JP2004347268A - 溶融炉の遠隔監視システム - Google Patents
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Abstract
【課題】遠隔地にて溶融炉の運転データから溶融炉の運転状態を正確に把握し、さらには該運転データから溶融炉の運転に最適な稼動計画を立案することを可能とした溶融炉の遠隔監視システムを提供する。
【解決手段】複数の溶融炉１０に備えられた各監視端末３０と通信ネットワーク５０を介して接続された管理サーバ４０にて、前記監視端末３０から集積した溶融炉１０の各種運転データをもとに溶融炉の遠隔監視を行うシステムであって、前記管理サーバ４０が、前記運転データをもとに各溶融炉の稼動計画を演算する演算部４０ｃと、該稼動計画を格納するデータベース４０ｂと、所定時間ごとに取得される運転データをもとに該稼動計画を再度演算して前記格納された稼動計画を更新する手段と、を備え、複数の溶融炉１０より集積した運転データをもとに演算された最新の稼動計画を前記監視端末３０に送信する構成とする。
【選択図】 図１
【解決手段】複数の溶融炉１０に備えられた各監視端末３０と通信ネットワーク５０を介して接続された管理サーバ４０にて、前記監視端末３０から集積した溶融炉１０の各種運転データをもとに溶融炉の遠隔監視を行うシステムであって、前記管理サーバ４０が、前記運転データをもとに各溶融炉の稼動計画を演算する演算部４０ｃと、該稼動計画を格納するデータベース４０ｂと、所定時間ごとに取得される運転データをもとに該稼動計画を再度演算して前記格納された稼動計画を更新する手段と、を備え、複数の溶融炉１０より集積した運転データをもとに演算された最新の稼動計画を前記監視端末３０に送信する構成とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却灰、飛灰、残渣等の廃棄物の溶融処理を行う溶融炉を通信ネットワークを介して遠隔地より統括的に監視するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみや下水汚泥、産業廃棄物などの焼却灰、飛灰及び残渣等の廃棄物は溶融炉にて溶融、スラグ化されて再利用若しくは廃棄されている。これらの溶融処理に利用される溶融炉には、プラズマ溶融炉、旋回式溶融炉、反射式溶融炉等が挙げられるが、灰を溶融する場合においては灰の融点以上での運転が必要とされるため、何れの溶融炉においても炉内は約１３００℃以上の高温に維持されている。このような炉内の高温雰囲気により、炉内壁に配設された耐火物が侵食されるため、定期的に耐火物を交換する必要がある。
【０００３】
従来では、耐火物の交換時期の判断には、休炉点検時に計測した耐火物肉厚より算出した耐火物侵食量、若しくは運転時間やスラグ温度から推定した耐火物侵食量に基づき耐火物の補修計画を立てていた。しかし、耐火物肉厚を計測するためにその都度溶融炉を停止することは運転効率の悪化を招き、また運転時間やスラグ温度から侵食量を推定する場合は、過去の長期的な運転データを多く収集しなければならず、現状ではデータ量不足から推定式の精度が悪く正確な運転計画を導出することは困難であった。
【０００４】
また、必要以上に炉内を高温にして耐火物の損傷、磨耗を促進することがないよう炉内の温度監視を行うことも重要である。従来は炉内温度監視には熱電対を用いて温度計測を行う方法が一般的であり、炉外に設けられた監視設備にて計測された温度をもとに炉の運転制御を行っていた。
図１３及び図１４に従来の溶融炉の一例とこれらに具備される監視手段の概略を示す。図１３は溶融炉の一つであるプラズマ溶融炉１００Ａであり、炉本体１０１の上部及び底部に夫々挿設された主電極１０３と底部電極１０４との間に直流電源１０５によりプラズマアークを発生させ、該プラズマアーク熱及び前記電極間を流れる電流のジュール熱により廃棄物を溶融スラグ化１０７する。
【０００５】
前記プラズマ溶融炉１００Ａには炉内の温度を検出する温度センサ１１１が配設されており、該温度センサ１１１により計測された温度は炉外に設けられた監視設備１１０に送られ、該監視設備１１０にて計測された温度に基づき直流電源等を制御して炉内温度を一定に保持している。また、前記プラズマ溶融炉１００Ａには、主電極を囲繞するごとく絶縁スリーブ１０２が配置されており、これにより炉壁に導通する迷走電流の発生を防止している。しかし、溶融炉の継続運転に伴い、絶縁スリーブ１０２の磨耗、損傷或いは付着物による迷走電流の発生が危惧されるため、これを監視するために電流計１０６を設けている。該電流計１０６で計測された電流値は前記監視設備１１０に送られ、迷走電流の発生が確認された際には炉の運転を停止してメンテナンスを行っている。
【０００６】
図１４には従来の旋回式溶融炉１００Ｂを示す。該旋回式溶融炉１００Ｂは、空気に混入させて炉本体１０８内に搬送された灰等の廃棄物を、バーナ等の燃焼熱により溶融する。かかる溶融炉１００Ｂでも、前記プラズマ溶融炉１００Ａと同様に炉内温度を検出するための温度センサ１１１を設けており、該温度センサ１１１により計測された温度は炉外の監視設備１１０に送られ、これに基づきバーナの燃料供給量を制御するなどして炉内温度を制御している。
このように、従来は溶融炉に具備される温度センサや電流計等の各種監視手段から監視設備に収集された各種検出信号に基づき、溶融炉の補修、清掃及び部品の交換等の稼動計画を立案していた。
【０００７】
一方、近年の通信機器の発達に伴い、遠隔地よりプラントの監視を行うシステムが開発されている。かかるシステムは、例えば特開平１１−３１１３号公報（特許文献１）に開示されるように、プラントにて運転される機器の状態を監視し、得られた機器情報を通信回線を介して遠隔地の管理施設にて送信し、該管理施設にて機器情報に基づき機器の劣化状態を集中管理するものである。
また、運転プラント設備に設けたセンサからの情報を一元化して監視するシステムが特開２００２−１１７４６８公報（特許文献２）に示されている。
さらに、特開２００２−２２１３１０公報（特許文献３）には、溶融炉の運転監視モニタシステムが開示されており、運転時に溶融炉から集められた所望の属性に対するデータを遠隔ユニットにてモニタするシステムが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３１１３号公報
【特許文献２】
特開２００２−１１７４６８公報
【特許文献３】
特開２００２−２２１３１０公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の溶融炉においては溶融炉に併設された監視設備にて収集された各種運転データに基づき稼動計画を立案していた。しかし、溶融炉の耐火物の侵食量やスリーブ絶縁劣化度合い等のデータはその変化時間が非常に長く、蓄積データ量が少ないために精度の悪い稼動計画となってしまうのが実状である。
稼動計画の精度をあげるために熟練した運転員による稼動計画のチューニングを行うことも考えられるが、全ての溶融炉に熟練した運転員を配置することは不可能である上に、稼動計画の信頼性を確実に保証することは困難である。
【００１０】
そこで、特許文献１乃至３に記載されるシステムのように、遠隔地に設置した監視設備により溶融炉の運転データを監視し、該監視結果を溶融炉の稼動計画に反映することは非常に有効な手段である。
しかし、本発明のように廃棄物を溶融処理する溶融炉は、処理する廃棄物量、種類、燃焼状態等により運転状態の変化が著しく、前記従来技術ではこのように逐次変化する運転状態に応じた溶融炉の稼動計画を立案することは困難である。
