JP3094808B2 - Combustion control method for combustion device - Google Patents

Combustion control method for combustion device

Info

Publication number
JP3094808B2
JP3094808B2 JP06235516A JP23551694A JP3094808B2 JP 3094808 B2 JP3094808 B2 JP 3094808B2 JP 06235516 A JP06235516 A JP 06235516A JP 23551694 A JP23551694 A JP 23551694A JP 3094808 B2 JP3094808 B2 JP 3094808B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
exhaust gas
gas recirculation
component
control method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP06235516A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0894071A (en
Inventor
一成 細目
勝利 木村
和也 戸松
敏治 橘
敏之 大坪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP06235516A priority Critical patent/JP3094808B2/en
Publication of JPH0894071A publication Critical patent/JPH0894071A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3094808B2 publication Critical patent/JP3094808B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ボイラ、工業炉等の各
種燃焼装置に適用される燃焼制御方法に関し、さらに詳
細には、排ガス再循環処理設備を備えた燃焼装置に好適
な燃焼装置の燃焼制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion control method applied to various combustion apparatuses such as a boiler and an industrial furnace, and more particularly, to a combustion apparatus suitable for a combustion apparatus having an exhaust gas recirculation treatment facility. The present invention relates to a combustion control method.

【0002】[0002]

【従来の技術】ボイラ等の燃焼装置において燃料を燃焼
させた場合には、窒素酸化物(NOX)が発生する。窒
素酸化物は、燃料中の窒素成分から生成されるフェール
NOX、あるいは、燃焼用空気中に含まれている窒素が
高温酸化されることにより生成されるサーマルNOX
大別される。これら窒素酸化物は、大気汚染、酸性雨等
の原因となる物質であるため、その排ガス中に含まれる
窒素酸化物濃度に対しては、厳しい規制がかけられてい
る。
When burning a fuel in a combustion apparatus such BACKGROUND ART boiler, nitrogen oxides (NO X) is generated. Nitrogen oxides, fail NO X generated from the nitrogen component in the fuel, or nitrogen contained in the combustion air is divided into a thermal NO X generated by being high-temperature oxidation. Since these nitrogen oxides are substances that cause air pollution, acid rain and the like, strict regulations are imposed on the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas.

【0003】したがって、燃焼に伴う窒素酸化物の生成
を抑制するために様々な窒素酸化物生成抑制方法が提
案、実用化されている。フェールNOX を抑制するため
には、燃料中に含まれる窒素成分を事前脱窒素する方法
が効果的であるが、触媒等の開発を含めて直接および間
接脱硫技術のように確立した技術レベルに達していない
のが現状である。
[0003] Therefore, various methods for suppressing the production of nitrogen oxides have been proposed and put into practical use in order to suppress the production of nitrogen oxides accompanying combustion. In order to control the failure NO X , it is effective to preliminarily denitrify the nitrogen component contained in the fuel. At present, it has not been reached.

【0004】一方、サーマルNOX の抑制方法として
は、燃焼条件の変更、燃焼方法の変更といった燃焼制御
が効果的であることが知られており、燃焼方法の変更技
術の1つに排ガス再循環除去がある。
On the other hand, as a method for suppressing the thermal NO X, change the combustion conditions, it is known that combustion control such as changing a combustion method is effective, the exhaust gas recirculation into one of the modified technique of the combustion process There is removal.

【0005】この排ガス再循環法は、燃焼室に供給され
る燃焼用空気に排ガスを混入させることにより、サーマ
ルNOX の発生を抑制する燃焼制御方法である。一般
に、サーマルNOX の生成を抑制するためには、燃焼温
度を低下させること、酸素濃度を下げることが効果的で
あることが知られている。しかしながら、実際の燃焼に
おいては、酸素濃度を下げると理論燃焼に近づくため燃
焼温度が高くなってしまい、互いに矛盾する燃焼条件で
あるといえる。
[0005] The exhaust gas recirculation method, by mixing the exhaust gas to the combustion air supplied to the combustion chamber, which suppresses combustion control method the generation of thermal NO X. In general, it is known that lowering the combustion temperature and lowering the oxygen concentration are effective in suppressing the generation of thermal NO X. However, in actual combustion, when the oxygen concentration is reduced, the combustion temperature approaches the stoichiometric combustion, so that the combustion temperature becomes high, and it can be said that the combustion conditions are mutually contradictory.

【0006】ところが、排ガス再循環法では、燃焼室に
燃焼用空気と共に供給される排ガス温度は、通常200
℃〜300℃であり、燃焼温度と比較すれば低いので、
燃焼時に燃焼室内に発生する熱を吸収し、燃焼に伴う燃
焼室内の温度上昇を抑制することができる。また、排ガ
スは、N2 、CO2 、H2 O等を主成分とする完全燃焼
ガスであるから、再度、燃焼室に供給されても燃焼する
ことはなく、燃焼に伴う反応熱(発熱)も発生しない。
さらに、燃焼用空気には酸素成分をほとんど含まない排
ガスが含まれているので、排ガス再循環法によらない燃
焼用空気と比較して、燃焼室に供給される燃焼用空気の
酸素濃度が低減される。
However, in the exhaust gas recirculation method, the temperature of the exhaust gas supplied to the combustion chamber together with the combustion air is usually 200.
℃ ~ 300 ℃, compared with the combustion temperature is low,
The heat generated in the combustion chamber at the time of combustion can be absorbed, and the temperature rise in the combustion chamber due to the combustion can be suppressed. Further, since the exhaust gas is a complete combustion gas containing N 2 , CO 2 , H 2 O, etc. as a main component, it does not burn even if it is supplied to the combustion chamber again, and the heat of reaction (heat generation) accompanying the combustion does not occur. Also does not occur.
Furthermore, since the combustion air contains exhaust gas containing almost no oxygen components, the oxygen concentration of the combustion air supplied to the combustion chamber is reduced compared to combustion air that does not use the exhaust gas recirculation method. Is done.

【0007】以下、排ガス再循環法を適用するための構
成を備えた燃焼装置B4の概略構成を示した図16を参
照して従来例に係る燃焼制御方法について説明する。燃
焼用燃料は、図示しない燃料タンクからバーナ80に供
給され、バーナ80から燃焼室81内に向けて燃焼用燃
料が粉霧される。一方、燃焼用空気は、燃焼用空気ファ
ン82によって燃焼用空気ダクト83を通って風箱84
に送風され、バーナ80の後方から燃焼室81内に供給
される。このとき、燃焼室81内に供給される燃焼用空
気には、燃焼室内から排気ダクト85を通って煙突に排
出された排ガスの一部が混入されている。
Hereinafter, a conventional combustion control method will be described with reference to FIG. 16 showing a schematic configuration of a combustion apparatus B4 having a configuration for applying the exhaust gas recirculation method. The fuel for combustion is supplied to the burner 80 from a fuel tank (not shown), and the fuel for combustion is atomized from the burner 80 into the combustion chamber 81. On the other hand, the combustion air is passed through a combustion air duct 83 by a combustion air fan 82 and a wind box 84.
And is supplied into the combustion chamber 81 from behind the burner 80. At this time, a part of the exhaust gas discharged from the combustion chamber into the chimney through the exhaust duct 85 is mixed into the combustion air supplied into the combustion chamber 81.

【0008】すなわち、排気ダクト85には、分岐排気
ダクト86が形成されており、この分岐排気ダクト86
は、排ガス循環ファン87に接続されている。したがっ
て、排ガスの一部は分岐排気ダクト86側に吸引され
る。そして、排ガス循環ファン87と燃焼用空気ダクト
83とは、循環排気ダクト88によって接続されている
ので、分岐排気ダクト86に吸引された排ガスは、燃焼
用空気ダクト83の上流側に供給されるのである。
That is, a branch exhaust duct 86 is formed in the exhaust duct 85.
Are connected to an exhaust gas circulation fan 87. Therefore, a part of the exhaust gas is sucked to the branch exhaust duct 86 side. Since the exhaust gas circulation fan 87 and the combustion air duct 83 are connected by the circulation exhaust duct 88, the exhaust gas sucked into the branch exhaust duct 86 is supplied to the upstream side of the combustion air duct 83. is there.

【0009】そして、循環排気ダクト88には、排ガス
の再循環量(混合量)を調整する排ガス再循環量調整ダ
ンパ89が配設されており、この排ガス再循環量調整ダ
ンパ89の開度は、経験値に基づくフィードフォワード
制御によって所定開度に固定されている。
The circulation exhaust duct 88 is provided with an exhaust gas recirculation amount adjustment damper 89 for adjusting the exhaust gas recirculation amount (mixing amount). The opening is fixed to a predetermined value by feedforward control based on experience values.

【0010】したがって、燃焼用空気に混入される排ガ
スの割合は一定であり、燃焼室81内における燃焼状態
を考慮して排ガス再循環量調整ダンパ89の開度を調整
するフィードバック制御は行われていない。
Therefore, the ratio of the exhaust gas mixed into the combustion air is constant, and feedback control for adjusting the opening of the exhaust gas recirculation amount adjusting damper 89 in consideration of the combustion state in the combustion chamber 81 is performed. Absent.

【0011】ここで、排ガス再循環率と排ガス中に含ま
れるNOX 濃度の関係について図15に示すグラフを参
照して説明する。このグラフは、最大燃焼量28.5M
J/hのA重油焚きボイラにおいて、燃焼量1.8MJ
/h時における測定結果を示しており、縦軸はO2 4%
換算NOX 濃度を示しており、横軸は排ガス再循環率を
示している。
[0011] Here will be described with reference to the graph shown in FIG. 15 the relationship of the NO X concentration in the exhaust gas recirculation rate and the exhaust gas. This graph shows that the maximum combustion amount is 28.5M
In a J / h A-fuel oil boiler, the combustion amount is 1.8 MJ
/ H shows the measurement results, and the vertical axis shows O 2 4%
The converted NO X concentration is shown, and the horizontal axis shows the exhaust gas recirculation rate.

【0012】排ガス再循環率とO2 4%換算NOX 濃度
は、排ガス再循環率を高くすると、O2 4%換算NOX
濃度が低くなる反比例の関係にあり、NOX 濃度を低減
するためには排ガス再循環率を高くすればよいことが分
かる。しかしながら、排ガス再循環率を高くすること
は、供給される燃焼用空気中の酸素濃度が低下すること
を意味しており、極端に酸素濃度が低下した場合には、
火炎の吹き消え、リフト、振動燃焼等の燃焼不良が発生
してしまう。
The exhaust gas recirculation rate and the O 2 4% -converted NO X concentration are determined by increasing the O 2 4% -converted NO X
Concentration is inversely proportional to decreases, it can be seen that it is sufficient high exhaust gas recirculation rate to reduce the NO X concentration. However, increasing the exhaust gas recirculation rate means that the oxygen concentration in the supplied combustion air decreases, and when the oxygen concentration decreases extremely,
Flame blows out, and poor combustion such as lift and vibration combustion occurs.

【0013】したがって、上記のように排ガス再循環量
調整ダンパ89の開度がフィードフォワード制御されて
いる場合には、外乱等による燃焼条件の変化を考慮し
て、20〜30%程度の排ガス再循環率によって、排ガ
ス再循環法を用いた燃焼制御方法が実施されていた。
Therefore, when the opening of the exhaust gas recirculation amount adjusting damper 89 is feedforward controlled as described above, the exhaust gas recirculation amount of about 20 to 30% is considered in consideration of a change in combustion conditions due to disturbance or the like. Depending on the circulation rate, a combustion control method using an exhaust gas recirculation method has been implemented.

【0014】なお、排ガス再循環率とは、燃焼用空気量
[Nm3 /h]に対する排ガス再循環量[Nm3 /h]
の比であり、次の式によって得られる。 排ガス再循環率=排ガス再循環量/燃焼用空気量 さらに、O2 4%換算NOX 濃度[ppm]は、測定条
件にばらつきのある測定NOX 濃度[ppm]を基準化
して比較検討を容易化するために用いられる指標であ
り、以下に示す式において、換算O2 =4とした場合に
得られる換算NO X 濃度である。ここに、燃料が液体の
場合には、O2 4%換算NOX 濃度が換算NOX 濃度と
して用いられ、燃料が気体の場合には、O2 0%換算N
X 濃度、あるいは、O2 6%換算NOX 濃度が換算N
X 濃度として用いられる。 換算NOX =(21−換算O2 )/(21−排ガス
2 )×測定NOX
The exhaust gas recirculation rate is the amount of combustion air.
[NmThree/ H] [NmThree/ H]
And is obtained by the following equation: Exhaust gas recirculation rate = Exhaust gas recirculation amount / Combustion air amountTwo4% conversion NOXThe concentration [ppm]
Measurement NO with variationXStandardize concentration [ppm]
This is an indicator used to facilitate comparison
In the following equation,Two= 4
Conversion NO obtained XConcentration. Where the fuel is liquid
In that case, OTwo4% conversion NOXConcentration is NOXConcentration and
If the fuel is gaseous, OTwo0% conversion N
OXConcentration or OTwo6% conversion NOXConcentration is converted N
OXUsed as concentration. Conversion NOX= (21-OTwo) / (21-exhaust gas
OTwo) × Measurement NOX

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フィードフォワード制御により排ガス再循環率を決定す
る、排ガス再循環法を用いた燃焼制御方法では、現実の
燃焼状態に最適な排ガス再循環率を決定することができ
ず、その結果、窒素酸化物の発生を最大限抑止すること
ができないという問題があった。
However, in the conventional combustion control method using the exhaust gas recirculation method, which determines the exhaust gas recirculation rate by feedforward control, the optimum exhaust gas recirculation rate for the actual combustion state is determined. As a result, there was a problem that generation of nitrogen oxides could not be suppressed to the maximum.

【0016】すなわち、フィードフォワード制御による
場合には、現実の燃焼状態を検出していないので、例え
ば、外気温度変化にともなう燃焼用空気の絶対体積変
化、排気ダクト85から煙突にかけての通風量の変化に
伴う排ガス再循環率の変動を考慮しなければならない。
That is, in the case of the feedforward control, since the actual combustion state is not detected, for example, a change in the absolute volume of the combustion air due to a change in the outside air temperature, a change in the ventilation amount from the exhaust duct 85 to the chimney. The fluctuation of the exhaust gas recirculation rate due to the above must be considered.

