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JP6045295B2 - 高温炉内監視装置及びこれを備えた高温炉内監視システム - Google Patents

高温炉内監視装置及びこれを備えた高温炉内監視システム Download PDF

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JP6045295B2 JP2012234943A JP2012234943A JP6045295B2 JP 6045295 B2 JP6045295 B2 JP 6045295B2 JP 2012234943 A JP2012234943 A JP 2012234943A JP 2012234943 A JP2012234943 A JP 2012234943A JP 6045295 B2 JP6045295 B2 JP 6045295B2
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Description

本発明は、高温炉内監視装置及びこれを備えた高温炉内監視システムに関する。
ガス化溶融炉や灰溶融炉、ごみ焼却炉などの高温となる炉内では、浮遊スラグ、煤塵が発生することにより、クリンカやスラグ（堆積物）が堆積して成長する場合がある。そして、例えば図１１に示すように、クリンカやスラグの堆積成長に起因して、ガス流れを阻害し飛灰の溶融不良が生じたり、堆積初期に、補助バーナ出力を上げることによる堆積物の解除作業が必要になったり、ある程度堆積成長してしまった際に、運転を停止し、突き棒などを用いた堆積物の解除作業が必要になるといった問題が生じる。また、早期に堆積物を発見して対処することが作業効率を高めるために重要であるため、従来、炉に設けられた覗き窓から堆積物の堆積状況を確認するようにしているが、高温の焼却・溶融物で炉内全体が赤く見え、覗き窓で堆積物をしっかりと視認することが難しい。
一方、水冷および空気冷却した監視カメラ（高温炉内監視装置）を炉内に直接挿入して炉内を撮像することによって、早期に堆積物を発見できるようにする手法も提案、実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特許第２８９１６７２号公報 特開２００２−０９００７０号公報
しかしながら、上記従来の監視カメラ（高温炉内監視装置）においては、３重管又は４重管構造で構成され、冷却構造が大型化している。そして、このように大型化した冷却構造を備えることで重量が増大し、取扱いが困難となり、常設として運用するか、又は炉内監視実施回数を制限して運用することが必要になる。
また、監視カメラを常設にした場合には、冷却管にスラグやクリンカが堆積するため、この堆積物が成長することにより、監視不能、すなわち冷却管、カメラの損傷を招いたり、監視カメラを取り外すことが困難になるなどの不都合が生じてしまう。
さらに、覗き窓から監視カメラを挿入する場合、覗き窓がスラグやクリンカで塞がっているため、それを除去した後に、監視カメラを挿入する必要があるが、このとき、監視カメラが大型でその径が大きいほど、スラグやクリンカを除去する作業に多大な労力を要することになる。このため、極力小型化することが強く求められている。
また、従来の監視カメラにおいては、冷却構造（多重の管同士）が溶接などで一体形成されているため、スラグやクリンカがカメラに堆積してしまった場合や、カメラが故障した場合などであっても、装置を分解することができず、カメラのメンテナンス、交換、カメラの位置・向きなどの微調整もできないことになる。
さらに、上記従来の監視カメラにおいては、水冷および空気冷却した監視カメラを炉内に直接挿入して炉内を撮像する際、炉内の堆積物の有無を確認することは可能であるが、浮遊スラブ、煤塵が多い環境であるが故に、また、高温状態によって堆積物にコントラストが付かず、撮影した画像が２次元的に見えてしまうが故に、堆積物までの距離、そして堆積物の大きさを判断することができない。
そして、図１１に示すように、堆積物の大きさが判断できないことで、補助バーナの出力調整を堆積物の大きさに基づいて制御することができず、現状では、作業者の経験と勘によって補助バーナの出力を決めて堆積物の解除作業を行っている。さらに、ガス化炉（ごみ焼却炉）では、補助バーナを着火した場合に、ごみ処理量を低下させて溶融炉の負荷を落とす必要があるが、堆積物の大きさが判断できないことによって、堆積物の解除作業時にごみ処理量を適性に制御することもできないことになる。
