(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰の供給口、熔融スラグの出滓口、及び供給された焼却灰に熱量を付与する熱源を備える熔融炉の運転制御方法であって、
熱源から伝達される熱量により加熱される熔融スラグの表面付近をテレビカメラにより撮影し電子画像を得る工程、前記電子画像中の所定温度以上の高温領域を所定温度より低い低温領域から区別する工程、及び前記区別された高温領域の大きさが所定値となるように、熱源から焼却灰に付与される熱量を制御する工程を含み、前記テレビカメラはリレーレンズを備えるものであることを特徴とする運転制御方法。
【請求項２】
前記熱源から焼却灰に付与される熱量を制御する工程は、前記高温領域の大きさが所定の大きさ以上の場合に熱源から焼却灰へ減少した熱量を供給し、前記高温領域の大きさが所定の大きさより小さい場合に熱源から焼却灰へ増加した熱量を供給する工程を含み、前記所定温度は、約1300℃であることを特徴とする請求項１の運転制御方法。
【請求項３】
前記画像を得る手段はテレビカメラであり、前記画像は電子画像であり、前記高温領域を低温領域から区別する工程は、電子画像の部分的明るさに基づいて遂行され、高温領域は、所定値以上の明るさを有する画像部分であり、低温領域は、所定値未満の明るさを有する画像部分であることを特徴とする請求項１又は２の運転制御方法。
【請求項４】
前記画像を得る手段はテレビカメラであり、前記画像は電子画像であり、前記高温領域を低温領域から区別する工程は、電子画像の色度により決定され、高温領域は、所定色度を有する画像部分であり、低温領域は、所定色度を有しない画像部分であることを特徴とする請求項１又は２の運転制御方法。
【請求項５】
前記区別された高温領域の大きさが所定値となるように、熱源から焼却灰に付与される熱量を制御する工程は、熔融炉内へ供給される焼却灰の量と前記熱源から焼却灰に付与される全熱量とのいずれか一方を単位時間当たりほぼ一定とし、他方を前記高温領域の大きさが所定値となるように変化させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項の運転制御方法。
【請求項６】
前記熱源から焼却灰に付与される熱量を制御する工程は、前記高温領域の面積と低温領域の面積との面積比を示す信号を発生させる工程、及び面積比を示す信号に基づいて熱源から焼却灰に付与される熱量を制御する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項の運転制御制御方法。
【請求項７】
焼却灰の供給口、熔融スラグの出滓口、及び供給された焼却灰に熱量を付与する熱源を備える熔融炉の運転制御装置であって、
熔融炉の炉壁を貫通する開口を介し熱源により加熱される熔融スラグの表面付近を撮影可能に配置される画像を得る手段、該画像を得る手段に接続され該画像を得る手段により所定の画像信号が得られるように該画像を得る手段を制御する制御手段、得られた画像信号を処理し、画像の所定温度以上の温度を有する高温領域と所定温度より低い温度を有する低温領域とを識別して高温領域の大きさに対応する高温領域信号を発生させる信号発生手段、及び熱源から焼却灰に付与される熱量を変化させる熱量制御手段を備え、
前記画像を得る手段はリレーレンズを備えるものであることを特徴とする運転制御装置。
【請求項８】
前記熱量制御手段は、高温領域信号が所定値となるように、前記熱源から焼却灰に付与される熱量を変化させるものであることを特徴とする請求項７の運転制御装置。
【請求項９】
前記画像を得る手段は、テレビカメラであり、該テレビカメラはリレーレンズを備え、前記熱源から熱量が伝達される熔融スラグの表面部分が画像のほぼ中央となるように配置されるものであることを特徴とする請求項７又は８の運転制御装置。
【請求項１０】
