噴霧装置及び水銀除去システム
【課題】液体流路内の液体を煙道内に噴霧させつつ、噴霧ノズルの液体流路内で発生した液漏れの検出が可能な噴霧装置及び水銀除去システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る噴霧装置２３Ａは、液漏れ検出装置４０Ａ、４０Ｂを有し、液漏れ検出装置４０Ａ、４０Ｂは、内管２９及び外管３０とノズルヘッドとの連結部において内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液の液漏れを検知する。液漏れ検出装置４０Ａは、内管２９の連結部近傍の外周を囲うように設けられ、外管３０の外部に導通する第１の導電体４２Ａと、第１の導電体４２Ａを流れる電流を検知する検出部４３−１と、電源４４−１とを有する。液漏れ検出装置４０Ｂは、外管３０の連結部近傍の内壁３０ａの底部に設けられ、外管３０の外部に導通する第２の導電体４２Ｂと、第２の導電体４２Ｂを流れる電流を検知する検出部４３−２とを有する。
【解決手段】本発明に係る噴霧装置２３Ａは、液漏れ検出装置４０Ａ、４０Ｂを有し、液漏れ検出装置４０Ａ、４０Ｂは、内管２９及び外管３０とノズルヘッドとの連結部において内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液の液漏れを検知する。液漏れ検出装置４０Ａは、内管２９の連結部近傍の外周を囲うように設けられ、外管３０の外部に導通する第１の導電体４２Ａと、第１の導電体４２Ａを流れる電流を検知する検出部４３−１と、電源４４−１とを有する。液漏れ検出装置４０Ｂは、外管３０の連結部近傍の内壁３０ａの底部に設けられ、外管３０の外部に導通する第２の導電体４２Ｂと、第２の導電体４２Ｂを流れる電流を検知する検出部４３−２とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴霧ノズルの液体流路管で発生した液漏れの検出が可能な噴霧装置及び水銀除去システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（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、およびアルカリ吸収液をＳＯｘ吸収剤と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。
【０００３】
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工程で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１、２参照。）。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、塩化水素（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は下記式（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（２）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。
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2 → ４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ・・・（１）
Ｈｇ0＋１／２Ｏ2＋２ＨＣｌ → ＨｇＣｌ2＋Ｈ2Ｏ・・・（２）
【０００４】
ＮＨ4Ｃｌ溶液は、二重管である吹込み管を介して二流体ノズルから液状で煙道内に噴霧される。吹込み管の内管にはＮＨ4Ｃｌ溶液を流通させ、内管と外管の間の空間には空気を流通させ、先端の二流体ノズルからＮＨ4Ｃｌ溶液を噴霧すると共に、空気を噴射して、ＮＨ4Ｃｌ溶液を空気と混合させてＮＨ4Ｃｌ溶液を煙道内に噴霧している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４２６０２号公報
【特許文献２】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】
【０００６】
ここで、二重管の内管の内側は低温（例えば、２０℃程度）のＮＨ4Ｃｌ溶液が流れ、二重管の外管の外側は高温(例えば、３５０℃程度)の排ガスが流れているため、内管と外管の間、二重管と二流体ノズルとの間には、温度差が発生し易い上、同時に熱応力が発生し易い。そのため、二重管と二流体ノズルとの間の溶接部に破損が生じやすく、内管を流れるＮＨ4Ｃｌ溶液が液漏れする虞がある、という問題があった。
【０００７】
二重管の内管内に流す水溶液としては、ＮＨ4Ｃｌ溶液単独の他に、ＮＨ4Ｃｌ溶液とＨＣｌ溶液、ＮＨ3水などを混合した混合物も使用される。これらの液体は金属と接触すると腐食を生じるため、内管を流れるＮＨ4Ｃｌ溶液などの水溶液が液漏れして耐食性の十分でない外管に付着すると、外管表面を浸食する虞があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二重管の内管内の水溶液を煙道内に噴霧させつつ、二重管の内管で発生した水溶液の液漏れを検出することが可能な噴霧装置及び水銀除去システム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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明者らは噴霧装置及び水銀除去システムについて鋭意研究をした。その結果、二重管の中でも、二重管の内管と二流体ノズルとの連結部で特に液漏れが生じやすいことから、二重管の内管と二流体ノズルとの連結部近傍の内管の外周に通電可能な部材を設けることにより、内管での液漏れを検知することができると共に、安定してＮＨ4Ｃｌ溶液を噴霧することができることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
【００１０】
本発明の第１の発明は、ボイラから排出される排ガスが送給される煙道に設けられ、前記排ガス中に気化した際に塩化水素とアンモニアとを生成する還元酸化助剤を含む溶液を噴霧する噴霧装置であり、前記溶液を送給する内管と、該内管の外側に設けられ、前記内管との空間内に気体を送給する外管と、前記溶液及び前記気体を噴射するノズルヘッドと、前記内管及び前記外管と前記ノズルヘッドとの連結部において前記内管から前記溶液が液漏れしていることを検出する液漏れ検出手段とを有することを特徴とする噴霧装置である。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記液漏れ検出手段が、前記内管の前記連結部近傍の外周に設けられ、前記外管の外部に導通する第１の導電体と、前記外管の外側に設けられ、前記第１の導電体を流れる電流を検知する第１の検出部とを有し、前記第１の導電体が、裸線とその周囲を覆う絶縁体とで構成され、前記内管の外周を覆う部分を裸線とする噴霧装置である。
【００１２】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記液漏れ検出手段が、前記外管の前記連結部近傍の内壁の底部に設けられ、前記外管の外部に導通する第２の導電体と、前記外管の外側に設けられ、前記第２の導電体を流れる電流を検知する第２の検出部とを有し、前記第２の導電体が、前記外管の連結部近傍の内壁の底部に設ける部分を裸線とする噴霧装置である。
【００１３】
第４の発明は、第１乃至３の何れか１つの発明において、前記液漏れ検出手段が、前記内管の前記連結部近傍の外周に設けられ、前記外管の外部に導通する第３の導電体と、前記外管の外側に設けられ、前記第３の導電体を流れる電流を検知する第３の検出部とを有し、前記第３の導電体が、裸線とその周囲を覆う絶縁体とで構成され、前記内管の外周を覆う部分に裸線及び絶縁体が欠落した欠損部を有する噴霧装置である。
【００１４】
第５の発明は、第１乃至４の何れか１つの発明において、前記液漏れ検出手段が、前記外管の前記連結部近傍の内壁の底部に設けられ、前記外管の外部に導通する第４の導電体と、前記外管の外側に設けられ、前記第４の導電体を流れる電流を検知する第４の検出部とを有し、前記第４の導電体が、前記外管の連結部近傍の内壁の底部に設ける部分に裸線及び絶縁体が欠落した欠損部を有する噴霧装置である。
【００１５】
第６の発明は、第２又は３の発明において、前記第１の導電体、前記第２の導電体の何れか一方又は両方が、前記内管及び外管の鉛直方向に複数設けられる噴霧装置である。
【００１６】
第７の発明は、第４又は５の発明において、前記第３の導電体、前記第４の導電体の何れか一方又は両方が、前記内管及び外管の鉛直方向に複数設けられる噴霧装置である。
【００１７】
第８の発明は、第１乃至７の何れか一つの発明において、前記内管及び前記外管が、前記煙道の壁面に斜めに設けられる噴霧装置である。
【００１８】
第９の発明は、第１乃至８の何れか一つの発明において、前記内管に前記溶液を供給する溶液供給管と、前記溶液供給管内を流れる前記溶液の流量を検知する流量測定部と、前記溶液供給管内を流れる前記溶液の圧力を検知する圧力測定部とを有し、前記流量測定部、前記圧力測定部の何れか一方又は両方で測定された前記溶液の流量、圧力の何れか一方又は両方の値に基づいて前記内管に供給される前記溶液の流量を制御する噴霧装置である。
【００１９】
第１０の発明は、第９の発明において、前記溶液供給管に水を供給する水供給手段を有することを特徴とする噴霧装置である。
【００２０】
第１１の発明は、ボイラからの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、気化した際に塩化水素とアンモニアとを生成する還元酸化助剤を含む溶液を噴霧する還元酸化助剤供給手段と、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を有し、前記還元酸化助剤供給手段として、第１乃至１０の何れかの一つの発明の噴霧装置を用いることを特徴とする水銀除去システムである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、二重管の内管内の水溶液を煙道内に噴霧させつつ、二重管の内管で発生した水溶液の液漏れを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した水銀除去システムを示す概略図である。
【図２】図２は、噴霧装置の構成を簡略に示す図である。
【図３】図３は、図２中Ａ−Ａ方向から見た時の噴霧装置の構成を簡略に示す図である。
【図４】図４は、第１の導電体及び第２の導電体の構成を簡略に示す図である。
【図５】図５は、ＮＨ4Ｃｌ溶液の漏洩がない場合とある場合の電流の流れを模式的に示す図である。
【図６】図６は、噴霧装置を煙道に対して傾けて配置した状態を示す図である。
【図７】図７は、噴霧装置を煙道に対して傾けて配置した状態を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態に係る噴霧装置を図２のＡ−Ａ方向から見た時の構成を示す図である。
【図９】図９は、ＮＨ4Ｃｌ溶液の漏洩がない場合とある場合の電流の流れを模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態に係る噴霧装置を図２のＡ−Ａ方向から見た時の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、内管からのＮＨ4Ｃｌ溶液の漏出量が少ないときの外管内の状態を示す図である。
【図１２】図１２は、内管からのＮＨ4Ｃｌ溶液の漏出量が多いときの外管内の状態を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第４の実施形態に係る噴霧装置の構成を簡略に示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第５の実施形態に係る噴霧装置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】
【００２３】
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。
【００２４】
［第１の実施形態］
本発明による第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した水銀除去システムについて、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した水銀除去システムを示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る噴霧装置を適用した水銀（Ｈｇ）除去システム１０は、ボイラ１１からの排ガス１２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１１の下流の煙道１３内に、還元酸化助剤として塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）を含むＮＨ4Ｃｌ溶液１４を噴霧する塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給手段（還元酸化助剤供給手段）１６と、排ガス１２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）１７と、脱硝された排ガス１２を熱交換する熱交換器（エアヒータ）１８と、脱硝された排ガス１２中の煤塵を除去する集塵器（ＥＳＰ:Electrostatic Precipitator）１９と、還元脱硝装置１７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）２０を用いて除去する湿式脱硫装置２１とを有するものである。
【００２５】
尚、本実施形態に係るＨｇ除去システム１０においては、還元酸化助剤としてＮＨ4Ｃｌ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、還元酸化助剤は気化した際に酸化性ガスと還元性ガスとを生成するものであれば用いることができる。また、本実施形態においては、還元酸化助剤とは、酸化性ガス共存下で水銀（Ｈｇ）を酸化するのに用いられる酸化助剤と、還元性ガスによりＮＯｘを還元する還元剤として機能するものをいう。本実施形態では、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。
【００２６】
ボイラ１１から排出される排ガス１２には、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段１６からＮＨ4Ｃｌ溶液１４が供給される。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段１６は、排ガス１２中に含まれるＨｇ0を酸化するための噴霧装置２３Ａと、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４を液体状で噴霧装置２３Ａに供給する塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給管２４と、煙道１３内にＮＨ4Ｃｌ溶液１４を圧縮して噴霧させる空気２５を噴霧装置２３Ａに供給する空気供給管２６とを有する。
【００２７】
噴霧装置２３Ａは、煙道１３に設けられ、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４と空気２５とを煙道１３内に同時に噴射する二流体ノズルである。噴霧装置２３Ａは、吹込み管２７とノズルヘッド２８とから構成されている。図２は、噴霧装置２３Ａの構成を簡略に示す図である。図２に示すように、吹込み管２７は、煙道１３内に挿入されており、内管２９と外管３０とからなる二重管構造に形成されている。内管２９は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４を送給するために用いる管である。外管３０は、内管２９の外周を覆うように設けられ、内管２９との空間内に空気２５を送給するために用いる管である。
【００２８】
