(57)【要約】【課題】  灰若しくはスラグ性状をリアルタイムで正確に把握し、安定した溶融炉の運転を可能とした灰及びスラグ性状管理装置、並びに灰溶融処理設備とその方法を提供する。【解決手段】  主灰計量器１５及び飛灰計量器１８と、該灰と成分比率の異なる調整剤を添加する調整剤計量器２２と、これらの計量器による供給量を夫々調整して生成した混合灰を溶融処理する溶融炉２４と、を備えた灰溶融処理設備において、前記溶融炉２４の前段に、前記主灰、飛灰若しくは混合灰にレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該灰中の組成成分を計測するＬＩＢＳ装置２０と、前記主灰計量器１５、前記飛灰計量器１８、若しくは前記調整剤計量器２２の少なくとも何れか一の供給量を制御するコントローラと、を設け、前記ＬＩＢＳ装置２０にて計測された組成成分に基づき、前記混合灰中の所定の成分比率が一定となるように前記コントローラ１９により前記供給量を制御する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主灰供給手段と飛灰供給手段とを備え、これらの供給手段により主灰及び飛灰の供給量を夫々調整して溶融処理に適した混合灰を生成する灰性状管理装置において、
前記主灰、飛灰若しくは混合灰にレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該灰中の組成成分を計測する組成成分計測手段と、前記主灰供給手段若しくは前記飛灰供給手段の少なくとも何れか一方の灰供給量を制御するコントローラとを設け、前記組成成分計測手段にて計測された組成成分に基づき、前記混合灰中の所定の成分比率が一定となるように前記コントローラにより灰供給量を制御することを特徴とする灰性状管理装置。
【請求項２】
灰供給手段と、該灰と成分比率の異なる調整剤を供給する調整剤供給手段とを備え、該調整剤供給手段により調整剤の供給量を調整して溶融処理に適した混合灰を生成する灰性状管理装置において、
前記灰若しくは混合灰にレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該灰中の組成成分を計測する組成成分計測手段と、前記調整剤供給手段の調整剤供給量を制御するコントローラとを設け、前記組成成分計測手段にて計測された組成成分に基づき、前記混合灰中の所定の成分比率が一定となるように前記コントローラにより調整剤供給量を制御することを特徴とする灰性状管理装置。
【請求項３】
前記所定の成分比率が塩基度であり、前記コントローラにより前記混合灰中の塩基度が約０．５〜１．５の範囲内となるように灰供給量若しくは調整剤供給量を制御することを特徴とする請求項１若しくは２記載の灰性状管理装置。
【請求項４】
灰の溶融処理により生成したスラグの成分を計測するスラグ成分計測手段を備えたスラグ性状管理装置において、
前記スラグ成分計測手段が、前記スラグにレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該スラグ中の組成成分を計測する組成成分計測手段であり、
前記組成成分計測手段により計測された有害物質成分に基づき、溶融対象である主灰と飛灰の混合率、灰に添加する調整剤の供給量、炉内への熱供給量、炉内への灰投入量からなる制御項目のうち少なくとも何れか一を制御するコントローラを設けたことを特徴とするスラグ性状管理装置。
【請求項５】
主灰供給手段及び飛灰供給手段と、該灰と成分比率の異なる調整剤を添加する調整剤供給手段と、これらの供給手段の供給量を夫々調整して生成した混合灰を溶融処理する溶融炉と、を備えた灰溶融処理設備において、
前記溶融炉の前段に、前記主灰、飛灰若しくは混合灰にレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該灰中の組成成分を計測する組成成分計測手段と、前記主灰供給手段、前記飛灰供給手段、若しくは前記調整剤供給手段の少なくとも何れか一の供給量を制御するコントローラと、を設け、前記組成成分計測手段にて計測された組成成分に基づき、前記混合灰中の所定の成分比率が一定となるように前記コントローラにより前記供給量を制御することを特徴とする灰溶融処理設備。
