JP3235513B2

JP3235513B2 - 排ガスの処理方法

Info

Publication number: JP3235513B2
Application number: JP12294697A
Authority: JP
Inventors: 敬三浜口; 容長田; 聡藤井; 学黒田; 将鮎川
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: JPH10296052A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ焼却施
設、可燃性廃棄物処理施設及びその他の燃焼装置で燃焼
工程に伴って排出される有害物質を含む排ガスや、金属
精錬工場などで加熱に伴って排出される有害物質を含む
排ガスの無害化処理方法に関連し、詳しくは、吸着剤を
噴霧して排ガス中に含まれる有害物質であるダイオキシ
ンン類などの有機ハロゲン化合物を除去する際に、吸着
剤噴霧量を制御する排ガスの処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみや産業廃棄物を焼却処理すると
きに排出する燃焼排ガスや、金属精錬工場などで可燃性
の付着物を含むスクラップを予熱或いは溶解する際に排
出する排ガスには、ばいじん、塩化水素等の酸性ガス、
窒素酸化物、水銀等の重金属、ダイオキシン類およびそ
の前駆物質など、さまざまな有害物質が含まれている。

【０００３】これらの有害物質の内、ばいじんや酸性ガ
スは、近年の排ガス処理技術の進歩とともに十分低減で
きる水準にほぼ達したといえるが、ダイオキシン類やそ
の前駆物質などの有機ハロゲン化合物は必ずしも十分に
低減できていないのが現状である。近年、焼却炉等から
発生する毒性の強いダイオキシン類の大気放散が社会的
な問題となっている。そして、厚生省は平成２年にダイ
オキシン類発生防止等ガイドラインをごみ焼却場に適用
する事態に至り、さらに現在ではこのガイドラインをさ
らに強化する動きがある。

【０００４】これら排ガス中に含まれる有害物質を低減
する方法として、その発生を抑制する方法と発生した有
害物質を除去する方法とがあり、前者には、７００℃か
ら１０００℃に達する炉内の温度管理や燃焼用空気管理
により、不完全燃焼を避けるなどの燃焼管理による発生
抑制、排ガスの急冷によるダイオキシン類の再合成の抑
制等があり、後者には、触媒による吸着・酸化分解、吸
着剤による吸着除去などがある。そして、これらの方法
は一般に併用される。

【０００５】従来、吸着除去法として、活性炭などの吸
着剤を排ガスに噴霧する方法があり、例えば、特開平５
−３１３２３号公報には、排ガスを１２０℃〜２００℃
に冷却し、粉末状活性炭を噴霧して重金属や有機ハロゲ
ン化合物を吸着させ、更に塩基性吸収剤を乾式で噴霧し
て酸性成分を吸着させ、これらの吸収剤をばいじんと共
に集塵して有害物質を除くて方法が開示されている。ま
た、特開平７−２０４４３２号公報には、排ガスを２２
０℃〜２３０℃に冷却し、消石灰と活性炭の混合物を吹
き込む方法が開示されている。

【０００６】しかし、これらの方法は、排ガスの処理方
法や噴霧方法を限定するものであって、活性炭などの吸
着剤は処理程度に準じて一定量を噴霧し、吸着剤の噴霧
量を制御する方法ではない。

【０００７】吸着剤の噴霧量の制御については、ごみ焼
却炉の排ガス中のＣＯ濃度をダイオキシン類の指標物質
として検知し、ＣＯ濃度が高いときに吸着量を増やし、
低いときに減らす方法が行われている。この方法を図９
を用いて説明する。

【０００８】図９で、焼却炉１からの排ガスは、ボイラ
２でボイラ用水に熱を与え、更に冷却装置３で冷却さ
れ、冷却後に消石灰供給装置６からの粉末消石灰及び吸
着剤供給装置７からの粉末吸着剤を噴霧される。その
後、排ガスは集塵機４で除塵され煙突５から排気され
る。吸着剤の噴霧量は、吸着剤噴霧量制御手段８によっ
て制御されるが、吸着剤噴霧量制御手段８は、測定器１
５によって集塵機４の下流で測定される排ガス流量とＣ
Ｏ濃度の測定値を受け、制御量を演算し、これを吸着剤
供給装置７に指示する。

【０００９】ＣＯ濃度を指標とするのは、ダイオキシン
類濃度の測定には通常排ガス試料採取に４時間程度を必
要とするからである。即ち、ダイオキシン類の測定は、
瞬時にまたは連続的に測定することができず、ダイオキ
シン類と一定の相関があると一般に言われているＣＯ濃
度を検知して、吸着剤の排ガスへの吹き込み量を制御す
るのである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開平５−３１３２３号公報及び特開平７−２０４４３
２号公報に記載される技術では、刻々と変動する焼却炉
の変動に追随した吸着剤の噴霧量の制御がなされていな
いために、ダイオキシン類を効果的に排ガスから除去す
ることができない問題点があった。

【００１１】また、排ガス中のＣＯ濃度を指標とする方
法では、排ガス中のダイオキシン類濃度とＣＯ濃度と相
関は、限られた条件下でのみ認められ、ＣＯ濃度が増え
てもダイオキシン類濃度が増えない場合もあり、無駄に
吸着剤を消費することが判明した。

