(57)【要約】【課題】脱硫装置の上流側にスクラバーを設けた場合に、排ガス中の目的成分を除去しつつ、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の提供である。【解決手段】ボイラ等の排ガス中の煤塵を除去する集塵装置１と、集塵装置１通過後の排ガスに石灰石を含む吸収液を噴霧し排ガス中の硫黄酸化物を吸収する脱硫吸収部と脱硫後の吸収液に空気を吹き込む空気供給部とを備えた脱硫装置４と、空気供給後の吸収液を脱水し石膏と吸収液とに分離し、石膏を洗浄する脱水器２３と、集塵装置１と脱硫装置４との間で排ガスに除塵吸収液を噴霧して煤塵、ＳＯ３及び水銀を吸収するスクラバー３と、スクラバー３で煤塵等を吸収した吸収液を処理する処理槽１２と、処理槽１２で処理後の吸収液を脱硫吸収液の補給用に脱硫装置４に送液する脱硫送液部とを設けることで、水銀等を除去しつつ、スクラバー３本体等の腐食を防止して低コストで運転可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項９】
ボイラを含む燃焼装置から排出される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。
【請求項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。
【請求項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装置。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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）  
Ｈ2Ｏ＋ＳＯ2→Ｈ2ＳＯ3→ＨＳＯ3-＋Ｈ+  → ＳＯ32-＋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-、ＳＯ32-、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。  
【０００８】
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。
【０００９】
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。  
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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-、ＳＯ32-）を介した反応と考えられる。  
ＳＯ2＋ＣａＣＯ3→ＣａＳＯ3＋ＣＯ2  （１）  
Ｈ2Ｏ＋ＳＯ2→Ｈ2ＳＯ3→ＨＳＯ3-＋Ｈ+→ＳＯ32-＋２Ｈ+  （３）  
Ｈｇ2++ＨＳＯ3-＋Ｈ+→ＨｇＳＯ3＋２Ｈ+  （４）  
ＨｇＳＯ3＋Ｈ2Ｏ→Ｈｇ0↑＋ＳＯ42-＋２Ｈ+  （５）
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１０−１６７３３０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６９２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
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。
【００１８】
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ＳＯ32-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-，ＳＯ32-)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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
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。
【００２４】
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。  
【００２５】
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。
【００２６】
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。  
【００２７】
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。
【００２８】
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。  
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。  
【００３２】
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装置である。
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。
【００３３】
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。  
【００３４】
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。
【００３５】
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。  
【００３６】
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。
【００３７】
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。  
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。  
【００４８】
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。  
【００４９】
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。
【００５０】
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。  
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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程度と若干高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。
【００６１】
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。
【発明の効果】
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】従来技術の排ガス処理装置の系統を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００７３】
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。  
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。  
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。  
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【実施例２】
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【実施例３】
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【実施例４】
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。  
【０１０９】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
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。
【符号の説明】
【０１１１】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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