(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-04
(45)【発行日】2023-01-13
(54)【発明の名称】排ガス処理装置および排ガス処理方法
(51)【国際特許分類】
B01D 53/64 20060101AFI20230105BHJP
B01D 53/83 20060101ALI20230105BHJP
F27D 17/00 20060101ALI20230105BHJP
F27D 21/00 20060101ALI20230105BHJP
F27D 19/00 20060101ALI20230105BHJP
F23J 15/00 20060101ALI20230105BHJP
【ＦＩ】
B01D53/64 100
B01D53/83 ZAB
F27D17/00 104G
F27D21/00 A
F27D19/00 Z
F23J15/00 J
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019183519
(22)【出願日】2019-10-04
(65)【公開番号】P2021058827
(43)【公開日】2021-04-15
【審査請求日】2021-12-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000005119
【氏名又は名称】日立造船株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110847
【弁理士】
【氏名又は名称】松阪 正弘
(74)【代理人】
【識別番号】100136526
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 勉
(74)【代理人】
【識別番号】100136755
【弁理士】
【氏名又は名称】井田 正道
(72)【発明者】
【氏名】古林 通孝
(72)【発明者】
【氏名】山本 常平
【審査官】壷内 信吾
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２０５７６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１９６１２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１３２８９４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００４－３５４０６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０６３７６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１３４９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０４３４７１（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｄ ５３／３４－５３／７３，５３／７４－５３／８５，５３／９２，５３／９６
Ｆ２７Ｄ １７／００－９９／００
Ｆ２３Ｊ １５／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
排ガス処理装置であって、排ガスが流れる煙道において前記排ガスに水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、
前記煙道において前記水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部と、
前記煙道において、前記吸着剤捕集部に対して前記排ガスの流れ方向上流側に配置され、前記排ガスの０価水銀濃度を測定する０価水銀測定状態と、前記排ガス中の２価水銀が還元された０価水銀、および、前記排ガス中に元から含まれる０価水銀の総濃度を全水銀濃度として測定する全水銀測定状態とが切換可能である水銀濃度計と、
前記０価水銀測定状態である前記水銀濃度計の前記０価水銀濃度に基づいて前記吸着剤供給部による前記水銀吸着剤の供給量を制御し、前記０価水銀濃度が第１閾値よりも大きい期間において前記排ガス中の０価水銀の積算量を示す評価値を前記０価水銀濃度に基づいて取得し、前記期間に続いて前記０価水銀濃度が前記第１閾値以下となる際に、前記評価値と第２閾値とを比較し、前記評価値が前記第２閾値よりも大きい場合に、前記水銀濃度計を前記全水銀測定状態に切り換えて、前記全水銀濃度に基づいて前記水銀吸着剤の供給量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項2】
請求項１に記載の排ガス処理装置であって、前記制御部が、前記全水銀濃度が第３閾値以下となる場合に、前記全水銀測定状態である前記水銀濃度計を前記０価水銀測定状態に切り換えて、前記０価水銀濃度に基づいて前記水銀吸着剤の供給量を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載の排ガス処理装置であって、前記煙道において、前記吸着剤捕集部に対して前記排ガスの流れ方向下流側に配置され、前記排ガス中の２価水銀が還元された０価水銀、および、前記排ガス中に元から含まれる０価水銀の総濃度を下流側水銀濃度として測定する下流側水銀濃度計をさらに備え、
前記下流側水銀濃度が第４閾値よりも大きい場合に、前記制御部が、前記水銀吸着剤の供給量の制御を、前記０価水銀濃度または前記全水銀濃度に基づく制御から、少なくとも前記下流側水銀濃度に基づく制御に切り替えることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項4】