ノズルヘッド２８は、図２に示すように、吹込み管２７の先端部に設けられ、ノズルホルダ３１とノズルチップ３２とで構成されている。ノズルホルダ３１は、吹込み管２７と連結し、内管２９内を流れるＮＨ4Ｃｌ溶液１４を送給するＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ａと、外管３０内を流れる空気２５を送給する空気供給口３４ａとを有する。空気供給口３４ａは、ノズルヘッド２８のノズル孔２８ａから噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の噴霧方向に対してＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ａの周囲に円周状に形成されている。ノズルチップ３２は、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ａ及び空気供給口３４ａに対応してＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ｂ及び空気供給口３４ｂを有する。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ｂからＮＨ4Ｃｌ溶液１４を煙道１３内に噴霧すると共に、空気供給口３４ｂから空気２５を煙道１３内に噴射する。
【００２９】
煙道１３には、吹込み管２７を挿脱するための固定筒３５が設けられ、固定筒３５に設けたフランジ３５ａと、吹込み管２７に一体に設けたフランジ２７ａとは、ボルト３６により締結され、フランジ３５ａとフランジ２７ａとが固定されている。ボルト３６を外し、フランジ２７ａ、３５ａを分離することで、噴霧装置２３Ａを煙道１３から取り外して、新しい噴霧装置２３Ａに容易に交換することができる。
【００３０】
ＮＨ4Ｃｌ溶液１４は、ＮＨ4Ｃｌ溶液タンク３８からＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４を介して吹込み管２７に送給される。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４から供給されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量は調節弁Ｖ１により調整される。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４はＮＨ4Ｃｌ溶液タンク３８内で所定濃度に調整される。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４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１４を調整することができる。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４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。
【００３１】
空気２５は、空気供給部３９から空気供給管２６を介して吹込み管２７に送給され、ノズルヘッド２８からＮＨ4Ｃｌ溶液１４を噴霧する際の圧縮用の空気として用いられる。空気２５の気流によりＮＨ4Ｃｌ溶液１４を微粒化することで、ノズルヘッド２８から噴射されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４を煙道１３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２６から供給される空気２５の流量は調節弁Ｖ２により調整される。空気供給管２６から供給される空気２５の流量により、ノズルヘッド２８のノズル孔２８ａから噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴の大きさを調整することができる。また、ノズルヘッド２８から噴射される空気２５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２８から噴射されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４を微細な液滴として煙道１３内に噴霧させるようにするためである。
【００３２】
空気２５は内管２９と外管３０との間の空間を流れるため、空気２５はＮＨ4Ｃｌ溶液１４の冷却用として働き、煙道１３内の排ガス１２の熱が空気２５によりＮＨ4Ｃｌ溶液１４に伝達されるのを抑制することができる。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４が排ガス１２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１４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。
【００３３】
ノズルヘッド２８から煙道１３内に噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴は、排ガス１２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（３）のように、ＨＣｌとＮＨ3とに分解し、昇華する。よって、噴霧装置２３Ａから噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液１４は分解されて、ＨＣｌ、ＮＨ3を生じ、ＮＨ3ガス、ＨＣｌガスを煙道１３内に供給することができる。
ＮＨ4Ｃｌ → ＮＨ3＋ＨＣｌ ・・・（３）
【００３４】
ノズルヘッド２８から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴径は、平均して１ｎｍ以上１００μｍ以下の微細な液滴とするのが好ましい。平均して１ｎｍ以上１００μｍ以下の微細な液滴を生成することで、噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴から生じるＮＨ4Ｃｌの固体粒子を排ガス１２中に短い滞留時間でＮＨ3、ＨＣｌに分解し、昇華させることができる。これにより、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４を予め加熱しておく必要がないため、煙道１３、ノズルヘッド２８の低級化、腐食を防止することができる。
【００３５】
ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の濃度は、例えば液滴の温度が２０℃の場合、２０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下とするのが好ましい。表１は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴の温度と、溶解度、濃度との関係を示す。表１に示すように、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の溶解度は液滴の温度に応じておおよそ決まっているためである。
【００３６】
【表１】
【００３７】
煙道１３内の排ガス１２の温度は、ボイラ１１の燃焼条件にもよるが、例えば３２０℃以上４２０℃以下が好ましく、３２０℃以上３８０℃以下がより好ましく、３５０℃以上３８０℃以下が更に好ましい。これはこれらの温度帯において脱硝触媒上でＮＯｘの脱硝反応と、Ｈｇの酸化反応とを同時に効率的に生じさせることができるためである。
【００３８】
噴霧装置２３Ａは、内管２９及び外管３０とノズルヘッド２８との連結部４１において内管２９からＮＨ4Ｃｌ溶液１４が液漏れしていることを検出するための液漏れ検出装置（液漏れ検出手段）を有している。図３は、図２中Ａ−Ａ方向から見た時の噴霧装置の構成を簡略に示す図である。図３に示すように、液漏れ検出装置４０Ａは、内管２９の連結部４１近傍の外周を囲うように設けられ、外管３０の外部に導通する第１の導電体４２Ａと、外管３０の外側に設けられ、第１の導電体４２Ａを流れる電流を検知する検出部４３−１と、電源４４−１とを有する。液漏れ検出装置４０Ｂは、外管３０の連結部４１近傍の内壁３０ａの底部に設けられ、外管３０の外部に導通する第２の導電体４２Ｂと、外管３０の外側に設けられ、第２の導電体４２Ｂを流れる電流を検知する検出部４３−２と、電源４４−２とを有する。第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂは、煙道１３の外部に延びており、検出部４３−１、４３−２と、電源４４−１、４４−２とは、煙道１３の外側に設けられている。
【００３９】
外管３０には、内管２９の周囲に第１の導電体４２Ａを保持するための図示しない保持部材が外管３０の内壁の周方向に所定間隔を持って複数設けられている。前記保持部材としては、例えば、外管３０の内壁から内管２９に向かって延び、その先端部に第１の導電体４２Ａを通すためのリング状部材を有するものが用いられる。複数の保持部材の各々の前記リング状部材の穴に第１の導電体４２Ａを通すことで、前記保持部材は、第１の導電体４２Ａを内管２９の外周を囲うように外管３０内に保持することができる。また、前記保持部材の形状は、特に限定されるものではなく、第１の導電体４２Ａが内管２９の周囲を囲うように外管３０内で保持することができるものであればよい。
【００４０】
図４は、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂの構成を簡略に示す図である。図４に示すように、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂは、裸線４６ａ、４６ｂとその周囲を覆う絶縁体４７ａ、４７ｂとで構成されている。第１の導電体４２Ａは、内管２９の外周を覆う部分を裸線４６ａにしている。第２の導電体４２Ｂは、外管３０の連結部４１近傍の内壁３０ａの底部に設けられている部分を裸線４６ｂにしている。
【００４１】
裸線４６ａ、４６ｂの材料は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４のような腐食性の水溶液が付着して腐食することで、容易に切断されるような材料であれば特に限定されるものではなく、導線に一般に使用される材料が用いられる。裸線４６ａ、４６ｂの材料として、具体的には、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ及びこれらの合金等が挙げられる。裸線４６ａ、４６ｂは、腐食による断線をより早めるため、裸線４６ａ、４６ｂの径を細く（例えば０．１ｍｍφ以下)した芯線を用いることが好ましい。また、腐食以外の耐久性を考慮して、裸線４６ａ、４６ｂは細線を束ねたヨリ線や網状、帯状などにした線としてもよい。絶縁体４７ａ、４７ｂの材料は、電気を通さない部材であれば特に限定されるものではない。
【００４２】
図５は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏洩がない場合とある場合の電流の流れを模式的に示す図である。図５に示すように、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４のような腐食性の水溶液が、内管２９から漏洩していない場合には、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂには電流が正常に流れる（図５中、左図参照）。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４が内管２９から漏出し、第１の導電体４２Ａの裸線４６ａや第２の導電体４２Ｂの裸線４６ｂに付着すると、裸線４６ａ、４６ｂがＮＨ4Ｃｌ溶液１４により腐食して切断されるため、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂの電流の流れが切断される（図５中、右図参照）。
【００４３】
よって、液漏れ検出装置４０Ａ、４０Ｂは、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂの電流の流れを、検出部４３−１、４３−２で監視することで、内管２９と連結部４１との間からＮＨ4Ｃｌ溶液１４が漏出した場合など、内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液漏れを検出することができる。これにより、外管３０の腐食を防止することができるため、噴霧装置２３Ａを安定して用いることができる。
【００４４】
噴霧装置２３Ａは、煙道１３に対して水平に設ける場合に限定されるものではなく、図６に示すように、噴霧装置２３Ａを煙道１３に対して任意の角度で斜めに設けるようにしてもよい。このとき、内管２９から漏出したＮＨ4Ｃｌ溶液１４は、連結部４１近傍の領域に液溜りＡを生じやすくなる。このため、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂを、連結部４１近傍のように、液漏れし易い部位に設けることで、より効率良く内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を検出することができる。
【００４５】
また、図７に示すように、噴霧装置２３Ａは、煙道１３に対してノズルヘッド２８の先端側を任意の角度で上方向に斜めに設けるようにしてもよい。このとき、噴霧装置２３Ａは、ノズルホルダ３１のＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ａと空気供給口３４ａとをノズルヘッド２８から煙道１３の中央部分に向けてＮＨ4Ｃｌ溶液１４を噴霧できるように形成する。また、外管３０の内側には、内管２９から漏出したＮＨ4Ｃｌ溶液１４を堰き止めるための堰部４５を設けると共に、外管３０の内壁３０ａの堰部４５近傍に裸線４６ｂを設けるようにしておく。外管３０の内側に堰部３０ａを設け、その堰部４５近傍に裸線４６ｂを設けることで、噴霧装置２３Ａを煙道１３に対してノズルヘッド２８の先端側を任意の角度で上方向に斜めに設けた場合でも内管２９から漏出したＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液溜りＡができ、内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を検出することができる。
【００４６】
液漏れ検出装置４０Ａ及び液漏れ検出装置４０Ｂは、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂの裸線４６ａ、４６ｂを連結部４１近傍に設け、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂにより連結部４１近傍で、内管２９から液漏れしたＮＨ4Ｃｌ溶液１４を検出するようにしているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、連結部４１から所定間隔離れた位置など任意の位置に裸線４６ａ、４６ｂを設け、内管２９から液漏れしたＮＨ4Ｃｌ溶液１４を検出するようにしてもよい。
【００４７】
また、図１に示すように、排ガス１２は、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段１６から煙道１３内に噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液１４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１７に送給される。還元脱硝装置１７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１２から除去する。
【００４８】
即ち、還元脱硝装置１７に充填されている脱硝触媒層４８に充填されている脱硝触媒上でＮＨ3ガスは、下記式（４）のようにＮＯｘを還元脱硝し、ＨＣｌガスは、下記式（５）のようにＨｇを水銀酸化する。
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2 → ４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ ・・・（４）
