JP2011025123A - 排ガス処理方法及び排ガス処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】アンモニアが水銀酸化反応用の触媒に吸着することを防止すると共に、全体の構成を簡易化する排ガス処理方法及び排ガス処理設備を提供する。
【解決手段】火炉２からの排ガスを脱硝装置５に流す排ガス処理設備１であって、
脱硝装置５は、水銀酸化反応を生じる第一触媒１０を備えると共に、第一触媒１０の下流側で脱硝反応を生じる第二触媒１１を備え、
第一触媒１０と第二触媒１１の間にアンモニアを添加するアンモニア添加ライン１２を配置し、
排ガスを処理する際には、火炉２からの排ガス中にハロゲン化ガスが共存する状態にし、排ガス中に含まれる難溶性の金属水銀を第一触媒１０で水溶性の二価の水銀に形態変換させ、次にアンモニア添加ライン１２からのアンモニアの添加により第二触媒１１で脱硝を行うように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、火炉からの排ガスを処理する排ガス処理方法及び排ガス処理設備に関するものである。

一般に石炭焚きボイラの排ガス処理設備は、火炉から煙突へ排ガスを流す流路に、上流側から順に脱硝装置、集塵器、脱硫装置を設置している。

脱硝装置は、所定の触媒を備えた構成であり、触媒によりアンモニアの共存下で排ガス中のＮＯｘを還元処理して除去するようにしている。又、集塵器は、電気集塵器やバグフィルタ等であり、排ガス中の煤や塵を除去するようにしている。更に脱硫装置は、炭酸カルシウムを含む反応液を噴霧する噴霧手段を備え、反応液の噴霧により排ガス中のＳＯｘを硫酸カルシウムにして除去するようにしている。

一方で、石炭焚きボイラで石炭を燃焼した際には、排ガス中に難溶性の金属水銀Ｈｇ^０が含まれる可能性があることから、排ガス中に塩化水素ＨＣｌを添加すると共に水銀酸化反応用の触媒を備え、難溶性の金属水銀Ｈｇ^０を水溶性の２価水銀Ｈｇ^２＋に形態変換させ［式１］、湿式脱硫装置で溶解除去することが考えられている。
［式１］
Ｈｇ^０＋２ＨＣｌ＋１／２Ｏ_２→ＨｇＣｌ_２＋Ｈ_２Ｏ
ここで２価水銀Ｈｇ^２＋はＨｇＣｌ_２で示されている。

又、他の例の排ガス処理設備として、ボイラから煙突へ排ガスを流す流路に、上流側から順に脱硝装置、アンモニア分解触媒、エアヒータ、集塵器、脱硫装置を配置すると共に、アンモニア分解触媒とエアヒータの間、エアヒータと集塵器の間、集塵器と脱硫装置の間のいずれかに、水銀酸化触媒を配置するものがある（特許文献１参照）。

特開２００４−２３７２４４号公報

しかしながら、排ガスのＮＯxを還元処理するアンモニアは水銀酸化反応用の触媒に吸着するため、水銀酸化反応用の触媒上での塩化水素と難溶性の金属水銀との反応を阻害し、難溶性の金属水銀を適切に形態変換させることができないという問題があった。又、他の例の如くアンモニア分解触媒を配置してアンモニアの影響を排除する場合には、全体の構成が複雑になり、製造コストが増加するという問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、アンモニアが水銀酸化反応用の触媒に吸着することを防止すると共に、全体の構成を簡易化する排ガス処理方法及び排ガス処理設備を提供しようとするものである。

本発明の排ガス処理方法は、火炉からの排ガスを流す流路に、水銀酸化反応を生じる第一触媒を備えると共に、第一触媒の下流側に、脱硝反応を生じる第二触媒を備える排ガス処理方法であって、
前記火炉からの排ガス中にハロゲン化ガスが共存する状態にし、排ガス中に含まれる難溶性の金属水銀を第一触媒で水溶性の二価の水銀に形態変換させ、次に第一触媒と第二触媒の間にアンモニアを添加して第二触媒で脱硝を行うものである。

本発明の排ガス処理設備は、火炉からの排ガスを脱硝装置に流す排ガス処理設備であって、
前記脱硝装置は、水銀酸化反応を生じる第一触媒を備えると共に、第一触媒の下流側で脱硝反応を生じる第二触媒を備え、
前記第一触媒と第二触媒の間にアンモニアを添加するアンモニア添加ラインを配置し、
排ガスを処理する際には、前記火炉からの排ガス中にハロゲン化ガスが共存する状態にし、排ガス中に含まれる難溶性の金属水銀を第一触媒で水溶性の二価の水銀に形態変換させ、次にアンモニア添加ラインからのアンモニアの添加により第二触媒で脱硝を行うように構成したものである。