本発明の高温炉内監視装置は、有底筒状に形成されるとともに、軸線方向後端側に冷却水が導入される冷却水供給口及び該冷却水が排出される冷却水排出口が形成され、高温の炉内に挿入される外筒と、有底筒状に形成され、前記外筒の内部に挿入して配置されるとともに、内部と外部を連通させる空気供給口が形成されている内筒と、前記空気供給口を通じて前記内筒の内部に冷却空気を供給する空気供給手段と、前記内筒の内部に配置され、前記外筒の外部を撮像する撮像手段と、前記外筒の内面と前記内筒の外面の間に配設され、前記外筒の内面との間に前記冷却水を軸線方向先端側に導く第一流路及び冷却水を後端側に導く第二流路を画成するとともに、前記外筒の底部との間に前記第一流路と第二流路を連通させる連通路を画成する仕切り部材とを備え、前記内筒には、内面から外面に貫通する内筒撮像口が形成されるとともに、該内筒撮像口に内部を連通させつつ軸線直交方向外側に突出する筒状のプラグ接続部が一体に設けられ、前記外筒には、内面から外面に貫通する外筒撮像口が形成され、前記外筒撮像口を通じて前記外筒の外側から、略筒状の止水用プラグを前記プラグ接続部に互いの内部を連通させた状態で接続させ、前記止水用プラグ及び前記プラグ接続部を介して前記外筒と前記内筒が着脱可能に一体に形成されるとともに、前記止水用プラグによって前記第一流路及び前記第二流路の水密性を確保しつつ、前記内筒撮像口と前記プラグ接続部の内部と前記外筒撮像口と前記止水用プラグの内部が互いに連通し、前記撮像手段で前記外筒の外部を撮像するための撮像孔が形成されることを特徴とする。
さらに、本発明の高温炉内監視装置において、前記内筒には、内面から外面に貫通し、その内部に前記撮像手段を出し入れするための出し入れ口が形成されるとともに、該出し入れ口を閉塞する蓋部材が着脱可能に設けられていることがさらに望ましい。
また、本発明の高温炉内監視装置においては、前記内筒の内部に複数の前記撮像手段を備えており、該複数の前記撮像手段は、隣り合う前記撮像手段の一部の撮像領域が互いに重なるように配設されていることが望ましい。
本発明の高温炉内監視システムは、高温の炉内に挿入配置されて前記炉内の堆積物の生成状態を監視する上記のいずれかに記載の高温炉内監視装置と、前記炉内に設けられ、前記堆積物を解除するための補助バーナと、前記炉内に被燃焼／溶融物を供給する被燃焼／溶融物供給装置とを備えるとともに、前記高温炉内監視装置の撮像手段で取得した画像から前記堆積物の大きさを判別し、該堆積物の大きさに基いて前記補助バーナ及び前記被燃焼／溶融物供給装置の駆動を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
本発明の高温炉内監視装置においては、外筒と内筒の２重管構造の中に仕切部材（堰）を設けることにより、外筒と内筒の間の空間の半分を冷却水の供給流路（往路）としての第一流路、もう半分を冷却水の返送流路（復路）にすることができ、これにより、従来の３重管又は４重管構造で構成した場合と比較し、装置を大幅に小型化、軽量化することが可能になる。
よって、本発明の高温炉内監視装置によれば、従来と比較し、その取扱い性がよく、適宜炉内監視を行なう際に、その都度、装置を炉内に挿入設置するようにしても大きな負担が生じることがなく、炉内監視実施回数の制限をなくし、好適に監視作業を行うことができる。また、装置を炉内に挿入する際に使用する覗き窓がスラグやクリンカで塞がっている場合であっても、装置が小型化しているため、従来と比較し、スラグやクリンカを除去する作業を大幅に軽減することが可能になる。
また、本発明の高温炉内監視装置においては、止水用プラグを介して外筒と内筒を着脱可能に接続して２重管構造を構成することができるため、止水用プラグを取り外すことにより外筒から内筒を取り外すことができる。これにより、ＣＣＤカメラやファイバースコープなどの撮像手段の交換やメンテナンス、撮像手段の視野方向の調整などを容易に行なうことが可能になる。よって、高温炉内監視装置の取扱い性の向上を図ることが可能になるとともに、より精度よく効率的に高温の炉内の監視を行なうことが可能になる。
さらに、本発明の高温炉内監視装置においては、内筒に出し入れ口が形成され、この出し入れ口が着脱可能な蓋部材で閉塞されているため、適宜蓋部材を取り外し、出し入れ口を通じて撮像手段の交換やメンテナンス、撮像手段の視野方向の調整などをさらに容易に行なうことが可能になる。
