JP3517177B2 - 燃焼排ガス中のダイオキシン濃度の推定方法および装置とそれを用いた廃棄物燃焼炉制御装置 - Google Patents
燃焼排ガス中のダイオキシン濃度の推定方法および装置とそれを用いた廃棄物燃焼炉制御装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼排ガス中のダ
イオキシン類の濃度をオンラインで連続的に推定する方
法に係わり、特に、ダイオキシン濃度を従来よりも高精
度に推定する方法に関する。
イオキシン類の濃度をオンラインで連続的に推定する方
法に係わり、特に、ダイオキシン濃度を従来よりも高精
度に推定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的な廃棄物燃焼炉の構成の概
略を図５に示す。燃焼装置は廃棄物ピット４３、廃棄物
投入ホッパ４５、焼却炉５４、廃棄物燃焼用の空気流量
調節計９２、二次燃焼用空気流量調節弁９５、温度調節
用水蒸気流量調節計６３、廃棄物供給量調節用給塵装置
９６、ガス冷却用ボイラ４６、電気集塵器（またはダス
トフィルタ）４８、煙道ライン１、吸引ブロワ４９およ
び煙突５１で構成されている。
略を図５に示す。燃焼装置は廃棄物ピット４３、廃棄物
投入ホッパ４５、焼却炉５４、廃棄物燃焼用の空気流量
調節計９２、二次燃焼用空気流量調節弁９５、温度調節
用水蒸気流量調節計６３、廃棄物供給量調節用給塵装置
９６、ガス冷却用ボイラ４６、電気集塵器（またはダス
トフィルタ）４８、煙道ライン１、吸引ブロワ４９およ
び煙突５１で構成されている。
【０００３】本装置は、吸引ブロワ４９により燃焼炉５
４全体を吸引して負圧にした後、助燃バーナ８７を着火
する。その後、廃棄物４４を連続的に給塵装置９６を用
い、供給量を調節しながら焼却炉５４内に投入し、焼却
炉５４下部から供給している空気８８により燃焼させ
る。
４全体を吸引して負圧にした後、助燃バーナ８７を着火
する。その後、廃棄物４４を連続的に給塵装置９６を用
い、供給量を調節しながら焼却炉５４内に投入し、焼却
炉５４下部から供給している空気８８により燃焼させ
る。
【０００４】炉内温度が８５０℃になるように空気量を
空気流量調節計９２で調節する。この空気は空気予熱器
８６で２５０〜３００℃に加熱する。
空気流量調節計９２で調節する。この空気は空気予熱器
８６で２５０〜３００℃に加熱する。
【０００５】炉内温度が９００℃近くに上昇した場合に
は、炉上部から水蒸気流量調節弁９３により、水蒸気を
供給し温度を低下させる。燃えかす（または灰と称す）
５３は連続的に焼却炉５４の下部から抜き出す。
は、炉上部から水蒸気流量調節弁９３により、水蒸気を
供給し温度を低下させる。燃えかす（または灰と称す）
５３は連続的に焼却炉５４の下部から抜き出す。
【０００６】一方、燃焼ガスは８５０℃と高温なため、
後流機器への影響を軽減するためにガス冷却用ボイラ４
６で、ガス温度を８５０℃から３００℃前後に低下させ
る。燃焼ガス中には灰およびＨＣｌ等を含有しているた
め、ＨＣｌは集塵器４８の手前からＨＣｌ除去剤９４を
投入し、ＨＣｌ濃度を低減する。
後流機器への影響を軽減するためにガス冷却用ボイラ４
６で、ガス温度を８５０℃から３００℃前後に低下させ
る。燃焼ガス中には灰およびＨＣｌ等を含有しているた
め、ＨＣｌは集塵器４８の手前からＨＣｌ除去剤９４を
投入し、ＨＣｌ濃度を低減する。
【０００７】また、灰は電気集塵器またはバグフィルタ
４８を用いて除去し、燃焼排ガスは煙突５１から大気中
に放出される（燃焼ガス中の主成分は、窒素，水蒸気，
二酸化炭素であり、微量成分は塩化水素，硫黄酸化物，
窒素酸化物，一酸化炭素等である）。なお、煙道部には
燃焼ガス中の成分を監視するために、ＮＯＸ，ＣＯ，Ｏ
2，ＨＣｌ等を分析する分析計８４を設けている。
４８を用いて除去し、燃焼排ガスは煙突５１から大気中
に放出される（燃焼ガス中の主成分は、窒素，水蒸気，
二酸化炭素であり、微量成分は塩化水素，硫黄酸化物，
窒素酸化物，一酸化炭素等である）。なお、煙道部には
燃焼ガス中の成分を監視するために、ＮＯＸ，ＣＯ，Ｏ
2，ＨＣｌ等を分析する分析計８４を設けている。
【０００８】このような、燃焼炉５４から排出される燃
焼ガス中には、ダイオキシン類が微量含有されると云わ
れており、その制御，処理および測定技術の向上が廃棄
物焼却の課題の一つとして挙げられる。
焼ガス中には、ダイオキシン類が微量含有されると云わ
れており、その制御，処理および測定技術の向上が廃棄
物焼却の課題の一つとして挙げられる。
【０００９】一般に、ダイオキシンと云われているもの
は、ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシン（ＰＣＤＤｓと
略称する）のことである。２つのベンゼン核が２個の酸
素によって並列に結ばれ、ベンゼン核に付いている水素
の一部が塩素に置換されたものである。該塩素の置換数
とその位置によって７５種類の異性体がある。
は、ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシン（ＰＣＤＤｓと
略称する）のことである。２つのベンゼン核が２個の酸
素によって並列に結ばれ、ベンゼン核に付いている水素
の一部が塩素に置換されたものである。該塩素の置換数
とその位置によって７５種類の異性体がある。
