JP2019209273A

JP2019209273A - 排ガス処理装置

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Publication number: JP2019209273A
Application number: JP2018108444A
Authority: JP
Inventors: 通孝古林; Michitaka Furubayashi; 睦史加藤; Atsushi Kato
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2018-06-06
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2038-06-06
Also published as: JP7106357B2; CN112165981A; CN112165981B; WO2019235110A1

Abstract

【課題】排ガス中の水銀濃度をより確実に低下させる。【解決手段】排ガス処理装置４では、集塵灰戻し部４４が、集塵機４３にて捕集された集塵灰を、煙道３とは異なる戻し経路４４１に沿って、煙道３における燃焼室２と集塵機４３との間の位置Ｐ２へと搬送する。集塵灰分配部４５は、集塵機４３にて捕集された集塵灰を、集塵灰戻し部４４と、煙道３外の排出位置に配置される集塵灰排出部４７とに分配する。濃度測定部４８１，４８２は、排ガス中の水銀濃度の測定値を取得する。当該測定値に基づく評価値が閾値よりも大きい高濃度状態において、集塵灰分配部４５による、集塵灰排出部４７への集塵灰の分配比率が通常状態よりも増大される。これにより、多量の水銀を含む集塵灰が煙道３に戻されることを抑制することができ、その結果、排ガス処理装置４において、排ガス中の水銀濃度をより確実に低下させることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、排ガス処理装置に関する。

従来、都市ごみ等の一般廃棄物は、ごみ焼却設備で焼却処理される。焼却処理により発生する排ガスには、煤塵、塩化水素（ＨＣｌ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、重金属（Ｐｂ、Ｈｇ等）等の有害物質が含まれている。そこで、これらの有害物質を排ガスから除去する処理が排ガス処理装置により行われ、処理済みの排ガスが大気に排出される。

例えば、特許文献１の装置では、バグフィルタ入口側の排ガス煙道内にナトリウム系薬剤が導入されるとともに、バグフィルタで捕集された、未反応ナトリウム系薬剤を含む飛灰の一部が、バグフィルタ入口側の排ガス煙道に戻される。これにより、酸性ガスの除去において、ナトリウム系薬剤が効率的に利用される。また、特許文献１では、ナトリウム系薬剤と共に活性炭を供給して、排ガスに含まれる水銀を除去する手法も開示されている。当該手法では、活性炭も飛灰の一部として循環され、活性炭が効率的に利用される。

なお、特許文献２では、集塵装置の後流位置で排ガス煙道に活性炭を供給する排ガス処理装置が提案されている。当該装置では、集塵装置とは別に設けられた活性炭捕集装置により排ガスに含まれる活性炭が捕集され、捕集された活性炭は、集塵装置の後流位置で排ガス煙道へ供給される。また、特許文献３では、水銀化合物を構成する２価の水銀を原子状水銀に還元しない状態で、排ガスに含まれる０価の原子状水銀の量を検知する検知装置が開示されている。

特開２０１４−２４０５２号公報特開２０１６−９７３２１号公報特許第６１７３６２１号公報

ところで、特許文献１の装置では、多量の水銀を吸着した活性炭が飛灰の一部として循環される場合がある。この多量の水銀を吸着した活性炭の水銀が、排ガス中において脱離し、排ガス中の水銀濃度が上昇する可能性がある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、排ガス中の水銀濃度をより確実に低下させることを目的としている。

請求項１に記載の発明は、排ガス処理装置であって、排ガスが流れる煙道に設けられる集塵機と、前記煙道において前記排ガスの発生源と前記集塵機との間の位置に、水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、前記集塵機にて捕集された集塵灰を、前記煙道とは異なる戻し経路に沿って、前記煙道における前記発生源と前記集塵機との間の位置へと搬送する集塵灰戻し部と、前記煙道外の排出位置に配置される集塵灰排出部と、前記集塵灰を前記集塵灰戻し部と前記集塵灰排出部とに分配する集塵灰分配部と、前記排ガス中の水銀濃度の測定値を取得する濃度測定部と、前記測定値に基づく評価値が所定の閾値よりも大きい高濃度状態において、前記評価値が前記閾値以下である通常状態よりも、前記集塵灰排出部への分配比率が増大するように、前記集塵灰分配部を制御する制御部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス処理装置であって、前記評価値が前記閾値よりも大きい場合に、前記集塵灰排出部への前記分配比率が１００％になるように、前記制御部が前記集塵灰分配部を制御する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の排ガス処理装置であって、前記濃度測定部の取込口が、前記煙道において前記吸着剤供給部の上流側に配置され、前記評価値が、前記濃度測定部の前記測定値である。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の排ガス処理装置であって、前記排ガス中の水銀濃度の測定値を取得するもう１つの濃度測定部をさらに備え、前記濃度測定部の取込口が、前記煙道において前記集塵機の上流側に配置され、前記もう１つの濃度測定部の取込口が、前記煙道において前記集塵機の下流側に配置され、前記評価値が、前記もう１つの濃度測定部の前記測定値から前記濃度測定部の前記測定値を引いた差分値である。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、前記高濃度状態において、前記制御部が、前記集塵機における前記集塵灰の払い落とし周期を前記通常状態よりも短くする。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、前記制御部が、前記吸着剤供給部により前記煙道に供給される前記水銀吸着剤の量を、前記濃度測定部の前記測定値に基づいて制御する。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、前記濃度測定部が、前記煙道において前記集塵機の上流側に配置され、前記排ガスに含まれる０価の水銀の濃度の測定と、前記排ガスに含まれる０価の水銀および２価の水銀の総濃度の測定とを選択的に行う。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、前記集塵灰排出部が、キレート剤の混合により前記集塵灰に含まれる重金属を固定化する固定化部と、前記高濃度状態において前記排出位置に搬送される前記集塵灰に対して、水銀除去処理を行う水銀除去部とを備える。

