JP2021007917A

JP2021007917A - 排ガス処理システム

Info

Publication number: JP2021007917A
Application number: JP2019123038A
Authority: JP
Inventors: 三宅　明子; Akiko Miyake; 明子三宅
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2021-01-28

Abstract

【課題】コスト増加を抑えつつ排ガス中に含まれる酸性ガスを処理可能な排ガス処理システムを提供する。【解決手段】排ガス処理システムは、廃棄物を焼却する焼却炉と、前記廃棄物の焼却により発生する排ガスに含まれる酸性ガスの少なくとも一部を、前記排ガスから除去する酸性ガス処理部と、前記排ガスに含まれる二酸化炭素の少なくとも一部を、炭酸塩の水溶液により吸収する二酸化炭素吸収部と、前記二酸化炭素吸収部で発生する炭酸水素塩を、前記酸性ガス処理部に導入する炭酸水素塩導入部と、を備えている。前記酸性ガス処理部は、前記炭酸水素塩導入部により導入された前記炭酸水素塩を前記排ガスに供給することにより、前記排ガスに含まれる前記酸性ガスの少なくとも一部を除去する。【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス処理システムに関する。

都市ごみ等の廃棄物の焼却時に焼却炉から排出される排ガス中には、塩化水素（ＨＣｌ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等の種々の有害物質が含まれており、これらの排出濃度について規制値が定められている。このため、特許文献１，２に記載されているように、これらの排出基準が満たされるように排ガスを処理するシステムや方法が提案されている。

特許文献１，２には、焼却炉から排出された排ガス中に含まれる酸性ガスを、アルカリ剤により中和処理する排ガス処理システムが記載されている。この処理システムは、苛性ソーダ水溶液等の液状アルカリ剤を排ガスに供給すると共に、消石灰や重曹（炭酸水素ナトリウム）等の粉末状アルカリ剤を排ガスに供給するように構成されたものである。

また特許文献３には、排ガス中の二酸化炭素を回収するシステムが記載されている。この二酸化炭素回収システムは、排ガスと炭酸ナトリウムの水溶液とを気液接触させることにより排ガス中の二酸化炭素を吸収する吸収塔と、吸収塔で生じた炭酸水素ナトリウムを加熱することにより二酸化炭素を放出させる再生塔と、を備えている。

特開２０１０−２２７７４９号公報特開２０１４−１９５７９０号公報特開２００５−２１１８２６号公報

特許文献１，２に記載された排ガス処理システムでは、排ガス中に含まれる酸性ガスを中和処理するためのアルカリ剤として、高価な重曹を大量に購入する必要があるため、コスト増加の問題が生じる。また特許文献３に記載されるように二酸化炭素の吸収液から二酸化炭素を放出させ、これを炭酸ナトリウムの水溶液と反応させて重曹を製造する場合でも、その製造設備の運転に伴うコスト増加の問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コスト増加を抑えつつ排ガス中に含まれる酸性ガスを処理可能な排ガス処理システムを提供することである。

本発明の一局面に係る排ガス処理システムは、廃棄物を焼却する焼却炉と、前記廃棄物の焼却により発生する排ガスに含まれる酸性ガスの少なくとも一部を、前記排ガスから除去する酸性ガス処理部と、前記排ガスに含まれる二酸化炭素の少なくとも一部を、炭酸塩の水溶液により吸収する二酸化炭素吸収部と、前記二酸化炭素吸収部で発生する炭酸水素塩を、前記酸性ガス処理部に導入する炭酸水素塩導入部と、を備えている。前記酸性ガス処理部は、前記炭酸水素塩導入部により導入された前記炭酸水素塩を前記排ガスに供給することにより、前記排ガスに含まれる前記酸性ガスの少なくとも一部を除去する。

本発明者は、コスト増加を抑えつつ、排ガス中に含まれる酸性ガスを処理するための方策について、鋭意検討を行った。その結果、本発明者らは、排ガス中に含まれる二酸化炭素を炭酸塩の水溶液により吸収し、その時に生じる炭酸水素塩を酸性ガスの処理に用いるという着想に至り、本発明を完成させた。

本発明は、上述のような観点に基づいてなされたものである。すなわち、本発明の排ガス処理システムでは、排ガス中の二酸化炭素を炭酸塩の水溶液により吸収する際に生じる炭酸水素塩を酸性ガス処理部に導入し、この炭酸水素塩により排ガス中の酸性ガスの除去処理が行われる。したがって、二酸化炭素の吸収液から放出させた二酸化炭素を用いて炭酸水素塩を酸性ガス処理剤として製造する量を減らし、又は製造する必要がなくなる。また酸性ガス処理剤としての炭酸水素塩の購入量を減らし、又は購入する必要がなくなる。したがって、本発明の排ガス処理システムによれば、コスト増加を抑えつつ排ガス中に含まれる酸性ガスを処理することが可能になる。

