(57)【要約】【課題】  廃棄物の比重の変動に対応させて廃棄物処理を安定化でき、かつ目標処理量の廃棄物を処理する。【解決手段】  ピット２内の廃棄物１をバケット４で掴み上げてピット外に搬出するクレーン３と、該クレーンにより搬出される廃棄物が貯留される廃棄物供給ホッパ１０と、該廃棄物供給ホッパ内の廃棄物を廃棄物処理手段に供給する搬送手段１１とを備えてなる廃棄物供給装置において、前記バケットにより掴み上げられた廃棄物の掴み重量を検出する手段２１と、該掴み重量の検出時刻を記録する手段と、連続する複数回の前記掴み重量と前記検出時刻とから単位時間当たりの廃棄物の重量を求め、該重量に基づいて前記搬送手段の搬送量を制御する制御手段２０を設けたことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピット内の廃棄物をバケットで掴み上げてピット外に搬出するクレーンと、該クレーンにより搬出される廃棄物が貯留される廃棄物供給ホッパと、該廃棄物供給ホッパ内の廃棄物を廃棄物処理手段に供給する搬送手段とを備えてなる廃棄物供給装置において、
前記バケットにより掴み上げられた廃棄物の掴み重量を検出する手段と、該掴み重量の検出時刻を記録する手段と、連続する複数回の前記掴み重量と前記検出時刻とから単位時間当たりの廃棄物の重量を求め、該重量に基づいて前記搬送手段の搬送量を制御する制御手段を設けたことを特徴とする廃棄物供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記クレーンのバケットから廃棄物が投入されるホッパ内の廃棄物が空になったことを検出するセンサから出力される投入要求信号が入力されてバケットが廃棄物を掴み上げて、その時の掴み重量、検出時刻と、次の投入要求信号が入力された時刻とから、前記単位時間当たりの廃棄物の重量を求めることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物供給装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の廃棄物供給装置を備えてなることを特徴とする廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物処理装置へ廃棄物を供給する廃棄物供給装置に係り、特に、廃棄物の供給量を設定値に制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ゴミ、産業廃棄物、その他の廃棄物を処理して、電力や熱などのエネルギ及び金属等の有価物を回収する廃棄物処理装置が種々提案され、例えば、廃棄物を焼却炉で燃焼し、燃焼排ガスを熱回収ボイラに導いて熱回収する方式、あるいは廃棄物を熱分解して熱分解ガス及び熱分解カーボンを生成し、それらを燃焼して熱回収ボイラにより熱回収する方式などが提案されている。
【０００３】
このような廃棄物処理装置において、一般に、処理対象の廃棄物はごみピットに受け入れられ、ごみピット内の廃棄物はクレーンのバケットにより掴み上げられ、ごみピット外に設けられたホッパに投入され、そのホッパからスクリューコンベア等の搬送機により切出され、ごみ焼却炉等を備えた廃棄物処理手段に定量的に供給されるようになっている（例えば、特許文献１、２、３）。
【０００４】
しかし、廃棄物の比重が変動すると、バケットにより掴み上げられる廃棄物の重量が変動するから、廃棄物処理手段である焼却炉や熱分解反応器などに供給される焼却炉や熱分解反応器の運転状態が変動し、安定した運転が損なわれるという問題がある。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載された廃棄物供給装置は、単位時間（例えば、１分間）あたりの廃棄物供給量の設定重量をＷとしたとき、バケットにより掴み上げてホッパに投入した１回あたりの廃棄物の重量ｗを計測し、次回のバケットによる投入をｗ／Ｗ分間の間隔を置くことにより、ホッパに投入する廃棄物の時間当たりの重量を一定にすることが提案されている。