JP2009236383A - 廃棄物の詰まり検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配管内の廃棄物の詰まり状態を簡単に精度よく検知する。
【解決手段】廃棄物を搬送するための給じん機２８と、廃棄物を分解処理するための分解処理炉１０と、給じん機２８の排出口２８ａとこの排出口２８ａの下方に設けられた分解処理炉１０の搬入口１４ａとを連結して廃棄物を給じん機２８から分解処理炉１０に案内する配管５０とを備えた廃棄物処理システムにおいて、配管５０内の廃棄物の詰まりを検知する方法であって、配管５０の外面表面に振動センサ６０を設置し、この振動センサ６０を用いて、給じん機２８から配管５０内に廃棄物が排出されている際の配管５０の振動を検出し、検出された配管５０の振動に基づいて配管５０内の廃棄物の詰まり状態を判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、廃棄物を分解処理するための廃棄物処理システムにおいて廃棄物の詰まりを検出するための方法に関する。

従来、前記廃棄物処理システムとして、廃棄物を溶融等により分解処理するための処理炉と、この処理炉に廃棄物を搬送するための搬送装置とを備えたものが用いられている。このような廃棄物処理システムでは、前記廃棄物が搬送途中において前記処理炉と搬送装置との間の配管内に堆積して配管を長期間にわたり閉塞してしまうのを回避するべく、配管内の詰まり具合等を検知する方法が考えられている。

例えば、特許文献１には、前記配管内にレベルセンサを取り付け、このレベルセンサを用いて配管内の状況を検知する方法が開示されている。この方法では、前記レベルセンサによって配管内に堆積した廃棄物の上面位置を検出し、検出されたこの上面位置に基づいて配管の詰まり具合を判断する。例えば、前記上面位置が所定位置より高ければ配管が詰まっていると判断する。
特開２００７−２５５８１６号公報

前記のような従来の方法では、配管内にセンサが取り付けられているが、処理炉に近い配管内は、処理炉からの熱輻射等により高温になりやすく、また、廃棄物の熱分解により発生するタール、チャーの付着、さらに、粉塵が飛散しているため、センサの信頼性を確保するのが困難となる。これに対して、例えばセンサを冷却するための装置等を設けた場合には、コストがかかるという問題が生じる。また、前記従来の方法では、検出された廃棄物の上面位置が同じであっても、廃棄物の堆積開始位置によって堆積量ひいては配管内の詰まり具合が異なる場合がある。

本発明は、かかる事情に鑑み、配管内の廃棄物の詰まり状態を簡単に、かつ、より精度よく検知することのできる方法の提供を目的とする。

前記課題を解決するための請求項１に係る発明は、廃棄物を搬送するための給じん機と、前記廃棄物を分解処理するための分解処理炉と、前記給じん機の排出口とこの排出口の下方に設けられた前記分解処理炉の搬入口とを連結して前記廃棄物を前記給じん機から前記分解処理炉に案内する配管とを備えた廃棄物処理システムにおいて、前記配管内の廃棄物の詰まりを検知する方法であって、前記配管の外面表面に振動センサを設置し、この振動センサを用いて、前記給じん機から前記配管内に前記廃棄物が排出されている際の前記配管の振動を検出し、前記の検出された配管の振動に基づいて前記配管内の廃棄物の詰まり状態を判断することを特徴とするものである（請求項１）。

この方法では、配管の外面表面に設置されることで熱や粉塵の影響が抑制されて信頼性が確保された振動センサの検出結果に基づき、配管内の廃棄物の詰まり状態を判断しており、より精度よく配管の詰まりを検知することができる。また、振動センサの信頼性を確保するために別途冷却装置等を設ける必要がなく、コスト面でも有利となる。さらに、前記配管は、廃棄物が詰まるほど振動しにくくなるが、この振動のしにくさは廃棄物の堆積位置の影響をほとんど受けない。そのため、本方法によれば、廃棄物の堆積位置によらずに配管の詰まり具合をより正確に検知することができる。

また、本方法では、前記給じん機から前記配管内に前記廃棄物が排出されている際の前記配管の振動を検出することで廃棄物の配管への衝突に伴う振動を検出しており、前記給じん機の稼動中においても容易に配管の振動を検出することができる。このことは、配管内の詰まりの検出頻度を増加させ、この詰まりの早期検知を実現する。

