專利名稱：燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)及其運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從鍋爐的排氣中除去汞的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)及其運行方法。
背景技術(shù)：
由于在火力發(fā)電廠等的作為燃燒裝置的鍋爐的排氣中含有毒性高的汞，所以從過 去開始對用于從排氣中除去汞的系統(tǒng)進行了各種研究。通常，在鍋爐中設(shè)置有用于從排氣中除去硫磺成分的濕式脫硫裝置。對于在這樣 的鍋爐中作為排氣處理裝置附設(shè)脫硫裝置而成的排煙處理設(shè)備，排氣中的氯(Cl)成分含 量越多，水中可溶的二價的金屬汞的比例就越高，利用所述脫硫裝置可容易捕集汞的事實 已廣為人知。因此，近年來，對于將還原NOx的脫硝裝置以及將堿吸收液作為SOx的吸收劑的濕 式脫硫裝置進行組合以處理該金屬汞的方法、裝置，進行了各種各樣的設(shè)計(專利文獻1)。作為處理排氣中的金屬汞的方法，雖然基于活性炭、硒過濾器等吸附劑的除去方 法為公眾所知，但是仍然需要特殊的吸附除去手段，上述的除去方法不適用于發(fā)電廠排氣 等的大容量排氣處理(專利文獻2)。在此，圖7是表示燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)的示意圖。如圖7所示，現(xiàn)有的排氣處理系統(tǒng)包括通過所添加的氨12而除去來自燃煤鍋爐11 的排氣中的氮氧化物的脫硝裝置13、將除去氮氧化物后的氣體中的熱量回收的空氣預(yù)熱器 14、將熱量回收后的氣體中的煙塵除去的集塵器15、利用石灰/石膏法將除塵后的氣體中 的硫氧化物除去的同時將氧化汞除去的氣液接觸式的脫硫裝置16、將脫硫并且除去汞后的 凈化氣體向外部排出的煙 17，在集塵器15的下游側(cè)設(shè)置有袋式除塵器21，并從活性炭噴 霧裝置22向氣體通道內(nèi)供給活性炭22a，從而將氣體中汞吸附除去。需要說明的是，附圖 中，符號18為空氣。通過供給該空氣18可以調(diào)整脫硫裝置16內(nèi)的氧化還原電位。專利文獻1 日本特開2007-7612號公報專利文獻2 日本特開2005-230810號公報然而，在為了除去汞而使用活性炭吸附方法的情況下，存在活性炭噴霧裝置以及 將其捕集的袋式除塵器的設(shè)備費用高、另外噴霧的粉末活性炭的費用也高的問題。例如，如果將除去汞的活性炭噴霧裝置的設(shè)備費用與10年間的運行經(jīng)費相比，存 在比從其他途徑購買汞的排放權(quán)的費用高的情況。這是因為吸附汞的活性炭雖然被袋式除塵器所分離，但是其廢棄的費用高。因此，作為基于活性炭吸附法從排氣中除去汞的對策，迫切期待其運行費用的低 廉化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供能夠從燃煤鍋爐的排氣中有效地除去汞、
3并能實現(xiàn)運行費用低廉化的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)及其運行方法。為了解決上述問題，本發(fā)明的第一方案的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)包括除去來 自燃煤鍋爐的排氣中的氮氧化物的脫硝裝置、回收除去氮氧化物后的氣體中的熱量的空氣 預(yù)熱器、除去熱量回收后的氣體中的煙塵的集塵器、通過石灰/石膏法除去除塵后的氣體 中的硫氧化物并除去氧化汞的氣液接觸式的脫硫裝置、將脫硫后的氣體向外部排出的煙 囪，其特征在于，在該排氣處理系統(tǒng)中，在脫硝裝置的上游側(cè)噴霧氯化氫，并在所述集塵器 的下游側(cè)噴霧活性炭，從而吸附氣體中的汞。