また、特許文献１及び２は主に発電所等のプラントを対象としており、本発明にて対象としている溶融炉に適した具体的構成については開示されていない。従って、前記特許文献の監視システムで得られた運転データからは、溶融炉の耐火物侵食量やスリーブの絶縁劣化度合い等に基づく精密な溶融炉の稼動計画を立案することは困難である。また、特許文献３は、溶融炉から収集した運転データをモニタリングするのみであり、これに基づく稼動計画を立案するものではない。
【００１１】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、遠隔地にて収集された溶融炉の運転データから溶融炉の運転状態を正確に把握し、さらには該運転データから溶融炉の運転に最適な稼動計画を立案することを可能とした溶融炉の遠隔監視システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
複数の溶融炉に備えられた各監視端末と通信ネットワークを介して接続された管理サーバにて、前記監視端末から集積した溶融炉の各種運転データをもとに溶融炉の遠隔監視を行うシステムであって、
前記管理サーバが、前記運転データをもとに各溶融炉の稼動計画を演算する手段と、該稼動計画を格納する手段と、所定時間ごとに取得される運転データをもとに該稼動計画を再度演算して前記格納された稼動計画を更新する手段と、を備え、
複数の溶融炉より集積した運転データをもとに演算された最新の稼動計画を前記監視端末に送信することを特徴とする。
【００１３】
かかる発明は、溶融炉に具備された各種計測手段により炉内温度、耐火物温度、スラグ温度、炉壁に導通した電流値、及び炉運転時間等の運転データを経時的に収集し、これに基づき前記管理サーバにて炉部材の交換時期、メンテナンス時期、清掃時期等の稼動計画を的確に求めるシステムである。かかる発明のごとく、前記管理サーバにて所定時間毎に必要とされる運転データを取得し、稼動計画を演算しなおすことにより、常に最新の状態の稼動計画を立案することができ、最適な運転状態とすることができる。また、複数の溶融炉より運転データを一括して集積しているため、大量のデータを集めることができ精度の良い稼動計画を算出することが可能となる。
【００１４】
また、別の発明として、複数の溶融炉に備えられた監視端末と通信ネットワークを介して接続された管理サーバにて、前記監視端末から集積した溶融炉の各種運転データをもとに溶融炉の遠隔監視を行うシステムであって、
前記管理サーバが、前記複数の溶融炉にて処理すべき廃棄物量データを格納する手段と、前記運転データをもとに溶融炉の稼動計画を演算する手段と、を備え、
前記演算手段にて、前記運転データより得られた複数の炉寿命決定要件のうち最短寿命を示す要件を選択し、該最短寿命より演算された稼動計画と前記廃棄物量データとに基づき、複数の溶融炉の中から停止する溶融炉を決定することを特徴とする。
【００１５】
かかる発明によれば、前記運転データに加えて、予め定められた複数の溶融炉にて処理すべき廃棄物量データを取得し、前記運転データから得られた各溶融炉の稼動計画と該廃棄物量データに基づき複数の溶融炉全体の運転計画を立案すること、即ち複数の溶融炉の中から停止する溶融炉を決定することにより、発生した廃棄物量を確実に処理可能であるとともに、溶融炉のメンテナンス、清掃、部品交換等の炉の停止時期を複数の溶融炉間で調整することにより廃棄物の処理効率が向上する。
尚、前記炉寿命とは、炉の補修、清掃及び部品の交換等の必要性から、現時点若しくは炉運転開始時点から炉を停止するまでの期間であり、また炉寿命決定要件とは、例えばスリーブの絶縁劣化度や耐火物の侵食量などの、炉寿命を決定する条件である。また、最短寿命を示す要件とは、前記炉寿命決定要件のうち、最も早く炉の停止を必要とする条件のことである。
【００１６】
さらに、これらの発明において、前記溶融炉が、炉内に対向配置された電極と、該電極を囲繞するごとく配置された絶縁スリーブを有するプラズマ溶融炉であって、
前記管理サーバが、前記溶融炉の炉壁に設けられた電流検出手段により得られた電流値及び電流発生頻度からなる運転データを取得し、前記演算手段にて、該電流値及び電流発生頻度より得られたスリーブ絶縁劣化度に基づきプラズマ溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする。
【００１７】
また、前記管理サーバが、前記溶融炉の炉壁肉厚からなる運転データを取得し、前記演算手段にて初期炉壁肉厚との差より得られた耐火物侵食量に基づき溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする。
さらにまた、前記管理サーバが、前記溶融炉の稼動時間及びスラグ温度からなる運転データを取得し、前記演算手段にて、該稼動時間及びスラグ温度より得られた耐火物侵食量に基づき溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする。
これらの発明は、溶融炉の停止時期を主体とする稼動計画を立案する発明であり、溶融炉の運転を停止すべき状態、即ち絶縁スリーブの絶縁劣化若しくは耐火物の侵食が定常運転不可能な程度になる前に溶融炉の運転を停止するような稼動計画を立案する。これによれば、複数の運転データに基づき正確に停止時期を判断することができる。
【００１８】
また、前記溶融炉炉壁に、温度検出手段と、該検出した温度を記憶する手段と、該記憶した温度を前記監視端末に送信する無線送受信手段と、を有するユビキタスセンサを配設し、
該ユビキタスセンサから取得した炉壁温度に基づき前記スラグ温度を算出することを特徴とする。
尚、前記ユビキタスセンサは、前記溶融炉内からの伝熱を利用した熱起電力により作動するように構成することが好適である。
【００１９】
ユビキタスセンサとは、近年普及しつつあるユビキタス・コンピューティングシステムを利用したセンサであり遍在性を特徴としている。ユビキタスとは人間が介在せずコンピュータ同士が連携して動作する環境をいい、本発明では偏在的に配設されたセンサから自動的に発信された検出信号を監視端末が自動的に受信することを可能としている。
このときユビキタスセンサは、無線により外部と通信可能な手段、温度を検出する手段、記憶手段、電源等を備えた構成とすることが好適である。
本発明では、ユビキタスセンサがもつ、安価、小型、無線通信の特徴を生かし、従来より広範囲に任意の多数の計測点を設置可能であり、同時に全体コストも低廉化が可能となる。また、広範囲かつ高密度の計測データを利用して高精度な監視システムを提供することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態にかかる遠隔監視システムの全体構成図、図２は本発明の一実施形態にかかる遠隔監視システムを具備したプラズマ溶融炉の概略断面図である。尚、本実施形態では監視対象の溶融炉としてプラズマ溶融炉を例に挙げて説明しているが、特にこれに限らず旋回式溶融炉、反射式溶融炉等の廃棄物の溶融処理が可能な溶融炉であれば何れでも良い。
【００２１】
図１に示された遠隔監視システムは、プラズマ溶融炉１０及び監視端末３０を備えた各プラント３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、…と、管理サーバ４０を備えた管理センター４００からなり、前記監視端末３０と前記管理サーバ４０はインターネット若しくは専用回線等の通信ネットワーク５０により接続されている。また、前記監視端末３０と管理サーバ４０間でのデータの送受信の際には、通信制御、情報の保護を目的として夫々ファイヤウォール３１、４１及びルータ３２、４２を介して通信している。
