JPH0366566B2

JPH0366566B2 -

Info

Publication number: JPH0366566B2
Application number: JP59264882A
Authority: JP
Inventors: Yasumitsu Kurosaki; Sadahiro Taneda; Kazunori Fukazawa; Hidefumi Yokota
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1991-10-17
Also published as: JPS61143617A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、固体廃棄物であるごみを焼却する移
動床すなわちストーカを備える焼却炉において、
焼却処理をするに際し、その燃焼状態を制御する
方法に関するものである。背景技術近年、ごみ焼却炉にボイラを設置し、ごみ焼却
の際に発生する熱を回収し、発生した蒸気により
発電を行なうごみ発電などに代表されるように、
ごみを焼却処理する廃棄物としてではなく、ごみ
に燃料としての付加価値を生じせしめるまでに、
ごみ焼却施設の省資源、省エネルギ化が進んでき
ている。前記ごみの燃焼としての付加価値の向上
には、ごみ発電での発電量の均一化に見られるよ
うに、発生する蒸気量の安定化、すなわち焼却炉
の熱出力の安定化による蒸気利用効率の向上が必
要不可欠である。このような必要条件を満すごみ
焼却炉の燃焼制御方法としてすでに出願人が提案
している特開昭58−195707がある。さらに近年、下水処理工場から発生する汚泥や
粗大ごみ破砕設備から生成される家具などの破砕
ごみなどを混焼するようになつてきており、燃料
としてのごみ質は多様化し、燃焼制御が難しくな
つてきている。発明が解決しようとする問題点上述のようにごみ質の多様化に対しても、ごみ
の完全焼却や排ガス中の有害ガスNO_X等の低減
化などを達成しつつ、常時安定した熱出力が得ら
れる焼却炉の自動燃焼制御方法が要望されてい
る。本発明の目的は、このような社会的情勢を鑑
み、安定な熱出力の供給によるごみの燃料として
の付加価値効率に代表されるごみの安定燃焼を実
現するごみ焼却炉の燃焼制御方法を提供すること
である。問題を解決するための手段本発明は、ごみ焼却手段によってごみをごみ焼
却炉に供給し、ごみ焼却炉は乾燥域と燃焼域と後
燃焼域とにそれぞれ設けられた移動床を有し、ご
み焼却炉の発生熱量を検出し、その発生熱量が一
定と成るように、乾燥域と燃焼域と後焼却域とに
おける供給空気流量と、ごみ供給手段によるごみ
供給流量と、移動床の速度とを操作する燃焼制御
方法において、前記焼却炉は、発生熱量に応じて蒸気を発生
し、その蒸気流量を検出して一定の流量が得られ
るように制御することによつて、前記発生熱量が
一定となるような制御が行われ、炉内の燃焼部をカラーテレビカメラで撮像し、
カラーテレビカメラから得られたカラー画像信号
に含まれる赤色成分の信号を色分離回路によつて
分離し、この信号の一水平走査線毎の強度に基づ
いて燃え切りレベルを検出し、その検出された燃
え切りレベルを予め定めた値と比較し、その偏差
値が予め定めた範囲を超えるとき、前記供給空気
流量および前記ごみ供給流量の少なくともいずれ
か一方の操作量を、前記偏差値が減少するように
補正することを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御
方法である。作用本発明に従えば、ごみ焼却炉は発生熱量に応じ
て蒸気を発生する。この蒸気流量を検出して一定
の流量が得られるように、供給空気流量と、ごみ
供給流量と、移動床の速度とが制御される。さら
にカラーテレビカメラで撮像した炉内燃焼部のカ
ラー画像信号に含まれる赤色成分の信号に基づい
て、検出された燃え切りレベルを予められた燃え
切りレベルと比較し、その偏差値に基づいて供給
空気量およびごみ供給流量の少なくともいずれか
一方の操作量を補正しながらごみ焼却炉の燃焼状
態の自動制御を行なうので、ごみ質の変動などが
あつても、操作量を補正して発生熱量が一定とな
るような制御を行い、異常燃焼を防止することが
できる。実施例第１図は、本発明の一実施例の全体の系統図で
ある。ごみ焼却炉１には、ごみ供給クレーン２か
らホツパ３を介してごみが投入される。ホツパ３
