(57)【要約】【課題】石炭焚ボイラからの排ガス中の水銀を効率的に除去することができる石炭焚ボイラの排ガス処理システム及び方法を提供する。【解決手段】石炭焚ボイラ１１からの排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置１３と、ガス中の熱を回収する空気予熱器１４と、ガス中の煤塵を除去する集塵器１５と、ガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置１６と、脱硫後のガスを外部に排出する煙突１７とを具備する排ガス処理システムにおいて、前記脱硫装置１６からの石灰石−石膏を含むスラリ２１を外部に抜き出して固液分離する固液分離器２２を有してなり、該固液分離器２２で水分２３を除去して、濃縮スラリ２４を脱硫装置１６の下部に戻し、脱硫装置１６内のスラリ２５中の石膏濃度を１０％以上とする。【選択図】        図１
2009166011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭焚ボイラからの排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、
窒素酸化物除去後のガス中の熱を回収する空気予熱器と、
熱回収後のガス中の煤塵を除去する集塵機と、
除塵後のガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置と、
脱硫後のガスを外部に排出する煙突とを具備する排ガス処理システムにおいて、
前記脱硫装置内のスラリ中の石膏濃度を１０％以上とすることを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理システム。
【請求項２】
石炭焚ボイラからの排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、
窒素酸化物除去後のガス中の熱を回収する空気予熱器と、
熱回収後のガス中の煤塵を除去する集塵機と、
除塵後のガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置と、
脱硫後のガスを外部に排出する煙突とを具備する排ガス処理システムにおいて、
石灰石−石膏を含むスラリにせん断力を付与するせん断力付与手段を有することを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理システム。
【請求項３】
石炭焚ボイラからの排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、
窒素酸化物除去後のガス中の熱を回収する空気予熱器と、
熱回収後のガス中の煤塵を除去する集塵機と、
除塵後のガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置と、
脱硫後のガスを外部に排出する煙突とを具備する排ガス処理システムにおいて、
石灰石−石膏を含むスラリに硫酸系化合物を添加することを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理システム。
【請求項４】
石炭焚ボイラからの排ガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置を具備する排ガス処理方法において、
前記脱硫装置内のスラリ中の石膏濃度を１０％以上とすることを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理方法。
【請求項５】
石炭焚ボイラからの排ガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置を具備する排ガス処理方法において、
石灰石−石膏を含むスラリにせん断力を付与するせん断力付与手段を有することを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理方法。
【請求項６】
石炭焚ボイラからの排ガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置を具備する排ガス処理方法において、
石灰石−石膏を含むスラリに硫酸系化合物を添加することを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの排ガス中から水銀を除去する石炭焚ボイラの排ガス処理システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所等の燃焼装置であるボイラから排出される排ガスには毒性の高い水銀が含まれるため、従来から排ガス中の水銀を除去するためのシステムが種々検討されてきた。
【０００３】
通常、ボイラには排ガス中の硫黄分を除去するための湿式の脱硫装置が設けられている。このようなボイラに排ガス処理装置として脱硫装置が付設されてなる排煙処理設備においては、排ガス中の塩素（Ｃｌ）分が多くなると、水に可溶な２価の金属水銀の割合が多くなり、前記脱硫装置で水銀が捕集しやすくなることが、広く知られている。
