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JP3868398B2 - Remote monitoring system for melting furnace - Google Patents
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JP3868398B2 - Remote monitoring system for melting furnace - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却灰、飛灰、残渣等の廃棄物の溶融処理を行う溶融炉を通信ネットワークを介して遠隔地より統括的に監視するシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
都市ごみや下水汚泥、産業廃棄物などの焼却灰、飛灰及び残渣等の廃棄物は溶融炉にて溶融、スラグ化されて再利用若しくは廃棄されている。これらの溶融処理に利用される溶融炉には、プラズマ溶融炉、旋回式溶融炉、反射式溶融炉等が挙げられるが、灰を溶融する場合においては灰の融点以上での運転が必要とされるため、何れの溶融炉においても炉内は約1300℃以上の高温に維持されている。このような炉内の高温雰囲気により、炉内壁に配設された耐火物が侵食されるため、定期的に耐火物を交換する必要がある。
【0003】
従来では、耐火物の交換時期の判断には、休炉点検時に計測した耐火物肉厚より算出した耐火物侵食量、若しくは運転時間やスラグ温度から推定した耐火物侵食量に基づき耐火物の補修計画を立てていた。しかし、耐火物肉厚を計測するためにその都度溶融炉を停止することは運転効率の悪化を招き、また運転時間やスラグ温度から侵食量を推定する場合は、過去の長期的な運転データを多く収集しなければならず、現状ではデータ量不足から推定式の精度が悪く正確な運転計画を導出することは困難であった。
【0004】
また、必要以上に炉内を高温にして耐火物の損傷、磨耗を促進することがないよう炉内の温度監視を行うことも重要である。従来は炉内温度監視には熱電対を用いて温度計測を行う方法が一般的であり、炉外に設けられた監視設備にて計測された温度をもとに炉の運転制御を行っていた。
図13及び図14に従来の溶融炉の一例とこれらに具備される監視手段の概略を示す。図13は溶融炉の一つであるプラズマ溶融炉100Aであり、炉本体101の上部及び底部に夫々挿設された主電極103と底部電極104との間に直流電源105によりプラズマアークを発生させ、該プラズマアーク熱及び前記電極間を流れる電流のジュール熱により廃棄物を溶融スラグ化107する。
【0005】
前記プラズマ溶融炉100Aには炉内の温度を検出する温度センサ111が配設されており、該温度センサ111により計測された温度は炉外に設けられた監視設備110に送られ、該監視設備110にて計測された温度に基づき直流電源等を制御して炉内温度を一定に保持している。また、前記プラズマ溶融炉100Aには、主電極を囲繞するごとく絶縁スリーブ102が配置されており、これにより炉壁に導通する迷走電流の発生を防止している。しかし、溶融炉の継続運転に伴い、絶縁スリーブ102の磨耗、損傷或いは付着物による迷走電流の発生が危惧されるため、これを監視するために電流計106を設けている。該電流計106で計測された電流値は前記監視設備110に送られ、迷走電流の発生が確認された際には炉の運転を停止してメンテナンスを行っている。
【0006】
図14には従来の旋回式溶融炉100Bを示す。該旋回式溶融炉100Bは、空気に混入させて炉本体108内に搬送された灰等の廃棄物を、バーナ等の燃焼熱により溶融する。かかる溶融炉100Bでも、前記プラズマ溶融炉100Aと同様に炉内温度を検出するための温度センサ111を設けており、該温度センサ111により計測された温度は炉外の監視設備110に送られ、これに基づきバーナの燃料供給量を制御するなどして炉内温度を制御している。
このように、従来は溶融炉に具備される温度センサや電流計等の各種監視手段から監視設備に収集された各種検出信号に基づき、溶融炉の補修、清掃及び部品の交換等の稼動計画を立案していた。
【0007】
一方、近年の通信機器の発達に伴い、遠隔地よりプラントの監視を行うシステムが開発されている。かかるシステムは、例えば特開平11−3113号公報(特許文献1)に開示されるように、プラントにて運転される機器の状態を監視し、得られた機器情報を通信回線を介して遠隔地の管理施設にて送信し、該管理施設にて機器情報に基づき機器の劣化状態を集中管理するものである。
また、運転プラント設備に設けたセンサからの情報を一元化して監視するシステムが特開2002−117468公報(特許文献2)に示されている。
さらに、特開2002−221310公報(特許文献3)には、溶融炉の運転監視モニタシステムが開示されており、運転時に溶融炉から集められた所望の属性に対するデータを遠隔ユニットにてモニタするシステムが提案されている。
【0008】
【特許文献1】
特開平11−3113号公報
【特許文献2】
特開2002−117468公報
【特許文献3】
特開2002−221310公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の溶融炉においては溶融炉に併設された監視設備にて収集された各種運転データに基づき稼動計画を立案していた。しかし、溶融炉の耐火物の侵食量やスリーブ絶縁劣化度合い等のデータはその変化時間が非常に長く、蓄積データ量が少ないために精度の悪い稼動計画となってしまうのが実状である。
稼動計画の精度をあげるために熟練した運転員による稼動計画のチューニングを行うことも考えられるが、全ての溶融炉に熟練した運転員を配置することは不可能である上に、稼動計画の信頼性を確実に保証することは困難である。
【0010】
そこで、特許文献1乃至3に記載されるシステムのように、遠隔地に設置した監視設備により溶融炉の運転データを監視し、該監視結果を溶融炉の稼動計画に反映することは非常に有効な手段である。
しかし、本発明のように廃棄物を溶融処理する溶融炉は、処理する廃棄物量、種類、燃焼状態等により運転状態の変化が著しく、前記従来技術ではこのように逐次変化する運転状態に応じた溶融炉の稼動計画を立案することは困難である。また、特許文献1及び2は主に発電所等のプラントを対象としており、本発明にて対象としている溶融炉に適した具体的構成については開示されていない。従って、前記特許文献の監視システムで得られた運転データからは、溶融炉の耐火物侵食量やスリーブの絶縁劣化度合い等に基づく精密な溶融炉の稼動計画を立案することは困難である。また、特許文献3は、溶融炉から収集した運転データをモニタリングするのみであり、これに基づく稼動計画を立案するものではない。
【0011】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、遠隔地にて収集された溶融炉の運転データから溶融炉の運転状態を正確に把握し、さらには該運転データから溶融炉の運転に最適な稼動計画を立案することを可能とした溶融炉の遠隔監視システムを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
複数の溶融炉に備えられた各監視端末と通信ネットワークを介して接続された管理サーバにて、前記監視端末から集積した溶融炉の各種運転データをもとに溶融炉の遠隔監視を行うシステムであって、
前記管理サーバが、前記運転データをもとに各溶融炉の稼動計画を演算する手段と、該稼動計画を格納する手段と、所定時間ごとに取得される運転データをもとに該稼動計画を再度演算して前記格納された稼動計画を更新する手段とを備え、
複数の溶融炉より集積した運転データをもとに演算された最新の稼動計画を前記監視端末に送信することを要旨 ( 参考例 )とする。
【0013】
かかる要旨 ( 参考例 )は、溶融炉に具備された各種計測手段により炉内温度、耐火物温度、スラグ温度、炉壁に導通した電流値、及び炉運転時間等の運転データを経時的に収集し、これに基づき前記管理サーバにて炉部材の交換時期、メンテナンス時期、清掃時期等の稼動計画を的確に求めるシステムである。かかる発明のごとく、前記管理サーバにて所定時間毎に必要とされる運転データを取得し、稼動計画を演算しなおすことにより、常に最新の状態の稼動計画を立案することができ、最適な運転状態とすることができる。また、複数の溶融炉より運転データを一括して集積しているため、大量のデータを集めることができ精度の良い稼動計画を算出することが可能となる。
