燃焼排ガスの処理方法
【課題】燃焼炉からの排ガス中のダイオキシン類の排出を抑制する処理方法において、メモリー効果によって排出されるダイオキシン類をも抑制することができるとともにダイオキシン類濃度の大幅な変動があっても冷却媒体、吸着剤粉末の使用量を過剰にすることがなく、適切量とする。
【解決手段】焼却炉１からの排ガスをガス冷却装置３にて冷却媒体と接触させて冷却し、集塵装置４にて吸着剤粉末と接触させ、固形分を捕集する際、集塵装置から排出される排ガス中の高揮発性有機ハロゲンおよび低揮発性有機ハロゲンの濃度を同時に有機ハロゲン測定装置６で測定し、高揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量ΔＨと、低揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量ΔＬと、低揮発性有機ハロゲン濃度と高揮発性有機ハロゲン濃度との比の時間変化量Δ（Ｌ／Ｈ）を算出し、この変化量に基づいて、前記冷却媒体および吸着剤粉末の使用量を制御する。
【解決手段】焼却炉１からの排ガスをガス冷却装置３にて冷却媒体と接触させて冷却し、集塵装置４にて吸着剤粉末と接触させ、固形分を捕集する際、集塵装置から排出される排ガス中の高揮発性有機ハロゲンおよび低揮発性有機ハロゲンの濃度を同時に有機ハロゲン測定装置６で測定し、高揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量ΔＨと、低揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量ΔＬと、低揮発性有機ハロゲン濃度と高揮発性有機ハロゲン濃度との比の時間変化量Δ（Ｌ／Ｈ）を算出し、この変化量に基づいて、前記冷却媒体および吸着剤粉末の使用量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種燃焼炉から排出される燃焼排ガスに含まれるダイオキシン類の排出量を制御するための燃焼排ガスの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来の燃焼排ガスの処理方法に用いられる装置を示すもので、燃焼炉１からの燃焼排ガス（以下、排ガスと言うことがある。）は煙道２を通り冷却塔３に送られ、冷却塔３において水、空気などの冷却媒体と接触して冷却される。
前記排ガス中にダイオキシン類が存在しなくとも、未燃炭素粒子、多環芳香族ハロゲン化合物が存在すれば、一定条件下でダイオキシン類が合成されることが、デノボ合成として知られている。
【０００３】
このデノボ合成反応は３００℃付近で最も顕著になると言われている。このため、排ガスを３００℃以下に急速に冷却することが好ましく、冷却塔３において排ガスを急速冷却し、デノボ合成によるダイオキシン類の生成を抑えるようにしている。
冷却塔３からの排ガスは、煙道２を経てバグフィルター４に送られる。バグフィルター４では、活性炭粉末、消石灰粉末、活性炭粉末と消石灰粉末との混合粉末などの吸着剤粉末を排ガス中に噴霧し、排ガス中のダイオキシン類を吸着剤粉末に吸着させ、この吸着剤粉末を排ガス中の煤、埃などの固形分とともに捕集する。
バグフィルター４からの排ガスは煙突５から大気中に放散される。
【０００４】
この従来の処理方法では、冷却塔３の下流において温度計３１および流量計３２により排ガスの温度および流量を計測し、排ガス温度により冷却媒体の冷却塔３への投入量を制御し、排ガス流量により吸着剤粉末のバグフィルター４への投入量を制御するようにしている。
これは、排ガス中のダイオキシン類濃度を直接計測して、この濃度に基づいて冷却媒体および吸着剤粉末の投入量を制御する技術が確立されていないためである。
【０００５】
この処理方法では、したがって、排ガス中のダイオキシン類濃度が大きく変動した場合に十分な排出抑制効果が得られず、その変動を見越して過剰に冷却媒体、吸着剤粉末を投入する必要があった。
この問題を解消するために、特開２００４−１４１８２１号公報には、排ガス中の全有機ハロゲン化合物を計測し、この濃度をダイオキシン類濃度の代替指標として、吸着剤粉末の投入量を制御する技術が開示されている。
【０００６】
ところで、燃焼炉の立ち上げによる排ガス温度の上昇に伴って煙道内面に吸着していたダイオキシン類が排出される現象が「メモリー効果」として知られている。このメモリー効果によって排出されるダイオキシン類は、全有機ハロゲン化合物との相関性が低く、上述の全有機ハロゲン化合物を指標として制御する方法では、ダイオキシン類の排出抑制が十分行われない不具合がある。
【特許文献１】特開２００４−１４１８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、本発明における課題は、メモリー効果によって排出されるダイオキシン類をも十分排出抑制することができるようにするとともにダイオキシン類濃度の大幅な変動があっても冷却媒体、吸着剤粉末の使用量を過剰にすることがなく、適切量とすることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、焼却炉からの燃焼排ガスをガス冷却装置に導入し、冷却媒体と接触させて冷却し、ついで集塵装置に導入して吸着剤粉末と接触させつつ、固形分を捕集する燃焼排ガスの処理方法であって、
前記集塵装置から排出される燃焼排ガス中の高揮発性有機ハロゲンおよび低揮発性有機ハロゲンの濃度を同時に測定し、
高揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＨと、低揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＬと、低揮発性有機ハロゲン濃度と高揮発性有機ハロゲン濃度との比の時間変化量：Δ（Ｌ／Ｈ）を算出し、
