JPH06221536A - ごみ焼却炉の燃焼制御方法および装置 - Google Patents

ごみ焼却炉の燃焼制御方法および装置

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JPH06221536A
JPH06221536A JP1203493A JP1203493A JPH06221536A JP H06221536 A JPH06221536 A JP H06221536A JP 1203493 A JP1203493 A JP 1203493A JP 1203493 A JP1203493 A JP 1203493A JP H06221536 A JPH06221536 A JP H06221536A
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Matsuzo Takamura
松三 高村
Takaaki Tojo
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼帯上に炎がある場合にもその背後にある
乾燥帯上で燃えていない部分を検出して燃焼制御を行う
ことのできる燃焼制御方法およびその装置を提供するこ
と。 【構成】 ごみ焼却炉13内部をテレビジョンカメラ1
9により所定時間に亘って撮像して複数枚の炉内画像を
得、これらの複数枚の炉内画像の対応する各画素の中で
最も輝度の低い画素を選びその輝度値を画素とする最小
値画像を得る。この最小値画像から炉内の未燃ごみ部分
の面積を検出し、この面積の大きさに応じて焼却炉の燃
焼を制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はごみ焼却炉の燃焼制御方
法およびその装置に関し、特にごみ焼却炉内部をテレビ
ジョンカメラにより撮像して得られる画像情報を用いる
燃焼制御方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ごみ焼却炉においては、ごみ質(ごみの
含む水分量等)が変動しても、炉内で安定に燃やさなけ
ればならない。従来のごみ焼却炉は一般に、ストーカ上
においてごみを移動させて炉内の入り口付近の乾燥帯で
ごみを乾燥させ、炉中央付近の燃焼帯でごみを燃やす構
造になっている。このような焼却炉においては一般に、
水分を多く含み燃えにくいごみが乾燥帯で十分に乾燥せ
ずに燃焼帯に入ると、炉温が大幅に下がってしまう。逆
に、紙などのように燃えやすいごみが、乾燥帯上で燃え
てしまうと燃焼帯上で燃えるごみが無くなり(ごみ枯
れ)、炉温が急激に下がってしまう。
【0003】このような現象を防止するためには、乾燥
帯に供給する燃焼空気、炉内へ供給するごみ量を、ごみ
質に応じて操作して、ごみが乾燥帯で乾燥し、燃焼帯で
燃えるように制御する必要がある。ところで、ごみ質を
直接測定することが困難であるため、従来はごみ焼却炉
内部をテレビジョンカメラにより撮像し、得られた焼却
炉内の乾燥帯部分の画像の平均輝度から乾燥帯上の火炎
を検出しその変化に応じて焼却炉の燃焼を制御する方法
が提案されている(特開昭64−49818号、特開昭
64−49819号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の焼却炉の燃
焼制御方法においては、炉出口から焼却炉内を撮像した
場合、得られた炉内画象においては、炉内乾燥帯部分
は、炉出口からみて乾燥帯の手前にある燃焼帯の炎の後
方になる。このため、乾燥帯の平均輝度を求めて乾燥帯
上の燃焼状態(火炎の多さ)とする上記の方法は、乾燥
帯の手前に大きな火炎がある場合には、火炎で乾燥帯が
隠れて見えなくなり、乾燥帯が燃えているかどうかは正
確に検出できないという欠点があった。
【0005】上記特開昭64−49818号、特開昭6
4−49819号に記載された焼却炉では、階段状のス
トーカを使い乾燥帯が燃焼帯よりも高い位置にあるた
め、燃焼帯の炎で乾燥帯が見えなくなる傾向は緩和され
ているが、焼却炉全体のスペースが大きくなるという問
題点がある。一方、水平ストーカの場合、乾燥帯と燃焼
帯が同じ高さにあるため、燃焼帯の炎で乾燥帯が見えな
くなる傾向がより顕著になる。
【0006】したがって本発明は、上記のような従来方
法の欠点を除去し、燃焼帯上に炎がある場合にもその背