また、これに代えて、特許文献２には、バケットにより掴み上げてホッパに投入する複数ｎ回ごとに廃棄物の重量ｗｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）を計測し、ΣｗｉがＷにほぼ等しくなる回数まで投入を行うことにより、ホッパ内の廃棄物量を設定重量Ｗに調整することが提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、廃棄物の熱量変動を考慮して、クレーンバケットにより掴み上げたときのバケットに作用する応力を計測し、予め求めておいた応力と廃棄物の熱量との相関データに基づいて廃棄物の熱量を推定して、スクリューコンベアの搬送量を制御して、焼却炉に供給する廃棄物の熱量を所望値に制御することが提案されている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、クレーンバケットにより掴み上げた廃棄物の重量を計測してホッパに投入し、クレーンバケットにより掴み上げて複数ｎ回ホッパに投入したときに、その合計重量をクレーンバケットの容積×ｎで割ることにより、廃棄物の平均の見掛け比重を演算し、この見掛け比重と発熱量との相関に基づいて廃棄物の発熱量を演算し、その発熱量に基づいて燃焼用空気量を制御することが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１２３４１９号公報
【特許文献２】特開平９−１７８１４７号公報
【特許文献３】特開平１−１１４６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１に記載の廃棄物供給量制御は、クレーンバケットの掴み重量を計測して、ホッパに一旦貯留される廃棄物の重量を設定重量に調整するようにしている。しかし、ホッパから流動層焼却炉に廃棄物を供給するスクリューコンベアは定量運転しているから、単位時間などの設定時間に合わせてホッパ内を空にすることができるか否か不明である。
【００１０】
一方、特許文献２に記載の廃棄物供給量制御によれば、クレーンバケットに作用する応力と廃棄物の熱量とに、一義的な相関がなければ適用できないという問題がある。また、特許文献２に記載の廃棄物供給量制御によれば、廃棄物の熱量変化に合わせて燃焼用空気量を制御しているから、安定な燃焼制御を行うことができるが、目標処理量（１日あるいは１時間あたりの重量）の廃棄物を処理することについては、配慮されていないという問題がある。
【００１１】
本発明は、廃棄物の比重の変動に対応させて廃棄物処理を安定化することができ、かつ目標処理量の廃棄物を処理するのに好適な廃棄物供給装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するため、ピット内の廃棄物をバケットで掴み上げてピット外に搬出するクレーンと、該クレーンにより搬出される廃棄物が貯留される廃棄物供給ホッパと、該廃棄物供給ホッパ内の廃棄物を廃棄物処理手段に供給する搬送手段とを備えてなる廃棄物供給装置において、前記バケットにより掴み上げられた廃棄物の掴み重量を検出する手段と、該掴み重量の検出時刻を記録する手段と、連続する複数回の前記掴み重量と前記検出時刻とから単位時間当たりの廃棄物の重量を求め、該重量に基づいて前記搬送手段の搬送量を制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
このように構成することにより、クレーンバケットの連続する複数回の掴み操作によって、ピット内から搬出される廃棄物の単位時間当たりの廃棄物の重量が求められる。この廃棄物は、直接または破砕機などを介して搬送手段が設けられた廃棄物供給ホッパに貯留される。したがって、その廃棄物供給ホッパから廃棄物を切り出す容積型の搬送手段、例えばスクリューコンベア、往復動ピストン型の押出搬送機などの回転数や往復頻度を調整することにより、廃棄物処理手段に供給する廃棄物を、目標処理量に応じた単位時間当たりの目標値に調整することができる。その結果、廃棄物処理を安定化することができ、かつ目標処理量の廃棄物を処理することができる。
【００１４】
