(57)【要約】【課題】  ガス化溶融設備の高温反応炉に装入された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知する方法を提供すること。【解決手段】  高温縦型廃棄物処理内で高温で燃焼している廃棄物の堆積表面のレベルをマイクロ波によって検知する堆積レベル検知方法において、該マイクロ波として出力が１．５ｋＷ以上の高出力の電波を用いる。この場合、該縦型炉の炉側壁からマイクロ波をマイクロ波導波管を介して縦型炉を横切るように透過させるようにし、該マイクロ波導入口の炉内口前に付着形成するスラグを除去する機構又は該マイクロ波導入口の炉内口前にスラグが付着することを妨げる機構を設ける。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型炉内で高温で燃焼している廃棄物の堆積表面のレベルを、マイクロ波の減衰量を測定することによって検出する堆積レベル検知方法において、該マイクロ波として、出力が０．５ｋＷ以上の高出力のマイクロ波を用いることを特徴とする高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知方法。
【請求項２】
マイクロ波を該縦型炉の炉側壁から縦型炉を横切るようにして透過させることを特徴とする請求項１記載の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知方法。
【請求項３】
該縦型炉の炉側壁からマイクロ波をマイクロ波導波管を介して縦型炉を横切るように透過させることを特徴とする請求項２記載の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知方法。
【請求項４】
縦型炉内で高温で燃焼している廃棄物の堆積表面のレベルを、該縦型炉の炉側壁から縦型炉を横切るように透過させるマイクロ波によって検出する高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知装置において、マイクロ波が０．５ｋＷ以上の高出力のマイクロ波であり、スラグが存在する場合の炉においては、該マイクロ波導入口の炉内口前に付着形成するスラグを除去する機構又は該マイクロ波導入口の炉内口前にスラグが付着することを妨げる機構を有することを特徴とする高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知装置。
【請求項５】
該マイクロ波導入口の炉内口前にスラグが付着することを妨げる機構が不活性ガスをパージする機構であることを特徴とする請求項４記載の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知装置。
【請求項６】
前記マイクロ波導入口の炉内口前にスラグが付着することを妨げる機構が、操炉中に該マイクロ波導入口を突き棒で機械的に突く機構であることを特徴とする請求項４記載の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知装置。
【請求項７】
前記突き棒がマイクロ波導波管自体であることを特徴とする請求項６記載の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知方法
【請求項８】
マイクロ波発信装置および該マイクロ波発信装置に連設した導波管を炉内方向に移動可能にし、該導波管が炉内に突き出て該マイクロ波導入口の炉内口前に付着するスラグを突き落とすようにした移動機構を有することを特徴とする請求項７記載の高温縦型廃棄物処理炉堆積レベル検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温縦型廃棄物処理炉に装入された廃棄物の堆積レベルを優れた精度でかつ安定して検知する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガス化溶融炉を含めた高温廃棄物処理炉においては、炉内に装入した廃棄物の堆積レベルを検知するために、種々の手段が講じられてきた。その各々の手段について以下述べる。
【０００３】
