JP2006250377A - 焼却処理施設内監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】 焼却処理施設内の各機器の稼動状態を監視することができる監視システムを提供する。
【解決手段】 焼却処理施設１内を巡回する点検ロボット３４の受信アンテナ３５が、各計測器２１のデータ通信可能範囲内を通過する際に、計測器２１から点検ロボット３４へ計測データを出力するとともに、その計測データを点検ロボット３４の計測データ記憶領域に一時保存し、点検ロボット３４の焼却処理施設１内の巡回作業が終了した際に、計測データ記憶領域内の計測データを中央制御装置４１に受け渡す。これと並行して、点検ロボット３４のカメラ３７にて、焼却処理施設１内の様子を撮影し、中央制御装置４１にリアルタイム配信する。中央制御装置４１は、受け渡された計測データおよびリアルタイム配信される焼却処理施設１内の映像を表示部４９に表示し、オペレータによる焼却処理施設１内の状態判断を実施させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼却処理施設内における機器の稼動状態を監視する焼却処理施設内監視システムに関するものである。

近年、焼却処理施設は高度に自動化・情報化されてきているが、トラブルの早期発見および予防保全を行うためには、オペレータによる焼却処理施設内の定期的な巡回・点検作業が必要とされている。

この巡回・点検作業には大きく２項目あり、ひとつは焼却処理施設内の操業監視上、各機器・配管に設置している計測器の計測データをチェックして用紙に記入する点検内容、もうひとつは、視覚・聴覚・嗅覚等の五感識により、機器の異常をチェックする点検内容である。前者の場合は、特に現場指示のみの計器（例えば、ポンプ吐出圧、ポンプシール水流量等）を主な対象としており、定期的にデータ採取することで計器の異常傾向を把握することができる。一方、後者の場合は、機器異常振動やガス漏れ等の検知が対象となるが、これらの自動検知を焼却処理施設全体でもれなく実施するのは非常に困難であることから、オペレータが実際に焼却処理施設内を定期的に巡回する方が確実である。

しかしながら、広域処理化が推進され、焼却処理施設の大型化が進む近年では、前述のような巡回・点検作業に頼れば、広大な焼却処理施設を巡回して各現場計器のデータを用紙に記録するという煩雑な作業を伴うことから、オペレータに多大な負担を強いてしまうという問題点がある。また、このデータも電子データではないことから、データ管理及び傾向把握の解析実施にも負担がかかっているのが実情である。加えて、焼却処理施設における環境要因等に関する規制の強化に伴い、オペレータの安全性確保に注目がおかれるようになっており、現場作業の低減化の要求が高まっている。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、オペレータに負担を強いることなく、焼却処理施設内の各機器の稼動状態を監視することができる焼却処理施設内監視システムを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による焼却処理施設内監視システムは、
焼却処理施設内における機器の稼動状態を監視する焼却処理施設内監視システムにおいて、
焼却処理施設内の各機器に付設され、各機器の稼動状態に係るデータを収集するとともに、この収集されたデータを出力する出力部を有する計測器と、
前記計測器の近傍を通過するように焼却処理施設内に配される軌道に沿って巡回するとともに、前記計測器からのデータを受信する受信部と、この受信部により受信されたデータを保存する記憶部を有する巡回装置と、
前記巡回装置の記憶部に保存されたデータを受け取り管理する中央制御装置を備えることを特徴とするものである（第１発明）。

前記巡回装置に、焼却処理施設内の映像を撮影するとともに、その映像を前記中央制御装置に配信するカメラが搭載されるのが好ましい（第２発明）。

前記巡回装置に、焼却処理施設内のガス成分の計測を行うガス計測器が搭載されるのが好ましい（第３発明）。

さらに、前記巡回装置に、焼却処理施設内の音波の計測を行う音波計測器が搭載されるのが好ましい（第４発明）。

第１発明によれば、焼却処理施設内の各機器の稼動状態に係るデータが、巡回装置が計測器の近傍を通過するに際して、その巡回装置に出力されて巡回装置の記憶部に保存された後、最終的に中央制御装置にて管理されるので、中央制御装置にて管理されるデータを参酌することにより、焼却処理施設内の機器の稼動状態を監視することができる。また、オペレータが直接焼却処理施設内を巡回する必要がないので、巡回・点検作業を安全かつ確実に実施することができる。また、計測器から出力されるデータを電子化して保存することができるので、データ収集後に解析を行うことができる。この結果、焼却処理施設のより安定した操業を実現することができる。

