TW201306918A - 酸性氣體的處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的是提供酸性氣體處理方法，其在不需要導入新的高價的酸性氣體測定裝置的反饋形式中，進行出口的酸性氣體濃度的峰值產生較少的穩定的酸性氣體處理，並利用用以削減鹼劑的過量添加的新控制方式。本發明的酸性氣體的處理方法是在含有酸性氣體的燃燒廢氣中添加鹼劑，根據測定將粉塵集塵後的酸性氣體濃度的酸性氣體濃度測定設備的測定信號，對鹼劑的添加量進行反饋控制，且包括：算出至少與平均時間(例如後述的1小時等)相對應的平均添加量乘以1倍以下的係數(例如後述的80%等)而得的基礎添加量的步驟；根據算出的基礎添加量藉由反饋運算而算出鹼劑的添加量輸出值的步驟。

Description

酸性氣體的處理方法
本發明是有關於都市垃圾廢棄物焚燒爐、工業廢棄物焚燒爐、發電鍋爐、碳化爐、民間工廠等的燃燒設備中產生的有害氯化氫或硫氧化物等的酸性氣體的處理方法。詳細而言，是有關於有效控制處理酸性氣體的鹼劑的添加量的方法。
含有有害的氯化氫或硫氧化物的廢氣藉由氫氧化鈣或碳酸氫鈉等鹼劑處理後，藉由過濾袋(BF，bag filter)等集塵機除塵後，自煙囪排出。另一方面，藉由集塵機集塵的飛灰含有有害的Pb、Cd等重金屬類，將這些有害重金屬穩定化處理後，進行掩埋處理。
作為對酸性氣體進行處理的鹼劑，即，經微粉加工成5 μm~30 μm的碳酸氫鈉，與氫氧化鈣相比反應性更高，可穩定地處理酸性氣體，並且未反應成分少，可削減掩埋處理量，是對降低環境負荷較為有效的方法。另外，重金屬處理方法通常是藉由二乙基二硫代胺基甲酸鹽等螯合物進行不溶化處理的方法，短期而言，重金屬固定效果較高，但殘留以下問題：由於最終處理場中因酸雨引起的pH值降低及螯合物的氧化自我分解，而鉛等重金屬再溶出。另一方面，藉由磷酸等磷酸化合物的重金屬固定，由於變化至作為無機礦物的羥基磷灰石(hydroxyapatite)形態，因而最終處理場中的長期穩定性優異，就環境保護的觀點而 言，是價值非常高的處理方法。而且，藉由磷酸等重金屬固定劑對利用上述微粉碳酸氫鈉處理的飛灰進行處理的方法，是具有使大部分的環境負荷降低的效果的有效方法。
然而，控制對氯化氫或硫氧化物等酸性氣體進行處理的氫氧化鈣或碳酸氫鈉等鹼劑的添加量，不僅可削減酸性氣體處理費用，而且可期待降低鹼劑的未反應成分、削減飛灰的掩埋處理量的效果。
對氯化氫或硫氧化物等酸性氣體進行處理的鹼劑的添加量，通常亦根據藉由設置於過濾袋的後段的離子電極式氯化氫測定裝置而測定的HCl濃度，藉由比例積分微分(ProportionIntegralDifferential，PID)控制裝置進行反饋控制。然而，在焚燒設備等燃燒設備中，通常不設置測定入口的酸性氣體濃度的裝置，在未知入口的變動狀況的狀態下設定PID控制的參數並調整控制輸出。然而，PID控制裝置具有P、I、D、添加量(輸出)下限、添加量(輸出)上限這5個設定項，並且各項的設定值複合而決定控制輸出值，因此研究適當的添加控制需要大量的時間。因此，通常在PID控制裝置的設定超過控制目標值(SV)時，大多數設備實施大幅度增加添加量的控制。
然而，通常的PID控制裝置的控制輸出僅設定單一的上限，例如將HCl濃度的控制目標值(SV)設定為40 ppm的情況下，在40 ppm以上的濃度下將控制輸出的單一的上限作為限度而添加鹼劑，導致過量添加鹼劑。另外，上述反饋控制受到酸性氣體測定裝置的計測延遲的影響。過 濾袋出口的HCl濃度通常藉由離子電極法(例如京都電子工業製造的HL-36)進行測定，硫氧化物濃度藉由紅外線吸收法(例如島津製作所製造的NSA-3080)進行測定，但若包括試樣廢氣的取樣時間、及計測器的響應時間，則具有5分鐘~10分鐘的較大的計測延遲。此計測延遲成為引起鹼劑的添加延遲、導致酸性氣體的處理不良、並引起鹼劑的過量添加的原因。
為了解決本課題而研究各種控制方法。專利文獻1中，提出在通常的PID控制式中進一步添加P的「P+PID控制」。本提案考慮了藉由通常的PID控制難以應對酸性氣體的突然產生。另外，專利文獻2及專利文獻3中提出，將根據入口的酸性氣體濃度決定鹼劑的添加量的前饋控制、與根據經鹼劑處理後的酸性氣體濃度補充鹼劑的添加量的反饋控制加以組合的控制方式。一般認為，此控制方式希望抑制反饋控制的過量添加的效果，並獲得酸性氣體的穩定處理與削減鹼劑的過量添加的效果。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2002-113327號公報
[專利文獻2]日本專利特開平10-165752號公報
[專利文獻3]日本專利特開2006-75758號公報
然而，專利文獻1中，能夠一定程度地應對在入口處突然產生的酸性氣體，但控制輸出的上限值及下限值為單一設定，因此在入口酸性氣體濃度的變動激烈的設備中， 會因藥劑而引起亂調(hunting)，因此難以實現出口酸性氣體濃度的峰值較少而穩定的處理。另外，不考慮上述測定裝置的計測延遲，而無法應對因計測延遲引起的鹼劑的添加延遲所導致的酸性氣體的處理不良。而且，專利文獻2及專利文獻3中提出，在焚燒設備等燃燒設備中，僅計測出口的酸性氣體濃度的設備佔多數，為了實施此控制方式，而需要導入計測入口的酸性氣體濃度的新的高價的酸性氣體測定裝置。
考慮到上述先前情況，本發明的目的是提供酸性氣體處理方法，其在無須導入新的高價的酸性氣體測定裝置的反饋形式中，進行出口的酸性氣體濃度的峰值產生較少而穩定的酸性氣體處理，並且利用用以削減鹼劑的過量添加的新的控制方式。
(1)一種酸性氣體的處理方法，其在含有酸性氣體的燃燒廢氣中添加鹼劑，根據測定將粉塵集塵後的酸性氣體濃度的酸性氣體濃度測定設備的測定信號，對鹼劑的添加量進行反饋控制，且包括：算出至少與平均時間(例如後述的5分鐘、15分鐘、30分鐘、1小時、3小時、6小時等)相對應的平均添加量乘以1倍以下的係數(例如後述的95%、90%、80%、70%、50%等)而得的基礎添加量的步驟；根據上述算出的基礎添加量藉由反饋運算而算出鹼劑的添加量輸出值的步驟。
現狀主要使用的PID控制中，添加輸出僅可設定單一 的上限與下限。因此，例如將出口HCl濃度的控制目標值(SV)設定為40 ppm的情況下，在實際的出口HCl濃度為40 ppm以下時，為了減少鹼劑的添加，而以控制輸出的下限添加，在控制目標值(SV)40 ppm以上時，為了增加鹼劑的添加，而以控制輸出的上限添加，如此反覆的鹼劑的不恰當添加(過量添加、不足添加)，而使出口的HCl濃度發生較大變動，並且成為鹼劑的過量添加的原因。
相對於此，如(1)的發明般，算出至少與平均時間相對應的平均添加量乘以1倍以下的係數而得的基礎添加量，根據算出的基礎添加量藉由反饋運算而算出鹼劑的添加量輸出值時，可防止鹼劑的不恰當添加，並可實現應處理的出口HCl濃度的變動少而穩定的處理，並且根據(1)的發明的適當添加的結果，亦可削減鹼劑的添加量。
(1)的發明具有如下特徵：作為與先前在反饋控制中無法考慮的入口的HCl濃度相關的因素，而著眼於過去平均添加量，應用過去平均添加量乘以1倍以下的係數而得的基礎添加量作為控制因素。藉此，無須如先前般使下限與上限反覆大幅變動而進行鹼劑的添加，而是將作為添加量的基礎具有妥當性的過去平均添加量乘以1倍以下的係數而得的基礎添加量作為基礎，藉由例如PID等反饋控制算出鹼劑的添加量。因此，鹼劑的添加變動變少，抑制鹼劑自身的添加不良(過量添加、不足添加)引起的亂調，藉由進行恰當的添加而可實現添加量削減，並可實現變動較少的酸性氣體的穩定處理。