接触式による前記検知方式に関するものとしては、例えば、特許文献１には、図１に示すように、シャフト炉方式の廃棄物溶融炉１において、堆積レベル（ストックレベル）検知器１ｅと炉内の通気差圧を検出する通気差圧計ＰＴとを用いて、炉内通気差圧が予め設定された目標値となるようにストックレベルを増減することを特徴とする廃棄物溶融炉の装入物ストックレベル制御方法が開示されている。ところが、このような接触式による廃棄物の堆積レベル検知方法を用いることは、炉内の高温雰囲気による堆積レベル検知端の熱衝撃及び熱損傷、また炉内雰囲気の外部漏洩の防止等の観点からすると好適でない。
【０００４】
非接触式による前記検知方式としては、具体的には、音波によるもの、光によるもの、放射線によるものおよび電（磁）波によるものの４種類がある。
このうち、音波は温度に依存性があり、ダストによる反射が大きい等により好適でない。また、光はダストを透過しないことにより好適でない。更に放射線については、法令を含めてその取り扱いが煩雑であることから好適でない。これに対し、電（磁）波については、既に市販の技術の転用が容易であり、しかも信号に直線性がある。
【０００５】
上記のように、高温廃棄物処理炉において、炉内に装入した廃棄物の堆積レベルを検知する方法としては、電（磁）波による非接触方式が好適に適用可能である。
【０００６】
次に、前記電（磁）波、具体的にはマイクロ波による非接触方式を用いた廃棄物の堆積レベルの検知手段を、廃棄物の熱処理炉、具体的にはストーカ式ごみ焼却炉及び廃棄物ガス化溶融炉に適用した場合についての各種評価を述べる。なお、廃棄物ガス化溶融炉については、具体的には、炉内の廃棄物の堆積レベルの検知手段設置位置近傍の雰囲気温度が比較的低温であるＮＫＫ方式ガス化溶融炉及び炉内の廃棄物の堆積レベルの検知手段設置位置近傍の雰囲気温度が高温である川鉄サーモセレクト方式ガス化溶融炉に適用した場合について述べる。
【０００７】
ストーカ式ごみ焼却炉において、マイクロ波による非接触方式の廃棄物の堆積レベルの検知方法は既に実用化されている。該炉において、廃棄物は火格子上に５００〜１３００ｍｍ程度にごみが敷かれている。該炉の炉内温度は、概ね８００℃〜９００℃の比較的低温域であり、火格子から送入する燃焼空気量も低空気比を前提とするため、ごみ層上のダスト飛散の程度も概ね低いレベルである。また、該炉は前記したように比較的低温域であるため、溶融スラグが発生せず、その影響を考慮する必要が無い。このような状況下で発信／受信個別型式のマイクロ波によるごみ層厚計測装置を適用した場合、例えば、１０ｍＷの微弱な信号でもその減衰量と予め設定した閾値とを比較することにより、容易にしかも精度高くごみ層高さが所定のレベルに到達したと判定することができる。
【０００８】
次に、ＮＫＫ方式ガス化溶融炉に関しては、特許文献２には、図２に示されるように、炉本体１上部に廃棄物および炭素系補助燃料の装入口２を有すると共に、炉本体１側部に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、装入された廃棄物を熱分解して可燃性ガスを発生させると共に、廃棄物中の灰分および不燃物を溶融させる竪型炉であって、装入された廃棄物および炭素系補助燃料によって形成される堆積層の上面よりも上に相当するレベルに上段の羽口３が設けられ、前記堆積層の上部に相当するレベルに中段の羽口４が設けられ、前記堆積層の下部に相当するレベルに下段の羽口５が設けられた廃棄物ガス化溶融炉が開示されている。
【０００９】
また、その効果については、特許文献２の段落［００６２］に、装入物によって形成される堆積層の上面よりも上に相当するレベルと、堆積層の上部に相当するレベルと、堆積層の下部に相当するレベルに、それぞれ上段の羽口３、中段の羽口４、下段の羽口５が設けられているので、炉本体１下部における灰分などの溶融状態を良好な状態に維持しながら、堆積層の流動を良好な半流動状態に維持することができ、さらにフリーボード部１ａのガス温度を１０００℃以上の高温域に維持することができ、安定した操業を継続することができる、と記載されている。
【００１０】
