JP2011075226A

JP2011075226A - 配管内監視装置、及び焼却炉

Info

Publication number: JP2011075226A
Application number: JP2009228444A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ikuta; 有一生田; Mitsumasa Hoshi; 光政星; Masaki Nakahori; 賢機中堀
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】炉内への原料の供給を停止することなく、炉内温度が不安定となる前に配管内の原料の詰まりを検知できる配管内監視装置および配管内監視装置を備えた焼却炉を提供する。
【解決手段】配管内監視装置は、炉内へ原料を供給する配管３と、前記配管３の一端に形成し内部を監視可能とする窓５と、前記窓５から前記配管３内を撮像する撮像装置７と、前記撮像装置７で撮像した画像を受信して表示する表示画面９と、を備えており、さらに前記撮像装置７で撮像した画像を処理し、前記配管３内の詰まりを判別する画像処理手段８を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、炉内へ原料を投入するための配管内を監視する装置に関する。

ロータリーキルン方式の炉は、投入された処理物を移動させながらバーナで燃焼させて加熱処理する。処理物の性状や処理物投入口との位置関係により、炉内の温度分布にバラツキが生じるため、処理物が炉の内面に溶着したり、耐火物が損傷したりすることがあり、炉内を監視する監視カメラを備えたものが知られている。

特許文献１で開示されたロータリーキルン炉では、バーナを三次元方向への移動及び首振りが可能なように構成したバーナを投入側と排出側との両方に設け、炉内を監視可能なＣＣＤカメラによる撮像結果に基づいてバーナの位置、首振り角度を調整し、炉内の燃焼雰囲気を最適にしている。

特開２００１−３０４７６４号公報

ところで、上記特許文献１のロータリーキルン炉のカメラは炉内の監視のみであり、炉内へ投入される原料の配管内を監視するものではない。炉内へ投入される原料は、配管内に詰まることがある。原料が配管内で詰まり、炉内へ供給されなくなると、炉内温度が不安定になることから配管内の原料の詰まりを発見することができる。しかしながら、配管内に原料が詰まり、炉内温度が不安定になるまでに時間差があり、原料が詰まったことを発見する時点では、大量の原料が配管内に詰まってしまい、この詰まりを除去するのに多大な労力と時間を必要としていた。このため、定期的に炉内への原料供給を停止し、配管内を点検することにより原料の詰まりを未然に防いでいた。この方法の場合は、炉内への原料供給を不必要に停止するため、炉の時間稼働率を低下させていた。

そこで、本発明は、炉内への原料の供給を停止することなく、炉内温度が不安定になる前に配管内の原料の詰まりを発見することを課題とする。

かかる課題を解決する本発明の配管内監視装置は、炉内へ原料を供給する配管と、前記配管内部を監視可能とする窓と、を備える。このような構成により、炉内へ原料を供給しながら配管内の監視ができる。これにより、配管内の原料の詰まり、及び詰まりの原因となる原料の溶着を早期に発見できる。

上記配管内監視装置において、前記窓は、前記配管の排出口付近を監視可能とすることができる。配管内に生じる原料の詰まりは、炉から伝わる熱により原料の一部が配管内で溶解し溶着することに起因する。したがって、配管内の詰りは炉に近い配管の排出口付近に生じ易いため、排出口近傍を監視することにより、配管内の詰まりの原因となる原料の溶着を早期に発見できる。

上記配管内監視装置において、前記配管は直線状であり、前記配管の一端が炉内に開口し、他端に前記窓が形成された構成とすることができる。このような構成によると窓から炉内を直視できる。操業中は炉内の火炎により窓から見える炉が明るく見えるが、配管内に原料が溶着すると影ができるため、配管内の詰まりの原因となる原料の溶着を容易に発見できる。

上記配管内監視装置において、前記窓から前記配管内を撮像する撮像装置と、前記撮像装置の撮像した画像を受信して表示する表示画面と、を備えた構成とすることができる。このような構成とすることにより、撮像した配管内の様子を遠隔地で監視することができる。