(2)如(1)所述之酸性氣體的處理方法，其中在上述藉由反饋運算而算出添加量輸出值的步驟中，將上述算出的基礎添加量作為上述鹼劑的添加量輸出值的下限值(例如後述的LO：添加量下限)。
根據(2)的發明，藉由將基礎添加量作為添加量輸出值的下限值，以該基礎添加量為基礎，藉由先前的反饋運算而調整添加量的過量與不足，因此可使鹼劑的添加適當化，而有效地處理酸性氣體。
另外，平均添加量的平均時間並無特別限制，較為有效的是應用添加量的移動平均等的平均值，且較佳為在平均時間為5分鐘以上、15小時~24小時左右下應用。另外，由基礎添加量規定的係數較佳為1倍以下。在使用1倍以上的係數時，雖然可實現酸性氣體的穩定處理，但會妨礙入口酸性氣體濃度的減少所伴隨的添加量的減少，因此會成為過量添加。基礎添加量只要是平均添加量的1倍以下(係數100%以下)即可，特佳為0.5倍~0.95倍(50%~95%)、特別是0.7倍~0.9倍(70%~90%)。
(3)如(1)或(2)所述之酸性氣體的處理方法，其中上述藉由反饋運算而算出添加量輸出值的步驟進一步包括：設定至少2個酸性氣體濃度的斜率的範圍(例如後述的最接近的HCl濃度的斜率的6秒平均為正的範圍及負的範圍等)的步驟；對上述至少2個斜率的範圍的每個範圍設定酸性氣體濃度的控制目標值(例如後述的實例8中的180 ppm、220 ppm等)的步驟；至少根據上述測定信號及 上述斜率的範圍的每個範圍的控制目標值，算出鹼劑的添加量輸出值的步驟；在上述設定控制目標值的步驟中，在上述酸性氣體濃度的斜率的範圍較大時(例如後述的最接近的HCl濃度的斜率的6秒平均為正時(酸性氣體濃度上升時))所設定的控制目標值，小於在上述酸性氣體濃度的斜率的範圍較小時(例如後述的最接近的HCl濃度的斜率的6秒平均為負時(酸性氣體濃度下降時))所設定的控制目標值。
根據(3)的發明，在過濾袋出口的酸性氣體濃度的斜率的範圍較大時(酸性氣體濃度上升時)，與斜率的範圍較小時(酸性氣體濃度下降時)相比，酸性氣體濃度的控制目標值減小，因此與酸性氣體濃度下降時相比，可增大在酸性氣體濃度上升時的鹼劑添加量輸出值。因此，與現狀控制相比，可加快在酸性氣體濃度增加時添加鹼劑的時序，可改善因酸性氣體測定裝置的計測延遲引起的酸性氣體的處理不良。
另外，反之，與酸性氣體濃度上升時相比，可減少在酸性氣體濃度下降時的鹼劑添加量，因此在酸性氣體濃度減少時可快速降低鹼劑添加量，並可降低因酸性氣體測定裝置的計測延遲引起的過量添加。
(4)如(1)至(3)中任一項所述之酸性氣體的處理方法，其中上述藉由反饋運算而算出添加量輸出值的步驟進一步包括如下步驟：在根據上述測定信號而運算的添加量輸出值的下限值(例如後述的圖12、圖15、圖41的LO) 與上限值(例如後述的圖12、圖15、圖41的LH[控制輸出上限])之間，對應上述酸性氣體濃度(例如後述的圖12、圖15、圖41的BF出口HCl濃度)而設定1個以上的上述添加量輸出值的新的上限值(例如後述的圖12、圖15、圖41的LM1[輸出限制1]、LM2[輸出限制2])。
通常的反饋運算中的輸出上限僅有1個，若酸性氣體濃度為控制目標值以上，則不論入口的酸性氣體濃度的大小，均可添加鹼劑至上限值，從而引起過量添加。
相對於此，根據(4)的發明，藉由在添加量輸出值的下限值與上限值之間施加與當前的酸性氣體濃度相對應的控制輸出的限制，而可根據酸性氣體濃度的大小而實現鹼劑的適當的添加，並可實現添加量的削減。
(5)如(1)至(4)中任一項所述之酸性氣體的處理方法，其中在算出上述基礎添加量的步驟中，將移動平均時間為5分鐘以上時的平均添加量的0.5倍~0.95倍設為基礎添加量。
如上所述，平均添加量的平均時間並無特別限制，較為有效的是應用添加量的移動平均等的平均值，且較佳為在平均時間為5分鐘以上、15小時~24小時左右下應用。另外，由基礎添加量規定的係數較佳為1倍以下。在使用1倍以上的係數時，雖然可實現酸性氣體的穩定處理，但會妨礙入口酸性氣體濃度的減少所伴隨的添加量的減少，因此成為過量添加。基礎添加量只要是平均添加量的1倍以下(係數100%以下)即可，特佳為0.5倍~0.95倍(50% ~95%)、特別是0.7倍~0.9倍(70%~90%)。
因此，根據(5)的發明，可進行酸性氣體的穩定處理並防止鹼劑的過量添加。
(6)如(1)至(5)中任一項所述之酸性氣體的處理方法，其中上述藉由反饋運算而算出添加量輸出值的步驟進一步包括：除了該反饋運算外，使用根據氯化氫濃度運算的控制輸出、與根據硫氧化物濃度運算的控制輸出這兩個輸出來算出鹼劑的添加量輸出值的步驟。
在工業廢棄物焚燒爐或民間工廠的燃燒設備中，多數情況下氯化氫與硫氧化物以高濃度產生。此時，氯化氫與硫氧化物這兩者成為處理對象，例如藉由將根據設置於過濾袋後段的氯化氫濃度測定裝置的氯化氫濃度而求出的控制輸出、與根據硫氧化物濃度而求出的控制輸出相加，而可穩定處理氯化氫及硫氧化物這兩種酸性氣體。
因此，根據(6)的發明，可穩定處理氯化氫及硫氧化物這兩種酸性氣體。
(7)如(1)至(6)中任一項所述之酸性氣體的處理方法，其中上述藉由反饋運算而算出添加量輸出值的步驟除了該反饋運算外進一步包括：根據氯化氫濃度及或硫氧化物濃度的平均值算出鹼劑的添加量輸出值的步驟。
然而，酸性氣體的排出濃度管理有藉由各酸性氣體濃度(氯化氫濃度、硫氧化物濃度)的1小時平均值進行管理的設備。通常設置控制目標值(SV)進行控制，但控制目標值只不過是目標，往往有成為超過所控制的結果目標 值的濃度的情況。特別是添加量削減與酸性氣體的穩定處理是相反的概念，因此越要求添加量削減，則1小時平均值超過管理值的風險越大。此時，在酸性氣體濃度到達1小時平均管理值以上、或接近1小時平均管理值的濃度時，藉由添加大量的鹼劑(規定某固定添加量)，而可實現添加量削減與酸性氣體的穩定處理可並存的安心度高的控制。
因此，根據(7)的發明，根據氯化氫濃度及或硫氧化物濃度的平均值，算出鹼劑的添加量輸出值，因此可實現添加量削減與酸性氣體的穩定處理可並存的安心度高的控制。
(8)如(1)至(7)中任一項所述之酸性氣體的處理方法，其中上述鹼劑是平均粒徑為5 μm~30 μm的微粉碳酸氫鈉。
本發明所用的鹼劑並無特別限制。特別是與酸性氣體的反應快的平均粒徑被調整為5 μm~30 μm的微粉碳酸氫鈉，控制響應性佳，可有效地發揮本發明的控制方法的性能。另外，亦可應用氫氧化鈣。此時，即便是JIS特號氫氧化鈣亦可應用，但使用與酸性氣體的反應性高的比表面積為例如30 m2/g以上的高比表面積的氫氧化鈣，更可發揮本發明的性能。
(9)如(8)所述之酸性氣體的處理方法，其中併用與上述微粉碳酸氫鈉不同的其他鹼劑。
發揮本發明的效果的鹼劑並無特別限制。微粉碳酸氫 鈉以外的鹼劑可例示：氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、倍半碳酸鈉、天然蘇打、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鎂、氫氧化鎂等。另外，在鹼劑為粉體時，較佳為與酸性氣體的反應性高的粒徑小於30 μm、特別是5 μm~20 μm的微粉。可應用預先調整了粒徑的劑材，可在現場設置粉碎設備，一邊在現場將粒徑粗的鹼劑粉碎一邊添加。另外，亦可藉由將各鹼劑溶解於水而成的漿料或水溶液進行實施。
