KR20200139810A - 배기가스 수은 제거 시스템 - Google Patents

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미츠비시 쥬코 칸쿄 카가쿠 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

배기가스 수은 제거 시스템(1)은, 수은을 포함하는 배기가스(E)를 제진 처리하는 집진 장치(7)로부터 배출되는 배기가스에 포함되는 수은의 농도를 측정하고, 측정의 결과에 대응하는 출력값을 출력하는 수은 농도계(11)와, 활성탄을 집진 장치(7)의 상류의 배기가스에 공급하는 활성탄 공급 장치(12)와, 출력값에 기초하여 활성탄 공급 장치(12)를 제어하는 제어 장치(13)를 갖는다. 제어 장치(13)는, 출력값이 제1 역치 미만인 경우, 소정량의 활성탄을 간헐적으로 공급하도록 활성탄 공급 장치(12)를 제어하고, 출력값이 제1 역치 이상인 경우, 출력값의 변화 속도에 대응한 공급량의 활성탄을 연속적으로 공급하도록 활성탄 공급 장치(12)를 제어한다.

Description

배기가스 수은 제거 시스템
본 발명은 배기가스 수은 제거 시스템에 관한 것이다. 본 출원은 2018년 6월 29일에 출원된 특허출원 제2018-124452호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.
쓰레기 소각로를 구비한 청소 공장이나 보일러를 구비한 석탄 화력 발전소 등의 플랜트로부터 배출되는 배기가스에는, 독성이 높은 수은이 포함될 수 있기 때문에, 종래부터 배기가스에 포함되는 수은을 활성탄으로 흡착하여 제거하는 시스템이 종종 검토되어 왔다.
특허문헌 1에는, 쓰레기 소각로로부터 배출되는 배기가스에 포함되는 수은의 농도를, 집진장치인 버그 필터의 하류에 설치한 수은 농도계로 측정하고, 버그 필터의 상류 측의 배관 내에 공급하는 활성탄의 공급량을 수은 농도계의 출력값에 따라 조정하는 시스템이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 제6070971호 공보
상기 종래의 시스템에서는, 배기가스에 포함되는 수은의 농도(이하, 「배기가스 수은 농도」라고 한다)에 관계없이, 항상 소량의 그리고 일정량의 활성탄을 연속적으로 배기가스에 공급하고 있다. 이 때문에, 돌발적으로 배기가스 수은 농도가 상승해도, 당해 활성탄으로 흡착·제거할 수 있는 배기가스 수은 농도까지는 특단의 처리를 할 필요가 없다.
그러나 배기가스 수은 농도가 당해 활성탄이 허용하는 수은의 흡착량, 즉 당해 활성탄의 처리량을 상회한 경우, 활성탄에 의해 전부 처리할 수 없었던 수은을 포함하는 배기가스가 굴뚝으로부터 플랜트의 밖으로 배출되게 된다.
따라서 종래의 시스템에서는, 수은 농도계로 집진 장치의 하류의 수은 농도를 계측하고, 수은 농도계의 출력값이 당해 활성탄이 허용하는 처리량을 상회한 경우, 그에 따라 증가한 양(당해 출력값이 나타내는 농도의 수은을 흡착하는 데 필요 충분한 양)의 활성탄을 집진 장치의 상류에 공급하고 있었다.
그러나 배기가스 중의 수은 농도는 단시간(수십 초간∼수 분간)에 가파르게 증가하는 경우가 많기 때문에, 집진 장치의 하류에서 계측한 농도의 수은을 처리하는 데 필요 충분한 양의 활성탄을 집진 장치의 상류에서 공급해도, 그 공급 장소에서의 수은 농도는 가파르게 증가하고 있기 때문에, 당해 활성탄의 처리량을 훨씬 상회하여, 결국 충분히 수은의 처리를 할 수 없고, 법적인 기준값을 초과하는 양의 수은을 포함하는 배기가스를 굴뚝으로부터 배출할 위험성이 있었다.
상술한 바와 같이 항상 소량이 아니라, 항상 다량으로 일정량의 활성탄을 연속적으로 배기가스에 공급하면, 이 위험성은 저감하지만 비경제적이다.
즉, 종래의 시스템에서는, 경제적으로 그리고 효과적으로 배기가스에 포함되는 수은의 배출량(대기로 방출되는 수은의 배출량)을 저하시키는 것이 곤란했다.