【請求項６】
前記組成成分計測装置を、前記主灰及び飛灰供給手段と前記調整剤供給手段との間に設置し、該組成成分計測装置にて前記混合灰の組成成分を計測することを特徴とする請求項５記載の灰溶融処理設備。
【請求項７】
前記所定の成分比率が塩基度であり、前記コントローラにより前記混合灰中の塩基度が約０．５〜１．５の範囲内となるように前記供給量を制御することを特徴とする請求項５記載の灰溶融処理設備。
【請求項８】
灰を溶融処理する溶融炉と、該溶融炉から排出されるスラグの成分を計測するスラグ成分計測手段と、を備えた灰溶融処理設備において、
前記スラグ成分計測手段が、前記スラグにレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該スラグ中の有害物質成分を計測する組成成分計測手段であり、
前記組成成分計測手段により計測された有害物質成分に基づき、溶融対象である主灰と飛灰の混合率、灰に添加する調整剤の供給量、炉内への熱供給量、炉内への灰投入量からなる制御項目のうち少なくとも何れか一を制御するコントローラを設けたことを特徴とする灰溶融処理設備。
【請求項９】
主灰と飛灰を混合した混合灰を溶融処理する灰溶融処理方法において、
前記溶融処理前に、前記主灰、飛灰若しくは混合灰にレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該灰中の組成成分を計測し、該計測した組成成分に基づき、前記混合灰中の所定の成分比率が一定となるように主灰と飛灰の混合率を調整することを特徴とする灰溶融処理方法。
【請求項１０】
灰に成分比率の異なる調整剤を供給した混合灰を溶融処理する灰溶融処理方法において、
前記調整剤を供給する前に、前記灰にレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該灰中の組成成分を計測し、該計測した組成成分に基づき、該灰中の所定の成分比率が一定となるように前記調整剤の供給量を調整することを特徴とする灰溶融処理方法。
【請求項１１】
前記所定の成分比率が塩基度であり、前記混合灰中の塩基度が約０．５〜１．５の範囲内となるように前記灰供給量若しくは調整剤供給量を調整することを特徴とする請求項９若しくは１０記載の灰溶融処理方法。
【請求項１２】
灰を溶融処理した後に排出されるスラグにレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該スラグ中の組成成分を計測し、該計測した組成成分のうち有害物質成分に基づき、溶融対象である主灰と飛灰の混合率、灰に添加する調整剤の供給量、炉内への熱供給量、炉内への灰投入量からなる制御項目のうち少なくとも何れか一を制御することを特徴とする灰溶融処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物等の焼却処理により発生する主灰及び飛灰を含む灰の溶融処理に際し、灰及びスラグの性状を管理し、安定した溶融処理を行えるようにした灰及びスラグ性状管理装置、並びに灰溶融処理設備とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般廃棄物及び産業廃棄物等を焼却処理した際に発生した焼却灰は、減容化及び固定化を目的として溶融炉により溶融固化して処理されている。溶融炉にて生成された溶融スラグは、灰中に含まれる有害物質を封入するとともに、有効な資源として回収され、地盤改良剤、路盤材、アスファルト用骨材等として再利用することができる。
灰の溶融処理には、バーナ式溶融炉、電気抵抗式溶融炉、プラズマ式溶融炉等の各種溶融炉が用いられるが、何れも内部は１３００〜１７００℃程度の高温に維持されて灰をスラグ化する。
【０００３】
灰溶融炉で処理される灰は、焼却炉の炉底から排出される主灰と、焼却炉排ガス中に含まれる飛灰とがある。主灰と飛灰の性状は異なり、飛灰の方が主灰よりCa分を多く含み溶融点、溶流点が高い。これは、焼却炉の排ガスを処理する際に、脱塩素処理で排ガス中に消石灰を吹き込み、集塵機で捕集していることが主な原因である。