請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、前記水銀吸着剤が活性炭であり、前記排ガスが前記煙道を流れる間、前記水銀吸着剤が前記煙道に常時供給される。

請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、前記集塵機よりも下流側に配置され、前記排ガスの塩化水素濃度を測定する塩化水素濃度測定部をさらに備え、前記制御部が、前記塩化水素濃度測定部の測定値に基づいて、前記集塵灰戻し部により前記煙道に供給される前記集塵灰の量を制御する。

本発明によれば、排ガス中の水銀濃度をより確実に低下させることができる。

焼却設備の構成を示す図である。排ガス処理装置の構成を示す図である。排ガス処理の流れを示す図である。排ガス処理の流れを示す図である。吸着剤供給部の他の例を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る焼却設備１の構成を示す図である。焼却設備１は、都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する設備である。焼却設備１は、燃焼室２と、煙道３と、排ガス処理装置４と、誘引通風機５１と、煙突５２とを備える。燃焼室２では、ごみの燃焼と、ごみから発生した可燃性ガスの燃焼とが行われる。煙道３は、燃焼室２と煙突５２とを接続する。排ガス処理装置４および誘引通風機５１は、煙道３に設けられる。誘引通風機５１は、燃焼室２にて発生する排ガス（燃焼ガス）を煙道３へと排出し、排ガス処理装置４を介して煙突５２へと導く。焼却設備１では、燃焼室２を発生源とする排ガスが、燃焼室２から煙突５２に向かって煙道３内を流れつつ、排ガス処理装置４により排ガスに対して所定の処理が行われる。煙突５２は、排ガスを大気に放出する。図１では、煙道３を太い実線にて示している。

図２は、排ガス処理装置４の構成を示す図である。排ガス処理装置４は、制御部４０と、減温塔４１と、薬剤供給部４２と、集塵機４３と、集塵灰戻し部４４と、集塵灰分配部４５と、集塵灰排出部４７と、上流濃度測定部４８１と、下流濃度測定部４８２とを備える。制御部４０は、排ガス処理装置４の全体制御を担う。制御部４０は、焼却設備１の制御部を兼ねてもよい。煙道３では、燃焼室２から煙突５２に向かって、すなわち、排ガスの流れ方向における上流側から下流側に向かって、減温塔４１、薬剤供給部４２、集塵機４３が順に設けられる。実際には、集塵機４３と煙突５２との間には、脱硝装置等も設けられても良い。

減温塔４１は、燃焼室２から流入する排ガス中に水を噴霧して排ガスの温度を低下させる。減温塔４１から排出される排ガスの温度は、例えば約１７０℃である。薬剤供給部４２は、アルカリ貯留部４２１と、吸着剤貯留部４２２と、薬剤圧送部４２３と、薬剤供給ライン４２４と、定量供給部４２５，４２６とを備える。薬剤供給ライン４２４の一端は、薬剤圧送部４２３に接続され、他端は、煙道３における減温塔４１と集塵機４３との間の位置Ｐ１（以下、「薬剤供給位置Ｐ１」という。）に接続される。薬剤圧送部４２３は、送風機であり、薬剤供給ライン４２４内において空気を煙道３に向かって送る。アルカリ貯留部４２１は、アルカリ薬剤を貯留する。アルカリ薬剤として、例えばカルシウム（Ｃａ）系薬剤である粉状の消石灰（水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２））が利用される。消石灰は、脱塩および脱硫用の薬剤である。アルカリ貯留部４２１の下部には、定量供給部４２５が取り付けられる。定量供給部４２５は、例えばテーブルフィーダであり、単位時間当たりに設定量の消石灰をアルカリ貯留部４２１から取り出す（切り出す）。定量供給部４２５は、薬剤供給ライン４２４に接続され、アルカリ貯留部４２１から取り出された消石灰は、薬剤供給ライン４２４内に供給される。

吸着剤貯留部４２２は、粉状の水銀吸着剤を貯留する。水銀吸着剤は、例えば活性炭である。水銀吸着剤として、活性炭の表面に例えばヨウ素や硫黄を添着した添着活性炭等が用いられてもよい。吸着剤貯留部４２２の下部には、定量供給部４２６が取り付けられ、単位時間当たりに設定量の水銀吸着剤を吸着剤貯留部４２２から取り出す。定量供給部４２６は、薬剤供給ライン４２４に接続され、吸着剤貯留部４２２から取り出された水銀吸着剤は、薬剤供給ライン４２４内に供給される。このような構成の薬剤供給部４２により、消石灰および水銀吸着剤（以下、「排ガス処理薬剤」と総称する。）が、薬剤供給位置Ｐ１にて煙道３内に供給される（吹き込まれる）。排ガス処理薬剤は、消石灰に代えて、または、消石灰と共に、水酸化ドロマイト［Ｃａ（ＯＨ）_２・Ｍｇ（ＯＨ）_２］等の他のカルシウム系薬剤（カルシウム含有薬剤）を含んでもよい。重曹（ＮａＨＣＯ_３）等のナトリウム系薬剤（ナトリウム含有薬剤）が、アルカリ薬剤として用いられてもよい。

薬剤供給部４２では、アルカリ貯留部４２１、薬剤圧送部４２３、薬剤供給ライン４２４および定量供給部４２５により、薬剤供給位置Ｐ１にアルカリ薬剤（ここでは、消石灰）を供給するアルカリ薬剤供給部４２７が構成される。また、吸着剤貯留部４２２、薬剤圧送部４２３、薬剤供給ライン４２４および定量供給部４２６により、薬剤供給位置Ｐ１に水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部４２８が構成される。アルカリ薬剤供給部４２７および吸着剤供給部４２８は、他の構造により実現されてよく、互いに分離して設けられてもよい。

