JP2008196739A - ごみ焼却炉の酸性排ガス抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 機械設備を新たに設けることなく、ごみ焼却炉から排出される排ガス中の酸性ガス濃度の変動を抑制し、排ガス処理設備の更なる安定運転が可能になると共に、酸性ガスを除去する薬剤の使用量を低減することができるようにする。
【解決手段】 ごみ焼却炉４から排出された排ガス中の酸性ガスを除去する排ガス処理設備７の上流側に設けた酸性ガス分析装置６により排ガス中の酸性ガス濃度を連続的に測定し、測定している酸性ガス濃度が急変動したときにごみ焼却炉４へ廃棄物を投入している自動運転されているごみクレーン２を自動制御し、ごみ焼却炉４から排出される排ガス中の酸性ガス濃度の変動を抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、都市ごみや産業廃棄物等の廃棄物を焼却するごみ焼却炉等を備えた廃棄物の焼却処理施設に用いられるものであり、機械設備を新たに設けることなく、ごみ焼却炉から排出される排ガス中の酸性ガス濃度の変動を抑制し、酸性ガスを除去する排ガス処理設備の安定運転が可能になると共に、酸性ガスを除去する薬剤の使用量を低減することができるようにしたごみ焼却炉の酸性排ガス抑制方法に関するものである。

一般に、廃棄物の焼却処理施設に搬入される都市ごみや産業廃棄物等の廃棄物は、その性状が雑多であり、ＨＣｌやＳＯｘ等の酸性ガスを多く発生させる廃棄物と酸性ガスをあまり発生させない廃棄物とが混在し、その性状の変動も大きい。そのため、焼却処理施設でのごみ焼却炉による廃棄物の焼却処理時に発生する排ガスの性状も変動が大きい。

従来、焼却処理施設に於いては、ごみ焼却炉から排出される排ガスの性状の変動を抑えるため、廃棄物を一時的に貯留する廃棄物貯留設備（ごみピット）内でごみクレーンにより十分に攪拌・混合したり、或いは廃棄物を積み替えたりして廃棄物の性状の均一化を図っているが、どうしても排ガスの性状の変動は避けられない。

又、焼却処理施設のごみ焼却炉から排出される排ガスには、ＨＣｌやＳＯｘ等の酸性ガスが含まれており、排ガスをそのままの状態で大気中へ放出した場合には、大気汚染の原因となるためにＨＣｌ等の酸性ガスを排ガス処理設備により除去してから大気中へ放出するようにしている。

排ガス中に含まれている酸性ガスの除去には、ごみ焼却炉の排ガス排出経路に設けた排ガス処理設備を用いて排ガス中の酸性ガスを水酸化カルシウムや水酸化ナトリウム等の薬剤と中和反応させて除去することが行われており、大きく別けて乾式法と湿式法とがある。
即ち、乾式法は、水酸化カルシウム等の粉末状の薬剤を排ガス処理設備を構成する集塵機手前の煙道に噴射して排ガス中の酸性ガスと反応させ、反応生成物を煤塵と一緒に捕集するものであり、又、湿式法は、排ガス処理設備を構成するガス洗浄装置内に水酸化ナトリウム等の薬剤で中和した吸収液を噴霧して、排ガスを飽和温度まで冷却する過程に於いて排ガス中の酸性ガスを吸収液に吸収させて除去するものである。

ところで、酸性ガスを除去するために使用する水酸化カルシウムや水酸化ナトリウム等の薬剤の使用量、特に乾式法で使用する水酸化カルシウム等の薬剤の使用量は、ごみ焼却炉から排出される排ガスの性状に合わせて大きく増減させる必要があった。
従来、排ガス処理設備に於いては、排ガス処理設備の出口側に設けたＨＣｌ濃度検出器等の酸性ガス濃度検出器からの検出信号をフィードバック演算器に送信して排ガス処理設備の出口側の酸性ガス濃度が所定の濃度になるように薬剤の噴霧量を制御したり、或いは排ガス処理設備の入口側と出口側に夫々設けた酸性ガス濃度検出器からの検出信号を演算器に送信して酸性ガスの除去率を算出し、当該除去率により薬剤の噴霧量を制御したりするようにしている。
又、排ガス処理設備の設計に於いては、排ガスの性状として最も激しい酸性ガスの濃度が最大となる条件を考慮して設計されており、必然的に通常運転時には過大な設備となることが避けられなかった。

