JPH08312935A - ゴミ焼却炉の燃焼監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼火炎と撮像装置の間にゴミの塊等が存在
するような場合であっても、燃えきり位置を正確に検出
できるゴミ焼却炉の燃焼監視装置を提供する。 【構成】 炉内に投入されたゴミを搬送しながら焼却す
るストーカ式の焼却処理帯５の下流側から前記焼却処理
帯５に臨むように設置された撮像装置１と、前記撮像装
置１により撮像された画像情報から燃焼状態を示すデー
タを抽出する画像処理装置２とからなり、前記撮像装置
１を上下方向に所定距離だけ隔てて少なくとも二台配置
するとともに、前記画像処理装置２を、第一の撮像装置
１ａと第二の撮像装置１ｂのそれぞれから燃焼火炎を抽
出する火炎抽出部２ａと、前記火炎抽出部２ａにより抽
出された燃焼火炎の底部の火炎幅が等しくなる地点を求
める火炎幅抽出部２ｂと、前記火炎幅抽出部２ｂにより
抽出された地点の位置情報を幾何学的手法により求める
燃えきり位置抽出部２ｃとから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炉内に投入されたゴミ
を搬送しながら焼却するストーカ式の焼却処理帯の下流
側から前記焼却処理帯に臨むように設置された撮像装置
と、前記撮像装置により撮像された画像情報から燃焼状
態を示すデータを抽出する画像処理装置とからなるゴミ
焼却炉の燃焼監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のゴミ焼却炉の燃焼監視装置は、燃
焼火炎を撮影すべく焼却処理帯の下流側から前記焼却処
理帯に臨むように設置された単一の撮像装置と、撮像さ
れた画像情報から、例えば輝度情報の二値化により燃焼
火炎を抽出し、或いは、ＲＧＢ情報の特定の波長成分か
ら燃焼火炎を抽出する火炎抽出部と、火炎抽出部により
抽出された燃焼火炎の底部の火炎幅から遠近法により燃
えきり位置を抽出する燃えきり位置抽出部とからなる画
像処理装置とで構成してあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のゴミ焼
却炉の燃焼監視装置では、単一の撮像装置で撮像してい
たために、燃焼火炎と撮像装置の間にゴミの塊等が存在
すると火炎幅が見かけ上狭くなり、遠近法を用いた燃え
きり位置抽出部では燃えきり位置を正確に検出できなく
なるという虞があった。

【０００４】本発明の目的は、上述の問題点に鑑みて、
燃焼火炎と撮像装置の間にゴミの塊等が存在するような
場合であっても、燃えきり位置を正確に検出できるゴミ
焼却炉の燃焼監視装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明によるゴミ焼却炉の燃焼監視装置の特徴構成は、
炉内に投入されたゴミを搬送しながら焼却するストーカ
式の焼却処理帯の下流側から前記焼却処理帯に臨むよう
に設置された撮像装置と、前記撮像装置により撮像され
た画像情報から燃焼状態を示すデータを抽出する画像処
理装置とからなり、前記撮像装置を上下方向に所定距離
だけ隔てて少なくとも二台配置するとともに、前記画像
処理装置を、第一の撮像装置と第二の撮像装置のそれぞ
れから燃焼火炎を抽出する火炎抽出部と、前記火炎抽出
部により抽出された燃焼火炎の底部の火炎幅が等しくな
る地点を求める火炎幅抽出部と、前記火炎幅抽出部によ
り抽出された地点の位置情報を幾何学的手法により求め
る燃えきり位置抽出部とから構成してある点にある。上
述の構成において、前記上下方向に所定距離だけ隔てて
配置された撮像装置のいずれか一方が、前記焼却処理帯
の上面高さと等しい高さで配置されていることが好まし
い。

