JPH10332121A - ごみ焼却炉の燃焼制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ごみ焼却炉の火格子速度、火格子のストロー
ク長および後燃焼火格子下空気ダンパを操作することに
より、安定した蒸気発生量を維持しつつ、未燃ごみの発
生を低減することができる、ごみ焼却炉の燃焼制御方法
を提供する。 【解決手段】 ごみ焼却炉において、蒸気発生量(12)、
ならびに、ＩＴＶ画像(14)の輝度情報、後燃焼火格子(1
5)下圧力と炉内圧力との間の圧力差、後燃焼火格子温度
(17)および主煙道温度(18)を測定し、これらの測定値の
いずれか一つまたは複数の測定値を用いて、火格子速度
および火格子のストローク長、および／または、後燃焼
火格子下空気ダンパを制御するごみ焼却炉の燃焼制御方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉の燃焼
制御方法に関し、特に、ごみ焼却炉の火格子速度、火格
子のストローク長および後燃焼火格子下空気ダンパを制
御することによって、安定した蒸気発生量を維持しつ
つ、未燃ごみの発生を低減することができる、ごみ焼却
炉の燃焼制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ焼却炉は、社会生活において排
出される様々な廃棄物を処理するという重要な役割を担
っている。これに加え、ごみ焼却炉においては、ごみの
燃焼により発生する熱を利用して蒸気発電を行うなど、
ごみ燃焼熱エネルギの有効な活用が図られている。

【０００３】炉内のごみの燃焼は、通常、火格子速度、
火格子下から送られる燃焼空気量および燃焼空気温度を
調整することによって、安定的に行われる。具体的なご
みの燃焼方法として、例えば、特開平７−１４５９２２
には、蒸気発生量が設定蒸発量よりも低いときには、Ｐ
ＩＤ制御に基づいて、ごみの搬送速度を調節して蒸気発
生量が設定蒸気量に達するように制御され、蒸気発生量
が設定蒸発量に達すると火格子速度を急減速することに
より、過剰な蒸気発生を阻止して、安定した蒸気発生量
を維持する方法が開示されている（以下、「先行技術
１」という）。特開平７−４６２５には、燃焼帯におけ
る燃焼効率を損なわず、且つ、後燃焼帯における未燃ご
みの発生を低減するために、乾燥帯および後燃焼帯の燃
焼空気温度を高温にし、そして、燃焼帯の燃焼空気温度
を常温にする送風機構を有する焼却炉が開示されている
（以下、「先行技術２」という）。特開平５−１１３２
１１には、火格子（ストーカ）速度を一定に保ちながら
ストーカのストローク長を短くすることによって、撹拌
効果を損なうことなくごみの送り量を減少させて、炉内
のごみの量を減らし、燃焼を促進する方法が開示されて
いる（以下、「先行技術３」という）。更に、特開昭６
０−１９６５１２には、廃棄物の流れ方向における上流
側と下流側にそれぞれ設けられた火格子温度検出器の出
力信号の相対値により、燃え切り点を演算し、演算値に
基づいて、移動した燃え切り点を予め設定した範囲内に
戻すように燃焼状態を制御する方法が開示されている
（以下、「先行技術４」という）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ごみの燃焼によって得
られる熱エネルギを蒸気として回収し、発電に利用する
ためには常に安定した量の蒸気を発生させないと、電力
を安定的に発生させることができない。一方、燃え難い
ごみが投入された場合に、火格子速度を速くすることに
よって撹拌を積極的に行って、燃焼を活発化させると、
燃え切らないごみが灰と共に排出される可能性がある。
その結果、未燃ごみの割合が高い灰となり、処理すべき
灰の量が増加するという問題が生じる。

