CN102665866A - 废气处理***及废气处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的废气处理***(10A)具备：使燃料燃烧的锅炉(11)；使从锅炉(11)排出的废气(25)中的氮氧化物分解的脱氮装置(12)；使通过了脱氮装置(12)的废气(25)中的硫氧化物由吸收液吸收，由此将硫氧化物从废气(25)除去的脱硫装置(15)；排水处理装置(16)，具有将从脱硫装置(15)排出的脱硫排水(28)中的固体成分和液体成分分离的固液分离单元(31)、将脱硫排水(28)中的汞除去的汞除去单元(32)；处理排水回送单元(补给水管线)(17)，使由排水处理装置(16)处理过的处理排水(40)的至少一部分向脱硫装置(15)返回。

Description

废气处理***及废气处理方法
技术领域
本发明涉及对从锅炉排出的废气进行净化的废气处理***及方法。
背景技术
以往，已知有对从设置于火力发电设备等的锅炉排出的废气进行处理用的废气处理***。废气处理***具备：从来自锅炉的废气除去氮氧化物的脱氮装置；对通过了脱氮装置后的废气的热量进行回收的空气加热器；将热量回收后的废气中的烟尘除去的集尘器；用于将除尘后的废气中的硫氧化物除去的脱硫装置。作为脱硫装置，通常使用使石灰浆液等吸收液与废气进行气液接触而将废气中的硫氧化物除去的湿式的脱硫装置。
然而，在从锅炉排出的废气中，除了上述的氮氧化物及硫氧化物之外，有时还含有微量的汞等有害物质。因此，在上述的废气处理***中，作为将废气中的汞除去的方法，进行如下方法：在高温的脱氮装置的上游工序中将氯化剂气体喷雾到烟道中，利用脱氮催化剂使汞氧化(氯化)而形成水溶性的氯化汞，之后在下游的湿式脱硫装置中使该氯化汞溶解于吸收液从而将其除去(例如参照专利文献1)。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2009-262081号公报
发明内容
在上述的汞除去方法中，使废气中的氯化汞溶解于吸收液后，吸收液中的汞浓度变高，因气液平衡而汞从液相向气相移动，从而存在向脱硫装置内的废气中飞散的问题。
因此，迫切希望在脱硫装置内抑制汞飞散到废气中的情况。
本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种能够在脱硫装置内抑制汞向废气的飞散的废气处理***及方法。
为了解决上述课题，实现目的，本发明的第一方面涉及一种废气处理***，在包括通过脱氮装置将从使燃料燃烧的锅炉排出的废气中的氮氧化物分解的脱氮工序、使通过了所述脱氮装置的废气中的硫氧化物由脱氮装置的吸收液吸收由此将所述硫氧化物从所述废气除去的脱硫工序的废气处理方法中，其特征在于，具备：排水处理装置，具有将从所述脱硫装置排出的脱硫排水中的固体成分和液体成分分离的固液分离单元、将所述脱硫排水中的汞除去的汞除去单元；及处理排水回送单元，使由所述排水处理装置处理过的处理排水的至少一部分向所述脱硫装置返回。
另外，本发明的第二方面的废气处理***以上述第一方面为基础，其特征在于，所述汞除去单元具有分离单元，该分离单元通过向所述脱硫排水中添加助凝剂而使所述汞固形化，从而从所述脱硫排水分离汞固形物。
另外，本发明的第三方面的废气处理***以上述第一或第二方面为基础，其特征在于，所述排水处理装置具有卤素离子除去单元，该卤素离子除去单元将所述脱硫排水中的卤素离子除去。
另外，本发明的第四方面的废气处理***以上述第二方面为基础，其特征在于，所述助凝剂是硫化物，所述排水处理装置具有助剂氧化单元，该助剂氧化单元进行将所述汞固形物分离后的分离液中包含的所述助凝剂的氧化处理。
另外，本发明的第五方面的废气处理***以上述第一方面为基础，其特征在于，还具备：空气加热器，设置在所述脱氮装置与脱硫装置之间，对所述废气的热量进行回收；及排水供给单元，设置在向所述锅炉供给燃料的路径、所述锅炉内部、或所述锅炉与所述空气加热器之间的烟道内部中的至少一个部位上，并供给由所述排水处理装置处理过的处理排水的一部分。
另外，本发明的第六方面的废气处理***以上述第五方面为基础，其特征在于，在与所述脱氮装置并列的位置或与所述空气加热器并列的位置中的至少一方设有旁通管，在所述旁通管上设有所述排水供给单元。
另外，本发明的第七方面涉及一种废气处理方法，包括：在脱氮装置中将从使燃料燃烧的锅炉排出的废气中的氮氧化物分解的工序；及在脱硫装置中使通过了所述脱氮装置的废气中的硫氧化物由吸收液吸收由此将所述硫氧化物从所述废气除去的工序，所述废气处理方法的特征在于，包括：排水处理工序，包括将从所述脱硫装置排出的脱硫排水中的固体成分与液体成分分离的固液分离处理、将所述脱硫排水中的汞除去的汞除去处理；及处理排水回送工序，使由所述排水处理工序处理过的处理排水的至少一部分向所述脱硫装置返回。
