(57)【要約】【課題】廃棄物焼却炉の燃焼部の火格子上に堆積している廃棄物の詳細な形状及びその動きを十分に検出可能な方法を提供する。【解決手段】３次元熱画像作成方法は、焼却炉１０に対して、熱画像取得工程と、３次元熱画像作成工程と、を含む処理を行う。熱画像取得工程では、視点が異なる複数の赤外線カメラ９５を用いて、火炎が放射しない波長の光を選択的に透過させる選択透過フィルタ９５ａを介して、燃焼部１２に堆積した廃棄物をそれぞれ観測して、視点が異なる複数の熱画像を取得する。３次元熱画像作成工程では、熱画像取得工程で取得された異なる視点からの複数の熱画像に画像合成処理を行うことで、燃焼部１２の燃焼火格子２２に堆積している状態で搬送される廃棄物の３次元熱画像を作成する。【選択図】図１
2019211136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物焼却炉の燃焼状態を制御するための３次元熱画像作成方法において、
乾燥部と燃焼部と後燃焼部とに区分された火格子から構成されており、廃棄物が堆積した状態で間欠的に動作することで当該廃棄物を搬送するとともに当該火格子を介して一次燃焼用気体を供給する搬送部を備えた前記廃棄物焼却炉に対して、
視点が異なる複数の赤外線カメラを用いて、火炎が放射しない波長の光を選択的に透過させる選択透過フィルタを介して、前記燃焼部に堆積した前記廃棄物をそれぞれ観測して、視点が異なる複数の熱画像を取得する熱画像取得工程と、
前記熱画像取得工程で取得された異なる視点からの複数の熱画像に画像合成処理を行うことで、前記燃焼部の前記火格子に堆積している状態で搬送される前記廃棄物の３次元熱画像を作成する３次元熱画像作成工程と、
を含む処理を行うことを特徴とする３次元熱画像作成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の３次元熱画像作成方法であって、
前記後燃焼部から、当該後燃焼部における廃棄物搬送方向の下流側へ延ばした直線と交差する壁部に、少なくとも１つの前記赤外線カメラが設けられていることを特徴とする３次元熱画像作成方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の３次元熱画像作成方法により作成された前記３次元熱画像に基づいて、前記廃棄物焼却炉の燃焼状態を制御するために、前記廃棄物焼却炉の炉内状況を判定することを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の炉内状況判定方法であって、
複数の前記３次元熱画像に基づいて、前記燃焼部の前記廃棄物について、前記火格子上の前記廃棄物の厚みの時間変化を算出することを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項５】
請求項３に記載の炉内状況判定方法であって、
複数の前記３次元熱画像に基づいて、前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化を算出することを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の炉内状況判定方法であって、
前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化に基づいて、前記燃焼部の前記廃棄物が当該燃焼部に滞留している時間である燃焼部滞留時間を算出することを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項７】
請求項４に記載の炉内状況判定方法であって、
前記火格子上の前記廃棄物の厚みの時間変化を解析し、前記廃棄物の厚みの時間変化量が廃棄物搬送方向でどのように変化するかに基づいて、燃え切り点位置を特定することを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の炉内状況判定方法であって、
特定した前記燃え切り点位置の時間変化に基づいて、前記燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動しているか、搬送方向下流側に移動しているかを特定することを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項９】
請求項８に記載の炉内状況判定方法を用いて、前記廃棄物焼却炉の燃焼を制御する燃焼制御方法であって、
燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動していることが特定された場合は、前記燃焼部の前記火格子による前記廃棄物の搬送速度を増速させる制御を行い、
燃え切り点位置が搬送方向下流側に移動していることが特定された場合は、前記燃焼部の前記火格子による前記廃棄物の搬送速度を減速させる制御を行うことを特徴とする燃焼制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃焼制御方法であって、
前記炉内状況判定方法では、
前記火格子上の前記廃棄物の厚みの時間変化を算出する処理、
複数の前記３次元熱画像に基づいて、前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化を算出する処理、
前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化に基づいて、前記燃焼部の前記廃棄物が当該燃焼部に滞留している時間である燃焼部滞留時間を算出する処理の少なくとも何れかを行い、
前記燃焼部の前記火格子の搬送速度を変更するとともに、前記燃焼部の前記火格子の搬送速度の変更の原因である、前記炉内状況判定方法で得られた前記廃棄物の性状の変化の状態に応じて、前記乾燥部の前記火格子及び前記後燃焼部の前記火格子の搬送速度を変更することを特徴とする燃焼制御方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の燃焼制御方法であって、
燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動しているか搬送方向下流側に移動しているかに基づいて、前記乾燥部、前記燃焼部、及び前記後燃焼部の少なくとも何れかへ供給する一次燃焼用気体の供給量を調整することを特徴とする燃焼制御方法。
【請求項１２】
請求項９から１１までの何れか一項に記載の燃焼制御方法であって、
前記廃棄物焼却炉では、前記乾燥部、前記燃焼部、及び前記後燃焼部で行われる一次燃焼と、当該一次燃焼で発生した未燃焼ガスを含む一次燃焼ガスを燃焼させる二次燃焼と、が行われ、
燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動しているか搬送方向下流側に移動しているかに基づいて、二次燃焼用気体の供給量を調整することを特徴とする燃焼制御方法。
【請求項１３】
請求項３に記載の炉内状況判定方法を用いて、前記廃棄物焼却炉の燃焼を制御する燃焼制御方法であって、
複数の前記３次元熱画像に基づいて算出した、前記燃焼部の前記火格子上の前記廃棄物の厚みの時間変化と、
複数の前記３次元熱画像に基づいて算出した、前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化と、
前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化に基づいて算出した、前記燃焼部の前記廃棄物が当該燃焼部に滞留している時間である燃焼部滞留時間と、
のうち少なくとも何れかに基づいて、前記燃焼状態を制御するための制御値を決定することを特徴とする燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、火格子により廃棄物を搬送しながら焼却する火格子式の廃棄物焼却炉において、安定な燃焼を適切に維持するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、廃棄物焼却炉には、多種多様な廃棄物が投入されるため、投入された廃棄物の性状が変化した場合であっても、安定な燃焼を適切に維持できることが重要となる。また、火格子式の廃棄物焼却炉では、廃棄物を乾燥させる乾燥部と、廃棄物を火炎燃焼させる燃焼部と、廃棄物を後燃焼（オキ燃焼）させる後燃焼部と、に区分されている。安定な燃焼を適切に維持する燃焼制御を行うためには、例えば、燃焼部の火格子に堆積されている廃棄物に関する十分な情報を取得することが重要となる。特許文献１から５には、燃焼部に関する情報を取得して制御する方法が開示されている。
【０００３】
特許文献１の方法では、焼却炉の壁部に設けた２つの撮像手段により、火炎の可視画像と、火格子上の廃棄物の赤外線画像（熱画像）を取得し、この可視画像と熱画像とを燃焼制御のために用いる。
【０００４】