本發(fā)明的第二方案的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)包括除去來自燃煤鍋爐的排氣中 的氮氧化物的脫硝裝置、回收除去氮氧化物后的氣體中的熱量的空氣預(yù)熱器、除去熱量回 收后的氣體中的煙塵的集塵器、通過石灰/石膏法除去除塵后的氣體中的硫氧化物并除去 氧化汞的氣液接觸式的脫硫裝置、將脫硫后的氣體向外部排出的煙 ，其特征在于，在該排 氣處理系統(tǒng)中，在脫硝裝置的上游側(cè)噴霧氯化氫，并在所述集塵器的下游側(cè)噴霧活性炭，吸 附氣體中的汞，將脫硫裝置內(nèi)的吸收液的氧化還原電位設(shè)為150mV以上。本發(fā)明的第三方案的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)，在本發(fā)明的第一或第二方案中， 將含有汞的料漿吸收液向外部抽出，在分離石膏前添加凝集劑，從而凝集除去汞。本發(fā)明的第四方案的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)，在本發(fā)明的第一至第三方案中的 任意一個中，使分離了石膏的分離液與活性炭、螯合物樹脂、離子交換樹脂、或者硫化物載 體中的至少一個接觸，以吸附除去汞。本發(fā)明的第五方案的一種燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)的運行方法，其特征在于， 該運行方法使用上述第一至第四方案中任意一種燃煤鍋爐排氣處理系統(tǒng)，在煤炭中的汞 (Hg)/硫磺(S)的摩爾比為1.3X10—6以上的情況下，在脫硫裝置的下游側(cè)監(jiān)視汞濃度，并 根據(jù)該結(jié)果噴霧活性炭。根據(jù)本發(fā)明，即使在將活性炭進行噴霧的情況下，也能實現(xiàn)運行費用的低廉化，并 且能夠長期間穩(wěn)定地進行汞的吸附/固定化。


圖1是實施例1的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)的示意圖。圖2是氣液接觸塔中的Δ Hg/Δ CaSO4和汞除去性能(氣液接觸塔出口的氣體中 汞濃度)的關(guān)系圖。圖3是美國煤炭的煙煤的各30個采樣的Hg/S比的合計圖。圖4是美國煤炭的PRB炭的各30個采樣的Hg/S比的合計圖。圖5是實施例2的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)的示意圖。圖6是實施例3的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)的示意圖。圖7是現(xiàn)有的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)的示意圖。附圖標(biāo)記說明11燃煤鍋爐12 氨13脫硝裝置14空氣預(yù)熱器
15集塵器16脫硫裝置17煙囪21袋式除塵器22a活性炭22活性炭噴霧裝置23上清液24石膏41固液分離裝置
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)地說明。需要說明的是，本發(fā)明并不限于該實施 例。另外，下述實施例中的構(gòu)成要素中包括對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言為顯而易見的結(jié)構(gòu)或 者與其實質(zhì)相同的結(jié)構(gòu)。實施例1以下，參照附圖對本發(fā)明的實施例1的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)進行說明。圖1是本發(fā)明的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)的示意圖。