JP2005121568A

JP2005121568A - 廃棄物ガス化溶融炉の層高レベルの検知方法

Info

Publication number: JP2005121568A
Application number: JP2003358930A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Taguchi; 滋昭田口
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】ガス化溶融設備の高温反応炉に装入された廃棄物の装入レベルを優れた精度で、しかも長期間にわたって安定して検知する方法を提供すること。
【解決手段】廃棄物ガス化溶融炉の炉体１側面に電磁波の発信器６と受信器７とを対向させて設置し、炉内を透過する信号の強度から、該発信器及び該受信器の取付座４のレベルにおける装入物の有無を判定する層高レベルの検知方法において、該電磁波を炉体側面の耐火物２を透過させて発信及び受信する。また、取付座の炉体側面に開口部がある場合には、この開口部に詰め物を充填し、この詰め物を介して電磁波を送受信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁波の透過強度を測定することによって廃棄物ガス化溶融炉の層高レベルを検知する方法に関するものである。

都市ごみ等の一般廃棄物及び各種産業廃棄物を処理する方法としては、廃棄物を熱分解溶融炉に装入し、乾燥、予熱、熱分解、燃焼、溶融し、スラグ及びメタルとして取り出す廃棄物ガス化溶融処理方法がある。廃棄物ガス化溶融炉は、炉本体にコークスと廃棄物の充填層を形成すると共に、このコークス充填層内に主羽口から酸素富化空気を、また、副羽口から常温空気をそれぞれ供給し、溶融炉本体内に投入される廃棄物をガス化及び燃焼させ、不燃物を溶融するようにしたものであり、充填層の上部は流動状態となっている。

このような廃棄物溶融処理においては、炉内に装入した廃棄物の層高レベルを把握して、層高レベルに応じて操業条件を制御している。そして、この層高レベルを検知するために、種々の手段が講じられてきた。それらの手段について以下述べる。

図２に示したものは、サウンジング式レベル計を用いて炉内の廃棄物の表面高さを測定する方法を示したもので、熱分解溶融炉２１上に設けた機械式ウインチドラム２２によって、先端に錘り２３を付けたワイヤー２４を炉内に下降させて、錘り２３が炉内の廃棄物の上面に載った時に発生するウインチの駆動力の変化を検出して、ウインチドラム２２を停止させ、ウインチドラム２２の駆動装置に付属するモータの回転計から下降距離を算出するといものである。しかしながら、この方法は、連続的な測定が不可能であることに加えて、炉内の高温ガスによりワイヤー２４が切損したり、錘り２３が脱落したりして測定が不可能となるため、保守に手間がかかるという問題がある。

特許文献１には、廃棄物ガス化溶融炉における層高レベルの測定方法が記載されており、図３に示すように、炉体３１上方に、固体物質に対し反射する電磁波であるマイクロ波を発信する発信器３２を設置し、マイクロ波３３を発信して、その反射波による信号を処理して廃棄物の層高レベルを測定している。

しかしながら、この装置では、炉頂から発信されたマイクロ波は拡散し、炉内壁、または廃棄物層上面で乱反射するので、受信した反射波により精度高く廃棄物溶融炉内の堆積レベルを検知するのは非常に困難である。また、マイクロ波送受信器が炉内の高温ガスに曝されて損耗するという問題もある。

特許文献２には、炉頂にマイクロ波発信器を設けた装置として、図４に示すように、廃棄物溶融炉４１の上部に固定される層高レベル測定装置４２の筒状体４７上部にマイクロ波４５の反射波４６により廃棄物の層高レベルを測定するマイクロ波送受信装置４３が設けられ、筒状体４７の下部には筒状体４７を仕切る多孔質セラミック板４４が設けられた廃棄物溶融炉内の層高レベル測定装置４２が開示されている。

この装置には多孔質セラミック板４４が設けられているので、マイクロ波送受信装置５３への熱の影響は緩和されるが、炉頂から発信されたマイクロ波が拡散し、炉内壁、または廃棄物層上面で乱反射するため、受信した反射波により精度高く廃棄物溶融炉内の堆積レベルを検知するのは困難である。

特許文献３には、図５に示すように、廃棄物ガス化溶融炉の炉体側面に対向してマイクロ波の発信器（ハイレベル発信器５１，ミドルレベル発信器５２，ロウレベル発信器５３）と受信器（ハイレベル受信器５４，ミドルレベル受信器５５，ロウレベル受信器５６）を複数段設け、炉内を伝播・透過する信号の強度、バラツキから層高レベル及び流動状態を求めることが記載されている。
しかしながら、特許文献３にはマイクロ波の発信部及び受信部の付近の具体的構造については開示がない。
通常はこのようなマイクロ波の発信部および受信部の炉壁にはマイクロ波が透過しやすいように開口部が設けられるが、このような開口部を設けると炉内の飛散物が開口部に付着・堆積して測定が不可能になるという問題点がある。

