JP3555011B2 - 廃棄物ガス化溶融装置とその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物（家庭やオフィス等から出される都市ごみ等の一般廃棄物、廃プラスチック、シュレッダダスト、廃棄電子機器等の産業廃棄物）のガス化溶融装置とその制御方法にに係る。特に廃棄物を熱分解し揮発成分と固体炭素成分に分離する熱分解炉と熱分解排ガス配管と熱分解排ガス燃焼器および熱分解残渣の燃焼溶融炉を有するガス化溶融装置において発生する異常事態（熱分解ガス配管内部がタール成分により閉塞する現象あるいは熱分解炉中の熱分解残渣が発火する現象等）を、温度、圧力および排ガス中の酸素濃度等の測定値を用いて感知し、防御しながら運転する方法と、異常事態の制御装置を具備したガス化溶融装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみなどの一般廃棄物や廃プラスチックなどの可燃物を含む廃棄物処理装置のひとつとして、廃棄物を熱分解炉に送入して不活性雰囲気中もしくは低酸素雰囲気中で加熱して熱分解し、乾留ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残留物（熱分解残渣）とを生成し、さらに連続的に前記熱分解残留物を冷却した後、粉砕装置に供給して固体炭素を主成分とする燃焼性成分を、例えば陶器、砂利等のがれきからなる不燃焼成分と分離し、燃焼性成分を粉砕器で粉砕した後に溶融炉に導いて燃焼処理し、生じた燃焼灰と不燃焼性成分中に含まれる灰分とを溶融スラグとし、この溶融スラグを排出して冷却固化するようにした廃棄物処理装置が知られている（例えば特開昭６４−４９８１６号公報）。
【０００３】
さらに熱分解ドラムを用いた乾留燃焼方法およびその装置において、乾留ドラムにおけるガスの発生の強弱をガス経路内における圧力で検出し、ガス圧縮機の回転数を調節するようにした廃棄物処理装置が知られている（特開昭７−３０５０６７号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の廃棄物処理装置においては、熱分解炉で廃棄物を熱分解した際に発生する乾留ガス（以下、熱分解ガスという）が途中で冷却することによってタール分等の熱分解ガス中の凝縮成分が凝縮し、熱分解ガス配管内壁に付着して該配管が閉塞する問題があり、安定した条件のもとでの熱分解を継続させるのが難しいという問題があった。
【０００５】
また、廃棄物が熱分解炉内に送入される過程で廃棄物送入量が変動し、供給量が一定しない場合が生じる。さらには熱分解の結果生成した熱分解残渣（以下、チャーという）が熱分解炉から排出される際に、チャー中に残留するタール分などが熱分解炉出口付近に凝縮してチャーを滞留させることによって安定運転が妨げられる事態が発生する。また、熱分解炉でリーク（空気の漏れ込み）が発生すると、熱分解炉中の熱分解残渣あるいは廃棄物が着火、燃焼する恐れがある。
【０００６】
これらの異常現象は危険をともなうので、異常現象発生の抑制と発生した場合の速やかな検出とが求められる。
【０００７】
本発明の課題は、廃棄物の熱分解において、廃棄物原料の供給不良に伴っておきる原料送入側での閉塞、チャー出口側で発生するチャーのブリッジによる閉塞あるいはタール等分解後の凝縮成分によるガス配管内の閉塞、あるいは熱分解炉中のチャーもしくは廃棄物原料の発火等、正常な運転の妨げになる異常現象を感知し異常現象を抑制することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記のような従来の装置の持つ問題点を解決するためになされたものであって、廃棄物を内部が不活性雰囲気もしくは低酸素分圧雰囲気に保持した回転ドラム状の熱分解炉に送入し、送入された前記廃棄物を加熱して熱分解し、乾留ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残渣（チャー）を生成、排出する熱分解炉と、該熱分解炉に乾留ガス排出管で接続され乾留ガスを燃焼させる熱分解ガス燃焼器と、前記熱分解炉の熱分解残渣を移動させる熱分解残渣移送装置と、熱分解残渣を燃焼溶融させる燃焼溶融炉とを有してなる廃棄物ガス化溶融装置を制御する方法において、廃棄物移動方向に沿って分散した複数個所における前記熱分解炉の温度と、前記熱分解残渣移送装置内部の温度と、前記熱分解炉の雰囲気酸素濃度及び前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度と、前記熱分解炉と乾留ガス排出管の圧力と、を検出し、検出された各検出値を用いて、前記熱分解炉における廃棄物の発火及び前記熱分解残渣移送装置における熱分解残渣の発火を検出することを特徴とする。前記酸素濃度がいずれも上昇し、前記熱分解炉と乾留ガス排出管の圧力がほぼ一定（±１０％の変動幅内であることが望ましい）であり、熱分解炉の中央部よりも入り口側の温度がほぼ一定（±１０℃の変動幅内であることが望ましい）もしくは上昇し、熱分解炉の出口部の温度及び熱分解残渣移送装置の内部の温度が上昇したとき、熱分解炉内の廃棄物が発火したと判定し、前記熱分解炉の雰囲気酸素濃度が上昇するとともに前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度がほぼ一定（元の酸素濃度値１００に対して±２０〜２５の変動幅内であることが望ましい）もしくは上昇し、前記熱分解炉と乾留ガス排出管の圧力がほぼ一定（±１０％の変動幅内であることが望ましい）であり、熱分解炉の温度がほぼ一定（変動幅が±１０℃内であることが望ましい）であり、熱分解残渣移送装置の内部の温度が上昇したとき、熱分解残渣移送装置の内部の熱分解残渣が発火したと判定する。
【０００９】
前記熱分解炉及び前記乾留ガス排出管の圧力と、前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度とを検出し、検出された各検出値を用いて、前記熱分解炉、前記乾留ガス排出管、前記熱分解ガス燃焼器のうちのいずれかにおける前記乾留ガス中の凝縮成分による閉塞の発生の兆候を感知するようにしてもよい。排ガスの酸素濃度が上昇し、検出された前記熱分解炉の圧力が上昇し、前記乾留ガス排出管の圧力がほぼ一定（±１０％の変動幅内であることが望ましい）もしくは低下するとき、熱分解炉の圧力検出点と乾留ガス排出管の圧力検出点の間で閉塞が発生したと判定し、排ガスの酸素濃度が上昇し、検出された前記熱分解炉の圧力と乾留ガス排出管の圧力の双方が上昇したとき、乾留ガス排出管の圧力検出点と前記熱分解ガス燃焼器の間で閉塞が発生したと判定する。
【００１０】
また、前記熱分解炉の原料廃棄物入り口側温度と、熱分解ガスの酸素濃度と、前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度と、熱分解炉及び乾留ガス排出管の圧力と、を検出し、検出された各検出値を用いて、前記熱分解炉への原料供給量の低下もしくは原料供給量の変動を感知するようにしてもよい。前記熱分解炉の原料廃棄物入り口側温度が上昇し、熱分解ガスの酸素濃度が上昇し、熱分解炉及び乾留ガス排出管の圧力に変化がないとき、前記熱分解炉への原料供給量の低下と判定する。
【００１１】
本発明はまた、上記課題を解決するために、廃棄物を乾留ガスと主として不揮発性の熱分解残渣とに変換する熱分解炉と、該熱分解炉に乾留ガス排出管で接続され乾留ガスを燃焼させる熱分解ガス燃焼器と、前記熱分解炉内の熱分解残渣を移動させる熱分解残渣移送装置と、熱分解残渣を燃焼溶融させる燃焼溶融炉とを有してなる廃棄物ガス化溶融装置において、前記熱分解炉の温度を廃棄物移動方向に沿って分散した複数個所で検出すると共に前記熱分解残渣移送装置内の熱分解残渣の温度を検出する温度測定手段と、前記熱分解ガスと前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度検出手段と、前記温度測定手段と前記酸素濃度検出手段の出力に基づいて前記熱分解炉内での廃棄物の発火と前記熱分解残渣移送装置内の熱分解残渣の発火のいずれかもしくは双方の有無を判定する制御装置と、を設けたことを特徴とする。前記熱分解炉に冷却手段を付設し、前記制御装置は、熱分解炉内の発火現象を感知したとき、発火現象を示す警報を出力するとともに、前記冷却手段により熱分解炉の冷却を行うよう制御するものとするのが望ましい。
【００１２】
前記熱分解炉及び前記乾留ガス排出管の圧力を測定する圧力測定手段と、前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記圧力測定手段と酸素濃度検出手段の出力に基づいて前記熱分解炉、前記乾留ガス排出管、前記熱分解ガス燃焼器のうちのいずれかにおける閉塞の発生の兆候を感知する制御装置と、を設けてなる廃棄物ガス化溶融装置としてもよい。前記乾留ガス排出管を並列に複数系統設け、前記制御装置を、乾留ガス排出管の閉塞の兆候を感知したとき、閉塞の兆候を感知したことを示す警報及び閉塞が発生した位置を出力するとともに、乾留ガス排出管の系統を切り替えるように制御するものとするのが望ましい。
【００１３】
また、前記熱分解炉の原料廃棄物入り口側温度を測定する温度測定手段と、前記熱分解炉の雰囲気酸素濃度と前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記熱分解炉の圧力と前記乾留ガス排出管の圧力を検出する圧力測定手段と、前記温度測定手段，酸素濃度検出手段及び圧力測定手段の各検出値を用いて、前記熱分解炉への原料供給量の変動を感知する制御装置と、を設けてなる廃棄物ガス化溶融装置としてもよい。熱分解炉への原料供給は原料供給速度の調節が可能な廃棄物原料供給手段により行われるように構成し、前記制御装置は、熱分解炉への原料供給量の低下もしくは原料供給量の変動を感知したとき、警報を出力するとともに、前記廃棄物原料供給手段の原料供給速度の調節を行うものとするのが望ましい。
【００１４】
