JPH0678809B2 - ごみ焼却炉の制御方法および制御装置 - Google Patents

ごみ焼却炉の制御方法および制御装置

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JPH0678809B2
JPH0678809B2 JP1005531A JP553189A JPH0678809B2 JP H0678809 B2 JPH0678809 B2 JP H0678809B2 JP 1005531 A JP1005531 A JP 1005531A JP 553189 A JP553189 A JP 553189A JP H0678809 B2 JPH0678809 B2 JP H0678809B2
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晋司 塩崎
勲治 前坊
茂 平林
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Incineration Of Waste (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、回転ストーカ式ごみ焼却炉の制御方法およ
び制御装置に関する。
[従来の技術] 近年、都市ごみや固形産業廃棄物の多様化にともない、
低カロリーから高カロリーのものまで確実かつ安定に焼
却できる焼却炉が要請されている。このような要請に応
じるためには、ごみの燃焼状態を計測し、ごみの供給速
度、空気供給量、ごみの送り速度等を制御する必要があ
る。
焼却状態を知る尺度の一つとして、燃え切り点がある。
これは、ごみが炉内に供給され、乾燥域→燃焼域→おき
燃焼域と移行していく場合の、燃焼域とおき燃焼域との
境界であり、安定な燃焼を得るには、この燃え切り点
が、ある適正範囲内にくるように制御しなければならな
い。
回転ストーカ式ごみ焼却炉の場合、ストーカ(燃焼室)
におけるごみの燃焼状況を監視し、この監視結果に応じ
て、ストーカの回転数およびストーカに新しいごみを供
給するごみプッシャの運転周期が調整され、燃え切り点
が適正範囲内となるように制御される。
[発明が解決しようとする課題] ところで、上述した従来の回転ストーカ式ごみ焼却炉に
おいて、ごみの燃焼状況とごみ燃え切り点を目標値に制
御するめに必要な調整量との関係は、数式化が難しく、
調整量は熟練オペレータの判断によって決定されてい
た。このため、ごみ焼却炉の稼動時、常に熟練オペレー
タを配備せねばならないという問題があった。
この発明は、このような背景の下になされたもので、熟
練オペレータを常駐させることなく、ごみの燃焼状況に
応じ、ごみ焼却炉を最適制御する方法および該方法を実
施するための制御装置を提供すること目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するため、第1の発明は、ごみプッシャ
と回転式燃焼室とを備え、該燃焼室におけるごみの燃焼
状況に応じて新しいごみをプッシャにより供給し、該燃
焼室を回転させながらごみを焼却するようにしたごみ焼
却炉の制御方法において、 前記燃焼室内のごみの燃え切り点を光学的に検出する過
程と、 前記燃え切り点の検出結果と制御目標との偏差および該
検出結果の移動速度を演算する過程と、 前記偏差および移動速度に対してファジィ推論を施し、
前記ごみプッシャの運転周期あるいは前記燃焼室の回転
数の少なくとも一つを制御する過程と、 を具備することを特徴とする。
また、第2の発明は、ごみプッシャと回転式燃焼室とを
備え、該燃焼室におけるごみの燃焼状況に応じて新しい
ごみをごみプッシャにより供給し、該燃焼室を回転させ
ながらごみを焼却するようにしたごみ焼却炉の制御装置
において、 前記燃焼室内のごみの燃え切り点を光学的に検出する検
出手段と、 前記燃え切り点の検出結果と制御目標との偏差および該
検出結果の移動速度を演算する演算装置と、 前記偏差および移動速度に対してファジィ推論を施し、
