(57)【要約】【課　題】ガス化溶融設備の高温反応炉内に装入された圧縮廃棄物の装入レベルが所定の位置に到達したことを優れた精度で、しかも長期間にわたって安定して検出する方法を提供する。【解決手段】高温反応炉装入口の下方の炉壁に配設されかつ炉内側面に耐火物を有する水冷ジャケット内の１基の電磁波発信装置を用いて電磁波を発信し、電磁波発信装置に対向する位置の炉壁に配設されかつ炉内側面に耐火物を有する水冷ジャケット内の１基の電磁波受信装置を用いて電磁波を受信して、電磁波の減衰量を測定し、減衰量の測定値がしきい値を超えたときに高温反応炉内の圧縮廃棄物が所定のレベルに到達したと判定する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化溶融設備の高温反応炉装入口から高温反応炉内に装入された圧縮廃棄物の装入レベル検出方法において、前記高温反応炉装入口の下方の炉壁に配設されかつ炉内側面に耐火物を有する水冷ジャケット内の１基の電磁波発信装置を用いて電磁波を発信し、前記電磁波発信装置に対向する位置の炉壁に配設されかつ炉内側面に耐火物を有する水冷ジャケット内の１基の電磁波受信装置を用いて前記電磁波を受信して、前記電磁波の減衰量を測定し、前記減衰量の測定値とあらかじめ設定されたしきい値とを比較し、前記減衰量の測定値が前記しきい値を超えたときに前記高温反応炉内の前記圧縮廃棄物が所定のレベルに到達したと判定することを特徴とする装入レベル検出方法。
【請求項２】
前記電磁波発信装置から前記電磁波受信装置へ送信される前記電磁波が、前記高温反応炉装入口の垂直方向中心面から下方　５００〜２０００ｍｍの範囲内を通過することを特徴とする請求項１に記載の装入レベル検出方法。
【請求項３】
前記耐火物に設けられた貫通孔を前記電磁波が通過することを特徴とする請求項１または２に記載の装入レベル検出方法。
【請求項４】
前記電磁波がマイクロ波であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の装入レベル検出方法。
【請求項５】
前記電磁波がγ線であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の装入レベル検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス化溶融設備の高温反応炉内に装入された圧縮廃棄物の装入レベルを優れた精度でかつ安定して検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物や一般廃棄物には、紙類，樹脂類，金属類等の種々の廃棄物が混在しており、焼却処分あるいは埋立て等で処分される。近年、　廃棄物の焼却処分によってダイオキシン等の有害物質が発生し、焼却排ガスとともに排出されて環境汚染の原因になっている。そこで廃棄物の焼却処分において、高温酸化雰囲気下で有害物質を分解する技術が提案されている。
【０００３】
たとえば、廃棄物を圧縮して所定の形状に成形した後、　その表面を炭化し、次いで酸素含有ガスを用いてガス化溶融する技術が知られている。そのガス化溶融設備の例を図４に示す。この設備は、所定の形状に成形した廃棄物を高温で燃焼して、樹脂類から発生するダイオキシン等の有害物質を分解し、かつ廃棄物中の金属類を溶融して回収するものである。
【０００４】
図４に示すガス化溶融設備を用いて廃棄物を処理するにあたって、まず、圧縮支持板４を下降させて投入口１から廃棄物を圧縮装置２内に投入する。そして、圧縮支持板４を下降したまま、プレス３を圧縮支持板４の方向へ移動させて廃棄物を圧縮し、所定の形状に成形する。この廃棄物の成形体７（以下、　圧縮廃棄物７という）を加熱炉５内に装入する際には、圧縮支持板４を上昇させて、プレス３を用いて圧縮廃棄物７を加熱炉５に押し込む。
【０００５】
次いでプレス３を戻し、かつ圧縮支持板４を下降させた後、投入口１から廃棄物を圧縮装置２内に投入して圧縮廃棄物７を成形する。　そして圧縮支持板４を上昇させて、プレス３を用いて圧縮廃棄物７を加熱炉５内に押し込む。
この動作を繰り返すことによって、圧縮廃棄物７が加熱炉５の装入口から排出口へ順次移動していく。
【０００６】
加熱炉５の炉壁には加熱配管８が配設され、加熱配管８内を流れる高温ガスによって加熱炉５内は　６００℃程度に加熱される。この高温ガスは、高温ガス発生装置１０内でＬＮＧガス等の燃料を燃焼して熱媒体となるガスを昇温したものであり、高温ガス発生装置１０と加熱炉５の加熱配管８との間を循環する。
