JP7080298B1 - ストーカ炉、及びストーカ炉システム - Google Patents

Abstract

【課題】被燃焼物の層高さを円滑に調整することが可能なストーカ炉、及びストーカ炉システムを提供する。【解決手段】上面に層状に供給された被燃焼物を燃焼させながら水平方向に搬送するストーカと、前記上面から突出せずに前記被燃焼物の搬送を許容する非突出状態と前記上面から上方に突出して前記被燃焼物を堰き止める突出状態とに遷移可能とされた堰き止め部、及び、前記埋没状態と前記上面からの突出量の異なる複数の前記突出状態とに前記堰き止め部を遷移させる駆動部を有する層高さ調整部と、を備えるストーカ炉。【選択図】図２

Description

本開示は、ストーカ炉、及びストーカ炉システムに関する。

特許文献１には、被燃焼物を燃焼するための装置であるストーカ炉が開示されている。
ストーカ炉の主な被燃焼物である都市ごみは、性状変動が大きく、水分の含有量が多いため、発熱量が低い。ストーカ炉内で都市ごみを安定的に完全燃焼させるには、被燃焼物の燃え切り（輝炎の燃え切り長さ）を保証することが重要である。
したがって、ストーカ炉内で被燃焼物の層高さを制御し、輝炎の燃え切り長さを厳密に管理する必要がある。

特許第３９１６４５０号公報

ところで、上記特許文献１に記載されているストーカ炉では、層高センサを用いて、炉内の被燃焼物の層高さを検出し、乾燥段での被燃焼物の搬送速度と、炉内への被燃焼物の供給量とにより輝炎の着火点の位置制御を行っている。
しかしながら、被燃焼物の供給量制御と火格子の移動速度制御は乾燥段のみに留まるため、乾燥段後流における被燃焼物の層高さを円滑に変化させることは難しい。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、被燃焼物の層高さを円滑に調整することが可能なストーカ炉、及びストーカ炉システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係るストーカ炉は、上面に層状に供給された被燃焼物を燃焼させながら水平方向に搬送するストーカと、前記上面から突出せずに前記被燃焼物の搬送を許容する非突出状態と前記上面から上方に突出して前記被燃焼物を堰き止める突出状態とに遷移可能とされた堰き止め部、及び、前記非突出状態と前記上面からの突出量の異なる複数の前記突出状態とに前記堰き止め部を遷移させる駆動部を有する層高さ調整部と、を備え、前記堰き止め部は、幅方向に延びる軸線の径方向に延びるとともに該軸線の周方向に間隔をあけて設けられて、互いに径方向の寸法が異なる複数のブレードを有し、前記駆動部は、前記堰き止め部を前記軸線回りに旋回させていずれかの前記ブレードを選択的に前記上面から突出させることで、前記堰き止め部の突出量を変化させる。
また、本開示に係るストーカ炉システムは、上記のストーカ炉と、前記上面上の前記被燃焼物の画像に基づいて、前記駆動部を制御することで前記突出量を調整する制御装置と、を備える。

本開示によれば、被燃焼物の層高さを円滑に調整することが可能なストーカ炉、及びストーカ炉システムを提供することができる。

本開示の実施形態に係るストーカ炉の構成を示す図である。 図１の要部を拡大した図である。 本開示の第一実施形態に係る層高さ調整部を示した図である。 本開示の第一実施形態に係る層高さ調整部の堰き止め部の突出量が変化した時の様子を示した図である。 本開示の第二実施形態に係る層高さ調整部を示した図である。 本開示の第二実施形態に係る層高さ調整部の堰き止め部の突出量が変化した時の様子を示した図である。 本開示の第三実施形態に係る制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本開示の第三実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 本開示の第四実施形態に係る制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本開示の第四実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 本開示の第三実施形態、及び第四実施形態に係るコンピュータの構成を示すハードウェア構成図である。 本開示の実施形態に係る攪拌部の構成を示した図である。

（第一実施形態）
（燃焼設備）
以下、第一実施形態に係る燃焼設備１００の構成について説明する。第一実施形態に係る燃焼設備１００は、廃棄物としての被燃焼物４００を焼却処理する設備である。燃焼設備１００の例としては、ごみ焼却ストーカ炉やバイオマス流動床ボイラ等、が挙げられる。第１の実施形態に係る燃焼設備１００は、ごみ焼却ストーカ炉である。

図１は、第一実施形態に係る燃焼設備１００の構成を示す図である。燃焼設備１００は、ストーカ炉１と、排熱回収ボイラ８と、減温塔９と、集塵装置１１と、煙突１２と、を備えている。

（ストーカ炉）
ストーカ炉１は、被燃焼物４００を搬送しながら燃焼させる炉である。上記被燃焼物４００の例としては、廃棄物と、バイオマスと、が挙げられる。図１における被燃焼物４００は廃棄物である。ストーカ炉１による被燃焼物４００の燃焼に伴って、当該ストーカ炉１からは排ガスが発生する。この排ガスは、ストーカ炉１の上部に設けられた排熱回収ボイラ８に送られる。

排熱回収ボイラ８は、排ガスと水との間で熱交換を行うことで水を加熱して蒸気を発生させる。この蒸気は、図示しない外部の機器で利用される。排熱回収ボイラ８を通過した排ガスは、減温塔９で冷却された後、集塵装置１１に送られる。集塵装置１１でススや塵埃が除去された後、排ガスは煙突１２を通じて大気中に排出される。

