JP2009166010A - 石炭焚ボイラの排ガス処理システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【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器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内又は外部に抜き出した石灰石−石膏を含むスラリ吸収液21に酸化剤を添加する
【選択図】 図1
【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器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内又は外部に抜き出した石灰石−石膏を含むスラリ吸収液21に酸化剤を添加する
【選択図】 図1
Description
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。
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。
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、2価の酸化水銀は水に可溶であるため、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。
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。
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。
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-石膏法が多様されている。
SO2 +CaCO3 +1/2H2O→ CaSO3・1/2H2O+CO2(吸収) …(1)
CaSO3・1/2H2O+3/2H2O+1/2O2→CaSO4・2H2O(酸化) …(2)
SO2 +CaCO3 +1/2H2O→ CaSO3・1/2H2O+CO2(吸収) …(1)
CaSO3・1/2H2O+3/2H2O+1/2O2→CaSO4・2H2O(酸化) …(2)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、石灰石−石膏を含むスラリに酸化剤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。
第2の発明は、第1の発明において、前記酸化剤がマンガン化合物、オゾン、過酸化水素、塩素系化合物のいずれか一種又はこれらの組み合わせであり、酸化還元電位が150mV以上であ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。
第3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酸化剤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。
第4の発明は、第3の発明において、前記酸化剤がマンガン化合物、オゾン、過酸化水素、塩素系化合物のいずれか一種又はこれらの組み合わせであり、酸化還元電位が150mV以上であ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。
本発明によれば、気液接触のスラリ吸収液からの水銀の再飛散がなくなり、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。
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。
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内又は外部に抜き出した石灰石−石膏を含むスラリ吸収液21に酸化剤を添加するものである。
なお、図中、符号18は空気、19は酸化還元電位計測計(ORP計)、22は石膏24を分離する固液分離装置であり、23は石膏を除去した上澄水である。
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内又は外部に抜き出した石灰石−石膏を含むスラリ吸収液21に酸化剤を添加するものである。
なお、図中、符号18は空気、19は酸化還元電位計測計(ORP計)、22は石膏24を分離する固液分離装置であり、23は石膏を除去した上澄水である。
ここで、前記酸化剤の添加場所は、気液接触塔内(30A)、固液分離装置22の前流側(30B)または後流側(30C)のいずれの場所でもよい。
また、前記酸化剤を供給することで、脱硫装置内のスラリ吸収液の酸化還元電位は150mV以上とするのが好ましい。
これは、図2に示す「水銀再飛散率(%)とORP酸化還元電位(mV)」との関係のグラフに示すように、酸化還元電位が150mV以上、好適には175mV以上、より好適には200mV以上であると、水銀の再飛散率の大幅な低減を図ることができるからである。
ここで、水銀再飛散率(%)は、以下の式により求める。
水銀再飛散率(%)=(Hg0出口−Hg0入口)/(Hg2+入口)×100
これは、図2に示す「水銀再飛散率(%)とORP酸化還元電位(mV)」との関係のグラフに示すように、酸化還元電位が150mV以上、好適には175mV以上、より好適には200mV以上であると、水銀の再飛散率の大幅な低減を図ることができるからである。
ここで、水銀再飛散率(%)は、以下の式により求める。
水銀再飛散率(%)=(Hg0出口−Hg0入口)/(Hg2+入口)×100
前記酸化剤としては、一般のORP制御に用いる酸素(空気)よりも酸化力の強い酸化剤とするのが好ましく、例えばオゾン(O3)、過酸化水素(H2O2)、過マンガン酸カリウム(KMnO4)、塩素系化合物(例えば次亜塩素酸ソーダ(NaClO)等を挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、酸化還元を促進する触媒としてマンガン化合物(KMnO4,MnCl2)を添加するようにしてもよい。
このように、本実施例によれば、ORP計の電位を150mV以上とすることで、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、排ガス中の水銀の除去率を高めることができる。
また、酸化剤の添加と、必要に応じてマンガン化合物の添加により、酸化状態を維持することとし、上述したORP計の電位を所定以上に維持することができる効果を期待できる。
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、水銀の再飛散が軽減されるので、水銀除去効率を向上することができ、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。
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 集塵機
16 脱硫装置
17 煙突
21 石灰石−石膏を含むスラリ
22 固液分離装置
23 上澄水
24 石膏
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 集塵機
16 脱硫装置
17 煙突
21 石灰石−石膏を含むスラリ
22 固液分離装置
23 上澄水
24 石膏
Claims (4)
- 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酸化剤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1において、
前記酸化剤がマンガン化合物、オゾン、過酸化水素、塩素系化合物のいずれか一種又はこれらの組み合わせであり、酸化還元電位が150mV以上であ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。 - 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酸化剤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。 - 請求項3において、
前記酸化剤がマンガン化合物、オゾン、過酸化水素、塩素系化合物のいずれか一種又はこれらの組み合わせであり、酸化還元電位が150mV以上であることを特徴とする石炭焚ボイラの排ガス処理方法。
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