図1に本発明の一実施例の排ガス処理システ ムの構成図を示す。 
 ボイラから排出される排ガス成分は煤塵濃� ��20g/m ³ N、NOx200ppm、SOx4000ppm、Hg濃度10μg/m ³ Nである。図1に示すように、本実施の形態の� ��ガス処理システムでは、ボイラ等の燃焼装� ��1から排出される排ガスは脱硝装置2に導入� �れ、脱硝装置2内の脱硝触媒などにより排ガ� ��中の窒素酸化物が20ppm以下まで除去された� �、空気予熱器3に導かれる。空気予熱器3の前 段では無水硫酸(SO ₃ )除去剤供給装置18により無水硫酸(SO ₃ )の除去剤が添加される。

 また、SO ₃ 除去剤の添加方法に特に制限はないが、固体 粉末や水溶液での供給が可能であり、スプレ 式ノズル等により除去剤を排ガス煙道中に噴 霧することで、簡便に行うことができる。本 実施例では、無水硫酸(SO ₃ )の除去剤として還元剤が噴霧される例を示� �、SO ₃ はSO ₂ へ還元される。なお、本実施例では、脱硝装 置2と空気予熱器3との間の煙道中で無水硫酸( SO ₃ )の除去剤を噴霧しているが、熱回収器11の前 段であれば特にその設置部位は限定されない 。

 空気予熱器3に導かれた排ガスは、燃焼装 置1へ供給される燃焼用空気と熱交換され、� �えば、120~170℃に冷却されて熱回収器11に導� �される。熱回収器11に導入された排ガスの熱 は、熱交換により伝熱管内を流れる熱媒に回 収され、灰中未燃分による固形分の吸着性能 を高めるため、排ガスは好ましくは冷却され る。排ガス温度の低下で水銀などの重金属が 灰粒子に吸着され易くなる。また、排ガス温 度を好ましくは無水硫酸の露点温度付近に低 下させると、排ガス中の無水硫酸が硫酸ミス トに転化され、排ガス中には無水硫酸がほと んど含まれなくなる。なお、この段階では無 水硫酸濃度が低いので灰粒子に吸着する硫酸 ミスト量は少なく、水銀などの重金属の灰粒 子への吸着性能はほとんど低下しない。

 乾式電気集塵機4を通った排煙は、誘引フ ァン5により昇圧されて湿式排煙脱硫装置の� �例であるスプレ式石灰石-石膏法の湿式排煙� ��硫装置6に導入され、排ガスと排ガス吸収液 との気液接触により排ガス中の硫黄酸化物(SO x)が除去される。湿式排煙脱硫装置6において 飽和ガス温度にまで冷却された排ガスは、再 加熱器13により昇温され、脱硫ファン7を介し て煙突8から排出される。前記再加熱器13は、 熱回収器11と同様に熱媒が通流される伝熱管� ��備えた熱交換器であり、排ガスは伝熱管内� ��流れる熱媒との熱交換により、例えば90~110� ��に昇温される。また、熱回収器11と再加熱� �13の伝熱管は、熱媒循環管路15-1、15-2によっ� ��連通され、ポンプ10により熱回収器11と再加 熱器13との間に熱媒が循環されるようになっ� ��いる。また、熱回収器11の出口排ガス温度� �測定する排ガス温度計20を設けている。更に 、排ガス温度計20の測定結果に基づき熱回収� ��11の出口排ガス温度を制御する熱媒ポンプ10 の熱媒循環量を決める制御装置24を設置して� ��る。

 なお、熱媒流量による排ガス温度の制御は� ��図示していないが、前記熱媒を冷却する手� ��、前記熱媒を加熱する手段及び前記熱回収� ��11に通流する熱媒管路の入口と出口を短絡� �るバイパス管を設置し、該バイパス管内の� �媒流量を調整する手段のいずれか一つ以上� �用いることによっても可能である。なお、� �記熱媒流量による排ガス温度の制御は他の� �施例にも共通する。 
 また、再加熱器13を使用しないで図1に示す� ��ガス系統以外からの熱の授受により熱回収� ��11の出口排ガス温度を調整しても良い。

 図1に示す排ガス処理システムでは、還元剤 として例えば重亜硫酸ナトリウム(亜硫酸水� �ナトリウム、NaHSO ₃ )を添加することで、上記(1)に示すように無� �硫酸(SO ₃ )の濃度を低下させることができる。そして� �排ガス温度計20の排ガス温度測定値に基づき ポンプ10の熱媒循環量等によって熱回収器11� �出口における排ガス温度を制御することに� �り、排ガス中の水銀の灰への吸着量を増加� �せ、排ガス中の水銀の除去効率を上げるこ� �が可能となる。

