(57)【要約】【課題】排気管に噴射する還元物質の適切な量を算出し、排ガス中の塩化水素を効率よく低減できる排ガス脱塩装置を提供することを目的とする。【解決手段】排ガスを案内する排気配管と、排気配管内に塩化水素を還元する還元剤を噴射する還元剤噴射手段と、排ガスの流れ方向において、燃焼機器よりも下流側かつ前記還元剤噴射手段よりも上流側に配置され、排ガスの塩化水素濃度を計測する噴射前濃度計測手段と、噴射前濃度計測手段により計測された塩化水素濃度に基づいて、還元剤噴射手段による還元剤の噴射を制御する制御手段と、を有し、噴射前濃度計測手段は、レーザ光を発光する発光素子と、発光素子で発光され、排気配管中を通過したレーザ光を受光する受光素子と、発光素子で発光させた光と、受光素子で受光した光に基づいて、塩化水素の濃度を算出する算出手段とを有することで、上記課題を解決する。【選択図】図１
2011072877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質を燃焼させ、塩化水素を含む排ガスを排出する燃焼機器から排出される排ガスを浄化する排ガス脱塩装置であって、
前記燃焼機器から排出される排ガスを案内する排気配管と、
前記排気配管内に塩化水素を還元する還元剤を噴射する還元剤噴射手段と、
前記排ガスの流れ方向において、前記燃焼機器よりも下流側かつ前記還元剤噴射手段よりも上流側に配置され、前記排ガスの塩化水素濃度を計測する噴射前濃度計測手段と、
前記噴射前濃度計測手段により計測された塩化水素濃度に基づいて、前記還元剤噴射手段による前記還元剤の噴射を制御する制御手段と、を有し、
前記噴射前濃度計測手段は、レーザ光を発光する発光素子と、前記発光素子で発光され、前記排気配管中を通過したレーザ光を受光する受光素子と、前記発光素子で発光させた光と、前記受光素子で受光した光に基づいて、塩化水素の濃度を算出する算出手段とを有することを特徴とする排ガス脱塩装置。
【請求項２】
さらに、前記還元剤噴射手段よりも下流側に配置され、前記排ガスに含まれる粉塵を捕集するバグフィルタと、
前記排ガスの流れ方向において、前記バクフィルタよりも下流側に配置され、前記噴射前濃度計測手段と同一の装置構成で、前記排ガスの塩化水素濃度を計測する噴射後濃度計測手段と、を有し、
前記制御手段は、前記噴射後濃度計測手段により計測された塩化水素濃度にも基づいて、前記還元剤噴射手段による前記還元剤の噴射を制御することを特徴とする請求項１に記載の排ガス脱塩装置。
【請求項３】
物質を燃焼させ、塩化水素を含む排ガスを排出する燃焼機器から排出される排ガスを浄化する排ガス脱塩装置であって、
前記燃焼機器から排出される排ガスを案内する排気配管と、
前記排気配管内に塩化水素を還元する還元剤を噴射する還元剤噴射手段と、
前記排ガスの流れ方向において、前記還元剤噴射手段よりも下流側に配置され、前記排ガスの塩化水素濃度を計測する噴射後濃度計測手段と、
前記噴射後濃度計測手段により計測された塩化水素濃度に基づいて、前記還元剤噴射手段による前記還元剤の噴射を制御する制御手段と、を有し、
前記噴射後濃度計測手段は、レーザ光を発光する発光素子と、前記発光素子で発光され、前記排気配管中を通過したレーザ光を受光する受光素子と、前記発光素子で発光させた光と、前記受光素子で受光した光に基づいて、塩化水素の濃度を算出する算出手段とを有することを特徴とする排ガス脱塩装置。
【請求項４】
前記噴射後濃度計測手段は、前記排気配管から分岐された分岐管に配置され、前記分岐管を流れる排ガスの塩化水素濃度を計測することを特徴とする請求項２または３に記載の排ガス脱塩装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼機器から排出される排ガスに含まれる塩化水素を還元する排ガス脱塩装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴミ焼却炉等の燃焼システムでは、塩素を含有する廃棄物を燃焼させると塩化水素（ＨＣｌ）が発生し、塩化水素を含有する排ガスが排出される。そのため燃焼システムでは、排ガス中に、消石灰等のアルカリ物質を噴霧し、塩化水素と反応させることで、塩化水素の量を低減させる排ガス脱塩装置が設けられる。
【０００３】
排ガス脱塩装置としては、例えば、特許文献１には、廃棄物燃焼炉に投入される廃棄物量を測定し、前記廃棄物量に応じたアルカリ量を算出し、前記算出された量のアルカリ物質を燃焼ガスの反応領域に噴霧する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７０６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、投入する還元剤（アルカリ物質）の量を調整することで、排ガス中に含まれる塩化水素を低減することができる。しかしながら、特許文献１に記載の装置のように、投入した廃棄物の量に基づいて還元剤（アルカリ物質）の投入量を算出する方法では、廃棄物に含まれる塩素を含む廃棄物の割合により、発生する塩化水素の量が変化する。このため、塩化水素を確実に還元するためには、塩素を含む廃棄物の割合が多い場合を基準として還元剤を投入する、つまり、還元剤を多めに投入する必要がある。また、特許文献１では、バグフィルタの出口における塩化水素濃度を測定し、その測定結果により補完制御、例えばフィードバック制御を行っているが、測定してから値が検出されるまでに時間遅れが生じるため、適正な制御が困難である。
【０００６】
