JP2019155259A - 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】炉から排出され水銀を含む排ガスに対し、排ガス中の酸素濃度が変動しても、排ガス中の水銀濃度を設定値以下とするように、適切な活性炭供給量のもとで吸着除去処理を行う排ガス処理装置及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】炉１からの排ガスを除塵処理する集塵装置３と、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路Ａへ活性炭を吹き込む活性炭供給装置５と、炉１の下流側でかつ集塵装置３の上流側で排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度計７と、活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御装置５を備え、制御装置５は、酸素濃度計７による酸素濃度測定値に基づき、集塵装置３の下流側での排ガス中の下流側水銀濃度を設定値以下とするように、酸素濃度測定値と活性炭供給量との予め定める対応関係に基づき活性炭供給量を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物焼却施設、セメント製造工場、火力発電所、非鉄金属製錬工場等の各種工場から排出される水銀を含む排ガスの処理装置及び排ガス処理方法に関する。

セメントキルン炉、非鉄金属製錬炉から排出される排ガスや、水銀を含んだ廃棄物が廃棄物焼却炉で焼却され排出される排ガス中に水銀が含まれることがあり、そのまま大気に放出されると、大気汚染を引き起こし問題となる。そこで、排ガス中の水銀を除去することが求められている。

さらに、「水銀に関する水俣条約」が２０１３年に採択され、世界的な水銀管理強化の動きが進行している。この条約発効後、水銀排出規制対象施設に対して水銀の排出を抑制する対策が検討されている。水銀排出規制対象施設としては、石炭火力発電所、石炭焚きボイラ、非鉄金属製錬施設、廃棄物焼却施設、セメント製造施設が挙げられる。かかる状況において、これらの施設から排出される排ガス中の水銀を効率的に除去する処理方法の要望が高まっている。

例えば、廃棄物焼却炉やボイラ火炉から排出される排ガス中の水銀の一般的な除去方法としては、排ガス中のダストを除塵するバグフィルタや電気集塵機へ排ガスを導くダクト内へ、バグフィルタ等に対して上流側位置で粉粒状の活性炭を吹き込み、該活性炭に水銀を吸着させ、この水銀を吸着した活性炭をダストとともにバグフィルタ等で集塵して排ガスから除去する方法が特許文献１で知られている。

また、排ガス中の酸性ガスを中和して除去するための消石灰に活性炭を予め混合した混合粉を用意し、この混合粉をバグフィルタの上流側でダクト内の排ガスに吹き込んで、酸性ガスと消石灰の反応生成物そして水銀を吸着した活性炭をダストとともにバグフィルタ等で集塵して処理する方法が用いられることもある。かくして、排ガス中の水銀は活性炭により吸着された後、バグフィルタ等で集塵除去される。

特開２０１０−２２１０８５

焼却炉で焼却処理される廃棄物の種類や、セメントキルン炉、非鉄金属製錬炉で製錬される原料の種類によっては、排ガス中の水銀濃度が一時的に高くなるような変動が生じる場合がある。この場合においても煙突から排出する排ガス中の水銀濃度を低く維持するためには、ダクトへ吹き込む活性炭の供給量を常時多量に吹き込む必要か、あるいは、消石灰と活性炭とが予め混合された混合粉をダクト内へ供給する際、混合粉の供給量を常時多量に吹き込む必要がある。

このように、一時的に高くなる水銀濃度を想定して活性炭又は混合粉を常時多量にダクト内へ供給すると、上記一時的な時間帯を除いた多くの時間帯で活性炭そして混合粉を過度に供給する結果となってしまい、活性炭や混合粉の使用量が多大となり、排ガス処理費用が嵩むという問題や、集塵したダスト等の量が多大となり、除塵処理費用が嵩むという問題が生じる。

また、廃棄物焼却炉、セメントキルン炉、非鉄金属精錬炉から排出される排ガスに含まれる水銀は、主に塩化水銀と金属水銀の二種類の形態がある。活性炭の水銀に対する吸着性能は、これらの排ガス中の水銀形態や排ガス中の成分によって変化する。活性炭の水銀吸着性能に影響を与える排ガス中の成分としては酸素が挙げられる。

本発明は、このような事情に鑑み、排ガス中の水銀を確実に吸着除去し、排ガス中の水銀濃度が変動してもこれに適切な活性炭量で活性炭を供給することができ、また、排ガス中の酸素濃度の変動に対応して適切に活性炭による吸着除去処理を行うことができる排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供することを課題とする。

本発明によると、上述の課題は、次の排ガス処理装置さらにはその方法により解決される。

［排ガス処理装置］
本発明における排ガス処理装置は、次の第一発明、第二発明そして第三発明のごとく構成され、いずれによっても上記課題は解決される。ここで、活性炭供給量（ｍｇ／Ｎｍ^３）は処理排ガス流量に対する活性炭吹込み重量として定められる。

＜第一発明＞
炉から排出され水銀を含む排ガスを除塵処理する集塵装置と、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭を吹き込む活性炭供給装置とを備える排ガス処理装置において、
炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度計と、活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御装置を備え、
制御装置は、酸素濃度計による酸素濃度測定値に基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の下流側水銀濃度を設定値以下とするように、酸素濃度測定値と活性炭供給量との予め定める対応関係に基づき活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理装置。

＜第二発明＞
炉から排出され水銀を含む排ガスを除塵処理する集塵装置と、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭を吹き込む活性炭供給装置とを備える排ガス処理装置において、
炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で、排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度計と、排ガス中の上流側水銀濃度を測定する上流側水銀濃度計と、活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御装置を備え、
制御装置は、酸素濃度計による酸素濃度測定値と上流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値に基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の下流側水銀濃度を設定値以下とするように、活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理装置。