【0014】
そして請求項1記載の発明として、複数の溶融炉に備えられた監視端末と通信ネットワークを介して接続された管理サーバにて、前記監視端末から集積した溶融炉の各種運転データをもとに溶融炉の遠隔監視を行うシステムであって、
前記管理サーバが、前記複数の溶融炉にて処理すべき廃棄物量データを格納する手段と、前記運転データをもとに溶融炉の稼動計画を演算する手段とを備え、
前記演算手段にて、前記運転データより得られた複数の炉寿命決定要件のうち最短寿命を示す要件を選択し、該最短寿命より演算された稼動計画と前記廃棄物量データとに基づき、複数の溶融炉の中から停止する溶融炉を決定することを特徴とする。
【0015】
かかる発明によれば、前記運転データに加えて、予め定められた複数の溶融炉にて処理すべき廃棄物量データを取得し、前記運転データから得られた各溶融炉の稼動計画と該廃棄物量データに基づき複数の溶融炉全体の運転計画を立案すること、即ち複数の溶融炉の中から停止する溶融炉を決定することにより、発生した廃棄物量を確実に処理可能であるとともに、溶融炉のメンテナンス、清掃、部品交換等の炉の停止時期を複数の溶融炉間で調整することにより廃棄物の処理効率が向上する。
尚、前記炉寿命とは、炉の補修、清掃及び部品の交換等の必要性から、現時点若しくは炉運転開始時点から炉を停止するまでの期間であり、また炉寿命決定要件とは、例えばスリーブの絶縁劣化度や耐火物の侵食量などの、炉寿命を決定する条件である。また、最短寿命を示す要件とは、前記炉寿命決定要件のうち、最も早く炉の停止を必要とする条件のことである。
【0016】
さらに、発明において、前記溶融炉が、炉内に対向配置された電極と、該電極を囲繞するごとく配置された絶縁スリーブを有するプラズマ溶融炉であって、
前記管理サーバが、前記溶融炉の炉壁に設けられた電流検出手段により得られた電流値及び電流発生頻度からなる運転データを取得し、前記演算手段にて、該電流値及び電流発生頻度より得られたスリーブ絶縁劣化度に基づきプラズマ溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする。
【0017】
また、前記管理サーバが、前記溶融炉の炉壁肉厚からなる運転データを取得し、前記演算手段にて初期炉壁肉厚との差より得られた耐火物侵食量に基づき溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする。
さらにまた、前記管理サーバが、前記溶融炉の稼動時間及びスラグ温度からなる運転データを取得し、前記演算手段にて、該稼動時間及びスラグ温度より得られた耐火物侵食量に基づき溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする。
これらの発明は、溶融炉の停止時期を主体とする稼動計画を立案する発明であり、溶融炉の運転を停止すべき状態、即ち絶縁スリーブの絶縁劣化若しくは耐火物の侵食が定常運転不可能な程度になる前に溶融炉の運転を停止するような稼動計画を立案する。これによれば、複数の運転データに基づき正確に停止時期を判断することができる。
【0018】
また、前記溶融炉炉壁に、温度検出手段と、該検出した温度を記憶する手段と、該記憶した温度を前記監視端末に送信する無線送受信手段と、を有するユビキタスセンサを配設し、
該ユビキタスセンサから取得した炉壁温度に基づき前記スラグ温度を算出することを特徴とする。
尚、前記ユビキタスセンサは、前記溶融炉内からの伝熱を利用した熱起電力により作動するように構成することが好適である。
【0019】
ユビキタスセンサとは、近年普及しつつあるユビキタス・コンピューティングシステムを利用したセンサであり遍在性を特徴としている。ユビキタスとは人間が介在せずコンピュータ同士が連携して動作する環境をいい、本発明では偏在的に配設されたセンサから自動的に発信された検出信号を監視端末が自動的に受信することを可能としている。
このときユビキタスセンサは、無線により外部と通信可能な手段、温度を検出する手段、記憶手段、電源等を備えた構成とすることが好適である。
本発明では、ユビキタスセンサがもつ、安価、小型、無線通信の特徴を生かし、従来より広範囲に任意の多数の計測点を設置可能であり、同時に全体コストも低廉化が可能となる。また、広範囲かつ高密度の計測データを利用して高精度な監視システムを提供することが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図1は本発明の実施形態にかかる遠隔監視システムの全体構成図、図2は本発明の一実施形態にかかる遠隔監視システムを具備したプラズマ溶融炉の概略断面図である。尚、本実施形態では監視対象の溶融炉としてプラズマ溶融炉を例に挙げて説明しているが、特にこれに限らず旋回式溶融炉、反射式溶融炉等の廃棄物の溶融処理が可能な溶融炉であれば何れでも良い。
【0021】
図1に示された遠隔監視システムは、プラズマ溶融炉10及び監視端末30を備えた各プラント300A、300B、300C、…と、管理サーバ40を備えた管理センター400からなり、前記監視端末30と前記管理サーバ40はインターネット若しくは専用回線等の通信ネットワーク50により接続されている。また、前記監視端末30と管理サーバ40間でのデータの送受信の際には、通信制御、情報の保護を目的として夫々ファイヤウォール31、41及びルータ32、42を介して通信している。
【0022】
前記監視端末30の内部構成は、図1に示すように、プラント内におけるLAN等のネットワーク間の通信、及び前記通信ネットワーク50を介しての前記管理サーバ40との通信を行う通信部30aと、各種運転データを記憶する記憶部30bと、該運転データをプラズマ溶融炉10から取得する運転データ収集部30cと、LCDやCRTディスプレイ等の稼動計画を表示可能な表示部30dと、プラズマ溶融炉10に配設されたユビキタスセンサと無線によりデータの送受信を行うユビキタスセンサ送受信部30eとを備えている。前記プラズマ溶融炉10から取得する運転データとは、例えば溶融炉炉壁を導通する電流値、耐火物温度、溶融スラグ温度等の時系列データなどである。
【0023】
一方、前記管理サーバ40の内部構成は、前記監視端末30と前記ネットワーク50を介して通信を行う通信部40aと、各プラントの監視端末30より集積した運転データ、及び処理すべき廃棄物量等を格納するデータベース40bと、該運転データより溶融炉の稼動計画を演算する演算部40cとを備えている。
前記演算部40cは、前記運転データに基づき各プラズマ溶融炉10の炉部材の交換時期、メンテナンス時期、清掃時期等の稼動計画を演算する機能を有する。
【0024】
図2は前記プラント300A、300B、300C、…に設けられたプラズマ溶融炉10の概略断面図を示す。かかるプラズマ溶融炉10は、鉄皮11Aで被覆された耐火物11Bからなる炉本体11の上部に主電極13が挿設され、これに対向して炉底部に炉底電極14が挿設されている。前記主電極13の周囲には正規の電流経路を経ずに炉壁を導通する迷走電流を防止するための絶縁スリーブ12が配設されている。該プラズマ溶融炉10では、これらの電極間に直流電源15により直流電流を通流させて炉内にプラズマアークを発生させる。炉壁に設けられた廃棄物投入口16より投入された廃棄物は、プラズマアーク熱及び前記電極間を流れる電流のジュール熱により、溶融スラグ化18されて、出滓口17より排出される。
【0025】
また、かかるプラズマ溶融炉10には各種検出手段が具備されている。例えば、炉壁に設けられた覗き窓19を介して炉内部を観察可能な赤外線カメラ20、炉蓋の嵌挿孔より挿入された保護管付き熱電対21、炉本体の絶縁体(不図示)を挟み主電極13側−炉底電極14側間に導通する電流値を測定する電流計22、及び後述する図8、図9、図11に示すユビキタス温度センサ23等である。これらの検出手段により収集された運転データは、有線/無線回線を介して監視端末30に収集され、さらに通信ネットワーク50を介して前記管理サーバ40に送信される。
【0026】
