JP6269265B2 - 炉内層高測定装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、炉内層高さ測定装置及び方法に関する。

廃棄物ガス化溶融炉は、炉本体内にコークス等の副材料と廃棄物の堆積層を形成するとともに、その堆積層内に主羽口及び副羽口を経て酸素富化空気または空気を供給して、廃棄物をガス化および燃焼させ、残渣を溶融する。

上記炉本体での堆積層の高さ（「層高」という）が高すぎると、炉内の圧損が増加して送風が困難になり、また、炉内で廃棄物が棚吊り等を起こして炉の操業が不安定になる。層高が低すぎると廃棄物が炉内に投入されてから熱交換され乾留、ガス化、溶融するのに十分な滞留時間が取れずに、適正に処理が行われない。

そこで、廃棄物ガス化溶融炉の操業の際、上記堆積層の層高が所定の高さ範囲となるように、廃棄物の投入量等の操業条件を調整している。

したがって、廃棄物ガス化溶融炉の操業中、適宜時期に、層高を測定する必要がある。例えば、特許文献１では、層高は、チェーン等の吊体で吊下した重錘を炉内へ降下させ、重錘が堆積層の上面に到達するまでの吊体の移動量にもとづき測定されている。

上記重錘は、通常、炉本体の上壁を貫通して炉本体に設けられたガイド管内で吊下されて、炉内の堆積層の上面まで降下する。炉内には廃棄物の熱分解により生じた腐食性を有する高温のガスが充満しており、このガスが上昇して上記ガイド管へ進入して、ガイド管は高温になるとともに腐食性ガスと接触して、いわゆる高温腐食が生ずる。そこで、従来、上記ガイド管内に外部から不活性ガスである窒素を注入することで、ガイド管を冷却するとともに上記腐食性ガスとの接触を防止している。

特開２００３−１７２５０９

上述したガイド管は、管内へ注入される窒素ガスにより内面から冷却されるとともに該内面での腐食性のガスとの接触は回避されるものの、ガイド管が炉本体の上壁に形成された貫通孔に装着されていて、ガイド管の外周面が貫通孔の内径面と直接に接触しているために、問題が残っている。

すなわち、ガイド管の外周面が上記炉本体の上壁に形成された貫通孔の内径面と接触しているので、外周面で炉本体の上壁からの伝熱により加熱されて、ガイド管が高温になり、また、ガイド管の外周面が上記貫通孔の内径面と接触しているとはいえ、炉本体の上壁はレンガ等の耐火物であり、ガイド管の外周面と貫通孔の内径面との間には、若干なりとの隙間が、少なくとも部分的に生ずる。したがって、炉内からのガスが上記隙間へ侵入し、ガイド管は外周面から高温になるとともに腐食性ガスと接触して、高温腐食が生じ損傷し交換が必要となる。

本発明は、このような事情に鑑み、炉内層高測定用の重錘をガイドするガイド管の外周面をも炉本体からの伝熱に対して保護する炉内層高測定装置及び方法を提供することを課題とする。

本発明にかかる炉内層高測定装置及び方法では、廃棄物ガス化溶融炉の炉体上壁を貫通して形成された測定孔へガイド管が進入配置されており、該ガイド管で上下移動可能に案内される測定用の重錘が吊体で吊下されていて該重錘がガイド管の下端開口を通過して炉内の堆積層に到達するまでの吊体の移動距離にもとづいて堆積層高を測定する炉内堆積層高を測定する。

このような装置及び方法において、本発明は、次のような構成を有することを特徴とする。

＜炉内層高測定装置＞
本発明では、装置発明において、ガイド管は、不活性ガスをパージガスとしてガイド管内に受けて下端開口から吐出するようになっており、ガイド管の外周面の周囲に環状隙間を下方に開放して形成するノズル管が測定孔の内面に取り付けられ、ノズル管は、該ノズル管の炉外への突出部分に、外部から不活性ガスが補助パージガスとして上記環状隙間へ導入される補助パージガス注入口が設けられているとともに、該ノズル管を冷却する冷却ジャケットが設けられており、ガイド管は、該ガイド管の上端で該ガイド管に連通する導管が接続されていて、該導管には吊体へ冷却水を散水する散水ノズルが取り付けられているとともに、散水ノズルの位置の下方に、導管の内周面から半径内方に延び、中央位置に吊体の通過を許容する通孔が形成された水切り環板が設けられていることを特徴としている。

