ガス分析装置、水銀除去システム、ガス分析方法及び排ガス中の水銀除去方法
【課題】排ガス中に含まれるＣｌ-濃度を測定することができるガス分析装置、水銀除去システム、ガス分析方法及び排ガス中の水銀除去方法を提供する。
【解決手段】本実施形態に係るガス分析装置１０は、ＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を含む排ガス１１が送給される煙道１２から排ガス１１Ａを抜出す排ガス抜出し管１３と、排ガス抜出し管１３に設けられ、抜出した排ガス１１Ａ中に含まれる煤塵を除去する捕集器１４と、排ガス抜出し管１３に設けられ、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を析出させるロールフィルタ１５と、ロールフィルタ１５で析出されたＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を含む試料にＸ線を照射させて試料から発生する蛍光Ｘ線を検出して排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を測定する測定装置１９とを含む。
【解決手段】本実施形態に係るガス分析装置１０は、ＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を含む排ガス１１が送給される煙道１２から排ガス１１Ａを抜出す排ガス抜出し管１３と、排ガス抜出し管１３に設けられ、抜出した排ガス１１Ａ中に含まれる煤塵を除去する捕集器１４と、排ガス抜出し管１３に設けられ、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を析出させるロールフィルタ１５と、ロールフィルタ１５で析出されたＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を含む試料にＸ線を照射させて試料から発生する蛍光Ｘ線を検出して排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を測定する測定装置１９とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの排ガス中に供給した塩化アンモニウムの濃度を測定するガス分析装置、水銀除去システム、ガス分析方法及び排ガス中の水銀除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラやゴミ焼却炉などの燃焼設備から排出される排ガス中には、煤塵、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害な成分が含まれていたため、排煙処理装置を用いて除去する必要があった。従来の排煙処理装置は、ＮＯｘを還元する脱硝装置と、アルカリ吸収液をＳＯｘ吸収剤とする湿式脱硫装置とを含み、煙道中、脱硝装置の前流側でアンモニア（ＮＨ3）を供給することで脱硝装置の脱硝触媒によりＮＯを下記式（１）のように、還元してＮＯｘを除去し、湿式脱硫装置でＳＯｘをアルカリ吸収液に吸収して、排ガス中に含まれる有害な成分を処理するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ・・・（１）
【０００３】
ＳＯｘとしては、ＳＯ2やＳＯ3などがあるが、排ガスのガス温度が低下すると、ＳＯ2やＳＯ3 は、下記式（２）、（３）のように、硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウムに変化し、煙道壁面や煙道内に設けられる装置に付着してしまう虞があった。また、硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウムなどは、エアーヒータのエレメントへの付着による閉塞などを引き起こす虞がある上、硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウムは腐食性物質であり、これが付着すると壁面や機器が腐食してしまう虞があった。
ＮＨ3＋ＳＯ3＋Ｈ2Ｏ＝ＮＨ4ＨＳＯ4・・・（２）
２ＮＨ3＋ＳＯ3＋Ｈ2Ｏ＝（ＮＨ4）2ＳＯ4・・・（３）
【０００４】
ＮＯｘを還元するため、脱硝装置の前流工程でＮＨ3を供給しているが、ＮＨ3はＳＯ3の中和用にも使用されていたことから、ＮＨ3の供給量も調整する必要があった。
【０００５】
そのため、従来では、排ガスの一部を抜き出し、紫外線吸収分析を行い、排ガス中のＳＯ3やＮＨ3を分析して排ガス中のＳＯ3やＮＨ3の濃度を測定するガスの分析方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、石炭焚き排ガスや重質油を燃焼した際に生じる排ガス中には、煤塵、ＳＯｘ、ＮＯｘのほか、金属水銀（Ｈｇ0）が含まれることがある。近年、ＮＯｘを還元する脱硝装置及びＳＯｘを吸収する湿式脱硫装置と組み合わせて、金属水銀（Ｈｇ0）を処理する方法や装置について様々な考案がなされてきた。
【０００７】
排ガス中の金属水銀（Ｈｇ0）を処理する方法として、煙道中、還元脱硝装置の前流側でＮＨ4Ｃｌ溶液を液状で噴霧して煙道内に供給する方法が提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。煙道内にＮＨ4Ｃｌ溶液を液状で噴霧すると、ＮＨ4Ｃｌは解離して、アンモニウム（ＮＨ3）ガス、塩酸（ＨＣｌ）ガスを生成する。ＮＨ3ガスは還元剤として作用し、ＨＣｌガスは水銀塩素化剤として作用する。即ち、還元脱硝装置に充填されている脱硝触媒上で、ＮＨ3は上記式（１）のように排ガス中のＮＯｘと還元反応が進行し、ＨＣｌは下記式（４）のように排ガス中のＨｇ0と酸化反応が進行する。脱硝触媒上でＮＨ3を還元脱硝すると共に、金属水銀（Ｈｇ0）を酸化し、水溶性の塩化水銀（ＨｇＣｌ2）とした後、後流側に設置した湿式の脱硫装置でＨｇＣｌ2を水に溶解させて排ガス中に含まれる水銀を除去すると共に、排ガス中に含まれるＳＯｘを吸収除去するようにしていた。
Ｈｇ0＋１／２Ｏ2＋２ＨＣｌ→ＨｇＣｌ2＋Ｈ2Ｏ・・・（４）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８０５４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１４６２５号公報
【特許文献３】特開２００８−１４２６０２号公報
【特許文献４】特開２００９−２０２１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、排ガス中に含まれるＨｇ0を酸化して脱硫装置で処理するために、ＮＨ4Ｃｌ溶液を液状で煙道内に噴霧する場合、特許文献２に記載のような従来の排ガス中のＳＯ3やＮＨ3の濃度を測定するガスの分析方法では、ＮＨ4Ｃｌが解離して生じるＨＣｌに起因する塩素イオン（Ｃｌ-）の分析ができない、という問題があった。即ち、従来のような煙道内にＮＨ3を供給する装置が設けられていた排煙処理装置に、排ガス中に含まれるＨｇ0を酸化するためにＮＨ4Ｃｌ溶液を供給する装置を追加すると、従来の特許文献２に記載のような排ガス中のＮＨ3の濃度を測定した場合、分析して得られるＮＨ3の濃度の値が、ＮＨ3を供給する装置から供給されたＮＨ3の濃度に依存するのか、ＮＨ4Ｃｌ溶液を供給する装置から供給されたＮＨ3の濃度に依存するのかと特定することができなくなる。
【００１０】
そのため、ＮＨ4Ｃｌ溶液の供給量を特定するため、排ガス中に含まれるＣｌ-濃度も測定可能なガス分析装置が求められている。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、排ガス中に含まれるＣｌ-濃度を測定することができるガス分析装置、水銀除去システム、ガス分析方法及び排ガス中の水銀除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ボイラから排出され、塩化アンモニウムを供給した排ガスを煙道から抜出す排ガス抜出し管と、前記排ガス抜出し管に設けられ、抜出した排ガス中に含まれる煤塵を除去する煤塵除去手段と、前記排ガス抜出し管に設けられ、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを析出させる析出手段と、前記析出手段で析出された塩化アンモニウムにＸ線またはレーザ光を照射させて発生する蛍光Ｘ線を検出して、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを測定する測定手段とを含むことを特徴とするガス分析装置である。
【００１３】
第２の発明は、第１において、前記排ガスが、更に亜硫酸を含み、前記析出手段が亜硫酸を析出させると共に、前記測定手段が亜硫酸を測定するガス分析装置である。
【００１４】
第３の発明は、ボイラから排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する水銀除去システムであり、前記ボイラの煙道内に、塩化アンモニウムを含む溶液を噴霧する塩化アンモニウム供給手段と、前記排ガス中の窒素酸化物をアンモニアで還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝装置と、該還元脱硝装置において酸化された水銀をアルカリ吸収液を用いて除去する湿式脱硫装置と、前記還元脱硝装置の上流側と下流側の何れか一方又は両方に設けられ、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を分析する塩化アンモニウム濃度測定手段とを有し、前記塩化アンモニウム濃度測定手段として、第１の発明のガス分析装置が用いられ、前記塩化アンモニウム濃度測定手段により求められた塩化アンモニウムの濃度に応じて前記塩化アンモニウムを含む溶液の噴霧量を制御することを特徴とする水銀除去システムである。
【００１５】
第４の発明は、第３の発明において、前記還元脱硝装置と前記湿式脱硫装置との間に設けられ、前記還元脱硝装置を通過した排ガスと熱交換して熱回収する熱交換器とを有し、予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係に基づいて前記熱回収器を通過する排ガスのガス温度を制御することを特徴とする水銀除去システムである。
【００１６】
第５の発明は、第３の発明において、前記還元脱硝装置と前記湿式脱硫装置との間に設けられ、前記還元脱硝装置を通過した排ガスと熱交換して熱回収する熱交換器とを有し、前記塩化アンモニウム濃度測定手段として、第２の発明のガス分析装置が用いられ、予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係と、亜硫酸濃度とガス温度との関係との何れか一方又は両方に基づいて前記熱回収器を通過する排ガスのガス温度を制御することを特徴とする水銀除去システムである。
【００１７】
第６の発明は、ボイラから排出され、塩化アンモニウムを供給した排ガスを煙道から抜出し、前記排ガス中に含まれる煤塵を除去し、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを析出させた後、排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを測定することを特徴とするガス分析方法である。
【００１８】
第７の発明は、第６の発明において、前記排ガスが、更に亜硫酸を含み、塩化アンモニウムの他に亜硫酸を析出させ、析出した亜硫酸を測定するガス分析方法である。
【００１９】
第８の発明は、ボイラから排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する水銀除去方法であり、前記ボイラの煙道内に、塩化アンモニウムを含む溶液を噴霧する塩化アンモニウム供給工程と、前記排ガス中の窒素酸化物をアンモニアで還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝工程と、該還元脱硝工程において酸化された水銀をアルカリ吸収液を用いて除去する湿式脱硫工程と、前記還元脱硝装置の上流側と下流側の何れか一方又は両方で、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を分析する塩化アンモニウム濃度測定工程を含み、前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、第６の発明のガス分析方法を用い、前記塩化アンモニウム濃度測定工程により前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を求め、求められた塩化アンモニウムの濃度に応じて前記塩化アンモニウムを含む溶液の噴霧量を制御する排ガス中の水銀除去方法である。
【００２０】
第９の発明は、第８の発明において、前記還元脱硝工程と前記湿式脱硫工程との間に、前記排ガスと熱交換器内を循環する熱媒体とを熱交換する熱回収工程と、前記湿式脱硫装置から排出される浄化ガスと前記熱媒体とを熱交換して、前記浄化ガスを再加熱する再加熱工程とを含み、前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、第６の発明のガス分析方法を用い、予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係に基づいて前記熱回収工程で前記熱媒体と熱交換する前記排ガスのガス温度を制御する排ガス中の水銀除去方法である。
【００２１】
第１０の発明は、第８の発明において、前記還元脱硝工程と前記湿式脱硫工程との間に、前記排ガスと熱交換器内を循環する熱媒体とを熱交換する熱回収工程と、前記湿式脱硫装置から排出される浄化ガスと前記熱媒体とを熱交換して、前記浄化ガスを再加熱する再加熱工程とを含み、前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、第７の発明のガス分析方法を用い、予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係と、亜硫酸濃度とガス温度との関係との何れか一方又は両方に基づいて前記熱回収工程で前記熱媒体と熱交換する前記排ガスのガス温度を制御する排ガス中の水銀除去方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを析出させた後、析出された塩化アンモニウムを分析し、排ガス中に含まれるＣｌ-濃度を測定することで、排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るガス分析装置を示す概略図である。