次に、前記溶融炉遠隔監視システムを利用した監視処理につき図3に示されるフロー図を参照して説明する。
まず、プラント300側にて、プラズマ溶融炉10の各種検出手段から監視端末30に運転データを収集する(S1)。これは前記運転データ収集部30cの指令により行われ、所望する運転データが予め定められた時間毎に収集される。そして、該運転データは一時的に記憶部30bに記憶され、通信部30aにより監視サーバ40へ送信される(S2)。
【0027】
前記管理センター400側の管理サーバ40は、通信部40aにより前記運転データを監視端末30から受信し(S3)、データベース40bへ格納する(S4)。そして、格納された運転データに基づき、演算部30cにて耐火物11Bの余寿命予測、絶縁スリーブ12の余寿命予測等を行い(S5)、これらの余寿命予測より炉部材の交換時期、メンテナンス時期、清掃時期等の稼動計画を演算を行う(S6)。
前記演算部30cにより求められた稼動計画は前記監視端末30に送信され、該監視端末30にて受信した稼動計画を表示部30dに表示、及び稼動計画に基づく運転、メンテナンスを実行する(S7)。
【0028】
そして稼動時における前記運転データ、及びメンテナンス時の耐火物厚さ計測、スリーブ劣化度確認に基づくデータを収集し(S8)、再度収集データを前記監視サーバ40に送信する(S9)。該監視サーバ40では、受信した収集データをデータベース40bに格納し(S10)、前記演算部40cにて該収集データより稼動計画を再演算して(S11)データベース40b内の稼動計画を更新し、各プラントへ送信する(S12)。このように、所定時間毎に取得した運転データに基づき稼動計画を演算して、その都度稼動計画を更新するため、最新の稼動計画に基づき最適な溶融炉の運転を行うことができる。
【0029】
次に、図4を参照して前記管理サーバ40における稼動計画立案処理のフローを説明する。前記管理サーバ40では、データベース40bに前記監視端末30より集積した運転データを格納し(S20)、該運転データより炉寿命決定要件を予測する(S21)。炉寿命とは、例えば炉の補修、清掃及び部品の交換等の必要性から、現時点若しくは炉運転開始時点から炉を停止するまでの期間であり、また炉寿命決定要件とは、例えば絶縁スリーブ12の絶縁劣化度や耐火物11Bの侵食量などの、炉寿命を決定する条件である。そして該炉寿命決定要件から選択した最短寿命要件より稼動計画を演算する(S22)。このとき、最短寿命要件とは、前記炉寿命決定要件のうち、最も早く炉の停止を必要とする条件のことである。例えば、炉寿命決定要件が▲1▼出滓口レンガ侵食量(炉寿命:1ヶ月)、▲2▼絶縁スリーブの絶縁劣化度合い(炉寿命:6ヶ月)、▲3▼側壁レンガ侵食量(炉寿命:3ヶ月)、▲4▼二次燃耐火物(炉寿命:6ヶ月)である場合、これらのうちから最も早く寿命が訪れる▲1▼出滓口レンガ侵食量を最短寿命要件とする。
【0030】
また、前記データベース40bには、予め定められた複数のプラントにて処理すべき廃棄物量を格納する(S23)。そして、前記演算により求められた稼動計画と前記廃棄物量から停止炉を決定する(S24)。即ち、処理すべき廃棄物量が効率良く各プラントに配分され、可能な限り休止炉を作らないように複数プラントの統括的な運転計画を立案する。このとき、同時に停止炉の休炉期間を決定することもできる。これにより、発生した廃棄物量を確実に処理可能であるとともに、溶融炉のメンテナンス、部品交換等の炉の停止時期を複数の溶融炉間で調整することにより廃棄物の処理効率が向上する
【0031】
ここで、前記演算部40bにて運転データより稼動計画を立案するための演算方法の一例を説明する。
まず、耐火物11の侵食量に基づき稼動計画を演算する場合は、取得したスラグ温度t及び運転時間hにより下記演算式により侵食量を算出する。
侵食量=A×exp(B/(t+273.15)+C)×h …(1)
ここで、t:スラグ温度(℃)、h:運転時間(秒)、A,B,C:演算パラメータ、である。演算パラメータは、複数のプラントより集積した運転データより導出しており、所定時間毎に再チューニングを行う。
【0032】
また、絶縁スリーブ12の絶縁劣化度に基づき稼動計画を演算する場合は、前記電流計22により取得した電流値により以下のファジィ推論により絶縁劣化度を演算する。
まず、複数のプラントより集積された運転データによりファジィ集合を求め、さらに図6に示されるように、迷走電流発生回数が該ファジィ集合に所属する度合いを表すメンバシップ関数(a)及び迷走電流ピーク値のメンバシップ関数(b)を求める。そして、前記監視端末30より得られた電流値及び電流発生回数から前記メンバシップ関数により夫々の集合における適合度を求め、次に図5に示されるファジィルールによりスリーブの絶縁劣化度(%)を演算する。本実施形態では一例として、迷走電流ピーク値(A)を基準電流値以下:B(BIG)、基準電流値:Z(ZERO)、基準電流値以下:S(SMALL)とし、迷走電流発生回数(5A以上でかつ2秒以上迷走電流が発生した回数)を基準回数以上:B(BIG)基準回数:Z(ZERO)、基準回数以下:S(SMALL)としている。
【0033】
さらに、このようにして求められたスリーブ絶縁劣化度(%)と運転時間との関係は図7のグラフのようになり、下記演算式によりスリーブ余寿命を演算することができる。
スリーブ余寿命=(閾値−今回劣化度)/劣化速度 …(2)
このとき、前記劣化速度は下記式により算出する。
劣化速度=(今回劣化度−前回劣化度)/(今回計測時間t−前回計測時間t’) …(3)
とする。
【0034】
このように、炉壁に導通する電流値若しくは炉内温度からなる運転データに基づき稼動計画を立案することにより、絶縁スリーブの絶縁劣化若しくは耐火物の侵食が定常運転不可能な程度になる前に溶融炉の運転を停止することができる。さらに、複数の運転データに基づき正確に停止時期を判断することができる。
尚、炉内耐火物11Bに挿設した熱電対(不図示)により侵食量を検出し、該侵食量に基づき炉停止時期を判断する構成としても良い。これは、耐火物11Bの侵食に伴い溶融スラグ18と耐火物11Bとの境界面まで該熱電対が侵食される性質を利用し、該熱電対に電流を通流し、その抵抗値を測定することにより熱電対長、即ち耐火物肉厚を算出し、その初期肉厚と所定時間経過後の肉厚との差より得られた耐火物侵食量に基づき稼動計画を演算する構成とする。
【0035】
図8乃至図12には、前記検出手段として前記プラズマ溶融炉10の炉壁にユビキタスセンサを用いたときの実施形態を示している。
図8はユビキタスセンサを埋設した耐火物11Bを示す図1のA部拡大断面図を示しており、前記耐火物11Bと、炉壁を冷却保護するための水冷ジャケット11Cとの境界にユビキタスセンサ23を多数配設している。該ユビキタスセンサ23の構成は、図10に示されるように耐火物11Bの温度を検知する熱電対23c、検知した信号を処理する信号処理装置とメモリと無線送受信装置を備えたIC−TAG23b、さらに必要に応じて前記溶融炉10内からの伝熱を利用して熱起電力により電圧を発生し電源とする熱電素子23aを具備した構成としている。前記IC−TAG23bの基盤には、高分子系材料または柔軟性を有するセラミックプレートを利用可能である。
【0036】
かかるユビキタスセンサ23により計測された温度データは、図12の監視端末とユビキタスセンサ間の接続構成に示されるように収集される。即ち、図12(a)のように監視端末30に備えられた無線リーダが溶融炉付近に予め配置されており、該無線リーダ30Aにより各センサ23からの温度データを受信する構成となっている。このとき、無線リーダ30Aを所持した運転員の定時計測により温度データを収集しても良い。
また、別の方法として、図12(b)のように、近隣に位置するセンサ23間で無線通信を行うようにし、センサ23で計測された温度データを順次近隣のセンサと無線で送受信しながら伝達し、それらをアンテナ23dにより炉近傍のリーダ30Aに送信して該リーダ30Aにてデータ収集し、DCS等で監視することも好適である。
【0037】
尚、かかるユビキタスセンサ23を利用する場合、図9のように予め耐火レンガ11Bの内部に該センサ23を埋設しておいても良いし、図11のように耐火物冷却用水管11Dに沿って湾曲させて配設しても良い。
