JEFMA No.70［2022.3］

AI を活用した燃焼制御システム「ICS（Intelligent Control System）」

プロジェクトセンター 環境技術 1 部〒 660-0806 兵庫県尼崎市金楽寺町 2 丁目 2-33
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FAX 06-6483-2764

1．はじめにと、ACC だけでは安定した燃焼状態を維持す

これからのごみ処理施設は、少子高齢化・労ることが難しく、一時的に運転員による手動操働人口減少にともなう人材不足に対応しつつ、作が必要となる。この時熟練運転員は、焼却炉従来通り適切なごみ処理を継続しなければなら内温度や供給している空気量などのプラントのない。当社は施設運転の更なる自動化に取り組複数の運転データや焼却炉内の燃焼状況を自己むことによって、この課題の解決を目指していの経験と照らし合わせ、この先発生する可能性る。これらの取り組みの一つとして、熟練運転のある不安定な燃焼状態（以下、異常）を予測員と同様に、燃焼の異常とその異常を回避するし、それを回避するために必要と考えられる手ために必要な手動操作を、運転データや焼却炉動操作を行っている。

内の燃焼状況をもとに予測する AI を活用した

そこで、熟練運転員と同様に運転データや燃燃 焼 制 御 シ ス テ ム『ICS（Intelligent Control

焼状況から、この先発生する可能性のある燃焼のSystem）（以下 ICS）
』を開発した1）2）。

異常とそれに対応する必要な操作を AI で予測するシステム『ICS（Intelligent Control System）』

2．AI を活用した自動燃焼制御の概要
ごみ焼却炉は通常、自動燃焼制御（以下、を開発し（図 1）、ごみ焼却炉特有の燃焼変動の自動安定化を図っている。

ACC: Automatic Combustion Control）によっ燃焼状況の変動は、炉内温度などの運転デーて安定した燃焼を維持している。しかし、焼却タに反映されるよりも早いタイミングで燃焼画炉へ投入されるごみの性状が急激に変化する像（燃え方）に反映されるため、熟練運転員は

図1

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AI を活用した燃焼制御システム『ICS（Intelligent Control System）』



製品技術紹介

炉内燃焼画像を監視することで素早く燃焼変動るため、1 号炉で ICS 自動運転を実施し、2 号を把握し、安定燃焼を維持する操作を行ってい炉では従来通りの ACC と運転員の手動操作にる。当社の ICS は、炉内温度などの運転デー基づく運転を実施することにより、ICS 自動運タに加え、炉内燃焼画像を活用することによっ転の性能を評価した。て、熟練運転員と同様に早いタイミングで燃焼4.2の変動をとらえ、安定した燃焼状態を維持する機能を有している。

評価方法

ICS 自動運転の性能は「手動操作の削減率」と「焼却炉の燃焼安定性」の 2 指標で評価した。
1）手動操作の削減率

3．ICS の自動学習機能による運転状況の変化

ICS 自動運転の省力化効果を評価するため、への対応

焼却炉における運転員の手動操作の削減率を 1

ごみ焼却炉の長期的な操業においては、焼却号炉と 2 号炉を比較し評価した。なお ICS 自されるごみの質と量が一定ではないため、運転動運転を実施する前に、1 号炉と 2 号炉の手動状況の季節的・経年的な変化が起こり、当初の操作回数は同等であることを確認している。

ICS の予測が現状に適さないものとなってしま

2）焼却炉の燃焼安定性う恐れがある。そこで、このような運転状況のICS 自動運転を実施している焼却炉の燃焼安変化に対しても予測性能を維持するための学習定性を評価するため、ボイラ蒸発量変動係数と機能を実装している。この機能は、直近やある煙突 CO 濃度平均値を指標として使用した。

特定期間のデータを学習することで、ICS の各4.3種パラメータを自動で最適化する機能である。

1）手動操作の削減率

試験結果

この機能によって、ICS が現状の運転状況に応3 週間以上にわたり、ICS 自動運転を実施しじた予測性能を維持することが可能となり、長ている 1 号炉では焼却炉における手動操作がゼ期的な操業においても安定運転が可能となる。