これらの変化量に基づいて、前記冷却媒体および吸着剤粉末の使用量を制御することを特徴とする燃焼排ガスの処理方法である。
【０００９】
請求項２にかかる発明は、前記ΔＨとΔＬとΔ（Ｌ／Ｈ）がすべてゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を変動せず、
前記ΔＨとΔＬとが正で、Δ（Ｌ／Ｈ）がゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を大幅に増加し、
前記ΔＨが負で、ΔＬが正で、Δ（Ｌ／Ｈ）が負である場合には、吸着剤粉末の使用量を増加し、冷却媒体の使用量を変動せず、
前記ΔＨとΔＬとが負で、Δ（Ｌ／Ｈ）がゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を減少し、
前記ΔＨが正で、ΔＬがゼロで、Δ（Ｌ／Ｈ）が負である場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を増加するように制御することを特徴とする請求項１記載の燃焼排ガスの処理方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にあっては、燃焼排ガス中の高揮発性有機ハロゲンおよび低揮発性有機ハロゲンの濃度を同時に測定し、そのΔＨとΔＬとΔ（Ｌ／Ｈ）を算出することで、メモリー効果によって排出されたダイオキシン類をも検知することができ、これらの値を指標として冷却媒体および吸着剤粉末の使用量を制御することで、ダイオキシン類濃度の大幅な変動があっても過剰量を使用しなくともダイオキシン類の排出を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、この発明の処理方法を実施するための処理装置の例を示すものである。
燃焼炉１からの排ガスは、煙道２を介して冷却塔などのガス冷却装置３に送られる。ガス冷却装置３には、常温の水、空気などの冷却媒体が流量調整弁３１を介して投入され、排ガスが冷却媒体と接触して３００℃以下に急速冷却されるようになっている。
【００１２】
ガス冷却装置３からの冷却された排ガスは、煙道２を流れ、その温度が温度計３２により、その流量が流量計３３により計測されたのち、バグフィルターなどの集塵装置４に送られる。集塵装置４には、微粉状の吸着剤粉末がキャリアガスに伴われ、流量調整弁４１を介して投入され、排ガス中のダイオキシン類を吸着剤粉末に吸着するようになっている。
ここでの吸着剤粉末としては、活性炭粉末、消石灰粉末、活性炭粉末と消石灰粉末との混合粉末などが主に使用されるが、これ以外のダイオキシン類を吸着する吸着剤を用いることもできる。
集塵装置４では、この吸着剤粉末と排ガス中の煤、埃などの固形分とが捕集される。
【００１３】
集塵装置４からの排ガスは煙道２を流れ、ここを流れる排ガス中の高揮発性有機ハロゲンおよび低揮発性有機ハロゲンの濃度が集塵装置４の下流に配置された有機ハロゲン測定装置６により同時に測定される。排ガスはその後煙突５から大気中に放出される。
【００１４】
有機ハロゲン測定装置６により計測された高揮発性有機ハロゲン濃度および低揮発性有機ハロゲン濃度は制御装置７に入力され、ここで演算処理されて、制御装置７から冷却媒体投入量制御信号が前記流量調整弁３１に送られ、吸着剤粉末投入量制御信号が前記流量調整弁４１に送られ、それぞれの投入量が制御されるように構成されている。
ここで、冷却媒体の投入は、主に排ガス温度を制御してダイオキシン類の二次生成を制御（抑制）するものであり、吸着剤粉末の投入は、ダイオキシン類の吸着捕集量を制御するものである。
【００１５】
図２は、前記有機ハロゲン測定装置６の構成例を示すもので、以下のこの測定装置６を用いて排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度および低揮発性有機ハロゲン濃度を測定する方法を説明する。
この測定装置６では、予めダスト、水分を除去した被測定ガス（排ガス）が無機ハロゲン化合物除去装置６２に送られ、ここで被測定ガス中の無機ハロゲン化合物、例えば塩化水素、塩素ガス等が除去される。
無機ハロゲン化合物除去装置６２には、金属銀を担持したプラスチック、セラミックからなる粒子あるいはフィルターを充填した除去筒などが用いられ、例えば本出願人が先に特許出願した特開２００６−２８４４２３号公報に開示した装置などが用いられる。
【００１６】
無機ハロゲン化合物除去装置６２から導出された被測定ガスは、第１の切替弁６３を介して第１の吸着筒６４または第２の吸着筒６５に送られる。
第１の切替弁６３は、被測定ガスの流路を切り替えて第１の吸着筒６４または第２の吸着筒６５に被測定ガスを流すとともに、後述する脱着用ガスの流路を切り替えて第１の吸着筒６４または第２の吸着筒６５に流すためのものである。
【００１７】
第１の吸着筒６４または第２の吸着筒６５内には、表面積（ＢＥＴ法による測定値）が１０〜２４０ｍ２／ｇ、好ましくは９０〜１１０ｍ２／ｇの炭素系、好ましくはグラファイト系の吸着剤が充填されている。吸着剤の表面積が１０ｍ２／ｇ未満では低揮発性有機ハロゲン化合物の吸着が困難であり、２４０ｍ２／ｇを越えると吸着した低揮発性有機ハロゲン化合物の脱着が困難となる。活性炭やゼオライトでは表面積が大き過ぎ、樹脂系では加熱に弱い。
【００１８】
被測定ガスは、第１の吸着筒６４に導入され、吸着剤に吸着されるが、その際の吸着温度は、１００℃とされる。
このような吸着温度条件においては、被測定ガス中の全有機ハロゲンのうち、低揮発性有機ハロゲンが選択的に吸着され、高揮発性有機ハロゲンが吸着されずにそのまま第１の吸着筒６４から第２の切替弁６６を経て系外に排出される。
この発明において、高揮発性有機ハロゲンとは、その沸点が１００℃未満である有機ハロゲン化合物を呼称し、低揮発性有機ハロゲンとは、その沸点が１００℃以上である有機ハロゲン化合物を呼称するものとする。
【００１９】