上記配管内監視装置において、前記窓から前記配管内を撮像する撮像装置と、前記撮像装置の撮像した画像を受信し、前記配管内の詰まりを判別する画像処理手段と、を備えた構成とすることができる。このような構成とすることにより、画像処理を用いて配管内における原料の詰まり、及び原料の溶着を容易に発見することができる。特に、前記撮像装置は、熱画像検出器とすることができる。このような構成によると、配管内に原料が溶着すると、原料の溶着により炉内の火炎が隠れ、熱画像検出器により監視する開口部の温度分布が変化する。すなわち、熱画像検出器により監視される開口部の温度分布の変化から配管内の原料の詰まり、及び原料の溶着を検出できる。

上記配管内監視装置において、前記配管内に原料が溶着した場合、溶着した原料を除去する除去手段を備えた構成とすることができる。特に、前記除去手段は、配管内の詰りを炉内へ押し出すプッシャとすることができる。このような構成とすることにより、炉の操業を停止することなく、溶着した原料を除去できる。これにより、炉の操業時間を増加できる。

また、本発明の課題を解決する焼却炉は、上記のいずれかの配管内監視装置を備え、当該配管内監視装置により前記配管内に原料の詰まりが発見された場合、原料の供給を停止する。これにより、配管内に大量の原料が詰まることが抑制され、除去作業の負担を軽減することができる。

本発明の配管内監視装置によると、炉内への原料の供給を停止することなく、配管内の原料の詰まり、及び配管内の原料の溶着を発見することができる。これにより、炉の稼働時間を増加できる。

実施例１の配管内監視装置を組み込んだ燃焼装置を示した説明図である。ロータリーキルン炉の操業中にＣＣＤカメラにより撮影した第１配管の排出口付近の様子を示した説明図であって、（ａ）は原料の溶着がない状態を示し、（ｂ）は第１配管の下部に原料が溶着した状態を示している。実施例２の配管内監視装置を示した説明図である。プッシャの先端部を示した説明図である。先端部がロッド部に対して移動可能に構成したプッシャを示した説明図であって、（ａ）は先端部が支点を中心に回動するように構成したプッシャを示し、（ｂ）は先端部がスライドするように構成したプッシャを示している。第１配管にプッシャの先端部を収容する収容部が形成された配管内監視装置を示した説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例の配管内監視装置１を組み込んだ燃焼装置１０を示した説明図である。燃焼装置１０は配管内監視装置１、ロータリーキルン炉２を備えている。配管内監視装置１は、原料をロータリーキルン炉２内へ供給するための第１配管３、および第２配管４、第１配管３内部を監視可能とする窓５と、を備えている。

第１配管３は直線状の２５０Ａ配管であり、一端（排出口）３ａがロータリーキルン炉２内へ開口している。第１配管３の他端３ｂ側には点検口６が設けられ、点検口６の端面には耐熱ガラスで形成された窓５が設置されている。ユーザは窓５を覗くことにより、第１配管３内部を見渡すことができ、さらに、第１配管３が直線状であるため、窓５からロータリーキルン炉２内部を見ることができる。また、点検口６には空気が吹き込まれており、第１配管３と窓５との間に緩衝領域を設けている。これにより、窓５が原料の衝突や燃焼熱から保護されている。

第２配管４は、第１配管３の途中から鉛直上方に分岐した配管である。原料は第２配管４の上側から投入され、図中の矢示Ａ、Ｂ、Ｃの順に移動し、ロータリーキルン炉２内へ供給される。

さらに、配管内監視装置１はＣＣＤカメラ７、画像処理装置８、モニタ９を備えている。ＣＣＤカメラ７は窓５から第１配管３内部を覗く位置に配置され、さらに、第１配管３内の排出口３ａを撮像領域とするように設定されている。ＣＣＤカメラ７で撮影された画像は画像処理装置８で処理されてモニタ９に表示される。