また、本発明の高温炉内監視装置においては、内筒の内部に複数の撮像手段を備え、隣り合う撮像手段の一部の撮像領域が互いに重なるように配設されていることにより、すなわち、撮像手段がステレオ化していることで、撮像領域が重なる部分で撮像した堆積物の３Ｄ化した画像を取得することができる。これにより、高温炉内において、堆積物との間の距離を正確に計測することが可能になり、これに伴い堆積物の大きさを精度よく判別することが可能になる。よって、堆積物の大きさに応じた好適なタイミングで補助バーナを駆動して堆積物を解除することが可能になり、従来のように、作業者の経験と勘によって補助バーナの出力を決めたり、堆積物が大きく成長してしまい、炉の運転を停止し人力で堆積物を解除することをなくすことができる。
本発明の高温炉内監視システムにおいては、上記の高温炉内監視装置の作用効果を得ることが可能になるとともに、制御装置が、高温炉内監視装置の撮像手段で取得した画像から堆積物の大きさを判別し、この堆積物の大きさに基いて補助バーナ及び被燃焼／溶融物供給装置の駆動を制御する。これにより、堆積物の成長を判別して最適な補助バーナの稼働制御を自動的に行うことができ、燃料コストを低減できるとともに、炉損傷を防ぐことが可能になる。また、補助バーナの出力量に応じて被燃焼／溶融物の投入量（供給量）が減少するように被燃焼／溶融物供給装置の駆動を制御することで、補助バーナを着火した場合に、自動的に被燃焼／溶融物処理量を低下させて炉の負荷を落とすことができる。
本発明の一実施形態に係る高温炉内監視システム及び高温炉内監視装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る高温炉内監視装置を示す図である。 図２のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る高温炉内監視装置の外筒を示す図である。 本発明の一実施形態に係る高温炉内監視装置の内筒を示す図である。 本発明の一実施形態に係る高温炉内監視システムを示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る高温炉内監視システムにおけるバーナ出力に対する被焼却物供給機出力の制御データを示す図である。 本発明の一実施形態に係る高温炉内監視システムにおける堆積物の大きさに対するバーナ出力の制御データを示す図である。 本発明の一実施形態に係る高温炉内監視システム及び高温炉内監視装置の変更例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る高温炉内監視システム及び高温炉内監視装置の変更例を示す図である。 従来の高温炉内の監視作業を示すフロー図である。
以下、図１から図１０を参照し、本発明の一実施形態に係る高温炉内監視装置及びこれを備えた高温炉内監視システムについて説明する。なお、本実施形態では、高温炉内監視装置及び高温炉内監視システムが都市ごみなどの被焼却物（被燃焼／溶融物）をガス化・溶融処理する設備に具備されているものとして説明を行う。勿論、本発明にかかる高温炉内監視装置及び高温炉内監視システムは、灰溶融炉などの炉内に浮遊スラグ、煤塵が多く発生する他の炉に適用してもよく、例えば炉内温度が７００〜１６００℃程度となる炉に対し好適に用いることができる。
本実施形態の焼却設備Ａは、図１に示すように、被焼却物（被燃焼／溶融物）１を一時的に貯留するホッパ（ホッパシュート）２と、被焼却物１を低酸素状態で加熱してガス化するガス化炉３と、ホッパ２から被焼却物１をガス化炉３内に投入させる被焼却物供給機（被燃焼／溶融物供給装置）４と、ガス化炉３で生成した可燃性ガスと炭が投入されて例えば１３００℃以上の高温で燃焼しつつ灰（炭）を溶融する溶融炉（炉）５と、溶融炉５内を監視する高温炉内監視装置Ｂと、高温炉内監視装置Ｂの監視結果に基いて溶融炉５の内部に配設された補助バーナ６と被焼却物供給機４の駆動を制御する制御装置７とを備えて構成されている。また、本実施形態では、高温炉内監視装置Ｂと制御装置７と補助バーナ６と被焼却物供給機４により高温炉内監視システムＣが構成されている。
溶融炉５は、旋回溶融炉であり、第１熱分解ダクト８を介してガス化炉３に接続され、この第１熱分解ダクト８を通じてガス化炉３から可燃性ガスと炭が投入される。また、溶融炉５には溶融処理後の排ガスを溶融炉５から外部に排出するための第２熱分解ダクト９が接続されている。そして、溶融炉５内には、第１熱分解ダクト８と第２熱分解ダクト９の接続口８ａ、９ａに向けて火炎を放射するように、両ダクト８、９の接続口８ａ、９ａ側にそれぞれ補助バーナ６が配設されている。また、各補助バーナ６には、エアと燃料ガスをそれぞれ供給するエア供給手段と燃料供給手段が接続されている。これらエア供給手段と燃料供給手段には、供給するエア量、燃料量を調整するための弁などを調整操作する出力調整手段１０が設けられ、この出力調整手段１０が制御装置７によって制御されている。
