DE3515209A1

DE3515209A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung eines verbrennungszustands

Info

Publication number: DE3515209A1
Application number: DE19853515209
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Hitachi Ibaraki Higashi; Nobuo Hitachiohta Ibaraki Kurihara; Hisanori Hitachiohta Ibaraki Miyagaki; Mitsuyo Hitachi Ibaraki Nishikawa; Yoshio Sato; Yoshihiro Izumi Osaka Shimada; Atsumi Watanabe; Atsushi Hitachi Ibaraki Yokokawa
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1985-04-26
Publication date: 1985-10-31
Also published as: US4620491A; DE3515209C2

Description

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur überwachung des Verbrennungszustands in einem Verbrennungsofen, wie einem Kessel für die Erzeugung thermischer Leistung.

Die überwachung von während der Verbrennung von Kohlenstaub oder CWM (Kohle - Wasser - Gemisch) gebildeten Stickoxiden (NO ) oder unverbrannten Komponenten in Asche ist

Ji,

überaus wichtig, um einen befriedigenden Verbrennungszustand zu erhalten. Eine derartige überwachung ist auch sehr bedeutsam für die wirkungsvolle Ausnutzung von Brennstoffen. Eine effiziente Verbrennung und eine Minimierung von Rückständen im Abgas sind wichtige Faktoren, die einen guten Verbrennungszustand bestimmen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine überwachungstechnik bei dieser Art Verbrennung.

Nachdem Kohle als eine alternative Energiequelle für öl wieder in Erwägung gezogen wurde, fand eine Verbrennungstechnik für Kohlenstaub oder Staubkohle besondere Aufmerksamkeit. Obwohl die Verbrennungstechnik für Staubkohle an sich ziemlich vervollkommnet ist, wurde in den letzten Jahren eine neuartige Technik notwendig, um den strengen amtlichen Auflagen bezüglich der Abgase luftverschmutzender Stoffe zu genügen.

Staubkohle-Brennstoff hat einen größeren N-Gehalt als flüssige Brennstoffe, wie zum Beispiel Schweröl, Naphta und ähnliche, und erzeugt daher eine höhere Konzentration von Stickoxiden (im folgenden als "NOx") bezeichnet, die nach der Verbrennung zu einer Luftverunreinigung führen. Im Vergleich zu thermischem NOx, das durch die Dissoziation und Verbindung der Stickstoff- und Sauerstoff-Moleküle in der Luft für die Verbrennung gebildet wird, oder zu promptem NOx, das aufgrund der Verbindung von Kohlenwasserstoffen im Brennstoff mit den Sauerstoff-Molekülen in der Luft für die Verbrennung gebildet wird, hängt das Brenn-

stoff-NOx, das aufgrund der Verbindung der Stickstoff-Moleküle im Brennstoff mit den Sauerstoff-Molekülen in der Luft für die Verbrennung gebildet wird, nur geringfügig von der Verbrennungstemperatur ab. Unter diesem Gesichtspunkt ist eher eine Einrichtung für die Reduktion des sich ergebenden NOx zu N₂ und ähnlichem notwendig, als ein Verbrennungsverfahren, das kein NOx erzeugt, um das NOx der Staubkohle-Verbrennung zu verringern. Da der Staubkohle-Brennstoff viele Faktoren aufweist, die mit seinen Eigenschäften zusammenhängen, wie zum Beispiel dem Brennstoffverhältnis, dem Aschegehalt, der Viskosität, der Verteilung der Teilchengröße usw., treten beim Verbrennungsprozeß beträchtliche Schwankungen auf. Zeitliche Veränderungen, zum Beispiel bei der Zerstäubung, beim Transport, beim Ausstoß durch einen Brenner usw., können im Vergleich mit einer Verbrennungseinrichtung für Schweröl. , Naphta, LNG usw. nicht vernachlässigt werden.

Wie oben beschrieben, muß für die Verwirklichung der Verbrennung von Staubkohle mit niedrigem NOx.-Ausstoß ein Verbrennungsverfahren entwickelt werden, das folgende Punkte berücksichtigt:

(I) den Effekt der Reduktion von NOx und (II) die Veränderungen der Verbrennung. Der Anstieg von unverbrannten Komponenten in der Asche verringert den Wirkungsgrad eines Kessels und führt zu verschiedenartigen Beschränkungen bei der Verarbeitung des Abfalls. Werden Kohle mit einem hohen Brennstoffverhältnis (fester Kohlenstoff/flüchtige Komponenten) und geringwertige Kohle verwendet, müssen Einrichtungen für die Verringerung der unverbrannten Komponenten in der Asche entwickelt werden.

Andererseits läuft der Verbrennungsprozeß von Staubkohle-Teilchen so ab, daß in der Anfangsstufe der Verbrennung die Zersetzung und Verbrennung von flüchtigen Komponenten erfolgt, und anschließend die Oberflächenverbrennung der Koks -ähnlichen restlichen kohlenstoffhaltigen Stoffe (im folgenden als "verkohlte Stoffe" bezeichnet) stattfindet.

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Die Oberflächenverbrennung der verkohlten Stoffe ist etwas langsamer als die Abbauverbrennung der flüchtigen Komponenten, und der größte Teil der für den gesamten Verbrennungsvorgang erforderlichen Zeit wird vermutlich für die Oberflächenverbrennung der verkohlten Stoffe verwendet .

Es ist deshalb äußerst schwierig, die unverbrannten Komponenten in der Asche während des Verbrennungsprozesses zu schätzen, da eine große Anzahl von mit den Eigenschaften der Staubkohle verbundenen Faktoren eingeht, wie zum Beispiel das Brennstoffverhältnis, der Aschegehalt, die Viskosität, die Verteilung der Teilchendurchmesser usw.

Es ist jedoch empirisch offensichtlich, daß die Verbrennung unmittelbar innerhalb eines Ofens unter Vorhandensein von überschüssigem Sauerstoff (O_) und in einer Hochtemperatur-Atmosphäre erfolgen sollte, um die unverbrannten Komponenten in der Asche zu reduzieren. Ein derartiges Betriebsverfahren ist jedoch mit Problemen bezüglich der Steuerung und Sicherheit verbunden.