【0017】したがって、排ガス再循環率を決定するに
際しても安全マージンをとる必要があり、排ガス再循環
率が低めに設定される傾向にある。かかる排ガス再循環
率の下では、二段燃焼法等といった他の燃焼制御方法を
組み合わせた場合であっても十分な窒素酸化物の削減は
期待できない。
Therefore, it is necessary to take a safety margin when determining the exhaust gas recirculation rate, and the exhaust gas recirculation rate tends to be set lower. Under such an exhaust gas recirculation rate, a sufficient reduction of nitrogen oxides cannot be expected even when other combustion control methods such as a two-stage combustion method are combined.

【0018】このように、窒素酸化物を抑制する方法と
して極めて有効な排ガス再循環法において排ガス再循環
率を限界まで高くすることができないのは、燃焼室81
内における燃焼状態を直接検出することができなかった
ことに起因する。
As described above, in the exhaust gas recirculation method, which is extremely effective as a method for suppressing nitrogen oxides, the exhaust gas recirculation rate cannot be increased to the limit because the combustion chamber 81
This is because it was not possible to directly detect the combustion state in the inside.

【0019】ここに、連続燃焼式の燃焼装置に関する制
御装置ではないが、内燃機関において燃焼状態を直接検
出することにより、EGRバルブの開閉制御を行う内燃
機関のEGR制御装置が特開平2−298657号公報
に開示されている。
Here, although not a control device for a continuous combustion type combustion device, an EGR control device for an internal combustion engine that directly controls the opening and closing of an EGR valve by directly detecting a combustion state in the internal combustion engine is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-298657. No. 6,086,045.

【0020】この制御装置は、燃焼室に光ファイバの先
端が配設されており、燃焼室内の燃焼光は光ファイバを
伝達媒体として光−電変換素子に導かれ、電気信号に変
換される構成を備えている。したがって、この思想を燃
焼装置に用いれば燃焼状態を直接検出することが可能と
なり、排ガス再循環法を有効に活用することができるよ
うに思われる。
In this control device, a tip of an optical fiber is provided in a combustion chamber, and combustion light in the combustion chamber is guided to a photoelectric conversion element using the optical fiber as a transmission medium, and is converted into an electric signal. It has. Therefore, if this concept is applied to a combustion apparatus, it is possible to directly detect the combustion state, and it seems that the exhaust gas recirculation method can be effectively used.

【0021】しかしながら、燃焼(爆発)の都度、燃焼
が途切れる単発燃焼式の内燃機関と、燃焼が途切れるこ
とのない連続燃焼式の燃焼装置とでは、燃焼メカニズム
が異なるため、単に転用するだけでは実用化することが
できない。すなわち、公報記載の制御装置には、燃焼火
炎の乱流状態を検出、解析するための手段が備えられて
いないので、単に爆発に伴う発光強度を検出することは
できても、燃焼条件の変化に伴う燃焼火炎の乱流状態を
検出することはできない。
However, the combustion mechanism is different between a single combustion type internal combustion engine in which combustion is interrupted each time combustion (explosion) occurs and a continuous combustion type combustion apparatus in which combustion is not interrupted. Can not be converted. That is, the control device described in the publication does not include a means for detecting and analyzing the turbulent state of the combustion flame, so that even if it is possible to simply detect the luminous intensity due to the explosion, it is not possible to change the combustion condition. Cannot detect the turbulent state of the combustion flame associated with the turbulence.

【0022】また、公報記載の制御装置は、ある発光強
度を境界値としてEGRバルブのON、OFF制御を実
行しているに過ぎず、排ガス再循環率の適正化を図るも
のでないので、窒素酸化物を有効に抑制することはでき
ない。さらに、燃焼炉内の輻射熱等といった外乱に対す
る補正手段が備えられておらず、結果として安全マージ
ンをとった排ガス再循環率の下でしか適用することがで
きない。
Further, the control device described in the publication merely executes ON / OFF control of the EGR valve with a certain light emission intensity as a boundary value, and does not aim at optimizing the exhaust gas recirculation rate. Things cannot be effectively suppressed. Further, there is no means for correcting disturbances such as radiant heat in the combustion furnace, and as a result, it can be applied only under an exhaust gas recirculation rate with a safety margin.

【0023】本発明は、前記従来の問題点を解消するた
めになされたものであり、燃焼火炎の乱流状態(燃焼状
態)を直接検出することによって、検出された乱流状態
に最適な排ガス再循環率を実現し、燃料の燃焼に伴い発
生する窒素酸化物濃度の低減化を図ることを目的とす
る。また、最適な排ガス再循環率を実行するに際して、
不完全燃焼により一酸化炭素が発生することのない燃焼
装置の燃焼制御方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. By directly detecting a turbulent state (combustion state) of a combustion flame, an exhaust gas optimal for the detected turbulent state is provided. It is an object of the present invention to realize a recirculation rate and reduce the concentration of nitrogen oxides generated by fuel combustion. Also, when executing the optimal exhaust gas recirculation rate,
An object of the present invention is to provide a combustion control method for a combustion device in which carbon monoxide is not generated by incomplete combustion.

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】請 求項の発明に係る燃
焼装置の燃焼制御方法は、燃焼室から排出された排ガス
の一部を燃焼用空気と共に再び燃焼室内に供給する排ガ
ス再循環システムを有する燃焼装置の燃焼制御方法にお
いて、乱流状態検出手段によって前記燃焼室内における
燃焼火炎の乱流状態を検出し、前記乱流状態検出手段に
よって検出された乱流状態データから火炎光の振動成分
と火炎の発光強度代表成分とをそれぞれ抽出する第
程と、第過程において抽出された前記振動成分に対し
て、全周波数領域における強度積分値を算出する周波数
解析処理と、前記発光強度代表成分が前記振動成分に及
ぼす影響を除去するための影響除去処理とを組み合わせ
て施すことにより第1振動パワーを求める第過程と、
過程において得られた第1振動パワーと、所定の乱
流状態を実現するために予め演算された第2振動パワー
とを比較し、前記第1振動パワーを前記第2振動パワー
と一致させるため排気ガス再循環量を決定する第過程
と、第過程において決定された排ガス再循環量に基づ
いて排ガス再循環量調整弁を調整し、燃焼用空気に混入
させる排ガス量を調整する第過程とを構成として備え
ている。
Means for Solving the Problems]請 combustion control method for Motomeko combustion apparatus according to one aspect of the present invention, an exhaust gas recirculation system for supplying a part of the discharged flue gas again the combustion chamber with combustion air from the combustion chamber A turbulence state detecting means for detecting a turbulent state of the combustion flame in the combustion chamber, and a turbulent state of the flame light from the turbulent state data detected by the turbulent state detecting means. A first step of extracting a light emission intensity representative component of the flame and a flame, a frequency analysis process of calculating an intensity integrated value in an entire frequency region with respect to the vibration component extracted in the first step , A second step of obtaining a first vibration power by performing in combination with an influence removing process for removing an influence of the component on the vibration component;
A first oscillation power obtained in the second step, comparing the pre-computed second vibrating power to achieve a predetermined turbulent state, thereby the first oscillation power coincides with the second vibration power Therefore, the third step of determining the amount of exhaust gas recirculation, and the third step of adjusting the exhaust gas recirculation amount adjusting valve based on the amount of exhaust gas recirculation determined in the third step to adjust the amount of exhaust gas mixed into the combustion air. And four processes as a configuration.

【0026】ここで、前記第過程は、前記振動成分を
前記発光強度代表成分で除算する前記影響除去処理を施
し、前記影響除去処理が施された振動成分に対して前記
周波数解析処理を施すことによって前記第1振動パワー
を求める過程であってもよい。また、前記第過程は、
前記振動成分に前記周波数解析処理を施し、前記周波数
解析処理が施された振動成分を前記発光強度代表成分で
除算する前記影響除去処理を施すことによって第1振動
パワーを求める過程であってもよい。
Here, in the second step , the influence removing process of dividing the vibration component by the light emission intensity representative component is performed, and the frequency analysis process is performed on the vibration component subjected to the influence removing process. Thus, the first vibration power may be obtained. In addition, the second step includes:
A process of obtaining the first vibration power by performing the frequency analysis process on the vibration component, and performing the influence removal process of dividing the vibration component subjected to the frequency analysis process by the emission intensity representative component. .

【0027】また、前記乱流状態検出手段は、火炎光の
乱流状態を電気信号に変換して乱流状態データとして出
力する光センサであることが望ましく、あるいは、前記
乱流状態検出手段は、火炎光の乱流状態を電気信号に変
換して乱流状態データとして出力するイオン電流センサ
であることが好ましい。
Preferably, the turbulence state detecting means is an optical sensor which converts the turbulence state of the flame light into an electric signal and outputs it as turbulence state data. Preferably, the ion current sensor converts the turbulent state of the flame light into an electric signal and outputs it as turbulent state data.

【0028】[0028]

【0029】[0029]

【作用】請 求項に記載された構成を備える燃焼装置の
燃焼制御方法では、第過程において、乱流状態検出手
段によって燃焼室内における燃焼火炎の乱流状態を検出
し、乱流状態検出手段によって検出した乱流状態データ
から火炎光の振動成分と、火炎の発光強度代表成分とを
抽出する。ここで、乱流状態検出手段として光センサが
用いられている場合には、火炎光の乱流状態が光センサ
によって検出され、その乱流状態に対応した電流に置換
され、出力される。また、乱流状態検出手段としてイオ
ン電流センサが用いられている場合には、火炎光の乱流
状態がイオン電流センサによって検出され、その乱流状
態に対応した電流が出力される。
[Action] In the combustion control method of the combustion apparatus provided with the configuration described in Motomeko 1, in a first step, detecting a turbulent state of the combustion flame in the combustion chamber due to the turbulent flow state detecting means, turbulent state detection A vibration component of the flame light and a representative component of the luminous intensity of the flame are extracted from the turbulence state data detected by the means. Here, when an optical sensor is used as the turbulent state detecting means, the turbulent state of the flame light is detected by the optical sensor, and the turbulent state is replaced with a current corresponding to the turbulent state and output. If an ion current sensor is used as the turbulence state detecting means, the turbulence state of the flame light is detected by the ion current sensor, and a current corresponding to the turbulence state is output.

【0030】続く第過程においては、第過程におい
て抽出された各成分のうち、振動成分に対して、全周波
数領域における強度積分値を算出する周波数解析処理
と、発光強度代表成分が振動成分に及ぼす影響を除去す
るための影響除去処理とを組み合わせて施し、第1振動
パワーを求める。
In the following second step , of the components extracted in the first step, a frequency analysis process for calculating an integrated value of the intensity in the entire frequency range for the vibration component, The first vibration power is obtained by performing a combination with an effect removing process for removing the effect on the vibration.

【0031】次に、第過程においては、第過程にお
いて得た第1振動パワーと所定の乱流状態を実現するた
めに予め演算された第2振動パワーとを比較し、第1振
動パワーを第2振動パワーと一致させる排ガス再循環量
を決定する。
Next, in the third step, comparing the pre-computed second vibrating power to achieve a first oscillation power and predetermined turbulent obtained in the second step, the first vibrating power Is determined to be equal to the second vibration power.

【0032】そして、第過程においては、第過程に
おいて決定された排ガス再循環量に基づいて排ガス再循
環量調整弁を調整し、燃焼用空気に混入させる排ガス量
を決定する。
In the fourth step , the exhaust gas recirculation amount adjusting valve is adjusted based on the exhaust gas recirculation amount determined in the third step to determine the amount of exhaust gas to be mixed into the combustion air.

【0033】ここで、請求項に記載された構成を備え
る燃焼装置の燃焼制御方法では、第過程において、先
ず、振動成分を発光強度代表成分で除算する影響除去処
理を第過程において抽出された振動成分に施し、影響
除去処理が施された振動成分に対して前記周波数解析処
理を施すことによって第1振動パワーを求める。
[0033] Here extraction, the combustion control method of the combustion apparatus provided with the configuration described in claim 2, in the second step, first, the effect removal processing for dividing the vibration component in the emission intensity representative components in the first step The first vibration power is obtained by performing the frequency analysis process on the vibration component subjected to the effect removal process on the subjected vibration component.

【0034】また、請求項に記載された構成を備える
燃焼装置の燃焼制御方法では、第過程において、先
ず、第過程において抽出された振動成分に対して周波
数解析処理を施し、周波数解析処理が施された振動成分
を発光強度代表成分で除算する影響除去処理を施すこと
によって第1振動パワーを求める。
According to a third aspect of the present invention, in the combustion control method for a combustion apparatus having the configuration described above, in the second step , first, the vibration component extracted in the first step is subjected to a frequency analysis process, and the frequency analysis is performed. The first vibration power is obtained by performing an influence removing process of dividing the processed vibration component by the emission intensity representative component.

【0035】[0035]

【実施例】以下、本発明を工場内の暖房装置に対して蒸
気を供給するボイラに適用したいくつかの実施例につい
て図を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Several embodiments in which the present invention is applied to a boiler for supplying steam to a heating device in a factory will be described below with reference to the drawings.

【0036】先ず、第1実施例に係る燃焼装置の燃焼制
御方法が適用されるボイラB1の構成について図1及び
図2を参照して説明する。ボイラB1は、燃焼室11を
内包する本体10と、燃焼室11内の排ガスを煙突(図
示しない)に導く排ガスダクト12と、燃焼用空気を燃
焼室11内に供給する燃焼用空気供給ダクト13と、排
ガスの一部を燃焼用空気供給ダクト13に再循環させる
排ガス再循環ダクト14と、燃料を燃焼室11内に供給
する燃料供給部20とを備えている。
First, the configuration of a boiler B1 to which the combustion control method for a combustion device according to the first embodiment is applied will be described with reference to FIGS. The boiler B1 includes a main body 10 including a combustion chamber 11, an exhaust gas duct 12 for guiding exhaust gas in the combustion chamber 11 to a chimney (not shown), and a combustion air supply duct 13 for supplying combustion air into the combustion chamber 11. An exhaust gas recirculation duct 14 for recirculating a part of the exhaust gas to the combustion air supply duct 13, and a fuel supply unit 20 for supplying fuel into the combustion chamber 11.

【0037】本体10は、横長の略円筒形状に形成され
ており、その内部には燃料と燃焼用空気の混合気が燃焼
される燃焼室11と、熱媒体として機能する水等の液体
を燃焼火炎Fによって熱するための液室15とを備えて
いる。また、燃焼室11と液室15とは、図2のA−A
線断面図に示すように、炉壁16によって区画されてい
る。
The main body 10 is formed in a horizontally long, substantially cylindrical shape, and has a combustion chamber 11 in which a mixture of fuel and combustion air is burned, and a liquid such as water which functions as a heat medium. A liquid chamber 15 for heating by the flame F is provided. Further, the combustion chamber 11 and the liquid chamber 15 are defined by AA in FIG.
As shown in the line sectional view, it is partitioned by the furnace wall 16.

