JP7368612B2 - 一酸化炭素とメタンの同時測定可能な燃焼分析装置 - Google Patents

一酸化炭素とメタンの同時測定可能な燃焼分析装置 Download PDF

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Description

背景
プロセス（化学的処理加工）産業は、１つ以上の燃焼プロセス（工程）を含むエネルギー源に依存することが多い。このような燃焼プロセスには、蒸気を発生させるためか、又は、原料の液体を加熱するための炉、又は、ボイラーの運転が含まれる。燃焼は、比較的低コストのエネルギーを提供できるが、燃焼効率を最大化させることが求められている。さらに、煙突（smokestacks、stacks）から排出される工業プロセスからの燃焼ガス管ガス（flue gases）は、規制されることが多く、危険なガスの量は、最小限に抑えられなければならないことが多い。したがって、燃焼プロセス管理業界の１つの目標は、既存の炉、及び、ボイラーの燃焼効率を最大化することであり、これは本質的に温室効果ガス、及び、他の規制されたガスの生産を減少させることになる。燃焼効率は、そのような燃焼プロセスから生じる排気ガス、又は、燃焼ガス管ガス中の酸素濃度を理想的なレベルに維持することによって、最適化することができる。
燃焼プロセスの監視、最適化、及び、制御には、一般的に、分析装置が、現場位置（in-situ）、又は、プロセス内（in-process）で使用される。一般的に、これらの分析装置には、比較的高温に加熱され、炉、又は、ボイラーの燃焼ゾーンの真上、又は、その近傍で作動するセンサーが使用される。既知のプロセス燃焼の分析装置では、一般的に、燃焼ガス管ガス流に直接挿入されるプローブの端部に配置される酸化ジルコニウムセンサーが使用される。排気ガス、又は、燃焼ガスがセンサーの中に流入すると、センサーの近くで拡散する。センサーは、ガス中に存在する酸素の量に関連する電気信号を提供する。
概要
燃焼プロセスにおける酸素、一酸化炭素、及び、メタンの濃度を同時に検出するように構成された燃焼分析装置が提供される。燃焼分析装置は、燃焼プロセス中の酸素を検出して、燃焼プロセス中の酸素濃度を示すセンサー信号を生成するように構成された酸素センサーを含む。燃焼分析装置は、更に、約４００°Ｃで動作してメタン濃度を示す第２のセンサー信号を提供し、約３００°Ｃで動作して一酸化炭素濃度を示す第３のセンサー信号を選択的に提供するように構成された、一酸化炭素－メタンデュアル（二重）センサーを含む。燃焼分析装置は、最終的に、各センサー信号を受信して酸素濃度を決定し、一酸化炭素－メタンデュアルセンサー信号、及び、酸素濃度に基づいて、一酸化炭素濃度出力、及び、メタン濃度出力を生成する、ように構成された制御装置を含む。
本発明の各実施例を特に使用可能な現場位置（in-situ）燃焼分析装置の概要図である。 本発明の各実施例を特に使用可能な燃焼分析装置の概略斜視図である。 燃焼分析装置の一実施例を示す簡略化されたブロック図である。 一酸化炭素、及び、メタンのデュアル熱量測定（calorimetric）センサーの感度に対する温度の影響を示すグラフである。 燃焼分析装置を用いた各ガス濃度測定値のグラフである。 燃焼分析装置を用いた各ガス濃度測定値のグラフである。 燃焼分析装置を用いた各ガス濃度測定値のグラフである。 本発明の一実施例に係る燃焼分析装置を用いた各ガス濃度測定値のグラフである。 本発明の一実施例に係る燃焼分析装置を用いた各ガス濃度測定値のグラフである。 本発明の一実施例に係る燃焼分析装置を用いた各ガス濃度測定値のグラフである。 本発明の一実施例に係る燃焼分析装置の各メタン測定値を示すグラフである。 本発明の一実施例に係る燃焼分析装置の各メタン測定値を示すグラフである。 燃焼プロセスの監視、及び、制御のための方法の一実施例を示すフローチャートである。 燃焼分析装置の一実施例を示す簡略化されたブロック図である。
詳細な説明
ジルコニアベースの電気化学式酸素センサーは、酸素測定用として工業的用途で広く使用されている。電気化学式酸素センサーは、高温、例えば約６００～８００°Ｃで動作し、燃焼後に残存する過剰の酸素を測定する。例えば、空気を用いて、基準電極上の固定された分圧での各酸素濃度の差に対するセンサーの応答は、ネルンストの式（Nernst equation）を用いて計算することができる。
Figure 0007368612000001
ここで、Ｃは、基準／プロセス側の温度変化、及び、酸素プローブ内の熱接合に関係する定数、Ｒは、普遍的な気体定数、Ｔは、プロセス温度（Ｋ）、Ｆは、ファラデー定数である。
電気化学式ジルコニア酸素センサーは、堅牢で、燃焼環境下で何年も稼動させることができる。完全燃焼においては、酸素と燃料が理想的な比率で結合され、主に、二酸化炭素と水が生成され、二酸化硫黄のような燃料の不純物、及び、窒素酸化物からの微量の他のガス、及び、窒素酸化物が生成される。しかし、実際の燃焼で、この化学量論的な最高効率を達成することは、不完全な、燃料／空気均一性、燃料のエネルギー密度、及び、燃料／空気の流量の変動のために、非常に困難である。一般的な燃焼ガス管ガスの酸素過剰濃度は、ガスバーナーで約２～３％、ボイラー、及び、オイルバーナーで約２～６％である。最も効率的な燃焼は、一般的には、０．７５％と２．０％の酸素濃度の間で発生するが、燃焼プロセスにおける酸素の検出、及び、制御のみを用いて達成、及び、維持することは非常に困難である。ボイラー、又は、燃焼器の壁面の他の部分に漏れがあると、酸素がさらに浸入し、酸素濃度の測定が損なわれ、燃焼制御が乱れる。
酸素測定のみでも、ある程度の燃焼制御が可能であるが、燃焼分析装置に、一酸化炭素の同時測定を追加的に用いることにより、燃焼効率と安定性を向上させることができる。一酸化炭素は、炭化水素燃料の燃焼が十分な酸素と混合されていない場合、又は、燃焼バーナーが故障しているか、又は、機能不全である場合に、燃焼プロセスで生成される。従って、一酸化炭素濃度は、不完全燃焼、又は、燃料過多（リッチ）の燃焼、の指標として使用することができる。微量以上の一酸化炭素濃度の存在は、バーナーの故障を示す診断用として使用することができる。一方、１００～２００ｐｐｍ（parts per million：百万分の一）程度の微量に近い一酸化炭素のレベル、及び、わずかな過剰空気、での運転は、燃焼条件が最高の効率を有する化学量論点に近いことを示すことができる。
燃焼開始時、又は、バーナーの故障（malfunction）、又は、噴出（blowout）、が発生した場合、燃焼プロセスに設置された通常の火炎センサーの応答時間よりも速く、燃焼器に爆発性の混合物が充填される可能性がある。これは、潜在的に爆発という結果を招く可能性があり、傷害、又は、人命の損失、及び、資本及び営業収益の損失、を引き起こす可能性がある。不完全なガス混合、及び、燃焼ガス管ガスの層状化は、始動時に危険な状態を引き起こす可能性がある。燃焼プロセスにおけるメタンの存在と濃度は、危険な状態が存在することを示す診断として使用することができる。特に、メタン濃度が高いままである場合、着火が行われなかったことを示す。このような状態を検出し、回避するためには、メタンセンサーが必要となる。
