JPH03255813A - 燃焼制御方法、燃焼設備および火炎監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃焼炉に供給する燃料と酸素との供給量を調
節して燃焼状態を制御する燃焼制御方法、前記燃焼炉を
備えた燃焼設備、および、前記燃料の燃焼により形成さ
れる火炎を監視することができる火炎監視型バーナと火
炎監視システムに関する。

［従来の技術］ 従来、燃料と酸素とを燃焼炉に供給し、該燃料を燃焼さ
せる燃焼設備としては１例えば、第１２図に示すような
ものがある。

この燃焼設備は、燃料である微粉炭Ｃを高温の気流中で
ガス化剤ＧＲ（酸素、水蒸気）と反応さる噴流層ガス化
方式により、石炭のガス化を行うものであり、石炭供給
系と、ガス化剤供給系と、ガス化炉系と、集塵系と、脱
硫系とから構成されている。

石炭供給系は、図示されていない石炭粉砕機で粉砕分級
された微粉炭Ｃを一時的に貯蔵しておく常圧ホッパ２１
と、常圧ホッパ２１から供給される微粉炭Ｃを加圧状態
で貯蔵しておく加圧ホッパ２２、供給ホッパ２３と、供
給ホッパ２３内の微粉炭Ｃを定量排出するフィーダ２６
と、定量排出された微粉炭Ｃを搬送ガスＧＣにより搬送
させるためのエジェクタ２７と、エジェクタ２７から搬
送ガスＧＯと共に微粉炭Ｃをガス化炉系まで供給するた
めの微粉炭搬送ライン２８とを有して構成されている。

供給ホッパ２３には、供給ホッパ２３内の圧力を変化さ
せてガス化炉系に供給する微粉炭Ｃの量を調節する圧力
調節弁２５が設けられている。

供給ホッパ２３は、微粉炭Ｃの排出量を測定するために
重量測定用のロードセル２４の上に設けられている。

ガス化炉系は、微粉炭Ｃが燃焼するガス化炉４０と、石
炭供給系から微粉炭搬送ライン２８で搬送されてきた微
粉炭Ｃを複数方向に分配する分配器４３と、ガス化剤Ｇ
Ｒと共に分配された微粉炭Ｃをガス化炉４ｏに噴出させ
るバーナ４５ａ。

４５ｂ、４５ｃと、分配器４３からの微粉炭Ｃをバーナ
４５ａ、４５ｂ、４５ｃに搬送するための微粉炭分岐ラ
イン４４ａ、４４ｂ、４４ｃと、微粉炭Ｃの灰分等から
成るスラグを貯蔵するスラグホッパ４６とを有して構成
されている。

ガス化炉４０内には、微粉炭Ｃが燃焼する燃焼室４１と
、微粉炭Ｃの灰分を冷却固化するための冷却水が貯水さ
れている冷却水室４２とが形成されている。

ガス化剤供給系は、酸素供給ライン３０からの酸素の供
給量を調節する酸素調節弁３１と、水蒸気供給ライン３
３からの蒸気の供給量を調節する蒸気調節弁３４、酸素
と蒸気とが混合して形成されるガス化剤ＧＲを各バーナ
４５ａ、４５ｂ。

４５ｃまで供給するガス他剤供給ライン３５ａ。

３５ｂ、３５ｃとを有して構成されている。

集塵系は、ガス化炉４０内で生成された生成ガスを排気
する生成ガス排気ライン５１と、生成ガス中のチャーや
ダスト等を回収する集塵装置５２とで構成されている。

脱硫系は、チャーやダスト等が回収された後の生成ガス
中の硫化水素等を除去する脱硫装置５３で構成されてい
る。

微粉炭Ｃは、圧力調節弁２５により、供給ホッパ２３内
の圧力がガス化炉４０内の圧力より数眩／ａＩ高められ
た後、フィーダ２６により供給ホッパ２３から定量排出
され、搬送ガスＧｃでエジェクタ２７および微粉炭搬送
ライン２８とを介して、ガス化炉系の分配器４３に供給
される。

分配器４３に供給された微粉炭Ｃは、分配器４３により
分配され、微粉炭分岐ライン４４ａ。

４４ｂ、４４ｃを介してバーナ４５ａ、４５ｂ。

４５ｃに供給される。各バーナ４５ａ、４５ｂ。

４５ｃには、ガス他剤供給ライン３５ａ、３５ｂ。

３５ｃからガス化剤ＧＲも供給されている。

バーナ４５ａ、４５ｂ、４５ｃに供給された微粉炭Ｃと
ガス化剤ＧＲは、ガス化炉４０の燃焼室４１内に突出し
ているバーナ４５ａ、４５ｂ。

４５ｃの先端部で接触して、Ｃｏ、Ｈ，、ＣＯ２等のガ
スを生成する。

生成ガスは、生成ガス排気ライン５１を介して、集塵装
置５２に導かれ、生成ガス中のチャーやダスト等が回収
された後、脱硫装置５３により硫化水素等が除去されて
、所定のプラントにクリーンなガスとして供給される。