一般に、灰の溶融点、溶流点は塩基度（CaO／SiO2）によって決定するため、Ca分が多く塩基度が高い飛灰は、溶融点、溶流点が高い。図９に灰の塩基度と融点の関係を示す。これによれば、塩基度が０．５より小さくなると融点は急激に上昇するが、塩基度１付近を境界として塩基度が高くなるにつれ融点も徐々に上昇する。
【０００４】
従って、飛灰を多く含む焼却灰のようにCa分の比率が高い灰を処理する場合、炉内を適正な溶融状態とするためにはより一層高温にしなければならない。しかし、炉内を高温にする程炉壁耐火材の腐食速度が増大し、また熱エネルギの消費量が大きくなりランニングコストが高騰化してしまう。
そこで従来は、溶融前に灰の融点を降下させるSiO2や砂等の調整剤を灰に添加したり、各種灰の混合率を制御したりして塩基度を調整していた。例えば、特開平１１−３４７５１９号公報（特許文献１）では、Ca分を多く含むストーカ飛灰と、融点の比較的低い流動床飛灰とを一定割合で混合する方法を提案している。
【０００５】
しかし、溶融設備に集積される灰性状は変動が激しいため、運転に伴い混合割合が適正値ではなくなってしまう。
このような灰性状の変動に対処するため、灰やスラグの成分を化学的成分分析手法により分析して調整剤添加量や、各種灰の混合率を調整する方法も利用されている。
また、特開平８−３２３３２２号公報（特許文献２）や特開平１１−３５１５３６号公報（特許文献３）等では、飛灰捕集前の脱塩素剤の供給流量から算出した供給量に応じて調整剤を添加する方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４７５１９号公報
【特許文献２】特開平８−３２３３２２号公報
【特許文献３】特開平１１−３５１５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
灰の溶融処理において、処理対象である灰の性状は焼却する廃棄物の季節変動、廃棄物分別の方法、排ガス処理での添加物の種類等により変動する。また、複数の焼却設備から焼却灰を集積すると、焼却灰の性状の変動はより一層大きくなってしまう。図８に示される複数の灰溶融炉における各灰性状のように、各溶融炉においても灰の性状は大きく異なっている。
そこで、灰性状の変動に関わらず、安定した溶融炉の運転を行い、かつ有害物質を殆ど含まない信頼性の高いスラグを生産するためには、処理対象である灰やスラグの性状を的確に把握することが必要となる。しかし、従来のように化学的成分分析手法を用いる方法では、時間がかかるためリアルタイムの制御ができず、安定した溶融処理を行うことは困難である。
【０００８】
また特許文献２及び３に記載される方法では、排ガス中に添加する脱塩素剤の供給流量から塩基度を算出しているため、排ガス処理設備が遠隔地にある溶融炉には適用することができない。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、灰若しくはスラグ性状をリアルタイムで正確に把握し、安定した溶融炉の運転を可能とした灰及びスラグ性状管理装置、並びに灰溶融処理設備とその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
主灰供給手段と飛灰供給手段とを備え、これらの供給手段により主灰及び飛灰の供給量を夫々調整して溶融処理に適した混合灰を生成する灰性状管理装置において、
前記主灰、飛灰若しくは混合灰にレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該灰中の組成成分を計測する組成成分計測手段と、前記主灰供給手段若しくは前記飛灰供給手段の少なくとも何れか一方の灰供給量を制御するコントローラとを設け、前記組成成分計測手段にて計測された組成成分に基づき、前記混合灰中の所定の成分比率が一定となるように前記コントローラにより灰供給量を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、灰供給手段と、該灰と成分比率の異なる調整剤を供給する調整剤供給手段とを備え、該調整剤供給手段により調整剤の供給量を調整して溶融処理に適した混合灰を生成する灰性状管理装置において、
