(57)【要約】【課題】  炉内計測開口より非接触で各種計測と清掃とを行うことができる装置で、非接触計測機器に汚れが付着することを防止し、正確な計測を行なうことを可能とした炉内計測装置を提供する。【解決手段】  炉壁に形成された計測用開口２２を通り、該開口の軸線上炉外側に延設する第１の筒状経路１００上に配設された金属ミラー１２により屈折された光軸を介して、非接触計測器１１により各種計測を行なう炉内計測装置１０において、前記第１の筒状経路１００の光入射路上に配置した赤外窓１３と、該赤外窓１３の前記開口側の面にパージガスを供給するパージガス供給手段１５とを設け、該パージガス供給手段１５を、前記光入射路の周囲に配置し、好適には前記金属ミラー１２及び赤外窓１３を移動させて前記開口の清掃を行なう際に、発生した付着物滓を落下させて収納する付着物滓収納部１８を設けた構成とする。【選択図】      図１
2005180973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁に形成された計測用開口を通り、該開口の軸線上炉外側に配設された屈折手段により屈折された光軸を介して非接触計測器により各種計測を行なう炉内計測装置において、
前記計測用開口から前記屈折手段に向かう光入射路上に該屈折手段と対面するごとく配置した光透過窓と、該光透過窓の前記開口側の面にパージガスを供給するパージガス供給手段とを設け、該パージガス供給手段を、前記光入射路の周囲に配置したことを特徴とする炉内計測装置。
【請求項２】
前記屈折手段と前記光透過窓を一体化して光屈折ユニットとし、該光屈折ユニットが前記計測用開口の軸線より上方に移動可能な退避手段を有するとともに、前記光屈折ユニットの退避時に、前記計測用開口の清掃により発生した付着物滓を落下させて収納する付着物滓収納部を前記軸線より下方に設けたことを特徴とする請求項１記載の炉内計測装置。
【請求項３】
前記光透過窓を赤外線透過窓材で形成するとともに、前記屈折手段を金属若しくは石英ガラスで形成したことを特徴とする請求項１若しくは２記載の炉内計測装置。
【請求項４】
前記非接触計測器を、放射温度計若しくは長波長赤外カメラとしたことを特徴とする請求項１若しくは２記載の炉内計測装置。
【請求項５】
前記光屈折ユニットの下方にシール手段を設け、前記計測用開口の清掃時に、前記光屈折ユニットが清掃域と隔絶されるようにしたことを特徴とする請求項２記載の炉内計測装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の炉内計測装置が溶融炉に設置されていることを特徴とする炉内計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉壁に形成された計測用開口より炉内温度、炉内圧力を始めとする各種計測を行う炉内計測装置に関し、特に炉外に具備された非接触計測器により各種計測を行なう炉内計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を処理する溶融炉や焼却炉等の熱処理炉は、円滑な運転が行なわれるように炉内の温度や圧力、炉内状況等を計測して運転監視をしている。一般的に各種計測を行なう際には、炉の側壁に炉内に連通する計測用開口を設けてこの開口から各種計測機器を挿入したり、開口を介して非接触により計測する方法等が用いられている。例えば、炉内温度計測をする際には、炉壁に形成された計測用開口を介して、炉外に設置した放射温度計により炉内温度を計測する方法等がある。また、赤外カメラを利用して炉内状況を映像化して監視する方法も利用されている。
【０００３】
しかし、炉壁に設けられた計測用開口は炉の運転に伴い狭小化、閉塞してしまうという問題を有していた。これは、炉内に浮遊する煤塵、揮散物等が高温雰囲気下で溶融し、炉外と連通し比較的温度が低い計測用開口に付着して積層固化することが主な原因である。このように、計測用開口に付着物が積層すると開口が狭まったり閉塞してしまい、各種計測が正確に行なえなくなってしまう。
【０００４】
そこで、炉内計測用開口に固着した付着物を除去するようにした技術が特開平１１−８３００１号公報（特許文献１）等に開示されている。特許文献１には、焼却炉の計測用開口にクリンカが付着したことを検知し、クリンカの存在が認められたらパージガスを圧送して除去するか、若しくは清掃手段によりクリンカを突き落として除去するようにした装置が記載されている。
