(57)【要約】【課題】  高温炉における炉内温度等をより適切に、長期間にわたり把握することを可能にする炉内状況監視方法および炉内状況監視装置を提供する。【解決手段】  高温炉の炉体２に接触するように冷却水ジャケット１１ａを含む流体流通手段１１を設け、その流体への炉内からの伝熱量を計測する。また、開閉弁１６やガス供給手段１７等を有する測温手段１５により、上記流通手段１１の近傍での炉内の温度を間欠的に計測する。双方の計測データから、当該炉内の温度評価値を得る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温炉の炉体に接触しまたは炉内に露出するように流体流通手段を設け、その流体への炉内からの伝熱量を計測するとともに、
上記流通手段の近傍での炉内の温度を間欠的に計測し、
双方の計測データから、当該炉内の温度評価値を得ることを特徴とする高温炉の炉内状況監視方法。
【請求項２】
上記で得る温度評価値とその経時変化、またはさらに他の運転データとから、当該炉内の熱的状況を把握することを特徴とする請求項１に記載した高温炉の炉内状況監視方法。
【請求項３】
当該高温炉の熱的状況として、流体流通手段を接触させた炉体部位付近での耐火物厚さを把握することを特徴とする請求項２に記載した高温炉の炉内状況監視方法。
【請求項４】
上記の高温炉が内部に溶融物を保持するものであり、上記流体流通手段が、炉体側壁のうち溶融物の液面高さの変動域に設けられていて、
当該高温炉の熱的状況として、保持している溶融物の液面高さを把握することを特徴とする請求項２に記載した高温炉の炉内状況監視方法。
【請求項５】
高温炉に、炉内の熱を伝熱体を介して流体に伝えることのできる流体流通手段が取り付けられていて、その流通手段に当該流体の流量計測手段と入側・出側それぞれの温度計測手段とが付属しており、
上記流通手段の近傍での炉内の温度を間欠的に計測する測温手段が付設され、
上記の流量計測手段、温度計測手段および測温手段のそれぞれが、
それらにて計測される流体の流量および温度より炉内から流体への伝熱量を算出し、その伝熱量に基づいて概ねの炉内温度を算出したうえ、間欠的に計測される炉内温度による補正を加えることにより当該炉内の温度評価値としてそれを表示する演算表示手段に接続されている
ことを特徴とする高温炉の炉内状況監視装置。
【請求項６】
上記の流体流通手段が、伝熱体である耐火物を介して冷却ジャケットを備えるものであることを特徴とする請求項５に記載した高温炉の炉内状況監視装置。
【請求項７】
伝熱体を兼ねる支持金物が冷却ジャケットの一部に取り付けられていて、当該支持金物によって上記の耐火物が支持されていることを特徴とする請求項６に記載した高温炉の炉内状況監視装置。
【請求項８】
上記の高温炉が内部に溶融物を保持するものであり、上記の冷却ジャケットが、炉体側壁のうち溶融物の液面高さの変動域に設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載した高温炉の炉内状況監視装置。
【請求項９】
上記の高温炉が内部に溶融物を保持するものであり、上記の冷却ジャケットが、当該高温炉の出湯口の付近に設けられているとともに、炉内の温度を間欠的に計測する上記の測温手段が、上記出湯口の付近の溶融物液面の温度を計測すべく設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載した高温炉の炉内状況監視装置。
【請求項１０】
上記の流体流通手段が、軸心を鉛直にされ下方の炉内および上方の炉体外にそれぞれ一定面積が露出した熱媒体封入形ヒートパイプを伝熱体とし、当該ヒートパイプのうち炉体外の部分に冷却ジャケットを有するものであることを特徴とする請求項５に記載した高温炉の炉内状況監視装置。
【請求項１１】
上記の流体流通手段が、炉内に一部を露出させた金属体を伝熱体とし、当該金属体が、内部に流体を流せるよう形成されたものであることを特徴とする請求項５に記載した高温炉の炉内状況監視装置。
【請求項１２】
炉内の温度を間欠的に計測する上記の測温手段が、炉内と炉体外とを直線状に結ぶ通路と、当該通路を遮断・開放できる開閉弁、および当該通路より炉内にパージガスを送るガス供給手段を有していて、その通路を用いて炉内に温度計を挿入しまたは光学的観察をするものであることを特徴とする請求項５〜１１のいずれかに記載した高温炉の炉内状況監視装置。
【請求項１３】
