ninth invention, wherein the reducing agent is ammonia.
  • the eleventh invention is the mercury removal system according to the ninth or tenth invention, wherein the mercury chlorinating agent is a hydrogen halide.
  • the twelfth invention is the mercury removal system according to any one of the first to eleventh inventions, wherein the temperature of the high temperature exhaust gas is 320 ° C. or higher and 420 ° C. or lower.
  • a nitrogen oxide concentration meter for measuring the concentration of nitrogen oxides in the high-temperature exhaust gas is provided on the upstream side and the downstream side of the reductive denitration device. It is in the mercury removal system characterized by having.
  • a fourteenth aspect of the present invention is the method according to any one of the first to thirteenth aspects, further comprising an ammonia supply section that is provided between the mercury chlorinating agent supply section and the reductive denitration apparatus and supplies ammonia into the flue. It is in a mercury removal system characterized by that.
  • a fifteenth aspect of the present invention is the hydrogen chloride supply unit according to any one of the first to fourteenth aspects, wherein the hydrogen chloride supply unit is provided between the mercury chlorinating agent supply unit and the reductive denitration device and supplies hydrogen chloride into the flue.
  • the mercury removal system characterized by having.
  • a sixteenth aspect of the invention is a mercury removal method for mercury-containing high-temperature exhaust gas that removes nitrogen oxides and mercury contained in high-temperature exhaust gas from a boiler, wherein the nitrogen oxides contained in the high-temperature exhaust gas are reduced by the denitration catalyst.
  • the reducing agent, the mercury chlorinating agent, and the reducing oxidation aid are liquid substances, and a mixed liquid in which at least two or more liquid substances are mixed in the chemical supply step.
  • a mercury removal method for mercury-containing high-temperature exhaust gas characterized by spraying in a liquid state.
  • a mercury removal method for mercury-containing high-temperature exhaust gas wherein the reducing oxidation aid is ammonium halide.
  • a mercury removal method for mercury-containing high-temperature exhaust gas wherein the reducing agent is ammonia or urea.
  • the twentieth aspect of the invention is the mercury removing method for mercury-containing high-temperature exhaust gas according to any one of the seventeenth to nineteenth aspects, wherein the mercury chlorinating agent is a hydrogen halide.
  • a twenty-first aspect of the invention there is provided the method for removing mercury from mercury-containing high-temperature exhaust gas according to any one of the seventeenth to twentieth aspects, wherein the medicine supply step sprays the liquid substance using a two-fluid nozzle. is there.
  • the nitrogen oxide concentration for measuring the concentration of nitrogen oxides in the high-temperature exhaust gas at the pre-process side and the post-process side of the reductive denitration process A mercury concentration measurement step for measuring the concentration of mercury in the high-temperature exhaust gas on the subsequent step side of the reduction denitration treatment step, and the measurement step in the high-temperature exhaust gas obtained by the nitrogen oxide concentration measurement step Based on one or both of the concentration of nitrogen oxides and the concentration of mercury in the high-temperature exhaust gas obtained by the mercury concentration measurement step, the concentration of each of the liquid substances contained in the mixed solution is adjusted. There is a method for removing mercury from mercury-containing high-temperature exhaust gas.
  • the concentration of each of the liquid substances contained in the mixed solution is measured, and the concentration of the liquid substance is determined based on the concentration of each of the liquid substances.
  • the present invention resides in a method for removing mercury from mercury-containing high-temperature exhaust gas, characterized by adjusting each supply amount.
  • the reducing agent and the mercury chlorinating agent are gaseous substances, and spraying a mixed gas in which at least two gaseous substances are mixed from the chemical supply step.
  • the feature is a method for removing mercury from high-temperature exhaust gas containing mercury.
  • a twenty-fifth aspect of the invention is the mercury removal method for mercury-containing high-temperature exhaust gas according to the twenty-fourth aspect of the invention, wherein the gaseous substance uses ammonia as the reducing agent.
  • the twenty-sixth invention is the mercury removal method for mercury-containing high-temperature exhaust gas according to the twenty-fourth or twenty-fifth invention, wherein hydrogen halide is used as the mercury chlorinating agent.
  • any two or more of the reducing agent, the mercury chlorinating agent, and the reducing oxidation aid can be mixed in liquid form or in gaseous form and supplied into the flue. Accordingly, the reducing agent and the mercury chlorinating agent can be simultaneously supplied to the high-temperature exhaust gas with a simple apparatus at an arbitrary ratio, and the mercury oxidation and nitrogen oxide reduction performance in the high-temperature exhaust gas can be enhanced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a mercury removal system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a partial configuration of the mercury removal system.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the temperature of NH 4 Cl and the saturated concentration in water.
  • FIG. 4 is a view showing the vicinity of the flue where the mixed liquid supply pipe and the air supply pipe are inserted.
  • FIG. 5 is a partially enlarged sectional view of FIG.
  • FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of a blowing pipe using a normal injection nozzle.
  • FIG. 7 is a diagram showing another spraying method of NH 4 Cl solution using a two-fluid nozzle.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a mercury removal system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a partial configuration of the mercury removal system.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the temperature of NH 4 Cl
  • FIG. 8 is a diagram showing a partial configuration of a mercury removal system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a mercury removal system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a partial configuration of the mercury removal system.
  • FIG. 11 is a schematic view of a high temperature exhaust gas treatment system including a conventional mercury removal system.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a mercury removal system according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a partial configuration of the mercury removal system.
  • the mercury removal system 10 ⁇ / b> A according to the present embodiment is a mercury removal system that removes nitrogen oxides (NOx) and mercury (Hg) contained in the high-temperature exhaust gas 12 from the boiler 11.
  • NOx nitrogen oxides
  • Hg mercury
  • a chemical supply unit 19A that mixes hydrogen chloride (HCl) solution 16 in which hydrogen chloride (HCl) is dissolved as a liquefying agent, and supplies the mixed liquid 17 into the flue 18 downstream of the boiler 11, with reducing NOx in the hot flue gas 12 in NH 3, the heat and the reducing denitration apparatus 20, denitration has been a hot flue gas 12 having a denitration catalyst to oxidize Hg under HCl co
  • the air heater (APH) 22 to be replaced, the dust collector 23 for removing the dust in the denitrated high-temperature exhaust gas 12, and the Hg oxidized in the reductive denitration device 20 are removed using the lime gypsum slurry 24 as an alkali
  • the reduction oxidation assistant refers to an agent that reduces NOx contained in high-temperature exhaust gas with a denitration catalyst and oxidizes Hg in the presence of HCl.
  • the reduction oxidation aid means an oxidation aid used to oxidize and chlorinate Hg in the presence of HCl with a denitration catalyst and a reducing agent that reduces NH 3 .
  • a reducing agent means what reduces NOx contained in high temperature exhaust gas with a denitration catalyst.
  • the mercury chlorinating agent means one that oxidizes Hg in the presence of HCl.
  • Boiler drug supply unit 19A includes a solution of NH 4 Cl 14, a NH 3 solution 15, a solution of HCl 16 adjusts any mixing liquid mixture at a ratio 17 each in liquid form between the mixture 17, which is adjusted 11 into the flue 18.
  • an NH 4 Cl solution 14 having a predetermined concentration used as a reduction oxidation aid is prepared.
  • the conveyed ammonium chloride (NH 4 Cl) powder 31 is supplied to a silo 32 for temporarily storing it.
  • the air 34 is supplied from the blower 33 to the NH 4 Cl powder 31 in a silo 32, NH 4 Cl powder 31 prevents drying in the silo 32, from sticking.
  • NH 4 Cl powder 31 in the silo 32 is supplied from the silo 32 to the NH 4 Cl powder feed passage 36 by the feeder 35 from the silo 32 and fed to the NH 4 Cl dissolution tank 37. Further, water 39 is supplied from the water supply tank 38 to the NH 4 Cl dissolution tank 37.
  • the NH 4 Cl dissolution tank 37 is provided with a stirrer 40-1, and the NH 4 Cl powder 31 supplied to the NH 4 Cl dissolution tank 37 is dissolved in water 39 to produce an NH 4 Cl solution 14 having a predetermined concentration.
  • the concentration of the NH 4 Cl solution 14 is made uniform by the stirrer 40-1. Further, the supply amount of the water 39 supplied from the water supply tank 38 is adjusted by the regulating valve V1.
  • the concentration of the NH 4 Cl solution 14 is greater than 0 wt% and preferably 43 wt% or less, more preferably 10 wt% or more and 23 wt% or less, further preferably 18 wt% or more and 23 wt% or less, and most preferably around 20 wt%. This is because the NH 4 Cl powder 31 needs to be dissolved in at least water 39 at room temperature (for example, around 20 ° C.), and it is necessary that the NH 4 Cl is not more than a saturated dissolution concentration in water.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the temperature of NH 4 Cl and the saturated concentration in water. As shown in FIG.
  • the saturation concentration at which the NH 4 Cl powder 31 can be dissolved in the water 39 is about 23 wt%, and when around 100 ° C., the NH 4 Cl powder 31 is The saturation concentration that can be dissolved in the water 39 is about 43 wt%. Therefore, the concentration of the NH 4 Cl solution 14 needs to be greater than 0 wt% and not greater than 43 wt%.
  • the NH 4 Cl solution 14 in the NH 4 Cl dissolution tank 37 is measured by a concentration meter 41, and the measured concentration value of the NH 4 Cl solution 14 is transmitted to the arithmetic unit 42.
  • the computing device 42 determines the supply amounts of the NH 4 Cl powder 31 and the water 39 based on the concentration of the NH 4 Cl solution 14.
  • the arithmetic device 42 transmits control signals to the feeder 35 and the regulating valve V1 to adjust the supply amounts of the NH 4 Cl powder 31 and the water 39, respectively.
  • the concentration of the NH 4 Cl solution 14 in the NH 4 Cl dissolution tank 37 is adjusted to be in the range of greater than 0 wt% and less than 43 wt%.
  • NH 3 solution 15 obtained by dissolving NH 3 used as the reducing agent is adjusted by NH 3 dissolving tank 43.
  • the concentration of NH 3 is preferably adjusted to be in the range of greater than 0 wt% and 28 wt%, for example.
  • the NH 3 dissolution tank 43 is provided with a stirrer 40-2, and the stirrer 40-2 keeps the concentration of NH 3 contained in the NH 3 solution 15 uniform.
  • an HCl solution 16 in which HCl used as a reduction oxidation aid is dissolved is adjusted in an HCl dissolution tank 44.
  • the concentration of HCl is preferably adjusted to be in the range of, for example, greater than 0 wt% and 38 wt% or less.
  • a stirrer 40-3 is provided in the HCl dissolution tank 44, and the stirrer 40-3 keeps the concentration of HCl contained in the HCl solution 16 uniform.
  • the NH 4 Cl solution 14 is fed from the NH 4 Cl dissolution tank 37 to the mixed solution dissolution tank 47 via the NH 4 Cl solution supply pipe 46 by the pump 45-1, and the NH 3 solution 15 is pumped from the NH 3 dissolution tank 43.
  • 45-2 is fed to the mixed solution dissolution tank 47 via the NH 3 solution supply pipe 48, and the HCl solution 16 is supplied from the HCl dissolution tank 44 to the mixed solution dissolution tank 47 via the HCl solution supply pipe 49 by the pump 45-3.
  • an NH 4 Cl solution supply pipe 46, an NH 3 solution supply pipe 48, and an HCl solution supply pipe 49 are connected to a flow meter 50- for measuring the flow rates of the NH 4 Cl solution 14, the NH 3 solution 15, and the HCl solution 16, respectively.
  • Adjustment valves V2 to V4 for adjusting the flow rates of 1 to 50-3 and the NH 4 Cl solution 14, NH 3 solution 15 and HCl solution 16 are provided.
