JP7851817B2 - Method for estimating the combustion cutoff position of a waste incinerator and apparatus for estimating the combustion cutoff position of a waste incinerator - Google Patents
Method for estimating the combustion cutoff position of a waste incinerator and apparatus for estimating the combustion cutoff position of a waste incineratorInfo
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- JP7851817B2 JP7851817B2 JP2022123910A JP2022123910A JP7851817B2 JP 7851817 B2 JP7851817 B2 JP 7851817B2 JP 2022123910 A JP2022123910 A JP 2022123910A JP 2022123910 A JP2022123910 A JP 2022123910A JP 7851817 B2 JP7851817 B2 JP 7851817B2
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Description
本発明は、撮像装置を用いてストーカ機構の下流側から燃焼状態を撮影した画像に基づいて、前記ストーカ機構の上面で焼却されるごみの燃切位置を推定するごみ焼却炉の燃切位置推定方法及びごみ焼却炉の燃切位置推定装置に関する。 This invention relates to a method and apparatus for estimating the combustion cutoff position of a waste incinerator, which estimates the combustion cutoff position of waste being incinerated on the upper surface of the stoker mechanism based on images of the combustion state captured from the downstream side of the stoker mechanism using an imaging device.
特許文献1には、ストーカ機構の上面で焼却されるごみにより生じる火炎をストーカ機構の下流側から撮像する撮像装置と、撮像装置により得られた画像データから火炎領域を抽出し、抽出した火炎領域の最下流位置を燃切位置として推定する画像処理装置を備えたごみ焼却炉が提案されている。 Patent Document 1 proposes a waste incinerator equipped with an imaging device that captures flames generated by waste being incinerated on the upper surface of the stoker mechanism from the downstream side of the stoker mechanism, and an image processing device that extracts flame regions from image data obtained by the imaging device and estimates the downstream position of the extracted flame region as the burnout position.
しかし、ストーカ機構の上面で焼却されるごみにより生じる火炎の状態は常に変動するため、特許文献1に記載されたごみ焼却炉のように、撮像装置で撮像した火炎領域の最下流位置を燃切位置と推定する場合には、燃切位置の推定値が頻繁に変動する結果、そのような燃切位置の推定値に基づいて、例えばストーカ機構によるごみの送り速度制御や、一次燃焼空気の供給量制御などの自動燃焼制御が実行されても、制御特性が低下して安定した燃焼状態を維持することが困難になる虞があった。 However, because the flame generated by the incinerated waste on the upper surface of the stoker mechanism is constantly fluctuating, if the downstream position of the flame region captured by the imaging device is estimated as the burnout position, as in the waste incinerator described in Patent Document 1, the estimated burnout position will fluctuate frequently. As a result, even if automatic combustion control, such as controlling the waste feeding speed by the stoker mechanism or the supply amount of primary combustion air, is performed based on such an estimated burnout position, there is a risk that the control characteristics will deteriorate, making it difficult to maintain a stable combustion state.
また、撮像装置から視て火炎領域の内部または火炎領域の手前側に塊状物が存在すると、一部の火炎が塊状物に遮られる結果、燃切位置が実際よりも上流側にずれて検出されることもあり、そのような場合に自動燃焼制御を継続するとストーカ機構によるごみの送り速度が速くなり、未燃ごみが排出される虞があった。 Furthermore, if a lumpy object is present within or in front of the flame region as viewed from the imaging device, some of the flame may be obstructed by the object. As a result, the combustion cutoff position may be detected as shifted further upstream than it actually is. In such cases, continuing automatic combustion control could increase the rate at which the stoker mechanism feeds the waste, potentially leading to the discharge of unburned waste.
そのため、上述の監視員がモニター画面に表示される焼却炉の燃焼状態を示す画像を監視して、未燃ごみが排出される虞があると判断した場合には、自動燃焼制御を中断して手動操作によりストーカ機構によるごみの送り速度を低下させるような煩雑な操作介入が必要となっていた。 Therefore, the aforementioned supervisor had to monitor the image showing the incinerator's combustion status displayed on the monitor screen. If they determined that there was a risk of unburned waste being discharged, they had to interrupt the automatic combustion control and manually reduce the waste feeding speed by the stoker mechanism, which required complicated operational intervention.
本発明の目的は、上述した従来技術に鑑み、監視員の労力を極力低減させ、自動運転制御の継続が可能となるごみ焼却炉の燃切位置推定方法及びごみ焼却炉の燃切位置推定装置を提供する点にある。 The object of the present invention, in view of the above-described prior art, is to provide a method and apparatus for estimating the combustion cutoff position of a waste incinerator that minimizes the workload of monitoring personnel and enables continuous automatic operation control.
上述の目的を達成するため、本発明によるごみ焼却炉の燃切位置推定方法の第一の特徴構成は、撮像装置を用いてストーカ機構の下流側から燃焼状態を撮影した画像に基づいて、前記ストーカ機構の上面で焼却されるごみの燃切位置を推定するごみ焼却炉の燃切位置推定方法であって、前記画像を所定の二値化閾値で二値化して単一または複数の閉領域で構成される火炎領域を抽出する火炎領域抽出処理と、炉幅方向に沿う仮想直線を前記火炎領域の下方から上方に向けて走査したときに、前記仮想直線と前記火炎領域とが重畳する画素数と前記仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置を、前記燃切位置として推定する燃切位置推定処理と、前記火炎領域の面積と前記火炎領域の輪郭を凸包処理して得た凸包火炎領域の面積を算出する面積算出処理と、前記火炎領域の面積に対する前記凸包火炎領域の面積の相対値に基づいて、前記所定比率を調整する燃切位置調整処理と、を実行する点にある。 To achieve the above objective, the first characteristic configuration of the waste incinerator burnout position estimation method according to the present invention is a waste incinerator burnout position estimation method that estimates the burnout position of waste incinerated on the upper surface of the stoker mechanism based on an image of the combustion state taken from the downstream side of the stoker mechanism using an imaging device, wherein the method performs a flame region extraction process that extracts a flame region composed of one or more closed regions by binarizing the image with a predetermined binarization threshold; a burnout position estimation process that estimates the position at the furthest downstream side as the burnout position when a virtual straight line along the furnace width direction is scanned from below to above the flame region, and the ratio of the number of pixels where the virtual straight line and the flame region overlap to the number of pixels of the virtual straight line is a predetermined ratio; an area calculation process that calculates the area of the convex hull flame region obtained by convex hull processing the area of the flame region and the contour of the flame region; and a burnout position adjustment process that adjusts the predetermined ratio based on the relative value of the area of the convex hull flame region to the area of the flame region .
ストーカ機構の上面でごみが焼却される際に生じる火炎を含む画像が、ストーカ機構の下流側から撮像装置で撮像される。撮像装置により撮像された画像に対して火炎領域抽出処理が実行されて、画素値を所定の二値化閾値で二値化することにより火炎領域が抽出される。次に火炎領域が抽出された画像に対して燃切位置算出処理が実行されて、炉幅方向に沿う仮想直線が火炎領域の下方から上方に向けて走査され、仮想直線と火炎領域とが重畳する画素の画素数と仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置が燃切位置として推定される。火炎領域の下流側で仮想直線と重畳する火炎の画素が所定比率となる位置を燃切位置と推定することで、火炎領域の下流側を燃切位置とする場合に比較して燃切位置の推定値の激しい変動を抑制することができる。 An image containing the flame generated when waste is incinerated on the upper surface of the stoker mechanism is captured by an imaging device from the downstream side of the stoker mechanism. A flame region extraction process is performed on the image captured by the imaging device, and the flame region is extracted by binarizing the pixel values at a predetermined binarization threshold. Next, a burnout position calculation process is performed on the image from which the flame region has been extracted. A virtual straight line along the furnace width direction is scanned from below the flame region upwards, and the downstream position where the ratio of the number of pixels where the virtual straight line and the flame region overlap to the number of pixels in the virtual straight line is a predetermined ratio is estimated as the burnout position. By estimating the burnout position as the position where the number of flame pixels overlapping the virtual straight line at a predetermined ratio downstream of the flame region, it is possible to suppress the drastic fluctuations in the estimated burnout position compared to when the downstream side of the flame region is used as the burnout position.
なお、ストーカ機構の上面で焼却される被焼却物に難燃性または不燃性の塊状物が存在すると、塊状物によって火炎が遮られて火炎領域抽出処理で抽出された火炎領域の大きさが小さくなる傾向があり、実際に燃焼状態が低下して火炎領域が小さくなる場合と識別することが困難な場合がある。そのため、面積算出処理が実行されて、火炎領域の面積と、火炎領域の輪郭を凸包処理して得た凸包火炎領域の面積が算出される。凸包火炎領域の面積は、少なくとも塊状物で遮られた火炎を内包した面積となるため、火炎領域の面積と凸包火炎領域の面積から塊状物による影響の程度を把握することができる。塊状物で遮られた場合の凸包火炎領域の面積の方が、燃焼状態が低下して火炎領域が小さくなる場合の凸包火炎領域の面積よりも大きくなる傾向があるからである。そこで、燃切位置調整処理により、火炎領域の面積に対する凸包火炎領域の面積の相対値に基づいて、所定比率を調整することで、塊状物により燃切位置が本来の位置より上流側にあると誤判定されるリスクを低減させることができる。 Furthermore, if flame-retardant or non-combustible lumps are present in the material being incinerated on the upper surface of the stoker mechanism, the flame tends to be obstructed by the lumps, resulting in a smaller flame region extracted by the flame region extraction process. This can make it difficult to distinguish between a decrease in combustion and a reduction in the flame region. Therefore, an area calculation process is performed to calculate the area of the flame region and the area of the convex-hulled flame region obtained by convex-hull processing the outline of the flame region. The area of the convex-hulled flame region includes at least the flame obstructed by the lumps, allowing for an assessment of the degree of influence from the lumps. This is because the area of the convex-hulled flame region when obstructed by lumps tends to be larger than the area of the convex-hulled flame region when combustion decreases and the flame region shrinks. Therefore, by adjusting a predetermined ratio based on the relative value of the area of the convex flame region to the area of the flame region through a combustion cutoff position adjustment process, the risk of misjudging the combustion cutoff position to be upstream of the actual position due to lumpy material can be reduced.
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、燃切位置調整処理は、前記相対値が所定の閾値より大きい場合に、前記相対値が大きくなるに連れて前記所定比率が小さくなるように調整する処理である点にある。 The second characteristic configuration is that, in addition to the first characteristic configuration described above, the fuel cut-off position adjustment process is a process that adjusts the relative value to decrease as the relative value increases when the relative value is greater than a predetermined threshold.