このように、温度検出手段を有するユビキタスセンサ23を利用することにより、従来より広範囲に任意に多数の計測点を設置可能であり同時に全体コストも低減することができる。また、広範囲かつ高密度の計測データを利用して、高精度な監視システムを提供することが可能となる。
【0038】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明の要旨 ( 参考例 )によれば、複数の溶融炉からの運転データを集積し、これに基づき各溶融炉の稼動計画を立案しているため、多量の運転データより精度の良い稼動計画を算出することが可能となる。さらに、所定時間毎に取得した運転データに基づき稼動計画を演算して、その都度稼動計画を更新するため、最新の稼動計画に基づき最適な溶融炉の運転を行うことができる。
そして請求項1記載の本発明によれば、複数の溶融炉の運転データと、これらの溶融炉にて処理すべき廃棄物量データとから溶融炉全体の運転計画を立案しているため、発生した廃棄物量を確実に処理可能であるとともに、溶融炉のメンテナンス、部品交換等の炉の停止時期を複数の溶融炉間で調整することにより廃棄物の処理効率が向上する。
【0039】
また、炉壁に導通する電流値若しくは炉内温度からなる運転データに基づき稼動計画を立案することにより、絶縁スリーブの絶縁劣化若しくは耐火物の侵食が定常運転不可能な程度になる前に溶融炉の運転を停止することができる。さらに、複数の運転データに基づき正確に停止時期を判断することができる。
さらにまた、ユビキタスセンサを利用して炉壁温度を検出することにより、システムの低廉化が図れ、かつ多数の計測点を設置可能であり高精度な監視システムが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態にかかる遠隔監視システムの全体構成図である。
【図2】 本発明の一実施形態にかかる遠隔監視システムを具備したプラズマ溶融炉の概略断面図である。
【図3】 本実施形態の遠隔監視システムにおける監視処理のフロー図である。
【図4】 本実施形態の管理サーバにおける稼動計画立案処理のフロー図である。
【図5】 絶縁スリーブの絶縁劣化度を算出するためのファジィルールを表す表である。
【図6】 絶縁スリーブの絶縁劣化度を算出するためのメンバシップ関数を示す図である。
【図7】 絶縁スリーブの絶縁劣化度と時間の関係を示すグラフ図である。
【図8】 ユビキタスセンサを埋設した耐火物を示す図1のA部拡大断面図である。
【図9】 ユビキタスセンサを埋設した耐火レンガを示す図1のA部拡大面図である。
【図10】 ユビキタスセンサの構成図である。
【図11】 水管を備えた耐火物にユビキタスセンサを埋設した図1のA部拡大断面図である。
【図12】 監視端末とユビキタスセンサ間の接続構成を示す図である。
【図13】 従来のプラズマ炉の概略断面図である。
【図14】 従来の旋回式溶融炉の概略断面図である。
【符号の説明】
10 プラズマ溶融炉
11B 耐火物
12 絶縁スリーブ
17 出滓口
20 赤外線カメラ
21 熱電対
22 電流計
23 ユビキタスセンサ
23a 熱伝素子
23b IC−TAG
23c 熱電対
23d アンテナ
30 監視端末
40 管理サーバ
300A、300B、300C プラント
400 管理センター
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a system for comprehensively monitoring a melting furnace for melting waste such as incinerated ash, fly ash, and residues from a remote location via a communication network.
[0002]
[Prior art]
Wastes such as municipal waste, sewage sludge, incineration ash such as industrial waste, fly ash and residue are melted in a melting furnace, slag is reused or discarded. Examples of melting furnaces used for these melting processes include plasma melting furnaces, swirling melting furnaces, and reflection melting furnaces. However, when melting ash, it is necessary to operate above the melting point of ash. Therefore, in any melting furnace, the inside of the furnace is maintained at a high temperature of about 1300 ° C. or higher. Since the refractory disposed on the inner wall of the furnace is eroded by such a high-temperature atmosphere in the furnace, it is necessary to periodically replace the refractory.
[0003]
Conventionally, the refractory replacement timing is determined based on the refractory erosion amount calculated from the refractory wall thickness measured at the time of reactor shutdown inspection or the refractory erosion amount estimated from the operating time and slag temperature. I was planning. However, stopping the melting furnace each time to measure the thickness of the refractory causes deterioration of operating efficiency, and when estimating the erosion amount from the operating time and slag temperature, the past long-term operation data is used. A large amount of data must be collected, and at present, it is difficult to derive an accurate operation plan because the estimation formula is inaccurate due to a lack of data.
[0004]
It is also important to monitor the temperature in the furnace so that the temperature in the furnace becomes higher than necessary and damage and wear of the refractory are not accelerated. Conventionally, a method of measuring temperature using a thermocouple is generally used for monitoring the temperature inside the furnace, and the operation control of the furnace is performed based on the temperature measured by the monitoring facility provided outside the furnace. .
