(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘが含まれた排ガスを加熱する排ガス加熱装置と、この排ガス加熱装置からの排ガスにＮＨ３ガスを注入して脱硝する触媒脱硝装置とを備える排ガス処理システムにおいて、
前記排ガス加熱装置の排ガス入口に接続される管路から分岐して前記触媒脱硝装置の排ガス出口に接続される管路に繋がるバイパス管路と、
前記排ガス加熱装置からの排ガスの温度が所定温度となるように前記排ガス加熱装置での加熱を制御する排ガス温度制御手段と、
前記触媒脱硝装置からの排ガスと前記バイパス管路からの排ガスとが合流する前の前記触媒脱硝装置からの排ガスのＮＯｘ濃度が規制値の第１所定％以下となるように前記触媒脱硝装置でのＮＨ３ガスの注入量を制御するＮＨ３ガス注入量制御手段と、
前記触媒脱硝装置からの排ガスと前記バイパス管路からの排ガスとが合流した後の排ガスのＮＯｘ濃度が規制値の第２所定％以下となるように前記バイパス管路に流れる排ガスの流量を制御するバイパスガス量制御手段と、
を備えることを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項２】
ＮＯｘが含まれた排ガスを加熱する排ガス加熱装置と、この排ガス加熱装置からの排ガスにＮＨ３ガスを注入して脱硝する触媒脱硝装置と、前記排ガス加熱装置の排ガス入口に接続される管路から分岐して前記触媒脱硝装置の排ガス出口に接続される管路に繋がるバイパス管路とを備える排ガス処理システムにおいて、
前記排ガス加熱装置からの排ガスの温度が所定温度となるように前記排ガス加熱装置での加熱を制御し、
前記触媒脱硝装置からの排ガスと前記バイパス管路からの排ガスとが合流する前の前記触媒脱硝装置からの排ガスのＮＯｘ濃度が規制値の第１所定％以下となるように前記触媒脱硝装置でのＮＨ３ガスの注入量を制御し、
前記触媒脱硝装置からの排ガスと前記バイパス管路からの排ガスとが合流した後の排ガスのＮＯｘ濃度が規制値の第２所定％以下となるように前記バイパス管路に流れる排ガスの流量を制御する
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、例えば廃棄物焼却処理施設において発生するＮＯｘが含まれた排ガスを処理する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】
図２に示されるように、従来の廃棄物焼却処理施設５１において、廃棄物は燃焼炉５２で燃焼される。この燃焼炉５２での廃棄物の燃焼に伴い発生する排ガスは、ボイラ５３での熱交換の後にガス冷却塔５４で所定温度まで冷却されてからバグフィルタを用いた集塵装置（ＢＦ）５５に送られる。この集塵装置５５でばいじんが除去された排ガスは、一旦、排ガス加熱装置（ＧＲＨ）５６で加熱された後に触媒脱硝装置（ＳＣＲ）５７に送られる。この触媒脱硝装置５７で脱硝処理された排ガスは、誘引通風機（ＩＤＦ）５８により、煙突５９を介して系外に排出される。なお、この種の廃棄物焼却処理施設５１は、例えば特許文献１にて知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０９０７９号公報
【０００４】
上記の廃棄物焼却処理施設５１では、燃焼炉５２からの排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するために、排ガス加熱装置５６と触媒脱硝装置５７とが組み込まれる。
触媒脱硝装置５７は、触媒上でアンモニア（ＮＨ３）とＮＯｘの反応を起こさせ、ＮＯｘをＮ２とＨ２Ｏに分解する装置であるが、分解率は反応温度に大きく依存する。そのために、排ガス温度を２００℃以上に保つ必要がある。
【０００５】
一方、廃棄物焼却の際に発生する排ガスには、廃棄物に含まれる灰分や塩素、硫黄等に由来するばいじん、ＨＣｌ、ＳＯｘ等の有害物質が含まれる。そのため、集塵装置５５でばいじんを除去し、アルカリ剤（消石灰が主流）を集塵装置５５の上流に吹き込むことで、ＨＣｌ、ＳＯｘ等の酸性ガスをガス中や集塵装置５５のろ布上で反応させて無害化を行っている。
ろ布の材質上（ＰＴＦＥ繊維やガラス繊維等が使用される）耐熱性は２００℃程度までであり、また、ＨＣｌ、ＳＯｘ等の酸性ガスと消石灰の反応も温度依存性が高く、排ガス温度が低いほど効率的であるので、機器の腐食対策等を考慮し１５０℃程度の排ガス温度となるように設計される。