第１の吸着筒６４の吸着剤が破過する寸前に、第１および第２の切替弁６３、６６を切り替えて、第２の吸着筒６５に被測定ガスを流し、第１の吸着筒６４には、脱着用ガスの窒素、アルゴン、ヘリウムなどの脱着用ガスを第１の切替弁６３を介して送り込み、ここに吸着されている低揮発性有機ハロゲンを吸着剤から脱着する。
この際の脱着温度は、４００〜４５０℃とされる。
【００２０】
第１の吸着筒６４からの脱着ガスは放電管６７に送られる。放電管６７の一対の電極６８、６８には高周波高圧電源６９からの高周波高電圧が印加され、内部でプラズマ放電が生じ、導入された高揮発性有機ハロゲンが励起されて、ハロゲン元素に特有の波長で発光する。この発光は、レンズ７０、７０で集光され、光ファイバ７１に伝送されて分光器７２に送られて、特有波長での光強度が計測されて、低揮発性有機ハロゲンの濃度が求められるようになっている。
測定装置の校正は、定期的に標準ガス源７３から、既知量の１，１，１−トリクロロエタンなどの有機ハロゲン化合物とヘリウムとの混合ガスからなる標準ガスを放電管６７に送り込んで同様の定量操作を行う。
【００２１】
第２の吸着筒６５での被測定ガスの吸着温度は５０℃とされ、この吸着温度条件では、被測定ガス中の全有機ハロゲン化合物が吸着される。
第２の吸着筒６５の吸着剤が破過寸前になると、第１および第２の切替弁６３、６６を切り替えて、第２の吸着筒６５に脱着用ガスを流し、第２の吸着筒６５から全有機ハロゲン化合物を脱着し、これを先と同様の操作を行って、全有機ハロゲン化合物の濃度を求める。第１の吸着筒６４には再び被測定ガスを流す。
【００２２】
以下、同様の操作を繰り返すことで、被測定ガス中の低揮発性有機ハロゲンの濃度と全有機ハロゲン化合物の濃度が求められ、全有機ハロゲン化合物の濃度から低揮発性有機ハロゲンの濃度を差し引くことで高揮発性有機ハロゲンの濃度が求められ、結果的に高揮発性有機ハロゲンの濃度と低揮発性有機ハロゲンの濃度を同時に測定できる。
【００２３】
次に、本発明の処理方法を具体的に説明する。
前記制御装置７では、入力された高揮発性有機ハロゲン濃度および低揮発性有機ハロゲン濃度から高揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＨと、低揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＬと、低揮発性有機ハロゲン濃度と高揮発性有機ハロゲン濃度との比の時間変化量：Δ（Ｌ／Ｈ）を算出する。
【００２４】
これらの時間変化量は以下の式により求められる。
ΔＨ＝（Ｈ２−Ｈ１）／（ｔ２−ｔ１）
ΔＬ＝（Ｌ２−Ｌ１）／（ｔ２−ｔ１）
Δ（Ｌ／Ｈ）＝（Ｌ２／Ｈ２−Ｌ１／Ｈ１）／（ｔ２−ｔ１）
ここで、Ｈ１は時刻ｔ１における高揮発性有機ハロゲン濃度、Ｈ２は時刻ｔ２における高揮発性有機ハロゲン濃度、Ｌ１は時刻ｔ１における低揮発性有機ハロゲン濃度、Ｌ２は時刻ｔ２における低揮発性有機ハロゲン濃度で、ｔ１＜ｔ２である。ｔ２−ｔ１は通常３０分〜１２０分とされる。
【００２５】
そして、図３に示すように、高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）および低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）の時間的変化がない場合、すなわちΔＨ＝０、ΔＬ＝０、Δ（Ｌ／Ｈ）＝０である場合には、冷却媒体および吸着剤粉末の投入量を一定量とし増減を行わない。この場合の冷却媒体投入量を１００とし、吸着剤粉末投入量を１００とする。
【００２６】
図４に示すように、高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）および低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）が時間とともに増大する場合、すなわちΔＨ＞０、ΔＬ＞０、Δ（Ｌ／Ｈ）＝０である場合には、冷却媒体および吸着剤粉末の投入量を図３に示したものよりも大幅に増量する。この場合の冷却媒体投入量を２００とし、吸着剤粉末投入量を２００とする。
【００２７】
図５に示すように、高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）が減少し、低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）が時間とともに増大する場合、すなわちΔＨ＜０、ΔＬ＞０、Δ（Ｌ／Ｈ）＜０である場合には、図３に示したものよりも冷却媒体の投入量を変化させず、吸着剤粉末の投入量を増量する。この場合の冷却媒体投入量を１００とし、吸着剤粉末投入量を１５０とする。
図５に示すような変化が表れる場合は、メモリー効果が発現された場合である。
【００２８】
図６に示すように、高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）および低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）の時間的にともに減少した場合、すなわちΔＨ＜０、ΔＬ＜０、Δ（Ｌ／Ｈ）＝０である場合には、冷却媒体および吸着剤粉末の投入量をともに図３のものよりも減少する。この場合の冷却媒体投入量を５０とし、吸着剤粉末投入量を５０とする。
【００２９】
さらに、図７に示すように、高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）が時間的に増加し、低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）の時間的変化がない場合、すなわちΔＨ＞０、ΔＬ＝０、Δ（Ｌ／Ｈ）＜０である場合には、冷却媒体の投入量と吸着剤粉末の投入量をともに図３のものよりも増量する。この場合の冷却媒体投入量を１５０とし、吸着剤粉末投入量を１５０とする。
