JP2022084308A - 焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼却灰の体積充填率の変動に影響されずに、焼却灰の水分率を精度良く計測することができ、これによって焼却灰の水分率を正確に調整することができる焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法を提供する。【解決手段】灰搬送装置１２によって搬送される焼却灰に対して加水する焼却灰処理装置１０Ａであって、焼却灰に水を加える水噴射ノズル１３と、焼却灰にマイクロ波を照射し当該マイクロ波の振幅変化と位相差との比に基づいて焼却灰の水分率を計測する非接触式水分計７５と、非接触式水分計７５によって計測された水分率に基づいて、水噴射ノズル１３を制御する制御手段とを備えるものとする。【選択図】図１

Description

本発明は、灰搬送手段によって搬送される焼却灰に対し加水手段で加水する、又は加水手段で加水した後に乾燥手段で乾燥する焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法に関する。

焼却炉から排出される焼却灰には、まだ燃えているごみが含まれることがあるため、焼却灰を冷却し、完全に消火してから場外に搬出する必要がある。焼却灰の主成分は、酸化ケイ素、酸化カルシウム、及びアルミナであり、土木資源等に有効利用し得る性状を有している。ところが、焼却灰には、微量成分として鉛をはじめとする有害重金属類が含まれており、これらが溶出することがあることから、焼却灰の有効利用の障害となっている。

特許文献１には、搬送中の焼却灰に加水することにより、焼却灰を冷却・消火するとともに、エージング効果を利用して焼却灰からの重金属類の溶出を抑制する技術が開示されている。

特許文献１に係る技術では、搬送される焼却灰に含まれる水分率を水分計により計測し、取得した計測値に基づいて、焼却灰に対する加水動作を制御するようにされている。水分計としては、搬送される焼却灰に対して非接触でその焼却灰の水分率を連続的に計測できるものが用いられている。用いられる水分計としては、焼却灰に照射したマイクロ波の減衰の電気的変化量を水分値に置き換えて水分率を計測する減衰式のマイクロ波水分計や、焼却灰に照射された近赤外線を含む光の反射率から水分率を計測する近赤外線水分計が例示されている。

特許第６７３８９４９号公報

特許文献１で開示されている減衰式のマイクロ波水分計では、搬送される焼却灰の体積充填率（灰と空気等との混合率）が変動した場合、計測値が変化してしまい、焼却灰の水分率を精度良く計測することができないという問題がある。また、近赤外線水分計では、搬送される焼却灰の表面のみでの計測値であり、正確性に欠けるという問題がある。焼却灰の処理において、重金属類の溶出抑制等を目的として、焼却灰の水分率を正確に調整するためには、焼却灰の体積充填率の変動に影響されずに、焼却灰の水分率を精度良く計測することが求められる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、焼却灰の体積充填率の変動に影響されずに、焼却灰の水分率を精度良く計測することができ、これによって焼却灰の水分率を正確に調整することができる焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係る焼却灰処理装置の特徴構成は、
灰搬送手段によって搬送される焼却灰に対して加水する焼却灰処理装置であって、
焼却灰に水を加える加水手段と、
焼却灰に電磁波を照射し当該電磁波の振幅変化と位相差との比に基づいて焼却灰の水分率を計測する非接触式水分計と、
前記非接触式水分計によって計測された水分率に基づいて、前記加水手段を制御する制御手段と、
を備えることにある。

計測対象（灰搬送手段によって搬送される焼却灰）の体積充填率（焼却灰と空気等との混合率）の変化は、電磁波の振幅変化(減衰量)と位相差(位相遅れ)との比（振幅変化／位相差）として検出される。そこで、計測対象の体積充填率を変えて電磁波の振幅変化と位相差とを測定しプロットすれば一直線上に並ぶこととなり、この直線の式の傾きは計測対象の体積充填率の変化に影響されない。従って、予め既知の種々の水分率の値の焼却灰を、各水分率で体積充填率を変えて電磁波の振幅変化と位相差とを測定し、各水分率における直線の式の傾きを求め、更に、前記傾きと水分率との関係を予め求めておく。次に、計測対象に、電磁波を照射し、計測対象を透過した電磁波の振幅変化と位相差とを測定し、振幅変化と位相差との傾き（比）を求め、求めた傾きの値を予め求めておいた傾きと水分率との関係にあてはめれば、計測対象の体積充填率の変化に影響されずに、焼却灰の水分率を正確に求めることができる。

本構成の焼却灰処理装置によれば、焼却灰に電磁波を照射し当該電磁波の振幅変化と位相差との比に基づいて焼却灰の水分率を計測する非接触式水分計を備えるので、焼却灰の体積充填率の変動に影響されずに、焼却灰の水分率を精度良く計測することができる。そして、非接触式水分計で精度良く計測された焼却灰の水分率に基づいて、制御手段により加水手段が制御されるので、焼却灰の水分率を正確に調整することができる。

本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記加水手段で加水した焼却灰を乾燥する乾燥手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記非接触式水分計によって計測された水分率に基づいて、前記乾燥手段を制御することが好ましい。

本構成の焼却灰処理装置によれば、加水手段で加水した焼却灰を乾燥する乾燥手段をさらに備え、制御手段により乾燥手段が制御されるので、湿潤状態の焼却灰の水分率をより正確に調整することができる。

本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記灰搬送手段は、
焼却灰を収容するケーシングと、
前記ケーシングに設けられた開口部に装着される電磁波透過部材と、
を備え、
前記電磁波透過部材を通して前記ケーシング内の焼却灰に電磁波が照射されるように構成されていることが好ましい。

本構成の焼却灰処理装置によれば、搬送される焼却灰を収容するケーシングに開口部が設けられ、この開口部に装着される電磁波透過部材を通してケーシング内の焼却灰に電磁波が照射されるように構成されている。このような構成により、焼却灰の搬送中にその焼却灰から舞い上がった粉塵等が、非接触式水分計における電磁波の発信部及び受信部に付着するのを電磁波透過部材によって防ぐことができる。従って、電磁波の発信・受信不良を未然に防ぐことができ、正確な計測値を長期に亘って安定的に得ることができる。

本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記非接触式水分計は、焼却灰を透過した電磁波によって焼却灰の水分率を計測する透過式の非接触式水分計であることが好ましい。

本構成の焼却灰処理装置によれば、焼却灰を透過した電磁波によって焼却灰の水分率を計測する透過式の非接触式水分計を採用することにより、焼却灰との間に空気層が存在したとしても、焼却灰の水分率を正確に計測することができる。

本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記非接触式水分計は、焼却灰を透過し、且つ反射した電磁波によって焼却灰の水分率を計測する反射式の非接触式水分計であることが好ましい。

本構成の焼却灰処理装置によれば、焼却灰を透過し、且つ反射した電磁波によって焼却灰の水分率を計測する反射式の非接触式水分計を採用することにより、電磁波を受信するためだけの受信部を別途設ける必要がなくなるため、構造をより簡素化することができる。

本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記電磁波透過部材における前記ケーシング内の焼却灰に対向する側の表面に結露が発生するのを防止する結露防止手段を備えることが好ましい。

本構成の焼却灰処理装置によれば、電磁波透過部材におけるケーシング内の焼却灰に対向する側の表面に結露が発生するのを結露防止手段によって防止することができるので、水滴の影響に起因する計測誤差が生じるのを未然に防ぐことができる。

本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記電磁波透過部材における前記ケーシング内の焼却灰に対向する側の表面に付着した水滴を除去する水滴除去手段を備えることが好ましい。

本構成の焼却灰処理装置によれば、電磁波透過部材におけるケーシング内の焼却灰に対向する側の表面に、焼却灰に含まれる水分に由来する水滴が付着したとしても、水滴付着防止手段によってその水滴を除去することができる。従って、水滴の影響に起因する計測誤差が生じるのを未然に防ぐことができる。

