(57)【要約】【課題】スラグ排出口において溶融スラグ以外にも燃焼ガス火炎やバーナ火炎が存在する状態においても、常に安定して溶融スラグ流下状態を検出すること。【解決手段】溶融燃焼炉で発生した溶融スラグを燃焼ガスから分離して重力流下により溶融燃焼炉外に排出する排出口と、排出口近傍に設けた補助燃焼設備と、を備えた溶融燃焼炉において、排出口から流下する溶融スラグを含む画像データを取り込み、画像データの「輝度」と「色彩」、又は「輝度」と「色相」、又は「輝度」と「色彩」と「色相」を測定し、測定したそれぞれの値と輝度、色彩及び色相のそれぞれに設けたしきい値とを比較し、比較した結果を画像抽出し、抽出画像を溶融スラグとして認識する構成とする。また、溶融スラグとして認識した画像データを面積に換算し、換算した面積値に基づいて溶融スラグの流下状態を判定する構成とする。【選択図】        図１
2004301428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融燃焼炉で発生した溶融スラグを燃焼ガスから分離して重力流下により前記溶融燃焼炉外に排出する排出口と、前記排出口近傍に設けた補助燃焼設備と、を備えた溶融燃焼炉において、
前記排出口から流下する溶融スラグを含む画像データを取り込み、
前記画像データの「輝度」と「色彩」、又は「輝度」と「色相」、又は「輝度」と「色彩」と「色相」を測定し、
前記測定したそれぞれの値と輝度、色彩及び色相のそれぞれに設けたしきい値とを比較し、
前記比較した結果を画像抽出し、前記抽出画像を溶融スラグとして認識する
ことを特徴とする溶融スラグの流下監視装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記溶融スラグとして認識した画像データを面積に換算し、前記換算した面積値に基づいて溶融スラグの流下状態を判定する
ことを特徴とする溶融スラグの流下監視装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記排出口近傍の画像データを取り込むことにより、前記面積値に基づいて前記排出口でのスラグの閉塞を検知する
ことを特徴とする溶融スラグの流下監視装置。
【請求項４】
溶融スラグを重力流下により排出する排出口と、前記排出口近傍に設けた補助燃焼設備と、を備えた溶融燃焼炉における溶融スラグの流下監視方法であって、
前記排出口から流下する溶融スラグを含む画像データを取り込むステップと、
前記画像データの「輝度」と「色彩」、又は「輝度」と「色相」、又は「輝度」と「色彩」と「色相」を測定するステップと、
前記測定したそれぞれの値と輝度、色彩及び色相のそれぞれに設けたしきい値とを比較するステップと、
前記比較した結果を画像抽出し、前記抽出画像を溶融スラグとして認識するステップと、からなる
ことを特徴とする溶融スラグの流下監視方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の溶融燃焼設備に係り、溶融スラグを系外に排出する排出口での溶融スラグ流下状態の監視技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における溶融スラグの状態検出として、溶融炉出口に設けた溶融スラグの排出口（以下、スラグタップと称する）の下方に設けた点検用の覗き窓から溶融スラグを直接目視により監視したり、また、点検用窓に接して設けたカメラの映像によって間接的な目視で溶融スラグを監視している。
【０００３】
さらに、目視以外の監視方法として、溶融炉出口における溶融スラグ流を撮影し、撮影で得た画像フレームの輝度データに基づいて溶融スラグ状態を監視することが提案されている（特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２０００−３０４２３２
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術における、溶融スラグの直接目視やカメラによる間接的目視においては、常時監視する必要があり全自動運転ができないという課題があった。
【０００６】
また、従来技術における特許文献１の技術は、溶融スラグの輝度を判定の基準としているが、実際の溶融燃焼設備では溶融スラグ流下部には高温の溶融スラグと熱分解ガスの燃焼火炎が混在する。さらに、溶融燃焼条件によっては灯油、天然ガス等の補助燃料バーナが使用されるため、そのバーナ火炎も存在することがある。
【０００７】
これらの燃焼ガス火炎やバーナ火炎は溶融スラグと同程度の輝度を有しており、従来技術のように輝度により溶融スラグ流を判別する監視方法では、燃焼ガス火炎やバーナ火炎と区別して検出できないという課題があった。
【０００８】