 既に説明したように図6には、排ガス中の酸 性物質(SO ₃ 、Cl ₂ 又はHCl)濃度と排ガスへの還元剤供給量の関� �を示す。図示していないが、排ガス中に還� �剤(NaHSO ₃ )を過剰に添加すると無水硫酸(SO ₃ )以外に、水銀の除去性能を向上させる塩素(C l ₂ 又はHCl)の濃度も減少させてしまうため、集� �機4の出口での排ガス中の無水硫酸(SO ₃ )、塩素成分(Cl ₂ 又はHCl)、水銀濃度の中のいずれか1つの濃度� ��は2以上の濃度を測定し、その濃度に応じた 量の還元剤を排ガス中に噴霧することが好ま しい。

 還元剤としては重亜硫酸ナトリウムの他に� ��亜硫酸ナトリウム(Na ₂ SO ₃ )、重亜硫酸カリウム(KaHSO ₃ )、亜硫酸カリウム(K ₂ SO ₃ )、亜硫酸カルシウム(CaSO ₃ )などが用いられる。燃焼装置1として例えば� ��石炭焚きボイラで使用される石炭中の硫黄� ��が2%以下の場合は、排ガス中の無水硫酸(SO ₃ )濃度は50ppm以下となるが、4%以上の高硫黄分� ��石炭を燃焼させると100ppmを超える。このよ� ��な無水硫酸(SO ₃ )を比較的多く含む排ガス条件では、前述の� �うに、灰中の未燃分の活性点に無水硫酸(SO ₃ )が吸着して、吸着した無水硫酸(SO ₃ )が排ガス中の水銀の吸着を阻害したものと� �定される。

 本実施例の排ガス処理システムにおいて、� ��回収器11の出口では、排ガス中の無水硫酸(S O ₃ )は還元剤等の無水硫酸(SO ₃ )除去剤の添加により減少しているため、水� �の灰への吸着量が増加して、乾式電気集塵� �4において排ガス中に存在する50%以上の水銀� ��除去できる。また、熱回収器11の後段に配� �された湿式排煙脱硫装置6での除去も含める� ��、排ガス中の99%以上の水銀を除去できた。� ��た、無水硫酸(SO ₃ )還元剤を適宜排ガス中に添加して硫酸ミス� �を還元して除去することで、SO ₃ 除去剤供給装置18よりも後段の機器の腐食を� ��止することもでき、運用開始1年後も装置の 腐食を防止できた。排ガス中の水銀濃度の確 認は煙突8の前に配置した測定装置9に内蔵さ� ��ている連続水銀モニタで監視し、さらに排� ��ス中のNOx、SOxも測定装置9に内蔵されている 各モニタで監視して、それぞれ規制値をクリ アすることを確認できた。なお、前記規制値 を外れていたらプラントの運転を継続させな いが、本実施例では前記規制値を外れること はない。

 本発明の図2に示す実施例2は無水硫酸(SO ₃ )除去剤として中和剤を用いた例を示す。図2� ��示すSO ₃ 除去剤供給装置18からは下記式(2)に示すよう� ��中和剤として例えば炭酸ナトリウム(Na ₂ CO ₃ )が添加されることで、排ガス中のSO ₃ の濃度は減少する。 
    SO ₃ + Na ₂ CO ₃ → Na ₂ SO ₄ +CO ₂           (2) 

 図4には、排ガス中の無水硫酸(SO ₃ )に対するモル当量の中和剤(Na ₂ CO ₃ )を添加した場合の排ガス中の水銀濃度の変� �を示すが、無水硫酸(SO ₃ )に対する1モル当量の中和剤(Na ₂ CO ₃ )を添加することにより排ガス中の水銀濃度� �最低になった。

 また、図5に示すように排ガス中の無水硫酸 (SO ₃ )に対するモル当量の中和剤(Na ₂ CO ₃ )を添加した場合の排ガス中の酸性物質(SO ₃ 、HCl)濃度の変化を示すが、中和剤(Na ₂ CO ₃ )の添加量の制御範囲はHgの除去性能を上げる ためのアルカリ供給量の適正範囲を示す。

 排ガス中に中和剤(Na ₂ CO ₃ )を過剰に添加すると無水硫酸(SO ₃ )以外に、水銀の除去性能を向上させる塩素(C l ₂ 又はHCl)の濃度を減少させてしまうため、集� �機4の出口での排ガス中の無水硫酸(SO ₃ )、塩素成分(Cl ₂ 又はHCl)、水銀濃度の中のいずれか1つの濃度� ��は2以上の濃度を測定し、その濃度に応じた 量の中和剤を排ガス中に噴霧することが好ま しいことが分かる。中和剤の供給量は排ガス 中の無水硫酸(SO ₃ )に対して1モル当量以下の1モル当量付近の量 で添加することが望ましい。

