专利名称：废气处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对从锅炉等排出的废气中所含有的汞进行氧化处理的废气处理装置。
背景技术：
在燃煤废气或燃烧重质油时产生的废气中，除了含有煤尘、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)以外，有时还含有金属汞(Hg°)。近年来，对于将还原NOx的脱硝装置、及将碱吸收液作为SOx吸收剂的湿式脱硫装置组合而处理该金属汞的方法或装置提出了各种方案。作为处理废气中的金属汞的方法，提出了如下系统在烟道中、在高温的脱硝装置的上游侧，喷出雾状氨(NH3)溶液并进行还原脱硝，并且喷出雾状盐酸(HCl)溶液等氧化助齐IJ，在脱硝催化剂上使汞氧化(氯化)，在形成水溶性的氯化汞之后，通过设置在下游侧的湿式的脱硫装置而除去汞(例如，参照专利文献1)。此外，作为供给HCl的方法具有如下方法使用氯化氢(HCl)气化器将盐酸(HCl) 溶液气化，形成氯化氢(HCl)气体，在调整为包含规定浓度的HCl的混合气体之后，使混合气体分散到烟道内，向含有汞的废气中均勻地喷雾(例如，参照专利文献2)。此外，作为其它供给HCl的方法具有如下的方法在脱硝装置的上游侧的烟道内添加粉体状的氯化氨(NH4Cl),利用废气的高温气氛温度使NH4Cl升华，并分别使HC1、氨 (NH3)气化，将气化后的HCl气体、NH3气体混合到废气中(例如，参照专利文献3)。在如上述的处理废气中的金属汞的方法中，在使用盐酸溶液的情况下，由于盐酸是危险物，因此存在输送、处置等需要花费时间及成本的问题。此外，在使用HCl气化器的情况下，作为热源需要蒸汽等，且存在HCl气化器等设备、运转、维护等需要费用的问题。进而，在使用NH4Cl粉末的情况下，需要减小粒径使其分散，因此存在处理困难、喷雾量的控制不容易的问题。专利文献专利文献1特开平10-230137号公报专利文献2特开2007-167743号公报专利文献3特开2008-221087号公报因此，近年来，为了利用脱硝催化剂使Hg°氧化，研究在脱硝装置的上游侧喷出雾状氯化氨(NH4Cl)溶液的方法。如以往那样，与使用盐酸溶液的方法相比，NH4Cl溶液的危险性小，因此输送、处置容易，并且不需要用于喷出雾状液体的气化器等设备，成本得以降低。图34表示从锅炉排出的废气的废气处理系统的示意图。如图34所示，废气处理系统100具备=NH4Cl喷雾装置105、还原脱硝装置106和脱硫装置107，所述NH4Cl喷雾装置105向从锅炉101排出的含有NOx、Hg0的废气102，将NH4Cl溶液103向烟道104内喷雾，且所述锅炉中供给煤作为燃料，所述还原脱硝装置106具备还原NOx并且将Hg°氧化的脱硝催化剂，所述脱硫装置107将废气102中被氧化后的HgCl除去。利用喷雾喷嘴109，从 NH4Cl溶液罐108将NH4Cl溶液103向从锅炉101排出的废气102中喷雾，NH4Cl溶液103 气化，NH3气体、HCl气体与废气102混合。然后，废气102供给到还原脱硝装置106，利用还原脱硝装置106内的脱硝催化剂进行NOx的还原，并将Hg°氧化。然后，除去NOx后的废气102在空气预热器(空气加热器)110中与空气111热交换并热回收，之后，供给到电集尘器112，除去热回收后的废气102中的煤尘。废气102供给到脱硫装置107，并与供给到脱硫装置107的石膏石浆料113气液接触，除去S0x、Hg，并作为净化气体114从烟囱115排出到外部。