酸素、及び、一酸化炭素に加えて、メタンの測定を提供する燃焼分析装置は、燃焼プロセスの制御、及び、診断のための追加の安全機能を提供する。ジルコニアの電気化学的な技術に基づく酸素センサーを備えて利用可能な燃焼分析装置は、ネルンスト（Nernst）の式（上記に示す）に従う酸素濃度に対数的に依存するセンサー出力を用いて、燃焼プロセスにおける過剰な残留酸素を測定する。理論空燃比点付近の燃焼プロセスで形成される一酸化炭素は、燃焼分析装置に使用される、触媒式であって熱量を測定する一酸化炭素センサーによって、定性的に測定され、燃焼プロセスにおける一酸化炭素のブレークスルーを示すことになる。既知の燃焼分析装置は、（例えば、熱量センサーのように）メタンに対して感度を有していないか、又は、一酸化炭素及びメタンに対して等しく感度を有するかであり、（例えば、混合電位センサーのように）困難で厳しい燃焼環境においては、高い信頼性を有していない。
酸素、一酸化炭素、メタンを同時に測定できる燃焼分析装置が必要とされている。このような燃焼分析装置が、本明細書において提供される。一実施例において、最適化された熱量測定触媒式センサーが、酸素の測定を提供する酸素センサーによって分離され、一酸化炭素及びメタンの測定を同時に提供する燃焼分析装置において使用される。
燃焼ガス管ガス中の酸素濃度が１．０～６．０％での燃焼プロセスの調整では、不完全燃焼で最初に一酸化炭素が出現する（ブレークスルーする）。メタン、又は、炭化水素は、約２０．０％の酸素濃度を有する燃料－空気混合気体における着火前にのみ存在する。換言すれば、メタンの存在は、燃料／空気の組み合わせが着火されていないことを示し、従って、燃焼プロセスにおける爆発性ガスの危険性が蓄積されていることを示している。
一実施例において、最適化された熱量測定触媒式センサー（上述）は、百万分の一（ｐｐｍ）単位の一酸化炭素濃度、及び、百分の一（パーセント）単位のメタン濃度に感度を有し、約１０００ｐｐｍの一酸化炭素（０ｐｐｍ以上 ～ １０００ｐｐｍ未満の一酸化炭素の範囲）、及び、約５．０％のメタン（０％以上 ～ ５．０％以下のメタンの範囲）で較正される。別の実施例において、ソフトウェアで実行される較正アルゴリズムを使用して、１０．０％未満の酸素濃度（０％以上 ～ １０．０％未満の酸素濃度の範囲）を有する燃焼制御モードにおける一酸化炭素濃度、及び、約２０．０％の酸素濃度（１０．０％以上 ～ ２０．０％未満の酸素の範囲）を有するメタン濃度、を計算して表示することができる。
図１は、本発明の各実施例が特に使用可能な現場位置（in-situ）プロセス燃焼分析装置を示す概要図である。燃焼分析装置１０は、市販の燃焼分析装置、例えば、Rosemount Inc., of Shakopee, Minnesota（ミネソタ州シャコピーのローズマウント社）（Emerson company（エマーソン社））から入手可能なModel OCX 8800 combustion analyzer（モデルＯＣＸ８８００燃焼分析装置）を用いて実施することができる。分析装置１０は、据付装置６の構成要素と通信するように構成された通信モジュール８（例えば、送信機）を含むことができる。一実施例において、送信機８は、例えば、ブルートゥース（登録商標）（Bluetooth）プロトコルを介して、無線で通信する。別の実施例において、通信モジュール８は、有線ループ（図示せず）を介して通信する。別の実施例において、通信モジュール８は、フィールド通信機（field communicators）、パーソナルコンピュータ、制御センター（control center）、携帯型装置（handheld devices）、又は、種々の使用者（ユーザー）インターフェース、などの遠隔装置（図１には示されていない）と通信するが、これらに限定されるものではない。別の実施例において、通信モジュールは、４－２０ｍＡ HART通信プロトコル、又は、FOUNDATION Fieldbusデジタル通信プロトコルに従って通信する。一実施例において、分析装置１０は、１４２７°Ｃまでのプロセス温度範囲を有する。
分析装置１０は、一実施例において、煙突、又は、燃焼ガス管１４内に実質的に配置され、バーナー１６により発生される燃焼プロセスに関連する酸素、一酸化炭素、及び／又は、メタンの濃度を測定するサンプリング（試料採取）管１２を含む。一実施例において、分析装置１０は、燃焼ガス管、又は、煙突に、動作可能に連結され、ダクトに取り付けられる。一実施例において、バーナー１６は、空気源、又は、酸素源１８、及び、燃焼燃料源２０に、動作可能に結合される。各供給源１８、及び、２０は、燃焼プロセスを制御するために、制御可能にバーナー１６に結合されることができる。分析装置１０は、燃焼プロセスにおける酸素、一酸化炭素、及び／又は、メタン、の量を測定し、燃焼制御装置２２に、酸素、一酸化炭素、及び／又は、メタンの濃度の表示を提供する。制御装置２２は、一つ以上のマイクロプロセッサを含むことができ、弁２４、及び、弁２６の一方、又は、両方を制御して、閉ループ燃焼制御を提供する。一実施例において、制御装置２２は、燃焼プロセスにおける酸素、一酸化炭素、及び／又は、メタン、の過剰又は不足の表示が、燃焼室に供給される酸素、又は、燃料、の量の変化をもたらすように、自動的に動作する。別の実施例において、制御装置２２は、測定された濃度の表示を、様々な使用者インターフェースに提供する。別の実施例において、制御装置２２は、燃焼プロセス（又は、据付装置６）の状態の表示を提供するか、又は、アクションがとられるべきであるという表示を提供する、警報（alarm）又は警告（alert）をトリガする。
据付装置６はまた、分析装置１０に動作可能に接続されたガスアセンブリ２８を含むことができる。一実施例において、ガスアセンブリ２８は、較正動作中に、較正ガス（例えば、既知の濃度を有するガス）を分析装置１０に供給する。一実施例において、ガスアセンブリ２８は、３つの較正用（又は、試験用）ガスを分析装置１０に供給することができる。一実施例において、３つのガスは、低酸素の試験ガス、高酸素の試験ガス、及び、一酸化炭素の試験ガス、である。別の実施例において、ガスアセンブリ２８は、メタンの試験ガスを分析装置１０に供給することができる。別の実施例において、ガスアセンブリ２８は、分析装置１０に、例えば、基準空気（例えば、較正及び測定の目的のための）、又は、機器空気（例えば、エダクタ空気及び／又は希釈空気）等の空気を供給するように構成された空気源を含むことができる。ガスアセンブリ２８は、分析装置１０に、試験ガス、及び、空気の流れを供給し、制御するように構成された多数のソレノイド、及び、流量計を含むことができる。
