(57)【要約】【課題】電気抵抗式灰溶融炉の溶融スラグ温度を厳密に制御するために、その温度を正確に、かつ、リアルタイムに検知する。【解決手段】電気抵抗式灰溶融炉１の出滓口８から流出する溶融スラグ９の温度を赤外線カメラ１０などの非接触式温度計で計測し、その温度信号１０ａに基づいて投入電力量および／または灰投入量を制御するものである。したがって、電気抵抗式灰溶融炉１内の溶融スラグ４の温度を厳密に一定に維持することができ、運転が容易であり、炉壁の長寿命化も図れる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気抵抗式灰溶融炉の出滓口から流出する溶融スラグの温度を非接触式温度計で計測し、その温度信号に基づいて投入電力量を制御することを特徴とする電気抵抗式灰溶融炉の運転方法。
【請求項２】
電気抵抗式灰溶融炉の出滓口から流出する溶融スラグの温度を非接触式温度計で計測し、その温度信号に基づいて灰投入量を制御することを特徴とする電気抵抗式灰溶融炉の運転方法。
【請求項３】
上記非接触式温度計は、赤外線カメラである請求項１または請求項２記載の電気抵抗式灰溶融炉の運転方法。
【請求項４】
灰溶融炉の電極間に流れる電流値を調節して投入電力量を制御する電気抵抗式灰溶融炉の制御装置であって、灰溶融炉の出滓口から流出する溶融スラグの温度を非接触式温度計で計測し、その温度信号に基づいて投入電力量を制御することを特徴とする電気抵抗式灰溶融炉の制御装置。
【請求項５】
灰溶融炉に灰を投入する灰投入装置の灰投入量を制御する電気抵抗式灰溶融炉の制御装置であって、灰溶融炉の出滓口から流出する溶融スラグの温度を非接触式温度計で計測し、その温度信号に基づいて灰投入量を制御することを特徴とする電気抵抗式灰溶融炉の制御装置。
【請求項６】
上記非接触式温度計は、赤外線カメラである請求項４または請求項５記載の電気抵抗式灰溶融炉の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気抵抗式灰溶融炉の運転方法および制御装置に係り、特に炉内の溶融スラグの温度を常時正確に計測して、その情報を投入電力量や灰投入量の制御に用いる運転方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ、下水汚泥等の各種廃棄物は、焼却施設で焼却処理され、生じた焼却灰やばいじんは、従来埋め立て処分されていた。しかし、埋め立て処分地枯渇の問題や有害金属類の溶出による地下水汚染の問題があるため溶融による減量と無害化の必要性が高まっている。
【０００３】
このような背景で灰中の残留炭素、コークス、灯油、電力を熱源とした溶融処理方式が提案され、一部で実処理が行なわれている。このうち、電力を熱源とした溶融炉としてプラズマアーク加熱方式や電気抵抗加熱方式などがある。
【０００４】
電気抵抗加熱方式の灰溶融炉は、溶融スラグ内に電極を配置し、直流または交流通電による電気抵抗熱（ジュール熱）により灰を加熱溶融するものであり、１）熱効率が高い、２）発生ガスが少ない、３）アークを生成しないためフリッカが発生しないという特徴がある。
【０００５】
一方、ばいじん（飛灰）中にはＮａＣｌやＫＣｌ等の塩が含まれているが、これらの塩は炉中では溶融しており、溶融塩は溶融スラグより軽いので、炉内では溶融スラグ層の上に溶融塩層が浮かんだ状態で操業している。この溶融塩を炉外に排出するには、たとえば、特許文献１に開示されているように、炉壁の中間に溶融塩排出口を穿設し、液体として炉外に流出させている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３３３４１１号公報（段落番号００２０および図１参照）
【０００７】
しかし、この方法では、溶融スラグと溶融塩の境界面が高すぎても、溶融塩の液面が低すぎても溶融塩の排出が行なえないので、境界面の高さを厳密に制御する必要があり、操業が難しい。
【０００８】
一方、溶融スラグ層の温度を高温に保ち、塩を揮発させて排ガスとして炉外に排出し、排ガス処理装置に導入して処理するようにしてもよい。
【０００９】
塩の揮発を促進するためには、１４００℃付近またはそれ以上の溶融スラグ層の温度が必要になる。このように高温になると、炉の大きさや形状にもよるが、炉壁が損傷し易いので、厳密な温度管理が必要である。
【００１０】
溶融スラグ層の温度を厳密に管理するには、溶融スラグ層の温度を正確に検知する必要がある。炉内温度を検知して投入電力（エネルギー）量や灰投入の量を制御するものとして、たとえば、特許文献２や特許文献３に開示されているものがある。
【００１１】
【特許文献２】
特開２０００−２１３７２８号公報（段落番号００２１および図１参照）
【特許文献３】