この炉において廃棄物堆積レベルを検知するポイントは、炉本体１における朝顔部１ｂ付近であると推定される。この領域は該炉のフリーボード１ａ部と直結しているので、雰囲気温度は１０００℃以下であり、比較的低温域であるといえる。また、該炉において、廃棄物堆積層上端位置付近は、廃棄物の堆積層が廃棄物の飛散程度が比較的低い半流動状態で運動し、乾燥及び熱分解を呈する領域であると考えられるので、ダストの飛散程度も比較的低く、よって該領域において、マイクロ波による廃棄物堆積レベルの検知装置は溶融スラグの影響を受けることも殆ど無いと推定される。
【００１１】
次に、川鉄サーモセレクト方式ガス化溶融炉に関しては、特許文献３に、易揮発成分を含まない、乾燥した断片的な形で、加熱されたチャンネルから排出される構造的に安定な固形物集合体を即時にかつ直接的に高温反応器内に導入し、該高温反応器内で前記固形物集合体からガス透過性の固体床を形成し、かつ、該固体床を加熱されたチャンネルの出口の高さまで維持し、次いで、該高温反応器内で固体床の上部に炭素含有流動床を形成させ、更には、酸素の添加により、該固体床中の炭素成分を酸化して二酸化炭素ガスにし、該二酸化炭素ガスを炭素含有流動床を通過する際に一酸化炭素に転化せしめると共に、該固体床中の金属成分及び鉱物質成分が２０００℃以上の温度で溶融し、得られた溶融物を該高温反応器から抜き取ることからなる有用な廃棄物処理生成物を得るための方法が開示されている。
【００１２】
前記川鉄サーモセレクト方式ガス化溶融炉において、該炉頂よりマイクロ波を発信／受信し該炉内廃棄物の堆積レベルを検知する方法について述べる。
このような検知方法については、例えば、特許文献４に、図３に示すように、廃棄物溶融炉３１の上部の開口部３７に固定される層高レベル測定装置３２の筒状体３８の上部にマイクロ波３５の反射波３６により廃棄物の層高レベルを測定するマイクロ波送受信装置３３が設けられ、筒状体３８の下部には筒状体３８を仕切る多孔質セラミック板３４が設けられ、マイクロ波送受信装置３３と多孔質セラミック板３４とで区画される筒状体３８には、不活性ガスを筒状体３８へ吹き込むパージガス配管３９が設けられている廃棄物溶融炉内の層高レベル測定装置３２が開示されている。
【００１３】
ところが、特許文献４に開示された技術では、炉頂から発信されたマイクロ波は拡散し、炉内壁、または廃棄物層上面で乱反射するので、受信した反射波により精度高く廃棄物溶融炉内の堆積レベルを検知するのは非常に困難であると推定される。
【００１４】
次に、廃棄物溶融炉内の廃棄物層上面近傍において、前記マイクロ波を水平に発信受信して、該廃棄物堆積レベルを検知する方法について述べる。
この検知方法は、例えば、本出願人の出願に係る特願２００３−０８７４２２号に開示されており、これは、図４及び図５に示すように、ガス化溶融設備の高温反応炉装入口５５から高温反応炉４６内に装入された圧縮廃棄物４７の装入レベル検出方法において、前記高温反応炉４６の装入口５５の下方の炉壁に配設されかつ炉内側面に耐火物６１を有する水冷ジャケット５９ａ内の１基の電磁波発信装置５７を用いてマイクロ波又はγ線などの電磁波を発信し、前記電磁波発信装置５７に対向する側の炉壁６２に配設されかつ炉内側面に耐火物６１を有する氷冷ジャケット５９ｂ内の１基の電磁波受信装置５８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４６内の前記圧縮廃棄物４７が所定のレベルに到達したと判定するようにした装入レベル検出方法である。図５は電磁波発信装置１７付近の詳細図を示したものであり、６０はアンテナであり、その端部は耐火物６１に設けた貫通孔６３内に挿入されている。
【００１５】
そこで、本発明者らは前記特許文献３に記載の川鉄サーモセレクト方式ガス化溶融炉を用いている千葉プラントにおいて、その高温反応炉に、図５に示すようなアンテナ６０を有するマイクロ波発信装置５７及びマイクロ波受信装置５８を図４に示すように配設し、前記したマイクロ波発信装置５７から発信されるマイクロ波の出力を１０ｍＷとして実機実験を実施した。
本実機実験では、前記したマイクロ波による高温反応炉内の廃棄物堆積レベル検出精度を評価するために、前記したマイクロ波発信装置５７及びマイクロ波受信装置５８が配設されている同一水平面において、高温反応炉４６の中心軸角が異なり相対向する位置にγ線発信装置及びγ線受信装置を配設した。そして、マイクロ波の場合と同様に廃棄物堆積レベルの検出実験を行い、両者を比較することで実験結果を評価した。その結果を図６に示す。
