(57)【要約】【課題】水銀の分離・除去に関するランニングコストを従来よりも低減すると共に、集塵能力を低下させることなく気体中の水銀を分離・除去する。【解決手段】ガス状水銀（ＨｇＰ）を含む排ガスが通過する空間を形成する筐体１と、該筐体１内に設けられた集塵電極１ｇと、該各集塵電極１ｇに高電圧を印加する高圧直流電源３と、集塵電極１ｇを加熱する加熱装置４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀を含む気体を金製部材と接触させることにより水銀をアマルガム化して気体から分離する工程と、
加熱によって前記金製部材の表面に生成された金アマルガムを除去する工程と
を備えることを特徴とする水銀除去方法。
【請求項２】
水銀をイオン化すると共に前記金製部材に負電圧を印加することにより水銀を前記金製部材の表面に接触させることを特徴とする請求項1記載の水銀除去方法。
【請求項３】
前記金製部材は、電気集塵機の集塵電極であり、導電性母材の表面に金が膜状に設けられていることを特徴とする請求項２記載の水銀除去方法。
【請求項４】
水銀を含む気体が通過する空間を形成する筐体と、
該筐体内に設けられた金製部材と、
該金製部材に高電圧を印加する電源と、
前記金製部材を加熱する加熱手段と
を備えることを特徴とする水銀除去装置。
【請求項５】
導電性母材の表面に金が膜状に設けられ集塵電極を前記金製部材として備える電気集塵機であることを特徴とする請求項４記載の水銀除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体に含まれる水銀を分離・除去する水銀除去方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、排ガス中に含まれる有害な水銀を除去する技術の１つとして、ガス流中の水銀（Ｈｇ）を電気集塵機内に浮遊している亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）、鉛（Ｐｂ）等の粉体と反応させてアマルガム化すると共に、コロナ放電によって上記アマルガムをイオン化して容器の内壁（正電極）に付着させる技術が開示されている。
また、下記特許文献２には、２塔式脱硫装置の冷却塔の循環水、当該冷却塔の冷却水、２塔式脱硫装置の吸収塔の循環液、当該吸収塔の吸収液、湿式電気集塵機の供給水、同じく湿式電気集塵機の循環水、当該湿式電気集塵機の本体内の水あるいは当該湿式電気集塵機の入口の排ガスのいずれかに水銀除去剤を添加することにより、排ガスから金属水銀蒸気を除去する技術が開示されている。
さらに、下記特許文献３には、水銀を含む排ガスを金属酸化物からなる固体触媒と接触させることにより水銀を水溶性の水銀に変換した後、この水溶性の水銀を湿式吸収する水銀除去技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭５３−７５７３号公報
【特許文献２】特開平１０−２１６４７６号公報
【特許文献３】特開２００４−２０８５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１の技術では、排ガスから水銀（Ｈｇ）を分離するために亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）、鉛（Ｐｂ）等の粉体を用い、また特許文献２の技術では水銀除去剤を用いるが、これら粉体や水銀除去剤は、運転を継続するうちに徐々に消費されて新たに追加投入する必要があり、また特許文献３の技術では水溶性の水銀を湿式吸収するために大量の水を必要とするので、ランニングコストが嵩むという問題点がある。
【０００４】
また、特許文献１の技術の場合には、アマルガムが容器の内壁に付着することによって電気集塵機の集塵能力が全体として低下するという問題がある。電気集塵機は、水銀（Ｈｇ）の他に排ガスに含まれる各種粒子を集塵することが性能として要求されるが、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）、鉛（Ｐｂ）等の粉体を容器内に浮遊させることによって上記各種粒子に対する集塵能力が低下する。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とするものである。
（１）水銀の分離・除去に関するランニングコストを従来よりも低減する。
（２）集塵能力を低下させることなく気体中の水銀を分離・除去する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、水銀除去方法に係る第１の解決手段として、水銀を含む気体を金製部材と接触させることにより水銀をアマルガム化して気体から分離する工程と、加熱によって金製部材の表面に生成された金アマルガムを除去する工程とを備える、という手段を採用する。
水銀除去方法に係る第２の解決手段として、上記第１の手段において、水銀をイオン化すると共に金製部材に負電圧を印加することにより水銀を金製部材の表面に接触させる、という手段を採用する。