続けて、ストーカ炉１の構成について説明する。
図１及び図２に示すように、ストーカ炉１は、炉本体１０と、ホッパ３と、フィーダ３１と、ストーカ６と、排出シュート１３と、を有する。
また、ストーカ炉１は、送風機Ｂ１と、火炉７と、一次空気ラインＬ１と、二次空気ラインＬ２と、風箱２と、層高さ調整部４０と、を有する。

炉本体１０の内部には、被燃焼物４００を燃焼させるための処理空間Ｖが形成されている。この処理空間Ｖ内では、ストーカ６によって被燃焼物４００が搬送方向Ｄａ一方側に燃焼しながら搬送される。焼却された被燃焼物４００は、排出シュート１３を通じて外部に排出される。本実施形態ではストーカ６は水平に設けられている。
本明細書文中における搬送方向Ｄａ一方側は、ホッパ３から排出シュート１３へ向かう方向である。また、搬送方向Ｄａ他方側は、搬送方向Ｄａ一方側とは逆向きの方向である。

ホッパ３は、ストーカ炉１の被燃焼物４００が投入される入口である。ホッパ３内には、ストーカ炉１外部のごみクレーンから被燃焼物４００が投入される。
フィーダ３１は、ホッパ３に投入された被燃焼物４００を処理空間Ｖに供給する装置である。フィーダ３１は、被燃焼物４００を搬送方向Ｄａ一方側へ定期的に押し出し、被燃焼物４００をストーカ６上に供給する。

ストーカ６は、複数の火格子により構成され、該複数の火格子は、フィーダ３１より被燃焼物４００が層状に供給される上面６ａを形成している。火格子は、固定火格子と、可動火格子とで構成されている。固定火格子は、風箱２上に固定されている。可動火格子は、一定の速度で搬送方向Ｄａ一方側（上流側）と搬送方向Ｄａ他方側（下流側）への移動することで、該可動火格子と固定火格子の上にある被燃焼物４００を攪拌混合しながら搬送する。したがって、ストーカ６は、上面６ａに層状に供給された被燃焼物４００を燃焼させながら水平方向に搬送している。

炉本体１０は、搬送方向Ｄａ他方側から順に、乾燥段２１、燃焼段２２及び後燃焼段２３を有する。乾燥段２１、燃焼段２２、後燃焼段２３は、処理空間Ｖを搬送方向Ｄａに区画している。乾燥段２１は、ホッパ３から供給された被燃焼物４００を、ストーカ６上で燃焼に先立って乾燥させるための領域である。

燃焼段２２及び後燃焼段２３は、乾燥した状態の被燃焼物４００をストーカ６上で燃焼させるための領域である。燃焼段２２では、被燃焼物４００から発生する熱分解ガスによる拡散燃焼が起き、輝炎Ｆが生じる。後燃焼段２３では、被燃焼物４００の固定炭素の燃焼が起きるため、輝炎Ｆは生じない。つまり、燃焼に伴う輝炎Ｆは、主として燃焼段２２に形成される。

輝炎Ｆは、該輝炎Ｆの搬送方向Ｄａ一方側端部に燃え切り長さＺを有する。燃え切り長さＺは、燃焼段２２における被燃焼物４００の拡散燃焼が終了したことを示すストーカ６上の一地点であり、ストーカ炉１内での好適な燃焼を図るための制御に用いられる指標の一つである。

火炉７は、炉本体１０の上部から上方に向かって延びている。火炉７を通じて、処理空間Ｖ内の排ガスが排熱回収ボイラ８に送られる。
一次空気ラインＬ１は、送風機Ｂ１と風箱２とを接続している。送風機Ｂ１を駆動することで、一次空気ラインＬ１を通じて空気が風箱２に供給される。
風箱２は、ストーカ６の下方から空気を供給する。風箱２は、搬送方向Ｄａに複数配列されており、乾燥段２１と燃焼段２２との間で段差を形成して配列されている。

二次空気ラインＬ２は、送風機Ｂ１と火炉７内とを接続している。二次空気ラインＬ２を通じて、燃焼に必要な空気がストーカ６の上方から火炉７内に供給される。

（層高さ調整部）
図２に示すように、層高さ調整部４０は、乾燥段２１と燃焼段２２とに分かれる風箱２同士の間、及び燃焼段２２と後燃焼段２３とに分かれる風箱２同士の間に設けられている。さらに、層高さ調整部４０は、後燃焼段２３の搬送方向Ｄａ一方側端部に配置されている風箱２の搬送方向Ｄａ一方側に隣接して設けられている。層高さ調整部４０は、幅方向（紙面奥行方向）に延びて設けられており、搬送方向Ｄａ一方側に向かって流れる被燃焼物４００を適宜のタイミングで堰き止める機能を有する。本実施形態では、３つの層高さ調整部４０が処理空間Ｖ内に設けられている。