伝熱体である上記の金属体が、内外二重の管壁の間に流体の流路を有する管状体であること、
炉内の温度を間欠的に計測する上記の測温手段が、当該管状体の中心中空部を含む直線状の通路を用いて温度計を挿入しまたは光学的観察をするとともに、当該通路を遮断・開放できる開閉弁、および当該通路より炉内にパージガスを送るガス供給手段を有していること
を特徴とする請求項１１に記載した高温炉の炉内状況監視装置。
【請求項１４】
上記の管状体が、先端部を炉内の溶融物の液面に向け、かつ先端部をその液面に近づけて取り付けられているとともに、炉体外の部分に、炉内の光学的観察を可能にする透光板つきの観察窓を有していることを特徴とする請求項１３に記載した高温炉の炉内状況監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
請求項に係る発明は、廃棄物処理に使用するプラズマ式灰溶融炉をはじめ、焼却炉、溶融金属処理炉など各種の高温炉について、炉内状況を監視するための方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物処理のためのプラズマ式灰溶融炉など、運転中の内部温度が千数百℃にも達する高温炉においては、炉内の温度（炉内ガスまたは他の内容物の温度）を測定するのが容易ではない。耐熱保護管に熱電対を挿入した温度計を使用するのが一般的な温度測定方法であるが、保護管の損傷等によって温度計を長期間使用することができない。また、放射温度計や赤外線温度計など光学的な手段を用いる場合は、炉内に充満し飛散しているダスト等の影響で正確な測定が困難である。
【０００３】
下記の特許文献１では、廃棄物溶融炉の炉壁における耐火物中に、保護管の表面にＮｉおよびＣｒを含む高合金材料をプラズマ粉末肉盛溶接してなる保護管とともに熱電対を埋め込んで使用することが提案されている。廃棄物溶融炉において炉壁（耐火物）に浸透する腐食成分に対し、当該保護管が高い耐食性を発揮するため、熱電対を長期間使用できるとされている。
【特許文献１】特開平１０−１６０５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたとおりに保護管および熱電対を使用しても、それで炉内温度を測定できる期間には限界がある。たとえば、保護管を埋め込んだ部分まで耐火物が損耗した場合には、保護管が溶融物に直に接触することにより損傷してしまう。また、保護管付近の耐火物の厚さが変化したり、スケール等の付着量が変化したりした場合、あるいは溶融物の量などが変化した場合、炉内の温度に変動がなくても熱電対の示す温度は変化するので、記載された手段のみでは炉内の熱的状況を的確に監視することはできない。
【０００５】
この出願の請求項に係る発明は、プラズマ式灰溶融炉など高温炉における炉内温度等をより適切に、長期間にわたり把握することを可能にする炉内状況監視方法および炉内状況監視装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項に係る高温炉の炉内状況監視方法は、
・  高温炉の炉内に露出しまたは炉体（耐火物・外殻等）に接触するように流体（冷却用流体）の流通手段を設け、その流体への炉内からの伝熱量を計測するとともに、
・  上記流通手段の近傍での炉内の温度（炉内ガスまたは他の内容物の温度）を間欠的に（つまり時間間隔をおいて）計測し、
・  双方の計測データから、当該炉内の温度評価値（概ねの炉内温度、またはその温度に換算可能な物理量）を得る
ことを特徴とする。
【０００７】
この監視方法では、流体への炉内からの伝熱量に基づく計算によって炉内温度（または他の温度評価値）を推定するとともに、間欠的に計測する炉内温度に基づいて補正をすることにより、概ねの炉内温度（または他の温度評価値）を得る。流体流通手段において炉内から流体に至る伝熱面積が一定であれば、流体の流量や温度上昇幅等から上記の伝熱量を知ることができ、計算によって炉内温度を求めることができる。ただし、そうして求める温度には耐火物の厚さやスケールの付着量等による誤差がともなうため、上記のとおり補正をすることによってより確からしい炉内温度とするのである。
炉内温度の推定値を得るための手段である流体流通手段は、流体への伝熱があることから温度上昇が制限されるため、長期間の連続使用が可能である。また、当該流通手段に接触する耐火物等の炉体部分についても、流体の作用にて温度上昇が抑制されるため、炉内の腐食性高温物質が浸透することによる耐火物の損傷が少なくなる。