集塵機４３は、例えば、ろ過式であり、排ガスに含まれる飛灰をろ布により除去する。集塵機４３は、バグフィルタとも呼ばれる。薬剤供給部４２により供給される排ガス処理薬剤（ここでは、消石灰および水銀吸着剤）は、当該ろ布に堆積する。集塵機４３の内部において、排ガスが当該ろ布を通過する際に、排ガスに含まれる酸性ガス（塩化水素、硫黄酸化物等）と消石灰との反応が生じ、当該酸性ガスが除去される。また、水銀吸着剤が排ガスに含まれる水銀を吸着する。酸性ガスと消石灰との反応、および、水銀吸着剤における水銀の吸着は、煙道３においても生じる。水銀吸着剤が、排ガスに含まれるダイオキシン類等をさらに吸着する効果を有してもよい。

集塵機４３では、ろ布に堆積した飛灰（消石灰、消石灰と酸性ガスとの反応物、水銀等を吸着した水銀吸着剤等を含む。）が、圧縮ガスを利用した逆洗動作により、払い落とされる。逆洗動作では、排ガスの流れ方向における下流側から上流側に向かって、ろ布に対して圧縮ガス（パルスジェット）が供給される。圧縮ガスは、例えば圧縮空気である。以下の説明では、集塵機４３において逆洗動作が行われる周期を、「払い落とし周期」という。また、ろ布から払い落とされた飛灰（排ガス処理薬剤等を含む。）を「集塵灰」という。集塵灰は、集塵機４３における捕集物である。

集塵灰分配部４５は、コンベア４５１と、ゲート４５２とを有する。コンベア４５１は、例えばフライトコンベア（スクレーパコンベアとも呼ばれる。）である。コンベア４５１は、集塵機４３の下方から、所定の排出位置へと延びる。排出位置は、煙道３の外部であり、排出位置には、集塵灰排出部４７が配置される。集塵機４３のろ布から払い落とされた集塵灰は、集塵機４３の下方にてコンベア４５１により受けられ、排出位置に向かう搬送経路に沿って搬送される。ゲート４５２は、コンベア４５１における集塵灰の搬送経路に設けられる。ゲート４５２を閉じた状態では、集塵灰はコンベア４５１により集塵灰排出部４７に供給される。ゲート４５２を開いた状態では、集塵灰はゲート４５２を介して集塵灰戻し部４４に供給される。このように、集塵灰分配部４５は、ゲート４５２の開閉により、集塵機４３からの集塵灰を集塵灰排出部４７と集塵灰戻し部４４とに分配する。集塵灰分配部４５の構造は適宜変更されてよい。

ゲート４５２の下方には、集塵灰戻し部４４の集塵灰貯留部（図示省略）が設けられる。ゲート４５２を介して供給される集塵灰は、集塵灰貯留部にて貯留される。集塵灰貯留部では、レベル計により集塵灰の貯留量が取得される。排ガス処理装置４の基本動作では、集塵灰貯留部における集塵灰の貯留量が、貯留可能な最大量未満である場合に、ゲート４５２が開かれ、集塵灰貯留部に集塵灰が供給される。集塵灰の貯留量が最大量に達している場合には、ゲート４５２が閉じられ、集塵灰排出部４７に集塵灰が供給される。

集塵灰戻し部４４は、戻し経路４４１を備える。戻し経路４４１は、集塵灰分配部４５のゲート４５２と、煙道３における減温塔４１と集塵機４３との間の位置Ｐ２（以下、「集塵灰供給位置Ｐ２」という。）とを接続する。図２では、戻し経路４４１を太い実線にて示している。戻し経路４４１は、煙道３とは異なる経路である。集塵灰戻し部４４は、水銀吸着剤および消石灰を含む集塵灰を、戻し経路４４１に沿って、煙道３における集塵灰供給位置Ｐ２へと搬送する（戻す）ことにより、排ガスの処理において、水銀吸着剤および消石灰の双方を効率よく利用することが可能となる。

集塵灰排出部４７は、固定化部４７１と、水銀除去部４７２と、排出分配部４７３とを備える。排出分配部４７３は、排出位置に搬送された集塵灰を、固定化部４７１と水銀除去部４７２とに分配する。排出分配部４７３の構造は、集塵灰分配部４５の構造と同様であり、コンベア４７４と、ゲート４７５とを有する。ゲート４７５を閉じた状態では、集塵灰はコンベア４７４により固定化部４７１に供給される。ゲート４７５を開いた状態では、集塵灰はゲート４７５を介して水銀除去部４７２に供給される。

固定化部４７１では、重金属安定剤であるキレート剤と集塵灰とが混合（混練）される。これにより、集塵灰に含まれる重金属が固定化される、すなわち、集塵灰において重金属の溶出が抑制された状態となる。水銀除去部４７２では、集塵灰の加熱により、集塵灰に含まれる水銀を揮発させる水銀除去処理が行われる。集塵灰の加熱温度は、例えば３００〜４５０℃である。水銀除去処理は、集塵灰の周囲の減圧により行われてもよい。揮発した水銀は、図示省略の水銀回収部により回収される。水銀除去処理後の集塵灰は、固定化部４７１に供給され、当該集塵灰に含まれる重金属の固定化が行われる。