另外，本发明的第八方面的废气处理方法以上述第七方面为基础，其特征在于，所述排水处理工序的所述汞除去处理是如下处理：通过向所述脱硫排水中添加助凝剂而使所述汞固形化，从而从所述脱硫排水分离汞固形物。
另外，本发明的第九方面的废气处理方法以上述第七或第八方面为基础，其特征在于，所述排水处理工序包括卤素离子除去处理，该卤素离子除去处理将所述脱硫排水中的卤素离子除去。
另外，本发明的第十方面的废气处理方法以上述第八方面为基础，其特征在于，所述助凝剂是硫化物，所述排水处理工序包括将所述汞固形物分离后的分离液中包含的所述助凝剂的氧化处理。
另外，本发明的第十一方面的废气处理方法以上述第七方面为基础，其特征在于，在所述脱氮装置与脱硫装置之间设置有对所述废气的热量进行回收的空气加热器，所述废气处理方法还具有处理排水供给工序，该处理排水供给工序将由所述排水处理工序处理过的处理排水的一部分供给到向所述锅炉供给燃料的路径、所述锅炉内部、或所述锅炉与所述空气加热器之间的烟道内部中的至少一个部位。
另外，本发明的第十二方面的废气处理方法以上述第十一方面为基础，其特征在于，在与所述脱氮装置并列的位置或与所述空气加热器并列的位置中的至少一方设有旁通管，向所述旁通管的内部供给所述处理排水。
【发明效果】
根据本发明的废气处理***及废气处理方法，对从脱硫装置排出的脱硫排水中的汞进行了除去处理后的处理排水向脱硫装置返回，因此能够使脱硫装置内的吸收液的汞浓度减少。其结果是，能够在脱硫装置内抑制汞向废气中飞散的情况。
附图说明
图1是实施例1的废气处理***的简要结构图。
图2是表示实施例1中的排水处理装置的结构的一例的图。
图3是表示实施例2中的排水处理装置的结构的一例的图。
图4是表示实施例3中的排水处理装置的结构的一例的图。
图5是实施例4的废气处理***的简要结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本发明。需要说明的是，并不是通过本实施例来限定本发明。而且，下述实施例的结构要素包括本领域技术人员容易想到的结构要素或实质上相同的结构要素。
【实施例1】
图1是实施例1的废气处理***10A的简要结构图。图1所例示的废气处理***10A是从来自使用煤作为燃料的燃煤锅炉或使用重油作为燃料的燃重油锅炉等锅炉11的废气25，将氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、汞(Hg)等有害物质除去的装置。
图1所例示的废气处理***10A具备：将来自锅炉11的废气25中的氮氧化物除去的脱氮装置12；对通过了脱氮装置12后的废气25的热量进行回收的空气加热器13；将热量回收后的废气25中的烟尘除去的集尘器14；将除去了烟尘后的废气25中的硫氧化物以湿式的方式除去的脱硫装置15；从自脱硫装置15排出的脱硫排水28中将汞等有害物质除去的排水处理装置16；使由排水处理装置16处理后的处理排水40的至少一部分向脱硫装置15返回的处理排水回送单元17(以下，称为补给水管线)。锅炉11、脱氮装置12、空气加热器13、集尘器14、脱硫装置15通过一根烟道D连接，从锅炉11排出的废气25经过各装置内的工序而被净化之后，从烟囱27向屋外排出。该废气处理***10A的特征在于构成为，使对从脱硫装置15排出的脱硫排水28中包含的汞等有害物质进行除去处理之后的处理排水40(40A、40B、40C)返回到脱硫装置15，使处理排水40在脱硫装置15与排水处理装置16之间循环；通过形成为上述结构而减少在脱硫装置15中使用的吸收液的汞浓度。
脱氮装置12是将来自锅炉11的废气25中的氮氧化物除去的装置，在其内部具有脱氮催化剂层(未图示)。在脱氮工序中，导入到脱氮装置12内的废气25通过与脱氮催化剂层接触，而将废气25中的氮氧化物分解成氮气(N2)和水(H2O)而除去。而且，当废气25中的氯(C1)成分增多时，水中可溶的2价的金属汞的比例增多，容易通过后述的脱硫装置15捕集汞。因此，如图1所示，在脱氮装置12的上游侧设置HCl供给装置18，从该HCl供给装置18向烟道D内的废气25中供给氯化氢(HCl)19。由此，废气25中包含的汞利用脱氮催化剂被氧化(氯化)，而转换成水溶性的氯化汞(HgCl)。
