JP2020537109A - 発電所燃焼設備内における、燃焼プロセスの制御のための装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、燃焼室の壁内において配設された複数の燃焼器１を有する、発電所燃焼設備内における、燃焼プロセスの制御のための装置に関し、前記燃焼器において、燃焼用空気の供給が、この燃焼器１を同心的に囲繞する、１つまたは複数の環状間隙３を介して行われ、且つ、前記燃焼器１が、前記環状間隙３を通って前記燃焼室内へと流動する前記燃焼用空気量の量の調整のための手段を有しており、前記装置が、少なくとも、１つの燃焼器１に供給される燃料量の検出のための手段と、前記環状間隙３を通って流動する燃焼用空気量の決定のための手段とを備える。環状間隙３を通って流動する前記燃焼用空気量の決定のための前記手段は、対応する対体を形成する２つのセンサーロッド１０、１１を備えており、これらセンサーロッドが、環状間隙３．１内において、有利には、この環状間隙の長手方向軸線４に対して横向きに、および、燃焼用空気流の流動方向７において、相前後して且つ互いに平行に配設されており、その際、センサーロッド１０、１１の配設が、前記燃焼用空気流の流動方向７において、第１のセンサーロッド１０の傍らを通り過ぎて流れる燃焼用空気の少なくとも一部が、同様に、前記燃焼用空気流の流動方向７における、第２のセンサーロッド１１も、傍らを通り過ぎて流れるように行われる。前記センサーロッド１０、１１が、電気的に相関関係測定装置１３と接続されており、この相関関係測定装置を用いて、電気的な誘導によって生成される電気的な信号の評価によって、前記燃焼用空気流の前記流動速度ｖが算出され、および、前記環状間隙３．１の横断面積に基づいて、前記環状間隙３．１を通って流動する前記燃焼用空気量が決定される。それに応じて、燃焼用空気量の変化によって、燃焼プロセスは制御される。

Description

本発明は、平行に作用し、燃焼室の壁内において配設されており、且つ、共通のウィンドボックスを介して燃焼用空気が供給される、複数の燃焼器を有する、発電所燃焼設備内における、燃焼プロセスの制御のための装置に関し、その際、個々の燃焼器に、燃焼用空気が、この燃焼器を同心的に囲繞する、１つまたは複数の環状間隙を介して供給される。

発電所燃焼設備内において、大抵の場合、複数の燃焼器は、平行に作用的に、燃焼室の壁内において配設されており、且つ、共通のウィンドボックスを介して燃焼用空気が供給される。有利には、燃焼用空気は、個々の燃焼器に、燃焼器を同心的に囲繞する、１つまたは複数の環状間隙を介して供給される。その際、環状間隙への燃焼用空気の供給部は、この環状間隙を通り且つ引き続いて燃焼室内へと流入する燃焼用空気量を調整するための手段を備えている。
燃焼用空気を、渦巻状に、渦流動として、燃焼器の前で形成する火炎を中心にして旋回して燃焼室内へと導入するために、更に、この環状間隙またはこれら環状間隙内において、場合によっては、それら空気案内装置の姿勢において変化可能な該空気案内装置、例えば案内ベーンが配設されており、その際、燃焼用空気流の流動方向が、これら案内ベーンの姿勢の変化によって、変化可能であることは可能である。
同心的な複数の環状間隙の配設の場合において、環状間隙を通り且つ引き続いて燃焼室内へと流入する燃焼用空気量の調整のための手段と同様に、空気案内装置、例えば案内ベーンも、それぞれの環状間隙内において異なって形成されており、且つ、別個に制御可能である。
１つの燃焼器を中心にしての、同心的な複数の環状間隙の配設によって、燃焼用空気は、主燃焼および後燃焼のために分離されて、即ち流動方向および燃焼用空気量において相違する火炎の異なる燃焼ゾーン内へと相違して、個々の燃焼器の手前の燃焼室内へと導入され得る。燃焼用空気流の渦流動の生成のための案内ベーンと、燃焼用空気量の調整のための手段とは、アクチュエータとして、燃焼プロセスの制御のための制御装置内へと組み込まれ得、従って、この燃焼プロセスが、発電所燃焼設備の、それぞれの個々の燃焼器のために、別個に制御され得る。
発電所燃焼設備内における燃焼プロセスの最適な制御のために、それぞれの個々の燃焼器に、この燃焼器に供給される燃料量の最適な燃焼のために適当な燃焼用空気量を、主燃焼および後燃焼のために供給すること、即ち燃焼の際の燃料−空気比率を制御することは必要であり、このことは、燃焼器に供給される周知の燃料量において、燃焼器を囲繞するそれぞれの環状間隙を通って流動する燃焼用空気量は決定されねばならず且つ場合によっては次いで変化されねばならない、ことを意味する。

１つの燃焼器、または、複数の燃焼器の１つのグループに供給される燃焼用空気量の調整のために、ウィンドボックス内において、燃焼用空気流の調整のための空気案内薄板を、このウィンドボックスの内側に配設し、それによって、ウィンドボックスに総じて供給される燃焼用空気量の分配が、個々の燃焼器または複数の燃焼器のグループに対して調整されることは公知である。このウィンドボックスに総じて供給される燃焼用空気量は、比較的に容易に決定され得る。
この解決策は、しかしながら、発電所燃焼設備内における燃焼プロセスの如何なる最適な制御も可能にしない。