さらに、溶融炉５には、下部に、投入した炭が溶融して生成した溶融スラグを排出するためのスラグ排出口１１が設けられている。また、溶融炉５の上部には、炉内を目視観察したり、高温炉内監視装置Ｂを炉内に挿入配置するための例えば直径１５０ｍｍ程度の覗き窓１２が複数設けられている。
一方、本実施形態の高温炉内監視装置Ｂは、図２及び図３（図１、図４及び図５）に示すように、断面方形状で有底筒状に形成された外筒１５と、外筒１５の内部に互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を同軸上に配した状態で挿入配置される断面方形状で有底筒状に形成された内筒１６と、内筒１６の軸線Ｏ２方向先端１６ａ側に挿入配置され、内筒１６及び外筒１５の側面に貫通形成された外筒撮像口１８、内筒撮像口１７を通じて外筒１５の外部を撮像するＣＣＤカメラ、ファイバースコープなどの撮像手段１９とを備えて構成されている。
さらに、この高温炉内監視装置Ｂは、外筒１５の内面と内筒１６の外面の間に配設され、外筒１５の内面との間に冷却水を軸線Ｏ１、Ｏ２方向先端１５ａ、１６ａ側に導く冷却水供給流路の第一流路Ｒ１、及び冷却水を後端１５ｂ、１６ｂ側に導く冷却水返送流路の第二流路Ｒ２を画成するとともに、外筒１５の底部との間に第一流路Ｒ１と第二流路Ｒ２を連通させる連通路Ｒ３を画成する仕切り部材２０、２１とを備えて構成されている。
外筒１５は、図４（図２及び図３）に示すように、例えば、一辺６０ｍｍ程度の略有底角筒状に形成されるとともに、２５００ｍｍ程度の軸線Ｏ１方向の長さで形成されている。また、外筒１５の先端１５ａ側の一側面１５ｃには、軸線Ｏ１方向に所定の間隔をあけて、例えば１００〜３００ｍｍの間隔をあけて、内面から外面に貫通する２つの外筒撮像口１８が形成されている。さらに、外筒１５には、後端１５ｂに軸線Ｏ１直交方向外側に突出し全周にわたって延びる内筒取付フランジ部１５ｄが設けられている。また、軸線Ｏ１方向後端１５ｂ側の所定位置、例えば先端１５ａから軸線Ｏ１方向に２０００ｍｍ程度の位置に、外面から軸線Ｏ１直交方向外側に突出する本体取付フランジ部１５ｅが設けられている。
さらに、外筒１５は、外筒撮像口１８が形成された一側面１５ｃに直交する前側側面と後側側面の本体取付フランジ部１５ｅよりも軸線Ｏ１方向後端１５ｂ側の所定位置に、内面から外面に貫通する貫通孔が形成されており、前側側面の貫通孔が冷却水排出口２２とされ、後側側面の貫通孔が冷却水供給口２３とされている。
内筒１６は、図５（図２及び図３）に示すように、一辺の長さが外筒１５よりも小さい略有底角筒状に形成されるとともに、外筒１５と同様に２５００ｍｍ程度の軸線Ｏ２方向の長さで形成されている。また、内筒１６は、後端１６ｂ側の所定位置に、外面（側面）から軸線Ｏ１直交方向外側に突出し全周にわたって延びる取付フランジ部１６ｃが設けられている。さらに、本実施形態では、先端１６ａとともに内筒１６の後端１６ｂも閉塞され、取付フランジ部１６ｃと後端１６ｂの軸線Ｏ２方向の間の所定位置に、内筒１６の内部と外部を連通させつつ外面から軸線Ｏ２直交方向外側に突出する筒状の空気供給口２４が形成されている。
さらに、内筒１６の先端１６ａ側の一側面には、軸線Ｏ２方向に所定の間隔をあけて、例えば１００〜３００ｍｍの間隔をあけて、内面から外面に貫通する２つの内筒撮像口１７が形成されている。さらに、これら２つの内筒撮像口１７の形成位置にはそれぞれ、外面から軸線Ｏ２直交方向外側に突出するプラグ接続部２５が設けられ、各プラグ接続部２５は、その内部が内筒撮像口１７を通じて内筒１６の内部と連通するように配設されている。また、各プラグ接続部２５は、内筒１６の一側面に接合する基端から突出方向先端に向かうに従い漸次その外径が小となるテーパー状に形成されるとともに、その外面に雄ネジの螺刻が施され、テーパーネジとされている。
そして、このテーパーネジの各プラグ接続部２５には、止水用プラグ２６が取り付けられる。止水用プラグ２６は、外径が外筒撮像口１８の内径と同等の寸法、且つ内径がプラグ接続部２５の外径と同等の寸法の略円筒状に形成されるとともに、その内面に雌ネジの螺刻を施して形成されている。さらに、止水用プラグ２６は、中心軸方向後端に、径方向外側に突出し周方向の全周にわたって延びる環状のフランジ部２６ａが形成されている。さらに、フランジ部２６ａには、先端側を向く面に、後端側に向けて凹み、周方向に延びて繋がる環状のシール材挿入溝２６ｂが形成され、このシール材挿入溝２６ｂに金属製のＯリングなどのシール材２７が挿入して配設されている。