第２発明の構成を実施すれば、巡回装置に搭載されたカメラにて撮影・配信される焼却処理施設内の映像より、焼却処理施設内の状態を、遠隔箇所で監視することができるので、各機器の稼動状態のチェックのみでは見出すことができない異常が、焼却処理施設にて生じた場合であってもその異常を確実に発見することができる。また、焼却処理施設内の状態を、映像という視覚的なデータに基づき判断することができるので、施設内において異常が生じているか、あるいはどのような異常が生じているかを比較的速やかに判断することができ、異常が生じている場合には、その異常に応じて適切な処置を施すことができる。また、カメラにより撮影される焼却処理施設内の映像を施設内見学者用に用いることにより、焼却処理施設を見学する見学者があたかも工場内にいるかのように、施設の見学者案内を行うことができ、見学者スペースの設置も不要になるという効果がある。

第３発明の構成を採用すれば、焼却処理施設内のガス成分の計測が可能となるため、焼却処理施設内に無色有害の気体が漏出する等の異常事態が生じた場合であっても確実にその異常を把握することができ、適切な対処を施すことができる。また、第４発明の構成を採用すれば、蒸気・ガス漏れ、異常振動、異常作動音等をチェックすることができるので、より確実に異常を発見することができる。

次に、本発明による焼却処理施設内監視システムの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る焼却処理施設の全体概略構成図が、図２には、焼却処理施設内を巡回する点検ロボットおよび各計測器の概略構成図が、図３には、中央制御装置のシステム構成図がそれぞれ示されている。

本実施形態において、焼却処理施設１は、廃棄物を焼却処理するためのストーカ式焼却炉（以下、単に「焼却炉」という。）２と、この焼却炉２の下流側に配され、焼却炉２から排出された排ガスの熱交換処理を行うボイラ設備３と、このボイラ設備３にて熱交換処理後の排ガスを許容温度にまで急速冷却する減温塔５と、この減温塔５にて冷却処理された後の排ガスの集塵処理を行うろ過式集塵装置６と、このろ過式集塵装置６にて集塵処理された後の排ガスの脱硝処理を行う脱硝塔７と、この脱硝塔７にて脱硝処理された後の排ガスを煙突８に導くための誘引通風機９とを備えて構成されている。

前記焼却炉２の上流側には、廃棄物を貯留するためのホッパ１１が付設されており、このホッパ１１の下部にはそのホッパ１１内の廃棄物を焼却炉２内に供給する廃棄物供給装置１２が設けられている。また、廃棄物供給装置１２の下流側の下部には、乾燥ストーカ段１３ａ、燃焼ストーカ段１３ｂ、後燃焼ストーカ段１３ｃからなる階段式ストーカ１３と、後燃焼ストーカ段１３ｃ上の焼却灰を排出するための灰排出口１４とが設けられている。

前記各ストーカ段１３ａ〜１３ｃの下部には風箱１５ａ〜１５ｃそれぞれ設けられており、各風箱１５ａ〜１５ｃには、一次燃焼空気送風機１６から、一次燃焼空気供給管１７および分岐配管１７ａ〜１７ｃを介して一次燃焼空気が供給されるようになっている。こうして、前記燃焼ストーカ段１３ｂの上方域に一次燃焼領域Ａが形成される。

また、前記焼却炉２の上部炉壁には、二次燃焼空気供給管１８ａの先端部が開口されており、この二次燃焼空気供給管１８ａを介して、二次燃焼空気送風機１８ｂから供給される二次燃焼空気が炉内に吹き込まれる。これにより、一次燃焼領域Ａの上方域に、一次燃焼後の炉内ガスを完全燃焼させる二次燃焼領域Ｂが形成される。