特許文献２の方法では、２台のテレビカメラを用いて焼却炉内を撮影して可視画像を取得し、これらの画像に基づいて立体画像を作成し、この立体画像を燃焼制御のために用いる。
【０００５】
特許文献３及び４の方法では、１又は複数の熱画像撮像部により、火格子上の廃棄物の熱画像を撮像し、１又は複数の熱画像を燃焼制御のために用いる。また、特許文献３及び４では、火炎の影響を除外するために、特定の波長の赤外線を検出する熱画像撮像部を用いることが記載されている。
【０００６】
特許文献５の方法では、レーダ装置を用いて火格子上の燃料の３次元分布を取得するとともに、赤外線カメラを用いて火格子上の燃料の温度分布を取得し、これらの情報を燃焼制御のために用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−５４５３２号公報
【特許文献２】特開平５−１１８５２４号公報
【特許文献３】特開２０１７−１８７２２８号公報
【特許文献４】特開２０１８−２１６８６号公報
【特許文献５】特開平８−３５６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び２のように可視画像を利用する場合、燃焼部で発生している火炎が邪魔となり、火格子上の廃棄物の形状及び動きを十分に取得できない。そもそも、特許文献２は、異常燃焼の位置を検出するために画像を取得し立体画像を作成しており、火格子上の廃棄物を検出対象としていない。特許文献３及び４は、１又は複数の廃棄物の熱画像をそのまま用いるため、廃棄物の詳細な形状及びその動きを十分に取得できない。また、特許文献５のように火格子上の燃料をレーダで検出する場合、高温環境かつ火炎が存在する状況において、廃棄物で反射された電磁波を検出する必要があるため、レーダ自体のコストが高くなる。また、特許文献５では、赤外線カメラは、燃料の形状ではなく温度分布を取得するために用いられている。
【０００９】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、廃棄物焼却炉の燃焼部の火格子上に堆積している廃棄物の詳細な形状及びその動きを十分に検出可能な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１１】
本発明の観点によれば、以下の廃棄物焼却炉の燃焼状態を制御するための３次元熱画像作成方法が提供される。即ち、この方法は、乾燥部と燃焼部と後燃焼部とに区分された火格子から構成されており、廃棄物が堆積した状態で間欠的に動作することで当該廃棄物を搬送するとともに当該火格子を介して一次燃焼用気体を供給する搬送部を備えた前記廃棄物焼却炉に対して行われる。この３次元熱画像作成方法は、熱画像取得工程と、３次元熱画像作成工程と、を含む処理を行う。前記熱画像取得工程では、視点が異なる複数の赤外線カメラを用いて、火炎が放射しない波長の光を選択的に透過させる選択透過フィルタを介して、前記燃焼部に堆積した前記廃棄物をそれぞれ観測して、視点が異なる複数の熱画像を取得する。前記３次元熱画像作成工程では、前記熱画像取得工程で取得された異なる視点からの複数の熱画像に画像合成処理を行うことで、前記燃焼部の前記火格子に堆積している状態で搬送される前記廃棄物の３次元熱画像を作成する。
【００１２】
これにより、燃焼部の火格子上に堆積している廃棄物に対して、火炎を取り除いた３次元熱画像を作成できるので、廃棄物の詳細な形状及びその動きを十分に検出できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上記の３次元熱画像を用いることで、廃棄物焼却炉の燃焼部の火格子上に堆積している廃棄物の詳細な形状及びその動きを十分に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の方法を行う対象の焼却炉を含む廃棄物焼却設備の概略構成図。
【図２】焼却炉の機能ブロック図。
【図３】赤外線カメラの取付位置を示す焼却炉の立体模式図。
【図４】燃焼を安定させるために制御装置が行う制御を示すフローチャート。
【図５】燃焼部の廃棄物が搬送される様子及び制御装置が算出する値を示す模式図。
【図６】燃え切り点位置が上流側に移動したときの様子を示す廃棄物焼却設備の概略構成図。
【図７】燃え切り点位置が下流側に移動したときの様子を示す廃棄物焼却設備の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜廃棄物焼却設備の全体構成＞初めに、図１を参照して、本実施形態の焼却炉（廃棄物焼却炉）１０を含む廃棄物焼却設備（廃棄物焼却施設）１００について説明する。図１は、本発明の方法を行う対象の焼却炉１０を含む廃棄物焼却設備１００の概略構成図である。なお、以下の説明では、単に上流、下流と記載したときは、廃棄物、燃焼ガス、排ガス、一次空気、二次空気、循環排ガス等が流れる方向の上流及び下流を意味するものとする。
【００１６】
図１に示すように、廃棄物焼却設備１００は、焼却炉１０と、ボイラ３０と、蒸気タービン発電設備３５と、を備える。焼却炉１０は、供給された廃棄物を焼却する。なお、焼却炉１０の詳細な構成は後述する。
【００１７】
ボイラ３０は、廃棄物の燃焼によって発生した熱を利用して蒸気を生成する。ボイラ３０は、流路壁に設けられた多数の水管３１及び過熱器管３２で、炉内で発生した高温の燃焼ガスと水との熱交換を行うことにより蒸気（過熱蒸気）を生成する。水管３１及び過熱器管３２で生成された蒸気は、蒸気タービン発電設備３５へ供給される。
【００１８】
蒸気タービン発電設備３５は、図略のタービン及び発電装置を含んで構成されている。タービンは、水管３１及び過熱器管３２から供給された蒸気によって回転駆動される。発電装置は、タービンの回転駆動力を用いて発電を行う。
【００１９】
ここで、安定した発電を行うには、ボイラ３０での蒸気（過熱蒸気）の生成量を安定化させることが必要である。ボイラ３０での蒸気（過熱蒸気）の生成量を安定化させるためには、ボイラ３０への入熱を安定させる必要がある。つまり、発電量を一定に保つには、焼却炉１０からボイラ３０へ供給される燃焼ガスの保有熱量を安定させて、ボイラ３０への入熱を安定に保つ必要がある。
【００２０】
＜焼却炉１０の構成＞焼却炉１０は、廃棄物を炉内に供給するための給じん装置４０を備える。給じん装置４０は、廃棄物投入ホッパ４１と、給じん装置本体４２と、を備える。廃棄物投入ホッパ４１は、炉外から廃棄物が投入される部分である。給じん装置本体４２は、廃棄物投入ホッパ４１の底部分に位置し、水平方向に移動可能に構成されている。給じん装置本体４２は、廃棄物投入ホッパ４１に投入された廃棄物を下流側に供給する。この給じん装置本体４２の移動速度、単位時間あたりの移動回数、移動量（ストローク）、及びストローク端の位置（移動範囲）は、制御装置９０によって制御されている。なお、給じん装置は水平方向に対し多少の角度をもって移動する型式でもよい。
【００２１】
給じん装置４０によって炉内に供給された廃棄物は、搬送部２０によって、乾燥部１１、燃焼部１２、及び後燃焼部１３の順に供給されていく。搬送部２０は、乾燥部１１に設けられた乾燥火格子２１と、燃焼部１２に設けられた燃焼火格子２２と、後燃焼部１３に設けられた後燃焼火格子２３と、で構成されている。従って、搬送部２０は複数段の火格子から構成されている。それぞれの火格子は、各部の底面に設けられており、廃棄物が載置される。
【００２２】
火格子は、廃棄物搬送方向に並べて配置された可動火格子と固定火格子とから構成されており、可動火格子が前進、停止、後進、停止等の順で動作することで、廃棄物を下流側へ搬送するとともに、廃棄物を攪拌することができる。可動火格子の動作速度を増速（減速）させることで、廃棄物の搬送速度を増速（減速）させることができる。また、可動火格子の停止時間を短く（長く）することで、廃棄物の搬送速度を増速（減速）させることができる。また、火格子は、気体が通過可能な大きさの隙間を空けて並べて配置されている。
【００２３】
乾燥部１１は、焼却炉１０に供給された廃棄物を乾燥させる部分である。乾燥部１１の廃棄物は、乾燥火格子２１の下から供給される一次空気及び隣接する燃焼部１２における燃焼の輻射熱によって乾燥する。その際、熱分解によって乾燥部１１の廃棄物から熱分解ガスが発生する。また、乾燥部１１の廃棄物は、乾燥火格子２１によって燃焼部１２に向かって搬送される。
【００２４】
燃焼部１２は、乾燥部１１で乾燥した廃棄物を主に燃焼させる部分である。燃焼部１２では、廃棄物が主に火炎燃焼を起こし火炎が発生する。燃焼部１２における廃棄物及び燃焼により発生した灰及び燃焼しきれなかった未燃物は、燃焼火格子２２によって後燃焼部１３に向かって搬送される。また、燃焼部１２で発生した燃焼ガス及び火炎は、絞り部１７を通過して後燃焼部１３に向かって流れる。なお、燃焼火格子２２は、乾燥火格子２１と同じ高さに設けられているが、乾燥火格子２１よりも低い位置に設けられていてもよい。
【００２５】
