(57)【要約】【課題】計測用ノズル内に堆積したダストに影響されることなく、長期間にわたって安定して炉内温度を計測可能にする。【解決手段】ごみ焼却炉やガス化溶融炉などから排出される燃焼排ガスｂの温度を計測する温度計測装置である。前記燃焼排ガスｂが通過する燃焼排ガス通路２１に温度計測用ノズル３１を設けると共に、該温度計測用ノズル３１の後方に放射温度計３２を設ける。そして、前記放射温度計３２を斜め上方に傾けて前記放射温度計３２の温度計測視野Ｅが前記温度計測用ノズル３１の先端開口部の中心Ｏよりも上方に位置するようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみ焼却炉やガス化溶融炉などから排出される燃焼排ガスの温度を計測する温度計測装置において、前記燃焼排ガスが通過する燃焼排ガス通路に温度計測用ノズルを設けると共に、該温度計測用ノズルの後方に放射温度計を設け、かつ、前記放射温度計を斜め上方に傾けて前記放射温度計の温度計測視野Ｅが前記温度計測用ノズルの先端開口部の中心Ｏよりも上方に位置するようにしたことを特徴とする温度計測装置。
【請求項２】
前記放射温度計を、前記温度計測用ノズルに立設した支柱と、該支柱に設けた水平アームと、該水平アームの後端部に設けた支持具により形成した支持手段によって支持すると共に、前記支持具に前記放射温度計を俯仰自在に設けたことを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
【請求項３】
前記放射温度計に直視ファインダーを設け、該直視ファインダーを覗きながら前記放射温度計を斜め上方に傾けてファインダー内の温度計測視野マークＢが前記温度計測用ノズルの先端開口部の中心Ｏより上方の領域Ｃに位置するように放射温度計の仰角θを調整することを特徴とする請求項１又は２記載の温度計測装置。
【請求項４】
前記温度計測用ノズルに、該温度計測用ノズル内に堆積したダストを吹き飛ばすためのダスト除去用ノズルを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の温度計測装置。
【請求項５】
前記温度計測用ノズルを、前記先端開口部に向って次第に直径が拡大するコーン状に形成することを特徴とする請求項１又は２記載の温度計測装置。
【請求項６】
前記放射温度計として、二色放射温度計を適用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ焼却炉やガス化溶融炉などから排出される燃焼排ガスの温度を長期にわたって高精度で計測する温度計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガス化溶融炉では、可燃物を含む廃棄物を間接加熱して熱分解し、熱分解により生成された熱分解ガスを含む熱分解生成物を燃焼し、その燃焼排ガスを先ず高温加熱器に導入し、生ごみ熱分解用の熱源として高温空気を生成することで熱エネルギーを回収し、その後、廃熱ボイラに導いて蒸気を発生させ、その蒸気によって発電して熱エネルギーを回収する。更に、熱分解生成物の燃焼に際して、熱分解生成物に含まれている灰分などの燃焼残渣を高温（例えば、１２００℃以上）で燃焼させてスラグ化し、建造物や道路の骨材などに再利用可能にしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この発明では、溶融炉から排出される燃焼排ガスの温度計測について記載していないが、これらの温度を正確に把握することはガス化溶融炉の維持管理上重要である。
【０００４】
例えば、燃焼排ガスが所定の温度以上になると、高温空気加熱器用の材料の浸食が激しくなるため、燃焼排ガスの温度を常に好適に維持しなければならない。
【０００５】
従来、高温炉の内部温度を測定するには、炉壁に組み込む熱電対式の温度計を利用する方法が広く利用されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