内のごみは、ごみ供給プツシヤ４によつてごみ焼
却炉１内に落下する。ごみ焼却炉１は、ごみ供給
プツシヤ４側から排出口３８側に連続して順次的
に、乾燥域Ａ１、燃焼域Ａ２および後燃焼域Ａ３
に移動床５，６，７，８が配置される。ごみ供給
プツシヤ４から移動床５上に落したごみは、移動
床５からの下から供給される空気によつて乾燥さ
れ、移動床６に移動されて燃焼し、さらに移動床
７，８を経て残灰として排出口３８から排出され
る。燃焼によつて発生した高温ガスは、ボイラ９
によつて熱交換され、その後、外部に排出され
る。ボイラ９からの蒸気は、管路３９を経てター
ビンに供給され、発電が行なわれる。管路３９に
介在されている検出器１０は蒸気流量を検出す
る。送風機４５で押込風量が一定とされた空気は、
管路４０を経て管路４１，４２，４３，４４を介
して移動床５，６，７，８の下方に供給される。
管路４１，４２，４３，４４には、流量制御のた
めのダンパ５１，５２，５３，５４がそれぞれ介
在されている。管路４１の下流側には空気流量を
検出する検出器４６が設けられている。調節計３
４はライン６０を介する流量設定信号に応答し
て、ダンパ５１の開度を検出器４６によつて検出
される流量と一致するように制御する。ダンパ５
２に関連して流量検出器４７および調節計３５が
設けられている。ダンパ５３に関連して流量検出
器４８および調節計３６が設けられている。ダン
パ５４に関連して流量検出器４９および調節計３
７が設けられている。調節計３５，３６，３７に
はライン６１，６２，６３を介して流量設定信号
がそれぞれ与えられる。こうしてこのライン６
１，６２，６３の流量設定信号に対応した空気流
量となるようにダンパ５２，５３，５４の開度が
操作される。移動床５〜８は、ライン１９からの速度設定信
号に応答する移動床速度制御装置３３によつて各
移動床５〜８の速度、したがつて燃焼されるごみ
の移動速度が制御される。ライン６５からの速度
設定信号に応答するごみ供給流量制御装置３２
は、ごみ供給プツシヤ４の往復速度を制御してご
み供給流量を制御する。制御装置１２はライン１１を介する蒸気流量検
出器１０からの信号に応答し、ライン１３，１
４，１５，１６に空気流量を表わす信号を導出す
るとともに、ライン１７にごみ供給プツシヤ４の
速度を表わす信号を導出し、ライン１９を介して
移動床５〜８の移動速度を表わす信号を導出す
る。ごみ焼却炉１の炉壁に設けられた窓Ｗに臨ん
で、テレビカメラ２０が炉１内を撮像するように
設置されている。テレビカメラ２０から画像信号
はライン２１を介して画像処理装置２２に入力さ
れる。画像処理装置２２では画像信号が後述する
ように処理され、炉１内の燃え切りレベルを示す
信号がライン２３を介して制御装置２４に出力さ
れる。制御装置２４は、入力された燃え切りレベ
ルと、予め定められた燃え切りレベルとを比較
し、その偏差値に応じてライン２５，２６，２
７，２８に空気流量を表わす信号を導出し、ライ
ン１３，１４，１５，１６の信号に加算する。加
算補正された空気流量を表わす各流量設定信号が
上述のライン６０〜６３にそれぞれ導出される。
また前記偏差値に応じたごみ供給プツシヤ４の往
復速度を示す信号がライン２９に導出され、ライ
ン１７の信号に加算される。加算補正された速度
設定信号が上述のライン６５に導出される。次に本発明の原理について説明する。ごみ焼却
炉１における単位時間当りの発生熱量は一般に次
式により示される。Ｑ＝Kl・Hu・Gb ……(1) ただし、Ｑは単位時間当たりの発生熱量、 Huはごみ単位重量当りの発熱量、 Gbは単位時間当たりのごみの焼却量すなわち
ごみの焼却速度、 Klは燃焼効率などより決まる係数である。第１式において、発生熱量Ｑを一定に保つため
には、発熱量Huまたは焼却速度Gbを操作すれば
よいことになる。ここで、燃料としてのごみは、
その化学的、物理的性状が不均一であり、ごみ焼
却炉１内へ供給されるごみの発熱量Huは常時変
動する。したがつて発熱量Huの制御は実際には
不可能であり、焼却速度Gbを操作することにな
る。ごみ焼却炉１内へのごみの定量供給操作が困
難であり、ごみ焼却炉１へのごみ供給量変動は、
除去しがたい。仮に定量供給が実現したとして
も、ごみ焼却炉１内へ供給されたごみの乾燥から
着火までの乾燥時間はごみ質の差により、またそ
のときの燃焼状態により変動し、結果としてごみ
焼却速度が変動することになる。以上の燃料としてのごみの性状を考慮すると、