Bei bestehenden gewerblichen oder industriellen mit Staubkohle beheizten Kesseln wird der Kesselbetrieb mit dem Ziel durchgeführt, die unverbrannten Komponenten in der Asche zu minimieren, um den Wirkungsgrad des Kessels zu erhöhen. Wenn jedoch ein zweistufiges Verbrennungsverfahren oder ein langsames Verbrennungsverfahren Anwendung findet, wie es für gas- und ölbeheizte Kessel wirkungsvoll ist, besteht im Gegensatz dazu eine Neigung zum Abfall der Temperatur innerhalb des Ofens und zur Erhöhung der unverbrannten Komponenten in der Asche.

In der Vergangenheit fand ein überwachungsverfahren Anwendung, nach dem die Flamme zur Zeit der Verbrennung unter Verwendung einer ITV (industrielle TV)-Anlage überwacht wird, die auf die einem Brenner gegenüberliegende Wand montiert ist, oder ein Verfahren, nach dem der Verbrennungszustand durch eine in einer Ofenwand gebildete Schauöffnung untersucht wird, um den Verbrennungszustand innerhalb des Ofens zu bestimmen. Nach beiden Ver-

fahren wird jedoch nur die Verbrennungsflamme überwacht.

In einem automatisierten überwachungsverfahren findet ein Flammendetektor Anwendung. Damit wird jedoch nur das Zünden oder Erlöschen überwacht. Dieses Verfahren ist in anderen Worten kein Verbrennungs-Uberwachungs· verfahren im eigentlichen Sinn, sondern stützt sich unabdingbar auf die Erfahrung und Schulung des Ofen-Betriebspersonals.

Eines der herkömmlichen überwachungsverfahren ist im US-Patent Nr. 3 842 391 ("Verfahren und Vorrichtung zur Flammenüberwachung", 16. Juli 1974) dargestellt. Dieser Stand der Technik betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Überwachung der Flamme eines Ofens mit einer Vielzahl von Brennern, wie zum Beispiel einem Heizkessel zur Erzeugung thermischer Energie. Dieses Verfahren verwendet zwei Photosensoren, um die Flamme eines ausgewählten Brenners zu überwachen. Mit diesen beiden Sensoren wird ein Signal mit einer Wechselstromkomponente erfaßt, die der Veränderung der Strahlungsintensität von der Flamme entspricht, und der Korrelationsgrad bestimmt.

Im US-Patent Nr. 4 403 941 ("Verbrennungsprozeß zur Verringerung von Stickstoff-Oxiden", 13. September 1983) ist eine Denitrierung während der Verbrennung dargestellt, jedoch keinerlei überwachung des Verbrennungszustands unter Verwendung flammenbezogener Daten erläutert. Die Druckschrift beschreibt ausschließlich die Verringerung von NOx durch eine mehrstufige Verbrennung.

Die von der Anmelderin am 30. August 1983 eingereichte US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 527 847 befaßt sich insbesondere mit der Form der Flamme. Nach dieser früheren Anmeldung ist die Diagnose des Verbrennungszustands auf Grundlage von Parametern beabsichtigt, die die Form des Wurzelbereichs der Flamme angeben. Die Korrelation zwischen der Form der Flammenwurzel und dem Verbrennungszustand wird im voraus gespeichert,und

anschließend wird festgestellt, welchem Muster die gemessene Flammenform zuzuordnen ist, wodurch eine Diagnose des Verbrennungszustands erfolgt. Nach vorliegender Erfindung ist ein Oberwachungssystem für den Verbrennungszustand angegeben, das auf einer weiteren Verbesserung dieser früheren Erfindung beruht.

Bezüglich des physikalisch-chemischen Verhaltens der Verbrennung von Staubkohle ist auf die Veröffentlichung von W.R. Seeker et al. "The Thermal Decomposition of Pulverized Coal Particles" zu verweisen (Achtzehntes Internationales Verbrennungs-Symposiuro; The Combustion Institute, 1981, Seiten 1213 bis 1226).

Die generelle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur überwachung des Verbrennungszustands anzugeben, womit die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zumindest teilweise überwunden werden.

Eine' speziellere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die überwachung der unverbrannten Komponenten in der Asche während der Verbrennung von Staubkohle anzugeben.

Weiterhin sollen nach vorliegender Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, um die NC«-Mengen während der reduzierenden Verbrennung von Staubkohle zu überwachen.

Eine weitere Aufgabe liegt darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um die Verbrennungsflamme zu vermessen und den Verbrennungszustand getrennt entsprechend der Leuchtdichte oder Temperatur der Flamme darzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabenerfolgt nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Danach wird in der Nähe eines Brennerauslasses ein Flammenbild vermessen, und daraus eine oxidierende Flamme als eine Zone hoher Leuchtdichtegewonnen. Aus der so gewonnenen Form der oxidierenden Flamme werden die den Reduktionsgrad von NC&

betreffenden Parameter berechnet, und mit den so berechneten Parametern wird die Bildung von NO_x quantitativ geschätzt und

überwacht.

Weiterhin werden erfindungsgemäß die Positionen der Massen-Mittelpunkte der oxidierenden Flammen, der Abstand zwischen diesen Mittelpunkten und die Dicke der oxidierenden Flamme als die mit dem Reduktionsgrad von NOx verbundenen Parameter der Flammenform verwendet.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die unverbrannten Komponenten in der Asche auf Grundlage der oben beschriebenen Flammenform-Parameter geschätzt wird. Darüberhinaus wird erfindungsgemäß eine vermessene Flamme in zumindest zwei Zonen aufgeteilt und für jede Zone dargestellt, und der Verbrennungszustand ausgehend von der Fläche jeder Zone oder von der Beziehung zwischen dem Flächenverhältnis und einer Last (oder einem Brennstoff) überwacht. Die Überwachung erfolgt dabei auf Grundlage der Tatsache, daß, wie oben beschrieben, eine Korrelation zwischen der Leuchtdichte oder Temperatur der Flamme und der Last (oder dem Brennstoff) besteht.