【００３０】
表１に上述の高揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＨと、低揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＬと、低揮発性有機ハロゲン濃度と高揮発性有機ハロゲン濃度との比の時間変化量：Δ（Ｌ／Ｈ）と冷却媒体および吸着剤粉末の投入量の増加あるいは減少の関係をまとめて示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
このような制御操作において、ダイオキシン類と相関性が高い低揮発性有機ハロゲン濃度変化（ΔＬ）を基本制御指標とする。すなわち、Δ（Ｌ／Ｈ）とΔＬとの挙動からダイオキシン類の発生を推定し、排ガス温度制御（冷却媒体投入量）と吸着捕集制御（吸着剤粉末投入量）を行う。
また、変化量の大きい高揮発性有機ハロゲン濃度変化（ΔＨ）を予測制御指標とする。すなわち、（ΔＨ）と（ΔＬ／Ｈ）との挙動からダイオキシン類の発生を推定し、先行的な排ガス温度制御と吸着捕集制御を行う。
【００３３】
実際の排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）および低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）の時間的変化の変動パターンは、上述の５種以外にも存在し、これらのパターンの複合的なパターン、例えばメモリー効果に起因するＨＶ、ＬＶの変動中に燃焼不良が発生した場合などがある。
このような変動があっても、上述の５種の制御操作を基本としてこれらを組み合わせた制御操作によって対応できる。
【００３４】
以下、具体例を示す。
図１に示す装置によって、排ガスの処理を行った。図２に示す有機ハロゲン測定装置により排ガス中のＬＶ、ＨＶを連続的に計測した。図８は、その計測結果を示すもので、その横軸は実際の時刻を目盛ってある。
【００３５】
図８のグラフにおいて、ＬＶおよびＨＶの時間的変化がない領域Ａでは、冷却水の冷却装置への投入量を相対値で１００とし、吸着剤粉末の集塵装置への投入量を相対値で１００とする。
ついで、図８のグラフにおいて、ＨＶが急激に増加し、ＬＶもそれにつれて増加した領域Ｂでは、冷却水の冷却装置への投入量を相対値で１５０とし、吸着剤粉末の集塵装置への投入量を相対値で１５０とした。
【００３６】
さらに、図８のグラフにおいて、ＨＶが急激に減少し、ＬＶもそれにつれて減少した領域Ｃでは、冷却水の冷却装置への投入量を相対値で５０とし、吸着剤粉末の集塵装置への投入量を相対値で５０とした。
さらに、図８のグラフにおいて、ＨＶの減少率が少なくなり、ＬＶの変化がほぼなくなった領域Ｄでは、冷却水の冷却装置への投入量を相対値で８０とし、吸着剤粉末の集塵装置への投入量を相対値で８０とした。
【００３７】
以上のような制御操作を行うことで、大気中に放散される排ガス中のダイオキシン類濃度は、規制値以下に抑えられ、冷却水の投入量は従来装置の１／２になり、吸着剤粉末の投入量は同じく１／２になった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の排ガス処理方法に用いられる処理装置の例を示す概略構成図である。
【図２】本発明における有機ハロゲン測定装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の第１の例を示すグラフである。
【図４】排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の第１の例を示すグラフである。
【図５】排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の第１の例を示すグラフである。
【図６】排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の第１の例を示すグラフである。
【図７】排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の第１の例を示すグラフである。
【図８】具体例での排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の例を示すグラフである。
【図９】従来の排ガス処理装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１・・燃焼炉、２・・煙道、３・・ガス冷却装置、４・・集塵装置、５・・煙突、６・・有機ハロゲン測定装置、７・・制御装置、３１、４１・・流量調整弁
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種燃焼炉から排出される燃焼排ガスに含まれるダイオキシン類の排出量を制御するための燃焼排ガスの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来の燃焼排ガスの処理方法に用いられる装置を示すもので、燃焼炉１からの燃焼排ガス（以下、排ガスと言うことがある。）は煙道２を通り冷却塔３に送られ、冷却塔３において水、空気などの冷却媒体と接触して冷却される。
前記排ガス中にダイオキシン類が存在しなくとも、未燃炭素粒子、多環芳香族ハロゲン化合物が存在すれば、一定条件下でダイオキシン類が合成されることが、デノボ合成として知られている。
【０００３】
このデノボ合成反応は３００℃付近で最も顕著になると言われている。このため、排ガスを３００℃以下に急速に冷却することが好ましく、冷却塔３において排ガスを急速冷却し、デノボ合成によるダイオキシン類の生成を抑えるようにしている。
冷却塔３からの排ガスは、煙道２を経てバグフィルター４に送られる。バグフィルター４では、活性炭粉末、消石灰粉末、活性炭粉末と消石灰粉末との混合粉末などの吸着剤粉末を排ガス中に噴霧し、排ガス中のダイオキシン類を吸着剤粉末に吸着させ、この吸着剤粉末を排ガス中の煤、埃などの固形分とともに捕集する。