이 발명은 종래와 같은 구성의 시스템, 즉 집진 장치의 하류의 배기가스에 포함되는 수은의 농도를 수은 농도계로 측정하고, 또한 집진 장치의 상류 측의 배관 내에 공급하는 활성탄의 공급량을 당해 수은 농도계의 출력값에 따라 조정하는 시스템이면서, 대기 방출되는 수은의 배출량을 종래에 비해 경제적으로 그리고 효과적으로 저하시키는 것이 가능한 배기가스 수은 제거 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 배기가스 수은 제거 시스템은, 수은을 포함하는 배기가스를 제진(除塵) 처리하는 집진 장치로부터 배출되는 상기 배기가스에 포함되는 상기 수은의 농도를 측정하고, 상기 측정의 결과에 대응하는 출력값을 출력하는 수은 농도계와, 활성탄을 상기 집진 장치의 상류의 상기 배기가스로 공급하는 활성탄 공급 장치와, 상기 출력값에 기초하여 상기 활성탄 공급 장치를 제어하는 제어 장치를 가지며, 상기 제어 장치는 상기 출력값이 제1 역치() 미만인 경우, 소정량의 상기 활성탄을 간헐적으로 공급하도록 상기 활성탄 공급 장치를 제어하며, 상기 출력값이 상기 제1 역치 이상이고 또한 상기 출력값의 상승 속도가 제1 상승 속도 미만인 경우, 상기 소정량보다 많은 제1 공급량의 상기 활성탄을 공급하며, 상기 제1 공급량의 상기 활성탄을 공급한 후에, 상기 출력값의 상승 속도가 0 이상이 되면, 상기 제1 공급량보다 많은 제2 공급량의 상기 활성탄을 공급하도록 상기 활성탄 공급 장치를 제어하며, 상기 출력값이 상기 제1 역치 이상이고 또한 상기 출력값의 상승 속도가 상기 제1 상승 속도 이상이고 제2 상승 속도 미만인 경우, 상기 제2 공급량의 상기 활성탄을 공급하도록 상기 활성탄 공급 장치를 제어하며, 상기 제1 공급량 또는 상기 제2 공급량의 상기 활성탄을 공급한 후에, 상기 출력값의 상승 속도가 0 미만인 경우, 상기 출력값이 상기 제1 역치보다 큰 제2 역치 미만이 될 때까지, 그 시점의 상기 활성탄의 공급량을 유지하고, 상기 출력값이 상기 제2 역치 미만이 되면, 상기 그 시점의 상기 활성탄의 공급량을 저감하며, 상기 출력값이 상기 제1 역치보다 작은 제3 역치 미만이 되면, 상기 소정량의 상기 활성탄을 상기 간헐적으로 공급하도록 상기 활성탄 공급 장치를 제어한다.
이와 같은 구성에 의하면, 수은 농도계의 출력값의 변화 속도에 대응하여 활성탄의 공급량을 변화시켜, 활성탄을 연속 공급할 수 있다. 즉, 수은 농도계의 계측 장소를 흐르는 배기가스 중의 수은 농도가 당해 수은 농도의 계측 후, 급속하게 상승하는지, 제자리 걸음인지, 또는 하강하는지, 수은 농도계의 출력값의 변화 속도에 기초하여 예측하고, 집진 장치의 상류 측에서 공급하는 활성탄의 공급량을 당해 속도에 대응하여 각각 대폭적으로 증가, 완만하게 증가, 유지 또는 감소할 수 있다. 환언하면, 활성탄의 공급 장소에 있어서의 수은 농도의 변화를 예측하여 적절한 양의 활성탄이 사전에 공급되기 때문에, 경제적으로 그리고 효과적으로 대기 방출되는 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
이 구성에서는, 상승 속도가 급속하게 증가하는 경우에는 활성탄의 공급량을 사전에 대폭적으로 증가하고, 완만하게 상승하는 경우에는 사전에 그리고 단계적으로 증가할 수 있다. 또한, 일단 활성탄을 증가시켜서 공급한 후에도 상승 속도가 0 이상인 경우에는, 추가로 활성탄을 증가시켜 공급한다. 즉, 배기가스 수은 농도의 상승 속도에 따라 다단계적으로 활성탄의 양을 증가하여 공급하기 때문에, 보다 경제적으로 그리고 효과적으로 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
배기가스 수은 농도는 특단의 처리를 실시하지 않는 경우, 피크 도달 후 장시간(수십 분간*수 시간)에 거쳐 완만하게 저하하는 경우가 있다. 따라서 이 구성에서는, 배기가스 수은 농도가 하강하는 속도(이하, 「하강 속도」라고 하며, 배기가스 수은 농도의 상승 속도가 0 미만인 경우에 해당함)에 따르지 않고, 배기가스 수은 농도가 소정값(제2 역치, 예를 들어 법정 기준값) 미만으로 저하할 때까지는, 그 시점의 활성탄 공급량을 유지하여 급속하게 배기가스 수은 농도를 저하시킨다. 그리고 당해 소정값 미만인 경우는, 배기가스 수은 농도의 하강 속도에 따라 활성탄의 양을 저감하여 공급한다. 이 때문에, 피크 도달 후 장시간(수십 분간 내지 수 시간)에 거쳐 완만하게 저하하는 배기가스 수은 농도를 급속하게 내릴 수 있고, 또한 상기 소정값 미만에서는 배기가스 수은 농도의 하강 속도에 따라 단계적으로 활성탄의 양을 저감하고, 최종적으로는 활성탄을 간헐적으로 공급하기 때문에, 보다 경제적으로 그리고 효과적으로 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
