JP2014013102A - ごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ごみ焼却処理施設からの排ガス処理、特に酸性ガスの除去処理を高性能で安定して行えるようにすると共に、廃熱回収用機器類の腐食の防止及びごみ発電効率の向上を可能にする。
【解決手段】 ごみ焼却炉からの燃焼排ガスの流通順に、過熱器と廃熱ボイラとエコノマイザと減温塔とバグフィルタと再加熱器と触媒反応塔を備えると共に、前記バグフィルタの下流側に設けた酸性ガス濃度検出器と蒸気タービン発電機を備えたごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理方法に於いて、前記エコノマイザの排ガス入口側へ苛性ソーダを吹込みし、エコノマイザの腐食を防止すると共に、前記バグフィルタの排ガス入口側へ消石灰を吹込みする。
【選択図】 図１
【解決手段】 ごみ焼却炉からの燃焼排ガスの流通順に、過熱器と廃熱ボイラとエコノマイザと減温塔とバグフィルタと再加熱器と触媒反応塔を備えると共に、前記バグフィルタの下流側に設けた酸性ガス濃度検出器と蒸気タービン発電機を備えたごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理方法に於いて、前記エコノマイザの排ガス入口側へ苛性ソーダを吹込みし、エコノマイザの腐食を防止すると共に、前記バグフィルタの排ガス入口側へ消石灰を吹込みする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、ごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理システムの改良に関するものであり、特に苛性ソーダを用いた排ガス内の酸性ガス処理に於いて、苛性ソーダの吹込位置とその吹込量を適宜に選定及び制御することにより、高性能で安定した酸性ガス処理を行えると共に、エコノマイザの腐食防止及び高効率ごみ発電の達成等を可能にしたごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理装置及び処理方法に関するものである。
ごみ焼却処理施設に於いては、環境汚染を生ずることなしに大幅なごみの減容を図ると共に、ごみ燃焼熱の回収効率を高めることが求められており、これ等の要望に応えるために各種の排ガス処理や廃熱回収技術の開発が進められている。
ごみ焼却処理施設からの排ガス中に含まれるＳOｘやＨＣｌ等（以下、酸性ガスと呼ぶ）は、環境を汚染するだけでなく、ごみ処理施設の構成材である機器装置類を腐食し、施設の稼動寿命を大幅に縮めることになる。そのため、廃熱回収率やごみ発電効率の向上を図る場合に於いても、熱伝達や蒸気温度等の点で様々な制約を受け、ごみ焼却処理施設の経済性に大きな影響を及ぼすことになる。
一方、排ガス中に含まれる酸性ガスの除去処理システムは、何れも排ガス内のＨＣｌやＳＯｘをアルカリ剤により中和除去することを基本とするものであり、アルカリ剤として水酸化ナトリウム（苛性ソーダＮａＯＨ）や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を用いた図３〜図６に示す如き技術が、近年開発、実用化されている。
即ち、図３の処理技術は、ストーカ式焼却炉１の一次燃焼室１ａと二次燃焼室１ｂとの境界部近傍の高温燃焼排ガス内へ苛性ソーダ水溶液Ａを噴射し、ＨＣｌとの反応により生じたＮａＣｌやＳＯｘとの反応により生じたＮａ２ＳＯ４及び排ガス中の煤塵等を煙道に設けたセラミックフィルタ２２により除去するようにしたものである。
尚、図３に於いて、Ｗは都市ごみ、４は蒸気過熱器、５は廃熱ボイラ、１２は脱硝装置(触媒反応塔)、７はエコノマイザ、２３は排ガス処理装置、１３は煙突、２０は蒸気タービン発電機である（特許文献１）。
尚、図３に於いて、Ｗは都市ごみ、４は蒸気過熱器、５は廃熱ボイラ、１２は脱硝装置(触媒反応塔)、７はエコノマイザ、２３は排ガス処理装置、１３は煙突、２０は蒸気タービン発電機である（特許文献１）。
また、図４は、ストーカ式焼却炉１の二次燃焼室１ｂ内へ苛性ソーダ水溶液Ａを噴射し、高温燃焼排ガス内のＨＣｌやＳＯｘとの反応生成物をバグフィルタ９により除去する構成としたものである。
尚、図４に於いて、Ｂは消石灰、８は減温塔、１０は誘引通風機、１１は再加熱器、１２は触媒反応塔（脱硝装置）、１３は煙突、１４は酸性ガス濃度検出器、１５ａは消石灰供給装置である。