【００１０】また、ＰＣＤＤｓと一緒に生成するポリ塩
化ジベンゾフランも１３５種類の異性体を有するが、こ
れらの２種を併せてダイオキシン（以下、ＤＸＮと云
う）類と呼んでいる。
化ジベンゾフランも１３５種類の異性体を有するが、こ
れらの２種を併せてダイオキシン（以下、ＤＸＮと云
う）類と呼んでいる。
【００１１】廃棄物の燃焼過程におけるＤＸＮの生成過
程は明らかではないが、多くの研究結果から、２次燃焼
室において完全燃焼しないで残留した未燃成分、あるい
は、前駆体物質はボイラや集塵器を通過する過程で、温
度，雰囲気，触媒等の条件が適当に揃えば、燃焼によっ
て発生した塩化水素と反応してＤＸＮが生成する。
程は明らかではないが、多くの研究結果から、２次燃焼
室において完全燃焼しないで残留した未燃成分、あるい
は、前駆体物質はボイラや集塵器を通過する過程で、温
度，雰囲気，触媒等の条件が適当に揃えば、燃焼によっ
て発生した塩化水素と反応してＤＸＮが生成する。
【００１２】即ち、生成反応には（１）３００〜５００
℃の雰囲気で灰中の重金属、未燃炭素等による触媒反応
による合成（ｄｅ ｎｏｖｏ合成）と、（２）クロロフ
ェノール，クロロベンゼンと云った前駆体物質の分解，
合成反応で合成される反応経路がある。
℃の雰囲気で灰中の重金属、未燃炭素等による触媒反応
による合成（ｄｅ ｎｏｖｏ合成）と、（２）クロロフ
ェノール，クロロベンゼンと云った前駆体物質の分解，
合成反応で合成される反応経路がある。
【００１３】従って、燃焼ガス中のＤＸＮを推定するに
は、未燃の炭化水素類とクロロフェノール，クロロベン
ゼン等の前駆体物質に着目すればよいことが分かる。
は、未燃の炭化水素類とクロロフェノール，クロロベン
ゼン等の前駆体物質に着目すればよいことが分かる。
【００１４】このように発生するＤＸＮの発生量を制御
するための分析計は、燃焼ガス中のＤＸＮ濃度をリアル
タイムで、しかも正確に予測できることが重要である。
するための分析計は、燃焼ガス中のＤＸＮ濃度をリアル
タイムで、しかも正確に予測できることが重要である。
【００１５】従来の排ガス中のＤＸＮの摂取装置の概略
図を図６に示す。摂取装置８０は排ガス摂取管３、ダス
ト補集部５５、液体捕集部５８，５９、樹脂吸着部６
１、液体捕集部６４，６５、吸引ポンプ６６、ガス計量
部６８、および、それぞれの連結管５７，６７からな
る。
図を図６に示す。摂取装置８０は排ガス摂取管３、ダス
ト補集部５５、液体捕集部５８，５９、樹脂吸着部６
１、液体捕集部６４，６５、吸引ポンプ６６、ガス計量
部６８、および、それぞれの連結管５７，６７からな
る。
【００１６】本装置は、吸引ポンプ６６により一定流量
で吸引しながら各捕集部に吸着，吸収捕集した後、規定
されている分析法により分析し、ＤＸＮ濃度を算出す
る。
で吸引しながら各捕集部に吸着，吸収捕集した後、規定
されている分析法により分析し、ＤＸＮ濃度を算出す
る。
【００１７】排ガス摂取管３の構造は、煙道内１のガス
温度により規定され、５００℃以上の場合では、外部を
水で冷却する冷却方式とし、摂取管３の内壁材質は透明
石英ガラスを使用する。また、５００℃未満の場合で
は、硬質ガラス製のものを使用するよう規定している。
温度により規定され、５００℃以上の場合では、外部を
水で冷却する冷却方式とし、摂取管３の内壁材質は透明
石英ガラスを使用する。また、５００℃未満の場合で
は、硬質ガラス製のものを使用するよう規定している。
【００１８】ダスト捕集部５５は、円筒ろ紙を内臓した
容器を摂取管３の出口部に設置し、排ガス中のダストを
除去する。その後、１リットルのガラス容器５８内にヘ
キサン洗浄水を１００〜３００ｍｌ充填した液体捕集部
５８，５９（空）を流通させて吸収捕集した後、ＸＡＤ
−２樹脂６２を４０〜７０ｇ充填した樹脂吸着部６１を
流通して吸着捕集し、その後、ジエチレングリコールを
１００ｍｌ充填した容器６４，６５（空）内に流通し、
吸収捕集する。
容器を摂取管３の出口部に設置し、排ガス中のダストを
除去する。その後、１リットルのガラス容器５８内にヘ
キサン洗浄水を１００〜３００ｍｌ充填した液体捕集部
５８，５９（空）を流通させて吸収捕集した後、ＸＡＤ
−２樹脂６２を４０〜７０ｇ充填した樹脂吸着部６１を
流通して吸着捕集し、その後、ジエチレングリコールを
１００ｍｌ充填した容器６４，６５（空）内に流通し、
吸収捕集する。
【００１９】また、液体捕集部５８，５９から液体捕集
部６４，６５の間は、摂取ガス中の温度を５〜６℃以下
に保持するために、容器６３内の氷浴中に設置する。ま
た、排ガス摂取管３から液体捕集部５８，５９までの連
結管５６の長さはできるだけ短くし、ガラス管またはフ
ッ素樹脂管を用いる。ＤＸＮはダスト、水分および液体
中に取り込まれるため、これらの液、カラムおよびダス
ト等を回収し、その中に吸着，吸収したＤＸＮを分析す
る。
部６４，６５の間は、摂取ガス中の温度を５〜６℃以下
に保持するために、容器６３内の氷浴中に設置する。ま
た、排ガス摂取管３から液体捕集部５８，５９までの連
結管５６の長さはできるだけ短くし、ガラス管またはフ
ッ素樹脂管を用いる。ＤＸＮはダスト、水分および液体
中に取り込まれるため、これらの液、カラムおよびダス
ト等を回収し、その中に吸着，吸収したＤＸＮを分析す
る。
【００２０】上記の方式では、プラントからガスを摂取
して持ち帰り分析操作に入り、ＤＸＮの分析値が得られ