  • the flow rates of NH 4 Cl solution 14, NH 3 solution 15 and HCl solution 16 are measured by flow meters 50-1 to 50-3, and NH 4 Cl solution 14, NH 3 solution 15, Each supply amount of the HCl solution 16 is adjusted.
  • the mixed solution dissolution tank 47 is provided with a stirrer 40-4, and the stirrer 40-4 keeps the concentrations of NH 4 Cl, NH 3 and HCl contained in the mixed solution 17 uniform.
  • the medicine supply unit 19A includes a liquid mixture supply pipe 51 for supplying the liquid mixture 17 into the flue 18 in a liquid state, and a liquid mixture supply pipe in the flue 18.
  • a blow pipe 54 (see FIGS. 4 and 5) having an injection hole 53 (see FIG. 5) which is inserted so as to surround 51 and injects the air 52 supplied to the inside into the flue 18, and a mixed liquid supply pipe And a two-fluid nozzle 55 that ejects the mixed liquid 17.
  • the medicine supply unit 19A is connected to the two-fluid nozzle 55 and is connected to the air supply pipe 57A for supplying the air 56 for compressing and spraying the NH 4 Cl solution 14 and the blowing pipe 54 (see FIG.
  • an air supply pipe 58 for supplying air 52 for compressing and spraying the NH 4 Cl solution 14 into the blowing pipe 54 is inserted into the flue 18, but the air supply pipe 58 is connected to the blowing pipe 54 (see FIG. 4).
  • FIG. 4 is a view showing the vicinity of the flue into which the mixed solution supply pipe and the air supply pipe are inserted
  • FIG. 5 is a partially enlarged sectional view of FIG.
  • the blowing pipe 54 is inserted into the flue 18 so as to surround the mixed liquid supply pipe 51 and the air supply pipe 57 ⁇ / b> A.
  • the mixed solution supply pipe 51 is provided so as to be adjacent to the air supply pipe 57 ⁇ / b> A in the blowing pipe 54.
  • the two-fluid nozzle 55 is provided in the injection hole 53 on the wall surface of the blowing pipe 54 and connected to the mixed liquid supply pipe 51 and the air supply pipe 57A.
  • the mixed liquid 17 ejected from the two-fluid nozzle 55 is sprayed by the air 56, and the mixed liquid 17 is further sprayed into the flue 18 along with the air 52 ejected from the ejection hole 53.
  • the mixed solution 17 in the mixed solution dissolution tank 47 is fed to the two-fluid nozzle 55 by the feed pump 59 through the mixed solution supply pipe 51.
  • the flow rate of the mixed liquid 17 in the mixed liquid supply pipe 51 is measured by the flow meter 50-4, and the supply amount of the mixed liquid 17 is adjusted by the adjustment valve V5.
  • the air 56 is supplied from the air supply unit 60 to the two-fluid nozzle 55 via the air supply pipe 57A, and is used as compression air when the mixed liquid 17 is sprayed from the two-fluid nozzle 55. Thereby, the liquid mixture 17 ejected from the two-fluid nozzle 55 can be sprayed as fine droplets. Further, as shown in FIG. 1, the flow rate of the air 56 supplied from the air supply unit 60 is measured by the flow meter 50-5 and adjusted by the regulating valve V6. The size of the droplet of the mixed liquid 17 sprayed from the two-fluid nozzle 55 can be adjusted by the flow rate of the air 56.
  • the flow rate of the air 56 ejected from the two-fluid nozzle 55 is preferably set to, for example, an air-water ratio of 100 to 10,000 (volume ratio). This is because the liquid mixture 17 ejected from the two-fluid nozzle 55 is sprayed into the flue 18 as fine droplets.
  • the air 52 is supplied from the air supply unit 61 to the blowing pipe 54 through the air supply pipe 58 and used as compression air for dispersing the droplets of the mixed liquid 17 sprayed from the two-fluid nozzle 55. It is done. As shown in FIG. 1, the flow rate of the air 52 supplied from the air supply unit 61 is measured by the flow meter 50-6 and adjusted by the regulating valve V7. The air 52 is injected from a gap 62 between the injection hole 53 of the blowing pipe 54 and the two-fluid nozzle 55. For this reason, by ejecting the air 52 from the gap 62, the droplets of the mixed liquid 17 sprayed from the two-fluid nozzle 55 can be further dispersed in the flue 18.
  • the air 52 injected from the injection hole 53 prevents the mixed liquid 17 injected from the two-fluid nozzle 55 from adhering to the blowing pipe 54 and suppresses a temperature rise in the blowing pipe 54. Used to prevent boiling of NH 4 Cl solution 14 and precipitation of ammonium chloride particles.
  • the air 52 flows between the blowing pipe 54 and the mixed liquid supply pipe 51, it functions as air for cooling the NH 4 Cl solution 14, and the heat of the high-temperature exhaust gas 12 in the flue 18 is blown from the blowing pipe. Transmission from the outside of 54 into the mixed liquid supply pipe 51 can be prevented. For this reason, it is possible to prevent the liquid mixture 17 from boiling in the blow pipe 54 by preventing the temperature rise in the blow pipe 54 and preventing the liquid mixture 17 from being heated. The liquid state can be maintained until just before 17 is ejected. Further, corrosion of the two-fluid nozzle 55 can be prevented.
  • a metal material can be used as a material constituting the mixed liquid supply pipe 51 and the air supply pipe 57A.
  • the mixed liquid supply pipe 51 can be exemplified by a corrosion-resistant metal such as nickel-based heat-resistant / corrosion-resistant alloy such as Hastelloy C, and a resin-lined steel pipe (low temperature portion).
  • the air supply pipe 57A include carbon steel and stainless steel.
  • the material constituting the mixed liquid supply pipe 51 and the air supply pipe 57A is not particularly limited to a metal material.
  • inexpensive materials or resin lining piping can be used as the material constituting the liquid mixture supply pipe 51 and the blowing pipe 54. Can be used.
  • the two-fluid nozzle 55 is provided with, for example, several to several tens or less nozzles in the flue 18. Conventionally, for example, hundreds to thousands of NH 3 grids that are normally used have been provided in the flue 18. On the other hand, the two-fluid nozzle 55 has only a few to several tens or less in the flue 18 and is fixed by the flange portions 63 and 65, so that the nozzle can be easily replaced. . In FIG. 4, two two-fluid nozzles 55 are provided, but the present invention is not limited to this, and a plurality of two-fluid nozzles 55 may be provided as appropriate according to the installation area in the flue 18. .
  • the blowing pipe 54 is outside the flue 18, and a flange portion 63 is provided on the outer periphery of the blowing pipe 54, and the flange portion 63 is the end of the opening 64 of the flue 18. It is formed so as to correspond to the flange portion 65 provided in the portion 64a.
  • the blow pipe 54 is attached to the flue 18.
  • the flange portion 63 of the blowing pipe 54 and the flange portion 65 of the flue 18 may be provided with a plurality of holes on the outer periphery of the flange portion 63 and the flange portion 65 and fixed with bolts.
  • FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of a blowing pipe using a normal injection nozzle. As shown in FIG. 6, when there is no particular need to adjust the droplet diameter of the mixed liquid 17, the mixed liquid 17 is injected from the injection nozzle 66 and accompanied by the air 52 injected from the injection hole 53. You may make it spray in the way 18.
  • the mixed liquid supply pipe 51 and the air supply pipe 57A are provided in the blowing pipe 54, and the mixed liquid 17 is sprayed into the flue 18 from the two-fluid nozzle 55, but the present invention is limited to this. It is not something. If the mixed liquid 17 in the mixed liquid supply pipe 51 can be prevented from being heated, the mixed liquid supply pipe 51 and the air supply pipe 57A are connected to the two-fluid nozzle 55 without using the blowing pipe 54, and the mixed liquid 17 may be sprayed into the flue 18.
  • FIG. 7 shows another spraying method of NH 4 Cl solution using a two-fluid nozzle.
  • the medicine supply unit 19B has a double tube structure in which the mixed liquid supply pipe 51 is an inner pipe and the air supply pipe 57B is an outer pipe, and the mixed liquid supply pipe 51 and the air supply pipe 57B are two.
  • the fluid nozzle 55 is connected. That is, as shown in FIG.
  • drug supply unit 19B includes a solution of NH 4 Cl 14 solution of NH 4 Cl supply tube 46 for supplying the flue 18, and the solution of NH 4 Cl supply tube 46 into the flue 18
  • An air supply pipe 57B that is inserted so as to surround and supplies the air 56 for spraying the mixed liquid 17 into the flue 18, and is attached to the front ends of the mixed liquid supply pipe 51 and the air supply pipe 57B.
  • a two-fluid nozzle 55 for injecting air 56.
  • the liquid mixture 17 can be sprayed into the flue 18 along with the air 56.
  • the medicine supply unit 19B is not provided with the blowing pipe 54 as shown in FIGS. 4 to 6, the mixed liquid supply pipe 51, the air supply pipe 57B, and the two-fluid nozzle 55 are installed in the flue 18. It can be simplified. Further, since there is no blowing pipe 54, the mixed liquid supply pipe 51, the air supply pipe 57B, and the two-fluid nozzle 55 can be easily replaced.
  • the air 56 is supplied from the air supply unit 60 and the air 52 is supplied from the air supply unit 61, and the air is supplied from separate supply sources.
  • the present invention is not limited to this. Instead, air may be supplied from the same supply source. That is, the air supplied from the air supply unit 60 may be used as the air 52.
  • the air 56 may be air supplied from the air supply unit 61.
  • the temperature of the high temperature exhaust gas 12 in the flue 18 is, for example, 320 ° C. or higher and 420 ° C. or lower, which is a high temperature.
  • the mixed liquid supply pipe 51 is provided in the blowing pipe 54, and the air 52 is used for cooling the mixed liquid 17. For this reason, the liquid mixture 17 is maintained in a liquid state until immediately before being jetted from the two-fluid nozzle 55, and the liquid mixture 17 is sprayed in the form of droplets from the two-fluid nozzle 55, thereby spraying at a high temperature ambient temperature of the high temperature exhaust gas 12
  • the droplets of the mixed liquid 17 thus obtained can be vaporized.
  • the sprayed droplets of the mixed liquid 17 are evaporated by the high temperature atmosphere temperature of the high temperature exhaust gas 12, thereby temporarily suspending fine NH 4 Cl solid particles caused by the NH 4 Cl solution 14 contained in the mixed liquid 17.
  • it is decomposed into HCl gas and NH 3 gas and sublimated. Therefore, the NH 4 Cl solution 14 contained in the mixed liquid 17 is decomposed from the droplets of the mixed liquid 17 sprayed from the two-fluid nozzle 55 to generate HCl gas and NH 3 gas, which are supplied into the flue 18.
  • the temperature of the high temperature exhaust gas 12 in the flue 18 is preferably 320 ° C. or higher and 420 ° C. or lower, more preferably 320 ° C. or higher and 380 ° C. or lower, and further preferably 350 ° C. or higher and 380 ° C. or lower. This is because the NOx denitration reaction and the Hg oxidation reaction can occur simultaneously on the denitration catalyst.
  • the NH 3 concentration and HCl concentration of the high-temperature exhaust gas 12 in the flue 18 are the ratio of the number of moles of NH 3 to the number of moles of NOx in the high-temperature exhaust gas 12 (NH 3 / NOx mole) with respect to the NOx concentration of the high-temperature exhaust gas 12. Ratio) is set to a value of 1 or less according to the required denitration performance.