更に、廃棄物をごみ焼却炉に投入する方法としては、一般的に廃棄物貯留設備（ごみピット）の天井に走行自在及び横行自在に設けたごみクレーンが利用されており、ごみクレーンの自動運転も一般的である。
このごみクレーンの自動運転には、廃棄物貯留設備内の廃棄物層レベルの検出、掴み位置の自動選定、ごみ焼却炉のごみホッパへの廃棄物の投入、廃棄物の性状を均一にするための攪拌・混合作業や廃棄物の積み替え動作等を全て自動で行う全自動方式を採用する焼却処理施設が多くなっている。この焼却処理施設に於いては、ごみクレーンによる廃棄物の掴み位置は、時系列と共に管理されているが、排ガス中の酸性ガス濃度が急激に高くなったときにごみ焼却炉へ投入された廃棄物の特定は為されていない。
尚、ごみクレーンの手動運転の場合には、排ガス処理設備の入口側の酸性ガス濃度が急激に高まった際の対応として、その原因と思われる廃棄物をごみ焼却炉へ投入する作業の一時停止や、ごみ焼却炉へ投入する廃棄物の攪拌・混合作業を通常以上に行うことは既に行われているが、酸性ガス濃度を急激に高める原因となる廃棄物を特定するのは難しい。

このように、ごみ焼却炉及び排ガス処理設備等を備えた廃棄物の焼却処理施設に於いては、排ガス中の酸性ガスを除去するために使用する薬剤の使用量を、排ガスの性状の変動に合わせて大きく増減させる必要があった。
又、焼却処理施設の排ガス処理設備の設計に於いては、排ガスの性状として最も厳しい酸性ガス濃度が最大となる条件を考慮しており、必然的に通常の運転時には過大な設備となることが避けられなかった。

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、機械設備を新たに設けることなく、ごみ焼却炉から排出される排ガス中の酸性ガス濃度の変動を抑制し、排ガス処理設備の更なる安定運転が可能になると共に、酸性ガスを除去する薬剤の使用量を低減することができるようにしたごみ焼却炉の酸性排ガス抑制方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、ごみ焼却炉から排出された排ガス中の酸性ガスを除去する排ガス処理設備の上流側に設けた酸性ガス分析装置により排ガス中の酸性ガス濃度を連続的に測定し、測定している酸性ガス濃度が急変動したときにごみ焼却炉へ廃棄物を投入している自動運転されているごみクレーンを自動制御し、ごみ焼却炉から排出される排ガス中の酸性ガス濃度の変動を抑制するようにしたことに特徴がある。

本発明の請求項２の発明は、ごみクレーンが、内部を番地で区分けした廃棄物貯留設備内の廃棄物の投入履歴とその番地を記憶して照合するごみクレーン制御装置により自動制御されていることに特徴がある。

本発明の請求項３の発明は、ごみクレーンが、排ガス中の酸性ガス濃度が急変動したときにその排ガスに対応する廃棄物のごみ焼却炉への投入履歴を参照し、該当する廃棄物貯留設備の番地の廃棄物をごみ焼却炉へ投入するのを一時停止するか、或いは当該番地の廃棄物に対しての攪拌・混合作業を通常以上に行うようにごみクレーン制御装置により自動制御されていることに特徴がある。

