説明

機器内のダスト監視除去方法

【課題】 ダストを多量に含む排ガスを取り扱う燃焼塔等の機器内のダストの付着状況を連続監視して機器内に付着したダストを適切な時期に除去できるようにする。
【解決手段】 ダストDを含む高温の排ガスGを処理する機器の内壁面に付着したダストDを長波長型の赤外線カメラ2により連続監視し、機器内のダストDの付着度合いに応じてダストDを除去する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、主に焼却灰や飛灰等の被溶融物を溶融処理する溶融処理設備に用いられるものであり、溶融処理設備の溶融炉から排出された多量のダストを含む高温の排ガスを燃焼させる燃焼塔の燃焼室内を連続監視し、燃焼室の内壁面に付着したダストを適切な時期に除去するようにした機器内のダスト監視除去方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理する焼却炉から排出された焼却灰や飛灰(以下被溶融物と云う)の減容化及び無害化を図るため、被溶融物の溶融固化処理法が注目され、現実に実用に供されている。何故なら、被溶融物は、溶融固化することにより、その容積を1/2〜1/3に減らすことができると共に、重金属等の有害物質の溶出防止や溶融スラグの再利用、最終埋め立て処分場の延命等が可能になるからである。
【0003】
ところで、溶融炉内での被溶融物の溶融によって発生した高温の排ガスGは、水素や一酸化炭素等の可燃性ガスが含まれているため、溶融炉に接続した燃焼塔10の燃焼室内で完全燃焼させる必要がある。
ところが、前記燃焼塔10に於いては、溶融炉から排出される排ガスG中に水素や一酸化炭素等の可燃ガスの他に多量のダストDが含まれているため、溶融炉から排ガスダクトを通って燃焼塔10の燃焼室内に流入した排ガスG中のダストDが燃焼室の内壁面に付着し、成長したダストDによる燃焼室の閉塞やダストDの落下による下部コンベヤ(燃焼室の下方位置に配設したダスト排出用のコンベヤ)等の破損を招くと云う問題があった。特に、燃焼室の排ガスGの受入れ口10aに対向する内壁面部分や排ガスGの受入れ口10a周辺の内壁面部分にダストDが付着し易くなっている。
【0004】
そのため、溶融炉の運転中に於いては、運転員が燃焼塔10の燃焼室内を定期的に監視すると共に、燃焼室の内壁面に付着したダストDを除去する作業が必要であった。
即ち、溶融炉を保持運転にし、燃焼塔10の燃焼室内のダストD濃度を可視光線カメラ11で撮影可能な程度まで低下させ、運転員が燃焼塔10の下部に設けた管台12やマンホール等から燃焼室内に可視光線カメラ11を挿入して可視光線カメラ11により燃焼室内を撮影し、燃焼室の内壁面に付着しているダストDが溶融炉の連続運転に支障を来たす可能性があると判断した場合には、運転員が手作業により棒等で燃焼室の内壁面に付着しているダストDを落下させたり、或いは運転員が手動で熱風温度の設定を上昇させている。
【0005】
ところが、可視光線カメラ11で燃焼室内を撮影する際には、図3に示す如く、耐熱性を考慮したSUSパイプ等の棒状部材13の先端部に可視光線カメラ11を取り付け、燃焼塔10の管台12やマンホールから燃焼室内に可視光線カメラ11を挿入し、タイマー機能を利用して燃焼室内の撮影を行うようにしているため、撮影時に排ガスGやダストDが吹き出す虞があるうえ、撮影したい個所を撮影するのに技術を必要とすると云う問題があった。然も、撮影時には、被溶融物の供給を停止する必要があり、被溶融物の処理量が低下すると云う問題もあった。
これらの問題から、可視光線カメラ11による燃焼室内の撮影回数が少なくなり、燃焼室の内壁面にダストDの急激な付着増加があってもこれを確認できない場合があった。
【0006】
又、可視光線カメラ11による撮影に於いては、可視光線が浮遊ダストを透過しないため、燃焼室内に浮遊ダストが多くあると、燃焼室の内壁面に付着したダストDを撮影できなかったり、或いは撮影画像が不明瞭になると云う問題があった。
