排ガス中の水銀処理システム
【課題】脱硫装置の後流側において、さらに残存する水銀を除去し、排ガス中の水銀濃度を極低濃度まで除去することができる排ガス中の水銀処理システムを提供する。
【解決手段】ボイラ１１の下流の煙道１３内に、還元酸化助剤としてＮＨ4Ｃｌ溶液１４を噴霧する塩化アンモニウム溶液供給手段１６と、排ガス１２中のＮＯｘをＮＨ3ガスで還元すると共に、ＨＣｌガス共存下で金属水銀（Ｈｇ0）を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝装置１７と、脱硝された排ガス１２を熱交換する熱交換器１８と、脱硝された排ガス１２中の煤塵を除去する集塵器１９と、還元脱硝装置１７において酸化された２価のＨｇ2+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、前記湿式脱硫装置の内部又は後流側に設けられ、排ガス中に残存する水銀を除去する仕上げ水銀除去装置７０とを具備する。
【解決手段】ボイラ１１の下流の煙道１３内に、還元酸化助剤としてＮＨ4Ｃｌ溶液１４を噴霧する塩化アンモニウム溶液供給手段１６と、排ガス１２中のＮＯｘをＮＨ3ガスで還元すると共に、ＨＣｌガス共存下で金属水銀（Ｈｇ0）を酸化する脱硝触媒を有する還元脱硝装置１７と、脱硝された排ガス１２を熱交換する熱交換器１８と、脱硝された排ガス１２中の煤塵を除去する集塵器１９と、還元脱硝装置１７において酸化された２価のＨｇ2+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、前記湿式脱硫装置の内部又は後流側に設けられ、排ガス中に残存する水銀を除去する仕上げ水銀除去装置７０とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中の水銀を極低濃度まで除去することができる排ガス中の水銀処理システムに関する。
【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）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
ところで、従来の排ガス中の水銀を除去する提案では、ボイラから排出された排ガス中に、還元脱硝装置の前流工程でＮＨ4Ｃｌ溶液を液状で噴霧して、排ガス中の水銀を脱硝装置内で２価の水銀（Ｈｇ2+）に酸化した後、除塵装置と脱硫装置で酸化水銀を除去しているが、脱硫装置に流入する排ガス中には、主に金属（元素）水銀（Ｈｇ0）と酸化水銀（Ｈｇ2+）との二種類の水銀が含まれているが、脱硫装置では水溶性である酸化水銀（Ｈｇ2+）しか吸収除去することができず、金属水銀Ｈｇ0を除去することが出来ず、煙突から外部に放出される場合がある。
また吸収除去された酸化水銀Ｈｇ2+の一部は再度、元素水銀Ｈｇ0に還元し、同様に煙突から放出される場合がある。
【０００６】
そこで、脱硫装置の前流側で水銀酸化したシステムにおいても、脱硫装置の後流側において、さらに残存する水銀を除去し、排ガス中の水銀濃度を極低濃度まで除去することが切望されている。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、脱硫装置の前流側で水銀酸化したシステムにおいても、脱硫装置の後流側において、さらに残存する水銀を除去し、排ガス中の水銀濃度を極低濃度まで除去することができる排ガス中の水銀処理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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成する第１の発明は、ボイラからの排ガスを排出する煙道内に、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により除去する湿式脱硫装置と、前記湿式脱硫装置の内部又は後流側に設けられ、排ガス中に残存する水銀を除去する仕上げ水銀除去装置とを具備することを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記湿式脱硫装置の後流側に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、除塵処理手段、吸着処理手段又は気液接触処理手段の少なくとも一つであることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、前記湿式脱硫装置の内部に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、湿式脱硫装置の吸収液中に酸化剤を供給する酸化剤供給手段であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明において、前記湿式脱硫装置の内部に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、湿式脱硫装置の吸収液中に活性炭を供給する活性炭供給手段であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１２】
第５の発明は、第１の発明において、前記還元酸化助剤に、更に還元剤、水銀塩素化剤のいずれか一方又は両方を添加することを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１３】
第６の発明は、第１の発明において、前記還元酸化助剤がハロゲン化アンモニウムであることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１４】
第７の発明は、第２又は３の発明において、前記還元剤がアンモニア、又は尿素であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１５】
第８の発明は、第２乃至４の何れか一つの発明において、前記水銀塩素化剤がハロゲン化水素であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１６】
第９の発明は、第１の発明において、前記湿式脱硫装置から排出される脱硫排水中の固体分と液体分とを分離する固液分離手段と前記脱硫排水中の水銀を除去する水銀除去手段とを有する排水処理装置と、前記排水処理装置で処理した処理排水の少なくとも一部を前記湿式脱硫装置に戻す処理排水返送手段と、を備えることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１７】
第１０の発明は、第９の発明において、前記水銀除去手段は、前記脱硫排水中の固形物を第１の固液分離手段で分離した分離液に凝集助剤を添加することにより前記水銀を固形化して前記脱硫排水から水銀固形物を分離する固液分離手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１８】
第１１の発明は、第９の発明において、前記排水処理装置は、前記脱硫排水中のハロゲンイオンを除去するハロゲンイオン除去手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１９】
第１２の発明は、第９の発明において、前記凝集助剤は硫化物であり、前記排水処理装置は、前記水銀固形物を分離した分離液に含まれる前記凝集助剤の酸化処理を行う助剤酸化手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００２０】
第１３の発明は、第９の発明において、前記還元脱硝装置と湿式脱硫装置との間に設けられ、前記排ガスの熱を回収するエアヒータと、前記ボイラに燃料を供給する経路、前記ボイラの内部、前記ボイラと前記エアヒータとの間の煙道内部の少なくとも一箇所に設置され、前記排水処理装置で処理した処理排水の一部を供給する排水供給手段と、をさらに備えることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００２１】
第１４の発明は、第１３の発明において、前記還元脱硝装置からの煙道と並列な位置、又は、前記エアヒータからの煙道と並列な位置の少なくとも一方にバイパス管を設け、前記バイパス管に前記排水供給手段を設けたことを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、脱硫装置から排出される浄化ガス中の水銀(主に元素水銀Ｈｇ0)を効率的に除去するので、排ガス処理システムから放出されるガス中に残存する水銀濃度を極低濃度とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る排ガス中の水銀処理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、本発明の実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【図４】図４は、噴霧装置の構成を簡略に示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【図６】図６は、本発明の実施例２に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施例３に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施例４に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【図９】図９は、実施例４における排水処理装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例４における他の排水処理装置の構成の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例４における他の排水処理装置の構成の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例５に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【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、実施例という。）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例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例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例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。
【実施例１】
【００２５】
本発明の実施例１に係る排ガス中の水銀処理システムについて、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。図１に示すように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ａ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ガス共存下で金属水銀（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：ＡＨ）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２価のＨｇ2+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、前記湿式脱硫装置の内部又は後流側に設けられ、排ガス１２中に残存する水銀を除去する仕上げ水銀除去装置７０とを具備するものである。
【００２６】
尚、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ａにおいては、還元酸化助剤として一例としてＮＨ4Ｃｌを用いているが、本実施例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、本実施例においては、還元酸化助剤とは、酸化性ガス共存下で金属水銀（Ｈｇ0）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。本実施例では、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
図３は、本発明の実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。図４は、他の形態の噴霧装置の概略図である。図３及び図４に示すように、実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システム１０Ｂは、実施例１にかかる噴霧装置２３Ａの代わりに、噴霧装置２３Ｂとして、外管３０の外側にさらに外筒３１を設け、空気の供給を２種類の第１の空気２５Ａ、第２の空気２５Ｂを供給するものである。すなわち、外管３０と外筒３１との間の第２の空気２５Ｂを流入させて、外筒の先端部の隙間から第２の空気２５Ｂを噴射することで、ノズルヘッド２８から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴を更に煙道１３内に分散させることができる。
なお、空気２５Ａ、２５Ｂは、空気供給部３９Ａ、３９Ｂから空気供給管２６Ａ、２６Ｂを介して吹込み管２７に送給されている。
【００３３】
また、外筒３１の先端部の隙間から噴射される第２の空気２５Ｂは、ノズルヘッド２８から噴射されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４が外筒３１に付着するのを防ぐためと、外筒３１内の温度上昇を抑制し、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の沸騰及び塩化アンモニウム粒子の析出を防ぐために用いられる。
【００３４】
また、第２の空気２５Ｂは、外筒３１と外管３０との間を流れるため、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の冷却用の空気として働き、煙道１３内の高温の排ガス１２の熱が外筒３１の外側から外管３０内に伝達されるのを防ぐことができる。このため、外筒３１内の温度上昇を防止し、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４が加熱されるのを防ぐことで、外筒３１内でＮＨ4Ｃｌ溶液１４が沸騰するのを防止することができ、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。また、ノズルヘッド２８腐食も防止することができる。
【００３５】
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（２３Ｂ）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）
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
【表１】
【００３９】
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の酸化反応とを効率的に生じさせることができるためである。
【００４０】
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。
【００４１】
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）
【００４２】
還元脱硝装置１７は、脱硝触媒層４８を１つ備えているが、本実施例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。
【００４３】
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。
【００４４】
次に、集塵器（ＥＳＰ）１９で除塵された後、排ガス１２は、湿式脱硫装置２１に送られ、脱硫処理される。この湿式脱硫装置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、塔頂部側より排出され、さらに仕上げ水銀除去装置７０で残存する水銀を除去し、その後浄化ガス５２として煙突５３から系外に排出される。
【００４５】
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ー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ー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中の石灰（ＣａＣＯ3）と下記式（６）のような反応を生じる。
ＣａＣＯ3＋ＳＯ2＋０．５Ｈ2Ｏ → ＣａＳＯ3・０．５Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2 ・・・（６）
【００４６】
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）
このようにして、排ガス１２中のＳＯｘは、湿式脱硫装置２１において石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの形で捕獲される。
この際、排ガス１２中の塩化水銀（ＨｇＣｌ2）は水溶性であるので、石灰石膏スラリー２０側に移行される。
【００４７】
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より抜き出される。抜き出された石灰石膏スラリー２０は、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。
【００４８】
本実施例では、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。
【００４９】
石灰石膏スラリー２０の供給方法は、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。
【００５０】
