(57)【要約】【課題】水銀の濃度に対して、最適な活性炭の供給量を正確に決定することができる排ガス処理システムを提供する。【解決手段】排ガス処理システム１は、排ガスに含まれる有害物質を除去する集じん装置２と、排ガスの流れ方向において、集じん装置２の上流側に配置され、かつ集じん装置２に導入される排ガスに含まれる水銀の濃度を測定する水銀計３と、集じん装置２に導入される排ガスに活性炭を供給する活性炭供給装置４と、活性炭供給装置４から供給される活性炭の供給量を制御する制御装置５と、を備える。制御装置５は、水銀計３で測定された水銀の濃度の平均値を移動平均によって算出し、算出された水銀の濃度の平均値を、活性炭の供給量を決定するための第１非線形関数に入力して、活性炭の第１供給量を算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスに含まれる有害物質を除去する集じん装置と、
前記排ガスの流れ方向において、前記集じん装置の上流側に配置され、かつ前記集じん装置に導入される排ガスに含まれる水銀の濃度を測定する水銀計と、
前記集じん装置に導入される排ガスに活性炭を供給する活性炭供給装置と、
前記活性炭供給装置から供給される活性炭の供給量を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記水銀計で測定された水銀の濃度の平均値を移動平均によって算出し、
前記算出された水銀の濃度の平均値を、活性炭の供給量を決定するための第１非線形関数に入力して、活性炭の第１供給量を算出する、排ガス処理システム。
【請求項２】
前記第１非線形関数は、前記水銀の濃度がゼロであるとき、前記活性炭の第１供給量がゼロとなる関数である、請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記水銀計で測定された水銀の濃度の変化率を算出し、
前記算出された水銀の濃度の変化率を、活性炭の一時的な供給量を決定するための第２非線形関数に入力して、活性炭の第２供給量を算出し、
前記算出された活性炭の第２供給量を前記算出された活性炭の第１供給量に加算して、活性炭の総供給量を決定する、請求項１または２に記載の排ガス処理システム。
【請求項４】
前記排ガス処理システムは、前記排ガスの流れ方向において、前記集じん装置の下流側に配置された排ガス流量計をさらに備えており、
前記制御装置は、
前記排ガス流量計によって測定された排ガスの流量と活性炭の供給量との相関関係に基づいて、活性炭の第３供給量を決定し、
前記決定された活性炭の第３供給量を前記算出された活性炭の第１供給量に加算して、活性炭の総供給量を決定する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排ガス処理システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記活性炭供給装置から供給された実際の活性炭の供給量の平均値を移動平均によって算出し、
前記算出された活性炭の供給量の平均値を前記第１非線形関数に入力して、前記活性炭の第１供給量を算出する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排ガス処理システム。
【請求項６】
排ガスの流れ方向において、前記排ガスに含まれる有害物質を除去する集じん装置の上流側に配置された水銀計で測定された水銀の濃度の平均値を移動平均によって算出し、
前記算出された水銀の濃度の平均値を、活性炭の供給量を決定するための第１非線形関数に入力して、活性炭の第１供給量を算出する、排ガス処理方法。
【請求項７】
前記第１非線形関数は、前記水銀の濃度がゼロであるとき、前記活性炭の第１供給量がゼロとなる関数である、請求項６に記載の排ガス処理方法。
【請求項８】
前記水銀計で測定された水銀の濃度の変化率を算出し、
前記算出された水銀の濃度の変化率を、活性炭の一時的な供給量を決定するための第２非線形関数に入力して、活性炭の第２供給量を算出し、
前記算出された活性炭の第２供給量を前記算出された活性炭の第１供給量に加算して、活性炭の総供給量を決定する、請求項６または７に記載の排ガス処理方法。
【請求項９】
前記排ガスの流れ方向において、前記集じん装置の下流側に配置された排ガス流量計によって測定された排ガスの流量と活性炭の供給量との相関関係に基づいて、活性炭の第３供給量を決定し、
前記決定された活性炭の第３供給量を前記算出された活性炭の第１供給量に加算して、活性炭の総供給量を決定する、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の排ガス処理方法。