【０００６】

【作用】上下方向に所定距離だけ隔てた第一の撮像装置
と第二の撮像装置からなる撮像装置により燃焼火炎を撮
影し、火炎抽出部で、第一の撮像装置と第二の撮像装置
のそれぞれから燃焼火炎を抽出し、火炎幅抽出部で、前
記火炎抽出部により抽出された燃焼火炎の底部の火炎幅
が等しくなる地点を求めると、燃えきり位置抽出部が、
前記火炎幅抽出部により抽出された地点の位置情報を幾
何学的手法により求めることになる。詳述すると、図２
に示すように、上下方向に距離Ｌだけ隔てて第一の撮像
装置１ａと第二の撮像装置１ｂをＣ１，Ｃ２に配置した
場合に、火炎幅抽出部により特定された燃焼火炎の底部
の火炎幅がほぼ等しくなる位置を検出位置とし、その水
平ライン上で撮像装置１ｂとの距離が最短となる地点Ｐ
を特定すると、線分Ｃ１，Ｃ２と線分Ｐ，Ｃ１のなす角
θ、線分Ｃ１，Ｃ２と線分Ｐ，Ｃ２のなす角θ’が求ま
る。その地点Ｐと前記第一の撮像装置１ａ及び第二の撮
像装置１ｂとの距離をＬ１，Ｌ２とすると、Ｌ１，Ｌ２
は、三角形の余弦定理等の幾何学的手法を用いることに
より容易に求まるのであり、これにより燃えきり位置が
正確に特定されるのである。上述の構成において、上下
方向に隔てて配置された撮像装置のいずれか一方を、前
記焼却処理帯の上面高さと等しい高さで配置すると、そ
の撮像装置で、予め補足されている焼却処理帯の上面高
さと、前記火炎抽出部により抽出された燃焼火炎の底部
との上下方向の距離から焼却処理帯に堆積しているゴミ
の厚さが判明し、ゴミの厚さと上述した燃えきり位置と
からゴミの燃焼状態がさらに正確に把握できるのであ
る。詳述すると、図２に示すように、第二の撮像装置１
ｂが前記焼却処理帯の上面高さと等しい高さに設置され
ている場合に、前記焼却処理帯と第二の撮像装置１ｂを
結ぶ線分と、Ｃ１，Ｃ２を結ぶ線分とは直角となるの
で、第二の撮像装置１ｂから燃えきり点を見上げる角度
をθ’とすると、ゴミ厚さＷは、Ｗ＝Ｌ’ｔａｎ（９０
°−θ’）となる。ここに、Ｌ’は、第二の撮像装置１
ｂから燃えきり位置迄の距離である。例えば、燃えきり
位置が下流側にありゴミの厚さが厚ければ、ゴミ質が悪
く燃えにくいゴミ山盛りの状態であり、燃えきり位置が
上流側にありゴミの厚さが薄ければ、ゴミ質が良く燃え
易いごみ不足の態であると判別されるのである。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、燃焼火炎と撮像装置の
間にゴミの塊等が存在するような場合であっても、燃え
きり位置を正確に検出できるゴミ焼却炉の燃焼監視装置
を提供することができるようになった。

【０００８】

【実施例】以下に実施例を説明する。ゴミ焼却炉は、図
１に示すように、焼却処理すべきゴミを炉内に押し込み
投入する投入機構３としてのプッシャ機構を備えたゴミ
ホッパ４と、前記プッシャ機構３により投入されたゴミ
を搬送しながら乾燥させる乾燥帯Ａと乾燥されたゴミを
燃焼させる燃焼帯Ｂと燃焼ゴミを完全に灰化する後燃焼
帯Ｃとを段差部を介して縦続配置した焼却処理帯５と、
前記焼却処理帯５の下方に設置された灰シュート兼用の
風箱６等を炉内に配置して構成してある。更に、前記焼
却処理帯５で灰化された焼却残渣を回収する灰ピット７
を設けるとともに、前記焼却処理帯５の上方空間に形成
された煙道９に廃熱ボイラ１０を設け、前記廃熱ボイラ
１０で生成された蒸気を発電装置１１に供して発電する
一方、熱回収後の排ガスをバグフィルタや洗煙装置等で
なるガス浄化装置１２で浄化した後に煙突１３から排気
する。前記乾燥帯Ａ、燃焼帯Ｂ、及び、後燃焼帯Ｃの風
箱６には送風機６ａから送風路６ｂを介して空気比約
１．７（燃焼に必要な理論空気量を１とする）で一次燃
焼用の空気が送られて予混合燃焼に供され、前記煙道９
に設けた空気供給機構８から噴出される二次燃焼用の空
気で炉内で生じた未燃ガスが完全燃焼される。前記焼却
処理帯５は、固定の火格子と可動の火格子をゴミの搬送
方向に沿って交互に配置して相対移動させることにより
ゴミを攪拌しながら押し出し搬送するストーカ機構で構
成され、風箱６からの一次燃焼用空気は各火格子の形成
された送風孔（図示せず）からゴミに供給される。

