WO2019030742A1 - 発熱量推定方法、発熱量推定装置、及びごみ貯蔵設備 - Google Patents

発熱量推定方法、発熱量推定装置、及びごみ貯蔵設備 Download PDF

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WO2019030742A1
WO2019030742A1 PCT/IB2018/056416 IB2018056416W WO2019030742A1 WO 2019030742 A1 WO2019030742 A1 WO 2019030742A1 IB 2018056416 W IB2018056416 W IB 2018056416W WO 2019030742 A1 WO2019030742 A1 WO 2019030742A1
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WO
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value
calorific value
waste
incinerator
pit
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PCT/IB2018/056416
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English (en)
French (fr)
Inventor
黒田将成
岩崎卓也
高木創一朗
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50—Control or safety arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a technology for estimating the calorific value of waste supplied to a waste incinerator.
  • a waste incineration plant including a waste incinerator for burning waste and a boiler for recovering heat from flue gas discharged from the waste incinerator has conventionally been known.
  • the nature (garbage quality) of the waste to be treated at the waste incineration plant is an important indicator in managing and setting the combustion conditions of the waste incinerator.
  • the waste quality is not constant.
  • the main items of waste quality include water, ash, combustibles and calorific value.
  • the waste supplied to the waste incinerator is contained in advance in the waste pit and stirred to homogenize the waste quality, and then the waste incinerator is realized.
  • the method of supplying to is proposed.
  • Patent Document 1 the height and the color tone of dust accumulated in the dust pit (hereinafter referred to as “deposited dust”) are imaged by two cameras in a pair, and stereo parallax of the imaged image is used. Measure the height of waste in the waste pit, and identify foreign waste in the collected waste from the color tone of the collected waste using the given waste color map, and use the measured height It is described that the specified foreign waste is stirred with a crane.
  • Patent Document 1 based on the color tone of waste, general waste such as urban waste and foreign waste obtained by crushing large waste are identified.
  • Patent Document 2 the waste in the process of being introduced into the waste pit from the insertion port is imaged, and waste is input based on given input waste information and the captured image regarding the quality and quantity of the waste. Estimate individual size or quantity and quality, estimate the drop trajectory of waste based on the captured image, and estimate the distribution condition of the amount and quality of deposited waste in the waste pit based on the estimated information It is described. Furthermore, according to Patent Document 2, if the difference between the regions divided in the distribution state of the waste quality exceeds the predetermined range, the inside of the waste pit is agitated, and the amount and the quality of the waste are within the predetermined range. It is stated that the waste is transferred from the waste to the waste incinerator.
  • waste quality is roughly divided according to the type of waste collected (home waste, office waste or commercial waste), and input waste information including calorific value using a given database It is stated that creating. However, waste quality is also known to fluctuate depending on the season, etc. Even if it is the same type of waste, it is necessary for workers to update input waste information whenever waste quality changes.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is a technique for estimating the calorific value of deposited waste in a waste pit, regardless of whether or not there is a change in the quality of the waste in the waste pit. It is to propose what can estimate the calorific value of refuse with comparatively high accuracy.
  • the calorific value estimation method is A1) A captured image of dust in a pit storing waste supplied to an incinerator is divided into a plurality of predetermined cells, and a luminance value histogram of the captured image is created for each of the cells. A2) each of the cells is classified into a plurality of labels according to a predetermined classification criterion based on the luminance value histogram; A3) Among the plurality of labels, a label is provided with a calorific value evaluation value directly or indirectly representing the calorific value when the waste of the cells classified into the label is incinerated in the incinerator.
  • the label group given the calorific value evaluation value obtained by repeating A1) to A3) is subjected to cluster analysis into a predetermined number of clusters based on the calorific value evaluation value, From the result of the cluster analysis, for each of the clusters, a weight is obtained by quantifying the appearance rate for each label with an arbitrary correction value, The accumulated value of the weights obtained by repeating the above is defined as an expected value, and the expected value of the cluster is determined for any of the plurality of labels, and the calorific value of the cluster having the highest expected value is determined. It is characterized in that the calorific value of the dust of the cells classified into the arbitrary label is estimated based on an evaluation value.
  • a calorific value estimation device B1) Acquire a captured image of waste in the pit that stores waste supplied to the incinerator, B2) dividing the captured image into a plurality of predetermined cells, and creating a luminance value histogram of the captured image for each of the cells; B3) classify each of the cells into a plurality of labels according to a predetermined classification criterion based on the luminance value histogram; B4) For a certain cell among the cells, a calorific value evaluation value is obtained that directly or indirectly represents the calorific value when the refuse of the cell is incinerated in the incinerator, B5) giving the obtained calorific value evaluation value to a label in which the certain cell is classified among the plurality of labels, The label group given the calorific value evaluation value obtained by repeating B1) to B5) is cluster-analyzed into a predetermined number of clusters based on the calorific value evaluation value, From the result of the cluster analysis, for each of the clusters,
  • the waste storage facility Pits for storing waste supplied to the incinerator, A transfer device for transferring waste in the pit to the incinerator; A camera for imaging the dust in the pit; And a heat generation amount estimation device configured to estimate a heat generation amount of dust in the pit using a captured image of the camera.
  • the calorific value estimation device and the calorific value estimation method and the refuse storage facility even if the dust quality of the refuse in the pit is totally changed, the accumulated values of clusters and weights follow it, so with higher accuracy It is possible to estimate the amount of heat generated from waste.
  • the calorific value evaluation value may be process data of the incinerator.
  • the calorific value estimation device may be communicably connected to the control device so that the calorific value evaluation value can be obtained from the controller that controls the operation of the incinerator.
  • the calorific value estimation device can automatically acquire the calorific value evaluation value, and it is possible to eliminate the laborious input work by the operator.
  • the calorific value estimation device creates the calorific value map of the litter in the pit using the calorific value of the estimated refuse, and the refuse in the input path to the combustion chamber of the incinerator Select the cell storing the waste to be introduced next to the incinerator based on the waste heating value map so that the heating value of the waste is equalized, and the transport device corresponds to the selected cell
  • the waste in the pit may be operated to be dumped into the incinerator.
  • the waste heat value map can be used for combustion control of the incinerator.
  • the calorific value estimation device creates the calorific value map of the litter in the pit using the calorific value of the estimated garbage, and based on the calorific value map of the dust, the litter is more refuse Identifying the first cell having a high calorific value and the second cell having a calorific value of dust lower than that of the surroundings, and the transport device is configured to detect the dust in the pit corresponding to the first cell; It may operate to move to the pits corresponding to two cells.
  • the heat generation amount of waste can be estimated with relatively high accuracy regardless of the change in waste quality of the waste in the waste pit.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an overall configuration of a waste incineration plant including waste storage equipment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a control system of the waste incineration plant.
  • FIG. 3 is a diagram showing a flow of pre-processing included in the heat generation amount estimation processing.
  • FIG. 4 is a diagram showing a flow of learning processing included in the heat generation amount estimation processing.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a cell defined in the heat generation amount estimation process, a histogram of a captured image, and a label.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a method of obtaining an accumulated value of weights in the heat generation amount estimation process.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an overall configuration of a waste incineration plant including waste storage equipment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a control system of the waste incineration plant.
  • FIG. 3 is a diagram showing a flow
  • FIG. 7 is a diagram showing the flow of the calorific value calculation process included in the calorific value estimation process.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a dust heating value map.
  • FIG. 9 is a view for explaining a method for realizing the introduction of homogenized waste using a waste heat value map.
  • FIG. 10 is a view for explaining a method for realizing the homogenization of the deposited dust in the pits using the dust heating value map.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration of the refuse incineration plant 100.
  • the incineration plant 100 includes the waste storage facility 3 to which the calorific value estimation method according to one embodiment of the present invention is applied, or is disposed adjacent to the waste storage facility 3.
  • the waste incineration plant 100 includes a waste storage facility 3 for storing waste, an incinerator 1 for incineration of waste, and a boiler 2 for recovering exhaust heat of the incinerator 1. Furthermore, the refuse incineration plant 100 includes a steam turbine 84 and a generator 85 that generate electric power using the exhaust heat of the incinerator 1 collected by the boiler 2.
  • the waste storage facility 3 is provided adjacent to the incinerator 1 and is provided with a pit 60 for temporarily storing waste to be treated in the incinerator 1. Above the pit 60, a crane 6 is provided for charging the waste in the pit 60 into the incinerator 1.
  • the crane 6 is an example of a transfer device for transferring the waste in the pit 60 to the incinerator 1.
  • the crane 6 includes the operation of the traveling rail 61, the girder 62 traveling on the traveling rail 61, the trolley 63 traversing the girder 62, the bucket 64 supported to be able to move up and down on the trolley 63 via the wire rope, and the crane 6
  • the crane drive unit 65 to control is provided.
  • the bucket 64 can be moved to any position on the pit 60 by the combination of the traveling of the girder 62, the traversing of the trolley 63, and the raising and lowering of the wire rope.
  • the crane 6 is not limited to the said structure, The crane 6 of a well-known structure is employable.
  • the crane 6 can stir the inside of the pit 60 by grasping a predetermined range of dust in the pit 60 with the bucket 64 and transferring the dust to another place in the pit 60.
  • the crane 6 can hold the waste in the pit 60 with the bucket 64 and can throw the waste into the later-described input hopper 12 of the incinerator 1.
  • the conveyor is interposed between the crane 6 and the input hopper 12 in FIG. 1, the conveyor may be omitted.
  • the incinerator 1 is a stoker type incinerator.
  • the incinerator 1 is not limited to the stoker type incinerator, and a known waste incinerator may be employed.
  • the incinerator 1 is provided with a main combustion chamber 14 (primary combustion chamber) and a secondary combustion chamber 19.
  • the floor of the main combustion chamber 14 is provided with a stoker 15 consisting of a dry stoker 15a, a combustion stoker 15b, and a post-combustion stoker 15c arranged in a step-like manner.
  • the stoker 15 is driven by the stoker driver 42 so as to deliver the waste downstream.
  • the primary combustion air 51 is supplied to the main combustion chamber 14 through the stoker 15 from below.
  • the supply amount of the primary combustion air 51 is adjusted by the flow control device 43.
  • secondary combustion air 52 is supplied from the ceiling of the main combustion chamber 14 into the main combustion chamber 14.
  • the amount of secondary combustion air 52 supplied is adjusted by the flow control device 44.
  • a discharge chute 18 for discharging the incineration ash from the main combustion chamber 14 is provided.