Ｈｇ＋１／２Ｏ2＋２ＨＣｌ → ＨｇＣｌ2＋Ｈ2Ｏ ・・・（５）
【００４９】
還元脱硝装置１７は、脱硝触媒層４８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１７は、脱硝性能に応じて脱硝触媒層４８の数を適宜変更することができる。
【００５０】
排ガス１２は、還元脱硝装置１７において排ガス１２中のＮＯｘの還元とＨｇの酸化がされた後、エアヒータ１８、集塵器（ＥＳＰ）１９を通過して湿式脱硫装置２１に送給される。また、エアヒータ１８と集塵器（ＥＳＰ）１９との間には熱回収器を設けるようにしてもよい。
【００５１】
湿式脱硫装置２１では、排ガス１２を装置本体４９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２０を吸収液送給ライン５０により装置本体４９内に供給し、ノズル５１より塔頂部側に向かって噴流させる。装置本体４９内の底部側から上昇してくる排ガス１２と、ノズル５１から噴流して流下する石灰石膏スラリー２０とを対向して気液接触させ、排ガス１２中のＨｇＣｌ、硫黄酸化物（ＳＯｘ）は石灰石膏スラリー２０中に吸収され、排ガス１２から分離、除去され、排ガス１２は浄化される。石灰石膏スラリー２０により浄化された排ガス１２は、浄化ガス５２として塔頂部側より排出され、煙突５３から系外に排出される。
【００５２】
排ガス１２の脱硫に用いられる石灰石膏スラリー２０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１２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２０は、例えば湿式脱硫装置２１の装置本体４９の塔底部５４に貯留した液を揚水したものが用いられる。装置本体４９内で排ガス１２中のＳＯｘは石灰石膏スラリー２０と下記式（６）のような反応を生じる。
ＣａＣＯ3＋ＳＯ2＋０．５Ｈ2Ｏ → ＣａＳＯ3・０．５Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2 ・・・（６）
【００５３】
一方、排ガス１２中のＳＯｘを吸収した石灰石膏スラリー２０は、装置本体４９内に供給される水５５と混合され、装置本体４９の塔底部５４に供給される空気５６により酸化処理される。このとき、装置本体４９内を流下した石灰石膏スラリー２０は、水５５、空気５６と下記式（７）のような反応を生じる。
ＣａＳＯ3・０．５Ｈ2Ｏ＋０．５Ｏ2＋１．５Ｈ2Ｏ → ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ ・・・（７）
【００５４】
湿式脱硫装置２１の塔底部５４に貯留される脱硫に用いた石灰石膏スラリー２０は酸化処理された後、塔底部５４より抜き出され、脱水器５７に送給された後、塩化水銀（ＨｇＣｌ）を含んだ脱水ケーキ（石膏）５８として系外に排出される。脱水器５７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２１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。
【００５５】
アルカリ吸収液として石灰石膏スラリー２０を用いているが、排ガス１２中のＨｇＣｌ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。
【００５６】
石灰石膏スラリー２０はノズル５１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５１から排ガス１２と対向するように流下させてもよい。
【００５７】
噴霧装置２３Ａの上流側には、排ガス１２の流量を計測する流量計６１が設けられている。流量計６１により排ガス１２の流量が測定される。流量計６１により測定された排ガス１２の流量の値は制御装置６２に送られ、排ガス１２の流量の値に基づいてノズルヘッド２８から噴射するＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量、角度、初速度などを調整することができる。
【００５８】
還元脱硝装置１７の出口側には、ＮＯｘ濃度計６３が設けられている。ＮＯｘ濃度計６３で測定された排ガス１２中のＮＯｘ濃度の値は、制御装置６２に伝達される。制御装置６２はＮＯｘ濃度計６３で測定された排ガス１２中のＮＯｘ濃度の値から還元脱硝装置１７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６３で測定された排ガス１２中のＮＯｘ濃度の値から噴霧装置２３Ａから噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給量を調整すると共に、排ガス１２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１７において排ガス１２のＮＯｘを還元し、還元脱硝装置１７が所定の脱硝性能を満足するようにすることができる。
【００５９】
煙道１３には、ボイラ１１から排出される排ガス１２中のＨｇ含有量を測定する水銀（Ｈｇ）濃度計６４−１、６４−２が設けられている。Ｈｇ濃度計６４−１は、ボイラ１１とノズルヘッド２８との間の煙道１３に設けられ、Ｈｇ濃度計６４−２は、還元脱硝装置１７と熱交換器１８との間に設けられる。Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２で測定された排ガス１２中のＨｇ濃度の値は、制御装置６２に伝達される。制御装置６２は、Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２で測定された排ガス１２中のＨｇ濃度の値から排ガス１２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６４−１、６４−２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６４−２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１２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６４−１、６４−２で測定された排ガス１２中のＨｇ濃度の値と水銀酸化率からＮＨ4Ｃｌ溶液１４のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給流量を制御することで、ノズルヘッド２８から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４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。
【００６０】
湿式脱硫装置２１の塔底部５４には、石灰石膏スラリー２０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）６６が設けられている。このＯＲＰコントローラ６６により石灰石膏スラリー２０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２１の塔底部５４に供給される空気５６の供給量を調整する。塔底部５４に供給される空気５６の供給量を調整することで、湿式脱硫装置２１の塔底部５４に貯留する石灰石膏スラリー２０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５３より放散されるのを防止することができる。
【００６１】
湿式脱硫装置２１内の石灰石膏スラリー２０の酸化還元電位は、石灰石膏スラリー２０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２０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。
【００６２】
本実施形態に係るＨｇ除去システム１０においては、還元酸化助剤として、ＮＨ4Ｃｌを用いているが、ＮＨ4Ｃｌ以外の臭化アンモニウム（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還元酸化助剤として用い、水に溶解した溶液を用いてもよい。
【００６３】
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１０によれば、噴霧装置２３Ａの内管２９内のＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液漏れを検出することができるため、煙道１３内にはＮＨ4Ｃｌ溶液１４を適正な量で噴霧することができ、還元脱硝装置１７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、噴霧装置２３Ａの外管３０など噴霧設備の腐食を防止することができるので、安定して運転することが可能となると共に、噴霧装置２３Ａなどの設備、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。
【００６４】
［第２の実施形態］
本発明による第２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。本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システム及び噴霧装置のＮＨ4Ｃｌ溶液を噴霧する構成は、図１に示す本発明の第１の実施形態に係るＨｇ除去システム及び図２に示す噴霧装置の構成と同様であるため、本実施形態においては、噴霧装置の液漏れ検出装置の構成を示す図のみを用いて説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る噴霧装置を図２のＡ−Ａ方向から見た時の構成を示す図である。なお、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した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８に示すように、本実施形態に係る噴霧装置２３Ｂは、図３に示す液漏れ検出装置４０Ａ、４０Ｂに代えて、液漏れ検出装置４０Ｃ、４０Ｄを有するものである。液漏れ検出装置４０Ｃは、内管２９の連結部４１近傍の外周を囲うように設けられ、外管３０の外部に導通する第３の導電体４２Ｃと、外管３０の外側に設けられ、第３の導電体４２Ｃを流れる電流を検知する検出部４３−３と、電源４４−３とを有する。液漏れ検出装置４０Ｄは、外管３０の連結部４１近傍の内壁３０ａの底部に設けられ、外管３０の外部に導通する第４の導電体４２Ｄと、外管３０の外側に設けられ、第４の導電体４２Ｄを流れる電流を検知する検出部４３−４と、電源４４−４とを有する。第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄは、煙道１３の外部に延びており、検出部４３−３、４３−４と、電源４４−３、４４−４とは煙道１３の外部に設けられている。
【００６６】
第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄは、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂと同様、裸線４６ａ、４６ｂとその周囲を覆う絶縁体４７ａ、４７ｂとで構成されている。第３の導電体４２Ｃは、内管２９の外周を覆う部分に裸線４６ａ及び絶縁体４７ａが一部欠落した欠損部７１ａを有する。第４の導電体４２Ｄは、外管３０の連結部４１近傍の内壁３０ａの底部に設けられている部分に裸線４６ｂ及び絶縁体４７ｂが一部欠落した欠損部７１ｂを有する。
【００６７】
検出部４３−３、４３−４は、通電時のＮＨ4Ｃｌ溶液１４の電気抵抗、電気伝導率を測定する。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の濃度が２０％程度とした時、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の電気抵抗、電気伝導率は、水の電気抵抗、電気伝導率よりも著しく高い。このため、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の濃度が２０％程度の時の電気抵抗又は電気伝導率と測定値との関係を事前に求めておき、測定された値と比較することで、検出部４３−３、４３−４は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を検出することができる。
【００６８】
図９は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏洩がない場合とある場合の電流の流れを模式的に示す図である。図９に示すように、内管２９と連結部４１との間からＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏洩がない場合には、第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄの一部が欠損部７１ａ、７１ｂにより欠損しているため、第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄでの電流の流れは切断されている（図９中、左図参照）。内管２９と連結部４１との間からＮＨ4Ｃｌ溶液１４が漏洩して、第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２ＤにＮＨ4Ｃｌ溶液１４が付着すると、漏洩したＮＨ4Ｃｌ溶液１４により欠損部７１ａ、７１ｂでの通電が補われる。このため、第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄには各々電流が流れ、検出部４３−３、４３−４で電流を検出することができる（図９中、右図参照）。
【００６９】
よって、検出部４３−３、４３−４で第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄに電流が流れたことを検出することで、内管２９と連結部４１との間からＮＨ4Ｃｌ溶液１４が漏洩したことを検出することができる。
【００７０】
本実施形態では、液漏れ検出装置４０Ｃ、４０Ｄを用いて説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、図３に示すような液漏れ検出装置４０Ａ、４０Ｂと併用してもよい。液漏れ検出装置４０Ａから４０Ｄを同時に用いることで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を２通りの手段で検知することができるため、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４が漏出したことを誤って認識する負担を低減でき、更に高い精度でＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を検出することができる。
【００７１】
［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。本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システム及び噴霧装置のＮＨ4Ｃｌ溶液を噴霧する構成は、図１に示す本発明の第１の実施形態に係るＨｇ除去システム及び図２に示す噴霧装置の構成と同様であるため、本実施形態においては、噴霧装置の液漏れ検出装置の構成を示す図のみを用いて説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態に係る噴霧装置を図２のＡ−Ａ方向から見た時の構成を示す図である。なお、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した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。
【００７２】
図１０に示すように、本実施形態に係る噴霧装置２３Ｃは、図８に示す第４の導電体４２Ｄを、鉛直方向に２つ設けてなるものである。第４の導電体４２Ｄ−１、４２Ｄ−２を、内管２９及び外管３０の鉛直方向に設けることで、内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量を把握することができる。
