JPS6136612A - ごみ焼却炉の燃焼制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、固体廃莱物であるごみ全焼却する焼却炉にお
いて、炉内の燃焼状態全撮像し、その画傷情報に基づい
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
する熱全回収し、発生した蒸気により発電を行なうとみ
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田力の
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ってきている。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
濃度上昇が大きくなる。その結果ごみ焼却炉の炉壁への
織入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全炉内に供給して炉内の濃度
を下げる冷却方式や水噴霧によって炉内の濃度を下げる
冷却方式などで、炉壁への取入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偉し、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
よびそれよ勺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
空気の濃度を低くすること全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
用空気の濃度を低くするので、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１１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にはホッパ２を
介してごみが投入される。ホツノ；２内のごみは、ごみ
供給装ｆ！ｔ、３によってごみ焼却炉１内に落下する。

ごみ焼却炉１は、ごみ供給装置３側から排出ロア０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って乾燥され、
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って燃焼し、残灰と
して排出ロア０から炉１外へ排出される。

送風機７１によって押し込まれ、空２加熱装置３４によ
って加熱された空気は、管路１４全介して管路７２，７
３，７４，７５，７６．７７から各移動床４〜７の下方
に供給される。管路１４の濃度全検出する濃度検出器６
１からの信号と、ライン３８を介して入力される濃度設
定信号との偏差値に基づいて出力される操作信号によっ
て空気加熱装置３４が制御され、管路１４から供給され
る空気の濃度が調整される。

送風機７８によっ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７９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金介して炉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全介して炉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ツは、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屏風空気は
、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
ケ介して炉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の開度によって調整される。

管路７３．７９の接続部の上流にはダンノＣ２２゜２３
が設けられている。前記接続部の下流の濃度を検出する
濃度検出器２８からの検出値と、ライン３９を介して入
力される濃度設定値との偏差値に基づいて、調節計３３
によってダンパ２２，２３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。この混合比によって
風箱９に供給される空気の濃度は塩度設定値と一致する
ように制御される。同様にして風箱１ｏに供給される空
気の濃度は、濃度検出器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８２によってダンパ２４
，２５の開度によって制御され、風箱１１に供給される
空気の濃度は、濃度検出器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によってダンパ２
６，２７の開度によって制御される。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
おける塩度検出点より下流に設けられたダンパ１７．１
８，１９の開度によって制御される。

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金持
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８８，８２１，８２２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に基づいて濃度設定値を示す
信号全ライン３８，３９，４０，４１にそれぞれ導出す
る。炉１内に供給される空気の塩度は、燃焼制御装置３
７によって制御されるが、その流量はダンパ１６〜２１
の開度全制御する周知の制御装置Ｃによって適宜調整さ
れる。

次に本発明の原理について説明する。乾燥域Ａ１に移動
されたごみは、移動床４０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
よって乾燥される。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９，１
０．１１から供給される燃焼用空気によって燃焼される
。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１
２，１３から供給される燃焼用空気によって完全焼却さ
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っている
領域の分布全風箱９，１０．１１の設置位置ととに検出
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濃度
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７００Ｃ以上の濃度
になると発光し始め、その色と濃度の間には第１表のよ
うな関係が成立することが知られている。

第１表 すなわち濃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。これは塩度が高くなるＫし
たがって、光の中に含１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σり長の成分が相
対的に少なくなるためである。この関係を用いることに
よって、ごみ焼却炉１の燃焼状態ヲ檄像して得られるカ
ラー画像信号から青色波長およびそれより短い波長（ｉ
ｌ−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’ｊｉ得ることができる。したがって
この画イ象９３，９４のごみ焼却炉１内での位置金求め
ることによって、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３
６の実施例のブロック図である。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およびクロック同期信号発生回
路９６に入力される。

画像信号Ｓ１に基づいてクロック同期信号発生回路９６
は、カラー画像信号８１をサンプリングするためのクロ
ック信号ＣＯ１垂直同期信号Ｃ１および水平同期信号Ｃ
２全発生する。色分離回路９５によって分離された青色
波長成分の信号Ｓ９は、多値化回路９７に入力される。

多値化回路９７は、クロック信号ＣＯ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３１２を画像メモリ回路９
８に出力する。第４図には、画像処理袋＠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８１２會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５１０ｉ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によって第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がセットされているとき、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
書き込みクロック信号８１１１に出力する。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
書き込みクロック信号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Ｓ１
４全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
リセット信号５１５＝ｉ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をリセットした後、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’ｉ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
図でちり、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ｉｎ＋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によっ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５１６ｆｃ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　ように多値の青色
成分画像データ全配置し、多値化された青色波長成分の
デジタル画像として処理全行なう。

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以上の領域す々わち高温燃焼領域１０２，１０３，
１０４を抽出する。次に抽出された高温燃焼領域１０２
゜１０３．１０４の面積をそれぞれ求め、その面積がし
きい値１２以上のもの金ゴミ焼却炉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７示す１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全順次求め、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′Ｊ？よび横
方向の強度分布１０７のそれぞれについて、最大値金与
える縦方向の位＃ＬＯおよび横方向の位置ＮＯで決まる
位置をデジタル画像における高温燃焼領域１０５０位置
Ｐとする。以上のような位置検１ｆｌｌが抽出されたし
きい値１２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１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８１７、燃
焼上段５下流側の面積の総和を示すイキ号Ｓ１９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からランチ回路１０１に出力される。こ
のとき、出力クイミングを示す信号８１８もラッチ回路
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をセットする。

画像メモリ制御回路９８は、第４図ｔ３ｉ　＊　（ｓｌ
に示されているように信号Ｓ１３がセットされると一１
時に画像メモリセット信号５１５ｉリセツトする。

出力タイミング信号Ｓ１８に同期してランチ回路ｉｏｉ
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
示すブロック図である。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１゜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全介し、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Ｓ
８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Ｃ５に与えられ、面積
信号８２２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
気の最適濃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濃度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８２１の偏差に基づ
いて風箱１０に供給される空気濃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Ｓ
２２の偏差に基づいて風箱１１に供給される空気濃度を
示す信号をライン４１に導出する。調節器Ｃ３゜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　、　Ｓ２１、
Ｓ２２’ｉ加算してライン５２全介して調節器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
Ｌ３ｉ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濃度を示す信号
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濃度
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濃度が、ライン３８の出力
信号によって低下される。

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濃度を調節する。

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全体の供給空気濃度が低下
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全維持するこ
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因、第３図は画
像処理装置３６の構成を示すブロック図、第４図は画像
処理装置３６に関連しで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全説明するための図、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＊ｉ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１０図は燃焼制御装［３７の
構成を示すブロック図、第１１図は調節器Ｃ２の入出力
特性金示す図、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、２
２〜２７・・・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 代理人　　　弁理士　西教圭一部 第２図 ｔｓ４図 第５図 第６図 第７図 第８図 ｔｉ≧Ｔ１ Ｓ　＜７１　　　　ｉ−１，２，・ 第９図 耐 第１１図 高 １ら 第１２図 島

Claims (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濃度を低くす
   ることを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。