特開平９−１１２８４９号公報（段落番号０００８、段落番号０００９および図２参照）
【００１２】
特許文献２には、炉内温度を計測するための熱電対等で構成された温度計が炉蓋を貫通して取り付けられていることが開示されている。
【００１３】
また、特許文献３には、水冷式構造の鉄皮の外面に取り付けた熱電対等の温度検出器が開示されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献２に開示された温度計は、炉内ではあっても、溶融スラグ層上方の空中に垂下した状態で取り付けられていて、炉内の雰囲気温度を計測しているが、この温度は溶融塩や灰層の量に依存し、溶融スラグ層の温度を正確に計測することはできない。また、これをもっと下げて溶融スラグ中に浸漬したとすると、激しく腐食して寿命が極端に短くなってしまう。
【００１５】
一方、特許文献３では、温度計を炉の水冷壁の鉄皮の外面に取り付けたものであるから、炉内の溶融スラグ層の温度変化に対して追従が遅く、溶融スラグの温度をリアルタイムで検知することはできない。
【００１６】
本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、炉内のスラグ温度を非接触式の温度計で正確に、かつ、リアルタイムで検知することにより、炉内の溶融スラグ温度を、塩の活発な揮発を図りつつ、炉壁の腐食を抑制するように厳密に制御することができる電気抵抗式灰溶融炉の運転方法および制御装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１記載発明の電気抵抗式灰溶融炉の運転方法は、電気抵抗式灰溶融炉の出滓口から流出する溶融スラグの温度を非接触式温度計で計測し、その温度信号に基づいて投入電力量を制御するものである。
【００１８】
また、本願請求項２記載発明の電気抵抗式灰溶融炉の運転方法は、電気抵抗式灰溶融炉の出滓口から流出する溶融スラグの温度を非接触式温度計で計測し、その温度信号に基づいて灰投入量を制御するものである。
【００１９】
上記非接触式温度計は、赤外線カメラであることが好ましい。
【００２０】
本願請求項４記載発明の電気抵抗式灰溶融炉の制御装置は、灰溶融炉の電極間に流れる電流値を調節して投入電力量を制御する電気抵抗式灰溶融炉の制御装置であって、灰溶融炉の出滓口から流出する溶融スラグの温度を非接触式温度計で計測し、その温度信号に基づいて投入電力量を制御するものである。
【００２１】
本願請求項５記載発明の電気抵抗式灰溶融炉の制御装置は、灰溶融炉に灰を投入する灰投入装置の灰投入量を制御する電気抵抗式灰溶融炉の制御装置であって、灰溶融炉の出滓口から流出する溶融スラグの温度を非接触式温度計で計測し、その温度信号に基づいて灰投入量を制御するものである。
【００２２】
上記非接触式温度計は、赤外線カメラであることが好ましい。
【００２３】
次に本発明の作用を説明する。出滓口から流出する出滓スラグの温度を赤外線カメラなどの非接触式温度計で計測し、その情報を用いて投入電力（エネルギー）量または灰投入量の制御を行ない、炉内スラグの温度を一定化するものである。炉内スラグ温度の変化に対し、出滓スラグの温度が敏感に反応するため、投入エネルギー量や灰投入量をきめ細かく制御することができる。
【００２４】
炉壁や炉内雰囲気を熱電対により計測する方法では、炉内スラグ温度を正確、かつ、リアルタイムに計測することができない。また、炉内スラグに直接熱電対などの温度計を浸漬して計測する方法では、熱電対が損傷し易いし、保護管の周りに付くスケールの存在に気付かない場合があるが、本発明の方法ではそのようなこともなく、計測の信頼性が高い。
【００２５】
このように、炉内スラグ温度を厳密に一定に管理できるので、活発な塩層の揮発を維持しつつ、炉壁の長寿命化が可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は灰溶融炉の断面図兼制御装置の説明図である。図において、１は電気抵抗式灰溶融炉である。電気抵抗式灰溶融炉には、直流式と交流式があるが、本実施形態では直流式のものである。直流電気抵抗式灰溶融炉１は、炉蓋１ｃを貫通して昇降可能に挿入される上部電極１ａと炉底１ｄに設けられた下部電極１ｂを有しており、上部電極１ａは正に、下部電極１ｂは負に、それぞれ荷電されている。
【００２７】
２は灰投入装置であり、モータ２ａにより駆動されるスクリューフィーダ２ｂによって構成されている。３は炉内に灰を投入する灰投入口であり、灰投入口３の上端は灰投入装置２に接続され、下端は炉壁１ｃに接続されていて、灰を炉内に投入するようになっている。投入される灰は、焼却灰とばいじん（飛灰）であり、ばいじん中には多量のＮａＣｌなどの塩が含まれている。