排ガス処理装置における排ガス処理方法であって、前記排ガス処理装置が、
排ガスが流れる煙道において前記排ガスに水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、
前記煙道において前記水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部と、
前記煙道において、前記吸着剤捕集部に対して前記排ガスの流れ方向上流側に配置され、前記排ガスの０価水銀濃度を測定する０価水銀測定状態と、前記排ガス中の２価水銀が還元された０価水銀、および、前記排ガス中に元から含まれる０価水銀の総濃度を全水銀濃度として測定する全水銀測定状態とが切換可能である水銀濃度計と、
を備え、
前記排ガス処理方法が、
前記０価水銀測定状態である前記水銀濃度計の前記０価水銀濃度に基づいて前記吸着剤供給部による前記水銀吸着剤の供給量を制御する工程と、
前記０価水銀濃度が第１閾値よりも大きい期間において前記排ガス中の０価水銀の積算量を示す評価値を前記０価水銀濃度に基づいて取得する工程と、
前記期間に続いて前記０価水銀濃度が前記第１閾値以下となる際に、前記評価値と第２閾値とを比較し、前記評価値が前記第２閾値よりも大きい場合に、前記水銀濃度計を前記全水銀測定状態に切り換えて、前記全水銀濃度に基づいて前記水銀吸着剤の供給量を制御する工程と、
を備え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、排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
都市ごみ等の廃棄物を焼却した場合に、水銀を含む排ガスが発生することがある。この場合、排ガス中の水銀を除去するため、排ガスに水銀吸着剤が供給される。水銀吸着剤の供給量は、水銀濃度に基づいて制御される。一方、排ガスに含まれる水銀は、主に、０価である原子状水銀（以下、「０価水銀」という。）、および、塩化水銀等の水銀化合物を構成する２価の水銀（以下、「２価水銀」という。）として存在している。従来、排ガスに含まれる水銀濃度の測定では、取り込んだ排ガス中の２価水銀を０価水銀に還元し、２価水銀が還元された０価水銀、および、排ガス中に元から含まれる０価水銀（以下、これらの０価水銀をまとめて「全水銀」という。）の総濃度を水銀濃度として検出している。
【0003】
なお、特許文献１では、ガス中の０価水銀（金属水銀）と２価水銀を分別して連続的に測定可能な水銀測定装置が開示されている。当該装置では、第１カラムと第２カラムとが並列に接続される。第１カラムでは、第１固定触媒によりガス中に含まれる２価水銀が捕集され、０価水銀のみが水銀測定器に送られる。第２カラムでは、第２固定触媒によりガス中の２価水銀が０価水銀に還元され、還元された０価水銀と予めガス中に存在する０価水銀とが全水銀（総水銀）として他の水銀測定器に送られる。２つの水銀測定器では、それぞれ０価水銀の濃度および全水銀の濃度が測定され、全水銀の濃度から０価水銀の濃度を減算することにより、２価水銀の濃度が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００４－３５４０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、特許文献１の水銀測定装置では、２つの濃度取得部（水銀測定器）が必要となるため、装置の製造コストが高くなる。そこで、１つの濃度取得部のみを用い、０価水銀濃度を測定する０価水銀測定状態と、全水銀濃度を測定する全水銀測定状態とを切り換えることが考えられる。このような水銀濃度計では、製造コストを削減することが可能となる。一方、廃棄物等の焼却により発生する排ガスでは、０価水銀濃度が下がった後に全水銀濃度が長時間に亘って高くなる場合がある。この場合、上記水銀濃度計を用いる排ガス処理装置では、０価水銀測定状態である水銀濃度計の０価水銀濃度に基づいて水銀吸着剤の供給量を制御する際に、全水銀濃度を測定することができない。その結果、上記の場合に、排ガスの水銀濃度を適切に低下させることができない。
【0006】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、排ガスにおいて０価水銀濃度が下がった後に全水銀濃度が長時間に亘って高くなる場合であっても、排ガス処理装置において排ガスの水銀濃度を適切に低下させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項１に記載の発明は、排ガス処理装置であって、排ガスが流れる煙道において前記排ガスに水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、前記煙道において前記水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部と、前記煙道において、前記吸着剤捕集部に対して前記排ガスの流れ方向上流側に配置され、前記排ガスの０価水銀濃度を測定する０価水銀測定状態と、前記排ガス中の２価水銀が還元された０価水銀、および、前記排ガス中に元から含まれる０価水銀の総濃度を全水銀濃度として測定する全水銀測定状態とが切換可能である水銀濃度計と、前記０価水銀測定状態である前記水銀濃度計の前記０価水銀濃度に基づいて前記吸着剤供給部による前記水銀吸着剤の供給量を制御し、前記０価水銀濃度が第１閾値よりも大きい期間において前記排ガス中の０価水銀の積算量を示す評価値を前記０価水銀濃度に基づいて取得し、前記期間に続いて前記０価水銀濃度が前記第１閾値以下となる際に、前記評価値と第２閾値とを比較し、前記評価値が前記第２閾値よりも大きい場合に、前記水銀濃度計を前記全水銀測定状態に切り換えて、前記全水銀濃度に基づいて前記水銀吸着剤の供給量を制御する制御部とを備える。
