(57)【要約】【課題】カメラの撮影範囲にずれが発生した場合であっても、カメラの撮影範囲を修正することなく、最適な主燃焼位置や燃え切り位置を自動的に修正し、安定した燃焼制御を実現する機能を備えた焼却炉を提供する。【解決手段】カメラの撮像範囲内の炉壁に設置された少なくとも２ヶ所の目印と、目印によりカメラの撮影範囲の正規の位置からのずれ量を検出する手段と、ずれ量から焼却炉内の焼却物の主燃焼位置または燃え切り位置を修正して算出する手段とを備えた焼却炉である。【選択図】　　図１
2004085094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内を監視するカメラを有する焼却炉において、
前記カメラの撮像範囲内の炉壁に設置された少なくとも２ヶ所の目印と、
前記目印により前記カメラの撮影範囲の正規の位置からのずれ量を検出する手段と、
前記ずれ量から前記焼却炉内の焼却物の主燃焼位置または燃え切り位置を修正して算出する手段と
を備えたことを特徴とする焼却炉。
【請求項２】
前記目印は、発光体であることを特徴とする請求項１記載の焼却炉。
【請求項３】
前記発光体を冷却する気体パージ手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は焼却炉に関し、特に、自動的に最適な主燃焼位置や燃え切り位置を修正することにより安定した燃焼制御を実現する機能を備えた焼却炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却炉で焼却するために集積されたごみは、ごみクレーンにより数１０分の間隔でごみホッパへ投入され、ホッパ下部にあるプッシャにより、焼却炉内に送り込まれる。炉内ではごみは火格子上を搬送されながら、乾燥・燃焼され、最終的には灰となって炉外に排出される。
【０００３】
ごみの燃焼によって発生する排ガスは、炉出口に設けられた熱交換機でボイラ水に熱を与えた後、排気される。炉内における燃焼状態を把握し制御するために火格子の中間部上方にて炉内温度が測定され、また、熱交換器の手前で炉出口温度が測定される。
【０００４】
炉内の燃焼状態を維持するために、５０〜２００℃程度に過熱された空気（燃焼空気という）が搬送方向に分割された火格子下の空気吹き込み口から、乾燥段、燃焼段、後燃焼段の各々に吹き込まれる。燃焼空気は総流量が制御され、さらに火格子の各段下部に設置された火格子下ダンパ開度により各段への燃焼空気量が調整される。このダンパ開度は各段火格子上のごみ厚さ、炉内燃焼状態等に基づいて制御される。各吹き込み口へ配管が分岐する前に空気予熱器が設けてあり、燃焼空気はこの空気予熱器によって温度を調整されてから各々火格子下へ送られる。
【０００５】
ごみの燃焼制御において、主燃焼位置や燃え切り位置の制御は重要である。主燃焼位置が前後することで、炉内だけではなく二次燃焼室での燃焼状態が大きく変化する。また燃え切り位置は燃え残りをなくすための重要である。焼却炉の自動燃焼制御においては、カメラによって撮影された炉内画像について演算処理を行い、主燃焼位置や燃え切り位置を自動的に認識し、最適な主燃焼位置や燃え切り位置となるように火格子速度や火格子下ダンパ開度などの制御が行われている。
【０００６】
このように、従来のごみの燃焼制御においてはカメラで炉内を撮影し、それに基づき主燃焼位置や燃え切り位置の制御を行うことで良好な燃焼を維持している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、何らかの原因で、例えば、カメラの清掃・点検時等に撮影範囲にずれが発生することがあり、そのずれを放置しておいた場合は、適切な主燃焼位置や燃え切り点の燃焼制御が難しくなる。そのため、ずれが発生した場合、人間によりカメラの撮影範囲の修正を行っていたが、人間が当初に設定した正確な位置に修正するのは困難であった。例えば、画像の所定位置を灰落下位置に合わようとしても、灰落下口位置は暗いため識別が難しく、また火格子上の灰厚さは変動するので灰落下位置も変動し精度良く調整するのは難しかった。
