KR20240073073A - 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시의 제어 장치는, 정보 취득부와, 증기 유량 예측부와, 제어부를 구비한다. 정보 취득부는, 소각 설비 내의 처리 공간에 공급되기 전의 피소각물에 관한 정보를 취득한다. 증기 유량 예측부는, 정보 취득부에 의해 취득된 정보를 포함하는 예측용 정보에 기초하여, 소각 설비의 보일러에서 생성되는 주증기 유량을 예측한다. 제어부는, 증기 유량 예측부에 의해 예측된 주증기 유량에 기초하여 연소 제어를 실시한다.

Description

제어 장치

본 개시는 제어 장치에 관한 것이다.

본원은 2021년 10월 15일에 출원된 일본 특허출원 2021-169507호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

특허문헌 1 에는, 현재의 연소 상태를 나타내는 정보를 실시간으로 취득하고, 이것을 기초로 연소 열량 및 보일러 증발량을 추산함으로써, 시간 지연이 없는 폐기물의 연소 제어를 실시하는 것을 가능하게 하는 연소 제어 방법이 개시되어 있다. 이 연소 제어 방법은, 실시간으로 취득하는 연소 직후의 배기 가스 조성으로부터, 연료가 되는 폐기물의 발열량에 직접 관여하는 폐기물 중의 탄소, 수소 및 수분을 구하고, 이것을 기초로, 산소 소비량, 연소열량, 잠열량, 폐기물량 (처리량) 을 산출하는 것이다.

특허문헌 2 에는, 시점이 상이한 복수의 촬상 장치를 사용하여, 일차 연소 존으로부터 이차 연소 존에 도달한 화염의 영상을 각각 취득하고, 취득된 상이한 시점에서의 복수의 영상에 화상 합성 처리를 실시함으로써, 이차 연소 존의 화염을 포함하는 3 차원 영상을 작성하는 것을 포함하는 증발량 제어 방법이 개시되어 있다. 이 증발량 제어 방법은, 상기 3 차원 영상을 해석함으로써, 일차 연소 또는 이차 연소에서 발생한 연소 가스의 유로를 따르는 방향의 화염 유속의 시간 변화를 산출하여, 연소실에서 현재 발생하고 있는 열량의 지표를 얻는 것이다.

특허문헌 3 에는, 복수의 적외선 카메라를 사용하여, 화염이 방사하지 않는 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 필터를 통해서, 적어도 건조부 및 연소부에 퇴적된 폐기물을 관측하여, 시점이 상이한 복수의 열화상을 취득하고, 당해 복수의 열화상에 기초하여 3 차원 열화상을 작성하는 것을 포함하는 연소 제어 방법이 개시되어 있다. 이 연소 제어 방법은, 상기 3 차원 열화상에 기초하여, 폐기물의 두께가 시계열로 어떻게 변화했는지를 나타내는 두께 경과 정보를 산출하고, 폐기물의 과거부터 현시점까지의 체적 유량의 변화에 기초하여 연소 보정 계수를 결정하고, 당해 폐기물로부터 발생하는 열량의 지표를 산출하는 것이다.

일본 공개특허공보 2017-096517호 일본 공개특허공보 2019-219108호 일본 공개특허공보 2021-067381호

그런데, 주증기 유량은, 피소각물의 상태 등에 따라 크게 변동되는 경우가 있다. 이 때문에, 특허문헌 1 내지 3 에 기재된 기술에서는, 주증기 유량의 고정밀도의 예측값에 기초하여 연소 제어를 실시하는 것이 어려운 경우가 있다.

본 개시는, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 주증기 유량의 고정밀도의 예측값에 기초하여 연소 제어를 실시할 수 있는 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 개시에 관련된 제어 장치는, 정보 취득부와, 증기 유량 예측부와, 제어부를 구비한다. 정보 취득부는, 소각 설비 내의 처리 공간에 공급되기 전의 피소각물에 관한 정보를 취득한다. 증기 유량 예측부는, 정보 취득부에 의해 취득된 정보를 포함하는 예측용 정보에 기초하여, 소각 설비의 보일러에서 생성되는 주증기 유량을 예측한다. 제어부는, 증기 유량 예측부에 의해 예측된 주증기 유량에 기초하여 연소 제어를 실시한다.

본 개시의 제어 장치에 의하면, 주증기 유량의 고정밀도의 예측값에 기초하여 연소 제어를 실시할 수 있다.

도 1 은, 본 개시의 실시형태에 관련된 소각 설비의 전체를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는, 본 개시의 실시형태에 관련된 연소 설비의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은, 본 개시의 실시형태에 관련된 데이터 변환부의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4 는, 본 개시의 실시형태에 관련된 수분 계측기의 검출 결과에 기초하는 쓰레기 발열량의 추정값과, 실기 (失機) 에서 확인된 쓰레기 발열량의 상관 관계를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 본 개시의 실시형태에 관련된 제 1 특징량 추출부에 의한 처리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 개시의 실시형태에 관련된 화상 변환부에 의한 처리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 개시의 실시형태에 관련된 쓰레기층 높이 검출부에 의한 처리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 개시의 실시형태에 관련된 각 입력 정보와 주증기 유량 사이의 상관 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 본 개시의 실시형태에 관련된 각 입력 정보에 대한 시간 지연 설정값의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 본 개시의 실시형태에 관련된 예측 모델 판정부에 의한 평가 처리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11 은, 본 개시의 실시형태에 관련된 제어부에 의한 제어 내용의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12 는, 본 개시의 실시형태에 관련된 예측 모델의 작성 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
도 13 은, 본 개시의 실시형태에 관련된 연소 설비의 운전 단계의 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
도 14 는, 본 개시의 실시형태에 관련된 주증기 유량의 예측값과 실측값의 비교 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15 는, 본 개시의 실시형태에 관련된 컴퓨터의 구성을 나타내는 하드웨어 구성도이다.

이하, 본 개시의 실시형태의 제어 장치를, 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일 또는 유사한 기능을 갖는 구성에 동일한 부호를 부여한다. 그리고, 그것들 구성의 중복되는 설명은 생략하는 경우가 있다. 본 개시로 「XX 에 기초한다」 란, 「적어도 XX 에 기초한다」 는 것을 의미하고, XX 에 더하여 다른 요소에 기초하는 경우도 포함할 수 있다. 또 「XX 에 기초한다」 란, XX 를 직접 사용하는 경우에 한정되지 않고, XX 에 대해 연산이나 가공이 실시된 것에 기초하는 경우도 포함할 수 있다. 본 개시에서 「XX 또는 YY」 란, XX 와 YY 중 어느 일방의 경우에 한정되지 않고, XX 와 YY 의 양방의 경우도 포함할 수 있다. 이것은 선택적 요소가 3 개 이상인 경우도 동일하다. 「XX」 및 「YY」 는, 임의의 요소 (예를 들어 임의의 정보) 이다.

(실시형태)

<1. 소각 설비의 전체 구성>

도 1 은, 실시형태에 관련된 소각 설비 (SF) 의 전체 구성을 나타내는 개략 구성도이다. 소각 설비 (SF) 는, 예를 들어, 도시 쓰레기, 산업 폐기물, 또는 바이오매스 등을 피소각물 (G) 로 하는 스토커로이다. 이하에서는 설명의 편의상, 「피소각물 (G)」 을 「쓰레기 (G)」 라고 칭한다. 또한, 소각 설비 (SF) 는, 스토커로에 한정되는 것은 아니며, 다른 타입의 소각 설비여도 된다. 본 실시형태에서는, 소각 설비 (SF) 는, 예를 들어, 크레인 (1), 소각로 (2), 배열 회수 보일러 (3), 감온탑 (4), 집진 장치 (5), 연도 (煙道) (6), 연돌 (7), 및 제어 장치 (100) 를 구비한다.

크레인 (1) 은, 쓰레기 피트에 저류된 쓰레기 (G) 를, 후술하는 소각로 (2) 의 호퍼 (11) 까지 운반하여 호퍼 (11) 에 투입한다. 크레인 (1) 은, 쓰레기 (G) 를 파지하는 파지부 (1a) 와, 파지부 (1a) 에 형성된 중량 센서 (1b) 를 포함한다. 중량 센서 (1b) 는, 예를 들어, 로드 셀이다. 중량 센서 (1b) 는, 쓰레기 (G) 가 파지부 (1a) 에 파지되어 들어 올려진 상태에서, 파지부 (1a) 에 파지된 쓰레기 (G) 의 중량을 검출한다. 중량 센서 (1b) 의 검출 결과는, 제어 장치 (100) 에 송신된다. 중량 센서 (1b) 의 검출 결과는, 「처리 공간 (V) 에 공급되기 전의 쓰레기 (G) 에 관한 정보」 의 일례이고, 「쓰레기 (G) 의 성상에 관한 정보」 의 일례이다.

또한 본 개시에서 「쓰레기 (G) 의 성상에 관한 정보」 란, 쓰레기 (G) 의 성질 또는 상태에 관한 정보를 의미한다. 또 본 개시에서 「쓰레기 (G) 의 성상에 관한 정보」 란, 쓰레기 (G) 의 성상을 직접 나타내는 정보에 한정되지 않고, 쓰레기 (G) 의 성상을 특정하기 위해서 사용되는 정보 (예를 들어, 다른 정보를 조합함으로써 쓰레기 (G) 의 성상을 특정 가능한 정보) 등이어도 된다. 예를 들어, 쓰레기 (G) 의 중량은, 후술하는 쓰레기 (G) 의 체적과 조합됨으로써, 쓰레기 (G) 의 밀도를 특정 가능한 정보이다. 쓰레기 (G) 의 밀도는, 쓰레기 (G) 의 성상의 일례이다.

소각로 (2) 는, 후술하는 호퍼 (11) 에 투입된 쓰레기 (G) 를 반송하면서 연소시키는 노이다. 소각로 (2) 내에서의 쓰레기 (G) 의 연소에 수반하여 소각로 (2) 에서는 배기 가스가 발생한다. 발생한 배기 가스는, 소각로 (2) 의 상부에 형성된 배열 회수 보일러 (3) 에 보내진다. 배열 회수 보일러 (3) 는, 소각로 (2) 에서 발생한 배기 가스와 물 사이에서 열교환을 실시함으로써 물을 가열하여 증기를 발생시킨다.

배열 회수 보일러 (3) 를 통과한 배기 가스는, 감온탑 (4) 에서 냉각된 후, 집진 장치 (5) 에 보내진다. 배기 가스는, 집진 장치 (5) 에서 그을음이나 진애가 제거된 후, 연도 (6) 및 연돌 (7) 을 통해서 대기 중에 배출된다. 연도 (6) 에는, 가스 농도 센서 (6a) 가 형성되어 있다. 가스 농도 센서 (6a) 는, 연도 (6) 를 흐르는 배기 가스에 포함되는 각종 기체의 농도 (예를 들어 산소 농도) 를 검출한다. 또한, 가스 농도 센서 (6a) 의 검출 결과는, 산소 농도 대신에/더하여, CO 농도, NOx 농도, 및 SOx 농도 중 1 개 이상을 포함할 수 있다. 가스 농도 센서 (6a) 의 검출 결과는, 제어 장치 (100) 에 송신된다.

<2. 소각로>

다음으로, 소각로 (2) 에 대해 상세하게 설명한다. 소각로 (2) 는, 예를 들어, 공급 기구 (10), 노 본체 (20), 스토커 (30), 바람 상자 (41), 배출 슈트 (42), 화로 (43), 및 송풍 기구 (50) 를 갖는다.