【００１２】即ち、発明者らの詳細な研究によると、排
ガス中のＣＯ濃度が高く１００ｐｐｍにも達するような
場合では、ダイオキシン類濃度との相関は見られたが、
近年の燃焼管理が進み改善された大型焼却炉などではＣ
Ｏの排出濃度が例えば１０ｐｐｍ程度と低く、このよう
な低濃度の範囲では、ＣＯ濃度と有機ハロゲン化合物を
代表するダイオキシン類濃度との相関は見られない。

【００１３】図８は、最近におけるごみ焼却炉排ガス中
のＣＯ濃度とダイオキシン類濃度を同時に測定した結果
である。この図は、ＣＯ濃度を横軸に示し、ダイオキシ
ン類濃度を縦軸に示し、これらの対応を示したものであ
る。ＣＯ濃度が０〜３０ｐｐｍの範囲では、両者の間に
相関は認められない。

【００１４】更に、ＣＯは不完全燃焼時に発生するが、
不完全燃焼をもたらす条件は何時も同じではない。その
条件には、燃料に対して酸素量が不足している場合と十
分な燃焼温度が維持されない場合とがある。例えば、ご
み焼却炉では、燃えやすいごみが燃焼帯に運ばれて来た
場合など、ごみ量に対して燃焼用の空気量が相対的に低
下するなどして燃焼温度は十分高いにも関わらず、酸素
濃度が過小（以下、高温で酸素過小状態と称す）となっ
て不完全燃焼を誘発し、高濃度のＣＯが排出される。し
かし、この高温で酸素過小状態では、ダイオキシン類の
発生は比較的少ない。

【００１５】一方、ごみの燃焼速度が大きく燃焼帯のご
み量が不足したり、乾燥不十分なごみが運ばれたりして
発熱量が急減した場合など、燃焼温度の急激な低下をも
たらし、燃焼量に対して空気量が過多になる（低温で酸
素過多状態と称する）。この場合も、不完全燃焼を誘発
し高濃度のＣＯが排出される。そして、この低温で酸素
過多状態では、多量のダイオキシン類が発生する。又、
ＣＯ濃度がそれほど高くなくてもダイオキシン類が発生
している場合もある。

【００１６】このように、ＣＯ濃度とダイオキシン類濃
度の間に相関があるとの前提に問題がある。これに加え
て、ＣＯ濃度の測定は除塵以前の工程で行うことは困難
であり、除塵後の排ガスについて行われる。このため、
ＣＯ濃度の測定結果が得られたときは吸着処理後既に１
０分近い時間を経過している。即ち、ＣＯ濃度の測定結
果による有害物質吸収剤の量を制御すと時間遅れを伴う
フィードバック制御とならざるを得ない。そのため、燃
焼状態の変化に追いつかない場合があり、十分に低い濃
度までダイオキシン類を低下させることが困難であっ
た。

【００１７】本発明は、上記の問題を解決するために行
われたもので、発生するダイオキシン類に代表される有
機ハロゲン化合物と相関の高い排ガス温度やボイラ水蒸
発量を測定し、且つ時間遅れのない吸着剤の制御を適正
に行い、効率よく且つ十分に低い濃度まで有機ハロゲン
化合物を除くことを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】発明者らの研究によれ
ば、有機ハロゲン化合物が生成されたり或いは分解され
る条件に温度や酸素があり、非常な高温では分解が促進
されるが温度が下がると再合成が行われるなど複雑であ
る。しかし、一定の条件における燃焼においては、排ガ
ス中の有機ハロゲン化合物濃度と排ガス温度との間に高
い相関があることを見出し、下記の発明をなすに至っ
た。

【００１９】第１の発明は、燃焼や加熱に伴って排出さ
れる排ガスを１２０〜３００℃に冷却した後に、吸着剤
を噴霧して排ガス中の有機ハロゲン化合物を除去する方
法において、排ガスが冷却処理を施される以前にその温
度（以下、上流温度と称す）を測定し、この測定値に基
づいて前記吸着剤の噴霧量を制御することを特徴とする
排ガスの処理方法である。

【００２０】排ガス中の有機ハロゲン化合物濃度と排ガ
ス温度との間に高い相関がある。更に、排ガスは焼却炉
内からその出口を通ってボイラで熱交換を行い、その後
冷却処理を施されるが、燃焼状態を把握するためには冷
却処理を施される以前に、上流側温度を測定し、この温
度が適切か否か、或いは、温度の変動が適切範囲内か否
か等を判断し、その測定値に基づいて吸着剤の添加量を
制御する。温度測定は排ガスへの吸着剤噴霧より数秒〜
数１０秒上流側で行われるので、噴霧量をフィードフォ
ワード制御することができる。

【００２１】第２の発明は、前記温度の測定値が、基準
値を下回る場合にその程度に応じて前記吸着剤の噴霧量
を増加し、基準値を上回る場合にその程度に応じて前記
吸着剤の噴霧量を減少することを特徴とする排ガスの処
理方法である。

