CN101622056A - 排气处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的排气处理装置是用氨脱硝催化剂除去从锅炉排出的排气16中的氮氧化物及水银的排气处理装置，设置有向在锅炉的燃烧废气11的气体烟道10a设置的废气预热器15的入口附近或迂回废气预热器15，使高温的燃烧废气11向后游侧迂回的废气预热器迂回部15a的任一方或双方以粉体状供给氯化铵(NH4Cl)的氯化铵供给部101，利用燃烧废气11的高温气氛温度使所述氯化铵升华，将氯化氢及氨向排气烟道102内供给。通过本发明能够省略化排气处理设备。

Description

排气处理装置及方法
技术领域
本发明涉及排气处理装置及方法。
背景技术
图5中示出烧煤锅炉的排气处理装置的概略图。如图5所示，在煤锅炉10中，燃烧废气11在火炉12内的蒸发管产生蒸汽(产生的蒸汽在蒸汽鼓13内气液分离，蒸汽导向超级加热器14，成为过热水蒸气，使用于蒸汽涡轮的驱动后，冷凝的水向火炉12内的水管回流(再次蒸发)。利用超级加热器14过热蒸汽后，用废气预热器15加热向煤锅炉10的供给水，从废气预热器(economizer)15出口作为排气16排出。来自所述废气预热器15的排气16供给于脱硝装置17，然后在空气加热器18中通过热交换加热空气19后，供给于集尘装置20，进而供给于脱硫装置21后，作为净化气体22向大气排出。
作为所述脱硝装置17，提出了对于来自煤锅炉10的排气16，在所述脱硝装置(催化剂部)的前游侧喷出氨(NH3)，进行还原脱硝的装置。
另外，为了除去在排气中含有的水银，提出了在脱硝装置17前游喷出HCL等氯化剂，氧化(氯化)催化剂上的水银，在后游侧设置的湿式的脱硝装置除去水银的系统(专利文献1)。
专利文献1：日本特开平10-230137号公报
还有，在设置锅炉设备的发电厂中，氨或HCl作为危险物需要严格保管，另外，HCl的腐蚀性高，因此，存在其管理或腐蚀对策的费用高涨的问题。
另外，为了在向烟道内供给NH3、HCl时，为了提高其供给效率，分别需要气化装置及喷雾格栅。
另外，在使HCl气化时，还需要高温的热源、蒸汽等。
因此，作为排气对策，渴望能够进行简易的保管，而且氮氧化物及水银的除去效率不会降低的排气处理装置的出现。
发明内容
本发明的目的在于鉴于所述问题，作为排气对策，提供能够进行简易的保管，而且氮氧化物及水银的除去效率不会降低的排气处理装置及方法。
用于解决上述问题的本发明的第一发明是一种排气处理装置，其用氨脱硝催化剂除去来自锅炉的排气中的氮氧化物及水银，其特征在于，设置有：向在锅炉的燃烧废气烟道设置的废气预热器的入口附近或燃烧废气迂回部的任一方或双方以粉体状供给氯化铵的氯化铵供给部，利用燃烧废气使该被供给的粉体状氯化铵升华，将氯化氢及氨向烟道内供给。
第二发明的排气处理装置在第一发明中，其特征在于，所述粉体状的氯化铵的粒径为0.25mm以下。
第三发明的排气处理装置在第一发明中，其特征在于，在所述废气预热器下游侧设置有HCl供给部、NH3供给部的任一方或双方。
第四发明的排气处理装置在第一发明中，其特征在于，所述氯化铵供给部具有：固态状氯化铵的粉碎部。
第五发明的排气处理装置在第一发明中，其特征在于，具有：加热、气化从所述氯化铵供给部供给的氯化铵的气化部。
第六发明的排气处理装置在第一发明中，其特征在于，具有：加热、气化从所述氯化铵供给部供给的氯化铵的气化部，并且，所述粉体状的氯化铵的粒径为0.25mm以下。
第七发明是一种排气处理方法，其用氨脱硝催化剂除去来自锅炉的排气中的氮氧化物及水银，其特征在于，向在锅炉设备的燃烧废气烟道设置的废气预热器的入口附近或燃烧废气迂回部的任一方或双方以粉体状供给氯化铵，利用该供给场所的燃烧废气的气氛温度使所述氯化铵升华，并向烟道内供给氯化氢及氨。
根据本发明可知，通过在高温的燃烧废气通过的锅炉设备的废气预热器或其迂回部以粉体状添加氯化铵(NH4Cl)，利用所述高温(550～650℃)的燃烧废气，与HCl、NH3分别进行气化。由此，能够省去以往那样的气化装置和喷雾格栅、及以液体状贮存HCl、NH3的贮存罐。
附图说明
图1是实施例1的排气处理装置的概略图。
图2是实施例1的其他排气处理装置的概略图。
图3是实施例2的排气处理装置的概略图。
图4是实施例3的排气处理装置的概略图。
图5是烧煤锅炉的排气处理装置的概略图。
