(57)【要約】      （修正有）【課題】排ガス中の重金属類の存在状況の変動に対して、短時間で追従でき、供給量が過大とならず適切な量の吸着剤を供給することができる排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供する。【解決手段】排ガス処理装置１は、排ガス中に含まれる重金属類を吸着する吸着剤を排ガスに供給する吸着剤供給装置１０と、該吸着剤を供給された排ガスを受けて該排ガスに含まれている重金属類を吸着した吸着剤およびダストを除去する集塵装置２０と、該集塵装置２０から排出される排ガス中の重金属類の微粒子の粒度分布を計測する粒度分布計測装置４０と、該粒度分布計測装置４０により計測された上記微粒子の粒度分布に基づき排ガス中の重金属類の存在状況を示す該重金属類の濃度を導出し、導出した重金属類の濃度に基づき、排ガスに供給する吸着剤供給量を制御する制御装置５０とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属類を含む排ガスの処理装置において、
該重金属類を吸着する吸着剤を排ガスに供給する吸着剤供給装置と、
該吸着剤を供給された排ガスを受けて、該排ガスに含まれている重金属類を吸着した吸着剤およびダストを除去する集塵装置と、
該集塵装置から排出される排ガス中の重金属類の微粒子の粒度分布を計測する粒度分布計測装置と、
該粒度分布計測装置により計測された上記微粒子の粒度分布に基づき排ガス中の重金属類の存在状況を示す量を求め、求めた重金属類の存在状況に基づき、排ガスに供給する吸着剤の供給量を制御する吸着剤供給量制御装置と、
を有することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
排ガス中の重金属類の存在状況を示す量は、該重金属類の濃度であり、
吸着剤供給量制御装置は、微粒子の粒度分布と重金属類の濃度との相関関係を示すデータを予め保持しており、該データに基づいて上記計測された微粒子の粒度分布と対応する重金属類濃度を導出し、
導出した重金属類の濃度が所定の目標濃度よりも大きいときに、吸着剤の供給量を増加させるように吸着剤供給装置の制御を行い、
導出した重金属類の濃度が所定の目標濃度よりも小さいときに、吸着剤の供給量を減少させるように吸着剤供給装置の制御を行うように設定されている
こととする請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
粒度分布計測装置に導入する排ガスを希釈冷却する希釈冷却装置をさらに有することとする請求項１または請求項２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
吸着剤供給装置は、活性炭、カオリンおよび粘土鉱物のうち少なくとも一つを吸着剤として排ガス中に供給することとする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
重金属類を含む排ガスの処理方法において、
該重金属類を吸着する吸着剤を排ガスに供給する吸着剤供給工程と、
該吸着剤を供給された排ガスを受けて、該排ガスに含まれている重金属類を吸着した吸着剤およびダストを除去する集塵工程と、
該集塵工程で排出される排ガス中の重金属類の微粒子の粒度分布を計測する粒度分布計測工程と、
該粒度分布計測工程で計測された上記微粒子の粒度分布に基づき排ガス中の重金属類の存在状況を示す量を求め、求めた重金属類の存在状況に基づき、排ガスに供給する吸着剤供給量を制御する吸着剤供給量制御工程と、
を有することを特徴とする排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属類を含む排ガスの処理装置及び排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物焼却施設や製鋼精錬施設などにおける、燃焼炉装置、溶融装置、加熱装置等の熱処理プロセスから排出される排ガス中に含まれる重金属類を除去して排ガスを無害化することが検討されている。重金属類は、生成し得る化合物形態によって蒸気圧が異なるため、排ガス処理プロセスにおける温度および雰囲気条件によってはガス状になっている。ガス状の重金属類は集塵装置を通過してしまうので、該集塵装置では捕捉することができない。集塵装置を通過したガス状の重金属類は煙道内や大気放散後に凝縮して極めて粒径の小さい微粒子状物質となり、人体有害性を有することとなる。また、集塵装置の上流側でガス状の重金属類が凝縮する場合にも、重金属類は極めて粒径の小さい微粒子状物質となる。該微粒子状物質も、通常用いられている集塵装置では十分に捕捉できず、大気中に流出することとなる。