空气加热器13是对通过脱氮装置12除去了氮氧化物后的废气25中的热量进行回收的热交换器。通过了脱氮装置12的废气25的温度为350℃～400℃左右，为高温，因此通过空气加热器13在高温的废气25与常温的燃烧用空气之间进行热交换。通过热交换而成为高温的燃烧用空气向锅炉11供给。另一方面，进行了与常温的燃烧用空气之间的热交换后的废气25被冷却至150℃左右。
集尘器14是将热量回收后的废气25中的烟尘除去的部件。作为集尘器14，列举有离心力集尘器、过滤式集尘器、电气集尘器等，但并未特别限定。
脱硫装置15是将除去了烟尘后的废气25中的硫氧化物以湿式的方式除去的装置。在该脱硫装置15中，使用石灰浆液20(使石灰石粉末溶解于水后的水溶液)作为碱吸收液，将装置内的温度调节为30～50℃左右。在脱硫工序中，石灰浆液20从石灰浆液供给装置21向脱硫装置15的塔底部22供给。供给到脱硫装置15的塔底部22的石灰浆液20经由未图示的吸收液输送管线向脱硫装置15内的多个喷嘴23输送，从喷嘴23朝向塔顶部24侧喷出。从脱硫装置15的塔底部22侧上升的废气25与从喷嘴23喷出的石灰浆液20进行气液接触，由此，废气25中的硫氧化物及氯化汞由石灰浆液20吸收，而从废气25分离、除去。通过石灰浆液20净化后的废气25作为净化气体26从脱硫装置15的塔顶部24侧排出，从烟囱27排出到***外。
在脱硫装置15的内部，废气25中的硫氧化物SOx与石灰浆液20发生下述式(1)表示的反应。
CaCO3+SO2+0.5H2O→CaSO3·0.5H2O+CO2…        (1)
此外，吸收了废气25中的SOx的石灰浆液20通过向脱硫装置15的塔底部22供给的空气(未图示)进行氧化处理，与空气发生下述式(2)表示的反应。
CaSO3·0.5H2O+0.5O2+1.5H2O→CaSO4·2H2O…    (2)
如此，废气25中的SOx在脱硫装置15中以石膏CaSO4·2H2O的形式被捕获。
另外，如上述那样，石灰浆液20使用对积存在湿式脱硫装置15的塔底部22的液体进行了抽水的液体，但伴随着脱硫装置15的运转，按照反应式(1)、(2)而在该抽水的石灰浆液20中混合有石膏CaSO4·2H2O。以下，将该被抽水的石灰石膏浆液(混合了石膏的石灰浆液)称为吸收液。
在脱硫中使用的吸收液(石灰石膏浆液)作为脱硫排水28而从脱硫装置15的塔底部22向外部排出，经由脱硫排水管线29向排水处理装置16输送。在该脱硫排水28中，除了石膏之外，还含有汞等重金属、Cl-、Br-、I-、F-等卤素离子。
在上述的脱硫装置15中，通过使汞Hg吸附于生成的石膏CaSO4·2H2O结晶而将汞除去。这里，汞除去量相对于石膏的生成量的比率因石灰石的性质、卤素离子浓度、脱硫装置的运转条件等而变动，但大约为2mg/kg(Hg除去量/CaSO4·2H2O生成量)左右。并且，在重量比为2mg/kg以上的含汞比率高(或含硫比率低)的煤中，汞有时未完全被吸附于石膏粒子中。这种情况下，在脱硫装置15的内部，产生石灰石膏浆液的上清液中的汞浓度增加，而其一部分因气液平衡从上清液向气相(废气)飞散的现象。因此，为了防止汞的飞散而需要使上清液中的汞浓度减少。因此，如以下说明那样，将脱硫排水28向排水处理装置16输送，进行由固液分离处理和汞除去处理构成的排水处理工序之后，使该处理排水40再次返回脱硫装置15，在脱硫装置15与排水处理装置16之间使处理排水40循环，由此使吸收液的汞浓度减少。
图2是表示图1所示的排水处理装置16的结构例的图。图2所例示的排水处理装置16具有：将脱硫排水28中的包含石膏的固体成分和液体成分分离的固液分离单元31；将残存在脱硫排水28中的汞、硼、硒等物质除去的单元32(以下，称为“汞除去单元32”)。
作为固液分离单元31，例如使用带式过滤器、离心分离器、卧式螺旋沉降离心机等。从脱硫装置15排出的脱硫排水28通过固液分离单元31将石膏34分离。此时，脱硫排水28中的氯化汞在吸附于石膏的状态下与石膏34一起与液体分离。分离的石膏34向废气处理***的外部(以下，称为“***外”)排出。另一方面，分离液35中包含未被石膏34吸附净的微量的汞及硼、硒等物质(以下，限定为汞进行说明)。这些物质通过如下的汞除去单元32来除去。
