(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭の燃焼により発生する排ガスから水銀を除去する装置であって、
前記排ガスから硫黄酸化物を除去する吸収塔の下流側に設けられ、酸性液を前記排ガスに噴射する酸性液噴射手段と、
前記吸収塔の上流側に設けられ、前記排ガスに対して水を噴射することで前記酸性液を生成する酸性液生成手段とを備え、
前記酸性液生成手段と前記酸性液噴射手段とが接続されていることを特徴とする水銀除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水銀除去装置であって、
前記酸性液生成手段には排液手段及び給液手段が設けられていることを特徴とする水銀除去装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の水銀除去装置であって、
前記酸性液生成手段は前記酸性液を収容する酸性液収容部を有し、前記酸性液収容部が前記吸収塔の内部に設けられていることを特徴とする水銀除去装置。
【請求項４】
石炭の燃焼により発生する排ガスから水銀を除去する方法であって、
吸収塔の上流側において前記排ガスに対して水を接触させることで酸性液を生成し、前記吸収塔において前記排ガスの硫黄酸化物濃度を下げた後、前記酸性液を前記吸収塔から排出される前記排ガスに接触させることを特徴とする水銀除去方法。
【請求項５】
請求項４に記載の水銀除去方法であって、
前記吸収塔の前段で水と排ガスとを繰り返し接触させることで前記酸性液を生成することを特徴とする水銀除去方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の水銀除去方法であって、
前記酸性液に触媒を添加することを特徴とする水銀除去方法。
【請求項７】
請求項６に記載の水銀除去方法であって、
前記触媒として鉄イオン及びマンガンイオンの少なくとも何れかを添加することを特徴とする水銀除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水銀除去装置、及び水銀除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭燃焼ガスには、石炭に起因する微量の水銀が含まれている。この水銀には、難溶性の金属水銀（Ｈｇ０）、水溶性の２価水銀（Ｈｇ２＋（ＨｇＣｌ２））、そして燃焼灰に付着した粒子状水銀（ＨｇＰ）が存在する。
【０００３】
排ガス処理系内において、粒子状水銀（ＨｇＰ）の大部分は電気集じん器（electrostatic precipitator；ＥＰ）や、バグフィルタなどの集じん装置にて除去され、２価水銀（Ｈｇ２＋）は湿式脱硫装置（ＦＧＤ）において高効率に除去することができる。しかし金属水銀（Ｈｇ０）は、ＥＰ、ＦＧＤで除去されにくい。そこで金属水銀（Ｈｇ０）を酸化させて水溶性の２価水銀（Ｈｇ２＋）に変えることで金属水銀（Ｈｇ０）を取り除く方法が提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１では、排ガス中における塩化水素（ＨＣｌ）の濃度は１ｐｐｍ〜数十ｐｐｍと少ないので、水銀酸化効率が低く、ＥＰやＦＧＤにおける水銀捕集効率は低い。そこで、排ガス中の塩化水素の濃度を上げるために、排ガスの通路に塩素化合物などのハロゲンを有する物質を注入して排ガス中における塩化水素の濃度を上げる方法が記載されている。また、特許文献２では、石炭とともに塩素化合物を燃焼させる方法が記載されている。
これにより、金属水銀（Ｈｇ０）の酸化を効率的に行うことができ、排ガスから金属水銀（Ｈｇ０）を取り除くことができる。
【特許文献１】特開平１０−２３０１３７号公報
【特許文献２】特開２０００−３２５７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、これらの方法による水銀除去では、水銀除去率が不十分であり、また塩素化合物などの薬剤が別途必要となるため、排ガスの処理に要するコストが増大する。
