废气处理装置及废气处理系统的制作方法

专利名称：废气处理装置及废气处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及进行从燃烧装置排出的废气的处理的废气处理装置及废气处理系统。
背景技术：
因为在从例如火力发电站等的燃烧装置即烧煤锅炉排出的废气中含有毒性高的 汞，所以，一直以来对用于除去废气中的汞的系统进行各种探讨。通常，在烧煤锅炉中设有用于除去废气中的硫成分的湿式脱硫装置。已知，在这样 的锅炉中作为废气处理装置添设脱硫装置形成的排烟处理设备当废气中的氯(Cl)成分变 多时，在水中可溶的2价的金属汞(Hg)的比例变大，用所述脱硫装置易于捕集汞。因此，近年来，一直对与还原NOx的脱硝装置、及将碱吸收液作为硫氧化物(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进行各种研究。作为处理废气中的金属汞的方法，已知用活性炭或硒过滤器等吸着剂的除去方 法，但是，需要特殊的吸着除去装置，所以不适用于发电所废气等大容量废气的处理。于是，作为处理大容量废气中的金属汞的方法，提案有以下方法，即，在烟道中、在 高温的脱硝装置的前流工序将氯化剂进行气体喷雾，在脱硝催化剂上使汞氧化(氯化)，在 成为水溶性的氯化汞后，将其用后段的湿式脱硫装置吸收的方法(例如，参照专利文献1及 专利文献2、。另外，在烟道进行气体喷雾的装置及技术通过脱硝装置的NH3喷雾、氯化剂的 气体喷雾实用化。图8表示燃煤锅炉的废气处理系统的概略图。如图8所示，现有的废气处理系统 100具备除去来自将煤炭作为燃料供给的燃煤的锅炉11的废气12中的氮氧化物(NOx)并且 向废气12喷雾盐酸(HCl)而对汞(Hg)进行氧化的脱硝催化剂层13、回收氮氧化物(NOx)除 去后的废气12中的热的空气予热器14、除去热回收后的废气12中的烟尘的电集尘器15、 除去除尘后的废气12中的硫氧化物(SOx)、汞(Hg)的脱硫装置16、将脱硫后的废气12作 为净化气体17向外部排出的烟囱18。另外，在脱硝催化剂层13的前流的烟道19设有盐酸(HCl)的注入处，储藏于盐酸 (液体HCl)供给部20的盐酸(液体)通过氯化氢(HCl)喷雾部21进行气化，经由氯化氢 (HCl)喷雾喷嘴22作为氯化氢向废气12进行喷雾。另外，在脱硝催化剂层13的嵌段的烟道19设有氨(NH3)的注入处，从氨(NH3)供 给部23供给的氨(NH3)通过氨(NH3)喷雾喷嘴M向废气12进行喷雾，进行NOx的还原。另外，图8中，符号25表示氧化还原电位测定控制装置(0RP控制器)J6表示空气。在此，从锅炉11将废气12向脱硝催化剂层13供给，之后在空气预热器14通过热 交换加热空气27后供给到电集尘器15，而且，向脱硫装置16供给后，作为净化气体17向大 气排出。另外，为了抑制向根据氯化剂的装置的腐蚀损坏等影响提高可靠性，对于湿式脱 硫后的废气用汞监视器测定汞浓度，且基于脱硫后的汞浓度调整氯化剂的供给量(例如，参照专利文献2)。这样，目前，通过向废气12中供给氯化氢和氨，除去废气12中的N0X，同时氧化废 气12中的Hg。即，NH3用于NOx的还原脱硝用，将从NH3供给部23供给的NH3经由NH3喷雾喷嘴M 向废气12中进行喷雾，在脱硝催化剂层13如下述式通过还原反应将NOx置换为氮气(N2), 进行脱硝。4N0+4NH3+02 — 4Ν2+6Η20 · · · (1)N0+N02+2NH3 — 2N2+3H20 · · · (2)另外，氯化氢用于汞氧化用，将作为氯化剂使用的氯化氢从液体HCl供给部20向 HCl喷雾部21供给，在此，将盐酸进行气化，通过作为HCl利用HCl喷雾喷嘴22向废气12 中进行喷雾，在脱硝催化剂层13，如下述式在脱硝催化剂上氧化(氯化)溶解度低的Hg，转 换为水溶性高的氯化汞(HgCl2)，通过设于后段侧的脱硫装置16除去含在废气12中的Hg。