在汞除去单元32中，对分离液35中包含的汞进行固形化，将汞固形物36等从分离液35分离。为了高精度地进行汞除去，而在图2所示的例子中，利用由多阶段构成的单元来构成汞除去处理。汞除去单元32包括助剂混和单元32a、固液分离单元(浓缩单元)32b、固液分离单元(脱水单元)32c、精密处理单元32d。首先，在助剂混和单元32a中，通过使助凝剂与分离液35混和而使汞固形化之后，在固液分离单元(浓缩单元)32b中，使汞固形物36和粒子状物质浓缩。作为浓缩手段，使用重力式沉降、砂过滤等。接着，在固液分离单元(脱水单元)32c中，进行浓缩后的汞固形物36、粒子状物质等的脱水。作为脱水单元，使用离心分离、带式过滤器等。脱水后的汞固形物36等向***外排出。由固液分离单元(脱水单元)32c产生的分离液38与利用固液分离单元(浓缩单元32b)分离后的分离液37混合而向精密处理单元32d输送，将残存在分离液37中的微量的汞固形物39、粒子状物质除去。作为精密处理，使用旋流器或膜分离等方法。由精密处理单元32除去的汞固形物39等向***外排出。
通过上述的汞除去单元32将汞固形物36、39除去的处理排水40A经由补给水管线17作为脱硫装置15的补给水向脱硫装置15返回。返回到脱硫装置15的处理排水40A作为吸收液使用之后，再次反复通过排水处理装置16进行排水处理。即，处理排水40A在脱硫装置15与排水处理装置16之间循环。这里，通过排水处理装置16而循环的处理排水40A的量(处理排水40A的返回量)根据将脱硫装置15内的吸收液的汞浓度、卤素离子浓度设定为何种程度来决定。例如，在降低吸收液的汞浓度时，使处理排水40A的返回量增多。
需要说明的是，在图2中，将由排水处理装置16处理后的处理排水40A的一部分向后述的喷雾水管线44供给，但这对应于后述的实施例4，在本实施例1中，处理排水40A不向喷雾水管线44供给。
即，在实施例1中，由排水处理装置16处理后的处理排水40A在等于或低于预先设定的补给水量的设定值时，使处理排水40A全部作为补给水向脱硫装置15返回。另一方面，在处理排水40A的量比预先设定的补给水量的设定值多时，将剩余部分的处理排水40A向***外排出。
如以上说明所示，实施例1的废气处理***10A具备：排水处理装置16，其具有对从脱硫装置15排出的脱硫排水28中的固体成分与液体成分进行分离的固液分离单元31和将脱硫排水28中的汞除去的汞除去单元32；补给水管线17，其使由该排水处理装置16处理后的处理排水40的至少一部分返回脱硫装置15。如此，将从脱硫装置15排出的脱硫排水28向排水处理装置16输送而对汞进行除去处理，使除去了汞后的处理排水40A的至少一部分返回脱硫装置15，使处理排水40A在脱硫装置15与排水处理装置16之间循环，由此能够减少脱硫装置15内的吸收液的汞浓度。其结果是，能够抑制吸收液中的汞在脱硫装置15内部从液相向气相移动而汞向废气25中飞散的情况。
【实施例2】
接下来，说明实施例2的废气处理***。需要说明的是，实施例2的废气处理***由于与图1所示的废气处理***10A为相同的结构，因此兼用图1的结构。图3是表示实施例2的排水处理装置16的结构例的图。图3所示的排水处理装置16除了上述实施例1中说明的排水处理装置16的结构之外，还具备将氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)、氟离子(F-)等卤素离子除去的单元50(以下，称为“卤素离子除去单元50”)。
上述的氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)、氟离子(F-)等卤素离子具有在脱硫装置15中的脱硫工序时抑制汞被石膏吸附的性质。因此，若向脱硫装置15回送的处理排水中的卤素离子浓度高，则会产生吸收液的上清液中的汞浓度增加而其一部分向气相(废气)飞散的现象。因此，优选通过卤素离子除去单元50，从由汞除去单元32分离的分离液41将卤素离子除去，使卤素离子浓度降低。作为卤素离子除去单元50，列举有使用了反渗透膜的浓缩单元、使用了离子交换膜的浓缩单元、使用了电渗析法的浓缩单元、蒸馏、晶析等的单元。
上述的卤素离子除去单元50中的处理可以在每当从汞除去单元32供给分离液41时进行，但也可以测定分离液41的卤素离子浓度，仅在该卤素离子浓度超过设定值时进行卤素离子的除去处理，在卤素离子浓度小于设定值时省略利用卤素离子除去单元50进行的处理。
通过卤素离子除去单元50浓缩/除去卤素离子后的处理排水40B经由补给水管线17，作为脱硫装置15的补给水返回脱硫装置15。与实施例1同样地，通过排水处理装置16而循环的处理排水40B的量根据将脱硫装置15内的吸收液的汞浓度、卤素离子浓度设定为何种程度来决定。
需要说明的是，在图3中，将由排水处理装置16处理过的处理排水40B的一部分向后述的喷雾水管线44供给，但这对应于后述的实施例4，在本实施例2中，处理排水40B不向喷雾水管线44供给。而且，在图3中，由卤素离子除去处理单元50生成的浓缩液42在后述的喷雾水管线44混合，但这也对应于实施例4，在本实施例2中，将浓缩液42向***外排出。