この場合において、制御手段は、前記クレーンのバケットから廃棄物が投入されるホッパ内の廃棄物が空になったことを検出するセンサから出力される投入要求信号が入力されてバケットが廃棄物を掴み上げて、その時の掴み重量、検出時刻と、次の投入要求信号が入力された時刻とから、前記単位時間当たりの廃棄物の重量を求めるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、廃棄物処理を安定化することができ、かつ目標処理量の廃棄物を処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１に本発明の廃棄物供給装置が適用された廃棄物処理装置の一実施の形態の要部構成図を示し、図２に本発明の一実施の形態の廃棄物供給装置の制御手段のフローチャートを示す。
【００１７】
図１に示すように、都市ごみなどの廃棄物１は、ごみ収集車により集められてごみピット２に投入されるようになっている。ごみピット２の上方に走行クレーン３が設けられている。走行クレーン３のバケット４は、廃棄物１を掴み上げるために開閉可能な２つ割りのバケットとなっている。バケット４の走行範囲に位置させてごみ投入ホッパ５が設けられ、ごみ投入ホッパ５内の廃棄物は底部に設けられたコンベア６により切り出されるようになっている。ごみ投入ホッパ５から切り出された廃棄物は、図示矢印のように、ごみ破砕機７に供給され、所定の大きさ以下に破砕されてごみ供給コンベア８の受け入れ部９に供給されるようになっている。ごみ供給コンベア８により搬送される廃棄物は、ごみ供給ホッパ１０に投入されるようになっている。ごみ供給ホッパ１０は末広がりの角錐台状に形成され、底部にスクリューコンベア１１が連結されている。スクリューコンベア１１の終端は熱分解反応器１２の内部に挿入されている。熱分解反応器１２は、横型回転ドラムの熱分解室を備え、熱分解室は図示していない加熱手段により所定の熱分解温度に加熱されるようになっている。熱分解反応器１２の他端に熱分解ガスと熱分解残渣とを分離する固気分離部１３が設けられている。固気分離部１３で分離された熱分解ガスは、燃焼溶融炉１４に導かれて燃焼処理されるようになっている。この燃焼熱により、熱分解ガスに同伴して燃焼溶融炉１４に導入された飛灰などの不燃物が溶融され、溶融スラグとなって底部から排出されるようになっている。燃焼溶融炉１４の燃焼排ガスは、煙道の途中に設けられた空気加熱器１５および廃熱回収ボイラ１６に導かれて熱回収されるようになっている。空気加熱器１５で加熱された空気は、熱分解反応器１２の熱分解熱源として循環されるようになっている。
【００１８】
一方、熱分解反応器１２の固気分離部１３で分離された熱分解残渣は、図示していない冷却装置および選別分離装置に導かれ、有効利用できる熱分解カーボン、金属などの有価物と、瓦礫などに選別分離されるようになっている。
【００１９】
このように構成される実施形態の特徴部である廃棄物供給装置の制御手段について、動作とともに詳細構成を説明する。廃棄物供給装置の制御手段は、制御装置２０と、バケット４に設けられた歪ゲージから構成される重量センサ２１と、ごみ投入ホッパ５が空になったことを検出してごみ投入要求信号を出力するごみセンサ２２と、スクリューコンベア１１の回転数を制御する可変速度モータ２３とを含んで構成される。また、図示していないが、スクリューコンベア１１の回転数に相関する搬送量の変化に連動させて、コンベア６とごみ供給コンベア８の搬送量が可変制御されるようになっている。制御装置２０は、ごみセンサ２２から出力されるごみ投入要求信号に基づいてクレーン３を制御して、ごみピット２内の廃棄物をバケット４により掴み上げてごみ投入ホッパ５に投入するようになっている。この操作を複数回行って、任意の量の廃棄物をごみ投入ホッパ５に投入する。このとき、制御装置２０は、図２に示すフローチャートに沿って、ごみ投入ホッパ５に投入された廃棄物の単位時間当たりの重量を演算するようになっている。
【００２０】