尚、図４に於いて、Ｂは消石灰、８は減温塔、１０は誘引通風機、１１は再加熱器、１２は触媒反応塔（脱硝装置）、１３は煙突、１４は酸性ガス濃度検出器、１５ａは消石灰供給装置である。
更に、図５は、減温塔８内へ苛性ソーダ水溶液Ａを噴射し、ＨＣｌやＳＯｘとの反応生成物をバグフィルタ９により除去する構成としたものである。
加えて、図６は、廃熱ボイラ５の下流側へ苛性ソーダ水溶液Ａや重曹等のナトリウム系薬剤Ａ´を供給し、ＨＣｌやＳＯｘとの反応生成物をセラミックフィルタ２２で除去する構成としたものである。尚、図６に於いて、１８´はナトリウム系薬剤Ａ´の供給装置である。
而して、前記図３〜図６に示した各方式は、何れも燃焼排ガス中の酸性ガス除去を主目的とするものであるが、図３及び図４の方式にあっては、蒸気過熱器４の腐食防止を図ることも、主要な目的の一つとなっている。
しかし、ごみ焼却炉１内の高温燃焼排ガス内へ苛性ソーダＡを噴射すると、これにより低融点の塩類例えばＮａＣｌやＮａ２ＳＯ４が増加するため、これ等の塩類とダストの付着によるセラミックフィルタ２２の目詰まり（図３）や、塩類とダストの付着による蒸気過熱器４の腐食が生じ易くなると云う難点がある。
また、ごみ焼却炉１内の広い領域内へ苛性ソーダＡを噴出するため、燃焼ガスと苛性ソーダとの十分な接触が確保し難くなり、その結果、苛性ソーダの消費量が増加したり、残留苛性ソーダによる様々な弊害が生ずるという問題がある。
これに対して、上記図５は、主として飛灰量の削減を図る目的で苛性ソーダＡの水溶液を減温塔１１の上方より内方へ噴射するものであり、優れた酸性ガスの除去性能を発揮することが出来る。
しかし、この方式は酸性ガスによる蒸気過熱器４やエコノマイザ７の腐食防止につながらないため、この点に大きな問題がある。
しかし、この方式は酸性ガスによる蒸気過熱器４やエコノマイザ７の腐食防止につながらないため、この点に大きな問題がある。
更に、上記図６は、廃熱ボイラ５の下流位置へ苛性ソーダ等のＮａ系薬剤Ａ´を噴出し、反応生成物をセラミックフィルタ２２で除去する構成としたものであり、セラミックフィルタ２２により廃熱ボイラ５からの３００〜５００℃の排ガスを処理して、Ｎａ系薬剤Ａ´と酸性ガスとの反応生成物や煤塵等を除去することにより、触媒反応塔１２の前段に於けるガスの加熱を不要にすると共に、エコノマイザ７の腐食を防止するようにしている。
しかし、セラミックフィルタ２２は高価な設備であり、イニシャルコストが高いうえ、設置面積が大きくなり、建設費が高くなるという問題がある。
また、セラミックフィルタ２２の運転には、フィルタ清掃用に多量のパルスエアが必要となり、ランニングコストの低減を図り難いという問題がある。
更に、セラミックフィルタ２２では、ダイオキシン類の再合成温度域である３００〜３５０℃でのガスの滞留時間が長くなるため、セラミックフィルタ２２からの飛灰のダイオキシン類濃度が上昇しないようにする対策が必要となり、設備費やランニングコストが増加する。
加えて、セラミックフィルタ２２の出口ガスのダイオキシン類濃度が上昇し易いため、触媒容量を大きくしたり、或いは活性炭使用量を増やす等の対策が必要となる。
また、セラミックフィルタ２２の運転には、フィルタ清掃用に多量のパルスエアが必要となり、ランニングコストの低減を図り難いという問題がある。
更に、セラミックフィルタ２２では、ダイオキシン類の再合成温度域である３００〜３５０℃でのガスの滞留時間が長くなるため、セラミックフィルタ２２からの飛灰のダイオキシン類濃度が上昇しないようにする対策が必要となり、設備費やランニングコストが増加する。
加えて、セラミックフィルタ２２の出口ガスのダイオキシン類濃度が上昇し易いため、触媒容量を大きくしたり、或いは活性炭使用量を増やす等の対策が必要となる。
その結果、上記図６の如きセラミックフィルタ２２を使用した設備は、新設のごみ焼却処理施設等に設ける新たな施設としての適用に限定されることになり、従来の減温塔・バグフィルタシステムへ適用するには、大がかりな改造が必要になるという難点がある。