るまでに約１ヶ月を要すると云う問題がある。従って、
この方式ではＤＸＮ自体の濃度を基準とした燃焼炉の運
転制御には適用できない。
して持ち帰り分析操作に入り、ＤＸＮの分析値が得られ
るまでに約１ヶ月を要すると云う問題がある。従って、
この方式ではＤＸＮ自体の濃度を基準とした燃焼炉の運
転制御には適用できない。
【００２１】また、ＤＸＮ濃度を抑制する制御方法とし
ては、ＤＸＮ濃度とＣＯ濃度とに相関性があるとされて
いることから、燃焼排ガス中のＣＯ濃度に基づき、燃焼
炉の空気量、ダンパの開度、水蒸気量による炉内温度調
節、および、消石灰の投入による塩化水素濃度の抑制を
行ない、運転制御している。但し、ＤＸＮ濃度が低い領
域ではＣＯ濃度との相関は低く、より高い相関性を有す
る代替指標の開発が進められている。
ては、ＤＸＮ濃度とＣＯ濃度とに相関性があるとされて
いることから、燃焼排ガス中のＣＯ濃度に基づき、燃焼
炉の空気量、ダンパの開度、水蒸気量による炉内温度調
節、および、消石灰の投入による塩化水素濃度の抑制を
行ない、運転制御している。但し、ＤＸＮ濃度が低い領
域ではＣＯ濃度との相関は低く、より高い相関性を有す
る代替指標の開発が進められている。
【００２２】このような代替指標としては、下記に挙げ
る方法がある。
る方法がある。
【００２３】（１）排ガス中のクロロベンゼン類の濃度
とクロロフェノール類の濃度およびダスト濃度を測定
し、これらの測定結果と排ガスの滞留時間からＤＸＮ濃
度を推定計算する方法（特開平９―１５２２９号公
報）。
とクロロフェノール類の濃度およびダスト濃度を測定
し、これらの測定結果と排ガスの滞留時間からＤＸＮ濃
度を推定計算する方法（特開平９―１５２２９号公
報）。
【００２４】（２）炉から発生する排ガスを５０〜２０
０℃で除塵処理し、クロロベンゼン類およびクロロフェ
ノール類を吸着、濃縮、脱着し、分析する方法（特開平
８−２６６８６３号公報）。
０℃で除塵処理し、クロロベンゼン類およびクロロフェ
ノール類を吸着、濃縮、脱着し、分析する方法（特開平
８−２６６８６３号公報）。
【００２５】（３）低濃度領域においてＤＸＮとの相関
が認められるクロロベンゼン類の濃度との相関からＤＸ
Ｎ濃度を推定する方法（特開平５―３１２７９６号公
報）。
が認められるクロロベンゼン類の濃度との相関からＤＸ
Ｎ濃度を推定する方法（特開平５―３１２７９６号公
報）。
【００２６】（４）ＤＸＮの指標物質としてクロロフェ
ノール類を用いることによりＤＸＮ濃度を迅速に正確に
推定する方法（特開平１０―１５３５９１号公報）等が
ある。
ノール類を用いることによりＤＸＮ濃度を迅速に正確に
推定する方法（特開平１０―１５３５９１号公報）等が
ある。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】これら前駆体濃度とＤ
ＸＮ濃度との相関の代表的な例として、図４にクロロフ
ェノール類濃度とＤＸＮ濃度との関係を示す。
ＸＮ濃度との相関の代表的な例として、図４にクロロフ
ェノール類濃度とＤＸＮ濃度との関係を示す。
【００２８】図中には複数の焼却場で測定した結果をプ
ロットしたものである。横軸には、クロロフェノール類
濃度（μｇ／Ｎｍ3）、縦軸にはＤＸＮ濃度（ｎｇ−Ｔ
ＥＱ／Ｎｍ3）を表す。
ロットしたものである。横軸には、クロロフェノール類
濃度（μｇ／Ｎｍ3）、縦軸にはＤＸＮ濃度（ｎｇ−Ｔ
ＥＱ／Ｎｍ3）を表す。
【００２９】この図から分かるように、ＤＸＮ濃度に対
するＤＸＮ前駆体（クロロフェノール類またはクロロベ
ンゼン類）濃度との相関に広い幅がある。
するＤＸＮ前駆体（クロロフェノール類またはクロロベ
ンゼン類）濃度との相関に広い幅がある。
【００３０】本発明の目的は、排ガス中のＤＸＮ濃度を
リアルタイムで正確に推定する燃焼排ガス中のＤＸＮ濃
度の推定方法を提供することにある。
リアルタイムで正確に推定する燃焼排ガス中のＤＸＮ濃
度の推定方法を提供することにある。
【００３１】本発明の他の目的は、上記ＤＸＮ濃度の推
定装置を提供することにある。
定装置を提供することにある。
【００３２】本発明の他の目的は、上記ＤＸＮ濃度の推
定方法を用いた廃棄物燃焼炉制御装置を提供することに
ある。
定方法を用いた廃棄物燃焼炉制御装置を提供することに
ある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の要旨は次のとおりである。
明の要旨は次のとおりである。
【００３４】〔１〕 燃焼炉の燃焼排ガス中のＤＸＮ濃
度の推定方法であって、前記排ガス中のＤＸＮ前駆体
（クロロフェノール類）濃度と、炭化水素類濃度に基づ
き、次式（１）
度の推定方法であって、前記排ガス中のＤＸＮ前駆体
（クロロフェノール類）濃度と、炭化水素類濃度に基づ
き、次式（１）
【００３５】
【数４】
【００３６】〔但し、Ｃpはクロロフェノール類の濃
度、Ｈcは炭化水素類の濃度、ａ，ｂは補正係数
（−），ｎ，ｍは乗数〕によりＤＸＮ濃度を推定するこ
とを特徴とする燃焼排ガス中のＤＸＮ濃度の推定方法に
ある。
度、Ｈcは炭化水素類の濃度、ａ，ｂは補正係数
（−），ｎ，ｍは乗数〕によりＤＸＮ濃度を推定するこ
とを特徴とする燃焼排ガス中のＤＸＮ濃度の推定方法に
ある。
【００３７】前記炭化水素類がベンゼン，フェノール，
トルエン，クレゾール，キシレンおよびヒドロキノンで
ある。
トルエン，クレゾール，キシレンおよびヒドロキノンで
ある。
