JPH0335581B2 - - Google Patents
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- JPH0335581B2 JPH0335581B2 JP61120570A JP12057086A JPH0335581B2 JP H0335581 B2 JPH0335581 B2 JP H0335581B2 JP 61120570 A JP61120570 A JP 61120570A JP 12057086 A JP12057086 A JP 12057086A JP H0335581 B2 JPH0335581 B2 JP H0335581B2
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- chemical species
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- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 claims description 13
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
- F23N5/082—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/08—Microprocessor; Microcomputer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/10—Correlation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/20—Opto-coupler
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、火炎の隣接する２つの領域で検出し
た発光スペクトルを利用してバーナの燃焼状態を
診断し得るようにした方法に関するものである。
た発光スペクトルを利用してバーナの燃焼状態を
診断し得るようにした方法に関するものである。
［従来の技術］
光スペクトル分析による管理技法は、化学分析
室内の技法としては古典的なものであり、これを
プラント規模の操業のオンライン測定に拡張する
場合、従来の一般的な分析技法はサンプリング、
オフライン測定によつているが、実プラントでは
連続測定しなければならないことが多い。例え
ば、ボイラに設置された多数のバーナは夫々常時
モニターされており、異常時には瞬時に対応処置
をとらないと事故につながる。
室内の技法としては古典的なものであり、これを
プラント規模の操業のオンライン測定に拡張する
場合、従来の一般的な分析技法はサンプリング、
オフライン測定によつているが、実プラントでは
連続測定しなければならないことが多い。例え
ば、ボイラに設置された多数のバーナは夫々常時
モニターされており、異常時には瞬時に対応処置
をとらないと事故につながる。
このため、燃焼状態を診断する手段として、近
年、第３図に示すような手段が考えられている。
該手段では、バーナａの火炎ｂの１つの領域の光
を所要の検出器ｃにより検出し、検出した光を光
フアイバーケーブルｄを介して分光器ｅに導び
き、分光器ｅで所定の波長ごとに得られた光スペ
クトルをＡ／Ｄ変換器ｆを介して計算機ｇへ送
り、該計算機ｇで例えば所定の波長における特定
物質の生成消滅挙動等から燃焼状態の診断を行つ
ている。
年、第３図に示すような手段が考えられている。
該手段では、バーナａの火炎ｂの１つの領域の光
を所要の検出器ｃにより検出し、検出した光を光
フアイバーケーブルｄを介して分光器ｅに導び
き、分光器ｅで所定の波長ごとに得られた光スペ
クトルをＡ／Ｄ変換器ｆを介して計算機ｇへ送
り、該計算機ｇで例えば所定の波長における特定
物質の生成消滅挙動等から燃焼状態の診断を行つ
ている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、一般に火炎ｂは流出方向に対し
て燃焼反応が進行し、それに伴ない温度変化、反
応に伴う物質の生成消滅反応が発生し、燃焼状態
（特に低NOx燃焼その他の緩慢燃焼）によつてあ
る特定物質の生成消滅挙動が異なるにも拘らず、
火炎ｂの１つの領域の発光スペクトルに着目し、
それを分光分析することにより燃焼状態を診断し
ているため、火炎の着火点が燃焼条件で変動する
ような場合正確な診断を行うことができないとい
う問題がある。
て燃焼反応が進行し、それに伴ない温度変化、反
応に伴う物質の生成消滅反応が発生し、燃焼状態
（特に低NOx燃焼その他の緩慢燃焼）によつてあ
る特定物質の生成消滅挙動が異なるにも拘らず、
火炎ｂの１つの領域の発光スペクトルに着目し、
それを分光分析することにより燃焼状態を診断し
ているため、火炎の着火点が燃焼条件で変動する
ような場合正確な診断を行うことができないとい
