JPH05613B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、ごみ焼却炉などの焼却炉における燃
焼状態を色波長の情報を用い、定量的に検出する
焼却炉の燃焼状態の検出方法に関するものであ
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
を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。前記ごみの燃焼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NO_xの低減化を達成する必
要がある。排ガス中の有毒ガスNO_x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
炉壁への融灰付着および焼損を招き易くなるの
で、冷空気による焼却方式や水噴霧による冷却方
式を用いて炉壁への融灰付着防止および炉の焼損
防止などが図られている。しかしこれらの方法で
は、ごみ質が悪化したときにごみの燃焼が阻害さ
れ、ごみの完全燃焼に影響を及ぼす懸念がある。
したがつて、ごみ質の状況の変化にともなう炉内
の燃焼状態の変化を検出し、その変化に応じて冷
空気による冷却や水噴霧による冷却を調整するこ
とが望まれている。 発明が解決しようとする問題点 従来技術において、ごみ焼却炉の燃焼状態の把
握は、炉内の直接目視または工業用テレビカメラ
からの映像のモニター監視などで行なつている。
しかしこのような人間の目視では個人差が大き
く、燃焼状態の把握には安定性に欠けるととも
に、常時監視が困難であるという問題点があつ
た。 本発明の目的は、焼却炉の燃焼状態を客観的
に、しかも常時監視することができる焼却炉の燃
焼状態の検出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、焼却炉内を撮像するために設置され
たテレビカメラによつて、炉内の燃焼部を撮像し
前記テレビカメラから得られた画像情報に基づい
て赤色波長およびそれより長い波長を有する燃焼
状態の部分の面積と、青色波長およびそれより短
い波長を有する燃焼状態の部分の面積とを求めて
炉内の燃焼状態を検出することを特徴とする焼却
炉の燃焼状態の検出方法である。 作 用 本発明に従えば、テレビカメラから得られる映
像信号に基づいて赤色波長およびそれより長い波
長を有する燃焼状態の部分の面積と、青色波長お
よびそれより短い波長を有する燃焼状態の部分の
面積とを求めて、その面積比などによつて燃焼炉
の燃焼状態を定量的に検出することができる。 実施例 第１図は、本発明の一実施例の系統図である。
ごみ焼却炉Ｓに設けられているごみ投入口１より
投入されたごみ２は、自由に下降し、燃焼室入口
３を経て燃焼室４内に入る。乾燥段火格子５上に
移動したごみ２は、乾燥段火格子５の下方から供
給される熱風によつて乾燥され、燃焼上段火格子
６に移動される。ごみ２は、燃焼上段火格子６お
よびその下流側に位置する燃焼下段火格子７にお
いて燃焼せしめられる。燃焼下段火格子７におい
て燃え残つたごみ２は、さらに後燃焼段火格子８
で燃焼されて残灰９として定期的に灰送り手段１
０に落される。 焼却炉Ｓの炉壁に設けられた窓１４に臨んで、
カラー工業用テルビカメラ１５が燃焼室４内を撮
像するように設置されている。テレビカメラ１５
は、燃焼上段火格子６と、燃焼下段火格子７との
境界部１１付近に光学中心軸１２をもち、燃焼室
４内の火炎１３の全体を撮像する。本発明は、カ
メラ１５によつて燃焼室４内を撮像し、そのカラ
ー画像信号Ｓ１を画像信号処理装置１６によつて
処理し、ごみ焼却炉Ｓ内の燃焼状態を検出するも
のである。表示処理装置Ｍおよびモニタテレビ１
７は、燃焼室４内の燃焼状態を画像表示するため
に設けられている。表示処理装置Ｍは、テレビカ
メラ１５からの信号Ｓ１と、画像信号処理装置１
６から得られる信号Ｓ４，Ｓ８とを切換えてモニ
タテレビ１７に再生する機能を持つ。 第２図は、ごみ焼却炉Ｓ内の燃焼状態を検出す
るために必要とされる画像信号処理装置１６の一
実施例の構成を示すブロツク図である。この画像
信号処理装置１６の構成を説明する前に、本発明
によるごみ焼却炉Ｓ内の燃焼状態の検出原理につ
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、火炎の色と温度との間には
第１表に示す関係が成立することが知られてい