【０００５】先行技術１−４には次の問題がある。安定
した蒸気発生量を得るために、火格子速度を増速する
と、未燃ごみが下流側へ搬送されるが、先行技術１に
は、その対策について何ら開示されていない。先行技術
２には、高温および常温の燃焼空気のための配管と送風
機構とを設けるために、設備に必要なスペースが多く、
そして、建設コストが従来よりも高くなる。先行技術３
には、ストロークの操作を具体的にどの計測信号に基づ
いて制御するかについて何ら開示されていない。先行技
術４には、未燃ごみの位置を検出することは開示されて
いるけれども、炉から排出される前に未燃ごみを燃焼さ
せる具体的な方法は何ら開示されていない。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決して、ご
み焼却炉の火格子速度、火格子のストローク長および後
燃焼火格子下空気ダンパを制御することによって、安定
した蒸気発生量を維持しつつ、未燃ごみの発生を低減す
ることができる、ごみ焼却炉の燃焼制御方法を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、発明者は鋭意研究を重ねた。その結果、以下の知見
を得た。即ち、蒸気発生量を測定し、その測定値に基づ
いて火格子速度を制御することによって、ごみ燃焼を安
定化することができる。更に、炉内の燃焼状況を監視し
ているＩＴＶの映像を画像処理することによって得られ
る画像上の輝度を用いることによって、火格子の下流側
に未燃ごみが存在するかどうかを判定することができ
る。更に、燃焼火格子の下流側に位置する後燃焼火格子
下の圧力と炉内圧力との圧力差を測定することによっ
て、圧力差が小さいとき後燃焼火格子上のごみは灰であ
ると判断でき、圧力差が大きいほど未燃ごみが多いと判
断できる。更に、後燃焼火格子温度を測定することによ
って、温度が高いとき、炎がある燃え切らないごみが後
燃焼火格子上にあると判断できる。更に、主煙道温度を
測定することによって、主煙道の温度が高いとき、炎が
ある燃え切らないごみが後燃焼火格子上にあると判断で
きる。

【０００８】このように下流側に未燃のごみが存在する
ときには、火格子のストローク長および／または後燃焼
火格子下ダンパの開度を操作することにより、主燃焼部
分の燃焼に影響を与えることなく未燃ごみを解消するこ
とができる。 （１）この発明のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、上述し
た知見に基づいてなされたものであって、ごみ焼却炉に
おいて、蒸気発生量、ならびに、ＩＴＶ（工業用テレビ
ジョン）画像の輝度情報、後燃焼火格子下圧力と炉内圧
力との間の圧力差、後燃焼火格子温度および主煙道温度
を測定し、これらの測定値のいずれか一つまたは複数の
測定値を用いて、火格子速度および火格子のストローク
長、および／または、後燃焼火格子下空気ダンパを制御
することを特徴とするものである。

【０００９】更に、以下の知見を得た。即ち、蒸気発生
量と所定の値に設定した設定蒸気発生量（以下、「設定
蒸発量」という）との差に基づいて、設定蒸発量よりも
蒸気発生量が小さい場合には、火格子速度を増速するこ
とによって、ごみの燃焼を活発化して蒸気発生量を増や
すことができる。また、設定蒸発量よりも蒸気発生量が
大きい場合には火格子速度を減速することによって、ご
みの燃焼を抑えて蒸気発生量を減らすことができる。ま
た、同時に、蒸気発生量の差分を用いれば、蒸気発生量
が設定蒸発量を下回っていても差分が正であれば、蒸気
発生量が増加傾向にあるので、設定蒸発量に近づくにし
たがって、火格子速度を減速すれば、設定蒸発量を上回
ることなく、ごみ焼却炉の運転ができる。また、蒸気発
生量が設定蒸発量を下回り、さらに差分も負である場合
には、蒸気発生量が設定蒸発量を大きく下回る可能性が
あるので、火格子速度を大きく増速することによって、
燃焼を早く回復させ、蒸気発生量を早く設定蒸発量に追
従させることができる。逆に、蒸気発生量が設定蒸発量
を上回り、差分が負の場合には、燃焼が悪化する傾向に
あるので早めに増速することが必要である。また、蒸気
発生量が設定蒸発量を上回っているが、差分が正の場合
には、燃焼がますます活発になっているので、火格子速
度を大きく減速することが必要である。 （２）この発明のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、上述し
た知見に基づいてなされたものであって、上記燃焼制御
方法（１）において、前記蒸気発生量と所定の値に設定
した設定蒸気発生量との間の差および／または差分に基
づいて前記火格子速度を制御することを特徴とするもの
である。

【００１０】更に、以下の知見を得た。即ち、 蒸気発
生量を測定し、蒸気発生量と所定の値に設定した設定蒸
発量との差および／または差分に基づいて火格子速度を
制御すれば、（２）の発明で示したように、蒸気発生量
の変動を抑えることができる。火格子の下流側に未燃ご
みが存在するかどうかを判定するためには、炉内の燃焼
状況を監視しているＩＴＶの映像を画像処理することに
よって、あらかじめ決められた後燃焼側の領域内の基準
輝度以上の輝度分布を求め、次いで、このようにして求
めた輝度分布から、火格子の下流側にある基準輝度以上
の画素数を求め、その画素数があらかじめ決められた基
準画素数以上の数であれば、下流側の火格子上に炎の出
ているごみがあると判断できる。そのときには、火格子
のストローク長を短くしてごみの送りを遅くし、および
／または基準輝度以上の画素数に応じて後燃焼火格子空
気ダンパの開度を大きくすることによって、効果的に未
燃ごみを燃焼させることができる。 （３）この発明のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、上述し
た知見に基づいてなされたものであって、上記（１）お
よび（２）のこの発明の燃焼制御方法において、前記蒸
気発生量および前記ＩＴＶ画像の輝度情報を測定し、測
定した蒸気発生量に基づいて火格子速度を制御し、そし
て、ＩＴＶ画像の予め決められた基準輝度以上の画素数
が予め決められた基準画素数以上のときに、火格子のス
トローク長を短くし、および／または、後燃焼火格子空
気ダンパの開度を大きくすることを特徴とするものであ
る。