バグフィルター４からの排ガスは煙突５から大気中に放散される。
【０００４】
この従来の処理方法では、冷却塔３の下流において温度計３１および流量計３２により排ガスの温度および流量を計測し、排ガス温度により冷却媒体の冷却塔３への投入量を制御し、排ガス流量により吸着剤粉末のバグフィルター４への投入量を制御するようにしている。
これは、排ガス中のダイオキシン類濃度を直接計測して、この濃度に基づいて冷却媒体および吸着剤粉末の投入量を制御する技術が確立されていないためである。
【０００５】
この処理方法では、したがって、排ガス中のダイオキシン類濃度が大きく変動した場合に十分な排出抑制効果が得られず、その変動を見越して過剰に冷却媒体、吸着剤粉末を投入する必要があった。
この問題を解消するために、特開２００４−１４１８２１号公報には、排ガス中の全有機ハロゲン化合物を計測し、この濃度をダイオキシン類濃度の代替指標として、吸着剤粉末の投入量を制御する技術が開示されている。
【０００６】
ところで、燃焼炉の立ち上げによる排ガス温度の上昇に伴って煙道内面に吸着していたダイオキシン類が排出される現象が「メモリー効果」として知られている。このメモリー効果によって排出されるダイオキシン類は、全有機ハロゲン化合物との相関性が低く、上述の全有機ハロゲン化合物を指標として制御する方法では、ダイオキシン類の排出抑制が十分行われない不具合がある。
【特許文献１】特開２００４−１４１８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、本発明における課題は、メモリー効果によって排出されるダイオキシン類をも十分排出抑制することができるようにするとともにダイオキシン類濃度の大幅な変動があっても冷却媒体、吸着剤粉末の使用量を過剰にすることがなく、適切量とすることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、焼却炉からの燃焼排ガスをガス冷却装置に導入し、冷却媒体と接触させて冷却し、ついで集塵装置に導入して吸着剤粉末と接触させつつ、固形分を捕集する燃焼排ガスの処理方法であって、
前記集塵装置から排出される燃焼排ガス中の高揮発性有機ハロゲンおよび低揮発性有機ハロゲンの濃度を同時に測定し、
高揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＨと、低揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＬと、低揮発性有機ハロゲン濃度と高揮発性有機ハロゲン濃度との比の時間変化量：Δ（Ｌ／Ｈ）を算出し、
これらの変化量に基づいて、前記冷却媒体および吸着剤粉末の使用量を制御することを特徴とする燃焼排ガスの処理方法である。
【０００９】
請求項２にかかる発明は、前記ΔＨとΔＬとΔ（Ｌ／Ｈ）がすべてゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を変動せず、
前記ΔＨとΔＬとが正で、Δ（Ｌ／Ｈ）がゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を大幅に増加し、
前記ΔＨが負で、ΔＬが正で、Δ（Ｌ／Ｈ）が負である場合には、吸着剤粉末の使用量を増加し、冷却媒体の使用量を変動せず、
前記ΔＨとΔＬとが負で、Δ（Ｌ／Ｈ）がゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を減少し、
前記ΔＨが正で、ΔＬがゼロで、Δ（Ｌ／Ｈ）が負である場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を増加するように制御することを特徴とする請求項１記載の燃焼排ガスの処理方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にあっては、燃焼排ガス中の高揮発性有機ハロゲンおよび低揮発性有機ハロゲンの濃度を同時に測定し、そのΔＨとΔＬとΔ（Ｌ／Ｈ）を算出することで、メモリー効果によって排出されたダイオキシン類をも検知することができ、これらの値を指標として冷却媒体および吸着剤粉末の使用量を制御することで、ダイオキシン類濃度の大幅な変動があっても過剰量を使用しなくともダイオキシン類の排出を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、この発明の処理方法を実施するための処理装置の例を示すものである。
燃焼炉１からの排ガスは、煙道２を介して冷却塔などのガス冷却装置３に送られる。ガス冷却装置３には、常温の水、空気などの冷却媒体が流量調整弁３１を介して投入され、排ガスが冷却媒体と接触して３００℃以下に急速冷却されるようになっている。
【００１２】
ガス冷却装置３からの冷却された排ガスは、煙道２を流れ、その温度が温度計３２により、その流量が流量計３３により計測されたのち、バグフィルターなどの集塵装置４に送られる。集塵装置４には、微粉状の吸着剤粉末がキャリアガスに伴われ、流量調整弁４１を介して投入され、排ガス中のダイオキシン類を吸着剤粉末に吸着するようになっている。
ここでの吸着剤粉末としては、活性炭粉末、消石灰粉末、活性炭粉末と消石灰粉末との混合粉末などが主に使用されるが、これ以外のダイオキシン類を吸着する吸着剤を用いることもできる。
集塵装置４では、この吸着剤粉末と排ガス中の煤、埃などの固形分とが捕集される。
【００１３】
集塵装置４からの排ガスは煙道２を流れ、ここを流れる排ガス中の高揮発性有機ハロゲンおよび低揮発性有機ハロゲンの濃度が集塵装置４の下流に配置された有機ハロゲン測定装置６により同時に測定される。排ガスはその後煙突５から大気中に放出される。
【００１４】