FIG. 13 and FIG. 14 show an example of a conventional melting furnace and an outline of the monitoring means provided in them. FIG. 13 shows a plasma melting furnace 100A, which is one of melting furnaces, in which a plasma arc is generated by a DC power source 105 between a main electrode 103 and a bottom electrode 104 respectively inserted at the top and bottom of the furnace body 101. The waste is melted into slag 107 by the plasma arc heat and the Joule heat of the current flowing between the electrodes.
[0005]
The plasma melting furnace 100A is provided with a temperature sensor 111 for detecting the temperature in the furnace, and the temperature measured by the temperature sensor 111 is sent to a monitoring facility 110 provided outside the furnace, and the monitoring facility A DC power source or the like is controlled based on the temperature measured at 110 to keep the furnace temperature constant. Further, in the plasma melting furnace 100A, an insulating sleeve 102 is disposed so as to surround the main electrode, thereby preventing stray currents from being conducted to the furnace wall. However, with the continuous operation of the melting furnace, the insulation sleeve 102 is worn out, damaged, or a stray current is generated due to deposits. Therefore, an ammeter 106 is provided to monitor this. The current value measured by the ammeter 106 is sent to the monitoring equipment 110, and when the occurrence of stray current is confirmed, the operation of the furnace is stopped for maintenance.
[0006]
FIG. 14 shows a conventional swirl type melting furnace 100B. The swirl type melting furnace 100B melts waste such as ash mixed in air and transported into the furnace main body 108 by combustion heat of a burner or the like. In the melting furnace 100B as well, the temperature sensor 111 for detecting the temperature in the furnace is provided similarly to the plasma melting furnace 100A, and the temperature measured by the temperature sensor 111 is sent to the monitoring facility 110 outside the furnace, Based on this, the furnace temperature is controlled by controlling the fuel supply amount of the burner.
As described above, based on various detection signals collected in the monitoring facility from various monitoring means such as temperature sensors and ammeters conventionally provided in the melting furnace, an operation plan for repairing, cleaning and replacing parts of the melting furnace is prepared. I was planning.
[0007]
On the other hand, with recent development of communication equipment, a system for monitoring a plant from a remote location has been developed. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-3113 (Patent Document 1), such a system monitors the state of equipment operated in a plant and transmits the obtained equipment information to a remote location via a communication line. The management facility centrally manages the deterioration state of the equipment based on the equipment information.
A system that unifies and monitors information from sensors provided in operating plant equipment is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-117468 (Patent Document 2).
Further, JP 2002-221310 A (Patent Document 3) discloses an operation monitoring monitor system for a melting furnace, and a system for monitoring data on desired attributes collected from the melting furnace during operation by a remote unit. Has been proposed.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-3113
[Patent Document 2]
JP 2002-117468 A
[Patent Document 3]
JP 2002-221310 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional melting furnace, an operation plan has been made based on various operation data collected by the monitoring facility attached to the melting furnace. However, it is a fact that data such as the erosion amount of the refractory in the melting furnace and the degree of sleeve insulation deterioration have a very long change time and the operation amount is inaccurate because the amount of accumulated data is small.
It may be possible to tune the operation plan by skilled operators in order to increase the accuracy of the operation plan, but it is impossible to place skilled operators in all melting furnaces and the reliability of the operation plan It is difficult to guarantee the sex.
[0010]
Therefore, as in the systems described in Patent Documents 1 to 3, it is very effective to monitor the operation data of the melting furnace with monitoring equipment installed at a remote place and reflect the monitoring result in the operation plan of the melting furnace. Means.
However, in the melting furnace for melting waste as in the present invention, the operating state changes remarkably depending on the amount, type, combustion state, etc. of the waste to be processed. It is difficult to create a melting furnace operation plan. Patent Documents 1 and 2 mainly target plants such as power plants, and do not disclose a specific configuration suitable for the melting furnace targeted by the present invention. Therefore, it is difficult to formulate a precise melting furnace operation plan based on the refractory erosion amount of the melting furnace and the degree of insulation deterioration of the sleeve from the operation data obtained by the monitoring system of the above-mentioned patent document. Further, Patent Document 3 only monitors operation data collected from the melting furnace, and does not make an operation plan based on the operation data.
[0011]
Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention accurately grasps the operation state of the melting furnace from the operation data of the melting furnace collected at a remote place, and further optimal for the operation of the melting furnace from the operation data. An object is to provide a remote monitoring system for a melting furnace that makes it possible to make an operation plan.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  Therefore, in order to solve this problem, the present invention provides:
  A system that performs remote monitoring of a melting furnace based on various operation data of the melting furnace accumulated from the monitoring terminal at a management server connected to each monitoring terminal provided in a plurality of melting furnaces via a communication network. There,
  The management server calculates the operation plan based on the operation data obtained by calculating means for calculating the operation plan of each melting furnace based on the operation data, means for storing the operation plan, and operation data acquired every predetermined time. Means for recalculating and updating the stored operation planAndPrepared,
  Sending the latest operation plan calculated based on operation data collected from multiple melting furnaces to the monitoring terminal.Abstract ( Reference example )And
[0013]
  TakeAbstract ( Reference example )Collects operation data such as furnace temperature, refractory temperature, slag temperature, current value conducted to the furnace wall, and furnace operation time over time by various measuring means provided in the melting furnace, and based on the above, This is a system that accurately obtains an operation plan such as a furnace member replacement time, maintenance time, and cleaning time in the management server. As in this invention, the operation server necessary for every predetermined time is obtained by the management server and the operation plan is recalculated, so that the operation plan in the latest state can be always established, and the optimum operation is performed. State. In addition, since operation data is collected from a plurality of melting furnaces in a lump, a large amount of data can be collected, and a highly accurate operation plan can be calculated.
[0014]
  And claim 1As an invention, in a management server connected via a communication network to monitoring terminals provided in a plurality of melting furnaces, remote monitoring of the melting furnaces is performed based on various operation data of the melting furnaces accumulated from the monitoring terminals. A system,
  Means for storing waste amount data to be processed in the plurality of melting furnaces, and means for calculating an operation plan of the melting furnace based on the operation data;AndPrepared,
  The calculation means selects a requirement indicating the shortest life among a plurality of furnace life determination requirements obtained from the operation data, and based on the operation plan calculated from the shortest life and the waste amount data, A melting furnace to be stopped is determined from among the melting furnaces.
[0015]
According to this invention, in addition to the operation data, waste amount data to be processed in a plurality of predetermined melting furnaces is acquired, and the operation plan of each melting furnace and the waste amount obtained from the operation data By creating an operation plan for the entire melting furnace based on the data, that is, by deciding the melting furnace to be stopped from among the plurality of melting furnaces, it is possible to reliably handle the amount of waste generated and The waste disposal efficiency is improved by adjusting the furnace stop timings for maintenance, cleaning, parts replacement, etc., among multiple melting furnaces.
The furnace life is a period from the necessity of repairing the furnace, cleaning, replacement of parts, etc., to the time when the furnace is stopped from the current time or the start of the furnace operation. It is a condition that determines the life of the furnace, such as the degree of insulation deterioration and the amount of refractory erosion. The requirement indicating the shortest life is a condition that requires the furnace to be stopped first among the furnace life determination requirements.
