WO2021033598A1 - 排ガス処理装置および排ガス処理方法 - Google Patents

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WO2021033598A1
WO2021033598A1 PCT/JP2020/030597 JP2020030597W WO2021033598A1 WO 2021033598 A1 WO2021033598 A1 WO 2021033598A1 JP 2020030597 W JP2020030597 W JP 2020030597W WO 2021033598 A1 WO2021033598 A1 WO 2021033598A1
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WO
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exhaust gas
mercury
adsorbent
mercury concentration
unit
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PCT/JP2020/030597
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English (en)
French (fr)
Inventor
通孝 古林
彰浩 臼谷
Original Assignee
日立造船株式会社
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/02Particle separators, e.g. dust precipitators, having hollow filters made of flexible material
    • B01D46/04Cleaning filters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/64Heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81Solid phase processes
    • B01D53/83Solid phase processes with moving reactants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00Arrangements of controlling devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus and an exhaust gas treatment method.
  • the present application claims the priority benefit from the Japanese patent application JP2019-151746 filed on August 22, 2019, and all disclosures of such application are incorporated herein by reference.
  • exhaust gas containing mercury When general waste such as municipal waste is incinerated, exhaust gas containing mercury may be generated.
  • the mercury adsorbent is introduced into the flue on the upstream side of the dust collector only when the mercury concentration in the exhaust gas exceeds a predetermined concentration, and the mercury in the exhaust gas is removed. Will be done.
  • the present invention is directed to an exhaust gas treatment device, and an object of the present invention is to appropriately reduce the mercury concentration of exhaust gas in the exhaust gas treatment device.
  • One preferable exhaust gas treatment device is an adsorbent supply unit that supplies a mercury adsorbent to the exhaust gas in the exhaust gas path through which the exhaust gas generated in the combustion chamber flows, and collects the mercury adsorbent in the exhaust gas path.
  • an upstream mercury concentration meter that measures the mercury concentration of the exhaust gas as the upstream mercury concentration, and pressure wave cleaning, water injection cleaning, shot cleaning, or the heat exchange.
  • the mercury concentration of the exhaust gas generated in the combustion chamber rises, the mercury concentration of the exhaust gas can be appropriately lowered in the exhaust gas treatment apparatus by improving the adsorption performance of the mercury adsorbent.
  • the upstream mercury concentration meter measures the zero-valent mercury concentration of the exhaust gas as the upstream mercury concentration.
  • the fly ash removing unit executes the cleaning operation when the upstream mercury concentration becomes an abnormality equal to or higher than a predetermined threshold value.
  • Other preferable exhaust gas treatment devices include an adsorbent supply unit that supplies a mercury adsorbent to the exhaust gas in the exhaust gas path through which the exhaust gas flows, and an adsorbent collection unit that collects the mercury adsorbent in the exhaust gas path.
  • a mercury concentration meter that measures the mercury concentration of the exhaust gas
  • an exhaust gas temperature adjusting unit that can perform a temperature reduction treatment that temporarily lowers the temperature of the exhaust gas that flows into the adsorbent collecting unit, and the mercury concentration. It is provided with a control unit that causes the exhaust gas temperature adjusting unit to execute the temperature reducing process when the value exceeds a predetermined threshold value.
  • the exhaust gas treatment apparatus is further provided with a heat exchange unit that is arranged in the exhaust gas path and exchanges heat between the exhaust gas generated in the combustion chamber and a predetermined fluid, and the exhaust gas temperature adjusting unit is the heat exchange unit. It has a fly ash removing part that removes fly ash accumulated in.
  • the fly ash removing unit removes the fly ash accumulated on the heat exchange unit by a cleaning operation by pressure wave cleaning, water injection cleaning, shot cleaning, or cleaning using steam generated in the heat exchange unit. Remove.
  • the mercury concentration meter measures the mercury concentration of the exhaust gas on the upstream side in the flow direction of the exhaust gas with respect to the adsorbent collecting portion.
  • the mercury concentration meter measures the zero-valent mercury concentration of the exhaust gas.
  • the adsorbent collecting unit collects the mercury adsorbent by a plurality of filter cloth groups, and the mercury adsorbent is collected from the filter cloth group by a backwash operation for each of the plurality of filter cloth groups.
  • the control unit executes the backwashing operation for the plurality of filter cloth groups in order in a set cycle, and at the time of the abnormality, the exhaust gas is discharged from the adsorbent collecting unit.
  • the backwash operation is started in a shorter cycle than the set cycle.
  • the present invention is also directed to an exhaust gas treatment method in an exhaust gas treatment device.
  • the exhaust gas treatment device includes an adsorbent supply unit that supplies the mercury adsorbent to the exhaust gas in the exhaust gas path through which the exhaust gas flows, and an adsorbent collection unit that collects the mercury adsorbent in the exhaust gas path.
  • the exhaust gas temperature adjusting unit is provided so that the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorbent collecting unit can be temporarily lowered to reduce the temperature.
  • the exhaust gas treatment method includes a step of measuring the mercury concentration of the exhaust gas and a step of causing the exhaust gas temperature adjusting unit to execute the temperature reducing treatment when the mercury concentration becomes equal to or higher than a predetermined threshold value. ..
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an incineration facility 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the incineration facility 1 is a facility that incinerates waste such as municipal waste.
  • the incinerator 1 includes an incinerator 2, a flue 3, an exhaust gas treatment device 4, and a chimney 51.
  • the flue 3 connects the incinerator 2 and the chimney 51.
  • the flue 3 is shown by a thick solid line.
  • the flue 3 is provided with a temperature reducing tower 44 and a bug filter 42, which will be described later, of the exhaust gas treatment device 4.
  • the flue 3 is also provided with a ventilator (not shown).
  • the exhaust gas (combustion gas) generated in the incinerator 2 is discharged to the flue 3 by the induced ventilator, and is guided to the chimney 51 via the temperature reducing tower 44 and the bag filter 42.
  • the flue 3 is also provided with a denitration device and the like. In the following description, it is assumed that the inside of the chimney 51 is also regarded as a part of the flue 3.
  • the incinerator 2 includes a combustion chamber 21 and a discharge path 23.
  • waste is burned and combustible gas generated from the waste is burned.
  • the discharge passage 23 connects the combustion chamber 21 and the flue 3, and the exhaust gas generated in the combustion chamber 21 is guided to the flue 3 via the discharge passage 23.
  • the exhaust path 23 and the flue 3 are exhaust gas paths through which the exhaust gas generated in the combustion chamber 21 flows.
  • the exhaust gas treatment device 4 includes a heat exchange unit 49 and a fly ash removing unit 48.
  • the heat exchange unit 49 and the fly ash removing unit 48 are provided in the discharge path 23 of the incinerator 2.
  • the heat exchange unit 49 is a boiler and has a plurality of boiler tubes (heat transfer tubes). In the heat exchange unit 49, heat exchange is performed between the exhaust gas and a predetermined fluid flowing through the boiler pipe.
  • the fluid is typically water, and the steam generated in the boiler is used, for example, for power generation. Of course, the fluid may be other than water.
  • the fly ash removing unit 48 has a plurality of pressure wave generating units 481.
  • the plurality of pressure wave generation units 481 are provided at positions facing the plurality of boiler pipes in the discharge path 23.
  • the pressure wave generation unit 481 in the present embodiment generates a pressure wave toward the inside of the discharge path 23, for example, by rapidly burning a mixed gas of methane and oxygen.
  • the pressure wave generation unit 481 is provided with a methane and oxygen filling tank, and can immediately generate a pressure wave in response to a command from the control unit 40 described later.
  • the exhaust gas generated in the combustion chamber 21 contains fly ash, and fly ash accumulates on the plurality of boiler pipes of the heat exchange unit 49.
  • the heat recovery efficiency is reduced in the boiler pipe where fly ash is accumulated.
  • the boiler pipe may be corroded by the chlorine component contained in the accumulated fly ash.
  • the pressure wave generated by the pressure wave generating unit 481 propagates to the boiler pipe, and fly ash is removed (blown off) from the boiler pipe.
  • the fly ash removing unit 48 can execute the cleaning operation of removing the fly ash accumulated on the heat exchange unit 49 by the pressure wave cleaning.
  • the pressure wave generator 481 is also called a shock pulse soot blower.
  • the fly ash removing unit 48 may be capable of performing a cleaning operation by a method other than the pressure wave cleaning.
  • the exhaust gas treatment device 4 further includes a control unit 40, a temperature reducing tower 44, an adsorbent supply unit 41, a bag filter 42, an upstream mercury concentration meter 45, and a downstream mercury concentration meter 46.
  • the air supply unit 47 shown by the broken line block in FIG. 1 has a configuration used in another example described later.
  • the control unit 40 is, for example, a computer equipped with a CPU or the like, and is responsible for overall control of the exhaust gas treatment device 4.
  • the control unit 40 may also serve as a control unit for the incineration equipment 1.
  • the bug filter 42 is provided in the flue 3.
  • the intake port of the upstream mercury concentration meter 45 and the temperature reduction are provided in the portion 31 of the flue 3 (hereinafter referred to as "upstream flue 31") located on the upstream side of the exhaust gas flow direction with respect to the bag filter 42.
  • upstream flue 31 located on the upstream side of the exhaust gas flow direction with respect to the bag filter 42.
  • the tower 44 and the supply port of the adsorbent supply unit 41 are provided.
  • a intake port for the downstream mercury concentration meter 46 is provided in a portion 32 of the flue 3 (hereinafter, referred to as “downstream flue 32”) located on the downstream side in the flow direction with respect to the bag filter 42.
  • downstream flue 32 the intake port of the downstream mercury concentration meter 46 is provided in the chimney 51.
  • the temperature reducing tower 44 sprays water on the exhaust gas flowing into the inside to lower the temperature of the exhaust gas.
  • the temperature of the exhaust gas discharged from the temperature reducing tower 44 is, for example, about 170 ° C.
  • the adsorbent supply unit 41 has, for example, a table feeder or the like, and supplies (blows) a powdery mercury adsorbent to the exhaust gas flowing through the upstream flue 31.
  • the mercury adsorbent is, for example, activated carbon.
  • an impregnated activated carbon in which iodine or sulfur is impregnated on the surface of the activated carbon may be used.
  • the exhaust gas treatment device 4 may be provided with an alkaline chemical supply unit that supplies an alkaline chemical to the exhaust gas flowing through the upstream flue 31.
  • Alkaline chemicals are chemicals for desalination and desulfurization, such as powdered slaked lime.
  • the bug filter 42 is a filtration type and collects fly ash contained in exhaust gas with a filter cloth.
  • the mercury adsorbent supplied by the adsorbent supply unit 41 is also collected on the filter cloth. Fly ash and mercury adsorbents deposit on the filter cloth.
