JP6779779B2

JP6779779B2 - ごみ焼却設備

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Publication number: JP6779779B2
Application number: JP2016255299A
Authority: JP
Inventors: 博史奥田; 陽介岩崎; 健向井; 宏史田中; 惇三島
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: JP2018105590A

Description

本発明は、ごみを焼却処理するごみ焼却設備に関する。

従来から、焼却炉を備えたごみ焼却設備として、焼却炉内にごみを供給するために焼却炉の入口に向かってごみを押し出すプッシャを有する給じん装置を備えたものが知られている。このようなごみ焼却設備では、焼却炉でのごみの燃焼状態を安定させるために、焼却炉内へのごみの供給量を調整するよう給じん装置が制御されている。例えば、特許文献１に開示されたごみ焼却設備では、給じん装置を制御して、焼却炉内に供給されるごみの供給熱量が一定となるようにプッシャの動作速度又はプッシャのストローク（移動量）を調整している。

特開２００３−２５４５２６号公報

特許文献１に開示されたごみ焼却設備は、プッシャの動作速度又はプッシャのストロークの調整によって、所望の量のごみが焼却炉内に供給されることを前提としている。ところが、プッシャ式の給じん装置では、プッシャの移動速度やプッシャのストロークを調整するだけでは、焼却炉内に供給されるごみ量を精度良く調整できないことがあった。

そこで、本発明は、焼却炉内へのごみの供給量をより精度良く調整することができるごみ焼却設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者等は、給じん装置のプッシャを同じ移動速度又はストロークで動作させたとしても、プッシャに押されるごみの比重によって、焼却炉内へのごみの入りやすさが異なることを見出した。さらに、本発明者等は、ごみの比重に応じてプッシャの焼却炉側のストローク端を調整してやることにより、焼却炉内へのごみの入りやすさが安定することを見出した。本発明は、このような観点からなされたものである。

すなわち、本発明に係るごみ焼却設備は、ごみを焼却する焼却炉と、上方からごみを投入され、ごみを一時的に貯留するホッパと、ピット内のごみを掴むバケットを有し、前記バケットに掴まれたごみを前記ホッパの上方に搬送して前記ホッパに投入するとともに、投入するごみの投入重量を検出するクレーンと、前記ホッパに投入されるごみの投入容積を検出する容積検出装置と、往復駆動されるプッシャを有し、前記ホッパに投入されたごみを前記焼却炉の入口に向かって前記プッシャで順次押し出すことによって前記焼却炉内にごみを供給する給じん装置と、前記クレーンにより検出された投入重量及び前記容積検出装置により検出された投入容積に基づいて算出された前記焼却炉内に供給される直前のごみの比重が高いほど前記プッシャの前記焼却炉側のストローク端が前記焼却炉に近づくように前記給じん装置を制御する制御装置と、を備える。

本発明者等は、プッシャに押されるごみの比重が高いほど、焼却炉内へごみが入りやすくなるという知見を得た。この知見に基づき、上記の構成では、算出される焼却炉内に供給される直前のごみの比重が高いほど、プッシャの焼却炉側のストローク端を、焼却炉内にごみが入りにくくなる方向、即ち焼却炉の入口に近づける方向に調整している。これにより、プッシャに押されるごみの比重によらず、プッシャの押出しによる焼却炉内へのごみの入りやすさが安定し、その結果、焼却炉内へのごみの供給量をより精度良く調整することができる。

上記のごみ焼却設備において、前記制御装置が、前記クレーンにより検出された投入重量及び前記容積検出装置により検出された投入容積に基づいて、前記焼却炉内に供給される直前のごみの比重を算出してもよい。

上記のごみ焼却設備において、例えば、前記焼却炉内に供給される直前のごみの比重が算出されるタイミングは、前記プッシャが前記焼却炉側のストローク端に到達したタイミングである。

上記のごみ焼却設備において、前記制御装置は、前記焼却炉内に供給される単位時間当たりのごみの入熱量又はごみの供給重量が一定となるように、前記プッシャの一回の往復動作による前記焼却炉内に供給されたごみの供給重量に基づいて、前記プッシャのストローク、移動速度、及び単位時間あたりの移動回数のうちの少なくとも１つを調整してもよい。この構成によれば、焼却炉内に供給される単位時間当たりのごみの入熱量又はごみの供給重量が一定となるように調整できるため、焼却炉でのごみの燃焼状態をより安定させることができる。

