JP2000039130A

JP2000039130A - 運転支援装置付きごみ焼却炉

Info

Publication number: JP2000039130A
Application number: JP27345698A
Authority: JP
Inventors: Manabu Kuroda; 学黒田; Satoshi Fujii; 聡藤井; Makoto Tsukioka; 誠月岡; Keiichi Nagaya; 敬一長屋; Tsutomu Kikuchi; 勉菊池
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2000-02-08
Anticipated expiration: 2018-09-28
Also published as: JP3587064B2

Abstract

(57)【要約】【課題】各種の系統の運転操作技術、あるいは自動運
転制御を含む運転技術の習得が可能である運転支援装置
付きごみ焼却炉を提供する。【解決手段】炉内の状態量に基づき炉内燃焼状態の画
像を擬似的に生成して表示する炉内燃焼状態擬似表示装
置１０を備えている運転支援装置付きごみ焼却炉。さら
に、炉の燃焼制御を行う自動燃焼制御装置８と、その出
力に基づき表示する炉内燃焼状態擬似表示装置１０とを
備え、あるいは、操作端１から自動運転が選択された場
合は、自動燃焼制御装置８が、炉内の状態量に基づき炉
の制御アルゴリズムにより操作量を決定する、あるい
は、炉内燃焼状態擬似表示装置１０は、炉内の状態量に
基づき炉内燃焼状態を判断し、炉内燃焼状態を表す状態
量を画像として表示するためのパラメータへ変換して炉
内燃焼状態を仮想的に表現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉の運転
員の運転技術を効果的に向上させることが可能な、運転
支援装置付きのごみ焼却炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ焼却炉は、社会生活において排
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
って発生する熱エネルギの回収への関心が高まり、ボイ
ラ発電設備のついたものが増加し、ボイラでの熱回収が
効率的に行えるように、安定な燃焼が要求されている。
一方、大気中に放出される環境汚染物質の規制が厳しく
なるにしたがって、ＮＯx濃度やＣＯ濃度を低減する燃
焼運転が必要とされている。

【０００３】このように、ごみ焼却炉に高度な燃焼運転
が望まれているため、通常、自動燃焼制御装置によって
上記の要求を満たす運転が行われていることから、運転
員が直接操作を行う機会が少なくなっている。このよう
な状況から、異常燃焼状態時の対処能力の向上、初心者
の早期養成が重要な課題となっており、ごみ焼却炉の運
転訓練装置が提案されている。

【０００４】例えば、川崎重工技報（1995.4 125号p.8-
13）、日立造船技報（1994.7第55巻第2号p.73-77）など
に掲載されているごみ焼却炉の運転訓練装置は、ごみの
燃焼系統に係わる給塵、燃焼火格子装置の運転訓練、燃
焼空気等の送風機系統の運転訓練、ＣＯ、ＮＯx、Ｏ₂
等の排ガス関係の運転訓練と目的ごとにわかれている。

【０００５】更に今日のシミュレータ分野では、運転操
作のガイダンス表示や運転に伴う視覚・聴覚情報の擬似
表示の補助的な機能を付帯する工夫を図っている。例え
ば、日立造船技報（1994.7第55巻第2号p.73-77）に掲載
されているごみ焼却炉の運転訓練装置は、運転訓練にお
ける燃焼状態から決定されるパラメータにより予め録画
された実炉燃焼画像をデータベースから抽出・表示する
ことで臨場感を持たせるようにしている。

【０００６】同様に録画画像を用いた方法として、特開
平９−３３００１３号公報には、プラント運転訓練用シ
ミュレーションシステムが提案されている。この技術で
は、シミュレーション結果から得られた模擬計装信号に
基づき、プラント機器類の運転状況を模擬的に画像表示
する。