상기 배기가스 수은 제거 시스템에 있어서, 상기 측정의 결과는 상기 측정을 한 시점의 상기 수은의 농도일 수도 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 수은 농도계의 측정의 결과에 대응하는 출력값은 측정을 한 시점의 수은의 농도 바로 그에 대응한 값이 된다. 따라서 복수의 측정 시점의 수은의 농도의 평균값을 출력값으로 하는 수은 농도계를 사용하는 경우에 비해, 활성탄을 공급할 때의 응답 속도를 상승시킬 뿐만 아니라, 수은 농도계의 출력값의 변화 속도도 고르게 되는 경우가 없기 때문에, 보다 경제적으로 그리고 효과적으로 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
상기 배기가스 수은 제거 시스템에 있어서, 상기 활성탄은 할로겐 첨착 활성탄일 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 통상의 활성탄에 비해, 수은의 존재 형태나 공존 가스의 영향을 받기 어렵기 때문에, 안정한 그리고 높은 수은 제거 성능을 얻을 수 있기 때문에, 보다 효과적으로 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
상기 배기가스 수은 제거 시스템은 쓰레기 소각로와, 상기 쓰레기 소각로의 하류 그리고 상기 집진 장치의 상류에 배치된 감온탑(減塔)을 추가로 구비하며, 상기 집진 장치는 버그 필터이며, 상기 배기가스는 상기 쓰레기 소각로로부터 배출되며, 상기 제어 장치는 상기 출력값이 상기 제1 역치 이상인 경우, 상기 감온탑을 제어하여 상기 배기가스의 온도를 저하시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 감온탑을 제어하여 배기가스의 온도를 저하시킴으로써, 수은의 제거량을 증가시킬 수 있기 때문에, 보다 경제적으로 그리고 효과적으로 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
상기 배기가스 수은 제거 시스템은 상기 버그 필터로부터 배출되는 비산재(fly ash)를, 상기 버그 필터의 상류에 그리고 상기 감온탑의 하류에 반송하여 상기 배기가스를 향해 공급하는 비산재 순환 장치를 구비할 수도 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 버그 필터로부터 배출되는 비산재에 포함되는 미반응의 활성탄을 재이용할 수 있기 때문에, 신품(新品)의 활성탄 공급량을 저감할 수 있고, 보다 경제적으로 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 수은 농도계의 출력값의 변화 속도에 기초하여, 수은 농도의 변화를 예측하여 사전에 적절한 양의 활성탄이 공급되기 때문에, 경제적으로 그리고 효과적으로 대기 방출되는 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 배기가스 수은 제거 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태의 배기가스 수은 제거 시스템의 제어에 대해 설명하는 플로우 챠트이다.
도 3은 본 발명의 변형예의 배기가스 수은 제거 시스템의 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 변형예의 배기가스 수은 제거 시스템의 개략 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태의 배기가스 수은 제거 시스템에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 배기가스 수은 제거 시스템은, 수은을 포함하는 배기가스를 배출하는 플랜트라면, 쓰레기 소각로를 구비한 청소 공장이나 보일러를 구비한 석탄 화력 발전소를 포함하는 어떠한 플랜트에도 적용 가능하다. 이하, 쓰레기 소각로를 구비한 청소 공장(쓰레기 처리 플랜트)을 실시형태로서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 쓰레기 처리 플랜트(1)(배기가스 수은 처리 시스템)는, 쓰레기 등의 피소각물을 소각하는 쓰레기 소각로(3)(예를 들어, 순송식 스토커 로 (transfer type stocker furnace))와, 쓰레기 소각로(3)에서 발생한 배기가스(E)와 열교환하는 보일러(4)와, 보일러(4)를 통과한 배기가스(E)에 물 등을 분무하여 그 온도를 저하시키는 감온탑(6)과, 감온탑(6)을 통과한 배기가스(E)에 포함되는 연기와 먼지를 제진하는 집진 장치(버그 필터)(7)와, 감온탑(6)과 집진 장치(7)를 접속하여 배기가스(E)를 통과시키는 배관(덕트)(9a)과, 집진 장치(7)로 제진된 배기가스(E)를 대기에 방출하는 굴뚝(8)과, 집진 장치(7)와 굴뚝(8)을 접속하여 배기가스(E)를 통과시키는 배관(덕트)(9b)과, 배관(9b)에 배치되어 배관(9b)의 내부를 흐르는 배기가스(E)에 포함되는 수은의 농도(배기가스 수은 농도)를 계측하는 수은 농도계(11)와, 배관(9a)의 내부에 활성탄을 공급하는 활성탄 공급 장치(12)와, 수은 농도계(11)의 출력값에 따라 활성탄 공급 장치(12)를 제어하는 제어 장치(13)를 갖고 있다.
활성탄 공급 장치(12)는, 활성탄이 저장되는 호퍼(14)와, 호퍼(14)로부터 배관(9a)의 내부로 활성탄을 정량 공급하는 피더(15)를 갖고 있다. 피더(15)는, 예를 들어 로터리 피더이다. 피더(15)가 로터리 피더인 경우, 제어 장치(13)는 로터리 피더의 회전속도를 증감함으로써 활성탄의 공급량을 증감시키도록 제어할 수 있다.
