JP2004301428A - Flow-down monitoring device and method for molten slag - Google Patents
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Abstract
Description
【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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a facility for melting and burning waste and relates to a technique for monitoring the state of molten slag flowing down at an outlet for discharging molten slag out of the system.
[0002]
[Prior art]
As the state detection of the molten slag in the prior art, the molten slag is directly visually monitored from an inspection window provided below a molten slag discharge port (hereinafter, referred to as a slag tap) provided at a melting furnace outlet, In addition, the molten slag is monitored indirectly visually by the image of a camera provided in contact with the inspection window.
[0003]
Furthermore, as a monitoring method other than visual observation, it has been proposed to photograph a molten slag flow at a melting furnace outlet and monitor a molten slag state based on luminance data of an image frame obtained by photographing (see Patent Document 1). ).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-304232
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional technology, there is a problem that it is necessary to constantly monitor the molten slag directly or indirectly with a camera, so that a fully automatic operation cannot be performed.
[0006]
Further, the technology of
[0007]
These combustion gas flames and burner flames have the same level of brightness as the molten slag, and the monitoring method for determining the molten slag flow based on the brightness as in the related art cannot be distinguished from the combustion gas flame or the burner flame. There was a problem.
[0008]
For example, even when the flow of the molten slag is discontinuous or stopped, the flame of the high-temperature combustion gas in the furnace blown out from the slag tap is detected, so that it is not possible to determine the deterioration of the flow of the molten slag. In addition, the burner flame using auxiliary fuel is used in conjunction with the deterioration of the molten slag flow, but at this time, in the conventional technology, the brightness of the burner flame blown from the slag tap is detected, so it is determined that the molten slag flow is improved. Can not.
[0009]
It is an object of the present invention to provide a monitoring device and method capable of automatically and stably automatically detecting a molten slag flowing state even in a state in which a combustion gas flame or a burner flame exists in addition to molten slag at a slag discharge port. It is in.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention mainly employs the following configuration.
In a melt-burning furnace having an outlet for separating molten slag generated in the melt-burning furnace from the combustion gas and discharging the molten slag to the outside of the melt-burning furnace by gravity flow, and an auxiliary combustion facility provided near the discharge port,
Capture image data including molten slag flowing down from the outlet,
Measure the "luminance" and "color" of the image data, or "luminance" and "hue", or "luminance" and "color" and "hue",
Comparing the measured values with the threshold values provided for each of the luminance, color, and hue,
An image is extracted from the result of the comparison, and the extracted image is recognized as a molten slag.
[0011]
Further, in the molten slag flow-down monitoring device, the image data recognized as the molten slag is converted into an area, and the flow-down state of the molten slag is determined based on the converted area value.
[0012]
By adopting such a configuration, the present invention can always automatically and stably automatically detect the molten slag flow-down state even in a state where a combustion gas flame or a burner flame exists in addition to the molten slag at the slag discharge port. .
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A monitoring device and a monitoring method of a molten slag according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing an entire configuration of a monitoring apparatus for molten slag according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing a method for checking a flowing state of molten slag according to this embodiment. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the combustion gas temperature and the luminance, and FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the hue and the color of the combustion gas flame, the molten slag, and the natural gas flame.
[0014]
Here, 1 is a rotary melting furnace, 2 is a rotary melting furnace exit chamber, 3 is a slag discharge port, 4 is a secondary combustion chamber, 5 is a chute, 6 is a monitoring camera, 7 is a personal computer, 8 is an image processing board, Reference numeral 9 denotes a personal computer main body, and 10 denotes image processing software.
[0015]
In FIG. 1, a molten slag discharge port (slag tap) 3 is disposed below the
[0016]
The molten slag monitoring device according to the embodiment of the present invention includes a
[0017]
From the various tests in the combustion test furnace, the following results were obtained for the respective relationships between the molten slag, the combustion gas flame, and the auxiliary fuel burner flame. First, with regard to luminance, it was confirmed that “luminance” quantitatively representing the degree of brightness has a correlation with temperature. FIG. 3 schematically shows the relationship between “luminance” and temperature. According to FIG. 3, the “brightness” increases as the temperature increases, so that the molten slag has a predetermined brightness. However, even if it is not the molten slag, since the auxiliary fuel burner flame and the combustion gas flame also have brightness according to the temperature, it is not possible to distinguish between the molten slag and the auxiliary fuel burner flame or the combustion gas flame only by “brightness”. .
[0018]
On the other hand, even when the temperature conditions were the same, it was found that the “color” representing the degree of vividness and the “hue” representing the hue were different for solid, gas, and liquid. FIG. 4 schematically shows the respective hues and color ranges of the molten slag, the combustion gas flame and the auxiliary fuel burner flame at the same temperature.