さらに、焼却炉２には、前記後燃焼ストーカ段１３ｃおよび灰排出口１４の上方域にある比較的酸素濃度の高い炉内ガスの一部を抽出し、還流ガスとして一次燃焼領域Ａに吹き込む還流部１９が付設されている。この還流部１９は、後燃焼ストーカ段１３ｃおよび灰排出口１４の上方の炉壁に設けられる還流ガス熱交換器１９ａと、還流ガス送風機１９ｂと、還流ガス熱交換器１９ａと還流ガス送風機１９ｂとを接続する第１の還流ガス供給管１９ｃと、還流ガスを炉内に吹き込むための第２の還流ガス供給管１９ｄとを備えて構成されており、この第２の還流ガス供給管１９ｄは、その基端部が還流ガス送風機１９ｂに接続され、先端部が前記焼却炉２の炉壁であって前記二次燃焼空気供給管１８ａの先端よりもやや下方位置に開口されている。このように構成される還流部１９は、前記還流ガス送風機１９ｂの作動により、前記後燃焼ストーカ段１３ｃ・灰排出口１４上方の排ガスの一部を還流ガスとして抜き出し、その還流ガスを還流ガス熱交換器１９ａにて熱交換処理した後、第１の還流ガス供給管１９ｃ、第２の還流ガス供給管１９ｄを介して焼却炉２内に還流する。これにより、一次燃焼領域Ａの炉内ガスが攪拌混合されて燃焼状態が均一化されるとともに、還流ガス中の残存酸素が燃焼に利用されて、一次燃焼空気の吹き込み量が軽減される。

本実施形態において、前記焼却処理施設１の各機器（例えば、焼却炉２、一次燃焼空気供給管１７等）には、各機器の稼動状態を監視するための各種計測器が設けられている。これら計測器としては、例えば、図１に示されるように、焼却炉２の下部炉壁、分岐配管１７ｂ等に設けられ、一次燃焼領域Ａの炉内圧、燃焼ストーカ段１３ｂを通して炉内に供給される一次燃焼空気の供給圧等をそれぞれ計測する圧力計測器２１ａ、焼却炉２の上部炉壁、後燃ストーカ１３ｃの上方の炉壁、第１の還流ガス供給管１９ｃ等に設けられ、二次燃焼領域Ｂの温度、後燃ストーカ１３ｃ上方の温度、第１の還流ガス供給管１９ｃを流通する還流ガスの温度等をそれぞれ計測する温度計測器２１ｂ、各分岐配管１７ａ〜１７ｃ、第２の還流ガス供給管１９ｄ等に設けられ、各ストーカ段１３ａ〜１３ｃを通して焼却炉２内に供給される一次燃焼空気や、一次燃焼領域Ａに供給される還流ガス等の流量を計測する流量計測器２１ｃ等がある。

図２に示されるように、前記圧力計測器２１ａ、温度計測器２１ｂ、流量計測器２１ｃは、圧力、温度、流量をそれぞれ計測するための計測器本体２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、各々の計測値を信号化して計測データに変換する変換器２３および、この計測データを出力し、無線を通信伝達媒体にして伝達する出力アンテナ（出力部）２４を有している。以下、各種計測器２１ａ〜２１ｃを総称して「計測器２１」として説明する。

なお、本実施形態においては、省電効果、無線の錯綜を防止し、かつ障害物による通信障害を回避する見地から、後述の点検ロボット３４の受信アンテナ３５が、前記計測器２１の出力アンテナ２４の近傍（以下、「データ通信可能範囲」という。）を通過する場合に限り、計測器２１の出力部２４から点検ロボット３４への計測データの出力が可能となる仕様になっている。

前記焼却処理施設１内の上部には、図２に示されるようにレール（軌道）３１が敷設されており、このレール３１には、外部（後述の信号発信部４８）からの操作信号によって遠隔操作される駆動部３２が走行自在に配され、この駆動部３２には、焼却処理施設１の巡回・点検を行うとともに、各計測器２１から出力される各々の計測データを収集して一時管理する点検ロボット３４がワイヤロープ３３を介して吊持されている。また、焼却処理施設１の所要箇所に配された中央制御室内には、点検ロボット３４にて一時管理される計測データを受け取り、点検ロボット３４の巡回作業毎に分類して管理する管理機能等を有する中央制御装置（パーソナルコンピュータ、サーバ等）４１が設けられている。ここで、前記レール３１は、中央制御室の近傍および各計測器２１の出力アンテナ２４のデータ通信可能範囲を通過するようにその経路が設定されている。また、本実施形態においては、前記各計測器２１、点検ロボット３４および中央制御装置４１により、焼却処理施設１内を監視する焼却処理施設内監視システムが構成されている。