１つの燃焼器に供給される燃焼用空気量の決定のために、燃焼用空気流の速度を測定すること、および、燃焼用空気を案内する通路の横断面積の幾何学的な寸法を介して燃焼用空気量を計算することは公知である。燃焼用空気流の速度の測定のために、従来技術から、この燃焼用空気流内へと装入可能な、同様にピトー管または圧力管とも称される、動圧測定プローブが公知である。
この様式の動圧測定プローブは、しかしながら、発電所燃焼設備内における燃焼器への燃焼用空気供給部の、環状間隙内における燃焼用空気流の速度の測定のために、使用可能ではない。何故ならば、この環状間隙内における燃焼用空気の流動が、強度に乱流状であり、且つ、場合によっては、強度に湾曲された流動線を有する渦を有しており、従って、燃焼用空気流が垂直にこの測定プローブに当たる場合、１つの動圧測定プローブを用いて、燃焼用空気流のただ１つの整向された速度だけが決定され得るからである。
乱流状の流動、および、動圧測定プローブに対する、燃焼用空気流の垂直ではない衝突の際、特に、燃焼用空気流の変化可能な方向の際に、この動圧測定プローブを用いて算出された差圧から、燃焼用空気流の如何なる整向された速度も決定され得ない。環状間隙を通って流動する燃焼用空気量の決定は、これに伴って、この環状間隙内において配設された動圧測定プローブを用いて可能ではない。石炭発電所燃焼設備内における燃焼用空気は、著しい分量において灰微粒子を含んでおり、このことは、動圧測定プローブの迅速な汚染を誘起する。
この解決策は、これに伴って、発電所燃焼設備内における燃焼プロセスの最適な制御のために使用可能ではない。

非特許文献１内において、ウィンドボックス内における、燃焼用空気を燃焼器へと導く環状間隙の手前での、燃焼用空気流の流動方向内における動圧測定プローブの配設が記載されている。動圧測定プローブは、しかしながら、記載されているように、汚染の結果として著しく故障し易い。
同様に、環状間隙の手前のウィンドボックス内における配設においても、従って、規則的な手間暇がかかるメンテナンスサイクル、および、浄化された新鮮空気でもっての動圧測定プローブの規則的な洗浄が、確実な機能のために必要である。従って、実際的な燃焼プロセスが行われること無しに、この記載された配設は、従って大抵の場合、ただ燃焼器配設の計測（Ｅｉｎｍｅｓｓｅｎ）のためにだけ使用される。
この配設は、同様に、発電所燃焼設備内における燃焼プロセスの最適な制御のために使用可能ではない。

特許文献１から、交差相関関係測定方法（Ｋｒｅｕｚｋｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｍｅｓｓｖｅｒｆａｈｒｅｎ）による、共通の燃焼用空気供給部を有する１つの燃焼器配設の、１つの燃焼器、または、複数の燃焼器の１つのグループに、ウィンドボックスを介して供給される燃焼用空気量の決定のためのセンサー装置が公知であり、このセンサー装置において、ウィンドボックスの内側で、それぞれに、このウィンドボックスの流動断面を貫通張架する（ｄｕｒｃｈｓｐａｎｎｅｎｄ）センサー装置は、それぞれに、１つの燃焼器にまたは複数の燃焼器の１つのグループに供給される燃焼用空気量だけ低減された燃焼用空気流がこれらセンサー装置を通って貫通流動する、ように配設されている。
その際、１つのセンサー装置は、燃焼用空気流の流動方向において、相前後して互いに離間されて、且つ、交差するように配設された、ウィンドボックスの横断面を貫通張架する、２つの、個々のセンサーロッドまたはセンサーロッドグループから成っている。
これらセンサーロッドの傍らを飛び去り、燃焼用空気流内において輸送される、電荷された微粒子によって生起される電気的な誘導の結果として、これらセンサーロッドの上で生成される電気的な信号から、相関関係方法を用いて、燃焼用空気流の速度が決定される。燃焼用空気流の速度と、ウィンドボックスの所属する幾何学的形状とに基づいて、それぞれに、ウィンドボックスを通って流動する燃焼用空気量が計算され得る。
個々の燃焼器に供給される燃焼用空気の量は、この装置によって、しかしながら、ただ特別に形成されたウィンドボックスとの関連におけるこれら燃焼器の特別の配設の際にだけ決定され得る。実務のために、この様式のこれら燃焼器の配設、および、ウィンドボックスの形成は、ほとんど意義がない。それに加えて、この解決策は、相互に関連する測定が、誤差伝播（Ｆｅｈｌｅｒｆｏｒｔｐｆｌａｎｚｕｎｇ）によって条件付けられて、著しい測定誤差を有する可能性があることの欠点を有している。
同様にこの解決策も、発電所燃焼設備内における燃焼プロセスの最適な制御のために適していない。

特許文献２から、石炭発電所燃焼設備内における、粉砕された石炭の燃焼の際の、燃料−空気比率の制御のための装置および方法が公知であり、この装置において、燃焼用空気量測定および担持空気量測定は、相関関係方法に従い、空気流内において配設されたセンサーを用いて得られる電気的な信号の評価により行われる。
この目的のために、空気案内する通路内において、空気の流動方向において相前後して、２つのセンサーロッドが配設されており、これらセンサーロッド内において、前記センサーロッドの傍らを通って移動し、空気流内において案内される、電荷された粒子によって生起される電気的な誘導によって電気的な信号が生成され、この電気的な信号が、相関関係測定装置に供給される。
相関関係測定方法を用いて、電荷された粒子が、両方のセンサーロッドの間の間隔の克服（Ｕｅｂｅｒｗｉｎｄｕｎｇ）のために必要である時間が決定される。この時間とこれらセンサーロッドの間隔とから、空気流の流動速度は計算され、および、空気案内する通路の幾何学的形状に基づいて、空気量が計算される。
空気の流動方向において、センサーロッドの手前に、１つの電極と１つのカウンター電極が配設されており、これらが、１２ｋＶと２０ｋＶとの間の電圧を有する高電圧供給源と接続されている。この高電圧供給源と接続された電極は、空気流の少なくとの一部が、この電極からこのカウンター電極へと流れるイオン電流の作用に曝されており、且つ、従って、電気的に影響を及ぼされるように空気流内において配設されている。
それぞれの、個々に、発電所燃焼設備内において配設されている燃焼器の、燃焼プロセスの最適な制御のために、この特許文献２内において記載された装置、および、記載された方法は、使用可能ではない。