  • the bug filter 42 is an adsorbent collecting unit that collects the mercury adsorbent. Inside the bag filter 42, when the exhaust gas passes through the filter cloth, the mercury adsorbent deposited on the filter cloth adsorbs the mercury contained in the exhaust gas. The adsorption of mercury in the mercury adsorbent also occurs in the upstream flue 31.
  • the mercury adsorbent may further adsorb dioxins and the like contained in the exhaust gas.
  • the alkaline drug When the above-mentioned alkaline drug is supplied, the alkaline drug is collected in the filter cloth.
  • the acid gas (hydrogen chloride, sulfur oxide, etc.) contained in the exhaust gas reacts with the alkaline chemicals on the filter cloth to remove the acid gas from the exhaust gas.
  • fly ash, mercury adsorbent, and the like deposited on the filter cloth are wiped off by a backwashing operation using compressed air, and are discharged from the bag filter 42.
  • the upstream mercury concentration meter 45 and the downstream mercury concentration meter 46 acquire the measured value of the mercury concentration in the exhaust gas by taking in a part of the exhaust gas flowing through the flue 3 and performing analysis.
  • the intake port of the upstream mercury concentration meter 45 is arranged on the upstream side (upstream flue 31) of the bag filter 42 in the flow direction of the exhaust gas, and the intake port of the upstream mercury concentration meter 45 is arranged on the downstream side (downstream flue) of the bag filter 42.
  • the intake port of the downstream mercury concentration meter 46 is arranged at 32).
  • the upstream mercury concentration meter 45 measures the mercury concentration of the exhaust gas upstream with respect to the bag filter 42
  • the downstream mercury concentration meter 46 measures the mercury concentration of the exhaust gas with respect to the bag filter 42 in the flow direction downstream. Measure the mercury concentration of the exhaust gas in.
  • the mercury contained in the exhaust gas is mainly 0-valent atomic mercury (hereinafter referred to as “zero-valent mercury”) and divalent mercury constituting a mercury compound such as mercury chloride (hereinafter referred to as “zero-valent mercury”). It exists as “divalent mercury”).
  • the upstream mercury concentration meter 45 and the downstream mercury concentration meter 46 are provided with a concentration acquisition unit that acquires a measured value of mercury concentration based on zero-valent mercury by an ultraviolet absorption method or the like.
  • the downstream mercury concentration meter 46 further includes a reduction catalyst that reduces divalent mercury contained in the exhaust gas to zero-valent mercury, and the concentration of zero-valent mercury contained in the reduced gas (that is, 0 originally contained in the exhaust gas).
  • the total concentration of valent mercury and zero-valent mercury obtained by reducing divalent mercury, hereinafter referred to as "total mercury concentration") is measured as the downstream mercury concentration.
  • total mercury concentration is continuously measured by the downstream mercury concentration meter 46.
  • the upstream mercury concentration meter 45 does not contain a reduction catalyst and does not reduce the divalent mercury contained in the exhaust gas to zero-valent mercury, and the concentration of the zero-valent mercury originally contained in the exhaust gas is defined as the upstream mercury concentration. Measure.
  • the upstream mercury concentration meter 45 can quickly measure the upstream mercury concentration by omitting the time required to reduce the divalent mercury to zero-valent mercury. In the exhaust gas treatment device 4, the upstream mercury concentration is continuously measured by the upstream mercury concentration meter 45.
  • a reduction catalyst may be provided in the upstream mercury concentration meter 45, and the total mercury concentration may be measured as the upstream mercury concentration.
  • the total mercury concentration In the measurement of the total mercury concentration, both zero-valent mercury and divalent mercury are detected, so that the upstream mercury concentration can be accurately measured.
  • the zero-valent mercury concentration may be measured as the downstream mercury concentration in the downstream mercury concentration meter 46.
  • the upstream mercury concentration meter 45 and the downstream mercury concentration meter 46 may be able to selectively measure the zero-valent mercury concentration and the total mercury concentration.
  • the adsorbent supply unit 41 controls the supply amount of the mercury adsorbent based on (measured value) of the upstream mercury concentration in the upstream mercury concentration meter 45. For example, when the upstream mercury concentration is relatively high, the supply amount of the mercury adsorbent is increased, and when the upstream mercury concentration is relatively low, the supply amount of the mercury adsorbent is reduced.
  • the activated carbon When the mercury adsorbent is activated carbon, the activated carbon also adsorbs dioxin, so it is preferable that a predetermined amount or more of the mercury adsorbent is constantly supplied to the flue 3 while the exhaust gas flows through the flue 3.
  • the mercury concentration in the exhaust gas flowing through the downstream flue 32 can be reduced by controlling the supply amount of the mercury adsorbent by the adsorbent supply unit 41.
  • the supply amount of the mercury adsorbent may be controlled based on the downstream mercury concentration in the downstream mercury concentration meter 46.
  • a cleaning operation of removing the fly ash accumulated on the heat exchange unit 49 by pressure wave cleaning is executed at a fixed cycle (timer control). Further, the heat exchange unit 49 estimates the amount of ash deposited from the relationship between the amount of heat input to exhaust gas and the amount of heat received by steam, and when the amount of accumulated heat exceeds a predetermined value, a cleaning operation may be performed. (Chemical quantity control). By executing the cleaning operation, it is possible to improve the heat recovery efficiency in the boiler pipe and suppress the corrosion of the boiler pipe.
  • FIG. 2 is a diagram showing an operation flow of the exhaust gas treatment device 4 in relation to an abnormality.
  • the upstream mercury concentration meter 45 as described above, the upstream mercury concentration in the upstream flue 31 is continuously measured (step S11).
  • the fly ash removing unit 48 executes a cleaning operation (step S13).
  • the cleaning operation in step S13 is referred to as a "forced cleaning operation" in order to distinguish it from a normal cleaning operation executed at a fixed cycle.
  • the fly ash removing unit 48 is an exhaust gas temperature adjusting unit capable of executing a temperature reducing treatment.
  • the temperature of the exhaust gas flowing into the bag filter 42 when the temperature reducing treatment is executed is lower than the average value of the temperature of the exhaust gas in the normal state.
  • the lower limit of the temperature of the exhaust gas due to the temperature reducing treatment is not particularly limited, but is, for example, 130 ° C., preferably 140 ° C. in the temperature sensor provided near the inlet of the bag filter 42.
  • FIG. 3 is a diagram showing the equilibrium adsorption amount of the mercury adsorbent at a plurality of exhaust gas temperatures.
  • the three lines in FIG. 3 show the relationship between the vapor phase mercury concentration and the equilibrium adsorption amount obtained by an adsorption experiment in which a simulated exhaust gas containing mercury is aerated through a mercury adsorbent for a predetermined time. This is the case where the temperature of the simulated exhaust gas is 150 ° C., 170 ° C., and 190 ° C., respectively.
  • the equilibrium adsorption amount of each of the three lines increases as the vapor phase mercury concentration increases. Further, when compared at the same vapor phase mercury concentration, the lower the temperature of the simulated exhaust gas, the larger the equilibrium adsorption amount.
  • the fly ash removing unit 48 is separated from the normal cleaning operation (for example, timer control or calorific value control). Performs a forced cleaning operation.
  • the temperature of the exhaust gas flowing through the upstream flue 31 is temporarily lowered, and the adsorption performance of the mercury adsorbent deposited on the filter cloth of the bag filter 42 (equilibrium adsorption amount of mercury) is improved.
  • the mercury concentration of the exhaust gas flowing into the downstream flue 32 is lower than that in the case where the forced cleaning operation is not executed.
  • the forced cleaning operation at the time of abnormality is immediately after the cleaning operation at the normal time, the fly ash accumulated on the plurality of boiler pipes has already been removed, so that the fly ash passes through the heat exchange section 49 and the upstream side smoke.
  • the temperature of the exhaust gas flowing into the road 31 does not decrease. Therefore, it is preferable that the forced cleaning operation at the time of abnormality is performed after, for example, 5 minutes or more has elapsed from the cleaning operation at the normal time.
  • the adsorbent supply unit 41 controls the supply amount of the mercury adsorbent based on the mercury concentration on the upstream side even in an abnormal situation. Therefore, in combination with the decrease in the temperature of the exhaust gas flowing into the bag filter 42, it is possible to more reliably reduce the mercury concentration of the exhaust gas in the exhaust gas treatment device 4. In other words, in the event of an abnormality, it is possible to appropriately reduce the mercury concentration in the exhaust gas without excessively increasing the supply amount of the mercury adsorbent.
  • the supply amount of the mercury adsorbent is larger than the supply amount determined based on the upstream mercury concentration during the period when the temperature of the exhaust gas flowing into the bag filter 42 is lowered by the forced cleaning operation.
  • a temperature sensor may be provided in the vicinity of the inlet of the bag filter 42 in the upstream flue 31, and the supply amount of the mercury adsorbent may be determined based on the temperature obtained by the temperature sensor and the upstream mercury concentration.
  • a heat exchange unit 49 is provided between the combustion chamber 21 and the bag filter 42 in the exhaust gas path through which the exhaust gas generated in the combustion chamber 21 flows. Then, when the upstream mercury concentration becomes equal to or higher than the first threshold value, the fly ash removing unit 48 executes a forced cleaning operation on the heat exchange unit 49. As a result, the temperature of the exhaust gas flowing into the bag filter 42 can be temporarily lowered, and the adsorption performance of the mercury adsorbent deposited on the filter cloth can be improved. As a result, in the exhaust gas treatment device 4, the mercury concentration of the exhaust gas can be appropriately reduced without excessively increasing the supply amount of the mercury adsorbent.
  • the upstream mercury concentration meter 45 measures the zero-valent mercury concentration of the exhaust gas as the upstream mercury concentration, so that an increase in the mercury concentration of the exhaust gas in the upstream flue 31 can be quickly detected, and forced cleaning can be performed.
  • the operation can be executed at an appropriate timing.
  • fly ash removing unit 48 it is also possible to use a steam type soot blower instead of the pressure wave generating unit 481.
  • the steam type soot blower fly ash accumulated in the heat exchange unit 49 is removed by injecting steam from the nozzle toward the boiler pipe of the heat exchange unit 49.
  • the steam type soot blower since it takes time to generate steam (it can be regarded as warming up), immediately after the upstream mercury concentration reaches the first threshold value or higher, that is, immediately after the abnormal time occurs. In addition, it is difficult to perform a forced cleaning operation.
  • the fly ash removing unit 48 (hereinafter, such as this) can execute the cleaning operation immediately after receiving the command from the control unit 40. It is preferable to use the fly ash removing unit 48 (referred to as "highly responsive fly ash removing unit 48").
  • An example of the highly responsive fly ash removing unit 48 is the fly ash removing unit 48 that can perform a cleaning operation by pressure wave cleaning as described above.