【図２】図２は、ロールフィルタの構成を簡略に示す図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係るＨｇ除去システムを示す概略図である。
【図４】図４は、噴霧ノズルの構成を簡略に示す図である。
【図５】図５は、本発明による第３の実施形態に係るＨｇ除去システムの構成を示す図である。
【図６】図６は、熱交換器の構成を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を好適に実施するための形態（以下、実施形態という。）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
［第１の実施形態］
本発明による第１の実施形態に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るガス分析装置を示す概略図であり、図２は、ロールフィルタの構成を簡略に示す図である。図１、２に示すように、本実施形態に係るガス分析装置１０は、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）、亜硫酸（ＳＯ3）の両方を含む排ガス１１が送給される煙道１２から排ガス１１Ａを抜出す排ガス抜出し管１３と、排ガス抜出し管１３に設けられ、抜き出した排ガス１１Ａ中に含まれる煤塵を除去する捕集器（煤塵除去手段）１４と、排ガス抜出し管１３に設けられ、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を析出させるロールフィルタ（析出手段）１５と、ロールフィルタ１５で析出されたＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を含む試料１６にＸ線１７を照射させて試料１６から発生する蛍光Ｘ線１８を検出して排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を測定する測定装置（測定手段）１９とを含むものである。
【００２５】
排ガス１１はボイラから排出されるガスであり、排ガス１１にはＳＯ3が含まれている。煙道１２内で排ガス１１中にＮＨ4Ｃｌ溶液を供給しているため、排ガス１１はＮＨ4Ｃｌを含む。排ガス１１中の計測対象のガス成分には、ＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を含んでいるが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、排ガス１１は、少なくともＮＨ4Ｃｌを含んでいるガスであればよい。排ガス１１に含まれるガス成分としては、ＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の他に、例えば、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ2）、メタン（ＣＨ4）、アンモニア、ベンゼン等を含んでいてもよい。
【００２６】
排ガス抜出し管１３は煙道１２に連結され、煙道１２内を流れる排ガス１１を排ガス抜出し管１３から一部抜出す。排ガス抜出し管１３には、調節弁Ｖ１１が設けられ、煙道１２から排ガス抜出し管１３に抜き出す排ガス１１の流量を調整する。排ガス抜出し管１３より排ガス１１を連続して抜出すことができるため、排ガス１１中のガス成分を半連続して測定することができる。
【００２７】
排ガス抜出し管１３に抜き出された排ガス１１Ａは、排ガス抜出し管１３を通って捕集器１４に送給される。捕集器１４は、排ガス１１Ａ中に含まれる煤塵を除去する。捕集器１４としては、例えばサイクロン式ダスト捕集機などが用いられるが、特に本実施形態はこれに限定されるものではない。
【００２８】
捕集器１４で排ガス１１Ａ中に含まれる煤塵が除去された後、排ガス１１Ａはロールフィルタ１５に送給される。また、捕集器１４は、捕集した煤塵を排出する煤塵搬送管２１を有している。捕集器１４で排ガス１１Ａから除去されたダストは、煤塵搬送管２１から煙道１２に戻される。
【００２９】
ロールフィルタ１５は、一対のローラ２２と、搬送用ベルト２３と、フィルタ２４と、排ガス送給管２５とを有する。ロールフィルタ１５は、一対のローラ２２が回転することで、搬送用ベルト２３も回転し、フィルタ２４が移動する。測定装置１９は、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の各々の濃度を分析する。測定装置１９としては、例えば、蛍光Ｘ線分析装置が挙げられる。測定装置１９は、試料１６にＸ線１７を照射するＸ線照射装置２６と、試料１６から発生する蛍光Ｘ線１８を検出する検出器２７とを有する。また、測定装置１９は、フィルタ２４の設けられている壁面側に開口部１９ａを設け、Ｘ線照射装置２６からＸ線１７がフィルタ２４に照射される。排ガス抜出し管１３から排ガス送給管２５に送給された排ガス１１Ａは、フィルタ２４に送給され、フィルタ２４を通過する際、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3はフィルタ２４で吸着され、フィルタ２４上にＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を含む試料１６ａが析出する。ロールフィルタ１５上に析出した試料１６ａはフィルタ２４が移動することにより、測定装置１９に搬送される。測定装置１９において開口部１９ａ付近に移動した試料１６ｂに対してＸ線照射装置２６からＸ線１７が照射される。試料１６ｂに含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3は、Ｘ線１７が照射されることにより励起される。励起されたＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3からは蛍光Ｘ線１８を発生する。発生した蛍光Ｘ線１８は検出器２７で検出され、分析される。検出器２７は、試料１６ｂのＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3にＸ線１７が照射された際に放出された蛍光Ｘ線のエネルギーに基づき、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3を分析する。
【００３０】
測定装置１９は、蛍光Ｘ線分析装置に限定されるものではなく、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3を分析することができるものであれば、他の分析装置を用いてもよい。
【００３１】
ロールフィルタ１５は、排ガス抜出し管１３の排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3を析出させるため、排ガス１１Ａを流す排ガス送給管２５は、排ガス１１Ａ中に含まれる水分が凝集し、測定装置１９での分析精度が低下しないように、排ガス送給管２５の外周にヒータを設け加熱しておくことが好ましい。
【００３２】
本実施形態に係るガス分析装置１０によれば、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌを析出させた後、析出されたＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3から発生する蛍光Ｘ線を分析することで、排ガス１１中に含まれるアンモニウムイオン（ＮＨ4+）、塩素イオン（Ｃｌ-）、ＳＯ3の濃度を安定して同時に分析することができる。このため、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌ及びＳＯ3の濃度を安定して同時に測定することができる。従って、排ガス１１中に含まれるＨｇを酸化する際、煙道１２内にＮＨ3ガス又はＮＨ3水の他にＮＨ4Ｃｌ溶液を供給する場合でも、煙道１２内に供給したＮＨ4Ｃｌ溶液の濃度を適正に求めることができる。
【００３３】
本実施形態に係るガス分析装置１０においては、排ガス１１にＮＨ4Ｃｌを含む溶液を用いているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、気化した際にＨｇを酸化するために用いられる酸化性ガスと、ＮＯｘを還元するために用いられる還元性ガスとを生成する助剤であれば用いることができる。本実施形態では、ＮＨ4Ｃｌを含む溶液を用いているため、酸化性ガスとしてＨＣｌガスが用いられ、還元性ガスとしてＮＨ3ガスが用いられている。ＮＨ4Ｃｌを含む溶液以外には、例えば臭化アンモニウム（ＮＨ4Ｂｒ）、ヨウ化アンモニウム（ＮＨ4Ｉ）などのハロゲン化アンモニウムを含む溶液を用いてもよい。
【００３４】
［第２の実施形態］
本発明による第２の実施形態に係るＨｇ除去システムについて、図面を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係るＨｇ除去システムを示す概略図である。本実施形態に係るＨｇ除去システムは、ＮＨ4Ｃｌ測定装置（ＮＨ4Ｃｌ測定手段）として、図１、２に示す第１の実施形態に係るガス分析装置１０を用いているため、ＮＨ4Ｃｌ測定装置の説明は省略する。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態に係るＨｇ除去システム３０Ａは、ボイラ３１から排出される排ガス１１中に含まれるＨｇを除去するＨｇ除去システムであり、ボイラ３１の下流の煙道１２内に、ＮＨ4Ｃｌ溶液４１を噴霧するＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段３２と、排ガス１１中のＮＯｘをＮＨ3ガスで還元すると共に、ＨＣｌガス共存下でＨｇ0を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝装置（還元脱硝手段）３３と、脱硝された排ガス１１を熱交換するエアヒータ（ＡＨ）３４と、脱硝された排ガス１１中の煤塵を除去する集塵器（ＥＳＰ:Electrostatic Precipitator）３５と、還元脱硝装置３３において酸化されたＨｇを石灰石膏スラリー（アルカリ吸収液）３６を用いて除去する湿式脱硫装置３７と、還元脱硝装置３３の上流側と下流側に設けられ、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度を分析するＮＨ4Ｃｌ測定装置（ＮＨ4Ｃｌ測定手段）３８−１、３８−２とを有するものである。
【００３６】
ボイラ３１から排出される排ガス１１には、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段３２からＮＨ4Ｃｌ溶液４１が供給される。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段３２は、排ガス１１中に含まれるＨｇ0を酸化するための噴霧ノズル４２と、ＮＨ4Ｃｌ溶液４１を液体状で噴霧ノズル４２に供給する塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給管４３と、煙道１２内にＮＨ4Ｃｌ溶液４１を圧縮して噴霧させる空気４４を噴霧ノズル４２に供給する空気供給管４５とを有する。
【００３７】
噴霧ノズル４２は、煙道１２内に挿入して設けられ、ＮＨ4Ｃｌ溶液４１と空気４４とを煙道１２内に同時に噴射する二流体ノズルである。図４は、噴霧ノズルの構成を簡略に示す図である。図４に示すように、噴霧ノズル４２は、内管４６と外管４７とからなる二重管４８と、二重管４８の先端に設けられるノズルヘッド４９とから形成されている。内管４６は、ＮＨ4Ｃｌ溶液４１を送給するために用いる管である。外管４７は、内管４６の外周を覆うように設けられ、内管４６との空間内に空気４４を送給するために用いる管である。噴霧ノズル４２は、ノズルヘッド４９からＮＨ4Ｃｌ溶液４１を煙道１２内に噴霧すると共に、空気４４を煙道１２内に噴射する。
【００３８】
ＮＨ4Ｃｌ溶液４１は、ＮＨ4Ｃｌ溶液タンク５１からＮＨ4Ｃｌ溶液供給管４３を介して噴霧ノズル４２に送給される。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管４３から供給されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１の流量は調節弁Ｖ２１により調整される。ＮＨ4Ｃｌ溶液４１はＮＨ4Ｃｌ溶液タンク５１内で所定濃度に調整される。ＮＨ4Ｃｌ溶液４１は、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）粉末を水に溶解させて生成することができる。ＮＨ4Ｃｌ粉末、水の各々の供給量を調整することで所定濃度のＮＨ4Ｃｌ溶液４１を調整することができる。ＮＨ4Ｃｌ溶液４１は、ＨＣｌ溶液とＮＨ3溶液とを所定濃度の割合で混合させて生成するようにしてもよい。
【００３９】
空気４４は、空気供給部５２から空気供給管４５を介して噴霧ノズル４２に送給され、ノズルヘッド４９からＮＨ4Ｃｌ溶液４１を噴霧する際の圧縮用の空気として用いられる。空気４４の気流によりＮＨ4Ｃｌ溶液４１を微粒化することで、ノズルヘッド４９から噴射されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１を煙道１２内に微細な液滴として噴霧することができる。空気供給管４５から供給される空気４４の流量は調節弁Ｖ２２により調整される。
【００４０】
ノズルヘッド４９から煙道１２内に噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液４１の液滴は、排ガス１１の高温雰囲気温度により蒸発して気化され、微細なＮＨ4Ｃｌの固体粒子を生成し、下記式（５）のように、ＨＣｌとＮＨ3とに分解し、昇華する。よって、噴霧ノズル４２から噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液４１は分解されて、ＨＣｌ、ＮＨ3を生じ、ＮＨ3ガス、ＨＣｌガスを煙道１２内に供給することができる。
ＮＨ4Ｃｌ→ＮＨ3＋ＨＣｌ・・・（５）
【００４１】
空気供給管４５から供給される空気４４の流量により、ノズルヘッド４９のノズル孔から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１の液滴の大きさを調整することができる。ノズルヘッド４９から噴射される空気４４の流量は、例えば気水比１００以上１００００以下（体積比）とするのが好ましい。これは、ノズルヘッド４９から噴射されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１を微細な液滴として煙道１２内に噴霧させるようにするためである。
