(57)【要約】【課題】廃棄物の燃焼前に、シュートから火格子への廃棄物の供給量を正確かつ迅速に把握する廃棄物供給量測定装置及び方法そして廃棄物焼却装置及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】外部から廃棄物の投入を受けるシュート４の下部に位置する受床４Ａ上の廃棄物を前方の燃焼室２内へ向け押出して受床４Ａより下方に位置する火格子５上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉１において、燃焼室２の壁部に取りつけられ受床４Ａ上と火格子５上の廃棄物を撮像して熱画像を得る赤外線カメラ１３と、赤外線カメラ１３からの熱画像を処理する画像処理装置１４とを有し、画像処理装置１４は、任意の時刻で廃棄物を撮像して得られる第一熱画像と、第一熱画像の撮像時から所定時間後に廃棄物を撮像して得られる第二熱画像との差分を画像処理して得られる差分画像にもとづき、受床４Ａから火格子５上への廃棄物供給量を求める。【選択図】図１
2020128837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物供給量測定装置において、
燃焼室の壁部に取りつけられ受床上と火格子上の廃棄物を撮像して熱画像を得る赤外線カメラと、
赤外線カメラからの熱画像を処理する画像処理装置とを有し、
画像処理装置は、任意の時刻に廃棄物を撮像して得られる第一熱画像と、該第一熱画像の撮像時から所定時間後に廃棄物を撮像して得られる第二熱画像との差分を画像処理して得られる差分画像にもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求めるように設定されている、
ことを特徴とする廃棄物供給量測定装置。
【請求項２】
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物供給量測定装置において、
燃焼室の壁部に取りつけられ受床上と火格子上の廃棄物からの該廃棄物の 熱データを得る熱データ取得装置と、
熱データ取得装置からの熱データを処理する熱データ処理装置とを有し、
熱データ処理装置は、任意の時刻に廃棄物から得られる第一熱データと、該第一熱データの取得時から所定時間後に廃棄物から得られる第二熱データとの差分を熱データ処理して得られる差分熱データにもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求めるように設定されている、
ことを特徴とする廃棄物供給量測定装置。 
【請求項３】
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉において、
燃焼室の壁部に取りつけられ受床上と火格子上の廃棄物を撮像して熱画像を得る赤外線カメラと、
赤外線カメラからの熱画像を処理する画像処理装置と、
画像処理装置からの出力を受けて焼却炉を制御する制御装置とを有し、
画像処理装置は、任意の時刻に廃棄物を撮像して得られる第一熱画像と、該第一熱画像の撮像時から所定時間後に廃棄物を撮像して得られる第二熱画像との差分を画像処理して得られる差分画像にもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求めるように設定されており、
制御装置は、画像処理装置で求められた廃棄物供給量にもとづき、焼却炉の操作端を制御する信号を発するように設定されている、
ことを特徴とする廃棄物焼却装置。
【請求項４】
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉において、
燃焼室の壁部に取りつけられ受床上と火格子上の廃棄物からの該廃棄物の熱データを得る熱データ取得装置と、
熱データ取得装置からの熱データを処理する熱データ処理装置と、
熱データ処理装置からの出力を受けて焼却炉を制御する制御装置とを有し、
熱データ処理装置は、任意の時刻に廃棄物から得られる第一熱データと、該第一熱データの取得時から所定時間後に廃棄物から得られる第二熱データとの差分を熱データ処理して得られる差分熱データにもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求めるように設定されており、
制御装置は、熱データ処理装置で求められた廃棄物供給量にもとづき、焼却炉の操作端を制御する信号を発するように設定されている、
ことを特徴とする廃棄物焼却装置。
【請求項５】
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物供給量測定方法において、
燃焼室の壁部に取りつけられた赤外線カメラで受床上と火格子上の廃棄物を撮像して熱画像を得る撮像工程と、
赤外線カメラで得られた熱画像を画像処理装置で処理する画像処理工程とを有し、
画像処理工程は、任意の時刻に廃棄物を撮像して得られる第一熱画像と、該第一熱画像の撮像時から所定時間後に廃棄物を撮像して得られる第二熱画像との差分を画像処理して得られる差分画像にもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求める、
ことを特徴とする廃棄物供給量測定方法。
【請求項６】
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物供給量測定方法において、