ロとなり、手動操作の削減率 100% を達成した。
2）焼却炉の燃焼安定性

4．実証試験
4.1

試験期間中における、図 2 に煙突 CO 濃度（1施設概要時間移動平均）のトレンドを、図 3 にボイラICS からの予測結果と自動燃焼制御を組み合蒸発量のトレンドを示す。特に煙突 CO 濃度は、わせた運転（以下、ICS 自動運転）の実証試験

ICS 自動運転を実施した 1 号炉の方がピークのを諏訪湖周クリーンセンターにて実施してい発生頻度が少なくなっており、ボイラ蒸発量もる。諏訪湖周クリーンセンターは 2 炉構成であ2 号炉と同様に安定していた。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 131415 161718 192021 22 23

試験日数（日）図2

1号炉（ICS自動運転）

煙突CO濃度1h移動平均（ppm-O212%換算）

煙突CO濃度1h移動平均（ppm-O212%換算）

2号炉（従来運転）

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 131415 161718 192021 22 23

試験日数（日）

試験期間中の煙突 CO（1 時間移動平均）のトレンド

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1号炉（ICS自動運転）

ボイラ蒸発量（t/h）

ボイラ蒸発量（t/h）

2号炉（従来運転）

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112131415 161718192021 22 23

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112131415 161718192021 22 23

試験日数（日）図3

試験日数（日）

試験期間中のボイラ蒸発量のトレンドグラフ
表1

試験期間中の焼却炉の運転状況

単位

2 号炉（従来通りの運転）

1 号炉（ICS 自動運転）

ごみ処理量

t/ 日

51.149.9

ごみ低位発熱量

MJ/kg

9.1

9.3ppm43－10.97

CO 濃度平均値※

ボイラ蒸発量変動係数※ 2 号炉のボイラ蒸発量変動係数を 1 として計算し、評価を行った

また、期間中の運転条件および評価指標の数

ICS の自動運転の燃焼安定性は、熟練運転員が値を表 1 に示す。1 号炉の方が CO 濃度の平均操作した炉と比べ同等以上であった。またその値は低く、ボイラ蒸発量の変動係数が小さくな後の 1 年間にわたる四季を通じた自動運転におった。これらの結果から、ICS 自動運転を実施いても、手動操作の削減率 99% 以上と燃焼安した 1 号炉の燃焼安定性を示す評価指標は従来定性を確認した。

通り熟練運転員が操作した 2 号炉と比べても同今後 AI をはじめとする様々な先端技術を活等以上であった。

用し焼却炉の運転を含めた施設全体での更なる4.4自動化を実現していく所存である。

ICS 自動運転の長期性能確認2020 年 10 月からは 2 号炉においても ICS 自動運転を導入し、1 年間にわたり四季を通じた自動運転の性能確認を行った。
その結果、ICS 自動運転を実施する以前と比較し、手動操作の削減率が 99% 以上となって謝辞
最後に、本実証試験に多大なるご協力を頂きました湖周行政事務組合をはじめ、関係各位に深く感謝申し上げます。

いることを確認した。また焼却炉の燃焼安定性を示す指標についても、従来通り熟練運転員が参考文献操作した数値と同等以上であることを確認し

1）藤本祐希 , 井藤宗親：ごみ処理施設における AIた。

を活用した燃焼の自動安定化技術の開発（第一報）, タクマ技報 ,Vol.28,No.1,pp.25-28（2020）

5．おわりに2）藤本祐希 , 井藤宗親：ごみ処理施設における AI

ICS からの予測結果と従来の自動制御を組みを活用した燃焼の自動安定化技術の開発（第二合わせた自動運転によって、3 週間以上にわた報）, タクマ技報 ,Vol.28,No.2,pp.38-42（2020）

る焼却炉での運転員の手動操作ゼロを確認し、52