【００４２】
空気４４は内管４６と外管４７との間の空間を流れるため、空気４４はＮＨ4Ｃｌ溶液４１の冷却用として働き、煙道１２内の排ガス１１の熱が空気４４によりＮＨ4Ｃｌ溶液４１に伝達されるのを抑制することができる。ＮＨ4Ｃｌ溶液４１が排ガス１１の熱により加熱されるのを抑制することができるため、ＮＨ4Ｃｌ溶液４１が噴射される直前まで液体状態を維持することができる。
【００４３】
図３に示すように、排ガス１１は、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段３２から煙道１２内に噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液４１の液滴から生じたＨＣｌガス、ＮＨ3ガスを含んだ後、還元脱硝装置３３に送給される。還元脱硝装置３３では、ＮＨ4Ｃｌが分解して生じたＮＨ3ガスはＮＯｘの還元脱硝用に用いられ、ＨＣｌガスはＨｇの酸化用に用いられ、ＮＯｘ及びＨｇを排ガス１１から除去する。
【００４４】
即ち、還元脱硝装置３３に充填されている脱硝触媒上でＮＨ3ガスは、下記式（６）のようにＮＯｘを還元脱硝し、ＨＣｌガスは、下記式（７）のようにＨｇを水銀酸化する。
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ・・・（６）
Ｈｇ＋１／２Ｏ2＋２ＨＣｌ→ＨｇＣｌ2＋Ｈ2Ｏ・・・（７）
【００４５】
還元脱硝装置３３は、脱硝触媒層５３を１つ備えているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、還元脱硝装置３３は、脱硝性能に応じて脱硝触媒層５３の数を適宜変更することができる。
【００４６】
排ガス１１は、還元脱硝装置３３において排ガス１１中のＮＯｘの還元とＨｇの酸化がされた後、エアヒータ３４、集塵器（ＥＳＰ）３５を通過して湿式脱硫装置３７に送給される。
【００４７】
湿式脱硫装置３７では、排ガス１１を装置本体５５内の底部の壁面側から送給し、アルカリ吸収液として用いられる石灰石膏スラリー３６を吸収液送給ライン５４により装置本体５５内に供給し、ノズル５６より塔頂部側に向かって噴流させる。装置本体５５内の底部側から上昇してくる排ガス１１と、ノズル５６から噴流して流下する石灰石膏スラリー３６とを対向して気液接触させ、排ガス１１中のＨｇＣｌ2、硫黄酸化物（ＳＯｘ）は石灰石膏スラリー３６中に吸収され、排ガス１１から分離、除去され、排ガス１１は浄化される。石灰石膏スラリー３６により浄化された排ガス１１は、浄化ガス５７として塔頂部側より排出され、煙突５８から系外に排出される。
【００４８】
排ガス１１の脱硫に用いられる石灰石膏スラリー３６は、水に石灰石粉末を溶解させた石灰スラリＣａＣＯ3と、石灰と排ガス１１中のＳＯｘが反応し更に酸化させた石膏スラリＣａＳＯ4と、水とを混合させて生成される。石灰石膏スラリー３６は、例えば湿式脱硫装置３７の装置本体５５の塔底部５９に貯留した液を揚水したものが用いられる。装置本体５５内で排ガス１１中のＳＯｘは石灰石膏スラリー３６と下記式（８）のような反応を生じる。
ＣａＣＯ3＋ＳＯ2＋０．５Ｈ2Ｏ→ＣａＳＯ3・０．５Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2・・・（８）
【００４９】
一方、排ガス１１中のＳＯｘを吸収した石灰石膏スラリー３６は、装置本体５５内に供給される水６１と混合され、装置本体５５の塔底部５９に供給される空気６２により酸化処理される。このとき、装置本体５５内を流下した石灰石膏スラリー３６は、水６１、空気６２と下記式（９）のような反応を生じる。
ＣａＳＯ3・０．５Ｈ2Ｏ＋０．５Ｏ2＋１．５Ｈ2Ｏ→ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ・・・（９）
【００５０】
湿式脱硫装置３７の塔底部５９に貯留される脱硫に用いた石灰石膏スラリー３６は酸化処理された後、塔底部５９より抜き出され、脱水器６３に送給された後、塩化水銀（ＨｇＣｌ）を含んだ脱水ケーキ（石膏）６４として系外に排出される。脱水器６３として、例えばベルトフィルターなどが用いられる。また、脱水したろ液（脱水ろ液）は、例えば脱水ろ液中の懸濁物、重金属の除去、脱水ろ液のｐＨ調整などの排水処理が行われる。この排水処理された脱水ろ液の一部は湿式脱硫装置３７に返送され、脱水ろ液の他の一部は排水として処理される。
【００５１】
アルカリ吸収液として石灰石膏スラリー３６を用いているが、排ガス１１中のＨｇＣｌ2を吸収できるものであれば他の溶液をアルカリ吸収液として用いることができる。
【００５２】
石灰石膏スラリー３６はノズル５６より塔頂部側に向かって噴流させる方法に限定されるものではなく、例えばノズル５６から排ガス１１と対向するように流下させてもよい。
【００５３】
（ＮＨ4Ｃｌ溶液の噴霧量の制御）
ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１は、還元脱硝装置３３の前流側に設けられ、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−２は、還元脱硝装置３３の後流側に設けられている。ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、上述の通り、図１、２に示す第１の実施形態に係るガス分析装置１０を用いている。よって、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、排ガス１１中に噴霧ノズル４２から供給されたＮＨ4Ｃｌの濃度を分析することができる。また、ボイラ３１が、例えば石炭焚きボイラ３１の場合、排ガス１１中にはＳＯ3も含まれているが、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度も測定することができる。従って、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、排ガス１１中に含まれるＮＨ4ＣｌおよびＳＯ3の濃度を同時に測定することができる。
【００５４】
ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２で測定された排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度の測定結果は、制御装置７０に伝達される。制御装置７０は、予め求めたＮＨ4Ｃｌの濃度とＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度との関係を示すマップと、ＳＯ3の濃度とＳＯ3が析出するガス温度との関係を示すマップとを記録しておく。例えば、ＮＨ4Ｃｌの濃度が高くなるほどＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度は高くなり、ＳＯ3の濃度が高くなるほどＳＯ3が析出するガス温度は高くなる。ＮＨ4Ｃｌの濃度とＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度との関係を示すマップやＳＯ3の濃度とＳＯ3が析出するガス温度との関係を示すマップを予め求めておくことで、ＮＨ4Ｃｌの濃度またはＳＯ3の濃度に応じてＮＨ4ＣｌやＳＯ3が析出しないようにガス温度を調整することが可能となる。
【００５５】
制御装置７０は、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２で測定された排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度の測定結果から予め求めたＮＨ4Ｃｌの濃度とＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度との関係を示すマップに基づいて排ガス１１中に含まれるＣｌ-の濃度を分析し、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度を求めることができる。排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度を求めることで、制御装置７０は、ＮＨ4Ｃｌ溶液の噴霧量を制御することができるので、噴霧ノズル４２から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液を適正な噴霧量とすることができる。
【００５６】
ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度の他に、ＳＯ3の濃度も測定することができるため、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度を制御装置７０に伝達する。制御装置７０は、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２で測定された排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度の測定結果から予め求めたＳＯ3の濃度とＳＯ3が析出するガス温度との関係を示すマップに基づいて排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度を分析することにより、排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度を求めることができる。排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度を求めることで、制御装置７０は、ＮＨ4Ｃｌ溶液の噴霧量を制御することができるので、噴霧ノズル４２から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液を適正な噴霧量とすることができる。
【００５７】
このように、本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システム３０Ａによれば、排ガス１１中に含まれるＮＨ4+、Ｃｌ-、ＳＯ3の濃度を安定して同時に分析することができるため、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌ及びＳＯ3の濃度を安定して同時に測定することができる。従って、噴霧ノズル４２から煙道１２内にＮＨ4Ｃｌ溶液４１を適正な量で噴霧することができるため、還元脱硝装置３３においてＨｇの除去性能およびＮＯｘの還元性能を安定して維持することができる。また、噴霧ノズル４２の外管４７など噴霧設備の腐食の防止も可能となるため、安定して運転することが可能となると共に、噴霧ノズル４２などの装置の延命化、装置のメンテナンスに要する費用の低減を図ることが可能となる。更に、煙道１２内にＮＨ3水を供給するＮＨ3水供給手段が設けられている場合、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段３２を煙道１２内に新たに新設する場合でも、煙道１２内に供給するＮＨ4Ｃｌ溶液の濃度を適正に求めることができる。
【００５８】
噴霧ノズル４２の上流側には、排ガス１１の流量を計測する流量計７１が設けられている。流量計７１により排ガス１１の流量が測定される。流量計７１により測定された排ガス１１の流量の値は制御装置７０に送られ、排ガス１１の流量の値に基づいてノズルヘッド４９から噴射するＮＨ4Ｃｌ溶液４１の流量、角度、初速度などを調整することができる。
【００５９】
還元脱硝装置３３及び湿式脱硫装置３７の出口側には、ＮＯｘ濃度計７２が設けられている。ＮＯｘ濃度計７２で測定された排ガス１１中のＮＯｘ濃度の値は、制御装置７０に伝達される。制御装置７０はＮＯｘ濃度計７２で測定された排ガス１１中のＮＯｘ濃度の値から還元脱硝装置３３におけるＮＯｘの還元割合を確認することができる。よって、ＮＯｘ濃度計７２で測定された排ガス１１中のＮＯｘ濃度の値から噴霧ノズル４２から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給量を調整すると共に、排ガス１１中に別途供給されるＮＨ3水の供給量を調整し、ＮＨ3の混合比率を調整することができる。これにより、還元脱硝装置３３において排ガス１１のＮＯｘを還元し、還元脱硝装置３３が所定の脱硝性能を満足するようにすることができる。
【００６０】
煙道１２には、ボイラ３１から排出される排ガス１１中のＨｇ含有量を測定するＨｇ濃度計７３−１〜７３−３が設けられている。Ｈｇ濃度計７３−１は、ボイラ３１とノズルヘッド４９との間の煙道１２に設けられ、Ｈｇ濃度計７３−２は、還元脱硝装置３３とエアヒータ３４との間に設けられ、Ｈｇ濃度計７３−３は、湿式脱硫装置３７の後流側に設けられる。Ｈｇ濃度計計７３−１〜７３−３で測定された排ガス１１中のＨｇ濃度の値は、制御装置７０に伝達される。制御装置７０は、Ｈｇ濃度計計７３−１〜７３−３で測定された排ガス１１中のＨｇ濃度の値から排ガス１１中に含まれるＨｇの含有量を確認することができる。具体的には、Ｈｇ濃度計計７３−１〜７３−３は、金属水銀Ｈｇ0と、酸化水銀Ｈｇ2+と、全水銀（金属水銀Ｈｇ0と酸化水銀Ｈｇ2+とを含む水銀量）とを各々任意に測定することができる。Ｈｇ濃度計７３−２、７３−３で全水銀に対する酸化水銀Ｈｇ2+の比率を把握することで、排ガス１１中に含まれるＨｇの水銀酸化率を求めることができる。Ｈｇ濃度計７３−１〜７３−３で測定された排ガス１１中のＨｇ濃度の値と水銀酸化率からＮＨ4Ｃｌ溶液４１のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給流量を制御することで、ノズルヘッド４９から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給流量を所定の脱硝性能を満足すると共に、Ｈｇの酸化性能を維持するようにすることができる。
【００６１】
湿式脱硫装置３７の塔底部５９には、石灰石膏スラリー３６の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定制御装置（ＯＲＰコントローラ）７４が設けられている。このＯＲＰコントローラ７４により石灰石膏スラリー３６の酸化還元電位の値を測定する。測定された酸化還元電位の値に基づいて湿式脱硫装置３７の塔底部５９に供給される空気６２の供給量を調整する。塔底部５９に供給される空気６２の供給量を調整することで、湿式脱硫装置３７の塔底部５９に貯留する石灰石膏スラリー３６内に捕集されている酸化されたＨｇが還元されるのを防止し、煙突５８より放散されるのを防止することができる。