＜第三発明＞
炉から排出され水銀を含む排ガスを除塵処理する集塵装置と、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭を吹き込む活性炭供給装置とを備える排ガス処理装置において、
炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で、排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度計と、排ガス中の上流側水銀濃度を測定する上流側水銀濃度計と、集塵装置の下流側で排ガス中の下流側水銀濃度を測定する下流側水銀濃度計と、活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御装置を備え、
制御装置は、酸素濃度計による酸素濃度測定値と、上流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値と、下流側水銀濃度計による下流側水銀濃度測定値とに基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の水銀濃度を設定値以下とするように、活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理装置。

第一ないし第三発明においては、制御装置は、活性炭供給量を所定の最小値以上に維持するように制御することが好ましい。かかる制御により、集塵装置のバグフィルタには、活性炭の吸着層が常に形成されているようになるので、予め形成された上記吸着層による吸着除去作用とその際に吹き込まれる活性炭による吸着除去作用とにより水銀を速やかにかつ確実に吸着除去でき、集塵後の排ガスの水銀濃度を十分に低濃度とすることができる。また、第二又は第三発明においては、排ガス中の水銀濃度が所定値より低い場合には、活性炭供給量を所定の最小値に保つように制御することが好ましい。集塵装置のバグフィルタに活性炭の吸着層が常に形成されているようにして、上記所定値よりも高濃度の水銀を含む排ガスが排出された際にも、予め形成された上記吸着層による吸着除去作用とその際に吹き込まれる活性炭による吸着除去作用とにより水銀を速やかにかつ確実に吸着除去でき、集塵後の排ガスの水銀濃度を十分に低濃度とすることができる。

また、第二又は第三発明においては、制御装置は、上流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値又は下流側水銀濃度計による下流側水銀濃度測定値が所定水銀濃度以上であるとき、活性炭供給量を所定の最大値に保つように制御することが好ましい。時間平均としてはさほど水銀濃度が高くないにも拘らず一時的に急激に水銀濃度が高くなったときに、この高い水銀濃度に合せて多量の活性炭を供給すると、その後の時間にわたり過剰に活性炭を供給してしまう結果になる。このような過剰な供給となることを、上記活性炭供給量を所定の最大値に保つように制御することにより防止できる。

また、第二又は第三発明において、活性炭供給量の最小値から最大値へ向けた増大に関しては、制御装置は、排ガス中の水銀濃度測定値が零又は測定可能な限界最小値未満の値から、第一の所定水銀濃度に達するまでの範囲には、所定の最小値の活性炭供給量のもとに活性炭を供給し、水銀濃度測定値が上記第一の所定水銀濃度に達した後に、水銀濃度測定値の増加にしたがって、所定の最小値から直線的に活性炭供給量を増大させ、水銀濃度測定値が第二の所定水銀濃度に達したときに、活性炭供給量を所定の最大値の供給量とし、水銀濃度測定値が上記第二の所定水銀濃度に達した後には、水銀濃度測定値の増加に対してその所定の最大値で活性炭供給量を一定に保つようにすることができる。

さらに、第二又は第三発明において、活性炭供給量の最小値から最大値に向けた増大に関しては、制御装置は、排ガス中の水銀濃度測定値が零又は測定可能な限界最小値未満の値から、第一の所定水銀濃度に達するまでの範囲には、所定の最小値で第一の供給量とする活性炭供給量のもとに活性炭を供給し、水銀濃度測定値が上記第一の所定水銀濃度に達したときに、階段状に活性炭供給量を所定の第二の供給量にまで増大させ、水銀濃度測定値が第二の所定水銀濃度に達するまでの範囲には、活性炭供給量を第二の供給量で一定に保ち、さらに、水銀濃度測定値が第二の所定水銀濃度に達したときに、活性炭供給量を所定の第三の供給量にまで増大させるように、水銀濃度測定値の増加にしたがって、階段状に活性炭供給量を増大させることを繰り返し、活性炭供給量を所定の最大値にまで増大させた後は、水銀濃度測定値の増加に対してその所定の最大値で活性炭供給量を一定に保つようにすることもできる。

上記のように、排ガス中の水銀濃度測定値に基づき、活性炭供給量を最小値から最大値へ向けて増大させることにより、活性炭供給装置の供給量調整機構にとって不具合が生じることもなく、活性炭供給量を円滑に制御することができる。

［排ガス処理方法］
本発明における排ガス処理方法は、次の第四発明、第五発明そして第六発明のごとく構成され、いずれによっても上記課題は解決される。

＜第四発明＞
炉から排出され水銀を含む排ガスを集塵装置で除塵処理し、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭供給装置から活性炭を吹き込むこととする排ガス処理方法において、
炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で排ガス中の酸素濃度を酸素濃度計で測定する測定工程と、制御装置で活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御工程を備え、
制御工程で、酸素濃度計による酸素濃度測定値に基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の水銀濃度を設定値以下とするように、活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理方法。

＜第五発明＞
炉から排出され水銀を含む排ガスを集塵装置で除塵処理し、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭供給装置から活性炭を吹き込むこととする排ガス処理方法において、
炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で排ガス中の酸素濃度を酸素濃度計で測定し、排ガス中の上流側水銀濃度を上流側水銀濃度計で測定する測定工程と、制御装置で活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御工程を備え、
制御工程で、酸素濃度計による酸素濃度測定値と上流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値とに基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の下流側水銀濃度を設定値以下とするように、活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理方法。

