JP6010675B1 - ごみ焼却炉の温度検出装置およびごみ焼却炉の温度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ごみ焼却炉１内の温度測定に保護管付き熱電対２０，３０を用いるごみ焼却装置において、保護管付き熱電対２０，３０に特殊な耐熱対策を施すことなく、寿命を可及的に延ばす。【解決手段】ごみ焼却装置は、投入されるごみを燃焼するごみ焼却炉１の壁部に設置されかつ当該ごみ焼却炉１内の温度を検出する検出部２１，３１が保護管内に収められた熱電対２０，３０と、保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１をごみ焼却炉１内の測定対象領域と前記ごみ焼却炉１の外側との間で移動させるためのアクチュエータ４０，５０とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば産業廃棄物や一般廃棄物を焼却するごみ焼却炉の温度検出装置およびごみ焼却炉の温度検出方法に関する。

ごみ焼却装置では、多くの場合、ごみ焼却炉内の温度を熱電対でモニタリングして制御するようになっているが、前記ごみ焼却炉内が化学的、熱的に苛酷な環境であるために、前記熱電対の寿命が短くなることが知られている。

例えば特許文献１には、ごみ焼却炉において、２次燃焼室の２次燃焼排ガスを冷却室で冷却し、この冷却室内の冷却排ガスの温度を熱電対で直接検出し、この検出した冷却排ガスの温度および流量と、前記２次燃焼排ガスの冷却によって除去された熱量とに基づいて、前記２次燃焼排ガスの温度を間接的に演算する、ということが記載されている。

このような特許文献１では、ごみ焼却炉において比較的低温雰囲気である冷却室内に熱電対が露呈するように取り付けられているので、当該熱電対の耐熱性、耐蝕性が問題にならない。

それに対し、例えば特許文献２，３には、高温炉内の温度測定に用いる熱電対を保護管に挿入するとともに、熱電対による十分な検出感度を確保したうえで前記保護管の耐熱性、耐蝕性を可及的に高めるために、前記保護管の素材を選定するとともに特殊な構造にする、ということが記載されている。

特開２００２−３４９８２９号公報 特開２０００−５５７４１号公報 特開２００３−４５４０号公報

上記特許文献２，３では、前記保護管が高価になるために、イニシャルコストならびにランニングコストが嵩むことが懸念される。また、金属製の保護管は高温下で垂れ下がることが避けられず、炉中央の温度を測りたいのに、実際は炉壁近くの温度を測定していることになるという問題があり、セラミックス製の保護管は熱衝撃に弱く、破損のおそれがあるといったことが懸念される。

このような事情に鑑み、本発明は、ごみ焼却炉内の温度測定に保護管付き熱電対を用いるごみ焼却炉の温度検出装置において、前記保護管に特殊な耐熱対策を施すことなく、本来の機能を損なうことなく寿命を可及的に延ばすことを目的としている。また、本発明は、ごみ焼却炉内の温度測定に保護管付き熱電対を用いるごみ焼却炉の温度検出方法において、前記保護管に特殊な耐熱対策を施すことなく、本来の機能を損なうことなく寿命を可及的に延ばすことを目的としている。

本発明に係るごみ焼却炉の温度検出装置は、投入されるごみを燃焼する竪型のごみ焼却炉の周壁部に該ごみ焼却炉の中心軸線に沿う方向に対して直交する方向に沿うように設置されかつ前記ごみ焼却炉内の温度を検出する検出部が保護管内に収められた熱電対と、前記保護管付き熱電対の検出部を前記ごみ焼却炉内の測定対象領域と前記ごみ焼却炉の外側との間で前記ごみ焼却炉の中心軸線に沿う方向に対して直交する方向に移動させる直線駆動手段と、前記保護管付き熱電対をその中心軸線周りに回転させる回転駆動手段とを備えている、ことを特徴としている。

この構成では、前記保護管付き熱電対の検出部をごみ焼却炉内において高温になる測定対象領域と、当該ごみ焼却炉の外側とに移動させて、温度分布を測定することが可能になる。

これにより、前記温度測定を行わないときには、前記保護管付き熱電対の検出部を前記ごみ焼却炉の外側に移動させることが可能になる。

つまり、ごみ焼却炉内で温度測定を行うときのみ、前記保護管付き熱電対の検出部を前記高温になるごみ焼却炉内に配置させることが可能になるので、前記保護管付き熱電対の検出部が高温雰囲気に常に曝されなくなる。

そのため、前記高温雰囲気下でも前記保護管付き熱電対の検出部が垂れ下がらなくなるので、こみ焼却炉内の測定したい位置で温度検出することが可能になるとともに、当該保護管付き熱電対の寿命が延びるようになるなど、ランニングコストの低減に貢献できるようになる。しかも、前記保護管付き熱電対の保護管に従来例のような特殊な耐熱対策を施す必要がなくなるので、イニシャルコストの低減に貢献できるようになる。