燃焼制御は、ロードセル２４により供給ホッパ２３の重
量変化から現状の微粉炭供給量を予測するとともに、微
粉炭搬送ライン２８の差圧レベルを測定し微粉炭Ｃの概
略の供給量を求めて、フィーダ２６の回転数や供給ホッ
パ２３内の圧力を変えることにより、行われている。

燃焼制御については、この他に、特開昭６１−５５５１
８号公報に記載されたものがある。

この制御方法は、微粉炭Ｃの燃焼時における火炎の所定
の輝度分布を観察して、火炎の着荷安定性を定性的にと
らえて微粉炭Ｃの供給量やガス化剤ＧＲの供給量を制御
するものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、例えば、供給ホッパ２３とガス化炉４０
との圧力バランスが何らかの原因により崩れて、微粉炭
Ｃの供給量が変化した場合、前者の方法では、ロードセ
ル２４による測定は、微粉炭供給量が安定するまでは現
状の微粉炭供給量を把握できず、供給量の決定に時間が
かかる。また、微粉炭搬送ライン２８の差圧レベルから
微粉炭Ｃの供給量を求めても適確に微粉炭Ｃの供給量を
把握できない。

また、後者の方法では、火炎の着火安定性については、
定性的にとらえることができるが、微粉炭Ｃの供給量や
ガス化剤ＧＲの供給量まで、定性的にとらえることがで
きない。

したがって、何らかの原因により微粉炭Ｃの供給量が変
化した場合、微粉炭Ｃの供給量やガス化剤の供給量を素
早く適確にとらえることができないので、燃料やガス化
剤の供給量の調節が遅れてしまい、燃焼状態が一時的に
悪化することがあり、燃焼設備を継続的に安定運転する
ことができない場合があるという問題点がある。

微粉炭等の粉末固体燃料以外の液体燃料、スラリー燃料
、ガス燃料等を燃焼させる燃焼設備では、燃料の供給量
を随時適確に測定できるので、上記のような問題はない
。しかし、このような燃焼設備においても、燃料の燃焼
状態に基づいて燃料や酸素の供給量を適切に調整するこ
とにより、常に燃焼状態を良好に保ち、より継続的に安
定運転できることが望まれている。

本発明の目的は、粉末固体燃料の供給量が何らかの原因
により変化した場合でも、粉末固体燃料や酸素の供給量
を適確に素早く調節して継続的に安定運転することがで
きる燃焼制御方法、燃焼設備を提供することにある。

また１本発明の他の目的は、微粉炭等の粉末固体燃料以
外の液体燃料、スラリー燃料、ガス燃料等を燃焼させる
ものにおいても、燃料の燃焼状態に基づいて燃料や酸素
の供給量を適切に調整することにより、安定運転をより
継続的に行うことができる燃焼制御方法、燃焼設備を提
供することにある。

さらに、前記燃焼制御方法の実施に適している燃料と酸
素の供給量比検出方法、火炎監視型バーナおよび火炎監
視システムを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するための燃焼制御方法にかかる発明は
、 燃焼炉に供給する燃料と酸素との供給量を調節して燃焼
状態を制御する燃焼制御方法において、予め、燃料と酸
素との供給量比と、前記燃料の燃焼時における火炎の所
定の輝度の分布量との相関関係を把握しておき、前記燃
料を燃焼させた際、火炎の前記所定の輝度の分布量を測
定し、測定した火炎の前記所定の輝度の分布量と前記相
関関係とにより、前記燃料と前記酸素との供給量比を算
出し、算出した前記供給量比に基づき、前記燃料と前記
酸素とのうち少なくとも一方の供給量を調節することを
特徴とするものである。

前記目的を達成するための燃焼設備にかかる発明は、 燃料を燃焼させる燃焼炉を備えた燃焼装置において、 燃料と該燃料とともに前記燃焼炉しこ供給する酸素との
供給量比と、燃焼時における火炎の所定の輝度の分布量
との相関関係を記憶しておく記憶手段と、火炎の前記所
定の輝度の分布量を検出する輝度分布量検出手段と、検
出された前記所定の輝度の分布量と前記相関関係とによ
り、前記燃料と前記酸素との供給量比を算出する供給量
比算出手段と、算出された前記供給量比に基づき、前記
燃料と前記酸素とのうち少なくとも一方の供給量を調節
する供給量調節手段とを有することを特徴とするもので
ある。

燃焼設備にかかる他の発明は、 粉末固体燃料を加圧状態で貯蔵することができるホッパ
と、該ホッパから前記粉末固体燃料を排出するフィーダ
と、前記ホッパから排出された前記粉末固体燃料を分配
する分配器と１分配された粉末固体燃料を噴出する複数
のバーナと、噴出した前記粉末固体燃料が燃焼する燃焼
炉とを備えている燃焼設備において、 前記バーナに供給する前記粉末固体燃料と酸素との供給
量比と、燃焼時における火炎の所定の輝度の分布量との
相関関係を記憶しておく記憶手段と、複数の前記バーナ
における火炎の前記所定の輝度の火炎の分布量を検出す
る輝度分布量検出手段と、検出されたそれぞれの前記所
定の輝度の分布量と前記相関関係とにより、それぞれの
前記粉末固体燃料と前記酸素との供給量比を算出する供
給量比算出手段と、算出されたそれぞれの供給量比に基
づき、前記フィーダの駆動量、前記ホッパ内の圧力、ま
たは前記酸素の供給量のうち、少なくともいずれか一つ
を調節する調節手段とを有することを特徴とするもので
ある。