前記灰若しくは混合灰にレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該灰中の組成成分を計測する組成成分計測手段と、前記調整剤供給手段の調整剤供給量を制御するコントローラとを設け、前記組成成分計測手段にて計測された組成成分に基づき、前記混合灰中の所定の成分比率が一定となるように前記コントローラにより調整剤供給量を制御することを特徴とする。
【００１１】
これらの発明は、レーザ法による灰の組成成分の計測結果に基づき、前記コントローラにより各供給手段を制御し、主灰及び飛灰の混合率若しくは調整剤供給量を調整している。この結果、溶融処理される灰中の組成成分の最適化制御をリアルタイムで行なうことができる。ここでいう最適化制御とは、例えば灰の溶融点、溶流点の降下等を目的とし、炉の運転に際して最適な灰の組成成分となるように制御することである。
このとき、これらの発明において前記所定の成分比率が塩基度であり、前記コントローラにより前記混合灰中の塩基度が約０．５〜１．５の範囲内となるように灰供給量若しくは調整剤供給量を制御することが好適である。
これは、前述したように、灰の溶融点、溶流点は塩基度（CaO／SiO2）によって決定するためであり、特に灰の塩基度が約０．５以下である場合は灰の融点が急激に増加し、一方灰の塩基度が１．５以上である場合には炉内耐火材の腐食速度が高くなるためである。
【００１２】
これらの発明において、レーザ法としては本出願人が先に特開平１０−１８５８１７号公報等で出願したレーザ誘起ブレークダウン法（Laser Induced Breakdown Spectroscopy：ＬＩＢＳ法）を用いるのが好ましい。
かかるＬＩＢＳ法の原理は、図５に示すようにレーザ光を計測対象に照射してプラズマ化し、プラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光の発光波長の違いから成分を同定するとともに、発光強度から成分の濃度を求める。図７を参照してＬＩＢＳ法及び化学的成分分析法によるＰｂ濃度の時系列的計測結果を比較すると、ＬＩＢＳ法の方が化学的成分分析法より早く、かつ安定した計測結果を得られることがわかる。
【００１３】
従ってこれらの発明によれば、簡単にかつリアルタイムで灰中の組成成分を計測することができ、灰性状の変動に関わらず灰を常に最適な性状とし、安定した溶融炉の運転が可能となる。さらに、前記所定の成分比率を塩基度とすることにより、溶融温度を降下することができるため、耐火材の腐食速度を遅くし、熱エネルギコストを低廉化することができる。
【００１４】
また、別の発明として、灰の溶融処理により生成したスラグの成分を計測するスラグ成分計測手段を備えたスラグ性状管理装置において、
前記スラグ成分計測手段が、前記スラグにレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該スラグ中の組成成分を計測する組成成分計測手段であり、
前記組成成分計測手段により計測された有害物質成分に基づき、溶融対象である主灰と飛灰の混合率、灰に添加する調整剤の供給量、炉内への熱供給量、炉内への灰投入量からなる制御項目のうち少なくとも何れか一を制御するコントローラを設けたことを特徴とする。
【００１５】
一般に、灰の溶融が不十分であるとスラグとともに鉛等の有害物質が排出される。従って、スラグに含まれる有害物質量を計測し、これに基づき前記制御項目の何れかを制御することにより炉内の溶融状態を適正に保持することができ、延いては有害物質を殆ど含まず、信頼性の高いスラグを生産することができる。また、本発明によればリアルタイムでスラグ性状を把握することができ、適正な炉の制御が可能となる。尚本発明においても、前記ＬＩＢＳ法を適用することが好適である。
【００１６】
また、前記発明を適用した灰溶融処理設備として、主灰供給手段及び飛灰供給手段と、該灰と成分比率の異なる調整剤を添加する調整剤供給手段と、これらの供給手段の供給量を夫々調整して生成した混合灰を溶融処理する溶融炉と、を備えた灰溶融処理設備において、