また、本発明において、前記配管は、前記給じん機の排出口から略鉛直方向に下方に延びる上流部と、この上流部の下端から前記分解処理炉の搬入口に向かって前記上流部よりも緩やかに斜め下方に延びる下流部とを有するのが好ましい（請求項２）。

このようにすれば、配管の上流部を流下してきた廃棄物が配管の下流部の底壁に衝突することで廃棄物の流下に伴う振動が顕著に発生するため、配管の詰まりの有無による振動の差をより大きくすることができる。このことは配管内の詰まりの検出精度をより高める。

さらに、前記振動センサが前記配管の上流部と下流部との境界部分すなわち振動源である前記配管の屈曲部分近傍に設置されていれば、より精度よく配管の振動を検出することができる（請求項３）。

また、前記のように廃棄物と配管とが衝突する場合において、配管が詰まっていない場合には廃棄物の流下に伴って衝撃的な振動が発生するが、配管が詰まっている場合にはこの衝撃的な振動は吸収されてしまう。そこで、前記廃棄物の詰まりを判断する具体的な手順として、例えば、前記振動センサで検出された振動の振動加速度を算出するとともに、予め設定された基準期間中に前記算出された振動加速度が予め設定された基準加速度以上となるような振動が発生したかどうかを判定して、前記基準加速度以上の振動加速度を有する振動が前記基準期間中に発生しなかった場合には前記配管内に廃棄物が詰まっていると判断する手順が挙げられる（請求項４）。

また、本発明は、廃棄物を搬送するための給じん機と、前記廃棄物を分解処理するための分解処理炉と、前記給じん機の排出口とこの排出口の下方に設けられた前記分解処理炉の搬入口とを連結して前記廃棄物を前記給じん機から前記分解処理炉に案内する配管とを備えた廃棄物処理システムにおいて、前記配管内の廃棄物の詰まりを検知する方法であって、前記配管に外部から打撃を加えるとともに、前記配管の外面表面に設置された振動センサを用いて前記打撃後の前記配管の振動を検出し、前記検出された配管の振動に基づいて前記配管内の廃棄物の詰まり状態を判断することを特徴とする廃棄物の詰まり検知方法を提供する（請求項５）。

この方法によれば、廃棄物の詰まりがより明確となる振動が生じるように、配管に適切な外力を加えることができ、配管の詰まり具合をより精度よく検知することができる。

以上説明したように、本発明によれば、配管内の廃棄物の詰まり具合を簡単に精度よく検知することができる廃棄物の詰まり検知方法を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の廃棄物の詰まり検知方法が適用される廃棄物処理システムの要部を示したものである。このシステムは、廃棄物処理炉（分解処理炉）１０と、廃棄物を前処理して前記廃棄物処理炉１０に供給する廃棄物供給部１２と、前記廃棄物処理炉１０から排出されるガスを処理するための図略のガス処理部とを備える。

前記廃棄物処理炉１０は、例えばガス化溶融炉からなり、ガス化炉１４と溶融炉１６とを具備する。前記ガス化炉１４には、前記廃棄物供給部１２から供給されるごみをガス化炉１４内に搬入するための搬入口１４ａが開口している。前記ガス化炉１４は、前記搬入口１４ａを介して前記廃棄物供給部１２から供給されたごみを熱分解し、これによって熱分解ガスを生じさせる。このガス化炉１４としては、例えば、図示の流動床炉や、その他の周知の炉、例えばキルン炉が適用される。前記溶融炉１６は、前記熱分解ガス中の可燃成分を高温燃焼させるとともに、同ガス中の灰分を溶融してスラグを生じさせる。この溶融炉１６から排出される高温ガスは、前記ガス処理部に含まれる廃熱ボイラや減温塔により冷却処理され、さらに、集じん機及び誘引送風機を通じて煙突から系外に排出される。

なお、本発明に係る廃棄物処理炉は前記のガス化溶融炉に限定されない。例えば廃棄物焼却炉や廃棄物溶融炉であってもよい。

前記廃棄物供給部１２は、廃棄物ホッパー１８と、破砕機２２と、コンベア２４と、給じん機２８と、給じんシュート（配管）５０とを備える。

前記廃棄物ホッパー１８は、廃棄物を受け入れ、これをその底部から落下させる。この廃棄物は前記破砕機２２に押し込まれる。破砕機２２は、図示しない二軸破砕機を備え、これらの二軸破砕機間を通って落下する廃棄物を所定の破砕径までに破砕する。破砕した廃棄物は前記コンベア２４により給じん機２８の上方に搬送される。