【００７３】
図１１は、内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が少ないときの外管３０内の状態を示す図であり、図１２は、内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が多いときの外管３０内の状態を示す図である。図１１に示すように、漏洩したＮＨ4Ｃｌ溶液１４により第４の導電体４２Ｄ−２の欠損部７１ｂでの通電が補われることで、第４の導電体４２Ｄ−２で電流が流れたことを確認することができる。このとき、第４の導電体４２Ｄ−１では、電流が流れたことは確認されない。よって、第４の導電体４２Ｄ−２でのみ電流が流れたことを確認することで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が少ないことを確認することができる。図１２に示すように、漏洩したＮＨ4Ｃｌ溶液１４により第４の導電体４２Ｄ−１の欠損部７１ａと第４の導電体４２Ｄ−２の欠損部７１ｂの両方の通電が補われることで、第４の導電体４２Ｄ−１、４２Ｄ−２で電流が流れたことを確認することができる。第４の導電体４２Ｄ−１、４２Ｄ−２の両方で電流が流れたことを確認することで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が多いことを確認することができる。
【００７４】
ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を検出した場合、図１１に示すように、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が少ない場合には、新しい内管２９の準備ができ次第、交換する。このとき、図２に示すように、吹込み管２７は、ボルト３６を外し、フランジ２７ａ、３５ａを分離することで容易に分離して交換することができる。
【００７５】
図１２に示すように、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が多い場合には、内管２９及び外管３０へのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の供給を直ちに停止し、上述と同様に、新しい内管２９と交換する。
【００７６】
よって、本実施形態に係る噴霧装置２３Ｃによれば、第４の導電体４２Ｄを、鉛直方向に複数設けているので、内管２９から漏出したＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量を把握することができる。このため、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量に応じて内管２９の交換時期を適切に行うことができる。
【００７７】
本実施形態では、第４の導電体４２Ｄを２つ設けるようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、内管２９と外管３０との大きさに応じて適宜任意の数を設けるようにしてもよい。
【００７８】
本実施形態では、第４の導電体４２Ｄ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、第１の導電体４２Ａ、第２の導電体４２Ｂ、第３の導電体４２Ｃの少なくとも一つ以上を用いるようにしてもよい。
【００７９】
［第４の実施形態］
本発明による第４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。本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムは、図１に示す本発明の第１の実施形態に係るＨｇ除去システムの構成と同様であるため、本実施形態においては、噴霧装置の構成を示す図のみを用いて説明する。図１３は、本発明の第４の実施形態に係る噴霧装置の構成を簡略に示す図である。なお、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した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。
【００８０】
図１３に示すように、本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムは、煙道１３に４つの噴霧装置２３Ａ−１〜２３Ａ−４を設け、内管２９にＮＨ4Ｃｌ溶液１４を供給するＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４と、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４内を流れるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量を検知する流量測定部８１−１〜８１−４と、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４内を流れるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の圧力を検知する圧力測定部８２−１〜８２−４とを有するものである。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４には、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量を調整する調節弁Ｖ１１〜Ｖ１４が設けられている。
【００８１】
ＮＨ4Ｃｌ溶液１４は、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４を介して集水管８３に送給され、集水管８３でＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４に分岐されて４つの吹込み管２７−１〜２７−４に各々送給される。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４中のＮＨ4Ｃｌの析出やＮＨ4Ｃｌ溶液１４中の不純物（砂、鉄粉等）により内管２９−１〜２９−４内が閉塞すると、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量の低下や圧力の増加を生じる虞がある。これに対し、本実施形態では、流量測定部８１−１〜８１−４や圧力測定部８２−１〜８２−４で測定されたＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量の変化や圧力の変化を検出することで、内管２９−１〜２９−４の閉塞を検出することができる。
【００８２】
本実施形態では、煙道１３に噴霧装置２３Ａを４つ設けているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、煙道１３には、必要に応じて噴霧装置２３Ａを適宜任意の数設けるようにしてもよい。
【００８３】
本実施形態では、噴霧装置２３Ａ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、噴霧装置２３Ｂ又は噴霧装置２３Ｃを用いてもよいし、噴霧装置２３Ａ〜２３Ｃの二種類以上を併用してもよい。
【００８４】
本実施形態では、流量測定部８１−１〜８１−４及び圧力測定部８２−１〜８２−４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、流量測定部８１−１〜８１−４又は圧力測定部８２−１〜８２−４の何れか一方のみを用いるようにしてもよい。
【００８５】
［第５の実施形態］
本発明による第５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。本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムは、図１に示す本発明の第１の実施形態に係るＨｇ除去システムの構成と同様であるため、本実施形態においては、噴霧装置の構成を示す図のみを用いて説明する。図１４は、本発明の第５の実施形態に係る噴霧装置の構成を簡略に示す図である。なお、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した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。
【００８６】
図１４に示すように、本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムは、図１３に示す第４の実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムにおいて、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４に水８４を供給する水供給手段８５を有するものである。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量の低下や圧力の増加を生じた場合、水供給部８６からＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４に水８４を供給することで、内管２９−１〜２９−４内の析出物を溶解して排出することができ、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量の低下や圧力の増加を低減することができる。これにより内管２９−１〜２９−４の閉塞を解消することができる。また、ノズルヘッド２８−１〜２８−４の各々の先端部分を水で洗浄することにより、先端部分への灰の付着を抑制することができる。
【００８７】
本実施形態では、水供給手段８５は、水８４をＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４に供給するようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、水８４をＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４に各々供給するようにしてよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明に係る噴霧装置は、二流体ノズルの内管を流れる液体の液漏れを検出す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】
【００８９】
１０ Ｈｇ除去システム
１１ ボイラ
１２ 排ガス
１３ 煙道
１４ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液
１６ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給手段（還元酸化助剤供給手段）
１７ 還元脱硝装置（還元脱硝手段）
１８ 熱交換器（エアヒータ）
１９ 集塵器
２０ 石灰石膏スラリー
２１ 湿式脱硫装置
２３Ａ〜２３Ｄ、２３Ａ−１〜２３Ａ−４ 噴霧装置
２４、２４−１〜２４−４ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給管
２５、５６ 空気
２６ 空気供給管
２７ 吹込み管
２７ａ、３５ａ フランジ
２８、２８−１〜２８−４ ノズルヘッド
２９ 内管
３０ 外管
３１ ノズルホルダ
３２ ノズルチップ
３３ａ、３３ｂ ＮＨ4Ｃｌ溶液供給口
３４ａ、３４ｂ 空気供給口
３５ 固定筒
３６ ボルト
３８ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液タンク
３９ 空気供給部
４０Ａ、４０Ｂ 液漏れ検出装置（液漏れ検出手段）
４１ 連結部
４２Ａ 第１の導電体
４２Ｂ 第２の導電体
４２Ｃ 第３の導電体
４２Ｄ 第４の導電体
４３−１〜４３−４ 検出部
４４−１〜４４−４ 電源
４５ 堰部
４６ａ、４６ｂ 裸線
４７ａ、４７ｂ 絶縁体
４８ 脱硝触媒層
４９ 装置本体
５０ 吸収液送給ライン
５１ ノズル
５２ 浄化ガス
５３ 煙突
５４ 塔底部
５５、８４ 水
５７ 脱水器
５８ 石膏
６１ 流量計
６２ 制御装置
６３ ＮＯｘ濃度計
６４−１、６４−２ 水銀（Ｈｇ）濃度計
６６ 酸化還元電位測定制御装置（ＯＲＰコントローラ）
７１ａ、７１ｂ 欠損部
８１−１〜８１−４ 流量測定部
８２−１〜８２−４ 圧力測定部
８３ 集水管
８５ 水供給手段
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ１１〜Ｖ１４ 調節弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴霧ノズルの液体流路管で発生した液漏れの検出が可能な噴霧装置及び水銀除去システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（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、およびアルカリ吸収液をＳＯｘ吸収剤と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。
【０００３】
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工程で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１、２参照。）。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、塩化水素（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は下記式（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（２）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。
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2 → ４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ・・・（１）
Ｈｇ0＋１／２Ｏ2＋２ＨＣｌ → ＨｇＣｌ2＋Ｈ2Ｏ・・・（２）
【０００４】
ＮＨ4Ｃｌ溶液は、二重管である吹込み管を介して二流体ノズルから液状で煙道内に噴霧される。吹込み管の内管にはＮＨ4Ｃｌ溶液を流通させ、内管と外管の間の空間には空気を流通させ、先端の二流体ノズルからＮＨ4Ｃｌ溶液を噴霧すると共に、空気を噴射して、ＮＨ4Ｃｌ溶液を空気と混合させてＮＨ4Ｃｌ溶液を煙道内に噴霧している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４２６０２号公報
【特許文献２】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】
【０００６】
ここで、二重管の内管の内側は低温（例えば、２０℃程度）のＮＨ4Ｃｌ溶液が流れ、二重管の外管の外側は高温(例えば、３５０℃程度)の排ガスが流れているため、内管と外管の間、二重管と二流体ノズルとの間には、温度差が発生し易い上、同時に熱応力が発生し易い。そのため、二重管と二流体ノズルとの間の溶接部に破損が生じやすく、内管を流れるＮＨ4Ｃｌ溶液が液漏れする虞がある、という問題があった。
【０００７】