＜第六発明＞
炉から排出され水銀を含む排ガスを集塵装置で除塵処理し、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭供給装置から活性炭を吹き込むこととする排ガス処理方法において、
炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で排ガス中の酸素濃度を酸素濃度計で測定し、排ガス中の上流側水銀濃度を上流側水銀濃度計で測定するとともに、集塵装置の下流側で排ガス中の下流側水銀濃度を下流側水銀濃度計で測定する測定工程と、制御装置で活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御工程を備え、
制御工程で、酸素濃度計による酸素濃度測定値と上流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値と下流側水銀濃度計による下流側水銀濃度測定値とに基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の下流側水銀濃度を設定値以下とするように、活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理方法。

第四ないし第六発明においては、制御工程では、活性炭供給量を所定の最小値以上に維持するように制御することが好ましい。かかる制御により、集塵装置のバグフィルタには、活性炭の吸着層が常に形成されているようになるので、予め形成された上記吸着層による吸着除去作用とその際に吹き込まれる活性炭による吸着除去作用とにより水銀を速やかにかつ確実に吸着除去でき、集塵後の排ガス中の水銀濃度を十分に低濃度とすることができる。また、第五又は第六発明においては、排ガス中の水銀濃度が所定値より低い場合には、活性炭供給量を所定の最小値に保つように制御することが好ましい。集塵装置のバグフィルタに活性炭の吸着層が常に形成されているようにして、上記所定値よりも高濃度の水銀を含む排ガスが排出された際にも、予め形成された上記吸着層による吸着除去作用とその際に吹き込まれる活性炭による吸着除去作用とにより水銀を速やかにかつ確実に吸着除去でき、集塵後の排ガスの水銀濃度を十分に低濃度とすることができる。

また、第五又は第六発明においては、制御工程では、上流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値又は下流側水銀濃度計による下流側水銀濃度測定値が所定水銀濃度以上であるとき、活性炭供給量を所定の最大値に保つように制御することが好ましい。時間平均としてはさほど水銀濃度が高くないのにも拘らず一時的に急激に水銀濃度が高くなったときに、この高い水銀濃度に合せて多量の活性炭を供給すると、その後の時間にわたり過剰に活性炭を供給してしまう結果になる。このような過剰な供給となることを、上記活性炭供給量を所定の最大値に保つように制御することにより防止できる。

また、第五又は第六発明において、活性炭供給量の最小値から最大値へ向けた増大に関しては、制御工程は、排ガス中の水銀濃度測定値が零又は測定可能な限界最小値未満の値から、第一の所定水銀濃度に達するまでの範囲には、所定の最小値の活性炭供給量のもとに活性炭を供給し、水銀濃度測定値が上記第一の所定水銀濃度に達した後に、水銀濃度測定値の増加にしたがって、所定の最小値から直線的に活性炭供給量を増大させ、水銀濃度測定値が第二の所定水銀濃度に達したときに、活性炭供給量を所定の最大値の供給量とし、水銀濃度測定値が上記第二の所定水銀濃度に達した後には、水銀濃度測定値の増加に対してその所定の最大値で活性炭供給量を一定に保つようにすることができる。

さらに、第五又は第六発明において、活性炭供給量の最小値から最大値に向けた増大に関しては、制御工程は、排ガス中の水銀濃度測定値が零又は測定可能な限界最小値未満の値から、第一の所定水銀濃度に達するまでの範囲には、所定の最小値で第一の供給量とする活性炭供給量のもとに活性炭を供給し、水銀濃度測定値が上記第一の所定水銀濃度に達したときに、階段状に活性炭供給量を所定の第二の供給量にまで増大させ、水銀濃度測定値が第二の所定水銀濃度に達するまでの範囲には、活性炭供給量を第二の供給量で一定に保ち、さらに、水銀濃度測定値が第二の所定水銀濃度に達したときに、活性炭供給量を所定の第三の供給量にまで増大させるように、水銀濃度測定値の増加にしたがって、階段状に活性炭供給量を増大させることを繰り返し、活性炭供給量を所定の最大値にまで増大させた後は、水銀濃度測定値の増加に対してその所定の最大値で活性炭供給量を一定に保つようにすることもできる。

上記のように、排ガスの水銀濃度測定値に基づき、活性炭供給量の最小値から最大値へ向けて増大させることにより、活性炭供給装置の供給量調整機構にとって不具合が生じることもなく、活性炭供給量を円滑に制御することができる。

このような本発明によれば、第一発明そして第四発明では、炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で排ガス中の酸素濃度を酸素濃度計で測定して酸素濃度測定値に基づき活性炭供給量を調整することとして、排ガス中の酸素濃度の状況に対応して、活性炭による排ガス中の水銀の除去性能を把握し、活性炭供給量を過不足なく調整することで、集塵装置の下流側での排ガス中の下流側水銀濃度を許容される設定値以下とすることができる。

第二発明そして第五発明では、炉よりも下流側で集塵装置よりも上流側で、排ガス中の酸素濃度を酸素濃度計で測定し、上流側水銀濃度を上流側水銀濃度計で測定し、その測定値に基づき活性炭供給量を調整して集塵装置の下流側での排ガス中の下流側水銀濃度を許容される設定値以下とする。炉からの排ガス中の酸素濃度が変動した場合に酸素濃度測定値に基づき活性炭による排ガス中の水銀の除去性能を把握し、さらに、排ガス中の水銀濃度が変動した場合に、排ガスの集塵装置への流入前に上流側水銀濃度を測定しその測定値に基づき、速やかに活性炭供給量を適正量に調整することができ、水銀濃度の変動に対して遅れが生じることなく確実に煙突から排出される排ガス中の水銀濃度を許容される設定値以下とすることができる。

