(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火格子式ごみ焼却炉の燃焼制御装置であって、空気過剰率調整手段と、該空気過剰率調整手段により調整された空気過剰率に基づき火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量を算出する燃焼用空気量算出手段とを有し、
空気過剰率調整手段が炉内ガス状態判定手段Ａを備え、
炉内ガス状態判定手段Ａは、焼却炉出口近傍のＯ2濃度およびＣＯ濃度の計測値に基づきＣＯ濃度が所定の閾値より低い範囲と対をなすＯ2濃度の範囲をＯ2濃度の適正範囲と決定し、Ｏ2濃度の適正範囲から外れるデータ点数Ｎｇの全データ点数Ｎに対する割合Ｎｇ／Ｎと予め定めた閾値との比較を行い、Ｎｇ／Ｎが該閾値より大きい場合には、Ｏ2濃度の適正範囲より低い濃度のデータ点数ＮｌとＯ2濃度の適正範囲より高い濃度のデータ点数Ｎｈを比較し、ＮｌがＮｈより小さい場合には炉内の酸素が過剰と判定して空気過剰率を低減し、ＮｌがＮｈより大きい場合には炉内の酸素が不足と判定して空気過剰率を増加するように空気過剰率を調整するものであることを特徴とする焼却炉制御装置。
【請求項２】
火格子式ごみ焼却炉の燃焼制御装置であって、空気過剰率調整手段と、該空気過剰率調整手段により調整された空気過剰率に基づき火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量を算出する燃焼用空気量算出手段とを有し、
空気過剰率調整手段が炉内ガス状態判定手段Ｂを備え、
炉内ガス状態判定手段Ｂは、炉内画像情報を処理することにより炉内で燃焼している炎の所定周期毎に算出した輝度の所定時間での輝度平均値Ｓａと予め定めた閾値Ｓｂとの比較を行い、輝度平均値Ｓａが該閾値Ｓｂより小さい場合には、輝度とＯ2濃度を示す図中で輝度平均値Ｓａと輝度平均値Ｓａを算出した時間帯と同じ時間帯に計測した焼却炉出口近傍のＯ2濃度計測値の平均値Ｏ2ａにより定まる点と、前記閾値Ｓｂと予め設定される適正Ｏ2濃度Ｏ2ｂにより定まる点とを結んだ直線の傾きｄを算出し、傾きｄが正または０の場合には炉内の酸素が不足と判定して空気過剰率を増加し、傾きｄが負の場合には炉内の酸素が過剰と判定して空気過剰率を低減するように空気過剰率を調整するものであることを特徴とする焼却炉制御装置。
【請求項３】
火格子式ごみ焼却炉の燃焼制御装置であって、空気過剰率調整手段と、該空気過剰率調整手段により調整された空気過剰率に基づき火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量を算出する燃焼用空気量算出手段とを有し、
空気過剰率調整手段が炉内ガス状態判定手段Ｃを備え、
炉内ガス状態判定手段Ｃは、炉内画像情報を処理することにより炉内で燃焼している炎の所定周期毎に算出したＲ成分の所定時間でのＲ成分平均値ｅａと予め定めた閾値ｅｂとの比較を行い、Ｒ成分平均値ｅａが該閾値ｅｂより大きい場合には、Ｒ成分とＯ2濃度を示す図中でＲ成分平均値ｅａとＲ成分平均値ｅａを算出した時間帯と同じ時間帯に計測した焼却炉出口近傍のＯ2濃度計測値の平均値Ｏ2ａ´により定まる点と、前記閾値ｅｂと予め設定される適正Ｏ2濃度Ｏ2ｂ´により定まる点とを結んだ直線の傾きｆを算出し、傾きｆが正または０の場合には炉内の酸素が過剰と判定して空気過剰率を低減し、傾きｆが負の場合には炉内の酸素が不足と判定して空気過剰率を増加ように空気過剰率を調整するものであることを特徴とする焼却炉制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の焼却炉制御装置としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ焼却炉において火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量の算出を行う焼却炉制御装置及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却炉は、日々の生活において排出される様々な廃棄物を処理するという重要な役割を担っている。近年では、廃棄物であるごみの焼却処理によって発生する膨大な熱エネルギーの回収への関心が集まり、ボイラ発電設備のついたものが増加している。