  • the inlet hopper 12 is connected to the inlet of the main combustion chamber 14 via a chute 13.
  • the wastes in the pit 60 are thrown into the feeding hopper 12 by the crane 6.
  • a feeder 41 for feeding the waste onto the stoker 15 is provided at the inlet of the main combustion chamber 14. The amount of waste supplied to the main combustion chamber 14 is adjusted by the feeder 41.
  • the waste introduced from the input hopper 12 to the inlet of the main combustion chamber 14 through the chute 13 is pushed out onto the stoker 15 by the feeder 41.
  • the waste is dried and ignited by the primary combustion air 51 and the radiant heat of the main combustion chamber 14 while passing over the dry stove 15a.
  • a portion of the ignited waste is thermally decomposed while passing over the combustion stoker 15b to generate a flammable pyrolytic gas.
  • the pyrolyzed gas travels to the upper part of the main combustion chamber 14 on the primary combustion air 51 and flames with the secondary combustion air 52.
  • the heat radiation associated with the flame combustion further raises the temperature of the waste.
  • the remainder of the ignited waste is burned while passing over the combustion stoker 15b and the post-combustion stoker 15c, and the incineration ash remaining after the combustion is discharged from the discharge chute 18 and sent to an ash processing facility (not shown).
  • the combustion exhaust gas of the main combustion chamber 14 is mixed with the secondary combustion air 52 blown out from the ceiling portion on the downstream side of the main combustion chamber 14 and completely burns in the secondary combustion chamber 19.
  • the outlet of the secondary combustion chamber 19 of the incinerator 1 is connected to the boiler 2, and the flue gas of the incinerator 1 flows into the boiler 2.
  • a temperature sensor 38 for detecting the temperature of the flue gas of the incinerator 1 is provided in the vicinity of the outlet of the secondary combustion chamber 19 or the inlet of the radiation chamber 20, a temperature sensor 38 for detecting the temperature of the flue gas of the incinerator 1 is provided.
  • the boiler 2 is provided with a series of flue gas flow paths consisting of a radiation chamber 20 (first flue), a second flue 21 and a third flue 22.
  • a water pipe 23 extends around the wall of the radiation chamber 20 and the second flue 21.
  • the heat recovery water flowing through the water pipe 23 is returned to the boiler drum 24 in a state where it is partially vaporized to become steam by recovering the heat of the radiation chamber 20 and the second flue 21.
  • the steam of the boiler drum 24 is sent to the superheater 25.
  • the amount of steam (main steam amount) sent from the boiler drum 24 to the superheater 25 is measured by a steam flow meter 39 provided downstream of the steam flow from the superheater 25.
  • the superheater 25 includes a superheating pipe 27 installed in the third flue 22.
  • the steam sent from the boiler drum 24 is further superheated to a high temperature and high pressure while passing through the superheating pipe 27 and sent to a steam turbine 84 that drives a generator 85.
  • the combustion exhaust gas that has passed through the boiler 2 is discharged from the exhaust port 29 provided in the third flue 22 to the exhaust passage 28.
  • the exhaust path 28 is provided with a bag filter 81, an induction fan 82 and the like, and the exhaust gas of the boiler 2 is discharged to the atmosphere from the chimney 83 after the dust is separated by the bag filter 81.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a control system of the refuse incineration plant 100. As shown in FIG.
  • the combustion control device 10 is a so-called computer, and includes a processor, nonvolatile and volatile memories, and a communication interface (all not shown).
  • the communication interface is controlled by the processor to transmit / receive data to / from the feeder 41, the stoker driver 42, the flow control devices 43, 44, etc. using wireless or wired communication means, and the temperature sensor 38 Detection signals are received from various meters such as the steam flow meter 39.
  • the combustion control device 10 performs a stable operation of the waste incineration plant 100 based on detection signals from various instruments such as the temperature sensor 38 and the steam flow meter 39, and the feeder 41, a stoker drive device 42, and a flow rate adjustment device. Control the operations of 43 and 44.
  • the combustion control device 10 supplies the amount of waste as fuel, the primary combustion air 51 necessary for burning the waste, and the secondary combustion so as to keep the steam pressure constant according to the load fluctuation of the boiler 2 So-called automatic combustion control is performed to adjust the flow rate of the air 52.
  • the calorific value of the accumulated dust of the pit 60 is estimated using the rule of thumb that “the refuse of relatively dark color has a low calorific value, and the rubbish of relatively bright color is a high calorific value”.
  • the information obtained from the surface of the sediment is only, for example, foreign matter contained in one grip of the bucket 64 of the crane 6 when foreign debris is partially present at a location relatively shallow from the surface of the sediment.
  • the calorific value may not be estimated correctly. So, in this invention, based on the image of the surface of the accumulation refuse of the pit 60, and the emitted-heat amount of the incinerator 1, we decided to estimate more accurate emitted-heat amount.
  • the storage facility 3 includes a calorific value estimation device 7 provided corresponding to the pit 60.
  • the calorific value estimation device 7 has a calorific value calculation unit 71 that estimates the calorific value of the accumulated debris in the pit 60, and a crane control unit 72 that controls the operation of the crane 6.
  • the crane control unit 72 causes the crane 6 to stir the deposited waste or the crane 6 to incinerate the selected portion of the deposited waste based on the distribution of the amount of generated heat of the deposited waste obtained by the generated heat amount computing unit 71.
  • the crane drive unit 65 is operated to load the furnace 1 or the like.
  • the calorific value estimation device 7 estimates the calorific value of the accumulated dirt of the pit 60 based on the captured image of the surface of the accumulated dirt of the pit 60 and the amount of heat obtained by the combustion of the refuse in the incinerator 1.
  • the heat generation amount estimation device 7 is a so-called computer, and includes a processor, volatile and non-volatile memories, and a communication interface (all not shown).
  • the memory may be realized by various RAMs, ROMs, flash memories, hard disks, and the like.
  • the memory stores an OS, various control programs, and various data read by the processor, which are executed by the processor.
  • the communication interface is controlled by the processor to transmit / receive data to / from the combustion control device 10, the crane drive device 65, the camera 66, etc. using wireless or wired communication means.
  • the processor of the heat generation amount estimation device 7 executes various processes for functioning as the heat generation amount calculation unit 71 and the crane control unit 72 by executing various programs stored in the memory.
  • the process in the heat generation amount estimation device 7 is realized by software executed by each hardware and processor. Such software is prestored in a memory or other storage medium.
  • the calorific value estimation device 7 acquires a captured image of the surface of the accumulated dust in the pit 60 from one or more cameras 66 installed in the pit 60 or the crane 6.
  • the camera 66 is not limited to imaging the entire area of the pit 60, as long as it can image a region for estimating the calorific value of the surface of the accumulated dust.
  • the heat generation amount estimation device 7 acquires a predetermined heat generation amount evaluation value from the combustion control device 10.
  • the calorific value estimation device 7 may sequentially acquire the calorific value evaluation value from the combustion control device 10, or may collectively acquire the calorific value evaluation value every predetermined time.
  • the calorific value estimation device 7 may receive data related to the calorific value evaluation value accumulated by the combustion control device 10 via the storage medium.
  • the calorific value evaluation value is a value having a correlation with the absolute value or the relative value of the calorific value when the one-grip waste by the crane 6 is incinerated by the incinerator 1.
  • the process data having a correlation with the absolute value or the relative value of the heat quantity obtained by the waste combustion is used as the calorific value evaluation value. doing.
  • Such process data includes the amount of main steam of the boiler 2 detected by the steam flow meter 39, the temperature of the flue gas flowing from the incinerator 1 to the boiler 2 detected by the temperature sensor 38, the feeder from the combustion control device 10 There are a waste supply amount command value output to 41, a power generation amount of the generator 85, and the like. If the process data of the waste incineration plant 100 is used as the calorific value evaluation value, it becomes unnecessary to separately measure and test the calorific value evaluation value, and the calorific value evaluation value highly correlated with the actual calorific value of the waste. You can get
  • the heat generation amount estimation device 7 performs a learning process, a preprocessing of the learning process, and a heat generation amount calculation process as a heat generation amount estimation process.
  • 3 shows the flow of preprocessing
  • FIG. 4 shows the flow of learning processing
  • FIG. 5 shows the cells defined in the heat generation amount estimation processing, the histogram of the captured image, and the labels. is there.
  • the inside of the pit 60 (or a predetermined area in the pit 60) is virtually partitioned in a lattice shape in plan view, and m cells are defined.
  • the size of each cell is set such that the bucket 64 of the crane 6 can be grasped by one.
  • the heat generation amount estimation device 7 performs pre-processing. As shown in FIG. 3, the calorific value estimation device 7 acquires a captured image of the surface of the accumulated dust of the pit 60 at a certain time T ⁇ (step S1).
  • the calorific value estimation device 7 acquires the calorific value evaluation value of the dust of a certain cell in the accumulated dust at the time T ⁇ (step S2). However, if the calorific value estimation device 7 acquires the calorific value evaluation value before step S5 described later, the acquisition timing does not matter.
  • the calorific value evaluation value is desirably associated with the time T ⁇ , the captured image of the time T ⁇ , and the identification information (for example, the position or the like) of the cell.
  • the calorific value evaluation value is not limited to the main steam amount.
  • the calorific value estimation device 7 may estimate the calorific value from the calorific value evaluation value, and may use the calorific value estimated (that is, the estimated value of the calorific value of the waste) instead of the calorific value evaluation value.
  • the time ⁇ t from when the waste is supplied to the main combustion chamber 14 of the incinerator 1 until the amount of heat generated by the burning of the waste appears in the amount of main steam can be determined by experiment and by simulation.
  • the amount of heat obtained by burning waste in a certain cell is the amount of main steam when time ⁇ t has elapsed since the waste in the relevant cell was supplied to the main combustion chamber 14 Appear in Therefore, the main waste is detected when time ⁇ t has elapsed since the accumulated waste at time T ⁇ is thrown into the incinerator 1 with a time difference from one cell to another with time lag and the waste of a certain cell is supplied to the main combustion chamber 14
  • the amount can be used as the calorific value evaluation value of the certain cell of the accumulated dust at time T ⁇ .
  • the calorific value estimation device 7 creates a luminance value histogram of each cell from the captured image of the deposited dust (step S3).
  • the captured image may be converted to grayscale before creating the luminance value histogram. Converting to grayscale makes the process simpler.
  • the captured image is RGB color and a luminance value histogram of RGB color is created, a histogram of each component of RGB is also created. This makes it possible to obtain more detailed information on dust quality, such as a large amount of organic dust when the captured image has a large amount of green pixels or brown pixels.