此外，利用在烟道104内的还原脱硝装置106的上游侧设置的NOx测定计116来测定废气102中的NOx浓度，并利用在脱硫装置107的下游侧设置的Hg浓度计117来测定 Hg的浓度。根据测定得到的NOx浓度、Hg浓度的测定值，利用运算部118算出从NH4Cl溶液罐108供给的NH4Cl溶液103的供给量、浓度。根据算出的NH4Cl溶液103的供给量、浓度，利用控制机构119来控制向烟道104内供给的NH4Cl溶液103的供给量。此外，利用在脱硫装置107的塔底部设置的氧化还原电位测定装置120来测定氧化还原电位，并调整空气121的供给量，防止氧化汞的还原和扩散。如此，通过向废气102中供给NH4Cl溶液103，能够除去废气102中的NOx，并将Hg 氧化。在此，在图34所示的废气处理系统100中，在将NH4Cl溶液103喷雾时，若NH4Cl溶液103在气化之前附着在烟道104的壁面或烟道104中的构造物上，则有可能产生腐蚀、灰的堆积、热冲击所导致的破损等。因此，如图35所示，喷雾喷嘴109需要设置在距烟道104 的壁面的端部离开一定距离的位置上。但是，若使喷雾喷嘴109从距烟道104壁离开某种程度的位置喷雾，则存在不能使 NH4Cl溶液103均勻地向烟道104内喷雾，由NH4Cl溶液103产生的NH3、HC1气化之后的NH3 浓度变得不均勻，脱硝性能降低的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明目的在于提供一种废气处理装置，其没有浓度不均地向烟道内均勻地供给还原剂、汞氯化剂，并能够维持汞的除去性能、氮氧化物的还原性能。为了解决上述问题，可以采用下述结构。1)本发明的第1发明的废气处理装置，其将从锅炉排出的废气中所包含的氮氧化物、汞除去，所述废气处理装置的特征在于，具备还原氧化助剂供给机构，其利用喷雾喷嘴向所述锅炉的下游的烟道内以液体状来喷雾还原氧化助剂，且所述还原氧化助剂在气化时生成氧化性气体和还原性气体；混合机构，其设置在所述还原氧化助剂气化的区域的下游侧，并促进所述还原氧化助剂气化时所生成的所述氧化性气体及所述还原性气体与所述废气混合；还原脱硝机构，其具有脱硝催化剂，所述脱硝催化剂利用所述还原性气体将所述废气中的氮氧化物还原，并且在所述氧化性气体共存下将汞氧化；湿式脱硫机构，其使用碱吸收液将在所述还原脱硝机构中被氧化后的汞除去。2)第2发明是在第1发明的基础上，所述还原氧化助剂是氯化氨。3)第3发明是在第1或2发明的基础上，所述混合机构是如下单元，即以与所述废气的流动方向正交的方式配置多个使所述废气产生回旋流的回旋流诱发部件而成的单兀。4)第4发明是在第3发明的基础上，所述单元沿所述废气的流动方向设置多级而构成所述混合机构。5)第5发明是在第3或4发明的基础上，所述回旋流诱发部件具有在所述废气的入口侧具有相对面的一对第一回旋流诱发板；在所述废气的排出侧具有相对面的一对第二回旋流诱发板，两者的相对面错开地分别连结于连结部，该连结部连结所述第一回旋流诱发板和所述第二回旋流诱发板。6)第6发明是在第5发明的基础上，所述回旋流诱发部件的宽度L、高度D在下述式的范围内，MIN (B、H)/10 ≤L ≤MIN (B、H)... (1)MIN(B、H)/10 ≤D ≤5XMIN(B、H)... (2)其中，B是设置位置处的烟道的剖面的一边的长度，H是烟道的剖面的另一边的长度，MIN(B、H)是烟道的剖面的一边的长度B、烟道的剖面的另一边的长度H中的任一短边侧的长度的值。7)第7发明是在第1或2发明的基础上，所述混合机构是扩散回旋板，所述扩散回旋板配设在所述烟道内，且在所述烟道内的所述废气的气体流动的上游侧形成为平板状， 并且随着朝向所述废气的气体流动的下游侧而形成为波形，且所述混合机构形成为随着朝向所述废气的气体流动的下游侧而使所述波形的振幅变大。