TWI819707B - 焚化爐設備之控制裝置 - Google Patents

Abstract

為了提供讓焚化爐設備的燃燒穩定化之控制裝置。 焚化爐設備之控制裝置，係具有：將被焚化物一邊燃燒一邊搬運之爐本體、及對前述爐供應燃燒用空氣之燃燒用空氣供應部，且具備燃燒用空氣控制部，燃燒用空氣控制部係根據供應給前述爐之被焚化物的供應量或發熱量，在前述被焚化物投入前述爐內之前進行前述燃燒用空氣的控制。

Description

焚化爐設備之控制裝置

本發明係關於焚化爐設備之控制裝置。

一般是在垃圾焚化設備附設料斗，用起重機投入料斗內的垃圾，藉由配設在料斗下部之給料裝置依序供應給焚化爐。在專利文獻1揭示一種控制裝置，根據投入垃圾焚化設備的料斗之垃圾的體積和重量來計算垃圾的比重，將垃圾的供應容積乘上垃圾的比重，藉此計算供應給焚化爐內之垃圾的供應重量，進而從垃圾的供應重量計算熱輸入量，以使每單位時間之熱輸入量成為一定的方式進行將垃圾供應給焚化爐內的控制。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特許第6779779號公報

[發明所欲解決之問題]

在專利文獻1，是設定從投入料斗起到供應給焚化爐為止所需的時間範圍(例如1~2小時)，將在所設定的時間範圍內的過去投入料斗之垃圾的比重之平均值乘上垃圾的供應容積，藉此計算焚化爐內之垃圾的供應重量。為了讓爐內的燃燒狀態穩定化，較佳為更準確地推定垃圾的供應量、或替代其之控制量，並將與所推定的供應量等對應之控制提前實行。

本發明是為了提供可解決上述問題的焚化爐設備之控制裝置。 [解決問題之技術手段]

本發明的控制裝置是焚化爐設備之控制裝置，其係具有：將被焚化物一邊燃燒一邊搬運的爐、及對前述爐供應燃燒用空氣之燃燒用空氣供應部，且具備燃燒用空氣控制部及算出部，前述燃燒用空氣控制部，係根據供應給前述爐之被焚化物的供應量或發熱量，在前述被焚化物投入前述爐內之前進行前述燃燒用空氣的控制，前述算出部，藉由三維量測偵測料斗內之前述被焚化物的高度變化，根據前述被焚化物的高度變化計算投入前述料斗之前述被焚化物的體積，從投入前述料斗之前述被焚化物的重量和前述體積計算密度，進行從在過去的一定期間供應給前述爐之前述被焚化物的密度推定之前述發熱量和實際量測的前述發熱量之相關性比較，推定從前述被焚化物投入前述料斗到供應給前述爐為止之滯留時間，根據前述被焚化物的壓密、前述料斗內之前述被焚化物的分布、供應給前述爐內之被焚化物的比率，來算出在前述滯留時間後供應給前述爐內之前述被焚化物的供應量或發熱量，前述燃燒用空氣控制部，在從前述被焚化物投入前述料斗起算比經過藉由前述算出部所推定的前述滯留時間提早既定時間之前，根據該被焚化物的供應量或發熱量進行前述燃燒用空氣的控制。 [發明之效果]

依據上述焚化爐設備的控制裝置，可將垃圾焚化設備之爐內的燃燒狀態穩定化。

以下，針對實施形態的垃圾焚化設備，參照圖式做說明。在以下的說明，對於具有同一或類似的功能之構成賦予同一符號。而且，會有將該等構成的重複說明予以省略的情況。「XX或YY」並不限定於XX和YY中之任一方的情況，也包含XX和YY雙方的情況。針對這點，在選擇性要素為3個以上的情況也是同樣的。「XX」及「YY」是任意的要素(例如任意的資訊)。

(系統構成) 圖1係顯示各實施形態的垃圾焚化設備的一例之圖。 垃圾焚化設備100係具備：供垃圾投入之料斗1、將投入料斗1的垃圾往下部導引之滑槽2、將通過滑槽2供應的垃圾供應到燃燒室6內之給料器10、接收由給料器10所供應的垃圾且一邊將垃圾移送一邊進行乾燥和燃燒之爐篦3、將垃圾燃燒之燃燒室6、將灰排出之灰出口7、供應空氣之送風機4、將由送風機4所供應的空氣往爐篦3的各部導引之複數個風箱5A~5E、將由送風機4所供應的空氣往燃燒室6(二次燃燒室6B)直接供應之管路14、鍋爐9、搬運垃圾之起重機17、從料斗1的上方偵測垃圾的表面之感測器15、以及拍攝燃燒室6內的樣子之影像感測器16。

起重機17是從垃圾坑(未圖示)將垃圾抓取並搬運而投入料斗1。在起重機17設置重量計17a。重量計17a量測起重機17所搬運之垃圾的重量。重量計17a與控制裝置20連接，重量計17a所量測的重量、亦即投入料斗1之垃圾的重量，送往控制裝置20。在料斗1的上方，以可偵測投入料斗1並積存之垃圾之表面全體的方式設置感測器15。感測器15是為了偵測投入料斗1之垃圾的體積、積存於料斗1及滑槽2之垃圾的高度而設置的。感測器15是例如LiDAR(光達：Light Detection and Ranging)裝置。LiDAR技術，是將雷射光等朝向對象物一邊掃描一邊照射，根據反射光的亮度來量測離對象物的距離、方向等。利用LiDAR，朝向所積存之垃圾的表面全體將雷射光一邊掃描一邊照射，藉此可對垃圾的表面全體量測從感測器15起算的距離。藉此，可偵測堆積於料斗1及滑槽2之垃圾的高度。又根據從起重機17往料斗1內將垃圾投下前後之垃圾的高度之差，可計算往料斗1投下之垃圾的體積。感測器15與控制裝置20連接，感測器15所量測的量測值送往控制裝置20。

給料器10，是將通過滑槽2供應的垃圾推出，藉此將垃圾往爐篦3供應之給料裝置。給料器10反覆進行：將垃圾往燃燒室6側推出的動作、返回原先位置的動作。控制裝置20，藉由控制給料器10之推出動作和返回動作來調整往燃燒室6之垃圾供應量。爐篦3係設置於滑槽2及燃燒室6的底部且用於搬運垃圾。爐篦3係具備：讓由給料器10所供應的垃圾之水分蒸發並乾燥之乾燥域3A、位於乾燥域3A的下游且讓乾燥的垃圾燃燒之燃燒域3B、以及位於燃燒域3B的下游且讓未被燃燒就通過之固定碳成分等的未燃成分燃燒到變成灰為止之後燃燒域3C。藉由控制裝置20的控制來控制爐篦3的動作速度。

送風機4係設置在爐篦3的下方，透過風箱5A~5E將空氣供應到爐篦3的各部。在將送風機4所送出的空氣往風箱5A~5E導引的管路8上，連接著用於將管路8和風箱5A~5E的各個連接之支管，在支管上分別設置擋板8A~8E，藉由調節擋板8A~8E的開度，可調節對風箱5A~5E供應之燃燒空氣的流量。控制裝置20控制送風機4的送風量(轉速)、擋板8A~8E的開度。會有將擋板8A~8E總稱為1次燃燒空氣擋板的情況。

燃燒室6，是在爐篦3的上方，由一次燃燒室6A和二次燃燒室6B所構成。鍋爐9配設在燃燒室6的下游。一次燃燒室6A設置在爐篦3的上方，在一次燃燒室6A的上方設置二次燃燒室6B。在一次燃燒室6A，讓垃圾燃燒，在一次燃燒室6A產生的熱分解氣體與二次燃燒空氣混合而送往二次燃燒室6B，在該二次燃燒室讓熱分解氣體中的未燃成分燃燒。在燃燒室6之二次燃燒室6B連接著用於將送風機4和二次燃燒室6B連接之管路14，藉由設置於管路14之擋板14A的開閉，可對二次燃燒室6B供應空氣。控制裝置20控制擋板14A的開度。會有將擋板14A記載為二次燃燒用空氣擋板的情形。又在可拍攝供應給燃燒室6之垃圾的位置設置影像感測器16。影像感測器16與控制裝置20連接，影像感測器16所拍攝的圖像送往控制裝置20。影像感測器16是例如紅外線攝像機。在圖1的例子，影像感測器16雖設置在從水平方向的正面拍攝垃圾的供應之位置，但例如設置在從上方拍攝垃圾供應給燃燒室6的樣子之位置亦可。又在燃燒室6設置用於量測燃燒室6內的溫度之溫度感測器18。溫度感測器18與控制裝置20連接，溫度感測器18所量測之爐內的溫度送往控制裝置20。又在燃燒室6設置用於量測燃燒室6內的氧濃度之氧濃度感測器19。氧濃度感測器19與控制裝置20連接，氧濃度感測器19所量測之爐內的氧濃度送往控制裝置20。