  • the results of this classification may be highly biased.
  • to which label L the cell is classified is determined according to a predetermined classification standard based on the luminance value histogram of the cell.
  • the classification criterion is, for example, at least one of a ratio of black-based pixel amounts, a ratio of white-based pixel amounts, a bias of black-based pixel amounts, a bias of white-based pixel amounts, and the like in a luminance value histogram. May be there.
  • the calorific value estimation device 7 gives the calorific value evaluation value x N to the label L N in which the cell associated with the acquired calorific value evaluation value is classified (step S5). That is, the calorific value evaluation value x N of the cell classified to the label L N is associated with a certain label L N.
  • the suffix “N” of the label L represents the number of times of processing.
  • the heat generation amount estimation device 7 repeats the processes of steps S1 to S5 until the number of times N of processing becomes a number smaller than the predetermined number k of clusters by 1 (NO in step S6). If the number is smaller by 1 (YES in step S6), the pre-processing ends.
  • the cluster number k is an arbitrary real number, for example, in order to set each class of the high quality waste class, the standard waste class, and the low quality waste class from the one with the highest calorific value evaluation value (or calorific value) k may be 3.
  • the heat generation amount estimation device 7 starts the learning process when the pre-processing is finished. As shown in FIG. 4, in the learning process, the heat generation amount estimation device 7 first performs steps S1 'to S5' as in steps S1 to S5 of the pre-processing.
  • the contents of steps S1 'to S5' are substantially the same as the contents of steps S1 to S5, and thus the description thereof is omitted.
  • the calorific value estimation device 7 classifies (k ⁇ 1 + ⁇ ) label L groups into k clusters in the total number of calorific value evaluation values given so far using the k-means method.
  • Cluster analysis is performed (step S7).
  • “ ⁇ ” represents the number of times of learning
  • the k-means method is used for cluster analysis, but the algorithm of cluster analysis is not limited to the k-means method, for example, using a statistical cluster analysis method or a neural network (k Cluster analysis may be performed on k labels L groups of ⁇ 1 + ⁇ ).
  • the heat generation amount estimation device 7 performs the following processing (1) to (4) in cluster analysis.
  • Allocate (k-1 + .alpha.) Label L groups to k clusters. The range of each cluster is based on the calorific value evaluation value (or calorific value).
  • the distance (for example, Euclidean distance) between the calorific value evaluation value x of each label L and each center Vj is determined, and the label L is reassigned to the cluster with the smallest distance.
  • the calorific value estimation device 7 obtains the first cluster analysis result of learning. Then, the heat generation amount estimation device 7 repeats steps S1 'to S5' and S7 as one cycle of the learning process to obtain a plurality of cluster analysis results. Usually, for each cluster analysis result, the area of each cluster (that is, the range of the calorific value evaluation value of the label assigned to the cluster) is different. Therefore, the obtained cluster analysis result is weighted.
  • the heat generation amount estimation device 7 calculates the weight v each time the cluster analysis result is obtained (step S8).
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a method of obtaining the cumulative value W of weights in the heat generation amount estimation process. Hereinafter, a method of determining the cumulative value W of weights will be described with reference to FIG.
  • the weight v (p, Li) is obtained by digitizing the appearance rate for each label Li of each cluster p using the correction value S.
  • v (p, Li) P (p, Li) x K + S
  • K represents a counter.
  • the counter K can be, for example, +1 each time 1000 cluster analysis results are obtained.
  • the calorific value estimation device 7 sets the cumulative value W ( ⁇ 1) of the weights of the cluster analysis results up to the previous time ( ⁇ 1).
  • the weight v ( ⁇ , p, Li) of the cluster analysis result of this time ( ⁇ -th) is added to perform normalization, and the cumulative value W ( ⁇ ) of the weight of the cluster analysis result of this time is updated (step S10).
  • W ( ⁇ ) W ( ⁇ -1) + v ( ⁇ , p, Li)
  • the accuracy of the weight sum W for each label increases with the number of cluster analysis results, ie, the number of times of learning ⁇ .
  • the heat generation amount estimation device 7 performs a heat generation amount calculation process using the cumulative value W of the weights obtained in the above learning process and the range of clusters.
  • FIG. 7 is a diagram showing the flow of the calorific value calculation process included in the calorific value estimation process.
  • the calorific value estimation device 7 acquires a captured image of the surface of the accumulated dust of the pit 60 at a certain time T ⁇ from the camera 66 (step S11).
  • the calorific value estimation device 7 creates a luminance value histogram of the target cell from the acquired captured image (step S12).
  • the heat generation amount estimation device 7 classifies the cell into any one of labels based on the luminance value histogram of the target cell (step S13).
  • the heat generation amount estimation device 7 obtains the cumulative value W of the weight of each cluster of the label into which the target cell is classified as the expected value (step S14), and the target cell is classified into the cluster having the largest expected value.
  • the cluster is determined to be assigned a label (step S15).
  • the cluster corresponds to the cluster in the process of obtaining the cumulative value W of the weight described above.
  • the calorific value estimation device 7 converts the average value of the calorific value evaluation values of the determined clusters into the calorific value of the dust, and obtains the estimated calorific value of the target cell.
  • the average value of the cumulative value W of weights used and the heating value evaluation value of the cluster is a value obtained at time T ⁇ (preferably time The latest value at time T ⁇ may be used. Usually, it is about 2 hours from the time when waste is supplied to the main combustion chamber 14 in the waste incineration plant 100 and the calorific value of the waste appears in the amount of main steam of the boiler 2. It is rare that there is a marked change in the dust quality of the pit 60 during this two-hour period, and the calorific value estimation device 7 uses data of the estimated calorific value of the sediment approximately two hours before time T ⁇ . Even high accuracy can be maintained.
  • FIG. 8 What mapped the estimated calorific value of each cell of the accumulation refuse of the pit 60 calculated
  • the calorific value estimation device 7 uses the dust calorific value map of such pits 60 to homogenize the quality of the refuse (more specifically, the garbage whose calorific value is equalized) is the main combustion of the incinerator 1
  • the operation of the crane 6 is controlled to be supplied to the chamber 14.
  • FIG. 9 is a view for explaining a method for realizing the introduction of homogenized waste using a waste heat value map. As shown in FIG. 9, the waste in each cell of the pit 60 can be introduced into the input hopper 12 in such an order that the refuse in the input hopper 12 and the chute 13 is homogenized.
  • the calorific value estimation device 7 selects a cell from which the dust is to be taken out next so that the average expected dust calorific value approaches a predetermined set value.
  • the average value of the calorific value of the refuse in the input hopper 12 and the jute 13 and the refuse which is subsequently introduced into the input hopper 12 is defined as the “average expected waste calorific value”. For example, when wastes in the pit 60 are classified into high-quality waste class I, standard waste class II, and low-quality waste class III from the one with the highest calorific value, the calorific value estimation device 7 calculates the average expected waste heat. Based on the quantity, determine the class of cell to take out the next waste.
  • the heat generation amount estimation device 7 determines the class as the reference dust class II, subsequently, the heat generation amount map of the pit 60 is used to identify selectable cells, and one cell is selected therefrom. . In addition, when there are a plurality of selectable cells, a cell having a high cumulative value W of weights is selected.
  • the calorific value estimation device 7 creates the calorific value map of the dust in the pit using the calorific value of the estimated dust, and the charging path to the main combustion chamber 14 of the incinerator 1 (ie, the charging hopper 12 And the cell which stored the refuse thrown into the incinerator 1 next based on a refuse calorific value map so that the calorific value of the refuse in chute 13) is equalized is selected. Then, the crane 6 operates to throw the refuse in the pit 60 corresponding to the selected cell into the incinerator 1. Thereby, the stirring in the pit 60 can be omitted, and waste having a uniform calorific value can be supplied to the inlet of the main combustion chamber 14 of the incinerator 1.
  • FIG. 10 is a view for explaining a method for realizing the homogenization of the deposited dust in the pits using the dust heating value map. As shown in FIG. 10, by using the heat generation amount map of the pits 60, it is possible to stir the accumulated dust in the pits 60 and to homogenize the quality of the dust (especially the amount of heat generation).
  • the calorific value estimation device 7 mixes the waste of the assigned cell of the label L1 with the waste of the assigned cell of the label L9 or assigns the waste of the assigned cell of the label L9 to the label L1
  • the crane 6 is operated so as to be mixed with the waste of the scraped cells.
  • the calorific value estimation device 7 creates the calorific value map of the dust in the pit 60 using the calorific value of the estimated dust, and based on the calorific value map of the dust, the calorific value of the dust is higher than the surroundings
  • the first cell in the above example, the cell to which the label L1 is assigned
  • the second cell in the above example, the cell to which the label L9 is assigned
  • the crane 6 then operates to move debris in the pit 60 corresponding to the first cell to the position of the pit 60 corresponding to the second cell, or vice versa.
  • the accumulated waste is stirred so that the calorific value of the dust in the pit 60 becomes uniform, so that the refuse having a uniform calorific value can be input to the incinerator 1.
  • the calorific value estimation method is: A1) The captured image of the dust in the pit 60 storing the waste supplied to the incinerator 1 is divided into a plurality of predetermined cells, and the luminance value histogram of the captured image is created for each of the cells, A2) classify each of the cells into a plurality of labels according to a predetermined classification criterion based on the luminance value histogram, A3) giving a calorific value evaluation value directly or indirectly representing a calorific value when waste of cells classified into the label is incinerated in an incinerator on a label among a plurality of labels; A4) A cluster group given a calorific value evaluation value obtained by repeating the above A1) to A3) is subjected to cluster analysis into a predetermined number of clusters based on the calorific value evaluation value, A5) From the result of cluster analysis, for each of the clusters, a weight is calculated by quantifying the appearance rate for each label using an arbitrary correction value, A6) Using
  • the waste storage facility 3 includes a pit 60 for storing waste supplied to the incinerator 1, a crane 6 which is a transfer device for transferring waste in the pit 60 to the incinerator 1, and the inside of the pit 60. And a calorific value estimation device 7 that estimates the calorific value of the dust in the pit 60 using the image captured by the camera 66.