本発明のごみ焼却炉の酸性排ガス抑制方法は、ごみ焼却炉から排出された排ガス中の酸性ガスを除去する排ガス処理設備の上流側に設けた酸性ガス分析装置により排ガス中の酸性ガス濃度を連続的に測定し、測定している酸性ガス濃度が急変動したときにごみ焼却炉へ廃棄物を投入しているごみクレーンの運転を自動制御してその原因と思われる廃棄物のごみ焼却炉への投入を見合わせたり、或いはその原因と思われる廃棄物の攪拌・混合を通常以上に行うようにしているため、機械設備を新たに設けることなく、ごみ焼却炉から排出される酸性ガス濃度の変動を抑制することができる。その結果、本発明の方法を用いれば、排ガス処理設備の更なる安定運転が可能になると共に、常時使用する薬剤の使用量を低減することができ、然も、排ガス処理設備も過大な酸性ガス除去能力を持つ必要がなくなる。
更に、本発明のごみ焼却炉の酸性排ガス抑制方法を、排ガス処理設備の酸性ガス除去能力が不足している既設の焼却処理施設に採用することによって、酸性ガスの排出量のピークを抑制することができ、新たな機械設備を設けることなく、排ガス規制を遵守することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の方法を好適に実施するための廃棄物の焼却処理施設の概略系統図を示し、当該廃棄物の焼却処理施設は、廃棄物を貯留する廃棄物貯留設備１（ごみピット）と、廃棄物をごみ焼却炉４へ投入するごみクレーン２と、ごみクレーン２を自動制御するごみクレーン制御装置３と、廃棄物を焼却するごみ焼却炉４と、排ガスを冷却する排ガス冷却装置５と、排ガス冷却装置５を出た排ガス中の酸性ガス濃度を測定する上流側の酸性ガス分析装置６と、排ガス中の酸性ガス等を除去する排ガス処理設備７と、排ガス処理設備７を出た排ガス中の酸性ガス濃度を測定する下流側の酸性ガス分析装置８と、排ガス中に酸性ガスを除去するための薬剤を所定量供給する酸性ガス除去薬剤量制御装置９等から構成されており、廃棄物を焼却処理して廃棄物の焼却により発生した排ガスをクリーンなガスにして大気中へ放出すると共に、上流側の酸性ガス分析装置６により排ガス中の酸性ガス濃度を連続的に測定してその濃度が急変動したときにごみ焼却炉４へ廃棄物を投入している自動運転されているごみクレーン２を制御し、その原因と思われる廃棄物のごみ焼却炉４への投入を見合わせたり、或いはその原因と思われる廃棄物の攪拌・混合を通常以上に行ってごみ焼却炉４から排出される排ガス中の酸性ガス濃度の変動を抑制するようにしたものである。

具体的には、廃棄物貯留設備１は、焼却処理施設に搬入された都市ごみや産業廃棄物等の廃棄物を一時的に貯留し、廃棄物の性状を調整しつつ継続的にごみ焼却炉４に供給するために設けられており、ごみピットが廃棄物貯留設備１に該当する。

ごみクレーン２は、廃棄物貯留設備１から一定量の廃棄物を連続的にごみ焼却炉４へ投入するものであり、廃棄物貯留設備１に貯留された廃棄物の性状を均一にするために廃棄物を攪拌・混合する機能と、同じく廃棄物の性状を均一にするために廃棄物の積み替えを行う機能と、廃棄物貯留設備１内の廃棄物層のレベルを検出する機能と、廃棄物の掴み位置の自動選定を行う機能と、掴んだ廃棄物をごみ焼却炉４へ投入する機能等を夫々備えていると共に、これらを全て自動で行えるようにごみクレーン制御装置３により自動制御されている。
又、ごみクレーン制御装置３は、図２の例に示すように内部を複数の番地で区分けした廃棄物貯留設備１内の各番地を記憶すると共に、ごみ焼却炉４への廃棄物の投入履歴とその番地を記憶して照合する機能を備えている。
更に、ごみクレーン制御装置３は、上流側の酸性ガス分析装置６により連続的に測定している排ガス中の酸性ガス濃度が急変動したときに上流側の酸性ガス濃度解析部６ａから制御信号を受け、その排ガスに対応する廃棄物のごみ焼却炉４への投入履歴を参照し、該当する番地の廃棄物のごみ焼却炉４への投入を一時停止するか、或いは当該番地の廃棄物に対しての攪拌・混合を通常以上に行うようにごみクレーン２を自動制御するように構成されている。これにより、ごみ焼却炉４で発生する排ガス中の酸性ガス濃度の変動を抑えることができる。

尚、ごみ焼却炉４から排出された排ガスは、ごみクレーン２で投入した廃棄物が即座に燃焼した結果として発生するものではない。従って、上流側の酸性ガス分析装置６によって測定される排ガス中の酸性ガス濃度の値には幾分かの遅れが存在する。そのため、ごみクレーン制御装置３にて記憶している廃棄物の投入履歴とその番地を照合する制御は、前述した遅れを考慮して行われている。

