特許 6979482 焼却炉の供給量検知システム、焼却炉の運転制御システム、焼却炉の供給量検知方法、及び焼却炉の運転制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6979482

(24)【登録日】2021年11月17日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】焼却炉の供給量検知システム、焼却炉の運転制御システム、焼却炉の供給量検知方法、及び焼却炉の運転制御方法

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/50 20060101AFI20211202BHJP

【ＦＩ】

   F23G5/50 QZAB

   F23G5/50 C

【請求項の数】12

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2020-94186(P2020-94186)

(22)【出願日】2020年5月29日

(65)【公開番号】特開2021-188823(P2021-188823A)

(43)【公開日】2021年12月13日

【審査請求日】2021年9月16日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】岩下 信治

(72)【発明者】

【氏名】太田 裕二

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸口 稔彦

(72)【発明者】

【氏名】大丸 卓一郎

(72)【発明者】

【氏名】西宮 立享

(72)【発明者】

【氏名】今田 潤司

【審査官】 古川 峻弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−６０８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−１９６８４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｇ ５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

焼却炉の燃焼室に供給される固体燃料の量を検知する焼却炉の供給量検知システムであって、
前記焼却炉のフィーダ部に堆積している前記固体燃料が前記燃焼室に落下する前の前記固体燃料の画像を撮像するように構成された撮像装置と、
前記撮像装置によって撮像された前記画像に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量を検知する検知装置と、を備え、
前記撮像装置は、前記燃焼室に落下する前の前記固体燃料の表面のうち前記燃焼室に対向する前面の画像を撮像するように構成され、
前記画像は、第１タイミングにおける前記画像の輝度である第１輝度と、前記第１タイミングよりも遅い第２タイミングにおける前記画像の輝度であって前記第１輝度よりも低い第２輝度と、を含み、
前記検知装置は、前記第１輝度と前記第２輝度との差分の値に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量を検知するように構成された、
焼却炉の供給量検知システム。

【請求項2】

前記検知装置は、
前記固体燃料の前記前面が撮像された前記画像を複数の区画画像に区画する区画部と、
前記複数の区画画像の各々における前記第１輝度と前記第２輝度との差分の値が予め設定された閾値を超えた前記区画画像の数をカウントするカウント部と、を含み、
前記検知装置は、前記カウント部によってカウントされたカウント数が予め設定された設定数を超えると、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰であることを検知するように構成された、
請求項１に記載の焼却炉の供給量検知システム。

【請求項3】

前記フィーダ部内を往復運動する押出アームを有する押出装置をさらに備え、
前記検知装置は、前記押出アームの移動方向に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量を検知するように構成された、
請求項１又は２に記載の焼却炉の供給量検知システム。

【請求項4】

前記撮像装置は、赤外カメラを含む、
請求項１から３の何れか１項に記載の焼却炉の供給量検知システム。

【請求項5】

前記撮像装置は、可視光カメラと、前記可視光カメラに入射する透過波長を所定の波長域に制限するフィルタ装置と、を含む、
請求項１から４の何れか１項に記載の焼却炉の供給量検知システム。

【請求項6】

前記燃焼室で燃焼される前記固体燃料の火炎位置を検知する火炎位置検知装置と、
前記検知装置によって検知された前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰であると、前記火炎位置検知装置が検知した前記固体燃料の火炎位置の変化に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量の過剰の程度を判定する供給量判定装置と、をさらに備える、
請求項１から５の何れか一項に記載の焼却炉の供給量検知システム。

【請求項7】

前記燃焼室の受入口から前記燃焼室に向かってせり出す前記固体燃料のせり出し長を検知するせり出し長検知装置をさらに備え、
前記供給量判定装置は、前記せり出し長検知装置によって検知された前記固体燃料のせり出し長の変化を考慮して、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量の過剰の程度を判定する、
請求項６に記載の焼却炉の供給量検知システム。

【請求項8】

前記燃焼室の床面上に堆積された前記固体燃料の高さを検知する高さ検知装置をさらに備え、
前記供給量判定装置は、前記高さ検知装置によって検知された前記固体燃料の高さの変化を考慮して、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量の過剰の程度を判定する、
請求項６又は７に記載の焼却炉の供給量検知システム。

【請求項9】

請求項１から８の何れか１項に記載の焼却炉の供給量検知システムと、
前記検知装置によって検知された前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰である場合に、前記燃焼室への前記固体燃料の供給を停止するように構成された運転制御装置と、を備える、
焼却炉の運転制御システム。

【請求項10】

前記燃焼室の上部に２次空気を供給するための２次空気供給装置をさらに備え、
前記運転制御装置は、前記検知装置によって検知された前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰である場合に、前記２次空気供給装置から前記燃焼室に供給される前記２次空気の量を増加させるように構成された、
請求項９に記載の焼却炉の運転制御システム。

【請求項11】

焼却炉の燃焼室に供給される固体燃料の量を検知する焼却炉の供給量検知方法であって、
前記焼却炉のフィーダ部に堆積している前記固体燃料が前記燃焼室に落下する前の前記固体燃料の画像を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップによって撮像された前記画像に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量を検知する検知ステップと、
前記燃焼室で燃焼される前記固体燃料の火炎位置を検知する火炎位置検知ステップと、
前記検知ステップによって検知された前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰であると、前記火炎位置検知ステップにおいて検知された前記固体燃料の火炎位置の変化に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量の過剰の程度を判定する判定ステップと、を備える、
焼却炉の供給量検知方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の焼却炉の供給量検知方法と、
前記検知ステップによって検知された前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰である場合に、前記燃焼室への前記固体燃料の供給を停止する停止ステップと、を備える、
焼却炉の運転制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、焼却炉の供給量検知システム、焼却炉の運転制御システム、焼却炉の供給量検知方法、及び焼却炉の運転制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

焼却炉は、例えば、特許文献１〜３に開示されているように、固体燃料（例えば、ごみやバイオマス）を燃焼可能な燃焼室と、燃焼室に固体燃料を供給する燃料供給装置と、を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９−１３２４８５号公報

【特許文献2】特開２０１７−１１６２５２号公報

【特許文献3】特開２００３−１６１４２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

燃焼室内における固体燃料の燃焼状態を安定させるため、例えば、燃料供給装置は、燃焼室に供給する固体燃料の量や供給タイミングを調整するように構成されている。しかし、固体燃料は性状が不均質であることが多く、固体燃料同士で互いに絡みあったり付着しあったりして団塊化する場合がある。この団塊化した固体燃料は、燃料供給装置が作動しても、燃焼室内を落下せず、燃焼室内にせり出した状態となることがある。そして、この団塊化した固体燃料が意図しないタイミングで崩落して、一度に多くの固体燃料が燃焼室に供給される現象（以下、過剰供給とする）が発生する。過剰供給が発生すると、燃焼室内における固体燃料の燃焼状態が不安定になるので、燃焼状態を安定させるための操作を迅速に行う必要がある。このため、過剰供給の発生を速やかに検知できることが望ましい。

【0005】

本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、燃焼室に固体燃料が過剰供給されたことを速やかに検知可能な焼却炉の供給量検知システム、この供給量検知システムを備える焼却炉の運転制御システム、焼却炉の供給量検知方法、及びこの供給量検知方法を備える焼却炉の運転制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本開示に係る焼却炉の供給量検知システムは、焼却炉の燃焼室に供給される固体燃料の量を検知する焼却炉の供給量検知システムであって、前記焼却炉のフィーダ部に堆積している前記固体燃料が前記燃焼室に落下する前の前記固体燃料の画像を撮像するように構成された撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された前記画像に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量を検知する検知装置と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示の供給量検知システムによれば、燃焼室に固体燃料が過剰供給されたことを速やかに検知可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の第１実施形態に係る供給量検知システムが適用される焼却炉の構成を示す概略図である。