  • the calorific value estimation device 7 concerning the above-mentioned embodiment is: B1) Acquire a captured image of the waste in the pit 60 storing the waste supplied to the incinerator 1, B2) Divide the captured image into a plurality of predetermined cells, and create a luminance value histogram of the captured image for each of the cells, B3) classify each of the cells into a plurality of labels according to a predetermined classification criterion based on the luminance value histogram, B4) With respect to a certain cell among the cells, a calorific value evaluation value representing the calorific value directly or indirectly when the refuse of the cell is incinerated in the incinerator is obtained, B5) giving the calorific value evaluation value acquired to the label in which the certain cell is classified among a plurality of labels, B6) The cluster group given the calorific value evaluation value obtained by repeating the above B1) to B5) is subjected to cluster analysis into a predetermined number of clusters based on the calorific value evaluation value, B7) From the result
  • the calorific value estimation device 7 defines the cumulative value of the weights obtained by repeating the above as the expected value, obtains the expected value of the cluster for any label among the plurality of labels, and determines the cluster with the highest expected value.
  • the calorific value of the dust of the cells classified into any label is estimated based on the calorific value evaluation value. Note that each process of the heat generation amount estimation device 7 is performed by the heat generation amount calculation unit 71.
  • the calorific value estimation method the waste storage facility 3 and the calorific value estimation device 7 described above, cumulative values (expected values) of clusters and weights follow the general fluctuation of the refuse quality of the refuse in the pit 60. Therefore, according to the calorific value estimation method, the waste storage facility 3 and the calorific value estimation device 7 according to the present embodiment, the calorific value of the refuse can be estimated with relatively high accuracy regardless of the presence or absence of the fluctuation of the refuse quality. it can.
  • the waste heating value distribution can be visualized, for example, as a waste heating value distribution map of the pits 60 (see FIG. 8) to visualize the estimated heating value of the deposited waste. In this way, if the quality of the deposited waste is visualized, the waste in the pit 60 is agitated so that the calorific value of the deposited waste introduced into the incinerator 1 is equalized, or the main combustion chamber of the incinerator 1 It is possible to plan the order of throwing in the deposited waste so that the calorific value of the waste supplied to 14 can be equalized.
  • the calorific value of the refuse supplied to the main combustion chamber 14 of the incinerator 1 is equalized, and stable automatic combustion control of the refuse incineration plant 100 can be realized.
  • the estimated heat value distribution (the waste heat value distribution map) of the accumulated waste in the pit 60, it is possible to grasp in advance the waste quality of the next dumped material into the furnace, so use that information
  • the combustion control of the incinerator 1 can be performed.
  • the calorific value estimation device 7 can share information on the fluctuation of the waste quality with the combustion control device 10.
  • the calorific value estimation device 7 periodically transmits information such as the estimated calorific value distribution of the deposited dust of the pit 60 to the combustion control device 10, and the combustion control device 10 acquires this information, and the dust in the pit 60 Change parameters of automatic combustion control to change in waste quality of waste. In this way, stable combustion operation of the waste incineration plant 100 is possible.

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Abstract

ピット内のごみの撮像画像を所定の複数のセルに分割し、各セルの輝度値ヒストグラムを作成し、輝度値ヒストグラムに基づいてセルを所定の分類基準によって複数のラベルに分類し、複数のラベルうち或るラベルに、そのラベルに分類されたセルのごみを焼却炉で焼却したときの発熱量を表す発熱量評価値を与える。それまでの学習で発熱量評価値が与えられたラベル群を発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、その結果からクラスタの各々についてラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、以上を繰り返して得られる重みの正規化された累計値を期待値とする。任意のラベルについてクラスタの期待値をそれぞれ求め、期待値が最も高いクラスタの発熱量評価値に基づいて任意のラベルに分類されるセルのごみの発熱量を推算する。

Description

発熱量推定方法、発熱量推定装置、及びごみ貯蔵設備
　本発明は、ごみ焼却炉に供給されるごみの発熱量を推定する技術に関する。
　従来から、ごみを焼却するごみ焼却炉と、ごみ焼却炉から排出される燃焼排ガスから熱を回収するボイラとを含むごみ焼却プラントが知られている。ごみ焼却プラントで処理されるごみの性質（ごみ質）は、ごみ焼却炉の燃焼条件を管理・設定する上で重要な指標となる。しかし、ごみ焼却プラントに持ち込まれるごみは、種々雑多な物質が混在するために、ごみ質は一定ではない。なお、ごみ質の主な項目には、水分、灰分、可燃分、及び発熱量などがある。
　そこで、ごみ焼却炉の安定した燃焼制御を実現するために、ごみ焼却炉に供給されるごみを、予めごみピット内に収容して撹拌することによりごみ質を均質化させてから、ごみ焼却炉に供給する方法が提案されている。
　例えば、特許文献１では、２台一対のカメラでごみピットに堆積しているごみ（以下、「堆積ごみ」と称する）の高さ及びその色調を撮像し、撮像画像のステレオ視差を利用してごみピット内のごみ高さを計測し、また、所与のごみ色調マップを利用して撮像画像の堆積ごみの色調から堆積ごみ中の異質ごみを特定し、計測したごみ高さを利用して特定された異質ごみをクレーンで攪拌することが記載されている。なお、特許文献１では、ごみの色調に基づいて、都市ごみ等の一般ごみと、粗大ごみを粉砕した異質ごみとが識別される。
