JP2000325746A - 排ガス中の水銀除去方法および装置 - Google Patents

排ガス中の水銀除去方法および装置

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Hirobumi Yoshikawa
博文 吉川
Hiroshi Ishizaka
浩 石坂
Naruhito Takamoto
成仁 高本
Shigeru Nozawa
滋 野沢
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来技術の欠点をなくし、酸化剤の消費量を
少なくして排ガス中の水銀化合物を高効率で除去するこ
とができる排ガス中の除去方法を提供する。 【解決手段】 燃焼装置から排出される排ガス中の硫黄
酸化物を脱硫装置で除去した後、排ガスと酸化剤を含ん
だ水銀吸収液を接触させることにより排ガス中の水銀を
除去する方法において、水銀吸収液のpHが7以下であ
ること。 【効果】 排ガス中の水銀を経済的に高い効率で除去で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラなどの燃焼
装置から排出される排ガス中に含まれる水銀を効率的に
除去する方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】火力発電所等において、石炭などの化石
燃料の燃焼に伴って発生する排煙中の水銀(排煙中では
主として金属水銀または塩化水銀として存在)は含有量
は多くないが、その毒性の強さから処理技術の普及が望
まれている。排ガス中の水銀を除去する方法としては、
ごみ焼却炉から排出される排ガス中の水銀処理が盛んに
検討されている(例えば、特開昭62−61620
号)。これはごみ焼却炉からの排ガス中により高濃度の
水銀が含まれているためである。
【0003】従来技術の一例として特開昭62−616
20号に開示されている装置のフローを図6に示す。廃
棄物Dは燃焼炉31に投入されて焼却され、その際に発
生する排ガスAは排ガス冷却装置32で冷却される。次
いで電気集塵器33でばい塵が除去された後、排ガスは
有害ガス除去装置34の下部から導入され、水酸化ナト
リウムなどのアルカリ水溶液と接触し、排ガス中の塩
素、塩酸、二酸化硫黄などの有害物質がアルカリと反応
して除去される。この際に、排ガス中の水銀もアルカリ
水溶液中に溶解するが、液中の水銀(通常塩化第2水
銀:HgCl2 )が還元されて金属水銀となると、液中
からガス中へ再放出される。これを防ぐために酸化剤
(例えば、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素)が添加
される。この際に、液の酸化還元電位やCODを測定す
ることにより、酸化剤の添加量を調整している。このよ
うにして浄化された排ガスAは煙突35から排出され
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、排ガス中の二酸化硫黄(SO2 )などの
還元性のガスのために酸化剤の消費量が多い。さらに、
常に還元性のガスを吸収しながら酸化剤を供給するた
め、吸収液の正確な酸化還元電位の測定ができず、その
結果として最適な酸化剤の添加が困難である。本発明の
課題は、上記従来技術の欠点をなくし、酸化剤の消費量
を少なくして排ガス中の水銀化合物を高効率で除去する
ことができる排ガス中の除去方法を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1および5記載の発明では、排ガス中のSO
2 などの還元性のガスをあらかじめ脱硫装置で除去した
後、脱硫装置から出た排ガスと酸化剤を含んだ水銀吸収
液(以下、単に水銀吸収液と呼ぶことがある)を接触さ
せる際の水銀吸収液のpHを7以下にすることにより、
排ガス中のSO 2 による酸化剤の消費を少なくし、さら
に正確な酸化還元電位の測定を可能にしている。
【0006】請求項2および6記載の発明では、排ガス
中のSO2 などの還元性のガスをあらかじめ脱硫装置で
除去した後、脱硫装置の吸収液(脱硫吸収液)および水
銀吸収液の酸化還元電位を測定し、脱硫吸収液の酸化還
元電位よりも水銀吸収液の酸化還元電位が高くなるよう
に酸化剤を水銀吸収液に添加する。さらに、請求項3お
よび7記載の発明では、排ガス中のSO2 などの還元性
のガスをあらかじめ脱硫装置で除去した後、水銀吸収液
のpHが7以下であり、かつ脱硫装置の吸収液および水
銀吸収液の酸化還元電位を測定し、脱硫吸収液の酸化還
元電位よりも水銀吸収液の酸化還元電位が高くなるよう
に酸化剤を水銀吸収液に添加する。
【0007】また、請求項4および8記載の発明では、
排ガスと酸化剤を含んだ水銀吸収液を接触させる前およ
び/または後のガス中の水銀濃度を計測しつつ、その計
測値に基づいて酸化剤を水銀吸収液に添加することによ
り、吸収液中の酸化剤濃度を適切な範囲に制御してい
る。本発明に用いる酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリ
ウムや過酸化水素水などが取扱いの点などで適してい