【0038】燃焼室11の右側側壁には、燃焼室11内
に混合気を噴霧し、燃焼させるバーナ17が取り付けら
れており、左側側壁には、排ガスダクト12が連結され
ている。
A burner 17 for spraying and burning the air-fuel mixture into the combustion chamber 11 is attached to a right side wall of the combustion chamber 11, and an exhaust gas duct 12 is connected to a left side wall.

【0039】バーナ17には、燃料供給部20を構成す
るとともに、バーナ17に燃料を供給する燃料供給管2
1と、バーナ17に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供
給ダクト13が接続されている。したがって、燃料と燃
焼用空気が混合した混合気が生成され、この混合気に着
火されることにより、混合気の連続燃焼が生じ、燃焼火
炎Fが発生する。
The burner 17 has a fuel supply section 20 and a fuel supply pipe 2 for supplying fuel to the burner 17.
1 and a combustion air supply duct 13 for supplying combustion air to a burner 17 are connected. Therefore, an air-fuel mixture in which the fuel and the combustion air are mixed is generated, and when the air-fuel mixture is ignited, continuous combustion of the air-fuel mixture occurs, and a combustion flame F is generated.

【0040】また、燃焼室11の左側側面には、のぞき
窓18が形成されており、こののぞき窓18には燃焼火
炎Fの乱流状態を検出するため光ファイバOFを介して
センサアンプ30が接続されている。
A viewing window 18 is formed on the left side surface of the combustion chamber 11, and a sensor amplifier 30 is connected to the viewing window 18 via an optical fiber OF for detecting a turbulent state of the combustion flame F. It is connected.

【0041】液室15は、その上部に若干の空間Sを残
した状態で熱媒体として機能する水等の液体Lによって
満たされており、バーナ17において混合気が燃焼され
る際に発生した燃焼熱は、炉壁16を経て液室15内の
液体Lに伝達される。また、液室15には、図2に示す
ように複数の煙管19が配設されており、燃焼室11内
において燃焼に伴い発生した排ガスは、この煙管19を
通り、排ガスダクト12を経て煙突から大気中へ放出さ
れるので、排ガスの有する熱もまた液室15内の液体L
に伝達される。
The liquid chamber 15 is filled with a liquid L such as water, which functions as a heat medium, with a small space S left above. Heat is transferred to the liquid L in the liquid chamber 15 via the furnace wall 16. As shown in FIG. 2, a plurality of smoke tubes 19 are disposed in the liquid chamber 15, and exhaust gas generated by combustion in the combustion chamber 11 passes through the smoke tube 19, passes through the exhaust gas duct 12, and passes through a chimney. From the exhaust gas to the atmosphere, the heat of the exhaust gas is also transferred to the liquid L in the liquid chamber 15.
Is transmitted to

【0042】この結果、液体Lは加熱されて蒸気とな
り、液室15内の空間Sは、蒸気によって満たされる。
そして、液室15内の空間Sには、図示しないスチーム
配管が接続されているので、空間S内を満たしている蒸
気がスチーム配管を通って、各暖房装置(図示しない)
に供給されることにより、例えば、工場内の室温を上昇
させる。なお、炉壁16には水等の比熱の大きな液体L
が接しているので炉壁16温度は200〜300℃程度
にまでしか上昇しない。また、液室15内の空間Sには
圧力センサPSが配設されており、液室15内の蒸気圧
力の変動が検出されている。
As a result, the liquid L is heated to become a vapor, and the space S in the liquid chamber 15 is filled with the vapor.
Since a steam pipe (not shown) is connected to the space S in the liquid chamber 15, the steam filling the space S passes through the steam pipe and passes through each heating device (not shown).
To increase the room temperature in the factory, for example. Note that a liquid L having a large specific heat, such as water, is placed on the furnace wall 16.
, The temperature of the furnace wall 16 rises only up to about 200 to 300 ° C. Further, a pressure sensor PS is provided in the space S in the liquid chamber 15, and the fluctuation of the vapor pressure in the liquid chamber 15 is detected.

【0043】燃料供給部20は、燃料タンク22、燃料
タンク22内の燃料をバーナ17に圧送する燃料ポンプ
23、燃料タンク22及び燃料ポンプ23をバーナ17
と接続する燃料供給管21、及びバーナ17に供給する
燃料流量を調整する燃料流量調整弁24を備えている。
そして、燃料流量調整弁24は、リンク機構25aを介
して開度調整用の第1コントロールモータ26と連結さ
れている。
The fuel supply unit 20 includes a fuel tank 22, a fuel pump 23 for feeding the fuel in the fuel tank 22 to the burner 17, and a fuel tank 22 and the fuel pump 23.
A fuel supply pipe 21 connected to the burner 17 and a fuel flow control valve 24 for controlling the flow of fuel supplied to the burner 17 are provided.
The fuel flow control valve 24 is connected to a first control motor 26 for adjusting the opening through a link mechanism 25a.

【0044】この第1コントロールモータ26は、入力
信号に応じた角度だけ駆動軸を回動させることが可能な
モータであり、液室15内において発生した蒸気が暖房
装置で消費された際にも、液室15内の蒸気圧力を一定
に保持するように圧力センサPSによって検出された圧
力変動に応じて制御される。また、燃料流量調整弁24
と燃料ポンプ23の間には、燃料流量を検出するための
燃料流量計27が配設されている。
The first control motor 26 is a motor capable of rotating the drive shaft by an angle corresponding to an input signal, and is used even when the steam generated in the liquid chamber 15 is consumed by the heating device. Is controlled according to the pressure fluctuation detected by the pressure sensor PS so as to keep the vapor pressure in the liquid chamber 15 constant. In addition, the fuel flow control valve 24
Between the fuel pump 23 and the fuel pump 23, a fuel flow meter 27 for detecting a fuel flow rate is provided.

【0045】燃焼用空気供給ダクト13は、外気を吸入
し燃焼用空気をバーナ17に供給する送風ファンWF、
及びバーナ17に供給する燃焼用空気量を調整する燃焼
用空気量調整ダンパADを備えている。そして、燃焼用
空気量調整ダンパADは、リンク機構25bを介して第
1コントロールモータ26と連結されており、このよう
に燃料流量調整弁24と連動制御されることにより、常
に一定の空燃比を実現している。
The combustion air supply duct 13 draws in the outside air and supplies the combustion air to the burner 17.
And a combustion air amount adjustment damper AD for adjusting the amount of combustion air supplied to the burner 17. The combustion air amount adjusting damper AD is connected to the first control motor 26 via a link mechanism 25b, and is controlled in conjunction with the fuel flow rate adjusting valve 24 in this manner to always maintain a constant air-fuel ratio. Has been realized.

【0046】排ガス再循環ダクト14は、排ガスダクト
12と燃焼用空気量調整ダンパADの上流側における燃
焼用空気供給ダクト13とを連結するように配設されて
おり、その途中には、排ガス再循環量を調整するための
排ガス再循環量調整ダンパRDが配設されている。この
排ガス再循環量調整ダンパRDは、第2コントロールモ
ータ40とリンク機構41を介して連結されており、後
述する制御方法によって最適な排ガス再循環率を実現す
るように駆動制御される。
The exhaust gas recirculation duct 14 is disposed so as to connect the exhaust gas duct 12 and the combustion air supply duct 13 on the upstream side of the combustion air amount adjusting damper AD. An exhaust gas recirculation amount adjustment damper RD for adjusting the circulation amount is provided. The exhaust gas recirculation amount adjustment damper RD is connected to the second control motor 40 via a link mechanism 41, and is driven and controlled by a control method described later so as to realize an optimum exhaust gas recirculation rate.

【0047】次に、ボイラB1に配設された圧力センサ
PS等の入力回路、及び、第1、第2コントロールモー
タ26、40等の出力回路の回路構成について説明す
る。圧力調整器45の入力側には、圧力センサPSが接
続されており、圧力調整器45の出力側には、第1コン
トロールモータ26が接続されている。この圧力調整器
45は、圧力センサPSによって検出された液室15内
の圧力データを取り込み、液室15内の圧力が一定に保
たれるよう第1コントロールモータ26に対して駆動信
号を出力し、燃料流量調整弁24の開度を調整する。こ
の結果、液室15内の圧力は常に所定値に保持され、暖
房装置への安定した蒸気の供給が実現される。
Next, the circuit configuration of the input circuit such as the pressure sensor PS disposed in the boiler B1 and the output circuit such as the first and second control motors 26 and 40 will be described. A pressure sensor PS is connected to an input side of the pressure regulator 45, and a first control motor 26 is connected to an output side of the pressure regulator 45. The pressure regulator 45 takes in pressure data in the liquid chamber 15 detected by the pressure sensor PS and outputs a drive signal to the first control motor 26 so that the pressure in the liquid chamber 15 is kept constant. The opening of the fuel flow control valve 24 is adjusted. As a result, the pressure in the liquid chamber 15 is always maintained at a predetermined value, and stable supply of steam to the heating device is realized.

【0048】燃焼制御装置50の入力側には、センサア
ンプ30及び燃料流量計27が接続されており、燃焼制
御装置50の出力側には、第2コントロールモータ40
が接続されている。この燃焼制御装置50は、センサア
ンプ30からのアナログ信号と、燃料流量計27からの
燃料流量信号を取り込み、後述する周波数解析処理、排
ガス再循環量決定処理等を実行して第2コントロールモ
ータ40の開度を制御する。この結果、現在の燃焼火炎
Fの乱流状態に最適な排ガス再循環率が実現され、NO
X の発生が抑制される。
A sensor amplifier 30 and a fuel flow meter 27 are connected to the input side of the combustion control device 50, and the second control motor 40 is connected to the output side of the combustion control device 50.
Is connected. The combustion control device 50 fetches an analog signal from the sensor amplifier 30 and a fuel flow signal from the fuel flow meter 27, and executes a frequency analysis process, an exhaust gas recirculation amount determination process, and the like, which will be described later, to execute the second control motor 40. Control the opening degree. As a result, the exhaust gas recirculation rate optimal for the current turbulent state of the combustion flame F is realized, and NO
X generation is suppressed.

【0049】なお、燃焼制御装置50には、制御盤46
が接続されており、両者の間で信号の授受が行われるよ
うになっている。例えば、ボイラB1に何らかの不具合
が生じた場合には、燃焼制御装置50から制御盤46に
対してボイラB1の運転を強制的に停止させる指令信号
が出力される。
The combustion control device 50 includes a control panel 46.
Are connected, and signals are exchanged between the two. For example, when any trouble occurs in the boiler B1, a command signal for forcibly stopping the operation of the boiler B1 is output from the combustion control device 50 to the control panel 46.

【0050】次に、図3に示すブロック回路図を参照し
てセンサアンプ30の構成について詳細に説明する。セ
ンサアンプ30は、光センサ31、電流/電圧変換器3
2、直流/交流変換器33、積分器34、アナログ除算
器35、及び増幅器36を備えている。そして、光セン
サ31の入力側には光ファイバOFが接続され、出力側
には電流/電圧変換器32が接続され、電流/電圧変換
器32の出力側には、直流/交流変換器33、及び積分
器34が接続されている。また、直流/交流変換器3
3、及び積分器34の出力側には、アナログ除算器35
が接続され、アナログ除算器35の出力側には増幅器3
6が接続され、増幅器36の出力側には燃焼制御装置5
0が接続されている。
Next, the configuration of the sensor amplifier 30 will be described in detail with reference to the block circuit diagram shown in FIG. The sensor amplifier 30 includes an optical sensor 31, a current / voltage converter 3
2. It includes a DC / AC converter 33, an integrator 34, an analog divider 35, and an amplifier 36. The optical fiber OF is connected to the input side of the optical sensor 31, the current / voltage converter 32 is connected to the output side, and the DC / AC converter 33 is connected to the output side of the current / voltage converter 32. And an integrator 34 are connected. DC / AC converter 3
3 and an output of the integrator 34, an analog divider 35
Is connected to the output side of the analog divider 35.
6 is connected to the output side of the amplifier 36.
0 is connected.

【0051】光センサ31は、燃焼火炎F光の乱れを検
出し、電流信号に変換して出力する赤外線検出素子であ
り、例えば、ゲルマニウムフォトダイオード、フォトト
ランジスタ等が好適である。
The optical sensor 31 is an infrared detecting element that detects the disturbance of the combustion flame F light, converts it into a current signal, and outputs it. For example, a germanium photodiode or a phototransistor is suitable.

【0052】続いて、センサアンプ30において実行さ
れる処理内容を図3に沿って説明する。先ず、燃焼室1
1内における燃焼火炎Fの乱流状態(光のちらつき)が
のぞき窓18及び光ファイバOFを介して光センサ31
に取り込まれ、その乱流状態が電流信号に変換される。
このとき得られた電流信号に含まれる振動成分(燃焼火
炎Fの乱れ)の振幅は、燃焼火炎Fの発光強度成分の変
化に比例して変化する。
Next, the processing executed in the sensor amplifier 30 will be described with reference to FIG. First, combustion chamber 1
The turbulence state (flickering of light) of the combustion flame F in the inside 1 is detected by the optical sensor 31 via the viewing window 18 and the optical fiber OF.
And the turbulent state is converted into a current signal.
The amplitude of the vibration component (turbulence of the combustion flame F) included in the current signal obtained at this time changes in proportion to the change of the emission intensity component of the combustion flame F.

【0053】すなわち、燃焼火炎Fの発光強度成分が大
きい場合には、振動成分の振幅が見かけ上大きくなり、
発光強度成分が小さい場合には、振動成分の振幅が見か
け上小さくなる。この結果、実際の振動成分を正確に得
ることができないこととなる。そこで、以下に説明する
抽出処理及び除算処理により振動成分の平滑化が行われ
る。
That is, when the emission intensity component of the combustion flame F is large, the amplitude of the vibration component becomes apparently large,
When the emission intensity component is small, the amplitude of the vibration component is apparently small. As a result, an actual vibration component cannot be obtained accurately. Therefore, the vibration component is smoothed by the extraction process and the division process described below.

【0054】電流/電圧変換器32は、光センサ31か
ら出力された電流信号を図5(a)に示すような電圧信
号に変換する。この電圧信号の波形は、所定の直流電圧
を中心として時間の経過とともに振動している。そし
て、この電圧信号波形中、直流電圧の平均値が発光強度
成分を表し、振動成分が燃焼火炎Fのちらつき(乱れ)
を表している。
The current / voltage converter 32 converts the current signal output from the optical sensor 31 into a voltage signal as shown in FIG. The waveform of this voltage signal oscillates with the passage of time around a predetermined DC voltage. In this voltage signal waveform, the average value of the DC voltage represents the light emission intensity component, and the vibration component is the flicker (turbulence) of the combustion flame F.
Is represented.