さらに第三発明そして第六発明では、炉よりも下流側で集塵装置より上流側で、排ガス中の酸素濃度を酸素濃度計で測定し、上流側水銀濃度を上流側水銀濃度計で測定するとともに、集塵装置の下流側でも下流側水銀濃度を下流側水銀濃度計で測定し、これらの三つの測定値に基づき活性炭供給量を調整して集塵装置の下流側での下流側水銀濃度を許容される設定値以下とする。炉からの排ガス中の酸素濃度が変動した場合に酸素濃度測定値に基づき活性炭による排ガス中の水銀の除去性能を把握し、さらに、炉よりも下流側で集塵装置よりも上流側での上流側水銀濃度測定値及び集塵装置の下流側での下流側水銀濃度測定値に基づき、活性炭供給量を制御する。このようにすることにより、酸素濃度の変動と水銀濃度の変動に対して遅れが生じることなくより確実に煙突から排出される排ガス中の水銀濃度を許容される設定値以下にできる。

第一発明そして第四発明では、酸素濃度測定値に基づき活性炭による排ガス中の水銀の除去性能を把握し活性炭供給量を制御するが、炉からの排ガス中の水銀濃度が変動したときには、その変動に対して活性炭供給量の調整に遅れが生じることがある。一方、第二発明そして第五発明では、集塵装置よりも上流側で上流側水銀濃度を測定するので、上記変動に対しても速やかに対応できる。さらに、第三発明および第六発明では、集塵装置よりも上流側で上流側水銀濃度を測定し、さらに集塵装置の下流側で下流側水銀濃度を測定し、これらの二つの測定値に基づき活性炭供給量を調整することで、排ガス中の水銀濃度の変動に対して遅れが生じることなく、より確実に煙突から排出される排ガス中の水銀濃度を許容される設定値以下にできる。

このように本発明によれば、排ガス中の酸素濃度を集塵装置の上流側の位置で測定し、あるいは集塵装置の上流側で酸素濃度を測定するとともに上流側水銀濃度も測定し、あるいは集塵装置の上流側で酸素濃度を測定するとともに集塵装置の上流側で上流側水銀濃度そして下流側で下流側水銀濃度を測定して、酸素濃度測定値に基づき活性炭による排ガス中の水銀の除去性能を把握し、吹き込む活性炭の供給量を調整するので、煙突から排出される排ガス中水銀濃度は確実に許容される設定値以下となり、しかも活性炭は過不足なく供給されることとなり、活性炭の使用量を抑制できるとともに、排ガス処理費用の低減化を図れる。

また、本発明によれば、排ガス中の酸素濃度もしくは排ガス中の酸素濃度および上流側水銀濃度を集塵装置の上流側で測定し、その測定値に基づき吹き込む活性炭の供給量を調整するので、排ガス中の酸素濃度が低くなり、活性炭による水銀除去性能が低下してしまった場合でも、活性炭吹込み量を制御することで、煙突から排出される排ガス中の水銀濃度を所定値以下にできる。また、水銀濃度測定値が所定水銀濃度以上であるとき、活性炭供給量を所定の最大値に保つように制御することにより、活性炭は過不足なく供給されるので、活性炭の使用量を適正にできるとともに、排ガス処理費用の低減化を図れる。

本発明の第一実施形態装置を示し、（Ａ）はその概要構成図、（Ｂ）は活性炭供給装置の概要構成図である。 本発明の第二実施形態装置の概要構成図である。 本発明の第三実施形態装置の概要構成図である。 （Ａ）〜（Ｈ）は排ガス中の水銀濃度と活性炭供給量との関係として、採用可能な各種パターンを示している。 酸素濃度と活性炭供給量との関係を示す図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。

本実施形態では、水銀を含む排ガスを排出する炉として、廃棄物を焼却する焼却炉について説明しているが、本発明は、これに限らず、セメントキルン炉、非鉄金属製錬炉等の各種炉から排出される水銀を含む排ガスの処理装置及び処理方法として用いることができる。

廃棄物を焼却する焼却炉からの排ガスに対して、集塵のために設置したバグフィルタの上流位置で排ガス流路へ活性炭を吹き込むことで、該排ガス流路の排ガスに含まれる水銀を活性炭で吸着するとともに、バグフィルタの濾過材表面に活性炭層を作成して水銀を該活性炭層で吸着して、排ガス中の水銀を吸着除去して、バグフィルタの下流側での水銀濃度を低濃度レベルに抑制することが可能であるが、従来は廃棄物の種類や量の変動により、焼却炉からの排ガス中の水銀濃度が変動しバグフィルタの下流側において一時的に水銀濃度が上昇する場合に備え、活性炭を常時、多量に吹き込む必要があり、排ガス処理費用が嵩むことになっている。

そこで、本実施形態では、バグフィルタの上流側の排ガス流路で活性炭を吹き込む位置より上流側に酸素濃度計もしくは酸素濃度計および水銀濃度計を設置し、酸素濃度もしくは酸素濃度および水銀濃度を測定し、測定された酸素濃度もしくは酸素濃度および水銀濃度にもとづき、吹込む活性炭量を制御し、排ガス流路に吹込んでいる。酸素濃度計および水銀濃度計は、連続的に測定する形式が好ましい。

＜第一実施形態＞
本実施形態装置の概要構成を示す図１（Ａ）において、焼却炉１からの排ガスを煙突４まで導く排ガス流路Ａに、上流側からボイラ２、さらに集塵装置としてバグフィルタ３が配設されており、バグフィルタ３の上流位置で排ガス流路Ａへ、排ガス中の水銀を吸着除去するための活性炭を吹き込む活性炭供給装置５とこれを制御する制御装置６が設けられており、バグフィルタ３の上流側であって、活性炭供給装置５による活性炭吹込み位置よりも上流側の位置で排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度計７が設けられ、該酸素濃度計７の測定値を出力信号として上記制御装置６へ送るように、上記酸素濃度計７が該制御装置６に接続されている。