另外，与实施例1同样地，由排水处理装置16处理过的处理排水40B在等于或低于预先设定的补给水量的设定值时，使处理排水40B全部作为补给水而向脱硫装置15返回。另一方面，在处理排水40B的量比预先设定的补给水量的设定值多时，将剩余部分的处理排水40B向***外排出。
如以上说明那样，实施例2的废气处理***10A的排水处理装置16除了上述实施例1中说明的排水处理装置16的结构之外，还具备抑制汞向石膏的吸附的氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)、氟离子(F-)等的卤素离子除去单元50。根据如上述那样构成的实施例2的废气处理***10A，除了实施例1的效果之外，还能够减少处理排水40中的卤素离子浓度，因此能够推进汞向石膏中的转移(固形化)，并抑制向气相的飞散。
【实施例3】
接下来，说明实施例3的废气处理***。需要说明的是，实施例3的废气处理***与图1所示的废气处理***10A为相同的结构，因此是兼用图1的结构。图4是表示实施例3的排水处理装置16的结构例的图。图4所示的排水处理装置16除了上述实施例2中说明的排水处理装置16的结构之外，还设有助剂氧化单元53。在汞除去单元32的助剂混和工序中，在使用硫化氢H2S、硫化钠Na2S、硫化氢钠NaHS、金属硫化物MxSy(M是金属元素，为Mn、Fe等，x、y为数字)等硫化物作为助凝剂的情况下，在使处理排水40返回到脱硫装置15时，处理排水40中含有的助凝剂有可能成为还原剂而妨碍氧化。因此，在使用硫化物作为助凝剂时，优选通过助剂氧化单元53，对由精密处理单元32d分离后的分离液41中包含的助凝剂进行氧化处理。作为氧化处理，具体而言，进行添加氧化剂而使硫化物与氧化剂反应的处理。作为氧化剂，可以列举空气、氧O2、过氧化氢H2O2、臭氧O3、氯氧化合物、锰化合物、铁化合物等。
上述的助剂氧化单元53中的处理结束后的分离液41通过卤素离子除去单元50将卤素离子浓缩/除去。除去了卤素离子后的处理排水40C经由补给水管线17，作为脱硫装置15的补给水而返回脱硫装置15。与实施例1同样地，通过排水处理装置16而循环的处理排水40C的量根据将脱硫装置15内的吸收液的汞浓度、卤素离子浓度设定为何种程度来决定。
需要说明的是，在图4中，将由排水处理装置16处理过的处理排水40C的一部分向后述的喷雾水管线44供给，但这对应于后述的实施例4，在本实施例3中，处理排水40C不向喷雾水管线44供给。而且，在图4中，使由卤素离子除去处理单元50生成的浓缩液42在后述的喷雾水管线44混合，但这也对应于实施例4，在本实施例3中，将浓缩液42向***外排出。
另外，与实施例1同样地，由排水处理装置16处理过的处理排水40C等于或低于预先设定的补给水量的设定值时，使处理排水40C全部作为补给水而向脱硫装置15返回。另一方面，在处理排水40C的量比预先设定的补给水量的设定值多时，将剩余部分的处理排水40C向***外排出。
如以上说明那样，实施例3的废气处理***10A的排水处理装置16除了上述实施例2中说明的排水处理装置16的结构之外，还具备对助凝剂进行氧化处理的助剂氧化单元53。通过如上述那样构成，除了实施例1、2的效果之外，还能够防止在使处理排水40返回到脱硫装置15时处理排水40中含有的助凝剂成为还原剂而妨碍氧化的情况。
需要说明的是，图2～图4所例示的排水处理装置16的结构是一例，可以根据脱硫排水28的性状等进行适当变更。例如，在图2～图4所示的例子中，由浓缩工序、脱水工序、精密处理工序这多阶段构成汞除去单元32，由此高精度地除去汞，但未必非要为多阶段，也可以从这些工序中选择任一个进行。例如，也可以测定分离液37中的汞浓度，在该汞浓度小于阈值时，省略精密处理单元32d。而且，在使用了硫化物以外的助凝剂时，当然也可以省略助凝剂的氧化处理(无害化处理)。
另外，固液分离单元31中的处理、汞除去单元32中的处理、卤素离子除去单元50中的处理的顺序并未限定为图2所示的例子。例如，可以在进行了汞除去单元32中的处理之后进行固液分离单元31，也可以在进行了卤素离子除去单元50中的处理之后进行汞除去单元32中的处理。
【实施例4】
接下来，说明实施例4的废气处理***。需要说明的是，对与上述的实施例1～3相同的结构标注同一标号，省略其说明。图5是实施例4的废气处理***10B的简要结构图。在上述的实施例1～3中，说明了对从脱硫装置15排出的脱硫排水28进行了排水处理之后，使处理排水40作为补给水而向脱硫装置15返回的情况，但在实施例4的废气处理***10B中，除了实施例1～3的结构之外，还将处理排水40的一部分喷雾到向锅炉11供给燃料F的路径、锅炉11的炉内部、锅炉11与空气加热器13之间的烟道D的内部、旁通管46、47的内部中的至少一个部位。
