(57)【要約】【課題】活性炭層内で発火現象が生じたときに、その発火現象箇所の位置によらず検知できるようにして活性炭層の発火を確実に予知し、発火防止につなげることができる活性炭層の発火予知方法及び装置を提供すること【解決手段】排ガス中の有害成分を吸着させて除去するために活性炭を充填した活性炭層の発火を予知する活性炭層１において、活性炭層内のあらゆる位置を起点として、各起点から１ｍの領域内に少なくとも一つの温度センサ２が存在するように複数の温度センサ２を配置し、これらの複数の温度センサ２で計測した温度のうち少なくとも一つが所定温度以上となったときに発火の危険があると判断し、発火防止策を講じる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中の有害成分を吸着させて除去するために活性炭を充填した活性炭層における発火を予知する活性炭層の発火予知方法であって、
活性炭層内のあらゆる位置を起点として、各起点から１ｍの領域内に少なくとも一つの温度センサが存在するように配置した複数の温度センサで活性炭層内の温度を計測し、前記複数の温度センサで計測した温度のうち少なくとも一つが所定温度以上となったときに発火の危険があると判断する活性炭層の発火予知方法。
【請求項２】
前記複数の温度センサで計測した温度のうち少なくとも一つが所定温度以上となったときに、活性炭層に窒素ガス又は不活性ガスを導入する請求項１に記載の活性炭層の発火予知方法。
【請求項３】
活性炭層に窒素ガス又は不活性ガスを導入後、所定時間が経過しても温度センサで計測した温度が所定温度未満に下がらない場合、あるいは窒素ガス又は不活性ガスを導入中に温度センサで計測した温度が上昇した場合、活性炭層に水を散布する請求項２に記載の活性炭層の発火予知方法。
【請求項４】
排ガス中の有害成分を吸着させて除去するために活性炭を充填した活性炭層における発火を予知する活性炭層の発火予知装置であって、
活性炭層内のあらゆる位置を起点として、各起点から１ｍの領域内に少なくとも一つの温度センサが存在するように複数の温度センサを配置した活性炭層の発火予知装置。
【請求項５】
前記複数の温度センサで計測した温度のうち少なくとも一つが所定温度以上となったときに、活性炭層に窒素ガス又は不活性ガスを導入するガス導入手段を備えた請求項４に記載の活性炭層の発火予知装置。
【請求項６】
活性炭層に窒素ガス又は不活性ガスを導入後、所定時間が経過しても温度センサで計測した温度が所定温度未満に下がらない場合、あるいは窒素ガス又は不活性ガスを導入中に温度センサで計測した温度が上昇した場合に、活性炭層に水を散布する散水手段を備えた請求項５に記載の活性炭層の発火予知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中の有害成分を吸着させて除去するために活性炭を充填した活性炭層における発火を予知する活性炭層の発火予知方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般廃棄物や産業廃棄物などの各種廃棄物の処理において、焼却処理や溶融分解処理を行うと、ダイオキシン類や硫黄酸化物などが発生して排ガス中に混入し、また廃棄物中に含まれていた重金属等も排ガス中に混入する。したがって、排ガスを大気放出する前に、これらの有害成分を除去する必要があり、この排ガス中の有害成分を除去する手段の一つとして、従来から、活性炭を充填した活性炭層が多用されている。
【０００３】
ところが、とくに廃棄物の焼却処理や溶融分解処理によって発生する排ガス中の有害成分を除去する場合、結露による設備腐食の防止等の理由により、活性炭層は、比較的高温（例えば１５０〜２５０℃程度）で使用される。活性炭の発火温度は通常４００〜５００℃であるが、活性炭に有機物や重金属が吸着されると、その触媒反応等により、活性炭の発火温度は２５０℃程度まで低下することがあり、活性炭層の発火事故に至る場合がある。
【０００４】