有機ハロゲン測定装置６により計測された高揮発性有機ハロゲン濃度および低揮発性有機ハロゲン濃度は制御装置７に入力され、ここで演算処理されて、制御装置７から冷却媒体投入量制御信号が前記流量調整弁３１に送られ、吸着剤粉末投入量制御信号が前記流量調整弁４１に送られ、それぞれの投入量が制御されるように構成されている。
ここで、冷却媒体の投入は、主に排ガス温度を制御してダイオキシン類の二次生成を制御（抑制）するものであり、吸着剤粉末の投入は、ダイオキシン類の吸着捕集量を制御するものである。
【００１５】
図２は、前記有機ハロゲン測定装置６の構成例を示すもので、以下のこの測定装置６を用いて排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度および低揮発性有機ハロゲン濃度を測定する方法を説明する。
この測定装置６では、予めダスト、水分を除去した被測定ガス（排ガス）が無機ハロゲン化合物除去装置６２に送られ、ここで被測定ガス中の無機ハロゲン化合物、例えば塩化水素、塩素ガス等が除去される。
無機ハロゲン化合物除去装置６２には、金属銀を担持したプラスチック、セラミックからなる粒子あるいはフィルターを充填した除去筒などが用いられ、例えば本出願人が先に特許出願した特開２００６−２８４４２３号公報に開示した装置などが用いられる。
【００１６】
無機ハロゲン化合物除去装置６２から導出された被測定ガスは、第１の切替弁６３を介して第１の吸着筒６４または第２の吸着筒６５に送られる。
第１の切替弁６３は、被測定ガスの流路を切り替えて第１の吸着筒６４または第２の吸着筒６５に被測定ガスを流すとともに、後述する脱着用ガスの流路を切り替えて第１の吸着筒６４または第２の吸着筒６５に流すためのものである。
【００１７】
第１の吸着筒６４または第２の吸着筒６５内には、表面積（ＢＥＴ法による測定値）が１０〜２４０ｍ２／ｇ、好ましくは９０〜１１０ｍ２／ｇの炭素系、好ましくはグラファイト系の吸着剤が充填されている。吸着剤の表面積が１０ｍ２／ｇ未満では低揮発性有機ハロゲン化合物の吸着が困難であり、２４０ｍ２／ｇを越えると吸着した低揮発性有機ハロゲン化合物の脱着が困難となる。活性炭やゼオライトでは表面積が大き過ぎ、樹脂系では加熱に弱い。
【００１８】
被測定ガスは、第１の吸着筒６４に導入され、吸着剤に吸着されるが、その際の吸着温度は、１００℃とされる。
このような吸着温度条件においては、被測定ガス中の全有機ハロゲンのうち、低揮発性有機ハロゲンが選択的に吸着され、高揮発性有機ハロゲンが吸着されずにそのまま第１の吸着筒６４から第２の切替弁６６を経て系外に排出される。
この発明において、高揮発性有機ハロゲンとは、その沸点が１００℃未満である有機ハロゲン化合物を呼称し、低揮発性有機ハロゲンとは、その沸点が１００℃以上である有機ハロゲン化合物を呼称するものとする。
【００１９】
第１の吸着筒６４の吸着剤が破過する寸前に、第１および第２の切替弁６３、６６を切り替えて、第２の吸着筒６５に被測定ガスを流し、第１の吸着筒６４には、脱着用ガスの窒素、アルゴン、ヘリウムなどの脱着用ガスを第１の切替弁６３を介して送り込み、ここに吸着されている低揮発性有機ハロゲンを吸着剤から脱着する。
この際の脱着温度は、４００〜４５０℃とされる。
【００２０】
第１の吸着筒６４からの脱着ガスは放電管６７に送られる。放電管６７の一対の電極６８、６８には高周波高圧電源６９からの高周波高電圧が印加され、内部でプラズマ放電が生じ、導入された高揮発性有機ハロゲンが励起されて、ハロゲン元素に特有の波長で発光する。この発光は、レンズ７０、７０で集光され、光ファイバ７１に伝送されて分光器７２に送られて、特有波長での光強度が計測されて、低揮発性有機ハロゲンの濃度が求められるようになっている。
測定装置の校正は、定期的に標準ガス源７３から、既知量の１，１，１−トリクロロエタンなどの有機ハロゲン化合物とヘリウムとの混合ガスからなる標準ガスを放電管６７に送り込んで同様の定量操作を行う。
【００２１】
第２の吸着筒６５での被測定ガスの吸着温度は５０℃とされ、この吸着温度条件では、被測定ガス中の全有機ハロゲン化合物が吸着される。
第２の吸着筒６５の吸着剤が破過寸前になると、第１および第２の切替弁６３、６６を切り替えて、第２の吸着筒６５に脱着用ガスを流し、第２の吸着筒６５から全有機ハロゲン化合物を脱着し、これを先と同様の操作を行って、全有機ハロゲン化合物の濃度を求める。第１の吸着筒６４には再び被測定ガスを流す。
【００２２】
以下、同様の操作を繰り返すことで、被測定ガス中の低揮発性有機ハロゲンの濃度と全有機ハロゲン化合物の濃度が求められ、全有機ハロゲン化合物の濃度から低揮発性有機ハロゲンの濃度を差し引くことで高揮発性有機ハロゲンの濃度が求められ、結果的に高揮発性有機ハロゲンの濃度と低揮発性有機ハロゲンの濃度を同時に測定できる。
【００２３】
次に、本発明の処理方法を具体的に説明する。
前記制御装置７では、入力された高揮発性有機ハロゲン濃度および低揮発性有機ハロゲン濃度から高揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＨと、低揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＬと、低揮発性有機ハロゲン濃度と高揮発性有機ハロゲン濃度との比の時間変化量：Δ（Ｌ／Ｈ）を算出する。
【００２４】
これらの時間変化量は以下の式により求められる。
ΔＨ＝（Ｈ２−Ｈ１）／（ｔ２−ｔ１）
ΔＬ＝（Ｌ２−Ｌ１）／（ｔ２−ｔ１）
Δ（Ｌ／Ｈ）＝（Ｌ２／Ｈ２−Ｌ１／Ｈ１）／（ｔ２−ｔ１）
ここで、Ｈ１は時刻ｔ１における高揮発性有機ハロゲン濃度、Ｈ２は時刻ｔ２における高揮発性有機ハロゲン濃度、Ｌ１は時刻ｔ１における低揮発性有機ハロゲン濃度、Ｌ２は時刻ｔ２における低揮発性有機ハロゲン濃度で、ｔ１＜ｔ２である。ｔ２−ｔ１は通常３０分〜１２０分とされる。
【００２５】