【０００６】
そこで本発明は、低コストで水銀除去率を向上させた水銀除去装置、及び水銀除去方法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】
【０００７】
本発明者らが、排ガスから高効率で水銀を除去するための基礎実験を行ったところ、排ガス中における二酸化硫黄（ＳＯ２）の濃度が低くなると水銀除去率が向上し、水素イオン指数（ｐＨ）が小さい（酸性度が高い）ほど、水銀除去率が向上することがわかった。以下に、これらの基礎実験の結果について説明する。
【０００８】
図４は、排ガスの二酸化硫黄濃度と水銀除去率との関係を示す図である。図５は、吸収液の水素イオン指数と水銀除去率との関係を示す図である。
図４及び図５の実験では、水銀を除去するために４０［℃］の吸収液「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」を用いて実験を行った。また、図４の実験における吸収液の水素イオン指数は１．３とした。
【０００９】
この基礎実験における吸収液「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」は、それぞれ異なる組成を有するものとした。
吸収液は、金属水銀（Ｈｇ０）を酸化するための酸化剤を含有する液体である。酸化された金属水銀（２価水銀）は吸収液に吸収されることで、排ガスから除去できるようになっている。
【００１０】
図４の実験で用いた排ガスの組成は、窒素ガスをベースとし、酸素：５［ｖｏｌ％］、二酸化炭素：１５［ｖｏｌ％］、水銀：１６．６〜２６．０［μｇ／ｃｍ３］とした。ガス流量は、１［ＮＬ］とした。
図５における実験で用いた排ガスの組成は、窒素ガスをベースとし、酸素：５［ｖｏｌ％］、二酸化炭素：１５［ｖｏｌ％］、水銀：２２．９〜２６．６［μｇ／ｃｍ３］とし、二酸化硫黄を含まない組成とした。ガス流量は、１［ＮＬ］とした。
【００１１】
図４では、吸収液ごとの水銀除去率に差があるものの、二酸化硫黄（ＳＯ２）の濃度が５００［ｐｐｍ］〜１０００［ｐｐｍ］の場合にはほぼ一定の水銀除去率であり、５０［％］以下であった。
一方、二酸化硫黄（ＳＯ２）の濃度が３００［ｐｐｍ］程度であると、吸収液「Ｂ」による水銀除去率が７０［％］程度に上昇したが、吸収液「Ａ」，「Ｃ」，「Ｄ」による水銀除去率は、二酸化硫黄の濃度が５００［ｐｐｍ］の場合とほとんど変化していない。
しかし、二酸化硫黄（ＳＯ２）の濃度が０［ｐｐｍ］である条件では、すべての吸収液による水銀除去率が７５［％］から９０［％］の範囲となった。
これにより、排ガス中における二酸化硫黄の濃度が低くなるにつれて水銀除去率が向上し、特に二酸化硫黄をほとんど含まない排ガスにおいて、水銀の除去が効率的に行われることがわかった。
【００１２】
次に、図５では、吸収液ごとに差があるものの、吸収液の水素イオン指数が５．０の場合には、水素除去率が５０［％］以下であった。
吸収液の水素イオン指数が３．０の場合には、吸収液「Ａ」及び「Ｃ」の水銀除去率が８０［％］以上となったが、吸収液「Ｂ」及び「Ｄ」の水銀除去率は、水素イオン指数が５．０の場合とほとんど変わらなかった。しかし、吸収液の水素イオン指数が１．０の場合には、すべての吸収液の水銀除去率は７５［％］以上であった。
これにより、吸収液の水素イオン指数が小さくなるにつれて水銀除去率が向上し、特に水素イオン指数がおよそ１．０になると、水銀の除去が効率的に行われることがわかった。
【００１３】
本発明の水銀除去装置は、上記実験結果に基づいて得られたものであり、石炭の燃焼により発生する排ガスから水銀を除去する装置であって、前記排ガスから硫黄酸化物を除去する吸収塔の下流側に、酸性液を前記排ガスに噴射する酸性液噴射手段が設けられていることを特徴とする。
これにより、吸収塔において排ガス中の硫黄酸化物の濃度が低下することで、水銀と反応する酸性液を増やすことができるので、水銀の酸化を促進し水銀除去率を向上させた水銀除去装置とすることができる。
