JP2019011915A - ごみ焼却プラントにおけるごみ状態管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な種類や特性のごみを焼却する際にも安定したごみの燃焼を実現する。【解決手段】ごみ焼却プラントにおけるごみ状態管理方法は、ごみ収集車を認識するステップと、認識結果に基づいて、ごみがごみ収集車からごみピット内のどのブロックへ投入されたかを判定するステップと、ごみピットへ投入されたごみを計量するステップと、ごみ収集車が収集するごみのごみ特性を予め定めたデータベースを参照して、ごみ収集車からごみピットへ投入されたごみのごみ特性を判定するステップと、ごみピット内のブロックへ投入されたごみをごみピット内のブロック間で反復的に移動するステップと、ごみピットへ投入されたごみのごみ特性及び計量結果を示すデータ並びにごみクレーンによるごみの移動に関するデータに基づいて、ごみピット内の各ブロックについてのごみ特性を計算するステップと、を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、ごみ焼却プラントにおいて焼却前のごみの状態を管理する方法に関する。

ごみ焼却プラントでは、ごみの効率的な焼却処理や焼却設備への負荷軽減のために、時間的に安定的な燃焼を行うことが求められている。また、ごみの焼却による廃熱を利用した発電の観点からも、時間的に安定な燃焼が必要となっている。このような目的を達成する方法として、ごみ焼却プラントのごみピット内でごみを移動させて撹拌することが行われている（例えば特許文献１参照）。

特許第５１８５１９７号公報

ごみ焼却プラントでは様々な種類のごみが焼却される。したがって、そのようなごみの種類に応じてごみの特性も変わり、ごみの燃焼の安定性に影響を及ぼし得る。

［形態１］形態１によれば、ごみ焼却プラントにおける焼却前のごみの状態を管理する方法であって、車両認識装置によってごみ収集車を認識するステップと、前記認識結果に基づいて、ごみが前記ごみ収集車からごみピット内のどのブロックへ投入されたかを判定するステップと、ごみ計量装置によって、前記ごみピットへ投入されたごみを計量するステップと、前記ごみ収集車が収集するごみのごみ特性を予め定めたデータベースを参照して、前記ごみ収集車から前記ごみピットへ投入されたごみのごみ特性を判定するステップと、ごみクレーンによって、前記ごみピット内の前記ブロックへ投入されたごみを前記ごみピット内のブロック間で反復的に移動するステップと、前記ごみピットへ投入されたごみの前記ごみ特性及び前記計量結果を示すデータ並びに前記ごみクレーンによるごみの移動に関するデータに基づいて、前記ごみピット内の各ブロックについてのごみ特性を計算するステップと、を含む方法が提供される。形態１の方法によれば、様々な種類や特性のごみを焼却する際にも安定したごみの燃焼を実現することができる。

［形態２］形態２によれば、形態１の方法において、前記ごみ特性は、当該ごみの燃えやすさを示す指標である。

［形態３］形態３によれば、形態２の方法において、前記データベースは、前記ごみ焼却プラントの稼動履歴に基づく発熱量を前記ごみ特性として予め記憶している。

［形態４］形態４によれば、形態１から形態３のいずれか１つの形態の方法において、前記データベースから取得したごみ特性を、前記ごみ収集車のごみ回収地区に対応して定められたごみの種類に応じて補正するステップを更に含む。

［形態５］形態５によれば、形態１から形態４のいずれか１つの形態の方法において、前記データベースから取得したごみ特性を雨量に応じて補正するステップを更に含む。

［形態６］形態６によれば、形態５の方法において、前記データベースから取得したご
み特性を、前記ごみ収集車のごみ回収地区毎の雨量に応じて補正するステップを更に含む。

［形態７］形態７によれば、形態１から形態６のいずれか１つの形態の方法において、前記ごみ特性の計算は、ごみが前記ごみピットへ投入されてからの経過時間に更に基づく。

［形態８］形態８によれば、形態１から形態７のいずれか１つの形態の方法において、前記ごみ特性の計算は、前記ごみクレーンによる前記ごみピット内のごみの移動回数に更に基づく。