また、特開平１１−４４５８１号公報（特許文献２）には、放射温度計等を用いて非接触温度測定を行なう装置が開示されており、炉壁開口部の軸線上に融着物を突き落とし除去する清掃棒を設け、開口部に対面する炉外にミラー設けることにより視準方向を屈曲させて放射温度計を設置している。これにより、開口部の融着物を除去できるとともに、清掃棒の存在に関わらず非接触温度測定を正確に行なうことができる。
【０００５】
さらに、特開２００１−３４９５３５号公報（特許文献３）では、焼却炉の測定開口に連通するメイン通路を進退可能な清掃手段と、メイン通路と分岐する測定路との交差路に進退自在に配置される光屈折手段と、測定路に設けられた非接触式測温手段とを備え、清掃時には光屈折手段を退避させて清掃手段によりクリンカを除去し、測定時には清掃手段が後退して光屈折手段を介して非接触測温を行なう装置が提供されている。
これによれば、清掃と測温とをメイン通路を介して交互に行なうことができるため、装置全体をコンパクトに構成することを可能とした。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−８３００１号公報
【特許文献２】特開平１１−４４５８１号公報
【特許文献３】特開２００１−３４９５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、炉壁に形成された計測用開口は、炉内を飛散する煤塵や揮散物等が溶融して付着し、堆積することによって狭小化、閉塞してしまう惧れがある。開口が狭小化、閉塞すると計測視野が徐々に欠け、計測誤差が生じて正確な計測ができず、延いては炉の運転を円滑に行なうことができなくなってしまう。
そこで、特許文献１乃至３のように計測用開口の付着物を除去することにより、正確な計測が可能となる。しかし特許文献１のように、パージガスを圧送して付着物を除去することは、付着物は強固に溶融固着しているため困難であり、また突き落とし除去する場合には、清掃手段と放射温度計とを併設して選択的に開口側に移動させて使用しているため、装置が大型化し、かつ制御が複雑化する。
【０００８】
また特許文献２では、ミラーの中心部に孔が形成されており、ここから挿入された清掃棒の先端には防振部が備えられているため、放射温度計の視野を確保することが困難である。さらに特許文献２及び３では、光屈折手段及び非接触式測温手段が炉内と連通しているため、炉内ガスの拡散により粒子が付着して汚れてしまい、放射光が吸収または散乱し、計測誤差が生じてしまう。さらにまた、清掃時に清掃手段からの落下物により非接触式測温手段に汚れが付着してしまい、正確な計測が行なえなくなる惧れがある。特に、溶融炉のように炉内ガス中に煤塵、揮散物等を多く含む炉に適用する場合には、汚れが付着し易く、頻繁に非接触式測温手段のレンズ面を清掃しなければならない。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、小型化された装置で非接触計測と清掃とを行うことができ、非接触計測機器に汚れが付着することを防止し、正確な計測を行なうことを可能とした炉内計測装置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、
炉壁に形成された計測用開口を通り、該開口の軸線上炉外側に配設された屈折手段により屈折された光軸を介して非接触計測器により各種計測を行なう炉内計測装置において、
前記計測用開口から前記屈折手段に向かう光入射路上に該屈折手段と対面するごとく配置した光透過窓と、該光透過窓の前記開口側の面にパージガスを供給するパージガス供給手段とを設け、該パージガス供給手段を、前記光入射路の周囲に配置したことを特徴とする。
【００１０】
このように、前記屈折手段を前記光透過窓によりシールして炉内雰囲気から隔離することで、該屈折手段に汚れが付着して計測誤差が生じることを防ぐことができる。また、前記光透過窓の開口側面にはパージガスを供給しているため、炉内から流れてくる煤塵や揮散物等の付着による汚れを防止し、計測視野を十分に確保することができ、正確な計測が可能となる。尚、かかる発明において各種計測とは、例えば炉内温度計測、耐火壁温度計測、及び受光した赤外線等を分析して画像変換し、炉内状況を画像として検出することも含む。
【００１１】