<2.1 공급 기구>

공급 기구 (10) 는, 크레인 (1) 에 의해 운반된 쓰레기 (G) 를, 일시적으로 저류함과 함께, 후술하는 노 본체 (20) 의 처리 공간 (V) 을 향하여 순차 공급하는 기구이다. 공급 기구 (10) 는, 예를 들어, 호퍼 (11), 피더 (12), 압출 장치 (13) (도 2 참조), 물체 계측기 (14), 및 수분 계측기 (15) 를 갖는다.

호퍼 (11) 는, 노 본체 (20) 의 내부에 쓰레기 (G) 를 공급하기 위해서 형성된 저류부이다. 호퍼 (11) 에는, 크레인 (1) 에 의해 운반된 쓰레기 (G) 가 투입된다. 호퍼 (11) 는, 입구부 (11a) 와, 출구부 (11b) 를 갖는다. 입구부 (11a) 는, 쓰레기 (G) 가 외부로부터 투입되기 위한 입구 부분이다. 입구부 (11a) 는, 예를 들어 연직 방향으로 연장되어 있다. 입구부 (11a) 에 투입된 쓰레기 (G) 는, 중력에 의해 하방으로 이동한다. 출구부 (11b) 는, 입구부 (11a) 의 하방에 형성되어 있다. 출구부 (11b) 는, 입구부 (11a) 로부터 공급되는 쓰레기 (G) 를, 후술하는 노 본체 (20) 내의 처리 공간 (V) 을 향하여 유도하는 출구 부분이다. 출구부 (11b) 는, 예를 들어 수평 방향으로 연장되어 있다.

피더 (12) 는, 호퍼 (11) 의 출구부 (11b) 에 형성되어 있다. 피더 (12) 는, 호퍼 (11) 의 출구부 (11b) 의 바닥부를 따른 판상이고, 호퍼 (11) 의 출구부 (11b) 의 바닥부를 따라 배치되어 있다. 피더 (12) 는, 호퍼 (11) 의 출구부 (11b) 로부터 노 본체 (20) 의 처리 공간 (V) 을 향하는 방향을 따라 왕복 이동 가능하다. 피더 (12) 는, 압출 장치 (13) 에 의해 구동되고, 호퍼 (11) 의 내부 (예를 들어 호퍼 (11) 의 출구부 (11b)) 에 퇴적된 쓰레기 (G) 를 노 본체 (20) 의 처리 공간 (V) 을 향하여 밀어낸다.

물체 계측기 (14) 는, 크레인 (1) 에 의해 호퍼 (11) 에 투입되는 쓰레기 (G) 의 높이를 검출하는 계측기이다. 물체 계측기 (14) 는, 예를 들어, LiDAR (Light Detection and Ranging) 이다. 물체 계측기 (14) 는, 예를 들어 호퍼 (11) 의 입구부 (11a) 에 형성되고, 호퍼 (11) 의 입구부 (11a) 를 통과하는 쓰레기 (GM) 의 높이를 검출한다. 또한, 물체 계측기 (14) 는, 쓰레기 (G) 의 높이 대신에, 3 차원 측정에 의해 쓰레기 (G) 의 체적을 직접 검출해도 된다. 물체 계측기 (14) 의 검출 결과는, 제어 장치 (100) 에 송신된다. 물체 계측기 (14) 의 검출 결과는, 「처리 공간 (V) 에 공급되기 전의 쓰레기 (G) 에 관한 정보」 의 일례이고, 「쓰레기 (G) 의 성상에 관한 정보」 의 일례이다.

수분 계측기 (15) 는, 호퍼 (11) 에 투입되는 쓰레기 (G) 에 포함되는 수분에 관한 값 (예를 들어 수분율 또는 수분량) 을 검출하는 계측기이다. 본 실시형태에서는, 수분 계측기 (15) 는, 호퍼 (11) 에 형성된 조사부 및 검출부와, 해석부를 갖는다. 조사부는, 호퍼 (11) 내에 퇴적되는 쓰레기 (G) 에 소정의 주파수 대역의 전자파를 조사한다. 검출부는, 조사부로부터 조사되고, 쓰레기 (G) 를 투과하거나 또는 쓰레기 (G) 에서 반사된 전자파를 수신한다. 해석부는, 예를 들어, 전자파의 특성 변화 (예를 들어 진폭의 변화 또는 위상의 변화) 와 수분율의 관계를 나타내는 상관 관계 정보를 미리 기억하고 있다. 해석부는, 조사부와 검출부 사이에서의 전자파의 특성 변화와, 상기 상관 관계 정보에 기초하여, 쓰레기 (G) 에 포함되는 수분율을 검출한다.

본 실시형태에서는, 수분 계측기 (15) 의 조사부 및 검출부는, 피더 (12) 의 약간 상측에 형성되고, 피더 (12) 의 상면에 퇴적되는 쓰레기 (G) 의 수분율을 검출한다. 수분 계측기 (15) 의 검출 결과는, 제어 장치 (100) 에 송신된다. 수분 계측기 (15) 의 검출 결과는, 「처리 공간 (V) 에 공급되기 전의 쓰레기 (G) 에 관한 정보」 의 일례이고, 「쓰레기 (G) 의 성상에 관한 정보」 의 일례이고, 「호퍼 (11) 내에서의 수분 계측 결과」 의 일례이다.

<2.2 노 본체>

노 본체 (20) 는, 호퍼 (11) 에 인접하여 형성되고, 쓰레기 (G) 를 반송하면서 연소시키는 설비이다. 이하에서는, 연소 설비 (F) 에 있어서의 쓰레기 (G) 의 반송 방향을 「반송 방향 (D)」 이라고 칭한다. 노 본체 (20) 는, 반송 방향 (D) 에 있어서의 상류측으로부터 하류측을 향하여, 건조단 (20a), 연소단 (20b), 및 후연소단 (20c) 을 이 순서로 갖는다. 건조단 (20a) 은, 연소단 (20b) 및 후연소단 (20c) 보다 상류측에 위치하고, 호퍼 (11) 로부터 공급된 쓰레기 (G) 를, 스토커 (30) 상에서의 연소에 앞서 건조시키는 영역이다. 연소단 (20b) 및 후연소단 (20c) 은, 건조단 (20a) 을 통과하여 건조된 상태의 쓰레기 (G) 를 스토커 (30) 상에서 연소시키는 영역이다. 연소단 (20b) 에서는, 쓰레기 (G) 로부터 발생하는 열분해 가스에 의한 확산 연소가 일어나, 휘염 (F) 이 발생한다. 후연소단 (20c) 에서는, 쓰레기 (G) 의 확산 연소 후의 고정 탄소 연소가 일어나기 때문에, 휘염 (F) 은 발생하지 않는다. 연소단 (20b) 및 후연소단 (20c) 은, 쓰레기 (G) 를 연소시키는 처리 공간 (V) 의 일례이다. 건조단 (20a) 은, 반송 방향 (D) 에 있어서 처리 공간 (V) 보다 상류측의 영역의 일례이다.

본 실시형태에서는, 노 본체 (20) 는, 가시광 카메라 (21) 와, 적외 카메라 (22) 를 갖는다. 가시광 카메라 (21) 및 적외 카메라 (22) 는, 반송 방향 (D) 에 있어서 처리 공간 (V) 보다 하류측에 배치되고, 당해 하류측으로부터 반송 방향 (D) 의 상류측을 촬상한다. 본 실시형태에서는, 가시광 카메라 (21) 및 적외 카메라 (22) 는, 반송 방향 (D) 에 있어서의 노 본체 (20) 의 하류측의 단부 (이하 「노고 (爐尻)」 라고 칭한다) 에 형성되어 있다. 예를 들어, 가시광 카메라 (21) 및 적외 카메라 (22) 는, 노 본체 (20) 의 노고에 형성된 창부를 통하여, 당해 하류측으로부터 반송 방향 (D) 의 상류측을 촬상한다. 예를 들어, 가시광 카메라 (21) 및 적외 카메라 (22) 는, 서로 상하 또는 좌우로 이웃하는 위치에 배치되어 있다.

가시광 카메라 (21) 는, 노 본체 (20) 의 노고로부터, 휘염 (F) 을 촬상한다. 가시광 카메라 (21) 의 촬상 결과는, 제어 장치 (100) 에 송신된다.

적외 카메라 (22) 는, 노 본체 (20) 의 노고로부터, 휘염 (F) 을 투과하여 노 본체 (20) 의 건조단 (20a) (즉, 처리 공간 (V) 보다 상류측) 에 퇴적된 쓰레기 (G) 를 촬상한다. 또 본 실시형태에서는, 적외 카메라 (22) 는, 노 본체 (20) 의 노고로부터, 휘염 (F) 을 투과하여 호퍼 (11) 의 출구부 (11b) 를 촬상한다. 예를 들어, 적외 카메라 (22) 는, 호퍼 (11) 의 출구부 (11b) 에 있어서, 피더 (12) 상에 퇴적된 쓰레기 (G) 를 포함하는 화상 (쓰레기 (G) 의 퇴적 상태를 나타내는 화상) 을 촬상한다. 적외 카메라 (22) 의 촬상 결과는, 제어 장치 (100) 에 송신된다. 적외 카메라 (22) 의 촬상 결과는, 「처리 공간 (V) 에 공급되기 전의 쓰레기 (G) 에 관한 정보」 의 일례이고, 「호퍼 (11) 내에서의 쓰레기 (G) 의 퇴적 상태를 나타내는 퇴적 상태 정보」 의 일례이다.

또한 본 실시형태에서는, 1 개의 적외 카메라 (22) 에 의해, 노 본체 (20) 의 건조단 (20a) 및 호퍼 (11) 의 출구부 (11b) (예를 들어 피더 (12) 상에 퇴적된 쓰레기 (G)) 의 양방을 포함하는 화상이 촬상된다. 이것 대신에, 노 본체 (20) 는, 노 본체 (20) 의 건조단 (20a) 을 촬상하는 제 1 적외 카메라와, 호퍼 (11) 의 출구부 (11b) (예를 들어 피더 (12) 상에 퇴적된 쓰레기 (G)) 를 촬상하는 제 2 적외 카메라를 따로따로 구비해도 된다. 또, 적외 카메라 (22) 는, 노 본체 (20) 의 노고 대신에, 다른 위치에 형성되어도 된다.

<2.3 스토커>

스토커 (30) 는, 복수의 화격자 (31) 와, 화격자 구동 장치 (32) (도 2 참조) 를 포함한다. 복수의 화격자 (31) 는, 노 본체 (20) 의 바닥면 (예를 들어 처리 공간 (V) 의 바닥면) 이 되는 스토커면 (30a) 을 형성하고 있다. 스토커면 (30a) 에는, 공급 기구 (10) 에 의해 쓰레기 (G) 가 층상으로 공급된다. 스토커면 (30a) 은, 상기 서술한 건조단 (20a), 연소단 (20b), 및 후연소단 (20c) 에 걸쳐 형성되어 있다. 복수의 화격자 (31) 는, 고정 화격자와, 가동 화격자를 포함한다. 고정 화격자는, 후술하는 바람 상자 (41) 의 상면에 고정되어 있다. 가동 화격자는, 일정한 속도로 반송 방향 (D) 을 따라 왕복 이동함으로써, 가동 화격자와 고정 화격자의 위 (스토커면 (30a) 상) 에 있는 쓰레기 (G) 를 교반 혼합하면서 하류측으로 반송한다.