【００６２】
湿式脱硫装置３７内の石灰石膏スラリー３６の酸化還元電位は、石灰石膏スラリー３６からのＨｇの再飛散を防止するためには、例えば０ｍＶ以上＋６００ｍＶ以下の範囲内にあることが好ましい。これは酸化還元電位が上記範囲内であれば石灰石膏スラリー３６中にＨｇＣｌ2として捕集されたＨｇが安定な領域であり、大気中への再飛散を防ぐことができるためである。
【００６３】
本実施形態に係るＨｇ除去システム３０Ａにおいては、Ｈｇを酸化すると共に、ＮＯｘを還元するのにＮＨ4Ｃｌを含む溶液を用いているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、上述のように、ＮＨ4Ｃｌを含む溶液以外に、例えば、ＮＨ4Ｂｒ、ＮＨ4Ｉなどのハロゲン化アンモニウムを含む溶液を用いてもよい。
【００６４】
［第３の実施形態］
本発明による第３の実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムについて、図面を参照して説明する。図５は、本発明による第３の実施形態に係るＨｇ除去システムの構成を示す図であり、図６は、熱交換器の構成を簡略に示す図である。なお、本発明の第２の実施形態に係るＨｇ除去システムの構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
【００６５】
図５、６に示すように、本実施形態に係るＨｇ除去システム３０Ｂは、エアヒータ３４と集塵器３５との間に、還元脱硝装置３３を通過した排ガス１１と熱交換して熱回収する熱交換器８０が設けられている。熱交換器８０は、熱回収器８１と、再加熱器８２とを含むものである。熱回収器８１は、エアヒータ３４と集塵器３５との間に設けられ、ボイラ３１から排出される排ガス１１と熱交換器８０内を循環する熱媒体８３とを熱交換する。再加熱器８２は、湿式脱硫装置３７の後流側に設けられ、湿式脱硫装置３７から排出される浄化ガス５７と熱媒体８３とを熱交換して、浄化ガス５７を再加熱する。
【００６６】
熱交換器８０は、熱回収器８１と再加熱器８２とを熱媒体８３が循環するための熱媒体循環通路８４を有する。熱媒体８３は、熱媒体循環通路８４を介して熱回収器８１と再加熱器８２との間を循環している。熱回収器８１と再加熱器８２との各々の内部に設けられる熱媒体循環通路８４の表面には、複数のフィンチューブ８５が設けられている。熱媒体循環通路８４には熱交換部８６が設けられ、熱媒体８３をスチーム８７と熱交換することで、熱媒体８３の媒体温度を調整することができる。
【００６７】
ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２により、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌ濃度及びＳＯ3濃度を測定することができるため、制御装置７０は、予め求めたＮＨ4Ｃｌの濃度とＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度との関係を示すマップと、ＳＯ3の濃度とＳＯ3が析出するガス温度との関係を示すマップとの何れか一方又は両方に基づいて熱交換部８６で熱媒体８３をスチーム８７と熱交換することで、熱媒体８３の媒体温度を上昇させる。熱回収器８１の出口側の排ガス１１のガス温度をＮＨ4Ｃｌ及びＳＯ3が析出するガス温度以上にすることで、熱回収器８１のフィンチューブ８５にＳＯ3が析出するのを抑制することができる。これにより、熱回収器８１のフィンチューブ８５の腐食を抑制することができる。
【００６８】
熱回収器８１に流入させる熱媒体８３の量を減少させると、熱媒体８３が熱回収器８１で回収する熱回収量は減少するため、熱回収器８１の出口ガス温度は高い状体を維持したままであり、再加熱器８２に流入する熱媒体８３の熱量は少ないため、再加熱器８２に入る浄化ガス５７の温度を上昇させることができない。そのため、再加熱器８２を通過した浄化ガス５７の温度を上昇させるために、スチーム８７の添加量を増大させて再加熱器８２に流入する熱媒体８３の熱量を上昇させることで、再加熱器８２を通過する浄化ガス５７の温度を上昇させることができる。
【００６９】
また、熱回収器８１に流入させる熱媒体８３の量を増大させると、熱回収器８１で熱媒体８３が回収する熱回収量が増大する。これにより、熱回収器８１から出る排ガス１１の出口ガス温度は低下し、再加熱器８２に流入する熱媒体８３の温度は上昇するため、再加熱器８２に入る浄化ガス５７の温度を上昇させることができる。これにより、熱媒体８３と熱交換するために供給されるスチーム８７の供給量を軽減ことができる。
【００７０】
熱媒体８３は、熱媒体タンク８８から熱媒体循環通路８４に供給される。熱媒体８３は、熱媒体送給ポンプ８９により熱媒体循環通路８４内を循環させる。また、浄化ガス５７のガス温度に応じて調節弁Ｖ３１によりスチーム８７の供給量を調整し、熱回収器８１から排出される排ガス１１のガス温度に応じて調節弁Ｖ３２により再加熱器８２に送給される熱媒体８３を熱回収器８１に供給し、再加熱器８２に送給される熱媒体８３の供給量を調整する。
【００７１】
よって、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２により、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌ濃度及びＳＯ3濃度を測定し、予め求めたＮＨ4Ｃｌの濃度とＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度との関係を示すマップと、ＳＯ3の濃度とＳＯ3が析出するガス温度との関係を示すマップとの何れか一方又は両方に基づいて熱媒体８３の媒体温度を上昇させ、熱回収器８１の出口側の排ガス１１のガス温度をＮＨ4Ｃｌ及びＳＯ3が析出するガス温度以上にする。これにより、熱回収器８１のフィンチューブ８５など煙道１２内に設けられた設備にＮＨ4Ｃｌ及びＳＯ3が析出するのを抑制することができ、熱回収器８１のフィンチューブ８５などの腐食を抑制することができる。
【００７２】
本実施形態では、熱交換器８０は、エアヒータ３４と集塵器３５との間に設けているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、還元脱硝装置３３と湿式脱硫装置３７との間であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明に係るガス分析装置は、ガス中に含まれるＮＨ4Ｃｌ濃度を測定し、Ｃｌ-濃度を求めることができるので、排ガス中のＨｇを除去する水銀除去システムの噴霧装置に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００７４】
１０ ガス分析装置
１１、１１Ａ 排ガス
１２ 煙道
１３ 排ガス抜出し管
１４ 捕集器（煤塵除去手段）
１５ ロールフィルタ（析出手段）
１６、１６ａ、１６ｂ 試料
１７ Ｘ線
１８ 蛍光Ｘ線
１９ 測定装置（測定手段）
２１ 煤塵搬送管
２２ ローラ
２３ 搬送用ベルト
２４ フィルタ
２５ 排ガス送給管
２６ Ｘ線照射装置
２７ 検出器
３０Ａ、３０Ｂ Ｈｇ除去システム
３１ ボイラ
３２ ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段
３３ 還元脱硝装置（還元脱硝手段）
３４ エアヒータ（ＡＨ）
３５ 集塵器
３６ 石灰石膏スラリー（アルカリ吸収液）
３７ 湿式脱硫装置
３８−１、３８−２ ＮＨ4Ｃｌ測定装置（ＮＨ4Ｃｌ測定手段）
４１ ＮＨ4Ｃｌ溶液
４２ 噴霧ノズル
４３ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給管
４４ 空気
４５ 空気供給管
４６ 内管
４７ 外管
４８ 二重管
４９ ノズルヘッド
５１ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液タンク
５２ 空気供給部
５３ 脱硝触媒層
５４ 吸収液送給ライン
５５ 装置本体
５６ ノズル
５７ 浄化ガス
５８ 煙突
５９ 塔底部
６１ 水
６２ 空気
６３ 脱水器
６４ 脱水ケーキ（石膏）
７０ 制御装置
７１ 流量計
７２ ＮＯｘ濃度計
７３−１〜７３−３ 水銀（Ｈｇ）濃度計
７４ 酸化還元電位測定制御装置（ＯＲＰコントローラ）
８０ 熱交換器
８１ 熱回収器
８２ 再加熱器
８３ 熱媒体
８４ 熱媒体循環通路
８５ フィンチューブ
８６ 熱交換部
８７ スチーム
Ｖ１１、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ３１、Ｖ３２ 調節弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの排ガス中に供給した塩化アンモニウムの濃度を測定するガス分析装置、水銀除去システム、ガス分析方法及び排ガス中の水銀除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラやゴミ焼却炉などの燃焼設備から排出される排ガス中には、煤塵、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害な成分が含まれていたため、排煙処理装置を用いて除去する必要があった。従来の排煙処理装置は、ＮＯｘを還元する脱硝装置と、アルカリ吸収液をＳＯｘ吸収剤とする湿式脱硫装置とを含み、煙道中、脱硝装置の前流側でアンモニア（ＮＨ3）を供給することで脱硝装置の脱硝触媒によりＮＯを下記式（１）のように、還元してＮＯｘを除去し、湿式脱硫装置でＳＯｘをアルカリ吸収液に吸収して、排ガス中に含まれる有害な成分を処理するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ・・・（１）
【０００３】
ＳＯｘとしては、ＳＯ2やＳＯ3などがあるが、排ガスのガス温度が低下すると、ＳＯ2やＳＯ3 は、下記式（２）、（３）のように、硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウムに変化し、煙道壁面や煙道内に設けられる装置に付着してしまう虞があった。また、硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウムなどは、エアーヒータのエレメントへの付着による閉塞などを引き起こす虞がある上、硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウムは腐食性物質であり、これが付着すると壁面や機器が腐食してしまう虞があった。
ＮＨ3＋ＳＯ3＋Ｈ2Ｏ＝ＮＨ4ＨＳＯ4・・・（２）
２ＮＨ3＋ＳＯ3＋Ｈ2Ｏ＝（ＮＨ4）2ＳＯ4・・・（３）
【０００４】
ＮＯｘを還元するため、脱硝装置の前流工程でＮＨ3を供給しているが、ＮＨ3はＳＯ3の中和用にも使用されていたことから、ＮＨ3の供給量も調整する必要があった。
【０００５】
そのため、従来では、排ガスの一部を抜き出し、紫外線吸収分析を行い、排ガス中のＳＯ3やＮＨ3を分析して排ガス中のＳＯ3やＮＨ3の濃度を測定するガスの分析方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、石炭焚き排ガスや重質油を燃焼した際に生じる排ガス中には、煤塵、ＳＯｘ、ＮＯｘのほか、金属水銀（Ｈｇ0）が含まれることがある。近年、ＮＯｘを還元する脱硝装置及びＳＯｘを吸収する湿式脱硫装置と組み合わせて、金属水銀（Ｈｇ0）を処理する方法や装置について様々な考案がなされてきた。
【０００７】
排ガス中の金属水銀（Ｈｇ0）を処理する方法として、煙道中、還元脱硝装置の前流側でＮＨ4Ｃｌ溶液を液状で噴霧して煙道内に供給する方法が提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。煙道内にＮＨ4Ｃｌ溶液を液状で噴霧すると、ＮＨ4Ｃｌは解離して、アンモニウム（ＮＨ3）ガス、塩酸（ＨＣｌ）ガスを生成する。ＮＨ3ガスは還元剤として作用し、ＨＣｌガスは水銀塩素化剤として作用する。即ち、還元脱硝装置に充填されている脱硝触媒上で、ＮＨ3は上記式（１）のように排ガス中のＮＯｘと還元反応が進行し、ＨＣｌは下記式（４）のように排ガス中のＨｇ0と酸化反応が進行する。脱硝触媒上でＮＨ3を還元脱硝すると共に、金属水銀（Ｈｇ0）を酸化し、水溶性の塩化水銀（ＨｇＣｌ2）とした後、後流側に設置した湿式の脱硫装置でＨｇＣｌ2を水に溶解させて排ガス中に含まれる水銀を除去すると共に、排ガス中に含まれるＳＯｘを吸収除去するようにしていた。
Ｈｇ0＋１／２Ｏ2＋２ＨＣｌ→ＨｇＣｌ2＋Ｈ2Ｏ・・・（４）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８０５４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１４６２５号公報
【特許文献３】特開２００８−１４２６０２号公報
【特許文献４】特開２００９−２０２１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、排ガス中に含まれるＨｇ0を酸化して脱硫装置で処理するために、ＮＨ4Ｃｌ溶液を液状で煙道内に噴霧する場合、特許文献２に記載のような従来の排ガス中のＳＯ3やＮＨ3の濃度を測定するガスの分析方法では、ＮＨ4Ｃｌが解離して生じるＨＣｌに起因する塩素イオン（Ｃｌ-）の分析ができない、という問題があった。即ち、従来のような煙道内にＮＨ3を供給する装置が設けられていた排煙処理装置に、排ガス中に含まれるＨｇ0を酸化するためにＮＨ4Ｃｌ溶液を供給する装置を追加すると、従来の特許文献２に記載のような排ガス中のＮＨ3の濃度を測定した場合、分析して得られるＮＨ3の濃度の値が、ＮＨ3を供給する装置から供給されたＮＨ3の濃度に依存するのか、ＮＨ4Ｃｌ溶液を供給する装置から供給されたＮＨ3の濃度に依存するのかと特定することができなくなる。
【００１０】