上流濃度測定部４８１および下流濃度測定部４８２は、煙道３を流れる排ガスの一部を取り込んで分析を行うことにより、排ガス中の水銀濃度の測定値を取得する。上流濃度測定部４８１の取込口は、煙道３における燃焼室２と薬剤供給位置Ｐ１との間であればどこでも良く、例えば、煙道３における燃焼室２と減温塔４１との間に配置される。下流濃度測定部４８２の取込口は、煙道３における集塵機４３と煙突５２との間に配置される。換言すると、排ガスの流れ方向において、上流濃度測定部４８１（の取込口）は集塵機４３の上流側に配置され、下流濃度測定部４８２は集塵機４３の下流側に配置される。上流濃度測定部４８１の位置は、薬剤供給位置Ｐ１および集塵灰供給位置Ｐ２よりも上流側でもある。下流濃度測定部４８２は、煙突５２に設けられてもよい。

図２の排ガス処理装置４では、下流濃度測定部４８２は、排ガスに含まれる水銀化合物を原子状水銀に還元する還元触媒を含み、排ガスに元から含まれる０価の原子状水銀と、水銀化合物を構成する２価の水銀との全量に基づいて測定値（０価の水銀および２価の水銀の総濃度の測定値）を取得する。すなわち、下流濃度測定部４８２は、原子状水銀、および、可溶性水銀塩等の水銀化合物の双方を検出する。

一方、上流濃度測定部４８１は、煙道３を流れる排ガスに含まれる０価の水銀の濃度の測定と、当該排ガスに含まれる０価の水銀および２価の水銀の総濃度の測定と、を選択的に行うことが可能である。０価の水銀の濃度の測定は、排ガスに含まれる水銀化合物を原子状水銀に還元しない状態で、排ガスに含まれる原子状水銀の量に基づいて測定値を取得する。すなわち、０価の水銀の濃度の測定において、上流濃度測定部４８１は、原子状水銀は検出するが、可溶性水銀塩等の水銀化合物は検出しない。この場合、上流濃度測定部４８１では、水銀化合物を原子状水銀に還元するために要する時間を省略して、水銀濃度の測定値を短時間で取得することが可能となる。上流濃度測定部４８１による０価の水銀の濃度の測定値が、例えば、原子状水銀濃度（０価の水銀の濃度）から全水銀濃度（０価の水銀および２価の水銀の総濃度）を推測して作成した補正テーブル等を用いて修正（較正）されてもよい。

図３Ａは、排ガス処理装置４における排ガス処理の流れを示す図である。以下の説明では、上流濃度測定部４８１を主として用いた処理例について先に説明し、その後、上流濃度測定部４８１および下流濃度測定部４８２の双方から導かれる差分値を用いた処理例について説明する。

排ガス処理装置４における排ガス処理では、上流濃度測定部４８１により、集塵機４３の上流側における排ガス中の水銀濃度の測定値（以下、「上流測定値」という。）が取得される（ステップＳ１１）。ここでは、上流濃度測定部４８１により０価の水銀の濃度の測定値が、上流測定値として取得されるものとする。上流測定値は、０価の水銀および２価の水銀の総濃度であってもよい。排ガス処理装置４では、下流濃度測定部４８２においても、集塵機４３の下流側における排ガス中の水銀濃度の測定値（以下、「下流測定値」という。）が取得される。上流測定値および下流測定値は、制御部４０に出力される。実際には、上流測定値および下流測定値は、所定の周期にて繰り返し取得される。

また、消石灰および水銀吸着剤を含む排ガス処理薬剤が、薬剤供給部４２により薬剤供給位置Ｐ１に（原則として連続的に）供給される。水銀吸着剤が活性炭である場合、排ガスが煙道３を流れる間、水銀吸着剤は煙道３に常時供給されることが好ましい。制御部４０では、上流測定値および／または下流測定値が比較的高い場合に、薬剤供給位置Ｐ１への水銀吸着剤の供給量が増加され、上流測定値および／または下流測定値が比較的低い場合に、薬剤供給位置Ｐ１への水銀吸着剤の供給量が減少される。薬剤供給位置Ｐ１への水銀吸着剤の供給量（単位時間当たりの供給量）は、定量供給部４２６の出力、例えば、テーブルフィーダである定量供給部４２６におけるテーブルの回転数を調整することにより制御可能である。短時間で取得される上流測定値に基づいて、吸着剤供給部４２８により煙道３に供給される水銀吸着剤の量を制御することにより（例えば、ＰＩ制御）、排ガス中の水銀濃度を、少ない水銀吸着剤で効率よく、かつ、短時間に低下させることが可能となる。

同様に、集塵灰戻し部４４により煙道３に供給される集塵灰の量が、上流測定値および／または下流測定値に基づいて制御されてもよい。この場合、集塵灰戻し部４４に設けられる定量供給部の出力が調整される。例えば、上流測定値および／または下流測定値が急上昇した場合に、上流測定値および／または下流測定値が急上昇する前に溜められた集塵灰については、集塵灰戻し部４４による煙道３への集塵灰の供給量が増加または定量供給されることが好ましい。なお、集塵灰の供給量が増加された場合、排ガス中の塩化水素濃度が低下することが考えられるが、排ガス中の塩化水素は活性炭による水銀吸着を促すため、活性炭による水銀吸着を適切に行うという観点では、集塵機４３の下流側における排ガス中の塩化水素濃度が極端に低下しない範囲（例えば、２〜３ｐｐｍ）で、集塵灰の供給量が増加されることが好ましい。すなわち、集塵機４３よりも下流側に配置される塩化水素濃度測定部（図示省略）による、排ガス中の塩化水素濃度の測定値に基づいて、集塵灰戻し部４４により煙道３に供給される集塵灰の量が制御されることが好ましい。薬剤供給位置Ｐ１への消石灰の供給量も、定量供給部４２５の出力を調整することにより制御可能であり、上記塩化水素濃度測定部および／または集塵機４３の下流側に配置される測定部による塩化水素濃度の測定値に従って、消石灰（アルカリ薬剤）の供給量が制御されてもよい。