【００１６】
図６には、同一時刻に採取したマイクロ波とγ線（γ線の検出計は、シンチレーションカウンターで非常に高感度で検出でき、レベル計としての信頼性も高い。）の廃棄物堆積レベルの検出値を、無次元の０→１００スパンに変換して、横軸にγ線を、縦軸にマイクロ波を取りプロットしたデータを示した。これより、マイクロ波とγ線の相関は一致せず、マイクロ波の廃棄物堆積レベルの検出値自体に信頼性が確保されていないことがわがる。
【００１７】
上記結果の如く、マイクロ波の廃棄物堆積レベルの検出値に信頼性が確保できない推定原因としては以下のものが考えられる。
(1)炉内廃棄物堆積層上端から噴出し、電磁波を発生する火炎の影響
(2)該廃棄物堆積レベル検出装置を配設した炉内近傍空間領域におけるダストの影響
(3)マイクロ波の炉内における乱反射成分の影響
(4)該レベル検出装置の熱遮断用レンガへの付着スラグによるマイクロ波減衰問題
【００１８】
上記の各原因の各々について評価する。
(1)〈炉内廃棄物堆積層上端から噴出し、電磁波を発生する火炎の影響〉に対する評価
図７を参照して評価する。高温反応炉内の廃棄物堆積層においては、前記した段落［００１１］に記載した様に、堆積層を通過し二酸化炭素が転化した一酸化炭素が該廃棄物堆積層上面に噴出し、図７に示す上部バーナー７３から添加され、該廃棄物堆積層上面に存在する残存酸素と燃焼反応し該廃棄物堆積層上面において高温の火炎を形成する。
前記高温の火炎からは該火炎固有の電磁波が発生され、前記マイクロ波発信装置から発信されたマイクロ波と混同および干渉し、前記マイクロ波受信装置において該マイクロ波発信装置からの単味の信号を受信できない、という問題がある。
【００１９】
(2)〈該廃棄物堆積レベル検出装置を配設した炉内近傍空間領域におけるダストの影響〉に対する評価
高温反応炉内の廃棄物堆積層においては、前記した段落［００１１］に記載した様に、 堆積層を通過し二酸化炭素が転化した一酸化炭素が該廃棄物堆積層上面に噴出し、該廃棄物堆積層上面近傍交換領域は該廃棄物堆積層から飛散したダスト濃度の高い領域である、と推定される。このダストにより、前記マイクロ波発信装置から発信されたマイクロ波は前記ダストに対して透過性を持たないので、該ダストにより乱反射し、或いは減衰するために該検出精度に対する外乱となる。
【００２０】
(3)〈マイクロ波の炉内における乱反射成分の影響〉に対する評価
図８を参照して評価する。本実機実験は、前記マイクロ波発信装置から発信されるマイクロ波の出力は１０ｍＷと、「微弱な」電波として送信されている。そのため、高温反応炉内においてその直線性が確保されず、炉内壁及び廃棄物堆積層により乱反射が発生し、その乱反射成分を前記マイクロ波受信装置が検出することにより、該検出精度に対する外乱となる。
【００２１】
(4)〈該レベル検出装置の熱遮断用レンガへの付着スラグによるマイクロ波減衰問題〉に  対する評価
前記特願２００３−８７４４２号に示されている図５を参照して評価する。
前記マイクロ波発信装置およびマイクロ波受信装置を高温反応炉内の高温雰囲気から保護する熱遮断用のレンガ６１の炉内側表面には、金属酸化物の形態で廃棄物中に含有される低沸点金属である鉛や亜鉛を２５〜３５％程度含み、更に廃棄物中のメタル分も含有する溶融スラグが付着する。この付着スラグは、マイクロ波を減衰させる大きな要因である、と推定される。上記段落［００１６］に記載したように、マイクロ波の廃棄物堆積レベルの検出値自体に信頼性が確保されない最大の原因は本原因にあると推定される。
【００２２】
【特許文献１】特開平８−２８５２４６号公報
【特許文献２】特開平９−６０８３０号公報
【特許文献３】特許第２７２９１２４号公報
【特許文献４】特開２０００−３０４２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は上記のような問題点を解消すること、すなわち、耐熱性に優れ、溶融スラグ付着による発信／受信機能の低下を防止し、ダスト含有率の非常に高い雰囲気領域においてもその精度の維持が可能であり、しかも信号に確実性があり誤信号がなく、ガス化溶融設備の高温反応炉に装入された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知可能な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