【０００７】その際、入力される多数の模擬計装信号を
そのまま用いて画像の選択を行うと、模擬計装信号と動
画像データとの組合せが膨大な数となる。そこで、ニュ
ーラルネットワークを用いて、多数の模擬計装信号を少
数の画像情報パラメータに変換している。このように、
出力信号の数を少数に絞ることで、動画像データを選択
するためのマッピングテーブルのサイズを削減し、その
構築を容易としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これまで、ごみ焼却炉
の運転訓練装置は、ごみの燃焼系統に係わる給塵、燃焼
火格子装置の運転訓練、送風機系統の運転訓練、排ガス
関係の運転訓練のように、系統ごとに訓練が分離されて
いる。このため、従来技術では、ごみ焼却炉の運転訓練
を総合的に行うことができず、炉内の燃焼プロセスを運
転初心者が把握することは難しい。また、運転訓練装置
の設計・製作には多大な費用がかかる。運転訓練装置以
外に運転員が炉内燃焼状態に応じた各操作端の操作方法
を総合的に習得する方法として、自動燃焼制御による運
転を観察したり、手動で操作することが考えられる。た
だし、焼却炉内の燃焼プロセスを把握してない初心者
が、自動燃焼制御による運転を計測値の瞬時値やトレン
ドを通じて観察することにより、燃焼プロセスを把握
し、操作方法を習得することは難しい。また、初心者は
手動で実炉の操作端を操作することにより、炉内燃焼状
態を不安定にしてしまう可能性がある。この問題を解決
するために、通常運転員が運転、炉内状態判別の指標に
している炉内燃焼ビデオ画像を模擬しながら、燃焼状態
を判別しやすい形で画像を提供する。運転員はそれを観
察することにより、効果的に燃焼プロセスを把握でき
る。日立造船技報（1994.7第55巻第2号p.73-77）に掲載
されているごみ焼却炉の運転訓練装置は、上述した炉内
燃焼画像を運転訓練における燃焼状態から決定されるパ
ラメータにより予め録画された実炉燃焼画像をデータベ
ースから抽出・表示することで実現している。ただし、
この炉内燃焼画像の表示方法は２つの相反する問題があ
る。多様なパターンを生成するためには多くの労力がか
かり、かつ計算機内画像容量が膨大になってしまい多大
な記憶容量が必要となる。逆に、少ないパターンにする
と炉内燃焼状態を正確に表現できず、視覚からの効果が
薄れてしまう。

【０００９】また、特開平９−３３００１３号公報記載
の、ニューラルネットワークを用いて動画像データを選
択する方法については、学習作業を必要とする。ニュー
ラルネットワークへの学習により適切な動画像データを
選択するためには、種々の場合について学習を繰返す必
要がある。そのためには、学習用の適切な教材、即ち典
型的なデータを揃える必要があり、動画像データの選択
のために、多大な準備作業を要するという問題がある。
さらに、起こりうる場合を想定してデータを網羅してお
く必要があるため、この従来技術でも、計算機内画像容
量が膨大になることは避けられない。

【００１０】この発明は、以上の問題点を解決し、各種
の系統の運転操作技術、あるいは自動運転制御を含む運
転技術の習得が可能である運転支援装置付きごみ焼却炉
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を達成
するためになされたものであり、第１の発明は、炉内の
状態量に基づき炉内燃焼状態の画像を擬似的に生成して
表示する炉内燃焼状態擬似表示装置を備えていることを
特徴とする運転支援装置付きごみ焼却炉である。

【００１２】本発明のごみ焼却炉では、炉内の燃焼状態
の画像を擬似的に生成して表示することにより、炉内の
状況を理解し易くしている。一般にごみ焼却炉の炉内
は、輝度が大きく変化するので、通常のビデオカメラ等
では、ラチチュードが狭く、必ずしも燃焼状況が明瞭に
は見られない。また、ビデオカメラは固定されているた
め一定の場所からの画像しか得ることができない。

【００１３】そこで本発明では、ごみ焼却炉における各
種の設定値や計測値等の炉内の状態量に基づき、炉内の
燃焼状態の画像を擬似的に生成する。これにより、どの
ような燃焼状態であっても、その状態について近似的な
画像を表示できる。その結果、ごみ焼却炉の各種の操作
に対して、炉内の燃焼状態への影響や効果を画像で確認
できる。また、炉内画像の擬似生成において、炉内のあ
らゆる場所からの画像を表示することも可能である。

【００１４】この発明のごみ焼却炉により、運転員は炉
内状態量と共にモニタされる炉内燃焼画像により燃焼状
態を判断し、運転操作を行うことができる。そのため、
炉内燃焼画像を擬似できる表示装置が組み込まれている
ごみ焼却炉は、臨場感にあふれた運転操作技術の習得が
でき、運転員の効果的な技術向上を可能にする。

【００１５】第２の発明は、炉の燃焼制御を行う自動燃
焼制御装置と、この自動燃焼制御装置の出力に基づき、
炉内燃焼状態の画像を擬似的に生成して表示する炉内燃
焼状態擬似表示装置とを備えていることを特徴とする運
転支援装置付きごみ焼却炉である。