また、排ガス中に含まれる塩化水素を計測する方法としては、イオン電極法により計測する方法がある。しかしながら、この方法では、測定に５分程度かかり、時間遅れが大きいため、排ガス中に含まれる塩化水素濃度に応じて還元剤の投入量を調整することができない。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、排気管に噴射する還元物質の適切な量を算出し、排ガス中の塩化水素を効率よく低減することができる排ガス脱塩装置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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、物質を燃焼させ、塩化水素を含む排ガスを排出する燃焼機器から排出される排ガスを浄化する排ガス脱塩装置であって、前記燃焼機器から排出される排ガスを案内する排気配管と、前記排気配管内に塩化水素を還元する還元剤を噴射する還元剤噴射手段と、前記排ガスの流れ方向において、前記燃焼機器よりも下流側かつ前記還元剤噴射手段よりも上流側に配置され、前記排ガスの塩化水素濃度を計測する噴射前濃度計測手段と、前記噴射前濃度計測手段により計測された塩化水素濃度に基づいて、前記還元剤噴射手段による前記還元剤の噴射を制御する制御手段と、を有し、前記噴射前濃度計測手段は、レーザ光を発光する発光素子と、前記発光素子で発光され、前記排気配管中を通過したレーザ光を受光する受光素子と、前記発光素子で発光させた光と、前記受光素子で受光した光に基づいて、塩化水素の濃度を算出する算出手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
これにより、燃焼時に発生する塩化水素の中和に必要な還元剤の量をより正確に算出することができ、効率よく塩化水素を除去することができる。
【００１０】
さらに、前記還元剤噴射手段よりも下流側に配置され、前記排ガスに含まれる粉塵を捕集するバグフィルタと、前記排ガスの流れ方向において、前記バクフィルタよりも下流側に配置され、前記噴射前濃度計測手段と同一の装置構成で、前記排ガスの塩化水素濃度を計測する噴射後濃度計測手段と、を有し、前記制御手段は、前記噴射後濃度計測手段により計測された塩化水素濃度にも基づいて、前記還元剤噴射手段による前記還元剤の噴射を制御することが好ましい。
【００１１】
さらに、反応後の塩化水素の濃度を計測することで、算出値と実際の反応とのずれを検出することができ、補正することが可能となる。これにより、塩化水素をより確実に低減することができる。
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、物質を燃焼させ、塩化水素を含む排ガスを排出する燃焼機器から排出される排ガスを浄化する排ガス脱塩装置であって、前記燃焼機器から排出される排ガスを案内する排気配管と、前記排気配管内に塩化水素を還元する還元剤を噴射する還元剤噴射手段と、前記排ガスの流れ方向において、前記還元剤噴射手段よりも下流側に配置され、前記排ガスの塩化水素濃度を計測する噴射後濃度計測手段と、前記噴射後濃度計測手段により計測された塩化水素濃度に基づいて、前記還元剤噴射手段による前記還元剤の噴射を制御する制御手段と、を有し、前記噴射後濃度計測手段は、レーザ光を発光する発光素子と、前記発光素子で発光され、前記排気配管中を通過したレーザ光を受光する受光素子と、前記発光素子で発光させた光と、前記受光素子で受光した光に基づいて、塩化水素の濃度を算出する算出手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
これにより、燃焼時に発生する塩化水素の中和に必要な還元剤の量を短時間でより正確に算出することができ、効率よく塩化水素を除去することができる。
【００１４】
ここで、前記噴射後濃度計測手段は、前記排気配管から分岐された分岐管に配置され、前記分岐管を流れる排ガスの塩化水素濃度を計測することが好ましい。
【００１５】
分岐管を設けることで、排気配管で直接濃度を計測できない構成であっても濃度を検出することができる。また既存の装置にも分岐管を設けるのみで設置可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる排ガス脱塩装置は、短時間でかつ連続的に排ガス中の塩化水素濃度を計測でき、かつ、その計測結果に基づいて還元剤の噴射を制御できるため、還元剤の噴射を適切に制御することができ、効率よく還元剤を使用しつつ、塩化水素を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の排ガス脱塩装置を有するゴミ焼却システムの一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す濃度計測手段の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、排ガス脱塩装置を有するゴミ焼却システムの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、制御手段による消石灰噴射量の制御方法の一例を示すフロー図である。
【図５】図５は、排ガス脱塩装置を有するゴミ焼却システムの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、排ガス脱塩装置を有するゴミ焼却システムの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる排ガス脱塩装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、下記実施形態では、排ガス脱塩装置を焼却炉でゴミを焼却するゴミ焼却システムに取り付けた場合として説明するが、排ガス脱塩装置を取り付ける燃焼機器は、これに限定されず、熱分解炉、溶融炉、ボイラ、外燃機関等種々の燃焼機器に用いることができる。なお、本発明の燃焼機器には、内燃機関を含まない。また、ゴミとしては、塩素を含有する種々の廃棄物、例えば塩化ビニルを含むゴミを対象とすることができる。また、本実施形態では、ゴミを燃焼する燃焼システムとしたが、ゴミ以外のもの、例えば燃料（塩素を含有する燃料）を燃焼する焼却システムにも用いることができる。