【００１１】更に、以下の知見を得た。即ち、蒸気発生
量を測定し、蒸気発生量と設定蒸発量との差および／ま
たは差分に基づいて火格子速度を制御すれば、（２）の
発明で示したように、蒸気発生量の変動を抑えることが
できる。火格子の下流側に未燃ごみが存在するかどうか
を判定するために、後燃焼火格子下圧力と炉内圧力との
圧力差を測定し、この圧力差があらかじめ決められた基
準圧力差以上であるか否かを判定することによって、下
流側の火格子上に未燃のごみがあるかどうかが判断でき
る。通常、下流側の火格子上には、灰が堆積しているた
め、後燃焼火格子下圧力と炉内圧力との圧力差は、ほと
んど火格子下から流れる燃焼空気の通過抵抗だけである
が、火格子上に未燃のごみが堆積してくるとごみの通過
抵抗も加わるため、後燃焼火格子下圧力と炉内圧力との
圧力差が大きくなる。したがって、後燃焼火格子下圧力
と炉内圧力との圧力差が基準値よりも大きい場合に、火
格子のストローク長を短くしてごみの送りを遅くし、お
よび／または、圧力差と基準値との差に応じて後燃焼火
格子空気ダンパの開度を大きくすることによって、効果
的に未燃ごみを燃焼させることができる。 （４）この発明のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、上述し
た知見に基づいてなされたものであって、上記（１）お
よび（２）のこの発明の燃焼制御方法において、前記蒸
気発生量、前記後燃焼火格子下圧力および前記炉内圧力
を測定し、測定した蒸気発生量に基づいて火格子速度を
制御し、そして、後燃焼火格子下圧力と炉内圧力との圧
力差が予め決められた基準圧力差以上のときに、火格子
のストローク長を短くし、および／または、後燃焼火格
子空気ダンパの開度を大きくすることを特徴とするもの
である。

【００１２】更に、以下の知見を得た。即ち、蒸気発生
量を測定し、蒸気発生量と設定蒸発量との差および／ま
たは差分に基づいて火格子速度を制御するすれば、
（２）の発明で示したように、蒸気発生量の変動を抑え
ることができる。火格子の下流側に未燃ごみが存在する
かどうかを判定するために、後燃焼火格子温度を測定
し、この温度があらかじめ決められた基準温度以上であ
るか否かを判定することによって、下流側の火格子上に
未燃のごみがあるかどうかが判断できる。通常、下流側
の火格子上には、灰が堆積しているため、後燃焼火格子
温度は低いが、火格子上に未燃のごみが堆積してくると
後燃焼火格子上でごみが燃焼するため、後燃焼火格子温
度が高くなる。したがって、後燃焼火格子温度が基準値
よりも大きい場合に、火格子のストローク長を短くして
ごみの送りを遅くし、および／または、後燃焼火格子温
度と基準値との差に応じて後燃焼火格子空気ダンパの開
度を大きくすることによって、効果的に未燃ごみを燃焼
させることができる。 （５）この発明のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、上述し
た知見に基づいてなされたものであって、上記（１）お
よび（２）のこの発明の燃焼制御方法において、前記蒸
気発生量および前記後燃焼火格子温度を測定し、測定さ
れた蒸気発生量に基づいて火格子速度を制御し、そし
て、後燃焼火格子温度が予め決められた基準温度以上の
ときに、火格子のストローク長を短くし、および／また
は、後燃焼火格子下空気ダンパの開度を大きくすること
を特徴とするものである。