前記駆動部３２は、内蔵されるローラ、モータ等（図示せず）の駆動によってレール３１に沿って走行する走行機能と、ウィンチ（図示せず）によるワイヤロープ３３の巻取りおよび繰り出しによって、前記点検ロボット３４を昇降させる昇降機能と、外部からの操作信号に基づき、ローラ、モータ、ウィンチ等の遠隔操作が行われる制御機能を具備している。

また、前記点検ロボット３４は、データ通信可能となった計測器２１から出力され、無線を通信伝達媒体として伝達される計測データを受信するための受信アンテナ（受信部）３５と、この受信アンテナ３５にて受信した計測データを、計測器２１毎に分類して一時的に保存する図示されない計測データ記憶媒体（記憶部）を有するロボット本体３６と、焼却処理施設１内の様子を撮影し、前記中央制御装置４１に配信するカメラ３７を備えている。このカメラ３７は、無線ＬＡＮ等の無線による通信伝達手段を介して、焼却処理施設１内の映像をデジタルデータ（デジタル映像データ）として前記中央制御装置４１にリアルタイム配信するようにされている。ここで、前記カメラ３７としては、３６０°の映像をパノラマ映像として同時撮影できるタイプのものが採用されている。なお、回転機構を組み合わせた１８０°以下の視野角のもの等、他の形式のカメラを用いることもできる。

図３に示されるように、前記中央制御装置４１は、前記カメラ３７から配信されるデジタル映像データを受信するための映像受信部４２と、各種設定値、各計測器２１からの計測データの他、前記点検ロボット３４の遠隔操作を手動にて行う場合においては、遠隔操作用のコントローラからの操作信号が入力される入力部４３と、Ｉ／Ｏ部４４と、入力された計測データ、デジタル映像データ等の保存・表示処理を行うためのプログラム等を実行するとともに、前記点検ロボット３４を自動遠隔操作する場合には自動操作プログラムを実行する演算処理部（ＣＰＵ）４５と、各種プログラムが展開されるとともに、各プログラムの実行に必要な各種設定値・各種中間データ等が恒久的あるいは一時的に記憶される主記憶装置（リードオンリィメモリ（ＲＯＭ），ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等）４６と、設定値（後述の許容範囲等）等を保存して管理するとともに、点検ロボット３４から受け取った各計測データ、前記カメラ３７から配信されるデジタル映像データ等を保存・管理する補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブ等；以下データ保存用記憶部という）４７と、前記駆動部３２を介して点検ロボット３４を操作するための操作信号等を発信する信号発信部４８等を備えている。また、前記中央制御装置１には、前記カメラ３７から配信された映像を表示するディスプレイや、データ保存用記憶部４７に記憶・管理される各種データ等を表示するディスプレイ等からなる表示部４９が接続されている。

本実施形態においては、前記監視システムによる焼却処理施設１内の監視を所要時間毎（例えば、１時間毎）に行うようにされている。以下、その監視方法について説明する。

まず、所要時間毎に、オペレータのコントローラによる手動操作または、中央制御装置４１による自動操作プログラムを実行して、前記駆動部３２に操作信号を出力し、前記点検ロボット３４の受信アンテナ３５が全ての計測器２１のデータ通信可能範囲を通過するように、かつ前記レール３１に沿って焼却処理施設１内を走行するように、前記点検ロボット３４を遠隔操作する。