  • the mixed solution 17 may be sprayed so that the NH 3 concentration and the HCl concentration are several tens to several hundred ppm, preferably several tens to 200 ppm. This is because NH 3 and NOx react with each other at a molar ratio of 1: 1, so that when NH 3 is supplied in excess, a surplus of NH 3 remains after the reaction. From this NH 3, acidic sulfate is generated from components in the high-temperature exhaust gas 12, and damage due to corrosion in the flue 18, the air heater 22, the dust collector 23, etc., or blockage due to ash adhesion, or from the damaged flue 18 This is to prevent the high temperature exhaust gas 12 from leaking.
  • the Hg concentration of the high-temperature exhaust gas 12 is preferably 0.1 ⁇ g / m 3 N or more and several tens of ⁇ g / m 3 N or less, and the molar ratio with respect to the HCl concentration in the high-temperature exhaust gas 12 is preferably 1/1000 or less.
  • the hole diameter of the two-fluid nozzle 55 is preferably 0.01 mm or more and 10 mm or less, and more preferably 0.1 mm or more and 5 mm or less.
  • the droplet diameter of the mixed liquid 17 sprayed from the two-fluid nozzle 55 is preferably a fine droplet having an average of 1 nm or more and 100 ⁇ m or less.
  • fine droplets of 1 nm or more and 100 ⁇ m or less on average, solid particles of NH 4 Cl generated from the NH 4 Cl solution 14 contained in the droplets of the sprayed mixed liquid 17 are short in the high temperature exhaust gas 12. It can be decomposed into NH 3 gas and HCl gas by the residence time and sublimated. Thereby, since it is not necessary to heat the liquid mixture 17 beforehand, the flue 18 and the two-fluid nozzle 55 can be prevented from being lowered and corroded.
  • the mercury removal system 10A since the mixed solution 17 obtained by mixing the NH 4 Cl solution 14, the NH 3 solution 15, and the HCl solution 16 is supplied into the flue 18, one simple operation is possible. In addition to reducing NOx with a simple apparatus, it is possible to oxidize Hg.
  • the mixed solution according to the gas properties such as NOx or Hg concentration in the high temperature exhaust gas 12.
  • the supply amounts of the NH 4 Cl solution 14, NH 3 solution 15 and HCl solution 16 in 17 can be arbitrarily adjusted, and the NOx denitration performance can be satisfied and the Hg oxidation performance can be maintained.
  • the two-fluid nozzle 55 is used as means for spraying the mixed liquid 17, the NH 4 Cl solution 14 and the NH 3 solution forming the mixed liquid 17 by spraying the mixed liquid 17 from the two-fluid nozzle 55.
  • 15 and the HCl solution 16 can be decomposed into HCl gas and NH 3 gas by the high temperature atmosphere of the high temperature exhaust gas 12 and supplied into the flue 18.
  • a hydrogen chloride vaporizer, a spray grid, a hydrochloric acid solution tank, etc. which are provided in a mercury chlorinating agent supply device in a conventionally used mercury removal system can be omitted.
  • the NH 4 Cl powder 31 used when adjusting the NH 4 Cl solution 14 contained in the mixed solution 17 is a neutral salt, it is easy to handle and inexpensive and easily used for fertilizer. Can be obtained. Moreover, since NH 3 gas can be generated from the NH 4 Cl solution 14, the amount of NH 3 gas used can be reduced. Also, since HCl is a hazardous material, handling costs such as transportation costs, legal approval costs, equipment costs for safety management measures, etc. will be costly, but NH 4 Cl powder 31 will greatly reduce the costs required for handling. Can do.
  • solution of NH 4 Cl in mixed liquid 17 14 is dissolved in water, to vaporize all the NH 3 gas and HCl gas, never of NH 4 Cl solid particles resulting from the solution of NH 4 Cl 14 remains Further, it is possible to prevent the deposition of NH 4 Cl solid particles on the denitration catalyst provided on the flue 18 or the downstream side, and the deterioration of the denitration catalyst.
  • the mixed liquid 17 uses the high temperature exhaust gas 12 as a heat source and the NH 4 Cl solution 14, the NH 3 solution 15 and the HCl solution 16 are vaporized into NH 3 gas and HCl gas, the mixed liquid 17 is vaporized.
  • a sublimation facility as a new heat source such as steam, and to shorten the residence time required for the liquid mixture 17 to vaporize in the high temperature exhaust gas 12.
  • the flow rate of spraying the mixed liquid 17 from the two-fluid nozzle 55 is a few t / h, while the high-temperature exhaust gas amount is 1,500,000 m 3 N / h, for example.
  • the decrease in the gas temperature can be almost eliminated, for example, several degrees C. or less. Therefore, it is possible to prevent the SO 3 in the high temperature exhaust gas 12 from condensing and to prevent the ash in the high temperature exhaust gas 12 from being deposited on the flue 18 or the like.
  • the mixing is performed.
  • the liquid particles of the NH 4 Cl solution 14 can be easily miniaturized, and solid particles having a sprayed fine droplet diameter or less can be generated. Therefore, the time required for the decomposition of the NH 4 Cl solution 14 can be greatly shortened.
  • the NH 4 Cl powder 31 is used as the NH 4 Cl solution 14, it can be stored in a pellet form without being finely pulverized as in the prior art, and can be used as needed.
  • NH 4 Cl NH 4 Cl powder 31 based on the concentration of the solution 14, it is possible to adjust the supply amount of each of the water 39, NOx in the hot flue gas 12, NH 4 Cl solution 14 in accordance with the concentration of Hg Can be adjusted.
  • HCl gas and NH 3 gas generated from the droplets of the NH 4 Cl solution 14, the NH 3 solution 15, and the HCl solution 16 are accompanied by the high temperature exhaust gas 12 and sent to the reductive denitration apparatus 20 as shown in FIG. Be paid.
  • NH 3 gas generated by decomposition of NH 4 Cl is used for reducing denitration of NOx in the reducing denitration apparatus 20, and HCl gas is used for oxidizing Hg so that NOx and Hg are removed from the high temperature exhaust gas 12. Yes.
  • the reductive denitration device 20 is filled with a denitration catalyst.
  • the NH 4 Cl solution 14, the NH 3 solution 15, and the HCl solution 16 are mixed as the mixed solution 17, but the present invention is limited to this. is not. Since NH 4 Cl is decomposed into NH 3 gas and HCl gas to generate a reducing agent and a mercury chlorinating agent, only the NH 4 Cl solution 14 may be sprayed into the flue 18. Further, the NH 3 solution 15 and the HCl solution 16 may be mixed at an arbitrary ratio and sprayed into the flue 18 as a mixed solution.
  • the agent supplying unit 19A although using a solution of NH 4 Cl 14, NH 3 solution 15, HCl solution 16 containing NH 4 Cl as a mixture 17, the The invention is not limited to this.
  • NH 4 Cl ammonium bromide other than NH 4 Cl (NH 4 Br)
  • ammonium halide such as ammonium iodide (NH 4 I)
  • a solution dissolved in water may be used as a reduction oxidation aid.
  • a solution having a reducing action such as urea ((H 2 N) 2 C ⁇ O) may be used as the reducing agent and a solution dissolved in water may be used.
  • a solution dissolved in water may be used.
  • An aqueous solution in which urea and urea are mixed may be used.
  • urea may be added together with NH 4 Cl to increase the supply amount of NH 3 .
  • HCl is used as the mercury chlorinating agent, but hydrogen halides other than HCl, such as hydrogen bromide (HBr) and hydrogen iodide (HI), are used as the mercury chlorinating agent, and a solution dissolved in water is used. It may be used.
  • hydrogen halides other than HCl such as hydrogen bromide (HBr) and hydrogen iodide (HI)
  • HBr hydrogen bromide
  • HI hydrogen iodide
  • the NH 4 Cl solution 14 may be any one of a solution in which a reducing oxidation aid is dissolved in addition to the NH 3 solution 15 and the HCl solution 16, a solution in which a reducing agent is dissolved, and a solution in which a mercury chlorinating agent is dissolved. One or both of them may be further mixed.
  • the high-temperature exhaust gas 12 passes through an air heater 22 and a dust collector 23 after reduction of NOx and oxidation of Hg in the high-temperature exhaust gas 12 in the reductive denitration device 20, and a wet desulfurization device. 25. Further, a heat recovery device may be provided between the air heater 22 and the dust collector 23.
  • HgCl in the high temperature exhaust gas 12 is absorbed in the lime gypsum slurry 24 used as an alkali absorbing liquid in the wet desulfurization apparatus 25, separated from the high temperature exhaust gas 12, and removed, and the high temperature exhaust gas 12 is purified.
  • the purified high temperature exhaust gas is discharged from the chimney 68 as the purified gas 67.
  • the lime gypsum slurry 24 is used as an alkali absorption liquid, as long as it can absorb HgCl in the high temperature exhaust gas 12, another solution can also be used as an alkali absorption liquid.
  • a mixer for mixing NH 3 gas and HCl gas may be provided on the downstream side of the two-fluid nozzle 55 and on the upstream side of the reductive denitration device 20.
  • a static mixer etc. can be used, for example.
  • the mixer provided on the upstream side of the reductive denitration device 20 is used.
  • the degree of dispersion of NH 3 gas and HCl gas in the high-temperature exhaust gas 12 can be made uniform.
  • a flow meter 71 for measuring the flow rate of the mixed liquid 17 sprayed from the two-fluid nozzle 55 may be provided on the downstream side of the two-fluid nozzle 55. Thereby, the flow rate of the liquid mixture 17 sprayed from the two-fluid nozzle 55 is measured. Moreover, the flow velocity of the high temperature exhaust gas 12 in the flue 18 can also be measured.
  • NOx concentration meters 72-1 and 72-2 are provided on the inlet side and the outlet side of the reductive denitration apparatus 20.
  • the reduction ratio of NOx in the reductive denitration device 20 can be confirmed from the value of the NOx concentration in the high temperature exhaust gas 12 measured by the NOx concentration meters 72-1 and 72-2. Therefore, by controlling the concentration and supply flow rate of the NH 4 Cl solution 14 from the value of the NOx concentration in the high temperature exhaust gas 12 measured by the NOx concentration meters 72-1 and 72-2, the spray is made from the two-fluid nozzle 55.
  • the concentration and supply flow rate of the NH 4 Cl solution 14 can be adjusted to satisfy predetermined denitration performance.
  • the NH 3 and HCl concentrations supplied into the flue 18 of the high temperature exhaust gas 12 are the ratio of the number of moles of NH 3 to the number of moles of NO x in the high temperature exhaust gas 12 (NH 3 / (NOx molar ratio) is set to a value of 1 or less according to the required denitration performance.
  • NOx is several tens to several hundreds ppm, preferably such that several tens to 200 ppm, and sprayed NH 3 gas released from solution of NH 4 Cl 14 to the flue in 18, the NH 3 gas NH 3 by 81 may be injected into the flue 18. This is because NH 3 and NOx react with each other at a molar ratio of 1: 1, so that when NH 3 is supplied in excess, a surplus of NH 3 remains after the reaction.
  • the Hg concentration of the high-temperature exhaust gas 12 is preferably 0.1 ⁇ g / m 3 N or more and several tens of ⁇ g / m 3 N or less, and the molar ratio with respect to the HCl concentration in the high-temperature exhaust gas 12 is preferably 1/1000 or less.
  • a mercury (Hg) concentration meter 73 for measuring the mercury (Hg) content in the processing gas discharged from the reductive denitration device 20 and a high-temperature exhaust gas discharged from the dust collector 23 and supplied to the wet desulfurization device 25.
  • a hydrogen chloride (HCl) concentration meter 74 for measuring the HCl content in 12.
  • the Hg concentration meter 73 may be provided on the downstream side of the wet desulfurization device 25 to measure the mercury (Hg) content in the processing gas discharged from the wet desulfurization device 25.
