(57)【要約】【課題】  焼却灰等の被溶融物を溶融するプラズマ式電気溶融炉等の灰溶融炉に適用されるレベル測定方法及びレベル測定装置に於て、イニシャルコストやランニングコストを削減できる様にする。【解決手段】  昇降可能な電極５３の中空孔５２から炉本体５１内に不活性ガスＡを供給している灰溶融炉５０に於て、前記電極５３を降下させながら炉本体５１内に供給している不活性ガスＡの背圧を測定し、背圧の増加率の変化から溶融スラグレベルＳＬと溶融メタルレベルＭＬを検出する。【選択図】        図１
2008292072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降可能な電極の中空孔から炉本体内に不活性ガスを供給している灰溶融炉に於て、前記電極を降下させながら炉本体内に供給している不活性ガスの背圧を測定し、背圧の増加率の変化から溶融スラグレベルと溶融メタルレベルを検出する事を特徴とする灰溶融炉のレベル測定方法。
【請求項２】
炉本体に昇降可能に設けられて中空孔を備えた電極と、電極を昇降させる為の昇降手段と、電極の中空孔を介して炉本体内に不活性ガスを供給する為のガス供給手段と、不活性ガスの背圧を検出する為の背圧検出手段と、背圧検出手段に依る背圧の増加率の変化から溶融スラグレベルと溶融メタルレベルを演算する為の演算手段と、から構成した事を特徴とする灰溶融炉のレベル測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば焼却灰等の被溶融物を溶融するプラズマ式電気溶融炉等の灰溶融炉に適用されるレベル測定方法及びレベル測定装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、灰溶融炉に於ける溶融スラグレベルや溶融メタルレベルを測定する方法としては、例えば特許文献１〜７に記載されたものが知られている。
又、灰溶融炉に用いられるものではないが、ガス管から送給されるガスの背圧の変化を検出して溶湯レベルを測定するものも知られている（特許文献８〜１１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２７１３１９公報
【特許文献２】特開平８−３２０１１１公報
【特許文献３】特開平１０−９５５５号公報
【特許文献４】特開平１０−１２２５４４公報
【特許文献５】特開平１０−３３２２６８号公報
【特許文献６】特開２００１−５０５２８号公報
【特許文献７】特開２００３−４２４２８号公報
【特許文献８】特開昭６３−１９６８２０公報
【特許文献９】特開平６−５８８公報
【特許文献１０】特開平６−５８９公報
【特許文献１１】特開平９−１２６８５８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
然しながら、何れのものも、専用の測定装置を用いて測定するものであったので、それだけイニシャルコストやランニングコストが余分に掛かる難点があった。
【０００５】
本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消する為に創案されたもので、その課題とする処は、イニシャルコストやランニングコストを削減できる様にした灰溶融炉のレベル測定方法及びレベル測定装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の灰溶融炉のレベル測定方法は、昇降可能な電極の中空孔から炉本体内に不活性ガスを供給している灰溶融炉に於て、前記電極を降下させながら炉本体内に供給している不活性ガスの背圧を測定し、背圧の増加率の変化から溶融スラグレベルと溶融メタルレベルを検出する事に特徴が存する。
【０００７】
本発明の灰溶融炉のレベル測定装置は、炉本体に昇降可能に設けられて中空孔を備えた電極と、電極を昇降させる為の昇降手段と、電極の中空孔を介して炉本体内に不活性ガスを供給する為のガス供給手段と、不活性ガスの背圧を検出する為の背圧検出手段と、背圧検出手段に依る背圧の増加率の変化から溶融スラグレベルと溶融メタルレベルを演算する為の演算手段と、から構成した事に特徴が存する。
【０００８】
液体に気体を吹き込むと、液体の比重と浸漬深さに応じて気体の背圧が変化する事が知られている。この原理を応用して、電極の先端から窒素等の不活性ガスを噴出させながら電極を降下させると、炉内ガスと溶融スラグと溶融メタルの比重の差で、ガス部と溶融スラグ、溶融スラグと溶融メタルの各境界層で不活性ガスの背圧の増加率が変化する。これらの変化点から溶融スラグレベルと溶融メタルレベルを検出する事ができる。