上記のごみ焼却設備において、前記ホッパに貯留されたごみの表面高さを検出する高さ検出装置を備え、前記制御装置は、前記高さ検出装置により検出された前記表面高さに基づいて、前記プッシャの一回の往復動作による前記焼却炉内に供給されたごみの供給容積を算出し、過去の所定時間内に検出された前記投入重量及び前記投入容積に基づいて算出された前記焼却炉内に供給される直前のごみの比重に、前記供給容積を乗じることにより、前記焼却炉内に供給されたごみの供給重量を算出してもよい。この構成によれば、焼却炉内に供給されたごみの供給重量を算出するために、ホッパ内でのごみの滞留時間、すなわちホッパにごみが投入されてから焼却炉に供給されるまでの時間差を考慮して、過去の所定時間内に検出された投入重量及び投入容積を用いている。このため、焼却炉内に供給されたごみの重量を精度良く算出できる。

上記のごみ焼却設備において、前記容積検出装置は、前記バケットに掴まれたごみを撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された画像から前記バケットに掴まれたごみの容積を算出する画像処理装置を有してもよい。この構成によれば、ホッパ内でのごみの不規則な動きを考慮する必要がなく、より正確にホッパに投入されるごみの投入容積を算出できる。

上記の高さ検出装置を備えるごみ焼却設備において、前記容積検出装置は、前記高さ検出装置を含み、前記高さ検出装置により検出された前記クレーンによりごみが投入される前後における前記ホッパのごみの表面高さに基づいて、前記ホッパに投入されるごみの投入容積を検出してもよい。この構成によれば、ごみの供給容積を算出するための装置を用いて、ホッパに投入されるごみの投入容積を算出できる。

本発明によれば、焼却炉内へのごみの供給量をより精度良く調整することができるごみ焼却設備を提供することができる。

実施形態に係るごみ焼却設備の概略構成図である。図１に示すごみ焼却設備の制御系のブロック図である。焼却炉内に供給される直前のごみの比重とプッシャの焼却炉側のストローク端の位置の関係の一例を示すグラフである。（ａ）及び（ｂ）は、図１に示すごみ焼却設備の給じん装置の動作を説明するための概略側面断面図である。

はじめに、実施形態に係るごみ焼却設備１００の全体構造について説明する。図１は、ごみ焼却設備１００の概略構成図である。図１に示すように、ごみ焼却設備１００は、ピット１０と、ホッパ２０と、給じん装置３０と、焼却炉４０と、ボイラ５０と、制御装置６０とを備えている。

ピット１０では、ごみ焼却設備１００に運搬されてきたごみが投入され、貯留される。ピット１０は、ごみが貯留される貯留空間１１と、その上側で貯留空間１１と連続する、貯留空間１１に貯留されたごみがホッパ２０に搬送される搬送空間１２とを有している。ピット１０の搬送空間１２には、クレーン１３が設けられている。クレーン１３は、ピット１０内のごみを掴むバケット１４を有しており、バケット１４に掴まれたごみをホッパ２０の上方に搬送してホッパ２０に投入する。また、クレーン１３は、バケット１４に掴まれ、搬送されるごみの重量を検出する。また、ピット１０の搬送空間１２には、後述する撮像装置１６及び高さ検出装置１８が設けられている。

ホッパ２０は、クレーン１３により上方から投入されたごみを一時的に貯留するとともに、その底部分に設けられた給じん装置３０に順次ごみを供給する。ホッパ２０は、投入されたごみを一時的に貯留するとともに、下方へと順次供給するホッパ通路２１を形成している。ホッパ通路２１は、下方にいくにつれて断面積が小さくなる第１通路部２２と、その下側で第１通路部２２と連続する、断面積が一定の第２通路部２３を含む。本実施形態では、第２通路部２３が鉛直方向に延びている。但し、第２通路部２３は、第１通路部２２の下側端部から焼却炉４０の入口４０ａに向かって斜め方向に延びてもよい。

給じん装置３０は、ホッパ２０に投入されたごみを焼却炉４０内に供給する。給じん装置３０は、水平方向に往復するプッシャ３１と、プッシャ３１を往復駆動する駆動装置３２とを有している。駆動装置３２は、例えば油圧シリンダであり、ホッパ２０に対して焼却炉４０とは反対側に配置されている。但し、駆動装置３２は、ホッパ２０に対して焼却炉４０とは反対側に配置されていなくてもよい。例えば、駆動装置３２は、焼却炉４０側から見てプッシャ３１と横並びに配置されていてもよい。プッシャ３１は、略直方体状であって、ホッパ２０の底部分で（本実施形態では、ホッパ２０の底部分における駆動装置３２と焼却炉４０の入口４０ａとの間で）往復駆動する。そして、プッシャ３１は、ホッパ２０に投入されたごみを焼却炉４０の入口４０ａに向かって順次押し出することによって焼却炉４０内にごみを供給する。このプッシャ３１の移動速度、単位時間あたりの移動回数、ストローク（移動量）、及びストローク端の位置が後述する制御装置６０に制御されることにより、焼却炉４０内に供給するごみの供給量や焼却炉４０へのごみの入りやすさが調整される。