【００１４】
また、本発明の水銀除去装置は、前記排ガスに対して水を噴射することで前記酸性液を生成する酸性液生成手段を前記吸収塔の上流側に備え、前記酸性液生成手段と前記酸性液噴射手段とが接続されていることが好ましい。
これにより、容易な手段を用いて排ガスから酸性液を生成することができ、別途で酸性液を用意する必要がないので、酸性液に係るコストを低減した水銀除去装置とすることができる。
【００１５】
また、本発明の水銀除去装置は、前記酸性液生成手段には排液手段及び給液手段が設けられていることが好ましい。
これにより、酸性液生成手段で水を噴射することで取り込まれた煤塵を排出手段を介して外部に排出することができるので、酸性液生成手段中に煤塵が蓄積されない。これにより、酸性液生成手段の目詰まりを防止することができる。
また、酸性液噴射手段から酸性液を噴射することで減少する酸性液生成手段内の水量を給液手段により補うことができるので、連続運転が可能な水銀除去装置とすることができる。
【００１６】
また、本発明の水銀除去装置は、前記酸性液生成手段は前記酸性液を収容する酸性液収容部を有し、前記酸性液収容部が前記吸収塔の内部に設けられていることが好ましい。
これにより、酸性液生成手段の設置面積を低減することが可能となるので、小型化を実現し、製造コストを低減した水銀除去装置とすることができる。
【００１７】
本発明の水銀除去方法は、石炭の燃焼により発生する排ガスから水銀を除去する方法であって、吸収塔において前記排ガスの硫黄酸化物濃度を下げた後、前記吸収塔から排出される前記排ガスに酸性液を接触させて水銀を除去することを特徴とするを特徴とする。
このような方法により、吸収塔において排ガス中の硫黄酸化物の濃度を低下させ、水銀と反応する酸性液を増やすことができるので、水銀の酸化を促進し水銀除去率を向上させた水銀除去方法とすることができる。
【００１８】
また、本発明の水銀除去方法は、前記吸収塔の上流側において前記排ガスに対して水を接触させることで前記酸性液を生成し、生成した前記酸性液を前記吸収塔から排出される前記排ガスに接触させることが好ましい。
このような方法により、排ガスから容易に酸性液を生成することができるので、別途で酸性液を用意する必要がない。したがって、酸性液に係るコストを低減した水銀除去方法とすることができる。
【００１９】
また、本発明の水銀除去方法は、前記吸収塔の前段で水と排ガスとを繰り返し接触させることで前記酸性液を生成することが好ましい。
このような方法により、濃度の低い酸性液を排ガス中に繰り返し噴射することができるので、高濃度の酸性液を生成することができる。よって、水銀の酸化を促進し水銀除去率を向上させた水銀除去方法とすることができる。
【００２０】
また、本発明の水銀除去方法は、前記酸性液に触媒を添加することとしてもよい。
排ガス中には微量の金属が含まれており、この金属が触媒として機能することで水銀の酸化が促進される。
一方、排ガス中に含まれる金属量は燃焼する石炭によってばらつきがある。排ガス中の金属が少なくなると酸性液中の触媒の濃度が低くなるので、水銀を酸化する能力が低下する。そこで、酸性液中に触媒を添加することで、水銀を酸化する能力を低下させずに水銀を除去することができる。
【００２１】
また、本発明の水銀除去方法は、前記触媒として鉄イオン及びマンガンイオンの少なくとも何れかを添加することが好ましい。
鉄イオン及びマンガンイオンは、水銀を酸化するときに有効な触媒として機能する。したがって、これらの金属イオンを触媒として添加すると、水銀を酸化する能力を低下させずに水銀を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、図面を用いて本発明における水銀除去装置について説明する。また、以下の実施形態は、本発明の一態様を示すものであって、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数などを異ならせている。
【００２３】