噴霧装置２３Ａ（２３Ｂ）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。
【００５１】
還元脱硝装置１７の入口側と出口側には、ＮＯｘ濃度計６３−１、６３−２が設けられている。ＮＯｘ濃度計６３−１，６３−２で測定された浄化ガス５２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６３−１、６３−２で測定された浄化ガス５２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６３−１、６３−２で測定された浄化ガス５２中のＮＯｘ濃度の値からＮＨ4Ｃｌ溶液１４のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給流量などを制御することで、噴霧装置２３Ａ（２３Ｂ）から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４のＮＨ4Ｃｌ濃度を所定の脱硝性能を満足するようにすることができる。
【００５２】
また、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、６４−３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、Ｈｇ濃度計６４−３は、湿式脱硫装置２１の後流側に設けられている。Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２、６４−３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、６４−３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。Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２、６４−３で測定された排ガス１２中のＨｇ濃度の値から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。
【００５３】
また、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。
【００５４】
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。
【００５５】
また、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ａ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。
【００５６】
本実施例では、湿式脱硫装置２１の後流側に仕上げ水銀除去装置７０を設けて、湿式脱硫装置２１から排出される排ガス１２中に残存する水銀の除去をさらに行うようにしている。
本実施例では、湿式脱硫装置２１の上流側において、排ガス１２中の金属水銀を酸化させて、塩化水銀（ＨｇＣｌ2）として、２価の水銀Ｈｇ2+の形態に変化させて９０％程度除去しているが、金属水銀は完全には酸化できないので、約１０％程度の金属水銀が残存することとなる。
このように、湿式脱硫装置２１で処理できない残存する０価の金属水銀Ｈｇ0を仕上げ水銀除去装置７０により極低濃度まで除去するものである。
【００５７】
本発明では、前述したように、還元脱硝装置１７の前段側で、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液１４を供給し、ＮＨ4Ｃｌが分解して生じたＮＨ3ガスは、還元脱硝装置１７でＮＯｘの還元脱硝用に用い、ＨＣｌガスはＨｇの酸化用に用いてＮＯｘ及びＨｇを高温排ガス１２から除去するようにしている。還元脱硝装置１７には脱硝触媒が充填されているので、脱硝触媒上でＮＨ3はＮＯｘを還元脱硝し、ＨＣｌは金属Ｈｇ0を水銀酸化して、塩化水銀（ＨｇＣｌ2）にして、その後湿式脱硫装置２１で２価の水銀を除去する。その後残存する０価の金属水銀を仕上げ水銀除去装置７０で除去することで、水銀濃度の低減化を図るようにしている。
これにより、湿式脱硫装置２１の後流側において、排ガス１２中の金属水銀を初めて除去する場合に較べて、その処理装置のコンパクト化、処理費用の低廉化を図ることができる。
【００５８】
ここで、仕上げ水銀除去装置７０としては、除塵処理手段、吸着処理手段又は気液接触処理手段の少なくとも一つを挙げることができる。
【００５９】
前記除塵処理手段としては、例えば重力で粉塵を気体から分離する重力式集塵処理装置、粉塵を帯電させ逆に帯電した電極板に吸着させる乾式電気集塵処理装置（ＥＳＰ）又は湿式電気集塵処理装置(ＷＥＳＰ)、気体の流れる向きを変化させ慣性で粉塵を分離する慣性式除塵処理装置(ミストエリミネータ、サイクロン)、気体の流れる向きに衝突板等を設けて粉塵を分離する衝突式除塵処理装置(例えば充填塔等)、液体を噴霧し吸着させることにより分離する洗浄集塵装置等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
この除塵処理手段により排ガス中に残存する金属水銀を煤塵と共に除去することで、水銀濃度の低減化を図るようにしている。
【００６０】
また、前記吸着処理手段としては、例えば活性炭処理装置、硫化物系吸着剤処理装置、キレート系吸着剤処理装置等の物理的吸着処理を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
この吸着処理手段により排ガス中に残存する金属水銀を吸着除去することで、水銀濃度の低減化を図るようにしている。
【００６１】
また、前記気液接触処理手段としては、例えば酸化剤溶液を噴霧するスクラバー装置を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。他の気液接触処理手段としては、例えば液柱塔、スプレー塔、充填塔、グリッド塔等の種々の接触手段を適用することができる。
また、前記酸化剤としては、酸化剤（次亜塩素酸溶液、過酸化水素溶液)、キレート剤、硫黄系薬剤（Ｓ2-化合物）等を含む溶液を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６２】
仕上げ水銀除去装置７０を行った後には、それらの排水処理や無害化処理などの最終処理を最終処理装置により行うようにしている。
この最終処理装置における排水処理としては、硫化物凝集沈殿処理装置、キレート剤処理装置、キレート樹脂処理装置、イオン交換樹脂処理装置、活性炭処理装置などの公知の最終処理を行う装置を適用するようにすればよい。
また、無害化処理装置としては、例えばセメント固化処理装置を挙げることができる。
【００６３】
このように、ボイラ１１からの排ガス１２中の水銀を処理するに際して、処理システムの前流側においては、排ガス中の水銀を酸化し、水溶性の２価の水銀Ｈｇ2+の形態にして、湿式脱硫装置２１において、ほぼ９０％の水銀を除去し、その後、湿式脱硫装置２１の後流側において、さらに仕上げ水銀除去装置７０を設け、この仕上げ水銀除去装置７０により、湿式硫装置２１からの排ガス１２中の水銀(主に元素水銀Ｈｇ0)を除去することができる。
これにより煙突５３から排出される排煙中の水銀濃度を極低濃度まで減じることが可能となる。
【００６４】
前述した仕上げ水銀除去装置７０における好適な組み合わせは、１）慣性除塵処理装置（サイクロン，ミストエリミネータ等）と、排水処理との組み合わせ、２）電気集塵機と排水処理との組み合わせ，３）気液接触処理と、排水処理との組合せとするのがよい。
特に、慣性除塵処理装置と排水処理との組み合わせは、電気集塵処理と排水処理のような、電気ロスが少なく、しかも圧力損失も少ないので、経済的が良好である。
【００６５】
図５は、本発明の実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
また、図５に示すように、実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システム１０Ｃは、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４以外に、ＮＨ3溶液８１と、ＨＣｌ溶液８２とを液状同士で各々任意の割合で供給し、混合部８３で混合して混合液８４を調整し、調整された混合液８４をボイラ１１の煙道１３内に供給するものである。
【００６６】
（ＮＨ4Ｃｌ溶液の調整）
まず、還元酸化助剤として用いられる所定濃度のＮＨ4Ｃｌ溶液１４を調整する。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の濃度は、０ｗｔ％よりも大きく４３ｗｔ％以下が好ましく、１０ｗｔ％以上２３ｗｔ％以下がより好ましく、１８ｗｔ％以上２３ｗｔ％以下が更に好ましく、２０ｗｔ％前後が最も好ましい。これは、ＮＨ4Ｃｌ粉末が少なくとも水に常温（例えば、２０℃前後）で溶解している必要があり、ＮＨ4Ｃｌの水への飽和溶解濃度以下であることが必要だからである。一般に、溶液の温度が０℃前後の時、ＮＨ4Ｃｌ粉末が水に溶解できる飽和濃度は、２３ｗｔ％程度であり、１００℃前後の時、ＮＨ4Ｃｌ粉末が水に溶解できる飽和濃度は、４３ｗｔ％程度である。そのため、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の濃度は、０ｗｔ％よりも大きく４３ｗｔ％以下とする必要がある。
【００６７】
（ＮＨ3溶液の調整）
まず、還元剤として用いられるＮＨ3を溶解したＮＨ3溶液８１はＮＨ3溶解タンク８５で調整される。ＮＨ3の濃度としては、例えば０ｗｔ％よりも大きく２８ｗｔ％以下の範囲となるように調整するのが好ましい。
【００６８】
（ＨＣｌ溶液の調整）
まず、還元酸化助剤として用いられるＨＣｌを溶解したＨＣｌ溶液８２はＨＣｌ溶解タンク８６で調整される。ＨＣｌの濃度としては、例えば０ｗｔ％よりも大きく３８ｗｔ％以下の範囲となるように調整するのが好ましい。
【００６９】
ここで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の添加量と、ＨＣｌ溶液８２の供給流量の制御は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４から解離して生じるＨＣｌガスと、ＨＣｌ溶液８２が気化して生じるＨＣｌガスとを併せて、還元脱硝装置１７の出口での水銀酸化率(Ｈｇ2+/ＨｇT)が９５％以上、又は金属水銀濃度(Ｈｇ0)を１μｇ／Ｎｍ3以下となるようにするとよい。なお、ＨｇTとは、全水銀濃度をいい、下記式（８）のように金属水銀（Ｈｇ0）濃度と酸化水銀（Ｈｇ2+）濃度との和で表される。
ＨｇT＝Ｈｇ0＋Ｈｇ2+・・・（８）
【００７０】
また、ボイラ１１で使用される石炭の石炭性状から高温排ガス１２中に含まれるＮＯｘ、Ｈｇ、ＨＣｌの各々の含有量を求め、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２の各々の供給量を決定するようにしてもよい。即ち、ボイラ１１で石炭性状が燃焼することで高温排ガス１２中に含まれるＮＯｘ、Ｈｇ、ＨＣｌの各々の含有量が求められる。そして、ボイラ１１で石炭の燃焼を最大にすることで、ＮＯｘ、Ｈｇ、ＨＣｌが高温排ガス１２に含まれる最大量をボイラ１１の燃焼量から求めることができる。よって、ボイラ１１で使用される石炭の石炭性状から高温排ガス１２中に含まれるＮＯｘ、Ｈｇ、ＨＣｌの各々の含有量を求め、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２の各々の供給量を決定することができる。
【００７１】
よって、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｃは、ボイラ１１等の燃焼設備から排出される高温排ガス１２中のＮＯｘ及びＨｇの濃度のバランスに応じて、煙道１３中にＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２を供給し、ＨＣｌ又はＮＨ3の必要量を調整して供給することができる。
【００７２】
（供給量の制御方法）
制御装置６２は、ＮＯｘ濃度計６３−１、６３−２、Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２により測定された高温排ガス１２中のＮＯｘ濃度、Ｈｇ濃度の分析結果に基づいて必要なＮＨ3、ＨＣｌの量を求める。制御装置６２は、求められたＮＨ3、ＨＣｌの濃度からＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２の供給量を決定する。制御装置６２は、調節弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４の開閉を制御することで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２の各々の供給量を調節する。また、演算装置６２は、流量計６１により測定された混合液８４の流量に基づいて混合液８４の流量、流速を算出し、調節弁Ｖ５の開閉を制御することで、混合液８４の供給量を調整する。
【００７３】
また、Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２により、水銀酸化率(Ｈｇ2+/ＨｇT)が０．９５よりも小さい場合、又は金属水銀濃度(Ｈｇ0)が１μｇ／Ｎｍ3よりも大きい場合には、ＨＣｌ添加量を増加させる。ＨＣｌ添加量は、例えばＨＣｌ溶液８２の供給量を増加させることにより行なうことができる。
【００７４】
また、ＮＯｘ濃度計６３−１により、還元脱硝装置１７の出口側の高温排ガス１２中のＮＯｘ濃度、ＮＨ3濃度を測定し、測定された高温排ガス１２中のＮＨ3濃度が１ｐｐｍよりも大きい場合には、ＮＨ3添加量を減少させる。また、ＮＯｘ濃度計６３−１で測定された高温排ガス１２中のＮＯｘ濃度が１ｐｐｍよりも小さい場合には、ＮＨ3添加量を増加させる。但し、ＮＨ3濃度は、高温排ガス１２の入口側のＮＯｘモル流速（モル／Ｈ）に対して、高温排ガス１２のＮＯｘのモル数に対するＮＨ3のモル数の比（ＮＨ3／ＮＯｘモル比）が、要求脱硝性能に応じて１以下の値となるように設定する。また、ＮＨ3添加量は、例えばＮＨ3溶液８１の供給量を増減させることにより行なうことができる。
【００７５】
このように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｃによれば、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２を混合した混合液８４を噴霧装置２３Ａでボイラ１１の煙道１３内に噴霧することで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２が気化し、ＨＣｌガス、ＮＨ3ガスとなり、脱硝触媒上で高温排ガス１２中のＨｇを酸化すると共に、ＮＯｘを還元することができる。また、混合液８４中のＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２の供給量を調整することで、高温排ガス１２のガス性状に応じて還元剤、水銀塩素化剤を適正量として任意に供給することができる。
これにより、排ガス中の水銀濃度に応じた水銀酸化の適正化を図ることができる。
よって、湿式脱硫装置２１における水銀除去率の向上を図ることができ、仕上げ水銀除去装置７０のコンパクト化を図ることができる。
【実施例２】
【００７６】
図６は、本発明の実施例２に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。図６に示すように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｄは、湿式脱硫装置２１の装置本体４９の底部の石灰石膏スラリー２０中に水銀酸化剤９０を投入する酸化剤供給手段を設けている。この水銀酸化剤９０の投入により、石灰石膏スラリー２０中における金属水銀が酸化され、２価の水銀となる。
この結果、この液中の金属水銀濃度の低下に伴い、排ガス側へ再飛散する金属水銀の濃度も低下することとなるので、結果として湿式脱硫装置２１から排出される排ガス１２中の水銀濃度の低下を図ることができる。
ここで、酸化剤としては、例えば次亜塩素酸、過酢酸、過酸化水素水等を挙げることができる。また、酸化剤の代わりにＨｇ吸収液等を投入するようにしてもよい。
【実施例３】
【００７７】
図７は、本発明の実施例３に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。なお、上述した実施例１〜２と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。図７に示すように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｅは、湿式脱硫装置２１の装置本体４９の底部の石灰石膏スラリー２０中に活性炭９１を添加し、該活性炭９１に水銀を吸着させ、脱水器５７に送給された後、塩化水銀（ＨｇＣｌ）を含んだ活性炭９１を含む脱水ケーキ（石膏）５８として系外に排出するようにしてもよい。
この結果、湿式脱硫装置２１における石灰石膏スラリー２０側の水銀の量を低減させることができ、この液中の水銀濃度の低下に伴い、排ガス１２側へ再飛散する金属水銀の濃度も低下することとなるので、結果として湿式脱硫装置２１から排出される排ガス１２中の水銀濃度の低下を図ることができる。
【実施例４】
【００７８】
図８は、本発明の実施例４に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。なお、上述した実施例１〜３と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。図８に示すように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｆは、実施例１の係る排ガス中の水銀処理システム１０Ａにおいて、さらに湿式脱硫装置２１から排出される脱硫排水２０１から水銀等の有害物質を除去する排水処理装置２０２と、排水処理装置２０２で処理した処理排水２０３の少なくとも一部を湿式脱硫装置２１に戻す処理排水返送手段である補給水ライン２０４とを備えて構成されている。