本発明の排ガス処理設備において、火炉中にハロゲン化物又はハロゲンガスを添加するハロゲン添加ラインを備えることが好ましい。

又、本発明の排ガス処理設備において、火炉から第一触媒までの流路にハロゲン化物又はハロゲンガスを添加するハロゲン添加ラインを備えることが好ましい。

本発明の排ガス処理方法及び排ガス処理設備によれば、水銀酸化反応を生じる第一触媒と、脱硝反応を生じる第二触媒との間にアンモニアを添加するので、アンモニアが水銀酸化反応用の第一触媒に吸着することを防止して第一触媒上で難溶性の金属水銀とハロゲン化ガスとの反応を適切に行い、難溶性の金属水銀を水溶性の二価の水銀に高効率で形態変換させることができる。又、アンモニア添加ラインにより水銀酸化反応用の第一触媒の下流側にアンモニアを添加するので、アンモニア分解触媒の配置を不要にして全体の構成を簡易化し、製造コストを抑制することができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の排ガス処理方法及び排ガス処理設備の第一例を示す全体概要構成図である。 水銀酸化反応及び脱硝反応の進行を示すグラフである。 本発明の排ガス処理方法及び排ガス処理設備の第二例を示す全体概要構成図である。 本発明の排ガス処理方法及び排ガス処理設備の第二例の他の構成を示す全体概要構成図である。

以下、本発明の実施の形態の第一例を図１、図２を参照して説明する。

実施の形態の第一例である排ガス処理方法及び排ガス処理設備１は、石炭焚きボイラの火炉２から煙突３へ排ガスを流す流路４に、上流側から順に脱硝装置５、集塵器６、脱硫装置７を設置している。

火炉２は、微粉炭機にて粉砕した石炭を供給する石炭供給ライン８を備えると共に、塩素化合物のハロゲン化物を供給するハロゲン添加ライン９を備え、石炭とハロゲン化物を３００℃で混合燃焼するようになっている。ここでハロゲン化物のハロゲンは、Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ等から選択されるものであり、ハロゲン添加ライン９は、ハロゲン化物の代わりにハロゲンガスを供給しても良いし、ハロゲン化物としてＨＣｌ等のハロゲン化ガスを供給しても良い。

脱硝装置５は、水銀酸化反応を生じる第一触媒１０を備えると共に、第一触媒１０の下流側に脱硝反応を生じる第二触媒１１を備えており、第一触媒１０には排ガスが２００℃〜５００℃の温度で流れ、第二触媒１１には排ガスが２００℃〜５００℃、好ましくは３００℃〜４００℃で流れるようになっている。ここで第一触媒１０及びは第二触媒１１は、担体がＴｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３,ＺｒＯ_２,ＳｉＯ_２等から選択され、担体にはＶ,Ｃｕ,Ｗ等の単体、酸化物、化合物から選択した活性成分が担持されている。

又、第一触媒１０と第二触媒１１との間には、所定の距離Ｌ（図２参照）を有する流路４ａが配置されており、流路４ａには、アンモニアを添加するアンモニア添加ライン１２が接続されている。ここで所定の距離Ｌは、第二触媒１１での排ガスの適切な温度を維持するように排ガスの温度が低下しすぎない距離で設定されている。又、アンモニアの添加位置から第二触媒１１までの距離は、アンモニアが十分に拡散する距離で設定されている。

一方、集塵器６は、電気集塵器やバグフィルタ等であり、脱硫装置７は、炭酸カルシウムを含む反応液を噴霧する噴霧手段を備え、反応液の噴霧により排ガス中のＳＯｘを硫酸カルシウムにして除去するようにしている。

以下本発明を実施する形態の第一例の作用を説明する。

石炭焚きボイラの火炉２からの排ガスを処理する際には、最初に、火炉２で石炭と塩素化合物等のハロゲン化物を混合燃焼して排ガス中にＨＣｌ等のハロゲン化ガス（ハロゲン）が共存する状態にし、第一触媒１０下で難溶性の水銀Ｈｇ^０とハロゲン化ガスとの触媒反応を行い、難溶性の水銀Ｈｇ^０を２価水銀Ｈｇ^２＋に形態変換させる［式２］。
［式２］
Ｈｇ^０＋２ＨＣｌ＋１／２Ｏ_２→ＨｇＣｌ_２＋Ｈ_２Ｏ
ここでハロゲン化ガスはＨＣｌで示され、２価水銀Ｈｇ^２＋はＨｇＣｌ_２で示されている。又、水銀酸化率は約７０％以上になるように処理している。