図２は、本発明の各実施例が特に使用可能な燃焼分析装置の一例を示す斜視図である。分析装置１００は、本明細書では集約的にハウジング１０２と総称される電子回路ハウジング１０２－１、及び、センサーハウジング１０２－２、サンプリング管１０４、及び、保護カバー１１６を有する電子回路１０６を含む。サンプリング管１０４は、開口部１１０が配置される遠位端１０８を有する。サンプリング管は、例えば、金属合金（例えば、ニッケルクロム合金、及び／又は、インコネル６００）、鋼（例えば、３１６ステンレス鋼）、セラミック、及び、高温プロセス環境に適した他の様々な材料、から構成されてもよいが、これらに限定されるものではない。開口部１１０は、プロセス燃焼ガス管ガスが、サンプリング管１０４を通って、酸素、一酸化炭素、及び／又は、メタン、の濃度測定が行われるセンサー１１２に送られることを可能にする。
ハウジング１０２は、電子回路１０６を収容できる大きさのチャンバー１１４を有する。ハウジング１０２は、センサー１１２を収容できる大きさのチャンバー１１５を有する。さらに、ハウジング１０２は、密封シールを形成するために、カバー１１６の外向きねじ山部１３１を受け入れ、それと嵌合するように適合された内向きねじ山部１３０を含むことができる。他の実施例において、カバー１１６は、他の締結具（例えば、ボルト）を介して、又は、様々な他の結合技術、例えば、溶接を介して、ハウジング１０２に結合されることができる。さらに、ハウジング１０２は、電子回路１０６とチャンバー１１５内に配置された測定セル、又は、センサー１１２との間の電気的相互接続を、そこを通して可能にする開口部１３２（例えば、ボア）を含むことができる。
センサー１１２は、一実施例において、酸素、一酸化炭素、及び／又は、メタン、を検知して測定値を提供するように構成された酸素センサー、及び、一酸化炭素－メタンデュアルセンサー、を含む。一実施例において、センサー１１２は、酸素、一酸化炭素、及び／又は、メタン、を同時に検知、及び／又は、測定するように構成される。別の実施例において、センサー１１２は、ジルコニア固体電解質に基づく電気化学的な酸素センサーと、一酸化炭素、及び／又は、メタン、を測定するように構成された一酸化炭素－メタンデュアル熱量測定触媒式センサーと、を含む。いくつかの実施例において、熱量測定触媒式センサー上で使用される触媒は、貴金属、例えば、白金、又は、金属酸化物、例えば、ホップカライト（hopcalite）、又は、燃焼プロセスにおけるガスの検出、及び、測定のための任意の他の適切な触媒を含むことができる。別の実施例において、センサー１１２は、一つ以上の抵抗温度検出器を含むことができる。別の実施例において、センサー１１２は、一酸化炭素－メタンデュアルセンサー、及び／又は、酸素センサー、の動作温度を監視するように構成された一つ以上の温度検出器を含むことができる。
この実施形態では、サンプリング管１０４は、燃焼ガス管１４などの燃焼ガス管内に延伸されるように構成される。プローブ（サンプリング管）１０４は、フランジ１２０に隣接する近位端１１８を含む。フランジ１２０は、分析装置（送信機）１００をダクトの側壁に取り付けるか、又は、別の方法で固定するために使用される。そのように取り付けられると、分析装置１００は、フランジ１２０のダクトの壁への結合によって、完全に支持されることができる。
電子回路１０６は、ヒーター制御、及び、信号調整を提供し、その結果、燃焼ガス管ガスの酸素濃度を表すｍＡの電流信号が得られる。好ましくは、電子回路１０６は、また、プログラム的なステップを実行することができる制御装置／マイクロプロセッサも含む。電子回路１０６は、また、測定回路（例えば、測定セル）、通信回路（例えば、送信機）、電源（複数）、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）（複数）、温度センサー、及び、任意の他の適切な電気部品、を含むが、これらに限定されるものではない様々な他の構成要素を含むことができる。電子回路１０６は、また、情報（例えば、ガス濃度測定値）を表示し、作業者との相互通信動作（対話）を可能にするように構成された現場作業者（ローカルオペレータ）インターフェース１３４を含むことができる。インターフェース１３４は、いくつかの相互通信動作（対話）機能、例えば、ロックアウト機能、タッチスクリーン、状態インジケータ、選択キー（例えば、メニューとの相互通信動作（対話）のための）、及び、任意の他の適切な機能、を含むことができる。
一実施例において、燃焼分析装置１００は、市販の燃焼分析装置、例えば、Rosemount Inc., of Shakopee, Minnesota（ミネソタ州シャコピーのローズマウント社）（Emerson company（エマーソン社））から入手可能なModel OCX 8800 combustion analyzer（モデルＯＣＸ８８００燃焼分析装置）などを用いて実施することができる。OCX 8800 combustion analyzer（モデルＯＣＸ８８００燃焼分析装置）は、抽出型の分析装置であり、現場位置（in-situ）に酸素プローブと同様に、燃焼器のダクトの壁面に取り付けられる。分析装置は、圧縮空気でエダクタが駆動され、ベンチュリー効果により、プロセスガスの吸引が発生される。燃焼ガス管ガスは、外部、及び、内部のフィルター付のサンプリング管を通って吸引され、酸素センサー、及び、一酸化炭素－メタンデュアルセンサー、に送られ、それによって対象ガスの濃度を測定することができる。
図３は、燃焼分析装置の一例を示す簡略化されたブロック図である。燃焼分析装置１５０は、センサーハウジング１５１を含む。センサーハウジング１５１内には、酸素センサー、及び、一酸化炭素－メタンデュアルセンサー、として示されるセンサー１５２が存在する。センサー１５２は、本明細書に記載されているもの（例えば、符合１１２）と同様である。また、センサーハウジング１５１内には、エダクタ１８２も存在する。分析装置１５０は、さらに、電子回路ハウジング１５６を含む。電子回路ハウジング１５６内には、マイクロプロセッサ（複数可）を含むことができる制御装置１５８（複数可）、測定回路（例えば、測定セル）、及び／又は、通信回路（例えば、送信機）を含むことができる回路１６０、及び、電源１６２、が存在する。また、電子回路ハウジング１５６内には、試験ガスソレノイド１６４、及び、空気供給ソレノイド１６６、が存在する。