発電所燃焼設備内における燃焼プロセスを、静的な特性曲線に基づいて制御することは慣用の実務であり、その際、単に、ウィンドボックスを介して、燃焼空気を供給される全ての燃焼器に供給される燃料量と、これら燃焼器にこのウィンドボックスを介して供給される全燃焼用空気量とだけが、制御量として考慮される。
燃焼プロセスの最適な制御は、従って、可能ではない。

ドイツ連邦共和国実用新案第２００ ２１ ２７１ Ｕ１号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０ ２０１２ ０１４ ２６０ Ａ１号明細書

会社パンフレットＭｅａｓｕｒｉｎｇ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｂｕｒｎｅｒ ａｉｒｆｌｏｗ， Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｌｅｔｉｎ ＩＣＡ−０６ ｄｅｒ Ｆｉｒｍａ Ａｉｒ Ｍｏｎｉｔｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｓａｎｔａ Ｒｏｓａ， ＣＡ ９５４０６

本発明の課題は、発電所燃焼設備内における燃焼プロセスの制御のための装置の提供であり、この装置が、燃焼プロセスの最適な制御を可能にする、即ち、発電所燃焼設備内において配設されている、それぞれの個々の燃焼器の燃焼プロセスの最適な制御を可能にする。

本発明に従い、この課題は、請求項１の特徴を有する、発電所燃焼設備内における、燃焼プロセスの制御のための装置によって解決される。請求項２から８までは、本発明の有利な構成が記載されている。

燃焼室の壁内において配設された複数の燃焼器を有する、発電所燃焼設備内における、燃焼プロセスの制御のための装置は、少なくとも、１つの燃焼器に供給される燃料量の検出のための手段と、前記環状間隙を通って流動する燃焼用空気量の決定のための手段とを備えており、前記燃焼器において、燃焼用空気の供給が、この燃焼器を同心的に囲繞する、１つまたは複数の環状間隙を介して行われ、且つ、前記燃焼器が、前記環状間隙を通って前記燃焼室内へと流動する前記燃焼用空気量の量の調整のための手段を有している。
その際、前記燃焼プロセスの制御のための前記装置は、１つの燃焼器を囲繞する前記環状間隙を通って前記燃焼室内へと流動する前記燃焼用空気量の量の調整のためのそれぞれの手段のために調節信号が生成されそれによってそれぞれの前記環状間隙を通って流動する前記燃焼用空気量が調整されるように、形成されている。
１つの環状間隙を通って流動する前記燃焼用空気量の決定のための手段は、対応する１つの対体を形成する、導電性の材料から成る、少なくとも２つのセンサーロッドを備え、これらセンサーロッドが、前記環状間隙内において、この環状間隙の長手方向軸線に対して横向きに、または、この環状間隙の前記長手方向軸線に対して、角度α、ここで３０°≦α≦９０°、において、および、前記燃焼用空気流の流動方向において相前後して且つ平行に間隔ａを有して互いに離間して配設されており、
その際、対応するセンサーロッドの配設が、前記燃焼用空気流の流動方向において、前記対応する対体の第１のセンサーロッドの傍らを通り過ぎて流れる燃焼用空気の少なくとも一部が、同様に、前記燃焼用空気流の流動方向において、前記対応する対体の第２のセンサーロッドも、傍らを通り過ぎて流れるように行われる。
その際、前記センサーロッドは、長手方向において、環状間隙の曲率に相応して湾曲されており、且つ、この環状間隙を形成する壁部に対して電気的に絶縁されて配設されている。これらセンサーロッドは、即ち環状間隙内においてこれらセンサーロッドの長手方向が、燃焼用空気流の流動方向に対して、ほぼ横向きに、または、３０°と９０°との間の角度において位置するように配設されており、その際、これらセンサーロッドが、有利には、環状間隙を形成する両方の壁部に対して、これらセンサーロッドの長さｌにわたって、同じ間隔を有して、環状間隙内において配設されている。前記センサーロッドは、ｌ＞２０ｍｍ、有利にはｌ＞２００ｍｍの長さｌを有している。
１つの環状間隙を通って流動する燃焼用空気量の決定のための手段は、それに加えて、相関関係測定装置を有しており、この相関関係測定装置と、センサーロッドが電気的に接続されており、その際、この相関関係測定装置を用いて、前記センサーロッドの傍らを飛び去り、前記燃焼用空気流内において輸送される、電荷された微粒子によって生起される電気的な誘導によって、これらセンサーロッドの上で生成される電気的な信号の評価によって、前記センサーロッドの長手方向に対して横向きの、前記燃焼用空気流の前記速度が決定される。
前記センサーロッドが、前記環状間隙の前記長手方向軸線に対して横向きに配設されていない場合に関して、前記環状間隙の前記長手方向軸線の方向における、前記燃焼用空気流の前記流動速度の成分が計算され、且つ、前記環状間隙の前記長手方向軸線の方向における、前記燃焼用空気流の前記流動速度の前記成分を根底において、および、前記環状間隙の横断面積の幾何学的な寸法に基づいて、前記環状間隙を通って流動する前記燃焼用空気量が算出される。
１つの燃焼器を複数の環状間隙が囲繞する場合、上述されているように、それぞれの環状間隙内においてセンサーロッドが配設されており、且つ、電気的に１つの相関関係測定装置と結合されており、従って、それぞれの燃焼器を囲繞する環状間隙を通って流動する燃焼用空気量が算出され得る。
これに伴って、燃焼器を囲繞するこの環状間隙またはこれら環状間隙を通って流動する燃焼用空気量が算出され、且つ、燃焼のために適当な燃焼用空気量に相応して、この環状間隙またはこれら環状間隙を通って燃焼室内へと流動する燃焼用空気量の量の調整のための手段を用いて調整されることによって、燃焼器に供給される燃料量に対して、最適な燃焼のために適当な燃焼用空気量が供給されるされることによって、１つの発電所燃焼設備の１つの燃焼室の壁内において配設された、それぞれの燃焼器のために、燃焼プロセスの最適な制御が可能である。