二重管の内管内に流す水溶液としては、ＮＨ4Ｃｌ溶液単独の他に、ＮＨ4Ｃｌ溶液とＨＣｌ溶液、ＮＨ3水などを混合した混合物も使用される。これらの液体は金属と接触すると腐食を生じるため、内管を流れるＮＨ4Ｃｌ溶液などの水溶液が液漏れして耐食性の十分でない外管に付着すると、外管表面を浸食する虞があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二重管の内管内の水溶液を煙道内に噴霧させつつ、二重管の内管で発生した水溶液の液漏れを検出することが可能な噴霧装置及び水銀除去システム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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明者らは噴霧装置及び水銀除去システムについて鋭意研究をした。その結果、二重管の中でも、二重管の内管と二流体ノズルとの連結部で特に液漏れが生じやすいことから、二重管の内管と二流体ノズルとの連結部近傍の内管の外周に通電可能な部材を設けることにより、内管での液漏れを検知することができると共に、安定してＮＨ4Ｃｌ溶液を噴霧することができることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
【００１０】
本発明の第１の発明は、ボイラから排出される排ガスが送給される煙道に設けられ、前記排ガス中に気化した際に塩化水素とアンモニアとを生成する還元酸化助剤を含む溶液を噴霧する噴霧装置であり、前記溶液を送給する内管と、該内管の外側に設けられ、前記内管との空間内に気体を送給する外管と、前記溶液及び前記気体を噴射するノズルヘッドと、前記内管及び前記外管と前記ノズルヘッドとの連結部において前記内管から前記溶液が液漏れしていることを検出する液漏れ検出手段とを有することを特徴とする噴霧装置である。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記液漏れ検出手段が、前記内管の前記連結部近傍の外周に設けられ、前記外管の外部に導通する第１の導電体と、前記外管の外側に設けられ、前記第１の導電体を流れる電流を検知する第１の検出部とを有し、前記第１の導電体が、裸線とその周囲を覆う絶縁体とで構成され、前記内管の外周を覆う部分を裸線とする噴霧装置である。
【００１２】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記液漏れ検出手段が、前記外管の前記連結部近傍の内壁の底部に設けられ、前記外管の外部に導通する第２の導電体と、前記外管の外側に設けられ、前記第２の導電体を流れる電流を検知する第２の検出部とを有し、前記第２の導電体が、前記外管の連結部近傍の内壁の底部に設ける部分を裸線とする噴霧装置である。
【００１３】
第４の発明は、第１乃至３の何れか１つの発明において、前記液漏れ検出手段が、前記内管の前記連結部近傍の外周に設けられ、前記外管の外部に導通する第３の導電体と、前記外管の外側に設けられ、前記第３の導電体を流れる電流を検知する第３の検出部とを有し、前記第３の導電体が、裸線とその周囲を覆う絶縁体とで構成され、前記内管の外周を覆う部分に裸線及び絶縁体が欠落した欠損部を有する噴霧装置である。
【００１４】
第５の発明は、第１乃至４の何れか１つの発明において、前記液漏れ検出手段が、前記外管の前記連結部近傍の内壁の底部に設けられ、前記外管の外部に導通する第４の導電体と、前記外管の外側に設けられ、前記第４の導電体を流れる電流を検知する第４の検出部とを有し、前記第４の導電体が、前記外管の連結部近傍の内壁の底部に設ける部分に裸線及び絶縁体が欠落した欠損部を有する噴霧装置である。
【００１５】
第６の発明は、第２又は３の発明において、前記第１の導電体、前記第２の導電体の何れか一方又は両方が、前記内管及び外管の鉛直方向に複数設けられる噴霧装置である。
【００１６】
第７の発明は、第４又は５の発明において、前記第３の導電体、前記第４の導電体の何れか一方又は両方が、前記内管及び外管の鉛直方向に複数設けられる噴霧装置である。
【００１７】
第８の発明は、第１乃至７の何れか一つの発明において、前記内管及び前記外管が、前記煙道の壁面に斜めに設けられる噴霧装置である。
【００１８】
第９の発明は、第１乃至８の何れか一つの発明において、前記内管に前記溶液を供給する溶液供給管と、前記溶液供給管内を流れる前記溶液の流量を検知する流量測定部と、前記溶液供給管内を流れる前記溶液の圧力を検知する圧力測定部とを有し、前記流量測定部、前記圧力測定部の何れか一方又は両方で測定された前記溶液の流量、圧力の何れか一方又は両方の値に基づいて前記内管に供給される前記溶液の流量を制御する噴霧装置である。
【００１９】
第１０の発明は、第９の発明において、前記溶液供給管に水を供給する水供給手段を有することを特徴とする噴霧装置である。
【００２０】
第１１の発明は、ボイラからの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、気化した際に塩化水素とアンモニアとを生成する還元酸化助剤を含む溶液を噴霧する還元酸化助剤供給手段と、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を有し、前記還元酸化助剤供給手段として、第１乃至１０の何れかの一つの発明の噴霧装置を用いることを特徴とする水銀除去システムである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、二重管の内管内の水溶液を煙道内に噴霧させつつ、二重管の内管で発生した水溶液の液漏れを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した水銀除去システムを示す概略図である。
【図２】図２は、噴霧装置の構成を簡略に示す図である。
【図３】図３は、図２中Ａ−Ａ方向から見た時の噴霧装置の構成を簡略に示す図である。
【図４】図４は、第１の導電体及び第２の導電体の構成を簡略に示す図である。
【図５】図５は、ＮＨ4Ｃｌ溶液の漏洩がない場合とある場合の電流の流れを模式的に示す図である。
【図６】図６は、噴霧装置を煙道に対して傾けて配置した状態を示す図である。
【図７】図７は、噴霧装置を煙道に対して傾けて配置した状態を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態に係る噴霧装置を図２のＡ−Ａ方向から見た時の構成を示す図である。
【図９】図９は、ＮＨ4Ｃｌ溶液の漏洩がない場合とある場合の電流の流れを模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態に係る噴霧装置を図２のＡ−Ａ方向から見た時の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、内管からのＮＨ4Ｃｌ溶液の漏出量が少ないときの外管内の状態を示す図である。
【図１２】図１２は、内管からのＮＨ4Ｃｌ溶液の漏出量が多いときの外管内の状態を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第４の実施形態に係る噴霧装置の構成を簡略に示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第５の実施形態に係る噴霧装置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】
【００２３】
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。
【００２４】
［第１の実施形態］
本発明による第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した水銀除去システムについて、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した水銀除去システムを示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る噴霧装置を適用した水銀（Ｈｇ）除去システム１０は、ボイラ１１からの排ガス１２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１１の下流の煙道１３内に、還元酸化助剤として塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）を含むＮＨ4Ｃｌ溶液１４を噴霧する塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給手段（還元酸化助剤供給手段）１６と、排ガス１２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）１７と、脱硝された排ガス１２を熱交換する熱交換器（エアヒータ）１８と、脱硝された排ガス１２中の煤塵を除去する集塵器（ＥＳＰ:Electrostatic Precipitator）１９と、還元脱硝装置１７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）２０を用いて除去する湿式脱硫装置２１とを有するものである。
【００２５】
尚、本実施形態に係るＨｇ除去システム１０においては、還元酸化助剤としてＮＨ4Ｃｌ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、還元酸化助剤は気化した際に酸化性ガスと還元性ガスとを生成するものであれば用いることができる。また、本実施形態においては、還元酸化助剤とは、酸化性ガス共存下で水銀（Ｈｇ）を酸化するのに用いられる酸化助剤と、還元性ガスによりＮＯｘを還元する還元剤として機能するものをいう。本実施形態では、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。
【００２６】
ボイラ１１から排出される排ガス１２には、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段１６からＮＨ4Ｃｌ溶液１４が供給される。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段１６は、排ガス１２中に含まれるＨｇ0を酸化するための噴霧装置２３Ａと、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４を液体状で噴霧装置２３Ａに供給する塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給管２４と、煙道１３内にＮＨ4Ｃｌ溶液１４を圧縮して噴霧させる空気２５を噴霧装置２３Ａに供給する空気供給管２６とを有する。
【００２７】
噴霧装置２３Ａは、煙道１３に設けられ、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４と空気２５とを煙道１３内に同時に噴射する二流体ノズルである。噴霧装置２３Ａは、吹込み管２７とノズルヘッド２８とから構成されている。図２は、噴霧装置２３Ａの構成を簡略に示す図である。図２に示すように、吹込み管２７は、煙道１３内に挿入されており、内管２９と外管３０とからなる二重管構造に形成されている。内管２９は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４を送給するために用いる管である。外管３０は、内管２９の外周を覆うように設けられ、内管２９との空間内に空気２５を送給するために用いる管である。
【００２８】
ノズルヘッド２８は、図２に示すように、吹込み管２７の先端部に設けられ、ノズルホルダ３１とノズルチップ３２とで構成されている。ノズルホルダ３１は、吹込み管２７と連結し、内管２９内を流れるＮＨ4Ｃｌ溶液１４を送給するＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ａと、外管３０内を流れる空気２５を送給する空気供給口３４ａとを有する。空気供給口３４ａは、ノズルヘッド２８のノズル孔２８ａから噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の噴霧方向に対してＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ａの周囲に円周状に形成されている。ノズルチップ３２は、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ａ及び空気供給口３４ａに対応してＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ｂ及び空気供給口３４ｂを有する。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ｂからＮＨ4Ｃｌ溶液１４を煙道１３内に噴霧すると共に、空気供給口３４ｂから空気２５を煙道１３内に噴射する。
【００２９】
煙道１３には、吹込み管２７を挿脱するための固定筒３５が設けられ、固定筒３５に設けたフランジ３５ａと、吹込み管２７に一体に設けたフランジ２７ａとは、ボルト３６により締結され、フランジ３５ａとフランジ２７ａとが固定されている。ボルト３６を外し、フランジ２７ａ、３５ａを分離することで、噴霧装置２３Ａを煙道１３から取り外して、新しい噴霧装置２３Ａに容易に交換することができる。
【００３０】
ＮＨ4Ｃｌ溶液１４は、ＮＨ4Ｃｌ溶液タンク３８からＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４を介して吹込み管２７に送給される。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４から供給されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量は調節弁Ｖ１により調整される。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４はＮＨ4Ｃｌ溶液タンク３８内で所定濃度に調整される。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４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１４を調整することができる。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４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。
【００３１】
空気２５は、空気供給部３９から空気供給管２６を介して吹込み管２７に送給され、ノズルヘッド２８からＮＨ4Ｃｌ溶液１４を噴霧する際の圧縮用の空気として用いられる。空気２５の気流によりＮＨ4Ｃｌ溶液１４を微粒化することで、ノズルヘッド２８から噴射されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４を煙道１３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２６から供給される空気２５の流量は調節弁Ｖ２により調整される。空気供給管２６から供給される空気２５の流量により、ノズルヘッド２８のノズル孔２８ａから噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴の大きさを調整することができる。また、ノズルヘッド２８から噴射される空気２５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２８から噴射されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４を微細な液滴として煙道１３内に噴霧させるようにするためである。
【００３２】
空気２５は内管２９と外管３０との間の空間を流れるため、空気２５はＮＨ4Ｃｌ溶液１４の冷却用として働き、煙道１３内の排ガス１２の熱が空気２５によりＮＨ4Ｃｌ溶液１４に伝達されるのを抑制することができる。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４が排ガス１２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１４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。
【００３３】
ノズルヘッド２８から煙道１３内に噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴は、排ガス１２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（３）のように、ＨＣｌとＮＨ3とに分解し、昇華する。よって、噴霧装置２３Ａから噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液１４は分解されて、ＨＣｌ、ＮＨ3を生じ、ＮＨ3ガス、ＨＣｌガスを煙道１３内に供給することができる。