熱分解炉が、廃棄物が熱分解する反応容器とその外部に付加された外部加熱容器（外套部）からなり、外部加熱容器に送入される加熱媒体で反応容器が加熱される場合、前記熱分解炉の廃棄物熱分解時の反応容器中雰囲気の温度は約４００〜５５０℃であることが望ましい。この温度を得るには、外部加熱容器の温度（すなわち外套部内の加熱媒体温度）で最高で７００℃とするのがよく、前記外部加熱容器の温度は外部加熱容器中に送入する熱媒体の温度により調整し、反応容器の温度測定は反応容器に近い外部加熱容器中に挿入、固定した複数の熱電対により行うのがよい。外部加熱容器に挿入された熱電対は、反応容器内の雰囲気温度の変化を反映する。反応容器内の原料（原料廃棄物、以下同じ）入り口側の温度は、原料廃棄物の持つ水分量に依存して外部加熱容器中の熱媒体温度より低く、反応容器長手方向（廃棄物原料移動方向）中央部あるいはチャー排出口側の温度より低い。反応容器の原料廃棄物入り口側温度の変化は原料の送入速度の変化を表す指標となる。
【００１５】
さらに、前記熱分解炉の原料送入側とチャー排出口側との間、あるいはチャー排出口側と乾留ガス排出管（以下、熱分解ガス配管という）、あるいは熱分解工程の要所に差圧伝送器を配設し、乾留ガス中のタール分が配管内部に凝縮し熱分解ガスが排出されにくくなる配管内部の閉塞の進行状態あるいは前記チャーの移送状態を感知し、原料である廃棄物の熱分解炉への送入量あるいは送入速度を制御したり、あらかじめ互いに並列に配設された複数系統の乾留ガス排出管を順次切り替えるようにしてもよい。
【００１６】
さらには前記熱分解炉から排出された熱分解ガスを送気して、別途送気したプロパンガスと空気によって火炎を形成した熱分解ガス燃焼器中で燃焼した燃焼排ガスの酸素濃度を測定することによって、前記熱分解ガス燃焼器中に送気された熱分解ガスの流量の変動を感知し、かつ測定した前記酸素濃度及び前記差圧伝送器の出力を入力として配管等に閉塞あるいは流路縮小等の事態が生じたかどうかを判定する。同時に、そのような事態を検知した時には、原料である廃棄物の熱分解炉への送入量あるいは送入速度を制御したり、あらかじめ互いに並列に配設された複数の乾留ガス排出管を順次切り替えて配管の閉塞に対応するようにしてもよい。
【００１７】
廃棄物を熱分解炉を用いて熱分解する工程および装置において、工程あるいは装置の各部の圧力変化を測定し、圧力変化とそれが生じた位置に基づいて、熱分解炉の反応容器内部における廃棄物の送り不良による閉塞、反応容器出口付近でのチャーのブリッジングによる閉塞あるいは熱分解ガス排ガス配管内のタール成分などによる閉塞の、それぞれの進行程度を検知することができる。
【００１８】
また、閉塞現象が発生した場合、その発生個所を特定することが、対策を講じ、定常状態への復帰のために必要である。廃棄物熱分解処理装置閉塞現象の発生は以下のようにして検知することができる。すなわち閉塞現象発生部位から下流側にはガスが流通しないために、閉塞現象発生部位の手前（上流側）の圧力が上昇する。また排ガス配管内部が廃棄物の熱分解によって発生するタール分等によって閉塞する現象は発生頻度が高く、運転時間の長さに比例して乾留ガス排出管断面積が小さくなり、連続的な圧力増大となって表示される。また乾留ガス排出管が閉塞する結果として、熱分解ガス燃焼器に熱分解ガスが送られなくなり、熱分解ガス燃焼器における酸素消費量が低下する。そのため、熱分解ガス燃焼器後段もしくはその燃焼排ガスダクトに付設した酸素濃度計で検出される酸素濃度値が高くなる。熱分解ガス燃焼器から排出される燃焼排ガスの酸素濃度は、次の２つの条件のとき、一定値が測定される。
【００１９】
▲１▼廃棄物の熱分解処理がない場合。この場合には、熱分解ガス燃焼器ではＬＰＧと空気の混合による火炎をあらかじめ形成しておく必要があるため、ＬＰＧと空気の混合比により排ガスの酸素濃度が決まる。たとえばＬＰＧ５Ｎｍ３／ｈを空気５００Ｎｍ３／ｈで燃焼して排ガス燃焼用の火炎を形成すれば、排ガスの酸素濃度は１６％となる。
【００２０】
▲２▼廃棄物の熱分解処理が行われ、一定速度（熱分解炉への単位時間あたりの原料廃棄物供給量が一定）で廃棄物が熱分解炉反応容器内に送入され、一定条件下で連続的に熱分解されている場合。この場合には、熱分解ガス燃焼器へのＬＰＧと空気の供給量は変動しないとする条件で、熱分解ガス燃焼器から排出される燃焼排ガス中の酸素濃度は、廃棄物の処理速度及び熱分解して発生する熱分解ガス量によって一義的に決まる。熱分解炉運転中に燃焼排ガスの酸素濃度が一定であれば廃棄物の熱分解は一定条件で進行していることになる。
【００２１】
しかし、酸素濃度が変化を始めれば、それは、
（ｉ）廃棄物の送入速度が変化しはじめた、
（ｉｉ）廃棄物の性状変化により熱分解ガス発生量が変化した、
（ｉｉｉ）熱分解ガス配管が閉塞しはじめ、熱分解ガス燃焼器に熱分解ガスが入らなくなった、
のいずれかであり、熱分解炉運転中に熱分解ガス配管が閉塞しはじめれば燃焼排ガス酸素濃度は徐々に上昇する。燃焼排ガス酸素濃度が徐々に上昇し、熱分解炉出口側および熱分解ガス配管部の差圧伝送器から出力される圧力が上昇した場合には、熱分解ガスを熱分解ガス燃焼器に導く乾留ガス排出管の閉塞が原因である。
【００２２】
熱分解炉に反応容器の温度を検知する温度測定手段を付設すれば、熱分解炉内での廃棄物あるいはチャーの発火を検知することができる。温度測定手段は、熱分解炉を加熱する加熱媒体が循環する外套部から挿入され、感温部が外套部内の熱媒体の温度、好ましくは反応容器外周面の温度を計測する位置になるように設置される。異常現象の発現個所を迅速に推定するために、温度測定手段は、熱分解炉の原料入り口側、原料移動方向の中央部及びチャー出口側等にそれぞれ付設されることが望ましい。また熱分解で生成したチャーが発火したか否かを検知するために、熱分解残渣搬出装置のチャー冷却器直前に温度測定手段を付設するのも有効である。熱分解炉中の廃棄物あるいはチャーが発火すれば、熱分解炉外套部内に付設した温度測定手段の指示温度が上昇することによって検知できる。
【００２３】
こうした信号が表れた場合を想定してあらかじめ定常運転から緊急対処時への移行を決定するための信号値、すなわち熱分解炉中の廃棄物あるいはチャーが発火したと判定する基準になる信号値（温度）が決定されており、その信号値を越えた場合には、反応容器の温度上昇を解消する方向に作用する操作が、制御装置により実行される。熱分解炉の異常昇温に対応するために、あらかじめ熱分解炉外套部内部に送入する熱媒体を遮断して熱分解炉外套部内部に冷却水を導入しうる回路を併設しておくのが望ましい。
【００２４】
廃棄物原料の熱分解炉への供給速度が何らかの原因で低下すると、熱分解炉反応容器近傍に設置した温度測定手段による指示温度は、一定量の廃棄物原料を供給していた状態の温度に対して上昇する。また同時に、熱分解ガスの酸素濃度も上昇する。この２つの変化が同時に感知され、なおかつ差圧測定手段の出力に変化が認められない場合には、廃棄物原料の供給速度が低下したことを意味するものであるから、制御装置は廃棄物フィーダの点検、あるいは廃棄物原料の供給速度を増加させること指示する信号を出力する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００２６】
〈実施例１〉
図１は本発明を適用した廃棄物ガス化処理装置の系統図である。図１に示すように、実施例１に係る廃棄物処理装置は、原料廃棄物を熱分解し、熱分解ガス２５を生成するとともに残った熱分解残渣（チャー）を排出する熱分解部分と、排出された前記熱分解残渣を移動させる熱分解残渣移送装置と、前記熱分解ガスを燃焼処理する熱分解ガス燃焼部分と、前記移送された熱分解残渣を燃焼溶融させる燃焼溶融部分とから、構成されている。
【００２７】
熱分解部分は、原料廃棄物１を熱分解する熱分解炉２と、熱分解炉２の原料供給端（入り口端）に廃棄物フィーダ２Ｂを介して接続された廃棄物供給ホッパ２Ａと、廃棄物供給ホッパ２Ａと廃棄物フィーダ２Ｂに接続された窒素供給管２Ｃと、熱分解炉２の下流端に設けられたチャー排出口２４と、前記廃棄物フィーダ２Ｂに取り付けられて該廃棄物フィーダ２Ｂ内の雰囲気圧力を計測し出力する差圧伝送器４１と、前記熱分解炉２内の雰囲気温度をその入り口側、原料移動方向ほぼ中央部、及びチャー排出口側でそれぞれ計測して出力する温度測定端子２６１，２６２，２６３と、チャー排出口２４内部における熱分解ガスの酸素濃度を計測して出力する酸素濃度計３４１と、を含んで構成されている。
【００２８】
熱分解残渣移送装置は、チャー排出口２４の下端に接続されたチャー排出配管２４Ａと、チャー排出配管２４Ａに上流側から順に直列に介装されたチャー冷却器４，チャー粉砕機５，チャー分級機７，チャーホッパ８と、チャー排出口２４とチャー冷却器４の間のチャー排出配管２４Ａに装着されて該配管内部の温度を計測して出力する温度測定端子２６５と、を含んで構成されている。
【００２９】
燃焼溶融部分は、前記チャー排出配管２４Ａの下流端に接続され、チャーを燃焼させる燃焼溶融炉９と、燃焼溶融炉９の底部に設けられてスラグ１０を排出するスラグ排出口と、燃焼溶融炉９の上部に吸い込み側を接続して配置された誘引送風機１１と、燃焼溶融炉９の上部と前記熱分解炉２を切替弁２１４を介して連通する熱媒体送入管２１１と、前記切替弁２１４の他の出側ポート（第２の出側ポート）と前記熱分解炉２を連通する冷却水配管２１３と、を含んで構成されている。
【００３０】
切替弁２１４の第１の出側ポートは前記熱媒体送入管２１１を介して熱分解炉２に接続され、第１の入り側ポートは熱媒体送入管２１１を介して前記燃焼溶融炉９に接続されている。切替弁２１４の第２の入り側ポートは、図示されていない冷却水源に接続されている。切替弁２１４は、第１の入り口ポート及び該第１の入り口ポートに連通する第１の出口ポートと、第２の入り口ポート及び該第２の入り口ポートに連通する第２の出口ポートと、を備え、第１の入り口ポートと第１の出口ポートを連通する状態と、第２の入り口ポートと第２の出口ポートを連通する状態との、いずれかの状態を選択するようになっている。