【００２２】
前記監視端末３０の内部構成は、図１に示すように、プラント内におけるＬＡＮ等のネットワーク間の通信、及び前記通信ネットワーク５０を介しての前記管理サーバ４０との通信を行う通信部３０ａと、各種運転データを記憶する記憶部３０ｂと、該運転データをプラズマ溶融炉１０から取得する運転データ収集部３０ｃと、ＬＣＤやＣＲＴディスプレイ等の稼動計画を表示可能な表示部３０ｄと、プラズマ溶融炉１０に配設されたユビキタスセンサと無線によりデータの送受信を行うユビキタスセンサ送受信部３０ｅとを備えている。前記プラズマ溶融炉１０から取得する運転データとは、例えば溶融炉炉壁を導通する電流値、耐火物温度、溶融スラグ温度等の時系列データなどである。
【００２３】
一方、前記管理サーバ４０の内部構成は、前記監視端末３０と前記ネットワーク５０を介して通信を行う通信部４０ａと、各プラントの監視端末３０より集積した運転データ、及び処理すべき廃棄物量等を格納するデータベース４０ｂと、該運転データより溶融炉の稼動計画を演算する演算部４０ｃとを備えている。
前記演算部４０ｃは、前記運転データに基づき各プラズマ溶融炉１０の炉部材の交換時期、メンテナンス時期、清掃時期等の稼動計画を演算する機能を有する。
【００２４】
図２は前記プラント３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、…に設けられたプラズマ溶融炉１０の概略断面図を示す。かかるプラズマ溶融炉１０は、鉄皮１１Ａで被覆された耐火物１１Ｂからなる炉本体１１の上部に主電極１３が挿設され、これに対向して炉底部に炉底電極１４が挿設されている。前記主電極１３の周囲には正規の電流経路を経ずに炉壁を導通する迷走電流を防止するための絶縁スリーブ１２が配設されている。該プラズマ溶融炉１０では、これらの電極間に直流電源１５により直流電流を通流させて炉内にプラズマアークを発生させる。炉壁に設けられた廃棄物投入口１６より投入された廃棄物は、プラズマアーク熱及び前記電極間を流れる電流のジュール熱により、溶融スラグ化１８されて、出滓口１７より排出される。
【００２５】
また、かかるプラズマ溶融炉１０には各種検出手段が具備されている。例えば、炉壁に設けられた覗き窓１９を介して炉内部を観察可能な赤外線カメラ２０、炉蓋の嵌挿孔より挿入された保護管付き熱電対２１、炉本体の絶縁体（不図示）を挟み主電極１３側−炉底電極１４側間に導通する電流値を測定する電流計２２、及び後述する図８、図９、図１１に示すユビキタス温度センサ２３等である。
これらの検出手段により収集された運転データは、有線／無線回線を介して監視端末３０に収集され、さらに通信ネットワーク５０を介して前記管理サーバ４０に送信される。
【００２６】
次に、前記溶融炉遠隔監視システムを利用した監視処理につき図３に示されるフロー図を参照して説明する。
まず、プラント３００側にて、プラズマ溶融炉１０の各種検出手段から監視端末３０に運転データを収集する（Ｓ１）。これは前記運転データ収集部３０ｃの指令により行われ、所望する運転データが予め定められた時間毎に収集される。そして、該運転データは一時的に記憶部３０ｂに記憶され、通信部３０ａにより監視サーバ４０へ送信される（Ｓ２）。
【００２７】
前記管理センター４００側の管理サーバ４０は、通信部４０ａにより前記運転データを監視端末３０から受信し（Ｓ３）、データベース４０ｂへ格納する（Ｓ４）。そして、格納された運転データに基づき、演算部３０ｃにて耐火物１１Ｂの余寿命予測、絶縁スリーブ１２の余寿命予測等を行い（Ｓ５）、これらの余寿命予測より炉部材の交換時期、メンテナンス時期、清掃時期等の稼動計画を演算を行う（Ｓ６）。
前記演算部３０ｃにより求められた稼動計画は前記監視端末３０に送信され、該監視端末３０にて受信した稼動計画を表示部３０ｄに表示、及び稼動計画に基づく運転、メンテナンスを実行する（Ｓ７）。
【００２８】
そして稼動時における前記運転データ、及びメンテナンス時の耐火物厚さ計測、スリーブ劣化度確認に基づくデータを収集し（Ｓ８）、再度収集データを前記監視サーバ４０に送信する（Ｓ９）。該監視サーバ４０では、受信した収集データをデータベース４０ｂに格納し（Ｓ１０）、前記演算部４０ｃにて該収集データより稼動計画を再演算して（Ｓ１１）データベース４０ｂ内の稼動計画を更新し、各プラントへ送信する（Ｓ１２）。このように、所定時間毎に取得した運転データに基づき稼動計画を演算して、その都度稼動計画を更新するため、最新の稼動計画に基づき最適な溶融炉の運転を行うことができる。
【００２９】
次に、図４を参照して前記管理サーバ４０における稼動計画立案処理のフローを説明する。前記管理サーバ４０では、データベース４０ｂに前記監視端末３０より集積した運転データを格納し（Ｓ２０）、該運転データより炉寿命決定要件を予測する（Ｓ２１）。炉寿命とは、例えば炉の補修、清掃及び部品の交換等の必要性から、現時点若しくは炉運転開始時点から炉を停止するまでの期間であり、また炉寿命決定要件とは、例えば絶縁スリーブ１２の絶縁劣化度や耐火物１１Ｂの侵食量などの、炉寿命を決定する条件である。そして該炉寿命決定要件から選択した最短寿命要件より稼動計画を演算する（Ｓ２２）。このとき、最短寿命要件とは、前記炉寿命決定要件のうち、最も早く炉の停止を必要とする条件のことである。例えば、炉寿命決定要件が▲１▼出滓口レンガ侵食量（炉寿命：１ヶ月）、▲２▼絶縁スリーブの絶縁劣化度合い（炉寿命：６ヶ月）、▲３▼側壁レンガ侵食量（炉寿命：３ヶ月）、▲４▼二次燃耐火物（炉寿命：６ヶ月）である場合、これらのうちから最も早く寿命が訪れる▲１▼出滓口レンガ侵食量を最短寿命要件とする。
【００３０】
また、前記データベース４０ｂには、予め定められた複数のプラントにて処理すべき廃棄物量を格納する（Ｓ２３）。そして、前記演算により求められた稼動計画と前記廃棄物量から停止炉を決定する（Ｓ２４）。即ち、処理すべき廃棄物量が効率良く各プラントに配分され、可能な限り休止炉を作らないように複数プラントの統括的な運転計画を立案する。このとき、同時に停止炉の休炉期間を決定することもできる。これにより、発生した廃棄物量を確実に処理可能であるとともに、溶融炉のメンテナンス、部品交換等の炉の停止時期を複数の溶融炉間で調整することにより廃棄物の処理効率が向上する
【００３１】
ここで、前記演算部４０ｂにて運転データより稼動計画を立案するための演算方法の一例を説明する。
まず、耐火物１１の侵食量に基づき稼動計画を演算する場合は、取得したスラグ温度ｔ及び運転時間ｈにより下記演算式により侵食量を算出する。
侵食量＝Ａ×ｅｘｐ（Ｂ／（ｔ＋２７３．１５）＋Ｃ）×ｈ …（１）
ここで、ｔ：スラグ温度（℃）、ｈ：運転時間（秒）、Ａ，Ｂ，Ｃ：演算パラメータ、である。演算パラメータは、複数のプラントより集積した運転データより導出しており、所定時間毎に再チューニングを行う。
【００３２】
また、絶縁スリーブ１２の絶縁劣化度に基づき稼動計画を演算する場合は、前記電流計２２により取得した電流値により以下のファジィ推論により絶縁劣化度を演算する。
まず、複数のプラントより集積された運転データによりファジィ集合を求め、さらに図６に示されるように、迷走電流発生回数が該ファジィ集合に所属する度合いを表すメンバシップ関数（ａ）及び迷走電流ピーク値のメンバシップ関数（ｂ）を求める。そして、前記監視端末３０より得られた電流値及び電流発生回数から前記メンバシップ関数により夫々の集合における適合度を求め、次に図５に示されるファジィルールによりスリーブの絶縁劣化度（％）を演算する。本実施形態では一例として、迷走電流ピーク値（Ａ）を基準電流値以下：Ｂ（ＢＩＧ）、基準電流値：Ｚ（ＺＥＲＯ）、基準電流値以下：Ｓ（ＳＭＡＬＬ）とし、迷走電流発生回数（５Ａ以上でかつ２秒以上迷走電流が発生した回数）を基準回数以上：Ｂ（ＢＩＧ）基準回数：Ｚ（ＺＥＲＯ）、基準回数以下：Ｓ（ＳＭＡＬＬ）としている。
