JPH08128615A - ゴミ焼却炉の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゴミ質に応じて燃焼条件を変更することによ
り、一酸化炭素を低減しダイオキシンの発生量を抑制し
ながらも、不必要に多量のＮＯｘが発生するような事態
を回避できるゴミ焼却炉の燃焼制御装置を提供する。 【構成】 ストーカ式の焼却処理帯５上での燃焼火炎を
撮像する撮像手段９と、前記撮像手段９による入力画像
から燃焼火炎の高さを検出する画像処理手段１７と、前
記画像処理手段１７により検出された燃焼火炎の高さが
基準値より高ければ低ＣＯ燃焼制御モードで燃焼制御を
行い、基準値より低ければ低ＮＯｘ燃焼制御モードで燃
焼制御を行う燃焼制御手段７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ストーカ式の焼却処理
帯を備えたゴミ焼却炉において、ゴミの搬送速度や燃焼
空気の供給量等を調節するゴミ焼却炉の燃焼制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴミ焼却炉の燃焼制御装置は、ゴミを効
率的に焼却処理するために焼却処理帯によるゴミの搬送
速度や燃焼空気の供給量等の燃焼条件を調節するもので
あるが、同時に環境保護の観点から、排ガス中に含まれ
るダイオキシンの発生を抑えるべく、その発生量と正の
相関関係のある一酸化炭素の発生量を低減するための燃
焼制御、即ち適度の排ガス酸素濃度を保持しつつ、高温
状態で燃焼するように燃焼条件を調節するものであっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のゴミ焼却炉の燃焼制御装置によれば、一酸化炭素を低
減するための燃焼条件とＮＯｘを低減するための燃焼条
件は相反するものとなるので、そのような燃焼条件の下
では、一酸化炭素の発生量、つまりダイオキシンの発生
量を低減できるものの、逆にＮＯｘの発生量が増すとい
う問題があった。一方、ゴミの性状によってはダイオキ
シンの発生し易いものとそうでないものがあり、ゴミ質
にかかわらずに一律に燃焼条件を設定していたのでは、
却って環境保護の観点から好ましくない事態が生じるお
それもある。本発明の目的は、ゴミ質に応じて燃焼条件
を変更することにより、一酸化炭素を低減しダイオキシ
ンの発生量を抑制しながらも、不必要に多量のＮＯｘが
発生するような事態を回避できるゴミ焼却炉の燃焼制御
装置を提供する点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明によるゴミ焼却炉の燃焼制御装置の特徴構成は、
ストーカ式の焼却処理帯上での燃焼火炎を撮像する撮像
手段と、前記撮像手段による入力画像から燃焼火炎の高
さを検出する画像処理手段と、前記画像処理手段により
検出された燃焼火炎の高さが基準値より高ければ低ＣＯ
燃焼制御モードで燃焼制御を行い、基準値より低ければ
低ＮＯｘ燃焼制御モードで燃焼制御を行う燃焼制御手段
を設けてある点にある。

【０００５】上述の構成において、前記画像処理手段
を、入力画像の平均輝度に基づく閾値で二値化する第一
の二値化手段と、入力画像の絶対輝度に基づく閾値とし
て二値化で二値化する第二の二値化手段と、前記第一の
二値化手段により抽出された燃焼火炎と前記第二の二値
化手段より抽出された燃焼火炎との論理積をとる論理演
算手段とを設けて構成してあることが好ましい。

【０００６】

【作用】ダイオキシンの前駆物質を発生するプラスチッ
ク類の多く混入したゴミが燃焼すると、プラスチック類
の混入量が少ないゴミが燃焼する場合に比べて、焼却処
理帯上での燃焼火炎が上方に伸びるという傾向があり、
特に、プラスチック類の混入量が２０％を超えると火炎
の高さと幅の比がほぼ２：１以上となり、顕著になるこ
とが判明した。従って、ストーカ式の焼却処理帯上での
燃焼火炎を撮像する撮像手段を設けて、画像処理手段に
より、前記撮像手段による入力画像から燃焼火炎の高さ
を検出することにより、現在焼却処理されているゴミの
性状が間接的に把握できる。燃焼制御手段は、燃焼火炎
の高さが基準値より高い、即ち、把握されたゴミ質がプ
ラスチック類の混入量が多いものであると判断すると、
低ＣＯ燃焼制御モードで燃焼制御を行ってダイオキシン
の発生を回避し、燃焼火炎の高さが基準値より低い、即
ち、把握されたゴミ質がプラスチック類の混入量が少な
いものであると判断すると、低ＮＯｘ燃焼制御モードで
燃焼制御を行って、ＮＯｘの発生量を抑制するのであ
る。

【０００７】さらに、一般の紙、厨芥、雑芥等の燃焼火
炎であっても、酸素不足の場合には温度が低い状態で燃
焼火炎が長く伸びるので、燃焼火炎の高さのみではゴミ
質を正確に判別できない場合もあり得るので、燃焼火炎
の高さばかりでなくプラスチック類の高い燃焼温度に着
目して酸素不足による長い燃焼火炎を除去するのであ
る。