特開平９−８９６３２号公報特開２０００−３０４２３３号公報特開平９−８９６３３号公報

上記の従来技術の技術的課題に鑑みて、本発明の目的は、廃棄物ガス化溶融炉における廃棄物の層高レベルを電磁波を用いて安定して検知することができる層高レベルの検知方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本願発明は次に記載するとおりの構成を有する。
（１）廃棄物ガス化溶融炉の炉体側面に電磁波の発信器と受信器とを対向させて設置し、炉内を透過する信号の強度から、該発信器及び該受信器の取付座レベルにおける装入物の有無を判定する層高レベルの検知方法において、該電磁波を炉体側面の耐火物を透過させて発信及び受信することを特徴とする層高レベルの検知方法。
（２）廃棄物ガス化溶融炉の炉体側面に電磁波の発信器と受信器とを対向させて設置し、炉内を透過する信号の強度から、発信器及び受信器の取付座レベルにおける装入物の有無を判定する層高レベルの検知方法において、該発信器及び受信器を設置した炉体側面が開口を有しており、この開口に詰め物をして該電磁波を該詰め物を透過させて発信及び受信することを特徴とする層高レベルの検知方法。
（３）前記電磁波の発信器と受信器の対を炉の縦方向に複数段設置し、操業条件に応じて層高レベルを選択できるようにしたことを特徴とする上記（１）、（２）の層高レベル検知方法。

（４）前記の炉内を透過した電磁波の強度指標（受信信号の強度とその平均値、平滑化値）に対して特定の閾値を設定することによって発信器及び受信器の取付座レベルにおける流動状態を含む装入物の有無を判定することを特徴とする上記（１）〜（３）の層高レベルの検知方法。
（５）上側の取付座レベルで流動状態を含む装入物の存在を検知し、下側の取付座レベルで該装入物の存在を不検知の場合か、または、下側の取付座レベルの強度指標が上側の取付座レベルの強度指標より一定以上大きい場合に、上側の取付座レベルにおける炉内壁への生成物付着や棚つりの危険性ありと判断して警報を出すことを特徴とする上記（３）の層高レベルの検知方法。
（６）廃棄物ガス化溶融炉の炉体側面に、電磁波の発信器と受信器とを対向させて設置し、炉内を透過する信号の強度から、発信器及び受信器の取付座レベルにおける装入物の有無を判定するようにした廃棄物ガス化溶融炉において、該発信器及び受信器の設置位置の炉体の耐火物に開口を設けないか、又は開口がある場合にはこの開口に詰め物をすることにより、該電磁波を炉体の耐火物又は該詰め物を透過させて発信及び受信するようにして、炉内の電磁波透過経路内の炉耐火物面に炉内容物が堆積・付着することを防止したことを特徴とする廃棄物ガス化溶融炉。

本発明の層高検知方法によれば、炉壁の電磁波の発信器と受信器を取付ける位置に開口を有しないので、炉内の飛散物が開口部に付着・堆積して測定が不可能になることがなく、長期間にわたって安定して層高を検知することができる。これにより、機器の長寿命化と保守作業の大幅な削減を図ることができる。

本発明の層高レベル検知方法について説明する。
本発明の方法を適用するための廃棄物ガス化溶融炉の全体構成は図５に示されるものと同様のものである。廃棄物ガス化溶融炉は、炉本体に塊状炭素物質であるコークスと廃棄物の充填層を形成すると共に、このコークス充填層内に主羽口から酸素富化空気を、また、副羽口から常温空気をそれぞれ供給し、溶融炉本体内に投入される廃棄物をガス化及び燃焼させ、不燃物を溶融するようになっている。この際、充填層の上部は流動状態になっている。

図１に本発明の層高レベル検知方法が適用されるガス化溶融炉の炉体の断面部分略図を示したが、図１に示すように、炉体側面に電磁波の発信器と受信器とを対向して設ける。図１においてはこの電磁波受信器と電磁波送信器の組合せを炉体の縦方向に２段設けたものを示したが、これを３段以上を設けても良い。

また、複数段設ける場合には、取付け位置の上限は装入物が最も高く堆積すると思われる高さが望ましく（朝顔下部もしくは朝顔下），下は主羽口上部が下限である。取付け位置は、その中間ならばどの高さでも、何段でもよい。

炉体１は耐火物２とこれを覆う炉体ケーシング（鉄皮）３とからなり、炉体側面の測定座４に設けた測定ノズル５に電磁波発信器６と電磁波受信器７とを設ける。測定ノズル５内には、セラミックファイバ等の断熱耐火繊維材またはその成形物を充填して発信器及び受信器に炉内の熱の影響が及ばないようにし、使用しない測定座には、炉内ガスの漏洩防止のために蓋をしておく。また、必要に応じて窒素ガス又は空気によりパージして発信器及び受信器を冷却するようにしてもよい。

本発明は、電磁波の発信器及び受信器の取付座部分の耐火物には開口を設けておらず、炉体の耐火物を介して電磁波を検知することが特徴である。これは、開口部を設けると開口部に炉内の飛散物が付着し、堆積して測定が不能となるので、これを避けるためである。

また、既に開口部が設けられている炉体の該開口部に発信器及び受信器を設ける場合には、この開口部に断熱耐火材等の詰め物を充填して、炉内の飛散物が付着・堆積しないようにする。
上記のようにすることにより、長期間にわたって安定して層高を検知することができ、機器の長寿命化と保守作業の大幅な削減を図ることができる。