【請求項１０】
前記集じん装置に導入される排ガスに活性炭を供給する活性炭供給装置から供給された実際の活性炭の供給量の平均値を移動平均によって算出し、
前記算出された活性炭の供給量の平均値を前記第１非線形関数に入力して、前記活性炭の第１供給量を算出する、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理システムおよび排ガス処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水銀を含んだ廃棄物が焼却炉で焼却されると、水銀を含んだ排ガスが排出されるおそれがある。このような排ガスがそのまま大気中に放出されると、大気汚染が引き起こされてしまう。そこで、排ガス中の水銀を除去することが求められている。
【０００３】
排ガス中の水銀を除去する方法として、活性炭を使用する方法が知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。このような方法では、粉状の活性炭を排ガスに吹き込み、排ガスに含まれる水銀を活性炭に吸着させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１３２８９４号
【特許文献２】特開２０１７−９４３１８号公報
【特許文献３】特開２０１７−９４３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水銀の濃度に対する活性炭の供給量が必要以上に小さい場合、水銀を含んだ排ガスが大気中に放出されるおそれがある。その一方で、水銀の濃度に対する活性炭の供給量が必要以上に大きい場合、排ガスの処理にかかるコストが上昇してしまう。そこで、水銀の濃度に対して最適な量の活性炭が供給されることが望ましい。
【０００６】
従来では、水銀の濃度の測定値に基づいて、活性炭の供給量を直線状または階段状に決定する（例えば、特許文献１乃至３参照）。しかしながら、水銀の濃度は、焼却される廃棄物の種類に依存して連続的に変化する。したがって、連続的に変化する水銀の濃度の測定値に基づいて、活性炭の供給量を正確に決定することは困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、水銀の濃度に対して、最適な活性炭の供給量を正確に決定することができる排ガス処理システムおよび排ガス処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、排ガスに含まれる有害物質を除去する集じん装置と、前記排ガスの流れ方向において、前記集じん装置の上流側に配置され、かつ前記集じん装置に導入される排ガスに含まれる水銀の濃度を測定する水銀計と、前記集じん装置に導入される排ガスに活性炭を供給する活性炭供給装置と、前記活性炭供給装置から供給される活性炭の供給量を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記水銀計で測定された水銀の濃度の平均値を移動平均によって算出し、前記算出された水銀の濃度の平均値を、活性炭の供給量を決定するための第１非線形関数に入力して、活性炭の第１供給量を算出する、排ガス処理システムが提供される。
【０００９】
一態様では、前記第１非線形関数は、前記水銀の濃度がゼロであるとき、前記活性炭の第１供給量がゼロとなる関数である。
一態様では、前記制御装置は、前記水銀計で測定された水銀の濃度の変化率を算出し、前記算出された水銀の濃度の変化率を、活性炭の一時的な供給量を決定するための第２非線形関数に入力して、活性炭の第２供給量を算出し、前記算出された活性炭の第２供給量を前記算出された活性炭の第１供給量に加算して、活性炭の総供給量を決定する。
【００１０】
一態様では、前記排ガス処理システムは、前記排ガスの流れ方向において、前記集じん装置の下流側に配置された排ガス流量計をさらに備えており、前記制御装置は、前記排ガス流量計によって測定された排ガスの流量と活性炭の供給量との相関関係に基づいて、活性炭の第３供給量を決定し、前記決定された活性炭の第３供給量を前記算出された活性炭の第１供給量に加算して、活性炭の総供給量を決定する。
一態様では、前記制御装置は、前記活性炭供給装置から供給された実際の活性炭の供給量の平均値を移動平均によって算出し、前記算出された活性炭の供給量の平均値を前記第１非線形関数に入力して、前記活性炭の第１供給量を算出する。
【００１１】
一態様では、排ガスの流れ方向において、前記排ガスに含まれる有害物質を除去する集じん装置の上流側に配置された水銀計で測定された水銀の濃度の平均値を移動平均によって算出し、前記算出された水銀の濃度の平均値を、活性炭の供給量を決定するための第１非線形関数に入力して、活性炭の第１供給量を算出する、排ガス処理方法が提供される。