【００３８】〔２〕 ＤＸＮ前駆体（クロロフェノール
類）濃度と炭化水素類濃度に基づき、前記式（１）によ
りＤＸＮ濃度を推定するＤＸＮ濃度推定装置にある。
類）濃度と炭化水素類濃度に基づき、前記式（１）によ
りＤＸＮ濃度を推定するＤＸＮ濃度推定装置にある。
【００３９】〔３〕 廃棄物の供給部、該廃棄物を燃焼
する燃焼炉、該燃焼炉の燃焼排ガス中のＤＸＮ濃度を推
定するＤＸＮ濃度推定装置を備え、該濃度推定装置の演
算処理データに基づき前記燃焼炉の燃焼を制御する廃棄
物燃焼炉制御装置であって、前記ＤＸＮ濃度推定装置
が、ＤＸＮ前駆体（クロロフェノール類）濃度と炭化水
素類濃度に基づき、前記式（１）によりＤＸＮ濃度を推
定する廃棄物燃焼炉制御装置にある。
する燃焼炉、該燃焼炉の燃焼排ガス中のＤＸＮ濃度を推
定するＤＸＮ濃度推定装置を備え、該濃度推定装置の演
算処理データに基づき前記燃焼炉の燃焼を制御する廃棄
物燃焼炉制御装置であって、前記ＤＸＮ濃度推定装置
が、ＤＸＮ前駆体（クロロフェノール類）濃度と炭化水
素類濃度に基づき、前記式（１）によりＤＸＮ濃度を推
定する廃棄物燃焼炉制御装置にある。
【００４０】本発明は、クロロフェノール類の濃度のｎ
乗と炭化水素類の濃度のｍ乗との和よりＤＸＮの濃度を
推定することにより、リアルタイムで算出することが可
能となる。ここでのｎ、ｍの値は、燃焼炉の性能により
異なるがその範囲は０.５〜２である。
乗と炭化水素類の濃度のｍ乗との和よりＤＸＮの濃度を
推定することにより、リアルタイムで算出することが可
能となる。ここでのｎ、ｍの値は、燃焼炉の性能により
異なるがその範囲は０.５〜２である。
【００４１】また、前記式（１）を記憶させたＤＸＮ予
測装置の指示値に基づき廃棄物燃焼炉の空気流量調節
弁，温度調節器，燃焼用空気量，ダンパおよび二次燃焼
用空気量等を操作，制御する廃棄物燃焼炉制御装置を敷
設することにより、燃焼炉のＤＸＮ濃度を制御すること
ができ、ＤＸＮの発生量を制御することができる。
測装置の指示値に基づき廃棄物燃焼炉の空気流量調節
弁，温度調節器，燃焼用空気量，ダンパおよび二次燃焼
用空気量等を操作，制御する廃棄物燃焼炉制御装置を敷
設することにより、燃焼炉のＤＸＮ濃度を制御すること
ができ、ＤＸＮの発生量を制御することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】〔実施例 １〕本発明の煙道排ガ
ス中のＤＸＮ前駆体（クロロフェノール類）濃度と炭化
水素類濃度によりＤＸＮ濃度を推定するに当り、排ガス
を連続的に供給するＤＸＮ前駆体分析計に連結する前処
理装置と併せた実施例を図１〜３により説明する。
ス中のＤＸＮ前駆体（クロロフェノール類）濃度と炭化
水素類濃度によりＤＸＮ濃度を推定するに当り、排ガス
を連続的に供給するＤＸＮ前駆体分析計に連結する前処
理装置と併せた実施例を図１〜３により説明する。
【００４３】図１〜３で本発明のＤＸＮ前駆体と炭化水
素類の排出濃度を、連続的に測定するＤＸＮ前駆体分析
計に連結する前処理装置について説明する。
素類の排出濃度を、連続的に測定するＤＸＮ前駆体分析
計に連結する前処理装置について説明する。
【００４４】図１は、本発明の一実施例の構成の概略図
を示す。全体の前処理装置の構成は、排ガス摂取管３、
ダスト捕集器７、阻害物質の吸収管１４、排ガス供給ラ
イン２５、排ガスの吸引ポンプ２７、各装置の連結管を
加熱する温度調節器、クロロフェノール類濃度校正用標
準物質供給系２９、ダスト捕集器逆洗用ガス系２３およ
び排ガス供給ラインの開閉バルブ４，６，９，１３，１
６等で構成されている。
を示す。全体の前処理装置の構成は、排ガス摂取管３、
ダスト捕集器７、阻害物質の吸収管１４、排ガス供給ラ
イン２５、排ガスの吸引ポンプ２７、各装置の連結管を
加熱する温度調節器、クロロフェノール類濃度校正用標
準物質供給系２９、ダスト捕集器逆洗用ガス系２３およ
び排ガス供給ラインの開閉バルブ４，６，９，１３，１
６等で構成されている。
【００４５】排ガス吸引ポンプ２７の設置場所は、分析
計２８の導入部の前後のいずれでもよい。前処理装置に
おいては、ＤＸＮ前駆体分析計２８に至るラインでＤＸ
Ｎ前駆体物質等が煙道内の濃度と同等になるよう配慮し
た。
計２８の導入部の前後のいずれでもよい。前処理装置に
おいては、ＤＸＮ前駆体分析計２８に至るラインでＤＸ
Ｎ前駆体物質等が煙道内の濃度と同等になるよう配慮し
た。
【００４６】次に、本装置の運転手順について説明す
る。開閉バルブ４，９および１６を閉、開閉バルブ１３
と６を開にした後、空気ポンプ３１と吸引ポンプ２７を
同時に作動し、空気をクロロフェノール類濃度校正用標
準物質供給系２９を流通させ、ダスト捕集器７の入口ラ
インから排ガスラインに供給し、ダスト捕集器７、吸収
管１４、排ガス供給ライン２５を流通させて、ＤＸＮ前
区体分析計２８に供給する。
る。開閉バルブ４，９および１６を閉、開閉バルブ１３
と６を開にした後、空気ポンプ３１と吸引ポンプ２７を
同時に作動し、空気をクロロフェノール類濃度校正用標
準物質供給系２９を流通させ、ダスト捕集器７の入口ラ
インから排ガスラインに供給し、ダスト捕集器７、吸収
管１４、排ガス供給ライン２５を流通させて、ＤＸＮ前
区体分析計２８に供給する。
【００４７】その後、校正用標準試料装填部３０に校正
用標準試料を充填し、校正用標準試料の信号強度の検出
状況を確認する。空気中で校正用標準試料が所定の質量