前記熔融炉内へ単位時間に供給される焼却灰量を計測し焼却灰量信号を発生する灰量計測器を更に備え、前記熱量制御手段は、高温領域比信号に基づき、焼却灰の単位量当たりに付与される熱量を変化させるものであることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項の運転制御装置
【請求項１１】
前記焼却灰に熱量を付与する熱源は、円筒状空洞電極及び熔融炉底壁に黒鉛電極を有する移送色プラズマトーチであり、円筒状空洞電極の空洞内へ空気が供給され、円筒状空洞電極と黒鉛電極の間に電圧が印加され、円筒状空洞電極下方の開口から熔融灰上面へ向けてプラズマアーク流が放出されることを特徴とする請求項７乃至10のいずれか１項の溶融装置。
【請求項１２】
焼却灰の供給口及び熔融スラグの出滓口を備える溶融炉並びに焼却灰に熱量を付与する熱源を含む熔融装置であって、
熔融炉の炉壁を貫通する開口を介し熱源により加熱される熔融スラグの表面付近を撮影可能に配置される画像を得る手段、該画像を得る手段に接続され、該画像を得る手段により所定の画像信号が得られるように画像を得る手段を制御する制御手段、得られた画像信号を処理し、画像の所定温度以上の温度を有する高温領域と所定温度より低い温度を有する低温領域とを識別して高温領域の大きさに対応する高温領域信号を発生させる信号発生手段、及び熱源から焼却灰に付与される熱量を変化させる熱量制御手段を備え、
前記画像を得る手段はリレーレンズを備えるものであることを特徴とする溶融装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、焼却灰の供給口、熔融スラグの出滓口、及び供給された焼却灰に熱量を付与する熱源を備える熔融炉の運転制御方法及び装置に関する。
背景技術
都市ごみ等の焼却から発生する焼却灰の体積を減少させ且つ灰に含まれる重金属類を不溶化又は無害化するため、焼却灰の熔融処理、即ち熔融炉において焼却灰を高温で熔融させ熔融炉から熔融スラグとして排出する処理が行われる。このような熔融炉においては、一方では、焼却灰を熔融させるため熔融炉内の温度を比較的高温、例えば1300℃付近とすることが必要であり、他方では、炉壁の損傷を最少とするため、1300℃より高温にしないように制御することが重要であり、そのため、炉内の温度を連続的に検出することが必要である。
熔融炉内の温度測定のため、従来、熱電対が用いられたが、熱電対は、高温の熔融スラグの温度を直接的に計測することはできず、炉内ガスの温度を検出するものであった。そして炉内の熔融スラグの熔融状況は、熱電対の温度と、熔融炉の炉壁に設けた覗き窓から目視される熔融スラグの状態から推定していた。しかしながら、熔融炉の点検口から石英ガラスを介する目視は、点検口の大きさと形状が限定され視野が狭く、また炉内の煤煙が石英ガラスに付着するため不正確になる等の問題があった。
発明の開示
本発明の目的は、熔融炉の上記の問題点を解決し、熔融炉の熔融スラグの熔融状況を検出し、熔融炉へ供給される熱量を制御して熔融スラグの温度が所定範囲にあるようにすることにあり、それにより、消費熱量が少なく、良好な熔融スラグが得られ且つ溶融炉の損傷が最少となるようにすることである。本発明の他の目的は、熔融炉内の映像を自動処理することにより熔融炉の運転制御において、作業員個人差による変化をなくすることである。本発明の別の目的は、熔融炉の熔融スラグの熔融状況を熔融炉から離間した位置でテレビカメラを介し遠隔的に監視可能にすることにより炉運転作業の労働環境を向上させることである。