炉内温度を間欠的に計測する手段としては、熱電対を含むものや、放射温度計・赤外線温度計など光学的な手段を使用できる。熱電対式の温度計を使用するとしても、その使用は間欠的であるため、比較的長期間の使用が可能である。また、損耗した温度計を交換する際にも、流体流通手段により炉内温度の推定値を計測し続けることが可能なので、炉内状況の監視が途切れることがない。こうして、請求項の方法による炉内状況の監視は、きわめて長期間にわたり連続的に行うことができる。
【０００８】
発明の方法についてはさらに、上記で得る温度評価値とその経時変化、またはさらに他の運転データとから、当該炉内の熱的状況（入熱量、溶融物量、耐火物厚さ、スケール付着量など）を把握するのがよい。
得られる温度評価値等から、当該高温炉の熱的状況として、流体流通手段を接触させた炉体部位付近での耐火物厚さを把握するのが有意義である。
たとえば、炉体に接触するように設けた流体流通手段を使用して得た炉内温度（つまり温度評価値）が経時的に上昇していて、入熱量や溶融物量等（つまり他の運転データ）に何らの変化もない場合には、炉内の耐火物が損耗により薄くなってきたことが当該炉内の熱的状況として把握される。耐火物は、使用によって損傷し厚さが減少するので適切な時期に補修・交換等が必要であるが、高温炉の場合には内部を観察等するのが難しく、したがって補修・交換等すべき時期を予測しがたいのが通常である。そのため、この監視方法によって損傷状況を把握すると、適切な時期に耐火物の補修・交換等を実施でき、高温炉の好ましいメンテナンスを低コストで行えることになる。
詳しく説明すると、特定の炉では特定の傾向で耐火材が損耗するために、特定の位置の熱損失の変化となったり、平均的な熱損失の変化として記録される。過去の運転における各々の熱損失の変化のパターンと、開放点検と補修の記録と今回の運転における熱損失の変化のパターンを比較することで、余寿命を予測することが可能になるのである。
余寿命の予測ができると、次回の開放点検や補修が定期点検や補修として実施できるので、好都合となる。
耐火物厚さに限らず高温炉の炉内状況について長期間の監視ができること、またこの方法を長期間使用してデータが蓄積されると次第に正確な炉内状況を把握できることにおいても、上記のようにするのはきわめて有利である。
【０００９】
上記の高温炉が内部に溶融物を保持するものである場合には、とくに、上記流体流通手段を、炉体側壁のうち溶融物の液面高さの変動域に設けたうえ、得られる温度評価値などから、当該高温炉の熱的状況として、保持している溶融物の液面高さを把握すると好ましい。
流体流通手段を上記のとおり炉体側壁のうち溶融物の液面高さの変動域に設けると、高温の溶融物が増減し液面の高さを変動させるのに連れて流体への伝熱量が変化することから、上述のようにして得る温度評価値をもとに、溶融物の液面高さを把握することができる。高温炉の内部を観察することは難しいので溶融物の液面高さを知ることは容易でなかったが、この方法によればそれができ、しかも長期間可能である。
【００１０】
請求項に係る高温炉の炉内状況監視装置は、
・  高温炉に、炉内の熱を伝熱体を介して流体（水などの冷却用流体）に伝えることのできる流体流通手段が取り付けられていて、その流通手段に当該流体の流量計測手段と入側・出側それぞれの温度計測手段とが付属しており、
・  上記流通手段の近傍での炉内の温度を間欠的に（つまり時間間隔をおいて）計測する測温手段が付設され、
・  上記した流量計測手段、温度計測手段および測温手段のそれぞれが、演算表示手段-----すなわち、上記手段にて計測される流体の流量および温度より炉内から流体への伝熱量を算出し、その伝熱量（および上記伝熱体の伝熱特性や流体温度）に基づいて概ねの炉内温度を算出したうえ、間欠的に計測される炉内温度による補正を加えること（たとえば上記算出値と上記計測値とにそれぞれ特定のウェイトを乗じて平均をとる等）により当該炉内の温度評価値（前記と同様に概ねの炉内温度、またはその温度に換算可能な物理量）とし、それを表示する手段-----に接続されている
ことを特徴とする。
【００１１】
この監視装置によれば、演算表示手段の演算機能（つまり、上記のとおり伝熱量を算出して概ねの炉内温度を算出したうえ補正を加える機能）によって炉内の温度評価値が算出されたうえ、同手段の表示機能によって当該温度評価値が表示される。流体流通手段における炉内からの伝熱面積が一定であれば、この装置によって前記請求項に係る炉内状況監視方法を実現することができ、炉内温度など確からしい温度評価値を得て炉内状況の監視を好適に行うことができる。