後燃焼部１３は、燃焼部１２で燃焼しきれなかった廃棄物（未燃物）を燃焼させる部分である。後燃焼部１３では、燃焼ガスの輻射熱と一次空気によって、燃焼部１２で燃焼しきれなかった未燃物の燃焼が促進される。その結果、未燃物の殆どが灰となって、未燃物は減少する。なお、後燃焼部１３で発生した灰は、後燃焼部１３の底面に設けられた後燃焼火格子２３によってシュート２４に向かって搬送される。シュート２４に搬送された灰は、廃棄物焼却設備１００の外部に排出される。なお、本実施形態の後燃焼火格子２３は、燃焼火格子２２よりも低い位置に設けられているが、燃焼火格子２２と同じ高さに設けられていてもよい。
【００２６】
上述したように、乾燥部１１、燃焼部１２、及び後燃焼部１３では、生じる反応が異なるため、それぞれの壁面等は、生じる反応に応じた構成となっている。例えば、燃焼部１２では火炎燃焼が生じるため、乾燥部１１よりも耐火レベルが高い構造が採用されている。
【００２７】
再燃焼部１４は、燃焼ガスに含まれる未燃ガスを燃焼させる部分である。再燃焼部１４は、乾燥部１１、燃焼部１２、及び後燃焼部１３から上方に向かって延び、その途中に二次空気が供給される。これにより、燃焼ガスは二次空気と混合及び撹拌され、燃焼ガスに含まれる未燃ガスが再燃焼部１４で燃焼される。なお、燃焼部１２及び後燃焼部１３で生じる燃焼を一次燃焼と称し、再燃焼部１４で生じる燃焼（つまり、一次燃焼で残存した未燃ガスの燃焼）を二次燃焼と称する。
【００２８】
気体供給装置５０は、炉内に気体を供給する装置である。本実施形態の気体供給装置５０は、一次空気供給部５１と、二次空気供給部５２と、排ガス供給部５３と、を有している。それぞれの供給部は、気体を誘引又は送出するための送風機によって構成されている。
【００２９】
本明細書では、一次燃焼のために供給する気体を一次燃焼用気体と称する。一次燃焼用気体としては、一次空気、循環排ガス、それらの混合ガスが含まれる。一次空気とは、外部から取り込んだ空気であって、燃焼等に用いられていない（即ち、循環排ガスを除く）気体である。従って、一次空気には、外部から取り込んだ空気を加熱等した気体も含まれる。同様に、本明細書では、二次燃焼のために供給する気体を二次燃焼用気体と称する。二次燃焼用気体としては、二次空気、循環排ガス、それらの混合ガスが含まれる。二次空気の定義は一次空気と同様である。
【００３０】
一次空気供給部５１は、一次空気供給経路７１を介して炉内に一次空気を供給する。一次空気供給経路７１は、第１供給経路７１ａと、第２供給経路７１ｂと、第３供給経路７１ｃと、に分岐されている。なお、一次空気供給経路７１にヒータを設け、各部に供給する一次空気の温度を調整できるようにしてもよい。
【００３１】
第１供給経路７１ａは、乾燥火格子２１の下方に設けられた乾燥段風箱２５に一次空気を供給するための経路である。第１供給経路７１ａには第１ダンパ８１が設けられており、乾燥段風箱２５に供給する一次空気の供給量を調整することができる。また、第１ダンパ８１は制御装置９０によって制御されている。
【００３２】
第２供給経路７１ｂは、燃焼火格子２２の下方に設けられた燃焼段風箱２６に一次空気を供給するための経路である。第２供給経路７１ｂには第２ダンパ８２が設けられており、燃焼段風箱２６に供給する一次空気の供給量を調整することができる。また、第２ダンパ８２は制御装置９０によって制御されている。
【００３３】
第３供給経路７１ｃは、後燃焼火格子２３の下方に設けられた後燃焼段風箱２７に一次空気を供給するための経路である。第３供給経路７１ｃには第３ダンパ８３が設けられており、後燃焼段風箱２７に供給する一次空気の供給量を調整することができる。また、第３ダンパ８３は制御装置９０によって制御されている。
【００３４】
二次空気供給部５２は、二次空気供給経路７２を介して、焼却炉１０の空気ガス保有空間１６にその上部（天井部）から二次空気を供給するとともに、絞り部１７によって燃焼ガスが方向を転換する部分（絞り部１７の近傍）に二次空気を供給する。また、二次空気供給経路７２には、制御装置９０によって制御される第４ダンパ８４が設けられており、各部への二次空気の供給量を調整することができる。
【００３５】
排ガス供給部５３は、循環排ガス供給経路７３を介して、廃棄物焼却設備１００から排出された排ガスを炉内に供給する（再循環させる）。廃棄物焼却設備１００から排出された排ガスはろ過式の集じん器６０で浄化され、その一部が排ガス供給部５３によって燃焼部１２の両側面（紙面手前側及び紙面奥側の面）から焼却炉１０へ供給される。なお、排ガスが供給される位置は、特に限定されない。例えば、排ガスは焼却炉１０の上方（天井部）から供給されてもよく、一方の側面のみから供給されていてもよい。排ガスを焼却炉１０に供給することで、焼却炉１０内の酸素濃度が低下し、燃焼温度の局所的な過上昇を抑えることができる。その結果、ＮＯｘの発生を抑えることができる。循環排ガス供給経路７３には、制御装置９０によって制御される第５ダンパ８５が設けられており、循環排ガスの供給量を調整することができる。
【００３６】
焼却炉１０には、図１及び図２に示すように、燃焼状態等を把握するための複数のセンサが設けられている。具体的には、焼却炉内ガス温度センサ９１と、焼却炉出口ガス温度センサ９２と、ＣＯガス濃度センサ９３と、ＮＯｘガス濃度センサ９４と、赤外線カメラ９５と、が設けられている。
【００３７】
焼却炉内ガス温度センサ９１は、焼却炉１０内（例えば空気ガス保有空間１６よりも下流かつ後燃焼部１３よりも上流）に配置されており、焼却炉内ガス温度を検出して制御装置９０へ出力する。焼却炉出口ガス温度センサ９２は、焼却炉１０出口近傍（例えば再燃焼部１４よりも下流かつボイラ３０よりも上流）に配置されており、焼却炉出口ガス温度を検出して制御装置９０へ出力する。ＣＯガス濃度センサ９３は、集じん器６０の下流に配置されており、排ガスに含まれるＣＯガス濃度（焼却炉排出ＣＯガス濃度）を検出して制御装置９０へ出力する。ＮＯｘガス濃度センサ９４は、集じん器６０の下流に配置されており、排ガスに含まれるＮＯｘガス濃度（焼却炉排出ＮＯｘガス濃度）を検出して制御装置９０へ出力する。
【００３８】
本実施形態では、赤外線カメラ９５が２つ設けられている。それぞれの赤外線カメラ９５は同じ構造である。また、赤外線カメラ９５は、３つ以上設けられていてもよい。赤外線カメラ９５は、３次元熱画像（温度分布を３次元的に示す画像）を作成することを目的として、複数設けられている。そのため、複数の赤外線カメラ９５の相対位置は予め記憶されている。なお、赤外線カメラ９５は、静止画を撮像することを主目的とする機器であってもよいし、動画を撮像することを主目的とする機器であってもよい。動画は連続する複数の静止画であるため、何れの機器であっても、熱画像を取得するという機能は同じである。
【００３９】
赤外線カメラ９５は、炉内の物体から放射される赤外線を検出することで、炉内の熱画像を取得する。個々の赤外線カメラ９５が取得する熱画像は、赤外線カメラ９５の視点から見た炉内の温度分布を示す画像である。視点とは、計測器である赤外線カメラ９５が配置されている位置を示す。また、本実施形態の赤外線カメラ９５は、選択透過フィルタ９５ａを介して、炉内の熱画像を取得する。選択透過フィルタ９５ａは、火炎が放射しない波長（例えば３．９μｍ帯）の光を選択的に透過させるフィルタである。なお、ここでの「火炎が放射しない」という文言は、火炎が放射する他の波長の光と比較して大幅に光強度が低い（殆ど照射しない）という意味であり、火炎が全く放射しないことを示すものではない。選択透過フィルタ９５ａを介して炉内の熱画像を取得することで、火炎以外の物体についての熱画像を取得できる。言い換えれば、火炎を透過して、その奥にある物体の熱画像を取得できる。なお、本実施形態において、選択透過フィルタ９５ａは、赤外線カメラ９５と一体的に構成されているが、別体であってもよい。つまり、炉内の光が通る経路上に選択透過フィルタ９５ａを配置し、この選択透過フィルタ９５ａを透過した透過光を通常の赤外線カメラで処理してもよい。
【００４０】
本実施形態では、赤外線カメラ９５は、主として燃焼部１２の熱画像を取得することを目的としている。更に言えば、燃焼火格子２２に堆積している廃棄物の熱画像が主たる観察対象である。ここで、図３に示すように、廃棄物の搬送方向と上下方向（鉛直方向）の両方に垂直な方向を炉幅方向と称する。また、炉幅方向の端部に設けられている壁を側壁と称する。燃焼部１２又は後燃焼部１３の側壁に赤外線カメラ９５を設けることで、燃焼部１２の廃棄物を観察することは可能である。しかし、燃焼部１２の側壁は非常に高温になり易いため、赤外線カメラ９５の設置が困難であるか、高コストの耐熱構造が必要となる。そのため、本実施形態では、後燃焼部１３よりも搬送方向の下流側にある壁である奥壁１３ａに赤外線カメラ９５が設けられている。赤外線カメラ９５は、奥壁１３ａに形成された窓部１３ｂを介して、赤外線を取得する。ここで、後燃焼部１３よりも搬送方向の下流側とは、廃棄物がシュート２４に落下する経路ではなく、廃棄物が後燃焼火格子２３によって搬送される方向に引いた延長線に沿う方向である。つまり、奥壁１３ａは、後燃焼部１３を起点として、この搬送方向の下流側に延ばした直線と交差する。