【0008】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス処理装置であって、前記制御部が、前記全水銀濃度が第３閾値以下となる場合に、前記全水銀測定状態である前記水銀濃度計を前記０価水銀測定状態に切り換えて、前記０価水銀濃度に基づいて前記水銀吸着剤の供給量を制御する。
【0009】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の排ガス処理装置であって、前記煙道において、前記吸着剤捕集部に対して前記排ガスの流れ方向下流側に配置され、前記排ガス中の２価水銀が還元された０価水銀、および、前記排ガス中に元から含まれる０価水銀の総濃度を下流側水銀濃度として測定する下流側水銀濃度計をさらに備え、前記下流側水銀濃度が第４閾値よりも大きい場合に、前記制御部が、前記水銀吸着剤の供給量の制御を、前記０価水銀濃度または前記全水銀濃度に基づく制御から、少なくとも前記下流側水銀濃度に基づく制御に切り替える。
【0010】
請求項４に記載の発明は、排ガス処理装置における排ガス処理方法であって、前記排ガス処理装置が、排ガスが流れる煙道において前記排ガスに水銀吸着剤を供給する吸着剤供給部と、前記煙道において前記水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部と、前記煙道において、前記吸着剤捕集部に対して前記排ガスの流れ方向上流側に配置され、前記排ガスの０価水銀濃度を測定する０価水銀測定状態と、前記排ガス中の２価水銀が還元された０価水銀、および、前記排ガス中に元から含まれる０価水銀の総濃度を全水銀濃度として測定する全水銀測定状態とが切換可能である水銀濃度計とを備え、前記排ガス処理方法が、前記０価水銀測定状態である前記水銀濃度計の前記０価水銀濃度に基づいて前記吸着剤供給部による前記水銀吸着剤の供給量を制御する工程と、前記０価水銀濃度が第１閾値よりも大きい期間において前記排ガス中の０価水銀の積算量を示す評価値を前記０価水銀濃度に基づいて取得する工程と、前記期間に続いて前記０価水銀濃度が前記第１閾値以下となる際に、前記評価値と第２閾値とを比較し、前記評価値が前記第２閾値よりも大きい場合に、前記水銀濃度計を前記全水銀測定状態に切り換えて、前記全水銀濃度に基づいて前記水銀吸着剤の供給量を制御する工程とを備える。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、排ガスにおいて０価水銀濃度が下がった後に全水銀濃度が長時間に亘って高くなる場合であっても、排ガス処理装置において排ガスの水銀濃度を適切に低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】焼却設備の構成を示す図である。
【図2】上流側水銀濃度計の構成を示す図である。
【図3】０価水銀測定状態における上流側水銀濃度計を示す図である。
【図4】全水銀測定状態における上流側水銀濃度計を示す図である。
【図5】０価水銀濃度および全水銀濃度の変化を示す図である。
【図6】０価水銀濃度および全水銀濃度の変化を示す図である。
【図7】排ガス処理装置における排ガス処理の流れを示す図である。
【図8】排ガス処理装置における排ガス処理の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る焼却設備１の構成を示す図である。焼却設備１は、都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する設備である。焼却設備１は、焼却炉２１と、煙道３と、排ガス処理装置４と、煙突２２とを備える。焼却炉２１では、廃棄物の燃焼と、廃棄物から発生した可燃性ガスの燃焼とが行われる。煙道３は、焼却炉２１と煙突２２とを接続するガス流路である。図１では、煙道３を太い実線にて示している。排ガス処理装置４は、煙道３に設けられる。煙道３には、図示省略の誘引通風機も設けられる。当該誘引通風機により、焼却炉２１にて発生する排ガス（燃焼ガス）が煙道３へと排出され、排ガス処理装置４を介して煙突２２へと導かれる。焼却設備１では、焼却炉２１を発生源とする排ガスが、焼却炉２１から煙突２２に向かって煙道３内を流れつつ、排ガス処理装置４により排ガスに対して所定の処理が行われる。煙道３では、脱硝装置等も設けられてもよい。以下の説明では、煙突２２の内部も煙道３の一部と捉えられるものとする。
【0014】
排ガス処理装置４は、制御部４０と、吸着剤供給部４１と、バグフィルタ４２と、上流側水銀濃度計４５と、下流側水銀濃度計４６とを備える。制御部４０は、例えば、ＣＰＵ等を備えるコンピュータであり、排ガス処理装置４の全体制御を担う。制御部４０は、焼却設備１の制御部を兼ねてもよい。バグフィルタ４２は、煙道３に設けられる。煙道３では、バグフィルタ４２よりも上流側（焼却炉２１側）に、上流側水銀濃度計４５の取込口、および、吸着剤供給部４１の供給口が設けられ、バグフィルタ４２よりも下流側（煙突２２側）に、下流側水銀濃度計４６の取込口が設けられる。図１では、下流側水銀濃度計４６の取込口は、煙突２２に設けられる。
【0015】
上流側水銀濃度計４５は、煙道３を流れる排ガスに含まれる水銀濃度を測定する。上流側水銀濃度計４５の詳細については後述する。吸着剤供給部４１は、例えばテーブルフィーダ等を有し、煙道３を流れる排ガスに粉状の水銀吸着剤を供給する（吹き込む）。水銀吸着剤は、例えば活性炭である。水銀吸着剤として、活性炭の表面に例えばヨウ素や硫黄を添着した添着活性炭等が用いられてもよい。排ガス処理装置４では、バグフィルタ４２よりも上流側において、排ガスにアルカリ薬剤を供給するアルカリ薬剤供給部が設けられてもよい。アルカリ薬剤は、脱塩および脱硫用の薬剤であり、例えば粉状の消石灰等である。