【図2】本開示の別の実施形態に係る撮像画像の構成を示す概略図である。

【図3】本開示の第１実施形態に係る検知装置の概略的な機能ブロック図である。

【図4】過剰供給の発生直後における固体燃料の前面の熱画像の一例を示す図である。

【図5】過剰供給の発生直前における固体燃料の前面の熱画像の一例を示す図である。

【図6】燃焼室に落下する前の固体燃料の前面の熱画像の輝度を示すグラフである。

【図7】本開示の第２実施形態に係る検知装置の概略的な機能ブロック図である。

【図8】本開示の第２実施形態に係る区画部の機能を説明するための図である。

【図9】本開示の第３実施形態に係る供給量検知システムの構成を概略的に示す構成図である。

【図10】本開示の第３実施形態に係る火炎位置検知装置の構成を概略的に示す構成図である。

【図11】燃焼室内で発生する火炎の画像を２値化した一例を示す図である。

【図12】過剰供給が発生した時の火炎位置の差分を示すグラフである。

【図13】本開示の第３実施形態に係るせり出し長検知装置及び高さ検知装置の動作を説明するための図である。

【図14】本開示の第４実施形態に係る運転制御システムの構成を概略的に示す構成図である。

【図15】本開示の第４実施形態に係る運転制御装置の概略的な機能ブロック図である。

【図16】操作マップの一例を示す図である。

【図17】追加操作マップの一例を示す図である。

【図18】本開示の一実施形態に係る焼却炉の供給量検知方法のフローチャートである。

【図19】本開示の一実施形態に係る判定ステップのフローを示すフローチャートである。

【図20】本開示の一実施形態に係る焼却炉の運転制御方法のフローチャートである。

【図21】本開示の一実施形態に係る流量調整ステップのフローを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施の形態による焼却炉の供給量検知システム、この供給量検知システムを備える焼却炉の運転制御システム、焼却炉の供給量検知方法、及びこの供給量検知方法を備える焼却炉の運転制御方法について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

【0010】

＜第１実施形態＞
（焼却炉の構成）
図１は、本開示の第１実施形態に係る供給量検知システム１が適用される焼却炉１００の構成を示す概略図である。図１に示す例示的な形態では、焼却炉１００は、都市ごみ、産業廃棄物、又はバイオマスなどを固体燃料Ｆｇとするストーカ式のごみ焼却炉である。尚、焼却炉１００は、ストーカ式のごみ焼却炉に限定されない。

【0011】

図１に示すように、焼却炉１００は、ホッパー１０２と、フィーダ部１０４と、燃焼室１０８と、押出装置１１０（給じん装置）と、空気供給装置１１２と、熱回収ボイラ１１４と、減温塔１１６と、集じん装置１１８と、煙突１２０と、を含む。

【0012】

フィーダ部１０４は、燃焼室１０８に向かって延びる通路である。フィーダ部１０４は、ホッパー１０２に投入された固体燃料Ｆｇが堆積するように構成されている。焼却炉１００内を固体燃料Ｆｇが移動する方向を移動方向Ｗ１とすると、フィーダ部１０４の移動方向Ｗ１の下流側の下流側端部１２１（フィーダ部１０４の燃焼室１０８側の端部）は燃焼室１０８の受入口１２２と接続している。

【0013】

押出装置１１０は、フィーダ部１０４に堆積した固体燃料Ｆｇを、受入口１２２を介して燃焼室１０８に押し出すための押出アーム１２４を有する。押出アーム１２４は、フィーダ部１０４内を移動方向Ｗ１の上流側から下流側、及び下流側から上流側に向かって移動可能であるように構成されている。つまり、押出アーム１２４は、フィーダ部１０４内をフィーダ部１０４の延在方向（水平方向）に沿って往復運動する。

【0014】

燃焼室１０８は、受入口１２２を介して燃焼室１０８に押し出された固体燃料Ｆｇが落下する火格子１２６（ストーカ）を含む。この火格子１２６は、燃焼室１０８の床部に相当する。火格子１２６は、火格子１２６上の固体燃料Ｆｇを受入口１２２から離れていく方向（移動方向Ｗ１の上流側から下流側）に移動させるように構成されている。また、燃焼室１０８は、移動方向Ｗ１の上流側から下流側に向かって順番に並ぶ乾燥領域１２８、燃焼領域１３０、及び後燃焼領域１３２、を含む。乾燥領域１２８は、燃焼室１０８内の熱によって固体燃料Ｆｇを乾燥させる。燃焼領域１３０は、火炎１３１を上げて固体燃料Ｆｇを燃焼させる。後燃焼領域１３２は、燃焼領域１３０で燃え切らなかった燃え切りを完全燃焼させる。燃焼室１０８で乾燥、燃焼、後燃焼された固体燃料Ｆｇは灰１３５となり、焼却炉１００外に排出される。

【0015】

空気供給装置１１２は、固体燃料Ｆｇの燃焼に用いられる１次空気、及び、固体燃料Ｆｇの燃焼によって発生した一酸化炭素のような未燃ガスの濃度低減に用いられる２次空気を燃焼室１０８に供給するように構成される。図１に示す例示的な形態では、空気供給装置１１２は、空気供給管１３６と、空気供給管１３６に設けられたブロワ１３８と、を含む。空気供給管１３６を流通する空気は、一部が１次空気として第１流量調節弁１４０を介して火格子１２６から燃焼室１０８の下部に供給されるとともに、残りの一部が２次空気として第２流量調節弁１４２を介して燃焼室１０８の側壁から燃焼室１０８の上部に供給されるようになっている。空気供給装置１１２は、燃焼室１０８の上部に２次空気を供給する２次空気供給装置として機能する。尚、図１に示す例示的な形態では、燃焼室１０８の乾燥領域１２８、燃焼領域１３０、及び後燃焼領域１３２のそれぞれに１次空気が供給されるように構成されている。

【0016】

熱回収ボイラ１１４、減温塔１１６、集じん装置１１８、及び煙突１２０のそれぞれは、固体燃料Ｆｇが燃焼して生成される排ガス１４３が流通する焼却炉１００の煙道１４４に設けられる。排ガス１４３は、熱回収ボイラ１１４、減温塔１１６、集じん装置１１８、煙突１２０の順に流通する。熱回収ボイラ１１４は、排ガス１４３の熱エネルギから蒸気を生成する。減温塔１１６は、熱回収ボイラ１１４を通過した排ガス１４３の温度を下げる。集じん装置１１８は、減温塔１１６を通過した排ガス１４３に含まれる飛灰を捕集する。煙突１２０は、集じん装置１１８を通過した排ガス１４３を焼却炉１００の外部に排気する。尚、熱回収ボイラ１１４で生成した蒸気は、不図示の蒸気タービンに供給されるように構成されてもよい。

【0017】

（供給量検知システムの構成）
上述した焼却炉１００に適用される供給量検知システム１は、燃焼室１０８に供給される固体燃料Ｆｇの量を検知する。図１に示すように、供給量検知システム１は、撮像装置２と、検知装置４と、を備える。