さらには、ごみ焼却炉の温度分布を把握でき、温度分布を小さくするような燃焼制御を実現することができる。

ところで、前記保護管付き熱電対の検出部を前記ごみ焼却炉内の測定対象領域に配置させた状態において、前記回転駆動手段により前記保護管付き熱電対をその中心軸線周りに回転させると、前記保護管付き熱電対の検出部において常に同じ部位が下側に向くことがなくなるので、前記保護管付き熱電対が垂れ下がらないようにできる。

また、前記保護管付き熱電対は、その検出結果を無線で発信する無線発信式とされている、構成とすることができる。

さらに、本発明に係るごみ焼却炉の温度検出方法は、投入されるごみを燃焼する竪型のごみ焼却炉内の温度を検出しないときに、検出部が保護管で覆われた熱電対の前記検出部を前記ごみ焼却炉の外側に配置し、前記ごみ焼却炉内の温度を検出するときに、前記保護管付き熱電対の検出部を前記ごみ焼却炉の中心軸線に沿う方向に対して直交する方向に移動させることにより前記ごみ焼却炉内の測定対象領域に配置させるとともに、前記保護管付き熱電対の検出部を前記ごみ焼却炉内の測定対象領域に配置させた状態において、前記保護管付き熱電対をその中心軸線周りに回転させる、ことを特徴としている。

この場合、前記保護管付き熱電対の検出部を前記高温になるごみ焼却炉内に配置させることが可能になるので、前記保護管付き熱電対の検出部が高温雰囲気に常に曝されなくなる。

そのため、前記高温雰囲気下でも前記保護管付き熱電対の検出部が垂れ下がらなくなるので、こみ焼却炉内の測定したい位置で温度検出することが可能になるとともに、当該保護管付き熱電対の寿命が延びるようになるなど、ランニングコストの低減に貢献できるようになる。しかも、前記保護管付き熱電対の保護管に従来例のような特殊な耐熱対策を施す必要がなくなるので、イニシャルコストの低減に貢献できるようになる。

さらには、ごみ焼却炉の温度分布を把握でき、温度分布を小さくするような燃焼制御を実現することができる。

また、前記保護管付き熱電対の検出部を前記ごみ焼却炉内の測定対象領域に配置させた状態において、前記保護管付き熱電対をその中心軸線周りに回転させると、前記保護管付き熱電対の検出部において常に同じ部位が下側に向くことがなくなるので、前記保護管付き熱電対が垂れ下がらないようにできる。

本発明によれば、ごみ焼却炉内の温度測定に保護管付き熱電対を用いるごみ焼却炉の温度検出装置において、前記保護管に特殊な耐熱対策を施すことなく、本来の機能を損なうことなく寿命を可及的に延ばすことができる。これにより、ランニングコストの低減に貢献できる。

本発明に係るごみ焼却装置のごみ焼却炉の一実施形態を示す断面図である。 図１の第１、第２アクチュエータの構成を示す図である。 図１の保護管付き熱電対を第１測定点に配置した状態を示す図である。 図１の保護管付き熱電対を第２測定点に配置した状態を示す図である。 図１の保護管付き熱電対を第３測定点に配置した状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図５に、本発明の一実施形態を示している。図中、１はごみ焼却装置に備えられる竪型のごみ焼却炉である。

まず、この実施形態で例示する竪型のごみ焼却炉１の基本的な構成について説明する。ごみ焼却炉１は、耐火物によって構成されており、円筒形に形成されている。なお、ごみ焼却炉１は、円筒形であっても、角筒形であっても構わない。

このごみ焼却炉１の上下方向の中間部には、排ガス混合手段２が設けられている。ごみ焼却炉１において排ガス混合手段２の下側が燃焼室３とされていて、排ガス混合手段２の上側が再燃焼室４とされている。ごみ焼却炉１の上側は、燃焼室３および再燃焼室４での燃焼により発生する燃焼ガスの排出口とされている。

ごみ焼却炉１の周壁には、ごみ供給装置７、着火バーナ８、２次燃焼空気供給ノズル１２などが設けられている。

ごみ供給装置７は、ごみ焼却炉１内にごみを投入するために設けられている。２次燃焼空気供給ノズル１２は、ごみ焼却炉１内で発生した燃焼ガスｗを２次燃焼させるための２次燃焼空気ｂを送入するために設けられている。さらにごみ焼却炉１の底部には、焼却灰排出機構１３が設けられている。