【０００３】
排ガスを大気に放出する前に重金属類を排ガスから除去する対策として、特許文献１では、排ガスを集塵装置に導入してダストを除去するとともに、該集塵装置の前段において排ガス中に吸着剤を供給してガス状や微粒子状の重金属類を吸着した吸着剤を該集塵装置で捕集することにより重金属類を除去する排ガス処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１２４２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
廃棄物焼却施設では、処理する廃棄物の種類、処理数量の変動にともない、焼却炉等からの排ガス中の重金属類濃度が変動する。排ガス中の微粒子状態のものを含む重金属類濃度の分析は、化学的な吸収によるサンプル採取とオフサイトでの湿式分析による定量分析により行われているため、オンサイトで短時間のうちに排ガス中の重金属類濃度を得ることができなかった。
【０００６】
そのため、特許文献１の排ガス処理方法によっては、排ガス中の重金属類濃度を監視しながら吸着剤の供給を制御することができない。したがって、廃棄物焼却施設におけるような変動する排ガス中の重金属類濃度に対して、安定的に高い除去率で重金属類を除去しようとすると、過剰な量の吸着剤を供給する必要がある。
【０００７】
過剰な量の吸着剤を供給する結果、吸着剤使用量が過大となり排ガス処理費用が増大し、また、集塵装置で捕集されダストとともに回収される吸着剤量が過大となるので、ダスト処理費用も増大する。また、集塵装置で捕集する吸着剤の量が過大になるので、ダストと吸着剤が付着したフィルタの圧力損失が高くなり送気装置の負荷が増加する。さらには、煙道内で吸着剤が堆積することにより、排ガス流れに異常が発生したり、煙道が閉塞したりする。
【０００８】
このように、特許文献１の排ガス処理方法では、排ガス中の重金属類濃度の変動に対して短時間で追従して適切な量の吸着剤を供給することができず、上述したような種々の問題が生じることがある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて、排ガス中の重金属類の存在状況の変動に対して、短時間で追従でき、供給量が過大とならず適切な量の吸着剤を供給することができる排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
＜第一発明＞
本発明に係る排ガス処理装置は、重金属類を含む排ガスを処理するための装置である。
【００１１】
かかる排ガス処理装置において、本発明は、該重金属類を吸着する吸着剤を排ガスに供給する吸着剤供給装置と、該吸着剤を供給された排ガスを受けて、該排ガスに含まれている重金属類を吸着した吸着剤およびダストを除去する集塵装置と、該集塵装置から排出される排ガス中の重金属類の微粒子の粒度分布を計測する粒度分布計測装置と、該粒度分布計測装置により計測された上記微粒子の粒度分布に基づき排ガス中の重金属類の存在状況を示す量を求め、求めた重金属類の存在状況に基づき、排ガスに供給する吸着剤の供給量を制御する吸着剤供給量制御装置とを有することを特徴としている。
【００１２】
本発明では、吸着剤供給量制御装置が、粒度分布計測装置によって計測された上記粒度分布に基づいて排ガス中の重金属類の存在状況を示す量を求め、求めた重金属類の存在状況を示す量に基づいて、排ガスに供給する吸着剤供給量を制御するので、該吸着剤供給量が重金属類の存在状況に応じて増減する。したがって、重金属類の存在状況が変動しても、その変動に応じて常に適正量の吸着剤が排ガスに供給される。
【００１３】
吸着剤の供給量の制御は、例えば、実際に計測された微粒子の粒度分布と吸着剤供給量制御装置が予め保持している微粒子の粒度分布と重金属類の存在状況を示す量との相関関係を示すデータに基づいて重金属類の存在状況を示す量を導出し、該存在状況を示す量と所定の目標濃度との比較結果に応じて吸着剤の供給量を増減させることにより実現できる。
【００１４】