【００１９】
図１は、本発明の排ガス脱塩装置を有するゴミ焼却システムの一実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示すようにゴミ焼却システム（廃棄物燃焼システム）１は、基本的に、投入ホッパ２と、焼却炉３と、灰処理部４と、ボイラ５と、焼却減温塔６と、集塵器（バグフィルタ）７と、煙突８と、排ガス脱塩装置１０と、排気配管１２と、を有する。排気配管１２は、焼却炉３から排出される排ガスを案内するパイプ（管）であり、各部を繋いでいる。具体的には、排気配管１２は、焼却炉３とボイラ５とを連結し、ボイラ５と焼却減温塔６とを連結し、焼却減温塔６と集塵器７とを連結し、集塵器７と煙突８とを繋いで、それぞれ前者から後者に排ガスを案内する。
【００２０】
投入ホッパ２は、ゴミの投入部であり、クレーン等の搬送手段によりゴミの集積部から搬送されたゴミが投入される。投入ホッパ２は、焼却炉３と繋がっている。
【００２１】
焼却炉３は、ゴミを燃焼させる燃焼機器であり、投入ホッパ２から投入されたゴミを燃焼させる。焼却炉３としては、ストーカ式焼却炉、流動床式焼却炉、バーナ式焼却炉等の種々の焼却炉を用いることができる。例えば、焼却炉３としてストーカ式焼却炉を用いた場合は、投入ホッパ２から受け入れた廃棄物（ゴミ）を火格子上にて移送しながら、火格子の下方に位置する一次空気導入口より一次空気を導入し、火格子の上方に形成された一次燃焼室にて燃焼させ、さらに焼却炉本体の上方に二次空気の導入により形成された二次燃焼室にて、一次燃焼室で発生した排ガス中の未燃ガスを再燃焼させる。焼却炉３でゴミを燃焼させることで発生した燃焼灰は灰処理部４に送られ、排ガスは配管によりボイラ５に送られる。
【００２２】
灰処理部４は、焼却炉３でゴミが燃焼されることで生成される燃焼灰を回収する。ここで、灰処理部４は、回収した燃焼灰をそのまま廃棄するようにしてもよいが、例えば、回収した灰を、灰溶融炉で溶融し、溶融されて得られた溶融スラグを生成することが好ましい。このようにして、作成した溶融スラグは、路盤材、コンクリート用骨材、アスファルト混合用骨材等種々の用途に再生利用することができる。
【００２３】
ボイラ５は、焼却炉３から排出される高温の排ガスから熱を回収する。ボイラ５で熱を回収された排ガスは、焼却減温塔６に送られる。
【００２４】
焼却減温塔６は、減温水が貯留されている減温水タンク９と接続されており、ボイラ５から送られた排ガスに減温水タンク９からの減温水を噴霧し、排ガスを冷却する。焼却減温塔６で冷却された排ガスは、集塵器７に送られる。
【００２５】
ここで、ボイラ５と焼却減温塔６とを連結する排気配管１２には、排ガス脱塩装置１０の噴射前濃度計測手段２８が接続されている。焼却減温塔６と集塵器７とを連結する排気配管１２には、排ガス脱塩装置１０の噴射手段２２と消石灰貯留タンク２４とが連結されており、排気配管１２に消石灰を噴射する。排気配管１２に噴射された消石灰は、排ガス中に含まれる塩化水素と反応（中和反応）し、塩類を生成する。排ガス脱塩装置１０については、後ほど説明する。
【００２６】
集塵器７は、配管を介して焼却減温塔６と接続されており、焼却減温塔６から該配管を通過した排ガスが供給される。集塵器７は、排ガス中に含まれる、塩化水素と消石灰との中和反応で得られた塩類、飛灰（煤塵）を除去する。集塵器７で塩類、飛灰（煤塵）、酸性ガスを除去された排ガスは、排気配管１２を通って煙突８に送られる。窒素酸化物が除去された排ガスは、煙突８から外部に排出される。
【００２７】
ゴミ焼却システム１は、以上のようにして、ゴミを燃焼する。また、ゴミ焼却システム１は、ゴミの燃焼により発生した排ガスは、排ガス脱塩装置１０により塩化水素を除去、低減し、さらに、集塵器７で塩類、飛灰（煤塵）を除去した後、煙突８から排出する。
【００２８】
次に、排ガス脱塩装置１０について説明する。排ガス脱塩装置１０は、噴射手段２２と、消石灰貯留タンク２４と、噴射前濃度計測手段２８と、制御手段３０とを有し、排ガス中に含まれる塩化水素を除去する。
【００２９】
噴射手段２２は、排気配管１２内に消石灰を噴射する噴射装置であり、焼却減温塔６と集塵器７とを連結する排気配管１２と接続された配管に配置されている。噴射手段２２は、制御手段３０の制御に基づいて、消石灰貯留タンク２４に貯留されている消石灰を排気配管１２に噴射する。
【００３０】
消石灰貯留タンク２４は、消石灰を貯留するタンクであり、焼却減温塔６と集塵器７とを連結する排気配管１２と接続された配管に配置されている。消石灰貯留タンク２４に貯留されている消石灰は、噴射手段２２により排気配管１２内に噴射される。また、消石灰貯留タンク２４には、外部の消石灰を供給する装置から消石灰を補充するための補給口が設けられており、必要に応じてこの補給口から消石灰が補給される。なお、噴射手段２２と消石灰貯留タンク２４との配置関係や、配置位置は特に限定されず、制御手段３０の制御に基づいて排気配管１２に消石灰を噴射できる構成であればよい。
【００３１】
次に、噴射前濃度計測手段２８について説明する。ここで、図２は、図１に示す排ガス脱塩装置の濃度計測手段の概略構成を示すブロック図である。噴射前濃度計測手段２８は、ボイラ５と焼却減温塔６との間の排気配管１２に配置されており、ボイラ５を通過した排ガス中の塩化水素の濃度を計測する。噴射前濃度計測手段２８は、図２に示すように、計測手段本体４０と、発光部４２と、計測セル４４と、受光部４６と、を有する。
【００３２】
計測手段本体４０は、発光部４２により発光させるレーザ光の制御機能と、受光部４６でと受光したレーザ光の信号から塩化水素の濃度を算出する演算機能とを有する。発光部４２は、塩化水素が吸収する波長域のレーザ光（具体的には、近赤外域のレーザ光）を発光させる発光機構である。発光部４２は、レーザ光を排気配管１２に配置された計測セル４４に入射させる。
【００３３】