環状間隙の長手方向軸線の方向における、燃焼用空気流の流動速度の成分のもとで、その成分によって、燃焼用空気流が環状間隙の長手方向軸線の方向において移動する、この燃焼用空気流の流動速度の該成分が理解され、この成分が、即ち、環状間隙を通って、所定の時間単位内における所定の燃焼用空気量の輸送のための標準的な速度である。
発電所燃焼設備内において２０ｍｍと２００ｍｍとの間の幅と１００ｃｍと１５００ｃｍとの間の周囲長さとを備える環状間隙内における、燃焼用空気流の流動の強度な乱流と、場合によっては生成される、この環状間隙内における燃焼用空気流の渦流動とに基づいて、方向および分量において、この環状間隙内における燃焼用空気流の流動速度の極めて異なる成分が生じる。１つの燃焼器に供給される燃焼用空気量の決定に、これら上述された燃焼用空気流の流動速度の極めて異なる成分は関連しない。
この目的のために、単に環状間隙の長手方向軸線の方向における、燃焼用空気流の流動速度の成分、即ち、上述されているように、燃焼用空気が長手方向軸線内において環状間隙を通って輸送される燃焼用空気流の流動速度の当該の成分だけが基準となる。

予想外に、上述されているように、１つの環状間隙内において配設された、対応する１つの対体を形成するセンサーロッドの上で、これらセンサーロッドの傍らを飛び去り、燃焼用空気流内において輸送される、電荷された微粒子によって生起される誘導によって、電気的な信号が生成され、これら信号が、
相関関係測定装置を用いて、しかも、相関する電気的な信号の時間ずれが算出され、対応するセンサーロッドの間隔ａで除されたこの時間ずれが、センサーロッドの長手方向に対して横向きの、環状間隙内における、燃焼用空気流の流動速度の成分のための１つの分量であるように、評価可能であることが見出された。
このことは、実際的な測定装置において、対応するセンサーロッドの間隔ａが環状間隙の幅よりも２〜５倍大きいので、および、電荷された微粒子が、確かに、総じて燃焼用空気流の流動方向において移動するが、この移動が、燃焼用空気流の強度な乱流に基づいて、しかしながら、電荷された微粒子の主として分量および方向における無秩序な移動によって重畳されており、その際、接地電位にある環状間隙の壁部との頻繁の衝突が生じ、このことが、これら微粒子の電気的な放電を結果として招くので、それ故に予想外であった。

燃焼用空気流の渦流動の生成のための空気案内装置の配設の場合に、対応するセンサーロッドを、燃焼用空気流の流動方向において、この空気案内装置の後ろで、環状間隙内において配設することは有利である。

燃焼用空気流の渦流動の生成のための空気案内装置の配設の場合に、この燃焼用空気流の流動方向において、対応する対体の第１のセンサーロッドの傍らを通り過ぎて流れる燃焼用空気の少なくとも一部が、同様に、この燃焼用空気流の流動方向において、対応する対体の第２のセンサーロッドも、傍らを通り過ぎて流れるように、対応する１つの対体を形成する前記センサーロッドを、互いに平行に、位置ずれされて配設することは、更に有利である。
その際、センサーロッドは、同様に燃焼用空気流の渦流動の回転角度の変化の際にも、この燃焼用空気流の流動方向において、対応する対体の第１のセンサーロッドの傍らを通り過ぎて流れる燃焼用空気の少なくとも一部が、同様に、この燃焼用空気流の流動方向において、対応する対体の第２のセンサーロッドも、傍らを通り過ぎて流れることの条件を満たすように、十分に長く寸法設定されているべき、即ち環状間隙の内側の周囲長さの約１／４の長さを擦過するべきである。

有利には、センサーロッドは、直径Ｄ、ここで１ｍｍ≦Ｄ≦２０ｍｍ、を有する円形ロッドとして、または、この環状間隙の幅ｂの方向において、稜部長さｅ、ここで１ｍｍ≦ｅ≦２０ｍｍ、を有する四角形ロッドとして形成されている。その際、実際上は、実際的な条件、即ち、２０ｍｍ≦ｂ≦２００ｍｍの間の、発電所燃焼設備内における、１つの燃焼器への、燃焼用空気の供給のための環状間隙の幅ｂと、１００ｃｍ≦環状間隙の周囲長さ≦１５００ｃｍとの間の、環状間隙の周囲長さとが、前提とされる。
センサーロッドは、その際、一方では、これらセンサーロッドが燃焼用空気流内において揺動しないように安定的に形成されているべきであり、これらセンサーロッドが、他方では、しかしながら同様に、これらセンサーロッドが燃焼用空気流の貫流のための、環状間隙の効果的な断面積を過度に削減する程に大きく寸法設定されていてはならない。