上記排ガス処理システムは、前記二酸化炭素吸収部で発生する前記炭酸水素塩から二酸化炭素を放散させる二酸化炭素放散部をさらに備えていてもよい。前記炭酸水素塩導入部は、前記二酸化炭素吸収部から前記二酸化炭素放散部へ流れる前記炭酸水素塩の一部を前記酸性ガス処理部に導入するものでもよい。

この構成によれば、炭酸水素塩の一部を排ガス中の酸性ガスの処理に供すると共に、残りの炭酸水素塩から放散させた二酸化炭素を他の用途において利用することができる。

上記排ガス処理システムは、前記排ガスに含まれる前記酸性ガスの濃度を検知するガス濃度検知部と、前記ガス濃度検知部による検知結果に基づいて、前記炭酸水素塩導入部により前記酸性ガス処理部に導入される前記炭酸水素塩の量を制御する制御部と、をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、酸性ガス濃度の検知値に基づいて、酸性ガスの排出基準を満たす上で必要な量だけ炭酸水素塩を酸性ガス処理部に導入することができる。したがって、過剰量の炭酸水素塩が酸性ガス処理部に導入されるのを抑制することができる。

上記排ガス処理システムは、前記二酸化炭素吸収部から流出する前記炭酸水素塩の水溶液の濃度又は前記濃度を算出するための情報を検知する炭酸水素塩濃度検知部をさらに備えていてもよい。前記制御部は、前記ガス濃度検知部による検知結果及び前記炭酸水素塩濃度検知部による検知結果に基づいて、前記炭酸水素塩導入部により前記酸性ガス処理部に導入される前記炭酸水素塩の量を制御するように構成されていてもよい。

この構成によれば、炭酸水素塩の水溶液の濃度が変動する場合であっても、酸性ガスの排出基準を満たす上で必要な量の炭酸水素塩を、酸性ガス処理部に確実に導入することが可能になる。

上記排ガス処理システムは、前記排ガスに同伴された飛灰を、前記排ガスから回収する飛灰回収部と、前記飛灰回収部により回収された前記飛灰を、前記二酸化炭素放散部から放散された二酸化炭素により炭酸化処理する飛灰処理部と、をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、二酸化炭素放散部から放散させた二酸化炭素を利用して飛灰を炭酸化処理することにより、飛灰からの重金属溶出を抑制することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、コスト増加を抑えつつ排ガス中に含まれる酸性ガスを処理可能な排ガス処理システムを提供することができる。

本発明の実施形態１に係る排ガス処理システムの構成を模式的に示す図である。上記排ガス処理システムにおける二酸化炭素回収装置の構成を模式的に示す図である。本発明の実施形態２に係る排ガス処理システムの構成を模式的に示す図である。本発明の実施形態２に係る排ガス処理システムにおける流量調整バルブの開度制御を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態３に係る排ガス処理システムの構成を模式的に示す図である。本発明の実施形態３に係る排ガス処理システムにおける流量調整バルブの開度制御を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態４に係る排ガス処理システムの構成を模式的に示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る排ガス処理システムを詳細に説明する。

（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１に係る排ガス処理システム１の構成を、図１及び図２を参照して説明する。なお、図１及び図２は、本実施形態に係る排ガス処理システム１における主要な構成要素のみを示しており、当該排ガス処理システム１は、両図に現れていない他の構成要素もさらに備え得るものである。

排ガス処理システム１は、焼却炉１０から排出される排ガスＧ１中の塩化水素（酸性ガス）の濃度が所定の排出基準を満たすように、当該排ガスＧ１の処理を行うものである。この排ガス処理システム１は、焼却炉１０と、ボイラ２０と、酸性ガス処理部４０が設けられた減温塔３０と、ガス濃度検知部４１と、バグフィルタ５０（飛灰回収部）と、触媒反応塔６０と、二酸化炭素回収装置７０と、を主に備えている。

図１に示すように、排ガス処理システム１では、焼却炉１０から排出される排ガスＧ１を煙突２まで導くための排ガス経路３が設けられている。この排ガス経路３上において、ボイラ２０、ガス濃度検知部４１、減温塔３０、バグフィルタ５０及び触媒反応塔６０が、排ガスＧ１の流れ方向の上流側から下流側に向かって順に配置されている。

焼却炉１０は、例えば都市ごみ等の各種廃棄物を焼却する設備である。本実施形態における焼却炉１０は、流動床式ガス化溶融炉であり、廃棄物を焼却することにより高温の排ガスＧ１を炉外へ排出する。この排ガスＧ１中には、塩化水素（酸性ガス）、二酸化炭素、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素、残留酸素及び水蒸気等が含まれているが、二酸化炭素の量が塩化水素の量に比べて圧倒的に多くなっている。なお、焼却炉１０の種類は、流動床式ガス化溶融炉に限定されるものではなく、例えばストーカ式焼却炉であってもよい。

ボイラ２０は、焼却炉１０から排出される排ガスＧ１の熱を利用して蒸気を発生させる設備である。ボイラ２０で発生させた蒸気は、図略の蒸気タービン発電機において発電に用いられる。減温塔３０は、ボイラ２０を通過後の排ガスＧ１に冷却水を噴霧することにより、排ガスＧ１の温度をさらに低下させる。