图5所例示的废气处理***10B除了上述的锅炉11、脱氮装置12、空气加热器13、集尘器14、脱硫装置15、排水处理装置16、补给水管线17之外，还具备喷雾水管线44及排水喷雾装置45。而且，在与脱氮装置12并列的位置上设有旁通管46，该旁通管46将脱氮装置12的上游侧和下游侧的烟道D连接。同样地，在与空气加热器13并列的位置上设有旁通管47，该旁通管47将空气加热器13的上游侧和下游侧的烟道D连接。通过形成为上述结构，也能够将处理排水40喷雾到在各旁通管46、47的内部流通的废气25中。各旁通管46、47构成为使在其内部流通的废气量为在烟道D中流通的废气量的百分之几程度。
由排水处理装置16处理过的处理排水40中的规定量经由补给水管线17向脱硫装置15返回，但即使使处理排水40向脱硫装置15返回还存在剩余的处理排水40时，将残余的处理排水40向喷雾水管线44供给，并通过排水喷雾装置45供给到向锅炉11供给燃料F的路径、锅炉11的炉内部、烟道D的内部、旁通管46、47内。
例如，在由排水处理装置16处理过的处理排水40的量等于或低于预先设定的补给水量的设定值时，使处理排水40全部作为补给水而向脱硫装置15返回。另一方面，在处理排水40的量比预先设定的补给水量的设定值多时，将剩余部分的处理排水40向喷雾水管线44供给，通过排水喷雾装置45供给到向锅炉11供给燃料F的路径、锅炉11、烟道D、旁通管46、47内。而且，在由排水处理装置16处理的处理排水40的量比预先设定的补给水量的设定值与预先设定的喷雾水量的设定值之和多时，将剩余部分的处理排水40向***外排出。
这里，与实施例1～3同样地，向脱硫装置15返回的处理排水(补给水)40的量根据将脱硫装置15内的吸收液的汞浓度、卤素离子浓度设定为何种程度来决定。另一方面，喷雾到锅炉11的炉内部、烟道D的内部、旁通管46、47的内部的处理排水(喷雾水)40的量根据与要处理的废气25的量成比例产生的处理排水40的量和能够向***外排出的处理排水40的限度量来决定。
排水处理装置16适用上述的实施例1(图2)～实施例3(图4)中说明的任一结构。例如，如图2所示，在由固液分离单元31和汞除去装置32构成排水处理装置16时，将由汞除去单元32处理过的处理排水40A的一部分向喷雾水管线44供给。
另外，如图3所示，在由固液分离单元31、汞除去装置32及卤素离子除去单元50构成排水处理装置16时，将由汞除去单元32处理过的分离液41、或卤素离子的浓缩液42与该分离液41混合后的液体作为处理排水40B向喷雾水管线44供给。例如，在将处理排水40喷雾到比脱氮装置12靠上游侧的烟道D内时，如图3所示，将卤素离子的浓缩液42与分离液41的混合液作为处理排水40B向喷雾水管线44供给，并将其喷雾到烟道D内。由此，能够使废气25中的氯离子浓度增加，因此能够提高脱氮装置12中的氯化汞的转换效率。另一方面，将处理排水40B喷雾到比脱氮装置12靠下游侧的烟道D内或旁通管46、47时，不使卤素离子的浓缩液42混合，而仅将分离液41作为处理排水40B向喷雾水管线44供给，并将其喷雾到烟道D内及旁通管46、47。如图4所示，由固液分离单元31、汞除去装置32、助剂氧化单元53、卤素离子除去单元50构成排水处理装置16的情况也相同。
排水喷雾装置45具备：经由喷雾水管线44而与排水处理装置16连接，并积存处理排水(喷雾水)40的排水罐48；与排水罐48连接，并将积存于排水罐48的处理排水40分别供给到向锅炉11供给燃料F的路径、锅炉11的炉内部、烟道D的内部及旁通管46、47的内部的多个排水供给管(排水供给单元)P0～P5。在排水供给管P1～P5的前端设有将处理排水40喷雾的喷嘴N1～N5。
排水供给管P0～P5设置在由空气加热器13回收热量之前的高温的废气25所流通的位置，即，比空气加热器13靠上游侧设置。在图5所示的例子中，排水供给管P1与锅炉11连接，喷嘴N1设置在锅炉11的炉内部。具体而言，喷嘴N1设置在炉的侧面、炉的上部的炉壁，从该喷嘴N1朝向炉的中央部的火焰部分或火焰的上方喷射脱硫排水28。而且，排水供给管P2与锅炉11和脱氮装置12之间的烟道D连接，喷嘴N2设置在烟道D的内部。而且，排水供给管P3与将脱氮装置12的上游侧的烟道D和下游侧的烟道D连接的旁通管46连接，喷嘴N3设置在旁通管46的内部。而且，排水供给管P4与脱氮装置12和空气加热器13之间的烟道D连接，喷嘴N4设置在烟道D的内部。而且，排水供给管P5与将空气加热器13的上游侧的烟道和下游侧的烟道连接的旁通管47连接，喷嘴N5设置在旁通管47的内部。
