JPH05611B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH05611B2
JPH05611B2 JP8378284A JP8378284A JPH05611B2 JP H05611 B2 JPH05611 B2 JP H05611B2 JP 8378284 A JP8378284 A JP 8378284A JP 8378284 A JP8378284 A JP 8378284A JP H05611 B2 JPH05611 B2 JP H05611B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flame
ash
burner
gravity
combustion
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 - Lifetime
Application number
JP8378284A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60228818A (ja
Inventor
Mitsuyo Nishikawa
Nobuo Kurihara
Yoshio Sato
Atsumi Watabe
Toshihiko Azuma
Hisanori Myagaki
Atsushi Yokogawa
Yoshihiro Shimada
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP8378284A priority Critical patent/JPS60228818A/ja
Priority to US06/726,392 priority patent/US4620491A/en
Priority to DE19853515209 priority patent/DE3515209A1/de
Publication of JPS60228818A publication Critical patent/JPS60228818A/ja
Publication of JPH05611B2 publication Critical patent/JPH05611B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、微粉炭、CWM(石炭/水スラリ)
等の燃焼状態を監視制御方法に係り特に燃焼時の
灰中未燃分(UBC)の監視制御方法に関する。
〔発明の背景〕
石油代替エネルギとしての石炭の見直しの中
で、微粉炭燃焼技術が注目されている。微粉炭の
燃焼技術そのものはすでに完成されたと言われる
が、NOx排出量、フライアツシユの処理など環
境問題の規制に対して新たな技術的対応を迫られ
ている。
灰中未燃分の増加は、ボイラ効率を低下させる
と共に廃棄物処理に種々の制約をもたらす。さら
に、微粉炭の燃料として高燃料比炭(固形炭素/
揮発分)、低品位炭の使用に伴ない灰中未燃分の
低減への対策が急務となつてきている。
微粉炭の燃焼は、1次空気と共に火炉内に送り
込まれた微粉炭が高温の炉壁および火炎からの輻
射熱を受け、石炭粒子の温度が上昇してまず水分
が蒸発し、次に揮発分を発生しつつ着火し放熱と
燃焼による発熱がバランスするまで、1次および
2次空気による燃焼によつて急激に温度上昇し火
炎を形成する。
一方、微粉粒子の燃焼過程は、まず燃焼の初期
に揮発分の分解燃焼が進み、その後コークス状の
残留炭素質(以後、チヤーと呼ぶ)の表面燃焼が
進行する。チヤーの表面燃焼は、揮発分の分解燃
焼に比べてかなり遅く、完全に燃え切るまでに要
する時間の大部分はチヤーの表面燃焼に要するも
のと考えられる。
この事から、微粉炭燃焼は、燃料比、灰分、粘
結性、粒経分布など、その性状に係わる因子が多
く、このため燃焼過程での灰中未燃分を推定する
ことは非常に困難である。
しかし、灰中未燃分を減少させる燃焼方法は、
Q2を過剰にして高温雰囲気の火炉内で一気に燃
焼させれば良い事は経験上からも明らかである
が、制御上及び安全上そのような運転方法には問
題がある。
現状の事業用あるいは産業用の微粉炭焚きボイ
ラにおいては、ボイラ効率を向上させるため灰中
未燃分を極力低くするような運転をしているが、
ガス及び油焚きボイラに有効な2段燃焼あるいは
緩慢燃焼などの燃焼方法を採ると火炉内温度が低
下し灰中未燃分がかえつて増加する傾向にあり問
題となつている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、微粉炭燃焼時における灰中未
燃分を低減する燃焼を実現するための灰中未燃分
監視制御方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明はバーナ出口近傍の火炎形状を輝度分布
として計測し、該計測した火炎から酸化炎形状を
抽出し、該バーナ出口部と該抽出された酸化炎と
の間の位置に関する情報に基づいて灰中の未燃分
を推定することに特徴がある。
具体的にはバーナから噴射される燃料の方向に
対し上あるいは下の部分に形成される高輝度領域
の火炎形状の重心位置、重心位置間の距離、該バ
ーナ出口と該火炎の位置に関する情報等との関係
から灰中の未燃分を推定監視することにある。