計測セル４４は、排気配管１２の一部に配置されており、発光部４２から射出された光を計測セル４４の内部に入射させる入射部と、計測セル４４の所定経路を通過したレーザ光を出力する出力部と、を有する。つまり、計測セル４４は、排気配管１２の一部の円筒部分の代わりに配置された円筒構造を有し、円筒構造の一部に入射部と出力部とが形成されている。なお、計測セル４４は、排気配管１２に入射部と出力部のみを設けた構成としてもよい。つまり、排気配管１２の内部にレーザ光を入射させる入射部（レーザ光を透過する入射窓）と、排気配管１２内の所定経路を通過したレーザ光を出力させる出力部（レーザ光を透過する出力窓）とを設けたのみの構成としてもよい。
【００３４】
なお、計測セルとしては、入射部と出力部とを有し、排気配管１２の内部を相通する管状部材を設けてもよい。この場合、計測セル４４は、入射部側の一部と出力部側の一部とが、それぞれ排気配管１２と接続されている。このように、計測セル４４は、排ガスの排気経路の一部となるように、排気配管１２に割り込んで配置されている。つまり、排気配管１２の一部が計測セル４４となっている。なお、計測セル４４を、排気配管１２を相通する管状部材とする場合は、排ガスが管状部材の内部に流れるように複数の開口、穴が設ける必要がある。また、入射部から出力部に向けて延びているスリットを設けるようにしてもよい。なお、計測セル４４の管形状は、レーザ光が通過できればよく、断面が円となる管としても、断面が多角形になる管としても、断面が楕円形となる管としてもよい。また、管の内周の断面と外周の断面が異なる形状となってもよい。また、図２に示す例では、排気配管１２の排ガスの流れ方向に対して、直交するように計測セル４４を設けたが、排気配管１２に対して所定角度傾斜させて（つまり斜めに）計測セル４４を設けてもよい。
【００３５】
受光部４６は、計測セル４４の内部を通過し、出力部から出力されたレーザ光を受光し、受光したレーザ光の強度を受光信号として計測手段本体４０に出力する。
【００３６】
噴射前濃度計測手段２８は、以上のような構成であり、発光部４２から出力されたレーザ光は、計測セル４４内の所定経路を通過した後、出力部から出力される。このとき、計測セル４４内の排ガス中に塩化水素が含まれていると、計測セル４４を通過するレーザ光が吸収される。そのため、レーザ光は、排ガス中の塩化水素濃度によって、出力部に到達するレーザ光の出力が変化する。受光部４６は、出力部から出力されるレーザ光を受光信号に変換し、計測手段本体４０に出力する。計測手段本体４０は、発光部４２から出力させたレーザ光の強度と、受光部４６から送られる受光信号に基づいて算出される強度とを比較し、その減少割合から計測セル４４内を流れる排ガスの塩化水素濃度を算出する。このように、噴射前濃度計測手段２８は、ＴＤＬＡＳ方式（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy：可変波長ダイオードレーザー分光法）を用い、出力したレーザ光の強度と、受光部４６で検出した受光信号とに基づいて計測セル４４内の所定位置、つまり、測定位置を通過する排ガス中の塩化水素濃度を算出及び／または計測する。また、本実施形態の噴射前濃度計測手段２８は、連続的に塩化水素濃度を算出及び／または計測することができる。
【００３７】
なお、計測セル４４は、入射部と出力部のみを、光を透過する材料で形成しても、計測セル４４全体（つまり、排気配管１２のうち計測セル４４となっている管部分の全周）を、光を透過する材料で形成してもよい。また、計測セル４４内に少なくとも２枚の光学ミラーを設け、入射部から入射されたレーザ光を光学ミラーで多重反射させた後、出力部から出力させるようにしてもよい。このようにレーザ光を多重反射させることで、計測セル４４内のより多くの領域を通過させることができる。これにより、計測セル４４内を流れる排ガスの濃度の分布（排ガスの流量や密度のばらつき、排ガス内の濃度分布のばらつき）の影響を小さくすることができ、正確に濃度を検出することができる。
【００３８】
制御手段３０は、噴射前濃度計測手段２８の検出結果に基づいて、噴射手段２２から噴射する消石灰の量及び噴射するタイミングを制御する。具体的には、検出した塩化水素の濃度に基づいて噴射する消石灰の量を算出する。さらに、排ガスの流れ及び測定点と噴射手段２２によって消石灰が噴射される位置（以下「噴射位置」という。）との関係に基づいて、測定した排ガスが噴射位置を通過するタイミングを算出する。この結果に基づいて、制御手段３０は、測定した排ガスが噴射位置を通過するタイミングで、算出した量の消石灰を噴射手段２２から噴射させる。なお、消石灰を噴射するタイミングは、予め設定されたタイミングとしても、流速計により流速を計測し、その結果に基づいて算出するようにしてもよい。
【００３９】
ゴミ焼却システム１の排ガス脱塩装置１０は、基本的に以上のような構成である。排ガス脱塩装置１０は、排気配管１２を通過している排ガスの塩化水素濃度を算出し、算出した塩化水素濃度に基づいて噴射する消石灰の量を算出し、その算出した量の消石灰を集塵器７の上流で噴射手段２２から噴射させる。排ガス脱塩装置１０は、排ガス中に消石灰を噴射することで、排気配管１２内または集塵器７の内部で排ガス中の塩化水素と噴射した消石灰とを反応させ、塩化水素を低減、除去する。また、反応により生成された中和物は、集塵器７で集塵される。
【００４０】
このように、排ガス脱塩装置１０は、噴射手段２２よりも上流側に配置した噴射前濃度計測手段２８により塩化水素濃度を計測し、その結果に基づいて消石灰の噴射量を制御することで、噴射位置を通過する排ガスに含まれる塩化水素の濃度に応じて噴射量を算出することができる。これにより、塩化水素の中和に必要な消石灰の量を適切（より正確）に算出することができ、塩化水素を確実に低減、除去しつつ、かつ、消石灰の消費量を少なくすることができる。また、噴射する消石灰の量を適切にできることで、集塵器７で回収される粉塵に含まれる未反応の消石灰の量を少なくすることができ、粉塵に含まれる重金属が溶出する可能性を低くすることができる。