Hg+2HCl+l/202 — HgCl2+H20 · · .(3)另外，在作为燃料使用煤或柴油的情况下，因为在燃料中含有Cl，所以燃烧气体中 也含有Cl成分，但是，根据燃料的种类Cl成分的含有量有所不同，难以控制废气中的Cl浓 度，因此，优选在废气处理装置10的前段添加必要量以上的HCl等，可靠除去Hg。另外，如图7所示，脱硝催化剂层13使用在排列为格子状并具有四角形状的通路 观的蜂窝形状的物质上担载脱硝催化剂的物质，其通路的截面形状设为由例如三角形状或 四角形状等多角形状形成的通路。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平10-230137号公报专利文献2 日本特开2001-198434号公报

发明内容
本发明所解决的技术问题但是，向现有的脱硝催化剂层13供给的废气12的气流在脱硝催化剂层13的前方 通过整流化方法(未图示)进行整流化，成为层流状态，在其状态下流入脱硝催化剂层13 的蜂窝形状的通路观内，因此限定了和脱硝催化剂的接触面积，其结果，存在难以实现进 一步提高汞的氧化反应效率的问题。本发明鉴于上述问题，提供一种使向脱硝装置内供给的废气和脱硝催化剂的接触 面积增加，使所述废气中的汞的氧化效率进一步提高的废气处理装置及废气处理系统。解决技术问题的技术方案为了解决上述问题的本发明的第一方面提供一种废气处理装置，其特征在于，至 少具有一层以上的脱硝催化剂层，所述脱硝催化剂层除去来自锅炉的废气中的氮氧化物， 并且向所述废气的烟道中喷雾氯化氢而对汞进行氧化，在所述脱硝催化剂层的入口侧设置 有旋涡流发生部件，使烟道中的层流的废气在脱硝催化剂层内部变化为旋涡流。本发明第二方面在第一方面的基础上，提供废气处理装置，其特征在于，所述旋涡 流发生部件具有对应于所述蜂窝催化剂的入口侧的各通路分割而成的旋涡流发生部主体及配设于该分割的内壁且使湍流发生的多个旋涡流发生翼。本发明第三方面在第二方面的基础上，提供废气处理装置，其特征在于，将设于所 述内壁的多个所述旋涡流发生翼设为一组，将它们偏置并沿气流方向配设多个。本发明第四方面在第一 第三方面中任一方面的基础上，提供废气处理装置，其 特征在于，所述脱硝催化剂层沿所述废气的流动方向设有多段，同时，所述旋涡流发生部件 配置于各段。本发明第五方面提供一种废气处理系统，其特征在于，具有所述锅炉、向排出到 所述锅炉的下游侧的烟道的废气中注入氯化剂的氯化剂供给部、第一 第四方面中任一方 面的废气处理装置、除去脱硝后的废气中的硫氧化物的脱硫装置、将脱硫后的气体向外部 排出的烟囱。本发明第六方面在第五方面的基础上，提供废气处理系统，其特征在于，设置向排 出到锅炉的下游侧的烟道的废气投入氨的氨供给部。发明效果根据本发明，在除去来自锅炉的废气中的氮氧化物的脱硝催化剂层的入口侧设置 有旋涡流发生部件，使烟道中的层流的废气在脱硝催化剂层内部变化为旋涡流，所以，可以 使所述废气与脱硝催化剂的接触时间增加。因此，通过向所述废气中预先供给HC1，可以使所述废气中的汞和脱硝催化剂的氧 化反应效率提高。由此，通过设于废气处理装置的后段侧的脱硫装置可以高效除去所述废 气中的汞。另外，因为可以使所述废气中的NOx的还原性能及汞的氧化性能提高，因此，可以 降低在所述脱硝催化剂层使用的脱硝催化剂量，同时可以降低向所述废气供给的氯化剂的
供给量。