酸素濃度計７の測定値は制御装置６に送られ、この測定値に基づき活性炭供給装置５が制御される。

制御装置は、酸素濃度計による酸素濃度測定値と活性炭供給量との予め定めた対応関係を記憶しており、この対応関係に基づき、活性炭供給量を制御するようにしてもよい。

上記活性炭供給装置５は、具体的には、図１（Ｂ）に示されるように、活性炭を収容するホッパ５Ａと、該ホッパ５Ａの下部出口に設けられたロータリ形式の切出し部材５Ｂと、さらにその下方に設けられたバルブまたはダンパ５Ｃとを有している。かかる活性炭供給装置５では、制御装置６からの指令信号を受けて、切出し部材５Ｂのロータリの回転数、バルブの開度及びダンパ５Ｃの開度のうち少なくとも一つが調整され活性炭が供給量を調整されて上記排ガス流路へ供給される。

＜酸素濃度測定値と活性炭供給量との対応関係の説明＞
酸素濃度測定値と活性炭供給量との対応関係を定める手順を以下に示す。

図１に示す排ガス処理装置を用いて排ガス中の水銀を活性炭により吸着除去する実験を行った。バグフィルタ３よりも上流側での排ガス流路Ａにおける排ガス中の上流側水銀濃度は２００μｇ／Ｎｍ^３程度でほぼ一定であり、この排ガス中の酸素濃度を２〜２１ｖｏｌ％の範囲で変化させ、種々の酸素濃度の場合にバグフィルタ３の下流側である煙突４内の排ガス中の下流側水銀濃度を一時間の平均値で５０μｇ／Ｎｍ^３以下とするために必要な活性炭供給量を求め、排ガス中の酸素濃度測定値と活性炭供給量との好ましい対応関係を図５に示すように定めた。

図５に示されるように、酸素濃度が１０ｖｏｌ％以上の高い濃度の場合には、活性炭の水銀除去性能が高く水銀は十分に吸着除去されるので、活性炭供給量は排ガス流量あたり５０ｍｇ／Ｎｍ^３程度で十分に水銀を除去でき、排ガス中の水銀濃度を十分に許容される設定値以下とすることができる。一方、酸素濃度が１０ｖｏｌ％より低い場合には、活性炭による排ガス中水銀の吸着除去性能が低いため、多くの活性炭供給量が必要であり、活性炭供給量を増加して排ガス中の水銀濃度を許容される設定値以下とするようにする。すなわち、酸素濃度が低いほど必要な活性炭供給量は多くなる。

排ガス中の水銀濃度が異なる場合にも、同様に排ガス中の酸素濃度測定値と活性炭供給量との好ましい対応関係を定めておき、測定した酸素濃度測定値に基づき、活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する。

本第一実施形態は、排ガス中の水銀濃度の変動が少なく、排ガス中の酸素濃度の変動が多い場合に好適である。

＜第二実施形態＞
図２に示される第二実施形態は、既述の第一実施形態に比し、酸素濃度計７に加え、活性炭供給装置５による活性炭吹込み位置よりも上流側の位置に上流側水銀濃度計８を設置したことのみが異なり他は図１の場合と同じである。したがって、図２では、図１の第一実施形態における部位と共通な部位について同一符号を付すことで、その説明は省略する。

本実施形態では、図２に見られるように、上流側水銀濃度計８は焼却炉１の下流側かつバグフィルタ３よりも上流側であって、活性炭供給装置５による活性炭吹込み位置よりも上流側の位置で排ガス中の上流側水銀濃度を測定するように配設されている。本実施形態では、この測定位置での酸素濃度、上流側水銀濃度および活性炭供給量と、バグフィルタ３よりも下流位置での下流側水銀濃度との関係が蓄積されたデータにもとづき把握されている。したがって、活性炭吹込み位置よりも上流側での酸素濃度および上流側水銀濃度を測定しその酸素濃度測定値および上流側水銀濃度測定値とその時点で供給されている活性炭供給量とから、バグフィルタ３の下流側での下流側水銀濃度を推定できる。すなわち、制御装置６によって上記活性炭吹込み位置よりも上流側での酸素濃度および上流側水銀濃度測定値に基づき、バグフィルタ３の下流での下流側水銀濃度を推定し、その推定下流側水銀濃度を設定値以下とするために必要な活性炭供給量を求めることができ、活性炭供給装置５の活性炭供給量を制御する。その結果としてバグフィルタ３の下流側での下流側水銀濃度を設定値以下としている。制御装置６は、酸素濃度計７による酸素濃度測定値と上流側水銀濃度計８による水銀濃度測定値と制御を行う時点で供給されている活性炭供給量との予め定めた対応関係に基づき、活性炭供給量を制御するようにしてもよい。

かかる本実施形態では、焼却炉１からの排ガス中の酸素濃度や水銀濃度に変動があった場合、この酸素濃度や水銀濃度の変動を焼却炉１の下流側かつ活性炭供給装置５による活性炭吹込み位置よりも上流側の位置で酸素濃度計７および上流側水銀濃度計８が測定して検知し、速やかに活性炭供給量を調整する対応ができるので、タイムラグがなく、バグフィルタ３の下流側の排ガス中の水銀濃度を確実に設定値以下に維持することができる。図２に図示された例では、酸素濃度計７による酸素濃度の測定位置および上流側水銀濃度計８による上流側水銀濃度の測定位置は、活性炭吹込み位置よりも上流側であるが、これに限定されずに、バグフィルタ３の上流側であって、該活性炭吹込み位置よりも下流側であってもよい。