前記溶融炉の前段に、前記主灰、飛灰若しくは混合灰にレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該灰中の組成成分を計測する組成成分計測手段と、前記主灰供給手段、前記飛灰供給手段、若しくは前記調整剤供給手段の少なくとも何れか一の供給量を制御するコントローラと、を設け、前記組成成分計測手段にて計測された組成成分に基づき、前記混合灰中の所定の成分比率が一定となるように前記コントローラにより前記供給量を制御することを特徴とする。
【００１７】
さらに、前記組成成分計測装置を、前記主灰及び飛灰供給手段と前記調整剤供給手段との間に設置し、該組成成分計測装置にて前記混合灰の組成成分を計測することが好適である。
さらにまた、前記所定の成分比率が塩基度であり、前記コントローラにより前記混合灰中の塩基度が約０．５〜１．５の範囲内となるように前記供給量を制御することが好ましい。
【００１８】
また、灰を溶融処理する溶融炉と、該溶融炉から排出されるスラグの成分を計測するスラグ成分計測手段と、を備えた灰溶融処理設備において、
前記スラグ成分計測手段が、前記スラグにレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該スラグ中の有害物質成分を計測する組成成分計測手段であり、
前記組成成分計測手段により計測された有害物質成分に基づき、溶融対象である主灰と飛灰の混合率、灰に添加する調整剤の供給量、炉内への熱供給量、炉内への灰投入量からなる制御項目のうち少なくとも何れか一を制御するコントローラを設けたことを特徴とする。
【００１９】
また、適正な炉の運転を可能とした溶融処理方法として、
主灰と飛灰を混合した混合灰を溶融処理する灰溶融処理方法において、
前記溶融処理前に、前記主灰、飛灰若しくは混合灰にレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該灰中の組成成分を計測し、該計測した組成成分に基づき、前記混合灰中の所定の成分比率が一定となるように主灰と飛灰の混合率を調整することを特徴とする。
さらに、灰に成分比率の異なる調整剤を供給した混合灰を溶融処理する灰溶融処理方法において、
前記調整剤を供給する前に、前記灰にレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該灰中の組成成分を計測し、該計測した組成成分に基づき、該灰中の所定の成分比率が一定となるように前記調整剤の供給量を調整することを特徴とする。
【００２０】
これらの発明において、前記所定の成分比率が塩基度であり、前記混合灰中の塩基度が約０．５〜１．５の範囲内となるように前記灰供給量若しくは調整剤供給量を調整することが好適である。
さらにまた、灰を溶融処理した後に排出されるスラグにレーザを照射し発生したプラズマ光に基づき該スラグ中の組成成分を計測し、該計測した組成成分のうち有害物質成分に基づき、溶融対象である主灰と飛灰の混合率、灰に添加する調整剤の供給量、炉内への熱供給量、炉内への灰投入量からなる制御項目のうち少なくとも何れか一を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上記載のごとく本発明によれば、簡単にかつリアルタイムで灰若しくはスラグの組成成分を計測することができ、灰性状の変動に関わらず灰の溶融状態を適正に保持し、安定した溶融炉の運転が可能となる。また、有害物質を殆ど含まない信頼性の高いスラグを生産することができる。さらに、前記所定の成分比率を塩基度とすることにより、溶融温度を降下することができるため、溶融炉の耐久性の向上、熱エネルギコストの削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２３】
図１に本発明の第１実施例に係る灰溶融処理設備の全体構成図を示す。
本実施例に係る灰溶融処理設備における処理フローを図１により説明する。焼却設備より集積された主灰は、乾燥機１０にて所定含水率まで乾燥され、磁選機１１で鉄分が分離され、さらにスクリーン１２で粗粒物が除去され、アルミ選別機１３でアルミを分離された後に主灰貯留槽１４に貯留される。前記磁選機１１及びアルミ選別機１３で回収された鉄分及びアルミは再利用される。前記スクリーン１２で分離した粗粒物は粉砕して戻しても良い。一方、飛灰は飛灰貯留槽１７、調整剤は調整剤貯留槽２１に夫々貯留される。