塊状物により遮られる火炎領域の大きさが相対値で評価でき、所定比率が一定値であれば、相対値が大きくなるほど燃切位置が上流側にシフトする傾向となる。そこで、相対値が所定の閾値より大きい場合に、燃切位置が本来の位置より上流側にあると誤判定されるリスクが高くなると想定して、相対値が大きくなるに連れて所定比率が小さくなるように、つまり燃切位置が下流側にあると判定できるように調整される。 The size of the flame region obstructed by the lumpy material can be evaluated as a relative value. If a predetermined ratio is constant, the larger the relative value, the more likely the combustion cutoff position is to shift upstream. Therefore, assuming that there is a higher risk of misjudging the combustion cutoff position as being upstream of its actual position when the relative value exceeds a predetermined threshold, the predetermined ratio is adjusted to decrease as the relative value increases, thus allowing the system to determine that the combustion cutoff position is downstream.
同第三の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記相対値は、前記火炎領域の面積に対する前記凸包火炎領域の面積の差分または比率である点にある。 The third characteristic configuration is that, in addition to the first or second characteristic configuration described above, the relative value is the difference or ratio of the area of the convex hull flame region to the area of the flame region.
火炎領域の面積に対する凸包火炎領域の面積の相対値として、火炎領域の面積に対する凸包火炎領域の面積の差分または比率を採用することが好ましく、差分を採用する場合には、差分が大きくなるほど燃切位置が本来の位置より上流側にあると誤判定するリスクが高くなると想定でき、比率を採用する場合には、比率が大きくなるほど燃切位置が本来の位置より上流側にあると誤判定するリスクが高くなると想定できる。 It is preferable to use the difference or ratio of the area of the convex hull flame region to the area of the flame region as the relative value of the area of the convex hull flame region to the area of the flame region. When using the difference, it can be assumed that the larger the difference, the higher the risk of misjudging the burn-out position as being upstream of the actual position. Similarly, when using the ratio, it can be assumed that the larger the ratio, the higher the risk of misjudging the burn-out position as being upstream of the actual position.
同第四の特徴構成は、撮像装置を用いてストーカ機構の下流側から燃焼状態を撮影した画像に基づいて、前記ストーカ機構の上面で焼却されるごみの燃切位置を推定するごみ焼却炉の燃切位置推定方法であって、前記画像を所定の二値化閾値で二値化して単一または複数の閉領域で構成される火炎領域を抽出する火炎領域抽出処理と、前記火炎領域の輪郭点を全て包含する最小の凸多角形である凸包火炎領域を生成する凸包処理と、炉幅方向に沿う仮想直線を前記凸包火炎領域の下方から上方に向けて走査したときに、前記仮想直線と前記凸包火炎領域とが重畳する画素数と前記仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置を、前記燃切位置として推定する燃切位置推定処理と、を実行する点にある。 The fourth characteristic configuration is a method for estimating the burnout position of waste incinerated on the upper surface of a stoker mechanism, which estimates the burnout position of the waste being incinerated on the upper surface of the stoker mechanism based on an image of the combustion state taken from the downstream side of the stoker mechanism using an imaging device, and which includes: a flame region extraction process that extracts a flame region composed of one or more closed regions by binarizing the image with a predetermined binarization threshold; a convex hull process that generates a convex hull flame region, which is the smallest convex polygon that encompasses all the contour points of the flame region; and a burnout position estimation process that estimates the burnout position as the downstreammost position where, when a virtual straight line along the furnace width direction is scanned from below to above the convex hull flame region, the ratio of the number of pixels where the virtual straight line and the convex hull flame region overlap to the number of pixels of the virtual straight line is a predetermined ratio.
ストーカ機構の上面で焼却される被焼却物に難燃性または不燃性の塊状物が存在すると、塊状物によって火炎が遮られて火炎領域抽出処理で抽出された火炎領域の大きさが小さくなる傾向があり、実際に塊状物が存在することなく燃焼状態が低下して火炎領域が小さくなる場合との差異を識別することが困難な場合がある。そこで、凸包処理することで、塊状物で遮られた場合の火炎領域の影響と、燃焼状態が低下して火炎領域が小さくなる場合の火炎領域の影響の其々を反映した凸包火炎領域を、燃切位置推定処理の対象とすることで、燃切位置を適切に推定することができるようになる。燃切位置算出処理では、炉幅方向に沿う仮想直線が凸包火炎領域の下方から上方に向けて走査され、仮想直線と凸包火炎領域とが重畳する画素の画素数と仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置が燃切位置として推定される。 When flame-retardant or non-combustible lumps are present in the material being incinerated on the upper surface of the stoker mechanism, the flame tends to be obstructed by these lumps, resulting in a smaller flame region extracted during the flame region extraction process. This can make it difficult to distinguish between this case and a case where the flame region shrinks due to reduced combustion without the presence of lumps. Therefore, by applying a convex hull process, the convex hull flame region, reflecting both the influence of obstruction by lumps and the influence of reduced combustion, is targeted for the burnout position estimation process, allowing for accurate estimation of the burnout position. In the burnout position calculation process, a virtual straight line along the furnace width is scanned from below to above the convex hull flame region. The burnout position is estimated at the downstream end where the ratio of the number of pixels where the virtual line and the convex hull flame region overlap to the number of pixels of the virtual line is a predetermined ratio.
本発明によるごみ焼却炉の燃切位置推定装置の第一の特徴構成は、撮像装置を用いてストーカ機構の下流側から燃焼状態を撮影した画像に基づいて、前記ストーカ機構の上面で焼却されるごみの燃切位置を推定するごみ焼却炉の燃切位置推定装置であって、前記画像を所定の二値化閾値で二値化して火炎領域を抽出する火炎領域抽出処理部と、炉幅方向に沿う仮想直線を前記火炎領域の下方から上方に向けて走査したときに、前記仮想直線と前記火炎領域とが重畳する画素数と前記仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置を、前記燃切位置として推定する燃切位置推定処理部と、前記火炎領域の面積と前記火炎領域の輪郭を凸包処理して得た凸包火炎領域の面積を算出する面積算出処理部と、前記火炎領域の面積に対する前記凸包火炎領域の面積の相対値に基づいて、前記所定比率を調整する燃切位置調整処理部と、を備えている点にある。 The first characteristic configuration of the waste incinerator burnout position estimation device according to the present invention is a waste incinerator burnout position estimation device that estimates the burnout position of waste incinerated on the upper surface of the stoker mechanism based on an image of the combustion state taken from the downstream side of the stoker mechanism using an imaging device, comprising: a flame region extraction processing unit that extracts a flame region by binarizing the image with a predetermined binarization threshold; a burnout position estimation processing unit that estimates the burnout position as the downstreammost position where the ratio of the number of pixels where the virtual line and the flame region overlap to the number of pixels of the virtual line is a predetermined ratio when a virtual line along the furnace width direction is scanned from below to above the flame region; an area calculation processing unit that calculates the area of the flame region and the area of the convex hull flame region obtained by convex hull processing of the area of the flame region and the contour of the flame region; and a burnout position adjustment processing unit that adjusts the predetermined ratio based on the relative value of the area of the convex hull flame region to the area of the flame region .
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、燃切位置調整処理部は、前記相対値が所定の閾値より大きい場合に、前記相対値が大きくなるに連れて前記所定比率が小さくなるように調整する点にある。 The second characteristic configuration is that, in addition to the first characteristic configuration described above, the fuel cut-off position adjustment processing unit adjusts the relative value to decrease as the relative value increases when the relative value is greater than a predetermined threshold.
同第三の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記相対値は、前記火炎領域の面積に対する前記凸包火炎領域の面積の差分または比率である点にある。 The third characteristic configuration is that, in addition to the first or second characteristic configuration described above, the relative value is the difference or ratio of the area of the convex hull flame region to the area of the flame region.
同第四の特徴構成は、撮像装置を用いてストーカ機構の下流側から燃焼状態を撮影した画像に基づいて、前記ストーカ機構の上面で焼却されるごみの燃切位置を推定するごみ焼却炉の燃切位置推定装置であって、前記画像を所定の二値化閾値で二値化して単一または複数の閉領域で構成される火炎領域を抽出する火炎領域抽出処理部と、前記火炎領域の輪郭点を全て包含する最小の凸多角形である凸包火炎領域を生成する凸包処理部と、炉幅方向に沿う仮想直線を前記凸包火炎領域の下方から上方に向けて走査したときに、前記仮想直線と前記凸包火炎領域とが重畳する画素数と前記仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置を、前記燃切位置として推定する燃切位置推定処理部と、を備えている点にある。 The fourth characteristic configuration is a waste incinerator burnout position estimation device that estimates the burnout position of waste incinerated on the upper surface of the stoker mechanism based on an image of the combustion state taken from the downstream side of the stoker mechanism using an imaging device, comprising: a flame region extraction processing unit that binarizes the image with a predetermined binarization threshold to extract a flame region composed of one or more closed regions; a convex hull processing unit that generates a convex hull flame region, which is the smallest convex polygon that encompasses all the contour points of the flame region; and a burnout position estimation processing unit that estimates the burnout position as the furthest downstream position where, when a virtual straight line along the furnace width direction is scanned from below to above the convex hull flame region, the ratio of the number of pixels where the virtual straight line and the convex hull flame region overlap to the number of pixels of the virtual straight line is a predetermined ratio.
以上説明した通り、本発明によれば、極力監視員の労力を低減させ、自動運転制御の継続が可能となるごみ焼却炉の燃切位置推定方法及びごみ焼却炉の燃切位置推定装置を提供することができるようになった。 As described above, the present invention provides a method and apparatus for estimating the combustion cutoff position of a waste incinerator, which minimizes the workload of monitoring personnel and enables the continuation of automatic operation control.
以下に、本発明によるごみ焼却炉の燃切位置推定方法及びごみ焼却炉の燃切位置推定装置を図面に基づいて説明する。 The following describes the method and apparatus for estimating the combustion cutoff position of a waste incinerator according to the present invention, based on the drawings.