【００４１】
また、排ガスに含まれる塩素濃度は、ゴミの割合（塩化物の含有率）、燃焼温度等の複数の要因によって変化するため、予め作成したマップに基づいて、消石灰の噴射量を制御しても、消石灰の量が過剰になったり、塩化水素を中和しきれなかったりするが、排ガスの塩化水素濃度を計測することで、より適切に消石灰の噴射量を制御することができる。また、実際に測定した計測結果に基づいて、噴射量を算出できるため、演算も簡単にすることができる。
【００４２】
また、噴射前濃度計測手段２８として、近赤外のレーザ光を用いＴＤＬＡＳ法で塩化水素の濃度を計測することで、短時間で正確にまた連続的に測定対象の塩化水素の濃度を計測することができる。塩化水素の濃度を正確に算出できることで、還元剤の調整を正確に行うことができ、より好適に塩化水素を低減することができる。また、レーザ光として近赤外の波長域の光を用いることで、測定対象のガスをより正確に測定することができる。つまり、塩化水素の測定対象以外のガスを検出することを抑制でき、排ガス中の塩化水素の濃度を短時間で正確に測定することができる。
【００４３】
さらに、短時間で連続的に計測できることで、濃度を測定した排ガスに対して適切に消石灰を噴射することができる。つまり、測定した排ガスと消石灰を噴射する排ガスとのずれを少なくすることができる。
【００４４】
なお、本実施形態のような、ゴミ焼却システムや、ボイラに用いる場合は、大量の排気ガスが排出され、排気配管の開口面積が大きくなるため、複数点の塩化水素濃度を測定することが好ましい。ここで、測定点は、排ガスの流れ方向の位置は同じで排気配管の位置が異なる点、つまり、排気配管の同一断面の異なる点の塩化水素濃度を測定することが好ましい。このように複数点の塩化水素濃度を測定することで、排気配管内に塩化水素濃度の偏りがあった場合も排ガス中の塩化水素濃度をより正確に測定することができる。なお、複数点の測定結果から塩化水素濃度を算出する方法は特に限定されず、平均値を求めるようにしても、測定結果から濃度の分布を算出して、全体の塩化水素濃度を求めるようにしてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、噴射前濃度計測手段２８をボイラ５と、燃焼減温塔６との間に設けたが、配置位置は限定されず、排ガスの排気経路（排ガスの流れ方向）において、噴射手段２２よりも上流側に配置すればよい。なお、検出位置と噴射位置とのタイムラグをより小さくすることで、濃度を検出した排ガスに、より適切に消石灰を噴射できるため、噴射前濃度計測手段２８は、消石灰の噴射位置の上流の近傍に設けることが好ましい。なお、計測位置と噴射位置とは、計測にかかる時間の間に排ガスが流れる距離以上は離間させることが好ましい。
【００４６】
また、排ガス脱塩装置１０では、噴射前濃度計測手段２８のみを設け、消石灰が噴射される前の排ガスの塩化水素濃度の測定結果から消石灰噴射量を制御したが、本発明はこれに限定されない。以下、図３と共に、本発明の排ガス脱塩装置の他の実施形態について説明する。
【００４７】
図３は、排ガス脱塩装置を有するゴミ焼却システムの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。なお、図３に示すゴミ焼却システム５０は、排ガス脱塩装置５２の構成を除いて他の構成は、図１に示すゴミ焼却システム１と同様であるので、同様の構成要素の説明は省略し、以下、ゴミ焼却システム５０に特有の点を重点的に説明する。図３に示すゴミ焼却システム５０は、投入ホッパ２と、焼却炉３と、灰処理部４と、ボイラ５と、焼却減温塔６と、集塵器（バグフィルタ）７と、煙突８と、排ガス脱塩装置５２と、排気配管１２と、を有する。投入ホッパ２と、焼却炉３と、灰処理部４と、ボイラ５と、焼却減温塔６と、集塵器（バグフィルタ）７と、煙突８と、排気配管１２とは、図１に示すゴミ焼却システム１の各部と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４８】
排ガス脱塩装置５２は、噴射手段２２と、消石灰貯留タンク２４と、噴射後濃度計測手段５４と、制御手段５６とを有し、排ガス中に含まれる塩化水素を除去する。なお、排ガス脱塩装置５２の噴射手段２２と、消石灰貯留タンク２４とは、排ガス脱塩装置１０の各部と同様の構成であるので、説明を省略する。
【００４９】
噴射後濃度計測手段５４は、排ガスの排気経路において、噴射手段２２よりも下流側、具体的には、集塵器７よりも下流側かつ煙突８よりも上流側の排気配管１２に配置されており、噴射手段２２により排気配管１２に消石灰が噴射され、排気配管１２及び集塵器７を通過することで、排ガス中の塩化水素が低減除去された後の排ガス中の塩化水素の濃度を計測する。噴射後濃度計測手段５４は、噴射前濃度計測手段２８と同様に、計測手段本体と、発光部と、計測セルと、受光部と、を有する。噴射後濃度計測手段５４による塩化水素濃度の計測方法は、噴射前濃度計測手段２８と同様であるので、その説明は省略する。噴射後濃度計測手段５４は、集塵器７を通過した後の排ガス中に含まれる塩化水素濃度を連続的に計測し、計測結果を制御手段５６に送る。
【００５０】
制御手段５６は、噴射後濃度計測手段５４の検出結果に基づいて、噴射手段２２から噴射する消石灰の量及び噴射するタイミングを、例えばＰＩＤ制御等を用いて制御する。具体的には、制御手段５６は、噴射後濃度計測手段５４による塩化水素濃度が所定値よりも低い場合は、一度に噴射する消石灰の量を多くしたり、消石灰を噴射する間隔を短くしたりする。また、塩化水素濃度が所定値よりも高い場合は、一度に噴射する消石灰の量を少なくしたり、消石灰を噴射する間隔を長くしたりする。
【００５１】