鍋爐9是讓從燃燒室6送來的廢氣和在鍋爐9內循環的水進行熱交換而產生蒸氣。蒸氣通過管路13供應給未圖示之發電用的渦輪機。在管路13設置用於偵測蒸氣的流量之蒸氣流量感測器11。蒸氣流量感測器11與控制裝置20連接，蒸氣流量感測器11所量測的主蒸氣流量送往控制裝置20。控制裝置20，例如以使蒸氣流量感測器11所量測之主蒸氣流量成為既定目標值的方式控制給料器10的動作、一次燃燒用空氣擋板及二次燃燒用空氣擋板的開度。在鍋爐9的廢氣出口連接煙道12，藉由鍋爐9熱回收後的廢氣，通過煙道12，通過未圖示的廢氣處理設備後，朝向外部排出。

控制裝置20係具備：資料取得部21、垃圾高度計算部22、圖像推定部23、供應量推定部24、判斷部25、控制部26、記憶部27。 資料取得部21是取得各感測器11、14a、15、16、17a、18、19所量測的量測值、使用者的指示值等各種資料。例如，資料取得部21取得蒸氣流量感測器11所量測之主蒸氣流量的量測值。

垃圾高度計算部22，根據感測器15所偵測之離垃圾表面的距離，計算在料斗1及滑槽2所積存之垃圾的表面之各位置之垃圾的高度。垃圾的高度，是以滑槽2之既定位置為基準時的高度。

圖像推定部23，解析影像感測器16所拍攝的圖像，藉此推定由給料器10供應給爐內之垃圾的供應量(體積、重量)和發熱量(LHV:Lower Heating Value)。例如、圖像推定部23，將在給料器10進行將垃圾推出的動作之前後所拍攝的圖像做比較，擷取拍攝到被推出的垃圾之圖像區域，根據所擷取之圖像區域的形狀、面積、給料器10的推出量，來推定供應給爐內之垃圾的體積。或者，圖像推定部23是根據推定模型和所擷取的圖像區域來推定垃圾的體積。該推定模型，是學習拍攝到被推出的垃圾之圖像區域和垃圾供應量的關係所構築而成。又圖像推定部23，是在所推定的體積乘上依後述計算方法所算出的密度，藉此計算供應給爐內之垃圾的重量。再者，圖像推定部23根據既定的換算式而從供應給爐內之垃圾的重量推定發熱量(LHV)。通常，在垃圾焚化設備，是將垃圾的密度和發熱量進行取樣，解析兩者的關係，藉此導出換算式，該換算式是按照在該焚化設備所處理之垃圾的種類等而由垃圾的密度算出發熱量。圖像推定部23是使用該換算式而由圖像解析所獲得之垃圾的重量推定發熱量。關於使用圖像推定部23的控制，在第三實施形態做說明。

供應量推定部24，是根據垃圾高度計算部22所算出之垃圾的高度之變化，來計算料斗1內的垃圾之體積變化。供應量推定部24。是根據料斗1內的垃圾之體積變化來推定每單位時間之爐內的垃圾供應量。又供應量推定部24，是根據料斗1及滑槽2內之垃圾的分布、料斗1內之垃圾的滯留時間ΔT，來推定供應給爐內之垃圾的密度、垃圾含水率，例如推定在經過滯留時間的將來供應給爐內之垃圾的發熱量。供應量推定部24，在實際將垃圾供應給爐內之前，推定在這次或下次以後當給料器10動作時所供應之垃圾的供應量及/或發熱量。藉此，在將垃圾供應給燃燒室6之前，可提前實行供應給燃燒室6內之1次燃燒空氣的控制等。基於供應量推定部24之垃圾的供應量、發熱量之推定處理的細節，在第四實施形態做說明。

判斷部25，是根據供應量推定部24所推定之垃圾的供應量及/或發熱量，來判斷是否進行用於讓爐內的燃燒狀態穩定化之提前控制。又判斷部25係判斷，提前控制的結果是否使爐內的燃燒狀態成為穩定的狀態。

控制部26控制給料器10的動作、一次燃燒用空氣擋板(擋板8A~8E)及二次燃燒用空氣擋板(擋板14A)的開度等。控制部26根據判斷部25的判斷來進行一次燃燒用空氣擋板、給料器10的提前控制。提前控制中，特別是關於一次燃燒用空氣，宜以不過度提前的程度事先控制成適切的供應量，如此可實現燃燒的穩定化。

記憶部27係儲存：資料取得部21所取得的量測值、控制所需的資訊、例如從垃圾的密度算出發熱量之換算式等。

＜第一實施形態＞ 參照圖2，針對第一實施形態的處理(一次燃燒用空氣的供應控制)做說明。 (動作) 圖2係顯示第一實施形態的控制裝置的動作的一例之流程圖。 控制裝置20係隔著既定的時間間隔實行以下的處理(提前控制)。

資料取得部21取得感測器15的量測值並朝向垃圾高度計算部22輸出。垃圾高度計算部22根據感測器15的量測值、亦即從感測器15到料斗1的垃圾表面為止之距離的資訊，計算在該時點積存於料斗1之垃圾的高度。垃圾高度計算部22將每隔既定時間之垃圾的高度朝向供應量推定部24輸出。供應量推定部24推定垃圾的供應量及/或發熱量(步驟S1)。例如，供應量推定部24，從每單位時間之垃圾的高度之變化(高度的減少量)，計算每單位時間供應給燃燒室6之垃圾的供應量。又供應量推定部24，從在將垃圾投入料斗1時所量測之垃圾的體積和重量來計算垃圾的密度，並計算在依既定的方法計算出之滯留時間ΔT後供應該垃圾時的發熱量。這時，供應量推定部24推定在滯留時間ΔT後供應之垃圾的密度，亦即考慮到在料斗1及滑槽2內於不同時點投入料斗1之垃圾的分布狀況、於不同時點投入的垃圾同時供應給爐內時的比例、在某個時點投入的垃圾往滑槽2的下部而被之後投入的垃圾之重量壓縮(壓密)等，來推定供應給爐內之垃圾的密度(細節在第四實施形態做說明)。供應量推定部24將所推定之垃圾的供應量、發熱量朝向判斷部25輸出。

接下來，判斷部25判定每單位時間的垃圾之供應量及/或在滯留時間ΔT後供應的垃圾之發熱量是否增加了一定量以上(步驟S2)。例如，判斷部25將上次推定的供應量和這次推定的供應量做比較。來判定供應量是否增加了一定量以上，並將上次推定的發熱量和這次推定的發熱量做比較，來判定發熱量是否增加了一定量以上。例如，當垃圾的供應量及發熱量增加了一定量以上的情況、或供應量及發熱量之至少一方增加了一定量以上的情況(步驟S2；是)，判斷如果繼續維持現狀的控制的話，會變成過度的燃燒狀態，而指示控制部26實行用於抑制燃燒狀態的提前控制。控制部26提前進行將一次燃燒用空氣的供應量減少的控制(步驟S3)。例如，控制部26讓擋板8A~8E的開度降低，而使供應給燃燒室6的空氣量減少。這時，控制部26可以是為了讓供應給乾燥域3A的空氣量減少而僅將擋板8A的開度降低，也可以是為了讓供應給乾燥域3A及燃燒域3B的空氣量減少而將擋板8A~8C的開度降低。又控制部26除了讓擋板8A等的開度降低(或代替讓擋板8A等的開度降低)，還讓送風機4的轉速降低亦可。