【００１３】更に、以下の知見を得た。即ち、蒸気発生
量を測定し、蒸気発生量と設定蒸発量との差および／ま
たは差分に基づいて火格子速度を制御すれば、（２）の
発明で示したように、蒸気発生量の変動を抑えることが
できる。火格子の下流側に未燃ごみが存在するかどうか
を判定するために、主煙道温度を測定し、この温度があ
らかじめ決められた基準温度以上であるか否かを判定す
ることによって、下流側の火格子上に未燃のごみがある
かどうかが判断できる。通常、下流側の火格子上には、
灰が堆積しているため、主煙道温度は排ガスの温度を測
定している。後燃焼側の火格子上に未燃ごみが燃焼して
いると、その炎が主煙道温度計にふれるため主煙道温度
が高くなる。したがって、主煙道温度が基準温度よりも
大きい場合に、火格子のストローク長を短くしてごみの
送りを遅くし、および／または、主煙道温度と基準温度
との差に応じて後燃焼火格子空気ダンパの開度を大きく
することによって、効果的に未燃ごみを燃焼させること
ができる。 （６）この発明のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、上述し
た知見に基づいてなされたものであって、上記（１）お
よび（２）のこの発明の燃焼制御方法において、前記蒸
気発生量および前記主煙道温度を測定し、測定された蒸
気発生量に基づいて火格子速度を制御し、そして、主煙
道温度が予め決められた基準温度以上のときに、火格子
のストローク長を短くし、および／または、後燃焼火格
子下空気ダンパの開度を大きくすることを特徴とするも
のである。

【００１４】更に、以下の知見を得た。即ち、蒸気発生
量を測定し、蒸気発生量と設定蒸発量との差および／ま
たは差分に基づいて火格子速度を制御すれば、（２）の
発明で示したように、蒸気発生量の変動を抑えることが
できる。ＩＴＶ画像の輝度情報、後燃焼火格子下圧力と
炉内圧力との圧力差、後燃焼火格子温度および主煙道温
度を測定し、上記（３）〜（６）の発明で示したこれら
の４つの測定値から複数の測定値を選択し、それらの測
定値に基づいて火格子のストローク長および／または後
燃焼火格子下空気ダンパを制御することによって、燃焼
制御の信頼性が高まる。 （７）この発明のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、上述し
た知見に基づいてなされたものであって、上記（１）か
ら（６）のこの発明の燃焼制御方法において、前記蒸気
発生量を測定し、測定された蒸気発生量に基づいて火格
子速度を制御し、そして、ＩＴＶ画像の輝度情報、後燃
焼火格子下圧力と炉内圧力の圧力差、後燃焼火格子温度
および主煙道温度を測定し、このように測定した複数の
測定値の、それぞれの測定値に基づいた火格子のストロ
ーク長の最小値を選択し、および／または、それぞれの
測定値に基づいた燃焼火格子下空気ダンパの平均値を用
いて、火格子のストローク長および後燃焼火格子下空気
ダンパの開度を制御することを特徴とするものである。

【００１５】更に、以下の知見を得た。即ち、火格子の
下流側に未燃ごみがどの程度存在するかを直接測定する
ことができない。このため、炉内の燃焼状況を監視して
いるＩＴＶの映像を画像処理することにより得られる画
像上の輝度、後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力との圧力
差、後燃焼火格子温度および主煙道温度を測定し、これ
らの複数の測定値を用いることによって、火格子の下流
側に未燃ごみがどの程度存在するかを推定することによ
って、推定の信頼性が高まる。

【００１６】複数の測定値から総合的に火格子の下流側
に未燃ごみがどの程度存在するかどうかを推定するため
には、多数の情報からある判断をすることに適したファ
ジィ推論を用いれば、更に確度の高い推定を実現するこ
とができる。 （８）この発明のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、上述し
た知見に基づいてなされたものであって、上記（１）の
この発明の燃焼制御方法において、前記ＩＴＶ画像の輝
度情報、前記後燃焼火格子下圧力と前記炉内圧力の圧力
差、前記後燃焼火格子温度および前記主煙道温度を測定
し、そして、このようにして測定した複数の測定値に基
づいてファジィ推論を用いて、未燃ごみの発生量を推定
することを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、ごみ焼却炉
と制御系の概念図を示す図である。１はごみ焼却炉であ
り、ごみ投入口２から投入されたごみは、給塵装置３に
よって燃焼火格子１９へ送り込まれる。燃焼火格子１９
は往復運動し、そして、その往復運動によって撹拌およ
び移動が行われながら、ごみは燃焼して灰となる。灰
は、落下口４から取り出される。燃焼火格子は、燃焼火
格子駆動装置２０によって駆動され、定められた速度で
往復運動する。往復するときのストローク（往復の距
離）の長さは、操作によって、調整することができる。