次に、第一触媒１０と第二触媒１１との間の流路４ａにアンモニア添加ライン１２よりアンモニアを添加し、流路４ａで排ガスとアンモニアガスを混合し、第二触媒１１下でのＮＯとアンモニアガスとの反応により脱硝を行う［式３］。
［式３］
ＮＯ＋ＮＨ_３＋１／４Ｏ_２→Ｎ_２＋３／２Ｈ_２Ｏ
ここで脱硝率は約７０％以上になるように処理している。

その後、排ガス処理設備１の集塵器６で灰や煤を取り除き、脱硫装置７で脱硫して煙突３から排ガスを外気へ放出する。

而して、実施の形態の第一例によれば、水銀酸化反応を生じる第一触媒１０と、脱硝反応を生じる第二触媒１１との間にアンモニアを添加するので、アンモニアが水銀酸化反応用の第一触媒１０に吸着することを防止して第一触媒１０上で難溶性の金属水銀とハロゲン化ガスとの触媒反応を適切に行い、難溶性の金属水銀を水溶性の二価の水銀に高効率で形態変換させることができる。又、脱硝を高効率で行うことができる。更にアンモニア添加ライン１２により第一触媒１０の下流側にアンモニアを添加するので、アンモニア分解触媒等の配置を不要にして全体の構成を簡易化し、製造コストを抑制することができる。

更に実施の形態の第一例において、火炉２中にハロゲン化物又はハロゲンガスを添加するハロゲン添加ライン９を備えると、第一触媒１０上で難溶性の金属水銀とハロゲン化ガスとの触媒反応を好適に行い、難溶性の金属水銀を水溶性の二価の水銀に一層高効率で形態変換させることができる。

以下、本発明の実施の形態の第二例を図３を参照して説明する。ここで第二例の排ガス処理方法及び排ガス処理設備１ａは、ハロゲン化物又はハロゲンの供給位置を変更したものであり、図３中、第一例と同じ符号を付したものは同じものを示している。

実施の形態の第二例である排ガス処理方法及び排ガス処理設備１ａは、石炭焚きボイラの火炉２から煙突３へ排ガスを流す流路４に、第一例と同様に上流側から順に脱硝装置５、集塵器６、脱硫装置７を設置している。

火炉２は、微粉炭機にて粉砕した石炭を供給する石炭供給ライン８を備え、石炭を燃焼するようになっている。ここで火炉２には、図４の他の構成の排ガス処理設備１ｂに示す如く第一例と同様な塩素化合物のハロゲン化物を供給するハロゲン添加ライン９を備えても良い。

脱硝装置５は、第一例と同様に水銀酸化反応を生じる第一触媒１０を備えると共に、第一触媒１０の下流側に脱硝反応を生じる第二触媒１１を備えており、第一触媒１０には排ガスが２００℃〜５００℃の温度で流れ、第二触媒１１には排ガスが２００℃〜５００℃、好ましくは３００℃〜４００℃で流れるようになっている。ここで第一触媒１０及び第二触媒１１は、担体がＴｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３,ＺｒＯ_２,ＳｉＯ_２等から選択され、担体にはＶ,Ｃｕ,Ｗ等の単体、酸化物、化合物から選択した活性成分が担持されている。

又、火炉２と第一触媒１０との間には、所定の距離を有する流路４ｂが配置されており、流路４ｂには、塩素化合物のハロゲン化物を供給するハロゲン添加ライン１３が接続されている。ここでハロゲン化物のハロゲンは、Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ等から選択されるものであり、ハロゲン添加ライン１３は、ハロゲン化物の代わりにハロゲンを供給しても良いし、ハロゲン化物としてＨＣｌ等のハロゲン化ガスを供給しても良い。又、所定の距離（図示せず）は、ハロゲン化物等の添加位置から第一触媒１０までの距離がハロゲン化ガスが十分に拡散する距離で設定されている。

更に、第一触媒１０と第二触媒１１との間には、第一例と同様に、所定の距離Ｌ（図２参照）を有する流路４ａが配置されており、流路４ａには、アンモニアを添加するアンモニア添加ライン１２が接続されている。ここで所定の距離Ｌは、第二触媒１１での排ガスの適切な温度を維持するように排ガスの温度が低下しすぎない距離で設定されている。又、アンモニアの添加位置から第二触媒１１までの距離は、アンモニアが十分に拡散する距離で設定されている。