ごみ焼却炉４は、ごみクレーン２によって炉内に投入された都市ごみや産業廃棄物等の廃棄物を焼却処理するものであり、廃棄物を焼却することによって酸性ガスを含む高温の排ガスが発生する。このごみ焼却炉４には、ストーカ式ごみ焼却炉や流動床式ごみ焼却炉等が使用されている。

排ガス冷却装置５は、ごみ焼却炉４の下流側に設置されており、ごみ焼却炉４から排出された高温の排ガスを所定の温度まで冷却するものである。この排ガス冷却装置５には、廃熱ボイラや水噴射装置等が該当する。

上流側の酸性ガス分析装置６は、排ガス処理設備７の入口側に設けられており、排ガス冷却装置５により冷却された排ガス中の酸性ガス濃度を連続的に測定するものである。この上流側の酸性ガス分析装置６には、レーザ式濃度計等が使用されている。
又、上流側の酸性ガス分析装置６は、連続的に測定された排ガス中の酸性ガス濃度を自動解析して算出する上流側の酸性ガス濃度解析部６ａを備えている。この上流側の酸性ガス濃度解析部６ａは、測定された酸性ガス濃度を自動解析してその濃度を算出し、その結果を除去率演算部９ａへ送信すると共に、排ガス中の酸性ガス濃度が急変動しているかどうかを判定し、その判定結果をごみクレーン制御装置３へ送信する。

排ガス処理設備７は、排ガス冷却装置５で冷却された排ガス中の酸性ガス及び煤塵等を除去するものである。この排ガス処理設備７には、排ガス中の酸性ガスを除去する乾式法と煤塵を捕集する集塵機とを組み合わせた排ガス処理設備７、酸性ガスを除去する乾式法と煤塵を捕集する集塵機と同じく酸性ガスを除去する湿式法とを組み合わせた排ガス処理設備７、酸性ガスを除去する乾式法と煤塵を捕集する集塵機と同じく酸性ガスを除去する湿式法とＮＯｘを還元反応させて無害化する触媒脱硝塔とを組み合わせた排ガス処理設備７等が夫々使用されている。

下流側の酸性ガス分析装置８は、排ガス処理設備７の出口側に設けられており、排ガス処理設備７を出た排ガス中の酸性ガス濃度を連続的に測定するものである。この下流側の酸性ガス分析装置６には、イオン電極式濃度計等が使用されている。
又、下流側の酸性ガス分析装置８は、連続的に測定された排ガス中の酸性ガス濃度を自動解析して算出する下流側の酸性ガス濃度分析部を備えている。この下流側の酸性ガス濃度解析部８ａは、測定された酸性ガス濃度を自動解析してその濃度を算出し、その結果を除去率演算部９ａへ送信する。

酸性ガス除去薬剤量制御装置９は、排ガス処理設備７で使用される水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸水素ナトリウム等の薬剤の供給量を制御するものである。この酸性ガス除去薬剤量制御装置９は、上流側の酸性ガス分析装置６と下流側の酸性ガス分析装置８の両方によって測定される酸性ガス濃度又は上流側の酸性ガス分析装置６と下流側の酸性ガス分析装置８の何れか一方によって測定される酸性ガス濃度から薬剤量を演算する除去率演算部９ａを備えており、排ガス処理設備７へ所定量の薬剤の供給できるようになっている。

次に、上述した廃棄物の焼却処理施設を用いて廃棄物を焼却処理する場合について説明する。
廃棄物貯留設備１内に貯留された廃棄物は、ごみクレーン制御装置３からの制御信号により自動運転されているごみクレーン２により廃棄物層のレベルが高い番地、或いは指定された番地からごみ焼却炉４に順次投入される。このとき、ごみ焼却炉４に投入した廃棄物の投入履歴とその番地は、ごみクレーン制御装置３により記憶されている。
又、廃棄物貯留設備１に貯留された廃棄物は、自動運転されているごみクレーン２により適宜に攪拌・混合作業や積み替え作業を受け、その性状が均一化される。

ごみ焼却炉４に投入された廃棄物は、ここで焼却処理されて焼却灰となってごみ焼却炉４から排出される。又、廃棄物の焼却により発生した高温の排ガスは、ごみ焼却炉４から排ガス冷却装置５に流入してここで所定の温度にまで冷却された後、排ガス処理設備７に流入する。