第１式は第２式のようになる。Ｑ＝Kl・（HuO＋ΔHu）（Gb＋ΔGb） ……(2) ここで、HuOはごみ単位重量当たりの発熱量
の平均値、 ΔHuはごみ単位重量当たりの発熱量の変動分、 ΔGbは操作不可能なごみ焼却速度の変動分で
ある。第２式において常時安定した発生熱量Ｑを得る
ためには、発熱量変動分ΔHuおよびごみ焼却速
度変動分ΔGbを打ち消すようにごみ焼却速度Gb
を操作すればよいことがわかる。そこで常にごみ
焼却速度Gbを操作可能範囲にあるように、すな
わち速度Gbを飽和させないようにごみ供給プツ
シヤ４の往復速度、燃焼用空気流量、移動床速度
を適切に操作することが必要となる。第２図は、炉１内のごみ燃焼状態を乾燥域Ａ
１、燃焼域Ａ２、後燃焼域Ａ３におけるごみ層断
面でモデル化した図である。ごみ焼却速度Gbを
操作可能範囲に常時保つには、燃え切りレベルＢ
の適正化が必須となる。すなわち燃え切りレベル
Ｂが乾燥域Ａ１方向にずれると、ごみ焼却速度
Gbを増加させる操作をしても適切な焼却速度Gb
まで増加することができない。これと逆に燃え切
りレベルＢが後燃焼域Ａ３方向にずれると、ごみ
焼却速度Gb適切な速度まで減少できなくなる。これらのごみ燃焼過程を簡略化して示すと次式
となる。ｄ／dtW1＝Go−Gw＋G1 ……(3) ｄ／dtW2＝G1−（Gb＋ΔGb）−G2 ……(4) Gb＝ｆ（W2、Ga2、Ga3） ……(5) A1＝ｆ（W1、Ｓ） ……(6) A2＝ｆ（W2、Ｓ） ……(7) ただし、ｄ／dtは時間微分、 W1は乾燥域Ａ１のごみ保有量、 W2は燃焼域Ａ２のごみ保有量、 Goはごみ供給プツシヤ４による単位時間当た
りのごみ供給流量、 Ga1、Ga2、Ga3は単位時間当たりの供給空気
流量、 Gwは乾燥域Ａ１における単位時間当たりの水
分蒸発量および揮発成分蒸発流量、 G1は乾燥域Ａ１から燃焼域Ａ２への単位時間
当たりの乾燥済みごみ供給流量、 G2は燃焼域Ａ２から後燃焼域Ａ３へ供給され
るごみおよび灰の流量、Ｓは移動床速度、ｆは関数を表わす。通常、燃焼状態の制御はごみ質の変動に対して
第２式における発生熱量Ｑを検出し、その発生熱
量Ｑに基づいてごみ供給流量Go、供給空気流量
Ga1、Ga2、Ga3および移動床速度Ｓを操作する。
このような制御方式によつて第６式および第７式
で決まるA1＋A2である燃え切りレベルＢと、第
３式および第４式における炉内ごみ保有量W1、
W2とを適正な範囲内に保つことができる。その
結果第５式におけるごみ層内供給空気層Ga2とご
み表層空気量Ga3が適切に作用し、ごみ焼却速度
Gbが飽和することなく、安定した発生熱量Ｑを
得ることができる。しかしながら、たとえばごみ発熱量変動分
ΔHuが急激に増加すると、燃え切りレベルＢが
乾燥域Ａ１方向への移動し、炉内ごみ保有量W1、
W2の減少が発生熱量Ｑに反映されなくなる。す
なわち燃え切りレベルＢの移動によつて、第５式
におけるごみ層内供給空気流量Ga2が減少し、ご
み表層供給空気流量Ga3が増加し、燃焼域ごみ保
有量W2が減少して、ごみ焼却速度Gbが減少して
も第１式における発熱量（Hu＋ΔHu）の増加量
とごみ焼却速度（Gb＋ΔGb）の減少量がほぼ一
致すると、発生熱量Ｑはこれらの積であるから変
化しない。その結果、発生熱量Ｑによるフイード
バツク制御を基本とする燃焼制御方式では、破砕
ごみ混焼時などに生じる急激な発熱量の変動によ
つて、ごみ保有量W1、W2を適正値に保つことが
できなくなる。そして一度ごみ発熱量変動分
ΔHuの増加が止つたとき、ごみ層内供給空気流
量Ga2を増加し、ごみ表層供給空気流量Ga3を減
少させる操作ではごみ焼却速度Gbを必要なまで
増加することができず、発生熱量Ｑが低下してし
まう問題が生じる。逆にごみ発熱量変動分ΔHu
が急激に減少する場合は、上述と逆の現象が発生
する。すなわち燃え切りレベルＢが後燃焼域Ａ３
方向へ移動し、炉内ごみ保有量W1、W2が過大と
なり、ごみ焼却速度Gbを必要なまで減少させる
ことができず、発生熱量が増加してしまう。また
後燃焼域Ａ３が確保できず、ごみの一部が未燃焼
となり、灰質が悪化するという問題が生じる。上述のような問題を解決する方法として、燃え
切りレベルＢを検出して、その燃え切りレベルＢ
を適正値に制御すればよい。本発明は、燃え切り
レベルＢと炉内でごみ保有量W1、W2を適正値に
制御することを重点においた燃焼制御方法に関す
るものである。燃え切りレベルＢを検出すること
