(57)【要約】【課題】石炭改質プロセスから発生する改質排ガス及びボイラ排ガス中のＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇを除去する排ガス処理装置及び処理方法、石炭改質プロセス設備を提供する。【解決手段】改質排ガスまたは乾留油の何れか一方または両方を燃焼するボイラと、前記ボイラ排ガス中に含まれる窒素酸化物を脱硝する脱硝手段と、前記ボイラ排ガス中にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩の何れか一方又は両方を供給するアルカリ供給手段と、前記アルカリ供給手段の前流側と後流側とそれらの間との少なくとも一つで活性炭を噴霧して前記ボイラ排ガス中の水銀を吸着させる活性炭吸着手段と、脱硫で生成した化合物と水銀を吸着した前記活性炭を捕集して除去する捕集除去手段と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低品位炭を改質する際に発生する改質排ガスまたは乾留油の何れか一方または両方をボイラで燃焼して発生したボイラ排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
前記改質排ガスまたは前記乾留油の何れか一方または両方を燃焼するボイラと、
前記ボイラ排ガス中に含まれる窒素酸化物を脱硝する脱硝手段と、
前記ボイラ排ガス中にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩の何れか一方又は両方を供給するアルカリ供給手段と、
前記アルカリ供給手段の前流側と後流側とそれらの間との少なくとも一つで活性炭を噴霧して前記ボイラ排ガス中の水銀を吸着させる活性炭吸着手段と、
脱硫で生成した化合物と水銀を吸着した前記活性炭を捕集して除去する捕集除去手段と、
を有することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
脱硝触媒で前記ボイラ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酸化助剤、脱硝触媒で前記ボイラ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一つ以上を前記ボイラの煙道内に供給させる薬剤供給部と、
前記ボイラ排ガス中の窒素酸化物を還元剤で還元すると共に、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、
を有することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
低品位炭を乾燥する乾燥炉と、
乾燥した乾燥炭を乾留する乾留炉と、
請求項１又は２に記載の排ガス処理装置と、
を有することを特徴とする石炭改質プロセス設備。
【請求項４】
低品位炭を改質する際に発生する改質排ガスまたは乾留油の何れか一方または両方をボイラで燃焼して発生したボイラ排ガスを処理する排ガス処理方法であって、
前記改質排ガスまたは前記乾留油の何れか一方または両方を燃焼するボイラと、
前記ボイラ排ガス中に含まれる窒素酸化物を脱硝する脱硝工程と、
前記ボイラ排ガス中にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩の何れか一方又は両方を供給するアルカリ供給工程と、
前記アルカリ供給工程の前と後と該工程中との少なくとも１回、活性炭を噴霧して前記ボイラ排ガス中の水銀を吸着させる活性炭吸着工程と、
脱硫で生成した化合物と水銀を吸着した前記活性炭を捕集して除去する捕集除去工程と、
を有することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項５】
脱硝触媒で前記ボイラ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酸化助剤、脱硝触媒で前記ボイラ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一つ以上を前記ボイラの煙道内に供給させる薬剤供給工程と、
前記ボイラ排ガス中の窒素酸化物を還元剤で還元すると共に、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工程と、
を有することを特徴とする請求項４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、低品位炭を改質する際に発生する改質排ガスと乾留油をボイラで燃焼して発生したボイラ排ガスを処理する排ガス処理装置及び処理方法、石炭改質プロセス設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
褐炭や亜瀝青炭等のような水分含有量の多い低品位炭は、埋蔵量が多いものの単位重量当たりの発熱量が低く、輸送効率が悪いため、石炭改質プロセスにより乾燥、乾留、冷却という熱処理等を行うことで、単位重量当たりの発熱量を増加させた改質炭に改質することが行われている。
【０００３】
従来、石炭改質プロセスから発生する改質排ガスの処理は、改質排ガス中の煤塵などを除去する集塵除去工程はあるものの、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水銀（Ｈｇ）等を除去するための排ガス処理工程を備えているものは存在しない。