【００４１】
更に、赤外線カメラ９５は、燃焼部１２の廃棄物の表面（上面）を観察できるように、燃焼火格子２２よりも上方であって、燃焼火格子２２に堆積される廃棄物よりも上方に配置されることが好ましい。また、絞り部１７が存在する場合は、絞り部１７が邪魔とならない位置（例えば、絞り部１７と同じか、それよりも低い位置、あるいは、再燃焼部１４よりも低い位置）に赤外線カメラ９５を設けることが好ましい。更に、燃焼部１２の廃棄物の表面を一層的確に観察するために、視点方向を斜め下向きにすることが好ましい。
【００４２】
なお、奥壁１３ａは、燃焼部１２の側壁と比較して低温であるため、比較的簡易な耐熱構造（例えば、比較的安価な耐熱ガラス）を設ければよい。また、赤外線カメラ９５の主たる観察対象は、燃焼部１２の廃棄物であるが、後燃焼部１３の廃棄物を更に観察できることが更に好ましい（理由は後述）。この観点においても、赤外線カメラ９５を奥壁１３ａに設けることが好ましい。なお、奥壁１３ａに赤外線カメラ９５を設けることは必須ではなく、例えば炉内の天井部に設けてもよい。また、十分な耐熱構造を設けることが可能であれば、燃焼部１２又は後燃焼部１３の側壁に赤外線カメラ９５を設けてもよい。また、２つの赤外線カメラ９５のうち、一方のみを奥壁１３ａ以外に設けてもよい。また、赤外線カメラ９５は、熱画像の撮像範囲を変更可能な構成であってもよい。なお、この赤外線カメラ９５は、焼却炉１０を停止させること無しに、撮像範囲を変更可能であってもよい。
【００４３】
＜制御装置が行う処理＞制御装置９０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等によって構成されており、種々の演算を行うとともに、廃棄物焼却設備１００全体を制御する。画像処理装置９６も同様に、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等によって構成されており、２つの赤外線カメラ９５が取得した熱画像に基づいて３次元熱画像を作成する処理（画像合成処理）を行うことができる。本実施形態では、制御装置９０と画像処理装置９６は、個別のハードウェアであるが、１つのハードウェアが制御装置９０と画像処理装置９６の両方の機能を有していてもよい。以下、制御装置９０が行う燃焼制御であって、特に３次元熱画像を解析して行う制御について、図４のフローチャートに沿って説明する。図４は、燃焼を安定させるために制御装置９０が行う制御を示すフローチャートである。
【００４４】
初めに、制御装置９０は、複数（２つ）の赤外線カメラ９５が取得した熱画像に基づいて画像処理装置９６が作成した３次元熱画像を記憶する（Ｓ１０１）。複数の熱画像から３次元熱画像を作成する処理は公知の技術なので簡単に説明する。ここでは、２つの赤外線カメラ９５を区別するために第１及び第２を付けて説明することがある。本実施形態の赤外線カメラ９５が取得する熱画像には、火炎は含まれないため、第１赤外線カメラが取得する熱画像には、第１赤外線カメラの位置から見た廃棄物の表面の温度分布が表れている。第２赤外線カメラについても同様である。そして、廃棄物の表面の特定箇所Ａが、２つの熱画像のそれぞれ何処に表示されるかを特定する。上述したように第１赤外線カメラと第２赤外線カメラの位置関係は既知なので、三角法等に基づいて、第１又は第２赤外線カメラから、廃棄物の特定箇所Ａまでの距離を計算できる。この処理を廃棄物の表面の他の部分についても行うことで、廃棄物の表面の位置（３次元座標）を特定できる。
【００４５】
なお、赤外線カメラではなく、色画像や輝度画像を取得するカメラを用いる場合、燃焼部１２の廃棄物の表面には火炎が存在するため、火炎が邪魔となって、廃棄物の表面の位置を特定できない。また、選択透過フィルタ９５ａを用いずに赤外線カメラをだけを用いる場合も、廃棄物の表面から放出された赤外線ではなく、火炎から放出された赤外線が検出されるため、廃棄物の表面の位置を特定できない。従って、本実施形態の選択透過フィルタ９５ａ及び赤外線カメラ９５を用いることで、燃焼部１２の廃棄物の位置を的確に特定できる。
【００４６】
次に、制御装置９０は、燃焼部１２の廃棄物について、（１）厚みの時間変化、（２）表面の移動速度の時間変化、及び、（３）燃焼部滞留時間をそれぞれ算出する（Ｓ１０２）。これらの値は燃焼制御の制御値を補正するために用いられるため、これらの値を補正データと称する。
【００４７】
上記の（１）に関し、廃棄物の厚みとは、図５に示すように、燃焼火格子２２から廃棄物の表面までの上下方向に沿う長さである。燃焼火格子２２の表面（上面）の位置は、予め制御装置９０等に記憶されている。また、３次元熱画像に基づいて、廃棄物の表面の位置を特定できる。従って、この２つの位置（座標）を比較することで、廃棄物の厚みを算出できる。なお、搬送方向及び炉幅方向の両方に応じた廃棄物の厚みを算出することも可能であるが（実際にその処理を行ってもよいが）、本実施形態では、処理を簡単にするため、搬送方向のみに応じた廃棄物の厚みを算出する。また、炉幅方向で廃棄物の厚みが異なる場合は、炉幅方向の平均等を用いて代表値を決定する。
【００４８】
以上のようにして、１枚の３次元熱画像に基づいて、ある一時における、搬送方向に応じた、燃焼部１２の廃棄物の厚みの分布を算出できる。なお、３次元熱画像は順次作成されるので、新たに作成された３次元熱画像に対しても同様に廃棄物の厚みが算出される。このようにして、制御装置９０は、廃棄物の厚みの時間変化を算出し、所定の記憶部に記憶する。
【００４９】
廃棄物の厚みの時間変化を算出する意義は以下のとおりである。即ち、燃焼部１２に堆積した廃棄物は、燃焼火格子２２の燃焼操作（送り操作）に伴い、熱分解が生じて熱分解ガスが排出されることで、質量及び体積が低減する。つまり、廃棄物の厚みの時間変化は、廃棄物が熱分解していく経過を示すものであり、燃焼操作の進行の程度の一種の指標となる。従って、本実施形態では、廃棄物の厚みの時間変化に基づいて燃焼制御を行う。
【００５０】
上記の（２）に関し、廃棄物の表面の移動速度とは、図５に示すように、廃棄物の表面が搬送方向に移動する速度である。図５では、分かり易くするために比較的厚みが大きい部分に太線を描き、この部分が移動する様子を示している。３次元熱画像には、廃棄物の表面の形状が表れているため、時系列で作成された３次元熱画像に基づいて、廃棄物の表面がどのように動いているかを得ることができる。従って、廃棄物の表面の特定部分の移動距離と、３次元熱画像が取得された時間間隔等と、に基づいて、廃棄物の特定部分の移動速度を算出できる。なお、搬送方向及び炉幅方向の両方に応じた廃棄物の移動速度を算出することも可能であるが（実際にその処理を行ってもよいが）、本実施形態では、搬送方向のみに応じた廃棄物の移動速度を算出する。また、炉幅方向で廃棄物の移動速度が異なる場合は、炉幅方向の平均等を用いて代表値を決定する。
【００５１】
以上のようにして、搬送方向に応じた、燃焼部１２の廃棄物の移動速度の分布を算出できる。なお、３次元熱画像は順次作成されるので、新たに作成された３次元熱画像及びその過去の３次元熱画像を用いて、廃棄物の新たな移動速度が算出される。このようにして、制御装置９０は、廃棄物の移動速度の時間変化を算出し、所定の記憶部に記憶する。
【００５２】
廃棄物の移動速度の時間変化を算出する意義は以下のとおりである。即ち、廃棄物の移動速度の時間変化は、燃焼部１２に堆積した廃棄物が燃焼火格子２２の燃焼操作（送り操作）により、体積を減少させながら、送り方向に送られていく実速度を示すものであり、燃焼操作によって、廃棄物がどう「動かされてきた」かの指標である。従って、本実施形態では、廃棄物の移動速度の時間変化に基づいて燃焼制御を行う。
【００５３】
上記の（３）に関し、燃焼部滞留時間とは、燃焼部１２に堆積している廃棄物が、燃焼部１２に滞留している時間である。言い換えれば、それぞれの廃棄物が、燃焼部１２に到達してから現在に至るまでに経過した時間である。上述のように、搬送方向に応じた、かつ、時刻に応じた、廃棄物の表面の移動速度は算出されている。従って、搬送方向に応じた、廃棄物の燃焼部滞留時間を算出できる。なお、３次元熱画像は順次作成されるので、新たに作成された３次元熱画像を用いて、同様に廃棄物の燃焼部滞留時間が算出（更新）される。このようにして、制御装置９０は、廃棄物の燃焼部滞留時間を算出し、所定の記憶部に記憶する。
【００５４】
