WO2020213349A1 - ストーカ式焼却炉を備えた焼却システム - Google Patents

ストーカ式焼却炉を備えた焼却システム Download PDF

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WO2020213349A1
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mercury
ultraviolet sensor
type incinerator
incineration system
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貴行 井原
孝昌 河岸
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荏原環境プラント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an incinerator provided with an incinerator for incinerating waste, and more particularly to a technique for controlling the supply amount of a mercury adsorbent for removing mercury contained in exhaust gas discharged from a stoker-type incinerator. ..
  • the stoker type incinerator is an incinerator that burns garbage on the stoker while moving the garbage on the stoker.
  • Garbage may contain mercury, which evaporates as the waste is incinerated, and part of it is oxidized and discharged from the stoker incinerator together with the exhaust gas. Therefore, mercury is removed by injecting a mercury removing agent (for example, activated carbon) into the exhaust gas on the downstream side of the stoker type incinerator.
  • a mercury removing agent for example, activated carbon
  • the method of supplying a fixed amount of mercury remover without detecting the mercury concentration is inefficient because a large amount of mercury remover is used more than necessary in preparation for a large amount of mercury being discharged. Therefore, in order to reduce the amount of mercury remover used, the mercury concentration is measured at the front stage of the filtration type dust collector (outlet or inside of the stoker type incinerator) or at the outlet of the filtration type dust collector, and the concentration is measured. (See, for example, Patent Documents 1, 2 and 3).
  • the method of measuring the mercury concentration in the front stage of a general filtration type dust collector or in an incinerator a high temperature sample gas is sampled and the mercury concentration in the sample gas is measured, so that the dust contained in the sample gas is measured.
  • the sampling tube may be blocked by water or moisture, making it difficult to measure the mercury concentration.
  • the measured values obtained reflect the average mercury concentration in the entire furnace when the gas flow in the furnace is not uniform. It is difficult to say that the mercury remover may not be supplied in an appropriate amount.
  • the sampling type has a time lag, the detection speed of the mercury concentration is slow and a control delay occurs.
  • the present invention provides an incineration system capable of accurately and instantly detecting the concentration of mercury present in a stoker-type incinerator and appropriately controlling the supply amount of the mercury removing agent.
  • a stoker-type incinerator having a drying zone for drying the waste, a combustion zone for burning the waste, and a post-combustion zone for burning the unburned waste, and the concentration of mercury in the stoker-type incinerator are determined. Based on at least one ultraviolet sensor to be detected, a supply device for supplying a mercury removing agent into the exhaust gas discharged from the stoker type incinerator, and an output signal of the ultraviolet sensor, a command is issued to the supply device to obtain the above.
  • An incineration system is provided that includes an operation control unit that controls the supply amount of the mercury removing agent.
  • the UV sensor is located above the arid zone.
  • the at least one UV sensor is a plurality of UV sensors arranged along the direction of movement of the waste in the stoker-type incinerator.
  • the plurality of UV sensors are fixed to the side wall of the stoker type incinerator.
  • the plurality of UV sensors includes at least one upstream UV sensor located above the dry zone and at least one downstream UV sensor located above the combustion zone.
  • the operation control unit is configured to issue a command to the supply device to increase the supply amount of the mercury removing agent when the numerical value of the output signal of the ultraviolet sensor exceeds the threshold value. ing.
  • the operation control unit issues a command to the supply device to supply the mercury removing agent in the exhaust gas with the first supply amount.
  • a command is issued to the supply device to supply the mercury removing agent to the second supply in an amount larger than the first supply amount. It is configured to be supplied into the exhaust gas in an amount.
  • the incinerator further comprises a filtration dust collector located downstream of the stoker incinerator and a mercury concentration meter located downstream of the filtration dust collector.
  • the supply device continues to supply the mercury removing agent in the second supply amount until the mercury concentration value indicated by the mercury concentration meter becomes equal to or less than a set value.
  • the ultraviolet sensor can instantly detect the concentration of mercury present in the flame by detecting the ultraviolet rays generated when mercury is vaporized and partially oxidized.
  • the operation control unit can quickly operate the supply device according to the concentration of mercury in the stoker type incinerator to supply the optimum amount of mercury remover into the exhaust gas.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an incineration system.
  • the incinerator system includes a stoker-type incinerator 1 for incinerating waste 2.
  • the stoker-type incinerator 1 includes three zones: a drying zone 5 for drying the waste 2, a combustion zone 6 for burning the dried waste 2, and a post-combustion zone 7 for burning the unburned waste 2.
  • the waste 2 is sent to the dry zone 5, the combustion zone 6, and the post-combustion zone 7 in this order.
  • the stoker type incinerator 1 includes a drying stoker 11 arranged in the drying zone 5, a combustion stoker 12 arranged in the combustion zone 6, and a post-combustion stoker 13 arranged in the post-combustion zone 7.
  • the dry stoker 11, the combustion stoker 12, and the post-combustion stoker 13 are arranged in the order of the dry stoker 11, the combustion stoker 12, and the post-combustion stoker 13 along the moving direction of the waste 2 of the stoker type incinerator 1.
  • the combustion zone 6 is divided into a first combustion zone 6A located on the upstream side in the moving direction of the waste 2 and a second combustion zone 6B located on the downstream side.
  • the stoker type incinerator 1 is provided with a hopper 17 into which the dust 2 is charged and a waste feed device 20 for sending the waste 2 charged in the hopper 17 to the drying zone 5.
  • the dust feed device 20 is arranged below the hopper 17.
  • the amount of dust 2 fed to the dry zone 5 can be adjusted by the dust feed device 20.