またこの装置では、流体流通手段が、温度上昇が抑制されるために長期間連続使用できるほか、炉内温度を間欠的に計測する手段も、その使用が間欠的であるために長期間の使用が可能であり、したがって炉内状況の監視を長期間連続的に行えるといったメリットももたらされる。
【００１２】
発明の炉内状況監視装置は、たとえば上記の流体流通手段が、伝熱体である耐火物を介して冷却ジャケット（つまり内部に冷却流体を流せる流通容器）を備えるものであればよい。たとえば図１（ａ）は、そうした装置の要部を示している。
そのような装置なら、炉内の熱は耐火物を介して冷却ジャケット内の流体に伝えられ、その流体の流量と入側・出側の温度とが上記の各計測手段で計測されて炉内から流体への伝熱量が算出される。冷却ジャケットは耐火物に接触して耐火物の温度上昇を制限するので、耐火物の損傷が抑制されるという利点がある。
なお、前記監視装置の冷却ジャケットは、炉壁を全体ないし部分的に冷却する単一または多数のものであってもよい。そして冷却ジャケットにおいては、冷却用流体の流速が均一であって、局部的な気泡かみ込みやベーパロックのない流路構成とすることが、均一伝熱を達成し赤熱などを生じさせないために、もちろん重要である。
【００１３】
発明の炉内状況監視装置については、伝熱体を兼ねる支持金物が冷却ジャケットの一部に取り付けられていて、当該支持金物によって上記の耐火物が支持されているものであればとくに好ましい。図２は、そのような装置の一例を示している。
このような支持金物が取り付けられていれば、上記の耐火物が冷却ジャケットと接して好適に支持されるほか、炉内の熱が耐火物だけでなく当該支持金物をも通して冷却ジャケット内の冷却流体に伝わる、という効果がある。炉内から流体への伝熱量が大きいほど、上記の各計測手段等による算出伝熱量の誤差率が小さくなるので、正確な温度評価値が得られる。
【００１４】
上記の高温炉が内部に溶融物を保持するものであるとき、たとえば図３のように、上記の冷却ジャケットが炉体側壁のうち溶融物の液面高さの変動域に設けられているなら、さらに特有の効果がもたらされる。
炉体側壁のうち溶融物の液面高さの変動域に冷却ジャケットを設けると、高温の溶融物が液面高さを変動させるのに連れてジャケット内の冷却流体への伝熱量が変化することから、温度評価値に基づいてその液面高さを把握することができる。そのため、炉内を観察しなくとも炉内の溶融物の液面高さを知り、その情報を当該高温炉の適切な運転に利用することが可能になる。
【００１５】
上記の高温炉が内部に溶融物を保持するものであるとき、たとえば図７の装置Ｆのように、
・  上記の冷却ジャケット（図７では符号４１ａ）が、当該高温炉の出湯口（符号５。溶融物を排出する部分）の付近に設けられているとともに、
・  炉内の温度を間欠的に計測する測温手段（符号３５）が、上記出湯口の付近の溶融物液面の温度を計測する
というものであるなら、さらに特有の効果がある。
そのような装置なら、出湯口を流れる溶融物から冷却ジャケット内の流体に至る伝熱量を算出できるとともに、間欠的に計測される出湯口の付近の溶融物液面の温度に基づく補正を加えることにより、出湯口を流れ出る溶融物の温度評価値を得ることができる。出湯口を流れ出る溶融物の温度評価値は、高温炉の運転を適切に行ううえで最も有意義な情報の一つである。
【００１６】
上記の流体流通手段が、たとえば図４の例のように、軸心を鉛直にされ下方の炉内および上方の炉体外にそれぞれ一定面積が露出した熱媒体封入形ヒートパイプ（つまり、銅やアルミニウム等の金属管の中にフロンやアンモニア、または水などの熱媒体を閉じこめたもの）を伝熱体とし、当該ヒートパイプのうち炉体外の部分に冷却ジャケットを有するものであるのも好ましい。
その場合、炉内の熱がヒートパイプの下部で熱媒体に伝わると、金属管内で熱媒体がベーパーとなって上端部へ移動し、そこで冷却ジャケットの冷却流体に放熱し凝縮して再び下部へ環流する、という現象により冷却流体にまで伝熱する。ヒートパイプの伝熱能力は高いので、金属管が溶損を起こし難く長寿命であるうえ、正確な温度評価値も得られやすい。
【００１７】
上記の流体流通手段は、炉内に一部を露出させた金属体を伝熱体とし、当該金属体が、内部に流体を流せるよう形成されたものであるのもよい。図５はその例であるが、流体流通手段の金属体として同図のように管状のものを使用するのに限られるわけではない。