本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記電磁波透過部材は、撥水性を有することが好ましい。

本構成の焼却灰処理装置によれば、電磁波透過部材は、撥水性を有する。これにより、電磁波透過部材におけるケーシング内の焼却灰に対向する側の表面に結露が生じたとしても、水滴となって直ちに弾かれて、そのまま電磁波透過部材の表面に付着するのを抑制することができる。従って、水滴の影響に起因する計測誤差を抑制することができる。

本発明に係る焼却灰処理装置において、
前記非接触式水分計は、
前記加水手段によって加水処理された焼却灰の水分率を計測する第一非接触式水分計と、
前記加水手段で加水処理された後に前記乾燥手段によって乾燥処理された焼却灰の水分率を計測する第二非接触式水分計と、
を含み、
前記制御手段は、前記第一非接触式水分計によって計測される水分率が、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように前記加水手段を制御するとともに、前記第二非接触式水分計によって計測される水分率が、焼却灰の飛散防止を目的に前記第一水分率よりも低く定められる第二水分率となるように前記乾燥手段を制御することが好ましい。

本構成の焼却灰処理装置によれば、制御手段は、加水手段によって加水処理された焼却灰の水分率を計測する第一非接触式水分計によって計測される水分率が、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように加水手段を制御する。これにより、重金属類の溶出量を基準値未満とすることができる。また、制御手段は、加水手段で加水処理された後に乾燥手段によって乾燥処理された焼却灰の水分率を計測する第二非接触式水分計によって計測される水分率が、焼却灰の飛散防止を目的に第一水分率よりも低く定められる第二水分率となるように乾燥手段を制御する。これにより、焼却灰が飛散するのを防ぐことができる。焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように焼却灰に水を含ませた後に、焼却灰の飛散防止を目的に定められる第二水分率となるように焼却灰を乾燥したとしても、重金属類の溶出量は焼却灰の水分率が第二水分率のときの重金属類溶出量まで増加することなく、焼却灰の水分率が第一水分率のときの重金属類溶出量が維持される。従って、作業環境やハンドリングに悪影響を及ぼすことなく、重金属類の溶出を基準値未満に抑制することができる。

次に、上記課題を解決するための本発明に係る焼却灰処理方法の特徴構成は、
搬送される焼却灰に対して加水する加水工程と、
焼却灰に電磁波を照射し当該電磁波の振幅変化と位相差との比に基づいて焼却灰の水分率を計測する水分率計測工程と、
前記水分率計測工程で計測される水分率に基づいて、前記加水工程での焼却灰に対する加水動作を制御する加水制御工程と、
を包含することにある。

本構成の焼却灰処理方法によれば、搬送される焼却灰に対して加水する加水工程と、焼却灰に電磁波を照射し当該電磁波の振幅変化と位相差との比に基づいて焼却灰の水分率を計測する水分率計測工程と、水分率計測工程で計測される水分率に基づいて、加水工程での焼却灰に対する加水動作を制御する加水制御工程とを包含する。これにより、焼却灰の体積充填率の変動に影響されずに、焼却灰の水分率を精度良く計測することができる。そして、水分率計測工程で計測される水分率に基づいて、加水工程での焼却灰に対する加水動作を制御する加水制御工程が行われるので、焼却灰の水分率を正確に調整することができる。

本発明に係る焼却灰処理方法において、
前記加水工程で加水した焼却灰を乾燥する乾燥工程と、
前記水分率計測工程で計測される水分率に基づいて、前記乾燥工程での焼却灰に対する乾燥動作を制御する乾燥制御工程と、
をさらに包含することが好ましい。

本構成の焼却灰処理方法によれば、加水工程で加水した焼却灰を乾燥する乾燥工程が行われ、水分率計測工程で計測される水分率に基づいて、乾燥工程での焼却灰に対する乾燥動作を制御する乾燥制御工程が行われる。これにより、湿潤状態の焼却灰の水分率をより正確に調整することができる。

図１は、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置において用いられる灰排出装置の概略構造を示す模式図で、（ａ）はプッシャー式灰排出装置、（ｂ）はスクリュー式灰排出装置、（ｃ）は二重ダンパ式灰排出装置である。 図３は、図１（図８、図１０）のＡ－Ａ線切断端面図である。 図４は、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置に設けられた灰搬送装置の他の構造を示す模式図である。 図５は、灰搬送装置に装備される結露防止及び水滴除去に関わる機器を例示する図であり、（ａ）はヒーター、（ｂ）はワイパー装置、（ｃ）及び（ｄ）はエア吹出装置である。 図６は、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置の制御システムを模式的に示し、（ａ）は概略構成を示すブロック図、（ｂ）は機能ブロック図である。 図７は、マイクロ波の振幅位相比と公定法水分率（乾燥重量法）との相関関係を示すグラフである。 図８は、本発明の第二実施形態に係る焼却灰処理装置の概略構成を示すブロック図である。 図９は、環境庁告示第１３号試験による焼却灰に含まれる重金属類（鉛）の溶出量と焼却灰の水分率との関係の一例を示すグラフである。 図１０は、本発明の第三実施形態に係る焼却灰処理装置の概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることは意図しない。

〔第一実施形態〕
＜全体構成＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、焼却炉１は、例えば都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理するものである。焼却炉１の焼却排ガス流れの下流側には、ボイラ２、エコノマイザ３、減温塔４、バグフィルタ５、誘引送風機６、及び煙突７がそれぞれ順に配設されている。焼却炉１での焼却処理に伴い発生した焼却排ガスは、誘引送風機６の誘引作用により、ボイラ２、エコノマイザ３、減温塔４、及びバグフィルタ５にそれぞれ順に送り込まれる。

ボイラ２では、焼却排ガスの熱を利用して蒸気を発生させ、エコノマイザ３では、ボイラ２に供給する水を焼却排ガスの余熱を利用して加熱する。減温塔４では、エコノマイザ３からの焼却排ガスを所定温度まで冷却する。バグフィルタ５では、冷却後の焼却排ガスに含まれるダスト等を除去する。そして、ダスト等が除去された後の焼却排ガスは、誘引送風機６により煙突７を介して外部に排出される。なお、バグフィルタ５において除塵された後の焼却排ガス中には、５～２０体積％のＣＯ_２（温度：８０～１６０℃）が含まれている。

図１に示す焼却灰処理装置１０Ａは、灰排出手段としての灰排出装置１１と、灰搬送手段としての灰搬送装置１２と、加水手段としての水噴射ノズル１３とを備えている。

＜灰排出装置＞
灰排出装置１１は、焼却炉１から排出された焼却灰を一旦貯留し必要に応じて焼却灰を間欠的に排出するものである。図２は、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置において用いられる灰排出装置の概略構造を示す模式図で、（ａ）はプッシャー式灰排出装置、（ｂ）はスクリュー式灰排出装置、（ｃ）は二重ダンパ式灰排出装置である。灰排出装置１１としては、例えば、図２（ａ）～（ｃ）に示すような、プッシャー式灰排出装置２１や、スクリュー式灰排出装置２２、二重ダンパ式灰排出装置２３等を用いることができ、これらの中から適宜に選択される。

