JP4981318B2 - 排ガス処理装置および排ガス処理方法 - Google Patents

排ガス処理装置および排ガス処理方法 Download PDF

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Description

本発明は、ボイラ等から排出される排ガス中の水銀を除去する排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
ボイラ、ガスタービンおよび燃焼炉等から排出される排ガス中の水銀を除去する方法として、活性炭等の吸着剤による処理方法、スクラバーを用いて吸収液を噴霧して、排ガスと前記吸収液とを気液接触させる方法が知られている。
特許文献1には、排ガス中に水銀塩素化剤およびアンモニアを加えて、固体触媒の存在下で金属水銀から塩化水銀を生成させると同時にNOxを除去し、次いで、アルカリ吸収液で湿式脱硝させる排ガス処理方法が開示されている。
例えば、下記(1)式のように、塩化水銀を生成させ、前記塩化水銀を水に溶解させることで、排ガス中の水銀を除去している。
2Hg + 4HCl +O2 → 2HgCl2 + 2H2O ・・・・・・・・・・・・・ (1)
特許文献2には、排ガス中の非水溶性の元素状水銀を金属塩化物、金属臭化物、金属フッ化物、金属沃化物の少なくとも何れかのペレットまたはハニカムの充填層と接触させて水溶性の水銀を生成させた後、この水溶性の水銀を溶液に溶解させることで排ガス中の水銀を除去する排ガス中の水銀除去方法が開示されている。
特許文献3には、排ガス中の塩酸を用い、低い温度(300℃)以下にて触媒と反応させて、塩化水銀を生成させる触媒酸化装置を設け、この装置にて生成した塩化水銀を水に溶解させることで、排ガス中の水銀を除去する排ガス中の水銀除去装置が開示されている。
特開平10−230137号公報 特開2000−197811号公報 特開2003−53142号公報
しかしながら、上述した活性炭等の吸着剤による処理方法では、前記吸着剤に吸着される水銀の吸着量が少ないため、大容量の排ガスを処理したとき、所定の吸着量以上の水銀を前記吸着剤にて処理することができなくなってしまう。
上述した、排ガスと吸収液とを気液接触させる方法では、前記吸収液への溶解度が大きい塩化水銀を除去することができるものの、前記吸収液への溶解度の小さい金属水銀はほとんど除去することができず、別装置にて金属水銀を除去しなければならなかった。
特許文献1に記載の排ガス処理方法では、水銀塩化剤を添加しており、その分処理コストが増大してしまう。また、未反応の塩化剤により、その後流に配置される熱交換器や脱硫吸収塔等の装置において、腐食したり、破損したりしてしまう可能性がある。
特許文献2に記載の排ガス中の水銀除去方法では、金属塩化物等を充填する充填層を設ける必要があり、処理コストが増大してしまう。前記金属塩化物を粉末にて充填する場合には、反応後の粉末を捕集する捕集フィルタなどの捕集機器、前記金属塩化物を溶液にて充填する場合には、反応後の溶液を回収する回収槽などを新たに設置する必要がある。その結果、設備コストが増大してしまう。
特許文献3に記載の排ガス中の水銀除去方法では、触媒酸化装置を新たに設ける必要があり、製造コストが増大してしまう。
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、処理コストの増加を抑制し、且つ排ガス中の水銀を効率良く除去することができる排ガス処理装置および排ガス処理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第1の発明に係る排ガス処理装置は、窒素酸化物、硫黄酸化物、金属水銀、塩化水素を含有する排ガスを処理する排ガス処理装置であって、排ガス中の塩化水素濃度に応じて該排ガスを所定の温度に制御する温度制御手段と、所定の温度に制御された排ガスに、当該排ガス中の窒素酸化物を主に還元して除去する一方、該排ガス中の水銀と塩化水素とを反応させて塩化水銀を生成する第一触媒の脱硝率に応じて調整された量のアンモニアが添加されて導入され、排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する第一触媒と、前記第一触媒の後流側に配置され、前記排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する一方、該排ガス中の水銀を主に処理して塩化水銀を生成する第二触媒と、前記第二触媒の後流に配置され、前記排ガス中の硫黄酸化物および塩化水銀を吸収液に溶解させて除去する除去手段とを有したことを特徴とする。