排ガス中の重金属類の存在状況を示す量は、該重金属類の濃度であり、吸着剤供給量制御装置は、微粒子の粒度分布と重金属類の濃度との相関関係を示すデータを予め保持しており、該データに基づいて上記計測された微粒子の粒度分布と対応する重金属類濃度を導出し、導出した重金属類の濃度が所定の目標濃度よりも大きいときに、吸着剤の供給量を増加させるように吸着剤供給装置の制御を行い、導出した重金属類の濃度が所定の目標濃度よりも小さいときに、吸着剤の供給量を減少させるように吸着剤供給装置の制御を行うように設定されていることが好ましい。
【００１５】
このように、実際に計測された微粒子の粒度分布と吸着剤供給量制御装置が予め保持している微粒子の粒度分布と重金属類の濃度との相関関係を示すデータに基づいて重金属類の濃度を導出してもよい。これによって、排ガス処理装置の運転中に重金属類の濃度が変動しても、その変動に応じて常に適正量の吸着剤を排ガスに供給することができる。
【００１６】
粒度分布計測装置に導入する排ガスを希釈冷却する希釈冷却装置をさらに有することが好ましい。該希釈冷却装置によって排ガスを希釈冷却することにより、排ガス中に含まれるガス状の重金属類が凝縮されて微粒子となって粒度分布を計測できる状態となる。この結果、該微粒子の粒度分布に基づいて重金属類濃度を導出することによって、正確な重金属類の濃度を得ることができ、吸着剤の供給量もより適正な量とすることができる。
【００１７】
吸着剤供給装置は、活性炭、カオリンおよび粘土鉱物のうち少なくとも一つを吸着剤として排ガス中に供給することが好ましい。
【００１８】
＜第二発明＞
本発明に係る排ガス処理方法は、重金属類を含む排ガスを処理するための方法である。
【００１９】
かかる排ガス処理方法において、本発明は、該重金属類を吸着する吸着剤を排ガスに供給する吸着剤供給工程と、該吸着剤を供給された排ガスを受けて該排ガスに含まれている重金属類を吸着した吸着剤およびダストを除去する集塵工程と、該集塵工程で排出される排ガス中の重金属類の微粒子の粒度分布を計測する粒度分布計測工程と、該粒度分布計測工程で計測された上記微粒子の粒度分布に基づき排ガス中の重金属類の存在状況を示す量を求め、求めた重金属類の存在状況に基づき、排ガスに供給する吸着剤供給量を制御する吸着剤供給量制御工程とを有することを特徴としている。
【００２０】
本発明では、吸着剤供給量制御工程にて、粒度分布計測工程で計測された上記粒度分布に基づいて排ガス中の重金属類の存在状況を示す量を求め、求めた重金属類の存在状況に基づいて、排ガスに供給する吸着剤供給量を制御するので、該吸着剤供給量が重金属類の存在状況に応じて増減する。したがって、重金属類の存在状況が変動しても、その変動に応じて常に適正量の吸着剤が排ガスに供給される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、オンサイトで計測した粒度分布に基づいて求めた重金属類の存在状況を示す量を求め、この量に応じて吸着剤の供給量を増減するので、排ガス中の重金属類の存在状況の変動に対して上記供給量を短時間で追従させることができ、適切な量の吸着剤を排ガス中に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態に係る排ガス処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の排ガス処理装置における吸着剤の供給量の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る排ガス処理装置の実施形態を説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る排ガス処理装置１の構成を示すブロック図である。同図では、排ガスおよび吸着剤の経路が実線で示され、電気信号の経路が破線で示されている。該排ガス処理装置１は、ガス状の重金属類を含む排ガスを排出する熱処理炉２と該排ガスを大気中に放出する煙突３との間に設けられている。上記熱処理炉２は、例えば、廃棄物焼却施設や製鋼精錬施設などにおける燃焼炉、溶融炉、加熱装置等である。
【００２５】
上記排ガス処理装置１は、上記熱処理炉２からの排ガス中に含まれる重金属類を吸着する吸着剤を該排ガス中に供給する吸着剤供給装置１０と、該吸着剤を供給された排ガスを受けて該排ガス中の重金属類を吸着した吸着剤およびダストを除去する集塵装置２０と、該集塵装置２０から排出される排ガスの一部に冷却用ガスを加えて該排ガスを希釈して冷却することによりガス状の重金属類を凝縮させて微粒子とする希釈冷却装置３０と、該希釈冷却装置３０から排出された排ガス中に存在する重金属類の微粒子の粒度分布を計測する粒度分布計測装置４０と、該粒度分布計測装置により計測された上記微粒子の粒度分布に基づき吸着剤供給量を制御する制御装置５０とを備えている。