また、内筒１６には、内筒撮像口１７が形成された一側面と対向する他側面に、内面から外面（他側面）に貫通し、撮像手段１９を出し入れするための略矩形状の出し入れ口２８が形成されている。この出し入れ口２８は、一側面の２つの内筒撮像口１７と軸線Ｏ２直交方向に重なるようにして、内筒１６の先端１６ａ側に形成されている。そして、この出し入れ口２８を通じて内筒１６の内部に、ＣＣＤカメラやファイバースコープなどの撮像手段１９が着脱可能に挿入設置されている。また、このように内筒１６の内部に撮像手段１９を挿入設置した状態で、出し入れ口２８を閉塞する板状の蓋部材３１が内筒１６の他側面に着脱可能に取り付けられている。
このとき、図２に示すように、互いに連通する内筒撮像口１７、プラグ接続部２５の内部、外筒撮像口１８、プラグ接続部２５に螺合した止水用プラグ２６の内部によって撮像孔３０が形成され、撮像手段１９は、この撮像孔３０を通じ、例えば６０度以上の視野角を確保した状態で外部を撮像できるように設けられている。また、図１及び図２に示すように、隣り合う２つの撮像手段１９は、隣り合う撮像手段１９の一部の撮像領域Ｐ１、Ｐ２が互いに重なるように配設されている。
さらに、図５（図２及び図３、図４）に示すように、内筒１６には、一側面と他側面にそれぞれ、一側端を接続して軸線Ｏ２直交方向外側に突出し、内筒１６の先端１６ａ側から取付フランジ部１６ｃまで延びる略矩形平板状の一対の仕切り部材２０、２１が一体に設けられている。また、このとき、各仕切り部材２０、２１は、一側面と他側面の幅方向略中央に一側端を接続して配設されている。さらに、一側面に設けられた一方の仕切り部材２０は、２つのプラグ接続部２５と重なる部分を切り欠きして形成され、他側面に設けられた他方の仕切り部材２１は、蓋部材３１と重なる部分を切り欠きして形成されている。そして、これら一対の仕切り部材２０、２１は、内筒１６を含む一方の仕切り部材２０の他側端から他方の仕切り部材２１の他側端までの幅寸法ｔ１が外筒１５の内径ｔ２よりも僅かに小さくなるようにして形成されている。
本実施形態の高温炉内監視装置Ｂにおいては、図２から図５に示すように、内部に撮像手段１９を挿入設置して蓋部材３１を取り付けるとともに止水用プラグ２６を取り外した状態の内筒１６を、先端１６ａ側から外筒１５の内部に挿入する。そして、内筒１６の取付フランジ部１６ｃが外筒１５の内筒取付フランジ部１５ｄに当接して重なり合った状態で、これらフランジ部１６ｃ、１５ｄ同士をボルトとナットで固定し、外筒１５と内筒１６を着脱可能に一体にする。さらに、このように内筒１６を外筒１５と一体にした状態で、内筒１６の２つのプラグ接続部２５がそれぞれ外筒撮像口１８と軸線Ｏ１、Ｏ２直交方向に重なり合って配設されるとともに、内筒１６と外筒１５の互いの軸線Ｏ１、Ｏ２が同軸上に配設される。この状態で、外筒１５の外側から止水用プラグ２６を内筒１６のプラグ接続部２５に互いの雄ネジと雌ネジを螺合させて取り付けることで、止水用プラグ２６を介して外筒１５と内筒１６が着脱可能に一体化するとともに、止水用プラグ２６のフランジ部２６ａのシール材２７が外筒１５の一側面に当接してシールする。
これにより、止水用プラグ２６によって、第一流路Ｒ１及び第二流路Ｒ２の水密性を確保しつつ、内筒１６の内部がプラグ接続部２５と止水用プラグ２６の内部を通じて外部と連通して撮像孔３０が形成され、撮像手段１９によって視野角６０度以上で外部の撮像が行なえる。また、これとともに、止水用プラグ２６及びプラグ接続部２５を介して外筒１５と内筒１６が着脱可能に一体形成される。なお、このとき、内筒１６の内部には、主に撮像手段１９の温度を計測するための熱伝対が設置される。
また、内筒１６に一対の仕切り部材２０、２１が設けられているため、外筒１５の内部に内筒１６を挿入すると、外筒１５の内面と内筒１６の外面の間の空間が仕切り部材２０、２１によって区画される。すなわち、外筒１５内に仕切り部材２０、２１が配置されると、外筒１５の内面との間に、冷却水供給口２３を通じて外部に連通し、冷却水供給口２３に接続した冷却水供給手段から供給した冷却水Ｗを先端１５ａ側に導く冷却水供給流路としての第一流路Ｒ１と、冷却水排出口２２を介して外部に連通し、外筒１５の内面との間の冷却水Ｗを後端１５ｂ側に導く冷却水返送流路としての第二流路Ｒ２が画成される。また、このとき、外筒１５の底部と内筒１６の底部、仕切り部材２０、２１の端部の間に第一流路Ｒ１と第二流路Ｒ２を連通させる連通路Ｒ３が画成される。