図４は、制御手段５６による消石灰噴射量の制御方法の一例を示すフロー図である。なお、図４に示すフロー図は、噴射手段２２から噴射する消石灰の量により塩化水素濃度を調整する場合である。まず、噴射後濃度計測手段５４で計測された塩化水素濃度が制御手段５６に入力されたら、制御手段５６は、ステップＳ１２として、計測された塩化水素濃度が上限目標値よりも大きいかを判定する。制御手段５６は、ステップＳ１２で計測された塩化水素濃度が上限目標値よりも大きい（ＹＥＳ）と判定したら、ステップＳ１４に進み、現状設定されている消石灰噴射量を一定量増加させる。つまり、噴射手段２２から噴射される消石灰の量を一定量多くする。その後、制御手段５６は、ステップＳ２０に進む。
【００５２】
また、ステップＳ１２で、制御手段５６が計測された塩化水素濃度が上限目標値以下である（ＮＯ）と判定したら、ステップＳ１６に進み、計測された塩化水素濃度が下限目標値よりも小さいかを判定する。制御手段５６は、ステップＳ１６で、計測された塩化水素濃度が下限目標値よりも小さい（ＹＥＳ）と判定したら、ステップＳ１８に進み、現状設定されている消石灰噴射量を一定量低減させる。つまり、噴射手段２２から噴射される消石灰の量を一定量少なくする。その後、制御手段５６は、ステップＳ２０に進む。また、制御手段５６は、ステップＳ１６で、計測された塩化水素濃度が下限目標値以上である（ＮＯ）と判定したら、ステップＳ２０に進む。
【００５３】
制御手段５６は、ステップＳ２０で、排ガスの排出が停止しているか（つまり、ゴミ焼却システム５０が停止しているか）を判定する。制御手段５６は、ステップＳ２０で、排ガスの排出が停止していない（ＮＯ）と判定したらステップＳ１２に進み、上述した処理を繰り返す。他方、制御手段５６は、ステップＳ２０で、排ガスの排出が停止している（ＹＥＳ）と判定したら処理を終了する。以上のようにして、制御手段５６は、噴射手段２２の消石灰噴射量を制御する。なお、上記制御では、消石灰噴射量を一定量増加、減少させたが、これに限定されない。例えば、塩化水素濃度が下限の目標値以下の場合は、消石灰噴射量を維持するようにしてもよい。また、消石灰噴射量は、噴射回数で調整しても、１回の噴射量で調整してもよい。また、塩化水素濃度の上限の目標値と下限の目標値とは、異なる値としてもよい。つまり、ステップＳ１２で使用される上限の目標値とステップＳ１６で使用される下限の目標値を異なる目標値としてもよい。塩化水素濃度の上限の目標値と下限の目標値とを異なる値とすることで、消石灰噴射量を変化させない塩化水素濃度の範囲を一定の濃度範囲とすることができる。なお、塩化水素濃度の上限の目標値と下限の目標値とを同一の値としてもよい。
【００５４】
また、制御手段５６は、測定位置における塩化水素濃度の上限目標値及び／または下限目標値を、焼却炉３の運転条件によって変化させても、運転条件にかかわらず一定としてもよい。運転条件によって、上限目標値及び／または下限目標値を変化させた場合は、排ガス中に含まれる窒素酸化物の量の増減に対応して消石灰の噴射量を制御することができ、窒素酸化物をより適切に低減することができ、測定位置の塩化水素濃度を目標値に近い値に維持することができる。なお、上限目標値及び／または下限目標値を一定にして、上限目標値及び／または下限目標値と運転条件との関係から消石灰の噴射量、噴射タイミングを制御する場合も同様である。また、塩化水素濃度の上限目標値及び／または下限目標値を運転条件にかかわらず一定とした場合は、運転条件を検出する必要がなくなり、測定手段を少なくすることができ、排ガス脱塩装置の装置構成を簡単にすることができる。また条件に応じて目標値を算出する必要が無くなるため、制御が簡単になる。
【００５５】
排ガス脱塩装置５２は、以上のような構成であり、焼却炉３で生成され、各部を通過した排ガスは、噴射手段２２で消石灰が噴射された後、排気配管１２の集塵器７を通過する。その後、排ガスは、排気配管１２の噴射後濃度計測手段５４が配置された領域を流れる。その際、噴射後濃度計測手段５４は、排ガスの塩化水素濃度を計測する。その後、排ガスは煙突８から外部に排出される。なお、排ガス脱塩装置５２は、噴射後濃度計測手段５４での計測結果に基づいて噴射手段２２による消石灰の噴射を制御する。
【００５６】
排ガス脱塩装置５２は、噴射後濃度計測手段５４として、噴射前濃度計測手段２８と同様の計測方法で、塩化水素濃度を検出することで、短時間で正確に、かつ連続的に排ガス中の塩化水素濃度を計測することができる。これにより、計測開始から計測結果の算出までの時間を短くすることができ、計測の時間遅れを短い時間にすることができ、より正確に消石灰の噴射の制御を行うことができる。つまりタイムラグをより小さくできるため、条件等が変化し、塩化水素の濃度、排出量が変化した場合も迅速に対応することが可能となる。これにより、上記排ガス脱塩装置１０と同様に、集塵器７に混入する消石灰の量をより少なくすることができ、消石灰の消費量を少なくすることができる。また、噴射後濃度計測手段５４の計測結果に基づいて、煙突８から排出される排ガス中の塩化水素濃度を算出することで、一定以上の濃度の塩化水素が外部に排出されることを抑制することができる。
【００５７】
また、排ガス脱塩装置５２は、噴射後濃度計測手段５４を集塵器７よりも下流側に設けることで、集塵器７を通過した排ガスの塩化水素濃度を計測することで、噴射後濃度計測手段５４の計測セルに粉塵が付着することを抑制でき、また、粉塵が除去された排ガスの塩化水素濃度を計測することができる。これにより、排ガス中の塩化水素濃度を好適かつより正確に計測することができる。
【００５８】
なお、制御手段５６は、噴射後濃度計測手段５４による計測結果に加え、ゴミの投入量、燃焼状態の検出結果から排ガス中の塩化水素濃度を予測し、その予測結果を加味して消石灰の噴射を制御するようにしてもよい。なお予測値は、検出値と、排ガス中の塩化水素濃度との関係を予め実験等により算出し、その関係を記憶させておくことで、検出値から予測値を算出することができる。このように、塩化水素濃度を予測することで、消石灰の噴射量をより適切な量とすることができる。