廃棄物の燃焼部滞留時間を算出する意義は以下のとおりである。即ち、燃焼部滞留時間は、燃焼部１２に堆積している廃棄物が、燃焼火格子２２の燃焼操作（送り操作）により、燃焼が進行していき、熱分解が生じて熱分解ガスの排出が完了して「可燃性の成分が殆ど未燃炭素のみとなる状態（火炎燃焼が形成されなくなる状態）」に至るまでに掛かった時間（以下、熱分解時間）に関する情報である。つまり、燃焼部１２の搬送方向に応じた廃棄物の滞留時間を算出及び更新していき、この廃棄物が燃焼部１２の下流端（又は燃え切り点位置）に到達したときの燃焼部滞留時間が、熱分解時間に相当する。熱分解時間は、燃焼部１２に堆積していた廃棄物がどれだけ燃焼し易かったか／燃焼しにくかったかを示す数値である。廃棄物焼却設備１００においては、燃焼部滞留時間は当該廃棄物の保有する燃焼による単位質量あたりの発生エネルギーと強い相関性を持つので、当該廃棄物が保有するエネルギーポテンシャルを示す指標として利用可能である。従って、本実施形態では、燃焼部滞留時間に基づいて燃焼制御を行う。
【００５５】
次に、制御装置９０は、廃棄物の厚みの時間変化に基づいて、燃え切り点位置を特定する（Ｓ１０３）。燃え切り点位置とは、廃棄物の熱分解ガス化反応の進行に伴い、廃棄物に含まれる「加熱により熱分解ガスを生成可能な成分」量が減少し、結果として発生する熱分解ガス量が徐々に低減していく中で、最終的に少なくなった熱分解ガス量では燃焼火炎を維持できなくなる位置である。そのために、燃え切り点位置の前後で熱分解ガスの発生量に大きな差異が出ることになり、燃え切り点位置の前後では廃棄物の質量及び体積の単位時間あたりの減少量が大幅に変化することになる。このことから、廃棄物の厚みの時間変化量（単位時間あたりの減少量）が閾値を超えた位置を燃え切り点位置として算出することが可能である。なお、燃え切り点位置は、廃棄物の厚みと同様に、炉幅方向で一定ではない。しかし、本実施形態では、処理を簡単にするために、廃棄物の厚みと同様に、炉幅方向に応じた燃え切り点位置までは算出しない（当然、算出することもできる）。
【００５６】
なお、従来では、燃え切り点位置は、熱画像ではなく色画像又は輝度画像を解析して火炎の位置を特定することによって算出されることが一般的である。しかし、この従来の方法では、以下の２つの問題があった。
【００５７】
１つ目は、燃え切り点位置の近傍に火炎が存在しなければ正確な特定を行うことができない。焼却炉１０内で進行する可燃性ガスの燃焼（酸化）において、可燃性の熱分解ガスとそれが反応する酸素との濃度バランスによって、火炎を形成する火炎燃焼が生じるか火炎を形成せずに徐々に酸化反応が進むかが決まる。そのため、熱分解ガスが比較的大量に発生する「燃え切り前の状態」であっても、酸素と熱分解ガスの濃度バランスによっては、火炎を形成しない（できない）ことが有り得て、従来の方法では、熱分解ガスを比較的大量に発生する「燃え切り前の状態」であっても、「火炎が存在しない」として「燃え切り後の状態」と判定するおそれがあった。
【００５８】
２つ目は、炉幅方向で並んでいる廃棄物の性状が大きく異なる場合等において、的確に燃え切り点位置を特定することが困難であることである。詳細に説明すると、炉幅方向で見たときに、「燃え切り後（又は直後）の状態」であったとしても、熱分解ガスを相当量発生する「燃え切り前の状態」の廃棄物が一部に局所的に存在した場合、この部分から局所的な強い（長い）火炎が形成されることが有り得る。その場合、炉幅方向で考えれば、既にほぼ「燃え切り後（又は直後）の状態」であっても、局所的な強い（長い）火炎によって、当該部分全体を「燃え切り前の状態」と判定するおそれがあった。
【００５９】
この点、本実施形態では、火炎を除いた廃棄物の厚みを用いて燃え切り点位置の特定を行うため、火炎の影響を受けずに燃え切り点位置の特定を行うことができる。
【００６０】
なお、燃え切り点位置は、燃焼部１２ではなく後燃焼部１３に存在している可能性もある。その場合であっても燃え切り点位置を特定するため、上述した、３つの補正データ（特に燃え切り点位置の特定に用いる廃棄物の厚みの時間変化）を算出する処理、及び、補正データを算出するための３次元熱画像を算出する処理は、燃焼部１２だけでなく後燃焼部１３の廃棄物に対しても行うことが好ましい。この点、上述したように、本実施形態では赤外線カメラ９５を奥壁１３ａに設けているため、後燃焼部１３の廃棄物の熱画像を取得できる。なお、燃え切り点位置が後燃焼部１３の下流端及びその近傍に位置している可能性は低いため、例えば後燃焼部１３のうち搬送方向の中央よりも上流側の部分のみについて、補正データ及び３次元熱画像を作成すれば十分である。
【００６１】
次に、制御装置９０は、燃え切り点位置の時間変化に基づいて、燃え切り点位置が上流側に移動しているか否かを特定する（Ｓ１０４）。例えば、焼却炉１０に供給される廃棄物に含まれるガス化熱分解成分量（熱分解によりガス化する成分の量）が少なくなった場合、燃焼部１２で廃棄物が火炎燃焼するために実際に必要な時間（実燃焼時間）が短くなる。従って、実燃焼時間が、予め想定されている廃棄物の想定燃焼時間よりも短くなる（差異が生じる）。この場合、図６に示すように、燃焼部１２の中途部で燃焼が完了するため、燃焼部１２の中途部で燃え切り状態になる（燃え切り点位置が上流側に移動する）。この状態を放置していると、燃焼部１２での燃焼が行われる位置、後燃焼部１３での後燃焼が行われる位置がそれぞれ上流側へ徐々に移動していくこととなり、安定な燃焼を維持できなくなる。
【００６２】
これを防止するため、制御装置９０は、基本的には燃え切り点位置が上流側に移動していると特定した場合（Ｓ１０４でＹｅｓの場合）、燃焼火格子２２の廃棄物の搬送速度（以下、単に搬送速度）を増速させる（Ｓ１０５）。上述のように、搬送速度を増速させるためには、燃焼火格子２２の可動火格子の動作速度を増速させるか、それに代えて又は加えて、燃焼火格子２２の可動火格子の停止時間を短くする。可動火格子の動作速度又は停止時間は、搬送速度の制御における制御値の一例である。これにより、燃焼火格子２２上の各部の燃焼位置が上流側に移動する事態を防止することができる。従って、燃え切り点位置を適切な範囲に収めることができるので、安定な燃焼を維持することができる。
【００６３】
ただし、燃焼火格子２２の搬送速度を増速させた際の判定に用いた燃え切り点位置の情報は、既に燃焼が終了した廃棄物に関する情報（過去の情報）であることを踏まえ、現に燃焼部１２にある廃棄物の性状に関する情報である上記の補正データに基づいて、搬送速度の増速の程度を補正することで、更に安定な燃焼を維持できる。なお、ステップＳ１０５の処理及び他の処理において、補正データに基づく補正を行う際は、廃棄物の厚みの時間変化、廃棄物の表面の移動速度の時間変化、及び、廃棄物の燃焼部滞留時間の少なくとも何れかを使用して補正を行う。
【００６４】
具体的には、廃棄物の厚みの減少が加速している場合（即ち、単位時間あたりの厚みの減少量（正）が大きくなっている場合）、実燃焼時間が想定燃焼時間よりも更に短くなる傾向にあるため、搬送速度を更に増速させることが好ましい場合がある。また、廃棄物の表面の移動速度が加速している場合も同様に、実燃焼時間が想定燃焼時間よりも更に短くなる傾向にあるため、搬送速度を更に増速させることが好ましい場合がある。そして、廃棄物の燃焼滞留時間が減少している場合、即ち、燃焼部１２の中途部にある廃棄物が下流端に到達した場合に、現在よりも燃焼滞留時間が短くなると推測されるときも同様に、実燃焼時間が想定燃焼時間よりも更に短くなる傾向にあるため、搬送速度を更に増速させることが好ましい場合がある。
【００６５】
なお、焼却炉１０で生じる燃焼は、焼却炉１０の形状や構造、及び投入される廃棄物によって大きく異なる。また、要求される処理量、焼却炉１０の耐久性、及び排ガスに関する法規制等によっても、目標とする燃焼状態が大きく異なる。そのため、燃え切り点位置が上流側に移動していても搬送速度を増速させる制御が行われない場合も考えられる。同様に、補正データに基づく搬送速度の補正についても、上記とは逆の補正が行われる可能性もある。なお、制御装置９０は、燃焼火格子２２の搬送速度の増速の要否及びその程度について、燃え切り点位置が上流側に移動しているか否か、及び補正データだけでなく、更に別の検出データ（例えば焼却炉内ガス温度センサ９１からＮＯｘガス濃度センサ９４等の検出データ）に基づいて決定することが好ましい。
【００６６】
制御装置９０は、燃え切り点位置が上流側に移動していないと特定した場合（Ｓ１０４でＮｏの場合）、燃え切り点位置の時間変化に基づいて、燃え切り点位置が下流側に移動しているか否かを特定する（Ｓ１０６）。
【００６７】
例えば、焼却炉１０に供給される廃棄物に含まれるガス化熱分解成分量が多くなった場合、燃焼部１２で廃棄物を燃焼させるための実燃焼時間が長くなる。従って、実燃焼時間が、予め想定されている廃棄物の想定燃焼時間よりも長くなる（差異が生じる）。この場合、図７に示すように、燃焼部１２の下流側の端部でも燃焼が完了していないため、後燃焼部１３の中途部で燃え切り状態になる（燃え切り点位置が下流側に移動する）こととなる。
【００６８】