【００１８】燃焼空気ファン５に供給される乾燥または
燃焼用の空気が燃焼火格子の下から送られる。燃焼空気
は燃焼火格子の下で４つに分割され、分割された燃焼空
気のそれぞれの流量は、乾燥火格子下空気ダンパ１３
ａ、燃焼火格子上部下空気ダンパ１３ｂ、燃焼火格子下
部下空気ダンパ１３ｃ、後燃焼火格子下空気ダンパ１３
ｄによって制御される。

【００１９】一方、燃焼帯の上方には、冷却空気ファン
１０から供給される冷却空気が吹き込み口９から吹き込
まれて、排ガス中の未燃成分を酸化するとともに炉の過
熱を防ぐ。燃焼した排ガスがよく混ざるように、吹き込
み口９の上方に、傾斜した中間天井１１が設けられてい
る。中間天井１１の給塵装置側に位置する通路が副煙
道、灰落下口側に位置する通路が主煙道である。両煙道
を通った排ガスは中間天井１１の上方の炉出口６におい
て再度混ざりあう。

【００２０】炉出口６を出た排ガスは、熱交換器８ａを
通って、熱エネルギーを回収された後に排気される。２
１は燃焼制御装置であり、蒸気流量計１２、ＩＴＶカメ
ラ１４、後燃焼火格子下圧力計１５、炉内圧力計１６、
後燃焼火格子温度計１７、主煙道温度計１８の各信号を
入力し、そして、後燃焼火格子下空気ダンパ１３ｄ、燃
焼火格子駆動装置２０に制御信号を出力する。燃焼制御
装置２１には、例えば、コンピュータが使用されてい
る。燃焼制御装置２１における入力信号に基づく制御値
の計算は周期的に行い、信号の入出力は数10秒から数分
周期で行う。

【００２１】燃焼制御装置２１における制御値の算出は
決められた周期で行われるが、その手順は次の通りであ
る。蒸気発生量と所定の設定蒸発量との差および差分に
基づいて燃焼火格子速度を制御するときには、次の
（１）式で制御値ｕ_vが算出される。

【００２２】 ｕ_v(k) = k₁Es(k) + k₂△Es(k) （１） ただし、k₁，k₂は制御パラメータである。また、Es、△
Esはそれぞれ蒸気発生量と設定蒸発量との差および差分
を表し、kは現時刻、k-1は現時刻から１周期前の時刻を
表す。STMNOWは蒸気発生量、STMSETは設定蒸発量を表
す。

【００２３】 Es(k) = STMSET - STMNOW(k) （２） △Es(k) = STMNOW(k) - STMNOW(k-1) （３） ＩＴＶ画像の基準輝度以上の画素数に基づいて火格子の
ストローク長を制御する場合は、（４）式の関数g₁に基
づいて制御値ｕ_sが算出される。ストローク長は、通
常、離散的に100,150,200mmと与えられるので、g₁は図
２に示すような関数で与える。EiはＩＴＶ画像の基準輝
度以上の画素数と基準画素数の差を表す。

【００２４】 ｕ_s = g₁(Ei(k)) （４） また、ＩＴＶ画像の基準輝度以上の画素数に基づいて後
燃焼火格子下空気ダンパの開度の制御値ｕ_dを算出する
場合には、基準ダンパ開度ｕ_drに対して補正する方式を
とり、（５-1）、（５）式で表される。w₁は補正量であ
る。k₃は制御パラメータである。

【００２５】 w₁ = k₃Ei(k) （５-1） ｕ_d = (1 + w₁)ｕ_dr （５） 次に、後燃焼火格子下圧力と炉内圧力との圧力差に基づ
いて、火格子のストローク長を制御する場合は、（６）
式の関数g₂に基づいて制御値ｕ_sが算出される。ストロ
ーク長は、通常、離散的に100 、150 、200mm と与えら
れるので、g₂は図３に示すような関数で与える。Epは後
燃焼火格子下圧力と炉内圧力との圧力差と、そして、基
準圧力差との差を表す。ただし、P₁は後燃焼火格子下圧
力、P₀は炉内圧力、P_rは基準圧力差をそれぞれ表す。

【００２６】 ｕ_s = g₂(E_p(k)) （６） E_p(k) = ((P₁(k)−P₀(k))− P_r) （７） また、後燃焼火格子下圧力と炉内圧力との圧力差に基づ
いて、後燃焼火格子下空気ダンパの開度の制御値ｕ_dを
算出する場合には、基準ダンパ開度ｕ_drに対して補正す
る方式をとり、（８-1）、（８）式で表される。w₂は補
正量である。k₄は制御パラメータである。