前記点検ロボット３４の受信アンテナ３５が、いずれかの計測器２１のデータ通信可能範囲内に進入すると、当該計測器２１の出力アンテナ２４より計測データが当該計測器２１の識別データ等と共に出力される。この計測データ・識別データは、無線を通信伝達媒体として伝達されて前記受信アンテナ３５にて受信され、前記ロボット本体３６の計測データ記憶媒体の当該計測器２１に割り当てられた領域に保存される。点検ロボット３４の受信アンテナ３５がデータ通信可能範囲外に達すると、出力アンテナ２４からの計測データの出力が自動的に停止する。

以下、前記受信アンテナ３５が各計測器２１のデータ通信可能範囲内に進入する度に、同様の計測データの収集・保存が繰り返される。したがって、点検ロボット３４が焼却処理施設１内の巡回作業を終了した時には、計測データ記憶媒体に、全ての計測器２１からの計測データが計測器２１毎に分類されて保存されることになる。

前記点検ロボット３４による焼却処理施設１内の巡回作業が終了すると、前記ロボット本体３６の計測データ記憶媒体に記憶される各計測データは、前記中央制御装置４１に受け渡される。こうして受け渡された計測データは、入力部４３より入力されてＩ／Ｏ部４４を介してデータ保存用記憶部４７に送られ保存される。なお、計測データの受け渡し方法としては、例えば、無線ＬＡＮ、赤外線等を無線通信伝達媒体として、計測データ記憶領域からダウンロードする方式が採用される。

前記中央制御装置４１では、このような点検ロボット３４から中央制御装置４１への計測データの受け渡しを、前記点検ロボット３４による焼却処理施設１内の巡回作業が終了する毎に繰り返し行い、前記演算処理部４５では、各巡回作業終了時にそれぞれ受け取った計測データを、例えば、八時台の巡回時における各計測データ、九時台の巡回時における各計測データ…といったように焼却処理施設１内の巡回作業毎に分類して前記データ保存用記憶部４７に保存する処理を実行する。

一方、前記カメラ３７は、点検ロボット３４が焼却処理施設１を巡回している間継続して焼却処理施設１内の撮影を行い、デジタル映像データとして中央制御装置４１に連続的に配信する。このデジタル映像データは、前記映像受信部４２を介して入力され前記データ保存用記憶部４７に巡回作業毎に分類して保存される。

前記中央制御装置４１では、前記計測データ記憶領域に記憶された各計測データが受け渡され、自己のデータ保存用記憶部４７に新たに保存されると、その計測データをデータ保存用記憶部４７に記憶される許容範囲（設定値）と共に前記表示部４９に表示する。そして、表示部４９に表示された計測データを元に、焼却処理施設１の各機器の稼動状態が正常であるか否かがオペレータにより判断される。この結果、各機器の稼動状態に異常があると判断された場合には、その異常に応じた対処がなされる。

このようなオペレータによる状態判断に併せて、各機器の稼動状態の判断を、中央制御装置４１にて行うことも可能である。こうするには、各計測データがデータ保存用記憶部４７に保存される毎に、各々の計測データがデータ保存用記憶部４７に予め保存される許容範囲（設定値）内に収まっているか否かを判断する判断演算を前記演算処理部４５にて実行する。そして、判断演算の結果、全ての計測データのうち一つでも許容範囲から逸脱するデータがあった場合には、機器の稼動状態に異常が生じたと判断し、許容範囲外にある計測データの送信元の計測器２１を特定する文字列（前述の識別番号等）と、範囲外にある計測データの値と許容範囲を前記表示部４９の計測データ用のディスプレイに表示する。これにより、どの機器にどの程度の異常が生じたかが一目瞭然にされる。

また、前記カメラ３７からデジタル映像データとして配信される焼却処理施設１内の映像は、前記表示部４９の映像用ディスプレイに表示され、オペレータは、この表示される映像を監視して、焼却処理施設内に異常があるか否かを判断する。オペレータによって、焼却処理施設１内に異常があると判断された場合には、各焼却処理施設１のマニュアルに沿った適切な対処が速やかに実施される。