次に、ごみ焼却炉１内におけるごみＲの燃焼状況を簡単に説明する。

ごみ焼却炉１内に投入されるごみＲは、ごみ層ｕに堆積され、１次燃焼空気供給管１１から供給される１次燃焼空気ａによって、燃焼及びガス化しながら燃焼室３に到達し、２次燃焼空気供給ノズル１２から供給される２次燃焼空気ｂにより２次燃焼されて燃焼ガスｗとなった後、排ガス混合手段２を通過して再燃焼室４に入り、未燃ガスや未燃の浮遊炭素粒子の完全燃焼とダイオキシン類等有機化合物の熱分解及び燃焼が行われ、下流側に配置される不図示の設備に送られる。

ごみＲは乾燥、燃焼、熱分解後、未燃炭素を含む灰となり、灰層ｚを形成する。灰層ｚでは、ごみ焼却炉１の炉底から供給される１次燃焼空気ａにより、前記未燃炭化物の燃焼が完結される。焼却灰Ａは、灰搬出装置１４に排出されるまで滞留される。

ところで、上記操業時において、燃焼室３の温度を完全燃焼でき過上昇しないよう保つため、水噴射ノズル１５から燃焼室３内に冷却水を噴霧したり、２次燃焼空気ｂを調節したりして温度を安定させることを行う。

そこで、ごみ焼却炉１には、その燃焼室３の温度を検出するための第１保護管付き熱電対２０と、再燃焼室４の温度を検出するための第２保護管付き熱電対３０とが設置されている。なお、燃焼室３および再燃焼室４が、特許請求の範囲に記載している測定対象領域に相当している。燃焼室３内は、例えば８５０℃〜１０００℃の高温になり、また、再燃焼室４は、例えば８５０℃〜１０００℃の高温になる。

第１、第２保護管付き熱電対２０，３０は、公知の構成であって、その検出部２１，３１は、棒状の保護管内に収められており、その長手方向がごみ焼却炉１の中心軸線１００に沿う方向に対して直交する方向に沿うように設置されている。

第１、第２保護管付き熱電対２０，３０は、第１、第２アクチュエータ４０，５０により保護管を介して個別に動かされるようになっている。

第１、第２アクチュエータ４０，５０は、第１、第２直線駆動手段４１，５１と、第１、第２回転駆動手段４２，５２とを備えている。

第１、第２直線駆動手段４１，５１は、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１をごみ焼却炉１の内側（測定対象領域）と外側（前記測定対象領域よりも低温の領域）との間で直線的に移動させるものであって、図示していないが、例えばボールねじ（送りねじ）あるいは直動シリンダなどとされる。

第１、第２回転駆動手段４２，５２は、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０をその中心軸線２００周りに連続的に回転または所定角度ずつ回転させるものであって、図示していないが、例えばモータおよび減速機構などを含んだ構成とされている。

具体的には、第１、第２回転駆動手段４２，５２の出力軸４２ａ，５２ａが第１、第２直線駆動手段４１，５１に連結されていて、第１、第２直線駆動手段４１，５１をそのプランジャ４１ａ，５１ａの往復移動方向を中心として回転させることによって、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０をその中心軸線２００周りに回転させるようになっている。

第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１の先端は、例えば図２に示すように、ごみ焼却炉１の周壁に設けられている貫通孔１ｃ，１ｄ内に非接触に挿入されている。

この検出部２１，３１と貫通孔１ｃ，１ｄとの対向間には、密封装置６０が介装されている。この密封装置６０は、検出部２１，３１と貫通孔１ｃ，１ｄとの対向間を密封することによりごみ焼却炉１内を外部から密封するものであって、例えばグランドパッキンなどのシールリング６１と、シールケース６２とを含んだ構成とされる。この実施形態では、複数のシールリング６１を、貫通孔１ｃ，１ｄの軸方向に隣り合うように設置している。

そして、ごみ焼却炉１内の温度測定を行わないときには、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１の先端を、図２に示すように、つまりごみ焼却炉１の周壁内面よりも内側へ突出させない状態、例えばごみ焼却炉１の周壁内面と面一になる位置に配置される状態（例えば通常状態または退避状態と言う）とする。但し、検出部２１，３１の先端を貫通孔１ｃ，１ｄの外側位置に配置させた状態にしてもよい。前記面一となる位置および前記外側位置のいずれも、特許請求の範囲に記載している「測定対象領域よりも低温の領域」に含まれる。

その一方で、ごみ焼却炉１内の温度測定を行う場合には、図３から図５に示すように、ごみ焼却炉１の内部において移動可能な範囲の任意の位置で温度測定を行うことができる。この移動可能な範囲が、特許請求の範囲に記載している「測定対象領域」に含まれている。

具体的に、まず、図３には、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１の先端を、ごみ焼却炉１の中心軸線１００から周壁内面までの距離を３等分したときに前記周壁内面から約１／３の位置３００（第２位置とする）にまで突出させるように移動させた状態を示している。