この温度測定装置によれば、炉底耐火物と炉体鉄皮との熱膨張の差により熱電対先端と炉底耐火物との間に隙間を生じても、熱電対先端と炉底耐火物との接触が保持されるので、炉底耐火物の温度を精度よく測定できるという利点を有している。
【０００７】
しかし、熱電対などの接触型の温度計測装置を利用する場合、炉内の腐食性ガス雰囲気に接触させないため、セラミックス等の保護管を隔てて設置しなければならず、実際には、炉内温度ではなく、保護管の温度を計測するのみで正確な炉内温度を計測することが不可能であった。また、熱電対は、耐久性、耐熱性が悪く、更に、使用する熱電対が長くなるため、断線などによる不具合が生じ易く、メンテナンス性が悪化するという問題があった。
【０００８】
そこで、非接触型の放射温度計を利用する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００９】
この発明では、溶融スラグの湯面に対して天壁に貫通されたパージ管にパージガスを流送しながら、高透過率の２種類の波長の赤外線を前記パージ管を介して取り出して２色放射温度計により計測する方法を提案している。
【００１０】
しかし、この発明では、測定対象が溶融スラグという凝縮相であり、燃焼排ガスという、ダストと気体から成る混合物は対象から外れており、それらの影響を受けないよう配慮されている、という根本的な問題があった。
【特許文献１】特開昭６４−４９８１６号公報
【特許文献２】実開平７−４１４３５号公報
【特許文献３】特開平８−２４７８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、炉に、その炉壁を貫通する計測用ノズルを設けると共に、その延長線上に放射温度計を設置することも考えられるが、計測用ノズル内に煤塵などのダストが堆積して放射温度計の視野を塞ぐことから、正常な温度計測ができなくなることがあった。
【００１２】
また、計測用ノズル内のダスト堆積を回避する方法として、計測用ノズル内にパージエアを導入する方法もあるが、パージエア導入量の最適値の選択が難しく、導入量が少量である場合には、堆積防止効果が少なく、逆に、導入量が多すぎた場合には、排ガスの温度低下によりダスト成分の析出を促進する結果となり、逆に堆積量が増加してしまうという問題があった。
【００１３】
このように、ダスト堆積防止策には、限界があることから、計測用ノズル内にダストの堆積があったとしても、それに影響されることなく、長期間にわたって安定して炉内の温度を計測できる温度計測装置が必要である。
【００１４】
本発明は、このような要望に応えるためになされたものであり、その目的とするところは、計測用ノズル内にダストが堆積したとしても、それに影響されることなく、長期間にわたって安定して炉内の温度を計測できる温度計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
係る目的を達成するため、本発明は、次のように構成されている。
請求項１に記載の発明に係る温度計測装置は、ごみ焼却炉やガス化溶融炉などから排出される燃焼排ガスの温度を計測する温度計測装置において、前記燃焼排ガスが通過する燃焼排ガス通路に温度計測用ノズルを設けると共に、該温度計測用ノズルの後方に放射温度計を設け、かつ、前記放射温度計を斜め上方に傾けて前記放射温度計の温度計測視野Ｅが前記温度計測用ノズルの先端開口部の中心Ｏよりも上方に位置するようにしたことを特徴としている。
【００１６】
請求項２に記載の発明に係る温度計測装置は、前記放射温度計を、前記温度計測用ノズルに立設した支柱と、該支柱に設けた水平アームと、該水平アームの後端部に設けた支持具により形成した支持手段によって支持すると共に、前記支持具に前記放射温度計を俯仰自在に設けたことを特徴とする請求項１記載の温度計測装置である。
【００１７】
請求項３に記載の発明に係る温度計測装置は、前記放射温度計に直視ファインダーを設け、該直視ファインダーを覗きながら前記放射温度計を斜め上方に傾けてファインダー内の温度計測視野マークＢが前記温度計測用ノズルの先端開口部の中心Ｏより上方の領域Ｃに位置するように放射温度計の仰角θを調整することを特徴とする請求項１又は２記載の温度計測装置である。
【００１８】