図２（ａ）に示すプッシャー式灰排出装置２１は、焼却炉１からの焼却灰を貯留する焼却灰貯留部３１と、この焼却灰貯留部３１に貯留されている焼却灰を下部から順に押し出して排出する灰押出装置３２とを備えて構成されるものである。また、図２（ｂ）に示すスクリュー式灰排出装置２２は、焼却炉１からの焼却灰を受入可能なトラフ３３と、トラフ３３内に配設される軸付スクリュー羽根３４とを備え、軸付スクリュー羽根３４を回転させることにより、トラフ３３内の焼却灰を軸付スクリュー羽根３４によって下流側へと押し出して排出するように構成されるものである。また、図２（ｃ）に示す二重ダンパ式灰排出装置２３は、焼却炉１の排出口に設けられるシュート３５の内部で上下に配置される上側ダンパ３６、及び下側ダンパ３７を備え、上下のダンパ３６，３７上に堆積された焼却灰を落下させる動作を上下のダンパ３６，３７が交互に行って段階的に焼却灰を落下させて排出するように構成されるものである。

＜灰搬送装置＞
次に、上記の灰排出装置１１によって排出される焼却灰を搬送する灰搬送装置１２について説明する。図１に示すように、灰搬送装置１２としては、ベルトコンベヤ式灰搬送装置が採用されている。この灰搬送装置１２は、ケーシング４０と、ケーシング４０内に配設されるベルトコンベヤ４２とを備えて構成されている。

［ケーシング］
ケーシング４０は、搬送方向に延びる四角筒状のケーシング本体４１を備え、ケーシング本体４１の搬送方向上流側端部に、上方に開口された投入口４３が設けられ、ケーシング本体４１の搬送方向下流側端部に、下方に開口された排出口４４が設けられてなるものである。投入口４３には、灰排出装置１１から排出された焼却灰が投入される。排出口４４からは、ベルトコンベヤ４２によって搬送される焼却灰が排出される。

［ベルトコンベヤ］
ベルトコンベヤ４２は、搬送方向に所定間隔を存して配設される駆動輪４５及び従動輪４６と、これら駆動輪４５及び従動輪４６に巻き掛け装着される無端ベルト４７と、駆動輪４５を駆動する駆動モータ４８とを備えている。ベルトコンベヤ４２においては、駆動モータ４８の作動にて駆動輪４５が駆動され、駆動輪４５の駆動にて周回運動する無端ベルト４７により、ケーシング４０の投入口４３を通して無端ベルト４７上に落下した図１中記号Ｍで示す焼却灰をケーシング４０の排出口４４へと搬送することができるようになっている。なお、排出口４４から排出された焼却灰は、焼却灰貯留設備４９において貯留される。

第一実施形態では、灰搬送装置１２として、ベルトコンベヤ式灰搬送装置を採用した例を示したが、これに限定されるものではなく、フライトコンベヤ式灰搬送装置を採用してもよい。フライトコンベヤ式灰搬送装置については、図示による詳細説明は省略するが、簡単に説明すると以下の通りである。

フライトコンベヤ式灰搬送装置は、上記のケーシング４０と同構造のケーシング内にフライトコンベヤが配設されて構成されている。フライトコンベヤは、搬送方向に所定間隔を存して配設される駆動輪及び従動輪と、これら駆動輪及び従動輪に巻き掛け装着される無端チェーンと、ケーシングの底板に対し近接して移動可能となるように無端チェーンに所定間隔で取り付けられる複数のスクレーパと、駆動輪を駆動する駆動モータとを備えている。このフライトコンベヤにおいては、駆動モータの作動にて無端チェーンが周回運動し、無端チェーンに取り付けられたスクレーパによってケーシングの底板上に堆積した焼却灰を掻き取ってケーシングの排出口へと搬送することができるようになっている。

＜水噴射ノズル＞
水噴射ノズル１３は、ベルトコンベヤ４２によって搬送される焼却灰に対し水を噴射して焼却灰に水を含ませるものである。水噴射ノズル１３は、灰搬送装置１２の搬送方向上流側領域における焼却灰に対して水を均等に添加（噴射）できるようにケーシング４０の上部に複数設けられている（説明の都合上、図においては１個のみ示す。）。

水噴射ノズル１３は、水供給源５０に水供給管５１を介して接続されている。こうして、水噴射ノズル１３には、水供給源５０から圧送される水が水供給管５１を介して供給される。水供給管５１には、水噴射ノズル１３へと流れる水の流量を調節できるように流量調節弁５２が介設されている。また、水供給管５１には、水噴射ノズル１３へと流れる水の流量を測定することができるように流量計５３が介設されている。

＜電磁波透過部材＞
図３は、図１のＡ－Ａ線切断端面図である。図３に示すように、ケーシング本体４１は、上下方向に対向配置される天板６１及び底板６２と、左右方向に対向配置される左側板６３及び右側板６４とを有している。ケーシング本体４１の天板６１及び底板６２には、無端ベルト４７上の図３中記号Ｍで示す焼却灰を挟んで互いに対向する位置に一対の開口部７０が形成されている。各開口部７０には、ケーシング本体４１の内面と面一となるように板状の電磁波透過部材７１が装着されている。電磁波透過部材７１は、周波数が３００ＭＨｚから３００ＧＨｚ程度（波長：１ｍから１ｍｍ程度）の電磁波であるマイクロ波が透過可能な耐食性を有する素材から構成されている。電磁波透過部材７１を構成する素材としては、マイクロ波が透過可能で耐食性を有していれば特に限定されるものではないが、耐食性を有する樹脂が好ましく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等が挙げられ、これらのうち、特に、テフロン（登録商標）の商品名で知られるポリテトラフルオロエチレン樹脂が好ましい。

＜非接触式水分計＞
ケーシング本体４１には、水噴射ノズル１３（図１参照）の下流側に位置するように非接触式水分計７５が配設されている。非接触式水分計７５は、ケーシング本体４１内でベルトコンベヤ４２により搬送される焼却灰にマイクロ波を照射して当該焼却灰の水分率を計測する透過式の非接触式水分計である。透過式の非接触式水分計７５を採用することにより、焼却灰との間に空気層が存在したとしても、焼却灰の水分率を正確に計測することができる。

非接触式水分計７５は、マイクロ波発信部７５ａと、マイクロ波受信部７５ｂと、後述する演算部１１０（図６（ｂ）参照）とを有している。マイクロ波発信部７５ａは、ケーシング本体４１の天板６１に装着された電磁波透過部材７１の背面側に配設されている。マイクロ波受信部７５ｂは、ケーシング本体４１の底板６２に装着された電磁波透過部材７１の背面側に配設されている。マイクロ波発信部７５ａから発信されたマイクロ波は、ケーシング本体４１の天板６１に装着された電磁波透過部材７１を通して無端ベルト４７上の図３中記号Ｍで示す焼却灰に照射される。照射されたマイクロ波は、無端ベルト４７上の焼却灰を透過するとともに、無端ベルト４７を透過し、ケーシング本体４１の底板６２に装着された電磁波透過部材７１を通してマイクロ波受信部７５ｂに受信される。演算部１１０（図６（ｂ）参照）は、マイクロ波受信部７５ｂで受信されたマイクロ波に基づいて、無端ベルト４７によって搬送される焼却灰の水分率を算出する。

図４は、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置に設けられた灰搬送装置の他の構造を示す模式図である。図３に示すような灰搬送装置１２の構造に限定されるものではなく、図４（ａ）～（ｃ）に示すような灰搬送装置１２の構造を採用してもよい。なお、以下の図４（ａ）～（ｃ）に示す灰搬送装置１２の構造の説明において、図３に示す灰搬送装置１２の構造と同一又は同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略し、以下においては、図３に示す灰搬送装置１２の構造と異なる部分を中心に説明することとする。