該排氣處理系統(tǒng)包括向作為燃料F而使用煤炭的燃煤鍋爐11的排氣中噴霧氯化 氫33的HCl噴霧裝置32、向噴霧氯化氫后的排氣中添加氨12以通過氨脫硝除去氮氧化物 并將汞氧化的脫硝裝置13、將除去氧化物后的氣體中的熱量回收的空氣預(yù)熱器14、將熱量 回收后的氣體中的煙塵除去的集塵器15、向除塵后的氣體中噴霧活性炭22a的活性炭噴霧 裝置22、捕集吸附了汞的活性炭的袋式除塵器21、將除去活性炭后的排氣中的硫氧化物通 過基于氣液接觸的石灰/石膏法除去并除去氧化汞的脫硫裝置16、以及將脫硫后的氣體向 外部排出的煙囪17、為了向脫硫裝置16內(nèi)的料漿(7，U )吸收液供給空氣而測量氧化還 原電位的ORP計19。本實施例的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)中，具有在上述脫硝裝置13的上游側(cè)噴霧 氯化氫33的HCI噴霧裝置32，并在煙道內(nèi)噴霧氯化氫33，以促進脫硝裝置13內(nèi)的脫硝催 化劑上的汞的氧化(Hgtl-Hg2+)。這是因為，氧化汞(Hg2)比零價汞(Hg°)容易被活性炭吸附，能夠使汞吸附量 (kgHg/kg活性炭)增加、使活性炭使用量(kg活性炭)減少。吸附汞的活性炭由袋式除塵器21回收，并通過其他途徑被廢棄處理。另外，使用ORP計19測量脫硫裝置16的吸收液的氧化還原電位(ORP)，將其氧化 還原電位的測量值設(shè)為150mV以上。這是因為，氧化汞(Hg2)在脫硫裝置16內(nèi)借由氣液接觸被氣體吸收液(石灰石、石 膏料漿)吸收，但是此時通過將ORP值調(diào)整為150mV以上(最好為200至300mV以上)能 夠抑制被吸收的氧化汞Hg2+的還原(Hg2+ — Hg0)。另外，即使在具有現(xiàn)有的活性炭噴霧裝置的排氣處理系統(tǒng)中，通過為了實現(xiàn)活性 炭的使用量的降低而在脫硝裝置的上游側(cè)設(shè)置供給氯化氫的氯化氫供給裝置并設(shè)置脫硫 裝置的氣體吸收液的ORP計，使汞的吸附效率提高，通過簡單的設(shè)備變更實現(xiàn)長期的活性炭噴霧量的降低，其結(jié)果是能夠降低廢棄活性炭量，促進排氣處理系統(tǒng)運行費用大幅度地 降低。另外，在本實施例中雖設(shè)置有袋式除塵器21，但是也可以不設(shè)置袋式除塵器21而 直接導(dǎo)入到脫硫裝置16內(nèi)，在從基于石灰/石膏法的吸收液除去石膏時同時將其排出。另外，根據(jù)煤炭的炭的種類，汞(Hg)/硫磺(S)的摩爾比為1. 3X ΙΟ"6以上的情況 下，采用監(jiān)視在脫硫裝置的下游側(cè)的汞濃度、并根據(jù)其結(jié)果強制性地噴霧活性炭22的燃煤 鍋爐的排氣處理系統(tǒng)的運行方法。這是因為，通常，汞含量小的煤炭中，其汞(Hg)/硫磺⑶的摩爾比(稱為Hg/S摩 爾比)為1. 3 X ΙΟ"6以下的情況下，僅通過氯化氫33的供給和ORP計的控制，就能夠除去排 氣中的汞，但是在煤炭中的炭的種類發(fā)生變化而急劇變化到1. 3X ΙΟ"6以上的情況下，不能 通過基于ORP計的控制，對應(yīng)迅速除去汞的要求。在這種情況下，基于ORP計19的控制穩(wěn)定的期間，由于排氣中的汞濃度上升，所以 通過強制性地噴霧活性炭，能夠暫時防止汞向外部飛散。這是因為，煤炭中的汞(Hg)/硫磺⑶的摩爾比為1. 3 ΧΙΟ"6以上(molHg/molS) 的情況下，相對于汞(Hg)的除去速度，石膏(CaSO4)的生成速度變得不足。接下來，說明將Hg/S摩爾比規(guī)定為1. 3 ΧΙΟ"6的理由。首先，根據(jù)Δ Hg/Δ CaSO4= Δ汞除去量/Δ石膏生成量的關(guān)系，在圖2中示出脫 硫裝置16的氣液接觸塔中的Δ Hg/Δ CaSO4和汞除去性能(在氣液接觸塔出口的氣體中的 汞濃度)的關(guān)系。根據(jù)該圖，明確了在Δ Hg/ Δ CaSO4為2mgHg/kgCaS04以下能夠維持汞除去性能。