本願発明は、苛性ソーダを用いて酸性ガス処理を行うようにしたごみ焼却処理施設の排ガス処理システムに於ける上述の如き問題、即ちイ．ごみ焼却炉内へ苛性ソーダを噴射する場合には、下流側のセラミックフィルタに目詰まりを生じたり、或いはセラミックフィルタを設けていないときには下流側の蒸気過熱器に腐食が生じ易くなるうえ、燃焼ガスと苛性ソーダとを十分に接触させることが困難で、苛性ソーダの使用量が増加し易いこと、ロ．減温塔の上方より苛性ソーダ水溶液を噴出する場合には、減温塔の上流側に設けられている蒸気過熱器やエコノマイザの腐食防止が図れないこと、ハ．廃熱ボイラの下流側にセラミックフィルタを設け、両装置の間で排ガス内へ苛性ソーダ等を噴出する場合には、セラミックフィルタ内に３００〜３５０℃のガスが長時間滞留するためダイオキシンの再合成が生じ易くなるうえ、セラミックフィルタの設備費が高額となり、従前の減温塔とバグフィルタとの組合せに係る排ガス処理システムへ簡単に適用できないこと、等の問題を解決し、従前の減温塔とバグフィルタの組み合せに係る排ガス処理システムを基本としつつセラミックフィルタの使用を排すると共に、高い排ガス処理性能と廃熱回収性能（高効率発電性能）を備えたごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理システムを提供することを、発明の主目的とするものである。
本願請求項１の発明は、ごみ焼却炉からの燃焼排ガスの流通順に、過熱器と廃熱ボイラとエコノマイザと減温塔とバグフィルタと再加熱器と触媒反応塔を備えると共に、前記バグフィルタの下流側に設けた酸性ガス濃度検出器と蒸気タービン発電機を備えたごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理装置に於いて、前記エコノマイザの排ガス入口側へ苛性ソーダを吹込みする苛性ソーダ供給装置と、前記バグフィルタの排ガス入口側へ消石灰を吹込みする消石灰供給装置と、前記酸性ガス濃度検出器の検出値により苛性ソーダ及び又は消石灰の吹込量を調整する中和剤吹込量制御装置と、エコノマイザ出口側に設けられその検出値により苛性ソーダの吹込量を調整する酸露点計と、を具備したことを発明の基本構成とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、エコノマイザの給水温度を、酸性ガス濃度検出器のＳＯｘ濃度の検出値及び又は酸露点計の検出値により脱気器の温度設定器を調整して適宜の温度に制御する構成としたものである。
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、中和剤吹込量制御装置を、バグフイルタ下流側及び又はボイラ出口に設置した酸性ガス濃度検出器のＳＯｘ濃度検出値及び又は酸露点計の検出値により苛性ソーダの吹込量を調整すると共に、ＨＣｌ濃度検出値により消石灰吹込量を調整する構成としたものである。
請求項４の発明は、請求項１の発明に於いて、中和剤吹込量制御装置を、廃熱ボイラの出口側に設けた酸性ガス濃度分析計の検出値により中和剤吹込量を調整して酸性ガス濃度をフィードフォワード制御する構成としたものである。
請求項５の発明は、請求項１の発明に於いて、中和剤吹込量制御装置を、苛性ソーダ及び又は消石灰の吹込量をバグフイルタ下流側の酸性ガス濃度検出器の検出濃度及び又は酸露点計の検出値により調整して酸性ガス濃度を設定濃度にフィードバック制御する構成としたものである。
請求項６の発明は、請求項１の発明に於いて、中和剤吹込量制御装置を、フィードバック制御及び又はフィードフォワード制御により運転制御する構成としたものである。
請求７の発明は、ごみ焼却炉からの燃焼排ガスの流通順に、過熱器と廃熱ボイラとエコノマイザと減温塔とバグフィルタと再加熱器と触媒反応塔を備えると共に、前記バグフィルタの下流側に設けた酸性ガス濃度検出器と蒸気タービン発電機を備えたごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理方法に於いて、前記エコノマイザの排ガス入口側へ苛性ソーダを吹込みし、エコノマイザの腐食を防止すると共に、前記バグフィルタの排ガス入口側へ消石灰を吹込みする構成としたことを発明の基本構成とするものである。
請求項８の発明は、請求項７の発明に於いて、酸性ガス濃度検出器により検出したＳＯｘ濃度により苛性ソーダの吹込量を調整するようにしたものである。
請求項９の発明は、請求項７の発明に於いて、酸性ガス濃度検出器により検出したＨＣｌ濃度により消石灰の吹込量を調整するようにしたものである。
請求項１０の発明は、請求項７の発明に於いて、廃熱ボイラの出口側に設けた酸性ガス濃度分析計の検出値により苛性ソーダ及び又は消石灰の吹込量を調整して、外部へ排出する酸性ガス濃度をフィードオワード制御するようにしたものである。