分析装置１５０は、さらに、ガスアセンブリ１６８を含む。ガスアセンブリ１６８は、低酸素試験用ガス源１７０、高酸素試験用ガス源１７２、一酸化炭素試験用ガス源１７４、及び、空気供給源１７６、を含む。各源は、測定、較正、及び、他の機能、のために、ガスの流れを分析装置１５０に提供するように構成される。他の実施例において、分析装置１５０は、追加の試験用ガス源を含むことができ、及び／又は、上記の各ガス源の組み合わせは、較正、及び、他の機能、のために、分析装置１５０の構成要素（例えば、センサー１５２）にメタンの流れを提供するように構成されたメタン試験用ガス源を含む、他の試験用ガス、の流れを提供するように構成することができる。分析装置１５０は、さらに、空気供給流量計１７８、及び、試験ガス流量計１８０を含む。各流量計は、分析装置１５０の構成要素への空気、及び、各試験ガスの流れを、監視、及び、制御するように構成される。分析装置１５０は、また、ガス濃度測定を分析装置１５０によって行うことができ、センサー１５２への燃焼ガス管ガスの流れを可能にするように（例えば、遠位端に配置された開口部を介して）構成されたサンプリング管１５４を含む。
分析装置１５０は、サンプリング管１５４がプロセスの流れにさらされるように、ダクト、又は、燃焼ガス管／煙突の壁に取り付けられる。コンプレッサーを介して空気が供給され、空気供給源１７６を介して空気が供給されるエダクタ１８２は、プロセスの燃焼ガス管ガスのサンプルを、プローブを介して、サンプルをセンサー１５２に通過させるセンサーハウジングの前のチャンバーに連続的に吸引する。次いで、サンプルは、エダクタ１８２を通って吸引され、そこでエダクタ空気と混合され、排気を通って出て、プロセス内に戻る。制御装置１５８、及び、回路１６０は、センサー１５２から生成されたセンサー信号を受信し、分析し、サンプル内のガスの濃度を示すデジタル出力信号に変換する。制御装置１５８は、例えば、センサー１５２によって検出されたガスの濃度に基づいて、較正動作の開始、停止の動作、燃焼プロセスへの空気及びガスの流れの調整、警報／警告を発生、測定された濃度を示す表示の表面化、及び、様々な他の動作、を実施させることができる。各試験ガス１７０、１７２、及び、１７４は、制御装置１５８からの制御信号に基づいて、ソレノイド１６４によって、オン、及び、オフされることができる。各センサー１５２への各試験ガスの流れは、試験ガス流量計１８０によって調整される。一実施例において、流量計１８０は、ハウジング１５１とハウジング１５６との間に配置される。空気供給源１７６は、制御装置１５８からの制御信号に基づいて、空気供給ソレノイド１６６によってオン及びオフすることができる。一実施例において、空気供給源１７６は、センサー１５２が所望の動作温度になるまでオンにされない。これにより、結露の原因となる冷たいセンサーに引き込まれるサンプリングされたプロセス燃焼ガス管ガスの量を最小限に抑えることができる。空気供給源１７６は、エダクタ空気、基準空気、及び、希釈空気に分離される。希釈空気は、プロセス中の酸素濃度に関係なく、あらゆる可燃性ガスを完全に酸化するのに十分な酸素があることを保証するために、センサー１５２に供給される。
燃焼分析装置１０、１００、及び、１５０は、酸素、一酸化炭素、及び／又は、メタン、を同時に測定する。熱量測定触媒式一酸化炭素センサー（例えば、センサー１１２）中のメタンの低い燃焼速度は、センサーをより高温で動作させることによって向上させることができる。燃焼分析装置で使用される標準的な熱量測定触媒式一酸化炭素センサーは、通常、３００°Ｃで作動される。この温度は、メタンに対する感度を有さず一酸化炭素の感度に最適化されており、信頼性が高く再現可能な一酸化炭素の測定を行うことができるが、メタンの測定を行うことはできない。一実施例において、燃焼分析装置（例えば、１０、１００、及び／又は、１５０）は、制御装置（後述）を介して、一酸化炭素－メタンデュアルセンサー（例えば、センサー１１２）の温度を上昇させる。一実施例においては、温度が４００°Ｃまで上昇される。別の実施例においては、温度が６００°Ｃまで上昇される。さらに別の実施例においては、温度が４００～６００°Ｃの範囲内の温度まで上昇される。別の実施例においては、酸素センサーが７００°Ｃの温度で動作される。別の実施例においては、酸素センサーが７００°Ｃを超える温度で動作される。
センサーの温度を上昇させると、触媒の表面でメタンの部分的な酸化が可能になり、それによって一酸化炭素とメタンの両方を同時に測定できるようになる。一般的に、反応（触媒の表面でのメタン／一酸化炭素の酸化）における放出熱は、燃焼分析装置の電子回路に使用されている抵抗温度検出器（ＲＴＤ）によって測定される。
デュアルセンサーの温度を上げると、メタン濃度の測定が可能になるが、燃焼分析装置の一酸化炭素に対する感度はわずかに低下する。これは、触媒の表面の外側（例えば、ステンレス鋼製センサーブロック上）のより高い温度で一酸化炭素が燃焼し続け、放射によって熱が失われるためために起こるものである。
燃焼分析装置１０、１００、及び、１５０は、全て、それらの種々のセンサーの動作温度の調整、及び、制御（例えば、センサーブロックの熱を加熱、又は、低減させることによって）を提供、及び／又は、他の方法で支援するように構成された、一つ以上のヒーター、及び／又は、他の熱供給構成要素も含むことができる。一実施例において、ヒーター、及び／又は、他の熱供給構成要素は、例えば、制御信号に基づいて、センサーの動作温度を調節することができる。一実施例において、燃焼分析装置１０、１００及び１５０は、配線、熱スイッチ、ヒーターロッド、絶縁体、ヒータークランプ、熱電対、及び、任意の他の適切な構成要素、及び／又は、装置、を含むが、これらに限定されないヒーターストラットアセンブリを含むことができる。別の実施例において、分析装置１０、１００、及び、１５０は、バンドヒーターを含むことができる。別の実施例において、分析装置１０、１００、及び、１５０は、セラミックファイバーヒーターを含むことができる。別の実施例において、分析装置１０、１００、及び、１５０は、種々のセンサー、及び／又は、分析装置１０、１００、及び、１５０の他の装置、及び／又は、構成要素の動作温度を維持、及び、調節するのに適した任意の他の適切な装置（複数可）、及び／又は、構成要素を含むことができる。
図４は、一酸化炭素及びメタンのデュアル熱量測定センサーの感度に対する温度の影響を示すグラフである。一般的に、図４は、デュアルセンサーの温度が上昇するにつれて、一酸化炭素に対する感度が低下し、メタンに対する感度が上昇することを示している。図からわかるように、３００°Ｃでは、デュアルセンサーは、感度（オームで測定）の読み取り値が、実際の一酸化炭素濃度をほぼ表しているように、一酸化炭素の検出用に最適化されている。温度が４００°Ｃに上昇すると、デュアルセンサーは、メタンに対しては測定可能なほど感度が高くなるが、一酸化炭素に対しては感度が低くなる。図４に示すように、デュアルセンサーの温度が６００°Ｃに向かって上昇し続けると、メタンに対する感度が増加し、より選択的なメタン百分率検出（例えば、図４に示すように、１．０％、０．５％、０．２５％、０．１％）が可能になる。６００°Ｃにおいても、一酸化炭素に対する感度は低下し続けるが、メタンに対する感度が最適化され、依然として一酸化炭素の測定値が読み取り可能で、利用可能である。