수은 농도계(11)는 소정의 시간 간격(예를 들어, 20초 간격)으로 자동적으로 그리고 연속적으로 출력값을 출력하는 연속 수은 농도계이다. 또한, 수은 농도계(11)는 소정의 시간 간격을 두고 측정된 복수의 측정값을 측정의 결과로 하고, 이들 복수의 측정값의 평균값에 대응한 출력값을 제어 장치(13)로 송신하는 수은 농도계일 수도 있으며, 평균값을 출력값으로 하지 않고 측정한 시점의 단지 하나의 측정값 바로 그것을 측정의 결과로 하고, 이에 대응한 출력값을 제어 장치(13)로 송신하는 수은 농도계일 수도 있다. 이 때문에, 어떤 경우라도 수은 농도계(11)의 출력값은 「측정의 결과에 대응하는」 값이라고 할 수 있다. 또한, 수은 농도계(11)의 출력값은 일반적으로 디지털 값이며, (1) 배기가스 수은 농도의 값 바로 그것을 나타내는 경우도 있으면, (2) 수은 농도계(11)에 의해 암호화되어 출력되며, 제어 장치(13)에 의해 복호되어(decoded) 처음으로 수은 농도의 값이 얻어지는 경우도 있다. 어느 경우에도, 출력값은 배기가스 수은 농도에 상당하는 또는 대응하는 값이다.
단, 측정한 시점의 단지 하나의 측정값 바로 그것을 출력값으로 하는 수은 농도계는 복수의 측정값이 고르게 되지 않았기 때문에, 기동한 당초부터 고속으로 출력값을 출력할 수 있다. 이 때문에, 배기가스 수은 농도를 보다 신속하게 그리고 효과적으로 저하시키는 관점에서, 본 발명의 배기가스 수은 처리 시스템에 있어서는, 복수의 측정 시점의 수은 농도 평균값을 출력값으로 하는 수은 농도계보다도 측정한 시점의 단지 하나의 측정값 바로 그것을 출력값으로 하는 수은 농도계를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 활성탄 공급 장치(12)는, 예로서, 활성탄의 최대 공급 능력이 800 mg/N㎥의 장치인 것으로 설명한다. 또한, 활성탄 공급 장치(12)는 활성탄의 공급량을 다단계로 변경할 수 있다. 여기서는, 5 단계의 예를 나타낸다. 구체적으로는, 활성탄 공급 장치(12)는 최대 공급 능력의 5%의 공급량(40 mg/N㎥)을 소정량(A0)으로 하고, 최대 공급 능력의 25%의 공급량(200 mg/N㎥)을 제1 공급량(A1)으로 하고, 최대 공급 능력의 50%의 공급량(400 mg/N㎥)을 제2 공급량(A2)으로 하고, 최대 공급 능력의 75%의 공급량(600 mg/N㎥)을 제3 공급량(A3)으로 하고, 최대 공급 능력의 100%의 공급량(800 mg/N㎥)을 제4 공급량(A4)으로 하는 5 단계의 공급량의 변경이 가능하다.
그러면 도 2를 이용하여, 쓰레기 처리 플랜트(1)(배기가스 수은 처리 시스템)의 제어에 대해서 상술한다.
먼저, 쓰레기 처리 플랜트(1)의 운전이 개시되면, 제어 장치(13)는 활성탄 공급 장치(12)를 제어하여, 소정량(A0)의 활성탄을 배관(9a) 내에 소정 시간 간격으로 간헐적으로 공급한다(스텝 S1). 여기서는, 예로서 5분간의 간격으로 간헐적으로 활성탄을 공급한다. 환언하면, 활성탄의 공급과 활성탄의 공급 정지를 5분간마다 교대로 되풀이한다.
간헐적으로 소량의 활성탄을 공급하는 것은, 수은 이외에 다이옥신류 등을 집진 장치(7)로 제거하기 위해서이다.
제어 장치(13)는, 수은 농도계(11)가 소정 간격(예를 들어, 20초 간격)으로 송신하는 출력값을 연속하여 수신하고 있고, 수신한 출력값이 제1 역치(C1) 미만인지 제1 역치(C1) 이상인지를 판정한다(스텝 S2). 수신한 출력값이 제1 역치(C1) 미만인 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S1)의 실행, 즉 활성탄의 간헐적인 공급을 속행한다. 수신한 출력값이 제1 역치(C1) 이상인 경우, 후술하는 바와 같이 제어 장치(13)는 출력값의 변화 속도에 따라 활성탄의 공급량을 소정량(A0)보다도 증가시키며, 그리고 간헐적이 아니라 연속적으로 활성탄을 공급하는 제어를 개시한다.
또한, 제어 장치(13)는 새로운 출력값을 수신할 때마다 출력값의 변화 속도를 산출한다. 당해 속도는 새로운 출력값과 그 직전에 수신한 출력값(즉, 최근의 출력값)의 차를 전술한 소정 간격인 20초간으로 나눔으로써 산출할 수 있다. 즉,
(출력값의 변화 속도)=((새로운 출력값)-(최근의 출력값))/소정 간격
으로 할 수 있다.