  • a fly ash removing unit 48 capable of performing a cleaning operation by water injection cleaning or shot cleaning can be mentioned.
  • water injection cleaning fly ash accumulated on the heat exchange unit 49 is removed by injecting water from the spray nozzle toward the boiler pipe of the heat exchange unit 49.
  • shot cleaning a large number of steel balls are dispersed and dropped from above the heat exchange section 49, so that fly ash accumulated on the heat exchange section 49 due to the impact of the steel balls is removed. The steel balls are collected below the heat exchange section 49, transported above the heat exchange section 49, and reused.
  • the highly responsive fly ash removing unit 48 can be realized.
  • the cleaning operation may be immediately executed without depending on the current amount of steam generated in the heat exchange unit 49.
  • a fly ash removing unit 48 capable of removing ash is used.
  • a temperature reducing treatment for temporarily lowering the temperature of the exhaust gas flowing into the bag filter 42 may be executed by a device other than the fly ash removing unit 48.
  • the temperature reducing treatment can be performed by temporarily increasing the amount of water sprayed at the time of abnormality as compared with the normal time.
  • the incineration facility 1 is provided with a semi-dry reaction tower
  • the amount of water in the semi-dry reaction tower at the time of abnormality may be temporarily increased as compared with the normal time.
  • the upstream flue 31 that is, mixing air with the exhaust gas
  • the temperature of the exhaust gas flowing into the bag filter 42 is adjusted. It is also possible to reduce it.
  • the exhaust gas temperature adjusting unit capable of performing the temperature reduction treatment may be realized by a configuration other than the fly ash removing unit 48.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the bug filter 42, and in FIG. 4, the control unit 40 is also shown as a block.
  • the bug filter 42 includes a casing 421, a plurality of filter cloth rows 422, and a backwash portion 43.
  • the casing 421 is connected to the upstream flue 31.
  • the plurality of filter cloth rows 422 are provided inside the casing 421.
  • Each filter cloth row 422 is a filter cloth group including a plurality of filter cloths.
  • Each filter cloth is, for example, bag-shaped (typically bottomed cylindrical). In the filter cloth row 422, a plurality of filter cloths are lined up in a row.
  • the internal spaces of the plurality of filter cloths in the plurality of filter cloth rows 422 are connected to the downstream flue 32.
  • the exhaust gas flowing through the upstream flue 31 passes through any of the filter cloths included in the plurality of filter cloth rows 422 and flows into the downstream flue 32.
  • Fly ash, mercury adsorbent, etc. contained in the exhaust gas are collected by a plurality of filter cloth rows 422. Fly ash, mercury adsorbent, etc. are deposited on the filter cloth.
  • the bug filter 42 is an adsorbent collecting unit that collects the mercury adsorbent.
  • the backwash unit 43 includes an air compressor 431, a compressed air pipe 432, and a plurality of valves 434.
  • the air compressor 431 generates compressed air (pulse jet).
  • the air compressor 431 is connected to one end of the compressed air pipe 432.
  • the other end of the compressed air pipe 432 branches into a plurality of branch pipes 433.
  • a plurality of valves 434 are provided in each of the plurality of branch pipes 433.
  • Each branch pipe 433 has a plurality of nozzles, and the plurality of nozzles face each of the internal spaces of the plurality of filter cloths included in one filter cloth row 422.
  • the compressed air generated by the air compressor 431 is blown into the internal spaces of the plurality of filter cloths included in the filter cloth rows 422 via the branch pipe 433.
  • the plurality of branch pipes 433 correspond to a plurality of filter cloth rows 422, respectively.
  • fly ash, mercury adsorbent, etc. deposited on the filter cloths of each filter cloth row 422 are wiped off by a backwash operation using compressed air.
  • the air compressor 431 compresses the compressed air with the valve 434 of the branch pipe 433 corresponding to the filter cloth row 422 opened and the remaining valves 434 closed. It supplies to the air pipe 432.
  • compressed air is blown toward the internal spaces of the plurality of filter cloths included in the filter cloth row 422.
  • compressed air is supplied to each filter cloth of the filter cloth row 422 from the downstream side to the upstream side in the flow direction of the exhaust gas.
  • a compressed gas other than air may be used.
  • fly ash, mercury adsorbent, and the like may be removed from the filter cloth row 422 by another method.
  • the backwashing operation is sequentially executed for a plurality of filter cloth rows 422 at a fixed cycle (for example, at intervals of several tens of minutes, hereinafter referred to as “setting cycle”).
  • the backwash operation is performed on one filter cloth row 422
  • the backwash operation is performed on the next filter cloth row 422 in the arrangement order of the filter cloth row 422 after the elapse of the set cycle. Will be executed.
  • the order in which the backwash operation is performed on the plurality of filter cloth rows 422 may be other than the arrangement order.
  • the differential pressure between the upstream flue 31 and the downstream flue 32 is measured.
  • the backwashing operation for one filter cloth row 422 is performed for the next filter cloth row 422 even before the set cycle has elapsed.
  • the action is performed.
  • a backwash operation based on the set cycle and a backwash operation based on the differential pressure are performed as normal operations.
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of the operation of the exhaust gas treatment device 4. Steps S11 to S13 in FIG. 5 are the same as steps S11 to S13 in FIG.
  • a forced cleaning operation by the fly ash removing unit 48 is executed (step S13).
  • the control unit 40 determines that the condition for confirming the execution of the forced backwash (hereinafter referred to as "the execution confirmation condition for the forced backwash") is satisfied when the mercury concentration on the upstream side becomes equal to or higher than the first threshold value. Will be done.
  • the forced backwash is a process of executing the backwash operation in a shorter cycle than the set cycle. Immediately after the upstream mercury concentration reaches the first threshold value or higher, the forced backwashing is not performed because the conditions for starting the execution of the forced backwashing described later are not satisfied. As described above, in the exhaust gas treatment device 4, the increase in the mercury concentration (measured value) on the downstream side is suppressed due to the temperature decrease of the exhaust gas due to the forced cleaning operation.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a change in the mercury concentration on the upstream side.
  • the upstream mercury concentration is equal to or higher than the first threshold value V1 at time T1.
  • the control unit 40 starts whether or not the upstream mercury concentration has changed from a value of the second threshold V2 or more to less than the second threshold V2, that is, the execution of the forced backwash is started. It is confirmed whether or not the execution start condition is satisfied.
  • the second threshold value V2 is larger than the first threshold value V1, but the second threshold value V2 may be equal to or less than the first threshold value V1.
  • the second threshold value V2 is, for example, 3 to 100 ⁇ g / m 3 N.
  • the second threshold value V2 is, for example, 30 to 500 ⁇ g / m 3 N.
  • the upstream mercury concentration tends to increase immediately after the time T1 when the first threshold value is V1 or higher, and becomes the second threshold value V2 or higher.
  • the forced backwash execution start condition is not satisfied, so the forced backwash is not started.
  • forced backwashing is not performed when the mercury concentration on the upstream side is high.
  • the period in which the upstream mercury concentration is equal to or higher than the second threshold value V2 continues to some extent, and the upstream mercury concentration becomes lower than the second threshold value V2 at time T2 (step S14).
  • the execution start condition of the forced backwash is satisfied, and the forced backwash is started (step S15).
  • the backwash operation in a shorter cycle (shorter interval) than the set cycle is sequentially performed on all or a part of the plurality of filter cloth rows 422.
  • the mercury adsorbent having a large amount of mercury adsorbed which has been deposited on the filter cloth row 422 in a state where the mercury concentration on the upstream side is high (at the time of abnormality), is quickly removed.
  • mercury adsorbent having a large amount of mercury adsorbed mercury is easily desorbed as the upstream mercury concentration decreases, but in the exhaust gas treatment device 4, when the upstream mercury concentration becomes less than the second threshold V2, it is forced. Backwash is performed. As a result, it is prevented or suppressed that mercury is desorbed from the mercury adsorbent on the filter cloth row 422 and the concentration of mercury on the downstream side becomes high.
  • the backwash operation is performed on 1/10 or more of the plurality of filter cloth rows 422 in the bag filter 42.
  • the backwashing operation is performed on more than half of the plurality of filter cloth rows 422, and more preferably, the backwashing operation is performed on all of the plurality of filter cloth rows 422.
  • the backwashing operation in the forced backwashing may be performed one or more times for a plurality of filter cloth rows 422.
  • the cycle of the backwash operation in the forced backwash is determined within a range in which a predetermined amount of compressed air can be repeatedly generated, for example, in the air compressor 431.
  • the cycle of the backwash operation is, for example, 1/2 or less of the set cycle, preferably 1/5 or less, and more preferably 1/10 or less.
  • the recovered ash (fly ash, mercury adsorbent, etc.) that was removed from the filter cloth row 422 in the forced backwash and recovered is stored in the discharge storage section (not shown).
  • mercury removal treatment is performed to volatilize the mercury contained in the recovered ash (mercury adsorbed by the mercury adsorbent) by heating the recovered ash supplied in the forced backwash.
  • a chelating treatment is performed in which the chelating agent is mixed with the recovered ash, and then the recovered ash is discarded.
  • mercury may be eluted from the recovered ash in the chelate treatment, but after the mercury removal treatment, the recovered ash discharged in the forced backwash is subjected to the mercury removal treatment. In the chelate treatment of, mercury is prevented from being eluted.
  • the bug filter 42 returns to the normal operation.
  • the backwash operation is executed for the filter cloth row 422 next to the filter cloth row 422 in which the last backwash operation in the forced backwash is performed, after the set cycle has elapsed from the last backwash operation. Will be done.
  • the backwash operation based on the set cycle and the backwash operation based on the differential pressure may be executed in the same manner as in the normal time at the time of abnormality.
  • the exhaust gas treatment device of the comparative example In the exhaust gas treatment device of the comparative example, forced backwashing is performed immediately after the upstream mercury concentration reaches the first threshold value V1 or higher. In the forced backwash, the backwash operation for the plurality of filter cloth rows 422 is sequentially performed in a short cycle. Therefore, the amount of mercury adsorbent deposited on the plurality of filter rows 422 is temporarily reduced. On the other hand, immediately after the upstream mercury concentration reaches the first threshold value or higher, the upstream mercury concentration tends to increase, and the upstream mercury concentration is high. Therefore, the exhaust gas having a high mercury concentration passes through the filter cloth row 422 on which the mercury adsorbent is hardly deposited, and the mercury concentration on the downstream side rises significantly.
  • the upstream mercury concentration is equal to or higher than the first threshold value (that is, after the forced backwash execution confirmation condition is satisfied)
  • the upstream mercury concentration is equal to or higher than the second threshold value.
  • the backwash operation force backwash
  • the backwash operation is started in a shorter cycle than the set cycle in which the backwash operation is sequentially executed for a plurality of filter cloth rows 422 in the normal state. ..