そのような場合、金属体は、内部に流れる流体の作用で温度上昇が抑制されながら炉内の熱を流体に伝えるため、炉内温度等の把握を長期間にわたって可能にする。金属体が銅などの高熱伝導体でできていて十分に冷却されるなら、その露出表面にスラグやメタル等が付着しにくいので、好ましい測定精度が保たれるという利点もある。
【００１８】
炉内の温度を間欠的に計測する上記した測温手段は、炉内と炉体外とを直線状に結ぶ通路、当該通路を遮断・開放できる開閉弁、および当該通路より炉内にパージガス（不活性なガスを使用するのが好ましい）を送るガス供給手段を有していて、その通路を用いて炉内に温度計を挿入しまたは光学的観察をするものであると都合がよい。通路や開閉弁、ガス供給手段などをたとえば図１（ｂ）のように構成しておき（図５等のようにするのもよい）、そのうえで、当該通路を通して公知の熱電対式温度計や光学的温度計等を使用するとよい。
上記の測温手段がこのようなものであれば、それによって間欠的に行う温度計測が実施しやすい。パージガスを送ることにより通路内に堆積物等が付くことが防止されるので、通路内に温度計等を挿入しやすいほか、通路を通して行う光学的な温度計測も適切に行える。また、光学的温度計等を使用するとき、通路より炉内に吹き出すパージガスの作用で炉内のダスト等を周囲に押しやってクリアな視界を確保することができるので、炉体の内壁面温度や溶融物の温度等について測温精度を向上させることもできる。
【００１９】
伝熱体である上記の金属体が、内外二重の管壁の間に流体流路を有する管状体であり、また、炉内の温度を間欠的に計測する上記の測温手段が、当該管状体の中心中空部を含む直線状の通路を用いて温度計を挿入しまたは光学的観察をするとともに、当該通路を遮断・開放できる開閉弁、および当該通路より炉内にパージガスを送るガス供給手段を有しているなら、なお好ましい。たとえば図５・図６・図７は、そういった構成の例示である。
そのような構成なら、上述の流体流通手段と炉内温度を間欠的に計測する手段とが、共通部分の多い一体的なものとしてコンパクトに構成される。そして、炉内温度を推定するための流体流通手段の使用箇所と、推定した炉内温度に補正を加えるための間欠的な炉内温度計測箇所とがきわめて近くなるため、求める温度評価値の精度が向上する。また、管状体の中心中空部等に、温度計を挿入しまたは光学的観察を行える直線状の通路があり、開閉弁やパージガスの供給手段があることから、上記と同様の理由で温度計測が円滑に行える。
【００２０】
さらにその管状体が、先端部を炉内の溶融物の液面に向け液面に近づけて取り付けられているとともに、炉体外の部分に、炉内の光学的観察を可能にする透光板つきの観察窓を有している、といったものであればとくに好ましい。たとえば図６または図７のようなものである。
上記管状体の先端部が溶融物の液面に向いていて上記のような観察窓を炉体外に有していると、その観察窓を通して光学的温度計により当該溶融物の液面の温度を測定することができる。管状体の中心中空部を含む通路より炉内にパージガスを送ることにより、炉内のダストを吹き払うとともに液面上の浮遊異物を押しのけることができるので、高い精度の温度計測が可能である。したがってこのような装置では、炉内の溶融物液面の温度等を容易に把握することができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項に係る高温炉の炉内状況監視方法によれば、炉内温度等（温度評価値）をより適切に長期間にわたって把握することができる。温度評価値の経時変化等と重ね合わせることにより、種々の熱的状況を把握することも可能になる。炉内の耐火物厚さや溶融物の液面高さを把握することもできる。
【００２２】
請求項に係る高温炉の炉内状況監視装置によれば、上述の炉内状況監視方法が実現されて演算表示手段に炉内温度評価値が表示され、もって炉内状況の監視を長期間好適に行うことができる。高温炉が保持する溶融物の液面高さを把握すること、出湯口を流れ出る溶融物の温度を知ること、さらには炉内の任意の箇所での溶融物液面の温度を知ること等も実現が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
発明の実施に関する形態を図１〜図８に紹介する。図１〜図７は発明の実施形態を表す図面であり、いずれも、図８に示す高温溶融炉の炉体の一部とその構造を示す図である。なお、図８（ａ）・（ｂ）は、廃棄物処理用のプラズマ式灰溶融炉１をそれぞれ角度の異なる断面にて示す縦断面図である。