燃焼室の壁部に取りつけられた熱データ取得装置で受床上と火格子上の廃棄物からの該廃棄物の熱データを得る熱データ取得工程と、
熱データ取得装置で得られた熱データを熱データ処理装置で処理する熱データ処理工程とを有し、
熱データ処理工程は、任意の時刻に廃棄物から得られる第一熱データと、該第一熱データの取得時から所定時間後に廃棄物から得られる第二熱データとの差分を熱データ処理して得られる差分熱データにもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求める、
ことを特徴とする廃棄物供給量測定方法。
【請求項７】
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物焼却方法において、
燃焼室の壁部に取りつけられた赤外線カメラで受床上と火格子上の廃棄物を撮像して熱画像を得る撮像工程と、
赤外線カメラで得られた熱画像を画像処理装置で処理する画像処理工程と、
画像処理工程で得られた出力により焼却炉を制御する制御工程とを有し、
画像処理工程は、任意の時刻に廃棄物を撮像して得られる第一熱画像と、該第一熱画像の撮像時から所定時間後に廃棄物を撮像して得られる第二熱画像との差分を画像処理して得られる差分画像にもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求め、
制御工程は、画像処理工程で求められた廃棄物供給量にもとづき、焼却炉の操作端を制御する、
ことを特徴とする廃棄物焼却方法。
【請求項８】
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物焼却方法において、
燃焼室の壁部に取りつけられた熱データ取得装置で受床上と火格子上の廃棄物からの該廃棄物の熱データを得る熱データ取得工程と、
熱データ取得装置で得られた熱データを熱データ処理装置で処理する熱データ処理工程と、
熱データ処理装置で得られた出力により焼却炉を制御装置で制御する制御工程とを有し、
熱データ処理工程は、任意の時刻に廃棄物から得られる第一熱データと、該第一熱データの取得時から所定時間後に廃棄物から得られる第二熱データとの差分を熱データ処理して得られる差分熱データにもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求め、
制御工程は、熱データ処理工程で求められた廃棄物供給量にもとづき、焼却炉の操作端を制御する、
ことを特徴とする廃棄物焼却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃棄物焼却炉における廃棄物供給量測定装置及び方法そして廃棄物焼却装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火格子式廃棄物焼却炉での廃棄物の燃焼を安定させるためには、燃焼室内の火格子上への廃棄物の供給量あるいは供給速度を正確に把握し、それに応じて焼却炉の操作端を適切に制御することが必要である。しかしながら、火格子式廃棄物焼却炉では、その構造による理由と外部から炉シュートへの廃棄物の供給が不定であることの理由等から、炉内におけるシュート底部の受床から火格子への廃棄物の供給量、さらには単位時間当りの供給量を正確に把握することが困難であった。
【０００３】
一方、炉内での燃焼を安定させるために、火格子上の廃棄物の量や温度等の焼却廃棄物についての情報を得ようとする試みはいくつかあった。
【０００４】
例えば、特許文献１では、火格子式廃棄物焼却炉の側壁に赤外線カメラを設置し、火格子上の燃焼中の廃棄物から放射される赤外線のうち、特定波長を選択してその強度を測定することで、火炎に影響されることなく、火格子上の廃棄物の温度を認識し、さらには温度分布を得ることで、廃棄物層の表面位置、すなわち火格子上の廃棄物層厚を知ることができる。また、廃棄物層温度から、予め得ている廃棄物層の温度と乾燥状態との関係を参照して、廃棄物乾燥情報をも得ることができる。
【０００５】
また、特許文献２では、火格子式廃棄物焼却炉の側壁に設けられた赤外線カメラにより、燃焼中の廃棄物からの赤外線のうち、特定波長を選択して測定することで廃棄物についての熱画像データを時間間隔をおいて得ることとし、この間隔をおいた二つの熱画像データについてオプティカルフローにより移動画素量を計測して、火格子上の廃棄物の移動速度を得ている。
【０００６】
さらには、特許文献３においても、特許文献１，２と同様に炉の側壁に設けた赤外線カメラで、火格子上の燃焼中の廃棄物からの赤外線のうち特定波長を選択してその強度を測定することで、廃棄物の温度分布を示す熱画像から火格子上の廃棄物の層の高さを得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−１１６２５２
【特許文献２】特開２０１８−０２１６８６
【特許文献３】特開２０１７−１８７２２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３によって得られる廃棄物の情報は、いずれも、廃棄物がシュートから火格子へ供給された後の燃焼中の状態で、火格子上での廃棄物の状況を知ることができるのみで、シュートから火格子への廃棄物供給量を直接測定・把握しているわけではない。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑み、炉内での廃棄物の燃焼を安定させるために、廃棄物の燃焼前に、シュートから火格子への廃棄物の供給量を測定する廃棄物供給量測定装置及び方法そして廃棄物焼却装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、廃棄物供給量測定装置、廃棄物焼却装置、廃棄物供給量測定方法、廃棄物焼却方法は、次のように構成される。