【００１６】本発明は、自動燃焼制御装置を有するごみ
焼却炉について、炉内燃焼状態を擬似的に表示する装置
を設置しており、前述と同様、炉内の状況を理解し易く
している。自動燃焼制御装置の演算は炉内の状態量を入
力とする。また、演算結果は操作量として入力され、あ
る時間遅れの後に炉内に反映される。このような一連の
炉内状態量や操作量の変動を、炉内燃焼状態擬似表示装
置による炉内の燃焼状態の画像で表示することにより、
操作量または自動燃焼制御と燃焼状態の関係を理解し易
くなる。

【００１７】第３の発明は、ごみ焼却炉の操作端から自
動運転が選択された場合は、自動燃焼制御装置が、炉内
の状態量に基づき炉の制御アルゴリズムにより操作量を
決定することを特徴とする第１あるいは第２の発明の運
転支援装置付きごみ焼却炉である。

【００１８】この発明の燃焼制御系については、自動燃
焼制御装置による自動運転モードと手動運転モードの２
つのモードを備えている。各操作端の運転モードが自動
燃焼モードの時は、自動燃焼制御装置による演算結果が
燃焼制御内容に反映される。なお、運転モードの選択
は、運転中に操作盤上で行えることが望ましい。

【００１９】第４の発明は、炉内燃焼状態擬似表示装置
は、炉内の状態量に基づき炉内燃焼状態を判断し、その
結果に基づき炉内燃焼状態を表す状態量を画像として表
示するためのパラメータへ変換し、その結果から炉内燃
焼状態を仮想的に表現することを特徴とする第１ないし
第３の発明の運転支援装置付きごみ焼却炉である。

【００２０】この発明では、更に、炉内燃焼状態擬似表
示装置が、炉内状態量を入力として取り込み、これらの
状態量に対し演算を行うことで、炉内可動部や燃焼状態
を画像上で表現する。その場合、炉内可動部や燃焼状態
を表す状態量を、画像として表示するためのパラメータ
へ変換し、これらのパラメータから構成される画像を表
示する。これにより、実炉と同様に運転結果を視覚的に
認識できるので、臨場感にあふれた炉内燃焼状態擬似表
示による運転支援を行うことが可能である。

【００２１】第５の発明は、炉内燃焼状態擬似表示装置
は、炉内の燃焼状態の画像の表示について、少なくとも
装置の外郭、炉内のごみ、炉内ごみが燃焼の際に発生す
る炎、およびごみ供給機構が表示され、かつ、炉内を分
割した輪郭の内部を、炎の画像を表示する複数のパーテ
ィクルが、ランダムに生成された複数の螺旋状の経路に
沿って移動し、それぞれの寿命、上昇速度、色、および
螺旋状の経路の螺旋半径を変化させながら、螺旋軸を中
心に旋回しつつ上昇する状況を、３次元コンピュータ・
グラフィックにて表示することにより、炉内ごみの燃焼
状態に応じた炎を擬似的に表現することを特徴とする第
１ないし第４の発明の運転支援装置付きごみ焼却炉であ
る。

【００２２】この発明では、炉内の炎の画像をライブラ
リ等に多数蓄積しておいて使用するのではなく、コンピ
ュータ・グラフィック（以下CG）を用いて、炉内を分割
した空間の内部を炎のパーティクルが動くことで、燃焼
時に生じる炎を表現する。その際、個々のパーティクル
の動きはランダムではあるが全体としては、螺旋軸を中
心に上昇する。

【００２３】このように、コンピュータ・グラフィック
（以後CGと称す）を用いて、炎のパーティクルが炉内を
分割した輪郭の内部を螺旋軸を中心に上昇することで燃
焼時に生じる炎を表現する炉内燃焼状態擬似表示装置
は、多量の燃焼状態画像データを必要としない。

【００２４】個々のパーティクルの動きは、パーティク
ルの螺旋半径、サイズ、寿命、上昇速度を炉内関連部分
の状態量より調整する。これにより、炉内の炎の流れや
成分、具体的には色や勢いをより詳細に表現できるの
で、多様なパターンを生成することが可能である。