【０００６】
廃棄物焼却処理施設５１における排ガス処理システムでは、まず集塵装置５５でばいじん、ＨＣｌ、ＳＯｘ等の酸性ガスを除去し、次いで触媒脱硝装置５７でＮＯｘを除去するシステム構成となるが、上記のように温度依存性が高いので、ガス冷却塔５４や排ガス加熱装置５６が図２に示されるような配置とされる。
なお、図２中の括弧内の数値はそれぞれの装置の出口ガス温度の例を示す。
【０００７】
排ガス加熱装置５６は、集塵装置５５からの１５０℃程度の排ガスを２１０℃にまで加熱するものであり、熱源としては、ボイラ付き廃棄物焼却処理施設５１の場合にはボイラ５３からの過熱蒸気（４００℃または３００℃）が使用される。なお、ボイラ５３が付帯していない廃棄物焼却処理施設の場合には燃料バーナ等により加熱する。
【０００８】
ところで、排ガス加熱装置５６で使用される熱源のエネルギーは損失エネルギーとなるので削減が望まれるが、触媒脱硝装置５７での触媒脱硝反応は温度依存性が高いので、温度を下げることは困難である。
このため、例えば、ボイラ付き廃棄物焼却処理施設５１の場合（試算例の場合）、投入ごみ熱量の約５．５％が排ガス加熱に使用されて損出となる。この量は熱回収したボイラ５３からの蒸気の約９％にあたる。一方、ボイラ５３が付帯していない廃棄物焼却処理施設（１００ｔ／日）の場合、灯油等の燃料が６２リットル／ｈ必要となり運営費がその分上がる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、ＮＯｘ濃度を規制値よりも低く抑えつつ、排ガス加熱装置での熱源として使用する過熱蒸気または燃料を削減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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、第１発明による排ガス処理システムは、
ＮＯｘが含まれた排ガスを加熱する排ガス加熱装置と、この排ガス加熱装置からの排ガスにＮＨ３ガスを注入して脱硝する触媒脱硝装置とを備える排ガス処理システムにおいて、
前記排ガス加熱装置の排ガス入口に接続される管路から分岐して前記触媒脱硝装置の排ガス出口に接続される管路に繋がるバイパス管路と、
前記排ガス加熱装置からの排ガスの温度が所定温度となるように前記排ガス加熱装置での加熱を制御する排ガス温度制御手段と、
前記触媒脱硝装置からの排ガスと前記バイパス管路からの排ガスとが合流する前の前記触媒脱硝装置からの排ガスのＮＯｘ濃度が規制値の第１所定％以下となるように前記触媒脱硝装置でのＮＨ３ガスの注入量を制御するＮＨ３ガス注入量制御手段と、
前記触媒脱硝装置からの排ガスと前記バイパス管路からの排ガスとが合流した後の排ガスのＮＯｘ濃度が規制値の第２所定％以下となるように前記バイパス管路に流れる排ガスの流量を制御するバイパスガス量制御手段と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
次に、第２発明による排ガス処理方法は、
ＮＯｘが含まれた排ガスを加熱する排ガス加熱装置と、この排ガス加熱装置からの排ガスにＮＨ３ガスを注入して脱硝する触媒脱硝装置と、前記排ガス加熱装置の排ガス入口に接続される管路から分岐して前記触媒脱硝装置の排ガス出口に接続される管路に繋がるバイパス管路とを備える排ガス処理システムにおいて、
前記排ガス加熱装置からの排ガスの温度が所定温度となるように前記排ガス加熱装置での加熱を制御し、
前記触媒脱硝装置からの排ガスと前記バイパス管路からの排ガスとが合流する前の前記触媒脱硝装置からの排ガスのＮＯｘ濃度が規制値の第１所定％以下となるように前記触媒脱硝装置でのＮＨ３ガスの注入量を制御し、
前記触媒脱硝装置からの排ガスと前記バイパス管路からの排ガスとが合流した後の排ガスのＮＯｘ濃度が規制値の第２所定％以下となるように前記バイパス管路に流れる排ガスの流量を制御する
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、排ガス加熱装置からの排ガスの温度が所定温度（例えば、２１０℃）となるようにその排ガス加熱装置での加熱が制御される。これにより、温度依存性が高い触媒脱硝装置での触媒脱硝反応が良好に行われる。