例えば、溶融スラグ流下が不連続となったり停止した場合でも、スラグタップから吹き出す炉内の高温燃焼ガスの火炎を検出することになるため、溶融スラグ流下の悪化を判断できない。また、溶融スラグ流下悪化に伴い補助燃料によるバーナ火炎が使用されるが、このとき従来技術ではスラグタップから吹き込むバーナ火炎の輝度を検出することになるため、溶融スラグ流下が改善されたことを判断できない。
【０００９】
本発明の目的は、スラグ排出口において溶融スラグ以外にも燃焼ガス火炎やバーナ火炎が存在する状態においても、常に安定的に溶融スラグ流下状態を自動的に検出できる監視装置及び方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
溶融燃焼炉で発生した溶融スラグを燃焼ガスから分離して重力流下により前記溶融燃焼炉外に排出する排出口と、前記排出口近傍に設けた補助燃焼設備と、を備えた溶融燃焼炉において、
前記排出口から流下する溶融スラグを含む画像データを取り込み、
前記画像データの「輝度」と「色彩」、又は「輝度」と「色相」、又は「輝度」と「色彩」と「色相」を測定し、
前記測定したそれぞれの値と輝度、色彩及び色相のそれぞれに設けたしきい値とを比較し、
前記比較した結果を画像抽出し、前記抽出画像を溶融スラグとして認識する構成とする。
【００１１】
また、前記溶融スラグの流下監視装置において、前記溶融スラグとして認識した画像データを面積に換算し、前記換算した面積値に基づいて溶融スラグの流下状態を判定する構成とする。
【００１２】
このような構成を採用することによって、本発明は、スラグ排出口において溶融スラグ以外にも燃焼ガス火炎やバーナ火炎が存在する状態においても、常に安定的に溶融スラグ流下状態を自動的に検出できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る溶融スラグの監視装置及び監視方法について、図１〜図４を参照しながら以下説明する。図１は本発明の実施形態に係る溶融スラグの監視装置の全体構成を示す図であり、図２は本実施形態に係る溶融スラグの流下状態のチェック手法を示すフローチャートである。また、図３は燃焼ガス温度と輝度との関係を示す図であり、図４は燃焼ガス火炎、溶融スラグ及び天然ガス火炎と色相及び色彩との関係を示す図である。
【００１４】
ここで、１は旋回溶融炉、２は旋回溶融炉出口室、３はスラグ排出口、４は２次燃焼室、５はシュート部、６は監視カメラ、７はパソコン、８は画像処理ボード、９はパソコン本体、１０は画像処理ソフト、をそれぞれ表す。
【００１５】
図１において、旋回溶融炉１の出口室２の下部には溶融スラグ排出口（スラグタップ）３が配置され、旋回溶融炉出口室２で溶融スラグと燃焼ガスが分離された後に、燃焼ガスは２次燃焼室４で完全燃焼され、溶融スラグはスラグタップ３から流下してシュート部５を通して水砕槽に導入される。なお、旋回溶融炉１の前流側及び後流側装置には、旋回溶融炉１に熱分解ガスを供給するガス化炉と、燃焼空気を供給する通風設備と、２次燃焼室４から排出される燃焼ガスの排ガス処理設備と、煙突と、が設置されるが、これらは第１図では省略している。
【００１６】
本発明の実施形態に係る溶融スラグ監視装置は、スラグタップ３下部のシュート部５に取り付けた監視カメラ６と、監視カメラ６からの信号の画像処理を行うパソコン７と、から構成される。
【００１７】
燃焼試験炉での種々の試験から、溶融スラグ、燃焼ガス火炎及び補助燃料バーナ火炎のそれぞれの関係について、次のような結果を得ることができた。まず、輝度についてであるが、明るさの程度を定量的に表す「輝度」は温度との相関を有することが確認できた。図３に「輝度」と温度の関係を模式的に示す。図３によると、温度が高くなるほど「輝度」が上昇するので、溶融スラグは所定の輝度を有すことになる。しかしながら、溶融スラグでなくとも、補助燃料バーナ火炎や燃焼ガス火炎も温度に応じた輝度を有すため、「輝度」だけでは溶融スラグと補助燃料バーナ火炎や燃焼ガス火炎とを区別することができない。
【００１８】
一方、温度条件が同じであっても、鮮やかさの度合いを表す「色彩」と、色合いを表す「色相」とは、固体、ガス、液体で異なることが判明した。図４に同温度における溶融スラグと、燃焼ガス火炎及び補助燃料バーナ火炎とにおけるそれぞれの色相と色彩の範囲を模式的に示す。
【００１９】
図４において、溶融スラグと比較すると、燃焼ガス火炎の「色彩」は低値である。このため、溶融スラグと同輝度を有する燃焼ガスの火炎であっても「色彩」の度合いが異なるため、「輝度」と「色彩」のしきい値を適切に設定することで溶融スラグのみが検出可能となる。換言すると、溶融スラグが排出口で固化しているのではなくて流下していれば、溶融スラグによって所定の輝度が確保でき、更に、燃焼ガス火炎が排出口付近の存在してもその色彩の度合いが溶融スラグと異なるために、しきい値を設定することで溶融スラグを燃焼ガス火炎から区別することができる。
【００２０】