【００２５】炎の画像の生成方法については、炎の一部
を描いたパーティクルをランダムに発生させ、適当な螺
旋半径、パーティクル寿命、上昇速度、色を持たせなが
ら、螺旋軸を中心に螺旋状に旋回しつつ上昇させること
で、炎を擬似的に表現する。更に、炉内を鉛直に幾つか
の燃焼区分に分け、燃焼区分毎に前述した炎の画像を火
格子上から発生させ、燃焼状態に応じてそれぞれの螺旋
半径、パーティクル寿命、上昇速度、色を調整すること
により、炉内での炎の流動・燃焼状態を適切に表現する
ことができる。また、このようなCGによって作成された
炉内燃焼状態擬似画像は、視点の移動による観察方向の
設定機能や拡大・縮小機能をもたせてもよい。

【００２６】第６の発明は、炉内燃焼状態擬似表示装置
は、炉内燃焼状態を表す擬似表示画像における炉内ごみ
の厚み、ごみ供給機構の移動速度、および炉内ごみが燃
焼の際に発生する炎の成分に関するパラメータを決定す
ることを特徴とする第１ないし第５の発明の運転支援装
置付きごみ焼却炉である。

【００２７】この発明では、炉内燃焼状態擬似表示装置
の画面上に、実炉を模倣した焼却炉の外郭を表示し、そ
の内側に炉内ごみと炉内ごみが燃焼の際に発生する炎と
ごみ供給機構を表示する。実際の動きに合わせるため、
炉内ごみの厚みと炉内ごみが燃焼の際に発生する炎の成
分とごみ供給機構は、それぞれと関連の深い炉内状態量
によってCG上にて動く必要がある。

【００２８】炉内において、ごみ供給機構は炉内の可動
部分であり、燃焼の際に生じる炎の成分や流れとごみの
厚みは燃焼状態に応じて変化する。これらを表現するた
め、炉内燃焼状態擬似表示装置は、炉内の状態量や自動
燃焼制御装置の出力から得られるパラメータを取り込
み、画像用のパラメータに変換する。

【００２９】具体的には、ごみ供給機構は速度データを
炉内燃焼状態擬似表示装置に伝達して、ごみ供給速度と
同様の速さで供給部分画像を往復させる。炉内ごみの厚
みは、各火格子下と炉内の圧力差から、自動燃焼制御装
置にて算出される火格子上のごみ量推定値を基に、ごみ
の厚い／薄いを表現する。

【００３０】炎については、実炉に近い燃焼状態を表現
するため、炉内における温度や蒸発量などの状態量を入
力とし、一次変換やファジィ推論などの演算により炎の
構成要素であるパーティクルの螺旋半径、サイズ、寿
命、上昇速度のパラメータを決定する。

【００３１】

【発明の実施の形態】まず、全体像について説明する。
図１はごみ焼却炉の運転訓練装置の構成を示すブロック
図である。図中、1は操作盤（操作端）、3は運転操作切
り換え手段、4は手動運転操作手段、5は運転結果表示手
段、8は自動燃焼制御装置、10は炉内燃焼擬似表示装
置、１１はごみ焼却炉をそれぞれ示す。

【００３２】ごみ焼却炉１１においては、自動燃焼制御
装置８または手動による操作変更に応じて、操作量を決
定する。自動燃焼制御装置８は、ごみ焼却炉１１におけ
る計測値を入力として操作量を演算する。

【００３３】運転員は、操作盤１を通して操作を行う。
操作端（操作盤）１では、運転操作切り換え手段3によ
って、自動燃焼制御装置8または手動による運転が選択
できる。手動運転時には、手動運転操作手段4によって
運転員が手動運転操作を行う。運転員は、自動燃焼制御
装置8で演算された操作量を、運転結果表示手段5である
炉内状態量の数値・トレンド表示を通じ、現在と過去の
運転状況を確認できる。

【００３４】また、ごみ焼却炉１１において計測される
各種状態量のパラメータを、炉内燃焼擬似表示装置10に
送る。炉内燃焼擬似表示装置10はごみ焼却炉１１から得
られるパラメータを入力として炉内燃焼状態を判断し、
その結果を基に炉内燃焼を仮想的にCGで表示する。

【００３５】図１のごみ焼却炉について、主要各部分を
説明する。［自動燃焼制御装置８］自動燃焼制御装置８における操
作量の演算方法は、通常のＰＩＤ演算でもよいが、ここ
では一例としてファジイ演算を用いた場合について説明
する。各操作端（操作盤）の自動運転時の操作量は、周
期毎に、式(１)に示すように、燃焼の長期安定化を保つ
ための基準値と、短周期の外乱変動に対する補正量の積
により算出されている。