Die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung erfolgt anhand der anliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 schematische Darstellungen einiger typischer Flammenformen bei der Staubkohle-Verbrennung; Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung der Flammenform-Parameter;

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen

den NOx reduzierenden Faktoren und NOx ; Fign. 4(a) und 4(b) Blockdiagramme, wobei in Fig. 4 (a) im einzelnen die Ausgestaltung eines Heizkessels dargestellt ist;

Fig. 5 ein Flußdiagramm für die Abfolge der Verarbeitung

in einem erfindungsgemäßen Prozessor; Fign. 6(a) bis 6(c) Darstellungen zur Erläuterung der Form und der Massenmittelpunkte der Flamme; Fign.7(a) bis 7(c) Darstellungen zur Erläuterung der

Form-Parameter der Flamme;

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung der Leuchtdichte-Daten einer Bildfaser;

Fign. 9(a) und 9(b) Flußdiagramme für den Ablauf der

Verarbeitung;
Fig. 10 eine Darstellung für die Aufteilung in zwei

Zonen entsprechend der Leuchtdichte; Fig. 11 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen

der Leuchtdichte und einem Aufteilungspegel bei einer Speicherung in Form von funktionalen Ausdrücken;

Fig. 12 ein Beispiel für eine Zonen-Darstellung; Fig. 13 eine mosaikartige Darstellung der Beziehung

zwischen den Zonen I und II und der Last; und Fig. 14 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Last und

einer Abweichung.

Zuerst wird der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt typische Flammenformen im Fall der Verbrennung von Staubkohle, wobei in Fig. 1(a) eine Flamme mit einer extrem hohen NOx-Konzentration, in Fig. 1(b) eine Flamme mit einer mittleren NOx-Konzentration zwischen der der Figuren 1(a) und 1(c) und in Fig. 1(c) eine Flamme mit einer niedrigen NCbc-Konzentration dargestellt ist. Die Flamme, d.h. die Verbrennungszone der Staubkohle, läßt sich in eine primäre Verbrennungszone F1, in der hauptsächlich die Verbrennung der flüchtigen Komponenten stattfindet, in eine sekundäre Verbrennungszone F2, in der hauptsächlich die Verbrennung der verkohlten Stoffe (fester Kohlenstoffgehalt) stattfindet, und in eine Denitrifikations-Zone F3 unterteilen, in der vorwiegend der Reduktionsvorgang abläuft. Die Größen dieser Zonen sind äußerst eng mit der Konzentration des sich ergebenden NOc korreliert. In Fig. 1(a) tritt die Denitrifikations-Zone F3 nicht auf, während sie in Fig. 1(b) zwischen der primären Verbrennungszone F1 und der sekundären Verbrennungszone F2 gebildet ist. In Fig. 1(c) wird die primäre Verbrennungszone F1 dick und kurz, und die Denitrifikations-Zone F3 hat ihre größte Ausdehnung.

Die vorliegende Erfindung nutzt hauptsächlich das Phänomen aus, daß der NOx reduzierende Effekt beträchtlich wird, wenn die primäre Verbrennungszone F1 zum Zeitpunkt der Verbrennung der Staubkohle dick und kurz wird. Diese Erscheinung läßt sich qualitativ folgendermaßen erklären: Wenn die Staubkohle in den Ofen auf einer Hochtemperatur-Atmosphäre eingesprüht wird/erfolgt die Zündung zuerst auf der Oberfläche. Da die Staubkohle aufgrund dieser Oberflächenverbrennung erhitzt wird, werden die in der Staubkohle enthaltenen flüchtigen Komponenten separiert und diffundieren in die umliegenden Bereiche, so daß die primäre Verbrennungszone gebildet wird. In dieser primären Verbrennungszone werden aufgrund der in der folgenden Formel (1) angegebenen Reaktion große Mengen von NO gebildet:

N (flüchtige N-Komponenten) + O- ·*■ NO ... (1)

Andererseits tritt von der Mitte der erhitzten Flamme .HC auf, so daß eine Reaktion nach Formel (2) abläuft:

NO + .HC ■*■ ,NX ... (2)

dabei ist .NX entweder .NH oder .CN.

Dieses .NX reduziert NO in der anschließenden Denitrifikations-Zone entsprechend Formel (3):

.NX + NO -»· N₂ ... (3)

Dieses .NX als Reduktionsmittel für NOx führt andererseits jedoch bei Vorhandensein von Sauerstoff zu einem Anstieg von NO:

. NX + 0 -> NO ... (4)

Für eine Verbrennung mit wenig Nox ist es deshalb wesentlich, die flüchtigen Komponenten in der Nähe eines Brenners zu verbrennen und die Mitte der Flamme auf einer

35152ÜÜ

hohen Temperatur und in einem sauerstoffarmen Zustand zu halten. Dieses Verbrennungsverfahren ist für die Verringerung von NOx besonders wirksam, da der Großteil des durch die Verbrennung von Staubkohle gebildeten NOx von der Verbrennung der flüchtigen Komponenten herrührt, und die Bildung von NOx durch die Verbrennung der verkohlten Stoffe gering ist. Bei der Flammenform wirkt sich das so aus, daß die primäre Verbrennungszone dick ist, da die Verbrennung der flüchtigen Komponenten begünstigt wird, Darüberhinaus wird die Diffusion der Luft in den Mitten-. bereich der Flamme verringert. Zusätzlich wird die Flamme in der primären Verbrennungszone kurz, da die Luftmenge insgesamt verringert wird, um die Denitrifikations-Zone im sauerstoffarmen Zustand zu halten.

Die Kenngröße I _ für die Verbrennung mit niedrigem NOx auf Grundlage der oben beschriebenen Beobachtungen wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert.