前記吸収液としては、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸ソーダ、苛性ソーダ等の吸収剤の水溶液が挙げられる。
上述した課題を解決する第の発明に係る排ガス処理装置は、第の発明に記載された排ガス処理装置であって、前記所定の温度が300〜400℃であることを特徴とする。
上述した課題を解決する第の発明に係る排ガス処理装置は、第1または第2の発明に記載された排ガス処理装置であって、前記排ガスの燃料の組成およびその投入量に基づき前記排ガス中の塩化水素濃度を演算する塩化水素濃度演算手段、または前記排ガス中の塩化水素濃度を検出する塩化水素濃度検出手段を設けることを特徴とする。
上述した課題を解決する第の発明に係る排ガス処理装置は、第1乃至第の何れかの発明に記載された排ガス処理装置であって、前記第一触媒および前記第二触媒がTiO−WO−VまたはTiO−MoO−Vであることを特徴とする。
上述した課題を解決する第の発明に係る排ガス処理装置は、第の発明に記載された排ガス処理装置であって、前記第一触媒および前記第二触媒が、TiO100重量部に対して、Vが0.1〜3重量部であり、WOまたはMoOが1〜20重量部であることを特徴とする。
上述した課題を解決する第6の発明に係る排ガス処理方法は、窒素酸化物、硫黄酸化物、金属水銀、塩化水素を含有する排ガスを処理する排ガス処理方法であって、排ガス中の塩化水素濃度に応じて該排ガスを所定の温度に制御させ、所定の温度の排ガスに、当該排ガス中の窒素酸化物を主に還元して除去する一方、該排ガス中の水銀と塩化水素とを反応させて塩化水銀を生成する第一触媒の脱硝率に応じて調整された量のアンモニアが添加され、前記排ガスを前記第一触媒に接触させて、前記排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する一方、該排ガス中の水銀と塩化水素とを反応させて塩化水銀を生成し、前記排ガスを、前記第一触媒の後流側に配置され、前記排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する一方、該排ガス中の水銀を主に処理して塩化水銀を生成する第二触媒に接触させて、前記排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する一方、該排ガス中の水銀と塩化水素を反応させて塩化水銀を生成させ、前記塩化水銀および前記硫黄酸化物を吸収液に溶解させて除去するようにしたことを特徴とする。
上述した課題を解決する第の発明に係る排ガス処理方法は、第の発明に記載された排ガス処理方法であって、前記排ガスの所定の温度が300〜400℃であることを特徴とする。
上述した課題を解決する第の発明に係る排ガス処理方法は、第6または第7の発明に記載された排ガス処理方法であって、前記排ガス中の塩化水素濃度は、前記排ガスの燃料の組成およびその投入量に基づき演算されることを特徴とする。
本発明に係る排ガス処理装置によれば、排ガス中の水銀を排ガスに含まれる塩化水素の濃度に応じて排ガス温度を制御させ、触媒にて窒素酸化物を還元して除去する一方、水銀と塩化水素とを反応させて塩化水銀を生成させるようにしたので、この塩化水銀を後流に配置される処理手段にて吸収液に容易に溶解させることができる。その結果、排ガス中の水銀の除去率を向上させることができる。
また、従来の排ガス処理装置において、排ガス中の塩化水素濃度に応じて排ガスの温度を調整する温度制御手段を設ける一方、所定の脱硝率となる触媒量よりも多く配置するだけなので、排ガス処理装置自体のコストの増加を抑制することができ、その結果、処理コストの増加を抑制することができる。
本発明に係る排ガス処理方法によれば、窒素酸化物、硫黄酸化物、金属水銀、塩化水素を含有する排ガスを処理する排ガス処理方法であって、排ガス中の塩化水素濃度に応じて該排ガスを所定の温度に制御させ、所定の温度の排ガスにアンモニアが添加され、前記排ガスを触媒に接触させて、前記排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する一方、該排ガス中の水銀と塩化水素を反応させて塩化水銀を生成させ、前記塩化水銀および前記硫黄酸化物を吸収液に溶解させて除去するようにしたことにより、排ガス中の金属水銀を容易に除去することができる。その結果、排ガス中の水銀の除去率を向上させることができる。また、処理コストの増加を抑制することができる。