【００３６】ｕ_i＝(１＋Σ_jfc_{i j})×fr_i （１）

【００３７】ここで、ｕ_iは操作端（操作盤）iの操作
量、fr_iは操作端iの基準値、fc_{i j}は操作端iにおける
ルール群jの補正量をそれぞれ表す。

【００３８】基準値ｕ_i，fr_iは各操作端毎にごみの低
位発熱量、ごみ供給量、蒸発量などから決定される。補
正量fc_{i j}は各操作端毎に関連の深い状態量を入力とし
た、いくつかのファジィルール群から得られる補正量の
和により算出される。例として、水噴霧量のファジィル
ール群（自動燃焼制御装置の水噴霧量の操作量決定に用
いられるファジィルール群一覧）を表１に示す。水噴霧
量の補正量は炉内温度、NOx濃度、炉出口温度それぞれ
のファジィルール群の補正量の総和により決定される。
つまり、式(10)を水噴霧量に当てはめた場合、式中のj
の値は3である。

【００３９】

【表１】

【００４０】次に、ルール群においての補正量はシング
ルトン法を用いて算出している。一例として前述した水
噴霧量のルール群１を用いて説明する。炉内温度の各ル
ール（低、適、高）に対応するメンバーシップ関数は図
２に示す形で与えられる。次に各前件部における適合度
は図２に示す現在の炉内温度と炉内温度が低、適、高の
メンバーシップ関数が交叉する点である。これらの値が
μ₁、μ₂、μ₃と与えられる。Rule1-3における後件部
出力値が G₁、G₂、G₃で与えられるとき、ルール群１に
おける補正値は以下の式で与えられる。

【００４１】 fc_{H2O 1}＝(Ｇ₁μ₁+Ｇ₂μ₂+Ｇ₃μ₃)／(μ₁+μ₂+μ₃) （11）

【００４２】このような演算が各操作端（操作盤）の各
ルール群について行われ、計算された操作量ｕ_iは操作
端が自動運転モードである場合にはごみ焼却炉１１の操
作端に入力される。

【００４３】［炉内燃焼状態擬似表示装置１０］ここで
は、まず、この装置におけるCGの実施形態（表現方法）
について述べ、次いで、この装置の特徴的な機能である
CGのカスタマイズ、CGパラメータの決定方法について説
明する。（Ａ）CGの実施形態（表現方法）炎の動きを現実に近づけるため、図３に示すように、雲
状のテクスチャーを貼り付けた四角形パーティクルを、
炉の底面から上方向に飛ばすことにより、炎のＣＧを表
現する。

【００４４】パーティクルはノードといわれる四角形の
面から次のノードまで螺旋状に上がっていく。図３は、
ノードＮ１でパーティクルが発生し、次のノードＮ２ま
でランダムな螺旋半径を辿りながら上昇する様子を示し
ている。この時、パーティクルの移動経路については、
次のようにパラメータを設定しておく。

【００４５】まず、前後のノードの四角形の面に正方形
を対応させる。次に前後する四角形の頂点同士を結んで
形成される六面体に対して、この正方形を底面とする四
角柱（正規空間）を対応させる。これら両者の対応関係
は１次変換で表され、相互に容易に変換できる。パーテ
ィクルが移動する経路の螺旋半径Ｒは、この正規空間に
おける底面の正方形の１辺の長さを２とした時に、０〜
１の間のランダムな値とする。つまり、かならずパーテ
ィクルは正規空間の四角柱の内側を通る。

【００４６】パーティクルは常に視点方向を向く四角形
ポリゴンで実現し、適当な雲状テクスチャーを貼りつ
け、火炎を表現させる。また、1本の螺旋軸は、それぞ
れ対応する正規空間上での四角柱の軸と一致させておけ
ば、実際の空間では２つのノードの四角形の対角線の交
点を結んだものとなる。

【００４７】パーティクルは、雲状テクスチャーの色と
輝度およびアルファ値（寿命）の情報を持っている。雲
状テクスチャーの色は、所定の範囲内でランダムに発生
させたＲＧＢ値を用いる。アルファ値は発生からの相対
時間の関数、つまり寿命を表しており、パーティクル各
々で寿命を変更することができる。