後にある乾燥帯上で燃えていない部分を検出して燃焼制
御を行うことのできる燃焼制御方法およびその装置を提
供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ごみ焼
却炉内部をテレビジョンカメラにより所定時間に亘って
撮像して複数枚の炉内画像を得、これらの複数枚の炉内
画像の対応する各画素の中で最も輝度の低い画素を選び
その輝度値を画素とする最小値画像を得、この最小値画
像から炉内の未燃ごみ部分の面積を検出し、この面積の
大きさに応じて焼却炉の燃焼を制御するようにしたごみ
焼却炉の燃焼制御方法が得られる。
【0008】さらに本発明によれば、前記最小値画像を
構成する各画素のうち、その輝度が所定の輝度以下であ
る画素の個数を計数することにより、前記最小値画像か
ら炉内の未燃ごみ部分の面積を検出するようにしたこと
を特徴とする前記ごみ焼却炉の燃焼制御方法が得られ
る。
【0009】さらに本発明によれば、ごみ焼却炉内部を
所定時間に亘って撮像するテレビジョンカメラと、この
テレビジョンカメラにより得られた異なる時間における
複数枚の炉内画像を各画素の輝度情報の集合として記憶
する画像用メモリと、この画像用メモリに記憶された複
数枚の炉内画像を読み出し、これらの画像の対応する各
画素の中で最も輝度の低い画素を選びその輝度値を画素
とする最小値画像を構成する画像処理手段と、この画像
処理手段により得られた最小値画像から炉内の未燃ごみ
部分の面積を算出する手段と、この算出手段により算出
された未燃ごみ部分の面積の大きさに応じて焼却炉の燃
焼を制御する手段とを備えたことを特徴とするごみ焼却
炉の燃焼制御装置が得られる。
【0010】さらに本発明によれば、前記炉内の未燃ご
み部分の面積を算出する手段は、前記最小値画像を構成
する各画素のうち、その輝度が所定の輝度以下である画
素の個数を計数する手段により構成されていることを特
徴とする前記ごみ焼却炉の燃焼制御装置が得られる。
【0011】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図1は本発明が適用されるごみ焼却炉の構成
を示す断面図である。焼却すべきごみ11は、フィーダ
12により焼却炉13内に押し込まれる。焼却炉13の
床全面に配置された水平型のストーカ14は、炉内に入
ったごみ11を適度に攪拌しながら炉内を移動させて燃
焼させる。また、押し込み送風機15で焼却炉13の下
側から燃焼用空気を炉内へ押し込み、燃焼空気用ダンパ
16で燃焼空気の総量を調整する。さらに、ダンパ17
で焼却炉13内の各部へ入る空気量を調整し、焼却炉1
3内の各部のごみの燃焼を促進、制御する。焼却炉13
内の燃焼の状態は、炉出口18側に設置したテレビカメ
ラ19により撮像される。
【0012】図2は本発明の焼却炉の燃焼制御系の構成
図を示す。テレビカメラ19で撮像したアナログ画像情
報は、画像入力装置21により一定時間ごとにディジタ
ル画像情報に変換され、画像用メモリ22に記憶され
る。計算機23は、画像用メモリ22に記憶されたディ
ジタル画像情報から、後述の手順で乾燥帯上の未燃ごみ
の面積Agを求める。さらに、計算機23は面積Agに
基づいて、ごみの供給量、炉内各部への燃焼空気量を計
算し、それぞれごみ供給量制御装置24、燃焼空気制御
装置25に指令値を出す。
【0013】ごみ供給量制御装置24は、計算機23で
求めたごみ供給量の指令値に基づいて、焼却炉のフィー
ダ12、ストーカ14を操作して、指令値で与えられた
ごみ量を焼却炉に供給する。ごみの供給量は、フィーダ
12の反復回数の増減、ストーカ14の速度及びON/
OFFの回数で調整することができる。
【0014】燃焼空気制御装置25は、計算機23で求
めた燃焼空気量の指令値に基づいて、焼却炉の燃焼空気
用ダンパ16、複数のダンパ17を操作して、指令値で
与えられた燃焼空気料を焼却焼却炉13に供給する。燃
焼空気は、燃焼空気用ダンパ16を開閉することで総量
を調整することができる。さらに、ダンパ17の開度の
バランスを変えることで、炉の各部に供給される空気量
のバランスを変えることができる。
【0015】図3は炉内画像の一例を示す図である。図
3により、乾燥帯上の未燃ごみの面積Agの計算方法を
説明する。テレビカメラ19で撮像した画像は、図3の
ように画像の上部に乾燥帯31が写る。このとき、炉出
口18から見て乾燥帯31の前部にある火炎32により