【０００９】
溶融スラグ層の厚みは、溶融スラグレベルから溶融メタルレベルまでの電極の移動距離から算出する事ができる。
溶融メタル層の厚みは、スラグ流出口の高さを基準とし、電極下端からスラグ流出口の高さまでの距離と溶融メタルレベルまでの電極の移動距離から算出する事ができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に依れば、次の様な優れた効果を奏する事ができる。
（１）  昇降可能な電極の中空孔から炉本体内に不活性ガスを供給している灰溶融炉に於て、前記電極を降下させながら炉本体内に供給している不活性ガスの背圧を測定し、背圧の増加率の変化から溶融スラグレベルと溶融メタルレベルを検出する様にしたので、イニシャルコストやランニングコストが削減できる。
（２）  灰溶融炉の電極と昇降手段とガス供給手段を利用する様にしたので、灰溶融炉の構造が複雑化したり、設置スペースが余分に必要になったり、現場での作業等が増えたりする事がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のレベル測定装置を適用した灰溶融炉を示す概要図。図２は、本発明のレベル測定方法の概要を示す説明図。図３は、電極高さと窒素供給圧力との関係を示すグラフである。
【００１２】
レベル測定装置１は、プラズマ式電気溶融炉等の灰溶融炉５０に適用される。
灰溶融炉５０は、炉本体５１と、炉本体５１に昇降可能に設けられて中空孔５２を備えた電極（主電極）５３と、電極５３を昇降させる為の昇降手段５４と、電極５３の中空孔５２を介して炉本体５１内に不活性ガスＡを供給する為のガス供給手段５５と、炉底に設置された炉底電極５６と、被溶融物Ｂを炉本体５１に供給する被溶融物供給手段５７と、溶融スラグＳを排出する流出口５８と、始動時に使用するスタート電極５９等から構成されている。
【００１３】
焼却灰等の被溶融物Ｂは、コンテナに貯えられてスクリューコンベヤ等の被溶融物供給手段５７により炉本体５１内へ連続的に投入される。炉本体５１は、１８００℃以上の高温に耐える耐火材により形成されると共に、その外周を断熱材で覆われており、更に、その外部に冷却ジャケットが設けられている。
【００１４】
炉本体５１には、炉頂部から略垂直に昇降可能に挿入されて炉内の被溶融物Ｂとの間に一定の距離を保つ黒鉛主電極５３（マイナス極）と、炉底に設置された炉底電極５６（プラス極）とが設けられており、両電極５３、５６間に印加された直流電源装置（容量約６００〜１０００ｋＷＨ／Ｔ・被溶融物）の直流電圧（２００〜５００Ｖ）により、電流が流れてプラズマアークが発生する。これによって被溶融物Ｂが１３００℃〜１６００℃に加熱され、順次溶融スラグＳとなる。
【００１５】
溶融前の被溶融物Ｂは、導電性が低いため、始動時にはスタート電極５９を炉本体５１内へ挿入してこれをプラス極とし、これと主電極５３の間へ通電することにより被溶融物Ｂが溶融するのを待つ。そして、被溶融物Ｂが溶融するとその導電性が上昇するため、スタート電極５９を炉底電極５６へ切り換える。
炉本体５１の内部は、溶融スラグＳや主電極５３等の酸化を防止するために還元性雰囲気に保持されており、ガス供給手段５５からの窒素等の不活性ガスＡが、中空筒状に形成した主電極５３の中空孔５２を通して、また覗き窓のパージとして炉本体５１内へ連続的に供給されている。
【００１６】
被溶融物Ｂが溶融すると、揮発成分や炭素はガス化し、一酸化炭素を含んだガスとなり、一方、鉄を始めとする金属、ガラス、砂等の不燃性成分は溶融状態となる。前記ガスは、出口ダクト６０を経て燃焼室に入り、そこで、燃焼空気ファンにより送入された燃焼用空気によって未燃焼分を完全燃焼せしめられた後、燃焼室から排気されて冷却された後、フィルタを経て煙突に導かれる。
【００１７】
被溶融物Ｂには、焼却灰、シリカ、アルミナ、カルシアや、鉄等が含まれているため、これが炉内で溶融されると、シリカ、アルミナ、カルシアを主成分とする溶融スラグが上方に浮上すると共に、鉄を主成分とする溶融金属が下方に沈下し、炉底から溶融メタル層Ｍと溶融スラグ層Ｓを順次形成し、分離された２層を形成する。
そして、溶融スラグ層Ｓは、流出口５８から連続的に溢出し、水を満たしたスラグ水冷槽に落下して水砕スラグとなり、搬出コンベヤにより搬出される。
溶融メタル層Ｍは、炉底に蓄積したまま次第にその層厚を増し、炉底からの層厚が所定層厚を超えたときには、少なくともその一部が炉外へ排出されて所謂湯抜きが行われる。
【００１８】