そのため、ＮＨ4Ｃｌ溶液の供給量を特定するため、排ガス中に含まれるＣｌ-濃度も測定可能なガス分析装置が求められている。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、排ガス中に含まれるＣｌ-濃度を測定することができるガス分析装置、水銀除去システム、ガス分析方法及び排ガス中の水銀除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ボイラから排出され、塩化アンモニウムを供給した排ガスを煙道から抜出す排ガス抜出し管と、前記排ガス抜出し管に設けられ、抜出した排ガス中に含まれる煤塵を除去する煤塵除去手段と、前記排ガス抜出し管に設けられ、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを析出させる析出手段と、前記析出手段で析出された塩化アンモニウムにＸ線またはレーザ光を照射させて発生する蛍光Ｘ線を検出して、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを測定する測定手段とを含むことを特徴とするガス分析装置である。
【００１３】
第２の発明は、第１において、前記排ガスが、更に亜硫酸を含み、前記析出手段が亜硫酸を析出させると共に、前記測定手段が亜硫酸を測定するガス分析装置である。
【００１４】
第３の発明は、ボイラから排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する水銀除去システムであり、前記ボイラの煙道内に、塩化アンモニウムを含む溶液を噴霧する塩化アンモニウム供給手段と、前記排ガス中の窒素酸化物をアンモニアで還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝装置と、該還元脱硝装置において酸化された水銀をアルカリ吸収液を用いて除去する湿式脱硫装置と、前記還元脱硝装置の上流側と下流側の何れか一方又は両方に設けられ、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を分析する塩化アンモニウム濃度測定手段とを有し、前記塩化アンモニウム濃度測定手段として、第１の発明のガス分析装置が用いられ、前記塩化アンモニウム濃度測定手段により求められた塩化アンモニウムの濃度に応じて前記塩化アンモニウムを含む溶液の噴霧量を制御することを特徴とする水銀除去システムである。
【００１５】
第４の発明は、第３の発明において、前記還元脱硝装置と前記湿式脱硫装置との間に設けられ、前記還元脱硝装置を通過した排ガスと熱交換して熱回収する熱交換器とを有し、予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係に基づいて前記熱回収器を通過する排ガスのガス温度を制御することを特徴とする水銀除去システムである。
【００１６】
第５の発明は、第３の発明において、前記還元脱硝装置と前記湿式脱硫装置との間に設けられ、前記還元脱硝装置を通過した排ガスと熱交換して熱回収する熱交換器とを有し、前記塩化アンモニウム濃度測定手段として、第２の発明のガス分析装置が用いられ、予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係と、亜硫酸濃度とガス温度との関係との何れか一方又は両方に基づいて前記熱回収器を通過する排ガスのガス温度を制御することを特徴とする水銀除去システムである。
【００１７】
第６の発明は、ボイラから排出され、塩化アンモニウムを供給した排ガスを煙道から抜出し、前記排ガス中に含まれる煤塵を除去し、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを析出させた後、排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを測定することを特徴とするガス分析方法である。
【００１８】
第７の発明は、第６の発明において、前記排ガスが、更に亜硫酸を含み、塩化アンモニウムの他に亜硫酸を析出させ、析出した亜硫酸を測定するガス分析方法である。
【００１９】
第８の発明は、ボイラから排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する水銀除去方法であり、前記ボイラの煙道内に、塩化アンモニウムを含む溶液を噴霧する塩化アンモニウム供給工程と、前記排ガス中の窒素酸化物をアンモニアで還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝工程と、該還元脱硝工程において酸化された水銀をアルカリ吸収液を用いて除去する湿式脱硫工程と、前記還元脱硝装置の上流側と下流側の何れか一方又は両方で、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を分析する塩化アンモニウム濃度測定工程を含み、前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、第６の発明のガス分析方法を用い、前記塩化アンモニウム濃度測定工程により前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を求め、求められた塩化アンモニウムの濃度に応じて前記塩化アンモニウムを含む溶液の噴霧量を制御する排ガス中の水銀除去方法である。
【００２０】
第９の発明は、第８の発明において、前記還元脱硝工程と前記湿式脱硫工程との間に、前記排ガスと熱交換器内を循環する熱媒体とを熱交換する熱回収工程と、前記湿式脱硫装置から排出される浄化ガスと前記熱媒体とを熱交換して、前記浄化ガスを再加熱する再加熱工程とを含み、前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、第６の発明のガス分析方法を用い、予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係に基づいて前記熱回収工程で前記熱媒体と熱交換する前記排ガスのガス温度を制御する排ガス中の水銀除去方法である。
【００２１】
第１０の発明は、第８の発明において、前記還元脱硝工程と前記湿式脱硫工程との間に、前記排ガスと熱交換器内を循環する熱媒体とを熱交換する熱回収工程と、前記湿式脱硫装置から排出される浄化ガスと前記熱媒体とを熱交換して、前記浄化ガスを再加熱する再加熱工程とを含み、前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、第７の発明のガス分析方法を用い、予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係と、亜硫酸濃度とガス温度との関係との何れか一方又は両方に基づいて前記熱回収工程で前記熱媒体と熱交換する前記排ガスのガス温度を制御する排ガス中の水銀除去方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを析出させた後、析出された塩化アンモニウムを分析し、排ガス中に含まれるＣｌ-濃度を測定することで、排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るガス分析装置を示す概略図である。
【図２】図２は、ロールフィルタの構成を簡略に示す図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係るＨｇ除去システムを示す概略図である。
【図４】図４は、噴霧ノズルの構成を簡略に示す図である。
【図５】図５は、本発明による第３の実施形態に係るＨｇ除去システムの構成を示す図である。
【図６】図６は、熱交換器の構成を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を好適に実施するための形態（以下、実施形態という。）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
［第１の実施形態］
本発明による第１の実施形態に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るガス分析装置を示す概略図であり、図２は、ロールフィルタの構成を簡略に示す図である。図１、２に示すように、本実施形態に係るガス分析装置１０は、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）、亜硫酸（ＳＯ3）の両方を含む排ガス１１が送給される煙道１２から排ガス１１Ａを抜出す排ガス抜出し管１３と、排ガス抜出し管１３に設けられ、抜き出した排ガス１１Ａ中に含まれる煤塵を除去する捕集器（煤塵除去手段）１４と、排ガス抜出し管１３に設けられ、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を析出させるロールフィルタ（析出手段）１５と、ロールフィルタ１５で析出されたＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を含む試料１６にＸ線１７を照射させて試料１６から発生する蛍光Ｘ線１８を検出して排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を測定する測定装置（測定手段）１９とを含むものである。
【００２５】
排ガス１１はボイラから排出されるガスであり、排ガス１１にはＳＯ3が含まれている。煙道１２内で排ガス１１中にＮＨ4Ｃｌ溶液を供給しているため、排ガス１１はＮＨ4Ｃｌを含む。排ガス１１中の計測対象のガス成分には、ＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を含んでいるが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、排ガス１１は、少なくともＮＨ4Ｃｌを含んでいるガスであればよい。排ガス１１に含まれるガス成分としては、ＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の他に、例えば、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ2）、メタン（ＣＨ4）、アンモニア、ベンゼン等を含んでいてもよい。
【００２６】
排ガス抜出し管１３は煙道１２に連結され、煙道１２内を流れる排ガス１１を排ガス抜出し管１３から一部抜出す。排ガス抜出し管１３には、調節弁Ｖ１１が設けられ、煙道１２から排ガス抜出し管１３に抜き出す排ガス１１の流量を調整する。排ガス抜出し管１３より排ガス１１を連続して抜出すことができるため、排ガス１１中のガス成分を半連続して測定することができる。
【００２７】
排ガス抜出し管１３に抜き出された排ガス１１Ａは、排ガス抜出し管１３を通って捕集器１４に送給される。捕集器１４は、排ガス１１Ａ中に含まれる煤塵を除去する。捕集器１４としては、例えばサイクロン式ダスト捕集機などが用いられるが、特に本実施形態はこれに限定されるものではない。
【００２８】
捕集器１４で排ガス１１Ａ中に含まれる煤塵が除去された後、排ガス１１Ａはロールフィルタ１５に送給される。また、捕集器１４は、捕集した煤塵を排出する煤塵搬送管２１を有している。捕集器１４で排ガス１１Ａから除去されたダストは、煤塵搬送管２１から煙道１２に戻される。
【００２９】
ロールフィルタ１５は、一対のローラ２２と、搬送用ベルト２３と、フィルタ２４と、排ガス送給管２５とを有する。ロールフィルタ１５は、一対のローラ２２が回転することで、搬送用ベルト２３も回転し、フィルタ２４が移動する。測定装置１９は、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の各々の濃度を分析する。測定装置１９としては、例えば、蛍光Ｘ線分析装置が挙げられる。測定装置１９は、試料１６にＸ線１７を照射するＸ線照射装置２６と、試料１６から発生する蛍光Ｘ線１８を検出する検出器２７とを有する。また、測定装置１９は、フィルタ２４の設けられている壁面側に開口部１９ａを設け、Ｘ線照射装置２６からＸ線１７がフィルタ２４に照射される。排ガス抜出し管１３から排ガス送給管２５に送給された排ガス１１Ａは、フィルタ２４に送給され、フィルタ２４を通過する際、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3はフィルタ２４で吸着され、フィルタ２４上にＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3の両方を含む試料１６ａが析出する。ロールフィルタ１５上に析出した試料１６ａはフィルタ２４が移動することにより、測定装置１９に搬送される。測定装置１９において開口部１９ａ付近に移動した試料１６ｂに対してＸ線照射装置２６からＸ線１７が照射される。試料１６ｂに含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3は、Ｘ線１７が照射されることにより励起される。励起されたＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3からは蛍光Ｘ線１８を発生する。発生した蛍光Ｘ線１８は検出器２７で検出され、分析される。検出器２７は、試料１６ｂのＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3にＸ線１７が照射された際に放出された蛍光Ｘ線のエネルギーに基づき、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3を分析する。
【００３０】
測定装置１９は、蛍光Ｘ線分析装置に限定されるものではなく、排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3を分析することができるものであれば、他の分析装置を用いてもよい。
【００３１】
ロールフィルタ１５は、排ガス抜出し管１３の排ガス１１Ａ中に含まれるＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3を析出させるため、排ガス１１Ａを流す排ガス送給管２５は、排ガス１１Ａ中に含まれる水分が凝集し、測定装置１９での分析精度が低下しないように、排ガス送給管２５の外周にヒータを設け加熱しておくことが好ましい。
【００３２】
本実施形態に係るガス分析装置１０によれば、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌを析出させた後、析出されたＮＨ4Ｃｌ、ＳＯ3から発生する蛍光Ｘ線を分析することで、排ガス１１中に含まれるアンモニウムイオン（ＮＨ4+）、塩素イオン（Ｃｌ-）、ＳＯ3の濃度を安定して同時に分析することができる。このため、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌ及びＳＯ3の濃度を安定して同時に測定することができる。従って、排ガス１１中に含まれるＨｇを酸化する際、煙道１２内にＮＨ3ガス又はＮＨ3水の他にＮＨ4Ｃｌ溶液を供給する場合でも、煙道１２内に供給したＮＨ4Ｃｌ溶液の濃度を適正に求めることができる。