  • the oxidation rate of Hg in the reductive denitration device 20 can be confirmed.
  • the supply flow rate of the NH 4 Cl solution 14 sprayed from the two-fluid nozzle 55 is adjusted from the value of the Hg concentration in the high-temperature exhaust gas 12 measured by the Hg concentration meter 73 and the HCl concentration meter 74 to satisfy a predetermined denitration performance. At the same time, the oxidation performance of Hg is maintained.
  • the amount of NH 4 Cl solution 14 added and the supply flow rate of the HCl solution 16 are controlled by combining the HCl gas generated by dissociation from the NH 4 Cl solution 14 and the HCl gas generated by the vaporization of the HCl solution 16.
  • the mercury oxidation rate (Hg 2+ / Hg T ) at the outlet of the reductive denitration apparatus 20 is set to 95% or more, or the metal mercury concentration (Hg 0 ) is set to 1 ⁇ g / Nm 3 or less.
  • Hg T refers to the total mercury concentration and is represented by the sum of the metal mercury concentration (Hg 0 ) and the mercury oxide concentration (Hg 2+ ) as shown in the following formula (4).
  • Hg T Hg 0 + Hg 2+ (4)
  • the respective contents of NOx, Hg, and HCl contained in the high-temperature exhaust gas 12 are determined from the coal properties of the coal used in the boiler 11, and each of the NH 4 Cl solution 14, the NH 3 solution 15, and the HCl solution 16 is obtained.
  • the supply amount may be determined. That is, the contents of NOx, Hg, and HCl contained in the high-temperature exhaust gas 12 are determined by burning the coal properties in the boiler 11. Then, by maximizing the combustion of coal in the boiler 11, the maximum amount of NOx, Hg, HCl contained in the high temperature exhaust gas 12 can be obtained from the combustion amount of the boiler 11.
  • the respective contents of NOx, Hg, and HCl contained in the high-temperature exhaust gas 12 are determined from the coal properties of the coal used in the boiler 11, and each of the NH 4 Cl solution 14, the NH 3 solution 15, and the HCl solution 16 is obtained.
  • the supply amount can be determined.
  • the mercury removal system 10A includes the NH 4 Cl solution 14 in the flue 18 according to the balance of NOx and Hg concentrations in the high temperature exhaust gas 12 discharged from the combustion equipment such as the boiler 11.
  • the NH 3 solution 15 and the HCl solution 16 can be supplied, and the required amount of HCl or NH 3 can be adjusted and supplied.
  • the arithmetic unit 42 obtains the required amounts of NH 3 and HCl based on the analysis results of the NOx concentration and the Hg concentration in the high temperature exhaust gas 12 measured by the NOx concentration meters 72-1, 72-2 and the Hg concentration meter 73. .
  • the arithmetic unit 42 determines the supply amounts of the NH 4 Cl solution 14, the NH 3 solution 15, and the HCl solution 16 from the obtained concentrations of NH 3 and HCl.
  • the arithmetic unit 42 adjusts the supply amount of each of the NH 4 Cl solution 14, the NH 3 solution 15, and the HCl solution 16 by controlling the opening and closing of the adjustment valves V 2 to V 4 .
  • the computing device 42 calculates the flow rate and flow velocity of the liquid mixture 17 based on the flow rate of the liquid mixture 17 measured by the flow meter 71, and controls the opening and closing of the adjustment valve V5. Adjust.
  • HCl is added. Increase the amount.
  • the addition amount of HCl can be performed, for example, by increasing the supply amount of the HCl solution 16.
  • the NOx concentration meter 72-2 NOx concentration in the high-temperature exhaust gas 12 at the outlet side of the reduction denitrator 20, NH 3 concentration is measured, if NH 3 concentration measured during the high temperature exhaust gas 12 is greater than 1ppm For this, the amount of NH 3 added is decreased. Further, when the NOx concentration in the high temperature exhaust gas 12 measured by the NOx concentration meter 72-2 is smaller than 1 ppm, the NH 3 addition amount is increased.
  • the NH 3 concentration is the ratio of the number of moles of NH 3 to the number of moles of NOx in the high temperature exhaust gas 12 (NH 3 / NOx mole ratio) with respect to the NOx mole flow rate (mol / H) on the inlet side of the high temperature exhaust gas 12. However, the value is set to 1 or less according to the required denitration performance. Further, the NH 3 addition amount can be performed, for example, by increasing or decreasing the supply amount of the NH 3 solution 15.
  • the mixed solution 17 obtained by mixing the NH 4 Cl solution 14, the NH 3 solution 15, and the HCl solution 16 is removed from the mixed solution dissolution tank 47 by the two-fluid nozzle 55. 11, the NH 4 Cl solution 14, the NH 3 solution 15, and the HCl solution 16 are vaporized to become HCl gas and NH 3 gas, and oxidize Hg in the high-temperature exhaust gas 12 on the denitration catalyst. In addition, NOx can be reduced.
  • the reducing agent and the mercury chlorinating agent can be adjusted to appropriate amounts according to the gas properties of the high-temperature exhaust gas 12. Can be supplied arbitrarily.
  • FIG. 8 is a diagram showing a partial configuration of a mercury removal system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • symbol is attached
  • the mercury removal system 10B includes an NH 4 Cl dissolution tank 37, an NH 3 dissolution tank 43 of the mercury removal system 10A according to Embodiment 1 of the present invention shown in FIGS.
  • Each of the HCl dissolution tanks 44 is provided with concentration meters 41-1 to 41-3 for measuring the concentrations of NH 4 Cl, NH 3 and HCl in the solution.
  • the densitometer 41-1 measures the NH 4 concentration of Cl in NH 4 Cl solution 14, the concentration meter 41-2 measures the concentration of NH 3 in NH 3 solution 15, the concentration meter 41-3 of HCl solution 16
  • the concentration of HCl is measured, and the measurement results of the concentrations of the NH 4 Cl solution 14, NH 3 solution 15, and HCl solution 16 are transmitted to the computing device 42.
  • the computing device 42 is based on the concentration values of NH 4 Cl, NH 3 and HCl of the NH 4 Cl solution 14, NH 3 solution 15 and HCl solution 16 measured by the concentration meters 41-1 to 41-3.
  • the supply speeds of the NH 4 Cl solution 14, NH 3 solution 15, and HCl solution 16 to be fed to the mixed solution dissolution tank 47 are determined.
  • the arithmetic unit 42 transmits the supply speeds of the NH 4 Cl solution 14, NH 3 solution 15, and HCl solution 16 calculated by the arithmetic unit 42 to the adjusting valves V 2 to V 5, and opens / closes the adjusting valves V 2 to V 5. by adjusting, HCl solution 16 flowing into the flow rate of the solution of NH 4 Cl 14 flowing a solution of NH 4 Cl supply tube 46, the flow rate of NH 3 solution 15 flowing into the NH 3 solution supply pipe 48, the HCl solution supply pipe 49 The flow rate can be adjusted.
  • a mixed solution 17 having NH 4 Cl, NH 3 , and HCl at appropriate concentrations can be generated and supplied into the flue 18.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a mercury removal system according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a partial configuration of the mercury removal system.
  • symbol is attached
  • the mercury removal system 10C according to the present embodiment is a liquid NH 4 Cl supplied in the mercury removal system 10A according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. NH 3 and HCl are supplied in a gaseous state. That is, as shown in FIGS. 9 and 10, the mercury removal system 10C according to the present embodiment is a mercury removal system that removes NOx and Hg contained in the high-temperature exhaust gas 12 from the boiler 11, and includes NH as a reducing agent.
  • 3 gas 81 and HCl gas 82 as a mercury chlorinating agent are mixed in a gaseous state, and a chemical supply unit 19C for supplying the mixed gas 83 into the flue 18 of the boiler 11 and NOx in the high temperature exhaust gas 12 Is reduced with NH 3 , and a reductive denitration apparatus 20 having a denitration catalyst that oxidizes Hg in the presence of HCl, an air heater (APH) 22 that exchanges heat with the denitrated high-temperature exhaust gas 12, and the denitrated high-temperature exhaust gas 12
  • a dust collector 23 for removing the soot and a wet desulfurization device 25 for removing Hg oxidized in the reductive denitration device 20 by using a lime
  • drug supply unit 19C supplies the NH 3 gas supply section 84 for supplying the NH 3 gas 81 as a gaseous substance used as a reducing agent, HCl gas 82 as a gaseous substance used as a mercury chlorinating agent HCl HCl connecting a gas supply unit 85, an NH 3 gas supply pipe 86 for feeding the NH 3 gas 81 from the NH 3 gas supply section 84 to the flue 18, and HCl gas supply unit 85 and the NH 3 gas supply pipe 86 And a gas supply pipe 87.
  • the NH 3 gas supply pipe 86 is provided with a flow meter 88-1 for measuring the flow rate of the NH 3 gas 81
  • the HCl gas supply pipe 87 is provided with a flow meter 88-2 for measuring the flow rate of the HCl gas 82.
  • the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 are measured by the flow meters 88-1 and 88-2, respectively, and the respective flow rates are adjusted by the regulating valves V11 and V12.
  • a flow meter 88-3 for measuring the flow rate of the mixed gas 83 is provided on the downstream side of the NH 3 gas supply pipe 86 where the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 are mixed.
  • the mixed gas 83 is measured by the flow meter 88-3, and the flow rate supplied into the flue 18 is adjusted by the regulating valve V13.
  • the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 are mixed before being supplied to the flue 18, and are injected as a mixed gas 83 into the flue 18 from the injection nozzle 89.
  • the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 in the mixed gas 83 are accompanied by the high temperature exhaust gas 12 and are sent to the reducing denitration apparatus 20.
  • NH 3 gas reduces and denitrates NOx as in the following formula (5)
  • HCl gas mercury oxidizes Hg as in the following formula (6).
  • the mixed gas 83 including the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 is injected from the injection nozzle 89 into the flue 18 of the boiler 11.
  • the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 can be supplied from the injection nozzle 89 into the flue 18 as appropriate amounts according to the 12 gas properties.
  • the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 are separately supplied from the NH 3 gas supply unit 84 and the HCl gas supply unit 85 and mixed. For this reason, the supply ratio of the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 which are the components of the mixed gas 83 is adjusted according to the balance of the concentration of NOx and Hg in the high temperature exhaust gas 12 discharged from the combustion equipment such as the boiler 11. Thus, the supply amount of the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 can be arbitrarily adjusted in advance, and the required amount of HCl or NH 3 can be adjusted and fed to the flue 18.
  • the mixed gas 83 is a gaseous substance and can be injected relatively uniformly into the flue 18, it is possible to reduce variations in the concentration distribution of NH 3 gas and HCl gas in the flue 18. it can. This is because liquids such as NH 4 Cl solution 14, NH 3 solution 15, and HCl solution 16 are used like mercury removal systems 10 A and 10 B according to Embodiments 1 and 2 of the present invention as shown in FIGS. When a substance is sprayed into the flue 18 and collides with the structure in the flue 18, the structure may be thermally strained by thermal shock and may be damaged.
  • a spray nozzle such as the two-fluid nozzle 55 is installed so that the droplets of the NH 4 Cl solution 14, NH 3 solution 15, and HCl solution 16 do not collide with the structure before evaporating, it is located near the inner wall surface of the flue 18. This is because regions in which NH 3 gas and HCl gas generated from the NH 4 Cl solution 14, NH 3 solution 15, and HCl solution 16 have a low concentration are generated.
  • the mixed gas 83 is injected as a gaseous substance into the flue 18 of the boiler 11, the NH 3 gas and the HCl gas are compared in the flue 18.
  • the region in which the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 are low in concentration in the flue 18 is eliminated, and the concentration distribution of the NH 3 gas 81 as a reducing agent and the HCl gas 82 as a mercury chlorinating agent is eliminated. Can be reduced.