しかしながら、燃焼分析装置は、信頼性が高く、再現性よく一酸化炭素を測定することができ、いかなる誤差も、以下に説明するように、較正方法によって説明することができる。
図５～図７は、燃焼分析装置を用いたガス濃度測定結果をグラフ化したものである。図５は、従来技術による燃焼分析装置の一酸化炭素測定値を示す図である。具体的には、図５は、３００°Ｃで動作する触媒式一酸化炭素センサーの応答を示し、具体的には、０～１０００ｐｐｍの一酸化炭素の範囲に対する触媒式一酸化炭素センサーのステップ応答を示している。前述したように、３００°Ｃで動作する標準的な熱量測定触媒式一酸化炭素センサーは、信頼性の高い一酸化炭素の測定値を得ることができる。図５からわかるように、センサーの応答性は約１００％（±１０ｐｐｍ）である。言い換えれば、プロセス環境が特定のｐｐｍ（例えば、１０００ｐｐｍ）の一酸化炭素濃度を含む場合、センサーは、実際の濃度（±１０ｐｐｍ）に対応する読み取り値を生成していることになる。しかし、この動作温度では、センサーは、メタンの存在を検出することも、メタン濃度を測定することもできない。
図６は、燃焼分析装置の一酸化炭素測定値を示す図である。具体的には、図６では、センサーが４００°Ｃにまで加熱されるが、３００°Ｃで較正されている場合に、触媒式一酸化炭素センサーの応答に何が起こるかを示す。上述のように、センサーの温度を上昇させることによって、メタンの検出、及び、測定が可能になる。しかし、温度の上昇させることは、一酸化炭素に対する感度も低下させる。このことからわかるように、センサーの読み取り値は、実際の一酸化炭素の値の約７３％である。例えば、一酸化炭素濃度が１０００ｐｐｍの場合は、センサーの読み取り値は、約７３０ｐｐｍとなる。感度の低下は望ましくないが、図７に示し、以下にさらに詳細に説明するように、較正操作によって補正することができる。
図７は、本発明の一実施例に係る燃焼分析装置の一酸化炭素測定値を示す図である。具体的には、図７は、４００°Ｃにまで加熱され、較正された、触媒式一酸化炭素センサーのセンサー読み取り値を示しており、図７に示されているように、センサーの読み取り値は、一酸化炭素の実際の濃度±１０ｐｐｍに対応しており、これらの読み取り値は、信頼性が高く、再現性がある。例えば、４００°Ｃで較正された後に、一酸化炭素濃度が１０００ｐｐｍである場合、センサーの読み取り値は約１０００ｐｐｍに戻り、それが繰り返され、かつ、一貫して行われる。
図８～図１０は、本発明の一実施例に係る燃焼分析装置を用いたガス濃度測定のグラフ表示である。具体的には、図８～図１０は、一酸化炭素－メタンデュアル熱量測定センサーの読み取り値を示している。前述したように、センサーを４００°Ｃに加熱して較正することによって、センサーはメタンの存在を検出し、メタン濃度を測定することができる。図８～図１０に示されるように、センサー応答は、信頼性が高く、再現性がある。
図８は、本発明の一実施例に係る燃焼分析装置のメタン測定値を示す図である。具体的には、図８は、４００°Ｃにまで加熱され、較正された一酸化炭素－メタンデュアル熱量測定センサーのメタン濃度測定値を示す。図８に示されるように、センサーの応答は、一酸化炭素のｐｐｍで表される０から５．０％までのメタン濃度にわたっている。センサー応答は、また、良好な直線性（図８の右上のグラフ）を示し、したがって、２点較正のみを必要とし、約５．０％スパンであり、結果的に信頼性の高い約±０．２～０．３％メタン検出オプションが得られる。２点較正は、センサー出力が適度に線形であることが分かっている場合（すなわち、ｘ軸の値の変化がｙ軸の値の変化に比例し、及び／又は、出力が入力に正比例する場合）に可能である。直線性を使用すると、複雑な曲線フィッティング（例えば、回帰分析等）を行う必要がなくなり、線分を描く（マッピングする）ための基準点が２つだけ必要になる。２点較正は、本質的に出力を再スケーリングし、傾斜とオフセットの両方の誤差を補正することができる。二点較正式の一例を以下に示す。
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図９は、本発明の一実施例に係る燃焼分析装置のメタン測定値を示す図である。具体的には、図９は、一酸化炭素－メタンデュアル熱量測定センサーの応答を示ている。図９から分かるように、このセンサーは、４００°Ｃの温度では、９０％の応答、３０秒の範囲の応答時間で、触媒の表面上のメタン酸化を検出可能であり、信頼性が高く、効率的で、安全な燃焼制御のためのメタン検出が可能である。
図１０は、本発明の一実施例に係る燃焼分析装置のメタン測定値を示す図である。具体的には、図１０は、４００°Ｃに加熱された一酸化炭素－メタンデュアル熱量測定センサーの応答の再現性を示す図である。図１０から分かるように、センサーの読み取り値は、メタンの実際の濃度、例えば、５．０％±０．１％に対応し、時間の経過とともに０～５．０％のメタンの範囲にさらされ、そのため信頼性が高く、再現性がある。
図１１は、本発明の一実施例に係る燃焼分析装置のメタン測定を示すグラフの図である。図１１から分かるように、デュアルセンサーが６００°Ｃに加熱された場合の、メタンに関するデュアルセンサーからの測定値は線形である。メタン濃度が増加すると、読み取り値（オーム単位）は、比例して増加する。この直線性により、センサーの２点較正が可能となる。
図１２は、本発明の一実施例に係る燃焼分析装置のメタンの測定値を示すグラフの図である。図１２から分かるように、種々のメタン濃度での一連の試験にわたって、６００°Ｃに加熱された一酸化炭素－メタンデュアルセンサーを使用すると、センサーの測定値は、良好な再現性を有する。
燃焼中、２つの主要な運転シナリオが存在する。１つ目は、始動時に燃料に着火する場合である。作業者が、酸素レベルを化学量論的なポイントに向かって下げるように調整することで、安全性のためと、効率を改善させる（すなわち、空気と燃料を効率的に混合させる）ために、一酸化炭素が、測定され制御される。２つ目の運転シナリオは、始動時に着火が起こらず、酸素濃度レベルが高いままである場合に発生する。メタンが測定され、濃度レベルが高いままであれば、着火しなかったことを示す。メタンの存在を検出するために、燃焼分析装置の電子回路（例えば、プロセッサ／制御装置）に、較正アルゴリズム（図４～図１１に示され、以下に説明される）が採用され、それによって、センサーが４００°Ｃに加熱され、センサーを較正して読み取り値を補正するか、又は、センサーがすでに４００°Ｃである場合には、読み取り値を補正してメタン濃度を測定する。一実施例において、燃焼分析装置のメタンセンサーは、メタンが存在することを検出し、制御装置（後述）は、作業者に通知するために、警報、又は、警告をトリガし、それによって、作業者に、メタンの存在、及び、着火が起こらなかった可能性について警告することができる。