＜炉内層高測定方法＞
本発明では、方法発明において、不活性ガスをパージガスとしてガイド管内に注入して下端開口から吐出し、ガイド管の外周面の周囲に環状隙間を下方に開放して形成し、外部から不活性ガスを補助パージガスとして上記環状隙間へ導入し該環状隙間の下端から吐出する、こととする炉内層高測定方法において、ガイド管の上端で該ガイド管に連通接続された導管内で吊体へ冷却水を散水ノズルから散水し、散水ノズルの位置の下方に、導管の内周面から半径内方に延び、中央位置に吊体の通過を許容する通孔が形成された水切り環板を設けることで、散水された水の降水を上記通孔のみで許容することを特徴としている。

このように構成される装置そして方法についての本発明によると、ガイド管は、従来通りその内径内にパージガスとしての不活性ガスにより内径面から冷却され、そして内径面で腐食性のガスとの接触が防止されると共に、外径面では環状隙間に注入される補助パージガスとしての不活性ガスによって冷却そして腐食性ガスとの接触が防止される。このように、ガイド管は、内外面で保護されるので、腐食の進行が遅くなり、腐食損傷による新たたなガイド管との交換までの延命化が図れる。

かかる本発明において、ノズル管は、該ノズル管を冷却する冷却ジャケットが設けられているので、ノズル管が冷却ジャケットにより冷却されることで、ノズル管が炉本体上壁の貫通孔との間の隙間に侵入するガスと接触しても、ノズル管は高温とならないので高温腐食は生じない。

次に、本発明において、ガイド管は、該ガイド管の上端で該ガイド管に連通する導管が接続されていて、該導管には吊体へ冷却水を散水する散水ノズルが取り付けられているとともに、散水ノズルの位置の下方に、導管の内周面から半径内方に延び、中央位置に吊体の通過を許容する通孔が形成された水切り環板が設けられているので、吊体を冷却するように該吊体に散水された水は、上記導管内で落下しても、水切り環板で一旦受け止められ、その中央位置に形成された通孔からガイド管の中心を通って炉内へ落下するので、ガイド管の内周面に接触することはなく、ガイド管を腐食することはない。このように水切り環板の設置によっても、ガイド管は腐食から保護される。

本発明において、水切り環板は、連通の内径縁から垂下する短筒状の水切り部材を有していることが好ましい。こうすることにより、水が通孔の内径縁から水切り環板の下面をつたわって半径外方に移動することが阻止され、上記通孔の内径縁位置で短筒状の水切り部材により下方に誘導されてその上記内径縁位置から滴下する。

本発明は、以上のように、炉内の堆積層高を測定するための重錘が昇降する際に、該重錘をガイドするガイド管の内側へパージガスを注入すると共に、ガイド管の外周に環状隙間を形成するようにノズル管を配し、この環状隙間へ補助パージガスを注入するようにしたので、ガイド管は内周面のみならず外周面でも、冷却そして炉内からの腐食性ガスとの接触防止がなされ、効果的に保護されることとなり、その延命化が図れる。

本発明の一実施形態装置の縦断面図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、廃棄物ガス化溶融炉の炉内に形成された廃棄物等の堆積層の層高を測定するための本実施形態の縦断面である。

図１において、本実施形態としての炉内層高測定装置１０はガス化溶融炉の炉体の上壁２０に取り付けられている。上記炉体の上壁２０は、炉内に面する耐火物壁２１と該耐火物壁２１に対して炉外側となる上面に取り付けられた金属性の炉体ケーシング２２とを有している。

上記上壁２０には、上下に貫通し炉内外を連通する測定孔２３が形成されている。

炉内層高測定装置１０は、ガイド管１１とノズル管１２とで二重管構造をなすガイド管部Ｉと、該ガイド管部Ｉから上方に延びる導管１６を備えた導入部IIとを有している。ガイド管部Ｉと導入部IIとは、ガイド管１１の上端フランジ１１Ａ、ノズル管１２の上端フランジ１２Ａそして導管１６の下端フランジ１６Ａの三つのフランジをボルト等で連結することで、内部が上下に連通して延び直状内部空間を形成している。

ガイド管部Ｉでは、上記ガイド管１１は、炉外に位置する上端フランジ１１Ａから下方に直管状部１１Ｂが延びており、ノズル管１２は上端フランジ１２Ａから直管状部１２Ｂが延びている。ノズル管１２の直管状部１２Ｂはガイド管１１の直管状部１１Ｂに対して環状隙間１３を形成するように同心をなしてガイド管１１の直管状部１１Ｂの外側に位置している。ガイド管１１の直管状部１１Ｂは炉体の上壁２０の下面近くまで延びており、ノズル管１２の直管状部１２Ｂはガイド管１１の直管状部１１Ｂよりも若干短い。しかし、両直管状部１１Ｂ，１２Ｂの長さ関係は、特に限定されなく、どちらが長くとも、同じでも良い。上記ノズル管１２の直管状部１２Ｂには、周方向の複数位置に管壁を貫通する補助パージガス注入孔１４が穿設されている。