[0016]
  further,BookIn the invention, the melting furnace is a plasma melting furnace having an electrode disposed opposite to the furnace and an insulating sleeve disposed so as to surround the electrode,
  The management server obtains operation data including a current value and a current generation frequency obtained by a current detection unit provided on a furnace wall of the melting furnace, and the calculation unit calculates the current value and the current generation frequency from the current value and the current generation frequency. The stop timing of the plasma melting furnace is determined based on the obtained sleeve insulation deterioration degree.
[0017]
Further, the management server acquires operation data comprising the furnace wall thickness of the melting furnace and stops the melting furnace based on the refractory erosion amount obtained from the difference from the initial furnace wall thickness by the computing means. It is characterized by judging the time.
Furthermore, the management server obtains operation data including the operating time and slag temperature of the melting furnace, and the calculation means calculates the melting furnace based on the refractory erosion amount obtained from the operating time and slag temperature. The stop time is judged.
These inventions are the inventions for making an operation plan mainly based on the melting time of the melting furnace, and the state in which the operation of the melting furnace should be stopped, that is, the insulation deterioration of the insulating sleeve or the erosion of the refractory cannot be performed in a steady state. Develop an operation plan that stops the operation of the melting furnace before it reaches the point. According to this, it is possible to accurately determine the stop time based on a plurality of operation data.
[0018]
In addition, a ubiquitous sensor having a temperature detection means, a means for storing the detected temperature, and a wireless transmission / reception means for transmitting the stored temperature to the monitoring terminal is disposed on the melting furnace wall,
The slag temperature is calculated based on the furnace wall temperature acquired from the ubiquitous sensor.
It is preferable that the ubiquitous sensor is configured to be operated by a thermoelectromotive force using heat transfer from the melting furnace.
[0019]
The ubiquitous sensor is a sensor using a ubiquitous computing system that has been spreading in recent years, and is characterized by ubiquity. Ubiquitous refers to an environment in which computers operate in cooperation with each other without human intervention. In the present invention, the monitoring terminal automatically receives detection signals automatically transmitted from ubiquitous sensors. Is possible.
At this time, the ubiquitous sensor is preferably configured to include means capable of communicating with the outside wirelessly, means for detecting temperature, storage means, a power source, and the like.
In the present invention, by utilizing the features of low cost, small size, and wireless communication that the ubiquitous sensor has, any number of measurement points can be set in a wider range than before, and at the same time, the overall cost can be reduced. In addition, it is possible to provide a highly accurate monitoring system using a wide range and high density measurement data.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a remote monitoring system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view of a plasma melting furnace provided with a remote monitoring system according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a plasma melting furnace is described as an example of a melting furnace to be monitored. However, the present invention is not limited to this, and waste melting processing such as a swirling melting furnace and a reflection melting furnace is possible. Any melting furnace may be used.
[0021]
1 includes each plant 300A, 300B, 300C,... Having a plasma melting furnace 10 and a monitoring terminal 30, and a management center 400 having a management server 40. The management server 40 is connected by a communication network 50 such as the Internet or a dedicated line. Further, when data is transmitted / received between the monitoring terminal 30 and the management server 40, communication is performed via firewalls 31 and 41 and routers 32 and 42 for the purpose of communication control and information protection, respectively.
[0022]
As shown in FIG. 1, the internal configuration of the monitoring terminal 30 includes a communication unit 30 a that performs communication between networks such as a LAN in a plant, and communication with the management server 40 via the communication network 50. A storage unit 30b that stores various operation data, an operation data collection unit 30c that acquires the operation data from the plasma melting furnace 10, a display unit 30d that can display an operation plan such as an LCD or a CRT display, and the plasma melting furnace 10 And a ubiquitous sensor transmitting / receiving unit 30e that wirelessly transmits and receives data. The operation data acquired from the plasma melting furnace 10 is, for example, time series data such as a current value for conducting the melting furnace wall, a refractory temperature, and a melting slag temperature.
[0023]
On the other hand, the internal configuration of the management server 40 includes the communication unit 40a that communicates with the monitoring terminal 30 via the network 50, the operation data accumulated from the monitoring terminal 30 of each plant, the amount of waste to be processed, and the like. A database 40b to be stored and a calculation unit 40c for calculating a melting furnace operation plan from the operation data are provided.
The calculation unit 40c has a function of calculating an operation plan such as replacement time, maintenance time, and cleaning time of the furnace members of each plasma melting furnace 10 based on the operation data.
[0024]
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the plasma melting furnace 10 provided in the plants 300A, 300B, 300C,. The plasma melting furnace 10 has a main electrode 13 inserted in the upper part of a furnace body 11 made of a refractory 11B coated with an iron skin 11A, and a furnace bottom electrode 14 is inserted in the furnace bottom so as to face this. Yes. An insulating sleeve 12 is disposed around the main electrode 13 to prevent stray currents that pass through the furnace wall without passing through a normal current path. In the plasma melting furnace 10, a direct current is passed between these electrodes by a direct current power source 15 to generate a plasma arc in the furnace. Waste introduced from the waste inlet 16 provided on the furnace wall is melted into slag 18 by the plasma arc heat and the Joule heat of the current flowing between the electrodes, and is discharged from the outlet 17.
[0025]
The plasma melting furnace 10 is provided with various detection means. For example, an infrared camera 20 capable of observing the inside of the furnace through a viewing window 19 provided on the furnace wall, a thermocouple 21 with a protective tube inserted from a fitting insertion hole of the furnace lid, and an insulator (not shown) of the furnace body These are an ammeter 22 for measuring a current value conducted between the main electrode 13 side and the furnace bottom electrode 14 side, and a ubiquitous temperature sensor 23 shown in FIGS. 8, 9, and 11 to be described later. The operation data collected by these detection means is collected by the monitoring terminal 30 via a wired / wireless line and further transmitted to the management server 40 via the communication network 50.
[0026]
Next, the monitoring process using the melting furnace remote monitoring system will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, operation data is collected in the monitoring terminal 30 from various detection means of the plasma melting furnace 10 on the plant 300 side (S1). This is performed according to a command from the operation data collection unit 30c, and desired operation data is collected every predetermined time. The operation data is temporarily stored in the storage unit 30b and transmitted to the monitoring server 40 by the communication unit 30a (S2).
[0027]
The management server 40 on the management center 400 side receives the operation data from the monitoring terminal 30 through the communication unit 40a (S3) and stores it in the database 40b (S4). Then, based on the stored operation data, the remaining life of the refractory 11B and the remaining life of the insulating sleeve 12 are predicted by the calculation unit 30c (S5). An operation plan such as time and cleaning time is calculated (S6).
The operation plan obtained by the calculation unit 30c is transmitted to the monitoring terminal 30, the operation plan received by the monitoring terminal 30 is displayed on the display unit 30d, and operation and maintenance based on the operation plan are executed (S7). .
[0028]
Then, the operation data during operation, the refractory thickness measurement during maintenance, and the data based on the sleeve deterioration degree confirmation are collected (S8), and the collected data is transmitted again to the monitoring server 40 (S9). The monitoring server 40 stores the received collected data in the database 40b (S10), recalculates the operation plan from the collected data in the calculation unit 40c (S11), and updates the operation plan in the database 40b. It transmits to each plant (S12). Thus, since the operation plan is calculated based on the operation data acquired every predetermined time and the operation plan is updated each time, the optimum operation of the melting furnace can be performed based on the latest operation plan.