そして、湿式脱硫装置２１から排出される脱硫排水２０１に含まれる水銀等の有害物質を除去処理した後の処理排水２０３（２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ）を湿式脱硫装置２１側に戻し、湿式脱硫装置２１と排水処理装置２０２との間で処理排水２０３を循環させるようにしたものであり、上記構成とすることにより湿式脱硫装置２１で用いる吸収液の水銀濃度を低減させるようにしている。
【００７９】
また、上記のように、石灰石膏スラリー２０は、湿式脱硫装置２１の塔底部５４に貯留した液を揚水したものが用いられるが、この揚水される石灰石膏スラリー２０には、湿式脱硫装置２１の稼働に伴い、石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏが混合される。以下では、この揚水される石灰石膏スラリー（石膏が混合された石灰スラリー）２０を吸収液とよぶ。
【００８０】
脱硫に用いた吸収液（石灰石膏スラリー）は、脱硫排水２０１として湿式脱硫装置２１の塔底部５４から外部に排出され、脱硫排水ライン２０５を介して排水処理装置２０２に送られる。この脱硫排水２０１には、石膏の他、水銀等の重金属やＣｌ−、Ｂｒ−，Ｉ−，Ｆ−等のハロゲンイオンが含まれている。
【００８１】
上述した湿式脱硫装置２１においては、生成する石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ結晶に水銀Ｈｇが吸着されることにより水銀が除去される。ここで、石膏の生成量に対する水銀除去量の比率は、石灰石の性質、ハロゲンイオン濃度、脱硫装置の運転条件等によりばらつきがあり、およそ１〜１０ｍｇ／ｋｇ（Ｈｇ除去量／ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ生成量）程度である。そして、重量比が１〜１０ｍｇ／ｋｇ以上の水銀含有比率の高い（又は硫黄含有比率の低い）石炭では、水銀を石膏粒子中に吸着しきれないことがある。この場合、湿式脱硫装置２１の内部において、石灰石膏スラリー２０の上澄み水中の水銀濃度が増加し、この一部が気液平衡により上澄み水から気相（排ガス）へ飛散する現象が生じる。このため、水銀の飛散を防ぐには上澄み水中の水銀濃度を低減させることが必要である。そこで、以下に説明するように、脱硫排水２０１を排水処理装置２０２に送り、固液分離処理と水銀除去処理からなる排水処理工程を行った後、その処理排水２０３を再度湿式脱硫装置２１に戻すように構成し、湿式脱硫装置２１と排水処理装置２０２との間で処理排水２０３を循環させるようにしたことで、吸収液の水銀濃度を低減させている。
【００８２】
図９は、実施例４における排水処理装置２０２の構成例を示す図である。図９に例示される排水処理装置２０２Ａは、脱硫排水２０１中の石膏を含む固体分と液体分とを分離する第１の固液分離手段２１１と、脱硫排水２０１中に残存する水銀、ホウ素、セレン等の物質を除去する手段２１４（以下では、「水銀除去手段２１４」とよぶ）とを有している。
【００８３】
第１の固液分離手段２１１としては、例えばベルトフィルター、遠心分離機、デカンタ型遠心沈降機等が用いられる。湿式脱硫装置２１から排出された脱硫排水２０１は第１の固液分離手段２１１により石膏２１２が分離される。その際、脱硫排水２０１中の塩化水銀は石膏に吸着された状態で石膏２１２とともに液体と分離される。分離した石膏２１２は、排ガス中の水銀処理システム１０Ｆの外部（以下、「系外」という）に排出される。一方、分離液２１３中には、石膏２１２に吸着しきれなかった微量の水銀やホウ素、セレン等の物質（以下では、水銀に限定して説明する）が含まれる。これらの物質は、次の水銀除去手段２１４により除去される。
【００８４】
水銀除去手段２１４では、分離液２１３に含まれる水銀を固形化し、水銀固形物２１７等を分離液２１３から分離する。水銀除去を高精度に行うため、図９に示される例では水銀除去処理を多段階からなる手段で構成してある。水銀除去手段２１４は、凝集助剤２１５を混和する助剤混和手段２１６ａと、第２の固液分離手段（濃縮手段）２１６ｂと、第３の固液分離手段（脱水手段）２１６ｃと、精密処理手段２１６ｄとからなる。まず、助剤混和手段２１６ａにおいて、分離液２１３に凝集助剤２１５を混和することにより水銀を固形化した後、第２の固液分離手段（濃縮手段）２１６ｂにおいて、水銀固形物２１７や粒子状物質を濃縮する。濃縮手段としては、重力式沈降、砂濾過等が用いられる。次いで、第３の固液分離手段（脱水手段）２１６ｃにおいて、濃縮された水銀固形物２１７や粒子状物質等の脱水を行う。脱水手段としては、遠心分離やベルトフィルター等が用いられる。脱水後の水銀固形物２１７等は系外に排出される。第３の固液分離手段（脱水手段）２１６ｃで生じた分離液２１８は、第２の固液分離手段（濃縮手段）２１６ｂで分離した分離液２１９と混合されて精密処理手段２１６ｄに送られ、分離液２１９中に残存する微量の水銀固形物２２０や粒子状物質が除去される。精密処理としては、サイクロンや膜分離等の方法が用いられる。精密処理手段２１６ｄで除去された水銀固形物２２０等は系外に排出される。
【００８５】
上述した水銀除去手段２１４により水銀固形物２１７、２２０が除去された処理排水２０３Ａは、補給水ライン２０４を介して湿式脱硫装置２１の補給水として湿式脱硫装置２１に戻される。湿式脱硫装置２１に戻された処理排水２０３Ａは、吸収液として用いられた後、再び排水処理装置２０２Ａで排水処理されることを繰り返す。すなわち、処理排水２０３Ａは湿式脱硫装置２１と排水処理装置２０２との間を循環する。ここで、排水処理装置２０２Ａを通して循環させる処理排水２０３Ａの量（処理排水２０３Ａの戻し量）は、湿式脱硫装置２１内の吸収液の水銀濃度やハロゲンイオン濃度をどの程度に設定するかで決まる。例えば、吸収液の水銀濃度を低くする場合には、処理排水２０３Ａの戻し量を多くする。
【００８６】
なお、図９では、排水処理装置２０２Ａで処理した処理排水２０３Ａの一部を後述する噴霧水ライン２４０に供給しているが、これは後述する例に対応するものであり、本例では、処理排水２０３Ａは噴霧水ライン２４０には供給されない。
【００８７】
すなわち、実施例４では、排水処理装置２０２Ａで処理された処理排水２０３Ａが、予め設定した補給水量の設定値と同じかあるいはそれを下回る場合には、処理排水２０３Ａをすべて補給水として湿式脱硫装置２１に戻す。一方、予め設定した補給水量の設定値よりも処理排水２０３Ａの量が多い場合には、余剰分の処理排水２０３Ａを系外に排出する。
【００８８】
以上説明したように、本例の排ガス中の水銀処理システム１０Ｆは、湿式脱硫装置２１から排出される脱硫排水２０１中の固体分と液体分とを分離する第１の固液分離手段２１１と脱硫排水２０１中の水銀を除去する水銀除去手段２１４とを有する排水処理装置２０２と、この排水処理装置２０２で処理した処理排水２０３の少なくとも一部を湿式脱硫装置２１に戻す補給水ライン２０４とを備えた構成としている。このように、湿式脱硫装置２１から排出される脱硫排水２０１を排水処理装置２０２に送って水銀を除去処理し、水銀を除去した後の処理排水２０３Ａの少なくとも一部を湿式脱硫装置２１に戻し、湿式脱硫装置２１と排水処理装置２０２との間で処理排水２０３Ａを循環させるようにしたことで、湿式脱硫装置２１内の吸収液の水銀濃度を低減させることができる。その結果、湿式脱硫装置２１内部で吸収液中の水銀が液相から気相に移り、水銀が排ガス１２中に飛散するといった事態を抑制することが可能となる。
【００８９】
次に、排水処理の他の処理システムについて説明する。図１０は、他の態様における排水処理装置２０２Ｂの構成例を示す図である。図１０に示される排水処理装置２０２Ｂは、上述した図９に示す排水処理装置２０２Ａの構成に加えて、塩素イオン（Ｃｌ-）、臭素イオン（Ｂｒ-），ヨウ素イオン（Ｉ-），フッ素イオン（Ｆ-）等のハロゲンイオンを除去する手段２３０（以下では、「ハロゲンイオン除去手段２３０」とよぶ）を備えている。
【００９０】
上記の塩素イオン（Ｃｌ-）、臭素イオン（Ｂｒ-），ヨウ素イオン（Ｉ-），フッ素イオン（Ｆ-）等のハロゲンイオンは、湿式脱硫装置２１での脱硫工程の際に水銀が石膏に吸着されるのを抑制する性質を持つ。このため、湿式脱硫装置２１に返送する処理排水中のハロゲンイオン濃度が高いと、吸収液の上澄み水中の水銀濃度が増加し、この一部が気相（排ガス）へ飛散する現象が生じる。そのため、ハロゲンイオン除去手段２３０によって、水銀除去手段２１４で分離した分離液２３１からハロゲンイオンを除去し、ハロゲンイオン濃度を低減させるのが好ましい。ハロゲンイオン除去手段２３０としては、逆浸透膜を用いた濃縮手段、イオン交換膜を用いた濃縮手段、電気透析法を用いた濃縮手段、蒸留、晶析等の手段が挙げられる。
【００９１】
上記のハロゲンイオン除去手段２３０での処理は、水銀除去手段２１４から分離液２３１が供給される都度、毎回行ってもよいが、分離液２３１のハロゲンイオン濃度を測定し、当該ハロゲンイオン濃度が設定値を上回る場合にのみハロゲンイオンの除去処理を行い、ハロゲンイオン濃度が設定値未満である場合にはハロゲンイオン除去手段２３０による処理を省略するように構成してもよい。
【００９２】
ハロゲンイオン除去手段２３０によりハロゲンイオンが濃縮・除去された処理排水２０３Ｂは、補給水ライン２０４を介して、湿式脱硫装置２１の補給水として湿式脱硫装置２１に戻される。前述したのと同様に、排水処理装置２０２Ｂを通して循環される処理排水２０３Ｂの量は、湿式脱硫装置２１内の吸収液の水銀濃度やハロゲンイオン濃度をどの程度に設定するかで決まる。
【００９３】
なお、図１０では、排水処理装置２０２Ｂで処理した処理排水２０３Ｂの一部を後述する噴霧水ライン２４０に供給しているが、これは後述する態様に対応するものであり、本例では、処理排水２０３Ｂは噴霧水ライン２４０には供給されない。また、図１０では、ハロゲンイオン除去手段２３０で生成した濃縮液２４１を後述する噴霧水ライン２４０に混合しているが、これも後述する他の例に対応するものであり、本例では、濃縮液２４１は系外に排出される。
【００９４】
また、前述したのと同様に、排水処理装置２０２Ｂで処理された処理排水２０３Ｂは、予め設定した補給水量の設定値と同じかあるいはそれを下回る場合には、処理排水２０３Ｂをすべて補給水として湿式脱硫装置２１に戻す。一方、予め設定した補給水量の設定値よりも処理排水２０３Ｂの量が多い場合には、余剰分の処理排水２０３Ｂを系外に排出する。
【００９５】
以上説明したように、本例の排水処理装置２０２Ｂは、前述した排水処理装置２０２Ａの構成に加えて、水銀の石膏への吸着を抑制する塩素イオン（Ｃｌ-）、臭素イオン（Ｂｒ-），ヨウ素イオン（Ｉ-），フッ素イオン（Ｆ-）等のハロゲンイオン除去手段２３０を備えた構成としている。上記のように構成される排ガス中の水銀処理システム１０Ｆによれば、前述した作用・効果に加えて、さらに処理排水２０Ｂ３中のハロゲンイオン濃度を低減させることができるため、石膏中への水銀の移行（固形化）を推進するとともに、気相への飛散を抑止することができる。
【００９６】
次に、排水処理の他の処理システムについて説明する。図１１は、他の態様における排水処理装置２０２Ｃの構成例を示す図である。図１１に示される排水処理装置２０２Ｃは、上記図１０に示す排水処理装置２０２Ｂの構成に加えて、助剤酸化手段２５０を設けた構成としている。水銀除去手段２１４の助剤混和工程において、凝集助剤２１５として硫化水素Ｈ２Ｓ、硫化ナトリウムＮａ２Ｓ、硫化水素ナトリウムＮａＨＳ，金属硫化物ＭｘＳy（Ｍは金属元素でＭｎ，Ｆｅなど、ｘ、ｙは数）等の硫化物を用いた場合、処理排水２０３Ｃを湿式脱硫装置２１に戻した際に、処理排水２０３Ｃ中に含まれる凝集助剤２１５が還元剤となり酸化が阻害される可能性がある。
このため、凝集助剤２１５として硫化物を用いる場合には、助剤酸化手段２５０により、精密処理手段２１６ｄで分離した分離液２３１に含まれる凝集助剤２１５を酸化処理するのが好ましい。酸化処理としては、具体的には、酸化剤を添加し、硫化物と酸化剤とを反応させる処理を行う。酸化剤としては、空気、酸素Ｏ２、過酸化水素Ｈ２Ｏ２、オゾンＯ３、塩素酸化合物、マンガン化合物、鉄化合物などを挙げることができる。
【００９７】
上記の助剤酸化手段２５０での処理を終えた分離液２５１は、ハロゲンイオン除去手段２３０でハロゲンイオンが濃縮・除去される。ハロゲンイオンが除去された処理排水２０３Ｃは、補給水ライン２０４を介して、湿式脱硫装置２１の補給水として湿式脱硫装置２１に戻される。前述したのと同様に、排水処理装置２０２Ｃを通して循環される処理排水２０３Ｃの量は、湿式脱硫装置２１内の吸収液の水銀濃度やハロゲンイオン濃度をどの程度に設定するかで決まる。
【００９８】
なお、図１１では、排水処理装置２０２Ｃで処理した処理排水２０３Ｃの一部を後述する噴霧水ライン２４０に供給しているが、これは後述する例に対応するものであり、本例では、処理排水２０３Ｃは噴霧水ライン２４０には供給されない。また、図１１では、ハロゲンイオン除去処理手段２３０で生成した濃縮液２４１を後述する噴霧水ライン２４０に混合しているが、これも後述する例に対応するものであり、本例では、濃縮液２４１は系外に排出される。
【００９９】
また、前述したのと同様に、排水処理装置２０２Ｃで処理された処理排水２０３Ｃは、予め設定した補給水量の設定値と同じかあるいはそれを下回る場合には、処理排水２０３Ｃをすべて補給水として湿式脱硫装置２１に戻す。一方、予め設定した補給水量の設定値よりも処理排水２０３Ｃの量が多い場合には、余剰分の処理排水２０３Ｃを系外に排出する。
【０１００】
以上説明したように、本例の排ガス中の水銀処理システム１０Ｆにおける排水処理装置２０２Ｃは、上述した排水処理装置２０２Ｂの構成に加えて、凝集助剤２１５を酸化処理する助剤酸化手段２５０を備えた構成としている。上記のように構成したことで、前述した作用・効果に加えて、処理排水２０３Ｃを湿式脱硫装置２１に戻した際に処理排水２０３Ｃ中に含まれる凝集助剤２１５が還元剤となり酸化が阻害されるといった事態を防止することができる。
【０１０１】
なお、図９〜図１１に例示した排水処理装置２０２Ａ〜２０２Ｃの構成は一例であり、脱硫排水２０１の性状等に応じて適宜変更可能である。例えば、図９〜図１１に示した例では、水銀除去手段２１４を濃縮工程、脱水工程、精密処理工程の多段階で構成することにより高精度に水銀を除去したが、必ずしも多段階とする必要はなく、これらの工程のうちのいずれかを選択して行ってもよい。例えば、分離液２１９中の水銀濃度を測定し、当該水銀濃度が閾値未満である場合には精密処理手段２１６ｄを省略するように構成してもよい。また、硫化物以外の凝集助剤２１５を用いた場合には、凝集助剤２１５の酸化処理（無害化処理）を省略してもよいのはもちろんである。
【０１０２】
また、第１の固液分離手段２１１での処理、水銀除去手段２１４での処理、ハロゲンイオン除去手段２３０での処理の順番は、図１０に示した例に限定されない。例えば、水銀除去手段２１４での処理を行った後に第１の固液分離手段２１１を行ってもよく、また、ハロゲンイオン除去手段２３０での処理を行った後に水銀除去手段２１４での処理を行ってもよい。
【実施例５】
【０１０３】
図１２は、本発明の実施例５に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。なお、上述した実施例１〜４と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図１２に示すように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｇは、実施例１の係る排ガス中の水銀処理システム１０Ａにおいて、処理排水２０３（２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ）の一部を、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部、ボイラ１１とエアヒータ１８との間の煙道１３の内部、バイパス管１３ａ、１３ｂの内部の少なくとも一箇所に噴霧する構成としている。
【０１０４】
図１２に例示される排ガス中の水銀処理システム１０Ｇは、上述したボイラ１１、還元脱硝装置１７、エアヒータ１８、集塵器１９、湿式脱硫装置２１、排水処理装置２０２（２０２Ａ、２０２Ｂ，２０２Ｃ）、補給水ライン２０４に加えて、噴霧水ライン２４０及び排水噴霧装置２６１を備えている。また、還元脱硝装置１７からの煙道１３と並列な位置には、還元脱硝装置１７の上流側と下流側の煙道１３を接続するバイパス管１３ａが設けられている。同様に、エアヒータ１８からの煙道１３と並列な位置には、エアヒータ１８の上流側と下流側の煙道１３を接続するバイパス管１３ｂが設けられている。上記構成とすることで、各バイパス管１３ａ、１３ｂの内部を流通する排ガス１２中にも処理排水２０３（２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ）を噴霧することができるようになっている。各バイパス管１３ａ、１３ｂは、その内部を流通する排ガス量が煙道１３を流通する排ガス量の数％程度となるように構成されている。
【０１０５】
排水処理装置２０２（２０２Ａ、２０２Ｂ，２０２Ｃ）で処理される処理排水２０３（２０３Ａ、２０３Ｂ，２０３Ｃ）のうち、所定量は補給水ライン２０４を介して湿式脱硫装置２１に戻されるが、処理排水２０３（２０３Ａ、２０３Ｂ，２０３Ｃ）を湿式脱硫装置２１に戻してもなお余剰の処理排水２０３（２０３Ａ、２０３Ｂ，２０３Ｃ）が発生する場合がある。このような場合には、残りの処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を噴霧水ライン２４０に供給し、排水タンク２６０で貯留し、排水噴霧装置２６１によってボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部、煙道１３の内部、バイパス管１３ａ、１３ｂ内に供給する。
【０１０６】
例えば、排水処理装置２０２Ａ（２０２Ｂ，２０２Ｃ）で処理された処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量が、予め設定した補給水量の設定値と同じかあるいはそれを下回る場合には、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）をすべて補給水として湿式脱硫装置２１に戻す。