ができる画像処理装置２２からの出力信号によつ
て、燃え切りレベルＢを適正値に制御すると、炉
内ごみ保有量W1、W2も第６式および第７式に基
づいて、常用される移動床速度Ｓの範囲で適正値
に制御することが可能となる。従来の自動燃焼制
御方式で燃焼制御を行ない、燃え切りレベルＢの
乾燥域Ａ１方向への移動量Lfが予め定めた値を
超えたとき、炉内ごみ供給流量Goを増加させる
補正動作を加えることによつて、ごみ発熱量変動
分ΔHuが急激に増加しても燃え切りレベルＢと
炉内ごみ保有量W1、W2を適正値に保つことがで
きるので、発生熱量Ｑを安定して制御することが
可能となる。また逆に燃え切りレベルＢの後燃焼
域Ａ３方向への移動量Lbが予め定めた値を超え
たとき、炉内ごみ供給流量G₀を減少させる補正
動作と、乾燥域Ａ１への供給空気流量Ga1を増加
させる補正動作とによつて、ごみ発熱量変動分
ΔHuが急激に減少したときでも、燃え切るレベ
ルＢと炉内ごみ保有量W1，W2を適正値に保つこ
とができる。また後燃焼Ａが確保されるのでごみ
の完全焼却が可能となる。ここで移動床速度Ｓ
は、従来の自動燃焼制御方式によつて決まり、補
正動作を行なえない。これは移動床速度Ｓの常用
範囲を保持するためである。このように本発明に従えば、汚泥混焼や破砕ご
み混焼などによる急激なごみ質の変動に対しても
ごみの完全焼却、低NO_x燃焼を実施しつつ、常
時安定した熱出力が得られるごみ焼却炉の自動燃
焼制御が可能となる。以上は、ボイラを設置し発電を行なうごみ焼却
炉における従来技術の自動熱量制御装置１２に、
本発明に従う制御装置２４を備える燃焼制御方式
について、その基本原理を示したものである。第３図は、上述の制御装置１２の具体的な構成
を示すブロツク図である。蒸気流量検出器１０か
らライン１１を介する信号は、調節計１２３に入
力される。この調節計１２３には、予め定めた蒸
気流量を表わす信号が設定回路５５からライン１
２２を介して与えられる。調節計１２３は、たと
えば比例、積分および微分演算を行なう、いわゆ
るPID演算器によつて実現される。調節計１２３
は、ライン１１，１２２からの信号の表わす値の
偏差を演算しライン１２４から導出する。ライン
１２４からの信号は、演算器１２５，１２６，１
２７，１２８の一方の入力に与えられる。演算器
１２５，１２６，１２７，１２８の他方の入力に
は分配回路１５５からライン１５６，１５７，１
５８，１５９に介して信号がそれぞれ与えられ
る。分配回路１５５には、空気流量設定回路１６
０からの信号が与えられる。空気流量設定回路１
６０からの信号は、管路４０から供給される空気
流量を表わす信号を導出する。分配回路１５５
は、管路４１，４２，４３，４４に予め定めた分
配比で空気が供給されるための信号を導出する。
調節計１２３からライン１２４に導出される信号
は、管路３９における蒸気流量を一定にするため
の信号である。ライン１２４，１５６，１５７，
１５８，１５９における信号のレベルは、空気流

【表】

【表】即ち、温度が高くなるにつれて火炎の色が赤色
から赤黄色さらに青みを帯びたまぶしい白色にな
ることが知られている。これは温度が高くなるに
従つて、光の中に含まれる短波長である青色波長
にの成分が相対的に多くなるめである。ごみ焼却炉において、ごみが燃焼している状態
では、高温燃焼の状態から低温燃焼の状態に至る
まで炉内の炎に含まれる赤色成分の強さには大き
な変化はないが、緑色あるいは青色成分の強さ
は、低温燃焼の場合に比べ、高温燃焼の場合に非
常に強くなる。赤色、緑色、および青色成分の強
さの成分の和である輝度を用いて炎の分布を求め
ると、単に炎の分布だけではなく、温度を示す炎
の強さをも加味した分布を求める事になる。そこ
で、炎と灰の境界である燃え切りレベルを検出す
るために焼却炉内の炎の分布を求めるときに、炎
の赤色成分の強さだけを用いて炎の分布を求める
と、高温燃焼の状態から低温燃焼の状態まで炎の
分布が精度よく求まる。上述したことを具体的に実施すると次のように
なる。ごみ焼却炉内の燃焼部をカラーテレビカメ
ラで撮像し、カラー画像信号を赤色、緑色、青色
の３原色の信号に分離し、それらの信号をそれぞ
れの強さに対応した多値化信号に変換し、各多値
下信号を１水平走査線毎に積算し、この積算値を
基準値と比較して、燃え切りレベルを検出する。第４図は、第１図に示されているような構成を
有するごみ焼却炉を用いた本発明者の実験によつ