酸性ガス処理部４０は、廃棄物の焼却により発生する排ガスＧ１に含まれる塩化水素（酸性ガス）を当該排ガスＧ１から除去する（中和する）ものであり、本実施形態では減温塔３０に設けられている。本実施形態における酸性ガス処理部４０は、炭酸水素ナトリウム（炭酸水素塩）の水溶液を排ガスＧ１に供給することにより、当該排ガスＧ１に含まれる塩化水素を除去する。

より具体的には、酸性ガス処理部４０は、図略の噴霧ノズルを有しており、当該噴霧ノズルから減温塔３０内を流れる排ガスＧ１に向けて炭酸水素ナトリウムの水溶液が噴霧される。これにより、下記の式（１）に示す反応が起こり、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度が低下する。なお、炭酸水素ナトリウムの供給源については、後に詳述する。
ＮａＨＣＯ_３＋ＨＣｌ → ＮａＣｌ＋ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ・・・（１）

ガス濃度検知部４１は、排ガスＧ１に含まれる塩化水素の濃度を検知するセンサである。図１に示すように、本実施形態におけるガス濃度検知部４１は、排ガス経路３のうち減温塔３０とボイラ２０との間の経路部分３Ａに設けられており、減温塔３０に導入される前の排ガスＧ１中の塩化水素の濃度を検知する。なお、ガス濃度検知部４１は、排ガス経路３においてボイラ２０よりも上流側に設けられていてもよい。

バグフィルタ５０は、排ガスＧ１中の煤塵を除去する設備であり、排ガスＧ１に同伴された飛灰を当該排ガスＧ１から回収する。また減温塔３０内で生じた塩化ナトリウムも、バグフィルタ５０において排ガスＧ１から回収される。触媒反応塔６０は、排ガスＧ１中の窒素酸化物を除去する設備であり、バグフィルタ５０の下流側に配置されている。

二酸化炭素回収装置７０は、排ガスＧ１に含まれる二酸化炭素を回収する装置であり、二酸化炭素吸収部７１と、二酸化炭素放散部７２と、を主に有している。

二酸化炭素吸収部７１は、排ガスＧ１に含まれる二酸化炭素を、炭酸ナトリウム（炭酸塩）の水溶液により吸収するものである。具体的には、二酸化炭素吸収部７１では、下記の式（２）に示す反応により排ガスＧ１中の二酸化炭素が吸収され、炭酸水素ナトリウム（炭酸水素塩）が生じる。以下の説明において、下記の式（２）により生じた炭酸水素ナトリウムの水溶液を「二酸化炭素吸収液Ｌ１」とも称する。
Ｎａ_２ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２ → ２ＮａＨＣＯ_３・・・（２）

図１に示すように、排ガス処理システム１では、排ガス経路３のうち触媒反応塔６０と煙突２との間の経路部分３Ｂと二酸化炭素吸収部７１とを接続する第１分岐経路６１及び第２分岐経路６２がそれぞれ設けられている。排ガス経路３（経路部分３Ｂ）から第１分岐経路６１に分流した排ガスＧ１が、二酸化炭素吸収部７１に導入される。そして、二酸化炭素吸収部７１で二酸化炭素が吸収された後の排ガスＧ１が、第２分岐経路６２を通じて排ガス経路３（経路部分３Ｂ）に戻される。

二酸化炭素放散部７２は、二酸化炭素吸収部７１で発生する炭酸水素ナトリウムから二酸化炭素を放散させるものである。図１に示すように、二酸化炭素放散部７２は、第１循環経路７３及び第２循環経路７４により二酸化炭素吸収部７１に接続されている。

二酸化炭素吸収液Ｌ１は、第１循環経路７３を通じて二酸化炭素放散部７２に導入される。二酸化炭素放散部７２では、二酸化炭素吸収部７１から導入された二酸化炭素吸収液Ｌ１（炭酸水素ナトリウムの水溶液）が、所定の温度で加熱される。これにより、下記の式（３）に示す通り、炭酸水素ナトリウムから二酸化炭素が放出される。そして、下記の式（３）の反応により生じた炭酸ナトリウムの水溶液は、第２循環経路７４を通じて二酸化炭素吸収部７１へ戻され、排ガスＧ１からの二酸化炭素の回収に用いられる。このように、二酸化炭素回収装置７０では、二酸化炭素吸収部７１と二酸化炭素放散部７２との間で、炭酸水素ナトリウムの水溶液（二酸化炭素吸収液Ｌ１）及び炭酸ナトリウムの水溶液が循環する。
２ＮａＨＣＯ_３ → Ｎａ_２ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２・・・（３）