図４（ａ）に示す灰搬送装置１２おいては、ケーシング本体４１内で無端ベルト４７によって搬送される図４（ａ）中記号Ｍで示す焼却灰を透過し、且つ反射した電磁波によって焼却灰の水分率を計測する反射式の非接触式水分計７８が採用されている。非接触式水分計７８は、マイクロ波発信部及びマイクロ波受信部の機能を兼ね備えたマイクロ波発信・受信部７８ａと演算部１１０（図６（ｂ）参照）とを有している。ケーシング本体４１の天板６１には、無端ベルト４７上の図４（ａ）中記号Ｍで示す焼却灰の上方に位置するように開口部７０が形成されている。開口部７０には、ケーシング本体４１の内面と面一となるように板状の電磁波透過部材７１が装着されている。マイクロ波発信・受信部７８ａは、ケーシング本体４１の天板６１に装着された電磁波透過部材７１の背面側に配設されている。マイクロ波発信・受信部７８ａから発信されたマイクロ波は、ケーシング本体４１の天板６１に装着された電磁波透過部材７１を通して無端ベルト４７上の図４（ａ）中記号Ｍで示す焼却灰に照射される。照射されたマイクロ波は、無端ベルト４７上の焼却灰を透過し、焼却灰と無端ベルト４７との境界で反射し、無端ベルト４７上の焼却灰を再度通過して、マイクロ波発信・受信部７８ａに受信される。演算部１１０（図６（ｂ）参照）は、マイクロ波発信・受信部７８ａで受信されたマイクロ波に基づいて、無端ベルト４７上の焼却灰の水分率を算出する。反射式の非接触式水分計７８を採用することにより、図３に示す灰搬送装置１２において設けられているマイクロ波受信部７５ｂを別途設ける必要がなくなるため、底板６２に開口部７０や電磁波透過部材７１等を設けなくて済み、構造をより簡素化することができる。

図４（ｂ）に示す灰搬送装置１２において、ケーシング本体４１の上部は開放されている。一対の開口部７０は、無端ベルト４７上の図４（ｂ）中記号Ｍで示す焼却灰を挟んで互いに対向するようにケーシング本体４１の左側板６３及び右側板６４に形成されている。各開口部７０には、ケーシング本体４１の内面と面一となるように板状の電磁波透過部材７１が装着されている。マイクロ波発信部７５ａは、ケーシング本体４１の左側板６３に装着された電磁波透過部材７１の背面側に配設されている。マイクロ波受信部７５ｂは、ケーシング本体４１の右側板６４に装着された電磁波透過部材７１の背面側に配設されている。マイクロ波発信部７５ａから発信されたマイクロ波は、ケーシング本体４１の左側板６３に装着された電磁波透過部材７１を通して無端ベルト４７上の図４（ｂ）中記号Ｍで示す焼却灰に照射される。照射されたマイクロ波は、無端ベルト４７上の焼却灰を透過し、ケーシング本体４１の右側板６４に装着された電磁波透過部材７１を通してマイクロ波受信部７５ｂに受信される。演算部１１０（図６（ｂ）参照）は、マイクロ波受信部７５ｂで受信されたマイクロ波に基づいて、無端ベルト４７によって搬送される焼却灰の水分率を算出する。

図４（ｃ）に示す灰搬送装置１２においても、ケーシング本体４１の上部は開放されている。図４（ｃ）に示す灰搬送装置１２では、反射式の非接触式水分計７８が採用されている。開口部７０は、ベルトコンベヤ上の図４（ｃ）中記号Ｍで示す焼却灰に対向するようにケーシング本体４１の右側板６４に形成されている。開口部７０には、ケーシング本体４１の内面と面一となるように板状の電磁波透過部材７１が装着されている。マイクロ波発信・受信部７８ａは、ケーシング本体４１の右側板６４に装着された電磁波透過部材７１の背面側に配設されている。マイクロ波発信・受信部７８ａから発信されたマイクロ波は、ケーシング本体４１の右側板６４に装着された電磁波透過部材７１を通して無端ベルト４７上の図４（ｃ）中記号Ｍで示す焼却灰に照射される。照射されたマイクロ波は、無端ベルト４７上の焼却灰を透過し、ケーシング本体４１の左側板６３で反射し、無端ベルト４７上の焼却灰を再度通過して、マイクロ波発信・受信部７８ａに受信される。演算部１１０（図６（ｂ）参照）は、マイクロ波発信・受信部７８ａで受信されたマイクロ波に基づいて、無端ベルト４７上の焼却灰の水分率を算出する。

なお、図３に示す灰搬送装置１２において、マイクロ波発信部７５ａとマイクロ波受信部７５ｂとの配置を上下方向に入れ替えてもよい。図４（ａ）に示す灰搬送装置１２において、電磁波透過部材７１及びマイクロ波発信・受信部７８ａを、ケーシング本体の底板６２に配置してもよい。図４（ｂ）に示す灰搬送装置１２において、マイクロ波発信部７５ａとマイクロ波受信部７５ｂとの配置を左右方向に入れ替えてもよい。図４（ｃ）に示す灰搬送装置１２において、電磁波透過部材７１及びマイクロ波発信・受信部７８ａを、ケーシング本体の左側板６３に配置してもよい。

また、灰搬送装置１２において、マイクロ波発信部７５ａ及びマイクロ波受信部７５ｂの何れか一方を左側板６３又は右側板６４に配置し、何れか他方を右側板６４又は左側板６３に配置する場合や、マイクロ波発信・受信部７８ａを左側板６３又は右側板６４に配置する場合、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すような、ケーシング本体４１の上部が開放されている構造に限定されるものではなく、図３に示すような、ケーシング本体４１の上部が開放されていない構造、すなわちケーシング本体４１の上部を天板６１で塞いだような構造であってもよい。

図５は、灰搬送装置に装備される結露防止及び水滴除去に関わる機器を例示する図であり、（ａ）はヒーター、（ｂ）はワイパー装置、（ｃ）及び（ｄ）はエア吹出装置である。以下においては、ケーシング本体４１の天板６１に装着される電磁波透過部材７１の結露防止及び水滴除去に関わる機器を代表例として説明するが、ケーシング本体４１の底板６２に装着される電磁波透過部材７１（図３参照）や、左側板６３に装着される電磁波透過部材７１（図４（ｂ）参照）、右側板６４に装着される電磁波透過部材７１（図４（ｂ）及び（ｃ）参照）についても、同様に結露防止及び水滴除去に関わる機器を適用することができる。

＜ヒーター＞
図５（ａ）に示すヒーター８１は、電磁波透過部材７１におけるケーシング４０（ケーシング本体４１）内の焼却灰に対向する側の表面７１ａに結露が発生するのを防止する結露防止手段、及び電磁波透過部材７１の表面７１ａに付着した水滴を除去する水滴除去手段として機能する。ヒーター８１は、電磁波透過部材７１におけるマイクロ波が通過しない領域に貼着又は組み込まれる電熱線８２を備え、図示されない電源ユニットの電熱線８２に対する通電を制御することにより、電磁波透過部材７１の表面を露点より高い温度に保って結露が発生するのを防止したり、電磁波透過部材７１の表面に水滴が付着したときに、水滴を乾燥させて除去したりすることができるように構成されている。

＜ワイパー装置＞
図５（ｂ）に示すワイパー装置８５は、電磁波透過部材７１の表面７１ａに付着した水滴を除去する水滴除去手段として機能する。ワイパー装置８５は、ケーシング本体４１の天板６１の内側面に取り付けられる装置本体８６と、電磁波透過部材７１の表面７１ａに沿って揺動自在に装置本体８６に取り付けられる払拭部材８７とを備え、装置本体８６に内蔵された電動モータ（図示省略）の作動により払拭部材８７を揺動駆動することにより、電磁波透過部材７１の表面７１ａに付着した水滴を払拭部材８７で払拭できるように構成されている。