Als "oxidierende Flamme" wird im folgenden die Zone der Flamme bezeichnet, die sich nahe einem Brenner befindet und eine hohe Leuchtdichte hat. Die Kenngröße I_N_ für den Grad der NO-Reduktion ist folgendermaßen definiert:

— 1 —1
¹NOx ^{= X}1 * ^X2 * ^X3 ... (5)

mit X_-.: Position des Massenmittelpunkts = d /d ·· (6) X_: Abstand zwischen Massenmittelpunkten = α_χ/α_ ... (7)

X₃: Dicke = Ap/Sp (8)

d_: Auslaßdurchmesser des Brenners £„: Umfangslänge

S_F: Fläche (schraffierter Bereich in Fig. 2)

Fig. 3 zeigt die aus den Ergebnissen von Verbrennungstests gewonnenen Kennlinien NOx über I . Nach vorliegender Erfindung werden die Kennlinien im voraus bestimmt, und die Menge des sich bei der Verbrennung ergebenden NOx wird

über die tatsächliche Messung von I geschätzt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 4(a), 4(b) und 5 beschrieben. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die überwachung des Verbrennungszustands weist Bildführungen 11-1, 11-2, ITV-Kameras 12-1, 12-2, Veränderungseinrichtungen für Kanäle 13, einen A/D-Umformer 14, einen Rahmenspeicher 15, einen Prozessor 16 und eine Anzeigeeinheit 17 auf. Die Bildführung 11 ist an einer Schauöffnung des Kessels 1 montiert, so daß die Flammenbilder in der Nähe der Staubkohle-Brenner 2 (2-1, 2-2, 2-3) vermessen werden können. Der Kopfteil der Bildführung 11 wird mit Wasser oder Luft gekühlt, so daß die Bildführung eine Hochtemperatur-Atmosphäre aushalten kann. Vom äußeren Rand der Vorderfläche der Bildführung 11 wird Luft eingestrahlt, um die Ablagerung der Verbrennungsasche der Staubkohle zu verhindern.

Die optischen Bilddaten 100-1, 100-2 der Flamme werden mit den ITV-Kameras 12 (12-1, 12-2) in elektrische Signale umgewandelt und als analoge Bildsignale 101 (101-1, 101-2) zur Kanal-Veränderungseinrichtung 13 gegeben. Diese Einrichtung 13 gibt in Übereinstimmung mit einem vom Prozessor 16 erzeugten Kanal-Auswahlsignal 105 das analoge Bildsignal

102 des bezeichneten Kanals auf den A/D-Umformer 14.

Nach der Umformung des Signals in ein digitales Bildsignal

103 durch den A/D-Umformer 14 werden die bezeichneten Flammen-Bilddaten im Rahmenspeieher 15 gespeichert. Der Prozessor 16 berechnet unter Verwendung dieser Flammen-Bilddaten den durch die Formel (5) gegebenen Kennwert I_N_ und schätzt unter Verwendung der N0x-I_NQ -Kennlinien nach Fig. 3 den sich ergebenden, vom Brenner gebildeten NOx-Wert. Der Verarbeitungsablauf dieses Prozessors 16 ist in Fig. 5 gezeigt.

Nach Fig. 5 werden die folgenden Operationen durchgeführt:

(1) Beim Schritt 200 "Eingabe der Bilddaten" werden die Flammen-Bilddaten des bezeichneten Kanals in den Rahmenspeicher übernommen.

(2) Beim Schritt 201 für die Gewinnung der wesentlichen

Flammenform werden die Koordinaten des Massenmittelpunkts und die Umfangslänge entsprechend der durch die Werte X^, X₂ und X_ gegebenen Abfolge berechnet.

(3) Im I- -Berechnüngsschritt 202 wird eine Berechnung nach Formel (5) durchgeführt.

(4) Beim NO-Schätzschritt 203 wird der I„_ -Wert unter

NOx

Verwendung der im voraus in einer Datentabelle gespeicherten

NOx-I_x.-. -Kennlinien und des Auslaßdurchmessers in den NOx

NOx-Wert überführt.

(5) Im Anzeigeschritt 204 werden die Flammen-Bilddaten des Rahmenspeichers, die Kanalnummer, der NOx-Wert, der ¹NO ~^{Wert un<}^ *^i-^e ^{Werte χ}·ι bis ^xo ^auf äer Anzeigeeinheit 205 dargestellt.

Die oben beschriebenen Operationen (1) bis (5) werden wiederholt, bis alle Kanäle, abgearbeitet sind. Mit diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, den NOx-Wert in jedem Brenner des Kessels zu ermitteln.

Nach dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der bei der Verbrennung der Staubkohle gebildete NOx-Wert in einer Brennereinheit gemessen werden, so daß sich folgende Effekte erzielen lassen:

(1) Es ist möglich, den geeigneten Verbrennungszustand im Brenner zu halten, wie zum Beispiel die Luftverteilung zu den primären und sekundären Verbrennungszonen und die Umwälzintensität beim Einblasen der Luft. (2) Ungleichgewichte des Verbrennungszustands zwischen den Brennern können erfaßt werden.

(3) Die Veränderungen des Verbrennungszustands aufgrund der zeitlichen Veränderungen der Belastung, der Brennstoffeigenschaften, der Ausrüstung und ähnlichem können erfaßt werden.

Im folgenden wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Flamme wird unter dem Gesichtspunkt der unverbrannten

Komponenten in der Asche untersucht. Fig. 1(a) zeigt eine Flamme/ in der die Menge der unverbrannten Komponenten in der Asche sehr gering ist, Fig. 1(b) eine Flamme, in der die Menge sehr hoch ist, und Fig. 1(c) eine Flamme, in der die Menge der unverbrannten Komponenten in der Asche zwischen den Werten nach den Figuren 1(a) und 1(b) liegt.

Die Flamme, d.h. die Verbrennungszone der Staubkohle, läßt sich grob in die primäre Verbrennungszone F1, in der die Verbrennung der flüchtigen Komponenten vorherrscht, und in die sekundäre Verbrennungszone F2 einteilen, in der hauptsächlich die Verbrennung des festen Kohlenstoffgehalts erfolgt. Die Abmessungen und Positionen dieser Zonen sind extrem eng mit der Menge der unverbrannten Komponenten in der Asche verbunden. Es liegen folgende Beziehungen vor:

(a) Die Flamme in der primären Verbrennungszone ist groß,

(b) die Flamme in der primären Verbrennungszone ist klein, und

(c) die Größe der Flamme in der primären Verbrennungszone liegt zwischen (a) und (b).

Fall (a): Die Staubkohle wird zugeführt und geeignet in den in einer Hochtemperatur-Atmosphäre gehaltenen Ofen diffundiert, so daß die O₂-Verteilung um die Staubkohle-Partikel optimal wird, und die Zündung der flüchtigen Komponenten wird beschleunigt. Während die Hochtemperatur-Atmosphäre beibehalten wird, werden die Staubkohle-Partikel schnell verbrannt, und dadurch die unverbrannten Komponenten in der Asche minimiert.