燃焼装置１０において処理される原料は、携帯電話や基板等の貴金属やレアメタルを含むプラスチック廃材などである。この原料に含まれる一部のプラスチックは融点が低く、ロータリーキルン炉２に到達する以前の第１配管３内で溶解することがある。特に、上記プラスチックの溶解は、ロータリーキルン炉２内から熱が伝達し温度が上昇しやすい第１配管３の排出口３ａ付近において起きやすい。このため、図１中に示す第１配管３の排出口３ａ付近において溶解したプラスチックに他の廃材が溶着し、配管内の詰まりの原因となる。配管内監視装置１は、上記の理由により生じる原料の溶着を早期に発見するための装置である。

図２は、ロータリーキルン炉２の操業中にＣＣＤカメラ７により撮影した第１配管３の排出口３ａ付近の様子を示した説明図である。図２（ａ）は原料の溶着がない状態を示し、図２（ｂ）は第１配管の下部に原料が溶着した状態を示している。図２（ａ）に示すように、ＣＣＤカメラ７により取得された映像にはロータリーキルン炉２内で燃焼する火炎Ｆが見られる。図２（ｂ）に示すように、第１配管３に原料が溶着すると火炎Ｆが原料に隠れて影ができる。火炎Ｆは非常に明るい一方、影となる部位は非常に暗いため、モニタ９を監視する作業員は原料の溶着を容易に発見することができる。また、画像処理装置８は影の部位とそうでない部位の明暗の割合を数値化し、モニタ９へ表示することができる。モニタ９を監視する作業員は、この明暗の割合の数値をもとに、原料の溶着を判断することにしてもよい。作業員は、第１配管３内に溶着した原料の除去が必要と判断すると、ロータリーキルン炉２への原料の供給を停止し、管内に溶着した原料の除去作業を行う。

上記のように、配管内監視装置１により、窓５から第１配管３内を監視することができるため、原料の供給を停止することなく第１配管３内の原料の詰まりを検出することができる。従って、従来、点検作業中に停止していた原料の供給が連続して行われるため、ロータリーキルン炉２の時間稼働率が上昇する。さらに、配管内の詰まり、及び詰まりの原因となる原料の溶着を早期に発見することができる。配管内に溶着した原料を即座に除去する作業を行うことにより、従来、大量の原料が詰まり、１時間程度掛かっていた煩雑な除去作業を短時間で完了できる。特に、炉横は４０℃にもなるため、作業員の負担を軽減することができる。

具体的には以下のような効果が得られる。従来、点検作業でひと月あたり操業を４時間停止し、配管内の原料の詰まりのトラブルによりひと月あたり操業を４時間停止していたため、ひと月あたり合計８時間操業を停止していた。一方、本実施例の配管内監視装置１を導入した後は、点検作業による操業停止は必要なく、詰まりのトラブルによる原料除去作業でひと月あたり操業を０．７時間停止するのみに留めることができる。従って、ひと月あたり操業時間を７．３時間増加することができる。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例の配管内監視装置の構成は実施例１の配管内監視装置１とほぼ同様である。但し、実施例１のＣＣＤカメラ７をサーモカメラとした点で本実施例の配管内監視装置は実施例１の配管内監視装置と相違する。また、本実施例の画像処理装置はサーモカメラにより取得した画像を温度分布として取得し、モニタ９へ表示させることができる。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、その詳細な説明は省略する。

サーモカメラが取得し、画像処理装置により処理されて表示される画像は、ロータリーキルン炉２内が見える部位では温度が高く、配管内に溶着した原料により影となる部位では温度が低く表示される。したがって、モニタ９を監視する作業員は、その温度分布図から容易に原料の溶着を発見することができる。

本実施例の配管内監視装置によると、原料の供給を停止することなく第１配管３内の原料の詰まりを容易に検出することができる。これにより、ロータリーキルン炉２の時間稼働率を上昇できる。さらに、配管内の詰まり、及び詰まりの原因となる原料の溶着を早期に発見することができるため、溶着した原料を即座に除去する作業を行い、煩雑な除去作業を短時間で完了できる。