水銀除去方法に係る第３の解決手段として、上記第２の手段において、金製部材は、電気集塵機の集塵電極であり、導電性母材の表面に金が膜状に設けられている、という手段を採用する。
また、本発明では、水銀除去装置に係る第１の解決手段として、水銀を含む気体が通過する空間を形成する筐体と、該筐体内に設けられた金製部材と、該金製部材に高電圧を印加する電源と、金製部材を加熱する加熱手段とを備える、という手段を採用する。
水銀除去装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、導電性母材の表面に金が膜状に設けられ集塵電極を金製部材として備える電気集塵機である、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、水銀を含む気体を金製部材と接触させることにより水銀をアマルガム化して気体から分離し、上記金製部材を加熱することによって当該金製部材の表面に生成された金アマルガムを除去するので、すなわち、表面に生成された金アマルガムを加熱によって除去することが可能な金製部材で水銀を捕獲するので、水銀の分離・除去に関するランニングコストを従来よりも低減することができる。
また、金製部材を電気集塵機の集塵電極とした場合に、当該集塵電極が水銀を捕獲するために機能するので、従来のように水銀を捕獲するための粉体を電気集塵機内に浮遊させる必要がなく、よって集塵能力を低下させることなく気体中の水銀を分離・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】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る電気集塵機Ａ（水銀除去装置）の概要構成を示す斜視図である。この電気集塵機Ａは、火力発電所等においてボイラの排ガスを処理するものであり、排ガス中に含まれる各種の埃や塵をイオン化することによって排ガスから分離・除去する周知の基本機能に加えて、排ガス中のガス状水銀（ＨｇＰ）を分離・除去する付帯機能をも備える。
【０００９】
このような電気集塵機Ａは、図示するように、箱型の筐体１と、当該筐体１の下部に設けられた脚部２と、筐体１の上部に設けられた高電圧直流電源３、加熱装置４（加熱手段）及び水銀回収装置５等から構成されている。筐体１は、第１の壁面１ａに処理対象の排ガスを受け入れる一対の気体流入口１ｂ、１ｃを備え、また上記第１の壁面１ａに対向する第２の壁面１ｄに処理済の排ガスを排出する一対の気体流出口（不図示）を備え、さらに内部空間に２次元状かつ所定間隔を隔てて複数設けられた集塵電極１ｇ及び当該集塵電極１ｇの間に設けられた放電電極１ｈを備えている。
【００１０】
各集塵電極１ｇは、本実施形態における金製部材である。すなわち、各集塵電極１ｇは、導電性母材（例えば銅）の表面に金箔が貼られたもの、あるいは金粉を所定の溶剤と共に導電性母材の表面に塗布することによって、当該導電性母材の表面に金皮膜１ｉに設けたものである。
【００１１】
金属材料としての金（Ａｕ）は、水銀（Ｈｇ）と反応して金アマルガムを生成する。金属材料としての金は、貴金属として高価である反面、非常に延性に富むので極めて薄い薄膜に成形することが可能である。したがって、電気集塵機Ａ内の多数の各集塵電極１ｇに金皮膜１ｉを形成しても、金の使用量を押させることが可能なので金皮膜１ｉを設けることによって電気集塵機Ａが大幅にコストアップすることはない。
【００１２】
脚部２は、上記筐体１を地上に支持するものである。高電圧直流電源３は、集塵電極１ｇと放電電極１ｈとの間に高電圧（例えば数ｋＶ）の高電圧を印加する電源であり、より具体的には集塵電極１ｇに負電圧を、また放電電極１ｈに正電圧を印加する。加熱装置４は、上記集塵電極１ｇを加熱するものである。例えば、この加熱装置４は、各集塵電極１ｇの内部に設けられた抵抗発熱体に通電することにって各集塵電極１ｇの表面温度を所定温度まで加熱する。水銀回収装置５は、筐体１内の水銀蒸気を回収する装置であり、例えば筐体１内に空気を循環させると共に当該空気に混入した水銀蒸気を筐体１外に排気させることによって筐体１内に発生した水銀蒸気を強制回収する。
【００１３】
次に、このように構成された本電気集塵機Ａの動作について、図２をも参照して詳しく説明する。
【００１４】
本電気集塵機Ａは、処理対象である排ガスを一対の気体流入口１ｂ、１ｃから筐体１内に流入させ、上記気体流入口１ｂ、１ｃの反対側に設けられた気体流出口から処理済の排ガスを外部に排出する。気体流入口１ｂ、１ｃから筐体１内に流入した排ガスは、図２に示すように、上記筐体１内において集塵電極１ｇと放電電極１ｈとの間を通過して気体流出口に到達するが、当該通過に際して排ガス内に含まれる塵、埃及びガス状水銀（ＨｇＰ）等の微細粒子は、集塵電極１ｇと放電電極１ｈとの間で発生するコロナ放電によって一様にイオン化され、マイナス荷電粒子（−）となる。
【００１５】
そして、このようにして生成された塵、埃及びガス状水銀（ＨｇＰ）等のマイナス荷電粒子は、集塵電極１ｇに高電圧直流電源３から正電圧が印加されているので、図示するように集塵電極１ｇ（正電極）に引き付けられ、その表面に付着する。そして、上記マイナス荷電粒子は、集塵電極１ｇの表面に付着することによって電気的に中和され、マイナス（−）電荷を有しない微細粒子に再生する。