【0055】直流/交流変換器33は、図5(a)の電
圧信号波形から発光強度成分を除去し、振動成分のみを
交流電圧信号に変換する。この結果、図5(b)に示す
ように光センサ31から出力された電流信号から振動成
分のみが抽出される。一方、積分器34は、図5(a)
の電圧信号波形を積分処理して、電圧信号波形中の振動
成分の平滑化、平均発光強度成分の算出を行う。ここ
で、積分器34の時定数は任意に設定可能となってお
り、必要に応じて調整する。なお、本実施例ではこの発
光強度成分自身を発光強度代表成分とし、以後の演算処
理に用いる。
The DC / AC converter 33 removes the emission intensity component from the voltage signal waveform of FIG. 5A and converts only the vibration component into an AC voltage signal. As a result, as shown in FIG. 5B, only the vibration component is extracted from the current signal output from the optical sensor 31. On the other hand, the integrator 34 shown in FIG.
Of the voltage signal waveform to smooth the vibration component in the voltage signal waveform and calculate the average light emission intensity component. Here, the time constant of the integrator 34 can be set arbitrarily, and is adjusted as necessary. In this embodiment, the light emission intensity component itself is used as a light emission intensity representative component, and is used for the subsequent arithmetic processing.

【0056】ここで、電流/電圧変換器32からの出力
信号を積分器34によって積分し、平滑化するのは、後
段のアナログ除算器35において、例えば、直流/交流
変換器33からの出力信号(振動成分)を積分器34か
らの出力信号でなく、電流/電圧変換器32からの出力
信号によって除算した場合、以下の問題が生ずるからで
ある。
Here, the output signal from the current / voltage converter 32 is integrated and smoothed by the integrator 34 in the analog divider 35 in the subsequent stage, for example, the output signal from the DC / AC converter 33. If (vibration component) is divided by the output signal from the current / voltage converter 32 instead of the output signal from the integrator 34, the following problem occurs.

【0057】すなわち、直流/交流変換器33から出力
された信号(振動成分)は、時間とともに変化し、ま
た、電流/電圧変換器32から出力された信号も時間の
経過とともに変化する。したがって、直流/交流変換器
33からの出力信号を電流/電圧変換器32からの出力
信号によって除算すると低周波域での除算には問題がな
いものの、高周波域での除算によって出力波形が歪み、
大きな誤差が生じてしまうからである。
That is, the signal (vibration component) output from the DC / AC converter 33 changes with time, and the signal output from the current / voltage converter 32 also changes with time. Therefore, if the output signal from the DC / AC converter 33 is divided by the output signal from the current / voltage converter 32, there is no problem in the division in the low frequency range, but the output waveform is distorted by the division in the high frequency range,
This is because a large error occurs.

【0058】アナログ除算器35は、直流/交流変換器
33からの出力信号(振動成分)を積分器34からの出
力信号(発光強度成分)で除算し、発光強度成分の影響
が除外された電気信号を出力する。この電気信号は、燃
焼火炎Fの乱れに起因する成分によってのみ構成されて
いる。この結果、実際の振動成分を正確に得ることがで
きる。
The analog divider 35 divides the output signal (oscillation component) from the DC / AC converter 33 by the output signal (emission intensity component) from the integrator 34 to remove the influence of the emission intensity component. Output a signal. This electric signal is constituted only by a component caused by the disturbance of the combustion flame F. As a result, an actual vibration component can be accurately obtained.

【0059】したがって、図6に示すように、電流/電
圧変換後において、互いに異なる2種類の波形a、bが
得られ、発光強度成分が異なる場合であっても、燃焼火
炎Fの乱れの影響が同一であれば、上記抽出処理及び除
算処理を施すことによってほぼ同一波形の電気信号が得
られる。
Therefore, as shown in FIG. 6, after the current / voltage conversion, two types of waveforms a and b different from each other are obtained, and even if the emission intensity components are different, the influence of the disturbance of the combustion flame F is obtained. Are the same, an electric signal having substantially the same waveform can be obtained by performing the above-described extraction processing and division processing.

【0060】すなわち、振幅が大きな波形aの場合、平
均値(発光強度成分)の電圧が高くなるので、除算処理
の結果得られる第1の電気信号の振幅は小さくなる。こ
れに対し、振幅が小さな波形bの場合、平均値(発光強
度成分)の電圧が低くなるので、除算処理の結果得られ
る第2の電気信号の振幅は第1の電気信号と同程度に小
さくなる。このように、本実施例では振動成分を発光強
度成分によって除算することによって、発光強度成分の
影響による振動成分の振幅変動を取り除いている。
That is, in the case of the waveform a having a large amplitude, since the voltage of the average value (light emission intensity component) increases, the amplitude of the first electric signal obtained as a result of the division processing decreases. On the other hand, in the case of the waveform b having a small amplitude, the voltage of the average value (light emission intensity component) becomes low, and thus the amplitude of the second electric signal obtained as a result of the division process is as small as that of the first electric signal. Become. As described above, in the present embodiment, the amplitude fluctuation of the vibration component due to the influence of the light emission intensity component is removed by dividing the vibration component by the light emission intensity component.

【0061】このようにして得られた電気信号は、所定
の振幅を有する低周波成分の信号と、その信号上に含ま
れ、かつ低周波成分の信号よりも振幅の小さな高周波成
分の信号から構成されている。
The electric signal thus obtained is composed of a low-frequency component signal having a predetermined amplitude and a high-frequency component signal contained in the signal and having a smaller amplitude than the low-frequency component signal. Have been.

【0062】そして、増幅器36は除算処理後の電気信
号の振幅を所定レベルまで増幅し、その電気信号を燃焼
制御装置50に出力する。次に、燃焼制御装置50にお
いて実行される処理内容について図4を参照して説明す
る。
Then, the amplifier 36 amplifies the amplitude of the electric signal after the division processing to a predetermined level, and outputs the electric signal to the combustion control device 50. Next, the contents of processing executed in the combustion control device 50 will be described with reference to FIG.

【0063】この燃焼制御装置50では、センサアンプ
30から出力されたアナログ信号を基にして、燃焼火炎
Fの第1振動パワーを算出し、燃料流量計27により検
出された燃料流量に最適な第2振動パワーに適合させる
べく、排ガス再循環量調整ダンパRDの開度を調整す
る。
In the combustion control device 50, the first vibration power of the combustion flame F is calculated based on the analog signal output from the sensor amplifier 30, and the first vibration power which is optimal for the fuel flow rate detected by the fuel flow meter 27 is calculated. The opening degree of the exhaust gas recirculation amount adjustment damper RD is adjusted so as to be adapted to the two vibration powers.

【0064】先ず、A/D変換器51は、センサアンプ
30からのアナログ入力信号をディジタル信号に変換す
る。そしてA/D変換後、DSP52(ディジタル・シ
グナル・プロセッサ)は、FFT処理部53において、
ディジタル信号に対してFFT(高速フーリエ変換)処
理を施す。
First, the A / D converter 51 converts an analog input signal from the sensor amplifier 30 into a digital signal. After the A / D conversion, the DSP 52 (digital signal processor)
FFT (fast Fourier transform) processing is performed on the digital signal.

【0065】なお、本実施例では、A/D変換器51と
して12bit分解能を有するものが用いられており、
また、FFT処理時における測定周波数レンジの上限値
として500Hzまで設定可能となっている。
In this embodiment, an A / D converter 51 having a 12-bit resolution is used.
In addition, the upper limit of the measurement frequency range at the time of the FFT processing can be set up to 500 Hz.

【0066】ここで、FFT処理について図7を参照し
て説明する。図7はFFT処理によって得られたパワー
スペクトル強度と、測定周波数との関係を示すグラフで
あり、縦軸はパワースペクトル強度(dB)を示し、横
軸は周波数(Hz)を示している。また、は排ガス再
循環率1.00におけるパワースペクトルを、は排ガ
ス再循環率1.10におけるパワースペクトルを、排ガ
ス再循環率1.15におけるパワースペクトルを表して
いる。
Here, the FFT processing will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the power spectrum intensity obtained by the FFT processing and the measurement frequency. The vertical axis shows the power spectrum intensity (dB), and the horizontal axis shows the frequency (Hz). Represents a power spectrum at an exhaust gas recirculation rate of 1.00, represents a power spectrum at an exhaust gas recirculation rate of 1.10, and represents a power spectrum at an exhaust gas recirculation rate of 1.15.

【0067】FFT処理は、ディジタル信号における各
周波数成分の強度を求めるための演算処理であり、FF
T処理によってディジタル信号が周波数解析されること
により、各周波数成分の強度波形(パワースペクトル)
が得られる。そして、このパワースペクトルの波形面積
は、燃焼火炎Fの乱流状態と明るさを表している。この
ように、パワースペクトルの波形面積と燃焼火炎Fの乱
流状態との間には、強い相関関係が成立しているので、
パワースペクトルの波形面積を求めることによって乱流
状態を定量化することができる。
The FFT processing is an arithmetic processing for obtaining the intensity of each frequency component in the digital signal.
The frequency waveform of the digital signal is analyzed by the T processing, so that the intensity waveform (power spectrum) of each frequency component is obtained.
Is obtained. The waveform area of the power spectrum represents the turbulence state and brightness of the combustion flame F. As described above, since a strong correlation is established between the waveform area of the power spectrum and the turbulent state of the combustion flame F,
By determining the waveform area of the power spectrum, the turbulent state can be quantified.

【0068】以上の理由により、本実施例ではFFT処
理部53において各周波数成分の強度波形を全周波数領
域で積分し、パワースペクトルの波形面積、すなわち、
第1振動パワーを求めるのである。
For the above reason, in the present embodiment, the FFT processing unit 53 integrates the intensity waveform of each frequency component in all frequency regions, and calculates the waveform area of the power spectrum, that is,
The first vibration power is determined.

【0069】なお、センサアンプ30における除算処理
により、第1振動パワーの算出に用いられる電気信号に
おいては、発光強度成分による振動成分の振幅への影響
が除外されている。したがって、第1振動パワーは、発
光強度成分の影響を受けることなく、排ガス再循環率に
対して一次特性を示す。
By the division process in the sensor amplifier 30, the influence of the light emission intensity component on the amplitude of the vibration component is excluded from the electric signal used for calculating the first vibration power. Therefore, the first vibration power exhibits a primary characteristic with respect to the exhaust gas recirculation rate without being affected by the emission intensity component.

【0070】この様子を図8及び図9を参照して説明す
る。ここに、図8は第1振動パワーの変化率と排ガス再
循環率の関係を示すグラフであり、縦軸は第1振動パワ
ーの変化率を示し、横軸は排ガス再循環率を示してい
る。なお、第1振動パワーの変化率とは、排ガス再循環
率が1.00の場合における第1振動パワーを基準とし
た他の排ガス再循環率における第1振動パワーの変化の
度合いを示す指標である。
This situation will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the change rate of the first vibration power and the exhaust gas recirculation rate. The vertical axis indicates the change rate of the first vibration power, and the horizontal axis indicates the exhaust gas recirculation rate. . The change rate of the first vibration power is an index indicating the degree of change of the first vibration power at another exhaust gas recirculation rate based on the first vibration power when the exhaust gas recirculation rate is 1.00. is there.

【0071】また、図9は第1振動パワーと排ガス再循
環率の一般的な関係を説明するためのグラフであり、縦
軸は第1振動パワーを示し、横軸は排ガス再循環率を示
している。
FIG. 9 is a graph for explaining the general relationship between the first vibration power and the exhaust gas recirculation rate. The vertical axis indicates the first vibration power and the horizontal axis indicates the exhaust gas recirculation rate. ing.

【0072】図8及び図9から分かるように第1振動パ
ワー及び第1振動パワーの変化率と、排ガス再循環率と
の間には、負の相関関係(一次特性)がある。このこと
は、排ガス再循環率が大きくなるにつれ、バーナ17に
供給される燃焼用空気にしめる酸素濃度の割合が低下
し、火炎が長炎化して燃焼火炎Fの乱れが小さくなるこ
とから裏付けすることができる。
As can be seen from FIGS. 8 and 9, there is a negative correlation (primary characteristic) between the first vibration power and the rate of change of the first vibration power and the exhaust gas recirculation rate. This is supported by the fact that as the exhaust gas recirculation rate increases, the proportion of the oxygen concentration in the combustion air supplied to the burner 17 decreases, the flame becomes longer, and the turbulence of the combustion flame F decreases. Can be.

【0073】ここで、燃焼に際して発生するサーマルN
X は、排ガス再循環率を大きくすることによって抑制
できることは前述の通りである。しかしながら、排ガス
再循環率を大きくすれば燃焼用空気中の酸素濃度の低下
により、不完全燃焼を招き、COが発生してしまう。
Here, thermal N generated during combustion is
O X is can be suppressed by increasing the exhaust gas recirculation rate is as described above. However, if the exhaust gas recirculation rate is increased, incomplete combustion is caused due to a decrease in the oxygen concentration in the combustion air, and CO is generated.

【0074】すなわち、図9に示すCO発生境界点より
も右側の領域はCOが発生する不完全燃焼領域を表して
おり、設定された排ガス再循環率の下、得られた第1振
動パワーがかかる不完全燃焼領域に当てはまる場合に
は、排ガス再循環率を低くしてやる必要がある。
That is, the region on the right side of the CO generation boundary point shown in FIG. 9 represents an incomplete combustion region in which CO is generated, and the obtained first vibration power is reduced under the set exhaust gas recirculation rate. In the case of such an incomplete combustion region, it is necessary to lower the exhaust gas recirculation rate.

【0075】具体的には、この第1振動パワーを用いる
ことによって燃焼火炎Fの乱流状態を直接検出し、予め
CO発生境界点において計測されている第2振動パワー
と比較するのである。この結果、限界まで排ガス再循環
率を大きくすることができ、効果的にNOX の発生を抑
制することができる。
More specifically, the turbulence state of the combustion flame F is directly detected by using the first vibration power, and is compared with the second vibration power measured in advance at the CO generation boundary point. As a result, it is possible to increase the exhaust gas recirculation rate to the limit, it is possible to effectively suppress the generation of NO X.