【００２２】上流温度の測定値と排ガス中の有機ハロゲ
ン化合物濃度の相関については、上流温度が低いほど有
機ハロゲン化合物濃度が高くなる。このため、上流温度
の基準値を定めておいて、この基準値を測定値が下回っ
た場合にその下回った程度に応じて吸着剤の噴霧量を増
加し、反対に上回った場合に減少する。これによって、
排ガス中の有機ハロゲン化合物の量に応じて噴霧量を制
御することになり、効率よく有機ハロゲン化合物を除く
ことができる。

【００２３】第３の発明は、前記温度の測定値の標準偏
差を求め、標準偏差が、基準値を上回る場合にその程度
に応じて前記吸着剤の噴霧量を増加し、基準値を下回る
場合にその程度に応じて前記吸着剤の噴霧量を減少する
ことを特徴とする排ガスの処理方法である。

【００２４】排ガス中の有機ハロゲン化合物濃度は、有
機ハロゲン化合物の生成、分解及び再合成の結果であ
り、上述したように温度との相関があるが、この他に温
度変化との相関も見られる。即ち、温度が変動する場合
にも有機ハロゲン化合物は増える。排ガス温度の測定値
の標準偏差が大きければ温度の変動が大きいので、その
大きさに応じて吸収剤の噴霧量を増加し、反対に標準偏
差が小さければ噴霧量を減少する。標準偏差の大小の判
断は基準値を決めておきこれを基準にして行う。

【００２５】第４の発明は、排ガスの顕熱をボイラ水の
蒸発に利用し後、排ガスに吸着剤を噴霧して排ガス中の
有機ハロゲン化合物を除去する方法において、ボイラ水
の蒸発量を測定し、この蒸発量に基づいて前記吸着剤の
噴霧量を制御することを特徴とする排ガスの処理方法で
ある。

【００２６】都市ごみや産業廃棄物の焼却炉、大型のス
クラップ加熱炉等では、排ガスの顕熱をボイラ発電に利
用することが行われているが、これらの炉では、ボイラ
水の蒸発量が測定されており、この蒸発量に基づいて吸
着剤の噴霧量を制御することができる。排ガス温度とボ
イラ水の蒸発量とは非常に高い相関があり、したがっ
て、ボイラ水の蒸発量も又排ガス中の有機ハロゲン化合
物濃度との間に高い相関があるからである。排ガス温度
測定の場合と同様に、蒸発量により噴霧量をフィードフ
ォワード制御をすることができる。

【００２７】第５の発明は、前記蒸発量が基準値を下回
る場合にその程度に応じて前記吸着剤の噴霧量を増加
し、基準値を上回る場合にその程度に応じて前記吸着剤
の噴霧量を減少することを特徴とする排ガスの処理方法
である。

【００２８】ボイラ水の蒸発量と排ガス中の有機ハロゲ
ン化合物濃度の相関については、蒸発量が少ないほど有
機ハロゲン化合物濃度が高くなる。このため、蒸発量の
基準値を定めておいて、この基準値を蒸発量が下回った
場合にその下回った程度に応じて吸着剤の噴霧量を増加
し、反対に上回った場合に減少する。これによって、排
ガス温度の測定値による場合と同様に、排ガス中の有機
ハロゲン化合物の量に応じて噴霧量を制御することにな
り、効率よく有機ハロゲン化合物を除くことができる。

【００２９】第６の発明は、前記蒸発量の標準偏差を求
め、標準偏差が、基準値を上回る場合にその程度に応じ
て前記吸着剤の噴霧量を増加し、基準値を下回る場合に
その程度に応じて前記吸着剤の噴霧量を減少することを
特徴とする排ガスの処理方法である。

【００３０】前述したように、排ガス温度とボイラ水の
蒸発量とは非常に高い相関がある。したがって、蒸発量
の標準偏差が大きければ温度の変動が大きいので、その
大きさに応じて吸収剤の噴霧量を増加し、反対に標準偏
差が小さければ噴霧量を減少する。

【００３１】第７の発明は、吸着剤として、炭素系の多
孔質粉体を用いることを特徴とする上記の第１乃至第７
の発明の排ガス処理方法である。

【００３２】吸着剤には、活性アルミナ、活性炭、活性
コークス、素灰、シリカゲル、酸化チタン、ベントナイ
ト、ケイソウ土等の粉体を用いてもよいが、これらの中
でも比表面積が大きく且つ有機ハロゲン化合物の比吸着
量が多い炭素系の多孔質粉体を用いることが望ましい。
なお、この吸着剤は排ガス中に有害な水銀が含まれる場
合、これも同時によく吸着し除去する作用がある。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１にごみ焼却処理施設を例示
し、これを用いて本発明の実施の形態を説明する。ここ
で、１は焼却炉、２はボイラ、３は排ガス冷却装置、４
は集塵機、５は煙突、６は消石灰供給装置、７は吸着剤
供給装置、８は吸着剤噴霧量制御手段、９は焼却炉の出
口で排ガス温度（以下、炉出口温度と呼ぶ）を測定する
炉出口温度計、１０は炉出口温度信号、１１は蒸発量計
測器、１２は蒸発量信号、１３は吸着剤噴霧量制御信号
である。