【００１１】
［廃棄物供給量測定装置］
廃棄物供給量測定装置は次の第一発明もしくは第二発明として構成される。
【００１２】
＜第一発明＞
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物供給量測定装置において、
燃焼室の壁部に取りつけられ受床上と火格子上の廃棄物を撮像して熱画像を得る赤外線カメラと、
赤外線カメラからの熱画像を処理する画像処理装置とを有し、
画像処理装置は、任意の時刻に廃棄物を撮像して得られる第一熱画像と、該第一熱画像の撮像時から所定時間後に廃棄物を撮像して得られる第二熱画像との差分を画像処理して得られる差分画像にもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求めるように設定されている、
ことを特徴とする廃棄物供給量測定装置。
【００１３】
＜第二発明＞
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物供給量測定装置において、
燃焼室の壁部に取りつけられ受床上と火格子上の廃棄物からの該廃棄物の熱データを得る熱データ取得装置と、
熱データ取得装置からの熱データを処理する熱データ処理装置とを有し、
熱データ処理装置は、任意の時刻に廃棄物から得られる第一熱データと、該第一熱データの取得時から所定時間後に廃棄物から得られる第二熱データとの差分を熱データ処理して得られる差分熱データにもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求めるように設定されている、
ことを特徴とする廃棄物供給量測定装置。
【００１４】
［廃棄物焼却装置］
廃棄物焼却装置は、次の第三発明もしくは第四発明として構成される。
【００１５】
＜第三発明＞
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉において、
燃焼室の壁部に取りつけられ受床上と火格子上の廃棄物を撮像して熱画像を得る赤外線カメラと、
赤外線カメラからの熱画像を処理する画像処理装置と、
画像処理装置からの出力を受けて焼却炉を制御する制御装置とを有し、
画像処理装置は、任意の時刻に廃棄物を撮像して得られる第一熱画像と、該第一熱画像の撮像時から所定時間後に廃棄物を撮像して得られる第二熱画像との差分を画像処理して得られる差分画像にもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求めるように設定されており、
制御装置は、画像処理装置で求められた廃棄物供給量にもとづき、焼却炉の操作端を制御する信号を発するように設定されている、
ことを特徴とする廃棄物焼却装置。
【００１６】
＜第四発明＞
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉において、
燃焼室の壁部に取りつけられ受床上と火格子上の廃棄物からの該廃棄物の熱データを得る熱データ取得装置と、
熱データ取得装置からの熱データを処理する熱データ処理装置と、
熱データ処理装置からの出力を受けて焼却炉を制御する制御装置とを有し、
熱データ処理装置は、任意の時刻に廃棄物から得られる第一熱データと、該第一熱データの取得時から所定時間後に廃棄物から得られる第二熱データとの差分を熱データ処理して得られる差分熱データにもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求めるように設定されており、
制御装置は、熱データ処理装置で求められた廃棄物供給量にもとづき、焼却炉の操作端を制御する信号を発するように設定されている、
ことを特徴とする廃棄物焼却装置。
【００１７】
［廃棄物供給量測定方法］
廃棄物供給量測定方法は、次の第五発明もしくは第六発明として構成される。
【００１８】
＜第五発明＞
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物供給量測定方法において、
燃焼室の壁部に取りつけられた赤外線カメラで受床上と火格子上の廃棄物を撮像して熱画像を得る撮像工程と、
赤外線カメラで得られた熱画像を画像処理装置で処理する画像処理工程とを有し、
画像処理工程は、任意の時刻に廃棄物を撮像して得られる第一熱画像と、該第一熱画像の撮像時から所定時間後に廃棄物を撮像して得られる第二熱画像との差分を画像処理して得られる差分画像にもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求める、
ことを特徴とする廃棄物供給量測定方法。
【００１９】
＜第六発明＞
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物供給量測定方法において、
燃焼室の壁部に取りつけられた熱データ取得装置で受床上と火格子上の廃棄物からの該廃棄物の熱データを得る熱データ取得工程と、