また、制御部４０では、上流測定値を第１評価値として、第１評価値が、予め定められた第１閾値と比較される。第１評価値が第１閾値以下である場合に、排ガス中の水銀の濃度が通常状態であると判定される（ステップＳ１２）。通常状態では、集塵機４３において、ろ布上の集塵灰が所定の払い落とし周期にて払い落とされ、集塵灰分配部４５において、既述の基本動作に従って、集塵灰が集塵灰戻し部４４と集塵灰排出部４７とに分配される。また、集塵灰排出部４７に供給される集塵灰が、固定化部４７１に直接供給され、キレート剤を用いて重金属が固定化される。排ガス処理装置４では、上流測定値が取得される毎に、第１評価値が第１閾値と比較される。

第１評価値が第１閾値よりも大きい場合には、排ガス中の水銀が高濃度状態であると判定される（ステップＳ１２）。例えば、多くの水銀を含む廃棄物を燃焼室２にて燃焼した場合に、第１評価値が第１閾値よりも大きくなる。高濃度状態では、制御部４０が集塵灰分配部４５を制御することにより、集塵機４３で捕集される集塵灰の、集塵灰排出部４７への分配比率が通常状態よりも増大される（ステップＳ１３）。好ましくは、集塵機４３で捕集される全ての集塵灰が、集塵灰排出部４７に強制的に搬送される。全ての集塵灰が集塵灰排出部４７に搬送される第１閾値は、例えば全水銀濃度１００μｇ／ｍ^３以上で設定されることが好ましい。

既述のように、排ガス処理装置４の基本動作では、集塵灰戻し部４４の集塵灰貯留部における集塵灰の貯留量が最大量を超えないように、集塵灰分配部４５により、集塵灰が集塵灰戻し部４４と集塵灰排出部４７とに分配される。一方、高濃度状態では、集塵灰貯留部における集塵灰の貯留量が最大量未満である場合でも、集塵灰排出部４７への分配比率が、好ましくは１００％とされる。これにより、多量の水銀を吸着した水銀吸着剤が、集塵灰貯留部に貯留されることが抑制される。なお、集塵灰貯留部における集塵灰の貯留量が最大量に達している場合には、基本動作として、集塵灰排出部４７に全ての集塵灰が供給されるため、集塵灰排出部４７への分配比率は通常状態よりも増大しない。

また、高濃度状態では、集塵灰排出部４７に搬送された集塵灰が、排出分配部４７３により水銀除去部４７２に供給されてもよい。この場合、水銀除去部４７２では、集塵灰の加熱による水銀除去処理が行われ、集塵灰に含まれる水銀が揮発して回収部により回収される（ステップＳ１４）。水銀除去処理は、高濃度状態において排出位置に搬送される集塵灰に対する専用の処理である。水銀除去処理後の集塵灰は、固定化部４７１に供給され、キレート剤と混合することにより、集塵灰に含まれる重金属が固定化される。なお、排ガス処理装置４の設計によっては、水銀除去処理後の集塵灰に対する重金属の固定化処理が省略されてもよい。

第１評価値が第１閾値よりも大きい状態が維持されている間（ステップＳ１１，Ｓ１２）、集塵灰排出部４７に対する集塵灰の分配比率の増大が継続されるとともに、水銀除去部４７２において水銀除去処理が実行される（ステップＳ１３，Ｓ１４）。

第１評価値が第１閾値以下となると（ステップＳ１１，Ｓ１２）、集塵灰分配部４５および集塵灰排出部４７における動作が通常状態の動作に戻される。これにより、集塵灰分配部４５では、集塵灰が基本動作に従って集塵灰戻し部４４と集塵灰排出部４７とに分配される。また、集塵灰排出部４７に供給される集塵灰が、固定化部４７１に直接供給される。実際には、第１評価値が第１閾値以下となった後、集塵機４３で捕集される集塵灰に、多量の水銀を吸着した水銀吸着剤が含まれなくなると想定される時間だけ遅延して、集塵灰分配部４５等の動作が通常状態の動作に戻されることが好ましい。図３Ａでは、集塵灰分配部４５および集塵灰排出部４７における動作を、通常状態の動作に戻す処理の図示を省略している。

次に、上流濃度測定部４８１および下流濃度測定部４８２の双方を用いた処理例について図３Ｂを参照して説明する。上流濃度測定部４８１および下流濃度測定部４８２を用いた処理では、上流濃度測定部４８１により上流測定値が取得されるとともに、下流濃度測定部４８２により下流測定値が取得される（ステップＳ１１）。上流測定値および下流測定値は、制御部４０に出力される。なお、上流測定値は、排ガスに含まれる０価の水銀および２価の水銀の総濃度の値、または、０価の水銀の濃度から既述の補正テーブル等を用いて修正された値（０価の水銀および２価の水銀の総濃度に相当する値）である。

制御部４０では、下流測定値から上流測定値を引いた値（以下、「差分値」という。）が、第２評価値として求められる。このとき、煙道３を流れる排ガスが、上流濃度測定部４８１の近傍を通過した後、下流濃度測定部４８２の近傍を通過するまでに要する時間が考慮される。また、上流濃度測定部４８１および下流濃度測定部４８２において水銀化合物を原子状水銀に還元するために要する時間も考慮される。これにより、燃焼室２においてほぼ同じ時刻に発生した排ガスに対して取得される上流測定値および下流測定値から、第２評価値が求められる。そして、第２評価値が、予め定められた第２閾値と比較される。第２評価値が第２閾値以下である場合に、集塵機４３の下流側における排ガス中の水銀の濃度が通常状態であると判定される（ステップＳ１２）。通常状態における動作は、上記処理例と同様である。排ガス処理装置４では、互いに対応する上流測定値および下流測定値が取得される毎に、第２評価値が第２閾値と比較される。