图1是表示本发明的实施例的废气处理装置的概略图；图2是旋涡流发生部件的立体图；图3是从轴方向观察旋涡流发生部件时的图；图4是从轴方向观察其它旋涡流发生部件时的图；图5是表示具有本发明的实施例的废气处理装置的其它构成的废气处理系统的 概略图；图6是从轴方向观察其它旋涡流发生部件时的图；图7是蜂窝催化剂的立体图；图8是燃煤锅炉的废气处理系统的概略图。
具体实施例方式下面，参照附图详细说明该发明。另外，本发明不受本实施例限定。另外，在下述 实施例的构成要素包含操作者可以容易设想或实质上相同的部分。实施例参照

应用了本发明的实施例的废气处理装置的废气处理系统。
另外，因为应用了本实施例的废气处理装置的废气处理系统的构成和图8所示的 废气处理系统的构成相同，所以，在本实施例中值说明废气处理装置的构成。图1是表示实施例的废气处理装的概略图，图2是旋涡流发生部件的立体图，图3 是从轴方向观察旋涡流发生部件时的图。另外，图1的构成为图8所示的废气处理系统的一部分，因此在和现有的构成相同 部件添加相同符号并省略重复的说明。如图1所示，本实施例的废气处理装置10为至少具有一层以上的除去来自锅炉11 的废气12中的氮氧化物并向上述废气12的烟道19中喷雾氯化氢而氧化汞的脱硝催化剂 层13的废气处理装置，在脱硝催化剂层13的入口侧设置有旋涡流发生部件30A，使烟道19 中的层流的废气12在脱硝催化剂层13内部变化为旋涡流。如图2及图3所示，旋涡流发生部件30A由根据上述蜂窝催化剂的入口侧的各通 路分割而成的旋涡流发生部主体31、配设于该分割的内壁32且使湍流发生的多个旋涡流 发生翼33A构成。在此，该旋涡流发生翼33A在本实施例中为三角形状的板状部件，将旋涡流发生 翼33A的一边以沿内壁32的方式向同一方向倾斜配置。另外，图中虽然在各通路分别设有旋涡流发生翼33A，但是图中省略。本实施例中，设置旋涡流发生翼33A的数量根据内壁32设为四个，但是，本发明并 不限定于此，也可以以设置二个或三个，或五个以上的方式进行设置。另外，根据蜂窝催化 剂的通路的形状适宜变更设置旋涡流发生翼33A的数量。本实施例中，因为在脱硝催化剂层13的入口 13a侧设有由根据脱硝催化剂层13 的入口 13a侧的各通路分割而成的旋涡流发生部主体31和配设于该分割的内壁32使湍流 发生的多个旋涡流发生翼33A构成的旋涡流发生部件30A，所以，可以使烟道19中的层流 的废气12在脱硝催化剂层13内部变化为旋涡流，使得废气12与脱硝催化剂的接触时间增 加。因此，因为向废气12中预供给HC1，所以，可以使废气12中的Hg和脱硝催化剂的氧化 反应效率提高。由此，通过设于废气处理装置10的后段侧的脱硫装置(未图示)可以高效除去废 气12中的Hg。另外，因为可以使废气12中的NOx的还原性能及Hg的氧化性能提高，所以可以减 低在脱硝催化剂层13使用的脱硝催化剂量，同时，可以减低向废气12供给的HCl量。另外，如图7所示，目前，脱硝催化剂层13的蜂窝催化剂的通路观的截面的大小 从使废气12与脱硝催化剂的接触效率提高，并且降低废气12的压力损失的观点出发，通常 缩窄为5mm见方。与之相对，本发明中，将旋涡流发生部件30A以对应蜂窝通路的方式进行设置，使 废气12与脱硝催化剂的接触效率提高，并降低废气12的压力损失，因此，可以将脱硝催化 剂层13的各通路28的1边的长度增大5mm以上，例如可以将其开口设为四周6 IOmm见方。另外，沿旋涡流发生翼33A的内壁32倾斜的倾斜角度只要为可以据废气12的流 量等将废气12设为湍流的角度就可以。另外，也可以将配设于内部的四个旋涡流发生翼33A设为一组，将该组旋涡流发生翼33A沿该气流隔开规定的间隔设置多组。