この状態を放置していると、火格子上の燃焼、後燃焼のそれぞれの位置が全体的に、下流側へ徐々に移動していくこととなり、安定な燃焼を維持できなくなる。これを防止するため、制御装置９０は、基本的には燃え切り点位置が下流側に移動していると特定した場合（Ｓ１０６でＹｅｓの場合）、燃焼火格子２２の搬送速度を減速させる（Ｓ１０７）。上述のように、搬送速度を減速させるためには、燃焼火格子２２の可動火格子の動作速度を減速させるか、それに代えて又は加えて、燃焼火格子２２の可動火格子の停止時間を長くする。これにより、火格子上の各部の燃焼位置が下流側に移動する事態を防止することができる。従って、燃え切り点位置を適切な範囲に収めることができるので、安定な燃焼を維持することができる。
【００６９】
また、搬送速度を減速させる場合においても、上記と同様の理由により、補正データに基づいて補正を行うことが好ましい。具体的には、廃棄物の厚みの減少が加速している場合、実燃焼時間が想定燃焼時間よりも短くなる傾向にあるため、搬送速度の減速させる程度を小さくすることが好ましい場合がある。また、廃棄物の表面の移動速度が加速している場合も同様に、実燃焼時間が想定燃焼時間よりも短くなる傾向にあるため、搬送速度の減速させる程度を小さくすることが好ましい場合がある。そして、廃棄物の燃焼滞留時間が減少している場合も同様に、実燃焼時間が想定燃焼時間よりも短くなる可能性が高いので、搬送速度の減速させる程度を小さくすることが好ましい場合がある。なお、搬送速度の増速時の補正において説明した理由により、環境等の状況によっては、補正データに基づく搬送速度の補正について、上記とは逆の補正が行われる可能性もある。また、搬送速度の減速時の制御においても、更に別の検出データに基づいて制御値を決定することが好ましい。
【００７０】
また、実燃焼時間と予め想定されている廃棄物の想定燃焼時間とに差異が生じたとして、燃焼火格子２２の搬送速度を変更させることは、現に乾燥火格子２１から燃焼火格子２２に供給されている廃棄物の性状は既に従来の想定と異なっていることを意味する。その結果、その状態で乾燥火格子２１及び後燃焼火格子２３の搬送速度を従来と同じにしていると、既に乾燥、後燃焼に必要な時間は変化しているため、安定な燃焼を維持できない。
【００７１】
これを防止するため、制御装置９０は、燃焼火格子２２の搬送速度を変更した場合（Ｓ１０４又はＳ１０６でＹｅｓの場合）、燃焼火格子２２の搬送速度の変更の原因である廃棄物の性状の変化の状態に応じて、乾燥火格子２１及び後燃焼火格子２３の搬送速度を変更する（Ｓ１０８）。なお、制御装置９０は、乾燥火格子２１及び後燃焼火格子２３の搬送速度の変更の要否及び変更すべき量について、燃焼火格子２２の搬送速度の変更量だけではなく、他の検出データにも基づいて決定することが好ましい。
【００７２】
また、乾燥火格子２１及び後燃焼火格子２３の搬送速度を変更する場合においても、上記と同様の理由により、補正データに基づいて補正を行うことが好ましい。基本的には、燃焼火格子２２と同様に、乾燥火格子２１と後燃焼火格子２３の搬送速度を変更することが好ましいが、乾燥火格子２１に存在する廃棄物が後燃焼火格子２３に到達するまでのタイムラグ（言い換えれば、各部の廃棄物の性状の違い）、乾燥部１１での乾燥時間、燃焼部１２での燃焼時間、後燃焼部１３での後燃焼時間に相関関係があるとは言い切れない等の理由により、上記とは異なる制御を行うことが好ましい場合も考えられる。
【００７３】
次に、制御装置９０は、燃焼火格子２２の搬送速度の変更の原因である廃棄物の性状の変化の状態に応じて、第１ダンパ８１から第５ダンパ８５の少なくとも何れかを調整することで、一次燃焼用気体及び二次燃焼用気体の供給量を調整する（Ｓ１０９）。即ち、この第１ダンパ８１から第５ダンパ８５の開度が制御値の一例である。従来では、例えば焼却炉内ガス温度センサ９１からＮＯｘガス濃度センサ９４の検出データ等を用いて、一次燃焼用気体及び二次燃焼用気体の供給量を調整している。
【００７４】
これに対し、本実施形態では、他の検出データに加えて、燃え切り点位置の移動方向（上流側に移動しているか、下流側に移動しているか）に基づいて、一次燃焼用気体及び二次燃焼用気体の供給量を調整する。ここで、燃え切り点位置が上流側に移動していて各火格子の搬送速度を増速させた場合、廃棄物の性状にも関係するが一般的には、熱分解ガスの時間当たりの発生量が少なくなるとともに、一次燃焼が行われることで生じる時間当たりの一次燃焼ガス量（ＣＯ等の未燃焼ガスを含む）が少なくなる。従って、一次燃焼用気体及び二次燃焼用気体の供給量を減少させる必要がある。一方で、火炎燃焼開始位置が下流側に移動していて各火格子の搬送速度を減速させた場合、廃棄物の性状にも関係するが一般的には、時間当たりの熱分解ガスの発生量が多くなるとともに、一次燃焼が行われることで生じる時間当たりの一次燃焼ガス量が多くなる。従って、一次燃焼用気体及び二次燃焼用気体の供給量を増加させる必要がある。
【００７５】
また、一次燃焼用気体及び二次燃焼用気体の供給量を変更する場合においても、上記と同様の理由により、補正データに基づいて補正を行うことが好ましい。具体的には、廃棄物の厚みの減少が加速している場合、燃焼時間が短くなる傾向（燃え切り点位置が上流側に移動する傾向）にあるため、一次燃焼用気体及び二次燃焼用気体の供給量を減少させることが好ましい場合がある。また、廃棄物の表面の移動速度が加速している場合も同様に、燃焼時間が短くなる傾向にあるため、一次燃焼用気体及び二次燃焼用気体の供給量を減少させることが好ましい場合がある。そして、廃棄物の燃焼滞留時間が減少している場合も同様に、燃焼時間が短くなる傾向にあるため、一次燃焼用気体及び二次燃焼用気体の供給量を減少させることが好ましい場合がある。なお、搬送速度の増速時の補正において説明した理由により、環境等の状況によっては、一次燃焼用気体及び二次燃焼用気体の供給量の補正について、上記とは逆の補正が行われる可能性もある。
【００７６】
また、廃棄物の性状は常に変化する可能性があるため、制御装置９０は、ステップＳ１０７の処理の後に、再びステップＳ１０１以降の処理を行う。これにより、廃棄物の性状が変化した場合であっても、廃棄物の乾燥及び燃焼の進行状況が適正になるように修正することができるため、燃え切り点位置を適切な範囲に収め、安定な燃焼を維持することができる。
【００７７】
以上に説明したように、本実施形態の方法は、乾燥部１１と燃焼部１２と後燃焼部１３とに区分された火格子から構成されており、廃棄物が堆積した状態で間欠的に動作することで当該廃棄物を搬送するとともに火格子を介して一次燃焼用気体を供給する搬送部２０を備えた焼却炉１０に対して行われる。この３次元熱画像作成方法は、熱画像取得工程と、３次元熱画像作成工程と、を含む処理を行う。熱画像取得工程では、視点が異なる複数の赤外線カメラ９５を用いて、火炎が放射しない波長の光を選択的に透過させる選択透過フィルタ９５ａを介して、燃焼部１２に堆積した廃棄物をそれぞれ観測して、視点が異なる複数の熱画像を取得する。３次元熱画像作成工程では、熱画像取得工程で取得された異なる視点からの複数の熱画像に画像合成処理を行うことで、燃焼部１２の燃焼火格子２２に堆積している状態で搬送される廃棄物の３次元熱画像を作成する。
【００７８】
これにより、燃焼部１２の燃焼火格子２２上に堆積している廃棄物に対して、火炎を取り除いた３次元熱画像を作成できるので、廃棄物の詳細な形状及びその動きを十分に検出できる。
【００７９】
また、本実施形態の３次元熱画像作成方法において、後燃焼部１３から、当該後燃焼部１３における廃棄物搬送方向の下流側（図１の右側）へ延ばした直線と交差する壁部である奥壁１３ａに、少なくとも１つの赤外線カメラ９５が設けられている。
【００８０】
これにより、燃焼部１２の側壁に赤外線カメラ９５を配置する構成と比較して、耐熱構造を簡易にすることができる。また、燃焼部１２だけでなく後燃焼部１３の廃棄物も同時に観測することが可能になる。
【００８１】
本実施形態の炉内状況判定方法においては、上記の３次元熱画像作成方法により作成された３次元熱画像に基づいて、焼却炉１０の燃焼状態を制御するために、炉内状況を判定する。
【００８２】
これにより、現在の燃焼部１２の廃棄物の状況だけでなく、将来の燃焼部１２の廃棄物の状況を考慮して、燃焼状態を制御できる。従って、燃焼を一層安定させることができる。
【００８３】
本実施形態の炉内状況判定方法においては、複数の３次元熱画像に基づいて、燃焼部１２の廃棄物について、燃焼火格子２２上の廃棄物の厚みの時間変化を算出する。
【００８４】
本実施形態の炉内状況判定方法においては、複数の３次元熱画像に基づいて、燃焼部１２の廃棄物の表面の移動速度の時間変化を算出する。
【００８５】
本実施形態の炉内状況判定方法においては、燃焼部１２の廃棄物の表面の移動速度の時間変化に基づいて、燃焼部１２の廃棄物が当該燃焼部１２に滞留している時間である燃焼部滞留時間を算出する。
【００８６】
以上により、燃焼部１２において、廃棄物の性状の変化等に起因して、熱分解がどの程度進行しているか否かに関する状況を把握することができる。