【００３４】焼却炉１から排出される７００〜１０００
℃の排ガスはボイラ２に導入され熱を回収されて、２０
０〜４００℃に減温される。続いて排ガスは排ガス冷却
装置３により、集塵機４に適した１２０〜３００℃に冷
却され、集塵機４に導入されてバグフィルターなどによ
り除塵される。

【００３５】吸着剤は、吸着剤供給装置７により集塵機
４の入口煙道に噴霧され、煙道内や集塵機４内で有機ハ
ロゲン化合物が除去される。一方、消石灰供給装置６に
より、粉末消石灰を集塵機４の入口煙道に噴霧して、排
ガスに含まれるＨＣｌなどの酸性成分が、同様に煙道中
や集塵機４内で除去される。この過程で排ガスに含まれ
るばいじんも除去されるので、集塵機４を出た排ガスは
浄化されて煙突５から大気に放出される。

【００３６】吸着剤の噴霧量は、吸着剤噴霧量制御手段
８から発する吸着剤噴霧量制御信号１３によって制御さ
れる。吸着剤噴霧量制御手段８は、炉出口温度計９から
発する温度の測定値信号１０や、ボイラにおける蒸発量
計測器１１から発する蒸発量信号１２を受信し、これら
の信号を予め設定した基準値と比較したり、これらの信
号の移動標準偏差を求めて、基準値と比較して吸着剤の
噴霧量の制御値を設定する。

【００３７】炉出口温度や蒸発量と排気ガス中の有機ハ
ロゲン化合物濃度との関係について詳述する。有機ハロ
ゲン化合物濃度はこれを代表するダイオキシン類を分析
することによって求められるが、その濃度は極めて低
く、多量の試料が必要であり、分析試料を採取するのに
４時間程度を要する。先ず、分析試料を採取していた時
間の炉出口温度の変化と排ガス中のＣＯ濃度の変化を、
ダイオキシン類濃度が比較的高かった場合と低かった場
合について図２に示す。

【００３８】図では、ダイオキシン類濃度が高かった場
合をケースＡとし、低かった場合をケースＢとして、炉
出口温度を上段にＣＯ濃度を下段に各々左右に並べて示
し、ダイオキシン類濃度を◎で表示してある。縦軸左側
上段が炉出口温度目盛り、下段がＣＯ濃度目盛り、右側
がダイオキシン類濃度目盛りである。但し、ダイオキシ
ン類濃度は毒性等価換算濃度である（以下、同様に単に
ダイオキシン類濃度と称す）。

【００３９】ケースＡでは、ダイオキシン類濃度は１．
３ nｇ/Nm³であり、分析試料採取中の運転時間中に約３
０分にわたって炉出口温度が１０００℃を超える高温状
態があり、このときＣＯ濃度も高くなっている。ケース
Ｂでは、ダイオキシン類濃度は５．８ nｇ/Nm³であり、
同様に炉出口温度が８００℃に満たない低温状態があ
り、このときもＣＯ濃度は高くなっている。

【００４０】排ガスのＣＯ濃度が高いときに、ダイオキ
シン類濃度が高いとは限らないが、炉出口温度が高いと
きにダイオキシン類濃度が低く、反対に炉出口温度が低
いときにダイオキシン類濃度が高く、炉出口温度とダイ
オキシン類濃度とはよく対応している。

【００４１】更に、炉出口温度とダイオキシン類濃度と
の関係を定量的に調べた結果を図３に示す。ダイオキシ
ン類濃度はボイラの出口で採取した吸収剤噴霧以前の排
ガス中の濃度である。炉出口温度がほぼ７５０℃〜９５
０℃の範囲では、炉出口温度が低い程ダイオキシン類濃
度が高く、且つ濃度の増加度合いも低温で大きい。特に
８００℃以下ではダイオキシン類が極端に多く発生する
が、両者間に高度の相関が見られ、炉出口温度から排ガ
ス中のダイオキシン類濃度を十分な精度で推定できるこ
とが明確である。

【００４２】有機ハロゲン化合物は、ダイオキシン類の
他に、例えば、クロロフェノール、クロロベンゼン、Ｐ
ＣＢなどがあるが、有機ハロゲン化合物であれば、互い
に物性が類似しているため、吸着剤による吸着性能はほ
とんど同じである。したがって、有機ハロゲン化合物の
中で最も毒性が強く、ごみ焼却工場にガイドラインが定
められているダイオキシン類に関してその発生量を評価
すれば、公害防止の観点では十分と考えられる。

【００４３】排ガスの温度は、その流れに従い順次低下
して行く。炉出口温度が排ガス中のダイオキシン類濃度
と相関があることは明らかであるが、他の位置の温度と
の相関を把握するために、排ガスの流れに従ってその温
度変化を調べた。その結果を図４に示す。同時に調べた
蒸発量との関係も併記する。

【００４４】図は、焼却炉の運転時間に従って変化する
各位置での排ガス温度とボイラ水の蒸発量を示したもの
で、グラフは各々、Ａは炉内温度、Ｂは炉出口温度、Ｃ
はボイラ内の第２パスの位置での温度（以下、ボイラ２
パス温度と称す）、Ｄは蒸発量である。縦軸の左側が温
度目盛り、右側が蒸発量目盛りである。