【００５９】
また、上述したように、粉塵の影響を受けにくくでき、より正確に計測ができるため、噴射後濃度計測手段５４は、本実施形態のように集塵器７よりも下流側に配置することが好ましいが、噴射手段２２よりも下流に設ければその位置は特に限定されない。
【００６０】
また、排ガス脱塩装置は、噴射前濃度計測手段２８と、噴射後濃度計測手段５４の両方を備える構成としてもよい。以下、図５と共に、本発明の排ガス脱塩装置の他の実施形態について説明する。
【００６１】
図５は、排ガス脱塩装置を有するゴミ焼却システムの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。なお、図５に示すゴミ焼却システム６０は、排ガス脱塩装置６２の構成を除いて他の構成は、図１に示すゴミ焼却システム１と同様であるので、同様の構成要素の説明は省略し、以下、ゴミ焼却システム６０に特有の点を重点的に説明する。図５に示すゴミ焼却システム６０は、投入ホッパ２と、焼却炉３と、灰処理部４と、ボイラ５と、焼却減温塔６と、集塵器（バグフィルタ）７と、煙突８と、排ガス脱塩装置６２と、排気配管１２と、を有する。投入ホッパ２と、焼却炉３と、灰処理部４と、ボイラ５と、焼却減温塔６と、集塵器（バグフィルタ）７と、煙突８と、排気配管１２とは、図１に示すゴミ焼却システム１の各部と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００６２】
排ガス脱塩装置６２は、噴射手段２２と、消石灰貯留タンク２４と、噴射前濃度計測手段２８と、噴射後濃度計測手段５４と、制御手段６４とを有し、排ガス中に含まれる塩化水素を除去する。なお、排ガス脱塩装置６２の噴射手段２２と、消石灰貯留タンク２４と、噴射前濃度計測手段２８とは、排ガス脱塩装置１０の各部と同様の構成であり、噴射後濃度計測手段５４は、図３に示す噴射後濃度計測手段５４と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００６３】
噴射前濃度計測手段２８は、排ガスの排気経路（排気ガスの流れ方向）において、噴射手段２２よりも上流側、具体的には、ボイラ５よりも下流側、かつ、焼却減温塔６よりも上流側の排気配管１２に配置されている。また、噴射後濃度計測手段５４は、排ガスの排気経路において、噴射手段２２よりも下流側、具体的には、集塵器７よりも下流側かつ煙突８よりも上流側の排気配管１２に配置されている。噴射前濃度計測手段２８と噴射後濃度計測手段５４は、それぞれ排気配管１２を流れる排ガス中の塩化水素濃度を計測し、その計測結果を制御手段６４に送る。
【００６４】
制御手段６４は、噴射前濃度計測手段２８と噴射後濃度計測手段５４の検出結果に基づいて、噴射手段２２から噴射する消石灰の量及び噴射するタイミングを制御する。一例としては、制御手段６４は、制御手段３０で説明したように、噴射前濃度計測手段２８の検出結果に基づいて、消石灰の噴射量を算出し、さらに、算出した消石灰の噴射量を、制御手段５６で説明したように噴射後濃度計測手段５４の検出結果に基づいて補正する。
【００６５】
排ガス脱塩装置６２は、以上のような構成であり、焼却炉３で生成され、噴射前濃度計測手段２８を含む、各部を通過した排ガスは、噴射手段２２で消石灰が噴射された後、排気配管１２の集塵器７を通過する。その後、排ガスは、排気配管１２の噴射後濃度計測手段５４が配置された領域を流れる。その後、排ガスは煙突８から外部に排出される。なお、噴射前濃度計測手段２８及び噴射後濃度計測手段５４は、排ガスの塩化水素濃度を計測する。また、排ガス脱塩装置６２の制御手段６４は、噴射前濃度計測手段２８及び噴射後濃度計測手段５４での計測結果に基づいて噴射手段２２による消石灰の噴射を制御する。
【００６６】
排ガス脱塩装置６２は、噴射前濃度計測手段２８及び噴射後濃度計測手段５４の両方を配置し、制御手段６４で、噴射前の検出結果と噴射後の検出結果に基づいて、消石灰の噴射を制御することで、噴射位置を通過する排ガスの濃度に基づいて噴射量を算出しつつ、噴射後の反応の進み具合に基づいて、噴射量を調整することができる。これにより、上述した排ガス脱塩装置１０と排ガス脱塩装置５２の両方の効果を得ることができる。一例としては、何らかの理由により、煙突８に到達する排ガスに一定濃度以上の塩化水素が残っていた場合でも、噴射後濃度計測手段５４により発見することができ、その残留状態に応じて、噴射量を調整することが可能となる。また、噴射前濃度計測手段２８と噴射する消石灰の量との関係を補正し、運転状況等により反応条件が変化した場合でも迅速に対応することが可能となる。また、噴射前の塩化水素濃度に基づいて、噴射量を調整できるため、塩化水素の低減、除去に必要な消石灰の量も適切に算出することができる。
【００６７】
また、上記実施形態では、いずれも排気配管１２を流れる排ガスの塩化水素濃度を直接検出したが、排気配管１２に分岐管を設け、この分岐管を流れる排ガスの塩化水素濃度を計測するようにしてもよい。以下、図６と共に、本発明の排ガス脱塩装置の他の実施形態について説明する。
【００６８】
図６は、排ガス脱塩装置を有するゴミ焼却システムの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。なお、図６に示すゴミ焼却システム７０は、排ガス脱塩装置７２の構成を除いて他の構成は、図３に示すゴミ焼却システム５０と同様であるので、同様の構成要素の説明は省略し、以下、ゴミ焼却システム７０に特有の点を重点的に説明する。図６に示すゴミ焼却システム７０は、投入ホッパ２と、焼却炉３と、灰処理部４と、ボイラ５と、焼却減温塔６と、集塵器（バグフィルタ）７と、煙突８と、排ガス脱塩装置７２と、排気配管１２と、を有する。投入ホッパ２と、焼却炉３と、灰処理部４と、ボイラ５と、焼却減温塔６と、集塵器（バグフィルタ）７と、煙突８と、排気配管１２とは、図３に示すゴミ焼却システム５０の各部と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００６９】