【０００３】
このようなごみ焼却炉では、ごみはごみクレーンによって数十分の間隔で間欠的にごみホッパへ投入され、ごみホッパの下部にあるプッシャによってごみは炉内に送り込まれる。炉内に送り込まれたごみは火格子の往復運動により、火格子上を移動しながら乾燥・燃焼され、最終的には灰となって炉外に排出される。
【０００４】
炉内の燃焼状態を安定に維持するため、５０〜１５０℃程度に加熱された空気（以下「燃焼用空気」と呼ぶ。）がごみ搬送方向に対し複数に分割された火格子下の領域（風箱）から、乾燥段、燃焼段、後燃焼段それぞれの火格子に吹き込まれる。乾燥段、燃焼段、後燃焼段のそれぞれの火格子に吹き込まれる燃焼用空気量は、供給される燃焼用空気の総流量及び各段の火格子に燃焼用空気を供給する供給配管に設けられた火格子下ダンパのダンパ開度によって調整される。
【０００５】
また、炉壁に設けられた冷却空気吹き込み口からは、冷却空気ブロア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させると共に、炉壁の温度が過度に上昇することを防止する。
【０００６】
ごみの燃焼によって発生した排ガスは、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。
【０００７】
ごみ焼却炉の燃焼過程では、いかなるごみ質のごみを燃焼する場合でもボイラの蒸気発生量及び炉出口温度を安定に保つため、自動燃焼制御により火格子速度、燃焼用空気量、冷却空気量等の各操作端が制御される。なお、ごみ焼却炉では各々の操作端が炉内の燃焼状態に影響を及ぼしあうため、制御の観点から見るとこれらは多変数干渉系である。
【０００８】
自動燃焼制御により所定の性能を出すために、焼却炉の建設時に各操作端の制御パラメータの調整を実施する。制御パラメータの調整順序としては、まずごみの燃焼に与える影響の大きい火格子速度や燃焼用空気量を始めに調整し、その後に排ガスの再燃焼に関わる冷却空気量の調整を行うのが通例である。従来、制御パラメータの調整は、専門の技術員が過去の実績、実炉内の燃焼状態等を見ながら適切な値を設定する方法により行っており、調整には約１〜２週間を要していた。また、稼動後においても炉の経年変化等に応じて同様の方法により、逐次パラメータの見直しを実施していた。
【０００９】
特に、火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量は、ごみの燃焼速度に直接影響を及ぼす重要な操作端の一つであり、その制御パラメータの調整の適否は、炉内の燃焼状態の安定性に大きく影響を与える。
【００１０】
火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量Ｆは、一般に次式（１）により決定される。
Ｆ＝（ＦT×Ｅ）×ＣF          （１）
ここで、ＦT ：理論空気量，Ｅ ：空気過剰率，ＣF ：補正係数をあらわす。
【００１１】
ごみの燃焼に必要な理論空気量ＦT 及びその時のごみの発熱量はごみの組成比及びごみ量から理論的に算出される。
【００１２】
空気過剰率は、ごみが完全に燃焼できるように、焼却炉の燃焼実績から算出したごみの発熱量に対応した理論空気量と炉の特性に起因する実際の燃焼に要する空気量との違いを補う形で理論空気量に補正をかける係数であり、運転時の負荷（高負荷、定格負荷、低負荷）の違い、及びごみの発熱量の違いに応じて個々に調整されるパラメータである。
【００１３】
補正係数ＣF は、例えば蒸発量偏差、炉出口温度等の短期の変動を補正するための係数であり、操業中の炉内状況に応じて変更されるパラメータである。
【００１４】