請求項４に記載の発明に係る温度計測装置は、前記温度計測用ノズルに、該温度計測用ノズル内に堆積したダストを吹き飛ばすためのダスト除去用ノズルを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の温度計測装置である。
【００１９】
請求項５に記載の発明に係る温度計測装置は、前記温度計測用ノズルを、前記先端開口部に向って次第に直径が拡大するコーン状に形成することを特徴とする請求項１又は２記載の温度計測装置である。
【００２０】
請求項６に記載の発明に係る温度計測装置は、前記放射温度計として、二色放射温度計を適用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温度計測装置である。
【発明の効果】
【００２１】
上記のように、請求項１に記載の発明は、ごみ焼却炉やガス化溶融炉などから排出される燃焼排ガスの温度を計測する温度計測装置において、前記燃焼排ガスが通過する燃焼排ガス通路に温度計測用ノズルを設けると共に、該温度計測用ノズルの後方に放射温度計を設け、かつ、前記放射温度計を斜め上方に傾けて前記放射温度計の温度計測視野Ｅが前記温度計測用ノズルの先端開口部の中心Ｏよりも上方に位置するようにしたので、温度計測用ノズルの底部にダストが堆積しても、温度計測用ノズルの上部管壁とダストとの間の間隙を通してごみ焼却炉やガス化溶融炉などから排出される燃焼排ガスの温度を計測することが可能となり、長期間（例えば、３〜６ケ月）にわたって精度良く、安定した計測が可能となった。
【００２２】
例えば、ガス化溶融炉の高温空気加熱器の入り口に設置した上記温度計測装置を、前記温度計測視野Ｅが前記温度計測用ノズルの先端開口部の中心Ｏよりも上方に位置するように斜め上方に傾けた場合、前記温度計測用ノズルのノズル断面の２／３程度の高さまでダストが堆積しても問題なく計測を行うことが可能であった。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明に係る温度計測装置は、前記放射温度計を、前記温度計測用ノズルに立設した支柱と、該支柱に設けた水平アームと、該水平アームの後端部に設けた支持具により形成した支持手段によって支持すると共に、前記支持具に前記放射温度計を俯仰自在に設けたので、支持具に設けた締め付けナットを緩めることにより、放射温度計の仰角を簡単に調整することができる。
【００２４】
また、請求項３に記載の発明に係る温度計測装置は、前記放射温度計に直視ファインダーを設け、該直視ファインダーを覗きながら前記放射温度計を斜め上方に傾けてファインダー内の温度計測視野マークＢが前記温度計測用ノズルの先端開口部の中心Ｏより上方の領域Ｃに位置するように放射温度計の仰角θを調整するので、放射温度計の仰角θを高精度で調整することができる。
【００２５】
また、請求項４に記載の発明に係る温度計測装置は、前記温度計測用ノズルに、該温度計測用ノズル内に堆積したダストを吹き飛ばすためのダスト除去用ノズルを設けたので、このダスト除去用ノズルを使って温度計測用ノズルの底部に堆積したダストを燃焼排ガス通路内に吹き飛ばすことによって温度計測装置による温度計測期間を更に延長することができる。
【００２６】
また、請求項５に記載の発明に係る温度計測装置は、前記温度計測用ノズルを、前記先端開口部に向って次第に直径が拡大するコーン状に形成するので、ダストの付着を防止することができると共に、ダスト除去用ノズルによってダストを除去する際にダストが落下し易くなる。
【００２７】
また、請求項６に記載の発明に係る温度計測装置は、前記放射温度計として、二色放射温度計を適用したので、単色放射温度計に比べてダストによる悪影響が少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、ガス化溶融炉の概略構成図であり、ガス化溶融炉１は、熱分解ドラム２、排出装置３、不燃物分別装置４、溶融炉５、水槽６、スラグ収容容器７、高温空気加熱器８、廃熱ボイラ９、集塵器１０、バルブ１１〜１３及び温度計測装置１５を備えている。
【００２９】