（１）縦型炉内で高温で燃焼している廃棄物の堆積表面のレベルを、マイクロ波の減衰量を測定することによって検出する堆積レベル検知方法において、該マイクロ波として、出力が０．５ｋＷ以上の高出力のマイクロ波を用いることを特徴とする高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知方法。
（２）マイクロ波を該縦型炉の炉側壁から縦型炉を横切るようにして透過させることを特徴とする請求項１記載の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知方法。
（３）該縦型炉の炉側壁からマイクロ波をマイクロ波導波管を介して縦型炉を横切るように透過させることを特徴とする請求項２記載の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知方法。
（４）縦型炉内で高温で燃焼している廃棄物の堆積表面のレベルを、該縦型炉の炉側壁から縦型炉を横切るように透過させるマイクロ波によって検出する高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知装置において、マイクロ波が０．５ｋＷ以上の高出力のマイクロ波であり、スラグが存在する場合の炉においては、該マイクロ波導入口の炉内口前に付着形成するスラグを除去する機構又は該マイクロ波導入口の炉内口前にスラグが付着することを妨げる機構を有することを特徴とする高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知装置。
（５）該マイクロ波導入口の炉内口前にスラグが付着することを妨げる機構が不活性ガスをパージする機構であることを特徴とする請求項４記載の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知装置。
（６）前記マイクロ波導入口の炉内口前にスラグが付着することを妨げる機構が、操炉中に該マイクロ波導入口を突き棒で機械的に突く機構であることを特徴とする請求項４記載の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知装置。
（７）前記突き棒がマイクロ波導波管自体であることを特徴とする請求項６記載の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知方法
（８）マイクロ波発信装置および該マイクロ波発信装置に連設した導波管を炉内方向に移動可能にし、該導波管が炉内に突き出て該マイクロ波導入口の炉内口前に付着するスラグを突き落とすようにした移動機構を有することを特徴とする請求項７記載の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高温縦型廃棄物処理炉内に装入された圧縮廃棄物の堆積レベルを、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ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の高温縦型廃棄物処理炉の堆積レベル検知方法を図４に示したガス化溶融設備に適用する場合を例にとって説明する。
【００２７】
まず、図４に示されるガス化溶融設備の概略を説明する。
圧縮支持板４を下降させて、投入口４１から廃棄物を圧縮装置４２内に投入し、プレス４３を圧縮支持板４４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。次に圧縮支持板４４を上昇させてプレス４３により圧縮廃棄物４７を加熱炉４５に押し込む。
次いで、プレス４３を戻し、圧縮支持板４４を下降させた後、投入口４１から廃棄物を圧縮装置４２内に投入して圧縮廃棄物４７を成形し、圧縮支持板４４を上昇させてプレス４３を用いて圧縮廃棄物４７を加熱炉４５に押し込む。
上記の操作を繰り返すことによって、圧縮廃棄物４７は加熱炉４５の挿入口から排出口へと順次移動していく。
【００２８】