  • the injection nozzle 89 is provided in the flue 18 and a part of the NH 3 gas supply pipe 86 is inserted into the flue 18, the mixed gas 83 can be heated.
  • the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 in the gas state can be maintained.
  • the temperature of the injection nozzle 89 and the temperature of the NH 3 gas supply pipe 86 inserted in the flue 18 are preferably, for example, 270 ° C. or higher, and more preferably 350 ° C. or higher. This is to prevent NH 4 Cl from precipitating in the tip of the injection nozzle 89 or in the NH 3 gas supply pipe 86. Moreover, if the temperature of the injection nozzle 89 and the piping temperature of the NH 3 gas supply pipe 86 are 350 ° C. or higher, the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 can be reliably gasified.
  • the NH 3 gas supply pipe 86 is provided with a heater for heating the mixed gas 83. May be.
  • NH 3 gas 81 and HCl gas 82 are used as gaseous substances, but the present invention is not limited to this.
  • a gas composed of other hydrogen halides such as hydrogen bromide (HBr) or hydrogen iodide (HI) may be used instead of the HCl gas 82.
  • HBr hydrogen bromide
  • HI hydrogen iodide
  • NH 3 gas 81 is used as the reducing agent, the present invention is not limited to this, and any gaseous substance capable of reducing NOx can be used.
  • the high-temperature exhaust gas 12 is subjected to reduction of NOx and oxidation of Hg in the high-temperature exhaust gas 12 in the reductive denitration device 20, and then passes through the air heater 22 and the dust collector 23 to be wet desulfurization device. 25. Further, a heat recovery device may be provided between the air heater 22 and the dust collector 23. HgCl in the high temperature exhaust gas 12 is absorbed in the lime gypsum slurry 24 used as an alkali absorbing liquid in the wet desulfurization apparatus 25, separated from the high temperature exhaust gas 12, and removed, and the high temperature exhaust gas 12 is purified. The purified high temperature exhaust gas is discharged from the chimney 68 as the purified gas 67.
  • the mixed gas 83 including the NH 3 gas 81 and the HCl gas 82 is supplied into the flue 18 of the boiler 11 so that the HCl gas 82 denitrates. It is possible to oxidize Hg in the high temperature exhaust gas 12 on the catalyst and reduce NOx with the NH 3 gas 81. Further, by adjusting the NH 3 ratio of gas 81, HCl gas 82 in gas mixture 83, be supplied to any of the NH 3 gas 81, HCl gas 82 in proper amount depending on the gas property of the hot flue gas 12 it can. Furthermore, since the mixed gas 83 can be supplied relatively uniformly into the flue 18, variations in the concentration distribution of the reducing agent and the mercury chlorinating agent can be reduced.
  • the mercury removal system and the mercury removal method for mercury-containing high-temperature exhaust gas according to the present invention simultaneously supply the reducing agent and the mercury chlorinating agent to the high-temperature exhaust gas in an arbitrary ratio according to the gas properties of the high-temperature exhaust gas. Therefore, it is suitable for use in a mercury removal system for treating exhaust gas discharged from a boiler.

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Abstract

 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NOx、Hgを除去する水銀除去システムであって、NH4Cl溶液14と、NH3溶液15と、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、還元脱硝装置20において酸化されたHgを石灰石膏スラリー24を用いて除去する湿式脱硫装置25と、を有する。

Description

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
 本発明は、ボイラなどから排出される高温排ガス中に含まれる水銀を除去する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に関する。
 石炭焚き高温排ガスや重質油を燃焼した際に生じる高温排ガス中には、煤塵、硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)のほか、金属水銀(Hg0)が含まれることがある。近年、NOxを還元する脱硝装置、および、アルカリ吸収液をSOx吸収剤とする湿式脱硫装置と組み合わせて、この金属水銀を処理する方法や装置について様々な考案がなされてきた。
 高温排ガス中の金属水銀を処理する方法として、煙道内、高温の脱硝装置の前流工程でアンモニウム(NH3)を噴霧して還元脱硝すると共に、塩酸(HCl)等の塩素化剤を噴霧し、脱硝触媒上で水銀を酸化(塩素化)させ、水溶性の塩化水銀にした後、後流側に設置した湿式の脱硫装置で水銀を除去するシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
 図11に従来の水銀除去システムを含む高温排ガス処理システムの概略図を示す。図11に示すように、水銀除去システムを含む高温排ガス処理システム100では、ボイラ101から排出されたNOx、Hgを含有する高温排ガス102は、還元脱硝装置103に供給され、NOxの還元を行なう。その後、高温排ガス102はエアヒータ104で熱交換により空気と熱交換され、熱回収器105で熱回収された後、集塵装置106に供給される。高温排ガス102は脱硫装置107で硫黄酸化物が除去された後、浄化ガス108として排出され、再加熱器109で加熱された後、煙突110より排出される。
 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。
 また、煙道内の脱硫装置107の前流側に設置された塩化水素濃度計測手段113により水銀塩素化剤として用いられる塩化水素(HCl)の濃度を測定すると共に、脱硫装置107の後流側に設置された水銀濃度計測手段114により水銀濃度を測定する。測定されたHCl、Hgの濃度計測値に基づいて、塩化水素溶液タンク115より供給する塩化水素(HCl)水溶液116の供給量を演算部117により算出する。算出された上記初期濃度に基づいて、制御手段118により塩化水素溶液タンク115からHCl注入箇所119より煙道120内に供給される気化した塩化水素(HClガス)の供給量を制御する。
 還元剤としてNH3、尿素((NH22CO)などを供給すると共に、水銀塩素化剤としてHClを供給することで、高温排ガス102中のNOxは、還元脱硝装置103に充填されている脱硝触媒上で、NH3は下記式(1)のようにNOxの脱硝反応が進行し、HClは下記式(2)のようにHgの酸化反応が進行する。
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O・・・(1)
Hg+1/2O2+2HCl → HgCl2+H2O・・・(2)
 従来の方法では、還元剤、水銀塩素化剤の添加は、NH3ガス、HClガスとしてガス状で供給する方法の他に、NH4Cl溶液として液状で供給する方法が行なわれている。NH4Cl溶液として液状で供給する場合、NH4Clが解離することで、NH3ガス、HClガスを生成し、NH3ガスが還元剤として作用し、HClガスが水銀塩素化剤として作用する。
特開平10-230137号公報
 しかしながら、還元剤、水銀塩素化剤をNH3ガス、HClガスとしてガス状で供給する場合、各々別個に例えば噴霧ノズルなどガスを供給する供給設備が2系列必要になる、という問題がある。
 また、還元剤、水銀塩素化剤をNH4Cl溶液として液状で供給する場合、NH4Clが解離した場合、1molのNH4Clから生成するNH3ガスとHClガスは各々1molであり、NH3ガスとHClガスとの生成量比は制御できない。そのため、高温排ガス中のNOx、金属水銀Hg0のガス性状によって、NH3とHClの必要量の比率が1対1でない場合、NH3、HClの何れか一方が過剰または不足する、という問題がある。
 本発明は、前記問題に鑑み、還元剤、水銀塩素化剤を任意の割合で同時に簡略な装置で供給することが可能な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を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、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、を有してなることを特徴とする水銀除去システムにある。
 第2の発明は、第1の発明において、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2以上混合した混合液を液体状で噴霧させることを特徴とする水銀除去システムにある。
 第3の発明は、第2の発明において、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にある。
 第4の発明は、第2又は3の発明において、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にある。
 第5の発明は、第2乃至4の何れか一つの発明において、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にある。
 第6の発明は、第2乃至5の何れか一つの発明において、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、前記液状物質を噴射する噴射ノズルとを有し、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ことを特徴とする水銀除去システムにある。
 第7の発明は、第6の発明において、前記噴射ノズルが、前記液状物質と、前記液状物質の噴霧用の空気とを噴射させる二流体ノズルであることを特徴とする水銀除去システムにある。
 第8の発明は、第2乃至5の何れか一つの発明において、前記薬剤供給部が、前記還元酸化助剤を液体状で前記煙道内に供給する還元酸化助剤供給管と、前記煙道内に前記還元酸化助剤供給管を囲うように挿入され、前記還元酸化助剤の噴霧用の空気を前記煙道内に供給する空気供給管と、前記還元酸化助剤供給管及び前記空気供給管の先端部に取り付けられ、前記還元酸化助剤及び前記空気を噴射する二流体ノズルとを有し、前記還元酸化助剤を前記空気と同伴させて前記煙道内に噴霧させることを特徴とする水銀除去システムにある。
 第9の発明は、第1の発明において、前記還元剤及び前記水銀塩素化剤が、ガス状物質であり、前記水銀塩素化剤供給部より前記ガス状物質を少なくとも2以上混合した混合ガスを噴射させることを特徴とする水銀除去システムにある。
 第10の発明は、第9の発明において、前記還元剤がアンモニアであることを特徴とする水銀除去システムにある。
 第11の発明は、第9又は10の発明において、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にある。
 第12の発明は、第1乃至11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。
 第13の発明は、第1乃至12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。
 第14の発明は、第1乃至13の何れか一つの発明において、前記水銀塩素化剤供給部と前記還元脱硝装置との間に設けられ、前記煙道中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にある。
 第15の発明は、第1乃至14の何れか一つの発明において、前記水銀塩素化剤供給部と前記還元脱硝装置との間に設けられ、前記煙道中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にある。
