JPH0849830A - ゴミ焼却炉のゴミ質推定方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼却炉に供給されるゴミ質を自動的にオンラ
インで測定することができるゴミ質推定方式を提供する
こと。 【構成】 燃焼炉本体１１内の灰出口側に設けられた観
測窓１６を通して燃焼炉内のゴミ入口付近の乾燥帯１７
に位置するゴミの燃焼温度分布を、所定の波長領域のみ
を透過するバンドパスフィルタ２１を介してサーモグラ
フィー装置２０により撮影する。これによって得られた
２次元画像出力を画像処理装置２２で処理して前記乾燥
帯上のゴミが再着火する燃え出し点の位置を検出するこ
とにより焼却炉本体内のゴミ質を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゴミ焼却炉のゴミ質推
定方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ゴミ焼却炉を運転するにあたり、一般
に、ゴミを確実にかつ効率よく焼却することや有害な排
出物質を無くすことが要求される。これ等の要求を実現
するためには、火力や二次燃焼温度などの運転条件を適
宜調整する必要がある。これらの調整においては、ゴミ
の物性（ゴミ質）や燃焼状態等を長時間にわたって監視
し、監視結果に応じて調整をし続けなければならず、人
手によって行うには面倒かつ煩わしい作業となるため、
自動的な制御が望まれている。

【０００３】このようなゴミ焼却炉の燃焼制御において
は、炉内に投入されたゴミ質（低位発熱量）により、焼
却炉内へのゴミのフィード動作，焼却炉内でゴミを移動
させるグレート（格子）の動作，投入空気量及びその配
分などを変えていく必要がある。特に、ゴミ焼却炉にお
いて焼却されるゴミには水分が含まれていることが多
く、しかも含まれる水分量には大きなばらつきがある。
そして、含まれる水分量が多いゴミ程、燃えにくい（所
謂ゴミ質が悪い）傾向にある。したがって、ゴミに含ま
れる水分量は、燃焼条件や排煙処理条件を制御する際に
監視すべきゴミ質として、大きな要素の一つである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、このようなゴミ
質については、ゴミピットに貯められたゴミを収集して
きてその体積と成分分析の結果からゴミ質を計測してい
る。しかし、現状ではこの計測ををオンラインで自動的
に行うことは不可能である。また、このようなゴミ質の
代用特性として、ゴミピットに貯められたゴミをホッパ
に移し換えるためのクレーンのつかみ重量とその体積と
の比であるゴミの見かけ比重を計測する方法も考えられ
ている。しかしながら、クレーンでつかむゴミの体積は
クレーンオペレータの技量で変わり、正確な見かけ比重
をオンラインで自動的に計測することは困難である。ま
た、見かけ比重が正確に計測できたとしても、ゴミピッ
トでの積み替え回数などによりゴミ質と見かけ比重との
関係が変化し、完全な代用特性とならない。

【０００５】したがって、本発明の課題はゴミ質を正確
に自動的かつオンラインで測定できるゴミ質推定方式を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃焼す
べきゴミを、燃焼炉内のゴミ入り口側から灰出口側に向
かって設定された乾燥帯、燃焼帯および後燃焼帯からな
る３つのゾーンを通過させつつ燃焼させるグレートを備
えたゴミ焼却炉において、前記灰出口側に設けられた炉
内観測窓を通して前記３つのうちの前記乾燥帯寄りのゾ
ーンのゴミの燃焼温度分布を２次元画像として撮影する
ように設置されたサーモグラフィー装置と、前記燃焼炉
内から炉内観測窓を通過して外部に放射される赤外線の
うち、前記燃焼炉内の燃焼帯に存在する火炎から輻射さ
れる赤外線波長を遮断し、それ以外の波長の赤外線を前
記サーモグラフィー装置に供給するように前記炉内観測
窓および前記サーモグラフィー装置間に配置された赤外
線フィルタと、前記サーモグラフィー装置により得られ
る２次元画像出力を処理して前記乾燥帯上のゴミの燃え
出し点を検出する手段とを備えたことを特徴とするゴミ
焼却炉のゴミ質推定方式が得られる。