図１に示すように、可燃物を含む都市ごみなどの廃棄物ｃは、熱分解ドラム２内に供給され、実質的に無酸素の状態で熱分解（例えば、３００〜６００℃）される。熱分解ドラム２の加熱源には、高温空気加熱器８によって加熱された５５０℃の高温空気ａを使用する。
【００３０】
高温空気加熱器８によって加熱された高温空気ａは、第１ダクト１６を経て熱分解ドラム２の後部に供給され、更に、ドラムの内壁面に設けた多数の間接加熱管（図示せず）内を通過して熱分解ドラム２の前部に排出される。熱分解ドラム２の前部から排出された高温空気ａ’は、第２ダクト１７を経て高温空気加熱器８に還元される。
【００３１】
廃棄物ｃは、熱分解ドラム２を通過する間に高温空気ａによって間接的に熱分解される。そして、熱分解ドラム２の後方の排出装置３より熱分解ガスｄと、主として不揮発性成分からなる熱分解残渣ｅとが排出される。熱分解残渣ｅは、不燃物分別装置４によって不燃物ｆが除去され、可燃分ｇのみが図示しない破砕機によって破砕される。
【００３２】
破砕機によって粉砕された可燃分ｇと熱分解ガスｄは、溶融炉６に供給され、高温下（例えば、１２００〜１４００℃程度）で燃焼される。そして、燃焼時に生じた燃焼灰などは、溶融して炉壁に沿って流下し、水槽６で水冷されてスラグｈとなる。このスラグｈは、スラグ収容容器７に収容される。
【００３３】
溶融炉６から排出された燃焼排ガスｂは、高温空気加熱器８に供給され、熱分解ドラム２から還元された高温空気ａ’を再加熱する。高温空気加熱器８より排出された排ガスｂ’は、廃熱ボイラ９によって廃熱回収された後、集塵器１０によって浄化され、図示しない煙突から大気中に排出される。
【００３４】
また、集塵器１０で捕集された集塵ｉは、第３ダクト１８を経て溶融炉６に還元してスラグ化し、集塵器１０を通過した排ガスｂ’の一部は、第４ダクト１９を経て溶融炉６に還元して炉内の温度調整に使用する。
【００３５】
この発明では、図１に示すように、ガス化溶融炉１の高温空気加熱器８の入り口２０に設けた温度計測装置１５によって高温空気加熱器８の入り口部分の燃焼排ガス温度を計測し、その計測結果に基づいて第４ダクト１９に設けた第１バルブ１１を制御して排ガスｂ’の還元量を制御するようにしている。また、溶融炉６に供給される新鮮空気（押込み空気）ｊの供給量は、第２、第３バルブ１２，１３によって制御するようになっている。
【００３６】
温度計測装置１５は、図２に示すように、上記のように、ガス化溶融炉１の高温空気加熱器８の入り口２０の部分に、その横幅方向に一定の間隔で複数個設けられているが、図３に示すように、各温度計測装置１５を左右に首振り可能に設けて温度計測範囲を拡大することにより、温度計測装置１５の数量を減少させることができる。但し、温度計測装置１５を装着する温度計測ノズル（図示せず）をコーン状に開口させる必要がある。また、図４に示すように、温度計測装置１５を横幅方向に一定の間隔で複数個設けた温度計測装置群１５０を複数段設置することにより、温度分布を３次元的に捉えることができる。
【００３７】
次に、上記温度計測装置１５について詳細に説明する。
温度計測装置１５は、図５に示すように、温度計測用ノズル３１と、この温度計測用ノズル３１の後方に設けた放射温度計３２により構成されている。温度計測用ノズル３１は、高温空気加熱器８の入り口２０の垂直な壁面２１に対して略水平に設けられ、その先端開口部３３は、壁面２１の内面２２と面一になっている。
【００３８】
また、温度計測用ノズル３１は、エアパージ供給管３４およびダスト除去用ノズル３５を備えている。ダスト除去用ノズル３５は、温度計測用ノズル３１の底部に堆積したダストｒを吹き飛ばすため、その先端３５ａを温度計測用ノズル３１の先端開口部３３の底部に向けている。
【００３９】
また、温度計測用ノズル３１は、その後端部に覗き窓３６を設けている。覗き窓３６を構成する遮蔽板３７は、透明で、かつ、耐熱性を有し、高温の燃焼排ガスｂが炉外に流出しないようになっている。遮蔽板３７は、温度計測用ノズル３１の後端部に設けた後部フランジ３８とリング状の押え枠３９により挟持されている。後部フランジ３８及び押え枠３９の締め付けは、図示しないボルトおよびナットによって行われている。
