烧煤锅炉的排气处理系统及方法 【技术领域】
本发明涉及从锅炉的排气中除去汞的烧煤锅炉的排气处理系统及方法。背景技术 从火力发电厂等燃烧装置即锅炉中排出的排气中含有毒性高的汞， 因此， 目前研 究了各种用于除去排气中的汞的系统。
通常， 在锅炉中设置有用于除去排气中的硫分的湿式脱硫装置。 众所周知， 这种在 锅炉中附设脱硫装置作为排气处理装置而成的排烟处理设备中， 当排气中的氯 (Cl) 成分 变多时， 水中可溶的 2 价金属汞的比例会增多， 用所述脱硫装置易于提取汞。
因此， 近年来对与还原 NOx 的脱硝装置以及以碱吸收液作为 SOx 吸收剂的湿式脱 硫装置进行组合来处理该金属汞的方法、 装置进行了各种设计 ( 专利文献 1)。
作为处理排气中的汞的方法， 公知的有利用活性炭、 硒过滤器等吸附剂除去的方 法， 但是， 需要特殊的吸附除去装置， 不适于发电厂排气等大容量排气的处理。
在此， 作为处理大容量排气中的金属汞的方法， 一直以来， 作为脱硫方法， 多使用 通过下述式 (1) 及 (2) 所示的反应而主要利用气液接触式的脱硫装置的石灰 - 石膏法。
SO2+CaCO3+1/2H2O → CaSO3·1/2H2O+CO2( 吸收 )… (1)
CaSO3·1/2H2O+3/2H2O+1/2O2 → CaSO4·2H2O( 氧化 )… (2)
专利文献 1 ： 日本特开 2007-7612 号公报
但是， 在气液接触式的脱硫装置内， 将氧化汞在石膏浆料吸收液 ( 以下也称为 “浆 2+ 料” ) 中吸附、 固化 (Hg ) 而除去汞。这时， 汞 (Hg) 的除去速度通常依赖于石膏 (CaSO4) 的 生成速度。
因此， 为了提高汞的除去速度， 需要提高石膏 (CaSO4) 的生成速度， 但是， 存在的问 题是， 煤中的汞 (Hg) 和硫 (S) 的比率依赖于煤的性状， 仅提高石膏的生成速度是困难的。
因此， 使用硫 (S) 比汞 (Hg) 少的煤的情况下， 在含有石膏 - 石灰的浆料中的石膏 的生产量少的情况下， 有汞 (Hg) 的除去性能不足之虞。
而且， 通过添加空气或富氧的空气使浆料为氧化状态， 由此防止氧化汞 (Hg2+) 的 还原 (Hg2+ → Hg0)， 抑制 0 价的汞 (Hg0) 向气体相的再飞散。
但是， 排气中大量存在还原性物质的情况下， 不能维持规定的氧化状态 ( 氧化还 原电位 (ORP) 值为 +150mV 以上 )， 有时不能抑制 0 价的汞 (Hg0) 向气体相的再飞散。因此， 迫切希望通过其它的措施有效地除去排气中的汞。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而开发的， 其目的在于提供能够有效地除去来自烧煤锅炉 的排气中的汞的烧煤锅炉的排气处理系统及方法，
为解决上述问题， 本发明第一方面的发明提供一种烧煤锅炉的排气处理系统， 其 特征在于， 其具备除去来自烧煤锅炉的排气中的氮氧化物的脱硝装置、 回收除去氮氧化物后的气体中的热的空气预热器、 除去热回收后的气体中的烟尘的集尘器、 通过石灰 - 石膏 法除去除尘后的气体中的硫氧化物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置、 以及向外 部排放脱硫后的气体的烟筒， 其中， 将所述脱硫装置内的浆料中的石膏浓度设定为 10％以 上。
第二方面提供一种烧煤锅炉的排气处理系统， 其特征在于， 其具备 ： 除去来自烧煤 锅炉的排气中的氮氧化物的脱硝装置、 回收除去氮氧化物后的气体中的热的空气预热器、 除去热回收后的气体中的烟尘的集尘器、 通过石灰 - 石膏法除去除尘后的气体中的硫氧化 物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置、 以及向外部排放脱硫后的气体的烟筒， 其 中， 具有对含有石灰石 - 石膏的浆料赋予剪切力的剪切力赋予机构。