<2.4 바람 상자, 배출 슈트, 화로>

바람 상자 (41) 는, 스토커 (30) 의 하방에 형성되고, 스토커 (30) 를 통해서 노 본체 (20) 의 내부에 연소용의 공기를 공급한다. 바람 상자 (41) 는, 반송 방향 (D) 으로 복수 배열되어 있다. 바람 상자 (41) 는, 바람 상자 압력 센서 (41a) 를 갖는다. 바람 상자 압력 센서 (41a) 는, 바람 상자 (41) 의 내부의 압력을 검출한다. 바람 상자 (41) 의 내부의 압력은, 후술하는 일차 공기 라인 (52) 을 통해서 노 본체 (20) 의 내부에 공급되는 연소 공기의 압력에 상당한다. 바람 상자 압력 센서 (41a) 의 검출 결과는, 제어 장치 (100) 에 송신된다.

배출 슈트 (42) 는, 연소를 끝내고 재가 된 쓰레기 (G) 를 노 본체 (20) 보다 하방에 위치하는 재 압출 장치에 낙하시키는 장치이다. 배출 슈트 (42) 는, 노 본체 (20) 의 노고에 형성되어 있다.

화로 (43) 는, 노 본체 (20) 의 상부로부터 상방을 향하여 연장되어 있다. 처리 공간 (V) 내에서 쓰레기 (G) 가 연소됨으로써 생성된 배기 가스는, 화로 (43) 를 통해서 배열 회수 보일러 (3) 에 보내진다.

<2.5 송풍 기구>

송풍 기구 (50) 는, 노 본체 (20) 의 내부에 공기 (예를 들어 연소 공기) 를 공급한다. 송풍 기구 (50) 는, 예를 들어, 송풍기 (51), 일차 공기 라인 (52), 공기 예열기 (53), 이차 공기 라인 (54), 댐퍼 (55), 및 공기 유량 센서 (56) 를 갖는다.

송풍기 (51) 는, 노 본체 (20) 의 내부에 공기 (예를 들어 연소 공기) 를 압송하는 압입 송풍기이다. 송풍기 (51) 는, 예를 들어, 제 1 송풍기 (51A) 와, 제 2 송풍기 (51B) 를 포함한다. 제 1 송풍기 (51A) 는, 일차 공기 라인 (52) 및 바람 상자 (41) 를 통해서 노 본체 (20) 의 내부 (예를 들어 처리 공간 (V)) 에 연소 공기를 압송한다. 제 2 송풍기 (51B) 는, 이차 공기 라인 (54) 을 통해서, 화로 (43) 의 내부에 연소 공기를 압송한다.

일차 공기 라인 (52) 은, 제 1 송풍기 (51A) 와 바람 상자 (41) 를 접속하고 있다. 일차 공기 라인 (52) 의 도중에는, 1 개 이상 (예를 들어 복수) 의 일차 공기 댐퍼 (55A) 가 형성되어 있다. 일차 공기 댐퍼 (55A) 는, 일차 공기 댐퍼 (55A) 의 개도에 의해 일차 공기 라인 (52) 을 흐르는 연소 공기의 유량을 변경한다.

공기 예열기 (53) 는, 제 1 송풍기 (51A) 로부터 압송되는 공기를 예열하는 열교환기이다. 예를 들어, 공기 예열기 (53) 는, 일차 공기 라인 (52) 의 도중에 형성되어 있다.

이차 공기 라인 (54) 은, 제 2 송풍기 (51B) 와 화로 (43) 를 접속하고 있다. 화로 (43) 내에 공급된 이차 공기는, 스토커 (30) 의 상방으로부터 쓰레기 (G) 를 향한다. 이차 공기 라인 (54) 의 도중에는, 1 개 이상 (예를 들어 복수) 의 이차 공기 댐퍼 (55B) 가 형성되어 있다. 이차 공기 댐퍼 (55B) 는, 이차 공기 댐퍼 (55B) 의 개도에 의해 이차 공기 라인 (54) 을 흐르는 연소 공기의 유량을 변경한다. 이하에서는 설명의 편의상, 일차 공기 댐퍼 (55A) 와 이차 공기 댐퍼 (55B) 를 합하여 「댐퍼 (55)」 라고 칭한다.

공기 유량 센서 (56) 는, 노 본체 (20) 의 내부에 공급되는 공기 (예를 들어 연소 공기) 의 유량을 검출한다. 공기 유량 센서 (56) 는, 예를 들어, 제 1 공기 유량 센서 (56A) 와, 제 2 공기 유량 센서 (56B) 를 포함한다. 제 1 공기 유량 센서 (56A) 는, 일차 공기 라인 (52) 의 도중에 형성되고, 일차 공기 라인 (52) 을 통해서 공급되는 공기의 유량을 검출한다. 제 2 공기 유량 센서 (56B) 는, 이차 공기 라인 (54) 의 도중에 형성되고, 이차 공기 라인 (54) 을 통해서 공급되는 공기의 유량을 검출한다. 이하의 설명에서 「공기 유량 센서 (56) 의 검출 결과」 란, 예를 들어, 제 1 공기 유량 센서 (56A) 의 검출 결과와, 제 2 공기 유량 센서 (56B) 의 검출 결과를 포함한다.

<3. 배열 회수 보일러>

다음으로, 배열 회수 보일러 (3) 에 대해 설명한다. 배열 회수 보일러 (3) 는, 예를 들어, 보일러 본체 (61), 관로 (62), 방사 온도 센서 (적외선 온도 센서) (63), 노 내 압력 센서 (64), 급수 유량 센서 (65), 및 과열기 감온기 유량 센서 (증기 유량 센서) (66) 를 포함한다.

보일러 본체 (61) 는, 소각로 (2) 의 화로 (43) 에 접속되어 있다. 보일러 본체 (61) 의 내부에는, 소각로 (2) 에서 발생한 배기 가스가 유입된다. 방사 온도 센서 (63) 및 노 내 압력 센서 (64) 는, 보일러 본체 (61) 에 형성되어 있다. 방사 온도 센서 (63) 는, 보일러 본체 (61) 의 내부의 온도를 검출한다. 노 내 압력 센서 (64) 는, 보일러 본체 (61) 의 내부의 압력을 검출한다. 방사 온도 센서 (63) 및 노 내 압력 센서 (64) 의 검출 결과는, 제어 장치 (100) 에 송신된다.

관로 (62) 는, 보일러 본체 (61) 의 내부를 연장하고 있다. 관로 (62) 에는, 복수의 과열기 및 복수의 감온기가 형성되어 있다. 관로 (62) 의 입구부에는, 급수부로부터 물이 공급된다. 관로 (62) 를 흐르는 물의 적어도 일부는, 보일러 본체 (61) 의 내부에서 열교환에 의해 가열되고, 주증기가 되어 외부 기기 (예를 들어 터빈) 를 향하여 흐른다. 후술하는 「주증기 유량」 이란, 관로 (62) 로부터 외부 기기 (예를 들어 터빈) 를 향하여 흐르는 증기의 유량을 의미한다.

급수 유량 센서 (65) 는, 관로 (62) 의 입구부에 형성되어 있고, 관로 (62) 에 급수되는 물의 유량을 검출한다. 과열기 감온기 유량 센서 (66) 는, 관로 (62) 의 도중에 형성되어 있고, 관로 (62) 를 흐르는 유체 (예를 들어 증기) 의 유량을 검출한다. 예를 들어, 과열기 감온기 유량 센서 (66) 는, 일차 감온기를 통과하는 유체의 유량 (일차 과열기 감온기 유량) 을 검출하는 제 1 과열기 감온기 유량 센서 (66A) 와, 이차 감온기를 통과하는 유체의 유량 (이차 과열기 감온기 유량) 을 검출하는 제 2 과열기 감온기 유량 센서 (66B) 를 포함한다. 이하의 설명에서 「과열기 감온기 유량 센서 (66) 의 검출 결과」 란, 예를 들어, 제 1 과열기 감온기 유량 센서 (66A) 의 검출 결과와, 제 2 과열기 감온기 유량 센서 (66B) 의 검출 결과를 포함한다. 급수 유량 센서 (65) 및 과열기 감온기 유량 센서 (66) 의 검출 결과는, 제어 장치 (100) 에 송신된다.

<4. 제어 장치>

다음으로, 제어 장치 (100) 에 대해 설명한다.

도 2 는, 실시형태에 관련된 소각 설비 (SF) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 제어 장치 (100) 는, 소각 설비 (SF) 를 통괄적으로 제어한다. 예를 들어, 제어 장치 (100) 는, 노 본체 (20) 의 처리 공간 (V) 에서의 쓰레기 (G) 의 연소 제어를 실시한다. 본 실시형태에서는, 제어 장치 (100) 는, 예를 들어, 정보 취득부 (110), 데이터 변환부 (120), 예측 모델 작성부 (130), 예측 모델 판정부 (140), 증기 유량 예측부 (150), 및 제어부 (160) 를 갖는다. 제어 장치 (100) 에 의한 제어 대상의 장치 (이하 「제어 대상 장치 (S)」 라고 칭한다) 는, 상기 서술한 압출 장치 (13), 송풍기 (51), 댐퍼 (55), 및 화격자 구동 장치 (32) 등을 포함한다.

<4.1 정보 취득부>

정보 취득부 (110) 는, 소각 설비 (SF) 에 포함되는 상기 서술한 각종 센서에 의해 검출된 검출 결과 등을 취득한다. 예를 들어, 정보 취득부 (110) 는, 중량 센서 (1b) 의 검출 결과 (쓰레기 중량), 물체 계측기 (14) 의 검출 결과 (쓰레기 높이), 수분 계측기 (15) 의 검출 결과 (쓰레기 수분 검출 결과), 가시광 카메라 (21) 의 촬상 결과 (연소 화염 화상), 적외 카메라 (22) 의 촬상 결과 (쓰레기층 화상), 바람 상자 압력 센서 (41a) 의 검출 결과 (바람 상자 압력), 공기 유량 센서 (56) 의 검출 결과 (압입 공기 유량), 방사 온도 센서 (63) 의 검출 결과(노 내 온도), 노 내 압력 센서 (64) 의 검출 결과 (노 내 압력), 급수 유량 센서 (65) 의 검출 결과 (급수 유량), 과열기 감온기 유량 센서 (66) 의 검출 결과 (과열기 감온기 유량), 및 가스 농도 센서 (6a) 의 검출 결과 (산소 농도 등) 를 취득한다.

여기서, 상기 서술한 바람 상자 압력 센서 (41a) 의 검출 결과, 공기 유량 센서 (56) 의 검출 결과, 방사 온도 센서 (63) 의 검출 결과, 노 내 압력 센서 (64) 의 검출 결과, 급수 유량 센서 (65) 의 검출 결과, 과열기 감온기 유량 센서 (66) 의 검출 결과, 및 가스 농도 센서 (6a) 의 검출 결과 중 1 개 이상은, 후술하는 프로세스 데이터에 포함된다. 이들 검출 결과의 각각은, 상기 서술한 중량 센서 (1b) 의 검출 결과, 물체 계측기 (14) 의 검출 결과, 수분 계측기 (15) 의 검출 결과, 가시광 카메라 (21) 의 촬상 결과, 적외 카메라 (22) 의 촬상 결과와 함께, 「예측용 정보」 의 일례에 해당한다. 또한 본 개시에서 「취득한다」 란, 송신 요구를 출력함으로써 능동적으로 취득하는 경우에 한정되지 않고, 각종 장치로부터 송신되는 정보를 수동적으로 수신함으로써 취득하는 경우도 포함한다. 이 정의는, 이하의 설명에 있어서도 동일하다.