擋板8A~8E的開度之降低量、送風機4的轉速之降低量，例如可根據用於規定其等的控制量和供應量及/或發熱量的關係之函數等，按照在步驟S1所推定之垃圾的供應量、發熱量來決定。又控制部26，可以僅在既定的一定時間實行讓擋板8A等的開度、送風機4的轉速降低的控制，也可以持續實行擋板8A等的控制直到每單位時間之垃圾的供應量及/或發熱量成為一定為止。

又關於開始讓擋板8A等的開度降低、讓送風機4的轉速降低的時點，(1)例如，當在步驟S1是根據從每時每刻的LiDAR所量測之垃圾高度變化計算出的體積變化來推定垃圾之供應量(體積、重量)的情況，可在步驟S2的判定之後立刻開始提前控制(最新的體積減少可視為剛剛投入爐內的供應量，在此時點開始提前控制，就變成按照實際投入爐內之垃圾的供應量而立即開始控制。與以往的回饋控制相比，成為提前控制)。(2)又當在步驟S1所推定的是發熱量的情況，如隨後在第四實施形態所說明般，可推定與從垃圾投入料斗1起經過滯留時間ΔT後供應給爐內之垃圾的供應量對應之發熱量。換言之，在垃圾投入料斗1的時點，可知該垃圾供應給爐內的時點(滯留時間ΔT後)。如此，在該垃圾即將供應給爐內之不久前的時點，可知在不久的將來供應給爐內之垃圾的發熱量，例如，可在比該供應時點提早既定時間之前進行步驟S2的判定，並按照該判定結果開始提前控制。在此之在不久的將來供應給爐內的垃圾，是在後述圖6、圖7的圖案(pattern)1所存在的垃圾。只要在比供應時點提早既定時間之前開始步驟S3的提前控制，就變成在實際將垃圾投入爐內之前開始提前控制。或配合根據滯留時間ΔT所推定之垃圾的供應時點(例如，與供應同時~供應後立刻)進行步驟S2的判定，然後立刻開始提前控制。在此情況，與(1)所說明之垃圾之供應量的情況同樣的，是在即將將垃圾投入爐內之前~剛投入之後開始提前控制。(又關於垃圾的供應量也是，並不限定於(1)所說明之根據基於垃圾高度變化之垃圾的供應量之實際值來進行步驟S2的判定之實施形態，可根據事前的推定值來進行步驟S2的判定，然後開始提前控制。亦即，與發熱量的情況同樣的，可推定在當下次給料器10被推出時會供應給爐內的位置所存在之垃圾的體積、重量(亦即，在不久的將來供應給爐內之垃圾的供應量)，而在實際將垃圾供應給爐內之前開始提前控制。例如推定，投入料斗1的垃圾在滯留時間ΔT後會到達圖6、圖7所例示之圖案1的位置。而且，計算圖案1所占之垃圾的體積、重量，在該垃圾即將供應給爐內之不久前，推定所算出之供應量的垃圾在不久的將來會供應給爐內，在比該供應時點提早既定時間之前進行步驟S2的判定。)再者，只要可推定從垃圾投入料斗1起經過滯留時間ΔT後會投入爐內，並不一定要等到垃圾即將投入爐內之前才進行提前控制，可更早開始進行提前控制。關於是在什麼時點開始進行提前控制，可按照設備、垃圾的種類等任意地調整。一般而言，例如，大多以使蒸氣流量感測器11所量測之主蒸氣流量成為一定的方式將一次燃燒用空氣的供應量進行回饋控制，比起這樣的以往控制，可提早控制成與垃圾的供應量、發熱量對應之一次燃燒用空氣，能將燃燒室6內之空氣的狀態(氛圍)事先調整成與垃圾的供應量、發熱量匹配者，結果可讓燃燒狀態穩定化。針對這點，在後述的步驟S7(讓一次燃燒用空氣的供應量增加的情況)也是同樣的。

又控制部26控制給料器10，將垃圾供應給爐內(步驟S4)。例如，控制部26以使蒸氣流量感測器11所量測之主蒸氣流量成為既定目標值的方式計算給料器10的推出量，讓給料器10移動所算出的推出量，藉此將垃圾供應給爐內。又圖2所示之步驟S3、S4的順序是為了方便起見，控制部26是並行地進行讓一次燃燒用空氣的供應量減少之控制和將垃圾供應給爐內之控制。接著，判斷部25透過資料取得部21來取得溫度感測器18所量測之燃燒室6內的氣體溫度。判斷部25判定爐內氣體溫度是否持續一定時間以上成為既定範圍內(步驟S5)。當爐內氣體溫度在一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S5；是)，控制部26將第一實施形態的提前控制(一次燃燒用空氣的提前供應)結束。當爐內氣體溫度無法持續一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S5；否)，控制部26反覆進行從步驟S3起的處理。

又在步驟S2的判定，當每單位時間之垃圾的供應量等未增加一定量以上的情況(步驟S2；否)，判斷部25判定每單位時間之垃圾的供應量及/或在滯留時間ΔT後供應之垃圾的發熱量是否降低了一定量以上(步驟S6)。控制部26，當垃圾的供應量及發熱量降低了一定量以上的情況、或供應量及發熱量之一方降低了一定量以上的情況(步驟S6；是)，判斷如果繼續維持現狀的控制的話，燃燒狀態會惡化變差，而指示控制部26實行用於促進爐內的燃燒之提前控制。控制部26進行將一次燃燒用空氣之供應量增加的控制(步驟S7)。例如，控制部26讓擋板8A~8E的開度增加，使供應給燃燒室6之空氣量增加。這時，控制部26可以是為了讓供應給乾燥域3A的空氣量增加而僅將擋板8A的開度增大，也可以是為了讓供應給乾燥域3A及燃燒域3B的空氣量增加而將擋板8A~8C的開度增大。又控制部26除了讓擋板8A等的開度增加(或代替讓擋板8A等的開度增加)，還讓送風機4的轉速增大亦可。

擋板8A等的開度之增加量、送風機4的轉速之增加量，可根據用於規定其等的控制量和供應量及/或發熱量的關係之函數等，按照在步驟S1所推定之垃圾的供應量、發熱量來決定。又控制部26，可以僅在既定的一定時間實行讓擋板8A等的開度、送風機4的轉速增加的控制，也可以持續實行擋板8A等的控制直到每單位時間之垃圾的供應量及/或發熱量成為一定為止。又擋板8A等的開度增加、送風機4的轉速增加之開始，如步驟S3所說明般，是在實際的垃圾供應之前，或即將供應垃圾之前~剛供應垃圾後的時點開始。又控制部26控制給料器10而將垃圾供應給爐內(步驟S8)。例如，控制部26根據蒸氣流量感測器11所量測之主蒸氣流量來控制給料器10。又圖2所示的步驟S7、S8的順序是為了方便起見，控制部26是並行地進行讓一次燃燒用空氣的供應量增加之控制和將垃圾供應給爐內之控制。接著，判斷部25透過資料取得部21取得溫度感測器18所量測之燃燒室6內的氣體溫度。判斷部25判定爐內氣體溫度是否在一定時間以上成為既定範圍內(步驟S9)。當爐內氣體溫度在一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S9；是)，控制部26將第一實施形態的提前控制(1次燃燒用空氣的提前供應)結束。當爐內氣體溫度無法在一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S9；否)，控制部26反覆進行從步驟S7起的處理。

又在步驟S6，當每單位時間之垃圾的供應量及/或在滯留時間ΔT後供應之垃圾的發熱量未減少一定量以上的情況(步驟S6；否)，亦即每單位時間之垃圾的供應量等之變化在一定範圍內的情況，返回步驟S1。又當步驟S6判定為否的情況，控制部26例如以使蒸氣流量感測器11所量測之主蒸氣流量成為目標值的方式，進行擋板8A等的開度、給料器10之控制。關於給料器10的控制，是與步驟S4、S8的控制相同。

在圖2的流程圖，在步驟S2、S6，僅垃圾的供應量、發熱量為一定量以上或一定量以下的情況控制一次燃燒空氣的供應量，但亦可不進行這樣的判定，將垃圾的供應量及/或發熱量和一次燃燒用空氣的供應量之關係用既定函數表示，根據該函數和在步驟S1所推定之供應量及/或發熱量而始終控制擋板8A等、送風機4。