【０００４】
そこで、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。
【０００５】
排ガス中の金属水銀を処理する方法としては、活性炭やセレンフィルター等の吸着剤による除去方法が知られているが、特殊な吸着除去手段が必要であり、発電所排ガス等の大容量排ガスの処理には適していない。
【０００６】
ここで、大容量排ガス中の金属水銀を処理する方法として、従来より脱硫方法として、下記式（１）及び（２）に示すような反応により、主に気液接触式の脱硫装置を用いた石灰-石膏法が多用されている。
ＳＯ2 ＋ＣａＣＯ3 ＋１／２Ｈ2Ｏ→  ＣａＳＯ3・１／２Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2(吸収)  …（１）
ＣａＳＯ3・１／２Ｈ2Ｏ＋３／２Ｈ2Ｏ＋１／２Ｏ2→ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ(酸化)  …（２）
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−７６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、気液接触式の脱硫装置内においては、酸化水銀(Ｈｇ2+)を石膏スラリ吸収液（以下、「スラリ」ともいう。）中に吸着・固定化し水銀を除去していた。この際、水銀(Ｈｇ)の除去速度は一般に石膏(ＣａＳＯ4)の生成速度に依存している。
【０００９】
このため、水銀の除去速度を高めるには、石膏(ＣａＳＯ4)の生成速度を高める必要があるが、石炭中の水銀(Ｈｇ)と硫黄(Ｓ)との比率は、石炭の性状に依存し、石膏の生成速度のみ高めることは困難である、という問題がある。
このため、水銀(Ｈｇ)に対して硫黄(Ｓ)が少ない石炭を用いる場合、石膏−石灰を含むスラリ中の石膏の生産量が少ない場合には水銀(Ｈｇ)除去性能が不足する恐れがある。
【００１０】
加えて、空気または酸素富化空気の添加によりスラリを酸化状態とすることで、酸化水銀(Ｈｇ2+)の還元(Ｈｇ2+→Ｈｇ0)を防止し、ガス相への０価の水銀の(Ｈｇ0)の再飛散を抑制している。
【００１１】
しかしながら、排ガス中に還元性物質が多量に存在する場合においては、所定の酸化状態（酸化還元電位（ＯＲＰ）値が＋１５０ｍＶ以上)を維持できず、０価の水銀の(Ｈｇ0)のガス相への再飛散を抑制できないような場合がある。このため、他の対応策により排ガス中の水銀を効率的に除去することが切望されている。
【００１２】
本発明は、以上の課題に鑑み、石炭焚ボイラからの排ガス中の水銀を効率的に除去することができる石炭焚ボイラの排ガス処理システム及び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】
【００１３】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、石炭焚ボイラからの排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、窒素酸化物除去後のガス中の熱を回収する空気予熱器と、熱回収後のガス中の煤塵を除去する集塵機と、除塵後のガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置と、脱硫後のガスを外部に排出する煙突とを具備する排ガス処理システムにおいて、前記脱硫装置内のスラリ中の石膏濃度を１０％以上とすることを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理システムにある。
【００１４】
第２の発明は、石炭焚ボイラからの排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、窒素酸化物除去後のガス中の熱を回収する空気予熱器と、熱回収後のガス中の煤塵を除去する集塵機と、除塵後のガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置と、脱硫後のガスを外部に排出する煙突とを具備する排ガス処理システムにおいて、石灰石−石膏を含むスラリにせん断力を付与するせん断力付与手段を有することを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理システムにある。
【００１５】
第３の発明は、石炭焚ボイラからの排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、窒素酸化物除去後のガス中の熱を回収する空気予熱器と、熱回収後のガス中の煤塵を除去する集塵機と、除塵後のガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置と、脱硫後のガスを外部に排出する煙突とを具備する排ガス処理システムにおいて、石灰石−石膏を含むスラリに硫酸系化合物を添加することを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理システムにある。