前記燃焼用空気量を適正な値に調整することにより、完全燃焼の促進による未燃分の抑制、ＤＸＮ排出抑制、燃焼状態の安定化を図っている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
燃焼用空気量を決定するパラメータの一つである空気過剰率は焼却炉の建設時に決定されるパラメータであるが、全体の燃焼状態を確認しながら実施しなければならず熟練した技術を要していた。さらに、空気過剰率の調整は運転時の負荷、及びごみの発熱量の違いに応じた個々の調整が必要であり長時間を要するという問題があった。
【００１６】
本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもので、燃焼用空気量を決定するパラメータの調整を精度良く短時間に行うことにより、火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量の算出を高精度に行うことができる焼却炉制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は次の発明により解決される。
［１］火格子式ごみ焼却炉の燃焼制御装置であって、空気過剰率調整手段と、該空気過剰率調整手段により調整された空気過剰率に基づき火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量を算出する燃焼用空気量算出手段とを有し、
空気過剰率調整手段が炉内ガス状態判定手段Ａを備え、
炉内ガス状態判定手段Ａは、焼却炉出口近傍のＯ2濃度およびＣＯ濃度の計測値に基づきＣＯ濃度が所定の閾値より低い範囲と対をなすＯ2濃度の範囲をＯ2濃度の適正範囲と決定し、Ｏ2濃度の適正範囲から外れるデータ点数Ｎｇの全データ点数Ｎに対する割合Ｎｇ／Ｎと予め定めた閾値との比較を行い、Ｎｇ／Ｎが該閾値より大きい場合には、Ｏ2濃度の適正範囲より低い濃度のデータ点数ＮｌとＯ2濃度の適正範囲より高い濃度のデータ点数Ｎｈを比較し、ＮｌがＮｈより小さい場合には炉内の酸素が過剰と判定して空気過剰率を低減し、ＮｌがＮｈより大きい場合には炉内の酸素が不足と判定して空気過剰率を増加するように空気過剰率を調整するものであることを特徴とする焼却炉制御装置。
［２］火格子式ごみ焼却炉の燃焼制御装置であって、空気過剰率調整手段と、該空気過剰率調整手段により調整された空気過剰率に基づき火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量を算出する燃焼用空気量算出手段とを有し、
空気過剰率調整手段が炉内ガス状態判定手段Ｂを備え、
炉内ガス状態判定手段Ｂは、炉内画像情報を処理することにより炉内で燃焼している炎の所定周期毎に算出した輝度の所定時間での輝度平均値Ｓａと予め定めた閾値Ｓｂとの比較を行い、輝度平均値Ｓａが該閾値Ｓｂより小さい場合には、輝度とＯ2濃度を示す図中で輝度平均値Ｓａと輝度平均値Ｓａを算出した時間帯と同じ時間帯に計測した焼却炉出口近傍のＯ2濃度計測値の平均値Ｏ2ａにより定まる点と、前記閾値Ｓｂと予め設定される適正Ｏ2濃度Ｏ2ｂにより定まる点とを結んだ直線の傾きｄを算出し、傾きｄが正または０の場合には炉内の酸素が不足と判定して空気過剰率を増加し、傾きｄが負の場合には炉内の酸素が過剰と判定して空気過剰率を低減するように空気過剰率を調整するものであることを特徴とする焼却炉制御装置。
［３］火格子式ごみ焼却炉の燃焼制御装置であって、空気過剰率調整手段と、該空気過剰率調整手段により調整された空気過剰率に基づき火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量を算出する燃焼用空気量算出手段とを有し、
空気過剰率調整手段が炉内ガス状態判定手段Ｃを備え、