以下に、本発明に係る排ガス処理装置を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。
以下に、本発明の第1の実施例に係る排ガス処理装置について図面を用いて説明する。
図1は、本発明の第1の実施例に係る排ガス処理装置の概略図である。
本発明者らは、排ガス中の塩化水素濃度に応じて当該排ガスの温度を所定の範囲内に調整することで脱硝触媒にて排ガスに含まれる水銀と塩化水素とを効率良く反応させて塩化水銀を生成させることを見出した。
本発明の第1の実施例に係る排ガス処理装置20は、窒素酸化物、硫黄酸化物、金属水銀、塩化水素を含有する排ガスを処理する排ガス処理装置であって、排ガス中の塩化水素濃度に応じて該排ガスを所定の温度に制御する温度制御手段である冷却器1と、冷却器1の後流に配置され、所定の温度に制御された排ガス(所定温度の排ガス)2にアンモニア3が添加されて導入され、排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する(窒素と水とに分解する)一方、該排ガス中の水銀と塩化水素とを反応させて塩化水銀を生成する触媒である脱硝触媒4と、脱硝触媒4の後流に配置され、前記排ガス中の硫黄酸化物および塩化水銀を吸収液5に溶解させて除去する除去手段である湿式脱硫装置6とを有する。
脱硝触媒4と湿式脱硫装置6との間には、空気予熱器7、集塵器8、および熱交換器9が、同順序にて接続される。
湿式脱硫装置6の後流に再加熱器10が接続され、再加熱器10の後流に煙突11が接続される。このような位置に再加熱器10を配置することで、排ガスの温度を上昇させることができる。その結果、煙突11から前記排ガスが排出されるときに、水蒸気が白煙となって排出されることを防止することができる。
前記排ガスとしては、火力発電所、工場等のボイラ排ガスが挙げられる。ここでは、前記排ガスは、冷却器1の前段に配置されるボイラ12にて燃料を燃焼して生成される。前記燃料としては、水銀および塩素を含有する燃料である石炭、例えば、水銀を0.027mg/kg〜0.10mg/kg、および塩素を52mg/kg〜1890mg/kg含有する米国産の瀝青炭、水銀を0.065mg/kg〜0.071mg/kg、および塩素を52mg/kg〜662mg/kg含有する米国産の半瀝青炭(亜瀝青炭)、水銀を0.073mg/kg〜0.086mg/kg、および塩素を70mg/kg〜200mg/kg含有する米国産の亜炭などが挙げられる。
冷却器1には、排ガス中の塩化水素濃度を演算する演算機13が接続される。すなわち、演算機13では、石炭の産出国およびその石炭の種類、すなわち石炭の組成とその投入量に基づき排ガス中の塩化水素濃度が演算される。この演算機13にて演算された塩化水素濃度データが冷却器1に送られ、この塩化水素濃度データに基づき、排ガスの温度範囲が演算され、前記排ガスが前記温度範囲となるように冷却器1にて調整される。
冷却器1にて調整される前記排ガスの温度は、300〜400℃の範囲であり、望ましくは320〜400℃の範囲である。排ガスの温度が300℃より低くなると、脱硝触媒4において、三酸化硫黄とアンモニアとが反応して酸性硫安(NH4SO3)が生成してしまい、窒素酸化物の脱硝性能が低下してしまう。
脱硝触媒4としては、TiO2−WO3−V25またはTiO2−MoO3−V25が挙げられる。この脱硝触媒4において、TiO2100重量部に対して、V25を0.1〜3重量部とし、WO3またはMoO3を1〜20重量部とする。
このような組成の脱硝触媒4を用いることにより、下記(2)、(3)式に示すように、窒素酸化物が還元される一方、下記(4)式に示すように、塩化水銀が生成される。
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2+ 6H2O ・・・・・・・・・・・ (2)
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2+ 3H2O ・・・・・・・・・・・ (3)
2Hg + 4HCl + O2 → 2HgCl2 + 2H2O ・・・・・・・・・・・ (4)
ただし、アンモニアは、脱硝率に基づいて添加される。また、脱硝触媒4の量は、脱硝率およびHg(2+)への変換率に基づき調整される。すなわち、脱硝反応のみを考慮してアンモニア量を調整すると、下記(5)式に示すように、塩化水銀とアンモニアとが反応して金属水銀を生成してしまう。