［第１の実施形態］
（水銀除去装置の構成）
【００２４】
図１は、第１の実施形態に係る水銀除去装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、水銀除去装置１はガス導入路１０と、吸収塔２０と、ガス排出路４０と有している。
【００２５】
吸収塔２０の高さ方向の略中央部には、火力発電所のボイラなどと接続されたガス導入路１０が接続されている。また、吸収塔２０の上部にはガス排出路４０が接続されている。排ガスＧはガス導入路１０から吸収塔２０に導入され、吸収塔２０からガス排出路４０へ排出される。
【００２６】
排ガスＧには、二酸化硫黄などの硫黄酸化物や、微量の金属を含んだ燃焼灰などの煤塵が含まれている。
【００２７】
吸収塔２０は、例えば、火力発電所の石炭焚きのボイラ（図示は省略）の下流側に設けられるものであり、排ガスＧ中の硫黄酸化物を除去するためのものである。
【００２８】
吸収塔２０の下部は、液体を貯留する貯留タンクとして機能するようになっている。貯留タンクは、仕切り部材２９によって図示で右側の硫黄除去液貯留タンク２２ａと、図示で左側の酸性液貯留タンク２２ｂとに仕切られている。硫黄除去液貯留タンク２２ａには硫黄除去液Ｌが貯留され、酸性液貯留タンク２２ｂには酸性液が貯留される。
また、仕切り部材２９は吸収塔２０の内側から見てガス導入口１０ａを覆うように配置されている。仕切り部材２９には、スリット２９ａが設けられており、スリット２９ａを介して排ガスＧを流通させるとともに、硫黄除去液Ｌが酸性液貯留タンク（酸性液収容部）２２ｂに混入するのを抑えるようになっている。
【００２９】
硫黄除去液貯留タンク２２ａに貯留された硫黄除去液Ｌは、硫黄除去液循環ポンプ２３及び硫黄除去液供給パイプ２４を介して、接続部の１０ａの上方に設けられた硫黄除去液噴射ノズル２１に供給される。硫黄除去液噴射ノズル２１は、排ガスＧに対して硫黄除去液Ｌを噴射することで、排ガスＧから硫黄酸化物を除去するために設けられたものである。
図１に示された硫黄除去液噴射ノズル２１は、吸収塔２０の高さ方向に１段のみ配置されているが、複数段設けた構成としたものであってもよい。
【００３０】
また、硫黄除去液貯留タンク２２ａには、硫黄除去液Ｌを攪拌するための攪拌装置３０、硫黄除去液貯留タンク２２ａ内に空気を供給するための空気供給管３１、及び給液パイプ１０３が接続されている。硫黄除去液供給パイプ２４には、排液パイプ１０４が接続されている。
【００３１】
硫黄除去液Ｌは、炭酸カルシウムを含有する液体である。また、硫黄除去液Ｌには、排ガスＧから除去された硫黄酸化物及び煤塵も含まれている。
このような硫黄除去液Ｌを、空気供給管３１から空気を供給しながら撹拌すると、炭酸カルシウムと硫黄酸化物とが反応して硫酸カルシウム（石膏）が析出する。析出した硫酸カルシウム及び煤塵は、硫黄除去液循環ポンプ２３からの水圧により、排液パイプ１０４から一部の硫黄除去液Ｌとともに外部に排出される。
このようにして硫黄酸化物及び煤塵を硫黄除去液Ｌから取り除くことにより、硫黄除去液噴射ノズル２１及び硫黄除去液供給パイプ２４の目詰まりを防止している。
【００３２】
また、硫酸除去液貯留タンク２２ａにおける硫酸除去液Ｌは、排液パイプ１０４から排出されたり、吸収塔２０中で蒸発することによって減少する。また、排ガスＧから取り除かれた硫黄酸化物と反応することにより、硫黄除去液Ｌにおける炭酸カルシウムが減少する。そこで、減少した硫酸除去液及び炭酸カルシウムを補うために、給液パイプ１０３から硫黄除去液貯留タンク２２ａに対して硫酸除去液が供給される。
【００３３】
酸性液貯留タンク２２ｂは、酸性液循環ポンプ１２及び酸性液供給パイプ１３を介してガス導入路１０内に配置された水噴射ノズル１１と接続されている。酸性液供給パイプ１３は制御弁１４まで延びており、制御弁１４から、酸性液噴射ポンプ５２及び酸性液供給パイプ５３を介して、吸収塔２０の上部に設けられた酸性液噴射ノズル（酸性液噴射手段）５１と接続されている。
