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CN103079692A - 废气处理装置 - Google Patents

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CN103079692A
CN103079692A CN2011800408000A CN201180040800A CN103079692A CN 103079692 A CN103079692 A CN 103079692A CN 2011800408000 A CN2011800408000 A CN 2011800408000A CN 201180040800 A CN201180040800 A CN 201180040800A CN 103079692 A CN103079692 A CN 103079692A
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mercury
exhaust gas
temperature
waste gas
emission
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宍户聪
石冈正明
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Abstract

废气处理装置具有：向由煤的燃烧产生的含有汞的酸性废气中添加还原剂而在催化剂存在下使酸性废气中的氮氧化物还原的脱硝装置7、以及使海水吸收由脱硝装置7排出的酸性废气中的硫氧化物而除去的脱硫装置13；其中，脱硝装置7的入口侧的酸性废气温度通过设定在如下温度：抑制脱硝装置7中的氧化汞的生成反应而脱硫装置13的入口侧的氧化汞浓度成为设定值以下的温度，从而使脱硫装置13的排放海水中的汞浓度为允许值以下。

Description

废气处理装置
技术领域
本发明涉及废气处理装置，特别是涉及使海水吸收由煤的燃烧产生的含有汞的酸性废气中的硫氧化物而进行除去的技术。
背景技术
例如，专利文献1中提出了如下所述的废气处理装置的方案：将由煤的燃烧产生的含有氮氧化物以及硫氧化物的酸性废气导入脱硝装置，在催化剂存在下通过氨等还原剂使氮氧化物还原，使钙系等的吸收液吸收由脱硝装置排出的酸性废气中的硫氧化物而除去。另外，专利文献1中还记载：酸性废气中所含的汞通过脱硝装置的催化剂与上述废气中所含的氯等卤素反应而被转换为氧化汞，该氧化汞被脱硫装置的吸收液吸收而除去。其中，专利文献1是想要促进脱硝装置中的氧化汞的生成反应而进行汞的除去。
另一方面，专利文献2中提出了如下方案：在大海附近建设脱硫装置的情况下，为了廉价地进行脱硫，脱硫装置的吸收液利用海水。专利文献2是想要对含有硫氧化物的废气喷雾海水，使海水吸收硫氧化物后，用碳酸钙对海水进行中和处理，使其返回海中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-226238号公报
专利文献2：日本特开平8-206447号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，专利文献1的脱硫装置的吸收液使用专利文献2记载的海水的情况下，由于海水中溶入氧化汞，因而在排放海水时仅进行中和处理的话，无法除去作为有害物质的汞。其中，由于必须进行用于从要排放的海水中除去汞的排水处理，因而没有作为脱硫装置的吸收液使用海水的优点。
本发明所要解决的问题在于，作为脱硫装置的吸收液使用海水，并且，使排放海水中的汞浓度抑制到允许值以下，而无需设置特别的排水处理。
用于解决问题的方法
为了解决上述课题，本发明的特征在于，其具有：向由煤的燃烧产生的含有汞的酸性废气中添加还原剂，在催化剂存在下使酸性废气中的氮氧化物还原的脱硝装置；以及使海水吸收由脱硝装置排出的酸性废气中的硫氧化物而除去的脱硫装置；其中，脱硝装置的入口侧的酸性废气温度被设定在如下所述的温度：抑制脱硝装置中的氧化汞的生成反应而脱硫装置的入口侧的氧化汞浓度成为设定值以下的温度。
