(57)【要約】【課題】本発明の目的は、流動床式熱分解炉の流動媒体分級装置の劣化を容易に検知し、安定した流動床炉の運転を実現することにある。【解決手段】流動媒体を流動させる流動床を有する熱分解炉と、前記流動床の温度を測定する温度測定手段と、前記熱分解炉から抜き出された流動媒体を分級するための流動媒体分級装置と、前記流動媒体分級装置で分級された流動媒体を前記流動床へ循環する流動媒体循環路を備えた熱分解処理設備の運転方法であって、前記温度測定手段にて前記流動床の複数箇所の温度を計測し、計測した温度に基づいて各箇所の温度差を算出し、この温度差を指標として前記流動媒体分級装置の劣化を検知することを特徴とする流動床式熱分解炉の運転方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動媒体を流動させる流動床を有する熱分解炉と、前記流動床の温度を測定する温度測定手段と、前記熱分解炉から抜き出された流動媒体を分級するための流動媒体分級装置と、前記流動媒体分級装置で分級された流動媒体を前記流動床へ循環する流動媒体循環路を備えた熱分解処理設備の運転方法であって、
前記温度測定手段にて前記流動床の複数箇所の温度を計測し、計測した温度に基づいて各箇所の温度差を算出し、この温度差を指標として前記流動媒体分級装置の劣化を検知することを特徴とする流動床式熱分解炉の運転方法。
【請求項２】
前記流動媒体分級装置がスクリーンを用いたものであって、劣化がスクリーンの摩耗によるものであることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の流動床式熱分解炉の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動床を有するガス化炉等の熱分解処理設備の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市ごみの発熱量は増加の一途をたどり、最終処分地容量の逼迫や地下水汚染等の二次公害の問題、法規制の強化等の関係から、廃棄物の溶融による減容化、固定化が進められている。更に、ダイオキシンなどの微粒汚染物質の抑制など、廃棄物処理に要求される課題は多い。
【０００３】
このような状況において、廃棄物を熱分解炉としてのガス化炉にて還元雰囲気でガス化（熱分解）し、発生した可燃ガスを高温で燃焼し、可燃ガス中に含まれる灰分やガス化炉から排出される焼却残渣を溶融するガス化溶融プロセスが注目されている。このプロセスには以下のような特徴がある。
１．廃棄物の持つエネルギーを利用して灰の溶融を可能にし、焼却残渣の減容化、再資源化ができる。
２．低温熱分解により有価金属を回収することができる。
３．溶融炉の高温焼却により、ダイオキシン類等の微粒有害物質の抑制が可能である。
【０００４】
このガス化溶融処理プロセスにおけるガス化処理には流動床炉タイプがあり、流動媒体として砂が循環使用されている。
【０００５】
例えば、特許文献１及び２には、流動媒体である砂が流動床炉から不燃物と共に取出され、流動媒体分級装置にて分級されて流動床炉内へ戻される技術が開示されている。
【特許文献１】特開平７−３３２６１４号公報
【特許文献２】特開２００３−７４８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
流動媒体分級装置には、スクリーンやメッシュ等が使用されているが、流動媒体である砂や不燃物等によりスクリーン部分の金属が摩耗しスクリーン等の目開きが大きくなる結果、運転継続に従い流動層中の砂の粒径が大きくなり、砂の流動状態が不安定になる。そのため、スクリーン等の部材は定期的または摩耗が確認された時点で交換されているのが実情であった。
そこで、スクリーンの摩耗を確認するために、ガス化炉の運転中に流動媒体分級装置の運転を停止して直接スクリーンの目開きを計測しているが、目視点検せずにスクリーンの摩耗を予測する方法も考えられている。例えば、スクリーンの摩耗を予測する方法として、分級後の砂を適宜サンプリングして粒径を測定する方法もある。
しかしながら、この方法は砂の粒径測定に手間がかかる上に、サンプリングする箇所によっては上述した粒径の変化がサンプリング結果に現れないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、流動媒体分級装置の劣化を容易に検知し、安定した流動床炉の運転を実現する流動床式熱分解炉の運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明者等は、鋭意研究を進めた結果、流動媒体分級装置が劣化すると熱分解炉の流動床（砂層）内で温度のばらつきが生じることを知見して、本発明に係る流動床式熱分解炉の運転方法を具現化するに至ったものである。
【０００９】