本発明の焼却灰の供給口、熔融スラグの出滓口、及び供給された焼却灰に熱量を付与する熱源を備える熔融炉の運転制御方法は、熱源から伝達される熱量により加熱される熔融スラグの表面付近をテレビカメラにより撮影し電子画像を得る工程、電子画像において所定温度以上の高温領域を所定温度より低い低温領域から区別する工程、及び区別された高温領域の大きさが所定値となるように、熱源から焼却灰に付与される熱量を制御する工程を含む。熱源から焼却灰に付与される熱量を制御する工程は、高温領域の大きさが所定の大きさ以上の場合に熱源から焼却灰へ減少した熱量を供給し、高温領域の大きさが所定の大きさより小さい場合に熱源から焼却灰へ増加した熱量を供給する工程を含む。
本発明の運転制御方法は、好ましくは次の特徴を含むことができる。（ａ）所定温度は、約1300℃である。（ｂ）高温領域を低温領域から区別する工程は、電子画像の部分的明るさに基づいて遂行される。（ｃ）高温領域は、所定値以上の明るさを有する画像部分であり、低温領域は、所定値未満の明るさを有する画像部分である。（ｄ）高温領域を低温領域から区別する工程は、電子画像の色度により決定される。（ｅ）高温領域は、所定色度を有する画像部分であり、低温領域は、所定色度を有しない画像部分である。（ｆ）熱源から焼却灰に付与される熱量を制御する工程は、熔融炉内へ供給される焼却灰の量と熱源から焼却灰に付与される全熱量とのいずれか一方を単位時間当たりほぼ一定とし、他方を高温領域の大きさが所定値となるように変化させるものである。（ｇ）熱源から焼却灰に付与される熱量を制御する工程は、高温領域の面積と低温領域の面積との面積比を示す信号を発生させる工程、及び面積比を示す信号に基づいて熱源から焼却灰に付与される熱量を制御する工程を含む。
本発明の焼却灰の供給口、熔融スラグの出滓口、及び供給された焼却灰に熱量を付与する熱源を備える熔融炉の運転制御装置は、熔融炉の天井付近の炉壁を貫通する開口を介し熱源により加熱される熔融スラグの表面付近を撮影可能に配置されるテレビカメラ、テレビカメラに接続されテレビカメラにより所定の画像信号が得られるようにテレビカメラを制御するカメラコントローラ、得られた画像信号を処理し、画像の所定温度以上の温度を有する高温領域と所定温度より低い温度を有する低温領域とを識別して高温領域の大きさに対応する高温領域信号を発生する信号発生表示器、及び熱源から焼却灰に付与される熱量を変化させる熱量制御器を備える。熱量制御器は、高温領域信号が所定値となるように、前記熱源から焼却灰に付与される熱量を変化させるものである。
本発明の運転制御装置は、次の構成を備えことができる。（ｈ）テレビカメラは、リレーレンズを備える。（ｉ）テレビカメラは、熱源から熱量が伝達される熔融スラグの表面部分が画像のほぼ中央となるように配置される。（ｊ）信号発生表示器は、画像の部分的明るさ又は色度により高温領域及び低温領域を決定するものである。（ｋ）運転制御装置は、更に熔融炉内へ単位時間に供給される焼却灰量を計測し焼却灰量信号を発生する灰量計測器を備える。（ｌ）熱量制御器は、高温領域比信号に基づき、焼却灰の単位量当たりに付与される熱量を変化させるものである。（ｍ）焼却灰に熱量を付与する熱源は、円筒状空洞電極及び熔融炉底壁に黒鉛電極を有する移送式プラズマトーチである。（ｎ）プラズマトーチは、円筒状の空洞電極の空洞内へ空気が供給され、円筒状空洞電極黒鉛電極の間に電圧が印加され、円筒状空洞電極下方の開口から熔融灰上面へ向けてプラズマアーク電流が放出されるものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の運転制御装置の概略構成図である。
図２は、本発明に使用される熔融炉の概略断面図である。
図３は、本発明に使用される移送式プラズマトーチの概略断面図である。
発明の実施の形態
図面を参照し本発明の実施の態様を説明する。本発明の運転制御装置の概略構成が図１に示され、図２は、図１の熔融炉の拡大断面図である。図１及び図２において、熔融炉１は、焼却灰の供給口２、熔融スラグの出滓口３、点検口21、トーチ９等を備える。供給口２から供給された焼却飛灰を含む焼却灰６は、熔融炉内の熔融スラグ７上に浮かび、出滓口３の方へ流されながら、トーチ９により加熱され、順次に熔融され熔融スラグ７となる。熔融スラグは、その量の増大に伴い出滓口３を通り流出落下し、図示しないスラグ冷却処理装置へ送られる。溶融炉内で発生するガス８は、出滓口３付近から排出される。