【０００７】本発明によればまた、前記赤外線フィルタ
が、３〜４μｍの波長帯のみを通過させるバンドパス特
性を有することを特徴とするゴミ焼却炉のゴミ質推定方
式が得られる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明のゴミ焼却炉のゴミ質推定方式
の実施例を示す概略構成図である。図１において、焼却
炉本体１１はゴミを焼却炉入口に投入する漏斗状のホッ
パ１２と、このホッパ１２から供給されるゴミを焼却炉
内に供給するフィーダ１３と、このフィーダ１３により
供給されるゴミを載置して焼却炉本体１１内をゴミ入口
側から灰出口側に向かって徐々に搬送するように焼却炉
本体１１底部に配置されたゴミ搬送用のグレート１４
と、焼却炉本体１１の中央部のグレート１４の上方に形
成された再燃室１５と、焼却炉本体１１の灰出口側側壁
に設けられた燃焼炉内の観測窓１６とから構成されてい
る。

【０００９】ごみ焼却炉では通常、焼却炉本体１１のゴ
ミ入口側（フィーダ１３側）から灰出口側（観測窓１６
側）に向かって延長配置されたグレート１４を見かけ上
３ゾーンに分割してゴミ入口側から順次乾燥帯１７、燃
焼帯１８、後燃焼帯１９と呼んでいる。また、炉内の状
態をオペレータが観測するために炉内を見渡せる観測窓
１６の材質としては、炉内部の熱を遮断する目的で、石
英ガラスが広く使用されている。

【００１０】本発明では、この観測窓１６から炉内の、
特にゴミ入り口付近のグレート面すなわち、乾燥帯１７
を見渡すようにサーモグラフィー装置２０が設置され
る。このサーモグラフィー装置２０は、近赤外（３〜５
μｍ程度）の波長で乾燥帯１７に載置されたゴミ層の表
面温度を観測するように構成されている。観測窓１６と
サーモグラフィー装置２０との間には赤外線バンドパス
フィルタ２１が配置されている。このバンドパスフィル
タ２１は燃焼炉本体１１内から観測窓１６を通過して外
部に放射される赤外線のうち３〜４μｍの波長帯のみを
通過させる特性を備えている。

【００１１】サーモグラフィー装置２０は、燃焼炉本体
１１内の乾燥帯１７上を搬送されるゴミ層表面が加熱さ
れて放射する赤外線を受光してゴミ層表面の温度分布を
２次元濃淡画像として電気信号情報に変換して出力す
る。サーモグラフィー装置２０の出力情報は画像処理装
置２２に供給される。

【００１２】このように構成された本発明のゴミ焼却炉
のゴミ質推定方式において、サーモグラフィー装置２０
でゴミ入り口付近の乾燥帯１７上を搬送されるゴミ層表
面を観測しようとすると、通常の燃焼状態では燃焼帯１
８の火炎２３が視野を遮ることになり、所期の目的が達
せられない。しかし、燃焼帯１８の火炎２３が発生する
赤外線のスペクトル分布は、図２に示すように３〜４μ
ｍの波長帯で低くなることが知られている。

【００１３】また、観測窓１６を構成する石英ガラスの
赤外線の透過率は、一般に、図３に示すように４μｍ以
上で低くなる。このことから、サーモグラフィー装置２
０に、この両者に適当な３〜４μｍ帯の波長だけを透過
させるバンドパスフィルタ２１を付加して計測した。こ
のような構成により、観測窓１６に設置したサーモグラ
フィー装置２０で燃焼帯１８上の火炎２３を透過してゴ
ミ入り口付近のゴミ層表面の温度分布を観測出来る。

【００１４】燃焼炉内の乾燥帯１７上をゴミ入口側から
燃焼帯１８側に向かって搬送されるゴミ層表面の燃焼状
態は次のような経過を経ることが経験的に知られてい
る。すなわち、 炉内に投入されたゴミは表面の燃えやすい紙などが着
火し温度が上昇する。

【００１５】しかし、で着火したものはゴミ全体に
占める割合は低く、その他のゴミは水分を含有している
ため着火しない。

【００１６】水分を含んだゴミは炉内で燃焼帯の火炎
２３の熱輻射をうけて水分が蒸発する。

【００１７】水分が蒸発させられた後のゴミに再着火
する。

【００１８】この結果、乾燥帯１７のゴミの燃焼状態
は、ゴミ入口付近では高温状態、乾燥帯１７の中央部は
低温状態、乾燥帯１７の出口寄りは再び高温状態とな
る。このような乾燥帯１７上のゴミ層表面の温度分布を
サーモグラフィー装置２０により撮影すると、その出力
として図４に示されるような画像が得られる。