る。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、下記の実施例によって
さらに詳細に説明されるが、下記の例で制限されるもの
ではない。本発明による実施例を図1に示す。通常の排
煙処理システムと同様、脱硝装置2、A/H(エアヒー
タ、以下同様)3、GGH(ガスガスヒータ、以下同
様)4、8、EP(電気集塵装置、以下同様)5および
脱硫装置6などから構成されるが、本実施例では水銀除
去装置7が脱硫装置6の後流に設置され、さらに酸化還
元電位測定装置20で脱硫吸収液の酸化還元電位が測定
される。
【0009】ボイラ1から排出される排ガスAは、脱硝
装置2、A/H3およびGGHの熱回収部4を経由して
EP5に導かれ、排ガス中のばい塵が除去される。その
際に、排ガス温度によっては排ガス中の水銀の一部がば
い塵表面に付着する場合もある。EP5で除去されなか
ったばい塵を含む排ガスは脱硫装置6に導入され、排ガ
ス中のSO2 が除去される。さらに、脱硫装置6から排
出された排ガスは水銀除去装置7に入り、酸化剤を含ん
だ水銀吸収液(pH<7)が噴霧されて、排ガス中の水
銀の一部が吸収液に溶解・除去される。水銀除去装置か
ら排出された排ガスは、GGHの再加熱部8で排ガス温
度を高め、煙突9から排出される。このようにして排出
された水銀を効率よく除去することができる。
【0010】図2に、図1に示した実施例での水銀除去
装置7の詳細構造を示す。ダクト10から水銀除去塔1
1に導入された排ガス中に、酸化剤を含んだ水銀吸収液
Bが塔底からポンプ12により配管13を通じてノズル
14から噴霧され、排ガス中の水銀の一部が吸収液に溶
解・除去された後、ダクト15から脱硫装置6へ送られ
る。噴霧された吸収液はタンク16に落下し、再度ポン
プ12によりノズル14から噴霧されるが、その一部が
酸化還元電位測定装置20に送られ、吸収液の酸化還元
電位が測定される。また、吸収液のpHがpH測定装置
21により測定され、pHが7以下になるように必要に
応じて酸添加ポンプ22から酸Dが添加される。また、
脱硫吸収液の酸化還元電位も酸化還元電位測定装置20
で測定され、その測定結果を演算器23で計算し、その
計算結果に基づいてタンク17に蓄えられた酸化剤Cが
ポンプ18により配管19を通じてタンク16中に供給
される。
【0011】図3には、吸収液のpHと排ガス中のSO
2 吸収率および排ガス中の酸素によるSO2 の酸化率を
示すが、pHが7以上になるとSO2 吸収率が高く、か
つ排ガス中の酸素によるSO2 の酸化率が低くなるの
で、酸化剤の消費が多くなる。脱硫出口ガス中には脱硫
装置内で噴霧された脱硫吸収液がミストとして含まれて
おり、これが水銀除去装置に入るとミスト中のアルカリ
のために水銀吸収液のpHが高くなることもあるので、
pHは7以下に維持することが好ましい。
【0012】図4には、吸収液の酸化還元電位と水銀の
除去率の関係を示すが、酸化還元電位が高くなると水銀
の除去率が高まり、900mV以上ではほぼ一定とな
る。この条件では除去性能および経済性の点から酸化還
元電位が900〜1000mV程度になるように酸化剤
を添加することが好ましい。なお、ここで測定した酸化
還元電位は、標準水素電極を比較電極として測定した値
である。ただし、水銀除去率や経済性から見た最適な酸
化還元電位はガス中の水銀濃度や吸収液の噴霧量によっ
ても影響されるのはいうまでもない。さらに、ここで脱
硫装置6の吸収液の酸化還元電位を測定し、水銀除去装
置7の吸収液の酸化還元電位が常に脱硫装置6の吸収液
の酸化還元電位より高くなるように酸化剤を添加する方
法も有効である。なぜなら、水銀除去装置7の吸収液の
酸化還元電位が脱硫装置6の吸収液の酸化還元電位より
低い場合、脱硫装置6内で吸収されなかった水銀が水銀
除去装置7で除去される割合は低くなるためである。
【0013】図5には、図2に示した実施例での酸化還
元電位測定装置20の代わりに、排ガス中の水銀濃度測
定装置を使用する場合の実施例を示す。ダクト10から
水銀除去塔11に導入された排ガス中に酸化剤を含んだ
吸収液Bがポンプ12により配管13を通じてノズル1
4から噴霧され、排ガス中の水銀の一部が吸収液に溶解
・除去された後、ダクト15から脱硫装置6へ送られ
る。噴霧された吸収液Bはタンク16に落下し、再度ポ
ンプ12によりノズル14から噴霧される。ダクト10
および15中の排ガス中の水銀濃度がそれぞれ水銀濃度
計24および25で測定される。その測定結果を演算器
26で計算し、その計算結果に基づいてタンク17に蓄
えられた酸化剤Cがポンプ18により配管19を通じて
タンク16中に供給される。例えば水銀の除去率を計算
し、除去率が低い場合は酸化剤の添加量を増加させる。
【0014】上記の実施例で用いている酸化還元電位測
定装置および水銀濃度計は、それぞれ液の酸化還元電位
およびガス中の水銀濃度を測定できるものであればどの
ような原理の測定装置でも使用可能である。図1、2お
よび5に示した実施例によれば、図6に示した従来技術
に基づく比較例に較べ、排ガス中のSO2 による酸化剤
の消費量が少なく、かつ吸収液中の酸化剤濃度を適正な