［形態９］形態９によれば、形態１から形態８のいずれか１つの形態の方法において、前記ごみ特性を計算するステップは、前記ごみピット内の１つのブロックに存在しているごみについてのデータと、当該ブロック内の前記ごみの上へ前記ごみクレーンによって他のブロックから移動し積まれたごみについてのデータとを平均化するステップと、前記平均化されたデータを用いて当該ブロックについてのごみ特性を計算するステップと、を含む。

［形態１０］形態１０によれば、形態１から形態９のいずれか１つの形態の方法において、前記ごみピット内の各ブロックについて計算されたごみ特性を視覚的に表示するステップを更に含む。

［形態１１］形態１１によれば、形態１から形態１０のいずれか１つの形態の方法において、前記ごみクレーンによって前記ごみピット内のごみを移動するステップは、ごみクレーン制御装置によって、前記ごみピット内の各ブロックの前記ごみ特性が均一になるように前記ごみクレーンを制御するステップを含む。

ごみ焼却プラントの概略図を示す。 一実施形態によるごみ焼却プラント管理システムの構成図である。 ごみ焼却プラントのプラットホームとごみピットの一構成例を示す平面図である。 一実施形態によるごみ焼却プラント管理システムの管理装置の動作を示すフローチャートである。 ごみ特性の計算結果の視覚的表示例である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。

図１は、汎用されているストーカ式ごみ焼却プラントの概略図を示しており、図１において、１は焼却炉、２は廃熱ボイラ、３はごみを収納しておくピット、４はホッパ、５はごみをピット３からホッパ４に移すためのクレーン、６はホッパ４の下部からごみを焼却炉１に押し出すための給じん装置である。また、図１において、２１はプラットホームであり、該プラットホーム２１からごみ収集車２２で収集されたごみがごみピット３内に投入される。焼却炉１は、図１の左側から、乾燥帯、燃焼１帯、燃焼２帯、後燃焼帯を含み、それぞれに設けられたストーカ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄによって焼却炉１内でごみを移送させるとともに、それぞれの下部に設けられた空気量調整バルブＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄを介して下部から空気が吹き上げ供給される。また、焼却炉１の出口からも空気が供給される。ごみ焼却後に残る灰は、灰排出路８から排出される。図示していないが、ごみ焼却プラントはまた、焼却によって生じる排ガス中のばいじん及びダイオキシン等の有害ガ
スを取り除く手段等も備えている。また、発電機も図示を省略している。

図２は、一実施形態によるごみ焼却プラント管理システム１００の構成図である。ごみ焼却プラント管理システム１００は、管理装置１１０と、車両認識装置１２０と、ごみ計量装置１３０と、データベース１４０と、ごみクレーン制御装置１５０と、ごみ認識装置１６０とを備える。管理装置１１０、車両認識装置１２０、ごみ計量装置１３０、データベース１４０、ごみクレーン制御装置１５０、及びごみ認識装置１６０は、例えばごみ焼却プラント内に敷設された構内ＬＡＮ等のネットワークを介して、相互に通信可能に接続されている。

車両認識装置１２０は、ごみ焼却プラントへごみを運んできたごみ収集車２２を認識するための装置である。例えば、車両認識装置１２０は、ごみ焼却プラントのプラットホーム２１の近傍に設置されたカメラ１２２を備える。カメラ１２２は、プラットホーム２１においてごみをごみピット３へ投入するごみ収集車２２を撮像する。撮像画像は、静止画像又は動画像のいずれであってもよい。車両認識装置１２０は、カメラ１２２によって撮像された画像をネットワークを介して管理装置１１０へ送信する。別の例として、車両認識装置１２０は、ごみ収集車２２に備え付けられたＩＣタグを識別するためのＩＣタグリーダを備え、識別されたＩＣタグの情報を管理装置１１０へ送信するのであってもよい。