う問題がある。
本発明は上述の実情に鑑み、火炎の隣接した２
つの領域の発光スペクトルを分光分析することに
よりバーナの燃焼状態を正確に診断することを目
的としてなしたものである。
つの領域の発光スペクトルを分光分析することに
よりバーナの燃焼状態を正確に診断することを目
的としてなしたものである。
［問題点を解決するための手段］
本発明は火炎からの発光スペクトルを利用して
燃焼状態を評価する燃焼診断方法において、火炎
の２つの領域の発光スペクトルを検出し、該発光
スペクトルを基に前記火炎の２つの領域の特定波
長における特定化学種或いは温度の相関値を求
め、該特定化学種或いは温度の相関値から燃焼状
態を診断するものである。
燃焼状態を評価する燃焼診断方法において、火炎
の２つの領域の発光スペクトルを検出し、該発光
スペクトルを基に前記火炎の２つの領域の特定波
長における特定化学種或いは温度の相関値を求
め、該特定化学種或いは温度の相関値から燃焼状
態を診断するものである。
［作用］
火炎の発光スペクトルは２つの領域で検出さ
れ、該発光スペクトルから２つの領域の特定波長
における特定化学種或いは温度の相関値が求めら
れ、これらの相関値から燃焼状態が診断される。
れ、該発光スペクトルから２つの領域の特定波長
における特定化学種或いは温度の相関値が求めら
れ、これらの相関値から燃焼状態が診断される。
［実施例］
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例で、図中１ａ，１ｂ
はバーナ２の火炎３の光を集光するためのレンズ
４ａ，４ｂと該レンズ４ａ，４ｂで集光した光を
送る光フアイバー５ａ，５ｂを備えたプローブで
あり、該プローブ１ａ，１ｂにより火炎３のバー
ナ部近傍及びその下流の隣接した２つの領域Ａ、
Ｂの発光スペクトルを検出し得るようになつてい
る。
はバーナ２の火炎３の光を集光するためのレンズ
４ａ，４ｂと該レンズ４ａ，４ｂで集光した光を
送る光フアイバー５ａ，５ｂを備えたプローブで
あり、該プローブ１ａ，１ｂにより火炎３のバー
ナ部近傍及びその下流の隣接した２つの領域Ａ、
Ｂの発光スペクトルを検出し得るようになつてい
る。
６ａ，６ｂはプローブ１ａ，１ｂから光フアイ
バーケーブル７ａ，７ｂを介して送られて来た光
を分光する分光器で、夫々回析格子、光電変換
器、増幅器を備え、予め選定された複数の特定の
波長に対応した光を取出して光の強さの電機信号
に変換し増幅して出力し得るようになつている。
バーケーブル７ａ，７ｂを介して送られて来た光
を分光する分光器で、夫々回析格子、光電変換
器、増幅器を備え、予め選定された複数の特定の
波長に対応した光を取出して光の強さの電機信号
に変換し増幅して出力し得るようになつている。
８は分光器６ａ，６ｂから電線ケーブルを通り
送信された電気信号を取込み順次スキヤニングを
行うＡ／Ｄ変換器、９はＡ／Ｄ変換器８からの電
気信号に基づき所定の計算を行う計算機、１０は
計算機９で計算された結果を表示する表示装置で
ある。
送信された電気信号を取込み順次スキヤニングを
行うＡ／Ｄ変換器、９はＡ／Ｄ変換器８からの電
気信号に基づき所定の計算を行う計算機、１０は
計算機９で計算された結果を表示する表示装置で
ある。
レンズ４ａ，４ｂで集光されたバーナ２の火炎
３の光は光フアイバー５ａ，５ｂの先端から取込
まれて光フアイバー５ａ，５ｂ内に送られ、光フ
アイバーケーブル７ａ，７ｂを通つて分光器６
ａ，６ｂに送られ、分光器６ａ，６ｂで予め選定
された波長の光が光の強さに比例した電気信号に
変換されると共に増幅されて出力され、電気信号
はＡ／Ｄ変換器８に取込まれて順次スキヤニング
されて計算機９へ送られ、計算機９では領域Ａ、
Ｂでの反応進行状況又は発熱による温度の変化が
計算されて表示装置１０に表示される。これによ
つて領域Ａ、Ｂでのある特定化学種等の生成消滅
等の挙動が把握され、延いては燃焼の進行状況若
しくは燃焼の良否が判断される。
３の光は光フアイバー５ａ，５ｂの先端から取込
まれて光フアイバー５ａ，５ｂ内に送られ、光フ
アイバーケーブル７ａ，７ｂを通つて分光器６
ａ，６ｂに送られ、分光器６ａ，６ｂで予め選定
された波長の光が光の強さに比例した電気信号に
変換されると共に増幅されて出力され、電気信号
はＡ／Ｄ変換器８に取込まれて順次スキヤニング
されて計算機９へ送られ、計算機９では領域Ａ、
Ｂでの反応進行状況又は発熱による温度の変化が
計算されて表示装置１０に表示される。これによ
つて領域Ａ、Ｂでのある特定化学種等の生成消滅
等の挙動が把握され、延いては燃焼の進行状況若
しくは燃焼の良否が判断される。
次に、特定化学種等の生成消滅等の挙動を把握
するやり方について説明すると、火炎３の領域
Ａ、Ｂにおける特定化学種の発生状況の相互相関
RX、Y（τ）は RX、Y（τ） ＝ lim Ｔ→∞１／Ｔ∫T 0XA(t)・YB(t-τ)dt ……（） で表わされる。
するやり方について説明すると、火炎３の領域
Ａ、Ｂにおける特定化学種の発生状況の相互相関