このような活性炭層の発火事故を防止する方法として、特許文献１には、活性炭層に温度センサ及び冷却管を設け、温度センサで計測した活性炭層の温度が所定温度以上になった場合に、冷却管に冷却水を流して活性炭層を冷却する方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、温度センサを活性炭層内の一箇所にしか設けていないので、温度センサから離れた箇所で活性炭の発火につながるような温度上昇（以下、このような温度上昇を「発火現象」といい、その箇所を「発火現象箇所」という。）が生じたとしても、これを検知することはできない。すなわち、特許文献１では、活性炭層内で発火現象が生じたときに、その発火現象箇所の位置によっては検知できないことがあり、活性炭層の発火予知あるいは防止の方法としては不十分である。
【特許文献１】特開２００３−１０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、活性炭層内で発火現象が生じたときに、その発火現象箇所の位置によらず検知できるようにして活性炭層の発火を確実に予知し、発火防止につなげることができる活性炭層の発火予知方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、排ガス中の有害成分を吸着させて除去するために活性炭を充填した活性炭層の発火を予知する活性炭層において、活性炭層内のあらゆる位置を起点として、各起点から１ｍの領域内に少なくとも一つの温度センサが存在するように複数の温度センサを配置し、これらの複数の温度センサで計測した温度のうち少なくとも一つが所定温度以上となったときに発火の危険があると判断するものである。
【０００８】
このように、本発明では、活性炭層内の各起点から１ｍの領域内に少なくとも一つの温度センサが存在するように複数の温度センサを配置したことで、活性炭層内のいかなる位置で発火現象が生じたとしても、これを検知することができる。
【０００９】
この１ｍの領域内に少なくとも一つという温度センサの配置基準は以下の知見に基づく。
【００１０】
図３は、活性炭層内に複数の温度センサを配置した場合において、発火現象箇所とそれと最短距離にある温度センサとの距離に対し、発火現象箇所と最短距離にある温度センサの計測温度とその他の温度センサの計測温度の差を、発火現象箇所の温度を２５０℃とし、周囲温度をパラメータとして計算した結果である。なお、活性炭層の発火事故は、運転停止直後に発生することが多いことがわかっており、周囲温度１６０℃はこの運転停止直後を想定したものであり、周囲温度１００℃は運転停止数時間後を想定したものである。
【００１１】
図３に示すように、発火現象箇所とそれと最短距離にある温度センサとの距離（横軸）が例えば０．６ｍの場合、周囲温度が１６０℃では、周囲にあるその他の温度センサの計測温度との温度差（縦軸）は３０℃、周囲温度が１００℃では温度差は５０℃である。現実の活性炭層で発火現象を確実に捉えるためには、周囲との温度差として最低２０℃は必要であるから、図３の結果から本発明では、発火現象箇所から１ｍの領域内に少なくとも一つの温度センサが存在するように複数の温度センサを配置することとした。
【００１２】
温度センサを少なくとも一つ配置する領域の大きさは、１ｍより小さくするほど発火現象の検知精度は向上するが、温度センサの設置コストとのバランスを考えると、０・４ｍより小さくするのは現実的ではないが、検知精度向上や装置が大型になる場合は、コストメリットのでる光ファイバによるケーブルセンサ装置の適用が有効である。
【００１３】
本発明では、上述のとおり、活性炭層に配置した複数の温度センサで計測した温度のうち少なくとも一つが所定温度以上となったときに、発火の危険があると判断する。この所定温度は、活性炭層の通常運転時の周囲の温度に応じて設定し、具体的にはその周囲の温度より２０℃以上高い温度に設定する。
【００１４】