更に、ダストDの除去作業時には、ダストDの除去効果を確認しながらダストDの除去作業を行えず、そのためにダストDの除去作業後に再度撮影を行ってダストDの除去効果を確認しなければならないと云う問題があった。
加えて、ダストDの除去作業時には、排ガスGやダストDが吹き出し、運転員が火傷等の怪我をする虞があるうえ、マンホールからダストDが外部へ飛散すると云う問題もあった。
【0007】
これらの問題は、燃焼室内をカメラにより連続監視し、適切な時期に適切なダストDの除去作業を行うことによって、解決することができる。
従来、カメラにより燃焼室内を監視したり、或いは付着したダストDを除去する技術としては、特開平6−18025号公報(特許文献1)、特開2005−155944号公報(特許文献2)、特開2000−249318号公報(特許文献3)及び特開2002−98321号公報(特許文献4)等に開示された技術が知られている。
【0008】
然し乍ら、特開平6−18025号公報に開示された技術は、火炉壁面を赤外線カメラにより監視して火炉壁面の温度を計測するようにしたものであり、火炉壁面に付着したダストを除去するものではない。
又、特開2005−155944号公報に開示された技術は、排ガスダクトの内部を赤外線カメラにより監視して排ガスダクト内の付着物の有無を確認するようにしたものであり、排ガスダクト内の付着物を除去するものではない。
更に、特開2000−249318号公報に開示された技術は、排ガス中に含まれているダストによる燃焼炉の閉塞事故を防止できるように排ガスを燃焼させるようにしたものであり、燃焼室内を監視したり、或いは燃焼室内の内壁面に付着したダストを除去したりするものではない。
そして、特開2002−98321号公報に開示された技術は、燃焼室の内壁面に付着したダストを空気ブラスト装置により定期的に吹き飛ばして除去するようにしたものであるが、燃焼室内を監視していないためにダストの付着増加があったときにはこれを確認することが困難であり、ダストの急激な付着増加に対処することができない。又、付着したダストを空気ブラスト装置により吹き飛ばすようにしているが、燃焼室の内壁面全域に空気を吹き付け難く、一部の付着したダストが壁面に残ると云う問題がある。
【特許文献1】特開平6−18025号公報
【特許文献2】特開2005−155944号公報
【特許文献3】特開2000−249318号公報
【特許文献4】特開2002−98321号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、ダストを多量に含む排ガスを取り扱う燃焼塔等の機器内のダストの付着状況を連続監視して機器内に付着したダストを適切な時期に除去するようにした機器内のダスト監視除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1の発明は、ダストを含む高温の排ガスを処理する機器の内壁面に付着したダストを長波長型の赤外線カメラにより連続監視し、機器内のダストの付着度合いに応じてダストを除去するようにしたことに特徴がある。
【0011】
本発明の請求項2の発明は、ダストを含む高温の排ガスを処理する機器が、溶融炉から排出された高温の排ガスを燃焼させる燃焼室を有する燃焼塔又は溶融炉から排出された高温の排ガスを減温するガス冷却室を有する排ガス減温塔であることに特徴がある。
【0012】
本発明の請求項3の発明は、機器の内壁面に付着したダストを長波長型の赤外線カメラで連続撮影すると共に、赤外線カメラからの映像信号を画像処理し、機器の内壁面に付着したダスト表面から機器内の中心までの距離又は機器内のダストの付着部分を除いた開口面積からダストの除去時期を夫々判断するようにしたことに特徴がある。
【0013】
本発明の請求項4の発明は、機器内にバーナを備えた熱風炉から熱風を供給して機器内の温度をダストが溶融する温度にまで上昇させ、機器の内壁面に付着したダストを溶融滴下させて除去するようにしたことに特徴がある。