【００３３】
さらに、このようにして求められたスリーブ絶縁劣化度（％）と運転時間との関係は図７のグラフのようになり、下記演算式によりスリーブ余寿命を演算することができる。
スリーブ余寿命＝（閾値−今回劣化度）／劣化速度 …（２）
このとき、前記劣化速度は下記式により算出する。
劣化速度＝（今回劣化度−前回劣化度）／（今回計測時間ｔ−前回計測時間ｔ’） …（３）
とする。
【００３４】
このように、炉壁に導通する電流値若しくは炉内温度からなる運転データに基づき稼動計画を立案することにより、絶縁スリーブの絶縁劣化若しくは耐火物の侵食が定常運転不可能な程度になる前に溶融炉の運転を停止することができる。
さらに、複数の運転データに基づき正確に停止時期を判断することができる。
尚、炉内耐火物１１Ｂに挿設した熱電対（不図示）により侵食量を検出し、該侵食量に基づき炉停止時期を判断する構成としても良い。これは、耐火物１１Ｂの侵食に伴い溶融スラグ１８と耐火物１１Ｂとの境界面まで該熱電対が侵食される性質を利用し、該熱電対に電流を通流し、その抵抗値を測定することにより熱電対長、即ち耐火物肉厚を算出し、その初期肉厚と所定時間経過後の肉厚との差より得られた耐火物侵食量に基づき稼動計画を演算する構成とする。
【００３５】
図８乃至図１２には、前記検出手段として前記プラズマ溶融炉１０の炉壁にユビキタスセンサを用いたときの実施形態を示している。
図８はユビキタスセンサを埋設した耐火物１１Ｂを示す図１のＡ部拡大断面図を示しており、前記耐火物１１Ｂと、炉壁を冷却保護するための水冷ジャケット１１Ｃとの境界にユビキタスセンサ２３を多数配設している。該ユビキタスセンサ２３の構成は、図１０に示されるように耐火物１１Ｂの温度を検知する熱電対２３ｃ、検知した信号を処理する信号処理装置とメモリと無線送受信装置を備えたＩＣ−ＴＡＧ２３ｂ、さらに必要に応じて前記溶融炉１０内からの伝熱を利用して熱起電力により電圧を発生し電源とする熱電素子２３ａを具備した構成としている。前記ＩＣ−ＴＡＧ２３ｂの基盤には、高分子系材料または柔軟性を有するセラミックプレートを利用可能である。
【００３６】
かかるユビキタスセンサ２３により計測された温度データは、図１２の監視端末とユビキタスセンサ間の接続構成に示されるように収集される。即ち、図１２（ａ）のように監視端末３０に備えられた無線リーダが溶融炉付近に予め配置されており、該無線リーダ３０Ａにより各センサ２３からの温度データを受信する構成となっている。このとき、無線リーダ３０Ａを所持した運転員の定時計測により温度データを収集しても良い。
また、別の方法として、図１２（ｂ）のように、近隣に位置するセンサ２３間で無線通信を行うようにし、センサ２３で計測された温度データを順次近隣のセンサと無線で送受信しながら伝達し、それらをアンテナ２３ｄにより炉近傍のリーダ３０Ａに送信して該リーダ３０Ａにてデータ収集し、ＤＣＳ等で監視することも好適である。
【００３７】
尚、かかるユビキタスセンサ２３を利用する場合、図９のように予め耐火レンガ１１Ｂの内部に該センサ２３を埋設しておいても良いし、図１１のように耐火物冷却用水管１１Ｄに沿って湾曲させて配設しても良い。
このように、温度検出手段を有するユビキタスセンサ２３を利用することにより、従来より広範囲に任意に多数の計測点を設置可能であり同時に全体コストも低減することができる。また、広範囲かつ高密度の計測データを利用して、高精度な監視システムを提供することが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、複数の溶融炉からの運転データを集積し、これに基づき各溶融炉の稼動計画を立案しているため、多量の運転データより精度の良い稼動計画を算出することが可能となる。さらに、所定時間毎に取得した運転データに基づき稼動計画を演算して、その都度稼動計画を更新するため、最新の稼動計画に基づき最適な溶融炉の運転を行うことができる。
また、複数の溶融炉の運転データと、これらの溶融炉にて処理すべき廃棄物量データとから溶融炉全体の運転計画を立案しているため、発生した廃棄物量を確実に処理可能であるとともに、溶融炉のメンテナンス、部品交換等の炉の停止時期を複数の溶融炉間で調整することにより廃棄物の処理効率が向上する。
【００３９】
また、炉壁に導通する電流値若しくは炉内温度からなる運転データに基づき稼動計画を立案することにより、絶縁スリーブの絶縁劣化若しくは耐火物の侵食が定常運転不可能な程度になる前に溶融炉の運転を停止することができる。さらに、複数の運転データに基づき正確に停止時期を判断することができる。
さらにまた、ユビキタスセンサを利用して炉壁温度を検出することにより、システムの低廉化が図れ、かつ多数の計測点を設置可能であり高精度な監視システムが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる遠隔監視システムの全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる遠隔監視システムを具備したプラズマ溶融炉の概略断面図である。
【図３】本実施形態の遠隔監視システムにおける監視処理のフロー図である。
【図４】本実施形態の管理サーバにおける稼動計画立案処理のフロー図である。
【図５】絶縁スリーブの絶縁劣化度を算出するためのファジィルールを表す表である。
【図６】絶縁スリーブの絶縁劣化度を算出するためのメンバシップ関数を示す図である。
【図７】絶縁スリーブの絶縁劣化度と時間の関係を示すグラフ図である。
【図８】ユビキタスセンサを埋設した耐火物を示す図１のＡ部拡大断面図である。
【図９】ユビキタスセンサを埋設した耐火レンガを示す図１のＡ部拡大面図である。
【図１０】ユビキタスセンサの構成図である。
【図１１】水管を備えた耐火物にユビキタスセンサを埋設した図１のＡ部拡大断面図である。
【図１２】監視端末とユビキタスセンサ間の接続構成を示す図である。
【図１３】従来のプラズマ炉の概略断面図である。
【図１４】従来の旋回式溶融炉の概略断面図である。
【符号の説明】
１０ プラズマ溶融炉
１１Ｂ 耐火物
１２ 絶縁スリーブ
１７ 出滓口
２０ 赤外線カメラ
２１ 熱電対
２２ 電流計
２３ ユビキタスセンサ
２３ａ 熱伝素子
２３ｂ ＩＣ−ＴＡＧ
２３ｃ 熱電対
２３ｄ アンテナ
３０ 監視端末
４０ 管理サーバ
３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ プラント
４００ 管理センター
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却灰、飛灰、残渣等の廃棄物の溶融処理を行う溶融炉を通信ネットワークを介して遠隔地より統括的に監視するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみや下水汚泥、産業廃棄物などの焼却灰、飛灰及び残渣等の廃棄物は溶融炉にて溶融、スラグ化されて再利用若しくは廃棄されている。これらの溶融処理に利用される溶融炉には、プラズマ溶融炉、旋回式溶融炉、反射式溶融炉等が挙げられるが、灰を溶融する場合においては灰の融点以上での運転が必要とされるため、何れの溶融炉においても炉内は約１３００℃以上の高温に維持されている。このような炉内の高温雰囲気により、炉内壁に配設された耐火物が侵食されるため、定期的に耐火物を交換する必要がある。