【００３３】
本実施形態に係るガス分析装置１０においては、排ガス１１にＮＨ4Ｃｌを含む溶液を用いているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、気化した際にＨｇを酸化するために用いられる酸化性ガスと、ＮＯｘを還元するために用いられる還元性ガスとを生成する助剤であれば用いることができる。本実施形態では、ＮＨ4Ｃｌを含む溶液を用いているため、酸化性ガスとしてＨＣｌガスが用いられ、還元性ガスとしてＮＨ3ガスが用いられている。ＮＨ4Ｃｌを含む溶液以外には、例えば臭化アンモニウム（ＮＨ4Ｂｒ）、ヨウ化アンモニウム（ＮＨ4Ｉ）などのハロゲン化アンモニウムを含む溶液を用いてもよい。
【００３４】
［第２の実施形態］
本発明による第２の実施形態に係るＨｇ除去システムについて、図面を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係るＨｇ除去システムを示す概略図である。本実施形態に係るＨｇ除去システムは、ＮＨ4Ｃｌ測定装置（ＮＨ4Ｃｌ測定手段）として、図１、２に示す第１の実施形態に係るガス分析装置１０を用いているため、ＮＨ4Ｃｌ測定装置の説明は省略する。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態に係るＨｇ除去システム３０Ａは、ボイラ３１から排出される排ガス１１中に含まれるＨｇを除去するＨｇ除去システムであり、ボイラ３１の下流の煙道１２内に、ＮＨ4Ｃｌ溶液４１を噴霧するＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段３２と、排ガス１１中のＮＯｘをＮＨ3ガスで還元すると共に、ＨＣｌガス共存下でＨｇ0を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝装置（還元脱硝手段）３３と、脱硝された排ガス１１を熱交換するエアヒータ（ＡＨ）３４と、脱硝された排ガス１１中の煤塵を除去する集塵器（ＥＳＰ:Electrostatic Precipitator）３５と、還元脱硝装置３３において酸化されたＨｇを石灰石膏スラリー（アルカリ吸収液）３６を用いて除去する湿式脱硫装置３７と、還元脱硝装置３３の上流側と下流側に設けられ、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度を分析するＮＨ4Ｃｌ測定装置（ＮＨ4Ｃｌ測定手段）３８−１、３８−２とを有するものである。
【００３６】
ボイラ３１から排出される排ガス１１には、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段３２からＮＨ4Ｃｌ溶液４１が供給される。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段３２は、排ガス１１中に含まれるＨｇ0を酸化するための噴霧ノズル４２と、ＮＨ4Ｃｌ溶液４１を液体状で噴霧ノズル４２に供給する塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給管４３と、煙道１２内にＮＨ4Ｃｌ溶液４１を圧縮して噴霧させる空気４４を噴霧ノズル４２に供給する空気供給管４５とを有する。
【００３７】
噴霧ノズル４２は、煙道１２内に挿入して設けられ、ＮＨ4Ｃｌ溶液４１と空気４４とを煙道１２内に同時に噴射する二流体ノズルである。図４は、噴霧ノズルの構成を簡略に示す図である。図４に示すように、噴霧ノズル４２は、内管４６と外管４７とからなる二重管４８と、二重管４８の先端に設けられるノズルヘッド４９とから形成されている。内管４６は、ＮＨ4Ｃｌ溶液４１を送給するために用いる管である。外管４７は、内管４６の外周を覆うように設けられ、内管４６との空間内に空気４４を送給するために用いる管である。噴霧ノズル４２は、ノズルヘッド４９からＮＨ4Ｃｌ溶液４１を煙道１２内に噴霧すると共に、空気４４を煙道１２内に噴射する。
【００３８】
ＮＨ4Ｃｌ溶液４１は、ＮＨ4Ｃｌ溶液タンク５１からＮＨ4Ｃｌ溶液供給管４３を介して噴霧ノズル４２に送給される。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管４３から供給されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１の流量は調節弁Ｖ２１により調整される。ＮＨ4Ｃｌ溶液４１はＮＨ4Ｃｌ溶液タンク５１内で所定濃度に調整される。ＮＨ4Ｃｌ溶液４１は、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）粉末を水に溶解させて生成することができる。ＮＨ4Ｃｌ粉末、水の各々の供給量を調整することで所定濃度のＮＨ4Ｃｌ溶液４１を調整することができる。ＮＨ4Ｃｌ溶液４１は、ＨＣｌ溶液とＮＨ3溶液とを所定濃度の割合で混合させて生成するようにしてもよい。
【００３９】
空気４４は、空気供給部５２から空気供給管４５を介して噴霧ノズル４２に送給され、ノズルヘッド４９からＮＨ4Ｃｌ溶液４１を噴霧する際の圧縮用の空気として用いられる。空気４４の気流によりＮＨ4Ｃｌ溶液４１を微粒化することで、ノズルヘッド４９から噴射されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１を煙道１２内に微細な液滴として噴霧することができる。空気供給管４５から供給される空気４４の流量は調節弁Ｖ２２により調整される。
【００４０】
ノズルヘッド４９から煙道１２内に噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液４１の液滴は、排ガス１１の高温雰囲気温度により蒸発して気化され、微細なＮＨ4Ｃｌの固体粒子を生成し、下記式（５）のように、ＨＣｌとＮＨ3とに分解し、昇華する。よって、噴霧ノズル４２から噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液４１は分解されて、ＨＣｌ、ＮＨ3を生じ、ＮＨ3ガス、ＨＣｌガスを煙道１２内に供給することができる。
ＮＨ4Ｃｌ→ＮＨ3＋ＨＣｌ・・・（５）
【００４１】
空気供給管４５から供給される空気４４の流量により、ノズルヘッド４９のノズル孔から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１の液滴の大きさを調整することができる。ノズルヘッド４９から噴射される空気４４の流量は、例えば気水比１００以上１００００以下（体積比）とするのが好ましい。これは、ノズルヘッド４９から噴射されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１を微細な液滴として煙道１２内に噴霧させるようにするためである。
【００４２】
空気４４は内管４６と外管４７との間の空間を流れるため、空気４４はＮＨ4Ｃｌ溶液４１の冷却用として働き、煙道１２内の排ガス１１の熱が空気４４によりＮＨ4Ｃｌ溶液４１に伝達されるのを抑制することができる。ＮＨ4Ｃｌ溶液４１が排ガス１１の熱により加熱されるのを抑制することができるため、ＮＨ4Ｃｌ溶液４１が噴射される直前まで液体状態を維持することができる。
【００４３】
図３に示すように、排ガス１１は、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段３２から煙道１２内に噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液４１の液滴から生じたＨＣｌガス、ＮＨ3ガスを含んだ後、還元脱硝装置３３に送給される。還元脱硝装置３３では、ＮＨ4Ｃｌが分解して生じたＮＨ3ガスはＮＯｘの還元脱硝用に用いられ、ＨＣｌガスはＨｇの酸化用に用いられ、ＮＯｘ及びＨｇを排ガス１１から除去する。
【００４４】
即ち、還元脱硝装置３３に充填されている脱硝触媒上でＮＨ3ガスは、下記式（６）のようにＮＯｘを還元脱硝し、ＨＣｌガスは、下記式（７）のようにＨｇを水銀酸化する。
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ・・・（６）
Ｈｇ＋１／２Ｏ2＋２ＨＣｌ→ＨｇＣｌ2＋Ｈ2Ｏ・・・（７）
【００４５】
還元脱硝装置３３は、脱硝触媒層５３を１つ備えているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、還元脱硝装置３３は、脱硝性能に応じて脱硝触媒層５３の数を適宜変更することができる。
【００４６】
排ガス１１は、還元脱硝装置３３において排ガス１１中のＮＯｘの還元とＨｇの酸化がされた後、エアヒータ３４、集塵器（ＥＳＰ）３５を通過して湿式脱硫装置３７に送給される。
【００４７】
湿式脱硫装置３７では、排ガス１１を装置本体５５内の底部の壁面側から送給し、アルカリ吸収液として用いられる石灰石膏スラリー３６を吸収液送給ライン５４により装置本体５５内に供給し、ノズル５６より塔頂部側に向かって噴流させる。装置本体５５内の底部側から上昇してくる排ガス１１と、ノズル５６から噴流して流下する石灰石膏スラリー３６とを対向して気液接触させ、排ガス１１中のＨｇＣｌ2、硫黄酸化物（ＳＯｘ）は石灰石膏スラリー３６中に吸収され、排ガス１１から分離、除去され、排ガス１１は浄化される。石灰石膏スラリー３６により浄化された排ガス１１は、浄化ガス５７として塔頂部側より排出され、煙突５８から系外に排出される。
【００４８】
排ガス１１の脱硫に用いられる石灰石膏スラリー３６は、水に石灰石粉末を溶解させた石灰スラリＣａＣＯ3と、石灰と排ガス１１中のＳＯｘが反応し更に酸化させた石膏スラリＣａＳＯ4と、水とを混合させて生成される。石灰石膏スラリー３６は、例えば湿式脱硫装置３７の装置本体５５の塔底部５９に貯留した液を揚水したものが用いられる。装置本体５５内で排ガス１１中のＳＯｘは石灰石膏スラリー３６と下記式（８）のような反応を生じる。
ＣａＣＯ3＋ＳＯ2＋０．５Ｈ2Ｏ→ＣａＳＯ3・０．５Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2・・・（８）
【００４９】
一方、排ガス１１中のＳＯｘを吸収した石灰石膏スラリー３６は、装置本体５５内に供給される水６１と混合され、装置本体５５の塔底部５９に供給される空気６２により酸化処理される。このとき、装置本体５５内を流下した石灰石膏スラリー３６は、水６１、空気６２と下記式（９）のような反応を生じる。
ＣａＳＯ3・０．５Ｈ2Ｏ＋０．５Ｏ2＋１．５Ｈ2Ｏ→ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ・・・（９）
【００５０】
湿式脱硫装置３７の塔底部５９に貯留される脱硫に用いた石灰石膏スラリー３６は酸化処理された後、塔底部５９より抜き出され、脱水器６３に送給された後、塩化水銀（ＨｇＣｌ）を含んだ脱水ケーキ（石膏）６４として系外に排出される。脱水器６３として、例えばベルトフィルターなどが用いられる。また、脱水したろ液（脱水ろ液）は、例えば脱水ろ液中の懸濁物、重金属の除去、脱水ろ液のｐＨ調整などの排水処理が行われる。この排水処理された脱水ろ液の一部は湿式脱硫装置３７に返送され、脱水ろ液の他の一部は排水として処理される。
【００５１】
アルカリ吸収液として石灰石膏スラリー３６を用いているが、排ガス１１中のＨｇＣｌ2を吸収できるものであれば他の溶液をアルカリ吸収液として用いることができる。
【００５２】
石灰石膏スラリー３６はノズル５６より塔頂部側に向かって噴流させる方法に限定されるものではなく、例えばノズル５６から排ガス１１と対向するように流下させてもよい。
【００５３】
（ＮＨ4Ｃｌ溶液の噴霧量の制御）
ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１は、還元脱硝装置３３の前流側に設けられ、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−２は、還元脱硝装置３３の後流側に設けられている。ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、上述の通り、図１、２に示す第１の実施形態に係るガス分析装置１０を用いている。よって、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、排ガス１１中に噴霧ノズル４２から供給されたＮＨ4Ｃｌの濃度を分析することができる。また、ボイラ３１が、例えば石炭焚きボイラ３１の場合、排ガス１１中にはＳＯ3も含まれているが、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度も測定することができる。従って、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、排ガス１１中に含まれるＮＨ4ＣｌおよびＳＯ3の濃度を同時に測定することができる。
【００５４】
ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２で測定された排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度の測定結果は、制御装置７０に伝達される。制御装置７０は、予め求めたＮＨ4Ｃｌの濃度とＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度との関係を示すマップと、ＳＯ3の濃度とＳＯ3が析出するガス温度との関係を示すマップとを記録しておく。例えば、ＮＨ4Ｃｌの濃度が高くなるほどＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度は高くなり、ＳＯ3の濃度が高くなるほどＳＯ3が析出するガス温度は高くなる。ＮＨ4Ｃｌの濃度とＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度との関係を示すマップやＳＯ3の濃度とＳＯ3が析出するガス温度との関係を示すマップを予め求めておくことで、ＮＨ4Ｃｌの濃度またはＳＯ3の濃度に応じてＮＨ4ＣｌやＳＯ3が析出しないようにガス温度を調整することが可能となる。
【００５５】