(10)如(9)所述之酸性氣體的處理方法，其中上述其他鹼劑是選自由氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氧化鎂、碳酸鈉、倍半碳酸鈉、天然蘇打、及粗碳酸氫鈉所組成群組中的至少1種鹼劑。
併用與實施本發明的控制的鹼劑不同的廉價的鹼劑，亦成為於經濟上有效的方法。所併用的鹼劑並無限制，通常使用的廉價的鹼劑可例示：氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氧化鎂、碳酸鈉、倍半碳酸鈉、天然蘇打、粗碳酸氫鈉。
根據本發明，可提供酸性氣體處理方法，其在無須導入新的高價的酸性氣體測定裝置的反饋形式中，進行出口的酸性氣體濃度的峰值產生較少而穩定的酸性氣體處理，並且利用用以削減鹼劑的過量添加的新的控制方式。
以下，列舉實施形態對本發明進行更具體地說明，但 本發明並不限定於此。
圖1是表示焚燒設備中在作為廢氣的HCl中添加微粉碳酸氫鈉的酸性氣體處理系統1的構成的方塊圖。
酸性氣體處理系統1包含控制裝置11、微粉碳酸氫鈉添加裝置12、過濾袋13、HCl濃度測定設備14。控制裝置11根據由HCl濃度測定設備14發送的HCl濃度測定信號、及由過去的平均添加量算出的基礎添加量，藉由反饋控制(PID控制方式或步進方式)算出微粉碳酸氫鈉的添加量輸出值。微粉碳酸氫鈉添加裝置12根據控制裝置11所算出的微粉碳酸氫鈉的添加量輸出值向廢氣中的HCl添加微粉碳酸氫鈉。
另外，基礎添加量是與平均時間(例如移動平均時間)相對應的過去的平均添加量乘以1倍以下的係數而算出。
過濾袋13將廢氣中的HCl與微粉碳酸氫鈉反應後的粉塵除去。HCl濃度測定設備14測定過濾袋13上蓄積的微粉碳酸氫鈉(藉由與廢氣中的HCl反應而殘存的微粉碳酸氫鈉蓄積在過濾袋13上)與廢氣反應後的HCl反應後的HCl濃度(後述的過濾袋出口HCl濃度)，而將HCl濃度測定信號發送至控制裝置11。
酸性氣體處理系統1反覆此種循環而進行反饋控制，而控制裝置11進行使微粉碳酸氫鈉添加量的控制輸出值成為恰當值的控制。
另外，HCl濃度測定設備14是例如離子電極式HCl濃度測定裝置。
另外，如圖1所示，較佳為以測定在過濾袋13上蓄積的微粉碳酸氫鈉與廢氣反應後的HCl反應後的HCl濃度(後述的過濾袋出口HCl濃度)的方式，設置HCl濃度測定設備14。其原因是：藉由與廢氣中的HCl的反應而殘存的微粉碳酸氫鈉蓄積在過濾袋13上，該蓄積的微粉碳酸氫鈉與廢氣反應後的HCl反應，因此可更準確地進行HCl濃度的測定。
另外，控制裝置11是將算出的基礎添加量作為微粉碳酸氫鈉的添加量輸出值的下限值(例如後述的LO：添加量下限)而進行反饋控制。
因此，將本基礎添加量作為基礎，而藉由先前的反饋運算調整添加量的過量與不足，因此可使鹼劑的添加適當化，並有效地處理酸性氣體。
另外，平均添加量的平均時間並無特別限制，較為有效的是應用添加量的移動平均等的平均值，且較佳為在平均時間為5分鐘以上、15小時~24小時左右下應用。另外，由基礎添加量規定的係數較佳為1倍以下。在使用1倍以上的係數時，雖然可實現酸性氣體的穩定處理，但會妨礙入口酸性氣體濃度的減少所伴隨的添加量的減少，因此會成為過量添加。基礎添加量只要是平均添加量的1倍以下(係數100%以下)即可，特佳為0.5倍~0.95倍(50%~95%)、特別是0.7倍~0.9倍(70%~90%)。
接著，控制裝置11設置HCl濃度的斜率(濃度的時間變化率)為正的範圍與負的範圍的2個範圍。並且，對 這些2個範圍的每個範圍設定HCl濃度的控制目標值。
此處，HCl濃度的控制目標值的設定能夠以如下方式進行設定：相對於HCl濃度的斜率為正的範圍而設定的控制目標值小於相對於負的範圍的控制目標值。藉由此種方式進行設定，與HCl濃度下降時相比可增加HCl濃度上升時的微粉碳酸氫鈉添加量。另外，反之與HCl濃度上升時相比，可減少HCl濃度下降時的微粉碳酸氫鈉添加量。因此，可提前實施藉由反饋運算而得的微粉碳酸氫鈉的添加輸出，並可進一步減輕因計測延遲引起的影響。
接著，控制裝置11可進行藉由步進方式的反饋控制。此處，步進方式是階段性設定與HCl濃度相對應的控制輸出的控制方式。具體而言，除了在PID控制方式中設定的控制輸出值的上限值外，對應HCl濃度而設定控制輸出值的新的上限值。
此處，通常的PID控制中的輸出上限僅有1個，若酸性氣體成為控制目標值以上，則不論酸性氣體濃度的大小，均可添加鹼劑至上限值，並引起過量添加。因此，藉由採用步進控制(step control)方式，而在添加量輸出值的下限值與上限值之間，添加與當前的HCl濃度相對應的新的控制輸出上限值，藉此可根據HCl濃度的大小而適當添加微粉碳酸氫鈉，可抑制添加量的過量添加。
接著，對應HCl濃度而設定新的控制輸出上限值(例如後述的圖12、圖15、圖41的LM1[輸出限制1]、LM2[輸出限制2])，HCl濃度越高則新的控制輸出上限值亦設定為 越高。但是，為了抑制鹼劑的過量添加，較佳為設定為小於在PID控制方式中設定的控制輸出值的上限值(例如後述的圖12、圖15、圖41的LH[控制輸出上限])的值。
本實施形態中所用的酸性氣體的測定裝置可與計測方式無關地實施。氯化氫濃度可藉由離子電極法、利用雷射的單一吸收線吸收分光法等而測定，硫氧化物可藉由紅外線吸收法、紫外線螢光法等而測定。另外，本實施形態中，藉由應用在先前的反饋控制中無法考慮的妥當的基礎添加量而可獲得改善效果，因此可與計測延遲速度無關地獲得本發明的效果。
在工業廢棄物焚燒爐或民間工廠的燃燒設備中，多數情況下氯化氫與硫氧化物以高濃度產生。此時，氯化氫與硫氧化物這兩者成為處理對象，藉由例如將根據設置於過濾袋後段的氯化氫濃度測定裝置的氯化氫濃度而在上述控制方式中求出的控制輸出、與根據硫氧化物濃度而在上述控制方式中求出的控制輸出相加，而可穩定處理氯化氫及硫氧化物這兩種酸性氣體。
接著，具有以各酸性氣體濃度(氯化氫、硫氧化物濃度)的1小時平均值來管理酸性氣體的排出濃度管理的設備。通常為設置控制目標值(SV)進行控制，但控制目標值只不過是目標，往往有成為超過控制的結果目標值的濃度的情況。特別是添加量削減與酸性氣體的穩定處理是相反的概念，因此越要求添加量削減，則1小時平均值超過管理值的風險越大。此時，在到達1小時平均管理值以上、 或接近1小時平均管理值的濃度時，藉由添加大量的鹼劑(規定某固定添加量)，而可實現添加量削減與酸性氣體的穩定處理可並存的安心度高的控制。
本實施形態中所用的鹼劑並無特別限制。特別是與酸性氣體的反應快的平均粒徑被調整為5 μm~30 μm的微粉碳酸氫鈉，控制響應性佳，並可有效地發揮本控制方法的性能。另外，氫氧化鈣即便是JIS特號氫氧化鈣亦可，但使用與酸性氣體的反應性高的比表面積為例如30 m2/g以上的高比表面積的氫氧化鈣，則可發揮本發明的性能。上述以外的鹼劑可例示：碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、倍半碳酸鈉、天然蘇打、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鎂、氫氧化鎂等。
另外，在鹼劑為粉體時，較佳為與酸性氣體的反應性高的粒徑小於30 μm、特別是5 μm~20 μm的微粉。可應用預先調整了粒徑的劑材，亦可在現場設置粉碎設備，一邊在現場粉碎粒徑粗的鹼劑一邊添加。另外，亦可藉由將各鹼劑溶解於水而成的漿料或水溶液進行實施。