所定の時間継続して、第２評価値が第２閾値よりも大きい場合には、集塵機４３の下流側における排ガス中の水銀が高濃度状態であると判定される（ステップＳ１２）。例えば、集塵機４３のろ布上等、煙道３に存在する水銀吸着剤が、排ガスの水銀濃度に対して平衡吸着量の水銀を含み、当該水銀吸着剤から水銀が脱離している（水銀吸着剤が破過している）場合に、第２評価値が第２閾値よりも大きくなる。上記処理例と同様に、高濃度状態では、制御部４０が集塵灰分配部４５を制御することにより、集塵機４３で捕集される集塵灰の、集塵灰排出部４７への分配比率が通常状態よりも増大される（ステップＳ１３）。好ましくは、集塵機４３で捕集される全ての集塵灰が、集塵灰排出部４７に強制的に搬送され、集塵灰排出部４７への集塵灰の分配比率が１００％とされる。これにより、多量の水銀を吸着した水銀吸着剤が、集塵灰戻し部４４の集塵灰貯留部に貯留されることが抑制される。

また、高濃度状態では、集塵灰排出部４７に搬送された集塵灰に対して水銀除去部４７２による水銀除去処理が行われる（ステップＳ１４）。さらに、集塵機４３における払い落とし周期が、通常状態よりも短くされる（ステップＳ１５）。すなわち、水銀吸着剤が飛灰の一部として、通常状態よりも短い周期にてろ布から払い落とされる。なお、水銀吸着剤における水銀吸着量が多くないと想定される場合には、ステップＳ１４が実施されなくてもよい。

第２評価値が第２閾値よりも大きい状態が維持されている間（ステップＳ１１，Ｓ１２）、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理は継続される。第２評価値が第２閾値以下となると（ステップＳ１１，Ｓ１２）、集塵灰分配部４５、集塵機４３および集塵灰排出部４７における動作が通常状態の動作に戻される。すなわち、集塵機４３では、集塵灰の払い落とし周期が、通常状態における値に戻される。

下流測定値から上流測定値を引いた値を第２評価値として求める本処理例では、第２閾値は、例えば０μｇ／ｍ^３である。第２評価値は、一定時間における移動平均として求められてもよい。この場合、移動平均（第２評価値）が、例えば第２閾値を所定の時間継続して超過するときに、排ガスが高濃度状態であると判定され、全ての集塵灰が集塵灰排出部４７に搬送される。第２評価値を用いた処理においても、第２評価値が第２閾値以下となった後、集塵灰分配部４５等の動作が通常状態の動作に戻されるまでの遅延時間が設定されてもよい。排ガス処理装置４では、第１評価値を用いた処理と、第２評価値を用いた処理とが並行して行われてもよい。この場合、第１評価値が第１閾値よりも大きい場合、および、第２評価値が第２閾値よりも大きい場合に、上記ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理が行われる。

以上に説明したように、排ガス処理装置４では、集塵機４３にて捕集された集塵灰を、集塵灰戻し部４４と集塵灰排出部４７とに分配する集塵灰分配部４５が設けられる。また、濃度測定部４８１，４８２により、排ガス中の水銀濃度の測定値が取得される。そして、当該測定値に基づく評価値が閾値よりも大きい高濃度状態において、集塵灰分配部４５による、集塵灰排出部４７に対する集塵灰の分配比率が通常状態よりも増大される。これにより、多量の水銀を含む集塵灰が煙道３に戻されることを抑制することができ、その結果、排ガス処理装置４において、排ガス中の水銀濃度をより確実に低下させることができる。

また、高濃度状態において、集塵機４３における集塵灰の払い落とし周期が通常状態よりも短くされる。これにより、集塵機４３のろ布上に堆積する水銀吸着剤からの水銀の脱離を抑制することができ、集塵機４３の下流側に流れる排ガス中の水銀濃度をより確実に低下させることができる。なお、第１評価値に基づく処理において、払い落とし周期を短くするステップＳ１５の処理が行われてもよい。

上流濃度測定部４８１では、排ガスに含まれる水銀化合物を原子状水銀に還元しない状態で、排ガスに含まれる原子状水銀の量に基づいて測定値が取得されるため、水銀濃度の測定値を短時間で取得することが可能である。したがって、排ガス中の水銀濃度の急激な上昇を直ぐに検知することができ、煙突５２から排出される排ガス中の水銀濃度を安定して低下させることができる。

ところで、キレート剤を用いた重金属の固定化では、排出位置に排出された集塵灰が多くの水銀吸着剤および水銀を含む場合に、集塵灰から水銀が溶出することがある。これに対し、排ガス処理装置４の集塵灰排出部４７では、高濃度状態において、排出位置に搬送される集塵灰に対して、水銀除去部４７２により水銀除去処理が行われる。これにより、水銀除去処理後の集塵灰に対する固定化処理において、水銀が溶出することを防止することができる。