【0076】次に、第1移動平均処理部54は、FFT
処理部53において求められた第1振動パワーを第1移
動平均回数テーブル55にて設定されている平均回数で
平均化する。この処理は、FFT処理によって得られた
データ間のばらつきを小さくするための処理である。す
なわち、FFT処理によって得られた一つ一つのデータ
にはばらつきがあり、このようにばらつきのあるデータ
を用いれば正確な排ガス再循環率の制御を実行すること
ができないからである。
Next, the first moving average processing unit 54
The first vibration power obtained by the processing unit 53 is averaged by the average number set in the first moving average number table 55. This process is a process for reducing the variation between data obtained by the FFT process. That is, there is variation in each data obtained by the FFT processing, and accurate control of the exhaust gas recirculation rate cannot be executed by using such variation data.

【0077】一方、第2移動平均処理部56は、燃料流
量計27によって検出された燃料流量信号を第2移動平
均回数テーブル57にて設定されている平均回数で平均
化する。そして、折線テーブル58を参照して、平均化
処理された燃料流量に応じた第2振動パワーが第1加算
器59に読み込まれる。
On the other hand, the second moving average processing section 56 averages the fuel flow rate signal detected by the fuel flow meter 27 by the average number set in the second moving average number table 57. Then, with reference to the broken line table 58, the second vibration power corresponding to the fuel flow rate subjected to the averaging process is read into the first adder 59.

【0078】この折線テーブル58には、図10に示す
ように燃料流量に対する目標値としての第2振動パワー
が予め格納されている。ここで、図10は折線テーブル
58に格納されている燃料流量と第2振動パワーとの関
係を示すグラフであり、縦軸は第2振動パワーを示し、
また、横軸は燃料流量を示している。なお、横軸は最低
燃料流量を0%とし、最大燃料流量を100%とした燃
料流量%がスケールとして用いられている。
As shown in FIG. 10, the broken line table 58 previously stores a second vibration power as a target value for the fuel flow rate. Here, FIG. 10 is a graph showing the relationship between the fuel flow rate stored in the polygonal line table 58 and the second vibration power, and the vertical axis represents the second vibration power.
The horizontal axis indicates the fuel flow rate. Note that the horizontal axis represents the fuel flow rate% where the minimum fuel flow rate is 0% and the maximum fuel flow rate is 100% as a scale.

【0079】また、図10に示す折線グラフは、ある燃
料流量における第2振動パワーと排ガス再循環率との関
係を表す図9のグラフを、例えば、10%刻みの燃料流
量ごとに求め、そのグラフを紙面に対して垂直に並べる
ことによって得られるグラフである。
Further, the broken line graph shown in FIG. 10 is obtained from the graph of FIG. 9 showing the relationship between the second vibration power and the exhaust gas recirculation rate at a certain fuel flow rate, for example, for every 10% fuel flow rate. It is a graph obtained by arranging the graph perpendicular to the paper surface.

【0080】このグラフにおいてプロットされている各
点は、その燃料流量においてCOが発生する第2振動パ
ワーの境界値であり、各点を結んだ折線よりも下に位置
する領域は、COが発生する不完全燃焼領域となってい
る。したがって、FFT処理部53を経て得られた第1
振動パワーが、折線よりも下の領域に当てはまるとき
は、排ガス再循環率を小さくする必要がある。
Each point plotted in this graph is a boundary value of the second vibration power at which CO is generated at the fuel flow rate, and a region located below a broken line connecting the points indicates a region at which CO is generated. This is an incomplete combustion region. Therefore, the first signal obtained through the FFT processing unit 53
When the vibration power is applied to a region below the broken line, it is necessary to reduce the exhaust gas recirculation rate.

【0081】そこで、第1加算器59は、燃料流量に応
じた第2振動パワーから、光センサ31によって検出さ
れた燃焼火炎Fの第1振動パワーを減算して、両者の偏
差を求める。たとえば、図10において、得られた第1
振動パワーが折線よりも下に位置すれば、偏差は負の値
を取り、折線よりも上に位置すれば偏差は、正の値を取
る。
Therefore, the first adder 59 subtracts the first vibration power of the combustion flame F detected by the optical sensor 31 from the second vibration power corresponding to the fuel flow rate, and obtains a difference between the two. For example, in FIG.
If the vibration power is located below the broken line, the deviation takes a negative value, and if the vibration power is located above the broken line, the deviation takes a positive value.

【0082】続いて、不感帯処理部60は、第1加算器
59において求められた偏差信号に対して不感帯処理を
施す。すなわち、不感帯処理部60には、予め不感帯が
設定されており、偏差がその不感帯内で変動している場
合には、偏差信号は変動していないとみなすのである。
この結果、光センサ31等に起因する測定誤差による無
用な制御処理が抑制され、ボイラB1の適正運転が保証
される。
Subsequently, the dead zone processing section 60 performs dead zone processing on the deviation signal obtained by the first adder 59. That is, a dead zone is set in the dead zone processing unit 60 in advance, and when the deviation fluctuates within the dead zone, the deviation signal is regarded as not fluctuating.
As a result, unnecessary control processing due to a measurement error caused by the optical sensor 31 or the like is suppressed, and proper operation of the boiler B1 is guaranteed.

【0083】PID演算部61は、不感帯処理部60に
おいて不感帯処理された偏差信号に対してPID演算を
施し、第1振動パワーと第2振動パワーの偏差を解消す
るため、第2コントロールモータ40を駆動制御するた
めの駆動信号を演算し、第2加算器62に出力する。
The PID calculation unit 61 performs a PID calculation on the deviation signal subjected to the dead zone processing in the dead zone processing unit 60, and controls the second control motor 40 to eliminate the deviation between the first vibration power and the second vibration power. A drive signal for drive control is calculated and output to the second adder 62.

【0084】すなわち、前述したように図10に示すグ
ラフを紙面に対して垂直方向にサーチすることにより、
得られた第1振動パワーに最適な排ガス再循環率が得ら
れ、これに演算処理を施して駆動信号を算出するのであ
る。そして、出力リミッタ63は、第2加算器62を経
た信号に対して制限を加える。
That is, as described above, by searching the graph shown in FIG.
An optimum exhaust gas recirculation rate is obtained for the obtained first vibration power, and the drive signal is calculated by performing an arithmetic process on the recirculation rate. Then, the output limiter 63 limits the signal that has passed through the second adder 62.

【0085】すなわち、出力リミッタ63には、第2コ
ントロールモータ40に対して出力される信号強度の上
限値、及び下限値が設定されている。したがって、第2
加算器62を経た信号が上限値を超えた場合、あるい
は、下限値を下回った場合には、強制的にそれら上限
値、あるいは下限値に一致させる処理が実行されるので
ある。
That is, in the output limiter 63, the upper limit value and the lower limit value of the signal intensity output to the second control motor 40 are set. Therefore, the second
When the signal passing through the adder 62 exceeds the upper limit value or falls below the lower limit value, processing for forcibly matching the upper limit value or the lower limit value is executed.

【0086】そして、出力リミッタ63によって処理さ
れた駆動信号は、第2コントロールモータ40に対して
出力され、第2コントロールモータ40が駆動されるこ
とによって排ガス再循環量調整ダンパRDの開度が調整
される。
The drive signal processed by the output limiter 63 is output to the second control motor 40, and the opening of the exhaust gas recirculation amount adjustment damper RD is adjusted by driving the second control motor 40. Is done.

【0087】以上の本実施例に係る燃焼制御方法によっ
て得られた実測データを図11及び図12に示し、説明
する。ここで、供試実験装置には、蒸発量が10t/h
の炉筒煙管ボイラを用い、燃料にはLSA重油を用い
た。また、バーナには、ロータリカップ式のものを用
い、最大熱出力は28.5MJ/hである。なお、燃焼
量は1.8MK/hで固定して測定を実施した。
The measured data obtained by the combustion control method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. Here, the amount of evaporation was 10 t / h in the test experimental device.
LSA heavy oil was used as the fuel. Further, a rotary cup type burner is used, and the maximum heat output is 28.5 MJ / h. The measurement was performed with the combustion amount fixed at 1.8 MK / h.

【0088】図11は燃焼室内において発生したNOX
のO2 4%換算NOX 濃度と燃料流量との関係を表すグ
ラフであり、縦軸はO2 4%換算NOX 濃度(ppm)
を示し、横軸は燃料流量(L/h)を示している。ま
た、図12は燃焼室内において発生したCO濃度と燃料
流量との関係を表すグラフであり、縦軸はCO濃度(p
pm)を示し、横軸は燃料流量(L/h)を示してい
る。
FIG. 11 shows NO X generated in the combustion chamber.
4 is a graph showing the relationship between the O 2 4% converted NO X concentration and the fuel flow rate, and the vertical axis represents the O 2 4% converted NO X concentration (ppm).
And the horizontal axis shows the fuel flow rate (L / h). FIG. 12 is a graph showing the relationship between the CO concentration generated in the combustion chamber and the fuel flow rate. The vertical axis indicates the CO concentration (p
pm), and the horizontal axis shows the fuel flow rate (L / h).

【0089】なお、グラフ中○は、排ガス再循環量調整
ダンパ開度が約34度に固定されている、従来例に係る
フィードフォワード制御による燃焼制御方法によって得
られた測定値を示している。また、グラフ中●は、本実
施例に係るフィードバック制御による燃焼制御方法によ
って得られた測定値を示している。
In the graph, ○ indicates a measured value obtained by a conventional combustion control method using feedforward control in which the exhaust gas recirculation amount adjustment damper opening is fixed to about 34 degrees. In the graph, ● indicates a measured value obtained by the combustion control method by feedback control according to the present embodiment.

【0090】先ず、図11から読みとれるように、本実
施例に係る燃焼制御方法によれば、NOX 濃度が全燃料
流量領域において抑制されており、特に、燃料流量が1
50〜500L/hの範囲においては、約30%ものN
X 濃度の低減が実現されている。また、図12から読
みとれるように、排ガス再循環率を増大させることによ
り発生の懸念されるCO濃度は、最大でも1〜2%程度
の増加にとどまっており、窒素酸化物の抑制と、不完全
燃焼の防止という相対する目的が達成されているといえ
る。すなわち、燃焼火炎Fの乱流状態を検出して最適な
排ガス再循環率を決定し、かかる排ガス再循環率に基づ
いて燃焼制御することにより、不完全燃焼を回避しつ
つ、効果的にNOX の発生を抑制できることが分かる。
First, as can be seen from FIG. 11, according to the combustion control method of the present embodiment, the NO X concentration is suppressed in the entire fuel flow region, and in particular, when the fuel flow is 1%.
In the range of 50 to 500 L / h, about 30% of N
The reduction in OX concentration has been realized. In addition, as can be seen from FIG. 12, the CO concentration which is likely to be generated by increasing the exhaust gas recirculation rate is increased by only about 1 to 2% at the maximum, and the suppression of nitrogen oxides and the It can be said that the opposite goal of preventing complete combustion has been achieved. That is, the combustion flame to detect turbulence state of F to determine the optimum exhaust gas recirculation rate, by combustion control on the basis of the exhaust gas recirculation rate, while avoiding incomplete combustion, effectively NO X It can be seen that the occurrence of the phenomenon can be suppressed.

【0091】なお、燃焼制御装置50においては、上述
した制御以外にも燃焼火炎Fの乱流状態の変化に対する
追随性向上や、部分負荷時の排ガス再循環率の最適化を
目的とした補正燃焼制御が行われている。
In the combustion control device 50, in addition to the control described above, the correction combustion for the purpose of improving the followability to the change in the turbulence state of the combustion flame F and optimizing the exhaust gas recirculation rate at a partial load. Control is being performed.

【0092】この補正燃焼制御について図4を参照して
説明する。PV下限モニタ64は、第1移動平均処理部
54において得られた第1振動パワーの平均値が、予め
設定された下限値を下回っているか否かを検出する。例
えば、該当時における燃料流量に対する第2振動パワー
の−10%に相当する値がPV下限モニタ64に設定さ
れており、何らかの原因で第1振動パワーの平均値がそ
の設定値を下回った場合には、PV下限モニタ64がそ
の状態を検出するのである。
The correction combustion control will be described with reference to FIG. The PV lower limit monitor 64 detects whether or not the average value of the first vibration power obtained by the first moving average processing section 54 is lower than a preset lower limit value. For example, when a value corresponding to −10% of the second vibration power with respect to the fuel flow rate at the time is set in the PV lower limit monitor 64 and the average value of the first vibration power is lower than the set value for some reason. Means that the PV lower limit monitor 64 detects the state.

【0093】ここで、第1振動パワーの平均値が設定値
を下回ったことをPV下限モニタ64が検出すると、P
V下限モニタレシオ演算部65は、所定のレシオ演算を
行う。かかるPV下限モニタレシオ演算部65には、所
定の比率(例えば、10%)が予め設定されており、比
較選択部66を介して、設定比率を第2加算器62に出
力する。
Here, when the PV lower limit monitor 64 detects that the average value of the first vibration power has fallen below the set value, P
The V lower limit monitor ratio calculator 65 performs a predetermined ratio calculation. A predetermined ratio (for example, 10%) is preset in the PV lower limit monitor ratio calculation unit 65, and outputs the set ratio to the second adder 62 via the comparison selection unit 66.

【0094】すると、第2加算器62において、設定比
率がPID演算部61からの出力信号に加算され、排ガ
ス再循環量調整ダンパRDが強制的に閉塞される。この
ような処理を行うのは、第1移動平均処理部54におい
て得られた第1振動パワーの平均値が、PV下限モニタ
64において設定されている設定値を下回った場合に
は、燃焼用空気に含まれる酸素量が絶対的に不足してい
ると判断できるからである。
Then, in the second adder 62, the set ratio is added to the output signal from the PID calculation unit 61, and the exhaust gas recirculation amount adjustment damper RD is forcibly closed. Such processing is performed when the average value of the first vibration power obtained by the first moving average processing unit 54 falls below the set value set by the PV lower limit monitor 64. This is because it can be determined that the amount of oxygen contained in the gas is absolutely insufficient.

【0095】したがって、不完全燃焼を避けるために
も、排ガス再循環量調整ダンパRDを全閉し、排ガスが
燃焼用空気に混入することを防止して、燃焼用空気中の
酸素量の増加を図る必要があるのである。
Therefore, in order to avoid incomplete combustion, the exhaust gas recirculation amount adjustment damper RD is fully closed to prevent the exhaust gas from being mixed into the combustion air, and to increase the oxygen amount in the combustion air. It is necessary to try.

【0096】一方、変化率モニタ67は、燃料流量の変
化の程度を常時検出している。具体的には、変化率モニ
タ67には、所定変化率(例えば、5%)が予め設定さ
れており、燃料流量が急激に増加してその変化率が所定
変化率以上となっているか否かを検出しているのであ
る。
On the other hand, the change rate monitor 67 constantly detects the degree of change in the fuel flow rate. Specifically, a predetermined change rate (for example, 5%) is preset in the change rate monitor 67, and it is determined whether or not the fuel flow rate rapidly increases and the change rate is equal to or more than the predetermined change rate. Is detected.