【００１２】
一態様では、前記第１非線形関数は、前記水銀の濃度がゼロであるとき、前記活性炭の第１供給量がゼロとなる関数である。
一態様では、前記水銀計で測定された水銀の濃度の変化率を算出し、前記算出された水銀の濃度の変化率を、活性炭の一時的な供給量を決定するための第２非線形関数に入力して、活性炭の第２供給量を算出し、前記算出された活性炭の第２供給量を前記算出された活性炭の第１供給量に加算して、活性炭の総供給量を決定する。
【００１３】
一態様では、前記排ガスの流れ方向において、前記集じん装置の下流側に配置された排ガス流量計によって測定された排ガスの流量と活性炭の供給量との相関関係に基づいて、活性炭の第３供給量を決定し、前記決定された活性炭の第３供給量を前記算出された活性炭の第１供給量に加算して、活性炭の総供給量を決定する。
一態様では、前記集じん装置に導入される排ガスに活性炭を供給する活性炭供給装置から供給された実際の活性炭の供給量の平均値を移動平均によって算出し、前記算出された活性炭の供給量の平均値を前記第１非線形関数に入力して、前記活性炭の第１供給量を算出する。
【００１４】
一参考例では、排ガスに含まれる有害物質を除去する集じん装置と、前記排ガスの流れ方向において、前記集じん装置の上流側に配置され、かつ前記集じん装置に導入される排ガスに含まれる水銀の濃度を測定する水銀計と、前記集じん装置に導入される排ガスに活性炭を供給する活性炭供給装置と、前記活性炭供給装置から供給される活性炭の供給量を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、プログラムを格納した記憶装置と、前記プログラムに従って演算を実行する処理装置と、を備えており、前記プログラムは、前記水銀計で測定された水銀の濃度の平均値を移動平均によって算出し、前記算出された水銀の濃度の平均値を、活性炭の供給量を決定するための第１非線形関数に入力して、活性炭の第１供給量を算出する動作を前記処理装置に実行させる、排ガス処理システムが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
制御装置は、曲線で表される第１非線形関数を用いて活性炭の供給量を決定する。したがって、制御装置は、第１非線形関数によって決定された活性炭の供給量を所望の活性炭の供給量に近づけることができる。結果として、制御装置は、水銀の濃度に対して、最適な活性炭の供給量を正確に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】排ガス処理システムの一実施形態を示す図である。
【図２】制御装置の制御ブロックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、排ガス処理システム１の一実施形態を示す図である。図１に示すように、排ガス処理システム１は、排ガスに含まれる有害物質を除去する集じん装置２と、排ガスの流れ方向において、集じん装置２の上流側に配置され、かつ集じん装置２に導入される排ガスに含まれる水銀の濃度を測定する水銀計３と、集じん装置２の上流側に配置され、かつ集じん装置２に導入される排ガスに活性炭を供給する活性炭供給装置４と、活性炭供給装置４から供給される活性炭の供給量を制御する制御装置５と、を備えている。
【００１９】
排ガス処理システム１は、廃棄物を焼却する焼却炉１０と、焼却炉１０で発生した排ガスから熱を回収するボイラ１１と、を備えている。焼却炉１０は、集じん装置２の上流側に配置されており、ボイラ１１は、焼却炉１０の下流側に配置されている。廃棄物が焼却炉１０内で焼却処理されると、焼却炉１０には、高温の排ガスが発生する。高温の排ガスは、ボイラ１１で冷却され、集じん装置２に移送される。ボイラ１１で発生した蒸気は、タービン（図示しない）に移送され、発電に利用される。
【００２０】
水銀計３および活性炭供給装置４は、ボイラ１１と集じん装置２との間の排ガス流路１５に配置されている。水銀計３は、排ガス流路１５を流れる排ガスに含まれる水銀の濃度を測定する。水銀計３の下流側に配置された活性炭供給装置４は、水銀計３によって測定された水銀の濃度に基づいて、決定された量の活性炭を排ガス流路１５に吹き込む。排ガスに含まれる水銀は、排ガス流路１５に吹き込まれた活性炭に吸着され、除去される。
【００２１】
集じん装置２では、排ガスに含まれる有害物質が除去され、有害物質が除去された排ガスは、煙突１３から大気に放出される。排ガス処理システム１は、排ガスの流れ方向において、集じん装置２の下流側に配置された排ガス流量計１４をさらに備えている。本実施形態では、排ガス流量計１４は、煙突１３に取り付けられており、煙突１３の内部を流れる排ガスの流量を測定する。