8)第8发明是在第1至7的任一项发明的基础上，所述废气处理装置具有设置在所述还原氧化助剂供给机构与所述还原脱硝机构之间且向所述烟道中供给氨气体的氨气体供给部及/或向所述烟道内供给氯化氢气体的氯化氢气体供给部。 此外，为了解决上述问题，还可以采用下述结构。9)即，也可使喷雾喷嘴供给所述还原氧化助剂，且不使所述还原氧化助剂附着于所述废气流通的烟道的内壁。10)也可根据至少由气体流速、液滴初速、液滴直径、废气温度、液滴温度求得的液滴到蒸发为止的移动距离1与喷射角度α，将所述喷雾喷嘴配置为，从所述烟道的内壁至所述喷雾喷嘴的喷嘴孔的最短距离χ满足下述式。χ > IXsina …⑶11)也可使所述喷雾喷嘴的喷嘴孔设置在距所述烟道的壁面0. 5m以上的位置。12)在所述烟道内设有多个喷雾喷嘴的情况下，也可使多个喷雾喷嘴配置为满足下述式。a ≤ b/5... (4)其中，a为喷雾喷嘴的喷嘴孔的喷嘴孔间距离，b为烟道的剖面的长度中的长边侧的长度。13)也可使所述喷雾喷嘴具有多个喷雾所述还原氧化助剂的喷嘴孔。14)也可使所述喷雾喷嘴在具有多个喷雾所述还原氧化助剂的喷嘴孔的情况下， 将所述喷嘴孔彼此的间隔设为0. 3m以下。15)在所述烟道内设有多个所述喷雾喷嘴的情况下，能够改变从各个所述喷雾喷嘴喷出的喷雾量。16)在所述烟道中，也可在向所述烟道内供给所述还原氧化助剂的供给位置的下游侧的所述烟道的内壁上设有突状部件。
17)在所述烟道中，也可在向所述烟道内供给所述还原氧化助剂的供给位置的下游侧设置使所述烟道内的通路缩窄的缩颈部。18)在所述还原脱硝机构的上游侧设置的导流叶片上，设有促进气化后的所述氧化性气体、所述还原性气体向所述废气混合的混合促进辅助部件。19)也可使所述喷雾喷嘴形成为喷射所述还原氧化助剂和喷雾所述还原氧化助剂用的空气的双流体喷嘴。20)也可在供给所述还原氧化助剂的供给位置的上游侧设置测定所述废气的流速的流量测定装置。21) 一种汞除去方法，其将锅炉排出的废气中包含的氮氧化物、汞除去，所述汞除去方法包括以下工序还原氧化助剂供给工序，其利用喷雾喷嘴向所述锅炉的烟道内以液体状来喷雾还原氧化助剂，且所述还原氧化助剂在气化时生成氧化性气体和还原性气体；混合工序，其在所述还原氧化助剂气化的区域的下游侧，促进所述还原氧化助剂气化时所生成的所述氧化性气体及所述还原性气体与所述废气混合；还原脱硝工序，其在脱硝催化剂中利用所述还原性气体将所述废气中的氮氧化物还原，并且在所述氧化性气体共存下将汞氧化；湿式脱硫工序，其使用碱吸收液将在上述还原脱硝工序中被氧化后的汞除去。22)作为所述还原氧化助剂可以使用氯化氨。23)还可以包括流量测定工序，其在供给所述还原氧化助剂的供给位置的上游侧， 测定所述废气的流速，并根据测定的所述废气的流速来调整所述还原氧化助剂的喷雾量、 喷雾角度、喷雾初速度。24)在所述还原脱硝处理工序的前工序侧包括测定所述废气中的氮氧化物的浓度的氮氧化物浓度测定工序，在所述还原脱硝处理工序的后工序侧包括测定所述废气中的汞的浓度的汞浓度测定工序，根据由所述氮氧化物浓度测定工序得到的所述废气中的氮氧化物的浓度及/或与由所述汞浓度测定工序得到的所述废气中的汞的浓度，调整在所述还原氧化助剂供给工序中供给的所述还原氧化助剂的供给量。25)在所述还原氧化助剂供给工序和所述还原脱硝处理工序之间，包括向所述烟道中供给氨气体的氨气体供给工序及/或向所述烟道中供给氯化氢气体的氯化氢气体供给工序，并根据由所述流量测定工序测定得到的所述废气的流速，调整由所述氨气体供给工序供给的所述氨气体及/或由所述氯化氢气体供给工序供给的所述氯化氢气体的喷雾量、喷雾角度、喷雾初速度。发明效果根据本发明，通过在还原氧化助剂气化的区域的下游侧促进还原氧化助剂气化时产生的氧化性气体及还原性气体与废气混合，可以不使氧化性气体、还原性气体浓度不均而均勻地向烟道内供给。因此，在还原脱硝装置中具有汞的氧化性能并且能够维持氮氧化物的还原性能，并且能够防止热冲击导致烟道或烟道内构造物的破损、腐蚀、废气中的灰的堆积等。
