废气处理装置及废气处理系统的利记博彩app

文档序号:5052909阅读:141来源:国知局
专利名称:废气处理装置及废气处理系统的利记博彩app
技术领域
本发明涉及对从燃烧装置排出的废气进行处理的废气处理装置及废气处理系统。
背景技术
例如由于从火力发电厂等的燃烧装置即烧煤锅炉排出的废气中含有毒性高的汞, 因此以往讨论了各种用于除去废气中的汞的系统。通常,在烧煤锅炉中设有用于除去废气中的硫成分的湿式的脱硫装置。在此种在 锅炉上附设脱硫装置作为废气处理装置而形成的排烟处理设备中,已知有当废气中的氯 (Cl)成分增多时,水中可溶的2价的金属汞(Hg)的比例增多,从而通过所述脱硫装置容易 捕集到汞。因此,近年来,考虑了各种将对NOx进行还原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进行组合而处理该金属汞的方法或装置。作为处理废气中的金属汞的方法,已知有基于活性碳或硒过滤器等吸附剂的除去 方法,但需要特殊的吸附除去机构,不适合发电厂废气等大容量废气的处理。因此,作为处理大容量废气中的金属汞的方法,提出有在烟道中,在高温的脱硝装 置的上游工序中对氯化剂进行气体喷雾,在脱硝催化剂上使汞氧化(氯化),形成水溶性的 氯化汞后,通过下游的湿式脱硫装置将其吸收的方法(例如,参照专利文献1及专利文献 2)。而且,对废气烟道进行气体喷雾的装置及技术通过脱硝催化剂层的NH3喷雾、氯化剂的 气体喷雾而被实用化。图5示出烧煤锅炉的废气处理系统的简图。如图5所示,以往的废气处理系统100 具备将来自供给煤作为燃料的烧煤的锅炉11的废气12中的氮氧化物(NOx)除去,并将盐 酸(HCl)喷雾到废气12中而使汞(Hg)氧化的脱硝催化剂层13 ;对氮氧化物(NOx)除去后 的废气12中的热量进行回收的空气预热器14 ;将热回收后的废气12中的煤尘除去的电集 尘器15 ;将除尘后的废气12中的硫氧化物(SOx)、汞(Hg)除去的脱硫装置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的上游的废气烟道19上设有盐酸(HCl)的注入部位,存 储在盐酸(液体HCl)供给部20中的盐酸(液体)在氯化氢(HCl)喷雾部21中进行气化 而经由氯化氢(HCl)喷雾喷嘴21a作为氯化氢喷雾到废气12中。另外,在脱硝催化剂层13的上游的废气烟道19上设有氨(NH3)的注入部位,从NH3 供给部四供给的氨通过氨喷雾喷嘴29a喷雾到废气12中,进行氮氧化物(NOx)的还原。此外,在图5中,符号25表示氧化还原电位测定控制装置(0RP控制器),沈表示空气。在此,来自烧煤的锅炉11的废气12向脱硝催化剂层13供给,然后在空气预热器 14中通过热交换将空气27加热后,向电集尘器15供给,然后,在向脱硫装置16供给后,作 为净化气体17向大气排出。另外,为了抑制氯化剂对装置的腐蚀破损等影响并提高可靠性,而通过汞监控器测定湿式脱硫后的废气的汞浓度,基于脱硫后的汞浓度而调整氯化剂的供给量(例如,参 照专利文献2)。如此,以往,通过将氯化氢和氨供给到废气12中,而将废气12中的NOx (氮氧化 物)除去并将废气12中的汞(Hg)氧化。即,NH3使用于NOx的还原脱硝用,将从NH3供给部四供给的NH3经由氨(NH3)喷 雾喷嘴^a喷雾到废气12中,在脱硝催化剂层13中,如下式所示,通过还原反应将NOx置 换为氮(N2),而进行脱硝。4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20... (1)N0+N02+2NH3 — 2N2+3H20... (2)另外,氯化氢使用于汞氧化用,作为氯化剂所使用的氯化氢从液体HCl供给部20 向氯化氢(HCl)喷雾部21供给,在此,盐酸发生气化,作为氯化氢(HCl)通过氯化氢喷雾喷 嘴21a喷雾到废气12中,从而在脱硝催化剂层13中,如下式所示,在脱硝催化剂上将溶解 度低的Hg氧化(氯化),变换成水溶性高的氯化汞(HgCl2),通过设置在下游侧的脱硫装置 16将废气12中含有的Hg除去。