另外，如图4所示，沿气流方向设于下游侧的一组旋涡流发生翼33A-2的一部分也 可以以和设于废气12的上游侧的一组旋涡流发生翼33A-1不重合的方式偏置设置多个。由 此，可以更有效地在废气12中产生旋涡流。另外，在从旋涡流发生部主体31的轴方向观察时，设于废气12的下游侧的一组旋 涡流发生翼33A-2也可以按照和设于废气12的上游侧的一组旋涡流发生翼33A-1重合的 方式在旋涡流发生部主体31的内壁32设置多组。另外，在本实施例的废气处理装置10中，虽然只配置一个脱硝催化剂层13，但是， 本发明并不限定于此，如图5所示，也可以在烟道19沿废气12的流动方向配设多个(本实 施例中为3个)脱硝催化剂层13-1 13-3。此时，在脱硝催化剂层13-1 13_3的各入口 侧设置旋涡流发生部件30A-1 30A-3，更有效地在废气12产生旋涡流。另外，本实施例中，将旋涡流发生部件30A的旋涡流发生翼33A的截面形状设为三 角形状，但是，本发明并不限定于此，如图6所示，作为四角形状的旋涡流发生翼33B，也可 以使用以将其一边沿着内壁32的方式向同一方向倾斜配置的旋涡流发生部件30B。另外，在本实施例的废气处理装置10中，作为在脱硝催化剂层13用于还原脱硝用 的脱硝催化剂，可以使用V、W、Mo、Ni、Co、Fe、Cr、Mn、Cu等的金属氧化物或硫酸盐或Pt、Ru、 I h、Pd、Ir等贵金属、或将这些混合物担载于载体即二氧化钛、二氧化硅、氧化锆及这些复合 氧化物、或沸石的物质。另外，本实施例中，对于使用的HCl，对浓度没有特别限制，例如可以使用将浓盐酸 稀释为5%左右的稀盐酸。另外，在本实施例中，作为使用的氯化剂使用氯化氢(HCl)进行 了说明，但是，本发明并不限定于此，作为氯化剂，只要是废气中的Hg在脱硝催化剂的存在 下进行反应生成HgCl及/或HgCl2的物质即可，可以例示氯化铵、氯、次氯酸、次氯酸铵、 亚氯酸、亚氯酸铵、氯酸、氯酸铵、高氯酸、高氯酸铵、其它上述酸的胺盐类、其它的盐类等。另外，向废气12中添加的氯化剂的量只要相对于水难溶性的Hg化学计量量数过 剩即可。高效除去废气12中的Hg，并考虑在后段侧排出的排水中的氯浓度，作为烟道19内 的废气12的氯化剂的浓度，只要以相对废气12成为IOOOppm以下进行喷雾就可以。另外，HCl向烟道19内的废气12的添加位置设于NH3的添加位置的更上游侧，但 也可以设于NH3的添加位置的更下游侧。另外，本实施例中，向从锅炉11排出的废气12添加HCl和NH3双方，但也可以不 向烟道19内的废气12添加NH3。在废气处理装置10的脱硝催化剂层13，由于除去废气12 中的NOx，并氧化废气12中的Hg，在设于后段侧的脱硫装置(未图示)除去Hg，所以，不会 变化成如下情况即使在烟道19内不向废气12添加NH3，也可以在脱硝催化剂层13的脱硝 催化剂的存在下用HCl将Hg转换为氧化物，用脱硫装置(未图示)除去Hg。这样，根据本实施例的废气处理装置10，为具有除去来自锅炉11的废气12中的 NOx，并且向废气12中喷雾HCl而氧化Hg的脱硝催化剂层13的废气处理装置，在脱硝催化 剂层13的入口 13a侧设有对应脱硝催化剂层13的入口 13a侧的各通路观分割而成的旋 涡流发生部主体31、和配设于该分割的内壁32且使湍流发生的多个旋涡流发生翼33A构成 的旋涡流发生部件30A。由此，使烟道19中的层流的废气12在脱硝催化剂层13内部变化 为旋涡流，可以使废气12与脱硝催化剂的接触时间增加。因此，在废气12中因为预先供给HC1，所以使废气12中的Hg与脱硝催化剂的氧化反应效率提高。其结果是，在应用了本实 施例的废气处理装置10的废气处理系统中，可以通过设于废气处理装置10的后段侧的脱 硫装置(未图示)高效除去Hg。