【００２６】
吸着剤供給装置１０は、熱処理炉２から該集塵装置２０へ排ガスを流通させる煙道内に粉粒状の上記吸着剤を吹きこむ。該吸着剤供給装置１０は、該吸着剤を貯留しておくための吸着剤貯槽（図示せず）と、スクリューフィーダやロータリーフィーダ等で構成され吸着剤貯槽に貯留された吸着剤を切り出す切出装置（図示せず）と、該切出装置によって切り出された吸着剤を煙道内へ向けて吹き込む吹込ノズル（図示せず）とを有している。上記吸着剤は、粉粒状であって、活性炭、カオリンあるいは粘土鉱物であることが好ましい。該粘土鉱物としては、例えば、カオリナイト、モンモリロナイト、ハロイサイト、ベントナイト、ディッカイト、イライト等が挙げられる。
【００２７】
上記吸着剤供給装置１０は、上記活性炭、カオリンあるいは粘土鉱物のうちの複数種を吸着剤として供給することとしてもよい。この場合、上記吸着剤貯槽および上記切出装置は、各種類の吸着剤に対応させて複数設ける。また、本実施形態では、吸着剤供給装置１０は熱処理炉２と集塵装置２０との間にて煙道内に吸着剤を吹きこむこととしたが、これに代えて、吹込ノズルを集塵装置２０の入口部に設けて、集塵装置２０のフィルタの上流側に吸着剤が吹き込まれるようにしてもよい。
【００２８】
集塵装置２０は、例えば、バグフィルタ、セラミックフィルタ等によって構成されており、上記吸着剤供給装置１０によって吸着剤が供給された排ガスを受けて該排ガス中の重金属類を吸着した吸着剤およびダストを捕集して除去する。熱処理炉２からの排ガスに含まれる重金属類はガス状であり、そのままでは集塵装置２０のフィルタを通過してしまう。本実施形態では、該吸着剤によって上記ガス状の重金属類を吸着させて該吸着剤を集塵装置２０で捕集することにより該ガス状の重金属類は容易に捕集される。吸着剤に吸着されなかった重金属類は集塵装置２０を通過して該集塵装置２０から排出される。以下、集塵装置２０から排出される排ガスに含まれる重金属類、すなわち集塵装置２０に捕集されない重金属類を「残留重金属類」という。
【００２９】
希釈冷却装置３０は、集塵装置２０から煙突３へ排ガスを流通させる煙道にて計測用として採取された一部の排ガスに冷却用ガスを加えて該排ガスを希釈して冷却する。この結果、採取された該排ガスに含まれているガス状の残留重金属類が凝縮して微粒子となる。また、希釈冷却装置３０によって採取されなかった排ガスの残部は、煙突３から大気中へ放出される。本実施形態では、後述するように、吸着剤の供給量が制御されることにより、大気中へ放出される排ガスに含まれる残留金属類の濃度は適切な値まで減少される。上記希釈冷却装置３０は必須ではなく、集塵装置２０からの排ガスに含まれる重金属類が微粒子状であるような場合には該希釈冷却装置３０を設ける必要はない。この場合、上記煙道から採取された一部の排ガスは後述の粒度分布計測装置４０に直接導入されることとなる。
【００３０】
粒度分布計測装置４０は、上記希釈冷却装置３０で冷却された排ガス中に含まれる残留重金属類の微粒子の粒度分布を計測する。該粒度分布計測装置４０は、例えば、電子式低圧インパクター、走査式モビリティーパーティクルサイザー（ＳＭＰＳ）、レーザー回折・散乱式粒度分布測定器等により構成される。
【００３１】
上記電子式低圧インパクターは、慣性衝突の原理を応用したインパクターと呼ばれる分級装置に電気的な処理を適用し、オンラインで粒度分布を計測できるようにした装置である。走査式モビリティーパーティクルサイザーは、帯電した微粒子の粒径と電気移動度との対応が一対一の関係となることを利用して粒度分布を計測できるようにした装置である。レーザー回折・散乱式式粒度分布測定器は、レーザー光を微粒子に照射した時に粒子径により散乱される散乱光量と散乱パターンが異なることを利用して粒度分布を計測できるようにした装置である。
【００３２】
上記粒度分布計測装置４０は、上記計測した粒度分布を計測データ信号として制御装置５０へ発信する。
【００３３】