なお、前記燃焼設備には、算出されたそれぞれの前記供
給量比に基づき、前記分配器から複数の前記バーナに供
給されるそれぞれの前記粉末固体燃料の分配量を調節す
る分配量調節手段を有することが好ましい。

また、前記分配器がガス流により前記粉末固体燃料を分
配する場合においては、 前記分配量調節手段は、前記ガスの流量を調節するガス
流量調節手段であることが好ましい。

前記燃焼制御方法の実施に適している火炎監視型バーナ
にかかる発明は、 噴出する燃料の燃焼により形成する火炎を監視するため
の火炎監視窓を形成し、前記火炎監視窓を介して前記火
炎の像を取り込む火炎像取込み手段を設けたことを特徴
とするものである。

ここで、火炎像取込み手段は、ファイバスコープにより
実現することができる。

また、火炎監視型バーナは、前記火炎監視窓に、前記火
炎から前記火炎像取込み手段を保護し光透過性を有する
保護板が設けられ、前記保護板の外側表面に、ガスを供
給するガス供給手段を有することを特徴とするものでも
よい。

この際、前記ガス供給手段は、前記保護板の前記外側表
面における前記ガスの流速を１．５ｍ／ｓ以上にするこ
とができることが好ましい。

前記燃焼制御方法の実施に適している火炎監視システム
にかかる発明は、 前記火炎監視型バーナを備え、前記火炎像取込み手段に
より取り込まれた前記火炎の像に基づき、火炎の所定の
輝度の分布量を算出する輝度分布量算出手段を有するこ
とを特徴とするものである。

前記火炎監視システムには、さらに、前記燃料と該燃料
に反応する酸素との燃焼炉内への供給量比と、燃焼時に
おける火炎の所定の輝度の分布量との相関関係を記憶し
ておく記憶手段と、前記輝度分布量算出手段により算出
された前記所定の輝度の分布量と前記相関関係とにより
、前記燃料と前記酸素との供給量比を算出する供給量比
算出手段とを有することが好ましい。

［作用コ 燃焼炉内には、燃料と酸素とが一定の割合で供給され、
燃料は燃焼する。燃料の燃焼により形成される火炎の所
定の輝度の分布量は、輝度分布量検出手段により、検出
される。

前記所定の輝度の分布量は、供給している燃料と酸素と
の供給量比との間に、一定の相関関係を有している。

記憶手段には、この相関関係が記憶されている。

供給量比算出手段では、検出された前記所定の輝度の分
布量と、記憶手段に記憶されている前記相関関係とによ
り、燃料と酸素との供給量比が算出される。

供給量調節手段は、算出された供給量比に基づき、燃料
または酸素のうちいずれか一方の供給量が、直ちに、調
節される。

したがって、何らかの原因により燃料の供給量が変化し
た場合でも、燃料や酸素の供給量を適確に素早く調節し
て、常に良好な燃焼状態を得ることができる。

また、分配量調節手段を有するものでは、算出手段によ
り算出された複数のバーナから噴出するそれぞれの供給
量比に基づき、粉末固体燃料の分配量が調節されるので
、各バーナには均等に粉末固体燃料が供給される。した
がって、各バーナで形成される火炎は、均等に形成され
、燃焼炉内には、良好な旋回流が得られる。

火炎像取込み手段を有する火炎監視用バーナは、自らが
噴出する燃料の燃焼により形成する火炎を、火炎光から
観察することができ、燃料の燃焼状態を適確に把握する
ことができる。特に、燃焼設備が複数のバーナを備えて
いる場合には、他のバーナにより形成される火炎の影響
が少なく、火炎監視用としては非常に適している。

供給量比算出手段を備えた火炎監視システムでは、輝度
分布量算出手段により、燃焼時における火炎の所定の輝
度の分布量が算出されるので、この輝度の分布量から燃
焼状態を把握することができる。また、供給量比算出手
段により、現状の燃料と酸素との供給量比を素早くかつ
適確に把握することができる。

（以下余白） ［実施例］ 以下、第１図〜第１１図に基づき本発明の一実施例につ
いて説明する。

なお１本実施例を説明するにつき、従来技術のものと同
一部位については、同一符号を付し、その説明を省略す
る。

本実施例の燃焼設備は、従来技術のものと同様に、微粉
炭Ｃを高温気流中でガス化剤（酸素、水蒸気）と反応さ
る噴流層ガス化方式により、石炭のガス化を行うもので
あり、第１図に示すように、石炭供給系と、ガス化剤供
給系と、ガス化炉系と、集塵系と、脱硫系とから構成さ
れている。

石炭供給系は、前述したように、常圧ホッパ２１、加圧
ホッパ２２、供給ホッパ２３、重量測定用のロードセル
２４、供給ホッパ２３内の圧力を調節する圧力調節弁２
５、フィーダ２６、エジェクタ２７、および微粉炭搬送
ライン２８と、微粉炭Ｃを搬送するためエジェクタ２７
に供給する搬送ガスＧｃの流量を調節する搬送ガス流量
調節弁２９とを有して構成されている。