  • the waste 2 sent to the dry zone 5 is sent toward the ash chute 22 by the operation of the movable grate (not shown) of the dry stoker 11, the burning stoker 12, and the post-burning stoker 13.
  • a drying stoker driving device 25 for driving the drying stoker 11 is arranged below the drying stoker 11, a drying stoker driving device 25 for driving the drying stoker 11 is arranged.
  • the dry stoker drive device 25 is connected to a movable grate (not shown) constituting the dry stoker 11, and the movable grate is moved relative to a fixed grate (not shown). Then, the waste 2 on the dry stoker 11 is sent to the downstream side.
  • combustion stoker drive device 26 for driving the combustion stoker 12 is arranged below the combustion stoker 12.
  • the combustion stoker drive device 26 is connected to a movable grate (not shown) constituting the combustion stoker 12, and by moving this movable grate relative to a fixed grate (not shown). , The garbage 2 on the combustion stoker 12 is sent to the downstream side.
  • a post-combustion stoker drive device 27 for driving the post-combustion stoker 13 is arranged below the post-combustion stoker 13.
  • the post-combustion stoker drive device 27 is connected to a movable grate (not shown) constituting the post-combustion stoker 13, and the movable grate moves relative to the fixed grate (not shown). By making it, the waste 2 on the post-combustion stoker 13 is sent to the downstream side.
  • the moving speed of the garbage 2 on the stokers 11, 12, and 13 of the three bands 5, 6, and 7 can be adjusted by the stoker drive devices 25, 26, and 27 described above, respectively.
  • a drying air box 41 is arranged below the drying stoker 11.
  • a first combustion air box 42A and a second combustion air box 42B are arranged below the combustion stoker 12.
  • a post-combustion air box 43 is arranged below the post-combustion stoker 13.
  • the arrangement of the first combustion air box 42A and the second combustion air box 42B corresponds to the arrangement of the first combustion zone 6A and the second combustion zone 6B.
  • the primary air which is the combustion air
  • the primary air is sent to the drying air box 41, the first combustion air box 42A, the second combustion air box 42B, and the post-combustion air box 43. Further, the primary air is supplied to the dry stoker 11, the combustion stoker 12, and the post-combustion stoker 13 from below, and is used for burning the garbage 2 existing on the stokers 11, 12, and 13.
  • combustion air boxes 42A and 42B are provided in the combustion zone 6, but in one embodiment, a single combustion air box may be provided. In this case, the combustion zone 6 is not divided into the first combustion zone 6A and the second combustion zone 6B.
  • the incineration system includes a boiler 51 connected to the downstream side of the stoker type incinerator 1, a filtration type dust collector 53 connected to the downstream side of the boiler 51, and a supply device 55 for supplying a mercury remover into the exhaust gas.
  • a chimney 56 connected to the downstream side of the filtration type dust collector 53 is provided.
  • the incineration system includes a mercury concentration meter 57 installed on the downstream side of the filtration type dust collector 53.
  • the mercury concentration meter 57 is composed of a general dry reduction type automatic measuring instrument or the like.
  • the exhaust gas (combustion exhaust gas) discharged from the stoker type incinerator 1 passes through the boiler 51 and the filtration type dust collector 53, and is discharged to the atmosphere from the chimney 56.
  • the boiler 51 is a device that uses the waste heat of exhaust gas to evaporate water to generate steam.
  • the temperature of the exhaust gas is lowered by heat exchange with water.
  • the filtration type dust collector 53 is a device that captures dust (fly ash) in the exhaust gas, and is also called a bug filter.
  • the boiler 51 communicates with the filtration type dust collector 53 through the communication passage 70, and the supply device 55 is connected to the communication passage 70.
  • the exhaust gas flows from the boiler 51 to the filtration type dust collector 53 through the communication passage 70.
  • the supply device 55 is configured to supply the mercury removing agent into the exhaust gas passing through the communication passage 70.
  • the mercury removing agent used in the present embodiment is a mercury adsorption removing agent containing activated carbon capable of adsorbing mercury in exhaust gas. Mercury in the exhaust gas is adsorbed and removed by the mercury remover and reduced to below the default value.
  • the incinerator system further includes an ultraviolet sensor 100 that measures the concentration of mercury in the stoker type incinerator 1, and an operation control unit 80 that controls the operation of the supply device 55 based on the output signal of the ultraviolet sensor 100.
  • the operation control unit 80 includes a storage device 80a in which the program is stored and an arithmetic unit 80b that performs an operation according to an instruction included in the program.
  • the arithmetic unit 80b includes a CPU (central processing unit) or GPU (graphic processing unit) that performs arithmetic according to instructions included in the program.
  • the storage device 80a includes a main storage device (for example, a random access memory) accessible to the arithmetic device 80b, and an auxiliary storage device (for example, a hard disk drive or a solid state drive) for storing data and programs.
  • the ultraviolet sensor 100 is a forward ultraviolet sensor that detects the concentration of mercury present in the flame from the front of the flame.
  • the ultraviolet sensor 100 is located above the drying stoker 11 of the stoker type incinerator 1 (above the drying zone 5) and is fixed to the ceiling wall 1A of the stoker type incinerator 1.
  • a window (not shown) made of quartz glass or the like is provided on the ceiling wall 1A, and the ultraviolet sensor 100 instantly detects the concentration of mercury present in the flame in the stoker type incinerator 1 through the window. can do.
  • the ultraviolet sensor 100 is arranged so as to face the direction of the post-combustion zone 7 from the position above the dry zone 5.
  • the ultraviolet sensor 100 faces the direction of moving the dust 2 in the stoker type incinerator 1.
  • the waste 2 is moved in the order of the dry zone 5, the combustion zone 6, and the post-combustion zone 7.