作为喷嘴N1～N5，例如使用双流体喷嘴、旋转喷雾器等。而且，喷嘴N1～N5的雾径优选最大粒径为200μm以下，且平均粒径为30～70μm。由此，与废气25的接触效率提高，能够实现蒸发效率的提高。
设置有喷嘴N1的锅炉11的炉内的废气温度为800℃～1200℃左右，为最高温度，因此能够使最多的处理排水40蒸发。而且，设置有喷嘴N2的烟道D内部的废气温度为500℃左右，设置有喷嘴N4的烟道D内部及设置有喷嘴N3、N5的旁通管46、47的废气温度均为350℃～400℃左右，比锅炉11的炉内部的温度低，但能够可靠地使处理排水40蒸发。另一方面，通过了空气加热器13的废气25的温度下降至150℃左右，无法充分地使处理排水40蒸发。
另外，排水供给管P0设置在向锅炉11供给燃料F的路径上。这里，向锅炉11供给燃料F的路径具体而言是指燃料供给装置(未图示)的内部、将燃料供给装置和锅炉11连接的配管等。从排水供给管P0向燃料F供给的处理排水40与燃料F混合，与燃料F一起投入到锅炉11后，在锅炉内蒸发。
在上述的排水供给管P0～P5上分别设置有开闭阀V0～V5，通过控制这些开闭阀V0～V5的开闭量，来调整向排水供给管P0～P5供给的处理排水40的流量。并且，积存于排水罐48的处理排水40通过排水供给管P1～P5，分别喷雾到向锅炉11供给燃料F的路径、锅炉11的炉内部、烟道D内部、旁通管46、47内部。
从喷嘴N1～N5喷雾到高温的废气25中的处理排水40蒸发而成为水蒸气，之后，与废气25一起输送到脱硫装置15内。脱硫装置15内的温度为30℃～50℃左右，因此导入到脱硫装置15内的水蒸气大部分发生液化，并与塔底部22的石灰浆液20混合。另一方面，未液化的水蒸气与净化气体26一起从烟囱27排出。
如上述那样，根据烟道D的场所而废气25的温度不同，脱硫排水28的蒸发效率也不同。因此，在考虑到干燥粒子的输送效率、废气25的蒸发效率等之后，使阀V0～V5的开闭量最优化。
如以上说明所述，在实施例4的废气处理***10B中，除了实施例1～3的结构之外，设置有将处理排水40供给到向锅炉11供给燃料F的路径、锅炉11的炉内部、烟道D的内部、旁通管46、47的内部中的至少一个部位的排水供给管P0～P5。并且，使由排水处理装置16处理过的处理排水40的至少一部分作为补给水而向脱硫装置15返回，另一方面，将处理排水40的一部分供给到向锅炉11供给燃料F的路径、锅炉11的炉内部及烟道D等。即，在本实施例中，除了使处理排水40作为补给水而返回脱硫装置15之外，还将处理排水40的一部分向锅炉11、烟道D等供给，因此除了上述实施例1～3的效果之外，还能够将由排水处理装置16处理过的处理排水40最大限度地进行再利用，能够将处理排水40的全部在废气处理***10B内进行再利用。其结果是，能够显著减少排水向***外的排出量或实现完全无排水化。
另外，由于将处理排水40直接喷雾到通过空气加热器13回收热量之前的高温的废气25中，因此即使来自喷嘴N1～N5的处理排水40的喷雾量多也能可靠地使处理排水40蒸发，能够使在每单位时间内返回到烟道D内的处理排水40的量增大。其结果是，能够使每单位时间的脱硫排水28的量增加，因此与以往相比，能够使每单位时间的废气的处理量增加。
另外，在与脱氮装置12并列的位置和与空气加热器13并列的位置分别设有旁通管46、47，将处理排水40喷雾到这些旁通管46、47内部的废气25中，使其蒸发，因此伴随着处理排水40的蒸发而产生的灰等干燥粒子通过脱氮装置12、空气加热器13中，由此这些装置的作用可能会下降，这种情况下，能够经由各旁通管46、47，将干燥粒子高效率地向脱氮装置12及空气加热器13的下游侧输送。
需要说明的是，图5所示的排水喷雾装置45的结构是一例，排水供给管P0～P5的设置根数及设置位置并未限定于此，可以根据处理排水40的量、废气25的种类等而适当变更。即，只要设置在向锅炉11供给燃料F的路径、锅炉11的炉内部、从锅炉11的出口到空气加热器13的入口的烟道D、旁通管46、47中的至少一个部位即可。
另外，在处理排水40中含有的有害物质/固形成分为微量，即使将处理排水40喷雾到脱氮装置12、空气加热器13的上游侧的烟道D内也不会使这些装置的作用下降的情况下，不一定需要设置旁通管46、47。此外，在图5所示的排水喷雾装置45中，来自排水处理装置16的处理排水40临时积存于排水罐48，将处理排水40从排水罐48向排水供给管P0～P5供给，但也可以将从排水处理装置16经由喷雾水管线44供给的处理排水40直接供给到排水供给管P0～P5。