これにより、本実施形態の高温炉内監視装置Ｂにおいては、冷却水供給手段から冷却水供給口２３を通じて第一流路Ｒ１を流通した冷却水Ｗが連絡路Ｒ３を通じて第二流路Ｒ２を流通し、冷却水排出口２２から排出される。そして、例えば３５Ｌ／分程度の流量で冷却水Ｗを流通させることによって、撮像手段１９、高温炉内監視装置Ｂ全体が所定の温度以上にならないように冷却される。
また、このとき、本実施形態の高温炉内監視装置Ｂでは、プラグ接続部２５及び止水用プラグ２６、蓋部材３１が設けられた内筒１６の一側面と他側面にそれぞれ仕切り部材２０、２１を取り付け、これら一対の仕切部材２０、２１によって外筒１５の内面と内筒１６の外面の間の空間を左右対称の形状で区画している。すなわち、各仕切り部材２０、２１によって第一流路Ｒ１と第二流路Ｒ２が左右対称の同径同大の空間として形成され、第一流路Ｒ１と第二流路Ｒ２の冷却水流通抵抗を同じにすることができる。これにより、プラグ接続部２５及び止水用プラグ２６、蓋部材３１を備えた２重管構造で構成し、高温炉内監視装置Ｂを小型化した場合であっても、確実に冷却性能を確保することができる。
また、この高温炉内監視装置Ｂでは、空気供給手段から空気供給口２４を通じて内筒１６の内部に空気Ｓを供給する。この空気Ｓは、内筒１６の後端１６ｂ側から先端１６ａ側に向けて流通し、撮像手段１９の配設位置に穿設された内筒撮像口１７からプラグ接続部２５の内部、外筒撮像口１８、止水用プラグ２６の内部を通じて、すなわち撮像孔３０を通じて外筒１５の外部に噴出排気される。このように空気Ｓが内筒１６の内部から撮像孔３０を通じて外部に噴出することで、外部から異物（スラグやクリンカ）が内筒１６の内部、撮像手段１９側に侵入することを防止でき、撮像手段１９にスラグやクリンカが付着することを防止できる。
そして、このように冷却水Ｗと空気Ｓがそれぞれ供給されて流通する本実施形態の高温炉内監視装置Ｂは、図１（図２及び図３）に示すように、溶融炉５の覗き窓１２を設けた部分に先端１５ａ側から挿入して高温の溶融炉５内に配設される。このとき、従来と比較し、２重管構造にして軽量で小型であるため、高温炉内監視装置Ｂの溶融炉５への設置、さらには撤去が容易に行なえる。また、覗き窓１２がスラグやクリンカで塞がっていても、スラグやクリンカを除去する際、小型化した装置Ｂの大きさ（径）に見合った小さな孔を開ければよく、この覗き窓１２のスラグやクリンカの除去作業を大幅に軽減することが可能になる。
そして、溶融炉５内に高温炉内監視装置Ｂを挿入すると、外筒１５の本体取付フランジ部１５ｅが覗き窓１２のフランジなど、溶融炉５に当接し、高温炉内監視装置Ｂが所定の長さ分だけ溶融炉５内に配設される。そして、２つの撮像手段１９で熱分解ダクト９（８）の接続口９ａ（８ａ）を撮像するようにして、外筒１５の本体取付フランジ部１５ｅを溶融炉５に固定する。
これにより、撮像手段１９で熱分解ダクト９（８）の接続口９ａ（８ａ）側の炉内が撮像され、その撮像データが制御装置７に送られる。そして、このとき、本実施形態の高温炉内監視装置Ｂにおいては、２つの撮像手段１９で撮像しているため、これら２つの撮像手段１９の撮像領域（視野領域）Ｐ１、Ｐ２が重なる部分Ｐ３の撮像データは３Ｄ化（ステレオ化）される。このため、撮像領域が重なる部分Ｐ３が熱分解ダクト９（８）の接続口９ａ（８ａ）に配されるように、撮像手段１９の間隔、高温炉内監視装置Ｂの取付位置などを設定しておくことで、スラグやクリンカが熱分解ダクト９（８）の接続口９ａ（８）に堆積した際に、その堆積物Ｍまでの距離を計測することが可能になり、この距離計測ができることで堆積物Ｍの大きさを特定することが可能になる。
ここで、例えば、２つの撮像手段１９の間隔を１００ｍｍ（２００ｍｍ）にすると、堆積物Ｍまでの距離計測を誤差±２０ｍｍ（±１０ｍｍ）で行なうことが確認されている。また、２つの撮像手段１９の間隔は、５０ｍｍより小さくすると、距離計測の誤差が大きくなりすぎ、３００ｍｍより大きくすると、同じ場所を撮像する際に装置自体が邪魔になってしまう。このため、隣り合う２つの撮像手段１９（複数の撮像手段）の間隔は、５０ｍｍ以上（３００ｍｍ以下）が好ましい。
本実施形態の高温炉内監視装置Ｂ及び高温炉内監視システムＣでは、図１及び図６、図７、図８に示すように、高温炉内監視装置Ｂで撮像・計測した映像、温度データが制御装置７に送られ、スラグやクリンカの堆積物Ｍの発生（有無）が随時監視されるとともに、堆積物Ｍが発生した際にはその大きさが随時計測される。そして、堆積物Ｍの大きさが予め設定したクライテリア以上になった場合には、制御装置７が補助バーナ６を点火駆動するとともに、堆積物Ｍの大きさに応じた出力となるように補助バーナ６を制御する。これにより、堆積物Ｍの大きさに応じた適正な補助バーナ６の出力によって堆積物Ｍを解除することができる。