＜エア吹出装置＞
図５（ｃ）及び（ｄ）に示すエア吹出装置９１，９１´は、電磁波透過部材７１の表面７１ａに結露が発生するのを防止する結露防止手段、及び電磁波透過部材７１の表面７１ａに付着した水滴を除去する水滴除去手段として機能する。

図５（ｃ）に示すエア吹出装置９１は、図示されない圧縮エア供給源からの圧縮空気を電磁波透過部材７１の表面７１ａに沿って吹き出すエア吹出ノズル９２を備えて構成されている。エア吹出装置９１においては、焼却灰由来の水蒸気が電磁波透過部材７１の表面近傍に滞留しないように、エア吹出ノズル９２から圧縮空気を常時吹き出して電磁波透過部材７１の表面７１ａに沿ってエアカーテンを形成することにより、電磁波透過部材７１の表面７１ａに結露が発生するのを防止することができる。また、エア吹出装置９１においては、電磁波透過部材７１の表面７１ａに水滴が付着したときに、エア吹出ノズル９２から圧縮空気を吹き出すことにより、電磁波透過部材７１の表面７１ａに付着した水滴を吹き飛ばして除去することができる。

図５（ｄ）に示すエア吹出装置９１´は、図示されない圧縮エア供給源からの圧縮空気を電磁波透過部材７１の表面７１ａに向けて吹き出すエア吹出ノズル９２´を備えて構成されている。エア吹出装置９１´においては、エア吹出ノズル９２´から圧縮空気を電磁波透過部材７１の表面７１ａに向けて直接的に吹き出すことにより、電磁波透過部材７１の表面７１ａに結露が発生するのを防止することができる。また、エア吹出装置９１´においては、電磁波透過部材７１の表面７１ａに水滴が付着したときに、エア吹出ノズル９２´から圧縮空気を電磁波透過部材７１の表面７１ａに向けて直接的に吹き出すことにより、電磁波透過部材７１の表面７１ａに付着した水滴を確実に吹き飛ばして除去することができる。

図５（ａ）～（ｄ）に示す結露防止及び水滴除去に関わる機器のうちから一又は複数を適宜に選択して採用することにより、水滴の影響に起因する水分率の計測誤差が生じるのを未然に防ぐことができる。

＜撥水加工＞
図３において、電磁波透過部材７１における表面７１ａの近傍部分の拡大図に示すように、電磁波透過部材７１の表面７１ａには、撥水加工が施されるのが好ましい。撥水加工としては、例えば、電磁波透過部材７１の表面７１ａに、フッ素樹脂やシリコーン等による被膜９５を形成することが挙げられる。このように、電磁波透過部材７１の表面７１ａに撥水加工を施すことで電磁波透過部材７１が撥水性を備えることにより、電磁波透過部材７１の表面７１ａに結露が生じたとしても、水滴となって直ちに弾かれて、そのまま電磁波透過部材７１の表面７１ａに付着するのを抑制することができる。また、電磁波透過部材７１の表面７１ａに水滴が付着していても、撥水加工の効果により、水滴の付着力は弱いため、ワイパー装置８５やエア吹出装置９１，９１´を用いて容易、且つ確実に水滴を除去することができる。従って、水滴の影響に起因する計測誤差を抑制することができる。

図６は、本発明の第一実施形態に係る焼却灰処理装置の制御システムを模式的に示し、（ａ）は概略構成を示すブロック図、（ｂ）は機能ブロック図である。焼却灰処理装置１０Ａは、図６（ａ）に示すような制御システム１００を備えている。図６（ａ）に示す制御システム１００は、ＣＰＵ１０１ａやメモリ１０１ｂ、Ｉ／Ｏポート１０１ｃ等を内蔵するマイクロコンピュータを主体に構成される制御装置１０１と、制御装置１０１に信号伝達可能に接続される各種機器１０２とを備えて構成されている。各種機器１０２としては、駆動モータ４８、流量調節弁５２、流量計５３、マイクロ波発信部７５ａ、マイクロ波受信部７５ｂ、マイクロ波発信・受信部７８ａ等が挙げられる。

制御装置１０１において、メモリ１０１ｂには、所定のアルゴリズムに従って作成された所定プログラム等や、マイクロ波発信部７５ａ（マイクロ波発信・受信部７８ａ，１０８ａ）から発信されたマイクロ波に対するマイクロ波受信部７５ｂ（マイクロ波発信・受信部７８ａ）で受信されたマイクロ波に関する、図７に示すような、振幅変化と位相差との比（振幅位相比）と、公定法水分率（乾燥重量法）との正の相関関係のデータ、その他、焼却灰の処理等に必要なデータ等が記憶されている。制御装置１０１においては、メモリ１０１ｂに格納されている所定プログラム等や各種データ等をＣＰＵ１０１ａが読み込んで所定の処理を実行することにより、図６（ｂ）の機能ブロック図に示すような各種機能部の機能が発揮される。

図６（ｂ）の機能ブロック図に示される制御装置１０１の各種機能部として、演算部１１０が挙げられる。演算部１１０は、予めメモリ１０１ｂ（図６（ａ）参照）に記憶されている、図７に示すようなデータを読み出し、以下のようにして、焼却灰の水分率を算出する。

図７は、マイクロ波の振幅位相比と公定法水分率（乾燥重量法）との相関関係を示すグラフである。非接触式水分計７５，７８の計測対象（ケーシング４０内の焼却灰）の体積充填率（焼却灰と空気等との混合率）の変化は、マイクロ波の振幅変化(減衰量)と位相差(位相遅れ)との比（振幅変化／位相差）として検出される。そこで、計測対象の体積充填率を変えてマイクロ波の振幅変化と位相差とを測定しプロットすれば一直線上に並ぶこととなり、この直線の式の傾きは計測対象の体積充填率の変化に影響されない。従って、予め既知の種々の水分率の値の焼却灰を、各水分率で体積充填率を変えてマイクロ波の振幅変化と位相差とを測定し、各水分率における直線の式の傾きを求め、更に、前記傾きと水分率との関係を予め求めておく。次に、計測対象に、マイクロ波を照射し、計測対象を透過したマイクロ波の振幅変化と位相差とを測定し、振幅変化と位相差との傾き（振幅位相比）を求め、求めた傾きの値を、予め求めておいた傾き（振幅位相比）と水分率との関係、すなわち図７に示すグラフにあてはめれば、計測対象の体積充填率の変化に影響されずに水分率を正確に求めることができる。

透過式の非接触式水分計７５が用いられている場合、図６（ｂ）に示す演算部１１０は、予めメモリ１０１ｂ（図６（ａ）参照）に記憶されている、マイクロ波発信部７５ａから発信されたマイクロ波に対するマイクロ波受信部７５ｂで受信されたマイクロ波に関する、振幅位相比と、公定法水分率（乾燥重量法）との正の相関関係のデータ（図７参照）をメモリ１０１ｂから読み出し、読み出したデータと、マイクロ波受信部７５ｂにより受信されたマイクロ波の振幅位相比とに基づいて、ケーシング４０内の焼却灰の水分率を算出する。

反射式の非接触式水分計７８が用いられている場合、図６（ｂ）に示す演算部１１０は、予めメモリ１０１ｂ（図６（ａ）参照）に記憶されている、マイクロ波発信・受信部７８ａから発信されたマイクロ波に対するマイクロ波発信・受信部７８ａで受信されたマイクロ波に関する、振幅位相比と、公定法水分率（乾燥重量法）との正の相関関係のデータ（図７参照）をメモリ１０１ｂから読み出し、読み出したデータと、マイクロ波発信・受信部７８ａで受信されたマイクロ波とに基づいて、ケーシング４０内の焼却灰の水分率を算出する。