  • the ultraviolet sensor 100 detects ultraviolet rays generated when mercury contained in the dust in the stoker type incinerator 1 is vaporized and partially oxidized, and generates an output signal indicating the intensity of the ultraviolet rays (amount of ultraviolet rays). ..
  • the ultraviolet sensor 100 is configured to detect ultraviolet rays in the wavelength range of 185 nm to 400 nm (preferably 185 nm to 260 nm) in order to detect ultraviolet rays derived from mercury contained in dust.
  • the numerical value indicated by the output signal of the ultraviolet sensor 100 changes according to the concentration of mercury present in the flame in the stoker type incinerator 1.
  • the concentration of mercury is equivalent to the amount of partially oxidized mercury that vaporizes with the burning of waste.
  • the ultraviolet sensor 100 is electrically connected to the operation control unit 80, and the output signal of the ultraviolet sensor 100 is sent to the operation control unit 80.
  • the operation control unit 80 issues a command to the supply device 55 based on the output signal of the ultraviolet sensor 100 to control the supply amount of the mercury removing agent.
  • the ultraviolet sensor 100 can directly detect the concentration of mercury present in the flame.
  • the operation control unit 80 promptly operates the supply device 55 according to the concentration of mercury in the stoker type incinerator 1 to supply an optimum amount of mercury remover into the exhaust gas. be able to.
  • a laser analyzer having a light emitting part and a light receiving part for mercury detection, but since it is necessary to install the light emitting part and the light receiving part in a straight line in the incinerator, there are restrictions on the arrangement.
  • the ultraviolet sensor can detect the concentration of mercury in the incinerator in any arrangement.
  • the ultraviolet sensor 100 arranged above the dry zone 5 can quickly detect the ultraviolet rays emitted from the mercury contained in the dust 2 existing in the dry zone 5.
  • the operation control unit 80 feedforward adjusts the supply amount of the mercury removing agent downstream of the stoker type incinerator 1 based on the output signal of the ultraviolet sensor 100 (that is, the numerical value including the amount of ultraviolet rays in the dry zone 5). Take control.
  • the operation control unit 80 issues a command to the supply device 55 when the numerical value of the output signal of the ultraviolet sensor 100 (that is, the concentration of mercury in the stoker type incinerator 1) exceeds the threshold value. It is configured to increase the supply amount of the mercury removing agent. More specifically, when the numerical value of the output signal of the ultraviolet sensor is equal to or less than the threshold value, the operation control unit 80 issues a command to the supply device 55 to supply the mercury removing agent into the exhaust gas with the first supply amount. Then, when the numerical value of the output signal of the ultraviolet sensor exceeds the threshold value, a command is issued to the supply device 55 to supply the mercury removing agent into the exhaust gas with a second supply amount larger than the first supply amount. It is configured to do.
  • the supply device 55 continues to supply the mercury removing agent with the second supply amount until the mercury concentration value indicated by the mercury concentration meter 57 installed on the downstream side of the filtration type dust collector 53 becomes equal to or less than the set value.
  • the minimum necessary amount of the mercury removing agent can be supplied to the exhaust gas to remove the mercury from the exhaust gas.
  • the operation control unit 80 may issue a command to the supply device 55 to continuously change the supply amount of the mercury removing agent according to the numerical value of the output signal of the ultraviolet sensor.
  • FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the incinerator system including the stoker type incinerator 1. Since the configuration and operation of the present embodiment not particularly described are the same as those of the embodiment described with reference to FIG. 1, the duplicated description will be omitted.
  • a plurality of ultraviolet sensors 105, 106, 107, 108 are provided. These ultraviolet sensors 105, 106, 107, 108 are lateral ultraviolet sensors that are fixed to the side wall (not shown) of the stoker type incinerator 1 and detect the concentration of mercury present in the flame from the side of the flame. is there. Similar to the embodiment shown in FIG. 1, a plurality of windows (not shown) made of quartz glass or the like are provided on the side wall of the stoker type incinerator 1, and the ultraviolet sensors 105, 106, 107, 108 are provided. Is arranged so as to detect the concentration of mercury present in the flame in the stoker type incinerator 1 through the window.
  • the ultraviolet sensors 105, 106, 107, and 108 are arranged along the moving direction of the dust 2 in the stoker type incinerator 1. These ultraviolet sensors 105, 106, 107, and 108 are oriented in the direction perpendicular to the moving direction of the dust 2 in the stoker type incinerator 1.
  • the ultraviolet sensors 105, 106, 107, 108 are located above the dry zone 5 and the combustion zone 6 (above the dry stoker 11 and the combustion stoker 12).
  • the ultraviolet sensors 105, 106, 107, 108 include upstream ultraviolet sensors 105, 106 arranged on the upstream side in the moving direction of the dust 2, and downstream ultraviolet sensors 107, 108 arranged on the downstream side.
  • the first upstream side ultraviolet sensor 105 is arranged above the dry zone 5, and the second upstream side ultraviolet sensor 106 is arranged above the first combustion zone 6A.
  • the two downstream ultraviolet sensors 107 and 108 are arranged above the combustion zone 6. More specifically, the first downstream side ultraviolet sensor 107 is arranged above the first combustion zone 6A, and the second downstream side ultraviolet sensor 108 is arranged above the second combustion zone 6B.
  • the plurality of ultraviolet sensors 105, 106, 107, 108 can detect ultraviolet rays emitted from mercury vaporized in the combustion zone 6 as well as the dry zone 5.
  • the operation control unit 80 has a second supply amount that is larger than the first supply amount during steady operation. It is configured to supply the mercury remover into the exhaust gas by the amount supplied.