制御装置５０は、上記粒度分布計測装置４０によって計測された残留重金属類の微粒子の粒度分布に基づいて排ガス中における残留重金属類の濃度（以下、「残留重金属類濃度」という）を導出する濃度導出部５１と、該濃度導出部５１によって導出された残留重金属類濃度に基づいて吸着剤の供給量を決定する供給量決定部５２と、上記濃度導出部５１による残留重金属類濃度の導出および上記供給量決定部５２による吸着剤の供給量の決定のために用いられるデータを保持しているデータ保持部５３とを有している。
【００３４】
上記データ保持部５３は、複数パターンの微粒子粒度分布と該微粒子粒度分布のそれぞれと対応する化学分析法によって求めた重金属類濃度との相関関係を示すデータベースを予め保持している。また、該データ保持部５３は、残留重金属類の濃度の目標値（以下、「目標濃度」という）のデータをも予め保持している。該目標濃度は、例えば排ガス排出規制等に基づいて決定されている。
【００３５】
上記濃度導出部５１は、上記粒度分布計測装置４０からの計測データ信号を受信して、計測された粒度分布を上記データ保持部５３が保持するデータベースに照合することにより残留金属類の濃度を導出する。
【００３６】
上記供給量決定部５２は、上記濃度導出部５１で導出された残留金属類の残留重金属類濃度のデータを上記データ保持部５３が予め保持している目標濃度のデータと比較する。そして、残留重金属類濃度が目標濃度よりも大きいときに、吸着剤の供給量を増加させるように吸着剤供給装置１０の制御を行い、微粒子濃度が目標濃度よりも小さいときに、吸着剤の供給量を減少させるように吸着剤供給装置１０の制御を行うように設定されている。
【００３７】
以下、本実施形態に係る排ガス処理装置１の排ガス処理動作について説明する。
【００３８】
図２は、排ガス処理装置１における吸着剤の供給量の制御を示すフローチャートである。まず、吸着剤供給装置１０が熱処理炉２からの排ガスに吸着剤を供給する（Ｓ１）。次に、集塵装置２０が、排ガス中の重金属類を吸着した吸着剤およびダストを捕集する（Ｓ２）。次に、希釈冷却装置３０が、集塵装置２０から排出された排ガスの一部を採取して該排ガスを希釈冷却する（Ｓ３）。この結果、該排ガスに含まれているガス状の残留重金属類が凝縮して微粒子となる。そして、粒度分布計測装置４０が残留重金属類の微粒子の粒度分布を計測する（Ｓ４）。
【００３９】
次に、濃度導出部５１が、計測された粒度分布をデータ保持部５３が保持するデータベースに照合して残留金属類濃度を導出する（Ｓ５）。そして、供給量決定部５２が、上記残留重金属類濃度に基づいて吸着剤の供給量を決定し、吸着剤供給装置１０を制御する。具体的には、残留重金属類濃度が目標濃度より大きいとき（Ｓ６のＹ）、供給量決定部５２は吸着剤の供給量を増加させるように吸着剤供給装置１０を制御する。そして、微粒子濃度が目標濃度より小さいとき（Ｓ６のＮ）、供給量決定部５２は吸着剤の供給量を減少させるように吸着剤供給装置１０を制御する。具体的には、例えば吸着剤供給装置の切り出し装置の出力を適正値に制御する。この結果、残留金属類濃度は目標濃度へ近づく。
【００４０】
本実施形態では、排ガス処理装置１の運転中において、集塵装置２０からの排ガスに含まれる重金属類濃度を導出し、導出した残留重金属類濃度に基づいて吸着剤の供給量を制御することとした。したがって、排ガス中の重金属類濃度が変動しても、その変動に応じて上記吸着剤の供給量を増減させることにより、該供給量を短時間で追従させることができ、常に適切な量の吸着剤を供給できる。この結果、最終的に大気中へ放出される排ガスに含まれる残留重金属類の濃度を適切な値まで減少させることができる。
【００４１】
また、過大な量の吸着剤が供給されることがないので、排ガス処理費用やダスト処理費用の増大を抑制できる。さらには、集塵装置のフィルタが過大な量の吸着剤を捕集することに起因してフィルタの圧力損失の増大することがなく、この結果、送気装置の負荷増加を防止できる。また、煙道内に過大な量の吸着剤が堆積することに起因する排ガスの流れの異常発生や煙道の閉塞を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、ガス中のガス状または微粒子状の重金属類を除去する産業分野で利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  排ガス処理装置
１０  吸着剤供給装置
２０  集塵装置
３０  希釈冷却装置
４０  粒度分布計測装置
５０  制御装置（吸着剤供給量制御装置）
【図１】
2010227747.tif 000003
【図２】
2010227747.tif 000004