依據第一實施形態，在垃圾供應給燃燒室6之前，按照事前推定之垃圾的供應量、發熱量來調整一次燃燒用空氣的供應量。藉此，可形成讓燃燒室6的燃燒狀態穩定化之氛圍，而能抑制CO、NOx的產生。

＜第二實施形態＞ 接著，參照圖3，說明第二實施形態的處理(1次燃燒空氣及垃圾供應量的控制)。在第二實施形態，除了一次燃燒用空氣，還將供應給燃燒室6內之垃圾的供應量根據垃圾供應量、發熱量的推定值進行提前控制。 (動作) 圖3係顯示第二實施形態的控制裝置之動作的一例之第1流程圖。關於與第一實施形態同樣的處理，是賦予同一符號而進行簡單的說明。 控制裝置20是隔著既定的時間間隔實行以下的處理(提前控制)。

首先，供應量推定部24根據由LiDAR所量測之垃圾高度等來推定垃圾的供應量及/或發熱量(步驟S1)。供應量推定部24將所推定之垃圾的供應量、發熱量朝向判斷部25輸出。

接著，判斷部25判定每單位時間之垃圾的供應量及/或在滯留時間ΔT後所供應之垃圾的發熱量是否增加了一定量以上(步驟S2)。當垃圾的供應量及/或發熱量增加了一定量以上的情況(步驟S2；是)，控制部26提前進行將一次燃燒用空氣的供應量減少的控制(步驟S3)。控制部26讓擋板8A~8E的開度降低，或讓送風機4的轉速降低，藉此使一次燃燒用空氣的供應量減少。

與此並行，控制部26控制給料器10而將垃圾供應給爐內，為了抑制過度的燃燒，讓朝向爐內之垃圾供應量減少(步驟S41)。例如控制部26讓給料器10的推出量(衝程)降低，而讓供應給燃燒室6的垃圾供應量減少。或是，控制部26讓給料器10的移動速度降低，而讓供應給燃燒室6之垃圾供應量減少，或讓推出量及移動速度雙方都降低而讓垃圾供應量減少。又控制部26藉由將給料器10停止而讓垃圾供應量減少(暫時停止)亦可。例如，控制部26可將給料器10僅推出通常的一半量，供應約一半量的垃圾，並在該位置讓給料器10停止既定時間。例如，控制部26可根據用於規定給料器10的推出量、移動速度和垃圾的供應量及/或發熱量的關係之函數等、及在步驟S1所推定之垃圾的供應量、發熱量，來控制給料器10。

又控制部26可僅既定的一定時間實行給料器10之衝程的降低、移動速度的降低等，亦可持續實行對給料器10的控制直到每單位時間的供應量及/或發熱量成為一定為止。

又關於讓垃圾供應量減少的時點，是在比步驟S3的控制開始的時點更靠近作為對象之垃圾(在步驟S2的判定成為是的垃圾)的供應之時點、或該垃圾的供應時(滯留時間ΔT後)實行。例如，在步驟S1，根據從每時每刻的LiDAR所量測之垃圾高度變化計算出之體積變化來推定垃圾的供應量(體積、重量)，當認為該推定值是這次要供應給爐內之垃圾供應量的情況，可在步驟S2的判定後立刻開始進行提前控制。

又當步驟S1所推定的是發熱量的情況，如第四實施形態所說明般，因為可推定與從垃圾投入料斗1起經過滯留時間ΔT後供應給爐內之垃圾的供應量對應之發熱量，在該垃圾即將供應給爐內之不久前，可知不久的將來供應給爐內之垃圾的發熱量。因此，事前根據不久的將來供應給爐內之垃圾的發熱量來進行步驟S2的判定，按照判定結果進行步驟S3的提前控制，在步驟S3的控制之開始時點之後，且在比朝向爐內之垃圾的供應時點提早既定時間之前(或與供應時點同時)，開始讓垃圾供應量減少的控制。一般而言，大多以使蒸氣流量感測器11所量測之主蒸氣流量成為一定的方式將一次燃燒用空氣的供應量、垃圾的供應量進行回饋控制，比起這樣的控制，可提早控制一次燃燒用空氣及垃圾的供應量，因此可將燃燒室6內的燃燒狀態穩定化。關於這點，在後述步驟S7、S81也是同樣的。

接著，判斷部25透過資料取得部21取得溫度感測器18所量測之燃燒室6內的氣體溫度。判斷部25判定爐內氣體溫度是否持續一定時間以上成為既定範圍內(步驟S5)。當爐內氣體溫度在一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S5；是)，控制部26將第二實施形態之一次燃燒用空氣及垃圾供應量的提前控制結束。當爐內氣體溫度無法在一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S5；否)、控制部26反覆進行從步驟S3起的處理。

又判斷部25當每單位時間之垃圾的供應量等未增加一定量以上的情況(步驟S2；否)，判定每單位時間之垃圾的供應量及/或在滯留時間ΔT後供應之垃圾的發熱量是否降低了一定量以上(步驟S6)。當垃圾的供應量及/或發熱量降低一定量以上的情況(步驟S6；是)，控制部26提前進行將一次燃燒用空氣的供應量增加的控制(步驟S7)。控制部26讓擋板8A~8E的開度增加、或讓送風機4的轉速增加，藉此使一次燃燒用空氣的供應量增加。

與步驟S7並行，控制部26控制給料器10而將垃圾供應給爐內，為了促進燃燒而讓朝向爐內之垃圾供應量增加(步驟S81)。例如，控制部26讓給料器10的推出量(衝程)增大、或讓給料器10的移動速度增大、或讓推出量及移動速度雙方增大，藉此使垃圾供應量增加。例如，控制部26可根據用於規定給料器10的推出量、移動速度和垃圾的供應量及/或發熱量的關係之函數等、及在步驟S1所推定之垃圾的供應量、發熱量，來控制給料器10。又控制部26可僅既定的一定時間實行給料器10之上述控制，亦可實行給料器10的上述控制直到每單位時間之供應量及/或發熱量成為一定為止。

又關於讓垃圾的供應量增加之時點，如在步驟S41所說明般，可提前將步驟S7、S81的控制開始。

接下來，判斷部25透過資料取得部21取得溫度感測器18所量測之燃燒室6內的氣體溫度。判斷部25判定爐內氣體溫度是否持續一定時間以上在既定範圍內(步驟S9)。當爐內氣體溫度在一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S9；是)，控制部26將第二實施形態的提前控制(1次燃燒用空氣的提前供應)結束。當爐內氣體溫度無法在一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S9；否)，控制部26反覆進行從步驟S7起的處理。

又在步驟S6，當每單位時間之垃圾的供應量及/或在滯留時間ΔT後供應之垃圾的發熱量未減少一定量以上的情況(步驟S6；否)，亦即當每單位時間之垃圾的供應量等的變化在一定範圍內的情況，返回步驟S1。又當步驟S6判定為否的情況，控制部26根據蒸氣流量感測器11所量測的蒸氣流量來進行擋板8A等的開度、給料器10的控制。

又在圖2的流程圖，在步驟S2、S6，僅在垃圾的供應量、發熱量為一定量以上或一定量以下的情況控制一次燃燒用空氣的供應量，但亦可不進行這樣的判定，而將垃圾的供應量及/或發熱量和一次燃燒用空氣的供應量之關係用既定函數表示，根據該函數和在步驟S1推定的供應量及/或發熱量而始終控制擋板8A等、送風機4。同樣的，可將垃圾的供應量及/或發熱量和給料器10的衝程、移動速度之關係用既定函數表示，根據該函數和在步驟S1推定的供應量及/或發熱量來控制給料器10的動作。

依據第二實施形態，在推定了垃圾的供應量之後立刻，或延遲從推定了發熱量起到實際供應垃圾之一定時間，按照所推定的供應量、發熱量與一次燃燒用空氣連動而將垃圾供應量提前調整，藉此可形成讓燃燒室6的燃燒狀態穩定化的氛圍，而能夠抑制CO、NOx的產生。