こうして圧縮廃棄物７が加熱炉５内を移動する間に、圧縮廃棄物７の表面が炭化され、融点の低い廃棄物は溶融する。その結果、　圧縮廃棄物７が崩壊するのを防止し、ダストの発生を抑制できる。
【０００７】
加熱炉５内で表面を炭化された圧縮廃棄物７は、高温反応炉装入口１５から高温反応炉６内に装入される。高温反応炉６の下部には酸素含有ガス供給配管１１が配設されており、高温反応炉６内に酸素含有ガスを供給する。この酸素含有ガスによって圧縮廃棄物７中の樹脂類が燃焼し、　かつ高温反応炉６内は１０００℃以上に保持される。高温反応炉６内の下部温度は１６００℃程度に上昇することもある。樹脂類が燃焼して発生したガスにはＣＯやＨ２　が含まれているので、高温反応炉６から冷却装置１２に送給して冷却した後、　精製装置１３で精製して回収する。このようにして回収された精製ガスは、各種設備の燃料として利用する。
【０００８】
なお、高温反応炉６内の燃焼温度は１０００℃以上の高温であるから、樹脂類の燃焼によって発生するダイオキシン等の有害物質は分解し、回収される精製ガス中に有害物質は含まれない。
一方、　圧縮廃棄物７中の金属類あるいは灰分は高温反応炉６下部に堆積し、さらにバーナー９を有する溶融保温炉１４内で溶融して、溶融金属あるいは溶融スラグとして回収される。
【０００９】
ガス化溶融設備の操業において高温反応炉６内に圧縮廃棄物７を過剰に装入すると、下記のような問題が生じる。
（ａ）　高温反応炉６内に堆積した圧縮廃棄物７によって高温反応炉装入口１５が閉塞され、加熱炉５の操業に支障をきたす。
（ｂ）　高温反応炉６内の通気性，通液性が阻害され、高温反応炉６の操業に支障をきたす。
【００１０】
このような問題を解消してガス化溶融設備を安定して操業するためには、高温反応炉６内に装入された圧縮廃棄物７の装入レベルを検出し、圧縮廃棄物７が所定のレベルに到達したと判定されたときに、圧縮廃棄物７の装入を停止する等の対応策を適宜行なう必要がある。　そこで、高温反応炉６内の圧縮廃棄物７の装入レベルを検出する技術が種々提案されている。
【００１１】
たとえば特開平９−８９６３３　号公報には、層高レベルの測定方法が開示されている。この技術は、複数段のマイクロウエーブ発信・受信アンテナを設けて、層高レベルを測定するとともに、流動状態を把握するものである。しかし特開平９−８９６３３　号公報に開示された技術では、多数のマイクロウエーブ発信・受信アンテナと信号処理装置が必要となるので複雑な構成となり、設備保全の負荷が増大する。しかも特開平９−８９６３３　号公報には、アンテナの耐熱構造に関する記述はなく、温度が１６００℃程度まで上昇する高温反応炉に適用する場合には、　必ずしも安定して層高レベルを測定できない。
【００１２】
また特開平９−８９６３２　号公報には、反射波による層高測定方法が開示されている。この技術は、炉体上方に設けられたアンテナから電磁波を発信し、その反射波を受信して層高を測定するものである。しかし特開平９−８９６３２　号公報に開示された技術では、炉体上方にアンテナを設けるため、アンテナと反射体との距離が増大して測定精度が低下する。しかも特開平９−８９６３２　号公報には、アンテナの耐熱構造に関する記述はなく、温度が１６００℃程度まで上昇する高温反応炉に適用する場合には、　必ずしも安定して層高レベルを測定できない。
【００１３】
特開２０００−３０４２３３　号公報には、廃棄物溶融炉内の廃棄物層高レベル測定装置が開示されている。この技術は、マイクロ波送受信装置を炉体上方からワイヤーで吊り下げて、必要に応じてマイクロ波送受信装置を下降させ、マイクロ波の反射波を受信して層高レベルを測定するものである。しかし特開２０００−３０４２３３　号公報に開示された技術では、炉体上方にマイクロ波送受信装置とその昇降装置を配設するので、廃棄物溶融炉内で発生する粉塵やガスがこれらの装置に侵入して、設備故障の原因になる。
【００１４】
なお特開２０００−３０４２３３　号公報に開示されたマイクロ波送受信装置は、多孔質セラミック板および筒状体によって廃棄物溶融炉と遮断され、さらに筒状体の内部に吹き込まれた不活性ガスが多孔質セラミック板を通過することによって、多孔質セラミック板表面に油や水分の付着を防止するようになっている。しかし温度が１０００℃以上に上昇する高温反応炉でこのマイクロ波送受信装置を使用する場合には、油や水分は燃焼あるいは蒸発するので、油や水分の付着が層高レベルの測定に影響を及ぼすことはない。むしろマイクロ波送受信装置の耐熱性を保持することが重要な問題となる。