[ごみ焼却炉の構造]
図1には、ストーカ式のごみ焼却炉1が示されている。ごみ収集車が進入するプラットホームA、ごみ収集車により収集されたごみを集積するごみピットB、ごみ投入ホッパD、ごみピットBからごみをごみ投入ホッパDに移送するごみクレーンC、炉室E、炉室Eの上部空間に設置した廃熱ボイラF、エコノマイザGなどを備え、炉室Eで生じた燃焼排ガスが煙道に沿って配された減温塔H、集塵機Iなどの排ガス処理設備で浄化された後に煙突Jから排気される。炉室Eを負圧に維持するべく、煙道には誘引送風機Lが設けられている。
[Structure of a waste incinerator]
Figure 1 shows a stoker-type waste incinerator 1. It includes a platform A into which garbage trucks enter, a waste pit B for accumulating the waste collected by the garbage trucks, a waste input hopper D, a waste crane C for transferring waste from waste pit B to waste input hopper D, a furnace chamber E, a waste heat boiler F and economizer G installed in the space above furnace chamber E. The combustion exhaust gas generated in furnace chamber E is purified by exhaust gas treatment equipment such as a cooling tower H and dust collector I arranged along the flue before being exhausted through the chimney J. An induced draft fan L is installed in the flue to maintain negative pressure in furnace chamber E.
プラットホームAとごみピットBの間に設けられた臭気漏洩防止及び安全確保のための観音開き式のごみ投入扉Kを開放することにより、ごみ収集車によって収集運搬されたごみがごみピットBに投入される。 By opening the double-hinged waste input door K, located between platform A and waste pit B to prevent odor leakage and ensure safety, the waste collected and transported by the garbage truck is deposited into waste pit B.
ごみピットBに集積されたごみは、自動または制御室の運転員によって操作されるクラブバケット方式のごみクレーンCによって把持されて、ごみ投入ホッパDの上端に形成された開口部まで移送された後に落下投入される。 The waste collected in waste pit B is grasped by a club bucket type waste crane C, which is operated automatically or by an operator in the control room, and transported to an opening formed at the upper end of the waste input hopper D before being dropped in.
ごみ投入ホッパDの底部に給じん装置Pが設けられ、ごみ投入ホッパDに充填されたごみが炉室Eに押込み投入される。ごみ投入ホッパDに充填されたごみが、ごみ投入ホッパDから炉室Eへの外気の流入を遮断するシール機構として機能し、炉室が負圧に維持される。 A dust supply device P is installed at the bottom of the waste input hopper D, and the waste filled in the waste input hopper D is pushed into the furnace chamber E. The waste filled in the waste input hopper D functions as a sealing mechanism, blocking the inflow of outside air from the waste input hopper D into the furnace chamber E, thus maintaining a negative pressure in the furnace chamber.
炉室Eは、主燃焼室2と主燃焼室2で生じた燃焼排ガスを完全燃焼させる二次燃焼室3を備え、二次燃焼室3の壁部に廃熱ボイラFの複数の水管WTが埋め込まれている。 The furnace chamber E comprises a main combustion chamber 2 and a secondary combustion chamber 3 for the complete combustion of the exhaust gas produced in the main combustion chamber 2. Multiple water tubes WT of the waste heat boiler F are embedded in the wall of the secondary combustion chamber 3.
図2に示すように、主燃焼室2には、固定火格子と可動火格子がごみの搬送方向に沿って交互に配置されたストーカ機構STが設けられている。油圧機構h1,h2,h3によって可動火格子が固定火格子に対して前後方向に往復駆動されることにより、ごみが撹拌されながら下流側に搬送される。 As shown in Figure 2, the main combustion chamber 2 is equipped with a stoker mechanism ST in which fixed and movable grates are alternately arranged along the direction of waste transport. The movable grates are driven back and forth relative to the fixed grates by hydraulic mechanisms h1, h2, and h3, thereby agitating and transporting the waste downstream.
ストーカ機構STの下部に上流側から下流側に向けて順に四つの風箱W1,W2,W3,W4が設けられ、押込み送風機から主燃焼用空気が供給される。ストーカ機構STのうち風箱W1に対応する上流領域が乾燥帯ST1、風箱W2,W3に対応する中流領域が燃焼帯ST2、風箱W4に対応する下流領域が後燃焼帯ST3となる。 Four airboxes W1, W2, W3, and W4 are installed at the bottom of the stoker mechanism ST, sequentially from upstream to downstream, and the main combustion air is supplied from a forced-air fan. Within the stoker mechanism ST, the upstream region corresponding to airbox W1 is the dry zone ST1, the midstream region corresponding to airboxes W2 and W3 is the combustion zone ST2, and the downstream region corresponding to airbox W4 is the post-combustion zone ST3.
風箱W1,W2,W3,W4の其々に圧力センサPS1,PS21,PS22,PS3が設けられるとともに、主燃焼室2に圧力センサPSが設けられ、各風箱と主燃焼室2の圧力差が検出可能に構成され、さらにストーカ機構STを介して主燃焼室2に流入する燃焼空気流量を検出する流量センサQSが設けられている。 Pressure sensors PS1, PS21, PS22, and PS3 are provided in each of the windboxes W1, W2, W3, and W4, and a pressure sensor PS is provided in the main combustion chamber 2, enabling the detection of the pressure difference between each windbox and the main combustion chamber 2. Furthermore, a flow sensor QS is provided to detect the flow rate of combustion air entering the main combustion chamber 2 via the stoker mechanism ST.
給じん装置Pから主燃焼室2に押し込まれたごみは乾燥帯ST1で主に加熱乾燥され、燃焼帯ST2でガス化燃焼されて、ガス化燃焼により炭化されたごみは燃焼帯ST2の下流側から後燃焼帯ST3で固体燃焼されて灰化され、灰化された後に後燃焼帯ST3の端部から灰シュートに落下する。 The waste pushed into the main combustion chamber 2 from the dust supply device P is mainly heated and dried in the drying zone ST1, then gasified and burned in the combustion zone ST2. The waste that has been carbonized by gasified combustion is then solid-burned and turned to ash in the post-combustion zone ST3 downstream of the combustion zone ST2 , and after being turned to ash, it falls into the ash chute from the end of the post-combustion zone ST3.
主燃焼室2から二次燃焼室3の入口部にかけて、炉室Eの前壁2F及び後壁2Rにくびれ部が形成され、当該くびれ部にガス供給機構4が設けられている。ガス供給機構4から供給されるガスにより二次燃焼室3に流入する燃焼排ガスが撹拌され、整流されて二次燃焼室3で完全燃焼される。 A constricted section is formed in the front wall 2F and rear wall 2R of the furnace chamber E, extending from the main combustion chamber 2 to the inlet of the secondary combustion chamber 3. A gas supply mechanism 4 is provided in this constricted section. The gas supplied from the gas supply mechanism 4 agitates and rectifies the combustion exhaust gas flowing into the secondary combustion chamber 3, allowing for complete combustion in the secondary combustion chamber 3.
なお、ガス供給機構4から供給されるガスは二次燃焼用の空気であってもよいし、主燃焼室2から引抜かれた排ガス、集塵機Iより下流の煙道から分岐された再循環排ガス、或いはそれ以外の排ガス流路から分岐された排ガスであってもよいし、空気と前記各排ガスの混合ガスであってもよい。 The gas supplied from the gas supply mechanism 4 may be air for secondary combustion, exhaust gas drawn from the main combustion chamber 2, recirculated exhaust gas branched from the flue downstream of the dust collector I, or exhaust gas branched from other exhaust gas flow paths, or a mixture of air and the aforementioned exhaust gases.
被焼却物に対する理論空気比が約1.3となるように主燃焼用空気と二次燃焼用空気の総量が調整されていればよく、例えば理論空気比が約1.3となるように全ての空気が主燃焼用空気で賄われている場合にはガス供給機構4から供給されるガスは、煙道から引抜かれた排ガスのみであってもよい。また、主燃焼用空気で約1.0の空気が賄われ、二次燃焼用空気で約0.3の空気が賄われるように構成してもよい。二次燃焼室3の出口部には、温度センサ及びガスセンサが設けられている。 The total amount of main combustion air and secondary combustion air should be adjusted so that the theoretical air-to-incineration ratio is approximately 1.3. For example, if all the air is supplied by the main combustion air to achieve a theoretical air-to-incineration ratio of approximately 1.3, the gas supplied from the gas supply mechanism 4 may consist only of exhaust gas drawn from the flue. Alternatively, the system may be configured so that approximately 1.0 of the air is supplied by the main combustion air and approximately 0.3 by the secondary combustion air. A temperature sensor and a gas sensor are provided at the outlet of the secondary combustion chamber 3.
炉室Eの後壁2Rに撮像装置5としての産業用テレビカメラ(ITV)が設置され、ストーカ機構STの上面で搬送されつつ焼却されるごみの燃焼火炎を含む燃焼状態が撮影される。 An industrial television camera (ITV), acting as an imaging device 5, is installed on the rear wall 2R of the furnace chamber E. The combustion state, including the combustion flame, of the waste being transported and incinerated on the upper surface of the stoker mechanism ST is captured.
[燃焼制御装置の構成]
図3には、上述したごみ焼却炉1で焼却されるごみの燃焼状態を制御し、廃熱ボイラFで生成される蒸気量を制御する燃焼制御装置10の構成が示されている。燃焼制御装置10は、給じん装置Pによって主燃焼室2に供給されるごみの投入量を調整する給じん制御部11、油圧機構h1,h2,h3によって乾燥帯ST1、燃焼帯ST2、後燃焼帯ST3それぞれの搬送速度を制御する搬送制御部12、各風箱W1~W4から供給する主燃焼用空気の給気量を調整するとともにガス供給機構4からの給気量を調整する給気制御部13、各制御部11,12,13に制御指令を出力する演算処理部14を備えている。
[Configuration of combustion control device]
Figure 3 shows the configuration of a combustion control device 10 that controls the combustion state of the waste incinerated in the waste incinerator 1 described above and controls the amount of steam generated in the waste heat boiler F. The combustion control device 10 includes a dust supply control unit 11 that adjusts the amount of waste supplied to the main combustion chamber 2 by a dust supply device P, a transport control unit 12 that controls the transport speed of the dry zone ST1, combustion zone ST2, and post-combustion zone ST3 by hydraulic mechanisms h1, h2, and h3, an air supply control unit 13 that adjusts the amount of main combustion air supplied from each wind box W1 to W4 and also adjusts the amount of air supplied from the gas supply mechanism 4, and a calculation processing unit 14 that outputs control commands to each of the control units 11, 12, and 13.