【００２８】
灰投入装置２の出口付近には、図示しない砂（けい素を含む）投入口が設けられており、スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を調整できるようになっている。
【００２９】
４は溶融スラグ層、５は溶融塩層である。溶融塩は溶融スラグより軽いので、図のように溶融塩層５は溶融スラグ層４の上部に形成される。６は未溶融の灰層であり、溶融塩層５の上に浮いた状態で存在し、溶融塩層５からの入熱により溶融する。
【００３０】
７は排ガスの排出口であり、排ガスは図示しない処理装置に送られて処理される。８は出滓口であり、溶融スラグ層４から溶融スラグ９を炉外に排出する。排出された溶融スラグ９は、図示しない鍋に受けて自然冷却するか水中に投入して急冷し、水砕スラグとして回収する。
【００３１】
１０は赤外線カメラで、排出された溶融スラグ９の温度を非接触で計測する。赤外線カメラ１０は、溶融スラグ９から放射される赤外線を処理して温度を計測するもので、高温測定用フィルタを使用して４００〜２０００℃の温度を高精度で計測できる。１点のみを計測する方式、多点を計測し温度分布を示す方式（サーモグラフィ）があり、スラグの流路が変わるため、多点方式を用いた方が望ましい。
【００３２】
１１は制御装置、１２は直流電源である。制御装置１１は、赤外線カメラ１０からの温度信号１０ａを受けて、直流電源１２の電流値を制御する指令信号１１ａまたは灰投入装置２のスクリューフィーダ２ｂの駆動モータ２ａの回転数を制御する指令信号１１ｂを発信する。
【００３３】
次に本実施形態の作用を説明する。出滓口８から流出する溶融スラグ９の温度を赤外線カメラ１０により計測する。赤外線カメラ１０からの温度信号１０ａは制御装置１１に入力される。制御装置１１は、その信号を用いて直流電源１２に、電流値を制御する指令信号１１ａを出力し、それに応じて直流電源１２の電流値が制御されて灰溶融炉１の投入電力（エネルギー）量が制御される。
【００３４】
また、制御装置１１は、温度信号１０ａを用いて、灰投入装置２のスクリューフィーダ２ｂの駆動モータ２ａの回転数を制御する指令信号１１ｂを出力し、それに応じて灰投入量が制御される。
【００３５】
特許文献２や特許文献３に開示されているように、炉壁や炉内雰囲気を熱電対により計測する方法では、炉内スラグ温度を正確、かつ、リアルタイムに計測することができない。また、炉内の溶融スラグ４に直接熱電対などの温度計を浸漬して計測する方法では、熱電対が損傷し易いし、保護管の周りに付くスケールの存在に気付かない場合があるが、本発明の方法ではそのようなこともなく、計測の信頼性が高い。
【００３６】
このように炉内スラグ４の温度を厳密に一定に管理できるので、活発な塩層の揮発を維持しつつ、炉壁の長寿命化が可能になる。
【００３７】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。たとえば、電気抵抗式灰溶融炉１は、直流式のもので説明したが、特許文献２の図１に示すような交流式のものであってもよい。さらに、ＮａＣｌなどの塩を揮発させて除去するものとして説明したが、特許文献１の図１にあるように、炉壁の中間の高さに溶融塩排出口を穿設し、液体として外部に排出するようにしてもよい。溶融スラグの温度を厳密に制御できるので、溶融スラグ４と溶融塩５の境界面の高さと、溶融塩５の液面の高さを厳密に制御することができて、操業の困難性を克服することができる。炉内スラグ温度を厳密に管理する必要性のある、連続出滓式のあらゆる溶融方式に適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように、灰溶融炉内の溶融スラグの温度を正確に検知して、投入エネルギー量や灰投入量を調節して炉内の溶融スラグ温度を制御するので、次のような効果がある。（１）溶融塩を揮発させて外部に排出する場合に、活発な揮発を維持しつつ、炉壁の腐食を防ぐことができる。（２）溶融塩を液体として外部に排出する場合に、溶融スラグと溶融塩の境界面の高さと、溶融塩の液面の高さを厳密に制御できるので、操業の困難性を克服することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の灰溶融炉の制御装置の説明図である。
【符号の説明】
１      電気抵抗式灰溶融炉
２      灰投入装置
３      灰投入口
４      溶融スラグ層
５      溶融塩層
８      出滓口
９      溶融スラグ
１０      赤外線カメラ
１１      制御装置
【図１】
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