フィーダ２６は、供給ホッパ２３の気密性を保つために
ロータリーバルブ型のものが用いられており、接続され
ている図示されていない駆動用モータの回転数を変える
ことにより、微粉炭Ｃの排出量を変えることができる。

ガス化剤供給系は、酸素調節弁３１、蒸気調節弁３４、
ガス他剤供給ライン３５ａ、３５ｂ。

３５　、ｃとを有して構成されている。

ガス化炉系は、ガス化炉４０、分配器４３、分岐ライン
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、スラグホッパ４６、および、
分配器４３に供給する分配用ガスＧＤの流量を調節する
分配用ガス流量調節弁４７と、火炎取込み手段を形成す
るファイバスコープ１００が内雇されている火炎監視型
バーナ８０ａ。

８０ｂ、８０ｃと、火炎監視型バーナ８０ａ。

８０ｂ、８０ｃで取り込まれた火炎像を処理する画像処
理システム６０とを有して構成されている。

分配器４３は、器内に形成される分配用ガスＧＤの旋回
流により微粉炭Ｃを分配するもので、供給される分配用
ガスＧＤの流量を変えることにより、微粉炭Ｃの分配量
を変えることができる。

火炎監視型バーナ８０ａ、８０ｂ、８０ｃには。

第２図〜第４図に示すように、外筒８１内に冷却水流通
室８２が形成されており、その内側にガス他剤噴出筒８
５、さらにその内側に燃料噴出筒９０が設けられている
。

ガス他剤噴出筒８５の先端部には、ガス化剤吹き出し孔
８７が形成されているノズルチップ８６が設けられ、後
端部には、ガス死刑供給ライン３５ａが接続さ九でいる
。また、燃料噴出筒９０の先端部には、燃料吹き出し孔
９１が形成されている。燃料噴出筒９０の後端部には、
分岐ライン４４ａに接続されている。

冷却水流通室８２には、冷却水流入管７５と接続されガ
ス他剤噴出筒８５に接している冷却水入口側流路８３と
、冷却水流出管７６と接続され外筒８１に接している冷
却水出口側流路８４とが、形成されている。

冷却水出口側流路８４内には、保護管９２で覆われてい
るファイバスコープ１００が挿入されている。

ファイバスコープ１００は、第４図に示すように、５万
本の光ファイバが束に成って形成されている光ファイバ
束１０１と、視野角度が４５゜±５°得られる対物レン
ズ１０２と、光ファイバ束１０１と伝送ケーブル６１ａ
とをつなぐ図示されていない接続コネクタと、光ファイ
バ束１０１と対物レンズ１０２とを覆うイメージガイド
１０３とを有して構成されている。

接続コネクタには、伝送ケーブル６１ａを取り外すこと
により、そこに接眼レンズを取付けることができるよう
になっている。

外＄８１の先端部におけるファイバスコープ１００の対
物レンズ１０２に該当する位置には、対物レンズ１０２
を保護し石英ガラスで形成されている保護板９３と、火
炎監視用窓９４が形成され保護板９３を固定する保護板
押さえ９５が設けられている。

保護管９２の後端部には、保護管９２内にパージガスＧ
Ｐを供給するパージガス配管７７が接続されている。ま
た、保護管９２の先端部には、パージガスＧｐを保護板
９３の外側表面９６に供給するためのガスパージ孔９７
，９７．・・・が穿設されている。

なお、ファイバスコープ１００およびその保護管９２は
、第５図に示すように、冷却水流通室８２の冷却水出口
側流路８４側ではなく、冷却水入口側流路８３側に設け
てもよい。

画像処理システム６０は、火炎監視型バーナ８０ａ、８
０ｂ、８０ｃのファイバスコープ１００．１００，１０
０により取り込まれる像を撮像する固体撮像カメラ６２
ａ、６２ｂ、６２ｃと、光ファイバ東１０１，１０１，
１０１と固体撮像カメラ６２ａ、６２ｂ、６２ｃとをつ
なぐ伝送ケーブル６１ａ、６１ｂ、６１ｃと、固体撮像
カメラ１００により得られた画像を解析する画像解析装
置６３と、画像解析装置６３により処理された画像を映
し出すモニターテレビ６９と、画像処理装置６３により
解析されたものに基づき制御信号を出力する制御装置６
８とを有して構成されている。

一般的に、固体撮像カメラ６２ａ、６２ｂ。

６２ｃにより得られた画像から輝度分布を求めると、第
６図に示すような輝度分布曲線が得られる。

第６図における横軸は輝度を示しており、縦軸は画素数
つまり輝度の頻度を表している。なお、本図中、輝度０
〜２０は視野外のもので、１５０〜２．００が火炎の輝
度分布を表している。

また、火炎の輝度の頻度数が最大となるピーク値輝度の
頻度数は、ガス化炉４０に供給する酸素と微粉炭Ｃとの
供給量比（酸素量／微粉炭量）に対して、第７図に示す
ように、供給量比が大きくなるとピーク値輝度の頻度数
が増加するという相関関係がある。