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the vapor phase mercury concentration and the equilibrium adsorption amount. Similar to FIG. 3, the solid line in FIG. 7 shows the relationship between the vapor phase mercury concentration and the equilibrium adsorption amount obtained by the adsorption experiment in which the simulated exhaust gas containing mercury is aerated through the mercury adsorbent for a predetermined time. Curve. " The broken line in FIG. 7 shows the relationship between the vapor phase mercury concentration and the equilibrium adsorption amount obtained by a desorption experiment in which a simulated mercury-free exhaust gas is aerated for a predetermined time in a mercury adsorbent that has adsorbed mercury. It is called "the curve on the remote side”. As shown in FIG.
  • the equilibrium adsorption amount increases as the vapor phase mercury concentration increases. Further, when compared with the same equilibrium adsorption amount, the vapor phase mercury concentration shown by the desorption side curve is lower than the vapor phase mercury concentration indicated by the adsorption side curve. Therefore, a mercury adsorbent that has adsorbed an equilibrium adsorption amount of mercury at a certain mercury concentration starts desorption of mercury at a mercury concentration lower than the mercury concentration.
  • an appropriate second threshold value V2 for starting forced backwashing before the amount of mercury desorbed from the mercury adsorbent becomes large is set in advance based on an experiment or the like, and is on the upstream side.
  • the mercury concentration becomes less than the second threshold value V2 forced backwashing is started.
  • the mercury adsorbed by the mercury adsorbent on the filter row 422 in a state where the upstream mercury concentration is high is desorbed from the mercury adsorbent as the upstream mercury concentration decreases, so that the downstream mercury concentration becomes higher. It is possible to suppress the rise. Further, if the temperature drop of the exhaust gas due to the forced cleaning operation is maintained until the forced backwash is performed, it becomes possible to more reliably suppress the desorption of mercury from the mercury adsorbent. ..
  • the backwash operation in a short cycle is sequentially performed on more than half of the plurality of filter cloth rows 422.
  • the backwashing operation in a short cycle is performed on all of the plurality of filter cloth rows 422.
  • the filter cloth group in which the backwashing operation is performed at the same time does not necessarily have to be a plurality of filter cloths (filter cloth rows) arranged in a row, and for example, they are adjacent to each other in the row direction and the column direction. It may be a set of a plurality of filter cloths to be arranged. Further, depending on the design of the bug filter 42, one filter cloth may be regarded as a filter cloth group which is an execution unit of the backwash operation.
  • step S12 and S13 when the upstream mercury concentration becomes equal to or higher than the first threshold value and the forced cleaning operation is executed (steps S12 and S13), it is determined that the execution confirmation condition of the forced backwash is satisfied.
  • the establishment of the backwash execution confirmation condition may be determined using a third threshold value different from the first threshold value related to the execution of the forced cleaning operation.
  • step S12a when a third threshold value smaller than the first threshold value is set and the mercury concentration on the upstream side becomes equal to or higher than the third threshold value, it is determined that the execution confirmation condition for forced backwashing is satisfied (step S12a). Subsequently, the upstream mercury concentration is compared with the first threshold value and the second threshold value, and when the upstream mercury concentration becomes equal to or higher than the first threshold value (step S12), the forced cleaning operation by the fly ash removing unit 48 is executed (step). S13). After that, when the mercury concentration on the upstream side becomes less than the second threshold value (step S14), the execution start condition of the forced backwash is satisfied, and the forced backwash is started (step S15).
  • the upstream mercury concentration may be less than the second threshold value without increasing to the first threshold value (step S12) (step S12b).
  • forced backwashing is performed without performing forced cleaning operation (step S15).
  • step S12 when a third threshold value larger than the first threshold value is set and the upstream mercury concentration becomes equal to or higher than the first threshold value (step S12), the forced cleaning operation by the fly ash removing unit 48 is executed (step). S13). Subsequently, the upstream mercury concentration is compared with the third threshold value and the second threshold value, and when the upstream mercury concentration becomes equal to or higher than the third threshold value, it is determined that the execution confirmation condition of the forced backwash is satisfied (step S14a). After that, when the mercury concentration on the upstream side becomes less than the second threshold value (step S14), the execution start condition of the forced backwash is satisfied, and the forced backwash is started (step S15).
  • the upstream mercury concentration may be less than the second threshold value without increasing to the third threshold value (step S14a) (step S14b). In this case, returning to step S12, the upstream mercury concentration is compared with the first threshold.
  • the exhaust gas treatment device 4 can be modified in various ways.