또한, 평성 30년 4월 1일에 시행된 개정 대기 오염 방지법에서는, 신설(新設)의 폐기물 소각로에 있어서의 수은의 배출 기준값을 단위시간 평균으로 30 ㎍/N㎥으로 하고 있다. 따라서 여기서는, 법정 기준값보다도 다소 작은 배기가스 수은 농도의 단계부터 조기에 배기가스 수은 농도를 저하시키기 위해, 제1 역치(C1)를 일례로서 20 ㎍/N㎥에 상당하는 값으로 설정하고 있다.
그러면 다음에, 스텝(S2)에서, 제어 장치(13)가 수신한 출력값이 제1 역치(C1) 이상이었던 경우에 대하여 설명을 진행한다.
먼저, 제어 장치(13)는 수신한 새로운 출력값을 이용하여 출력값의 변화 속도(상승 속도)를 산출하고, 상승 속도가 제1 상승 속도(V1) 미만인지(스텝 S31), 제1 상승 속도(V1) 이상이고 그리고 제2 상승 속도(V2) 미만인지(스텝 S32), 제2 상승 속도(V2) 이상이고 그리고 제3 상승 속도(V3) 미만인지(스텝 S33), 제3 상승 속도(V3) 이상인지(스텝 S34)를 판정한다. 여기서는, 예로서, 제1 상승 속도(V1)를 1 ㎍/N㎥·s에 상당하는 값, 제2 상승 속도(V2)를 3 ㎍/N㎥·s에 상당하는 값, 제3 상승 속도(V3)를 5 ㎍/N㎥·s에 상당하는 값으로 하고 있다.
그리고 상승 속도가 제1 상승 속도(V1) 미만인 경우, 제어 장치(13)는 활성탄 공급 장치(12)를 제어하여, 제1 공급량(A1)의 활성탄을 연속적으로 공급한다(스텝 S41). 상승 속도가 제1 상승 속도(V1) 이상이고 그리고 제2 상승 속도(V2) 미만인 경우, 제2 공급량(A2)의 활성탄을 연속적으로 공급한다(스텝 S42). 상승 속도가 제2 상승 속도(V2) 이상이고 그리고 제3 상승 속도(V3) 미만인 경우, 제3 공급량(A3)의 활성탄을 연속적으로 공급한다(스텝 S43). 상승 속도가 제3 상승 속도(V3) 이상인 경우, 제4 공급량(A4)의 활성탄을 연속적으로 공급한다(스텝 S44).
즉, 출력값이 제1 역치(C1) 이상이었던 경우에는, 배기가스 수은 농도의 상승 속도가 급속하게 상승하는 경우에는 활성탄의 공급량을 즉시 대폭 증가시키고, 완만하게 상승하는 경우에는 소폭 증가시킬 수 있다.
다음에, 스텝(S41, S42, S43, 또는 S44)의 실행 후, 제어 장치(13)는 수은 농도계(11)로부터 새로운 출력값을 수신한다. 그리고 전술한 바와 같이, 제어 장치(13)는 상승 속도를 산출하고, 상승 속도가 0 미만인지 0 이상인지를 판정한다. 도 2에서는, 스텝(S41)의 후에 실행하는 당해 판정을 스텝(S51), 스텝(S42)의 후에 실행하는 당해 판정을 스텝(S52), 스텝(S43)의 후에 실행하는 당해 판정을 스텝(S53), 스텝(S44)의 후에 실행하는 당해 판정을 스텝(S54)으로 하고 있다.
스텝(S51)에서, 상승 속도가 0 이상으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도는 증가 중(상승 중）또는 활성탄 공급량과 균형이 취해진 상태이다. 배기가스 수은 농도를 조기에 감소시키기 위해서는, 현시점에서 공급하고 있는 활성탄의 공급량을 추가로 증가시킬 필요가 있지만, 경제성을 감안하여 단계적으로 증가시킨다. 따라서 제어 장치(13)는 스텝(S42)을 실행한다. 즉, 제어 장치(13)는 활성탄 공급 장치(12)를 제어하여, 제1 공급량(A1)보다도 1단계 위의 공급량인 제2 공급량(A2)을 공급한다.
마찬가지로, 스텝(S52)에서, 상승 속도가 0 이상으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도는 증가 중(상승 중）또는 활성탄 공급량과 균형이 취해진 상태이기 때문에, 제어 장치(13)는 스텝(S43)을 실행한다. 즉, 제어 장치(13)는 활성탄 공급 장치(12)를 제어하여, 제2 공급량(A2)보다도 1단계 위의 공급량인 제3 공급량(A3)을 공급한다. 스텝(S53)에서, 상승 속도가 0 이상으로 판정된 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S44)을 실행한다. 즉, 제어 장치(13)는 활성탄 공급 장치(12)를 제어하여, 제3 공급량(A3)보다도 1단계 위의 공급량인 제4 공급량(A4)을 공급한다.
단, 스텝(S54)에서, 상승 속도가 0 이상으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도는 증가 중(상승 중）또는 활성탄 공급량과 균형이 취해진 상태이지만, 이 시점에서 공급하고 있는 활성탄의 공급량은 활성탄 공급 장치(12)의 최대의 공급량인 제4 공급량(A4)이기 때문에, 제어 장치(13)는 스텝(S44)을 속행한다.