次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例の配管内監視装置３１の構成は実施例１の配管内監視装置１とほぼ同様である。但し、第１配管３内に溶着した原料を除去するためのプッシャ３２を備えている点で、実施例１と相違する。図３は本実施例の配管内監視装置３１を示した説明図である。プッシャ３２は、第１配管３の管内の下部に残存した原料や、溶着した原料を炉内へ押し出す器具である。図４はプッシャ３２の先端部を示した説明図である。プッシャ３２はロッド部３２ａと、ロッド部３２ａの先端に組みつけられた半円型の先端部３２ｂとを備えている。

図３に示すように、プッシャ３２は、先端部３２ｂをロータリーキルン炉２側へ向けて端部３ｂ側から第１配管３内に挿入されている。ロッド部３２ａは、通常、第１配管３の端部３ｂ側いっぱいまで引き出されており、ＣＣＤカメラ７による配管及び炉内の監視の障害とならないようになっている。モニタ９を監視する作業員が第１配管３内に原料の溶着を発見し、溶着した原料の除去が判断されると、原料の供給を一時停止した後、プッシャ３２が端部３ｂ側から押し込まれて、溶着した原料を炉内へと押し込む。原料の残存や溶着は第１配管３内の下側半面に発生しやすいため、本実施例のプッシャ３２のように管内の下側のみ押し込む構成で残存した原料や溶着した原料を十分に除去可能である。配管内監視装置３１はこのようなプッシャ３２を備えたことにより、第１配管３内に残存、溶着した原料を除去することが容易となる。これにより、除去作業を行う作業員の作業負担を軽減するとともに、溶着した原料の除去にかける作業時間が大幅に削減できるため、作業効率を上昇できる。また、このようなプッシャ３２を備える構成は、既存の配管を利用して取り付けることができるため、燃焼装置を改めて製造するコスト等をかける必要がない。

また、上記のプッシャ３２は、図５に示すように、先端部３２ｂがロッド部３２ａに対して移動可能に構成しても良い。図５（ａ）は先端部３２ｂが支点３２１１を中心に回動するように構成したプッシャ３２１を示し、図５（ｂ）は先端部３２ｂがスライド部３２２１でスライドするように構成したプッシャ３２２を示している。例えば、図６に示すように第１配管３の端部３ｂ側に、先端部３２ｂを収容する収容部３３を形成し、原料を炉内に押し込む作業時以外で、先端部３２ｂが収容部３３に収容されるようにする。これにより、ＣＣＤカメラ７が撮影する障害となることを防止することができる。また、このように先端部３２ｂを収容する構成とするならば、先端部３２ｂの形状を全円状とすることもできる。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

１配管内監視装置
２ロータリーキルン炉
３第１配管
３ａ排出口
５窓
６点検口
７ＣＣＤカメラ
８画像処理装置
９モニタ
３２、３２１、３２２プッシャ

Claims

炉内へ原料を供給する配管と、前記配管内部を監視可能とする窓と、を備えた配管内監視装置。
前記窓は、前記配管の排出口付近を監視可能とする請求項１記載の配管内監視装置。
前記配管は直線状であり、前記配管の一端が炉内に開口し、他端に前記窓が形成された請求項１または２記載の配管内監視装置。
前記窓から前記配管内を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の撮像した画像を受信して表示する表示画面と、
を備えた請求項１乃至３記載のいずれか一項記載の配管内監視装置。
前記窓から前記配管内を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の撮像した画像を受信し、前記配管内の詰まりを判別する画像処理手段と、
を備えた請求項１乃至４のいずれか一項記載の配管内監視装置。
前記撮像装置は、熱画像検出器である請求項５記載の配管内監視装置。
前記配管内に原料が溶着した場合、溶着した原料を除去する除去手段を備えた請求項１乃至６のいずれか一項記載の配管内監視装置。
前記除去手段は、配管内の原料を炉内へ押し出すプッシャである請求項７記載の配管内監視装置。
請求項１乃至８のいずれか一項記載の配管内監視装置を備え、
当該配管内監視装置により前記配管内に原料の詰まりが発見された場合、原料の供給を停止する焼却炉。