  • ultraviolet sensors 105, 106, 107, 108 are provided, but in one embodiment, five or more ultraviolet sensors may be provided. Further, a plurality of ultraviolet sensors may be arranged on both side walls of the stoker type incinerator 1.
  • the ultraviolet sensor 100 shown in FIG. 1 and the ultraviolet sensors 105, 106, 107, 108 shown in FIG. 2 may be combined.
  • the ultraviolet sensor 100 detects the total amount of ultraviolet rays in the dry zone 5 and the combustion zone 6, and the ultraviolet sensors 105, 106, 107, 108 move in the direction of movement of the dust 2.
  • the amount of ultraviolet light along ie, the concentration of mercury can be detected.
  • FIG. 4 is a diagram showing still another embodiment of the incineration system. Since the configuration and operation of the present embodiment not particularly described are the same as those of the embodiment shown in FIG. 1, the duplicated description will be omitted.
  • the incineration system includes an ultraviolet sensor 111 arranged above the combustion zone 6 and an ultraviolet sensor 112 arranged downstream of the post-combustion zone 7.
  • the ultraviolet sensor 111 and the ultraviolet sensor 112 are rear ultraviolet sensors that detect the concentration of mercury present in the flame from the rear.
  • the ultraviolet sensor 111 is located above the combustion stoker 12 of the stoker type incinerator 1 (above the combustion zone 6) and is fixed to the ceiling wall 1B of the stoker type incinerator 1.
  • the ceiling wall 1B is provided with a window (not shown) made of quartz glass or the like, and the ultraviolet sensor 111 detects the concentration of mercury present in the flame in the stoker type incinerator 1 through the window. Can be done.
  • the ultraviolet sensor 112 is fixed to the vertical wall 1C of the stoker-type incinerator 1 located above the ash chute 22.
  • the vertical wall 1C is provided with a window (not shown) made of quartz glass or the like, and the ultraviolet sensor 112 detects the concentration of mercury present in the flame in the stoker type incinerator 1 through the window. Can be done.
  • the ultraviolet sensor 111 and the ultraviolet sensor 112 face the direction opposite to the moving direction of the dust 2 in the stoker type incinerator 1.
  • the ultraviolet sensor 111 is arranged from the upper position of the combustion zone 6 toward the dry zone 5, and the ultraviolet sensor 112 is arranged so as to face the combustion zone 6 from the rear position of the rear combustion zone 7. ..
  • the ultraviolet sensor 111 is provided mainly for detecting the concentration of mercury present in the flame in the dry zone 5 and the combustion zone 6, and the ultraviolet sensor 112 is provided mainly for detecting the concentration of mercury present in the combustion zone 6. It is provided to detect.