【００１５】
【特許文献１】
特開平９−８９６３３　号公報
【特許文献２】
特開平９−８９６３２　号公報
【特許文献３】
特開２０００−３０４２３３　号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題点を解消し、ガス化溶融設備の高温反応炉内に装入された圧縮廃棄物の装入レベルを優れた精度で、しかも長期間にわたって安定して検出する方法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】
本発明は、ガス化溶融設備の高温反応炉装入口から高温反応炉内に装入された圧縮廃棄物の装入レベル検出方法において、高温反応炉装入口の下方の炉壁に配設されかつ炉内側面に耐火物を有する水冷ジャケット内の１基の電磁波発信装置を用いて電磁波を発信し、電磁波発信装置に対向する位置の炉壁に配設されかつ炉内側面に耐火物を有する水冷ジャケット内の１基の電磁波受信装置を用いて電磁波を受信して、電磁波の減衰量を測定し、減衰量の測定値とあらかじめ設定されたしきい値とを比較し、減衰量の測定値が前記しきい値を超えたときに高温反応炉内の圧縮廃棄物が所定のレベルに到達したと判定する装入レベル検出方法である。
【００１８】
前記した発明においては、好適態様として、電磁波発信装置から電磁波受信装置へ送信される電磁波が、高温反応炉装入口の垂直方向中心面から下方　５００〜２０００ｍｍの範囲内を通過することが好ましい。また、耐火物に設けられた貫通孔を電磁波が通過することが好ましい。さらに電磁波がマイクロ波またはγ線であることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用するガス化溶融設備の例を模式的に示す断面図である。図１において、投入口１から廃棄物を投入し、高温反応炉６で発生したガスを精製装置１３で精製して回収するとともに、溶融保温炉１４で溶融した溶融金属や溶融スラグを回収するまでの一連の操業は、図４に示した従来のガス化溶融設備と同じであるから説明を省略する。
【００２０】
本発明においては、電磁波としてマイクロ波やγ線を好適に用いることができる。以下、マイクロ波を利用した例によって本発明を説明する。
図１に示すように、高温反応炉装入口１５下方の炉壁にマイクロ波発信装置１７とマイクロ波受信装置１８を１対配設し、マイクロ波１６をマイクロ波発信装置１７からマイクロ波受信装置１８へ送信する。なお、　図１にはマイクロ波１６を右側の炉壁から左側の炉壁へ送信する例を示したが、　本発明においてはマイクロ波１６を左側の炉壁から右側の炉壁へ送信しても何ら問題はない。ここでは図１にもとづいて本発明を説明する。
【００２１】
すなわち高温反応炉装入口１５下方の炉壁に水冷ジャケット１９ａ　を配設し、その水冷ジャケット１９ａ　内にマイクロ波発信装置１７を１基配設する。さらにマイクロ波発信装置１７に対向する位置の炉壁に水冷ジャケット１９ｂ　を配設し、その水冷ジャケット１９ｂ　内にマイクロ波受信装置１８を１基配設する。
マイクロ波発信装置１７を炉壁に配設する構成の例を図２に示す。図２に示すように、炉壁２２に水冷ジャケット１９ａ　を配設し、その中にマイクロ波発信装置１７を配設する。さらに水冷ジャケット１９ａ　の炉内側の側面（以下、炉内側面という）に耐火物２１を取り付ける。水冷ジャケット１９ａ　内のマイクロ波発信装置１７はアンテナ２０を有しており、　マイクロ波１６はアンテナ２０から発信され、耐火物２１を通過してマイクロ波受信装置１８に送信される。
【００２２】
このようにしてマイクロ波発信装置１７は、水冷ジャケット１９ａ　の炉内側面に取り付けられる耐火物２１の断熱効果と、冷却水が流通する水冷ジャケット１９ａ　の冷却効果とによって、耐熱性が向上する。なお水冷ジャケット１９ａ　内部を不活性ガス（たとえばＮ２　ガス等）でパージすると、冷却効果が一層向上するとともに、粉塵やガスの侵入を防止できる。
【００２３】
ただしマイクロ波１６が耐火物２１を透過する際に減衰するので、検出精度を向上するために、図３に示すように、貫通孔２３内にアンテナ２０を挿入してマイクロ波１６が通過するようにするのが好ましい。これらの場合は、いずれも水冷ジャケット１９ａ　内部を不活性ガス（たとえばＮ２　ガス等）でパージすることによって粉塵やガスの侵入を防止できる。