【０００８】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであって、カメラの撮影範囲にずれが発生した場合であっても、カメラの撮影範囲を修正することなく、最適な主燃焼位置や燃え切り位置を自動的に修正し、安定した燃焼制御を実現する機能を備えた焼却炉を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するための本発明は、カメラの撮像範囲内の炉壁に設置された少なくとも２ヶ所の目印と、目印によりカメラの撮影範囲の正規の位置からのずれ量を検出する手段と、ずれ量から焼却炉内の焼却物の主燃焼位置または燃え切り位置を修正して算出する手段とを備えた焼却炉である。
【００１０】
目印は炉内カメラ撮影範囲内に多少ずれが生じても、撮影範囲に入っている位置に少なくとも２ヵ所に設置する。１ヶ所の設置だと、その目印を中心として回転した場合には、ずれが検知できないためである。またストーカ式炉では、カメラは通常、灰落下口側より炉内の撮影を行っているので、ごみや火炎等のカメラ〜目印間の障害物はない後燃焼段上部付近に目印を設置する。
【００１１】
カメラ撮影位置のずれ検出手段には、画像処理装置を用いる。まず初期設定時に画像マトリクス上の目印位置を画像処理装置の記憶装置に記憶させる。焼却炉運転時には、ずれ検出手段において、初期設定時の画像マトリクス上の目印位置と現在の画像マトリクス上の目印位置の比較を行い、ずれ発生の有無の確認を常に実施している。ずれが発生した場合は、最適な主燃焼位置、燃え切り位置の変更を行う。初期設定時に画像マトリクス上の主燃焼位置、燃え切り位置を記憶装置に記憶させており、目印位置のずれ量に応じて最適な主燃焼位置、燃え切り位置の修正を行い、その位置を記憶装置に記憶させる。修正後はずれ後の目印位置を初期設定の位置として、ずれ発生の有無の確認を引き続き行う。
【００１２】
このような最適主燃焼位置、燃え切り位置の修正を行うことで、主燃焼位置、燃え切り位置の制御を行っている焼却炉において、常に安定した燃焼が実現可能となる。
【００１３】
また本発明は、上記記載の発明である焼却炉において、目印は、発光体である焼却炉である。
【００１４】
発光体は電気等のエネルギーを用いて発光しており、常にカメラにより認識可能とする。焼却炉においては、火炎の輝度が高いので、塗料などで炉壁に目印をつけても、通常カメラでは捕らえることが出来ない。目印として発光体を使用することで、カメラにより容易に認識することが可能となる。
【００１５】
また本発明は、上記記載の発明である焼却炉において、発光体を冷却する気体パージ手段を備えた焼却炉である。
【００１６】
後燃焼段上部近傍は高温であり、且つ灰が飛散する。気体によってパージをすることで発光体を冷却するとともに、クリンカの付着を防止することができ、常にカメラにより認識可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る焼却炉の構造を示す図である。
【００１８】
ごみ焼却炉１には、ごみ投入口２、給塵装置３、火格子４、灰落下口５を備えている。ごみ投入口２から投入されたごみは給塵装置３に堆積し、給塵駆動装置３ａの作動に合せて火格子４上へ供給される。火格子４は火格子速度駆動装置４ａによってごみを積載したまま搬送し、ごみは搬送中において火格子４の下部から供給される燃焼空気６の吹き込みにより、乾燥された後に、燃焼が行われ、排ガスと灰に分解される。灰は灰落下口５から落下して炉外に排出される。なお、燃焼空気の吹き込み量は燃焼空気流量調整ダンパ１４により調整されている。