【０００８】

【発明の効果】本発明によれば、ゴミ質に応じて燃焼条
件を変更することにより、一酸化炭素を低減しダイオキ
シンの発生量を抑制しながらも、不必要に多量のＮＯｘ
が発生するような事態を回避できるゴミ焼却炉の燃焼制
御装置を提供することができるようになった。

【０００９】

【実施例】以下に実施例を説明する。ゴミ焼却炉は、図
３に示すように、ホッパ３、ホッパ３から投入されたゴ
ミを焼却処理する焼却処理帯５、焼却処理された灰を集
積する灰ピット６、排ガスの保有熱から蒸気を生成する
廃熱ボイラ１２、生成蒸気により発電する発電装置１
６、排ガス処理装置１４等を設けて構成してある。

【００１０】前記焼却処理帯５は、ホッパ３の下端部に
設けられたプッシャ４により投入されたゴミを乾燥させ
着火点近傍まで加熱する乾燥帯Ａと、乾燥ゴミを燃焼さ
せる燃焼帯Ｂと、その燃焼帯Ｂで燃焼したゴミを灰化す
る後燃焼帯Ｃとを上流から下流に階段状に配置して構成
してあり、各処理帯Ａ，Ｂ，Ｃは、固定の火格子と可動
の火格子とを搬送方向に沿って交互に配置して、油圧シ
リンダ８により可動の火格子を斜め上下方向に往復摺動
させてゴミを搬送するストーカ式の搬送装置で構成して
ある。

【００１１】各処理帯Ａ，Ｂ，Ｃの下部にそれぞれ風箱
１０ｄを設けて、ファン１０ａによる押込空気をダンパ
機構１０ｃ、送風路１０ｂを介して各風箱１０ｄに供給
するよう構成してあり、以て、一次燃焼用空気供給機構
１０を構成する。即ち、前記焼却処理帯５の上部空間が
ゴミを燃焼させる一次燃焼領域となる。

【００１２】前記焼却処理帯５の上方空間に煙道２を形
成し、ファン１１ａとノズル１１ｂ等でなる二次燃焼用
空気供給機構１１を設けてあり、以て、前記焼却処理帯
５で発生した未燃焼ガスを完全燃焼させる二次燃焼領域
となる。

【００１３】前記煙道２の下流側に設置した廃熱ボイラ
１２により蒸気を生成して発電装置１６に供し、濾過式
電気集塵機等からなる排ガス処理装置１４により塵埃等
の有害ガスを除去して排気する。

【００１４】前記ストーカ式の搬送装置によるゴミの搬
送速度や、前記一次燃焼用空気供給機構１０による空気
供給量、前記二次燃焼用空気供給機構１１による空気供
給量等を調節制御して、適正な燃焼状態を維持しつつ設
定量のゴミを焼却処理するコンピュータ利用の燃焼制御
手段７を設けてある。

【００１５】前記燃焼帯Ｂにおける燃焼火炎を撮影する
べく、前記焼却処理帯５の下流側の側壁に産業用テレビ
カメラＩＴＶでなる撮像手段９を設けてあり、得られた
モノクロ画像が画像処理手段１７を介して前記燃焼制御
手段７に入力される。前記画像処理手段１７は、画像デ
ータから平均輝度を演算導出してその値より若干高い値
を閾値として二値化して入力画像から燃焼火炎を抽出
し、その高さを検出する。つまり、燃焼状態が変動する
とそれに伴って撮像手段９による入力画像の平均輝度が
変動するため、一律の閾値で二値化するときには正確な
燃焼火炎が抽出できなくなるおそれがあるために、入力
画像毎に閾値を演算導出するものであり、二値化された
画像データの前記燃焼帯Ｂに堆積しているゴミの表面か
ら燃焼火炎の最上端までの長さを燃焼火炎の高さとして
検出する。

【００１６】前記燃焼制御手段７は、図１に示すよう
に、前記画像処理手段１７により検出された燃焼火炎の
高さＨ₁ ，Ｈ₂ が基準値（ゴミの処理量等の炉の規模に
応じて適宜設定する）より高ければ後述の低ＣＯ燃焼制
御モードで燃焼制御を行い、基準値より低ければ後述の
低ＮＯｘ燃焼制御モードで燃焼制御を行う。つまり、燃
焼中のゴミは、一般に、紙、厨芥、雑芥等で構成される
が、これにダイオキシンの前駆物質を発生するプラスチ
ック類が混入し、その混入率が高ければ、ダイオキシン
の発生と正の相関がある一酸化炭素の発生を低減させる
べく完全燃焼を促す必要があるが、そのために逆にＮＯ
ｘが発生する。一方、プラスチック類が燃焼すると、高
温で且つ高い燃焼火炎が発生し、一般の紙、厨芥、雑芥
等の燃焼火炎とは明らかに異なる。そこで、ゴミにどの
程度のプラスチック類が混入されているかを燃焼火炎の
高さＨ₁ ，Ｈ₂ から推定して、プラスチック類の混入率
が高い場合にはダイオキシンの発生の阻止を主目的に低
ＣＯ燃焼制御モードで燃焼制御を行い、プラスチック類
の混入率が低い場合にはダイオキシンの発生のおそれが
極めて低いので低ＮＯｘ燃焼制御モードで燃焼制御を行
う。