加熱炉４５の炉壁には加熱配管４８が配設され、加熱配管４８内を流れる高温ガスによって加熱炉４５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５０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５０と加熱炉４５の加熱配管４８との間を循環する。
こうして圧縮廃棄物４７が加熱炉４５内を移動する間に、圧縮廃棄物４７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４７が崩壊するのを防止し、ダストの発生を抑制できる。
【００２９】
加熱炉４５内で表面を炭化された圧縮廃棄物４７は、高温反応炉装入口５５から高温反応炉４６内に装入される。高温反応炉４６の下部には酸素含有ガス供給配管５１が配設されており、高温反応炉４６内に酸素ガスを供給する。この酸素ガスによって圧縮廃棄物４７中の樹脂類が燃焼し、かつ高温反応炉４６内は１０００℃以上に保持される。高温反応炉４６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４６から冷却装置５２に送給して冷却した後、精製装置で発生したガスを精製装置５３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。
【００３０】
なお、高温反応炉４６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４７中の金属類あるいは灰分は高温反応炉４６下部に堆積し、更にバーナー４９を有する溶融保温炉５４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。
【００３１】
次に本発明のマイクロ波による堆積レベル検知方法について述べる。
図４に示すように、高温反応炉装入口５５下方の炉壁にマイクロ波発信装置５７とマイクロ波受信装置５８を一対配設し、マイクロ波５６をマイクロ波発信装置５７からマイクロ波受信装置５８へ送信する。なお、図４ではマイクロ波５６を右側の炉壁から左側の炉壁に送信する例を示したが、この送信方向を逆にしても良い。
【００３２】
高温反応炉装入口５５下方の炉壁に水冷ジャケット５９ａを配設し、その水冷ジャケット５９ａ内にマイクロ波受信装置５７を１基配設する。さらにマイクロ波発信装置５７に対向する位置の炉壁に水冷ジャケット５９ｂを配設し、その水冷ジャケット５９ｂを配設し、その水冷ジャケット５９ｂ内にマイクロ波受信装置５８を１基配設する
【００３３】
上記のようにして、高温反応炉装入口５５下方の炉壁にマイクロ波発信装置５７とマイクロ波受信装置５８の一対が、互いに対向して配設される。なお図では、マイクロ波５６を水平に送信する場合を示したが、マイクロ波５６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に設定すればよい。但し、マイクロ波５６の送信距離を短縮して検出精度を向上させるために、マイクロ波を水平に送信することが好ましい。
【００３４】
高温反応炉装入口５５の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５６が通過することが好ましい。距離が５００ｍｍ未満では高温反応炉４６内に圧縮廃棄物４７が過剰に堆積して高温反応炉装入口５５が閉塞しやすくなり、距離ｈが２０００ｍｍを超えると、高温反応炉４６内に圧縮廃棄物４７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４７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。
なお、マイクロ波５６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５６が通過できる位置にマイクロ波発信装置５７とマイクロ波受信装置５８とを配設すればよい。
【００３５】
マイクロ波発信装置５７から発信されたマイクロ波５６をマイクロ波受信装置５８で受信して、マイクロ波５６の減衰量を測定する。このとき、マイクロ波発信装置５７から発信されたマイクロ波５６が高温反応炉４６内に堆積した圧縮廃棄物４７を透過せずにマイクロ波受信装置５８で受信された場合は、マイクロ波５６の減衰量は僅かである。一方、マイクロ波５６が圧縮廃棄物４７を透過してマイクロ波受信装置５８で受信された場合には、マイクロ波５６の減衰量は圧縮廃棄物４７内の透過距離に応じて変化する。