Hg+2HCl+l/202 — HgCl2+H20... (3)另外,使用煤或重油作为燃料时,由于燃料中含有Cl,因此燃烧气体中包含Cl成 分,但由于燃料种类的不同而Cl成分的含有量不同,难以控制废气12中的Cl浓度,因此优 选向脱硝催化剂层13的上游添加必要量以上的HCl等,而可靠地除去Hg。另外,脱硝催化剂层13使用在排列成格子状而具有四角形状的通路的蜂窝形状 的结构中载持有脱硝催化剂的结构,其通路的截面形状为例如三角形状或四角形状等多角 形状构成的通路。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号公报然而,考虑到以往的向脱硝催化剂层13供给的废气12的气流在烟道内在入口气 流条件中存在变动(偏流),为了使氯化氢的浓度均勻化而需要设置多个投入喷嘴,其结果 是存在初始成本及维修成本增大的问题。因此,迫切地希望高效率地将氯化氢喷雾到烟道内并减少该喷嘴的设置个数。

发明内容
本发明鉴于上述问题,其课题在于提供一种能够高效率地使氯化氢向供给到脱硝 催化剂层内的废气的气流中扩散的废气处理装置及废气处理系统。用于解决上述课题的本发明的第一方面涉及一种废气处理装置,其具有至少一个 以上的脱硝催化剂层,该脱硝催化剂将来自锅炉的废气中的氮氧化物除去并将氯化氢喷雾 到废气中而使汞氧化,所述废气处理装置的特征在于,使用气体扩散促进机构,产生气体回 旋流并将氯化氢供给到烟道内。第二方面的废气处理装置以第一方面为基础,其特征在于,所述气体扩散促进机 构包括配设在烟道内并与该烟道的气体流动方向正交插入的喷雾用管接头和设置于所述 喷雾用管接头的至少三个以上的喷雾喷嘴,从所述喷雾喷嘴沿气体流动方向形成纵涡流。第三方面的废气处理装置以第一方面为基础,其特征在于,所述气体扩散促进机构包括配设在烟道内并与该烟道的气体流动方向正交插入的喷雾用管接头和设置于所述 喷雾用管接头的多个喷雾喷嘴,使所述多个喷雾喷嘴对置并沿气体流动方向形成纵涡流。第四方面的废气处理装置以第一方面为基础,其特征在于,所述气体扩散促进机 构包括配设在烟道内并与该烟道的气体流动方向正交插入的喷雾用管接头和设置于所述 喷雾用管接头的喷雾喷嘴,在所述喷雾喷嘴的开口侧设置回旋扩散板,沿气体流动方向形 成纵涡流。第五方面的废气处理装置以第一方面为基础,其特征在于,所述气体扩散促进机 构包括配设在烟道内并与该烟道的气体流动方向正交插入的喷雾用管接头和设置于所述 喷雾用管接头的喷雾喷嘴,在所述喷雾喷嘴的开口侧设置回旋叶片,沿气体流动方向形成 纵涡流。第六方面涉及一种废气处理系统,其特征在于,具有所述锅炉;向排出到所述锅 炉的下游侧的废气烟道中的废气注入氯化剂的氯化剂供给部;第一至第五方面中任一方面 的废气处理装置;将脱硝后的废气中的硫氧化物除去的脱硫装置;将脱硫后的气体向外部 排出的烟囱。第七方面的废气处理系统以第六方面为基础,其特征在于,设有向排出到所述锅 炉的下游侧的废气烟道中的废气投入氨的氨供给部。发明效果根据本发明,使用气体扩散促进机构,产生气体回旋流并将氯化氢供给到烟道内, 因此急剧促进氯化氢的扩散。其结果是,能够削减喷嘴的个数,即使扩大喷嘴间隔也能够确 保催化剂位置上的浓度均勻性。


图1-1是示出实施例1的废气处理装置的烟道内的喷雾喷嘴的作
图1-2是图1-1的A-A向视图。
图2-1是示出实施例2的废气处理装置的烟道内的喷雾喷嘴的作
图2-2是图2-1的B-B向视图。
图2-3是示出喷雾喷嘴的对置状态的简图。
图3-1是示出实施例3的废气处理装置的烟道内的喷雾喷嘴的作
图3-2是图3-1的C-C向视图。