炉内ガス状態判定手段Ｃは、炉内画像情報を処理することにより炉内で燃焼している炎の所定周期毎に算出したＲ成分の所定時間でのＲ成分平均値ｅａと予め定めた閾値ｅｂとの比較を行い、Ｒ成分平均値ｅａが該閾値ｅｂより大きい場合には、Ｒ成分とＯ2濃度を示す図中でＲ成分平均値ｅａとＲ成分平均値ｅａを算出した時間帯と同じ時間帯に計測した焼却炉出口近傍のＯ2濃度計測値の平均値Ｏ2ａ´により定まる点と、前記閾値ｅｂと予め設定される適正Ｏ2濃度Ｏ2ｂ´により定まる点とを結んだ直線の傾きｆを算出し、傾きｆが正または０の場合には炉内の酸素が過剰と判定して空気過剰率を低減し、傾きｆが負の場合には炉内の酸素が不足と判定して空気過剰率を増加ように空気過剰率を調整するものであることを特徴とする焼却炉制御装置。
［４］上記［１］乃至［３］の何れかに記載の焼却炉制御装置としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用されるごみ焼却炉の一実施形態を示す概略構成図である。
【００１９】
図１に示すごみ焼却炉は火格子４を有する火格子式の焼却炉であり、ごみ投入口２、ごみの燃焼が行われる炉１、炉１の出口７の下流側に設置された熱交換器９ａ及び蒸気ドラム９ｂを備えたボイラ９を有している。
【００２０】
ごみ投入口２から投入されたごみは、給塵装置３によって火格子４へ送り込まれる。火格子４は往復運動し、その往復運動によってごみの撹拌および移動が行われる。火格子４上のごみは、燃焼用空気ブロア６により火格子４の下から供給される燃焼用空気の吹き込みにより乾燥が行わ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。
【００２１】
火格子４の下から炉内に供給される燃焼用空気の総量は燃焼用空気ブロア６の直近に設けた燃焼用空気ダンパ１４により調整され、また、各風箱に供給される燃焼用空気の量は、各風箱に燃焼用空気を供給する各配管に設けられた火格子下燃焼用空気ダンパ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより調整される。図１に示した例では、火格子４の下をごみ搬送方向に対し４つの風箱で分割して燃焼用空気を供給する構成としているが、ごみ焼却炉の規模及び目的に応じて適宜変更可能であり４つの風箱の場合に限られるものではないことは言うまでもない。
【００２２】
また、炉壁に設けられ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させると共に、炉壁の温度が過度に上昇することを防止する。
【００２３】
一方、火格子４の上流側のごみ乾燥過程で発生した可燃性ガスと下流側の後燃焼過程で発生した燃焼排ガスは、炉１の出口７側に設けられたガス混合部で合流し再度攪拌混合され２次燃焼が行われる。ガス混合部の下流側には熱交換器９ａ及び蒸気ドラム９ｂを備えたボイラ９が設置されており、２次燃焼ガスはここで熱エネルギーを回収された後に煙突８から外部に排気される。
【００２４】
なお、炉１内には図１に仮想線で示したような中間天井３０を設けても良い。中間天井３０を炉内に設けることにより、炉内のガスを火格子４の上流側のごみ乾燥過程で発生した可燃性ガスと下流側の後燃焼過程で発生した燃焼排ガスに２分して排出することができる。この２分して排出したガスをガス混合部で再合流させることにより、ガス混合部でのガスの攪拌混合がさらに促進され、混合室内での燃焼がより安定化し、燃焼過程におけるダイオキシン類の発生のさらなる抑制、ごみ未燃の発生防止を図ることができる。
【００２５】
焼却炉制御装置２５では、焼却炉内での安定した燃焼を維持するため、例えば、炉出口７での燃焼排ガスの温度を計測する温度計１２の計測値、蒸気ドラム９ｂからの蒸気量を計測する流量計１３の計測値、炉壁に設けられた工業用カメラ１５からの炉内画像情報を処理する画像処理装置１６による炎の輝度や色成分あるいは火格子上のごみ燃え切り点の計測結果、焼却炉出口（ボイラ９出口）近傍のＯ2濃度およびＣＯ濃度を計測するＯ2濃度計１８およびＣＯ濃度計１９の計測値等に基づき火格子４の往復速度、燃焼用空気量、冷却空気量等を自動的に調整する。なお、焼却炉制御装置２５には例えばコンピュータが使用できる。
【００２６】