【００４５】炉内温度Ａと炉出口温度Ｂとは１０℃〜２
０℃の差で全く同じように変化し、ボイラ２パス温度Ｃ
は炉内温度Ｂより３００℃程低くなるが、同じ時点で同
じ変化を示す同時性があり、その変化のパターンは炉内
温度Ｂと同じである。更に、蒸発量Ｄも同時性があり、
その変化のパターンは炉内温度Ｂと同じである。

【００４６】このことから、排ガス温度については、炉
内温度やボイラ２パス温度も炉出口温度と同様に排ガス
中のダイオキシン類濃度と相関があり、又、ボイラ水の
蒸発量もダイオキシン類濃度と相関があることが明瞭で
ある。排ガスの温度は排ガス冷却装置より上流側で測定
すれば、その温度は排ガス中のダイオキシン類濃度と相
関がある。

【００４７】換言すれば、排ガス温度は炉出口温度のみ
ならず排ガス冷却装置以前のどの位置で測定しても、炉
の燃焼状態を示す指標として用いることができるので、
これから排ガス中のダイオキシン類濃度を推定すること
ができる。蒸発量についても同じであり、これから排ガ
ス中のダイオキシン類濃度を推定することができる。

【００４８】次に、排ガス温度の変動或いは蒸発量の変
動と排ガス中のダイオキシン類濃度との関係について述
べる。ダイオキシン類は、前述したように、温度条件に
より生成、分解、再合成が行われるが、これらが総合さ
れた結果として、排ガス中のダイオキシン類濃度は、温
度の変動が激しかった時に増加する。炉出口温度の測定
値から得られた標準偏差と温度測定中にボイラ出口で採
取された排ガス中のダイオキシン類濃度をＣＯ濃度とと
もに図５に示す。

【００４９】温度の測定値は一分間隔で４時間にわたっ
て採取したもので、得られた標準偏差は２４０個の温度
データの変動を示すものであり、濃度は温度データ採取
中の４時間の排ガス中の平均濃度である。炉出口温度の
標準偏差とダイオキシン類濃度とはよく対応し、標準偏
差が大きくなるに従いダイオキシン類濃度が高くなり、
且つ、その濃度の増加度合いが大きくなっている。ＣＯ
濃度とダイオキシン類濃度との間には相関は見られな
い。

【００５０】このことから、炉出口温度の測定値からそ
の標準偏差を求めると、得られた標準偏差から排ガス中
のダイオキシン類濃度を十分な精度で推定できること判
る。前述したように、排ガス冷却装置以前位置での排ガ
ス温度は炉出口温度と同時的で同じパターンで変化し、
又、ボイラ水の蒸発量についても同じであるから、これ
らの温度の測定値でも又ボイラ水の蒸発量でも、その標
準偏差からダイオキシン類濃度を推定することができ
る。

【００５１】排ガス温度や蒸発量は連続的に測定されて
いることが多い。制御量の演算については、これらの変
化の速さに応じて適当な周期で行えばよく、図５に示し
た変化の速さでは、１分〜５分程度の周期で行うのが適
当である。制御の演算に用いるデータは、その時の上流
温度の測定値や蒸発量のデータでもよいが、データの採
取を更に高頻度で行い、基準値との比較には複数の測定
値の平均値を用いることもできる。

【００５２】制御時だけの一つのデータでは偶然に偏る
おそれもあるので、平均値を用いる方が好ましい。例え
ば、１０秒周期で採取したデータの１分間或いは２分間
更には５分間の平均値を用いて各々の周期で演算を行い
制御量を求める等、適宜行えばよい。更には、制御間隔
内に採取されたデータだけでなく、２分周期の制御であ
っても過去５分間のデータ等前回の制御以前のデータも
含めた最新のデータの平均値即ち移動平均値を求めて、
基準値と比較してもよい。

【００５３】又、標準偏差を求める際にも、例えば１分
周期で制御するとき、前回と今回の制御の間に１０秒周
期で採取したデータは６個であり、６個の標準偏差を求
めてもよいが、前々回の制御以降のデータ１２個の標準
偏差を求める等、移動標準偏差を用いて、これを基準値
と比較してもよい。移動標準偏差を用いると、過剰制御
を防ぐことができるが、反面前回の制御以前のデータが
多すぎると感度が低下する。

【００５４】特に、排ガス温度として、炉内温度を用い
ると温度計の設置位置にもよるが、火炎流の直接の影響
でやや変動が大きくなる。このような場合には、移動平
均値或いは移動標準偏差を用いることが望ましい。上流
温度として、炉出口温度を用いた場合は、この影響が小
さくて平均的な炉内燃焼を示すのでその心配は少ない。

【００５５】排ガス温度や蒸発量或いはこれらの標準偏
差の基準値は、吸着剤噴霧量の増減の分岐点となるもの
であって、焼却設備や焼却する対象に左右される。これ
らを決める方法として、最初は任意に設定した値を用
い、結果と照合しながら適切な基準値に改善して行く方
法がある。しかし、例えば、炉の安定運転時即ち排ガス
中のダイオキシン類濃度が低位に安定していた運転時の
各々の時間平均値を最初に設定するとよい。

