(57)【要約】【課題】炉内の高温腐食性ガスやダストの影響を受けることなく、炉内廃棄物堆積層の層高を測定する装置及び方法、層高の変動に対応して操業できる廃棄物ガス化溶融装置及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】炉本体の上部にて離間した二位置で赤外線検出装置１１により廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成し、演算装置１２で、赤外線検出装置１１により形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置を設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、炉本体の上部から特定点までの距離を算出することで、特定点での層高を算出する。【選択図】図１
2018040533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型筒状の廃棄物ガス化溶融炉の炉本体内に形成される廃棄物堆積層の層高を測定する廃棄物堆積層高測定装置において、
炉本体の上部にて離間した二位置で廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成する赤外線検出装置と、
赤外線検出装置からの温度分布画像情報にもとづき層高を算出する演算装置とを有し、
演算装置は、赤外線検出装置により形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、上記二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置を設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、上記炉本体の上部から上記特定点までの距離を算出することで、該特定点での層高を算出し、複数の異なる特定点に関して層高を求めて上記廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出する演算部を有している、
ことを特徴とする廃棄物堆積層高測定装置。
【請求項２】
赤外線検出装置は、二位置のそれぞれの位置に固定配置されていることとする請求項１に記載の廃棄物堆積層高測定装置。
【請求項３】
赤外線検出装置は、二位置を繰り返し往復動し該二位置のそれぞれに達したときに赤外線検出する一つの可動赤外線検出装置であることとする請求項１に記載の廃棄物堆積層高測定装置。
【請求項４】
縦型筒状の廃棄物ガス化溶融炉の炉本体内に形成される廃棄物堆積層の層高を測定する廃棄物堆積層高測定方法において、
炉本体の上部にて離間した二位置で赤外線検出装置により廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成し、
演算装置で、赤外線検出装置により形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、上記二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置を設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、上記炉本体の上部から上記特定点までの距離を算出することで、該特定点での層高を算出し、複数の異なる特定点に関して層高を求めて上記廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出する、
ことを特徴とする廃棄物堆積層高測定方法。
【請求項５】
赤外線検出は、二位置のそれぞれの位置に固定配置された赤外線検出装置で行うこととする請求項４に記載の廃棄物堆積層高測定方法。
【請求項６】
赤外線検出は、二位置を繰り返し往復動する一つの可動赤外線検出装置が該二位置のそれぞれに達したときに行うこととする請求項４に記載の廃棄物堆積層高測定方法。
【請求項７】
縦型筒状の廃棄物ガス化溶融炉の炉本体の頂部に廃棄物の投入口、下部に主羽口そして該主羽口の上方位置に副羽口が設けられた廃棄物ガス化溶融装置において、
該炉本体内に形成される廃棄物堆積層の層高を測定する廃棄物堆積層高測定装置と、廃棄物堆積層高測定装置からの情報を受けて、廃棄物ガス化溶融装置の操業条件を制御する制御装置とを備え、
廃棄物堆積層高測定装置は、炉本体の上部にて離間した二位置で廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成する赤外線検出装置と、
赤外線検出装置からの温度分布画像情報にもとづき層高を算出する演算装置とを有し、