  • the temperature is reduced by the exhaust gas temperature adjusting unit (for example, the fly ash removing unit 48) when the downstream mercury concentration measured by the downstream mercury concentration meter 46 becomes equal to or higher than a predetermined threshold value.
  • the process may be executed.
  • the mercury concentration of the exhaust gas can be appropriately reduced in the exhaust gas treatment device 4.
  • the upstream mercury concentration is less than the second threshold value in the abnormal time detected based on the downstream mercury concentration (when the abnormal time is detected, the upstream mercury concentration is equal to or higher than the second threshold value).
  • the forced reverse of the bug filter 42. Washing may be started. As a result, it is possible to suppress an increase in the mercury concentration on the downstream side due to the passage of the exhaust gas having a high mercury concentration through the filter cloth row 422 in which the mercury adsorbent is not deposited.
  • an upstream mercury concentration meter that measures the mercury concentration of the exhaust gas between the combustion chamber 21 and the bag filter 42 in the exhaust gas path. 45 is preferably used for detection at the time of abnormality.
  • another bug filter may be arranged between the incinerator 2 and the adsorbent supply unit 41.
  • the fly ash contained in the exhaust gas is collected by the other bug filter, and the mercury adsorbent supplied to the flue 3 by the adsorbent supply unit 41 is mainly collected by the bag filter 42.
  • the intake port of the mercury concentration meter 45 on the upstream side is provided at an arbitrary position. May be Similarly, if the mercury concentration of the exhaust gas on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas can be measured with respect to the bag filter 42, the intake port of the downstream mercury concentration meter 46 can be located at an arbitrary position. (For example, the downstream flue 32 other than the chimney 51) may be provided.
  • the exhaust gas treatment device 4 may be used in equipment other than the incineration equipment 1.

Abstract

排ガス処理装置(4)において、吸着剤供給部(41)は、燃焼室(21)で発生した排ガスが流れる排ガス経路において排ガスに水銀吸着剤を供給し、バグフィルタ(42)は、水銀吸着剤を捕集する。熱交換部(49)は、排ガス経路において燃焼室(21)とバグフィルタ(42)との間に配置され、排ガスと所定の流体との熱交換を行う。上流側水銀濃度計(45)は、排ガス経路における燃焼室(21)とバグフィルタ(42)との間において、排ガスの水銀濃度を上流側水銀濃度として測定する。飛灰除去部(48)は、圧力波クリーニング等によるクリーニング動作により、熱交換部(49)に堆積した飛灰を除去可能であり、上流側水銀濃度に基づいてクリーニング動作を実行する。排ガス処理装置(4)では、排ガスの水銀濃度を適切に低下させることができる。

Description

排ガス処理装置および排ガス処理方法
 本発明は、排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
[関連出願の参照]
 本願は、2019年8月22日に出願された日本国特許出願JP2019-151746からの優先権の利益を主張し、当該出願の全ての開示は、本願に組み込まれる。
 都市ごみ等の一般廃棄物を焼却した場合に、水銀を含む排ガスが発生することがある。例えば、特開2014-213308号公報の装置では、排ガス中の水銀濃度が所定濃度を超えたときのみ、水銀吸着剤が集塵器の上流側の煙道に投入され、排ガス中の水銀が除去される。
 なお、特開2012-223758号公報では、塩酸による元素水銀の塩化第二水銀への酸化、および、フィルタの濾材に堆積した粒状物質による塩化第二水銀の捕獲が、温度に依存して変化することが開示されている。また、吸着剤(例えば、活性炭)を投入しない例において、燃焼排気を約138℃に冷却した場合に、約98%の水銀捕獲割合が達成されることが記載されている。特開2019-27672号公報では、焼却炉において、熱交換装置に堆積した水銀含有飛灰を払い落とす際に、水銀除去用薬剤を燃焼排ガス中に投入することにより、煙突から排出される燃焼排ガスの水銀濃度を規制値以下に保つ手法が開示されている。
 ところで、焼却炉で発生した排ガスの水銀濃度の上昇時には、排ガス処理装置において、水銀吸着剤の供給量を増大することにより、排ガスの水銀濃度を低下させることが可能であるが、水銀吸着剤の供給量の過度な増大は、排ガス処理に係るコストを増加させてしまう。したがって、水銀吸着剤の供給量を過度に増大することなく、排ガス処理装置において排ガスの水銀濃度を適切に低下させることが可能な手法が求められている。
 本発明は、排ガス処理装置に向けられており、排ガス処理装置において排ガスの水銀濃度を適切に低下させることを目的としている。
 本発明に係る一の好ましい排ガス処理装置は、燃焼室で発生した排ガスが流れる排ガス経路において前記排ガスに水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、前記排ガス経路において前記水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部と、前記排ガス経路において前記燃焼室と前記吸着剤捕集部との間に配置され、前記排ガスと所定の流体との熱交換を行う熱交換部と、前記排ガス経路における前記燃焼室と前記吸着剤捕集部との間において、前記排ガスの水銀濃度を上流側水銀濃度として測定する上流側水銀濃度計と、圧力波クリーニング、水噴射クリーニング、ショットクリーニング、または、前記熱交換部で発生する蒸気を利用するクリーニングによるクリーニング動作により、前記熱交換部に堆積した飛灰を除去可能であり、前記上流側水銀濃度に基づいて前記クリーニング動作を実行する飛灰除去部とを備える。
 本発明によれば、燃焼室で発生した排ガスの水銀濃度の上昇時に、水銀吸着剤の吸着性能を向上することにより、排ガス処理装置において排ガスの水銀濃度を適切に低下させることができる。
 好ましくは、前記上流側水銀濃度計が、前記排ガスの0価水銀濃度を前記上流側水銀濃度として測定する。
 好ましくは、前記飛灰除去部が、前記上流側水銀濃度が所定の閾値以上となる異常時に、前記クリーニング動作を実行する。
 本発明に係る他の好ましい排ガス処理装置は、排ガスが流れる排ガス経路において前記排ガスに水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、前記排ガス経路において前記水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部と、前記排ガスの水銀濃度を測定する水銀濃度計と、前記吸着剤捕集部に流入する前記排ガスの温度を一時的に低下させる減温処理が実行可能な排ガス温度調整部と、前記水銀濃度が所定の閾値以上となる異常時において、前記排ガス温度調整部に対して前記減温処理を実行させる制御部とを備える。
 好ましくは、排ガス処理装置が、前記排ガス経路に配置され、燃焼室で発生した前記排ガスと所定の流体との熱交換を行う熱交換部をさらに備え、前記排ガス温度調整部が、前記熱交換部に堆積した飛灰を除去する飛灰除去部を有する。
 好ましくは、前記飛灰除去部が、圧力波クリーニング、水噴射クリーニング、ショットクリーニング、または、前記熱交換部で発生する蒸気を利用するクリーニングによるクリーニング動作により、前記熱交換部に堆積した飛灰を除去する。
 好ましくは、前記水銀濃度計が、前記吸着剤捕集部に対して前記排ガスの流れ方向上流側における前記排ガスの水銀濃度を測定する。
 好ましくは、前記水銀濃度計が、前記排ガスの0価水銀濃度を測定する。
 好ましくは、前記吸着剤捕集部が、複数のろ布群により前記水銀吸着剤を捕集するとともに、前記複数のろ布群のそれぞれに対する逆洗動作により、ろ布群から前記水銀吸着剤を払い落とし、前記制御部が、通常時において前記複数のろ布群に対して前記逆洗動作を設定周期にて順に実行するとともに、前記異常時において、前記吸着剤捕集部に対して前記排ガスの流れ方向上流側における前記排ガスの水銀濃度が第2閾値未満となる際に、前記設定周期よりも短周期での前記逆洗動作を開始する。
 本発明は、排ガス処理装置における排ガス処理方法にも向けられている。排ガス処理方法では、前記排ガス処理装置が、排ガスが流れる排ガス経路において前記排ガスに水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、前記排ガス経路において前記水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部と、前記吸着剤捕集部に流入する前記排ガスの温度を一時的に低下させる減温処理が実行可能な排ガス温度調整部とを備える。前記排ガス処理方法は、前記排ガスの水銀濃度を測定する工程と、前記水銀濃度が所定の閾値以上となる異常時において、前記排ガス温度調整部に対して前記減温処理を実行させる工程とを備える。
 上述の目的および他の目的、特徴、態様および利点は、添付した図面を参照して以下に行うこの発明の詳細な説明により明らかにされる。
焼却設備の構成を示す図である。 排ガス処理装置の動作の流れを示す図である。 複数の排ガス温度における水銀吸着剤の平衡吸着量を示す図である。 バグフィルタの構成を示す図である。 排ガス処理装置の動作の他の例を示す図である。 上流側水銀濃度の変化の一例を示す図である。 吸着時および脱離時における水銀吸着剤の平衡吸着量を示す図である。 排ガス処理装置の動作の他の例を示す図である。 排ガス処理装置の動作の他の例を示す図である。
 図1は、本発明の一の実施の形態に係る焼却設備1の構成を示す図である。焼却設備1は、都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する設備である。焼却設備1は、焼却炉2と、煙道3と、排ガス処理装置4と、煙突51とを備える。煙道3は、焼却炉2と煙突51とを接続する。図1では、煙道3を太い実線にて示している。煙道3には、排ガス処理装置4の後述する減温塔44およびバグフィルタ42が設けられる。煙道3には、図示省略の誘引通風機も設けられる。当該誘引通風機により、焼却炉2にて発生する排ガス(燃焼ガス)が煙道3へと排出され、減温塔44およびバグフィルタ42を介して煙突51へと導かれる。実際には、煙道3には、脱硝装置等も設けられる。以下の説明では、煙突51の内部も煙道3の一部と捉えられるものとする。