【０００４】
石炭改質プロセスから発生する排ガス中の煤塵などを除去する集塵工程を含む排ガス処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この排ガス処理方法は集塵工程を含むがＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇ等を除去するための処理工程を含んでいないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５０６７９６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
石炭焚きボイラから発生する排ガスと石炭改質プロセスから発生する改質排ガスとは、排ガス中に含まれる成分の含有量に大きな差がある。石炭改質プロセスから発生する改質排ガスは、石炭焚きボイラの排ガスに比べ、特に水分（Ｈ２Ｏ）濃度が約３倍、酸素（Ｏ２）濃度が約１／３倍、窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度が約４〜５倍、水銀（Ｈｇ）濃度が約４倍程度である。
【０００７】
活性炭吸着により改質排ガス中の水銀を除去する場合、共存する成分の影響により水銀除去性能が低下する恐れがある。
【０００８】
特許文献１に記載の排ガス処理方法は、石炭改質プロセスから発生する排ガス中の煤塵などを除去する集塵工程だけを含むものであるため、石炭改質プロセスから発生する排ガス中のＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇ等を除去することができない、という問題がある。
【０００９】
また石炭改質プロセスの熱効率を向上させるために、低品位炭を改質する際に発生する乾燥ガス、乾留ガス、乾留オフガスの何れか一つを含む改質排ガスと石炭（乾燥炭）を乾留して発生する乾留油を自家発電用ボイラで燃焼させて自家発電しているものがあるがボイラで燃焼したボイラ排ガスを処理するための処理装置を備えているものは存在しない。
【００１０】
そこで、石炭改質プロセスから発生する改質排ガス及びボイラ排ガス中の煤塵を除去するだけでは環境汚染を防止することができないため改質排ガス及びボイラ排ガス中のＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇ等を除去することが望まれている。
【００１１】
また内陸部に設置される石炭改質プロセス設備では湿式脱硫装置の脱硫排水を外部に排水しないための無排水処理等をすることが望まれている。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、石炭改質プロセスから発生する改質排ガスと乾留油をボイラで燃焼して発生したボイラ排ガス中のＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇを除去することができる排ガス処理装置及び処理方法、石炭改質プロセス設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る排ガス処理装置は、低品位炭を改質する際に発生する改質排ガスまたは乾留油の何れか一方または両方をボイラで燃焼して発生したボイラ排ガスを処理する排ガス処理装置であって、前記改質排ガスまたは前記乾留油の何れか一方または両方を燃焼するボイラと、前記ボイラ排ガス中に含まれる窒素酸化物を脱硝する脱硝手段と、前記ボイラ排ガス中にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩の何れか一方又は両方を供給するアルカリ供給手段と、前記アルカリ供給手段の前流側と後流側とそれらの間との少なくとも一つで活性炭を噴霧して前記ボイラ排ガス中の水銀を吸着させる活性炭吸着手段と、脱硫で生成した化合物と水銀を吸着した前記活性炭を捕集して除去する捕集除去手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る排ガス処理装置は、上記請求項１において、脱硝触媒で前記ボイラ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酸化助剤、脱硝触媒で前記ボイラ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一つ以上を前記ボイラの煙道内に供給させる薬剤供給部と、前記ボイラ排ガス中の窒素酸化物を還元剤で還元すると共に、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、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係る石炭改質プロセス設備は、低品位炭を乾燥する乾燥炉と、乾燥した乾燥炭を乾留する乾留炉と、請求項１又は２に記載の排ガス処理装置と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項４に係る排ガス処理方法は、低品位炭を改質する際に発生する改質排ガスまたは乾留油の何れか一方または両方をボイラで燃焼して発生したボイラ排ガスを処理する排ガス処理方法であって