範囲に維持できるので、経済的に高い水銀除去率を維持
することが可能となる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、排ガス中の水銀を経済
的に高い効率で除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施例の排煙処理システムのフロ
ーを示す図。
【図2】本発明の実施例の装置の詳細フローを示す図。
【図3】本発明方法に関する実験データを示す図。
【図4】本発明方法に関する実験データを示す図。
【図5】本発明の実施例の装置の詳細フローを示す図。
【図6】従来技術に基づく排煙処理システムのフローを
示す図。
【符号の説明】
1…ボイラ、2…脱硝装置、3…A/H(エアヒー
タ)、4…GGH(ガスガスヒータ)熱回収部、5…E
P(電気集塵装置)、6…脱硫装置、7…水銀除去装
置、8…GGH再加熱部、9…煙突、10…ダクト、1
1…水銀除去塔、12…ポンプ、13…配管、14…ノ
ズル、15…ダクト、16…タンク、17…タンク、1
8…ポンプ、19…配管、20…酸化還元電位測定装
置、21…pH測定装置、22…酸添加ポンプ、23…
演算器、24、25…水銀濃度計、26…演算器、31
…燃焼炉、32…排ガス冷却装置、33…電気集塵器、
34…有害ガス除去装置、35…煙突。A…排ガス、B
…吸収液、C…酸化剤、D…酸、E…廃棄物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高本 成仁 広島県呉市宝町3番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)発明者 野沢 滋 広島県呉市宝町6番9号 バブコック日立 株式会社呉工場内 Fターム(参考) 4D002 AA02 AA29 AC01 BA02 BA05 BA12 BA13 BA14 CA01 CA13 DA05 DA16 DA26 DA37 DA52 EA02 GA01 GA02 GA03 GB03 GB09 GB20

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼装置から排出される排ガス中の硫黄
    酸化物を脱硫装置で除去した後、排ガスと酸化剤を含ん
    だ水銀吸収液を接触させることにより排ガス中の水銀を
    除去する方法において、水銀吸収液のpHが7以下であ
    ることを特徴とする排ガス中の水銀除去方法。
  2. 【請求項2】 燃焼装置から排出される排ガス中の硫黄
    酸化物を脱硫装置で除去した後、排ガスと酸化剤を含ん
    だ吸収液を接触させることにより排ガス中の水銀を除去
    する方法において、脱硫装置の吸収液(以下、脱硫吸収
    液と呼ぶ)および水銀吸収液の酸化還元電位を測定し、
    脱硫吸収液の酸化還元電位よりも水銀吸収液の酸化還元
    電位が高くなるように酸化剤を水銀吸収液に添加するこ
    とを特徴とする排ガス中の水銀除去方法。
  3. 【請求項3】 燃焼装置から排出される排ガス中の硫黄
    酸化物を脱硫装置で除去した後、排ガスと酸化剤を含ん
    だ水銀吸収液を接触させることにより排ガス中の水銀を
    除去する方法において、水銀吸収液のpHが7以下であ
    り、かつ脱硫装置の吸収液および水銀吸収液の酸化還元
    電位を測定し、脱硫吸収液の酸化還元電位よりも水銀吸
    収液の酸化還元電位が高くなるように酸化剤を水銀吸収
    液に添加することを特徴とする排ガス中の水銀除去方
    法。
  4. 【請求項4】 排ガスと酸化剤を含んだ吸収液を接触さ
    せる前および/または後のガス中の水銀濃度を計測しつ
    つ、その計測値に基づいて酸化剤を吸収液に添加するこ
    とを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の排
    ガス中の水銀除去方法。
  5. 【請求項5】 燃焼装置から排出される排ガス中の硫黄
    酸化物を除去する脱硫装置と、該脱硫装置で処理された
    排ガス中に酸化剤を含んだ水銀吸収液を噴霧する手段を
    有することを特徴とする排ガス中の水銀除去装置。
  6. 【請求項6】 酸化剤を含んだ水銀吸収液の酸化還元電
    位を測定する手段と、その測定値に基づいて所定量の水
    銀吸収液に酸化剤を添加する手段をさらに有することを
    特徴とする請求項5記載の排ガス中の水銀除去装置。
  7. 【請求項7】 酸化剤を含んだ水銀吸収液のpHが7以
    下であることを特徴とする請求項5または6記載の排ガ
    ス中の水銀除去装置。
  8. 【請求項8】 排ガスと酸化剤を含んだ水銀吸収液を接
    触させる前および/または後のガス中の水銀濃度を計測
    する手段と、その計測値に基づいて所定量の水銀吸収液
    に酸化剤を添加する手段をさらに有することを特徴とす
    る請求項5〜7のいずれかに記載の排ガス中の水銀除去
    装置。
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