このような構成のごみ焼却炉において、本発明に係る焼却炉制御装置２５は、Ｏ2濃度およびＣＯ濃度の計測値、及び／又は、Ｏ2濃度の計測値および火格子上の炎の画像処理結果に基づきパラメータの調整を行うパラメータ調整手段と、該パラメータ調整手段により調整されたパラメータに基づき火格子下から炉内に吹き込む燃焼用の空気量を算出する燃焼用空気量算出手段とを有する。
【００２７】
前記燃焼用空気量算出手段により算出された火格子４の下から炉内に吹き込む燃焼用空気量の値は、例えば焼却炉制御装置２５の燃焼用空気ダンパ１４の開度調整を行うダンパ開度調整手段に出力され、このダンパ開度調整手段は前記出力された空気量の値となるように燃焼用空気ダンパ１４の開度を調整して、火格子４の下から炉内に供給される燃焼用空気の総量を制御する。
【００２８】
以下、本発明に係る火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量算出方法の実施形態の一例について説明する。
【００２９】
火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量Ｆは、Ｆ＝（理論空気量ＦT×空気過剰率Ｅ）×補正係数ＣF で算出される。
【００３０】
ここで、ごみの燃焼に必要な理論空気量ＦT 及びその時のごみの発熱量はごみの組成比及びごみ量から算出される。なお、焼却炉における代表的なごみ組成は地域的な状況に依存しているので、焼却炉毎に数種類の周辺ごみサンプルを組成分析した結果から、ごみ発熱量と理論空気量の対応付けを行うことが好ましい。
【００３１】
空気過剰率Ｅは、ごみが完全に燃焼できるように、算出したごみの発熱量に対応した理論空気量と、炉の特性に起因する実際の燃焼に要する空気量との違いを補う形で理論空気量に補正をかける係数であり、運転時の負荷（高負荷、定格負荷、低負荷）の違い、及びごみの発熱量の違いに応じて個々に調整可能なパラメータである。
【００３２】
補正係数ＣF は、例えば蒸気ドラムからの蒸発量偏差、炉出口温度等の短期の変動を補正するための係数であり、操業中の炉内状況に応じて適宜変更されるパラメータである。
【００３３】
ここで、前記空気過剰率Ｅは、前記理論空気量ＦT に対応する形で焼却炉の運転時の負荷（高負荷、定格負荷、低負荷）の違い及びごみの発熱量の違いに応じて個々に設定可能なパラメータであるが、その設定された値の適否が炉内の燃焼状態の安定性に直接影響を与えるため、重要なパラメータの一つである。
【００３４】
図２は、空気過剰率の設定例を示した図である。図２に示すように空気過剰率は、焼却炉の運転時の負荷（高負荷、定格負荷、低負荷）毎に、ごみの発熱量の違いに応じて個々に設定される値である。
【００３５】
図３は、前記空気過剰率の調整方法の一例を示すフローチャートである。空気過剰率の調整は、焼却炉の建設時に便宜的に設定された空気過剰率の値をその焼却炉に合わせて操業前にチューニングを行う場合、炉の改造時等に空気過剰率の値の見直しを行う場合、あるいは定期的に空気過剰率の値の見直しを行う場合に行われる。なお、空気過剰率の調整を行う際には、操業中の短期の変動を補正するための係数ＣF は１で固定しておくことが望ましい。空気過剰率の調整中に他の変動要素の影響を受けないようにするためである。
【００３６】
以下、図３のフローチャートに従って、空気過剰率の調整方法を説明する。なお、以下のフローチャートにおいて、データの計測周期は１０〜３０秒程度毎、空気過剰率の調整周期は５〜１０分程度の間隔毎或いはごみ投入毎に行うのが炉内の燃焼挙動を正確に把握できるので望ましい。
【００３７】
［炉内ガス状態判定手段Ａ］
Ｓ１では、焼却炉出口（ボイラ９出口）近傍に設置されたＯ2濃度計１８およびＣＯ濃度計１９の計測値に基づき、図４に示すようなＯ2−ＣＯ濃度分布図を作成する。図４に示すＯ2−ＣＯ濃度分布図は、略同時刻に計測されたＯ2濃度とＣＯ濃度の値を対として、横軸を所定の濃度範囲で区分したＯ2濃度とし、縦軸は前記区分されたＯ2濃度の範囲毎にその範囲内のＯ2濃度と対になるＣＯ濃度の平均値を算出してそれをプロット（図中の×印）したものである。ここで、前記Ｏ2濃度を区分する所定の濃度範囲としては、０．３〜０．５％の範囲（図４では０．５％）とすることが望ましい。なお、Ｏ2−ＣＯ濃度分布図は図４に示すように、下に凸のグラフとなるのが一般的である。
