JPH05272732A

JPH05272732A - 廃棄物焼却炉の燃焼制御方法

Info

Publication number: JPH05272732A
Application number: JP6857092A
Authority: JP
Inventors: Yuya Yamahata; 祐哉山畑; Hiroaki Aizawa; 広彰相沢
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-10-19
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JP2989367B2

Abstract

(57)【要約】【目的】焼却炉に投入されるごみの量をあらかじめ検
出し、検出したごみ投入量に応じた燃焼条件を設定する
ことができるフィードフォワード制御可能な廃棄物焼却
炉の燃焼制御方法を提供する。【構成】コンベア６で搬送中のごみ１６に上方の光源
１２からスリット光１９を照射し、これをスリット光１
９と角度θだけずれた位置に配置されたテレビカメラで
監視し、得られた画像を解析して照射光点Ａとコンベア
表面との変位ｙを求め、変位ｙを基にごみの高さｈを求
め、この高さｈとコンベア幅ｗとコンベア速度ｖとを積
算してごみ投入量を算出し、このごみ投入量に応じて燃
焼条件を制御する。【効果】炉負荷が安定し、未燃分および有害成分の発
生を効果的に抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物焼却炉の燃焼制
御方法に係り、特にコンベアを用いて被燃焼物（以下、
単にごみということがある）を焼却炉に投入する廃棄物
焼却炉の燃焼制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物焼却炉、例えば流動層炉で廃棄物
を焼却する場合、焼却炉に投入されるごみの量が瞬間的
に変化すると炉出口排ガスの組成も変化し、未燃分、例
えば一酸化炭素（ＣＯ）濃度が高くなったり、有害塩素
化合物であるダイオキシン等が発生する原因となる。

【０００３】ごみ焼却炉の燃焼制御方法において、炉負
荷をほぼ一定に保つことは極めて重要であり、そのため
にはごみ投入量の変動を抑え、変動が生じたときにはそ
の変動に応じて燃焼条件を調節する必要がある。焼却炉
へのごみの投入量を検出する方法としては、例えばコン
ベアの自重とコンベア上のごみの重量との合計量をロー
ドセルで計量する計量コンベアを用いる方法、または例
えばごみ投入シュートに光電素子を取付てシュート断面
を横断する複数の光路を形成し、該光路をごみが通過す
る頻度または時間等を基にごみ投入量を推定する方法が
あり、このような方法によって求めたごみ投入量に基い
て、二次空気供給量等が制御されていた。

【０００４】しかしながら、上記計量コンベアを用いる
方法は、コンベア自身にごみが堆積、付着して空重量が
次第に増大するので、測定誤差が大きくなるという欠点
がある。また、光電素子を用いる方法は、複数のごみが
並行して光路を遮断する場合にも、１個のごみが単独で
光路を遮断する場合も、その大きさが同じであれば、同
様の信号しか得られず、測定精度はほれほど高くないと
いう欠点がある。したがって、このような方法で検出し
たごみ投入量に基づいて燃焼条件を制御しても安定した
燃焼状態を維持することは困難である。さらに、前記光
電素子を用いる方法は、現実に炉内に落下する寸前のご
みの量を検出するものであり、もし投入量の大幅な変化
を検知したとしても、検知した直後にごみが炉内に投入
されるので、燃焼条件の調節が間に合わないことにな
る。すなわち、ごみ投入量の変化を検知した直後に、例
えば空気ダンパ等の開閉信号を出したとしても開閉操作
に要する時間的な遅れによって適切な燃焼条件設定がで
きず、未燃分およびダイオキシン等の有害物質の発生を
十分抑えることができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、いず
れも炉内に供給されるごみ量をあらかじめ精度よく検出
し、ごみ投入量に見合った最適燃焼条件を設定すること
ができないという問題があった。本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、焼却炉に投入されるごみの
量をあらかじめ検出し、検出したごみ投入量に応じた燃
焼条件を時間的に余裕をもって設定することができる、
フィードフォワード制御可能な廃棄物焼却炉の燃焼制御
方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、被燃焼物をコンベアを用いて焼却
炉に投入して焼却し、燃焼状態に応じて空気供給量をは
じめとする燃焼条件を制御する廃棄物焼却炉の燃焼制御
方法において、前記コンベアを用いて焼却炉に投入する
廃棄物に上方から光線を照射するとともに、該光線に対
して所定の角度だけ傾斜した方向からテレビカメラで監
視し、得られた画像を解析して前記光線が廃棄物表面に
衝突した照射光点の前記コンベア表面に対する変位を求
め、該変位を基にしてコンベア表面から廃棄物表面まで
の高さを求め、該廃棄物の高さを基に空気供給量をはじ
めとする燃焼条件を制御することを特徴とする廃棄物焼
却炉の燃焼制御方法に関する。