 第16の発明は、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含有高温排ガスの水銀除去方法であって、前記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にある。
 第17の発明は、第16の発明において、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、前記薬剤供給工程より前記液状物質を少なくとも2以上混合した混合液を液体状で噴霧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にある。
 第18の発明は、第16の発明において、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にある。
 第19の発明は、第17又は18の発明において、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にある。
 第20の発明は、第17乃至19の何れか一つの発明において、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にある。
 第21の発明は、第17乃至20の何れか一つの発明において、前記薬剤供給工程が、前記液状物質を二流体ノズルを用いて噴霧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にある。
 第22の発明は、第17乃至21の何れか一つの発明において、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にある。
 第23の発明は、第17乃至22の何れか一つの発明において、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にある。
 第24の発明は、第17の発明において、前記還元剤及び水銀塩素化剤が、ガス状物質であり、前記薬剤供給工程より前記ガス状物質を少なくとも2以上混合した混合ガスを噴霧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にある。
 第25の発明は、第24の発明において、前記ガス状物質が、前記還元剤としてアンモニアを用い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にある。
 第26の発明は、第24又は25の発明において、前記水銀塩素化剤としてハロゲン化水素を用い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にある。
 本発明によれば、還元剤、水銀塩素化剤、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、煙道内に供給することができるため、高温排ガスのガス性状に応じて還元剤、水銀塩素化剤を任意の割合で同時に簡略な装置で高温排ガスに供給することができ、高温排ガス中の水銀の酸化及び窒素酸化物の還元性能を高めることができる。
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る。 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3は、NH4Clの温度と水への飽和濃度との関係を示す図である。 図4は、混合液供給管及び空気供給管が挿入される煙道近傍を示す図である。 図5は、図4の部分拡大断面図である。 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7は、二流体ノズルを用いたNH4Cl溶液の他の噴霧方法を示す図である。 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。 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る。 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。 図11は、従来の水銀除去システムを含む高温排ガス処理システムの概略図である。
 以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
 本発明による実施例1に係る水銀除去システムについて、図面を参照して説明する。
 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。
 また、本発明においては、還元酸化助剤とは、脱硝触媒で高温排ガス中に含まれるNOxを還元すると共に、HCl共存下でHgを酸化するものをいう。還元酸化助剤は、脱硝触媒でHCl共存下でHgを酸化して塩素化するのに用いられる酸化助剤と、NH3を還元する還元剤として機能するものをいう。また、還元剤とは、脱硝触媒で高温排ガス中に含まれるNOxを還元するものをいう。また、水銀塩素化剤とは、HCl共存下でHgを酸化するものをいう。
<薬剤供給部>
 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。
(NH4Cl溶液の調整)
 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。
 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31が少なくとも水39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。図3は、NH4Clの温度と水への飽和濃度との関係を示す図である。図3に示すように、溶液の温度が0℃前後の時、NH4Cl粉末31が水39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31が水39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。
(NH4Cl溶液の濃度の制御)
 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。
(NH3溶液の調整)
 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。
(HCl溶液の調整)
 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。
 NH4Cl溶液14はポンプ45-1によりNH4Cl溶解タンク37からNH4Cl溶液供給管46を介して混合液溶解タンク47に送給され、NH3溶液15はNH3溶解タンク43からポンプ45-2によりNH3溶液供給管48を介して混合液溶解タンク47に送給され、HCl溶液16はポンプ45-3によりHCl溶解タンク44からHCl溶液供給管49を介して混合液溶解タンク47に送給され、貯留される。
 また、NH4Cl溶液供給管46、NH3溶液供給管48、HCl溶液供給管49には、NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々の流量を測定する流量計50-1~50-3と、NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々の流量を調整する調整弁V2~V4が設けられている。NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々の流量は、流量計50-1~50-3により測定され、調整弁V2~V4によりNH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々の供給量は調整される。また、混合液溶解タンク47中には攪拌器40-4が設けられ、攪拌器40-4で混合液17に含まれるNH4Cl、NH3、HClの濃度を均一に保つようにする。
 また、本実施例に係る水銀除去システム10Aにおいては、薬剤供給部19Aは、混合液17を液体状で煙道18内に供給する混合液供給管51と、煙道18内に混合液供給管51を囲うように挿入され、内部に供給された空気52を煙道18内に噴射させる噴射孔53(図5参照)を有する吹込み管54(図4、5参照)と、混合液供給管51の先端部に取り付けられ、混合液17を噴射する二流体ノズル55とを有している。また、薬剤供給部19Aは、二流体ノズル55に連結され、NH4Cl溶液14を圧縮して噴霧させる空気56を供給する空気供給管57Aと、吹込み管54と連結し(図4参照)、NH4Cl溶液14を圧縮して噴霧させる空気52を吹込み管54内に供給する空気供給管58と、を有する。尚、図1では、空気供給管58は煙道18内に挿入されているが、空気供給管58は吹込み管54に連結されている(図4参照)。
 また、図4は、混合液供給管及び空気供給管が挿入される煙道近傍を示す図であり、図5は、図4の部分拡大断面図である。図4に示すように、吹込み管54は、煙道18内に混合液供給管51及び空気供給管57Aを囲うように挿入されている。また、図5に示すように、混合液供給管51は、吹込み管54内で空気供給管57Aと隣接するように設けられている。また、二流体ノズル55は、吹込み管54の壁面の噴射孔53内に設けられ、混合液供給管51及び空気供給管57Aと連結している。二流体ノズル55から噴射される混合液17は空気56により噴霧され、混合液17を噴射孔53から噴射される空気52と同伴させて更に煙道18内に噴霧させている。
 混合液溶解タンク47内の混合液17はフィードポンプ59により混合液供給管51を介して二流体ノズル55に送給される。また、混合液供給管51内の混合液17の流量は流量計50-4により測定され、調整弁V5により混合液17の供給量を調整する。
 空気56は、空気供給部60から空気供給管57Aを介して二流体ノズル55に送給され、二流体ノズル55から混合液17を噴霧する際の圧縮用の空気として用いられる。これにより、二流体ノズル55から噴射される混合液17を微細な液滴として噴霧することができる。また、図1に示すように、空気供給部60から供給される空気56の流量は流量計50-5により測定され、調整弁V6により調整される。空気56の流量により、二流体ノズル55から噴霧される混合液17の液滴の大きさを調整することができる。
 また、二流体ノズル55から噴射される空気56の流量は、例えば気水比100以上10000以下(体積比)とするのが好ましい。これは、二流体ノズル55から噴射される混合液17を微細な液滴として煙道18内に噴霧させるようにするためである。
 空気52は、空気供給部61から空気供給管58を介して吹込み管54に送給され、二流体ノズル55から噴霧される混合液17の液滴を分散させるための圧縮用の空気として用いられる。また、図1に示すように、空気供給部61から供給される空気52の流量は流量計50-6により測定され、調整弁V7により調整される。空気52は吹込み管54の噴射孔53と二流体ノズル55との隙間62から噴射される。このため、隙間62から空気52を噴射することで、二流体ノズル55から噴霧される混合液17の液滴を更に煙道18内に分散させることができる。
 また、噴射孔53から噴射される空気52は、二流体ノズル55から噴射される混合液17が吹込み管54に付着するのを防ぐためと、吹込み管54内の温度上昇を抑制し、NH4Cl溶液14の沸騰及び塩化アンモニウム粒子の析出を防ぐために用いられる。
 また、空気52は、吹込み管54と混合液供給管51との間を流れるため、NH4Cl溶液14の冷却用の空気として働き、煙道18内の高温排ガス12の熱が吹込み管54の外側から混合液供給管51内に伝達されるのを防ぐことができる。このため、吹込み管54内の温度上昇を防止し、混合液17が加熱されるのを防ぐことで、吹込み管54内で混合液17が沸騰するのを防止することができ、混合液17が噴射される直前まで液体状態を維持することができる。また、二流体ノズル55の腐食も防止することができる。
 また、吹込み管54内の温度上昇を防止できるため、混合液供給管51、空気供給管57Aを構成する材料として金属材料を用いることができる。混合液供給管51、空気供給管57Aを構成する材料として、例えば、混合液供給管51には耐食金属例えばハステロイCなどのニッケル基耐熱・耐食合金、樹脂ライニング鋼管(低温度部)を例示できる。空気供給管57Aには炭素鋼、ステンレス等を例示することができる。なお、混合液供給管51、空気供給管57Aを構成する材料として特に金属材料に限定されるものではない。また、混合液17は、混合液溶解タンク47から常温で煙道18内に供給することができるため、混合液供給管51、吹込み管54を構成する材料に安価な樹脂類あるいは樹脂ライニング配管を使用することができる。
 また、本実施例に係る水銀除去システム10Aにおいては、二流体ノズル55は、例えば数~数十本以下のノズルを煙道18に設けるようにしている。従来より、通常用いられているNH3グリッドは煙道18に例えば数百~数千本設けられていた。これに対し、二流体ノズル55は煙道18に数~数十本以下しか設けておらず、またフランジ部63、65にて固定しているため、ノズルの交換が容易な構造となっている。尚、図4では、二流体ノズル55は2つ設けられているが、本発明はこれに限定されるものでなく、煙道18内での設置面積に応じて適宜複数設けるようしてもよい。
 また、図4に示すように、吹込み管54は、煙道18の外側であって、吹込み管54の外周にフランジ部63を設け、フランジ部63は煙道18の開口部64の端部64aに設けられたフランジ部65と対応するように形成されている。吹込み管54のフランジ部63が煙道18に設けられているフランジ部65と連結されることで、吹込み管54を煙道18に取り付けられる。吹込み管54のフランジ部63と煙道18のフランジ部65とは、例えばフランジ部63、フランジ部65の外周に複数の孔を設け、ボルトで固定するようにしてもよい。フランジ部63とフランジ部65とを着脱自在とすることで、吹込み管54を煙道18に容易に挿脱することができるため、吹込み管54、煙道18内部のメンテナンスを容易に行うことができる。
 また、混合液17の噴霧用に二流体ノズル55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、通常の液体噴霧用の噴射ノズルを用いてもよい。
 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。
 また、混合液供給管51、空気供給管57Aは吹込み管54内に設け、混合液17を二流体ノズル55から煙道18内に噴霧するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。混合液供給管51内の混合液17が加熱されるのを防ぐことができれば、吹込み管54を用いずに混合液供給管51、空気供給管57Aを二流体ノズル55と連結させ、混合液17を煙道18内に噴霧するようにしてもよい。
 二流体ノズルを用いたNH4Cl溶液の他の噴霧方法を図7に示す。図7に示すように、薬剤供給部19Bは、混合液供給管51を内管とし、空気供給管57Bを外管とした二重管構造とし、混合液供給管51及び空気供給管57Bを二流体ノズル55と連結させるようにする。
 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。
 また、空気56は空気供給部60から供給され、空気52は空気供給部61から供給され、各々別々の供給源から空気を供給するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、同一の供給源から空気を供給するようにしてもよい。即ち、空気52は空気供給部60から供給される空気を用いてもよい。また、空気56は空気供給部61から供給される空気を用いてもよい。
 また、煙道18内の高温排ガス12の温度は、例えば320℃以上420℃以下であり、高温である。混合液供給管51は、吹込み管54内に設けられ、空気52が混合液17の冷却用として用いられている。このため、二流体ノズル55より噴射される直前まで混合液17は液体状態を維持し、二流体ノズル55から混合液17を液滴状で噴霧することで、高温排ガス12の高温雰囲気温度により噴霧した混合液17の液滴を気化させることができる。