すなわち、制御開始に合わせてバケット４による掴み回数ｎを初期化し（Ｓ１）、クレーン２を制御してバケット４により廃棄物を掴み上げる。そして、重量センサ２１から掴み重量ｗ１を取り込み、そのときの時刻とともにメモリに記憶する（Ｓ２）。次いで、掴み回数ｎが所定の設定回数ｎに一致したか否か判断し（Ｓ３）、設定回数ｎに達していないときは、インクリメントしてステップＳ２に戻り（Ｓ４）、バケット４により廃棄物を掴み上げてごみ投入ホッパ５に投入する操作を、設定回数ｎに達するまで繰り返す（Ｓ２〜Ｓ４）。
【００２１】
バケット４のごみ投入回数が設定回数ｎに達した場合は、ステップＳ５に進み、ごみセンサ２２から次のごみ投入要求信号が出力されるのを待つ。ごみセンサ２２から次のごみ投入要求信号が出力された場合、クレーン３を制御してバケット４により廃棄物を掴み上げ、重量センサ２１から（ｎ＋１）回目の掴み重量ｗ（ｎ＋１）を取り込み、そのときの時刻とともにメモリに記憶する（Ｓ６）。次いで、バケット４による掴み回数の１回目と２回目、２回目と３回目、・・・ｎ回目と（ｎ＋１）回目のそれぞれの時刻間隔Ｔｎを求める（Ｓ７）。そして、次式（１）に基づいて、ｎ回の投入操作によりバケット４によってごみ供給ホッパ５に投入した廃棄物の単位時間当たりの供給重量ＰＶを求める（Ｓ８）。
【００２２】
ＰＶ＝Σ１ｎ（ｗｉ＋１）／Σ１ｎ（ｗｉ）                            （１）
つまり、ごみ投入ホッパ５が一旦空になってから設定回数ｎ回投入した後、再びごみ投入ホッパ５がからになるまでの時間で、設定回数ｎ回により投入した掴み重量の合計値を割って、単位時間当たりの廃棄物供給量の供給重量ＰＶを求める。そして、ステップＳ９において、次式(２)に基づいて、供給重量ＰＶと設定供給重量ＳＰとの差を低減するように廃棄物供給量の補正量ΔＯＰを求める。
【００２３】
ΔＯＰ（％）＝｛（ＳＰ−ＰＶ）／ＳＰ｝×Ａ                          （２）
ここで、廃棄物供給量ＯＰは、スクリューコンベア１１の定格搬送量１００％に対する百分率で表している。これにより、定格搬送量に対応する定格回転数の何％でスクリューコンベア１１を運転すればよいかを直ちに求めることができる。しかし、本発明は、これに限らず、実際の廃棄物供給重量で求めるようにしてもよい。また、係数Ａは、０〜１００（％）の値の範囲で、変更設定可能である。
【００２４】
ステップＳ９の処理が終了した後、現在の廃棄物供給重量ＯＰに補正量ΔＯＰを加算するタイミングを規制する遅延時間Ｔを求める（ステップＳ１０）。つまり、供給重量ＰＶを計量してから実際にごみ供給ホッパ１０にごみが投入されるまでに、コンベア６とごみ供給コンベア８による搬送遅れがある。その搬送遅れＴを次式（３）により求める。
【００２５】
Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＝Ｌ１／（Ｖ１×Ｂ１）＋Ｌ２／（Ｖ２×Ｂ２）      （３）
ここで、Ｔ１：コンベア６による搬送遅れ時間（ｍｉｎ）
Ｌ１：コンベア６の現在の搬送速度（％）
Ｂ１：コンベア６の定格１００％の搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）
Ｔ２：ごみ供給コンベア８による搬送遅れ時間（ｍｉｎ）
Ｌ２：ごみ供給コンベア８の現在の搬送速度（％）
Ｂ２：ごみ供給コンベア８の定格１００％の搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）
なお、ごみ供給ホッパ１０に投入されてからスクリューコンベア１１により、ごみが熱分解反応器１２に投入されるまでの遅れ時間は、それほど大きくないので無視することができる。無視し得ない場合は、その遅れ時間を考慮するのが好ましい。
【００２６】
ステップＳ１０にて、搬送遅れＴの経過を待ち、ステップＳ１１にて現在のＯＰをΔＯＰで補正して、スクリューコンベア１１の搬送量を制御する。そして、ステップＳ１２にてバケット４による掴み回数をｎ＝(ｎ＋１)−ｎに初期化してステップＳ２に戻り、同様の動作を繰り返す。
【実施例１】
【００２７】