焼却炉４０では、ごみを搬送しながら焼却を行う。焼却炉４０は、上流側から順に、主燃焼室４１と、主燃焼室４１と連続する再燃焼室４２とを有している。また、焼却炉４０は、ストーカ式焼却炉であり、焼却炉４０における主燃焼室４１及び再燃焼室４２の下方には、上流側から順に、ごみの搬送手段としての、乾燥ストーカ４３、燃焼ストーカ４４及び後燃焼ストーカ４５が設けられている。主燃焼室４１には、ストーカ４３〜４５越しに一次空気が供給されるとともに、ストーカ４３〜４５の上方で二次空気が供給される。また、主燃焼室４１には、焼却炉４０から排出された排ガスが供給される。排ガスは、酸素濃度が空気より低いので、燃焼温度の局所的な過上昇を抑えるために主燃焼室４１に供給される。本実施形態では、ボイラ５０を通過した排ガスの一部が、主燃焼室４１に戻される。

給じん装置３０により焼却炉４０内に供給されたごみは、まず乾燥ストーカ４３に送られ、一次空気及び主燃焼室４１の輻射熱により乾燥される。乾燥ストーカ４３において乾燥されたごみは、乾燥ストーカ４３により燃焼ストーカ４４に送られ燃焼され、火炎が発生する。燃焼ストーカ４４におけるごみ及び燃焼により発生した灰は、燃焼ストーカ４４により後燃焼ストーカ４５に送られる。後燃焼ストーカ４５では、燃焼ストーカ４４にて燃焼しきれなかった未燃焼分のごみが燃焼され、ごみの燃焼後の灰は、後燃焼ストーカ４５に隣接して設けられたシュート４６から排出される。

また、主燃焼室４１では、ごみの熱分解及び部分酸化反応により燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスがごみと共に燃焼される。再燃焼室４２では、主燃焼室４１から流入した燃焼ガスが完全燃焼される。本実施形態の焼却炉４０は、燃焼ガスとごみが並行して流れる並行流焼却炉である。但し、焼却炉４０は、燃焼ガスとごみが異なる方向に流れる方式の焼却炉（例えば、中間流焼却炉）であってもよい。また、焼却炉４０は、ストーカ式でなくてもよく、例えばキルン式であってもよい。

ボイラ５０は、ごみの燃焼によって発生した熱を利用して蒸気を生成する部分である。ボイラ５０は、流路壁に設けられた多数の水管５１及び過熱器管５２で熱交換を行うことにより蒸気（過熱蒸気）を生成し、生成した蒸気は図外の蒸気タービン発電機に供給されて発電が行われる。ボイラ５０を通過した排ガスの大部分は、排ガス処理設備（図示せず）を経由し、煙突（図示せず）から大気中へ放出され、ボイラ５０を通過した排ガスの一部が、上述したように主燃焼室４１に戻される。

また、ごみ焼却設備１００は、ホッパ２０に投入されるごみの容積を検出する容積検出装置１５を備えている。本実施形態では、容積検出装置１５は、撮像装置１６と画像処理装置１７とを有している。撮像装置１６は、ピット１０の搬送空間１２に配置されており、バケット１４に掴まれたごみを撮像する。撮像装置１６により撮像された画像は、画像処理装置１７に送られる。画像処理装置１７は、撮像装置１６から送られてきた画像に基づき、バケット１４に掴まれたごみの容積を算出する。すなわち、容積検出装置１５は、バケット１４に掴まれたごみの容積を算出することにより、該バケット１４から放下してホッパ２０に投入されるごみの容積を検出する。容積検出装置１５は、複数の撮像装置１６を有していてもよく、画像処理装置１７は、複数の撮像装置１６から送られた複数の画像に基づき、ごみの容積を算出してもよい。

さらに、ごみ焼却設備１００は、ホッパ２０に貯留されたごみの表面高さを検出する高さ検出装置１８を備えている。高さ検出装置１８は、ピット１０の搬送空間１２に配置されている。高さ検出装置１８は、例えば超音波式のレベル計である。

制御装置６０は、ごみ焼却設備１００における給じん装置３０を制御する。図２は、ごみ焼却設備１００の制御系のブロック図である。制御装置６０は、クレーン１３、容積検出装置１５及び高さ検出装置１８と電気的に接続されている。また、制御装置６０は、給じん装置３０と電気的に接続されている。制御装置６０は、クレーン１３、容積検出装置１５及び高さ検出装置１８から測定信号を受信し、給じん装置３０に制御信号を送信する。

制御装置６０は、図２に示すように、機能的ブロックとして、比重算出部６１と、ストローク端制御部６２と、供給重量算出部６３と、入熱量算出部６４と、供給量制御部６５とを有している。制御装置６０は、例えばコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。制御装置６０が備える各機能ブロックは、制御装置６０の演算処理部が記憶部に格納されているプログラムを読み出し実行することにより実現できる。なお、制御装置６０は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。

比重算出部６１は、ホッパ２０に投入されたごみの重量（以下、「投入重量」という。）Ｗ１及び容積（以下、「投入容積」という。）Ｖ１に基づいて、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２を算出する。

具体的には、クレーン１３により検出されたごみの重量が、投入重量Ｗ１としてクレーン１３から制御装置６０に送られる。また、容積検出装置１５により検出されたごみの容積が、投入容積Ｖ１として容積検出装置１５から制御装置６０に送られる。まず、比重算出部６１は、送られてきた投入重量Ｗ１及び投入容積Ｖ１から、クレーン１３によりホッパ２０に投入されたごみの比重ρ１を算出する。算出されたごみの比重ρ１は、制御装置６０の記憶部あるいは制御装置６０の外部に設けられた記憶装置（図示略）に記憶される。ごみの比重ρ１は、いつホッパ２０に投入したごみの比重であるかが識別できるように、例えばホッパ２０に投入した時間や投入した順番等と関連付けて記憶される。こうして、比重算出部６１は、ホッパ２０に投入されたごみの比重ρ１をクレーン１３によるごみの投入ごとに算出及び記憶していく。但し、投入重量Ｗ１及び投入容積Ｖ１から算出されたごみの比重ρ１の代わりに、例えば投入重量Ｗ１及び投入容積Ｖ１等、ごみの比重ρ１を導き出せるデータが記憶されてもよい。

本実施形態では、比重算出部６１は、過去の所定時間内にホッパ２０に投入されたごみの投入重量Ｗ１及び投入容積Ｖ１（過去の所定時間内に検出された投入重量Ｗ１及び投入容積Ｖ１から算出されたごみ比重ρ１を含む。）に基づいて、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２を算出している。例えば、比重算出部６１は、過去の所定時間内にホッパ２０に投入されたごみの比重ρ１の平均値ρ_ＡＶＥを、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２として算出してもよい。

より詳しく説明すれば、本実施形態では、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２の算出には、ホッパ２０内でのごみの滞留時間、すなわちホッパ２０にごみが投入されてから焼却炉４０に供給されるまでの時間差が考慮されている。また、ホッパ２０内でのごみ滞留時間は、ホッパ２０に貯留されたごみの表面形状やホッパ２０内のごみの性状等によりばらつきがあり、本実施形態では、ごみの比重ρ２の算出に、このばらつきも考慮されている。すなわち、比重算出部６１には、ホッパ２０内でのごみの滞留時間としての時間範囲（例えば１〜２時間）が予め設定されており、比重算出部６１は、上記記憶されたごみ比重ρ１の中から、設定された時間範囲内のごみ比重（例えば現時点から１時間前と２時間前の間に投入されたごみの比重）を抽出して、抽出された比重から算出された値（例えばそれらの平均値ρ_ＡＶＥ）を、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２として設定する。

ストローク端制御部６２は、焼却炉４０内へのごみの入りやすさを安定させるために、プッシャ３１の焼却炉４０側のストローク端（以下、「第１ストローク端」という。）の位置を制御する。具体的には、ストローク端制御部６２は、比重算出部６１により算出されたごみの比重ρ２が高いほどプッシャ３１の第１ストローク端が焼却炉４０に近づくように給じん装置３０を制御する。

例えばストローク端制御部６２は、図３に示すごみの比重ρ２と第１ストローク端の位置Ｘの関係を用いて、給じん装置３０を制御する。ごみの比重ρ２と第１ストローク端の位置Ｘの関係は、例えば制御装置６０の記憶部あるいは制御装置６０の外部に設けられた記憶装置（図示略）に予め記憶されている。