【0018】

撮像装置２は、焼却炉１００のフィーダ部１０４に堆積している固体燃料Ｆｇが燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇの熱画像を撮像するように構成されている。撮像装置２によって撮像された固体燃料Ｆｇの熱画像は、リアルタイムで検知装置４に送られるようになっている。図１に示す例示的な形態では、撮像装置２は、燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇの表面のうち燃焼室１０８に対向する前面Ｆｒの熱画像を撮像するように、燃焼室１０８の後燃焼領域１３２より移動方向Ｗ１の下流側に位置する燃焼室１０８の炉尻１４５に設けられている。この撮像装置２は、燃焼室１０８の受入口１２２からせり出した固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像を撮像可能となっている。尚、固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像を撮像可能であるならば、撮像装置２は燃焼室１０８の炉尻１４５以外に設けられてもよい。

【0019】

撮像装置２は、例えば、赤外カメラであって、火炎１３１からの放射が少ない所定の波長域の赤外線を検出する。この場合、所定の波長域の範囲は、例えば、２μｍ以上５μｍ以下である。より火炎１３１の影響を抑制して固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像を撮像するためには、所定の波長域の範囲は３．８μｍ以上４．２μｍ以下である。尚、熱画像として撮像する対象波長域は、０．８μｍ〜１０００μｍである。この波長域にバンドパスフィルタ等をとおす事で、必要に応じて、一部の波長のみを使う運用も可能である。

【0020】

撮像装置２は、火炎１３１超しに固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像を撮像可能であるならば赤外カメラに限定されない。幾つかの実施形態では、図２に示すように、撮像装置２は、可視光カメラ６と、可視光カメラ６に入射する透過波長を所定の波長域に制限するフィルタ装置８と、を含む。

【0021】

検知装置４は、撮像装置２によって撮像された熱画像の輝度情報の時間推移に基づいて、燃焼室１０８に供給された固体燃料Ｆｇの量を検知する。より具体的には、検知装置４は、撮像装置２によって撮像された熱画像の輝度情報の時間推移における輝度情報の変化量に基づいて、燃焼室１０８に供給された固体燃料Ｆｇの量を検知する。図３は、本開示の第１実施形態に係る検知装置４の概略的な機能ブロック図である。

【0022】

図３に示すように、検知装置４は、熱画像取得部１０と、輝度情報出力部１２と、記憶部１４と、判定部１６と、を含む。検知装置４は、電子制御装置などのコンピュータであって、図示しないＣＰＵやＧＰＵといったプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ、及びＩ／Ｏインターフェイスなどを備える。検知装置４は、メモリにロードされたプログラムの命令に従ってプロセッサが動作（演算等）することで、検知装置４が備える上記の各機能部を実現する。

【0023】

熱画像取得部１０は、撮像装置２によって撮像された固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像を受け取る。熱画像取得部１０は、受け取った熱画像を輝度情報出力部１２に送る。図４は、燃焼室に固体燃料が過剰供給された直後（過剰供給の発生直後）における固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像の一例を示す図である。図５は、燃焼室に固体燃料が過剰供給される直前（過剰供給の発生直前）における固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像の一例を示す図である。図４及び図５に示す熱画像において、色が濃くなるほど輝度が低くなり（暗くなり）、色が薄くなるほど輝度が高く（明るく）なっている。

【0024】

輝度情報出力部１２は、熱画像取得部１０から熱画像を受け取り、輝度を含む熱画像の輝度情報を出力する。輝度情報出力部１２は、出力した熱画像の輝度情報を記憶部１４と判定部１６とのそれぞれに送る。

【0025】

記憶部１４は、輝度情報出力部１２から受け取った熱画像の輝度情報を記憶する。

【0026】

判定部１６は、輝度情報出力部１２から受け取った熱画像の輝度情報と記憶部１４に記憶されている熱画像の輝度情報とを比較し、燃焼室１０８に供給された固体燃料Ｆｇの量を検知する。つまり、判定部１６は、リアルタイムで出力された熱画像の輝度情報と、リアルタイムで出力された熱画像の輝度情報より以前に出力された熱画像の輝度情報とを比較し、燃焼室１０８に供給された固体燃料Ｆｇの量を検知する。そして、判定部１６は、リアルタイムで取得された輝度と、リアルタイムで出力された輝度より以前に出力された輝度との差分ΔＹの値が予め設定された閾値を超えると、燃焼室１０８に供給された固体燃料Ｆｇの量が過剰である（過剰供給の発生有り）と判定する。尚、不図示ではあるが、過剰供給の発生有りと判定されると、ディスプレイやアラームのような通知装置によって、作業員に過剰供給の発生を通知するようになっていてもよい。

【0027】

また、判定部１６は、第１タイミングにおける熱画像の輝度である第１輝度と、第１タイミングよりも遅い第２タイミングにおける熱画像の輝度であって、第１輝度よりも低い第２輝度との差分に基づいて、過剰供給の発生有無を判定してもよい。図１に示す例示的な形態では、第１輝度は、記憶部１４に記憶されている熱画像の輝度情報に含まれる輝度である。第２輝度は、輝度情報出力部１２からリアルタイムで受け取った熱画像の輝度情報に含まれる輝度である。尚、第１タイミングと第２タイミングとの間の時間差は、例えば、固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの乾燥の進行の早さに基づいて予め決められてもよく、第２タイミングが第１タイミングより遅いタイミングであるならば特に限定されない。第２タイミング（リアルアイム）は、例えば、第１タイミングから１秒後のタイミングであってもよいし、第１タイミングから０．１秒後のタイミングであってもよい。

【0028】

（供給量検知システムの作用・効果）
本開示の第１実施形態に係る供給量検知システム１の作用・効果について説明する。図６は、燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像の輝度を示したグラフであって、縦軸が輝度を、横軸が時間を示す。ｔ１及びｔ２は、過剰供給が実際に発生した時間である。本発明者らの鋭意検討によれば、図６に示すように、過剰供給が実際に発生したｔ１及びｔ２のときには、固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像の輝度の減少が著しい。このため、固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像の輝度を監視することで、過剰供給の発生を速やかに検知可能であることを見出した。図４及び図５に示すように、過剰供給の発生直後における燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像の輝度（図４参照）は、過剰供給の発生直前における燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇ（つまりは、受入口１２２からせり出ている固体燃料Ｆｇ）の前面Ｆｒの熱画像の輝度（図５参照）と比較して低い。これは、固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒは燃焼室１０８内の熱によって乾燥されるのに対して、固体燃料Ｆｇの内部は固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒほど乾燥されないためである。つまり、過剰供給の発生によって固体燃料Ｆｇの内部が露出されることで、燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像の輝度が低くなる。

【0029】

第１実施形態によれば、焼却炉１００の供給量検知システム１は、焼却炉１００のフィーダ部１０４に堆積している固体燃料Ｆｇが燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇの熱画像を撮像するように構成された撮像装置２と、撮像装置２によって撮像された熱画像の輝度情報の時間推移に基づいて、燃焼室１０８に供給された固体燃料Ｆｇの量を検知する検知装置４と、を備える。このため、焼却炉１００の供給量検知システム１は、過剰供給の発生を速やかに検知できる。

【0030】

また、本発明者らの鋭意検討によれば、燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒは、燃焼室１０８に対向しているので、燃焼室１０８の熱による乾燥の進行が、固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒ以外の表面と比較して早い。つまり、燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像を監視できれば、過剰供給の発生を速やかに検知可能であることを見出した。第１実施形態によれば、撮像装置２は、燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像を撮像するので、過剰供給の発生を速やかに検知することができる。