4HgCl2 + 4NH3 + O2 → 4Hg + 8HCl + 2N2 + 2H2O・ ・・・ (5)
湿式脱硫装置6としては、従来の装置が使用される。この装置において使用される吸収液5として、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸ソーダ、苛性ソーダ等の吸収剤の水溶液が挙げられる。
よって、上述した排ガス処理装置20では、ボイラにて燃料が燃焼されて生じる排ガスは、冷却器1に導入される。演算機13にて演算された塩化水素濃度データに基づき、冷却器1にて前記排ガスが所定の温度に調整される。所定温度の排ガス2にアンモニア3が添加され、脱硝触媒4に導入される。脱硝触媒4にて、排ガス中から窒素酸化物が還元されて除去される一方、塩化水銀が生成される。塩化水銀を含む排ガスは空気予熱器7、集塵器8、熱交換器9を経由して湿式脱硫装置6に導入される。この湿式脱硫装置6にて、硫黄酸化物および塩化水銀が吸収液5に溶解して除去される。湿式脱硫装置6から排出された排ガスは再加熱器10を経由して煙突11から排出される。
したがって、本発明の第1の実施例に係る排ガス処理装置20によれば、排ガスに含まれる塩化水素の濃度に応じて排ガス温度を制御させ、脱硝触媒4にて窒素酸化物を還元して除去する一方、水銀と塩化水素とを反応させて塩化水銀を生成させるようにしたことにより、この塩化水銀を後流に配置される湿式脱硫装置6にて吸収液5に容易に溶解させることができる。その結果、排ガス中の水銀の除去率を向上させることができる。
また、従来の排ガス処理装置において、排ガス中の塩化水素濃度に応じて排ガスの温度を調整する冷却器を設ける一方、所定の脱硝率となる触媒量よりも多く配置するだけなので、排ガス処理装置自体のコストの増加を抑止することができ、その結果、処理コストの増加を抑制することができる。
なお、上記では、排ガス中の塩化水素濃度を塩化水素濃度演算機13にて演算したが、この塩化水素濃度演算機13の代わりに、排ガス中の塩化水素濃度を計測する塩化水素濃度計測器(塩化水素濃度計測手段)を用い、この塩化水素濃度計測器にて計測した塩化水素濃度に基づいて冷却器1にて排ガスの温度を所定の範囲に調整するようにしても良い。このような塩化水素濃度計測器を用いたときも、塩化水素濃度演算機13を用いたときと同様な作用効果を奏する。
以下に、本発明の第2の実施例に係る排ガス処理装置について、図を用いて具体的に説明する。本発明の第2の実施例に係る排ガス処理装置は、上述した第1の実施例に係る排ガス処理装置における脱硝触媒を代えたものであり、それ以外はこの排ガス処理装置と同様な構成を有する。本発明の第2の実施例に係る排ガス処理装置において、上述した第1の実施例に係る排ガス処理装置と同じ構成には同一符号を付記しその説明を省略する。
図2は、本発明の第2の実施例に係る排ガス処理装置の概略図である。
本発明の第2の実施例に係る排ガス処理装置30は、図2に示すように、冷却器1の後流に接続される触媒34において、排ガス中の窒素酸化物を主に還元して除去する第一触媒である第一脱硝触媒34aと、第一脱硝触媒34aの後流に配置され、排ガス中の水銀を主に処理して塩化水銀を生成する第二触媒である第二脱硝触媒34bとを有する。ただし、アンモニアの添加量は、第一脱硝触媒34aでの脱硝率に応じて調整される。
なお、第一および第二脱硝触媒34a、34bは、上述した第1の実施例に係る排ガス処理装置20における脱硝触媒4と同様な組成を有する。
よって、本発明の第2の実施例に係る排ガス処理装置30によれば、排ガスへのアンモニアの添加量を第一脱硝触媒34aでの脱硝率に応じて調整したことで、第二脱硝触媒34bにアンモニアが導入されることがなくなり、アンモニアによる塩化水銀から水銀を生成する水銀生成反応が抑制され、第二脱硝触媒34bにて、排ガス中の塩化水素と水銀とが効率良く反応して塩化水銀が生成される。その結果、第二脱硝触媒34bにおける水銀から塩化水銀に変換するHg(2+)変換率が向上する。よって、第二脱硝触媒34bの後流に配置される湿式脱硫装置6において、前記塩化水銀が吸収液5に溶解して除去される。
したがって、本発明の第2の実施例に係る排ガス処理装置30によれば、上述した本発明の第1の実施例に係る排ガス処理装置20と同様な作用効果を奏する他、第二脱硝触媒34bにアンモニア3が導入されることがないので、第二脱硝触媒34bにおける排ガス中の塩化水素と水銀とが反応して塩化水銀を生成する生成率が向上し、排ガス中の水銀の除去率が向上する。