図３は、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２と第１ストローク端の位置Ｘの関係の一例を示すグラフである。ここで、図３に示す第１ストローク端の位置Ｘは、駆動装置３２の焼却炉４０側の端部３３から第１ストローク端にあるプッシャ３１の焼却炉４０側の端部３４までの間隔で示した指標値であり（図４参照）、指標値Ｘが大きくなることは、第１ストローク端が焼却炉４０に近づくことを意味する。ストローク端制御部６２は、図３に示すごみの比重ρ２と第１ストローク端の位置Ｘの関係を用いて、比重算出部６１により算出されたごみの比重ρ２に基づき第１ストローク端の位置Ｘを導き出す。図３には、比重ρ２に対して第１ストローク端の位置Ｘを線形的に変化させる例を示したが、これに限られず、例えば比重ρ２に対して第１ストローク端の位置Ｘを非線形的に変化させてもよい。

なお、第１ストローク端の位置を示すための指標値Ｘは、駆動装置３２の焼却炉４０側端部３３からのプッシャ３１までの間隔でなくてもよく、焼却炉４０の入口４０ａに対するプッシャ３１の位置を示す指標値であればいずれの態様であってもよい。例えば、指標値Ｘは、プッシャ３１の駆動方向におけるホッパ２０の駆動装置３２側壁面から第１ストローク端にあるプッシャ３１の端部３４までの間隔で示してもよい。あるいは、指標値Ｘは、焼却炉４０の入口４０ａから第１ストローク端にあるプッシャ３１の端部３４までの間隔で示してもよく、この場合、指標値Ｘが小さくなることが、第１ストローク端が焼却炉４０に近づくことを意味する。

供給重量算出部６３は、焼却炉４０内に供給されたごみの供給重量Ｗ２を算出する。具体的には、供給重量算出部６３は、まず高さ検出装置１８により検出された表面高さに基づいて、プッシャ３１の一回の往復動作による焼却炉４０内に供給されたごみの供給容積Ｖ２を算出する。本実施形態では、ごみの供給容積Ｖ２と高さ検出装置１８により検出された表面高さとの関係が、制御装置６０の記憶部あるいは制御装置６０の外部に設けられた記憶装置（図示略）に予め記憶されている。供給重量算出部６３は、この供給容積Ｖ２とごみの表面高さの関係を用いて、高さ検出装置１８により検出された表面高さから、ごみの供給容積Ｖ２を算出する。但し、供給重量算出部６３は、供給容積Ｖ２とごみの表面高さの関係を用いずに、焼却炉４０内にごみを供給する前後のホッパ２０内のごみの表面高さ変化量と、ホッパ通路２１の断面積とを用いて、ごみの供給容積Ｖ２を算出してもよい。

そして、供給重量算出部６３は、算出した供給容積Ｖ２に、焼却炉４０にごみを供給する直前に比重算出部６１により算出したごみの比重ρ２を乗じることにより、焼却炉４０内に供給されたごみの供給重量Ｗ２を算出する。

入熱量算出部６４は、供給重量算出部６３により算出されたごみの供給重量Ｗ２に基づいて、焼却炉４０内に供給されたごみの入熱量を算出する。具体的には、ごみの比重とごみの発熱量（単位重量あたりのごみが完全燃焼したときに発生する熱量）に相関があるため、入熱量算出部６４は、比重算出部６１により算出されたごみの比重ρ２に基づいて、ごみの発熱量を導き出す。そして、入熱量算出部６４は、導き出したごみの発熱量に、供給重量算出部６３により算出されたごみの供給重量Ｗ２を乗じることにより、ごみの入熱量を算出する。

供給量制御部６５は、焼却炉４０内に供給される単位時間当たりのごみの入熱量が一定となるように、焼却炉４０内に供給されるごみの供給量が調整されるよう給じん装置３０を制御する。具体的には、制御装置６０には、焼却炉４０への単位時間当たりの目標入熱量が設定されている。供給量制御部６５は、この目標入熱量と入熱量算出部６４により算出された入熱量（その累積値を含む）とに基づいて、プッシャ３１の次回の往復動作によって焼却炉４０内に供給されるべきごみの入熱量を算出し、その値に基づいて、プッシャ３１のストローク、移動速度、及び単位時間あたりの移動回数のうちの少なくとも１つを調整する。

このように、制御装置６０では、焼却炉４０内に供給される単位時間当たりのごみの入熱量を一定にするために、供給重量算出部６３が、焼却炉４０内に供給されたごみの供給重量Ｗ２を算出し、入熱量算出部６４が、算出されたごみの供給重量Ｗ２を用いて焼却炉４０内に供給されたごみの入熱量を算出し、供給量制御部６５が、算出されたごみの入熱量を用いて、プッシャ３１のストローク、移動速度、及び単位時間あたりの移動回数のうちの少なくとも１つを調整する。