テレビカメラ５に連結されるリレーレンズ４が熔融炉１の点検口21に配置される。図２に示すように、リレーレンズ４のまわりの冷却水ジャケットへ、冷却水が、冷却水流入口10から流入され冷却水流出口11から流出される。また、リレーレンズ４のまわりへ冷却空気が冷却空気流入口12を通り供給される。冷却空気は、レンズ先端を冷却し、炉内からの輻射熱によるレンズ先端の温度上昇を防ぐ。リレーレンズ４は、小直径の軸方向に長い点検口21を介し炉内の比較的広い面積の光学的像をテレビカメラ５へ伝達することができる。
図１に示すように、テレビカメラ５は、カメラコントロール13、コンピュータ14、モニター16に接続される。コンピュータ14は、カメラコントローラ、モニター16に接続されると共に、熱量制御器15に接続される。熱量制御器15は、電力供給器17に接続され、電源18から電力供給器17を介してトーチ９へ供給される電力を制御する。
図３は、本発明に使用される移送式プラズマトーチ９の概略断面図である。移送式プラズマトーチ９は、円筒状空洞電極31及び熔融炉底壁に黒鉛電極23を備える。空洞電極31と黒鉛電極23の間に適当な電圧が印加され、空洞電極31下方の開口32から熔融灰７の上面へ向けてプラズマアーク流34が放出される。
テレビカメラ５は、図２に示すように、熔融炉の天井付近の炉壁を貫通する開口21を介し熔融スラグ７の液表面付近を撮影可能に配置される。カメラコントローラ13は、テレビカメラ５に接続されテレビカメラにより所定の画像信号が得られるようにテレビカメラを制御する。テレビカメラ５は、リレーレンズを介して得られた光学的画像を電子画像信号へ変換する。テレビカメラ５は、また光学的画像の所定温度、例えば、1300℃以上の温度を有する高温領域と所定温度より低い温度を有する低温領域とを識別した電子画像信号を発生する。テレビカメラ５から電子画像信号は、コンピュータ14を介してモニター16へ供給され、モニター16上に電子画像を表示する。モニター16上で高温領域は、比較的明るい部分又は特定の色彩を帯びた部分として表示される。
コンピュータは、電子画像信号を処理し、高温領域の大きさに対応する高温領域信号を発生する。この実施例の場合、コンピュータは、電子画像の明るさから、所定温度、例えば1300℃以上の高温領域が所定範囲以上であるときは、熱源から焼却灰へ減少した熱量を付与するように高温領域信号を熱量制御器15へ供給する。コンピュータは、また、電子画像の明るさから、所定温度以上の高温領域が所定範囲より小さいときは、熱源から焼却灰へ増加した熱量を付与するように高温領域信号を熱量制御器15へ供給する。
本発明によれば、焼却灰を熔融する熔融炉内の熔融スラグ表面をテレビカメラで撮影し、画像を処理することにより、熔融スラグの温度を求め、熔融スラグの温度が温度範囲にあるように、熱源の出力を制御する。それ故、本発明によれば、熔融スラグを最適温度域に維持し、良質な熔融スラグを得ることができる。また、エネルギー消費を最小にできる。本発明の運転制御装置によれば、リレーレンズを用いることにより、細長い点検口を介しレンズ先端を熔融炉内壁近くまで挿入し広い視野し熔融スラグの状態を正確に把握できる。
【図２】
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【図３】
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【図１】
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