図２は、二酸化炭素回収装置７０の構成をより詳細に示したものである。二酸化炭素吸収部７１は、充填材７１Ａが内部に充填された二酸化炭素吸収塔であり、図２に示すように、第１分岐経路６１の一端部が接続された下側ガス入口７１Ｂと、第２分岐経路６２の一端部が接続された上側ガス出口７１Ｃと、第１循環経路７３の一端部が接続された下側液出口７１Ｄと、第２循環経路７４の一端部が接続された上側液入口７１Ｅと、がそれぞれ設けられている。これにより、排ガスＧ１が充填材７１Ａ内を下側から上側に向かって流れると共に、炭酸ナトリウムの水溶液Ｌ２が充填材７１Ａ内を上側から下側に向かって流れる。そして、排ガスＧ１と炭酸ナトリウムの水溶液Ｌ２とが気液接触し、上記の式（２）の反応により排ガスＧ１中の二酸化炭素が吸収される。

二酸化炭素放散部７２は、液入口７２Ａと液出口７２Ｂとがそれぞれ設けられた二酸化炭素放散塔である。図２に示すように、液入口７２Ａには第１循環経路７３の他端部が接続されており、当該液入口７２Ａから塔内に二酸化炭素吸収液Ｌ１が流入する。また液出口７２Ｂには第２循環経路７４の他端部が接続されており、上記の式（３）の反応により生じた炭酸ナトリウムの水溶液Ｌ２が当該液出口７２Ｂから塔外へ流出する。第１循環経路７３及び第２循環経路７４には、循環ポンプ７７，７８がそれぞれ配置されている。また第１循環経路７３及び第２循環経路７４は、互いに交差すると共に、熱交換器７９にそれぞれ接続されている。

図１に示すように、排ガス処理システム１は、二酸化炭素吸収部７１で発生する炭酸水素ナトリウムの水溶液（二酸化炭素吸収液Ｌ１）を、酸性ガス処理部４０に導入する炭酸水素塩導入部８０を備えている。本実施形態における炭酸水素塩導入部８０は、二酸化炭素吸収部７１から二酸化炭素放散部７２へ流れる二酸化炭素吸収液Ｌ１の一部を酸性ガス処理部４０に導入するものである。

より具体的には、炭酸水素塩導入部８０は、二酸化炭素吸収液Ｌ１が流れる炭酸水素塩導入配管８４と、炭酸水素塩導入配管８４に設けられた流量調整バルブ８３と、を有している。図１に示すように、炭酸水素塩導入配管８４は、第１循環経路７３に接続された一方の端部８１（上流側端部）と、酸性ガス処理部４０に接続された他方の端部８２（下流側端部）と、を有している。これにより、二酸化炭素吸収部７１から流出した二酸化炭素吸収液Ｌ１の一部が第１循環経路７３から炭酸水素塩導入配管８４内に流入し、当該炭酸水素塩導入配管８４を通じて酸性ガス処理部４０に導入され、一方で残りの二酸化炭素吸収液Ｌ１が二酸化炭素放散部７２に導入される。そして、酸性ガス処理部４０は、炭酸水素塩導入配管８４を通じて導入された二酸化炭素吸収液Ｌ１（炭酸水素ナトリウムの水溶液）を、液状の酸性ガス処理剤として、減温塔３０内を流れる排ガスＧ１に供給（噴霧）することにより、上記の式（１）の通り排ガスＧ１に含まれる塩化水素を除去する。

流量調整バルブ８３は、炭酸水素塩導入配管８４内を流れる二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量を調整するものであり、開度調整が可能に構成されている。この流量調整バルブ８３の開度を調整することにより、第１循環経路７３から炭酸水素塩導入配管８４へ分流する二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量、すなわち酸性ガス処理部４０に導入される二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量と二酸化炭素放散部７２に導入される二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量との比率を調整することができる。ここで、酸性ガス処理部４０に導入される二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量は、二酸化炭素放散部７２に導入される二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量よりも少ないことが好ましい。なお、流量調整バルブ８３は、自動制御バルブであってもよいし、手動バルブであってもよい。

なお、上述の通り、焼却炉１０で発生する排ガスＧ１では、二酸化炭素の量が塩化水素の量に対して圧倒的に多い。上記排ガス処理システム１では、排ガスＧ１に含まれる多量の二酸化炭素の一部を吸収し、その吸収液の一部を塩化水素の処理に利用するものであるが、上述の通り塩化水素の量が相対的に少ないため、塩化水素の濃度を排出基準以下まで低下させるプロセスとして成立する。

図１及び図２に示すように、二酸化炭素回収装置７０は、炭酸ナトリウムを補充する補充部７５をさらに有している。補充部７５は、第２循環経路７４内に炭酸ナトリウムを供給するための経路であって、当該第２循環経路７４に接続された補充経路７５Ａを有している。補充部７５は、第１循環経路７３から炭酸水素塩導入配管８４へ分流する二酸化炭素吸収液Ｌ１の量に応じた量の炭酸ナトリウムを、第２循環経路７４内に供給する。なお、補充部７５は、二酸化炭素吸収部７１に炭酸ナトリウムを供給する構成であってもよい。