演算処理部14は、燃焼帯ST2におけるごみの燃切位置を推定する燃切位置推定部15、ごみに混入する塊状物の有無やごみ枯れなどの性状を判定する性状判定部16、廃熱ボイラFで生成する蒸気量を調整する蒸気量調節部17の各演算部と、各演算部による演算結果に基づいて得られる指標に従って、各制御部11,12,13に出力する制御指令を生成する制御指令生成部18とを備えている。上述した各圧力センサ、流量センサ、ガスセンサ、温度センサ、蒸気量センサの各検出値や撮像装置5で撮影された画像などが演算処理部14に入力されている。 The arithmetic processing unit 14 includes a combustion cutoff position estimation unit 15 that estimates the combustion cutoff position of waste in the combustion zone ST2, a property determination unit 16 that determines the presence or absence of lumpy material mixed in the waste and its properties such as waste depletion, and a steam amount adjustment unit 17 that adjusts the amount of steam generated by the waste heat boiler F. It also includes a control command generation unit 18 that generates control commands to be output to the control units 11, 12, and 13 according to indicators obtained based on the calculation results of each calculation unit. The detection values of the aforementioned pressure sensors, flow rate sensors, gas sensors, temperature sensors, and steam amount sensors, as well as images captured by the imaging device 5, are input to the arithmetic processing unit 14.
燃焼制御装置10は、CPUボード、メモリボード、入出力インタフェースボード、表示装置、入力装置などを備えて構成されている。メモリボード上のメモリに燃焼制御プログラムがインストールされ、CPUボード上のCPUで燃焼制御プログラムが実行されることにより、上述した各機能ブロックが具現化される。 The combustion control device 10 comprises a CPU board, a memory board, an input/output interface board, a display device, an input device, and the like. The combustion control program is installed in the memory on the memory board, and the combustion control program is executed by the CPU on the CPU board, thereby realizing each of the aforementioned functional blocks.
即ち、図7に示すように、燃焼制御装置10は、上述した圧力センサ、流量センサ、温度センサ、ガスセンサなどの各種のセンサの値を入力するとともに(SA1)、撮像装置5により撮影された燃焼画像を取得し(SA2)、これらの入力情報に基づいて、燃切位置推定処理(SA3)、性状判定処理(SA4)、蒸気量調整処理(SA5)を実行する。そして、それら結果に基づいてPID演算などを含む各種の制御演算を実行して、各制御部11,12,13に出力する制御指令を生成し(SA6)、給じん制御部11を介した給じん制御処理(SA7)、搬送制御部12を介した搬送制御処理(SA8)、給気制御部13を介した給気制御処理(SA9)を、所定の時間間隔で繰返し実行する(SA10)。各演算処理の繰返し周期は特に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。例えば、数秒から数十秒の繰返し周期に設定することが好ましい。 Specifically, as shown in Figure 7, the combustion control device 10 receives values from various sensors such as the pressure sensor, flow sensor, temperature sensor, and gas sensor (SA1), acquires combustion images captured by the imaging device 5 (SA2), and performs combustion cutoff position estimation processing (SA3), property determination processing (SA4), and vapor amount adjustment processing (SA5) based on this input information. Then, based on these results, it performs various control calculations, including PID calculations, to generate control commands to be output to each control unit 11, 12, and 13 (SA6). The dust supply control processing via the dust supply control unit 11 (SA7), the transport control processing via the transport control unit 12 (SA8), and the air supply control processing via the air supply control unit 13 (SA9) are repeatedly executed at predetermined time intervals (SA10). The repetition period of each calculation process is not particularly limited and can be set as appropriate. For example, it is preferable to set the repetition period to several seconds to several tens of seconds.
[燃切位置推定部]
燃切位置推定部15は、ストーカ機構STの上面で焼却されるごみを撮像装置5で撮影した燃焼状態を示す画像情報に基づいて燃切位置を推定する演算部である。
[Burnout position estimator]
The combustion cutoff position estimation unit 15 is a calculation unit that estimates the combustion cutoff position based on image information showing the combustion state of the waste being incinerated on the upper surface of the stoker mechanism ST, which is captured by the imaging device 5.
燃切位置推定部15は、火炎領域抽出処理部15Aと、燃切位置推定処理部15Bと、面積算出処理部15Cと、燃切位置調整処理部15Dの各機能ブロックを備えている。 The combustion cutoff position estimation unit 15 comprises the following functional blocks: a flame region extraction processing unit 15A, a combustion cutoff position estimation processing unit 15B, an area calculation processing unit 15C, and a combustion cutoff position adjustment processing unit 15D.
図7に示したように、燃切位置推定部15は、火炎領域抽出処理部15Aによる火炎領域抽出処理と、燃切位置推定処理部15Bによる燃切位置推定処理と、面積算出処理部15Cによる面積算出処理と、燃切位置調整処理部15Dによる燃切位置調整処理とを、経時的に繰返して実行するように、つまり所定の時間間隔で繰返し実行するように構成されている。 As shown in Figure 7, the burnout position estimation unit 15 is configured to repeatedly execute the following processes over time: flame region extraction by the flame region extraction processing unit 15A, burnout position estimation by the burnout position estimation processing unit 15B, area calculation by the area calculation processing unit 15C, and burnout position adjustment by the burnout position adjustment processing unit 15D. That is, it is configured to repeat these processes at predetermined time intervals.
図8には、燃切位置推定部15で実行される燃切位置推定処理の手順が示されている。火炎領域抽出処理部15Aは、撮像装置5で撮影した動画像を格納するメモリと、メモリに格納された動画像から抽出した所定のフレーム画像の画素値を所定の二値化閾値で二値化して、単一または複数の閉領域で構成される火炎領域を抽出する二値化処理部を備えている。画像は火炎領域とその他の領域を識別できるものであれば、グレースケール画像、RGBカラー画像など、どのような画素で構成されていてもよく、火炎領域を抽出する画素値として輝度値やRGB成分値などを適宜採用することができる。また、二値化閾値は特定の値に限るものではなく、火炎領域を抽出可能な値であれば特に限定されるものではなく、適宜設定することができる。 Figure 8 shows the procedure for the combustion cutoff position estimation process performed by the combustion cutoff position estimation unit 15. The flame region extraction processing unit 15A includes a memory for storing moving images captured by the imaging device 5, and a binarization processing unit that extracts flame regions composed of one or more closed regions by binarizing the pixel values of predetermined frame images extracted from the moving images stored in the memory using a predetermined binarization threshold. The image can be composed of any type of pixels, such as a grayscale image or an RGB color image, as long as it allows for the identification of flame regions and other regions. Brightness values, RGB component values, etc., can be appropriately used as the pixel values for extracting flame regions. Furthermore, the binarization threshold is not limited to a specific value; it can be set appropriately as long as it allows for the extraction of flame regions.
火炎領域抽出処理部15Aは、フレーム画像を二値化して単一または複数の火炎領域を得て(SB1)、大きさ(面積)が第1閾値以上の第1火炎領域FAと、第1閾値より小さな第2閾値以下の大きさ(面積)の第2火炎領域FAsを区別して抽出する(SB2,SB3)。第1閾値の値は、ストーカ機構の上面で燃焼している最大の燃焼火炎が抽出でき、後述する塊状物の影響により複数に分断された場合でも主要な燃焼火炎を抽出できる値であればよい。また、第2閾値は、主要な燃焼火炎を除く微小な燃焼火炎を抽出できる値であればよい。 The flame region extraction processing unit 15A binarizes the frame image to obtain one or more flame regions (SB1), and distinguishes and extracts a first flame region FA whose size (area) is greater than or equal to a first threshold, and a second flame region FAs whose size (area) is smaller than the first threshold but less than or equal to a second threshold (SB2, SB3). The value of the first threshold should be such that it can extract the largest combustion flame burning on the upper surface of the stoker mechanism, and can extract the main combustion flame even if it is divided into multiple flames due to the influence of a lump-like object described later. The second threshold should be such that it can extract the minute combustion flames excluding the main combustion flame.
燃切位置推定処理部15Bは、抽出した火炎領域のうち大きさ(面積)が第1閾値以上の単一または複数の第1火炎領域FAからごみの燃切位置を推定する機能ブロックである。 The combustion cutoff position estimation processing unit 15B is a functional block that estimates the combustion cutoff position of waste from one or more first flame regions FA whose size (area) is equal to or greater than a first threshold among the extracted flame regions.
詳述すると、二値化された画像に対して、炉幅方向に沿う仮想直線(本実施形態では水平方向の直線)VLを生成して、当該仮想直線VLを第1火炎領域FAの下方(下流側)から上方(上流側)に向けて走査(平行移動)し(SB4)、仮想直線VLと第1火炎領域FAとが重畳する画素数を算出するとともに(SB5)、そのときの仮想直線VLの全画素数との比率を算出する処理を繰り返す(SB6)。ステップSB6で求めた比率が所定比率R以上となる最初(最下流側)の位置を燃切位置として推定する(SB12,SB13)。 In detail, a virtual line VL (a horizontal line in this embodiment) is generated along the furnace width direction for the binarized image. This virtual line VL is then scanned (translated) from below (downstream) to above (upstream) the first flame region FA (SB4). The number of pixels where the virtual line VL and the first flame region FA overlap is calculated (SB5), and the ratio of this number to the total number of pixels on the virtual line VL is calculated. This process is repeated (SB6). The first (farthest downstream) position where the ratio obtained in step SB6 is greater than or equal to a predetermined ratio R is estimated as the burnout position (SB12, SB13).
ここで、燃焼帯ST2で焼却されるごみに塊状物が混入している場合と、塊状物が混入していない場合で、第1火炎領域FAの大きさが変動することに鑑み、所定比率Rが以下の手順に沿って調整される。 Considering that the size of the first flame region FA varies depending on whether or not lumpy material is present in the waste incinerated in the combustion zone ST2, the predetermined ratio R is adjusted according to the following procedure.
以下に、調整手順を説明する。面積算出処理部15Cは、第1火炎領域FAの面積Sと、第1火炎領域FAの輪郭を凸包処理して得た凸包火炎領域の面積S´を其々算出する(SB7,SB8,SB9)。凸包とは、与えられた点を全て包含する最小の凸多角形をいい、凸包処理とは火炎画像の輪郭点を全て包含する最小の凸多角形を凸包火炎領域として生成する処理をいう。 The adjustment procedure is described below. The area calculation processing unit 15C calculates the area S of the first flame region FA and the area S' of the convex hull flame region obtained by convex hull processing the contour of the first flame region FA (SB7, SB8, SB9). A convex hull is the smallest convex polygon that encompasses all given points, and convex hull processing is the process of generating the smallest convex polygon that encompasses all contour points of the flame image as the convex hull flame region.