【００１６】
第４の発明は、石炭焚ボイラからの排ガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置を具備する排ガス処理方法において、前記脱硫装置内のスラリ中の石膏濃度を１０％以上とすることを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理方法にある。
【００１７】
第５の発明は、石炭焚ボイラからの排ガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置を具備する排ガス処理方法において、石灰石−石膏を含むスラリにせん断力を付与するせん断力付与手段を有することを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理方法にある。
【００１８】
第６の発明は、石炭焚ボイラからの排ガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置を具備する排ガス処理方法において、石灰石−石膏を含むスラリに硫酸系化合物を添加することを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理方法にある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、排ガス中の水銀と石膏との接触効率を高めることができ、水銀の吸着・固定化を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【実施例１】
【００２１】
本発明による実施例に係る石炭焚ボイラの排ガス処理システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、実施例に係る石炭焚ボイラの排ガス処理システムの概略構成図である。
先ず、図１に示すように、本実施例に係る排ガス処理システムは、石炭焚ボイラ１１からの排ガス中の窒素酸化物をアンモニア１２を添加して除去する脱硝装置１３と、窒素酸化物除去後のガス中の熱を回収する空気予熱器１４と、熱回収後のガス中の煤塵を除去する集塵機１５と、除塵後のガス中の硫黄酸化物を石灰・石膏法により除去すると共に、酸化水銀を除去する気液接触式の脱硫装置１６と、脱硫・水銀除去後の浄化ガス２７を外部に排出する煙突１７とを具備する排ガス処理システムにおいて、前記脱硫装置１６内のスラリ２５中の石膏濃度を１０％以上とするものである。
また、石膏濃度調整として、前記脱硫装置１６からの石灰石−石膏を含むスラリ２１を外部に抜き出して固液分離する固液分離器２２を有してなり、該固液分離器２２で分離水２３を除去し、濃縮スラリ２４を脱硫装置１６の下部に戻し、脱硫装置１６内のスラリ２５中の石膏濃度を１０％以上とするようにしてもよい。なお、図中、符号１６ａは脱硫装置１６の底部にたまったスラリを撹拌する撹拌翼である。
【００２２】
そして、前記脱硫装置１６内の石膏濃度が高くなったスラリ２５はポンプＰにより脱硫装置の上方に供給して噴霧装置で噴霧２５ａさせ、排ガス２６中の硫黄成分と水銀とを気液接触により除去するようにしている。
【００２３】
また、本排ガス処理システムでは、前記脱硫装置１６からの石灰石−石膏を含むスラリ２１を外部に抜き出して石膏３２を分離する石膏分離器３１を有している。そして、該石膏分離離器３１で石膏３２を除去し、分離した水分３３は脱硫装置１６の下部に戻すようにしている。なお、水分３３は必要に応じて外部に排出するようにしている。
【００２４】
本実施例によれば、脱硫装置１６内のスラリ２５中の石膏濃度を高めることにより、脱硫装置１６内に導入される排ガス中の水銀（Ｈｇ）と、石膏(ＣａＳＯ4)の接触確率を高めることができ、この結果、水銀の吸着・固定化を促進することができる。
【００２５】
ここで、脱硫装置１６内のスラリ２５中の石膏濃度は、図５に示すように、その濃度が高いほど水銀の吸着効率が上昇することが判明している。なお、図５はスラリ中の石膏濃度（％）と、水銀吸着量／石膏生成量（ΔＨｇ／Δ石膏）との関係を示す図である。
よって、石膏濃度を１０〜３０％とすることで、排ガス中の水銀（Ｈｇ）と、石膏(ＣａＳＯ4)の接触確率を高めることができる結果、水銀の吸着・固定化を促進することができ、排ガス中の水銀除去効率が向上する。
【００２６】
また、本実施例では、石膏分離器３１と固液分離器２２とを別々設置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、同一の固液分離器として、分離水２３と濃縮スラリ２４のいずれも脱硫装置１６に返送すると共に系外に排出する二経路を設置するようにし、一台の固液分離設備で濃度の増加・減少に対応するようにし、スラリ濃度を上げたい時は濃縮スラリ（脱水石膏）を返送し、濃度を下げたい時は分離水２３を返送するようにしてもよい。