【００３１】
前記熱分解炉２は、熱分解反応が行われる中空円筒もしくは中空多角形の反応容器２２と、反応容器２２の周囲を囲んで形成され反応容器２２の外周面との間に熱媒体及び冷却水が供給される空間を形成する外套部２３と、を含んでなり、前記冷却水配管２１３及び熱媒体送入管２１１は、前記外套部２３に接続されている。外套部２３には、また、熱媒体２１（あるいは冷却水２１２）を排出する配管も接続されている。前記温度測定端子２６１，２６２，２６３は、反応容器２３の内部温度を反映しうる反応容器２２の外周面（あるいは外周面付近）の温度を測定するようになっている。
【００３２】
また、圧力測定手段である差圧伝送器４１、温度測定手段である温度測定端子２６１，２６２，２６３，２６５、酸素濃度測定手段である酸素濃度計３４１は、いずれも連続的に検出を行って、連続的に検出値を出力する。出力された各検出値は、図示されていない制御装置に入力される。この制御装置は、入力されたそれら検出値に基づいて、前記熱分解炉における廃棄物の発火、前記熱分解残渣移送装置における熱分解残渣の発火、前記熱分解炉における廃棄物の閉塞、乾留ガス排出管の前記乾留ガス中の凝縮分の付着による閉塞、熱分解炉への廃棄物供給量（供給速度）の変動の有無などを判断し、いずれかの異常があると判断したとき、その異常を示す警報を出力すると共に、その異常に対応すべくあらかじめ定められている処理を行うように構成されている。
【００３３】
なお、差圧伝送器４１は、廃棄物フィーダ２Ｂの圧力を検出するようになっているが、この圧力の代わりに熱分解炉２の廃棄物入り口部の圧力を検出するものとしても、実質的には同じ圧力を得ることができる。
【００３４】
熱分解ガス燃焼部分は、熱分解炉２で生成された熱分解ガス２５を、プロパンガス３１と空気３２で燃焼させる熱分解ガス燃焼器３と、熱分解ガス燃焼器３に燃焼排ガスダクト３Ａを介して吸い込み側を接続して配置され燃焼排ガス３３を排出する誘引送風機１１と、燃焼排ガスダクト３Ａに装着されて該ダクト内の燃焼排ガス３３の酸素濃度を計測、出力する酸素濃度計３４と、前記熱分解炉２の反応容器下流端（熱分解ガス出側）に入り側を接続して設置された４方切替弁６０と、熱分解ガス燃焼器３に出側を接続して設置された４方切替弁６１と、４方切替弁６０の第１の出側ポートと４方切替弁６１の第１の入り側ポートを連通する熱分解ガスバイパス配管２７３と、４方切替弁６０の第２の出側ポートと４方切替弁６１の第２の入り側ポートを連通する熱分解ガス第１配管２７２と、４方切替弁６０の第３の出側ポートと４方切替弁６１の第３の入り側ポートを連通する熱分解ガス第２配管２７１と、熱分解ガス第２配管２７１の上流端と下流端それぞれの位置における熱分解ガス第２配管２７１内部の圧力を計測し、出力する差圧伝送器４２，４３と、熱分解ガス第１配管２７２の流れ方向途中の２か所でそれぞれの位置における熱分解ガス第１配管２７２内部の圧力を計測し、出力する差圧伝送器４２１，４３１と、熱分解ガス第１配管２７２及び熱分解ガス第２配管２７１に装着された保温ヒータ２９１，２９０と、を含んで構成されている。熱分解ガス第１配管２７２，熱分解ガス第２配管２７１及び熱分解ガスバイパス配管２７３が乾留ガス排出管である。
【００３５】
圧力測定手段である差圧伝送器４２、４３，４２１，４３１、及び酸素濃度作成手段である酸素濃度計３４の各出力も、図示されていない前記制御装置に入力されるようになっている。
【００３６】
４方切替弁６１は、４方切替弁６０に連動して動作するように構成されている。すなわち、４方切替弁６０が入り側ポートと第１の出側ポートを連通する位置に操作されたら、４方切替弁６１は出側ポートと第１の入り側ポートを連通する位置に操作され、４方切替弁６０が入り側ポートと第２の出側ポートを連通する位置に操作されたら、４方切替弁６１は出側ポートと第２の入り側ポートを連通する位置に操作されるようになっている。したがって、制御装置が、熱分解ガス第１配管２７２，熱分解ガス第２配管２７１及び熱分解ガスバイパス配管２７３のいずれかを選択する場合、制御装置は、４方切替弁６０を、入り側ポートと選択する配管が接続された出側ポートを連通するように操作する。そうすると４方切替弁６１は４方切替弁６０に追随して動作し、選択された配管が接続された入り側ポートと出側ポートを連通する。
【００３７】
熱分解炉２は、供給された廃棄物１を窒素２０雰囲気中もしくは低酸素雰囲気中で熱分解し、乾留ガスと主として不揮発性成分，すなわち熱分解残渣（チャー）とを生成する。チャー冷却器４は、熱分解炉２から排出されたチャーを連続的に冷却する。チャー粉砕機５は、冷却されたチャーを所定の粒度に粉砕する。チャー分級機７は、粉砕されたチャーと混合して展延された金属類６を除去する。チャーホッパ８は、金属類６を除去したあとのチャーを一時貯留する。燃焼溶融炉９は、チャーホッパに貯留したチャーをプロパンガス３１と空気３２で燃焼する。燃焼溶融炉９中に送入されたチャーは加熱燃焼され、スラグ１０となって排出される。なお、ここでいう低酸素雰囲気は、酸素濃度が約４％以下の雰囲気を意味する。
【００３８】
熱分解炉２のチャー排出口２４側には、チャー冷却器４との間に温度測定端子２６５が付設され、排出チャーの温度変化が記録される。反応容器２３のチャー排出口２４側の上部には、熱分解ガス２５を排出送気する熱分解ガス第１配管２７２、熱分解ガス第２配管２７１、熱分解ガスバイパス配管２７３が４方切替弁６０を介して接続されており、熱分解ガス第１配管２７２、熱分解ガス第２配管２７１の外周には、熱分解ガス２５の冷却を防ぐために保温ヒータ２９１，２９０が設置され、熱分解ガス第１配管２７２、熱分解ガス第２配管２７１を約５００℃以上に加熱できるようになっている。熱分解ガス第１配管２７２、熱分解ガス第２配管２７１、熱分解ガスバイパス配管２７３の各下流端は、それら配管のいずれかに閉塞現象が起こった時に、他の配管に切り替えられるように、４方切替弁６１を介して熱分解ガス燃焼器３につながっている。
【００３９】
熱分解ガス燃焼器３にはプロパンガス３１及び空気３２の供給系が接続されており、熱分解ガスが送気される間、熱分解ガス２５を燃焼、無害化して排出できるようにプロパンガスと空気によって火炎が形成される。
【００４０】
また熱分解炉２内部の雰囲気及び熱分解ガス燃焼器３から排出された燃焼排ガス３３は、チャー排出口２４及び燃焼排ガスダクト３Ａから一部ガスを酸素濃度計３４１及び３４に導くことによって、それらに含まれる酸素の濃度を測定できるようになっている。熱分解ガス燃焼器３から排出された燃焼排ガス３３は排ガス処理経路の最終段に設けた誘引送風機１１により誘引排気される。
【００４１】
前記差圧伝送器４１〜４３，４２１，４３１は、検出部位の圧力と大気圧との差を検出して出力する。熱分解炉２の反応容器２３内部の圧力変動及び熱分解ガス第１配管２７２，熱分解ガス第２配管２７１の圧力変動が、差圧伝送器４１〜４３，４２１，４３１を用いて測定できる。
【００４２】
熱分解炉２の外套部２２には、熱媒体送入管２１１とともに冷却水２１２を送入するための冷却水配管２１３が接続されている。前記制御装置は、熱分解炉反応容器内部に異常昇温がある（廃棄物あるいは熱分解残渣の発火）と判定した場合、警報を出力するとともに、切替弁２１４を切り替え、外套部２２への熱媒体送入管２１１による熱媒体の送入をやめて冷却水配管２１３により冷却水２１２を熱分解炉２の外套部２２に送って、反応容器２３を強制冷却する。同時に窒素２０の流速を増大させる操作をも行う。この場合、前記制御装置が、廃棄物フィーダ２Ｂの動作を停止し、熱分解炉２への廃棄物の供給を止めるようにしてもよい。
【００４３】
図２は定常運転時の廃棄物投入速度と温度測定端子２６１〜２６３の測定結果を、経過時間を横軸にとって示した図である。熱分解炉反応容器原料入り口側（温度測定端子２６１）では原料送入開始とともに温度の低下が見られる。中央部付近（温度測定端子２６２）では入り口側の温度低下に遅れて温度低下が認められ、さらにチャー出口側（温度測定端子２６３）の温度は若干上昇した後に一定になる傾向を示す。本発明者らは、廃棄物処理量を毎時７５ｋｇとして運転試験をおこなった。廃棄物１を熱分解炉２に投入するのに先立って、まず、熱分解ガス燃焼器３で、ＬＰＧ５Ｎｍ３／ｈ，空気５００Ｎｍ３／ｈで排ガス燃焼用の火炎を形成した。このときの熱分解ガス燃焼器排ガス中の酸素濃度は１６％であった。すなわち、排ガス燃焼用の火炎による酸素消費で、熱分解ガス燃焼器排ガス中の酸素濃度は空気中の通常の酸素濃度から、１６％に低下した。廃棄物が熱分解炉２中に送入され、熱分解しはじめると熱分解ガス２５が発生しはじめる。熱分解ガス２５が熱分解ガス燃焼器３に送入されると、送入された熱分解ガス２５が、熱分解ガス燃焼器３で、ＬＰＧとともに燃焼するため、燃焼器排ガス３３の酸素濃度は、熱分解ガスがないときに比べて低下するが、廃棄物の供給速度が一定値（この場合毎時７５ｋｇ）に達した後は、燃焼器排ガス３３の酸素濃度はほぼ一定値を維持する。本実施例の場合には、燃焼器排ガス３３の酸素濃度は約４％で一定となった。廃棄物の供給速度が一定値に達した後の燃焼器排ガス３３の酸素濃度は、単位時間当たりに処理する廃棄物の量あるいは廃棄物の種類により異なる。
【００４４】
〈実施例２〉
本実施例では、廃棄物を１時間当たり約７５ｋｇずつ熱分解炉２に送り熱分解した場合の定常運転時の結果と異状現象（配管内の閉塞による圧力上昇）発現時の結果を比較して示す。
【００４５】