る。

【表】 即ち、温度が高くなるにつれて火炎の色が赤色
から赤黄色さらに青みを帯びたまぶしい白色にな
ることが知られている。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Ｓ内の燃
焼状態を撮像して得られる赤色波長の画像データ
を抽出することによつて火炎全体を抽出すること
が可能となり、また青色波長の画像データを抽出
することによつて高温燃焼している火炎の部分を
抽出することが可能となる。第３図は燃焼室４内
が撮像され、モニタテレビ１７で再生された画像
である。テレビカメラ１５で得られたカラー画像
信号Ｓ１をモニタテレビ１７で再生すると、第３
図１のように火炎１３と、火炎１３の高燃焼の部
分に相当する白色の火炎１８が再生される。画像
データをその色によつてレベル弁別して赤色を低
いレベルとし、白色を高いレベルとしてレベル値
Ｔを設定する。前記カラー画像信号Ｓ１から赤色
信号を分離し、予め定められたレベル値Ta以上
の赤色の信号だけをモニタテレビ１７で再生する
と、第３図２のように火炎全体が抽出された画像
１９を得る。前記レベル値Taはたとえば800℃の
温度に相当する。画像１９には、第３図１に示さ
れている画像１８が含まれる。またカラー画像信
号Ｓ１から青色の信号を分離し、分離した青色の
信号の内レベル値Tb以上の青色の信号だけをモ
ニタテレビ１７で再生すると、第３図３のように
高温で燃焼している火炎が抽出された画像２０を
得る。前記レベル値Tbは、120℃の温度に相当す
る。 上述のようにして抽出された画像１９および画
像２０から燃焼室４内の火炎全体を示す画像１９
の面積Ａを求め、また燃焼室４内の高温燃焼の火
炎を示す画像２０の面積Ｂを求めることができ
る。即ち面積Ａによつて燃焼室４内の火炎の存在
および火炎全体の大きさを知ることができ、面積
Ｂによつて高温燃焼の存在および大きさを知るこ
とができる。次に面積Ａと面積Ｂの比Ｃを第１式
のように求める。 Ｃ＝Ｂ／Ａ …(1) この面積比Ｃを求めることによつて高温燃焼あ
るいは低温燃焼などの燃焼の度合を知ることが可
能となる。火炎全体の面積Ａ、高温燃焼部を示す
面積Ｂおよび燃焼の度合を示す面積比Ｃからごみ
焼却炉Ｓ内の燃焼状態を定量的に知ることができ
る。 第２図に示された画像信号処理装置１６の構成
を示すブロツク図を参照して、上述の処理動作を
具体的に説明する。テレビカメラ１５から出力さ
れたカラー画像信号Ｓ１は、カラー画像信号Ｓ１
から赤、緑、青の３原色の信号を分離する色分離
回路２２に与えられる。テレビカメラ１５からの
カラー画像信号Ｓ１、色分離回路２２によつて分
離された赤色信号Ｓ４および青色信号Ｓ８は、表
示処理回路Ｍに入力され、モニタテレビ１７によ
つて第３図に示したような画像が表示される。テ
レビカメラ１５からのカラー画像信号Ｓ１は、ク
ロツク同期信号発生回路２３にも与えられる。ク
ロツク同期信号発生回路２３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
と、第４図１に示されている垂直同期信号Ｃ１
と、その垂直同期信号Ｃ１の立上りに同期した第
４図２に示されている信号Ｃ２と、垂直同期信号
Ｃ１の立下りに同期した第４図３に示されている
信号Ｃ３を発生する。色分離回路２２によつて分
離された赤色信号Ｓ４は、比較回路２４に入力さ
れ、クロツク信号Ｃ０に同期して定数設定器２５
によつて定められる前記レベル値Taと比較され
る。比較回路２４は、赤色信号Ｓ４のレベル値Ｔ
が予め定められた前記レベル値Taと同一または
それ以上のとき真、赤色信号のレベル値Ｔがレベ
ル値Taより小さいとき偽を表わす信号Ｓ５をカ
ウンタ回路２６に出力する。また比較回路２４
は、信号Ｓ５の出力のタイミングに同期したクロ
ツク信号CLK1をカウンタ回路２６に出力する。
カウンタ回路２６は、クロツク信号CLK1に同期
して信号Ｓ５が真のときにカウントアツプし、そ
のカウント数を示す信号Ｓ６を出力する。以上の
動作がカラー画像信号Ｓ１の１フイールドに亘つ
て行なわれた後のカウント数を示す信号Ｓ６は、
火炎全体の面積Ａを表わす。ラツチ回路２７は、
信号Ｃ２に同期してこのカウント数を示す信号Ｓ
６を保持し、火炎全体の面積を示す面積Ａを示す
信号Ｓ７を出力する。また、ラツチ回路２７から
前記信号Ｓ７の出力に同期したクロツク信号
CLK2がカウンタ回路２６に出力され、このクロ
ツク信号CLK2によつてカウンタ回路２６のカウ