なお、上記では、第一脱硝触媒34aの前段に冷却器1を配置した排ガス処理装置30を用いて説明したが、この冷却器を第一脱硝触媒と第二脱硝触媒の間に配置するようにしても良い。このような排ガス処理装置でも、上述した本発明の第2の実施例に係る排ガス処理装置30と同様な作用効果を奏する。
[評価]
上述した排ガス処理装置に対して、脱硝触媒における排ガスの温度とHg(2+)変換率との関係の塩化水素濃度依存性、および排ガスの温度と脱硝触媒量との関係について、評価を行った。
[塩化水素濃度依存性の評価]
ここで、TiOが100に対し、V0.8となり、WO10.5となるTiO−V−WOの脱硝触媒に対して、排ガス温度とHg(2+)変換率との関係の塩化水素濃度依存性を評価した結果を図3に示す。ただし、ここで用いたガスは、下記表1に記載のガス性状とした。図3において、実線は塩化水素濃度が2ppmのときのHg(2+)変換率を示し、一点破線は塩化水素濃度が10ppmのときのHg(2+)変換率を示し、二点破線は塩化水素濃度が50ppmのときのHg(2+)変換率を示す。
Figure 0004981318
図3に示すように、排ガス中の塩化水素濃度が50ppmのときには、排ガスの温度が約360℃にてHg(2+)変換率がほぼ1.0となり、その温度の上昇に伴い、Hg(2+)変換率が漸減し、400℃にて約0.95となり、さらに温度の上昇に伴い、Hg(2+)変換率が漸減し、450℃にてHg(2+)変換率が0.5となることが分かった。排ガス中の塩化水素濃度が10ppmのときには、排ガスの温度が約330℃にてHg(2+)変換率がほぼ1.0となり、その温度の上昇に伴い、Hg(2+)変換率が漸減し、350℃にて約0.95となり、さらに温度の上昇に伴い、Hg(2+)変換率が漸減し、400℃にて約0.41となることが分かった。排ガス中の塩化水素濃度が2ppmのときには、排ガスの温度が300℃にてHg(2+)変換率が約0.98となり、その温度の上昇に伴い、Hg(2+)変換率が漸減し、350℃にて約0.50となることが分かった。
したがって、排ガス中の塩化水素濃度に応じて排ガスの温度を所定の範囲に調整することで、脱硝触媒においてHg(2+)変換率を調整できることが分かった。
[脱硝触媒量の評価]
ここで、脱硝触媒の必要量について評価を行った。このときの試験条件は、上記表1に示す通りである。すなわち、脱硝触媒は、45.55mm(6穴)×45.55mm(6穴)×1000mm長さに形成された触媒が2本直列に連結されてなる。このような形状の脱硝触媒に対して、上記の表1に示す条件で排ガスを流通させて、当該触媒の1本目出口(AV=10.8(m3N/m2・h))、2本目出口(AV=5.4(m3N/m2・h)において、Hg(2+)変換率および脱硝率をそれぞれ測定した。表1において、Ugsは空塔速度(流体の流量/流路断面積)を示し、AVは面積速度(ガス量/触媒での全接触面積)を示す。ただし、アンモニアの添加量は、脱硝率が90%となるように換算した。
上記測定結果を下記表2に示す。
表2において、Hg(2+)変換率および脱硝率は、下記式にてそれぞれ表される。
Hg(2+)変換率(%) = (1−出口Hg(0)濃度/入口Hg(0)濃度)×100
脱硝率(%) = (1−出口NOx濃度/入口NOx濃度)×100
Figure 0004981318
上記表2に示される結果から、320℃、350℃、400℃の何れでも、1本目出口にて排ガス中の窒素酸化物の除去が終了することが分かった。また、1本目出口でのHg(2+)変換率より2本目出口でのHg(2+)変換率の方が高いことが分かった。すなわち、排ガス中のアンモニアがHg(0)からHg(2+)への変換を阻害する作用があることが分かった。排ガスが400℃の場合よりも、350℃の方がHg(2+)変換率が高く、さらに320℃の方がHg(2+)変換率が高いことが分かった。
本発明は、ボイラ等から排出される排ガス中の水銀を除去する排ガス処理装置および排ガス処理方法に利用することが可能である。
本発明の第1の実施例に係る排ガス処理装置の概略図である。 本発明の第2の実施例に係る排ガス処理装置の概略図である。 脱硝触媒における排ガス温度とHg(2+)変換率との関係の塩化水素濃度依存性を示す図である。
符号の説明
1 冷却器
2 所定温度の排ガス
3 アンモニア
4 脱硝触媒
5 吸収液
6 湿式脱硫装置
7 空気予熱器
8 集塵器
9 熱交換器
10 再加熱器