在汞(Hg)和石膏(CaSO4)中所包含的硫磺⑶起因于最上游的煤炭。在此，如果換算AHg/ACaS04 = 2mgHg/kgCaS04，會有以下的結(jié)果。即，Hgmol/Smol =2mgHg/kgCaS04X〔 (1/200. 59) X l(T3molHg/mgHg〕/〔 (1/136. 144) X 103molS/kgCaS04) =1. 357X 10_6molHg/molS需要說明的是，將汞(Hg)的分子量設(shè)為200.59、將硫磺⑶的分子量設(shè)為 32. 066，將石膏(CaSO4)的分子量設(shè)為136. 144。因此，Δ Hg/Δ CaS042mgHg/kgCaS04 相當(dāng)于 1· 3 X l(T6molHg/molS。其結(jié)果是，作為Hg/S摩爾比的閾值規(guī)定1. 3X ΙΟ"6,因為在超過該閾值的情況下， 汞除去性能會降低，所以有必要采取除去汞的對策。進一步而言，圖3以及圖4是表示煙煤和PRB炭中的煤炭的含量比(Hg/S)與頻率 的關(guān)系圖。圖3以及圖4是對美國煤炭的煙煤以及PRB炭的各30個采樣的Hg/S比合計后的 圖，1. 36X10"6molHg/molS以下的比率在煙煤中為大約70%，在PRB炭中為大約27%。即使在這種單獨使用煙煤或者混合使用煙煤的情況下，也能夠通過氯化氫的供給 和ORP的控制高效地除去汞。另外，即使在煤炭的種類發(fā)生變化的情況下，通過噴霧活性炭 即使汞濃度急劇上升也能夠應(yīng)對。實施例2圖5是本發(fā)明的其他的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)的示意圖。本實施例的排氣處理系統(tǒng)包括通過添加氨12除去來自燃煤鍋爐11的排氣中的
6氮氧化物的脫硝裝置13、回收除去氮氧化物后的氣體中的熱量的空氣預(yù)熱器14、除去熱量 回收后的氣體的煙塵的集塵器15、將除塵后的氣體中的硫氧化物通過石灰/石膏法除去并 除去氧化汞的氣液接觸式的脫硫裝置16、以及將脫硫且除去汞后的凈化氣體向外部排出的 煙囪17，在該排氣處理系統(tǒng)中，將來自脫硫裝置16的含有汞的料漿吸收液向外部抽出，在 分離石膏前添加凝集劑，從而將汞凝集除去。S卩，如圖5所示，向從脫硫裝置16抽出的含有汞的料漿吸收液添加凝集劑，在使該 凝集劑凝集汞、利用固液分離裝置41分離除去石膏24時，與石膏24 —起也分離凝集劑，降 低分離水中的汞濃度。凝集劑的添加可以在脫硫裝置16的內(nèi)部(40A)或者固液分離裝置41的上游側(cè) (40B)進行。其結(jié)果是，能夠降低返回到脫硫裝置16的分離水中的零價的汞(Hg°)的濃度，并 能夠防止脫硫裝置16內(nèi)的汞的再次飛散。實施例3圖6是本發(fā)明的其他的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)的示意圖。本實施例的排氣處理系統(tǒng)包括通過添加氨12除去來自燃煤鍋爐11的排氣中的 氮氧化物的脫硝裝置13、回收除去氮氧化物后的氣體中的熱量的空氣預(yù)熱器14、除去熱量 回收后的氣體的煙塵的集塵器15、將除塵后的氣體中的硫氧化物通過石灰/石膏法除去并 除去氧化汞的氣液接觸式的脫硫裝置16、以及將脫硫且除去汞后的凈化氣體向外部排出的 煙囪17，在該排氣處理系統(tǒng)中，將來自脫硫裝置16的含有汞的料漿吸收液向外部抽出，使 用固液分離裝置41分離石膏24，分離石24后，對于分離了石膏24的上清液23，在汞吸附 除去裝置42內(nèi)使其與活性炭、螯合物樹脂、離子交換樹脂、或者硫化物載體等汞吸附材料 向接觸，以吸附除去汞。其結(jié)果是，能夠降低返回到脫硫裝置16的分離水中的零價的汞(Hg°)的濃度，并 能夠防止脫硫裝置16內(nèi)的汞的再次飛散。需要說明的是，在本實施例中，也可以結(jié)合添加圖5的實施例2的凝集劑，以進一 步提高除去汞的效果。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性這樣，根據(jù)本發(fā)明的排氣處理系統(tǒng)以及運行方法，由于降低汞的再次分散，所以能 夠提高汞除去效率，從而適用于排氣中的汞排出量受到規(guī)定限制的情況。