前記ごみプッシャの運転周期あるいは前記燃焼室の回転
数の少なくとも一つを制御する制御手段と を具備することを特徴とする。
[作用] 上記構成によれば、燃焼室におけるごみの燃え切り点が
検出されると共に、その偏差および移動速度が検出され
る。そして、これらの偏差および移動速度に応じ、ごみ
プッシャの運転周期あるいは燃焼室の回転数の調整量が
ファジィ推論によって演算される。そして、演算の結果
得られた調整量に従って、ごみプッシャの運転制御ある
いは燃焼室の回転制御が行われる。
[実施例] 以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
第1図は、この発明の一実施例による回転ストーカ式ご
み焼却炉の制御装置の構成を示すブロック図である。
この図において、ごみ投入ホッパ(図示せず)から投入
されたごみ1は、ごみプッシャ2によって、円筒状の回
転ストーカ3に供給される。回転ストーカ3は、円筒体
の軸心を中心に回転しながら、ごみ1を焼却するもので
ある。
5は工業用テレビカメラ(以下、カメラ5という)であ
り、第1図に示す位置に配置されて、回転ストーカ3の
内部を撮像する。そして、カメラ5からの画像信号は画
像処理装置4に送られ、そこで求められた燃え切り点位
置信号がファジィ制御演算装置6に送られる。ここで、
カメラ5によって撮像された画像は、火炎3aは輝度が高
く、その他の部分は輝度が低くなっており、画像処理装
置4において、画像信号を所定の閾値で2値化すること
により、火炎3aと背景の部分とが区別され、燃え切り点
の位置が算出される。そして、ファジィ制御演算装置6
では、この燃え切り点の目標値との偏差およびこの偏差
の移動速度が算出され、これらの算出結果に対してファ
ジィ推論を施すことにより、ごみプッシャ2の運転周期
の調整量およびストーカ3の回転数の調整量が算出され
る。そして、これら各調整量に従って、プッシャ制御装
置7はごみプッシャ2の運転を制御し、ストーカ制御装
置8はストーカ3の回転数を制御する。
第2図は、第1図におけるファジィ制御演算装置6の構
成を示すブロック図である。なお、この図において、上
述した第1図と対応する部分には、同一の符号が付して
ある。10は焼却炉であり、第1図におけるごみプッシャ
2、ストーカ3、カメラ5および画像処理装置4を含む
系、すなわち、ファジィ制御演算装置6の制御対象とな
る部分を表す。焼却炉10における燃え切り点の計測値BR
Nは、加え合わせ点11に供給され、燃え切り点設定値と
の偏差DBRNPVが検出され、PIコントローラ12、変化速度
計算部13およびファジィ演算部14に供給される。
PIコントローラ12では、燃え切り点偏差DBRNPVを解消す
るのに必要なストーカ回転数変更分DRCPIおよびプッシ
ャ周期変更分DPUSPIが下記式(1)および(2)に従っ
て求められる。
DRCPI=(RCP×DBRNPV+RCI×DBRNI) ……(1) DPUSPI=(PUSP×DBRNPV+PUSI×DBRNI) ……(2) ここで、各変数は、 PCP:ストーカ回転数制御用比例(P)ゲイン PCI:ストーカ回転数制御用積分(I)ゲイン PUSP:プッシャ周期制御用比例(P)ゲイン PUSI:プッシャ周期制御用積分(I)ゲイン DBRNI:燃え切り点偏差積分値 を表す。
一方、変化速度計算部13では、前回の燃え切り点偏差DB
RNPVと今回の燃え切り点偏差DBRNPVとから、偏差の変化
速度ΔDBRNPVから計算されて出力される。
そして、ファジィ演算部14において、PIコントローラ12
および変化速度計算部13の各出力信号と燃え切り点偏差
DBRNPVとから、ストーカ回転数およびプッシャ周期の調
整量が推論される。以下、この推論手順を説明する。
PIルール部15では、PIコントローラ12の出力値を基にし
て、燃え切り点の偏差がどの程度であるかを示すメンバ
ーシップ関数M1が発生される。また、トレンドルール部
16では、燃え切り点偏差DBRNPVと偏差の変化速度ΔDBRN