【実施例２】
【００２７】
また、本発明の実施例として、図２に示すようなスラリを噴流する形式の気液接触の脱硫装置とすることとしてもよい。
図２は、スラリ２５を脱硫装置１６から抜き出し、その後加圧タンク２８で加圧して噴流装置２９に送り、液柱状スラリ２５ｂを下方から上方に向かって噴出するようにしている。
【００２８】
すなわち、実施例１のような装置上方から噴霧する気液接触形式の場合には、ガスとの接触効率向上のために、装置内部に充填物を充填する場合があるが、このような場合には、スラリ中の石膏濃度が３０％近傍になると良好なスラリ挙動を奏しなくなり、充填層の閉塞を生じ、この結果水銀との接触効率が低下する。
本実施例のような液柱状スラリ２５ｂ形式とすることにより、スラリ中の石膏濃度が高くなっても噴流装置２９からの吹き出し効率はほとんど低下することはなく、良好なスラリ挙動を奏し、この結果水銀との接触効率の低下がない。よって、本実施例では、実施例１のよりも石膏濃度が高い場合における排ガス中の水銀除去に適していることとなる。
【実施例３】
【００２９】
また、本発明の実施例として、図３に示すように、加圧タンク２８の内部のスラリを強制的に撹拌する撹拌翼２８ａを設け、スラリ中の石膏に剪断力を与えるようにし、吸収液(石灰石-石膏スラリ)中の石膏粒子の比表面積を増やすとともに、粒子数を増加するようにしてもよい。
なお、前記加圧タンク２８は必要に応じて設置すればよく、ポンプＰ１によって、噴流装置２９を介して液柱状スラリを形成するようにしてもよい。
【００３０】
これにより、排ガス中の水銀（Ｈｇ）と、石膏(ＣａＳＯ4)の接触確率を高めることができる結果、水銀の吸着・固定化を促進することができ、排ガス中の水銀除去効率が向上する。
【実施例４】
【００３１】
また、本発明の実施例として、図４に示すように、脱硫装置１６の下部内に、吸収液循環ポンプＰ２からのガスを伴ったスラリを酸化用空気と共に強制的に噴出流３６を噴出させるスパージャ３５を設置し、吸収液(石灰石-石膏スラリ)中の石膏粒子の比表面積を増やすとともに、粒子数を増加するようにしもよい。
これにより、排ガス中の水銀（Ｈｇ）と、石膏(ＣａＳＯ4)の接触確率を高めることができる結果、水銀の吸着・固定化を促進することができ、排ガス中の水銀除去効率が向上する。
【実施例５】
【００３２】
また、図６に示すように気液接触塔の脱硫装置１６内の吸収液(石灰石-石膏スラリ)２１に、硫酸化合物(ＳＯ42-)や亜硫酸化合物(ＳＯ32-)等の硫酸系化合物を添加し、スラリ中の石膏の生成を促進し、石膏濃度を高めるようにしてもよい。
【００３３】
このような石膏濃度を向上させるために石膏を生成する反応式を下記（３）〜（５）に示す。
ＳＯ32-＋ Ｃａ2+→  ＣａＳＯ3 …（３）
ＣａＳＯ3 ＋１／２Ｏ2 → ＣａＳＯ4(酸化により石膏生成)…（４）
ＳＯ42-＋Ｃａ2+→  ＣａＳＯ4 (石膏生成)…（５）
【００３４】
なお、硫酸化合物の添加場所は、気液接触塔内（４０Ａ）、吸収液の石膏分離装置３１の前流側（４０Ｂ）または後流側（４０Ｃ）のいずれの場所でもよい。
このように、本発明によれば、水銀と石膏の接触確率を高めることで、水銀の吸着・固定化を促進することができる。
よって、本実施例によれば、別途に硫酸系化合物を添加することにより、スラリ中の石膏生成量を増加でき、積極的に水銀の吸着・固定化を促進することができる。
【００３５】
さらに、以上述べた実施例１乃至５を適宜組み合わせて、その組み合わせにより、さらに水銀の吸着・固定化を促進するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明に係る排ガス処理システム及び方法によれば、水銀と石膏の接触確率を高めることで、水銀の吸着・固定化を促進することができるので、排ガス中の水銀排出量が規制される場合の排ガス処理に用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１に係る排ガス処理システムの概略図である。
【図２】実施例２に係る脱硫装置の概略図である。
【図３】実施例３に係る脱硫装置の概略図である。
【図４】実施例４に係る脱硫装置の概略図である。
【図５】スラリ中の石膏濃度と水銀吸着量との関係図である。
【図６】実施例５の係る排ガス処理システムの概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  排ガス処理システム
１１  石炭焚ボイラ
１２  アンモニア
１３  脱硝装置
１４  空気予熱器
１５  集塵器
１６  脱硫装置
１７  煙突
２１  石灰石−石膏を含むスラリ
２２  固液分離器
２３  水分
２４  濃縮スラリ
２５  スラリ
【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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