排ガス処理システム１は、バグフィルタ５０により回収された飛灰を、二酸化炭素放散部７２から放散された二酸化炭素により炭酸化処理する飛灰処理部９２をさらに備えている。バグフィルタ５０で回収された飛灰が飛灰回収経路９０を介して飛灰処理部９２に導入され、一方で二酸化炭素放散部７２から放散された二酸化炭素が放散経路９３を介して飛灰処理部９２に導入される。飛灰回収経路９０の途中には、回収された飛灰を貯留する飛灰貯留部としてサイロ９１が配置されている。このように、放散された二酸化炭素を利用して飛灰を炭酸化処理することにより、飛灰からの重金属の溶出を抑制することができる。炭酸化処理後の飛灰は埋立処分される。なお、二酸化炭素放散部７２から放散された二酸化炭素の用途は飛灰の炭酸化処理に限定されず、他の用途にも用いることができる。

以上の通り、本実施形態に係る排ガス処理システム１によれば、排ガスＧ１中の二酸化炭素を炭酸ナトリウムの水溶液Ｌ２により吸収し、その吸収液（炭酸水素ナトリウムの水溶液）を酸性ガス処理部４０に導入し、当該吸収液により排ガスＧ１中の塩化水素の除去処理が行われる。すなわち、排ガスＧ１から二酸化炭素を回収する際に生じる二酸化炭素吸収液Ｌ１を酸性ガスの処理剤として利用することができるため、炭酸水素ナトリウムの購入量を減らし、又は購入する必要がなくなる。したがって、排ガスＧ１中の酸性ガスの処理に伴うコストの増加を抑えることができる。また、二酸化炭素放散部７２から放散される二酸化炭素を用いて炭酸水素ナトリウムを製造することも考えられるが（Ｎａ_２ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２→２ＮａＨＣＯ_３）、本実施形態に係る排ガス処理システム１によればその製造量を少なくすることもできるし、またその製造設備自体を省略することも可能である。この点でも、排ガスＧ１中の酸性ガスの処理に伴うコストの増加を抑えることが可能である。しかし、本発明の排ガス処理システムは、二酸化炭素吸収液Ｌ１のみを用いて酸性ガス処理を行うものに限定されず、別途購入した炭酸水素ナトリウムや上記製造設備で製造された炭酸水素ナトリウムを、二酸化炭素吸収液Ｌ１と併用するものでもよい。

また本実施形態に係る排ガス処理システム１では、二酸化炭素吸収液Ｌ１の全量を二酸化炭素放散部７２で再生せず、その一部を酸性ガス処理剤としてそのまま利用する。このため、二酸化炭素吸収液Ｌ１の全量を二酸化炭素放散部７２に流入させる場合に比べて、二酸化炭素の放散（二酸化炭素吸収液Ｌ１の再生）に要する無駄な熱エネルギーを削減することもできる。

また二酸化炭素吸収部７１は、炭酸ナトリウムの水溶液Ｌ２により排ガスＧ１中の二酸化炭素を吸収するものに限定されず、炭酸ナトリウムよりも水への溶解度が大きい炭酸カリウム（炭酸塩）の水溶液により排ガスＧ１中の二酸化炭素を吸収するものでもよい。この場合、二酸化炭素吸収部７１では、下記の式（４）に示す反応により、炭酸水素カリウム（炭酸水素塩）が生じる。そして、この炭酸水素カリウムの水溶液（二酸化炭素吸収液Ｌ１）が、炭酸水素塩導入部８０により酸性ガス処理部４０に導入される。炭酸水素カリウムは、炭酸水素ナトリウムに比べて水への溶解度が大きい。このため、炭酸水素ナトリウムが酸性ガス処理部４０に導入される場合に比べて、酸性ガス処理部４０に導入される二酸化炭素吸収液Ｌ１の量を減らすことができると考えられる。
Ｋ_２ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２ → ２ＫＨＣＯ_３・・・（４）

また二酸化炭素放散部７２では、炭酸水素カリウムが所定の温度で加熱され、これにより下記の式（５）に示す通り二酸化炭素が放出される。そして、下記の式（５）の反応により生じた炭酸カリウムの水溶液は、上記同様に二酸化炭素吸収部７１に戻され、排ガスＧ１からの二酸化炭素の吸収に用いられる。
２ＫＨＣＯ_３ → Ｋ_２ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２・・・（５）

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る排ガス処理システム１Ａを、図３及び図４を参照して説明する。実施形態２に係る排ガス処理システム１Ａは、基本的に上記実施形態１に係る排ガス処理システム１と同様の構成を備え且つ同様の作用効果を奏するものであるが、酸性ガス処理部４０への二酸化炭素吸収液Ｌ１の導入量を制御する制御部１００をさらに備えている点で上記実施形態１と異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