１つまたは複数のセンサーロッド（１０、１１）が、前記センサーロッドの長手方向において、電気的に、および、場合によっては機械的に、セグメント化されて形成されていることは有利であり、その際、１つのセンサーロッドを形成する複数のセグメントが、これらセグメントの長手方向において、互いに面一に並べて配設されている。
１つのセンサーロッドの複数のセグメントが、電気的に一列に接続され、且つ、電気的にセグメント化されたセンサーロッドが、いわば、電気的なユニットとして、相関関係測定装置の１つの入力部と接続されていることは可能である。電気的にセグメント化された１つのセンサーロッドの、それぞれのセグメントが、電気的に、相関関係測定装置の別個の１つの入力部と接続されていることも可能である。

更なる構成において、センサーロッドが、環状間隙を形成する両方の壁部の一方の壁部の上に、この壁部に対して電気的に絶縁されて貼り付けられた、導電性の材料から成るフォイルストリップとして形成されていることは可能である。

環状間隙を通って流動する燃焼用空気量の決定のための手段の、他の有利な構成において、環状間隙内において、対応するセンサーロッドの２つの対体が配設されており、および、それぞれに、１つの相関関係測定装置と電気的に接続されており、その際、対応するセンサーロッドのこれら両方の対体が、長手方向において、この環状間隙の長手方向軸線に対して、異なる角度αにおいて配設されている。
有利には、その際、対応するセンサーロッドの１つの対体は、環状間隙の長手方向軸線に対して横向き、即ち角度α１＝９０°において配設されており、および、対応するセンサーロッドの第２の対体が、環状間隙の長手方向軸線に対して角度α２＝４５°において、しかしながら、この燃焼用空気流の流動方向において、対応する対体の第１のセンサーロッドの傍らを通り過ぎて流れる燃焼用空気の少なくとも一部が、同様に、この燃焼用空気流の流動方向において、対応する対体の第２のセンサーロッドも、傍らを通り過ぎて流れることの条件のもとで、配設されている。
その際、第１の、即ち環状間隙の長手方向軸線に対して角度α１＝９０°において配設された、センサー対体によって生成される信号の評価によって、環状間隙の長手方向軸線の方向における、燃焼用空気流の速度が決定され、それに対して、第２の、即ち環状間隙の長手方向軸線に対して角度α２＝４５°において配設された、センサー対体によって生成される信号の評価によって、環状間隙の長手方向軸線に対して角度α２＝４５°において流動する、燃焼用空気流の成分の速度成分が決定される。
渦角度γが、条件（９０°−α１）＞γ＞（９０°−α２）を満たす場合、両方の速度から、三角測量を用いて、１つの渦流動を有する燃焼用空気の渦角度γは計算され得る。その際、対応するセンサーロッドの１つの対体の角度α１＝９０°と、対応するセンサーロッドの第２の対体の角度α２＝４５°とは、ただ例示的にだけ、有利に挙げられている。そのことが、条件（９０°−α１）＞γ＞（９０°−α２）の履行のために必要である場合、もちろん、対応するセンサーロッドの対体の、長手方向の、同様に他の角度α１およびα２も可能である。
環状間隙内において、それら空気案内ベーンの姿勢において変化可能な空気案内ベーンが配設されている場合に関して、従って、渦角度は決定可能であり、且つ、これら空気案内ベーンの姿勢を介して合目的に調整され得、このことによって、燃焼プロセスが付加的に調整、即ち制御され得る。

本発明の特別な利点は、燃焼用空気流の速度が、直接的および直ぐに、発電所燃焼設備内における１つの燃焼器を囲繞する環状間隙内において決定され、且つ、これに伴って、直接的および直ぐに、発電所燃焼設備内における１つの燃焼器に供給される燃焼用空気量が決定され得ることにある。燃焼用空気流、即ち環状間隙を通って流動する燃焼用空気の量の調整を介して、発電所燃焼設備内における燃焼プロセスは、予め選択された判断基準により最適に制御される。

もちろん、このようにして、燃焼プロセスの調節を、発電所燃焼設備内において実現することは、同様に可能である。

以下で、本発明を、３つの実施例に基づいて詳しく説明する。

環状間隙内において配設されたセンサーロッドの、対応する対体を有する、燃焼器の周囲の環状間隙の部分断面図である。 囲繞する環状間隙と、この環状間隙内において配設された、センサーロッドの対応する対体とを有する、燃焼器の長手方向断面図である。 それぞれに配設されたセンサーロッドの平面内における、囲繞する環状間隙を有する、燃焼器の横方向断面図である。 それぞれに配設されたセンサーロッドの平面内における、囲繞する環状間隙を有する、燃焼器の横方向断面図である。 環状間隙内において、環状間隙の長手方向軸線に対して角度α＝４５°において配設されたセンサーロッドの、対応する１つの対体を有する、燃焼器の周囲の環状間隙の部分断面図である。 環状間隙内において配設されたセンサーロッドの、２つの対応する対体を有する、燃焼器の周囲の環状間隙の部分断面図であり、その際、対応するセンサーロッドのこれら対体が、それぞれに、環状間隙の長手方向軸線に対して、異なる角度αにおいて配設されている。 燃焼器の外側の壁部の上に配設された、対応するセンサーロッドを有する、環状間隙の展開図である。