また、触媒脱硝装置からの排ガスとバイパス管路からの排ガスとが合流する前の触媒脱硝装置からの排ガスのＮＯｘ濃度が規制値の第１所定％（例えば、３０％）以下となるようにその触媒脱硝装置でのＮＨ３ガスの注入量が制御されるとともに、触媒脱硝装置からの排ガスとバイパス管路からの排ガスとが合流した後の排ガスのＮＯｘ濃度が規制値の第１所定％よりも大きくて１００％未満の第２所定％（例えば、９０％）以下となるようにそのバイパス管路に流れる排ガスの流量が制御される。これにより、ＮＯｘ濃度が規制値よりも低く抑えられる。
また、排ガス加熱装置の排ガス入口に向かう排ガスの一部は、バイパス管路を通して触媒脱硝装置の排ガス出口に接続される管路に流れるので、その分だけ排ガス加熱装置での熱源として使用する過熱蒸気または燃料を削減することができる。
本発明によれば、ＮＯｘ濃度を規制値よりも低く抑えつつ、排ガス加熱装置での熱源として使用する過熱蒸気または燃料を削減することができるので、例えば、ボイラ付き廃棄物焼却処理施設の場合には、削減分の蒸気を他の機器に熱利用し（例えば蒸気タービン発電機へ送る蒸気量を増加させて発電量を増加させる。）、ボイラが付帯していない廃棄物焼却処理施設には、燃料消費量を低減して運転経費を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る排ガス処理システムを備えた廃棄物焼却処理施設の概略システム構成図
【図２】従来の排ガス処理システムを備えた廃棄物焼却処理施設の概略システム構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明による排ガス処理システムおよび排ガス処理方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１には、本発明の一実施形態に係る排ガス処理システムを備えた廃棄物焼却処理施設の概略システム構成図が示されている。
【００１６】
＜廃棄物焼却処理施設の概略構成の説明＞
図１に示される廃棄物焼却処理施設１において、廃棄物は燃焼炉２で燃焼される。この燃焼炉２での廃棄物の燃焼に伴い発生する排ガスは、ボイラ３での熱交換の後にガス冷却塔４で所定温度まで冷却されてからバグフィルタを用いた集塵装置（ＢＦ）５に送られる。この集塵装置５でばいじんが除去された排ガスは、一旦、排ガス加熱装置（ＧＲＨ）６で加熱された後に触媒脱硝装置（ＳＣＲ）７に送られる。この触媒脱硝装置７で脱硝処理された排ガスは、誘引通風機（ＩＤＦ）８により、煙突９を介して系外に排出される。なお、図１中の括弧内の数値はそれぞれの装置の出口ガス温度の例を示す。
【００１７】
＜バイパス管路の説明＞
集塵装置５の排ガス出口と排ガス加熱装置６の排ガス入口とを接続する管路１０と、触媒脱硝装置７の排ガス出口と誘引通風機８の排ガス入口とを接続する管路１１とは、バイパス管路１２によって接続されている。これにより、集塵装置５から排ガス加熱装置６に向かう排ガスの一部は、管路１０から分岐するバイパス管路１２を介して管路１１に流れ、触媒脱硝装置７からの排ガスと合流して誘引通風機８へと導かれる。
【００１８】
＜排ガス温度制御手段の説明＞
排ガス加熱装置６は、集塵装置５からの１５０℃程度の排ガスを２１０℃にまで加熱するものであり、熱源としては、ボイラ３からの過熱蒸気（４００℃または３００℃）が使用される。
この排ガス加熱装置６には、その排ガス出口からの排ガスの温度が所定温度（例えば２１０℃）となるように当該排ガス加熱装置６での加熱を制御する排ガス温度制御手段１３が付設されている。
この排ガス温度制御手段１３は、制御弁１４と制御器１５とを備え、排ガス加熱装置６の排ガス出口の温度が所定温度（例えば、２１０℃）となるように制御器１５からの信号にて過熱蒸気の供給量を制御弁１４で制御するように構成されている。
【００１９】
＜ＮＨ３ガス注入量制御手段の説明＞
触媒脱硝装置７は、触媒上でアンモニア（ＮＨ３）とＮＯｘの反応を起こさせ、ＮＯｘをＮ２とＨ２Ｏに分解する装置である。
この触媒脱硝装置７には、その排ガス出口からの排ガスのＮＯｘ濃度が規制値（例えば、１００ｐｐｍ（Ｏ２１２%換算））の第１所定％（例えば、３０％）以下となるように当該触媒脱硝装置７でのＮＨ３ガスの注入量を制御するＮＨ３ガス注入量制御手段１６が付設されている。
