JPH0481085B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、固体廃棄物であるごみを焼却する焼
却炉において、炉内の燃焼状態を撮像し、その画
像情報に基づいてその燃焼状態を制御する方法に
関する。 背景技術 近年ごみ焼却炉にボイラを設置し、ごみ焼却の
際に発生する熱を回収し、発生した蒸気により発
電を行なうごみ発電などに代表されるようにごみ
を単に焼却処理する廃棄物としてではなく、ごみ
燃料としての付加価値を生じせしめるまでにごみ
焼却施設の省資源、省エネルギー化が進んできて
いる。前記ごみの燃料としての付加価値の向上に
は、ごみ発電での発電量の均一化に見られるよう
に発生する蒸気量の安定化、即ちごみ焼却炉の熱
出力の安定化による蒸気量効率の向上が必要不可
欠である。係る焼却炉の自動燃焼制御に要求され
る諸性能は、従来のそれに比べて一段と高度なも
のとなつてきている。たとえば公害防止のため
に、排ガス中の有毒ガスNOxの低減化を達成す
る必要がある。排ガス中の有毒ガスNOxの低減
化を達成するためには、低空気比で焼却を行なう
必要があるが、高空気比でのごみ焼却に比べごみ
焼却の温度上昇が大きくなる。その結果ごみ焼却
炉の炉壁への融灰付着や炉の焼損を招き易くな
る。 発明が解決しようとする問題点 従来技術では常時冷風空気を炉内に供給して炉
内の温度を下げる冷却方式や水噴霧によつて炉内
の温度を下げる冷却方式などで、炉壁への融灰付
着防止および炉の焼損防止が図られている。しか
しこれらの方法では、含水率の高いごみが投入さ
れてごみ質が悪化すると、ごみの不完全燃焼が生
じるという問題がある。 本発明の目的は、異常高温燃焼による炉の焼損
を防止することができるとともに、ごみの不完全
燃焼が生じないように燃焼状態を制御することが
できるごみの焼却炉の燃焼制御方法を提供するこ
とである。 問題点を解決するための手段 本発明は、炉内におけるごみを移動するための
移動床を備えるごみ焼却炉での燃焼制御方法にお
いて、 炉内のごみ燃焼状態をテレビカメラで撮像し、
前記テレビカメラから得られた画像情報に基づい
て、青色波長およびそれより短い波長を有する燃
焼状態の領域を抽出し、前記領域における移動床
の下方から供給される燃焼用空気の温度を低くす
ることを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法で
ある。 作 用 本発明に従えば、画像情報に基づいて異常高温
燃焼領域の位置および面積を求め、その領域のみ
供給される燃焼用空気の温度を低くするので、異
常高温燃焼による炉の焼損などを防ぐことがで
き、かつ、ごみの乾燥効果を低下させることがな
いのでごみの不完全燃焼が生じないようにするこ
とができる。 実施例 第１図は本発明に関連して実施される一実施例
のごみ焼却炉１の系統図である。ごみ焼却炉１に
はホツパ２を介してごみが投入される。ホツパ２
内のごみは、ごみ供給装置３によつてごみ焼却炉
１内に落下する。ごみ焼却炉１は、ごみ供給装置
３側から排出口７０側に連続して順次的に、乾燥
域Ａ１、燃焼域Ａ２および後燃焼域Ａ３に分割さ
れ、移動床４，５，６，７が配置される。ごみ供
給装置３から移動床４上に落下したごみは、移動
床４の下方から供給される空気によつて乾燥さ
れ、移動床５に移動される。移動床５に移動した
ごみは、さらに移動床６，７に移動する間に、各
移動床５〜７の下方からそれぞれ供給される空気
によつて燃焼し、残灰として排出口７０から炉１
外へ排出される。 送風機７１によつて押し込まれ、空気加熱装置
３４によつて加熱された空気は、管路１４を介し
て管路７２，７３，７４，７５，７６，７７から
各移動床４〜７の下方に供給される。管路１４の
温度を検出する温度検出器６１からの信号と、ラ
イン３８を介して入力される温度設定信号との偏
差値に基づいて出力される操作信号によつて空気
加熱装置３４が制御され、管路１４から供給され