本発明に係る熱分解処理設備の運転方法は、流動媒体を流動させる流動床を有する熱分解炉と、前記流動床の温度を測定する温度測定手段と、前記熱分解炉から抜き出された流動媒体を分級するための流動媒体分級装置と、前記流動媒体分級装置で分級された流動媒体を前記流動床へ循環する流動媒体循環路を備えた熱分解処理設備の運転方法であって、前記温度測定手段にて前記流動床の複数箇所の温度を計測し、計測した温度に基づいて各箇所の温度差を算出し、この温度差を指標として前記流動媒体分級装置の劣化を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、容易に低コストで流動媒体分級装置の劣化を効果的に検知することができる。よって、低コストでタイムリーな維持管理ができるようになる。また、流動床の複数箇所で温度を計測する構成となっているため、流動媒体の一部をサンプリングして測定する場合に比べて手間が掛からずかつ流動媒体の粒径の変化を精度良く検知しやすい利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。
まず、本発明の実施の形態に係る廃棄物の熱分解処理設備の一例としてガス化溶融炉を利用した廃棄物処理設備のプロセス・フロー及びそれに係る装置を模式的に図１に示す。
【００１２】
図１に示す如く、ピット１に貯蔵された廃棄物Ａをクレーンにより掴み上げて、ホッパーに入れ、適当な大きさに破砕したのち、コンベヤーで搬送し、給じん装置２を介して順次、熱分解炉である流動床式のガス化炉３に投入する。この投入された廃棄物はガス化炉３の流動床２３（流動層）でガス化され、ガス化された可燃分は灰分とともに後段の溶融炉４に送られ、ここで可燃分は燃焼し、灰分は溶融される。溶融した灰分は溶融スラグとなって溶融炉底部の出滓口から排出される。
【００１３】
一方、ガス化炉３の流動床２３の底部には不燃物抜き出し口が設置されており、不燃物と流動媒体としての砂とはスクリューフィーダー５によって炉外へ排出される。スクリューフィーダー５から排出された砂と不燃物は、砂分級器６（流動媒体分級装置）で分別され、篩下の砂は返送ラインを経て砂循環コンベア（図示せず）で流動砂返送口まで運ばれて炉内に戻される。一方、不燃物は、砂分級器６の不燃物排出口より系外へと排出される。
【００１４】
次に、砂分級器６について、説明する。砂分級器６は、一定の目開き（砂通過間隔）をもったスクリーンが備えられた振動篩いである。図２〜図４を参照すると、砂分級器６の入口部には、スクリューフィーダー５前端部の出口の排出ダクトに対向するように受け板１３が備えられ、これに続いてスクリーン部８が設けられている。
【００１５】
本実施の形態においては、砂分級器６のスクリーン部８が、例えば２〜４ｍｍ幅の砂通過間隙１７をおいて平行状にかつ砂の流れの方向に対して直交状に配置された多数のスクリーン板１５を備えている。なお、各スクリーン板１５には、後方下向きの傾斜部１６が連なって設けられ、各スクリーン板１５の傾斜部１６が、砂通過間隙１７の下側に位置するものとなされている。
【００１６】
砂分級器６のスクリーン板は、運転が長期間継続すると砂や不燃物等との接触により摩耗し、目開きが徐々に広がっていく。そして、摩耗が進むと新しいスクリーン板と交換されることとなる。
【００１７】
次に、本実施形態に係る流動媒体分散装置の劣化を検知する方法について図５に基づいて説明する。図５は、本実施形態に係るガス化炉内の流動層の温度検出手段及び砂分級器劣化検知手段を備えるガス化炉の概略構成図である。
【００１８】
図５に示すように、本実施形態に係るガス化炉には、温度計測装置（温度測定手段）２１と演算器（砂分級器劣化検知手段）２２が備えられている。
【００１９】
温度計測装置２１は、流動床２３の複数箇所に設置され（図示では２つの温度計測装置２１Ａ，２１Ｂ）、一定周期毎に流動床２３の所定箇所の砂層温度（流動層温度）を計測する。尚、温度計測装置２１で砂層温度を計測する周期は、ガス化炉の場合、その制御系の周期と同じでも良いし、異なっていても良い。ここで、温度計測装置２１は、流動化空気を少なくしたときにごみが滞留しやすい場所に１つ設置するとともに、その場所から最も温度が伝わりにくい場所に１つ以上設置するのが好ましい。例えば、廃棄物が投入される位置（廃棄物投入口の下付近の砂層内）に１つ設置し、そこから距離の遠い位置にもう１つ設置する。これらの場所は、炉の形状、流動化空気の吹き込み場所、廃棄物の投入口、流動媒体の量などに応じて変化させると良い。また、別の温度測定装置２１の設置箇所としては炉壁近傍であって炉壁に接触しない箇所に複数設置し、更に炉内中央部に設置しても良い。
また、温度計測装置２１は、熱電対を利用した温度計測装置を用いる。そして、複数の温度計測装置２１から出力された複数の信号は、演算器２２に入力され、複数の信号処理をした流動床２３の温度の温度計測値として用いられる。
【００２０】
演算器２２は、温度計測装置２１から入力された複数の温度計測値から温度差を算出し、算出した各箇所の温度差を指標として、砂分級器６のスクリーン板１５の摩耗の状況（磨耗の有無あるいはその程度）を検知し、この温度差が一定の値すなわち閾値以上となったときに、自動的にアラームを出すように設定されている。アラームを出す温度差の閾値は、５〜１０℃とするのが好ましい。
【００２１】