图3-3是回旋扩散板的立体图。
图3-4是示出另一回旋扩散板的设置状态的立体图。
图4-1是示出实施例4的废气处理装置的烟道内的喷雾喷嘴的作
图4-2是图4-1的D-D向视图。
图4-3是回旋叶片的立体图。
图4-4是回旋叶片的侧视图。
图5是烧煤锅炉的废气处理系统的简图。
具体实施例方式
以下,参照附图详细说明本发明。此外,本发明并不受该实施例限定。而且,下述实施例中的结构要素中包含本领域技术人员能够容易想到的要素或实质上相同的要素。[实施例1]参照

适用了本发明的实施例的废气处理装置的废气处理系统。需要说明的是,由于适用了本实施例的废气处理装置的废气处理系统的结构与图 5所示的废气处理系统的结构相同,因此在本实施例中,仅说明废气处理装置的结构。图1-1是示出实施例的废气处理装置的烟道内的喷雾喷嘴的简图,图1-2是其A-A 向视图。需要说明的是,由于废气处理系统的结构与图5相同,因此省略其说明。如图1-1及图1-2所示,本实施例的废气处理装置具有至少一个以上的脱硝催化 剂层,该脱硝催化剂层将来自锅炉11的废气12中的氮氧化物除去并将氯化氢喷雾到废气 12中而使汞氧化,其中,使用气体扩散促进机构,产生气体回旋流并将氯化氢供给到烟道 内。在本实施例中,作为所述气体扩散促进机构,如图1-1所示,所述气体扩散促进机 构为,本实施例的废气处理装置具有至少一个以上的脱硝催化剂层,该脱硝催化剂层将来 自锅炉11的废气12中的氮氧化物除去并将氯化氢喷雾到废气12中而使汞氧化,其中,使 用气体扩散促进机构,产生气体回旋流并将氯化氢供给到烟道内。S卩,在本实施例中将四个喷嘴的喷出方向调整成规定的角度,通过多个喷雾喷嘴 52-1 52-4能够产生回旋流。根据本实施例,以多个喷雾喷嘴52-1 52-4为一个单位,通过来自所述各喷雾喷 嘴52-1 52-4的喷流的运动量而形成纵涡流53。如图1-2所示,纵涡是在废气12的气体流动方向上具有旋转轴的纵涡流53,在该 纵涡的离心力的作用下,氯化氢沿径向扩散。其结果是,在下游区域,纵涡溃散,急剧地促进 扩散。在图1-2中,符号M表示氯化氢扩散宽度。根据本实施例,由于大幅度地促进氯化氢的扩散,因此与以往相比,能够削减喷嘴 的个数,即使扩大喷嘴间隔也能够确保催化剂位置上的浓度均勻性。配置在烟道19内的喷雾喷嘴52通过适当的组合,只要能够分别产生回旋流即可, 只要从个数为三个以上的组合形成纵涡流53即可。[实施例2]参照

本发明的实施例的废气处理装置。图2-1是示出实施例的废气处理装置的烟道内的喷雾喷嘴的简图,图2-2是其B-B 向视图。图2-3是示出喷雾喷嘴的对置状态的简图。需要说明的是,由于废气处理系统的 结构与图5相同,因此省略其说明。如图2-1、图2-2及图2-3所示,在本实施例中,所述气体扩散促进机构包括配设在 烟道19内并与该烟道19的气体流动方向正交插入的喷雾用管接头51和设置于所述喷雾 用管接头51的多个喷雾喷嘴52,使所述多个喷雾喷嘴52对置,并使喷流彼此碰撞。在本实施例中,如图2-3所示,通过使喷雾喷嘴52-1、52-2对置,而使两个喷流相碰撞。并且,通过喷流彼此的碰撞,而将气体的扩散小的喷流的芯部部分提前消除,从而 促进扩散。在此,喷雾喷嘴52-1、52-2的对置角度除了喷嘴彼此直接对置(α = 0度)以夕卜,也可以沿气体流动方向以规定角度α对置。其中,若α =30度以上,则氯化氢的喷出流 合为一体,因此不优选。由此,促进氯化氢的扩散,因此能够削减喷雾喷嘴52的个数,即使扩大喷嘴间隔 也能够确保催化剂位置上的浓度均勻性。[实施例3]参照