一方、予め設定した補給水量の設定値よりも処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量が多い場合には、余剰分の処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を噴霧水ライン２４０に供給し、排水噴霧装置２６１によってボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１、煙道１３、バイパス管１３ａ、１３ｂ内に供給する。さらに、予め設定した補給水量の設定値と予め設定した噴霧水量の設定値との和よりも、排水処理装置２０２Ａ（２０２Ｂ，２０２Ｃ）で処理される処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量が多い場合には、余剰分の処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を系外に排出する。
【０１０７】
ここで、前述したのと同様に、湿式脱硫装置２１に戻す処理排水（補給水）２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量は、湿式脱硫装置２１内の吸収液の水銀濃度やハロゲンイオン濃度をどの程度に設定するかで決まる。一方、ボイラ１１の炉内部、煙道１３の内部、バイパス管１３ａ、１３ｂの内部に噴霧する処理排水（噴霧水）２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量は、処理する排ガス１２の量に比例して発生する処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量と、系外に排出できる処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の限度量とで決まる。
【０１０８】
排水処理装置２０２Ａ（２０２Ｂ，２０２Ｃ）は、上述した例（図９〜図１１）で説明したいずれかの構成を適用する。例えば、排水処理装置２０２を図９に示すように第１の固液分離手段２１１と水銀除去手段２１４とで構成する場合には、水銀除去手段２１４で処理した処理排水２０３Ａの一部を噴霧水ライン２４０に供給する。
【０１０９】
また、排水処理装置２０２を図１０に示すように第１の固液分離手段２１１と水銀除去手段２１４とハロゲンイオン除去手段２３０とで構成する場合には、水銀除去手段２１４で処理した分離液２３１、あるいは、この分離液２３１にハロゲンイオンの濃縮液２４１を混合した液を処理排水２０３Ｂとして噴霧水ライン２４０に供給する。例えば、処理排水２０３Ｂを還元脱硝装置１７よりも上流側の煙道１３内に噴霧する場合には、図１０に示すようにハロゲンイオンの濃縮液２４１と分離液２３１との混合液を処理排水２０３Ｂとして噴霧水ライン２４０に供給し、これを煙道１３内に噴霧する。これにより、排ガス１２中の塩素イオン濃度を増加させることができるため、還元脱硝装置１７における塩化水銀の変換効率を上げることができる。
一方、処理排水２０３Ｂを還元脱硝装置１７よりも下流側の煙道１３内やバイパス管１３ａ、１３ｂに噴霧する場合には、ハロゲンイオンの濃縮液２４１を混合せず、分離液２３１のみを処理排水２０３Ｂとして噴霧水ライン２４０に供給し、これを煙道１３内及びバイパス管１３ａ、１３ｂに噴霧する。排水処理装置２０２を図１１に示すように第１の固液分離手段２１１と水銀除去手段２１４と助剤酸化手段２５０とハロゲンイオン除去手段２３０とで構成した場合も同様である。
【０１１０】
排水噴霧装置２６１は、噴霧水ライン２４０を介して排水処理装置２０２と接続され、処理排水（噴霧水）２０３Ａ（２０３Ｂ、２０３Ｃ）を貯留する排水タンク２６０と、排水タンク２６０に接続され排水タンク２６０に貯留された処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）をボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路と、ボイラ１１の炉内部と、煙道１３の内部と、バイパス管１３ａ，１３ｂの内部にそれぞれ供給する複数の排水供給管（排水供給手段）Ｐ０〜Ｐ５とを備えている。排水供給管Ｐ１〜Ｐ５の先端には、処理排水２０３を噴霧するノズルＮ１〜Ｎ５が設けられている。
【０１１１】
排水供給管Ｐ０〜Ｐ５は、エアヒータ１８により熱が回収される前の高温の排ガス１２が流通する位置、すなわち、エアヒータ１８よりも上流側に設置される。図１２に示す例では、排水供給管Ｐ１はボイラ１１に接続され、ノズルＮ１はボイラ１１の炉内部に設置されている。具体的には、ノズルＮ１は、炉の側面や炉の上部の炉壁に設置され、当該ノズルＮ１から炉の中央部の火炎部分又は火炎の上方に向かって脱硫排水２０１が噴射される。また、排水供給管Ｐ２はボイラ１１と還元脱硝装置１７の間の煙道１３に接続され、ノズルＮ２は煙道１３の内部に設置されている。また、排水供給管Ｐ３は、還元脱硝装置１７の上流側の煙道１３と下流側の煙道１３を接続するバイパス管１３ａに接続され、ノズルＮ３はバイパス管１３ａの内部に設置されている。また、排水供給管Ｐ４は、還元脱硝装置１７とエアヒータ１８との間の煙道１３に接続され、ノズルＮ４は煙道１３の内部に設置されている。また、排水供給管Ｐ５は、エアヒータ１８の上流側の煙道１３と下流側の煙道１３を接続するバイパス管１３ｂに接続され、ノズルＮ５はバイパス管１３ｂの内部に設置されている。
【０１１２】
ノズルＮ１〜Ｎ５としては、例えば二流体ノズル、ロータリアトマイザ等が用いられる。また、ノズルＮ１〜Ｎ５のミスト径は、最大粒径が２００μｍ以下、平均粒径が３０〜７０μｍとするのが好ましい。これにより、排ガス１２との接触効率が向上し、蒸発効率の向上を図ることができる。
【０１１３】
ノズルＮ１が設置されるボイラ１１の炉内の排ガス温度は８００℃〜１２００℃程度と最も高温であるため、最も多くの処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を蒸発させることが可能である。また、ノズルＮ２が設置される煙道１３内部の排ガス温度は５００℃程度、ノズルＮ４が設置される煙道１３内部、及び、ノズルＮ３、Ｎ５が設置されるバイパス管１３ａ，１３ｂの排ガス温度はいずれも３５０℃〜４００℃程度であり、ボイラ１１の炉内部よりも温度は低下するものの、処理排水２０３を確実に蒸発させることができる。一方、エアヒータ１８を通過した排ガス１２の温度は１５０℃程度まで低下し、処理排水２０３を十分に蒸発させることができない。
【０１１４】
また、排水供給管Ｐ０は、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路に設置されている。ここで、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路とは、具体的には、燃料供給装置（図示せず）の内部や、燃料供給装置とボイラ１１とを接続する配管等である。排水供給管Ｐ０から燃料Ｆに供給された処理排水２０３は燃料Ｆと混合され、燃料Ｆとともにボイラ１１に投入された後、ボイラ１１内で蒸発する。
【０１１５】
上記の排水供給管Ｐ０〜Ｐ５にはそれぞれ開閉バルブＶ１０〜Ｖ１５が設置され、これらの開閉バルブＶ１０〜Ｖ１５の開閉量を制御することにより、排水供給管Ｐ０〜Ｐ５に供給される処理排水２０３の流量が調整される。そして、排水タンク２６０に貯留される処理排水２０３は、排水供給管Ｐ０〜Ｐ５を介して、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部、煙道１３内部、バイパス管１３ａ，１３ｂ内部にそれぞれ噴霧される。
【０１１６】
ノズルＮ１〜Ｎ５から高温の排ガス１２中に噴霧された処理排水２０３は、蒸発して水蒸気となり、その後、排ガス１２とともに湿式脱硫装置２１内に送られる。湿式脱硫装置２１内の温度は３０℃〜５０℃程度であるため、湿式脱硫装置２１内に導入された水蒸気のほとんどは液化し、塔底部５４の石灰石膏スラリー２０と混合される。一方、液化しなかった水蒸気は、浄化ガス５２とともに煙突５３から排出される。
【０１１７】
上記のように、煙道１３の場所により排ガス１２の温度が異なり、脱硫排水２０１の蒸発効率も異なる。そこで、乾燥粒子の搬送効率や排ガス１２の蒸発効率等を考慮した上で、開閉バルブＶ１０〜Ｖ１５の開閉量を最適化する。
【０１１８】
以上説明したように、実施例５の排ガス中の水銀処理システム１０Ｇでは、実施例１〜４の構成に加えて、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部、煙道１３の内部、バイパス管１３ａ，１３ｂの内部の少なくとも１箇所に、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ、２０３Ｃ）を供給する排水供給管Ｐ０〜Ｐ５を設置した構成としている。そして、排水処理装置２０２で処理した処理排水２０３の少なくとも一部を、補給水として湿式脱硫装置２１に戻す一方、処理排水２０３の一部を、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部及び煙道１３等に供給する構成としている。すなわち、本実施例では、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を補給水として湿式脱硫装置２１に戻すことに加えて、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の一部をボイラ１１や煙道１３等にも供給するようにしたので、上記実施例１〜４の効果に加えて、排水処理装置２０２Ａ（２０２Ｂ，２０２Ｃ）で処理した処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を最大限に再利用することが可能であり、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）のすべてを排ガス中の水銀処理システム１０Ｇ内で再利用することが可能となる。その結果、系外への排水の放出量を著しく低減もしくは完全無排水化を実現することが可能となる。
【０１１９】
また、エアヒータ１８により熱が回収される前の高温の排ガス１２中に処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を直接噴霧する構成としているため、ノズルＮ１〜Ｎ５からの処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の噴霧量が多くても確実に処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を蒸発させることができ、単位時間当たりに煙道１３内に戻す処理排水２０３の量を増大させることができる。その結果、単位時間当たりの脱硫排水２０１の量を増やすことができるため、従来に比して単位時間当たりの排ガス１２の処理量を増やすことが可能となる。
【０１２０】
また、還元脱硝装置１７と並列な位置とエアヒータ１８と並列な位置にそれぞれバイパス管１３ａ、１３ｂを設け、これらのバイパス管１３ａ、１３ｂ内部の排ガス１２中に処理排水２０３を噴霧し、蒸発させるようにしたので、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の蒸発に伴い発生する灰等の乾燥粒子が還元脱硝装置１７やエアヒータ１８の中を通過することにより、これらの装置の働きを低下させるおそれがある場合に、各バイパス管１３ａ、１３ｂを介して、乾燥粒子を効率よく還元脱硝装置１７及びエアヒータ１８の下流側に搬送することができる。
【０１２１】
なお、図１２に示した排水噴霧装置２６１の構成は一例であり、排水供給管Ｐ０〜Ｐ５の設置本数及び設置位置はこれに限定されるものではなく、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量や排ガス１２の種類等に応じて適宜変更することができる。すなわち、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部、ボイラ１１の出口からエアヒータ１８の入口までの煙道１３、バイパス管１３ａ，１３ｂのうち、少なくとも一箇所に設置されればよい。
【０１２２】
また、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）に含まれる有害物質・固形分が微量であり、還元脱硝装置１７やエアヒータ１８の上流側の煙道１３内に処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を噴霧しても、これらの装置の働きを低下させるおそれがない場合には、必ずしもバイパス管１３ａ，１３ｂを設ける必要はない。さらに、図１２に示した排水噴霧装置２６１では、排水処理装置２０２からの処理排水２０３を排水タンク２６０に一旦貯留し、排水タンク２６０から処理排水２０３を排水供給管Ｐ０〜Ｐ５に供給する構成としたが、排水処理装置２０２から噴霧水ライン２４０を介して供給される処理排水２０３を直接、排水供給管Ｐ０〜Ｐ５に供給する構成としてもよい。
【０１２３】
このように、本実施例に係る噴霧装置を適用した排ガス中の水銀処理システム１０Ａ〜１０Ｇによれば、湿式脱硫装置の前流側で水銀酸化したシステムにおいても、脱硫装置の後流側において、さらに残存する水銀を除去し、排ガス中の水銀濃度を極低濃度まで除去することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
以上のように、本発明に係る排ガス中の水銀処理システムによれば、脱硫装置で用いる吸収液中の水銀濃度を低減させることができるため、脱硫装置内において水銀が排ガス中に飛散するのを大幅に抑制することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１０Ａ〜１０Ｇ 排ガス中の水銀処理システム
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〜２３Ｂ 噴霧装置
２４ 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
２８ ノズルヘッド
２９ 内管
３０ 外管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中の水銀を極低濃度まで除去することができる排ガス中の水銀処理システムに関する。
【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）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
ところで、従来の排ガス中の水銀を除去する提案では、ボイラから排出された排ガス中に、還元脱硝装置の前流工程でＮＨ4Ｃｌ溶液を液状で噴霧して、排ガス中の水銀を脱硝装置内で２価の水銀（Ｈｇ2+）に酸化した後、除塵装置と脱硫装置で酸化水銀を除去しているが、脱硫装置に流入する排ガス中には、主に金属（元素）水銀（Ｈｇ0）と酸化水銀（Ｈｇ2+）との二種類の水銀が含まれているが、脱硫装置では水溶性である酸化水銀（Ｈｇ2+）しか吸収除去することができず、金属水銀Ｈｇ0を除去することが出来ず、煙突から外部に放出される場合がある。
また吸収除去された酸化水銀Ｈｇ2+の一部は再度、元素水銀Ｈｇ0に還元し、同様に煙突から放出される場合がある。
【０００６】
そこで、脱硫装置の前流側で水銀酸化したシステムにおいても、脱硫装置の後流側において、さらに残存する水銀を除去し、排ガス中の水銀濃度を極低濃度まで除去することが切望されている。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、脱硫装置の前流側で水銀酸化したシステムにおいても、脱硫装置の後流側において、さらに残存する水銀を除去し、排ガス中の水銀濃度を極低濃度まで除去することができる排ガス中の水銀処理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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成する第１の発明は、ボイラからの排ガスを排出する煙道内に、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により除去する湿式脱硫装置と、前記湿式脱硫装置の内部又は後流側に設けられ、排ガス中に残存する水銀を除去する仕上げ水銀除去装置とを具備することを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記湿式脱硫装置の後流側に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、除塵処理手段、吸着処理手段又は気液接触処理手段の少なくとも一つであることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、前記湿式脱硫装置の内部に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、湿式脱硫装置の吸収液中に酸化剤を供給する酸化剤供給手段であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明において、前記湿式脱硫装置の内部に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、湿式脱硫装置の吸収液中に活性炭を供給する活性炭供給手段であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１２】
第５の発明は、第１の発明において、前記還元酸化助剤に、更に還元剤、水銀塩素化剤のいずれか一方又は両方を添加することを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１３】