また、酸性液貯留タンク２２ｂには、給液パイプ（給液手段）１０１が接続され、酸性液供給パイプ１３には、排液パイプ（排液手段）１０２が接続されている。
【００３４】
水噴射ノズル１１は、酸性液貯留タンク２２ｂから供給される水又は酸性液を噴射するために設けられたものである。水噴射ノズル（酸性液生成手段）１１から噴射された水が、排ガスＧに含まれる硫黄酸化物と反応して硫酸（酸性液）が生成される。また、制御弁１４を閉状態として酸性液循環ポンプ１２を作動させることで、酸性液を繰り返し排ガスに接触させ、硫酸濃度を高めることができる。
【００３５】
また、水噴射ノズル１１から排ガスＧ中に水又は硫酸を噴射すると、酸性液中に煤塵が取り込まれる。酸性液中に取り込まれた煤塵は、排液パイプ１０２を介して一部の硫酸とともに外部に排出される。煤塵を外部に排出するには、酸性液循環ポンプ１２による水圧を利用する。
【００３６】
一方、酸性液貯留タンク２２ｂにおける硫酸は、排液パイプ１０２から排出される分と、酸性液噴射ノズル５１により噴射される分とで減少する。また、酸性液貯留タンク２２ｂにおける蒸発によっても硫酸が減少する。このように減少した硫酸を補うために、給液パイプ１０１から酸性液貯留タンク２２ｂに水又は硫酸が供給される。
【００３７】
酸性液噴射ノズル５１は、排ガスＧの流路において、吸収塔２０の下流に設けられており、硫黄酸化物の濃度が低下した排ガスＧに対して、硫酸を噴射するためのものである。酸性液噴射ノズル５１から噴射される硫酸は、制御弁１４を開状態として酸性液噴射ポンプ５２させることで酸性液貯留タンク２２ｂから供給される。
このときの排ガスＧは、吸収塔２０を通過して硫黄酸化物の濃度が低くなっているので、金属水銀（Ｈｇ０）と硫酸とが反応しやすくなっている。よって、二価水銀（Ｈｇ２＋）に変化する金属水銀（Ｈｇ０）を増やすことができ、排ガスＧからの水銀除去率が向上する。
【００３８】
硫黄除去液噴射ノズル２１と酸性液噴射ノズル５１との間の吸収塔２０の排出口には、ミストエリミネーター２５が水平に配置されている。
ミストエリミネーター２５は、排ガスＧ中に残留する硫黄除去液Ｌを除去捕集するために設けられたものである。ミストエリミネーター２５により排ガスＧ中の硫黄除去液Ｌの濃度を低減することで、水銀除去率を向上させることができる。
【００３９】
酸性液噴射ノズル５１とガス排出路４０との間には、ミストエリミネーター２６が設けられている。
ミストエリミネーター２６は、排ガスＧ中に残留する硫酸を除去捕集するために設けられたものである。ミストエリミネーター２６により排ガスＧ中の硫酸を除去することで、大気へ排出される硫酸の量を抑えている。
【００４０】
また、ミストエリミネーター２６の酸性液噴射ノズル５１側の近傍には、硫酸回収部２７が設けられている。硫酸回収部２７は、ミストエリミネーター２６で捕集した硫酸を回収するために設けられたものであり、ろうと状で硫酸が流れやすいように形成されている。
硫酸回収部２７は、硫酸回収パイプ２８を介して硫黄除去液貯留タンク２２ａと接続されており、ミストエリミネーター２６で捕集した硫酸は、硫黄除去液貯留タンク２２ａに回収される。
【００４１】
（水銀除去方法）
次に、このような構成を有する水銀除去装置１を用いた水銀除去方法について説明する。ここでは、硫黄除去液貯留タンク２２ａに硫黄除去液Ｌが貯留され、酸性液貯水タンク２２ｂに水が貯留されている状態から説明する。
【００４２】
まず、ガス導入路１０において、水噴射ノズル１１から排ガスＧに対して水を噴射することで硫酸を生成する。
水噴射ノズル１１から噴射された水は、排ガスＧ中の二酸化硫黄を吸収して硫酸が生成される。生成された硫酸は、酸性液貯留タンク２２ｂに回収されて繰り返し水噴射ノズル１１から噴射されることで濃硫酸となる。
このとき、排ガスＧにおける硫酸酸化物の濃度が高いので効果は小さいが、排ガスＧに噴射された硫酸によって一部の金属水銀（Ｈｇ０）を二価水銀（Ｈｇ２＋）に変えて、排ガスＧから除去することができる。
【００４３】