燃切位置調整処理部15Dは、第1火炎領域FAの面積Sに対する凸包火炎領域の面積S´の相対値RVを算出し(SB10)、算出した相対値RVに基づいて、燃切位置推定処理部15Bで参照される所定比率Rを調整する(SB11)。相対値RVとして、第1火炎領域FAの面積Sに対する凸包火炎領域の面積S´の差分(S´-S)、または、比率(S´/S)を採用することができる。 The combustion cutoff position adjustment processing unit 15D calculates the relative value RV of the area S' of the convex hull flame region with respect to the area S of the first flame region FA (SB10), and adjusts the predetermined ratio R referenced by the combustion cutoff position estimation processing unit 15B based on the calculated relative value RV (SB11). The relative value RV can be the difference (S'-S) or the ratio (S'/S) between the area S of the first flame region FA and the area S' of the convex hull flame region.
燃切位置調整処理部15Dは、相対値RVが所定の閾値より大きい場合に、相対値が大きくなるに連れて所定比率Rが小さくなるように、つまり燃切位置が下流側に補正されるように調整する。相対値RVが所定の閾値以下の場合には、所定比率Rとして初期値が採用される。相対値RVの閾値は予め実機を用いた試験等により決定することができる。 The fuel cut-off position adjustment processing unit 15D adjusts the fuel cut-off position so that, when the relative value RV is greater than a predetermined threshold, the predetermined ratio R decreases as the relative value increases, that is, the fuel cut-off position is corrected to the downstream side. When the relative value RV is less than or equal to the predetermined threshold, the initial value is adopted as the predetermined ratio R. The threshold value of the relative value RV can be determined in advance through tests using an actual machine.
即ち、ストーカ機構STの上面で焼却されるごみに難燃性または不燃性の塊状物が存在すると、塊状物によって火炎が遮られて火炎領域抽出処理で抽出された第1火炎領域FAの大きさが小さくなる傾向があり、実際に塊状物が存在することなく燃焼状態が低下して第1火炎領域FAが小さくなる場合との差異を識別することが困難な場合がある。 In other words, if flame-retardant or non-combustible lumps are present in the waste incinerated on the upper surface of the stoker mechanism ST, the flame tends to be obstructed by these lumps, resulting in a smaller size of the first flame region FA extracted during the flame region extraction process. This can make it difficult to distinguish between this case and a case where the combustion state deteriorates without the presence of lumps, causing the first flame region FA to shrink.
そのため、面積算出処理が実行されて、第1火炎領域FAの面積Sと、第1火炎領域FAの輪郭を凸包処理して得た凸包火炎領域の面積S´が算出される。凸包火炎領域の面積S´は、少なくとも塊状物で遮られた火炎を内包した面積となるため、第1火炎領域FAの面積Sと凸包火炎領域の面積S´から塊状物による影響の程度を把握することができる。塊状物で遮られた場合の凸包火炎領域の面積S´の方が、燃焼状態が低下して第1火炎領域FAが小さくなる場合の凸包火炎領域の面積S´よりも大きくなる傾向があるからである。 Therefore, an area calculation process is performed to calculate the area S of the first flame region FA and the area S' of the convex hull flame region obtained by convex hull processing the contour of the first flame region FA. Since the area S' of the convex hull flame region includes at least the flame obstructed by the lumpy material, the degree of influence of the lumpy material can be understood from the area S of the first flame region FA and the area S' of the convex hull flame region. This is because the area S' of the convex hull flame region when obstructed by the lumpy material tends to be larger than the area S' of the convex hull flame region when the combustion state decreases and the first flame region FA becomes smaller.
そこで、燃切位置調整処理により、火炎領域の面積Sに対する凸包火炎領域の面積S´の相対値に基づいて、所定比率Rを調整することで、塊状物により燃切位置が本来の位置より上流側にあると誤判定されるリスクを低減させることができる。 Therefore, by adjusting a predetermined ratio R based on the relative value of the area S' of the convex hull flame region to the area S of the flame region through a combustion cutoff position adjustment process, the risk of misjudging the combustion cutoff position as being upstream of the actual position due to lumpy material can be reduced.
図4(a)には、ストーカ機構STの上面で焼却処理されるごみの燃焼状態を、ストーカ機構STの下流側から撮影する撮像装置5が、炉室Eの後壁に設置された様子が示されている。本実施形態では、当該撮像装置5の左右方向中心は炉幅方向の中心に調節され、上下方向中心はストーカ機構STのうち乾燥帯ST1及び燃焼帯ST2の搬送方向に沿う上下長さの中心部に調節されている。 Figure 4(a) shows an imaging device 5, installed on the rear wall of the furnace chamber E, which photographs the combustion state of waste being incinerated on the upper surface of the stoker mechanism ST from the downstream side of the stoker mechanism ST. In this embodiment, the left-right center of the imaging device 5 is adjusted to the center in the furnace width direction, and the vertical center is adjusted to the center of the vertical length along the transport direction of the drying zone ST1 and combustion zone ST2 within the stoker mechanism ST.
図4(b)には、撮像装置5で撮像された画像が示されている。燃焼帯ST2でガス化燃焼されることにより生じる第1火炎領域FA及び第2火炎領域FAsがハッチングされている。燃焼帯ST2でガス化燃焼されて炭化したごみは、後燃焼帯ST3に搬送後に熾き燃焼されて灰化され、灰シュートに落下する。図4(b)では、撮像装置5の画角から上方にはみ出した火炎の上部が略平坦になっている。 Figure 4(b) shows an image captured by the imaging device 5. The first flame region FA and the second flame regions FAs, generated by gasification combustion in the combustion zone ST2, are hatched. The carbonized waste, gasified and combusted in the combustion zone ST2, is transported to the post-combustion zone ST3, where it is burned to ashes and falls into the ash chute. In Figure 4(b), the upper part of the flame extending above the field of view of the imaging device 5 is approximately flat.
図5(a)の上部には、二値化された第1火炎領域FAの画像(破線は二値化により喪失した画像)が示されている。炉幅方向に沿う仮想直線VL(二点鎖線で示されている。)が第1火炎領域FAの下方(炉の下流側)から上方(炉の上流側)に向けて走査(平行移動)すると、仮想直線VLと第1火炎領域FAとが接し(図中、「下端位置」と表記。)、さらに上方に向けて走査(移動)すると、仮想直線VLと第1火炎領域FAとが重畳するようになる。重畳領域を太い実線で示している。 The upper part of Figure 5(a) shows a binarized image of the first flame region FA (the dashed line represents the image lost due to binarization). When a virtual straight line VL (shown as a dashed line) along the furnace width direction is scanned (translated) from below (downstream side of the furnace) to above (upstream side of the furnace) the first flame region FA, the virtual line VL and the first flame region FA come into contact (indicated as "lower end position" in the figure). When scanned (moved) further upward, the virtual line VL and the first flame region FA begin to overlap. The overlapping region is shown as a thick solid line.
燃切位置推定処理部15Bは、仮想直線VLの走査量(移動量)を増やしていき、第1火炎領域FAの重畳領域の画素数PFと仮想直線VLの全画素数PVとの比率(PF/PV)が所定比率Rとなる最下流側の位置を、燃切位置として推定する。 The combustion cutoff position estimation processing unit 15B increases the scanning amount (movement amount) of the virtual line VL and estimates the downstream position as the combustion cutoff position when the ratio of the number of pixels PF in the superimposed area of the first flame region FA to the total number of pixels PV of the virtual line VL (PF/PV) becomes a predetermined ratio R.
このように燃切位置を推定することにより、ストーカ機構STの作動と燃焼状態の変動により第1火炎領域FAの領域の下端が頻繁に変動するような場合でも、その影響を軽減して正確で安定した燃切位置を推定することができるようになる。 By estimating the cutoff position in this way, even when the lower end of the first flame region FA frequently fluctuates due to the operation of the stoker mechanism ST and changes in the combustion state, it becomes possible to mitigate the effects and estimate an accurate and stable cutoff position.
所定比率Rは特に限定されるものではないが、本実施形態では初期値としてR=0.3(30%)に設定している。例えば、水平方向画素数が1920となるフルハイビジョンに対応する動画像であれば、仮想直線VLの全画素数が1920となり、第1火炎領域FAの重畳領域の画素数PFが1920×0.3=576画素となる位置が燃切位置となる。なお、演算負荷を低減するために、画像を所定の間引き率で間引いた画像に対して比率(PF/PV)を求めるように構成してもよい。 The predetermined ratio R is not particularly limited, but in this embodiment, it is set to R = 0.3 (30%) as an initial value. For example, in the case of a video image corresponding to full HD with a horizontal pixel count of 1920, the total number of pixels of the virtual line VL becomes 1920, and the position where the number of pixels PF in the superimposed area of the first flame region FA becomes 1920 × 0.3 = 576 pixels is the burn-out position. In order to reduce the computational load, the system may be configured to calculate the ratio (PF/PV) for an image obtained by downsampling the image at a predetermined downsampling rate.
図5(b)の上部に示すように、炉内に塊状物MTが投入され、それが燃焼帯ST2に到達して、撮像装置5で撮像された燃焼火炎の一部が当該塊状物MTで遮られると、二値化処理された第1火炎領域FAが複数に割れたり、小さくなったりする現象が現れる。その結果、第1火炎領域FAとの重畳領域における第1火炎領域FAの画素数PFと仮想直線VLの全画素数PVとの比率(PF/PV)が予め設定された所定比率Rとなる最下流側の位置が、塊状物MTが存在しない場合の位置よりも上流側にシフトする現象が現れる。つまり、上流側に燃切位置があるとの誤判定となる。そこで、上述した手順で、所定比率Rが調整される。 As shown in the upper part of Figure 5(b), when a lump MT is introduced into the furnace and reaches the combustion zone ST2, and a portion of the combustion flame captured by the imaging device 5 is blocked by the lump MT, a phenomenon occurs where the binarized first flame region FA splits into multiple parts or becomes smaller. As a result, the downstream position where the ratio of the number of pixels PF of the first flame region FA to the total number of pixels PV of the virtual line VL (PF/PV) in the superimposed region with the first flame region FA is a predetermined ratio R shifts upstream compared to the position when the lump MT is not present. In other words, it is incorrectly determined that the combustion cutoff position is upstream. Therefore, the predetermined ratio R is adjusted using the procedure described above.