 焼却炉2は、燃焼室21と、排出路23とを備える。燃焼室21では、廃棄物の燃焼と、廃棄物から発生した可燃性ガスの燃焼とが行われる。排出路23は、燃焼室21と煙道3とを接続し、燃焼室21で発生した排ガスが排出路23を介して煙道3に導かれる。排出路23および煙道3は、燃焼室21で発生した排ガスが流れる排ガス経路である。
 排ガス処理装置4は、熱交換部49と、飛灰除去部48とを備える。熱交換部49および飛灰除去部48は、焼却炉2の排出路23に設けられる。熱交換部49は、ボイラであり、複数のボイラ管(伝熱管)を有する。熱交換部49では、排ガスと、ボイラ管を流れる所定の流体との熱交換が行われる。当該流体は、典型例では水であり、ボイラで発生する蒸気は、例えば発電等に利用される。もちろん、当該流体が水以外であってもよい。
 飛灰除去部48は、複数の圧力波発生部481を有する。複数の圧力波発生部481は、排出路23において複数のボイラ管に対向する位置に設けられる。本実施の形態における圧力波発生部481は、例えば、メタンと酸素の混合気体を急速燃焼させることにより、排出路23の内部に向けて圧力波を発生させる。圧力波発生部481では、メタンおよび酸素の充填タンクが設けられており、後述の制御部40による指令を受けて直ぐに圧力波を発生させることが可能である。
 ここで、燃焼室21で発生した排ガスには、飛灰が含まれており、熱交換部49の複数のボイラ管には、飛灰が堆積する。飛灰が堆積したボイラ管では、熱回収効率が低下する。また、堆積飛灰中に含まれる塩素成分によってボイラ管が腐食される可能性がある。排出路23では、圧力波発生部481が発生させた圧力波がボイラ管に伝播し、ボイラ管から飛灰が除去される(払い落とされる)。このように、飛灰除去部48では、圧力波クリーニングにより熱交換部49に堆積した飛灰を除去するクリーニング動作が実行可能である。圧力波発生部481は、ショックパルススートブロワとも呼ばれる。後述するように、飛灰除去部48では、圧力波クリーニング以外の方式によるクリーニング動作が実行可能であってもよい。
 排ガス処理装置4は、制御部40と、減温塔44と、吸着剤供給部41と、バグフィルタ42と、上流側水銀濃度計45と、下流側水銀濃度計46とをさらに備える。なお、図1中に破線のブロックにて示す空気供給部47は、後述の他の例で利用される構成である。
 制御部40は、例えば、CPU等を備えるコンピュータであり、排ガス処理装置4の全体制御を担う。制御部40は、焼却設備1の制御部を兼ねてもよい。バグフィルタ42は、煙道3に設けられる。バグフィルタ42に対して排ガスの流れ方向上流側に位置する煙道3の部分31(以下、「上流側煙道31」という。)には、上流側水銀濃度計45の取込口、減温塔44、および、吸着剤供給部41の供給口が設けられる。バグフィルタ42に対して流れ方向下流側に位置する煙道3の部分32(以下、「下流側煙道32」という。)には、下流側水銀濃度計46の取込口が設けられる。図1では、下流側水銀濃度計46の取込口は、煙突51に設けられる。
 減温塔44は、内部に流入する排ガスに水を噴霧して排ガスの温度を低下させる。通常時において、減温塔44から排出される排ガスの温度は、例えば約170℃である。吸着剤供給部41は、例えばテーブルフィーダ等を有し、上流側煙道31を流れる排ガスに粉状の水銀吸着剤を供給する(吹き込む)。水銀吸着剤は、例えば活性炭である。水銀吸着剤として、活性炭の表面に例えばヨウ素や硫黄を添着した添着活性炭等が用いられてもよい。排ガス処理装置4では、上流側煙道31を流れる排ガスにアルカリ薬剤を供給するアルカリ薬剤供給部が設けられてもよい。アルカリ薬剤は、脱塩および脱硫用の薬剤であり、例えば粉状の消石灰等である。
 バグフィルタ42は、ろ過式であり、排ガスに含まれる飛灰をろ布により捕集する。また、吸着剤供給部41により供給される水銀吸着剤も、ろ布に捕集される。飛灰および水銀吸着剤は、ろ布上に堆積する。バグフィルタ42は、水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部である。バグフィルタ42の内部では、排ガスがろ布を通過する際に、当該ろ布に堆積する水銀吸着剤が排ガスに含まれる水銀を吸着する。水銀吸着剤における水銀の吸着は、上流側煙道31においても生じる。水銀吸着剤が、排ガスに含まれるダイオキシン類等をさらに吸着してもよい。なお、既述のアルカリ薬剤が供給される場合には、当該アルカリ薬剤もろ布に捕集される。排ガスに含まれる酸性ガス(塩化水素、硫黄酸化物等)とろ布上のアルカリ薬剤との反応が生じることにより、排ガスから当該酸性ガスが除去される。後述するように、バグフィルタ42では、ろ布に堆積した飛灰および水銀吸着剤等が、圧縮空気を利用した逆洗動作により、払い落とされ、バグフィルタ42から排出される。
 上流側水銀濃度計45および下流側水銀濃度計46は、煙道3を流れる排ガスの一部を取り込んで分析を行うことにより、排ガス中の水銀濃度の測定値を取得する。既述のように、排ガスの流れ方向においてバグフィルタ42の上流側(上流側煙道31)に上流側水銀濃度計45の取込口が配置され、バグフィルタ42の下流側(下流側煙道32)に下流側水銀濃度計46の取込口が配置される。換言すると、上流側水銀濃度計45は、バグフィルタ42に対して排ガスの流れ方向上流側における排ガスの水銀濃度を測定し、下流側水銀濃度計46は、バグフィルタ42に対して流れ方向下流側における排ガスの水銀濃度を測定する。
 ここで、排ガスに含まれる水銀は、主に、0価である原子状水銀(以下、「0価水銀」という。)、および、塩化水銀等の水銀化合物を構成する2価の水銀(以下、「2価水銀」という。)として存在している。また、上流側水銀濃度計45および下流側水銀濃度計46は、紫外線吸収法等により、0価水銀に基づいて水銀濃度の測定値を取得する濃度取得部を備える。
 下流側水銀濃度計46は、排ガスに含まれる2価水銀を0価水銀に還元する還元触媒をさらに含み、還元後のガスに含まれる0価水銀の濃度(すなわち、排ガスに元から含まれる0価水銀、および、2価水銀を還元して得られる0価水銀の総濃度であり、以下、「全水銀濃度」という。)を下流側水銀濃度として測定する。排ガス処理装置4では、下流側水銀濃度計46により下流側水銀濃度が継続的に測定される。
 一方、上流側水銀濃度計45は、還元触媒を含まず、排ガスに含まれる2価水銀を0価水銀に還元しない状態で、排ガスに元から含まれる0価水銀の濃度を上流側水銀濃度として測定する。上流側水銀濃度計45では、2価水銀を0価水銀に還元するために要する時間を省略して、上流側水銀濃度を迅速に測定することが可能となる。排ガス処理装置4では、上流側水銀濃度計45により上流側水銀濃度が継続的に測定される。
 排ガス処理装置4の設計によっては、上流側水銀濃度計45において、還元触媒が設けられ、全水銀濃度が上流側水銀濃度として測定されてもよい。全水銀濃度の測定では、0価水銀および2価水銀の双方を検出するため、上流側水銀濃度を正確に測定することが可能となる。同様に、下流側水銀濃度計46において、0価水銀濃度が下流側水銀濃度として測定されてもよい。また、上流側水銀濃度計45および下流側水銀濃度計46では、0価水銀濃度と全水銀濃度とが選択的に測定可能であってもよい。
 次に、排ガス処理装置4の通常時の動作について説明する。既述のように、排ガス処理装置4の動作は、制御部40により制御される。まず、吸着剤供給部41では、上流側水銀濃度計45における上流側水銀濃度(の測定値)に基づいて水銀吸着剤の供給量が制御される。例えば、上流側水銀濃度が比較的高い場合に、水銀吸着剤の供給量が増大され、上流側水銀濃度が比較的低い場合に、水銀吸着剤の供給量が低減される。なお、水銀吸着剤が活性炭である場合、活性炭はダイオキシン類も吸着するため、排ガスが煙道3を流れる間、所定量以上の水銀吸着剤が煙道3に常時供給されることが好ましい。排ガス処理装置4では、吸着剤供給部41による水銀吸着剤の供給量を制御することにより、下流側煙道32を流れる排ガス中の水銀濃度を低下することが可能となる。排ガス処理装置4では、下流側水銀濃度計46における下流側水銀濃度に基づいて、水銀吸着剤の供給量が制御されてもよい。
 また、通常時における飛灰除去部48では、熱交換部49に堆積した飛灰を圧力波クリーニングにより除去するクリーニング動作が、一定の周期にて実行される(タイマー制御)。また、熱交換部49において熱交換される排ガス入熱量と蒸気受熱量との関係から灰の堆積量を推定し、当該堆積量が所定値以上となる場合に、クリーニング動作が行われてもよい(熱量制御)。クリーニング動作の実行により、ボイラ管における熱回収効率が向上するとともに、ボイラ管の腐食を抑制することが可能となる。
 次に、上流側水銀濃度が高くなった異常時における排ガス処理装置4の動作について説明する。図2は、異常時に係る排ガス処理装置4の動作の流れを示す図である。上流側水銀濃度計45では、既述のように、上流側煙道31における上流側水銀濃度が継続的に測定される(ステップS11)。上流側水銀濃度が所定の第1閾値以上となると(ステップS12)、飛灰除去部48では、クリーニング動作が実行される(ステップS13)。一定の周期にて実行される通常時のクリーニング動作と区別するため、以下の説明では、ステップS13におけるクリーニング動作を、「強制クリーニング動作」という。
 強制クリーニング動作が実行されることにより、複数のボイラ管に堆積した飛灰が除去されることで熱交換部49における熱回収効率が向上する。これにより、熱交換部49を通過して煙道3に流入する排ガスの温度が低下し、バグフィルタ42に流入する排ガスの温度も低下する。このように、強制クリーニング動作は、バグフィルタ42に流入する排ガスの温度を一時的に低下させる減温処理である。また、飛灰除去部48は、減温処理が実行可能な排ガス温度調整部である。減温処理が実行された際にバグフィルタ42に流入する排ガスの温度は、通常時における排ガスの温度の平均値よりも低い。減温処理による排ガスの温度の下限値は、特に限定されないが、バグフィルタ42の入口近傍に設けられる温度センサにおいて、例えば130℃であり、好ましくは140℃である。
 ここで、排ガスの温度と水銀吸着剤の平衡吸着量との関係について説明する。図3は、複数の排ガス温度における水銀吸着剤の平衡吸着量を示す図である。図3中の3本の線は、水銀を含む模擬排ガスを水銀吸着剤に所定時間通気する吸着実験により得られる気相水銀濃度と平衡吸着量との関係を示し、当該3本の線は、模擬排ガスの温度をそれぞれ150℃、170℃および190℃とした場合のものである。図3に示すように、3本の線のいずれも、気相水銀濃度が高くなるに従って、平衡吸着量が大きくなる。また、同じ気相水銀濃度で比較した場合、模擬排ガスの温度が低いほど、平衡吸着量が大きくなる。
 排ガス処理装置4では、既述のように、上流側水銀濃度が第1閾値以上となる異常時において、通常時のクリーニング動作(例えば、タイマー制御または熱量制御)とは別に、飛灰除去部48により強制クリーニング動作が実行される。これにより、上流側煙道31を流れる排ガスの温度が一時的に低下し、バグフィルタ42のろ布上に堆積する水銀吸着剤の吸着性能(水銀の平衡吸着量)が向上する。その結果、強制クリーニング動作を実行しない場合に比べて、下流側煙道32に流入する排ガスの水銀濃度が低下する。
 なお、異常時の強制クリーニング動作が、通常時のクリーニング動作の直後となった場合、複数のボイラ管に堆積した飛灰が既に除去されているため、熱交換部49を通過して上流側煙道31に流入する排ガスの温度が低下しない可能性がある。そのため、異常時の強制クリーニング動作は、通常時のクリーニング動作から、例えば5分以上経過した後に行われることが好ましい。また、後述するように、減温塔44において水の噴霧量を増大する、または、空気供給部47から空気を上流側煙道31に供給することにより、減温処理を行うことも可能である。したがって、異常時の強制クリーニング動作が、通常時のクリーニング動作の直後となった場合に、減温塔44または空気供給部47による減温処理が実行されてもよい。
 吸着剤供給部41では、異常時においても、上流側水銀濃度に基づいて水銀吸着剤の供給量が制御される。したがって、バグフィルタ42に流入する排ガスの温度の低下と相俟って、排ガス処理装置4において排ガスの水銀濃度をより確実に低下させることが可能となる。換言すると、異常時において、水銀吸着剤の供給量を過度に増大することなく、排ガスの水銀濃度を適切に低下させることが可能となる。吸着剤供給部41では、強制クリーニング動作によりバグフィルタ42に流入する排ガスの温度が低下している期間において、水銀吸着剤の供給量が、上流側水銀濃度に基づいて決定される供給量よりも低減されてもよく、所定の供給量で一定とされてもよい。また、上流側煙道31においてバグフィルタ42の入口近傍に温度センサを設け、当該温度センサにより得られる温度および上流側水銀濃度に基づいて、水銀吸着剤の供給量が決定されてもよい。