11 煙突
12 ボイラ
13 演算機
20 排ガス処理装置
34 脱硝触媒
30 排ガス処理装置

Claims (8)

  1. 窒素酸化物、硫黄酸化物、金属水銀、塩化水素を含有する排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
    排ガス中の塩化水素濃度に応じて該排ガスを所定の温度に制御する温度制御手段と、
    所定の温度に制御された排ガスに、当該排ガス中の窒素酸化物を主に還元して除去する一方、該排ガス中の水銀と塩化水素とを反応させて塩化水銀を生成する第一触媒の脱硝率に応じて調整された量のアンモニアが添加されて導入され、排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する第一触媒と、
    前記第一触媒の後流側に配置され、前記排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する一方、該排ガス中の水銀を主に処理して塩化水銀を生成する第二触媒と、
    前記第二触媒の後流に配置され、前記排ガス中の硫黄酸化物および塩化水銀を吸収液に溶解させて除去する除去手段とを有した
    ことを特徴とする排ガス処理装置。
  2. 請求項1に記載された排ガス処理装置であって、
    前記所定の温度が300〜400℃である
    ことを特徴とする排ガス処理装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載された排ガス処理装置であって、
    前記排ガスの燃料の組成およびその投入量に基づき前記排ガス中の塩化水素濃度を演算する塩化水素濃度演算手段、または前記排ガス中の塩化水素濃度を検出する塩化水素濃度検出手段を設ける
    ことを特徴とする排ガス処理装置。
  4. 請求項1乃至請求項3の何れかに記載された排ガス処理装置であって、
    前記第一触媒および前記第二触媒がTiO2−WO3−V25またはTiO2−MoO3−V25である
    ことを特徴とする排ガス処理装置。
  5. 請求項4に記載された排ガス処理装置であって、
    前記第一触媒および前記第二触媒が、TiO2100重量部に対して、V25が0.1〜3重量部であり、WO3またはMoO3が1〜20重量部である
    ことを特徴とする排ガス処理装置。
  6. 窒素酸化物、硫黄酸化物、金属水銀、塩化水素を含有する排ガスを処理する排ガス処理方法であって、
    排ガス中の塩化水素濃度に応じて該排ガスを所定の温度に制御させ、
    所定の温度の排ガスに、当該排ガス中の窒素酸化物を主に還元して除去する一方、該排ガス中の水銀と塩化水素とを反応させて塩化水銀を生成する第一触媒の脱硝率に応じて調整された量のアンモニアが添加され、前記排ガスを前記第一触媒に接触させて、前記排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する一方、該排ガス中の水銀と塩化水素とを反応させて塩化水銀を生成し
    前記排ガスを、前記第一触媒の後流側に配置され、前記排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する一方、該排ガス中の水銀を主に処理して塩化水銀を生成する第二触媒に接触させて、前記排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する一方、該排ガス中の水銀と塩化水素を反応させて塩化水銀を生成させ、
    前記塩化水銀および前記硫黄酸化物を吸収液に溶解させて除去するようにした
    ことを特徴とする排ガス処理方法。
  7. 請求項6に記載された排ガス処理方法であって、
    前記排ガスの所定の温度が300〜400℃である
    ことを特徴とする排ガス処理方法。
  8. 請求項6または請求項7に記載された排ガス処理方法であって、
    前記排ガス中の塩化水素濃度は、前記排ガスの燃料の組成およびその投入量に基づき演算される
    ことを特徴とする排ガス処理方法。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110185701A1 (en) * 2007-09-28 2011-08-04 Central Research Institute of Electric Power Indus try Turbine equipment and power generating plant