図３は定常状態で廃棄物が熱分解されていた後に続いて異常現象（配管内の閉塞による圧力上昇）が発現した時の、差圧伝送器４２，４３、酸素濃度計３４、温度測定端子２６１の測定結果及び廃棄物投入速度の変動を、経過時間を横軸にとって示す。差圧伝送器４２及び４３のデータに圧力の上昇を示す値が表れ、かつ熱分解ガス燃焼器排ガスの酸素濃度が上昇した。圧力上昇及び排ガス中酸素濃度の上昇によって、差圧伝送器４３下流側で配管の閉塞が発生したと判定できる。前記制御装置は、配管の閉塞が発生したと判定したら、４方切替弁６０，６１を操作して熱分解ガス２５の流路を他の熱分解ガス配管（本実施例の場合、閉塞を起こした配管が熱分解ガス第２配管２７１であれば、熱分解ガス第１配管２７２に切り替える）に切り替え、一方の配管の閉塞と他方の配管への切り替えを示す警報を出力する。切り替えるべき配管がない場合は、熱分解炉２への廃棄物の送入を停止し、配管の閉塞と熱分解炉２への廃棄物の送入を停止したことを示す警報を出力する。運転者は、警報を確認したら、閉塞した配管（この場合、熱分解ガス第２配管２７１）から配管の閉塞を取り除く作業に入る。温度測定端子２６１の出力は、原料廃棄物の送入量低下により熱分解炉入り口側の温度が上昇したことを示している。本実施例の場合、閉塞を起こした配管は熱分解ガス第２配管２７１であったので、４方切替弁６０，６１の操作により熱分解ガス２５の流路が熱分解ガス第１配管２７２に切り替えられたら、閉塞をおこした配管（熱分解ガス第２配管２７１）の清掃を運転と平行して実施する。こうすることによって、廃棄物処理量の変動を最小限にとどめることが可能である。
【００４６】
熱分解ガスバイパス配管２７３は、熱分解ガス第１配管２７２と熱分解ガス第２配管２７１の双方が閉塞をおこした場合に使用する緊急用の経路である。
【００４７】
差圧伝送器４１が検出圧力の上昇を示す一方、差圧伝送器４２，４３の検出圧力が変動しないかあるいは低下傾向にあり、酸素濃度計３４の示す酸素濃度が上昇するときは、前記制御装置は、熱分解炉２の内部での閉塞と判断し、熱分解炉２への廃棄物の送入を停止し、熱分解炉２の閉塞と熱分解炉２への廃棄物の送入を停止したことを示す警報を出力する。
【００４８】
〈実施例３〉
実施例３は、廃棄物送入速度が何らかの原因によって途中で変動した（低下した）例で、図４は、本実施例における温度測定端子２６１，２６２，２６３の出力と、廃棄物投入速度の変動を、経過時間を横軸にとって示す。図４に示すように、廃棄物送入速度の低下によって熱分解炉２の廃棄物投入口側温度（温度測定端子２６１の出力）は、一定速度で廃棄物１が供給されている時の温度レベルに比べて上昇する。廃棄物送入速度の低下を判断する基準は、装置内部の圧力変動が小さいこと、熱分解ガス燃焼器排ガス酸素濃度が上昇すること、の三つの現象を同時に検出することである。
【００４９】
また何らかの原因で運転開始から廃棄物送入が不安定であれば、温度測定端子２６１で検出される熱分解炉２の廃棄物投入側温度は一定レベルまでの低下を示すことがなく、従って明確な温度上昇を示すこともなく変動幅が安定しない状態が認められる。
【００５０】
なお、廃棄物送入速度が変動すると廃棄物投入側温度と同様に反応容器中央部温度（温度測定端子２６２の出力）にも変化が生じる。廃棄物送入速度が下がれば、反応容器中央部温度も低下の傾向を示すが、低下幅は廃棄物投入側温度に比べて小さい。従って反応容器中央部温度を廃棄物送入速度変動の感知制御に使用しても構わないが、反応容器中央部に廃棄物が到達するまでの時間遅れのため、廃棄物送入速度が変動してから反応容器中央部温度の変動が生ずるまでの時間遅れは、廃棄物投入口側温度に変動が生ずるまでの時間遅れより大きい。このため、反応容器中央部温度を廃棄物送入速度変動の感知制御に使用すると、廃棄物投入量変化に対応するのに遅れが生じ易く、異状現象への対応として時間的に不利が生じる場合がある。チャー排出口側温度（温度測定端子２６３の出力）についても同じ事がいえる。
【００５１】
また本実施例の結果、廃棄物送入速度が低下するときの廃棄物投入側温度変化の勾配は、廃棄物原料の送入速度の変化速度に依存することが分かった。図４は、廃棄物送入速度変化と廃棄物投入側温度の温度変化の関係を示す。すなわち熱分解炉の運転中の廃棄物投入側温度変化勾配を検出することによって、制御装置は原料である廃棄物の送入速度が変化（低下）したことが認識でき、変化量が予め設定した許容限界を超えた場合、警報を出力すると共に廃棄物フィーダ等に投入量調整（増加）の信号を送ることとなる。廃棄物投入側温度の温度変化勾配が０であれば、廃棄物送入速度の変化は０、すなわち廃棄物送入速度にばらつきがないことを意味する。逆に廃棄物投入側の温度変化の勾配が大きいほど廃棄物送入速度の変化（図４の場合、送入速度の低下）が顕著になったことを意味するので、廃棄物送入速度を回復するための手段、例えば廃棄物フィーダのつまりの点検、あるいは廃棄物フィーダの空転の有無等を確認して復帰操作を行う。
【００５２】
〈実施例４〉
実施例４では、熱分解途中の廃棄物あるいは熱分解炉反応容器から排出途中のチャーが発火する現象を人為的に作り出し、差圧伝送器４１〜４３で検出される反応容器内及び熱分解ガス配管の圧力変化と、温度測定端子２６１〜２６３で検出される反応容器２３内の温度変化と、温度測定端子２６５により検出されるチャー排出口２４下流側の温度変化と、酸素濃度計３４１で検出される熱分解炉２出口における熱分解炉雰囲気ガスの酸素濃度変化と、酸素濃度計３４で検出される熱分解ガス燃焼器３から排出される燃焼排ガス３３の酸素濃度変化の相関によって、前記発火現象を検出した。表１に結果を示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
酸素濃度計３４１及び３４から出力される酸素濃度値が上昇し、温度測定端子２６１、２６２の値が一定値から上昇の傾向、温度測定端子２６３及び２６５が上昇の傾向を示すとき、反応容器２３内における廃棄物もしくはチャーの発火が疑われる。この時には制御装置は、反応容器２３内の酸素濃度が約４％以下のできるだけ低い値になるように、熱分解炉２に供給される窒素２０の流量を増加する。制御装置はまた、切替弁２１４の切替により、熱媒体送入管２１１の熱媒体２１の替わりに、冷却水配管２１３を介して冷却水２１２を熱分解炉外套部２２に送り、反応容器２３を冷却する。図５に、熱分解炉２内でチャーが発火した場合の、熱分解炉２内部の温度変化及び酸素濃度の変化の例を示す。
【００５５】
また酸素濃度が上昇する現象は反応容器内での発火と同様ながら、反応容器２３内部での昇温が認められず、温度測定端子２６５でのみ温度上昇が検知された場合には、チャー排出口２４下流側でのチャーの発火が疑われる。この時には窒素２０の流量を増大させる操作を行うとともに、チャー排出口２４付近の冷却及びチャー冷却器４の冷却速度を増大する操作を行い、温度低下を確認する。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、熱分解炉，熱分解ガス配管，及び熱分解ガス燃焼器に発生した異状現象を感知し、もしくは発生の兆候を示す異状現象を感知し、速やかに定常状態に復帰するための対応を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す全体系統図である。
【図２】廃棄物を定常状態にて熱分解しているときの熱分解炉反応容器内部の温度変化の例を示す概念図である。
【図３】熱分解炉運転中の熱分解ガス配管閉塞に伴う、熱分解ガス燃焼器排ガス酸素濃度の変化、熱分解ガス配管内圧力変化の例を示す概念図である。
【図４】熱分解炉運転中の廃棄物送入速度の変動（低下）に伴う、熱分解炉内部温度の変化の例を示す概念図である。
【図５】熱分解炉運転中の廃棄物あるいはチャーの発火現象に伴う、熱分解炉温度及び酸素濃度変化の例を示す概念図である。
【符号の説明】
１ 廃棄物
２ 熱分解炉
２Ａ 廃棄物供給ホッパ
２Ｂ 廃棄物フィーダ
２Ｃ 窒素供給管
３ 熱分解ガス燃焼器
３Ａ 燃焼排ガスダクト
４ チャー冷却器
５ チャー粉砕機
６ 金属類
７ チャー分級機
８ チャーホッパ
９ 燃焼溶融炉
１０ スラグ
１１ 誘引送風機
２０ 窒素
２１ 加熱媒体
２２ 外套部
２３ 反応容器
２４ チャー排出口
２４Ａ チャー排出配管
２５ 熱分解ガス
３１ プロパンガス
３２ 空気
３３ 燃焼排ガス
４１〜４３ 差圧伝送器（圧力計）
６０，６１ ４方切替弁
２１１ 熱媒体送入管
２１２ 冷却水
２１３ 冷却水配管
２１４ 切替弁
２６１〜２６３，２６５ 温度測定端子（温度計）
２７１ 熱分解ガス第２配管
２７２ 熱分解ガス第１配管
２７３ 熱分解ガスバイパス配管
２９０，２９１ 保温ヒータ
３４１ 酸素濃度計
４２１，４３１ 差圧伝送器（圧力計）
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物（家庭やオフィス等から出される都市ごみ等の一般廃棄物、廃プラスチック、シュレッダダスト、廃棄電子機器等の産業廃棄物）のガス化溶融装置とその制御方法にに係る。特に廃棄物を熱分解し揮発成分と固体炭素成分に分離する熱分解炉と熱分解排ガス配管と熱分解排ガス燃焼器および熱分解残渣の燃焼溶融炉を有するガス化溶融装置において発生する異常事態（熱分解ガス配管内部がタール成分により閉塞する現象あるいは熱分解炉中の熱分解残渣が発火する現象等）を、温度、圧力および排ガス中の酸素濃度等の測定値を用いて感知し、防御しながら運転する方法と、異常事態の制御装置を具備したガス化溶融装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみなどの一般廃棄物や廃プラスチックなどの可燃物を含む廃棄物処理装置のひとつとして、廃棄物を熱分解炉に送入して不活性雰囲気中もしくは低酸素雰囲気中で加熱して熱分解し、乾留ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残留物（熱分解残渣）とを生成し、さらに連続的に前記熱分解残留物を冷却した後、粉砕装置に供給して固体炭素を主成分とする燃焼性成分を、例えば陶器、砂利等のがれきからなる不燃焼成分と分離し、燃焼性成分を粉砕器で粉砕した後に溶融炉に導いて燃焼処理し、生じた燃焼灰と不燃焼性成分中に含まれる灰分とを溶融スラグとし、この溶融スラグを排出して冷却固化するようにした廃棄物処理装置が知られている（例えば特開昭６４−４９８１６号公報）。
【０００３】