そして、図３に示すように、高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）および低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）の時間的変化がない場合、すなわちΔＨ＝０、ΔＬ＝０、Δ（Ｌ／Ｈ）＝０である場合には、冷却媒体および吸着剤粉末の投入量を一定量とし増減を行わない。この場合の冷却媒体投入量を１００とし、吸着剤粉末投入量を１００とする。
【００２６】
図４に示すように、高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）および低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）が時間とともに増大する場合、すなわちΔＨ＞０、ΔＬ＞０、Δ（Ｌ／Ｈ）＝０である場合には、冷却媒体および吸着剤粉末の投入量を図３に示したものよりも大幅に増量する。この場合の冷却媒体投入量を２００とし、吸着剤粉末投入量を２００とする。
【００２７】
図５に示すように、高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）が減少し、低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）が時間とともに増大する場合、すなわちΔＨ＜０、ΔＬ＞０、Δ（Ｌ／Ｈ）＜０である場合には、図３に示したものよりも冷却媒体の投入量を変化させず、吸着剤粉末の投入量を増量する。この場合の冷却媒体投入量を１００とし、吸着剤粉末投入量を１５０とする。
図５に示すような変化が表れる場合は、メモリー効果が発現された場合である。
【００２８】
図６に示すように、高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）および低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）の時間的にともに減少した場合、すなわちΔＨ＜０、ΔＬ＜０、Δ（Ｌ／Ｈ）＝０である場合には、冷却媒体および吸着剤粉末の投入量をともに図３のものよりも減少する。この場合の冷却媒体投入量を５０とし、吸着剤粉末投入量を５０とする。
【００２９】
さらに、図７に示すように、高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）が時間的に増加し、低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）の時間的変化がない場合、すなわちΔＨ＞０、ΔＬ＝０、Δ（Ｌ／Ｈ）＜０である場合には、冷却媒体の投入量と吸着剤粉末の投入量をともに図３のものよりも増量する。この場合の冷却媒体投入量を１５０とし、吸着剤粉末投入量を１５０とする。
【００３０】
表１に上述の高揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＨと、低揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＬと、低揮発性有機ハロゲン濃度と高揮発性有機ハロゲン濃度との比の時間変化量：Δ（Ｌ／Ｈ）と冷却媒体および吸着剤粉末の投入量の増加あるいは減少の関係をまとめて示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
このような制御操作において、ダイオキシン類と相関性が高い低揮発性有機ハロゲン濃度変化（ΔＬ）を基本制御指標とする。すなわち、Δ（Ｌ／Ｈ）とΔＬとの挙動からダイオキシン類の発生を推定し、排ガス温度制御（冷却媒体投入量）と吸着捕集制御（吸着剤粉末投入量）を行う。
また、変化量の大きい高揮発性有機ハロゲン濃度変化（ΔＨ）を予測制御指標とする。すなわち、（ΔＨ）と（ΔＬ／Ｈ）との挙動からダイオキシン類の発生を推定し、先行的な排ガス温度制御と吸着捕集制御を行う。
【００３３】
実際の排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）および低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）の時間的変化の変動パターンは、上述の５種以外にも存在し、これらのパターンの複合的なパターン、例えばメモリー効果に起因するＨＶ、ＬＶの変動中に燃焼不良が発生した場合などがある。
このような変動があっても、上述の５種の制御操作を基本としてこれらを組み合わせた制御操作によって対応できる。
【００３４】
以下、具体例を示す。
図１に示す装置によって、排ガスの処理を行った。図２に示す有機ハロゲン測定装置により排ガス中のＬＶ、ＨＶを連続的に計測した。図８は、その計測結果を示すもので、その横軸は実際の時刻を目盛ってある。
【００３５】
図８のグラフにおいて、ＬＶおよびＨＶの時間的変化がない領域Ａでは、冷却水の冷却装置への投入量を相対値で１００とし、吸着剤粉末の集塵装置への投入量を相対値で１００とする。
ついで、図８のグラフにおいて、ＨＶが急激に増加し、ＬＶもそれにつれて増加した領域Ｂでは、冷却水の冷却装置への投入量を相対値で１５０とし、吸着剤粉末の集塵装置への投入量を相対値で１５０とした。
【００３６】
さらに、図８のグラフにおいて、ＨＶが急激に減少し、ＬＶもそれにつれて減少した領域Ｃでは、冷却水の冷却装置への投入量を相対値で５０とし、吸着剤粉末の集塵装置への投入量を相対値で５０とした。
さらに、図８のグラフにおいて、ＨＶの減少率が少なくなり、ＬＶの変化がほぼなくなった領域Ｄでは、冷却水の冷却装置への投入量を相対値で８０とし、吸着剤粉末の集塵装置への投入量を相対値で８０とした。
【００３７】
以上のような制御操作を行うことで、大気中に放散される排ガス中のダイオキシン類濃度は、規制値以下に抑えられ、冷却水の投入量は従来装置の１／２になり、吸着剤粉末の投入量は同じく１／２になった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の排ガス処理方法に用いられる処理装置の例を示す概略構成図である。