【工业实用性】
如以上所述，根据本发明的废气处理***及废气处理方法，能够减少在脱硫装置中使用的吸收液中的汞浓度，因此能够在脱硫装置内抑制汞飞散到废气中。
【标号说明】
10A、10B废气处理***
11锅炉
12脱氮装置
13空气加热器
14集尘器
15脱硫装置
16排水处理装置
17补给水管线(处理排水回送单元)
18HCl供给装置
19氯化氢
20石灰浆液
21石灰浆液供给装置
22塔底部
23喷嘴
24塔顶部
26净化气体
27烟囱
28脱硫排水
29脱硫排水管线
31固液分离单元
32汞除去单元
40(40A、40B、40C)处理排水
44喷雾水管线
45排水喷雾装置
46、47旁通管
48排水罐
50卤素离子除去单元
53助剂氧化单元
P0、P1、P2、P3、P4、P5排水供给管(排水供给单元)
N1、N2、N3、N4、N5喷嘴
F燃料

Claims (12)

1.一种废气处理***，具备：
使燃料燃烧的锅炉；
使从所述锅炉排出的废气中的氮氧化物分解的脱氮装置；及
使通过了所述脱氮装置的废气中的硫氧化物由吸收液吸收，由此将所述硫氧化物从所述废气除去的脱硫装置，
所述废气处理***的特征在于，具备：
排水处理装置，具有将从所述脱硫装置排出的脱硫排水中的固体成分和液体成分分离的固液分离单元、将所述脱硫排水中的汞除去的汞除去单元；及
处理排水回送单元，使由所述排水处理装置处理过的处理排水的至少一部分向所述脱硫装置返回。
2.根据权利要求1所述的废气处理***，其特征在于，
所述汞除去单元具有分离单元，该分离单元通过向所述脱硫排水中添加助凝剂而使所述汞固形化，从而从所述脱硫排水分离汞固形物。
3.根据权利要求1或2所述的废气处理***，其特征在于，
所述排水处理装置具有卤素离子除去单元，该卤素离子除去单元将所述脱硫排水中的卤素离子除去。
4.根据权利要求2所述的废气处理***，其特征在于，
所述助凝剂是硫化物，
所述排水处理装置具有助剂氧化单元，该助剂氧化单元进行将所述汞固形物分离后的分离液中包含的所述助凝剂的氧化处理。
5.根据权利要求1所述的废气处理***，其特征在于，还具备：
空气加热器，设置在所述脱氮装置与脱硫装置之间，对所述废气的热量进行回收；及
排水供给单元，设置在向所述锅炉供给燃料的路径、所述锅炉内部、所述锅炉与所述空气加热器之间的烟道内部中的至少一个部位上，并供给由所述排水处理装置处理过的处理排水的一部分。
6.根据权利要求5所述的废气处理***，其特征在于，
在与所述脱氮装置并列的位置或与所述空气加热器并列的位置中的至少一方设有旁通管，在所述旁通管上设有所述排水供给单元。
7.一种废气处理方法，包括：脱氮工序，通过脱氮装置将从使燃料燃烧的锅炉排出的废气中的氮氧化物分解；及脱硫工序，使通过了所述脱氮装置的废气中的硫氧化物由脱硫装置的吸收液吸收，由此将所述硫氧化物从所述废气除去，所述废气处理方法的特征在于，包括：
排水处理工序，包括将从所述脱硫装置排出的脱硫排水中的固体成分与液体成分分离的固液分离处理、将所述脱硫排水中的汞除去的汞除去处理；及
处理排水回送工序，使由所述排水处理工序处理过的处理排水的至少一部分向所述脱硫装置返回。
8.根据权利要求7所述的废气处理方法，其特征在于，
所述排水处理工序的所述汞除去处理是如下处理：通过向所述脱硫排水中添加助凝剂而使所述汞固形化，从而从所述脱硫排水分离汞固形物。
9.根据权利要求7或8所述的废气处理方法，其特征在于，
所述排水处理工序包括卤素离子除去处理，该卤素离子除去处理将所述脱硫排水中的卤素离子除去。
10.根据权利要求8所述的废气处理方法，其特征在于，
所述助凝剂是硫化物，
所述排水处理工序包括将所述汞固形物分离后的分离液中包含的所述助凝剂的氧化处理。
11.根据权利要求7所述的废气处理方法，其特征在于，
在所述脱氮装置与脱硫装置之间设置有对所述废气的热量进行回收的空气加热器，
所述废气处理方法还具有处理排水供给工序，该处理排水供给工序将由所述排水处理工序处理过的处理排水的一部分供给到向所述锅炉供给燃料的路径、所述锅炉内部、或所述锅炉与所述空气加热器之间的烟道内部中的至少一个部位。
12.根据权利要求11所述的废气处理方法，其特征在于，
在与所述脱氮装置并列的位置或与所述空气加热器并列的位置中的至少一方设有旁通管，向所述旁通管的内部供给所述处理排水。
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