さらに熱分解ドラムを用いた乾留燃焼方法およびその装置において、乾留ドラムにおけるガスの発生の強弱をガス経路内における圧力で検出し、ガス圧縮機の回転数を調節するようにした廃棄物処理装置が知られている（特開昭７−３０５０６７号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の廃棄物処理装置においては、熱分解炉で廃棄物を熱分解した際に発生する乾留ガス（以下、熱分解ガスという）が途中で冷却することによってタール分等の熱分解ガス中の凝縮成分が凝縮し、熱分解ガス配管内壁に付着して該配管が閉塞する問題があり、安定した条件のもとでの熱分解を継続させるのが難しいという問題があった。
【０００５】
また、廃棄物が熱分解炉内に送入される過程で廃棄物送入量が変動し、供給量が一定しない場合が生じる。さらには熱分解の結果生成した熱分解残渣（以下、チャーという）が熱分解炉から排出される際に、チャー中に残留するタール分などが熱分解炉出口付近に凝縮してチャーを滞留させることによって安定運転が妨げられる事態が発生する。また、熱分解炉でリーク（空気の漏れ込み）が発生すると、熱分解炉中の熱分解残渣あるいは廃棄物が着火、燃焼する恐れがある。
【０００６】
これらの異常現象は危険をともなうので、異常現象発生の抑制と発生した場合の速やかな検出とが求められる。
【０００７】
本発明の課題は、廃棄物の熱分解において、廃棄物原料の供給不良に伴っておきる原料送入側での閉塞、チャー出口側で発生するチャーのブリッジによる閉塞あるいはタール等分解後の凝縮成分によるガス配管内の閉塞、あるいは熱分解炉中のチャーもしくは廃棄物原料の発火等、正常な運転の妨げになる異常現象を感知し異常現象を抑制することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記のような従来の装置の持つ問題点を解決するためになされたものであって、廃棄物を内部が不活性雰囲気もしくは低酸素分圧雰囲気に保持した回転ドラム状の熱分解炉に送入し、送入された前記廃棄物を加熱して熱分解し、乾留ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残渣（チャー）を生成、排出する熱分解炉と、該熱分解炉に乾留ガス排出管で接続され乾留ガスを燃焼させる熱分解ガス燃焼器と、前記熱分解炉の熱分解残渣を移動させる熱分解残渣移送装置と、熱分解残渣を燃焼溶融させる燃焼溶融炉とを有してなる廃棄物ガス化溶融装置を制御する方法において、廃棄物移動方向に沿って分散した複数個所における前記熱分解炉の温度と、前記熱分解残渣移送装置内部の温度と、前記熱分解炉の雰囲気酸素濃度及び前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度と、前記熱分解炉と乾留ガス排出管の圧力と、を検出し、検出された各検出値を用いて、前記熱分解炉における廃棄物の発火及び前記熱分解残渣移送装置における熱分解残渣の発火を検出することを特徴とする。前記酸素濃度がいずれも上昇し、前記熱分解炉と乾留ガス排出管の圧力がほぼ一定（±１０％の変動幅内であることが望ましい）であり、熱分解炉の中央部よりも入り口側の温度がほぼ一定（±１０℃の変動幅内であることが望ましい）もしくは上昇し、熱分解炉の出口部の温度及び熱分解残渣移送装置の内部の温度が上昇したとき、熱分解炉内の廃棄物が発火したと判定し、前記熱分解炉の雰囲気酸素濃度が上昇するとともに前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度がほぼ一定（元の酸素濃度値１００に対して±２０〜２５の変動幅内であることが望ましい）もしくは上昇し、前記熱分解炉と乾留ガス排出管の圧力がほぼ一定（±１０％の変動幅内であることが望ましい）であり、熱分解炉の温度がほぼ一定（変動幅が±１０℃内であることが望ましい）であり、熱分解残渣移送装置の内部の温度が上昇したとき、熱分解残渣移送装置の内部の熱分解残渣が発火したと判定する。
【０００９】
前記熱分解炉及び前記乾留ガス排出管の圧力と、前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度とを検出し、検出された各検出値を用いて、前記熱分解炉、前記乾留ガス排出管、前記熱分解ガス燃焼器のうちのいずれかにおける前記乾留ガス中の凝縮成分による閉塞の発生の兆候を感知するようにしてもよい。排ガスの酸素濃度が上昇し、検出された前記熱分解炉の圧力が上昇し、前記乾留ガス排出管の圧力がほぼ一定（±１０％の変動幅内であることが望ましい）もしくは低下するとき、熱分解炉の圧力検出点と乾留ガス排出管の圧力検出点の間で閉塞が発生したと判定し、排ガスの酸素濃度が上昇し、検出された前記熱分解炉の圧力と乾留ガス排出管の圧力の双方が上昇したとき、乾留ガス排出管の圧力検出点と前記熱分解ガス燃焼器の間で閉塞が発生したと判定する。
【００１０】
また、前記熱分解炉の原料廃棄物入り口側温度と、熱分解ガスの酸素濃度と、前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度と、熱分解炉及び乾留ガス排出管の圧力と、を検出し、検出された各検出値を用いて、前記熱分解炉への原料供給量の低下もしくは原料供給量の変動を感知するようにしてもよい。前記熱分解炉の原料廃棄物入り口側温度が上昇し、熱分解ガスの酸素濃度が上昇し、熱分解炉及び乾留ガス排出管の圧力に変化がないとき、前記熱分解炉への原料供給量の低下と判定する。
【００１１】
本発明はまた、上記課題を解決するために、廃棄物を乾留ガスと主として不揮発性の熱分解残渣とに変換する熱分解炉と、該熱分解炉に乾留ガス排出管で接続され乾留ガスを燃焼させる熱分解ガス燃焼器と、前記熱分解炉内の熱分解残渣を移動させる熱分解残渣移送装置と、熱分解残渣を燃焼溶融させる燃焼溶融炉とを有してなる廃棄物ガス化溶融装置において、前記熱分解炉の温度を廃棄物移動方向に沿って分散した複数個所で検出すると共に前記熱分解残渣移送装置内の熱分解残渣の温度を検出する温度測定手段と、前記熱分解ガスと前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度検出手段と、前記温度測定手段と前記酸素濃度検出手段の出力に基づいて前記熱分解炉内での廃棄物の発火と前記熱分解残渣移送装置内の熱分解残渣の発火のいずれかもしくは双方の有無を判定する制御装置と、を設けたことを特徴とする。前記熱分解炉に冷却手段を付設し、前記制御装置は、熱分解炉内の発火現象を感知したとき、発火現象を示す警報を出力するとともに、前記冷却手段により熱分解炉の冷却を行うよう制御するものとするのが望ましい。
【００１２】
前記熱分解炉及び前記乾留ガス排出管の圧力を測定する圧力測定手段と、前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記圧力測定手段と酸素濃度検出手段の出力に基づいて前記熱分解炉、前記乾留ガス排出管、前記熱分解ガス燃焼器のうちのいずれかにおける閉塞の発生の兆候を感知する制御装置と、を設けてなる廃棄物ガス化溶融装置としてもよい。前記乾留ガス排出管を並列に複数系統設け、前記制御装置を、乾留ガス排出管の閉塞の兆候を感知したとき、閉塞の兆候を感知したことを示す警報及び閉塞が発生した位置を出力するとともに、乾留ガス排出管の系統を切り替えるように制御するものとするのが望ましい。
【００１３】
また、前記熱分解炉の原料廃棄物入り口側温度を測定する温度測定手段と、前記熱分解炉の雰囲気酸素濃度と前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記熱分解炉の圧力と前記乾留ガス排出管の圧力を検出する圧力測定手段と、前記温度測定手段，酸素濃度検出手段及び圧力測定手段の各検出値を用いて、前記熱分解炉への原料供給量の変動を感知する制御装置と、を設けてなる廃棄物ガス化溶融装置としてもよい。熱分解炉への原料供給は原料供給速度の調節が可能な廃棄物原料供給手段により行われるように構成し、前記制御装置は、熱分解炉への原料供給量の低下もしくは原料供給量の変動を感知したとき、警報を出力するとともに、前記廃棄物原料供給手段の原料供給速度の調節を行うものとするのが望ましい。
【００１４】
熱分解炉が、廃棄物が熱分解する反応容器とその外部に付加された外部加熱容器（外套部）からなり、外部加熱容器に送入される加熱媒体で反応容器が加熱される場合、前記熱分解炉の廃棄物熱分解時の反応容器中雰囲気の温度は約４００〜５５０℃であることが望ましい。この温度を得るには、外部加熱容器の温度（すなわち外套部内の加熱媒体温度）で最高で７００℃とするのがよく、前記外部加熱容器の温度は外部加熱容器中に送入する熱媒体の温度により調整し、反応容器の温度測定は反応容器に近い外部加熱容器中に挿入、固定した複数の熱電対により行うのがよい。外部加熱容器に挿入された熱電対は、反応容器内の雰囲気温度の変化を反映する。反応容器内の原料（原料廃棄物、以下同じ）入り口側の温度は、原料廃棄物の持つ水分量に依存して外部加熱容器中の熱媒体温度より低く、反応容器長手方向（廃棄物原料移動方向）中央部あるいはチャー排出口側の温度より低い。反応容器の原料廃棄物入り口側温度の変化は原料の送入速度の変化を表す指標となる。
【００１５】
さらに、前記熱分解炉の原料送入側とチャー排出口側との間、あるいはチャー排出口側と乾留ガス排出管（以下、熱分解ガス配管という）、あるいは熱分解工程の要所に差圧伝送器を配設し、乾留ガス中のタール分が配管内部に凝縮し熱分解ガスが排出されにくくなる配管内部の閉塞の進行状態あるいは前記チャーの移送状態を感知し、原料である廃棄物の熱分解炉への送入量あるいは送入速度を制御したり、あらかじめ互いに並列に配設された複数系統の乾留ガス排出管を順次切り替えるようにしてもよい。
【００１６】
さらには前記熱分解炉から排出された熱分解ガスを送気して、別途送気したプロパンガスと空気によって火炎を形成した熱分解ガス燃焼器中で燃焼した燃焼排ガスの酸素濃度を測定することによって、前記熱分解ガス燃焼器中に送気された熱分解ガスの流量の変動を感知し、かつ測定した前記酸素濃度及び前記差圧伝送器の出力を入力として配管等に閉塞あるいは流路縮小等の事態が生じたかどうかを判定する。同時に、そのような事態を検知した時には、原料である廃棄物の熱分解炉への送入量あるいは送入速度を制御したり、あらかじめ互いに並列に配設された複数の乾留ガス排出管を順次切り替えて配管の閉塞に対応するようにしてもよい。