  • the operation control unit 80 When the numerical value of the output signal of at least one of the ultraviolet sensor 111 and the ultraviolet sensor 112 exceeds the threshold value, the operation control unit 80 has a second supply amount that is larger than the first supply amount during steady operation. Is configured to supply the mercury remover into the exhaust gas.
  • FIG. 4 may be combined with the embodiment shown in FIG. 1, the embodiment shown in FIG. 2, or the embodiment shown in FIG.
  • the present invention can be used in a technique for controlling the supply amount of a mercury adsorbent for removing mercury contained in exhaust gas discharged from a stoker type incinerator.

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Abstract

本発明は、ごみを焼却するための焼却炉を備えた焼却システムに関し、特に、ストーカ式焼却炉から排出された排ガスに含まれる水銀を除去するための水銀吸着剤の供給量を制御する技術に関するものである。焼却システムは、ごみ（２）を乾燥させる乾燥帯（５）、ごみ（２）を燃焼させる燃焼帯（６）、および燃え残ったごみ（２）を燃焼させる後燃焼帯（７）を有するストーカ式焼却炉（１）と、ストーカ式焼却炉（１）内の水銀の濃度を検出する少なくとも１つの紫外線センサ（１００）と、ストーカ式焼却炉（１）から排出された排ガス中に水銀除去剤を供給する供給装置（５５）と、紫外線センサ（１００）の出力信号に基づいて、供給装置（５５）に指令を発して水銀除去剤の供給量を制御する動作制御部（８０）を備えている。

Description

ストーカ式焼却炉を備えた焼却システム
　本発明は、ごみを焼却するための焼却炉を備えた焼却システムに関し、特に、ストーカ式焼却炉から排出された排ガスに含まれる水銀を除去するための水銀吸着剤の供給量を制御する技術に関する。
　ストーカ式焼却炉は、ごみをストーカの上で移動させながら、ストーカ上でごみを燃焼させる焼却炉である。ごみには水銀が含まれることがあり、ごみの焼却に伴って水銀は気化し、一部は酸化し、排ガスとともにストーカ式焼却炉から排出される。そこで、ストーカ式焼却炉の下流側において、水銀除去剤（例えば活性炭）を排ガス中に注入することで水銀を除去している。
　水銀濃度を検知せずに水銀除去剤を一定量供給する方法では、水銀が大量に排出される際に備え、必要以上に水銀除去剤を大量に使用するため非効率である。そこで、水銀除去剤の使用量を低減するために、ろ過式集じん器の前段（ストーカ式焼却炉の出口または内部）、またはろ過式集じん器の出口で水銀濃度を測定して、その濃度に応じた水銀除去剤を供給している（例えば、特許文献１，２，３参照）。
特開２０１７－２０５７６１号公報 特許第６０１６２０５号公報 特許第６０７０９７１号公報
　しかしながら、一般的なろ過式集じん器の前段や焼却炉内で水銀濃度を測定する方法では、高温の試料ガスをサンプリングし、試料ガス中の水銀濃度を測定するため、試料ガスに含まれるダストや水分によりサンプリング管が閉塞し、水銀濃度の測定が困難となることがある。また、この方法では、排ガスの一部分を採取しているため、炉内のガス流れが均一となっていない状態においては、得られた測定値は炉内全体の水銀濃度の平均を反映しているとは言い難く、水銀除去剤を適正量で供給できないことがある。また、サンプリング式はタイムラグがあるので、水銀濃度の検出速度が遅く制御遅れが生じる。
　そこで、本発明は、ストーカ式焼却炉内に存在する水銀の濃度を正確かつ瞬時に検出して、水銀除去剤の供給量を適切に制御することができる焼却システムを提供する。
　一態様では、ごみを乾燥させる乾燥帯、前記ごみを燃焼させる燃焼帯、および燃え残った前記ごみを燃焼させる後燃焼帯を有するストーカ式焼却炉と、前記ストーカ式焼却炉内の水銀の濃度を検出する少なくとも１つの紫外線センサと、前記ストーカ式焼却炉から排出された排ガス中に水銀除去剤を供給する供給装置と、前記紫外線センサの出力信号に基づいて、前記供給装置に指令を発して前記水銀除去剤の供給量を制御する動作制御部を備えている、焼却システムが提供される。
　一態様では、前記紫外線センサは、前記乾燥帯の上方に配置されている。
　一態様では、前記少なくとも１つの紫外線センサは、前記ストーカ式焼却炉内の前記ごみの移動方向に沿って配列された複数の紫外線センサである。
　一態様では、前記複数の紫外線センサは、前記ストーカ式焼却炉の側壁に固定されている。
　一態様では、前記複数の紫外線センサは、前記乾燥帯の上方に配置された少なくとも１つの上流側紫外線センサと、前記燃焼帯の上方に配置された少なくとも１つの下流側紫外線センサを含む。
　一態様では、前記動作制御部は、前記紫外線センサの出力信号の数値がしきい値を超えたときに、前記供給装置に指令を発して前記水銀除去剤の供給量を増加させるように構成されている。
　一態様では、前記動作制御部は、前記紫外線センサの出力信号の数値が前記しきい値以下のときは、前記供給装置に指令を発して前記水銀除去剤を第１の供給量で前記排ガス中に供給し、前記紫外線センサの出力信号の数値が前記しきい値を超えたときは、前記供給装置に指令を発して前記水銀除去剤を、前記第１の供給量よりも多い第２の供給量で前記排ガス中に供給するように構成されている。
　一態様では、前記焼却システムは、前記ストーカ式焼却炉の下流側に配置されたろ過式集じん器と、前記ろ過式集じん器の下流側に配置された水銀濃度計をさらに備えており、前記供給装置は、前記水銀濃度計の指示する水銀濃度値が設定値以下になるまで、前記水銀除去剤を前記第２の供給量で供給し続ける。
　紫外線センサは、水銀が気化し一部酸化する際に発生する紫外線を検出することにより、火炎中に存在する水銀の濃度を瞬時に検出することができる。動作制御部は、ストーカ式焼却炉内の水銀の濃度に応じて、供給装置を速やかに操作して、最適な量の水銀除去剤を排ガス中に供給することができる。