熱データ取得装置で得られた熱データを熱データ処理装置で処理する熱データ処理工程とを有し、
熱データ処理工程は、任意の時刻に廃棄物から得られる第一熱データと、該第一熱データの取得時から所定時間後に廃棄物から得られる第二熱データとの差分を熱データ処理して得られる差分熱データにもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求める、
ことを特徴とする廃棄物供給量測定方法。
【００２０】
［廃棄物焼却方法］
廃棄物焼却方法は、次の第七発明もしくは第八発明として構成される。
【００２１】
＜第七発明＞
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物焼却方法において、
燃焼室の壁部に取りつけられた赤外線カメラで受床上と火格子上の廃棄物を撮像して熱画像を得る撮像工程と、
赤外線カメラで得られた熱画像を画像処理装置で処理する画像処理工程と、
画像処理工程で得られた出力により焼却炉を制御する制御工程とを有し、
画像処理工程は、任意の時刻に廃棄物を撮像して得られる第一熱画像と、該第一熱画像の撮像時から所定時間後に廃棄物を撮像して得られる第二熱画像との差分を画像処理して得られる差分画像にもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求め、
制御工程は、画像処理工程で求められた廃棄物供給量にもとづき、焼却炉の操作端を制御する、
ことを特徴とする廃棄物焼却方法。
【００２２】
＜第八発明＞
廃棄物の投入を受けるシュートの下部に位置する受床上の廃棄物を前方の燃焼室内へ向け押出して該受床より下方に位置する火格子上に廃棄物を落下供給する火格子式廃棄物焼却炉における廃棄物焼却方法において、
燃焼室の壁部に取りつけられた熱データ取得装置で受床上と火格子上の廃棄物からの該廃棄物の熱データを得る熱データ取得工程と、
熱データ取得装置で得られた熱データを熱データ処理装置で処理する熱データ処理工程と、
熱データ処理工程で得られた出力により焼却炉を制御装置で制御する制御工程とを有し、
熱データ処理工程は、任意の時刻に廃棄物から得られる第一熱データと、該第一熱データの取得時から所定時間後に廃棄物から得られる第二熱データとの差分を熱データ処理して得られる差分熱データにもとづき、受床から火格子上への廃棄物供給量を求め、
制御工程は、熱データ処理工程で求められた廃棄物供給量にもとづき、焼却炉の操作端を制御する、
ことを特徴とする廃棄物焼却方法。
【００２３】
［発明の原理］
第一、第三、第五、第七発明では、赤外線カメラで受床上と火格子上の廃棄物を撮像して熱画像を得る。この熱画像は、任意の時刻で廃棄物を撮像して得られる第一熱画像と、第一熱画像の撮像時から所定時間後に廃棄物を撮像して得られる第二熱画像との差分を画像処理して差分画像を得る。第一熱画像と第二熱画像との差分画像は、上記所定時間経過による廃棄物の熱画像の変化であり、これは、この所定時間で廃棄物が受床上から火格子へ落下、すなわち供給された量に相当する。
【００２４】
かくして、上記差分画像を得ることで、火格子上への廃棄物の供給量を測定でき、正確かつ迅速な測定が可能となる。
【００２５】
また、第二、第四、第六、第八発明では、廃棄物の熱データについて、第一熱データと第二熱データとの差分を熱データ処理した差分熱データを得ることにより、熱画像を生成することなく、火格子上の廃棄物の供給量を測定でき、正確かつ迅速な測定が行われる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、以上のように、第一、第三、第五、第七発明では、受床上と火格子上の廃棄物を、赤外線カメラで任意の時刻に撮像して第一熱画像を得、所定時間後に第二画像を得ることで、その差分画像から火格子への廃棄物の供給量を、そして第二、第四、第六、第八発明では、熱データとしての任意の時刻における第一熱データと所定時間後における第二熱データにもとづく差分熱データによって火格子への廃棄物の供給量を得ることとしたので、火格子上の廃棄物の供給量を、廃棄物の燃焼前に、廃棄物の受床からの落下時に直接測定することにより、正確かつ迅速に測定できる。このため、焼却炉の操作端に対しても上記供給量に迅速に対応して正確に制御することができる、という効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態としての廃棄物供給量測定装置を備えた廃棄物焼却装置の概要構成図である。
【図２】図１の装置における受床、火格子、赤外線カメラの位置関係と、赤外線カメラの視野を示す図である。
【図３】炉の幅方向、高さ方向における赤外線カメラの視野を示し廃棄物の図示を省略した図である。
【図４】図３において廃棄物を示す図である。
【図５】任意時刻における廃棄物を撮像した第一熱画像を示す図である。
【図６】任意時刻から所定時間経過後における廃棄物を撮像した第二熱画像を示す図である。
【図７】第一熱画像と第二熱画像から得られる差分熱画像の図である。
【図８】本発明の他の実施形態としての熱データを示し、（Ａ）は任意の時刻（時刻：０秒）、（Ｂ）は所定時間後（時刻：１０秒）における熱データ、（Ｃ）は（Ａ）と（Ｂ）の差分熱データである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を添付図面にもとづき説明する。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を変更することなく様々な形態で実施することができる。また、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