【００５６】基準値との比較結果に基づいて吸着剤の噴
霧量を設定するが、噴霧量は含まれる有機ハロゲン化合
物量の他に吸着剤の種類や噴霧条件に左右される。噴霧
条件としては、排ガス温度や流速があるが、排ガスに対
して均一に行うことが重要である。そして、噴霧量は同
じような条件下で調べられた噴霧量と残留ダイオキシン
類濃度との関係に基づいて決める。吸着剤に粉末活性炭
を用い、排ガス温度約２００℃で噴霧した場合の噴霧量
と煙突入口で採取した排ガス中のダイオキシン類濃度と
の関係を図６に示す。

【００５７】排ガス１Nm³に対して０．１ｇの粉末活性
炭を均一に噴霧すると、排ガス中のダイオキシン類濃度
は０．５ ng/Nm³を大きく下回り、同じく０．２ｇを噴
霧すると０．１ ng/Nm³以下となる。例えば、図３で排
ガス温度が炉出口温度が７８０℃と低く、ダイオキシン
類濃度が４ nｇ/Nm³と高い濃度が推定される場合でも、
噴霧量を図６のグラフに従って０．２g/Nm³としてやれ
ば、排ガス中のダイオキシン類濃度を０．１ ng/Nm³以
下にすることができる。

【００５８】必要な吸着剤噴霧量が算出されたあとは、
吸着剤噴霧量制御信号を吸着剤供給装置に送信し、瞬時
に所定の供給量を達成させてもよいし、ＰＩＤ制御手法
などを用いて、過剰制御を防ぎながら吸着剤供給量を制
御させてもよい。

【００５９】吸着剤は、有機ハロゲン化合物を吸着でき
る性能を持った薬剤であれば何でもよいが、炭素系の多
孔質体であれば一層よく、さらには、粉末の活性炭を用
いるのがより望ましい。粉末活性炭などの炭素系の多孔
質粉体を用いれば、ダイオキシン類などの有機ハロゲン
化合物だけでなく、水銀などの重金属もよく吸着除去す
ることができる。

【００６０】粉末活性炭は比表面積が1000m²/g程度と大
きいため吸着作用が優れ、泥炭系、椰子殻系、木炭系で
あっても効果はほとんど同じである。炭素系の多孔質粉
体であれば、比表面積は活性炭ほど高くなくても、100m
²/g 程度の比表面積であれば十分に吸着効果があり、粒
度等は特には問題としない。また、吸着剤のサイロ貯留
における粉塵爆発回避などの安全性を考えて、吸着剤は
十分に揮発分を揮発させる行程を含んで製造されたもの
で、発火点が十分に高いものが好ましい。

【００６１】なお、炉出口温度などの上流温度、該上流
温度の標準偏差、ボイラ蒸発量、該蒸発量の標準偏差の
４つのうち、吸着剤噴霧量制御手段に供される信号とし
て、少なくとも一つ用いれば本発明の効果が得られる
が、もちろん複数用いた方が効果は大きく、特に限定す
るものでないが制御の簡便性を考慮して、上流温度とそ
の標準偏差を用いるだけでも十分である。

【００６２】又、吸着剤による有機ハロゲン化合物の吸
着性能を左右する条件、例えば、噴霧する煙道の排ガス
温度や集塵温度、バグフィルターのろ過速度などを考慮
して、これらの値を制御に関わる信号として、吸着剤噴
霧量制御手段に追加して組み込んでもよい。

【００６３】更に、吸着剤供給装置７は吸着剤噴霧量制
御手段からの信号を受信できて、吸着剤の噴霧量を制御
できるものであれば、いかなる形式であってもかまわな
い。しかし、吸着剤供給装置や消石灰供給装置は、テー
ブルフィーダーなど、粉体供給部分の回転体の回転数を
変化させることなどにより容易に粉体の切り出し量を操
作でき、定量的に供給が可能なものが好ましく、さらに
供給変動がごく少ないものの方が、煙道および集塵機内
で均一に分散して、吸着剤の場合は吸着効果を上昇さ
せ、消石灰の場合は排ガス中の酸性成分とよく接触して
酸性成分との反応効率を上昇させるので、より好まし
い。

【００６４】以上、本発明の実施の形態をごみ焼却処理
施設に適用した場合について詳しく述べたが、本発明
は、燃焼や加熱に伴って排出される排ガス中にダイオキ
シン類などの有機ハロゲン化合物が存在する場合に適用
することができ、産業廃棄物など可燃性廃棄物やその他
燃焼装置一般から排出される排ガスや、金属精錬工場で
スクラップを予熱、溶解する際に排出される排ガスであ
っても、同じように適用することができる。

【００６５】なお、吸着剤により排ガスから除去する有
機ハロゲン化合物とは、厚生省により清掃工場へガイド
ラインが毒性換算値により指定されているダイオキシン
類および、ダイオキシン類の前駆物質、関連物質と称さ
れるクロロベンゼン、クロロフェノール、ＰＣＢなど
や、塩素以外のハロゲン元素で一部が置換されたこれら
の化学物質の総称である。さらに、ダイオキシン類と
は、ポリジベンゾパラジオキシンとポリジベンゾフラン
の総称であって、通常毒性換算濃度によって評価される
ものである。