水銀濃度測定値の変化に対して活性炭供給量を対応させる対応関係としては、種々の形態を適用することができる。

測定した排ガス中の水銀濃度が零又は測定可能な限界最小値未満又は予め定めた所定値より低い場合には、活性炭の供給を行わず、排ガス中の水銀濃度が零又は測定可能な限界最小値又は予め定めた所定値より高い場合には、活性炭供給量を排ガス中の水銀濃度の増加にしたがって、次第に増加させるような対応関係の形態（形態１）にしてもよい。また、上記の形態１に付加して、水銀濃度の測定値が所定の水銀濃度に達するまでの間、水銀濃度の増加にしたがって、活性炭供給量を増大させ、水銀濃度の測定値が所定の水銀濃度以上の場合に、活性炭供給量を所定の最大値の供給量とし一定とする対応関係の形態（形態２）としてもよい。また、形態１または形態２において、水銀濃度の増加にしたがって、活性炭供給量を増大させる際に、直線的に増大させてもよいし、ステップ状に増大させてもよい。

また、水銀濃度測定値の変化に対して活性炭供給量を対応させる対応関係としては、水銀濃度測定値が所定の水銀濃度以下の場合は活性炭供給量を所定の最小値とし、水銀濃度測定値が所定の水銀濃度より高い場合には水銀濃度測定値の増加にしたがって、活性炭供給量を所定の最小値から次第に増加して、さらに、水銀濃度測定値が所定の水銀濃度より高い場合には活性炭供給量を所定の最大値に維持する対応関係の形態（形態３）にしてもよい。活性炭供給量の最小値としては、焼却炉１から排ガスが排出されている運転中は排ガス中の水銀濃度が極めて低い場合にも、最低限としてこの最小値の供給量で常時活性炭を吹き込むことにより、煙突内の排ガス中の水銀濃度を設定値以下に確実に維持できるようにする活性炭供給量の値を定める。水銀濃度測定値の増加にしたがって、活性炭供給量を所定の最小値から次第に増加させることにより、排ガス中の水銀濃度に対して適正な量の活性炭を供給することができる。活性炭供給量を所定の最小値から次第に増大させる場合には、直線的に増大させてもよいし、複数段階に分けてステップ状に増大させるようにしてもよく、種々の対応関係の形態を採用できる。

活性炭の供給量を調整する手段として、活性炭供給装置のロータリ形式切出し部材のロータリの回転数、バルブの開度及びダンパの開度などを単独で又は組み合わせて調整することを行うが、これらの調整機構の調整範囲や調整の特性（例えば供給量の増減を連続的に可能、又は段階的に可能等）に適した対応関係の形態を採用することが好ましい。

水銀濃度測定値と活性炭供給量との対応関係の形態のうち形態３についての各種の応用形態の例を図４に示す。

図４（Ａ）に示す応用形態は、排ガス中の水銀濃度の測定値が零又は測定可能な限界最小値未満の値から、予め定める所定水銀濃度までの範囲には、所定の最小値の活性炭供給量のもとに活性炭を供給し、水銀濃度の測定値が上記所定水銀濃度に達したときに、ステップ状に活性炭供給量を所定の最大値にまで増大させ、さらに、排ガス中の水銀濃度の増加に対して、活性炭供給量をその所定の最大値で一定に保つ形態である。水銀濃度の測定値が所定水銀濃度より低い場合には活性炭供給量を所定の最小値とし、所定水銀濃度より高い場合には活性炭供給量を所定の最大値とする対応関係の形態であり、簡単な制御機構で活性炭供給量を制御することができる。

図４（Ｂ）に示す応用形態は、排ガス中の水銀濃度の測定値が零又は測定可能な限界最小値未満の値から、第一の所定水銀濃度に達するまでの範囲には、所定の最小値の活性炭供給量（第一の供給量）のもとに活性炭を供給し、水銀濃度の測定値が上記第一の所定水銀濃度に達したときに、ステップ状に活性炭供給量を所定の第二の供給量にまで増大させ、排ガス中の水銀濃度の増加に対して活性炭供給量を第二の供給量で一定に保ち、さらに、水銀濃度の測定値が第二の所定水銀濃度に達したときに、活性炭供給量を所定の第三の供給量にまで増大させるように、排ガス中の水銀濃度の増加にしたがって、細かい階段状で活性炭供給量を増大させることを繰り返し、活性炭供給量を所定の最大値にまで増大させた後は、排ガス中の水銀濃度の増加に対してその所定の最大値で活性炭供給量を一定に保つ形態である。排ガス中の水銀濃度の増加にしたがって、活性炭供給量を所定の最小値から所定の最大値にまで階段状で増大させることにより、排ガス中の水銀濃度に対して活性炭の供給をより適正な量で供給するように制御することができる。

図４（Ｃ）に示す応用形態は、排ガス中の水銀濃度の増加にしたがって、所定の最小値から直線的に活性炭供給量を増大させる形態である。また、図４（Ｄ）に示す応用形態は、排ガス中の水銀濃度の測定値が所定水銀濃度に達するまでの範囲には、排ガス中の水銀濃度の増加にしたがって、所定の最小値から直線的に活性炭供給量を増大させ、水銀濃度の測定値が上記所定の排ガス中の水銀濃度に達したときに、活性炭供給量を所定の最大値の供給量とし、活性炭供給量を所定の最大値にまで増大させた後は、排ガス中の水銀濃度の増加に対してその所定の最大値で活性炭供給量を一定に保つ形態である。図４（Ｃ）、（Ｄ）に示す応用形態では、排ガス中の水銀濃度の増加にしたがって、所定の最小値から連続的に活性炭供給量を増大させることにより、排ガス中の水銀濃度に対してきめ細かく適正量で活性炭を供給するように制御することができる。