또, 정보 취득부 (110) 는, 제어 대상 장치 (S) 에 포함되는 각 장치의 상태를 나타내는 프로세스값을, 후술하는 프로세스 데이터의 일부로서 취득한다. 예를 들어, 제어 대상 장치 (S) 는, 압출 장치 (13) 의 상태를 나타내는 프로세스값 (예를 들어 피더 (12) 의 스트로크 길이 및/또는 피더 (12) 의 이동 속도, 송풍기 (51) 의 상태를 나타내는 프로세스값 (예를 들어 송풍기 (51) 의 회전수), 댐퍼 (55) 의 상태를 나타내는 프로세스값 (예를 들어 댐퍼 (55) 의 개도), 및 화격자 구동 장치 (32) 의 상태를 나타내는 프로세스값 (예를 들어 화격자 (31) 의 이동 속도) 을, 프로세스 데이터의 일부로서 취득한다. 이들 프로세스 데이터 (프로세스값) 의 각각은, 「예측용 정보」 의 일례이다. 압출 장치 (13) 의 상태를 나타내는 프로세스값 (예를 들어 피더 (12) 의 스트로크 길이 및/또는 피더 (12) 의 이동 속도) 은, 「피더 (12) 의 동작을 나타내는 정보」 의 일례이고, 「호퍼 (11) 로부터 처리 공간 (V) 으로의 쓰레기 (G) 의 공급 상태를 나타내는 공급 상태 정보」 의 일례이다. 정보 취득부 (110) 는, 취득한 각종 정보 및 프로세스 데이터를, 데이터 변환부 (120) 에 출력한다.

<4.2 데이터 변환부>

데이터 변환부 (120) 는, 정보 취득부 (110) 로부터 수취하는 정보에 대해 소정의 데이터 변환을 실시한다. 예를 들어, 데이터 변환부 (120) 는, 소정의 데이터 변환으로서, 특징량의 추출, 시간 지연의 조정, 평균화 처리 등을 실시한다.

도 3 은, 실시형태에 관련된 데이터 변환부 (120) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 데이터 변환부 (120) 는, 예를 들어, 제 1 발열량 추정부 (121), 제 2 발열량 추정부 (122), 제 1 특징량 추출부 (123), 산소 농도 추정부 (124), 난연성 계수 산출부 (125), 화상 변환부 (화상 처리부) (126), 쓰레기층 높이 검출부 (127), 제 2 특징량 추출부 (128), 피더 공급량 추정부 (129), 및 조정 처리부 (PU) 를 포함한다.

(제 1 발열량 추정부)

제 1 발열량 추정부 (121) 에는, 중량 센서 (1b) 의 검출 결과 (쓰레기 중량) 와, 물체 계측기 (14) 의 검출 결과 (쓰레기 높이) 가 입력된다. 제 1 발열량 추정부 (121) 는, 쓰레기 (G) 의 높이에 기초하여 (예를 들어 쓰레기 (G) 의 높이와 크레인 (1) 의 파지부 (1a) 의 크기에 기초하여), 쓰레기 (G) 의 체적을 산출한다. 그리고, 제 1 발열량 추정부 (121) 는, 쓰레기 (G) 의 중량을 쓰레기 (G) 의 체적으로 나눔으로써, 쓰레기 (G) 의 밀도를 산출한다. 또, 제 1 발열량 추정부 (121) 는, 쓰레기 (G) 의 밀도와 쓰레기 (G) 의 발열량 (예를 들어 저위 발열량 LHV : Lower Heating Value) (이하 「쓰레기 발열량」 이라고 칭한다) 의 상관 관계를 나타내는 상관 관계 정보를 갖는다. 상기 상관 관계 정보는, 예를 들어, 쓰레기 (G) 의 밀도로부터 쓰레기 발열량의 추정값을 산출하는 발열량 추정식이다. 제 1 발열량 추정부 (121) 는, 산출된 쓰레기 (G) 의 밀도와, 상기 상관 관계 정보에 기초하여, 쓰레기 발열량의 추정값을 산출한다. 제 1 발열량 추정부 (121) 는, 산출된 쓰레기 발열량의 추정값을, 조정 처리부 (PU) 에 출력한다.

여기서, 본 실시형태에서 말하는 밀도란, 예를 들어, 부피 밀도를 의미한다. 부피 밀도는, 대상물 고유의 밀도 (진밀도) 가 아니라, 「공극을 포함하는 단위 체적당 중량」 으로부터 산출한 밀도이다. 단, 제 1 발열량 추정부 (121) 는, 부피 밀도 대신에/더하여, 진밀도를 추정하여 사용해도 된다. 또한, 제 1 발열량 추정부 (121) 에 의해 산출되는 쓰레기 (G) 의 밀도는, 호퍼 (11) 내의 외부에서 계측된 중량 등에 기초하는 것이지만, 호퍼 (11) 내에서의 쓰레기 (G) 의 밀도에 상당하는 것이다. 이 때문에, 제 1 발열량 추정부 (121) 에 의해 산출되는 쓰레기 (G) 의 밀도는, 「호퍼 (11) 내에서의 쓰레기 (G) 의 밀도」 의 일례에 해당한다.

(제 2 발열량 추정부)

제 2 발열량 추정부 (122) 에는, 수분 계측기 (15) 의 검출 결과 (쓰레기 수분 검출 결과) 가 입력된다. 또한, 제 2 발열량 추정부 (122) 에는, 제 1 발열량 추정부 (121) 에서 산출된 쓰레기 (G) 의 체적이 추가로 입력되어도 된다. 쓰레기 (G) 의 체적이 입력되는 경우, 제 2 발열량 추정부 (122) 는, 쓰레기 (G) 의 수분율과 쓰레기 (G) 의 체적을 곱함으로써, 쓰레기 (G) 의 수분량을 산출할 수 있다. 제 2 발열량 추정부 (122) 는, 쓰레기 (G) 의 수분에 관한 값 (수분율 또는 수분량) 과 쓰레기 발열량 (예를 들어 저위 발열량) 의 상관 관계를 나타내는 상관 관계 정보를 갖는다. 상기 상관 관계 정보는, 예를 들어, 쓰레기 (G) 의 수분에 관한 값으로부터 쓰레기 발열량의 추정값을 산출하는 발열량 추정식이다. 제 2 발열량 추정부 (122) 는, 쓰레기 (G) 의 수분에 관한 값과, 상기 상관 관계 정보에 기초하여, 쓰레기 발열량의 추정값을 산출한다. 제 2 발열량 추정부 (122) 는, 산출된 쓰레기 발열량의 추정값을, 조정 처리부 (PU) 에 출력한다.

여기서 도 4 는, 수분 계측기 (15) 의 검출 결과에 기초하는 쓰레기 발열량의 추정값과, 실기에서 확인된 쓰레기 발열량의 상관 관계를 나타내는 도면이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 수분 계측기 (15) 의 검출 결과에 기초하는 쓰레기 발열량의 추정값과, 실기에서 확인된 쓰레기 발열량 사이에는, 충분히 높은 상관 관계가 있는 것이 본 발명자들에 의해 확인되고 있다. 또, 수분 계측기 (15) 의 검출 결과에 기초하는 쓰레기 발열량의 추정값은, 실기에서 확인된 쓰레기 (G) 의 발열량에 대해 선행한 정보가 되기 때문에, 시간 지연을 고려함으로써, 수분 계측기 (15) 의 검출 결과에 기초하는 쓰레기 발열량의 추정값과, 실기에서 확인된 쓰레기 발열량 사이의 상관 관계를 높일 수 있는 것이 본 발명자들에 의해 확인되고 있다.

(제 1 특징량 추출부)

제 1 특징량 추출부 (123) 에는, 가시광 카메라 (21) 의 촬영 결과 (연소 화염 화상) 가 입력된다. 제 1 특징량 추출부 (123) 는, 입력된 연소 화염 화상에 대해 클러스터링 처리를 실시함으로써, 색 정보에 따라 복수의 색 영역으로 구분된 색 화상 데이터 (IM) (도 5 참조) 로 변환된다. 그리고, 제 1 특징량 추출부 (123) 는, 색 화상 데이터 (IM) 에 기초하여 화염 상태에 관한 특징량을 추출한다.

「화상을 클러스터링 처리에 의해 색 정보에 따라 복수의 색 영역으로 구분한다」 의 일례에 대해 설명한다. 색 정보는 RGB 의 각 색 성분이고, 복수의 색 영역의 각각은, RGB 의 각 색 성분이 서로 중복되지 않게 클러스터링 처리에 의해 설정되어 있다. 제 1 특징량 추출부 (123) 는, 연소 화염 화상을 화소마다 RGB 의 각 색 성분으로 분해하여, 각 화소가 포함되는 색 영역을 결정한다. 또한, 색 정보는, RGB 의 각 색 성분에 한정되지 않고, 휘도나 채도여도 된다.

클러스터링 처리의 알고리즘은, 특별히 한정되지 않고, 공지된 여러 가지 클러스터링 알고리즘을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, k-means 등의 클러스터수를 지정할 수 있는 알고리즘을 사용하여 클러스터링 처리를 실시해도 되고, flowsom 등의 자동적으로 클러스터수를 결정하는 알고리즘을 사용하여 클러스터링 처리를 실시해도 된다.

도 5 는, 색 화상 데이터 (IM) 의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5 에 예시하는 색 화상 데이터 (IM) 에서는, 클러스터링 처리에 의해 7 개의 색 영역 (A) 으로 구분되어 있고, 휘도가 높은 순서로 제 1 색 영역 (A1), 제 2 색 영역 (A2), 제 3 색 영역 (A3), 제 4 색 영역 (A4), 제 5 색 영역 (A5), 제 6 색 영역 (A6), 및 제 7 색 영역 (A7) 을 포함한다. 제 1 색 영역 (A1) ~ 제 7 색 영역 (A7) 의 각각은, 흑백 (그레이 스케일) 의 농담의 값으로 변환되어 있고, 제 1 색 영역 (A1) 으로부터 제 7 색 영역 (A7) 으로 진행됨에 따라 진해진다.

다음으로 「색 화상 데이터 (IM) 로부터 특징량을 추출한다」 의 일례에 대해 설명한다. 제 1 특징량 추출부 (123) 는, 제 1 색 영역 (A1) 으로 구분된 화소수의 합계 (즉 면적) 를 산출하고, 이 합계 화소수를 특징량으로서 추출한다. 예를 들어, 제 1 특징량 추출부 (123) 는, 소정의 시간마다 (예를 들어 매초) 제 1 색 영역 (A1) 의 합계 화소수를 추출한다. 제 1 특징량 추출부 (123) 는, 제 2 색 영역 (A2) 으로부터 제 7 색 영역 (A7) 의 각각에 대해서도 소정의 시간마다의 합계 화소수를 산출하고, 각각의 합계 화소수를 특징량으로서 추출한다. 또한, 본 실시형태에서는, 특징량은, 복수의 색 영역 중 모든 색 영역 (제 1 색 영역 (A1) 으로부터 제 7 색 영역 (A7)) 의 합계 화소수를 포함하지만, 본 개시는 이 형태에 한정되지 않는다. 특징량은, 복수의 색 영역 중의 적어도 1 개의 색 영역의 합계 화소수를 포함하면 된다.

제 1 특징량 추출부 (123) 는, 추출한 화염 상태에 관한 특징량을, 산소 농도 추정부 (124) 에 출력함과 함께, 조정 처리부 (PU) 에 출력한다. 또한, 제 1 특징량 추출부 (123) 에 의해 특징량을 추출하는 수법은, 클러스터링에 한정되지 않고, 다른 수법이어도 된다.