制御部１００は、ガス濃度検知部４１による検知結果に基づいて、炭酸水素塩導入部８０により酸性ガス処理部４０に導入される二酸化炭素吸収液Ｌ１の量を制御するコンピュータである。図３に示すように、制御部１００は、ガス濃度検知部４１から検知データを取得するデータ取得部１０１と、当該検知データに基づいて酸性ガス処理部４０に導入される二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量を決定する流量決定部１０２と、流量決定部１０２により決定された流量に基づいて流量調整バルブ８３の開度を制御するバルブ制御部１０３と、排ガスＧ１中の酸性ガスの濃度と排ガスＧ１中の酸性ガスの濃度を所定の排出基準値以下まで下げるのに必要な二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量との相関関係を示すデータを格納する記憶部１０４と、を有している。データ取得部１０１、流量決定部１０２及びバルブ制御部１０３は、制御部１００を構成するコンピュータのＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）が実行する各機能であり、記憶部１０４はメモリにより構成されている。

図４のフローチャートに示すように、まず、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度が、ガス濃度検知部４１により検知される（ステップＳ１０）。具体的には、ボイラ２０から流出した後減温塔３０へ流入する前の排ガスＧ１中の塩化水素の濃度がガス濃度検知部４１により検知され、その検知データが制御部１００（データ取得部１０１）に送信される。

次に、塩化水素の濃度の検知データに基づいて、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度が所定の排出基準を満たすために必要な二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量を決定する（ステップＳ２０）。具体的には、流量決定部１０２が記憶部１０４に格納された上記相関関係のデータを参照し、当該データと塩化水素の濃度の検知データ（実測値）とに基づいて、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度が所定の排出基準を満たすために必要な二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量を決定する。

そして、上記ステップＳ２０で決定された流量となるように、バルブ制御部１０３が流量調整バルブ８３の開度を制御する（ステップＳ３０）。これにより、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度の実測値に応じた適量の二酸化炭素吸収液Ｌ１を、炭酸水素塩導入配管８４を通じて酸性ガス処理部４０に導入し、当該酸性ガス処理部４０（噴霧ノズル）から減温塔３０内を流れる排ガスＧ１に供給することができる。

実施形態２に係る排ガス処理システム１Ａによれば、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度の実測値に応じて、流量調整バルブ８３の開度を自動制御することができる。このため、焼却炉１０の運転中に排ガスＧ１中の塩化水素の濃度が変動する場合であっても、その変動に応じて二酸化炭素吸収液Ｌ１の酸性ガス処理部４０への導入量を増減させることができる。これにより、所定の排出基準が満たされるよう確実に酸性ガス処理を行うことができると共に、必要以上の量の二酸化炭素吸収液Ｌ１が酸性ガス処理部４０に導入されるのを抑制することができる。したがって、補充部７５からの炭酸ナトリウムの補充量を抑えることができる。

なお、実施形態２に係る排ガス処理システム１Ａも、炭酸ナトリウムにより排ガスＧ１中の二酸化炭素を回収する場合だけでなく、炭酸カリウムを用いて排ガスＧ１中の二酸化炭素を回収する場合にも適用可能である。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る排ガス処理システム１Ｂを、図５及び図６を参照して説明する。実施形態３に係る排ガス処理システム１Ｂは、基本的に上記実施形態２に係る排ガス処理システム１Ａと同様の構成を備え且つ同様の作用効果を奏するものであるが、二酸化炭素吸収液Ｌ１の濃度もさらに考慮して酸性ガス処理部４０への二酸化炭素吸収液Ｌ１の導入量を制御する点で上記実施形態２とは異なっている。以下、上記実施形態２と異なる点についてのみ説明する。

実施形態３に係る排ガス処理システム１Ｂは、二酸化炭素吸収部７１から流出する二酸化炭素吸収液Ｌ１（炭酸水素塩の水溶液）の濃度を算出するための情報を検知する炭酸水素塩濃度検知部７６を備えている。炭酸水素塩濃度検知部７６は、例えばｐＨ計により構成されており、二酸化炭素吸収液Ｌ１の濃度を算出するための情報として当該二酸化炭素吸収液Ｌ１の水素イオン指数（ｐＨ）を検知する。炭酸水素塩濃度検知部７６は、二酸化炭素吸収部７１から流出した二酸化炭素吸収液Ｌ１のｐＨを検知すると共に、その検知データを制御部１００（データ取得部１０１）に送信する。そして、制御部１００は、送信されたｐＨの検知データに基づいて、二酸化炭素吸収液Ｌ１の濃度（炭酸水素ナトリウムの濃度）を算出する。

図５に示すように、炭酸水素塩濃度検知部７６は、第１循環経路７３に設けられている。なお、炭酸水素塩濃度検知部７６は、ｐＨ計に限定されるものではなく、二酸化炭素吸収液Ｌ１の濃度を直接検知するセンサであってもよい。

制御部１００は、ガス濃度検知部４１による検知結果及び炭酸水素塩濃度検知部７６による検知結果に基づいて、炭酸水素塩導入部８０により酸性ガス処理部４０に導入される炭酸水素ナトリウム（二酸化炭素吸収液Ｌ１）の量を制御する。以下、これについて図６を参照して具体的に説明する。