以下、図３を参照して、層高さ調整部４０が有する機能を説明する。図３は乾燥段２１と燃焼段２２との間に設けられた層高さ調整部４０とその周辺部分を拡大した図である。
層高さ調整部４０は、堰き止め部４１と、該堰き止め部４１を変位させる駆動部４２と、を有する。堰き止め部４１は、幅方向に延びるとともに上下方向に変位可能なバッフルプレート４１ａを有する。駆動部４２は、バッフルプレート４１ａを上下方向に駆動することで、堰き止め部４１の突出量を変化させている。駆動部４２は、風箱２内には設けられず、風箱２同士の間にある空間に配置されている。

図４は、図３で示した層高さ調整部４０のバッフルプレート４１ａが上下方向に段階的に変位した時の様子を示した図である。図４の（ａ）は、バッフルプレート４１ａが上面６ａから突出せずに被燃焼物４００の搬送を許容する非突出状態を示している。

図４の（ｂ）は、バッフルプレート４１ａが上面６ａから上方に部分的に突出した突出状態であり、図４の（ｃ）は、バッフルプレート４１ａが上面６ａから上方に全て突出した突出状態である。図４の（ｂ）及び（ｃ）の突出状態では、堰き止め部４１はバッフルプレート４１ａが突出した分の高さまで被燃焼物４００を堰き止める。

駆動部４２は、図４の（ａ）が示す非突出状態と、図４の（ｂ）及び（ｃ）が示すように突出量の異なる複数の突出状態とにバッフルプレート４１ａを変位させる機能を有する。

（作用効果）
本実施形態では、層高さ調整部４０のバッフルプレート４１ａの突出量を段階的に調整することが可能となり、突出量が調整されたバッフルプレート４１ａが壁となって被燃焼物４００の搬送を堰き止める。これにより、状況に応じた好適な被燃焼物４００の層高さが迅速に確保でき、搬送方向Ｄａでの局所的な燃焼や未燃焼を抑制することができる。したがって、層高さが円滑に調整されることで、被燃焼物４００の滞留時間や輝炎Ｆの燃え切り長さＺが円滑に好適化され、ストーカ炉１全体の燃焼性能を向上させることができる。

また、本実施形態の層高さ調整部４０は、設ける位置に制約が生じないため、ストーカ６上のどこにでも設けることができる。これにより、処理空間Ｖ内の被燃焼物４００の乾燥及び燃焼を好適化することができる。
また、本実施形態の層高さ調整部４０は、堰き止め部４１のバッフルプレート４１ａ周辺にデッドスペースが生じることがない。これにより、より多くの被燃焼物４００を効率的に燃焼できる。

また、本実施形態の層高さ調整部４０は、風箱２同士の間に設けられる構成により、駆動部４２を風箱２の中に設置する必要がなくなる。これにより、駆動部４２が高温や落塵に晒されることがなく、層高さ調整部４０が長寿命化する。
また、本実施形態の層高さ調整部４０は、堰き止め部４１のバッフルプレート４１ａの長さが制限されることがない。これにより、層高さの設計の自由度が増す。

また、本実施形態の層高さ調整部４０を用いることにより、ストーカ炉１の稼働を停止してセキ（固定堰）をいれるなどして被燃焼物４００の層高さを調整する必要がなくなる。これにより、ストーカ炉１の稼働を停止させることなく容易に各段の被燃焼物４００の層高さを調整できる。

（第二実施形態）
以下、本開示の第二実施形態の層高さ調整部４０の構成について図５及び図６を参照して説明する。第二実施形態では、層高さ調整部４０の構成以外は第一実施形態と同様の構成をなしている。第一実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

（層高さ調整部）
層高さ調整部４０は、乾燥段２１と燃焼段２２とに分かれ、段差が存在する風箱２同士の間、及び後燃焼段２３の搬送方向Ｄａ一方側端部に配置されている風箱２の搬送方向Ｄａ一方側に隣接して設けられている。
以下、図５を参照して、層高さ調整部４０が有する機能を説明する。図５は、乾燥段２１と燃焼段２２との間に設けられた層高さ調整部４０とその周辺部分を拡大した図である。

層高さ調整部４０は、堰き止め部４１と、該堰き止め部４１を変位させる駆動部４２（不図示）と、を有する。堰き止め部４１は、幅方向に延びる軸線О１を中心とした旋回軸４１ｃと、軸線О１の径方向に延びるとともに該軸線О１の周方向に間隔をあけて旋回軸４１ｃに一体に設けられて、互いに径方向の寸法が異なる複数のブレード４１ｂを有する。

駆動部４２は、旋回軸４１ｃを軸線О１回りに旋回させることで、複数のブレード４１ｂを軸線О１回りに旋回させる。つまり、いずれかのブレード４１ｂを選択的に上面６ａから突出させることができ、堰き止め部４１の突出量を変化させることができる。

本実施形態では、堰き止め部４１は、３つの互いに径方向の寸法が異なるブレード４１ｂを有しており、３つのブレード４１ｂは、周方向に１８０°の範囲内で９０°毎の間隔をあけて旋回軸４１ｃに一体に配列されている。また、３つのブレード４１ｂは軸線О１回りに旋回した際に、風箱２の側壁とは干渉しないように設計されている。

図６は、図５で示した層高さ調整部４０のブレード４１ｂが旋回して、ブレード４１ｂの突出量が上下方向に段階的に変化した際の様子を示した図である。図６の（ａ）は、ブレード４１ｂが上面６ａから突出せずに被燃焼物４００の搬送を許容する非突出状態を示している。