【００３８】
Ｓ２では、Ｓ１で作成した図４に基づき、Ｏ2濃度の適正範囲を決定する。ここで、Ｏ2濃度の適正範囲は、図４においてＣＯ濃度の平均値が予め定められた所定の閾値ａよりも低いＯ2濃度の範囲として決定する。なお、前記ＣＯ濃度の所定の閾値ａの値としては、１０〜２０ｐｐｍの範囲で定めることが望ましい。
【００３９】
Ｓ３では、Ｏ2濃度の全データ点数Ｎに対するＳ２で決定したＯ2濃度の適正範囲（図４では１．０〜３．５％の範囲）から外れるＯ2濃度のデータ点数Ｎｇの割合を算出し、予め定められた閾値ｘとの比較を行う。前記比較は次式１で行い、式１を満たす場合は、炉内ガス状態判定手段Ａでの空気過剰率の調整は必要なしと判断、つまり酸素量は適正であり空気過剰率の調整は必要なしと判断して次のステップである炉内ガス状態判定手段Ｂ（Ｓ７）に進む。式１を満たさない場合には、酸素量が適正でないと判断してＳ４に進む。
【００４０】
Ｎｇ／Ｎ≦ｘ      （１）
Ｓ４では、前記Ｏ2濃度の適正範囲から外れるＯ2濃度のデータ点数Ｎｇの内、適正範囲より低い濃度のデータ点数Ｎｌと適正範囲より高い濃度のデータ点数Ｎｈの大小を次式２で比較する。ここで、Ｎｇ＝Ｎｌ＋Ｎｈの関係が成り立つ。
【００４１】
Ｎｌ＜Ｎｈ        （２）
式２を満たす場合は、炉内の酸素が過剰と判断して空気過剰率の値を所定量ｂだけ減らし（Ｓ５）、Ｓ１７へ進む。式２を満たさない場合は、炉内の酸素が不足と判断して空気過剰率の値を所定量ｂだけ増やし（Ｓ６）、Ｓ１７へ進む。
【００４２】
Ｓ１７では、現在の運転負荷及びごみの発熱量に対応した空気過剰率の値を、Ｓ５或いはＳ６で変更された空気過剰率の値に更新して、当該区分の空気過剰率の調整を終了する。
【００４３】
なお、上述のようにＳ５またはＳ６の終了後にＳ１７に進むのではなく、Ｓ５またはＳ６を終了した後、さらにＳ７に進むようにしても良い。この場合、炉内ガス状態判定手段Ａによる空気過剰率の調整後に、炉内ガス状態判定手段Ｂ及び炉内ガス状態判定手段Ｃによる調整が行われるのでより精密な調整が可能となる。
【００４４】
［炉内ガス状態判定手段Ｂ］
Ｓ３での判定で式１を満たす場合、Ｓ７では、炉内で燃焼している炎の所定周期毎に算出した輝度（画像内全てのピクセルにおける輝度Ｓの平均値）の所定時間での平均値Ｓaを算出し、予め定められた閾値Ｓbとの比較を行う。前記比較は次式３で行い、式３を満たす場合は、空気量は適切であると判断して次のステップである炉内ガス状態判定手段Ｃ（Ｓ１２）に進む。式３を満たさない場合は、Ｓ８に進む。
【００４５】
Ｓa≧Ｓb          （３）
炎の輝度は、工業用カメラ１５からの炉内画像情報を処理する画像処理装置１６で算出される。炉内の炎は、空気の供給量が適切なときには青白く輝度の大きな炎となるが、空気の供給量が過剰或いは不足しているときには、輝度の小さい見た感じ勢いのない炎となる。炎の輝度は、画像処理装置１６に取り込まれた炉内画像情報において、ピクセル毎に色成分（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を次式４の一次結合式により、人間の視覚から得られる輝度の度合を２５６等分して表示し、画像内全てのピクセルにおける輝度Ｓの平均値として算出する。なお、各ピクセルの輝度Ｓの値は０〜２５５で示され、この値が大きいほど輝度が大きいことを意味する。
【００４６】
Ｓ＝０．３×Ｒ＋０．５９×Ｇ＋０．１１×Ｂ            （４）
ここで、Ｒ：赤成分(０〜２５５の整数)、Ｇ：緑成分(０〜２５５の整数)、Ｂ：青成分(０〜２５５の整数)を表す。
【００４７】
Ｓ８では、Ｓ７で算出した輝度平均値Ｓa及びそのほぼ同時間帯に計測されたＯ2濃度計１８によるＯ2濃度計測値の平均値Ｏ2ａにより定まる点と、前記閾値Ｓb及び予め設定される適正Ｏ2濃度Ｏ2bにより定まる点とを結んだ直線の傾きｄを算出する。