このＮＨ３ガス注入量制御手段１６は、制御弁１７と制御器１８とを備え、触媒脱硝装置７の排ガス出口のＮＯｘ濃度が３０ｐｐｍとなるように制御器１８からの信号にて触媒脱硝装置７へのＮＨ３ガスの供給量を制御弁１７で制御するように構成されている。
【００２０】
＜バイパスガス量制御手段の説明＞
バイパス管路１２には、触媒脱硝装置７からの排ガスと当該バイパス管路１２からの排ガスとが合流した後の排ガスのＮＯｘ濃度が規制値の第２所定％（例えば、９０％）以下となるように当該バイパス管路１２に流れる排ガスの流量を制御するバイパスガス量制御手段１９が付設されている。
このバイパスガス量制御手段１９は、バイパス管路１２の途中に設けられてその回動角度に応じて排ガスの流量を調節するバイパスダンパ２０と、このバイパスダンパ２０を回動駆動するモータ２１と、このモータ２１を制御する制御器２２とを備え、触媒脱硝装置７からの排ガスとバイパス管路１２からの排ガスとが合流した後の排ガスのＮＯｘ濃度が９０ｐｐｍとなるように制御器２２からモータ２１への駆動制御信号にてバイパスダンパ２０の回動角度を調整してバイパス管路１２に流れる排ガスの流量を制御するように構成されている。
なお、制御器１８，２２へはＯ２濃度換算用にＯ２測定器２３よりＯ２測定信号が送られる。
【００２１】
＜作用効果の説明＞
本実施形態においては、排ガス基準ＮＯｘ１００ｐｐｍ（Ｏ２１２％換算））で排ガス加熱装置６の排ガス出口の温度を２１０℃になるように制御器１５からの信号にて排ガス加熱装置６への供給蒸気量を制御弁１４で制御する。排ガス加熱装置６からの排ガスは触媒脱硝装置７へと流れる。触媒脱硝装置７の排ガス出口のＮＯｘ濃度が３０ｐｐｍとなるように制御器１８の信号にてＮＨ３ガス供給量を制御弁１７で制御し、触媒脱硝装置７の排ガス出口のＮＯｘ濃度を３０ｐｐｍ程度にする。バイパス管路１２と合流後のＮＯｘ濃度が９０ｐｐｍになるように制御器２２の信号にてバイパスダンパ２０の回動角度を調整してバイパス管路１２に流れる排ガスの流量を制御し、バイパス管路１２と合流後のＮＯｘ濃度を９０ｐｐｍ程度にする。これにより、ＮＯｘ濃度が規制値（１００ｐｐｍ）よりも低く抑えられる。
【００２２】
表１には、従来の廃棄物焼却処理施設５１と本実施形態の廃棄物焼却処理施設１との１００ｔ／日の焼却処理での比較結果が示されている。表１に示されるように、排ガス加熱装置（ＧＲＨ）６での使用蒸気量を５０%程度低減することができる。１００ｔ／日規模の蒸気発電効率を１５％とした場合、発電量は１４００ｋｗ程度である。この低減蒸気量による発電量の増加は９０ｋｗ程度となり６％程度の発電量が増加する。発電効率は１％程度向上する。
【００２３】
【表１】
0005791429.tif 000002
【００２４】
本実施形態によれば、ＮＯｘ濃度を規制値よりも低く抑えつつ、排ガス加熱装置６での熱源として使用する過熱蒸気を削減することができる（排ガス加熱装置６での熱損失５０％程度低減）。これにより、廃棄物焼却処理施設１に付設の例えば蒸気タービン発電機（図示省略）へ送る蒸気量を増加させて発電量を増加させることができる（発電量６％程度増加）。
【００２５】
以上、本発明の排ガス処理システムおよび排ガス処理方法について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の排ガス処理システムおよび排ガス処理方法は、ＮＯｘ濃度を規制値よりも低く抑えつつ、排ガス加熱装置での熱源として使用する過熱蒸気または燃料を削減することができるという特性を有していることから、廃棄物焼却処理施設における排ガスの処理の用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１        廃棄物焼却処理施設
６        排ガス加熱装置
７        触媒脱硝装置
１０      管路
１１      管路
１２      バイパス管路
１３      排ガス温度制御手段
１４      制御弁
１５      制御器
１６      ＮＨ３ガス注入量制御手段
１７      制御弁
１８      制御器
１９      バイパスガス量制御手段
２０      バイパスダンパ
２１      モータ
２２      制御器
【図１】
0005791429.tif 000003
【図２】
0005791429.tif 000004