스텝(S51, S52, S53, 또는 S54)에서, 상승 속도가 0 미만으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도는 감소 중(하강 중)이다. 그리고 제어 장치(13)는 수신한 출력값이 제2 역치(C2) 미만인지 제2 역치(C2) 이상인지를 판정한다. 도 2에서는, 스텝(S51)의 후에 실행하는 당해 판정을 스텝(S61), 스텝(S52)의 후에 실행하는 당해 판정을 스텝(S62), 스텝(S53)의 후에 실행하는 당해 판정을 스텝(S63), 스텝(S54)의 후에 실행하는 당해 판정을 스텝(S64)으로 하고 있다.
여기서, 제2 역치(C2)는 일례로서 법정 기준값에 상당하는 값이며, 신설의 폐기물 소각로에 있어서의 수은의 기준값인 30 ㎍/N㎥(단위시간 평균값)에 상당하는 값으로 설정하고 있다.
그리고 스텝(S61, S62, S63, 또는 S64)에서, 제2 역치(C2) 이상으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도는 하강 중이지만, 장시간 계속한 경우, 기준값을 초과할 가능성이 있다. 이 때문에, 하강 중이라도, 이 시점에서 활성탄의 공급량을 감소시키면, 배기가스 수은 농도의 조기 저감이 곤란하다.
따라서 제어 장치(13)는 활성탄 공급 장치(12)를 제어하여, 현시점에서 공급하고 있는 활성탄의 공급량을 유지한다. 즉, 스텝(S61)에서, 제2 역치(C2) 이상으로 판정된 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S41)을 속행한다. 마찬가지로, 스텝(S62)에서, 제2 역치(C2) 이상으로 판정된 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S42)을 속행한다. 스텝(S63)에서, 제2 역치(C2) 이상으로 판정된 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S43)을 속행한다. 스텝(S64)에서, 제2 역치(C2) 이상으로 판정된 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S44)을 속행한다.
스텝(S61, S62, S63, 또는 S64)에서, 제2 역치(C2) 미만으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도는 하강 중이며, 또한 배기가스 수은 농도는 법정 기준값을 이미 하회하고 있다. 따라서 제어 장치(13)는 경제성을 감안하여 현시점에서 공급하고 있는 활성탄의 공급량을 단계적으로 감소시킨다.
즉, 스텝(S64)에서, 제2 역치(C2) 미만으로 판정된 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S74)을 실행한다. 스텝(S74)에서는, 제어 장치(13)는 활성탄 공급 장치(12)를 제어하여, 제4 공급량(A4)보다도 1단계 아래의 공급량인 제3 공급량(A3)을 공급한다. 이 때, 제어 장치(13)는 수은 농도계(11)로부터 새로운 출력값을 수신하고 있고, 상승 속도가 0 미만인지 0 이상인지를 판정한다. 그리고 상승 속도가 0 이상으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도가 다시 증가할 가능성이 있기 때문에, 원래의 활성탄 공급량인 제4 공급량(A4)으로 되돌리기 위해, 제어 장치(13)는 스텝(S44)을 실행한다. 한편, 상승 속도가 0 미만으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도는 계속적으로 감소하고 있기 때문에, 제어 장치(13)는 스텝(S63)을 실행한다.
마찬가지로, 스텝(S63)에서, 제2 역치(C2) 미만으로 판정된 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S73)을 실행한다. 스텝(S73)에서는, 제어 장치(13)는 활성탄 공급 장치(12)를 제어하여, 제3 공급량(A3)보다도 1단계 아래의 공급량인 제2 공급량(A2)을 공급한다. 이 때, 제어 장치(13)는 수은 농도계(11)로부터 새로운 출력값을 수신하고 있고, 상승 속도가 0 미만인지 0 이상인지를 판정한다. 그리고 상승 속도가 0 이상으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도가 다시 증가할 가능성이 있기 때문에, 원래의 활성탄 공급량인 제3 공급량(A3)으로 되돌리기 위해, 제어 장치(13)는 스텝(S43)을 실행한다. 한편, 상승 속도가 0 미만으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도는 계속적으로 감소하고 있기 때문에, 제어 장치(13)는 스텝(S62)을 실행한다.
또한, 스텝(S62)에서, 제2 역치(C2) 미만으로 판정된 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S72)을 실행한다. 스텝(S72)에서는, 제어 장치(13)는 활성탄 공급 장치(12)를 제어하여, 제2 공급량(A2)보다도 1단계 아래의 공급량인 제1 공급량(A1)을 공급한다. 이 때, 제어 장치(13)는 수은 농도계(11)로부터 새로운 출력값을 수신하고 있고, 상승 속도가 0 미만인지 0 이상인지를 판정한다. 그리고 상승 속도가 0 이상으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도가 다시 증가할 가능성이 있기 때문에, 원래의 활성탄 공급량인 제2 공급량(A2)으로 되돌리기 위해, 제어 장치(13)는 스텝(S42)을 실행한다. 한편, 상승 속도가 0 미만으로 판정된 경우, 배기가스 수은 농도는 계속적으로 감소하고 있기 때문에, 제어 장치(13)는 스텝(S61)을 실행한다.