【００２２】
図１に示すように、水銀計３、活性炭供給装置４、および排ガス流量計１４は、制御装置５に電気的に接続されている。制御装置５は、水銀計３から送られる水銀の濃度に基づいて、最適な活性炭の供給量を正確に決定するように構成されている。以下、制御装置５の構成について説明する。
【００２３】
図２は、制御装置５の制御ブロックを示す図である。図２に示すように、水銀計３によって測定された水銀の濃度（より具体的には、電気信号）は、制御装置５に送られる。制御装置５は、プログラムを格納した記憶装置５ａと、プログラムに従って演算を実行する処理装置５ｂと、を備えている（図１参照）。プログラムは、水銀計３で測定された水銀の濃度の平均値を移動平均によって算出し、算出された水銀の濃度の平均値を、活性炭の供給量を決定するための第１非線形関数に入力して、活性炭の第１供給量を算出する指令を含んでいる（図２の制御ブロックＣＢ１参照）。
【００２４】
コンピュータからなる制御装置５は、水銀計３によって測定された水銀の濃度に相当する電気信号を受信する。水銀の濃度は、焼却される廃棄物の種類に依存して連続的に変化する。したがって、水銀計３によって測定される水銀の濃度は、連続的に変化することがある。制御装置５は、連続的に変化する水銀の濃度を積算し、水銀の濃度の積算値に対して、移動平均を実行して、所定時間における水銀の濃度の平均値を算出する。一実施形態では、上記所定時間は、１時間である。
【００２５】
このように、制御装置５は、移動平均を実行することによって、水銀の濃度の不規則な変動を除去することができる。結果として、制御装置５は、不規則な変動の影響を受けることなく、活性炭を安定的に供給することができる。
【００２６】
制御装置５の記憶装置５ａは、第１非線形関数を格納している。第１非線形関数は、横軸が水銀の濃度を示し、縦軸が活性炭の供給量を示す直交座標系で表される。本実施形態では、第１非線形関数は、水銀の濃度がゼロであるとき、活性炭の供給量がゼロとなる関数（例えば、二次関数）である。したがって、排ガス処理システム１は、不必要な活性炭の供給を防止することができ、活性炭を節約することができる。
【００２７】
一実施形態では、第１非線形関数は、次の工程の実行により算出されてもよい。水銀の濃度に対して最適な活性炭の供給量を過不足なく決定する工程を複数回繰り返す。水銀の濃度と活性炭の供給量とから特定される座標系の複数のデータ点に回帰分析を実行して、二次関数で表される回帰式を算出して、この回帰式を第１非線形関数式に決定する。
【００２８】
本実施形態によれば、制御装置５は、曲線で表される第１非線形関数を用いて活性炭の供給量を決定する。したがって、制御装置５は、第１非線形関数によって決定された活性炭の供給量を所望の活性炭の供給量に近づけることができる。結果として、制御装置５は、水銀の濃度に対して、最適な活性炭の供給量を正確に決定することができる。
【００２９】
図２の制御ブロックＣＢ２に示すように、制御装置５は、水銀計３で測定された水銀の濃度の変化率を算出し、算出された水銀の濃度の変化率を、活性炭の一時的な供給量を決定するための第２非線形関数に入力して、活性炭の第２供給量を算出し、算出された活性炭の第２供給量を算出された活性炭の第１供給量に加算して、活性炭の総供給量を決定する。これらステップを実行するプログラムは、制御装置５の記憶装置５ａに格納されている。
【００３０】
焼却される廃棄物には、水銀の濃度が高い廃棄物が含まれる。このような廃棄物が焼却されると、水銀計３によって測定される水銀の濃度が一時的に急激に上昇する場合がある。制御ブロックＣＢ２では、制御装置５は、時間経過における水銀の濃度の変化率（微分値）に基づいて、活性炭の供給量を決定する。したがって、制御装置５は、このような急激な上昇に速やかに対応して、適切な量の活性炭を供給することができる。このように、排ガス処理システム１は、制御装置５の制御性能を向上して、水銀の濃度の急激な上昇に対する制御装置５の応答性を高めることができる。
【００３１】
第２非線形関数は、第１非線形関数とは異なる。第２非線形関数は、横軸が水銀の濃度の変化率を示し、縦軸が活性炭の供給量を示す直交座標系で表される。本実施形態では、第２非線形関数は、水銀の濃度の変化率がゼロであるとき、活性炭の供給量がゼロとなる関数（例えば、二次関数）である。
【００３２】