【００３６】
すなわち、マイクロ波５６が圧縮廃棄物４７内を透過する距離が長くなるほどマイクロ波５６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５６の減衰量の測定値としきい値とを比較して、減衰量の測定値がしきい値を超えたときに高温反応炉４６内の圧縮廃棄物４７が所定のレベルに到達したと判定する。
【００３７】
上記のように、本発明においては、マイクロ波５６の減衰量の測定値としきい値とを比較するので、マイクロ波発信装置５７とマイクロ波受信装置５８とを一対使用するのみで圧縮廃棄物４７の装入レベルを検出することができる。
【００３８】
本発明によるマイクロ波発信装置の配設例を図９に示す。
前記したように、熱遮断用のレンガの炉内側表面に溶融スラグが付着することが、マイクロ波の廃棄物堆積レベルの検出値自体に信頼性が確保されない最大の原因と推定されるので、本発明の装置では、前記マイクロ波発信装置およびマイクロ波受信装置を高温反応炉内の高温雰囲気から保護する熱遮断用のレンガを配設せず、マイクロ波送信装置の導波管の先端部を、高温反応炉の炉体レンガの炉内側壁部まで伸延させた構造を基本とする。
【００３９】
図９に示されるように、炉壁は炉内レンガ８７と鉄皮８８とからなり、この炉壁に水冷管８４を貫通させて設ける。水冷管８４の炉内側端部には防熱レンガ８９が設けられており、また、水冷管８４の内側には導波管ガイドパイプ８３が設けられている。この導波管ガイドパイプ８３にはマイクロ波発信装置８１から発信されるマイクロ波を導くための導波管８２が摺動自在に嵌挿されている。マイクロ波発信装置８１は、非測定時には図に示すメンテナンス位置にあり、測定時には図に示す測定位置にあるように移動可能に設けられている。
【００４０】
そして、前記マイクロ波発信機８１の導波管８２の先端部に付着する溶融スラグを除去するために、図９に示すように、マイクロ波送信装置の導波管８２の後端に連接されたマイクロ波発信装置８１を、その測定位置から前進限位置まで５０ｍｍ程度前進させることによって、前記導波管の先端部に付着する溶融スラグを除去する。
【００４１】
また、前記マイクロ波送信装置８１の導波管８２の先端部に付着する溶融スラグを除去する機能を補完し、併せて該導波管を冷却するために、マイクロ波発信装置８１の導波管８２に連接されたパージ用窒素ガス配管より、不活性ガスとしての窒素ガスでパージする。
【００４２】
このように、マイクロ波発信装置を移動可能に設けたことと、水冷管、パージ用窒素ガス配管及び防熱レンガを設けたこととによってマイクロ波発信装置の冷却効果及び耐熱性が向上すると共に、粉塵やガスの侵入を防止することができる。
【００４３】
また、マイクロ波発信装置の出力を１０ｍＷとした場合には、マイクロ波の廃棄物堆積レベルの検出値自体に信頼性が確保されない種々の推定原因を鑑みると、本発明者等は、前記マイクロ波発信装置の出力が微弱すぎることが原因の大きな１つであることに想到した。そこで、本発明者等は、マイクロ波発信出力に対する廃棄物堆積レベルの検出可能領域を評価する実験を実施した。実験結果を図１０に示す。
図中、横軸はマイクロ波発信出力［ｋＷ］を、縦軸は下式で表現されるごみ有り量［％］を示す。
ごみ有り量［％］＝１００−１００×（マイクロ波受信出力／マイクロ波発信出力）
【００４４】
図１０に示すように、マイクロ波発信出力が１．２ｋＷを下回ると「ごみレベル変化検出不能領域」が現れ、該発信出力が微弱になる程、前記「ごみレベル変化検出不能領域」が拡大する傾向にあることがわかる。このことから、前記微弱な信号であればある程、炉壁やダストからの散乱信号で廃棄物堆積レベルの識別が不能になると推定される。
本実験結果に基づき、、図１０中のごみ有り量が４０％以上ならば、廃棄物堆積レベルを実用的に検出できるとし、本発明においては、前記ごみ有り量４０％に対応するマイクロ波発信出力である０．５ｋＷ以上を実用化可能なマイクロ波発信出力であるとした。
【実施例】
【００４５】
マイクロ波発信装置及びマイクロ波受信装置を前記高温反応炉に配設し、マイクロ波発信装置の出力を０．５ｋＷとして実機実験を実施した。