前記給じん機２８は、前記コンベア２４により搬送された廃棄物を前記ガス化炉１４側に搬送するための装置である。給じん機２８は、内蔵されたスクリューコンベア３２を用いて排出口２８ａ（図２参照）から前記ガス化炉１４側に廃棄物を排出する。前記排出口２８ａを介して給じん機２８から排出された廃棄物は、給じんシュート５０内を流下してガス化炉１４に搬送される。

前記給じんシュート５０は、図２に示すように、その途中部分で屈曲している。すなわち、この給じんシュート５０は、給じん機２８の排出口２８ａからほぼ鉛直方向に延びる上流部５２と、この上流部５２の下端すなわち屈曲部５４からガス化炉１４の搬入口１４ａに向かって上流部５２よりも緩やかに斜め下方に延びる下流部５６とからなる。

前記給じん機２８の排出口２８ａから排出された廃棄物は、まず前記給じんシュート５０の上流部５２を鉛直方向に流下する。そして、前記屈曲部５４近傍において、前記給じんシュート５０の下流部５６の底壁５６ａに衝突した後、この底壁５６ａに沿って前記搬入口１４ａへと流下する。

ここで、前記給じん機２８から排出される廃棄物の量や質に応じて、給じんシュート５０には廃棄物が堆積していく。この堆積量が増加して給じんシュート５０が詰まると、廃棄物処理システムの稼動を停止して堆積した廃棄物を除去する必要がある。この除去作業は、堆積量が多いほど手間がかかる。これに対して、本廃棄物処理システムでは、給じんシュート５０の詰まりを早期にかつ精度よく検出してこの除去作業の手間を低減するべく、給じんシュート５０の振動に基づいて給じんシュート５０の詰まりを検出する。

前記給じんシュート５０の詰まりを検出する方法について説明する。

まず、前記給じんシュート５０に、この給じんシュート５０の振動を検出するための振動センサ６０を取り付ける。

前記給じんシュート５０の振動は、給じんシュート５０の表面でも検出できるものである。そこで、本廃棄物処理システムでは、振動センサ６０を給じんシュート５０の外面表面に取り付けることで、ガス化炉１４からの熱により高温になるとともにチャー、タールの付着、および、粉塵が多い給じんシュート５０の内側にセンサを取り付ける場合よりも、簡単な構造で精度の高い振動検出を実現する。また、既存の廃棄物処理システムに対する振動センサ６０の取付を容易にする。

本実施形態では、図２に示すように、前記振動センサ６０を、給じんシュート５０の前記屈曲部５４の近傍であって、給じんシュート５０の下流部５６の底壁５６ａの外側表面に取り付ける。

前記振動センサ６０の取付け位置は特に限定されるものではない。ただし、前述のように、前記屈曲部５４近傍では、給じんシュート５０の上流部５２を流下してきた廃棄物が給じんシュート５０の下流部５６の底壁５６ａに衝突する。そして、給じんシュート５０は、この廃棄物の衝突による衝撃力を振動源として振動する。そのため、ここでは、前記のように屈曲部５４近傍に振動センサ６０を取り付けることで、より精度よく給じんシュート５０の振動を検出する。

次に、前記振動センサ６０の信号を信号処理装置７０に取り込む。この信号処理装置７０にて、振動センサ６０の信号に基づき、前記給じんシュート５０の詰まり具合を判断する。

前記信号処理装置７０では、まず、前記振動センサ６０の信号に基づき給じんシュート５０の振動加速度を算出する。次に、この振動加速度が予め設定した基準加速度以上となるかどうかを判定する。そして、振動加速度が基準加速度以上となる強い振動が、予め設定した基準期間中に発生したかどうかを判定して、この強い振動が基準期間発生していない場合には給じんシュート５０が詰まったと判断する。

図３（ａ）および（ｂ）に、給じんシュート５０の振動加速度を算出した結果を示す。図３（ａ）は、給じんシュート５０が詰まっていない場合である。この図に示すように、給じんシュート５０が詰まっていない場合には、例えば振動加速度が５０ｍ／ｓ^２以上の衝撃的な振動が１０ｓの間に数回発生している。一方、図３（ｂ）は、給じんシュート５０の外壁に制振材と鋼板とを積層したものを装着し給じんシュート５０が詰まった状態を模擬した場合の結果である。この図に示すように、給じんシュート５０が詰まると、振動加速度が５０ｍ／ｓ^２以上の振動はほぼ見られなくなる。従って、この図３（ａ）、（ｂ）に示すような場合では、例えば、前記基準加速度を５０ｍ／ｓ^２とし、前記基準期間を１０ｓ〜６０ｓとすれば、給じんシュート５０の詰まりを検知することができる。