【００１９】図４においては、画像の上部がゴミ入り口
側、下部が燃焼帯１８側であり、上部から下部にかけて
高温部４１、低温部４２、高温部４３が現れる。すなわ
ち、画像上部は表面の燃えやすいゴミに着火したためゴ
ミ層表面の温度は高くなるが画像の中程で水分の影響で
消火するのでいったん温度は下がる。そして、画像下部
で、水分の蒸発後の再着火により再び温度が上昇する。

【００２０】そこで、このようにして得られたサーモグ
ラフィー装置２０の画像出力情報を画像処理装置２２に
より処理し、この再着火で再び温度が上昇する点をとら
え、この点を燃えだし点４４と定義する。この燃えだし
点４４は例えば、サーモグラフィー装置２０の出力画像
を構成する画面上の各点の温度データを画像の輝度とし
てとらえて二値化し、その縦方向の投影データを処理す
ることによりその画面上の上下方向の位置を算出するこ
とができる。

【００２１】この燃えだし点４４の位置はゴミ質の代用
特性とすることができる。すなわち、燃えだし点４４が
画像上部（ゴミ入り口側）に位置する場合には、ゴミの
含水率が低い高質のゴミであることが推測でき、逆に、
燃えだし点４４が画像下部（燃焼帯側）に位置する場合
は、水分蒸発に時間のかかる着火しにくいゴミ、すなわ
ち、含水率の高い低質のゴミであることが推測できる。

【００２２】したがって、燃えだし点４４の位置を検出
することにより、炉内に投入されたゴミの質を測定で
き、この測定結果を用いて燃焼空気量やゴミの送り速度
等を制御してゴミ焼却炉の燃焼制御を的確に行うことが
できる。このため正常燃焼の維持は勿論のこと、ＣＯや
ＮＯｘ発生量の低減に結びつけることも可能となる。

【００２３】なお、ここではゴミ質の代用特性として燃
えだし点を説明したが、これ以外にも画像下部の高温部
の面積などもゴミ質の代用特性として利用できる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明ではグ
レート上のゴミの燃えだし点の位置を検出することによ
り、炉内に投入されたゴミの質をオンラインで自動的に
測定でき、この測定結果を用いてゴミ焼却炉の燃焼制御
を的確に行うことができる。このため正常燃焼の維持は
もちろんのこと、ＣＯやＮＯｘ発生量の低減に結びつけ
ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゴミ焼却炉のゴミ質推定方式の実施例
を示す概略構成図である。

【図２】本発明が適用されるゴミ焼却炉の火炎から放射
される赤外線スペクトラムを示すグラフである。

【図３】本発明が適用されるゴミ焼却炉の炉内観測窓に
使用される石英ガラスの分光透過率を示すグラフであ
る。

【図４】本発明の実施例に使用されるサーモグラフィー
装置の出力画像の一例を示す概略図である。

【符号の説明】 １１ 焼却炉本体 １２ ホッパ １３ フィーダ １４ グレート １５ 再燃室 １６ 観測窓 １７ 乾燥帯 １８ 燃焼帯 １９ 後燃焼帯 ２０ サーモグラフィー装置 ２１ バンドパスフィルタ ２２ 画像処理装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼すべきゴミを、燃焼炉内のゴミ入り
   口側から灰出口側に向かって設定された乾燥帯、燃焼帯
   および後燃焼帯からなる３つのゾーンを通過させつつ燃
   焼させるグレートを備えたゴミ焼却炉において、 前記灰出口側に設けられた炉内観測窓を通して前記３つ
   のゾーンのうちの前記乾燥帯寄りのゴミの燃焼温度分布
   を２次元画像として撮影するように設置されたサーモグ
   ラフィー装置と、前記燃焼炉内から炉内観測窓を通過し
   て外部に放射される赤外線のうち、前記燃焼炉内の燃焼
   帯に存在する火炎から輻射される赤外線波長を遮断し、
   それ以外の波長の赤外線を前記サーモグラフィー装置に
   供給するように前記炉内観測窓および前記サーモグラフ
   ィー装置間に配置された赤外線フィルタと、 前記サーモグラフィー装置により得られる２次元画像出
   力を処理して前記乾燥帯上のゴミの燃え出し点を検出す
   る手段とを備えたことを特徴とするゴミ焼却炉のゴミ質
   推定方式。
2. 【請求項２】 請求項１記載のゴミ質推定方式におい
   て、前記赤外線フィルタは、３〜４μｍの波長帯のみを
   通過させるバンドパス特性を有することを特徴とするゴ
   ミ焼却炉のゴミ質推定方式。