【００４８】擬似表示装置上炎のＣＧでは、上記の炎の
パーティクルを三次元空間に配置する螺旋の上で動か
す。具体的には、図４に示すように、ノードを多数連結
し、そのノードで囲まれた空間内のランダムな螺旋の線
上を、パーティクルは移動する。炎を表すパーティクル
については、以下のように表現することができる。

【００４９】１．位置：図１０に示すように、まず螺
旋軸上の位置を螺旋半径R、角速度ω、軸速度vによって
決める。角速度ω、軸速度vはそれぞれに決められた上
下限の範囲内でパーティクル毎にランダムに決定する。
上下限の範囲は外部入力のパラメータにて平行移動す
る。時刻によりパーティクルの底面からの移動距離Lと
相対角度θが以下のように決まる。

【００５０】移動距離： L=ｖt (３) 相対角度：θ=ωt (４)

【００５１】この移動距離Lから、パーティクルが存在
する螺旋軸と垂直なノード内の平面が決まる。その平面
内において、正規化された螺旋半径Rから実際の螺旋半
径を求める。そして、螺旋半径と相対角度θからノード
内におけるパーティクルの位置が決まる。次に、焼却炉
内の画像を基準としたノードの四角柱の位置より、パー
ティクルの位置を、焼却炉を基準としたx,y,z座標軸上
に決定する。

【００５２】２．色：個々のパーティクルのRGB成分
は各成分ごとに決められた上下限の範囲内で、ランダム
に決まる。なお、RGB成分の上下限範囲は外部入力のパ
ラメータにて平行移動する。

【００５３】３．寿命：個々の寿命の成分は決められ
た上下限の範囲内で、ランダムに決める。上下限の範囲
は外部入力のパラメータにて平行移動する。決められた
寿命において、最初の一定割合の長さ（例えば2/3）で
はパーティクルの色は指定されたRGB成分を持つが、残
りの部分（期間）ではRGB成分が減衰しながら消滅して
いく。なお、最上段のノードまで到達したパーティクル
は最上段で消滅する。

【００５４】４．パーティクルサイズ：個々のパーテ
ィクルサイズは、決められた上下限の範囲内で、ランダ
ムに決める。上下限の範囲は、外部入力のパラメータに
て設定する。

【００５５】炉内全体の炎の表現の概略を図５に示す。
炉内を火格子下の燃焼空気の吹き込みに合わせ、鉛直方
向に４つの燃焼区分に分ける。各燃焼区分の中では、前
述したノードと螺旋軸により、雲状のテクスチャーを貼
り付けた四角形パーティクルを底面（火格子）から上方
向に飛ばす。

【００５６】炎以外のＣＧ表現については、ゴミは火格
子および給塵装置を覆う三角形格子上に、移動するテク
スチャーを貼ることで表現される。図６はごみのモデル
を示したものである。ごみ供給機構の部分は、装置の画
像が往復運動でき、その速度が燃焼モデルにて演算され
た値に対応するように表現する。炉壁などの固定物は、
予め画像パラメータを与えておいて表示される。（Ｂ）CGのカスタマイズ CGのカスタマイズについては、次のようにして行う。本
装置では各螺旋軸の座標と、基準となる炎のテクスチャ
ーイメージを基にして、各螺旋軸におけるパーティクル
サイズや角速度、軸速度や色、寿命の上下限が決めら
れ、その範囲内で成分が決まる。各要素の上下限はパラ
メータにより設定するようになっている。パラメータの
値は燃焼状態に応じて決定できるようになっている。ま
た、燃焼状態判断の指標については、燃焼モデルにて演
算された状態量によりカスタマイズできる。

【００５７】ごみの画像は、各火格子下と炉内の圧力差
から自動燃焼制御装置にて算出される火格子上のごみ量
推定値を基に、ごみの高さに変換され、炉内燃焼状態擬
似表示装置でその高さのごみの画像が表示される。この
過程では、ごみ量推定値からＣＧ画像のごみ厚みパラメ
ータへの変換を行うが、変換の際に使用されるパラメー
タは予め調整できる。また、火格子の往復運動によって
も、ゴミを表すテクスチャーを貼り付けた格子頂点の位
置を、細かく上下させることにより、実際の炉内燃焼状
態に近づけることができる。（Ｃ）CGパラメータの決定 CGパラメータの決定については、上述したように、それ
ぞれの（ここでは４つの）螺旋軸におけるパーティクル
サイズや角速度、軸速度や色、寿命は、燃焼状態に応じ
て決定される。そこで、燃焼モデルから得られる状態量
から燃焼状態を判別し、それらを決定するパラメータに
変換する演算方法を説明する。