【００２４】
図８に示すように、溶融炉１は、外殻としての炉体２の内部にプラズマ電極３を有し、当該電極３を利用して廃棄物の焼却灰７を溶融物８（スラグ８ａおよびメタル８ｂ）に変えるものである。焼却灰７は側部のフィーダ４から炉内に供給され、溶融物８となって出湯口（出湯樋）５を通り、側壁６等に囲まれた搬出コンベヤ（図示省略）上へと排出される。炉内のガスおよび溶融物８の温度は１５００〜１７００℃にも達する。
【００２５】
こうした炉内のガスまたは溶融物８の温度を知るなど、炉内状況を監視するために、この溶融炉１には、図１〜図７に示すいずれか１以上の監視装置を取り付けることとしている。なお、図１〜図７の各監視装置Ａ〜Ｆは、直接的には炉内のガスもしくは溶融物８の温度（またはそれに換算できる他の物理量（温度評価値））を検出し表示するものであるが、その経時的変化や他の運転データ（たとえばプラズマ電極３の電力表示や焼却灰７の投入データなど）を含めて総合的に評価することにより、実際の電力入力量や発熱効率、溶融物８の現存量、耐火物の消耗度合い、といった種々の熱的状況を把握することが可能である。
【００２６】
図１の炉内状況監視装置Ａは、つぎのように構成したものである。すなわち、まず図１（ａ）のように、炉体２の鉄皮２ａに連続するよう冷却水ジャケット１１ａを設け、その内側に密着するよう、耐火物２ｂに接触する一定面積の耐火物１２を施工する。冷却水ジャケット１１ａの内部には配管１１ｂによって冷却水を流すこととし、配管１１ｂには、流量検出器１１ｄを取り付けるとともに、ジャケット１１ａよりも上流側と下流側とのそれぞれに冷却水温度の検出器１１ｃを取り付ける。また図１（ｂ）のように、冷却水ジャケット１１ａおよび耐火物１２の中央付近を内外に貫通するように穴（通路）１５ａを設けるとともに、その穴１５ａに管１５ｂや、開閉弁であるボールバルブ１６、パージ用の窒素ガスの供給手段１７、穴１５ａの通路を塞ぎながら内部の観察を可能にする透光ガラス板つき観察窓１８を接続している。ボールバルブ１６は２個を直列に配置し、その間に窒素ガス供給手段１７を接続した。供給手段１７にも開閉弁１７ａを設けている。ボールバルブ１６と弁１７ａとを開くと、窒素ガスを吹き出して穴１５ａ等の中をクリアにし堆積物等を付着させない。図示を省略したが、上記の流量検出器１１ｄと二つの温度検出器１１ｃとは、炉内ガスの温度を演算し表示する演算表示手段に接続した。
【００２７】
冷却水ジャケット１１ａや配管１１ｂ、耐火物１２などは、流体流通手段１１として炉内の熱を冷却水に伝えるためのものである。冷却水に伝わるこの伝熱量は、配管１１ｂに設けた上記の流量検出器１１ｄと二つの温度検出器１１ｃとの各計測値、または耐火物１２の面積やその伝熱特性等をもとに、上記の演算表示手段が求めて炉内ガス温度に換算する。なお、冷却水ジャケット１１ａの内部には、冷却水の均一な流れを形成するように適宜に仕切板（図示せず）を設けてある。
【００２８】
穴１５ａやバルブ１６・ガス供給手段１７・観察窓１８等は、流体流通手段１１等を用いて上記のように算出される温度を補正すべく、測温手段１５として間欠的に炉内ガス温度を実測するためのものである。ガス供給手段１７より窒素ガスを吹き込みながら観察窓１８より光学的温度計（赤外線温度計など。図示省略）を使用すれば、十分な精度で炉内温度が測定される。定期的に観察窓１８を取り外し、穴１５ａを通して熱電対式の温度計（図示省略）を炉内に挿入するのもよい。そうして間欠的に得る温度の測定値を演算表示手段が補正値とし、上記のように冷却水への伝熱量から求める温度を補正することによって、炉内のガス温度は相当な精度で（たとえば±５０℃の精度で）求められ表示される。炉内の温度はプロセスの変動により変化することがあるので、時間平均（移動平均）温度とすることで変化を平均化して、さらに良い精度で（たとえば±５°Ｃの精度で）で求めることもできる。
プロセスの変動の要因としては、供給の変化、溶融の変化などがあるが、それらは固体から液体への変化の不均一さに由来するので予測できにくい。一方、炉体の熱容量は変動を緩和する働きがある。いずれにしても、そうした変化はある程度不可避的な現象であるものの、それほど早くは変化せず、平均化すれば概ね一定である。それは、溶融温度がほぼ一定であり、温度が低いと溶けるまで温度上昇するし、溶けてくると溶解熱をうばうので温度が下がるという自律平衡性があるからである。