[0029]
Next, an operation plan drafting process flow in the management server 40 will be described with reference to FIG. The management server 40 stores the operation data accumulated from the monitoring terminal 30 in the database 40b (S20), and predicts the furnace life determination requirement from the operation data (S21). The furnace life is a period from the necessity of repairing the furnace, cleaning, and replacement of parts, for example, to the time when the furnace is stopped from the present time or the start of the furnace operation, and the furnace life determination requirement is, for example, the insulating sleeve 12. These are conditions for determining the furnace life, such as the degree of insulation deterioration of the steel and the amount of erosion of the refractory 11B. Then, an operation plan is calculated from the minimum life requirement selected from the furnace life determination requirement (S22). At this time, the shortest life requirement is a condition that requires the furnace to be shut down first among the furnace life determination requirements. For example, the furnace life determination requirements are: (1) Outlet brick erosion amount (furnace life: 1 month), (2) Insulation sleeve insulation deterioration degree (furnace life: 6 months), (3) Side wall brick erosion amount (furnace (4) Lifetime: 3 months), (4) Secondary flame refractories (furnace life: 6 months), and (1) Outgoing brick erosion amount is the shortest life requirement.
[0030]
The database 40b stores the amount of waste to be processed at a plurality of predetermined plants (S23). And a shutdown furnace is determined from the operation plan calculated | required by the said calculation, and the said waste amount (S24). In other words, a comprehensive operation plan for a plurality of plants is created so that the amount of waste to be processed is efficiently distributed to each plant, and a shutdown furnace is not created as much as possible. At this time, the shutdown period of the shutdown furnace can be determined at the same time. As a result, the amount of waste generated can be treated reliably, and the waste disposal efficiency is improved by adjusting the furnace stop timing for melting furnace maintenance, parts replacement, etc., among multiple melting furnaces.
[0031]
Here, an example of a calculation method for making an operation plan from the operation data in the calculation unit 40b will be described.
First, when calculating an operation plan based on the amount of erosion of the refractory 11, the amount of erosion is calculated by the following equation using the acquired slag temperature t and operation time h.
Erosion amount = A × exp (B / (t + 273.15) + C) × h (1)
Here, t: slag temperature (° C.), h: operation time (seconds), A, B, C: calculation parameters. The calculation parameter is derived from operation data accumulated from a plurality of plants, and re-tuning is performed every predetermined time.
[0032]
Further, when the operation plan is calculated based on the degree of insulation deterioration of the insulating sleeve 12, the degree of insulation deterioration is calculated by the following fuzzy inference based on the current value acquired by the ammeter 22.
First, a fuzzy set is obtained from operation data accumulated from a plurality of plants. Further, as shown in FIG. 6, a membership function (a) indicating the degree to which the number of stray current occurrences belongs to the fuzzy set and a stray current peak. The value membership function (b) is obtained. Then, the degree of fitness in each set is obtained from the current value obtained from the monitoring terminal 30 and the number of current occurrences by the membership function, and then the insulation deterioration degree (%) of the sleeve is obtained by the fuzzy rule shown in FIG. Calculate. In this embodiment, as an example, the stray current peak value (A) is set to a reference current value or less: B (BIG), a reference current value: Z (ZERO), a reference current value or less: S (SMALL), and the number of stray current occurrences ( The number of times stray current is generated at 5 A or more and 2 seconds or more) is set to the reference number or more: B (BIG) reference number: Z (ZERO), below the reference number: S (SMALL).
[0033]
Furthermore, the relationship between the sleeve insulation deterioration rate (%) thus determined and the operation time is as shown in the graph of FIG. 7, and the remaining sleeve life can be calculated by the following equation.
Sleeve remaining life = (threshold-current deterioration level) / deterioration speed (2)
At this time, the deterioration rate is calculated by the following equation.
Deterioration speed = (current deterioration degree−previous deterioration degree) / (current measurement time t−previous measurement time t ′) (3)
And
[0034]
Thus, by formulating an operation plan based on operation data consisting of the current value conducted to the furnace wall or the temperature in the furnace, before the insulation deterioration of the insulation sleeve or the erosion of the refractory becomes a level where steady operation is impossible. The operation of the melting furnace can be stopped. Furthermore, the stop time can be accurately determined based on a plurality of operation data.
In addition, it is good also as a structure which detects the amount of erosion with the thermocouple (not shown) inserted in the refractory 11B in a furnace, and judges a furnace stop time based on this amount of erosion. This utilizes the property that the thermocouple is eroded to the boundary surface between the molten slag 18 and the refractory 11B as the refractory 11B is eroded, current is passed through the thermocouple, and the resistance value is measured. Thus, the thermocouple length, that is, the refractory thickness is calculated, and the operation plan is calculated based on the refractory erosion amount obtained from the difference between the initial thickness and the thickness after a predetermined time.
[0035]
8 to 12 show an embodiment in which a ubiquitous sensor is used for the furnace wall of the plasma melting furnace 10 as the detection means.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a portion A of FIG. 1 showing the refractory 11B in which the ubiquitous sensor is embedded. The ubiquitous sensor 23 is provided at the boundary between the refractory 11B and the water cooling jacket 11C for cooling and protecting the furnace wall. Many are arranged. As shown in FIG. 10, the ubiquitous sensor 23 includes a thermocouple 23c that detects the temperature of the refractory 11B, an IC-TAG 23b that includes a signal processing device that processes the detected signal, a memory, and a wireless transmission / reception device. A thermoelectric element 23a is used as a power source by generating a voltage by thermoelectromotive force using heat transfer from the melting furnace 10 as necessary. For the substrate of the IC-TAG 23b, a polymer material or a flexible ceramic plate can be used.
[0036]
The temperature data measured by the ubiquitous sensor 23 is collected as shown in the connection configuration between the monitoring terminal and the ubiquitous sensor in FIG. That is, as shown in FIG. 12A, a wireless reader provided in the monitoring terminal 30 is arranged in the vicinity of the melting furnace, and the wireless reader 30A receives temperature data from each sensor 23. . At this time, the temperature data may be collected by regular measurement of an operator who has the wireless reader 30A.
As another method, as shown in FIG. 12B, wireless communication is performed between the sensors 23 located in the vicinity, and the temperature data measured by the sensors 23 is sequentially transmitted and received with the neighboring sensors wirelessly. It is also preferable to transmit them, transmit them to the reader 30A near the furnace by the antenna 23d, collect data by the reader 30A, and monitor by DCS or the like.
[0037]
When using such a ubiquitous sensor 23, the sensor 23 may be embedded in advance in the refractory brick 11B as shown in FIG. 9, or along the refractory cooling water pipe 11D as shown in FIG. You may arrange | position by making it curve.
In this way, by using the ubiquitous sensor 23 having the temperature detecting means, it is possible to install arbitrarily many measurement points in a wider range than before, and at the same time, the overall cost can be reduced. It is also possible to provide a highly accurate monitoring system using a wide range and high density measurement data.