【0097】変化率モニタ67が燃料流量の変化率が所
定変化率以上になったことを検出すると、燃料変化率モ
ニタレシオ演算部68は、レシオ演算を行う。この燃料
変化率モニタレシオ演算部68には、所定の比率(%)
が予め設定されており、比較選択部66を介し、設定比
率を第2加算器62に出力する。すると、第2加算器6
2において、設定比率がPID演算部61からの出力信
号に加算され、排ガス再循環量調整ダンパRDが強制的
に閉塞される。
When the change rate monitor 67 detects that the change rate of the fuel flow rate is equal to or more than the predetermined change rate, the fuel change rate monitor ratio calculation section 68 performs a ratio calculation. The fuel change rate monitor ratio calculating section 68 has a predetermined ratio (%).
Are set in advance, and the set ratio is output to the second adder 62 via the comparison / selection unit 66. Then, the second adder 6
In 2, the set ratio is added to the output signal from the PID calculation unit 61, and the exhaust gas recirculation amount adjustment damper RD is forcibly closed.

【0098】このような処理を行うのは、燃料流量が急
激に増加した場合には、その増加量に見合った酸素量を
含む燃焼用空気をバーナ17に送り込む必要があり、不
完全燃焼を避けるためにも、排ガス再循環量調整ダンパ
RDを全閉して燃焼用空気中の酸素量を増加させる必要
があるからである。
The reason why such a process is performed is that when the fuel flow rate is rapidly increased, it is necessary to feed combustion air containing an oxygen amount corresponding to the increased amount to the burner 17 to avoid incomplete combustion. For this reason, it is necessary to fully close the exhaust gas recirculation amount adjustment damper RD to increase the amount of oxygen in the combustion air.

【0099】すなわち、燃料流量の増加に応じて燃焼用
空気中の酸素量を増加させる際に、追随性が悪いと必要
な酸素量が得られず、不完全燃焼の原因となる。このた
め燃料流量計27からの出力信号の平均値の変化率を、
変化率モニタ67によって常時監視して、燃料流量を把
握し、一定値以上の急激な燃料流量の増加に対しては、
PID出力信号にさらに開度情報を加算して出力するの
である。
That is, when the amount of oxygen in the combustion air is increased in accordance with an increase in the fuel flow rate, if the followability is poor, the required amount of oxygen cannot be obtained, resulting in incomplete combustion. Therefore, the rate of change of the average value of the output signal from the fuel flow meter 27 is
The change rate monitor 67 constantly monitors the fuel flow rate to determine the fuel flow rate.
The opening degree information is further added to the PID output signal and output.

【0100】なお、比較選択部66は、PV下限モニタ
レシオ演算部65と燃料変化率モニタレシオ演算部68
とが同時に作動した場合に、どちらの信号を優先させる
かを比較判断するための回路である。本実施例において
は、比較選択部66は絶対値の大きな信号を選択するよ
うに設定されている。
The comparison / selection unit 66 includes a PV lower limit monitor ratio calculator 65 and a fuel change rate monitor ratio calculator 68.
This is a circuit for comparing and judging which signal is to be prioritized when both operate simultaneously. In the present embodiment, the comparison and selection unit 66 is set to select a signal having a large absolute value.

【0101】以上説明したような補正により、燃焼用空
気中の酸素量が不足する事態を未然に防止し、また、燃
料流量が急激に増加した場合には、燃料流量の増加に応
じて燃焼用空気量を増加させることにより、燃焼室11
における不完全燃焼を未然に防止している。
With the above-described correction, the situation where the amount of oxygen in the combustion air is insufficient is prevented beforehand, and when the fuel flow rate sharply increases, the amount of the combustion gas is increased according to the increase in the fuel flow rate. By increasing the amount of air, the combustion chamber 11
The incomplete combustion in is prevented beforehand.

【0102】次に、第2実施例に係る燃焼装置の燃焼制
御方法について図を参照して説明する。先ず、図13を
参照して第2実施例に係る燃焼装置の燃焼制御方法が適
用されるボイラB2の構成について説明する。
Next, a combustion control method for a combustion apparatus according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. First, a configuration of a boiler B2 to which a combustion control method for a combustion device according to a second embodiment is applied will be described with reference to FIG.

【0103】第2実施例に用いられるボイラB2では、
第1実施例において用いられるボイラB1が光センサ3
1によって燃焼火炎Fの乱流状態を検出していたのに対
し、イオン電流プローブ37によって燃焼火炎Fの乱流
状態を検出している点において相違している。なお、他
の構成については同一であるから第1実施例において用
いた符号を付して、その説明を省略する。
In the boiler B2 used in the second embodiment,
The boiler B1 used in the first embodiment is an optical sensor 3
1 is that the turbulent state of the combustion flame F is detected by the ion current probe 37, whereas the turbulent state of the combustion flame F is detected by the ion current probe 37. Since the other components are the same, the same reference numerals are used as in the first embodiment, and the description is omitted.

【0104】イオン電流プローブ37は、本体10の長
手方向の壁面に配設されており、プローブ36の先端
は、燃焼火炎F中に配設されている。このイオン電流プ
ローブ37は接地されており、導体である燃焼火炎Fを
流れる電流(フレームイオン電流)の変化を検出し、セ
ンサアンプ30に出力するセンサである。
The ion current probe 37 is disposed on the wall surface in the longitudinal direction of the main body 10, and the tip of the probe 36 is disposed in the combustion flame F. The ion current probe 37 is a sensor that is grounded, detects a change in the current (flame ion current) flowing through the combustion flame F that is a conductor, and outputs the change to the sensor amplifier 30.

【0105】燃焼火炎Fを流れる電流値は、燃焼火炎F
の乱れに伴って変化するので、イオン電流プローブ37
を用いてフレーム電流を検出することにより、光センサ
31を用いて燃焼火炎Fのちらつきを検出した場合と同
様にして、燃焼火炎Fの乱流状態を検出できるのであ
る。
The value of the current flowing through the combustion flame F is
Change with the disturbance of the ion current probe 37
, The turbulence state of the combustion flame F can be detected in the same manner as when the flicker of the combustion flame F is detected by using the optical sensor 31.

【0106】したがって、第1実施例において得られた
ように、フレームイオン電流に対してセンサアンプ3
0、燃焼制御装置50において演算処理を施すことによ
り得られ第1振動パワーによって、排ガス再循環率を乱
流状態に対応させて制御することができるのである。し
たがって、燃焼によって発生するサーマルNOX を抑制
することができるとともに、不完全燃焼によりCOが発
生する事態を回避することができる。
Therefore, as obtained in the first embodiment, the sensor amplifier 3 does not respond to the flame ion current.
0, the exhaust gas recirculation rate can be controlled in accordance with the turbulent flow state by the first vibration power obtained by performing the arithmetic processing in the combustion control device 50. Therefore, it is possible to suppress thermal NO X generated by combustion and to avoid a situation in which CO is generated due to incomplete combustion.

【0107】次に、第3実施例に係る燃焼装置の燃焼制
御方法について図14を参照して説明する。なお、第3
実施例に係る燃焼装置の燃焼制御方法が適用されるボイ
ラ(図示しない)の構成は、第1実施例に係る燃焼装置
の燃焼制御方法が適用されるボイラB1の構成を同一で
あるからその説明を省略する。
Next, a combustion control method for the combustion apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The third
Since the configuration of the boiler (not shown) to which the combustion control method of the combustion device according to the embodiment is applied is the same as the configuration of the boiler B1 to which the combustion control method of the combustion device according to the first embodiment is applied, a description thereof will be given. Is omitted.

【0108】第1、第2実施例に係る燃焼装置の燃焼制
御方法では、センサアンプ30内のアナログ除算器35
による除算補正の後、その補正された信号を燃焼制御装
置50内のA/D変換器51によってディジタル変換し
ている。そして、FFT処理部53によるディジタル信
号の周波数解析を経て、第1振動パワーを求めている。
In the combustion control method for the combustion apparatus according to the first and second embodiments, the analog divider 35 in the sensor amplifier 30 is used.
After the division correction by, the corrected signal is digitally converted by an A / D converter 51 in the combustion control device 50. Then, the first vibration power is obtained through the frequency analysis of the digital signal by the FFT processing unit 53.

【0109】これに対して、第3実施例では、図14に
示すように、除算による信号補正をアナログ信号のA/
D変換、及びFFT処理の後に実行することによって光
センサ31から出力された信号を処理している。
On the other hand, in the third embodiment, as shown in FIG.
The signal output from the optical sensor 31 is processed by executing after the D conversion and the FFT processing.

【0110】センサアンプ30は、第1実施例における
アナログ除算器35の代わりに、直流/交流変換器33
に接続された第3増幅器36aを備えるとともに、積分
器34に接続された第4増幅器36bを備えている。
The sensor amplifier 30 includes a DC / AC converter 33 instead of the analog divider 35 in the first embodiment.
And a fourth amplifier 36b connected to the integrator 34.

【0111】一方、燃焼制御装置50は、第3増幅器3
6aに対応する第3A/D変換器51aと、第4増幅器
36bに対応する第4A/D変換器51bを備えてい
る。また、燃焼制御装置50は、第1実施例におけるF
FT処理部53(図1参照)の代わりに、破線で囲まれ
たFFT/光量補正部70を備えている。このFFT/
光量補正部70は、FFT処理部71、分割除算部7
2、分割除算の終了を判定する終了判定部73、及び補
正第1振動パワー算出部74を備えている。
On the other hand, the combustion control device 50 includes the third amplifier 3
A third A / D converter 51a corresponding to 6a and a fourth A / D converter 51b corresponding to the fourth amplifier 36b are provided. In addition, the combustion control device 50 controls the F
Instead of the FT processing unit 53 (see FIG. 1), an FFT / light quantity correction unit 70 surrounded by a broken line is provided. This FFT /
The light quantity correction unit 70 includes an FFT processing unit 71, a division division unit 7
2, an end determination unit 73 that determines the end of division and division, and a corrected first vibration power calculation unit 74.

【0112】第3増幅器36aは、直流/交流変換器3
3から出力された振動成分を増幅し、第4増幅器36b
は、積分器34から出力された発光強度成分を増幅す
る。このとき、第3増幅器36aに増幅率(ゲイン)と
第4増幅器36bの増幅率とは、完全に一致するよう調
整されている。
The third amplifier 36a is connected to the DC / AC converter 3
Amplifies the vibration component output from the third amplifier 36, and a fourth amplifier 36b
Amplifies the emission intensity component output from the integrator 34. At this time, the amplification factor (gain) of the third amplifier 36a and the amplification factor of the fourth amplifier 36b are adjusted to completely match.

【0113】第3増幅器36aによって増幅された振動
成分は、第3A/D変換器51aによってディジタル化
され、FFT処理部71は、そのディジタル信号に基づ
いてDSP52の介在により、周波数解析における各周
波数に対応する信号のパワースペクトルを演算する。そ
して、分割算部72は、FFT処理部71において算
出されたパワースペクトル値を第4A/D変換器51b
によってディジタル化された発光信号強度信号によって
除算する。
The vibration component amplified by the third amplifier 36a is digitized by the third A / D converter 51a, and the FFT processing unit 71 converts each frequency in the frequency analysis by the DSP 52 based on the digital signal. Compute the power spectrum of the corresponding signal. The division divide unit 72, the 4A / D converter 51b to the power spectrum value calculated in the FFT processing unit 71
Divided by the luminescence signal intensity signal digitized by

【0114】終了判定部73は、FFT処理の分解能に
相当する回数(N)だけ、分割除算部72において除算
処理が実行されたか否かを判断する。すなわち、FFT
処理によって算出されたすべてのパワースペクトル値
が、それぞれの除算補正を受けるまで分割除算部72に
おける除算処理が繰り返されるのである。そして、最終
的には、周波数解析処理が施された全ての測定周波数領
域にわたり、各周波数に対応する補正パワースペクトル
が算出される。
The end determination unit 73 determines whether or not the division unit 72 has performed the division process by the number of times (N) corresponding to the resolution of the FFT process. That is, FFT
The division process in the division unit 72 is repeated until all the power spectrum values calculated by the process are subjected to the respective division corrections. Then, finally, a corrected power spectrum corresponding to each frequency is calculated over all the measurement frequency regions subjected to the frequency analysis processing.

【0115】例えば、周波数解析における測定周波数範
囲が0〜200Hzであり、FFTの分解能が200ラ
インの場合、分割除算部72、及び終了判定部73にお
けるループ処理によって、1Hz間隔の各周波数に対応
する200個の補正パワースペクトル値が算出される。
For example, when the measurement frequency range in the frequency analysis is 0 to 200 Hz and the resolution of the FFT is 200 lines, the division and division unit 72 and the end determination unit 73 correspond to each frequency at 1 Hz intervals by loop processing. 200 corrected power spectrum values are calculated.

【0116】補正第1振動パワー算出部74は、求めら
れたすべての補正パワースペクトル値を合計することに
よって、補正第1振動パワーを算出する。先の例にした
がえば、200個の補正パワースペクトル値の総和が、
発光強度による影響が除外された第1振動パワーとして
得られることとなる。
The corrected first vibration power calculator 74 calculates the corrected first vibration power by summing all the obtained corrected power spectrum values. According to the previous example, the sum of the 200 corrected power spectrum values is
It is obtained as the first vibration power excluding the influence of the light emission intensity.

【0117】この第3実施例において求められた第1振
動パワーは、第1実施例において求められた第1振動パ
ワーと等価であり、ボイラーにおける排ガス再循環率の
指標として用いることができる。
The first vibration power obtained in the third embodiment is equivalent to the first vibration power obtained in the first embodiment, and can be used as an index of the exhaust gas recirculation rate in the boiler.

【0118】以上、いくつかの実施例に基づき詳細に説
明した通り、上記実施例にかかる燃焼装置の燃焼方法に
よれば、燃焼火炎Fの乱流状態を光センサ31、イオン
電流プローブ37によって直接検出し、検出された乱流
状態データ(電気信号)に対して除算処理、及び周波数
解析処理を施して第1振動パワーを求めている。そし
て、第1振動パワーを予め算出されている乱流状態に対
応した第2振動パワーと一致させるように排ガス再循環
率を決定し、決定された排ガス再循環率の下、排ガス再
循環法による燃焼制御を実行している。
As described above in detail with reference to some embodiments, according to the combustion method of the combustion apparatus according to the above embodiments, the turbulent state of the combustion flame F is directly detected by the optical sensor 31 and the ion current probe 37. The first vibration power is obtained by performing a division process and a frequency analysis process on the detected turbulence state data (electric signal). Then, the exhaust gas recirculation rate is determined so that the first vibration power matches the previously calculated second vibration power corresponding to the turbulent flow state, and the exhaust gas recirculation method is performed under the determined exhaust gas recirculation rate. Combustion control is being performed.