次に、図３及び図４を参照して、給じん装置３０の動作の一例を説明する。図４（ａ）及び（ｂ）は、給じん装置３０の動作を説明するための概略側面断面図である。図４（ａ）及び（ｂ）では、プッシャ３１が第１ストローク端にあるときのプッシャ３１の状態を実線で示し、プッシャ３１が焼却炉４０とは反対側のストローク端（以下、「第２ストローク端」という。）にあるときのプッシャ３１の状態を破線で示している。図４（ａ）及び（ｂ）には、第１ストローク端の位置を示す指標値Ｘとして、駆動装置３２の焼却炉４０側の端部３３から第１ストローク端にあるプッシャ３１の焼却炉４０側の端部３４までの間隔Ｘａ，Ｘｂがそれぞれ示されている。また、図４（ａ）及び（ｂ）には、第２ストローク端の位置を示す指標値Ｙとして、駆動装置３２の焼却炉４０側の端部３３から第２ストローク端にあるプッシャ３１の焼却炉４０側の端部３４までの間隔Ｙａ，Ｙｂがそれぞれ示されている。プッシャ３１の第１ストローク端の位置と第２ストローク端の位置の間の間隔Ｌａ（＝Ｘａ−Ｙａ），Ｌｂ（＝Ｘｂ−Ｙｂ）は、それぞれプッシャ３１のストロークである。なお、図４（ａ）及び（ｂ）では、簡略化のため、ごみを省略している。

図４（ａ）は、比重算出部６１により算出したごみの比重ρ２が、ある値ρａ（図３参照）であったときの給じん装置３０の動作を示している。図４（ｂ）は、比重算出部６１により算出したごみの比重ρ２が、値ρａより高い値ρｂ（図３参照）であったときの給じん装置３０の動作を示している。図４（ｂ）における焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρｂが、図４（ａ）における比重ρａより高いため、ストローク端制御部６２によって、図４（ｂ）における第１ストローク端が、図４（ａ）における第１ストローク端より焼却炉４０に近づくように（すなわち、Ｘｂ＞Ｘａとなるように）プッシャ３１が制御されている。これにより、焼却炉４０内へのごみの入りやすさが安定する。

そして、焼却炉４０内に供給される単位時間当たりのごみの入熱量が一定となるように、供給量制御部６５により例えばプッシャ３１のストローク等が調整される。供給量制御部６５がプッシャ３１のストロークを調整する場合、ストローク端制御部６２により第１ストローク端の位置Ｘａ，Ｘｂが優先的に決定されているため、供給量制御部６５は、第２ストローク端の位置Ｙａ，Ｙｂを変更することにより、プッシャ３１のストロークＬａ，Ｌｂを調整する。

本実施形態では、ストローク端制御部６２は、比重算出部６１が焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２を算出した時点で、給じん装置３０の動作を、算出された最新のごみの比重ρ２に対応したものに切り替えている。なお、本実施形態では、比重算出部６１が焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２を算出するタイミングは、プッシャ３１が第１ストローク端の位置に到達したタイミングであるが、それ以外のタイミングであってもよい。

例えば、図３及び図４に示した例を用いて説明すれば、算出された最新のごみの比重ρｂが、前回算出されたごみの比重ρａよりも高かった場合、プッシャ３１が焼却炉４０から離れる方向に移動する途中であっても、ごみの比重ρｂが算出された時点で、ストローク端制御部６２は、プッシャ３１をその位置で停止させる。そして、次のタイミングでプッシャ３１を動かす時に、最新のごみの比重ρｂに対応する位置Ｘｂまでプッシャ３１は移動し、炉内へごみを供給する。その際、供給量制御部６５は、ストローク等を調整する。

また、例えば、算出された最新のごみの比重ρａが、前回算出されたごみの比重ρｂよりも低かった場合、プッシャ３１が焼却炉４０から離れる方向に移動する途中であっても、ごみの比重ρａが算出された時点で、ストローク端制御部６２は、第２ストローク端を、前回のストローク動作における第２ストローク端の位置Ｙｂよりも所定の距離だけ焼却炉４０から離れた位置に移動させる。そして、次のタイミングでプッシャ３１を動かす時に、最新のごみの比重ρａに対応する位置Ｘａまでプッシャ３１は移動し、炉内へごみを供給する。その際、供給量制御部６５は、ストローク等を調整する。