乾燥帯31が隠されてしまい乾燥帯の燃焼状態が観測し
にくい状態になる。
【0016】しかし、本発明においては、炉内を所定時
間に亘ってテレビカメラ19により撮影することによ
り、異なる時間に撮像された複数枚の画像を得て、これ
らの画像に対して次のように画像処理することにより、
乾燥帯にかかる燃焼帯の火炎を取り除き、乾燥帯の燃焼
状態を正確に検出する。
【0017】図4はテレビカメラにより時刻Tに撮像さ
れた炉内画像の画素の座標とその輝度を示す図である。
図においては、画像の横方向の画素数はNx 、縦方向の
画素数はNy 、左から右方向にx番目、上から下方向に
y番目の画素の輝度Lは、時刻TにおいてL(x,y,
T)と表される。
【0018】図2の画像用メモリ22には異なる時刻T
1 ,T2 ・・・Tk に撮像したk枚の炉内画像がそれぞ
れNx×Ny個の画素の輝度情報L(x,y,T)とし
て記憶されている。これらの異なる時刻における炉内画
像の輝度情報L(x,y,T)を用い、k枚の各画像の
対応する座標(x,y)の画素の中から最小の輝度を求
めて、この最小輝度を座標(x,y)の画素とする。こ
のような操作をNx×Ny個の全ての画素について行
い、これらの最小輝度画素の集合体により一枚の画像を
合成する。以下では、このように合成した画像を最小値
画像と呼ぶことにする。
【0019】この最小値画像の座標(x,y)における
画素の輝度Lmin(x,y)を数式により表現すると
次式により表される。ただし、各画素の値は、輝度が大
きくなるほど大きな数値を取るものとする。
【0020】Lmin(x,y)=min{L(X,
Y,T1 ),L(x,yT2 ),・・・L(x,y,T
k )} 但し、1≦x≦Nx ,1≦y≦Ny とする。
【0021】次に、図3および図4に示す炉内画像の上
部には乾燥帯31が撮像されている。画像の上端からN
d 番目の画素までが乾燥帯31であるとすると、乾燥帯
31は、画像で、 1≦x≦Nx ,1≦y≦Nd の範囲となる。したがって、最小値画像においても上記
の範囲が乾燥帯31に相当する部分となるが、この範囲
内で輝度の低い部分が、乾燥帯31上で火炎の無い部分
(ごみが燃えていない部分)となる。そこで、乾燥帯3
1上の輝度が一定値Ld 以下の画素数Agを計数する。
すなわち、 Ag={Lmin(x,y)≦Ld }、ただし(1≦x
≦Nx ,1≦y≦Nd)である画素の数を計数する。そ
してこの計数値Agを乾燥帯31上の未燃ごみの面積と
定義する。ただしこれは機械的に定義しただけであり、
実際には燃えている可能性もある。
【0022】一例として、テレビカメラ19の絞りを固
定して撮像し画像の各画素の輝度を、0から255の範
囲の数値で離散化した場合にはLd は100程度の値に
設定した。テレビカメラ19により炉内の燃焼状態を撮
像する時間間隔は数msec〜数secとした。
【0023】このように構成した本発明によるごみ焼却
炉の燃焼制御方法について説明する。一般的に焼却炉内
の火炎は、火炎の根元部分においては時間的にゆっくり
変動し、火炎の上部になるほど短時間で大きく変動す
る。このため、上記のように合成された最小値画像にお
いては、火炎が大きく変動している部分は除去されて、
火炎の後方部分が写る。そして後方部分が、火炎の無い
ごみの部分である場合には、輝度の小さい画像となる。
また、時間的に変動しにくい火炎の根元部分は、輝度の
大きい画像として残る。したがって、最小値画像を求め
ることにより、瞬時画像では火炎のために見にくい画像
上部の乾燥帯上の未燃ごみを検出する事ができる。
【0024】最小値画像から求めた乾燥帯上のごみの面
積Agは、乾燥帯31の火炎が少ないとその値が大きく
なる。これは、乾燥帯31に水分を多く含んだ質の悪い
ごみが入ってきていると考えられる。そこで、面積Ag
が例えば画像上の乾燥帯31部分の面積の50%以上に
なった場合には、乾燥帯31の乾燥を促すため、燃焼空
気制御装置24により、乾燥帯31への燃焼空気を増や
す。また、必要によりごみ供給量制御装置25により、
焼却炉内へのごみの供給量を減らす操作をする。
【0025】乾燥帯31付近の火炎が多いと面積Agが
小さくなる。このときは、乾燥帯が燃え安い状態になっ
ていると考えられる。そこで、面積Agが例えば画像上
の乾燥帯31部分の面積の25%以下の場合には、乾燥