 中和剤としては炭酸ナトリウムの他にも、� ��じくアルカリ性の炭酸水素ナトリウム(NaHCO ₃ )、炭酸カリウム(K ₂ CO ₃ )、炭酸水素カリウム(KHCO ₃ )、炭酸カルシウム(CaCO ₃ )などが用いられるがこの限りではない。

 本実施例の排ガス処理システムは、燃焼装� ��1からの排ガスは脱硝装置2に導入され、脱� �装置2内の脱硝触媒などにより排ガス中の窒� ��酸化物が除去された後、空気予熱器3に導か れる。空気予熱器3の前段では実施例1と同様� ��SO ₃ 除去剤供給装置18により無水硫酸(SO ₃ )の除去剤が添加される。本実施例では、SO ₃ 除去剤として中和剤が添加される例を示し、 その他の構成は実施例1と同様であるため、� �明は省略する。 
 また、再加熱器13を使用しないで図1に示す� ��ガス系統以外からの熱の授受により熱回収� ��11の出口排ガス温度を調整しても良い。

 中和剤の噴霧位置は好ましくは、脱硝装置2 の後段が良いが、中和反応はすぐに完結する ため、熱回収器11の前段(入口直前)でも良い� �中和剤の中のNa、K、Caなどの成分は、脱硝触 媒の劣化成分であるため、脱硝装置2の後段� �中和剤を添加することで、脱硝触媒の劣化� �防止できる。また、脱硝装置2内の脱硝触媒� ��作用により排ガス中の亜硫酸ガス(SO ₂ )の一部は排ガス中の酸素と反応して無水硫� �(SO ₃ )となるため、S〇 ₃ 量が増加してから中和剤を噴霧して処理する 方が好ましい。しかし、前述のように中和反 応はすぐに完結するため、熱回収器11の前段� ��中和剤を添加しても良い。

 図2に示す排ガス処理システムでは乾式電気 集塵機4の出口排ガス中のSO ₃ 濃度を測定するSO ₃ 濃度計21、排ガス中の塩化水素濃度を測定す� ��塩化水素濃度計22及び重金属濃度を測定す� �重金属濃度計23に設けている。

 本実施例によれば、SO ₃ 除去剤供給装置18からの中和剤の供給量は、S O ₃ 濃度計21、塩化水素濃度計22及び重金属濃度� �測定する重金属濃度計23の少なくともいずれ かの測定値に基づき制御装置24の指令で制御� ��れる。この中和剤供給量の制御装置24は、� �回収器11の出口排ガス温度を制御する熱媒ポ ンプ10の熱媒循環量を決める制御装置24と別� �設けても良いし、図2に示すように兼用して� ��良い。

 中和剤の添加量は塩化水素濃度計22で塩素� �分濃度を連続検知し、塩素濃度の減少量δが 増大する前にSO ₃ 除去剤供給装置18からの還元剤の供給量を抑� ��ることで、水銀の酸化に必要な塩素量がア� ��カリの添加で、脱塩反応で減少しないよう� ��することが望ましい。

 石炭焚きボイラなどで使用される石炭中の� ��黄分が2%以下の場合は、排ガス中のSO ₃ 濃度は50ppm以下となるが、硫黄分が4%以上の� �硫黄含有炭では100ppmを超える。このような� �ガス条件では、水銀は灰へはほとんど吸着� �ず、集塵装置4では除去されない。

 本実施例では、SO ₃ 中和剤でSO ₃ を中和するため、排ガス中のSO ₃ 濃度は低下し、更に熱回収器11で排ガス温度� ��低温化するため灰中の未燃分の活性点に水� ��が効果的に吸着し、回収灰中の水銀濃度が� ��幅に増加することで、排ガス中の60%以上の� ��銀を除去でき、熱回収器11の後段の湿式排� �装置6の除去も含め99%以上の水銀を除去でき� ��。

 煙突8の前の測定装置9では、連続水銀分析� �、NOx計、SOx計で排ガス中の有害成分を連続� �視し、NOx20ppm、SOx40ppm、Hg濃度0.1μg/m ³ N以下であることを確認した。また、SO ₃ 中和剤を適宜排ガス中に添加して硫酸ミスト を中和して無害化することで、SO ₃ 除去剤供給装置18よりも後段の機器の腐食を� ��止することもでき、運用開始1年後も装置の 腐食を防止できた。

 本発明の実施例3はSO ₃ 除去剤として吸着剤を用いた例を示す。本実 施例においても、SO ₃ 除去剤として吸着剤を用いる以外は実施例1� �び実施例2と同様であるため、重複部分の説� ��は省略する。