本发明的实施例的废气处理装置。图3-1是示出实施例的废气处理装置的烟道内的喷雾喷嘴的简图,图3-2是其C-C 向视图,图3-3是回旋扩散板的立体图。需要说明的是,由于废气处理系统的结构与图5相 同,因此省略其说明。如图3-1至图3-3所示,在本实施例中,所述气体扩散促进机构包括配设在烟道19 内并与该烟道19的气体流动方向正交插入的喷雾用管接头51和设置于所述喷雾用管接头 51的喷雾喷嘴52,在该喷雾喷嘴52的开口侧设置回旋扩散板55,沿气体流动方向形成纵涡流。在本实施例中,如图3-3所示,在喷雾喷嘴52的开口侧添加波形的回旋扩散板55, 沿氯化氢的喷流轴产生纵涡53。另外,如图3-4所示,回旋扩散板的形状不仅为波形,也可以是矩形的相互不同的 形状的回旋扩散板56。根据本实施例,来自喷雾喷嘴52的喷流被卷入到由回旋扩散板55产生的纵涡中。在该纵涡的离心力的作用下,氯化氢沿径向扩散。其结果是,在下游区域,纵涡流 溃散,从而急剧地促进扩散。根据本实施例,由于促进扩散,因此能够削减喷雾喷嘴52的个数,即使扩大喷嘴 间隔也能够确保催化剂位置上的浓度均勻性。[实施例4]参照

本发明的实施例的废气处理装置。图4-1是示出实施例的废气处理装置的烟道内的喷雾喷嘴的简图,图4-2是其D-D 向视图,图4-3是回旋叶片的立体图,图4-4是其侧视图。需要说明的是,由于废气处理系 统的结构与图5相同,因此省略其说明。如图4-1至图4-4所示,在本实施例中,所述气体扩散促进机构包括配设在烟道19 内并与该烟道19的气体流动方向正交插入的喷雾用管接头51和设置于所述喷雾用管接头 51的喷雾喷嘴52,在该喷雾喷嘴52的开口侧设置回旋叶片57,沿气体流动方向形成纵涡流。在本实施例中,在喷雾喷嘴出口设置回旋叶片57,且废气12流过此处,因此使氯 化氢的喷流发生回旋。根据本实施例,由于来自喷雾喷嘴52的喷流发生回旋而产生纵涡,因此在纵涡的 离心力的作用下,氯化氢沿径向扩散。并且,在下游区域,纵涡溃散,从而急剧地促进扩散。根据本实施例,由于促进扩散,因此能够削减喷雾喷嘴52的个数,即使扩大喷嘴 间隔也能够确保催化剂位置上的浓度均勻性。在此,在本实施例的废气处理装置中,作为还原脱硝用在脱硝催化剂层13中使用的脱硝催化剂,能够使用V、W、Mo、Ni、Co、Fe、Cr、Mn、Cu等金属氧化物或硫酸盐、或Pt、Ru、 I h、Pd、Ir等贵金属、或以上述混合物为载体的二氧化钛、二氧化硅、氧化锆及它们的复合氧 化物、或沸石所担载的物质。另外,在本实施例中,关于使用的HC1,浓度并未受特别限制,例如能够使用浓盐酸 至5%左右的稀盐酸。而且,在本实施例中,说明了使用氯化氢(HCl)作为使用的氯化剂的 情况,但本发明并不局限于此,作为氯化剂,只要是废气中的Hg在脱硝催化剂的存在下发 生反应而生成HgCl及/或HgCl2的氯化汞即可,例示有氯化铵、氯、次氯酸、次氯酸铵、亚氯 酸、亚氯酸铵、氯酸、氯酸铵、过氯酸、过氯酸铵、其他上述酸的胺盐类、其他盐类等。另外,添加到废气12中的氯化剂的量相对于溶水性低的汞为化学计算量或比其 过剩即可。高效率地除去废气12中的Hg并考虑在下游侧排出的废水中的氯浓度,作为废 气烟道19内的废气12的氯化剂的浓度,以成为IOOOppm以下的方式对废气12喷雾即可。另外,废气烟道19内的向废气12添加HCl的位置比添加NH3的位置靠上游侧,但 也可以比添加NH3的位置靠下游侧。另外,在本实施例中,在从锅炉11排出的废气12中添加了 HCl和NH3这两者,但在 废气烟道19内的废气12中也可以不添加NH3。在废气处理装置10的脱硝催化剂层13中, 除去废气12中的NOx(氮氧化物),并使废气12中的Hg氧化,通过设置在下游侧的脱硫装 置(未图示)将Hg除去,因此即使在废气烟道19内的废气12中未添加NH3,由于脱硝催化 剂层13的脱硝催化剂的存在也能通过HCl将Hg转换成氯化物,因而通过脱硫装置(未图 示)能够除去Hg的效果并未改变。在该氨的喷雾时也可以适用实施例1至4的喷嘴而形成回旋流。