請求項１１の発明は、請求項７の発明に於いて、苛性ソーダ及び又は消石灰の吹込量を酸性ガス濃度検出器の検出濃度により調整して、外部へ排出する排ガスの酸性ガス濃度を設定濃度にフィードバック制御するようにしたものである。
請求項１２の発明は、請求項７の発明に於いて、エコノマイザの出口側に酸露点計を設け、当該酸露点計の検出値により前記苛性ソーダの吹込量及び脱気器の設定温度を調整するようにしたものである。
請求項１の装置発明に於いては、過熱器と廃熱ボイラとエコノマイザと減温塔とバグフィルタと再加熱器と触媒反応塔を備えると共に、バグフィルタの下流側に設けた酸性ガス濃度検出器と上記タービン発電機を備えたごみ焼却炉の燃焼排ガス処理装置において、更にエコノマイザの排ガス入口側へ苛性ソーダを吹込みする苛性ソーダ供給装置と、バグフィルタの排ガス入口側へ消石灰を吹込みする消石灰供給装置と、前記酸性ガス濃度検出器の濃度検出値により苛性ソーダ及び又は消石灰の吹込量を調整する中和剤吹込量制御装置と、エコノマイザ出口側に苛性ソーダの吹込量を調整する酸露点計とを備えた構成としている。
また、請求項７の方法発明に於いては、前記エコノマイザの排ガス入口側へ苛性ソーダを吹込みし、エコノマイザの腐食を防止すると共に、前記バグフィルタの排ガス入口側へ消石灰を吹込みする構成としている。
その結果、次のイ〜ホの如き効用が奏される。
イ．エコノマイザ入口の３００〜４００℃程度のガス内へ苛性ソーダを吹き込むこと で、エコノマイザのダスト付着や溶融塩による腐食を防止できる。
ロ．炉本体内より狭い部分に苛性ソーダを吹き込むので、燃焼ガスと苛性ソーダが十分 に接触する。
ハ．ガス温度が低くてＨＣｌ除去率が高いバグフィルタの入口ダクトへ消石灰を吹込み すると共にその吹込量を調整してＨＣｌ濃度を制御することにより、薬剤吹込量お よび飛灰量を大幅に削減することができる。
ニ．苛性ソーダの吹込みにより、エコノマイザでのＳＯ３濃度が現状より低下するた め、エコノマイザの給水温度を下げることができ、エコノマイザ伝熱面積の低減や 脱気器設定温度を下げることによる発電効率の上昇が可能となる。
ホ．既存施設あっても、大幅な改造を伴わずに簡単に適用することができる。
イ．エコノマイザ入口の３００〜４００℃程度のガス内へ苛性ソーダを吹き込むこと で、エコノマイザのダスト付着や溶融塩による腐食を防止できる。
ロ．炉本体内より狭い部分に苛性ソーダを吹き込むので、燃焼ガスと苛性ソーダが十分 に接触する。
ハ．ガス温度が低くてＨＣｌ除去率が高いバグフィルタの入口ダクトへ消石灰を吹込み すると共にその吹込量を調整してＨＣｌ濃度を制御することにより、薬剤吹込量お よび飛灰量を大幅に削減することができる。
ニ．苛性ソーダの吹込みにより、エコノマイザでのＳＯ３濃度が現状より低下するた め、エコノマイザの給水温度を下げることができ、エコノマイザ伝熱面積の低減や 脱気器設定温度を下げることによる発電効率の上昇が可能となる。
ホ．既存施設あっても、大幅な改造を伴わずに簡単に適用することができる。
次に、図１及び図２に基づいて本発明の実施形態を説明する。尚、図１及び図２において、前記図３乃至図６と同じ部位、部材には、これと同じ参照番号を付すものとする。
図１は本発明に係るごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理装置の構成系統図であり、図に於いて１はごみ焼却炉１ａは一次燃焼室、１ｂは二次燃焼室、２は燃焼排ガス出口、３は高温排ガス通路、４は蒸気過熱器、５は廃熱ボイラ、５ａは蒸気ドラム、６はボイラ出口側排ガス通路、７はエコノマイザ、８は減温塔、９はバグフィルタ、１０は誘引通風機、１１は再加熱器、１２は触媒反応塔、１３は煙突、１４は酸性ガス濃度検出器、１４ａはＳＯｘ濃度分析計、１４ｂはＨＣｌ濃度分析計、１５ａは消石灰供給装置、１５ｂは活性炭供給装置、１６は苛性ソーダ供給装置、１７は脱気器、１７ａは脱気器温度設定器、１８は酸露点計、１９は酸性ガス濃度分析計（レーザー分析計）、２０は蒸気タービン発電機、２１は中和剤吹込量制御装置、Ｗは都市ごみ、Ａは苛性ソーダ、Ｂは消石灰、Ｃは活性炭、Ｇは燃焼ガス、Ｅはボイラ給水である。