、前記改質排ガスまたは前記乾留油の何れか一方または両方を燃焼するボイラと、前記ボイラ排ガス中に含まれる窒素酸化物を脱硝する脱硝工程と、前記ボイラ排ガス中にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩の何れか一方又は両方を供給するアルカリ供給工程と、前記アルカリ供給工程の前と後と該工程中との少なくとも１回、活性炭を噴霧して前記ボイラ排ガス中の水銀を吸着させる活性炭吸着工程と、脱硫で生成した化合物と水銀を吸着した前記活性炭を捕集して除去する捕集除去工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項５に係る排ガス処理方法は、上記請求項４において、脱硝触媒で前記ボイラ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酸化助剤、脱硝触媒で前記ボイラ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一つ以上を前記ボイラの煙道内に供給させる薬剤供給工程と、前記ボイラ排ガス中の窒素酸化物を還元剤で還元すると共に、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工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の排ガス処理装置及び処理方法、石炭改質プロセス設備によれば、石炭改質プロセスから発生する改質排ガスと乾留油をボイラで燃焼して発生したボイラ排ガス中のＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇを除去することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本実施例に係る排ガス処理装置を有した石炭改質プロセス設備の構成図である。
【図２】図２は、本実施例に係る排ガス処理装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る排ガス処理装置を有する石炭改質プロセス設備の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載し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、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに以下に記載した下記実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【実施例】
【００２１】
＜石炭改質プロセス設備＞
本発明の実施例に係る排ガス処理装置を有する石炭改質プロセス設備について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係る排ガス処理装置を有する石炭改質プロセス設備の構成を示す図である。図１に示すように石炭改質プロセス設備１０は、石炭改質装置１１と、排ガス処理装置３０とを備えて構成されている。
【００２２】
［石炭改質装置］
石炭改質装置１１は、低品炭１２を乾燥させる乾燥手段である乾燥炉１６と、乾燥炭１３を乾留する乾留手段である乾留炉１７と、乾留炭１４を粉砕する粉砕手段である粉砕機１８と、粉砕した乾留炭１４を圧縮成型する成型手段である成型機１９と、成型した改質炭１５を冷却して不活性化させる冷却器２０と、を備えて構成されている。
【００２３】
本実施例においては、石炭改質装置１１で低品位炭１２を改質する際に発生する乾燥ガス１６ａ、乾留ガス１７ａ、乾留オフガス１７ｂを改質排ガス２７という。また、低品位炭１２を改質する際に発生する乾燥ガス１６ａ、乾留ガス１７ａ、乾留オフガス１７ｂの何れか一つを含む改質排ガス２７と、乾燥炭１３を乾留して発生する乾留油２５ａをボイラ２８で燃焼して発生した排ガスをボイラ排ガス２９という。
【００２４】
低品炭１２を供給する石炭供給手段であるホッパ（不図示）は乾燥炉１６の受入口に接続している。乾燥炉１６の送出口は乾留炉１７の受入口に接続している。乾留炉１７の送出口は粉砕機１８の受入口に接続している。粉砕機１８の送出口は成型機１９の受入口に接続している。成型機１９の送出口は冷却器２０に接続している。冷却器２０の送出口からは製品である改質炭１５が排出される。
【００２５】
乾留炉１７のガス排出口は、乾留によって乾燥炭１３から生成するガス状の乾留油２５ａを乾留ガス１７ａから分離回収するオイルスクラバ２５のガス受入口に接続すると共に、乾留用燃料供給手段である循環ブロア２４のガス受入口に接続している。循環ブロア２４のガス送出口は、乾留用燃焼ガス発生手段である乾留用燃焼炉２２の加熱ガス供給経路に接続している。オイルスクラバ２５で回収した乾留油２５ａは、乾留用燃焼炉２２と乾燥用燃焼炉２１と自家発電用ボイラ２８に供給される。オイルスクラバ２５のガス排出口はミスト状の乾留油２５ａを分離するミストセパレータ２６に接続している。ミストセパレータ２６で分離された乾留オフガス１７ｂの一部は、乾留用燃焼炉２２と乾燥用燃焼炉２１に供給される。その他は、自家発電用ボイラ２８に供給される。自家発電用ボイラ２８は、蒸気タービン等を備えた自家発電装置（不図示）に接続している。
【００２６】