＜第三實施形態＞ 接下來，參照圖4，針對第三實施形態的處理做說明。在第三實施形態，是按照實際供應給爐內之垃圾的供應量來調整一次燃燒用空氣等的提前控制。第三實施形態，可與第一實施形態及第二實施形態之任一者組合，圖4顯示其與第一實施形態組合的情況之動作例。

(動作) 圖4係顯示第三實施形態的控制裝置之動作的一例之流程圖。關於與第一實施形態同樣的處理，是賦予同一符號而進行簡單的說明。 控制裝置20是隔著既定的時間間隔實行以下的處理(提前控制)。

首先，供應量推定部24根據由LiDAR所量測之垃圾高度等來推定垃圾的供應量及/或發熱量(步驟S1)。供應量推定部24將所推定之垃圾的供應量、發熱量朝向判斷部25輸出。

接下來，判斷部25判定每單位時間之垃圾的供應量及/或在滯留時間ΔT後供應之垃圾的發熱量是否增加了一定量以上(步驟S2)。當垃圾的供應量及/或發熱量增加了一定量以上的情況(步驟S2；是)，控制部26提前進行將一次燃燒用空氣的供應量減少之控制(步驟S3)。控制部26是讓擋板8A~8E的開度降低，或讓送風機4的轉速降低，藉此使一次燃燒用空氣的供應量減少。

與此並行，控制部26控制給料器10而將垃圾供應給爐內(步驟S4)。接著，圖像推定部23解析影像感測器16所拍攝的圖像，藉此推定供應給燃燒室6之垃圾的供應量(步驟S42)。圖像推定部23將垃圾的供應量之推定值朝向控制部26輸出。控制部26根據垃圾的供應量之推定值來調整一次燃燒用空氣及/或二次燃燒用空氣的供應量(步驟S43)。例如，當垃圾供應量之推定值比在步驟S1所推定之供應量更多的情況，以使一次燃燒用空氣的供應量進一步減少的方式讓擋板8A等的開度降低、或讓送風機4的轉速降低。又控制部26藉由讓擋板14A的開度降低，除了一次燃燒用空氣，還將二次燃燒用空氣的供應量減少，而進行讓二次燃燒室6B之氧濃度降低的控制。相反的，當垃圾供應量的推定值比在步驟S1所推定的供應量更少的情況，能以讓擋板8A等的開度、送風機4的轉速之降低程度緩和的方式進行調整。接下來，判斷部25判定爐內氣體溫度及/或氧濃度是否持續一定時間以上成為既定範圍內(步驟S51)。判斷部25透過資料取得部21取得溫度感測器18所量測之燃燒室6內的溫度及氧濃度感測器19所量測之燃燒室6內的氧濃度，並判定燃燒室6內的氣體溫度及/或燃燒室6內的氧濃度是否成為既定範圍內。當爐內氣體溫度及/或氧濃度在一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S51；是)，控制部26將第三實施形態的一次燃燒用空氣之提前控制結束。當爐內氣體溫度及/或氧濃度無法持續一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S51；否)，控制部26反覆進行從步驟S3起的處理。

判斷部25，當每單位時間之垃圾的供應量等未增加一定量以上的情況(步驟S2；否)，判定每單位時間之垃圾的供應量及/或在滯留時間ΔT後供應之垃圾的發熱量是否降低了一定量以上(步驟S6)。當垃圾的供應量及/或發熱量降低一定量以上的情況(步驟S6；是)，控制部26提前進行將一次燃燒用空氣的供應量增加的控制(步驟S7)。控制部26讓擋板8A~8E的開度增加，或讓送風機4的轉速增加，藉此使一次燃燒用空氣的供應量增加。

與此並行，控制部26控制給料器10而將垃圾供應給爐內(步驟S8)。接下來，圖像推定部23解析影像感測器16所拍攝的圖像，藉此推定供應給燃燒室6之垃圾的供應量(步驟S82)。圖像推定部23將垃圾的供應量之推定值朝向控制部26輸出。控制部26根據垃圾的供應量之推定值來調整一次燃燒用空氣及/或二次燃燒用空氣的供應量(步驟S83)。例如，當垃圾供應量之推定值比在步驟S1所推定之供應量更少的情況，以使一次燃燒用空氣之供應量進一步增加的方式讓擋板8A等的開度增加，或讓送風機4的轉速上升。又控制部26藉由讓擋板14A的開度增加，除了一次燃燒用空氣，也將二次燃燒用空氣的供應量增加，而進行讓二次燃燒室6B之氧濃度上升的控制。例如，控制部26根據用於規定垃圾供應量之推定值和擋板14A之開度的關係之函數等，而控制成與從圖像推定之垃圾的供應量對應之擋板14A的開度。相反的，當垃圾供應量之推定值比在步驟S1所推定之供應量更多的情況，能以使擋板8A等的開度、送風機4的轉速之上升程度緩和的方式進行調整。接下來，判斷部25判定爐內氣體溫度及/或氧濃度是否持續一定時間以上成為既定範圍內(步驟S91)。判斷部25透過資料取得部21取得溫度感測器18所量測之燃燒室6內的溫度及氧濃度感測器19所量測之燃燒室6內的氧濃度，並判定燃燒室6內的氣體溫度及/或燃燒室6內的氧濃度是否在一定時間以上成為既定範圍內。當爐內氣體溫度及/或氧濃度在一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S91；是)，控制部26將第三實施形態之一次燃燒用空氣的提前控制結束。當爐內氣體溫度及/或氧濃度無法持續一定時間以上成為既定範圍內的情況(步驟S91；否)，控制部26反覆進行從步驟S7起的處理。

依據第三實施形態，根據將垃圾投入爐內後的圖像資訊來推定垃圾的供應量、發熱量，還控制二次空氣，藉此可進一步謀求燃燒的穩定化。在步驟S1之垃圾的供應量、發熱量之推定，是根據離料斗1之垃圾表面的距離之量測值來推定，但可能與實際供應給爐內之垃圾的供應量、發熱量發生偏差。相對於此，依據本實施形態的步驟S42、43、82、83之處理，是根據實際供應之垃圾的圖像來控制一次燃燒用空氣、二次燃燒用空氣的供應量，藉此可補償在步驟S1之推定值的偏差。

又依據本實施形態，不同於根據料斗1之垃圾表面的高度來偵測體積變化的手法，也不同於根據給料器10的動作來偵測垃圾對爐內的供應量之手法，因為是根據圖像來推定實際投入爐內的垃圾量，瞬間的垃圾供應量之推定成為可能，而能進行時間偏差更少之高精度的垃圾供應量偵測。

又圖4係顯示與第一實施形態組合的情況之動作，當與第二實施形態組合的情況，步驟S4、S8的處理分別置換成圖3中之步驟S41、S81的處理。又在步驟S43，除了一次燃燒用空氣、二次燃燒用空氣的調整，還調整給料器10的衝程、移動速度。例如，當垃圾供應量之推定值比在步驟S1所推定的供應量更多的情況，控制部26進一步將給料器10的衝程縮短、移動速度減速。同樣的，在步驟S83，除了一次燃燒用空氣、二次燃燒用空氣的調整，還調整給料器10的衝程、移動速度。例如，當垃圾供應量之推定值比在步驟S1所推定的供應量更少的情況，控制部26進一步將給料器10的衝程拉長、將移動速度加速。當進行這些給料器10之控制的情況，控制部26根據用於規定垃圾供應量的推定值和給料器10的衝程、移動速度之關係的函數等，進行與從圖像推定之垃圾的供應量對應之給料器10的控制。

＜第四實施形態＞ 接下來，參照圖5~圖7，針對第四實施形態的處理做說明。在第四實施形態，是說明第一實施形態~第三實施形態之步驟S1的處理。 (推定方法1) 圖5係說明第四實施形態之垃圾的發熱量等之推定處理的第1圖。 在圖5的左圖50顯示料斗1及滑槽2之剖面圖。圖示之I1~I5各層，是藉由每1次將垃圾投入料斗1內所形成之垃圾的層。例如，藉由在從現在起算的5次之前投入料斗1內的垃圾形成了層I5，藉由在4次之前投入的垃圾形成了層I4，藉由在3次之前投入的垃圾形成了層I3，藉由在2次之前投入的垃圾形成了層I2，藉由剛剛投入的垃圾形成了層I1。在推定方法1，供應量推定部24依以下所說明的程序，推定新投入的層I1之垃圾迄供應給爐內為止的平均滯留時間ΔT，並推定在平均滯留時間ΔT後投入的垃圾所產生的發熱量(LHV)。