Fall (b): Die Verteilung der Staubkohle ist von der des O₂ getrennt, und da die Verbrennung nur in ihrer Kontaktzone abläuft, verbleiben große Mengen nicht vollständig verbrannter Staubkohle-Partikel als die unverbrannten Komponenten.

Fall (c): Die Sekundärluft ist verwirbelt und zerstreut die Staubkohle in der Nähe der Brennerspitze, um die Verteilung von 0_ zu optimieren und die Verbrennung zu unterstützen. Da sich aufgrund der Verwirbelung im stromabwärtigen Bereichder Staubkohle ein negativer Druck ent-

wickelt, werden die Staubkohle und O₂ miteinander vermischt, und die Verbrennung läuft ab. Die unverbrannten Komponenten in der Asche liegen zwischen Fall (a) und (b).

Auf Grundlage der Erscheinung, daß die Größe der Flamme in der primären Verbrennungszone und die Brennbarkeit am Bereich der Brennerspitze wirkungsvoll sind, um die unverbrannten Komponenten in der Asche zu verringern, wird beispielsweise die Größe I_UBC als der Parameter für die Verringerung der unverbrannten Komponenten in der Asche definiert.

Zusätzlich zu den Werten X₁ und X₂ in den oben genannten Formeln (6) und (7) wird die Primärluft-Menge definiert:

Primärluft-Menge: X ' = A.. ... (9)

Der Reduktionskennwert I_nRp für die unverbrannten Komponenten in der Asche ist unter Verwendung von X_

mit k als Koeffizienten folgendermaßen definiert:

UBC * 1 * 2 ' 3 ... UUj

_2n Darüberhinaus ist es möglich, die folgenden Parameter G₁ ,C zu verwenden, die die oxidierende Flamme kennzeichnen. Bei einem Verfahren zur Bestimmung von G₁ und G₉, die in Fig. 2 X₁ und X₂ repräsentieren, ist folgendes zu berücksichtigen:

(1) G₁ und G₂ können auf den Mittelpunkt der oxidierenden Flamme gesetzt werden.

(2) G₁ und G₂ können auf die Positionen gesetzt werden, an denen X₁ von der Brennerspitze aus der oxidierenden Flamme am nächsten ist.

(3) G₁ und G₂ können auf die Positionen der höchsten ₃_ Temperatur (oder die Positionen der höchsten Leuchtdichte) gesetzt werden.

(4) Die oxidierende Flamme wird aus der Temperaturverteilung bestimmt, und G₁ und G_ können auf ihren Massenmittelpunkt gesetzt werden.

Darüberhinaus kann die Dicke der oxidierenden Flamme als ein weiterer X₃ ¹ repräsentierender Parameter berücksichtigt werden. Alle diese Parameter geben jedoch die

die Position der oxidierenden Flamme von der Brennerspitze aus an, und soweit dies möglich ist, muß der Massenmittelpunkt nicht notwendigerweise verwendet werden. Die Verteilung der Leuchtdichte (oder Temperatur) der oxidierenden Flamme beschreibt eine Niveaulinie, wie in den Figuren 6(a) bis 6(c) gezeigt, und ihre Fläche verändert sich in Übereinstimmung mit einem Grenzwert der Gewinnung der Zone hoher Leuchtdichte. Die Position des Massenmittelpunkts wird durch diese Veränderung jedoch kaum beeinflußt. Unter diesem Gesichtspunkt ist es zweckmäßig, den Massenmittelpunkt als den die oxidierende Flamme repräsentierenden Parameter zu verwenden.

Fig. 6(a) zeigt die Niveaulinien der Leuchtdichte, Fig. 6(b) die Leuchtdichte-Charakteristika entlang des Schnittes % -V in Fig. 6(a) und Fig. 6(c) den Punkt des Massenmittelpunkts in Fig. 6(a).

Der in Fig. 4 gezeigte Prozessor 16 berechnet unter Verwendung der in dem Rahmenspeicher 15 gespeicherten Bilddaten den durch Gleichung (10) definierten Reduktionskennwert I_TTrj/-, für die unverbrannten Komponenten in der Äsche (im Schritt 202 in Fig. 5) und bildet (im Schritt 203 in Fig. 5) entsprechend der Formel (11) unter Verwendung eines Koeffizienten K einen Schätzwert für die unverbrannten Komponenten UBC in der Asche:

UBC = -K . I_UBC ... (11)

Für die Beziehung zwischen I_UBC und UBC kann ein im voraus berechnetes Diagramm verwendet werden. Ist eine Vielzahl von Brennern zu überwachen, nehmen die Koeffizienten k in Formel (10) und K in Formel (11) andere Werte als in dem Fall an, in dem nur ein Brenner verwendet wird.

¹UBC ^{wird im} Schmitt 202 in Fig. 5 entsprechend Formel (10) berechnet, und die unverbrannten Komponenten UBC in der Asche werden im Schritt 203 geschätzt.

Im Schritt 204 werden folgende Werte auf der Anzeigeeinheit dargestellt: die für die !„„-,-Berechnung verwendete Flammenform, die für die Form charakteristischen Parameter

10

ο Γ ι rinn OO I O/J'-.i

d_ und d_x, A₁, Xw X₃, X₃, der I_UBC-Wert, der UBC-Schätzwert und ähnliche.

Die oben beschriebene Verarbeitung wird entweder periodisch oder kontinuierlich wiederholt/ und die unverbrannten Komponenten in der Asche können während des Betriebs des Kessels mit einem hohen Maß an Genauigkeit geschätzt werden. Dabei läßt sich ein Betrieb mit hohem Wirkungsgrad erzielen, und der Verbrennungszustand des Kessels befriedigend überwachen.

Da die Bilddaten in diesem Ausführungsbeispiel Momentanwerte sind, können die Genauigkeit und Stabilität durch Verwendung von Mittelwerten einer Vielzahl von Bildern noch weiter verbessert werden.