また、演算部１１０は、流量計５３からの検出信号に基づいて、水噴射ノズル１３へと供給される水の流量を算出する。さらに、演算部１１０は、後述する搬送灰量ｍや、目標噴射水量Ｑ_Ｔを算出する。

図６（ｂ）の機能ブロック図に示す制御装置１０１の各種機能部として、演算部１１０以外に、モータ制御部１１２や、弁制御部１１３、記憶部１１５等が挙げられる。

モータ制御部１１２は、非接触式水分計７５（７８）によって計測された焼却灰の水分率に基づいて、所定の制御信号を駆動モータ４８に送信する。これにより、ベルトコンベヤ４２の搬送速度が制御される。

弁制御部１１３は、非接触式水分計７５，７８によって計測された焼却灰の水分率と、流量計５３及び演算部１１０によって計測される水噴射ノズル１３への供給水量とに基づいて、所定の制御信号を流量調節弁５２に送信する。これにより、流量調節弁５２の弁開度が制御され、水噴射ノズル１３への供給水量を調整することができる。

記憶部１１５は、ＣＰＵ１０１ａが所定の演算処理を行う場合に使用するデータ、例えば、マイクロ波発信部７５ａ（マイクロ波発信・受信部７８ａ）から発信されたマイクロ波に対するマイクロ波受信部７５ｂ（マイクロ波発信・受信部７８ａ）で受信されたマイクロ波に関する、振幅位相比と、公定法水分率（乾燥重量法）との正の相関関係のデータ（図７参照）、その他、焼却灰の処理に必要なデータ等を保持するストレージとして機能する。

＜作動説明＞
図１に示す焼却灰処理装置１０Ａにおいては、焼却炉１から排出された焼却灰を、灰排出装置１１、具体的には、例えば、図２（ａ）に示すプッシャー式灰排出装置２１の焼却灰貯留部３１に貯留する（焼却灰貯留工程）。次いで、焼却灰貯留部３１に貯留されている焼却灰を灰押出装置３２によって排出する（焼却灰排出工程）。次いで、灰押出装置３２によって排出される焼却灰を灰搬送装置１２によって搬送する（焼却灰搬送工程）。次いで、灰搬送装置１２によって搬送される焼却灰に対し水噴射ノズル１３により水を噴射する（水噴射工程）。

そして。水が噴射された焼却灰の水分率を非接触式水分計７５によって計測する（水分率計測工程）とともに、水の噴射水量を流量計５３の検出信号に基づいて計測する（噴射水量計測工程）。計測された水分率及び噴射水量に基づいて、灰搬送装置１２による搬送灰量を演算し（搬送灰量演算工程）、算出された搬送灰量に基づいて、焼却灰の実際の水分率が目標水分率となるのに必要な目標噴射水量を演算する（目標噴射水量演算工程）。そして、算出された目標噴射水量に一致するように水噴射ノズル１３からの水の噴射水量を制御する（噴射水量制御工程）。

＜搬送灰量及び目標噴射水量の計算方法＞
ここで、灰搬送装置１２によって搬送されている焼却灰（乾灰）の量（以下、「搬送灰量」と称する。）をｍとし、非接触式水分計７５によって測定される水分率（％）をＷとし、流量計５３の検出信号に基づいて計測される噴射水量（Ｌ／ｈ）をＱとし、予め設定される焼却灰の目標水分率（％）をＷ_Ｔとし、焼却灰の実際の水分率（非接触式水分計７５の計測水分率Ｗ）が目標水分率Ｗ_Ｔとなるのに必要な水の噴射水量（目標噴射水量）をＱ_Ｔとした場合、搬送灰量ｍは、下記式（１）によって求められ、目標噴射水量Ｑ_Ｔは、下記式（２）によって求められる。
ｍ ＝ {（１００－Ｗ）／Ｗ}・Ｑ ・・・（１）
Ｑ_Ｔ ＝ {Ｗ_Ｔ／（１００－Ｗ_Ｔ）}・ｍ ・・・（２）

噴射水量制御工程において、演算部１１０は、非接触式水分計７５によって計測される水分率と流量計５３によって計測される噴射水量とを読み込み、読み込んだ水分率及び噴射水量に基づいて、上記式（１）により搬送灰量ｍを演算する。次いで、算出された搬送灰量ｍに基づいて、上記式（２）により目標噴射水量Ｑ_Ｔを演算する。

そして、弁制御部１１３は、算出された目標噴射水量Ｑ_Ｔに応じた流量制御信号を流量調節弁５２へと送り、流量計５３によって計測される水噴射ノズル１３からの実際の噴射水量が目標噴射水量Ｑ_Ｔに一致するように水の噴射水量を制御する。これにより、灰搬送装置１２によって搬送される焼却灰の搬送量が変動したとしても、焼却灰の水分率を目標水分率Ｗ_Ｔに確実に近づけることができる。なお、流量調節弁５２、流量計５３及び弁制御部１１３を含む構成が、本発明における「制御手段」に相当する。

焼却灰処理装置１０Ａによれば、焼却灰にマイクロ波を照射し当該マイクロ波の振幅変化と位相差との比に基づいて焼却灰の水分率を計測する非接触式水分計７５を備えるので、焼却灰の体積充填率の変動に影響されずに、焼却灰の水分率を精度良く計測することができる。そして、非接触式水分計７５で精度良く計測された焼却灰の水分率に基づいて、水噴射ノズル１３からの噴射水量が制御されるので、焼却灰の水分率を正確に調整することができる。

なお、第一実施形態において、灰搬送装置１２によって搬送される焼却灰に対し、重金属類の溶出を防ぐための重金属類安定化薬剤を前述した水噴射ノズル１３とは別に用意した専用ノズル（図示省略）から直接噴射する、又は重金属類安定化薬剤を水噴射ノズル１３によって噴射される水に混合して、焼却灰に重金属類安定化薬剤が付着するようにしてもよい。これにより、焼却灰に均一に重金属類安定化薬剤が付着されるので、焼却灰からの重金属類の溶出を確実に防ぐことができる。

また、上記実施形態において、消費電力の削減のために、灰排出装置１１を間欠稼働とし、灰排出装置１１の稼働に合わせて、灰搬送装置１２の搬送動作と水噴射ノズル１３の水噴射動作とを連動させるようにしてもよい。

〔第二実施形態〕
図８は、本発明の第二実施形態に係る焼却灰処理装置の概略構成を示すブロック図である。第二実施形態において、第一実施形態と同一又は同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第二実施形態に特有の部分を中心に説明することとする（後述する第三実施形態においても同様）。

＜吹込管＞
図８に示す焼却灰処理装置１０Ｂは、乾燥手段としての吹込管１４を備えている。吹込管１４は、水噴射ノズル１３の設置位置よりも灰搬送装置１２の搬送方向下流側で、且つ非接触式水分計７５の設置位置よりも灰搬送装置１２の搬送方向上流側に位置するようにケーシング４０の上部に配設されている。吹込管１４は、ケーシング４０の内部に向けて開口した管状部材によって構成されている。吹込管１４は、水噴射ノズル１３から噴射される水によって湿潤状態とされてベルトコンベヤ４２により搬送される焼却灰に対して乾燥用ガス（焼却排ガス）を吹き込む。ここで、ベルトコンベヤ４２は、湿潤状態とされてベルトコンベヤ４２により搬送される焼却灰を、吹込管１４との協働によって乾燥する乾燥手段として機能する。

吹込管１４には、バグフィルタ５においてダスト等が除去された後の焼却排ガスを供給するための排ガス供給管５５が接続されている。排ガス供給管５５の途中には、誘引送風機５６が介設されており、誘引送風機５６の誘引作用により、除塵後の焼却排ガスが吹込管１４に供給される。これにより、ベルトコンベヤ４２によって搬送される焼却灰に対して焼却排ガスが吹込管１４により吹き込まれる。