(程序1)垃圾高度計算部22，每時每刻藉由LiDAR偵測在料斗1之垃圾表面全體的各位置之從感測器15到垃圾表面的距離。在層I5的垃圾被投入時，供應量推定部24根據在垃圾投入的前後之垃圾高度的增加量來計算所投入的垃圾之體積。又供應量推定部24，在層I5之垃圾的搬運時取得由重量計17a所量測之垃圾的重量，將該重量除以所算出之垃圾的體積，藉此計算層I5之垃圾的密度。同樣的，供應量推定部24在層I4~I1的垃圾被投入時計算各層之垃圾的密度。供應量推定部24將各層I1~I4之垃圾的密度記錄在記憶部27。所算出之垃圾的密度和層的關係如圖51所示。圖51的縱軸表示密度，橫軸表示料斗1及滑槽2內的位置(層)。折線圖51a，從左到右依序為層I5的密度、層I4的密度、層I3的密度、層I2的密度、層I1的密度。

(程序2)供應量推定部24，使用各層的密度和事先導出之從垃圾密度算出發熱量的換算式來計算發熱量。一般已知垃圾密度和發熱量呈負相關。與各層之垃圾密度對應的發熱量如圖52所示。圖52的縱軸表示發熱量(LHV)，橫軸表示時間。圖52表示，例如從圖50的狀態起以每單位時間既定的供應量將垃圾供應給爐內時，與在各時刻供應給爐內之垃圾的密度對應之發熱量的變遷。折線圖52a從左到右依序為層I5的發熱量、層I4的發熱量、層I3的發熱量、層I2的發熱量、層I1的發熱量。

(程序3)接下來，計算圖50所示之各層的垃圾實際投入焚化爐內時的發熱量。例如，從層I5的垃圾位於層I1的位置之狀態開始(圖50之層I4~I1的垃圾未投入)，然後，一邊依I4~I1的順序將垃圾投入，一邊藉由蒸氣流量感測器11量測在各層I1~I5(圖50之層I1~I5)的垃圾燃燒期間之主蒸氣流量，將所量測之主蒸氣流量除以用起重機17投入料斗1之垃圾重量之1小時的累加值，使用該數值來計算各時刻的發熱量(LHV)。又該發熱量的計算方法是公知，可採用任意公知的方法來計算在讓各層I1~I5的垃圾燃燒時之發熱量。各層I1~I5之燃燒時的發熱量如圖53所示。圖53的縱軸表示發熱量(LHV)，橫軸表示時間。圖53a表示根據主蒸氣流量的實績值所算出的發熱量(LHV處理值(process value))之變遷。使用者將表示根據量測值所算出的發熱量之變遷之資料記錄在記憶部27。或是，供應量推定部24計算圖53所例示的發熱量，並記錄在記憶部27。

(程序4)接下來，供應量推定部24一邊讓在程序2算出之圖52a朝時間軸方向移動，一邊計算根據各層的密度之發熱量的圖52a和根據主蒸氣流量算出之發熱量的圖53a之相關性。供應量推定部24搜尋相關性變得最大的情況之圖52a的移動量ΔT。將相關性變得最大的情況之ΔT設為平均滯留時間ΔT。因為滯留時間會依垃圾處理量而改變，必須考慮垃圾性質的變化、運轉計畫等。例如，每當垃圾性質、運轉計畫改變時算出平均滯留時間ΔT。

(程序5)在算出平均滯留時間ΔT後，供應量推定部24在每次將垃圾投入料斗1時計算密度，利用換算式計算發熱量。接著，供應量推定部24將該計算結果(推定值)連同時刻一起記錄在記憶部27。藉此，若現在是進行給料器控制而供應垃圾的時點，在相對於現在之平均滯留時間ΔT前的過去推定的發熱量，是這次供應的垃圾之發熱量的推定值。供應量推定部24讀取記錄在記憶部27之平均滯留時間ΔT前的過去之發熱量的推定值，藉此推定發熱量(圖2~圖4之步驟S1)。又根據這次的垃圾供應所致之垃圾高度變化來計算垃圾的體積變化(例如，單位高度×料斗1或滑槽2的剖面積在高度方向累加垃圾高度變化量。料斗1及滑槽2的剖面積已知。)，算出朝爐內之垃圾供應量的推定值(圖2~圖4之步驟S1)。這就是這次供應的垃圾供應量之推定值。

或是，供應量推定部24亦可將根據每單位時間之料斗1內的高度變化之體積變化的計算結果連同時刻一起記錄在記憶部27，相對於現在之平均滯留時間ΔT前的過去之體積變化成為這次供應的垃圾供應量之推定值。

(推定方法2) 在推定方法1，是認為投入爐內的垃圾全都是在同一時點投入料斗1的垃圾，且認為垃圾的密度是一定的。然而，實際上，根據滑槽2內之垃圾的分布，是讓在不同時點投入的垃圾混合而供應給爐內。在推定方法2，是考慮垃圾的分布、壓密(藉由後來投入的垃圾壓縮的結果之密度)，來計算朝爐內投入之垃圾的密度，利用所算出之垃圾的密度和換算式來推定垃圾的發熱量。

圖6顯示考慮到垃圾的分布和壓密之密度的計算方法。首先，如左圖60所示般，藉由事前解析建立以下模型，亦即，在料斗1及滑槽2內，在不同時點投入的垃圾是如層I1~I5般分布並積存。各層的垃圾分別是在某1次的投入時從起重機17投入料斗1內的垃圾。又I6、I7表示已經供應給爐內的垃圾。又藉由其他的解析，若從如層I1~I5般分布並積存的狀態讓給料器10進行既定動作而將垃圾供應給爐內，首先，在圖案1所包圍的範圍積存之垃圾下次會供應給爐內，在圖案2所包圍的範圍積存的垃圾下下次會供應給爐內，在圖案3是下下下次，圖案4的範圍之垃圾藉由第4次的給料器控制供應給爐內。又圖案1~4是設想給料器10之某1次的推出量的情況之供應圖案的一例。在如此般解析的情況，在作為下次的供應預定範圍之圖案1，層I3~I5的垃圾成為供應對象。又藉由其他的解析，事先算出當圖案1的垃圾被供應時之層I3~I5之與垃圾的比例相關之荷重移動平均係數(垃圾的投入比率)(圖62)。作為一例，在圖62顯示：在當層I1~I7的垃圾體積相同的情況(全都是荷重移動平均係數的最大值為0.1)之各時刻之層I1~I7的荷重移動平均係數。圖62的縱軸表示荷重移動平均係數，橫軸表示時間(藉由給料器10將垃圾供應給爐內的時間)。在圖62中，各山對應於各層的垃圾，在圖62的例子，從最左的山起各山依序對應於層I7~I1。各山的高度是與所投入之垃圾體積的大小呈正相關，當投入料斗1之垃圾體積每次不同的情況，山的峰值每次不同。又各山的重疊，是與在該時刻投入爐內之垃圾的投入比率相關，例如以某個時刻為基準，只要知道圖60所示的圖案1之投入時間，就能從在圖62之橫軸之對應的時刻之縱軸的值掌握層I3~I5之垃圾的投入比率(荷重移動平均係數)。若從圖62查找在圖案1所包圍的範圍之垃圾被供應的時刻之I3~I5的荷重移動平均係數，可獲得表61中第1行的值。同樣的，圖案2~4之各層I1~I7的荷重移動平均係數是如表61中第2~4行所示。

又藉由其他的解析，算出考慮到層I1~I7的壓密之垃圾的密度g1~g7。例如，密度g1是考慮到壓密之層I1之垃圾的密度，密度g2是考慮到壓密之層I2之垃圾的密度、…、密度g7是考慮到壓密之層I7之垃圾的密度。若給定朝爐內供應之垃圾的分布圖案(例如圖案1)、在該圖案之各層的荷重移動平均係數(表61)，將各層的垃圾密度gX(X=1~7)乘上荷重移動平均係數的值之合計，除以該圖案的荷重移動平均係數之合計，可獲得該圖案的垃圾密度。例如，在圖案1的情況，可利用下式(1)計算圖案1的範圍之垃圾供應給爐內時之垃圾密度G。 G=(g1×0+g2×0+g3×0.01+g4×0.1+g5×0.04+ g6×0+g7×0)÷(0.01+0.1+0.04) … (1)