ごみ計量装置１３０は、ごみ収集車２２からごみピット３へ投入されたごみの重量を計量するための装置である。例えば、ごみ計量装置１３０は、プラットホーム２１へ入場する前のごみ収集車２２の総重量を計量する第１計量機１３２と、プラットホーム２１から出場した後のごみ収集車２２の総重量を計量する第２計量機１３４とを備える。第１計量機１３２によって計量される重量は、ごみ収集車２２の車両重量とごみ収集車２２内に積載されているごみの重量とを含む。ごみ収集車２２は、第１計量機１３２を通過後に、ごみをごみピット３へ投入する。第２計量機１３４によって計量される重量は、ごみ収集車２２の車両重量を表す。第１計量機１３２と第２計量機１３４によって計量される重量の差から、ごみピット３へ投入されたごみの重量を知ることができる。ごみ計量装置１３０は、第１計量機１３２によって計量された重量と第２計量機１３４によって計量された重量の各値を、ネットワークを介して管理装置１１０へ送信する。

ごみクレーン制御装置１５０は、クレーン５（図１参照）の動作を制御するための装置である。例えば、ごみクレーン制御装置１５０は、管理装置１１０からの指示に従って、クレーン５にごみピット３内のごみを撹拌する動作を行わせる。ごみピット３内のごみの撹拌とは、ごみピット３内のあるブロックに積まれているごみの一部分をクレーン５で掴んで、ごみピット３内の別のブロックへ移動する、又はクレーン５で掴んだごみを再び同一ブロックに落とすことである。ごみの撹拌を繰り返し行うことで、ごみピット３内のごみを均質に混ぜることができ、これにより、焼却炉１でのごみの燃え方を均質にすることができる。管理装置１１０からの指示に代えて、ごみクレーン制御装置１５０は、ごみクレーン５を操作するオペレータからの操作指示に従って、クレーン５に撹拌動作を行わせてもよい。管理装置１１０からの指示及びオペレータからの操作指示は、ごみピット３内のどのブロックからどのブロックへごみを移動させるべきかを示す指示を含み、ごみクレーン制御装置１５０は、それらの指示に従って、クレーン５によるごみピット３内のごみの移動を制御する。

ごみ認識装置１６０は、ごみピット３内のごみを認識するための装置である。ごみ認識装置１６０は、例えば、不図示のカメラで撮影したごみピット３内のごみの表面の画像を分析することにより、ごみピット３のブロック毎にごみを認識する。一例として、ごみの表面の画像の分析は、ごみピット３のブロック毎に画像（ごみの表面）の色を判定することに基づくことができる。例えば、ごみ表面の色が白色である場合、その部分のごみの種
類は紙類であると推定でき、ごみ表面の色が茶色である場合、その部分のごみの種類は段ボールであると推定でき、ごみ表面の色が緑色である場合、その部分のごみの種類は草や葉等であると推定できる。ごみ認識装置１６０は、更に、ごみピット３の各ブロックについて同色化率を算出してもよい。同色化率は、当該ブロックのごみ表面の色がどのくらい同じ色であるかを示す指標である。例えば、同色化率は０〜１００％の数値で表すことができ、同色化率１００％は、そのブロック全体が同一色で占められていることを示す。ごみ認識装置１６０は、算出した同色化率に基づいて、ごみピット３内のごみの分布に偏りがあるかどうかを判定することもできる。例えば、ごみピット３内のあるブロックが同色化率１００％の白色であり、別のブロックが同色化率１００％の緑色であった場合、これらのブロック間ではごみの種類が異なっており、そのためごみピット３にはごみの分布の大きな偏りがある、と判定することができる。ごみ表面画像の分析の別の例として、ごみピット３内のごみの表面の形状が識別されてもよい。例えば、ごみピット３内のごみの表面は、平坦である場合もあるし、段差や凹凸を有している場合もある。ごみ認識装置１６０は、ごみ表面画像からごみピット３内のごみの表面の形状を識別し、識別された形状（例えば段差の大きさ）に基づいて、ごみピット３の各ブロックにおけるごみの高さ（ごみピット３の床面からの高さ）を求めることができる。