演算装置は、赤外線検出装置により形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、上記二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置を設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、上記炉本体の上部から上記特定点までの距離を算出することで、該特定点での層高を算出し、複数の異なる特定点に関して層高を求めて上記廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出する演算部を有し、
制御装置は、演算装置から廃棄物堆積層の層高分布情報を受けて、投入口からの廃棄物の供給量及び主羽口からの酸素富化空気の供給量のうち少なくとも一つを制御することを特徴とする廃棄物ガス化溶融装置。
【請求項８】
赤外線検出装置は、二位置のそれぞれの位置に固定配置されていることとする請求項７に記載の廃棄物ガス化溶融装置。
【請求項９】
赤外線検出装置は、二位置を繰り返し往復動し該二位置のそれぞれに達したときに赤外線検出する一つの可動赤外線検出装置であることとする請求項７に廃棄物ガス化溶融装置。
【請求項１０】
縦型筒状の廃棄物ガス化溶融炉の炉本体の頂部に廃棄物の投入口、下部に主羽口そして該主羽口の上方位置に副羽口が設けられた廃棄物ガス化溶融装置による廃棄物ガス化溶融方法において、
該炉本体内に形成される廃棄物堆積層の層高分布を測定し、層高分布情報を受けて、廃棄物ガス化溶融装置の操業条件を制御し、
炉本体の上部にて離間した二位置で赤外線検出装置により廃棄物堆積層面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成し、
演算装置で、赤外線検出装置により形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、上記二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置を設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、上記炉本体の上部から上記特定点までの距離を算出することで、該特定点での層高を算出し、複数の異なる特定点に関して層高を求めて上記廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出し、
演算装置からの廃棄物堆積層の層高分布情報にもとづき、投入口からの廃棄物の供給量及び主羽口からの酸素富化空気の供給量のうち少なくとも一つを制御装置により制御することを特徴とする廃棄物ガス化溶融方法。
【請求項１１】
赤外線検出は、二位置のそれぞれの位置に固定配置された赤外線検出装置により行うこととする請求項１０に記載の廃棄物ガス化溶融方法。
【請求項１２】
赤外線検出は、二位置を繰り返し往復動する一つの可動赤外線検出装置が該二位置のそれぞれに達したときに行うこととする請求項１０に廃棄物ガス化溶融方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物ガス化溶融炉の廃棄物堆積層高測定装置及び方法、廃棄物ガス化溶融装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物ガス化溶融炉は、炉本体内にコークス等の燃料と廃棄物の堆積層を形成するとともに、その廃棄物堆積層内に主羽口を経て酸素富化空気そして副羽口を経て空気を供給して、廃棄物を熱分解、ガス化、燃焼させ、熱分解残渣を溶融する。
【０００３】
上記炉本体での廃棄物堆積層の高さ（以下、「層高」という）が高すぎると、炉内の圧損が増加して酸素富化空気や空気の送風が困難になり、また、炉内で廃棄物が、融着して塊状になり炉壁に付着していわゆる「棚吊り」等を起こして炉の操業が不安定になる。層高が低すぎると廃棄物が炉内に投入されてから加熱され熱分解、ガス化、そして熱分解残渣を溶融するのに十分な滞留時間が取れずに、適正に処理が行われない。
【０００４】
そこで、廃棄物ガス化溶融炉の操業の際、上記廃棄物堆積層の層高が適正な所定の高さ範囲となるように、廃棄物の投入量等の操業条件を調整している。
【０００５】
したがって、廃棄物ガス化溶融炉の操業中、適宜時期に、層高を測定する必要がある。層高を測定する方法として重錘を用いる方法がある。例えば、特許文献１では、層高は、チェーン等の吊体で吊下した重錘を炉内へ降下させ、重錘が廃棄物堆積層の表面に到達するまで降下したときの吊体の移動量にもとづき測定されている。
【０００６】
また、上記重錘を用いる以外で層高を測定する方法としては、マイクロ波を用いる方法がある。例えば、特許文献２では、炉頂部にマイクロ波送受信装置を設け、マイクロ波を送信し廃棄物層表面からのマイクロ波の反射を受けて層高を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７２５０９