なお、ピーク値輝度以外の輝度の頻度数においても供給
量比と同様な相関関係を有するが、測定の容易さを考慮
し、ここでは、ピーク値輝度の頻度数を用いている。ま
た、参考として、ピーク値輝度と供給量比との関係を本
図中に破線を用いて示したが、相関関係は、はとんど見
られない。

また、分配器４３には、分配用ガスＧｏの供給量と各バ
ーナに供給される微粉炭Ｃの分配量の偏差とに、第８図
に示すような相関関係がある。

画像解析装置６３は、固体撮像カメラ６２ａ。

６２ｂ、６２ｃにより得られた画像を一時的に記憶して
おく画像記憶部６４と、ピーク値輝度の頻度数と供給量
比との相関関係である供給量比情報と、分配用ガスＧｏ
の供給量と微粉炭Ｃの分配量の偏差と相関関係である分
配量偏差情報とを記憶しておく相関関係記憶部６５と、
ピーク値輝度のの分布量である頻度数を求める輝度分布
量算出部６６と、前記供給量比情報とピーク値輝度の頻
度数とから供給量比を算出する供給量比算出部６７とを
有して構成されている。

制御袋！６８は、算出された供給量比に基づき、圧力調
節弁２５、フィーダ２６、搬送ガス流量調節弁２９１分
配用ガス流量調節弁４７、酸素調節弁３１、蒸気調節弁
３４に、制御信号を出力することができる。

集塵系は、生成ガス排気ライン５１と、集塵装置５２と
で構成されている。

脱硫系は、脱硫装置５３で構成されている。

なお１本実施例において、輝度分布量検出手段は、ファ
イバスコープ１００と、伝送ケーブル６１ａ、６１ｂ、
６１ｃと、固体撮像カメラ６２ａ、６２ｂ、６２ｃと、
画像記憶部６４と、輝度分布量算出部とで構成されてい
る。

また、供給量調節手段は、制御装置６８、圧力調節弁２
５、フィーダ２６、搬送ガス流量調節弁２９、分配用ガ
ス流量調節弁４７、酸素調節弁３１、蒸気調節弁３４と
を有して構成されている。

火炎監視システムは、ファイバスコープ１００と画像処
理システム６０とで構成されている。

次に、本実施例の作用について説明する。

石炭は１図示されていない粉砕機により粉砕分級されて
微粉炭Ｃとなり、常圧ホッパ２１に供給される。微粉炭
Ｃは、加圧ホッパ２２を介して供給ホッパ２３からフィ
ーダ２６により定量排出される。供給ホッパ２３内の圧
力は、この時、圧力調節弁２５によりガス化炉４０内の
圧力より数眩／ｄ高ぬられている。

供給ホッパ２３から排出された微粉炭Ｃは、エジェクタ
２７内に吹き込む搬送ガスＧｃにより、微粉炭搬送ライ
ン２８を通り、分配器４３に供給される。

分配器４３に供給された微粉炭Ｃは、分配用ガスＧＤと
搬送ガスＧＣとにより形成される旋回流により、はぼ３
等分され、微粉炭分岐ライン４４ａ。

４４ｂ、４４ｃを介して、バーナ８０ａ、８０ｂ。

８０ｃに供給される。

一方、ガス化剤ＧＲは、酸素調節弁３１と蒸気調節弁３
４との弁開度が調節され、酸素と蒸気との混合比が適切
な値に調節されて、ガス他剤供給ライン３５ａ、３５ｂ
、３５ｃを介して、バーナ８０、ａ　、　８０　ｂ　、
　８０　ｃに供給される。

バーナ８０ａ、８０ｂ、８０ｃに供給された微粉炭Ｃは
、燃料噴出筒９０を通り燃料吹き出し孔９１から、ガス
化炉４０の燃焼室４１に噴出される。また、ガス化剤Ｇ
Ｒは、ガス他剤噴出筒８５を通りノズルチップ８６のガ
ス化剤吹き出し孔８７から噴出される。

バーナ８０ａ、８０ｂ、８０ｃには、微粉炭Ｃとガス化
剤ＧＲの他に、冷却水ＷとパージガスＧＰとが供給され
ている。

冷却水Ｗは、冷却水流入管７５から冷却水流通室８２に
供給され、冷却水入口側流路８３、冷却水出口側流路８
４を通り、冷却水流出管７６から排出される。冷却水Ｗ
は、冷却水流通室８２を通っている間に、外筒８１やフ
ァイバスコープ１００の保護管９２と熱交換して、バー
ナ８０ａ。

８０ｂ、８０ｃ本体やファイバスコープ１００等を燃焼
熱から保護している。

パージガスＧｐは、パージガス配管７７から保護管９２
に供給され、保護管９２内、ガスパージ孔９７，９７．
・・・を通って、保護板９３の外側表面９６にパージさ
れて、ガス膜を形成している。

保護管９２には、ガス膜の流速が２．５ｍ／ｓになるよ
うにパージガスＧＰが供給されている。

ガス膜流速についての試験を行ったので、これについて
説明する。

微粉炭Ｃの供給量を１０ｋｇ／ｈ、酸素の供給量を２ｋ
ｇ／ｈとして一定に保ち、ガス膜流速を変化させた際の
固体撮像カメラで得られる火炎全体の平均輝度について
調べた。