【００２９】
まずは、本発明の一実施形態の火格子式廃棄物焼却炉の基本構成、該廃棄物焼却炉の操作条件を調整する操作端の構成そして作用について説明する。
【００３０】
＜火格子式廃棄物焼却炉の基本構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る火格子式廃棄物焼却炉の概要構成を示している。まず、本発明の一実施形態に係る火格子式廃棄物焼却炉の基本構成と焼却方法の概要を説明し、次いで各構成装置の詳細を説明する。この実施形態において、燃焼室内での廃棄物の移動方向（図１にて左右に延びる炉長方向）における燃焼室の上流側（図１にて左側）を前部、下流側を後部という。
【００３１】
本実施形態に係る火格子式廃棄物焼却炉１（以下、「焼却炉１」という）は、燃焼室２と、この燃焼室２の廃棄物の流れ方向の上流側（図１の左側）上方に配置され、廃棄物を燃焼室２内に投入するためのシュート４の上端に開口形成された廃棄物投入口３と、燃焼室２の廃棄物の流れ方向の下流側（図１の右側）の上方に連設される廃熱ボイラ（図示せず）とを備える火格子式廃棄物焼却炉である。上記シュート４の下端に位置する受床４Ａには、受床４Ａ上の廃棄物を燃焼室２に向け下流側へ押し出す後述の給塵機１２が設けられている。
【００３２】
燃焼室２の底部には、廃棄物を移動させながら燃焼させる火格子（ストーカ）５が設けられている。この火格子５は、廃棄物投入口３に近い方から、すなわち、上流側から乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ、後燃焼火格子５ｃの順に設けられていて、乾燥火格子５ａと燃焼火格子５ｂの上に廃棄物層Ｗが形成されている。これらの火格子５ａ〜５ｃは後述の駆動機構により連動して廃棄物を前方へ向け下流側へ搬送するようになっている。
【００３３】
乾燥火格子５ａでは主として廃棄物の乾燥と着火が行われる。燃焼火格子５ｂでは主として廃棄物の熱分解、部分酸化が行われ、熱分解により発生した可燃性ガスと固形分の燃焼が行われ、可燃性ガスが燃焼する際に火炎を形成する。後燃焼火格子５ｃ上では、残った廃棄物中の固形分の未燃分を完全に燃焼させる。廃棄物中の固形分が燃焼する際には火炎は発生せず熾燃焼する。完全に燃焼した後の燃焼灰は、灰排出口６より排出される。
【００３４】
上記燃焼室２内の乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ及び後燃焼火格子５ｃの下部には、それぞれ風箱７ａ，７ｂ，７ｃが設けられている。後述の燃焼用一次空気供給手段としてのブロワ８により供給される燃焼用一次空気Ｐは、燃焼用一次空気供給管９を通って上記各風箱７ａ，７ｂ，７ｃに供給され、各火格子５ａ，５ｂ，５ｃを通って燃焼室２内に供給される。なお、火格子下から供給される燃焼用一次空気Ｐは、火格子５ａ，５ｂ，５ｃ上の廃棄物の乾燥及び燃焼に使われるほか、火格子５ａ，５ｂ，５ｃの冷却作用、廃棄物の攪拌作用を有する。
【００３５】
上記燃焼室２の下流側における出口には廃熱ボイラ（図示せず）が連設され、廃熱ボイラの入口近傍が燃焼室２から排出されるガス中の可燃性ガスの未燃分（未燃ガス）を燃焼する二次燃焼室１０となっている。廃熱ボイラの一部である二次燃焼室１０内で二次燃焼用ガスが吹き込まれ、未燃ガスが二次燃焼し、この二次燃焼の後に燃焼排ガスは廃熱ボイラで熱回収され、蒸気を発生させ蒸気が発電機に用いられる。熱回収された後、廃熱ボイラから排出された燃焼排ガスは、図示しない排ガス処理装置系で消石灰等による酸性ガスの除去が行われ、さらに図示しない除塵装置に送られ、反応生成物、ダストなどが回収される。前記除塵装置で除塵され、無害化された後の燃焼排ガスは、図示しない誘引ファンにより誘引され、煙突から大気中に放出される。
【００３６】
このような基本構成である火格子式廃棄物焼却炉において、本実施形態に係る焼却炉１は、廃棄物の燃焼を安定させるため廃棄物焼却炉の操作条件の制御対象である操作端として、上記火格子５の下方から燃焼用一次空気Ｐを炉内へ供給する一次空気吹込手段、廃棄物投入口３から投入された廃棄物を火格子５へ送り出す給塵機１２、火格子５の駆動機構を有している。また、焼却炉１は、これらの操作端を制御するのに必要な情報取得のために、上流側での受床４Ａ上の廃棄物及び火格子５上の廃棄物の熱画像を撮像する赤外線カメラ１３及び撮像した熱画像情報を処理して受床４Ａから火格子５への廃棄物供給量を導出する画像処理装置１４を有し、さらには、導出した廃棄物供給量にもとづき焼却炉１の操作端における操業条件を制御する制御装置１５を有している。以下、これらの操作端そして制御装置１５について説明する。
【００３７】
＜一次空気吹込手段＞
本実施形態では、焼却炉１は、既述したように燃焼用一次空気Ｐを吹き込む一次空気吹込手段を備えている。該一次空気吹込手段は、空気供給源（図示せず）からの燃焼用一次空気Ｐを、燃焼用一次空気供給管９を経て、乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ及び後燃焼火格子５ｃのそれぞれの風箱７ａ，７ｂ，７ｃに分岐供給管から送り込むようになっており、上記燃焼用一次空気供給管９には、ブロワ８、一次空気供給量調整機構としてのダンパ１１そして燃焼用一次空気加熱装置１６が設けられている。