図１を参照して、ごみ焼却処理施設の焼却炉（ストーカ式ごみ焼却炉）１内へ供給された都市ごみＷは、ストーカ上で順次乾燥及び燃焼され、発生した７５０〜９００℃の高温燃焼排ガスＧは燃焼排ガス出口２、高温排ガス通路３を経て蒸気過熱器４、廃熱ボイラ５へ導入され、ここで燃焼熱の熱回収が行われる。また、熱回収により生じた蒸気は、前記過熱器４を通して３００〜３２０℃の過熱蒸気にされ、蒸気タービン発電機２０へ供給される。
廃熱ボイラ５で熱回収された後の３５０〜４００℃排ガスは、ボイラ出口側排ガス通路６を通してエコノマイザ７へ導入され、ここでボイラ給水Ｅを加熱することにより２５０〜３００℃の温度となり、減温塔８で１５０〜２００℃に減温されたあと、バグフィルタ９へ送られ、煤塵や反応生成物を含む固形物のろ過処理が行われる。
また、バグフィルタ９の入口側に於いて、消石灰Ｂや活性炭Ｃが排ガス内へ噴出され、これにより酸性ガスやダイオキシン類等のバグフィルタ９に於ける除去処理が促進される。
バグフィルタ９に於いて苛性ソーダＡ及び消石灰Ｂの噴射により形成されたＨＣｌやＳＯｘと苛性ソーダ及び消石灰との反応生成物、煤塵、活性炭Ｃに吸着されたダイオキシン類等が除去された１５０〜２００℃の低温排ガスは、再加熱器１１で２５０℃〜３００℃に再加熱され、触媒反応塔１２へ導入されてダイオキシン類の分解除去が行われたあと、清浄な処理済み排ガスとなり、煙突１３から大気中へ放出されて行く。
また、大気中へ放出される処理済み排ガスは、酸性ガス濃度検出器１４によりＨＣｌ濃度やＳＯｘ濃度が連続的に検出され、当該検出値を用いて消石灰供給装置１５ａや苛性ソーダ供給装置１６からの薬剤供給量が調整される。
また、大気中へ放出される処理済み排ガスは、酸性ガス濃度検出器１４によりＨＣｌ濃度やＳＯｘ濃度が連続的に検出され、当該検出値を用いて消石灰供給装置１５ａや苛性ソーダ供給装置１６からの薬剤供給量が調整される。
尚、上記の如き排ガス処理方式、即ち、苛性ソーダＡを酸性ガスの処理薬剤とすると共に、減温塔とバグフィルタと触媒反応塔等とを組み合せ使用する型式の排ガス処理システムは公知である。
同様に、ごみ焼却処理施設を構成する焼却炉１、過熱器４、廃熱ボイラ５、エコノマイザ７、減温塔８、バグフィルタ９、誘引通風機１０、再加熱器１１、触媒反応塔１２及び酸性ガス濃度検出器１４、脱気器１７等も公知のものであるから、ここではその詳細な説明は省略する。
同様に、ごみ焼却処理施設を構成する焼却炉１、過熱器４、廃熱ボイラ５、エコノマイザ７、減温塔８、バグフィルタ９、誘引通風機１０、再加熱器１１、触媒反応塔１２及び酸性ガス濃度検出器１４、脱気器１７等も公知のものであるから、ここではその詳細な説明は省略する。
而して、本実施形態に於いては、酸性ガスの処理薬剤である苛性ソーダＡを、廃熱ボイラ５の出口へ出口側排ガス通路６を介して連結されたエコノマイザ７の排ガス入口近傍へ吹込みすると共に、酸性ガス濃度検出器１４により検出した煙突１３から外部へ排出する排ガス内のＳＯｘ濃度で以って中和剤吹込量制御装置２１を介して苛性ソーダ供給装置１６の駆動を制御することにより、苛性ソーダＡの吹込量を調節する構成としており、苛性ソーダＡをエコノマイザ７の排ガス入口近傍へ吹込みする点は、従前のこの種の排ガス処理システムには全く見られない新規な構成である。
図２は、本発明に於ける酸性ガス処理の制御系統説明図であり、酸性ガス濃度検出器１４を形成するＳＯｘ濃度分析計１４ａ、ＨＣｌ濃度分析計１４ｂは、図１のバグフィルタ９の下流側の適宜位置に設けることが可能である。尚、本実施形態では煙突１３内の排出ガスの濃度検出を行うようにしている。
また、苛性ソーダＡの供給装置１６及び消石灰の供給装置１５ａは中和剤吹込量制御装置２１からの指令信号によりその駆動が制御されており、これにより苛性ソーダＡ及び消石灰Ｂの吹込量が調整制御される。
また、苛性ソーダＡの供給装置１６及び消石灰の供給装置１５ａは中和剤吹込量制御装置２１からの指令信号によりその駆動が制御されており、これにより苛性ソーダＡ及び消石灰Ｂの吹込量が調整制御される。
酸露点計１８はエコノマイザ７の出口側に設けられており、検出された酸露点信号が中和剤吹込量制御装置２１へ入力され、酸露点に応じて苛性ソーダ供給装置１６から苛性ソーダの吹込量が調整される。
また、酸性ガス濃度検出器１４のＳＯｘ濃度検出信号又は酸露点信号により脱気器１７の温度設定器１７ａが調整される構成となっており、ＳＯｘ濃度の減少により酸露点が低下すると、脱気器１７の設定温度を変更して、エコノマイザ７への給水温度が下降され、エコノマイザ７等における熱回収量の増加が図られる。