図４は、吸着剤供給部の他の例を示す図である。図４の吸着剤供給部４２８ａは、粉状の水銀吸着剤と空気とを分離可能なサイクロン式の遠心集塵部４９を備える。遠心集塵部４９は、入口部４９１と、出口部４９２と、補助出口部４９３と、集塵室４９４と、分離室４９５とを備える。分離室４９５は、円筒部４９６と、円錐部４９７とを備える。円筒部４９６は、有蓋かつ無底の円筒状である。円錐部４９７は、上部が円筒部４９６から連続する筒状部材であり、下方に向かって直径が漸次減少する。

入口部４９１は、円筒部４９６の側壁に設けられる。入口部４９１には、後述の薬剤供給ライン４２４が接続される。出口部４９２は、円筒部４９６の蓋部に設けられる。出口部４９２は、円筒部４９６の内部に向かって突出する円筒状の部位を有する。出口部４９２には、投入ライン４９８ａの一端が接続され、投入ライン４９８ａの他端は、煙道３における薬剤供給位置Ｐ１に接続される。集塵室４９４は、円錐部４９７の下部に接続し、補助出口部４９３は、集塵室４９４の底部に設けられる。補助出口部４９３には、補助投入ライン４９８ｂの一端が接続され、補助投入ライン４９８ｂの他端は、煙道３における薬剤供給位置Ｐ１の近傍、すなわち、減温塔４１と集塵機４３との間の位置Ｐ３に接続される。補助投入ライン４９８ｂには、ゲートバルブ等の開閉部４９９が設けられる。通常状態では、開閉部４９９は閉じられている。

吸着剤供給部４２８ａは、吸着剤貯留部４２２と、薬剤圧送部４２３と、薬剤供給ライン４２４と、定量供給部４２６とをさらに備える。薬剤供給ライン４２４の一端は、薬剤圧送部４２３に接続され、他端は、遠心集塵部４９の入口部４９１に接続される。吸着剤貯留部４２２は、粉状の水銀吸着剤を貯留する。定量供給部４２６により吸着剤貯留部４２２から取り出された水銀吸着剤は、薬剤供給ライン４２４内を流れる空気と共に、遠心集塵部４９に供給される。

当該空気は、入口部４９１を介して円筒部４９６の内周面に沿って分離室４９５内に吹き込まれる。当該空気に含まれる水銀吸着剤には、遠心力および重力が作用し、円筒部４９６および円錐部４９７の内周面に沿って旋回しつつ集塵室４９４へと落下する。通常状態では、補助投入ライン４９８ｂの開閉部４９９は閉じられており、水銀吸着剤が、当該空気と分離して集塵室４９４内に貯留される。当該空気は、円錐部４９７の下部へと到達した後、上向きに反転し、分離室４９５の中心軸近傍を通過して出口部４９２に到達する。出口部４９２から排出された空気は、投入ライン４９８ａを介して煙道３内に導入される。

遠心集塵部４９では、内部に貯留される水銀吸着剤が所定の量に到達すると、分離室４９５内に吹き込まれる水銀吸着剤は、空気と共に出口部４９２から排出され、投入ライン４９８ａを介して煙道３内の薬剤供給位置Ｐ１に供給される。したがって、通常状態において、吸着剤供給部４２８ａにより煙道３に供給される水銀吸着剤の量を、上流測定値に基づいて制御することが可能である。なお、水銀吸着剤が出口部４９２から排出され始める水銀吸着剤の貯留量は、集塵室４９４の形状や容積等に依存する。

また、排ガス中の水銀濃度の急激な上昇が生じた場合には、開閉部４９９を開くことにより、補助投入ライン４９８ｂを介して煙道３内の位置Ｐ３に、比較的多量の水銀吸着剤を供給することが可能である。なお、誘引通風機５１（図１参照）により、煙道３内は減圧状態であるため、集塵室４９４内の水銀吸着剤は、煙道３内に容易に引き込まれる。図４の吸着剤供給部４２８ａを用いる場合には、図２のアルカリ薬剤供給部４２７、または、図４の吸着剤供給部４２８ａと同様の構造を有するアルカリ薬剤供給部が別途設けられる。さらに、図４中の投入ライン４９８ａに対して、図２中のアルカリ貯留部４２１および定量供給部４２５を取り付けることにより、薬剤供給位置Ｐ１に水銀吸着剤と共に消石灰を供給することも可能である。

上記焼却設備１および排ガス処理装置４では様々な変形が可能である。

水銀吸着剤の供給量の制御では、上流濃度測定部４８１または下流濃度測定部４８２の少なくとも一方の測定値に応じた水銀吸着剤の供給量の設定値を予め定めておくことが好ましい。なお、水銀吸着剤が排ガス中のダイオキシンも吸着するもの、例えば活性炭である場合、通常、活性炭は、排ガス中のダイオキシンを吸着除去するために、煙道３に常時吹き込まれているため、上流測定値または下流測定値の少なくとも一方の値に応じて、活性炭の供給量が所定量以上の範囲で増減される。

高濃度状態を判定するための評価値は、下流測定値であってもよく、上流測定値または下流測定値の少なくとも一方を用いて求められる値であればよい。

上流濃度測定部４８１または下流濃度測定部４８２の測定値に基づいて、集塵機４３における集塵灰の払い落とし周期が、通常状態よりも長くされてもよい。例えば、上流測定値が急上昇した場合や、上流測定値が下流測定値よりも大きく、かつ、下流測定値が所定値よりも高くなった場合に、払い落とし周期を、通常状態よりも長くして、集塵機４３のろ布に堆積する水銀吸着剤（活性炭）の層を厚くすることも考えられる。

下流濃度測定部４８２として、上流濃度測定部４８１と同様の測定部、すなわち、原子状水銀は検出するが、水銀化合物は検出しない測定部が設けられてもよい。また、排ガス処理装置４の設計によっては、上流濃度測定部４８１として、下流濃度測定部４８２と同様の測定部、すなわち、原子状水銀および水銀化合物を検出する測定部が設けられてもよい。上流濃度測定部４８１または下流濃度測定部４８２の一方が省略されてもよい。