ガス膜流速が、　１．５　ｍ　／ｓ以下になると、第９
図に示すように、平均輝度が急激に下がり、火炎の監視
ができなくなる。これは、保護板９３の外側表面９６に
ダスト等が付着して、保護板９３が曇ってくるためであ
る。また、１．５ｍ／ｓ以上の流速が得られていれば、
一定の平均輝度を保つことができる。

したがって、本実施例では、ガス膜流速が２．５ｍ／ｓ
になるようにパージガスＧｐを供給しているので、常に
、鮮明な火炎像を得ることができるとともに、火炎像を
同一条件で監視することができる。

ガス化炉４０の燃焼室４１に噴出したガス化剤ＧＲと微
粉炭Ｃは、互いに接触して燃焼し、Ｃ０１Ｈ２、ＣＯ２
等のガスとなる。

生成ガスは、生成ガス排気ライン５１を介して、集塵装
置５２に導かれ、生成ガス中のチャーやダスト等が回収
された後、脱硫袋［５３により硫化水素等が除去されて
、所定のプラントにクリーンなガスエネルギーとして供
給される。

燃焼制御は、燃焼により形成する火炎の像が各火炎監視
型バーナ８０　ａ　ｙ　８０　ｂ　？　８０　ｃのファ
イバスコープ１００により取り込まれ、この火炎像に基
づき行われる。

各バーナＢｏａ、８０ｂ、８０ｃから噴出する燃料によ
り形成する火炎の像は、それぞれのバーナ８０ａ、８０
ｂ、８０ｃに設けられているファイバスコープ１００に
より取り込まれるので、他のバーナにより形成される火
炎の像の影響が少なく、火炎像を画像解析する上で、一
つのバーナにより形成される火炎の像を適確に把握する
ことができる。

火炎像は、ダスト等の付着がほとんどない保護板９３を
介してファイバスコープ１００の対物レンズ１０２に入
射し、光ファイバ束１０１、伝送ケーブル６１を通り、
それぞれの固体撮像カメラ６２ａ、６２ｂ、６２ｃによ
り撮像される。

撮像された火炎像は、画像解析装置６３の画像記憶部６
３に記憶され、輝度分布量算出部６６により前記ピーク
値輝度の頻度数が求められる。

供給量比算出部６７では、相関関係記憶部６５に記憶さ
れている第７図に示すような前記供給量比情報と、求め
られた前記ピーク値輝度の頻度数とから、各バーナ８０
ａ、８０ｂ、８０ｃから噴出する酸素と微粉炭Ｃとの供
給量比が算出される。

さらに、供給量比算出部６７では、算出された供給量比
から分配器４３による微粉炭Ｃの分配量の偏差が求めら
れ、第８図に示すような前記分配量偏差情報に基づき、
分配量の偏差が最小になる分配用ガスＧＤの供給量が算
出される。

モニターテレビ６９には、火炎の画像や算出された供給
量比等が、出力される。

制御装置６８は、算出された供給量比に基づき、圧力調
節弁２５、フィーダ２６、搬送ガス流量調節弁２９、酸
素調節弁３１、蒸気調節弁３４に、制御信号を出力する
とともに、算出された分配用ガスＧＤの供給量に基づき
、分配用ガス流量調節弁４７に制御信号を出力する。圧
力調節弁２５、フィーダ２６．搬送ガス流量調節弁２９
、酸素調節弁３１、蒸気調節弁３４、分配用ガス流量調
節弁４７は、それぞれの制御、信号に基づき、弁開度ま
たは回転数が調節されて、各バーナ８０ａ。

８０ｂ、８０ｃに供給される微粉炭Ｃの供給量とガス化
剤ＧＲの供給量とを調節する。

この際、例えば、各バーナ８０ａ、８０ｂ。

８０ｃでのそれぞれの供給量比が一定であるが、全体の
供給量比が設定値と異なっている場合には、供給ホッパ
２３からの微粉炭Ｃの供給量が全体のガス他剤供給量に
対して、少ないかまたは多いかが判断され、フィーダ２
６の回転数または圧力調整弁２５の弁開度が調節され、
供給ホッパ２３からの微粉炭Ｃの供給量が調節される。

また、全体の供給量比が設定値と一致しているが、各バ
ーナ８０ａ、８０ｂ、８０ｃでのそれぞれの供給量比が
異なっている場合には、各バーナ８０ａ、８０ｂ、８０
ｃに供給される微粉炭Ｃの分配量の偏差が大きいと判断
され、均等に微粉炭Ｃが各バーナ８０ａ、８０ｂ、８０
ｃに供給されるように、分配用ガス流量調節弁４７の弁
開度が調節される。

分配器４３から各バーナ８０ａ、８０ｂ。

８０ｃに供給される微粉炭Ｃの供給量の変化について試
験を行ったので、これについて説明する。

この試験は、微粉炭供給量１５）ｃｇ／ｈ、酸素供給量
１２ｋｇ／ｈ、全体の供給量比０．８、搬送用ガス流量
１．０ｋｇ／ｈという条件で、分配用ガス流量を変えて
行った。