乾燥炉１６のガス排出口は、乾燥用燃料供給手段である循環ブロア２３のガス受入口に接続している。循環ブロア２３のガス送出口は、自家発電用ボイラ２８に接続すると共に、乾燥用燃焼ガス発生手段である乾燥用燃焼炉２１の加熱ガス供給経路に接続している。
【００２７】
自家発電用ボイラ２８で燃焼した後のボイラ排ガス２９は、石炭改質プロセス設備１０の排ガス処理装置３０でボイラ排ガス２９中のＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇ等を除去されて煙突３６から排出される。以下、石炭改質プロセス設備１０の改質排ガス処理装置を「排ガス処理装置」ということがある。
【００２８】
本実施例に係る石炭改質プロセス設備１０においては、低品炭１２がホッパ内に投入されると、ホッパが低品炭１２を乾燥炉１６に定量ずつ供給する。乾燥炉１６に供給された低品炭１２は、乾燥用燃焼炉２１からの乾燥用の加熱ガス（約１５０℃〜３５０℃）で加熱されて水分を除去されることにより、乾燥炭１３となって乾留炉１７に移送される。乾留炉１７に移送された乾燥炭１３は、乾留用燃焼炉２２からの乾留用の燃焼ガス（約３５０℃〜５５０℃）で加熱されて乾留されることにより、乾留ガス１７ａや乾留油２５ａ等の成分を取り除かれて乾留炭１４となって粉砕機１８に移送される。粉砕された乾留炭１４は成型機１９に移送される。成型機１９に移送された乾留炭１４は、圧縮成型されることにより、ブリケット状等の形状をなす改質炭１５となる。成型された改質炭１５は冷却器２０で冷却されて不活性化処理されて製品の改質炭１５となる。
【００２９】
一方、乾留炉１７で生成した乾留ガス１７ａはその一部が循環ブロア２４によって乾留用燃焼炉２２の加熱ガス供給経路に送給される。オイルスクラバ２５で回収された乾留油２５ａ及びミストセパレータ２６で分離されたガス状の乾留油（乾留オフガス：約３００℃〜３５０℃）１７ｂは、その一部が乾留用燃焼炉２２に送給されて燃焼されることにより、乾留用の燃焼ガス（約３５０℃〜５５０℃）となって乾留炉１７に供給される。
【００３０】
他方、乾留油２５ａの一部と乾留オフガス１７ｂの一部は乾燥用燃焼炉２１に送給されて燃焼されることにより、乾燥用の燃焼ガス（約１５０℃〜３５０℃）となって乾燥炉１６に供給される。乾燥炉１６で乾燥に使用された燃焼ガス（乾燥ガス１６ａ、約９０℃〜１５０℃）の一部は、循環ブロア２３によって、乾燥用燃焼炉１６からの燃焼ガスと共に乾燥炉１６に再び送給されて再利用され、その他の乾燥ガス１６ａは自家発電用ボイラ２８に供給される。
【００３１】
乾留オフガス１７ｂの一部は改質排ガス２７として自家発電用ボイラ２８に送給される。また乾留油２５ａの一部は自家発電用ボイラ２８に送給される。改質排ガス２７と乾留油２５ａは燃料として燃焼され、ボイラ排ガス２９として排ガス処理装置３０へ導入される。そしてＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇ等を除去されて系外へ排出される。一方、自家発電用ボイラ２８で発生した蒸気は、自家発電装置（不図示）へ送給され、蒸気タービンを動かすことにより、電力を発生させる。この自家発電装置で発生した電力は、石炭改質プロセス設備１０における電力使用機器で使用されると共に、余剰分が売電される。
【００３２】
［排ガス処理装置］
次に、本実施例に係る排ガス処理装置３０の構成について説明する。図２は、本実施例に係る石炭改質プロセス設備の排ガス処理装置の概略構成図である。図２に示すように、本実施例に係る排ガス処理装置３０は、石炭改質装置１１から発生する改質排ガス２７と、乾燥炭１３を乾留して発生する乾留油２５ａを自家発電用ボイラ（以下、ボイラという）２８で燃焼して発生したボイラ排ガス２９中に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇを除去する排ガス処理装置３０である。ボイラ２８から排出されるボイラ排ガス２９は、還元脱硝装置３２、空気予熱器３３、スプレードライヤ（アルカリ供給手段）３４およびバグフィルタ（捕集除去手段）３５の各装置での工程を経て浄化された後、煙突３６から屋外に排出される。
【００３３】
本実施例に係る排ガス処理装置３０は、図示しない脱硝手段と、薬剤供給部４０と、還元脱硝装置３２と、空気予熱器（ＡＨ）３３と、スプレードライヤ（アルカリ供給手段）３４と、バグフィルタ（捕集除去手段）３５と、活性炭吸着手段（活性炭噴霧装置）３８とを有するものである。
【００３４】
（薬剤供給部）
薬剤供給部４０は、図示しない酸化助剤溶液供給手段と、図示しない還元剤溶液供給手段と、図示しない還元酸化助剤供給手段とを有する。酸化助剤溶液供給手段は、酸化助剤４１として塩化水素（ＨＣｌ）を含むＨＣｌ溶液を供給する。還元剤溶液供給手段は、還元剤４２としてアンモニア（ＮＨ３）を含むＮＨ３溶液を供給する。酸化還元助剤供給手段は、還元酸化助剤４３として塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）を含むＮＨ4Ｃｌ溶液を供給するものである。
【００３５】
薬剤供給部４０は、ＨＣｌ溶液と、ＮＨ３溶液と、ＮＨ4Ｃｌ溶液とを、それぞれ溶液タンク内で所定濃度に調整された各溶液をボイラ２８の後流側で還元脱硝装置３２の前流側である煙道３１内に供給するものである。
【００３６】