Wenn die vorliegende Erfindung auf die Brennerflammen (A) bis (C) der in Fig. 4 gezeigten Stufen angewandt wird, lassen sich die I_UBC~ bzw. UBC-Werte durch die folgenden Formeln (I0¹) und. (11') mit den entsprechenden Indices ausdrücken:

15

^CÜBC (A) ~ ^K (A) ^X1 (A) ^λ2 (A) ^A3 (A)

—1 —1 ^CUBC(B) ^{= k}(B)'^X1 (B)'^X2(B)"^X3(B)

^CUBC(C) ^{= k}(C)*^X1(C)"^X2(C)*^X3(C)

^UBC(A) = ~^K(A)

(B) " ~^K(B) * ¹UBC(B)

^UBC(C) " ~^K(C)

In der Praxis wird die in Fig. 5 dargestellte Verarbeitung für jede der Brennerflammen (A) bis (C) durchgeführt .

35152Od

Fig. 7(a) zeigt ein Beispiel, bei dem der für die !.,„^-Berechnung verwendete Wert X-' durch die Dicke der oxidierenden Flamme, jedoch nicht durch die Primärluft-Menge ausgedrückt wird. In diesem Beispiel ist die Dicke der oxidierenden Flamme durch Formel (12) gegeben:

X₃ ¹ = S/£_H ... (12)

mit S: Fläche der oxidierenden Flamme,

i : Länge der oxidierenden Flamme in axialer Richtung des Brenners.

Als Wert JL, kann in diesem Fall die Länge in axialer

Richtung des Brenners verwendet werden, durch die die Position des Massenmittelpunkts verläuft.

Fig. 7(b) zeigt ein Beispiel, in dem die Dicke der oxidierenden Flamme durch Formel (13) oder (14) gegeben ist:

v' = p/p (its

oder

X₃ ¹ = A₁-^₂ ... (14)

mit SL..: größter Abstand zwischen den oxidierenden Flammen ausgehend von der Brenner-Mittelachse

JL·: geringster Abstand zwischen den oxidierenden · Flammen ausgehend von der Brenner-Mittelachse.

Wie aus den Figuren 7(a) bis 7(c) verständlich, hat als Parameter für die Angabe des Verbrennungsgrades die Dicke der oxidierenden Flamme die gleiche Bedeutung wie die in Fig. 2 gezeigte Primärluft A^, sie ist jedoch weitgehend durch die Drosselung während der Messung oder ähnliches beeinflußt.

Andererseits wird nach Fig. 7(c) die Position der oxidierenden Flamme (X₁) und der Abstand zwischen den oxidierenden Flammen (X₃) nicht aus den Positionen der Massenmittelpunkte bestimmt, sondern die Bestimmung von X₁ erfolgt unter Berücksichtigung des Endes der oxidierenden Flamme, das der Brennerspitze am nächsten ist, während die Bestimmung von X₃ unter Berücksichtigung des Endes der

oxidierenden Flamme erfolgt, das der Brennerachse (Mittellinie) am nächsten ist.

Neben der Auswahl der Merkmalsparameter liegt das Wesen der vorliegenden Erfindung in folgenden Punkten: (1) Dem Grad der Annäherung der Flamme ^{an die} Brennerspitze (X₁);

(2) dem Grad der gegenseitigen Annäherung der Flammen (X₂); und

(3) dem Grad der Verbrennung oder dem Verbrennungszustand (X₃ ¹).

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht in anderen Worten darin, daß alle aus dem Flammenbild in der Nähe des Brenners gewonnenen Parameter als die Schätzparameter für die unverbrannten Komponenten in der Asche I_TTr>i-. verwendet werden können. Darüberhinaus ist es natürlich notwendig, die vier Grundrechenarten in Kombination geeignet anzuwenden, ohne auf die Formeln (10) oder (10¹) festgelegt zu sein, um die Parameter auszuwählen.

Es ist auch einfach möglich, die unverbrannten Komponenten in der Asche unter Anwendung des Konzepts oder eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zu schätzen, indem nicht die Leuchtdichte-Daten verwendet» sondern diese in Temperatur-Daten umgewandelt werden.

Im folgenden wird die Anzeige der Flamme beschrieben.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel für ein im Rahmenspeicher 15 gespeichertes Bildsignal. Die Anzeige erfolgt unter Verwendung dieser Daten, indem die in den Figuren 9(a) und 9(b) dargestellte Verarbeitung durchgeführt wird. Obwohl in Fig. 8 die Leuchtdichte-Daten gezeigt sind, können auch die Temperatur-Daten verwendet werden. In diesem Fall sollte die Leuchtdichte unter Anwendung der Wein¹sehen Eormel in die Temperatur umgewandelt werden.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm der Verarbeitung durch den Prozessor 16. Mit den in den Prozessor 16 übernommenen Bilddaten 104 wird eine Leuchtdichte-Histogramm bestimmt (Schritt 300). Wenn dieses Leuchtdichte-Histrogramm

beispielsweise in zwei Zonen aufgeteilt wird (Schritt 302), wird die Aufteilung beispielsweise unter Verwendung der folgenden Formel (15) durchgeführt, da die Relation zwischen dez Temperatur und der Leuchtdichte durch Index-Funktionen von der Wein¹sehen Formel ausgedrückt werden kann:

R¹ = (1 - e"^a) . (N-1) ... (15)

mit a: Variable (o, 1, ... ), N: Bild-Quantisierungszahl, R¹: aufgeteilter Leuchtdichtepegel.

Alternativ ist es möglich, die Funktion als eine Kurve oder gebrochene Linie zu speichern, wie in Fig. gezeigt. Wenn die Leuchtdichte für die Aufteilung der Gesamtzone in zwei Zonen R|(n-1)/2j ist, beträgt nach diesem Diagramm der tatsächlich aufzuteilende Leuchtdichte-Pegel R(n). Es ist jedoch auch möglich, eine Aufteilung in Intervalle mit äquivalenter Leuchtdichte vorzunehmen.

Auf diese Art wird der Bereich, wie in Fig. 10 gezeigt, in die zwei Zonen eingeteilt. Jede der Zonen wird angezeigt (Schritt 304), wie in Fig. 12 dargestellt. Zur Verbesserung der Sichtbarkeit werden Schraffuren und Farben angewandt (Schritt 303), wodurch die Wirksamkeit der Erfindung weiter erhöht wird.

In dem schematischen Flußdiagramm nach Fig. 9(b) entsprechen zumindest die Schritte bis zur Aufteilung der Verbrennungszone in zwei Zonen den Schritten in Fig. 9(a).