【００６６】

【実施例】本発明の排ガス処理方法を図１に示したごみ
焼却処理施設に適用し、排ガス中に含まれる有機ハロゲ
ン化合物濃度を調べた。なお、調査に際して他の有害物
質を排出することがないように、消石灰噴霧も行い酸性
成分を除去し、バグフィルタを用いた集塵装置で煤塵を
除いたが、消石灰の噴霧量を一定にするなどこれらの条
件は可及的に変動しないようにした。

【００６７】排ガス処理施設の運転条件は、ボイラ出口
排ガス温度２５０℃、集塵装置入口温度すなわち処理温
度１８０℃、処理排ガス量４０，０００Nm³/h 、吸収剤
として粉末活性炭を用いた。制御に用いたデータは炉出
口温度であり、温度の測定値と標準偏差とを組み合わせ
て制御量を算出した。データの採取間隔は３０秒であ
り、炉出口温度は過去５分の移動平均値、炉出口標準偏
差は過去２０分における移動標準偏差を採用した。

【００６８】吸着剤処理後の煙突入口で排ガス中のダイ
オキシン類濃度が０．１ng/Nm³以下になることを目的と
し、吸着剤噴霧量の算出式を設定した。算出式は、吸着
剤噴霧量[g/Nm³ ]をＳ、炉出口温度をＴ[ ℃] 、炉出口
温度標準偏差をσ_Tとして次の（１）式であった。

【００６９】

【数１】

【００７０】炉出口温度の基準値は８５０℃、炉出口温
度標準偏差の基準値は２０℃である。前者は通常の燃焼
条件で得られる平均値であり、後者はこの条件において
比較的安定燃焼を達成したときに得られる平均値であ
る。係数０．００２、及び０．００４は、炉出口温度と
ボイラ出口ダイオキシン類濃度との関係（図３）及び粉
末活性炭噴霧量と煙突入口ダイオキシン類濃度との関係
（図６）を参考に設定した値である。

【００７１】この式では、炉出口温度が減少する場合と
該温度の標準偏差が増加する場合に、大きな吸着剤噴霧
量が設定され、炉出口温度が８５０℃で且つその標準偏
差が２０℃のとき、０．２ g/Nm³の噴霧量が設定され
る。但し、温度によっては係数の数値により噴霧量が負
の値になる場合があるが、このときはゼロに設定するも
のとする。又、上式の吸着剤噴霧量Ｓは排ガス中に噴霧
する濃度を設定したものであり、実際に噴霧される量は
更に変動する排ガス流量に応じて調整された。

【００７２】有機ハロゲン化合物としては、ダイオキシ
ン類とその前駆物質の一つであるクロロフェノール（以
下、ＣＰと略す）を分析し、他の有害物質である煤塵と
ＨＣｌについても同時に分析した。これらの分析試料と
して、ボイラ出口で処理前の排ガスをそして煙突入口で
処理後の排ガスを採取した。又、比較のために、活性炭
噴霧量を０．２ g/Nm³と一定に保った比較例と、排ガス
中のＣＯ濃度によって吸着剤噴霧量を制御した従来例に
ついても同様に調べた。なお、比較に際しては各々の場
合でごみの燃焼状態が同じになるように、ごみ量や空気
量を調整してごみ処理施設を運転した。

【００７３】調べた結果を図７の表１に示す。ごみの燃
焼状態が同じになるように運転されたので、実施例、比
較例、従来例おいて、炉内燃焼状態を示す炉出口温度、
該温度の標準偏差及びＣＯ濃度はほぼ同じ程度であり、
処理前の煤塵、ＨＣｌ、ＣＰ，ダイオキシン類濃度もほ
ぼ同じであった。又、煤塵やＨＣｌの除去に関しては、
何れの場合も高い水準であり、ＨＣｌなどの酸性ガスや
煤塵の除去に関して本発明の方法は何ら影響を及ぼさな
いことを示していた。

【００７４】目的とする有機ハロゲン化合物について
は、発明の実施例ではＣＰが５０ｎg/Nm³、ダイオキシ
ン類が０．０８g/Nm³であったのに対し、比較例では各
々１９０ｎg/Nm³、０．２０ｎg/Nm³、従来例では８０
ｎg/Nm³、０．１４ｎg/Nm³と実施例よりも高い濃度を
示した。このように、実施例での有機ハロゲン化合物の
除去率は高く、９７％に達していた。

【００７５】更に、このような除去に要した活性炭の消
費量は、発明の実施例の場合を１とし、比較例では１．
０２、従来例では１．１７であった。実施例では、活性
炭噴霧量を増減させて制御するにもかかわらず、比較例
の一定噴霧の場合の消費量とほぼ同じであった。従来例
では、ＣＯ濃度の増加時にはダイオキシン類等の発生が
少なくてもこれに対応させて噴霧量を増加させるので、
活性炭の消費量は実施例よりも大きくなった。