図5(a),(b)の下部には、其々ハッチングされた火炎領域の面積S1,S2と、凸包処理された凸多角形の面積S1´,S2´が示されている。相対値RVとして差分(S´-S)を採用する場合、燃焼帯ST2に塊状物MTが無い場合の相対値RV1=(S1´-S1)より、燃焼帯ST2に塊状物MTがある場合の相対値RV2=(S2´-S2)の方が大きくなる傾向がある。 The lower parts of Figures 5(a) and (b) show the areas S1 and S2 of the hatched flame regions and the areas S1' and S2' of the convex polygons that have undergone convex hull treatment, respectively. When the difference (S' - S) is used as the relative value RV, the relative value RV2 = (S2' - S2) when there is a lump of material MT in the combustion zone ST2 tends to be larger than the relative value RV1 = (S1' - S1) when there is no lump of material MT in the combustion zone ST2.
燃切位置調整処理部15Dは、相対値RV=(S1´-S1)が所定の閾値より大きい場合に、塊状物の存在により燃切位置が上流側にずれていると判断して、相対値が大きくなるに連れて所定比率Rが小さくなるように、つまり燃切位置が下流側になるように調整する。なお、相対値RVが所定の閾値以下の場合には、塊状物が存在していてもその影響は小さいと判断して、予め設定された固定値に維持される。また、所定の閾値及び調整率は、予め試験などを行なって、燃切位置が適正な位置と判断される相対値RVと所定比率との相関関係を求めておき、求めた相関関係に基づいて決定すればよい。 The fuel cutoff position adjustment processing unit 15D determines that the fuel cutoff position is shifted upstream due to the presence of a lump when the relative value RV = (S1' - S1) is greater than a predetermined threshold. It then adjusts the fuel cutoff position so that the predetermined ratio R decreases as the relative value increases, i.e., so that the fuel cutoff position shifts downstream. If the relative value RV is below the predetermined threshold, it determines that the effect of the lump is small, and the fuel cutoff position is maintained at a pre-set fixed value. The predetermined threshold and adjustment ratio can be determined by conducting tests beforehand to find the correlation between the relative value RV at which the fuel cutoff position is judged to be in the appropriate position and the predetermined ratio, and then determining the correlation based on the found correlation.
図6には、塊状物MTにより第1火炎領域FAが二つに分離された例が示されている。この場合、各第1火炎領域FAと仮想直線VLの重畳領域の合計画素数PFと仮想直線VLの全画素数PVとの比率(PF/PV)が所定比率Rとなる最下流側の位置が、燃切位置として推定される。 Figure 6 shows an example in which the first flame region FA is separated into two by a lump-like object MT. In this case, the downstream position where the ratio (PF/PV) of the total number of pixels PF in the superimposed region of each first flame region FA and the virtual line VL to the total number of pixels PV in the virtual line VL is a predetermined ratio R is estimated to be the burn-off position.
そして、この場合も、上述と同様に、相対値RV={(S11´-S11)+(S12´-S12)}が所定の閾値より大きい場合に、塊状物MTの存在により燃切位置が上流側にずれていると判断して、相対値RVが大きくなるに連れて所定比率Rが小さくなるように、つまり燃切位置が下流側になるように調整される。 In this case as well, similar to the above, if the relative value RV = {(S11' - S11) + (S12' - S12)} is greater than a predetermined threshold, it is determined that the combustion cutoff position has shifted upstream due to the presence of the lump-like substance MT. Therefore, the predetermined ratio R decreases as the relative value RV increases, meaning the combustion cutoff position is adjusted to move downstream.
なお、塊状物MTにより第1火炎領域FAが二つ以上の領域に部寧された場合、複数の第1火炎領域FAのうち、最大面積を有する第1火炎領域FAに対して、当該第1火炎領域FAと仮想直線VLの重畳領域の合計画素数PFと仮想直線VLの全画素数PVとの比率(PF/PV)が所定比率Rとなる最下流側の位置を、燃切位置として推定してもよい。 Furthermore, if the first flame region FA is divided into two or more regions by a lump-like object MT, the downstream position where the ratio (PF/PV) of the total number of pixels PF of the overlapping region of the first flame region FA and the virtual line VL to the total number of pixels PV of the virtual line VL is a predetermined ratio R may be estimated as the burn-off position for the first flame region FA having the largest area among the multiple first flame regions FA.
[性状判定部]
性状判定部16は、ストーカ機構STの上面で焼却されるごみを撮像装置5で撮影した画像情報に基づいてごみの性状を判定する演算部である。
[Property determination section]
The properties determination unit 16 is a calculation unit that determines the properties of waste based on image information captured by the imaging device 5 of the waste being incinerated on the upper surface of the stoker mechanism ST.
図3(b)に示すように、性状判定部16は、火炎領域抽出処理部16Aと、ごみ枯れ推定処理部16Bと、面積算出処理部16Cと、塊状物判定処理部16Dの各機能ブロックを備えている。火炎領域抽出処理部16Aと、面積算出処理部16Cは、上述した燃切位置推定部15を構成する火炎領域抽出処理部15Aと面積算出処理部15Cが兼用される。 As shown in Figure 3(b), the property determination unit 16 comprises the following functional blocks: a flame region extraction processing unit 16A, a debris depletion estimation processing unit 16B, an area calculation processing unit 16C, and a clump-like material determination processing unit 16D. The flame region extraction processing unit 16A and the area calculation processing unit 16C are shared functions of the flame region extraction processing unit 15A and the area calculation processing unit 15C that constitute the aforementioned burnout position estimation unit 15.
図7に示したように、燃切位置推定部15と同様に、性状判定部16は、火炎領域抽出処理部16Aによる火炎領域抽出処理と、ごみ枯れ推定処理部16Bによるごみ枯れ推定処理と、面積算出処理部16Cによる面積算出処理と、塊状物判定処理部16Dによる塊状物判定処理を、経時的に繰返すように、つまり所定の時間間隔で繰返し実行するように構成されている。 As shown in Figure 7, similar to the combustion position estimation unit 15, the property determination unit 16 is configured to repeatedly perform the following processes over time, that is, at predetermined time intervals: flame region extraction processing by the flame region extraction processing unit 16A, debris depletion estimation processing by the debris depletion estimation processing unit 16B, area calculation processing by the area calculation processing unit 16C, and clump determination processing by the clump determination processing unit 16D.
図9には、性状判定部16で実行される性状判定処理の手順が示されている。火炎領域抽出処理部16Aは、火炎領域抽出処理部15Aで説明した通り、フレーム画像を二値化した単一または複数の火炎領域のうち、大きさ(面積)が第1閾値以上の第1火炎領域FAと、第1閾値より小さな第2閾値以下の大きさ(面積)の第2火炎領域FAsを区別して抽出する(SC1,SC2,SC3)。 Figure 9 shows the procedure for the property determination process performed by the property determination unit 16. As explained in the section on the flame region extraction unit 15A, the flame region extraction unit 16A distinguishes and extracts from the single or multiple flame regions obtained by binarizing the frame image: first flame regions FA whose size (area) is greater than or equal to the first threshold, and second flame regions FAs whose size (area) is smaller than the first threshold but less than or equal to the second threshold (SC1, SC2, SC3).
面積算出処理部16Cは、第1火炎領域FAの面積Sと、第1火炎領域FAの輪郭を凸包処理して得た凸包火炎領域の面積S´を算出する(SC4,SC5,SC6)。塊状物判定処理部16Dは、第1火炎領域FAの面積Sに対する凸包火炎領域の面積S´の相対値RVに基づいて、ストーカ機構STの上面にごみの塊状物MTが有るか無いかを判定する。相対値RVとして、第1火炎領域FAの面積Sに対する凸包火炎領域の面積S´の差分(S´-S)、または、比率(S´/S)を採用することができる。 The area calculation processing unit 16C calculates the area S of the first flame region FA and the area S' of the convex hull flame region obtained by convex hull processing the contour of the first flame region FA (SC4, SC5, SC6). The clump determination processing unit 16D determines whether or not there are clumps of debris MT on the upper surface of the stoker mechanism ST based on the relative value RV of the area S' of the convex hull flame region with respect to the area S of the first flame region FA. As the relative value RV, the difference (S'-S) or ratio (S'/S) of the area S' of the convex hull flame region with respect to the area S of the first flame region FA can be used.
塊状物判定処理部16Dは、相対値RV=(S´-S)が所定の閾値より大きい場合に(SC7,Y)、塊状物MTが存在すると判定し(SC8)、相対値RV=(S´-S)が所定の閾値以下の場合に(SC7,N)、塊状物MTが存在しないと判定する(SC9)。そして、塊状物判定処理部16Dは、相対値RVが経時的に減少する場合に(SC10,Y)、当該塊状物MTが可燃性の塊状物であると判定し(SC11)、相対値RVが経時的に減少しない場合に(SC10,N)、当該塊状物MTが不燃性の塊状物であると判定する(SC12)。 The lump-forming object detection processing unit 16D determines that a lump-forming object MT exists (SC8) when the relative value RV = (S' - S) is greater than a predetermined threshold (SC7, Y), and determines that a lump-forming object MT does not exist (SC9) when the relative value RV = (S' - S) is less than or equal to the predetermined threshold (SC7, N). Furthermore, the lump-forming object detection processing unit 16D determines that the lump-forming object MT is a combustible lump-forming object (SC11) when the relative value RV decreases over time (SC10, Y), and determines that the lump-forming object MT is a non-combustible lump-forming object (SC12) when the relative value RV does not decrease over time (SC10, N).
なお、図6に示すように、第1火炎領域FAが2以上の複数に分離される場合には、塊状物判定処理部16Dは、相対値RV=(S´-S)に関わらず、塊状物MTが存在すると判定するとともに、当該塊状物MTが可燃性の塊状物MTであると判定する。 Furthermore, as shown in Figure 6, if the first flame region FA is separated into two or more parts, the clump determination processing unit 16D determines that a clump MT exists, regardless of the relative value RV = (S' - S), and determines that the clump MT is a combustible clump MT.