【００８７】
本実施形態の炉内状況判定方法においては、燃焼火格子２２上の廃棄物の厚みの時間変化を解析し、廃棄物の厚みの時間変化量が廃棄物搬送方向でどのように変化するかに基づいて、燃え切り点位置を特定する。
【００８８】
これにより、火炎を直接検出する構成とは異なり、火炎に起因して誤った燃え切り点位置を特定することがないため、燃え切り点位置を的確に特定できる。
【００８９】
本実施形態の炉内状況判定方法においては、特定した燃え切り点位置の時間変化に基づいて、燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動しているか、搬送方向下流側に移動しているかを特定する。
【００９０】
これにより、本実施形態では燃え切り点位置を的確に特定できるため、燃え切り点位置の移動方向も的確に特定できる。
【００９１】
本実施形態の燃焼制御方法においては、燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動していることが特定された場合は、燃焼部１２の燃焼火格子２２による廃棄物の搬送速度を増速させる制御を行う。燃え切り点位置が搬送方向下流側に移動していることが特定された場合は、燃焼部１２の燃焼火格子２２による廃棄物の搬送速度を減速させる制御を行う。
【００９２】
これにより、燃え切り点位置が適切になるように調整することができるため、安定な燃焼を維持することができる。
【００９３】
本実施形態の燃焼制御方法においては、燃焼火格子２２上の廃棄物の厚みの時間変化を算出する処理、燃焼部１２の廃棄物の表面の移動速度の時間変化を算出する処理、燃焼部滞留時間を算出する処理の少なくとも何れかを行う。燃焼部１２の燃焼火格子２２の搬送速度を変更するとともに、上記の少なくとも何れかの処理で得られた廃棄物の性状の変化の状態に応じて、乾燥火格子２１及び後燃焼火格子２３の搬送速度を変更する。
【００９４】
これにより、燃焼火格子２２の搬送速度のみならず、乾燥火格子２１、後燃焼火格子２３の搬送速度を変更することで、燃焼状態の全体の変動を修正できる。
【００９５】
本実施形態の燃焼制御方法においては、燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動しているか搬送方向下流側に移動しているかに基づいて、乾燥部１１、燃焼部１２、及び後燃焼部１３の少なくとも何れかへ供給する一次燃焼用気体の供給量を調整する。
【００９６】
これにより、廃棄物の搬送速度を変更したことに起因する一次燃焼用気体の過不足を修正することができるので、乾燥、燃焼、及び後燃焼をより適切に行うことができる。
【００９７】
本実施形態の燃焼制御方法において、焼却炉１０では、乾燥部１１、燃焼部１２、及び後燃焼部１３で行われる一次燃焼と、当該一次燃焼で発生した未燃焼ガスを含む一次燃焼ガスを燃焼させる二次燃焼と、が行われる。燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動しているか搬送方向下流側に移動しているかに基づいて、二次燃焼用気体の供給量を調整する。
【００９８】
これにより、燃え切り点位置の移動方向に基づいて一次燃焼の進行状況（即ち一次燃焼ガスの発生量等）を推測することができるので、それに応じて二次燃焼用気体の供給量を調整することで、二次燃焼において一次燃焼ガスに含まれる未燃焼ガスを十分に燃焼させることができる。
【００９９】
本実施形態の燃焼制御方法においては、燃焼火格子２２上の廃棄物の厚みの時間変化と、燃焼部１２の廃棄物の表面の移動速度の時間変化と、燃焼部滞留時間と、のうち少なくとも何れかに基づいて、燃焼状態を制御するための制御値を決定する。
【０１００】
これにより、燃焼が終了した廃棄物に関する情報である燃え切り点位置に加え、現に燃焼部１２にある廃棄物の性状に関する情報を用いて制御値を補正できるので、補正をしないときと比較して、現に燃焼領域にある廃棄物により合致した安定な燃焼を維持することができる。
【０１０１】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【０１０２】
上記実施形態では、燃焼部１２の搬送方向の全体（上流端から下流端まで）の３次元熱画像を作成する処理を説明した。これに代えて、制御装置９０は、燃焼部１２の搬送方向の一部（例えば上流端及びその近傍を除いた部分、あるいは、搬送方向の中央よりも下流側の部分）の３次元熱画像を作成する構成であってもよい。
【０１０３】
上記実施形態では、炉内の熱画像を取得する装置として、燃え切り点位置を含む熱画像を取得する赤外線カメラ９５のみを備える構成である。これに代えて、従来から存在する撮像装置（具体的には、燃焼火格子２２の搬送方向の中央よりも下流側の範囲の通常の光学映像を撮像する撮像装置）を更に備えていてもよい。
【０１０４】
上記実施形態では、燃え切り点位置の移動方向に基づいて、乾燥火格子２１から後燃焼火格子２３（特に燃焼火格子２２）の搬送速度と、一次燃焼用気体と二次燃焼用気体の供給量と、を変更する処理を行ったが、燃え切り点位置の移動方向に加えて、移動速度を用いて、これらの値を変更する処理を行ってもよい。
【０１０５】
上記実施形態では、ステップＳ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９の全てにおいて補正データに基づいて補正を行うが、これらの処理の少なくとも１つについて、補正データに基づく補正を省略してもよい。また、ステップＳ１０８において、乾燥火格子２１及び後燃焼火格子２３の両方ではなく一方のみに対して、補正データに基づく補正を行ってもよい。また、ステップＳ１０９において、一次燃焼用気体と二次燃焼用気体の両方ではなく一方のみに対して、補正データに基づく補正を行ってもよい。
【０１０６】
上記実施形態では、燃焼制御で用いる検出データとして、焼却炉内ガス温度センサ９１、焼却炉出口ガス温度センサ９２、ＣＯガス濃度センサ９３、及びＮＯｘガス濃度センサ９４の検出データを挙げて説明したが、少なくとも１つの検出データを省略して燃焼制御を行ってもよいし、上記とは別の検出データを加えて燃焼制御を行ってもよい。別の検出データとしては、例えば、排ガスからの熱量回収に伴うボイラ蒸発量、又は、水噴霧により冷却を行う場合は水噴霧冷却用水量等を用いることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  焼却炉（廃棄物焼却炉）
１１  乾燥部
１２  燃焼部
１３  後燃焼部
１３ａ  奥壁
２０  搬送部
２１  乾燥火格子
２２  燃焼火格子
２３  後燃焼火格子
９０  制御装置
９５  赤外線カメラ
９６  画像処理装置
【図１】
2019211136.tif 000003
【図２】
2019211136.tif 000004
【図３】
2019211136.tif 000005
【図４】
2019211136.tif 000006
【図５】
2019211136.tif 000007
【図６】
2019211136.tif 000008
【図７】
2019211136.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月23日(2019.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物焼却炉の燃焼状態を制御するために、前記廃棄物焼却炉の炉内状況を判定する炉内状況判定方法において、
乾燥部と燃焼部と後燃焼部とに区分された火格子から構成されており、廃棄物が堆積した状態で間欠的に動作することで当該廃棄物を搬送するとともに当該火格子を介して一次燃焼用気体を供給する搬送部を備えた前記廃棄物焼却炉に対して、
視点が異なる複数の赤外線カメラを用いて、火炎が放射しない波長の光を選択的に透過させる選択透過フィルタを介して、前記燃焼部に堆積した前記廃棄物をそれぞれ観測して、視点が異なる複数の熱画像を取得する熱画像取得工程と、
前記熱画像取得工程で取得された異なる視点からの複数の熱画像に画像合成処理を行うことで、前記燃焼部の前記火格子に堆積している状態で搬送される前記廃棄物の３次元熱画像を作成する３次元熱画像作成工程と、
前記３次元熱画像作成工程で作成した複数時刻での前記３次元熱画像に基づいて前記燃焼部の前記廃棄物について前記火格子上の前記廃棄物の厚みの時間変化を算出するとともに、当該複数時刻での前記３次元熱画像に基づいて前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化を算出する算出工程と、
を含む処理を行うことを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項２】
廃棄物焼却炉の燃焼状態を制御するために、前記廃棄物焼却炉の炉内状況を判定する炉内状況判定方法において、