Im folgenden wird die Beziehung zwischen dem Verbrennungszustand der Flamme und jeder Flammenzone untersucht. Für die Fortführung der Verbrennung müssen kontinuierlich Sauerstoff und Brennstoff in geeigneten Mengen zugeführt werden. Wenn einer dieser Bestandteile abnimmt, tritt eine Veränderung im Verbrennungszustand auf, die sich in der Leuchtdichte der Flamme niederschlägt, die die Aktivität der Verbrennung wiedergibt. Die Beziehung zwischen der Leuchtdichte und der Temperatur wurde bereits beschrieben.

Der Vergleich der Standard-Zone als dem im voraus gespeicherten Referenzwert und den aufgeteilten Zonen (Schritt 306) erfolgt unter Verwendung der folgenden Formel (16) . Beispielsweise werden zuerst die Flächen der beiden Zonen bestimmt.

Fläche A₁ der Zone I = ^N"¹ „, * 1 _ H(m)

m=n

Fläche A₀ der Zone H = _v H(m)

m=o

Gesamtfläche A=A. + A_ = const.

mit N: Bild-Quantisierungszahl H(m): Frequenz von R(m) bei der Leuchtdichte

n: Nummer des Teilungspegels R(n).

Das Verhältnis jeder derart bestimmten Fläche zur Gesamtfläche wird unter Anwendung der folgenden Formel (17) bestimmt.

^A1 Flächenverhältnis von Zone I, a.,= χ 1οο (%)

Flächenverhältnis von Zone II, a = χ 100 (%)

«s A^ ⁺«o

Beispielsweise bestimmt sich aus Formel (17) das Verhältnis für jede Zone folgendermaßen:

Wenn die Last in diesem Fall 2/3 der Nennlast ist, erhält man aus Fig. 13 für die Zonen I und II folgende Standard-Flächenverhältnisse a* und cu:

- 28 - .■:-■-

(X₁ = 25 (%) α₂ = 75 (%)

Anschließend wird ein Vergleich durchgeführt (Schritt 306), ob sich b- bzw. b₂ innerhalb der normalen Bereiche befinden.

Abweichung von Zone I, 3- = Abweichung von Zone II, ß₂ = |a_ = b_| J ... (18)

Beispielsweise wird die Abweichung jeder Zone aus der Formel (18) bestimmt und entsprechend der folgenden Formel (19) mit dem Abweichungsbereich bei dieser Last (Fig. 14) verglichen:

O < 3 < ε
0 < ß₂ < z₂

wobei ε., und ε_ die jeweiligen Abweichungsbereiche der Zonen I und II sind.

Wenn die Formel (19) befriedigt wird (Schritt 308), wird die Anzeige "normal" erzeugt, wenn sie nicht befriedigt wird, wird die Anzeige "anormal" erzeugt, so daß der Verbrennungszustand bezüglich der Lastveränderung aus der Flamme hinreichend überwacht werden kann, und die Belastung des Betriebspersonalsdrastisch verringert werden kann.

Darüberhinaus kann durch die Anordnung der Fign. 9(a) und 9(b) der Effekt der Erfindung deutlich gesteigert werden.

Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der überwachung kann durch die Bestimmung der Mittelwerte der Momentan-Bilddaten und durch deren Ausnutzung weiter verbessert werden.

Ah/CG

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Claims

PATENTANWÄLTE „Τ". . : :*..;- ♦ :' STREHL SCHÜBEL-HOPF*:*S*CHULZ WIDENMAYERSTRASSE 17, D-8000 MÜNCHEN 22 HITACHI, LTD. und BABCOCK-HITACHI KABÜSHIKI KAISHA 26. April 1985 Verfahren und Vorrichtung zur überwachung eines Verbrennungszustands PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Überwachung des Verbrennungszustands eines *-■■· Verbrennungsofens, in dem ein Brenner Verwendung findet, der Brennstoff-Einspritzdüsen (2-1, 2-2, 2-3) für die Einspritzung eines Gemisches aus einem Staubkohle-Brennstoff und einem Gas oder Wasser sowie Luftdüsen für die Injektion der Luft für die Verbrennung aufweist, die um die Brennstoff-Einspritzdüsen angeordnet sind, gekennzeichnet durch

Vermessen eines Schnittbildes einer Flamme, die konzentrisch» mit der Richtung des vom Brenner eingespritzten Brennstoffes als Mittellinie gebildet ist, und Gewinnung von zwei Zonen einer oxidierenden Flamme als Zonen hoher Leuchtdichte; Berechnen der Formparameter (X₁, Xp, X_; X' ) der beiden

derart gewonnenen Zonen der oxidierenden Flamme;

Berechnen und Schätzen der Menge des gebildeten NOx oder der unverbrannten Komponenten in der Asche unter Verwendung der so berechneten Formparameter; und überwachen des Verbrennungzustands des Ofens entsprechend der berechneten Schätzwerte.

2. Verfahren zur Überwachung des Verbrennungszustands nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Position des Massenmittelpunkts (G1, G2) der oxidierenden Flamme für die Bestimmung der genannten Formparameter der Zonen der oxidierenden Flamme verwendet wird.

3. Verfahren zur überwachung des Verbrennungszustands

nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand (dX) zwischen den Massenmittelpunkten (G1, G2) der beiden auf einer Flammen-Überwachungsebene gebildeten oxidierenden Flammen für die Bestimmung der Formparameter der Zonen der oxidierenden Flamme verwendet wird.

4. Verfahren zur überwachung des Verbrennungszustands nach

einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der ümfangslänge (£„) der oxidierenden Flamme zu deren Fläche (Sp) als ein die Dicke der oxidierenden Flamme angebender Kennwert für die

Bestimmung der Formparameter der Zonen der oxidierenden Flamme verwendet wird.

5. Verfahren zur überwachung des Verbrennungszustands nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß unter Verwendung der Formparameter X₁, X₂ und X_ der Zonen der oxidierenden Flamme ein Kennwert für die Reduktion von NOx nach folgender Formel berechnet wird:

¹NOx ^{= X}1 * ^X2 * ^X3
wobei: X₁ = dz/dB, X₀= dX/dB, X_ = £„/S„_f

mit Z : Abstand der Brennerspitze zur Position des

Massenmittelpunkts der Flammenform B : Brennerdurchmesser

X : Abstand zwischen den Massenmittelpunkten der Flammenformen

JL,: Umfangslänge der Flammenform S„: Fläche der Flammenform.