ごみ枯れ推定処理部16Bは、切位置推定処理部15Bで推定された燃切位置と、火炎領域抽出処理部16Aで抽出された第2火炎領域FAsに基づいてごみ枯れの傾向があるか否かを推定する。具体的に、ごみ枯れ推定処理部16Bは、燃切位置よりも下流側に第2火炎領域FAsが点在する場合に(SC13,Y)、ごみ枯れの傾向があると推定する(SC14)。具体的には、燃切位置よりも下流側に存在する第2火炎領域FAsの数が予め設定されたごみ枯れ閾値より多い場合に、ごみ枯れの傾向があると推定する。 The waste depletion estimation processing unit 16B estimates whether there is a tendency for waste depletion based on the combustion cut-off position estimated by the cut-off position estimation processing unit 15B and the second flame regions FAs extracted by the flame region extraction processing unit 16A. Specifically, the waste depletion estimation processing unit 16B estimates a tendency for waste depletion (SC14) when the second flame regions FAs are scattered downstream of the combustion cut-off position (SC13, Y). More specifically, it estimates a tendency for waste depletion when the number of second flame regions FAs located downstream of the combustion cut-off position exceeds a preset waste depletion threshold.
燃切位置より上流側のごみ層厚さが薄くなると、ストーカ機構STの下方から供給される燃焼用空気の吹き抜けが生じて、ごみが燃切位置より下流側に吹き飛ばされて燃切位置より下流側で小さな火炎領域が点在する現象が発生する。ごみ枯れ推定処理部16Bは、燃切位置よりも下流側に点在する第2火炎領域の数がごみ枯れ閾値より多い場合に、ごみ枯れの傾向があると推定できるようになる。なお、ごみ枯れ閾値の値は、2以上の値で適宜設定すればよい。 When the thickness of the debris layer upstream of the combustion cutoff point decreases, combustion air supplied from below the stoker mechanism ST blows through, causing debris to be blown downstream of the combustion cutoff point, resulting in the phenomenon of scattered small flame regions downstream of the combustion cutoff point. The debris depletion estimation processing unit 16B can estimate that debris depletion is occurring if the number of these scattered second flame regions downstream of the combustion cutoff point exceeds the debris depletion threshold. The debris depletion threshold can be set appropriately to a value of 2 or greater.
[燃焼制御装置による燃焼制御]
制御指令生成部18は、所定の指標に基づいてストーカ機構STの搬送速度の制御値を算出し、搬送制御部12を介して油圧機構h1,h2,h3を制御することで、ストーカ機構STを構成する乾燥帯ST1、燃焼帯ST2、後燃焼帯ST3の各搬送速度を調節するように構成されている。即ち、制御指令生成部18と搬送制御部12により搬送制御処理部が構成されている。なお、乾燥帯ST1、燃焼帯ST2、後燃焼帯ST3は一定の速度比を維持した状態で速度制御されるように油圧機構h1,h2,h3が調整されている。
[Combustion control by combustion control device]
The control command generation unit 18 calculates a control value for the transport speed of the stoker mechanism ST based on a predetermined index, and controls the hydraulic mechanisms h1, h2, and h3 via the transport control unit 12 to adjust the transport speeds of the dry zone ST1, combustion zone ST2, and post-combustion zone ST3 that constitute the stoker mechanism ST. In other words, the transport control processing unit is composed of the control command generation unit 18 and the transport control unit 12. The hydraulic mechanisms h1, h2, and h3 are adjusted so that the dry zone ST1, combustion zone ST2, and post-combustion zone ST3 maintain a constant speed ratio while their speeds are controlled.
そして、搬送制御処理部は、塊状物判定処理部16Dで塊状物MTが有ると判定された場合に、当該所定の指標に基づくストーカ機構STの搬送速度を補正処理するように構成されている。具体的に、塊状物判定処理部16Dで塊状物MTが可燃性の塊状物であると判定されると、搬送制御処理部は搬送速度を減速補正することで、塊状物MTの燃焼時間を確保する。また、塊状物判定処理部16Dで塊状物MTが不燃性の塊状物MTであると判定されると、搬送制御処理部は搬送速度を増速補正することで、塊状物MTを迅速にストーカ機構ST(炉内)から排出する。 Furthermore, the transport control processing unit is configured to correct the transport speed of the stoker mechanism ST based on a predetermined index when the lump determination processing unit 16D determines that a lump MT is present. Specifically, if the lump determination processing unit 16D determines that the lump MT is a combustible lump, the transport control processing unit corrects the transport speed by reducing it to ensure sufficient burning time for the lump MT. If the lump determination processing unit 16D determines that the lump MT is a non-combustible lump MT, the transport control processing unit corrects the transport speed by increasing it to quickly discharge the lump MT from the stoker mechanism ST (furnace).
搬送制御処理部により実行されるこのような搬送制御処理により、予め設定された指標に基づいてストーカ機構STの搬送速度が適切に自動制御されるので、オペレータによる手動の操作介入の必要性が低減される。 This transport control processing, performed by the transport control processing unit, automatically and appropriately controls the transport speed of the stoker mechanism ST based on pre-set indicators, thereby reducing the need for manual intervention by the operator.
さらに、搬送制御処理部は、ごみ枯れ推定処理部16Bでごみ枯れの傾向があると推定された場合に、当該所定の指標に基づくストーカ機構STの搬送速度を増速補正することで、ごみ枯れの発生を未然に防止するように構成されている。 Furthermore, the transport control processing unit is configured to prevent waste depletion from occurring by increasing the transport speed of the stoker mechanism ST based on a predetermined indicator when the waste depletion estimation processing unit 16B estimates that there is a tendency for waste depletion.
所定の指標として、燃切位置推定部15により推定されたごみの燃切位置を用いることができる。具体的に、推定されたごみの燃切位置が予め設定された制御範囲に維持されるように、制御指令生成部18によりストーカ機構STの搬送速度の制御値が算出される。このとき、同時に制御指令生成部18により給じん装置Pに対する制御値が算出され、給じん制御部11を介して給じん装置Pによる給じん速度が調整される。このとき、ストーカ機構STの搬送速度の増速補正または減速補正に連動して給じん速度が増速補正または減速補正される。 As a predetermined indicator, the waste combustion position estimated by the combustion position estimation unit 15 can be used. Specifically, the control command generation unit 18 calculates a control value for the transport speed of the stoker mechanism ST so that the estimated waste combustion position is maintained within a preset control range. At the same time, the control command generation unit 18 calculates a control value for the dust supply device P, and the dust supply speed by the dust supply device P is adjusted via the dust supply control unit 11. At this time, the dust supply speed is increased or decreased in conjunction with the increase or decrease correction of the transport speed of the stoker mechanism ST.
所定の指標として、廃熱ボイラFの発生蒸気量を用いることもできる。蒸気量調節部17は、温度センサにより検出された炉出口温度や蒸気量センサにより検出された蒸気量に基づいて、所定の蒸気量が生成されるように目標蒸気量を算出する。制御指令生成部18は、当該目標蒸気量が得られるように燃焼空気の供給量の制御値、ストーカ機構STの搬送速度の制御値、給じん装置Pによる給じん速度の制御値を算出する。各制御値が給気制御部13、搬送制御部12、給じん制御部11に入力されて、給気量、搬送速度、給じん速度が制御される。 The amount of steam generated by the waste heat boiler F can also be used as a predetermined indicator. The steam amount adjustment unit 17 calculates a target steam amount based on the furnace outlet temperature detected by the temperature sensor and the steam amount detected by the steam amount sensor, so that a predetermined amount of steam is generated. The control command generation unit 18 calculates control values for the combustion air supply amount, the transport speed of the stoker mechanism ST, and the dust supply speed of the dust supply device P, so that the target steam amount is achieved. These control values are input to the air supply control unit 13, the transport control unit 12, and the dust supply control unit 11, and the air supply amount, transport speed, and dust supply speed are controlled accordingly.
なお、ごみ枯れ推定処理部16Bに加えて、或いはごみ枯れ推定処理部16Bとは別に、ストーカ機構STで焼却されるごみの層厚を算出する層厚算出部を備えている場合には、層厚算出部で算出されるごみの層厚を指標としてストーカ機構の搬送速度を制御することも可能である。例えば、層厚算出部として赤外線カメラにより撮影されたごみの燃焼画像に対して、火炎を除くように二値化処理した画像を得て、当該画像から燃焼帯ST2の床面からごみの表面までの平均高さをごみの層厚として検出することができる。なお、層厚算出部の具体的構成は特に限定するものではなく、既存の層厚算出部の構成を採用することができる。 Furthermore, if a layer thickness calculation unit is provided in addition to, or separately from, the waste depletion estimation processing unit 16B, to calculate the layer thickness of the waste incinerated by the stoker mechanism ST, it is possible to control the transport speed of the stoker mechanism using the waste layer thickness calculated by the layer thickness calculation unit as an indicator. For example, as a layer thickness calculation unit, an image obtained by binarizing the combustion image of the waste captured by an infrared camera to remove the flames can be obtained, and the average height from the floor surface of the combustion zone ST2 to the surface of the waste can be detected from this image as the waste layer thickness. The specific configuration of the layer thickness calculation unit is not particularly limited, and an existing layer thickness calculation unit configuration can be adopted.
上述したごみ枯れ推定処理部16Bでごみ枯れの傾向があると推定する場合に参照する燃切位置は、燃切位置推定部15で推定された燃切位置以外の燃切位置を参照してもよい。例えば、第1火炎領域FAの最下流位置を燃切位置として採用してもよい。 When the aforementioned waste depletion estimation processing unit 16B estimates that there is a tendency for waste depletion, the combustion cutoff position it refers to may be a combustion cutoff position other than the combustion cutoff position estimated by the combustion cutoff position estimation unit 15. For example, the downstream position of the first flame region FA may be adopted as the combustion cutoff position.