また、屈折手段と前記光透過窓を一体化して光屈折ユニットとし、該光屈折ユニットが前記計測用開口の軸線より上方に移動可能な退避手段を有するとともに、前記光屈折ユニットの退避時に、前記計測用開口の清掃により発生した付着物滓を落下させて収納する付着物滓収納部を前記軸線より下方に設けたことを特徴とする。
かかる発明によれば、前記光屈折ユニットを軸線より上方に移動することで、清掃時に該光屈折ユニットが炉内と通じて汚れることがない。さらに、前記付着物滓収納部を設けることにより、清掃時に発生した付着物滓のために清掃手段の円滑な駆動が妨げられたり、清掃手段が故障したりすることを防止する。
このとき、前記光屈折ユニットの下方にシール手段を設け、前記計測用開口の清掃時に、前記光屈折ユニットが清掃域と隔絶されるように構成することが好適である。これにより、清掃による剥離した付着物の滓が光屈折ユニットに付着することがない。
【００１２】
また、前記光透過窓を赤外線透過窓材で形成するとともに、前記屈折手段を金属若しくは石英ガラスで形成したことを特徴とし、さらに前記非接触計測器を、放射温度計若しくは長波長赤外カメラとすることが好適である。これによれば、煤塵等の飛散物が多い炉内雰囲気であっても赤外線を介して各種計測が可能となり、前記材料を夫々用いることにより前記非接触計測器における受光率を向上させることができる。
【００１３】
さらにまた、これらの発明において前記炉内計測装置が溶融炉に設置されていることが好ましい。前記溶融炉では、炉内ガス中に煤塵や揮散物等の飛散物が多く、前記屈折手段を露出して設置すると直ぐに汚れが付着して計測不可能となってしまう。従って、前記した発明を溶融炉に適用することにより、飛散物が多い溶融炉であっても正確な計測を行なうことができ、好適である。
【発明の効果】
【００１４】
以上記載のごとく本発明によれば、前記屈折手段を前記光透過窓によりシールして炉内雰囲気から隔離し、さらに前記光透過窓の開口側面にはパージガスを供給しているため、前記屈折手段及び光透過窓に対して炉内から流れてくる煤塵や揮散物等の付着による汚れを防止し、計測視野を十分に確保することができ、正確な計測が可能となる。
また、前記光屈折ユニットを軸線より上方に移動可能とし、さらに清掃時に該光屈折ユニットと清掃域とを隔絶することで、該光屈折ユニットが炉内と通じて汚れることがない。さらにまた、前記付着物滓収納部を設けることにより、清掃時に発生した付着物滓のために清掃手段の円滑な駆動が妨げられたり、清掃手段が故障したりすることが防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
本実施形態では、一例として本炉内計測装置をプラズマ式溶融炉に適用した場合につき説明するが、これに限定されず、他にもバーナ式溶融炉、電気抵抗式溶融炉等の各種溶融炉や、焼却炉等にも適用可能である。
【実施例１】
【００１６】
まず、図３を参照して本実施例に係る炉内計測装置１０が設置されたプラズマ式溶融炉２０につき説明する。かかるプラズマ式溶融炉２０は、炉蓋に貫設された主電極２４と、該主電極２４と対向して炉底に配設された炉底電極２５とを有し、これらの電極間に直流電圧を印加してプラズマアーク２６を発生させ、焼却灰等の被溶融物を加熱溶融する。溶融した被溶融物は、比重差により溶融スラグ２７と溶融メタル２８とに分離して炉底部に層状に溜まり、オーバーフローにより排出される。
【００１７】
かかるプラズマ式溶融炉２０では、円滑で適正な運転を行なうために各種計測器を具備し、これにより取得した計測値に基づいて運転及び炉内監視を行なっている。指標とされる計測項目には、主として炉内温度、耐火壁温度、スラグ温度、炉内圧力、スラグ溶融状況及びアーク火炎状況（画像認識）等が挙げられる。
本実施例では、これらのうち非接触で計測可能な項目を対象とする。炉壁２１に炉内外を貫通する計測用開口２２を形成し、炉外側に前記計測項目を検出する計測装置１０を設置している。該計測装置１０は各種計測を行なう非接触計測器１１を具備し、該計測器１１は例えば、炉内から発せられる放射赤外線を検出し、該検出した赤外線量に基づき温度を算出する放射温度計や、受光した放射赤外線を分析して画像変換する長波長赤外カメラ等である。尚、本実施例における計測とは、赤外カメラ等により画像を取得する場合を含む。
そして、これら計測装置１０の出力に基づき被溶融物の投入量、スラグの出滓量、直流電源電圧値、アーク長等を制御して好適な運転状態となるようにする。