分配用ガス流量を１．０ｋｇ／ｈとした場合には、第１
１図に示すように、各バーナ８０ａ、８０ｂ。

８０ｃのピーク値輝度の頻度数から、それぞれの供給量
比は、順に、０．７２．０．９２−０．７４と算出され
た。

この際、各バーナ８０ａ、８０ｂ、８０ｃにおいて形成
される火炎は、不均等に形成されてし）だ。

また１分配用ガス流量を０．５ｋｇ／ｈとした場合には
、第１０図に示すように、各／＜−す８０ａ。

８０ｂ、８０ｃのピーク値輝度の頻度数から、それぞれ
の供給量比は、順に、０．７９．０．７９．０．８２と
算出された。

このように、分配用ガス流量を適切に調節することによ
り、分配器４３から各バーナ８０ａ。

８０ｂ、８０ｃに供給される微粉炭Ｃの供給量をほぼ均
等にすることができる。

微粉炭Ｃの供給量とガス化剤ＧＲの供給量との調節は、
各バーナ８０ａ、８０ｂ、８０ｃの火炎像に基づき、直
ちに微粉炭Ｃの供給量とガス化剤ＧＲの供給量とが算出
され、適確にかつ素早く調節される。また、各バーナ８
０ａ、８０ｂ。

８０ｃに供給される微粉炭Ｃの量を均等にすることがで
き、均等な火炎を得ることができる。

したがって、各バーナ８０ａ、８０ｂ、８０ｃおいて均
等な火炎を得ることができるので、ガス化炉４０内に良
好な旋回流を得ることができるとともに、燃料の燃焼状
態を常に良好な状態に保つことができ、設備を継続的に
安定運転することができる。

なお、本実施例の脱硫装置５３の下流側に燃料電池を設
け、発電システムとしてもよい。

また、本実施例は、微粉炭Ｃのガス化炉に適用したもの
であるが、ボイラに適用してもよく、その際には、ボイ
ラで発生する熱エネルギーで駆動するタービンと、ター
ビンの駆動により発電する発電機とを本装置に接続して
、前述と同様に、発電システムとしてもよい。

また、本発明は、微粉炭Ｃのような粉末固体燃料を燃焼
する燃焼設備に限定されるものではなく、液体燃料、ス
ラリー燃料、ガス燃料を燃焼する燃焼設備に適用しても
よい。この際にも、予め、燃焼させる燃料と酸素との供
給量比とピーク値輝度の頻度数との相関関係を調べてお
く必要がある。

このような燃焼設備では、燃料の燃焼に形成される火炎
の像に基づいて燃料や酸素の供給量を適切に調整するこ
とにより、常に燃焼状態を良好に保ち、より継続的に安
定運転を行うことができる。

［発明の効果コ 本発明によれば、粉末固体燃料の供給量が何らかの原因
により変化した場合でも、粉末固体燃料と酸素との供給
量比を適確に素早く把握することができるとともに、調
節することができるので、良好な燃焼状態を常に維持す
ることができ、継続的に安定運転を行うことができる。