图中：10-煤锅炉；11、11a-燃烧废气；12-火炉；13-蒸汽鼓；14-超级加热器；15-废气预热器；15a-废气预热器迂回部；16-排气；17-脱硝装置。
具体实施方式
以下，参照附图的同时，说明本发明。还有，不通过该实施例，限定本发明。另外，下述实施例中的构成要件中包括本领域普通技术人员能够容易设想的要件、或实质上相同的要件。
实施例1
参照附图，说明本发明的实施例的排气处理装置。
图1是表示实施例的排气处理装置的概略图。还有，在此次的图1中，图5的锅炉系统和本发明的锅炉系统相同，从锅炉部分仅显示脱硝装置部分，对于相同的部件标注相同的符号，省略其说明。
如图1所示，本实施例的排气处理装置100A是用氨脱硝催化剂除去从锅炉排出的排气16中的氮氧化物及水银的排气处理装置，设置有：向在将设置于锅炉(未图示)的燃烧废气11的气体烟道10a的废气预热器15迂回而使高温的燃烧废气11向后游侧迂回的废气预热器迂回部15a以粉体状供给氯化铵(NH4Cl)的氯化铵供给部101，利用燃烧废气11的高温气氛温度使所述氯化铵升华，将氯化氢及氨向排气烟道102内供给。
还有，103是将供给于排气16中的氯化氢(HCl)及氨(NH3)混合的混合器。
由此，以粉体状向废气预热器迂回部15a喷射NH4Cl，利用通过此处的高温的燃烧废气11a(550～650℃)升华，作为HCl、NH3，供给于迂回部连通的排气16的排气烟道102。
另外，在锅炉设备中，有氮氧化物浓度变动，因此，在那样的情况下，与氯化铵一同喷射尿素((H2N)2C＝O)，增大氨的供给量也可。
另外，在本实施例中，将所述氯化铵(NH4Cl)向废气预热器迂回部15a内供给的所述氯化铵供给部101包括：将粉体状的氯化铵临时贮存的贮存箱101a、将贮存的氯化铵向粉碎机101c侧按规定量供给的加料器101b及将供给的氯化铵粉碎为规定粒径的粉碎机101c。
另外，NH4Cl的升华为吸热反应，因此，越是高温越适合。从而，在本实施例中，从贮存箱101a利用加料器101b供给NH4Cl粉末的同时，连接粉碎机101c而进行微粒化，使其容易升华。还有，用加料器101b调节供给量，出口NOx监视器或Hg监视器控制供给量即可。还有，粉体状的氯化铵为规定粒径以上的情况下，不需要设置所述粉碎机101c。
在此，所述氯化铵的规定粒径与燃烧废气11的气体流速有关，依次，需要根据流速来确定，但例如，通过废气预热器迂回部15a的燃烧废气11a的滞留时间为5秒以下的情况下，氯化铵的粒径例如优选0.25mm以下，优选0.2mm以下。
在此，利用所述氯化铵分解的NH3在脱硝装置17中使用于NOx的还原脱硝用，HCl使用于水银氧化用，从排气除去氮氧化物及水银。还有，还考虑向更高温的锅炉侧投入氯化铵，但在NH3的自燃温度651℃以上的情况下，NH3可能分解，因此，需要为650℃以下。
另外，如图2的排气处理装置100B所示，将粉体状的氯化铵向废气预热器15的入口附近供给也可。
该供给可以向废气预热器15的入口附近或废气预热器迂回部15a的任一方或双方供给地具有切换部104来适当地设定。
另外，例如，通过废气预热器15的燃烧废气11的滞留时间为2秒以下的情况下，氯化铵的粒径例如优选0.15mm以下，优选0.1mm以下。
另外，对于所述排气16的排气烟道102内的NH3、HCl浓度，相对于排气16的NOx浓度，根据要求脱硝性能，NH3/NOx摩尔比设定成1以下的值，成为几十～几百ppm，优选成为几十～200ppm地喷雾即可。
另外，通过废气预热器迂回部15a的燃烧废气11通常为总燃烧废气11的几％左右，因此，作为废气预热器迂回部15a内的NH3、HCl浓度，优选0.1～几％左右。这是因为过多的情况下成本增加，有失经济性。还有，锅炉燃烧排气的Hg浓度为0.1～几十μg/m3N的情况下，优选相对于排气中HCl浓度，按摩尔比为1/1000以下。
这样，在具有氨脱硝催化剂的脱硝装置17的前游侧的高温的燃烧废气11通过的锅炉设备的废气预热器迂回部15a中，通过以粉体状添加氯化铵(NH4Cl)，利用通过所述废气预热器迂回部15a的高温(550～650℃)的燃烧废气11，与HCl、NH3分别进行气化，因此，能够省去以往一样的气化装置和喷雾格栅、及以液态状贮存HCl、NH3的贮存罐。