(산소 농도 추정부)

산소 농도 추정부 (124) 에는, 제 1 특징량 추출부 (123) 에 의해 추출된 특징량과, 정보 취득부 (110) 에 의해 취득된 프로세스 데이터의 일부 또는 전부가 입력된다. 산소 농도 추정부 (124) 에 입력되는 프로세스 데이터는, 예를 들어, 바람 상자 압력 센서 (41a) 의 검출 결과, 공기 유량 센서 (56) 의 검출 결과, 방사 온도 센서 (63) 의 검출 결과, 노 내 압력 센서 (64) 의 검출 결과, 급수 유량 센서 (65) 의 검출 결과, 과열기 감온기 유량 센서 (66) 의 검출 결과, 및 가스 농도 센서 (6a) 의 검출 결과 등 중 1 개 이상이다. 산소 농도 추정부 (124) 는, 입력된 특징량 및 프로세스 데이터에 기초하여 기계 학습에 의한 회귀 분석을 실시함으로써, 처리 공간 (V) 의 산소 농도를 추정하기 위한 추정식을 도출한다. 그리고, 산소 농도 추정부 (124) 는, 입력된 특징량 및 프로세스 데이터와 상기 추정식에 기초하여, 처리 공간 (V) 의 산소 농도의 추정값을 실시간으로 산출한다. 산소 농도 추정부 (124) 는, 산출한 산소 농도의 추정값을 난연성 계수 산출부 (125) 에 출력한다. 또한, 산소 농도 추정부 (124) 에 의해 상기 추정식을 도출하는 수법은, 회귀 분석에 한정되지 않고, 다른 수법이어도 된다. 또, 기계 학습의 알고리즘은, 특별히 한정되지 않고, 공지된 여러 가지 알고리즘을 사용하는 것이 가능하다.

(난연성 계수 산출부)

난연성 계수 산출부 (125) 에는, 산소 농도 추정부 (124) 에 의해 산출된 산소 농도의 추정값과, 정보 취득부 (110) 에 의해 취득된 프로세스 데이터의 일부 또는 전부가 입력된다. 산소 농도 추정부 (124) 에 입력되는 프로세스 데이터는, 예를 들어, 방사 온도 센서 (63) 의 검출 결과, 및 피더 (12) 의 이동 속도 등 중 1 개 이상이다. 본 실시형태에서는, 난연성 계수 산출부 (125) 는, 산소 농도의 추정값, 방사 온도 센서 (63) 의 검출 결과, 및 피더 (12) 의 이동 속도의 변화량 등에 기초하여, 처리 공간 (V) 의 연소 상태를 수치화한 난연성 계수를 산출한다. 난연성 계수 산출부 (125) 는, 산출한 난연성 계수를, 조정 처리부 (PU) 에 출력한다. 본 개시에서 「난연성」 이란, 「연소 상황」 을 의미한다.

(화상 변환부)

화상 변환부 (126) 에는, 적외 카메라 (22) 의 촬상 결과 (쓰레기층 화상) 가 입력된다. 화상 변환부 (126) 는, 입력된 쓰레기층 화상에 대해 소정의 화상 처리를 실시하여, 쓰레기층 화상을 단순화한다. 예를 들어, 화상 변환부 (126) 는, 입력된 쓰레기층 화상을 2 치화한다. 2 치화의 수법은, 예를 들어 오츠법이지만, 이것에 한정되지 않는다.

도 6 은, 화상 변환부 (126) 에 의한 처리의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 적외 카메라 (22) 에 의해 촬상된 컬러 화상 (또는 모노크롬 화상) 인 쓰레기층 화상은, 화상 변환부 (126) 에 의해 흑백 화상으로 변환된다. 화상 변환부 (126) 에 의해 얻어진 화상 (예를 들어 흑백 화상) 은, 쓰레기층 높이 검출부 (127) 에 출력된다.

(쓰레기층 높이 검출부)

쓰레기층 높이 검출부 (127) 에는, 화상 변환부 (126) 에 의해 얻어진 화상이 입력된다. 쓰레기층 높이 검출부 (127) 는, 입력된 화상에 기초하여, 노 본체 (20) 의 건조단 (20a) 에 있어서의 쓰레기 (G) 의 높이 (쓰레기층 높이) 를 검출한다.

도 7 은, 쓰레기층 높이 검출부 (127) 에 의한 처리의 일례를 나타내는 도면이다. 쓰레기층 높이 검출부 (127) 는, 화상 변환부 (126) 에 의해 얻어진 화상에 대해, 당해 화상의 일부인 소정의 주목 영역 (R) (도 6 참조) 을 1 지점 이상 (도 6 에 나타내는 예에서는 2 지점) 설정한다. 그리고, 쓰레기층 높이 검출부 (127) 는, 설정한 주목 영역 (R) 의 화상에 대해, 상하 방향 및 좌우 방향으로 분할된 복수의 분할 영역 (Ra) (예를 들어, 주목 영역 (R) 을 상하 방향으로 20 분할, 좌우 방향으로 5 분할된 분할 영역 (Ra)) 을 설정한다 (도 7 중의 (a) 참조). 또한 도 7 에서는, 2 지점의 주목 영역 (R) 의 데이터가 가로로 나열되어 도시되어 있다.

쓰레기층 높이 검출부 (127) 는, 각 분할 영역 (Ra) 에 대해, 흑색이 50 ％ 보다 큰 경우에 당해 분할 영역 (Ra) 에 「1」 을 부여하고, 흑색이 50 ％ 이하인 경우에 당해 분할 영역 (Ra) 에 「0」 을 부여한다 (도 7 중의 (b) 참조). 그리고, 쓰레기층 높이 검출부 (127) 는, 가장 상부에 있는 「1」 의 분할 영역 (Ra) 의 위치를 쓰레기층 높이로서 산출한다. 예를 들어, 도 7 에 나타내는 예에서는, 선 (H) 의 높이 위치를 쓰레기층 높이로서 산출한다. 쓰레기층 높이 검출부 (127) 는, 산출한 쓰레기층 높이를, 피더 공급량 추정부 (129) 에 출력한다.

(제 2 특징량 추출부)

제 2 특징량 추출부 (128) 에는, 적외 카메라 (22) 의 촬상 결과 (쓰레기층 화상) 가 입력된다. 제 2 특징량 추출부 (128) 는, 입력된 쓰레기층 화상에 대해 클러스터링 처리를 실시함으로써, 색 정보에 따라 복수의 색 영역으로 구분된 색 화상 데이터로 변환한다. 그리고, 제 2 특징량 추출부 (128) 는, 상기 색 화상 데이터에 기초하여 쓰레기의 공급 상태에 관한 특징량을 추출한다. 또한, 「화상을 클러스터링 처리에 의해 색 정보에 따라 복수의 색 영역으로 구분한다」 는 것의 처리 방법, 및 클러스터링 처리의 알고리즘은, 예를 들어, 제 1 특징량 추출부 (123) 의 처리 방법 및 알고리즘과 동일하지만, 상이해도 된다.

본 실시형태에서는, 제 2 특징량 추출부 (128) 는, 입력된 쓰레기층 화상을 클러스터링 처리에 의해 복수의 색 영역으로 구분한다. 그리고, 제 2 특징량 추출부 (128) 는, 구분된 각 색 영역의 화소수의 합계 (즉 면적) 를 산출하고, 이 합계 화소수를, 쓰레기 (G) 의 공급 상태에 관한 특징량으로서 추출한다. 제 2 특징량 추출부 (128) 는, 소정의 시간마다 (예를 들어 매초), 각 색 영역의 합계 화소수를 추출한다. 또한, 본 실시형태에서는, 특징량은, 복수의 색 영역 중 모든 색 영역의 합계 화소수를 포함하지만, 본 개시는 이 형태에 한정되지 않는다. 특징량은, 복수의 색 영역 중의 적어도 1 개의 색 영역의 합계 화소수를 포함하면 된다. 제 2 특징량 추출부 (128) 는, 추출한 쓰레기 (G) 의 공급 상태에 관한 특징량을, 피더 공급량 추정부 (129) 에 출력한다. 또한, 제 2 특징량 추출부 (128) 에 의해 특징량을 추출하는 수법은, 클러스터링에 한정되지 않고, 다른 수법이어도 된다.

(피더 공급량 추정부)

피더 공급량 추정부 (129) 에는, 쓰레기층 높이 검출부 (127) 에 의해 산출된 쓰레기층 높이를 나타내는 정보와, 제 2 특징량 추출부 (128) 에 의해 추출된 쓰레기 (G) 의 공급 상태의 특징량을 나타내는 정보가 입력된다. 또, 피더 공급량 추정부 (129) 는, 쓰레기층 높이 및 쓰레기 (G) 의 공급 상태의 특징량과, 피더 (12) 로부터의 쓰레기 (G) 의 공급량의 상관 관계를 나타내는 상관 관계 정보를 갖는다. 상기 상관 관계 정보는, 예를 들어, 쓰레기층 높이 및 쓰레기 (G) 의 공급 상태의 특징량으로부터, 피더 (12) 로부터의 쓰레기 (G) 의 공급량을 산출하는 공급량 추정식이다. 피더 공급량 추정부 (129) 는, 입력된 쓰레기층 높이를 나타내는 정보 및 쓰레기 (G) 의 공급 상태의 특징량과, 상기 상관 관계 정보에 기초하여, 피더 (12) 로부터의 쓰레기 (G) 의 공급량의 추정값을 산출한다. 피더 공급량 추정부 (129) 는, 산출한 쓰레기 (G) 의 공급량의 추정값을, 조정 처리부 (PU) 에 출력한다. 쓰레기 (G) 의 공급량의 추정값은, 「호퍼 (11) 로부터 처리 공간 (V) 으로의 쓰레기 (G) 의 공급 상태를 나타내는 공급 상태 정보」 의 다른 일례이다.

(조정 처리부)

조정 처리부 (PU) 에는, 제 1 발열량 추정부 (121), 제 2 발열량 추정부 (122), 제 1 특징량 추출부 (123), 난연성 계수 산출부 (125), 및 피더 공급량 추정부 (129) 에 의해 산출된 정보, 그리고 정보 취득부 (110) 에 의해 취득된 프로세스 데이터가 입력된다. 이하, 이들을 합쳐서 「입력 정보」 라고 칭한다. 본 실시형태에서는, 조정 처리부 (PU) 에 입력되는 프로세스 데이터는, 예를 들어, 피더 (12) 의 프로세스값 (예를 들어 피더 (12) 의 스트로크 길이 및/또는 피더 (12) 의 이동 속도), 바람 상자 압력 센서 (41a) 의 검출 결과, 공기 유량 센서 (56) 의 검출 결과, 노 내 압력 센서 (64) 의 검출 결과, 방사 온도 센서 (63) 의 검출 결과, 급수 유량 센서 (65) 의 검출 결과, 과열기 감온기 유량 센서 (66) 의 검출 결과, 및 가스 농도 센서 (6a) 의 검출 결과 (예를 들어 산소 농도) 를 포함한다. 또한, 상기 프로세스 데이터의 일부 또는 전부 (예를 들어 피더 (12) 의 프로세스값) 는 생략되어도 된다.

조정 처리부 (PU) 는, 입력 정보에 대해 소정의 처리를 실시함으로써, 입력 정보를 후술하는 주증기 유량 예측 모델 (M) 에 입력되는 데이터로 변환한다. 조정 처리부 (PU) 는, 예를 들어, 전처리부 (PUa) 와, 시간 지연 조정부 (PUb) 를 포함한다.

전처리부 (PUa) 는, 1 개 이상의 입력 정보에 대해 평균화 처리 등의 전처리를 실시한다. 예를 들어, 전처리부 (PUa) 는, 1 개 이상의 입력 정보에 대해, 복수의 검출 시점에서 얻어진 값을 평균화한다. 또한, 전처리부 (PUa) 에 의한 전처리는, 평균화 처리 대신에/더하여, 미분 처리 등이어도 된다. 전처리부 (PUa) 는, 전처리를 실시한 입력 정보를 시간 지연 조정부 (PUb) 에 출력한다.