図１は、燃焼器１を有する、環状間隙３を通って流動する燃焼用空気量の決定のための手段を示しており、この燃焼器が、この燃焼器１の外側の壁部と管状導管２との間で、１つの環状間隙３が形成されているように、同軸に、管状導管２によって囲繞されている。燃焼器１、管状導管２、および、環状間隙３は、共通の同軸の長手方向軸線４を備えている。
環状間隙３内において、燃焼用空気が案内される。管状導管２は、流動速度ｖの増大のための、環状間隙幅ｂの減少を有する狭隘絞り部５を有している。この狭隘絞り部５の領域内において、環状間隙３内に案内ベーン６が配設されており、これら案内ベーンが、狭隘絞り部５の後で同軸の長手方向軸線４の方向に引き続いての環状間隙部分３．１内において、燃焼用空気流の渦流動を生起する。この環状間隙部分３．１は、不変の環状間隙幅ｂを備えている。燃焼用空気流の流動方向を、矢印７が図示している。渦流動の回転方向は、矢印８によって図示されている。
環状間隙部分３．１内における、燃焼器１に供給される燃焼用空気量の決定にとって基準となる、燃焼用空気流の成分は、同軸の長手方向軸線４に対して平行、もしくは、環状間隙部分３．１の横断面に対して直角に整向された、燃焼用空気流の成分である。この成分は、図１内において、矢印９によって図示されている。

環状間隙部分３．１の内側に、２つのセンサーロッド１０および１１が配設されている。これらセンサーロッド１０および１１は、電気的に絶縁されて、それぞれに２つの支持ブラケット１２を用いて燃焼器１の外側の壁部の上に組み付けられている。
これらセンサーロッド１０および１１は、長手方向軸線４に対して横向きに配設されており、且つ、これらセンサーロッドの長手方向において、環状間隙部分３．１の曲率に、これらセンサーロッドが、環状間隙部分３．１を区画する両方の壁部、即ち燃焼器１の外側の壁部と管状導管２の内側面とに対して、これらセンサーロッドの長さにわたってそれぞれに同じ間隔ｃもしくは間隔ｄを備えているように、適合されている。その際、間隔ｃは、燃焼器１の外側の壁部と、センサーロッド１０および１１との間の間隔であり、および、間隔ｄが、管状導管２の内側の壁部と、センサーロッド１０および１１との間の間隔である。これら両方のセンサーロッド１０および１１は、環状間隙部分３．１を区画する壁部に対して、同じに離間されている。
これらセンサーロッド１０および１１は、更に、互いに平行に間隔ａを有して位置するように配設されており、その際、しかしながら、半径方向において相対して旋回されており、且つ、しかも、燃焼用空気流の流動方向７における第２のセンサーロッド１１が、燃焼用空気流の渦流動の回転方向８において、この燃焼用空気流の流動方向７における第１のセンサーロッド１０に対して平行に位置ずれされて配設されているように、旋回されている。図２ａから２ｃまでは、環状間隙部分３．１内における、センサーロッド１０および１１の前記の配設を図示している。これらセンサーロッド１０および１１は、電気的に、相関関係測定装置１３と接続されている。
センサーロッド１０および１１の傍らを飛び去り、燃焼用空気流内において輸送される、電荷された微粒子によって生起される電気的な誘導によって、これらセンサーロッド１０および１１の上で、電気的な信号が生成され、
これら信号が、相関関係測定装置１３を用いて、しかも、相関する電気的な信号の時間ずれが算出され、センサーロッド１０および１１の間隔ａで除されたこの時間ずれが、図１内において図示されたセンサーロッド１０および１１の配設の際の、即ち環状間隙部分３．１の長手方向軸線４の方向における、センサーロッド１０および１１の長手方向に対して横向きの、環状間隙部分３．１内における、燃焼用空気流の流動速度ｖの成分のための１つの分量であるように、評価される。
環状間隙部分３．１の長手方向軸線４の方向における、このようにして決定された燃焼用空気流の流動速度ｖの成分を根底において、この環状間隙部分３．１の横断面積によって、燃焼器１に供給される燃焼用空気量は決定される。同時に、燃焼器１に供給される燃料量の検出のための図示されていない手段によって、この燃焼器１に供給される燃料量は検出
され、且つ、燃焼用空気量の変化を介して、燃焼プロセスが制御される。

環状間隙３を通って流動する燃焼用空気量の決定のための、図３内において示された手段において、対応するセンサーロッド１０および１１は、この環状間隙の長手方向軸線４に対して、α＝４５°の角度で配設されている。環状間隙３と、環状間隙部分３．１内におけるセンサーロッド１０および１１の配設との、その他の全ての特徴は、環状間隙３を通って流動する燃焼用空気量の決定のための、図１内において示された手段の特徴に相応する。
環状間隙３を通って流動する燃焼用空気量の決定のための、図３内において図示された手段によって、図１および２のために説明されているように、相関関係測定装置１３を用いて、長手方向軸線４に対して、α＝４５°の角度で整向された、環状間隙部分３．１内における燃焼用空気流の流動速度ｖの成分が決定される。
環状間隙部分３．１の長手方向軸線４の方向における、この環状間隙部分３．１内における燃焼用空気流の流動速度ｖの成分は、ｓｉｎα、即ちｓｉｎ４５°との、相関関係測定装置１３によって決定された流動速度ｖの成分の乗算によって計算される。環状間隙部分３．１の長手方向軸線４の方向における、この環状間隙部分３．１内における、このようにして計算された燃焼用空気流の流動速度ｖの成分は、次いで、環状間隙部分３．１の横断面積によって、燃焼器１に供給される燃焼用空気量が決定される。