【発明の効果】
【0014】
本発明の機器内のダスト監視除去方法は、多量のダストを含む高温の排ガスを処理する機器内(燃焼塔の燃焼室内や排ガス減温塔のガス冷却室内)を長波長型の赤外線カメラで連続監視するようにしているため、浮遊ダストの影響を受けることが少なく、溶融炉の運転中でも燃焼室内やガス冷却室内を連続撮影できると共に、付着したダストと靄(もや)のように映し出される浮遊ダストとを確実に判別することができる。その結果、機器内(燃焼塔の燃焼室内や排ガス減温塔のガス冷却室内)のダストの付着状況を確実且つ良好に確認することができる。
又、本発明の機器内のダスト監視除去方法は、排ガスを処理する機器内を長波長型の赤外線カメラで監視するようにしているため、溶融炉に被溶融物を供給しながらでも、燃焼室内やガス冷却室内を撮影することができ、被溶融物の処理量が低下すると云うこともない。
更に、本発明の機器内のダスト監視除去方法は、機器内を連続撮影しているため、ダストの急激な付着増加にも対処することができるうえ、ダストの除去効果を確認しながらダストの除去作業を行えると共に、効果的な時期にダストの除去を行える。
加えて、本発明の機器内のダスト監視除去方法は、機器内を赤外線カメラにより連続監視し、機器内のダストの付着度合いに応じて機器内にバーナを備えた熱風炉から熱風を供給して機器内の温度をダストが溶融する温度にまで上昇させ、機器の内壁面に付着したダストを溶融滴下させて除去するようにしているため、安全且つ容易にダストの除去作業を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の方法を実施するための溶融処理設備の燃焼塔1を示し、当該燃焼塔1は、プラズマ溶融炉等の溶融炉(図示省略)に隣接して設けられ、溶融炉から排出された排ガスGを燃焼させて排ガスG中の未燃ガスを完全燃焼させるものであり、燃焼塔1の燃焼室1cの内壁面に付着したダストDを長波長型の赤外線カメラ2により連続監視し、燃焼室1cの内壁面に付着したダストDの付着度合いに応じてダストDを溶融滴下させて除去できるようになっている。
【0016】
即ち、前記燃焼塔1は、円筒状に形成された耐火物構造の周壁1aと、周壁1aの上部開口を閉塞する耐火物構造の天井壁1bとから成り、周壁1a及び天井壁1bで囲まれた空間が溶融炉から排出された排ガスGを燃焼させる燃焼室1cとなっている。
又、燃焼塔1の周壁1aの下部には、溶融炉から排出された高温の排ガスGを燃焼室1c内に受け入れるためのガス受入れ口1dが形成されていると共に、燃焼塔1の周壁1aの上部には、燃焼室1c内の燃焼排ガスG′を排出するためのガス排出口1eが形成されている。
更に、燃焼塔1の下部には、ダスト排出口1fが形成されており、このダスト排出口1fにはダスト排出用のコンベヤ(図示省略)が接続されている。
【0017】
尚、図示していないが、燃焼塔1には、燃焼室1c内へ燃焼空気を吹き込み、燃焼室1c内の排ガスGを燃焼させる燃焼空気吹込みノズルが設けられている。この燃焼空気吹き込みノズルは、燃焼塔1の周壁1aで且つガス受入れ口1dよりも上方位置に設けられており、燃焼空気を吹き込んで燃焼室1c内に旋回流を形成できるようになっている。
又、燃焼塔1のガス受入れ口1dは、排ガスダクト(図示省略)を介して溶融炉内に連通状に接続されていると共に、燃焼塔1のガス排出口1eは、ガス冷却室やバグフィルター(何れも図示省略)等に接続されている。
【0018】
そして、前記燃焼塔1には、燃焼室1c内へ所定の温度の熱風G″(燃焼ガス)を吹き込んで燃焼室1c内の温度を制御するための熱風炉3が接続されている。
前記熱風炉3は、円筒状の熱風炉本体3aと、熱風炉本体3aに設けたバーナ3b(オイルバーナ3b又はガスバーナ3b)と、燃焼塔1の周壁1aの下部と熱風炉本体3aとを連通状に接続する熱風ダクト3cとから成り、熱風炉本体3a内で発生した熱風G″を所定の温度にして次燃焼塔1の燃焼室1c内へ吹き込み、燃焼室1c内を所定の温度に維持するようにしたものである。