ガス導入路１０において排ガスＧから除去した煤塵及び二価水銀は、排液パイプ１０２を介して外部に排出する。
【００４４】
次に、ガス導入路１０から吸収塔２０に移動した排ガスＧから硫黄酸化物を除去する。
吸収塔２０では、硫黄除去液噴射ノズル２１から下方に向けて硫黄除去液Ｌを噴射し、排ガスＧ中の硫黄酸化物を除去する。硫黄除去液噴射ノズル２１から噴射される硫黄除去液Ｌは、硫黄除去液循環ポンプ２３及び硫黄除去液供給パイプ２４を介して硫黄除去液貯留タンク２２ａから供給されたものである。
【００４５】
排ガスＧから硫黄除去液貯留タンク２２ａに回収された硫黄酸化物は、硫黄除去液貯留タンク２２ａにおいて炭酸カルシウムと反応して、硫酸カルシウム（石膏）を生成する。そして、生成した硫酸カルシウムを、排液パイプ１０４を介して外部に排出する。
また、硫黄酸化物とともに回収された煤塵も排液パイプ１０４を介して外部に排出する。
【００４６】
硫黄酸化物が除去された排ガスＧは、ミストエリミネーター２５を通過して、吸収塔２０の上方に移動する。
このとき、ミストエリミネーター２５を通過する排ガスＧから硫黄除去液Ｌを取り除く。
【００４７】
次に、ミストエリミネーター２５を通過した排ガスＧに対して硫酸を噴射し、排ガスＧから水銀を除去する。
酸性液貯留タンク２２ｂから酸性液噴射ノズル５１に硫酸を供給して、酸性液噴射ノズル５１から硫酸を噴射する。このときの排ガスＧには、硫黄酸化物及び硫黄除去液Ｌがほとんど残っておらず、水銀と硫酸とが反応しやすくなっている。
【００４８】
また排ガスＧは、硫黄除去液を噴射されることでガス温度が低下し、水分飽和状態となっている。よって、硫酸を噴射されることで排ガスＧの温度はさらに下がり、排ガスＧ中に大量の水分が析出する。したがって、硫酸との接触により生成された二価水銀（Ｈｇ２＋）は、析出した水分に吸収される。これにより、水銀の酸化と吸収とを同時に行うことができ、排ガスＧから水銀を除去しやすくなる。
【００４９】
水銀を酸化するには、硫酸などの酸性液の他に触媒が必要である。触媒としては例えば、鉄イオン（Ｆｅ３＋）、マンガンイオン（Ｍｎ２＋）を挙げることができる。これらの金属イオンは排ガスＧの煤塵中に含まれており、硫酸を生成する過程において排ガスＧから硫酸に吸収される。したがって、酸性液噴射ノズル５１から噴射される硫酸は触媒を含んでおり、効率よく水銀を酸化できるものとなっている。
【００５０】
しかし、排ガスＧ中の金属イオンの濃度は、燃焼する石炭の種類により異なるため、硫酸中の金属イオン濃度が低くなる場合がある。このような場合には、水銀と硫酸との反応が行われにくく、排ガスＧからの水銀除去率が低下する。
そこで、水銀除去率を向上させるために、硫酸に触媒を添加するようにしてもよい。例えば、給液パイプ１０１を介して、触媒を添加した水又は硫酸を酸性液貯留タンク２２ｂに供給することによって、触媒の濃度を高くすることができる。
【００５１】
触媒として特に有効なのは、鉄イオン（Ｆｅ３＋）及びマンガンイオン（Ｍｎ２＋）である。以下で、鉄イオン及びマンガンイオンを触媒として使用した場合の水銀除去率の測定結果について説明する。
【００５２】
図２は、触媒と水銀除去率の関係を示す図である。図２では、触媒を含まない硫酸、鉄イオン（Ｆｅ３＋）を含んだ硫酸、及びマンガンイオン（Ｍｎ２＋）を含んだ硫酸における水銀除去率が示されている。
図２の実験における硫酸の水素イオン指数（ｐＨ）はそれぞれ１．３、鉄イオン濃度及びマンガンイオン濃度はそれぞれ０．２（ｍｏｌ／ｌ）である。
【００５３】
図２に示すように、触媒を含まない硫酸を酸性液として使用した場合には、水銀はほとんど除去されなかった。これに対して、触媒として鉄イオンを含んだ硫酸を酸性液として使用した場合には、水銀除去率はおよそ６０％であった。また、触媒としてマンガンイオンを使用した場合には、水銀除去率はおよそ４０％であった。
【００５４】
これらの測定結果から、図２から水銀除去には、鉄イオン及びマンガンイオンが有効であることがわかった。よって、硫酸中の触媒の濃度が低下したときには、鉄イオン又はマンガンイオン、あるいは両方を添加することによって、水銀除去率を向上させることができる。