接下來參照圖7。左圖70顯示料斗1及滑槽2內的垃圾層I1~I5。圖71的縱軸表示密度、橫軸表示時間。折線圖71a從左到右依序為層I5的密度、層I4的密度、層I3的密度、層I2的密度、層I1的密度。將該等稱為密度A。密度A是各個時期之最上層的垃圾之密度。例如，若在某個時刻層I5被投入，對應於垃圾供應給爐內在每時每刻高度會降低，若成為某個高度，與層I4對應的垃圾會投入料斗1，密度A表示在這樣的循環中之最上層的垃圾之密度。

圖72的縱軸表示滯留時間，橫軸表示時間。圖72a是迄圖71的各位置(高度)之垃圾供應給爐內為止的滯留時間。將從在圖71之對應的時間之垃圾的位置(高度)到爐的入口所存在之垃圾的體積除以1天的平均體積變化率，藉此可算出滯留時間。

接下來，關於各層之各位置，計算所算出的滯留時間後的密度B。圖73顯示密度B的變遷。圖73的縱軸表示密度，橫軸表示時間。密度B是即將供應給爐內之前之垃圾的密度。例如，如果供應給爐內的垃圾在圖案1的範圍，是可利用上式(1)計算的密度。若在圖72之層I4之「X1」min的位置包含於圖案1，可知圖案1是在「X1」分後投入爐內。這樣，「X1」分後的密度B，可使用在圖6例示之表61之圖案1的荷重移動平均係數，依上述式(1)計算。同樣的，可計算在其他圖案2等的密度B。如此般，若某一層的垃圾被投入(如果是圖案1，迄相關的層I5~I3被投入的時點)，可事先計算某個滯留時間後的密度B。供應量推定部24，針對投入料斗1內的垃圾，計算以某個時刻為基準迄供應給爐內為止之滯留時間、供應給爐內時之垃圾的密度B，而獲得圖73之圖73a。接著，供應量推定部24根據所算出之各時刻的密度B和換算式來計算發熱量。所算出的發熱量如圖74之圖74a所示。如此般，依據推定方法2，可事先推定垃圾的滯留時間、考慮到垃圾的分布、壓密之密度B、與密度B對應的發熱量。

接著，針對推定方法2的程序做說明。供應量推定部24是依以下的程序推定垃圾的發熱量。又在圖60等所例示之料斗1及滑槽2內的垃圾的分布(I1~I5)、表示供應給爐內之垃圾的範圍之圖案的資訊(圖案1~4)，是事前解析並記錄在記憶部27。

(程序1)垃圾高度計算部22，每時每刻藉由LiDAR偵測在料斗1之垃圾表面全體的各位置之從感測器15到垃圾表面的距離，藉此計算垃圾的高度。供應量推定部24計算垃圾的體積和密度。

(程序2)供應量推定部24，將料斗內殘留垃圾的總體積除以1天的平均體積變化率(m ³/單位時間)，藉此算出滯留時間的推定值。

(程序3)利用所算出的滯留時間和圖62，供應量推定部24使用料斗1內之垃圾的壓密、荷重移動平均密度來算出在滯留時間後投入爐內之垃圾的密度。例如，供應量推定部24選定垃圾的供應圖案1~4。將與所選定的圖案對應之滯留時間應用於圖62的橫軸，藉此決定荷重移動平均係數，而推定與圖案對應的垃圾密度。例如，如果是圖案1，供應量推定部24利用式(1)推定圖案1的垃圾密度。供應量推定部24可解析在該算出所需之各分布位置之垃圾的壓密g1~g7、投入時間和投入比率的關係(圖62)，亦可利用另行解析之該等資訊而進行程序3的算出。

(程序4)供應量推定部24選定供應給爐之垃圾的圖案。例如，供應量推定部24選定圖案1作為下次供應給爐之垃圾的圖案。供應量推定部24選定在程序3所推定之圖案1的垃圾密度。

(程序5)供應量推定部24利用所選定的圖案之垃圾密度和換算式來推定發熱量。又供應量推定部24亦可推定供應給爐內之燃料(垃圾)的流量、即投入燃料流量(kJ/h)。

又關於滯留時間的算出，在推定方法2，是藉由將垃圾殘量(體積)除以1天的平均體積變化率來計算，但亦可藉由每時每刻的體積變化來推定垃圾的移動，偵測所注目的位置之垃圾(例如，層I4之最下端的垃圾)移動到即將投入前的位置(例如，圖案1的範圍所包含的位置)，在所注目的垃圾到達即將投入前的位置之時點，推定下次投入的垃圾之發熱量、供應量。如果是該方法，開始提前控制的時點成為即將供應給燃燒室6之前，可將推定精度提高。

依據本實施形態，使用基於LiDAR的量測值之垃圾的體積變化、過去的體積變化之實績資料，從考慮到垃圾的分布及料斗內滯留時間所算出之供應給爐內時的垃圾密度(亦可為垃圾含水率)推定垃圾的發熱量，藉此可進行精度更高的推定。

圖8係顯示各實施形態的控制裝置之硬體構成的一例。 電腦900係具備：CPU901、主記憶裝置902、輔助記憶裝置903、輸入輸出介面904、通訊介面905。 上述控制裝置20組裝於電腦900。而且，上述各功能是以程式的形式儲存於輔助記憶裝置903。CPU901將程式從輔助記憶裝置903讀取並載入主記憶裝置902，根據該程式實行上述處理。又CPU901根據程式，在主記憶裝置902確保記憶區域。又CPU901根據程式，在輔助記憶裝置903確保用於儲存處理中的資料之記憶區域。

又可將用於實現控制裝置20之全部或一部分的功能之程式記錄在電腦可讀取的記錄媒體，將在該記錄媒體所記錄的程式載入電腦系統並實行，藉此進行基於各功能部的處理。在此的「電腦系統」是包含OS、周邊機器等的硬體。又「電腦系統」，如果是利用WWW系統的情況，還包含首頁提供環境(或顯示環境)。又「電腦可讀取的記錄媒體」是指CD、DVD、USB等之可攜式媒體、內建於電腦系統之硬碟等的記憶裝置。又當該程式透過通訊線路傳送到電腦900的情況，接收傳送的電腦900將該程式載入主記憶裝置902而實行上述處理。又上述程式，可以是用於實現前述功能的一部分者，也可以是進而與已經記錄在電腦系統的程式結合來實現前述功能者。

以上是說明本發明之幾個實施形態，全部的實施形態是作為例子而提示者，並非用於限定發明的範圍。該等實施形態能以其他各式各樣的形態實施，在不脫離發明要旨的範圍可進行各式各樣的省略、置換、變更。該等實施形態及其變形，與包含於發明的範圍、要旨同樣的，是包含於申請專利範圍所記載的發明及其均等範圍。

＜附記＞ 各實施形態所記載的控制裝置20，例如可如以下般掌握。

(1)第1態樣的焚化爐設備(垃圾焚化設備)之控制裝置20，是焚化爐設備1之控制裝置20，其具有：將被焚化物(垃圾)一邊燃燒一邊搬運之爐(燃燒室6、爐篦3)、及對前述爐供應燃燒用空氣之燃燒用空氣供應部(擋板8A~8F、送風機4、擋板14A)；且具備有燃燒用空氣控制部(控制部26)，其係根據對前述爐供應之被焚化物的供應量或發熱量，在前述被焚化物投入前述爐內之前進行前述燃燒用空氣的控制。 藉此，在垃圾之供應前，可形成與該垃圾的供應量、發熱量對應之爐內(燃燒室6內)氛圍，而能將爐內的燃燒穩定化。

(2)第2態樣的控制裝置20，係在(1)的控制裝置20進一步具備：對前述爐供應前述被焚化物之給料器、及根據前述供應量或前述發熱量來控制前述給料器的動作之給料器控制部(控制部26)。 藉此，在垃圾之供應時可按照該垃圾的供應量、發熱量來調節垃圾的供應量，能將爐內的燃燒穩定化。