第三方面提供一种烧煤锅炉的排气处理系统， 其特征在于， 其具备 ： 除去来自烧煤 锅炉的排气中的氮氧化物的脱硝装置、 回收除去氮氧化物后的气体中的热的空气预热器、 除去热回收后的气体中的烟尘的集尘器、 通过石灰 - 石膏法除去除尘后的气体中的硫氧化 物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置、 以及向外部排放脱硫后的气体的烟筒， 其 中， 向含有石灰石 - 石膏的浆料中添加硫酸系化合物。
第四方面提供一种烧煤锅炉的排气处理方法， 其特征在于， 其具备通过石灰 石 - 石膏法除去来自烧煤锅炉的排气中的硫氧化物、 并且除去氧化汞的气液接触式的脱硫 装置， 其中， 将上述脱硫装置内的浆料中的石膏浓度设定为 10％以上。 第五方面提供一种烧煤锅炉的排气处理方法， 其特征在于， 其具备通过石灰 石 - 石膏法除去来自烧煤锅炉的排气中的硫氧化物、 并且除去氧化汞的气液接触式的脱硫 装置， 其中， 具有对含有石灰石 - 石膏的浆料赋予剪切力的剪切力赋予机构。
第六方面提供一种烧煤锅炉的排气处理方法， 其特征在于， 其具备通过石灰 石 - 石膏法除去来自烧煤锅炉的排气中的硫化物， 并且除去氧化汞的气液接触式的脱硫装 置， 其中， 向含有石灰石 - 石膏的浆料中添加硫酸系化合物。
根据本发明， 能够提高排气中的汞和石膏的接触效率， 能够促进汞的吸附、 固化。
附图说明
图 1 是实施例 1 的排气处理系统的示意图 ； 图 2 是实施例 2 的脱硫装置的示意图 ； 图 3 是实施例 3 的脱硫装置的示意图 ； 图 4 是实施例 4 的脱硫装置的示意图 ； 图 5 是浆料中的石膏浓度与汞吸附量的关系图 ； 图 6 是实施例 5 的排气处理系统的示意图。 符号说明 ： 11、 烧煤锅炉 12、 氨 13、 脱硝装置 14、 空气预热器 15、 集尘器 16、 脱硫装置17、 烟筒 21、 含有石灰石 - 石膏的浆料 22、 固液分离器 23、 水分 24、 浓缩浆料 25、 浆料具体实施方式
下面， 参照附图详细地说明本发明。另外， 本发明不受该实施例限定。另外， 下述 实施例的构成要素包括本专业者能够容易地设想到的、 或实质上同样的要素。
实施例 1
参照附图说明本发明实施例的烧煤锅炉的排气处理系统。
图 1 是实施例 1 的烧煤锅炉的排气处理系统的概略构成图。
首先， 如图 1 所示， 本实施例的排气处理系统具备 ： 添加氨 12 除去来自烧煤锅炉 11 的排气中的氮氧化物的脱硝装置 13、 回收除去氮氧化物后的气体中的热的空气预热器 14、 除去热回收后的气体中的烟尘的集尘器 15、 通过石灰 - 石膏法除去除尘后的气体中的 硫氧化物并同时除去氧化汞的气液接触式的脱硫装置 16、 向外部排放脱硫、 除去汞后的净 化气体 27 气体的烟筒 17， 其中， 将上述脱硫装置 16 内的浆料 25 中的石膏浓度设定为 10％ 以上。
另外， 作为石膏浓度调整， 可以具有将来自上述脱硫装置 16 的含有石灰石 - 石膏 的浆料 21 向外部抽取并进行固液分离的固液分离器 22， 并除去用该固液分离器 22 分离的 水分 23， 使浓缩浆料 24 返回脱硫装置 16 的下部， 从而将脱硫装置 16 内的浆料 25 中的石膏 浓度设定为 10％以上。
需要说明的是， 图中符号 18 是氧化用的空气， 19 是氧化还原电位测量计 (ORP 计 )。
而且， 上述脱硫装置 16 内的石膏浓度增高的浆料 25 通过泵 P 被供给向脱硫装置 16 的上方并用喷雾装置喷雾 25a， 且通过气液接触除去排气 26 中的硫成分和汞。
另外， 在本排气处理系统中， 具有将来自上述脱硫装置 16 的含有石灰石 - 石膏的 浆料 21 向外部抽取并分离石膏 32 的石膏分离器 31。而且， 用该石膏分离器 31 除去石膏 32， 分离出的水分 33 返回脱硫装置 16 的下部。此外， 水分 33 根据需要向外部排出。
根据本实施例， 通过提高脱硫装置 16 内的浆料 25 的石膏浓度， 能够提高导入脱硫 装置 16 内的排气中的汞 (Hg) 与石膏 (CaSO4) 的接触概率， 其结果能够促进汞的吸附、 固化。
在此， 如图 5 所示， 判明脱硫装置 16 内的浆料 25 中的石膏浓度其浓度越高汞的吸 附效率越上升。需要说明的是， 图 5 是表示浆料中的石膏浓度 (％ ) 与汞吸附量 / 石膏生成 量 (ΔHg/Δ 石膏 ) 的关系的图。