ＮＨ4Ｃｌ → ＮＨ3＋ＨＣｌ ・・・（３）
【００３４】
ノズルヘッド２８から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴径は、平均して１ｎｍ以上１００μｍ以下の微細な液滴とするのが好ましい。平均して１ｎｍ以上１００μｍ以下の微細な液滴を生成することで、噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴から生じるＮＨ4Ｃｌの固体粒子を排ガス１２中に短い滞留時間でＮＨ3、ＨＣｌに分解し、昇華させることができる。これにより、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４を予め加熱しておく必要がないため、煙道１３、ノズルヘッド２８の低級化、腐食を防止することができる。
【００３５】
ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の濃度は、例えば液滴の温度が２０℃の場合、２０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下とするのが好ましい。表１は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴の温度と、溶解度、濃度との関係を示す。表１に示すように、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の溶解度は液滴の温度に応じておおよそ決まっているためである。
【００３６】
【表１】
【００３７】
煙道１３内の排ガス１２の温度は、ボイラ１１の燃焼条件にもよるが、例えば３２０℃以上４２０℃以下が好ましく、３２０℃以上３８０℃以下がより好ましく、３５０℃以上３８０℃以下が更に好ましい。これはこれらの温度帯において脱硝触媒上でＮＯｘの脱硝反応と、Ｈｇの酸化反応とを同時に効率的に生じさせることができるためである。
【００３８】
噴霧装置２３Ａは、内管２９及び外管３０とノズルヘッド２８との連結部４１において内管２９からＮＨ4Ｃｌ溶液１４が液漏れしていることを検出するための液漏れ検出装置（液漏れ検出手段）を有している。図３は、図２中Ａ−Ａ方向から見た時の噴霧装置の構成を簡略に示す図である。図３に示すように、液漏れ検出装置４０Ａは、内管２９の連結部４１近傍の外周を囲うように設けられ、外管３０の外部に導通する第１の導電体４２Ａと、外管３０の外側に設けられ、第１の導電体４２Ａを流れる電流を検知する検出部４３−１と、電源４４−１とを有する。液漏れ検出装置４０Ｂは、外管３０の連結部４１近傍の内壁３０ａの底部に設けられ、外管３０の外部に導通する第２の導電体４２Ｂと、外管３０の外側に設けられ、第２の導電体４２Ｂを流れる電流を検知する検出部４３−２と、電源４４−２とを有する。第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂは、煙道１３の外部に延びており、検出部４３−１、４３−２と、電源４４−１、４４−２とは、煙道１３の外側に設けられている。
【００３９】
外管３０には、内管２９の周囲に第１の導電体４２Ａを保持するための図示しない保持部材が外管３０の内壁の周方向に所定間隔を持って複数設けられている。前記保持部材としては、例えば、外管３０の内壁から内管２９に向かって延び、その先端部に第１の導電体４２Ａを通すためのリング状部材を有するものが用いられる。複数の保持部材の各々の前記リング状部材の穴に第１の導電体４２Ａを通すことで、前記保持部材は、第１の導電体４２Ａを内管２９の外周を囲うように外管３０内に保持することができる。また、前記保持部材の形状は、特に限定されるものではなく、第１の導電体４２Ａが内管２９の周囲を囲うように外管３０内で保持することができるものであればよい。
【００４０】
図４は、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂの構成を簡略に示す図である。図４に示すように、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂは、裸線４６ａ、４６ｂとその周囲を覆う絶縁体４７ａ、４７ｂとで構成されている。第１の導電体４２Ａは、内管２９の外周を覆う部分を裸線４６ａにしている。第２の導電体４２Ｂは、外管３０の連結部４１近傍の内壁３０ａの底部に設けられている部分を裸線４６ｂにしている。
【００４１】
裸線４６ａ、４６ｂの材料は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４のような腐食性の水溶液が付着して腐食することで、容易に切断されるような材料であれば特に限定されるものではなく、導線に一般に使用される材料が用いられる。裸線４６ａ、４６ｂの材料として、具体的には、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ及びこれらの合金等が挙げられる。裸線４６ａ、４６ｂは、腐食による断線をより早めるため、裸線４６ａ、４６ｂの径を細く（例えば０．１ｍｍφ以下)した芯線を用いることが好ましい。また、腐食以外の耐久性を考慮して、裸線４６ａ、４６ｂは細線を束ねたヨリ線や網状、帯状などにした線としてもよい。絶縁体４７ａ、４７ｂの材料は、電気を通さない部材であれば特に限定されるものではない。
【００４２】
図５は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏洩がない場合とある場合の電流の流れを模式的に示す図である。図５に示すように、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４のような腐食性の水溶液が、内管２９から漏洩していない場合には、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂには電流が正常に流れる（図５中、左図参照）。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４が内管２９から漏出し、第１の導電体４２Ａの裸線４６ａや第２の導電体４２Ｂの裸線４６ｂに付着すると、裸線４６ａ、４６ｂがＮＨ4Ｃｌ溶液１４により腐食して切断されるため、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂの電流の流れが切断される（図５中、右図参照）。
【００４３】
よって、液漏れ検出装置４０Ａ、４０Ｂは、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂの電流の流れを、検出部４３−１、４３−２で監視することで、内管２９と連結部４１との間からＮＨ4Ｃｌ溶液１４が漏出した場合など、内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液漏れを検出することができる。これにより、外管３０の腐食を防止することができるため、噴霧装置２３Ａを安定して用いることができる。
【００４４】
噴霧装置２３Ａは、煙道１３に対して水平に設ける場合に限定されるものではなく、図６に示すように、噴霧装置２３Ａを煙道１３に対して任意の角度で斜めに設けるようにしてもよい。このとき、内管２９から漏出したＮＨ4Ｃｌ溶液１４は、連結部４１近傍の領域に液溜りＡを生じやすくなる。このため、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂを、連結部４１近傍のように、液漏れし易い部位に設けることで、より効率良く内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を検出することができる。
【００４５】
また、図７に示すように、噴霧装置２３Ａは、煙道１３に対してノズルヘッド２８の先端側を任意の角度で上方向に斜めに設けるようにしてもよい。このとき、噴霧装置２３Ａは、ノズルホルダ３１のＮＨ4Ｃｌ溶液供給口３３ａと空気供給口３４ａとをノズルヘッド２８から煙道１３の中央部分に向けてＮＨ4Ｃｌ溶液１４を噴霧できるように形成する。また、外管３０の内側には、内管２９から漏出したＮＨ4Ｃｌ溶液１４を堰き止めるための堰部４５を設けると共に、外管３０の内壁３０ａの堰部４５近傍に裸線４６ｂを設けるようにしておく。外管３０の内側に堰部３０ａを設け、その堰部４５近傍に裸線４６ｂを設けることで、噴霧装置２３Ａを煙道１３に対してノズルヘッド２８の先端側を任意の角度で上方向に斜めに設けた場合でも内管２９から漏出したＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液溜りＡができ、内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を検出することができる。
【００４６】
液漏れ検出装置４０Ａ及び液漏れ検出装置４０Ｂは、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂの裸線４６ａ、４６ｂを連結部４１近傍に設け、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂにより連結部４１近傍で、内管２９から液漏れしたＮＨ4Ｃｌ溶液１４を検出するようにしているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、連結部４１から所定間隔離れた位置など任意の位置に裸線４６ａ、４６ｂを設け、内管２９から液漏れしたＮＨ4Ｃｌ溶液１４を検出するようにしてもよい。
【００４７】
また、図１に示すように、排ガス１２は、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給手段１６から煙道１３内に噴霧されたＮＨ4Ｃｌ溶液１４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１７に送給される。還元脱硝装置１７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１２から除去する。
【００４８】
即ち、還元脱硝装置１７に充填されている脱硝触媒層４８に充填されている脱硝触媒上でＮＨ3ガスは、下記式（４）のようにＮＯｘを還元脱硝し、ＨＣｌガスは、下記式（５）のようにＨｇを水銀酸化する。
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2 → ４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ ・・・（４）
Ｈｇ＋１／２Ｏ2＋２ＨＣｌ → ＨｇＣｌ2＋Ｈ2Ｏ ・・・（５）
【００４９】
還元脱硝装置１７は、脱硝触媒層４８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１７は、脱硝性能に応じて脱硝触媒層４８の数を適宜変更することができる。
【００５０】
排ガス１２は、還元脱硝装置１７において排ガス１２中のＮＯｘの還元とＨｇの酸化がされた後、エアヒータ１８、集塵器（ＥＳＰ）１９を通過して湿式脱硫装置２１に送給される。また、エアヒータ１８と集塵器（ＥＳＰ）１９との間には熱回収器を設けるようにしてもよい。
【００５１】
湿式脱硫装置２１では、排ガス１２を装置本体４９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２０を吸収液送給ライン５０により装置本体４９内に供給し、ノズル５１より塔頂部側に向かって噴流させる。装置本体４９内の底部側から上昇してくる排ガス１２と、ノズル５１から噴流して流下する石灰石膏スラリー２０とを対向して気液接触させ、排ガス１２中のＨｇＣｌ、硫黄酸化物（ＳＯｘ）は石灰石膏スラリー２０中に吸収され、排ガス１２から分離、除去され、排ガス１２は浄化される。石灰石膏スラリー２０により浄化された排ガス１２は、浄化ガス５２として塔頂部側より排出され、煙突５３から系外に排出される。
【００５２】
排ガス１２の脱硫に用いられる石灰石膏スラリー２０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１２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２０は、例えば湿式脱硫装置２１の装置本体４９の塔底部５４に貯留した液を揚水したものが用いられる。装置本体４９内で排ガス１２中のＳＯｘは石灰石膏スラリー２０と下記式（６）のような反応を生じる。
ＣａＣＯ3＋ＳＯ2＋０．５Ｈ2Ｏ → ＣａＳＯ3・０．５Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2 ・・・（６）
【００５３】
一方、排ガス１２中のＳＯｘを吸収した石灰石膏スラリー２０は、装置本体４９内に供給される水５５と混合され、装置本体４９の塔底部５４に供給される空気５６により酸化処理される。このとき、装置本体４９内を流下した石灰石膏スラリー２０は、水５５、空気５６と下記式（７）のような反応を生じる。
ＣａＳＯ3・０．５Ｈ2Ｏ＋０．５Ｏ2＋１．５Ｈ2Ｏ → ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ ・・・（７）
【００５４】
湿式脱硫装置２１の塔底部５４に貯留される脱硫に用いた石灰石膏スラリー２０は酸化処理された後、塔底部５４より抜き出され、脱水器５７に送給された後、塩化水銀（ＨｇＣｌ）を含んだ脱水ケーキ（石膏）５８として系外に排出される。脱水器５７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２１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。
【００５５】
アルカリ吸収液として石灰石膏スラリー２０を用いているが、排ガス１２中のＨｇＣｌ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。
【００５６】
石灰石膏スラリー２０はノズル５１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５１から排ガス１２と対向するように流下させてもよい。
【００５７】
噴霧装置２３Ａの上流側には、排ガス１２の流量を計測する流量計６１が設けられている。流量計６１により排ガス１２の流量が測定される。流量計６１により測定された排ガス１２の流量の値は制御装置６２に送られ、排ガス１２の流量の値に基づいてノズルヘッド２８から噴射するＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量、角度、初速度などを調整することができる。
【００５８】
還元脱硝装置１７の出口側には、ＮＯｘ濃度計６３が設けられている。ＮＯｘ濃度計６３で測定された排ガス１２中のＮＯｘ濃度の値は、制御装置６２に伝達される。制御装置６２はＮＯｘ濃度計６３で測定された排ガス１２中のＮＯｘ濃度の値から還元脱硝装置１７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６３で測定された排ガス１２中のＮＯｘ濃度の値から噴霧装置２３Ａから噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給量を調整すると共に、排ガス１２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１７において排ガス１２のＮＯｘを還元し、還元脱硝装置１７が所定の脱硝性能を満足するようにすることができる。
【００５９】