由此，由于能够通过脱硝装置入口侧的温度来调节氧化汞的生成反应，因而能够控制被导入到脱硫装置中的酸性废气的氧化汞浓度，并能够减少被作为脱硫装置的吸收液的海水吸收的氧化汞，而使要排放的海水中的汞浓度为允许值以下。因而，无需进行除去排放海水的汞的排水处理。另外，脱硫装置入口侧的氧化汞浓度的设定值根据排放海水中的汞浓度的允许值而适当选择。
另外，还能够将脱硝装置入口侧的酸性废气温度设定在如下温度：由脱硫装置排出的排放海水中的汞浓度成为设定值以下的温度。即，为了使排放海水中的汞浓度为允许值(标准值)以下，设定由脱硫装置排出或被脱硫装置循环的作为吸收液的海水中的汞浓度的允许值，以检测作为吸收液的海水中的汞浓度而满足允许值的方式设定脱硝装置入口侧的酸性废气温度。
另外，优选在脱硫装置的后游侧设置吸附除去酸性废气中的汞的汞吸附装置。由此，能够减少由废气处理装置放出的废气中的汞浓度。
另外，脱硝装置入口侧的酸性废气温度可以根据排放海水中的汞浓度的允许值进行适当设定，例如，在100％负荷时设定为400℃以上。即，脱硝装置中的氧化汞的生成反应在高温时受到抑制，因而优选使脱硝装置入口侧的酸性废气温度为高温。在该情况下，若使脱硝装置入口侧的酸性废气温度过高，则存在脱硝率降低、超过催化剂等的耐热温度的可能。因而，脱硝装置入口侧的酸性废气温度优选为例如450℃以下。
另外，本发明的发明人等发现如下见解：使脱硝装置入口侧的酸性废气温度设定为400℃以上，并且，通过添加了钨的钛来形成脱硝装置的催化剂，由此能够抑制脱硝装置中的氧化汞的生成反应。特别是，通过使用钛/钨＝60/1～50/40的比例的催化剂，能够进一步抑制脱硝装置中的氧化汞的生成反应。
另外，脱硝装置中的氧化汞的生成反应在酸性废气中的氯浓度高时被促进，因而优选对煤进行水洗处理而减少煤中所含的氯成分后进行燃烧。由此，能够减少导入到脱硝装置中的酸性废气中的氯浓度，从而能够抑制氧化汞的生成反应。
发明效果
根据本发明，作为脱硫装置的吸收液使用海水，并且，能够将排放海水中的汞浓度抑制到允许值以下，而无需设置特别的排水处理。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的废气处理装置的框图。
具体实施方式
(实施方式)
以下，基于实施方式说明本发明。如图1所示，本实施方式的废气处理装置1如下所述：例如，与使煤燃烧的锅炉3连接，对由锅炉3排出的废气、例如含有氮氧化物、硫氧化物等的酸性成分以及汞的废气进行清洁处理。
废气处理装置1中设置有例如，通过选择性接触还原法对废气进行脱硝的脱硝装置7。脱硝装置7如下所述：向废气中添加还原剂5例如氨，在催化剂存在下使废气中的氮氧化物还原。在脱硝装置7的出口侧设置有例如，用废气加热锅炉3的燃烧用空气的空气预热器9。在空气预热器9的出口侧设置有捕集废气中的飞灰等的粉粒体而从废气中除去的集尘装置11。在集尘装置11的出口侧设置有使海水吸收废气中的硫氧化物而除去的湿式脱硫装置13。
脱硫装置13如下所述：例如，通过泵等对废气喷雾汲上来的海水。由此，能够使海水吸收废气中的硫氧化物而除去。脱硫装置13如下所述：其设置有例如未图示的净化装置，并除去使海水吸收的硫氧化物，将除去了硫氧化物的海水排放到海中。另外，脱硫装置13可以适当选择在循环使用作为吸收液的海水后排放的循环型、或未循环使用海水而将使用一次后的海水排放的单次型等。
在脱硫装置13的出口侧设置有吸附除去废气中的汞的汞吸附装置15。汞吸附装置15设置有例如填充了可吸附汞的活性炭的吸附塔17和除去吸附到活性炭的汞而使活性炭再生的再生塔19。由此，如图1的虚线所示的那样，能够循环使用活性炭而从废气中除去汞。在汞吸附装置15的出口侧设置有烟囱，将净化后的废气放出到大气中。