【００４８】
図５は、前記Ｓa及びＯ2ａにより定まる点とＳb及びＯ2bにより定まる点との関係を示した図である。図５（ａ）はＳa及びＯ2ａにより定まる点とＳb及びＯ2bにより定まる点とを結んだ直線の傾きｄが正の場合、図５（ｂ）はＳa及びＯ2ａにより定まる点とＳb及びＯ2bにより定まる点とを結んだ直線の傾きｄが負の場合を示している。
【００４９】
Ｓ９では、Ｓ８で求めた傾きｄを次式５により判定を行い、式５を満たす場合にはＳ１０に進み、式５を満たさない場合にはＳ１１に進む。
【００５０】
ｄ≧０                （５）
式５を満たす場合、Ｓ１０では、空気過剰率を所定量増やし、Ｓ１２に進む。図５（ａ）に示すように傾きｄが正となる場合は、輝度を大きくするためにはＯ2濃度を高くする必要があり、そのために空気過剰率を所定量増やす。この場合、前記空気過剰率の増加量は前記閾値Ｓbと平均輝度Ｓaとの差分を考慮して、（Ｓb−Ｓa）×βとすることが好ましい。なお、βは予め定められる正の定数である。
【００５１】
式５を満たさない場合、Ｓ１１では、空気過剰率を所定量減らし、Ｓ１２に進む。図５（ｂ）に示すように傾きｄが負となる場合は、輝度を大きくするためにはＯ2濃度を下げる必要があり、そのために空気過剰率を所定量減らす。この場合、前記空気過剰率の減少量は前記閾値Ｓbと平均輝度Ｓaとの差分を考慮して、（Ｓb−Ｓa）×βとすることが好ましい。なお、βは予め定められる正の定数である。
【００５２】
［炉内ガス状態判定手段Ｃ］
Ｓ７での判定で式３を満たす場合、或いはＳ１０またはＳ１１で空気過剰率の調整を行った後、Ｓ１２では、炉内で燃焼している炎の所定周期毎に算出したＲ（赤色）成分（画像内全てのピクセルにおけるＲ成分の平均値）の所定時間での平均値ｅaを算出し、予め定められた閾値ｅbとの比較を行う。前記比較は次式６で行い、式６を満たす場合は、空気量は適切であると判断してＳ１７に進む。式６を満たさない場合は、Ｓ１３に進む。
【００５３】
ｅa≦ｅb          （６）
ｅaは、工業用カメラ１５からの炉内画像情報を処理する画像処理装置１６により算出される。炉内の炎は、空気の供給量が適切なときには青白くＲ成分の値が小さな炎となるが、空気の供給量が過剰或いは不足しているときにはＲ成分の値が大きな炎となる。炎のＲ成分は、画像処理装置１６に取り込まれた炉内画像情報において、画像内全てのピクセルにおけるＲ成分の平均値として算出する。
【００５４】
Ｓ１３では、Ｓ１２で算出したＲ成分平均値ｅa及びそのほぼ同時間帯に計測されたＯ2濃度計１８による計測値の平均値Ｏ2ａ’により定まる点と、前記閾値ｅb及び予め設定される適正Ｏ2濃度Ｏ2b’により定まる点とを結んだ直線の傾きｆを算出する。
【００５５】
図６は、前記ｅa及びＯ2ａ’により定まる点とｅb及びＯ2b’により定まる点との関係を示した図である。図５（ａ）はｅa及びＯ2ａ’により定まる点とｅb及びＯ2b’により定まる点とを結んだ直線の傾きｆが正の場合、図５（ｂ）はｅa及びＯ2ａ’により定まる点とｅb及びＯ2b’により定まる点とを結んだ直線の傾きｆが負の場合を示している。
【００５６】
Ｓ１４では、Ｓ１３で求めた傾きｆを次式７により判定を行い、式７を満たす場合にはＳ１５に進み、式７を満たさない場合にはＳ１６に進む。
【００５７】
ｆ≧０                （７）
式７を満たす場合、Ｓ１５では、空気過剰率を所定量減らし、Ｓ１７に進む。図６（ａ）に示すように傾きｆが正となる場合は、Ｒ成分を小さくするためにはＯ2濃度を低くする必要があり、そのために空気過剰率を所定量減らす。この場合、前記空気過剰率の減少量は前記閾値ｅbと平均輝度ｅaとの差分を考慮して、（ｅa−ｅb）×γとすることが好ましい。なお、γは予め定められる正の定数である。
【００５８】
式７を満たさない場合、Ｓ１６では、空気過剰率を所定量増やし、Ｓ１７に進む。図６（ｂ）に示すように傾きｆが負となる場合は、Ｒ成分を小さくするためにはＯ2濃度を高くする必要があり、そのために空気過剰率を所定量増やす。この場合、前記空気過剰率の増加量は前記閾値ｅbと平均輝度ｅaとの差分を考慮して、（ｅa−ｅb）×γとすることが好ましい。なお、γは予め定められる正の定数である。