本実施形態では、制御装置５は、第１非線形関数に基づいて決定された活性炭の第１供給量と第２非線形関数に基づいて決定された活性炭の第２供給量とを合算して、活性炭の総供給量を決定する。本実施形態によれば、制御装置５は、水銀の濃度のみならず、水銀の濃度の変化率をも考慮して活性炭の供給量を決定する。したがって、排ガス処理システム１は、水銀を含む排ガスの大気中への放出をより確実に防止することができる。
【００３３】
図２の制御ブロックＣＢ３に示すように、制御装置５は、排ガス流量計１４によって測定された排ガスの流量と活性炭の供給量との相関関係に基づいて、活性炭の第３供給量を決定し、決定された活性炭の第３供給量を算出された活性炭の第１供給量に加算して、活性炭の総供給量を決定する。
【００３４】
上記相関関係は、制御装置５の記憶装置５ａにデータベースとして記憶されている。この相関関係は、排ガスの流量がゼロであるとき、活性炭の供給量がゼロとなる関係を含む。
【００３５】
活性炭は、水銀のみならず、排ガスに含まれるダイオキシンをも吸着除去する。したがって、ダイオキシン対策として、制御装置５は、活性炭の供給濃度が所定の供給濃度になるように、排ガスの流量に応じて活性炭の供給量を決定する。一実施形態では、目標となる活性炭の供給濃度は、５０［ｍｇ／ｍ３Ｎ］である。
【００３６】
図２に示す実施形態では、制御装置５は、第２供給量が加算された第１供給量に第３供給量を加算している。一実施形態では、制御装置５は、第２供給量が加算されていない第１供給量に第３供給量を加算してもよい。
【００３７】
図２の制御ブロックＣＢ４に示すように、制御装置５は、活性炭の第３供給量と所定の上限値（図２のＨＬＭ参照）とを比較し、第３供給量を所定の上限値以下に決定する。制御ブロックＣＢ４に示すように、制御装置５には、活性炭の供給量の下限値は設定されていない。なお、制御装置５は、必要に応じて、作業者の操作に従ってＡ／Ｍ変換動作を実行してもよい。
【００３８】
制御装置５は、第３供給量の活性炭を供給するように、活性炭供給装置４に指令を出す。活性炭供給装置４は、活性炭を供給する動作を実行するためのモータ（図示しない）およびインバータ（図示しない）を備えている。活性炭供給装置４に設けられたモータの回転速度とモータに供給される電流値との間には、比例関係が存在している。したがって、第３供給量に相当する電流（例えば、４〜２０ｍＡ）は、制御装置５の指令に基づいて、活性炭供給装置４に送られる。結果として、活性炭供給装置４は、モータを動作させて、排ガス流路１５を流れる排ガスに活性炭を吹き込む。
【００３９】
図２の制御ブロックＣＢ５に示すように、制御装置５は、活性炭供給装置４から供給された実際の活性炭の供給量の平均値を移動平均によって算出し、算出された活性炭の供給量の平均値を第１非線形関数に入力して、活性炭の第１供給量を算出してもよい。
【００４０】
活性炭の供給量は、活性炭供給装置４に設けられたモータの回転速度に依存している。したがって、制御装置５は、このモータの回転速度に基づいて、活性炭供給装置４から供給された活性炭の供給量を取得し、取得された活性炭の供給量の積算値に対して、移動平均を実行して、所定時間における活性炭の供給量の平均値を算出する。この算出された平均値を第１非線形関数に入力して、活性炭の供給量を算出する。
【００４１】
このように、制御装置５は、活性炭の供給量を決定するパラメータとして、水銀の濃度の平均値および活性炭の供給量の平均値を第１非線形関数に入力して、活性炭の供給量を決定してもよい。このような構成により、制御装置５は、より精度よく、水銀の濃度に対する活性炭の供給量を決定することができる。
【００４２】
図２の点線矢印に示すように、所定時間が経過しても、活性炭供給装置４に設けられたインバータからのアンサーバック信号が制御装置５に送られない場合、制御装置５は、活性炭供給装置４に送る指令値に基づいて、活性炭の供給量を決定してもよい。
【００４３】
図２では、制御装置５は、制御ブロックＣＢ１乃至ＣＢ５を備えている。しかしながら、制御装置５は、少なくとも制御ブロックＣＢ１を備えてもよい。一実施形態では、制御装置５は、制御ブロックＣＢ１と、制御ブロックＣＢ２乃至ＣＢ５の少なくとも１つとを備えてもよい。
【００４４】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
１      排ガス処理システム
２      集じん装置
３      水銀計
４      活性炭供給装置
５      制御装置
５ａ      記憶装置
５ｂ      処理装置
１０      焼却炉
１１      ボイラ
１３      煙突
１４      排ガス流量計
１５      排ガス流路
ＣＢ１〜ＣＢ５      制御ブロック
【図１】
2020146643.tif 000003
【図２】
2020146643.tif 000004