図４ａは、対応するセンサーロッド１０．１および１１．１、並びに、センサーロッド１０．２および１１．２の２つの対体を有する配設を示している。これら対応するセンサーロッド１０．１および１１．１は、これらセンサーロッドの長手方向において、環状間隙部分３．１の長手方向軸線４に対してα１＝４５°の角度で、および、これら対応するセンサーロッド１０．２および１１．２が、これらセンサーロッドの長手方向において、長手方向軸線４に対してα２＝９０°の角度で、燃焼器１の外側の壁部の上に配設されている。対応するセンサーロッド１０．１および１１．１、並びに、センサーロッド１０．２および１１．２の両方の対体は、電気的に、それぞれに、相関関係測定装置１３．１もしくは１３．２と接続されている。
図４ｂは、燃焼器１の外側の壁部の上に配設された、対応するセンサーロッド１０．１および１１．１、並びに、センサーロッド１０．２および１１．２の２つの対体を有する、環状間隙部分３．１の、この部分の展開図を示している。環状間隙部分３．１の長手方向軸線４の方向における、燃焼用空気流の流動速度ｖの成分の決定、および、次いで引き続いての、燃焼器に供給される燃焼用空気量の計算と並んで、この配設によって、渦流動を有する燃焼用空気流の渦角度γが、この渦角度γが条件（９０°−α１）＞γ＞（９０°−α２）を満たす場合に算出され得る。
この目的のために、相関関係測定装置１３．１を用いてのセンサーロッド１０．１および１１．１において生成された電気的な信号の評価によって、燃焼用空気流の流動速度ｖの成分ｖ１が、および、相関関係測定装置１３．２を用いてのセンサーロッド１０．２および１１．２において生成された電気的な信号の評価によって、燃焼用空気流の流動速度ｖの成分ｖ２が決定される。

図４ｂに基づいて、以下で例示的に、渦流動を有する燃焼用空気流の渦角度γの算出が説明される。

流動速度ｖと、この流動速度ｖの成分ｖ１との間で形成される角度βは、この関連に従い、β＝９０°−α１−γとして与えられ、もしくは、α１＝４５°によって、β＝４５°−γとして与えられる。流動速度ｖと、この流動速度ｖの成分ｖ２との間で形成される角度は、この関連に従い、β＝９０°−α２＋γとして与えられ、もしくは、α２＝９０°によって、流動速度ｖとこの流動速度ｖの成分ｖ２との間で形成された角度が、渦角度γと同じであることを結果として生じる。
対応するセンサーロッド１０．１および１１．１と、相関関係測定装置１３．１とによって決定される、流動速度ｖの成分ｖ１は、式：
ｖ１＝ｃｏｓ（４５°−γ）×ｖ、または、ｖ１＝（ｃｏｓ４５°×ｃｏｓγ＋ｓｉｎ４５°×ｓｉｎγ）×ｖ ・・・（１）
によって説明される。
対応するセンサーロッド１０．２および１１．２と、相関関係測定装置１３．２とによって決定される、流動速度ｖの成分ｖ２は、式：
ｖ２＝ｃｏｓγ×ｖ、または、ｃｏｓγ＝ｖ２／ｖ ・・・（２）
によって説明される。
式（１）内への式（２）の組み込みによって、
ｖ１＝（ｃｏｓ４５°＋ｓｉｎ４５°×ｓｉｎγ／ｃｏｓγ）×ｖ２ ・・・（３）
が与えられ、この式（３）の変形によって、
ｖ１／ｖ２＝ｃｏｓ４５°＋ｓｉｎ４５°×ｔａｎγ、もしくは、ｔａｎγ＝（ｖ１／ｖ２−ｃｏｓ４５°）／ｓｉｎ４５°
が与えられる。

渦角度は、これに伴って、燃焼用空気流の流動速度ｖの、決定された両方の成分ｖ１およびｖ２から、式：
γ＝ａｒｃｔａｎ（（ｖ１／ｖ２−ｃｏｓ４５°）／ｓｉｎ４５°）
に従い計算され得る。

１ 燃焼器
２ 管状導管
３ 環状間隙
３．１ 環状間隙、環状間隙部分
４ 長手方向軸線
５ 狭隘絞り部
６ 案内ベーン
７ 矢印、燃焼用空気流の流動方向
８ 矢印、渦流動の回転方向
９ 矢印、長手方向軸線４に対して平行な燃焼用空気流の成分
１０ センサーロッド
１０．１ センサーロッド
１０．２ センサーロッド
１１ センサーロッド
１１．１ センサーロッド
１１．２ センサーロッド
１２ 支持ブラケット
１３ 相関関係測定装置
１３．１ 相関関係測定装置
１３．２ 相関関係測定装置

Claims (8)