て得られた前記多値化信号の積算値の分布を示す
グラフである。この実験では、家庭から出される
通常ごみの焼却を行い、その燃焼条件を変えて、
ボイラで蒸気を発生し、その蒸気流量の検出を行
なつた。第４図１はごみ発熱量約が1000kcal／Kg
で蒸気流量が16t／Ｈの低温燃焼を示し、第４図
２はごみ発熱量が約1500kcal／Kgで蒸気流量が
19t／Ｈの通常燃焼を示し、第４図３はごみ発熱
量が約2200kcal／Kgで蒸気流量が24t／Ｈの高温
燃焼を示す。ごみ焼却炉において、ごみは、燃焼
室の乾燥段火格子から後燃焼段火格子へ移動す
る。そのごみの移動方向に対して、画像表示画面
の水平走査の方向が垂直になるように、燃焼室４
内が撮像された。したがつて、画像表示画面の走
査線番号が、ごみの移動方向の燃焼室４の位置を
示す。また各色成分の強さを16階調で表わし、１
水平走査線に含まれる画素を１２８として、上述
したような多値化信号の積算値が求められた。第
４図の縦軸である積算値は、１水平走査線毎に赤
色成分レベルWR、緑色成分レベルWGおよび青
色成分レベルWBを積算した値である。第４図の
横軸は、燃焼室の位置に対応するごみの移動方向
の走査線番号を示す。ラインｌ１は赤色成分を示
し、ラインｌ２は赤色成分と緑色成分との和の分
布を示し、ラインｌ３は赤色成分と緑色成分と青
色成分との和である輝度の分布を示す。また参照
符Ｌは基準値KMに対する実際の燃え切りレベル
および本発明に従つて検出された燃え切りレベル
を示し、参照符La〜Lcは従来技術における基準
値KMa〜KMcに対する検出燃え切りレベルを示
し、参照符Ea〜Ecはその検出誤差を示す。実際
の燃え切りレベルＬがほぼ同じ場合であつても、
前記積算値の分布は、低温燃焼時には第４図１に
示されるようになり、通常燃焼時には第４図２に
示されるようになり、高温燃焼時に第４図３に示
されるようになる。すなわちカラー信号の中で赤色の成分の分布
は、燃焼状態に依存せずほぼ同一となる。これに
対して緑および青色成分の分布はその積算成分
（赤色成分、緑色成分、青色成分の和すなわち輝
度）に占める割合が、低温燃焼から高温燃焼にな
るに従つて大きくなるので燃焼状態によつて変化
する。輝度の分布に基づいて輝度の積算値と基準
値を比較して燃え切りレベルLa〜Lcを検出する
方法では、第４図１〜第４図３に示されるよう
に、各燃焼状態において実際の燃え切りレベルＬ
に対する検出誤差Ea〜Ecが生じる。この検出誤
差Ea〜Ecを小さくするためには、基準値KMa〜
KMcを燃焼の強さに応じて修正するなどの必要
がある。一方、本発明に従つて、ラインｌ１で示
される赤色成分の分布に基づいて赤色成分レベル
WRと基準値KMとを比較して燃え切りレベルＬ
の検出を行う方法では、第４図１〜第４図３に示
すように赤色成分の分布の変動が緑色成分や青色
成分の分布に比べて極めて小さい。したがつて低
温燃焼から高温燃焼の広範囲にわたつて精度の良
い炎部と灰部の境界である燃え切りレベルＬの検
出を行なうことができる。本発明者の実験によれば、さらに第５図に示さ
れるように燃焼室４で局所的な高温燃焼部Ｈが生
じることもある。この場合もラインｌ１で示され
る赤色成分の分布は、高温燃焼部Ｈでも他の部分
でも大差は存在しないので、本発明に従つて赤色
成分の分布に基づいて燃え切りレベルＬを検出す
ると、局所的な高温燃焼部Ｈの有無にかかわらず
精度よくその検出を行なうことができる。一方、
従来の輝度の分布を用いて燃え切りレベルLdを
検出する方法では、緑色成分あるいは青色成分が
局所的な高温燃焼部Ｈで大きく増加するので、実
際の燃え切りレベルＬに対して検出誤差Edが生
じる。したがつて従来の輝度の分布を用いた燃え
切りレベルLdを検出では、基準値を局所的な燃
焼の強さに応じて修正するなどの必要がある。本
発明は、上述のようにこの問題を解決する。第６図に示された画像信号処理装置２０の構成
を示すブロツク図を参照して、上述の処理動作を
具体的に説明する。テレビカメラ２０からのカラー画像信号Ｓ１
は、赤、緑、青の３原色の信号を分離する色分離
回路９５およびクロツク周期信号発生回路９６に
入力される。画像信号Ｓ１に基づいてクロツク同
期信号発生回路９６は、カラー画像信号Ｓ１をサ
ンプリングするためのクロツク信号Ｃ０、垂直同
期信号Ｃ１および水平同期信号Ｃ２を発生する。
色分離回路９５によつて分離された赤色波長成分