JP2009166010A (ja) * 2008-01-21 2009-07-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 石炭焚ボイラの排ガス処理システム及び方法
JP4719228B2 (ja) * 2008-01-21 2011-07-06 三菱重工業株式会社 石炭焚ボイラの排ガス処理システム
JP5386096B2 (ja) * 2008-02-27 2014-01-15 三菱重工業株式会社 排ガス処理触媒
JP5398193B2 (ja) * 2008-08-07 2014-01-29 三菱重工業株式会社 排ガス処理装置、排ガス処理システム及び排ガス中の水銀酸化性能管理システム
JP5244550B2 (ja) * 2008-11-14 2013-07-24 バブコック日立株式会社 排ガス処理装置
JP5564846B2 (ja) * 2009-07-23 2014-08-06 株式会社Ihi 排ガス処理方法及び排ガス処理設備
CN102470345B (zh) * 2009-10-01 2014-02-26 三菱重工业株式会社 汞氧化催化剂及其制造方法
JP5877578B2 (ja) * 2011-10-24 2016-03-08 太平洋セメント株式会社 燃焼排ガス処理装置及び処理方法
US9289720B2 (en) * 2012-05-31 2016-03-22 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. System and method for treating mercury in flue gas
CN103537273B (zh) * 2013-09-30 2015-07-29 华中科技大学 一种协同脱汞的脱硝催化剂及其制备方法
JP2014149148A (ja) * 2014-03-10 2014-08-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水銀除去システム及び水銀含有高温排ガスの水銀除去方法
CN105617858B (zh) * 2016-01-15 2018-10-30 环境保护部华南环境科学研究所 一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺
JP6737611B2 (ja) 2016-03-25 2020-08-12 三菱日立パワーシステムズ株式会社 火力発電システム及び火力発電システムの制御方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3935547B2 (ja) * 1997-02-19 2007-06-27 三菱重工業株式会社 排ガス処理方法及び排ガス処理装置
JP3023102B1 (ja) 1999-01-11 2000-03-21 川崎重工業株式会社 排ガス中の水銀除去方法及び装置
US6375909B1 (en) * 2000-09-14 2002-04-23 Infilco Degremont Inc. Method for the removal of mercury and nitrogen oxides from combustion flue gas
JP4831801B2 (ja) 2001-08-09 2011-12-07 三菱重工業株式会社 排ガスの水銀除去方法及び装置
US6637485B1 (en) * 2003-01-06 2003-10-28 Stacey Eve Sartena Handbag or the like with covered, transparent wall
JP4175465B2 (ja) * 2003-02-07 2008-11-05 三菱重工業株式会社 排ガス中の水銀除去方法およびそのシステム
JP4113090B2 (ja) * 2003-10-22 2008-07-02 株式会社日本触媒 排ガス処理方法
US7306774B2 (en) * 2004-08-05 2007-12-11 Electric Power Research Institute, Inc. Reactive membrane process for the removal of vapor phase contaminants

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