【0031】

尚、焼却炉１００は、焼却炉１００の状態を示すプラントデータを計測するためのセンサを備え、検知装置４の判定部１６は、プラントデータを考慮して、過剰供給の発生有無を判定してもよい。例えば、焼却炉１００は、燃焼室１０８内の圧力を計測するための圧力センサ、煙道１４４を流通する排ガス１４３の温度を計測するための温度センサ、燃焼室１０８内の酸素濃度を計測するための酸素濃度センサを備える。そして、検知装置４の判定部１６は、燃焼室１０８内の圧力、排ガス１４３の温度、燃焼室１０８内の酸素濃度を考慮して、過剰供給の発生有無を判定する。また、他の実施形態では、判定部１６は、熱画像の輝度情報の時間推移に代わり、プラントデータに基づいて、過剰供給の発生有無を判定してもよい。

【0032】

＜第２実施形態＞
本開示の第２実施形態に係る供給量検知システム１について説明する。第２実施形態は、検知装置４に区画部１８、カウント部２０及び、押出方向取得部２２がさらに設けられている点で第１実施形態とは異なるが、それ以外の構成は第１実施形態で説明した構成と同じである。第２実施形態において、第１実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0033】

図７は、本開示の第２実施形態に係る検知装置４の概略的な機能ブロック図である。図７に示すように、検知装置４は、区画部１８と、カウント部２０と、をさらに含む。

【0034】

区画部１８は、熱画像取得部１０から固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒが撮像された熱画像を受け取り、該熱画像を複数の区画画像１９に区画する。例えば、図８に示すように、区画部１８は、熱画像上で受入口１２２が位置する領域Ｐを第１方向Ｗ２（鉛直方向）と第１方向と直交する第２方向Ｗ３（水平方向）とに区画し、鉛直方向及び水平方向に沿って格子状に配列された複数の区画画像１９を形成する。

【0035】

輝度情報出力部１２は、区画部１８を介して、熱画像取得部１０から熱画像を受け取り、区画画像１９ごとに輝度を出力する。輝度情報出力部１２は、出力した区画画像１９ごとの輝度を記憶部１４と判定部１６とのそれぞれに送る。記憶部１４は、輝度情報出力部１２から受け取った区画画像１９ごとの輝度を記憶する。

【0036】

カウント部２０は、記憶部１４に記憶されている第１タイミングにおける区画画像１９ごとの輝度と輝度情報出力部１２から受け取った第２タイミングにおける区画画像１９ごとの輝度とを比較する。そして、カウント部２０は、第１タイミングにおける複数の区画画像１９の各々における輝度（第１輝度）と、第２タイミングにおける複数の区画画像１９の各々における輝度（第２輝度）との差分の値が予め設定された閾値を超えた区画画像１９の数をカウントする。判定部１６は、カウント部２０によってカウントされたカウント数が予め設定された設定数を超えると、過剰供給の発生有りと判定する。尚、幾つかの実施形態では、区画画像１９ごとにカウント数にカウントされる数が異なっていてもよい。例えば、上方区画画像１９Ａ（１９）は、上方区画画像１９Ａより下方（第１方向Ｗ２の一方）に位置する下方区画画像１９Ｂ（１９）と比較して、カウント数にカウントされる数が大きい。下方区画画像１９Ｂにおける第１輝度と第２輝度との差分が閾値を超えると、カウント数が１つ増えるのに対し、上方区画画像１９Ａにおける第１輝度と第２輝度との差分が閾値を超えると、カウント数が２つ増える。

【0037】

燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像のごく一部の輝度が低くなっただけでは、過剰供給が発生していない可能性がある。第２実施形態によれば、検知装置４は、固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒの熱画像を複数の区画画像１９に区画し、第１輝度と第２輝度との差分（輝度の減少）の値が閾値を超えた区画画像１９の数（カウント数）が設定数を超えると、過剰供給が発生したと判定する。このため、過剰供給の発生有無を高精度に切り分けることができる。

【0038】

また、図７に示すように、検知装置４は、押出方向取得部２２をさらに含んでもよい。押出方向取得部２２は、押出装置１１０の押出アーム１２４が移動する方向を取得する。そして、判定部１６は、押出方向取得部２２が取得した押出アーム１２４の移動方向を受け取り、押出アーム１２４が燃焼室１０８から離れる方向に退行している間に限って、過剰供給の発生有無を判定する。つまり、判定部１６は、押出アーム１２４がフィーダ部１０４内を移動方向Ｗ１の下流側から上流側に向かって移動していると、過剰供給発生の判定を行う。他方で、判定部１６は、押出アーム１２４がフィーダ部１０４内を移動方向Ｗ１の上流側から下流側に向かって移動していると、過剰供給発生の判定を行わない。

【0039】

押出アーム１２４がフィーダ部１０４内を移動方向Ｗ１の上流側から下流側に向かって進行している間は、フィーダ部１０４に堆積した固体燃料Ｆｇを押し出して、燃焼室１０８に固体燃料Ｆｇを供給している状態である。他方で、押出アーム１２４がフィーダ部１０４内を移動方向Ｗ１の下流側から上流側に向かって退行している間は、フィーダ部１０４に堆積した固体燃料Ｆｇの押し出しを意図しておらず、燃焼室１０８に固体燃料Ｆｇが供給されない状態である。過剰供給発生の検知は、燃焼室１０８に固体燃料Ｆｇが供給されない状態のときに行われれば十分な場合がある。第２実施形態によれば、押出アーム１２４が燃焼室１０８から離れる方向に退行している間に限って、判定部１６によって過剰供給の発生有無が判定される。このため、検知装置４は、燃焼室１０８に固体燃料Ｆｇが供給されない状態のときに、過剰供給の発生を速やかに検知することができる。尚、第２実施形態では、押出アーム１２４が退行している際に、過剰供給発生の検知が行われることを例示したが、本開示はこの実施形態に限定されず、押出アーム１２４が進行している際に過剰供給発生の検知が行われてもよい。

【0040】

＜第３実施形態＞
本開示の第３実施形態に係る供給量検知システム１について説明する。第３実施形態は、火炎位置検知装置２４と、供給量判定装置２６と、せり出し長検知装置４０と、高さ検知装置４２と、がさらに設けられている点で第１実施形態とは異なるが、それ以外の構成は第１実施形態で説明した構成と同じである。第３実施形態において、第１実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。尚、第３実施形態は、第２実施形態で説明した供給量検知システム１をさらに限定したものであってもよい。

【0041】

図９は、本開示の第３実施形態に係る供給量検知システム１の構成を概略的に示す構成図である。図９に示すように、供給量検知システム１は、火炎位置検知装置２４と、供給量判定装置２６と、をさらに備える。

【0042】

火炎位置検知装置２４は、燃焼室１０８で燃焼される固体燃料Ｆｇの火炎位置Ｘを検知する。図１０は、本開示の第３実施形態に係る火炎位置検知装置２４の構成を概略的に示す構成図である。図１０に示す例示的な形態では、火炎位置検知装置２４は、第１カメラ２８と、第１カメラ２８で撮像された画像に基づいて、燃焼室１０８で燃焼される固体燃料Ｆｇの火炎位置Ｘを決定する火炎位置決定装置３０と、を含む。