排ガス脱塩装置７２は、噴射手段２２と、消石灰貯留タンク２４と、制御手段５６と、分岐管７６と、噴射後濃度計測手段７８と、を有し、排ガス中に含まれる塩化水素を除去する。なお、排ガス脱塩装置７２の噴射手段２２と、消石灰貯留タンク２４と、制御手段５６とは、排ガス脱塩装置５２の各部と同様の構成であるので、説明を省略する。
【００７０】
分岐管７６は、噴射手段２２よりも下流側、具体的には、集塵器７よりも下流側かつ煙突８よりも上流側の排気配管１２から分岐した管状部材である。また、分岐管７６は、始端と終端とがそれぞれ排気配管１２と連結しており、排気配管１２を流れる排ガスの一部が始端から流入し、管内を流れた排ガスが終端から排気配管１２に排出される。また、分岐管７６は、少なくとも一部に直線部を有する。
【００７１】
噴射後濃度計測手段７８は、分岐管７６の周辺に配置されており、分岐管７６の直線部を流れる排ガスの塩化水素濃度を計測する。噴射後濃度計測手段７８は、計測手段本体８０と、発光部８２と、受光部８４とを有する。なお、計測手段本体８０と、発光部８２と、受光部８４とは、噴射後濃度計測手段５４の各部と配置位置が異なるのみで、各部の機能は、同一である。また、噴射後濃度計測手段７８は、分岐管７６の直線部が計測セルとなる。また、分岐管７６は、直線部の両端部が、それぞれレーザ光を透過する部材で構成されている。
【００７２】
計測手段本体８０は、発光部８２から出力させるレーザ光を制御し、受光部８４が受光したレーザ光から算出した受光信号を受信し、出力させたレーザ光の強度と受光信号とに基づいて、分岐管７６を流れる排ガス中の塩化水素濃度を算出する。
【００７３】
発光部８２は、分岐管７６の直線部の一方の端部に対面して配置されており、直線部の端部に向けて光を照射する。受光部８４は、分岐管７６の直線部の他方の端部に対面して配置されており、発光部８２から発光され、直線部を通過し、分岐管７６の他方の端部から出力されるレーザ光を受光する。
【００７４】
噴射後濃度計測手段７８は、以上のような構成であり、計測手段本体８０と、発光部８２と、受光部８４とを用い、分岐管７６の直線部を流れる排ガス（サンプリングとして抽出した排ガス）中の塩化水素濃度を計測する。また、排ガス脱塩装置７２は、噴射後濃度計測手段７８の計測結果に基づいて、排ガス脱塩装置５２と同様に噴射手段２２の動作を制御することで、排ガス脱塩装置５２と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
排ガス脱塩装置７２のように、排気配管を分岐した分岐管を設け、その分岐管を流れる排ガスの塩化水素濃度を計測することでも、排ガス中の塩化水素濃度をより正確に計測することができ、排ガス脱塩装置５２と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態では、噴射後濃度計測手段を、分岐管を流れる排ガスの塩化水素濃度を計測する構成とし、噴射前濃度計測手段も分岐管を流れる排ガスの塩化水素濃度を計測する構成とすることができる。また、排気配管１２の径が大きい、排気配管１２を流れる排ガスに不純物が多いなどにより、排気配管１２内の塩化水素濃度を計測できない、または計測しにくい場合も分岐管を設けることで、排ガスの塩化水素濃度を計測することができる。なお、濃度計測手段は、分岐管の上流に粉塵等を除去するフィルタを設けるようにしてもよい。
【００７６】
なお、上記実施形態では、集塵器よりも上流側で、塩化水素を還元するために消石灰を噴射したが、さらに、排ガス内のダイオキシン類を除去することができる活性炭や、濾布の目詰まりを抑制することができる特反剤（珪藻土）を投入するようにしてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、還元剤として消石灰を用いたが、本発明はこれに限定されず、塩化水素を還元できる物質であればよく、種々のアルカリ土類金属、アルカリ金属化合物を用いることができ、例えば、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、ドロマイト、カーバイトを用いることができる。なお、還元剤としては、粉体を用いることが好ましい。粉体を用いることで、排ガス内に分散させることができ、また、粉塵等を乾燥した状態で処理することができるため、排気配管内に付着したり、集塵器で回収した粉塵を乾燥させたりする必要がなくなり、処理が簡単になり、装置のメンテナンスも簡単にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、本発明にかかる排ガス脱塩装置は、燃焼機器から排出される排ガスの浄化に有用であり、特に、焼却炉、ボイラから排出される排ガスの浄化に適している。
【符号の説明】
【００７９】
１、５０、６０、７０  ゴミ焼却システム
２  投入ホッパ
３  焼却炉
４  灰処理部
５  ボイラ
６  焼却減温塔
７  集塵器
８  煙突
９  減温水タンク
１０、５２、６２、７２  排ガス脱塩装置
１２  排気配管
２２  噴射手段
２４  消石灰貯留タンク
２８  噴射前濃度計測手段
３０、５６、６４  制御手段
４０、８０  計測手段本体
４２、８２  発光部
４４  計測セル
４６、８４  受光部
５４、７８  噴射後濃度計測手段
７６  分岐管
【図１】
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【図２】
2011072877.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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