図６のフローチャートに示すように、まず、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度がガス濃度検知部４１により検知されると共に（ステップＳ１１）、二酸化炭素吸収部７１から流出した二酸化炭素吸収液Ｌ１のｐＨが炭酸水素塩濃度検知部７６により検知される（ステップＳ１２）。そして、両検知データが制御部１００（データ取得部１０１）に送信され、ｐＨの検知データが濃度データに換算される。

次に、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度及び二酸化炭素吸収液Ｌ１の濃度の両データに基づいて、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度が所定の排出基準を満たすために必要な二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量を決定する（ステップＳ２１）。実施形態３では、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度と排ガスＧ１中の塩化水素の濃度を所定の排出基準値以下まで下げるのに必要な二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量との相関関係を示すデータが、二酸化炭素吸収液Ｌ１の濃度毎に記憶部１０４に格納されている。したがって、実施形態３では、まず、二酸化炭素吸収液Ｌ１の濃度に対応して参照すべき上記相関関係のデータを選択し、その上で、当該データと塩化水素の濃度の実測値とに基づいて、排出基準を満たすために必要な二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量を決定する。

その後、上記実施形態２と同様に、上記ステップＳ２１で決定された二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量となるように、バルブ制御部１０３が流量調整バルブ８３の開度を制御する（ステップＳ３１）。これにより、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度及び二酸化炭素吸収液Ｌ１の濃度に応じた適量の二酸化炭素吸収液Ｌ１を、炭酸水素塩導入部８０により酸性ガス処理部４０に導入し、当該酸性ガス処理部４０（噴霧ノズル）から減温塔３０内を流れる排ガスＧ１に供給することができる。

実施形態３に係る排ガス処理システム１Ｂによれば、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度の実測値に加えて、二酸化炭素吸収液Ｌ１の濃度も流量調整バルブ８３の開度制御の指標とすることができる。このため、二酸化炭素吸収液Ｌ１の濃度が変動する場合であっても、その変動に応じて二酸化炭素吸収液Ｌ１の酸性ガス処理部４０への導入量を適切に増減させることにより、所定の排出基準を満たすよう確実に酸性ガス処理を行うことができる。なお、実施形態３に係る排ガス処理システム１Ｂも、炭酸ナトリウムにより排ガスＧ１中の二酸化炭素を回収する場合だけでなく、炭酸カリウムを用いて排ガスＧ１中の二酸化炭素を回収する場合にも適用可能である。

（実施形態４）
次に、本発明の実施形態４に係る排ガス処理システム１Ｃの構成を、図７を参照して説明する。実施形態４に係る排ガス処理システム１Ｃは、基本的に上記実施形態１に係る排ガス処理システム１と同様の構成を備え且つ同様の作用効果を奏するものであるが、酸性ガス処理部４０が湿式ガス処理部４０Ａと乾式ガス処理部４０Ｂとを備えている点において上記実施形態１と異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

実施形態４における酸性ガス処理部４０は、減温塔３０に設けられた湿式ガス処理部４０Ａと、排ガス経路３上において減温塔３０の下流側で且つバグフィルタ５０の上流側に配置された乾式ガス処理部４０Ｂと、を有している。湿式ガス処理部４０Ａには、炭酸水素塩導入配管８４の他方の端部８２（下流側端部）が接続されており、二酸化炭素吸収液Ｌ１が炭酸水素塩導入配管８４により湿式ガス処理部４０Ａに導入される。湿式ガス処理部４０Ａは、図略の噴霧ノズルを有しており、導入された二酸化炭素吸収液Ｌ１を、減温塔３０内を流れる排ガスＧ１に噴霧することにより、排ガスＧ１中に含まれる塩化水素を除去する。

乾式ガス処理部４０Ｂは、固体状の酸性ガス処理剤を、減温塔３０から流出した排ガスＧ１に供給する。この酸性ガス処理剤は、特に限定されるものではなく、例えば粉末状の炭酸水素ナトリウム、消石灰又は炭酸水素カリウム等が用いられてもよい。またこの炭酸水素ナトリウムは、購入されたものでもよいし、二酸化炭素放散部７２から放散された二酸化炭素を用いて製造されたものでもよい。

このように、実施形態４に係る排ガス処理システム１Ｃは、液状の酸性ガス処理剤（二酸化炭素吸収液Ｌ１）と固体状の酸性ガス処理剤とを併用して、排ガスＧ１中の塩化水素を除去するものとなっている。このため、炭酸水素塩導入部８０により湿式ガス処理部４０Ａに導入される二酸化炭素吸収液Ｌ１の量が不足する場合でも、固体状の酸性ガス処理剤によってこれを補うことができるため、所定の排出基準が満たされるよう確実に酸性ガス処理を行うことができる。

上記の通り開示された各実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。したがって、本発明の範囲には、以下の変形例も含まれる。

上記実施形態１では、二酸化炭素回収装置７０が二酸化炭素放散部７２を有する場合を説明したがこれに限定されず、二酸化炭素放散部７２が省略されてもよい。

上記実施形態１では、酸性ガス処理部４０が減温塔３０に設置された噴霧ノズルであり、当該噴霧ノズルから二酸化炭素吸収液Ｌ１を減温塔３０内に供給する場合を説明したが、これに限定されない。酸性ガス処理部４０は、排ガス経路３上において減温塔３０とは別に設置されていてもよい。