 図1または図2のSO ₃ 除去剤の供給装置18からは吸着剤として、例� ��ば粉末活性炭が添加され、SO ₃ が吸着剤に吸着することにより排ガス中のSO ₃ 濃度は減少する。上記のように、排ガス中に 無水硫酸(SO ₃ )と水銀が共存する場合には、灰中の未燃分� �の活性点にSO ₃ が水銀よりも優先的に吸着されると考えられ る。したがって、無水硫酸(SO ₃ )と水銀が共存する排ガス中に吸着剤を添加� �ることで、吸着剤の吸着活性点に効率よくSO ₃ が吸着されると推測される。

 吸着剤としては、この場合、平均粒径15μ mの粉末活性炭を使用したが、その他にも吸� �性能を持ち、かつ硫酸ミストが付着してい� �い煤塵回収灰(石炭灰)やシリカゲル、アルミ ナ、ゼオライト、合成ゼオライト、金属酸化 物等が使用できる。

 熱回収器11の前段で無水硫酸(SO ₃ )が除去された排ガスは、熱回収器11出口での 温度低下により水銀が煤塵に吸着し、具体的 には、吸着剤の添加で灰中のHg濃度50μg/kgか� �300μg/kgへ増加した。

 また水銀の他の重金属、たとえばセレン(Se) 、鉛(Pb)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、クロム(Cr )、ヒ素(As)などは、水銀より蒸気圧が低く、� ��式集塵機4での活性炭による捕集性能は高い が、本発明の適用により、表1に示すように� �集性能に改善が見られる。また、煙突8の前� ��測定装置9では、連続水銀分析計、NOx計、SOx 計で排ガス中の有害成分を連続監視し、NOx15p pm、SOx30ppm、Hg濃度0.2μg/m ³ N以下であることを確認した。

 図7に示す実施例は図1に示す排ガス処理� �ステムの再加熱器13を使用しないで排ガス系 統以外からの熱の授受により熱回収器11の出� ��排ガス温度を調整する排ガス処理システム� ��構成図を示す。

 図7に示す構成は、ボイラ1、脱硝装置2、空� ��予熱器3、電気集塵器4,熱回収器11、誘引フ� �ン5、湿式脱硫装置6、脱硫ファン7、測定装� �9、煙突8、無水硫酸(SO ₃ )除去剤供給装置18、熱回収器出口の温度計20� ��制御装置24は実施例1と同一のものであり、� ��の説明は省略する。

 本システムでは熱回収器11で排ガスより� �回収した熱媒は熱媒循環管路15-1より給水加� ��器25に導入され,ボイラ1の給水加熱を行った 後,熱媒循環管路15-2により再び熱回収器11に� �入される。熱媒はポンプ10により熱回収器11� ��給水加熱器25との間に熱媒が循環されるよ� �になっている。

 また、熱回収器11の出口排ガス温度を測� �する排ガス温度計20を設けている。また排ガ ス温度計20の測定結果に基づき熱回収器11の� �口排ガス温度を制御する熱媒ポンプ10による 熱媒循環量などを決める制御装置24を設置し� ��いる。

 なお、熱媒流量による排ガス温度の制御� ��、前記熱媒を冷却する手段、前記熱媒を加� ��する手段及び前記熱回収器11に通流する熱� �管路15-1、15-2の入口と出口を短絡するバイパ ス管26を設置し、該バイパス管26内の熱媒流� �を調整する熱媒流量調整弁27を用いることに よっても可能である。

 本システムには図2に示す乾式電気集塵機4� �出口排ガス中のSO ₃ 濃度を測定するSO ₃ 濃度計21、排ガス中の塩化水素濃度を測定す� ��塩化水素濃度計22及び重金属濃度を測定す� �重金属濃度計23に設ける構成を採用してもよ い。その場合は、SO ₃ 除去剤供給装置18からの中和剤の供給量は、S O ₃ 濃度計21、塩化水素濃度計22及び重金属濃度� �測定する重金属濃度計23の少なくともいずれ かの測定値に基づき制御装置24の指令で制御� ��れる。

 本システムによれば,ボイラ給水が加熱され ることにより,ボイラの効率向上にも寄与で� �る。また、本システムでは、無水硫酸除去� �により無水硫酸(SO ₃ )がほとんど存在しない排ガス中を熱回収器11 により冷却するための,排ガス中の水銀など� �重金属が効果的に煤塵に吸着され、回収灰� �の水銀などの重金属濃度が大幅に増加し、� �ス中の50%以上の水銀を除去でき、後段の湿� �排煙脱硫装置6での水銀除去も含めて排ガス� ��の99%以上の水銀を除去できた。