排ガス処理設備７に流入した排ガスは、酸性ガス除去薬剤量制御装置９から供給される薬剤により酸性ガスが除去されると共に、集塵機により煤塵等が除去される。このとき、排ガス処理設備７に供給される薬剤の量は、上流側の酸性ガス分析装置６と下流側の酸性ガス分析装置８の両方によって測定される酸性ガス濃度又は上流側の酸性ガス分析装置６と下流側の酸性ガス分析装置８の何れか一方によって測定される酸性ガス濃度から演算されている。

排ガス処理設備７で酸性ガス及び煤塵等が除去された排ガスは、クリーンガスとなって誘引通風機を経て煙突（何れも図示省略）から大気中へ放出される。

そして、この焼却処理施設に於いては、排ガス処理設備７に流入する排ガス中の酸性ガス濃度が上流側の酸性ガス分析装置６により常時測定されており、その酸性ガス濃度を上流側の酸性ガス濃度解析部６ａで自動解析してその酸性ガス濃度が急変動しているかどうかを判定する。
排ガス中の酸性ガス濃度が急変動している場合には、その結果を上流側の酸性ガス濃度解析部６ａがごみクレーン制御装置３に送信し、ごみクレーン制御装置３にて記憶している廃棄物の投入履歴とその番地を照合し、該当する番地の廃棄物のごみ焼却炉４への投入を一時停止するか、或いは当該番地の廃棄物に対しての攪拌・混合を通常以上に行うといった自動運転に関する割り込み指示を自動的に行う。これによって、ごみ焼却炉４で発生する酸性ガス濃度の変動を抑制することができる。

尚、ごみ焼却炉４から排出された排ガスは、ごみクレーン２で投入した廃棄物が即座に燃焼した結果として発生するものではない。従って、上流側の酸性ガス分析装置６によって測定される酸性ガス濃度の値には幾分かの遅れが存在する。そのため、ごみクレーン制御装置３にて記憶している廃棄物の投入履歴とその番地を照合する制御は、前述した遅れを考慮して行われている。

図３は本発明の方法と従来の方法を用いてごみ焼却炉４から排出される排ガス中の酸性ガス濃度を連続的に測定したときの変動のイメージである。図３のグラフに示すように、本発明の方法を用いた焼却処理施設の場合には、従来の方法に比べてごみ焼却炉４から排出される排ガス中の酸性ガス濃度の変動を抑制できる。

図１は本発明の方法を好適に実施するための廃棄物の焼却処理施設の概略系統図である。 廃棄物貯留設備に割り当てられた番地の一例を示す説明図である。 ごみ焼却炉から排出された排ガス中の酸性ガス濃度の変動のイメージを示すグラフである。

符号の説明

１は廃棄物貯留設備、２はごみクレーン、３はごみクレーン制御装置、４はごみ焼却炉、６は上流側の酸性ガス分析装置、７は排ガス処理設備。

Claims (3)

1. ごみ焼却炉から排出された排ガス中の酸性ガスを除去する排ガス処理設備の上流側に設けた酸性ガス分析装置により排ガス中の酸性ガス濃度を連続的に測定し、測定している酸性ガス濃度が急変動したときにごみ焼却炉へ廃棄物を投入している自動運転されているごみクレーンを自動制御し、ごみ焼却炉から排出される排ガス中の酸性ガス濃度の変動を抑制するようにしたことを特徴とするごみ焼却炉の酸性排ガス抑制方法。
2. ごみクレーンが、内部を番地で区分けした廃棄物貯留設備内の廃棄物の投入履歴とその番地を記憶して照合するごみクレーン制御装置により自動制御されていることを特徴とする請求項１に記載のごみ焼却炉の酸性排ガス抑制方法。
3. ごみクレーンが、排ガス中の酸性ガス濃度が急変動したときにその排ガスに対応する廃棄物のごみ焼却炉への投入履歴を参照し、該当する廃棄物貯留設備の番地の廃棄物をごみ焼却炉へ投入するのを一時停止するか、或いは当該番地の廃棄物に対しての攪拌・混合作業を通常以上に行うようにごみクレーン制御装置により自動制御されていることことを特徴とする請求項２に記載のごみ焼却炉の酸性排ガス抑制方法。

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