ント数がリセツトされる。 色分離回路２２によつて分離された青色信号Ｓ
８は、比較回路２８に入力される。青色信号Ｓ８
のレベル値Ｔはクロツク信号Ｃ０に同期して定数
設定器２９からの前記レベル値Tbと比較される。
比較回路２８は、青色信号Ｓ８のレベル値Ｔが前
記レベル値Tbと同一またはそれ以上のとき真、
青色信号Ｓ８のレベル値Ｔがレベル値Tbより小
さいとき偽とする信号Ｓ９を出力する。また比較
回路２８から信号Ｓ９の出力のタイミングに同期
したクロツク信号CLK3がカウンタ回路３０に出
力される。カウンタ回路３０は、クロツク信号
CLK3に同期して信号Ｓ９が真のときカウントア
ツプしてカウント数を示す信号Ｓ１０をラツチ回
路３１に出力する。以上の動作がカラー画像信号
Ｓ１の１フイールドに亘つて行なわれた後、カウ
ント数を示す信号Ｓ１０は高温燃焼の面積Ｂを表
わしている。ラツチ回路３１は、信号Ｃ２に同期
してカウンタ数を示す信号Ｓ１０を保持し、火炎
の高温燃焼部の面積Ｂを示す信号Ｓ１１を出力す
る。またラツチ回路３１から前記信号Ｓ１１の出
力に同期したクロツク信号CLK4がカウンタ回路
３０に出力される。このクロツク信号CLK4によ
つて、カウンタ回路３０のカウント数はリセツト
される。 上述のようにして得られた信号Ｓ７と、信号Ｓ
１１は、画像信号処理装置１６から出力される。
このとき各面積信号Ｓ７，Ｓ１１が割算回路３２
に入力され、信号Ｃ３に同期して面積比Ｂ／Ａの
演算が行なわれてごみ焼却炉Ｓ内の燃焼の度合を
表わす信号Ｓ１２が出力される。 以上のように、ごみ焼却炉Ｓ内の燃焼状態を定
量的に表わす。火炎全体の面積Ａを示す信号Ｓ
７、火炎の高温燃焼部の面積Ｂを示す信号Ｓ１１
および燃焼の度合を表わす信号Ｓ１２が画像信号
処理装置１６から焼却炉Ｓの燃焼状態を自動制御
する制御機構へ出力される。上述したようなごみ
焼却炉Ｓ内の燃焼状態の情報を用いることによつ
て、ごみ焼却炉Ｓ内の燃焼状態が高温になつたと
きに冷空気や水噴霧による炉冷却を適正に行なう
ことが可能となり、ごみ焼却炉Ｓへの融灰付着や
焼損の防止が可能となる。それと同時にごみの完
全燃焼への悪影響を小さくすることや、有毒ガス
NO_xガス発生総量の抑制および濃度の抑制を行
なうことが可能となるなど優れた効果が得られ
る。 また本発明に従えば、テレビカメラ１５から得
られるカラー画像信号Ｓ１を量子化して画像デー
タとしてメモリにストアしこのメモリにストアさ
れた画像データの内赤色波長の画像データに対
し、画像処理の領域分割などの手法を用いて火炎
の面積Ａを求め、また青色波長の画像データに対
しても同様な手法を用いて火炎の高温燃焼部の面
積Ｂを求めてこの２つの面積比Ｃを用いて上述の
実施例と同様に燃焼の状態を検出することができ
る。また画像データのメモリでの位置と、ごみ焼
却炉Ｓ内との位置を対応させれば、領域分割され
た高温燃焼の火炎がごみ焼却炉Ｓ内のどの位置に
存在するかを知ることも可能である。 上述の実施例では、カラーテレビカメラ１５に
よつて燃焼室内を撮像したが、赤外線カメラを用
いて燃焼室４内の温度分布を検出して同様な処理
を行なつてもよい。 効 果 以上のように本発明によれば、撮像された画像
データによつて焼却炉内の燃焼状態を客観的に、
しかも常時監視することができるので、排ガス中
の有毒ガスNO_xなどの低減化を達成しつつ、常
時安定した熱出力が得られるように燃焼制御をす
ることが容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は
本発明に関連して実施される画像信号処理装置１
６の構成を示すブロツク図、第３図は本発明に関
連した画像を示す図、第４図は画像信号処理装置
１６で使用される信号を示す図である。 ２…ごみ、４…燃焼室、５…乾燥段火格子、６
…燃焼上段火格子、７…燃焼下段火格子、８…後
燃焼段火格子、１５…テレビカメラ、１６…画像
信号処理装置、Ｓ…ごみ焼却炉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 焼却炉内を撮像するように設置されたテレビ
   カメラによつて、炉内の燃焼部を撮像し前記テレ
   ビカメラから得られた画像情報に基づいて赤色波
   長およびそれより長い波長を有する燃焼状態の部
   分の面積と、青色波長およびそれより短い波長を
   有する燃焼状態の部分の面積とを求めて炉内の燃
   焼状態を検出することを特徴とする焼却炉の燃焼
   状態の検出方法。