　また、例えば、特許文献２では、投入口からごみピット内へ投入される過程のごみを撮像し、ごみの質及び量に関する所与の投入ごみ情報と撮像画像とに基づいて投入されたごみの個別の大きさ或いは量及び質を推算し、撮像画像に基づいてごみの落下軌跡を推算し、それらの推算された情報に基づいてごみピット内の堆積ごみの量及び質の分布状態を推算することが記載されている。更に、特許文献２では、ごみ質の分布状態において区分された領域間の差が所定範囲を超えていればごみピット内を撹拌し、ごみの量及び質が所定範囲内にあるときにごみピットからごみをごみ焼却炉へ移送することが記載されている。
特開２００７−１２６２４６号公報 特開２０１１−０２７３４９号公報
　ごみ質のなかでも、とりわけ発熱量はごみ焼却炉の運転制御に重要である。特許文献１では、ごみピット内の堆積ごみの表面の撮像画像を用いて異質ごみを特定していることから、堆積ごみの表面にある異質ごみしか特定することができない。また、特許文献２では、収集されたごみの種類（ご家庭ごみ、事務系ごみ又は商業系ごみ）によってごみ質を概ね区分し、所与のデータベースを利用して、発熱量を含む投入ごみ情報を作成することが記載されている。しかし、ごみ質は季節などによっても変動することが知られており、同じごみの種類であってもごみ質が変動するたびに投入ごみ情報を作業者が更新しなくてはならない。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ごみピット内の堆積ごみの発熱量を推定する技術であって、ごみピット内のごみのごみ質の変動の有無にかかわらず、比較的高い精度でごみの発熱量を推算できるものを提案することにある。
　本発明の一態様に係る発熱量推定方法は、
Ａ１）焼却炉に供給されるごみを貯蔵するピット内のごみの撮像画像を所定の複数のセルに分割し、前記セルの各々について前記撮像画像の輝度値ヒストグラムを作成し、
Ａ２）前記輝度値ヒストグラムに基づいて所定の分類基準によって前記セルの各々を複数のラベルに分類し、
Ａ３）前記複数のラベルのうち或るラベルに、そのラベルに分類された前記セルのごみを前記焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を与え、
Ａ１）~Ａ３）を繰り返して得られた前記発熱量評価値が与えられたラベル群を前記発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
前記クラスタ分析の結果から、前記クラスタの各々について前記ラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、
以上を繰り返して得られる前記重みの累計値を期待値と規定し、前記複数のラベルのうち任意のラベルについて前記クラスタの前記期待値をそれぞれ求め、前記期待値が最も高い前記クラスタの前記発熱量評価値に基づいて前記任意のラベルに分類される前記セルのごみの発熱量を推算することを特徴としている。
　また、本発明の別の一態様に係る発熱量推定装置は、
Ｂ１）焼却炉に供給されるごみを貯蔵するピット内のごみの撮像画像を取得し、
Ｂ２）前記撮像画像を所定の複数のセルに分割し、前記セルの各々について前記撮像画像の輝度値ヒストグラムを作成し、
Ｂ３）前記輝度値ヒストグラムに基づいて所定の分類基準によって前記セルの各々を複数のラベルに分類し、
Ｂ４）前記セルのうち或るセルについて、そのセルのごみを前記焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を取得し、
Ｂ５）前記複数のラベルのうち前記或るセルが分類されたラベルに取得した前記発熱量評価値を与え、
Ｂ１）~Ｂ５）を繰り返して得られた前記発熱量評価値が与えられたラベル群を前記発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
前記クラスタ分析の結果から、前記クラスタの各々について前記ラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、
以上を繰り返して得られる前記重みの累計値を期待値と規定し、前記複数のラベルのうち任意のラベルについて前記クラスタの前記期待値をそれぞれ求め、前記期待値が最も高い前記クラスタの前記発熱量評価値に基づいて前記任意のラベルに分類される前記セルのごみの発熱量を推算することを特徴としている。
　また、本発明の別の一態様に係るごみ貯蔵設備は、
焼却炉に供給されるごみを貯蔵するピットと、
前記ピットのごみを前記焼却炉へ搬送する搬送装置と、
前記ピット内のごみを撮像するカメラと、
前記カメラの撮像画像を利用して前記ピット内のごみの発熱量を推算する前記発熱量推定装置とを備えることを特徴としている。
　上記発熱量推定装置及び発熱量推定方法並びにごみ貯蔵設備によれば、ピット内のごみのごみ質が全体的な変動しても、クラスタ及び重みの累積値がそれに追従するので、より高い精度でごみの発熱量を推算することができる。
　上記発熱量推定装置及び発熱量推定方法において、前記発熱量評価値が、前記焼却炉のプロセスデータであってよい。
　これにより、発熱量評価値のために別途の計測や試験が不要であり、また、実際のごみの発熱量と相関関係の高い発熱量評価値を得ることができる。
　また、上記ごみ貯蔵設備において、前記発熱量推定装置が、前記焼却炉の運転を制御する制御装置から前記発熱量評価値を取得できるように、前記制御装置と通信可能に接続されていてよい。
　これにより、発熱量推定装置は発熱量評価値を自動的に取得することができ、作業者による煩雑な入力作業を省くことができる。
　また、上記ごみ貯蔵設備において、前記発熱量推定装置は、推算したごみの発熱量を利用して前記ピット内のごみ発熱量マップを作成し、前記焼却炉の燃焼室までの投入経路にあるごみの発熱量が均一化されるように、前記ごみ発熱量マップに基づいて次に前記焼却炉に投入されるごみを貯えた前記セルを選択し、前記搬送装置は、選択された前記セルと対応する前記ピットのごみを前記焼却炉に投入するように動作してよい。
　これにより、ピット内の撹拌を省略して、焼却炉の燃焼室に発熱量の均一化されたごみを供給することができる。また、ごみ発熱量マップに基づいて次に炉内へ投入する大よそのごみ質を事前に把握できるので、ごみ発熱量マップを焼却炉の燃焼制御に利用することができる。
　また、上記ごみ貯蔵設備において、前記発熱量推定装置は、推算したごみの発熱量を利用して前記ピット内のごみ発熱量マップを作成し、前記ごみ発熱量マップに基づいて、周囲よりもごみの発熱量の高い第１のセルと、周囲よりもごみの発熱量の低い第２のセルとを特定し、前記搬送装置は、前記第１のセルと対応する前記ピットのごみを、前記第２のセルと対応する前記ピットに移動させるように動作してよい。
　これにより、ピット内のごみの発熱量が均一化するように堆積ごみが撹拌されるので、発熱量の均一化されたごみを焼却炉へ投入することができる。
　本発明によれば、ごみピット内のごみのごみ質の変動の有無にかかわらず、比較的高い精度でごみの発熱量を推算することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係るごみ貯蔵設備を含むごみ焼却プラントの全体的な構成を示す概略図である。 図２は、ごみ焼却プラントの制御系統の構成を示す図である。 図３は、発熱量推定処理に含まれる前処理の流れを示す図である。 図４は、発熱量推定処理に含まれる学習処理の流れを示す図である。 図５は、発熱量推定処理において規定されたセル、撮像画像のヒストグラム、及びラベルを説明する図である。 図６は、発熱量推定処理において重みの累計値を求める方法を説明する図である。 図７は、発熱量推定処理に含まれる発熱量演算処理の流れを示す図である。 図８は、ごみ発熱量マップの一例を示す図である。 図９は、ごみ発熱量マップを用いて均質化されたごみの投入を実現する方法を説明する図である。 図１０は、ごみ発熱量マップを用いてピット内の堆積ごみの均質化を実現する方法を説明する図である。
　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、ごみ焼却プラント１００の全体的な構成を示す概略図である。この焼却プラント１００は、本発明の一実施形態に係る発熱量推定方法が適用されるごみ貯蔵設備３を含んでいる、又は、ごみ貯蔵設備３に隣設されている。
　図１に示すように、ごみ焼却プラント１００は、ごみを貯蔵するごみ貯蔵設備３と、ごみを焼却する焼却炉１と、焼却炉１の排熱を回収するボイラ２とを備えている。更に、ごみ焼却プラント１００は、ボイラ２で回収された焼却炉１の排熱を利用して発電を行う蒸気タービン８４及び発電機８５を備えている。
〔ごみ貯蔵設備３〕
　ごみ貯蔵設備３は、焼却炉１に隣設されて、焼却炉１で処理されるごみを一時的に貯蔵するピット６０が設けられている。ピット６０の上方には、ピット６０内のごみを焼却炉１へ投入するクレーン６が設けられている。クレーン６は、ピット６０のごみを焼却炉１へ搬送する搬送装置の一例である。クレーン６は、走行レール６１、走行レール６１上を走行するガーダ６２、ガーダ６２を横行するトロリ６３、トロリ６３にワイヤロープを介して昇降可能に支持されたバケット６４、及び、クレーン６の動作を制御するクレーン駆動装置６５を備えている。バケット６４は、ガーダ６２の走行、トロリ６３の横行、及びワイヤロープの巻き上げ・巻き下げの組み合わせにより、ピット６０上の任意の位置へ移動することができる。なお、クレーン６は、上記構成に限定されず、公知の構成のクレーン６を採用することができる。
　クレーン６は、バケット６４でピット６０内の所定範囲のごみを掴み、そのごみをピット６０内の別の場所に積み替えることによって、ピット６０内を撹拌することができる。また、クレーン６は、バケット６４でピット６０内のごみを掴み、そのごみを焼却炉１の後述する投入ホッパ１２へ投入することができる。なお、図１ではクレーン６と投入ホッパ１２と間にコンベヤが介在しているが、コンベヤは省略されてもよい。
〔焼却炉１〕
　焼却炉１は、ストーカ式焼却炉である。但し、焼却炉１はストーカ式焼却炉に限定されず、公知のごみ焼却炉が採用されてよい。
　焼却炉１には、主燃焼室１４（一次燃焼室）と、二次燃焼室１９とが設けられている。主燃焼室１４の床部には、階段状に配置された乾燥ストーカ１５ａ、燃焼ストーカ１５ｂ、及び、後燃焼ストーカ１５ｃからなるストーカ１５が設けられている。ストーカ１５は、ごみを下流側へ送り出すように、ストーカ駆動装置４２によって駆動される。ストーカ１５を下方から貫いて主燃焼室１４へ一次燃焼空気５１が供給される。一次燃焼空気５１の供給量は流量調整装置４３によって調整される。また、主燃焼室１４の天井から主燃焼室１４内へ向けて二次燃焼空気５２が供給される。二次燃焼空気５２の供給量は流量調整装置４４によって調整される。ストーカ１５の下流側には、主燃焼室１４から焼却灰を排出する排出シュート１８が設けられている。
　主燃焼室１４の入口には、シュート１３を介して投入ホッパ１２が接続されている。投入ホッパ１２へは、ピット６０のごみがクレーン６によって投入される。また、主燃焼室１４の入口には、ごみをストーカ１５上へ送り出すフィーダ４１が設けられている。フィーダ４１によって、主燃焼室１４へ供給されるごみの量が調整される。