また、酸性ガス濃度検出器１４のＳＯｘ濃度検出信号又は酸露点信号により脱気器１７の温度設定器１７ａが調整される構成となっており、ＳＯｘ濃度の減少により酸露点が低下すると、脱気器１７の設定温度を変更して、エコノマイザ７への給水温度が下降され、エコノマイザ７等における熱回収量の増加が図られる。
また、廃熱ボイラ５の出口側等に設けたＳＯｘ濃度やＨＣｌ濃度のレーザー濃度分析計１９の検出値は、中和剤吹込量制御装置２１へ入力されており、当該レーザー濃度検出値を用いて酸性ガス濃度の所謂フィードフォワード制御が行われる。
尚、酸性ガス濃度検出器１４の濃度検出値及び又は酸露点計の検出値を用いて、酸性ガス濃度のフィードバック制御も行われることは、勿論である。
尚、酸性ガス濃度検出器１４の濃度検出値及び又は酸露点計の検出値を用いて、酸性ガス濃度のフィードバック制御も行われることは、勿論である。
前記エコノマイザ７の排ガス入口近傍に於ける排ガス温度は３５０〜４００℃程度であるため、苛性ソーダを吹込みすることにより酸性ガスとの反応（例えばＮａＯＨ＋ＨＣｌ→ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ及び２ＮａＯＨ＋ＳＯ２+１／２Ｏ２→Ｎａ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ等）が効率よく行われると共に、エコノマイザ７へのダストや溶融塩の付着が、７５０〜８５０℃の高温排ガス内へ苛性ソーダを吹込みした場合に比較して相対的に少なくなり、その結果、エコノマイザ７の腐食が大幅に減少することになる。
また、苛性ソーダＡが、エコノマイザ７の入口近傍の比較的狭い空間内へ吹込みされるため、排ガスを苛性ソーダとの接触頻度が焼却炉１内へ吹込みする場合に比較して大幅に向上し、これにより苛性ソーダＡの消費量が減少する。
例えば、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）の２４％水溶液を２〜１０％に希釈し、酸性ガス内のＨＣｌ及びＳＯｘのほぼ当量分だけノズルから加圧噴射して排ガスと接触させることにより、ＨＣｌ及びＳＯｘの９０％以上をＮａＣｌ及びＮａ２ＳＯ４に転換することができ、煤塵と共にバグフィルタ９で捕集できることが確認されている。
前記苛性ソーダ供給装置１６の駆動は、前述の通り煙突１３からの排出ガスをチェックする酸性ガス濃度検出器１４からの検出信号により制御されており、具体的には、ＳＯｘ濃度分析計１４ａの検出信号により苛性ソーダ供給装置１６の駆動制御を行い、これによって苛性ソーダＡの吹込量が調整されている。
また、本実施形態では、バグフィルタ９の入口側へ消石灰Ｂ及び活性炭Ｃを供給すると共に、その消石灰供給装置１５ａを前記酸性ガス濃度検出器１４からの検出信号により制御している。具体的には、酸性ガス濃度検出器１４のＨＣｌ濃度分析計１４ｂの検出信号により消石灰供給装置１５ａの駆動制御を行い、消石灰Ｂの供給量を調整している。
当該消石灰Ｂによる酸性ガス処理（Ｃａ（ＯＨ）２＋２ＨＣｌ＝ＣａＣｌ２＋２Ｈ２Ｏ、Ｃａ（ＯＨ）２＋ＳＯ２＝ＣａＳＯ３＋Ｈ２Ｏ等）及び活性炭Ｃによるダイオキシン類の吸着除去は公知の技術であるものの、本実施形態に於いては、排ガス温度が１５０℃〜２００℃と相対的に低くて高いＨＣｌ除去率が得られるバグフィルタ９の入口へ、消石灰の吹込量を調整し乍ら吹込みするようにしているため、消石灰や苛性ソーダの吹込量及び発生する飛灰量を大幅に削減することができる。
更に、本実施形態ではエコノマイザの出口側に酸露点計１８が設けられており、当該酸露点計１８の検出値により前記苛性ソーダ供給装置１６の駆動制御を行い、苛性ソーダＡの供給量を調整している。
同様に、本実施形態では、中和剤吹込量制御装置２１（又は酸性ガス濃度検出器１４）に、ＳＯｘ濃度の設定値からＳＯ３濃度を推察すると共にこの推察したＳＯ３濃度の露点温度を演算する機構を設けており、当該露点温度演算機構で演算したエコノマイザ出口排ガスの露点値若しくは酸露点計１８で検出した酸露点でもって、ボイラ給水用脱気器１７の設定温度（即ち、エコノマイザ７への給水温度）を調整するようにしている。
その結果、本実施形態では、苛性ソーダＡの吹込みによりエコノマイザ７でのＳＯ３濃度が、従来の排ガス処理システムの場合よりも低下することになり、露点温度の上昇によりエコノマイザの給水温度を下げても腐食発生の虞れが減少する。これにより、エコノマイザ伝熱面積の低減によるエコノマイザの小型化や脱気器の設定温度の下降による発電効率の上昇が可能となる。例えば、従前のエコノマイザ（排ガス入口温度３５０℃、排ガス出口温度２５０℃、給水温度１４３℃、伝熱面積Ａｍ２）と比較すると、排ガス入口温度３５０℃、排ガス出口温度１６０℃、給水温度１４３℃とした場合には、伝熱面積が５．１４Ａｍ２に、又、排ガス入口温度３５０℃、排ガス出口温度１６０℃、給水温度１１０℃とした場合には、伝熱面積が2．８７Ａｍ２となり、給水温度を１４３℃から１１０℃とすることにより伝熱面積を約４４％削減することが出来る。又、試算に依れば、従前のエコノマイザを使用する場合に比較して、発電効率が約１．４％上昇する。
尚、本実施形態に於いては、酸性ガス濃度検出器１４を煙突１３の近傍に設け、煙突排ガスの酸性ガス濃度でもって苛性ソーダや消石灰の吹込量調整を行う構成としているが、ＨＣｌ濃度分析計やＳＯｘ濃度分析計は、前述の通りバグフィルタ９の下流側であればどの位置に設置してもよいことは勿論である。
又、ＳＯｘ濃度分析計やＨＣｌ濃度分析計を苛性ソーダＡの吹込位置より上流側若しくは消石灰Ｂの吹込位置より上流側に設け、前述のように煙突排出ガス内のＨＣｌ濃度やＳＯｘ濃度の所謂フィードフォワード制御を行うようにしてもよく、或いは、フィードフォワード制御とフィードバック制御の組合せ制御を行うことも可能である。
本発明は上述の如くエコノマイザ７の入口側へ苛性ソーダを吹込むことを主要構成とするものであるため、新設のごみ焼却処理施設は勿論のこと、既設のごみ焼却処理施設へも容易に適用できると云う高い実用性を具備するものである。
本発明は、ごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理のみならず、酸性ガスを含んだ排ガスを排出するあらゆる燃焼装置へ適用することが出来る。
Ｗ 都市ごみ
Ａ 苛性ソーダ
Ｂ 消石灰
Ｃ 活性炭
Ｇ 燃焼ガス
Ｅ ボイラ給水
Ａ´ ナトリウム系薬剤
１はごみ焼却炉
１ａは一次燃焼室
１ｂは二次燃焼室
２は燃焼排ガス出口
３は高温排ガス通路
４は蒸気過熱器
５は廃熱ボイラ
５ａは蒸気ドラム
６はボイラ出口側排ガス通路
７はエコノマイザ
８は減温塔
９はバグフィルタ
１０は誘引通風機
１１は再加熱器
１２は触媒反応塔
１３は煙突
１４は酸性ガス濃度検出器
１４ａはＳＯｘ濃度分析計
１４ｂはＨＣｌ濃度分析計
１５ａは消石灰供給装置
１５ｂは活性炭供給装置
１６は苛性ソーダ供給装置
１７は脱気器
１７ａは脱気器温度設定器
１８は酸露点計
１８´はナトリウム系薬剤供給装置
１９は酸性ガス濃度分析計（レーザー分析計）
２０は蒸気タービン発電機
２１は中和剤吹込量制御装置
２２はセラミックフイルタ
２３は排ガス処理装置
Ａ 苛性ソーダ
Ｂ 消石灰
Ｃ 活性炭
Ｇ 燃焼ガス
Ｅ ボイラ給水
Ａ´ ナトリウム系薬剤
１はごみ焼却炉
１ａは一次燃焼室
１ｂは二次燃焼室
２は燃焼排ガス出口
３は高温排ガス通路
４は蒸気過熱器
５は廃熱ボイラ
５ａは蒸気ドラム
６はボイラ出口側排ガス通路
７はエコノマイザ
８は減温塔
９はバグフィルタ
１０は誘引通風機
１１は再加熱器
１２は触媒反応塔
１３は煙突
１４は酸性ガス濃度検出器
１４ａはＳＯｘ濃度分析計
１４ｂはＨＣｌ濃度分析計
１５ａは消石灰供給装置
１５ｂは活性炭供給装置
１６は苛性ソーダ供給装置
１７は脱気器
１７ａは脱気器温度設定器
１８は酸露点計
１８´はナトリウム系薬剤供給装置
１９は酸性ガス濃度分析計（レーザー分析計）
２０は蒸気タービン発電機
２１は中和剤吹込量制御装置
２２はセラミックフイルタ
２３は排ガス処理装置
Claims (12)
- ごみ焼却炉からの燃焼排ガスの流通順に、過熱器と廃熱ボイラとエコノマイザと減温塔とバグフィルタと再加熱器と触媒反応塔を備えると共に、前記バグフィルタの下流側に設けた酸性ガス濃度検出器と蒸気タービン発電機を備えたごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理装置に於いて、前記エコノマイザの排ガス入口側へ苛性ソーダを吹込みする苛性ソーダ供給装置と、前記バグフィルタの排ガス入口側へ消石灰を吹込みする消石灰供給装置と、前記酸性ガス濃度検出器の検出値により苛性ソーダ及び又は消石灰の吹込量を調整する中和剤吹込量制御装置と、エコノマイザ出口側に設けられその検出値により苛性ソーダの吹込量を調整する酸露点計と、を具備したことを特徴とするごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理装置。