【特許文献２】特開２００５−０５５００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている重錘を用いる層高測定方法にあっては、炉内には廃棄物の熱分解により生じた腐食性を有する高温のガスが充満しており、重錘を吊下するチェーンが上記腐食性ガスによる高温腐食を受けて切断されるリスクがある。また、チェーンの高温腐食による切断のリスクを少しでも低くするように、重錘を常時引き上げておいて、適宜時期にのみ重錘を降下させて層高を測定するので、連続的に層高を測定できないという点で、改善が求められている。
【０００９】
次に、特許文献２に開示されているマイクロ波を用いる層高測定方法にあっては、炉内空間に飛散しているダストによりマイクロ波が廃棄物堆積層の表面まで到達できないことや、干渉波の影響により、層高を正確に測定できないことがある。
【００１０】
このように、特許文献１では、連続的に層高を測定することができないため、また、特許文献２では、廃棄物ガス化溶融炉における廃棄物堆積層の層高をダストの影響を受けずに正確に測定することができないために、層高の変動に対応してガス化溶融炉を適切に操業することが困難であった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑み、廃棄物ガス化溶融炉において、炉内の高温腐食性ガスやダストの影響を受けることなく、炉内廃棄物堆積層の層高を測定することができる廃棄物堆積層高測定装置及び方法を提供することを課題とする。また、層高の変動に対応して適切に操業することができる廃棄物ガス化溶融装置及びガス化溶融方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、上記課題は、廃棄物堆積層高測定装置に関しては次の第一発明、廃棄物堆積層高測定方法に関しては第二発明、廃棄物ガス化溶融装置に関しては第三発明そして廃棄物ガス化溶融方法に関しては第四発明により解決される。
【００１３】
＜第一発明＞（廃棄物堆積層高測定装置）
縦型筒状の廃棄物ガス化溶融炉の炉本体内に形成される廃棄物堆積層の層高を測定する廃棄物堆積層高測定装置において、
炉本体の上部にて離間した二位置で廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成する赤外線検出装置と、
赤外線検出装置からの温度分布画像情報にもとづき層高を算出する演算装置とを有し、
演算装置は、赤外線検出装置により形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、上記二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置を設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、上記炉本体の上部から上記特定点までの距離を算出することで、該特定点での層高を算出し、複数の異なる特定点に関して層高を求めて上記廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出する演算部を有している、
ことを特徴とする廃棄物堆積層高測定装置。
【００１４】
本発明において、赤外線検出装置は、二位置のそれぞれの位置に固定配置されているようにすることも、また、二位置を繰り返し往復動し該二位置のそれぞれに達したときに赤外線検出する一つの可動赤外線検出装置とすることもできる。
【００１５】
＜第二発明＞（廃棄物堆積層高測定方法）
縦型筒状の廃棄物ガス化溶融炉の炉本体内に形成される廃棄物堆積層の層高を測定する廃棄物堆積層高測定方法において、
炉本体の上部にて離間した二位置で赤外線検出装置により廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成し、
演算装置で、赤外線検出装置により形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、上記二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置を設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、上記炉本体の上部から上記特定点までの距離を算出することで、該特定点での層高を算出し、複数の異なる特定点に関して層高を求めて上記廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出する、
ことを特徴とする廃棄物堆積層高測定方法。
【００１６】