また、本発明では、活性炭層に発火の危険があると判断すると、発火防止のために、ガス導入手段によって活性炭層に窒素ガス又は不活性ガスを導入し、活性炭層内を窒素ガス又は不活性ガスで封入・パージする。また、活性炭層に窒素ガス又は不活性ガスを導入してから所定時間が経過しても温度センサで計測した温度が所定温度未満に下がらない場合、あるいは窒素ガス又は不活性ガスを導入中に温度センサで計測した温度が上昇した場合、実際に発火が発生し拡大していると判断し、散水手段によって活性炭層に水を散布して発火の拡大を防止する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、活性炭層の発火を確実に予知し、適切な発火防止策を講じることができるので、活性炭層の発火を未然に防止でき、活性炭層を安全かつ有効に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明を適用した活性炭吸着槽の横断面図である。同図に示す活性炭吸着槽は２層の活性炭層１を有し、この活性炭吸着槽に図の左側から排ガスを導入し、図中に矢印で示すように活性炭層１を通過させ、排出する。
【００１８】
図２は、活性炭層１に配置する温度センサ２の配置例を示す斜視図である。同図において活性炭層１は、高さ２２００ｍｍ、幅２１００ｍｍ、厚さ４３０ｍｍの大きさを有し、この活性炭層１内に、図２に示す間隔で合計９箇所に温度センサ２が配置されている。なお、図２に示す間隔の数字の単位はｍｍである。
【００１９】
図２に示すように、温度センサ２間の間隔の最大長は５０７×２ｍｍとなり、その中点に発火現象箇所が生じたとしても、それと最短距離にある温度センサ２との距離は５０７ｍｍである。すなわち、図２の配置例は、発火現象箇所から１ｍの領域内に少なくとも一つの温度センサ２が存在するように複数の温度センサ２を配置するという本発明の基準を満足する。
【００２０】
本発明では、これらの温度センサ２で計測した温度のうち少なくとも一つが所定温度以上となったときに発火の危険がある、すなわち発火現象が生じたと判断する。
【００２１】
そして、この発火現象を検知した場合、図１に示す排ガス導入経路の弁３ａ及び排ガス排出経路の弁３ｂを閉にし、窒素ガス導入経路の弁４ａを開にし、窒素ガス導入手段４によって活性炭層１に窒素ガスを導入し、活性炭層１内を窒素ガスで封入・パージし、発火事故の発生を未然に防止する。このとき、排ガス導入経路から活性炭層１内への排ガスのもれ込みを防止するため、活性炭層１に設置した圧力計５ａの圧力値が、窒素ガス導入経路の弁４ａの上流に設置した圧力計５ｂの圧力値＋０．５ｋＰａとなるように、排ガス排出経路の弁３ｂの開閉度を調整する。もしくは排ガス導入経路の弁３ａに気密性の高いものを選定することもできる。
【００２２】
窒素ガスパージを開始してから所定時間（例えば３０分間）経過後、排ガス排出経路に設置した酸素計３ｃで酸素濃度が０．５％以下であることを確認し、窒素ガスパージを終了する。
【００２３】
ただし、窒素ガスパージを開始してから所定時間が経過しても発火現象を検知した温度センサ２の計測温度が所定温度未満に下がらない場合、もしくは窒素ガスパージ中に温度上昇が検知された場合は、実際に発火が発生し拡大していると判断し、散水経路に設置した弁６ａを開にして散水手段６先端の散水ノズル６ｂから活性炭層１に水を散布して発火の拡大を防止する。
【００２４】
散水量は流量計６ｃによって積算し、所定量を散水したら散水を終了する。この散水量は、活性炭層１の活性炭充填量の４０〜６０％程度に設定する。
【００２５】
以上説明した温度センサ２による発火現象の検知、およびその後の弁操作等による発火防止策の実行は手動でできるほか、温度センサ２や各弁等を制御装置に接続することで自動的に実行することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用した活性炭吸着槽の横断面図である。
【図２】図１に示す活性炭吸着槽の活性炭層に配置する温度センサの配置例を示す斜視図である。
【図３】発火現象箇所とそれに最短距離にある温度センサとの距離と、発火現象箇所と最短距離にある温度センサの計測温度とその他の温度センサの計測温度の差との関係の計算結果をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１  活性炭層
２  温度センサ
３ａ、３ｂ  弁
３ｃ  酸素計
４  窒素ガス導入手段
４ａ  弁
５ａ，５ｂ  圧力計
６  散水手段
６ａ  弁
６ｂ  散水ノズル
６ｃ  流量計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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