ストーカ式焼却炉を備えた焼却システムの一実施形態を示す図である。 焼却システムの他の実施形態を示す図である。 焼却システムの他の実施形態を示す図である。 焼却システムのさらに他の実施形態を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、焼却システムの一実施形態を示す図である。焼却システムは、ごみ２を焼却するためのストーカ式焼却炉１を備えている。このストーカ式焼却炉１は、ごみ２を乾燥させる乾燥帯５、乾燥したごみ２を燃焼させる燃焼帯６、および燃え残ったごみ２を燃焼させる後燃焼帯７の３つの帯を備えている。ごみ２は、乾燥帯５、燃焼帯６、および後燃焼帯７に順番に送られる。
　ストーカ式焼却炉１は、乾燥帯５に配置された乾燥ストーカ１１と、燃焼帯６に配置された燃焼ストーカ１２と、後燃焼帯７に配置された後燃焼ストーカ１３を備えている。乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２、および後燃焼ストーカ１３は、ストーカ式焼却炉１のごみ２の移動方向に沿って、乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２、後燃焼ストーカ１３の順に配列されている。本実施形態では、燃焼帯６は、ごみ２の移動方向において上流側に位置する第１燃焼帯６Ａと、下流側に位置する第２燃焼帯６Ｂに分かれている。
　ストーカ式焼却炉１は、ごみ２が投入されるホッパ１７と、ホッパ１７に投入されたごみ２を乾燥帯５に送るごみ送り装置２０を備えている。ごみ送り装置２０は、ホッパ１７の下方に配置されている。乾燥帯５へのごみ２の送り量は、ごみ送り装置２０によって調節することができる。乾燥帯５に送られたごみ２は、乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２、および後燃焼ストーカ１３のそれぞれの可動火格子（図示せず）の動作によって灰シュート２２に向かって送られる。
　乾燥ストーカ１１の下方には、乾燥ストーカ１１を駆動するための乾燥ストーカ駆動装置２５が配置されている。この乾燥ストーカ駆動装置２５は、乾燥ストーカ１１を構成する可動火格子（図示せず）に連結されており、この可動火格子を固定火格子（図示せず）に対して相対的に移動させることで、乾燥ストーカ１１上のごみ２を下流側に送る。
　燃焼ストーカ１２の下方には、燃焼ストーカ１２を駆動するための燃焼ストーカ駆動装置２６が配置されている。燃焼ストーカ駆動装置２６は、燃焼ストーカ１２を構成する可動火格子（図示せず）に連結されており、この可動火格子を固定火格子（図示せず）に対して相対的に移動させることで、燃焼ストーカ１２上のごみ２を下流側に送る。
　後燃焼ストーカ１３の下方には、後燃焼ストーカ１３を駆動するための後燃焼ストーカ駆動装置２７が配置されている。この後燃焼ストーカ駆動装置２７は、後燃焼ストーカ１３を構成する可動火格子（図示せず）に連結されており、この可動火格子を固定火格子（図示せず）に対して相対的に移動させることで、後燃焼ストーカ１３上のごみ２を下流側に送る。
　３つの帯５，６，７のストーカ１１，１２，１３上のごみ２の移動速度は、上述したそれぞれのストーカ駆動装置２５，２６，２７によって調節することができる。
　乾燥ストーカ１１の下方には、乾燥用空気ボックス４１が配置されている。燃焼ストーカ１２の下方には、第１燃焼用空気ボックス４２Ａおよび第２燃焼用空気ボックス４２Ｂが配置されている。後燃焼ストーカ１３の下方には、後燃焼用空気ボックス４３が配置されている。第１燃焼用空気ボックス４２Ａおよび第２燃焼用空気ボックス４２Ｂの配列は、第１燃焼帯６Ａおよび第２燃焼帯６Ｂの配列に対応する。
　燃焼用空気である一次空気は、乾燥用空気ボックス４１、第１燃焼用空気ボックス４２Ａ、第２燃焼用空気ボックス４２Ｂ、後燃焼用空気ボックス４３に送られる。さらに、一次空気は、乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２、および後燃焼ストーカ１３に下から供給され、これらストーカ１１，１２，１３上に存在するごみ２の燃焼に供される。
　図１に示す実施形態では、燃焼帯６に２つの燃焼用空気ボックス４２Ａ，４２Ｂが設けられているが、一実施形態では、単一の燃焼用空気ボックスが設けられてもよい。この場合は、燃焼帯６は、第１燃焼帯６Ａと第２燃焼帯６Ｂには分けられない。
　焼却システムは、ストーカ式焼却炉１の下流側に連結されたボイラ５１と、ボイラ５１の下流側に連結されたろ過式集じん器５３と、水銀除去剤を排ガス中に供給する供給装置５５と、ろ過式集じん器５３の下流側に連結された煙突５６を備えている。また、焼却システムは、ろ過式集じん器５３の下流側に設置された水銀濃度計５７を備えている。この水銀濃度計５７は一般的な乾式還元方式自動計測器等で構成される。ストーカ式焼却炉１から排出された排ガス（燃焼排ガス）は、ボイラ５１、ろ過式集じん器５３を通過して、煙突５６から大気に放出される。
　ボイラ５１は、排ガスの廃熱を利用して水を蒸発させて水蒸気を生成する装置である。排ガスの温度は、水との熱交換により低下される。ろ過式集じん器５３は、排ガス中の塵芥（飛灰）を捕捉する装置であり、バグフィルタとも呼ばれる。
　ボイラ５１は、連通路７０を通じてろ過式集じん器５３に連通しており、供給装置５５は、連通路７０に連結されている。排ガスは、連通路７０を通ってボイラ５１からろ過式集じん器５３に流れる。供給装置５５は、連通路７０を通る排ガス中に水銀除去剤を供給するように構成されている。本実施形態で使用される水銀除去剤は、排ガス中の水銀を吸着することができる活性炭を含む水銀吸着除去剤である。排ガス中の水銀は、水銀除去剤によって吸着除去され、既定値以下にまで削減される。
　焼却システムは、ストーカ式焼却炉１内の水銀の濃度を測定する紫外線センサ１００と、紫外線センサ１００の出力信号に基づいて供給装置５５の動作を制御する動作制御部８０をさらに備えている。動作制御部８０は、プログラムが格納された記憶装置８０ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を行う演算装置８０ｂを備えている。演算装置８０ｂは、プログラムに含まれる命令に従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などを含む。記憶装置８０ａは、演算装置８０ｂがアクセス可能な主記憶装置（例えばランダムアクセスメモリ）と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ）を備えている。