上記ノズル管１２は、炉外で炉体の上壁２０の上面より突出する部分に、二段のリング管１５が一体に取り付けられている。リング管１５は、上段が補助パージガス用リング管１５Ａそして下段がリング状の冷却ジャケット１５Ｂを形成していて、いずれも、ノズル管１２の直管状部１２Ｂに接面もしくは管壁を共有して一体化されている。上記補助パージガス用リング管１５Ａは外部から補助パージガスとしての不活性ガス、例えば窒素ガスを受けて上記補助パージガス注入孔１４から該補助パージガスを上記環状隙間１３へ注入するようになっている。また、冷却ジャケット１５Ｂは外部から冷却用水が供給されノズル管１２の直管状部１２Ｂの周囲を周回して冷却した後に外部へ排出されるようになっている。

導入部IIの導管１６は、既述したように、その下端フランジ１６Ａが、上記ガイド管１１の上端フランジ１１Ａそしてノズル管１２の上端フランジ１２Ａと一緒にボルト等で連結されることで、ガイド管部Ｉから上方に連続する直状内部空間を形成するように延びている。

導管１６は、その下端近傍位置に、パージガス注入管１７が接続されている。

導管１６内には、重錘３４が上下動するチェーン等の吊体３１により吊下支持されており、導管１６の内径面に、水切り環板３３が設けられている。

チェーン等の牽体は、駆動手段（図示せず）によりスプロケット等の巻回体（図示せず）へ巻回あるいは該巻回体から送り出されることにより、吊下長さが増減され、その結果、重錘が堆積層の上面位置までの間を上下移動する。

水切り環板３３は、中央に通孔３３Ａが形成されており、その内周縁には短筒状の水切り部材３３Ｂが垂下している。

上記水切り環板３３の上方には、周方向の複数位置で、水を半径内方に散水する散水ノズル３６が上記導管１６に取り付けられていて、所定時に散水するようになっている。

次に、このように構成される実施形態装置についてその作動を説明する。

廃棄物のガス化は、炉内での堆積層高を測定して所定範囲内に収めることで良好に保たれる。堆積層高は、炉内層高測定装置１０の重錘３４を吊下する吊体３１のチェーン等を繰り出すことで該重錘３４を降下させ、重錘３４が堆積層上面に到達するまでのチェーンの繰り出し移動量にもとづき測定される。この炉内層高測定装置１０の作動については、後に詳述する。

重錘３４により炉内層高が測定されると、重錘３４は引き上げられてガイド管１１そして導管１６内を上昇し、停止する。

一方、導管１６にはパージガス注入管１７からパージガスとしての不活性ガス、例えば窒素が注入され、パージガスはガイド管１１内から炉内へ流入する。さらに、ガイド管１１の外周面との間に環状隙間１３を形成するノズル管１２の外周面に設けられたリング管１５の上段における補助パージガス用リング管１５Ａから補助パージガス注入孔１４を経て補助パージガスとしての不活性ガス、例えば、窒素が注入され、この補助パージガスは上記環状隙間１３を降下し、炉体の上壁２０に形成された測定孔２３の下部開口側で上記ガイド管１１内を降下するパージガスと合流して炉内へ流入する。補助パージガスはガイド管１１内に注入されるパージガスとは、同一のガスであることが好ましく、窒素とすることが経済的にも実用的である。

リング管１５の下段をなす冷却ジャケット１５Ｂ内に冷却用の水が流れており、この冷却用の水でノズル管１２は冷却されている。したがって、該ノズル管１２が炉体の上壁２０の耐火物壁２１から熱を受けても高温とならず、ノズル管１２の外周面と耐火物壁２１に形成された測定孔２３の内周面との間に隙間があってここに腐食性の炉内からのガスが侵入しても、ノズル管１２は冷却されていて高温となっていないので高温腐食が生じない。

一方、ガイド管１１は、周囲に、環状隙間１３が形成されているので上記炉体の耐火物壁２１から熱を受けることがなく高温となることがなく、また、上述のように該ガイド管１１の内周面がパージガス注入管１７からのパージガスと、外周面が補助パージガス注入口１４からの補助パージガスと接触しているので、炉内からの腐食性ガスとの接触もなく、かくして、熱そして腐食性ガスの両者に対して保護され、長期使用にあっても劣化せず延命化が図られる。また、従来はガイド管を交換するときには周囲の耐火物から取り外す作業を要していたが、本実施形態では、ガイド管１１は、ノズル管１２の内側に位置しているので、交換する際には炉外から容易に取り外すことができる。