但し、ストローク端制御部６２は、比重算出部６１がごみの比重ρ２を算出した時点で、給じん装置３０の動作を最新のごみの比重ρ２に対応したものに切り替えなくてもよい。例えば、ストローク端制御部６２は、最新のごみの比重ρ２が算出された後に、プッシャ３１が所定の位置に到達したときに（例えば、比重算出部６１がごみの比重ρ２を算出するタイミングが、プッシャ３１が第１ストローク端の位置に到達するタイミングと異なる場合には、プッシャ３１が前回算出されたごみの比重ρ２に対応する第１ストローク端の位置に到達したときに）、給じん装置３０の動作を最新のごみの比重ρ２に対応したものに切り替えてもよい。この場合、ストローク端制御部６２は、最新のごみの比重ρ２が算出されてからプッシャ３１が第１ストローク端の位置に到達するまでは、前回算出された比重を、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２として利用する。そして、プッシャ３１が第１ストローク端の位置に到達した後は、最新に算出された比重を、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２として利用する。

また、ストローク端制御部６２は、所定の条件が満たされた場合にのみ、給じん装置３０の動作を最新のごみの比重ρ２に対応したものに切り替えるようにしてもよい。例えば、算出された最新のごみの比重ρ２と前回算出されたごみの比重ρ２との差が、所定の閾値を上回った場合にのみ、ストローク端制御部６２は、給じん装置３０の動作を最新のごみの比重ρ２に対応したものに切り替えてもよい。

以上のとおり、本実施形態では、制御装置６０により算出される焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２が高いほど、第１ストローク端を焼却炉４０の入口４０ａに近づけている。本発明者等は、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２が高いほど、焼却炉４０内にごみが入りやすくなることを見出しているが、ごみの比重ρ２が高いほど、プッシャ３１の焼却炉４０側の第１ストローク端を、焼却炉４０内にごみが入りにくくなる方向に調整している。これにより、プッシャ３１に押されるごみの比重ρ２によらず、プッシャ３１の押出しによる焼却炉４０内へのごみの入りやすさが安定し、その結果、焼却炉４０内へのごみの供給量をより精度良く調整することができる。

また、本実施形態では、制御装置６０が、焼却炉４０内に供給される単位時間当たりのごみの入熱量が一定となるように、プッシャ３１の一回の往復動作による焼却炉４０内に供給されたごみの供給重量Ｗ２に基づいて、プッシャ３１のストローク、移動速度、及び単位時間あたりの移動回数のうちの少なくとも１つを調整する。このため、焼却炉４０でのごみの燃焼状態をより安定させることができる。

また、本実施形態では、焼却炉４０内に供給されたごみの供給重量を算出するために、ホッパ２０内でのごみの滞留時間、すなわちホッパ２０にごみが投入されてから焼却炉４０に供給されるまでの時間差を考慮して、過去の所定時間内に検出された投入重量Ｗ１及び投入容積Ｖ１を用いている。このため、焼却炉４０内に供給されたごみの重量を精度良く算出できる。

また、本実施形態では、ホッパ通路２１における断面積が一定の第２通路部２３が、鉛直方向に延びているため、高さ検出装置１８が、ホッパ２０に貯留されたごみの表面高さを精度良く検出することができる。

また、本実施形態では、画像処理装置１７が、撮像装置１６により撮像された画像からバケット１４に掴まれたごみの容積を算出しているため、ホッパ２０内でのごみの不規則な動きを考慮する必要がなく、より正確にホッパ２０に投入されるごみの投入容積を算出できる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、制御装置６０は、焼却炉４０内に供給される単位時間当たりのごみの入熱量が一定となるように、給じん装置３０を制御したが、例えば、制御装置６０は、焼却炉４０内に供給される単位時間当たりのごみの供給重量が一定となるように、給じん装置３０を制御してもよい。

また、上記実施形態では、制御装置６０が、クレーン１３により検出された投入重量Ｗ１及び容積検出装置１５により検出された投入容積Ｖ１に基づいて、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２を算出していたが、これに限られない。例えば、クレーン１３により検出された投入重量Ｗ１が、容積検出装置１５に送られてもよく、該容積検出装置１５が、送られた投入重量Ｗ１と検出した投入容積Ｖ１に基づいて、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２を算出してもよい。

また、上記実施形態では、容積検出装置１５の画像処理装置１７が、撮像装置１６から送られてきた画像に基づき、バケット１４に掴まれたごみの容積を算出して、ホッパ２０への投入容積Ｖ１を算出していたが、これに限られない。例えば、容積検出装置１５は、高さ検出装置１８を含んでもよく、投入容積Ｖ１が、高さ検出装置１８により検出されたクレーン１３によりごみが投入される前後におけるホッパ２０のごみの表面高さの変化量と、ホッパ通路２１の断面積とに基づいて算出されてもよい。これにより、撮像装置１６や画像処理装置１７がなくても、ごみの供給容積を算出するための装置を用いて、ホッパ２０に投入されるごみの投入容積Ｖ１を算出できる。