또한, 스텝(S61)에서, 최근의 출력값이 제2 역치(C2) 미만으로 판정된 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S71)을 실행한다. 이 시점에 있어서, 연속적으로 공급되는 활성탄량으로서는 최소의 제1 공급량(A1)이 공급되고 있다. 따라서 제어 장치(13)는 공급하는 활성탄량을 더욱 적게 하기 위해, 간헐적인 공급으로 하기 위해 S1을 실행할지 아닐지를 판정할 필요가 있다.
이 때문에, S61의 실행 후, 제어 장치(13)는 당해 최근의 출력값이 제3 역치(C3) 미만인지 제3 역치(C3) 이상인지를 판정한다. 여기서, 제3 역치(C3)는 제1 역치(C1)보다도 작은 10 ㎍/N㎥에 상당하는 값으로 설정하고 있다. 즉, 제3 역치(C3)는, 이 시점의 배기가스 수은 농도가 법정 기준값보다 충분히 작고, 또한 활성탄이 연속적인 공급을 시작하는 제1 역치(C1)에 상당하는 값보다도 작은 값으로 하고 있다.
스텝(S71)에서, 제3 역치(C3) 미만으로 판정된 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S1)을 실행한다. 이 경우, 배기가스 수은 농도는 기준값을 대폭적으로 하회하고 있어, 경제성을 고려하여 활성탄의 공급량을 증가할 필요가 없는 통상의 제어로 복귀한다.
스텝(S71)에서, 제3 역치(C3) 이상으로 판정된 경우, 제어 장치(13)는 스텝(S31)을 실행한다. 그리고 다시, 배기가스 수은 농도가 상승할 조짐이 없는지 확인한다.
상기 실시형태에 의하면, 수은 농도계(11)의 계측 장소를 흐르는 배기가스 중의 수은 농도가, 수은 농도계(11)의 계측 후, 급속하게 상승하는지, 제자리 걸음인지, 또는 하강하는지, 수은 농도계(11)의 출력값의 변화 속도에 기초하여 예측하고, 집진 장치(7)의 상류 측에서 공급하는 활성탄의 공급량을, 당해 속도에 대응하여 각각 대폭적으로 증가, 완만하게 증가, 유지 또는 감소할 수 있다. 환언하면, 활성탄의 공급 장소에 있어서의 수은 농도의 변화를 예측하여 적절한 양의 활성탄이 사전에 공급되기 때문에, 경제적으로 그리고 효과적으로 대기 방출되는 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 상승 속도가 급속하게 증가하는 경우에는 사전에 활성탄의 공급량을 대폭적으로 증가, 완만하게 상승하는 경우에는 사전에 그리고 단계적으로 증가할 수 있고, 또한 일단 활성탄을 증가시켜서 공급한 후에도 0 이상의 상승 속도가 있는 경우에는, 추가로 활성탄을 증가시켜 공급한다. 즉, 배기가스 수은 농도의 상승 속도에 따라 다단계적으로 활성탄의 양을 증가해서 공급하기 때문에, 보다 경제적으로 그리고 효과적으로 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 배기가스 수은 농도의 하강 속도에 따르지 않고, 배기가스 수은 농도가 소정값(제2 역치, 예를 들어 법정 기준값) 미만으로 저하될 때까지는, 그 시점의 활성탄 공급량을 유지하여 급속하게 배기가스 수은 농도를 저하시킨다. 그리고 당해 소정값 미만인 경우는, 배기가스 수은 농도의 하강 속도에 따라 활성탄의 양을 저감하여 공급한다. 이 때문에, 배기가스 수은 농도를 급속하게 내릴 수 있고, 또한 상기 소정값 미만에서는 배기가스 수은 농도의 하강 속도에 따라 활성탄의 양을 저감하고, 최종적으로는 활성탄을 간헐적으로 공급하기 때문에, 보다 경제적으로 그리고 효과적으로 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 활성탄을 할로겐 첨착 활성탄으로 할 수도 있다. 할로겐 첨착 활성탄은 통상의 활성탄에 비해 보다 안정된 높은 수은 제거 성능을 얻을 수 있다.
(변형예 1)
이하, 본 발명의 실시형태의 변형예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 변형예 1에서는, 상술한 실시형태와의 차이점을 중심으로 기술하고, 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 변형예의 배기가스 수은 제거 시스템(1B)은 제어 장치(13B)가 활성탄 공급 장치(12)뿐만 아니라 감온탑(6)도 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 변형예의 제어 장치(13B)는, 수은 농도계(11)의 출력값이 제1 역치(C1) 이상으로 된 경우에, 감온탑(6)을 제어하여 분무하는 물의 양을 증가시켜, 집진 장치(7)에 들어가는 배기가스(E)의 온도를 통상시보다 저하시킨다. 단, 저온 부식이 발생하지 않을 정도의 온도로 한다.