レベル測定装置１は、この様な灰溶融炉５０に適用され、炉本体５１に昇降可能に設けられて中空孔５２を備えた電極（主電極）５３と、電極５３を昇降させる為の昇降手段５４と、電極５３の中空孔５２を介して炉本体５１内に不活性ガスＡを供給する為のガス供給手段５５と、不活性ガスＡの背圧を検出する為の背圧検出手段２と、背圧検出手段２に依る背圧の増加率の変化から溶融スラグレベルＳＬと溶融メタルレベルＭＬを演算する為の演算手段３とを備えている。
レベル測定装置１は、電極５３の下端位置を検出する為の赤外線カメラ手段４も備えている。
【００１９】
ガス供給手段５５は、図略しているが、窒素等の不活性ガス源と減圧弁と定流量弁等を備えている。
背圧検出手段２は、ガス供給手段５５の電極５３側に接続して設けられている。
【００２０】
赤外線カメラ手段４は、流出口５８側の炉本体５１に設けられた覗き窓５の外側に設置されている。
【００２１】
演算手段３は、昇降手段５４からの信号と背圧検出手段２からの信号と赤外線カメラ手段４からの信号に依り溶融スラグレベルＳＬと溶融メタルレベルＭＬと溶融スラグ層Ｓの厚みＳＴと溶融メタル層Ｍの厚みＭＴとを演算する様になっている。
【００２２】
次に、この様な構成に基づいてその作用を述解する。
図２及び図３に示す如く、液体に気体を吹き込むと、液体の比重と浸漬深さに応じて気体の背圧が変化する事が知られている。
この原理を応用して、ガス供給手段５５からの窒素等の不活性ガスＡを電極５３の中空孔５２を介してその先端から噴出させながら、昇降手段５４に依り電極５３を降下させると、炉内ガスと溶融スラグＳと溶融メタルＭの比重の差で、ガス部と溶融スラグ、溶融スラグと溶融メタルの各境界層で不活性ガスＡの背圧の増加率が変化する。そこで、この不活性ガスＡの背圧を背圧検出手段２に依り計測して演算手段３に依り演算すると、これらの変化点から溶融スラグレベルＳＬと溶融メタルレベルＭＬを検出する事ができる。
【００２３】
溶融スラグ層Ｓの厚みＳＴは、溶融スラグレベルＳＬから溶融メタルレベルＭＬまでの電極５３の移動距離から算出する事ができる。電極５３の移動距離は、昇降手段５４からの信号を演算手段３に依り演算して求める事ができる。
【００２４】
溶融メタル層Ｍの厚みＭＴの算出には、基準高さが必要であり、本発明ではスラグ流出口の高さを用いる。溶融メタル層Ｍの厚みＭＴの算出は、例えば次の様にして行われる。
（１）  赤外線カメラ手段４の画像中で電極５３の下端が判別できる高さまで、昇降手段５４に依り電極５３を上昇させる。
（２）  予め赤外線カメラ手段４の画像中でスラグ流出口の高さを設定する。炉底からスラグ流出口の高さまでの距離Ｃは既知である。スラグ流出口の高さから電極５３の下端までの距離Ｄを赤外線カメラ手段４で測定する。よって、炉底からスラグ流出口の高さまでの距離Ｃと前記の距離Ｄの和が、炉底から電極５３の下端までの距離Ｃ＋Ｄとなる。
（３）  電極５３を昇降手段５４に依り降下させ、溶融メタルレベルＭＬを検出する。前記（１）の位置にある電極５３の下端位置から溶融メタルレベルＭＬまでの電極移動距離をＥとする。
（４）  前記（２）で算出した距離Ｃ＋Ｄと、前記（３）の電極５３の移動距離Ｅとの差を溶融メタル層Ｍの厚みＭＴとする（図１ではＣ＋Ｄ−Ｅ）。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のレベル測定装置を適用した灰溶融炉を示す概要図。
【図２】本発明のレベル測定方法の概要を示す説明図。
【図３】電極高さと窒素供給圧力との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２６】
１…レベル測定装置、２…背圧検出手段、３…演算手段、４…赤外線カメラ手段、５…覗き窓、５０…灰溶融炉、５１…炉本体、５２…中空孔、５３…電極（主電極）、５４…昇降手段、５５…ガス供給手段、５６…炉底電極、５７…被溶融物供給手段、５８…流出口、５９…スタート電極、６０…出口ダクト、Ａ…不活性ガス、Ｂ…被溶融物、Ｃ…炉底からスラグ流出口の高さまでの距離、Ｄ…電極の下端からスラグ流出口の高さまでの距離、Ｅ…電極の下端から溶融メタルレベルまでの距離、Ｓ…溶融スラグ（層）、Ｍ…溶融メタル（層）、ＳＬ…溶融スラグレベル、ＭＬ…溶融メタルレベル、ＳＴ…溶融スラグ層の厚み、ＭＴ…溶融メタル層の厚み。
【図１】
2008292072.tif 000003
【図２】
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【図３】
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