【００３８】
燃焼用一次空気Ｐは、ブロワ８により外部から取り込まれた空気が燃焼用一次空気加熱装置１６により加熱され、燃焼用一次空気供給管９を通って乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ及び後燃焼火格子５ｃのそれぞれの下部に設けられた風箱７ａ，７ｂ，７ｃに供給された後、各火格子５ａ，５ｂ，５ｃを通って燃焼室２内に供給される。燃焼室２内に供給される燃焼用一次空気Ｐの供給量は、燃焼用一次空気供給管９に設けられた一次空気供給量調整用のダンパ１１により調整される。燃焼用一次空気Ｐの温度は、燃焼用一次空気加熱装置１６における例えばボイラで発生させた蒸気との熱交換条件を制御して調整される。また、風箱７ａ，７ｂ，７ｃ及び燃焼用一次空気Ｐを供給するための燃焼用一次空気供給管９等の構成は図示したものに限定されず、焼却炉の規模、形状、用途等により適宜選択され得る。
【００３９】
＜給塵機＞
本実施形態では、シュート４の下端に位置する受床４Ａの直上で前後方向（図１にて左右方向）に往復動する（図１の矢印Ｘ参照）ロッド状の押出部材（プッシャ）を有する給塵機１２が設けられている。
【００４０】
給塵機１２は、押出部材が押出始点（左端位置）と押出終点（右端位置）の間での往復動を繰り返して、往動（燃焼室２へ向けた前進）時にシュート４の底部の受床４Ａ上の廃棄物を押し出して燃焼室２内の上流部（図１における左端側部分）の乾燥火格子５ａ上に該廃棄物を落下供給するようになっている。この給塵機１２は、給塵機１２の単位時間当りの往復動回数又は往復動速度を変えることで、乾燥火格子５ａへの廃棄物の供給速度（単位時間あたりの供給量）を制御可能としている。
【００４１】
＜火格子の駆動機構＞
乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂそして後燃焼火格子５ｃは互いに連動するようにリンクで連結されていて、駆動機構（図示せず）により前後往復動し、下流側に向け後方へ移動する際に廃棄物を下流側へ搬送する。上記駆動機構は、火格子５の単位時間当りの往復動回数又は往復動速度を変えることで、火格子５の搬送速度（単位時間あたりの廃棄物搬送量）を制御可能としている。
【００４２】
＜赤外線カメラ及び画像処理装置＞
燃焼室２の下流側の側壁２Ａには赤外線カメラ１３が配設されている。該赤外線カメラ１３は、側壁２Ａに設けられた監視窓に近接して炉外に配設されてもよいし、水冷構造を有して炉内に配設されてもよい。該赤外線カメラ１３は、炉の上下方向そして炉幅方向（紙面に対して直角方向）に拡がる撮像視野を有し、この撮像視野における受床４Ａと火格子５上の廃棄物のサーモグラフィ情報を熱画像情報として得ることができる。廃棄物から放射される赤外線の波長と空間における高温ガスそして火炎から放射される赤外線の波長とは異なるので、赤外線カメラ１３では、測定する赤外線波長を適切に選定することにより撮像視野内に火炎が存在していても廃棄物のみについての熱画像情報を得ることができる。本実施形態では、赤外線カメラ１３による炉幅方向と炉長方向の撮像範囲を設定して、上記シュート４の下端に位置する受床４Ａ上と火格子５上の廃棄物の熱画像情報を得ることができる。
【００４３】
上記赤外線カメラ１３には、得られた熱画像情報を処理するための画像処理装置１４が接続されている。該画像処理装置１４は、上記赤外線カメラ１３から受けた上記熱画像情報をデータ処理して、受床４Ａから火格子５ａ上への廃棄物の落下供給量を導出する。
【００４４】
上記画像処理装置１４は制御装置１５に接続されている。該制御装置１５は画像処理装置１４で得られた廃棄物の落下供給量にもとづき、操作端としての火格子５へ廃棄物を供給する給塵機１２、火格子５の送り機構（図示せず）、一次空気吹込手段のダンパ１１、燃焼用一次空気加熱装置１６の制御のための指令信号を送るように、上記給塵機１２、火格子５の送り機構、ダンパ１１、燃焼用一次空気加熱装置１６に接続されている。
【００４５】
上記画像処理装置１４での画像処理要領そして制御装置１５による制御方法については、装置の作動について後述する＜燃焼制御＞の項目にて詳述することにする。
【００４６】
次に、このように構成される本実施形態の廃棄物焼却装置での焼却状況の概要、廃棄物供給量の導出、廃棄物燃焼制御について順次説明する。
【００４７】
＜焼却状況の概要＞
先ず、廃棄物投入口３からシュート４内へ廃棄物を投入すると、受床４Ａ上に落下した廃棄物は給塵機１２の往復動によりその往動時に燃焼室２内の乾燥火格子５ａ上に落下供給されて堆積し、図示しない駆動機構により駆動される各火格子５ａ〜５ｃの往復動作の往動時に、燃焼火格子５ｂ上そして後燃焼火格子５ｃ上へと順次移動し、各火格子５ａ〜５ｃ上に廃棄物の層を形成する。各火格子５ａ〜５ｃの下方から、ダンパ１１で流量制御され、一次空気加熱装置１６で加熱された燃焼用一次空気Ｐが風箱７ａ，７ｂ，７ｃを経て供給されており、これにより各火格子５ａ〜５ｃ上の廃棄物は乾燥そして燃焼される。
【００４８】