接着，说明本实施方式的废气处理装置的特征构成。脱硝装置7入口侧的废气温度被设定在如下温度：脱硫装置13入口侧的氧化汞浓度的检出值或设计值为设定值以下的温度。脱硝装置7入口侧的废气温度例如，可以通过适当调节在锅炉3内的省煤器等的传热面积或流经锅炉3内的给水量来进行设定。由此，将脱硝装置7的入口侧废气温度设定在抑制脱硝装置7中的氧化汞的生成反应的温度、例如400℃以上。另外，氧化汞浓度的设定值基于脱硫装置13的排放海水中的汞浓度为允许限度的标准来进行适当设定。即，排放海水中的汞浓度与脱硫装置13入口侧的氧化汞浓度相关，脱硫装置13入口侧的氧化汞浓度能够通过脱硝装置7入口侧的废气温度进行调节，因而以脱硫装置13入口侧的氧化汞浓度为设定值以下的方式设定脱硝装置7入口侧的废气温度。
说明这样构成的废气处理装置1的工作。由锅炉3排出的废气中的氮氧化物通过脱硝装置7脱硝。经脱硝的废气被导入到空气预热器9，通过与锅炉3的燃烧用空气的热交换而降温。经降温的废气中的灰分、未燃炭等的粉粒体通过集尘装置11从废气中除去。通过脱硫装置13对从集尘装置11排出的废气喷雾海水，使海水吸收废气中的硫氧化物并脱硫。吸收了硫氧化物的海水经过例如除去硫氧化物的净化处理后，被排放到海中。
由脱硫装置13排出的废气被导入到汞吸附装置15的吸附塔17中。由此，废气中的金属汞被活性炭等的吸附材料吸附而从废气中除去。除去了汞的废气通过例如再加热器进行加热后，从烟囱21中释放到大气中。
接着，说明本实施方式的特征作用。通常，在脱硝装置7的催化剂存在下，产生如下反应：以下(式1)所示的所谓的脱硝反应、通过(式2)所示的二氧化硫的氧化而生成三氧化硫的反应、以及通过(式3)所示的金属汞的氧化而生成氧化汞的反应。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O…(式1)
2SO2+O2→2SO3…(式2)
2Hg+4HCl+O2→2HgCl2+2H2O…(式3)
通过该(式3)的反应，难溶于水的金属汞(Hg)转换为易溶于水的氯化汞(HgCl2)。因而，在脱硝装置7的后游配置的作为脱硫装置13的吸收液的海水中溶入氧化汞，在脱硫装置13的排放海水中混入汞。其中，以脱硫装置13的入口侧的氧化汞浓度为设定值以下的方式将脱硝装置7入口侧的废气温度设定为抑制氧化汞的生成反应的温度。由此，能够减少被脱硫装置13的海水吸收的氧化汞，并能够使排放的海水中的汞浓度为允许值以下。其结果是，没有必要设置用于从海水中除去汞的处理设备。
另外，为了检出作为脱硫装置13的吸收液的海水中的氧化汞浓度并使该检出值为设定值以下，将脱硝装置7入口侧的废气温度设定为氧化汞的生成反应受到抑制的温度。即，设定从脱硫装置13排出或在脱硫装置13中循环的作为吸收液的海水中的汞浓度的允许值，为了作为吸收液的海水中的汞浓度为允许值以下，可以设定脱硝装置7入口侧的废气温度。由此，能够使由脱硫装置13排出的排放海水中的汞浓度为设定值以下，因而无需设置用于除去汞的处理设备。
另外，对于氧化汞的生成反应，根据后述的实施例，在高温气氛下受到抑制，因而优选将脱硝装置7入口侧的废气温度设定为例如在100％负荷时400℃以上。另外，若脱硝装置7入口侧的废气温度过高，则有脱硝率降低、超过催化剂等的耐热温度的可能，因而脱硝装置7入口侧的废气温度优选为例如450℃以下。
实施例
这里，基于实施例说明脱硝装置7入口侧的废气温度与氧化汞的生成率(汞的氧化率)的关系。实施例1是如下所述的例子：在将氧化钛作为催化剂的脱硝装置7中，将脱硝率设定为90％，将脱硝装置7入口侧的废气温度设定为400℃。比较例1是如下所述的例子：在实施例1的条件中，将脱硝装置7入口侧的废气温度设定为350℃。比较例2为将脱硝装置7入口侧的废气温度设定为380℃的例子。表1示出在这些实施例1及比较例1、2中实际测量氧化汞的生成率的结果。另外，其他测定条件如表1所示。
[表1]
Figure BDA00002851600800071
由此，将脱硝装置7入口侧的废气温度设定为400℃的实施例1与设定为350℃的比较例1相比，能够抑制约82％氧化汞的生成，与设定为380℃的比较例2相比，能够抑制约67％氧化汞的生成。即，氧化汞的生成反应与温度相关，可知若温度变高则能够抑制氧化汞的生成反应。因此，由于通过脱硝装置7入口侧的废气温度能够调节氧化汞的生成反应，能够控制被导入到脱硫装置13的废气的氧化汞浓度，因而能够减少被脱硫装置13的海水吸收的氧化汞，能够使排放的海水中的汞浓度为允许值以下。