本実施例においては、還元酸化助剤４３とは、酸化性ガス共存下で金属水銀（Ｈｇ0）を酸化するのに用いられる酸化助剤と、還元性ガスによりＮＯｘを還元する還元剤として機能するものをいう。本実施例では、酸化性ガスとしてＨＣｌガスが用いられ、還元性ガスとしてＮＨ3ガスが用いられている。また、還元剤４２とは、脱硝触媒でボイラ排ガス２９中に含まれるＮＯｘを還元するものをいう。また、酸化助剤４１とは、脱硝触媒上においてＨＣｌガス共存下で排ガス中に含まれる金属水銀（Ｈｇ0）を酸化（Ｈｇ0→Ｈｇ２＋）するものをいう。
【００３７】
ボイラ２８から排出されるボイラ排ガス２９には、図示しない酸化助剤溶液供給手段からＨＣｌ溶液が供給される。ＨＣｌ溶液供給手段は、ＨＣｌ溶液をボイラ排ガス２９に液体状で噴霧し、ボイラ排ガス２９中に含まれるＨｇ0を酸化（Ｈｇ0→Ｈｇ２＋）する。
【００３８】
噴霧装置のノズルヘッドから煙道３１内に噴霧されたＨＣｌ溶液の液滴は、ボイラ排ガス２９の高温雰囲気温度により蒸発して気化されＨＣｌガスを煙道３１内に供給することができる。ＨＣｌガスは下記式（１）のようにＨｇを酸化する。
Ｈｇ＋１／２Ｏ2＋２ＨＣｌ  →  ＨｇＣｌ2＋Ｈ2Ｏ  ・・・（１）
【００３９】
本実施例に係る排ガス処理装置３０においては、酸化助剤４１としてＨＣｌを用いているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、酸化助剤４１は気化した際に酸化性ガスを生成するものであれば用いることができる。例えば、臭化水素（ＨＢｒ）、ヨウ化水素（ＨＩ）などのハロゲン化水素などを挙げることができる。また、酸化助剤４１は液体として説明したが、これに限ることはなく気体（例えば、塩化水素ガス）を供給してもよい。
【００４０】
また、ボイラ２８から排出されるボイラ排ガス２９には、図示しない還元剤溶液供給手段からＮＨ３溶液が供給される。ＮＨ３溶液供給手段は、ＮＨ３溶液をボイラ排ガス２９に液体状で噴霧し、ボイラ排ガス２９中に含まれるＮＯｘを還元する。
【００４１】
噴霧装置のノズルヘッドから煙道３１内に噴霧されたＮＨ３溶液の液滴は、ボイラ排ガス２９の高温雰囲気温度により蒸発して気化されＮＨ3ガスを煙道３１内に供給することができる。ＮＨ3ガスは還元脱硝装置３２に充填されている脱硝触媒層に充填されている脱硝触媒上で下記式（２）のようにＮＯｘを還元脱硝する。
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2  →  ４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ  ・・・（２）
【００４２】
本実施例に係る排ガス処理装置３０においては、還元剤４２としてＮＨ３を用いているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、還元剤４２は気化した際に還元性ガスを生成するものであれば用いることができる。例えば、尿素（（ＮＨ２）２ＣＯ）などを挙げることができる。また、還元剤４２は液体として説明したが、これに限ることはなく気体（例えば、アンモニアガス）を供給してもよい。
【００４３】
また、ボイラ２８から排出されるボイラ排ガス２９には、図示しない還元酸化助剤供給手段からＮＨ4Ｃｌ溶液が供給される。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段は、ＮＨ4Ｃｌ溶液をボイラ排ガス２９に液体状で噴霧し、還元脱硝装置３２に充填されている脱硝触媒層に充填されている脱硝触媒上でボイラ排ガス２９中に含まれるＮＯｘを還元すると共に、Ｈｇ0を酸化する。
【００４４】
噴霧装置のノズルヘッドから煙道３１内に噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液の液滴は、ボイラ排ガス２９の高温雰囲気温度により蒸発して気化され、微細なＮＨ4Ｃｌの固体粒子を生成し、下記式（３）のように、ＨＣｌとＮＨ3とに分解し、昇華する。よって、噴霧装置から噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液は分解されて、ＨＣｌ、ＮＨ3を生じ、ＮＨ3ガス、ＨＣｌガスを煙道３１内に供給することができる。
ＮＨ4Ｃｌ  →  ＮＨ3＋ＨＣｌ  ・・・（３）
【００４５】
ＨＣｌガスは上記式（１）のようにＨｇを酸化する。またＮＨ3ガスは還元脱硝装置３２に充填されている脱硝触媒層に充填されている脱硝触媒上で上記式（２）のようにＮＯｘを還元脱硝する。
【００４６】
また、本実施例に係る排ガス処理装置３０においては、還元酸化助剤４３としてＮＨ4Ｃｌを用いているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、還元酸化助剤４３は気化した際に酸化性ガスと還元性ガスとを生成するものであれば用いることができる。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４３として用い、水に溶解した溶液を用いてもよい。さらに、ＮＨ4Ｃｌとアンモニア水、または塩酸の混合液を用いてもよい。また、還元酸化助剤４３は液体として説明したが、これに限ることはなく気体（例えば、塩化水素ガスとアンモニアガス）を供給してもよい。
【００４７】