【００１６】
ここで、集塵電極１ｇの表面に付着した微細粒子のうち、塵や埃等は、マイナス電荷を有しないので集塵電極１ｇに引き付けられる電気力が作用しなくなるので、集塵電極１ｇの表面から下方に落下する。この一方、ガス状水銀（ＨｇＰ）は、集塵電極１ｇの表面に設けられた金皮膜１ｉと化学反応して金アマルガムとなり、集塵電極１ｇの表面に固定される。すなわち、本電気集塵機Ａでは、排ガス中のガス状水銀（ＨｇＰ）が排ガスから分離されて金アマルガムとして集塵電極１ｇの表面に固定される。
【００１７】
このような金アマルガムは、本電気集塵機Ａの稼働時間に応じて筐体１内の各集塵電極１ｇの表面に徐々に生成・堆積するので、各集塵電極１ｇは、稼働時間が長くなるにつれてガス状水銀（ＨｇＰ）のアマルガム化能力が徐々に低下することになる。本電気集塵機Ａでは、上記アマルガム化能力がある程度まで低下した時点で稼動を一時的に停止し、加熱装置４によって各集塵電極１ｇを所定温度まで加熱することにより、各集塵電極１ｇの表面に生成された金アマルガムを蒸発（気化）させて金皮膜１ｉを再生する。
【００１８】
すなわち、金アマルガムを構成する水銀（Ｈｇ）が蒸発して金と分離する温度まで各集塵電極１ｇの表面温度を上昇させることにより水銀（Ｈｇ）を各集塵電極１ｇから分離させ、水銀回収装置５によって回収する。ここで、回収させる方法としては、例えば排ガスの流れを止めてから集塵電極１ｇを加熱し、本電気集塵機Ａの上部から活性炭や集塵灰等の吸着能力のある吸着剤や、臭素（Ｂｒ）等の酸化剤を散布することが考えられる。そして、本電気集塵機Ａは、このようにして金アマルガムを各集塵電極１ｇの表面から除去すると、再稼動して上記微細粒子の分離・除去を繰り返す。
【００１９】
このような本電気集塵機Ａによれば、各集塵電極１ｇの表面に金皮膜１ｉを設けることによって、排ガス中のガス状水銀（ＨｇＰ）を金アマルガムとして排ガスから分離・除去すると共に、各集塵電極１ｇを加熱することによってガス状水銀（ＨｇＰ）を各集塵電極１ｇから容易に分離するので、ガス状水銀（ＨｇＰ）の分離・除去に関するランニングコストを従来よりも大幅に低減することが可能である。従来のように水銀を捕獲するための粉体を電気集塵機内に浮遊させる必要がないので、ガス状水銀（ＨｇＰ）以外の微細粒子に関する集塵能力を低下させることなくガス状水銀（ＨｇＰ）を排ガスから分離・除去することができる。
【００２０】
なお、本願発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）例えば火力発電所では、電気集塵機を用いた排ガス処理む加え、脱硫装置を用いた排ガスの脱硫処理や脱硝装置を用いた排ガスの脱硝処理、等々の各種の浄化化処理を排ガスに施している。すなわち、ボイラの排ガスは、煙道の途中に設けられた脱硫装置や脱硝装置等の各種排ガス処理装置を経由して浄化化されて最終的に大気中に放出される。
【００２１】
このようなボイラから大気までの排ガスの通過経路を形成する、あるいは／及び当該通過経路内に設けられて排ガスと接触する各種部材の表面に上述した金皮膜１ｉを設けると共に上記各種部材を加熱する装置を設けることにより、上述した集塵電極１ｇと同様にガス状水銀（ＨｇＰ）を排ガスから分離・除去しても良い。上記各種部材は、例えば各種排ガス処理装置の筐体や収納物、煙道を形成するダクト等である。
また、上記各種部材と上述した集塵電極１ｇとを併用してガス状水銀（ＨｇＰ）を排ガスから分離・除去しても良い。
【００２２】
（２）また、上記実施形態では、各集塵電極１ｇの内部に設けられた抵抗発熱体によって各集塵電極１ｇを加熱する加熱装置４を採用したが、本発明における加熱手段の構成は、これに限定されない。例えば、加熱ガスを導入することによって各集塵電極１ｇを加熱しても良い。
（３）さらに、上記実施形態では、筐体１内に空気を循環させると共に当該空気に混入した水銀蒸気を筐体１外に排気させて水銀蒸気を筐体１外に強制回収する水銀回収装置５を採用したが、これ以外の構成を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係わる電気集塵機Ａ（水銀除去装置）の概要構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる電気集塵機Ａの作用を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２４】
Ａ…電気集塵機、１…筐体、１ａ…第１の壁面、１ｂ、１ｃ…気体流入口、１ｄ…第２の壁面、１ｇ…集塵電極、１ｈ…放電電極、１ｉ…金皮膜、２…脚部、３…高圧直流電源、４…加熱装置、５…水銀回収装置
【図１】
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【図２】
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