電磁波の発信器としては高出力のものを用いることが好ましく、また、電磁波の受信器としては高感度のものを用いることが好ましい。
発信器及び受信器の対の設置レベル（取付座の高さ）は、層高管理値に応じて決定するが、一箇所（一レベル）だけでなく、操業状況に応じた層高管理値の変更に対応するため、又は、複数点の検知を可能とするために、複数箇所（複数レベル）に設置することができる。

測定は、発信器から発信された電磁波の強度と受信された電磁波の強度とを比較し、その透過電界減衰の減衰量から、設置したレベルにおける装入物の検知を行う。
また、発信器及び受信器の対を複数箇所に設置した場合には、次のような用い方をすることができる。
１）各レベルの受信信号の強度指標（受信信号の強度とその平均値、平滑化値）に対し、「空（不検知」」、「満（検知）」状態における受信信号強度から適切な閾値を設定することで、より確からしい挿入物表面のレベル範囲を判定する。
２）上側レベルで検知し、下側レベルで不検知の場合か、又は、下側レベルの受信信号強度が上側レベルのそれよりある一定以上大きい場合はに上側レベルにおける炉内壁への生成物付着や棚つりの検知、警報を行う。

本発明の層高検知方法によると、炉壁の電磁波の発信器と受信器を取付ける位置に開口を有しないので、炉内の飛散物が開口部に付着・堆積して測定が不可能になることがないため、長期間にわたって安定して層高を検知することができるので、廃棄物ガス化溶融炉における層高検知方法としての利用性は高い。

本発明の層高検知方法を実施する装置の一例を示す図である。従来のサウンジング式レベル計を用いて廃棄物の層高を検知する方法を示す図である。従来のマイクロ波を用いた廃棄物の層高を検知する方法の一例を示す図である。従来のマイクロ波を用いた廃棄物の層高を検知する方法の他の例を示す図である。廃棄物溶融化炉の一例を示す図である。

符号の説明

１炉体
２耐火物
３炉体ケーシング（鉄皮）
４測定座
５測定ノズル
６電磁波発信器
７電磁波受信器
２１熱分解溶融炉
２２機械式ウインチドラム
２３錘り
２４ワイヤー
３１炉体
３２マイクロ波発信器
３３マイクロ波
４１廃棄物溶融炉
４２層高レベル測定装置
４３マイクロ波送受信装置
４４多孔質セラミック板
４５マイクロ波
４６反射波
４７筒状体
５１ハイレベル発信器
５２ミドルレベル発信器
５３ロウレベル発信器
５４ハイレベル受信器
５５ミドルレベル受信器
５６ロウレベル受信器

Claims

廃棄物ガス化溶融炉の炉体側面に、該炉体の耐火物に開口を設けることなく電磁波の発信器と受信器とを対向させて設置し、炉内を透過する信号の強度から、該発信器及び該受信器の取付座レベルにおける装入物の有無を判定する層高レベルの検知方法において、該電磁波を炉体側面の耐火物を透過させて発信及び受信することを特徴とする層高レベルの検知方法。
廃棄物ガス化溶融炉の炉体側面に電磁波の発信器と受信器とを対向させて設置し、炉内を透過する信号の強度から、発信器及び受信器の取付座レベルにおける装入物の有無を判定する層高レベルの検知方法において、該発信器及び受信器を設置した炉体側面が開口を有しており、この開口に詰め物をして該電磁波を該詰め物を透過させて発信及び受信することを特徴とする層高レベルの検知方法。
前記電磁波の発信器と受信器の対を炉の縦方向に複数段設置し、操業条件に応じて層高レベルを選択できるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の層高レベル検知方法。
前記の炉内を透過した電磁波の強度指標（受信信号の強度とその平均値、平滑化値）に対して特定の閾値を設定することによって発信器及び受信器の取付座レベルにおける流動状態を含む装入物の有無を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の層高レベルの検知方法。
上側の取付座レベルで流動状態を含む装入物の存在を検知し、下側の取付座レベルで該装入物の存在を不検知の場合か、または、下側の取付座レベルの強度指標が上側の取付座レベルの強度指標より一定以上大きい場合に、上側の取付座レベルにおける炉内壁への生成物付着や棚つりの危険性ありと判断して警報を出すことを特徴とする請求項３記載の層高レベルの検知方法。
廃棄物ガス化溶融炉の炉体側面に、電磁波の発信器と受信器とを対向させて設置し、炉内を透過する信号の強度から、発信器及び受信器の取付座レベルにおける装入物の有無を判定するようにした廃棄物ガス化溶融炉において、該発信器及び受信器の設置位置の炉体の耐火物に開口を設けないか、又は開口がある場合にはこの開口に詰め物をすることにより、該電磁波を炉体の耐火物又は該詰め物を透過させて発信及び受信するようにして、炉内の電磁波透過経路内の炉耐火物面に炉内容物が堆積・付着することを防止したことを特徴とする廃棄物ガス化溶融炉。