接著，併用與實施本實施形態的控制的鹼劑不同的、廉價的鹼劑，亦為於經濟上有效的方法。所併用的鹼劑並無限制，通常使用的廉價的鹼劑可例示：氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氧化鎂、碳酸鈉、倍半碳酸鈉、天然蘇打、粗碳酸氫鈉。
[實例]
對模擬反應系統進行說明。
[模擬反應系統]：廢氣與過濾袋上的複合反應
模擬反應系統包括：微粉碳酸氫鈉與氯化氫(HCL)的反應在廢氣中瞬間引起的反應、及在過濾袋上蓄積的未反應微粉碳酸氫鈉與HCL的反應這二個反應(參照圖2)。另外，過濾袋中的捕獲物的滯留時間通常為2小時左右。因此，本模擬中，設為過濾袋上的微粉碳酸氫鈉在規定時間(設定在約2小時)消失的形態。
參照圖2，說明模擬反應系統的基本構成。
首先，在焚燒設備中的藥劑注入控制中，根據設置於過濾袋出口的離子電極式HCl濃度測定設備的HCl濃度(處理後)信號，藉由PID等控制式的運算決定藥劑添加量(微粉碳酸氫鈉添加量(Ag))(下述式(1))，將已決定的添加量的微粉碳酸氫鈉(酸性氣體處理劑)添加至廢氣(入口HCl濃度(Hi))中。添加至煙道中的微粉碳酸氫鈉與廢氣中的HCl等酸性氣體反應，而將廢氣中的HCl除去。
Ag=Ag1+LO (1)
Ag：微粉碳酸氫鈉添加量[kg/h]
Ag1：由HCl濃度測定設備的輸出規定的添加量[kg/h](步進方式的情況下，參照圖12、圖15、圖41)
LO：添加量下限[kg/h]
通常時(不應用本發明的基礎添加量時)，使用預先設 定的LO。
在應用本發明的基礎添加量時，將LO作為使指定時間的移動平均添加量乘以特定係數而得的基礎添加量，並運算輸出。
另外，藉由微粉碳酸氫鈉的入口HCl濃度的HCl除去率，是根據本公司微粉碳酸氫鈉的應用知識，根據廢氣反應微粉碳酸氫鈉添加當量(Jg)與廢氣反應HCl除去率(αg)的關係(圖3)、及根據過濾袋上反應微粉碳酸氫鈉添加當量(Js)與過濾袋上反應HCl除去率(αs)的關係(圖4)進行估算。另外，HCl與微粉碳酸氫鈉的反應是瞬間完成。首先，廢氣中的反應後的HCl濃度(Hg)是由廢氣反應的微粉碳酸氫鈉添加當量(Jg)與廢氣反應HCl除去率(αg)導出(下述式(2))。另外，廢氣反應的微粉碳酸氫鈉添加當量(Jg)是根據下述式(3)算出。
Hg=Hi×(1-αg÷100) (2)
Hi：入口HCl濃度(ppm)
Hg：廢氣反應後HCl濃度(ppm)
αg：廢氣反應中的HCl除去率(%)
[根據廢氣反應微粉碳酸氫鈉添加當量與HCl除去率的關係(圖3)進行設定]
Jg=Ag÷{Hi÷0.614÷1000÷M1×M2×F÷1000} (3)
Jg：廢氣反應微粉碳酸氫鈉添加當量
Ag：微粉碳酸氫鈉添加量(kg/h)
Hi：入口HCl濃度(ppm)
M1：HCl分子量[設定為36.5]
M2：碳酸氫鈉分子量[設定為84]
F：廢氣量(Nm3/h)[設定為55,000 Nm3/h]
另外，藉由廢氣反應而殘存的微粉碳酸氫鈉會隨時蓄積在過濾袋上。在BF上蓄積的微粉碳酸氫鈉與廢氣反應後的HCl反應，而決定過濾袋出口的HCl濃度(Ho)。此時，BF上蓄積微粉碳酸氫鈉量(As)是由廢氣反應中蓄積的微粉碳酸氫鈉減去在BF上與HCl反應的微粉碳酸氫鈉量。另外，根據由本過濾袋上蓄積微粉碳酸氫鈉量(As)與廢氣反應後的HCl濃度(Hg)估算的過濾袋上微粉碳酸氫鈉添加當量(Js)(下述式(5))，決定過濾袋上的HCl除去率(αs)，並決定過濾袋出口的HCl濃度(Ho)(下述式(4))。
Ho=Hg×(1-αs÷100) (4)
Hg：廢氣反應後HCl濃度(ppm)
Ho：過濾袋出口HCl濃度(ppm)
αs：過濾袋上反應的HCl除去率(%)
[根據過濾袋上微粉碳酸氫鈉添加當量與HCl除去率 的關係(圖4)進行設定]
Js=As÷{Hg÷0.614÷1000÷M1×M2×F÷1000} (5)
Js：過濾袋上微粉碳酸氫鈉添加當量
As：過濾袋上微粉碳酸氫鈉量(kg/h)
Hg：廢氣反應後HCl濃度(ppm)
M1：HCl分子量[設定為36.5]
M2：碳酸氫鈉分子量[設定為84]
F：廢氣量(Nm3/h)[設定為55,000 Nm3/h]
As=Zn÷Ts×3600 (6)
Zn：過濾袋上微粉碳酸氫鈉蓄積量(kg)
Ts：單位模擬時間(=資料取樣時間)(sec)
[設定為0.5 sec]
Zn=Zn'×(1-2.3÷T4×Ts) (7)
Zn'：未反應微粉碳酸氫鈉量(kg)
T4：過濾袋上蓄積微粉碳酸氫鈉90%消失時間常數(sec)
[設定為7,200 sec]
Ts：單位模擬時間(=資料取樣時間)(sec)
[設定為0.5 sec]
Zn'=(Ag÷3600×Ts-Rg)+(Zn-1-Rs) (8)
Ag：微粉碳酸氫鈉添加量(kg/h)
Ts：單位模擬時間(=資料取樣時間)(sec)
[設定為0.5 sec]
Rg：廢氣反應中的碳酸氫鈉反應量(kg/h)
Zn-1：Ts(Sec)前的過濾袋上微粉碳酸氫鈉蓄積量(kg)
Rs：過濾袋上反應中的碳酸氫鈉反應量(kg/h)
Rg=(Hi÷0.614÷1000÷M1×M2×F÷1000)÷3600×Ts×αg÷100 (9)
Hi：入口HCl濃度(ppm)
M1：HCl分子量[設定為36.5]
M2：碳酸氫鈉分子量[設定為84]
F：廢氣量(Nm3/h)[設定為55,000 Nm3/h]
αg：廢氣反應中的HCl除去率(%)
Rs=(Hg÷0.614÷1000÷M1×M2×F÷1000)÷3600×Ts×αs÷100 (10)
Hg：廢氣反應後HCl濃度(ppm)
M1：HCl分子量[設定為36.5]
M2：碳酸氫鈉分子量[設定為84]
F：廢氣量(Nm3/h)[設定為55,000Nm3/h]
αs：過濾袋上反應的HCl除去率(%)
本反應後的過濾袋出口的HCl濃度藉由離子電極式HCl濃度測定設備14進行測定。然而，在離子電極式HCl濃度測定設備14中，存在因設備引起的延遲時間(T1)、因廢氣取樣引起的計測延遲時間(T2α)、及因離子電極式測定引起的計測延遲時間(T2β，響應時間)，而產生反饋特有的控制延遲。
因此，本模擬的HCl濃度測定設備14的延遲時間(T)設為因設備引起的延遲時間(T1)與HCl濃度測定設備14的計測延遲時間(T2)的合計(下述式(11))。另外，HCl濃度測定設備14的計測延遲時間(T2)設定自煙道將HCl處理後的廢氣取樣的計測延遲時間(T2α)與離子電極式HCl濃度測定設備(T2β)的計測延遲時間(響應時間)，並設為這些計測延遲時間的和(下述式(12))。通常使用的離子電極式的90%響應時間(計測延遲)受到HCl氣體朝吸收液中的擴散的影響，因此設為T2β(下述式(13))。本模擬中，計測延遲時間較長的離子電極式根據實機設備的狀況，而設為T1=30秒、T2α=390秒(取樣延遲210秒+溴廢氣通過延遲180秒)、T2β=180秒的計600秒(10分鐘：T1=0.5分鐘、T2=9.5分鐘)。
另外，在使用計測延遲時間較離子電極式短的HCl濃度測定設備時，改變計測延遲時間並確認行為。
[HCl濃度測定設備(低速響應、模擬離子電極式)]
T=T1+T2 (11)
T：HCl濃度測定設備的模擬反應系統的延遲時間(sec)
T1：設備的延遲時間(sec)[設定為30 sec]
T2：HCl濃度測定設備的計測延遲時間(sec)
T2=T2α+T2β (12)
T2α：HCl濃度測定設備的廢氣取樣時間(sec)