乾燥部と燃焼部と後燃焼部とに区分された火格子から構成されており、廃棄物が堆積した状態で間欠的に動作することで当該廃棄物を搬送するとともに当該火格子を介して一次燃焼用気体を供給する搬送部を備えた前記廃棄物焼却炉に対して、
視点が異なる複数の赤外線カメラを用いて、火炎が放射しない波長の光を選択的に透過させる選択透過フィルタを介して、前記燃焼部に堆積した前記廃棄物をそれぞれ観測して、視点が異なる複数の熱画像を取得する熱画像取得工程と、
前記熱画像取得工程で取得された異なる視点からの複数の熱画像に画像合成処理を行うことで、前記燃焼部の前記火格子に堆積している状態で搬送される前記廃棄物の３次元熱画像を作成する３次元熱画像作成工程と、
前記３次元熱画像作成工程で作成した複数時刻での前記３次元熱画像に基づいて前記燃焼部の前記廃棄物について前記火格子上の前記廃棄物の厚みの時間変化を算出する算出工程と、
前記火格子上の前記廃棄物の厚みの時間変化を解析し、前記廃棄物の厚みの時間変化量が廃棄物搬送方向でどのように変化するかに基づいて、燃え切り点位置を特定する特定工程と、
を含む処理を行うことを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の炉内状況判定方法であって、
前記後燃焼部から、当該後燃焼部における廃棄物搬送方向の下流側へ延ばした直線と交差する壁部に、少なくとも１つの前記赤外線カメラが設けられていることを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項４】
請求項２に記載の炉内状況判定方法であって、
複数時刻での前記３次元熱画像に基づいて、前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化を算出することを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項５】
請求項１又は４に記載の炉内状況判定方法であって、
前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化に基づいて、前記燃焼部の前記廃棄物が当該燃焼部に滞留している時間である燃焼部滞留時間を算出することを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項６】
請求項２に記載の炉内状況判定方法であって、
特定した前記燃え切り点位置の時間変化に基づいて、前記燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動しているか、搬送方向下流側に移動しているかを特定することを特徴とする炉内状況判定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の炉内状況判定方法を用いて、前記廃棄物焼却炉の燃焼を制御する燃焼制御方法であって、
燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動していることが特定された場合は、前記燃焼部の前記火格子による前記廃棄物の搬送速度を増速させる制御を行い、
燃え切り点位置が搬送方向下流側に移動していることが特定された場合は、前記燃焼部の前記火格子による前記廃棄物の搬送速度を減速させる制御を行うことを特徴とする燃焼制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の燃焼制御方法であって、
前記炉内状況判定方法では、
前記火格子上の前記廃棄物の厚みの時間変化を算出する処理、
複数時刻での前記３次元熱画像に基づいて、前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化を算出する処理、
前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化に基づいて、前記燃焼部の前記廃棄物が当該燃焼部に滞留している時間である燃焼部滞留時間を算出する処理の少なくとも何れかを行い、
前記燃焼部の前記火格子の搬送速度を変更するとともに、前記燃焼部の前記火格子の搬送速度の変更の原因である、前記炉内状況判定方法で得られた前記廃棄物の性状の変化の状態に応じて、前記乾燥部の前記火格子及び前記後燃焼部の前記火格子の搬送速度を変更することを特徴とする燃焼制御方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の燃焼制御方法であって、
燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動しているか搬送方向下流側に移動しているかに基づいて、前記乾燥部、前記燃焼部、及び前記後燃焼部の少なくとも何れかへ供給する一次燃焼用気体の供給量を調整することを特徴とする燃焼制御方法。
【請求項１０】
請求項７から９までの何れか一項に記載の燃焼制御方法であって、
前記廃棄物焼却炉では、前記乾燥部、前記燃焼部、及び前記後燃焼部で行われる一次燃焼と、当該一次燃焼で発生した未燃焼ガスを含む一次燃焼ガスを燃焼させる二次燃焼と、が行われ、
燃え切り点位置が搬送方向上流側に移動しているか搬送方向下流側に移動しているかに基づいて、二次燃焼用気体の供給量を調整することを特徴とする燃焼制御方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の炉内状況判定方法を用いて、前記廃棄物焼却炉の燃焼を制御する燃焼制御方法であって、
前記廃棄物の厚みの時間変化と、
前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化と、
前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化に基づいて算出した、前記燃焼部の前記廃棄物が当該燃焼部に滞留している時間である燃焼部滞留時間と、
のうち少なくとも何れかに基づいて、前記燃焼状態を制御するための制御値を決定することを特徴とする燃焼制御方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第１の観点によれば、以下の廃棄物焼却炉の燃焼状態を制御するために、前記廃棄物焼却炉の炉内状況を判定する炉内状況判定方法が提供される。即ち、この方法は、乾燥部と燃焼部と後燃焼部とに区分された火格子から構成されており、廃棄物が堆積した状態で間欠的に動作することで当該廃棄物を搬送するとともに当該火格子を介して一次燃焼用気体を供給する搬送部を備えた前記廃棄物焼却炉に対して行われる。この炉内状況判定方法は、熱画像取得工程と、３次元熱画像作成工程と、算出工程と、を含む処理を行う。前記熱画像取得工程では、視点が異なる複数の赤外線カメラを用いて、火炎が放射しない波長の光を選択的に透過させる選択透過フィルタを介して、前記燃焼部に堆積した前記廃棄物をそれぞれ観測して、視点が異なる複数の熱画像を取得する。前記３次元熱画像作成工程では、前記熱画像取得工程で取得された異なる視点からの複数の熱画像に画像合成処理を行うことで、前記燃焼部の前記火格子に堆積している状態で搬送される前記廃棄物の３次元熱画像を作成する。前記算出工程では、前記３次元熱画像作成工程で作成した複数時刻での前記３次元熱画像に基づいて前記燃焼部の前記廃棄物について前記火格子上の前記廃棄物の厚みの時間変化を算出するとともに、当該複数時刻での前記３次元熱画像に基づいて前記燃焼部の前記廃棄物の表面の移動速度の時間変化を算出する。
本発明の第２の観点によれば、以下の廃棄物焼却炉の燃焼状態を制御するために、前記廃棄物焼却炉の炉内状況を判定する炉内状況判定方法が提供される。即ち、この方法は、乾燥部と燃焼部と後燃焼部とに区分された火格子から構成されており、廃棄物が堆積した状態で間欠的に動作することで当該廃棄物を搬送するとともに当該火格子を介して一次燃焼用気体を供給する搬送部を備えた前記廃棄物焼却炉に対して行われる。この炉内状況判定方法は、熱画像取得工程と、３次元熱画像作成工程と、算出工程と、特定工程と、を含む処理を行う。前記熱画像取得工程では、視点が異なる複数の赤外線カメラを用いて、火炎が放射しない波長の光を選択的に透過させる選択透過フィルタを介して、前記燃焼部に堆積した前記廃棄物をそれぞれ観測して、視点が異なる複数の熱画像を取得する。前記３次元熱画像作成工程では、前記熱画像取得工程で取得された異なる視点からの複数の熱画像に画像合成処理を行うことで、前記燃焼部の前記火格子に堆積している状態で搬送される前記廃棄物の３次元熱画像を作成する。前記算出工程では、前記３次元熱画像作成工程で作成した複数時刻での前記３次元熱画像に基づいて前記燃焼部の前記廃棄物について前記火格子上の前記廃棄物の厚みの時間変化を算出する。前記特定工程では、前記火格子上の前記廃棄物の厚みの時間変化を解析し、前記廃棄物の厚みの時間変化量が廃棄物搬送方向でどのように変化するかに基づいて、燃え切り点位置を特定する。