【0016】
バグフィルタ４２は、ろ過式であり、排ガスに含まれる飛灰をろ布により捕集する。また、吸着剤供給部４１により供給される水銀吸着剤も、ろ布に捕集される。飛灰および水銀吸着剤は、ろ布上に堆積する。バグフィルタ４２は、煙道３において水銀吸着剤を捕集する吸着剤捕集部である。バグフィルタ４２の内部では、排ガスがろ布を通過する際に、当該ろ布に堆積する水銀吸着剤が排ガスに含まれる水銀を吸着する。水銀吸着剤における水銀の吸着は、煙道３においても生じる。水銀吸着剤が、排ガスに含まれるダイオキシン類等をさらに吸着してもよい。なお、既述のアルカリ薬剤が供給される場合には、当該アルカリ薬剤もろ布に捕集される。排ガスに含まれる酸性ガス（塩化水素、硫黄酸化物等）とろ布上のアルカリ薬剤との反応が生じることにより、排ガスから当該酸性ガスが除去される。
【0017】
バグフィルタ４２では、ろ布に堆積した飛灰および水銀吸着剤等が、圧縮ガスを利用した逆洗動作により、払い落とされる。逆洗動作では、排ガスの流れ方向における下流側から上流側に向かって、ろ布に対して圧縮ガス（パルスジェット）が供給される。圧縮ガスは、例えば圧縮空気である。実際のバグフィルタ４２では、複数のろ布群が設けられており、上記逆洗動作は、各ろ布群に対して個別に行われる。排ガス処理における後述の通常時には、複数のろ布群に対して逆洗動作が設定周期にて順に実行される。ろ布から払い落とされた飛灰および水銀吸着剤等、すなわち、バグフィルタ４２による捕集物は、図示省略の排出処理部に排出される。排出処理部では、捕集物に対してキレート処理等が必要に応じて施される。
【0018】
図２は、上流側水銀濃度計４５の構成を示す図である。上流側水銀濃度計４５は、第１取込口５１と、第２取込口５２と、還元部５３と、濃度取得部５４と、切替部５５とを備える。切替部５５は、第１流路５５１と、第２流路５５２と、３個の三方弁５５３～５５５と、第１補助流路５５６と、第２補助流路５５７とを備える。第１取込口５１および第２取込口５２は、煙道３に取り付けられる。第１取込口５１は、第１流路５５１により濃度取得部５４に接続される。第２取込口５２は、第２流路５５２により濃度取得部５４に接続される。詳細には、濃度取得部５４の近傍において、第１流路５５１および第２流路５５２は三方弁５５５を介して合流し、１つの流路となる。濃度取得部５４は、紫外線吸収法等により、０価水銀（金属水銀）に基づいて水銀濃度の測定値を取得する。水銀濃度の測定値は、制御部４０に出力される。
【0019】
第１流路５５１では、第１取込口５１から三方弁５５５に向かって順に、フィルタ５９１、還元部５３および三方弁５５３が設けられる。フィルタ５９１は、第１取込口５１から取り込まれた排ガス（サンプリングガス）に含まれる飛灰を除去する。還元部５３は、２価水銀を０価水銀に還元する還元触媒を含む。還元部５３は、加熱部５３１により所定の温度（例えば３５０～４００℃）に常時加熱される。還元部５３には、塩化水素等を除去するスクラバが設けられてもよい。三方弁５５３には、第１補助流路５５６の一端が接続される。第１補助流路５５６の他端は、第１取込口５１よりも下流側において煙道３に接続される。三方弁５５３では、第１流路５５１を流れるガスの経路が、三方弁５５５に向かう流路と、第１補助流路５５６とで切り替えられる。
【0020】
第２流路５５２では、第２取込口５２から三方弁５５５に向かって順に、フィルタ５９２および三方弁５５４が設けられる。フィルタ５９２は、第２取込口５２から取り込まれた排ガスに含まれる飛灰を除去する。三方弁５５４には、第２補助流路５５７の一端が接続される。第２補助流路５５７の他端は、第２取込口５２よりも下流側において煙道３に接続される。三方弁５５４では、第２流路５５２を流れるガスの経路が、三方弁５５５に向かう流路と、第２補助流路５５７とで切り替えられる。
【0021】
上流側水銀濃度計４５では、煙道３を流れる排ガスに含まれる０価水銀の濃度（以下、「０価水銀濃度」という。）の測定と、当該排ガスに含まれる０価水銀および２価水銀の総濃度（以下、「全水銀濃度」という。）の測定とを選択的に行うことが可能である。換言すると、０価水銀濃度を測定する０価水銀測定状態と、全水銀濃度を測定する全水銀測定状態とが切換可能である。以下、上流側水銀濃度計４５における０価水銀測定状態および全水銀測定状態について説明する。
【0022】
図３は、０価水銀測定状態における上流側水銀濃度計４５を示す図であり、図４は、全水銀測定状態における上流側水銀濃度計４５を示す図である。図３および図４では、各三方弁５５３～５５５を示す３個の三角のうち、２個の三角を塗りつぶすことにより、当該三方弁５５３～５５５により接続される流路を示している。
【0023】
０価水銀測定状態では、図３に示すように、第１取込口５１から取り込まれて第１流路５５１を流れる排ガスが、三方弁５５３により第１補助流路５５６に導かれ、煙道３へと戻される。また、第２取込口５２から取り込まれて第２流路５５２を流れる排ガスが、三方弁５５４により三方弁５５５側へと導かれ、さらに三方弁５５５により濃度取得部５４に導かれる。これにより、濃度取得部５４では、排ガスに含まれる２価水銀を０価水銀に還元しない状態で、排ガスに元から含まれる０価水銀の濃度（すなわち、０価水銀濃度）の測定値が取得される。このように、０価水銀測定状態では、０価水銀は検出されるが、２価水銀は検出されない。したがって、２価水銀を０価水銀に還元するために要する時間を省略して、水銀濃度の測定値を迅速に取得することが可能となる。