以下、具体的な実施例に基づいて本発明を説明する。図３に、バケット４による掴み回数ｎと、掴み時刻と、掴み回数間の時間間隔(分)と、掴み量ｗｉ（TON）の記録の一例を示す。本実施例は、ｎ＝２の例であり、ごみ投入要求信号に応答して時刻９：３５にバケット４により（ｎ‐１）回目の掴み投入を行った。このときの掴み量は、１．４ＴＯＮであった。次に、時刻９：５０にバケット４により（ｎ）回目の掴み投入を行った。このときの掴み量は、０．８ＴＯＮであった。その後、時刻１０：００に次のごみ投入要求信号が入力され、これに応答してバケット４により（ｎ＋１）回目の掴み投入を行い、このときの掴み量は、ｗ（ｎ＋１）であった。
【００２８】
この（ｎ‐１）回目と（ｎ）回目の掴み投入に基づいて、前記（１）式に基づいて１時間あたりの供給重量ＰＶを求めると、次のようになる。
【００２９】
ＰＶ＝｛（１．４＋０．８）／（１５＋１０）｝×６０＝５．２８ＴＯＮ／ｈ
これに基づいて、前記式（２）から廃棄物供給量の補正量ΔＯＰを求める。なお、廃棄物処理量の設定供給重量ＳＰ（目標値）は４．３７５ＴＯＮ／ｈ、係数Ａ＝４０％、現在の廃棄物供給重量ＯＰは４４％であった。
【００３０】
ΔＯＰ（％）
＝｛（４．３７５−５．２８）／４．３７５｝×４０＝−８．２７４
したがって、補正後の廃棄物供給重量ＯＰは、
ＯＰ＝４４−８．２７４＝３１．７２５（％）
となり、スクリューコンベア１１の搬送量を３１．７２５（％）に変更する。
【実施例２】
【００３１】
上記実施形態により廃棄物供給量を制御した結果、廃棄物の設定供給重量ＳＰ（目標値）に対し、１時間あたりの供給重量ＰＶ、スクリューコンベア１１の廃棄物供給重量ＯＰおよび熱分解反応器１２の下流側のごみ温度Ｔｒの時間変化を図４に示す。同図中において○印は最新の供給重量ＰＶを計算したタイミング、△印はスクリューコンベア１１の廃棄物供給重量ＯＰを変更したタイミングを示す。図から、供給重量ＰＶの変動に対して廃棄物供給重量ＯＰの変動が抑制され、その結果、熱分解反応器１２の下流側のごみ温度Ｔｒが安定に保持されていることが判る。例えば、ｔ１において、供給重量ＰＶが３．６８ＴＯＮ／ｈに低下したとき、廃棄物供給重量ＯＰがそれまでの４４％から５０．３５％に増加されている。
【００３２】
このような制御を長時間継続した結果、図５に示すように、供給重量ＰＶが設定供給重量ＳＰ（目標値）に収束するように制御され、熱分解反応器１２の下流側のごみ温度Ｔｒが安定に保持されている。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、熱分解反応器１２内の温度が異常低になることがなくなり、ホットスポット発生などによるトラブルがなくなった。また、燃焼用空気の制御（Ｏ２濃度制御）が安定した。さらに、熱分解が安定したので、熱分解熱の制御、熱源、燃料の設計自由度が増した。また、廃棄物供給量を手動による調整が不要になることから、作業員の負担が軽減された。特に、ごみ処理量は一般に保証することが多いが、その保証を容易に満足することができる。また、基本的に、ごみ投入ホッパ５が空になったときに出力されれるごみ投入要求信号を受けてから、クレーンバケットを操作してごみを投入すれば良いから、クレーンの操作も容易になった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の廃棄物供給装置が適用された一実施の形態の廃棄物処理装置の主要部構成図である。
【図２】本発明の廃棄物供給量制御の一実施の形態のフローチャートである。
【図３】廃棄物供給量制御の掴み量等の実施例を示す図である。
【図４】本発明の一実施例の効果を説明する線図である。
【図５】本発明の他の実施例の効果を説明する線図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  廃棄物
２  ごみピット
３  クレーン
４  バケット
５  ごみ投入ホッパ
６  コンベア
７  破砕機
８  ごみ供給コンベア
１０  廃棄物供給ホッパ
１１  スクリューコンベア
１２  熱分解反応器
１３  固気分離部
１４  燃焼溶融炉
１５  空気加熱器
１６  廃熱回収ボイラ
【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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