【００２７】 w₂ = k₄E_p(k) （８-1） ｕ_d = (1 + w₂) ｕ_dr （８） 次に、後燃焼火格子温度に基づいて、火格子のストロー
ク長を制御する場合は、（９）式の関数g₃に基づいて制
御値ｕ_sが算出される。ストローク長は、通常、離散的
に100 、150 、200mmと与えられるので、g₃は図４に示
すような関数で与える。E_taは後燃焼火格子温度と基準
温度との温度差を表す。ただし、Taは後燃焼火格子温
度、Tarは基準温度を表す。

【００２８】 ｕ_s = g₃(E_ta(k)) （９） E_ta(k) = Ta(k) −Tar （10） また、後燃焼火格子温度に基づいて、後燃焼火格子下空
気ダンパの開度の制御値ｕ_dを算出する場合には、基準
ダンパ開度ｕ_drに対して補正する方式をとり、（11-
1）、（11）式で表される。w₃は補正量である。k₅は制
御パラメータである。

【００２９】 w₃ = k₅E_p(k) （11-1） ｕ_d = (1 + w₃) ｕ_dr （11） 次に、主煙道温度に基づいて、火格子のストローク長を
制御する場合は、（12）式の関数g₄に基づいて制御値ｕ
_sが算出される。ストローク長は、通常、離散的に100
、150 、200mmと与えられるので、g₄は図５に示すよう
な関数で与える。E_tsは主煙道温度と基準温度との温度
差を表す。ただし、Tsは主煙道温度、Tsrは基準温度を
表す。

【００３０】 ｕ_s = g₄(E_ts(k)) （12） E_ts(k) = Ts(k) −Tsr （13） また、主煙道温度に基づいて、後燃焼火格子下空気ダン
パの開度の制御値ｕ_dを算出する場合には、基準ダンパ
開度ｕ_drに対して補正する方式をとり、（14-1）、（1
4）式で表される。w₄は補正量である。k₆は制御パラメ
ータである。

【００３１】 w₄ = k₆E_ts(k) （14-1） ｕ_d = (1 + w₄) ｕ_dr （14） 次に、ＩＴＶ画像の輝度情報、後燃焼火格子下圧力と炉
内圧力との圧力差、後燃焼火格子温度、主煙道温度を測
定し、このように測定した複数の測定値を用いて火格子
のストローク長、後燃焼火格子下空気ダンパの制御値を
求める場合を説明する。

【００３２】ＩＴＶ画像の輝度情報、後燃焼火格子下圧
力と炉内圧力との圧力差、後燃焼火格子温度、主煙道温
度を測定し、これらの測定値の複数を用いた火格子のス
トローク長の制御値ｕ_sは、式(4)、(6)、(9)、(12)から
得られた制御値の最小値とする。例えば、ＩＴＶ画像の
輝度情報、後燃焼火格子下圧力と炉内圧力との圧力差、
後燃焼火格子温度を用いて火格子のストローク長の制御
値ｕ_sを決める場合は、式(14-2)となる。

【００３３】 ｕ_s = min(g₁(Ei(k))，g₂(E_p(k))，g₃(E_ta(k)) （14-2） また、ＩＴＶ画像の輝度情報、後燃焼火格子下圧力と炉
内圧力の圧力差、後燃焼火格子温度、主煙道温度を測定
し、これらの測定値の複数を用いた後燃焼火格子下空気
ダンパの制御値ｕ_dは、式(5-1)、(8-1)、(11-1)、(14-
1)から得られた制御値の平均値とする。例えば、ＩＴＶ
画像の輝度情報、後燃焼火格子下圧力と炉内圧力の差、
後燃焼火格子温度を用いて後燃焼火格子下空気ダンパの
制御値ｕ_dを決める場合は、式(14-3)、(14-4)から求ま
る。

【００３４】 w_AVE = (w₁ + w₂ + w₃)/3 （14-3） ｕ_d = (1 + w_AVE) ｕ_dr （14-4） 次に、ＩＴＶ画像の輝度情報、後燃焼火格子下圧力と炉
内圧力の差、後燃焼火格子温度、主煙道温度を測定し、
これらの複数の測定値を用いて未燃ごみの発生量を推定
するためにファジィ推論を用いる場合を説明する。

【００３５】炉内の燃焼状況を監視しているＩＴＶの映
像を画像処理することにより得られる画像上の輝度、後
燃焼火格子下の圧力と炉内圧力の差、後燃焼火格子温度
および主煙道温度を測定し、これらの複数の測定値から
未燃ごみの量を推定する規則を表１に示す。これらのル
ールから未燃ごみの量を推定するために、前件部の適合
度を図６〜図９のメンバーシップ関数を用いて求める。
規則１〜８までのそれぞれの適合度の計算を式(15)〜式
(22)から算出し、後件部のパラメータy₁〜y₈を用いて、
最終的な未燃ごみの推定量ｚを式(23)から推定する。こ
こでの推論演算では、計算時間が短時間であるシングル
トン法を用いている。