【００２４】
前記主灰及び飛灰は、夫々主灰計量器１５、飛灰計量器１８により所定分量だけ切り出されてコンベア１６上を搬送され、混合される。本実施例では、コンベア１６の上流側に主灰貯留槽１４及び主灰計量器１５を配設し、その下流側に前記飛灰貯留槽１７及び飛灰計量器１８を配設し、搬送される主灰に飛灰を供給する構成となっている。しかし、これらの位置関係は特にこれに限らず、主灰貯留槽１４及び飛灰貯留槽１７を並列に配設することもできる。
また、前記調整剤供給槽２１は前記主灰貯留槽１４及び飛灰貯留槽１７の下流側に設けられ、調整剤計量器２２により所定分量だけ計量されて前記混合灰に添加される。前記調整剤の添加量の設定については後段にて詳述する。前記調整剤は、例えばSiO2、CaO、砂等を用いることができる。尚、前記主灰、飛灰及び調整剤の混合に際しては混錬機（不図示）等を利用して均一に混合することが好ましい。
【００２５】
前記主灰及び飛灰からなる混合灰は調整剤を添加され、溶融炉２４に送給される。まず、コンベア１６より投入ホッパ２３に貯留された混合灰は炉内に適宜供給され、炉蓋及び炉底に対向して貫設された主電極２５と炉底電極２６との間に発生したプラズマアークにより溶融処理される。本実施例では、一例としてプラズマ式溶融炉２４につき説明するがこれに限定されない。
溶融した混合灰は、比重差により溶融スラグ２７と溶融メタル２８とに分離して積層し、オーバーフローにより出滓口２９から排出される。排出されたスラグは不図示の水冷手段等により冷却され、コンベア３０上に落下して空冷される。
【００２６】
本実施例では、前記溶融炉２４内の温度を適正に保ち、混合灰が完全に溶融処理され、かつ出滓状況が安定するように、前記溶融炉の上流側にＬＩＢＳ装置（組成成分計測装置）２０とコントローラ１９とを設けた構成としている。前記ＬＩＢＳ装置２０によりコンベア上を搬送される混合灰の組成成分を計測し、該計測結果を電気信号を介してコントローラ１９に送信し、該コントローラ１９により前記混合灰の組成成分が適正な値となるように前記調整剤計量器２２を制御して調整剤の添加量を調整する。
【００２７】
前記ＬＩＢＳ装置２０は、本出願人が先に特開平１０−１８５８１７号公報等で提案したレーザ誘起ブレークダウン法（Laser Induced Breakdown Spectroscopy）を採用する。
このＬＩＢＳ法は、図４に示される装置を用いることができる。即ち、前記ＬＩＢＳ装置２０を適用する箇所にはコンベア上に配管２１１を設け、該配管２１１内に灰を存在（流通）させる。この配管２１１のうち測定場２１０の部分にはパージ空気通路２０３ａを備えた計測窓２０３が設置されている。
そして、ＬＩＢＳ装置２０を構成するパルスレーザ装置２０１から出力されたレーザ光は、レンズ２０２及び計測窓２０３を介して測定場２１０に集光される。このため、測定場２１０に存在する微粒子がプラズマ化し、プラズマ化した成分物質からはプラズマ光が発生する。
【００２８】
発生したプラズマ光は、測定場２１０の計測窓２０３から外部に出力され、ミラー２０４で反射され、さらにレンズ２０５で集光されて分光器２０６に入射される。分光器２０６は、波長が１９０ｎｍ〜５００ｎｍ（或いはこの範囲内の一部の長波長）のプラズマ光を分光し、分光した光成分をＣＣＤカメラ２０７に入力する。
高速ゲートが可能なＣＣＤカメラ２０７は、分光器２０６にて分光された分光プラズマ光を検出し、この分光プラズマ光に応じた信号をコンピュータ２０８に転送する。尚、ＣＣＤカメラ２０７は、同期ライン２０９を介してパルスレーザ装置２０１と接続されており、ＣＣＤカメラ２０７のゲート制御と、パルスレーザ装置２０１の発振とを同期させている。
【００２９】
コンピュータ２０８は、転送されてきた信号（各成分からの発光強度情報を有している）を情報処理演算することにより、測定場２１０に存在する灰の発熱量、未燃分、成分組成等をリアルタイムで算出する。このように、ＬＩＢＳ装置２０は、測定現場にてリアルタイムで測定対象物の組成成分の計測ができる。