図４（Ｅ）に示す応用形態は、排ガス中の水銀濃度の測定値が零又は測定可能な限界最小値未満の値から、第一の所定水銀濃度に達するまでの範囲には、所定の最小値の活性炭供給量のもとに活性炭を供給し、水銀濃度の測定値が上記第一の所定水銀濃度に達した後に、排ガス中の水銀濃度の増加にしたがって、所定の最小値から直線的に活性炭供給量を増大させ、水銀濃度の測定値が第二の所定水銀濃度に達したときに、活性炭供給量を所定の最大値の供給量とし、活性炭供給量を所定の最大値にまで増大させた後は、排ガス中の水銀濃度の増加に対してその所定の最大値で活性炭供給量を一定に保つ形態である。図４（Ｅ）に示す応用形態は、図４（Ａ）と（Ｃ）に示す応用形態を組み合わせた形態であり、それぞれの形態の特徴、効果を併せもつ。

図４（Ｆ）に示す応用形態は、排ガス中の水銀濃度の測定値が零又は測定可能な限界最小値未満の値から、第一の所定水銀濃度に達するまでの範囲には、所定の最小値の活性炭供給量（第一の供給量）のもとに活性炭を供給し、水銀濃度の測定値が上記第一の所定水銀濃度に達した後に、排ガス中の水銀濃度の増加にしたがって、第一の供給量から直線的に活性炭供給量を増大させ、第二の所定水銀濃度に対応する第二の供給量にまで増大させ、その後排ガス中の水銀濃度の増加に対して活性炭供給量を第二の供給量で一定に保ち、さらに、第三の所定水銀濃度に達したときに、第二の供給量から直線的に活性炭供給量を増大させ、第四の所定水銀濃度に対応する第三の供給量にまで増大させ、その後排ガス中の水銀濃度の増加に対して活性炭供給量を第三の供給量で一定に保ち、このような排ガス中の水銀濃度の増加に対して活性炭供給量を一定に保つことと増大させることを繰り返し、活性炭供給量を所定の最大値にまで増大させた後は、排ガス中の水銀濃度の増加に対してその所定の最大値で活性炭供給量を一定に保つ形態である。図４（Ｆ）に示す応用形態は、図４（Ｂ）と（Ｄ）に示す応用形態を組み合わせた形態であり、それぞれの形態の特徴、効果を併せもつ。

図４（Ｇ）に示す応用形態は、排ガス中の水銀濃度の測定値が所定水銀濃度に達するまでの間、排ガス中の水銀濃度の増加にしたがって、所定の最小値から直線的に活性炭供給量を増大させ、水銀濃度の測定値が上記所定水銀濃度に達したときに、ステップ状に活性炭供給量を所定の最大値にまで増大させ、活性炭供給量を所定の最大値にまで増大させた後は、排ガス中の水銀濃度の増加に対してその所定の最大値で活性炭供給量を一定に保つ形態である。排ガス中の水銀濃度の測定値が比較的中程度の所定の値より低い場合には、排ガス中の水銀濃度の増加にしたがって、所定の最小値から連続的に活性炭供給量を増大させることにより、排ガス中の水銀濃度に対してきめ細かく適正量で活性炭を供給するように制御することができ、排ガス中の水銀濃度の測定値が比較的中程度の所定水銀濃度より高い場合には、活性炭供給量を所定の最大値とすることとする対応関係であり、活性炭の供給量を調整する複数の手段を有効に利用して活性炭供給量を適切量で制御することができる。

図４（Ｈ）に示す応用形態は、排ガス中の水銀濃度の測定値が第一の所定水銀濃度に達するまでの間、排ガス中の水銀濃度の増加にしたがって、所定の最小値から直線的に活性炭供給量を増大させ、水銀濃度の測定値が上記第一の所定水銀濃度に達したときに、活性炭供給量を所定の第一の供給量とし、水銀濃度の測定値が第二の所定水銀濃度に達するまでの間、活性炭供給量を所定の第一の供給量で一定に保ち、水銀濃度の測定値が上記第二の所定水銀濃度に達したときに、ステップ状に活性炭供給量を所定の最大値にまで増大させ、活性炭供給量を所定の最大値にまで増大させた後は、排ガス中の水銀濃度の増加に対してその所定の最大値で活性炭供給量を一定に保つ形態である。図４（Ｈ）に示す応用形態は、図４（Ｇ）に示す応用形態に、排ガス中の水銀濃度の測定値が比較的中程度の所定の範囲（第一の所定水銀濃度から第二の所定銀濃度までの範囲）では、活性炭供給量を第一の所定供給量で一定に保つことを組み合わせた形態であり、活性炭の供給をより適正な量で供給するように制御することができる。

＜第三実施形態＞
図３に示される第三実施形態は、前出の第二実施形態に比し、活性炭供給装置５による活性炭吹込み位置よりも上流側に配された酸素濃度計７そして第一水銀濃度計(上流側水銀濃度計)８Ａに加え、バグフィルタ３の下流側であるバグフィルタ３の出口又は煙突４に排ガス中の水銀濃度を測定する第二水銀濃度計(下流側水銀濃度計)８Ｂも設けられている点で特徴がある。この点以外は第二実施形態と同じである。上記第二水銀濃度計８Ｂの測定値は、上記酸素濃度計７そして第一水銀濃度計８Ａの測定値とともに出力信号として制御装置６へ送られるようになっている。図３では、図２の第二実施形態における部位と共通な部位について同一符号を付すことで、その説明は省略する。