数の位置に安定に検出することを確認後、開閉バルブ４
を開にし、燃焼ガス２を排ガス摂取管３により吸引す
る。
用標準試料を充填し、校正用標準試料の信号強度の検出
状況を確認する。空気中で校正用標準試料が所定の質量
数の位置に安定に検出することを確認後、開閉バルブ４
を開にし、燃焼ガス２を排ガス摂取管３により吸引す
る。
【００４８】吸引後は、空気量および燃焼ガス吸引量を
所定の流量に設定し、燃焼ガス中のクロロフェノール類
および炭化水素類の検出強度信号から、その濃度をＤＸ
Ｎ予測装置（またはデータ処理装置）７０で算出し、Ｄ
ＸＮ濃度を推定した。なお、ＤＸＮ前駆体分析計２８
は、大気圧下のイオン源内で、イオン／分子反応により
微量成分の試料をイオン化する分析方法である。
所定の流量に設定し、燃焼ガス中のクロロフェノール類
および炭化水素類の検出強度信号から、その濃度をＤＸ
Ｎ予測装置（またはデータ処理装置）７０で算出し、Ｄ
ＸＮ濃度を推定した。なお、ＤＸＮ前駆体分析計２８
は、大気圧下のイオン源内で、イオン／分子反応により
微量成分の試料をイオン化する分析方法である。
【００４９】図２に炭化水素類濃度に対するクロロフェ
ノール類濃度とＤＸＮ濃度の関係を示した。横軸には、
クロロフェノール類濃度（μｇ／Ｎｍ3）、縦軸にはＤ
ＸＮ濃度（ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ3）を示す。
ノール類濃度とＤＸＮ濃度の関係を示した。横軸には、
クロロフェノール類濃度（μｇ／Ｎｍ3）、縦軸にはＤ
ＸＮ濃度（ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ3）を示す。
【００５０】図２には、炭化水素類の濃度１〜１０００
μｇ／Ｎｍ3におけるＤＸＮ濃度を示すが、炭化水素類
濃度によって、従来よりも正確にＤＸＮ濃度を推定でき
ることが分かる。
μｇ／Ｎｍ3におけるＤＸＮ濃度を示すが、炭化水素類
濃度によって、従来よりも正確にＤＸＮ濃度を推定でき
ることが分かる。
【００５１】即ち、クロロフェノール類と炭化水素類の
濃度を測定し、クロロフェノール類の濃度のｎ乗と、炭
化水素類の濃度のｍ乗との和よりＤＸＮの濃度を推定す
ることにより、リアルタイムで正確に算出することが可
能となる。即ち、前記の式（１）の関係により求めるこ
とができる。
濃度を測定し、クロロフェノール類の濃度のｎ乗と、炭
化水素類の濃度のｍ乗との和よりＤＸＮの濃度を推定す
ることにより、リアルタイムで正確に算出することが可
能となる。即ち、前記の式（１）の関係により求めるこ
とができる。
【００５２】また、炭化水素類中のベンゼン，フェノー
ル，トルエン，クレゾール，キシレンおよびヒドロキノ
ン等の信号強度からＤＸＮ濃度を推定できる。
ル，トルエン，クレゾール，キシレンおよびヒドロキノ
ン等の信号強度からＤＸＮ濃度を推定できる。
【００５３】前記式（１）でのｎ，ｍの値は、各焼却炉
から生成する炭化水素類とクロロフェノール類の性能に
より異なり、その範囲は０.５〜２である。
から生成する炭化水素類とクロロフェノール類の性能に
より異なり、その範囲は０.５〜２である。
【００５４】次に、排ガス供給ライン２５に設置してい
る各機器について説明する。吸引ポンプ２７を用いて、
排ガス摂取管３から燃焼炉の煙道ライン１中の燃焼ガス
２を、一定流量で等速吸引しながらダスト捕集器７およ
び吸収管１４で排ガス２中の阻害成分（灰や塩化水素
等）を除去した後、排ガス供給ライン２５を流通し、吸
引ポンプ２７を介して、ＤＸＮ前駆体分析計２８の検出
部に排ガス（阻害物質を除去したもの）を供給する。
る各機器について説明する。吸引ポンプ２７を用いて、
排ガス摂取管３から燃焼炉の煙道ライン１中の燃焼ガス
２を、一定流量で等速吸引しながらダスト捕集器７およ
び吸収管１４で排ガス２中の阻害成分（灰や塩化水素
等）を除去した後、排ガス供給ライン２５を流通し、吸
引ポンプ２７を介して、ＤＸＮ前駆体分析計２８の検出
部に排ガス（阻害物質を除去したもの）を供給する。
【００５５】各機器は、ＤＸＮ前駆体が吸着，分解しな
いようにある程度の温度に加熱，保温する。加熱手段と
して、各機器および連結管の外壁部にシーズヒータを巻
き付け、保温材で断熱し、主要個所に熱電対１２，１
５，１８，２６，３９，１１を設置し、温度調節器７２
により温度制御した。
いようにある程度の温度に加熱，保温する。加熱手段と
して、各機器および連結管の外壁部にシーズヒータを巻
き付け、保温材で断熱し、主要個所に熱電対１２，１
５，１８，２６，３９，１１を設置し、温度調節器７２
により温度制御した。
【００５６】ダスト捕集器７は、エレメント方式を採用
し、外筒容器内にフィルタ８を内臓し、連続的に灰を回
収した。このダスト捕集器には、フィルタ８に付着した
灰を剥離するダスト捕集器逆洗用ガス供給系２３を有し
ている。この操作は、ダスト捕集器７の出口ライン（配
管）８９に圧力計１７を設置し、その指示値が予め設定
した指示値に達した時に、開閉バルブ９０を開、開閉バ
ルブ６を閉にする。
し、外筒容器内にフィルタ８を内臓し、連続的に灰を回
収した。このダスト捕集器には、フィルタ８に付着した
灰を剥離するダスト捕集器逆洗用ガス供給系２３を有し
ている。この操作は、ダスト捕集器７の出口ライン（配
管）８９に圧力計１７を設置し、その指示値が予め設定