【０００７】第２の発明は、上記第１の発明において、
前記廃棄物の高さと、コンベアの幅およびコンベア速度
を基に焼却炉へ供給される廃棄物投入量を求め、該廃棄
物投入量に応じて、空気供給量をはじめとする燃焼条件
を制御することを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方
法に関する。

【０００８】

【作用】図４〜図６は、本発明における廃棄物投入量を
検出する原理を示す説明図である。図４において、コン
ベア２１で搬送される物体２２にその上方に設けられた
光源２４から光線２９を照射すると、物体２２の上面に
照射光点Ａが形成される。この状態を前記光線２９と所
定の角度θだけ傾斜した直線２６、すなわち照射光点Ａ
のコンベア２１上（図５中のＸ軸）の投影点Ｂを通る直
線２６上に配置されたテレビカメラ２５で観察すると、
図５に示すように、照射光点Ａと、その投影点Ｂとの間
には前記物体２２の高さに相当する量の変位ｙが認めら
れる。この変位ｙは被搬送物の高さに比例して上下方向
に変化するので、前記テレビカメラ２５で得られた画像
を画像解析装置３０で解析することによって、逐次照射
光点Ａの前記ｘ軸に対する変位ｙを算出することができ
る。この変位ｙを基にして物体２２の高さｈを求める。

【０００９】すなわち、図４において、三角形ＡＢＣは
物体の高さｈを斜辺とする直角三角形であり、辺ＡＣの
長さ（変位ｙ）は物体の高さｈの変化に比例して変化す
ることになる。したがって、ｈ＝ｙ／ｓｉｎθ ……（１）の関係が成立する。

【００１０】この式（１）に、前記画像解析によって求
めた照射光点Ａの変位ｙを代入することによって物体の
高さｈが求まる。通常、焼却炉に投入されるごみは連続
的に投入されるものであり、コンベア上のごみの高さｈ
はごみ投入量の増減を示す目安となる。従って、このご
みの高さを基に焼却炉への空気供給量等の燃焼条件を制
御することにより、適切な燃焼条件を設定することがで
きる。

【００１１】図６は、連続的に搬送されるごみ２８の上
方から光線２９を照射して照射光点Ａの位置を基に高さ
ｈを求め、この高さｈからごみの投入量Ｑを検出する方
法を示す説明図である。図４および図５に示した方法と
同様にして、まず連続的に搬送されるごみ２８の高さｈ
を求める。次いで、この高さｈと、実測したコンベアの
幅ｗおよびコンベア速度ｖとを積算することにより、ご
み供給量、すなわちごみ投入量Ｑを求める。

【００１２】ごみ投入量Ｑ＝ｈ×ｗ×ｖこのようにした求めたごみ投入量に応じてコンベア速
度、空気供給量等が制御される。すなわち、大量のごみ
が移送されてきたことを検出した場合には、コンベア速
度を低下してごみ投入量を少なくし、かつ焼却炉に供給
される一次空気量を減少させて、例えば流動媒体の流動
およびごみとの混合を抑制することにより、ごみの熱分
解速度を低下させて可燃性ガスの発生量を減少させる。
一方、移送されるごみの量が少なくなり、ごみ投入量の
減少が予測される場合は、コンベア速度を速めてごみ投
入量を確保し、焼却炉へ供給される二次空気量を減少さ
せることにより炉内温度が低下しないように調節する。
これによって燃焼状態が安定し、ＣＯ等の未燃分の発生
およびダイオキシン等の有害物質の発生が抑制される。

【００１３】本発明において、光源としては、例えばス
ポット光またはスリット光が使用される。例えばスリッ
ト光を用いることにより、ごみの高さｈを求めるための
照射光点Ａの変位ｙをコンベアの幅方向で複数点検出す
ることができるようになるので、その平均値を用いてご
み高さおよびごみ投入量を算出すると、検出精度が著し
く向上する。また単位時間内における測定回数を多くす
ることによってごみ投入量の検出精度を向上させること
もできる。