乾燥火格子５ａ上では主として廃棄物の乾燥と着火が行われる。すなわち、乾燥火格子５ａ上の廃棄物は、乾燥火格子５ａの上流側範囲で乾燥され、乾燥火格子５ａの下流側範囲で着火して、燃焼火格子５ｂの上流側範囲（前部）までの範囲で燃焼が開始する。燃焼火格子５ｂ上では主として廃棄物の熱分解、部分酸化が行われ可燃性ガスが発生し、その可燃性ガスが火炎を伴って燃焼するとともに、廃棄物中の固形分の燃焼が行われる。燃焼火格子５ｂ上において廃棄物の燃焼は実質的に完了する。後燃焼火格子５ｃ上では、僅かに残った廃棄物中の固定炭素など未燃分を完全燃焼させる。燃切点より後の領域では、廃棄物中の固形未燃分（チャー）が燃焼され、完全燃焼した後の燃焼灰は、灰排出口６より排出される。
【００４９】
既述のごとく、燃焼室２の出口に、廃熱ボイラが連設されていて、廃熱ボイラの入口近傍が二次燃焼室１０となっている。したがって、燃焼室２内で発生した未燃ガスは、二次燃焼室１０に導かれ、そこで二次燃焼空気と混合・攪拌され、二次燃焼する。二次燃焼の後に排ガスは廃熱ボイラで熱回収される。熱回収された後、廃熱ボイラから排出された排ガスは、消石灰等による酸性ガスの除去が行われ、さらに除塵装置（図示せず）に送られ、反応生成物、ダストなどが回収される。上記除塵装置で除塵され、無害化された後の排ガスは、誘引ファン（図示せず）により誘引され、煙突から大気中に放出される。なお、上記除塵装置としては、例えば、バグフィルタ方式、電気集塵方式等の除塵装置を用いることができる。
【００５０】
＜廃棄物供給量の導出＞
（１）廃棄物の熱画像情報
赤外線カメラ１３による撮像によって、シュート４の下端に位置する受床４Ａ上の廃棄物と火格子５上の廃棄物の熱画像情報（サーモグラフィ情報）が得られる。廃棄物から放射される赤外線の波長と燃焼室２内の空間における高温ガスそして火炎から放射される赤外線の波長とは異なるので、赤外線カメラ１３では、測定する波長の選定により撮像範囲内に火炎が存在していても廃棄物のみについての熱画像情報を得ることができる。
【００５１】
赤外線カメラ１３の撮像範囲は、火格子５上での廃棄物の流れ方向に対して直角となる燃焼室２の側壁同士対向方向となる炉幅方向から見たときに、図２に示されるように、廃棄物の流れ方向そして高さ方向で受床４Ａ上の廃棄物と火格子５、特に乾燥火格子５ａ上の廃棄物をカバーする範囲である。
【００５２】
図３、図４は、廃棄物の流れ方向から見たときの、赤外線カメラ１３の撮像範囲の炉幅方向と高さ方向の範囲を示し、図３は廃棄物の図示を省略した状態を示しており、符号４Ｂは受床４Ａと乾燥火格子５ａとの段差壁を示している。図４は、任意の時刻での受床４Ａ上と乾燥火格子５ａ上に廃棄物が存在している状態を示している。すなわち、受床４Ａ上と、乾燥火格子５ａ上に廃棄物が存在するときは、赤外線カメラ１３により得られる熱画像は、図５のごとくである。
【００５３】
図５は、任意の時刻での廃棄物についての第一熱画像であり、図６は、図５の状態の時点から所定時間経過後での廃棄物についての第二熱画像であり、図５における受床４上の一部の廃棄物が乾燥火格子５ａ上に落下供給されている状態を示している。なお、第一熱画像と第二熱画像にて上記一部の廃棄物を理解しやすくするために黒く塗りつぶして示してある。
【００５４】
（２）画像処理
赤外線カメラ１３で得られた第一熱画像と第二熱画像は画像処理装置１４へ送られる。画像処理装置１４は、第一熱画像と第二熱画像との両方から得られた画像から差分画像を生成する。すなわち、図５と図６で黒く塗りつぶされた、廃棄物についての落下前後の差分画像のみが図７のごとく白い部分として得られ、他は図７で画像として残らない。この結果、図７に示される、上方の落下前もしくは下方の落下後の廃棄物の差分画像の大きさにもとづき、受床４Ａから乾燥火格子５ａ上に供給された廃棄物の供給量が知得でき、また、この供給量を第一熱画像と第二熱画像の撮像間隔時間で除せば、単位時間当りの供給量を得ることとなる。かくして、この差分画像にもとづくことで、受床４Ａから乾燥火格子５ａへの廃棄物の供給量を、この廃棄物の燃焼前に、正確かつ迅速に得ることができる。
【００５５】
＜熱データ処理＞
本実施形態では、図７に示すごとく、差分画像の大きさにもとづき、廃棄物の供給量を得ることとしたが、これに限らず、他の実施形態として、廃棄物の表面の温度を示す熱データにもとづき、詳細には任意時刻での第一熱データと所定時間後での第二熱データとの差分熱データにもとづき、受床４Ａ上から火格子５上に落下する廃棄物の供給量を導出することもできる。このとき、廃棄物の供給量は、既述した画像処理装置１４に代えて設けられる熱データ処理装置によって導出される。
【００５６】
例えば、図８（Ａ）に示すように、任意の時刻（図示の場合、＜時刻０秒＞）と図８（Ｂ）に示すように、所定時刻後（図示の場合、＜時刻１０秒＞）について、赤外線カメラ１３の視野を多数の分割された画素として、各画素についての熱データ（図８の例では廃棄物の表面の温度）を得る。図８の場合、赤外線カメラ１３の視野内の多数の画素のうちの一部を例として示している。図８においては、赤外線カメラ１３により測定される熱データとして、図８（Ａ）に見られる＜時刻０秒＞のときの第一熱データとしての複数に区画された各画素についての温度分布、図８（Ｂ）に見られる＜時刻１０秒＞のときの第二熱データとしての上記各画素についての温度分布を得る。次に、第一熱データと第二熱データとの差分熱データとして、対応する各画素について温度の差分を求め、これを図８（Ｃ）のごとくの差分熱データとする。この図８（Ｃ）の熱データにおける各画素についての差分が正で絶対値が所定値以上の画素数または差分が負で絶対値が所定値以上の画素数を積算すれば、その大きさが廃棄物の供給量に対応するので、上記画素毎に差分熱データを得て、これを全画素について展開することにより、熱画像を生成することなく、廃棄物の供給量を導出することができる。