る空気の温度が調整される。 送風機７８によつて押し込まれる冷風空気は管
路１５を介して、管路７３，７４，７５に接続さ
れる管路７９，８０，８１に供給される。管路７
９からの冷風空気は、管路７３に供給される温風
空気と合流され、移動床５の上流側下方に設置さ
れている風箱９を介して炉１内に供給される。管
路８０からの冷風空気は、管路７４に供給される
温風空気と合流され移動床５の下流側下方に設置
されている風箱１０を介して炉１内に供給され
る。また管路８１からの冷風空気は管路７５から
の温風空気と合流され、移動床６の上流側下方に
設置されている風箱１１を介して炉１内に供給さ
れる。 管路７２を介して供給される温風空気は、移動
床４の下方に設置されている風箱８を介して炉１
内の乾燥域Ａ１に与えられる。管路７６を介して
供給される温風空気は、移動床６の下流側下方に
設けられている風箱１２を介して炉１内に与えら
れる。管路７７を介して供給される温風空気は、
移動床７の下方に設けられている風箱１３を介し
て炉１内の後燃焼域Ａ３に与えられる。これら管
路７２，７６，７７内に供給される温風空気の流
量は、各管路７２，７６，７７内にそれぞれ設け
られた各ダンパ１６，２０，２１の開度によつて
調整される。 管路７３，７９の接続部の上流にはダンパ２
２，２３が設けられている。前記接続部の下流の
温度を検出する温度検出器２８からの検出値と、
ライン３９を介して入力される温度設定値との偏
差値に基づいて、調節計３３によつてダンパ２
２，２３の開度が調節され、温風空気と冷風空気
の混合比が変えられる。この混合比によつて風箱
９に供給される空気の温度は温度設定値と一致す
るように制御される。同様にして風箱１０に供給
される空気の温度は、温度検出器２９からの信号
とライン４０からの信号とが入力される調節計８
２によつてダンパ２４，２５の開度によつて制御
され、風箱１１に供給される空気の温度は、温度
検出器３０からの信号とライン４１からの信号と
が入力される調節計８３によつてダンパ２６，２
７の開度によつて制御される。風箱９，１０，１
１に供給される空気の流量は各管路７３，７４，
７５における温度検出点より下流に設けられたダ
ンパ１７，１８，１９の開度によつて制御され
る。 焼却炉１の炉壁に設けられた窓８４に臨んで設
置されるカラー工業用テレビカメラ３５は、燃焼
上段火格子５と燃焼下段火格子６との境界部付近
に光学中心軸８５を持ち炉１内の燃焼部を撮像す
る。テレビカメラ３５からの画像信号５１はライ
ン５０を介して画像処理装置３６で処理され、高
温燃焼領域の位置と燃焼領域に分割して面積を示
す信号Ｓ８，Ｓ２１，Ｓ２２として燃焼制御装置
３７に導出される。燃焼制御装置３７は入力され
た位置信号Ｓ８，Ｓ２１，Ｓ２２に基づいて温度
設定値を示す信号をライン３８，３９，４０，４
１にそれぞれ導出する。炉１内に供給される空気
の温度は、燃焼制御装置３７によつて制御される
が、その流量はダンパ１６〜２１の開度を制御す
る周知の制御装置Ｃによつて適宜調整される。 次に本発明の原理について説明する。乾燥域Ａ
１に移動されたごみは、移動床４の下方に設けら
れた風箱８から供給される燃焼用空気および燃焼
域Ａ２からの輻射熱によつて乾燥される。乾燥域
Ａ１から燃焼域Ａ２に移動したごみは、移動床
５，６の下方に設けられた風箱９，１０，１１か
ら供給される燃焼用空気によつて燃焼される。燃
焼域Ａ２でほぼ燃焼が完了し、後燃焼域Ａ３に移
動されたごみは、移動床６，７の下方に設けられ
た風箱１２，１３から供給される燃焼用空気によ
つて完全焼却され、灰として炉外に排出される。 このようなごみの焼却過程において、ごみ質が
不均一であると燃焼域Ａ２における燃焼状態が安
定しなくなる。そうすると背景技術で述べたよう
に燃焼域Ａ２において高温燃焼領域が発生する
が、本発明では次に述べるように燃焼を制御し、
安定した燃焼状態を保持する。 本発明は、燃焼域Ａ２において異常に高温とな