なお、炉内の平均的なガス温度を知るためには、特異的な箇所ではなく、炉体２のうち代表的かつ平均的な箇所に流体流通手段１１および測温手段１５を設けるのがよい。
【００２９】
図２の炉内状況監視装置Ｂは、上述の監視装置Ａにおける流体流通手段１１の構成に、多少の変更を加えたものである（構成が同一の部分には各図面間で共通の符号を付けている。図３以降も同様）。すなわち、冷却水ジャケット１１ａの内側に耐火物用の支持金物１２ｃを複数個溶接にて取り付けておき、それを利用して耐火材１２ａと断熱材１２ｂとを施工している。耐火材１２ａと冷却水ジャケット１１ａとの間に断熱材１２ｂがあるものの、支持金物１２ｃの熱伝導率が高いために炉内の熱が冷却水まで多く伝わる。なお、この装置Ｂでも、図１の装置Ａに関して説明したものと同じ測温手段１５や演算表示手段を組み合わせて使用する。
【００３０】
図３に示す炉内状況監視装置Ｃは、図１の監視装置Ａと同じ構成のものを、炉体２のうち溶融物８（スラグ８ａおよびメタル８ｂ）の液面変動域レベルに設けたものである。すなわち、装置Ｃの冷却水ジャケット１１ａは、その内側の耐火物１２に溶融物８の液面が接触し得るように高さを定めて配置している。耐火物１２が広くスラグ８ａと接触するほど冷却水への伝熱量が増え、メタル８ｂとも接触すればその伝熱量はさらに顕著に増加するため、装置Ｃにて検出される温度（温度評価値）から、溶融物８の液面高さやその量を把握することが可能になる。
【００３１】
図４の炉内状況監視装置Ｄは、流体流通手段２１の構成に特徴のあるものである。とくにその伝熱体として、前述の耐火物１２に代えてヒートパイプ２２を使用している。ヒートパイプ２２は、閉じた銅管の中にフロン等の熱媒体を封入したもので、その下端部２２ａを炉体２の内部に一定面積だけ露出させる一方、外部に出した上端部２２ｂに冷却水ジャケット２１ａを一体化させている。炉内の熱がヒートパイプ２２の下端部２２ａで熱媒体に伝わると、熱媒体が内部でベーパーとなって上方へ移動し、上端部２２ａで冷却ジャケット２１ａの冷却水に放熱し凝縮して再び下部へ環流する。こうして炉内の熱が冷却水にまで伝わるため、冷却水の配管２１ｂに設けた流量検出器２１ｄと二つの温度検出器２１ｃ、補正のための測温手段（図示省略）、さらには演算表示手段（図示省略）等の作用によって炉内のガス温度が把握可能になる。
【００３２】
図５に示す炉内状況監視装置Ｅは、流体流通手段３１を、炉内に露出する銅管３２（銅合金など熱伝導率の高い他の金属の管でもよい）等によって形成するとともに、間欠的に使用する測温手段３５を、その銅管３２と同一の直線上に銅管３２と一体に設けたものである。
【００３３】
銅管３２は、引出し図のように、内外二重の管壁の間に仕切壁３２ｂを有していて冷却水を流せるようにした中空体とし、当該管壁間に流す冷却水の流路として配管３１ｂ等を接続することにより流体流通手段３１を構成している。銅管３２を、炉内の熱を冷却水に伝える伝熱体としているわけである。銅管３２の表面は強く冷却されているため、炉内の溶融物等がそれに強固に付着することはない。銅管３２への冷却水の配管３１ｂには、図のように流量検出器３１ｄと二つの温度検出器３１ｃとを設けているほか、遠隔操作式開閉弁３１ｅ（銅管３２の上・下流側に各１個）、手動開閉弁３１ｆ（同様に各１個）、および両端部にクイックカプラー３１ｇを備えたフレキシブルホース３１ｈ（同様に各１本）を接続している。流量検出器３１ｄと温度検出器３１ｃとは、炉内ガスの温度を演算し表示する演算表示手段（図示省略）に接続した。開閉弁３１ｅを設けたので、万一水漏れ等のトラブルが発生したときにはそれらを直ちに閉じてトラブルの拡大を防ぐことができる。銅管３２は、炉体２を内外に貫通するように取り付け、一定面積が炉内に露出するようにする。炉体２と銅管３２との間の隙間には、モルタルやセラミックファイバ等の断熱材２ｃを充填して、ガスの流出を防止するとともに、銅管３２の炉内露出面積の変動が少なくなるようにしている。
【００３４】