即ち、この熱風炉3に於いては、熱風ダクト3cに熱風ダクト3c内へ冷却空気Aを供給する冷却空気供給管4が分岐状に接続されており、冷却空気供給管4よりも下流側の熱風ダクト3c内の熱風G″の温度を温度検出制御器5により検出し、この検出温度に基づいて冷却空気供給管4に介設したダンパ6を制御して熱風ダクト3c内へ供給される冷却空気Aの量を制御することによって、燃焼室1c内に吹き込まれる熱風G″の温度を調整できるように構成されている。
具体的には、前記熱風炉3は、燃焼室1cの内壁面にダストDが付着していない場合やダストDが少ししか付着していない場合には、燃焼室1c内へ約1000℃の熱風G″を吹き込んで燃焼室1c内の温度を一定の温度に維持し、又、燃焼室1cの内壁面に運転に支障を来たす量のダストDが付着した場合には、燃焼室1c内へ約1300℃の熱風G″を吹き込んで燃焼室1cの内壁面に付着したダストDを溶融滴下させることができるように熱風G″の温度を調整している。
【0019】
更に、前記燃焼塔1の天井壁1bには、燃焼室1cの内壁面に付着したダストDを連続監視する波長が8μm〜13μmの長波長型の赤外線カメラ2が設けられている。
この長波長型の赤外線カメラ2は、燃焼塔1の天井壁1bの中央部に取り付けた長波長の赤外線を透過する窓材7の上方位置に配置されており、窓材7を通して燃焼室1c内の全域を連続撮影できるようになっている。
【0020】
尚、長波長の赤外線は、燃焼室1c内の浮遊ダストDを透過し易いが、全量透過するものではない。そのため、長波長型の赤外線カメラ2では、浮遊ダストDが靄(もや)のように映し出される。この靄は、排ガスGの流れに影響されるので、画像上で揺らめく。一方、燃焼室1cの内壁面に付着したダストDは、排ガスGの流れに影響されないので、短期間では画像上で動かない。従って、長波長型の赤外線カメラ2は、短期間で動く被写体と動かない被写体とを区別し、燃焼室1cの内壁面に付着したダストDの領域を判定することができる。
【0021】
又、前記赤外線カメラ2には、赤外線カメラ2で撮影した映像を画像処理して燃焼室1cの内壁面に付着したダストD表面から燃焼室1cの中心までの距離L又は燃焼室1c内のダストDの付着部分を除いた開口面積Sを夫々認識すると共に、その認識結果に基づいて下記の(1)又は(2)のように温度検出制御器5に指令信号を与えるデータ処理装置8が接続されている。
【0022】
(1)即ち、データ処理装置8は、燃焼室1cの内壁面に付着したダストD表面から燃焼室1c中心までの距離L(図2の(A)参照)が設定値以下になれば(ダストD表面から燃焼室1c中心までの距離Lが溶融炉の運転に支障を来たす距離Lになれば)、燃焼室1c内に吹き込まれる熱風G″の温度が約1300℃に上がるように温度検出制御器5に指令信号を与え、又、熱風G″の温度上昇によるダストDの溶融滴下によりダストD表面から燃焼室1c中心までの距離Lが設定値以上になれば(ダストD表面から燃焼室1c中心までの距離Lが溶融炉の運転に支障を来たさない距離Lになれば)、燃焼室1c内に吹き込まれる熱風G″の温度が約1000℃になるように温度検出制御器5に指令信号を与えるようになっている。
(2)データ処理装置8は、燃焼室1c内のダストDの付着部分を除いた開口面積S(図2(B)参照)が設定値以下になれば(燃焼室1c内のダストDの付着部分を除いた開口面積Sが溶融炉の運転に支障を来たす開口面積Sになれば)、燃焼室1c内に吹き込まれる熱風G″の温度が約1300℃に上がるように温度検出制御器5に指令信号を与え、又、熱風G″の温度上昇によるダストDの溶融滴下により燃焼室1c内のダストDの付着部を除いた開口面積Sが設定値以上になれば(燃焼室1c内のダストDの付着部分を除いた開口面積Sが溶融炉の運転に支障を来たさない開口面積Sになれば)、燃焼室1c内に吹き込まれる熱風G″の温度が約1000℃になるように温度検出制御器5に指令信号を与えるようになっている。