制御装置７０は、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２で測定された排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度の測定結果から予め求めたＮＨ4Ｃｌの濃度とＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度との関係を示すマップに基づいて排ガス１１中に含まれるＣｌ-の濃度を分析し、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度を求めることができる。排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度を求めることで、制御装置７０は、ＮＨ4Ｃｌ溶液の噴霧量を制御することができるので、噴霧ノズル４２から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液を適正な噴霧量とすることができる。
【００５６】
ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌの濃度の他に、ＳＯ3の濃度も測定することができるため、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２は、排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度を制御装置７０に伝達する。制御装置７０は、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２で測定された排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度の測定結果から予め求めたＳＯ3の濃度とＳＯ3が析出するガス温度との関係を示すマップに基づいて排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度を分析することにより、排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度を求めることができる。排ガス１１中に含まれるＳＯ3の濃度を求めることで、制御装置７０は、ＮＨ4Ｃｌ溶液の噴霧量を制御することができるので、噴霧ノズル４２から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液を適正な噴霧量とすることができる。
【００５７】
このように、本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システム３０Ａによれば、排ガス１１中に含まれるＮＨ4+、Ｃｌ-、ＳＯ3の濃度を安定して同時に分析することができるため、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌ及びＳＯ3の濃度を安定して同時に測定することができる。従って、噴霧ノズル４２から煙道１２内にＮＨ4Ｃｌ溶液４１を適正な量で噴霧することができるため、還元脱硝装置３３においてＨｇの除去性能およびＮＯｘの還元性能を安定して維持することができる。また、噴霧ノズル４２の外管４７など噴霧設備の腐食の防止も可能となるため、安定して運転することが可能となると共に、噴霧ノズル４２などの装置の延命化、装置のメンテナンスに要する費用の低減を図ることが可能となる。更に、煙道１２内にＮＨ3水を供給するＮＨ3水供給手段が設けられている場合、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段３２を煙道１２内に新たに新設する場合でも、煙道１２内に供給するＮＨ4Ｃｌ溶液の濃度を適正に求めることができる。
【００５８】
噴霧ノズル４２の上流側には、排ガス１１の流量を計測する流量計７１が設けられている。流量計７１により排ガス１１の流量が測定される。流量計７１により測定された排ガス１１の流量の値は制御装置７０に送られ、排ガス１１の流量の値に基づいてノズルヘッド４９から噴射するＮＨ4Ｃｌ溶液４１の流量、角度、初速度などを調整することができる。
【００５９】
還元脱硝装置３３及び湿式脱硫装置３７の出口側には、ＮＯｘ濃度計７２が設けられている。ＮＯｘ濃度計７２で測定された排ガス１１中のＮＯｘ濃度の値は、制御装置７０に伝達される。制御装置７０はＮＯｘ濃度計７２で測定された排ガス１１中のＮＯｘ濃度の値から還元脱硝装置３３におけるＮＯｘの還元割合を確認することができる。よって、ＮＯｘ濃度計７２で測定された排ガス１１中のＮＯｘ濃度の値から噴霧ノズル４２から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給量を調整すると共に、排ガス１１中に別途供給されるＮＨ3水の供給量を調整し、ＮＨ3の混合比率を調整することができる。これにより、還元脱硝装置３３において排ガス１１のＮＯｘを還元し、還元脱硝装置３３が所定の脱硝性能を満足するようにすることができる。
【００６０】
煙道１２には、ボイラ３１から排出される排ガス１１中のＨｇ含有量を測定するＨｇ濃度計７３−１〜７３−３が設けられている。Ｈｇ濃度計７３−１は、ボイラ３１とノズルヘッド４９との間の煙道１２に設けられ、Ｈｇ濃度計７３−２は、還元脱硝装置３３とエアヒータ３４との間に設けられ、Ｈｇ濃度計７３−３は、湿式脱硫装置３７の後流側に設けられる。Ｈｇ濃度計計７３−１〜７３−３で測定された排ガス１１中のＨｇ濃度の値は、制御装置７０に伝達される。制御装置７０は、Ｈｇ濃度計計７３−１〜７３−３で測定された排ガス１１中のＨｇ濃度の値から排ガス１１中に含まれるＨｇの含有量を確認することができる。具体的には、Ｈｇ濃度計計７３−１〜７３−３は、金属水銀Ｈｇ0と、酸化水銀Ｈｇ2+と、全水銀（金属水銀Ｈｇ0と酸化水銀Ｈｇ2+とを含む水銀量）とを各々任意に測定することができる。Ｈｇ濃度計７３−２、７３−３で全水銀に対する酸化水銀Ｈｇ2+の比率を把握することで、排ガス１１中に含まれるＨｇの水銀酸化率を求めることができる。Ｈｇ濃度計７３−１〜７３−３で測定された排ガス１１中のＨｇ濃度の値と水銀酸化率からＮＨ4Ｃｌ溶液４１のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給流量を制御することで、ノズルヘッド４９から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液４１のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給流量を所定の脱硝性能を満足すると共に、Ｈｇの酸化性能を維持するようにすることができる。
【００６１】
湿式脱硫装置３７の塔底部５９には、石灰石膏スラリー３６の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定制御装置（ＯＲＰコントローラ）７４が設けられている。このＯＲＰコントローラ７４により石灰石膏スラリー３６の酸化還元電位の値を測定する。測定された酸化還元電位の値に基づいて湿式脱硫装置３７の塔底部５９に供給される空気６２の供給量を調整する。塔底部５９に供給される空気６２の供給量を調整することで、湿式脱硫装置３７の塔底部５９に貯留する石灰石膏スラリー３６内に捕集されている酸化されたＨｇが還元されるのを防止し、煙突５８より放散されるのを防止することができる。
【００６２】
湿式脱硫装置３７内の石灰石膏スラリー３６の酸化還元電位は、石灰石膏スラリー３６からのＨｇの再飛散を防止するためには、例えば０ｍＶ以上＋６００ｍＶ以下の範囲内にあることが好ましい。これは酸化還元電位が上記範囲内であれば石灰石膏スラリー３６中にＨｇＣｌ2として捕集されたＨｇが安定な領域であり、大気中への再飛散を防ぐことができるためである。
【００６３】
本実施形態に係るＨｇ除去システム３０Ａにおいては、Ｈｇを酸化すると共に、ＮＯｘを還元するのにＮＨ4Ｃｌを含む溶液を用いているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、上述のように、ＮＨ4Ｃｌを含む溶液以外に、例えば、ＮＨ4Ｂｒ、ＮＨ4Ｉなどのハロゲン化アンモニウムを含む溶液を用いてもよい。
【００６４】
［第３の実施形態］
本発明による第３の実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムについて、図面を参照して説明する。図５は、本発明による第３の実施形態に係るＨｇ除去システムの構成を示す図であり、図６は、熱交換器の構成を簡略に示す図である。なお、本発明の第２の実施形態に係るＨｇ除去システムの構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
【００６５】
図５、６に示すように、本実施形態に係るＨｇ除去システム３０Ｂは、エアヒータ３４と集塵器３５との間に、還元脱硝装置３３を通過した排ガス１１と熱交換して熱回収する熱交換器８０が設けられている。熱交換器８０は、熱回収器８１と、再加熱器８２とを含むものである。熱回収器８１は、エアヒータ３４と集塵器３５との間に設けられ、ボイラ３１から排出される排ガス１１と熱交換器８０内を循環する熱媒体８３とを熱交換する。再加熱器８２は、湿式脱硫装置３７の後流側に設けられ、湿式脱硫装置３７から排出される浄化ガス５７と熱媒体８３とを熱交換して、浄化ガス５７を再加熱する。
【００６６】
熱交換器８０は、熱回収器８１と再加熱器８２とを熱媒体８３が循環するための熱媒体循環通路８４を有する。熱媒体８３は、熱媒体循環通路８４を介して熱回収器８１と再加熱器８２との間を循環している。熱回収器８１と再加熱器８２との各々の内部に設けられる熱媒体循環通路８４の表面には、複数のフィンチューブ８５が設けられている。熱媒体循環通路８４には熱交換部８６が設けられ、熱媒体８３をスチーム８７と熱交換することで、熱媒体８３の媒体温度を調整することができる。
【００６７】
ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２により、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌ濃度及びＳＯ3濃度を測定することができるため、制御装置７０は、予め求めたＮＨ4Ｃｌの濃度とＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度との関係を示すマップと、ＳＯ3の濃度とＳＯ3が析出するガス温度との関係を示すマップとの何れか一方又は両方に基づいて熱交換部８６で熱媒体８３をスチーム８７と熱交換することで、熱媒体８３の媒体温度を上昇させる。熱回収器８１の出口側の排ガス１１のガス温度をＮＨ4Ｃｌ及びＳＯ3が析出するガス温度以上にすることで、熱回収器８１のフィンチューブ８５にＳＯ3が析出するのを抑制することができる。これにより、熱回収器８１のフィンチューブ８５の腐食を抑制することができる。
【００６８】
熱回収器８１に流入させる熱媒体８３の量を減少させると、熱媒体８３が熱回収器８１で回収する熱回収量は減少するため、熱回収器８１の出口ガス温度は高い状体を維持したままであり、再加熱器８２に流入する熱媒体８３の熱量は少ないため、再加熱器８２に入る浄化ガス５７の温度を上昇させることができない。そのため、再加熱器８２を通過した浄化ガス５７の温度を上昇させるために、スチーム８７の添加量を増大させて再加熱器８２に流入する熱媒体８３の熱量を上昇させることで、再加熱器８２を通過する浄化ガス５７の温度を上昇させることができる。
【００６９】
また、熱回収器８１に流入させる熱媒体８３の量を増大させると、熱回収器８１で熱媒体８３が回収する熱回収量が増大する。これにより、熱回収器８１から出る排ガス１１の出口ガス温度は低下し、再加熱器８２に流入する熱媒体８３の温度は上昇するため、再加熱器８２に入る浄化ガス５７の温度を上昇させることができる。これにより、熱媒体８３と熱交換するために供給されるスチーム８７の供給量を軽減ことができる。
【００７０】
熱媒体８３は、熱媒体タンク８８から熱媒体循環通路８４に供給される。熱媒体８３は、熱媒体送給ポンプ８９により熱媒体循環通路８４内を循環させる。また、浄化ガス５７のガス温度に応じて調節弁Ｖ３１によりスチーム８７の供給量を調整し、熱回収器８１から排出される排ガス１１のガス温度に応じて調節弁Ｖ３２により再加熱器８２に送給される熱媒体８３を熱回収器８１に供給し、再加熱器８２に送給される熱媒体８３の供給量を調整する。
【００７１】
よって、ＮＨ4Ｃｌ測定装置３８−１、３８−２により、排ガス１１中に含まれるＮＨ4Ｃｌ濃度及びＳＯ3濃度を測定し、予め求めたＮＨ4Ｃｌの濃度とＮＨ4Ｃｌが析出するガス温度との関係を示すマップと、ＳＯ3の濃度とＳＯ3が析出するガス温度との関係を示すマップとの何れか一方又は両方に基づいて熱媒体８３の媒体温度を上昇させ、熱回収器８１の出口側の排ガス１１のガス温度をＮＨ4Ｃｌ及びＳＯ3が析出するガス温度以上にする。これにより、熱回収器８１のフィンチューブ８５など煙道１２内に設けられた設備にＮＨ4Ｃｌ及びＳＯ3が析出するのを抑制することができ、熱回収器８１のフィンチューブ８５などの腐食を抑制することができる。
【００７２】
本実施形態では、熱交換器８０は、エアヒータ３４と集塵器３５との間に設けているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、還元脱硝装置３３と湿式脱硫装置３７との間であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明に係るガス分析装置は、ガス中に含まれるＮＨ4Ｃｌ濃度を測定し、Ｃｌ-濃度を求めることができるので、排ガス中のＨｇを除去する水銀除去システムの噴霧装置に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００７４】
１０ ガス分析装置
１１、１１Ａ 排ガス
１２ 煙道
１３ 排ガス抜出し管
１４ 捕集器（煤塵除去手段）
１５ ロールフィルタ（析出手段）
１６、１６ａ、１６ｂ 試料
１７ Ｘ線
１８ 蛍光Ｘ線
１９ 測定装置（測定手段）
２１ 煤塵搬送管
２２ ローラ
２３ 搬送用ベルト
２４ フィルタ
２５ 排ガス送給管
２６ Ｘ線照射装置
２７ 検出器
３０Ａ、３０Ｂ Ｈｇ除去システム
３１ ボイラ
３２ ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段
３３ 還元脱硝装置（還元脱硝手段）
３４ エアヒータ（ＡＨ）
３５ 集塵器
３６ 石灰石膏スラリー（アルカリ吸収液）
３７ 湿式脱硫装置
３８−１、３８−２ ＮＨ4Ｃｌ測定装置（ＮＨ4Ｃｌ測定手段）
４１ ＮＨ4Ｃｌ溶液
４２ 噴霧ノズル
４３ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給管