【００５５】
なお、鉄イオン及びマンガンイオンと比較すると効果は小さいものの、煤塵に含まれるこれ以外の金属イオン、金属単体なども触媒として機能するものがある。よって、これらの金属イオン、金属単体を触媒として硫酸に添加してもよい。
【００５６】
水銀が除去された排ガスＧは、ミストエリミネーター２６を通過する。ミストエリミネーター２６では、排ガスＧ中に残留している硫酸を取り除く。
ミストエリミネーター２６において取り除いた硫酸は、硫酸回収部２７及び硫酸回収パイプ２８を介して硫黄除去液貯留タンク２２ａに回収し、排液パイプ１０４から外部に排出する。
【００５７】
そして、ミストエリミネーター２６を通過した排ガスＧは、ガス排出路４０から外部に排出される。
【００５８】
このような水銀除去装置１によれば、以下の効果が得られる。
まず、硫黄除去液噴射ノズル２１の下流側に、酸性液噴射ノズルを設けたことで、硫黄酸化物が除去された排ガスＧに対して硫酸を噴射することができるので、水銀と反応する硫酸を増やすことができる。これにより、水銀の酸化を促進し、排ガスＧからの水銀除去率を向上させることができる。
【００５９】
また、排ガス導入路１０内に水噴射ノズル１１を設けることで、水噴射ノズル１１から水を噴射して容易に硫酸を生成することができるので、水銀の除去に必要な硫酸のコストを低減することができる。
そして、酸化物貯留タンク２２ｂと酸性液噴射ノズル５１とが、酸性液供給パイプ１３及び酸性液供給パイプ５３を介して接続されているので、ガス導入路１０で生成した硫酸を、酸性液噴射ノズル５１に供給することができる。
【００６０】
また、ガス導入路１０において水及び硫酸を噴射することで、排ガスＧの温度を低下させることができる。これにより、排ガスＧの体積を小さくなるので、吸収塔２０を小さくすることができる。したがって、吸収塔２０の製造コスト及び設置面積を低減することができる。
【００６１】
また、酸性液供給パイプ１３に排液パイプ１０２を設けることで、硫酸を生成するときに取り込んだ排ガスＧ中の煤塵を排出することができるので、酸性液供給パイプ１３及び水噴射ノズル１１の目詰まりを防止することができる。
そして、酸性液貯留タンク２２ｂに給液パイプ１０１を設けていることで、酸性液貯留タンク２２ｂの水量が減少しても補うことができるので、水銀除去装置を連続して運転させることができる。
【００６２】
また、酸性液貯留タンク２２ｂを吸収塔２０内に設けることで、酸性液貯留タンク２２ｂに係る設置面積を低減することができるので、装置を小型化し、製造コストを低減することができる。
【００６３】
また、酸性液貯留タンク２２ｂに貯留された硫酸を、水噴射ノズル１１から繰り返し噴射することができるので、水素イオン指数（ｐＨ）が１．０以下の濃硫酸を容易に生成することができる。
これにより、水銀の酸化を促進し水銀除去率を向上させることができる。
【００６４】
また、排ガスＧ中に含まれる触媒が少ない場合であっても硫酸に触媒を添加して、硫酸中の触媒の濃度を増やすことができるので、水銀と硫酸との反応が促進され、水銀除去率を向上させることができる。
【００６５】
また、硫酸に鉄イオン及びマンガンイオンの少なくとも何れかを触媒として添加することにより、硫酸中の触媒の濃度を高くすることができるので、水銀と硫酸との反応が促進され、水銀除去率を向上させることができる。
【００６６】
［第２の実施形態］
次に、本発明における第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る水銀除去装置は、硫酸を生成する酸化塔（酸性液生成手段）と吸収塔とが別途で設けられた点が、第１の実施形態の水銀除去装置１と異なるところである。
本実施形態における説明は、第１の実施形態と重複する構成要素に対して同一の符号を付し、説明は適宜省略する。
【００６７】