ケーシング４０には、灰搬送装置１２の搬送方向最下流部に位置するように排気部５７が設けられている。排気部５７は、吹込管１４を通してケーシング４０の内部に吹き込まれた焼却排ガスをケーシング４０の外部へと排出できるようにケーシング４０の外部に向けて開口した管状部材によって構成されている。排気部５７には、ケーシング４０の外部へと排出される焼却排ガスを焼却炉１へと導くための排ガス排気管５８が接続されている。

第二実施形態において、モータ制御部１１２（図６（ｂ）参照）は、非接触式水分計７５（７８）によって計測された焼却灰の水分率に基づいて、所定の制御信号を駆動モータ４８に送信する。これにより、ベルトコンベヤ４２の搬送速度を制御し、焼却灰に対する乾燥動作を制御して、ここでは灰搬送装置１２での湿潤状態の焼却灰に対する乾燥時間を調整することができる。なお、モータ制御部１１２、駆動モータ４８を含む構成が、本発明における「制御手段」に相当する。

＜作動説明＞
以上に述べたように構成される焼却灰処理装置１０Ｂにおいては、以下に述べる工程の実施により、重金属類の難溶性化処理が行われる。

＜加水工程＞
水噴射ノズル１３は、ベルトコンベヤ４２によって搬送されている焼却灰に対し水を噴射する。ベルトコンベヤ４２による焼却灰の搬送量が略一定の場合、ベルトコンベヤ４２によって搬送されている焼却灰に対し所定流量以上の水を水噴射ノズル１３から噴射すれば、焼却灰の水分率は所定値以上となる。

図９は、環境庁告示第１３号試験による焼却灰に含まれる重金属類（鉛）の溶出量と焼却灰の水分率との関係の一例を示すグラフである。図９のグラフに示されるように、焼却灰の含水率が高い程、鉛の溶出量が減少する傾向にあり、焼却灰の水分率が１７％以上であれば鉛の溶出量が確実に基準値である０．３ｍｇ／Ｌ未満となる。そこで、第二実施形態では、ベルトコンベヤ４２によって搬送される搬送量が略一定の焼却灰に対し、どの程度の流量の水を含ませれば焼却灰の含水率が１７％程度となるかを予め求めておく。そして、流量計５３及び演算部１１０によって計測される水噴射ノズル１３への供給水量に基づき流量調節弁５２の操作により、水供給源５０から水噴射ノズル１３へと供給される供給水量を調節して、ベルトコンベヤ４２によって搬送されている焼却灰に対し、予め求めた流量、又はそれ以上の流量の水を水噴射ノズル１３から噴射する。第二実施形態において、加水工程の際の焼却灰の水分率の目標値（第一水分率）は、１５％以上３０％以下が好ましく、本例では１７％程度である。これにより、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量を確実に基準値未満にすることができる。

＜乾燥工程＞
吹込管１４は、水噴射ノズル１３から噴射される水によって湿潤状態とされてベルトコンベヤ４２によって搬送されている焼却灰に対して、誘引送風機５６の誘引作用により供給される焼却排ガスを吹き込む。これにより、加水工程によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥するとともに、焼却排ガスに含まれるＣＯ_２を焼却灰に接触させる。ここで、ケーシング４０の内部への焼却排ガスの供給は、１分～１２時間程度（好ましくは５分～１時間程度）行われる。なお、吹込管１４からケーシング４０内に吹き込まれた焼却排ガスは、排気部５７、及び排ガス排気管５８を介して焼却炉１へと排気される。

焼却灰に含まれる重金属類は、焼却排ガスに含まれるＣＯ_２と反応して炭酸化物となり、水に対する溶解度が低下する。焼却灰に含まれる重金属類のうち、特に鉛の含有量が多いため、処理の対象になっている重金属類は主として鉛である。鉛は、酸化鉛（ＰｂＯ）から炭酸鉛（ＰｂＣＯ_３）に変化することにより、水に対する溶解度が下がって難溶性になる。また、焼却灰は、塩基性であって溶出液のｐＨが高い。焼却灰のｐＨに関しては、焼却灰に含まれる酸化カルシウム（ＣａＯ）又は水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）をＣＯ_２と反応させて炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とすることにより、焼却灰のｐＨを重金属類が難溶性を示す難溶性領域とすることも行われる。鉛は両性金属であり、強い塩基性を示す焼却灰においては溶出液のｐＨを低下させて難溶性領域とすることで、鉛の溶出量を減少させることができる。

＜水分率測定工程＞
非接触式水分計７５は、乾燥工程によって乾燥される焼却灰の水分率を計測する。すわわち、図６（ｂ）に示す演算部１１０は、予めメモリ１０１ｂ（図６（ａ）参照）に記憶されている図７に示す振幅位相比と公定法水分率（乾燥重量法）との正の相関関係のデータをメモリ１０１ｂから読み出し、読み出したデータと、マイクロ波受信部７５ｂにより受信されたマイクロ波の振幅位相比とに基づいて、ケーシング４０内の焼却灰の水分率を算出する。

＜乾燥制御工程＞
焼却灰処理装置１０Ｂにおいては、乾燥後の焼却灰の実際の水分率（非接触式水分計７５の計測水分率Ｗ_Ｋ）が目標水分率Ｗ_ＫＴになるようにされる。すなわち、図６（ｂ）に示すモータ制御部１１２は、所定の制御信号を駆動モータ４８へと送信し、ベルトコンベヤ４２のコンベヤ速度を制御して、非接触式水分計７５の計測水分率Ｗ_Ｋを目標水分率Ｗ_ＫＴに一致させるように乾燥動作を制御する。こうして、焼却灰の水分率を正確に目標水分率Ｗ_ＫＴへと近づけることができる。ここで、目標水分率Ｗ_ＫＴ（第二水分率）は、焼却灰の飛散防止を目的に定められるものであり、例えば、１０％以上１５％以下の範囲に設定されるのが好ましく、本例では１０％程度である。これにより、焼却灰の飛散を防止することができる。なお、焼却灰の水分率が１０％未満になると、焼却灰が飛散して、作業環境が悪化したり、ハンドリングが困難になったりする虞がある。

上記のように、第二実施形態においては、加水工程と乾燥工程とが実施される。加水工程は、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率（１７％程度）となるように焼却灰に水を含ませる。これにより、重金属類の溶出量を基準値未満とすることができる。一方、乾燥工程は、焼却灰が飛散しない第二水分率（１０％程度）となるように加水工程によって湿潤状態とされた焼却灰を乾燥する。これにより、焼却灰が飛散するのを防ぐことができる。焼却灰に含まれる重金属類の溶出量は、乾燥工程による乾燥後の第二水分率のときの重金属類溶出量になるのではなく、加水工程によって水を含ませた第一水分率のときの重金属類溶出量が維持される。従って、第一実施形態によれば、作業環境やハンドリングに悪影響を及ぼすことなく、重金属類の溶出を基準値未満に抑制することができる。

水分率が１０％程度にまで乾燥された焼却灰は、場外搬出されて再資源化等により処理される。処理費用は重量あたりで清算される。第二実施形態では、焼却灰の飛散を防止できる範囲で極力低い１０％程度の水分率とされるので、輸送中や積み込み、積み下ろし中に焼却灰が飛散するのを防止できるとともに、処理費用を低く抑えることができる。

第二実施形態においては、湿潤状態の焼却灰をベルトコンベヤ４２によって搬送しながら乾燥用ガス（焼却排ガス）を吹込管１４から吹き込んで乾燥するようにされているので、焼却灰を効率良く乾燥することができ、焼却灰の処理能力を向上することができる。

第二実施形態においては、非接触式水分計７５（７８）を用いて、焼却灰を透過したマイクロ波に関する振幅位相比と、公定法水分率との相関関係データ（図７参照）に基づいて、焼却灰の水分率を計測するようにしている。このような振幅位相比に基づく水分率の計測によれば、計測対象（灰搬送装置１２で搬送される焼却灰）の体積充填率の変動に影響されずに、焼却灰の水分率を精度良く計測することができ、非接触式水分計７５（７８）で精度良く計測された焼却灰の水分率に基づいて、焼却灰への加水処理や乾燥処理が行われるので、焼却灰の水分率を正確に調整することができる。

第二実施形態においも、灰排出装置１１を間欠的に稼働するようにして、灰排出装置１１から焼却灰を灰搬送装置１２へと間欠的に排出するようにし、この間欠的な焼却灰の排出動作に合わせて、灰搬送装置１２の搬送動作と、誘引送風機５６の誘引作用による吹込管１４から焼却灰への乾燥用ガス吹込動作とを連動させるのがよい。こうすることにより、焼却灰の処理能力を一定以上に保ちつつ、省動力化により消費電力を削減することができる。

〔第三実施形態〕
図１０は、本発明の第三実施形態に係る焼却灰処理装置の概略構成を示すブロック図である。第二実施形態の焼却灰処理装置１０Ｃにおいては、水噴射ノズル１３によって水が噴射された後で乾燥前の焼却灰の水分率を測定できるように水噴射ノズル１３と吹込管１４との間に位置するように非接触式水分計１７５がケーシング４０の上部に配設されている。非接触式水分計１７５は、非接触式水分計７５と同様に、マイクロ波発信部７５ａ及びマイクロ波受信部７５ｂと、演算部１１０とを備えてなる透過式の非接触式水分計が用いられる。なお、非接触式水分計１７５に代えて、非接触式水分計７８と同様の反射式の非接触式水分計を用いてもよい。

第三実施形態の焼却灰処理装置１０Ｃにおいては、水噴射ノズル１３によって水が噴射された後で乾燥前の焼却灰の水分率を非接触式水分計１７５によって測定する（水分率計測工程）。

＜加水制御工程＞
演算部１１０は、非接触式水分計１７５によって計測される水分率Ｗ_Ｓと流量計５３によって計測される噴射水量Ｑとを読み込み、上記式（１）により搬送灰量ｍを演算する。次いで、演算部１１０は、算出された搬送灰量ｍに基づいて、上記式（２）により目標噴射水量Ｑ_Ｔを演算する。そして、弁制御部１１３は、算出された目標噴射水量Ｑ_Ｔに応じた流量制御信号を流量調節弁５２へと送り、流量計５３によって計測される水噴射ノズル１３からの実際の噴射水量が目標噴射水量Ｑ_Ｔに一致するように噴射水量を制御する。これにより、焼却灰の水分率を目標水分率Ｗ_ＳＴに確実に近づけることができる。

第三実施形態によっても、第二実施形態と同様の作用効果を得ることができるのは言うまでもない。さらに、第三実施形態によれば、非接触式水分計１７５によって測定される水分率が第一水分率（本例では、１７％程度）となるように、水噴射ノズル１３からの噴射水量を正確に制御することができるので、水噴射ノズル１３によって水を含ませる焼却灰の水分率を確実に１７％程度とすることができ、重金属類の溶出量を確実に基準値未満とすることができる。

以上、本発明の焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法は、都市ごみや産業廃棄物を焼却炉で焼却した際に発生する焼却灰の冷却や、焼却灰に含まれる重金属類の溶出を抑制する用途において利用可能である。

１０Ａ～１０Ｃ 焼却灰処理装置
１２ 灰搬送装置（灰搬送手段）
１３ 水噴射ノズル（加水手段）
１４ 吹込管（乾燥手段）
４０ ケーシング
４２ ベルトコンベヤ（乾燥手段）
４８ 駆動モータ（乾燥制御手段）
５２ 流量調節弁（加水制御手段）
５３ 流量計（加水制御手段）
７０ 開口部
７１ 電磁波透過部材
７５，７８ 非接触式水分計（第二非接触式水分計）
８１ ヒーター（結露防止手段、水滴除去手段）
８５ ワイパー装置（水滴除去手段）
９１，９１’ エア吹出装置（結露防止手段、水滴除去手段）
９５ 被膜
１１２ モータ制御部（乾燥制御手段）
１１３ 弁制御部（加水制御手段）
１７５ 非接触式水分計（第一非接触式水分計）

Claims (11)

1. 灰搬送手段によって搬送される焼却灰に対して加水する焼却灰処理装置であって、
   焼却灰に水を加える加水手段と、
   焼却灰に電磁波を照射し当該電磁波の振幅変化と位相差との比に基づいて焼却灰の水分率を計測する非接触式水分計と、
   前記非接触式水分計によって計測された水分率に基づいて、前記加水手段を制御する制御手段と、
   を備える焼却灰処理装置。
2. 前記加水手段で加水した焼却灰を乾燥する乾燥手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記非接触式水分計によって計測された水分率に基づいて、前記乾燥手段を制御する請求項１に記載の焼却灰処理装置。
3. 前記灰搬送手段は、
   焼却灰を収容するケーシングと、
   前記ケーシングに設けられた開口部に装着される電磁波透過部材と、
   を備え、
   前記電磁波透過部材を通して前記ケーシング内の焼却灰に電磁波が照射されるように構成されている請求項１又は２に記載の焼却灰処理装置。
4. 前記非接触式水分計は、焼却灰を透過した電磁波によって焼却灰の水分率を計測する透過式の非接触式水分計である請求項１～３の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
5. 前記非接触式水分計は、焼却灰を透過し、且つ反射した電磁波によって焼却灰の水分率を計測する反射式の非接触式水分計である請求項１～３の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
6. 前記電磁波透過部材における前記ケーシング内の焼却灰に対向する側の表面に結露が発生するのを防止する結露防止手段を備える請求項３～５の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
7. 前記電磁波透過部材における前記ケーシング内の焼却灰に対向する側の表面に付着した水滴を除去する水滴除去手段を備える請求項３～６の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
8. 前記電磁波透過部材は、撥水性を有する請求項３～７の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
9. 前記非接触式水分計は、
   前記加水手段によって加水処理された焼却灰の水分率を計測する第一非接触式水分計と、
   前記加水手段で加水処理された後に前記乾燥手段によって乾燥処理された焼却灰の水分率を計測する第二非接触式水分計と、
   を含み、
   前記制御手段は、前記第一非接触式水分計によって計測される水分率が、焼却灰に含まれる重金属類の溶出量が基準値未満になる第一水分率となるように前記加水手段を制御するとともに、前記第二非接触式水分計によって計測される水分率が、焼却灰の飛散防止を目的に前記第一水分率よりも低く定められる第二水分率となるように前記乾燥手段を制御する請求項２～８の何れか一項に記載の焼却灰処理装置。
10. 搬送される焼却灰に対して加水する加水工程と、
    焼却灰に電磁波を照射し当該電磁波の振幅変化と位相差との比に基づいて焼却灰の水分率を計測する水分率計測工程と、
    前記水分率計測工程で計測される水分率に基づいて、前記加水工程での焼却灰に対する加水動作を制御する加水制御工程と、
    を包含する焼却灰処理方法。
11. 前記加水工程で加水した焼却灰を乾燥する乾燥工程と、
    前記水分率計測工程で計測される水分率に基づいて、前記乾燥工程での焼却灰に対する乾燥動作を制御する乾燥制御工程と、
    をさらに包含する請求項１０に記載の焼却灰処理方法。

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