接着，使实施例2为将脱硝装置7的入口侧废气温度设定为400℃的实施例1的催化剂使用在氧化钛中添加了作为助催化剂的钨的催化剂的例子。另外，将实施例2的煤水洗处理后燃烧的例子作为实施例3。另外，减少实施例3的催化剂量而设定脱硝率为80％的例子作为实施例4。表2示出实测实施例2～4的氧化汞的生成率(汞的氧化率)的结果。其他测定条件与实施例1相同。
[表2]
Figure BDA00002851600800081
根据实施例2～4可知，与实施例1相比，能够进一步抑制氧化汞的生成反应。也就是说，通过将脱硝装置7入口侧的废气温度设定为400℃，并且，通过添加了钨(W)的氧化钛来形成催化剂，从而能够进一步抑制氧化汞的生成反应。另外，作为助催化剂的钨的比例可以根据所要求的脱硝率、废气温度、废气量等而适当选择。然而，若添加的钨量过少，则抑制氧化汞的生成的效果变低，另外，催化剂劣化速度变快。另一方面，钨的价格高，因而过量使用钨则使得催化剂价格显著变高。因此，钨的添加量优选在Ti/W＝60/1～50/40的范围。
另外，金属汞与氯化氢反应而生成氧化汞，因而如实施例3所示，对煤进行水洗处理而减少煤所含的氯成分后能够燃烧。由此，能够减少由锅炉3排出的废气中的氯成分，能够抑制氧化汞的生成。另外，所要求的脱硝率为例如实施例4所示的80％的情况下，通过减少设置在脱硝装置7内的催化剂量，能够抑制由催化剂导致的氧化汞的生成反应。因此，根据实施例2～4，能够抑制脱硫装置13中的氧化汞的生成反应，并能够减少导入到脱硫装置13中的废气中的氧化汞浓度，因而能够减少被脱硫装置13的海水吸收的氧化汞，并能够使排放的海水中的汞浓度为允许值以下。
符号说明
1废气处理装置
5还原剂
7脱硝装置
13脱硫装置
15汞吸附装置

Claims (10)

1.一种废气处理装置，其具有：向由煤的燃烧产生的含有汞的酸性废气中添加还原剂而在催化剂存在下使酸性废气中的氮氧化物还原的脱硝装置、以及使海水吸收由该脱硝装置排出的酸性废气中的硫氧化物而除去的脱硫装置；
所述脱硝装置的入口侧的酸性废气温度被设定为如下温度：抑制所述脱硝装置中的氧化汞的生成反应而所述脱硫装置的入口侧的氧化汞浓度成为设定值以下的温度。
2.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，
流经所述脱硝装置的酸性废气的温度被设定为400℃以上。
3.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，
其设置有吸附除去由所述脱硫装置排出的酸性废气中的汞的汞吸附装置。
4.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，
所述脱硝装置的催化剂由添加了钨的钛形成。
5.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，
所述煤被水洗处理后燃烧。
6.根据权利要求1所述的废气处理装置，其中，
所述脱硝装置的入口侧的酸性废气温度被设定在如下温度：代替所述脱硫装置的入口侧的氧化汞浓度，由所述脱硫装置排出或在所述脱硫装置中循环的作为吸收液的海水中的氧化汞浓度成为设定值以下的温度。
7.根据权利要求6所述的废气处理装置，其特征在于，
流经所述脱硝装置的酸性废气的温度被设定为400℃以上。
8.根据权利要求6所述的废气处理装置，其特征在于，
其设置有吸附除去由所述脱硫装置排出的酸性废气中的汞的汞吸附装置。
9.根据权利要求6所述的废气处理装置，其特征在于，
所述脱硝装置的催化剂由添加了钨的钛形成。
10.根据权利要求6所述的废气处理装置，其特征在于，
所述煤被水洗处理后燃烧。
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