【００３６】

【表１】

【００３７】 規則１の適合度 X₁ = a₂ ×c₁ （15） 規則２の適合度 X₂ = a₂ ×b₂ （16） 規則３の適合度 X₃ = b₁ ×d₂ （17） 規則４の適合度 X₄ = c₂ （18） 規則５の適合度 X₅ = b₂ ×c₂ （19） 規則６の適合度 X₆ = b₂ ×d₁ （20） 規則７の適合度 X₇ = a₂ ×b₁×d₁ （21） 規則８の適合度 X₈ = a₁ （22） ファジィ推論で求めた未燃ごみの推定量ｚに基づいて、
火格子のストローク長を制御する場合は、（24）式の関
数g₅に基づいて制御値ｕ_sが算出される。ストローク長
は、通常、離散的に100 、150 、200mmと与えられるの
で、g₅は図10に示すような関数で与える。

【００３８】 ｕ_s = g₅(ｚ(k)) （24） 同様に、ファジィ推論で求めた未燃ごみの推定量ｚに基
づいて、後燃焼火格子下空気ダンパの開度の制御値ｕ_d
を算出する場合には、基準ダンパ開度ｕ_drに対して補正
する方式をとり、（25）式で表される。k₇は制御パラメ
ータである。

【００３９】 ｕ_d = (1 + k₇ｚ(k))ｕ_dr （25）

【００４０】

【実施例】図１に示した燃焼制御装置を用いてごみ焼却
を行い、蒸気発生量の変動を調べた。図11に本発明の燃
焼制御方法を適用してごみ焼却炉を運転した場合、およ
び、図12に従来の燃焼制御方法を適用してごみ焼却炉を
運転した場合における、時間と蒸気発生量との間の関係
を、それぞれ示す。このときのごみ焼却炉の運転条件
は、設定蒸発量が14t/h、演算周期が10秒であり、それ
ぞれ４時間の運転を行った結果の測定を行った。

【００４１】図11においては、未燃ごみが発生しないよ
うに制御されているために、蒸気発生量の変動が±1t/h
以内に抑えられている。一方、図12においては、未燃ご
みが発生しているために蒸気発生量が変動し、設定蒸発
量に対して最大2t/hの蒸気発生量の落ち込みが発生し
た。

【００４２】

【発明の効果】この発明によれば、蒸気発生量および、
ＩＴＶ画像の輝度情報、後燃焼火格子下圧力と炉内圧力
との圧力差、後燃焼火格子温度、主煙道温度を測定し、
これらの測定値のいずれか一つもしくは複数の測定値を
用いて、火格子速度および、火格子のストローク長およ
び／または後燃焼火格子下空気ダンパを制御することに
よって、安定した蒸気発生量を維持しつつ、後燃焼側の
火格子上の未燃ごみの発生を抑えることができる。従っ
て、ごみの燃焼によって得られる熱エネルギーを蒸気と
して効率的に回収でき、しかも灰に燃え切らないごみが
混入する割合を低く抑えることができる。このように、
ごみの完全燃焼を達成するとともにごみエネルギーの効
率的な活用を可能であり、工業上有用な効果がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１つの実施態様を説明するごみ焼却
炉とその制御系の概念図である。