PVとから、第3図に示す燃え切り点計測値(曲線S)の
長期的傾向の尺度として燃え切り点偏差移動速度が演算
される。そして、移動速度ΔΔDBRNPVがどの程度である
かを示すメンバーシップ関数M2と燃え切り点偏差がどの
程度であるかを示すメンバーシップ関数M3が発生され
る。そして、ファジィ合成部17では、ストーカ回転数お
よびプッシャ周期の調整量を求めるべく、PIルールおよ
びトレンドルールからのファジィ集合の合成がなされ
る。ここで、PIルールとは、PIコントローラ12の出力値
を第4図に示すように三角形状のメンバーシップ関数M1
で表現し、出力台集合上にあいまい写像することであ
り、トレンドルールとは移動速度と燃え切り点偏差を各
々メンバーシップ関数M2およびM3で表現するルールであ
る。そして、このファジィ演算部14において、両ルール
から推論される調整量に対応するメンバーシップ関数が
ファジィ合成部17によって合成される。
第7図はこのメンバーシップ関数を示したものである。
この図において、横軸はストーカ回転数変更分DRCPIあ
るいはプッシャ周期変更分DPUSPIの値を示し、縦軸はメ
ンバーシップ関数の値μを示す。μは、0から1までの
値をとり、例えば、ある確定値DRCPIがある集合(ファ
ジィ集合)に含まれる場合に、その回りの値が同じ集合
に帰属する度合を示すものである。
ここで、以上説明したファジィ演算部14におけるPIルー
ル、トレンドルールおよびファジィ合成の各処理内容
を、第5図を参照して説明する。なお、以下の説明で
は、分かりやすくするため、ストーカ回転数変更分DRCP
Iの処理に関する部分のみを説明する。第5図(a)〜
(d)の各図に記載された図形は各々メンバーシップ関
数を表す。また、これらの図において、DBRNPVは燃え切
り点偏差、ΔΔDBRNPVは偏差移動速度である。また、N
B、NM、NS、ZO、PS、PM、PBは、上記各値DBRNPV、ΔΔD
BRNPVおよびDRCPIのファジィ集合であり、各ファジィ集
合には、 NB:負で大きい NM:負で中位 NS:負で小さい ZO:ほぼ0 PS:正で小さい PM:正で中位 PB:正で大きい に該当する値が各々属する。
さて、偏差DBRNPVが−0.4m、偏差移動速度が−0.3m/min
である場合を考える。この場合、第5図(a)〜(d)
から明らかなように、偏差DBRNPVはファジィ集合NMある
いはNSのどちらかの要素にも成り得るし、また、偏差移
動速度ΔΔDBRNPVはファジィ集合NMあるいはNSのどちら
かの要素にも成り得る。従って、演算すべきケースとし
て、 (a)偏差DBRNPV=NM、かつ、 偏差移動速度ΔΔDBRNPV=NMの場合 (b)偏差DBRNPV=NS、かつ、 偏差移動速度ΔΔDBRNPV=NMの場合 (c)偏差DBRNPV=NM、かつ、 偏差移動速度ΔΔDBRNPV=NSの場合 (b)偏差DBRNPV=NS、かつ、 偏差移動速度ΔΔDBRNPV=NSの場合 の4通りがある。第5図(a)〜(d)はこれら4通り
の場合の演算を示したものである。
(a)の場合、図に示すように、偏差DBRNPVがファジィ
集合NMに属する場合のメンバーシップ関数M3の値μは0.
2となる。これに対し、移動速度ΔΔDBRNPVがファジィ
集合NMに属する場合のメンバーシップ関数M2の値μは0.
6となる。そして、偏差DBRNPVがファジィ集合NMに属
し、かつ、移動速度ΔΔDBRNPVがファジィ集合NMに属す
る場合、第6図の対応表に従ってストーカ回転数変更分
DRCPIのファジィ集合としてNBが選択される。ここで、
第6図の対応表は熟練オペレータの判断あるいはごみ焼
却炉の過去の操業データに従って作成され、ファジィ演
算部14に予め記憶されている。また、プッシャ周期変更
分についても同様の表が作成され、ファジィ演算部14に
記憶されている。
そして、このようにして選択されたファジィ集合NBのメ
ンバーシップ関数の値μとしては偏差DBRNPVに対応する
μ(=0.2)と移動変速ΔΔDBRNPVに対応するμ(=0.