上記実施形態４（図７）において、減温塔３０と乾式ガス処理部４０Ｂとの間に、排ガスＧ１に含まれる酸性ガス（塩化水素）の濃度を検知するガス濃度検知部が別途設けられてもよい。これにより、湿式ガス処理部４０Ａによる処理後の排ガスＧ１中の塩化水素の濃度を検知することができる。そして、この検知データに基づいて、乾式ガス処理部４０Ｂから排ガスＧ１へ供給されるべき固体状の酸性ガス処理剤の量が決定されてもよい。

上記実施形態２において、ガス濃度検知部４１は減温塔３０の前段に設置されているがこれに限定されず、バグフィルタ５０の後段に設置されてもよい。この場合、フィードバック制御により炭酸水素塩の添加量を制御することができる。また、ガス濃度検知部４１を減温塔３０（酸性ガス処理部４０）の前段及び後段にそれぞれ設置し、フィードバック制御とフィードフォワード制御を組み合わせて炭酸水素塩の添加量を制御してもよい。

上記実施形態１では、炭酸水素ナトリウムが水に溶解した状態で酸性ガス処理部４０に導入される場合を説明したが、これに限定されない。例えば、炭酸水素塩導入配管８４に分流した二酸化炭素吸収液Ｌ１を蒸発させることにより固体状の炭酸水素ナトリウムを析出させ、これを酸性ガス処理部４０により排ガスＧ１に供給してもよい。

上記実施形態２，３では、酸性ガス処理部４０に導入される二酸化炭素吸収液Ｌ１の流量を増減させる場合を説明したが、一定流量の二酸化炭素吸収液Ｌ１が酸性ガス処理部４０に常時導入されてもよい。この場合には、排ガスＧ１中の塩化水素の濃度が確実に排出基準を満たすような十分な流量に設定される。

炭酸水素塩導入配管８４の途中に、二酸化炭素吸収液Ｌ１を一時的に貯留するためのバッファタンク（図示しない）等が配置されてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ排ガス処理システム
１０焼却炉
４０酸性ガス処理部
４１ガス濃度検知部
５０バグフィルタ（飛灰回収部）
７１二酸化炭素吸収部
７２二酸化炭素放散部
７６炭酸水素塩濃度検知部
８０炭酸水素塩導入部
９２飛灰処理部
１００制御部
Ｇ１排ガス
Ｌ１炭酸水素ナトリウム（炭酸水素塩）の水溶液
Ｌ２炭酸ナトリウム（炭酸塩）の水溶液

Claims

廃棄物を焼却する焼却炉と、
前記廃棄物の焼却により発生する排ガスに含まれる酸性ガスの少なくとも一部を、前記排ガスから除去する酸性ガス処理部と、
前記排ガスに含まれる二酸化炭素の少なくとも一部を、炭酸塩の水溶液により吸収する二酸化炭素吸収部と、
前記二酸化炭素吸収部で発生する炭酸水素塩を、前記酸性ガス処理部に導入する炭酸水素塩導入部と、を備え、
前記酸性ガス処理部は、前記炭酸水素塩導入部により導入された前記炭酸水素塩を前記排ガスに供給することにより、前記排ガスに含まれる前記酸性ガスの少なくとも一部を除去する、排ガス処理システム。
前記二酸化炭素吸収部で発生する前記炭酸水素塩から二酸化炭素を放散させる二酸化炭素放散部をさらに備え、
前記炭酸水素塩導入部は、前記二酸化炭素吸収部から前記二酸化炭素放散部へ流れる前記炭酸水素塩の一部を前記酸性ガス処理部に導入する、請求項１に記載の排ガス処理システム。
前記排ガスに含まれる前記酸性ガスの濃度を検知するガス濃度検知部と、
前記ガス濃度検知部による検知結果に基づいて、前記炭酸水素塩導入部により前記酸性ガス処理部に導入される前記炭酸水素塩の量を制御する制御部と、をさらに備えた、請求項１又は２に記載の排ガス処理システム。
前記二酸化炭素吸収部から流出する前記炭酸水素塩の水溶液の濃度又は前記濃度を算出するための情報を検知する炭酸水素塩濃度検知部をさらに備え、
前記制御部は、前記ガス濃度検知部による検知結果及び前記炭酸水素塩濃度検知部による検知結果に基づいて、前記炭酸水素塩導入部により前記酸性ガス処理部に導入される前記炭酸水素塩の量を制御するように構成されている、請求項３に記載の排ガス処理システム。
前記排ガスに同伴された飛灰を、前記排ガスから回収する飛灰回収部と、
前記飛灰回収部により回収された前記飛灰を、前記二酸化炭素放散部から放散された二酸化炭素により炭酸化処理する飛灰処理部と、をさらに備えた、請求項２に記載の排ガス処理システム。