一方、集塵器６及び脱硫装置７は、第一例と同様に構成されている。

以下本発明を実施する形態の第二例の作用を説明する。

石炭焚きボイラの火炉２からの排ガスを処理する際には、ハロゲン添加ライン１３より流路４ｂにハロゲン化物又はハロゲンガスを添加し、火炉２からの２００℃〜５００℃の排ガス中にＨＣｌ等のハロゲン化ガス（ハロゲン）が共存する状態にし、第一触媒１０下で難溶性の水銀Ｈｇ^０とハロゲン化ガスとの触媒反応を行い、難溶性の水銀Ｈｇ^０を２価水銀Ｈｇ^２＋に形態変換させる［式４］。
［式４］
Ｈｇ^０＋２ＨＣｌ＋１／２Ｏ_２→ＨｇＣｌ_２＋Ｈ_２Ｏ
ここでハロゲン化ガスはＨＣｌで示され、２価水銀Ｈｇ^２＋はＨｇＣｌ_２で示されている。又、水銀酸化率は約７０％以上になるように処理している。

次に、第一例と同様に第一触媒１０と第二触媒１１との間の流路４ａにアンモニア添加ライン１２よりアンモニアを添加し、流路４ａで排ガスとアンモニアガスを混合し、第二触媒１１下でのＮＯとアンモニアガスとの反応により脱硝を行う［式５］。
［式５］
ＮＯ＋ＮＨ_３＋１／４Ｏ_２→Ｎ_２＋３／２Ｈ_２Ｏ
ここで脱硝率は約７０％以上になるように処理している。

その後、排ガス処理設備１ａの集塵器６で灰や煤を取り除き、脱硫装置７で脱硫して煙突３から排ガスを外気へ放出する。

而して、実施の形態の第二例によれば、第一例と同様な作用効果を得ることができる。

又、実施の形態の第二例において、火炉２から第一触媒１０までの流路４ｂにハロゲン化物又はハロゲンガスを添加するハロゲン添加ライン１３を備えると、第一触媒１０上で難溶性の金属水銀とハロゲン化ガスとの触媒反応を好適に行い、難溶性の金属水銀を水溶性の二価の水銀に一層高効率で形態変換させることができる。

尚、本発明の排ガス処理方法及び排ガス処理設備は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 排ガス処理設備
１ａ 排ガス処理設備
１ｂ 排ガス処理設備
２ 火炉
４ａ 流路
５ 脱硝装置
９ ハロゲン添加ライン
１０ 第一触媒
１１ 第二触媒
１２ アンモニア添加ライン
１３ ハロゲン添加ライン

Claims (4)

1. 火炉からの排ガスを流す流路に、水銀酸化反応を生じる第一触媒を備えると共に、第一触媒の下流側に、脱硝反応を生じる第二触媒を備える排ガス処理方法であって、
   前記火炉からの排ガス中にハロゲン化ガスが共存する状態にし、排ガス中に含まれる難溶性の金属水銀を第一触媒で水溶性の二価の水銀に形態変換させ、次に第一触媒と第二触媒の間にアンモニアを添加して第二触媒で脱硝を行うこと特徴とする排ガス処理方法。
2. 火炉からの排ガスを脱硝装置に流す排ガス処理設備であって、
   前記脱硝装置は、水銀酸化反応を生じる第一触媒を備えると共に、第一触媒の下流側で脱硝反応を生じる第二触媒を備え、
   前記第一触媒と第二触媒の間にアンモニアを添加するアンモニア添加ラインを配置し、
   排ガスを処理する際には、前記火炉からの排ガス中にハロゲン化ガスが共存する状態にし、排ガス中に含まれる難溶性の金属水銀を第一触媒で水溶性の二価の水銀に形態変換させ、次にアンモニア添加ラインからのアンモニアの添加により第二触媒で脱硝を行うように構成したこと特徴とする排ガス処理設備。
3. 火炉中にハロゲン化物又はハロゲンガスを添加するハロゲン添加ラインを備えたことを特徴とする請求項２に記載の排ガス処理設備。
4. 火炉から第一触媒までの流路にハロゲン化物又はハロゲンガスうちの少なくとも１種を添加するハロゲン添加ラインを備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の排ガス処理設備。

Images