【0024】
全水銀測定状態では、図４に示すように、第２流路５５２を流れる排ガスが、三方弁５５４により第２補助流路５５７に導かれ、煙道３へと戻される。また、第１流路５５１を流れる排ガスが、三方弁５５３により三方弁５５５側へと導かれ、さらに三方弁５５５により濃度取得部５４に導かれる。これにより、濃度取得部５４では、排ガス中の２価水銀が還元された０価水銀、および、排ガス中に元から含まれる０価水銀の総濃度（すなわち、全水銀濃度）の測定値が取得される。このように、全水銀測定状態では、０価水銀および２価水銀の双方が検出されるため、水銀濃度の測定値を正確に取得することが可能となる。
【0025】
既述のように、第１取込口５１で取り込まれた排ガスは、全水銀測定状態のみならず、０価水銀測定状態においても還元部５３に流入する。すなわち、排ガスが煙道３を流れる間、常時、排ガスが還元部５３に流入する。したがって、０価水銀測定状態から全水銀測定状態に切り替えた直後に、濃度取得部５４では、全水銀濃度の測定値を安定して取得することが可能である。同様に、第２取込口５２で取り込まれた排ガスは、０価水銀測定状態のみならず、全水銀測定状態においても第２流路５５２に流入する。したがって、排ガスにより第２流路５５２を常時暖めることができ、全水銀測定状態から０価水銀測定状態に切り替えた直後に、０価水銀濃度の測定値が不安定となることが防止または抑制される。
【0026】
図１の下流側水銀濃度計４６は、バグフィルタ４２よりも下流側において、排ガス中の全水銀濃度、すなわち、排ガス中の２価水銀が還元された０価水銀、および、排ガス中に元から含まれる０価水銀の総濃度を測定する。下流側水銀濃度計４６は、例えば、図２の上流側水銀濃度計４５において、第２流路５５２、第１補助流路５５６および第２補助流路５５７を省略した構成を有する。下流側水銀濃度計４６による測定値は、制御部４０に出力される。既述のように、図１の例では、下流側水銀濃度計４６の取込口は、煙突２２に設けられる。以下の説明では、下流側水銀濃度計４６により測定される全水銀濃度を「下流側水銀濃度」という。
【0027】
図５および図６は、排ガス中の０価水銀濃度および全水銀濃度の変化を示す図である。ここでは、上流側水銀濃度計４５ではなく、０価水銀濃度測定用の水銀濃度計、および、全水銀濃度測定用の水銀濃度計、すなわち、２つの水銀濃度計を用いて、バグフィルタ４２よりも上流側における排ガスの水銀濃度を測定した。図５および図６では、０価水銀濃度を実線Ｌ１，Ｌ３で示し、全水銀濃度を破線Ｌ２，Ｌ４で示している。また、図５では、４時間の濃度変化を示し、図６では、１時間の濃度変化を示している。
【0028】
上記２つの水銀濃度計を用いた測定により、０価水銀濃度および全水銀濃度の変化が、第１パターンと第２パターンとに分類されることが確認された。第１パターンでは、図５に示すように、０価水銀濃度の線Ｌ１においてシャープな凸部Ｐ１が検出された後、全水銀濃度の線Ｌ２においてブロードな凸部Ｐ２が検出される。第２パターンでは、図６に示すように、０価水銀濃度の線Ｌ３においてシャープな凸部Ｐ３が検出された後、全水銀濃度の線Ｌ４では、図５の凸部Ｐ２のようなブロードな凸部は検出されない。また、後述するように、凸部Ｐ１，Ｐ３に対して、その高さおよび幅に相当する０価水銀濃度および期間等に基づいて０価水銀の積算量を算出した場合、第１パターンにおける凸部Ｐ１に対応する０価水銀の積算量は、第２パターンにおける凸部Ｐ３に対応する０価水銀の積算量よりも十分に大きくなる。０価水銀の積算量の算出については後述する。なお、既述のように、図５および図６の横軸のスケールは相違する。
【0029】
後述するように、排ガス処理における通常時には、０価水銀濃度に基づいて吸着剤供給部４１による水銀吸着剤の供給量が制御される。すなわち、０価水銀濃度が比較的高い場合に、水銀吸着剤の供給量が増大され、０価水銀濃度が比較的低い場合に、水銀吸着剤の供給量が減少される。したがって、第１パターンおよび第２パターンのいずれにおいても、０価水銀濃度のシャープな凸部Ｐ１，Ｐ３に合わせて水銀吸着剤の供給量が増大され、０価水銀濃度が小さくなると、水銀吸着剤の供給量が減少される。
【0030】
このとき、図６に示す第２パターンでは、０価水銀濃度が小さくなった後、全水銀濃度も小さくなるため、水銀吸着剤の供給量を増大しなくても、バグフィルタ４２を通過する排ガスの水銀濃度を適切に低下させることが可能となる。これに対し、図５に示す第１パターンでは、０価水銀濃度が小さくなった後、全水銀濃度が長時間に亘って大きくなるため、水銀吸着剤の供給量を増大しない場合、バグフィルタ４２を通過する排ガスの水銀濃度を適切に低下させることができない。また、既述のように実際の排ガス処理装置４では、上流側水銀濃度計４５において０価水銀測定状態と全水銀測定状態とを切り換えるため、０価水銀測定状態である上流側水銀濃度計４５の０価水銀濃度に基づいて水銀吸着剤の供給量を制御する際に、全水銀濃度を測定することができない。したがって、全水銀濃度の測定による第１パターンの検出が不可能である。以下、第１パターンおよび第２パターンの双方において、排ガスの水銀濃度を適切に低下させることが可能な、排ガス処理装置４における排ガス処理について説明する。
【0031】