燃焼分析装置は、例えば、１０００ｐｐｍの一酸化炭素、及び、例えば、５．０％のメタン（図５～図１０に示されるような）、で較正される。この較正は、較正用のガスアセンブリ（例えば：符合２８）を用いて行うことができ、これにより、較正ガス（既知の濃度を有する）を燃焼分析装置にさらすことができる。燃焼分析装置は、較正ガスの存在を検出し、それらのガスの濃度を示す信号を生成する。分析装置によって検出された濃度のいかなる誤差も、特に、（図５～１２に示すように）誤差が再現可能で信頼性が高く、センサー応答が良好な直線性を示す場合には、例えば、２点較正法（ここで、基準測定値は、例えば、既知の正確な応答を有する基準センサーを用いて使用されることができる）、を用いて補正することができる。この較正操作により、信頼性の高い一酸化炭素のｐｐｍの範囲、及び、メタンのパーセントの検出が可能となる。
一実施例において、次に、センサーは、４００°Ｃの高温で動作される。別の実施例において、センサーは、６００°Ｃの高温で動作される。さらに別の実施例において、センサーは、４００°Ｃ～６００°Ｃの範囲の温度で動作される。燃焼分析装置が、１０．０％未満の酸素の測定値を検出した場合、一酸化炭素の較正アルゴリズムが使用され、一酸化炭素のパーセンテージが検出される。燃焼分析装置が、２０．０％を超える酸素の測定値を検出した場合、メタンの較正アルゴリズムが使用され、メタンのパーセンテージが検出される。いくつかの実施例において、燃焼分析装置が、１．０％を超えるメタン濃度を検出した場合に、警報、又は、警告を送信する。その後、運転者は燃料の流れを止め、危険な着火及び爆発のシナリオを回避する。いくつかの実施例において、１．０％を超える濃度のメタンが検出されると、燃焼分析装置は、例えば、燃料又は空気の流れを遮断する制御信号を送ることによって、燃料の流れを自動的に停止する（例えば、図１に記載されているように）。他の実施例において、濃度の閾値は、上述のものとは異なるものとすることができる。別の実施例において、濃度、閾値は使用者が選択可能である。
図１３は、燃焼プロセスの監視及び制御のための方法の一例を示すフローチャートである。方法２００は、ブロック２０５で開始され、ここで、本明細書に記載される燃焼分析装置（例えば、符合１０及び符合１００）のような、酸素、一酸化炭素、及び、メタン、の濃度を同時に測定することができる燃焼分析装置が、燃焼プロセスのフロー内に配置され、一酸化炭素－メタンデュアル熱量測定センサーは、任意に、昇温された温度に設定される。一実施例において、昇温された温度は、４００°Ｃである。別の実施例において、昇温された温度は、６００°Ｃである。別の実施例において、昇温された温度は、４００～６００°Ｃの範囲内に入る。このプロセスの開始時に、デュアル温度センサーの温度を上昇させる必要はない。一実施例において、温度は、以下でさらに後述するように、ある閾値以上の酸素濃度が検出された場合にのみ昇温されることになる。一実施例において、温度は、プロセスの開始時に３００°Ｃのままであるので、分析装置は、一酸化炭素検出用に最適化されている。
方法２００は、ブロック２１０に進み、そこで燃焼プロセスが開始され、着火シーケンスが開始される。
方法２００は、ブロック２１５に進み、燃焼分析装置が、燃焼プロセス中の酸素濃度を決定する。ブロック２１０における酸素濃度の検出は、例えば、燃焼流中の酸素の存在を検知し、センサー信号（例えば、ミリボルトの信号）を生成する、燃焼分析装置の構成要素内にあり、電気的に結合された、酸素センサーによって行うことができる。次いで、センサー信号は、センサーに電気的に結合された測定回路に供給され、ここで、センサー信号の１つ以上の特性が測定され（例えば、センサー信号の電気的特性の変化）、次いで、酸素濃度を示すデータが制御装置（例えば、マイクロプロセッサ）に提供される。
方法２００は、ブロック２２０に進み、ここで、燃焼分析装置は、酸素濃度がある閾値以上であるか否かを決定する。一実施例において、閾値は、２０．０％の酸素である。別の実施例において、閾値は、２０．９％の酸素である。ブロック２２０における酸素濃度が、閾値を超えている場合、方法２００は、ブロック２２５に進み、燃焼分析装置は、燃焼が開始されていない（すなわち、着火が起こらなかった）と判定する。上述したように、着火の失敗は、爆発性／可燃性流体（例えば、空気及び燃料）の蓄積を引き起こし、危険な状態をもたらす可能性を有する。
この危険な状況を防止するために、方法２００は、ブロック２３０に進み、そこで、燃焼分析装置が、燃焼プロセスのフロー中のメタン濃度を検出する。メタンの検出は、一実施例において、図８～１２に記載されたメタンの較正アルゴリズムを使用することによって行われる。任意に、ブロック２３０において、一酸化炭素－メタンデュアルセンサーは、高温に加熱される（ブロック２０５で、その前に行われていない場合）。昇温される温度は、例えば、４００°Ｃ、６００°Ｃ、又は、４００°Ｃ～６００°Ｃの範囲内とすることができる。方法２００は、ブロック２３５に続き、そこで、燃焼分析装置は、メタン濃度が閾値を超えているか否かを決定する。一実施例において、閾値は、１．０％のメタン濃度である。別の実施例において、閾値は、１．０～５．０％のメタン濃度の範囲に入る。
ブロック２３５において、メタン濃度が閾値を超えていると判定された場合、方法２００は、ブロック２４０に進み、燃焼分析装置が信号を送信する。一実施例において、信号は、燃料、及び、空気の流れを停止し（例えば、バルブ２４、及び、２６を閉じることによって）、及び／又は、据置型装置を停止することによって、燃焼プロセスを自動的に停止し、着火を防止するように構成された制御信号２４１である。別の実施例において、燃焼分析装置は、燃焼プロセスが停止されるべきであり、及び、危険な状況が存在することを、視覚的、又は、聴覚的に示す警告、及び／又は、警報信号２４２を送信する。一実施例において、警報／警告は、燃焼分析装置に、電気的に、又は、通信的に結合されたライトのような、視覚的な警報／警告とすることができるが、これらに限定されない。別の実施例において、警報／警告は、燃焼分析装置に電気的又は通信的に結合されたノイズ（例えば、クラクション又はサイレン）を発する装置のような可聴警報／警告とすることができるが、これらに限定されない。この信号は、使用者インターフェース上に表示を表示させるように形成された表示信号２４３とすることができる。使用者インターフェースは、分析装置、又は、据付装置に結合された現場インターフェース、携帯型（ハンドヘルド）装置、又は、制御室内のコンピュータなどのリモート装置、であることができる。信号は、燃焼装置の状態を示すように構成された任意の他の種類の信号２４４とすることができ、例えば、テキストメッセージ警告、電子メール、電話、又は、任意の他の適切な技術であることができるが、それらに限定されるものではない。方法２００は、ブロック２７５で終了し、そこで燃焼プロセスが停止され、燃焼プロセスのフロー内のガスの安全な濃度が検出されるまで、再着火は起こらない。