ＨＣｌ溶液と、ＮＨ３溶液と、ＮＨ4Ｃｌ溶液をボイラ２８の煙道３１内に供給する手段は、例えば二流体ノズル等を用いるようにすればよい。なお本実施例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。またＨＣｌ溶液、ＮＨ３溶液及びＮＨ4Ｃｌ溶液の供給量は任意に調整することができる。
【００４８】
煙道３１内のボイラ排ガス２９の温度は、ボイラ２８の燃焼条件にもよるが、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。これはこれらの温度帯において脱硝触媒上でＮＯｘの脱硝反応と、Ｈｇの酸化反応とを効率的に生じさせることができるためである。
【００４９】
本実施例では、酸化助剤（ＨＣｌ溶液）４１と、還元剤（ＮＨ３溶液）４２と、還元酸化助剤（ＮＨ4Ｃｌ溶液）４３との何れか一つ以上をボイラ２８の後流側で還元脱硝装置３２の前流側である煙道３１内に供給している。例えば、ボイラ排ガス２９成分の含有量によって、ＮＨ4Ｃｌ溶液でＨＣｌ成分が足りない場合には、ＮＨ4Ｃｌ溶液とＨＣｌ溶液の二つを供給してもよいし、ＨＮ３成分が足りない場合には、ＮＨ4Ｃｌ溶液とＮＨ３溶液の二つを供給してもよい。また、ＨＣｌ溶液とＮＨ３溶液の二つを供給してもよい。さらにＮＨ4Ｃｌ溶液、ＨＣｌ溶液、ＮＨ３溶液の三つを供給してもよい。また、還元酸化助剤（ＮＨ4Ｃｌ溶液）４３の供給だけでＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇの除去が可能な場合は、還元酸化助剤（ＮＨ4Ｃｌ溶液）４３一つを供給してもよい。よって、本実施例に係る排ガス処理装置は、ＨＣｌ溶液、ＮＨ3溶液、ＮＨ4Ｃｌ溶液の各々の供給量は、ボイラ排ガス２９中に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇの各々の含有量を求めて、その値によって調整することができる。また図２においては、酸化助剤（ＨＣｌ溶液）４１と、還元剤（ＮＨ３溶液）４２と、還元酸化助剤（ＮＨ4Ｃｌ溶液）４３とを、それぞれ供給するような構成を示しているが、これに限ることはなく、上記の３つの溶液を混合して供給するようにしてもよい。また、ＨＣｌ溶液、ＮＨ3溶液、ＮＨ4Ｃｌ溶液の他に、還元酸化助剤４３を溶解させた溶液、還元剤４２を溶解させた溶液、酸化剤（水銀塩素化剤）４１を溶解させた溶液を更に、複数混合させて供給するようにしてもよい。
【００５０】
（還元脱硝装置）
還元脱硝装置３２は、ボイラ排ガス２９中のＮＯｘをＮＨ3ガスで還元すると共に、ＨＣｌガス共存下で金属水銀（Ｈｇ0）を酸化する脱硝触媒（不図示）を有するものである。図２に示すように、ボイラ排ガス２９は、例えば、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段４３から煙道３１内に噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液の液滴から生じたＨＣｌガス、ＮＨ3ガスを含んだ後、還元脱硝装置３２に送給される。還元脱硝装置３２では、ＮＨ4Ｃｌが分解して生じたＮＨ3ガスはＮＯｘの還元脱硝用に用いられ、ＨＣｌガスはＨｇの酸化用に用いられ、ＮＯｘ及びＨｇをボイラ排ガス２９から除去する。
【００５１】
即ち、還元脱硝装置３２に充填されている脱硝触媒層に充填されている脱硝触媒上でＮＨ3ガスは、下記式（４）のようにＮＯｘを還元脱硝し、ＨＣｌガスは、下記式（５）のようにＨｇを酸化（塩素化）する。
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2  →  ４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ  ・・・（４）
Ｈｇ＋１／２Ｏ2＋２ＨＣｌ  →  ＨｇＣｌ2＋Ｈ2Ｏ  ・・・（５）
【００５２】
還元脱硝装置３２は、脱硝触媒層を１つ備えているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、還元脱硝装置３２は、脱硝性能に応じて脱硝触媒層の数を適宜変更することができる。
【００５３】
ボイラ排ガス２９は、還元脱硝装置３２においてボイラ排ガス２９中のＮＯｘの還元とＨｇの酸化がされた後、ボイラ排ガス２９中の熱を回収する空気予熱器３３を通過してスプレードライヤ（アルカリ供給手段）３４に送給され、脱硫処理される。
【００５４】
また、本実施例においては、上記の還元脱硝装置３２を備えない構成とし、脱硝手段を有する構成とすることもできる。脱硝手段を有する構成の場合、脱硝手段としては、例えば低ＮＯｘバーナー、低ＮＯｘ運転、炉内脱硝などを挙げることができる。低ＮＯｘ運転としては、例えば、二段燃焼や排ガス再循環燃焼、低空気比燃焼がある。燃焼用空気や燃焼排ガスの供給量を制御することで、ボイラ２８内の酸化還元雰囲気と燃焼温度を制御し、ＮＯｘの生成を抑止することができる。なお脱硝手段としてはこれに限ることはなく、ＮＯｘの生成を抑制する低ＮＯｘ化が可能な従来の脱硝技術を適用することができる。
【００５５】
（スプレードライヤ）