【００２４】
マイクロ波受信装置１８は、上記したようなマイクロ波発信装置１７と同様の構成にすれば良いのであるから説明を省略する。
このようにして、高温反応炉装入口１５下方の炉壁にマイクロ波発信装置１７とマイクロ波受信装置１８の１対が、互いに対向して配設される。なおマイクロ波発信装置１７からマイクロ波受信装置１８へ送信されるマイクロ波１６は、必ずしも水平に送信する必要はなく、検出すべき装入レベルの設定や設備の制約等に応じて適宜設定すれば良い。　ただしマイクロ波１６の送信距離を短縮して検出精度を向上するために、マイクロ波１６を水平に送信するのが好ましい。　図１にはマイクロ波１６を水平に送信する例を示す。
【００２５】
このとき高温反応炉装入口１５垂直方向中心面から下方への距離をｈとして、距離ｈが　５００〜２０００ｍｍの範囲内をマイクロ波１６が通過するのが好ましい。　その理由は、距離ｈが　５００ｍｍ未満では、高温反応炉６内に圧縮廃棄物７が過剰に堆積して、高温反応炉装入口１５が閉塞しやすくなり、距離ｈが２０００ｍｍを超えると、高温反応炉６内に圧縮廃棄物７が所定のレベルに到達したと判定する頻度が増大するので圧縮廃棄物７の装入停止等によって、ガス化溶融設備の操業に支障をきたすからである。
【００２６】
なおマイクロ波１６を水平に送信しない場合は、距離ｈが　５００〜２０００ｍｍの範囲内をマイクロ波１６が通過できる位置にマイクロ波発信装置１７とマイクロ波受信装置１８とを配設すれば良い。
マイクロ波発信装置１７から発信されたマイクロ波１６をマイクロ波受信装置１８で受信して、マイクロ波１６の減衰量を測定する。このとき、マイクロ波発信装置１７から発信されたマイクロ波１６が高温反応炉６内に堆積した圧縮廃棄物７を透過せずにマイクロ波受信装置１８で受信された場合は、　マイクロ波１６の減衰量はわずかである。一方、　マイクロ波１６が圧縮廃棄物７を透過してマイクロ波受信装置１８で受信された場合は、　マイクロ波１６の減衰量は圧縮廃棄物７内の透過距離に応じて変化する。
【００２７】
すなわちマイクロ波１６が圧縮廃棄物７内を透過する距離が長くなるほどマイクロ波１６の減衰量は大きくなる。そこで、しきい値をあらかじめ設定しておき、マイクロ波１６の減衰量の測定値としきい値とを比較し、減衰量の測定値がしきい値を超えたときに、高温反応炉６内の圧縮廃棄物７が所定のレベルに到達したと判定する。
【００２８】
なお高温反応炉装入口１５から装入されて落下する圧縮廃棄物７がマイクロ波１６を遮断して、マイクロ波１６の減衰量が瞬間的にしきい値を超える場合がある。このような瞬間的な減衰量の増加に起因する装入レベル検出の誤動作を防止するために、たとえば下記に列挙する
（１）　マイクロ波１６の減衰量がしきい値を超える時間が短い場合は装入レベル検出を行なわない、
（２）　高温反応炉装入口１５から圧縮廃棄物７を装入するときには装入レベル検出を行なわない
等の対応を施す。
【００２９】
本発明では、マイクロ波１６減衰量の測定値としきい値とを比較するのであるから、マイクロ波発信装置１７とマイクロ波受信装置１８は１対のみで圧縮廃棄物７の装入レベルを検出できる。しかもマイクロ波１６の送信距離を短縮して検出精度を向上できるばかりでなく、簡便な装置で検出でき、しかも耐熱性が向上するので長期間にわたって安定して検出できる。
【００３０】
なお、以上ではマイクロ波を用いて装入レベル検出を行なう方法を説明した。電磁波としてγ線を用いる場合は、図５に示すように、γ線受信装置２４，γ線発信装置２５を遮蔽容器２６中に納め、遮蔽板２７等で適宜覆うことが好ましい。
【００３１】
【実施例】
図１に示すガス化溶融設備に、図３に示すようなマイクロ波発信装置１７とマイクロ波受信装置１８を配設して、マイクロ波１６の減衰量を測定しながら操業した。図６に測定結果の例を示す。加熱炉５内の圧縮廃棄物７が高温反応炉内装入口１５から装入されるタイミングで装入レベルが変動するため、マイクロ波の減衰量が変動することが分かる。
【００３２】
この測定中に高温反応炉６上部から炉内の装入レベルを目視確認したところ、目視により装入レベルがマイクロ波受信装置１８，マイクロ波発信装置１７の間にあると見られるときに、減衰量が多い結果となっていることが分かり、この方法で高温反応炉６内のレベルが検知できることが分かった。この場合、減衰量が７０％以上の範囲で、装入レベルがマイクロ波受信装置１８，マイクロ波発信装置１７の間にあると判定することで装入レベルの検知が可能である。