수은의 제거량은, 배기가스(E)의 온도가 낮으면 증가하기 때문에, 변형예 1에 의해 보다 경제적으로 그리고 효과적으로 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
(변형예 2)
이하, 본 발명의 실시형태의 변형예에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 변형예 2에서는, 상술한 실시형태와의 차이점을 중심으로 기술하고, 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 변형예의 배기가스 수은 제거 시스템(1C)은 비산재 순환 장치(27)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
비산재 순환 장치(27)는 집진 장치(7)의 백워싱(back washing)에 의해, 집진 장치(7)의 저부로부터 배출되는 비산재를 반송하는 반송부(28)와, 반송된 비산재를 집진 장치(7)의 상류, 그리고 감온탑(6)의 하류 배관(9a) 내에 분출(분사)하여 공급하는 분출부(29)를 갖고 있다.
변형예 2에 의하면, 집진 장치(7)로부터 배출되는 비산재에 포함되는 미반응의 활성탄을 재이용할 수 있기 때문에, 신품의 활성탄 공급량을 저감할 수 있어, 보다 경제적으로 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상술했지만, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다. 예를 들어, 실시형태의 배기가스 수은 처리 시스템이 변형예 1과 변형예 2의 특징을 모두 구비해도 좋다.
산업상 이용 가능성
본 발명은 쓰레기 소각로를 구비한 청소 공장이나 보일러를 구비한 석탄 화력 발전소 등의 플랜트로부터 배출되는 배기가스로부터 수은을 제거하는 수은 제거 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 경제적으로 그리고 효과적으로 대기 방출되는 배기가스 중의 수은의 배출량을 저하시킬 수 있다.
1, 1B, 1C: 쓰레기 처리 플랜트(배기가스 수은 제거 시스템)
3: 쓰레기 소각로
4: 보일러
6: 감온탑
7: 집진 장치
8: 굴뚝
9a: 배관
9b: 배관
11: 수은 농도계
12: 활성탄 공급 장치
13, 13B: 제어 장치
14: 호퍼
15: 피더
28: 반송부
29: 분출부
E: 배기가스

Claims (5)

  1. 수은을 포함하는 배기가스를 제진 처리하는 집진 장치로부터 배출되는 상기 배기가스에 포함되는 상기 수은의 농도를 측정하고, 상기 측정의 결과에 대응하는 출력값을 출력하는 수은 농도계와,
    활성탄을 상기 집진 장치의 상류의 상기 배기가스로 공급하는 활성탄 공급 장치와,
    상기 출력값에 기초하여 상기 활성탄 공급 장치를 제어하는 제어 장치를 구비하며,
    상기 제어 장치는, 상기 출력값이 제1 역치 미만인 경우, 소정량의 상기 활성탄을 간헐적으로 공급하도록 상기 활성탄 공급 장치를 제어하고,
    상기 출력값이 상기 제1 역치 이상이고 또한 상기 출력값의 상승 속도가 제1 상승 속도 미만인 경우, 상기 소정량보다 많은 제1 공급량의 상기 활성탄을 공급하고, 상기 제1 공급량의 상기 활성탄을 공급한 후에, 상기 출력값의 상승 속도가 0 이상으로 되었다면, 상기 제1 공급량보다 많은 제2 공급량의 상기 활성탄을 공급하도록 상기 활성탄 공급 장치를 제어하고,
    상기 출력값이 상기 제1 역치 이상이고 또한 상기 출력값의 상승 속도가 상기 제1 상승 속도 이상이며 제2 상승 속도 미만인 경우, 상기 제2 공급량의 상기 활성탄을 공급하도록 상기 활성탄 공급 장치를 제어하고,
    상기 제1 공급량 또는 상기 제2 공급량의 상기 활성탄을 공급한 후에, 상기 출력값의 상승 속도가 0 미만인 경우, 상기 출력값이 상기 제1 역치보다 큰 제2 역치 미만으로 될 때까지, 그 시점의 상기 활성탄의 공급량을 유지하고, 상기 출력값이 상기 제2 역치 미만으로 되었다면, 상기 그 시점의 상기 활성탄의 공급량을 저감하고, 상기 출력값이 상기 제1 역치보다 작은 제3 역치 미만으로 되었다면, 상기 소정량의 상기 활성탄을 상기 간헐적으로 공급하도록 상기 활성탄 공급 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 수은 제거 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정의 결과는 상기 측정을 한 시점의 상기 수은의 농도인 것을 특징으로 하는 배기가스 수은 제거 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 활성탄은 할로겐 첨착 활성탄인 것을 특징으로 하는 배기가스 수은 제거 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    쓰레기 소각로와,
    상기 쓰레기 소각로의 하류에 그리고 상기 집진 장치의 상류에 배치된 감온탑을 추가로 구비하며,
    상기 집진 장치는 버그 필터이고,
    상기 배기가스는 상기 쓰레기 소각로로부터 배출되고,
    상기 제어 장치는, 상기 출력값이 상기 제1 역치 이상인 경우, 상기 감온탑을 제어하여 상기 배기가스의 온도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 수은 제거 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 버그 필터로부터 배출되는 비산재를, 상기 버그 필터의 상류에 그리고 상기 감온탑의 하류에 반송하여 상기 배기가스를 향해 공급하는 비산재 순환 장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 배기가스 수은 제거 시스템.
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