【００５９】
なお、本実施形態における炉内ガス状態判定手段ＣではＲ（赤色）成分の値のみで評価しているが、Ｇ（緑色）成分及び／又はＢ（青色）成分との値の比率で評価する方法等もあり、評価方法は本実施形態に限定されない。
【００６０】
Ｓ１７では、Ｓ５，Ｓ６，Ｓ１５或いはＳ１６で調整された現在の運転負荷及びごみの発熱量に対応した空気過剰率のデータの更新を行う。
【００６１】
上述した炉内ガス状態判定手段Ａ、炉内ガス状態判定手段Ｂ及び炉内ガス状態判定手段Ｃは単独で行うことも可能であり、さらに任意の２つを組み合わせて実施することも可能である。この場合、各ステップ単独の効果、或いは組み合わせた効果が得られる。
【００６２】
炉内ガス状態判定手段Ａを単独で行う場合には、Ｓ３で式１を満たした場合にはＳ１７に進み、空気過剰率のデータは更新せずに現在の運転負荷及びごみの発熱量に対応した空気過剰率データの調整を終了する。
【００６３】
また、炉内ガス状態判定手段Ｂを単独で行う場合には、Ｓ７からスタートし、Ｓ７で式３を満たした場合にはＳ１７に進み、空気過剰率のデータは更新せずに現在の運転負荷及びごみの発熱量に対応した空気過剰率データの調整を終了する。式３を満たさない場合には、上述した場合と同様にＳ８からＳ９に進み、Ｓ１０或いはＳ１１を終了した時点でＳ１７に進む。
【００６４】
また、炉内ガス状態判定手段Ｃを単独で行う場合には、Ｓ１２からのスタートとなり、上述した場合と同様に処理が行われる。
【００６５】
空気過剰率を図２に示したような形式で設定している場合には、上述した方法による空気過剰率の調整は、焼却炉の運転時の各負荷（高負荷、定格負荷、低負荷）のそれぞれにおいて、区分された発熱量に該当するごみ質のごみが少なくとも一通り投入されるまで行うことが望ましい。なお、各負荷につき空気過剰率の調整は半日から１日程度行うことが望ましい。
【００６６】
また、過去の所定回数分の調整において更新された数値の総数が所定の値以下になったときに空気過剰率の調整を終了するという方法をとることもできる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、燃焼用空気量を決定するパラメータの調整を精度良く短時間に行うことにより、火格子下から炉内に吹き込む燃焼用空気量の算出を高精度に行うことができる焼却炉制御装置及びプログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるごみ焼却炉の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】空気過剰率の設定例を示した図である。
【図３】空気過剰率の調整方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】Ｏ2−ＣＯ濃度分布図である。
【図５】輝度とＯ2濃度の関係を示した図である。
【図６】赤成分（Ｒ）とＯ2濃度の関係を示した図である。
【符号の説明】
１  炉
２  ごみ投入口
３  給塵装置
４  火格子
５  灰落下口
６  燃焼用空気ブロア
７  炉出口
８  煙突
９  ボイラ
９ａ  熱交換器
９ｂ  蒸気ドラム
１０  冷却空気吹き込み口
１１  冷却空気ブロア
１２  温度計
１３  流量計
１４  燃焼用空気ダンパ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ  火格子下燃焼用空気ダンパ
１５  工業用カメラ
１６  画像処理装置
１８  Ｏ2濃度計
１９  ＣＯ濃度計
２５  焼却炉制御装置
３０  中間天井
【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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