４４ 空気
４５ 空気供給管
４６ 内管
４７ 外管
４８ 二重管
４９ ノズルヘッド
５１ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液タンク
５２ 空気供給部
５３ 脱硝触媒層
５４ 吸収液送給ライン
５５ 装置本体
５６ ノズル
５７ 浄化ガス
５８ 煙突
５９ 塔底部
６１ 水
６２ 空気
６３ 脱水器
６４ 脱水ケーキ（石膏）
７０ 制御装置
７１ 流量計
７２ ＮＯｘ濃度計
７３−１〜７３−３ 水銀（Ｈｇ）濃度計
７４ 酸化還元電位測定制御装置（ＯＲＰコントローラ）
８０ 熱交換器
８１ 熱回収器
８２ 再加熱器
８３ 熱媒体
８４ 熱媒体循環通路
８５ フィンチューブ
８６ 熱交換部
８７ スチーム
Ｖ１１、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ３１、Ｖ３２ 調節弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラから排出され、塩化アンモニウムを供給した排ガスを煙道から抜出す排ガス抜出し管と、
前記排ガス抜出し管に設けられ、抜出した排ガス中に含まれる煤塵を除去する煤塵除去手段と、
前記排ガス抜出し管に設けられ、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを析出させる析出手段と、
前記析出手段で析出された塩化アンモニウムにＸ線またはレーザ光を照射させて発生する蛍光Ｘ線を検出して、排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを測定する測定手段と
を含むことを特徴とするガス分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記排ガスが、更に亜硫酸を含み、前記析出手段が亜硫酸を析出させると共に、前記測定手段が亜硫酸を測定するガス分析装置。
【請求項３】
ボイラから排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する水銀除去システムであり、
前記ボイラの煙道内に、塩化アンモニウムを含む溶液を噴霧する塩化アンモニウム供給手段と、
前記排ガス中の窒素酸化物をアンモニアで還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝装置と、
該還元脱硝装置において酸化された水銀をアルカリ吸収液を用いて除去する湿式脱硫装置と、
前記還元脱硝装置の上流側と下流側の何れか一方又は両方に設けられ、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を分析する塩化アンモニウム濃度測定手段とを有し、
前記塩化アンモニウム濃度測定手段として、請求項１に記載のガス分析装置が用いられ、
前記塩化アンモニウム濃度測定手段により求められた塩化アンモニウムの濃度に応じて前記塩化アンモニウムを含む溶液の噴霧量を制御することを特徴とする水銀除去システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記還元脱硝装置と前記湿式脱硫装置との間に設けられ、前記還元脱硝装置を通過した排ガスと熱交換して熱回収する熱交換器とを有し、
予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係に基づいて前記熱回収器を通過する排ガスのガス温度を制御することを特徴とする水銀除去システム。
【請求項５】
請求項３において、
前記還元脱硝装置と前記湿式脱硫装置との間に設けられ、前記還元脱硝装置を通過した排ガスと熱交換して熱回収する熱交換器とを有し、
前記塩化アンモニウム濃度測定手段として、請求項２に記載のガス分析装置が用いられ、
予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係と、亜硫酸濃度とガス温度との関係との何れか一方又は両方に基づいて前記熱回収器を通過する排ガスのガス温度を制御することを特徴とする水銀除去システム。
【請求項６】
ボイラから排出され、塩化アンモニウムを供給した排ガスを煙道から抜出し、前記排ガス中に含まれる煤塵を除去し、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを析出させた後、析出された塩化アンモニウムを分析用ガス中に含有させ、前記分析用ガスを抜き出した後、前記分析用ガス中に含まれる塩化アンモニウムを測定することを特徴とするガス分析方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記排ガスが、更に亜硫酸を含み、塩化アンモニウムの他に亜硫酸を析出させ、析出した亜硫酸を測定するガス分析方法。
【請求項８】
ボイラから排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する水銀除去方法であり、
前記ボイラの煙道内に、塩化アンモニウムを含む溶液を噴霧する塩化アンモニウム供給工程と、
前記排ガス中の窒素酸化物をアンモニアで還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝工程と、
該還元脱硝工程において酸化された水銀をアルカリ吸収液を用いて除去する湿式脱硫工程と、
前記還元脱硝装置の上流側と下流側の何れか一方又は両方で、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を分析する塩化アンモニウム濃度測定工程を含み、
前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、請求項６に記載のガス分析方法を用い、
前記塩化アンモニウム濃度測定工程により前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を求め、求められた塩化アンモニウムの濃度に応じて前記塩化アンモニウムを含む溶液の噴霧量を制御する排ガス中の水銀除去方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記還元脱硝工程と前記湿式脱硫工程との間に、前記排ガスと熱交換器内を循環する熱媒体とを熱交換する熱回収工程と、
前記湿式脱硫装置から排出される浄化ガスと前記熱媒体とを熱交換して、前記浄化ガスを再加熱する再加熱工程とを含み、
前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、請求項６に記載のガス分析方法を用い、
予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係に基づいて前記熱回収工程で前記熱媒体と熱交換する前記排ガスのガス温度を制御する排ガス中の水銀除去方法。
【請求項１０】
請求項８において、
前記還元脱硝工程と前記湿式脱硫工程との間に、前記排ガスと熱交換器内を循環する熱媒体とを熱交換する熱回収工程と、
前記湿式脱硫装置から排出される浄化ガスと前記熱媒体とを熱交換して、前記浄化ガスを再加熱する再加熱工程とを含み、
前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、請求項７に記載のガス分析方法を用い、
予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係と、亜硫酸濃度とガス温度との関係との何れか一方又は両方に基づいて前記熱回収工程で前記熱媒体と熱交換する前記排ガスのガス温度を制御する排ガス中の水銀除去方法。
【請求項１】
ボイラから排出され、塩化アンモニウムを供給した排ガスを煙道から抜出す排ガス抜出し管と、
前記排ガス抜出し管に設けられ、抜出した排ガス中に含まれる煤塵を除去する煤塵除去手段と、
前記排ガス抜出し管に設けられ、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを析出させる析出手段と、
前記析出手段で析出された塩化アンモニウムにＸ線またはレーザ光を照射させて発生する蛍光Ｘ線を検出して、排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを測定する測定手段と
を含むことを特徴とするガス分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記排ガスが、更に亜硫酸を含み、前記析出手段が亜硫酸を析出させると共に、前記測定手段が亜硫酸を測定するガス分析装置。
【請求項３】
ボイラから排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する水銀除去システムであり、
前記ボイラの煙道内に、塩化アンモニウムを含む溶液を噴霧する塩化アンモニウム供給手段と、
前記排ガス中の窒素酸化物をアンモニアで還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝装置と、
該還元脱硝装置において酸化された水銀をアルカリ吸収液を用いて除去する湿式脱硫装置と、
前記還元脱硝装置の上流側と下流側の何れか一方又は両方に設けられ、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を分析する塩化アンモニウム濃度測定手段とを有し、
前記塩化アンモニウム濃度測定手段として、請求項１に記載のガス分析装置が用いられ、
前記塩化アンモニウム濃度測定手段により求められた塩化アンモニウムの濃度に応じて前記塩化アンモニウムを含む溶液の噴霧量を制御することを特徴とする水銀除去システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記還元脱硝装置と前記湿式脱硫装置との間に設けられ、前記還元脱硝装置を通過した排ガスと熱交換して熱回収する熱交換器とを有し、
予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係に基づいて前記熱回収器を通過する排ガスのガス温度を制御することを特徴とする水銀除去システム。
【請求項５】
請求項３において、
前記還元脱硝装置と前記湿式脱硫装置との間に設けられ、前記還元脱硝装置を通過した排ガスと熱交換して熱回収する熱交換器とを有し、
前記塩化アンモニウム濃度測定手段として、請求項２に記載のガス分析装置が用いられ、
予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係と、亜硫酸濃度とガス温度との関係との何れか一方又は両方に基づいて前記熱回収器を通過する排ガスのガス温度を制御することを特徴とする水銀除去システム。
【請求項６】
ボイラから排出され、塩化アンモニウムを供給した排ガスを煙道から抜出し、前記排ガス中に含まれる煤塵を除去し、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムを析出させた後、析出された塩化アンモニウムを分析用ガス中に含有させ、前記分析用ガスを抜き出した後、前記分析用ガス中に含まれる塩化アンモニウムを測定することを特徴とするガス分析方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記排ガスが、更に亜硫酸を含み、塩化アンモニウムの他に亜硫酸を析出させ、析出した亜硫酸を測定するガス分析方法。
【請求項８】
ボイラから排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する水銀除去方法であり、
前記ボイラの煙道内に、塩化アンモニウムを含む溶液を噴霧する塩化アンモニウム供給工程と、
前記排ガス中の窒素酸化物をアンモニアで還元すると共に、塩化水素共存下で水銀を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝工程と、
該還元脱硝工程において酸化された水銀をアルカリ吸収液を用いて除去する湿式脱硫工程と、
前記還元脱硝装置の上流側と下流側の何れか一方又は両方で、前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を分析する塩化アンモニウム濃度測定工程を含み、
前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、請求項６に記載のガス分析方法を用い、
前記塩化アンモニウム濃度測定工程により前記排ガス中に含まれる塩化アンモニウムの濃度を求め、求められた塩化アンモニウムの濃度に応じて前記塩化アンモニウムを含む溶液の噴霧量を制御する排ガス中の水銀除去方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記還元脱硝工程と前記湿式脱硫工程との間に、前記排ガスと熱交換器内を循環する熱媒体とを熱交換する熱回収工程と、
前記湿式脱硫装置から排出される浄化ガスと前記熱媒体とを熱交換して、前記浄化ガスを再加熱する再加熱工程とを含み、
前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、請求項６に記載のガス分析方法を用い、
予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係に基づいて前記熱回収工程で前記熱媒体と熱交換する前記排ガスのガス温度を制御する排ガス中の水銀除去方法。
【請求項１０】
請求項８において、
前記還元脱硝工程と前記湿式脱硫工程との間に、前記排ガスと熱交換器内を循環する熱媒体とを熱交換する熱回収工程と、
前記湿式脱硫装置から排出される浄化ガスと前記熱媒体とを熱交換して、前記浄化ガスを再加熱する再加熱工程とを含み、
前記塩化アンモニウム濃度測定工程では、請求項７に記載のガス分析方法を用い、
予め求めた塩化アンモニウム濃度とガス温度との関係と、亜硫酸濃度とガス温度との関係との何れか一方又は両方に基づいて前記熱回収工程で前記熱媒体と熱交換する前記排ガスのガス温度を制御する排ガス中の水銀除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−７３１０６（Ｐ２０１２−７３１０６Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１７９０９（Ｐ２０１０−２１７９０９）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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