图1是表示本发明的实施例1涉及的废气处理装置的结构的示意图。图2是表示废气处理装置的结构的一部分的图。图3是用于说明从喷雾喷嘴喷雾的NH4Cl溶液相对于烟道的喷射角度的说明图。图4是表示NH4Cl溶液供给机构的结构的一例的图。图5是表示喷雾喷嘴向烟道内插入的一例的图。图6是表示喷雾喷嘴向烟道内插入的另一例的图。图7是表示混合器的一例的俯视图。图8是构成混合器的回旋流诱发部件的俯视图。图9是回旋流诱发部件的主视图。图10是回旋流诱发部件的立体图。图11是示意性地表示将混合器设置在烟道内时的废气的气体流动的图。图12是图11的局部放大图。图13是示意性地表示在烟道内未设置混合器时的废气中的NH3气体的浓度分布的一例的图。图14是示意性地表示在烟道内设有混合器时的废气中的NH3气体的浓度分布的一例的图。图15是表示混合器的压损与混合器的尺寸的关系的图。图16是表示从废气的流动方向观察本发明的实施例2涉及的废气处理装置的烟道时的剖面的图。图17是表示从废气的流动方向观察本发明的实施例3涉及的废气处理装置的烟道时的剖面的图。图18是简略地表示喷雾喷嘴的结构的图。图19是喷雾喷嘴的局部放大图。图20是表示从废气的流动方向观察本发明的实施例4涉及的废气处理装置的烟道时的剖面的图。图21是从本发明的实施例5涉及的废气处理装置的烟道的短边方向观察时的图。图22是从烟道的长边方向观察时的图。图23是从本发明的实施例6涉及的废气处理装置的烟道的短边方向观察时的图。图M是从烟道的长边方向观察时的图。图25是从烟道的短边方向观察时的图。图沈是从烟道的长边方向观察时的图。图27是表示本发明的实施例7涉及的废气处理装置的一部分的图。图28是表示图27中的符号Z的局部放大立体图。图四是表示本发明的实施例8涉及的废气处理装置的烟道内的扩散回旋板的示意图。图30是简略地表示图四中的A-A剖面的图。图31是扩散回旋板的立体示意图。图32是表示另一扩散回旋板的设置状态的图。图33是简略地表示本发明的实施例9涉及的废气处理装置的结构的图。
图34是表示从锅炉排出的废气的废气处理系统的示意图。图35是表示从烟道的废气的流动方向观察时的喷雾喷嘴的配置的图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明详细地说明。另外，本发明并非由下述实施例限定。此外， 对于下述实施例中的结构要素，包括本领域技术人员容易想到或者实质上相同的结构。实施例1参照附图，对本发明的实施例1涉及的废气处理装置进行说明。图1是表示本发明的实施例1涉及的废气处理装置的结构的示意图，图2是表示废气处理装置的结构的一部分的图。