權(quán)利要求
一種燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)，包括除去來自燃煤鍋爐的排氣中的氮氧化物的脫硝裝置、回收除去氮氧化物后的氣體中的熱量的空氣預(yù)熱器、除去熱量回收后的氣體中的煙塵的集塵器、通過石灰/石膏法除去除塵后的氣體中的硫氧化物并除去氧化汞的氣液接觸式的脫硫裝置、以及將脫硫后的氣體向外部排出的煙囪，所述排氣處理系統(tǒng)的特征在于，在脫硝裝置的上游側(cè)噴霧氯化氫，并在所述集塵器的下游側(cè)噴霧活性炭而吸附氣體中的汞。
2.一種燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)，包括除去來自燃煤鍋爐的排氣中的氮氧化物的脫硝裝置、 回收除去氮氧化物后的氣體中的熱量的空氣預(yù)熱器、 除去熱量回收后的氣體中的煙塵的集塵器、通過石灰/石膏法除去除塵后的氣體中的硫氧化物并除去氧化汞的氣液接觸式的脫 硫裝置、以及將脫硫后的氣體向外部排出的煙囪， 所述排氣處理系統(tǒng)的特征在于， 在脫硝裝置的上游側(cè)噴霧氯化氫， 并在所述集塵器的下游側(cè)噴霧活性炭而吸附氣體中的汞， 將脫硫裝置內(nèi)的吸收液的氧化還原電位設(shè)為150mV以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)，其特征在于，將含有汞的料漿吸 收液向外部抽出，在分離石膏前添加凝集劑，從而凝集除去汞。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項所述的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)，其特征在于，使分離 了石膏的分離液與活性炭、螯合物樹脂、離子交換樹脂或者硫化物載體中的至少一種接觸， 以吸附除去汞。
5.一種燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，該運行方法使用權(quán)利要求 1至4中的任意一種燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)，在煤炭中的汞(Hg)/硫磺⑶的摩爾比為1. 3X ΙΟ"6以上的情況下，在脫硫裝置的下游 側(cè)監(jiān)視汞濃度，并根據(jù)該結(jié)果噴霧活性炭。
全文摘要
本發(fā)明的燃煤鍋爐的排氣處理系統(tǒng)包括向作為燃料(F)而使用煤炭的燃煤鍋爐的排氣噴霧氯化氫(33)的HCl噴霧裝置(32)、向噴霧氯化氫后的排氣中添加氨(12)以通過氨脫硝除去氮氧化物并將汞氧化的脫硝裝置(13)、將除去氧化物后的氣體中的熱量回收的空氣預(yù)熱器(14)、將熱量回收后的氣體中的煙塵除去的集塵器(15)、向除塵后的氣體中噴霧活性炭(22a)的活性炭噴霧裝置(22)、捕集吸附了汞的活性炭的袋式除塵器(21)、將除去活性炭后的排氣中的硫氧化物除去的脫硫裝置(16)、將脫硫后的氣體向外部排出的煙囪(17)、為了向脫硫裝置(16)內(nèi)的料漿吸收液供給空氣而測量氧化還原電位的ORP計(19)。
文檔編號C02F1/52GK101918108SQ20098010225
公開日2010年12月15日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月21日
發(fā)明者沖野進, 本城新太郎, 鵜飼展行 申請人:三菱重工業(yè)株式會社