시간 지연 조정부 (PUb) 는, 각 입력 정보와, 각 입력 정보에 대해 개별적으로 설정된 시간 지연 설정값에 기초하여, 1 개의 데이터 세트 (입력 정보의 집합) 로서 주증기 유량 예측 모델 (M) 에 동시에 입력되는 입력 정보의 시간축 상의 관련지음을 실시한다. 즉, 각 입력 정보의 변화와 주증기 유량의 변화 사이에는 시간 지연이 존재한다. 바꾸어 말하면, 각 입력 정보는, 주증기 유량의 변화에 대해 선행하는 선행 신호가 된다. 예를 들어, 호퍼 (11) 또는 호퍼 (11) 에 가까운 위치에 관련되는 입력 정보는, 처리 공간 (V) 에 가까운 위치에 관련되는 입력 정보와 비교하여, 보다 크게 선행하는 선행 신호가 된다.

도 8 은, 각 입력 정보와 주증기 유량 사이의 상관 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, 각 입력 정보에 대해 시간 지연 설치값의 길이가 복수회 변경되고, 당해 입력 정보와 주증기 유량의 상관 관계가 가장 높아지는 시간 지연 설정값이 선정된다.

예를 들어, 피더 (12) 로부터의 공급량을 나타내는 입력 정보와 주증기 유량의 상관 관계 (도 8 중의 (a) 참조) 는, 시간 지연 설정값으로서 T2 [분] 가 설정된 경우에 가장 높아진다. 바꾸어 말하면, 피더 (12) 로부터의 공급량을 나타내는 입력 정보는, 주증기 유량에 대해 T2 [분] 만큼 선행하는 선행 신호가 된다. 동일하게, 난연성 계수를 나타내는 입력 정보와 주증기 유량의 상관 관계 (도 8 중의 (b) 참조) 는, 시간 지연 설정값으로서 T3 [분] 이 설정된 경우에 가장 높아진다. 바꾸어 말하면, 난연성 계수를 나타내는 입력 정보는, 주증기 유량에 대해 T3 [분] 만큼 선행하는 선행 신호가 된다. 예를 들어, T3 [분] 은, T2 [분] 보다 짧은 시간이다.

도 9 는, 각 입력 정보에 대한 시간 지연 설정값의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9 에 있어서, T1 [분] > T2 [분] > T3 [분] 이다. 단, 이들 관계는 한정되는 것은 아니다. 각 입력 정보에 대한 시간 지연 설정값은, 적절히 설정 가능하다.

시간 지연 조정부 (PUb) 는, 상기 서술한 바와 같은 각 입력 정보에 대한 시간 지연 설정값에 기초하여, 주증기 유량 예측 모델 (M) 에 동시에 입력되는 입력 정보를 관련지음으로써, 장래의 어느 시점에서의 주증기 유량을 예측하기 위한 데이터 세트 (즉, 시간 조정이 실시된 입력 정보의 집합체) 를 생성한다. 조정 처리부 (PU) 는, 시간 지연 조정부 (PUb) 에 의해 생성된 데이터 세트를 출력한다.

<4.3 예측 모델 작성부>

예측 모델 작성부 (130) 에는, 예측 모델 작성 처리 (학습 처리) 에 있어서, 조정 처리부 (PU) 에 의해 생성된 데이터 세트와, 당해 데이터 세트에 대응하는 주증기 유량의 예측값의 정답 데이터의 조합이 학습 데이터로서 입력된다. 예측 모델 작성부 (130) 는, 입력된 학습 데이터에 기초하여 기계 학습을 실시함으로써, 장래 시점의 주증기 유량을 예측하기 위한 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 생성한다. 주증기 유량 예측 모델 (M) 은, 조정 처리부 (PU) 에 의해 생성된 데이터 세트가 입력된 경우에, 장래 시점의 주증기 유량의 예측값을 출력하는 학습이 끝난 모델이다. 주증기 유량 예측 모델 (M) 은, 예를 들어, LSTM (Long Short Term Memory) 또는 XGBoost (eXtreme Gradient Boosting) 등이지만, 이들에 한정되지 않는다. 기계 학습의 알고리즘은, 특별히 한정되지 않고, 공지된 여러 가지 기계 학습의 알고리즘을 사용하는 것이 가능하다.

본 실시형태에서는, 예측 모델 작성부 (130) 는, 서로 상이한 복수의 장래 시점의 주증기 유량을 예측하는 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 생성한다. 예를 들어, 예측 모델 작성부 (130) 는, 60 초 앞, 120 초 앞, 및 180 초 앞의 주증기 유량의 예측값을 각각 출력하는 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 생성한다. 또한, 예측 모델 작성부 (130) 는, 상기 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 생성하는 것 대신에, 복수의 장래 시점에 각각 대응하는 복수의 예측값을 출력하는 1 개의 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 생성해도 된다.

또, 예측 모델 작성부 (130) 는, 학습 기간 (학습 데이터의 축적 기간) 을 가변시켜, 길이가 상이한 복수의 학습 기간의 학습 데이터에 기초하는 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 생성한다. 예를 들어, 예측 모델 작성부 (130) 는, 1 일분의 학습 데이터, 2 일분의 학습 데이터, …, 7 일분의 학습 데이터에 각각 대응하는 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 생성한다.

<4.4 예측 모델 판정부>

예측 모델 판정부 (140) 는, 예측 모델 작성부 (130) 에 의해 생성된 복수의 학습 기간에 대응하는 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 에 대해 평가를 실시하여, 증기 유량 예측부 (150) 에서 사용하는 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 선정한다.

도 10 은, 예측 모델 판정부 (140) 에 의한 평가 처리의 일례를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, 예측 모델 판정부 (140) 는, 제곱 평균 제곱근 오차 (RMSE : Root Mean Square Error) 와, 평균 절대 스케일 오차 (MASE : Mean Absolute scale Error) 등의 정밀도 지표에 기초하여, 복수의 학습 기간에 대응하는 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 에 대해 평가를 실시한다. 본 실시형태에서는, 각 학습 기간에 대응하는 주증기 유량 예측 모델 (M) 로서, 60 초 앞, 120 초 앞, 및 180 초 앞의 주증기 유량을 각각 예측하는 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 의 세트가 평가된다. 그리고, 복수의 학습 기간에 대응하는 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 중에서, 복수의 장래 시점 (60 초 앞, 120 초 앞, 및 180 초 앞) 의 예측 정밀도가 종합적으로 가장 높아지는 학습 기간에 대응하는 주증기 유량 예측 모델 (M) 의 세트가 선정된다. 도 10 에 나타내는 예에서는, 5 일분의 학습 기간에 대응하는 주증기 유량 예측 모델 (M) 의 세트가 선택된다. 예측 모델 판정부 (140) 에 의해 선택된 주증기 유량 예측 모델 (M) 은, 증기 유량 예측부 (150) 에 출력된다. 또한 도 10 중에 있어서의 S1 ∼ S7 의 값은, RMSE 또는 MASE 의 계산식에 기초하여 구체적으로 산출된 값이고, S1 < S2 < S3 < S4 < S5 < S6 < S7 인 예를 나타낸다.

<4.5 주증기 유량 예측부>

증기 유량 예측부 (150) 는, 소각 설비 (SF) 의 운전 단계에 있어서, 조정 처리부 (PU) 에 의해 생성된 데이터 세트와, 예측 모델 판정부 (140) 에 의해 선택된 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 사용하여, 장래 시점에 있어서의 주증기 유량의 예측값을 도출한다. 본 실시형태에서는, 60 초 앞, 120 초 앞, 및 180 초 앞의 주증기 유량을 각각 예측하는 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 이 사용되고, 60 초 앞, 120 초 앞, 및 180 초 앞의 주증기 유량의 예측값이 도출된다. 증기 유량 예측부 (150) 는, 소정의 주기 (예를 들어 매초나 10 초마다) 로 주증기 유량의 예측값을 도출한다. 증기 유량 예측부 (150) 는, 도출된 주증기 유량의 예측값을, 제어부 (160) 에 출력한다.

<4.6 제어부>

제어부 (160) 는, 증기 유량 예측부 (150) 에 의해 도출된 주증기 유량의 예측값 (예를 들어, 60 초 앞, 120 초 앞, 및 180 초 앞의 예측값) 에 기초하여, 처리 공간 (V) 의 연소 제어를 실시한다. 구체적으로는, 제어부 (160) 는, 처리 공간 (V) 의 연소 상태의 변동량이 작아지도록, 제어 대상 장치 (S) 를 제어한다.

도 11 은, 제어부 (160) 에 의한 제어 내용의 일례를 나타내는 도면이다. 제어부 (160) 는, 주증기 유량의 장래적인 예측값 (예를 들어, 60 초 앞, 120 초 앞, 및 180 초 앞의 예측값 중 어느 것) 이 미리 설정된 하한 임계값 (TH1) 을 하회하는 경우에, 장래적으로 연소 부족이 발생한다고 판정하고, 연소를 촉진시키는 제어를 실시한다. 또, 제어부 (160) 는, 주증기 유량의 장래적인 예측값 (예를 들어, 60 초 앞, 120 초 앞, 및 180 초 앞의 예측값 중 어느 것) 이 미리 설정된 상한 임계값 (TH2) 을 상회하는 경우, 장래적으로 연소 과다가 발생한다고 판정하고, 연소를 억제하는 제어를 실시한다.

본 실시형태에서는, 설정값 (기준값) 에 대한 예측값의 편차에 기초하여 제어 지시가 출력되기 때문에, 주증기 유량의 변동을 억제할 수 있다. 즉 본 실시형태에서는, 주증기 유량의 실측값이 하한 임계값 (TH1) 또는 상한 임계값 (TH2) 에 도달한 시점 (도 11 중의 A 점) 이 아니라, 주증기 유량의 장래 시점의 예측값이 하한 임계값 (TH1) 또는 상한 임계값 (TH2) 에 도달한 시점 (도 11 중의 B 점) 에서 연소 제어를 변경하는 제어 지시가 출력된다. 예측값에 기초하여 제어가 실시되는 경우의 주증기 유량의 변동 (도 11 중의 2 점 쇄선을 참조) 은, 실측값에 기초하여 제어가 실시되는 경우의 주증기 유량의 변동 (도 11 중에 실선을 참조) 과 비교하여 작아진다.

구체적으로는, 제어부 (160) 는, 피더 제어부 (161), 공기 공급 제어부 (162), 및 화격자 제어부 (163) 를 포함한다. 각 제어부는, 예를 들어 PI 제어 (비례 적분 제어) 를 실시한다. 단, 제어 알고리즘은, PI 제어에 한정되지 않고, 공지된 여러 가지 제어 알고리즘을 사용하는 것이 가능하다.

피더 제어부 (161) 는, 피더 (12) 의 움직임을 나타내는 프로세스값을 압출 장치 (13) 로부터 취득하고, 예를 들어 PI 제어에 기초하여 피더 (12) 에 관한 제어 지시값을 생성한다. 피더 제어부 (161) 는, 생성된 제어 지시값을 압출 장치 (13) 에 출력함으로써, 피더 (12) 의 움직임을 제어하여, 처리 공간 (V) 에 대한 쓰레기 (G) 의 공급량을 제어한다. 예를 들어, 피더 제어부 (161) 는, 연소를 촉진하는 경우에 쓰레기 (G) 의 공급량을 증가시킨다. 한편으로, 피더 제어부 (161) 는, 연소를 억제하는 경우에 쓰레기 (G) 의 공급량을 감소시킨다.