【0023】
尚、データ処理装置8には、燃焼室1cの内壁面に付着したダストD表面から燃焼室1cの中心までの適正な距離L(溶融炉の連続運転に支障を来たさない距離L)と燃焼室1c内のダストDの付着部分を除いた適正な開口面積S(溶融炉の連続運転に支障を来たさない開口面積S)とが夫々データとして入力されている。
【0024】
次に、上述した燃焼塔1を用いて溶融炉から排出された排ガスGを燃焼させる場合について説明する。
【0025】
溶融炉内での被溶融物(焼却灰及び飛灰)の溶融によって発生した高温の排ガスGは、水素や一酸化炭素等の可燃ガスの他に多量のダストDを含んでおり、溶融炉と燃焼塔1を接続する排ガスダクトを通ってガス受入れ口1dから燃焼室1c内に入り、燃焼空気吹込みノズル(図示省略)から燃焼室1c内に吹き込まれる燃焼空気と熱風炉3から熱風ダクト3cを介して燃焼室1c内に供給される熱風G″(燃焼ガス)により燃焼される。
これにより、排ガスG中に含まれる未燃ガスは、燃焼室1c内に於いて十分な滞留時間と温度をもって完全燃焼される。
燃焼室1c内で完全燃焼した燃焼排ガスG′は、ガス排出口1eから排出され、後続のバグフィルターや排ガス処理装置(何れも図示省略)等を通ってクリーンなガスとなって大気中へ放出される。
【0026】
そして、溶融炉の運転中に於いては、燃焼塔1の天井壁1bの外側に配置した長波長型の赤外線カメラ2により燃焼室1c内の全域を連続撮影する。このとき、燃焼室1c内を長波長型の赤外線カメラ2により透過性の窓材7を通して撮影しているため、燃焼室1c内の排ガスGやダストDの吹き出しがない。又、長波長型の赤外線カメラ2は、長波長型の赤外線が燃焼室1c内の浮遊ダストを透過し易いので、溶融炉の運転中でも連続撮影できると共に、浮遊ダストと燃焼室1cの内壁面に付着したダストDとを判別することができる。更に、溶融炉に被溶融物を供給しながら燃焼室1c内を撮影できるので、被溶融物の処理量が減少することがない。
【0027】
赤外線カメラ2により連続的に撮影された画像データは、データ処理装置8へ入力されて画像処理される。データ処理装置8は、赤外線カメラ2からの映像信号を画像処理し、これに基づいて下記の(1)又は(2)のように温度検出制御器5に指令信号を与える。
(1)即ち、データ処理装置8は、燃焼室1cの内壁面に付着したダストD表面から燃焼室1c中心までの距離L(図2の(A)参照)が設定値以下になれば、燃焼室1c内に吹き込まれる熱風G″の温度が約1300℃に上がるように温度検出制御器5に指令信号を与える。これにより、燃焼室1c内に約1300℃の熱風G″が吹き込まれて燃焼室1c内の温度が上昇し、燃焼室1cの内壁面に付着したダストDが溶融滴下して炉外へ排出され、成長したダストDによる燃焼室1cの閉塞や成長したダストDの落下による下部コンベヤ等の破損等の問題が皆無となる。
そして、ダストDの溶融滴下によりダストD表面から燃焼室1c中心までの距離Lが設定値以上になれば、燃焼室1c内に吹き込まれる熱風G″の温度が約1000℃になるように温度検出制御器5に指令信号を与え、通常の運転に戻す。
(2)データ処理装置8は、燃焼室1c内のダストDの付着部分を除いた開口面積S(図2(B)参照)が設定値以下になれば、燃焼室1c内に吹き込まれる熱風G″の温度が約1300℃に上がるように温度検出制御器5に指令信号を与える。これにより、燃焼室1c内に約1300℃の熱風G″が吹き込まれて燃焼室1c内の温度が上昇し、燃焼室1cの内壁面に付着したダストDが溶融滴下して炉外へ排出され、成長したダストDによる燃焼室1cの閉塞や成長したダストDの落下による下部コンベヤ等の破損等の問題が皆無となる。
そして、ダストDの溶融滴下により燃焼室1c内のダストDの付着部を除いた開口面積Sが設定値以上になれば、燃焼室1c内に吹き込まれる熱風G″の温度が約1000℃になるように温度検出制御器5に指令信号を与え、通常の運転に戻す。