【００１９】
一方、燃焼排ガスは、炉出口７から煙突８に導かれて炉外へ排出される。排ガスが放出される炉出口７には、熱交換器９ａを備えたボイラ９ｂが設置されている。また冷却空気吹き込み口１０からは、冷却空気ブロア１１により冷却空気が吹き込まれ、燃焼ガス中の未燃焼成分を完全燃焼すると共に、炉壁の温度が過度に上昇することを防いでいる。
【００２０】
燃焼制御を行うための測定機器としては、排ガス中の炉出口温度を測る温度計１２、蒸発量を測る蒸気流量計１３等が設けられている。更に、炉内監視用の工業用カメラ１５が設置され、撮影された画像から画像処理装置１６が火格子の燃え切り点を計測している。これらの計測値に基づいて、火格子４の速度、燃焼空気量、冷却空気量等が制御装置１７によって自動的に調整されて安定した燃焼が維持されている。制御装置１７には例えばコンピュータが使用される。
【００２１】
図２は、焼却炉の後燃焼段を灰落下口側からみた断面図である。
【００２２】
炉幅方向に対して、左右対称の位置に一箇所ずつ目印１８が設置されている。ストーカ式炉では、目印１８は後燃焼段上部の火格子に近い場所に設置するのが望ましいが、あまり低いと灰、焼却残渣に隠れる可能性がある。よって、後燃焼段における想定される最も厚い灰、焼却残渣よりは高い位置に設置する。目印１８は発光体を用い、焼却炉運転状態においてカメラで認識可能な輝度がある物を使用する。目印１８には目印用の電源１９から電気が供給される。エアパージ２０は、目印１８の焼損防止とともに、飛散する灰を気体によってパージをすることで、クリンカの付着を防止することができる。
【００２３】
次に、ずれを認識する方法について説明する。
図３は、目印のずれ発生の前後における撮影画像を示す図である。輝度の高い炎２５と輝度の低い炎２６が画像処理されて表示されるとともに、ずれ前の目印１８ａ、ずれ後の目印１８ｂが同一画面に表示されている。
【００２４】
画像処理装置１６は目印１８ａの位置を画像情報のマトリクス上に認識し、画像処理装置１６内の記憶装置に初期設定値として記憶しておく。初期設定時の２点の目印１８ａの座標を（ｊ，ｉ）、（ｋ，ｉ）とする。焼却炉運転時に目印１８ｂの座標が（ｊ＋ｘ１，ｉ＋ｙ１）、（ｋ＋ｘ２，ｉ＋ｙ２）のように移動した場合、画像処理装置１６は、ずれが発生したと認識し、制御手段１７に最適主燃焼点、燃え切り点を修正する信号を送り、制御手段１７において最適主燃焼点、燃え切り点の修正計算を実施する。
【００２５】
続いて、ずれを修正する方法について説明する。
図４は、ずれが発生した場合の撮像画像を示す図である。図４においては、目印１８ｂの座標は（ｊ＋ｘ１，ｉ＋ｙ１）、（ｋ＋ｘ２，ｉ＋ｙ２）と変化している。そして、この撮影された画像には、最適主燃焼位置と最適燃え切り位置が画像処理装置１６によって演算され、図４には直線として表示されている。
【００２６】
ここで、最適主燃焼位置は炎２５と炎２６との境界を表す直線がＸ＝０とＸ＝Ｍの直線と交わる２点の座標をいい、最適燃え切り位置は炎２６と図示しない灰との境界を表す直線がＸ＝０とＸ＝Ｍの直線と交わる２点の座標をいう。
【００２７】
図４においては、画像情報マトリクス上の最適主燃焼位置が（０，ｙ１ｂｓ）、（Ｍ，ｙ２ｂｓ）、最適燃え切り位置が（０，ｙ１ｂｍ）、（Ｍ，ｙ２ｂｍ）として表されている。しかしながら、この位置はカメラのずれにより正しい位置ではない。正しく修正された場合は、図５に示すように最適主燃焼位置が（０，ｙ１ａｓ）、（Ｍ，ｙ２ａｓ）、最適燃え切り位置が（０，ｙ１ａｍ）、（Ｍ，ｙ２ａｍ）として表されなければならない。
【００２８】