該ＬＩＢＳ装置２０による組成成分の計測結果は、コントローラ１９に送信され、コントローラ１９は予め設定された成分比率となるように、前記調整剤計量器２２を制御して調整剤の添加量を調整する。
【００３０】
前記成分比率は、灰の塩基度により設定しても良い。即ち、前記コントローラ１９に伝達された組成成分に基づき、混合灰の塩基度が所定範囲内となるように設定する。好適には前記塩基度が約０．５〜１．３の範囲内とするとよい。塩基度をかかる範囲に設定した理由は以下の通りである。
図９に示されるの塩基度と融点の関係から、塩基度０．５を境界としてこれ以下の値となると急激に融点が上昇する。従って、混合灰の塩基度が０．５以下である場合には、炉内温度が不安定となり円滑な運転ができないため、塩基度の下限を０．５とした。また、図６に示される灰の塩基度と灰を溶融処理した時の炉耐火材の腐食速度の関係を参照すると、塩基度が大きくなるほど直線的に腐食速度が上昇するが、腐食速度を実機に適用可能な３．００mm／h以下に抑える必要があるため、これに対応する塩基度の値、即ち１．３を上限とした。塩基度を前記範囲内とすることで、炉の腐食速度を抑え、かつ溶融処理の安定化を図ることができる。
【００３１】
このように、前記ＬＩＢＳ装置２０により混合灰の組成成分を計測し、該組成成分に基づき前記コントローラ１９にて調整剤の供給量を調整することにより、リアルタイムで混合灰の性状を管理することができ、灰性状の変動に関わらず溶融炉に投入される混合灰の溶融点、溶流点を適正に保持することができ、溶融状況が安定する。さらに、炉内耐火材の過度な腐食を防止し、かつ炉内温度を低く保持することができる。
【実施例２】
【００３２】
図２に本発明の実施例２に係る灰溶融処理設備の全体構成図を示す。以下、実施例２及び実施例３において、前記実施例１と同様の構成については説明を省略する。
本実施例２に係る灰溶融処理設備は、実施例１と同様に、主灰は乾燥機１０と磁選機１１とスクリーン１２とアルミ選別機１３を経た主灰を貯留する主灰貯留槽１４、主灰計量器１５、飛灰貯留槽１７、飛灰計量器１８、調整剤貯留槽２１、調整剤計量器２２を備え、これらがコンベア１６に沿って直列に配設されている。
またかかる灰溶融処理設備は、前記各種機器により混合、調整された混合灰を溶融処理する溶融炉２４を具備している。
【００３３】
本実施例では、前記主灰貯留槽１４及び主灰計量器１５のコンベア下流側にＬＩＢＳ装置２０Ａを設置し、さらに同様のＬＩＢＳ装置２０Ｂを前記飛灰貯留槽１７からの供給ライン上に設置している。前記ＬＩＢＳ装置２０Ａ、２０Ｂの装置構成は前記実施例１と同様である。ＬＩＢＳ装置２０Ａでは、主灰の組成成分を計測して該計測結果を電気信号を介してコントローラ１９に送信し、一方ＬＩＢＳ装置２０Ｂでは、飛灰の組成成分を計測して該計測結果を電気信号を介して前記コントローラ１９に送信する。コントローラ１９では、各計測結果に基づき、少なくとも前記飛灰計量器１８を制御して混合灰の所定の成分比率が一定となるように飛灰供給量を調整する。
【００３４】
このとき、前記コントローラ１９により主灰計量器１５を制御して主灰供給量を調整しても良い。また、該コントローラ１９により前記調整剤計量器２２を制御して調整剤添加量を調整することもでき、さらにはこれらのうち複数を組み合わせて制御することもできる。
前記所定の成分比率は、灰の塩基度により設定することが好ましい。即ち、前記コントローラ１９に伝達された組成成分に基づき、該コントローラ１９により混合灰の塩基度が所定範囲内となるように、飛灰計量器１８、主灰計量器１５、若しくは調整剤計量器２２を制御する。好適には前記塩基度を約０．５〜１．３の範囲内とするとよい。
【００３５】
本実施例では、前記ＬＩＢＳ装置２０Ａ及び２０Ｂの設置位置を上記した位置に限らない。即ち、前記ＬＩＢＳ装置２０Ａは主灰の成分組成を計測可能な位置であれば何れでも良く、例えば主灰貯留槽１４からコンベア１６への供給ライン上としても良い。また、前記ＬＩＢＳ装置２０Ｂは飛灰の成分組成を計測可能な位置であれば何れでも良く、前記飛灰貯留槽１７と調整剤貯留槽２１との間に設置し、フィードバック制御を行なうこともできる。
【００３６】