【００１７】
廃棄物を熱分解炉を用いて熱分解する工程および装置において、工程あるいは装置の各部の圧力変化を測定し、圧力変化とそれが生じた位置に基づいて、熱分解炉の反応容器内部における廃棄物の送り不良による閉塞、反応容器出口付近でのチャーのブリッジングによる閉塞あるいは熱分解ガス排ガス配管内のタール成分などによる閉塞の、それぞれの進行程度を検知することができる。
【００１８】
また、閉塞現象が発生した場合、その発生個所を特定することが、対策を講じ、定常状態への復帰のために必要である。廃棄物熱分解処理装置閉塞現象の発生は以下のようにして検知することができる。すなわち閉塞現象発生部位から下流側にはガスが流通しないために、閉塞現象発生部位の手前（上流側）の圧力が上昇する。また排ガス配管内部が廃棄物の熱分解によって発生するタール分等によって閉塞する現象は発生頻度が高く、運転時間の長さに比例して乾留ガス排出管断面積が小さくなり、連続的な圧力増大となって表示される。また乾留ガス排出管が閉塞する結果として、熱分解ガス燃焼器に熱分解ガスが送られなくなり、熱分解ガス燃焼器における酸素消費量が低下する。そのため、熱分解ガス燃焼器後段もしくはその燃焼排ガスダクトに付設した酸素濃度計で検出される酸素濃度値が高くなる。熱分解ガス燃焼器から排出される燃焼排ガスの酸素濃度は、次の２つの条件のとき、一定値が測定される。
【００１９】
▲１▼廃棄物の熱分解処理がない場合。この場合には、熱分解ガス燃焼器ではＬＰＧと空気の混合による火炎をあらかじめ形成しておく必要があるため、ＬＰＧと空気の混合比により排ガスの酸素濃度が決まる。たとえばＬＰＧ５Ｎｍ３／ｈを空気５００Ｎｍ３／ｈで燃焼して排ガス燃焼用の火炎を形成すれば、排ガスの酸素濃度は１６％となる。
【００２０】
▲２▼廃棄物の熱分解処理が行われ、一定速度（熱分解炉への単位時間あたりの原料廃棄物供給量が一定）で廃棄物が熱分解炉反応容器内に送入され、一定条件下で連続的に熱分解されている場合。この場合には、熱分解ガス燃焼器へのＬＰＧと空気の供給量は変動しないとする条件で、熱分解ガス燃焼器から排出される燃焼排ガス中の酸素濃度は、廃棄物の処理速度及び熱分解して発生する熱分解ガス量によって一義的に決まる。熱分解炉運転中に燃焼排ガスの酸素濃度が一定であれば廃棄物の熱分解は一定条件で進行していることになる。
【００２１】
しかし、酸素濃度が変化を始めれば、それは、
（ｉ）廃棄物の送入速度が変化しはじめた、
（ｉｉ）廃棄物の性状変化により熱分解ガス発生量が変化した、
（ｉｉｉ）熱分解ガス配管が閉塞しはじめ、熱分解ガス燃焼器に熱分解ガスが入らなくなった、
のいずれかであり、熱分解炉運転中に熱分解ガス配管が閉塞しはじめれば燃焼排ガス酸素濃度は徐々に上昇する。燃焼排ガス酸素濃度が徐々に上昇し、熱分解炉出口側および熱分解ガス配管部の差圧伝送器から出力される圧力が上昇した場合には、熱分解ガスを熱分解ガス燃焼器に導く乾留ガス排出管の閉塞が原因である。
【００２２】
熱分解炉に反応容器の温度を検知する温度測定手段を付設すれば、熱分解炉内での廃棄物あるいはチャーの発火を検知することができる。温度測定手段は、熱分解炉を加熱する加熱媒体が循環する外套部から挿入され、感温部が外套部内の熱媒体の温度、好ましくは反応容器外周面の温度を計測する位置になるように設置される。異常現象の発現個所を迅速に推定するために、温度測定手段は、熱分解炉の原料入り口側、原料移動方向の中央部及びチャー出口側等にそれぞれ付設されることが望ましい。また熱分解で生成したチャーが発火したか否かを検知するために、熱分解残渣搬出装置のチャー冷却器直前に温度測定手段を付設するのも有効である。熱分解炉中の廃棄物あるいはチャーが発火すれば、熱分解炉外套部内に付設した温度測定手段の指示温度が上昇することによって検知できる。
【００２３】
こうした信号が表れた場合を想定してあらかじめ定常運転から緊急対処時への移行を決定するための信号値、すなわち熱分解炉中の廃棄物あるいはチャーが発火したと判定する基準になる信号値（温度）が決定されており、その信号値を越えた場合には、反応容器の温度上昇を解消する方向に作用する操作が、制御装置により実行される。熱分解炉の異常昇温に対応するために、あらかじめ熱分解炉外套部内部に送入する熱媒体を遮断して熱分解炉外套部内部に冷却水を導入しうる回路を併設しておくのが望ましい。
【００２４】
廃棄物原料の熱分解炉への供給速度が何らかの原因で低下すると、熱分解炉反応容器近傍に設置した温度測定手段による指示温度は、一定量の廃棄物原料を供給していた状態の温度に対して上昇する。また同時に、熱分解ガスの酸素濃度も上昇する。この２つの変化が同時に感知され、なおかつ差圧測定手段の出力に変化が認められない場合には、廃棄物原料の供給速度が低下したことを意味するものであるから、制御装置は廃棄物フィーダの点検、あるいは廃棄物原料の供給速度を増加させること指示する信号を出力する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００２６】
〈実施例１〉
図１は本発明を適用した廃棄物ガス化処理装置の系統図である。図１に示すように、実施例１に係る廃棄物処理装置は、原料廃棄物を熱分解し、熱分解ガス２５を生成するとともに残った熱分解残渣（チャー）を排出する熱分解部分と、排出された前記熱分解残渣を移動させる熱分解残渣移送装置と、前記熱分解ガスを燃焼処理する熱分解ガス燃焼部分と、前記移送された熱分解残渣を燃焼溶融させる燃焼溶融部分とから、構成されている。
【００２７】
熱分解部分は、原料廃棄物１を熱分解する熱分解炉２と、熱分解炉２の原料供給端（入り口端）に廃棄物フィーダ２Ｂを介して接続された廃棄物供給ホッパ２Ａと、廃棄物供給ホッパ２Ａと廃棄物フィーダ２Ｂに接続された窒素供給管２Ｃと、熱分解炉２の下流端に設けられたチャー排出口２４と、前記廃棄物フィーダ２Ｂに取り付けられて該廃棄物フィーダ２Ｂ内の雰囲気圧力を計測し出力する差圧伝送器４１と、前記熱分解炉２内の雰囲気温度をその入り口側、原料移動方向ほぼ中央部、及びチャー排出口側でそれぞれ計測して出力する温度測定端子２６１，２６２，２６３と、チャー排出口２４内部における熱分解ガスの酸素濃度を計測して出力する酸素濃度計３４１と、を含んで構成されている。
【００２８】
熱分解残渣移送装置は、チャー排出口２４の下端に接続されたチャー排出配管２４Ａと、チャー排出配管２４Ａに上流側から順に直列に介装されたチャー冷却器４，チャー粉砕機５，チャー分級機７，チャーホッパ８と、チャー排出口２４とチャー冷却器４の間のチャー排出配管２４Ａに装着されて該配管内部の温度を計測して出力する温度測定端子２６５と、を含んで構成されている。
【００２９】
燃焼溶融部分は、前記チャー排出配管２４Ａの下流端に接続され、チャーを燃焼させる燃焼溶融炉９と、燃焼溶融炉９の底部に設けられてスラグ１０を排出するスラグ排出口と、燃焼溶融炉９の上部に吸い込み側を接続して配置された誘引送風機１１と、燃焼溶融炉９の上部と前記熱分解炉２を切替弁２１４を介して連通する熱媒体送入管２１１と、前記切替弁２１４の他の出側ポート（第２の出側ポート）と前記熱分解炉２を連通する冷却水配管２１３と、を含んで構成されている。
【００３０】
切替弁２１４の第１の出側ポートは前記熱媒体送入管２１１を介して熱分解炉２に接続され、第１の入り側ポートは熱媒体送入管２１１を介して前記燃焼溶融炉９に接続されている。切替弁２１４の第２の入り側ポートは、図示されていない冷却水源に接続されている。切替弁２１４は、第１の入り口ポート及び該第１の入り口ポートに連通する第１の出口ポートと、第２の入り口ポート及び該第２の入り口ポートに連通する第２の出口ポートと、を備え、第１の入り口ポートと第１の出口ポートを連通する状態と、第２の入り口ポートと第２の出口ポートを連通する状態との、いずれかの状態を選択するようになっている。
【００３１】
前記熱分解炉２は、熱分解反応が行われる中空円筒もしくは中空多角形の反応容器２２と、反応容器２２の周囲を囲んで形成され反応容器２２の外周面との間に熱媒体及び冷却水が供給される空間を形成する外套部２３と、を含んでなり、前記冷却水配管２１３及び熱媒体送入管２１１は、前記外套部２３に接続されている。外套部２３には、また、熱媒体２１（あるいは冷却水２１２）を排出する配管も接続されている。前記温度測定端子２６１，２６２，２６３は、反応容器２３の内部温度を反映しうる反応容器２２の外周面（あるいは外周面付近）の温度を測定するようになっている。
【００３２】
また、圧力測定手段である差圧伝送器４１、温度測定手段である温度測定端子２６１，２６２，２６３，２６５、酸素濃度測定手段である酸素濃度計３４１は、いずれも連続的に検出を行って、連続的に検出値を出力する。出力された各検出値は、図示されていない制御装置に入力される。この制御装置は、入力されたそれら検出値に基づいて、前記熱分解炉における廃棄物の発火、前記熱分解残渣移送装置における熱分解残渣の発火、前記熱分解炉における廃棄物の閉塞、乾留ガス排出管の前記乾留ガス中の凝縮分の付着による閉塞、熱分解炉への廃棄物供給量（供給速度）の変動の有無などを判断し、いずれかの異常があると判断したとき、その異常を示す警報を出力すると共に、その異常に対応すべくあらかじめ定められている処理を行うように構成されている。
【００３３】
なお、差圧伝送器４１は、廃棄物フィーダ２Ｂの圧力を検出するようになっているが、この圧力の代わりに熱分解炉２の廃棄物入り口部の圧力を検出するものとしても、実質的には同じ圧力を得ることができる。
【００３４】