[設定為390 sec]
T2β：HCl濃度測定設備的90%響應時間(sec)[設定為180 sec]
T2β=2.3×τ (13)
Yn=Yn-1+(Xn-Yn-1)÷τ×Ts (14)
τ：時間常數(sec)
Ts：單位模擬時間(=資料取樣時間)(sec)
[設定為0.5sec]
Xn：當前的測定裝置輸入HCl濃度(ppm)
Yn：當前的測定裝置輸出HCl濃度(ppm)
Yn-1：前次(Ts(sec)前)的測定裝置輸出HCl濃度(ppm)
另外，處理酸性氣體的鹼劑的添加量是根據藉由反饋而求出的添加輸出進行規定(上述式(1))，該反饋是根據藉由HCl計測設備測定的濃度進行估算而得。本發明的基礎添加量是將移動平均添加量×係數(1倍以下)作為反饋控制的下限進行運算。
另外，使用如圖5所示般變動的入口HCl濃度，根據實機中的PID的添加行為及HCl產生狀況(圖6)及本模擬反應系統的結果(圖7)，設定廢氣反應與BF上反應的HCl的反應效率。將本研究結果示於圖6及圖7。本設備中，廢氣的HCl除去效率為80%、BF上反應的除去效率為65%，實機與模擬的行為一致(圖6、圖7)。因此，在本條件下進行以下模擬。另外，在本模擬中，為了使利用控制方法的控制響應性明確，而使用變動相對較大的時間帶的入口HCl濃度(Hi)進行實施。
以下，列舉實例對本發明進行更具體地說明，但本發明並不限定於此。
以下的實例中的研究是根據實機研究結果製作模擬反應系統，研究利用各控制方法的控制結果。另外，由於具有基礎添加量中的平均添加量的平均時間較長的條件(3小時、6小時)，因此反覆使用入口HCl濃度，藉由經過6小時~9小時之時的結果進行評價。
[比較例1]
使用圖9所示的入口HCl濃度，根據在上述模擬中藉由HCl測定設備(測定設備計測延遲時間計9.5分鐘)計測的HCl濃度，在PID控制方式「P(比例增益)=100%、I=0.1秒、D=0.1秒、添加量輸出下限200 kg/h、添加量輸出上限480 kg/h」中，將出口HCl濃度的控制目標值(SV)設定為200 ppm而進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度(平均、1小時平均最大、瞬間最大、1小時平均最少、瞬間最少)示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖10。
可較佳地用作酸性氣體的排出管理值的出口HCl濃度的1小時平均值的最大值為212 ppm、瞬間最大為384 ppm。
[實例1]
30分鐘移動平均添加量(kg/h)乘以80%的係數而作為基礎添加量，並用作添加量輸出下限，除此以外，在比較例1所示的相同設定條件下運算並進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖11。
根據實例1，1小時平均值的HCl的最大值為189 ppm、瞬間最大為309 ppm，與比較例1相比，酸性氣體處理性能提高，並且添加量亦自330 kg/h削減至315 kg/h。
此處，對步進控制方式的概要進行說明。比較例2、比較例3及比較例6、實例2、實例3、實例9~實例11、實例17、實例18、實例20~實例24中，利用步進控制方式代替PID控制方式進行控制。
步進方式與PID控制方式不同，設定為根據出口的HCl濃度階段性規定輸出的控制方式。若藉由比較例2、實例2、實例20(圖12)進行說明，則在HCl濃度為SV控制目標值[控制輸出開始濃度(輸出下限以上)]~SM1間時，在LO與LM1間階段性地輸出控制輸出。在HCl濃度為SM1~SM2間時，輸出以LM2設定的控制輸出，在SM2以上時，則設為輸出LH(控制輸出上限)的形式。另外，通常的PID控制式中並無輸出限制，僅設定LO與LH。另外，藉由HCl斜率的控制運算中所使用的HCl濃度與決定控制輸出的表的修正是藉由SVA1與SVA2來進行，在HCl斜率為正時，自運算中使用的HCl濃度減去SVA1，在HCl斜率為負時，將運算中使用的HCl濃度加上SVA2。藉此，在輸入相同的HCl濃度時所運算的控制輸出設為如下形式：在HCl斜率的值較大時(酸性氣體濃度增加傾向)的控制輸出值與HCl斜率的值較小時的控制輸出值相比而增大。
另外，微粉碳酸氫鈉添加量(Ag)藉由上述式(1)求出。
[比較例2]
在上述模擬中根據藉由HCl測定設備(測定設備計測 延遲時間9.5分鐘)計測的HCl濃度，在步進方式的控制中將控制目標值(本方式中鹼劑的控制輸出是將添加至輸出下限以上的濃度規定為SV)設定為200 ppm而進行反饋控制(參照圖12)。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖13。
步進方式的出口HCl濃度的1小時平均值的最大值為212 ppm、瞬間最大為383 ppm。
[實例2]
30分鐘移動平均添加量(kg/h)乘以80%的係數而作為基礎添加量，並用作添加量輸出下限，除此以外，在比較例2所示的步進方式的相同設定條件下運算並進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖14。
根據實例2，步進方式中出口HCl濃度的1小時平均值的最大值為195 ppm、瞬間最大為320 ppm，與比較例2相比，酸性氣體處理性能提高，並且添加量亦自295 kg/h削減至289 kg/h。
[比較例3]
在上述模擬中根據藉由HCl測定設備(測定設備計測延遲時間9.5分鐘)計測的HCl濃度，在步進方式的控制 中在最接近的HCl濃度的斜率的6秒平均為正時，將控制目標值(SV)設為180 ppm(SV-20 ppm)，在最接近的HCl濃度的斜率的6秒平均為負時，將控制目標值(SV)設為220 ppm(SV+20 ppm)，而進行反饋控制(參照圖15)。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖16。
除了本步進方式外，根據HCl濃度的斜率對控制目標值進行變更(以下稱為SV變更)，藉由變更所得的本反饋控制的出口HCl濃度的1小時平均值的最大值為216 ppm、瞬間最大為381 ppm。
[實例3]
30分鐘移動平均添加量(kg/h)乘以80%的係數而作為基礎添加量，並用作添加量輸出下限，除此以外，在比較例3所示的反饋形式的相同設定條件下運算並進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖17。
根據實例3，在上述反饋方式中，出口HCl濃度的1小時平均值的最大值為198 ppm、瞬間最大為283 ppm，與比較例3相比，酸性氣體處理性能提高，並且添加量亦自301 kg/h削減至289 kg/h。
[實例4~實例8]
將改變了平均時間的移動平均添加量(kg/h)[實例4：5分鐘、實例5：15分鐘、實例6：1小時、實例7：3小時、實例8：6小時]乘以80%的係數，而作為基礎添加量，並用作添加量輸出下限，除此以外，在比較例1所示的相同設定條件下運算並進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖18~圖22。
根據實例4~實例8，使將平均添加量乘以1倍以下的係數而得的基礎添加量用作反饋控制的因素，並運算鹼劑的添加量，藉此可實現酸性氣體的穩定處理。