【図２】ＩＴＶ画像における基準輝度以上の画素数と基
準画素数との差と、そして、ストローク長の制御値との
間の関係を示す図である。

【図３】後燃焼火格子下圧力と炉内圧力との圧力差と、
そして、ストローク長の制御値との間の関係を示す図で
ある。

【図４】後燃焼火格子温度とストローク長の制御値との
間の関係を示す図である。

【図５】主煙道温度とストローク長の制御値との間の関
係を示す図である。

【図６】ITVの輝度数のメンバーシップ関数を示す図で
ある。

【図７】後燃焼火格子下圧力と炉内圧力との圧力差のメ
ンバーシップ関数を示す図である。

【図８】後燃焼火格子温度のメンバーシップ関数を示す
図である。

【図９】主煙道温度のメンバーシップ関数を示す図であ
る。

【図10】未燃ごみ推定値とストローク長の制御値との間
の関係を示す図である。

【図11】本発明の燃焼制御方法の一実施態様によって、
ごみ焼却炉を運転した場合の蒸気発生量を示す図であ
る。

【図12】従来の方法によって、ごみ焼却炉を運転した場
合の蒸気発生量を示す図である。

【符号の説明】

1. ごみ焼却炉 2. ごみ投入口 3. 給塵装置 4. 灰落下口 5. 燃焼空気ファン 6. 炉出口 7. 煙突 8a. 熱交換器 8b. ボイラ 9. 冷却空気吹き込み口 10. 冷却空気ファン 11. 中間天井 12. 蒸気流量計 13a.乾燥火格子下空気ダンパ 13b.燃焼火格子上部下空気ダンパ 13c.燃焼火格子下部下空気ダンパ 13d.燃焼火格子下空気ダンパ 14. ＩＴＶカメラ 15. 後燃焼火格子下圧力計 16. 炉内圧力計 17. 後燃焼火格子温度計 18. 主煙道温度計 19. 燃焼火格子 20. 燃焼火格子駆動装置 21. 燃焼制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢＮ ＺＡＢＰ ＺＡＢＲ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ごみ焼却炉において、蒸気発生量、ならび
   に、ＩＴＶ画像の輝度情報、後燃焼火格子下圧力と炉内
   圧力との間の圧力差、後燃焼火格子温度および主煙道温
   度を測定し、これらの測定値のいずれか一つまたは複数
   の測定値を用いて、火格子速度および火格子のストロー
   ク長、および／または、後燃焼火格子下空気ダンパを制
   御することを特徴とする、ごみ焼却炉の燃焼制御方法。
2. 【請求項２】前記蒸気発生量と所定の値に設定した設定
   蒸気発生量との間の差および／または差分に基づいて前
   記火格子速度を制御することを特徴とする、請求項１に
   記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。
3. 【請求項３】前記蒸気発生量および前記ＩＴＶ画像の輝
   度情報を測定し、測定した蒸気発生量に基づいて火格子
   速度を制御し、そして、ＩＴＶ画像の予め決められた基
   準輝度以上の画素数が予め決められた基準画素数以上の
   ときに、火格子のストローク長を短くし、および／また
   は、後燃焼火格子空気ダンパの開度を大きくすることを
   特徴とする、請求項１または請求項２に記載のごみ焼却
   炉の燃焼制御方法。
4. 【請求項４】前記蒸気発生量、前記後燃焼火格子下圧力
   および前記炉内圧力を測定し、測定した蒸気発生量に基
   づいて火格子速度を制御し、そして、後燃焼火格子下圧
   力と炉内圧力との圧力差が予め決められた基準圧力差以
   上のときに、火格子のストローク長を短くし、および／
   または、後燃焼火格子空気ダンパの開度を大きくするこ
   とを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のごみ
   焼却炉の燃焼制御方法。
5. 【請求項５】前記蒸気発生量および前記後燃焼火格子温
   度を測定し、測定された蒸気発生量に基づいて火格子速
   度を制御し、そして、後燃焼火格子温度が予め決められ
   た基準温度以上のときに、火格子のストローク長を短く
   し、および／または、後燃焼火格子下空気ダンパの開度
   を大きくすることを特徴とする、請求項１または請求項
   ２に記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。
6. 【請求項６】前記蒸気発生量および前記主煙道温度を測
   定し、測定された蒸気発生量に基づいて火格子速度を制
   御し、そして、主煙道温度が予め決められた基準温度以
   上のときに、火格子のストローク長を短くし、および／
   または後燃焼火格子下空気ダンパの開度を大きくするこ
   とを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のごみ
   焼却炉の燃焼制御方法。
7. 【請求項７】前記蒸気発生量を測定し、測定された蒸気
   発生量に基づいて火格子速度を制御し、そして、ＩＴＶ
   画像の輝度情報、後燃焼火格子下圧力と炉内圧力の圧力
   差、後燃焼火格子温度および主煙道温度を測定し、この
   ように測定した複数の測定値の、それぞれの測定値に基
   づいた火格子のストローク長の最小値を選択し、および
   ／または、それぞれの測定値に基づいた燃焼火格子下空
   気ダンパの平均値を用いて、火格子のストローク長およ
   び後燃焼火格子下空気ダンパの開度を制御することを特
   徴とする、請求項１から請求項６の何れかに記載のごみ
   焼却炉の燃焼制御方法。
8. 【請求項８】前記ＩＴＶ画像の輝度情報、前記後燃焼火
   格子下圧力と前記炉内圧力の圧力差、前記後燃焼火格子
   温度および前記主煙道温度を測定し、そして、このよう
   にして測定した複数の測定値に基づいてファジィ推論を
   用いて、未燃ごみの発生量を推定することを特徴とす
   る、請求項１に記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。