【００４０】
放射温度計３２は、図５に示すように、温度計測用ノズル３１に設けた支持手段４２によって支持されている。この支持手段４２は、支柱４３と、水平アーム４４と、支持具４５により構成されている。
【００４１】
支柱４３は、温度計測用ノズル３１の上部に立設され、その上端部に水平アーム４４を回動自在に設けている。水平アーム４４は、支柱４３に設けた支持台４６上に搭載され、通常、ナット４７により固定されている。この水平アーム４４は、平面視で温度計測用ノズル３１の軸線Ｏ1 と平行になるようにセットする必要があるため、頭部４４ａがＬ字形になっている。支持具４５は、図６に示すように、水平アーム４４の下面にボルト４８及びナット４９によって固定されたＬ字形の金具５０と、放射温度計３２の上部に設けたブラケット５１により構成され、両者は、ボルト５２及びナット５３によって固定されている。
【００４２】
また、放射温度計３２の本体３２ａは、図５に示すように、冷却ジャケット５５内に収容され、冷却ジャケット５５内を循環する冷却用エアーｋによって常温程度に冷却されている。また、この放射温度計３２は、直視ファインダー５６を有している。この直視ファインダー５６の前方には、第２ミラー５７を傾斜して設けると共に、この第２ミラー５７に対峙する第１ミラー５８を前記放射温度計本体３２ａの前方に設けている。この第１ミラー５８は、起伏可能に設けられ、放射温度計本体３２ａの温度計測中は、温度計測を妨げない箇所に後退するようになっている。また、放射温度計本体３２ａの前方に冷却ジャケット５５の部分には、冷却用エアーｋの流出を防ぐ窓５９を設けている。
【００４３】
放射温度計本体３２ａには、二色放射温度計を使用する。この二色放射温度計は、図８に示すように、測定対象の物体が放射する光Ａを受光するＣＣＤイメージセンサー６１を含む撮像部６２と、そのＣＣＤイメージセンサー６１に各種制御信号ｓを送るＣＣＤ駆動部６３と、ＣＣＤイメージセンサー６１から読み出された画素信号ｔをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部６４と、デジタル化された画素信号をλ１、λ２なる２つの波長ｕ，，ｖに対応する画像に分離すると共に必要に応じて所定の信号処理を施す画像信号処理部６５と、この２枚の画像信号ｕ，ｖに基づいて測定対象の２次元的な温度分布情報を計算する温度計算部６６とを備えている。
【００４４】
次に、図５および図６を用いて放射温度計の仰角調整方法について説明する。
（ａ）先ず、第１ミラー５８を破線の待機位置から実線の視野決定位置に傾斜させて第２ミラー５７と対峙させる。
【００４５】
（ｂ）次に、放射温度計３２のブラケット５１と水平アーム後端部の金具５０とを固定しているナット５３を緩めて放射温度計３２を俯仰可能にする。
【００４６】
（ｃ）次に、直視ファインダー５６を覗きながら放射温度計３２を斜め上方に傾けてファインダー内の円形の温度計測視野マークＢが、図７に示すように、温度計測用ノズル３１の先端開口部３３の中心Ｏより上方の領域Ｃに位置するように放射温度計３２の仰角θを調整する。
【００４７】
（ｄ）次に、放射温度計３２が動かないように支持しながら、放射温度計３２のブラケット５１と水平アーム後端部の金具５０とを固定しているナット５３を放射温度計３２を固定する。
【００４８】
（ｅ）次に、第１ミラー５８を実線の視野決定位置から破線の待機位置に回動して待機させる。
【００４９】
（ｆ）しかる後に、放射温度計３２を稼働させて、高温空気加熱器８の入り口２０を通過する燃焼排ガスｂの温度を計測する。なお、放射温度計３２の温度計測視野Ｅは、直視ファインダー５６の温度計測視野マークＢと同位置に位置していることは言うまでもない。
【００５０】
以上の説明では、温度計測用ノズル３１に設けたアーム型の支持手段４２によって放射温度計３２の仰角θを調整する場合について説明したが、より簡便な方法によって放射温度計の仰角θを調整することもできる。なお、図５に示す第１の実施形態と同じ部品には同じ符号を付け、詳しい説明を省略する。
【００５１】