図３は、第２の実施形態に係る水銀除去装置２００の構成を示す模式図である。水銀除去装置２００は、ガス導入路１０と、酸化塔３００と、ガス移動路２９０と、吸収塔２０と、ガス排出路４０とを有している。
【００６８】
酸化塔３００は、吸収塔２０の上流に設けられており、排ガスＧに水を噴射して硫酸を生成するためのものである。酸化塔３００は、吸収塔２０と別途に配置されている。
酸化塔３００の高さ方向の略中央部には、ガス導入路１０が接続されている。また、酸化塔３００の上端と、吸収塔２０の高さ方向の略中央部とを接続するガス移動路２９０が設けられている。
酸化塔３００内には、ガス導入路１０との接続部２１０ａより上方に水噴射ノズル２１１が設けられている。水噴射ノズル２１１は、吸収塔２０の高さ方向に１段のみ配置されているが、複数段設けた構成としたものであってもよい。
【００６９】
酸化塔３００の下部は、水又は硫酸を貯留するための酸性液貯留タンク（酸性液収容部）２２２となっている。酸性液貯留タンク２２２は、酸性液循環ポンプ２１２及び酸性液供給パイプ１３を介して水噴射ノズル２１１と接続されている。また、酸性液供給パイプ１３は制御弁１４まで延びている。制御弁１４から、酸性液噴射ポンプ５２及び酸性液供給パイプ５３を介して、吸収塔２０の上部の酸性液噴射ノズル５１と接続されている。
また、酸性液貯留タンク２２２には、給液パイプ（給液手段）２０１が接続され、酸性液供給パイプ１３には、排液パイプ（排液手段）２０２が接続されている。
【００７０】
酸化塔３００では、水噴射ノズル２１１から排ガスＧに水を噴射することで硫酸が生成される。また、酸性液貯留タンク２２２の硫酸を繰り返し水噴射ノズル２１１に供給することによって濃硫酸となる。
【００７１】
生成された硫酸は吸収塔２０内の酸性液噴射ノズル５１に供給され、硫黄酸化物が除去された排ガスＧに噴射される。
【００７２】
本実施形態では、吸収塔２０内の下部は全面に渡って硫黄除去液貯留タンク２２ａとして機能する。したがって、吸収塔２０内には、硫黄除去液貯留タンクと酸性液貯留タンクとを分離する仕切り部材は設けられていない。
【００７３】
酸化塔３００と吸収塔２０とを別途で設けたことで、硫黄除去液Ｌが酸性液貯留タンク２２２中の硫酸と混合されることがなくなるので、酸性液貯留タンク２２２において硫黄除去液と硫酸とが反応することを防止することができる。
【００７４】
なお、以上で説明した第１及び第２の実施形態では、酸性液噴射ノズル５１から硫酸を噴射することで水銀を酸化する方法について説明したが、排ガス中に塩素化合物を添加し、塩素化合物の濃度を高めた硫酸を噴射することにより水銀を酸化することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１の実施形態に係る水銀除去装置１の構成を示す模式図である。
【図２】触媒と水銀除去率の関係を示す図である。
【図３】第２の実施形態に係る水銀除去装置２００の構成を示す模式図である。
【図４】排ガスの二酸化硫黄濃度と水銀除去率との関係を示す図である。
【図５】吸収液の水素イオン濃度と水銀除去率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１…水銀除去装置、１０…ガス導入路、１１…水噴射ノズル（酸性液生成手段）、２０…吸収塔、２１…硫黄除去液噴射ノズル、２２ａ…硫黄除去液貯留タンク、２２ｂ…酸性液貯留タンク（酸性液収容部）、２５，２６…ミストエリミネーター、２９…仕切り部材、４０…ガス排出路、５１…酸性液噴射ノズル（酸性液噴射手段）、１０１…給液パイプ（給液手段）、１０２…排液パイプ（排液手段）、２００…水銀除去装置、２１１…水噴射ノズル（酸性液生成手段）、２１０…ガス導入路、２２２…酸性液貯留タンク（酸性液収容部）、２９０…ガス移動路、３００…酸化塔（酸性液生成手段）
【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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