ずれ前の２ヵ所に設置された目印１８ａの座標を（ｊ，ｉ）、（ｋ，ｉ）とする。ずれ前の２ヵ所に設置された目印１８ａを結んだ直線の画像マトリクスの左右両端Ｘ＝０、ＭのＹの値は、Ｘ＝０のとき、Ｙ＝ｉ、Ｘ＝Ｍのとき、Ｙ＝ｉとなる。
【００２９】
ずれ後の２ヵ所の目印１８ｂの座標を（ｊ＋ｘ１，ｉ＋ｙ１）、（ｋ＋ｘ２，ｉ＋ｙ２）とする。ずれ後の２ヵ所の目印１８ｂを結んだ直線の画像マトリクスの左右両端Ｘ＝０とＸ＝ＭのときのＹの値は式（１）、（２）で求められる。
【００３０】
Ｘ＝０のとき、Ｙ＝ｍ０ａとすると、
ｍ０ａ＝（（ｉ　＋　ｙ１）−（ｉ＋ｙ２））／（ｊ＋ｘ１−（ｋ＋ｘ２））×（０−（ｊ＋ｘ１））＋（ｉ＋ｙ１）　　　　　　　・・・（１）
Ｘ＝Ｍのとき、Ｙ＝ｍＭａとすると、
ｍＭａ＝（（ｉ　＋　ｙ１）−（ｉ＋ｙ２））／（ｊ＋ｘ１−（ｋ＋ｘ２））×（Ｍ−（ｊ＋ｘ１））＋（ｉ＋ｙ１）　　　　　　　・・・（２）
このｍ０ａ、ｍＭａを用いて最適主燃焼位置、燃え切り位置のＹ座標値の修正を行う。
【００３１】
主燃焼位置修正用係数をＲＳとすると、修正後の主燃焼位置のＹ座標値は式（３）、（４）で求められる。尚、主燃焼位置修正用係数をＲＳは、目印１８の位置ずれを最適主燃焼位置に換算するための係数であり、予め設定されている値である。
【００３２】
ｙ１ａｓ　＝　　ＲＳ×（ｍ０ａ−ｉ）　＋　ｙ１ｂｓ　　・・・（３）
ｙ２ａｓ　＝　　ＲＳ×（ｍＭａ−ｉ）　＋　ｙ２ｂｓ　　・・・（４）
式（３）、（４）から、カメラ位置ずれ発生後の最適主燃焼位置は（０，ｙ１ａｓ）、（Ｍ，ｙ２ａｓ）として求められる。
【００３３】
燃え切り位置修正用係数をＲＭとすると、修正後の燃え切り位置のＹ座標値式（５）、（６）で求められる。尚、燃え切り位置修正用係数をＲＭは、目印１８の位置ずれを燃え切り位置に換算するための係数であり、予め設定されている値である。
【００３４】
ｙ１ａｍ　＝　　ＲＭ×（ｍ０ａ−ｉ）　＋　ｙ１ｂｍ　　・・・（５）
ｙ２ａｍ　＝　　ＲＭ×（ｍＭａ−ｉ）　＋　ｙ２ｂｍ　　・・・（６）
式（５）、（６）から、カメラ位置ずれ発生後の最適燃え切り位置は（０，ｙ１ａｍ）、（Ｍ，ｙ２ａｍ）として求められる。
【００３５】
修正後の主燃焼最適位置、燃え切り点最適位置は制御装置１７で使用され、それらを基準として制御が行われる。また、修正後の最適主燃焼位置、燃え切り位置は記憶装置に記憶される。
【００３６】
尚、本実施の形態では目印を２ヶ所設けたが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、目印を２ヶ所以上設けその内の適切な２ヶ所を選択して使用するように構成しても良い。また、本実施の形態では平面内（２次元）でのずれを扱ったが、３次元のずれに対して修正するように構成しても良い。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の焼却炉を用いれば、炉の燃焼制御に用いられるカメラの撮影範囲にずれが発生した場合であっても、カメラの撮影範囲を修正することなく、最適な主燃焼位置や燃え切り位置を自動的に修正し、安定した燃焼制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る焼却炉の構造を示す図。
【図２】焼却炉の後燃焼段を灰落下口側からみた断面図。
【図３】目印のずれ発生の前後における撮影画像を示す図。
【図４】ずれが発生した場合の撮像画像を示す図。
【図５】ずれが修正された場合の撮像画像を示す図。
【符号の説明】
１…焼却炉
４…火格子
５…灰落下口
１５…カメラ
１６…画像処理装置
１７…制御装置
１８…目印
２０…エアパージ
【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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