【０００３】
従来では、耐火物の交換時期の判断には、休炉点検時に計測した耐火物肉厚より算出した耐火物侵食量、若しくは運転時間やスラグ温度から推定した耐火物侵食量に基づき耐火物の補修計画を立てていた。しかし、耐火物肉厚を計測するためにその都度溶融炉を停止することは運転効率の悪化を招き、また運転時間やスラグ温度から侵食量を推定する場合は、過去の長期的な運転データを多く収集しなければならず、現状ではデータ量不足から推定式の精度が悪く正確な運転計画を導出することは困難であった。
【０００４】
また、必要以上に炉内を高温にして耐火物の損傷、磨耗を促進することがないよう炉内の温度監視を行うことも重要である。従来は炉内温度監視には熱電対を用いて温度計測を行う方法が一般的であり、炉外に設けられた監視設備にて計測された温度をもとに炉の運転制御を行っていた。
図１３及び図１４に従来の溶融炉の一例とこれらに具備される監視手段の概略を示す。図１３は溶融炉の一つであるプラズマ溶融炉１００Ａであり、炉本体１０１の上部及び底部に夫々挿設された主電極１０３と底部電極１０４との間に直流電源１０５によりプラズマアークを発生させ、該プラズマアーク熱及び前記電極間を流れる電流のジュール熱により廃棄物を溶融スラグ化１０７する。
【０００５】
前記プラズマ溶融炉１００Ａには炉内の温度を検出する温度センサ１１１が配設されており、該温度センサ１１１により計測された温度は炉外に設けられた監視設備１１０に送られ、該監視設備１１０にて計測された温度に基づき直流電源等を制御して炉内温度を一定に保持している。また、前記プラズマ溶融炉１００Ａには、主電極を囲繞するごとく絶縁スリーブ１０２が配置されており、これにより炉壁に導通する迷走電流の発生を防止している。しかし、溶融炉の継続運転に伴い、絶縁スリーブ１０２の磨耗、損傷或いは付着物による迷走電流の発生が危惧されるため、これを監視するために電流計１０６を設けている。該電流計１０６で計測された電流値は前記監視設備１１０に送られ、迷走電流の発生が確認された際には炉の運転を停止してメンテナンスを行っている。
【０００６】
図１４には従来の旋回式溶融炉１００Ｂを示す。該旋回式溶融炉１００Ｂは、空気に混入させて炉本体１０８内に搬送された灰等の廃棄物を、バーナ等の燃焼熱により溶融する。かかる溶融炉１００Ｂでも、前記プラズマ溶融炉１００Ａと同様に炉内温度を検出するための温度センサ１１１を設けており、該温度センサ１１１により計測された温度は炉外の監視設備１１０に送られ、これに基づきバーナの燃料供給量を制御するなどして炉内温度を制御している。
このように、従来は溶融炉に具備される温度センサや電流計等の各種監視手段から監視設備に収集された各種検出信号に基づき、溶融炉の補修、清掃及び部品の交換等の稼動計画を立案していた。
【０００７】
一方、近年の通信機器の発達に伴い、遠隔地よりプラントの監視を行うシステムが開発されている。かかるシステムは、例えば特開平１１−３１１３号公報（特許文献１）に開示されるように、プラントにて運転される機器の状態を監視し、得られた機器情報を通信回線を介して遠隔地の管理施設にて送信し、該管理施設にて機器情報に基づき機器の劣化状態を集中管理するものである。
また、運転プラント設備に設けたセンサからの情報を一元化して監視するシステムが特開２００２−１１７４６８公報（特許文献２）に示されている。
さらに、特開２００２−２２１３１０公報（特許文献３）には、溶融炉の運転監視モニタシステムが開示されており、運転時に溶融炉から集められた所望の属性に対するデータを遠隔ユニットにてモニタするシステムが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３１１３号公報
【特許文献２】
特開２００２−１１７４６８公報
【特許文献３】
特開２００２−２２１３１０公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の溶融炉においては溶融炉に併設された監視設備にて収集された各種運転データに基づき稼動計画を立案していた。しかし、溶融炉の耐火物の侵食量やスリーブ絶縁劣化度合い等のデータはその変化時間が非常に長く、蓄積データ量が少ないために精度の悪い稼動計画となってしまうのが実状である。
稼動計画の精度をあげるために熟練した運転員による稼動計画のチューニングを行うことも考えられるが、全ての溶融炉に熟練した運転員を配置することは不可能である上に、稼動計画の信頼性を確実に保証することは困難である。
【００１０】
そこで、特許文献１乃至３に記載されるシステムのように、遠隔地に設置した監視設備により溶融炉の運転データを監視し、該監視結果を溶融炉の稼動計画に反映することは非常に有効な手段である。
しかし、本発明のように廃棄物を溶融処理する溶融炉は、処理する廃棄物量、種類、燃焼状態等により運転状態の変化が著しく、前記従来技術ではこのように逐次変化する運転状態に応じた溶融炉の稼動計画を立案することは困難である。
また、特許文献１及び２は主に発電所等のプラントを対象としており、本発明にて対象としている溶融炉に適した具体的構成については開示されていない。従って、前記特許文献の監視システムで得られた運転データからは、溶融炉の耐火物侵食量やスリーブの絶縁劣化度合い等に基づく精密な溶融炉の稼動計画を立案することは困難である。また、特許文献３は、溶融炉から収集した運転データをモニタリングするのみであり、これに基づく稼動計画を立案するものではない。
【００１１】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、遠隔地にて収集された溶融炉の運転データから溶融炉の運転状態を正確に把握し、さらには該運転データから溶融炉の運転に最適な稼動計画を立案することを可能とした溶融炉の遠隔監視システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
複数の溶融炉に備えられた各監視端末と通信ネットワークを介して接続された管理サーバにて、前記監視端末から集積した溶融炉の各種運転データをもとに溶融炉の遠隔監視を行うシステムであって、
前記管理サーバが、前記運転データをもとに各溶融炉の稼動計画を演算する手段と、該稼動計画を格納する手段と、所定時間ごとに取得される運転データをもとに該稼動計画を再度演算して前記格納された稼動計画を更新する手段と、を備え、
複数の溶融炉より集積した運転データをもとに演算された最新の稼動計画を前記監視端末に送信することを特徴とする。
【００１３】
かかる発明は、溶融炉に具備された各種計測手段により炉内温度、耐火物温度、スラグ温度、炉壁に導通した電流値、及び炉運転時間等の運転データを経時的に収集し、これに基づき前記管理サーバにて炉部材の交換時期、メンテナンス時期、清掃時期等の稼動計画を的確に求めるシステムである。かかる発明のごとく、前記管理サーバにて所定時間毎に必要とされる運転データを取得し、稼動計画を演算しなおすことにより、常に最新の状態の稼動計画を立案することができ、最適な運転状態とすることができる。また、複数の溶融炉より運転データを一括して集積しているため、大量のデータを集めることができ精度の良い稼動計画を算出することが可能となる。
【００１４】
また、別の発明として、複数の溶融炉に備えられた監視端末と通信ネットワークを介して接続された管理サーバにて、前記監視端末から集積した溶融炉の各種運転データをもとに溶融炉の遠隔監視を行うシステムであって、