本実施形態においては、各計測器２１より出力され、最終的に中央制御装置４１のデータ保存用記憶部４７に保存される計測データに基づき、焼却処理施設１内の各機器の状態監視が行われるので、従来のように、オペレータが、直接焼却処理施設１内を巡回して各機器をチェックする必要がない。したがって、オペレータに係る負担を大幅に軽減することができ、現場点検を安全かつ確実に実施することができる。また、計測データを中央制御装置４１のデータ保存用記憶部４７に、所要期間（例えば、数ヶ月単位）蓄積するようにすれば、この計測データに基づいた各種解析を行うことができ、これにより焼却処理施設１の安定した操業を実現することができる。

また、本実施形態においては、前記カメラ３７から焼却処理施設１内の映像が配信されるので、オペレータは遠隔箇所にて、焼却処理施設１内の異常の有無を視覚的に判断することができる。このため、計測器２１からの計測データに基づく各機器の稼動状態のチェックからでは判断できない箇所（つまり、計測器２１が取り付けられていない箇所）に異常が生じた場合であっても、その異常を確実に発見することができる。

さらに、前記カメラ３７にズーム機能を付加する、あるいは、前記演算処理部４５に、前記カメラ３７から配信される映像の一部を拡大して表示部４９に表示する機能を付加しても良い。このようにすれば、配信される映像の要部を拡大することができるので、焼却処理施設１内に生じた異常をより詳細に分析することができる。

なお、本実施形態においては、映像データに基づいたオペレータの目視による状態判断を行うようにされているが、中央制御装置４１のデータ保存用記憶部４７に保存された最新の映像データと過去の映像データとの比較演算を中央制御装置４１にて行い、それによって焼却処理施設１内の状態判断を行う方式を採用することもできる。

本実施形態においては、点検ロボット３４にカメラ３７を搭載し、焼却処理施設１内の映像をリアルタイムに配信する例について説明したが、このカメラ４７に加えてガス計測器を搭載し、焼却処理施設１内の気体成分を検知し中央制御装置４１に配信するようにしても良い。このようにすれば、例えば、排ガスが焼却処理施設１内に漏出した場合等の異常事態が生じた場合においても、その異常を確実に発見することができる。さらに、点検ロボット３４に音波計測器を搭載するようにすれば、蒸気・ガス漏れ、異常振動等、別の観点から焼却処理施設１内の状態を判断することができるので、確実かつ早期な異常発見により一層寄与することが可能となる。

さらに、前記カメラ３７より配信される焼却処理施設１内の映像を施設内見学者用に用いることにより、焼却処理施設１を見学する見学者があたかも工場内にいるかのように、施設の見学者案内を行うことができ、見学者スペースの設置も不要になるという効果がある。

本発明の一実施形態に係る焼却処理施設の全体概略構成図 焼却処理施設内を巡回する点検ロボットおよび各計測器の概略構成図 中央制御装置のシステム構成図

符号の説明

１ 焼却処理施設
２ 焼却炉
２１ 計測器
２４ 出力アンテナ
３１ レール
３２ 駆動部
３４ 点検ロボット
３５ 受信アンテナ
３６ ロボット本体
３７ カメラ
４１ 中央制御装置
４７ データ保存用記憶部

Claims (4)

1. 焼却処理施設内における機器の稼動状態を監視する焼却処理施設内監視システムにおいて、
   焼却処理施設内の各機器に付設され、各機器の稼動状態に係るデータを収集するとともに、この収集されたデータを出力する出力部を有する計測器と、
   前記計測器の近傍を通過するように焼却処理施設内に配される軌道に沿って巡回するとともに、前記計測器からのデータを受信する受信部と、この受信部により受信されたデータを保存する記憶部を有する巡回装置と、
   前記巡回装置の記憶部に保存されたデータを受け取り管理する中央制御装置を備えることを特徴とする焼却処理施設内監視システム。
2. 前記巡回装置に、焼却処理施設内の映像を撮影するとともに、その映像を前記中央制御装置に配信するカメラが搭載される請求項１に記載の焼却処理施設内監視システム。
3. 前記巡回装置に、焼却処理施設内のガス成分の計測を行うガス計測器が搭載される請求項１または２に記載の焼却処理施設内監視システム。
4. 前記巡回装置に、焼却処理施設内の音波の計測を行う音波計測器が搭載される請求項１〜３のいずれかに記載の焼却処理施設内監視システム。

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