【０００９】前記燃焼帯Ｂ上のゴミ厚さとゴミがガス化
燃焼から固体燃焼に移行する燃えきり位置とを検出して
炉内でのゴミの燃焼状態が良好であるか否かを判断する
ために、前記焼却処理帯５の下流側から前記焼却処理帯
５に臨むように設置された撮像装置１と、前記撮像装置
１により撮像された画像情報から燃焼状態を示すデータ
を抽出する画像処理装置２とからなる燃焼監視装置を設
けてある。詳述すると、図２に示すように、前記撮像装
置１を上下方向に所定距離Ｌだけ隔てて第一の撮像装置
１ａと第二の撮像装置１ｂの二台を、左右方向の位置ず
れ誤差防止の観点から略鉛直線上に配置して構成すると
ともに、前記画像処理装置２を、第一の撮像装置１ａと
第二の撮像装置１ｂのそれぞれから燃焼火炎を抽出する
火炎抽出部２ａと、前記火炎抽出部２ａにより抽出され
た燃焼火炎の底部の火炎幅がほぼ等しくなる地点を求め
る火炎幅抽出部２ｂと、前記火炎幅抽出部２ｂにより抽
出された地点の位置情報を幾何学的手法により求める燃
えきり位置抽出部２ｃとから構成してある。前記火炎抽
出部２ａは、前記撮像装置１による画像データをデジタ
ルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、一画面の平均輝度
に基づき定まる所定の閾値（前記第一及び第二の撮像装
置１ａ，１ｂの双方とも、二値化条件を共通にして比較
精度を高めるため、同じ閾値とする。）で二値化して燃
焼火炎と背景とを分離する二値化回路と、二値化された
結果を格納するメモリ回路とで構成してあり、前記火炎
幅抽出部２ｂは、前記第一の撮像装置１ａによる画像で
前記メモリ回路に記憶された二値画像のうち火炎領域に
相当する領域を下方から上方に向けて水平方向に走査し
て得られる最大火炎幅に対して、所定の比率（例えば５
０％）以上となる火炎幅のうちの最下段の火炎位置Ｐを
特定する第一論理回路と、前記第二の撮像装置１ｂによ
る画像で前記メモリ回路に記憶された二値画像のうち火
炎領域に相当する領域を下方から上方に向けて水平方向
に走査して、前記第一論理回路により特定された火炎位
置Ｐにおける火炎幅と等しい火炎幅を持つ最下段の火炎
位置を特定する第二論理回路とで構成してある。前記燃
えきり位置抽出部２ｃは、特定された火炎位置に基づい
て、前記第一論理回路で特定された火炎位置と前記第一
の撮像装置１ａを結ぶ直線と、前記第一の撮像装置１ａ
と第二の撮像装置１ｂを結ぶ直線とのなす角θを求め、
同様に、前記第二論理回路で特定された火炎位置と前記
第二の撮像装置１ｂを結ぶ直線と、前記第一の撮像装置
１ａと第二の撮像装置１ｂを結ぶ直線とのなす角θ’を
求める第三論理回路と、それら既知の値Ｌ，θ，θ’か
ら、前記第一の撮像装置１ａと火炎位置Ｐとの距離Ｌ１
と前記第二の撮像装置１ｂと火炎位置Ｐとの距離Ｌ２と
を幾何学的手法により求める演算回路とからなる。さら
に、前記第二の撮像装置１ｂが前記焼却処理帯５の燃焼
帯Ｂの上面高さとほぼ等しい高さで配置されており、前
記火炎幅抽出部２ｂにより特定された火炎位置と予め判
明している燃焼帯Ｂの表面位置との間隔をゴミの厚さと
して演算導出するゴミ厚さ演算回路を設けてある。