した指示値に達した時に、開閉バルブ９０を開、開閉バ
ルブ６を閉にする。
【００５７】空気ボンベ２４の圧力調節計は予め開にし
ておく。その後、開閉バルブ１３を閉じると同時に電磁
弁２２を開にし、空気タンク２０内に空気を溜めた後、
電磁弁１９と開閉バルブ１６を同時に開き、空気タンク
２０内の空気を瞬間的にダスト捕集器７内のフィルタ８
に強制的に吹き付け、フィルタ８の表面に付着した灰を
除去する。この操作を２〜３回繰り返した後、通常運転
に入る。
ておく。その後、開閉バルブ１３を閉じると同時に電磁
弁２２を開にし、空気タンク２０内に空気を溜めた後、
電磁弁１９と開閉バルブ１６を同時に開き、空気タンク
２０内の空気を瞬間的にダスト捕集器７内のフィルタ８
に強制的に吹き付け、フィルタ８の表面に付着した灰を
除去する。この操作を２〜３回繰り返した後、通常運転
に入る。
【００５８】吸引ポンプ２７は、ダイヤフラム式で耐温
度２４０℃、吸引容量は連結管の長さにもよるが１８リ
ットル／分のものを使用した。
度２４０℃、吸引容量は連結管の長さにもよるが１８リ
ットル／分のものを使用した。
【００５９】吸収管１４は塩化水素、硫酸および硝酸等
の阻害物質を除去する触媒層からなり、予め充填された
触媒と接触反応し、燃焼ガス２中に含有している微量な
塩化水素等を除去後、該燃焼ガスは排ガス供給ライン２
５を流通する。
の阻害物質を除去する触媒層からなり、予め充填された
触媒と接触反応し、燃焼ガス２中に含有している微量な
塩化水素等を除去後、該燃焼ガスは排ガス供給ライン２
５を流通する。
【００６０】また、ＤＸＮ前駆体分析計２８の入口部配
管内に分析計２８のイオン部の保護用として金属フィル
タ７４を設置した。ダスト捕集器７内のフィルタ８のろ
過精度は５〜１０μｍであるため、１０μｍ以下のダス
トは金属フィルタ７４で除去した。このろ過精度は０.
４μｍである。
管内に分析計２８のイオン部の保護用として金属フィル
タ７４を設置した。ダスト捕集器７内のフィルタ８のろ
過精度は５〜１０μｍであるため、１０μｍ以下のダス
トは金属フィルタ７４で除去した。このろ過精度は０.
４μｍである。
【００６１】また、各機器を連結している連結管の材質
はステンレス製で、管の大きさは１／４インチ〜１／２
インチ管を用いた。
はステンレス製で、管の大きさは１／４インチ〜１／２
インチ管を用いた。
【００６２】〔実施例 ２〕図３に廃棄物燃焼炉にＤＸ
Ｎ予測装置７０を敷設した廃棄物燃焼炉制御装置７５に
よるＤＸＮ抑制法の概略図を示す。
Ｎ予測装置７０を敷設した廃棄物燃焼炉制御装置７５に
よるＤＸＮ抑制法の概略図を示す。
【００６３】ＤＸＮ予測装置７０を敷設した廃棄物燃焼
炉制御装置７５を、煙道部または燃焼炉５４の出口部に
設置し、ＤＸＮ予測装置７０の指示値に基づき各操作弁
の流量や開度を調節することにより、廃棄物の燃焼炉５
４のＤＸＮ発生量を抑制する。
炉制御装置７５を、煙道部または燃焼炉５４の出口部に
設置し、ＤＸＮ予測装置７０の指示値に基づき各操作弁
の流量や開度を調節することにより、廃棄物の燃焼炉５
４のＤＸＮ発生量を抑制する。
【００６４】即ち、予めＤＸＮ予測装置７０にＤＸＮ基
準濃度を設定しておき、その基準値を基にＤＸＮ予測装
置７０で得られた指示値と比較する。該指示値が基準値
以上の場合には、廃棄物燃焼炉制御装置７５から各操作
機器に操作信号８０，８１，８２，９７，９８を送信
し、空気調節用の空気ダンパ７６，７７，７８の開度
や、二次燃焼用空気流量調節弁９５、および、廃棄物の
供給量を調節する給塵装置９６等を状況に応じて調節す
る操作を実行する。これらの操作により、目的とするＤ
ＸＮの発生量を抑制することができ、廃棄物燃焼炉を長
期間安定に運転することができる。
準濃度を設定しておき、その基準値を基にＤＸＮ予測装
置７０で得られた指示値と比較する。該指示値が基準値
以上の場合には、廃棄物燃焼炉制御装置７５から各操作
機器に操作信号８０，８１，８２，９７，９８を送信
し、空気調節用の空気ダンパ７６，７７，７８の開度
や、二次燃焼用空気流量調節弁９５、および、廃棄物の
供給量を調節する給塵装置９６等を状況に応じて調節す
る操作を実行する。これらの操作により、目的とするＤ
ＸＮの発生量を抑制することができ、廃棄物燃焼炉を長
期間安定に運転することができる。
【００６５】上記の廃棄物用燃焼炉に本発明の燃焼制御
方法を適用した一実施例を示したが、本発明はこれに限
らず、各種の型式の炉にも適用可能である。
方法を適用した一実施例を示したが、本発明はこれに限
らず、各種の型式の炉にも適用可能である。
【００６６】
【発明の効果】本発明によれば、排ガス中のＤＸＮ前駆
体（クロロフェノール類）の濃度と燃焼排ガス中に含ま
れている炭化水素類の濃度とからＤＸＮの濃度を高精度
に推定することができ、これにより、リアルタイムで連
続的にＤＸＮ濃度を算出することが可能となる。
体（クロロフェノール類）の濃度と燃焼排ガス中に含ま
れている炭化水素類の濃度とからＤＸＮの濃度を高精度
に推定することができ、これにより、リアルタイムで連
続的にＤＸＮ濃度を算出することが可能となる。
【００６７】また、上記により廃棄物燃焼炉等のＤＸＮ
発生量を抑制することが可能となり、長期間安定したク
リーンな運転が可能となる。
発生量を抑制することが可能となり、長期間安定したク
リーンな運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＤＸＮ濃度予測装置を敷設したＤＸＮ