　上記構成の焼却炉１では、投入ホッパ１２からシュート１３を通じて主燃焼室１４の入口に投入されたごみが、フィーダ４１によってストーカ１５上へ押し出される。ごみは、乾燥ストーカ１５ａ上を通過するうちに、一次燃焼空気５１と主燃焼室１４の輻射熱とにより乾燥され、着火する。着火したごみの一部は、燃焼ストーカ１５ｂ上を通過するうちに熱分解して、可燃性の熱分解ガスを発生する。この熱分解ガスは、一次燃焼空気５１に乗って主燃焼室１４の上部へ移動して、二次燃焼空気５２と共に炎燃焼する。この炎燃焼に伴う熱輻射により、ごみは更に昇温する。また、着火したごみの残部は、燃焼ストーカ１５ｂ及び後燃焼ストーカ１５ｃ上を通過するうちに燃焼し、燃焼後に残った焼却灰は排出シュート１８から排出され、図示しない灰処理設備へ送られる。主燃焼室１４の燃焼排ガスは、主燃焼室１４の下流側の天井部分から吹き出す二次燃焼空気５２と混合され、二次燃焼室１９で完全燃焼する。
〔ボイラ２〕
　焼却炉１の二次燃焼室１９の出口はボイラ２と接続されており、焼却炉１の燃焼排ガスはボイラ２に流入する。二次燃焼室１９の出口又は放射室２０の入口近傍には、焼却炉１の燃焼排ガスの温度を検出する温度センサ３８が設けられている。ボイラ２には、放射室２０（第１煙道）、第２煙道２１及び第３煙道２２からなる一連の燃焼排ガスの流路が設けられている。
　放射室２０及び第２煙道２１の壁には水管２３が張り巡らされている。水管２３を流れる熱回収水は、放射室２０及び第２煙道２１の熱を回収することにより、一部が気化して蒸気となった状態でボイラドラム２４へ還流する。ボイラドラム２４の蒸気は、過熱器２５へ送られる。ボイラドラム２４から過熱器２５へ送られる蒸気の量（主蒸気量）は、過熱器２５よりも蒸気の流れの下流側に設けられた蒸気流量計３９により計測される。過熱器２５は、第３煙道２２内に設置された過熱管２７を備えている。ボイラドラム２４から送られてきた蒸気は、過熱管２７を通過するうちに更に高温高圧に過熱され、発電機８５を駆動する蒸気タービン８４へ送られる。
　ボイラ２を通過した燃焼排ガスは、第３煙道２２に設けられた排気口２９から排気路２８へ排出される。排気路２８には、バグフィルタ８１や誘引式送風機８２などが設けられており、ボイラ２の排ガスは、バグフィルタ８１でダストが分離された後、煙突８３から大気へ排出される。
　上記構成のごみ焼却プラント１００の運転は、燃焼制御装置１０によって制御されている。図２は、ごみ焼却プラント１００の制御系統の構成を示す図である。
　燃焼制御装置１０は、いわゆるコンピュータであって、プロセッサと、不揮発性及び揮発性メモリと、通信インターフェイスとを備えている（いずれも図示略）。通信インターフェイスは、プロセッサによって制御されることによって、無線又は有線の通信手段を利用して、フィーダ４１、ストーカ駆動装置４２、流量調整装置４３，４４などとデータを送受信し、また、温度センサ３８や蒸気流量計３９などの各種計器から検出信号を受信する。
　燃焼制御装置１０は、温度センサ３８や蒸気流量計３９などの各種計器からの検出信号に基づいて、ごみ焼却プラント１００が安定した運転を行うようにフィーダ４１、ストーカ駆動装置４２、及び流量調整装置４３，４４の動作を制御する。例えば、燃焼制御装置１０は、ボイラ２の負荷変動に応じて蒸気圧力を一定に保つように、燃料であるごみの供給量や、ごみを燃焼するために必要な一次燃焼空気５１及び二次燃焼空気５２の流量を調整する、いわゆる、自動燃焼制御を行う。
〔ごみの発熱量推定方法〕
　続いて、ごみ貯蔵設備３のピット６０に堆積しているごみ（以下、「堆積ごみ」と称する）の発熱量を推定する方法及び装置について説明する。
　従来、ごみピットからごみ焼却炉へごみを投入する作業は、作業者の目視（モニタ越しを含む）によって行われていた。熟練の作業者は、比較的暗い色調のごみは発熱量が低く、比較的明るい色調のごみは発熱量が高いことを経験で知っている。熟練の作業者は、ごみピット内のごみを目視し、ごみの色に基づいてごみの発熱量を推定し、ごみ焼却炉へ投入されるごみの発熱量が均一化されるように、ごみピット内を撹拌したり、ごみピットから搬出するごみを選択したりしている。
　本発明では「比較的暗い色調のごみは発熱量が低く、比較的明るい色調のごみは発熱量が高い」という経験則を利用して、ピット６０の堆積ごみの発熱量を推定する。しかし、堆積ごみの表面から得られる情報だけでは、例えば、堆積ごみの表面から比較的浅い場所に異質なごみが部分的に存在する場合には、クレーン６のバケット６４の一掴みに含まれるごみの発熱量が正しく推定されないことがある。そこで、本発明では、ピット６０の堆積ごみの表面の画像と、焼却炉１の発熱量とに基づいて、より正確な発熱量を推定することとした。
　図１及び図２に示すように、貯蔵設備３は、ピット６０に対応して設けられた発熱量推定装置７を備えている。発熱量推定装置７は、ピット６０の堆積ごみの発熱量を推算する発熱量演算部７１と、クレーン６の動作を制御するクレーン制御部７２とを有する。クレーン制御部７２は、発熱量演算部７１が求めた堆積ごみの発熱量の分布に基づいて、クレーン６が堆積ごみを撹拌したり、クレーン６が堆積ごみのうち選択された箇所のごみを焼却炉１へ投入したりするように、クレーン駆動装置６５を動作させる。
　発熱量推定装置７は、ピット６０の堆積ごみの表面の撮像画像と、焼却炉１でのごみの燃焼によって得られた熱量とに基づいて、ピット６０の堆積ごみの発熱量を推算する。
　発熱量推定装置７は、いわゆるコンピュータであって、プロセッサと、揮発性及び不揮発性メモリと、通信インターフェイスとを備えている（いずれも図示略）。メモリは、各種のＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクなどによって実現されてよい。メモリには、プロセッサによって実行される、ＯＳ、各種の制御プログラム、及び、プロセッサによって読み出される各種データが格納される。通信インターフェイスは、プロセッサによって制御されることによって、無線又は有線の通信手段を利用して、燃焼制御装置１０、クレーン駆動装置６５、カメラ６６などとデータを送受信する。
　発熱量推定装置７のプロセッサは、メモリに記憶されている各種のプログラムを実行することによって、発熱量演算部７１及びクレーン制御部７２として機能するための各種処理を実行する。換言すれば、発熱量推定装置７における処理は、各ハードウェア及びプロセッサにより実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、メモリ又は他の記憶媒体に予め記憶されている。
　発熱量推定装置７は、ピット６０又はクレーン６に設置された単数又は複数のカメラ６６から、ピット６０の堆積ごみの表面の撮像画像を取得する。カメラ６６は、ピット６０の全域を撮像するものに限られず、堆積ごみの表面のうち発熱量を推定する領域を撮像できればよい。
　また、発熱量推定装置７は、燃焼制御装置１０から所定の発熱量評価値を取得する。なお、発熱量推定装置７は燃焼制御装置１０から発熱量評価値を逐次取得してもよいし、所定時間ごとにまとめて取得してもよい。但し、発熱量推定装置７は、燃焼制御装置１０で蓄積された発熱量評価値に係るデータを記憶媒体を介して受け取ってもよい。
　発熱量評価値とは、クレーン６による一掴みのごみを焼却炉１で焼却したときの発熱量の絶対値又は相対値と相関関係のある値である。本実施形態では、発熱量評価値として、ごみ焼却プラント１００の運転制御に利用されるプロセスデータのうち、ごみの燃焼によって得られた熱量の絶対値又は相対値と相関関係のあるプロセスデータを利用している。このようなプロセスデータには、蒸気流量計３９で検出されたボイラ２の主蒸気量、温度センサ３８で検出された焼却炉１からボイラ２へ流入する燃焼排ガスの温度、燃焼制御装置１０からフィーダ４１へ出力されるごみ供給量指令値、発電機８５の発電量などがある。発熱量評価値としてごみ焼却プラント１００のプロセスデータを利用すれば、発熱量評価値のために別途の計測や試験が不要となり、また、実際のごみの発熱量と相関関係の高い発熱量評価値を得ることができる。
　続いて、図３~６を用いて、発熱量推定装置７の発熱量演算部７１による発熱量推定処理の流れを説明する。発熱量推定装置７は、発熱量推定処理として、学習処理と、学習処理の前処理と、発熱量演算処理とを行う。図３は、前処理の流れを示す図、図４は、学習処理の流れを示す図、図５は、発熱量推定処理において規定されたセル、撮像画像のヒストグラム、及びラベルを説明する図である。
　図５に示すように、ピット６０内（又は、ピット６０内の所定領域）は、平面視において仮想的に格子状に区画され、ｍ個のセルが規定されている。各セルのサイズは、クレーン６のバケット６４が一掴みできる大きさに設定されている。
　初めに、発熱量推定装置７は、前処理を行う。図３に示すように、発熱量推定装置７は、或る時刻Ｔαにピット６０の堆積ごみの表面の撮像画像を取得する（ステップＳ１）。
　また、発熱量推定装置７は、上記時刻Ｔαの堆積ごみにおいて、或るセルのごみの発熱量評価値を取得する（ステップＳ２）。但し、発熱量推定装置７が発熱量評価値を後述するステップＳ５よりも前に取得すれば、その取得タイミングは問わない。発熱量評価値は、望ましくは、時刻Ｔα、時刻Ｔαの撮像画像、及び、セルの識別情報（例えば位置など）と関連付けられている。
　ここでは、発熱量評価値として、蒸気流量計３９で検出された主蒸気量を利用する。但し、前述の通り、発熱量評価値は主蒸気量に限定されない。また、発熱量推定装置７は、発熱量評価値から熱量を推算し、その推算された熱量（即ち、ごみの発熱量の推算値）を発熱量評価値に代えて利用してもよい。
　ごみが焼却炉１の主燃焼室１４へ供給されてから、そのごみの燃焼によって生じた熱量が主蒸気量に表れるまでの時間Δｔは、実験により、また、シミュレーションにより、求めることができる。例えば、時刻Ｔαの堆積ごみのうち、或るセルのごみの燃焼によって得られた熱量は、当該或るセルのごみが主燃焼室１４へ供給されてから時刻Δｔが経過したときの主蒸気量に表れる。従って、時刻Ｔαの堆積ごみを各セルから一掴みずつ時間差で焼却炉１へ投入し、或るセルのごみが主燃焼室１４へ供給されてから時刻Δｔが経過したときに検出された主蒸気量を、時刻Ｔαの堆積ごみの前記或るセルの発熱量評価値として利用することができる。
　次に、発熱量推定装置７は、堆積ごみの撮像画像から各セルの輝度値ヒストグラムを作成する（ステップＳ３）。なお、撮像画像がグレースケール以外である場合には、輝度値ヒストグラムを作成する前に、撮像画像がグレースケールに変換されてよい。グレースケールに変換すれば、処理がより単純となる。一方で、撮像画像がＲＧＢカラーであり、ＲＧＢカラーの輝度値ヒストグラムが作成される場合は、併せてＲＧＢ各成分のヒストグラムも作成される。これにより、撮像画像に緑色系画素量や茶色系画素量が多い場合には有機ごみが多く含まれている、などといったごみ質に係るより詳細な情報を得ることができる。
　続いて、発熱量推定装置７は、ｍ個のセルを、ｎ個のラベルＬｉ（ｉ＝１・・・ｎ）にクラス分類する（ステップＳ４）。このクラス分類の結果は大きく偏りがでることがある。ここで、セルがどのラベルＬに分類されるかは、そのセルの輝度値ヒストグラムに基づいて、所定の分類基準に従って決定される。分類基準は、例えば、輝度値ヒストグラムの、黒色系の画素量の割合、白色系の画素量の割合、黒色系の画素量の偏り、白色系の画素量の偏りなどのうち、少なくとも１つであってよい。