つている領域の分布を風箱９，１０，１１の設置
位置ごとに検出し、異常高温領域の面積が予め定
めた値以上を有する領域の風箱９，１０，１１に
供給される燃焼用空気の温度を前記面積に応じて
低下させる。 次に本発明によるごみ焼却炉１の高温燃焼領域
の検出方法について説明する。一般に物体は700
℃以上の温度になると発光し始め、その色と温度
の間には第１表のような関係が成立することが知
られている。

【表】 すなわち温度が高くなるにつれ、赤色から赤黄
色、さらに青味を帯びた白色になる。これは温度
が高くなるにしたがつて、光の中に含まれる短波
長である青色波長の成分が多くなり、逆に長波長
である赤色波長の成分が相対的に少なくなるため
である。この関係を用いることによつて、ごみ焼
却炉１の燃焼状態を撮像して得られるカラー画像
信号から青色波長およびそれより短い波長を有す
る画像信号を抽出し、高温燃焼の火炎部を抽出す
ることが可能となる。 テレビカメラ３５から出力されたカラー画像信
号Ｓ１をモニタカラーテレビで再生したとする
と、第２図１に示されているように火炎９０と高
温燃焼部の火炎９１，９２が画像として再生され
る。画像信号Ｓ１から青色波長および青色波長よ
り短波長の部分の信号を分離し、予め定められた
波長を示すしきい値T1以上の信号だけをモニタ
テレビで再生したとすると、第２図２のように高
温燃焼部の火炎が抽出された画像９３，９４を得
ることができる。したがつてこの画像９３，９４
のごみ焼却炉１内での位置を求めることによつ
て、ごみ焼却炉１内における高温、燃焼領域の位
置を知ることができる。 第３図は、本発明に関連して実施される画像処
理装置３６の実施例のブロツク図である。テレビ
カメラ３５からのカラー画像信号Ｓ１は、赤、
緑、青の３原色の信号を分離する色分離回路９５
およびクロツク同期信号発生回路９６に入力され
る。画像信号Ｓ１に基づいてクロツク同期信号発
生回路９６は、カラー画像信号Ｓ１をサンプリン
グするためのクロツク信号Ｃ０、垂直同期信号Ｃ
１および水平同期信号Ｃ２を発生する。色分離回
路９５によつて分離された青色波長成分の信号Ｓ
９は、多値化回路９７に入力される。多値化回路
９７は、クロツク信号Ｃ０に同期して、青色波長
成分の信号Ｓ９をアナログ／デジタル変換し、多
値化された青色波長成分の信号Ｓ１２を画像メモ
リ回路９８に出力する。第４図には、画像処理装
置３６に関連した信号波形が示されている。第４
図１は、カラー画像信号Ｓ１の信号波形である。
多値化回路３８は、前記信号Ｓ１２を出力すると
同時に第４図２に示されているようなアナログ／
デジタル（Ａ／Ｄ）出力タイミング信号Ｓ１０を
出力する。Ａ／Ｄ出力タイミング信号Ｓ１０は、
画像メモリ制御回路９９に入力される。演算処理
回路１００によつて第４図３に示されているよう
な画像メモリ書き込み要求信号Ｓ１３がセツトさ
れているとき、画像メモリ制御回路９９は第４図
４に示されているような画像メモリ書き込みクロ
ツク信号Ｓ１１を出力する。一方、画像メモリ回
路９８に入力された信号Ｓ１２は、画像メモリ書
き込みクロツク信号Ｓ１１に同期して画像メモリ
回路９８内の画像メモリに書き込まれる。一画面
分の画像が画像メモリに書き込まれると画像メモ
リ回路９８は、第４図５に示されているような画
像入力終了信号Ｓ１４を画像メモリ制御回路９９
に出力する。入力された前記信号Ｓ１４に同期し
て画像メモリ制御回路９９は、第４図６に示され
ているような画像メモリセツト信号Ｓ１５を演算
処理回路１００に出力する。前記信号Ｓ１５に同
期して演算処理回路１００は画像メモリ書き込み
要求信号Ｓ１３をリセツトした後、画像メモリ回
路９８からの多値化された青色波長成分の画像デ
ータＳ１６を呼び込む。 第５図は、モニタカラーテレビにおける走査状
態を示す図であり、第６図は、画像メモリにおい
てデータがストアされる状態を示す図である。第
５図に示すようにモニタテレビの１走査線におけ
るサンプル数がｎのとき走査線ｌのｍ番目のサン