図７は、排ガス処理装置４における排ガス処理の流れを示す図である。以下の説明における排ガス処理は、吸着剤供給部４１による水銀吸着剤の供給量を制御して、排ガスの水銀濃度を低下させる処理である。排ガス処理装置４では、原則として、上流側水銀濃度計４５による水銀濃度（０価水銀濃度または全水銀濃度）の測定、および、下流側水銀濃度計４６による下流側水銀濃度の測定が継続的に行われる。図７では、上流側水銀濃度計４５のみを用いた制御を示しており、上流側水銀濃度計４５および下流側水銀濃度計４６を用いた制御については後述する。以下、単に「全水銀濃度」という場合は、上流側水銀濃度計４５により測定される全水銀濃度を意味するものとする。
【0032】
排ガス処理における通常時には、０価水銀測定状態である上流側水銀濃度計４５において０価水銀濃度が測定されており、制御部４０では、０価水銀濃度（の測定値）に基づいて吸着剤供給部４１による水銀吸着剤の供給量が制御される（後述のステップＳ１８参照）。以下の説明では、０価水銀濃度に基づく水銀吸着剤の供給量の制御を、単に「０価水銀濃度に基づく制御」という（後述の全水銀濃度に基づく制御、および、下流側水銀濃度に基づく制御も同様である。）。０価水銀濃度に基づく制御では、例えば、０価水銀濃度が比較的高い場合に、水銀吸着剤の供給量が増大され、０価水銀濃度が比較的低い場合に、水銀吸着剤の供給量が減少される。なお、水銀吸着剤が活性炭である場合、活性炭はダイオキシン類も吸着するため、排ガスが煙道３を流れる間、所定量以上の水銀吸着剤が煙道３に常時供給されることが好ましい。
【0033】
ここで、水銀吸着剤による水銀の吸着は、主としてバグフィルタ４２において生じる。また、０価水銀濃度に基づく制御では、バグフィルタ４２よりも下流側で得られる下流側水銀濃度は用いられず、バグフィルタ４２よりも上流側で得られる０価水銀濃度が用いられる。したがって、０価水銀濃度に基づく制御は、フィードフォワード制御（ＦＦ制御）であるといえる。後述する全水銀濃度に基づく制御において同様である。
【0034】
既述のように、０価水銀測定状態では、２価水銀の還元に起因するタイムラグが生じない。これにより、０価水銀濃度に基づく制御では、第２取込口５２の近傍を流れる排ガスにおける、０価水銀濃度の変化に迅速に対応して、すなわち、応答性よく水銀吸着剤の供給量を制御することが可能となる。制御部４０において、制御に用いられる０価水銀濃度は、一定時間における移動平均等であってもよい（全水銀濃度および下流側水銀濃度において同様）。
【0035】
制御部４０では、０価水銀濃度に基づく制御に並行して、０価水銀濃度が所定の第１閾値と比較される。第１閾値は、例えば１０～５０μｇ／ｍ３Ｎ（酸素１２％換算）である。水銀を多く含む廃棄物の焼却等により、０価水銀濃度が第１閾値よりも大きくなると（ステップＳ１１）、排ガス中の０価水銀の量の積算が開始される（ステップＳ１２）。０価水銀の量の積算は、例えば、一定の時間ΔＨ［ｈ］毎に行われる。制御部４０には、０価水銀濃度の値Ａ［μｇ／ｍ３Ｎ］、および、排ガスの流量Ｂ［ｍ３Ｎ／ｈ］が常時入力されており、０価水銀の量の積算では、Σ（Ａ×Ｂ×ΔＨ）により積算開始時から現在までの０価水銀の積算量が求められる。０価水銀の積算量は、後述の判定に利用される評価値である。０価水銀の量の積算は、０価水銀濃度に基づく制御に並行して行われる。
【0036】
０価水銀濃度が第１閾値以下となると（ステップＳ１３）、評価値が、所定の第２閾値と比較される。典型的には、評価値は、０価水銀の積算量そのものであり、既述のようにその積算期間は、０価水銀濃度が第１閾値よりも大きくなった時から第１閾値以下となる直前までの期間、すなわち、０価水銀濃度が第１閾値よりも大きい期間である。第２閾値は、ごみ処理量が１００ｔ／日では、例えば０．５～２ｇである。第２閾値は、焼却設備のごみ処理量に比例して変更される。評価値は、上記期間の全体における０価水銀の積算量以外であってもよく、後述するように、０価水銀濃度の変化が、第１パターンまたは第２パターンのいずれを示すかを判定することが可能であるならば、上記期間の一部における積算量であってもよい。また、評価値は、０価水銀の積算量と相関関係がある他の値であってもよい。このように、評価値は、０価水銀濃度が第１閾値よりも大きい期間の少なくとも一部を含む積算期間において、排ガス中の０価水銀の積算量を示す値であればよい。以下の説明では、評価値が上記期間の全体における０価水銀の積算量であるものとする。
【0037】
評価値（ここでは、０価水銀の積算量）が第２閾値以下である場合には（ステップＳ１４）、０価水銀の積算量が、０に戻され、リセットされる（ステップＳ１５）。また、ステップＳ１１に戻って、０価水銀濃度が第１閾値と比較される。このとき、０価水銀濃度は第１閾値以下であるため、水銀吸着剤の供給量も比較的少なくなっている。後述するように、上記第２閾値は、当該評価値が得られた０価水銀濃度の変化が、第１パターンまたは第２パターンのいずれを示すかを判定するためのものであり、評価値が第２閾値以下である場合には、０価水銀濃度の変化が第２パターンを示すものであると推測される。第２パターンでは、図６に示すように、０価水銀濃度が小さくなった後、全水銀濃度も小さくなる。したがって、０価水銀濃度に基づく制御を継続しても、排ガスの水銀濃度を適切に低下させることが可能となる。
【0038】
一方、評価値が第２閾値よりも大きい場合には（ステップＳ１４）、上流側水銀濃度計４５が全水銀測定状態に切り替えられる。これにより、水銀吸着剤の供給量の制御が、０価水銀濃度に基づく制御から、全水銀濃度に基づく制御に切り替えられる（ステップＳ１６）。全水銀濃度に基づく制御では、全水銀濃度に基づいて水銀吸着剤の供給量が制御される。したがって、全水銀濃度が比較的高い場合に、水銀吸着剤の供給量が増大され、全水銀濃度が比較的低い場合に、水銀吸着剤の供給量が減少される。
【0039】