【００５８】１．炎の寿命：各火格子の炎の寿命は、
火格子上の燃焼パターン、ガスバランスを測る上の指標
となる主煙道部分の温度、蒸発量の基準値との偏差を求
め、予め設けておいた寿命の基準値にこれらを重み付き
加算して補正する。

【００５９】各火格子上の炎の勢いについては、燃焼パ
ターンをパラメータとすることにより、決定づけること
ができる。主煙道部分の温度は、ガスバランスを測る上
の指標である。主煙道温度が高ければ主煙道側(炉の下流
側)の炎の流れが多い。その一方、主煙道温度が低ければ
副煙道側(炉の上流側)の炎の流れが多い。蒸発量の基準
値との偏差は全体的な炎の高さを決めるパラメータとし
て有効である。

【００６０】具体的には表２のようにそれぞれの基準値
（燃焼パターン、温度、偏差）を決めておきその値より
上下するときに補正値を増加・減少させる。表中におい
て螺旋軸上の炎を炉の上流側から数えて、No.1-4と呼
ぶ。

【００６１】

【表２】

【００６２】２．炎の角速度、軸速度（上昇速度）：
炎の角速度と軸速度は、炎の旋回速度と上昇速度を表現
する。各火格子の角速度と軸速度は予め基準値を設けて
おき、蒸発量の基準値との偏差と各火格子下から炉内に
入る燃焼空気量の割合により加法的に補正される。

【００６３】炎の上昇速度は、燃焼の勢い、すなわち蒸
発量と強い相関がある。よって、蒸発量の基準値との偏
差は、全体的な炎の勢いを決めるパラメータとして有効
である。また、各火格子下の燃焼空気量によって、各火
格子上の炎の勢いが変わってくる。具体的には、それぞ
れの基準値（蒸発量偏差、燃焼空気量）を決めておきそ
の値より上下するときに補正値を増加・減少させる。

【００６４】

【表３】

【００６５】３．炎の色：各火格子の炎の色は予め基
準値を設けておき、各部分に関連の強い温度により加法
的に補正される。焼却炉内の炎の色は燃焼が活発である
ときには明るめである。反対に燃焼が活発でないときに
は暗くぼんやりしている。燃焼が活発であるか否かを判
断するパラメータとして、ガス混合室温度と、上流部で
は燃焼室温度、下流部では主煙道温度を用いる。

【００６６】具体的には、それぞれの温度基準値を決め
ておきその値より上下するときに補正値を増加・減少さ
せる。

【００６７】

【表４】

【００６８】４．パーティクルサイズ：パーティクル
サイズについては、各火格子毎に基準値のみを設定して
いる。

【００６９】増加・減少値の算出方法については、制御
ルールやファジィ制御などを適用できる。特にファジィ
制御は制御ルールを言語的に記述でき、パラメータ調整
も容易である。なお、以上で挙げた基準値、ゲイン等の
パラメータは実際の燃焼状態や好みに応じて、容易に調
整できる。

【００７０】

【実施例】上述の発明の動作原理に基づき、実際のシス
テムを構築した例について説明する。

【００７１】ごみ焼却炉１１が運転しているとき、通
常、運転員は図７に示す操作盤画面によって、炉内燃焼
状態を確認する。図７の画面は、自動と手動運転操作切
り換え手段３、手動運転操作手段４、運転結果表示手段
５を兼ねている。

【００７２】図７の画面上で、運転員が任意の操作タ
グ、例えば「S-003」を指定すると画面右端（操作盤）
に自動と手動運転操作切り換え手段３と手動運転操作手
段４を兼ねた画面が表示され、自動運転の状態「ACC」
から手動運転の状態「MAN」に切り換えることができ
る。「S-003」を「MAN」に切り換えることによって、任
意の操作量を手動で設定できる。この画面が不要であれ
ば、「消去」を選択すると画面が消える。

【００７３】また、運転結果表示手段５は、図７と図８
の画面から構成される。図７では、現在の操作量、炉内
の各温度、圧力、排ガス中の各成分の濃度、蒸気発生
量、ホッパレベルなどの数値とそれぞれのタグ名が、周
期的に更新され、表示される。図８では、これらの数値
の過去のトレンドが表示される。