【００１４】本発明において、ごみ投入量を基にして制
御する燃焼条件としては、例えばコンベア速度、流動媒
体を流動させる一次空気量、二次空気量等があげられ
る。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明の一実施例を示す装置系統図である。この装置
は、焼却炉１と、該焼却炉１の底部に供給される一次空
気２の供給管３と、該一次空気２によって形成される流
動層４と、該流動層４の上部にごみ１６を供給するごみ
供給管５と、該ごみ供給管５にごみ１６を移送するコン
ベア６と、該コンベア６の駆動用モータ７と、前記流動
層４の上部の空塔部８と、該空塔部８に二次空気９を供
給する、流量調節弁１８を有する二次空気供給管１０
と、図示省略した排ガス処理装置を経た燃焼排ガスを大
気に放出する煙突１１とから主として構成されており、
コンベア６のごみ供給管５の手前側上方には、該コンベ
ア６で搬送されるごみ１６にスリット光１９を照射する
光源１２が、また該スリット光１９と所定の角度θだけ
ずれた位置にテレビカメラ１３が配置されており、該テ
レビカメラ１３は画像解析装置１４に接続されている。
１５は燃焼条件を制御する燃焼制御装置、１７は一次空
気バイパスラインである。

【００１６】ごみを焼却する場合、まず一次空気２が一
次空気供給管３を経て焼却炉１の底部に供給され、流動
層４が形成される。次いで、ごみを移送するコンベア６
の駆動用モータ７が駆動され、ごみ１６がコンベア６に
よってごみ供給管５を経て焼却炉１の流動層４に投入さ
れる。流動層４に投入されたごみ１６は流動層４を構成
する高温の砂と混合して燃焼する。

【００１７】このときごみ投入量の検出および燃焼条件
の制御は次のように行われる。すなわち、コンベア６の
上方に配置されたテレビカメラ１２から、コンベア６上
のごみにスリット光１９が照射され、ごみの表面にその
凹凸に対応した照射光点の連続した曲線が形成される。
図２は、コンベア６で投入されるごみ１６の表面にスリ
ット光１９を照射してごみ投入量を検出する場合の説明
図、図３は、図２におけるテレビカメラ１３が捉えた照
射光点Ａの変化を示す図である。照射光点Ａが連続した
曲線は、コンベア上のごみの表面形状を表している。こ
のようにして得られた照射光点Ａのデータは、ごみ表面
の照射光画像信号Ｓ₁として逐次画像解析装置１４に送
られる（図１参照）。画像解析装置１４に送られた照射
光画像信号Ｓ₁はここで解析され、ごみ量高さデータが
得られる。このごみ量高さデータと、コンベア駆動用モ
ータ７に設けられた速度計で検出されるコンベア速度の
信号Ｓ₃およびコンベア幅ｗ（定数）とが積算されてご
み投入量Ｑ、すなわち所定のコンベア長におけるコンベ
ア上のごみ量信号Ｓ₂が求められる。このごみ量信号Ｓ
₂は燃焼制御装置１５に送られ、これに基いて燃焼条
件、特にごみ投入量、空気供給量等が制御される。

【００１８】流動層焼却炉において炉内燃焼量が多い
と、炉内圧および炉内温度が高くなり、炉内燃焼ガス中
の酸素濃度は低くなる。一方燃焼量が少なくなると、炉
内圧および炉内温度が低くなり、燃焼ガス中の酸素濃度
は高くなる。したがって、前記画像解析装置１４で求め
たコンベア上のごみ量信号Ｓ₂に基いてコンベア速度を
調節する際、ごみ量信号Ｓ₂を前記炉内の燃焼状態を示
す信号、例えば圧力計ＰＧで検出される炉内圧力の信号
Ｓ₄、酸素濃度計２０で検出される燃焼ガス中の酸素濃
度の信号Ｓ₅および温度計Ｔ₁、Ｔ₂で検出される炉内
温度の信号Ｓ₆、Ｓ₇等を基に燃焼制御装置１５で補正
したコンベア速度調節信号Ｓ₁₁によってコンベア駆動用
モータ７を制御してごみ投入量を調節する。画像解析装
置１４で得られたコンベア上のごみ量信号Ｓ₂が所定値
以上となり、大量のごみの投入を予測した場合は、その
ごみがコンベアから落下する寸前にコンベア速度を遅く
して極力一定量のごみが炉に投入されるように制御され
る。またこのとき一次空気量調節信号Ｓ₁₂を一次空気バ
イパスライン１７のバルブに送り、一次空気２の供給量
を低減するとなおよい。このようにして炉内に投入され
た大量のごみが瞬間的に熱分解することによる大量の可
燃性ガスの発生が抑制される。一方、コンベア上のごみ
量信号Ｓ₂がある値以下となり、少量のごみ投入量を予
測した場合は、そのごみがコンベアから落下する寸前に
コンベア速度を増加して極力一定量のごみが炉内に投入
されるように制御される。このとき二次空気量調節信号
Ｓ₁₃によって二次空気量調節弁１８を調節して二次空気
量を低減するとなおよい。このようにして炉内温度の低
下が回避される。二次空気量を減少させる割合は炉内温
度信号Ｓ₇に基いて補正されるが、例えば、炉内温度Ｓ
₇が比較的高いときは前記二次空気量をわずかに減少す
るように制御し、炉内温度Ｓ₇が比較的低い場合は、大
幅に減少するように制御される。