さらに、補助燃料が天然ガスバーナや酸素バーナである場合には、溶融スラグの色相は赤黄系であるのに対して、例えば、天然ガス火炎は青系の色相を示すため、「色相」が異なるので、「輝度」と「色相」のしきい値で溶融スラグと補助燃料バーナ火炎との区別ができて、溶融スラグであることの判断が可能となる。ここで、補助燃料は、常に使用しているものではなくて、必要とされるときに使用するものであるので、その使用のタイミング信号を溶融スラグと補助燃料バーナ火炎との区別に用いることができる。即ち、溶融スラグと燃焼ガス火炎との区別は色彩であり（色彩は部分的に重複しているが、しきい値を厳密に設定すれば区別可能）、溶融スラグと補助燃料バーナ火炎との区別は色相であるので（色彩では区別できない）、区別するためのパラメータを色彩とするか色相とするかは前記タイミング信号を利用すればよいこととなる。また、「輝度」、「色相」、「色彩」の３つを用いて、溶融スラグを燃焼ガス火炎及び／又は補助燃料バーナ火炎から区別しても良い。
【００２１】
以上のように、本発明の実施形態では、溶融スラグと燃焼ガス火炎と補助燃料バーナ火炎におけるそれぞれの「輝度」「色彩」「色相」の数値の差を利用して溶融スラグのみを検出するために、対象物の「輝度」「色彩」「色相」を計測し、各々が所定のしきい値内に納まるデータのみを溶融スラグと認識することで、いかなる燃焼条件下においても溶融スラグのみを確実に計測することが可能となる。
【００２２】
図２に、監視カメラ６で撮影した画像データのパソコン７内での処理フローを示す。監視カメラ６で撮影した画像データは画像処理ボード８の画像メモリに取り込まれる（ステップ１）。次に、指定されたしきい値に納まる「輝度」「色彩」「色相」に該当する箇所を撮影した画像メモリ内から抽出する（ステップ２）。具体的には、スラグが固化ではなくて溶融しているスラグであることを示す輝度を有し、燃焼ガス火炎と区別できるだけの色彩を有し、補助燃料バーナ火炎（例、天然ガス火炎）と区別できるだけの色相を有している画像、即ち溶融スラグの画像を抽出する
この抽出した画像と監視カメラ６で撮影している映像を重ね合わせて出力する（ステップ３）。この抽出画像と実際の撮影画像とを見比べることによって、区別した能力を確認することができる。続いて、抽出した画像（溶融スラグに相当する画像）の面積を計算し（ステップ４）、一定時間内での面積平均値が予め設定してあるしきい値と比較して、スラグ流下状態を判定する（ステップ５）。
【００２３】
データ抽出を行う画像領域をスラグタップ開口近傍にすることで、計算した面積値が所定値以下の場合は開口部の閉塞を検知することが可能である。
【００２４】
画像領域を溶融スラグ滴下領域に設定することで、計算した面積値が所定値以下の場合は溶融スラグ流下不良を検知することが可能である。
【００２５】
以上説明したように、本発明の特徴は、溶融スラグ流下画像から「輝度」「色彩」「色相」を検出し、各々の計測値が所定のしきい値を満足するデータのみを溶融スラグ流として認識する。更に、認識した溶融スラグ流（データ）の面積を算出して、面積数値から溶融スラグ流下状態を判定することが可能となる。
【００２６】
また、溶融スラグ流下画像中の溶融スラグ検出単位をパソコンでデジタル処理することで、一つの画像の任意の複数領域を検出領域に設定できるので、一台のカメラ画面で、溶融スラグタップ開口部と溶融スラグ滴下部の二ヶ所の監視が同時に可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、スラグ排出口及びシュート部において、溶融スラグ以外にも燃焼ガス火炎や補助燃料バーナ火炎が存在する状態においても、常に安定的に溶融スラグ流下状態を常時の監視によらずに検出できる。
【００２８】
スラグ流下状態の検出により、スラグ排出口でのスラグ固化に起因する閉塞を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る溶融スラグの監視装置の全体構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る溶融スラグの流下状態のチェック手法を示すフローチャートである。
【図３】燃焼ガス温度と輝度との関係を示す図である。
【図４】燃焼ガス火炎、溶融スラグ及び天然ガス火炎と色相及び色彩との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  旋回溶融炉
２  旋回溶融炉出口室
３  スラグ排出口
４  ２次燃焼室
５  シュート部
６  監視カメラ
７  パソコン
８  画像処理ボード
９  パソコン本体
１０  画像処理ソフト
【図１】
2004301428.tif 000003
【図２】
2004301428.tif 000004
【図３】
2004301428.tif 000005
【図４】
2004301428.tif 000006