第６の発明は、第１の発明において、前記還元酸化助剤がハロゲン化アンモニウムであることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１４】
第７の発明は、第２又は３の発明において、前記還元剤がアンモニア、又は尿素であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１５】
第８の発明は、第２乃至４の何れか一つの発明において、前記水銀塩素化剤がハロゲン化水素であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１６】
第９の発明は、第１の発明において、前記湿式脱硫装置から排出される脱硫排水中の固体分と液体分とを分離する固液分離手段と前記脱硫排水中の水銀を除去する水銀除去手段とを有する排水処理装置と、前記排水処理装置で処理した処理排水の少なくとも一部を前記湿式脱硫装置に戻す処理排水返送手段と、を備えることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１７】
第１０の発明は、第９の発明において、前記水銀除去手段は、前記脱硫排水中の固形物を第１の固液分離手段で分離した分離液に凝集助剤を添加することにより前記水銀を固形化して前記脱硫排水から水銀固形物を分離する固液分離手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１８】
第１１の発明は、第９の発明において、前記排水処理装置は、前記脱硫排水中のハロゲンイオンを除去するハロゲンイオン除去手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００１９】
第１２の発明は、第９の発明において、前記凝集助剤は硫化物であり、前記排水処理装置は、前記水銀固形物を分離した分離液に含まれる前記凝集助剤の酸化処理を行う助剤酸化手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００２０】
第１３の発明は、第９の発明において、前記還元脱硝装置と湿式脱硫装置との間に設けられ、前記排ガスの熱を回収するエアヒータと、前記ボイラに燃料を供給する経路、前記ボイラの内部、前記ボイラと前記エアヒータとの間の煙道内部の少なくとも一箇所に設置され、前記排水処理装置で処理した処理排水の一部を供給する排水供給手段と、をさらに備えることを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【００２１】
第１４の発明は、第１３の発明において、前記還元脱硝装置からの煙道と並列な位置、又は、前記エアヒータからの煙道と並列な位置の少なくとも一方にバイパス管を設け、前記バイパス管に前記排水供給手段を設けたことを特徴とする排ガス中の水銀処理システムにある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、脱硫装置から排出される浄化ガス中の水銀(主に元素水銀Ｈｇ0)を効率的に除去するので、排ガス処理システムから放出されるガス中に残存する水銀濃度を極低濃度とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る排ガス中の水銀処理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、本発明の実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【図４】図４は、噴霧装置の構成を簡略に示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【図６】図６は、本発明の実施例２に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施例３に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施例４に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【図９】図９は、実施例４における排水処理装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例４における他の排水処理装置の構成の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例４における他の排水処理装置の構成の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例５に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
【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、実施例という。）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例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例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例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。
【実施例１】
【００２５】
本発明の実施例１に係る排ガス中の水銀処理システムについて、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。図１に示すように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ａ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ガス共存下で金属水銀（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：ＡＨ）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２価のＨｇ2+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、前記湿式脱硫装置の内部又は後流側に設けられ、排ガス１２中に残存する水銀を除去する仕上げ水銀除去装置７０とを具備するものである。
【００２６】
尚、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ａにおいては、還元酸化助剤として一例としてＮＨ4Ｃｌを用いているが、本実施例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、本実施例においては、還元酸化助剤とは、酸化性ガス共存下で金属水銀（Ｈｇ0）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。本実施例では、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
図３は、本発明の実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。図４は、他の形態の噴霧装置の概略図である。図３及び図４に示すように、実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システム１０Ｂは、実施例１にかかる噴霧装置２３Ａの代わりに、噴霧装置２３Ｂとして、外管３０の外側にさらに外筒３１を設け、空気の供給を２種類の第１の空気２５Ａ、第２の空気２５Ｂを供給するものである。すなわち、外管３０と外筒３１との間の第２の空気２５Ｂを流入させて、外筒の先端部の隙間から第２の空気２５Ｂを噴射することで、ノズルヘッド２８から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４の液滴を更に煙道１３内に分散させることができる。
なお、空気２５Ａ、２５Ｂは、空気供給部３９Ａ、３９Ｂから空気供給管２６Ａ、２６Ｂを介して吹込み管２７に送給されている。
【００３３】
また、外筒３１の先端部の隙間から噴射される第２の空気２５Ｂは、ノズルヘッド２８から噴射されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４が外筒３１に付着するのを防ぐためと、外筒３１内の温度上昇を抑制し、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の沸騰及び塩化アンモニウム粒子の析出を防ぐために用いられる。
【００３４】
また、第２の空気２５Ｂは、外筒３１と外管３０との間を流れるため、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の冷却用の空気として働き、煙道１３内の高温の排ガス１２の熱が外筒３１の外側から外管３０内に伝達されるのを防ぐことができる。このため、外筒３１内の温度上昇を防止し、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４が加熱されるのを防ぐことで、外筒３１内でＮＨ4Ｃｌ溶液１４が沸騰するのを防止することができ、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。また、ノズルヘッド２８腐食も防止することができる。
【００３５】
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（２３Ｂ）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）
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
【表１】
【００３９】
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の酸化反応とを効率的に生じさせることができるためである。
【００４０】
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。
【００４１】
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）
【００４２】
還元脱硝装置１７は、脱硝触媒層４８を１つ備えているが、本実施例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。
【００４３】
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。
【００４４】
次に、集塵器（ＥＳＰ）１９で除塵された後、排ガス１２は、湿式脱硫装置２１に送られ、脱硫処理される。この湿式脱硫装置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、塔頂部側より排出され、さらに仕上げ水銀除去装置７０で残存する水銀を除去し、その後浄化ガス５２として煙突５３から系外に排出される。
【００４５】
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ー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ー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中の石灰（ＣａＣＯ3）と下記式（６）のような反応を生じる。
ＣａＣＯ3＋ＳＯ2＋０．５Ｈ2Ｏ → ＣａＳＯ3・０．５Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2 ・・・（６）
【００４６】
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）
このようにして、排ガス１２中のＳＯｘは、湿式脱硫装置２１において石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの形で捕獲される。
この際、排ガス１２中の塩化水銀（ＨｇＣｌ2）は水溶性であるので、石灰石膏スラリー２０側に移行される。
【００４７】
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より抜き出される。抜き出された石灰石膏スラリー２０は、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。
【００４８】
本実施例では、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。
【００４９】
石灰石膏スラリー２０の供給方法は、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。
【００５０】
噴霧装置２３Ａ（２３Ｂ）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。
【００５１】
還元脱硝装置１７の入口側と出口側には、ＮＯｘ濃度計６３−１、６３−２が設けられている。ＮＯｘ濃度計６３−１，６３−２で測定された浄化ガス５２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６３−１、６３−２で測定された浄化ガス５２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６３−１、６３−２で測定された浄化ガス５２中のＮＯｘ濃度の値からＮＨ4Ｃｌ溶液１４のＮＨ4Ｃｌ濃度、供給流量などを制御することで、噴霧装置２３Ａ（２３Ｂ）から噴霧されるＮＨ4Ｃｌ溶液１４のＮＨ4Ｃｌ濃度を所定の脱硝性能を満足するようにすることができる。
【００５２】
また、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、６４−３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、Ｈｇ濃度計６４−３は、湿式脱硫装置２１の後流側に設けられている。Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２、６４−３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、６４−３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。Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２、６４−３で測定された排ガス１２中のＨｇ濃度の値から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。
【００５３】
また、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。
【００５４】
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。
【００５５】
また、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ａ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。
【００５６】
本実施例では、湿式脱硫装置２１の後流側に仕上げ水銀除去装置７０を設けて、湿式脱硫装置２１から排出される排ガス１２中に残存する水銀の除去をさらに行うようにしている。
本実施例では、湿式脱硫装置２１の上流側において、排ガス１２中の金属水銀を酸化させて、塩化水銀（ＨｇＣｌ2）として、２価の水銀Ｈｇ2+の形態に変化させて９０％程度除去しているが、金属水銀は完全には酸化できないので、約１０％程度の金属水銀が残存することとなる。
このように、湿式脱硫装置２１で処理できない残存する０価の金属水銀Ｈｇ0を仕上げ水銀除去装置７０により極低濃度まで除去するものである。
【００５７】
本発明では、前述したように、還元脱硝装置１７の前段側で、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液１４を供給し、ＮＨ4Ｃｌが分解して生じたＮＨ3ガスは、還元脱硝装置１７でＮＯｘの還元脱硝用に用い、ＨＣｌガスはＨｇの酸化用に用いてＮＯｘ及びＨｇを高温排ガス１２から除去するようにしている。還元脱硝装置１７には脱硝触媒が充填されているので、脱硝触媒上でＮＨ3はＮＯｘを還元脱硝し、ＨＣｌは金属Ｈｇ0を水銀酸化して、塩化水銀（ＨｇＣｌ2）にして、その後湿式脱硫装置２１で２価の水銀を除去する。その後残存する０価の金属水銀を仕上げ水銀除去装置７０で除去することで、水銀濃度の低減化を図るようにしている。
これにより、湿式脱硫装置２１の後流側において、排ガス１２中の金属水銀を初めて除去する場合に較べて、その処理装置のコンパクト化、処理費用の低廉化を図ることができる。
【００５８】
ここで、仕上げ水銀除去装置７０としては、除塵処理手段、吸着処理手段又は気液接触処理手段の少なくとも一つを挙げることができる。
【００５９】
前記除塵処理手段としては、例えば重力で粉塵を気体から分離する重力式集塵処理装置、粉塵を帯電させ逆に帯電した電極板に吸着させる乾式電気集塵処理装置（ＥＳＰ）又は湿式電気集塵処理装置(ＷＥＳＰ)、気体の流れる向きを変化させ慣性で粉塵を分離する慣性式除塵処理装置(ミストエリミネータ、サイクロン)、気体の流れる向きに衝突板等を設けて粉塵を分離する衝突式除塵処理装置(例えば充填塔等)、液体を噴霧し吸着させることにより分離する洗浄集塵装置等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
この除塵処理手段により排ガス中に残存する金属水銀を煤塵と共に除去することで、水銀濃度の低減化を図るようにしている。
【００６０】
また、前記吸着処理手段としては、例えば活性炭処理装置、硫化物系吸着剤処理装置、キレート系吸着剤処理装置等の物理的吸着処理を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
この吸着処理手段により排ガス中に残存する金属水銀を吸着除去することで、水銀濃度の低減化を図るようにしている。
【００６１】