熱分解ガス燃焼部分は、熱分解炉２で生成された熱分解ガス２５を、プロパンガス３１と空気３２で燃焼させる熱分解ガス燃焼器３と、熱分解ガス燃焼器３に燃焼排ガスダクト３Ａを介して吸い込み側を接続して配置され燃焼排ガス３３を排出する誘引送風機１１と、燃焼排ガスダクト３Ａに装着されて該ダクト内の燃焼排ガス３３の酸素濃度を計測、出力する酸素濃度計３４と、前記熱分解炉２の反応容器下流端（熱分解ガス出側）に入り側を接続して設置された４方切替弁６０と、熱分解ガス燃焼器３に出側を接続して設置された４方切替弁６１と、４方切替弁６０の第１の出側ポートと４方切替弁６１の第１の入り側ポートを連通する熱分解ガスバイパス配管２７３と、４方切替弁６０の第２の出側ポートと４方切替弁６１の第２の入り側ポートを連通する熱分解ガス第１配管２７２と、４方切替弁６０の第３の出側ポートと４方切替弁６１の第３の入り側ポートを連通する熱分解ガス第２配管２７１と、熱分解ガス第２配管２７１の上流端と下流端それぞれの位置における熱分解ガス第２配管２７１内部の圧力を計測し、出力する差圧伝送器４２，４３と、熱分解ガス第１配管２７２の流れ方向途中の２か所でそれぞれの位置における熱分解ガス第１配管２７２内部の圧力を計測し、出力する差圧伝送器４２１，４３１と、熱分解ガス第１配管２７２及び熱分解ガス第２配管２７１に装着された保温ヒータ２９１，２９０と、を含んで構成されている。熱分解ガス第１配管２７２，熱分解ガス第２配管２７１及び熱分解ガスバイパス配管２７３が乾留ガス排出管である。
【００３５】
圧力測定手段である差圧伝送器４２、４３，４２１，４３１、及び酸素濃度作成手段である酸素濃度計３４の各出力も、図示されていない前記制御装置に入力されるようになっている。
【００３６】
４方切替弁６１は、４方切替弁６０に連動して動作するように構成されている。すなわち、４方切替弁６０が入り側ポートと第１の出側ポートを連通する位置に操作されたら、４方切替弁６１は出側ポートと第１の入り側ポートを連通する位置に操作され、４方切替弁６０が入り側ポートと第２の出側ポートを連通する位置に操作されたら、４方切替弁６１は出側ポートと第２の入り側ポートを連通する位置に操作されるようになっている。したがって、制御装置が、熱分解ガス第１配管２７２，熱分解ガス第２配管２７１及び熱分解ガスバイパス配管２７３のいずれかを選択する場合、制御装置は、４方切替弁６０を、入り側ポートと選択する配管が接続された出側ポートを連通するように操作する。そうすると４方切替弁６１は４方切替弁６０に追随して動作し、選択された配管が接続された入り側ポートと出側ポートを連通する。
【００３７】
熱分解炉２は、供給された廃棄物１を窒素２０雰囲気中もしくは低酸素雰囲気中で熱分解し、乾留ガスと主として不揮発性成分，すなわち熱分解残渣（チャー）とを生成する。チャー冷却器４は、熱分解炉２から排出されたチャーを連続的に冷却する。チャー粉砕機５は、冷却されたチャーを所定の粒度に粉砕する。チャー分級機７は、粉砕されたチャーと混合して展延された金属類６を除去する。チャーホッパ８は、金属類６を除去したあとのチャーを一時貯留する。燃焼溶融炉９は、チャーホッパに貯留したチャーをプロパンガス３１と空気３２で燃焼する。燃焼溶融炉９中に送入されたチャーは加熱燃焼され、スラグ１０となって排出される。なお、ここでいう低酸素雰囲気は、酸素濃度が約４％以下の雰囲気を意味する。
【００３８】
熱分解炉２のチャー排出口２４側には、チャー冷却器４との間に温度測定端子２６５が付設され、排出チャーの温度変化が記録される。反応容器２３のチャー排出口２４側の上部には、熱分解ガス２５を排出送気する熱分解ガス第１配管２７２、熱分解ガス第２配管２７１、熱分解ガスバイパス配管２７３が４方切替弁６０を介して接続されており、熱分解ガス第１配管２７２、熱分解ガス第２配管２７１の外周には、熱分解ガス２５の冷却を防ぐために保温ヒータ２９１，２９０が設置され、熱分解ガス第１配管２７２、熱分解ガス第２配管２７１を約５００℃以上に加熱できるようになっている。熱分解ガス第１配管２７２、熱分解ガス第２配管２７１、熱分解ガスバイパス配管２７３の各下流端は、それら配管のいずれかに閉塞現象が起こった時に、他の配管に切り替えられるように、４方切替弁６１を介して熱分解ガス燃焼器３につながっている。
【００３９】
熱分解ガス燃焼器３にはプロパンガス３１及び空気３２の供給系が接続されており、熱分解ガスが送気される間、熱分解ガス２５を燃焼、無害化して排出できるようにプロパンガスと空気によって火炎が形成される。
【００４０】
また熱分解炉２内部の雰囲気及び熱分解ガス燃焼器３から排出された燃焼排ガス３３は、チャー排出口２４及び燃焼排ガスダクト３Ａから一部ガスを酸素濃度計３４１及び３４に導くことによって、それらに含まれる酸素の濃度を測定できるようになっている。熱分解ガス燃焼器３から排出された燃焼排ガス３３は排ガス処理経路の最終段に設けた誘引送風機１１により誘引排気される。
【００４１】
前記差圧伝送器４１〜４３，４２１，４３１は、検出部位の圧力と大気圧との差を検出して出力する。熱分解炉２の反応容器２３内部の圧力変動及び熱分解ガス第１配管２７２，熱分解ガス第２配管２７１の圧力変動が、差圧伝送器４１〜４３，４２１，４３１を用いて測定できる。
【００４２】
熱分解炉２の外套部２２には、熱媒体送入管２１１とともに冷却水２１２を送入するための冷却水配管２１３が接続されている。前記制御装置は、熱分解炉反応容器内部に異常昇温がある（廃棄物あるいは熱分解残渣の発火）と判定した場合、警報を出力するとともに、切替弁２１４を切り替え、外套部２２への熱媒体送入管２１１による熱媒体の送入をやめて冷却水配管２１３により冷却水２１２を熱分解炉２の外套部２２に送って、反応容器２３を強制冷却する。同時に窒素２０の流速を増大させる操作をも行う。この場合、前記制御装置が、廃棄物フィーダ２Ｂの動作を停止し、熱分解炉２への廃棄物の供給を止めるようにしてもよい。
【００４３】
図２は定常運転時の廃棄物投入速度と温度測定端子２６１〜２６３の測定結果を、経過時間を横軸にとって示した図である。熱分解炉反応容器原料入り口側（温度測定端子２６１）では原料送入開始とともに温度の低下が見られる。中央部付近（温度測定端子２６２）では入り口側の温度低下に遅れて温度低下が認められ、さらにチャー出口側（温度測定端子２６３）の温度は若干上昇した後に一定になる傾向を示す。本発明者らは、廃棄物処理量を毎時７５ｋｇとして運転試験をおこなった。廃棄物１を熱分解炉２に投入するのに先立って、まず、熱分解ガス燃焼器３で、ＬＰＧ５Ｎｍ３／ｈ，空気５００Ｎｍ３／ｈで排ガス燃焼用の火炎を形成した。このときの熱分解ガス燃焼器排ガス中の酸素濃度は１６％であった。すなわち、排ガス燃焼用の火炎による酸素消費で、熱分解ガス燃焼器排ガス中の酸素濃度は空気中の通常の酸素濃度から、１６％に低下した。廃棄物が熱分解炉２中に送入され、熱分解しはじめると熱分解ガス２５が発生しはじめる。熱分解ガス２５が熱分解ガス燃焼器３に送入されると、送入された熱分解ガス２５が、熱分解ガス燃焼器３で、ＬＰＧとともに燃焼するため、燃焼器排ガス３３の酸素濃度は、熱分解ガスがないときに比べて低下するが、廃棄物の供給速度が一定値（この場合毎時７５ｋｇ）に達した後は、燃焼器排ガス３３の酸素濃度はほぼ一定値を維持する。本実施例の場合には、燃焼器排ガス３３の酸素濃度は約４％で一定となった。廃棄物の供給速度が一定値に達した後の燃焼器排ガス３３の酸素濃度は、単位時間当たりに処理する廃棄物の量あるいは廃棄物の種類により異なる。
【００４４】
〈実施例２〉
本実施例では、廃棄物を１時間当たり約７５ｋｇずつ熱分解炉２に送り熱分解した場合の定常運転時の結果と異状現象（配管内の閉塞による圧力上昇）発現時の結果を比較して示す。
【００４５】
図３は定常状態で廃棄物が熱分解されていた後に続いて異常現象（配管内の閉塞による圧力上昇）が発現した時の、差圧伝送器４２，４３、酸素濃度計３４、温度測定端子２６１の測定結果及び廃棄物投入速度の変動を、経過時間を横軸にとって示す。差圧伝送器４２及び４３のデータに圧力の上昇を示す値が表れ、かつ熱分解ガス燃焼器排ガスの酸素濃度が上昇した。圧力上昇及び排ガス中酸素濃度の上昇によって、差圧伝送器４３下流側で配管の閉塞が発生したと判定できる。前記制御装置は、配管の閉塞が発生したと判定したら、４方切替弁６０，６１を操作して熱分解ガス２５の流路を他の熱分解ガス配管（本実施例の場合、閉塞を起こした配管が熱分解ガス第２配管２７１であれば、熱分解ガス第１配管２７２に切り替える）に切り替え、一方の配管の閉塞と他方の配管への切り替えを示す警報を出力する。切り替えるべき配管がない場合は、熱分解炉２への廃棄物の送入を停止し、配管の閉塞と熱分解炉２への廃棄物の送入を停止したことを示す警報を出力する。運転者は、警報を確認したら、閉塞した配管（この場合、熱分解ガス第２配管２７１）から配管の閉塞を取り除く作業に入る。温度測定端子２６１の出力は、原料廃棄物の送入量低下により熱分解炉入り口側の温度が上昇したことを示している。本実施例の場合、閉塞を起こした配管は熱分解ガス第２配管２７１であったので、４方切替弁６０，６１の操作により熱分解ガス２５の流路が熱分解ガス第１配管２７２に切り替えられたら、閉塞をおこした配管（熱分解ガス第２配管２７１）の清掃を運転と平行して実施する。こうすることによって、廃棄物処理量の変動を最小限にとどめることが可能である。
【００４６】
熱分解ガスバイパス配管２７３は、熱分解ガス第１配管２７２と熱分解ガス第２配管２７１の双方が閉塞をおこした場合に使用する緊急用の経路である。
【００４７】
差圧伝送器４１が検出圧力の上昇を示す一方、差圧伝送器４２，４３の検出圧力が変動しないかあるいは低下傾向にあり、酸素濃度計３４の示す酸素濃度が上昇するときは、前記制御装置は、熱分解炉２の内部での閉塞と判断し、熱分解炉２への廃棄物の送入を停止し、熱分解炉２の閉塞と熱分解炉２への廃棄物の送入を停止したことを示す警報を出力する。
【００４８】
〈実施例３〉