の信号Ｓ９は、多値化回路９７に入力される。多
値化回路９７は、クロツク信号Ｃ０に同期して、
赤色発生成分の信号Ｓ９をアナログ／デジタル変
換し、多値化された赤色波長成分の信号Ｓ１２を
画像メモリ回路９８に出力する。第７図には、画
像処理装置２２に関連した信号波形が示されてい
る。第７図１は、カラー画像信号Ｓ１の信号波形
である。多値化回路９７は、前記信号Ｓ１２を出
力すると同時に第７図２に示されているようなア
ナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）出力タイミング信号
Ｓ１０を出力する。Ａ／Ｄ出力タイミング信号Ｓ
１０は、画像メモリ制御回路９９に入力される。
演算処理回路１００によつて第７図３に示されて
いるような画像メモリ書き込み要求信号Ｓ１３が
セツトされているとき、画像メモリ制御回路９９
は、第７図４に示されているような画像メモリ書
き込みクロツク信号Ｓ１１を出力する。一方画像
メモリ回路９８に入力された信号Ｓ１２は、画像
メモリ書き込みクロツク信号Ｓ１１に同期して画
像メモリ回路９８内の画像メモリに書き込まれ
る。一画面分の画像が画像メモリに書き込まれる
と画像メモリ回路９８は、第７図５に示されてい
るような画像入力終了信号Ｓ１４を画像メモリ制
御回路９９に出力する。入力された前記信号Ｓ１
４に同期して画像メモリ制御回路９９は、第７図
６に示されているような画像メモリセツト信号Ｓ
１５を演算処理回路１００に出力する。前記信号
Ｓ１５に同期出して演算処理回路１００は画像メ
モリ書き込み要求信号Ｓ１３をリセツトした後、
画像メモリ回路９８からの多値化された赤色波長
成分の画像データＳ１６を呼び込む。第８図は、モニタカラーテレビにおける走査状
態を示す図であり、第９図は、画像メモリにおい
てデータがストアされる状態を示す図である。第
８図の仮想線Ｘは、火炎を示す。モニタテレビの
１走査線におけるサンプル数がｎのとき、走査線
ｌのｍ番目のサンプル点は第９図に示されている
画像メモリのln＋ｍ番目に書き込まれている。こ
のようにして画像メモリに書き込まれた前記画像
データＳ１６は、演算処理回路１００によつて順
次呼び込まれ演算処理が行なわれる。このとき、
演算処理回路１００は、画像データＳ１６を第８
図に示されているモニタテレビの画面に対応さ
せ、第１０図に示されているように多値の赤色成
分画像データを配置し、多値化された赤色波長成
分のデジタル画像として処理を行なう。演算処理回路１００では、第１０図のように配
置された赤色成分の画像データを横方向に積算
し、１水平走査線毎の赤色成分の積算値を求め
る。次に１画面における各水平走査線毎の赤色成
分の積算値LLから最大の積算値L_naxを求める。
この最大値L_naxに対し、一定比率αを乗じた基準
値LTを次の第１式のように求める。 LT＝α・L_nax ……(1) 各走査線毎に積算値LLと、基準値LTを比較し
て、LL≧LTならば燃焼部（炎部）、LL〓LTな
らば灰部なる判別を行なう。次に画面上方から、
すなわち走査線番号の小さい順に各走査線の特徴
を調べ、炎部に相当する走査線が連続してN1回
以上存在した後、灰部に相当する走査線が連続し
てN2回以上生じた場合、その境界点の走査線番
号Liを燃え切りレベルに対応させる。なお、一画
面において、複数の燃え切りレベルLi１，Li２，
…Linが検出された場合、その中で走査線番号が
最も大きいものを最終的な燃え切りレベルとす
る。ふたたび第６図を参照して上述したような位置
検出が行なわれた後、演算処理回路１００は燃え
切りレベル情報信号Ｓ１７および燃え切りレベル
情報信号出力タイミング信号Ｓ１８をラツチ回路
１０１にそれぞれ出力する。また演算処理回路１
００は、新たな多値化された赤色波長成分の信号
Ｓ１２を画像メモリ回路９８に呼び込むために第
７図１に示されているような垂直同期信号に同期
して、画像メモリ書き込み要求信号Ｓ１３をセツ
トする。画像メモリ制御回路９９は第７図３およ
び第７図６に示されているように画像メモリ書き
込み要求信号Ｓ１３がセツトされると同時に画像
メモリセツト信号Ｓ１５をリセツトする。一方、
前記燃え切りレベルを示す信号Ｓ１７および燃え
切り情報信号出力タイミング信号Ｓ１８が入力さ
れたラツチ回路１０１は、前記信号Ｓ１８に同期
して燃え切りレベル情報信号Ｓ１７を保持し、次
に信号Ｓ１８が入力されるまで燃え切りレベルを