　紫外線センサ１００は、火炎中に存在する水銀の濃度を火炎の前方から検出する前方紫外線センサである。本実施形態では、紫外線センサ１００は、ストーカ式焼却炉１の乾燥ストーカ１１の上方（乾燥帯５の上方）に位置しており、ストーカ式焼却炉１の天井壁１Ａに固定されている。天井壁１Ａには、石英ガラスなどで構成された窓（図示せず）が設けられており、紫外線センサ１００は窓を通じてストーカ式焼却炉１内の火炎中に存在する水銀の濃度を瞬時に検出することができる。紫外線センサ１００は、乾燥帯５の上方位置から後燃焼帯７の方向を向いて配置されている。より具体的には、紫外線センサ１００は、ストーカ式焼却炉１内のごみ２を移動させる方向を向いている。ストーカ式焼却炉１内では、ごみ２は、乾燥帯５、燃焼帯６、および後燃焼帯７の順に移動される。
　紫外線センサ１００は、ストーカ式焼却炉１内のごみに含まれる水銀が気化し、一部酸化する際に発生する紫外線を検出し、紫外線の強さ（紫外線の量）を示す出力信号を生成する。紫外線センサ１００は、ごみに含まれる水銀由来の紫外線を検出するために、１８５ｎｍ～４００ｎｍ（好ましくは１８５ｎｍ～２６０ｎｍ）の波長範囲の紫外線を検出するように構成されている。紫外線センサ１００の出力信号が示す数値は、ストーカ式焼却炉１内の火炎中に存在する水銀の濃度に従って変化する。水銀の濃度は、ごみの燃焼に伴って気化し、一部酸化した水銀の量に相当する。紫外線センサ１００は、動作制御部８０に電気的に接続されており、紫外線センサ１００の出力信号は、動作制御部８０に送られる。動作制御部８０は、紫外線センサ１００の出力信号に基づいて、供給装置５５に指令を発して水銀除去剤の供給量を制御する。
　紫外線センサ１００は、火炎中に存在する水銀の濃度を直接検出することができる。これに対して、従来のサンプリング式の水銀濃度測定システムは、排ガスの一部を焼却炉から抽出し、排ガス中に含まれる水銀の濃度を測定するので、タイムラグがある。本実施形態によれば、動作制御部８０は、ストーカ式焼却炉１内の水銀の濃度に応じて、供給装置５５を速やかに操作して、最適な量の水銀除去剤を排ガス中に供給することができる。また、発光部と受光部を有するレーザー式の分析計を水銀検出に用いることが考えられるが、焼却炉内に一直線上に発光部と受光部を設置する必要があるため、配置上の制約を受けるのに対し、紫外線センサは任意の配置で焼却炉内の水銀の濃度を検出可能である。
　ごみ２に含まれる水銀の多くは、乾燥帯５で気化すると想定される。したがって、乾燥帯５の上方に配置された紫外線センサ１００は、乾燥帯５に存在するごみ２に含まれた水銀から発せられた紫外線を速やかに検出することができる。動作制御部８０は、紫外線センサ１００の出力信号（すなわち、乾燥帯５での紫外線量を含む数値）に基づいて、ストーカ式焼却炉１の下流での水銀除去剤の供給量を調節するフィードフォワード制御を実行する。
　本実施形態では、動作制御部８０は、紫外線センサ１００の出力信号の数値（すなわち、ストーカ式焼却炉１内の水銀の濃度）がしきい値を超えたときに、供給装置５５に指令を発して前記水銀除去剤の供給量を増加させるように構成されている。より具体的には、動作制御部８０は、紫外線センサの出力信号の数値がしきい値以下のときは、供給装置５５に指令を発して水銀除去剤を第１の供給量で排ガス中に供給し、紫外線センサの出力信号の数値がしきい値を超えたときは、供給装置５５に指令を発して水銀除去剤を、第１の供給量よりも多い第２の供給量で排ガス中に供給するように構成されている。供給装置５５は、ろ過式集じん器５３の下流側に設置された水銀濃度計５７の指示する水銀濃度値が設定値以下になるまで、水銀除去剤を第２の供給量で供給し続ける。このような動作により、必要最小限の量の水銀除去剤を排ガスに供給して、水銀を排ガスから除去することができる。一実施形態では、動作制御部８０は、紫外線センサの出力信号の数値に従って、供給装置５５に指令を発して水銀除去剤の供給量を連続的に変化させてもよい。
　図２は、ストーカ式焼却炉１を備えた焼却システムの他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
　本実施形態では、複数の紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８が設けられている。これらの紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、ストーカ式焼却炉１の側壁（図示せず）に固定され、火炎中に存在する水銀の濃度を火炎の側方から検出する側方紫外線センサである。図１に示す実施形態と同様に、ストーカ式焼却炉１の側壁には、石英ガラスなどから構成された複数の窓（図示せず）が設けられており、紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、窓を通じてストーカ式焼却炉１内の火炎中に存在する水銀の濃度を検出するように配置されている。
　図２に示すように、紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、ストーカ式焼却炉１内のごみ２の移動方向に沿って配列されている。これら紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、ストーカ式焼却炉１内のごみ２の移動方向に対して垂直方向を向いている。紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、乾燥帯５および燃焼帯６の上方（乾燥ストーカ１１および燃焼ストーカ１２の上方）に位置している。紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、ごみ２の移動方向において上流側に配置された上流側紫外線センサ１０５，１０６と、下流側に配置された下流側紫外線センサ１０７，１０８を含む。
　第１上流側紫外線センサ１０５は、乾燥帯５の上方に配置され、第２上流側紫外線センサ１０６は、第１燃焼帯６Ａの上方に配置されている。２つの下流側紫外線センサ１０７，１０８は、燃焼帯６の上方に配置されている。より具体的には、第１下流側紫外線センサ１０７は、第１燃焼帯６Ａの上方に配置され、第２下流側紫外線センサ１０８は、第２燃焼帯６Ｂの上方に配置されている。
　図２に示す実施形態によれば、複数の紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、乾燥帯５のみならず、燃焼帯６で気化した水銀から発せられた紫外線を検出することができる。動作制御部８０は、紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８のうちの少なくとも１つの出力信号の数値がしきい値を超えたときに、定常運転時の第１の供給量よりも多い第２の供給量で水銀除去剤を排ガス中に供給するように構成されている。