【００１７】前記低ＣＯ燃焼制御モードとは、直接的に
は前記煙道２での二次燃焼温度を高く維持し、且つ、一
次、二次燃焼用空気供給機構１０，１１による空気の供
給量を理論空気量の１．６倍以上に増して一酸化炭素の
燃焼反応を促進するモードであり、そのために、一次燃
焼空間での燃焼を促すべく、前記前記画像処理手段１７
により検出された燃焼火炎の面積が大となるように、前
記ストーカ式の搬送装置によるゴミの搬送速度や、前記
一次燃焼用空気供給機構１０による空気供給量を増減調
節する。

【００１８】前記低ＮＯｘ燃焼制御モードとは、燃焼火
炎、或いは、二次燃焼領域で発生するサーマルＮＯｘの
発生を抑制するモードであり、一次、二次燃焼用空気供
給機構１０，１１による空気の供給量を理論空気量の
１．６倍以下に制限するとともに、火炎温度を下げるべ
く前記前記画像処理手段１７により検出された燃焼火炎
の面積が設定値（炉の規模等により適宜設定する）以上
にならないように、前記ストーカ式の搬送装置によるゴ
ミの搬送速度を低下させる。

【００１９】図２に示すように、前記燃焼制御手段７に
よる低ＣＯ燃焼制御モードと低ＮＯｘ燃焼制御モードの
切替えを、前記画像処理手段１７により検出された燃焼
火炎の高さのみに基づいて行う以外に、入力画像の輝度
情報から得られる燃焼火炎の温度に基づいて燃焼制御モ
ードの切替えを行ってもよい。つまり、一般の紙、厨
芥、雑芥等の燃焼火炎であっても、酸素不足の場合には
温度が低い状態で燃焼火炎が長く伸びるので、燃焼火炎
の高さのみではゴミ質を正確に判別できない場合もあり
得るので、燃焼火炎の高さと温度に基づいて判断するの
である。

【００２０】具体的には、画像処理手段１７を、入力画
像データを格納する画像メモリ１７ａと、入力画像の平
均輝度より若干高い値を閾値として二値化する第一の二
値化手段１７ｂと、入力画像をプラスチック類の燃焼温
度より若干低い値を閾値として二値化する第二の二値化
手段１７ｃと、前記第一の二値化手段１７ｂにより抽出
された燃焼火炎と前記第二の二値化手段１７ｃより抽出
された燃焼火炎との論理積をとる論理演算手段１７ｄと
を設けて構成し、前記論理演算手段１７ｄの出力から燃
焼火炎の長さを検出する検出手段１７ｅを設けて構成す
ることができる。

【００２１】燃焼制御手段７による低ＣＯ燃焼制御モー
ドや低ＮＯｘ燃焼制御モード等の燃焼制御自体は、一般
的なＰＩＤ制御によるものであってもよいし、所謂ＡＩ
（人工知能）技術を用いたエキスパートシステム、ファ
ジー制御システム等の制御システムを適宜用いるもので
あってもよく、そのために、温度やガス濃度を検出する
ための各種センサを炉内に設けることができる。

【００２２】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】要部の説明図

【図２】フローチャート

【図３】焼却炉の概略構成図

【符号の説明】

５ 焼却処理帯 ７ 燃焼制御手段 ９ 撮像手段 １７ 画像処理手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ストーカ式の焼却処理帯（５）上での燃
   焼火炎を撮像する撮像手段（９）と、前記撮像手段
   （９）による入力画像から燃焼火炎の高さを検出する画
   像処理手段（１７）と、前記画像処理手段（１７）によ
   り検出された燃焼火炎の高さが基準値より高ければ低Ｃ
   Ｏ燃焼制御モードで燃焼制御を行い、基準値より低けれ
   ば低ＮＯｘ燃焼制御モードで燃焼制御を行う燃焼制御手
   段（７）を設けてあるゴミ焼却炉の燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 前記画像処理手段（１７）を、入力画像
   の平均輝度に基づく閾値で二値化する第一の二値化手段
   （１７ｂ）と、入力画像の絶対輝度に基づく閾値として
   二値化で二値化する第二の二値化手段（１７ｃ）と、前
   記第一の二値化手段（１７ｂ）により抽出された燃焼火
   炎と前記第二の二値化手段（１７ｃ）より抽出された燃
   焼火炎との論理積をとる論理演算手段（１７ｄ）とを設
   けて構成してある請求項１記載のゴミ焼却炉の燃焼制御
   装置。