また、制御装置７は、上記のように補助バーナ６の駆動を制御するとともに、補助バーナ６の出力量に応じてごみの投入量（被燃焼／溶融物の供給量）が減少するように被焼却物供給機４の駆動を制御する。これにより、補助バーナ６を着火した場合に、自動的にごみ処理量を低下させて溶融炉５の負荷が落ちる。
したがって、本実施形態の高温炉内監視装置Ｂにおいては、外筒１５と内筒１６の２重管構造の中に仕切り部材（堰）２０、２１を設けることにより、外筒１５と内筒１６の間の空間の半分を冷却水Ｗの供給流路（往路）としての第一流路Ｒ１、もう半分を冷却水Ｗの返送流路（復路）としての第二流路Ｒ２にすることができ、これにより、従来の３重管又は４重管構造で構成した場合と比較し、装置Ｂを大幅に小型化、軽量化することが可能になる。
よって、本実施形態の高温炉内監視装置Ｂによれば、従来と比較し、その取扱い性がよく、適宜炉内監視を行なう際に、その都度、装置Ｂを炉内に挿入設置するようにしても大きな負担が生じることがなく、炉内監視実施回数の制限をなくし、好適に監視作業を行うことができる。また、装置Ｂを炉内に挿入する際に使用する覗き窓１２がスラグやクリンカで塞がっている場合であっても、装置Ｂが小型化しているため、従来と比較し、スラグやクリンカを除去する作業を大幅に軽減することが可能になる。
また、本実施形態の高温炉内監視装置Ｂにおいては、止水用プラグ２６を介して外筒１５と内筒１６を着脱可能に接続して２重管構造を構成することができるため、止水用プラグ２６を取り外すことにより外筒１５から内筒１６を取り外すことができる。これにより、ＣＣＤカメラやファイバースコープなどの撮像手段１９の交換やメンテナンス、撮像手段１９の視野方向の調整などを容易に行なうことが可能になる。よって、高温炉内監視装置Ｂの取扱い性の向上を図ることが可能になるとともに、より精度よく効率的に高温の炉内の監視を行なうことが可能になる。
さらに、内筒１６に出し入れ口２８が形成され、この出し入れ口２８が着脱可能な蓋部材３１で閉塞されているため、適宜蓋部材３１を取り外し、出し入れ口２８を通じて撮像手段１９の交換やメンテナンス、撮像手段１９の視野方向の調整などをさらに容易に行なうことが可能になる。
また、内筒１６の内部に複数の撮像手段１９を備え、隣り合う撮像手段１９の一部の撮像領域Ｐ３が互いに重なるように配設されていることにより、すなわち、撮像手段１９がステレオ化していることで、撮像領域が重なる部分Ｐ３で撮像した堆積物Ｍの３Ｄ化した画像を取得することができる。これにより、高温炉内において、堆積物Ｍとの間の距離を正確に計測することが可能になり、これに伴い堆積物Ｍの大きさを精度よく判別することが可能になる。よって、堆積物Ｍの大きさに応じた好適なタイミングで補助バーナ６を駆動して堆積物Ｍを解除することが可能になり、従来のように、作業者の経験と勘によって補助バーナ６の出力を決めたり、堆積物Ｍが大きく成長してしまい、炉５の運転を停止し人力で堆積物Ｍを解除することをなくすことができる。
また、本実施形態の高温炉内監視システムＣにおいては、上記の高温炉内監視装置Ｂの作用効果を得ることが可能になるとともに、制御装置７が、高温炉内監視装置Ｂの撮像手段１９で取得した画像から堆積物Ｍの大きさを判別し、この堆積物Ｍの大きさに基いて補助バーナ６及び被焼却物供給機４（被燃焼／溶融物供給装置）の駆動を制御する。これにより、堆積物Ｍの成長を判別して最適な補助バーナ６の稼働制御を自動的に行うことができ、燃料コストを低減できるとともに、炉損傷を防ぐことが可能になる。また、補助バーナ６の出力量に応じて被焼却物（被燃焼／溶融物）の投入量が減少するように被焼却物供給機４の駆動を制御することで、補助バーナ６を着火した場合に、自動的に被燃焼物処理量を低下させて炉５の負荷を落とすことができる。
以上、本発明に係る高温炉内監視装置及びこれを備えた高温炉内監視システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、高温炉内監視装置Ｂに２つの撮像手段１９が設けられているものとしたが、２以上の複数の撮像手段１９を設けるようにしてもよい。また、１つの高温炉内監視装置Ｂに１つの撮像手段１９を設け、図９に示すように、２以上の高温炉内監視装置Ｂを炉内に挿入設置して観察を行うようにしてもよい。このとき、複数の高温炉内監視装置Ｂの各撮像手段１９の撮像領域Ｐ１、Ｐ２が互いに重なるように配設することで、本実施形態と同様、堆積物Ｍの３Ｄ化した画像を取得することができ、堆積物Ｍの大きさを精度よく計測することが可能になる。