공기 공급 제어부 (162) 는, 송풍기 (51) 의 회전수 및/또는 댐퍼 (55) 의 개도에 관한 프로세스값을 송풍기 (51) 또는 댐퍼 (55) 로부터 취득하고, 예를 들어 PI 제어에 기초하여 송풍기 (51) 및/또는 댐퍼 (55) 에 관한 제어 지시값을 생성한다. 공기 공급 제어부 (162) 는, 생성된 제어 지시값을 송풍기 (51) 및/또는 댐퍼 (55) 에 출력함으로써, 송풍기 (51) 및/또는 댐퍼 (55) 를 제어하여, 처리 공간 (V) 에 대한 공기 (예를 들어 연소 공기) 의 공급량을 제어한다. 예를 들어, 공기 공급 제어부 (162) 는, 연소를 촉진하는 경우에 공기의 공급량을 증가시킨다. 한편으로, 공기 공급 제어부 (162) 는, 연소를 억제하는 경우에 공기의 공급량을 감소시킨다.

화격자 제어부 (163) 는, 화격자 (31) 의 이동 속도에 관한 프로세스 데이터를 화격자 구동 장치 (32) 로부터 취득하고, 예를 들어 PI 제어에 기초하여 화격자 (31) 에 관한 제어 지시값을 생성한다. 화격자 제어부 (163) 는, 생성된 제어 지시값을 화격자 구동 장치 (32) 에 출력함으로써, 화격자 (31) 를 제어하여, 쓰레기 (G) 의 교반 상태를 제어한다. 예를 들어, 화격자 제어부 (163) 는, 연소를 촉진하는 경우에 화격자 (31) 의 이동 속도를 증가시킨다. 한편으로, 화격자 제어부 (163) 는, 연소를 억제하는 경우에 화격자 (31) 의 이동 속도를 감소시킨다.

<5 처리의 흐름>

다음으로, 상기 서술한 제어 장치 (100) 에 있어서의 처리의 흐름의 일례에 대해 설명한다. 단, 이하에 설명하는 처리의 차례는, 이하의 예에 한정되지 않고, 적절히 교체되어도 된다.

<5.1 예측 모델의 작성>

먼저, 주증기 유량 예측 모델 (M) 의 작성 처리 (학습 처리) 에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 주증기 유량 예측 모델 (M) 의 작성 처리는, 후술하는 소각 설비 (SF) 의 운전 단계에 있어서도 병행하여 실행된다.

도 12 는, 예측 모델의 작성 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다. 먼저, 정보 취득부 (110) 는, 각종 센서의 검출 결과 및 프로세스 데이터를 취득한다 (S101). 다음으로, 데이터 변환부 (120) 는, 정보 취득부 (110) 에 의해 취득된 각종 센서의 검출 결과 및 프로세스 데이터에 기초하여, 주증기 유량 예측 모델 (M) 에 입력하는 데이터 세트를 생성한다 (S102). 즉, 데이터 변환부 (120) 는, 각종 추정식을 사용한 계산이나 클러스터링을 실시하여, 그것들에서 얻어진 입력 정보에 대해 시간 지연에 관한 조정 처리 등을 실시함으로써, 데이터 세트를 생성한다.

다음으로, 예측 모델 작성부 (130) 는, 데이터 변환부 (120) 에 의해 생성된 데이터 세트를, 복수일에 걸쳐 축적한다 (S103). 그리고, 예측 모델 작성부 (130) 는, 학습 기간 (학습 데이터의 축적 기간) 을 가변시켜, 길이가 상이한 복수의 학습 기간의 학습 데이터에 기초하는 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 생성한다 (S104).

다음으로, 예측 모델 판정부 (140) 는, 예측 모델 작성부 (130) 에 의해 생성된 학습 기간이 상이한 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 에 대해 평가를 실시하여, 증기 유량 예측부 (150) 에서 사용하는 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 선정한다 (S105). 본 실시형태에서는, 예측 모델 판정부 (140) 는, 예측 모델 작성부 (130) 에 의해 새롭게 생성된 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 중에, 증기 유량 예측부 (150) 에서 현재 사용 중인 주증기 유량 예측 모델 (M) 보다 예측 정밀도가 높아지는 주증기 유량 예측 모델 (M) 이 있는지의 여부를 판정한다.

그리고, 새롭게 생성된 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 중에 현재 사용 중인 주증기 유량 예측 모델 (M) 보다 예측 정밀도가 높아지는 주증기 유량 예측 모델 (M) 이 없는 경우 (S105 : NO), S103 의 처리 전으로 되돌아가, S103 및 S104 의 처리가 다시 실시된다. 한편으로, 새롭게 생성된 복수의 주증기 유량 예측 모델 (M) 중에 현재 사용 중인 주증기 유량 예측 모델 (M) 보다 예측 정밀도가 높아지는 주증기 유량 예측 모델 (M) 이 있는 경우 (S106 : YES), 예측 모델 판정부 (140) 는, 예측 정밀도가 높아지는 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 증기 유량 예측부 (150) 에 출력하여, 사용하는 주증기 유량 예측 모델 (M) 을 갱신시킨다 (S107). 이상 설명한 S101 내지 S107 의 처리는, 소각 설비 (SF) 의 운전 단계에 있어서 반복 실행된다.

<5.2 연소 설비의 운전 단계의 처리>

다음으로, 소각 설비 (SF) 의 운전 단계의 처리에 대해 설명한다.

도 13 은, 연소 설비의 운전 단계의 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다. 먼저, 정보 취득부 (110) 는, 각종 센서의 검출 결과 및 프로세스 데이터를 취득한다 (S201). 다음으로, 데이터 변환부 (120) 는, 정보 취득부 (110) 에 의해 취득된 각종 센서의 검출 결과 및 프로세스 데이터에 기초하여, 주증기 유량 예측 모델 (M) 에 입력하기 위한 데이터 세트를 생성한다 (S202). 데이터 변환부 (120) 는, 생성된 데이터 세트를 증기 유량 예측부 (150) 에 출력한다.

다음으로, 증기 유량 예측부 (150) 는, 데이터 변환부 (120) 로부터 수취하는 데이터 세트와, 주증기 유량 예측 모델 (M) 에 기초하여, 장래 시점의 주증기 유량의 예측값을 도출한다 (S203). 증기 유량 예측부 (150) 는, 도출한 장래 시점의 주증기 유량의 예측값을 제어부 (160) 에 출력한다. 다음으로, 제어부 (160) 는, 주증기 유량의 예측값에 기초하여, 제어 대상 장치 (S) 의 제어량을 도출한다 (S204). 그리고, 제어부 (160) 는, 도출한 제어량에 기초하는 제어 지시값을 제어 대상 장치 (S) 에 출력한다 (S205). 이상 설명한 S201 내지 S205 의 처리는, 소각 설비 (SF) 의 운전 단계에 있어서 반복 실행된다.

<6. 작용 효과>

주증기 유량은, 쓰레기 (G) 의 공급 상태나 쓰레기 (G) 의 성상에 의해 크게 변동되는 경우가 있다. 이 때문에, 연소 공정 이후의 정보로부터 예측을 실시하는 경우, 주증기 유량의 예측 정밀도를 높이는 것이 어려운 경우가 있다.

한편으로, 본 실시형태에서는, 제어 장치 (100) 는, 소각 설비 (SF) 내의 처리 공간 (V) 에 공급되기 전의 쓰레기 (G) 에 관한 정보를 취득하는 정보 취득부 (110) 와, 정보 취득부 (110) 에 의해 취득된 상기 정보를 포함하는 예측용 정보에 기초하여, 소각 설비 (SF) 의 배열 회수 보일러 (3) 에서 생성되는 주증기 유량을 예측하는 증기 유량 예측부 (150) 와, 증기 유량 예측부 (150) 에 의해 예측된 주증기 유량에 기초하여 연소 제어를 실시하는 제어부 (160) 를 구비한다.

이와 같은 구성에 의하면, 처리 공간 (V) 에 공급되기 전의 쓰레기 (G) 에 관한 정보에 기초하여 주증기 유량이 예측되기 때문에, 주증기 유량을 높은 정밀도로 예측하는 것이 가능해진다. 이로써, 제어 장치 (100) 는, 주증기 유량의 고정밀도의 예측값에 기초하여 연소 제어를 실시하는 것이 가능해진다. 그 결과, 주증기 유량의 변동폭을 억제할 수 있다.

도 14 는, 본 실시형태에 관련된 예측값과 실측값의 비교 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 도 14 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (100) 에 의한 주증기 유량의 예측값은, 주증기 유량의 실측값의 변동에 대해 높은 정밀도로 추종하고 있는 것을 확인할 수 있다. 또 본 실시형태의 제어 장치 (100) 에 의한 주증기 유량의 예측값에 의하면, 연소 공정 이후의 정보만으로부터 예측을 실시하는 경우와 비교하여, 예측 정밀도가 개선되는 것이 본 발명자들에 의해 확인되고 있다.

<7. 변형예>

상기 서술한 실시형태에서는, 각 입력 정보에 대해 개별적으로 설정된 시간 지연 설정값은, 각 입력 정보와 주증기 유량의 상관 관계가 가장 높아지는 시간 지연 설정값이 선정되어 설정된 후, 설정된 시간 지연 설정값이 고정값으로서 사용된다. 그러나, 시간 지연 조정부 (PUb) 는, 소정의 주기로, 각 입력 정보와 주증기 유량의 상관 관계를 다시 계산하고, 각 입력 정보와 주증기 유량의 상관 관계가 보다 높아지도록 시간 지연 설정값을 변경해도 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 쓰레기 (G) 의 성상이 계절이나 그 밖의 요인에 의해 바뀌는 경우에도, 주증기 유량의 예측 정밀도를 더욱 높일 수 있는 경우가 있다.

(그 밖의 실시형태)

이상, 본 개시의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세히 서술했지만, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.

도 14 는, 본 실시형태에 관련된 컴퓨터 (1100) 의 구성을 나타내는 하드웨어 구성도이다. 컴퓨터 (1100) 는, 예를 들어, 프로세서 (1110), 메인 메모리 (1120), 스토리지 (1130), 인터페이스 (1140) 를 구비한다.

상기 서술한 제어 장치 (100) 의 각 기능부는, 컴퓨터 (1100) 에 실장된다. 그리고, 상기 서술한 각 기능부의 동작은, 프로그램의 형식으로 스토리지 (1130) 에 기억되어 있다. 프로세서 (1110) 는, 프로그램을 스토리지 (1130) 로부터 판독 출력하여 메인 메모리 (1120) 에 전개하고, 당해 프로그램에 따라서 상기 처리를 실행한다. 또, 프로세서 (1110) 는, 프로그램에 따라서, 상기 서술한 각 기능부가 사용하는 기억 영역을 메인 메모리 (1120) 에 확보한다.

프로그램은, 컴퓨터 (1100) 에 발휘시키는 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 된다. 예를 들어, 프로그램은, 스토리지 (1130) 에 이미 기억되어 있는 다른 프로그램과의 조합, 또는 다른 장치에 실장된 다른 프로그램과의 조합에 의해 기능을 발휘시키는 것이어도 된다. 또, 컴퓨터 (1100) 는, 상기 구성에 더하여, 또는 상기 구성 대신에 PLD (Programmable Logic Device) 등의 커스텀 LSI (Large Scale Integrated Circuit) 를 구비해도 된다. PLD 의 예로는, PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device), FPGA (Field Programmable Gate Array) 를 들 수 있다. 이 경우, 프로세서 (1110) 에 의해 실현되는 기능의 일부 또는 전부가 당해 집적 회로에 의해 실현되어도 된다.