より具体的に砂分級器６のスクリーン板１５の摩耗について示すと、通常、流動層の底部から抜き出された砂及び不燃物は、砂分級器である振動篩により分級され、粒径の小さい砂は振動篩を通過して振動篩下部にて集められ、流動媒体循環経路を通じて流動層へと戻される。一方、不燃物や凝集して粒径の大きくなった砂は篩い上に残留し、最終的に系外へと排出される。スクリーン板が摩耗していない場合、所定の粒径の砂のみ循環されるが、スクリーン板が摩耗するにつれ粒径の大きな砂や不燃物が振動篩を通過し流動層へと循環される。流動層においては所定の粒径以下の砂が大部分を占める場合は流動性が良く流動層内の温度が均一となっている。ここで、スクリーン板が摩耗すると篩の目が大きくなるため循環される砂に粒径の大きなものが混在するようになる。粒径が大きくなると流動空気による層内の流動状態も不均一になるため、流動層内の温度にバラツキが出ることとなる。これにより、砂分級器の劣化を検知することができ、タイムリーなメンテナンスを実施することができ、より安定した熱分解炉の運転を実現することができる。
尚、上記実施の形態では、熱分解炉は、流動床式のガス化炉としたが、流動床式焼却炉であってもよい。
【００２２】
（実施例）
熱分解炉として流動床式ガス化炉を用い、ガス化炉内における流動層の２箇所（ガス化炉の炉壁から２００ｍｍかつ炉底から３００ｍｍ離れた対向する位置）の温度を熱電対により継続して測定するとともに、砂分級器のスクリーン板の摩耗を確認した。砂分級器６のスクリーン部８の当初の砂通過間隙（目開き）を３ｍｍとした。
その結果、温度の差が無い時期（具体的にはそれぞれの温度差が５℃未満）には、スクリーンの摩耗は許容範囲であったが、砂層温度の差が１０℃になった時点でスクリーンを目視したところ、図６のように部分的にスクリーンの目開きが大きくなっており、許容範囲（目開き４．５ｍｍ）を超えている箇所もあることが確認された。
さらに、それらの時期のスクリーンを通過した砂の粒径を測定したところ、砂層温度の差が無い時期では、砂の粒径が３ｍｍ以上の割合が５％未満であったが、上記の砂層温度の差が１０℃になった時点では、砂の粒径が３ｍｍ以上の割合が１０％以上となっており、粒径が大きな粒子の割合が増え、粒径分布も広がっていることも確認できた。
スクリーンの摩耗を確認した後、新品のスクリーンに交換した結果、流動層の２箇所の温度差はなくなり、スクリーンを通過した砂の粒径も上記の砂層温度の差が無い時期と同様になった。
従って、アラームを出す温度差の閾値は、５〜１０℃とするのが好ましい。
【００２３】
実施例の結果からも明らかなように、発明に係る廃棄物の熱分解設備の運転方法によれば、流動床の複数箇所の温度を測定するだけで、容易に流動媒体分級装置の劣化を検知できる。よって、低コストでタイムリーな維持管理ができるようになる。
【００２４】
なお、前記実施形態及び実施例の説明においては、温度計測装置２１から入力された複数の温度計測値から各箇所の温度差を演算器２２により算出し、この算出値が一定の値（閾値）以上となったときに、分級スクリーンに劣化があるものとして判断したが、流動床（砂層）内での温度が分級スクリーンの劣化とは直接関係しない他の要因により、一時的に各箇所で変化し、この結果として、温度計測のタイミングによっては前記温度差の算出値が一時的に大きくなって閾値以上となる場合もあり得る。
従ってこれらの誤差情報を排除すべく、例えば（１）閾値以上の温度差となる各箇所の温度計測値が複数回継続したとき、（２）各箇所での一定期間における温度計測値の平均値が閾値以上となる温度差となったとき、（３）各箇所での一定期間における温度計測値の差の平均値が閾値以上となる温度差となったとき、などの条件を満たしたときに分級スクリーンの劣化があるとしてアラームを発するように設定することも有用であり、これらの形態についても本願の技術思想の範囲内である。
また、前記実施形態及び実施例の説明においては、流動床式熱分解炉としてガス化炉としたが、ガス化炉に限らず流動床式の焼却炉も本願の技術的思想の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る廃棄物の熱分解設備に係る装置の概要を示す模式図である。
【図２】流動媒体分級装置の拡大平面図である。
【図３】流動媒体分級装置の拡大断面図である。
【図４】図３の要部拡大断面図である。
【図５】本実施形態に係るガス化炉内の流動層の温度検出手段及び砂分級器劣化検知手段を備えるガス化炉の概略構成図である。
【図６】砂層温度の差が１０℃になった時点での砂分級器のスクリーンの目視結果を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
３：ガス化炉（熱分解炉）  ６：砂分級器（流動媒体分級装置）
８：スクリーン部    ２１：温度計測装置（温度測定手段）
２２：演算器（砂分級器劣化検知手段）  ２３：流動床（流動層）
【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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