スプレードライヤ（アルカリ供給手段）３４は、ボイラ排ガス２９中のＳＯｘを、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩、例えば、消石灰スラリ（Ｃａ（ＯＨ）２スラリ）３７と反応させて除去するものである。アルカリ金属塩としては、例えば、ナトリウム塩として重炭酸ソーダＮａＨＣＯ３、苛性ソーダＮａＯＨ等を挙げることができる。アルカリ土類金属塩としては、例えば、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２、ＣａＯ、ＣａＣＯ３等を挙げることができる。スプレードライヤ（アルカリ供給手段）３４は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩の何れか一方又は両方を供給するようにする。図２に示すように、スプレードライヤでは、ボイラ排ガス２９は、消石灰スラリ３７供給手段からスプレードライヤ３４内に噴霧された消石灰スラリ３７と気液接触させ、ボイラ排ガス２９中のＳＯｘと、酸化された水銀（ＨｇＣｌ２）の一部は消石灰スラリ３７中に吸収される。そして生成した石膏や亜硫酸カルシウムは後流側のバグフィルタ（捕集除去手段）３５により捕集され、ボイラ排ガス２９から分離、除去されてボイラ排ガス２９は浄化される。消石灰スラリ３７により浄化されたボイラ排ガス２９は、浄化ボイラ排ガス２９ａとして煙突３６から系外に排出される。
【００５６】
ボイラ排ガス２９の脱硫反応に用いられる消石灰スラリ３７は、消石灰スラリ３７供給ライン３７ａからスプレードライヤ３４に供給される。消石灰スラリ３７は、生石灰（ＣａＯ）に水を混合して生成される。消石灰スラリ３７はスプレードライヤ３４内に噴霧することで、ボイラ排ガス２９中のＳＯｘは下記式（６）及び下記式（７）のような脱硫反応と石灰の乾燥が同時に生じ、石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）や亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ）の混合粒子となる。この粒子は後流側の捕集除去手段（バグフィルタ）３５により捕集され回収される。
Ｃａ（ＯＨ）２＋ＳＯ２  →  ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ＋０．５Ｈ２Ｏ  ・・・（６）
ＣａＳＯ3・０．５Ｈ2Ｏ＋０．５Ｏ2＋１．５Ｈ2Ｏ  →  ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ  ・・・（７）
【００５７】
このようにして、ボイラ排ガス２９中のＳＯｘは、スプレードライヤ内３４において石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）や亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ）の形で捕獲される。この際、ボイラ排ガス２９中の塩化水銀（ＨｇＣｌ2）は水溶性であるので一部の塩化水銀（ＨｇＣｌ2）は、消石灰スラリ３７側に移行される。なおアルカリ供給手段３４としてのスプレードライヤ３４は従来のスプレードライヤを用いることができる。
【００５８】
スプレードライヤ３４内で脱硫反応で生成した石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）や亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ）の混合粒子は、ボイラ排ガス２９と共にバグフィルタ３５に送られ、捕集除去される。バグフィルタ３５により捕集され回収された石膏、亜硫酸カルシウム、塵埃などは廃棄物として処理される。廃棄物の無害化処理としては、例えばセメント固化処理などを挙げることができる。なお捕集除去手段３５としてのバグフィルタ３５は従来のバグフィルタを用いることができる。
【００５９】
消石灰スラリ３７の供給方法は、上述した、消石灰スラリ３７と空気をスプレードライヤ３４内に同時に噴射する二流体ノズルを用いることができる。なお本実施例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。ノズルよりボイラ排ガス２９の流れに対して下流側に水平方向に噴流させる方法に限定されるものではなく、例えばボイラ排ガス２９の流れと対向するように上流側に水平方向に噴流させてもよい。
【００６０】
（活性炭吸着手段）
活性炭噴霧装置３８は活性炭吸着手段であり、ボイラ排ガス２９中の酸化した水銀を吸着除去するものである。図２に示すように、活性炭噴霧装置（活性炭吸着手段）３８では、スプレードライヤ（アルカリ供給手段）３４の前流側と後流側とそれらの間との少なくとも一つで、ボイラ排ガス２９中に活性炭を噴霧して酸化した水銀（ＨｇＣｌ２）を吸着させる。そして、酸化した水銀を吸着した活性炭は後流側のバグフィルタ（捕集除去手段）３５により捕集され、ボイラ排ガス２９から分離、除去されてボイラ排ガス２９は浄化される。活性炭により浄化されたボイラ排ガス２９は、浄化ガスとして煙突３６から系外に排出される。
【００６１】