薬剤供給位置Ｐ１および集塵灰供給位置Ｐ２は、例えば、燃焼室２と減温塔４１との間に設定されてもよく、集塵機４３の内部に設けられてもよい。すなわち、薬剤供給位置Ｐ１および集塵灰供給位置Ｐ２は、煙道３において燃焼室２と集塵機４３との間に設定されていればよい（位置Ｐ３において同様）。

薬剤供給位置Ｐ１における排ガス処理薬剤の供給と、集塵灰供給位置Ｐ２における集塵灰の供給は、必ずしも常時行われる必要はなく、必要に応じて一時的に停止されてもよい。集塵灰戻し部４４において、薬剤供給部４２と同様に、送風機等を用いて集塵灰が集塵灰供給位置Ｐ２に供給されてもよい。

焼却設備１において焼却される廃棄物の種類によっては、集塵灰排出部４７が、集塵灰を回収する容器等であってもよい。集塵灰分配部４５の設計は、適宜変更されてよい。例えば、集塵灰分配部４５および排出分配部４７３が、１つのコンベアを共有してもよい。

上記実施の形態では、集塵灰貯留部が集塵灰戻し部４４における戻し経路４４１に含められるが、集塵灰貯留部は、集塵機４３の一部として設けられてもよい。例えば、集塵機４３のろ布から払い落とされた集塵灰が集塵灰貯留部にて一時的に貯留され、集塵灰貯留部から排出される集塵灰が、集塵灰分配部４５により集塵灰戻し部４４と集塵灰排出部４７とに分配される。また、好ましい排ガス処理装置４では、下流濃度測定部４８２は、煙突５２に設けられる。

排ガス処理装置４において、消石灰の供給が省略されてもよい。排ガス処理装置４は、焼却設備１以外の設備において用いられてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

２燃焼室
３煙道
４排ガス処理装置
４０制御部
４３集塵機
４４集塵灰戻し部
４５集塵灰分配部
４７集塵灰排出部
４２８，４２８ａ吸着剤供給部
４４１戻し経路
４７１固定化部
４７２水銀除去部
４８１上流濃度測定部
４８２下流濃度測定部

Claims

排ガス処理装置であって、
排ガスが流れる煙道に設けられる集塵機と、
前記煙道において前記排ガスの発生源と前記集塵機との間の位置に、水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、
前記集塵機にて捕集された集塵灰を、前記煙道とは異なる戻し経路に沿って、前記煙道における前記発生源と前記集塵機との間の位置へと搬送する集塵灰戻し部と、
前記煙道外の排出位置に配置される集塵灰排出部と、
前記集塵灰を前記集塵灰戻し部と前記集塵灰排出部とに分配する集塵灰分配部と、
前記排ガス中の水銀濃度の測定値を取得する濃度測定部と、
前記測定値に基づく評価値が所定の閾値よりも大きい高濃度状態において、前記評価値が前記閾値以下である通常状態よりも、前記集塵灰排出部への分配比率が増大するように、前記集塵灰分配部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
請求項１に記載の排ガス処理装置であって、
前記評価値が前記閾値よりも大きい場合に、前記集塵灰排出部への前記分配比率が１００％になるように、前記制御部が前記集塵灰分配部を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
請求項１または２に記載の排ガス処理装置であって、
前記濃度測定部の取込口が、前記煙道において前記吸着剤供給部の上流側に配置され、
前記評価値が、前記濃度測定部の前記測定値であることを特徴とする排ガス処理装置。
請求項１または２に記載の排ガス処理装置であって、
前記排ガス中の水銀濃度の測定値を取得するもう１つの濃度測定部をさらに備え、
前記濃度測定部の取込口が、前記煙道において前記集塵機の上流側に配置され、
前記もう１つの濃度測定部の取込口が、前記煙道において前記集塵機の下流側に配置され、
前記評価値が、前記もう１つの濃度測定部の前記測定値から前記濃度測定部の前記測定値を引いた差分値であることを特徴とする排ガス処理装置。
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、
前記高濃度状態において、前記制御部が、前記集塵機における前記集塵灰の払い落とし周期を前記通常状態よりも短くすることを特徴とする排ガス処理装置。
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、
前記制御部が、前記吸着剤供給部により前記煙道に供給される前記水銀吸着剤の量を、前記濃度測定部の前記測定値に基づいて制御することを特徴とする排ガス処理装置。
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、
前記濃度測定部が、前記煙道において前記集塵機の上流側に配置され、前記排ガスに含まれる０価の水銀の濃度の測定と、前記排ガスに含まれる０価の水銀および２価の水銀の総濃度の測定とを選択的に行うことを特徴とする排ガス処理装置。
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、
前記集塵灰排出部が、
キレート剤の混合により前記集塵灰に含まれる重金属を固定化する固定化部と、
前記高濃度状態において前記排出位置に搬送される前記集塵灰に対して、水銀除去処理を行う水銀除去部と、
を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、
前記水銀吸着剤が活性炭であり、
前記排ガスが前記煙道を流れる間、前記水銀吸着剤が前記煙道に常時供給されることを特徴とする排ガス処理装置。
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の排ガス処理装置であって、
前記集塵機よりも下流側に配置され、前記排ガスの塩化水素濃度を測定する塩化水素濃度測定部をさらに備え、
前記制御部が、前記塩化水素濃度測定部の測定値に基づいて、前記集塵灰戻し部により前記煙道に供給される前記集塵灰の量を制御することを特徴とする排ガス処理装置。