【図２】本発明における有機ハロゲン測定装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の第１の例を示すグラフである。
【図４】排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の第１の例を示すグラフである。
【図５】排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の第１の例を示すグラフである。
【図６】排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の第１の例を示すグラフである。
【図７】排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の第１の例を示すグラフである。
【図８】具体例での排ガス中の高揮発性有機ハロゲン濃度（ＨＶ）と低揮発性有機ハロゲン濃度（ＬＶ）との時間的変化の例を示すグラフである。
【図９】従来の排ガス処理装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１・・燃焼炉、２・・煙道、３・・ガス冷却装置、４・・集塵装置、５・・煙突、６・・有機ハロゲン測定装置、７・・制御装置、３１、４１・・流量調整弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉からの燃焼排ガスをガス冷却装置に導入し、冷却媒体と接触させて冷却し、ついで集塵装置に導入して吸着剤粉末と接触させつつ、固形分を捕集する燃焼排ガスの処理方法であって、
前記集塵装置から排出される燃焼排ガス中の高揮発性有機ハロゲンおよび低揮発性有機ハロゲンの濃度を同時に測定し、
高揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＨと、低揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＬと、低揮発性有機ハロゲン濃度と高揮発性有機ハロゲン濃度との比の時間変化量：Δ（Ｌ／Ｈ）を算出し、
これらの変化量に基づいて、前記冷却媒体および吸着剤粉末の使用量を制御することを特徴とする燃焼排ガスの処理方法。
【請求項２】
前記ΔＨとΔＬとΔ（Ｌ／Ｈ）がすべてゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を変動せず、
前記ΔＨとΔＬとが正で、Δ（Ｌ／Ｈ）がゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を大幅に増加し、
前記ΔＨが負で、ΔＬが正で、Δ（Ｌ／Ｈ）が負である場合には、吸着剤粉末の使用量を増加し、冷却媒体の使用量を変動せず、
前記ΔＨとΔＬとが負で、Δ（Ｌ／Ｈ）がゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を減少し、
前記ΔＨが正で、ΔＬがゼロで、Δ（Ｌ／Ｈ）が負である場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を増加するように制御することを特徴とする請求項１記載の燃焼排ガスの処理方法。
【請求項１】
焼却炉からの燃焼排ガスをガス冷却装置に導入し、冷却媒体と接触させて冷却し、ついで集塵装置に導入して吸着剤粉末と接触させつつ、固形分を捕集する燃焼排ガスの処理方法であって、
前記集塵装置から排出される燃焼排ガス中の高揮発性有機ハロゲンおよび低揮発性有機ハロゲンの濃度を同時に測定し、
高揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＨと、低揮発性有機ハロゲン濃度の時間変化量：ΔＬと、低揮発性有機ハロゲン濃度と高揮発性有機ハロゲン濃度との比の時間変化量：Δ（Ｌ／Ｈ）を算出し、
これらの変化量に基づいて、前記冷却媒体および吸着剤粉末の使用量を制御することを特徴とする燃焼排ガスの処理方法。
【請求項２】
前記ΔＨとΔＬとΔ（Ｌ／Ｈ）がすべてゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を変動せず、
前記ΔＨとΔＬとが正で、Δ（Ｌ／Ｈ）がゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を大幅に増加し、
前記ΔＨが負で、ΔＬが正で、Δ（Ｌ／Ｈ）が負である場合には、吸着剤粉末の使用量を増加し、冷却媒体の使用量を変動せず、
前記ΔＨとΔＬとが負で、Δ（Ｌ／Ｈ）がゼロである場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を減少し、
前記ΔＨが正で、ΔＬがゼロで、Δ（Ｌ／Ｈ）が負である場合には、吸着剤粉末と冷却媒体の使用量を増加するように制御することを特徴とする請求項１記載の燃焼排ガスの処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−４６６４３（Ｐ２０１０−４６６４３Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１５５０１（Ｐ２００８−２１５５０１）
【出願日】平成２０年８月２５日（２００８．８．２５）
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２５日（２００８．８．２５）
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【Ｆターム（参考）】
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