 また、噴霧された混合液17の液滴は、高温排ガス12の高温雰囲気温度により蒸発することで、混合液17に含まれるNH4Cl溶液14に起因する微細なNH4Clの固体粒子を一時生成し、下記式(1)のように、HClガスとNH3ガスとに分解し、昇華する。よって、二流体ノズル55から噴霧された混合液17の液滴から混合液17に含まれるNH4Cl溶液14が分解して、HClガス、NH3ガスを生じ、煙道18内に供給することができる。
NH4Cl → NH3+HCl・・・(1)
 また、煙道18内の高温排ガス12の温度は、例えば320℃以上420℃以下が好ましく、320℃以上380℃以下がより好ましく、350℃以上380℃以下が更に好ましい。これは脱硝触媒上でNOxの脱硝反応と、Hgの酸化反応を同時に生じさせることができるためである。
 また、煙道18内の高温排ガス12のNH3濃度、HCl濃度は、高温排ガス12のNOx濃度に対し、高温排ガス12のNOxのモル数に対するNH3のモル数の比(NH3/NOxモル比)が、要求脱硝性能に応じて1以下の値となるように設定する。
 高温排ガス12のNOx濃度にもよるが、NH3濃度、HCl濃度が、数十~数百ppm、好ましくは数十~200ppmとなるように混合液17を噴霧するようにすればよい。これは、NH3とNOxとはモル比1対1で反応するため、NH3が過剰に供給されると、反応後にNH3の余剰分が残存する。このNH3から高温排ガス12中の成分から酸性の硫酸塩を生じ、煙道18内やエアヒータ22,集塵機23等の腐食による破損や灰の付着に伴う閉塞を生じたり、破損した煙道18から高温排ガス12が漏洩するのを防止するためである。
 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。
 また、二流体ノズル55の孔径は、0.01mm以上10mm以下とするのが好ましく、0.1mm以上5mm以下とするのがより好ましい。
 また、二流体ノズル55から噴霧される混合液17の液滴径は、平均して1nm以上100μm以下の微細な液滴とするのが好ましい。平均して1nm以上100μm以下の微細な液滴を生成することで、噴霧された混合液17の液滴に含まれるNH4Cl溶液14から生じるNH4Clの固体粒子を高温排ガス12中に短い滞留時間でNH3ガス、HClガスに分解し、昇華させることができる。これにより、混合液17を予め加熱しておく必要がないため、煙道18、二流体ノズル55の低級化、腐食を防止することができる。
 よって、本実施例に係る水銀除去システム10Aによれば、NH4Cl溶液14、NH3溶液15及びHCl溶液16を混合した混合液17を煙道18内に供給しているため、一つの簡単な装置でNOxの還元を行なうと共に、Hgの酸化を行なうことができる。
 また、混合液17を形成するNH4Cl溶液14、NH3溶液15及びHCl溶液16の各々の供給量を制御することで、高温排ガス12中のNOx又はHg濃度などガス性状に応じて混合液17中のNH4Cl溶液14、NH3溶液15及びHCl溶液16の供給量を任意に調整することができ、NOxの脱硝性能を満足すると共に、Hgの酸化性能を維持することができる。
 また、混合液17を噴霧させる手段として、二流体ノズル55を用いているので、二流体ノズル55より混合液17を噴霧することで、混合液17を形成するNH4Cl溶液14、NH3溶液15及びHCl溶液16を高温排ガス12の高温雰囲気温度によりHClガス、NH3ガスとに分解し、煙道18内に供給することができる。このため、従来より用いられている水銀除去システムにおける水銀塩素化剤供給装置に備えられている塩化水素気化器、噴霧グリッド、塩酸溶液タンク等を省略することができる。
 また、混合液17中に含まれるNH4Cl溶液14を調整する際に用いたNH4Cl粉末31は中性塩であるため、取り扱いも容易であり、肥料に用いられるように安価で容易に入手することができる。また、NH4Cl溶液14からNH3ガスを生成することができるため、NH3ガスの使用量を減らすことができる。また、HClは危険物であるため、輸送費用、法規上の許認可費用、安全管理対策にかかる設備費用など取り扱いに費用がかかるが、NH4Cl粉末31は取り扱いに要する費用を大幅に低減することができる。
 また、混合液17中のNH4Cl溶液14は水に溶解し、全てNH3ガスとHClガスとに気化するため、NH4Cl溶液14に起因するNH4Clの固体粒子が残ることはなく、煙道18や後流側に設けた脱硝触媒へのNH4Clの固体粒子の堆積、脱硝触媒の劣化を防止することができる。
 また、混合液17は高温排ガス12を熱源として用い、NH4Cl溶液14、NH3溶液15及びHCl溶液16をNH3ガスとHClガスとに気化させているため、混合液17を気化させるためにスチームなどのような新たな熱源となる昇華設備の設置を省略することができると共に、混合液17が高温排ガス12中で気化させるために必要な滞留時間を短くすることができる。
 また、二流体ノズル55より混合液17を噴霧する流量は、高温排ガス量が例えば1,500,000m3N/hであるのに対し、数t/hとわずかであるため、高温排ガス12のガス温度の低下を例えば数℃以下とほとんどなくすることができる。そのため、高温排ガス12中のSO3が凝縮するのを防ぐと共に、高温排ガス12中の灰が煙道18等に堆積し、付着するのを防止することができる。
 また、NH4Clの固体粉末を煙道内に供給している水銀除去システムのように、NH4Clの固体を粉砕して噴霧するのに比べ、本実施例に係る水銀除去システム10Aでは、混合液17に含まれるNH4Cl溶液14のような液体の場合、NH4Cl溶液14の液体粒子を容易に微細化できると共に、噴霧した微細な液滴径以下の固体粒子を生成することができるため、NH4Cl溶液14の分解に要する時間を大幅に短縮することができる。
 また、NH4Cl粉末31をNH4Cl溶液14として用いているため、従来のように微細に粉砕することなく、ペレット状のまま保管し、必要に応じて用いることができる。
 また、NH4Cl溶液14の濃度に基づいてNH4Cl粉末31、水39の各々の供給量を調整することができるため、高温排ガス12のNOx、Hgの濃度に応じてNH4Cl溶液14の濃度を調整することができる。
 また、NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の液滴から生じたHClガス、NH3ガスは、図1に示すように、高温排ガス12に同伴して還元脱硝装置20に送給される。NH4Clが分解して生じたNH3ガスは、還元脱硝装置20でNOxの還元脱硝用に用い、HClガスはHgの酸化用に用いてNOx及びHgを高温排ガス12から除去するようにしている。
 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)
 また、本実施例に係る水銀除去システム10Aにおいては、混合液17としてNH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16を混合させるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。NH4ClはNH3ガス、HClガスに分解され、還元剤、水銀塩素化剤を生成するため、NH4Cl溶液14のみを煙道18内に噴霧するようにしてもよい。また、NH3溶液15とHCl溶液16とを任意の割合で混合し、混合液として煙道18内に噴霧するようにしてもよい。
 また、本実施例に係る水銀除去システム10Aにおいては、薬剤供給部19Aは、混合液17としてNH4Clを含むNH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16を用いているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本実施例では、還元酸化助剤として、NH4Clを用いているが、NH4Cl以外の臭化アンモニウム(NH4Br)、ヨウ化アンモニウム(NH4I)などのハロゲン化アンモニウムを還元酸化助剤として用い、水に溶解した溶液を用いてもよい。
 また、還元剤として、NH3を用いているが、尿素((H2N)2C=O)など還元作用を有するものを還元剤として用い、水に溶解した溶液を用いてもよい。また、例えば、NH4Cl溶液14を調整する際、NH4Cl粉末31の他に、尿素((H2N)2C=O)を混合して水39に溶解させ、NH4Cl粉末31と尿素とを混合した水溶液を用いてもよい。ボイラ設備においては、窒素酸化物濃度変動があるため、そのような場合には、NH4Clと共に尿素を添加してNH3の供給量を増大させるようにしてもよい。
 また、水銀塩素化剤として、HClを用いているが、HCl以外の臭化水素(HBr)、ヨウ化水素(HI)などのハロゲン化水素を水銀塩素化剤として用い、水に溶解した溶液を用いてもよい。
 また、NH4Cl溶液14を、NH3溶液15、HCl溶液16の他に、還元酸化助剤を溶解させた溶液、還元剤を溶解させた溶液、水銀塩素化剤を溶解させた溶液の何れか一方または両方を更に、複数混合させるようにしてもよい。
 また、図1に示すように、高温排ガス12は、還元脱硝装置20において高温排ガス12中のNOxの還元とHgの酸化がされた後、エアヒータ22、集塵器23を通過して湿式脱硫装置25に送給される。また、エアヒータ22と集塵器23との間には熱回収器を設けるようにしてもよい。高温排ガス12中のHgClは、湿式脱硫装置25においてアルカリ吸収液として用いられる石灰石膏スラリー24中に吸収され、高温排ガス12から分離し、除去され、高温排ガス12は浄化される。浄化された高温排ガスは、浄化ガス67として煙突68から排出される。また、アルカリ吸収液として石灰石膏スラリー24を用いているが、高温排ガス12中のHgClを吸収できるものであれば他の溶液もアルカリ吸収液として用いることができる。
 また、二流体ノズル55の下流側であって、還元脱硝装置20の上流側に、NH3ガスとHClガスとを混合する混合器を設けるようにしてもよい。混合器としては、例えば、スタティックミキサー等を用いることができる。二流体ノズル55より噴霧されたNH4Cl溶液14が気化して生じたNH3ガス及びHClガスの分散度合いが不十分な場合には、還元脱硝装置20の上流側に設けた前記混合器により高温排ガス12中のNH3ガス及びHClガスの分散度合いの均一化を図ることができる。
 また、二流体ノズル55の下流側には、二流体ノズル55より噴霧される混合液17の流量を計測する流量計71を設けるようにしてもよい。これにより、二流体ノズル55より噴霧される混合液17の流量を測定するようにする。また、煙道18内の高温排ガス12の流速を測定することもできる。
 また、還元脱硝装置20の入口側および出口側には、NOx濃度計72-1、72-2が設けられている。NOx濃度計72-1、72-2で測定された高温排ガス12中のNOx濃度の値から還元脱硝装置20におけるNOxの還元割合を確認することができる。よって、NOx濃度計72-1、72-2で測定された高温排ガス12中のNOx濃度の値からNH4Cl溶液14の濃度、供給流量を制御することで、二流体ノズル55から噴霧されるNH4Cl溶液14の濃度、供給流量を各々調整し、所定の脱硝性能を満足するようにすることができる。
 また、高温排ガス12の煙道18内に供給されるNH3、HCl濃度は、高温排ガス12のNOx濃度に対し、高温排ガス12のNOxのモル数に対するNH3のモル数の比(NH3/NOxモル比)が、要求脱硝性能に応じて1以下の値となるように設定する。
 NH3添加量は、NOxが数十~数百ppm、好ましくは数十~200ppmとなるように、NH4Cl溶液14から解離されるNH3ガスを煙道18内に噴霧し、NH3ガス81によるNH3を煙道18内に噴射するようにすればよい。これは、NH3とNOxとはモル比1対1で反応するため、NH3が過剰に供給されると、反応後にNH3の余剰分が残存する。このNH3から高温排ガス12中の成分から酸性の硫酸塩を生じ、煙道18内やエアヒータ22、集塵機23等の腐食による破損や灰の付着に伴う閉塞を生じたり、破損した煙道18から高温排ガス12が漏洩するのを防止するためである。
 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。
 また、還元脱硝装置20から排出される処理ガス中の水銀(Hg)含有量を測定する水銀(Hg)濃度計73と、集塵器23から排出され、湿式脱硫装置25に供給される高温排ガス12中のHCl含有量を測定する塩化水素(HCl)濃度計74と、が設けられている。尚、Hg濃度計73は湿式脱硫装置25の後流側に設け、湿式脱硫装置25から排出される処理ガス中の水銀(Hg)含有量を測定するようにしてもよい。
 Hg濃度計73及びHCl濃度計74で測定された高温排ガス12中のHCl濃度、Hg濃度の値から還元脱硝装置20におけるHgの酸化割合を確認することができる。Hg濃度計73、HCl濃度計74で測定された高温排ガス12中のHg濃度の値から二流体ノズル55から噴霧されるNH4Cl溶液14の供給流量を調整し、所定の脱硝性能を満足すると共に、Hgの酸化性能を維持するようにしている。
 また、NH4Cl溶液14の添加量と、HCl溶液16の供給流量の制御は、NH4Cl溶液14から解離して生じるHClガスと、HCl溶液16が気化して生じるHClガスとを併せて、還元脱硝装置20の出口での水銀酸化率(Hg2+/HgT)が95%以上、又は金属水銀濃度(Hg0)を1μg/Nm3以下となるようにする。なお、HgTとは、全水銀濃度をいい、下記式(4)のように金属水銀濃度(Hg0)と酸化水銀濃度(Hg2+)との和で表される。
HgT=Hg0+Hg2+・・・(4)
 また、ボイラ11で使用される石炭の石炭性状から高温排ガス12中に含まれるNOx、Hg、HClの各々の含有量を求め、NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々の供給量を決定するようにしてもよい。即ち、ボイラ11で石炭性状が燃焼することで高温排ガス12中に含まれるNOx、Hg、HClの各々の含有量が求められる。そして、ボイラ11で石炭の燃焼を最大にすることで、NOx、Hg、HClが高温排ガス12に含まれる最大量をボイラ11の燃焼量から求めることができる。よって、ボイラ11で使用される石炭の石炭性状から高温排ガス12中に含まれるNOx、Hg、HClの各々の含有量を求め、NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々の供給量を決定することができる。
 よって、本実施例に係る水銀除去システム10Aは、ボイラ11等の燃焼設備から排出される高温排ガス12中のNOx及びHgの濃度のバランスに応じて、煙道18中にNH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16を供給し、HCl又はNH3の必要量を調整して供給することができる。
<供給量の制御方法>
 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。
 また、Hg濃度計73により、水銀酸化率(Hg2+/HgT)が0.95よりも小さい場合、又は金属水銀濃度(Hg0)が1μg/Nm3よりも大きい場合には、HCl添加量を増加させる。HCl添加量は、例えばHCl溶液16の供給量を増加させることにより行なうことができる。
 また、NOx濃度計72-2により、還元脱硝装置20の出口側の高温排ガス12中のNOx濃度、NH3濃度を測定し、測定された高温排ガス12中のNH3濃度が1ppmよりも大きい場合には、NH3添加量を減少させる。また、NOx濃度計72-2で測定された高温排ガス12中のNOx濃度が1ppmよりも小さい場合には、NH3添加量を増加させる。但し、NH3濃度は、高温排ガス12の入口側のNOxモル流速(モル/H)に対して、高温排ガス12のNOxのモル数に対するNH3のモル数の比(NH3/NOxモル比)が、要求脱硝性能に応じて1以下の値となるように設定する。また、NH3添加量は、例えばNH3溶液15の供給量を増減させることにより行なうことができる。