煙道１３には、ボイラ１１から排出される排ガス１２中のＨｇ含有量を測定する水銀（Ｈｇ）濃度計６４−１、６４−２が設けられている。Ｈｇ濃度計６４−１は、ボイラ１１とノズルヘッド２８との間の煙道１３に設けられ、Ｈｇ濃度計６４−２は、還元脱硝装置１７と熱交換器１８との間に設けられる。Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２で測定された排ガス１２中のＨｇ濃度の値は、制御装置６２に伝達される。制御装置６２は、Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２で測定された排ガス１２中のＨｇ濃度の値から排ガス１２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６４−１、６４−２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６４−２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１２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６４−１、６４−２で測定された排ガス１２中のＨｇ濃度の値と水銀酸化率からＮＨ4Ｃｌ溶液１４のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給流量を制御することで、ノズルヘッド２８から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４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。
【００６０】
湿式脱硫装置２１の塔底部５４には、石灰石膏スラリー２０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）６６が設けられている。このＯＲＰコントローラ６６により石灰石膏スラリー２０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２１の塔底部５４に供給される空気５６の供給量を調整する。塔底部５４に供給される空気５６の供給量を調整することで、湿式脱硫装置２１の塔底部５４に貯留する石灰石膏スラリー２０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５３より放散されるのを防止することができる。
【００６１】
湿式脱硫装置２１内の石灰石膏スラリー２０の酸化還元電位は、石灰石膏スラリー２０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２０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。
【００６２】
本実施形態に係るＨｇ除去システム１０においては、還元酸化助剤として、ＮＨ4Ｃｌを用いているが、ＮＨ4Ｃｌ以外の臭化アンモニウム（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還元酸化助剤として用い、水に溶解した溶液を用いてもよい。
【００６３】
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１０によれば、噴霧装置２３Ａの内管２９内のＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液漏れを検出することができるため、煙道１３内にはＮＨ4Ｃｌ溶液１４を適正な量で噴霧することができ、還元脱硝装置１７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、噴霧装置２３Ａの外管３０など噴霧設備の腐食を防止することができるので、安定して運転することが可能となると共に、噴霧装置２３Ａなどの設備、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。
【００６４】
［第２の実施形態］
本発明による第２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。本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システム及び噴霧装置のＮＨ4Ｃｌ溶液を噴霧する構成は、図１に示す本発明の第１の実施形態に係るＨｇ除去システム及び図２に示す噴霧装置の構成と同様であるため、本実施形態においては、噴霧装置の液漏れ検出装置の構成を示す図のみを用いて説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る噴霧装置を図２のＡ−Ａ方向から見た時の構成を示す図である。なお、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した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８に示すように、本実施形態に係る噴霧装置２３Ｂは、図３に示す液漏れ検出装置４０Ａ、４０Ｂに代えて、液漏れ検出装置４０Ｃ、４０Ｄを有するものである。液漏れ検出装置４０Ｃは、内管２９の連結部４１近傍の外周を囲うように設けられ、外管３０の外部に導通する第３の導電体４２Ｃと、外管３０の外側に設けられ、第３の導電体４２Ｃを流れる電流を検知する検出部４３−３と、電源４４−３とを有する。液漏れ検出装置４０Ｄは、外管３０の連結部４１近傍の内壁３０ａの底部に設けられ、外管３０の外部に導通する第４の導電体４２Ｄと、外管３０の外側に設けられ、第４の導電体４２Ｄを流れる電流を検知する検出部４３−４と、電源４４−４とを有する。第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄは、煙道１３の外部に延びており、検出部４３−３、４３−４と、電源４４−３、４４−４とは煙道１３の外部に設けられている。
【００６６】
第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄは、第１の導電体４２Ａ及び第２の導電体４２Ｂと同様、裸線４６ａ、４６ｂとその周囲を覆う絶縁体４７ａ、４７ｂとで構成されている。第３の導電体４２Ｃは、内管２９の外周を覆う部分に裸線４６ａ及び絶縁体４７ａが一部欠落した欠損部７１ａを有する。第４の導電体４２Ｄは、外管３０の連結部４１近傍の内壁３０ａの底部に設けられている部分に裸線４６ｂ及び絶縁体４７ｂが一部欠落した欠損部７１ｂを有する。
【００６７】
検出部４３−３、４３−４は、通電時のＮＨ4Ｃｌ溶液１４の電気抵抗、電気伝導率を測定する。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の濃度が２０％程度とした時、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の電気抵抗、電気伝導率は、水の電気抵抗、電気伝導率よりも著しく高い。このため、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の濃度が２０％程度の時の電気抵抗又は電気伝導率と測定値との関係を事前に求めておき、測定された値と比較することで、検出部４３−３、４３−４は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を検出することができる。
【００６８】
図９は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏洩がない場合とある場合の電流の流れを模式的に示す図である。図９に示すように、内管２９と連結部４１との間からＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏洩がない場合には、第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄの一部が欠損部７１ａ、７１ｂにより欠損しているため、第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄでの電流の流れは切断されている（図９中、左図参照）。内管２９と連結部４１との間からＮＨ4Ｃｌ溶液１４が漏洩して、第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２ＤにＮＨ4Ｃｌ溶液１４が付着すると、漏洩したＮＨ4Ｃｌ溶液１４により欠損部７１ａ、７１ｂでの通電が補われる。このため、第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄには各々電流が流れ、検出部４３−３、４３−４で電流を検出することができる（図９中、右図参照）。
【００６９】
よって、検出部４３−３、４３−４で第３の導電体４２Ｃ及び第４の導電体４２Ｄに電流が流れたことを検出することで、内管２９と連結部４１との間からＮＨ4Ｃｌ溶液１４が漏洩したことを検出することができる。
【００７０】
本実施形態では、液漏れ検出装置４０Ｃ、４０Ｄを用いて説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、図３に示すような液漏れ検出装置４０Ａ、４０Ｂと併用してもよい。液漏れ検出装置４０Ａから４０Ｄを同時に用いることで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を２通りの手段で検知することができるため、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４が漏出したことを誤って認識する負担を低減でき、更に高い精度でＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を検出することができる。
【００７１】
［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。本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システム及び噴霧装置のＮＨ4Ｃｌ溶液を噴霧する構成は、図１に示す本発明の第１の実施形態に係るＨｇ除去システム及び図２に示す噴霧装置の構成と同様であるため、本実施形態においては、噴霧装置の液漏れ検出装置の構成を示す図のみを用いて説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態に係る噴霧装置を図２のＡ−Ａ方向から見た時の構成を示す図である。なお、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した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。
【００７２】
図１０に示すように、本実施形態に係る噴霧装置２３Ｃは、図８に示す第４の導電体４２Ｄを、鉛直方向に２つ設けてなるものである。第４の導電体４２Ｄ−１、４２Ｄ−２を、内管２９及び外管３０の鉛直方向に設けることで、内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量を把握することができる。
【００７３】
図１１は、内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が少ないときの外管３０内の状態を示す図であり、図１２は、内管２９からのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が多いときの外管３０内の状態を示す図である。図１１に示すように、漏洩したＮＨ4Ｃｌ溶液１４により第４の導電体４２Ｄ−２の欠損部７１ｂでの通電が補われることで、第４の導電体４２Ｄ−２で電流が流れたことを確認することができる。このとき、第４の導電体４２Ｄ−１では、電流が流れたことは確認されない。よって、第４の導電体４２Ｄ−２でのみ電流が流れたことを確認することで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が少ないことを確認することができる。図１２に示すように、漏洩したＮＨ4Ｃｌ溶液１４により第４の導電体４２Ｄ−１の欠損部７１ａと第４の導電体４２Ｄ−２の欠損部７１ｂの両方の通電が補われることで、第４の導電体４２Ｄ−１、４２Ｄ−２で電流が流れたことを確認することができる。第４の導電体４２Ｄ−１、４２Ｄ−２の両方で電流が流れたことを確認することで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が多いことを確認することができる。
【００７４】
ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出を検出した場合、図１１に示すように、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が少ない場合には、新しい内管２９の準備ができ次第、交換する。このとき、図２に示すように、吹込み管２７は、ボルト３６を外し、フランジ２７ａ、３５ａを分離することで容易に分離して交換することができる。
【００７５】
図１２に示すように、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量が多い場合には、内管２９及び外管３０へのＮＨ4Ｃｌ溶液１４の供給を直ちに停止し、上述と同様に、新しい内管２９と交換する。
【００７６】
よって、本実施形態に係る噴霧装置２３Ｃによれば、第４の導電体４２Ｄを、鉛直方向に複数設けているので、内管２９から漏出したＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量を把握することができる。このため、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の漏出量に応じて内管２９の交換時期を適切に行うことができる。
【００７７】
本実施形態では、第４の導電体４２Ｄを２つ設けるようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、内管２９と外管３０との大きさに応じて適宜任意の数を設けるようにしてもよい。
【００７８】
本実施形態では、第４の導電体４２Ｄ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、第１の導電体４２Ａ、第２の導電体４２Ｂ、第３の導電体４２Ｃの少なくとも一つ以上を用いるようにしてもよい。
【００７９】
［第４の実施形態］
本発明による第４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。本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムは、図１に示す本発明の第１の実施形態に係るＨｇ除去システムの構成と同様であるため、本実施形態においては、噴霧装置の構成を示す図のみを用いて説明する。図１３は、本発明の第４の実施形態に係る噴霧装置の構成を簡略に示す図である。なお、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した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。
【００８０】
図１３に示すように、本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムは、煙道１３に４つの噴霧装置２３Ａ−１〜２３Ａ−４を設け、内管２９にＮＨ4Ｃｌ溶液１４を供給するＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４と、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４内を流れるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量を検知する流量測定部８１−１〜８１−４と、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４内を流れるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の圧力を検知する圧力測定部８２−１〜８２−４とを有するものである。ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４には、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量を調整する調節弁Ｖ１１〜Ｖ１４が設けられている。
【００８１】