實例4~實例8的效果是藉由在反饋中應用平均添加量的因素而獲得，平均時間並無特別限制。在添加量平均時間5分鐘(實例4)中，藉由同等的添加量，出口HCl濃度1小時平均值最大為186 ppm、瞬間最大為369 ppm，可獲得酸性氣體的穩定處理效果。而且，在添加量平均時間6小時(實例8)中，出口HCl濃度的1小時平均值最大為194 ppm、瞬間最大為308 ppm，可獲得穩定處理效果，並且添加量亦削減為311 kg/h。添加量的平均時間較佳為5分鐘以上，特佳為15分鐘~6小時。
[實例9~實例11]
將改變了平均時間的移動平均添加量(kg/h)[實例9： 15分鐘、實例10：1小時、實例11：3小時]乘以80%的係數，而作為基礎添加量，並用作添加量輸出下限，除此以外，在比較例3所示的相同設定條件下運算並進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖23~圖25。
根據利用步進+SV變更方式的反饋控制中的添加量平均時間在15分鐘~3小時中變化時的實例9~實例11，不論添加量平均時間如何，均可獲得酸性氣體穩定處理效果與添加量削減效果。本方式是特別在添加量為288 kg/h~292 kg/h時添加量削減效果優異的控制方式。
[實例12~實例16]
改變1小時移動平均添加量(kg/h)所乘以的係數[實例12：95%、實例13：90%、實例14：80%、實例15：70%、實例16：50%]而作為基礎添加量，並用作添加量輸出下限，除此以外，在比較例1所示的相同設定條件下運算並進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖26~圖30。
實例12~實例16的效果是藉由在反饋中應用平均添 加量的因素而獲得，運算基礎添加量時，平均添加量所乘以的係數為1倍以下即可，並無特別限制。本係數乘以1倍(100%)以上的係數時，即便入口HCl濃度減少，本基礎添加量所用的平均添加量亦不減少而引起過量添加。
運算本基礎添加量的係數為95%(實例12)~70%(實例15)時，出口HCl濃度的1小時平均值最大及瞬間最大值與比較例1相比均降低，可獲得酸性氣體的穩定處理效果，並且可獲得添加量削減效果。另外，係數為50%(實例16)時，雖然添加量稍有增加，但可獲得酸性氣體穩定處理效果。運算基礎添加量時平均添加量所乘以的係數只要為1倍以下即可。較佳為50%~95%、特佳為70%~90%。
[實例17、實例18]
改變1小時移動平均添加量(kg/h)所乘以的係數[實例17：90%、實例18：70%]而作為基礎添加量，並用作添加量輸出下限，除此以外，在比較例3所示的相同設定條件下運算並進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖31、圖32。
根據藉由步進+SV變更方式的反饋控制中運算基礎添加量時所乘以的係數在70%~90%內變化時的實例17、實例18，不論運算基礎添加量的係數如何，均可獲得酸性氣體穩定處理效果與添加量削減效果。另外，本方式是特別 在添加量為289 kg/h~297 kg/h時添加量削減效果優異的控制方式。
[比較例4]
根據上述模擬中藉由HCl測定設備(測定設備計測延遲時間計2秒)計測的HCl濃度，在PID控制方式「P(比例增益)=100%、I=0.1秒、D=0.1秒、添加量輸出下限200 kg/h、添加量輸出上限480 kg/h」中，將出口HCl濃度的控制目標值(SV)設定為200 ppm並進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖33。
對測定設備的計測延遲時間所造成的影響進行了研究。預測到，在使用計測延遲較少的高速響應的HCl測定設備進行反饋控制時，會瞬間引起鹼劑的添加量變化與出口HCl濃度的變化並進行改善。然而，預測到會引起因鹼劑添加變動所導致的添加不良，可較佳用作酸性氣體的排出管理值的出口HCl濃度的1小時平均值的最大值為209 ppm、瞬間最大為385 ppm。
[實例19]
根據上述模擬中藉由HCl測定設備(測定設備計測延遲時間計2秒)計測的HCl濃度，進行PID控制運算，除此以外，在與實例1相同條件下進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉 碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖34。
[實例20]
根據在上述模擬中藉由HCl測定設備(測定設備計測延遲時間計2秒)計測的HCl濃度，進行藉由步進方式的運算，除此以外，在與實例2相同條件下進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖35。
[實例21]
根據在上述模擬中藉由HCl測定設備(測定設備計測延遲時間計2秒)計測的HCl濃度，進行藉由步進+SV變更方式的運算，除此以外，在與實例3相同條件下進行反饋控制。
將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖36。
根據實例21，不論計測設備的計測延遲時間的長短，均會發揮出效果。並且控制形式若為反饋形式，則均會發揮出效果。實例19~實例21是假定計測延遲時間2秒的結果，抑制因反饋所引起的鹼劑的添加不良，並且均可獲得酸性氣體的穩定處理效果及添加量削減效果。
[實例22]
在上述模擬中出口HCl濃度的1小時平均值超過190 ppm時，實施480 kg/h的鹼劑的添加，除此以外，在與實 例10相同條件(延遲時間9.5分鐘、步進+SV變更)下進行反饋控制。將微粉碳酸氫鈉添加量與藉由微粉碳酸氫鈉處理後的過濾袋出口HCl濃度示於圖8。另外，將本控制時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋出口HCl濃度的行為示於圖37。
酸性氣體的排出濃度管理具有藉由各酸性氣體濃度(氯化氫、硫氧化物濃度)的1小時平均值進行管理的設備。控制中通常設置控制目標值(SV)進行控制，但控制目標值只不過是目標，有成為超過所控制的結果目標值的濃度的情況。
本實例是在出口HCl濃度的1小時平均值超過200 ppm的實例10中，實施1小時平均管理(190 ppm以上是進行480 kg/h添加)的例子。在出口的1小時平均值接近應管理的濃度時，藉由實施添加大量鹼劑的控制，而可實現酸性氣體的更穩定處理效果與有效的鹼劑的利用。
以下，對作為實機研究結果的比較例5、比較例6、實例23、實例24進行說明時，對比較例5、比較例6、實例23、實例24中所用的酸性氣體處理系統2的構成進行說明。
圖38是表示焚燒設備中在作為廢氣的HCl中添加微粉碳酸氫鈉的酸性氣體處理系統2的構成的方塊圖。
酸性氣體處理系統2包括：控制裝置21、微粉碳酸氫鈉添加裝置22、微粉碳酸氫鈉添加裝置26、過濾袋23、HCl濃度測定設備(離子電極方式)24。控制裝置21根據由HCl濃度測定設備(離子電極方式)24發送的HCl濃 度測定信號、及由過去的平均添加量算出的基礎添加量，藉由反饋控制(PID控制方式或步進方式)算出微粉碳酸氫鈉的添加量輸出值。微粉碳酸氫鈉添加裝置22根據控制裝置21算出的微粉碳酸氫鈉的添加量輸出值在廢氣中的HCl中添加微粉碳酸氫鈉。另外，微粉碳酸氫鈉添加裝置26是在廢氣中的HCl中，添加與控制裝置21所算出的微粉碳酸氫鈉的添加量輸出值無關的固定量的微粉碳酸氫鈉。