示すレベル信号Ｓ８として、ライン２３に導出す
る。第１１図は、本発明に従う制御装置２４の一実
施例の構成を示すブロツク図である。画像処理装
置２２からライン２３を介して入力された燃え切
りレベル信号は、比較器Ｃ２の一方の入力に与え
られる。比較器Ｃ２の他方の入力には、予め定め
られた燃え切りレベルＢを示す信号が設定回路Ｃ
１からラインＣ１１を介して与えられる。比較器
Ｃ２はラインＣ１１およびライン２３から得られ
る２つのレベルの偏差を示す信号をラインＣ１２
に導出する。比較器Ｃ２からの信号が与えられる
遅延回路Ｃ３，Ｃ６は、制御装置１２による主制
御系に対して補正値を加える速度を調整できるよ
うに備えられている。遅延回路Ｃ３は空気流量配
分補正用の遅れ特性を有し、遅延回路Ｃ６はごみ
供給プツシヤ速度補正用の遅れ特性を有する。遅
延回路Ｃ３からの信号はラインＣ１３を介して調
節器Ｃ４に与えられ、遅延回路Ｃ６からの信号は
ラインＣ１５を介して調節器Ｃ７に与えられる。第１２図は調節器Ｃ４の入出力特性を示す図で
ある。図中において横軸は入力される前記偏差値
を示し、、左方は乾燥域Ａ１方向への偏差であつ
て、右方は後燃焼域Ａ３方向への偏差である。縦
軸は出力される補正値を示し、プラス側は乾燥域
Ａ１側の空気流量を増し、後燃焼域Ａ３側の空気
流量を減らす補正値であり、マイナス側は乾燥域
Ａ１側の空気流量を減らし、後燃焼域Ａ３側の空
気流量を増す補正値である。燃え切りレベルＢが
乾燥域Ａ１側にずれるときは、補正値が出力され
ないが、燃え切りレベルＢが後燃焼域Ａ３側にず
れ、偏差値が予め定められた偏差値Eb以上にな
ると第１２図のようにプラスの補正値が出力され
る。調節計Ｃ４の出力である補正値を示す信号
は、ラインＣ１４を介して演算器Ｃ５に与えられ
る。演算器Ｃ５では入力信号に基づいて各移動床
５〜８に対する供給空気流量の補正量が演算さ
れ、その補正量を示す信号が各ライン２５〜２８
に導出される。第１３図は調節器Ｃ７の入出力特性を示す図で
ある。横軸は、第１２図と同様に入力される偏差
値を示す。縦軸はごみ供給プツシヤ４の補正速度
を示し、プラス側はその速度を増す方向であり、
マイナス側は速度を減らす方向である。燃え切り
レベルＢが乾燥域Ａ１側の方向へずれ、予め定め
られた偏差値Efを超えると図示のように前記補
正速度が増加される。また燃え切りレベルＢが後
乾燥域Ａ３側の方向にずれ、予め定められた偏差
値Ebを超えると図示のように補正速度が減少さ
れる。その補正速度を示す信号は調節計Ｃ７から
ライン２９に導出される。たとえばごみ発熱量変動分ΔHが急激に増加す
ると炉内ごみ保有量W1，W2が減少し始め、燃え
切りレベルＢが乾燥域Ａ１方向に移動し始めたと
する。このときの燃え切りレベルＢを示す信号
が、画像処理装置２２から制御装置２４に入力さ
れる。その入力された燃え切りレベルＢの乾燥域
Ａ１方向への偏差が前記偏差Efを超えると、上
述のようにごみ供給プツシヤ速度を増加させる補
正信号がライン２９に導出される。そうすると制
御装置１２からライン１７に導出されたごみ供給
プツシヤ速度が補正されてライン６５に出力され
る。その結果炉内ごみ供給流量が増加され、燃え
切りレベルＢが適正値となり、したがつて炉内ご
み保有量W1，W2も適正値となる。逆にごみ発熱
量変動ΔHuが急激に低下すると、ボイラ蒸気流
量が低下するため、制御装置１２によつて燃焼が
促進され、炉内ごみ保有量W1，W2が過大とな
る。そうして燃え切りレベルＢが後燃焼域Ａ３方
向に移動し始め、そのときの燃え切りレベルＢを
示す信号が入力されて、後燃焼域Ａ３方向の偏差
が前記偏差値Ebを超えると、上述のようにごみ
供給プツシヤ速度が減少させる信号がライン２９
に導出される。また乾燥域Ａ１側の供給空気流量
を増加し、後燃焼域Ａ３側の供給空気流量を減少
するように信号が各ライン２５〜２８に導出され
る。そうすると制御装置１２からのライン１７に
導出されたごみ供給プツシヤ速度が補正されてラ
イン６５に出力され、またライン１３〜１６に導
出された各移動床５〜８の下方から供給される空
気流量が補正されて各ライン６０〜６３に出力さ
れる。このときライン２５〜２８に導出される補
正空気流量の総和は零である。これら一連の操作
によつて、燃え切りレベルＢおよび炉内ごみ保有
量W1，W2を補正値に保つと、ごみの完全燃焼が
行なわれつつ、炉の発生熱量すなわちボイラの蒸