また、前記気液接触処理手段としては、例えば酸化剤溶液を噴霧するスクラバー装置を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。他の気液接触処理手段としては、例えば液柱塔、スプレー塔、充填塔、グリッド塔等の種々の接触手段を適用することができる。
また、前記酸化剤としては、酸化剤（次亜塩素酸溶液、過酸化水素溶液)、キレート剤、硫黄系薬剤（Ｓ2-化合物）等を含む溶液を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６２】
仕上げ水銀除去装置７０を行った後には、それらの排水処理や無害化処理などの最終処理を最終処理装置により行うようにしている。
この最終処理装置における排水処理としては、硫化物凝集沈殿処理装置、キレート剤処理装置、キレート樹脂処理装置、イオン交換樹脂処理装置、活性炭処理装置などの公知の最終処理を行う装置を適用するようにすればよい。
また、無害化処理装置としては、例えばセメント固化処理装置を挙げることができる。
【００６３】
このように、ボイラ１１からの排ガス１２中の水銀を処理するに際して、処理システムの前流側においては、排ガス中の水銀を酸化し、水溶性の２価の水銀Ｈｇ2+の形態にして、湿式脱硫装置２１において、ほぼ９０％の水銀を除去し、その後、湿式脱硫装置２１の後流側において、さらに仕上げ水銀除去装置７０を設け、この仕上げ水銀除去装置７０により、湿式硫装置２１からの排ガス１２中の水銀(主に元素水銀Ｈｇ0)を除去することができる。
これにより煙突５３から排出される排煙中の水銀濃度を極低濃度まで減じることが可能となる。
【００６４】
前述した仕上げ水銀除去装置７０における好適な組み合わせは、１）慣性除塵処理装置（サイクロン，ミストエリミネータ等）と、排水処理との組み合わせ、２）電気集塵機と排水処理との組み合わせ，３）気液接触処理と、排水処理との組合せとするのがよい。
特に、慣性除塵処理装置と排水処理との組み合わせは、電気集塵処理と排水処理のような、電気ロスが少なく、しかも圧力損失も少ないので、経済的が良好である。
【００６５】
図５は、本発明の実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。
また、図５に示すように、実施例１に係る他の排ガス中の水銀処理システム１０Ｃは、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４以外に、ＮＨ3溶液８１と、ＨＣｌ溶液８２とを液状同士で各々任意の割合で供給し、混合部８３で混合して混合液８４を調整し、調整された混合液８４をボイラ１１の煙道１３内に供給するものである。
【００６６】
（ＮＨ4Ｃｌ溶液の調整）
まず、還元酸化助剤として用いられる所定濃度のＮＨ4Ｃｌ溶液１４を調整する。ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の濃度は、０ｗｔ％よりも大きく４３ｗｔ％以下が好ましく、１０ｗｔ％以上２３ｗｔ％以下がより好ましく、１８ｗｔ％以上２３ｗｔ％以下が更に好ましく、２０ｗｔ％前後が最も好ましい。これは、ＮＨ4Ｃｌ粉末が少なくとも水に常温（例えば、２０℃前後）で溶解している必要があり、ＮＨ4Ｃｌの水への飽和溶解濃度以下であることが必要だからである。一般に、溶液の温度が０℃前後の時、ＮＨ4Ｃｌ粉末が水に溶解できる飽和濃度は、２３ｗｔ％程度であり、１００℃前後の時、ＮＨ4Ｃｌ粉末が水に溶解できる飽和濃度は、４３ｗｔ％程度である。そのため、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の濃度は、０ｗｔ％よりも大きく４３ｗｔ％以下とする必要がある。
【００６７】
（ＮＨ3溶液の調整）
まず、還元剤として用いられるＮＨ3を溶解したＮＨ3溶液８１はＮＨ3溶解タンク８５で調整される。ＮＨ3の濃度としては、例えば０ｗｔ％よりも大きく２８ｗｔ％以下の範囲となるように調整するのが好ましい。
【００６８】
（ＨＣｌ溶液の調整）
まず、還元酸化助剤として用いられるＨＣｌを溶解したＨＣｌ溶液８２はＨＣｌ溶解タンク８６で調整される。ＨＣｌの濃度としては、例えば０ｗｔ％よりも大きく３８ｗｔ％以下の範囲となるように調整するのが好ましい。
【００６９】
ここで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４の添加量と、ＨＣｌ溶液８２の供給流量の制御は、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４から解離して生じるＨＣｌガスと、ＨＣｌ溶液８２が気化して生じるＨＣｌガスとを併せて、還元脱硝装置１７の出口での水銀酸化率(Ｈｇ2+/ＨｇT)が９５％以上、又は金属水銀濃度(Ｈｇ0)を１μｇ／Ｎｍ3以下となるようにするとよい。なお、ＨｇTとは、全水銀濃度をいい、下記式（８）のように金属水銀（Ｈｇ0）濃度と酸化水銀（Ｈｇ2+）濃度との和で表される。
ＨｇT＝Ｈｇ0＋Ｈｇ2+・・・（８）
【００７０】
また、ボイラ１１で使用される石炭の石炭性状から高温排ガス１２中に含まれるＮＯｘ、Ｈｇ、ＨＣｌの各々の含有量を求め、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２の各々の供給量を決定するようにしてもよい。即ち、ボイラ１１で石炭性状が燃焼することで高温排ガス１２中に含まれるＮＯｘ、Ｈｇ、ＨＣｌの各々の含有量が求められる。そして、ボイラ１１で石炭の燃焼を最大にすることで、ＮＯｘ、Ｈｇ、ＨＣｌが高温排ガス１２に含まれる最大量をボイラ１１の燃焼量から求めることができる。よって、ボイラ１１で使用される石炭の石炭性状から高温排ガス１２中に含まれるＮＯｘ、Ｈｇ、ＨＣｌの各々の含有量を求め、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２の各々の供給量を決定することができる。
【００７１】
よって、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｃは、ボイラ１１等の燃焼設備から排出される高温排ガス１２中のＮＯｘ及びＨｇの濃度のバランスに応じて、煙道１３中にＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２を供給し、ＨＣｌ又はＮＨ3の必要量を調整して供給することができる。
【００７２】
（供給量の制御方法）
制御装置６２は、ＮＯｘ濃度計６３−１、６３−２、Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２により測定された高温排ガス１２中のＮＯｘ濃度、Ｈｇ濃度の分析結果に基づいて必要なＮＨ3、ＨＣｌの量を求める。制御装置６２は、求められたＮＨ3、ＨＣｌの濃度からＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２の供給量を決定する。制御装置６２は、調節弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４の開閉を制御することで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２の各々の供給量を調節する。また、演算装置６２は、流量計６１により測定された混合液８４の流量に基づいて混合液８４の流量、流速を算出し、調節弁Ｖ５の開閉を制御することで、混合液８４の供給量を調整する。
【００７３】
また、Ｈｇ濃度計６４−１、６４−２により、水銀酸化率(Ｈｇ2+/ＨｇT)が０．９５よりも小さい場合、又は金属水銀濃度(Ｈｇ0)が１μｇ／Ｎｍ3よりも大きい場合には、ＨＣｌ添加量を増加させる。ＨＣｌ添加量は、例えばＨＣｌ溶液８２の供給量を増加させることにより行なうことができる。
【００７４】
また、ＮＯｘ濃度計６３−１により、還元脱硝装置１７の出口側の高温排ガス１２中のＮＯｘ濃度、ＮＨ3濃度を測定し、測定された高温排ガス１２中のＮＨ3濃度が１ｐｐｍよりも大きい場合には、ＮＨ3添加量を減少させる。また、ＮＯｘ濃度計６３−１で測定された高温排ガス１２中のＮＯｘ濃度が１ｐｐｍよりも小さい場合には、ＮＨ3添加量を増加させる。但し、ＮＨ3濃度は、高温排ガス１２の入口側のＮＯｘモル流速（モル／Ｈ）に対して、高温排ガス１２のＮＯｘのモル数に対するＮＨ3のモル数の比（ＮＨ3／ＮＯｘモル比）が、要求脱硝性能に応じて１以下の値となるように設定する。また、ＮＨ3添加量は、例えばＮＨ3溶液８１の供給量を増減させることにより行なうことができる。
【００７５】
このように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｃによれば、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２を混合した混合液８４を噴霧装置２３Ａでボイラ１１の煙道１３内に噴霧することで、ＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２が気化し、ＨＣｌガス、ＮＨ3ガスとなり、脱硝触媒上で高温排ガス１２中のＨｇを酸化すると共に、ＮＯｘを還元することができる。また、混合液８４中のＮＨ4Ｃｌ溶液１４、ＮＨ3溶液８１、ＨＣｌ溶液８２の供給量を調整することで、高温排ガス１２のガス性状に応じて還元剤、水銀塩素化剤を適正量として任意に供給することができる。
これにより、排ガス中の水銀濃度に応じた水銀酸化の適正化を図ることができる。
よって、湿式脱硫装置２１における水銀除去率の向上を図ることができ、仕上げ水銀除去装置７０のコンパクト化を図ることができる。
【実施例２】
【００７６】
図６は、本発明の実施例２に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。図６に示すように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｄは、湿式脱硫装置２１の装置本体４９の底部の石灰石膏スラリー２０中に水銀酸化剤９０を投入する酸化剤供給手段を設けている。この水銀酸化剤９０の投入により、石灰石膏スラリー２０中における金属水銀が酸化され、２価の水銀となる。
この結果、この液中の金属水銀濃度の低下に伴い、排ガス側へ再飛散する金属水銀の濃度も低下することとなるので、結果として湿式脱硫装置２１から排出される排ガス１２中の水銀濃度の低下を図ることができる。
ここで、酸化剤としては、例えば次亜塩素酸、過酢酸、過酸化水素水等を挙げることができる。また、酸化剤の代わりにＨｇ吸収液等を投入するようにしてもよい。
【実施例３】
【００７７】
図７は、本発明の実施例３に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。なお、上述した実施例１〜２と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。図７に示すように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｅは、湿式脱硫装置２１の装置本体４９の底部の石灰石膏スラリー２０中に活性炭９１を添加し、該活性炭９１に水銀を吸着させ、脱水器５７に送給された後、塩化水銀（ＨｇＣｌ）を含んだ活性炭９１を含む脱水ケーキ（石膏）５８として系外に排出するようにしてもよい。
この結果、湿式脱硫装置２１における石灰石膏スラリー２０側の水銀の量を低減させることができ、この液中の水銀濃度の低下に伴い、排ガス１２側へ再飛散する金属水銀の濃度も低下することとなるので、結果として湿式脱硫装置２１から排出される排ガス１２中の水銀濃度の低下を図ることができる。
【実施例４】
【００７８】
図８は、本発明の実施例４に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。なお、上述した実施例１〜３と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。図８に示すように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｆは、実施例１の係る排ガス中の水銀処理システム１０Ａにおいて、さらに湿式脱硫装置２１から排出される脱硫排水２０１から水銀等の有害物質を除去する排水処理装置２０２と、排水処理装置２０２で処理した処理排水２０３の少なくとも一部を湿式脱硫装置２１に戻す処理排水返送手段である補給水ライン２０４とを備えて構成されている。
そして、湿式脱硫装置２１から排出される脱硫排水２０１に含まれる水銀等の有害物質を除去処理した後の処理排水２０３（２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ）を湿式脱硫装置２１側に戻し、湿式脱硫装置２１と排水処理装置２０２との間で処理排水２０３を循環させるようにしたものであり、上記構成とすることにより湿式脱硫装置２１で用いる吸収液の水銀濃度を低減させるようにしている。
【００７９】
また、上記のように、石灰石膏スラリー２０は、湿式脱硫装置２１の塔底部５４に貯留した液を揚水したものが用いられるが、この揚水される石灰石膏スラリー２０には、湿式脱硫装置２１の稼働に伴い、石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏが混合される。以下では、この揚水される石灰石膏スラリー（石膏が混合された石灰スラリー）２０を吸収液とよぶ。
【００８０】
脱硫に用いた吸収液（石灰石膏スラリー）は、脱硫排水２０１として湿式脱硫装置２１の塔底部５４から外部に排出され、脱硫排水ライン２０５を介して排水処理装置２０２に送られる。この脱硫排水２０１には、石膏の他、水銀等の重金属やＣｌ−、Ｂｒ−，Ｉ−，Ｆ−等のハロゲンイオンが含まれている。
【００８１】
上述した湿式脱硫装置２１においては、生成する石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ結晶に水銀Ｈｇが吸着されることにより水銀が除去される。ここで、石膏の生成量に対する水銀除去量の比率は、石灰石の性質、ハロゲンイオン濃度、脱硫装置の運転条件等によりばらつきがあり、およそ１〜１０ｍｇ／ｋｇ（Ｈｇ除去量／ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ生成量）程度である。そして、重量比が１〜１０ｍｇ／ｋｇ以上の水銀含有比率の高い（又は硫黄含有比率の低い）石炭では、水銀を石膏粒子中に吸着しきれないことがある。この場合、湿式脱硫装置２１の内部において、石灰石膏スラリー２０の上澄み水中の水銀濃度が増加し、この一部が気液平衡により上澄み水から気相（排ガス）へ飛散する現象が生じる。このため、水銀の飛散を防ぐには上澄み水中の水銀濃度を低減させることが必要である。そこで、以下に説明するように、脱硫排水２０１を排水処理装置２０２に送り、固液分離処理と水銀除去処理からなる排水処理工程を行った後、その処理排水２０３を再度湿式脱硫装置２１に戻すように構成し、湿式脱硫装置２１と排水処理装置２０２との間で処理排水２０３を循環させるようにしたことで、吸収液の水銀濃度を低減させている。
【００８２】
図９は、実施例４における排水処理装置２０２の構成例を示す図である。図９に例示される排水処理装置２０２Ａは、脱硫排水２０１中の石膏を含む固体分と液体分とを分離する第１の固液分離手段２１１と、脱硫排水２０１中に残存する水銀、ホウ素、セレン等の物質を除去する手段２１４（以下では、「水銀除去手段２１４」とよぶ）とを有している。
【００８３】
第１の固液分離手段２１１としては、例えばベルトフィルター、遠心分離機、デカンタ型遠心沈降機等が用いられる。湿式脱硫装置２１から排出された脱硫排水２０１は第１の固液分離手段２１１により石膏２１２が分離される。その際、脱硫排水２０１中の塩化水銀は石膏に吸着された状態で石膏２１２とともに液体と分離される。分離した石膏２１２は、排ガス中の水銀処理システム１０Ｆの外部（以下、「系外」という）に排出される。一方、分離液２１３中には、石膏２１２に吸着しきれなかった微量の水銀やホウ素、セレン等の物質（以下では、水銀に限定して説明する）が含まれる。これらの物質は、次の水銀除去手段２１４により除去される。
【００８４】
水銀除去手段２１４では、分離液２１３に含まれる水銀を固形化し、水銀固形物２１７等を分離液２１３から分離する。水銀除去を高精度に行うため、図９に示される例では水銀除去処理を多段階からなる手段で構成してある。水銀除去手段２１４は、凝集助剤２１５を混和する助剤混和手段２１６ａと、第２の固液分離手段（濃縮手段）２１６ｂと、第３の固液分離手段（脱水手段）２１６ｃと、精密処理手段２１６ｄとからなる。まず、助剤混和手段２１６ａにおいて、分離液２１３に凝集助剤２１５を混和することにより水銀を固形化した後、第２の固液分離手段（濃縮手段）２１６ｂにおいて、水銀固形物２１７や粒子状物質を濃縮する。濃縮手段としては、重力式沈降、砂濾過等が用いられる。次いで、第３の固液分離手段（脱水手段）２１６ｃにおいて、濃縮された水銀固形物２１７や粒子状物質等の脱水を行う。脱水手段としては、遠心分離やベルトフィルター等が用いられる。脱水後の水銀固形物２１７等は系外に排出される。第３の固液分離手段（脱水手段）２１６ｃで生じた分離液２１８は、第２の固液分離手段（濃縮手段）２１６ｂで分離した分離液２１９と混合されて精密処理手段２１６ｄに送られ、分離液２１９中に残存する微量の水銀固形物２２０や粒子状物質が除去される。精密処理としては、サイクロンや膜分離等の方法が用いられる。精密処理手段２１６ｄで除去された水銀固形物２２０等は系外に排出される。
【００８５】
上述した水銀除去手段２１４により水銀固形物２１７、２２０が除去された処理排水２０３Ａは、補給水ライン２０４を介して湿式脱硫装置２１の補給水として湿式脱硫装置２１に戻される。湿式脱硫装置２１に戻された処理排水２０３Ａは、吸収液として用いられた後、再び排水処理装置２０２Ａで排水処理されることを繰り返す。すなわち、処理排水２０３Ａは湿式脱硫装置２１と排水処理装置２０２との間を循環する。ここで、排水処理装置２０２Ａを通して循環させる処理排水２０３Ａの量（処理排水２０３Ａの戻し量）は、湿式脱硫装置２１内の吸収液の水銀濃度やハロゲンイオン濃度をどの程度に設定するかで決まる。例えば、吸収液の水銀濃度を低くする場合には、処理排水２０３Ａの戻し量を多くする。