また、微粉炭等の粉末固体燃料以外の液体燃料、スラリ
ー燃料、ガス燃料等を燃焼させるものにおいても、火炎
像に基づき燃料や酸素の供給量を適切に調整することに
より、常に燃焼状態を良好に保ち、より継続的に安定運
転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃焼設備の系統図、第２図は火炎監視型バーナ
の全体断面図、第３図は火炎監視型バーナの正面図、第
４図は火炎監視型バーナの要部断面図、第５図は他の火
炎監視型バーナの構造説明図、第６図は火炎の輝度分布
を表すグラフ、第７図はピーク値輝度の頻度と供給量比
との関係を表すグラフ、第８図は分配量の偏差と分配用
ガスの供給量との関係を表すグラフ、第９図はガス膜流
速と平均輝度との関係を表すグラフ、第１０図および第
１１図は分配用ガスの供給量比を変えた際の各バーナの
供給量比を説明するための説明図、第１２図は従来の燃
焼設備の系統図である。 ２３・・・供給ホッパ、２４・・・ロードセル、２５・
・圧力調節弁、２６・・・フィーダ、２７・・・エジェ
クタ。 ２８・・・微粉炭搬送ライン、２９・・・搬送ガス流量
調節弁、３１・・・酸素調節弁、３４・・・蒸気調節弁
、ガス化炉・・・４０．４１・・・燃焼室、４３・・・
分配器、４７・・・分配用ガス流量調節弁、６ｏ・・・
画像処理システム、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ・・・固体
撮像カメラ、６３・・・画像解析装置、６５・・・相関
関係記憶部、６６・・・輝度分布量算出部、６７・・・
供給量比算出部、６８・・・制御装置、６９・・・モニ
ターテレビ、８０ａ。 ８０ｂ、８０ｃ・・・火炎監視型バーナ、９２・・保護
管、９３・・・保護板、９４・・・火炎監視用窓、１０
０・・・ファイバスコープ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼炉に供給する燃料と酸素との供給量を調節して
   燃焼状態を制御する燃焼制御方法において、 予め、燃料と酸素との供給量比と、前記燃料の燃焼によ
   り形成する火炎の所定の輝度の分布量との相関関係を把
   握しておき、 前記燃料を燃焼させた際、火炎の前記所定の輝度の分布
   量を測定し、 測定した前記所定の輝度の分布量と前記相関関係とによ
   り、前記燃料と前記酸素との供給量比を算出し、 算出した前記供給量比に基づき、前記燃料と前記酸素と
   のうち少なくとも一方の供給量を調節することを特徴と
   する燃焼制御方法。 ２、燃焼炉に供給する燃料と酸素との供給量比を検出す
   る燃料と酸素の供給量比検出方法において、 予め、燃料と酸素との供給量比と、前記燃料の燃焼によ
   り形成する火炎の所定の輝度の分布量との相関関係を把
   握しておき、 前記燃料を燃焼させた際、火炎の前記所定の輝度の分布
   量を測定し、 測定した前記所定の輝度の分布量と前記相関関係とによ
   り、前記燃料と前記酸素との供給量比を算出することを
   特徴とする燃料と酸素の供給量比検出方法。 ３、燃料を燃焼させる燃焼炉を備えた燃焼装置において
   、 燃料と該燃料とともに前記燃焼炉に供給する酸素との供
   給量比と、燃焼時における火炎の所定の輝度の分布量と
   の相関関係を記憶しておく記憶手段と、 火炎の前記所定の輝度の分布量を検出する輝度分布量検
   出手段と、 検出された火炎の前記所定の輝度の分布量と前記相関関
   係とにより、前記燃料と前記酸素との供給量比を算出す
   る供給量比算出手段と、算出された前記供給量比に基づ
   き、前記燃料と前記酸素とのうち少なくとも一方の供給
   量を調節する供給量調節手段とを有することを特徴とす
   る燃焼設備。 ４、粉末固体燃料を加圧状態で貯蔵することができるホ
   ッパと、該ホッパから前記粉末固体燃料を排出するフィ
   ーダと、前記ホッパから排出された前記粉末固体燃料を
   分配する分配器と、分配された粉末固体燃料を噴出する
   複数のバーナと、噴出した前記粉末固体燃料が燃焼する
   燃焼炉とを備えている燃焼設備において、 前記バーナに供給する前記粉末固体燃料と酸素との供給
   量比と、燃焼時における火炎の所定の輝度の分布量との
   相関関係を記憶しておく記憶手段と、 複数の前記バーナにおける火炎の前記所定の輝度の分布
   量を検出する輝度分布量検出手段と、検出されたそれぞ
   れの火炎の前記所定の輝度の分布量と前記相関関係とに
   より、それぞれの前記粉末固体燃料と前記酸素との供給
   量比を算出する供給量比算出手段と、 算出されたそれぞれの供給量比に基づき、前記フィーダ
   の駆動量、前記ホッパ内の圧力、または前記酸素の供給
   量のうち、少なくともいずれか一つを調節する調節手段
   とを有することを特徴とする燃焼設備。 ５、算出されたそれぞれの前記供給量比に基づき、前記
   分配器から複数の前記バーナに供給されるそれぞれの前
   記粉末固体燃料の分配量を調節する分配量調節手段を有
   することを特徴とする請求項４記載の燃焼設備。 ６、前記分配器がガス流により前記粉末固体燃料を分配
   する場合においては、 前記分配量調節手段は、前記ガスの流量を調節するガス
   流量調節手段であることを特徴とする請求項５記載の燃
   焼設備。 ７、噴出する燃料の燃焼により形成する火炎を監視する
   ための火炎監視窓を形成し、 前記火炎監視窓を介して前記火炎の像を取り込む火炎像
   取込み手段を設けたことを特徴とする火炎監視型バーナ
   。 ８、前記火炎監視窓に、前記火炎から前記火炎像取込み
   手段を保護し光透過性を有する保護板が設けられ、 前記保護板の外側表面に、所定のガスを供給するガス供
   給手段を有することを特徴とする請求項７記載の火炎監
   視型バーナ。 ９、前記ガス供給手段は、前記保護板の前記外側表面に
   おける前記ガスの流速を１．５ｍ／ｓ以上にすることが
   できることを特徴とする請求項８記載の火炎監視型バー
   ナ。 １０、請求項７、８または９記載の火炎監視型バーナと
   、該火炎監視型バーナが装着される燃焼炉とを備えてい
   ることを特徴とする燃焼設備。 １１、請求項７、８または９記載の火炎監視型バーナを
   備え、 前記火炎像取込み手段により取り込まれた前記火炎の像
   に基づき、火炎の所定の輝度の分布量を算出する輝度分
   布量算出手段を有することを特徴とする火炎監視システ
   ム。 １２、燃料の燃焼により形成する火炎の所定の輝度の分
   布量を検出する輝度分布量検出手段と、前記燃料と該燃
   料に反応する酸素との供給量比と、火炎の前記所定の輝
   度の分布量との相関関係を記憶しておく記憶手段と、 検出された火炎の前記所定の輝度の分布量と前記相関関
   係とにより、前記燃料と前記酸素との供給量比を算出す
   る供給量比算出手段とを有することを特徴とする火炎監
   視システム。 １３、請求項１１または１２記載の火炎監視システムと
   、前記燃料が燃焼する燃焼炉とを備えていることを特徴
   とする燃焼設備。