如此,根据本实施例的废气处理装置,在具有将来自锅炉11的废气12中的 NOx (氮氧化物)除去并将HCl喷雾到废气12中而使Hg氧化的脱硝催化剂层13的废气处 理装置中,使用气体扩散促进机构,产生气体回旋流并将氯化氢供给到烟道内,因此急剧地 促进氯化氢的扩散。其结果是,能够削减喷嘴的个数,即使扩大喷嘴间隔也能够确保催化剂 位置上的浓度均勻性。另外,在本实施例中,使用从对煤或重油等的含硫、汞等的化石燃料进行燃烧的火 力发电厂的锅炉排出的废气进行了说明,但本发明并不局限于此,也能够适用于从对NOx 浓度低的包含二氧化碳、氧、Sox、煤尘、或水分的废气、包含硫、汞等的燃料进行燃烧的工厂 等排出的锅炉废气、从金属工厂、石油精炼工厂、石油化学工厂等排出的加热炉废气等。工业实用性如上所述,本发明的废气处理装置使用气体扩散促进机构,产生气体回旋流并将 氯化氢供给到烟道内,因此急剧地促进氯化氢的扩散,削减喷嘴的个数,即使扩大喷嘴间隔 也能够确保催化剂位置上的浓度均勻性,因此适合于从火力发电厂等的对含有汞的煤或重 油等化石燃料进行燃烧的装置排出的废气的处理。符号说明51喷雾用管接头52 (52-1 52_4)喷雾喷嘴53 纵涡流54氯化氢扩散宽度
权利要求
1.一种废气处理装置,其具有至少一个以上的脱硝催化剂层,该脱硝催化剂将来自锅 炉的废气中的氮氧化物除去并将氯化氢喷雾到废气中而使汞氧化,所述废气处理装置的特 征在于,使用气体扩散促进机构,产生气体回旋流并将氯化氢供给到烟道内。
2.根据权利要求1所述的废气处理装置,其特征在于,所述气体扩散促进机构包括配设在烟道内并与该烟道的气体流动方向正交插入的喷 雾用管接头和设置于所述喷雾用管接头的至少三个以上的喷雾喷嘴, 从所述喷雾喷嘴沿气体流动方向形成纵涡流。
3.根据权利要求1所述的废气处理装置,其特征在于,所述气体扩散促进机构包括配设在烟道内并与该烟道的气体流动方向正交插入的喷 雾用管接头和设置于所述喷雾用管接头的多个喷雾喷嘴, 使所述多个喷雾喷嘴对置并沿气体流动方向形成纵涡流。
4.根据权利要求1所述的废气处理装置,其特征在于,所述气体扩散促进机构包括配设在烟道内并与该烟道的气体流动方向正交插入的喷 雾用管接头和设置于所述喷雾用管接头的喷雾喷嘴,在所述喷雾喷嘴的开口侧设置回旋扩散板,沿气体流动方向形成纵涡流。
5.根据权利要求1所述的废气处理装置,其特征在于,所述气体扩散促进机构包括配设在烟道内并与该烟道的气体流动方向正交插入的喷 雾用管接头和设置于所述喷雾用管接头的喷雾喷嘴,在所述喷雾喷嘴的开口侧设置回旋叶片,沿气体流动方向形成纵涡流。
6.一种废气处理系统,其特征在于,具有 所述锅炉;向排出到所述锅炉的下游侧的废气烟道中的废气注入氯化剂的氯化剂供给部; 权利要求1 5中的任一个废气处理装置; 将脱硝后的废气中的硫氧化物除去的脱硫装置; 将脱硫后的气体向外部排出的烟囱。
7.根据权利要求6所述的废气处理系统,其特征在于,设有向排出到所述锅炉的下游侧的废气烟道中的废气投入氨的氨供给部。
全文摘要
一种废气处理装置,其具有至少一个以上的脱硝催化剂层,该脱硝催化剂将来自锅炉的废气中的氮氧化物除去并将氯化氢喷雾到废气中而使汞氧化,其中,包括配设在废气的烟道(19)内并与该烟道(19)的气体流动方向正交插入的喷雾用管接头(51)和设置于所述喷雾用管接头(51)的至少四个喷雾喷嘴(52-1~52-4),从所述喷雾喷嘴(52-1~52-4)沿气体流动方向形成纵涡流(53),急剧地促进氯化氢的扩散,削减喷嘴的个数,即使扩大喷嘴间隔也能够确保催化剂位置上的浓度均匀性。
文档编号B01D53/86GK102119051SQ200980129880
公开日2011年7月6日 申请日期2009年8月4日 优先权日2008年8月12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
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