ブロック２３５において、メタン濃度が閾値を超えていないと判定された場合、方法２００は、ブロック２４５に進み、燃焼分析装置は、メタン濃度の検出を継続する。
ブロック２２０に戻り、酸素濃度が閾値を超えていないと判定された場合、方法２００は、ブロック２５０に進み、酸素濃度が閾値を下回っているか否かが判定される。一実施例において、閾値は、１０．０％の酸素濃度である。ブロック２５０において、酸素濃度が閾値未満であると判定された場合、方法２００は、ブロック２５５に進み、燃焼分析装置は、燃焼が開始された（例えば、着火が発生した）と判定する。方法２００は、ブロック２６０に続き、燃焼分析装置が、燃焼プロセスのフロー中の一酸化炭素濃度を検出する。一実施例において、検出は、図５～図７に記載された一酸化炭素の較正アルゴリズムを使用することによって行われる。任意に、ブロック２６０において、例えば、ブロック２０５で温度が上昇した場合、一酸化炭素－メタンデュアルセンサーの温度が低下される。一実施例において、デュアルセンサーの温度は、３００°Ｃに設定される。別の実施例において、デュアルセンサーの温度は、４００～６００°Ｃの範囲内に入る。
この方法は、ブロック２６５に続き、燃焼分析装置が、一酸化炭素濃度を維持するように、燃焼プロセスを制御する。一実施例において、濃度は、１００ｐｐｍである。他の実施例において、濃度は、２００ｐｐｍである。別の実施例において、濃度は、１００～２００ｐｐｍの間に収まる。燃焼分析装置は、燃焼プロセスが終了（例えばシャットダウン）するまで、一酸化炭素濃度を維持するように、燃焼プロセスを制御し続ける。
ブロック２２０に戻り、燃焼分析装置によって、酸素濃度が閾値を超えていないと決定され、ブロック２５０において、閾値を下回っていないと決定された場合、方法は、ブロック２７０に進み、燃焼分析装置は、酸素濃度の検出を継続する。
方法２００は、説明の目的、及び、説明の明確さのために、所定の順序で記載されているが、当業者は、方法２００の各ステップ（工程）が、様々な順序で完了することができ、この図の例によって所定の順序が意図されるものではないことを理解するであろうことに留意されたい。
図１４は、燃焼分析装置の一実施例を示す簡略化されたブロック図である。燃焼分析装置３００は、電源３０２、制御装置３０４、測定回路３０６、センサー３０８（複数可）、通信回路３１０、及び、その他３１２を含む。電源３０２は、燃焼分析装置、及び、その構成要素（矢印「すべてに」で示されるように）に電力を供給するように構成されている。電源３０２は、交換可能な電池、又は、再充電可能な充電式電池などの現場電源であり得るが、これらに限定されるものではない。電源３０２は、外部電源、例えば、電源３０２が、例えばコンセントを介して電気回路に差し込む（又は、別の方法で接続する）電源コード（又は、他の配線）を備える電気回路であることができる。センサー３０８（複数可）は、燃焼プロセスにおけるガスの存在を検出し、それらのガスの濃度を示す信号（複数可）、を生成するように構成されたセンサー、及び／又は、センサーの温度（例えば、一酸化炭素－メタンデュアルセンサーの動作温度）を監視するように構成された温度センサー（例えば抵抗温度検出器）等を含む、様々なセンサーを含むことができる。センサー３０８（複数可）は、酸素センサー、及び、一酸化炭素－メタンデュアルセンサー（上述のように、例えば、センサー（複数可）１１２）を含むことができる。センサー３０８（複数可）は、ジルコニア固体電解質に基づく電気化学式酸素センサーと、一酸化炭素及び／又はメタンを同時に測定するように構成された一酸化炭素－メタンデュアル熱量測定触媒式センサーと、を含むこともできる。
センサー３０８からのセンサー信号（複数可）は、測定回路３０６に送られ、ここで、センサー（複数可）２０８によって検知された燃焼プロセス中に存在するガスの濃度が、信号（複数可）に基づいて測定される。次いで、制御装置３０４は、測定された濃度に基づいて、様々な制御信号を生成することができる。一実施例において、制御信号は、警報又は警告をトリガーするように構成することができる。別の実施例において、制御信号は、例えば、図１で上述したように、バルブを調整すること（例えば、開くこと、又は、閉じること）によって、燃焼プロセスへの空気、及び、燃料の流れを調整するように構成することができる。別の実施例において、制御信号は、燃焼プロセスを停止するように構成することができる。別の実施例において、制御信号は、（例えば、ヒーターアセンブリを用いて）センサー（複数可）３０８の動作温度を調整する（例えば、上昇、又は、低下させる）ように構成することができる。温度は、一実施例において、３００～６００°Ｃの範囲内に入り得る。
別の実施例において、制御信号は、通信回路３１０を介して、検出されたガス、及び、決定された濃度を表示するための出力を送信するように構成することができる。出力は、ライト、表示画面、携帯型（ハンドヘルド）装置、又は、遠隔インターフェース、例えば、制御室内のコンピュータを含む多数の使用者インターフェース、に表示することができる。通信回路３１０は、例えば、無線ネットワークへの接続、又は、Bluetooth（登録商標）プロトコルを介して、無線で通信するように構成することができる。通信回路３１０は、対応する使用者インターフェース、又は、他の視覚／可聴装置（例えば、点滅灯、ホーン、又は、サイレン）に接続された有線ループを介して通信するように構成することができる。通信回路３１０は、送信機を含むことができる。通信回路３１０は、燃焼分析装置の構成要素が互いに通信できるように構成することができる。通信回路３１０は、燃焼分析装置の構成要素に外部通信が通信（例えば、作業者、又は、制御システム、例えば、制御室内のコンピュータからの通信）できるように構成することができる。通信回路は、燃焼分析装置の構成要素が、燃焼装置の他の構成要素（例えば、図１に記載されたバルブ）、又は、外部装置（例えば、使用者インターフェース）と通信することを可能にするように構成することができる。