また、図４には、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１の先端を、ごみ焼却炉１の中心軸線１００から周壁内面までの中間位置４００（第３位置とする）にまで突出させるように移動させた状態を示している。

さらに、図５には、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１の先端を、ごみ焼却炉１内において中心軸線１００の位置（第１位置とする）にまで突出させるように移動させた状態を示している。

このように、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１の先端をごみ焼却炉１内に突出させた状態において、当該第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１を第１、第２回転駆動手段４２，５２によって個別に連続的に回転または所定角度ずつ回転させることができる。

以上説明したように本発明を適用した実施形態によれば、ごみ焼却炉１内での温度測定を行う際のみ、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１を前記高温になる測定対象領域に配置させることが可能になり、前記温度測定を行わないときには、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１を前記低温領域に移動させることが可能になる。

そのため、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の検出部２１，３１が高温雰囲気に常に曝されなくなるので、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０の寿命が延びるようになるなど、ランニングコストの低減に貢献できるようになる。しかも、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０に従来例のような特殊な耐熱対策を施していないので、イニシャルコストの低減に貢献できるようになる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態では、ごみ焼却炉１の燃焼室３に第１保護管付き熱電対２０を設置して再燃焼室４に第２保護管付き熱電対３０を設置した例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。例えば図示していないが、燃焼室３のみに保護管付き熱電対２０を設置した構成も本発明に含まれる。

（２）上記実施形態では、竪型のごみ焼却炉１を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。

（３）上記実施形態では、第１、第２アクチュエータ４０，５０について第１、第２直線駆動手段４１，５１と第１、第２回転駆動手段４２，５２とを含む構成にした例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。

図示していないが、第１、第２アクチュエータ４０，５０については、例えば送りねじ機構のみを用いることによって、第１、第２保護管付き熱電対２０，３０を直線的に移動させながら回転させるように構成することが可能である。その場合、上記実施形態に比べて構成の簡素化ならびにコスト低減が可能になる。

（４）上記実施形態では、第１、第２アクチュエータ４０，５０について第１、第２保護管付き熱電対２０，３０を直線的に移動させるとともに、回転可能にした例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。

図示していないが、第１、第２アクチュエータ４０，５０について例えば第１、第２保護管付き熱電対２０，３０を直線的に移動させるだけの構成にすることも可能である。

本発明は、ごみ焼却炉内を保護管付き熱電対で温度測定するごみ焼却装置に好適に利用することが可能である。

１ ごみ焼却炉
１ｃ 貫通孔
１ｄ 貫通孔
２ 排ガス混合手段
３ 燃焼室
４ 再燃焼室
２０ 第１保護管付き熱電対
２１ 検出部
３０ 第２保護管付き熱電対
３１ 検出部
４０ 第１アクチュエータ
４１ 第１直線駆動手段
４１ａ プランジャ
４２ 第１回転駆動手段
４２ａ 出力軸
５０ 第２アクチュエータ
５１ 第２直線駆動手段
５１ａ プランジャ
５２ 第２回転駆動手段
５２ａ 出力軸
６０ 密封装置
１００ ごみ焼却炉の中心軸線（第１位置）
２００ 第１、第２保護管付き熱電対の中心軸線
３００ 第２位置
４００ 第３位置

Claims (3)

1. 投入されるごみを燃焼する竪型のごみ焼却炉の周壁部に該ごみ焼却炉の中心軸線に沿う方向に対して直交する方向に沿うように設置されかつ前記ごみ焼却炉内の温度を検出する検出部が保護管内に収められた熱電対と、
   前記保護管付き熱電対の検出部を前記ごみ焼却炉内の測定対象領域と前記ごみ焼却炉の外側との間で前記ごみ焼却炉の中心軸線に沿う方向に対して直交する方向に移動させる直線駆動手段と、
   前記保護管付き熱電対をその中心軸線周りに回転させる回転駆動手段とを備えている、ことを特徴とするごみ焼却炉の温度検出装置。
2. 請求項１に記載のごみ焼却炉の温度検出装置において、
   前記保護管付き熱電対は、その検出結果を無線で発信する無線発信式とされている、ことを特徴とするごみ焼却炉の温度検出装置。
3. 投入されるごみを燃焼する竪型のごみ焼却炉内の温度を検出しないときに、検出部が保護管で覆われた熱電対の前記検出部を前記ごみ焼却炉の外側に配置し、前記ごみ焼却炉内の温度を検出するときに、前記保護管付き熱電対の検出部を前記ごみ焼却炉の中心軸線に沿う方向に対して直交する方向に移動させることにより前記ごみ焼却炉内の測定対象領域に配置させるとともに、
   前記保護管付き熱電対の検出部を前記ごみ焼却炉内の測定対象領域に配置させた状態において、前記保護管付き熱電対をその中心軸線周りに回転させる、ことを特徴とするごみ焼却炉の温度検出方法。

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