【0043】

第１カメラ２８は、撮像した画像に燃焼領域１３０と後燃焼領域１３２との境界１３３が含まれるように、火炎１３１を上方から撮像する。尚、火炎１３１を上方から撮像可能であるならば、上述した撮像装置２を第１カメラ２８として設けてもよい。火炎位置決定装置３０は、第１画像取得部３２と、火炎位置決定部３４と、を含む。第１画像取得部３２は、第１カメラ２８で撮像された画像を受け取り、該画像を火炎位置決定部３４に送る。火炎位置決定部３４は、図１１に示すように、第１画像取得部３２から送られた画像を特定の輝度以上の部分（第１部分３６）と特定の輝度未満の部分（第２部分３８）とに置き換える。つまり、火炎位置決定部３４は、第１カメラ２８によって撮像された画像を２値化する。そして、火炎位置決定部３４は、移動方向Ｗ１において、第１部分３６の下流端を固体燃料Ｆｇの火炎位置Ｘとして決定する。また、火炎位置決定部３４は、火炎終端に相当する火炎位置Ｘと境界１３３との間の距離Ｄを算出する。このようにして、火炎位置検知装置２４は、固体燃料Ｆｇの火炎位置Ｘを検知する。尚、火炎位置決定部３４は、火炎位置Ｘが境界１３３より移動方向Ｗ１の下流側（後燃焼領域１３２側）に位置するときの距離Ｄを正の値として算出し、火炎位置Ｘが境界１３３より移動方向Ｗ１の上流側（燃焼領域１３０側）に位置するときの距離Ｄを負の値として算出する。

【0044】

供給量判定装置２６は、火炎位置検知装置２４によって検知された固体燃料Ｆｇの火炎位置Ｘ及び距離Ｄを記憶（蓄積）する。そして、供給量判定装置２６は、検知装置４によって過剰供給の発生が検知されると、過剰供給が発生する直前の第１タイミングにおける固体燃料Ｆｇの火炎位置Ｘと、過剰供給が発生した直後の第２タイミングにおける固体燃料Ｆｇの火炎位置Ｘとの移動方向Ｗ１における差分であるΔＤ（火炎位置Ｘの変化の差分）に基づいて、過剰供給の程度を判定する。供給量判定装置２６は過剰供給の程度を、例えば、「大」、「中」、「小」というように複数のレベルに分類する。

【0045】

過剰供給の程度が小さくなると、固体燃料Ｆｇの火炎位置Ｘの変化も小さくなり、過剰供給の程度が大きくなると、固体燃料Ｆｇの火炎位置Ｘの変化も大きくなる。第３実施形態によれば、検知装置４によって過剰供給の発生が検知されると、ΔＤに基づいて、過剰供給の程度を自動で判定する。このため、過剰供給の程度を速やかに知ることができる。

【0046】

図１２は、検知装置４が過剰供給の発生を検知した時の火炎位置の差分を示すグラフである。ｔ３〜ｔ９のそれぞれは、検知装置４が過剰供給の発生を検知した時間である。検知装置４は、上述したように、２次元の情報である熱画像の輝度情報の時間推移に基づいて、過剰供給の発生を検知している。このため、図１２に示すように、ｔ５、ｔ６及びｔ９で検知装置４が過剰供給の発生を検知したとしても、過剰供給の程度が小さい、又は、「過剰供給」というほど燃焼室１０８に固体燃料Ｆｇが過剰供給されておらず、燃焼室１０８内における固体燃料Ｆｇの燃焼状態を安定させるための操作を行わなくて済む場合がある。第３実施形態によれば、検知装置４によって過剰供給の発生が検知されると、供給量判定装置２６によって過剰供給の程度が自動で判定されるので、燃焼状態を安定させるための操作が不必要に行われることを抑制できる。

【0047】

また、図９に示すように、供給量検知システム１は、せり出し長検知装置４０をさらに備えてもよい。せり出し長検知装置４０は、図１３に示すように、燃焼室１０８の受入口１２２から燃焼室１０８に向かってせり出す固体燃料Ｆｇのせり出し長Ｌを検知する。図１３に示す例示的な形態では、せり出し長検知装置４０は、移動方向Ｗ１において、燃焼室１０８の受入口１２２と固体燃料Ｆｇの前面Ｆｒのうち最も下流側に位置する部分Ｆｒ１との間の大きさをせり出し長Ｌとして検知している。供給量判定装置２６は、せり出し長検知装置４０によって検知されたせり出し長Ｌを記憶（蓄積）する。そして、検知装置４によって過剰供給の発生が検知されると、過剰供給が発生する直前の第１タイミングにおける固体燃料Ｆｇのせり出し長Ｌと、過剰供給が発生した直後の第２タイミングにおける固体燃料Ｆｇのせり出し長Ｌとの差分であるΔＬを考慮して、過剰供給の程度を判定する。

【0048】

固体燃料Ｆｇのせり出し長Ｌが大きくなると、過剰供給の程度が大きくなりやすい。このため、ΔＬを考慮して過剰供給の程度を判定することで、供給量判定装置２６の判定精度を高めることができる。

【0049】

また、図９に示すように、供給量検知システム１は、高さ検知装置４２をさらに備えてもよい。高さ検知装置４２は、図１３に示すように、燃焼室１０８の火格子１２６（床面）上に堆積された固体燃料Ｆｇの高さＨを検知する。図１３に示す例示的な形態では、高さ検知装置４２は、乾燥領域１２８に含まれる火格子１２６上の受入口１２２に近接した所定位置１２７に堆積する固体燃料Ｆｇの高さＨを検知している。供給量判定装置２６は、高さ検知装置４２によって検知された高さＨを記憶（蓄積）する。そして、検知装置４によって過剰供給の発生が検知されると、過剰供給が発生する直前の第１タイミングにおける固体燃料Ｆｇの高さＨと、過剰供給が発生した直後の第２タイミングにおける固体燃料Ｆｇの高さＨとの差分であるΔＨを考慮して、過剰供給の程度を判定する。

【0050】

過剰供給の程度が大きくなると、火格子１２６上に堆積された固体燃料Ｆｇの高さの変化が大きくなりやすい。このため、ΔＨを考慮して過剰供給の程度を判定することで、供給量判定装置２６の判定精度を高めることができる。

【0051】

＜第４実施形態＞
本開示の第４実施形態に係る焼却炉１００の運転制御システム５０について説明する。運転制御システム５０は、第１実施形態に係る供給量検知システム１と、運転制御装置５２と、を備える。第４実施形態において、第１実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。尚、運転制御システム５０は、第１実施形態に係る供給量検知システムに代わり、第２実施形態に係る供給量検知システム１、又は第３実施形態に係る供給量検知システム１を備えてもよい。

【0052】

図１４は、本開示の第４実施形態に係る運転制御システム５０の構成を概略的に示す構成図である。図１４に示すように、運転制御システム５０は、供給量検知システム１と、運転制御装置５２と、を備える。尚、運転制御システム５０及び供給量検知システム１は、互いに別々の装置として設けられてもよいし、同じ１つの装置内に設けられてもよい。

【0053】

運転制御装置５２は、検知装置４によって過剰供給の発生が検知されると、燃焼室１０８への固体燃料Ｆｇの供給を停止する。図１５は、本開示の第４実施形態に係る運転制御装置５２の概略的な機能ブロック図である。図１５に示す例示的な形態では、運転制御装置５２は、停止指示部５４を備える。停止指示部５４は、検知装置４によって過剰供給の発生が検知されると、押出装置１１０に押出アーム１２４の動作を停止するように指示する。押出装置１１０は、停止指示部５４の指示を受けると、押出アーム１２４の動作を停止する。