ここで、図３（ａ）における５０ｍ／ｓ^２以上の振動加速度を有する衝撃的な振動は、前記給じんシュート５０の上流部５２を流下した廃棄物が前記給じんシュート５０の下流部５６の底壁５６ａに衝突することで発生した振動であると考えられる。一方、図３（ｂ）において前記衝撃的な信号が見られなくなったのは、堆積した廃棄物が前記衝撃的な振動を吸収したためと考えられる。

前記給じんシュート５０の詰まり具合の差に伴う振動加速度の差は、給じんシュート５０のどの位置で詰まりが発生したかによらず生じる。従って、本方法によれば、給じんシュート５０の詰まりを早期に検出することができる。

また、前記衝撃的な振動の振動源である廃棄物と給じんシュート５０の下流部５６の底壁５６ａとの衝突は、給じんシュート５０を廃棄物が流下している間発生する。従って、給じんシュート５０のどこかの位置で廃棄物の詰まりが発生している場合には、衝撃的な振動が見られないので、衝撃的な振動を前記振動センサ６０が検知しないときは給じんシュート５０に詰まりが発生していると判断できる。よって、この方法では、廃棄物処理システムが稼動中常時、給じんシュート５０の詰まり具合を判断することができ、かつ、詰まり位置によらずこの詰まりを早期かつ正確に検出することができる。

以上のように、本方法によれば、振動センサ６０の信頼性を高め給じんシュート５０の振動を精度よく検出することができるとともに、この検出された振動に基づいて給じんシュート５０の詰まり具合を検出することで、廃棄物の詰まり位置によらず、精度よくかつ早期に詰まりを検出することができる。

ここで、前記給じんシュート５０の形状は前記に限らない。例えば、屈曲せずに前記給じん機２８の排出口２８ａから前記ガス化炉１４の搬入口１４ａまで直線的に傾斜していてもよい。ただし、給じんシュート５０を前記のように屈曲部５４を有する形状とすれば、廃棄物を給じんシュート５０の下流部５６の底壁５６ａに衝突させて、給じんシュート５０を容易に振動させることが可能となる。

また、前記振動センサ６０の数や位置は前記に限らない。ただし、振動センサ６０を振動源である前記屈曲部５４の近傍に設置すれば、給じんシュート５０の振動をより精度よく検出できる。

また、前記信号処理装置７０における給じんシュート５０の詰まり具合の具体的な判定方法は前記に限らない。

次に、給じんシュート５０の詰まりを検出する他の方法について説明する。

この方法では、まず、前記方法と同様に、前記給じんシュート５０に振動センサ６０を取り付ける。次に、給じんシュート５０の表面を打撃する。打撃方法は特に限定されないが、作業者がハンマー等で打撃してもよいし、所定の打撃装置を用いて打撃してもよい。その後、この打撃に伴い発生した振動センサ６０の信号を信号処理装置７０に取り込み、この信号処理装置７０にて、前記給じんシュート５０の詰まり具合を判断する。

前記信号処理装置７０では、まず、前記振動センサ６０の信号を周波数分析する。次に、所定の周波数帯域の振動加速度を抽出し、この抽出した振動加速度が予め設定した基準加速度以上となるかどうかを判定する。そして、振動加速度が基準加速度以下の場合には、給じんシュート５０が詰まったと判断する。

図４に、給じんシュート５０に所定の打撃を加えた際の振動センサ６０の信号を周波数分析した結果を示す。図中の実線が給じんシュート５０が詰まっていない通常時の結果であり、破線が図３の（ｂ）と同様にして給じんシュート５０が詰まった状態を模擬した場合（詰まり時）の結果である。この図に示すように、給じんシュート５０が詰まっていない場合には、１５００Ｈｚの振動が振動加速度５ｍ／ｓ^２以上で発生する。一方、給じんシュート５０が詰まっている場合には、少なくとも２０００Ｈｚ以下では振動加速度が５ｍ／ｓ^２以上となる振動が発生しない。従って、この図４に示す場合では、例えば、抽出する周波数帯域を１５００Ｈｚ付近とし、前記基準加速度を５ｍ／ｓ^２とすることで、給じんシュート５０の詰まりを検知することができる。ここで、給じんシュート５０が詰まることにより１５００Ｈｚ付近の振動加速度が小さくなったのは、廃棄物の堆積によって給じんシュート５０の重量が増加し減衰性が大きくなったためと考えられる。