前記管理サーバが、前記複数の溶融炉にて処理すべき廃棄物量データを格納する手段と、前記運転データをもとに溶融炉の稼動計画を演算する手段と、を備え、
前記演算手段にて、前記運転データより得られた複数の炉寿命決定要件のうち最短寿命を示す要件を選択し、該最短寿命より演算された稼動計画と前記廃棄物量データとに基づき、複数の溶融炉の中から停止する溶融炉を決定することを特徴とする。
【００１５】
かかる発明によれば、前記運転データに加えて、予め定められた複数の溶融炉にて処理すべき廃棄物量データを取得し、前記運転データから得られた各溶融炉の稼動計画と該廃棄物量データに基づき複数の溶融炉全体の運転計画を立案すること、即ち複数の溶融炉の中から停止する溶融炉を決定することにより、発生した廃棄物量を確実に処理可能であるとともに、溶融炉のメンテナンス、清掃、部品交換等の炉の停止時期を複数の溶融炉間で調整することにより廃棄物の処理効率が向上する。
尚、前記炉寿命とは、炉の補修、清掃及び部品の交換等の必要性から、現時点若しくは炉運転開始時点から炉を停止するまでの期間であり、また炉寿命決定要件とは、例えばスリーブの絶縁劣化度や耐火物の侵食量などの、炉寿命を決定する条件である。また、最短寿命を示す要件とは、前記炉寿命決定要件のうち、最も早く炉の停止を必要とする条件のことである。
【００１６】
さらに、これらの発明において、前記溶融炉が、炉内に対向配置された電極と、該電極を囲繞するごとく配置された絶縁スリーブを有するプラズマ溶融炉であって、
前記管理サーバが、前記溶融炉の炉壁に設けられた電流検出手段により得られた電流値及び電流発生頻度からなる運転データを取得し、前記演算手段にて、該電流値及び電流発生頻度より得られたスリーブ絶縁劣化度に基づきプラズマ溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする。
【００１７】
また、前記管理サーバが、前記溶融炉の炉壁肉厚からなる運転データを取得し、前記演算手段にて初期炉壁肉厚との差より得られた耐火物侵食量に基づき溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする。
さらにまた、前記管理サーバが、前記溶融炉の稼動時間及びスラグ温度からなる運転データを取得し、前記演算手段にて、該稼動時間及びスラグ温度より得られた耐火物侵食量に基づき溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする。
これらの発明は、溶融炉の停止時期を主体とする稼動計画を立案する発明であり、溶融炉の運転を停止すべき状態、即ち絶縁スリーブの絶縁劣化若しくは耐火物の侵食が定常運転不可能な程度になる前に溶融炉の運転を停止するような稼動計画を立案する。これによれば、複数の運転データに基づき正確に停止時期を判断することができる。
【００１８】
また、前記溶融炉炉壁に、温度検出手段と、該検出した温度を記憶する手段と、該記憶した温度を前記監視端末に送信する無線送受信手段と、を有するユビキタスセンサを配設し、
該ユビキタスセンサから取得した炉壁温度に基づき前記スラグ温度を算出することを特徴とする。
尚、前記ユビキタスセンサは、前記溶融炉内からの伝熱を利用した熱起電力により作動するように構成することが好適である。
【００１９】
ユビキタスセンサとは、近年普及しつつあるユビキタス・コンピューティングシステムを利用したセンサであり遍在性を特徴としている。ユビキタスとは人間が介在せずコンピュータ同士が連携して動作する環境をいい、本発明では偏在的に配設されたセンサから自動的に発信された検出信号を監視端末が自動的に受信することを可能としている。
このときユビキタスセンサは、無線により外部と通信可能な手段、温度を検出する手段、記憶手段、電源等を備えた構成とすることが好適である。
本発明では、ユビキタスセンサがもつ、安価、小型、無線通信の特徴を生かし、従来より広範囲に任意の多数の計測点を設置可能であり、同時に全体コストも低廉化が可能となる。また、広範囲かつ高密度の計測データを利用して高精度な監視システムを提供することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態にかかる遠隔監視システムの全体構成図、図２は本発明の一実施形態にかかる遠隔監視システムを具備したプラズマ溶融炉の概略断面図である。尚、本実施形態では監視対象の溶融炉としてプラズマ溶融炉を例に挙げて説明しているが、特にこれに限らず旋回式溶融炉、反射式溶融炉等の廃棄物の溶融処理が可能な溶融炉であれば何れでも良い。
【００２１】
図１に示された遠隔監視システムは、プラズマ溶融炉１０及び監視端末３０を備えた各プラント３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、…と、管理サーバ４０を備えた管理センター４００からなり、前記監視端末３０と前記管理サーバ４０はインターネット若しくは専用回線等の通信ネットワーク５０により接続されている。また、前記監視端末３０と管理サーバ４０間でのデータの送受信の際には、通信制御、情報の保護を目的として夫々ファイヤウォール３１、４１及びルータ３２、４２を介して通信している。
【００２２】
前記監視端末３０の内部構成は、図１に示すように、プラント内におけるＬＡＮ等のネットワーク間の通信、及び前記通信ネットワーク５０を介しての前記管理サーバ４０との通信を行う通信部３０ａと、各種運転データを記憶する記憶部３０ｂと、該運転データをプラズマ溶融炉１０から取得する運転データ収集部３０ｃと、ＬＣＤやＣＲＴディスプレイ等の稼動計画を表示可能な表示部３０ｄと、プラズマ溶融炉１０に配設されたユビキタスセンサと無線によりデータの送受信を行うユビキタスセンサ送受信部３０ｅとを備えている。前記プラズマ溶融炉１０から取得する運転データとは、例えば溶融炉炉壁を導通する電流値、耐火物温度、溶融スラグ温度等の時系列データなどである。
【００２３】
一方、前記管理サーバ４０の内部構成は、前記監視端末３０と前記ネットワーク５０を介して通信を行う通信部４０ａと、各プラントの監視端末３０より集積した運転データ、及び処理すべき廃棄物量等を格納するデータベース４０ｂと、該運転データより溶融炉の稼動計画を演算する演算部４０ｃとを備えている。
前記演算部４０ｃは、前記運転データに基づき各プラズマ溶融炉１０の炉部材の交換時期、メンテナンス時期、清掃時期等の稼動計画を演算する機能を有する。
【００２４】
図２は前記プラント３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、…に設けられたプラズマ溶融炉１０の概略断面図を示す。かかるプラズマ溶融炉１０は、鉄皮１１Ａで被覆された耐火物１１Ｂからなる炉本体１１の上部に主電極１３が挿設され、これに対向して炉底部に炉底電極１４が挿設されている。前記主電極１３の周囲には正規の電流経路を経ずに炉壁を導通する迷走電流を防止するための絶縁スリーブ１２が配設されている。該プラズマ溶融炉１０では、これらの電極間に直流電源１５により直流電流を通流させて炉内にプラズマアークを発生させる。炉壁に設けられた廃棄物投入口１６より投入された廃棄物は、プラズマアーク熱及び前記電極間を流れる電流のジュール熱により、溶融スラグ化１８されて、出滓口１７より排出される。
【００２５】
また、かかるプラズマ溶融炉１０には各種検出手段が具備されている。例えば、炉壁に設けられた覗き窓１９を介して炉内部を観察可能な赤外線カメラ２０、炉蓋の嵌挿孔より挿入された保護管付き熱電対２１、炉本体の絶縁体（不図示）を挟み主電極１３側−炉底電極１４側間に導通する電流値を測定する電流計２２、及び後述する図８、図９、図１１に示すユビキタス温度センサ２３等である。