另外，基礎添加量是與平均時間(例如移動平均時間)相對應的過去的平均添加量乘以1倍以下的係數而算出。
過濾袋23是將廢氣中的HCl與微粉碳酸氫鈉反應後的粉塵除去。HCl濃度測定設備(離子電極方式)24是測定在過濾袋23上蓄積的微粉碳酸氫鈉(藉由與廢氣中的HCl的反應而殘存的微粉碳酸氫鈉蓄積在過濾袋23上)與廢氣反應後的HCl反應後的HCl濃度(後述的過濾袋出口HCl濃度)，並將HCl濃度測定信號發送至控制裝置21。
另外，過濾袋的入口HCl濃度是藉由未圖示的HCl濃度測定設備(雷射方式)進行測定。
酸性氣體處理系統2反覆此種循環而進行反饋控制，而控制裝置21進行使微粉碳酸氫鈉添加量的控制輸出值為恰當值的控制。
[比較例5]
在工業廢棄物焚燒爐中，在減溫塔出口~過濾袋間設置雷射形式的HCl測定設備(京都電子工業製造的 KLA-1)，測定入口HCl濃度。另外，根據藉由過濾袋出口的離子電極方式的HCl測定設備(京都電子工業製造的HL-36N)測定的信號，藉由管理排出基準值的氧氣換算值實施反饋控制。另外，將根據出口的SOx濃度信號的反饋添加輸出(SV180 ppm)加上根據HCl濃度的添加輸出，而加以實施，但本設備中，由於未產生SOx，因此自本報告刪去。
另外，處理酸性氣體的鹼劑藉由上述反饋控制添加8 μm微粉碳酸氫鈉(栗田工業製造的Hyperther B-200)。鹼劑的添加裝置是由於最大添加量的問題而應用2台，1台設定為180 kg/h定量添加，另1台根據上述出口HCl濃度信號藉由「下限20 kg/h、上限300 kg/h、PID控制設定P(比例增益)=100%、I=0.1秒、D=0.1秒」進行反饋控制。
將過濾袋入口HCl濃度及過濾袋出口HCl濃度與微粉碳酸氫鈉的添加量(2台添加裝置合併計算)示於圖39。另外，將本控制實施時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋入口出口的HCl濃度的行為示於圖40。[比較例6]
在同一設備中，利用藉由過濾袋出口的離子電極方式的HCl測定設備(京都電子工業製造的HL-36N)測定的HCl濃度信號(氧氣換算值)實施反饋控制。另外，同樣，將根據出口的SOx濃度信號的反饋添加輸出(SV180 ppm)加上根據HCl濃度的添加輸出而加以實施。
另外，添加裝置是同樣1台設定為180 kg/h定量添加，另1台設定為「步進+SV變更方式(詳細參照圖41)」。
將過濾袋入口HCl濃度及過濾袋出口HCl濃度與微粉碳酸氫鈉的添加量(2台添加裝置合併計算)示於圖39。另外，將本控制實施時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋入口出口的HCl濃度的行為示於圖42。
[實例23]
在同一設備中，在「步進+SV變更方式」的反饋控制中，應用基礎添加量[30分鐘移動平均添加量、係數70%]，出口HCl濃度1小時平均值為213 ppm以上[本設備HCl管理值為215 ppm以下]並進行300 kg/h添加，除此以外，藉由與比較例6相同的設定實施反饋控制。另外，同樣，將根據出口的SOx濃度信號的反饋添加輸出(SV180 ppm)加上根據HCl濃度的添加輸出而加以實施。
另外，添加裝置是同樣1台設定為180 kg/h定量添加，另1台設定為「步進+SV變更方式(詳細參照圖41)」。
將過濾袋入口HCl濃度及過濾袋出口HCl濃度與微粉碳酸氫鈉的添加量(2台添加裝置合併計算)示於圖39。另外，將本控制實施時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋入口出口的HCl濃度的行為示於圖43。
本實例是根據本發明的實機的應用結果。與比較例5、比較例6相比，入口HCl濃度的變動更少。根據本實例，藉由本發明的有效的鹼劑的添加，表示鹼劑相對於入口HCl濃度的添加量的添加當量，與比較例5、比較例6相比，可削減並可實現有效的控制。
[實例24]
在同一設備中，在「步進+SV變更方式」的反饋控制中，併用且應用比表面積為30 m2/g以上的高反應氫氧化鈣(奧多摩工業股份有限公司製造的TamakalkECO)，除此以外，藉由與實例23相同的設定實施反饋控制。另外，同樣將根據出口的SOx濃度信號的反饋添加輸出(SV180 ppm)加上根據HCl濃度的添加輸出，而加以實施。
另外，添加裝置1台是將高反應氫氧化鈣設定為170 kg/h定量添加，將另1台設定為「步進+SV變更方式(詳細參照圖41)」。
將過濾袋入口HCl濃度及過濾袋出口HCl濃度與微粉碳酸氫鈉的添加量(2台添加裝置合併計算)示於圖39。另外，將本控制實施時的微粉碳酸氫鈉添加量與過濾袋入口出口的HCl濃度的行為示於圖44。本實例是併用且應用工業上相對較廉價的氫氧化鈣與微粉碳酸氫鈉的事例。本方法中亦可穩定獲得酸性氣體的穩定處理效果。由於應用廉價的氫氧化鈣，並削減酸性氣體處理費用，因此是工業上有效的方法。
1、2‧‧‧酸性氣體處理系統
11、21‧‧‧控制裝置
12、22、26‧‧‧微粉碳酸氫鈉添加裝置
13、23‧‧‧過濾袋
14、24‧‧‧HCl濃度測定設備
圖1是表示焚燒設備中在作為廢氣的HCl中添加微粉碳酸氫鈉的酸性氣體處理系統1的構成的方塊圖。
圖2是模擬反應系統的基本構成圖。
圖3是表示廢氣反應中微粉碳酸氫鈉添加當量與HCl除去率的關係的圖表。
圖4是表示過濾袋上反應中的微粉碳酸氫鈉添加當量 與HCl除去率的關係的圖表。
圖5是表示入口HCl濃度的行為的圖表。
圖6表示實機研究結果的微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖7是表示模擬研究結果的微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖8是表示模擬研究結果的比較例及實例的每個例的鹼劑添加量等的表。
圖9是表示入口HCl濃度的行為的圖表。
圖10是表示比較例1中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖11是表示實例1中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖12是比較例2、實例2及實例20中步進控制方式的控制設定的表。
圖13是表示比較例2中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖14是表示實例2中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖15是比較例3、實例3、實例9、實例10、實例11、實例17、實例18、實例21及實例22中步進控制方式的控制設定的表。