【0119】したがって、燃焼用空気中に含まれる排ガ
スの量を限界まで多くすることができ、燃焼温度を低下
させ、また酸素濃度を抑制することができる。この結
果、燃料を燃焼する際に発生するサーマルNOX 濃度を
大幅に抑制することができる。また、排ガス再循環率を
決定する際に用いられる折線テーブル58における第2
振動は、不完全燃焼の指標となるCO発生境界値から算
出されている。したがって、排ガス再循環率を限界まで
大きくした場合にも、酸素濃度の不足にともなう不完全
燃焼により一酸化炭素が発生することはない。
Therefore, the amount of exhaust gas contained in the combustion air can be increased to the limit, the combustion temperature can be reduced, and the oxygen concentration can be suppressed. As a result, the thermal NO X concentration generated when burning the fuel can be significantly reduced. In addition, the second line in the linear table 58 used for determining the exhaust gas recirculation rate
The vibration is calculated from a CO generation boundary value that is an index of incomplete combustion. Therefore, even when the exhaust gas recirculation rate is increased to the limit, carbon monoxide is not generated due to incomplete combustion due to lack of oxygen concentration.

【0120】また、光センサ31等により検出された電
気信号には、振動成分と発光強度成分とに抽出され、ア
ナログ除算器35によって振動成分を発光強度成分で除
算処理している。したがって、単に燃焼火炎Fの発光強
度を検出していた従来例に係る燃焼制御方法と異なり、
発光強度成分の影響を考慮することなく排ガス再循環率
を決定することができる。
Further, the electric signal detected by the optical sensor 31 and the like is extracted into a vibration component and a light emission intensity component, and the analog divider 35 divides the vibration component by the light emission intensity component. Therefore, unlike the conventional combustion control method in which the emission intensity of the combustion flame F is simply detected,
The exhaust gas recirculation rate can be determined without considering the effect of the emission intensity component.

【0121】すなわち、振動成分から発光強度成分の影
響(外乱)を除外することが可能となり、燃焼火炎Fの
乱流状態に起因する振動成分のみを取り出すことができ
る。この結果、燃焼火炎Fのパワースペクトル形状が燃
焼状態によらずほぼ同様になるので、周波数解析時の設
定周波数を高く設定しなくても精度の高い第1振動パワ
ーを得ることができる。
That is, the influence (disturbance) of the light emission intensity component can be excluded from the vibration component, and only the vibration component caused by the turbulent state of the combustion flame F can be extracted. As a result, the power spectrum shape of the combustion flame F is substantially the same regardless of the combustion state, so that it is possible to obtain highly accurate first vibration power without setting a high frequency at the time of frequency analysis.

【0122】さらに、第3実施例に係る燃焼制御方法に
おいては、乱流状態検出手段としてイオン電流プローブ
37を用いている。したがって、光センサ31等の赤外
線検出素子と異なり、燃焼11内の輻射熱に影響され
ることなく、第1振動パワーと排ガス再循環率とを一次
的に関連づけることができる。この結果、燃焼火炎Fの
乱流状態を直接検出することができ、より精密な排ガス
再循環率の決定を行うことができる。
Further, in the combustion control method according to the third embodiment, the ionic current probe 37 is used as the turbulence state detecting means. Therefore, unlike an infrared detecting element such as the optical sensor 31, the first vibration power and the exhaust gas recirculation rate can be temporarily related without being affected by the radiant heat in the combustion chamber 11. As a result, the turbulent state of the combustion flame F can be directly detected, and the exhaust gas recirculation rate can be determined more precisely.

【0123】以上、実施例に基づき本発明を説明した
が、本発明は上記実施例になんら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形改良が
可能であることは容易に推察されるものである。
The present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. It is easily speculated.

【0124】例えば、本実施例では、燃焼制御方法を蒸
気発生用のボイラに適用したが、熱処理等の工業炉に適
用してもよい。かかる場合にも窒素酸化物の低減化が望
まれており、本実施例に係る燃焼装置の燃焼制御方法を
適用すれば、窒素酸化物を大幅に低減することができ
る。
For example, in this embodiment, the combustion control method is applied to a boiler for generating steam, but may be applied to an industrial furnace for heat treatment or the like. In such a case as well, it is desired to reduce nitrogen oxides. By applying the combustion control method of the combustion device according to the present embodiment, nitrogen oxides can be significantly reduced.

【0125】ところで、一般に工業炉は、ワークを熱処
理するための燃焼装置であるから、燃焼室内の燃焼温度
は、ボイラの燃焼温度より高く、燃焼室の炉壁には耐火
材が貼り付けられており、その耐火材温度は、温度は約
1000℃に達する。したがって、燃焼火炎Fの乱流状
態を赤外線素子よりなる光センサ31を用いて検出する
場合には、耐火材等からの輻射熱により、検出精度が悪
化してしまう。
In general, since an industrial furnace is a combustion device for heat-treating a work, the combustion temperature in the combustion chamber is higher than the combustion temperature of the boiler, and a refractory material is attached to the furnace wall of the combustion chamber. And the refractory temperature reaches about 1000 ° C. Therefore, when detecting the turbulent state of the combustion flame F using the optical sensor 31 composed of an infrared element, the detection accuracy is deteriorated due to radiant heat from a refractory material or the like.

【0126】すなわち、燃焼火炎F以外からの輻射の影
響が大きい場合には、影響のない場合と比較して、発光
強度成分のみが大きく増加し、振動成分の振幅はほとん
ど変化しない。
That is, when the influence of the radiation other than the combustion flame F is large, only the emission intensity component increases greatly and the amplitude of the vibration component hardly changes as compared with the case where there is no influence.

【0127】この結果、振動成分の変化が発光強度成分
の変化に比例して変化するという前提の下、振動成分を
発光強度成分で除算することにより信号処理を行ってき
た上記各実施例の燃焼制御方法は成立しなくなる。
As a result, the signal processing is performed by dividing the vibration component by the light emission intensity component on the assumption that the change in the vibration component changes in proportion to the change in the light emission intensity component. The control method does not hold.

【0128】そこで、発光強度成分を用いず、輻射熱の
影響を受けない方法によって、振動成分の振幅を補正す
る必要がある。この燃焼制御方法は、燃焼火炎F自身
の温度が上昇した場合には、発光強度成分の増加に伴い
振動成分も増加する点、耐火材やワークからの輻射熱
の影響がある場合には、発光強度成分は増加するもの
の、振動成分の振幅はほとんど変化しない点に鑑みた方
法である。
Therefore, it is necessary to correct the amplitude of the vibration component by a method that does not use the light emission intensity component and is not affected by radiant heat. This combustion control method is characterized in that, when the temperature of the combustion flame F itself rises, the vibration component also increases with the increase of the luminous intensity component, and when there is the influence of radiant heat from the refractory material or the work, the luminous intensity increases. This method takes into account that the component increases but the amplitude of the vibration component hardly changes.

【0129】具体的には、輻射熱の影響を受けない振動
成分の振幅を代表する値を取り、その値を発光強度成分
の代替値(発光強度成分)として用いるのである。この
結果、輻射熱の影響を受けるような燃焼装置において
も、燃焼状態の変化にともない変化する振動成分を確実
に一定にし、常に排ガス再循環率に対し、1対1で対応
する第1振動パワーを得ることができる。
Specifically, a value representing the amplitude of the vibration component which is not affected by radiant heat is taken, and the value is used as a substitute value (light emission intensity component) for the light emission intensity component. As a result, even in a combustion apparatus that is affected by radiant heat, the vibration component that changes with a change in the combustion state is reliably made constant, and the first vibration power that always corresponds to the exhaust gas recirculation ratio on a one-to-one basis is used. Obtainable.

【0130】また、センサアンプ30内のアナログ除算
器35と増幅器36との間にハイパスフィルタを介在さ
せてもよい。すなわち、センサアンプ30の増幅器36
における電気信号の増幅に際しては、振幅の大きな低周
波数域の信号を基準として、電気信号の最大振幅が許容
入力電圧内に収まるように増幅率の調整が行われる。し
たがって、増幅された電気信号中の高周波数域における
電気信号は、低周波数域における電気信号の振幅と比較
して相対的に振幅が小さく、分解能の低いA/D変換器
51では認識されないことがある。
A high-pass filter may be interposed between the analog divider 35 and the amplifier 36 in the sensor amplifier 30. That is, the amplifier 36 of the sensor amplifier 30
In the amplification of the electric signal in the above, the amplification factor is adjusted so that the maximum amplitude of the electric signal falls within the allowable input voltage with reference to a signal in a low frequency range having a large amplitude. Therefore, the electric signal in the high frequency band in the amplified electric signal has a relatively small amplitude as compared with the amplitude of the electric signal in the low frequency band, and is not recognized by the A / D converter 51 having a low resolution. is there.

【0131】そこで、電気信号中の低周波数成分の信号
をハイパスフィルタによって除去し、価格の高い高分解
能A/D変換器を用いることなく、振動パワーと排ガス
再循環率との間に一次特性を持たせることができる。こ
の結果、第1振動パワーによって排ガス再循環率を制御
することが可能となる。
Therefore, a low-frequency component signal in the electric signal is removed by a high-pass filter, and a primary characteristic is defined between the vibration power and the exhaust gas recirculation rate without using an expensive high-resolution A / D converter. You can have. As a result, the exhaust gas recirculation rate can be controlled by the first vibration power.

【0132】さらに、光センサとしては、ゲルマニウム
フォトダイオードやフォトトランジスタに限られず、燃
焼火炎Fの光(ちらつき)を電気信号に変換可能な素子
であればよい。光を電気信号に変換することができれ
ば、各実施例における燃焼制御方法が実施可能だからで
ある。
Furthermore, the optical sensor is not limited to a germanium photodiode or a phototransistor, but may be any element that can convert the light (flicker) of the combustion flame F into an electric signal. This is because if light can be converted into an electric signal, the combustion control method in each embodiment can be implemented.

【0133】またさらに、上記実施例においては、燃焼
装置としてボイラ、燃焼炉に対して燃焼制御方法を適用
しているが、このほかの燃焼装置に有効であることは言
うまでもない。
Further, in the above embodiment, the combustion control method is applied to a boiler or a combustion furnace as a combustion device, but it is needless to say that the present invention is effective for other combustion devices.

【0134】さらにまた、第3実施例において用いられ
ている振幅代表値のほかに、一定時間ごとに検出された
電気信号の電圧値を取り出し、その値を2乗した値の平
方根を振幅代表値として用いてもよい。すなわち、振動
成分から得られるデータであれば振幅代表値として用い
ることができるのである。
Further, in addition to the representative amplitude value used in the third embodiment, the voltage value of the electric signal detected at regular intervals is extracted, and the square root of the squared value is used as the representative amplitude value. May be used. That is, any data obtained from the vibration component can be used as the representative amplitude value.

【0135】また、上記各実施例においては、第2振動
パワーを予め折線テーブル58に格納しているが、一酸
化炭素検出センサ等を備えることにより燃焼状態(不完
全燃焼か否か)を検出し、この検出データと第1振動パ
ワーとから、より最適な排ガス再循環率を決定するよう
にしてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the second vibration power is stored in advance in the linearity table 58. However, the provision of a carbon monoxide detection sensor and the like allows the combustion state (whether or not the combustion is incomplete) to be detected. Then, a more optimal exhaust gas recirculation rate may be determined from the detection data and the first vibration power.

【0136】かかる構成を備える場合には、折線テーブ
ル58から排ガス再循環率を算出する場合と比較して、
より限界に近い排ガス再循環率を実現することが可能と
なり、窒素酸化物の発生を大幅に抑制することができ
る。
In the case where such a configuration is provided, compared with the case of calculating the exhaust gas recirculation rate from the broken line table 58,
An exhaust gas recirculation rate closer to the limit can be achieved, and the generation of nitrogen oxides can be significantly suppressed.

【0137】なお、特許請求の範囲には記載していない
が、上記各実施例から把握される技術的思想について、
以下にその効果とともに記載する。 (1)請求項1及び請求項のうちいずれかの請求項に
記載された燃焼装置の燃焼制御方法において、前記発光
強度代表成分は、前記光センサ31または前記イオン電
流センサから出力される電気信号から前記振動成分とは
別に抽出した発光強度成分であることを特徴とする燃焼
装置の燃焼制御方法。
Although not described in the claims, the technical ideas grasped from each of the above embodiments are described below.
The effect is described below. (1) In the combustion control method for a combustion device according to any one of claims 1 and 2 , the light emission intensity representative component is an electric power output from the optical sensor 31 or the ion current sensor. A combustion control method for a combustion apparatus, wherein the light emission intensity component is extracted separately from the vibration component from a signal.

【0138】かかる構成を備える場合には、ボイラ等の
炉壁温度が比較的低い燃焼装置において、燃焼火炎Fの
乱流状態と振動パワーとの間に一次特性を持たせること
ができ、振動パワーを用いた排ガス再循環率の制御を行
うことができる。 (2)請求項1及び請求項のうちいずれかの請求項に
記載された燃焼装置の燃焼制御方法において、前記発光
強度代表成分は、前記光センサ31または前記イオン電
流センサから出力される電気信号における前記振動成分
の振幅から抽出した振幅代表値であることを特徴とする
燃焼装置の燃焼制御方法。
In the case where such a structure is provided, in a combustion device such as a boiler having a relatively low furnace wall temperature, a primary characteristic can be provided between the turbulent state of the combustion flame F and the vibration power, and the vibration power can be increased. Can be used to control the exhaust gas recirculation rate. (2) In the combustion control method for a combustion device according to any one of claims 1 and 2 , the emission intensity representative component is an electric power output from the optical sensor 31 or the ion current sensor. A combustion control method for a combustion device, comprising a representative amplitude value extracted from an amplitude of the vibration component in a signal.

【0139】かかる構成を備える場合には、輻射熱の影
響を受けない振動成分の振幅を発光強度代表成分として
用いているので、高温の輻射熱が発生する燃焼装置にお
いても、燃焼火炎の乱流状態と振動パワーとの間に一次
特性を持たせることが可能となり、振動パワーによる排
ガス再循環率の制御を実施することができる。
In the case where such a configuration is provided, the amplitude of the vibration component not affected by the radiant heat is used as the representative component of the light emission intensity. A primary characteristic can be given to the vibration power, and the exhaust gas recirculation rate can be controlled by the vibration power.