【００７６】まとめると、発明の実施例では有機ハロゲ
ン化合物の発生量に応じて吸収剤の噴霧量を制御してい
るので、高い除去率が得られ最も少ない噴霧量で目的と
するダイオキシン類濃度０．１ng/Nm³以下を達成するこ
とができた。比較例では、吸収剤の噴霧量が一定である
ため炉の燃焼状態の変動に追随することができずに、ダ
イオキシン類などが多く発生したときに、これに対応す
ることができず、実施例とほほ同じ噴霧量でも除去率が
低く目的を達成できなかった。

【００７７】又、従来例ではこの方法が有する欠点、す
なわち、ＣＯ濃度が必ずしもダイオキシン類などの有機
ハロゲン化合物の発生量を正確に代表しないので、活性
炭噴霧量が不足したり過剰になったりしたため、実施例
よりも多くの吸収剤量を消費しながらも除去率がやや劣
り、目的を達成することができなかった。

【００７８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、ダイオ
キシン類などの有機ハロゲン化合物の発生と相関度が高
い排ガスの炉出口温度や該温度の標準偏差、或いはボイ
ラにおける蒸発量や該蒸発量の標準偏差を用いて、吸着
剤噴霧量の制御を行う。このため、有機ハロゲン化合物
量の水準に応じて過不足なく吸着剤を噴霧できるととも
に、有機ハロゲン化合物の発生状況を噴霧に先立って把
握しフィードフォーワード制御ができるので、吸着除去
が効果的に行われる。

【００７９】このようにして、従来行われていた、吸着
剤の一定量噴霧制御やＣＯ濃度検知による噴霧量制御で
は達成することが困難であった排ガス中の有機ハロゲン
化合物濃度の極低下を達成するとともに、噴霧効率の大
幅な向上を達成したこの発明の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態を説明するための、ごみ処理
施設の概要を示す図である。

【図２】炉出口温度又は排ガス中ＣＯ濃度とダイオキシ
ン類濃度との関係をしめす図である。

【図３】炉出口温度とボイラ出口ダイオキシン類濃度の
関係を示す図である。

【図４】炉内温度、炉出口温度、ボイラ２パス温度及び
ボイラ水の蒸発量の関係を示す図である。

【図５】炉出口温度の標準偏差をボイラ出口ダイオキシ
ン類濃度の関係を示す図である。

【図６】粉末活性炭の噴霧量と煙突入口のダイオキシン
類濃度の関係を示す図である。

【図７】本発明の実施例を従来例と比較して表として示
す図である。

【図８】排ガス中のＣＯ濃度とダイオキシン濃度との関
係を示す図である。

【図９】従来の排ガス処理方法を説明するためごみ処理
施設の概要を示す図である。

【符号の説明】

１焼却炉２ボイラ３排ガス冷却装置４集塵機５煙突６消石灰供給装置７吸着剤供給装置８吸着剤噴霧量制御手段９炉出口温度計１１蒸発量計測器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黒田学東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者鮎川将東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開平６−55033（ＪＰ，Ａ) 特開平５−31323（ＪＰ，Ａ) 特開平５−285335（ＪＰ，Ａ) 特開平７−31847（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 53/70

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼や加熱に伴って排出される燃焼排ガ
スを１２０〜３００℃に冷却した後に、吸着剤を噴霧し
て排ガス中の有機ハロゲン化合物を除去する方法におい
て、排ガスが冷却処理を施される以前にその温度を測定
し、この測定値に基づいて前記吸着剤の噴霧量を制御す
ることを特徴とする排ガスの処理方法。
【請求項２】前記温度の測定値が、基準値を下回る場
合にその程度に応じて前記吸着剤の噴霧量を増加し、基
準値を上回る場合にその程度に応じて前記吸着剤の噴霧
量を減少することを特徴とする請求項１記載の排ガスの
処理方法。
【請求項３】前記温度の測定値の標準偏差を求め、標
準偏差が、基準値を上回る場合にその程度に応じて前記
吸着剤の噴霧量を増加し、基準値を下回る場合にその程
度に応じて前記吸着剤の噴霧量を減少することを特徴と
する請求項１記載の排ガスの処理方法。
【請求項４】排ガスの顕熱をボイラ水の蒸発に利用し
た後、排ガスに吸着剤を噴霧して排ガス中の有機ハロゲ
ン化合物を除去する方法において、ボイラ水の蒸発量を
測定し、この蒸発量に基づいて前記吸着剤の噴霧量を制
御することを特徴とする排ガスの処理方法。
【請求項５】前記蒸発量が基準値を下回る場合にその
程度に応じて前記吸着剤の噴霧量を増加し、基準値を上
回る場合にその程度に応じて前記吸着剤の噴霧量を減少
することを特徴とする請求項４記載の排ガスの処理方
法。
【請求項６】前記蒸発量の標準偏差を求め、標準偏差
が、基準値を上回る場合にその程度に応じて前記吸着剤
の噴霧量を増加し、基準値を下回る場合にその程度に応
じて前記吸着剤の噴霧量を減少することを特徴とする請
求項５記載の排ガスの処理方法。
【請求項７】前記吸着剤として、炭素系の多孔質粉体
を用いることを特徴とする請求項１乃至６に記載の排ガ
スの処理方法。