【００３３】
同じ炉でマイクロ波受信装置１８，マイクロ波発信装置１７の代わりに、図５に示すようなγ線受信装置２４，γ線発信装置２５を設置し、同様の測定を行なった。図７にその結果を示す。この場合もγ線の減衰量の推移によって、装入レベルがγ線受信装置２４，γ線発信装置２５の間にあるかないかが明瞭に確認できることが分かった。この場合、γ線の減衰量が５０％以上のときに装入レベルが高いと判断できる。
【００３４】
減衰量がどの程度の範囲で装入レベルが電磁波の受信装置，発信装置の間にあると判断するかは、受信装置，発信装置の形式や設置位置等の設備の違い等によって相違があると考えられるので、図６，７のようなデータを採取して、適宜しきい値を決定すれば良い。
また上記と同じガス化溶融設備に、図２に示すようなマイクロ波受信装置１８，マイクロ波発信装置１７をレンガによって炉内と隔絶して設置し、装入レベル検知を行なった。その結果を図８に示す。この方法によっても、高温反応炉６の上部から目視観察した炉内の装入レベルの推移と、マイクロ波を利用した装入レベル検知方法によるマイクロ波の減衰量の推移とがほぼ一致することが分かり、図２に示すような装置においても装入レベルの検知が可能であることが分かった。
【００３５】
図５に示したγ線発信装置２５とγ線受信装置２４を配設して装入レベルの検知を行ないながら、ガス化溶融設備の操業を行なった。そして高温反応炉６内の圧縮廃棄物７が所定のレベルに到達したと判定されたときに、投入口１への廃棄物の投入を停止して、高温反応炉６への圧縮廃棄物７の装入を停止した。その後、　γ線の減衰量がしきい値（５０％とした）以下になったときに、投入口１への廃棄物の投入を再開した。なお、高温反応炉装入口１５垂直方向中心面から下方へ１０００ｍｍ（すなわち距離ｈ＝１０００ｍｍ）の位置を水平にγ線を送信した。これを発明例とする。
【００３６】
一方、比較例として、γ線発信装置２５とγ線受信装置２４を使用せず、ガス化溶融設備を操業した。
比較例では連続１日操業したときに高温反応炉装入口１５が閉塞したのに対して、発明例では連続　５００日操業しても高温反応炉装入口１５は閉塞しなかった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、　ガス化溶融設備の高温反応炉内に装入された圧縮廃棄物の装入レベルを優れた精度で、しかも長期間にわたって安定して検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するガス化溶融設備の例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のマイクロ波発信装置の例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明のマイクロ波発信装置の他の例を模式的に示す断面図である。
【図４】従来のガス化溶融設備の例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明のγ線発信装置の例を模式的に示す断面図である。
【図６】マイクロ波の減衰量の推移を示すグラフである。
【図７】γ線の減衰量の推移を示すグラフである。
【図８】マイクロ波の減衰量の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
１　投入口
２　圧縮装置
３　プレス
４　圧縮支持板
５　加熱炉
６　高温反応炉
７　圧縮廃棄物
８　加熱配管
９　バーナー
１０　高温ガス発生装置
１１　酸素含有ガス供給配管
１２　冷却装置
１３　精製装置
１４　溶融保温炉
１５　高温反応炉装入口
１６　マイクロ波
１７　マイクロ波発信装置
１８　マイクロ波受信装置
１９ａ　水冷ジャケット
１９ｂ　水冷ジャケット
２０　アンテナ
２１　耐火物
２２　炉壁
２３　貫通孔
２４　γ線受信装置
２５　γ線発信装置
２６　遮蔽容器
２７　遮蔽板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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