実施例３は、廃棄物送入速度が何らかの原因によって途中で変動した（低下した）例で、図４は、本実施例における温度測定端子２６１，２６２，２６３の出力と、廃棄物投入速度の変動を、経過時間を横軸にとって示す。図４に示すように、廃棄物送入速度の低下によって熱分解炉２の廃棄物投入口側温度（温度測定端子２６１の出力）は、一定速度で廃棄物１が供給されている時の温度レベルに比べて上昇する。廃棄物送入速度の低下を判断する基準は、装置内部の圧力変動が小さいこと、熱分解ガス燃焼器排ガス酸素濃度が上昇すること、の三つの現象を同時に検出することである。
【００４９】
また何らかの原因で運転開始から廃棄物送入が不安定であれば、温度測定端子２６１で検出される熱分解炉２の廃棄物投入側温度は一定レベルまでの低下を示すことがなく、従って明確な温度上昇を示すこともなく変動幅が安定しない状態が認められる。
【００５０】
なお、廃棄物送入速度が変動すると廃棄物投入側温度と同様に反応容器中央部温度（温度測定端子２６２の出力）にも変化が生じる。廃棄物送入速度が下がれば、反応容器中央部温度も低下の傾向を示すが、低下幅は廃棄物投入側温度に比べて小さい。従って反応容器中央部温度を廃棄物送入速度変動の感知制御に使用しても構わないが、反応容器中央部に廃棄物が到達するまでの時間遅れのため、廃棄物送入速度が変動してから反応容器中央部温度の変動が生ずるまでの時間遅れは、廃棄物投入口側温度に変動が生ずるまでの時間遅れより大きい。このため、反応容器中央部温度を廃棄物送入速度変動の感知制御に使用すると、廃棄物投入量変化に対応するのに遅れが生じ易く、異状現象への対応として時間的に不利が生じる場合がある。チャー排出口側温度（温度測定端子２６３の出力）についても同じ事がいえる。
【００５１】
また本実施例の結果、廃棄物送入速度が低下するときの廃棄物投入側温度変化の勾配は、廃棄物原料の送入速度の変化速度に依存することが分かった。図４は、廃棄物送入速度変化と廃棄物投入側温度の温度変化の関係を示す。すなわち熱分解炉の運転中の廃棄物投入側温度変化勾配を検出することによって、制御装置は原料である廃棄物の送入速度が変化（低下）したことが認識でき、変化量が予め設定した許容限界を超えた場合、警報を出力すると共に廃棄物フィーダ等に投入量調整（増加）の信号を送ることとなる。廃棄物投入側温度の温度変化勾配が０であれば、廃棄物送入速度の変化は０、すなわち廃棄物送入速度にばらつきがないことを意味する。逆に廃棄物投入側の温度変化の勾配が大きいほど廃棄物送入速度の変化（図４の場合、送入速度の低下）が顕著になったことを意味するので、廃棄物送入速度を回復するための手段、例えば廃棄物フィーダのつまりの点検、あるいは廃棄物フィーダの空転の有無等を確認して復帰操作を行う。
【００５２】
〈実施例４〉
実施例４では、熱分解途中の廃棄物あるいは熱分解炉反応容器から排出途中のチャーが発火する現象を人為的に作り出し、差圧伝送器４１〜４３で検出される反応容器内及び熱分解ガス配管の圧力変化と、温度測定端子２６１〜２６３で検出される反応容器２３内の温度変化と、温度測定端子２６５により検出されるチャー排出口２４下流側の温度変化と、酸素濃度計３４１で検出される熱分解炉２出口における熱分解炉雰囲気ガスの酸素濃度変化と、酸素濃度計３４で検出される熱分解ガス燃焼器３から排出される燃焼排ガス３３の酸素濃度変化の相関によって、前記発火現象を検出した。表１に結果を示す。
【００５３】
【表１】
酸素濃度計３４１及び３４から出力される酸素濃度値が上昇し、温度測定端子２６１、２６２の値が一定値から上昇の傾向、温度測定端子２６３及び２６５が上昇の傾向を示すとき、反応容器２３内における廃棄物もしくはチャーの発火が疑われる。この時には制御装置は、反応容器２３内の酸素濃度が約４％以下のできるだけ低い値になるように、熱分解炉２に供給される窒素２０の流量を増加する。制御装置はまた、切替弁２１４の切替により、熱媒体送入管２１１の熱媒体２１の替わりに、冷却水配管２１３を介して冷却水２１２を熱分解炉外套部２２に送り、反応容器２３を冷却する。図５に、熱分解炉２内でチャーが発火した場合の、熱分解炉２内部の温度変化及び酸素濃度の変化の例を示す。
【００５５】
また酸素濃度が上昇する現象は反応容器内での発火と同様ながら、反応容器２３内部での昇温が認められず、温度測定端子２６５でのみ温度上昇が検知された場合には、チャー排出口２４下流側でのチャーの発火が疑われる。この時には窒素２０の流量を増大させる操作を行うとともに、チャー排出口２４付近の冷却及びチャー冷却器４の冷却速度を増大する操作を行い、温度低下を確認する。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、熱分解炉，熱分解ガス配管，及び熱分解ガス燃焼器に発生した異状現象を感知し、もしくは発生の兆候を示す異状現象を感知し、速やかに定常状態に復帰するための対応を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す全体系統図である。
【図２】廃棄物を定常状態にて熱分解しているときの熱分解炉反応容器内部の温度変化の例を示す概念図である。
【図３】熱分解炉運転中の熱分解ガス配管閉塞に伴う、熱分解ガス燃焼器排ガス酸素濃度の変化、熱分解ガス配管内圧力変化の例を示す概念図である。
【図４】熱分解炉運転中の廃棄物送入速度の変動（低下）に伴う、熱分解炉内部温度の変化の例を示す概念図である。
【図５】熱分解炉運転中の廃棄物あるいはチャーの発火現象に伴う、熱分解炉温度及び酸素濃度変化の例を示す概念図である。
【符号の説明】
１ 廃棄物
２ 熱分解炉
２Ａ 廃棄物供給ホッパ
２Ｂ 廃棄物フィーダ
２Ｃ 窒素供給管
３ 熱分解ガス燃焼器
３Ａ 燃焼排ガスダクト
４ チャー冷却器
５ チャー粉砕機
６ 金属類
７ チャー分級機
８ チャーホッパ
９ 燃焼溶融炉
１０ スラグ
１１ 誘引送風機
２０ 窒素
２１ 加熱媒体
２２ 外套部
２３ 反応容器
２４ チャー排出口
２４Ａ チャー排出配管
２５ 熱分解ガス
３１ プロパンガス
３２ 空気
３３ 燃焼排ガス
４１〜４３ 差圧伝送器（圧力計）
６０，６１ ４方切替弁
２１１ 熱媒体送入管
２１２ 冷却水
２１３ 冷却水配管
２１４ 切替弁
２６１〜２６３，２６５ 温度測定端子（温度計）
２７１ 熱分解ガス第２配管
２７２ 熱分解ガス第１配管
２７３ 熱分解ガスバイパス配管
２９０，２９１ 保温ヒータ
３４１ 酸素濃度計
４２１，４３１ 差圧伝送器（圧力計）
Claims (4)
- 廃棄物を乾留ガスと主として不揮発性の熱分解残渣とに変換する熱分解炉と、該熱分解炉に乾留ガス排出管で接続され乾留ガスを燃焼させる熱分解ガス燃焼器と、前記熱分解炉の熱分解残渣を移動させる熱分解残渣移送装置と、熱分解残渣を燃焼溶融させる燃焼溶融炉とを有してなる廃棄物ガス化溶融装置を制御する方法において、廃棄物移動方向に沿って分散した複数個所における前記熱分解炉の温度と、前記熱分解残渣移送装置内部の温度と、前記熱分解炉の雰囲気酸素濃度及び前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度と、前記熱分解炉と乾留ガス排出管の圧力と、を検出し、検出された各検出値を用いて、前記熱分解炉における廃棄物の発火及び前記熱分解残渣移送装置における熱分解残渣の発火を検出することを特徴とする廃棄物ガス化溶融装置の制御方法。
- 請求項１記載の廃棄物ガス化溶融装置の制御方法において、前記酸素濃度がいずれも上昇し、前記熱分解炉と乾留ガス排出管の圧力がほぼ一定であり、熱分解炉の中央部よりも入り口側の温度がほぼ一定もしくは上昇し、熱分解炉の出口部の温度及び熱分解残渣移送装置の内部の温度が上昇したとき、熱分解炉内の廃棄物が発火したと判定し、前記熱分解炉の雰囲気酸素濃度が上昇するとともに前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度がほぼ一定もしくは上昇し、前記熱分解炉と乾留ガス排出管の圧力がほぼ一定であり、熱分解炉の温度がほぼ一定であり、熱分解残渣移送装置の内部の温度が上昇したとき、熱分解残渣移送装置の内部の熱分解残渣が発火したと判定する、廃棄物ガス化溶融装置の制御方法。
- 廃棄物を乾留ガスと主として不揮発性の熱分解残渣とに変換する熱分解炉と、該熱分解炉に乾留ガス排出管で接続され乾留ガスを燃焼させる熱分解ガス燃焼器と、前記熱分解炉内の熱分解残渣を移動させる熱分解残渣移送装置と、熱分解残渣を燃焼溶融させる燃焼溶融炉とを有してなる廃棄物ガス化溶融装置において、前記熱分解炉の温度を廃棄物移動方向に沿って分散した複数個所で検出すると共に前記熱分解残渣移送装置内の熱分解残渣の温度を検出する温度測定手段と、前記熱分解ガスと前記熱分解ガス燃焼器から排出される排ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度検出手段と、前記温度測定手段と前記酸素濃度検出手段の出力に基づいて前記熱分解炉内での廃棄物の発火と前記熱分解残渣移送装置内の熱分解残渣の発火のいずれかもしくは双方の有無を判定する制御装置と、を設けてなることを特徴とする廃棄物ガス化溶融装置。
- 請求項３記載の廃棄物ガス化溶融装置において、前記熱分解炉に冷却手段が付設され、前記制御装置は、熱分解炉内の発火現象を感知したとき、発火現象を示す警報を出力するとともに、前記冷却手段により熱分解炉の冷却を行うよう制御するものであることを特徴とする廃棄物ガス化溶融装置。
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| JP35429998A JP3555011B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 廃棄物ガス化溶融装置とその制御方法 |
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| JP35429998A JP3555011B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 廃棄物ガス化溶融装置とその制御方法 |
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