【0140】[0140]

【0141】[0141]

【0142】[0142]

【発明の効果】 発明に係る燃焼装置の燃焼制御方法
は、乱流状態検出手段によって燃焼火炎の乱流状態を直
接検出するとともに、検出された乱流状態データから振
動成分と発光強度代表成分をそれぞれ抽出している。ま
た、抽出された振動成分に対して周波数解析処理と影響
除外処理とを組み合わせて施し第1振動パワーを求め、
予め用意された第2振動パワーに第1振動パワーを一致
させるべく排ガス再循環量調整弁を調整している。
Combustion control method for combustion apparatus according to the present invention is configured to detect directly the turbulent state of the combustion flame by turbulence state detecting means, the light emission intensity representative component and the vibration component from the detected turbulence state data Are extracted respectively. Further, a frequency analysis process and an influence exclusion process are performed on the extracted vibration component in combination to obtain a first vibration power,
The exhaust gas recirculation amount adjusting valve is adjusted so that the first vibration power matches the second vibration power prepared in advance.

【0143】したがって、検出された乱流状態に最適な
排ガス再循環率を実現することができる。その結果、燃
焼温度が低下し、燃焼用空気中の酸素量が低下するの
で、燃料の燃焼に伴い発生する窒素酸化物濃度の低減化
を図ることができる。また、最適な排ガス再循環率を実
行するに際して、不完全燃焼により一酸化炭素が発生す
ることを回避することができる。
Therefore, an optimum exhaust gas recirculation rate for the detected turbulent flow state can be realized. As a result, the combustion temperature decreases, and the amount of oxygen in the combustion air decreases, so that the concentration of nitrogen oxides generated with the combustion of the fuel can be reduced. In addition, when executing the optimum exhaust gas recirculation rate, it is possible to avoid generation of carbon monoxide due to incomplete combustion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 第1実施例にかかる燃焼装置の燃焼制御方法
が適用される燃焼装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a combustion device to which a combustion control method for a combustion device according to a first embodiment is applied.

【図2】 図1に示す燃焼装置を図1中のA−A線によ
って切断した拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the combustion device shown in FIG. 1 taken along line AA in FIG.

【図3】 第1実施例にかかる燃焼装置の燃焼制御方法
におけるセンサアンプ内での信号処理を説明する機能ブ
ロック図である。
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating signal processing in a sensor amplifier in the combustion control method for the combustion device according to the first embodiment.

【図4】 第1実施例にかかる燃焼装置の燃焼制御方法
における燃焼制御装置内での信号処理を説明する機能ブ
ロック図である。
FIG. 4 is a functional block diagram illustrating signal processing in the combustion control device in the combustion control method for the combustion device according to the first embodiment.

【図5】 (a)〜(c)は、第1実施例においてセン
サアンプ内で処理される各種電気信号の挙動を説明する
ための波形図である。
FIGS. 5A to 5C are waveform diagrams for explaining the behavior of various electric signals processed in the sensor amplifier in the first embodiment.

【図6】 第1実施例において、センサアンプ内の処理
によって得られる2種類の電気信号を比較して示す波形
図である。
FIG. 6 is a waveform chart showing a comparison between two types of electric signals obtained by processing in a sensor amplifier in the first embodiment.

【図7】 3種類の排ガス再循環率に関して、パワース
ペクトル強度と周波数との関係を表すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between power spectrum intensity and frequency for three types of exhaust gas recirculation rates.

【図8】 パワー変化率と排ガス再循環率との一般的な
関係を表すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a general relationship between a power change rate and an exhaust gas recirculation rate.

【図9】 第2振動パワーと排ガス再循環率との相関関
係を説明するためのグラフである。
FIG. 9 is a graph for explaining a correlation between a second vibration power and an exhaust gas recirculation rate.

【図10】折線テーブルに格納されている第2振動パワ
ーと燃料流量との関係を表すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a second vibration power and a fuel flow rate stored in a broken line table.

【図11】第1実施例に係る燃焼装置の燃焼制御方法を
実施した結果得られた、O2 4%換算NOX 濃度と燃料
流量との関係を表すグラフである。
[11] The combustion control method for combustion device obtained as a result of the implementation of the first embodiment, is a graph showing the relationship between the O 2 4% in terms of NO X concentration and the fuel flow rate.

【図12】第1実施例に係る燃焼装置の燃焼制御方法を
実施した結果得られた、CO濃度と燃料流量との関係を
表すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the CO concentration and the fuel flow rate, obtained as a result of performing the combustion control method for the combustion device according to the first embodiment.

【図13】第1実施例にかかる燃焼装置の燃焼制御方法
が適用される燃焼装置の概略構成図である。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a combustion device to which the combustion control method for the combustion device according to the first embodiment is applied.

【図14】第3実施例にかかる燃焼装置の燃焼制御方法
におけるセンサアンプ内、及び燃焼制御装置内での信号
処理を説明する機能ブロック図である。
FIG. 14 is a functional block diagram illustrating signal processing in a sensor amplifier and in a combustion control device in a combustion control method for a combustion device according to a third embodiment.

【図15】O2 4換算NOX 濃度と排ガス再循環率との
関係を表すグラフである。
15 is a graph showing the relationship between the O 2 4 terms NO X concentration and the exhaust gas recirculation rate.

【図16】従来例に係る燃焼装置の燃焼制御方法が適用
される燃焼装置の概略構成図である。
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a combustion apparatus to which a combustion control method for a conventional combustion apparatus is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…本体、11…燃焼室、12…排ガスダクト、13
…燃焼用空気供給ダクト、14…排ガス再循環ダクト、
15…液室、16…炉壁、17…バーナ、20…燃料供
給部、30…センサアンプ、31…光センサ、32…電
流/電圧変換器、33…直流/交流変換器、34…積分
器、35…アナログ除算器、36…増幅器、37…イオ
ン電流プローブ、50…燃焼制御装置、51…A/D変
換器、52…DSP、53…FFT処理部、54…第1
移動平均処理部、55…第1移動平均回数テーブル、5
6…第2移動平均処理部、57…第2移動平均回数テー
ブル、58…折線テーブル、F…燃焼火炎、RD…排ガ
ス再循環量調整ダンパ、WF…送風ファン、OL…
10: body, 11: combustion chamber, 12: exhaust gas duct, 13
... combustion air supply duct, 14 ... exhaust gas recirculation duct,
Reference numeral 15: liquid chamber, 16: furnace wall, 17: burner, 20: fuel supply unit, 30: sensor amplifier, 31: optical sensor, 32: current / voltage converter, 33: DC / AC converter, 34: integrator , 35 ... analog divider, 36 ... amplifier, 37 ... ion current probe, 50 ... combustion control device, 51 ... A / D converter, 52 ... DSP, 53 ... FFT processing unit, 54 ... first
Moving average processing unit, 55: first moving average number table, 5
6: second moving average processing unit, 57: second moving average number table, 58: broken line table, F: combustion flame, RD: exhaust gas recirculation amount adjustment damper, WF: blowing fan, OL ...

フロントページの続き (72)発明者 橘 敏治 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 大坪 敏之 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−110320(JP,A) 特開 平5−87333(JP,A) 特開 平5−288343(JP,A) 特開 平6−180117(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 5/00 F23N 5/08 F23N 5/12 Continued on the front page (72) Inventor Toshiharu Tachibana 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Toshiyuki Otsubo 1 Toyota City Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (56) Reference Document JP-A-3-110320 (JP, A) JP-A-5-87333 (JP, A) JP-A-5-288343 (JP, A) JP-A-6-180117 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) F23N 5/00 F23N 5/08 F23N 5/12

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃焼室から排出された排ガスの一部を燃
焼用空気と共に再び燃焼室内に供給する排ガス再循環シ
ステムを有する燃焼装置の燃焼制御方法において、 乱流状態検出手段によって前記燃焼室内における燃焼火
炎の乱流状態を検出し、前記乱流状態検出手段によって
検出された乱流状態データから火炎光の振動成分と火炎
の発光強度代表成分とをそれぞれ抽出する第過程と、 第過程において抽出された前記振動成分に対して、全
周波数領域における強度積分値を算出する周波数解析処
理と、前記発光強度代表成分が前記振動成分に及ぼす影
響を除去するための影響除去処理とを組み合わせて施す
ことにより第1振動パワーを求める第過程と、 第過程において得られた第1振動パワーと、所定の乱
流状態を実現するために予め演算された第2振動パワー
とを比較し、前記第1振動パワーを前記第2振動パワー
と一致させるため排気ガス再循環量を決定する第過程
と、 第過程において決定された排ガス再循環量に基づいて
排ガス再循環量調整弁を調整し、燃焼用空気に混入させ
る排ガス量を調整する第過程とから構成されることを
特徴とする燃焼装置の燃焼制御方法。
1. A combustion control method for a combustion device having an exhaust gas recirculation system for re-supplying a part of exhaust gas discharged from a combustion chamber together with combustion air into the combustion chamber. detecting a turbulent state of the combustion flame, a first step of extracting a vibration component of the flame light and flame emission intensity representative component and respectively from the detected turbulence state data by the turbulence state detecting means, the first step For the vibration component extracted in the above, a frequency analysis process of calculating an intensity integrated value in all frequency regions and an effect removal process for removing an influence of the emission intensity representative component on the vibration component are combined. a second process of obtaining a first vibration power by applying a first oscillation power obtained in the second step, in advance in order to realize a predetermined turbulent Comparing the second vibration power is calculated, and a third step of determining an exhaust gas recirculation amount for the first oscillation power coincides with the second vibration power, exhaust gas recirculation is determined in the third step combustion control method for combustion equipment which adjusts the exhaust gas recirculation amount adjusting valve, characterized in that it is composed of a fourth step of adjusting the amount of exhaust gas to be mixed into the combustion air based on the amount.
【請求項2】 請求項に記載された燃焼装置の燃焼制
御方法において、 前記第過程は、前記振動成分を前記発光強度代表成分
で除算する前記影響除去処理を施し、前記影響除去処理
が施された振動成分に対して前記周波数解析処理を施す
ことによって前記第1振動パワーを求めることを特徴と
する燃焼装置の燃焼制御方法。
2. The combustion control method for a combustion device according to claim 1 , wherein said second step performs said effect removing process of dividing said vibration component by said emission intensity representative component. A combustion control method for a combustion device, wherein the first vibration power is obtained by performing the frequency analysis processing on the vibration component that has been performed.
【請求項3】 請求項に記載された燃焼装置の燃焼制
御方法において、 前記第過程は、前記振動成分に前記周波数解析処理を
施し、前記周波数解析処理が施された振動成分を前記発
光強度代表成分で除算する前記影響除去処理を施すこと
によって前記第1振動パワーを求めることを特徴とする
燃焼装置の燃焼制御方法。
3. The combustion control method for a combustion device according to claim 1 , wherein in the second step , the frequency component is subjected to the frequency analysis process, and the frequency component subjected to the frequency analysis process is subjected to the light emission. A combustion control method for a combustion apparatus, wherein the first vibration power is obtained by performing the influence removing process of dividing by an intensity representative component.
【請求項4】 請求項1乃至請求項のうちいずれかの
請求項に記載された燃焼装置の燃焼制御方法において、 前記乱流状態検出手段は、火炎光の乱流状態を電気信号
に変換して乱流状態データとして出力する光センサであ
ることを特徴とする燃焼装置の燃焼制御方法。
4. A combustion control method for combustion apparatus according to any one of claims of claims 1 to 3, wherein the turbulent state detection means, converts the turbulent state of the flame light into an electrical signal A combustion sensor for outputting the turbulent state data as an optical sensor.
【請求項5】 請求項1乃至請求項のうちいずれかの
請求項に記載された燃焼装置の燃焼制御方法において、 前記乱流状態検出手段は、火炎光の乱流状態を電気信号
に変換して乱流状態データとして出力するイオン電流セ
ンサであることを特徴とする燃焼装置の燃焼制御方法。
5. A combustion control method for combustion apparatus according to any one of claims of claims 1 to 3, wherein the turbulent state detection means, converts the turbulent state of the flame light into an electrical signal A combustion control method for a combustion apparatus, wherein the ion current sensor outputs the turbulent flow state data.
JP06235516A 1994-09-29 1994-09-29 Combustion control method for combustion device Expired - Fee Related JP3094808B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP06235516A JP3094808B2 (en) 1994-09-29 1994-09-29 Combustion control method for combustion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP06235516A JP3094808B2 (en) 1994-09-29 1994-09-29 Combustion control method for combustion device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0894071A JPH0894071A (en) 1996-04-12
JP3094808B2 true JP3094808B2 (en) 2000-10-03

Family

ID=16987148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP06235516A Expired - Fee Related JP3094808B2 (en) 1994-09-29 1994-09-29 Combustion control method for combustion device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3094808B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0894071A (en) 1996-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5049063A (en) Combustion control apparatus for burner
RU2397408C2 (en) Method and equipment to monitor and control furnace heater torch stability
EP0322132B1 (en) Fuel burner apparatus and a method of control
US6247416B1 (en) Method of operating a furnace and device for implementing the method
CN204460275U (en) A kind of combustion energy saving safety control system
CN107152695A (en) The heating furnace visualization combustion control system and control method detected based on many reference amounts
JPH04335915A (en) Burner flame detecting device
JP3094808B2 (en) Combustion control method for combustion device
JP3127668B2 (en) Combustion control method
US5392312A (en) Method and device for regulating the combustion air flow rate of a flue rate gas collection device of a metallurgical reactor, corresponding collection device and metallurgical reactor
JPH0826988B2 (en) Combustion control method and combustion control device using the method
JP2503732B2 (en) Burner combustion control method
JPH02302520A (en) Combustion controller for burner
JP2540990B2 (en) Burner combustion control device
JP2550688B2 (en) Burner combustion controller
JP3023255B2 (en) Exhaust gas concentration control device
JPH0833195B2 (en) Burner combustion controller
RU2247900C2 (en) Method of automatic combustion control in boiler furnace
JP2947677B2 (en) Exhaust gas concentration control device
JPH0510505A (en) Air ratio controller of burner at start-up time of boiler
JPS63105322A (en) Combustion control
JPH07117238B2 (en) Burner combustion control method
JPS63105321A (en) Combustion control
JPH10176829A (en) Automatic regulating method of set value for controlling concentration of oxygen in boiler waste gas
JPH07107445B2 (en) Combustion control method

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070804

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080804

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080804

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090804

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees