JP2020186838A - Waste incinerator, and control method of refuse feeding device of waste incinerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を焼却する廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却炉の給塵装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a waste incinerator that incinerates waste such as municipal waste and a method for controlling a dust supply device of the waste incinerator.
廃棄物焼却炉には、廃棄物が投入されるホッパ、廃棄物を燃焼させる炉が設けられる。ホッパの底部には、ホッパに投入された廃棄物を炉に押し出す給塵装置が設けられる。炉の底部には、廃棄物に燃焼用空気を供給すると共に、廃棄物を搬送する火格子が設けられる。給塵装置によって押し出された廃棄物は、炉の火格子上に供給される。 The waste incinerator is provided with a hopper into which the waste is put and a furnace for burning the waste. At the bottom of the hopper, a dust supply device is provided to push the waste put into the hopper into the furnace. At the bottom of the furnace, a grate that supplies combustion air to the waste and transports the waste is provided. The waste extruded by the dust feeder is supplied onto the grate of the furnace.
廃棄物を継続的に安定燃焼させるためには、炉に廃棄物を定量供給することが重要である。すなわち、一定発熱量の廃棄物を一定速度で火格子上に供給するのが理想である。廃棄物の定量供給性を向上させるために、特許文献1には、給塵装置を上下2段の給塵機から構成し、炉内の廃棄物の燃焼状況に基づいて上給塵機と下給塵機を制御する廃棄物焼却炉に関する技術が開示されている。
In order to continuously and stably burn waste, it is important to supply a fixed amount of waste to the furnace. That is, it is ideal to supply a constant calorific value of waste onto the grate at a constant speed. In order to improve the quantitative supply of waste,
ところで、ホッパに投入される廃棄物の種類は様々であるため、その性状は変動する。例えば、ホッパには水分を多く含んだ廃棄物(発熱量が低い)が投入されるときも、水分が少ない廃棄物が投入されるときもある。水分を多く含んだ廃棄物は、ホッパ内で圧密され、強固に固着する場合がある。この場合、廃棄物を給塵装置によって押し出しても火格子上に落下せず、受床上に堆積していき(棚吊り)、あるタイミングで一度に大量の廃棄物が火格子上に落下する(どか落ち)といった現象が発生しやすくなる。 By the way, since there are various types of waste put into the hopper, the properties of the waste vary. For example, a waste containing a large amount of water (low calorific value) may be charged into the hopper, or a waste having a low water content may be charged into the hopper. Moisture-rich waste may be consolidated in the hopper and firmly adhered. In this case, even if the waste is pushed out by the dust supply device, it does not fall on the grate, but accumulates on the receiving floor (hanging on the shelf), and a large amount of waste falls on the grate at one time (suspended on the shelf). Phenomena such as (dropping) are likely to occur.
この棚吊り現象やどか落ち現象は、特許文献1に開示された技術のように、炉内の廃棄物の燃焼状況に基づいて上給塵機と下給塵機を制御するだけでは対応することができない。なぜならば、特許文献1に開示された技術では、棚吊り現象やどか落ち現象が発生した後の炉内の燃焼状況を基に上給塵機と下給塵機を制御しているため、時々刻々と変化する状況に時間的遅れが生じてしまい、制御が後手となるからである。このため、廃棄物の定量供給性を担保することが困難になるという課題があった。
This shelving phenomenon and the drop-off phenomenon can be dealt with by simply controlling the upper dust dispenser and the lower dust dispenser based on the combustion state of the waste in the furnace, as in the technique disclosed in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、廃棄物の定量供給性を向上させることができる廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却炉の給塵装置の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a waste incinerator and a method for controlling a dust supply device of a waste incinerator, which can improve the quantitative supply of waste. And.
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、ホッパに投入された廃棄物を押し出して火格子上に供給する給塵装置と、前記給塵装置を制御する制御装置と、を備える火格子式焼却炉において、前記給塵装置は、受床上に上下に配置される上給塵機と下給塵機を有し、前記制御装置は、水分センサが検出する前記ホッパ内の廃棄物の水分、圧力センサが検出する前記上給塵機及び/又は前記下給塵機の油圧シリンダの油圧、並びに熱画像撮像装置が撮像した前記受床上の廃棄物の熱画像に基づいて取得した前記受床上の廃棄物の性状のうち、少なくとも一つに基づいて、前記上給塵機と前記下給塵機を制御する廃棄物焼却炉である。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention includes a dust supply device that pushes out the waste put into the hopper and supplies it onto the grate, and a control device that controls the dust supply device. In the lattice type incinerator, the dust supply device has an upper dust supply machine and a lower dust supply machine arranged vertically on the receiving floor, and the control device is a waste in the hopper detected by a moisture sensor. The receiver acquired based on the water content, the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder of the upper dust dispenser and / or the lower dust dispenser detected by the pressure sensor, and the thermal image of the waste on the floor imaged by the thermal image imaging device. A waste incinerator that controls the upper dust dispenser and the lower dust dispenser based on at least one of the properties of waste on the floor.
本発明の他の態様は、ホッパに投入された廃棄物を押し出して火格子上に供給する廃棄物焼却炉の給塵装置の制御方法において、前記給塵装置は、受床上に上下に配置される上給塵機と下給塵機を有し、水分センサが検出する前記ホッパ内の廃棄物の水分、圧力センサが検出する前記上給塵機及び/又は前記下給塵機の油圧シリンダの油圧、並びに熱画像撮像装置が撮像した前記受床上の廃棄物の熱画像に基づいて取得した前記受床上の廃棄物の性状のうち、少なくとも一つに基づいて、前記上給塵機と前記下給塵機を制御する廃棄物焼却炉の給塵装置の制御方法である。 Another aspect of the present invention is a method of controlling a dust supply device of a waste incinerator that pushes out the waste charged into the hopper and supplies it onto the grate, in which the dust supply devices are arranged vertically on the receiving floor. The water content of the waste in the hopper detected by the moisture sensor, the upper dust dispenser and / or the hydraulic cylinder of the lower dust dispenser detected by the pressure sensor. Based on at least one of the properties of the waste on the floor obtained based on the thermal image of the waste on the floor taken by the hydraulic and thermal image imaging device, the upper dust dispenser and the lower It is a control method of the dust supply device of the waste incinerator that controls the dust dispenser.
本発明の廃棄物焼却炉によれば、ホッパ内の廃棄物の水分、上給塵機及び/又は下給塵機の油圧シリンダの油圧、熱画像撮像装置が撮像した受床上の廃棄物の熱画像に基づいて取得した受床上の廃棄物の性状のうち、少なくとも一つに基づいて、上給塵機と下給塵機を制御するので、廃棄物の棚吊り現象やどか落ち現象が発生するのを未然に防止することができる。したがって、廃棄物の定量供給性を向上させることができる。 According to the waste incinerator of the present invention, the water content of the waste in the hopper, the oil pressure of the hydraulic cylinder of the upper dust dispenser and / or the lower dust dispenser, and the heat of the waste on the floor imaged by the thermal image capturing apparatus. Since the upper dust dispenser and the lower dust dispenser are controlled based on at least one of the properties of the waste on the floor acquired based on the image, the waste shelf suspension phenomenon and the drop-off phenomenon occur. Can be prevented. Therefore, the quantitative supply of waste can be improved.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の廃棄物焼却炉を詳細に説明する。ただし、本発明の廃棄物焼却炉は種々の形態で具体化することができ、明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。 Hereinafter, the waste incinerator according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the waste incinerator of the present invention can be embodied in various forms, and is not limited to the embodiments described in the specification. The present embodiment is provided with the intention of allowing those skilled in the art to fully understand the invention by adequately disclosing the specification.
図1は、本発明の一実施形態の廃棄物焼却炉1の縦断面図を示す。本実施形態の廃棄物焼却炉1は、内部に主燃焼室3と二次燃焼室4が形成される炉本体2と、廃棄物Wが投入されるホッパ5と、ホッパ5の底部に設けられ、廃棄物Wを炉本体2へ供給する給塵装置6と、炉本体2内での廃棄物Wの燃焼により生ずる排ガスを排出する排気部9と、廃棄物Wの燃焼後の灰分を排出する灰分排出部10と、を有する。
FIG. 1 shows a vertical sectional view of a
主燃焼室3の底部には、火格子11が設けられる。火格子11は、可動火格子と、固定火格子と、を備える。火格子11上の廃棄物Wは、可動火格子の往復運動により前方へ送られながら、乾燥、燃焼、後燃焼させられる。
A
火格子11は、上流側から順番に乾燥火格子11a、燃焼火格子11b、後燃焼火格子11cに分類される。乾燥火格子11aでは、主に廃棄物Wの乾燥と着火が行われる。燃焼火格子11bでは、主に廃棄物Wの熱分解と熱分解により発生した可燃性ガスと固定炭素分(チャー)の燃焼が行われる。後燃焼火格子11cでは、燃焼段で燃え残った固定炭素分(チャー)を燃焼させ、廃棄物Wを完全燃焼させる。後燃焼火格子11c上の灰分は、灰分排出部10から排出される。
The
乾燥火格子11a、燃焼火格子11b、及び後燃焼火格子11cそれぞれの風箱12a,12b,12cには、送気管13により一次燃焼用空気が送入される。送気管13には、ダンパ14を介して圧送ブロワ15が接続される。一次燃焼用空気は、火格子11を経由して炉本体2に供給される。一次燃焼用空気の量は、ダンパ14によって調整される。
Air for primary combustion is sent into the
主燃焼室3の燃焼ガス下流側には、二次燃焼室4が設けられる。二次燃焼室4では、未燃ガスが二次燃焼させられる。二次燃焼後の排ガスは、排気部9から排出される。二次燃焼室4には、図示しない廃熱ボイラが設けられる。二次燃焼後の排ガスは、廃熱ボイラによって熱回収される。廃熱ボイラで回収された熱によって発生する蒸気は、発電機による発電のために用いられる。
A
受床23上には、給塵装置6が設けられる。給塵装置6は、受床23上に上下に配置される上給塵機7と下給塵機8を備える。下給塵機8は、受床23上を進退可能に設けられる下プッシャ8aと、下プッシャ8aを進退させる油圧シリンダ8bと、を備える。上給塵機7は、下プッシャ8a上を進退可能に設けられる上プッシャ7aと、上プッシャ7aを進退させる油圧シリンダ7bと、を備える。
A
上給塵機7及び下給塵機8それぞれの油圧シリンダ7b,8bには、図示しない油圧ポンプから切替え弁を介して油圧が供給される。制御装置21によって切替え弁を制御することで、上給塵機7と下給塵機8が制御される。上給塵機7と下給塵機8は、制御装置21によって独立して制御され、これらは、一体的に動作するのではなく、独立して動作する。
Flood control is supplied to the
上給塵機7と下給塵機8の前進端位置、移動速度、ストローク幅、後進端位置は、上給塵機7と下給塵機8それぞれで独立して設定される。この実施形態では、図2(a)に示すように、上給塵機7(上プッシャ7a)の炉長方向寸法は、下給塵機8のそれよりも短い。上給塵機7の前進端位置及び後退端位置は、下給塵機8のそれよりも後方にある。上給塵機7のストローク幅L1は、下給塵機8のストローク幅L2よりも大きい。上給塵機7の稼働速度は、下給塵機8のそれよりも遅い。これにより、落差壁16上の落ち口近くの廃棄物Wがほぐれて、廃棄物Wの落下がスムーズになり、廃棄物Wの定量供給性が向上する。また、上給塵機7の前進端位置を下給塵機8のそれよりも後方に設定することで、下給塵機8(下プッシャ8a)上の廃棄物Wを上給塵機7によって下給塵機8の前方に押し出すことができる。
The forward end position, moving speed, stroke width, and backward end position of the
図1に示すように、上給塵機7と下給塵機8の油圧シリンダ7b,8bには、圧力センサ17,18が取り付けられる。圧力センサ17,18は、油圧シリンダ7b,8bの油圧を検出し、油圧の情報を制御装置21に送る。圧力センサ17,18によって油圧シリンダ7b,8bの油圧を検出することで、上給塵機7と下給塵機8の前方の廃棄物Wの固着具合を知ることができる。
As shown in FIG. 1,
ホッパ5の壁には、水分センサ19が設けられる。水分センサ19は、ホッパ5内の廃棄物Wの水分を検出し、検出した廃棄物Wの水分の情報を制御装置21に送る。水分センサ19には、種々の方式を採用することができ、例えば透過型マイクロ波強度方式、接触型静電容量方式、透過型静電容量方式、赤外線強度方式を採用することができる。また、水分を多く含んだ廃棄物Wは、ホッパ5内で固着しやすい。そこで、水分センサ19によってホッパ5内の廃棄物Wの水分を検出することで、ホッパ5内の廃棄物Wの固着具合を知ることができる。
A
ホッパ5に投入された廃棄物Wの上方には、レベル計20が設けられる。レベル計20は、廃棄物Wの高さを検出し、検出した廃棄物Wの高さの情報を制御装置21に送る。また、水分センサ19の位置(水分測定位置)の廃棄物Wが給塵装置6に到達するまでにはタイムラグがある。そこで、制御装置21は、廃棄物Wの高さに基づいて、廃棄物Wの降下速度を算出し、廃棄物Wが水分測定位置から給塵装置6に到達するまでのタイムラグを算出する。
A
炉本体2の灰分排出部10側の側壁には、熱画像撮像装置としての赤外線カメラ22が設けられる。赤外線カメラ22は、受床23上に堆積する廃棄物Wの熱画像を撮像する。赤外線カメラ22は、特定波長の赤外線を検出することにより、熱画像を取得する。
An
制御装置21は、図1の制御装置21の機能ブロック図に示すように、画像処理部31と、性状判定部32と、制御部33と、を備える。
As shown in the functional block diagram of the
画像処理部31は、赤外線カメラ22から一定時間毎に入力される熱画像に対して、平滑化処理等の画像処理を施す。
The
性状判定部32は、画像処理部31によって画像処理が施された熱画像に基づいて、受床23上の廃棄物Wの性状を判定する。性状は、例えば受床23上の廃棄物Wの層厚、受床23上の廃棄物Wの落差壁16からの突出量、受床23上の廃棄物Wの水分、受床23上の廃棄物Wの種類(プラスチックが多い廃棄物W、紙ごみが多い廃棄物W)等である。受床23上の廃棄物Wの性状を取得することで、受床23上の廃棄物Wの固着具合を知ることができる。性状判定部32は、学習部32bの機械学習によって構築される識別部32aを備えてもよい。
The
図3は、廃棄物Wの性状を取得する処理の流れを示すフローチャートである。まず、赤外線カメラ22により受床23上の廃棄物Wの熱画像が取得される。熱画像は、画像処理部31を介して性状判定部32に入力される(S1)。図4は、熱画像を模式的に示す。性状判定部32は、受床23上の廃棄物Wの熱画像から特徴量(例えば熱画像の各画素の輝度値)を取得する(S2)。次いで、性状判定部32は、特徴量に基づいて、廃棄物Wの性状、例えば受床23上の廃棄物Wの層厚、落差壁16からの廃棄物Wの突出量、廃棄物Wの水分、廃棄物Wの種類等を判定する(S3)。
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processing for acquiring the properties of the waste W. First, the
図1に示すように、制御部33は、水分センサ19からの入力、圧力センサ17,18からの入力、及び性状判定部32からの入力の少なくとも一つに基づいて、上給塵機7と下給塵機8を制御する。すなわち、制御部33は、水分センサ19からの入力、圧力センサ17,18からの入力、又は性状判定部32からの入力のいずれか一つに基づいて、上給塵機7と下給塵機8を制御してもよいし、水分センサ19からの入力、圧力センサ17,18からの入力、及び性状判定部32からの入力の二つに基づいて、上給塵機7と下給塵機8を制御してもよいし、水分センサ19からの入力、圧力センサ17,18からの入力、及び性状判定部32からの入力の三つに基づいて、上給塵機7と下給塵機8を制御してもよい。
As shown in FIG. 1, the control unit 33 and the
具体的には、制御部33は、水分センサ19が検出したホッパ5内の廃棄物Wの水分が変動するとき(例えばホッパ5内の水分が所定のしきい値よりも高いとき)、上給塵機7と下給塵機8の操作パラメータの指令値を変化させる。上記のように、廃棄物Wが水分測定位置から給塵装置6に到達するまでタイムラグが存在する。制御部33は、このタイムラグを考慮して、上給塵機7と下給塵機8の指定値を変化させる。
Specifically, when the moisture content of the waste W in the
同様に、制御部33は、圧力センサ17,18が検出した油圧シリンダ7b,8bの油圧が変動するとき(例えば油圧シリンダ7b,8bの油圧が所定のしきい値よりも高いとき)、上給塵機7と下給塵機8の操作パラメータの指令値を変化させる。また、制御部33は、赤外線カメラ22が撮像した熱画像に基づいて取得した受床23上の廃棄物Wの性状が変動するとき(例えば廃棄物Wの層厚が所定のしきい値よりも高いとき)、上給塵機7と下給塵機8の操作パラメータの指令値を変化させる。
Similarly, when the oil pressure of the
実際には、制御装置21には、他の入力に基づいて上給塵機7と下給塵機8の操作パラメータの指令値を調整する他の制御部も含まれる。また、制御部33は、火格子11上の廃棄物Wの層厚等の入力に基づいて、火格子11の操作パラメータ(可動火格子の速度等)とダンパ14の操作パラメータ(ダンパ14の開度等)の指令値を調整する。
Actually, the
制御装置21の機能ブロックは、集積回路(ICチップ等)に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現されてもよいし、ソフトウェアによって実現されてもよい。後者の場合、制御装置21は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムを実行するコンピュータを備える。
The functional block of the
制御部33が上給塵機7と下給塵機8の指令値を変化させると、上給塵機7と下給塵機8の動作モードが図2(a)に示す通常運転モードから図2(b)に示すほぐし運転モードに切り替わる。ほぐし運転モードでは、下給塵機8を上給塵機7よりも前に出し、下給塵機8の動きを細かくする。すなわち、下給塵機8のストローク幅をL2からL3に小さくし、かつ単位時間当たりの往復回数を多くする。下給塵機8の前進端位置、下給塵機8の速度は、通常運転モードと同一である。上給塵機7は通常運転モードと同じ動きにする。これにより、固着した廃棄物Wをほぐすことができる。
When the control unit 33 changes the command values of the
なお、上記とは逆に、ほぐし運転モードにおいて、上給塵機7のストローク幅を小さくし、かつ単位時間当たりの往復回数を多くしてもよい。また、上給塵機7と下給塵機8の両方のストローク幅を小さくし、かつ単位時間当たりの往復回数を多くしてもよい。
Contrary to the above, in the loosening operation mode, the stroke width of the
以上に本実施形態の廃棄物焼却炉の構成を説明した。本発明の廃棄物焼却炉は上記の実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に具現化できる。 The configuration of the waste incinerator of the present embodiment has been described above. The waste incinerator of the present invention is not limited to being embodied in the above embodiment, and can be embodied in other embodiments without changing the gist of the present invention.
例えば、上記実施形態では、受床23上に上下に2段の給塵機を配置した例を説明したが、受床23上に上下に3段以上の給塵機を配置してもよい。また、上給塵機7と下給塵機8を受床23の幅方向に2列以上配置してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the example in which the two-stage dust dispenser is arranged vertically on the receiving
1…廃棄物焼却炉
5…ホッパ
6…給塵装置
7…上給塵機
7b,8b…油圧シリンダ
8…下給塵機
11…火格子
17,18…圧力センサ
19…水分センサ
21…制御装置
22…赤外線カメラ(熱画像撮像装置)
23…受床
W…廃棄物
1 ...
23 ... Floor W ... Waste
Claims (5)
前記給塵装置は、受床上に上下に配置される上給塵機と下給塵機を有し、
前記制御装置は、水分センサが検出する前記ホッパ内の廃棄物の水分、圧力センサが検出する前記上給塵機及び/又は前記下給塵機の油圧シリンダの油圧、並びに熱画像撮像装置が撮像した前記受床上の廃棄物の熱画像に基づいて取得した前記受床上の廃棄物の性状のうち、少なくとも一つに基づいて、前記上給塵機と前記下給塵機を制御する廃棄物焼却炉。 In a grate-type incinerator including a dust supply device that pushes out the waste put into the hopper and supplies it onto the grate, and a control device that controls the dust supply device.
The dust supply device has an upper dust supply machine and a lower dust supply machine arranged vertically on the receiving floor.
The control device is captured by the moisture content of the waste in the hopper detected by the moisture sensor, the oil pressure of the hydraulic cylinder of the upper dust dispenser and / or the lower dust dispenser detected by the pressure sensor, and the thermal image imaging device. Waste incineration that controls the upper dust dispenser and the lower dust dispenser based on at least one of the properties of the waste on the floor obtained based on the thermal image of the waste on the floor. Furnace.
前記上給塵機のストローク幅が、前記下給塵機のストローク幅よりも長いことを特徴とする請求項2に記載の廃棄物焼却炉。 The retracted end position of the stroke of the upper dust dispenser is behind the retracted end position of the stroke of the lower dust dispenser.
The waste incinerator according to claim 2, wherein the stroke width of the upper dust dispenser is longer than the stroke width of the lower dust dispenser.
前記給塵装置は、受床上に上下に配置される上給塵機と下給塵機を有し、
水分センサが検出する前記ホッパ内の廃棄物の水分、圧力センサが検出する前記上給塵機及び/又は前記下給塵機の油圧シリンダの油圧、並びに熱画像撮像装置が撮像した前記受床上の廃棄物の熱画像に基づいて取得した前記受床上の廃棄物の性状のうち、少なくとも一つに基づいて、前記上給塵機と前記下給塵機を制御する廃棄物焼却炉の給塵装置の制御方法。 In the control method of the dust supply device of the waste incinerator that pushes out the waste put into the hopper and supplies it on the grate.
The dust supply device has an upper dust supply machine and a lower dust supply machine arranged vertically on the receiving floor.
Moisture of waste in the hopper detected by the moisture sensor, hydraulic pressure of the hydraulic cylinder of the upper dust dispenser and / or the lower dust dispenser detected by the pressure sensor, and on the floor imaged by the thermal image imaging device. A dust supply device of a waste incinerator that controls the upper dust dispenser and the lower dust dispenser based on at least one of the properties of the waste on the floor obtained based on the thermal image of the waste. Control method.
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