図３は、ごみ焼却プラントのプラットホーム２１とごみピット３の一構成例を示す平面図である。図３の例では、プラットホーム２１は、１番扉２１１、２番扉２１２、３番扉２１３、及び４番扉２１４を有する。ごみ収集車２２は、１番扉２１１、２番扉２１２、３番扉２１３、又は４番扉２１４のいずれかから、ごみをごみピット３へ投入することができる。また、図３に示されるように、ごみピット３は、例えば、受け入れピット３１、撹拌ピット３２、及び貯留ピット３３から構成される。受け入れピット３１は、ごみ収集車２２からごみピット３へ投入されたごみが最初に到着する、ごみピット３内の部分的な領域である。例えば受け入れピット３１は、プラットホーム２１の各扉２１１〜２１４の近傍に位置する。撹拌ピット３２は、ごみの撹拌を行うためのごみピット３内の部分的な領域である。貯留ピット３３は、十分な撹拌が終わった後のごみを焼却前に一時的に貯留しておくための領域である。図３の例では、ごみピット３の全体は、横に１７ブロック縦に４ブロックの計６８ブロックから構成されている。

図４は、一実施形態によるごみ焼却プラント管理システム１００の管理装置１１０の動作を示すフローチャートである。

管理装置１１０又は車両認識装置１２０は、ステップ４１０において、どのごみ収集車２２からのごみがごみピット３（受け入れピット３１）のどのブロックへ投入されたかを判定する。例えば、車両認識装置１２０は、カメラ１２２から、ごみピット３へごみを投入しているごみ収集車２２の画像を取得する。車両認識装置１２０は、カメラ１２２から取得した画像に対して画像認識処理を行うことによって、ごみピット３へごみを投入しているごみ収集車２２のナンバープレートを識別する。また例えば、プラットホーム２１の各扉２１１〜２１４には当該扉を特定するための文字又は数字が描かれている。車両認識装置１２０は、カメラ１２２からの画像の画像認識処理により、画像中にごみ収集車２２と一緒に写っている扉の文字又は数字を識別する。プラットホーム２１の各扉２１１〜２１４は、ごみピット３の受け入れピット３１内の各ブロックに対応している。車両認識装置１２０は、カメラ１２２から取得した画像において識別したごみ収集車２２のナンバープレート及びプラットホーム２１の扉の文字又は数字に基づいて、どのごみ収集車２２からのごみが受け入れピット３１のどのブロックへ投入されたかを判定することが可能である。

次に、管理装置１１０は、ステップ４２０において、ごみ収集車２２からごみピット３へ投入されたごみのごみ特性を判定する。ごみ特性は、例えばごみの燃えやすさを示す指
標である。ごみの燃えやすさを示す指標の例として、そのごみを燃やした時に発生する熱量を用いることができる。例えば、データベース１４０には、ごみ焼却プラントの稼動履歴に基づく発熱量の情報が予め記憶されている。一例として、データベース１４０には、過去の所定期間（例えば３年間）にわたる、ごみ焼却プラントの月毎の発熱量の情報が予め記憶されている。ごみ焼却プラントの月毎の発熱量は、例えば、ごみ焼却プラントにおけるごみの焼却処理を制御するために広く利用されている不図示の自動燃焼制御装置から取得して、データベース１４０に予め記憶させておくことができる。管理装置１１０は、データベース１４０に記憶されている現在の月に対応するごみ焼却プラントの発熱量の履歴情報を参照することにより、ごみピット３へ投入されたごみの発熱量を特定することができる。