これらの検出手段により収集された運転データは、有線／無線回線を介して監視端末３０に収集され、さらに通信ネットワーク５０を介して前記管理サーバ４０に送信される。
【００２６】
次に、前記溶融炉遠隔監視システムを利用した監視処理につき図３に示されるフロー図を参照して説明する。
まず、プラント３００側にて、プラズマ溶融炉１０の各種検出手段から監視端末３０に運転データを収集する（Ｓ１）。これは前記運転データ収集部３０ｃの指令により行われ、所望する運転データが予め定められた時間毎に収集される。そして、該運転データは一時的に記憶部３０ｂに記憶され、通信部３０ａにより監視サーバ４０へ送信される（Ｓ２）。
【００２７】
前記管理センター４００側の管理サーバ４０は、通信部４０ａにより前記運転データを監視端末３０から受信し（Ｓ３）、データベース４０ｂへ格納する（Ｓ４）。そして、格納された運転データに基づき、演算部３０ｃにて耐火物１１Ｂの余寿命予測、絶縁スリーブ１２の余寿命予測等を行い（Ｓ５）、これらの余寿命予測より炉部材の交換時期、メンテナンス時期、清掃時期等の稼動計画を演算を行う（Ｓ６）。
前記演算部３０ｃにより求められた稼動計画は前記監視端末３０に送信され、該監視端末３０にて受信した稼動計画を表示部３０ｄに表示、及び稼動計画に基づく運転、メンテナンスを実行する（Ｓ７）。
【００２８】
そして稼動時における前記運転データ、及びメンテナンス時の耐火物厚さ計測、スリーブ劣化度確認に基づくデータを収集し（Ｓ８）、再度収集データを前記監視サーバ４０に送信する（Ｓ９）。該監視サーバ４０では、受信した収集データをデータベース４０ｂに格納し（Ｓ１０）、前記演算部４０ｃにて該収集データより稼動計画を再演算して（Ｓ１１）データベース４０ｂ内の稼動計画を更新し、各プラントへ送信する（Ｓ１２）。このように、所定時間毎に取得した運転データに基づき稼動計画を演算して、その都度稼動計画を更新するため、最新の稼動計画に基づき最適な溶融炉の運転を行うことができる。
【００２９】
次に、図４を参照して前記管理サーバ４０における稼動計画立案処理のフローを説明する。前記管理サーバ４０では、データベース４０ｂに前記監視端末３０より集積した運転データを格納し（Ｓ２０）、該運転データより炉寿命決定要件を予測する（Ｓ２１）。炉寿命とは、例えば炉の補修、清掃及び部品の交換等の必要性から、現時点若しくは炉運転開始時点から炉を停止するまでの期間であり、また炉寿命決定要件とは、例えば絶縁スリーブ１２の絶縁劣化度や耐火物１１Ｂの侵食量などの、炉寿命を決定する条件である。そして該炉寿命決定要件から選択した最短寿命要件より稼動計画を演算する（Ｓ２２）。このとき、最短寿命要件とは、前記炉寿命決定要件のうち、最も早く炉の停止を必要とする条件のことである。例えば、炉寿命決定要件が▲１▼出滓口レンガ侵食量（炉寿命：１ヶ月）、▲２▼絶縁スリーブの絶縁劣化度合い（炉寿命：６ヶ月）、▲３▼側壁レンガ侵食量（炉寿命：３ヶ月）、▲４▼二次燃耐火物（炉寿命：６ヶ月）である場合、これらのうちから最も早く寿命が訪れる▲１▼出滓口レンガ侵食量を最短寿命要件とする。
【００３０】
また、前記データベース４０ｂには、予め定められた複数のプラントにて処理すべき廃棄物量を格納する（Ｓ２３）。そして、前記演算により求められた稼動計画と前記廃棄物量から停止炉を決定する（Ｓ２４）。即ち、処理すべき廃棄物量が効率良く各プラントに配分され、可能な限り休止炉を作らないように複数プラントの統括的な運転計画を立案する。このとき、同時に停止炉の休炉期間を決定することもできる。これにより、発生した廃棄物量を確実に処理可能であるとともに、溶融炉のメンテナンス、部品交換等の炉の停止時期を複数の溶融炉間で調整することにより廃棄物の処理効率が向上する
【００３１】
ここで、前記演算部４０ｂにて運転データより稼動計画を立案するための演算方法の一例を説明する。
まず、耐火物１１の侵食量に基づき稼動計画を演算する場合は、取得したスラグ温度ｔ及び運転時間ｈにより下記演算式により侵食量を算出する。
侵食量＝Ａ×ｅｘｐ（Ｂ／（ｔ＋２７３．１５）＋Ｃ）×ｈ …（１）
ここで、ｔ：スラグ温度（℃）、ｈ：運転時間（秒）、Ａ，Ｂ，Ｃ：演算パラメータ、である。演算パラメータは、複数のプラントより集積した運転データより導出しており、所定時間毎に再チューニングを行う。
【００３２】
また、絶縁スリーブ１２の絶縁劣化度に基づき稼動計画を演算する場合は、前記電流計２２により取得した電流値により以下のファジィ推論により絶縁劣化度を演算する。
まず、複数のプラントより集積された運転データによりファジィ集合を求め、さらに図６に示されるように、迷走電流発生回数が該ファジィ集合に所属する度合いを表すメンバシップ関数（ａ）及び迷走電流ピーク値のメンバシップ関数（ｂ）を求める。そして、前記監視端末３０より得られた電流値及び電流発生回数から前記メンバシップ関数により夫々の集合における適合度を求め、次に図５に示されるファジィルールによりスリーブの絶縁劣化度（％）を演算する。本実施形態では一例として、迷走電流ピーク値（Ａ）を基準電流値以下：Ｂ（ＢＩＧ）、基準電流値：Ｚ（ＺＥＲＯ）、基準電流値以下：Ｓ（ＳＭＡＬＬ）とし、迷走電流発生回数（５Ａ以上でかつ２秒以上迷走電流が発生した回数）を基準回数以上：Ｂ（ＢＩＧ）基準回数：Ｚ（ＺＥＲＯ）、基準回数以下：Ｓ（ＳＭＡＬＬ）としている。
【００３３】
さらに、このようにして求められたスリーブ絶縁劣化度（％）と運転時間との関係は図７のグラフのようになり、下記演算式によりスリーブ余寿命を演算することができる。
スリーブ余寿命＝（閾値−今回劣化度）／劣化速度 …（２）
このとき、前記劣化速度は下記式により算出する。
劣化速度＝（今回劣化度−前回劣化度）／（今回計測時間ｔ−前回計測時間ｔ’） …（３）
とする。
【００３４】
このように、炉壁に導通する電流値若しくは炉内温度からなる運転データに基づき稼動計画を立案することにより、絶縁スリーブの絶縁劣化若しくは耐火物の侵食が定常運転不可能な程度になる前に溶融炉の運転を停止することができる。
さらに、複数の運転データに基づき正確に停止時期を判断することができる。
尚、炉内耐火物１１Ｂに挿設した熱電対（不図示）により侵食量を検出し、該侵食量に基づき炉停止時期を判断する構成としても良い。これは、耐火物１１Ｂの侵食に伴い溶融スラグ１８と耐火物１１Ｂとの境界面まで該熱電対が侵食される性質を利用し、該熱電対に電流を通流し、その抵抗値を測定することにより熱電対長、即ち耐火物肉厚を算出し、その初期肉厚と所定時間経過後の肉厚との差より得られた耐火物侵食量に基づき稼動計画を演算する構成とする。
【００３５】
図８乃至図１２には、前記検出手段として前記プラズマ溶融炉１０の炉壁にユビキタスセンサを用いたときの実施形態を示している。
図８はユビキタスセンサを埋設した耐火物１１Ｂを示す図１のＡ部拡大断面図を示しており、前記耐火物１１Ｂと、炉壁を冷却保護するための水冷ジャケット１１Ｃとの境界にユビキタスセンサ２３を多数配設している。該ユビキタスセンサ２３の構成は、図１０に示されるように耐火物１１Ｂの温度を検知する熱電対２３ｃ、検知した信号を処理する信号処理装置とメモリと無線送受信装置を備えたＩＣ−ＴＡＧ２３ｂ、さらに必要に応じて前記溶融炉１０内からの伝熱を利用して熱起電力により電圧を発生し電源とする熱電素子２３ａを具備した構成としている。前記ＩＣ−ＴＡＧ２３ｂの基盤には、高分子系材料または柔軟性を有するセラミックプレートを利用可能である。