次に、適宜時期に、炉内の堆積層高さの測定のために炉内層高測定装置１０の重錘３４は、チェーンの繰り出しによって、導管１６内を下方へ移動し、ガイド管１１内へ移行して降下して炉内へ進入し、堆積層の上面に到達した時点でチェーンの移動量にもとづき炉内層高が測定される。堆積層上面への到達は、チェーンの張力が急に減少することで知ることができる。

重錘３４が炉内へ進入している状態では、導管１６内には吊体３１のチェーンが位置している。この状態で、散水ノズル３６からチェーンに対して水が散水される。この散水は、チェーンが上下移動中に行われる。したがって、チェーンはほぼその全長にわたり散水を受けてチェーンの表面が水で覆われ、炉内に入って熱を受けても高温状態にある時間を短縮し、また腐食性ガスとの接触時間を短縮し、さらにはダストの付着を防止、あるいは付着してしまったダストを洗い落す。散水された水は、水切り環板３３により導管１６の内周面に付着して流下しガイド管１１に至るということはなく、水切り環板３３の中央の通孔３３Ａへ集められてから水切り部材３３Ｂを経て滴下する。滴下した水は、吊体３１を伝って滴下しさらに重錘３４の周面を伝って滴下する。このように、散水ノズル３６から散水された水は、ガイド管１１を濡らすことなく、ガイド管１１は水の付着による腐食等の劣化が防止される。

炉内層高測定終了後は、重錘３４は上方へ引き上げられる。

１０ 炉内層高測定装置
１１ ガイド管
１２ ノズル管
１３ 環状隙間
１４ 補助パージガス注入口
１５Ｂ 冷却ジャケット
２０ 上壁
２３ 測定孔
３１ 吊体
３３ 水切り環板
３３Ａ 通孔
３４ 重錘
３６ 散水ノズル

Claims (3)

1. 廃棄物ガス化溶融炉の炉体上壁を貫通して形成された測定孔へガイド管が進入配置されており、該ガイド管で上下移動可能に案内される測定用の重錘が吊体で吊下されていて該重錘がガイド管の下端開口を通過して炉内の堆積層に到達するまでの吊体の移動距離にもとづいて堆積層高を測定する炉内堆積層高を測定する装置において、
   ガイド管は、不活性ガスをパージガスとしてガイド管内に受けて下端開口から吐出するようになっており、
   ガイド管の外周面の周囲に環状隙間を下方に開放して形成するノズル管が測定孔の内面に取り付けられ、
   ノズル管は、該ノズル管の炉外への突出部分に、外部から不活性ガスが補助パージガスとして上記環状隙間へ導入される補助パージガス注入口が設けられているとともに、該ノズル管を冷却する冷却ジャケットが設けられており、
   ガイド管は、該ガイド管の上端で該ガイド管に連通する導管が接続されていて、該導管には吊体へ冷却水を散水する散水ノズルが取り付けられているとともに、散水ノズルの位置の下方に、導管の内周面から半径内方に延び、中央位置に吊体の通過を許容する通孔が形成された水切り環板が設けられている、
   ことを特徴とする炉内層高測定装置。
2. 水切り環板は、連通の内径縁から垂下する短筒状の水切り部材を有していることとする請求項１に記載の炉内層高測定装置。
3. 廃棄物ガス化溶融炉の炉体上壁を貫通して形成された測定孔へガイド管が進入配置されており、該ガイド管で上下移動可能に案内される測定用の重錘が吊体で吊下されていて該重錘がガイド管の下端開口を通過して炉内の堆積層に到達するまでの吊体の移動距離にもとづいて堆積層高を測定する方法であって、
   不活性ガスをパージガスとしてガイド管内に注入して下端開口から吐出し、
   ガイド管の外周面の周囲に環状隙間を下方に開放して形成し、外部から不活性ガスを補助パージガスとして上記環状隙間へ導入し該環状隙間の下端から吐出することとする炉内層高測定方法において、
   ガイド管の上端で該ガイド管に連通接続された導管内で吊体へ冷却水を散水ノズルから散水し、散水ノズルの位置の下方に、導管の内周面から半径内方に延び、中央位置に吊体の通過を許容する通孔が形成された水切り環板を設けることで、散水された水の降水を上記通孔のみで許容することを特徴とする炉内層高測定方法。

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