管理装置１１０は、ごみの回収地区に基づいてごみ特性を補正してもよい。例えば、管理装置１１０は、ステップ４１０で識別されたナンバープレートのごみ収集車２２が自治体のどの地区からごみを回収してきたかを、データベース１４０を参照して特定する。更に、管理装置１１０は、特定したごみ回収地区から排出されるごみの種類に応じた補正係数を、データベース１４０を参照して特定する。一例として、飲食店や商店街から排出されるごみには生ごみが多く含まれるため、補正係数は発熱量を小さくするような値に設定される。またオフィス街から排出されるごみには紙類が多く含まれるため、補正係数は発熱量を大きくするような値に設定される。管理装置１１０は、このようなごみの種類に応じた補正係数に基づいて、ごみ特性を補正する。これにより、ごみ焼却プラントにおけるごみの状態管理を精度良く行うことができる。

管理装置１１０は更に、雨量に基づいてごみ特性を補正してもよい。例えば、管理装置１１０は、ごみ回収地区毎の雨量のデータをデータベース１４０から取得し、その雨量の値に応じた補正係数を用いてごみ特性を補正する。一例として、収集当日の雨量が多い地区から回収されてきたごみは雨水を多く含んで燃えにくいため、収集当日の雨量が多い地区から回収されてきたごみに対しては、補正係数は発熱量をより小さくするような値に設定される。これにより、ごみ焼却プラントにおけるごみの状態管理を精度良く行うことができる。

次に、管理装置１１０は、ステップ４３０において、ごみピット３内の各ブロックについてのごみ特性（ごみ質安定度）を計算する。一例として、管理装置１１０は、ごみ比重、ごみ質、経過時間、移動回数、温度、高さなどをパラメータとしてごみ質安定度を計算する。

ここで、ごみ比重は、ごみ認識装置１６０及びごみクレーン制御装置１５０から得られる当該ブロックのごみの比重を示すパラメータであり、ごみ質は、当該ブロックのごみの発熱量を示すパラメータであり、経過時間は、当該ブロックのごみがごみピット３へ投入されてから経過した時間を示すパラメータであり、移動回数は、ごみクレーン５が当該ブロックのごみをごみピット３内で移動した回数を示すパラメータであり、温度は、当該ブロックの温度を示すパラメータであり、高さは、ごみピット３の床面から当該ブロックまでの高さである。一例として、ごみ質安定度は、その値が大きいほど、当該ブロックのごみを燃焼させた時に安定した燃焼が可能であることを表す。

なお、ごみクレーン５は、ごみピット３内のごみをブロック単位で掴んで移動させてもよいし、各ブロックを高さ方向に複数に分割したサブブロック単位で掴んで移動させてもよい。サブブロック単位で移動させる場合、管理装置１１０は、まず、移動対象のサブブロックについての上記各パラメータと、移動先のサブブロックについての上記各パラメータとを両者の高さに応じて按分（平均化）し、次に、按分後のパラメータを上記式に代入することにより、２つのサブブロックを合わせたブロックについてのごみ質安定度を計算
する。

次に、管理装置１１０は、ステップ４４０において、ごみピット３内の各ブロックについてのごみ特性（ごみ質安定度）の計算結果を、例えば図５のように視覚的に表示する。この視覚表示を見ることにより、例えばごみクレーン５のオペレータは、ごみピット３内のどのブロックをどのブロックの上へ移動させればよいかを容易に把握することができる。

次に、管理装置１１０は、ステップ４５０において、ごみピット３内の各ブロックについてのごみ特性（ごみ質安定度）の計算結果に基づいて、ごみクレーン５でごみピット３内のごみを撹拌するための指示をごみクレーン制御装置１５０へ送信する。例えば、管理装置１１０は、ごみ質安定度の値が相対的に低いブロックのごみを、ごみ質安定度の値が相対的に高いブロックのごみの上へ移動するよう、ごみクレーン制御装置１５０に指示する。あるいは、管理装置１１０は、ごみ質安定度の値が相対的に高いブロックのごみを、ごみ質安定度の値が相対的に低いブロックのごみの上へ移動するよう、ごみクレーン制御装置１５０に指示してもよい。ごみ質安定度の値が低いブロックのごみとごみ質安定度の値が高いブロックのごみを混ぜることにより、ごみピット３内のごみを均質にすることができる。あるいはまた、管理装置１１０は、ごみ質安定度の値が相対的に低いブロックのごみを一旦持ち上げ、そのまま同じ場所に落とすようごみクレーン制御装置１５０に指示してもよい。更に、管理装置１１０は、ごみ質安定度の値が所定の閾値を上回っているブロックがある場合には、そのブロックのごみを撹拌ピット３２から貯留ピット３３へ移動するようごみクレーン制御装置１５０に指示する。