【００３６】
かかるユビキタスセンサ２３により計測された温度データは、図１２の監視端末とユビキタスセンサ間の接続構成に示されるように収集される。即ち、図１２（ａ）のように監視端末３０に備えられた無線リーダが溶融炉付近に予め配置されており、該無線リーダ３０Ａにより各センサ２３からの温度データを受信する構成となっている。このとき、無線リーダ３０Ａを所持した運転員の定時計測により温度データを収集しても良い。
また、別の方法として、図１２（ｂ）のように、近隣に位置するセンサ２３間で無線通信を行うようにし、センサ２３で計測された温度データを順次近隣のセンサと無線で送受信しながら伝達し、それらをアンテナ２３ｄにより炉近傍のリーダ３０Ａに送信して該リーダ３０Ａにてデータ収集し、ＤＣＳ等で監視することも好適である。
【００３７】
尚、かかるユビキタスセンサ２３を利用する場合、図９のように予め耐火レンガ１１Ｂの内部に該センサ２３を埋設しておいても良いし、図１１のように耐火物冷却用水管１１Ｄに沿って湾曲させて配設しても良い。
このように、温度検出手段を有するユビキタスセンサ２３を利用することにより、従来より広範囲に任意に多数の計測点を設置可能であり同時に全体コストも低減することができる。また、広範囲かつ高密度の計測データを利用して、高精度な監視システムを提供することが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、複数の溶融炉からの運転データを集積し、これに基づき各溶融炉の稼動計画を立案しているため、多量の運転データより精度の良い稼動計画を算出することが可能となる。さらに、所定時間毎に取得した運転データに基づき稼動計画を演算して、その都度稼動計画を更新するため、最新の稼動計画に基づき最適な溶融炉の運転を行うことができる。
また、複数の溶融炉の運転データと、これらの溶融炉にて処理すべき廃棄物量データとから溶融炉全体の運転計画を立案しているため、発生した廃棄物量を確実に処理可能であるとともに、溶融炉のメンテナンス、部品交換等の炉の停止時期を複数の溶融炉間で調整することにより廃棄物の処理効率が向上する。
【００３９】
また、炉壁に導通する電流値若しくは炉内温度からなる運転データに基づき稼動計画を立案することにより、絶縁スリーブの絶縁劣化若しくは耐火物の侵食が定常運転不可能な程度になる前に溶融炉の運転を停止することができる。さらに、複数の運転データに基づき正確に停止時期を判断することができる。
さらにまた、ユビキタスセンサを利用して炉壁温度を検出することにより、システムの低廉化が図れ、かつ多数の計測点を設置可能であり高精度な監視システムが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる遠隔監視システムの全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる遠隔監視システムを具備したプラズマ溶融炉の概略断面図である。
【図３】本実施形態の遠隔監視システムにおける監視処理のフロー図である。
【図４】本実施形態の管理サーバにおける稼動計画立案処理のフロー図である。
【図５】絶縁スリーブの絶縁劣化度を算出するためのファジィルールを表す表である。
【図６】絶縁スリーブの絶縁劣化度を算出するためのメンバシップ関数を示す図である。
【図７】絶縁スリーブの絶縁劣化度と時間の関係を示すグラフ図である。
【図８】ユビキタスセンサを埋設した耐火物を示す図１のＡ部拡大断面図である。
【図９】ユビキタスセンサを埋設した耐火レンガを示す図１のＡ部拡大面図である。
【図１０】ユビキタスセンサの構成図である。
【図１１】水管を備えた耐火物にユビキタスセンサを埋設した図１のＡ部拡大断面図である。
【図１２】監視端末とユビキタスセンサ間の接続構成を示す図である。
【図１３】従来のプラズマ炉の概略断面図である。
【図１４】従来の旋回式溶融炉の概略断面図である。
【符号の説明】
１０ プラズマ溶融炉
１１Ｂ 耐火物
１２ 絶縁スリーブ
１７ 出滓口
２０ 赤外線カメラ
２１ 熱電対
２２ 電流計
２３ ユビキタスセンサ
２３ａ 熱伝素子
２３ｂ ＩＣ−ＴＡＧ
２３ｃ 熱電対
２３ｄ アンテナ
３０ 監視端末
４０ 管理サーバ
３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ プラント
４００ 管理センター
Claims (7)
- 複数の溶融炉に備えられた各監視端末と通信ネットワークを介して接続された管理サーバにて、前記監視端末から集積した溶融炉の各種運転データをもとに溶融炉の遠隔監視を行うシステムであって、
前記管理サーバが、前記運転データをもとに各溶融炉の稼動計画を演算する手段と、該稼動計画を格納する手段と、所定時間ごとに取得される運転データをもとに該稼動計画を再度演算して前記格納された稼動計画を更新する手段と、を備え、
複数の溶融炉より集積した運転データをもとに演算された最新の稼動計画を前記監視端末に送信することを特徴とする溶融炉の遠隔監視システム。 - 複数の溶融炉に備えられた監視端末と通信ネットワークを介して接続された管理サーバにて、前記監視端末から集積した溶融炉の各種運転データをもとに溶融炉の遠隔監視を行うシステムであって、
前記管理サーバが、前記複数の溶融炉にて処理すべき廃棄物量データを格納する手段と、前記運転データをもとに溶融炉の稼動計画を演算する手段と、を備え、
前記演算手段にて、前記運転データより得られた複数の炉寿命決定要件のうち最短寿命を示す要件を選択し、該最短寿命より演算された稼動計画と前記廃棄物量データとに基づき、複数の溶融炉の中から停止する溶融炉を決定することを特徴とする溶融炉の遠隔監視システム。 - 請求項１若しくは２記載の溶融炉が、炉内に対向配置された電極と、該電極を囲繞するごとく配置された絶縁スリーブを有するプラズマ溶融炉であって、
前記管理サーバが、前記溶融炉の炉壁に設けられた電流検出手段により得られた電流値及び電流発生頻度からなる運転データを取得し、前記演算手段にて、該電流値及び電流発生頻度より得られたスリーブ絶縁劣化度に基づきプラズマ溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする溶融炉の遠隔監視システム。 - 前記管理サーバが、前記溶融炉の炉壁肉厚からなる運転データを取得し、前記演算手段にて初期炉壁肉厚との差より得られた耐火物侵食量に基づき溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする請求項１若しくは２記載の溶融炉の遠隔監視システム。
- 前記管理サーバが、前記溶融炉の稼動時間及びスラグ温度からなる運転データを取得し、前記演算手段にて、該稼動時間及びスラグ温度より得られた耐火物侵食量に基づき溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする請求項１若しくは２記載の溶融炉の遠隔監視システム。
- 前記溶融炉炉壁に、温度検出手段と、該検出した温度を記憶する手段と、該記憶した温度を前記監視端末に送信する無線送受信手段と、を有するユビキタスセンサを配設し、
該ユビキタスセンサから取得した炉壁温度に基づき前記スラグ温度を算出することを特徴とする請求項５記載の溶融炉の遠隔監視システム。 - 前記ユビキタスセンサは、前記溶融炉内からの伝熱を利用した熱起電力により作動することを特徴とする請求項６記載の溶融炉の遠隔監視システム。
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