既述のように、第１パターンにおける凸部Ｐ１に対応する０価水銀の積算量は、第２パターンにおける凸部Ｐ３に対応する０価水銀の積算量よりも十分に大きい。排ガス処理装置４では、０価水銀の積算量を示す評価値と比較することにより、当該評価値が得られた０価水銀濃度の変化が、第１パターンまたは第２パターンのいずれを示すかを判定するための第２閾値が予め設定されている。評価値が第２閾値よりも大きい場合には、０価水銀濃度の変化が第１パターンを示すものであると推測される。第１パターンでは、図５に示すように、０価水銀濃度が小さくなった後、全水銀濃度が長時間に亘って大きくなるが、排ガス処理装置４では、全水銀濃度に基づいて水銀吸着剤の供給量を制御することにより、排ガスの水銀濃度を適切に低下させることが可能となる。また、全水銀測定状態では、正確な水銀濃度が得られるため、全水銀濃度に基づく制御では、水銀吸着剤の供給量を過不足を少なく制御することが可能となる。
【0040】
制御部４０では、全水銀濃度に基づく制御に並行して、全水銀濃度が所定の第３閾値と比較される。第３閾値は、例えば５０～２００μｇ／ｍ３Ｎ（酸素１２％換算）である。典型的には、第３閾値は、第１閾値よりも大きい。全水銀濃度が第３閾値よりも大きい場合には（ステップＳ１７）、全水銀濃度に基づく制御が継続される。全水銀濃度が第３閾値以下となると（ステップＳ１７）、上流側水銀濃度計４５が、全水銀測定状態から０価水銀測定状態に切り替えられる。これにより、水銀吸着剤の供給量の制御が、全水銀濃度に基づく制御から、０価水銀濃度に基づく制御に切り替えられ、通常時の制御に戻される（ステップＳ１８）。
【0041】
このとき、バグフィルタ４２では、ろ布上の水銀吸着剤が多くの水銀を吸着しているため、通常時における設定周期よりも短周期での逆洗動作が行われることが好ましい。これにより、ろ布上の水銀吸着剤から水銀が脱離して下流側水銀濃度が高くなることが抑制される。また、バグフィルタ４２の上流側における水銀濃度（全水銀濃度）が低くなっていることにより、逆洗動作により水銀吸着剤が堆積していないろ布を水銀濃度が高い排ガスが通過することによる下流側水銀濃度の上昇が抑制される。
【0042】
制御部４０では、０価水銀の積算量がリセットされる（ステップＳ１５）。そして、ステップＳ１１に戻って、０価水銀濃度が第１閾値と比較される。排ガス処理装置４では、排ガスが煙道３を流れている間、図７の処理が継続して行われる。
【0043】
以上に説明したように、排ガス処理装置４の上流側水銀濃度計４５では、０価水銀測定状態と全水銀測定状態とが切換可能とされる。これにより、１つの濃度取得部５４を用いて０価水銀濃度と全水銀濃度とを選択的に測定することができるとともに、上流側水銀濃度計４５の製造コストを削減することができる。排ガス処理装置４による排ガス処理では、通常時には、０価水銀測定状態である上流側水銀濃度計４５の０価水銀濃度に基づいて水銀吸着剤の供給量が制御される。また、０価水銀濃度が第１閾値よりも大きい期間において、排ガス中の０価水銀の積算量を示す評価値が０価水銀濃度に基づいて取得される。当該期間に続いて、０価水銀濃度が第１閾値以下となる際には、評価値と第２閾値とが比較される。そして、当該評価値が第２閾値よりも大きい場合に、上流側水銀濃度計４５が全水銀測定状態に切り換えられ、全水銀濃度に基づいて水銀吸着剤の供給量が制御される。これにより、排ガスにおいて０価水銀濃度が下がった後に全水銀濃度が長時間に亘って高くなる場合（図５の第１パターン参照）であっても、排ガス処理装置４において排ガスの水銀濃度を適切に低下させることができる。
【0044】
また、全水銀濃度が第３閾値以下となる場合に、全水銀測定状態である上流側水銀濃度計４５が０価水銀測定状態に切り換えられ、０価水銀濃度に基づいて水銀吸着剤の供給量が制御される。これにより、全水銀濃度が低くなった後、０価水銀濃度に基づく制御に戻して、応答性よく水銀吸着剤の供給量を制御することが可能となる。
【0045】
次に、上流側水銀濃度計４５および下流側水銀濃度計４６を用いた制御について説明する。図８は、排ガス処理装置４における排ガス処理の他の例を示す図である。図８中のステップＳ１９～Ｓ２１は、図７中のステップＳ１７とステップＳ１８との間に行われる処理である。以下、ステップＳ１６において、水銀吸着剤の供給量の制御が、０価水銀濃度に基づく制御から、全水銀濃度に基づく制御に切り替えられた後の処理について説明する。
【0046】
制御部４０では、全水銀濃度に基づく制御に並行して、全水銀濃度が第３閾値と比較される。全水銀濃度が第３閾値以下となると（ステップＳ１７）、下流側水銀濃度計４６により得られる下流側水銀濃度が所定の第４閾値と比較される。第４閾値は、例えば２０～５０μｇ／ｍ３Ｎ（酸素１２％換算）である。ここで、０価水銀濃度に基づく制御、および、全水銀濃度に基づく制御では、水銀吸着剤の供給により、通常、下流側水銀濃度は低い状態が保たれる。下流側水銀濃度が第４閾値以下である、すなわち、下流側水銀濃度が低い状態が保たれている場合には（ステップＳ１９）、上流側水銀濃度計４５が全水銀測定状態から０価水銀測定状態に切り替えられる。これにより、水銀吸着剤の供給量の制御が、全水銀濃度に基づく制御から、０価水銀濃度に基づく制御に切り替えられ、通常時の制御に戻される（ステップＳ１８）。なお、図７の処理と同様に、ステップＳ１７において全水銀濃度が第３閾値以下となった際に、バグフィルタ４２において通常時における設定周期よりも短周期での逆洗動作が行われてもよい。
【0047】
一方、バグフィルタ４２のろ布上の水銀吸着剤が多くの水銀を含み、当該水銀吸着剤から水銀が脱離している場合等には、下流側水銀濃度と第４閾値との比較において、下流側水銀濃度が第４閾値よりも大きくなる（ステップＳ１９）。この場合、制御部４０において、水銀吸着剤の供給量の制御が、全水銀濃度に基づく制御から、下流側水銀濃度に基づく制御に切り替えられる（ステップＳ２０）。下流側水銀濃度に基づく制御では、下流側水銀濃度が比較的高い場合に、水銀吸着剤の供給量が増大され、下流側水銀濃度が比較的低い場合に、水銀吸着剤の供給量が減少される。