- エコノマイザの給水温度を、酸性ガス濃度検出器のＳＯｘ濃度の検出値及び又は酸露点計の検出値により脱気器の温度設定器を調整して適宜の温度に制御する構成とした請求項１に記載のごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理装置。
- 中和剤吹込量制御装置を、バグフイルタ下流側及び又はボイラ出口に設置した酸性ガス濃度検出器のＳＯｘ濃度検出値及び又は酸露点計の検出値により苛性ソーダの吹込量を調整すると共に、ＨＣｌ濃度検出値により消石灰吹込量を調整する構成とした請求項１に記載のごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理装置。
- 中和剤吹込量制御装置を、廃熱ボイラの出口側に設けた酸性ガス濃度分析計の検出値により中和剤吹込量を調整して酸性ガス濃度をフィードフォワード制御する構成とした請求項１に記載のごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理装置。
- 中和剤吹込量制御装置を、苛性ソーダ及び又は消石灰の吹込量をバグフイルタ下流側の酸性ガス濃度検出器の検出濃度及び又は酸露点計の検出値により調整して酸性ガス濃度を設定濃度にフィードバック制御する構成とした請求項１に記載のごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理装置。
- 中和剤吹込量制御装置を、フィードバック制御及び又はフィードフォワード制御により運転制御する構成とした請求項１に記載のごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理装置。
- ごみ焼却炉からの燃焼排ガスの流通順に、過熱器と廃熱ボイラとエコノマイザと減温塔とバグフィルタと再加熱器と触媒反応塔を備えると共に、前記バグフィルタの下流側に設けた酸性ガス濃度検出器と蒸気タービン発電機を備えたごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理方法に於いて、前記エコノマイザの排ガス入口側へ苛性ソーダを吹込みし、エコノマイザの腐食を防止すると共に、前記バグフィルタの排ガス入口側へ消石灰を吹込みする構成としたことを特徴とするごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理方法。
- 酸性ガス濃度検出器により検出したＳОｘ濃度により苛性ソーダの吹込量を調整するようにした請求項７に記載のごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理方法。
- 前記酸性ガス濃度検出器により検出したＨＣｌ濃度により消石灰の吹込量を調整するようにした請求項７に記載のごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理方法。
- 廃熱ボイラの出口側に設けた酸性ガス濃度分析計の検出値により苛性ソーダ及び又は消石灰の吹込量を調整して、外部へ排出する酸性ガス濃度をフィードフォワード制御する構成とした請求項７に記載のごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理方法。
- 苛性ソーダ及び又は消石灰の吹込量を酸性ガス濃度検出器の検出濃度により調整して、外部へ排出する排ガスの酸性ガス濃度を設定濃度にフィードバック制御する構成とした請求項７に記載のごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理方法。
- エコノマイザの出口側に酸露点計を設け、当該酸露点計の検出値により前記苛性ソーダの吹込量及び脱気器の設定温度を調整するようにした請求項７に記載のごみ焼却処理施設の燃焼排ガス処理方法。
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| JP6090766B2 (ja) | 2017-03-08 |
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