測温手段３５としては、銅管３２の中空部内壁と連続するように管３５ａを接続するほか、その延長線上に、開閉弁であるボールバルブ３６、パージ用の窒素ガスの供給手段３７、内部空間を塞ぎながらその観察を可能にする透光ガラス板つき観察窓３８を接続している。窒素ガスの供給手段３７は、２個のボールバルブ３６の間に接続し、途中に開閉弁３７ａを設けてもいる。ガス供給手段３７より窒素ガスを吹き込みながら、適宜の時期に観察窓３８より内部を観察し、または光学的温度計（赤外線温度計など。図示省略）を使用して炉内のガス温度を測定する。時々は観察窓３８を取り外し、銅管３２の中心中空部等を通して熱電対式の温度計（図示省略）を炉内に挿入するのもよい。そうして間欠的に得る温度の測定値を上記の演算表示手段に入力し、それに基づいて同手段に、上記のように冷却水への伝熱量から算出する温度を補正させることにより、比較的高精度（やはり±５０℃程度の精度。移動平均値を採用すれば±５℃程度）で炉内ガス温度を演算させ表示させる。炉内の平均的なガス温度を知るためには、前記と同様、炉体２のうち代表的かつ平均的な箇所にこの監視装置Ｅを設けるのがよい。
【００３５】
図６は、図５と同じ構成の炉内状況監視装置Ｅを、炉体２のうち溶融物８の液面に近い位置に設ける例を示している。すなわち、炉体２の側部に、外側から内側にかけて斜め下方に向かう穴をあけて挿入支持管２ｄ（耐熱セラミックスやロックウール等でできたもの）を取り付け、そこに、流体流通手段３１の銅管３２を挿入し固定する。ガスの供給手段３７より窒素ガスを吹き込むと、窒素ガスが溶融物８に液面に吹き付けられ、その付近のダストや浮遊物を押しのけるので、測温手段３５の観察窓３８にて光学的温度計（パイロメータ等）Ｘを使用すれば、溶融物８の温度を高い精度で測温できる。溶融物８の液面近くに流体流通手段３１の銅管３２の先端を位置させることからも、溶融物８の温度把握に好適である。
【００３６】
図７の例は、図５・図６に示した監視装置Ｅとともに、別の炉内状況監視装置Ｆを炉体２のうち出湯口（出湯樋）５の付近に設けるものである。その監視装置Ｆは、出湯口５を形成する耐火物４２の中に冷却水ジャケット４１ａを埋め込み、それへの冷却水の配管４１ｂに流量検出器４１ｄと温度検出器４１ｃとを設けることにより、流体流通手段４１を構成している。出湯口５を流れる溶融物８（スラグ８ａ）の熱が耐火物４２を伝熱体として冷却水に伝わり、その伝熱量を流量検出器４１ｄと温度検出器４１ｃ、および演算表示手段（図示せず）が計測し、溶融物８の概ねの温度を算出・表示する。
【００３７】
監視装置Ｆには、溶融物８の温度を間欠的に実測する測温手段を付設してもよいが、必ずしも付設するには及ばない。出湯口５の付近の溶融物８の温度を監視すべく、間欠的な測温手段３５をも備える監視装置Ｅを上部の炉体２に配置するからである。この装置Ｅの測温手段３５によるデータを、装置Ｆの演算表示手段に入力して上記の算出値を補正すれば、かなりの精度で出湯口５上の溶融物８の温度を知ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】発明の実施の形態を示す図であり、図１（ａ）は、プラズマ式灰溶融炉の炉体２に取り付けた炉内状況監視装置Ａの要部を示す模式的断面図、同（ｂ）は、その装置Ａのうち測温手段１５の詳細を示す断面図である。
【図２】発明の実施の形態として、別の炉内状況監視装置Ｂを示す模式的断面図である。
【図３】発明の実施の形態として、さらに別の炉内状況監視装置Ｃを示す模式的断面図である。
【図４】発明の実施の形態として、さらに別の炉内状況監視装置Ｄを示す模式的断面図である。
【図５】発明の実施の形態として、さらに別の炉内状況監視装置Ｅを示す模式的断面図である。
【図６】発明の実施の形態として、上記の炉内状況監視装置Ｅを別の態様で使用する場合を示す模式的断面図である。
【図７】上記の炉内状況監視装置Ｅとともに別の炉内状況監視装置Ｆを配置・使用する場合を示す模式的断面図である。
【図８】図８（ａ）・（ｂ）は、廃棄物処理用の一般的なプラズマ式灰溶融炉１を、それぞれ角度の異なる断面にて示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  プラズマ式灰溶融炉
２  炉体
５  出湯口
８  溶融物
１１・２１・３１・４１  流体流通手段
１１ａ・２１ａ・４１ａ  冷却水ジャケット（冷却ジャケット）
１１ｃ・２１ｃ・３１ｃ・４１ｃ  温度検出器（温度計測手段）
１１ｄ・２１ｄ・３１ｄ・４１ｄ  流量検出器（流量計測手段）
１２・４２  耐火物
２２  ヒートパイプ
３２  銅管
１５・３５  測温手段
１６・３６  開閉弁
１７・３７  ガス供給手段
１８・３８  観察窓
【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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