【0054】

また、運転制御装置５２は、検知装置４によって過剰供給が検知された場合に、空気供給装置１１２（２次空気供給装置）から燃焼室１０８に供給される２次空気の量を増加させる。図１５に示す例示的な形態では、運転制御装置５２は、流量調整部５６を備える。流量調整部５６は、検知装置４によって過剰供給が検知されると、空気供給装置１１２に燃焼室１０８に供給される２次空気の量を増加するように指示する。空気供給装置１１２は、流量調整部５６の指示を受けると、第２流量調節弁１４２の開度を大きくする。

【0055】

過剰供給が発生すると、燃焼室１０８内における固体燃料Ｆｇの燃焼状態が不安定になり、一酸化炭素のような未燃ガスが発生する。この未燃ガスの濃度を低減するため、燃焼室１０８への固体燃料Ｆｇの供給を停止する操作や燃焼室１０８の上部に２次空気を供給する操作が行われることがある。第４実施形態によれば、過剰供給の発生を検知した場合における操作のうち燃焼室１０８への固体燃料Ｆｇの供給を停止する操作を自動化することができる。また、過剰供給の発生を検知した場合における操作のうち燃焼室１０８に供給される２次空気の量を増加させる操作を自動化することができる。

【0056】

尚、運転制御システム５０が第３実施形態に係る供給量検知システム１を備える場合、過剰供給の程度に応じた操作が自動的に行われるように構成されてもよい。図１６は、操作マップの一例を示す図である。例えば、図１６に示す例示的な形態では、運転制御装置５２は、予め設定された操作マップＭ１を記憶している。操作マップＭ１は、過剰供給の程度を含む入力情報と、押出アーム１２４の動作を停止するか否か（給じん停止操作をＯＮにするか否か）、及び第２流量調節弁１４２の開度（二次燃焼空気開度）を含む出力情報との関係を示すマップである。そして、停止指示部５４は、この操作マップＭ１を参照して、押出アーム１２４の動作を停止するか否かを決定する。流量調整部５６は、この操作マップＭ１を参照して、空気供給装置１１２に指示する第２流量調節弁１４２の開度を決定する。

【0057】

また、運転制御装置５２は、操作マップＭ１に基づく操作が行われた後に、プラントデータに応じて追加操作が自動的に行われるように構成されてもよい。図１７は、追加操作マップの一例を示す図である。例えば、図１７に示す例示的な形態では、運転制御装置５２は、予め設定された追加操作マップＭ２を記憶している。追加操作マップＭ２は、押出アーム１２４の運転状態（給じん状態）、第２流量調節弁１４２の開度（二次燃焼空気開度）、煙道１４４を流通する排ガス１４３の温度の微分値・偏差（ガス温度微分値・偏差）、及び燃焼室１０８内の酸素濃度・微分値を含む入力情報と、押出アーム１２４の動作を開始するか否か（給じん停止操作をＯＦＦにするか否か）、及び第２流量調節弁１４２の開度（二次燃焼空気開度）を含む出力情報との関係を示すマップである。そして、停止指示部５４は、この追加操作マップＭ２を参照して、押出アーム１２４の動作を停止するか否かを決定して、押出装置１１０に指示する。流量調整部５６は、この追加操作マップＭ２を参照して、空気供給装置１１２に指示する第２流量調節弁１４２の開度を決定する。尚、第４実施形態では、第２流量調節弁１４２によって燃焼室１０８に供給される２次空気の量を調整していたが、本開示はこの第４実施形態に限定されない。第２流量調節弁１４２以外の方法で、燃焼室１０８に供給される２次空気の量を調整してもよい。

【0058】

（供給量検知方法）
焼却炉１００の供給量検知方法は、焼却炉１００の燃焼室１０８に供給される固体燃料Ｆｇの量を検知する方法である。図１８は、本開示の一実施形態に係る焼却炉１００の供給量検知方法のフローチャートである。図１８に示すように、焼却炉１００の供給量検知方法は、焼却炉１００のフィーダ部１０４に堆積している固体燃料Ｆｇが燃焼室１０８に落下する前の固体燃料Ｆｇの熱画像を撮像する撮像ステップＳ１と、撮像ステップＳ１によって撮像された熱画像の輝度情報の時間推移に基づいて、燃焼室１０８に供給された固体燃料Ｆｇの量を検知する検知ステップＳ２と、を備える。

【0059】

また、図１８に示すように、焼却炉１００の供給量検知方法は、燃焼室１０８で燃焼される固体燃料Ｆｇの火炎位置Ｘを検知する火炎位置検知ステップＳ３と、検知ステップＳ２によって過剰供給の発生が検知されると、火炎位置検知ステップＳ３において検知された固体燃料Ｆｇの火炎位置Ｘに基づいて、過剰供給の程度を判定する判定ステップＳ４と、をさらに備える。尚、図１８に示す例示的な形態によれば、火炎位置検知ステップＳ３は、撮像ステップＳ１と検知ステップＳ２との間に位置しているが、本開示はこの実施形態に限定されない。

【0060】

図１９は、本開示の一実施形態に係る判定ステップＳ４のフローを示すフローチャートである。図１９に示すように、判定ステップＳ４が開始すると、ステップＳ４１に進む。検知ステップＳ２で検知された燃焼室１０８に供給された固体燃料Ｆｇの量が過剰であると（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、ステップＳ４２に進む。検知ステップＳ２で検知された燃焼室１０８に供給された固体燃料Ｆｇの量が過剰でないと（ステップＳ４１：Ｎｏ）、判定ステップＳ４は終了する。

【0061】

ステップＳ４２では、ΔＤが０．５ｍ以上であると（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、ステップＳ４３に進む。ΔＤが０．５ｍ未満であると（ステップＳ４２：Ｎｏ）、過剰供給の程度を「小」と判定して、判定ステップＳ４は終了する。

【0062】

ステップＳ４３では、ΔＤが０．７ｍ以上であると（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、過剰供給の程度を「大」と判定して、判定ステップＳ４は終了する。ΔＤが０．７ｍ未満であると（ステップＳ４３：Ｎｏ）、過剰供給の程度を「中」と判定して、判定ステップＳ４は終了する。

【0063】

（運転制御方法）
図２０は、本開示の一実施形態に係る焼却炉１００の運転制御方法のフローチャートである。図２０に示すように、本開示の一実施形態に係る焼却炉１００の運転制御方法は、上述した供給量検知方法と、停止ステップＳ５と、を備える方法である。停止ステップＳ５は、検知ステップＳ２で過剰供給が検知された場合に、燃焼室１０８への固体燃料Ｆｇの供給を停止する。

【0064】

また、図２０に示すように、焼却炉１００の運転制御方法は、停止ステップＳ５で燃焼室１０８への固体燃料Ｆｇの供給を停止すると、判定ステップＳ４で判定した過剰供給の程度に応じて、第２流量調節弁１４２の開度（二次燃焼空気開度）を調節する流量調整ステップＳ６をさらに備えてもよい。尚、停止ステップＳ５で燃焼室１０８への固体燃料Ｆｇの供給を停止していない場合には、つまりは過剰供給の発生が検知されていない場合には、流量調整ステップＳ６は実施されないようになっている。

【0065】

図２１は、本開示の一実施形態に係る流量調整ステップＳ６のフローを示すフローチャートである。図２１に示すように、流量調整ステップＳ６が開始すると、ステップＳ６１に進む。判定ステップＳ４で過剰供給の程度を「大」又は「中」と判定していると（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）、二次燃焼空気開度を１００％に調節して、ステップＳ６２に進む。判定ステップＳ４で過剰供給の程度を「大」又は「中」と判定していないと、つまりは過剰供給の程度を「小」と判定していると（ステップＳ６１：Ｎｏ）、ステップＳ６２に進む。