活性炭の供給方法は、例えば、上述した二流体ノズル等を用いるようにすればよい。ノズルよりボイラ排ガス２９の流れに対して下流側に水平方向に噴霧させる方法に限定されるものではなく、例えばボイラ排ガス２９の流れと対向するように上流側に水平方向に噴霧させてもよいし、装置上部側から下部側に流下させるように噴霧してもよい。なお、活性炭の噴霧方法については、これに限ることはなく従来の方法を用いることができる。活性炭の供給位置としては、スプレードライヤ３４の前流側３９ａの煙道３１内と、スプレードライヤ３４内３９ｂと、バグフィルタ３５の前流側であってスプレードライヤ３４の後流側３９ｃの煙道３１内と、バグフィルタ３５の前室内との何れか一つに供給するようにする。または何れか二つ以上に供給することにより酸化した水銀の吸着除去率を向上させることができる。また供給する活性炭は、性質の異なる２種類以上を併用することがより好ましい。これは、複数種の活性炭を組み合わせて使用することにより、水銀の除去と同時に、その他の物質、例えばＳＯｘ、ＮＯｘ、有害成分等の吸着も可能となるからである。
【００６２】
バグフィルタ（捕集除去手段）３５により捕集され回収された活性炭、塵埃などは廃棄物として処理される。廃棄物の無害化処理としては、例えばセメント固化処理などを挙げることができる。なお捕集除去手段３５としてのバグフィルタは従来のバグフィルタを用いることができる。
【００６３】
また、本実施例で処理する石炭改質プロセス設備１０のボイラ排ガス２９は、石炭焚きボイラの排ガスに比べ、特に水分濃度（Ｈ２Ｏ）が約３倍、酸素濃度（Ｏ２）が約１／３倍、窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度が約４〜５倍、水銀（Ｈｇ）濃度が約４倍程度である。水分濃度（Ｈ２Ｏ）が高く、酸素濃度（Ｏ２）と塩化水素濃度（ＨＣｌ）が低い場合、共存成分のため活性炭による水銀除去性能が低下するおそれがある。
【００６４】
そこで、本実施例では、活性炭による水銀除去性能を低下させないために還元脱硝装置３２の上流側の煙道３１内に噴霧する塩化水素濃度（ＨＣｌ）を増加させるようにする。本実施例では酸化助剤溶液供給手段と還元酸化助剤供給手段（塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給手段）で供給するＨＣｌ溶液、ＮＨ４Ｃｌ溶液の濃度を増加させるようにする。なお、ＨＣｌガスを供給するようにしてもよい。煙道３１内に供給する塩化水素濃度としては、好ましくは１ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下の範囲である。塩化水素濃度が上記の範囲内であれば、改質排ガス２７中に含まれる水銀を活性炭噴霧装置（活性炭吸着手段）３８により吸着除去することができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施例に係る排ガス処置装置３０は、ボイラ２８の後流側で還元脱硝装置３２の前流側である煙道３１内に、酸化助剤４１、還元剤４２、還元酸化助剤４３の何れか一つ以上を供給する薬剤供給部４０と、ボイラ排ガス２９中のＮＯｘをＮＨ3ガスで還元すると共に、ＨＣｌガス共存下でＨｇ0を酸化する還元脱硝装置３２と、還元脱硝装置３２においてＳＯｘと酸化された２価のＨｇ2+の一部を除去するスプレードライヤ（アルカリ供給手段）３４と、活性炭により酸化した水銀（ＨｇＣｌ２）を吸着除去する活性炭噴霧装置（活性炭吸着手段）３８と、脱硫で生成した石膏や亜硫酸カルシウム、及び酸化した水銀を吸着した活性炭を捕集除去するバグフィルタ（捕集除去手段）３５とを有する構成としている。このように、本実施例に係る排ガス処理装置３０によれば、ボイラ２８で燃焼して発生したボイラ排ガス２９中に含まれるＮＯｘを還元脱硝装置３２で除去し、ＳＯｘと還元脱硝装置３２において酸化された２価のＨｇ2+をスプレードライヤ（アルカリ供給手段）３４と活性炭噴霧装置（活性炭吸着手段）３８とバグフィルタ（捕集除去手段）３５とで除去するようにしたことで改質排ガス２７及びボイラ排ガス２９中に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈｇを除去することが可能となる。また本実施例において還元脱硝装置３２を備えない構成の場合、脱硝手段を有することによりＮＯｘを脱硝することができる。さらに湿式脱硫装置を必要としないので脱硫排水を外部に排出することがない無排水処理の石炭改質プラントとすることが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  石炭改質プロセス設備
１１  石炭改質装置
１２  低品位炭
１３  乾燥炭
１４  乾留炭
１５  改質炭
１６  乾燥炉
１６ａ  乾燥ガス
１７  乾留炉
１７ａ  乾留ガス
１７ｂ  乾留オフガス（ガス状の乾留油）
１８  粉砕機
１９  成型機
２０  冷却器
２１  燃焼炉（乾燥用燃焼炉）
２２  燃焼炉（乾留用燃焼炉）
２３、２４  循環ブロア
２５  オイルスクラバ
２５ａ  乾留油（ＣＤＬ）
２６  ミストセパレータ
２７  改質排ガス
２８  自家発電用ボイラ
２９  ボイラ排ガス
２９ａ  浄化ボイラ排ガス
３０  排ガス処理装置
３１  煙道
３２  還元脱硝装置
３３  空気予熱器（エアヒータ：ＡＨ）
３４  スプレードライヤ（アルカリ供給手段）
３５  バグフィルタ（捕集除去手段）
３６  煙突
３７  消石灰スラリ（Ｃａ（ＯＨ）２スラリ）
３８  活性炭噴霧装置（活性炭吸着手段）
【図１】
2012213744.tif 000003
【図２】
2012213744.tif 000004