(3)第3態樣的控制裝置20，係在(1)~(2)的控制裝置20進一步具備：拍攝前述被焚化物投入前述爐的狀態之攝像手段(影像感測器16)、及從藉由前述攝像手段獲得的圖像資訊推定投入前述爐之前述被焚化物的供應量或發熱量之推定部(圖像推定部23)，前述燃燒用空氣控制部，係根據在前述推定部所推定之投入後的前述被焚化物的供應量或發熱量來控制前述燃燒用空氣(一次燃燒用空氣、二次燃燒用空氣)。 按照實際供應給爐內之垃圾的供應量等來控制燃燒用空氣，藉此可精度良好地將爐內的燃燒穩定化。

(4)第4態樣的控制裝置20，係在(1)~(3)的控制裝置20進一步具備算出部(供應量推定部)，其係藉由三維量測偵測料斗內(料斗1及滑槽2內)之前述被焚化物的高度變化，根據前述被焚化物的壓密(g1~g7)、前述料斗內之前述被焚化物的分布(I1~I7)、供應給前述爐內之被焚化物的比率(投入比率)，算出即將供應給前述爐內之前的前述供應量或前述發熱量。 藉此，在垃圾供應前，可推定所供應的垃圾之供應量、發熱量。

(5)第5態樣的控制裝置20，係在(4)的控制裝置20中，前述算出部，係藉由LiDAR(Light Detection and Ranging)偵測前述被焚化物的表面全體之距離，根據前述距離的變化計算投入前述料斗之前述被焚化物的體積，從投入前述料斗之前述被焚化物的重量和前述體積計算密度，進行從在過去的一定期間供應給前述爐之前述被焚化物的密度推定之前述發熱量和實際量測的前述發熱量之相關性比較，推定從前述被焚化物投入前述料斗到供應給前述爐為止的滯留時間，並推定前述滯留時間後的前述發熱量。 藉此，可推定在滯留時間後供應給爐之垃圾的發熱量，能在垃圾供應給爐之前開始進行一次燃燒用空氣的控制。

1:料斗 2:滑槽 3:爐篦 3A:乾燥域 3B:燃燒域 3C:後燃燒域 4:送風機 5A~5E:風箱 6:燃燒室 7:灰出口 8A~8E,14A:擋板 9:鍋爐 10:給料器 11:蒸氣流量感測器 12:煙道 13,14:管路 15:感測器(LiDAR) 16:影像感測器 17:起重機 17a:重量計 18:溫度感測器 19:氧濃度感測器 20:控制裝置 21:資料取得部 22:垃圾高度計算部 23:圖像推定部 24:供應量推定部 25:判斷部 26:控制部 27:記憶部 100:垃圾焚化設備 900:電腦 901:CPU 902:主記憶裝置 903:輔助記憶裝置 904:輸入輸出介面 905:通訊介面

[圖1]係顯示各實施形態的垃圾焚化設備之一例。 [圖2]係顯示第一實施形態的控制裝置之動作的一例之流程圖。 [圖3]係顯示第二實施形態的控制裝置之動作的一例之流程圖。 [圖4]係顯示第三實施形態的控制裝置之動作的一例之流程圖。 [圖5]係說明第四實施形態之垃圾的發熱量等之推定處理之第1圖。 [圖6]係說明第四實施形態之垃圾的發熱量等之推定處理之第2圖。 [圖7]係說明第四實施形態之垃圾的發熱量等之推定處理之第3圖。 [圖8]係顯示各實施形態的控制裝置之硬體構成的一例。

1:料斗

2:滑槽

3:爐篦

3A:乾燥域

3B:燃燒域

3C:後燃燒域

4:送風機

5A~5E:風箱

6:燃燒室

6A:一次燃燒室

6B:二次燃燒室

7:灰出口

8,13,14:管路

8A~8E,14A:擋板

9:鍋爐

10:給料器

11:蒸氣流量感測器

12:煙道

15:感測器(LiDAR)

16:影像感測器

17:起重機

17a:重量計

18:溫度感測器

19:氧濃度感測器

20:控制裝置

21:資料取得部

22:垃圾高度計算部

23:圖像推定部

24:供應量推定部

25:判斷部

26:控制部

27:記憶部

100:垃圾焚化設備

Claims (6)

1. 一種焚化爐設備之控制裝置，係具有：將被焚化物一邊燃燒一邊搬運的爐、及對前述爐供應燃燒用空氣之燃燒用空氣供應部，且具備燃燒用空氣控制部及算出部， 前述燃燒用空氣控制部，係根據供應給前述爐之被焚化物的供應量或發熱量，在前述被焚化物投入前述爐內之前進行前述燃燒用空氣的控制， 前述算出部，藉由三維量測偵測料斗內之前述被焚化物的高度變化，根據前述被焚化物的高度變化計算投入前述料斗之前述被焚化物的體積，從投入前述料斗之前述被焚化物的重量和前述體積計算密度，進行從在過去的一定期間供應給前述爐之前述被焚化物的密度推定之前述發熱量和實際量測的前述發熱量之相關性比較，推定從前述被焚化物投入前述料斗到供應給前述爐為止之滯留時間，根據前述被焚化物的壓密、前述料斗內之前述被焚化物的分布、供應給前述爐內之被焚化物的比率，來算出在前述滯留時間後供應給前述爐內之前述被焚化物的供應量或發熱量， 前述燃燒用空氣控制部，在從前述被焚化物投入前述料斗起算比經過藉由前述算出部所推定的前述滯留時間提早既定時間之前，根據該被焚化物的供應量或發熱量進行前述燃燒用空氣的控制。
2. 如請求項1所述之焚化爐設備之控制裝置， 其係進一步具備：對前述爐供應前述被焚化物之給料器、及根據前述供應量或前述發熱量來控制前述給料器的動作之給料器控制部， 前述給料器控制部，在從前述被焚化物投入前述料斗起算比經過前述算出部所推定的前述滯留時間提早既定時間之前，根據該被焚化物的供應量或發熱量進行前述給料器的控制。
3. 如請求項1所述之焚化爐設備之控制裝置， 其係進一步具備：拍攝前述被焚化物投入前述爐的狀態之攝像手段、及從藉由前述攝像手段獲得的圖像資訊推定投入前述爐之前述被焚化物的供應量或發熱量之圖像推定部， 前述燃燒用空氣控制部，係根據在前述圖像推定部所推定之投入後的前述被焚化物的供應量或發熱量來控制前述燃燒用空氣。
4. 如請求項1所述之焚化爐設備之控制裝置，其中， 前述燃燒用空氣控制部，當在前述滯留時間後供應給前述爐內之前述被焚化物的供應量及/或發熱量增加了一定量以上的情況，進行讓前述燃燒用空氣減少的控制， 當在前述滯留時間後供應給前述爐內之前述被焚化物的供應量及/或發熱量降低了一定量以上的情況，進行讓前述燃燒用空氣增加的控制。
5. 如請求項2所述之焚化爐設備之控制裝置，其中， 前述給料器控制部，當在前述滯留時間後供應給前述爐內之前述被焚化物的供應量及/或發熱量增加了一定量以上的情況，進行讓前述給料器的推出量及/或移動速度降低的控制， 當在前述滯留時間後供應給前述爐內之前述被焚化物的供應量及/或發熱量降低了一定量以上的情況，進行讓前述給料器的推出量及/或移動速度增大的控制。
6. 如請求項2所述之焚化爐設備之控制裝置，其中， 前述給料器控制部，當在前述滯留時間後供應給前述爐內之前述被焚化物的供應量及/或發熱量增加了一定量以上的情況，在前述燃燒用空氣的控制之後且在比經過所推定的前述滯留時間提早既定時間之前，進行讓前述給料器的推出量及/或移動速度降低的控制， 當在前述滯留時間後供應給前述爐內之前述被焚化物的供應量及/或發熱量降低了一定量以上的情況，在前述燃燒用空氣的控制之後且在比經過所推定的前述滯留時間提早既定時間之前，進行讓前述給料器的推出量及/或移動速度增大的控制。

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