【００１８】
炉内２３は前記プラズマアーク２６により約１１００℃以上の高温雰囲気に維持されており、溶融された被溶融物から発生した低沸点のナトリウム、カリウム等の塩化物や重金属類を含む揮散物や煤塵等３１が浮遊した状態となっており、これらの塩化物等が炉壁で冷却されて付着物３０として炉壁に堆積する。特に、開口部２２近傍は炉外と連通しているため温度降下が著しく、溶融付着物３０が開口部付近まで流下すると付着物が冷却されて固化し、開口部２２を狭小化、閉塞してしまい、非接触計測器１１の視野が欠けたり、該計測器１１のレンズ等に汚れが付着して正確な計測ができなくなる惧れがある。
【００１９】
そこで、本実施例では図１及び図２に示す炉内計測装置１０を炉壁２１に設置して正確な計測を行なうようにしている。図１は本発明の実施例に係る計測時の炉内計測装置の側面断面図で、図２は清掃時の炉内計測装置の側面断面図である。本実施例では一例として赤外線を利用しているが、これに限定するものではなく他にもマイクロ波等のように適宜好適な光を利用する。
図１及び図２において、本実施例に係る炉内計測装置１０の主要構成は、非接触計測器１１と、金属ミラー１２と、赤外窓１３と、該赤外窓１３をシールするパージガス供給手段１５とから構成される。
【００２０】
前記計測用開口２２の同軸上には炉外に延設する第１の筒状経路１００が設けられ、さらに炉外で該筒状経路１００との交差部を有する第２の筒状経路２００が設けられている。これらの筒状経路１００、２００は何れも外部から密閉され、炉内ガス、煤塵等が炉外に漏出しない構成としている。
前記非接触計測器１１は、前記第２の経路２００の上方端部に設けられ、赤外線を受光して各種計測を行なう放射温度計、長波長赤外カメラ等を用いることができる。
【００２１】
前記金属ミラー１２は前記計測用開口２２に対面するごとく前記交差部に所定角度で設置され、前記計測用開口２２から前記筒状経路１００を介して伝達される放射光を該ミラー１２で屈曲させ、前記非接触計測器１１に伝達するようになっている。該金属ミラー１２は、前記第２の筒状経路２００上をスライド可能に構成され、計測時には交差部に位置し、清掃時には交差部より上方に退避するようにする。
本実施例のように赤外線を利用する場合には赤外線の拡散を最小限に抑えることができる金属製のミラーを用い、非接触計測器１１での受光率を向上させることが好ましい。尚、本実施例では前記ミラー１２を金属製材料で形成したが、他にも石英ガラス等を用いることができる。
【００２２】
また、前記赤外窓１３は、前記計測用開口２２から前記金属ミラー１２に向かう入射経路上に該金属ミラー１２と対面させて配設される。該赤外窓１３はＺｎＳｅやＧｅ等の赤外線透過率の高い材料を用いることが好適である。前記金属ミラー１２と同様に、該赤外窓１３もスライド可能に構成され、計測時には交差部に位置し、清掃時には前記第２の筒状経路２００上を交差部より上方に退避するようにする。
前記金属ミラー１２と前記赤外窓１３は一体化して光屈折ユニットとしても良く、清掃時には一体的に上方に退避させる。このとき、該光屈折ユニットの下部にシール手段１４を設けることが好適で、清掃時に前記第１の経路１００と光屈折ユニットとを隔絶して、付着物の滓により該ユニットが汚染されることを防止する。
【００２３】
前記パージガス供給手段１５は前記光入射路の周囲に配置され、前記赤外窓１３の炉側窓面に向けてパージガス１６を噴出するノズル１５ａを有する。該ノズル１５ａは、前記第１の筒状経路１００の周囲に設けられたフランジ部に貯留されたパージガスを噴出する構成となっており、ノズル開口は前記炉側窓面に向けられている。このように、炉内に連通する炉側窓面にパージガスを噴出してシールすることにより、赤外窓１３が汚れることがなく、さらに前記ミラー１２は該赤外窓１３により遮蔽されているため該ミラー１２に汚れが付着することも防止でき、前記放射温度計１１における赤外線受光率が向上し、正確な計測が可能となる。
【００２４】
さらに本実施例では、前記計測用開口２２に垂下した付着物３０を突き落とし除去する清掃用ロッド１７を備えた構成とすることもできる。該清掃用ロッド１７は前記第１の筒状経路１００の炉外側端部から挿入され、該第１の筒状経路１００上を往復動可能に構成され、計測用開口２２に垂下した付着物３０を該ロッド１７により突き落とすようになっている。