前駆体分析装置の前処理装置を含めた構成の概略図であ
る。
前駆体分析装置の前処理装置を含めた構成の概略図であ
る。
【図２】本発明の炭化水素類濃度に対するクロロフェノ
ール類濃度とＤＸＮ濃度との関係を示すグラフである。
ール類濃度とＤＸＮ濃度との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の廃棄物燃焼炉制御装置を敷設した廃棄
物燃焼炉の一例の構成を示す概略図である。
物燃焼炉の一例の構成を示す概略図である。
【図４】従来のＤＸＮ濃度とクロロフェノール類濃度と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図５】代表的な廃棄物燃焼炉の構成を示す概略図であ
る。
る。
【図６】従来のＤＸＮの分析方法の構成の概略図であ
る。
る。
１…煙道ライン、２…燃焼ガス、３…排ガス摂取管、
４，１３，１６…開閉バルブ、５…温度計（または熱電
対）、６，９，９０…開閉バルブ、７…ダスト捕集器、
８…フィルタ、１０…灰回収容器、１１，１２，１５，
１８，２６，３６，３９…温度計（または熱電対）、１
４…吸収管、１７，２１…圧力計、１９，２２…電磁
弁、２０…空気タンク、２１…圧力計、２３…ダスト捕
集器逆洗用ガス供給系、２４，３１…空気ボンベ、２５
…排ガス供給ライン、２７…吸引ポンプ、２８…ダイオ
キシン前駆体分析計、２９…クロロフェノール類濃度校
正用標準物質供給系、３０…校正用標準試料装填部、３
２…各部機器作動操作機構装置、３３…開閉バルブ４作
動信号、３４…開閉バルブ６の作動信号、３５…開閉バ
ルブ１３の作動信号、３６…開閉バルブ９の作動信号、
３７…電磁弁１９の作動信号、３８…電磁弁２２の作動
信号、４０…温水器、４１…蒸気ヘッダ、４２…ガス冷
却用ボイラ、４３…廃棄物ピット、４４…廃棄物、４５
…廃棄物投入ホッパ、４６…伝熱管、４７…空気、４８
…電気集塵器（またはバグフィルタ）、４９…吸引ブロ
ワ、５０…煙道、５１…煙突、５２…前処理系、５３…
灰、５４…燃焼炉、５５…ダスト補集部、５６，５７，
６７…連結管、５８…液体補集部１、５９…液体補集部
２、６０…氷浴、６１…樹脂吸着部、６２…ＸＡＤ−２
樹脂、６３…氷浴容器、６４…容器、６５…空容器、６
６…吸引ポンプ、６８…ガス流量計、７０…ダイオキシ
ン予測装置（またはデータ処理装置）、７１…信号、７
２…温度調節器、７３…排ガス導入ライン、７４…金属
フィルタ、７５…廃棄物燃焼炉制御装置、７６，７７，
７８…空気ダンパ、８４…ＮＯＸ，ＣＯ，Ｏ2，ＨＣｌ
等分析計、８５…電気信号、８６…空気予熱器、８７…
助燃バーナ、８８…空気、８９…ダスト捕集器出口ライ
ン、９０…開閉バルブ、９２…空気流量調節弁、９３…
水蒸気流量調節弁、９４…ＨＣｌ除去剤、９５…二次燃
焼用空気流量調節弁、９６…給塵装置。
４，１３，１６…開閉バルブ、５…温度計（または熱電
対）、６，９，９０…開閉バルブ、７…ダスト捕集器、
８…フィルタ、１０…灰回収容器、１１，１２，１５，
１８，２６，３６，３９…温度計（または熱電対）、１
４…吸収管、１７，２１…圧力計、１９，２２…電磁
弁、２０…空気タンク、２１…圧力計、２３…ダスト捕
集器逆洗用ガス供給系、２４，３１…空気ボンベ、２５
…排ガス供給ライン、２７…吸引ポンプ、２８…ダイオ
キシン前駆体分析計、２９…クロロフェノール類濃度校
正用標準物質供給系、３０…校正用標準試料装填部、３
２…各部機器作動操作機構装置、３３…開閉バルブ４作
動信号、３４…開閉バルブ６の作動信号、３５…開閉バ
ルブ１３の作動信号、３６…開閉バルブ９の作動信号、
３７…電磁弁１９の作動信号、３８…電磁弁２２の作動
信号、４０…温水器、４１…蒸気ヘッダ、４２…ガス冷
却用ボイラ、４３…廃棄物ピット、４４…廃棄物、４５
…廃棄物投入ホッパ、４６…伝熱管、４７…空気、４８
…電気集塵器（またはバグフィルタ）、４９…吸引ブロ
ワ、５０…煙道、５１…煙突、５２…前処理系、５３…
灰、５４…燃焼炉、５５…ダスト補集部、５６，５７，
６７…連結管、５８…液体補集部１、５９…液体補集部
２、６０…氷浴、６１…樹脂吸着部、６２…ＸＡＤ−２
樹脂、６３…氷浴容器、６４…容器、６５…空容器、６
６…吸引ポンプ、６８…ガス流量計、７０…ダイオキシ
ン予測装置（またはデータ処理装置）、７１…信号、７
２…温度調節器、７３…排ガス導入ライン、７４…金属
フィルタ、７５…廃棄物燃焼炉制御装置、７６，７７，
７８…空気ダンパ、８４…ＮＯＸ，ＣＯ，Ｏ2，ＨＣｌ
等分析計、８５…電気信号、８６…空気予熱器、８７…
助燃バーナ、８８…空気、８９…ダスト捕集器出口ライ
ン、９０…開閉バルブ、９２…空気流量調節弁、９３…
水蒸気流量調節弁、９４…ＨＣｌ除去剤、９５…二次燃
焼用空気流量調節弁、９６…給塵装置。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 森原 淳
茨城県日立市大みか町七丁目２番１号
株式会社日立製作所 電力・電機開発研
究所内
(72)発明者 坂入 実
東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地
株式会社日立製作所 中央研究所内
(72)発明者 橋本 雄一郎
東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地