这样，在本发明中，能够省略HCl、NH3气化装置、喷雾格栅及贮存罐等，并且，氯化铵(NH4Cl)粉末为中性盐，对其处理也容易，因此，能够大幅度降低均为危险物的HCl、NH3的法规上的认可费用或安全管理对策所花费的设备费用。
另外，通过将通过废气预热器迂回部15a的燃烧废气11a使用为热源而进行升华的情况中，不另行需要热源，与以往一样的脱硝催化剂装置的前游附近处的脱硝催化剂温度(350～420℃)相比为高温(550℃)，因此，升华速度大，必要滞留时间也能够缩短，故还不需要新的升华设备。
另外，根据需要，使用粉碎机101c，粉碎氯化铵粉末，由此能够增大升华速度，还能够进行未升华的氯化铵的残留防止或蓄积防止。
另外，与以往一样的将HCl和NH3分别供给的情况的药剂费用相比，供给氯化铵单体的情况下更廉价，能够长期实现运行费用的降低。
实施例2
参照附图，说明本发明的实施例的排气处理装置。
图3是表示实施例的排气处理装置的概略图。还有，对于与图1的排气处理装置相同的部件，标注相同的符号，省略其说明。
如图3所示，本实施例的排气处理装置100C设置有向排气16的排气烟道102供给HCl的HCl供给部111、和供给NH3的NH3供给部112。
从锅炉等燃烧设备排出的排气中的氮氧化物及水银的浓度的平衡与通常不同的情况下，为了应对此，向排气烟道102中以必要量供给盐酸或氨来应对。
例如，必要的NH3比必要的HCl多的情况下，进行自HCl供给部111的HCl喷雾和氯化铵的喷雾即可。
另一方面，必要的NH3比必要的HCl少的情况下，进行自NH3供给部112的NH3喷雾和氯化铵的喷雾即可。
另外，此时，代替氨的供给，喷射尿素(H2N)2C＝O)也可。
由此，在本实施例中，另行进行氨及氯化氢的供给，因此，还能够应对排气16中的氮氧化物或水银浓度的变动发生的情况中。
实施例3
参照附图，说明本发明的实施例的排气处理装置。
图4是表示实施例的排气处理装置的概略图。还有，对于与图1及图3的排气处理装置相同的部件，标注相同的符号，省略其说明。
如图4所示，本实施例的排气处理装置100D中例如作为将利用加料器101b供给的氯化铵加热、气化的气化部，例如，设置有旋转式干燥器(或旋转式炉)120。
通过设置所述旋转式干燥器120，能够促进NH4Cl的加热气化，使其可靠的升华，将HCl及NH3向烟道内供给。
这样，通过使用所述旋转式干燥器120，将升华步骤设为两个阶段，能够使氯化铵更可靠地气化，能够可靠地防止粉体的残留等。
[试验例1～4]
以下，使用图3的排气处理装置100C，进行试验。
自锅炉火炉的燃烧废气11的气体量为240万Nm3/小时，废气预热器入口的燃烧废气11的温度为600℃，相当于燃烧废气11的1％的24，000Nm3/h迂回到废气预热器迂回部15a。
<试验例1>
首先，在试验例1中，脱硝装置(SCR)17的入口NOx浓度为167ppm，水银浓度(Hg0)为8μg/m3N。
通过以粉体状按875kg/小时供给氯化铵，脱硝装置(SCR)17的入口NH3供给浓度为150ppm，脱硝装置(SCR)17的入口HCl供给浓度为150ppm，脱硝率为90％，水银氧化率为97％。
这些结果示出在表1中。
[表1]
  试验例1   试验例2   试验例3   试验例4
  排气量   m3N/h   2,400,000   2,400,000   2,400,000   2,400,000
  废气预热器入口排气温度   ℃   600   600   600   600
  废气预热器迂回气体量   m3N/h   24,000   24,000   24,000   24,000
  NH4Cl供给量   kg/h   875   875   875   420
  NH3供给量   kg/h   0   319   0   0
  尿素供给量   kg/h   0   0   530   0
  HCl供给量   kg/h   0   0   0   304
  脱硝装置入口NH3浓度   ppm   150   315   315   72
  脱硝装置入口HCl浓度   ppm   150   150   150   150
  脱硝装置入口NOX浓度   ppm   167   350   350   80
  NH3/NOX比   -   0.9   0.9   0.9   0.9
  脱硝装置入口温度   ℃   370   370   370   370