このとき、前記第２の筒状経路２００の下方には付着物滓収納部１８を設けている。これは、前記清掃用ロッド１７の往復動により前記計測用開口２２及び前記第１の筒状経路１００の内面に固着した付着物が擦り落とされ、該経路１００内に堆積してロッドの往復動を阻害するため、前記付着物滓収納部１８を設けることにより、付着物滓１９が該経路１００より取り除かれ、清掃装置の故障等を防止することができる。
また、清掃時に前記付着物滓収納部１８の上方に清掃用ロッド１７を移動させ、ここで該清掃用ロッド１７を回転させることにより、付着物滓１９が付着物滓収納部１８に落下して集積されるため、第２の筒状経路２００内が汚れることがなく有効である。
【００２５】
尚、前記清掃用ロッド１７に回転機構をもたせ、回転しながら往復動するようにしても良い。これにより、硬固な付着物も確実に除去できる。また、前記清掃用ロッド１７に、軸の途中で屈曲する機構をもたせることもできる。これは径が異なる計測用開口２２若しくは第１の筒状経路１００に対して好適に適用できる。前記回転機構と屈曲機構とを同時に具備することにより、往復動して径が異なる位置に到達した時に軸を曲げ、回転しながら内面の付着物を清掃することにより、前記内面の付着物を確実に除去することができる。
また、別の方法として、前記清掃用ロッド１７を角度をもって挿入し、往復動した後に次の位置に移動させるようにしても良い。
【００２６】
ここで、本実施例における作用を説明すると、炉内計測時には、図１に示されるように前記清掃用ロッド１７を後方に退避させ、前記金属ミラー１２及び赤外窓１３からなる光屈折ユニットを交差部に移動して、炉内から発せられる放射赤外線を、該赤外窓１３を透過させて金属ミラー１２により屈曲させ、光経路Ａにより非接触計測器１１にて検出する。そして、検出された赤外線量等に基づき、炉内温度を算出したり、画像変換して炉内状況を視認可能とする。
一方、清掃時には前記光屈折ユニットを上方に退避させ、前記清掃用ロッド１７を適宜回転させながら往復動し、前記計測用開口２２に垂下した付着物３０及び該開口２２及び第１の筒状経路１００の内面の付着物を除去、清掃する。除去された付着物滓１９は、前記付着物滓収納部１８に落下して集められ、廃棄される。
【００２７】
このように、前記金属ミラー１２を前記赤外窓１３によりシールして炉内雰囲気から隔離し、さらに前記計測用開口２２側の面にはパージガスを供給する構成としたため、前記金属ミラー１２及び赤外窓１３に対して炉内から流れてくる煤塵や揮散物等の付着による汚れを防止し、計測視野を十分に確保することができ、正確な計測が可能となる。
また、前記光屈折ユニットを軸線より上方に移動することで、清掃時に該光屈折ユニットが炉内と通じて汚れることがない。さらに、前記付着物滓収納部１８を設けることにより、清掃時に発生した付着物滓のために清掃手段の円滑な駆動が妨げられたり、清掃手段が故障したりすることが防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本実施形態において、赤外窓に吹き付けるパージガス量を制御する手段を設けて、赤外窓をパージするとともに、計測用開口をパージするようにしても良く、これにより第１の筒状経路内に侵入する煤塵等の量を低減し、清掃の回数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例に係る計測時の炉内計測装置の側面断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る清掃時の炉内計測装置の側面断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る炉内計測装置を備えた溶融炉の全体構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    計測装置
１１    非接触計測器
１２    金属ミラー
１３    赤外窓
１４    シール手段
１５ａ    ノズル
１６    パージガス
１７    清掃用ロッド
１８    付着物滓収納部
１９    付着物滓
２１    炉壁
２２    計測用開口
２３    炉内
３０    付着物
【図１】
2005180973.tif 000003
【図２】
2005180973.tif 000004
【図３】
2005180973.tif 000005