本発明において、赤外線検出は、二位置のそれぞれの位置に固定配置された赤外線検出装置で行うことも、また、二位置を繰り返し往復動する一つの可動赤外線検出装置が該二位置のそれぞれに達したときに行うこともできる。
【００１７】
＜第三発明＞（廃棄物ガス化溶融装置）
縦型筒状の廃棄物ガス化溶融炉の炉本体の頂部に廃棄物の投入口、下部に主羽口そして該主羽口の上方位置に副羽口が設けられた廃棄物ガス化溶融装置において、
該炉本体内に形成される廃棄物堆積層の層高を測定する廃棄物堆積層高測定装置と、廃棄物堆積層高測定装置からの情報を受けて、廃棄物ガス化溶融装置の操業条件を制御する制御装置とを備え、
廃棄物堆積層高測定装置は、炉本体の上部にて離間した二位置で廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成する赤外線検出装置と、
赤外線検出装置からの温度分布画像情報にもとづき層高を算出する演算装置とを有し、
演算装置は、赤外線検出装置により形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、上記二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置を設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、上記炉本体の上部から上記特定点までの距離を算出することで、該特定点での層高を算出し、複数の異なる特定点に関して層高を求めて上記廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出する演算部を有し、
制御装置は、演算装置から廃棄物堆積層の層高分布情報を受けて、投入口からの廃棄物の供給量及び主羽口からの酸素富化空気の供給量のうち少なくとも一つを制御することを特徴とする廃棄物ガス化溶融装置。
【００１８】
本発明において、赤外線検出装置は、二位置のそれぞれの位置に固定配置されているようにすることも、また、二位置を繰り返し往復動し該二位置のそれぞれに達したときに赤外線検出する一つの可動赤外線検出装置とすることもできる。
【００１９】
＜第四発明＞（廃棄物ガス化溶融方法）
縦型筒状の廃棄物ガス化溶融炉の炉本体の頂部に廃棄物の投入口、下部に主羽口そして該主羽口の上方位置に副羽口が設けられた廃棄物ガス化溶融装置による廃棄物ガス化溶融方法において、
該炉本体内に形成される廃棄物堆積層の層高分布を測定し、層高分布情報を受けて、廃棄物ガス化溶融装置の操業条件を制御し、
炉本体の上部にて離間した二位置で赤外線検出装置により廃棄物堆積層面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成し、
演算装置で、赤外線検出装置により形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、上記二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置を設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、上記炉本体の上部から上記特定点までの距離を算出することで、該特定点での層高を算出し、複数の異なる特定点に関して層高を求めて上記廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出し、
演算装置からの廃棄物堆積層の層高分布情報にもとづき、投入口からの廃棄物の供給量及び主羽口からの酸素富化空気の供給量のうち少なくとも一つを制御装置により制御することを特徴とする廃棄物ガス化溶融方法。
【００２０】
本発明において、赤外線検出は、二位置のそれぞれの位置に固定配置された赤外線検出装置により行うことも、また、二位置を繰り返し往復動する一つの可動赤外線検出装置が該二位置のそれぞれに達したときに行うようにすることもできる。
【００２１】
＜発明の原理＞
本発明では、炉本体内でガス化溶融される廃棄物堆積層の層高分布を求めるために、廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を赤外線検出装置で直接検出し、この赤外線検出を炉本体上部の二位置で行い、温度分布画像を形成し、演算装置でステレオ画像法により、層高分布を算出することとしている。
【００２２】
本発明で層高測定のために廃棄物堆積層表面から放射赤外線を検出することとした理由は次のとおりである。
【００２３】