図９に示す放射温度計の場合は、温度計測用ノズル３１と放射温度計３２とが共通のボルト７１によって固定されているので、このボルト７１を利用して放射温度計３２の仰角θを調整することができる。以下、その手順を説明する。なお、符号７２は、遮蔽板挟持用のナットである。
【００５２】
（ａ）先ず、放射温度計３２のフランジ７３の後方に位置しているナット７４ａを緩めて後方に後退させる。
【００５３】
（ｂ）次に、放射温度計３２を傾けて先端が斜め上方を向くようにする。この時、直視ファインダー５６を覗いてファインダー内の円形の温度計測視野マークＢが温度計測用ノズル３１の先端開口部３３の中心Ｏよりも上の部分（領域）Ｃに位置するように仰角θを調整する（図７参照。）。
【００５４】
（ｃ）次に、放射温度計３２のフランジ７３の前後に位置しているナット７４ａ，７４ｂによって放射温度計３２のフランジ７３を固定する。その時、放射温度計３２のフランジ７３と上記ナット７４ａ，７４ｂとの間にクサビ７５を嵌合させると、放射温度計３２のフランジ７３をしっかり固定することができる。
【００５５】
他方、上記水平アーム４４の後端部にある金具５０に正逆駆動モータ（図示せず）を設けることにより、放射温度計３２を所定の範囲内で俯仰させることもできる。また、上記支柱４４及び水平アーム４４の後端部に正逆駆動モータ（図示せず）を設けることにより、放射温度計３２を所定の範囲内で左右方向に首振りさせることもできる。
【００５６】
また、放射温度計として、単色放射温度計の使用も考えられるが、単色放射温度計は、視野の一部をダストが遮った場合に指示値に悪影響を及ぼすので好ましくない。
【００５７】
また、この温度計測装置１５は、ガス化溶融炉に適用した場合について説明したが、これに限らず、例えば、ごみ焼却炉などの炉にも広く適用することができる。
【実施例】
【００５８】
（実施例）
図５に示す温度計測装置１５を用いてガス化溶融炉１の高温空気加熱器８の入り口２０の燃焼排ガス温度を計測した。その時、直視ファインダー５６のファインダー内の温度計測視野マークＢが温度計測用ノズル３１の先端開口部３３の中心ＯよりもＤ／６だけ上方に位置するように放射温度計３２を仰角θを調整した。なお、Ｄは、温度計測用ノズル３１の先端開口部３３の直径である。
【００５９】
温度計測用ノズル３１内にダストの堆積が無い状態から２ヶ月間の連続計測を実施したが、計測に問題が無かった。また、２ヶ月経過後は、ノズル断面の２／３程度の高さまでダストの堆積があったが、問題なく計測を行うことができたことから、本発明の効果を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】ガス化溶融炉の概略構成図である。
【図２】本発明に係る温度計測装置の第１の配置例を示す高温空気加熱器の斜視図である。
【図３】本発明に係る温度計測装置の第２の配置例を示す高温空気加熱器の斜視図である。
【図４】本発明に係る温度計測装置の第３の配置例を示す高温空気加熱器の斜視図である。
【図５】本発明に係る温度計測装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ断面図である。
【図７】温度計測用ノズルの先端開口部の説明図である。
【図８】二色放射温度計の全体構成図である。
【図９】本発明に係る温度計測装置の第２の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
ｂ  燃焼排ガス
１５  温度計測装置
２１  燃焼排ガス通路
３１  温度計測用ノズル
３２  放射温度計
３３  温度計測用ノズルの先端開口部
【図１】
2007132910.tif 000003
【図２】
2007132910.tif 000004
【図３】
2007132910.tif 000005
【図４】
2007132910.tif 000006
【図５】
2007132910.tif 000007
【図６】
2007132910.tif 000008
【図７】
2007132910.tif 000009
【図８】
2007132910.tif 000010
【図９】
2007132910.tif 000011