　続いて、発熱量推定装置７は、取得した発熱量評価値と関連付けられたセルが分類されたラベルＬＮに発熱量評価値ｘＮを与える（ステップＳ５）。つまり、或るラベルＬＮに対し、そのラベルＬＮに分類されたセルの発熱量評価値ｘＮを関連付ける。なお、ラベルＬの添え字の「Ｎ」は処理回数を表している。
　発熱量推定装置７は、処理回数Ｎが所定のクラスタ数ｋより１少ない数となるまで（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ１~ステップＳ５の処理を繰り返し、処理回数Ｎが所定のクラスタ数ｋより１少ない数となれば（ステップＳ６でＹＥＳ）、前処理を終了する。クラスタ数ｋは任意の実数であるが、例えば、発熱量評価値（又は発熱量）の高い方から高質ごみクラス、基準ごみクラス、及び低質ごみクラスの各クラスを設定するために、クラスタ数ｋを３としてよい。
　発熱量推定装置７は、前処理が終わると、学習処理を開始する。図４に示すように、学習処理では、発熱量推定装置７は、先ず、前処理のステップＳ１~ステップＳ５と同様に、ステップＳ１’~ステップＳ５’を行う。ステップＳ１’~ステップＳ５’の内容は、ステップＳ１~ステップＳ５の内容と実質的に同一であるので、説明を省略する。
　続いて、発熱量推定装置７は、ｋ‐平均法を用いて、それまでに発熱量評価値が与えられた総数で（ｋ−１＋α）個のラベルＬ群をｋ個のクラスタに分類する、クラスタ分析を行う（ステップＳ７）。ここで「α」は学習回数を表し、前処理を含めた処理回数Ｎとの関係では「Ｎ＝ｋ−１＋α」が成立する。なお、本実施形態ではクラスタ分析にｋ‐平均法を用いているが、クラスタ分析のアルゴリズムはｋ‐平均法に限らず、例えば、統計的なクラスタ分析手法や、ニューラルネットワークなどを用いて（ｋ−１＋α）個のラベルＬ群をｋ個にクラスタ分析してもよい。
　発熱量推定装置７は、クラスタ分析で次の（１）~（４）の処理を行う。
（１）（ｋ−１＋α）個のラベルＬ群をｋ個のクラスタに割り振る。各クラスタの範囲は、発熱量評価値（又は発熱量）に基づいている。
（２）各クラスタにおいて、クラスタに割り当てられたラベルＬの発熱量評価値の平均値を求めて、それをクラスタの中心Ｖｊ（ｊ＝１・・・ｋ）とする。
（３）各ラベルＬの発熱量評価値ｘと各中心Ｖｊとの距離（例えば、ユークリッド距離）を求め、その距離の最も小さいクラスタにラベルＬを割り当て直す。
（４）クラスタを割り当て直したときに、クラスタの割り当てが変化しなかった場合或いは変化量が所定の閾値を下回った場合に、収束したと判断して処理を終了し、余の場合は、新しく割り振られたクラスタで上記（２）と（３）を繰り返す。
　以上のステップＳ１’~Ｓ５’，Ｓ７の処理で、発熱量推定装置７は学習１回目のクラスタ分析結果を得る。そして、発熱量推定装置７は、ステップＳ１’~Ｓ５’，Ｓ７を学習処理の１サイクルとして繰り返し、複数のクラスタ分析結果を得る。通常、クラスタ分析結果ごとに、各クラスタの持つ領域（即ち、クラスタに割り当てられたラベルの発熱量評価値の範囲）は異なる。そこで、得られたクラスタ分析結果の重み付けを行う。
　発熱量推定装置７は、クラスタ分析結果が得られるごとに重みｖを算出する（ステップＳ８）。図６は、発熱量推定処理において重みの累計値Ｗを求める方法を説明する図である。以下、図６を参照しながら、重みの累計値Ｗを求める方法を説明する。
　クラスタ分析結果の重みｖの算出方法は、次に示す通りである。
（１）クラスタごとに各ラベルＬｉ（ｉ＝１・・・ｎ）の占める割合Ｐ（ｐ，Ｌｉ）を算出する。
　Ｐ（ｐ，Ｌｉ）＝［クラスタｐのラベルＬｉの数／クラスタｐのデータ数］
（２）ラベルＬｉごとに各クラスタに占める割合Ｐ’（ｐ，Ｌｉ）を算出する。
　Ｐ’（ｐ，Ｌｉ）＝［クラスタｐのラベルＬｉの数／全クラスタのラベルＬｉのデータ数］
（３）Ｐ’（ｐ，Ｌｉ）に基づいて、各クラスタに対し任意の補正値Ｓを決定する。補正値Ｓは、例えば、季節変動値などである。例えば、ラベルＬｉの第１クラスタＩに占める割合がＰ’（Ｉ、Ｌｉ）＝０．６、ラベルＬｉの第２クラスタＩＩに占める割合がＰ’（ＩＩ，Ｌｉ）＝０．３、ラベルＬｉの第３クラスタＩＩＩに占める割合がＰ’（ＩＩＩ，Ｌｉ）＝０．１の場合に、第１クラスタＩの補正値をＳ＝１、第２クラスタＩＩの補正値をＳ＝０、第３クラスタＩＩＩの補正値をＳ＝−１と設定してよい。
（４）クラスタｐ且つラベルＬｉの重みｖ（ｐ，Ｌｉ）を算出する。重みｖ（ｐ，Ｌｉ）は、各クラスタｐのラベルＬｉごとの出現率を補正値Ｓにより数値化したものである。
　ｖ（ｐ，Ｌｉ）＝Ｐ（ｐ，Ｌｉ）×Ｋ＋Ｓ
なお、上記においてＫはカウンタを表す。カウンタＫは、例えば、１０００回のクラスタ分析結果が得られるごとに＋１とすることができる。
　発熱量推定装置７は、学習回数αが２回目以降である場合には（ステップＳ９でＹＥＳ）、前回（α−１回目）までのクラスタ分析結果の重みの累計値Ｗ（α−１）に、今回（α回目）のクラスタ分析結果の重みｖ（α，ｐ，Ｌｉ）を加えて正規化を行い、今回のクラスタ分析結果の重みの累計値Ｗ（α）を更新する（ステップＳ１０）。
　Ｗ（α）＝Ｗ（α−１）＋ｖ（α，ｐ，Ｌｉ）
　そして、この重みの累計値Ｗを用いることにより、或るラベルＬｉ（ｉ＝１，・・・，ｎ）がどのクラスタに割り当てられる確率が最も高いかを判断することができる。つまり、或るラベルＬｉについて、求めた或るクラスタの重みの累計値Ｗは、その或るクラスタに前記或るラベルＬｉが分類される「期待値」と規定することができる。従って、或るセルがラベルＬｉに分類された場合、ラベルＬｉに関して最大の重みの累計値Ｗを持つクラスタが、ラベルＬｉが振り分けられる期待値の最も高いクラスタとなる。そして、そのクラスタの発熱量評価値の平均値をごみの発熱量に換算したものが、上記の或るセルの推定発熱量である。
　各ラベルについての重みの累計値Ｗの正確性は、クラスタ分析結果の数、即ち、学習回数αに対応して増加する。発熱量推定装置７は、以上の学習処理で得られた重みの累計値Ｗやクラスタの範囲を用いて発熱量演算処理を行う。以下、図７を参照して、或る時刻Ｔβのピット６０の堆積ごみの発熱量を推算する場合の、発熱量推定処理に含まれる発熱量演算処理の流れを説明する。図７は、発熱量推定処理に含まれる発熱量演算処理の流れを示す図である。
　先ず、発熱量推定装置７は、カメラ６６から或る時刻Ｔβのピット６０の堆積ごみの表面の撮像画像を取得する（ステップＳ１１）。次に、発熱量推定装置７は、取得した撮像画像から、対象セルの輝度値ヒストグラムを作成する（ステップＳ１２）。続いて、発熱量推定装置７は、対象セルの輝度値ヒストグラムに基づいて、セルをいずれかのラベルに分類する（ステップＳ１３）。続いて、発熱量推定装置７は、対象セルが分類されたラベルの各クラスタの重みの累計値Ｗを期待値として求め（ステップＳ１４）、最も期待値の大きいクラスタを、対象セルが分類されたラベルが割り当てられるクラスタと決定する（ステップＳ１５）。なお、クラスタは、前述の重みの累計値Ｗを求める処理におけるクラスタと対応している。そして、発熱量推定装置７は、決定したクラスタの発熱量評価値の平均値をごみの発熱量に換算して、対象セルの推定発熱量を求める。
　上記の対象セルのごみの推定発熱量を求める処理において、使用される重みの累計値Ｗと、クラスタの発熱量評価値の平均値は、時刻Ｔβの時点で得られている値（望ましくは時刻Ｔβの時点で最新の値）を利用してよい。通常、ごみ焼却プラント１００において主燃焼室１４にごみが供給されてから、そのごみの発熱量がボイラ２の主蒸気量に表れるまで２時間程度である。この２時間程度の間にピット６０のごみ質の際立った変動があるケースは稀であり、発熱量推定装置７が時刻Ｔβよりも２時間程度前の堆積ごみの推定発熱量のデータを利用しても高い精度を維持することができる。
　以上のようにして求めたピット６０の堆積ゴミの各セルの推定発熱量をマッピングしたものが、図８に示すごみ発熱量マップである。図８では縦軸がごみの推定発熱量、横軸がピット６０の座標を表す。発熱量推定装置７は、このようなピット６０のごみ発熱量マップを用いて、ごみ質の均質化された（より詳細には、発熱量の均一化された）ごみが焼却炉１の主燃焼室１４に供給されるように、クレーン６の動作を制御する。
〔均質化されたごみの投入〕
　図９は、ごみ発熱量マップを用いて均質化されたごみの投入を実現する方法を説明する図である。図９に示すように、ピット６０の各セルのごみを、投入ホッパ１２及びシュート１３内のごみが均質化されるような順番で、投入ホッパ１２へ投入することができる。
　発熱量推定装置７は、平均予想ごみ発熱量が所定の設定値に近づくように、次にごみを取り出すセルを選択する。ここで、投入ホッパ１２及びジュート１３にあるごみ、及び、次に投入ホッパ１２に投入されるごみの発熱量の平均値を「平均予想ごみ発熱量」と規定する。例えば、ピット６０のごみが、発熱量の高い方から、高質ごみクラスＩ、基準ごみクラスＩＩ、及び低質ごみクラスＩＩＩに分類されている場合に、発熱量推定装置７は、平均予想ごみ発熱量に基づいて次にごみを取り出すセルのクラスを決定する。発熱量推定装置７は、例えば、クラスを基準ごみクラスＩＩと決定すると、続いて、ピット６０のごみ発熱量マップを利用して選択可能なセルを特定し、その中から一つのセルを選択する。なお、選択可能なセルが複数ある場合には、重みの累計値Ｗの高いセルが選択される。
　このように、発熱量推定装置７は、推算したごみの発熱量を利用してピット内のごみ発熱量マップを作成し、焼却炉１の主燃焼室１４までの投入経路（即ち、投入ホッパ１２及びシュート１３）にあるごみの発熱量が均一化されるように、ごみ発熱量マップに基づいて次に焼却炉１に投入されるごみを貯えたセルを選択する。そして、クレーン６は、選択されたセルと対応するピット６０のごみを焼却炉１に投入するように動作する。これにより、ピット６０内の撹拌を省略して、焼却炉１の主燃焼室１４の入口に発熱量の均一化されたごみを供給することができる。
〔ピット６０内の堆積ごみの均質化〕
　図１０は、ごみ発熱量マップを用いてピット内の堆積ごみの均質化を実現する方法を説明する図である。図１０に示すように、ピット６０のごみ発熱量マップを用いて、ピット６０内の堆積ごみを撹拌して、ごみ質（特に発熱量）の均質化を図ることができる。
　発熱量推定装置７は、先ず、クラスタごとに各ラベルＬｉ（ｉ＝１・・・ｎ）の占める割合Ｐ（ｐ，Ｌｉ）を算出する。例えば、高質ごみクラスＩに分類されたＬ１、Ｌ２、及びＬ４のラベルの割合Ｐが、それぞれ、０．９、０．７、０．６である場合に、ラベルＬ１の割合が高質ごみクラスＩ内で最大となる。低質ごみクラスＩＩＩに分類されたＬ６、及びＬ９のラベルの割合Ｐが、それぞれ、０．７、０．８である場合に、ラベルＬ９の割合が低質ごみクラスＩＩＩ内で最大となる。そこで、発熱量推定装置７は、ラベルＬ１の割り当てられたセルのごみをラベルＬ９の割り当てられたセルのごみに混合させるように、又は、ラベルＬ９の割り当てられたセルのごみをラベルＬ１の割り当てられたセルのごみに混合させるように、クレーン６を動作させる。