圖16是表示比較例3中微粉碳酸氫鈉添加量、入口HCl濃度及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖17是表示實例3中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖18是表示實例4中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖19是表示實例5中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖20是表示實例6中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖21是表示實例7中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖22是表示實例8中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖23是表示實例9中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖24是表示實例10中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖25是表示實例11中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖26是表示實例12中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖27是表示實例13中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖28是表示實例14中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖29是表示實例15中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖30是表示實例16中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖31是表示實例17中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖32是表示實例18中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖33是表示比較例4中微粉碳酸氫鈉添加量、入口HCl濃度及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖34是表示實例19中微粉碳酸氫鈉添加量及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖35是表示實例20中微粉碳酸氫鈉添加量、入口HCl濃度及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖36是表示實例21中微粉碳酸氫鈉添加量、入口HCl濃度及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖37是表示實例22中微粉碳酸氫鈉添加量、入口HCl濃度及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖38是表示焚燒設備中在作為廢氣的HCl中添加微粉碳酸氫鈉的酸性氣體處理系統2的構成的方塊圖。
圖39是表示實機研究結果的比較例及實例的每個例的鹼劑添加量等的表。
圖40是表示比較例5中微粉碳酸氫鈉添加量、入口HCl濃度及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖41是比較例6、實例23及實例24中步進控制方式的控制設定的表。
圖42是表示比較例6中微粉碳酸氫鈉添加量、入口HCl濃度及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖43是表示實例23中微粉碳酸氫鈉添加量、入口HCl濃度及出口HCl濃度的行為的圖表。
圖44是表示實例24中微粉碳酸氫鈉添加量、入口HCl濃度及出口HCl濃度的行為的圖表。
1‧‧‧酸性氣體處理系統
11‧‧‧控制裝置
12‧‧‧微粉碳酸氫鈉添加裝置
13‧‧‧過濾袋
14‧‧‧HCl濃度測定設備

Claims (10)

  1. 一種酸性氣體的處理方法，其在含有酸性氣體的燃燒廢氣中添加鹼劑，根據測定將粉塵集塵後的酸性氣體濃度的酸性氣體濃度測定設備的測定信號，而對鹼劑的添加量進行反饋控制，且上述酸性氣體的處理方法包括：算出至少與平均時間相對應的平均添加量乘以1倍以下的係數而得的基礎添加量的步驟；根據算出的上述基礎添加量，藉由反饋運算而算出鹼劑的添加量輸出值的步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之酸性氣體的處理方法，其中在上述藉由反饋運算而算出添加量輸出值的步驟中，將算出的上述基礎添加量設為上述鹼劑的添加量輸出值的下限值。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之酸性氣體的處理方法，其中上述藉由反饋運算而算出添加量輸出值的步驟進一步包括：設定至少2個酸性氣體濃度的斜率的範圍的步驟；對上述至少2個斜率的範圍的每個範圍設定酸性氣體濃度的控制目標值的步驟；根據至少上述測定信號及上述斜率的範圍的每個範圍的控制目標值，算出上述鹼劑的添加量輸出值的步驟；在上述設定控制目標值的步驟中，在上述酸性氣體濃度的斜率的範圍較大時設定的控制目標值，小於在上述酸 性氣體濃度的斜率的範圍較小時設定的控制目標值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之酸性氣體的處理方法，其中上述藉由反饋運算而算出添加量輸出值的步驟進一步包括：在根據上述測定信號運算的添加量輸出值的下限值與上限值之間，對應上述酸性氣體濃度而設定1個以上的上述添加量輸出值的新的上限值的步驟。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之酸性氣體的處理方法，其中在上述算出基礎添加量的步驟中，將平均時間為5分鐘以上時的平均添加量的0.5倍~0.95倍設為基礎添加量。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之酸性氣體的處理方法，其中上述藉由反饋運算而算出添加量輸出值的步驟進一步包括：除了上述反饋運算外，使用根據氯化氫濃度運算的控制輸出、與根據硫氧化物濃度運算的控制輸出這兩個輸出來算出鹼劑的添加量輸出值的步驟。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之酸性氣體的處理方法，其中上述藉由反饋運算而算出添加量輸出值的步驟進一步包括：除了上述反饋運算外，根據氯化氫濃度及或硫氧化物濃度的平均值算出鹼劑的添加量輸出值的步驟。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之酸性氣體的處理方法，其中上述鹼劑是平均粒徑為5 μm~30 μm的微粉碳酸 氫鈉。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之酸性氣體的處理方法，其中併用與上述微粉碳酸氫鈉不同的其他鹼劑。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之酸性氣體的處理方法，其中上述其他鹼劑是選自由氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氧化鎂、碳酸鈉、倍半碳酸鈉、天然蘇打、及粗碳酸氫鈉所組成群組中的至少1種鹼劑。
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