【００８６】
なお、図９では、排水処理装置２０２Ａで処理した処理排水２０３Ａの一部を後述する噴霧水ライン２４０に供給しているが、これは後述する例に対応するものであり、本例では、処理排水２０３Ａは噴霧水ライン２４０には供給されない。
【００８７】
すなわち、実施例４では、排水処理装置２０２Ａで処理された処理排水２０３Ａが、予め設定した補給水量の設定値と同じかあるいはそれを下回る場合には、処理排水２０３Ａをすべて補給水として湿式脱硫装置２１に戻す。一方、予め設定した補給水量の設定値よりも処理排水２０３Ａの量が多い場合には、余剰分の処理排水２０３Ａを系外に排出する。
【００８８】
以上説明したように、本例の排ガス中の水銀処理システム１０Ｆは、湿式脱硫装置２１から排出される脱硫排水２０１中の固体分と液体分とを分離する第１の固液分離手段２１１と脱硫排水２０１中の水銀を除去する水銀除去手段２１４とを有する排水処理装置２０２と、この排水処理装置２０２で処理した処理排水２０３の少なくとも一部を湿式脱硫装置２１に戻す補給水ライン２０４とを備えた構成としている。このように、湿式脱硫装置２１から排出される脱硫排水２０１を排水処理装置２０２に送って水銀を除去処理し、水銀を除去した後の処理排水２０３Ａの少なくとも一部を湿式脱硫装置２１に戻し、湿式脱硫装置２１と排水処理装置２０２との間で処理排水２０３Ａを循環させるようにしたことで、湿式脱硫装置２１内の吸収液の水銀濃度を低減させることができる。その結果、湿式脱硫装置２１内部で吸収液中の水銀が液相から気相に移り、水銀が排ガス１２中に飛散するといった事態を抑制することが可能となる。
【００８９】
次に、排水処理の他の処理システムについて説明する。図１０は、他の態様における排水処理装置２０２Ｂの構成例を示す図である。図１０に示される排水処理装置２０２Ｂは、上述した図９に示す排水処理装置２０２Ａの構成に加えて、塩素イオン（Ｃｌ-）、臭素イオン（Ｂｒ-），ヨウ素イオン（Ｉ-），フッ素イオン（Ｆ-）等のハロゲンイオンを除去する手段２３０（以下では、「ハロゲンイオン除去手段２３０」とよぶ）を備えている。
【００９０】
上記の塩素イオン（Ｃｌ-）、臭素イオン（Ｂｒ-），ヨウ素イオン（Ｉ-），フッ素イオン（Ｆ-）等のハロゲンイオンは、湿式脱硫装置２１での脱硫工程の際に水銀が石膏に吸着されるのを抑制する性質を持つ。このため、湿式脱硫装置２１に返送する処理排水中のハロゲンイオン濃度が高いと、吸収液の上澄み水中の水銀濃度が増加し、この一部が気相（排ガス）へ飛散する現象が生じる。そのため、ハロゲンイオン除去手段２３０によって、水銀除去手段２１４で分離した分離液２３１からハロゲンイオンを除去し、ハロゲンイオン濃度を低減させるのが好ましい。ハロゲンイオン除去手段２３０としては、逆浸透膜を用いた濃縮手段、イオン交換膜を用いた濃縮手段、電気透析法を用いた濃縮手段、蒸留、晶析等の手段が挙げられる。
【００９１】
上記のハロゲンイオン除去手段２３０での処理は、水銀除去手段２１４から分離液２３１が供給される都度、毎回行ってもよいが、分離液２３１のハロゲンイオン濃度を測定し、当該ハロゲンイオン濃度が設定値を上回る場合にのみハロゲンイオンの除去処理を行い、ハロゲンイオン濃度が設定値未満である場合にはハロゲンイオン除去手段２３０による処理を省略するように構成してもよい。
【００９２】
ハロゲンイオン除去手段２３０によりハロゲンイオンが濃縮・除去された処理排水２０３Ｂは、補給水ライン２０４を介して、湿式脱硫装置２１の補給水として湿式脱硫装置２１に戻される。前述したのと同様に、排水処理装置２０２Ｂを通して循環される処理排水２０３Ｂの量は、湿式脱硫装置２１内の吸収液の水銀濃度やハロゲンイオン濃度をどの程度に設定するかで決まる。
【００９３】
なお、図１０では、排水処理装置２０２Ｂで処理した処理排水２０３Ｂの一部を後述する噴霧水ライン２４０に供給しているが、これは後述する態様に対応するものであり、本例では、処理排水２０３Ｂは噴霧水ライン２４０には供給されない。また、図１０では、ハロゲンイオン除去手段２３０で生成した濃縮液２４１を後述する噴霧水ライン２４０に混合しているが、これも後述する他の例に対応するものであり、本例では、濃縮液２４１は系外に排出される。
【００９４】
また、前述したのと同様に、排水処理装置２０２Ｂで処理された処理排水２０３Ｂは、予め設定した補給水量の設定値と同じかあるいはそれを下回る場合には、処理排水２０３Ｂをすべて補給水として湿式脱硫装置２１に戻す。一方、予め設定した補給水量の設定値よりも処理排水２０３Ｂの量が多い場合には、余剰分の処理排水２０３Ｂを系外に排出する。
【００９５】
以上説明したように、本例の排水処理装置２０２Ｂは、前述した排水処理装置２０２Ａの構成に加えて、水銀の石膏への吸着を抑制する塩素イオン（Ｃｌ-）、臭素イオン（Ｂｒ-），ヨウ素イオン（Ｉ-），フッ素イオン（Ｆ-）等のハロゲンイオン除去手段２３０を備えた構成としている。上記のように構成される排ガス中の水銀処理システム１０Ｆによれば、前述した作用・効果に加えて、さらに処理排水２０Ｂ３中のハロゲンイオン濃度を低減させることができるため、石膏中への水銀の移行（固形化）を推進するとともに、気相への飛散を抑止することができる。
【００９６】
次に、排水処理の他の処理システムについて説明する。図１１は、他の態様における排水処理装置２０２Ｃの構成例を示す図である。図１１に示される排水処理装置２０２Ｃは、上記図１０に示す排水処理装置２０２Ｂの構成に加えて、助剤酸化手段２５０を設けた構成としている。水銀除去手段２１４の助剤混和工程において、凝集助剤２１５として硫化水素Ｈ２Ｓ、硫化ナトリウムＮａ２Ｓ、硫化水素ナトリウムＮａＨＳ，金属硫化物ＭｘＳy（Ｍは金属元素でＭｎ，Ｆｅなど、ｘ、ｙは数）等の硫化物を用いた場合、処理排水２０３Ｃを湿式脱硫装置２１に戻した際に、処理排水２０３Ｃ中に含まれる凝集助剤２１５が還元剤となり酸化が阻害される可能性がある。
このため、凝集助剤２１５として硫化物を用いる場合には、助剤酸化手段２５０により、精密処理手段２１６ｄで分離した分離液２３１に含まれる凝集助剤２１５を酸化処理するのが好ましい。酸化処理としては、具体的には、酸化剤を添加し、硫化物と酸化剤とを反応させる処理を行う。酸化剤としては、空気、酸素Ｏ２、過酸化水素Ｈ２Ｏ２、オゾンＯ３、塩素酸化合物、マンガン化合物、鉄化合物などを挙げることができる。
【００９７】
上記の助剤酸化手段２５０での処理を終えた分離液２５１は、ハロゲンイオン除去手段２３０でハロゲンイオンが濃縮・除去される。ハロゲンイオンが除去された処理排水２０３Ｃは、補給水ライン２０４を介して、湿式脱硫装置２１の補給水として湿式脱硫装置２１に戻される。前述したのと同様に、排水処理装置２０２Ｃを通して循環される処理排水２０３Ｃの量は、湿式脱硫装置２１内の吸収液の水銀濃度やハロゲンイオン濃度をどの程度に設定するかで決まる。
【００９８】
なお、図１１では、排水処理装置２０２Ｃで処理した処理排水２０３Ｃの一部を後述する噴霧水ライン２４０に供給しているが、これは後述する例に対応するものであり、本例では、処理排水２０３Ｃは噴霧水ライン２４０には供給されない。また、図１１では、ハロゲンイオン除去処理手段２３０で生成した濃縮液２４１を後述する噴霧水ライン２４０に混合しているが、これも後述する例に対応するものであり、本例では、濃縮液２４１は系外に排出される。
【００９９】
また、前述したのと同様に、排水処理装置２０２Ｃで処理された処理排水２０３Ｃは、予め設定した補給水量の設定値と同じかあるいはそれを下回る場合には、処理排水２０３Ｃをすべて補給水として湿式脱硫装置２１に戻す。一方、予め設定した補給水量の設定値よりも処理排水２０３Ｃの量が多い場合には、余剰分の処理排水２０３Ｃを系外に排出する。
【０１００】
以上説明したように、本例の排ガス中の水銀処理システム１０Ｆにおける排水処理装置２０２Ｃは、上述した排水処理装置２０２Ｂの構成に加えて、凝集助剤２１５を酸化処理する助剤酸化手段２５０を備えた構成としている。上記のように構成したことで、前述した作用・効果に加えて、処理排水２０３Ｃを湿式脱硫装置２１に戻した際に処理排水２０３Ｃ中に含まれる凝集助剤２１５が還元剤となり酸化が阻害されるといった事態を防止することができる。
【０１０１】
なお、図９〜図１１に例示した排水処理装置２０２Ａ〜２０２Ｃの構成は一例であり、脱硫排水２０１の性状等に応じて適宜変更可能である。例えば、図９〜図１１に示した例では、水銀除去手段２１４を濃縮工程、脱水工程、精密処理工程の多段階で構成することにより高精度に水銀を除去したが、必ずしも多段階とする必要はなく、これらの工程のうちのいずれかを選択して行ってもよい。例えば、分離液２１９中の水銀濃度を測定し、当該水銀濃度が閾値未満である場合には精密処理手段２１６ｄを省略するように構成してもよい。また、硫化物以外の凝集助剤２１５を用いた場合には、凝集助剤２１５の酸化処理（無害化処理）を省略してもよいのはもちろんである。
【０１０２】
また、第１の固液分離手段２１１での処理、水銀除去手段２１４での処理、ハロゲンイオン除去手段２３０での処理の順番は、図１０に示した例に限定されない。例えば、水銀除去手段２１４での処理を行った後に第１の固液分離手段２１１を行ってもよく、また、ハロゲンイオン除去手段２３０での処理を行った後に水銀除去手段２１４での処理を行ってもよい。
【実施例５】
【０１０３】
図１２は、本発明の実施例５に係る排ガス中の水銀処理システムを示す概略図である。なお、上述した実施例１〜４と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図１２に示すように、本実施例に係る排ガス中の水銀処理システム１０Ｇは、実施例１の係る排ガス中の水銀処理システム１０Ａにおいて、処理排水２０３（２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ）の一部を、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部、ボイラ１１とエアヒータ１８との間の煙道１３の内部、バイパス管１３ａ、１３ｂの内部の少なくとも一箇所に噴霧する構成としている。
【０１０４】
図１２に例示される排ガス中の水銀処理システム１０Ｇは、上述したボイラ１１、還元脱硝装置１７、エアヒータ１８、集塵器１９、湿式脱硫装置２１、排水処理装置２０２（２０２Ａ、２０２Ｂ，２０２Ｃ）、補給水ライン２０４に加えて、噴霧水ライン２４０及び排水噴霧装置２６１を備えている。また、還元脱硝装置１７からの煙道１３と並列な位置には、還元脱硝装置１７の上流側と下流側の煙道１３を接続するバイパス管１３ａが設けられている。同様に、エアヒータ１８からの煙道１３と並列な位置には、エアヒータ１８の上流側と下流側の煙道１３を接続するバイパス管１３ｂが設けられている。上記構成とすることで、各バイパス管１３ａ、１３ｂの内部を流通する排ガス１２中にも処理排水２０３（２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ）を噴霧することができるようになっている。各バイパス管１３ａ、１３ｂは、その内部を流通する排ガス量が煙道１３を流通する排ガス量の数％程度となるように構成されている。
【０１０５】
排水処理装置２０２（２０２Ａ、２０２Ｂ，２０２Ｃ）で処理される処理排水２０３（２０３Ａ、２０３Ｂ，２０３Ｃ）のうち、所定量は補給水ライン２０４を介して湿式脱硫装置２１に戻されるが、処理排水２０３（２０３Ａ、２０３Ｂ，２０３Ｃ）を湿式脱硫装置２１に戻してもなお余剰の処理排水２０３（２０３Ａ、２０３Ｂ，２０３Ｃ）が発生する場合がある。このような場合には、残りの処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を噴霧水ライン２４０に供給し、排水タンク２６０で貯留し、排水噴霧装置２６１によってボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部、煙道１３の内部、バイパス管１３ａ、１３ｂ内に供給する。
【０１０６】
例えば、排水処理装置２０２Ａ（２０２Ｂ，２０２Ｃ）で処理された処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量が、予め設定した補給水量の設定値と同じかあるいはそれを下回る場合には、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）をすべて補給水として湿式脱硫装置２１に戻す。
一方、予め設定した補給水量の設定値よりも処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量が多い場合には、余剰分の処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を噴霧水ライン２４０に供給し、排水噴霧装置２６１によってボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１、煙道１３、バイパス管１３ａ、１３ｂ内に供給する。さらに、予め設定した補給水量の設定値と予め設定した噴霧水量の設定値との和よりも、排水処理装置２０２Ａ（２０２Ｂ，２０２Ｃ）で処理される処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量が多い場合には、余剰分の処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を系外に排出する。
【０１０７】
ここで、前述したのと同様に、湿式脱硫装置２１に戻す処理排水（補給水）２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量は、湿式脱硫装置２１内の吸収液の水銀濃度やハロゲンイオン濃度をどの程度に設定するかで決まる。一方、ボイラ１１の炉内部、煙道１３の内部、バイパス管１３ａ、１３ｂの内部に噴霧する処理排水（噴霧水）２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量は、処理する排ガス１２の量に比例して発生する処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量と、系外に排出できる処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の限度量とで決まる。
【０１０８】
排水処理装置２０２Ａ（２０２Ｂ，２０２Ｃ）は、上述した例（図９〜図１１）で説明したいずれかの構成を適用する。例えば、排水処理装置２０２を図９に示すように第１の固液分離手段２１１と水銀除去手段２１４とで構成する場合には、水銀除去手段２１４で処理した処理排水２０３Ａの一部を噴霧水ライン２４０に供給する。
【０１０９】
また、排水処理装置２０２を図１０に示すように第１の固液分離手段２１１と水銀除去手段２１４とハロゲンイオン除去手段２３０とで構成する場合には、水銀除去手段２１４で処理した分離液２３１、あるいは、この分離液２３１にハロゲンイオンの濃縮液２４１を混合した液を処理排水２０３Ｂとして噴霧水ライン２４０に供給する。例えば、処理排水２０３Ｂを還元脱硝装置１７よりも上流側の煙道１３内に噴霧する場合には、図１０に示すようにハロゲンイオンの濃縮液２４１と分離液２３１との混合液を処理排水２０３Ｂとして噴霧水ライン２４０に供給し、これを煙道１３内に噴霧する。これにより、排ガス１２中の塩素イオン濃度を増加させることができるため、還元脱硝装置１７における塩化水銀の変換効率を上げることができる。
一方、処理排水２０３Ｂを還元脱硝装置１７よりも下流側の煙道１３内やバイパス管１３ａ、１３ｂに噴霧する場合には、ハロゲンイオンの濃縮液２４１を混合せず、分離液２３１のみを処理排水２０３Ｂとして噴霧水ライン２４０に供給し、これを煙道１３内及びバイパス管１３ａ、１３ｂに噴霧する。排水処理装置２０２を図１１に示すように第１の固液分離手段２１１と水銀除去手段２１４と助剤酸化手段２５０とハロゲンイオン除去手段２３０とで構成した場合も同様である。
【０１１０】
排水噴霧装置２６１は、噴霧水ライン２４０を介して排水処理装置２０２と接続され、処理排水（噴霧水）２０３Ａ（２０３Ｂ、２０３Ｃ）を貯留する排水タンク２６０と、排水タンク２６０に接続され排水タンク２６０に貯留された処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）をボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路と、ボイラ１１の炉内部と、煙道１３の内部と、バイパス管１３ａ，１３ｂの内部にそれぞれ供給する複数の排水供給管（排水供給手段）Ｐ０〜Ｐ５とを備えている。排水供給管Ｐ１〜Ｐ５の先端には、処理排水２０３を噴霧するノズルＮ１〜Ｎ５が設けられている。
【０１１１】
排水供給管Ｐ０〜Ｐ５は、エアヒータ１８により熱が回収される前の高温の排ガス１２が流通する位置、すなわち、エアヒータ１８よりも上流側に設置される。図１２に示す例では、排水供給管Ｐ１はボイラ１１に接続され、ノズルＮ１はボイラ１１の炉内部に設置されている。具体的には、ノズルＮ１は、炉の側面や炉の上部の炉壁に設置され、当該ノズルＮ１から炉の中央部の火炎部分又は火炎の上方に向かって脱硫排水２０１が噴射される。また、排水供給管Ｐ２はボイラ１１と還元脱硝装置１７の間の煙道１３に接続され、ノズルＮ２は煙道１３の内部に設置されている。また、排水供給管Ｐ３は、還元脱硝装置１７の上流側の煙道１３と下流側の煙道１３を接続するバイパス管１３ａに接続され、ノズルＮ３はバイパス管１３ａの内部に設置されている。また、排水供給管Ｐ４は、還元脱硝装置１７とエアヒータ１８との間の煙道１３に接続され、ノズルＮ４は煙道１３の内部に設置されている。また、排水供給管Ｐ５は、エアヒータ１８の上流側の煙道１３と下流側の煙道１３を接続するバイパス管１３ｂに接続され、ノズルＮ５はバイパス管１３ｂの内部に設置されている。
【０１１２】
ノズルＮ１〜Ｎ５としては、例えば二流体ノズル、ロータリアトマイザ等が用いられる。また、ノズルＮ１〜Ｎ５のミスト径は、最大粒径が２００μｍ以下、平均粒径が３０〜７０μｍとするのが好ましい。これにより、排ガス１２との接触効率が向上し、蒸発効率の向上を図ることができる。