因 此， 通 过 将 石 膏 浓 度 设 定 为 10 ～ 30 ％， 能 够 提 高 排 气 中 的 汞 (Hg) 与 石 膏 (CaSO4) 的接触概率， 其结果能够促进汞的吸附、 固化， 提高排气中的汞除去效率。
另外， 在本实施例中， 分别设置有石膏分离器 31 和固液分离器 22， 但是， 本发明不 局限于此， 也可以是以同一固液分离器的形式， 设置使分离的水分 23 和浓缩浆料 24 都返回脱硫装置 16 并同时排向体系外的两条路径， 从而以用一台固液分离设备对应浓度的增加、 减少的方式， 在欲提高浆料浓度时返回浓缩浆料 ( 脱水石膏 )， 在欲降低浓度时返送分离的 水分 23。
实施例 2
另外， 作为本发明的实施例， 也可以设定为图 2 所示的喷流浆料的形式的气液接 触的脱硫装置。
图 2 中， 从脱硫装置 16 抽出浆料 25， 之后用加压容器 28 加压输送给喷流装置 29， 从下方朝向上方喷出液柱状浆料 25b。需要说明的是， 图中符号 16a 是对蓄积于脱硫装置 16 的底部的浆料进行搅拌的搅拌翼。
即， 在实施例 1 的从装置上方喷雾的气液接触形式的情况下， 为提高与气体的接 触概率， 有时在装置内部充填充填物， 但是， 这种情况下， 浆料中的石膏浓度达到 30％附近 时， 未能达到良好的浆料性能， 会产生充填层的堵塞， 其结果是与汞的接触效率降低。
通过设定本实施例的液柱状浆料 25b 形式， 即使浆料中的石膏浓度不提高， 从喷 流装置 29 的吹出效率也几乎不降低， 而达到良好的浆料性能， 其结果是与汞的接触效率不 降低。因此， 在本实施例中， 适合于石膏浓度比实施例 1 的高的情况下的排气中的汞除去。 实施例 3
另外， 作为本发明的实施例， 如图 3 所示， 也可以设置强制地搅拌加压容器 28 的 内部的浆料的搅拌翼 28a， 对浆料中的石膏赋予剪切力， 从而增加吸收液 ( 石灰石 - 石膏浆 料 ) 中的石膏粒子的比表面积， 并同时增加粒子数。
此外， 只要根据需要设置上述加压容器 28 即可， 也可以通过泵 P1 借助喷流装置 29 来形成液柱状浆料 25b。
由此， 能够提高排气中的汞 (Hg) 与石膏 (CaSO4) 的接触概率， 其结果能够促进汞 的吸附、 固化， 提高排气中的汞除去效率。
实施例 4
另外， 作为本发明的实施例， 如图 4 所示， 也可以在脱硫装置 16 的下部内设置喷雾 器 35， 该喷雾器 35 将伴随来自吸收液循环泵 P3 的气体的浆料与空气 18 一起以喷出流 36 的形式强制地喷出， 增加吸收液 ( 石灰石 - 石膏浆料 ) 中的石膏粒子的比表面积， 并且增加 粒子数。
由此， 能够提高排气中的汞 (Hg) 与石膏 (CaSO4) 的接触概率， 其结果能够促进汞 的吸附、 固化， 提高排气中的汞除去效率。
实施例 5
另外， 如图 6 所示， 也可以在气液接触塔的脱硫装置 16 内的吸收液 ( 石灰石 - 石 膏浆料 )21 中添加硫酸化合物 (SO42-)、 亚硫酸化合物 (SO32-) 等硫酸系化合物， 促进浆料中 的石膏的生成， 以提高石膏浓度。
下述 (3) ～ (5) 表示为提高这种石膏浓度而生成石膏的反应式。
SO32-+Ca2+ → CaSO3… (3)
CaSO3+1/2O2 → CaSO4( 通过氧化生成石膏 )… (4)
SO42-+Ca2+ → CaSO4( 生成石膏 )… (5)
需要说明的是， 硫酸化合物的添加场所也可以是气液接触塔内 (40A)、 吸收液的石
膏分离器 31 的前流侧 (40B) 或后流侧 (40C) 的任一位置。
这样， 根据本发明， 通过提高汞和石膏的接触概率， 能够促进汞的吸附、 固化。
因此， 根据本实施例， 通过额外再添加硫酸系化合物， 能够增加浆料中的石膏生成 量， 能够积极地促进汞的吸附、 固化。
进而， 适当地组合上述的实施例 1 ～ 5， 通过该组合也可以进一步促进汞的吸附、 固化。
工业上的可利用性
如上上述， 根据本发明的排气处理系统及方法， 通过提高汞和石膏的接触概率， 能 够促进汞的吸附、 固化， 因此， 适合用于限制排气中的汞排放量的情况下的排气处理。