【0048】
下流側水銀濃度に基づく制御では、バグフィルタ４２よりも上流側で得られる０価水銀濃度または全水銀濃度は用いられず、バグフィルタ４２よりも下流側で得られる下流側水銀濃度が用いられる。したがって、下流側水銀濃度に基づく制御は、フィードバック制御（ＦＢ制御）であるといえる。下流側水銀濃度に基づく制御により、大気に排出される排ガスの水銀濃度を、より確実に低くすることが可能となる。なお、下流側水銀濃度に基づく制御への切替に伴って、上流側水銀濃度計４５が、全水銀測定状態から０価水銀測定状態に切り替えられてもよい。
【0049】
バグフィルタ４２の上流側の水銀濃度（０価水銀濃度または全水銀濃度）を用いたフィードフォワード制御から、下流側の水銀濃度（下流側水銀濃度）を用いたフィードバック制御への切替は、操作者により手動で行われてもよい。例えば、全水銀濃度に基づく制御の際に、全水銀濃度が第３閾値以下となり、かつ、下流側水銀濃度が第４閾値よりも大きい場合に（ステップＳ１７，Ｓ１９）、制御部４０により、フィードバック制御への切替を促す報知が操作者に対して行われる。切替を促す報知は、例えばディスプレイへの表示、音声の出力等により行われる。排ガス処理装置４では、フィードフォワード制御からフィードバック制御への切替を指示する切替スイッチが設けられており、操作者が、切替を促す報知に応じて切替スイッチを操作することにより、フィードフォワード制御からフィードバック制御への切替が行われる（ステップＳ２０）。
【0050】
下流側水銀濃度に基づく制御において、上流側水銀濃度計４５により得られる水銀濃度（０価水銀濃度または全水銀濃度）が用いられてもよい。すなわち、ステップＳ２０では、フィードフォワード制御から、フィードフォワード制御およびフィードバック制御を併用した制御に切り替えられてもよい。両者を併用した制御への切替も、手動により行われてよい。
【0051】
制御部４０では、下流側水銀濃度が所定の第５閾値と比較される。第５閾値は、例えば２０～５０μｇ／ｍ３Ｎ（酸素１２％換算）である。第５閾値は、第４閾値と同じであってもよい。下流側水銀濃度が第５閾値よりも大きい場合には（ステップＳ２１）、下流側水銀濃度に基づく水銀吸着剤の供給量の制御が継続される。下流側水銀濃度が第５閾値以下となった場合には（ステップＳ２１）、水銀吸着剤の供給量の制御が、下流側水銀濃度に基づく制御から、０価水銀濃度に基づく制御に切り替えられる（ステップＳ１８）。すなわち、排ガス処理装置４における通常時の制御に戻される。
【0052】
以上に説明したように、図８の排ガス処理では、下流側水銀濃度が第４閾値よりも大きい場合に、制御部４０において、水銀吸着剤の供給量の制御が、全水銀濃度に基づく制御から、下流側水銀濃度に基づく制御に切り替えられる。これにより、大気に排出される排ガスの水銀濃度を、より確実に低くすることが可能となる。
【0053】
図８の排ガス処理では、全水銀濃度に基づく制御から下流側水銀濃度に基づく制御に切り替えられるが、０価水銀濃度もしくは全水銀濃度に基づく制御中に下流側水銀濃度が第４閾値よりも大きくなる場合に、水銀吸着剤の供給量の制御が、下流側水銀濃度に基づく制御に切り替えられてもよい。また、既述のように、下流側水銀濃度に基づく制御において、下流側水銀濃度のみならず、０価水銀濃度または全水銀濃度が用いられてもよい。以上のように、排ガス処理装置４では、下流側水銀濃度が第４閾値よりも大きい場合に（例えば、０価水銀濃度および全水銀濃度が所定の閾値以下であり、かつ、下流側水銀濃度が第４閾値よりも大きい場合に）、水銀吸着剤の供給量の制御が、０価水銀濃度または全水銀濃度に基づく制御から、少なくとも下流側水銀濃度に基づく制御に切り替えられることが好ましい。これにより、大気に排出される排ガスの水銀濃度をより確実に低くすることが実現される。
【0054】
上記排ガス処理装置４では様々な変形が可能である。
【0055】
図１の排ガス処理装置４では、焼却炉２１と吸着剤供給部４１との間に、他のバグフィルタが配置されてもよい。この場合、当該他のバグフィルタにより、排ガスに含まれる飛灰が捕集され、バグフィルタ４２では、吸着剤供給部４１により煙道３に供給された水銀吸着剤（アルカリ薬剤も供給する場合、水銀吸着剤およびアルカリ薬剤）が主として捕集される。
【0056】
煙道３では、上流側水銀濃度計４５の取込口が、バグフィルタ４２に対して排ガスの流れ方向上流側における任意の位置に配置されてよい。また、下流側水銀濃度計４６の取込口が、バグフィルタ４２に対して排ガスの流れ方向下流側における任意の位置に配置されてよい。
【0057】
排ガス処理装置４は、焼却設備１以外の設備において用いられてもよい。
【0058】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。また、文中の数値は日本に合わせた規制値であり、他の国に適用する場合はその国の規制値に対応させる必要がある。
【符号の説明】
【0059】
３ 煙道
４ 排ガス処理装置
４０ 制御部
４１ 吸着剤供給部
４２ バグフィルタ
４５ 上流側水銀濃度計
４６ 下流側水銀濃度計
Ｓ１１～Ｓ２１ ステップ
４ 排ガス処理装置
４０ 制御部
４１ 吸着剤供給部
４２ バグフィルタ
４５ 上流側水銀濃度計
４６ 下流側水銀濃度計
Ｓ１１～Ｓ２１ ステップ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】