【００１０】オペレータは、燃焼監視装置により特定さ
れた燃えきり位置とゴミ厚さに基づいて前記ストーカ装
置によるゴミの搬送速度を調節し、一次燃焼用の空気の
送風量を調節する。例えば、燃えきり位置が下流側にあ
りゴミの厚さが厚ければ、ゴミ質が悪く燃えにくいゴミ
山盛りの状態であると判断して、ストーカ速度を低下す
るとともに送風量を増して燃焼を促進し、燃えきり位置
が上流側にありゴミの厚さが薄ければ、ゴミ質が良く燃
え易いごみ不足の状態であると判断して、ストーカ速度
を上昇させてゴミの搬送量を増して、共に燃えきり位置
を調整するのである。

【００１１】以下に別実施例を説明する。火炎幅抽出部
２ｂを構成する第一論理回路は、二値化画像で火炎幅が
最大となる位置と、その最大幅位置より画面下方で火炎
幅がα％（所定値）以上を満たす位置を火炎の最下流位
置とし、最大幅位置と最下流位置の平均位置、つまり、
中央位置を燃えきり点とするものであってもよい。先の
実施例では、第二の撮像装置１ｂが前記焼却処理帯５の
燃焼帯Ｂの上面高さとほぼ等しい高さで配置するものを
説明したが、上下方向に所定距離だけ隔てて配置された
撮像装置のいずれか一方が、前記焼却処理帯５の上面高
さと等しい高さで配置されていればよい。また、上下方
向に隔てて配置された撮像装置のいずれもが前記焼却処
理帯５、詳しくは燃焼帯Ｂの上面高さと異なる高さで配
置されていてもよく、その場合にはゴミ厚さを検出する
ことができない。先の実施例では、火炎抽出部２ａを、
一画面の平均輝度に基づき定まる所定の閾値で二値化し
て燃焼火炎と背景とを分離する二値化回路を備えて構成
したものを説明したが、閾値については特に限定するも
のではない。また、火炎抽出のために二値化手法を採用
するものに限定するものではなく、カラー画像に対して
はＲＧＢ成分のうち比較的低温の背景を含むＲ成分や比
較的高温のＢ成分を除去して、Ｇ成分を基準に火炎領域
を抽出するものであってもよい。燃えきり位置抽出部２
ｃで採用される幾何学的手法は、三角形の余弦定理を用
いるものの他、各種の手法が採用できるもので、視差角
法を用いるものであってもよい。

【００１２】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ゴミ焼却炉の概略の構成図

【図２】ゴミ焼却炉の燃焼監視装置の作用説明図

【図３】ゴミ焼却炉の燃焼監視装置のブロック構成図

【符号の説明】

１ 撮像装置 １ａ 第一の撮像装置 １ｂ 第二の撮像装置 ２ 画像処理装置 ２ａ 火炎抽出部 ２ｂ 火炎幅抽出部 ２ｃ 燃えきり位置抽出部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内に投入されたゴミを搬送しながら焼
   却するストーカ式の焼却処理帯（５）の下流側から前記
   焼却処理帯（５）に臨むように設置された撮像装置
   （１）と、前記撮像装置（１）により撮像された画像情
   報から燃焼状態を示すデータを抽出する画像処理装置
   （２）とからなるゴミ焼却炉の燃焼監視装置であって、 前記撮像装置（１）を上下方向に所定距離だけ隔てて少
   なくとも二台配置するとともに、前記画像処理装置
   （２）を、第一の撮像装置（１ａ）と第二の撮像装置
   （１ｂ）のそれぞれから燃焼火炎を抽出する火炎抽出部
   （２ａ）と、前記火炎抽出部（２ａ）により抽出された
   燃焼火炎の底部の火炎幅が等しくなる地点を求める火炎
   幅抽出部（２ｂ）と、前記火炎幅抽出部（２ｂ）により
   抽出された地点の位置情報を幾何学的手法により求める
   燃えきり位置抽出部（２ｃ）とから構成してあるゴミ焼
   却炉の燃焼監視装置。
2. 【請求項２】 前記上下方向に所定距離だけ隔てて配置
   された撮像装置（１）のいずれか一方が、前記焼却処理
   帯（５）の上面高さと等しい高さで配置されている請求
   項１記載のゴミ焼却炉の燃焼監視装置。