另外，因为可以使废气12中的NOx的还原性能及Hg的氧化性能提高，所以可以降 低在脱硝催化剂层13使用的脱硝催化剂量，并且，降低向废气12供给的HCl量。另外，在本实施例中，使用从燃烧包含煤或柴油等的硫、Hg等的化石燃料的火力发 电所的锅炉排出的废气进行了说明，但本发明不限定于此，也可以适用于包含NOx浓度低、 二氧化碳、氧、SOx、烟尘、或水分的废气、从燃烧包含硫、Hg等的燃料的工厂排出的锅炉废 气、从金属工厂、石油精制工厂、石油化学工厂等排出的加热炉废气等。工业上的可利用性如上所述，本发明的废气处理装置通过在脱硝催化剂层的入口侧设置旋涡流发生 部件，使烟道中的层流的废气在脱硝催化剂层内部变化为旋涡流，由此，上述废气与脱硝催 化剂的接触时间增加，汞和脱硝催化剂的氧化反应效率提高，因此，适用于从火力发电所等 的燃烧含有Hg的煤或柴油等的化石燃料是装置排出的废气的处理。符号说明10废气处理装置11 锅炉12 废气13脱硝催化剂层13a 入口19 烟道20盐酸(液体HCl)供给部21氯化氢(HCl)喷雾部22氯化氢(HCl)喷雾喷嘴23 氨(NH3)供给部24氨(NH3)喷雾喷嘴沘通路30A、30A-1 30A_3、30B旋涡流发生部件31旋涡流发生部主体32 内壁33A、3!3B旋涡流发生翼
权利要求
1.一种废气处理装置，其特征在于，至少具有一层以上的脱硝催化剂层，所述脱硝催化 剂层除去来自锅炉的废气中的氮氧化物，并且向所述废气的烟道中喷雾氯化氢而对汞进行 氧化，在所述脱硝催化剂层的入口侧设置有旋涡流发生部件，使烟道中的层流的废气在脱硝 催化剂层内部变化为旋涡流。
2.如权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于， 所述脱硝催化剂层为蜂窝催化剂，所述旋涡流发生部件具有对应于所述蜂窝催化剂的入口侧的各通路分割而成的旋涡 流发生部主体及配设于该分割的内壁且使湍流发生的多个旋涡流发生翼。
3.如权利要求2所述的废气处理装置，其特征在于，将设于所述内壁的多个所述旋涡流发生翼设为一组，将它们偏置并沿气流方向配设多个。
4.如权利要求1 3中任一项所述的废气处理装置，其特征在于， 所述脱硝催化剂层沿所述废气的流动方向设有多段，并且， 所述旋涡流发生部件配置于各段。
5.一种废气处理系统，其特征在于，具有 所述锅炉、向排出到所述锅炉的下游侧的烟道的废气中注入氯化剂的氯化剂供给部、 权利要求1 4中任一项的废气处理装置、 除去脱硝后的废气中的硫氧化物的脱硫装置、以及 将脱硫后的气体向外部排出的烟囱。
6.如权利要求5所述的废气处理系统，其特征在于，设置有向排出到锅炉的下游侧的烟道的废气中投入氨的氨供给部。
全文摘要
本发明的废气处理装置(10)为具有除去废气(12)中的NOx并向废气(12)中喷雾HCl而氧化Hg的脱硝催化剂层(13)的废气处理装置，其中，在脱硝催化剂层(13)的入口(13a)侧设有由对应脱硝催化剂层(13)的各通路分割而成的旋涡流发生部主体、和配设于该分割内壁且使湍流发生的多个旋涡流发生翼构成的旋涡流发生部件(30A)。由此，可以使烟道19中的层流的废气12在脱硝催化剂层13内部变化为旋涡流，使废气12与脱硝催化剂的接触时间增加，使废气12中的Hg和脱硝催化剂的氧化反应效率提高。
文档编号B01D53/94GK102099097SQ20098012832
公开日2011年6月15日 申请日期2009年7月23日 优先权日2008年8月7日
发明者佐藤敏浩, 四条利久磨, 坂田展康, 村上盛纪, 清泽正志, 野地胜己, 鹈饲展行 申请人:三菱重工业株式会社