帯の燃焼を抑制するため、燃焼空気制御装置24によ
り、乾燥帯31への燃焼空気を減らす。また、必要によ
りごみ供給量制御装置25により、焼却炉内へのごみの
供給量を増やす操作をする。
【0026】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、焼却炉内
部を異なる時間に撮像した複数枚の画像から最小値画像
を求めることにより、燃焼帯上に炎がある場合にも炎が
ゆらいでいる間から見える炎の背後の画像を浮き立た
せ、乾燥帯上で燃えていない部分を検出することができ
る。したがって、乾燥帯と燃焼帯が同じ高さにある水平
ストーカの場合においても燃焼帯上の炎の存在に影響さ
れることなく、未燃焼ごみの量を正確に検出して、的確
な燃焼制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるごみ焼却炉の構成を示す断
面図である。
【図2】本発明の焼却炉の燃焼制御系の構成図を示す。
【図3】本発明の炉内画像の一例を示す図である。
【図4】本発明の炉内画像における画素の座標とその輝
度を示す図である。
【符号の説明】
11 ごみ 12 フィーダ 13 焼却炉 14 ストーカ 15 押し込み送風機 16 燃焼空気用ダンパ 17 ダンパ 18 炉出口 19 テレビカメラ 21 画像入力装置 22 画像用メモリ 23 計算機 24 ごみ供給量制御装置 25 燃焼空気制御装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ごみ焼却炉内部をテレビジョンカメラに
    より所定時間に亘って撮像して複数枚の炉内画像を得、
    これらの複数枚の炉内画像の対応する各画素の中で最も
    輝度の低い画素を選びその輝度値を画素とする最小値画
    像を得、この最小値画像から炉内の未燃ごみ部分の面積
    を検出し、この面積の大きさに応じて焼却炉の燃焼を制
    御するようにしたごみ焼却炉の燃焼制御方法。
  2. 【請求項2】 前記最小値画像を構成する各画素のう
    ち、その輝度が所定の輝度以下である画素の個数を計数
    することにより、前記最小値画像から炉内の未燃ごみ部
    分の面積を検出するようにしたことを特徴とする請求項
    1記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。
  3. 【請求項3】 ごみ焼却炉内部を所定時間に亘って撮像
    するテレビジョンカメラと、このテレビジョンカメラに
    より得られた異なる時間における複数枚の炉内画像を各
    画素の輝度情報の集合として記憶する画像用メモリと、
    この画像用メモリに記憶された複数枚の炉内画像を読み
    出し、これらの画像の対応する各画素の中で最も輝度の
    低い画素を選びその輝度値を画素とする最小値画像を構
    成する画像処理手段と、この画像処理手段により得られ
    た最小値画像から炉内の未燃ごみ部分の面積を算出する
    手段と、この算出手段により算出された未燃ごみ部分の
    面積の大きさに応じて焼却炉の燃焼を制御する手段とを
    備えたことを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御装置。
  4. 【請求項4】 前記炉内の未燃ごみ部分の面積を算出す
    る手段は、前記最小値画像を構成する各画素のうち、そ
    の輝度が所定の輝度以下である画素の個数を計数する手
    段により構成されていることを特徴とする請求項3記載
    のごみ焼却炉の燃焼制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010504494A (ja) * 2006-09-20 2010-02-12 フォルシュングスツェントルム カールスルーエ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 焼却施設での排ガス燃焼品質を特性化する方法
JP2022028463A (ja) * 2020-08-03 2022-02-16 Jfeエンジニアリング株式会社 情報処理装置、情報処理方法、燃焼制御装置、および燃焼制御方法

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