以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。例えば、実施例はストーカ炉で説明したが、流動床炉、ロータリーキルン炉などのごみ焼却プラントに適用することもできる。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

１ 焼却炉
２ 廃熱ボイラ
３ ごみピット
４ ホッパ
５ ごみクレーン
６ 給じん装置
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ ストーカ
８ 灰排出路
２１ プラットホーム
２２ ごみ収集車
１００ ごみ焼却プラント管理システム
１１０ 管理装置
１２０ 車両認識装置
１２２ カメラ
１３０ ごみ計量装置
１３２ 第１計量機
１３４ 第２計量機
１４０ データベース
１５０ ごみクレーン制御装置
１６０ ごみ認識装置
２１１、２１２、２１３、２１４ 扉
３１ 受け入れピット
３２ 撹拌ピット
３３ 貯留ピット

Claims (11)

1. ごみ焼却プラントにおける焼却前のごみの状態を管理する方法であって、
   車両認識装置によってごみ収集車を認識するステップと、
   前記認識結果に基づいて、ごみが前記ごみ収集車からごみピット内のどのブロックへ投入されたかを判定するステップと、
   ごみ計量装置によって、前記ごみピットへ投入されたごみを計量するステップと、
   前記ごみ収集車が収集するごみのごみ特性を予め定めたデータベースを参照して、前記ごみ収集車から前記ごみピットへ投入されたごみのごみ特性を判定するステップと、
   ごみクレーンによって、前記ごみピット内の前記ブロックへ投入されたごみを前記ごみピット内のブロック間で反復的に移動するステップと、
   前記ごみピットへ投入されたごみの前記ごみ特性及び前記計量結果を示すデータ並びに前記ごみクレーンによるごみの移動に関するデータに基づいて、前記ごみピット内の各ブロックについてのごみ特性を計算するステップと、
   を含む方法。
2. 前記ごみ特性は、当該ごみの燃えやすさを示す指標である、請求項１に記載の方法。
3. 前記データベースは、前記ごみ焼却プラントの稼動履歴に基づく発熱量を前記ごみ特性として予め記憶している、請求項２に記載の方法。
4. 前記データベースから取得したごみ特性を、前記ごみ収集車のごみ回収地区に対応して定められたごみの種類に応じて補正するステップを更に含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記データベースから取得したごみ特性を雨量に応じて補正するステップを更に含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記データベースから取得したごみ特性を、前記ごみ収集車のごみ回収地区毎の雨量に応じて補正するステップを更に含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記ごみ特性の計算は、ごみが前記ごみピットへ投入されてからの経過時間に更に基づく、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記ごみ特性の計算は、前記ごみクレーンによる前記ごみピット内のごみの移動回数に更に基づく、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記ごみ特性を計算するステップは、
   前記ごみピット内の１つのブロックに存在しているごみについてのデータと、当該ブロック内の前記ごみの上へ前記ごみクレーンによって他のブロックから移動し積まれたごみについてのデータとを平均化するステップと、
   前記平均化されたデータを用いて当該ブロックについてのごみ特性を計算するステップと、
   を含む、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記ごみピット内の各ブロックについて計算されたごみ特性を視覚的に表示するステップを更に含む、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記ごみクレーンによって前記ごみピット内のごみを移動するステップは、ごみクレーン制御装置によって、前記ごみピット内の各ブロックの前記ごみ特性が均一になるように
    前記ごみクレーンを制御するステップを含む、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の方法。