【０１１３】
ノズルＮ１が設置されるボイラ１１の炉内の排ガス温度は８００℃〜１２００℃程度と最も高温であるため、最も多くの処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を蒸発させることが可能である。また、ノズルＮ２が設置される煙道１３内部の排ガス温度は５００℃程度、ノズルＮ４が設置される煙道１３内部、及び、ノズルＮ３、Ｎ５が設置されるバイパス管１３ａ，１３ｂの排ガス温度はいずれも３５０℃〜４００℃程度であり、ボイラ１１の炉内部よりも温度は低下するものの、処理排水２０３を確実に蒸発させることができる。一方、エアヒータ１８を通過した排ガス１２の温度は１５０℃程度まで低下し、処理排水２０３を十分に蒸発させることができない。
【０１１４】
また、排水供給管Ｐ０は、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路に設置されている。ここで、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路とは、具体的には、燃料供給装置（図示せず）の内部や、燃料供給装置とボイラ１１とを接続する配管等である。排水供給管Ｐ０から燃料Ｆに供給された処理排水２０３は燃料Ｆと混合され、燃料Ｆとともにボイラ１１に投入された後、ボイラ１１内で蒸発する。
【０１１５】
上記の排水供給管Ｐ０〜Ｐ５にはそれぞれ開閉バルブＶ１０〜Ｖ１５が設置され、これらの開閉バルブＶ１０〜Ｖ１５の開閉量を制御することにより、排水供給管Ｐ０〜Ｐ５に供給される処理排水２０３の流量が調整される。そして、排水タンク２６０に貯留される処理排水２０３は、排水供給管Ｐ０〜Ｐ５を介して、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部、煙道１３内部、バイパス管１３ａ，１３ｂ内部にそれぞれ噴霧される。
【０１１６】
ノズルＮ１〜Ｎ５から高温の排ガス１２中に噴霧された処理排水２０３は、蒸発して水蒸気となり、その後、排ガス１２とともに湿式脱硫装置２１内に送られる。湿式脱硫装置２１内の温度は３０℃〜５０℃程度であるため、湿式脱硫装置２１内に導入された水蒸気のほとんどは液化し、塔底部５４の石灰石膏スラリー２０と混合される。一方、液化しなかった水蒸気は、浄化ガス５２とともに煙突５３から排出される。
【０１１７】
上記のように、煙道１３の場所により排ガス１２の温度が異なり、脱硫排水２０１の蒸発効率も異なる。そこで、乾燥粒子の搬送効率や排ガス１２の蒸発効率等を考慮した上で、開閉バルブＶ１０〜Ｖ１５の開閉量を最適化する。
【０１１８】
以上説明したように、実施例５の排ガス中の水銀処理システム１０Ｇでは、実施例１〜４の構成に加えて、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部、煙道１３の内部、バイパス管１３ａ，１３ｂの内部の少なくとも１箇所に、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ、２０３Ｃ）を供給する排水供給管Ｐ０〜Ｐ５を設置した構成としている。そして、排水処理装置２０２で処理した処理排水２０３の少なくとも一部を、補給水として湿式脱硫装置２１に戻す一方、処理排水２０３の一部を、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部及び煙道１３等に供給する構成としている。すなわち、本実施例では、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を補給水として湿式脱硫装置２１に戻すことに加えて、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の一部をボイラ１１や煙道１３等にも供給するようにしたので、上記実施例１〜４の効果に加えて、排水処理装置２０２Ａ（２０２Ｂ，２０２Ｃ）で処理した処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を最大限に再利用することが可能であり、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）のすべてを排ガス中の水銀処理システム１０Ｇ内で再利用することが可能となる。その結果、系外への排水の放出量を著しく低減もしくは完全無排水化を実現することが可能となる。
【０１１９】
また、エアヒータ１８により熱が回収される前の高温の排ガス１２中に処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を直接噴霧する構成としているため、ノズルＮ１〜Ｎ５からの処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の噴霧量が多くても確実に処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を蒸発させることができ、単位時間当たりに煙道１３内に戻す処理排水２０３の量を増大させることができる。その結果、単位時間当たりの脱硫排水２０１の量を増やすことができるため、従来に比して単位時間当たりの排ガス１２の処理量を増やすことが可能となる。
【０１２０】
また、還元脱硝装置１７と並列な位置とエアヒータ１８と並列な位置にそれぞれバイパス管１３ａ、１３ｂを設け、これらのバイパス管１３ａ、１３ｂ内部の排ガス１２中に処理排水２０３を噴霧し、蒸発させるようにしたので、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の蒸発に伴い発生する灰等の乾燥粒子が還元脱硝装置１７やエアヒータ１８の中を通過することにより、これらの装置の働きを低下させるおそれがある場合に、各バイパス管１３ａ、１３ｂを介して、乾燥粒子を効率よく還元脱硝装置１７及びエアヒータ１８の下流側に搬送することができる。
【０１２１】
なお、図１２に示した排水噴霧装置２６１の構成は一例であり、排水供給管Ｐ０〜Ｐ５の設置本数及び設置位置はこれに限定されるものではなく、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）の量や排ガス１２の種類等に応じて適宜変更することができる。すなわち、ボイラ１１に燃料Ｆを供給する経路、ボイラ１１の炉内部、ボイラ１１の出口からエアヒータ１８の入口までの煙道１３、バイパス管１３ａ，１３ｂのうち、少なくとも一箇所に設置されればよい。
【０１２２】
また、処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）に含まれる有害物質・固形分が微量であり、還元脱硝装置１７やエアヒータ１８の上流側の煙道１３内に処理排水２０３Ａ（２０３Ｂ，２０３Ｃ）を噴霧しても、これらの装置の働きを低下させるおそれがない場合には、必ずしもバイパス管１３ａ，１３ｂを設ける必要はない。さらに、図１２に示した排水噴霧装置２６１では、排水処理装置２０２からの処理排水２０３を排水タンク２６０に一旦貯留し、排水タンク２６０から処理排水２０３を排水供給管Ｐ０〜Ｐ５に供給する構成としたが、排水処理装置２０２から噴霧水ライン２４０を介して供給される処理排水２０３を直接、排水供給管Ｐ０〜Ｐ５に供給する構成としてもよい。
【０１２３】
このように、本実施例に係る噴霧装置を適用した排ガス中の水銀処理システム１０Ａ〜１０Ｇによれば、湿式脱硫装置の前流側で水銀酸化したシステムにおいても、脱硫装置の後流側において、さらに残存する水銀を除去し、排ガス中の水銀濃度を極低濃度まで除去することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
以上のように、本発明に係る排ガス中の水銀処理システムによれば、脱硫装置で用いる吸収液中の水銀濃度を低減させることができるため、脱硫装置内において水銀が排ガス中に飛散するのを大幅に抑制することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１０Ａ〜１０Ｇ 排ガス中の水銀処理システム
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〜２３Ｂ 噴霧装置
２４ 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
２８ ノズルヘッド
２９ 内管
３０ 外管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラからの排ガスを排出する煙道内に、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により除去する湿式脱硫装置と、
前記湿式脱硫装置の内部又は後流側に設けられ、排ガス中に残存する水銀を除去する仕上げ水銀除去装置とを具備することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記湿式脱硫装置の後流側に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、除塵処理手段、吸着処理手段又は気液接触処理手段の少なくとも一つであることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記湿式脱硫装置の内部に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、湿式脱硫装置の吸収液中に酸化剤を供給する酸化剤供給手段であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項４】
請求項１において、
前記湿式脱硫装置の内部に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、湿式脱硫装置の吸収液中に活性炭を供給する活性炭供給手段であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項５】
請求項１において、
前記還元酸化助剤に、更に還元剤、水銀塩素化剤のいずれか一方又は両方を添加することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項６】
請求項１において、
前記還元酸化助剤がハロゲン化アンモニウムであることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項７】
請求項２又は３において、
前記還元剤がアンモニア、又は尿素であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項８】
請求項２乃至４の何れか一つにおいて、
前記水銀塩素化剤がハロゲン化水素であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項９】
請求項１において、
前記湿式脱硫装置から排出される脱硫排水中の固体分と液体分とを分離する固液分離手段と前記脱硫排水中の水銀を除去する水銀除去手段とを有する排水処理装置と、
前記排水処理装置で処理した処理排水の少なくとも一部を前記湿式脱硫装置に戻す処理排水返送手段と、
を備えることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項１０】
請求項９において、
前記水銀除去手段は、前記脱硫排水中の固形物を第１の固液分離手段で分離した分離液に凝集助剤を添加することにより前記水銀を固形化して前記脱硫排水から水銀固形物を分離する固液分離手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項１１】
請求項９において、
前記排水処理装置は、
前記脱硫排水中のハロゲンイオンを除去するハロゲンイオン除去手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項１２】
請求項９において、
前記凝集助剤は硫化物であり、
前記排水処理装置は、前記水銀固形物を分離した分離液に含まれる前記凝集助剤の酸化処理を行う助剤酸化手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項１３】
請求項９において、
前記還元脱硝装置と湿式脱硫装置との間に設けられ、前記排ガスの熱を回収するエアヒータと、
前記ボイラに燃料を供給する経路、前記ボイラの内部、前記ボイラと前記エアヒータとの間の煙道内部の少なくとも一箇所に設置され、前記排水処理装置で処理した処理排水の一部を供給する排水供給手段と、をさらに備えることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記還元脱硝装置からの煙道と並列な位置、又は、前記エアヒータからの煙道と並列な位置の少なくとも一方にバイパス管を設け、前記バイパス管に前記排水供給手段を設けたことを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項１】
ボイラからの排ガスを排出する煙道内に、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により除去する湿式脱硫装置と、
前記湿式脱硫装置の内部又は後流側に設けられ、排ガス中に残存する水銀を除去する仕上げ水銀除去装置とを具備することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記湿式脱硫装置の後流側に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、除塵処理手段、吸着処理手段又は気液接触処理手段の少なくとも一つであることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記湿式脱硫装置の内部に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、湿式脱硫装置の吸収液中に酸化剤を供給する酸化剤供給手段であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項４】
請求項１において、
前記湿式脱硫装置の内部に設けられる前記仕上げ水銀除去装置が、湿式脱硫装置の吸収液中に活性炭を供給する活性炭供給手段であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項５】
請求項１において、
前記還元酸化助剤に、更に還元剤、水銀塩素化剤のいずれか一方又は両方を添加することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項６】
請求項１において、
前記還元酸化助剤がハロゲン化アンモニウムであることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項７】
請求項２又は３において、
前記還元剤がアンモニア、又は尿素であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項８】
請求項２乃至４の何れか一つにおいて、
前記水銀塩素化剤がハロゲン化水素であることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項９】
請求項１において、
前記湿式脱硫装置から排出される脱硫排水中の固体分と液体分とを分離する固液分離手段と前記脱硫排水中の水銀を除去する水銀除去手段とを有する排水処理装置と、
前記排水処理装置で処理した処理排水の少なくとも一部を前記湿式脱硫装置に戻す処理排水返送手段と、
を備えることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項１０】
請求項９において、
前記水銀除去手段は、前記脱硫排水中の固形物を第１の固液分離手段で分離した分離液に凝集助剤を添加することにより前記水銀を固形化して前記脱硫排水から水銀固形物を分離する固液分離手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項１１】
請求項９において、
前記排水処理装置は、
前記脱硫排水中のハロゲンイオンを除去するハロゲンイオン除去手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項１２】
請求項９において、
前記凝集助剤は硫化物であり、
前記排水処理装置は、前記水銀固形物を分離した分離液に含まれる前記凝集助剤の酸化処理を行う助剤酸化手段を有することを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項１３】
請求項９において、
前記還元脱硝装置と湿式脱硫装置との間に設けられ、前記排ガスの熱を回収するエアヒータと、
前記ボイラに燃料を供給する経路、前記ボイラの内部、前記ボイラと前記エアヒータとの間の煙道内部の少なくとも一箇所に設置され、前記排水処理装置で処理した処理排水の一部を供給する排水供給手段と、をさらに備えることを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記還元脱硝装置からの煙道と並列な位置、又は、前記エアヒータからの煙道と並列な位置の少なくとも一方にバイパス管を設け、前記バイパス管に前記排水供給手段を設けたことを特徴とする排ガス中の水銀処理システム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１１３１７（Ｐ２０１２−１１３１７Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５０５１３（Ｐ２０１０−１５０５１３）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【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１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【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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