発明者は、高温の廃棄物堆積層表面から赤外線が放射していることに着目した。赤外線はマイクロ波に比し波長が短く直進性が強いので、炉内空間に存在する多くのガス、火炎やダストによる反射や吸収による減衰がないこと、また廃棄物堆積層表面そのものからの放射赤外線を受けることから、廃棄物堆積層表面の層高測定のための温度分布検出には好適であることを見出した。特定の波長範囲、具体的には２〜１０μｍの波長範囲、特に３．９μｍ前後の波長範囲の赤外線は、上記ガスからの放射率が低く、ガス、火炎やダストの影響を受けず、廃棄物堆積層表面からの放射赤外線はガス、火炎を透過して検出装置に到達し精度よく検出できることを確かめ、上記波長範囲の赤外線を検出することにすれば、廃棄物堆積層表面の温度分布測定に好適であることを見出した。
【００２４】
このような検討の結果、本発明では、縦型筒状の廃棄物ガス化溶融炉の炉本体内に形成される廃棄物堆積層の層高を測定する層高測定方法において、炉本体の上部にて離間した二位置で赤外線検出装置により廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成し、演算装置で、赤外線検出装置により形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、上記二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置を設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、上記炉本体の上部から上記特定点までの距離を算出することで、該特定点での層高を算出し、複数の異なる特定点に関して層高を求めて上記廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出する。また、連続的に層高を測定することができる。
【００２５】
また、本発明では、廃棄物ガス化溶融装置の操業の制御に関しては、上記算出された層高分布のもとで、層高分布を適正に保つように、主羽口からの酸素富化空気及び投入口からの廃棄物のそれぞれの供給量のうち少なくとも一つを制御する。かくして、適正な層高分布のもとで、廃棄物のガス化溶融処理が望ましい状況で行われる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、以上のように、炉本体内でガス化溶融される廃棄物堆積層の層高を、廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を赤外線検出装置で直接検出し、この赤外線検出を炉本体上部の二位置で行い、演算装置でステレオ画像法にもとづき、上記層高分布を算出することで測定するので、容易かつ確実に廃棄物堆積層の層高分布を測定でき、その測定結果にもとづき廃棄物ガス化溶融炉の操業条件を制御することで、安定的な操業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態としての廃棄物ガス化溶融装置の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
図１に示される、本発明の実施形態の廃棄物ガス化溶融装置は、コークスを燃料として供給し、主羽口から炉下部内へ酸素富化空気そして副羽口から空気を吹き込むコークス床式ガス化溶融炉と、その周辺装置とを備えている。
【００３０】
図１に示される本実施形態のコークス床式ガス化溶融炉１（以下、単に「ガス化溶融炉１」という）には、該ガス化溶融炉（炉本体）１の炉上部に、処理対象物としての廃棄物、燃料としてのコークス、生成されるスラグの成分調整材としての石灰石を炉内へ投入するための投入口２が設けられ、また、ガス化溶融炉１の上部側方には炉内のガスを炉外へ排出するためのガス排出口３が設けられている。また、ガス化溶融炉１の炉底部には溶融スラグと溶融金属を排出するための出滓口４が設けられている。
【００３１】
ガス化溶融炉１の上方には、周辺装置として、廃棄物、コークス、石灰石をそれぞれ供給する廃棄物供給装置２１、コークス供給装置２２、石灰石供給装置２３が配設されており、それぞれの供給装置２２，２３から供給されたコークス、石灰石は搬送コンベア（図示せず）により上記投入口まで搬送され、廃棄物供給装置２１からの廃棄物とともに炉上部の上記投入口２から炉内に投入される。さらに、本実施形態では、後に詳述する、ガス化溶融炉１内の廃棄物堆積層の層高を測定する層高測定装置も設けられている。以下、ガス化溶融炉１そして層高測定装置について説明する。
【００３２】
ガス化溶融炉１のガス排出口３には炉外に設けられた二次燃焼室（図示せず）が接続して設けられており、廃棄物を熱分解して生成した可燃性ガスを燃焼する。該二次燃焼室は、二次燃焼のための空気を吹き込む空気送風口（図示せず）が設けられている。また、この二次燃焼室には、該二次燃焼室で可燃性ガスを燃焼した燃焼ガスから熱回収するボイラ（図示せず）が隣接して設けられている。
【００３３】