스토리지 (1130) 의 예로는, 자기 디스크, 광자기 디스크, 반도체 메모리 등을 들 수 있다. 스토리지 (1130) 는, 컴퓨터 (1100) 의 버스에 직접 접속된 내부 미디어여도 되고, 인터페이스 (1140) 또는 통신 회선을 통해서 컴퓨터 (1100) 에 접속되는 외부 미디어여도 된다. 또, 이 프로그램이 통신 회선에 의해 컴퓨터 (1100) 에 배신되는 경우, 배신을 받은 컴퓨터 (1100) 가 당해 프로그램을 메인 메모리 (1120) 에 전개하고, 상기 처리를 실행해도 된다. 또, 당해 프로그램은, 전술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 된다. 또한, 당해 프로그램은, 전술한 기능을 스토리지 (1130) 에 이미 기억되어 있는 다른 프로그램과의 조합으로 실현하는 것, 이른바 차분 파일 (차분 프로그램) 이어도 된다.

<부기>

각 실시형태에 기재된 제어 장치 (100) 는, 예를 들어 이하와 같이 파악된다.

(1) 제 1 양태에 관련된 제어 장치 (100) 는, 소각 설비 (SF) 내의 처리 공간 (V) 에 공급되기 전의 피소각물 (G) 에 관한 정보를 취득하는 정보 취득부 (110) 와, 정보 취득부 (110) 에 의해 취득된 상기 정보를 포함하는 예측용 정보에 기초하여, 소각 설비 (SF) 의 배열 회수 보일러 (3) 에서 생성되는 주증기 유량을 예측하는 증기 유량 예측부 (150) 와, 증기 유량 예측부 (150) 에 의해 예측된 주증기 유량에 기초하여 연소 제어를 실시하는 제어부 (160) 를 구비한다. 또한 「예측용 정보」 란, 예측 전용의 정보라는 의미가 아니라, 예측에 제공할 수 있는 정보라는 넓은 개념의 의미로 사용하고 있다. 즉, 예측용 정보란, 주증기 유량의 예측과는 상이한 목적을 주목적으로 하여 수집 또는 기억되어 있는 정보여도 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 처리 공간 (V) 에 공급되기 전의 피소각물 (G) 에 관한 정보에 기초하여 주증기 유량이 예측되기 때문에, 주증기 유량을 높은 정밀도로 예측하는 것이 가능해진다. 이로써, 제어 장치 (100) 는, 주증기 유량의 고정밀도의 예측값에 기초하여 연소 제어를 실시하는 것이 가능해진다.

(2) 제 2 양태에 관련된 제어 장치 (100) 는, 상기 제 1 양태의 제어 장치 (100) 로서, 상기 정보는, 피소각물 (G) 의 성상에 관한 정보를 포함한다. 「피소각물 (G) 의 성상에 관한 정보」 는, 예를 들어, 피소각물 (G) 의 수분에 관한 값 (수분율 또는 수분량 등), 피소각물 (G) 의 중량, 피소각물 (G) 의 높이, 피소각물 (G) 의 체적, 피소각물 (G) 의 밀도 (부피 밀도 또는 진밀도), 및 피소각물 (G) 의 발열량 중 1 개 이상이다.

이와 같은 구성에 의하면, 주증기 유량에 영향을 미치는 피소각물 (G) 의 성상을 반영시켜 주증기 유량을 예측할 수 있다. 이로써, 주증기 유량을 더욱 높은 정밀도로 예측할 수 있다.

(3) 제 3 양태에 관련된 제어 장치 (100) 는, 상기 제 1 또는 제 2 양태의 제어 장치 (100) 로서, 상기 정보는, 상기 소각 설비 (SF) 의 호퍼 (11) 내에서의 피소각물 (G) 의 퇴적 상태를 나타내는 퇴적 상태 정보를 포함한다.

이와 같은 구성에 의하면, 주증기 유량에 대해 영향을 미치는 호퍼 (11) 내에서의 피소각물 (G) 의 퇴적 상태를 반영시켜 주증기 유량을 예측할 수 있다. 이로써, 주증기 유량을 더욱 높은 정밀도로 예측할 수 있다.

(4) 제 4 양태에 관련된 제어 장치 (100) 는, 상기 제 3 양태의 제어 장치 (100) 로서, 상기 퇴적 상태 정보는, 소각 설비 (SF) 에 있어서의 피소각물 (G) 의 반송 방향 (D) 의 하류측으로부터, 처리 공간 (V) 의 화염을 투과하여 호퍼 (11) 의 출구부 (11b) 가 촬상된 적외 화상을 포함한다.

이와 같은 구성에 의하면, 적외 화상에 기초하여 호퍼 (11) 내에서의 피소각물 (G) 의 퇴적 상태를 보다 높은 정밀도로 반영시킬 수 있다. 이로써, 주증기 유량을 더욱 높은 정밀도로 예측할 수 있다.

(5) 제 5 양태에 관련된 제어 장치 (100) 는, 상기 제 1 내지 제 4 양태 중 어느 하나의 제어 장치 (100) 로서, 상기 정보는, 소각 설비 (SF) 의 호퍼 (11) 로부터 처리 공간 (V) 으로의 피소각물 (G) 의 공급 상태를 나타내는 공급 상태 정보를 포함한다.

이와 같은 구성에 의하면, 주증기 유량에 대해 영향을 미치는 호퍼 (11) 로부터 처리 공간 (V) 으로의 피소각물 (G) 의 공급 상태를 반영시켜 주증기 유량을 예측할 수 있다. 이로써, 주증기 유량을 더욱 높은 정밀도로 예측할 수 있다.

(6) 제 6 양태에 관련된 제어 장치 (100) 는, 상기 제 1 내지 제 5 양태 중 어느 하나의 제어 장치 (100) 로서, 상기 정보에 포함되거나 또는 상기 정보로부터 얻어지는, 소각 설비 (SF) 의 호퍼 (11) 내에서의 피소각물 (G) 의 밀도 또는 호퍼 (11) 내에서의 피소각물 (G) 의 수분 계측 결과에 기초하여 피소각물 (G) 의 저위 발열량을 추정하는 발열량 추정부 (제 1 발열량 추정부 (121) 또는 제 2 발열량 추정부 (122)) 를 추가로 구비하고, 증기 유량 예측부 (150) 는, 상기 발열량 추정부에 의해 추정된 저위 발열량에 기초하여 주증기 유량을 예측한다.

이와 같은 구성에 의하면, 호퍼 (11) 내에서의 피소각물 (G) 의 밀도 또는 수분 계측 결과로부터 추정되는 피소각물 (G) 의 저위 발열량을 반영시켜 주증기 유량을 예측할 수 있다. 이로써, 주증기 유량을 더욱 높은 정밀도로 예측할 수 있다.

(7) 제 7 양태에 관련된 제어 방법은, 소각 설비 (SF) 내의 처리 공간 (V) 에 공급되기 전의 쓰레기 (G) 에 관한 정보를 취득하고, 취득한 상기 정보를 포함하는 예측용 정보에 기초하여, 소각 설비 (SF) 의 배열 회수 보일러 (3) 에서 생성되는 주증기 유량을 예측하고, 예측한 주증기 유량에 기초하여 연소 제어를 실시하는 것을 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, 제 1 양태에 관련된 제어 장치 (100) 와 동일하게, 주증기 유량의 고정밀도의 예측값에 기초하여 연소 제어를 실시하는 것이 가능해진다.

(8) 제 8 양태에 관련된 프로그램은, 컴퓨터에, 소각 설비 (SF) 내의 처리 공간 (V) 에 공급되기 전의 쓰레기 (G) 에 관한 정보를 취득시키고, 취득시킨 상기 정보를 포함하는 예측용 정보에 기초하여, 소각 설비 (SF) 의 배열 회수 보일러 (3) 에서 생성되는 주증기 유량을 예측시키고, 예측시킨 주증기 유량에 기초하여 연소 제어를 실시하게 하는 것을 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, 제 1 양태에 관련된 제어 장치 (100) 와 동일하게, 주증기 유량의 고정밀도의 예측값에 기초하여 연소 제어를 실시하는 것이 가능해진다.

산업상 이용가능성

본 개시는, 예를 들어 도시 쓰레기, 산업 폐기물, 또는 바이오매스 등의 소각 설비를 제어하기 위한 제어 장치에 관한 것이다. 본 개시의 제어 장치에 의하면, 주증기 유량의 고정밀도의 예측값에 기초하여 연소 제어를 실시할 수 있다.

SF : 소각 설비
G : 피소각물 (쓰레기)
1 : 크레인
2 : 소각로
3 : 배열 회수 보일러
4 : 감온탑
5 : 집진 장치
6 : 연도
7 : 연돌
10 : 공급 기구
11 : 호퍼
11a : 입구부
11b : 출구부
12 : 피더
13 : 압출 장치
14 : 물체 계측기
15 : 수분계 측기
20 : 노 본체
20a : 건조단
20b : 연소단
20c : 후연소단
V : 처리 공간
21 : 가시광 카메라
22 : 적외 카메라
30 : 스토커
31 : 화격자
32 : 화격자 구동 장치
41 : 바람 상자
41a : 바람 상자 압력 센서
50 : 송풍 기구
51 : 송풍기
52 : 일차 공기 라인
53 : 공기 예열기
54 : 이차 공기 라인
55 : 댐퍼
56 : 공기 유량 센서
61 : 보일러 본체
62 : 관로
63 : 방사 온도 센서
64 : 노 내 압력 센서
65 : 급수 유량 센서
66 : 과열기 감온기 유량 센서
100 : 제어 장치
110 : 정보 취득부
120 : 데이터 변환부
130 : 예측 모델 작성부
140 : 예측 모델 판정부
150 : 증기 유량 예측부
160 : 제어부

Claims (6)

1. 소각 설비 내의 처리 공간에 공급되기 전의 피소각물에 관한 정보를 취득하는 정보 취득부와,
   상기 정보 취득부에 의해 취득된 상기 정보를 포함하는 예측용 정보에 기초하여, 상기 소각 설비의 보일러에서 생성되는 주증기 유량을 예측하는 증기 유량 예측부와,
   상기 증기 유량 예측부에 의해 예측된 상기 주증기 유량에 기초하여 연소 제어를 실시하는 제어부를 구비하는 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 정보는, 상기 피소각물의 성상에 관한 정보를 포함하는, 제어 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 정보는, 상기 소각 설비의 호퍼 내에서의 상기 피소각물의 퇴적 상태를 나타내는 퇴적 상태 정보를 포함하는, 제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 퇴적 상태 정보는, 상기 소각 설비에 있어서의 상기 피소각물의 반송 방향의 하류측으로부터, 상기 처리 공간의 화염을 투과하여 상기 호퍼의 출구부가 촬상된 적외 화상을 포함하는, 제어 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 정보는, 상기 소각 설비의 호퍼로부터 상기 처리 공간으로의 상기 피소각물의 공급 상태를 나타내는 공급 상태 정보를 포함하는, 제어 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 정보에 포함되는 또는 상기 정보로부터 얻어지는, 상기 소각 설비의 호퍼 내에서의 상기 피소각물의 밀도 또는 상기 호퍼 내에서의 상기 피소각물의 수분 계측 결과에 기초하여 상기 피소각물의 저위 발열량을 추정하는 발열량 추정부를 추가로 구비하고,
   상기 증기 유량 예측부는, 상기 발열량 추정부에 의해 추정된 상기 저위 발열량에 기초하여 상기 주증기 유량을 예측하는, 제어 장치.

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