　本実施形態では、４つの紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８が設けられているが、一実施形態では、５つ以上の紫外線センサが設けられてもよい。さらに、ストーカ式焼却炉１の両側壁に複数の紫外線センサを配置してもよい。
　図３に示すように、図１に示す紫外線センサ１００と、図２に示す紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８を組み合わせてもよい。図３に示す実施形態によれば、紫外線センサ１００は、乾燥帯５および燃焼帯６での紫外線の全体の量を検出し、紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、ごみ２の移動方向に沿った紫外線の量（すなわち水銀の濃度）を検出することができる。
　図４は、焼却システムのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、焼却システムは、燃焼帯６の上方に配置された紫外線センサ１１１と、後燃焼帯７の下流側に配置された紫外線センサ１１２を備えている。紫外線センサ１１１および紫外線センサ１１２は、火炎中に存在する水銀の濃度を後方から検出する後方紫外線センサである。
　紫外線センサ１１１は、ストーカ式焼却炉１の燃焼ストーカ１２の上方（燃焼帯６の上方）に位置しており、ストーカ式焼却炉１の天井壁１Ｂに固定されている。天井壁１Ｂには、石英ガラスなどで構成された窓（図示せず）が設けられており、紫外線センサ１１１は窓を通じてストーカ式焼却炉１内の火炎中に存在する水銀の濃度を検出することができる。紫外線センサ１１２は、灰シュート２２の上方に位置するストーカ式焼却炉１の鉛直壁１Ｃに固定されている。鉛直壁１Ｃには、石英ガラスなどで構成された窓（図示せず）が設けられており、紫外線センサ１１２は窓を通じてストーカ式焼却炉１内の火炎中に存在する水銀の濃度を検出することができる。
　紫外線センサ１１１および紫外線センサ１１２は、ストーカ式焼却炉１内のごみ２の移動方向とは反対の方向を向いている。紫外線センサ１１１は、燃焼帯６の上方位置から乾燥帯５の方向を向いて配置されており、紫外線センサ１１２は、後燃焼帯７の後方位置から燃焼帯６の方向を向いて配置されている。紫外線センサ１１１は、主として乾燥帯５および燃焼帯６での火炎中に存在する水銀の濃度を検出するために設けられ、紫外線センサ１１２は、主として燃焼帯６中に存在する水銀の濃度での火炎を検出するために設けられている。
　動作制御部８０は、紫外線センサ１１１および紫外線センサ１１２のうちの少なくとも１つの出力信号の数値がしきい値を超えたときに、定常運転時の第１の供給量よりも多い第２の供給量で水銀除去剤を排ガス中に供給するように構成されている。
　図４に示す実施形態は、図１に示す実施形態、図２に示す実施形態、または図３に示す実施形態に組み合わせてもよい。
　上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
　本発明は、ストーカ式焼却炉から排出された排ガスに含まれる水銀を除去するための水銀吸着剤の供給量を制御する技術に利用可能である。
　１　　　ストーカ式焼却炉
　５　　　乾燥帯
　６　　　燃焼帯
　６Ａ　　第１燃焼帯
　６Ｂ　　第２燃焼帯
　７　　　後燃焼帯
１１　　　乾燥ストーカ
１２　　　燃焼ストーカ
１３　　　後燃焼ストーカ
１７　　　ホッパ
２０　　　ごみ送り装置
２２　　　灰シュート
２５　　　乾燥ストーカ駆動装置
２６　　　燃焼ストーカ駆動装置
２７　　　後燃焼ストーカ駆動装置
４１　　　乾燥用空気ボックス
４２Ａ　　第１燃焼用空気ボックス
４２Ｂ　　第２燃焼用空気ボックス
４３　　　後燃焼用空気ボックス
５１　　　ボイラ
５３　　　ろ過式集じん器
５５　　　供給装置
５６　　　煙突
５７　　　水銀濃度計
７０　　　連通路
８０　　　動作制御部
８０ａ　　記憶装置
８０ｂ　　演算装置
１００　　　紫外線センサ
１０５，１０６，１０７，１０８　　　紫外線センサ
１１１　　　紫外線センサ
１１２　　　紫外線センサ

Claims (8)

  1. 　ごみを乾燥させる乾燥帯、前記ごみを燃焼させる燃焼帯、および燃え残った前記ごみを燃焼させる後燃焼帯を有するストーカ式焼却炉と、
    　前記ストーカ式焼却炉内の水銀の濃度を検出する少なくとも１つの紫外線センサと、
    　前記ストーカ式焼却炉から排出された排ガス中に水銀除去剤を供給する供給装置と、
    　前記紫外線センサの出力信号に基づいて、前記供給装置に指令を発して前記水銀除去剤の供給量を制御する動作制御部を備えている、焼却システム。
  2. 　前記紫外線センサは、前記乾燥帯の上方に配置されている、請求項１に記載の焼却システム。
  3. 　前記少なくとも１つの紫外線センサは、前記ストーカ式焼却炉内の前記ごみの移動方向に沿って配列された複数の紫外線センサである、請求項１に記載の焼却システム。
  4. 　前記複数の紫外線センサは、前記ストーカ式焼却炉の側壁に固定されている、請求項３に記載の焼却システム。
  5. 　前記複数の紫外線センサは、前記乾燥帯の上方に配置された少なくとも１つの上流側紫外線センサと、前記燃焼帯の上方に配置された少なくとも１つの下流側紫外線センサを含む、請求項４に記載の焼却システム。
  6. 　前記動作制御部は、前記紫外線センサの出力信号の数値がしきい値を超えたときに、前記供給装置に指令を発して前記水銀除去剤の供給量を増加させるように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の焼却システム。
  7. 　前記動作制御部は、前記紫外線センサの出力信号の数値が前記しきい値以下のときは、前記供給装置に指令を発して前記水銀除去剤を第１の供給量で前記排ガス中に供給し、前記紫外線センサの出力信号の数値が前記しきい値を超えたときは、前記供給装置に指令を発して前記水銀除去剤を、前記第１の供給量よりも多い第２の供給量で前記排ガス中に供給するように構成されている、請求項６に記載の焼却システム。
  8. 　前記焼却システムは、前記ストーカ式焼却炉の下流側に配置されたろ過式集じん器と、前記ろ過式集じん器の下流側に配置された水銀濃度計をさらに備えており、
    　前記供給装置は、前記水銀濃度計の指示する水銀濃度値が設定値以下になるまで、前記水銀除去剤を前記第２の供給量で供給し続ける、請求項７に記載の焼却システム。
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