RX、Y（τ）は RX、Y（τ） ＝ lim Ｔ→∞１／Ｔ∫T 0XA(t)・YB(t-τ)dt ……（） で表わされる。
ここで、
Ｔ；周期
XA（ｔ）；時間ｔにおける領域Ａのある特定化学
種αの発生状況 YB（ｔ−τ）；火炎３が領域Ａから領域Ｂに達す
るまでに時間遅れτがある場合の時間ｔにおけ
る特定化学種βの発生状況 上述の（）式によつて２つの隣接する領域
Ａ、Ｂでの光学分析によるある特定化学種等の生
成消滅等の挙動が把握される。
種αの発生状況 YB（ｔ−τ）；火炎３が領域Ａから領域Ｂに達す
るまでに時間遅れτがある場合の時間ｔにおけ
る特定化学種βの発生状況 上述の（）式によつて２つの隣接する領域
Ａ、Ｂでの光学分析によるある特定化学種等の生
成消滅等の挙動が把握される。
上記（）式は
RX、Y（NΔτ）
＝１／Ｋ＋１K
〓i=0
XA(t)・YB(t-NΔτ) ……（）
と書き直すことができる。
ここで、Ｎ；スキヤニング回数
Δτ；スキヤニング周期
Ｋ；定数
上記（）式によつてある任意の時間遅れτで
の特定化学種α，βの生成消滅等の挙動が把握で
きる。
の特定化学種α，βの生成消滅等の挙動が把握で
きる。
すなわち、反応によつてOH、CH、C2等のラ
ジカルの生成消滅が異なり、例えば領域Ａ、Ｂで
のCH発光強さの相互相関RCHをとれば、第２図
から領域Ａ、Ｂ間でのCHの反応の方向性が分
る。
ジカルの生成消滅が異なり、例えば領域Ａ、Ｂで
のCH発光強さの相互相関RCHをとれば、第２図
から領域Ａ、Ｂ間でのCHの反応の方向性が分
る。
又連続発光の特性を示す微粉固体粒子であるす
すの発生についても、同様に相互相関をとること
により、第２図から更に発生が進行しているのか
減少に向つているのか判断でき、燃焼の良否を判
断できる。
すの発生についても、同様に相互相関をとること
により、第２図から更に発生が進行しているのか
減少に向つているのか判断でき、燃焼の良否を判
断できる。
更に、領域Ａ、Ｂにおける温度TA、TBはウイ
ーンの式から灰色体について解いた TA＝−C2（１／λA1−１／λA2）／lnI〓A2／I〓A1…
…（） TB＝−C2（１／λB1−１／λB2）／lnI〓A2／I〓B1…
…（） より計算する。
ーンの式から灰色体について解いた TA＝−C2（１／λA1−１／λA2）／lnI〓A2／I〓A1…
…（） TB＝−C2（１／λB1−１／λB2）／lnI〓A2／I〓B1…
…（） より計算する。
ここで、
λA1、λA2；領域Ａにおける特定化学種の予め選定
された波長 λB1、λB2；領域Ｂにおける特定化学種の予め選定
された波長 I〓A1、I〓A2；領域Ａにおける波長λA1、λA2の分光放
射発散度 I〓B1、I〓B2；領域Ｂにおける波長λB1、λB2の分光放
射発散度 例えばTA＞TBであれば、バーナ近傍で発熱反
応が促進され、非常に良好な燃焼をしていること
を示し、逆にTA＞TBならばその度合により緩慢
な燃焼になることを意味している。
された波長 λB1、λB2；領域Ｂにおける特定化学種の予め選定
された波長 I〓A1、I〓A2；領域Ａにおける波長λA1、λA2の分光放
射発散度 I〓B1、I〓B2；領域Ｂにおける波長λB1、λB2の分光放
射発散度 例えばTA＞TBであれば、バーナ近傍で発熱反
応が促進され、非常に良好な燃焼をしていること
を示し、逆にTA＞TBならばその度合により緩慢
な燃焼になることを意味している。
なお、本発明は上述の実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々変更を加え得ることは勿論である。
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々変更を加え得ることは勿論である。
［発明の効果］
本発明の燃焼診断装置によれば、隣接する火炎
の２つの領域で検出した発光スペクトルを利用し
てバーナの燃焼状態の診断を行うようにしている
ため、バーナの燃焼状態を正確に診断することが
できるという優れた効果を奏し得る。
の２つの領域で検出した発光スペクトルを利用し
てバーナの燃焼状態の診断を行うようにしている
ため、バーナの燃焼状態を正確に診断することが
できるという優れた効果を奏し得る。
第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は
火炎の流れ方向と濃度又は温度との関係を表わす
グラフ、第３図は従来例の説明図である。 図中１ａ，１ｂはプローブ、２はバーナ、３は
火炎、４ａ，４ｂはレンズ、５ａ，５ｂは光フア
イバー、６ａ，６ｂは分光器、７ａ，７ｂは光フ
アイバーケーブル、８はＡ／Ｄ変換器、９は計算
機、１０は表示装置を示す。
火炎の流れ方向と濃度又は温度との関係を表わす
グラフ、第３図は従来例の説明図である。 図中１ａ，１ｂはプローブ、２はバーナ、３は
火炎、４ａ，４ｂはレンズ、５ａ，５ｂは光フア
イバー、６ａ，６ｂは分光器、７ａ，７ｂは光フ
アイバーケーブル、８はＡ／Ｄ変換器、９は計算