上述した実施形態では、燃切位置推定部15に、撮像装置により撮影されたフレーム画像から火炎領域(第1火炎領域FA)を抽出する火炎領域抽出処理部15Aと、炉幅方向に沿う仮想直線を火炎領域(第1火炎領域FA)の下方から上方に向けて走査したときに、仮想直線と火炎領域(第1火炎領域FA)とが重畳する画素数と仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置を、燃切位置として算出する燃切位置推定処理部15Bを備えるとともに、火炎領域の面積と火炎領域の輪郭を凸包処理して得た凸包火炎領域の面積を算出する面積算出処理部15Cと、火炎領域の面積に対する凸包火炎領域の面積の相対値に基づいて、所定比率を調整する燃切位置調整処理部15Dを備えた構成を説明したが、面積算出処理部15C及び燃切位置調整処理部15Dを備えずに、火炎領域抽出処理部15Aと、燃切位置推定処理部15Bのみを備えて燃切位置推定部15を構成してもよい。 In the above-described embodiment, the burnout position estimation unit 15 includes a flame region extraction processing unit 15A that extracts a flame region (first flame region FA ) from a frame image captured by an imaging device, and a virtual straight line along the furnace width direction that scans the flame region (first flame region FA ) from below to above, and the virtual straight line and the flame region (first flame region FA) The configuration described includes a combustion cutoff position estimation processing unit 15B that calculates the position at the downstream end where the ratio of the number of pixels where the two superimposed elements overlap to the number of pixels of the virtual line is a predetermined ratio, an area calculation processing unit 15C that calculates the area of the convex hull flame region obtained by convex hull processing the area of the flame region and the contour of the flame region, and a combustion cutoff position adjustment processing unit 15D that adjusts a predetermined ratio based on the relative value of the area of the convex hull flame region to the area of the flame region. However, the combustion cutoff position estimation unit 15 may be configured with only a flame region extraction processing unit 15A and a combustion cutoff position estimation processing unit 15B, without the area calculation processing unit 15C and the combustion cutoff position adjustment processing unit 15D.
また、燃切位置推定部15として、画像を所定の二値化閾値で二値化して単一または複数の閉領域で構成される火炎領域を抽出する火炎領域抽出処理部と、火炎領域の輪郭点を全て包含する最小の凸多角形である凸包火炎領域を生成する凸包処理部と、炉幅方向に沿う仮想直線を凸包火炎領域の下方から上方に向けて走査したときに、仮想直線と凸包火炎領域とが重畳する画素数と仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置を、燃切位置として推定する燃切位置推定処理部と、を備えて構成してもよい。 Furthermore, the burnout position estimation unit 15 may be configured to include: a flame region extraction processing unit that binarizes an image at a predetermined binarization threshold to extract flame regions composed of one or more closed regions; a convex hull processing unit that generates a convex hull flame region, which is the smallest convex polygon encompassing all the contour points of the flame region; and a burnout position estimation processing unit that estimates the burnout position as the downstreammost position where, when a virtual line along the furnace width is scanned from below to above the convex hull flame region, the ratio of the number of pixels where the virtual line and the convex hull flame region overlap to the number of pixels of the virtual line is a predetermined ratio.
尚、上述した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各部の具体的な構成は適宜変更設計できることは言うまでもない。 Furthermore, the embodiments described above are merely examples of the present invention, and it goes without saying that the specific configuration of each part can be appropriately modified and designed within the scope of achieving the effects of the present invention.
1:ごみ焼却炉
2:主燃焼室
3:二次燃焼室
4:ガス供給機構
5:撮像装置
10:燃焼制御装置
11:給じん制御部
12:搬送制御部
13:給気制御部
14:演算処理部
15:燃切位置推定部
15A:火炎領域抽出処理部
15B:燃切位置推定処理部
15C:面積算出処理部
15D:燃切位置調整処理部
16:性状判定部
16A:火炎領域抽出処理部
16B:ごみ枯れ推定処理部
16C:面積算出処理部
16D:塊状物判定処理部
17:蒸気量調節部
18:制御指令生成部
A:プラットホーム
B:ごみピット
C:クレーン機構
D:ごみ投入ホッパ
E:炉室
F:廃熱ボイラ
G:エコノマイザ
FA:火炎領域
VL:仮想直線
1: Waste Incinerator 2: Main Combustion Chamber 3: Secondary Combustion Chamber 4: Gas Supply Mechanism 5: Imaging Device 10: Combustion Control Device 11: Dust Supply Control Unit 12: Conveying Control Unit 13: Air Supply Control Unit 14: Calculation Processing Unit 15: Burnout Position Estimation Unit 15A: Flame Region Extraction Processing Unit 15B: Burnout Position Estimation Processing Unit 15C: Area Calculation Processing Unit 15D: Burnout Position Adjustment Processing Unit 16: Properties Determination Unit 16A: Flame Region Extraction Processing Unit 16B: Waste Depletion Estimation Processing Unit 16C: Area Calculation Processing Unit 16D: Lump-like Object Determination Processing Unit 17: Steam Amount Adjustment Unit 18: Control Command Generation Unit A: Platform B: Waste Pit C: Crane Mechanism D: Waste Input Hopper E: Furnace Chamber F: Waste Heat Boiler G: Economizer FA: Flame Region VL: Virtual Line
Claims (8)
前記画像を所定の二値化閾値で二値化して単一または複数の閉領域で構成される火炎領域を抽出する火炎領域抽出処理と、
炉幅方向に沿う仮想直線を前記火炎領域の下方から上方に向けて走査したときに、前記仮想直線と前記火炎領域とが重畳する画素数と前記仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置を、前記燃切位置として推定する燃切位置推定処理と、
前記火炎領域の面積と前記火炎領域の輪郭を凸包処理して得た凸包火炎領域の面積を算出する面積算出処理と、
前記火炎領域の面積に対する前記凸包火炎領域の面積の相対値に基づいて、前記所定比率を調整する燃切位置調整処理と、
を実行するごみ焼却炉の燃切位置推定方法。 A method for estimating the burnout position of waste being incinerated on the upper surface of a stoker mechanism, which estimates the burnout position of the waste being incinerated on the downstream side of the stoker mechanism based on an image of the combustion state taken from the downstream side of the stoker mechanism using an imaging device,
A flame region extraction process that extracts flame regions composed of one or more closed regions by binarizing the aforementioned image with a predetermined binarization threshold,
A burn-out position estimation process estimates the burn-out position as the position at which the ratio of the number of pixels where the virtual line and the flame region overlap to the number of pixels of the virtual line is a predetermined ratio when a virtual line along the furnace width direction is scanned from below to above the flame region.
Area calculation process to calculate the area of the convex hull flame region obtained by performing convex hull processing on the area of the flame region and the contour of the flame region,
A combustion cutoff position adjustment process that adjusts the predetermined ratio based on the relative value of the area of the convex hull flame region to the area of the flame region,
A method for estimating the burnout position of a waste incinerator.
前記画像を所定の二値化閾値で二値化して単一または複数の閉領域で構成される火炎領域を抽出する火炎領域抽出処理と、
前記火炎領域の輪郭点を全て包含する最小の凸多角形である凸包火炎領域を生成する凸包処理と、
炉幅方向に沿う仮想直線を前記凸包火炎領域の下方から上方に向けて走査したときに、前記仮想直線と前記凸包火炎領域とが重畳する画素数と前記仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置を、前記燃切位置として推定する燃切位置推定処理と、
を実行するごみ焼却炉の燃切位置推定方法。 A method for estimating the burnout position of waste being incinerated on the upper surface of a stoker mechanism, which estimates the burnout position of the waste being incinerated on the downstream side of the stoker mechanism based on an image of the combustion state taken from the downstream side of the stoker mechanism using an imaging device,
A flame region extraction process that extracts flame regions composed of one or more closed regions by binarizing the aforementioned image with a predetermined binarization threshold,
A convex hull process that generates a convex hull flame region which is the smallest convex polygon that encompasses all the contour points of the flame region,
A burn-out position estimation process estimates the burn-out position as the position at which the ratio of the number of pixels where the virtual line and the convex flame region overlap to the number of pixels of the virtual line is a predetermined ratio when a virtual line along the furnace width direction is scanned from below to above the convex flame region.
A method for estimating the burnout position of a waste incinerator.
前記画像を所定の二値化閾値で二値化して火炎領域を抽出する火炎領域抽出処理部と、
炉幅方向に沿う仮想直線を前記火炎領域の下方から上方に向けて走査したときに、前記仮想直線と前記火炎領域とが重畳する画素数と前記仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置を、前記燃切位置として算出する燃切位置推定処理部と、
前記火炎領域の面積と前記火炎領域の輪郭を凸包処理して得た凸包火炎領域の面積を算出する面積算出処理部と、
前記火炎領域の面積に対する前記凸包火炎領域の面積の相対値に基づいて、前記所定比率を調整する燃切位置調整処理部と、
を備えているごみ焼却炉の燃切位置推定装置。 A waste incinerator combustion cutoff position estimation device that estimates the combustion cutoff position of waste being incinerated on the upper surface of the stoker mechanism based on an image taken of the combustion state from the downstream side of the stoker mechanism using an imaging device,
A flame region extraction processing unit that binarizes the aforementioned image with a predetermined binarization threshold and extracts the flame region,
A combustion cutoff position estimation processing unit calculates the downstream position as the combustion cutoff position when a virtual straight line along the furnace width direction is scanned from below to above the flame region, and the ratio of the number of pixels where the virtual straight line and the flame region overlap to the number of pixels of the virtual straight line is a predetermined ratio.
An area calculation processing unit that calculates the area of the convex hull flame region obtained by performing convex hull processing on the area of the flame region and the contour of the flame region,
A combustion cutoff position adjustment processing unit adjusts the predetermined ratio based on the relative value of the area of the convex hull flame region to the area of the flame region,
A waste incinerator combustion cutoff position estimation device equipped with the following:
前記画像を所定の二値化閾値で二値化して単一または複数の閉領域で構成される火炎領域を抽出する火炎領域抽出処理部と、
前記火炎領域の輪郭点を全て包含する最小の凸多角形である凸包火炎領域を生成する凸包処理部と、
炉幅方向に沿う仮想直線を前記凸包火炎領域の下方から上方に向けて走査したときに、前記仮想直線と前記凸包火炎領域とが重畳する画素数と前記仮想直線の画素数との比率が所定比率となる最下流側の位置を、前記燃切位置として推定する燃切位置推定処理部と、
を備えているごみ焼却炉の燃切位置推定装置。
A waste incinerator combustion cutoff position estimation device that estimates the combustion cutoff position of waste being incinerated on the upper surface of the stoker mechanism based on an image taken of the combustion state from the downstream side of the stoker mechanism using an imaging device,
A flame region extraction processing unit that binarizes the aforementioned image with a predetermined binarization threshold and extracts flame regions consisting of one or more closed regions,
A convex hull processing unit that generates a convex hull flame region which is the smallest convex polygon that encompasses all the contour points of the flame region,
A combustion cut-off position estimation processing unit estimates the downstream position as the combustion cut-off position when a virtual straight line along the furnace width direction is scanned from below to above the convex flame region, and the ratio of the number of pixels where the virtual straight line and the convex flame region overlap to the number of pixels of the virtual straight line is a predetermined ratio.
A waste incinerator combustion cutoff position estimation device equipped with the following:
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