株式会社日立製作所 中央研究所内
(72)発明者 飛田 朋之
茨城県ひたちなか市大字市毛882番地
株式会社日立製作所 計測器グループ内
(72)発明者 阪本 将三
茨城県ひたちなか市大字市毛882番地
株式会社日立製作所 計測器グループ内
(72)発明者 本田 穣慈
茨城県ひたちなか市大字市毛882番地
株式会社日立製作所 計測器グループ内
(56)参考文献 特開 平９−15229（ＪＰ，Ａ)
特開2000−258406（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−153591（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−220727（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 33/00
G01N 31/00
B09B 3/00
F23G 5/50
Claims (4)
- 【請求項１】 燃焼炉の燃焼排ガス中のダイオキシン濃
度の推定方法であって、 前記燃焼排ガス中のダイオキシン前駆体（クロロフェノ
ール類）濃度と、炭化水素類濃度に基づき、次式（１） 【数１】 〔但し、Ｃpはクロロフェノール類の濃度、Ｈcは炭化水
素類の濃度、ａ，ｂは補正係数（−），ｎ，ｍは乗数〕
によりダイオキシン濃度を推定することを特徴とする燃
焼排ガス中のダイオキシン濃度の推定方法。 - 【請求項２】 前記炭化水素類がベンゼン，フェノー
ル，トルエン，クレゾール，キシレンおよびヒドロキノ
ンである請求項１に記載の燃焼排ガス中のダイオキシン
濃度の推定方法。 - 【請求項３】 ダイオキシン前駆体（クロロフェノール
類）濃度と炭化水素類濃度に基づき、次式（１） 【数２】 〔但し、Ｃpはクロロフェノール類の濃度、Ｈcは炭化水
素類の濃度、ａ，ｂは補正係数（−），ｎ，ｍは乗数〕
によりダイオキシン濃度を推定することを特徴とするダ
イオキシン濃度推定装置。 - 【請求項４】 廃棄物の供給部、該廃棄物を燃焼する燃
焼炉、該燃焼炉の燃焼排ガス中のダイオキシン濃度を推
定するダイオキシン濃度推定装置を備え、該濃度推定装
置の演算処理データに基づき前記燃焼炉の燃焼を制御す
る廃棄物燃焼炉制御装置であって、 前記ダイオキシン濃度推定装置が、ダイオキシン前駆体
（クロロフェノール類）濃度と炭化水素類濃度に基づ
き、次式（１） 【数３】 〔但し、Ｃpはクロロフェノール類の濃度、Ｈcは炭化水
素類の濃度、ａ，ｂは補正係数（−），ｎ，ｍは乗数〕
によりダイオキシン濃度を推定することを特徴とする廃
棄物燃焼炉制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000055992A JP3517177B2 (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | 燃焼排ガス中のダイオキシン濃度の推定方法および装置とそれを用いた廃棄物燃焼炉制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000055992A JP3517177B2 (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | 燃焼排ガス中のダイオキシン濃度の推定方法および装置とそれを用いた廃棄物燃焼炉制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001242154A JP2001242154A (ja) | 2001-09-07 |
| JP3517177B2 true JP3517177B2 (ja) | 2004-04-05 |
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ID=18577024
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000055992A Expired - Fee Related JP3517177B2 (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | 燃焼排ガス中のダイオキシン濃度の推定方法および装置とそれを用いた廃棄物燃焼炉制御装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| CN109960873B (zh) * | 2019-03-24 | 2021-09-10 | 北京工业大学 | 一种城市固废焚烧过程二噁英排放浓度软测量方法 |
| KR102267286B1 (ko) * | 2020-12-28 | 2021-06-22 | (주)테크다스 | 데이터 기반의 머신러닝 기술을 이용한 보일러 굴뚝원격감시체계(tms) 자동측정기기의 고장 식별 및 백업 시스템 |
-
2000
- 2000-02-28 JP JP2000055992A patent/JP3517177B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001242154A (ja) | 2001-09-07 |
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