なお、前記抽出する周波数帯域すなわち振動加速度が大きくなる周波数帯域や前記基準加速度等は、加える打撃の強度、周波数あるいは給じんシュート５０の形状等に応じて変化するものであるので、これら加える打撃の強度等および給じんシュート５０の形状等に合わせて適宜設定すればよい。また、前記周波数帯域や基準加速度に合わせて加える打撃の強度等を適宜変更してもよい。そして、本方法では、このように打撃の強度あるいは周波数等を適宜設定することができるため、給じんシュート５０の詰まり具合をより判断しやすい振動を生じさせることができる。

ここで、前記各方法が適用される廃棄物処理システムの具体的な構成は前記に限らない。

本発明の実施形態に係る廃棄物の詰まり検知方法が適用される廃棄物処理システムの全体構成を示す概略図である。 図１に示す廃棄物処理システムにおける廃棄物供給部の構成を示す概略図である。 （ａ）給じんシュートが詰まっていない場合における給じんシュートの振動状態を説明するための図である。（ｂ）給じんシュートが詰まった場合における給じんシュートの振動状態を説明するための図である。 給じんシュートの振動の周波数解析結果の例を示す図である。

符号の説明

１０ 廃棄物処理炉（分解処理炉）
１２ 廃棄物供給部
１４ ガス化炉
１４ａ 搬入口
２８ 給じん機
２８ａ 排出口
５０ 給じんシュート（配管）
５２ 上流部
５４ 屈曲部
５６ 下流部
６０ 振動センサ
７０ 信号処理装置

Claims (5)

1. 廃棄物を搬送するための給じん機と、前記廃棄物を分解処理するための分解処理炉と、前記給じん機の排出口とこの排出口の下方に設けられた前記分解処理炉の搬入口とを連結して前記廃棄物を前記給じん機から前記分解処理炉に案内する配管とを備えた廃棄物処理システムにおいて、前記配管内の廃棄物の詰まりを検知する方法であって、
   前記配管の外面表面に振動センサを設置し、
   この振動センサを用いて、前記給じん機から前記配管内に前記廃棄物が排出されている際の前記配管の振動を検出し、
   前記の検出された配管の振動に基づいて前記配管内の廃棄物の詰まり状態を判断することを特徴とする廃棄物の詰まり検知方法。
2. 請求項１に記載の廃棄物の詰まり検知方法であって、
   前記配管は、前記給じん機の排出口から略鉛直方向に下方に延びる上流部と、この上流部の下端から前記分解処理炉の搬入口に向かって前記上流部よりも緩やかに斜め下方に延びる下流部とを有することを特徴とする廃棄物の詰まり検知方法。
3. 請求項２に記載の廃棄物の詰まり検知方法であって、
   前記振動センサが、前記配管の上流部と下流部との境界部分近傍に設置されていることを特徴とする廃棄物の詰まり検知方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の廃棄物の詰まり検知方法であって、
   前記振動センサで検出された振動の振動加速度を算出するとともに、予め設定された基準期間中に前記算出された振動加速度が予め設定された基準加速度以上となるような振動が発生したかどうかを判定して、前記基準加速度以上の振動加速度を有する振動が前記基準期間中に発生しなかった場合には前記配管内に廃棄物が詰まっていると判断する工程を含むことを特徴とする廃棄物の詰まり検知方法。
5. 廃棄物を搬送するための給じん機と、前記廃棄物を分解処理するための分解処理炉と、前記給じん機の排出口とこの排出口の下方に設けられた前記分解処理炉の搬入口とを連結して前記廃棄物を前記給じん機から前記分解処理炉に案内する配管とを備えた廃棄物処理システムにおいて、前記配管内の廃棄物の詰まりを検知する方法であって、
   前記配管に外部から打撃を加えるとともに、前記配管の外面表面に設置された振動センサを用いて前記打撃後の前記配管の振動を検出し、
   前記検出された配管の振動に基づいて前記配管内の廃棄物の詰まり状態を判断することを特徴とする廃棄物の詰まり検知方法。