 強制クリーニング動作の実行からある程度の時間が経過し、飛灰がボイラ管に堆積すると、上流側煙道31を流れる排ガスの温度が上昇する。直前の強制クリーニング動作から所定時間経過後において、上流側水銀濃度が第1閾値以上を維持している、または、上流側水銀濃度が第1閾値未満の値から再度第1閾値以上となる場合には、強制クリーニング動作が実行される(ステップS12,S13)。
 以上に説明したように、排ガス処理装置4では、燃焼室21で発生した排ガスが流れる排ガス経路において、燃焼室21とバグフィルタ42との間に熱交換部49が設けられる。そして、上流側水銀濃度が第1閾値以上となる異常時において、熱交換部49に対して飛灰除去部48により強制クリーニング動作が実行される。これにより、バグフィルタ42に流入する排ガスの温度を一時的に低下させ、ろ布上に堆積する水銀吸着剤の吸着性能を向上することができる。その結果、排ガス処理装置4において、水銀吸着剤の供給量を過度に増大することなく、排ガスの水銀濃度を適切に低下させることができる。また、上流側水銀濃度計45が、排ガスの0価水銀濃度を上流側水銀濃度として測定することにより、上流側煙道31における排ガスの水銀濃度の上昇を迅速に検出することができ、強制クリーニング動作を適切なタイミングで実行することができる。
 飛灰除去部48では、圧力波発生部481に代えて、蒸気式スートブロワを利用することも可能である。蒸気式スートブロワでは、ノズルから熱交換部49のボイラ管に向けて水蒸気を噴射することにより、熱交換部49に堆積した飛灰が除去される。一方、蒸気式スートブロワでは、蒸気の生成(暖機と捉えることも可能である。)に時間を要するため、上流側水銀濃度が第1閾値以上となった直後、すなわち、異常時となった直後に、強制クリーニング動作を実行することが困難である。したがって、上流側水銀濃度に基づいて強制クリーニング動作を遅延なく開始するという観点では、制御部40からの指令を受けた直後に、クリーニング動作が実行可能な飛灰除去部48(以下、このような飛灰除去部48を「高応答性の飛灰除去部48」という。)を用いることが好ましい。
 高応答性の飛灰除去部48の一例は、上記のように圧力波クリーニングによるクリーニング動作が実行可能な飛灰除去部48である。高応答性の飛灰除去部48の他の例として、水噴射クリーニングまたはショットクリーニングによるクリーニング動作が実行可能な飛灰除去部48を挙げることができる。水噴射クリーニングでは、スプレーノズルから熱交換部49のボイラ管に向けて水を噴射することにより、熱交換部49に堆積した飛灰が除去される。ショットクリーニングでは、熱交換部49の上方から多数の鋼球を分散して落下させることにより、鋼球の衝撃で熱交換部49に堆積した飛灰が除去される。なお、鋼球は熱交換部49の下方において回収され、熱交換部49の上方へと搬送されて再利用される。また、蒸気式スートブロワにおいて、熱交換部49で発生する蒸気を利用する場合には、高応答性の飛灰除去部48が実現可能である。この場合に、スチームアキュムレータを用いることにより、熱交換部49における現在の蒸気の発生量に依存することなく、クリーニング動作が即時に実行可能とされてもよい。
 以上のように、好ましい排ガス処理装置4では、圧力波クリーニング、水噴射クリーニング、ショットクリーニング、または、熱交換部49で発生する蒸気を利用するクリーニングによるクリーニング動作により、熱交換部49に堆積した飛灰を除去可能な飛灰除去部48が利用される。これにより、上流側水銀濃度に基づいて強制クリーニング動作を即時に実行することができ、排ガスの水銀濃度の上昇時に水銀吸着剤の吸着性能を向上することができる。その結果、排ガス処理装置4において、排ガスの水銀濃度を迅速に低下させることができる。
 図1の排ガス処理装置4では、飛灰除去部48以外により、バグフィルタ42に流入する排ガスの温度を一時的に低下させる減温処理が実行されてもよい。例えば、減温塔44において、異常時における水の噴霧量を通常時よりも一時的に増大することにより、減温処理が実行可能である。また、焼却設備1に半乾式反応塔を設ける場合には、半乾式反応塔において、異常時における水の量を通常時よりも一時的に増大してもよい。さらに、図1中に破線のブロックで示す空気供給部47から、空気を上流側煙道31に供給する(すなわち、排ガスに空気を混合する)ことにより、バグフィルタ42に流入する排ガスの温度を低下させることも可能である。以上のように、排ガス処理装置4において、減温処理が実行可能な排ガス温度調整部は、飛灰除去部48以外の構成により実現されてよい。
 次に、バグフィルタ42の構成の詳細、および、バグフィルタ42の好ましい動作について説明する。図4は、バグフィルタ42の構成を示す図であり、図4では、制御部40もブロックにて示している。バグフィルタ42は、ケーシング421と、複数のろ布列422と、逆洗部43とを備える。ケーシング421は、上流側煙道31に接続される。複数のろ布列422は、ケーシング421の内部に設けられる。各ろ布列422は、複数のろ布を含むろ布群である。各ろ布は、例えば袋状(典型的には、有底円筒状)である。ろ布列422では、複数のろ布が一列に並ぶ。複数のろ布列422における複数のろ布の内部空間は、下流側煙道32に接続される。上流側煙道31を流れる排ガスは、複数のろ布列422に含まれるいずれかのろ布を通過して下流側煙道32に流入する。排ガスに含まれる飛灰および水銀吸着剤等は、複数のろ布列422により捕集される。飛灰および水銀吸着剤等は、ろ布上に堆積する。既述のように、バグフィルタ42は、水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部である。
 逆洗部43は、エアコンプレッサ431と、圧縮空気管432と、複数のバルブ434とを備える。エアコンプレッサ431は、圧縮空気(パルスジェット)を発生させる。エアコンプレッサ431は、圧縮空気管432の一端に接続される。圧縮空気管432の他端は、複数の分岐管433に分岐する。複数の分岐管433には、複数のバルブ434がそれぞれ設けられる。各分岐管433は、複数のノズルを有し、当該複数のノズルは、1つのろ布列422に含まれる複数のろ布の内部空間にそれぞれ対向する。後述するように、当該ろ布列422に含まれる複数のろ布の内部空間には、エアコンプレッサ431にて発生させた圧縮空気が当該分岐管433を介して吹き込まれる。複数の分岐管433は、複数のろ布列422にそれぞれ対応する。
 バグフィルタ42では、各ろ布列422のろ布に堆積した飛灰および水銀吸着剤等が、圧縮空気を利用した逆洗動作により、払い落とされる。具体的に、各ろ布列422に対する逆洗動作では、当該ろ布列422に対応する分岐管433のバルブ434を開き、残りのバルブ434を閉じた状態で、エアコンプレッサ431が圧縮空気を圧縮空気管432に供給する。これにより、当該ろ布列422に含まれる複数のろ布の内部空間に向かって、圧縮空気が吹き込まれる。換言すると、当該ろ布列422の各ろ布に対し、排ガスの流れ方向における下流側から上流側に向かって圧縮空気が供給される。その結果、当該ろ布列422に堆積した飛灰および水銀吸着剤等、すなわち、当該ろ布列422による捕集物が払い落とされる。逆洗部43では、空気以外の圧縮ガスが利用されてもよい。また、他の手法により、ろ布列422から飛灰および水銀吸着剤等が払い落とされてもよい。
 次に、バグフィルタ42の通常時の動作について説明する。バグフィルタ42では、複数のろ布列422に対して逆洗動作が一定の周期(例えば、数十分の間隔であり、以下、「設定周期」という。)にて順に実行される。典型的には、一のろ布列422に対して逆洗動作が実行されると、設定周期の経過後に、ろ布列422の配列順序の次のろ布列422に対して逆洗動作が実行される。複数のろ布列422に対して逆洗動作を行う順序は、配列順序以外であってもよい。また、バグフィルタ42の近傍では、上流側煙道31と下流側煙道32との差圧が測定されている。当該差圧(の測定値)が所定値以上となる場合には、一のろ布列422に対する逆洗動作から設定周期の経過前であっても、次のろ布列422に対して逆洗動作が実行される。以上のように、バグフィルタ42では、通常時の動作として、設定周期に基づく逆洗動作、および、差圧に基づく逆洗動作が行われる。
 次に、上流側水銀濃度が高くなった異常時におけるバグフィルタ42の動作について説明する。図5は、排ガス処理装置4の動作の他の例を示す図である。図5中のステップS11~S13は、図2中のステップS11~S13と同じである。上流側水銀濃度が所定の第1閾値以上となると(ステップS11,S12)、飛灰除去部48による強制クリーニング動作が実行される(ステップS13)。また、制御部40では、上流側水銀濃度が第1閾値以上となることにより、強制逆洗の実行を確定させる条件(以下、「強制逆洗の実行確定条件」という。)が成立したと判定される。強制逆洗は、設定周期よりも短周期で逆洗動作を実行する処理である。上流側水銀濃度が第1閾値以上となった直後では、後述する強制逆洗の実行開始条件が成立していないため、強制逆洗は行われない。既述のように、排ガス処理装置4では、強制クリーニング動作による排ガスの温度低下により、下流側水銀濃度(の測定値)が上昇することが抑制される。
 図6は、上流側水銀濃度の変化の一例を示す図である。図6の例では、時刻T1において上流側水銀濃度が第1閾値V1以上となる。強制逆洗の実行確定条件が成立した後、制御部40では、上流側水銀濃度が第2閾値V2以上の値から第2閾値V2未満となったか否か、すなわち、強制逆洗の実行を開始する実行開始条件が成立したか否かが確認される。ここでは、第2閾値V2が第1閾値V1よりも大きいが、第2閾値V2が第1閾値V1以下であってもよい。上流側水銀濃度が0価水銀濃度である場合、第2閾値V2は、例えば3~100μg/mNである。上流側水銀濃度が全水銀濃度である場合、第2閾値V2は、例えば30~500μg/mNである。
 図6の例では、上流側水銀濃度は、第1閾値V1以上となった時刻T1の直後も上昇傾向にあり、第2閾値V2以上となる。この時点では、強制逆洗の実行開始条件が成立しないため、強制逆洗は開始されない。換言すると、上流側水銀濃度が高い状態で強制逆洗が行われることはない。その後、上流側水銀濃度が第2閾値V2以上である期間がある程度続き、時刻T2において上流側水銀濃度が第2閾値V2未満となる(ステップS14)。これにより、強制逆洗の実行開始条件が成立し、強制逆洗が開始される(ステップS15)。
 強制逆洗では、設定周期よりも短周期(短い間隔)での逆洗動作が、複数のろ布列422の全部または一部に対して順に行われる。これにより、上流側水銀濃度が高い状態(異常時)においてろ布列422に堆積していた、水銀の吸着量が多い水銀吸着剤が迅速に払い落とされる。水銀の吸着量が多い水銀吸着剤では、上流側水銀濃度の低下に伴って水銀が脱離しやすくなるが、排ガス処理装置4では、上流側水銀濃度が第2閾値V2未満となる際に、強制逆洗が行われる。これにより、ろ布列422上の水銀吸着剤から水銀が脱離して、下流側水銀濃度が高くなることが防止または抑制される。
 強制逆洗では、例えば、バグフィルタ42における複数のろ布列422の1/10以上に対して逆洗動作が行われる。好ましくは、複数のろ布列422の半分以上に対して逆洗動作が行われ、より好ましくは、複数のろ布列422の全てに対して逆洗動作が行われる。以下の説明では、強制逆洗において、複数のろ布列422の全てに対して逆洗動作が行われるものとする。強制逆洗における逆洗動作は、複数のろ布列422に対して1巡以上行われてもよい。強制逆洗における逆洗動作の周期は、例えばエアコンプレッサ431において所定量の圧縮空気を繰り返し発生させることが可能な範囲で決定される。逆洗動作の周期は、例えば設定周期の1/2以下であり、好ましくは1/5以下であり、より好ましくは1/10以下である。
 強制逆洗においてろ布列422から払い落とされて回収された回収灰(飛灰および水銀吸着剤等)は、図示省略の排出用貯留部において貯留される。例えば、排出用貯留部では、強制逆洗において供給される回収灰を加熱することにより、回収灰に含まれる水銀(水銀吸着剤に吸着された水銀)を揮発させる水銀除去処理が行われる。続いて、キレート剤を回収灰に混合するキレート処理が施され、その後、回収灰が廃棄される。回収灰が多くの水銀を含む場合に、キレート処理において回収灰から水銀が溶出することがあるが、強制逆洗において排出される回収灰に対して水銀除去処理を施すことにより、水銀除去処理後のキレート処理において、水銀が溶出することが防止される。
 強制逆洗が完了すると、バグフィルタ42が通常時の動作に戻される。バグフィルタ42では、強制逆洗における最後の逆洗動作が行われたろ布列422の次のろ布列422に対して、当該最後の逆洗動作から設定周期の経過後に、逆洗動作が実行される。なお、バグフィルタ42では、異常時において設定周期に基づく逆洗動作、および、差圧に基づく逆洗動作が、通常時と同様にして実行されてよい。
 次に、比較例の排ガス処理装置について述べる。比較例の排ガス処理装置では、上流側水銀濃度が第1閾値V1以上となった直後に、強制逆洗が行われる。強制逆洗では、複数のろ布列422に対する逆洗動作が短周期で順に行われる。したがって、複数のろ布列422上に堆積する水銀吸着剤の量が一時的に少なくなる。一方、上流側水銀濃度が第1閾値以上となった直後では、上流側水銀濃度が上昇傾向にあり、上流側水銀濃度が高い状態である。よって、水銀吸着剤がほとんど堆積していないろ布列422を、水銀濃度が高い排ガスが通過し、下流側水銀濃度が大幅に上昇してしまう。