このようなコークス床式のガス化溶融炉１では、炉内の内部空間が縦方向で四つの領域に区分されていて、下方から、コークス充填層Ａ、移動層Ｂ、廃棄物堆積層・ガス化層Ｃ（廃棄物堆積層ということもある）、フリーボード部Ｄが形成される。
【００３４】
炉下部におけるコークス充填層Ａには主羽口５が設けられていて、酸素富化空気が吹き込まれ、酸素富化空気供給量を調整するバルブ５Ａが設けられている。廃棄物堆積層Ｃには副羽口６が設けられ、空気が吹き込まれ、空気供給量を調整するバルブ６Ａが設けられている。フリーボード部Ｄには三段羽口７が設けられ、空気が吹き込まれる。フリーボード部Ｄに三段羽口を設けない形態もある。
【００３５】
このような各羽口を有するガス化溶融炉１内にコークスが投入されると、このコークスが炉下部に下降し、主羽口５から吹き込まれる酸素富化空気によりコークスが燃焼し、これが燃焼し発生する高温の燃焼ガスが廃棄物の熱分解の熱源となり、さらに、灰分を溶融する熱源となる。
【００３６】
廃棄物堆積層Ｃには、副羽口６から空気が吹き込まれ、下方から上昇する高温の燃焼ガスにより廃棄物が乾燥され、次いで熱分解及び部分酸化され可燃分がガス化される。また、フリーボード部Ｄでは、廃棄物が熱分解されて生成した熱分解ガス（可燃性ガス）の一部を部分燃焼させて炉内上部を所定温度に維持し、生成したタール、有害ガス成分を熱分解する。
【００３７】
炉外に酸素富化空気供給装置（図示せず）が設けられていて、該酸素富化空気供給装置が、空気に酸素を混入して得られた酸素富化空気を上記主羽口５の送気管に供給する。
【００３８】
本実施形態における廃棄物ガス化溶融装置は、上述した構成のガス化溶融炉１に、炉本体内の廃棄物堆積層の層高分布を測定する層高測定装置が設けられているとともに、測定された層高にもとづき層高を所定範囲にするようにガス化溶融炉１の操業条件を制御する制御装置１３も設けられている。
【００３９】
層高測定装置は、赤外線検出装置１１と、その検出情報にもとづき廃棄物堆積層の層高分布を算出する演算装置１２とを有している。
【００４０】
赤外線検出装置１１は、炉上部（図では炉頂部）の離間した二位置に設けられた赤外線検出装置１１Ａ，１１Ｂで構成されている。
【００４１】
炉本体の上部にて離間した二位置に配された赤外線検出装置１１Ａ，１１Ｂのそれぞれは廃棄物堆積層表面の全領域をカバーする視野を有していて、該廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成する。
【００４２】
上記二つの赤外線検出装置１１Ａ，１１Ｂは、その温度分布画像に関する検出情報を演算装置１２へもたらすように該演算装置１２に接続されている。該演算装置１２は、赤外線検出装置１１Ａ，１１Ｂからの温度分布画像情報にもとづき、廃棄物堆積層の層高分布を算出する演算部を有しており、該演算部で、赤外線検出装置１１Ａ，１１Ｂにより形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、上記二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置１１Ａ，１１Ｂを設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、上記炉本体の上部から上記特定点までの距離を算出することで、該特定点での層高を算出し、複数の異なる特定点に関して層高を求めて上記廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出する。ステレオ画像法は文献（日本写真学会誌2004年67巻5号：448-456頁）に記載されているように周知の技術である。層高分布を算出する具体的な方法については後述する。
【００４３】
上記演算装置１２は、制御装置１３に接続されていて、該制御装置１３の指令信号が廃棄物供給装置２１による供給量を制御し、主羽口５のバルブ５Ａの開度を制御している。演算装置１２から層高分布の情報を受けた制御装置１３は、適正な層高分布となるように、上記廃棄物供給装置２１による廃棄物の供給量及び上記主羽口５からの酸素富化空気の供給量のうちの少なくとも一つを制御するように設定されている。制御方法については後述する。
【００４４】
このように構成される廃棄物ガス化溶融炉装置では、廃棄物のガス化溶融処理は次の要領で行われる。
【００４５】
廃棄物供給装置２１からの廃棄物、コークス供給装置２２からのコークスと石灰石供給装置２３からの石灰石がガス化溶融炉１の上部に設けられた投入口２を経て、それぞれ所定量ずつ炉内へ投入され、主羽口５から酸素富化空気が、副羽口６から空気が炉内へ吹き込まれる。
【００４６】
炉内に投入されたコークスは炉下部に下降し、このコークスが主羽口５から吹き込まれる酸素富化空気によって燃焼し、廃棄物の灰分を溶融する熱源を提供するとともに、発生した高温の燃焼ガスを上昇させ廃棄物の熱分解のために加熱する熱源を提供する。