6)の内の小さい方の値、すなわち、μ=0.2がとられ
る。このようにして、(a)の場合におけるストーカ回
転数変更分DRCPIに対する図形SAが作図される。そし
て、同様の手順によって、(b)〜(d)の場合に対応
する図形SB〜SDが作図される。
そして、ファジィ合成部17では、第5図の図形SA〜SDの
和SS(第7図)が求められ、この図形SSの重心Gを通過
するDRCPI値がストーカ回転数調整量DRCTとして出力さ
れる。また、プッシャ周期変更分DPUSPIについても、上
述と同様のファジィ演算が行われ、プッシャ周期調整量
DPUSTが出力される。
そして、加え合わせ点18によって、プッシャ周期設定値
とプッシャ周期調整量DPUSTとが加え合わせられて制御
情報としてプッシャ制御装置7に供給される。また、加
え合わせ点19によって、ストーカ回転数設定値とストー
カ回転数調整量DRCTとが加え合わせられて制御情報とし
てストーカ制御装置8に供給される。
「発明の効果」 以上説明したようにこの発明によれば、燃焼室内のごみ
の燃え切り点を光学的に検出し、前記燃え切り点の検出
結果と制御目標との偏差および該検出結果の移動速度を
演算し、前記偏差および移動速度に対してファジィ推論
を施し、ごみプッシャの運転周期あるいは前記燃焼室の
回転数の少なくとも一つを制御するようにしたので、熟
練オペレータによる操作と同等の操作が自動的に行わ
れ、ごみの燃え切り点が常に安定した状態に保たれる。
従って、ごみ焼却炉の操業における省力化が行われると
共に、安定した操業が行われるという効果が得られる。
また、副次的効果として、焼却灰中の熱灼減量のコント
ロールが可能となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の方法を適用した実施例装置の構成を
示すブロック図、 第2図は同実施例におけるファジィ制御演算装置6の構
成を示すブロック図、 第3図は同実施例における燃え切り点偏差の傾向の例を
示す図、 第4図は同実施例におけるPIルールを説明する図、 第5図は同実施例におけるファジィ演算の例を示す図、 第6図は同実施例における燃え切り点偏差および移動速
度とストーカ回転数変更分との対応を示す対応表、 第7図は第5図におけるファジィ演算の結果を示す図で
ある。 1……ごみ、2……ごみプッシャ、3……回転ストー
カ、4……画像処理装置、5……カメラ、6……ファジ
ィ制御演算装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平林 茂 東京都江東区豊洲2丁目1番1号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (56)参考文献 特開 昭62−255717(JP,A) 特開 昭61−83819(JP,A) 特開 昭57−84917(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ごみプッシャと回転式燃焼室とを備え、該
    燃焼室におけるごみの燃焼状況に応じて新しいごみをご
    みプッシャにより供給し、該燃焼室を回転させながらご
    みを焼却するようにしたごみ焼却炉の制御方法におい
    て、 前記燃焼室内のごみの燃え切り点を光学的に検出する過
    程と、 前記燃え切り点の検出結果と制御目標との偏差および該
    検出結果の移動速度を演算する過程と、 前記偏差および移動速度に対してファジィ推論を施し、
    前記ごみプッシャの運転周期あるいは前記燃焼室の回転
    数の少なくとも一つを制御する過程と を具備することを特徴とするごみ焼却炉の制御方法。
  2. 【請求項2】ごみプッシャと回転式燃焼室とを備え、該
    燃焼室におけるごみの燃焼状況に応じて新しいごみをご
    みプッシャにより供給し、該燃焼室を回転させながらご
    みを焼却するようにしたごみ焼却炉の制御装置におい
    て、 前記燃焼室内のごみの燃え切り点を光学的に検出する検
    出手段と、 前記燃え切り点の検出結果と制御目標との偏差および該
    検出結果の移動速度を演算する演算装置と、 前記偏差および移動速度に対してファジィ推論を施し、
    前記ごみプッシャの運転周期あるいは前記燃焼室の回転
    数の少なくとも一つを制御する制御手段と を具備することを特徴とするごみ焼却炉の制御装置。
JP1005531A 1989-01-12 1989-01-12 ごみ焼却炉の制御方法および制御装置 Expired - Lifetime JPH0678809B2 (ja)

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JP3968828B2 (ja) * 1997-07-04 2007-08-29 石川島播磨重工業株式会社 回転火格子炉の燃焼制御方法及び装置
PL1906092T3 (pl) * 2006-09-30 2014-11-28 Powitec Intelligent Tech Gmbh Sposób regulacji procesu spalania

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