気流量が安定して制御される。特に発電を実施するごみ焼却炉においては、制
御装置２４の単独使用では、速い変動の外乱に対
して炉の発生熱量Ｑを要求される精度まで制御す
ることができない。したがつて、本発明のように
自動燃焼制御装置１２と制御装置２４との併用が
有効となる。また本発明では、供給空気流量またはごみ供給
流量のいずれか一方の操作量を補正すればよい。効果以上のように本発明によれば、ごみ焼却炉にお
いて発生する蒸気の流量が一定になるように制御
することができる。ごみの成分の変動などによつ
て、急激に燃焼状態が変化しても、蒸気流量の制
御ができるように、燃え切りレベルに基づく補正
が行われる。したがつて、ごみが完全に焼却さ
れ、安定した発生熱量が出力されるので、ごみの
燃焼としての付加価値が向上され、省資源と省エ
ネルギー化が促進される。また本発明によれば、燃焼の激しさ、弱さにあ
まり影響されない赤色成分の信号に注目し、水平
走査線毎に積算することによつて、燃焼状態が絶
えず変化しても、正確に燃焼炉の燃え切りレベル
を検出することができる。すなわち、画像信号の
輝度は、燃焼の強弱によつて大きく変化するが、
赤色成分の信号のレベルは殆ど変化しないので、
１水平走査線毎に赤色成分のレベルを積算するこ
とによつて、その積算した値は、燃焼している領
域の広がりに対応しており、強く燃えているとこ
ろも弱く燃えているいるところも含めて燃焼して
いる領域として捕らえることができる。したがつ
て、燃焼状態に応じた定数の変更の必要もなく、
燃え切りレベルを求める処理を簡単に行うことが
できる。さらに本発明によれば、カラーテレビカメラで
撮像したカラー画像信号から、色分離回路によつ
て赤色信号を分離し、画像信号の一水平走査線毎
の強度に基づいて燃え切りレベルを検出するの
で、市販されているカラーテレビカメラを使用す
ることができ、その信号を処理する電気回路も容
易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体の系統図、第
２図は乾燥域Ａ１および燃焼域Ａ２，Ａ３におけ
るごみの断面をモデル化した図、第３図は制御装
置１２の具体的な構成を示すブロツク図、第４図
は本発明者の実験による赤色成分、緑色成分およ
び青色成分の積算値の分布状態を示すグラフ、第
５図は局所的な高温燃焼部Ｈが生じる場合の積算
値の分布状態を示すグラフ、第６図は本発明に関
連して実施される画像処理装置２２の構成を示す
ブロツク図、第７図は画像処理装置２２に関連し
て出力される信号波形を示す図、第８図は撮像さ
れた画像の走査を説明するための図、第９図は画
像メモリにおけるデータを説明するための図、第
１０図は画像メモリにモニタテレビの画面との対
応を説明するための図、第１１図は制御装置２４
の一実施例を示すブロツク図、第１２図は調節器
Ｃ４の入出力特性を示す図、第１３図は調節器Ｃ
７の入出力特性を示す図である。１……ごみ焼却炉、４……ごみ供給プツシヤ、
５〜８……移動床、１０……蒸気流量検出器、１
２……制御装置、２０……テレビカメラ、２２…
…画像処理装置、２４……制御装置、５１〜５４
……ダンパ、Ａ１……乾燥域、Ａ２……燃焼域、
Ａ３……後燃焼域、Ｂ……燃え切りレベル。

Claims

【特許請求の範囲】１ごみ焼却手段によってごみをごみ焼却炉に供
給し、ごみ焼却炉は乾燥域と燃焼域と後燃焼域と
にそれぞれ設けられた移動床を有し、ごみ焼却炉
の発生熱量を検出し、その発生熱量が一定となる
ように、乾燥域と燃焼域と後焼却域とにおける供
給空気流量と、ごみ供給手段によるごみ供給流量
と、移動床の速度とを操作する燃焼制御方法にお
いて、前記焼却炉は、発生熱量に応じて蒸気を発生
し、その蒸気流量を検出して一定の流量が得られ
るように制御することによつて、前記発生熱量が
一定となるような制御が行われ、炉内の燃焼部をカラーテレビカメラで撮像し、
カラーテレビカメラから得られたカラー画像信号
に含まれる赤色成分の信号を色分離回路によつて
分離し、この信号の一水平走査線毎の強度に基づ
いて燃え切りレベルを検出し、その検出された燃
え切りレベルを予め定めた値と比較し、その偏差
値が予め定めた範囲を超えるとき、前記供給空気
流量および前記ごみ供給流量の少なくともいずれ
か一方の操作量を、前記偏差値が減少するように
補正することを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御
方法。