ＮＨ4Ｃｌ溶液１４は、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４を介して集水管８３に送給され、集水管８３でＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４に分岐されて４つの吹込み管２７−１〜２７−４に各々送給される。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４中のＮＨ4Ｃｌの析出やＮＨ4Ｃｌ溶液１４中の不純物（砂、鉄粉等）により内管２９−１〜２９−４内が閉塞すると、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量の低下や圧力の増加を生じる虞がある。これに対し、本実施形態では、流量測定部８１−１〜８１−４や圧力測定部８２−１〜８２−４で測定されたＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量の変化や圧力の変化を検出することで、内管２９−１〜２９−４の閉塞を検出することができる。
【００８２】
本実施形態では、煙道１３に噴霧装置２３Ａを４つ設けているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、煙道１３には、必要に応じて噴霧装置２３Ａを適宜任意の数設けるようにしてもよい。
【００８３】
本実施形態では、噴霧装置２３Ａ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、噴霧装置２３Ｂ又は噴霧装置２３Ｃを用いてもよいし、噴霧装置２３Ａ〜２３Ｃの二種類以上を併用してもよい。
【００８４】
本実施形態では、流量測定部８１−１〜８１−４及び圧力測定部８２−１〜８２−４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、流量測定部８１−１〜８１−４又は圧力測定部８２−１〜８２−４の何れか一方のみを用いるようにしてもよい。
【００８５】
［第５の実施形態］
本発明による第５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。本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムは、図１に示す本発明の第１の実施形態に係るＨｇ除去システムの構成と同様であるため、本実施形態においては、噴霧装置の構成を示す図のみを用いて説明する。図１４は、本発明の第５の実施形態に係る噴霧装置の構成を簡略に示す図である。なお、本発明の第１の実施形態に係る噴霧装置を適用した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。
【００８６】
図１４に示すように、本実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムは、図１３に示す第４の実施形態に係る噴霧装置を適用したＨｇ除去システムにおいて、ＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４に水８４を供給する水供給手段８５を有するものである。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量の低下や圧力の増加を生じた場合、水供給部８６からＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４に水８４を供給することで、内管２９−１〜２９−４内の析出物を溶解して排出することができ、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の流量の低下や圧力の増加を低減することができる。これにより内管２９−１〜２９−４の閉塞を解消することができる。また、ノズルヘッド２８−１〜２８−４の各々の先端部分を水で洗浄することにより、先端部分への灰の付着を抑制することができる。
【００８７】
本実施形態では、水供給手段８５は、水８４をＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４に供給するようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、水８４をＮＨ4Ｃｌ溶液供給管２４−１〜２４−４に各々供給するようにしてよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明に係る噴霧装置は、二流体ノズルの内管を流れる液体の液漏れを検出す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】
【００８９】
１０ Ｈｇ除去システム
１１ ボイラ
１２ 排ガス
１３ 煙道
１４ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液
１６ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給手段（還元酸化助剤供給手段）
１７ 還元脱硝装置（還元脱硝手段）
１８ 熱交換器（エアヒータ）
１９ 集塵器
２０ 石灰石膏スラリー
２１ 湿式脱硫装置
２３Ａ〜２３Ｄ、２３Ａ−１〜２３Ａ−４ 噴霧装置
２４、２４−１〜２４−４ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液供給管
２５、５６ 空気
２６ 空気供給管
２７ 吹込み管
２７ａ、３５ａ フランジ
２８、２８−１〜２８−４ ノズルヘッド
２９ 内管
３０ 外管
３１ ノズルホルダ
３２ ノズルチップ
３３ａ、３３ｂ ＮＨ4Ｃｌ溶液供給口
３４ａ、３４ｂ 空気供給口
３５ 固定筒
３６ ボルト
３８ 塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液タンク
３９ 空気供給部
４０Ａ、４０Ｂ 液漏れ検出装置（液漏れ検出手段）
４１ 連結部
４２Ａ 第１の導電体
４２Ｂ 第２の導電体
４２Ｃ 第３の導電体
４２Ｄ 第４の導電体
４３−１〜４３−４ 検出部
４４−１〜４４−４ 電源
４５ 堰部
４６ａ、４６ｂ 裸線
４７ａ、４７ｂ 絶縁体
４８ 脱硝触媒層
４９ 装置本体
５０ 吸収液送給ライン
５１ ノズル
５２ 浄化ガス
５３ 煙突
５４ 塔底部
５５、８４ 水
５７ 脱水器
５８ 石膏
６１ 流量計
６２ 制御装置
６３ ＮＯｘ濃度計
６４−１、６４−２ 水銀（Ｈｇ）濃度計
６６ 酸化還元電位測定制御装置（ＯＲＰコントローラ）
７１ａ、７１ｂ 欠損部
８１−１〜８１−４ 流量測定部
８２−１〜８２−４ 圧力測定部
８３ 集水管
８５ 水供給手段
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ１１〜Ｖ１４ 調節弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラから排出される排ガスが送給される煙道に設けられ、前記排ガス中に気化した際に塩化水素とアンモニアとを生成する還元酸化助剤を含む溶液を噴霧する噴霧装置であり、
前記溶液を送給する内管と、
該内管の外側に設けられ、前記内管との空間内に気体を送給する外管と、
前記溶液及び前記気体を噴射するノズルヘッドと、
前記内管及び前記外管と前記ノズルヘッドとの連結部において前記内管から前記溶液が液漏れしていることを検出する液漏れ検出手段と、
を有することを特徴とする噴霧装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記液漏れ検出手段が、前記内管の前記連結部近傍の外周に設けられ、前記外管の外部に導通する第１の導電体と、
前記外管の外側に設けられ、前記第１の導電体を流れる電流を検知する第１の検出部とを有し、
前記第１の導電体が、裸線とその周囲を覆う絶縁体とで構成され、前記内管の外周を覆う部分を裸線とする噴霧装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記液漏れ検出手段が、前記外管の前記連結部近傍の内壁の底部に設けられ、前記外管の外部に導通する第２の導電体と、
前記外管の外側に設けられ、前記第２の導電体を流れる電流を検知する第２の検出部とを有し、
前記第２の導電体が、前記外管の連結部近傍の内壁の底部に設ける部分を裸線とする噴霧装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
前記液漏れ検出手段が、前記内管の前記連結部近傍の外周に設けられ、前記外管の外部に導通する第３の導電体と、
前記外管の外側に設けられ、前記第３の導電体を流れる電流を検知する第３の検出部とを有し、
前記第３の導電体が、裸線とその周囲を覆う絶縁体とで構成され、前記内管の外周を覆う部分に裸線及び絶縁体が欠落した欠損部を有する噴霧装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つにおいて、
前記液漏れ検出手段が、前記外管の前記連結部近傍の内壁の底部に設けられ、前記外管の外部に導通する第４の導電体と、
前記外管の外側に設けられ、前記第４の導電体を流れる電流を検知する第４の検出部とを有し、
前記第４の導電体が、前記外管の連結部近傍の内壁の底部に設ける部分に裸線及び絶縁体が欠落した欠損部を有する噴霧装置。
【請求項６】
請求項２又は３において、
前記第１の導電体、前記第２の導電体の何れか一方又は両方が、前記内管及び外管の鉛直方向に複数設けられる噴霧装置。
【請求項７】
請求項４又は５において、
前記第３の導電体、前記第４の導電体の何れか一方又は両方が、前記内管及び外管の鉛直方向に複数設けられる噴霧装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１つにおいて、
前記内管及び前記外管が、前記煙道の壁面に斜めに設けられる噴霧装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１つにおいて、
前記内管に前記溶液を供給する溶液供給管と、
前記溶液供給管内を流れる前記溶液の流量を検知する流量測定部と、
前記溶液供給管内を流れる前記溶液の圧力を検知する圧力測定部とを有し、
前記流量測定部、前記圧力測定部の何れか一方又は両方で測定された前記溶液の流量、圧力の何れか一方又は両方の値に基づいて前記内管に供給される前記溶液の流量を制御する噴霧装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記溶液供給管に水を供給する水供給手段を有することを特徴とする噴霧装置。
【請求項１１】
ボイラからの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、気化した際に塩化水素とアンモニアとを生成する還元酸化助剤を含む溶液を噴霧する還元酸化助剤供給手段と、
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を有し、
前記還元酸化助剤供給手段として、請求項１乃至１０の何れか一つの噴霧装置を用いることを特徴とする水銀除去システム。
【請求項１】
ボイラから排出される排ガスが送給される煙道に設けられ、前記排ガス中に気化した際に塩化水素とアンモニアとを生成する還元酸化助剤を含む溶液を噴霧する噴霧装置であり、
前記溶液を送給する内管と、
該内管の外側に設けられ、前記内管との空間内に気体を送給する外管と、
前記溶液及び前記気体を噴射するノズルヘッドと、
前記内管及び前記外管と前記ノズルヘッドとの連結部において前記内管から前記溶液が液漏れしていることを検出する液漏れ検出手段と、
を有することを特徴とする噴霧装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記液漏れ検出手段が、前記内管の前記連結部近傍の外周に設けられ、前記外管の外部に導通する第１の導電体と、
前記外管の外側に設けられ、前記第１の導電体を流れる電流を検知する第１の検出部とを有し、
前記第１の導電体が、裸線とその周囲を覆う絶縁体とで構成され、前記内管の外周を覆う部分を裸線とする噴霧装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記液漏れ検出手段が、前記外管の前記連結部近傍の内壁の底部に設けられ、前記外管の外部に導通する第２の導電体と、
前記外管の外側に設けられ、前記第２の導電体を流れる電流を検知する第２の検出部とを有し、
前記第２の導電体が、前記外管の連結部近傍の内壁の底部に設ける部分を裸線とする噴霧装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
前記液漏れ検出手段が、前記内管の前記連結部近傍の外周に設けられ、前記外管の外部に導通する第３の導電体と、
前記外管の外側に設けられ、前記第３の導電体を流れる電流を検知する第３の検出部とを有し、
前記第３の導電体が、裸線とその周囲を覆う絶縁体とで構成され、前記内管の外周を覆う部分に裸線及び絶縁体が欠落した欠損部を有する噴霧装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つにおいて、
前記液漏れ検出手段が、前記外管の前記連結部近傍の内壁の底部に設けられ、前記外管の外部に導通する第４の導電体と、
前記外管の外側に設けられ、前記第４の導電体を流れる電流を検知する第４の検出部とを有し、
前記第４の導電体が、前記外管の連結部近傍の内壁の底部に設ける部分に裸線及び絶縁体が欠落した欠損部を有する噴霧装置。
【請求項６】
請求項２又は３において、
前記第１の導電体、前記第２の導電体の何れか一方又は両方が、前記内管及び外管の鉛直方向に複数設けられる噴霧装置。
【請求項７】
請求項４又は５において、
前記第３の導電体、前記第４の導電体の何れか一方又は両方が、前記内管及び外管の鉛直方向に複数設けられる噴霧装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１つにおいて、
前記内管及び前記外管が、前記煙道の壁面に斜めに設けられる噴霧装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１つにおいて、
前記内管に前記溶液を供給する溶液供給管と、
前記溶液供給管内を流れる前記溶液の流量を検知する流量測定部と、
前記溶液供給管内を流れる前記溶液の圧力を検知する圧力測定部とを有し、
前記流量測定部、前記圧力測定部の何れか一方又は両方で測定された前記溶液の流量、圧力の何れか一方又は両方の値に基づいて前記内管に供給される前記溶液の流量を制御する噴霧装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記溶液供給管に水を供給する水供給手段を有することを特徴とする噴霧装置。
【請求項１１】
ボイラからの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、気化した際に塩化水素とアンモニアとを生成する還元酸化助剤を含む溶液を噴霧する還元酸化助剤供給手段と、
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を有し、
前記還元酸化助剤供給手段として、請求項１乃至１０の何れか一つの噴霧装置を用いることを特徴とする水銀除去システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−５９７８（Ｐ２０１２−５９７８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４５２９８（Ｐ２０１０−１４５２９８）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【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１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【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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