【００１９】本実施例によれば、焼却炉に投入される直
前のごみの量をあらかじめ高精度で検出し、これに基い
て空気供給量等の燃焼条件を制御することができるの
で、炉負荷が大幅に変化することもなく、安定したごみ
焼却を行うことができる。本実施例において、コンベア
の標準速度基準（例えば６ｍ／ｍｉｎ）において、ごみ
１６が炉内に投入される５〜３０秒前、好ましくは１０
〜２０秒前にごみ投入量を検出することが好ましい。ご
み投入の５秒前よりも後になってから測定すると得られ
た信号をもとに燃焼条件を制御しても後追い制御となっ
てしまう。また、ごみ投入の３０秒以上前にごみの量を
検出すると、そのごみが炉内に投入されるまでの時間の
調整が難しくなる。

【００２０】本実施例において、ごみ投入量を算出する
際の所定コンベア長は０．３〜１ｍであることが好まし
い。０．３ｍよりも短くなると燃焼制御が過敏となる。
一方１ｍよりも長くなると感度が低下する。本実施例に
おいて、ごみの高さデータの検出数に応じてごみ投入量
の検出精度を、例えば１０段階程度に区別し、その度合
いに比例して燃焼条件を制御することもできる。

【００２１】

【発明の効果】本願の請求項１記載の発明によれば、焼
却炉に投入されるごみの量の目安となるごみの高さを予
め検出し、これを基にして燃焼条件を制御することによ
り、炉負荷が安定し、未燃分等の発生を抑制することが
できる。本願の請求項２記載の発明によれば、あらかじ
め炉内に投入されるごみ量を検出し、このごみ量信号に
基いて燃焼条件を制御することにより、炉負荷が安定
し、ＣＯ等の未燃分およびダイオイシン等の有害物質の
発生を効果的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】、

【図２】、

【図３】本発明の一実施例を示す説明図。

【図４】、

【図５】、

【図６】本発明の原理を示す説明図。

【符号の説明】

１…焼却炉、２…一次空気、３…一次空気供給管、４…
流動層、５…ごみ供給管、６…コンベア、７…コンベア
駆動用モータ、８…空塔部、９…二次空気、１０…二次
空気供給管、１１…煙突、１２…光源、１３…テレビカ
メラ、１４…画像解析装置、１５…燃焼制御装置、１６
…ごみ、１７…一次空気バイパスライン、１８…二次空
気量調節弁、１９…スリット光、２０…酸素濃度計、Ｓ
₁…照射光画像信号、Ｓ₂…コンベア上のごみ量信号、
Ｓ₃…コンベア速度信号、Ｓ₄…炉内圧力信号、Ｓ₅…
燃焼ガス中の酸素濃度信号、Ｓ₆、Ｓ₇…炉内温度信
号、Ｓ₁₁…コンベア速度調節信号、Ｓ₁₂…一次空気量調
節信号、Ｓ₁₃…二次空気量調節信号、Ｓ₁₄…炉内圧力調
節信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被燃焼物をコンベアを用いて焼却炉に投入
して焼却し、燃焼状態に応じて空気供給量をはじめとす
る燃焼条件を制御する廃棄物焼却炉の燃焼制御方法にお
いて、前記コンベアを用いて焼却炉に投入する廃棄物に
上方から光線を照射するとともに、該光線に対して所定
の角度だけ傾斜した方向からテレビカメラで監視し、得
られた画像を解析して前記光線が廃棄物表面に衝突した
照射光点の前記コンベア表面に対する変位を求め、該変
位を基にしてコンベア表面から廃棄物表面までの高さを
求め、該廃棄物の高さを基に空気供給量をはじめとする
燃焼条件を制御することを特徴とする廃棄物焼却炉の燃
焼制御方法。
【請求項２】前記廃棄物の高さと、コンベアの幅および
コンベア速度を基に焼却炉へ供給される廃棄物投入量を
求め、該廃棄物投入量に応じて、空気供給量をはじめと
する燃焼条件を制御することを特徴とする請求項１記載
の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。