如图1、2所示，本实施例涉及的废气处理装置10是将来自锅炉11的废气12中包含的氮氧化物(NOx)、汞(Hg)除去的废气处理装置，在锅炉11的下游的烟道13内，包括 氯化氨(NH4Cl)溶液供给机构(还原氧化助剂供给机构)16、混合器(混合机构)17、还原脱硝装置(还原脱硝机构)18、热交换器(空气加热器)19、集尘器20、湿式脱硫装置22，其中所述氯化氨溶液供给机构利用喷雾喷嘴15将作为还原氧化助剂的包含氯化氨(NH4Cl)的氯化氨(NH4Cl)溶液14以液体状喷雾，所述混合器设置在NH4Cl气化的区域的下游侧，且促进NH4Cl气化时生成的作为氧化性气体的氯化氢(HCl)气体及作为还原性气体的氨(NH3) 气体与废气12混合，所述还原脱硝装置利用NH3气体来还原废气12中的NOx，并且具有在 HCl气体共存下使Hg氧化的脱硝催化剂，所述热交换器对脱硝后的废气12进行热交换，所述集尘器将脱硝后的废气12中的煤尘除去，所述湿式脱硫装置使用石灰石膏浆料21作为碱吸收液而将在还原脱硝装置18中被氧化后的Hg除去。另外，在本实施例涉及的废气处理装置10中，作为还原氧化助剂使用NH4Cl,但本发明并不限定于此，还原氧化助剂只要是在气化时生成氧化性气体和还原性气体的助剂即
可使用。此外，在本发明中，还原氧化助剂是指作为在氧化性气体共存下用于将汞(Hg)氧化的氧化助剂和利用还原性气体将NOx还原的还原剂发挥作用的助剂。在本实施例中，作为氧化性气体使用HCl气体，作为还原性气体使用NH3气体。从NH4Cl溶液供给机构16向从锅炉11排出的废气12供给NH4Cl溶液14。NH4Cl 溶液供给机构16包括喷雾喷嘴15。喷雾喷嘴15具有将NH4Cl溶液14以液体状向烟道 13内供给的氯化氨(NH4Cl)溶液供给管25、将空气沈向烟道13内供给的空气供给管27， 所述空气将NH4Cl溶液14压缩并向烟道13内喷雾，且喷雾喷嘴15由双流体喷嘴构成。喷雾喷嘴15中，在NH4Cl溶液供给管25及空气供给管27的前端部具有用于同时喷射NH4Cl 溶液14及空气沈的喷嘴孔。在氯化氨(NH4Cl)溶液罐观内，将NH4Cl溶液14调整为规定浓度。此外，从NH4Cl 溶液供给管25供给的NH4Cl溶液14的流量通过阀Vl来调整。NH4Cl溶液14从NH4Cl溶液罐28通过NH4Cl溶液供给管25内并从喷雾喷嘴15向烟道13内喷雾。NH4Cl溶液供给机构16将喷雾喷嘴15配置为，NH4Cl溶液14以不附着在废气12 流通的烟道13的内壁13a上的方式进行供给。作为不使NH4Cl溶液14附着在废气12流通的烟道13的内壁13a上的方式进行供给的配置，优选喷雾喷嘴15在烟道13内距烟道13的内壁13a—定以上的距离而配置的构造。一定以上的距离是指，喷雾的NH4Cl溶液14的液滴从喷雾喷嘴15的喷嘴孔至到达烟道13的内壁13a之前气化所需的足够的距离。若考虑实际的烟道尺寸、实际的处理条件，则喷雾喷嘴15的喷嘴孔优选设置在例如距烟道13的壁面0. 5m以上的位置。如以下所示，喷雾喷嘴15的喷嘴孔的位置设为距烟道13的壁面0. 5m以上的位置是由于需要考虑废气12的气体流速、从喷雾喷嘴15喷雾的NH4Cl溶液14的液滴初速、 液滴直径、从喷雾喷嘴15喷雾的NH4Cl溶液14相对于烟道13的喷射角度、废气12的废气温度、NH4Cl溶液14的液滴温度等。作为其一例，例如可以如下确定。S卩、在烟道13内的废气12的气体流速为15m/s左右、从喷雾喷嘴15喷雾的NH4Cl 溶液14的液滴初速为300m/s左右、废气12的气体温度为350°C左右、NH4Cl溶液14的液滴温度为20°C左右的情况下，根据NH4Cl溶液14的液滴直径，推定的NH4Cl溶液14的液滴从喷雾至蒸发为止的时间、和NH4Cl溶液14的液滴至蒸发为止的移动距离不同。表1表示NH4Cl溶液14的液滴直径、液滴从喷雾至蒸发为止的时间、液滴至蒸发为止的移动距离的关系的一例。表1中，t表示NH4Cl溶液14的液滴从喷雾至蒸发为止的时间，1表示液滴至蒸发为止的移动距离。表1
权利要求