1. 燃焼室の壁内において配設された複数の燃焼器（１）を有する、発電所燃焼設備内における、燃焼プロセスの制御のための装置であって、
   前記燃焼器において、燃焼用空気の供給が、この燃焼器（１）を同心的に囲繞する、１つまたは複数の環状間隙（３）を介して行われ、且つ、前記燃焼器（１）が、前記環状間隙（３）を通って前記燃焼室内へと流動する前記燃焼用空気量の量の調整のための手段を有しており、
   前記装置が、少なくとも、１つの燃焼器（１）に供給される燃料量の検出のための手段と、前記環状間隙（３）を通って流動する燃焼用空気量の決定のための手段とを備え、
   前記燃焼プロセスの制御のための前記装置が、
   １つの燃焼器（１）を囲繞する前記環状間隙（３）を通って前記燃焼室内へと流動する前記燃焼用空気量の量の調整のためのそれぞれの手段のために、調節信号が生成され、それによって、それぞれの前記環状間隙（３）を通って流動する前記燃焼用空気量が調整されるように、形成されている様式の上記装置において、
   １つの環状間隙（３、３．１）を通って流動する前記燃焼用空気量の決定のための前記手段が、少なくとも、
   前記環状間隙（３、３．１）内において、この環状間隙（３、３．１）の長手方向軸線（４）に対して横向きに、または、この環状間隙（３、３．１）の前記長手方向軸線（４）に対して、角度α、ここで３０°≦α≦９０、において、および、前記燃焼用空気流の流動方向（７）において相前後して且つ平行に間隔ａを有して互いに離間され、対応する対体を形成する、導電性の材料から成る２つのセンサーロッド（１０、１１）を備えており、
   これらセンサーロッドが、前記環状間隙（３、３．１）を形成する壁部（１、２）に対して電気的に絶縁されて配設されており、
   前記センサーロッド（１０、１１）が、これらセンサーロッドの形状において、前記環状間隙（３、３．１）の曲率に適合されており、且つ、ｌ＞２０ｍｍ、有利にはｌ＞２００ｍｍの長さｌを有しており、および、
   前記センサーロッド（１０、１１）が、電気的に相関関係測定装置（１３）と接続されており、
   この相関関係測定装置を用いて、
   前記センサーロッド（１０、１１）の傍らを飛び去り、前記燃焼用空気流内において輸送される、電荷された微粒子によって生起される電気的な誘導によって、これらセンサーロッド（１０、１１）の上で生成される電気的な信号の評価によって、
   前記センサーロッド（１０、１１）の長手方向に対して直交する、前記燃焼用空気流の前記流動速度（ｖ）が決定され、
   前記センサーロッド（１０、１１）が、前記環状間隙（３、３．１）の前記長手方向軸線（４）に対して横向きに配設されていない場合に関して、
   前記環状間隙（３、３．１）の前記長手方向軸線（４）の方向における、前記燃焼用空気流の前記流動速度（ｖ）の成分（ｖ２）が計算され、且つ、
   前記環状間隙（３、３．１）の前記長手方向軸線（４）の方向における、前記燃焼用空気流の前記流動速度（ｖ）の前記成分（ｖ２）を根底において、および、前記環状間隙（３、３．１）の横断面積の幾何学的な寸法に基づいて、
   前記環状間隙（３、３．１）を通って流動する前記燃焼用空気量が決定される、
   ことを特徴とする装置。
2. 対応する１つの対体を形成する前記センサーロッド（１０、１１）は、
   それぞれに同じ、それぞれのセンサーロッド（１０、１１）の長さにわたって一定の、間隔ｃ、ｄを有して、前記環状間隙（３、３．１）を形成する両方の壁部（１、２）に対して離間されて、この環状間隙（３、３．１）内において配設されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記燃焼用空気流の渦流動の生成のための空気案内装置（６）の配設の場合に、
   前記センサーロッド（１０、１１）は、前記燃焼用空気流の流動方向（７）において、この空気案内装置（６）の後ろで、前記環状間隙（３、３．１）内において配設されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記燃焼用空気流の流動方向（７）において、前記対応する対体の第１のセンサーロッド（１０）の傍らを通り過ぎて流れる燃焼用空気の少なくとも一部が、同様に、前記燃焼用空気流の流動方向（７）において、前記対応する対体の第２のセンサーロッド（１１）も、傍らを通り過ぎて流れるように、
   前記対応する１つの対体を形成する前記センサーロッド（１０、１１）は、互いに平行に、位置ずれされて配設されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記環状間隙（３、３．１）内において、対応するセンサーロッド（１０．１、１１．１；１０．２、１１．２）の２つの対体が配設されており、
   対応するセンサーロッド（１０．１、１１．１；１０．２、１１．２）のこれら両方の対体が、この環状間隙（３、３．１）の前記長手方向軸線（４）に対して、異なる角度αにおいて配設されている、
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の装置。
6. 前記センサーロッド（１０、１１）は、直径Ｄ、ここで１ｍｍ≦Ｄ≦２０ｍｍ、を有する円形ロッドとして、または、この環状間隙の幅ｂの方向において、稜部長さｅ、ここで１ｍｍ≦ｅ≦２０ｍｍ、を有する四角形ロッドとして形成されている、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の装置。
7. 前記センサーロッド（１０、１１）は、前記環状間隙（３、３．１）を形成する両方の前記壁部（１、２）の一方の壁部の上に、この環状間隙（３、３．１）の内側でこの壁部（１、２）に対して絶縁されて貼り付けられた、導電性の材料から成るフォイルストリップによって形成されている、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の装置。
8. 前記センサーロッド（１０、１１）は、長手方向において、セグメント化されて形成されており、これらセンサーロッド（１０、１１）のこれらセグメントが、電気的に、直列接続体として互いに接続されており、且つ、
   これらセンサーロッド（１０、１１）のこれら直列接続体が、電気的に、１つの相関関係測定装置（１３）と接続されているか、または、これらセンサーロッド（１０、１１）のこれらセグメントが、電気的に、１つの相関関係測定装置（１３）と接続されている、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の装置。

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