図６の（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）は、ブレード４１ｂが上面６ａから突出した突出状態であり、堰き止め部４１はブレード４１ｂが突出した分の高さまで被燃焼物４００を堰き止める。本実施形態では、３つのブレード４１ｂの上面６ａからの突出量を図６の（ａ）から（ｄ）で示した４段階で調整することが可能である。

（作用効果）
本実施形態では、堰き止め部４１が旋回し、径方向の長さがそれぞれ異なるブレード４１ｂが壁となって被燃焼物４００の搬送を堰き止めることで、段階的に堰き止め部４１の突出量を調整することが可能である。これにより、状況に応じた好適な被燃焼物４００の層高さが迅速に確保でき、搬送方向Ｄａでの局所的な燃焼や不燃焼を抑制することができる。したがって、層高さが円滑に調整されることで、被燃焼物４００の滞留時間や輝炎Ｆの燃え切り長さＺが円滑に好適化され、ストーカ炉１全体の燃焼性能を向上させることができる。

また、堰き止め部４１が旋回するため、ブレード４１ｂの根本に被燃焼物４００が滞留することがない。これにより、層高さ調整部４０のメンテナンスが容易となる。

（第三実施形態）
以下、本開示の第三実施形態のストーカ炉システム５０の構成について図１、図２、図７、図８、及び図１１を参照して説明する。第三実施形態では、ストーカ炉システム５０が、上記実施形態のストーカ炉１と、カメラ２２０と、制御装置３００と、該制御装置３００を実装するコンピュータ１１００を備えている。上記実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

（カメラ）
図１及び図２に示す炉本体１０内部のカメラ２２０は、処理画像を撮影するカメラである。カメラ２２０が撮影する処理画像は、フィーダ３１と、乾燥段２１と、燃焼段２２と、後燃焼段２３と、被燃焼物４００と、が写る熱画像である。また、カメラ２２０が撮影する処理画像には、被燃焼物４００から発生する輝炎Ｆが写る。

（制御装置）
制御装置３００は、処理画像をカメラ２２０から取得して輝度を特定する。制御装置３００は、特定した輝度に基づいて、輝炎Ｆの燃え切り長さＺを特定し、特定した輝炎Ｆの燃え切り長さＺに基づいて層高さ調整部４０の突出量を特定する。

次いで、制御装置３００は、特定した突出量を層高さ調整部４０の駆動部４２に指令して、堰き止め部４１の突出量を制御する。
制御装置３００は、画像取得部３１０ａと、輝度特定部３２０ａと、燃え切り長さ特定部３３０ａと、突出量特定部３４０ａと、突出量制御部３５０ａと、を備える。制御装置３００は、有線または無線で燃焼設備１００と接続される。

画像取得部３１０ａは、カメラ２２０から処理画像を取得する。
輝度特定部３２０ａは、画像取得部３１０ａが取得した処理画像に基づいて、フィーダ３１と、乾燥段２１と、燃焼段２２と、後燃焼段２３のそれぞれの輝度を特定する。具体的には、輝度特定部３２０ａは、以下のような動作で輝度を特定する。

輝度特定部３２０ａは、画像取得部３１０ａが、カメラ２２０が撮影した処理画像を受け入れる。図１及び図２に示すように、カメラ２２０の位置は搬送方向Ｄａ一方側に存在するストーカ炉１の側壁に固定されている。これにより、カメラ２２０が撮影した処理画像では、フィーダ３１と、乾燥段２１と、燃焼段２２と、後燃焼段２３のそれぞれが写る領域は予め特定されている。

燃焼段２２には輝炎Ｆが存在するため、処理画像の下部には後燃焼段２３が写り、処理画像の上部には輝炎Ｆが写る。

輝度特定部３２０ａは、処理画像に基づいて、フィーダ３１と、乾燥段２１と、燃焼段２２と、後燃焼段２３と、に関わる輝度を特定する。すなわち、輝度特定部３２０ａは、処理画像のうち後燃焼段２３が写る領域における各画素の輝度、及び燃焼段２２での輝炎Ｆが写る領域における各画素の輝度を特定する。

輝度特定部３２０ａは、予め設定された数値を用いて処理画像のコントラスト及び明るさを調整した後、予め設定された二値化閾値に基づいて、特定した輝度を二値化する。輝度特定部３２０ａは処理画像を複数のメッシュに分ける。

その後、輝度特定部３２０ａは、各メッシュにおいて二値化された輝度の和や平均値、標準偏差等の統計値と予め設定された分類閾値とを比較することで、各メッシュの輝度を、明るいメッシュと暗いメッシュとに分類する。例えば、一のメッシュにおける輝度の統計値が予め設定された分類閾値以上である場合、当該メッシュは明るいメッシュに分類され、一のメッシュにおける統計値が予め設定された分類閾値未満である場合、当該メッシュは暗いメッシュに分類される。

燃え切り長さ特定部３３０ａは、輝度特定部３２０ａが特定した処理画像の明るいメッシュと暗いメッシュに基づいて、被燃焼物４００の燃焼による輝炎Ｆの搬送方向Ｄａ一方側の端である燃え切り長さＺを特定する。具体的には、燃え切り長さ特定部３３０ａは、以下の動作で燃え切り長さＺを特定する。