【００７４】炉内燃焼状態擬似表示装置１０は、ごみ焼
却炉１１にて導出される状態量を取り込み、演算を行う
ことで、炉内可動部や燃焼状態を画像上で表現するため
のパラメータへ変換し、与えられたパラメータを基に構
成される図９で示すような画像（擬似炉況）を逐次表示
する。

【００７５】

【発明の効果】上記で説明したように、本発明によれ
ば、ごみ焼却炉において、自動燃焼制御装置および炉内
燃焼状態擬似表示装置を備えているので、運転員が効果
的に運転操作技術を習得することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】運転支援装置付きごみ焼却炉の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】自動燃焼制御装置の水噴霧量の操作量決定に用
いられる炉内温度のメンバーシップ関数である。

【図３】炎のCGの基本動作を示す図である。

【図４】炎のCGにおけるノード間のパーティクルの動き
を示す図である。

【図５】擬似炉況における4本の炎の様子を示す図であ
る。

【図６】ごみの画像のテクスチャーを示す図である。

【図７】ごみ焼却炉運転の各種の操作を行うための画面
を示す図である。

【図８】燃焼挙動を示す変数のトレンドを示す図であ
る。

【図９】炉内燃焼状態擬似表示装置における擬似炉況を
示す図である。

【図１０】炎のパーティクル位置の決定方法を示す図で
ある。

【符号の説明】 1 操作盤 3 運転操作切り換え手段 4 手動運転操作手段 5 運転結果表示手段 8 自動燃焼制御装置 10 炉内燃焼状態擬似表示装置 11 ごみ焼却炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者月岡誠東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者長屋敬一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者菊池勉東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 3K062 AA24 AB01 AC01 BA05 CA08 CB03 CB10 DA01 DA21 DA38 DA40 5B080 FA00 FA02 5H004 GA24 GA28 GB01 GB20 HA02 HB01 HB02 HB03 HB04 JB06 JB07 KC53 KD07 KD18 LA18 MA48 MA50 5H223 AA01 BB01 CC01 EE08 FF05 FF06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉内の状態量に基づき炉内燃焼状態の画
像を擬似的に生成して表示する炉内燃焼状態擬似表示装
置を備えていることを特徴とする運転支援装置付きごみ
焼却炉。
【請求項２】炉の燃焼制御を行う自動燃焼制御装置
と、この自動燃焼制御装置の出力に基づき、炉内燃焼状
態の画像を擬似的に生成して表示する炉内燃焼状態擬似
表示装置とを備えていることを特徴とする運転支援装置
付きごみ焼却炉。
【請求項３】ごみ焼却炉の操作端から自動運転が選択
された場合は、自動燃焼制御装置が、炉内の状態量に基
づき炉の制御アルゴリズムにより操作量を決定すること
を特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の運転支援
装置付きごみ焼却炉。
【請求項４】炉内燃焼状態擬似表示装置は、炉内の状
態量に基づき炉内燃焼状態を判断し、その結果に基づき
炉内燃焼状態を表す状態量を画像として表示するための
パラメータへ変換し、その結果から炉内燃焼状態を仮想
的に表現することを特徴とする請求項１ないし請求項３
記載の運転支援装置付きごみ焼却炉。
【請求項５】炉内燃焼状態擬似表示装置は、炉内の燃
焼状態の画像の表示について、少なくとも装置の外郭、
炉内のごみ、炉内ごみが燃焼の際に発生する炎、および
ごみ供給機構が表示され、かつ、炉内を分割した輪郭の
内部を、炎の画像を表示する複数のパーティクルが、ラ
ンダムに生成された複数の螺旋状の経路に沿って移動
し、それぞれの寿命、上昇速度、色、および螺旋状の経
路の螺旋半径を変化させながら、螺旋軸を中心に旋回し
つつ上昇する状況を、３次元コンピュータ・グラフィッ
クにて表示することにより、炉内ごみの燃焼状態に応じ
た炎を擬似的に表現することを特徴とする請求項１ない
し請求項４記載の運転支援装置付きごみ焼却炉。
【請求項６】炉内燃焼状態擬似表示装置は、炉内燃焼
状態を表す擬似表示画像における炉内ごみの厚み、ごみ
供給機構の移動速度、および炉内ごみが燃焼の際に発生
する炎の成分に関するパラメータを決定することを特徴
とする請求項１ないし請求項５記載の運転支援装置付き
ごみ焼却炉。