また、上記実施形態では、比重算出部６１は、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２として、過去の所定時間内にホッパ２０に投入されたごみの比重ρ１の平均値ρ_ＡＶＥを用いたが、これに限られない。例えば、比重算出部６１は、過去の所定時間内にホッパ２０に投入されたごみの比重ρ１のうち、最高値と最低値を除いたものの平均値を、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２として算出してもよい。また、例えば、比重算出部６１は、ホッパ２０へのごみ投入直後のホッパ２０内のごみの総容積と、焼却炉４０内に供給されたごみの供給容積Ｖ２の累積値から、焼却炉４０内に供給される直前のごみが、いつホッパ２０に投入されたものであるかを割り出してもよい。そして、その割り出された結果に基づき、記憶された複数のごみの比重ρ１の中から１つを選択して、焼却炉４０内に供給される直前のごみの比重ρ２として用いてもよい。

また、上記実施形態では、入熱量算出部６４により焼却炉４０内に供給されたごみの入熱量を算出していたが、ごみの入熱量は、ボイラ５０での蒸気の生成量をもとに、ごみ焼却設備１００が備える自動燃焼制御（ACC：automatic combustion control）システムにより演算されてもよい。また、入熱量算出部６４により算出されたごみの入熱量は、自動燃焼制御システムにより演算されたごみの入熱量を補正するために用いられてもよい。

１０ピット
１３クレーン
１４バケット
１５容積検出装置
１６撮像装置
１７画像処理装置
１８高さ検出装置
２０ホッパ
３０給じん装置
３１プッシャ
４０焼却炉
６０制御装置
１００ごみ焼却設備

Claims

ごみを焼却する焼却炉と、
上方からごみを投入され、ごみを一時的に貯留するホッパと、
ピット内のごみを掴むバケットを有し、前記バケットに掴まれたごみを前記ホッパの上方に搬送して前記ホッパに投入するとともに、投入するごみの投入重量を検出するクレーンと、
前記ホッパに投入されるごみの投入容積を検出する容積検出装置と、
往復駆動されるプッシャを有し、前記ホッパに投入されたごみを前記焼却炉の入口に向かって前記プッシャで順次押し出すことによって前記焼却炉内にごみを供給する給じん装置と、
前記クレーンにより検出された投入重量及び前記容積検出装置により検出された投入容積に基づいて算出された前記焼却炉内に供給される直前のごみの比重が高いほど、前記プッシャの前記焼却炉側のストローク端が前記焼却炉に近づくように前記給じん装置を制御する制御装置と、を備える、ごみ焼却設備。
前記制御装置が、前記クレーンにより検出された投入重量及び前記容積検出装置により検出された投入容積に基づいて、前記焼却炉内に供給される直前のごみの比重を算出する、請求項１に記載のごみ焼却設備。
前記焼却炉内に供給される直前のごみの比重が算出されるタイミングは、前記プッシャが前記焼却炉側のストローク端に到達したタイミングである、請求項１又は２に記載のごみ焼却設備。
前記制御装置は、前記焼却炉内に供給される単位時間当たりのごみの入熱量又はごみの供給重量が一定となるように、前記プッシャの一回の往復動作による前記焼却炉内に供給されたごみの供給重量に基づいて、前記プッシャのストローク、移動速度、及び単位時間あたりの移動回数のうちの少なくとも１つを調整する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のごみ焼却設備。
前記ホッパに貯留されたごみの表面高さを検出する高さ検出装置を備え、
前記制御装置は、
前記高さ検出装置により検出された前記表面高さに基づいて、前記プッシャの一回の往復動作による前記焼却炉内に供給されたごみの供給容積を算出し、
過去の所定時間内に検出された前記投入重量及び前記投入容積に基づいて算出された前記焼却炉内に供給される直前のごみの比重に、前記供給容積を乗じることにより、前記焼却炉内に供給されたごみの供給重量を算出する、請求項４に記載のごみ焼却設備。
前記容積検出装置は、前記バケットに掴まれたごみを撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された画像から前記バケットに掴まれたごみの容積を算出する画像処理装置を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のごみ焼却設備。
前記容積検出装置は、前記高さ検出装置を含み、前記高さ検出装置により検出された前記クレーンによりごみが投入される前後における前記ホッパのごみの表面高さに基づいて、前記ホッパに投入されるごみの投入容積を検出する、請求項５に記載のごみ焼却設備。