1.一种废气处理装置，其将从锅炉排出的废气中所包含的氮氧化物、汞除去，所述废气处理装置的特征在于，具备还原氧化助剂供给机构，其利用喷雾喷嘴向所述锅炉的下游的烟道内以液体状来喷雾还原氧化助剂，且所述还原氧化助剂在气化时生成氧化性气体和还原性气体；混合机构，其设置在所述还原氧化助剂气化的区域的下游侧，并促进所述还原氧化助剂气化时所生成的所述氧化性气体及所述还原性气体与所述废气的混合；还原脱硝机构，其具有脱硝催化剂，所述脱硝催化剂利用所述还原性气体将所述废气中的氮氧化物还原，并且在所述氧化性气体共存下将汞氧化；湿式脱硫机构，其使用碱吸收液将在所述还原脱硝机构中被氧化后的汞除去。
2.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于， 所述还原氧化助剂是氯化氨。
3.根据权利要求1或2所述的废气处理装置，其特征在于，所述混合机构是如下单元，即以与所述废气的流动方向正交的方式配置多个使所述废气产生回旋流的回旋流诱发部件而成的单元。
4.根据权利要求3所述的废气处理装置，其特征在于， 所述混合机构中沿所述废气的流动方向多级设置所述单元。
5.根据权利要求3或4所述的废气处理装置，其特征在于， 所述回旋流诱发部件具有在所述废气的入口侧具有相对面的一对第一回旋流诱发板； 在所述废气的排出侧具有相对面的一对第二回旋流诱发板，其中，使两者的相对面错开地分别连结于连结部，该连结部连结所述第一回旋流诱发板和所述第二回旋流诱发板。
6.根据权利要求5所述的废气处理装置，其特征在于， 所述回旋流诱发部件的宽度L、高度D在下述式的范围内， MIN(B、H)/10 彡 L 彡 MIN(B、H)·.. (1)MIN(B、H)/10 彡 D 彡 5XMIN(B、H)... (2)其中，B是设置位置处的烟道的剖面的一边的长度，H是烟道的剖面的另一边的长度， MIN(B, H)是烟道的剖面的一边的长度B、烟道的剖面的另一边的长度H中的任一短边侧的长度的值。
7.根据权利要求1或2所述的废气处理装置，其特征在于，所述混合机构是扩散回旋板，所述扩散回旋板配设在所述烟道内，且在所述烟道内的所述废气的气体流动的上游侧形成为平板状，并且随着朝向所述废气的气体流动的下游侧而形成为波形，且所述混合机构形成为随着朝向所述废气的气体流动的下游侧而使所述波形的振幅变大。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的废气处理装置，其特征在于，还具有设置在所述还原氧化助剂供给机构与所述还原脱硝机构之间且向所述烟道中供给氨气体的氨气体供给部及/或向所述烟道内供给氯化氢气体的氯化氢气体供给部。
全文摘要
本发明提供一种废气处理装置(10)是对来自锅炉(11)的废气(12)中所包含的NOx、Hg进行除去的废气处理装置，在锅炉(11)的下游的烟道(13)内具有NH4Cl溶液供给机构(16)，其利用喷雾喷嘴(15)来喷雾NH4Cl溶液(14)；混合器(17)，其设置在NH4Cl气化的区域的下游侧，并促进NH4Cl气化所生成的HCl、NH3与废气(12)混合；还原脱硝装置(18)，其具有脱硝催化剂，该脱硝催化剂利用NH3将废气(12)中的NOx还原，并且在HCl共存下将Hg氧化；湿式脱硫装置(22)，其使用石灰石膏浆料(21)将在还原脱硝装置(18)中被氧化后的Hg除去。
文档编号B01D53/64GK102470319SQ20108003444
公开日2012年5月23日 申请日期2010年8月5日 优先权日2009年8月5日
发明者串冈清则, 四条利久磨, 坂田展康, 村上盛纪, 鹈饲展行 申请人:三菱重工业株式会社