【0066】

ステップＳ６２では、燃焼室１０８への固体燃料Ｆｇの供給が停止中であり、且つ、ガス温度微分値＜０を１０秒継続している、又は、ガス温度偏差＜５℃を１０秒継続していると、つまりは固体燃料Ｆｇの燃焼状態が安定してくると（ステップＳ６２：Ｙｅｓ）、燃焼室１０８への固体燃料Ｆｇの供給を開始して、ステップＳ６３に進む。他方で、上記の条件を満たさない場合、つまりは固体燃料Ｆｇの燃焼状態が過剰供給の発生によって不安定のままであると（ステップＳ６２：Ｎｏ）、ステップＳ６２に戻る。

【0067】

ステップＳ６３では、二次燃焼空気開度が１００％であると（ステップＳ６３：Ｙｅｓ）、二次燃焼空気開度を４０％に調節して、流量調整ステップＳ６は終了する。二次燃焼空気開度が１００％ではないと（ステップＳ６３：Ｎｏ）、ステップＳ６４に進む。ステップＳ６４では、二次燃焼空気開度が４０％であると、ステップＳ６５に進む。二次燃焼空気開度が４０％ではないと（ステップＳ６４：Ｎｏ）、流量調整ステップＳ６は終了する。

【0068】

ステップＳ６５では、酸素濃度微分値＞０を１０秒継続している、又は、酸素濃度＞３％を１０秒継続していると（ステップＳ６５：Ｙｅｓ）、二次燃焼空気開度を１０％に調節して、流量調整ステップＳ６は終了する。他方で、上記の条件を満たさない場合（ステップＳ６５：Ｎｏ）、流量調整ステップＳ６は終了する。尚、焼却炉１００の運転制御方法で説明した二次燃焼空気開度は例示に過ぎず、任意に設定されてもよい。

【0069】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0070】

（１）本開示に係る焼却炉の供給量検知システム（１）は、焼却炉（１００）の燃焼室（１０８）に供給される固体燃料（Ｆｇ）の量を検知する焼却炉の供給量検知システムであって、前記焼却炉のフィーダ部（１０４）に堆積している前記固体燃料が前記燃焼室に落下する前の前記固体燃料の画像を撮像するように構成された撮像装置（２）と、前記撮像装置によって撮像された前記画像に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量を検知する検知装置（４）と、を備える。

【0071】

本発明者らの鋭意検討によれば、焼却炉のフィーダ部に堆積している固体燃料が燃焼室に落下する前の固体燃料の画像（画像の輝度情報）を監視することで、燃焼室に固体燃料が過剰供給されたことを速やかに検知可能であることを見出した。具体的に説明すると、燃焼室に固体燃料が過剰に供給された直後における燃焼室に落下する前の固体燃料の画像の輝度は、燃焼室に固体燃料が過剰に供給される直前における燃焼室に落下する前の固体燃料の画像の輝度と比較して低い。これは、固体燃料の表面は燃焼室内の熱によって乾燥されているのに対して、固体燃料の内部は固体燃料の前面ほど乾燥されていないためである。つまり、過剰供給の発生によって固体燃料の内部が露出されることで、燃焼室に落下する前の固体燃料の熱画像の輝度が小さくなる。

【0072】

上記（１）に記載の構成によれば、焼却炉の供給量検知システムは、焼却炉のフィーダ部に堆積している固体燃料が燃焼室に落下する前の固体燃料の画像を撮像するように構成された撮像装置と、撮像装置によって撮像された画像の輝度情報に基づいて、燃焼室に供給された固体燃料の量を検知する検知装置と、を備える。このため、焼却炉の供給量検知システムは、燃焼室に固体燃料が過剰供給されたこと（過剰供給の発生）を速やかに検知できる。

【0073】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、前記撮像装置は、前記燃焼室に落下する前の前記固体燃料の表面のうち前記燃焼室に対向する前面（Ｆｒ）の画像を撮像するように構成された。

【0074】

本発明者らの鋭意検討によれば、燃焼室に落下する前の固体燃料の表面のうち燃焼室に対向する前面の画像を監視できれば、過剰供給の発生を速やかに検知可能であることを見出した。上記（２）に記載の構成によれば、撮像装置は、燃焼室に落下する前の固体燃料の前面の画像を撮像するので、燃焼室に供給された固体燃料の量が過剰であることを速やかに検知することができる。

【0075】

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の構成において、前記画像は、第１タイミングにおける前記画像の輝度である第１輝度と、前記第１タイミングよりも遅い第２タイミングにおける前記画像の輝度であって前記第１輝度よりも低い第２輝度と、を含み、前記検知装置は、前記第１輝度と前記第２輝度との差分の値に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量を検知するように構成された。

【0076】

上記（３）に記載の構成によれば、検知装置は、第１タイミングにおける第１輝度と、第１タイミングよりも遅い第２タイミングにおける第２輝度であって、第１輝度よりも低い第２輝度との差分の値に基づいて、燃焼室に供給された固体燃料の量を検知する。このため、過剰供給の発生を速やかに検知することができる。

【0077】

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の構成において、前記検知装置は、前記固体燃料の前記前面が撮像された前記画像を複数の区画画像（１９）に区画する区画部（１８）と、前記複数の区画画像の各々における前記第１輝度と前記第２輝度との差分の値が予め設定された閾値を超えた前記区画画像の数をカウントするカウント部（２０）と、を含み、前記検知装置は、前記カウント部によってカウントされたカウント数が予め設定された設定数を超えると、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰であることを検知するように構成された。

【0078】

燃焼室に落下する前の固体燃料の前面の画像のごく一部の輝度が小さくなっただけでは、燃焼室に供給された固体燃料の量が過剰ではない可能性がある。上記（４）に記載の構成によれば、検知装置は、燃焼室に落下する前の固体燃料の前面が撮像された画像を複数の区画画像に区画する区画部と、複数の区画画像の各々における第１輝度と第２輝度との差分の値が予め設定された閾値を超えた区画画像の数をカウントするカウント部と、を含む。そして、検知装置は、カウント部によってカウントされたカウント数が予め設定された設定数を超えると、過剰供給の発生を検知する。このため、過剰供給の発生の有無を高精度に切り分けることができる。

【0079】

（５）幾つかの実施形態では、上記（２）〜（４）の何れか１つに記載の構成において、前記フィーダ部内を往復運動する押出アーム（１２４）を有する押出装置（１１０）をさらに備え、前記検知装置は、前記押出アームの移動方向に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量を検知するように構成された。

【0080】

上記（５）に記載の構成によれば、押出アームの移動方向を考慮して、過剰供給の発生を速やかに検知することができる。

【0081】

（６）幾つかの実施形態では、上記（２）〜（５）の何れか１つに記載の構成において、前記撮像装置は、赤外カメラを含む。

【0082】

上記（６）に記載の構成によれば、赤外カメラを採用することで、容易に焼却炉のフィーダ部に堆積している固体燃料が燃焼室に落下する前の固体燃料の画像を撮像することができる。

【0083】

（７）幾つかの実施形態では、上記（２）〜（５）の何れか１つに記載の構成において、前記撮像装置は、可視光カメラ（６）と、前記可視光カメラに入射する透過波長を所定の波長域に制限するフィルタ装置（８）と、を含む。

【0084】

上記（７）に記載の構成によれば、可視光カメラとフィルタ装置とを準備することで、容易に焼却炉のフィーダ部に堆積している固体燃料が燃焼室に落下する前の固体燃料の画像を撮像することができる。

【0085】

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の何れか１つに記載の構成において、前記燃焼室で燃焼される前記固体燃料の火炎位置を検知する火炎位置検知装置（２４）と、前記検知装置によって前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰であると検知されると、前記火炎位置検知装置が検知した前記固体燃料の火炎位置に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量の過剰の程度を判定する供給量判定装置（２６）と、をさらに備える。

【0086】

固体燃料の過剰供給の量の程度が小さくなると固体燃料の火炎位置の変化も小さくなり、固体燃料の過剰供給の量の程度が大きくなると固体燃料の火炎位置の変化も大きくなる。上記（８）に記載の構成によれば、検知装置によって固体燃料の量が過剰であると検知されると、供給量判定装置が固体燃料の火炎位置の変化に基づいて、固体燃料の量の過剰の程度を自動で判定する。このため、固体燃料の量の過剰の程度を速やかに知ることができる。

【0087】

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の構成において、前記燃焼室の受入口（１２２）から前記燃焼室に向かってせり出す前記固体燃料のせり出し長を検知するせり出し長検知装置（４０）をさらに備え、前記供給量判定装置は、前記せり出し長検知装置によって検知された前記固体燃料のせり出し長を考慮して、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量の過剰の程度を判定する。

【0088】

固体燃料のせり出し長が大きくなると、燃焼室に固体燃料が過剰供給されたときの固体燃料の量の過剰の程度が大きくなりやすい。上記（９）に記載の構成によれば、供給量判定装置は、固体燃料のせり出し長を考慮して固体燃料の量の過剰の程度を判定する。このため、供給量判定装置の判定精度を高めることができる。

【0089】

（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）に記載の構成において、前記燃焼室の床面上に堆積された前記固体燃料の高さを検知する高さ検知装置（４２）をさらに備え、前記供給量判定装置は、前記高さ検知装置によって検知された前記固体燃料の高さの変化を考慮して、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量の過剰の程度を判定する。

【0090】

燃焼室に固体燃料が過剰供給されたときの固体燃料の量の過剰の程度が大きくなると、燃焼室の床面上に堆積された固体燃料の高さの変化が大きくなりやすい。上記（１０）に記載の構成によれば、供給量判定装置は、固体燃料の高さの変化を考慮して固体燃料の量の過剰の程度を判定する。このため、供給量判定装置の判定精度を高めることができる。

【0091】

（１１）本開示に係る焼却炉の運転制御システム（５０）は、上記（１）〜（１０）の何れか１つに記載の供給量検知システムと、前記検知装置によって検知された前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰である場合に、前記燃焼室への前記固体燃料の供給を停止するように構成された運転制御装置（５２）と、を備える。

【0092】

燃焼室に固体燃料が過剰供給されると、燃焼室内における固体燃料の燃焼状態が不安定になり、一酸化炭素のような未燃ガスが発生する。この未燃ガスの濃度を低減するため、燃焼室への固体燃料の供給を停止する操作が行われることがある。上記（１１）に記載の構成によれば、燃焼室に固体燃料が過剰供給された場合における操作のうち燃焼室への固体燃料の供給を停止する操作を自動化することができる。

【0093】

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）に記載の構成において、前記燃焼室の上部に２次空気を供給するための２次空気供給装置（１１２）をさらに備え、前記運転制御装置は、前記検知装置によって検知された前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰である場合に、前記２次空気供給装置から前記燃焼室に供給される前記２次空気の量を増加させるように構成された。

【0094】

燃焼室に固体燃料が過剰供給されると、燃焼室内における固体燃料の燃焼状態が不安定になり、一酸化炭素のような未燃ガスが発生する。この未燃ガスの濃度を低減するため、燃焼室の上部に２次空気を供給する操作が行われることがある。上記（１２）に記載の構成によれば、燃焼室に固体燃料が過剰供給された場合における操作のうち燃焼室に供給される２次空気の量を増加させる操作を自動化することができる。

【0095】

（１３）本開示に係る焼却炉の供給量検知方法は、焼却炉の燃焼室に供給される固体燃料の量が過剰であるかを検知する焼却炉の供給量検知方法であって、前記焼却炉のフィーダ部に堆積している前記固体燃料が前記燃焼室に落下する前の前記固体燃料の画像を撮像する撮像ステップ（Ｓ１）と、前記撮像ステップによって撮像された前記画像に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量を検知する検知ステップ（Ｓ２）と、を備える。

【0096】

上述したように、本発明者らの鋭意検討によれば、焼却炉のフィーダ部に堆積している固体燃料が燃焼室に落下する前の固体燃料の画像（画像の輝度情報）を監視することで、燃焼室に固体燃料が過剰供給されたことを速やかに検知可能であることを見出した。上記（１３）に記載の方法によれば、撮像ステップは、焼却炉のフィーダ部に堆積している固体燃料が燃焼室に落下する前の固体燃料の画像を撮像する。検知ステップは、撮像ステップによって撮像された画像の輝度情報に基づいて、燃焼室に供給された固体燃料の量を検知する。このため、燃焼室に固体燃料が過剰供給されたことを速やかに検知できる。

【0097】

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１３）に記載の方法において、前記燃焼室で燃焼される前記固体燃料の火炎位置を検知する火炎位置検知ステップ（Ｓ３）と、前記検知ステップによって検知された前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰であると、前記火炎位置検知ステップにおいて検知された前記固体燃料の火炎位置に基づいて、前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量の過剰の程度を判定する判定ステップ（Ｓ４）と、をさらに備える。

【0098】

上述したように、固体燃料の過剰供給の量の程度が小さくなると固体燃料の火炎位置の変化も小さくなり、固体燃料の過剰供給の量の程度が大きくなると固体燃料の火炎位置の変化も大きくなる。上記（１４）に記載の方法によれば、検知ステップによって検知された固体燃料の量が過剰であると、判定ステップが火炎位置検知ステップにおいて検知された固体燃料の火炎位置の変化に基づいて、固体燃料の量の過剰の程度を自動で判定する。このため、固体燃料の量の過剰の程度を速やかに知ることができる。

【0099】

（１５）本開示に係る焼却炉の運転制御方法は、上記（１３）又は（１４）に記載の供給量検知方法と、前記検知ステップによって検知された前記燃焼室に供給された前記固体燃料の量が過剰である場合に、前記燃焼室への前記固体燃料の供給を停止する停止ステップ（Ｓ５）と、を備える。

【0100】

上記（１５）に記載の方法によれば、燃焼室に固体燃料が過剰供給された場合における操作のうち燃焼室への固体燃料の供給を停止する操作を自動化することができる。

【符号の説明】

【0101】

１ 供給量検知システム
２ 撮像装置
４ 検知装置
６ 可視光カメラ
８ フィルタ装置
１８ 区画部
１９ 区画画像
２０ カウント部
２２ 押出方向取得部
２４ 火炎位置検知装置
２６ 供給量判定装置
４０ せり出し長検知装置
４２ 高さ検知装置
５０ 運転制御システム
５２ 運転制御装置
１００ 焼却炉
１０４ フィーダ部
１０８ 燃焼室
１１０ 押出装置
１１２ 空気供給装置（２次空気供給装置）
１２２ 受入口
１２４ 押出アーム

Ｓ１ 撮像ステップ
Ｓ２ 検知ステップ
Ｓ３ 火炎位置検知ステップ
Ｓ４ 判定ステップ
Ｓ５ 停止ステップ

Ｆｇ 固体燃料
Ｆｒ 固体燃料の前面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】