その他３１２は、燃焼プロセスにおけるガスの濃度を検知、検出、及び／又は、測定するように構成された燃焼分析装置において有用である、任意の適切なその他の装置、又は、構成要素を含むことができる。その他３１２は、例えば、センサー（複数可）３０８の調整及び制御（例えば、センサーブロック（複数可）の加熱、又は、熱の低減することによって）を提供する、及び／又は、他の方法で支援する、ように構成された一つ以上のヒーター、及び／又は、他の熱供給構成要素を含むことができる。一実施例において、ヒーター、及び／又は、他の熱供給構成要素は、例えば、制御装置３０４からの制御信号に基づいて、センサー（複数可）３０８の動作温度を調整することができる。一実施例において、その他３１２は、配線、熱スイッチ、ヒーターロッド、絶縁体、ヒータークランプ、熱電対、及び、任意の他の適切な構成要素、及び／又は、装置を含むが、これらに限定されないヒーターストラットアセンブリを含むことができる。別の実施例において、その他３１２は、バンドヒーターを含むことができる。別の実施例において、その他３１２は、セラミックファイバーヒーターを含むことができる。別の実施例において、その他３１２は、センサー（複数可）３０８、及び／又は、分析装置３００の他の要素の動作温度を維持、及び、調整するのに適した任意の他の適切な装置（複数可）、及び／又は、構成要素を含むことができる。
本発明を好ましい実施例を参照して説明したが、当業者は、本発明の精神、及び、範囲から逸脱することなく、形態、及び、詳細に変更を加えることができることを認識するであろう。例えば、システム、及び、装置の構成要素は、統合、又は、分離することができる。さらに、本明細書に開示されるシステム、及び、装置の動作は、より多くの、より少ない、又は、他の、構成要素によって行うことができ、記載される方法は、より多くの、より少ない、又は、他の、ステップを含むことができる。さらに、各ステップは、任意の適切な順序で実行することができる。

Claims (20)

  1. 燃焼分析装置であって、
    燃焼プロセスにおける酸素を検出し、酸素濃度を示す第１のセンサー信号を生成するように構成された酸素センサー、
    約４００°Ｃの温度で動作し、メタン濃度を示す第２のセンサー信号を出力し、約３００°Ｃで、一酸化炭素濃度を示す第３のセンサー信号を選択的に出力するように動作する、ように構成された一酸化炭素－メタンデュアルセンサー、及び、
    前記各センサー信号を受信し、前記第１のセンサー信号に基づいて前記酸素濃度を決定し、前記一酸化炭素－メタンデュアルセンサー信号、及び、酸素濃度に基づいて、一酸化炭素濃度出力、及び、メタン濃度出力を生成する、ように構成された制御装置、
    を含む燃焼分析装置。
  2. 前記一酸化炭素－メタンデュアルセンサーは、熱量測定触媒式一酸化炭素センサーを含む、請求項１に記載の燃焼分析装置。
  3. 前記一酸化炭素－メタンデュアルセンサーは、起動時に、約４００°Ｃで動作する、請求項１に記載の燃焼分析装置。
  4. 前記制御装置は、前記各センサー信号に基づいて、制御信号を生成する、請求項１に記載の燃焼分析装置。
  5. 前記制御信号は、前記燃焼プロセスへの燃料、又は、空気の流量を調整するように構成される、請求項４に記載の燃焼分析装置。
  6. 前記制御信号は、警報を発生するように構成されている、請求項４に記載の燃焼分析装置。
  7. 前記制御信号は、前記酸素濃度が所定の閾値を超えたときに、メタン較正アルゴリズムを使用するように構成され、前記メタン較正アルゴリズムは、前記一酸化炭素メタン－デュアルセンサーの温度を変更することを含む、請求項４に記載の燃焼分析装置。
  8. 前記制御信号は、選択的な一酸化炭素測定のために、前記一酸化炭素－メタンデュアルセンサーを約３００°Ｃにし、酸素濃度が所定の閾値を下回ったときに、一酸化炭素較正アルゴリズムを使用し、前記一酸化炭素較正アルゴリズムが、前記一酸化炭素－メタンデュアルセンサーの温度を変化させることを含む、ように構成される、請求項４に記載の燃焼分析装置。
  9. 前記閾値は、１０．０％～２０．０％の酸素濃度の範囲を含む、請求項８に記載の燃焼分析装置。
  10. 燃焼プロセスの制御を改善する方法であって、
    一酸化炭素－メタンデュアルセンサーを約４００°Ｃに加熱するステップ、
    酸素センサーを使用して前記燃焼プロセスにおける酸素濃度を決定するステップ、
    ；
    前記酸素濃度を所定の閾値と比較するステップ、
    前記酸素濃度が前記閾値を下回った場合、前記一酸化炭素－メタンデュアルセンサーが、前記燃焼プロセス中に一酸化炭素を検出でき、一酸化炭素濃度を示すセンサー信号を生成する、ように構成された一酸化炭素較正アルゴリズムを使用するステップ、
    前記酸素濃度が前記閾値を超えている場合、前記一酸化炭素－メタンデュアルセンサーが、前記燃焼プロセス中にメタンを検出でき、メタン濃度を示すセンサー信号を生成する、ように構成されたメタン較正アルゴリズムを使用するステップ、及び、
    前記各センサー信号に基づいて、制御信号を生成するステップ、
    を含む方法。
  11. 前記閾値は、約１０．０％の酸素濃度である、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記閾値は、約２０．０％の酸素濃度である、請求項１０に記載の方法。
  13. 前記一酸化炭素較正アルゴリズムは、前記一酸化炭素－メタンデュアルセンサーが、約４００°Ｃに加熱され、既知のレベルの一酸化炭素濃度にさらされる、較正操作に基づいている、請求項１０に記載の方法。
  14. 前記一酸化炭素濃度の既知のレベルは、１０００ｐｐｍである、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記メタン較正アルゴリズムは、前記一酸化炭素－メタンデュアルセンサーが、約４００°Ｃに加熱され、既知のレベルのメタン濃度にさらされる、較正操作に基づいている、請求項１０に記載の方法。
  16. 前記メタン濃度の既知のレベルは、０～５．０％の範囲に入る、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記制御信号は、警告をトリガーするように構成される、請求項１０に記載の方法。
  18. 前記制御信号は、前記燃焼プロセスへの空気の流量を調整するように構成される、請求項１０に記載の方法。
  19. 前記制御信号は、前記燃焼プロセスへの燃料の流量を調整するように構成される、請求項１０に記載の方法。
  20. 燃焼分析装置であって、
    燃焼プロセスにおける酸素の存在を検知し、前記燃焼プロセスにおける酸素濃度を示す第１のセンサー信号を生成するように構成された酸素センサー、
    前記燃焼プロセスにおける一酸化炭素又はメタンの存在を検知し、前記燃焼プロセスにおける一酸化炭素濃度又はメタン濃度を示す第２のセンサー信号を生成するように構成された一酸化炭素－メタンデュアルセンサー、
    及び、
    前記第１のセンサー信号に基づいて酸素濃度を決定し、それを閾値と比較するように構成された制御装置であって、前記比較に基づいて、前記一酸化炭素－メタンデュアルセンサーを約４００°Ｃに加熱するための制御信号を選択的に生成する制御装置、
    を含む燃焼分析装置。
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