燃え切り長さ特定部３３０ａは、輝度特定部３２０ａが処理画像の輝度を特定してメッシュに分けたデータを受け入れて、当該処理画像における明るいメッシュのうち、最も下方の明るいメッシュの位置を特定する。当該明るいメッシュと、フィーダ３１及び乾燥段２１が接続する点を基準とし、当該明るいメッシュまでの距離を算出することで、燃え切り長さＺを特定する。例えば、距離が２．５Ｍである場合、燃え切り長さＺは２．５Ｍと特定される。

突出量特定部３４０ａは、燃え切り長さ特定部３３０ａが特定した燃え切り長さＺに基づいて、層高さ調整部４０の堰き止め部４１が突出すべき量を特定する。具体的には、突出量特定部３４０ａは、以下の動作で堰き止め部４１の突出量を特定する。

突出量特定部３４０ａは、燃え切り長さ特定部３３０ａが特定した燃え切り長さＺを予め定めた閾値との差分をとることで、当該燃え切り長さＺが所定の長さよりも長いか短いかを判定する。

燃え切り長さ特定部３３０ａが特定した燃え切り長さＺが閾値よりも長い場合は、燃焼段２２における被燃焼物４００の層高さが全体的に低く、輝炎Ｆによる燃焼が広範囲に広がってしまっている状態である。つまり、燃焼段２２や後流の後燃焼段２３での被燃焼物４００の滞留時間が確保されにくい状態である。したがって、燃え切り長さＺを短くするために、層高さ調整部４０の堰き止め部４１の突出量を増加させる方向で、突出量特定部３４０ａが閾値との差分に応じた突出量を特定する。

燃え切り長さ特定部３３０ａが特定した燃え切り長さＺが閾値よりも短い場合は、燃焼段２２における被燃焼物４００の層高さが全体的に高く、搬送方向Ｄａにおいて輝炎Ｆによる燃焼が局所的に生じている状態である。つまり、燃焼段２２における被燃焼物４００の攪拌混合及び燃え切りが確保されにくい状態である。したがって、燃え切り長さＺを長くするために、層高さ調整部４０の堰き止め部４１の突出量を減少させる方向で、突出量特定部３４０ａが閾値との差分に応じた突出量を特定する。

突出量制御部３５０ａは、突出量特定部３４０ａが特定した堰き止め部４１の突出量を駆動用の指令として電気信号に変換し、駆動部４２に変換した電気信号を送信する。電気信号を受けた駆動部４２は、指令通りの突出量で堰き止め部４１を突出させる。

（制御装置の動作）
以下、制御装置３００の動作について説明する。図８は制御装置３００の動作を示すフローチャートである。

画像取得部３１０ａがカメラ２２０の処理画像を取得する（ステップＳ１）。
輝度特定部３２０ａが、ステップＳ１で画像取得部３１０ａが取得した処理画像に基づいて、処理画像の輝度を特定する（ステップＳ２）。

燃え切り長さ特定部３３０ａは、ステップＳ２で輝度特定部３２０ａが特定した処理画像の輝度に基づいて、燃え切り長さＺを特定する（ステップＳ３）。

突出量特定部３４０ａは、ステップＳ３で燃え切り長さ特定部３３０ａが特定した燃え切り長さＺに基づいて、層高さ調整部４０の堰き止め部４１の突出量を特定する（ステップＳ４）。

突出量制御部３５０ａは、ステップＳ４で突出量特定部３４０ａが特定した堰き止め部４１の突出量に基づいて、層高さ調整部４０の堰き止め部４１の突出を駆動部４２に指令する（ステップＳ５）。

制御装置３００は、上記一連の動作を、燃え切り長さＺが予め定めた目標値の範囲に収まるまで繰り返す。

（作用効果）
本実施形態のストーカ炉システム５０では、燃え切り長さＺの状況に応じた上記一連の制御装置３００の動作を通じて、堰き止め部４１の突出量の増減が自動でなされる。これにより、被燃焼物４００の層高さが増減し、燃え切り長さＺが自動で円滑に適正化され、ストーカ炉１全体の燃焼性能を向上させることができる。

（第四実施形態）
以下、本開示の第四実施形態のストーカ炉システム５０の構成について図１、図２、図９、図１０、及び図１１を参照して説明する。第四実施形態では、制御装置３００の構成以外は第三実施形態と同様の構成をなしている。上記実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

（制御装置）
制御装置３００は、処理画像をカメラ２２０から取得して被燃焼物４００の層の厚さを特定し、特定した層の厚さに基づいて層高さ調整部４０の突出量を特定する。
次いで、制御装置３００は、特定した突出量を層高さ調整部４０の駆動部４２に指令し、駆動を制御する。
制御装置３００は、画像取得部３１０ｂと、層厚さ特定部３２０ｂと、突出量特定部３３０ｂと、突出量制御部３４０ｂと、を備える。

画像取得部３１０ｂは、カメラ２２０から処理画像を取得する。
層厚さ特定部３２０ｂは、画像取得部３１０ｂが取得した処理画像を受け入れる。
層厚さ特定部３２０ｂは、画像取得部３１０ｂが取得した処理画像に基づいて、フィーダ３１と、乾燥段２１と、燃焼段２２と、後燃焼段２３のそれぞれの層の厚さを特定する。具体的には、層厚さ特定部３２０ｂは、以下のような動作で層高さを特定する。

層厚さ特定部３２０ｂは、画像取得部３１０ｂがカメラ２２０から取得した処理画像を受け入れる。図１及び図２に示すように、カメラ２２０の位置は搬送方向Ｄａ一方側に存在するストーカ炉１の側壁に固定されている。これにより、カメラ２２０が撮影した処理画像におけるフィーダ３１、乾燥段２１、燃焼段２２、及び後燃焼段２３のそれぞれが写る領域は予め特定されている。

層厚さ特定部３２０ｂは、処理画像に写るフィーダ３１、乾燥段２１、燃焼段２２、及び後燃焼段２３の被燃焼物４００の層の厚さを特定する。層厚さ特定部３２０ｂは処理画像におけるフィーダ３１、乾燥段２１、燃焼段２２、及び後燃焼段２３が写る領域それぞれの水平方向の被燃焼物４００の層の厚さの平均値を算出する。

突出量特定部３３０ｂは、層厚さ特定部３２０ｂが特定した層の厚さの平均値に基づいて、層高さ調整部４０の堰き止め部４１が突出すべき量を特定する。具体的には、突出量特定部３３０ｂは、以下の動作で堰き止め部４１の突出量を特定する。

突出量特定部３３０ｂは、層厚さ特定部３２０ｂが特定した被燃焼物４００の層の厚さの平均値と予め定めた閾値との差分をとることで、当該層の厚さが所定の厚さよりも厚いか薄いかを判定する。

層厚さ特定部３２０ｂが特定した層の厚さの平均値が所定の厚さよりも厚い場合は、被燃焼物４００の層の厚さが全体的に厚く、燃え切りが確保されにくい状態である。つまり、燃え切り不良や未燃焼分の増加が生じる可能性が高い状態である。したがって、被燃焼物４００の燃え切りを確保するために、層高さ調整部４０の堰き止め部４１の突出量を減少させる方向で、突出量特定部３３０ｂが閾値との差分に応じた突出量を特定する。

層厚さ特定部３２０ｂが特定した層の厚さの平均値が所定の厚さよりも薄い場合は、被燃焼物４００の層の厚さが全体的に薄く、各段における滞留時間が確保されにくい状態である。したがって、被燃焼物４００の滞留時間を確保するために、層高さ調整部４０の堰き止め部４１の突出量を増加させる方向で、突出量特定部３３０ｂが閾値との差分に応じた突出量を特定する。

突出量制御部３４０ｂは、突出量特定部３３０ｂが特定した堰き止め部４１の突出量を駆動用の指令として電気信号に変換し、駆動部４２に変換した電気信号を送信する。電気信号を受けた駆動部４２は、指令通りの突出量で堰き止め部４１を突出させる。

（制御装置の動作）
以下、制御装置３００の動作について説明する。図１０は制御装置３００の動作を示すフローチャートである。

画像取得部３１０ｂがカメラ２２０の処理画像を取得する（ステップＳ１）。
層厚さ特定部３２０ｂが、ステップＳ１で画像取得部３１０ｂが取得した処理画像に基づいて、層の厚さを特定する（ステップＳ２）。

突出量特定部３３０ｂは、ステップＳ２で層厚さ特定部３２０ｂが特定した層厚さに基づいて、層高さ調整部４０の堰き止め部４１の突出量を特定する（ステップＳ３）。
突出量制御部３４０ｂは、ステップＳ４で突出量特定部３３０ｂが特定した堰き止め部４１の突出量に基づいて、層高さ調整部４０の堰き止め部４１の突出を指令する（ステップＳ４）。

制御装置３００は、上記一連の動作を、層の厚さが予め定めた目標値の範囲に収まるまで繰り返す。

（作用効果）
本実施形態のストーカ炉システム５０では、被燃焼物４００の層の厚さに応じた上記一連の制御装置３００の動作を通じて、堰き止め部４１の突出量調整が自動でなされる。これにより、乾燥段２１、燃焼段２２、及び後燃焼段２３のそれぞれにおける被燃焼物４００の滞留時間や燃え切り長さＺが自動で円滑に適正化され、ストーカ炉１全体の燃焼性能を向上させることができる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は各実施形態の構成に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内での構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本開示は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

なお、図１１は、第三実施形態及び第四実施形態に係るコンピュータ１１００の構成を示すハードウェア構成図である。
コンピュータ１１００は、プロセッサ１１１０、メインメモリ１１２０、ストレージ１１３０、インタフェース１１４０を備える。

上述の制御装置３００は、コンピュータ１１００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ１１３０に記憶されている。プロセッサ１１１０は、プログラムをストレージ１１３０から読み出してメインメモリ１１２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ１１１０は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ１１２０に確保する。

プログラムは、コンピュータ１１００に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。また、コンピュータ１１００は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）などのカスタムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ)、ＧＡＬ(Ｇｅｎｅｒｉｃ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ)、ＣＰＬＤ(Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ)、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が挙げられる。この場合、プロセッサ１１１０によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。

ストレージ１１３０の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１１３０は、コンピュータ１１００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース１１４０または通信回線を介してコンピュータ１１００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ１１００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ１１００が当該プログラムをメインメモリ１１２０に展開し、上記処理を実行してもよい。第三実施形態及び第四実施形態では、ストレージ１１３０は、一時的でない有形の記憶媒体である。

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

また、第一実施形態では、図４を参照して層高さ調整部４０のバッフルプレート４１ａが上下方向に３段階に変位した際の様子を一例として示したが、３段階に限定されることはなく、バッフルプレート４１ａを適宜の高さに突出させてよい。

また、図１２に示すように、風箱２同士の間に設けられた上下方向に延びるスクリュー軸線О２を中心としたスクリュー軸４４と、該スクリュー軸４４に設けられスクリュー軸線О２回りにスクリュー軸４４に一体に回転するスクリュー４３ａと、スクリュー軸４４を回転させるスクリュー駆動部４３ｂと、を有する攪拌部４３を上面６ａに設けてもよい。
また、攪拌部４３は、ストーカ６の上面６ａ上に設けられて、上下方向に延びるスクリュー軸線О２回りに回転し、上面６ａ上でスクリュー４３ａのみが回り、スクリュー４３ａがスクリュー軸４４に設けられない構成であってもよい。
これにより、各段でスクリュー４３ａが不均一なサイズの被燃焼物４００を崩す。サイズを均一にすることで、各段でより良好な層高さを実現することができる。

また、第二実施形態の駆動部４２（不図示）は、カム機構であって、該カム機構によって堰き止め部４１を旋回させる構成であってもよい。

また、第一実施形態及び第二実施形態の層高さ調整部４０は、幅方向に延びて設けられているが、層高さ調整部４０を幅方向に複数隣接して設ける構成であってもよい。これにより、幅方向においても被燃焼物４００の層高さを調整することが可能になる。

また、第三実施形態及び第四実施形態のストーカ炉システム５０のカメラ２２０は、可視カメラであってもよい。したがって、処理画像は、該可視カメラによって得られる可視画像であってもよい。

また、第三実施形態では、カメラ２２０は、搬送方向Ｄａ一方側に存在するストーカ炉１の側壁に固定されているが、図１及び図２に示すように、ストーカ炉１内の天井部に固定されていてもよい。

また、第四実施形態の制御装置３００の入力として、カメラ２２０で取得された処理画像を用いているが、ストーカ炉１内の天井部に測長センサを設けてもよい。該測長センサで被燃焼物４００の高さ計測値を取得し、該高さ計測値を層厚さ特定部３２０ｂへの入力としてもよい。

また、第四実施形態の層厚さ特定部３２０ｂでは、層の厚さの平均値と閾値との差分をとっているが、標準偏差等の他の統計値を用いて突出量を特定してもよい。

また、上記の実施形態のストーカ炉１、及びストーカ炉システム５０は、ごみ焼却ストーカ炉である燃焼設備１００に用いられるストーカ炉１、及びストーカ炉システム５０であるが、バイオマス流動床ボイラ等の他の燃焼設備１００に用いられてもよい。

＜付記＞
実施形態に記載のストーカ炉１、及びストーカ炉システム５０は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係るストーカ炉１は、上面６ａに層状に供給された被燃焼物４００を燃焼させながら水平方向に搬送するストーカ６と、前記上面６ａから突出せずに前記被燃焼物４００の搬送を許容する非突出状態と前記上面６ａから上方に突出して前記被燃焼物４００を堰き止める突出状態とに遷移可能とされた堰き止め部４１、及び、前記非突出状態と前記上面６ａからの突出量の異なる複数の前記突出状態とに前記堰き止め部４１を遷移させる駆動部４２を有する層高さ調整部４０と、を備える。

これにより、段階的に堰き止め部４１の突出量を調整可能であるため、状況に応じた好適な被燃焼物４００の層高さが円滑に確保できる。したがって、不均一なサイズの被燃焼物４００によって生じる搬送方向Ｄａの局所的な燃焼や未燃焼を抑制することができ、被燃焼物４００の滞留時間及び燃え切り長さＺを円滑に好適化することができる。また、ストーカ炉１の稼働を停止してセキ（固定堰）をいれて層高さを調整する必要がなくなり、稼働を停止させることなく容易に層の高さを調整できる。

（２）第２の態様に係るストーカ炉１は、（１）のストーカ炉１であって、前記堰き止め部４１は、幅方向に延びるとともに上下方向に変位可能なバッフルプレート４１ａを有し、前記駆動部４２は前記バッフルプレート４１ａを上下方向に駆動することで、前記堰き止め部４１の突出量を変化させてもよい。

これにより、層高さ調整部４０は、設ける位置に制約が生じないため、ストーカ６上のどこにでも設けることができる。これにより、処理空間Ｖ内の被燃焼物４００の燃焼をさらに好適化することができる。また、堰き止め部４１のバッフルプレート４１ａ周辺にデッドスペースが生じることがなく、より多くの被燃焼物４００を燃焼できる。また、駆動部４２、モータ等を風箱２同士の間に設ける構成により、駆動部４２を風箱２の中に設置する必要がなく、層高さ調整部４０が長寿命化する。また、堰き止め部４１のバッフルプレート４１ａの長さが制限されることがなく、層高さの設計の自由度が増す。

（３）第３の態様に係るストーカ炉１は、（１）のストーカ炉１であって、前記堰き止め部４１は、前記幅方向に延びる軸線О１の径方向に延びるとともに該軸線О１の周方向に間隔をあけて設けられて、互いに径方向の寸法が異なる複数のブレード４１ｂを有し、前記駆動部４２は、前記堰き止め部４１を前記軸線О１回りに旋回させていずれかの前記ブレード４１ｂを選択的に前記上面６ａから突出させることで、前記堰き止め部４１の突出量を変化させてもよい。

これにより、堰き止め部４１が旋回し、径方向の長さがそれぞれ異なるブレード４１ｂが壁となって被燃焼物４００の搬送を堰き止めることで、段階的に層高さを調整することが可能である。また、旋回するため、ブレード４１ｂの根本に被燃焼物４００の滞留することがない。

（４）第４の態様に係るストーカ炉１は、（１）から（３）のいずれかのストーカ炉１であって、前記上面６ａ上に設けられて、上下方向に延びるスクリュー軸線О２回りに回転するスクリュー４３ａを有する攪拌部４３をさらに備えていてもよい。

これにより、各段でスクリュー４３ａが不均一なサイズの被燃焼物４００を崩す。被燃焼物４００のサイズが均一になることで、各段でより良好な層高さを実現することができる。

（５）第５の態様に係るストーカ炉システム５０は、（１）から（４）のいずれかのストーカ炉１と、前記上面６ａ上の前記被燃焼物４００の画像に基づいて、前記駆動部４２を制御することで前記突出量を調整する制御装置３００と、を備える。

これにより、自動で堰き止め部４１の突出量が調整され、突出量の調整に伴って被燃焼物４００の層高さが自動で調整される。

（６）第６の態様に係るストーカ炉システム５０は、（５）のストーカ炉システム５０であって、前記制御装置３００は、前記画像から特定される前記被燃焼物４００の輝炎Ｆの燃え切り長さＺに基づいて前記駆動部４２を制御してもよい。

これにより、被燃焼物４００の層高さが自動で調整され、燃え切り長さＺが好適化される。

（７）第７の態様に係るストーカ炉システム５０は、（５）のストーカ炉システム５０であって、前記制御装置３００は、前記画像から特定される前記被燃焼物４００の層の厚さに基づいて前記駆動部４２を制御してもよい。

これにより、被燃焼物４００の層高さが自動で調整され、滞留時間及び燃え切り長さＺが好適化される。

１…ストーカ炉 ２…風箱 ３…ホッパ ６…ストーカ ６ａ…上面 ７…火炉 ８…排熱回収ボイラ ９…減温塔 １０…炉本体 １１…集塵装置 １２…煙突 １３…排出シュート ２１…乾燥段 ２２…燃焼段 ２３…後燃焼段 ３１…フィーダ ４０…層高さ調整部 ４１…堰き止め部 ４１ａ…バッフルプレート ４１ｂ…ブレード ４１ｃ…旋回軸 ４２…駆動部 ４３…攪拌部 ４３ａ…スクリュー ４３ｂ…スクリュー駆動部 ４４…スクリュー軸 ５０…ストーカ炉システム １００…燃焼設備 ２２０…カメラ ３００…制御装置 ３１０ａ、３１０ｂ…画像取得部 ３２０ａ…輝度特定部 ３２０ｂ…層厚さ特定部 ３３０ａ…燃え切り長さ特定部 ３３０ｂ、３４０ａ…突出量特定部 ３４０ｂ、３５０ａ…突出量制御部 ４００…被燃焼物 １１００…コンピュータ １１１０…プロセッサ １１２０…メインメモリ １１３０…ストレージ １１４０…インタフェース Ｌ１…一次空気ライン Ｌ２…二次空気ライン Ｂ１…送風機 Ｄａ…搬送方向 Ｖ…処理空間 Ｆ…輝炎 Ｚ…燃え切り長さ О１…軸線 О２…スクリュー軸線

Claims (5)

1. 上面に層状に供給された被燃焼物を燃焼させながら水平方向に搬送するストーカと、
   前記上面から突出せずに前記被燃焼物の搬送を許容する非突出状態と前記上面から上方に突出して前記被燃焼物を堰き止める突出状態とに遷移可能とされた堰き止め部、及び、前記非突出状態と前記上面からの突出量の異なる複数の前記突出状態とに前記堰き止め部を遷移させる駆動部を有する層高さ調整部と、
   を備え、
   前記堰き止め部は、幅方向に延びる軸線の径方向に延びるとともに該軸線の周方向に間隔をあけて設けられて、互いに径方向の寸法が異なる複数のブレードを有し、
   前記駆動部は、前記堰き止め部を前記軸線回りに旋回させていずれかの前記ブレードを選択的に前記上面から突出させることで、前記堰き止め部の突出量を変化させるストーカ炉。
2. 前記上面上に設けられて、上下方向に延びるスクリュー軸線回りに回転するスクリューを有する攪拌部をさらに備える請求項１に記載のストーカ炉。
3. 請求項１又は２に記載のストーカ炉と、
   前記上面上の前記被燃焼物の画像に基づいて、前記駆動部を制御することで前記突出量を調整する制御装置と、
   を備えるストーカ炉システム。
4. 前記制御装置は、
   前記画像から特定される前記被燃焼物の輝炎の燃え切り長さに基づいて前記駆動部を制御する請求項３に記載のストーカ炉システム。
5. 前記制御装置は、
   前記画像から特定される前記被燃焼物の層の厚さに基づいて前記駆動部を制御する請求項３に記載のストーカ炉システム。

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