【0028】
このように、上述した燃焼塔1に於いては、燃焼室1c内を連続撮影しているため、ダストDの急激な付着増加にも対処することができるうえ、ダストDの除去効果を確認しながらダストの除去作業を行えると共に、効果的な時期にダストDの除去を行える。
又、この燃焼塔1に於いては、燃焼室1c内を赤外線カメラ2により連続監視し、燃焼室1c内のダストDの付着度合いに応じて燃焼室1c内に熱風炉3から所定の温度の熱風G″を供給して燃焼室1c内の温度をダストDが溶融する温度まで上昇させ、燃焼室1cの内壁面に付着したダストDを溶融滴下させて除去するようにしているため、安全且つ容易にダストDの除去作業を行える。
【産業上の利用可能性】
【0029】
本発明のダスト監視除去方法は、溶融処理設備の溶融炉から排出されたダストDを含む高温の排ガスGを燃焼させる燃焼塔1の燃焼室1c内を連続監視し、燃焼室1c内に付着するダストDを適切な時期に除去するようにしたが、その利用対象は燃焼塔1の燃焼室1c内に限定されるものではなく、これまで監視困難であった溶融処理設備の排ガス減温塔に於いても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の方法を実施する溶融処理設備の燃焼塔の概略縦断面図である。
【図2】燃焼塔内のダストの付着状況を示し、(A)は燃焼室の内壁面に付着したダストの表面から燃焼室中心までの距離からダストの付着度合いを認識する場合の燃焼塔の横断面図、(B)は燃焼室内のダストの付着部分を除いた開口面積からダストの付着度合いを認識する場合の燃焼塔の横断面図である。
【図3】従来のダスト監視除去方法を実施する溶融処理設備の燃焼塔の概略正面図である。
【符号の説明】
【0031】
1は燃焼塔、1cは燃焼室、2は赤外線カメラ、3は熱風炉、3bはバーナ、Gは排ガス、G″は熱風、Dはダスト、Lは距離、Sは開口面積。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ダストを含む高温の排ガスを処理する機器の内壁面に付着したダストを長波長型の赤外線カメラにより連続監視し、機器内のダストの付着度合いに応じてダストを除去するようにしたことを特徴とする機器内のダスト監視除去方法。
【請求項2】
ダストを含む高温の排ガスを処理する機器が、溶融炉から排出された高温の排ガスを燃焼させる燃焼室を有する燃焼塔又は溶融炉から排出された高温の排ガスを減温するガス冷却室を有する排ガス減温塔であることを特徴とする請求項1に記載の機器内のダスト監視除去方法。
【請求項3】
機器の内壁面に付着したダストを長波長型の赤外線カメラで連続撮影すると共に、赤外線カメラからの映像信号を画像処理し、機器の内壁面に付着したダスト表面から機器内の中心までの距離又は機器内のダストの付着部分を除いた開口面積からダストの除去時期を夫々判断するようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の機器内のダスト監視除去方法。
【請求項4】
機器内にバーナを備えた熱風炉から熱風を供給して機器内の温度をダストが溶融する温度にまで上昇させ、機器の内壁面に付着したダストを溶融滴下させて除去するようにしたことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載の機器内のダスト監視除去方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2008−175474(P2008−175474A)
【公開日】平成20年7月31日(2008.7.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−9778(P2007−9778)
【出願日】平成19年1月19日(2007.1.19)
【出願人】(000133032)株式会社タクマ (308)
【Fターム(参考)】