 このように、本実施例に係る水銀除去システム10Aによれば、NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16を混合した混合液17を混合液溶解タンク47から二流体ノズル55でボイラ11の煙道18内に噴霧することで、NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16が気化し、HClガス、NH3ガスとなり、脱硝触媒上で高温排ガス12中のHgを酸化すると共に、NOxを還元することができる。また、混合液17中のNH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の供給量を調整することで、高温排ガス12のガス性状に応じて還元剤、水銀塩素化剤を適性量として任意に供給することができる。
 本発明による実施例2に係る水銀除去システムについて、図面を参照して説明する。
 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。
 濃度計41-1はNH4Cl溶液14のNH4Clの濃度を測定し、濃度計41-2はNH3溶液15のNH3の濃度を測定し、濃度計41-3はHCl溶液16のHClの濃度を測定し、NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々の濃度の測定結果を演算装置42に送信する。演算装置42は、濃度計41-1~41-3により測定されたNH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々のNH4Cl、NH3、HClの濃度の値に基づいて混合液溶解タンク47に送給するNH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々の供給速度を求める。
 演算装置42は、演算装置42で算出されたNH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々の供給速度を調整弁V2~V5に伝達し、調整弁V2~V5の開閉具合を調整することで、NH4Cl溶液供給管46を流入するNH4Cl溶液14の流量、NH3溶液供給管48を流入するNH3溶液15の流量、HCl溶液供給管49を流入するHCl溶液16の流量を調整することができる。
 よって、NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々のNH4Cl、NH3、HClの濃度に応じてNH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の各々の供給量を調整することで、NH4Cl、NH3、HClを適正な濃度とした混合液17を生成し、煙道18内に供給することができる。
 本発明による実施例3に係る水銀除去システムについて、図面を参照して説明する。
 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。
 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、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において供給していた液体状のNH4Cl、NH3、HClをガス状で供給するものである。
 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。
 また、薬剤供給部19Cは、還元剤として用いられるガス状物質としてNH3ガス81を供給するNH3ガス供給部84と、水銀塩素化剤として用いられるガス状物質としてHClガス82を供給するHClガス供給部85と、NH3ガス供給部84よりNH3ガス81を煙道18に送給するNH3ガス供給管86と、HClガス供給部85とNH3ガス供給管86とを連結するHClガス供給管87と、を有している。
 また、NH3ガス供給管86にはNH3ガス81の流量を測定する流量計88-1が設けられ、HClガス供給管87にはHClガス82の流量を測定する流量計88-2が設けている。NH3ガス81、HClガス82は、各々流量計88-1、88-2により測定され、調整弁V11、V12により各々の流量が調整される。また、NH3ガス供給管86のNH3ガス81とHClガス82とが混合される後流側には、混合ガス83の流量を測定する流量計88-3が設けられている。混合ガス83は流量計88-3により測定され、調整弁V13により煙道18内に供給される流量が調整される。
 薬剤供給部19Cでは、NH3ガス81とHClガス82とを煙道18に送給する前に混合させ、混合ガス83として煙道18内に噴射ノズル89より噴射している。混合ガス83中のNH3ガス81とHClガス82は、高温排ガス12に同伴して還元脱硝装置20に送給される。上述のように、還元脱硝装置20の脱硝触媒上でNH3ガスは下記式(5)のようにNOxを還元脱硝し、HClガスは下記式(6)のようにHgを水銀酸化する。
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O・・・(5)
Hg+1/2O2+2HCl → HgCl2+H2O・・・(6)
 よって、本実施例に係る水銀除去システム10Cによれば、NH3ガス81とHClガス82とを含む混合ガス83をボイラ11の煙道18内に噴射ノズル89より噴射しているため、高温排ガス12のガス性状に応じてNH3ガス81、HClガス82を適性量として噴射ノズル89から煙道18内に供給することができる。
 また、NH3ガス81とHClガス82とは、NH3ガス供給部84、HClガス供給部85から別々に供給し、混合している。このため、ボイラ11等の燃焼設備から排出される高温排ガス12中のNOx及びHgの濃度のバランスに応じて、混合ガス83成分であるNH3ガス81、HClガス82の供給比率を調整することで、NH3ガス81、HClガス82の供給量を予め任意に調整し、HCl又はNH3の必要量を調整して煙道18に送給することができる。
 また、混合ガス83はガス状物質であるため、煙道18内に比較的均一に噴射することができるため、煙道18内におけるNH3ガス及びHClガスの濃度分布のばらつきを低減することができる。これは、図1、2、8に示すような本発明の実施例1、2に係る水銀除去システム10A、10Bのように、NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16などの液状物質を煙道18内に噴霧し、煙道18内の構造物に衝突すると、熱衝撃により構造物の熱歪みを生じ、破損する恐れがある。NH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16の液滴が蒸発する前に構造物に衝突しないように二流体ノズル55のように噴霧ノズルを設置すると、煙道18の内壁面近傍にはNH4Cl溶液14、NH3溶液15、HCl溶液16から生じるNH3ガス、HClガスが低濃度となる領域が発生するためである。
 これに対し、本実施例に係る水銀除去システム10Cでは、ガス状物質として混合ガス83をボイラ11の煙道18内に噴射しているため、煙道18内にNH3ガス、HClガスを比較的均一に噴射でき、煙道18内でNH3ガス81、HClガス82が低濃度となる領域を解消し、還元剤であるNH3ガス81及び水銀塩素化剤であるHClガス82の濃度分布のばらつきを低減することができる。
 また、噴射ノズル89は煙道18内に設けられ、NH3ガス供給管86の一部は、煙道18内に挿入されているため、混合ガス83を加温することができ、混合ガス83中のNH3ガス81、HClガス82のガス状態を維持することができる。
 噴射ノズル89の温度と、煙道18内に挿入されているNH3ガス供給管86の温度とは、例えば270℃以上であるのが好ましく、350℃以上であるのがより好ましい。これは、噴射ノズル89の先端やNH3ガス供給管86内などにNH4Clが析出するのを防止するためである。また、噴射ノズル89の温度、NH3ガス供給管86の配管温度が、350℃以上であれば、NH3ガス81とHClガス82を確実にガス化させることができるためである。
 また、混合ガス83中のNH3ガス81とHClガス82とのガス状態を確実に維持するため、NH3ガス供給管86には、混合ガス83を加温するための加熱器を設けるようにしてもよい。
 また、本実施例に係る水銀除去システム10Cにおいては、ガス状物質としてNH3ガス81とHClガス82とを用いているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、水銀塩素化剤として、HClガス82に代えて臭化水素(HBr)、ヨウ化水素(HI)など他のハロゲン化水素からなるガスを用いてもよい。
 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。
 また、図9に示すように、高温排ガス12は、還元脱硝装置20において高温排ガス12中のNOxの還元とHgの酸化がされた後、エアヒータ22、集塵器23を通過して湿式脱硫装置25に送給される。また、エアヒータ22と集塵器23との間には熱回収器を設けるようにしてもよい。高温排ガス12中のHgClは、湿式脱硫装置25においてアルカリ吸収液として用いられる石灰石膏スラリー24中に吸収され、高温排ガス12から分離し、除去され、高温排ガス12は浄化される。浄化された高温排ガスは、浄化ガス67として煙突68から排出される。
 このように、本実施例に係る水銀除去システム10Cによれば、NH3ガス81とHClガス82とを含む混合ガス83をボイラ11の煙道18内に供給することで、HClガス82で脱硝触媒上で高温排ガス12中のHgを酸化すると共に、NH3ガス81でNOxを還元することができる。また、混合ガス83中のNH3ガス81、HClガス82の割合を調整することで、高温排ガス12のガス性状に応じてNH3ガス81、HClガス82を適性量で任意に供給することができる。更に、混合ガス83を煙道18内に比較的に均一に供給することができるため、還元剤及び水銀塩素化剤の濃度分布のばらつきを低減することができる。
 以上のように、本発明に係る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は、高温排ガスのガス性状に応じて還元剤、水銀塩素化剤を任意の割合として同時に高温排ガスに供給することができるので、ボイラから排出される排ガス処理用の水銀除去システムに用いるのに適している。
 10A~10C 水銀除去システム
 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 (26)

  1.  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、
    を有してなることを特徴とする水銀除去システム。
  2.  請求項1において、
     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ことを特徴とする水銀除去システム。
  3.  請求項2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。
  4.  請求項2又は3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。
  5.  請求項2乃至4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。
  6.  請求項2乃至5の何れか一つにおいて、
     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、前記液状物質を噴射する噴射ノズルとを有し、
     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ことを特徴とする水銀除去システム。
  7.  請求項6において、
     前記噴射ノズルが、前記液状物質と、前記液状物質の噴霧用の空気とを噴射させる二流体ノズルであることを特徴とする水銀除去システム。
  8.  請求項2乃至5の何れか一つにおいて、
     前記薬剤供給部が、
     前記還元酸化助剤を液体状で前記煙道内に供給する還元酸化助剤供給管と、
     前記煙道内に前記還元酸化助剤供給管を囲うように挿入され、前記還元酸化助剤の噴霧用の空気を前記煙道内に供給する空気供給管と、
     前記還元酸化助剤供給管及び前記空気供給管の先端部に取り付けられ、前記還元酸化助剤及び前記空気を噴射する二流体ノズルとを有し、
     前記還元酸化助剤を前記空気と同伴させて前記煙道内に噴霧させることを特徴とする水銀除去システム。
  9.  請求項1において、
     前記還元剤及び前記水銀塩素化剤が、ガス状物質であり、
     前記薬剤供給部より前記ガス状物質を少なくとも2以上混合した混合ガスを噴射させることを特徴とする水銀除去システム。
  10.  請求項9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水銀除去システム。
  11.  請求項9又は10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。
  12.  請求項1乃至11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。
  13.  請求項1乃至12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。
  14.  請求項1乃至13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。
  15.  請求項1乃至14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。
  16.  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。
  17.  請求項16において、
     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、
     前記薬剤供給工程より前記液状物質を少なくとも2以上混合した混合液を液体状で噴霧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。
  18.  請求項17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。
  19.  請求項17又は18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。
  20.  請求項17乃至19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。
  21.  請求項17乃至20の何れか一つにおいて、
     前記薬剤供給工程が、前記液状物質を二流体ノズルを用いて噴霧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。
  22.  請求項17乃至21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。
  23.  請求項17乃至22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。
  24.  請求項17において、
     前記還元剤及び水銀塩素化剤が、ガス状物質であり、
     前記薬剤供給工程より前記ガス状物質を少なくとも2以上混合した混合ガスを噴霧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。
  25.  請求項24において、
     前記ガス状物質が、前記還元剤としてアンモニアを用い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。
  26.  請求項24又は25において、
     前記水銀塩素化剤としてハロゲン化水素を用い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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