【００４７】
上記投入口２から投入された廃棄物は、炉内に堆積して廃棄物堆積層を形成しそこで廃棄物のガス化が行われる。廃棄物は廃棄物堆積層（ガス化層）Ｃを形成し、上方から下降するにつれて、乾燥、熱分解、ガス化される。廃棄物は炉下部のコークス充填層Ａから移動層Ｂを通過し上昇してくる高温の燃焼ガス及び副羽口６から吹き込まれる空気によって加熱され、乾燥され、次いで熱分解される。熱分解により生成した可燃性ガスを含む燃焼ガスは上昇し、可燃性ガスの一部がフリーボード部Ｄにて三段羽口７からの空気供給を受け、燃焼され、炉内部を所定温度に維持し、廃棄物の熱分解により発生した有害物とタール分を分解させる処理が施されるように加熱熱源として用いられる。フリーボード部Ｄを通過したガスは炉上部に設けられたガス排出口３より、炉外の二次燃焼室（図示せず）へ排出される。ガスは可燃性ガスを多量に含んでいて二次燃焼室で燃焼され、ボイラ（図示せず）で熱回収され蒸気を発生させその蒸気が発電等に用いられる。ボイラから排出されたガスは、サイクロン（図示せず）で比較的粗いダストが除去され、さらに、減温装置（図示せず）で冷却され、有害物質除去剤との反応により有害ガスが除去され、集塵機（図示せず）で除塵処理されるなど排ガス処理された後、煙突（図示せず）から大気に放散される。
【００４８】
廃棄物堆積層Ｃの下部となる廃棄物熱分解部で廃棄物は熱分解されてガスが生成され、さらに、熱分解により生じた固定炭素や灰分は、コークス及び石灰石とともに下降し移動層Ｂを形成する。移動層Ｂでは、コークス充填層Ａから上昇してくる高温のガスにより下降する固体の昇温が行われると同時に、高温のＣＯ２ガスにより廃棄物の熱分解により生じた固定炭素がガス化される。コークス充填層Ａでは主羽口５から送風される酸素富化空気によりコークスとガス化されずに残った廃棄物の固定炭素が燃焼され、この燃焼熱により廃棄物の灰分が溶融され溶融スラグと溶融メタルが生成され出滓口４から排出される。石灰石は灰分が溶融されたスラグの性状を好ましいものとする調整材として働く。さらに、発生した高温の燃焼ガスが上昇し廃棄物の熱分解のために加熱する熱源となる。
【００４９】
主羽口５から下方の炉下部では、高温になりながらも燃え尽きていないコークスがコークス塊同士の間隙を保持して充填された状態でコークス充填層Ａを形成しており、溶融スラグと溶融メタルはコークス塊同士の間隙を滴下し炉底に達する。溶融スラグと溶融メタルは炉底に達するまでに均質化され性状が安定化され、炉底に設けられた出滓口４から排出され、炉外に設けられた水砕装置（図示せず）に供給され冷却固化され、冷却固化された水砕スラグと水砕金属が回収される。主羽口５から送風される酸素富化空気と、コークスと固定炭素の燃焼により発生した高温の燃焼ガスとは、コークス充填層Ａから移動層Ｂを通過し廃棄物堆積層Ｃへ上昇して廃棄物堆積層で廃棄物を加熱し、廃棄物熱分解部の廃棄物が副羽口６からの空気により部分酸化、熱分解される。コークス充填層Ａでは、コークスが燃焼して灰分溶融と熱分解の熱源となるとともに、コークスが崩壊、解砕されずに塊同士の間隙を保持して酸素富化空気と高温の燃焼ガスとを通気させ、溶融スラグと溶融メタルとを通液させる高温火格子の機能を有するようになる。
【００５０】
本実施形態では、このように廃棄物がガス化溶融処理される際、ガス化溶融炉内の廃棄物堆積層の層高分布を赤外線検出装置と演算装置とで測定し、層高分布を適正に保つよう、制御装置により操業条件を制御する。
【００５１】
まず、廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出する。縦型筒状の廃棄物ガス化溶融炉の炉本体内に形成される廃棄物堆積層の層高を測定する層高測定方法において、炉本体の上部にて離間した二位置で赤外線検出装置により廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出し、廃棄物堆積層表面に対応する領域について複数の区画画像から成る温度分布画像を形成し、演算装置で、赤外線検出装置により形成された温度分布画像上において廃棄物堆積層表面上の特定点に対応する区画画像を定める特定点選定を、上記二位置で形成された二つの温度分布画像についてそれぞれ行い、それぞれの温度分布画像における特定点に対応する区画画像の位置関係と、赤外線検出装置を設けた二位置の位置関係とに基づきステレオ画像法により、上記炉本体の上部から上記特定点までの距離を算出することで、該特定点での層高を算出し、複数の異なる特定点に関して層高を求めて上記廃棄物堆積層表面についての層高分布を算出する。また、連続的に層高を測定することができる。具体的には、次の要領で、廃棄物堆積層表面上の特定点の位置そして層高が得られる。
【００５２】