プル点は第６図に示されている画像メモリのln＋
ｍ番目に書き込まれている。このようにして画像
メモリに書き込まれた前記画像データＳ１６は、
演算処理回路１００によつて順次呼び込まれ演算
処理が行なわれる。このとき演算処理回路１００
は、画像データＳ１６を第５図に示されているモ
ニタテレビの画面に対応させ、第７図に示されて
いるように多値の青色成分画像データを配置し、
多値化された青色波長成分のデジタル画像として
処理を行なう。 第８図は、演算処理回路１００において行なわ
れる処理を説明するための図である。図中におい
てｔで示されている部分は、しきい値T1以上の
画素であり、Ｓで示されている部分は、しきい値
T1以下の画素である。処理方法の一例として第
８図に示されているようにしきい値T1以上の領
域すなわち高温燃焼領域１０２，１０３，１０４
を抽出する。次に抽出された高温燃焼領域１０
２，１０３，１０４の面積をそれぞれ求め、その
面積がしきい値T2以上のものをゴミ焼却炉１の
高温燃焼領域とみなす。 第９図には、高温燃焼領域１０５が抽出された
画像を示すと共に縦方向および横方向の燃焼領域
１０５の青色波長成分の強度分布が示されてい
る。第９図に示すように高温燃焼領域１０５が抽
出された時、縦方向および横方向に各画素の多値
化された青色波長成分の画像データの積算値を順
次求め、おのおの縦方向の燃焼領域１０５の青色
波長成分強度分布10６および横方向の高温燃焼領
域１０５の青色波長成分強度分布１０７を得る。
こうして得られた縦方向の強度分布１０６および
横方向の強度分布１０７のそれぞれについて、最
大値を与える縦方向の位置L0および横方向の位
置N0で決まる位置をデジタル画像における高温
燃焼領域１０５の位置Ｐとする。以上のような位
置検出が抽出されたしきい値T2以上の面積をも
つ高温燃焼領域全てについて行なわれる。 上述のような高温燃焼領域の位置検出と同時
に、演算回路１００において入力された画像デー
タＳ１６に基づいて前記領域の面積が求められ
る。さらに高温燃焼領域がその位置Ｐに応じて燃
焼上段５上流側および下流側、燃焼下段６上流側
の３つの燃焼領域に分割され、その３つの燃焼領
域毎に面積の総和が求められる。求められた燃焼
上段５上流側の前記面積の総和を示す信号Ｓ１
７、燃焼上段５下流側の面積の総和を示す信号Ｓ
１９および燃焼下段６上流側の面積の総和を示す
信号Ｓ２０が演算処理回路１００からラツチ回路
１０１に出力される。このとき、出力タイミング
を示す信号Ｓ１８もラツチ回路１０１に出力され
る。 また演算処理回路１００は新たな信号Ｓ１２が
画像メモリ回路９８に呼び込まれるために第４図
１に示されているような垂直同期信号に同期し
て、画像メモリ書き込み要求信号Ｓ１３をセツト
する。画像メモリ制御回路９８は、第４図３，６
に示されているように信号Ｓ１３がセツトされる
と同時に画像メモリセツト信号Ｓ１５をリセツト
する。 出力タイミング信号Ｓ１８に同期してラツチ回
路１０１は前記信号Ｓ１７，Ｓ１９，Ｓ２０を保
持し、それぞれに対応して高温燃焼領域の面積を
示す信号Ｓ８，Ｓ２１，Ｓ２２として燃焼制御装
置３７に導出する。 第１０図は、制御装置３７の具体的な一実施例
の構成を示すブロツク図である。風箱９が設けら
れている移動床５上流側における異常高温領域の
面積信号Ｓ８が、ライン５１を介して画像処理装
置３６から制御装置３７に入力される。風箱１０
が設けられている移動床５下流側における面積信
号２１はライン５２を介し、風箱１１が設けられ
ている移動床６上流側における面積信号Ｓ２２は
ライン５３を介して入力される。入力された面積
信号Ｓ８は調節器Ｃ２および演算器Ｃ５に与えら
れ、面積信号Ｓ２１は調節器Ｃ３および演算器Ｃ
５に与えられ、面積信号Ｓ２２は調節器Ｃ４およ
び演算器Ｃ５に与えられる。設定器Ｃ１では弁別
レベル値が設定され、その値を示す信号がライン
Ｌ１を介して各調節器Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４にそれぞ