[0019]
In FIG. 4, the “color” of the combustion gas flame is low as compared with the molten slag. For this reason, even if the flame of the combustion gas has the same brightness as the molten slag, the degree of “color” is different, so only the molten slag is detected by appropriately setting the “luminance” and “color” thresholds. It becomes possible. In other words, if the molten slag flows down instead of solidifying at the outlet, a predetermined brightness can be secured by the molten slag, and even if a combustion gas flame exists near the outlet, its color Since the degree is different from the molten slag, setting the threshold value allows the molten slag to be distinguished from the combustion gas flame.
[0020]
Further, when the auxiliary fuel is a natural gas burner or an oxygen burner, the hue of the molten slag is red-yellow, whereas, for example, the natural gas flame shows a blue hue, so the `` hue '' differs. Therefore, it is possible to distinguish between the molten slag and the auxiliary fuel burner flame based on the threshold values of “luminance” and “hue”, and it is possible to determine that the molten slag is molten slag. Here, the auxiliary fuel is not always used, but is used when needed, so that the timing signal of its use can be used to distinguish between molten slag and the auxiliary fuel burner flame. it can. That is, the distinction between the molten slag and the combustion gas flame is color (the colors partially overlap, but can be distinguished if the threshold is set strictly), and the distinction between the molten slag and the auxiliary fuel burner flame is made. Is a hue (cannot be distinguished by color), so that it is sufficient to use the timing signal to determine whether a parameter for distinction is a color or a hue. Further, the molten slag may be distinguished from the combustion gas flame and / or the auxiliary fuel burner flame by using three of “brightness”, “hue”, and “color”.
[0021]
As described above, in the embodiment of the present invention, the molten slag, the combustion gas flame, and the auxiliary fuel burner flame are used to detect only the molten slag using the difference between the respective values of “luminance”, “color”, and “hue”. In addition, by measuring the “brightness”, “color”, and “hue” of the target object and recognizing only the data that falls within a predetermined threshold value as molten slag, only molten slag can be reliably obtained under any combustion conditions. It becomes possible to measure at once.
[0022]
FIG. 2 shows a processing flow in the
[0023]
By setting the image area for data extraction near the slag tap opening, if the calculated area value is equal to or smaller than a predetermined value, it is possible to detect the blockage of the opening.
[0024]
By setting the image area as the molten slag dropping area, when the calculated area value is equal to or less than a predetermined value, it is possible to detect a molten slag flow-down failure.
[0025]
As described above, the feature of the present invention is to detect “brightness”, “color”, and “hue” from a molten slag flow-down image, and use only data whose measured values satisfy a predetermined threshold as a molten slag flow. recognize. Furthermore, it is possible to calculate the area of the recognized molten slag flow (data) and determine the state of the molten slag flow from the numerical value of the area.
[0026]
In addition, by digitally processing the molten slag detection unit in the molten slag flow-down image with a personal computer, any number of areas in one image can be set as the detection area. Monitoring of two locations of the molten slag dropping portion can be simultaneously performed.
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, at the slag discharge port and the chute portion, even in a state in which a combustion gas flame or an auxiliary fuel burner flame is present in addition to the molten slag, the molten slag flowing down state is always stably monitored without constantly monitoring. Can be detected.
[0028]
By detecting the slag flow-down state, blockage due to slag solidification at the slag discharge port can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an entire configuration of a molten slag monitoring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a method for checking a flowing state of molten slag according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between combustion gas temperature and luminance.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a combustion gas flame, a molten slag, and a natural gas flame, and a hue and a color.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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。In a melt-burning furnace having an outlet for separating molten slag generated in the melt-burning furnace from the combustion gas and discharging the molten slag to the outside of the melt-burning furnace by gravity flow, and an auxiliary combustion facility provided near the discharge port,
Capture image data including molten slag flowing down from the outlet,
Measure the "luminance" and "color" of the image data, or "luminance" and "hue", or "luminance" and "color" and "hue",
Comparing the measured values with the threshold values provided for each of the luminance, color, and hue,
An apparatus for monitoring the flow of molten slag, wherein an image of the result of the comparison is extracted and the extracted image is recognized as molten slag.
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。In claim 1,
A flow-down monitoring device for molten slag, wherein the image data recognized as the molten slag is converted into an area, and a flow-down state of the molten slag is determined based on the converted area value.
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。In claim 2,
A flow monitoring apparatus for molten slag, which detects the blockage of the slag at the discharge port based on the area value by capturing image data in the vicinity of the discharge port.
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。A discharge port for discharging molten slag by gravity flow, and an auxiliary combustion facility provided near the discharge port, a method for monitoring the flow of molten slag in a molten combustion furnace provided with:
Capturing image data including molten slag flowing down from the outlet,
Measuring the `` brightness '' and `` color '' of the image data, or `` brightness '' and `` hue '', or `` brightness '' and `` color '' and `` hue '';
Comparing each of the measured values with a threshold value provided for each of luminance, color, and hue;
Extracting an image of the result of the comparison and recognizing the extracted image as molten slag.
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