本実施形態では、図３に見られるように、上述のように、水銀濃度計として、前出の第二実施形態の活性炭供給装置５による活性炭吹込み位置よりも上流側に配された第一水銀濃度計８Ａ（上流側水銀濃度計）に加え、バグフィルタ３の出口又は煙突４に第二水銀濃度計８Ｂ（下流側水銀濃度計）が設けられている。第二実施形態と同様に活性炭供給装置５による活性炭吹込み位置よりも上流側における酸素濃度計７による酸素濃度と第一水銀濃度計８Ａによる上流側水銀濃度測定値に基づいて活性炭供給量を制御し、さらにバグフィルタ３の出口における第二水銀濃度計８Ｂによる下流側水銀濃度測定値に基づき、酸素濃度計７による酸素濃度と第一水銀濃度計８Ａによる上流側水銀濃度測定値に基づく制御を補完するようにして、活性炭供給量を増減するように制御する。

バグフィルタ３の出口又は煙突４における排ガス中の水銀濃度の設定値を予め定めておき、第二水銀濃度計８Ｂによる下流側水銀濃度測定値が該設定値を上回った場合に、活性炭供給量をさらに増加させるように制御してもよい。

この制御を組み込むことで、第二実施形態よりもさらに確実にバグフィルタ３の出口又は煙突４における水銀濃度を設定値以下に制御することができる。

１ 炉（焼却炉）
２ ボイラ
３ 集塵装置（バグフィルタ）
４ 煙突
５ 活性炭供給装置
６ 制御装置
７ 酸素濃度計
８ 水銀濃度計
８Ａ 第一水銀濃度計（上流側水銀濃度計）
８Ｂ 第二水銀濃度計（下流側水銀濃度計）

Claims (10)

1. 炉から排出され水銀を含む排ガスを除塵処理する集塵装置と、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭を吹き込む活性炭供給装置とを備える排ガス処理装置において、
   炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度計と、活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御装置を備え、
   制御装置は、酸素濃度計による酸素濃度測定値に基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の下流側水銀濃度を設定値以下とするように、酸素濃度測定値と活性炭供給量との予め定める対応関係に基づき活性炭供給量を制御し、活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
2. 炉から排出され水銀を含む排ガスを除塵処理する集塵装置と、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭を吹き込む活性炭供給装置とを備える排ガス処理装置において、
   炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で、排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度計と、排ガス中の上流側水銀濃度を測定する上流側水銀濃度計と、活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御装置を備え、
   制御装置は、酸素濃度計による酸素濃度測定値と上流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値に基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の下流側水銀濃度を設定値以下とするように、活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
3. 炉から排出され水銀を含む排ガスを除塵処理する集塵装置と、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭を吹き込む活性炭供給装置とを備える排ガス処理装置において、
   炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で、排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度計と、排ガス中の上流側水銀濃度を測定する上流側水銀濃度計と、集塵装置の下流側で排ガス中の下流側水銀濃度を測定する下流側水銀濃度計と、活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御装置を備え、
   制御装置は、酸素濃度計による酸素濃度測定値と、上流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値と、下流側水銀濃度計による下流側水銀濃度測定値とに基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の水銀濃度を設定値以下とするように、活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
4. 制御装置は、活性炭供給量を所定の最小値以上に維持するように制御することとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の排ガス処理装置。
5. 制御装置は、上流側水銀濃度計又は下流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値又は下流側水銀濃度測定値が所定水銀濃度以上であるとき、活性炭供給量を所定の最大値に保つように制御することとする請求項２又は請求項３に記載の排ガス処理装置。
6. 炉から排出され水銀を含む排ガスを集塵装置で除塵処理し、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭供給装置から活性炭を吹き込むこととする排ガス処理方法において、
   炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で排ガス中の酸素濃度を酸素濃度計で測定する測定工程と、制御装置で活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御工程を備え、
   制御工程で、下流側酸素濃度計による酸素濃度測定値に基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の水銀濃度を設定値以下とするように、活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理方法。
7. 炉から排出され水銀を含む排ガスを集塵装置で除塵処理し、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭供給装置から活性炭を吹き込むこととする排ガス処理方法において、
   炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で排ガス中の酸素濃度を酸素濃度計で測定し、排ガス中の上流側水銀濃度を上流側水銀濃度計で測定する測定工程と、制御装置で活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御工程を備え、
   制御工程で、酸素濃度計による酸素濃度測定値と上流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値とに基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の下流側水銀濃度を設定値以下とするように、活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理方法。
8. 炉から排出され水銀を含む排ガスを集塵装置で除塵処理し、炉から集塵装置へ排ガスを導く排ガス流路へ活性炭供給装置から活性炭供給装置から活性炭を吹き込むこととする排ガス処理方法において、
   炉の下流側でかつ集塵装置の上流側で排ガス中の酸素濃度を酸素濃度計で測定し、排ガス中の上流側水銀濃度を上流側水銀濃度計で測定するとともに集塵装置の下流側で排ガス中の下流側水銀濃度を下流側水銀濃度計で測定する測定工程と、制御装置で活性炭供給装置の活性炭供給量を制御する制御工程を備え、
   制御工程で、酸素濃度計による酸素濃度測定値と上流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値と下流側水銀濃度計による下流側水銀濃度測定値とに基づき、上記集塵装置の下流側での排ガス中の下流側水銀濃度を設定値以下とするように、活性炭供給量を制御することを特徴とする排ガス処理方法。
9. 制御工程は、活性炭供給量を所定の最小値以上に維持するように制御することとする請求項６ないし請求項８のうちの一つに記載の排ガス処理方法。
10. 制御工程は、上流側水銀濃度計による上流側水銀濃度測定値又は下流側水銀濃度計による下流側水銀濃度測定値が所定水銀濃度以上であるとき、活性炭供給量を所定の最大値に保つように制御することとする請求項７又は請求項８に記載の排ガス処理方法。

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