（１）炉上部に設置した二つの赤外線検出装置のそれぞれに座標を設定する。
（２）二つの赤外線検出装置により廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出し、それぞれ廃棄物堆積層の温度分布画像を形成する。
（３）廃棄物堆積層上の特定点を温度分布画像上で設定する。
（４）赤外線検出装置に設定した座標と、温度分布画像上の廃棄物堆積層の特定点の位置関係から、ステレオ画像法により、赤外線検出装置から特定点までの距離を算出し、特定点の炉内における高さ位置すなわち層高を算出する。
（５）同様の要領で特定点の位置を順次移動して廃棄物堆積層の表面全域について（１）〜（４）を繰り返して行い、廃棄物堆積層表面全域についての層高分布を得る。
【００５３】
また、炉内に飛散しているダストにより、赤外線検出装置が廃棄物堆積層からの放射赤外線を検出することに影響を受ける場合に、赤外線検出装置の前方に対して高圧のガスを噴射し、一時的にダストの影響を少なくして良好に検出可能とすることができる。ガスとしては、空気、排ガス、窒素など、放射赤外線検出に影響のないガスを用いる。
【００５４】
このようにして、炉内の廃棄物堆積層の層高分布を得て、層高分布を適正な範囲に保つように主羽口からの送風量、廃棄物投入量などの操業条件を制御する。その要領は次のごとくである。
【００５５】
Ａ．廃棄物堆積層の層高分布に不均一が発生している場合
層高分布に所定範囲より高くなっている個所が発生し不均一になっているということは、クリンカ（廃棄物、熱分解途中の廃棄物、熱分解残渣が炉壁に付着して滞留している状態）が発生し廃棄物が下降しにくい状況であると判断できる。そこで、所定範囲より高くなっている個所に対応する周方向位置の主羽口５からの酸素富化空気供給量を増加するようにバルブ５Ａを操作し、コークス燃焼を促進させ炉下部の温度を上昇させ、滞留しているクリンカを溶融して除去し廃棄物の下降を促す。これにより、層高が所定範囲より高くなっている個所の発生を解消する。さらには主羽口５での操作とともに廃棄物供給装置２１による廃棄物供給量を減少させ、廃棄物の温度上昇を促し、廃棄物層での熱分解、部分酸化を促進して滞留しているクリンカを溶融して除去し廃棄物の下降を促すこととしてもよい。
【００５６】
Ｂ．廃棄物堆積層の層高分布が所定範囲外に逸脱している場合
（ｉ）廃棄物堆積層の層高分布が所定範囲より高くなっている場合には、廃棄物層での熱分解、部分酸化が滞り廃棄物の下降が滞っているため、主羽口５からの酸素富化空気供給量を増加するようにバルブ５Ａを操作し、コークス燃焼を促進させ炉下部の温度を上昇させ、廃棄物層での熱分解、部分酸化を促進し廃棄物の下降を促す。これにより、層高分布を所定範囲内にすることができる。さらには主羽口５での操作とともに廃棄物供給装置２１による廃棄物供給量を減少させ、廃棄物の温度上昇を促し、廃棄物層での熱分解、部分酸化を促進して廃棄物の下降を促すこととしてもよい。
【００５７】
（ii）廃棄物堆積層の層高分布が所定範囲より低くなっている場合には、廃棄物層の層厚が薄く、廃棄物が十分に熱分解、部分酸化されないまま下降してしまい、炉下部に滞留する不具合が生じる。そのため、主羽口５からの酸素富化空気供給量を減少するようにバルブ５Ａを操作し、廃棄物の熱分解、部分酸化を適正に行い、廃棄物堆積層の層高分布を所定範囲内にする。あるいは、廃棄物供給装置２１による廃棄物供給量を増加して、廃棄物層の層厚を厚くし、廃棄物堆積層の層高分布を所定範囲内にする。
【００５８】
本実施形態では、赤外線検出装置を離間した二位置のそれぞれに固定配置した二つの赤外線検出装置を用いることとしたが、本発明はこれに限定されず、赤外線検出装置は一つでも可能である。その場合、一つの赤外線検出装置は、上記二位置の間を移動し、各位置に達したときに、それぞれ廃棄物堆積層表面からの放射赤外線を検出するように設定する。
【００５９】
また、本発明では、二以上の固定配置された赤外線検出装置あるいは二位置以上を移動する赤外線検出装置を用いて、二位置を適宜選択して温度分布画像を得ることをしてもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、炉内の廃棄物堆積層の層高分布を得て、層高分布を適正な範囲に保つように主羽口からの送風量及び廃棄物投入量のうち少なくとも一つを制御することとしたが、副羽口からの送風量やコークス供給量など他の操業条件をも制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  廃棄物ガス化溶融炉
２  投入口
５  主羽口
６  副羽口
１１  赤外線検出装置
１１Ａ，１１Ｂ  赤外線検出装置
１２  演算装置
１３  制御装置
【図１】
2018040533.tif 000003