【００５７】
図８の例について、具体的に説明する。図８（Ａ）における＜時刻０秒＞では、廃棄物の表面の温度は落下前に各画素において６００℃と均一である。図８（Ｂ）には、＜時刻１０秒＞にて、受床上の廃棄物の一部が乾燥火格子５ａ上に落下したときの熱データが示されている。＜時刻１０秒＞では、上記廃棄物の一部は、すでに乾燥火格子５ａ上で加熱されて昇温している廃棄物上に落下する。また、受床上にて廃棄物の一部があった位置には、まだ表面が加熱されていない廃棄物が露呈する。この結果、図８（Ｂ）に見られるように、各画素における温度が５５０℃〜７００℃とばらつきを生ずる。この二つの時刻における各画素についての温度の差分（差分熱データ）は図８（Ｃ）のごとく、画素によって、０、＋５０℃、−５０℃、＋１００℃、−１００℃と分布する。ここで、仮に、図７のようにこれを画像化すると、差分が０であれば差分画像は黒、差分の絶対値が大きいほど差分画像は白く塗りつぶした範囲のようになる。図８の例では、画像化することなく、画像化前の温度値としての上記差分の絶対値を求め、その積算値にもとづき廃棄物の供給量を得ることができる。
【００５８】
＜燃焼制御＞
本実施形態又は他の実施形態では、画像処理装置１４が差分熱画像に基づき廃棄物供給量を得て、又は熱データ処理装置が差分熱データに基づき廃棄物供給量を得て、制御装置１５が該廃棄物供給量に基づいて燃焼制御を行うようになっている。燃焼制御は、得られた廃棄物の供給量にしたがい、制御装置１５がこの廃棄物の供給量に見合った燃焼を行うように、既述の操作端すなわち、一次空気吹込手段、給塵機１２、火格子５の駆動機構を調整運転するようになされる。以下、制御装置１５が行う廃棄物供給量に基づく燃焼制御について説明する。
【００５９】
制御装置１５は画像処理装置１４又は熱データ処理装置から廃棄物供給量の現在値を得て、この廃棄物供給量の現在値をすでに設定されている適正な所定範囲（以下、「所定供給量範囲」という）と比較し、廃棄物供給量の現在値が所定供給量範囲内にあるか否かを判定する。
【００６０】
上記廃棄物供給量の現在値が上記所定供給量範囲内にある場合は、制御装置１５は、廃棄物供給量が適正であって燃焼が良好に行われていると判定し、その時点での給塵機１２の廃棄物供給速度、火格子の廃棄物搬送速度、燃焼用一次空気量、燃焼用一次空気温度等の操業条件を変更せずにそのまま維持する。
【００６１】
次に、廃棄物供給量の現在値が所定供給量範囲よりも高い場合は、火格子５への廃棄物供給量がその時点での操業条件における適切な量より過大になっていることを意味しているので、操業条件を火格子５への廃棄物供給量を減少させるように、また火格子５上の廃棄物量を減少させるように変更すべく、制御装置１５は、給塵機１２に対して廃棄物供給速度を減少させ火格子５への廃棄物の供給量を減少させる指令、火格子５の駆動機構に対して廃棄物搬送速度を増大させ火格子５上の廃棄物を下流側の火格子５へ速やかに搬送するとともに、攪拌を行い廃棄物と燃焼用一次空気Ｐとの接触を促進して廃棄物の燃焼を促進する指令、ダンパ１１に対して開度を大きくして燃焼用一次空気量を増加させ廃棄物の燃焼を促進する指令、燃焼用一次空気加熱装置１６に対して燃焼用一次空気温度を上昇させ廃棄物の燃焼を促進する指令のうち少なくとも一つの指令を発して、火格子５への廃棄物供給量を減少させるとともに、火格子５の廃棄物の燃焼を促進し、火格子５上の廃棄物量を減少させる。その結果、火格子５への廃棄物供給量及び火格子５上の廃棄物量は適正量となり、廃棄物が良好に燃焼される。
【００６２】
次に、廃棄物供給量の現在値が所定供給量範囲よりも低い場合は、火格子５への廃棄物供給量がその時点での操業条件における適切な量より過少になっていることを意味しているので、操業条件を火格子５への廃棄物供給量を増加させるように、また火格子５上の廃棄物量を増加させるように変更すべく、制御装置１５は、給塵機１２に対して廃棄物供給速度を増加させ火格子５への廃棄物の供給量を増加させる指令、火格子５の駆動機構に対して廃棄物搬送速度を低下させ火格子５上の廃棄物を下流側の火格子５へゆっくり搬送し廃棄物の燃焼を緩和する指令、ダンパ１１に対して開度を小さくして燃焼用一次空気量を減少させ廃棄物の燃焼を緩和する指令、燃焼用一次空気加熱装置１６に対して燃焼用一次空気温度を下降させ廃棄物の燃焼を緩和する指令のうち少なくとも一つの指令を発して、火格子５への廃棄物供給量を増加させるとともに、火格子５上の廃棄物の燃焼を緩和し、火格子上の廃棄物量を増加させる。その結果、火格子５への廃棄物供給量及び火格子５上の廃棄物量は適正量となり、廃棄物が良好に燃焼される。
【符号の説明】
【００６３】
１  焼却炉
２  燃焼室
４  シュート
４Ａ  受床
５  火格子
１３  赤外線カメラ
１４  画像処理装置
１５  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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