このように、本実施例ではリアルタイムで混合灰の性状を管理することができ、灰性状の変動に関わらず溶融炉に投入される混合灰の溶融点、溶流点を適正に保持でき、溶融状況を安定することができる。また、炉内耐火材の過度な腐食を防止し、かつ炉内温度を低く保持することができるとともに、主灰と飛灰との混合率を変えることにより前記成分組成を適正にすることができるため、調整剤の添加量を減少、若しくは皆無とすることができる。これにより、調整剤コストを削減でき、溶融処理量を低減することができる。
【実施例３】
【００３７】
図３に本発明の第３実施例に係る灰溶融処理設備の全体構成図を示す。
本実施例３に係る灰溶融処理設備は、実施例１と同様に、主灰は乾燥機１０と磁選機１１とスクリーン１２とアルミ選別機１３とを経た主灰を貯留する主灰貯留槽１４、主灰計量器１５、飛灰貯留槽１７、飛灰計量器１８、調整剤貯留槽２１、調整剤計量器２２を備え、これらがコンベア１６に沿って直列に配設されている。
また前記灰溶融処理設備は、前記各種機器により混合、調整された混合灰を溶融処理する溶融炉２４と、該溶融炉２４に具備された出滓口２９及び出滓したスラグを搬送するコンベア３０とを有している。
【００３８】
本実施例では、前記スラグ搬送コンベア３０上にＬＩＢＳ装置２０を設置している。該ＬＩＢＳ装置２０の装置構成は前記実施例１と同様である。ＬＩＢＳ装置２０では、溶融炉２４より排出されたスラグの組成成分を計測し、該組成成分を電気信号を介してコントローラ１９に送信する。コントローラ１９ではこの組成成分のうち鉛等の有害物質成分量に基づき、前記調整剤計量器２２を制御して混合灰の所定の成分比率が適正となるように調整剤の添加量を調整する。また、別の方法として、前記飛灰計量器１８を制御して飛灰供給量により混合灰の所定の成分比率を調整しても良いし、炉内へ供給する電力量、炉内への灰投入量等を制御しても良い。
【００３９】
このように本実施例では、主灰と飛灰の混合率、灰に添加する調整剤の供給量、炉内への熱供給量、炉内への灰投入量からなる制御項目のうち少なくとも何れか一を制御して、炉内熱供給量を適正に保つことにより、有害物質がスラグ中に残存することがなく、安全製の高いスラグを生産することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本実施形態において、ＬＩＢＳ装置の設置位置は溶融炉の上流側の灰供給ライン、若しくは下流側のスラグ排出ラインの何れでも良く、また該ＬＩＢＳ装置を複数設置することも可能であり、適宜好適な組み合わせを選択することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施例に係る灰溶融処理設備の全体構成図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る灰溶融処理設備の全体構成図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る灰溶融処理設備の全体構成図である。
【図４】ＬＩＢＳ装置の説明図である。
【図５】ＬＩＢＳ法の原理図である。
【図６】灰の塩基度と灰を溶融処理した時の炉耐火材の腐食速度の関係を示すグラフである。
【図７】ＬＩＢＳ法及び化学的成分分析法によるＰｂ濃度の時系列的計測結果を示すグラフである。
【図８】複数の灰溶融炉における各灰性状を示す表である。
【図９】灰の塩基度と融点の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１４    主灰貯留槽
１５    主灰計量器
１７    飛灰貯留槽
１８    飛灰計量器
１９    コントローラ
２０、２０Ａ、２０Ｂ  ＬＩＢＳ装置
２１    調整剤貯留槽
２２    調整剤計量器
２４    溶融炉
【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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【図９】
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