機、１０は表示装置を示す。
Claims (1)
- １ 火炎からの発光スペクトルを利用して燃焼状
態を評価する燃焼診断方法において、火炎の２つ
の領域の発光スペクトルを検出し、該発光スペク
トルを基に前記火炎の２つの領域の特定波長にお
ける特定化学種或いは温度の相関値を求め、該特
定化学種或いは温度の相関値から燃焼状態を診断
することを特徴とする燃焼診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61120570A JPS62276326A (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 燃焼診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61120570A JPS62276326A (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 燃焼診断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62276326A JPS62276326A (ja) | 1987-12-01 |
| JPH0335581B2 true JPH0335581B2 (ja) | 1991-05-28 |
Family
ID=14789569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61120570A Granted JPS62276326A (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 燃焼診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62276326A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6135760A (en) * | 1996-06-19 | 2000-10-24 | Meggitt Avionics, Inc. | Method and apparatus for characterizing a combustion flame |
| DE19841877A1 (de) * | 1998-09-11 | 2000-04-20 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Rußbeladung eines Verbrennungsraums |
| GB2344883B (en) * | 1998-12-16 | 2003-10-29 | Graviner Ltd Kidde | Flame monitoring methods and apparatus |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56100224A (en) * | 1980-01-10 | 1981-08-12 | Hamamatsu Tv Kk | Method and system for controlling combustion |
| JPS60169015A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-09-02 | Hitachi Ltd | 燃焼状態診断方法 |
| JPS60213726A (ja) * | 1984-04-10 | 1985-10-26 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 空燃比検出装置 |
-
1986
- 1986-05-26 JP JP61120570A patent/JPS62276326A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56100224A (en) * | 1980-01-10 | 1981-08-12 | Hamamatsu Tv Kk | Method and system for controlling combustion |
| JPS60169015A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-09-02 | Hitachi Ltd | 燃焼状態診断方法 |
| JPS60213726A (ja) * | 1984-04-10 | 1985-10-26 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 空燃比検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62276326A (ja) | 1987-12-01 |
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