 これに対し、排ガス処理装置4では、上流側水銀濃度が第1閾値以上となった異常時において(すなわち、強制逆洗の実行確定条件の成立後に)、上流側水銀濃度が第2閾値以上の値から第2閾値未満となる際に、通常時において複数のろ布列422に対して逆洗動作を順に実行する設定周期よりも短周期での逆洗動作(強制逆洗)が開始される。これにより、水銀吸着剤が堆積していないろ布列422を、水銀濃度が高い排ガスが通過することによる下流側水銀濃度の上昇を抑制することができる。
 図7は、気相水銀濃度と平衡吸着量の関係を示す図である。図7中の実線は、図3と同様に、水銀を含む模擬排ガスを水銀吸着剤に所定時間通気する吸着実験により得られる気相水銀濃度と平衡吸着量の関係を示し、以下、「吸着側の曲線」という。図7中の破線は、水銀を吸着した水銀吸着剤に、水銀を含まない模擬排ガスを所定時間通気する脱離実験により得られる気相水銀濃度と平衡吸着量の関係を示し、以下、「脱離側の曲線」という。図7に示すように、吸着側の曲線および脱離側の曲線のいずれも、気相水銀濃度が高くなるに従って、平衡吸着量が大きくなる。また、同じ平衡吸着量で比較した場合、脱離側の曲線が示す気相水銀濃度が、吸着側の曲線が示す気相水銀濃度よりも低くなる。したがって、ある水銀濃度において平衡吸着量の水銀を吸着した水銀吸着剤は、当該水銀濃度よりも低い水銀濃度において、水銀の脱離を開始する。
 既述のように、水銀吸着剤では、上流側水銀濃度の低下に伴って水銀が脱離しやすくなる。しかしながら、実際には、水銀吸着剤が平衡吸着量の水銀を吸着するには、ある程度の時間を要するとともに、図7のように、ある水銀濃度において平衡吸着量の水銀を吸着した水銀吸着剤は、当該水銀濃度よりも低い水銀濃度において、水銀の脱離を開始する。したがって、図6のように、時刻T3で上流側水銀濃度が最大となった後、上流側水銀濃度が低下する場合でも、時刻T3の直後に水銀が脱離することはない。排ガス処理装置4では、水銀吸着剤からの水銀の脱離量が大きくなる前に強制逆洗を開始するための適切な第2閾値V2が、実験等に基づいて予め設定されており、上流側水銀濃度が第2閾値V2未満となる際に、強制逆洗が開始される。これにより、上流側水銀濃度が高い状態においてろ布列422上の水銀吸着剤に吸着された水銀が、上流側水銀濃度の低下に伴って水銀吸着剤から脱離することによる下流側水銀濃度の上昇を抑制することが可能となる。また、強制逆洗が行われるまでの間に、強制クリーニング動作による排ガスの温度低下が維持されている場合には、水銀吸着剤からの水銀の脱離をより確実に抑制することが可能となる。
 好ましい強制逆洗では、短周期での逆洗動作が複数のろ布列422の半分以上に対して順に行われる。これにより、ろ布列422上の水銀吸着剤から水銀が脱離することによる下流側水銀濃度の上昇をより確実に抑制することができる。より好ましくは、短周期での逆洗動作が複数のろ布列422の全てに対して行われる。これにより、下流側水銀濃度の上昇をさらに抑制することができる。
 なお、バグフィルタ42において、逆洗動作が同時に行われるろ布群は、必ずしも一列に並ぶ複数のろ布(ろ布列)である必要はなく、例えば、行方向および列方向に互いに隣接して配置される複数のろ布の集合であってもよい。また、バグフィルタ42の設計によっては、1つのろ布が、逆洗動作の実行単位である、ろ布群として捉えられてもよい。
 図5の例では、上流側水銀濃度が第1閾値以上となり、強制クリーニング動作が実行される場合に(ステップS12,S13)、強制逆洗の実行確定条件が成立したと判定されるが、強制逆洗の実行確定条件の成立は、強制クリーニング動作の実行に係る第1閾値とは異なる第3閾値を用いて判定されてもよい。
 図8の例では、第1閾値よりも小さい第3閾値が設定され、上流側水銀濃度が第3閾値以上となると、強制逆洗の実行確定条件が成立したと判定される(ステップS12a)。続いて、上流側水銀濃度が第1閾値および第2閾値と比較され、上流側水銀濃度が第1閾値以上となると(ステップS12)、飛灰除去部48による強制クリーニング動作が実行される(ステップS13)。その後、上流側水銀濃度が第2閾値未満となると(ステップS14)、強制逆洗の実行開始条件が成立し、強制逆洗が開始される(ステップS15)。また、上流側水銀濃度と第1閾値および第2閾値との比較において、上流側水銀濃度が第1閾値まで上がることなく(ステップS12)、第2閾値未満となることがある(ステップS12b)。この場合、強制クリーニング動作を行うことなく、強制逆洗が行われる(ステップS15)。
 図9の例では、第1閾値よりも大きい第3閾値が設定され、上流側水銀濃度が第1閾値以上となると(ステップS12)、飛灰除去部48による強制クリーニング動作が実行される(ステップS13)。続いて、上流側水銀濃度が第3閾値および第2閾値と比較され、上流側水銀濃度が第3閾値以上となると、強制逆洗の実行確定条件が成立したと判定される(ステップS14a)。その後、上流側水銀濃度が第2閾値未満となると(ステップS14)、強制逆洗の実行開始条件が成立し、強制逆洗が開始される(ステップS15)。また、上流側水銀濃度と第3閾値および第2閾値との比較において、上流側水銀濃度が第3閾値まで上がることなく(ステップS14a)、第2閾値未満となることがある(ステップS14b)。この場合、ステップS12に戻って、上流側水銀濃度が第1閾値と比較される。
 上記排ガス処理装置4では様々な変形が可能である。
 排ガス処理装置4の設計によっては、下流側水銀濃度計46により測定される下流側水銀濃度が所定の閾値以上となる異常時において、排ガス温度調整部(例えば、飛灰除去部48)による減温処理が実行されてもよい。この場合も、排ガス処理装置4において、排ガスの水銀濃度を適切に低下させることができる。また、下流側水銀濃度に基づいて検出される異常時において、上流側水銀濃度が第2閾値未満となる際に(異常時が検出された際に、上流側水銀濃度が第2閾値以上であり、その後、第2閾値未満となる場合、および、異常時が検出された際に、上流側水銀濃度が既に第2閾値未満となっている場合の双方を含む。)、バグフィルタ42の強制逆洗が開始されてもよい。これにより、水銀吸着剤が堆積していないろ布列422を、水銀濃度が高い排ガスが通過することによる下流側水銀濃度の上昇を抑制することができる。
 一方、燃焼室21で発生した排ガスの水銀濃度の上昇を迅速に検出するという観点では、排ガス経路における燃焼室21とバグフィルタ42との間において、排ガスの水銀濃度を測定する上流側水銀濃度計45が、異常時の検出に利用されることが好ましい。
 図1の排ガス処理装置4では、焼却炉2と吸着剤供給部41との間に、他のバグフィルタが配置されてもよい。この場合、当該他のバグフィルタにより、排ガスに含まれる飛灰が捕集され、バグフィルタ42では、吸着剤供給部41により煙道3に供給された水銀吸着剤が主として捕集される。
 上流側水銀濃度計45では、バグフィルタ42に対して排ガスの流れ方向上流側における排ガスの水銀濃度が測定可能であるならば、上流側水銀濃度計45の取込口は、任意の位置に設けられてよい。下流側水銀濃度計46も同様に、バグフィルタ42に対して排ガスの流れ方向下流側における排ガスの水銀濃度が測定可能であるならば、下流側水銀濃度計46の取込口は、任意の位置(例えば、煙突51以外の下流側煙道32)に設けられてよい。
 排ガス処理装置4は、焼却設備1以外の設備において用いられてもよい。
 上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
 発明を詳細に描写して説明したが、既述の説明は例示的であって限定的なものではない。したがって、本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変形や態様が可能であるといえる。
 3  煙道
 4  排ガス処理装置
 21  燃焼室
 23  排出路
 40  制御部
 41  吸着剤供給部
 42  バグフィルタ
 44  減温塔
 45  上流側水銀濃度計
 46  下流側水銀濃度計
 47  空気供給部
 48  飛灰除去部
 49  熱交換部
 422  ろ布列
 S11~S15,S12a,S12b,S14a,S14b  ステップ

Claims (10)

  1.  排ガス処理装置であって、
     燃焼室で発生した排ガスが流れる排ガス経路において前記排ガスに水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、
     前記排ガス経路において前記水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部と、
     前記排ガス経路において前記燃焼室と前記吸着剤捕集部との間に配置され、前記排ガスと所定の流体との熱交換を行う熱交換部と、
     前記排ガス経路における前記燃焼室と前記吸着剤捕集部との間において、前記排ガスの水銀濃度を上流側水銀濃度として測定する上流側水銀濃度計と、
     圧力波クリーニング、水噴射クリーニング、ショットクリーニング、または、前記熱交換部で発生する蒸気を利用するクリーニングによるクリーニング動作により、前記熱交換部に堆積した飛灰を除去可能であり、前記上流側水銀濃度に基づいて前記クリーニング動作を実行する飛灰除去部と、
    を備える。
  2.  請求項1に記載の排ガス処理装置であって、
     前記上流側水銀濃度計が、前記排ガスの0価水銀濃度を前記上流側水銀濃度として測定する。
  3.  請求項1または2に記載の排ガス処理装置であって、
     前記飛灰除去部が、前記上流側水銀濃度が所定の閾値以上となる異常時に、前記クリーニング動作を実行する。
  4.  排ガス処理装置であって、
     排ガスが流れる排ガス経路において前記排ガスに水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、
     前記排ガス経路において前記水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部と、
     前記排ガスの水銀濃度を測定する水銀濃度計と、
     前記吸着剤捕集部に流入する前記排ガスの温度を一時的に低下させる減温処理が実行可能な排ガス温度調整部と、
     前記水銀濃度が所定の閾値以上となる異常時において、前記排ガス温度調整部に対して前記減温処理を実行させる制御部と、
    を備える。
  5.  請求項4に記載の排ガス処理装置であって、
     前記排ガス経路に配置され、燃焼室で発生した前記排ガスと所定の流体との熱交換を行う熱交換部をさらに備え、
     前記排ガス温度調整部が、前記熱交換部に堆積した飛灰を除去する飛灰除去部を有する。
  6.  請求項5に記載の排ガス処理装置であって、
     前記飛灰除去部が、圧力波クリーニング、水噴射クリーニング、ショットクリーニング、または、前記熱交換部で発生する蒸気を利用するクリーニングによるクリーニング動作により、前記熱交換部に堆積した飛灰を除去する。
  7.  請求項4ないし6のいずれか1つに記載の排ガス処理装置であって、
     前記水銀濃度計が、前記吸着剤捕集部に対して前記排ガスの流れ方向上流側における前記排ガスの水銀濃度を測定する。
  8.  請求項7に記載の排ガス処理装置であって、
     前記水銀濃度計が、前記排ガスの0価水銀濃度を測定する。
  9.  請求項4ないし8のいずれか1つに記載の排ガス処理装置であって、
     前記吸着剤捕集部が、複数のろ布群により前記水銀吸着剤を捕集するとともに、前記複数のろ布群のそれぞれに対する逆洗動作により、ろ布群から前記水銀吸着剤を払い落とし、
     前記制御部が、通常時において前記複数のろ布群に対して前記逆洗動作を設定周期にて順に実行するとともに、前記異常時において、前記吸着剤捕集部に対して前記排ガスの流れ方向上流側における前記排ガスの水銀濃度が第2閾値未満となる際に、前記設定周期よりも短周期での前記逆洗動作を開始する。
  10.  排ガス処理装置における排ガス処理方法であって、
     前記排ガス処理装置が、
     排ガスが流れる排ガス経路において前記排ガスに水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、
     前記排ガス経路において前記水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部と、
     前記吸着剤捕集部に流入する前記排ガスの温度を一時的に低下させる減温処理が実行可能な排ガス温度調整部と、
    を備え、
     前記排ガス処理方法が、
     前記排ガスの水銀濃度を測定する工程と、
     前記水銀濃度が所定の閾値以上となる異常時において、前記排ガス温度調整部に対して前記減温処理を実行させる工程と、
    を備える。
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