その実験結果を、γ線による測定結果と相対比較した形態で図１１に示す。図１１には、同一時刻に採取したマイクロ波とγ線の廃棄物堆積レベルの検出値を無次元の０→１００スパンに変換し、横軸にγ線を、縦軸にマイクロ波を取って、プロットしたデータを示した。
図１１に示されるように、マイクロ波発信装置の出力を０．５ｋＷと高出力にすることにより、マイクロ波の廃棄物堆積レベルの検出値自体に信頼性が非常に高い精度で確保されていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の堆積レベル検知方法は、高温縦型廃棄物処理炉に装入された廃棄物の装入レベルを、ダスト含有率の非常に高い雰囲気領域においても優れた精度で検出することを可能にするので、高温縦型廃棄物処理炉における利用性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の接触式の堆積レベル検知器を用いた例を示す図である。
【図２】従来のガス化溶融炉の例を示す図である。
【図３】川鉄サーモセレクト方式のガス化溶融炉の例を示す図である。
【図４】ガス化溶融炉に、マイクロ波又はガンマ線を利用した廃棄物の堆積レベル検知装置を設けた例を示す図である。
【図５】図４におけるマイクロ波発信装置の詳細を示した図である。
【図６】マイクロ波レベル計とγ線レベル計との測定値を対比した図である。
【図７】高温反応炉における燃焼による火炎の様子を示す概念図である。
【図８】高温反応炉におけるマイクロ波の様子を示す概念図である。
【図９】本発明のマイクロ波発信装置の詳細を示す図である。
【図１０】マイクロ波発信出力に対するごみ有り量を示す図である。
【図１１】本発明による測定結果とγ線による測定結果とを相対比較した図である。
【符号の説明】
【００４８】
＜図１＞
１ シャフト炉方式の廃棄物溶融炉
１ａ シャフト部
１ａ 朝顔部
１ｂ 炉床部
１ｃ 乾燥完了レベル
１ｅ ストックレベル
２ 下段羽口
３ 上段羽口
【００４９】
＜図２〜９＞
１ 炉本体
２ 廃棄物と炭素系補助燃料の装入口
３ 上段の羽口
４ 中段の羽口
５ 下段の羽口
６ 溶融物の排出口
７ 燃焼排ガスの排出口
８ 温度計
９ ガス分析計
１０，１１ 熱交換器
１７ 上段の羽口へ供給する空気の流量調節弁
１９ 上段の羽口へ供給する酸素の流量調節弁
２０ 中段の羽口へ供給する空気の流量調節弁
２１ 下段の羽口へ供給する空気の流量調節弁
２３ 下段の羽口へ供給する酸素の流量調節弁
３１ シャフト炉式熱分解溶融炉
３２ 層高レベル測定装置
３３ マイクロ波送受信装置
３４ 多孔質セラミック板
３５ マイクロ波
３６ 反射波
３７ 開口部
３８ 筒状体
３９ パージガス配管
４０ 遮断弁
４１  投入口
４２  圧縮装置
４３  プレス
４４  圧縮支持板
４５  加熱炉
４６  高温反応炉
４７  圧縮廃棄物
４８  加熱配管
４９  バーナー
５０  高温ガス発生装置
５１  酸素含有ガス供給配管
５２  冷却装置
５３  精製装置
５４  溶融保温炉
５５  高温反応炉装入口
５６  マイクロ波
５７  マイクロ波発信装置
５８  マイクロ波受信装置
５９ａ、５９ｂ  水冷ジャケット
６０  アンテナ
６１  耐火物
６２  炉壁
６３  貫通孔
７１  高温反応炉
７２  均質化炉
７３  上部バーナー
７４  下部バーナー
７５ａ  装入レベル検出装置（発信器）
７５ｂ  装入レベル検出装置（受信機）
７６    水砕システム
８１  マイクロ波発信器
８２  導波管
８３  導波管ガイドパイプ
８４  水冷管
８５  ガスシール機構
８６  ボール弁
８７  炉内レンガ
８８  鉄皮
８９  防熱レンガ
９０  導波管スラグ除去位置
９１  測定位置
【図５】
2005140645.tif 000003
【図６】
2005140645.tif 000004
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１】
2005140645.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
2005140645.tif 000013