  脱硝装置入口Hg0浓度   μg/m3N   8   8   8   8
  脱硝装置入口Hg2+浓度   μg/m3N   2   2   2   2
  脱硝装置出口Hg0浓度   μg/m3N   0.24   0.4   0.4   0.16
  脱硝装置出口Hg2+浓度   μg/m3N   9.76   9.6   9.6   9.84
  Hg0氧化率   ％   97   95   95   98
  脱硝率   ％   90   90   90   90
<试验例2>
在此，在试验例2中，脱硝装置(SCR)17的入口NOx浓度多达350ppm。还有，水银浓度(Hg0)相同地为8μg/m3N。
将氯化铵以粉体状按875kg/小时供给氯化铵，并且，向排气烟道102中以319kg/小时供给氨，由此脱硝装置(SCR)17的入口NH3供给浓度成为315ppm，脱硝装置(SCR)17的入口HCl供给浓度成为150ppm，脱硝率为90％，水银氧化率为95％。
在试验例2中，氮氧化物浓度大，因此，水银氧化率略微降低。
<试验例3>
在此，在试验例3中，脱硝装置(SCR)17的入口NOx浓度多达350ppm。还有，水银浓度(Hg0)相同地为8μg/m3N。
将氯化铵以粉体状按875kg/小时供给氯化铵，并且，向排气烟道102中以530kg/小时供给尿素，由此脱硝装置(SCR)17的入口NH3供给浓度成为315ppm，脱硝装置(SCR)17的入口HCl供给浓度成为150ppm，脱硝率为90％，水银氧化率为95％。
即使代替的氨的另行供给，供给尿素，脱硝率也没有降低。还有，在试验例3中，氮氧化物浓度也大，因此，水银氧化率略微降低。
<试验例4>
在此，在试验例4中，脱硝装置(SCR)17的入口NOx浓度少到80ppm。还有，水银浓度(Hg0)相同地为8μg/m3N。
将氯化铵以粉体状按420kg/小时供给氯化铵，并且，向排气烟道102中以304g/小时供给HCl，由此脱硝装置(SCR)17的入口NH3供给浓度成为72ppm，脱硝装置(SCR)17的入口HCl供给浓度成为150ppm，脱硝率为90％，水银氧化率为98％。
在试验例4中，氮氧化物浓度少，因此，水银氧化率提高。
产业上的可利用性
如上所述，通过以粉体状添加本发明的氯化铵(NH4Cl)，利用通过所述废气预热器或其废气预热器迂回部的高温(550～650℃)的燃烧废气，分别与HCl、NH3气化，由此能够实现排气处理设备的省略化。

Claims (7)

1.一种排气处理装置，其用氨脱硝催化剂除去来自锅炉的排气中的氮氧化物及水银，其特征在于，
设置有：向在锅炉的燃烧废气烟道设置的废气预热器的入口附近或燃烧废气迂回部的任一方或双方以粉体状供给氯化铵的氯化铵供给部，
利用燃烧废气使该被供给的粉体状氯化铵升华，将氯化氢及氨向烟道内供给。
2.根据权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于，
所述粉体状的氯化铵的粒径为0.25mm以下。
3.根据权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于，
在所述废气预热器下游侧设置有HCl供给部、NH3供给部的任一方或双方。
4.根据权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于，
所述氯化铵供给部具有：固态状氯化铵的粉碎部。
5.根据权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于，
具有：加热、气化从所述氯化铵供给部供给的氯化铵的气化部。
6.根据权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于，
具有：加热、气化从所述氯化铵供给部供给的氯化铵的气化部，并且，
所述粉体状的氯化铵的粒径为0.25mm以下。
7.一种排气处理方法，其用氨脱硝催化剂除去来自锅炉的排气中的氮氧化物及水银，其特征在于，
向在锅炉设备的燃烧废气烟道设置的废气预热器的入口附近或燃烧废气迂回部的任一方或双方以粉体状供给氯化铵，
利用该供给场所的燃烧废气的气氛温度使所述氯化铵升华，并向烟道内供给氯化氢及氨。
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