6. Verfahren zur überwachung des Verbrennungszustands nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß unter Verwendung von X' zusätzlich zu den Formparametern X- und X_ der Zonen der oxidierenden Flamme ein Kennwert für die Reduktion der unverbrannten Komponenten in der Asche I_UBC nach folgender Formel berechnet wird:

—1 — 1

¹UBC ^{= k}'^X1 " ^X2

mit k: Koeffizient

X ': Primärluft-Flußrate.

7. Verfahren zur Überwachung des Verbrennungszustands nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die vom Ofen abgegebenen unverbrannten Komponenten in der Asche aus dem Produkt.des Kennwertes für die Reduktion der unverbrannten Komponenten in der Asche (I und einem vorgegebenen Koeffizienten k geschätzt werden, und daß der Verbrennungszustand mit dem so erhaltenen Schätzwert überwacht wird.

8. Verfahren zur Überwachung des Verbrennungszustands nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis der Fläche (S) der Zone der oxidierenden Flamme zur Länge (A„) dieser Flammenzone in der Brenn-

stoff-Einspritzrichtung statt der Primärluft-Flußrate (X₃ ¹) verwendet wird.

9. Verfahren zur Überwachung des Verbrennungszustands nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis der beiden Abstände zwischen den entferntesten Punkten (A₁) der zwei Zonen der oxidierenden Flamme ausgehend von der Achse der Brennstoffeinspritzung des Brenners und zwischen ihren beiden der Achse am nächsten liegenden Punkten (£, ) statt der Primär luft-

Flußrate (X₃ ¹) verwendet wird.

10. Verfahren zur überwachung des Verbrennungszustands nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Differenz zwischen beiden genannten Abständen (^₁ , Hj) verwendet wird.

11. Verfahren zur Vermessung des Verbrennungsζustands in einem Verbrennungsofen und zur Darstellung und überwachung des Verbrennungszustands, gekennzeichnet durch:

Vermessen eines Flammen-Wurzelbereichs in der Nähe eines Brennerauslasses (2-1, 2-2, 2-3);

Bestimmen eines Leuchtdichte-Histogramms für die gemessenen Leuchtdichte-Daten und Aufteilen einer Flammenzone in eine Zone mit höherer Leuchtdichte und eine Zone mit niedrigerer Leuchtdichte als eine vorgegebene Bezugszone ; und

Darstellen der Form der Flamme auf Grundlage der beiden so aufgeteilten Zonen.

12. Verfahren zur überwachung des Verbrennungszustands

nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß eine dem gemessenen Leuchtdichte-Signal entsprechende Bezugstemperatur im voraus bestimmt wird, und daß die Flammenzone in eine Zone mit einer höheren Temperatur und eine Zone mit einer niedrigeren Temperatur als die genannte Bezugstemperatur aufgeteilt wird.

13. Verfahren zur Überwachung des Verbrennungszustands nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis jeder der aufgeteilten Zonen zur Gesamtfläche berechnet wird, und daß der Verbrennungszustand in Abhängigkeit davon überwacht wird, ob das genannte Verhältnis einen entsprechend einer Last des Verbrennungsofens vorgegebenen zulässigen Wert überschreitet oder nicht.

14. Vorrichtung zur Überwachung des Verbrennungszustands eines Verbrennungsofens mit einem Brenner (1), der Brennstoff-Einspritzdüsen (2-1, 2-2-, 2-3) für die Einspritzung eines Gemisches aus einem Staubkohle-Brennstoff und einem Gas oder Wasser und Luftdüsen für die Injektion der Luft für die Verbrennung aufweist, die um die Brennstoff-Einspritzdüsen angeordnet sind, gekennzeichnet durch

Einrichtungen (11-1, 11-2; 12-1, 12-2) für die Vermessung der Flamme in einem Flammen-Wurzelbereich in der Nähe des Brenners;

Speichereinrichtungen (14, 15) für die Umwandlung der gemessenen Flammendaten in eine digitale Größe und die Speicherung dieser digitalen Größe;

Einrichtungen (16) für die Gewinnung von zwei Zonen einer oxidierenden Flamme als Zonen hoher Leuchtdichte unter Verwendung der aus den Speichereinrichtungen (15) ausgelesenen Daten (104);

Einrichtungen (16) für die Berechnung der Parameter der so gewonnenen Form der oxidierenden Flamme; und

Einrichtungen (16) für die Berechnung und Schätzung eines Kennwerts für die Verringerung von NOx oder von unverbrannten Komponenten in der Asche unter Verwendung der genannten Parameter;

wobei das Schätzergebnis für die überwachung des Verbrennungszustande des Verbrennungsofens verwendet wird.

15. Vorrichtung zur überwachung des Verbrennungszustands nach Anspruch 14/ wobei die Positionen der Massenmittelpunkte (G1, G2) oder der Abstand (dX) zwischen den Massenmittelpunkten der Zonen der oxidierenden Flamme als die genannten Formparameter berechnet werden.

16. Vorrichtung zur überwachung des Verbrennungszustands nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichn et durch eine Einrichtung für die Berechnung und Schätzung

eines Wertes I.,-. nach folgender Formel: NOx

—1 —1
¹NOx ^{= X}1 · ^X2 * ^X3

wobei: X₁ = dz/dB, X₃ = dX/dB, X₃ = ip/Sj,, mit Z : Abstand von der Brennerspitze zur Position

des Massenmittelpunkts der Flammenform B : Brennerdurchmesser

X : Abstand zwischen den Massenmittelpunkten der zwei Flammenformen

£_,: Umfangslänge der Flammenform S„: Fläche der Flammenform.

17. Vorrichtung zur überwachung des Verbrennungszustande nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung für die Berechnung des Kennwertes I_T1_,_ für die Verringerung der unverbrannten Komponenten in Asche nach folgender Formel:

τ = ν χ ν γ '
"¹TIBC * 1 2 3

mit k: vorgegebener Koeffizient X₃': Primärluft-Flußrate.