また、本実施形態の高温炉内監視装置Ｂは、炉内に常設しても、適宜炉内に挿入するようにして使用してもよい。また、図１０に示すように、突き棒３２などと組に合わせて炉に取り付けておき、適宜選択的に使用できるようにしてもよい。
１ 被焼却物（被燃焼／溶融物）
２ ホッパ
３ ガス化炉
４ 被焼却物供給機（被燃焼／溶融物供給装置）
５ 溶融炉（炉）
６ 補助バーナ
７ 制御装置
８ 第１熱分解ダクト
８ａ 接続口
９ 第２熱分解ダクト
９ａ 接続口
１０ 出力調整手段
１１ スラグ排出口
１２ 覗き窓
１５ 外筒
１５ａ 先端
１５ｂ 後端
１５ｃ 一側面
１５ｄ 内筒取付フランジ部
１５ｅ 本体取付フランジ部
１６ 内筒
１６ａ 先端
１６ｂ 後端
１６ｃ 取付フランジ部
１７ 内筒撮像口
１８ 外筒撮像口
１９ 撮像手段
２０ 仕切り部材
２１ 仕切り部材
２２ 冷却水排出口
２３ 冷却水供給口
２４ 空気供給口
２５ プラグ接続部
２６ 止水用プラグ
２６ａ フランジ部
２６ｂ シール材挿入溝
２７ シール材
２８ 出し入れ口
３０ 撮像孔
３１ 蓋部材
Ａ 焼却設備
Ｂ 高温炉内監視装置
Ｃ 高温炉内監視システム
Ｏ１ 外筒の軸線
Ｏ２ 内筒の軸線
Ｐ１ 撮像領域
Ｐ２ 撮像領域
Ｐ３ 重なった撮像領域
Ｒ１ 第一流路
Ｒ２ 第二流路
Ｒ３ 連絡路
Ｓ 空気
Ｍ 堆積物
Ｗ 冷却水

Claims (4)

  1. 有底筒状に形成されるとともに、軸線方向後端側に冷却水が導入される冷却水供給口及び該冷却水が排出される冷却水排出口が形成され、高温の炉内に挿入される外筒と、
    有底筒状に形成され、前記外筒の内部に挿入して配置されるとともに、内部と外部を連通させる空気供給口が形成されている内筒と、
    前記空気供給口を通じて前記内筒の内部に冷却空気を供給する空気供給手段と、
    前記内筒の内部に配置され、前記外筒の外部を撮像する撮像手段と、
    前記外筒の内面と前記内筒の外面の間に配設され、前記外筒の内面との間に前記冷却水を軸線方向先端側に導く第一流路及び冷却水を後端側に導く第二流路を画成するとともに、前記外筒の底部との間に前記第一流路と第二流路を連通させる連通路を画成する仕切り部材とを備え、
    前記内筒には、内面から外面に貫通する内筒撮像口が形成されるとともに、該内筒撮像口に内部を連通させつつ軸線直交方向外側に突出する筒状のプラグ接続部が一体に設けられ、
    前記外筒には、内面から外面に貫通する外筒撮像口が形成され、
    前記外筒撮像口を通じて前記外筒の外側から、略筒状の止水用プラグを前記プラグ接続部に互いの内部を連通させた状態で接続させ、前記止水用プラグ及び前記プラグ接続部を介して前記外筒と前記内筒が着脱可能に一体に形成されるとともに、
    前記止水用プラグによって前記第一流路及び前記第二流路の水密性を確保しつつ、前記内筒撮像口と前記プラグ接続部の内部と前記外筒撮像口と前記止水用プラグの内部が互いに連通し、前記撮像手段で前記外筒の外部を撮像するための撮像孔が形成されることを特徴とする高温炉内監視装置。
  2. 請求項１に記載の高温炉内監視装置において、
    前記内筒には、内面から外面に貫通し、その内部に前記撮像手段を出し入れするための出し入れ口が形成されるとともに、該出し入れ口を閉塞する蓋部材が着脱可能に設けられていることを特徴とする高温炉内監視装置。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の高温炉内監視装置において、
    前記内筒の内部に複数の前記撮像手段を備えており、
    該複数の前記撮像手段は、隣り合う前記撮像手段の一部の撮像領域が互いに重なるように配設されていることを特徴とする高温炉内監視装置。
  4. 高温の炉内に挿入配置されて前記炉内の堆積物の生成状態を監視する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高温炉内監視装置と、
    前記炉内に設けられ、前記堆積物を解除するための補助バーナと、
    前記炉内に被燃焼／溶融物を供給する被燃焼／溶融物供給装置とを備えるとともに、
    前記高温炉内監視装置の撮像手段で取得した画像から前記堆積物の大きさを判別し、該堆積物の大きさに基いて前記補助バーナ及び前記被燃焼／溶融物供給装置の駆動を制御する制御装置を備えることを特徴とする高温炉内監視システム。
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