[0038]
【The invention's effect】
  As described above, the present inventionSummary of ( Reference example )According to the above, since operation data from a plurality of melting furnaces are collected and an operation plan for each melting furnace is drawn up based on this, it becomes possible to calculate an operation plan with higher accuracy than a large amount of operation data. . Furthermore, since the operation plan is calculated based on the operation data acquired every predetermined time and the operation plan is updated every time, the optimum operation of the melting furnace can be performed based on the latest operation plan.
  And according to the invention as claimed in claim 1,Since the operation plan of the entire melting furnace is drawn up from the operation data of multiple melting furnaces and the amount of waste data to be processed in these melting furnaces, it is possible to reliably process the amount of waste generated and to melt The waste disposal efficiency is improved by adjusting the furnace stop timing such as furnace maintenance and parts replacement among a plurality of melting furnaces.
[0039]
In addition, by preparing an operation plan based on the operation data consisting of the current value connected to the furnace wall or the temperature in the furnace, the melting furnace before the deterioration of insulation of the insulation sleeve or the erosion of the refractory becomes impossible to the steady operation. Can be stopped. Furthermore, the stop time can be accurately determined based on a plurality of operation data.
Furthermore, by detecting the furnace wall temperature using a ubiquitous sensor, the system can be reduced in cost, and a large number of measurement points can be installed, thereby enabling a highly accurate monitoring system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a remote monitoring system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a plasma melting furnace equipped with a remote monitoring system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart of monitoring processing in the remote monitoring system of the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart of operation plan planning processing in the management server of the present embodiment.
FIG. 5 is a table showing fuzzy rules for calculating an insulation deterioration degree of an insulating sleeve.
FIG. 6 is a diagram illustrating a membership function for calculating an insulation deterioration degree of an insulating sleeve.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the degree of insulation deterioration of an insulating sleeve and time.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a part A in FIG. 1 showing a refractory in which a ubiquitous sensor is embedded.
FIG. 9 is an enlarged view of part A of FIG. 1 showing a refractory brick in which a ubiquitous sensor is embedded.
FIG. 10 is a configuration diagram of a ubiquitous sensor.
11 is an enlarged cross-sectional view of a part A of FIG. 1 in which a ubiquitous sensor is embedded in a refractory provided with a water pipe.
FIG. 12 is a diagram illustrating a connection configuration between a monitoring terminal and a ubiquitous sensor.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a conventional plasma furnace.
FIG. 14 is a schematic sectional view of a conventional swirling melting furnace.
[Explanation of symbols]
10 Plasma melting furnace
11B Refractory
12 Insulation sleeve
17 Outlet
20 Infrared camera
21 Thermocouple
22 Ammeter
23 Ubiquitous sensor
23a Heat transfer element
23b IC-TAG
23c thermocouple
23d antenna
30 Monitoring terminal
40 Management server
300A, 300B, 300C plant
400 management center

Claims (6)

複数の溶融炉に備えられた監視端末と通信ネットワークを介して接続された管理サーバにて、前記監視端末から集積した溶融炉の各種運転データをもとに溶融炉の遠隔監視を行うシステムであって、
前記管理サーバが、前記複数の溶融炉にて処理すべき廃棄物量データを格納する手段と、前記運転データをもとに溶融炉の稼動計画を演算する手段とを備え、
前記演算手段にて、前記運転データより得られた複数の炉寿命決定要件のうち最短寿命を示す要件を選択し、該最短寿命より演算された稼動計画と前記廃棄物量データとに基づき、複数の溶融炉の中から停止する溶融炉を決定することを特徴とする溶融炉の遠隔監視システム。
This is a system for remotely monitoring a melting furnace based on various operation data of the melting furnace accumulated from the monitoring terminal by a management server connected to a monitoring terminal provided in a plurality of melting furnaces via a communication network. And
Said management server, and means for storing the waste data to be processed by the plurality of the melting furnace, and means for calculating the operating plan based on soluble Toruro the operating data,
The calculation means selects a requirement indicating the shortest life among a plurality of furnace life determination requirements obtained from the operation data, and based on the operation plan calculated from the shortest life and the waste amount data, A remote monitoring system for a melting furnace, wherein a melting furnace to be stopped is determined from among the melting furnaces .
請求項1記載の溶融炉が、炉内に対向配置された電極と、該電極を囲繞するごとく配置された絶縁スリーブを有するプラズマ溶融炉であって、
前記管理サーバが、前記溶融炉の炉壁に設けられた電流検出手段により得られた電流値及び電流発生頻度からなる運転データを取得し、前記演算手段にて、該電流値及び電流発生頻度より得られたスリーブ絶縁劣化度に基づきプラズマ溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする溶融炉の遠隔監視システム。
The melting furnace according to claim 1 is a plasma melting furnace having an electrode disposed opposite to the furnace and an insulating sleeve disposed so as to surround the electrode,
The management server obtains operation data including a current value and a current generation frequency obtained by a current detection unit provided on a furnace wall of the melting furnace, and the calculation unit calculates the current value and the current generation frequency from the current value and the current generation frequency. A remote monitoring system for a melting furnace, wherein the stop timing of the plasma melting furnace is determined based on the obtained sleeve insulation deterioration degree .
記管理サーバが、前記溶融炉の炉壁肉厚からなる運転データを取得し、前記演算手段にて初期炉壁肉厚との差より得られた耐火物侵食量に基づき溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする請求項1記載の溶融炉の遠隔監視システム。 Before SL management server, the acquired operation data consisting of furnace wall thickness of the melting furnace, the calculating means initial oven wall wall thickness resulting termination timing of refractory based on erosion rate melting furnace than the difference in The remote monitoring system for a melting furnace according to claim 1, wherein: 前記管理サーバが、前記溶融炉の稼動時間及びスラグ温度からなる運転データを取得し、前記演算手段にて、該稼動時間及びスラグ温度より得られた耐火物侵食量に基づき溶融炉の停止時期を判断することを特徴とする請求項1記載の溶融炉の遠隔監視システム。The management server acquires operation data including the operation time and slag temperature of the melting furnace, and the calculation means determines the stop time of the melting furnace based on the refractory erosion amount obtained from the operation time and slag temperature. claim 1 Symbol mounting remote monitoring system of the melting furnace, wherein the determining. 前記溶融炉の炉壁に、温度検出手段と、該検出した温度を記憶する手段と、該記憶した温度を前記監視端末に送信する無線送受信手段とを有するユビキタスセンサを配設し、
該ユビキタスセンサから取得した炉壁温度に基づき前記スラグ温度を算出することを特徴とする請求項4記載の溶融炉の遠隔監視システム。
A temperature detection means, a means for storing the detected temperature, and a wireless transmission / reception means for transmitting the stored temperature to the monitoring terminal are disposed on the furnace wall of the melting furnace,
The remote monitoring system for a melting furnace according to claim 4, wherein the slag temperature is calculated based on a furnace wall temperature acquired from the ubiquitous sensor .
前記ユビキタスセンサは、前記溶融炉内からの伝熱を利用した熱起電力により作動することを特徴とする請求項記載の溶融炉の遠隔監視システム。 6. The melting furnace remote monitoring system according to claim 5 , wherein the ubiquitous sensor is operated by a thermoelectromotive force using heat transfer from the melting furnace.
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