　このように、発熱量推定装置７は、推算したごみの発熱量を利用してピット６０内のごみ発熱量マップを作成し、ごみ発熱量マップに基づいて、周囲よりもごみの発熱量の高い第１のセル（上記の例では、ラベルＬ１の割り当てられたセル）と、周囲よりもごみの発熱量の低い第２のセル（上記の例では、ラベルＬ９の割り当てられたセル）とを特定する。そして、クレーン６は、第１のセルと対応するピット６０のごみを、第２のセルと対応するピット６０の位置に移動させるように、又は、その逆へ移動させるように、動作する。これにより、ピット６０内のごみの発熱量が均一化するように堆積ごみが撹拌されるので、発熱量の均一化されたごみを焼却炉１へ投入することができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る発熱量推定方法は、
Ａ１）焼却炉１に供給されるごみを貯蔵するピット６０内のごみの撮像画像を所定の複数のセルに分割し、セルの各々について撮像画像の輝度値ヒストグラムを作成し、
Ａ２）輝度値ヒストグラムに基づいてセルの各々を所定の分類基準によって複数のラベルに分類し、
Ａ３）複数のラベルのうち或るラベルに、そのラベルに分類されたセルのごみを焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を与え、
Ａ４）以上のＡ１）~Ａ３）を繰り返して得られた、発熱量評価値が与えられたラベル群を発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
Ａ５）クラスタ分析の結果から、クラスタの各々についてラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、
Ａ６）以上のＡ１）~Ａ５）を繰り返して得られる重みの累計値を期待値とし、複数のラベルのうち任意のラベルについてクラスタの期待値をそれぞれ求め、期待値が最も高いクラスタの発熱量評価値に基づいて任意のラベルに分類されるセルのごみの発熱量を推算する。なお、上記のＡ４）において、発熱量評価値が与えられたラベル群は、望ましくは、それまでに処理に使用してきた全てのラベルであって、そのラベルの数は処理回数に伴って増加する。
　また、上記実施形態に係るごみ貯蔵設備３は、焼却炉１に供給されるごみを貯蔵するピット６０と、ピット６０のごみを焼却炉１へ搬送する搬送装置であるクレーン６と、ピット６０内のごみを撮像するカメラ６６と、カメラ６６の撮像画像を利用してピット６０内のごみの発熱量を推算する発熱量推定装置７とを備えている。
　そして、上記実施形態に係る発熱量推定装置７は、
Ｂ１）焼却炉１に供給されるごみを貯蔵するピット６０内のごみの撮像画像を取得し、
Ｂ２）撮像画像を所定の複数のセルに分割し、セルの各々について撮像画像の輝度値ヒストグラムを作成し、
Ｂ３）輝度値ヒストグラムに基づいてセルの各々を所定の分類基準によって複数のラベルに分類し、
Ｂ４）セルのうち或るセルについて、そのセルのごみを焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を取得し、
Ｂ５）複数のラベルのうち前記或るセルが分類されたラベルに取得した発熱量評価値を与え、
Ｂ６）以上のＢ１）~Ｂ５）を繰り返して得られた、発熱量評価値が与えられたラベル群を発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
Ｂ７）クラスタ分析の結果から、クラスタの各々についてラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求めるように構成されている。
更に、発熱量推定装置７は、以上を繰り返して得られる重みの累計値を期待値と規定し、複数のラベルのうち任意のラベルについてクラスタの期待値をそれぞれ求め、期待値が最も高いクラスタの発熱量評価値に基づいて任意のラベルに分類されるセルのごみの発熱量を推算するように構成されている。なお、発熱量推定装置７の以上の各処理は、発熱量演算部７１によって行われる。
　上記の発熱量推定方法、ごみ貯蔵設備３及び発熱量推定装置７では、ピット６０内のごみのごみ質の全体的な変動に、クラスタ及び重みの累積値（期待値）が追従する。従って、本実施形態に係る発熱量推定方法、ごみ貯蔵設備３及び発熱量推定装置７によれば、ごみ質の変動の有無にかかわらず、比較的高い精度でごみの発熱量を推算することができる。
　そして、各セルのごみの推定発熱量を求めれば、ピット６０の堆積ごみのごみ推定発熱量分布を知ることができる。ごみ発熱量分布は、例えば、ピット６０のごみ発熱量分布マップ（図８、参照）として表すことで、堆積ごみの推定発熱量を可視化することができる。このように、堆積ごみのごみ質を可視化すれば、焼却炉１に投入される堆積ごみの発熱量が均一化されるようにピット６０内のごみを撹拌したり、焼却炉１の主燃焼室１４に供給されるごみの発熱量が均一化されるように、堆積ごみの投入順序を計画したりすることができる。その結果、焼却炉１の主燃焼室１４に供給されるごみの発熱量が均一化され、ごみ焼却プラント１００の安定した自動燃焼制御を実現することができる。また、ピット６０の堆積ごみのごみ推定発熱量分布（ごみ発熱量分布マップ）を利用すれば、次に炉内へ投入される大よそのごみ質を事前に把握できるので、その情報を利用して焼却炉１の燃焼制御を行うことができる。
　また、ピット６０に搬入されるごみのごみ質が変化した場合に、発熱量推定装置７はそのごみ質の変動に関する情報を燃焼制御装置１０と共有することができる。例えば、発熱量推定装置７は、定期的にピット６０の堆積ごみの推定発熱量分布などの情報を燃焼制御装置１０へ送信し、燃焼制御装置１０はこの情報を取得し、ピット６０内のごみのごみ質の変化に対して自動燃焼制御のパラメータを変化させる。このようにして、ごみ焼却プラント１００の安定した燃焼運転が可能となる。
　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。
１　　　：焼却炉
２　　　：ボイラ
３　　　：ごみ貯蔵設備
６　　　：クレーン
７　　　：発熱量推定装置
１０　　：燃焼制御装置
１２　　：投入ホッパ
１３　　：シュート
１４　　：主燃焼室
１５　　：ストーカ
１８　　：排出シュート
１９　　：二次燃焼室
２０　　：放射室
２１　　：第２煙道
２２　　：第３煙道
２３　　：水管
２４　　：ボイラドラム
２５　　：過熱器
２７　　：過熱管
２８　　：排気路
２９　　：排気口
３８　　：温度センサ
３９　　：蒸気流量計
４１　　：フィーダ
４２　　：ストーカ駆動装置
４３　　：流量調整装置
４４　　：流量調整装置
６０　　：ピット
６１　　：走行レール
６２　　：ガーダ
６３　　：トロリ
６４　　：バケット
６５　　：クレーン駆動装置
６６　　：カメラ
７１　　：発熱量演算部
７２　　：クレーン制御部
８１　　：バグフィルタ
８２　　：誘引式送風機
８３　　：煙突
８４　　：蒸気タービン
８５　　：発電機
１００　：焼却プラント

Claims (8)

  1. 　Ａ１）焼却炉に供給されるごみを貯蔵するピット内のごみの撮像画像を所定の複数のセルに分割し、前記セルの各々について前記撮像画像の輝度値ヒストグラムを作成し、
    　Ａ２）前記輝度値ヒストグラムに基づいて前記セルの各々を所定の分類基準によって複数のラベルに分類し、
    　Ａ３）前記複数のラベルのうち或るラベルに、そのラベルに分類された前記セルのごみを前記焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を与え、
    　Ａ１）~Ａ３）を繰り返して得られた前記発熱量評価値が与えられたラベル群を前記発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
    　前記クラスタ分析の結果から、前記クラスタの各々について前記ラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、
    　以上を繰り返して得られる前記重みの累計値を期待値と規定し、前記複数のラベルのうち任意のラベルについて前記クラスタの前記期待値をそれぞれ求め、前記期待値が最も高い前記クラスタの前記発熱量評価値に基づいて前記任意のラベルに分類される前記セルのごみの発熱量を推算する、
    発熱量推定方法。
  2. 　前記発熱量評価値が、前記焼却炉のプロセスデータである、
    請求項１に記載の発熱量推定方法。
  3. 　Ｂ１）焼却炉に供給されるごみを貯蔵するピット内のごみの撮像画像を取得し、
    　Ｂ２）前記撮像画像を所定の複数のセルに分割し、前記セルの各々について前記撮像画像の輝度値ヒストグラムを作成し、
    　Ｂ３）前記輝度値ヒストグラムに基づいて前記セルの各々を所定の分類基準によって複数のラベルに分類し、
    　Ｂ４）前記セルのうち或るセルについて、そのセルのごみを前記焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を取得し、
    　Ｂ５）前記複数のラベルのうち前記或るセルが分類されたラベルに取得した前記発熱量評価値を与え、
    　Ｂ１）~Ｂ５）を繰り返して得られた前記発熱量評価値が与えられたラベル群を前記発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
    　前記クラスタ分析の結果から、前記クラスタの各々について前記ラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、
    　以上を繰り返して得られる前記重みの累計値を期待値と規定し、前記複数のラベルのうち任意のラベルについて前記クラスタの前記期待値をそれぞれ求め、前記期待値が最も高い前記クラスタの前記発熱量評価値に基づいて前記任意のラベルに分類される前記セルのごみの発熱量を推算する、
    発熱量推定装置。
  4. 　前記発熱量評価値が、前記焼却炉のプロセスデータである、請求項３に記載の発熱量推定装置。
  5. 　焼却炉に供給されるごみを貯蔵するピットと、
    　前記ピットのごみを前記焼却炉へ搬送する搬送装置と、
    　前記ピット内のごみを撮像するカメラと、
    　前記カメラの撮像画像を利用して前記ピット内のごみの発熱量を推算する、請求項３又は４に記載の発熱量推定装置とを備える、
    ごみ貯蔵設備。
  6. 　前記発熱量推定装置が、前記焼却炉の運転を制御する制御装置から前記発熱量評価値を取得できるように、前記制御装置と通信可能に接続されている、
    請求項５に記載のごみ貯蔵設備。
  7. 　前記発熱量推定装置は、推算したごみの発熱量を利用して前記ピット内のごみ発熱量マップを作成し、前記焼却炉の燃焼室までの投入経路にあるごみの発熱量が均一化されるように、前記ごみ発熱量マップに基づいて次に前記焼却炉に投入されるごみを貯えた前記セルを選択し、
    　前記搬送装置は、選択された前記セルと対応する前記ピットのごみを前記焼却炉に投入するように動作する、
    請求項５又は６に記載のごみ貯蔵設備。
  8. 　前記発熱量推定装置は、推算したごみの発熱量を利用して前記ピット内のごみ発熱量マップを作成し、前記ごみ発熱量マップに基づいて、周囲よりもごみの発熱量の高い第１のセルと、周囲よりもごみの発熱量の低い第２のセルとを特定し、
    　前記搬送装置は、前記第１のセルと対応する前記ピットのごみを、前記第２のセルと対応する前記ピットの位置に移動させるように動作する、
    請求項５又は６に記載のごみ貯蔵設備。
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