れ与えられる。調節器Ｃ２は弁別レベル値と面積
信号Ｓ８との偏差に基づいて、風箱９に供給され
る空気の最適温度を示す信号をライン３９に導出
する。調節器Ｃ２の入出力特性が第１１図に示さ
れているが、偏差e1となると出力される温度T1
となる。同様にして調節器Ｃ３は弁別レベル値と
面積信号Ｓ２１の偏差に基づいて風箱１０に供給
される空気温度を示す信号をライン４０に導出
し、調節器Ｃ４は弁別レベル値と面積信号Ｓ２２
の偏差に基づいて風箱１１に供給される空気温度
を示す信号をライン４１に導出する。調節器Ｃ
３，Ｃ４の入出力特性は、第１１図に示されてい
る調節器Ｃ２の特性と同様である。 演算器Ｃ５は、入力された面積信号Ｓ８，Ｓ２
１，Ｓ２２を加算してラインＬ２を介して調節器
Ｃ７に出力する。設定器Ｃ６では弁別レベルが設
定され、ラインＬ３を介してそのレベル値が調節
器Ｃ７に入力される。調節器Ｃ７は弁別レベルと
加算された面積との偏差に基づいて管路１４を流
れる供給空気の最適温度を示す信号をライン３８
に出力する。調節器Ｃ７の入出力特性の一例を第
１２図に示す。偏差Ｃ２が大きくなると出力温度
T2が図示のように低下する。移動床５，６での
異常高温領域が広範囲に及ぶときは、全ての移動
床４〜７の下方から供給される燃焼空気の温度
が、ライン３８の出力信号によつて低下される。 このようにして本発明では、燃焼状態をいくつ
かの燃焼領域に分割して把握し、分割した領域の
燃焼状態に応じてそれぞれの領域に供給される空
気の温度を調節する。従来技術ではたとえば含水
率の高いごみが投入され、乾燥域Ａ１で乾燥が完
了せず、燃焼域Ａ２に未乾燥のごみが移動したと
き、燃焼域Ａ２全体の供給空気温度が低下されて
いると、燃焼が遅れ、ごみが完全焼却されずに排
出されるという現象が生じたが、本発明ではこの
ような事態は発生しない。 効 果 以上のように本発明によれば、異常高温燃焼に
よるごみ焼却炉の焼損が発生しないように燃焼状
態を維持することができるとともに、ごみ質が変
動してもごみの不完全燃焼が生じないようにする
ことができる。また常時安定した燃焼状態が得ら
れるので、排ガス中のNOxの低減化も図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に関連して実施される一実施例
のごみ焼却炉１の系統図、第２図はカラー画像信
号Ｓ１に基づいてモニタテレビで再生された画像
を示す図、第３図は画像処理装置３６の構成を示
すブロツク図、第４図は画像処理装置３６に関連
して出力される信号波形を示す図、第５図は撮像
された画像の走査を説明するための図、第６図は
画像メモリにおけるデータを説明するための図、
第７図はデジタル化された画像を説明するための
図、第８図はデジタル画像における高温燃焼領域
を説明するための図、第９図は抽出された高温燃
焼領域の位置の求め方を説明するための図、第１
０図は燃焼制御装置３７の構成を示すブロツク
図、第１１図は調節器Ｃ２の入出力特性を示す
図、第１２図は調節器Ｃ７の入出力特性を示す図
である。 １……ごみ焼却炉、４，５，６，７……移動
床、２２〜２７……ダンパ、３５……テレビカメ
ラ、３６……画像処理装置、３７……燃焼制御装
置、３３，６０，８２，８３……調節計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉内におけるごみを移動するための移動床を
   備えるごみ焼却炉での燃焼制御方法において、 炉内のごみ燃焼状態をテレビカメラで撮像し、
   前記テレビカメラから得られた画像情報に基づい
   て、青色波長およびそれより短い波長を有する燃
   焼状態の領域を抽出し、前記領域における移動床
   の下方から供給される燃焼用空気の温度を低くす
   ることを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。