〔発明の実施例〕
はじめに本発明の基礎となる事項について述べ
る。
第2図は微粉炭燃焼時の形状の異なる3ケース
の火炎を示す。それぞれ、(a)は灰中未燃分が極め
て少ない火炎、(b)は灰中未燃分が極めて多い火
炎、(c)は灰中未燃分が(a)、(b)の間の火炎、を示
す。
火炎すなわち微粉炭の燃焼領域は、揮発分が主
体である1次燃焼領域、固形炭素分の燃焼が主体
である2次燃焼領域に分けられ、これら領域の大
きさ、位置関係と灰中未燃分の量とは極めて高い
相関がある。それは(a)1次燃焼領域の火炎が大き
い、(b)1次燃焼領域の火炎が小さい、(c)1次燃焼
領域の火炎の大きさが(a)、(b)の間である。
(a)の場合、微粉粒子の周囲のO2分布が最適に
なるように微粉炭を高温雰囲気の炉内に適度拡散
して送り込むことで揮発分の着火を速くし高温雰
囲気を保つことにより、急速に微粉粒子を燃焼さ
せ、灰中未燃分を少なくする。
(b)の場合、微粉炭とO2の分布が分離されてお
り、両者の接触領域だけで燃焼が進行するため、
燃焼し切らない微粉粒子が大量に未燃分として残
る。
(c)の場合、微粉炭とO2の分布を最適にするた
め、2次空気を旋回させてバーナ先端近傍で微粉
炭を散らし燃焼を促進させると共に、旋回により
微粉炭の後流部は負圧となるため微粉炭とO2
混合され燃焼が進行する。灰中未燃分は(a)と(b)の
間になると考えられる。
このように、1次燃焼領域の火炎の大きさとバ
ーナ先端部からの燃焼性とが灰中未燃分の低減に
効果があるという現象に基づき、例えば灰中未燃
分の低減指標としてIUBCを第3図aから次のよう
に定義する。
第3図aにおいて、1次燃焼領域の輝度の高い
領域を酸化炎と呼ぶことにする。ここでは、例え
ば酸化炎を表わすパラメータとして、 酸化炎のバーナ先端からの位置 X1=dZ/dB …(1) 酸化炎間距離 X2=dX/dB …(2) 1次空気量 X′3=Al …(3) を用いて、灰中未燃分の低減指標IUBCを、 IUBC=k・X-1 1・X-1 2・X′3 …(4) で定義する。ここで、kは係数である。
一方、酸化炎を表わすパラメータとしてさらに
次のようなものを用いることが可能である。第3
図a,bのX1,X2を表わすG1,G2のきめ方とし
て、 (1) G1,G2を酸化炎の中心とする。
(2) X1をバーナ先端から酸化炎に最も近い位置
をG1,G2とする。
(3) 温度の最も高い位置(あるいは高輝度位置)
をG1,G2とする。
(4) 酸化炎を温度分布から求め、その重心をG1
G2とする。
X′3を表わすパラメータとして酸化炎の厚さ、
などが考えられるが、これら全てバーナ先端から
の酸化炎の位置を表わすパラメータであり、その
限りにおいては必ずしも重心でなくても良い。し
かし、酸化炎の輝度(或いは温度)の分布は第3
図bに示すように等高線状になつており、高輝度
領域抽出の制限値に応じてその面積は変化する
が、重心位置はそれによる変化を受けにくい事か
ら酸化炎を表わすパラメータとして重心を用いる
のがよい。
本発明の1実施例を第1図に示す。第1図にお
いて、1は火炉、2はバーナ、3は火炎、4は冷
却装置、5はイメージフアイバ、6はITVカメ
ラ、7は画像信号、8はA/D変換装置、9はフ
レームメモリ(FM)、10はプロセツサ、11
は表示装置である。
微粉炭バーナ2近傍の火炎画像を計測できるよ
うにイメージフアイバ5をボイラ火炉1の覗き窓
に取付ける。イメージフアイバ5は、高温雰囲気
に耐えられるように頭部を水又は空気で冷却し、
さらに微粉炭の燃焼灰の付着防止のため前面の外
周から空気を噴射する構造にする。火炎の画像は
イメージフアイバ5を介してITVカメラ6で電
気信号に変えられ、画像信号7としてA/D変換
装置8に伝送される。A/D変換後デジタル化さ
れた画像信号は、フレームメモリ9に記憶され
る。プロセツサ10では、この画像データを用い
て(4)式で定義したIUBCを演算し、(5)式あるいはそ
れに該当する図表を用いて灰中未燃分(UBC)
を推定する。
UBC=−K・IUBC …(5) こゝで、K;係数 複数の異なるバーナを監視する場合には、(4)式
のk、(5)式のK(IUBCとUBCの相関係数)が変わ
る。
一方、プロセツサ10での処理手順を第4a,
b図を用いて次に説明する。第4aにおいて、
火炎画像データ入力ステツプ100では火炎画像
データをフレーム・メモリに取り込む。火炎形
状特徴抽出ステツプ101では酸化炎の重心座標
を算出し、第3図に示すパラメータdZ,dX,A
1を求め重心位置すなわち酸化炎位置X1、重心
間距離すなわち酸化炎間距離X2、1次空気量X′3
を第4図bの手順で算出する。IUBC計算ステツ
プ102では(4)式を用いて灰中未燃分の低減指標
IUBCを計算する。灰中未燃分(UBC)推定ステ
ツプ103では(5)式あるいはそれに該当する図表
を用いて、IUBCの値から灰中未燃分UBCの値を推
定する。表示ステツプ104ではIUBC演算に用
いた火炎画像、形状の特徴パラメータdZ,dX,
A1及びX1,X2,X3,IUBC値、推定したUBC値
等を表示装置に表示する。
以上の処理を周期的に、あるいは連続して繰り
返すことにより、ボイラ運転中の灰中未燃分を精
度良く推定し、高効率運転を実現できると共にボ
イラの燃焼状態を良好に監視できる。
さらに、本実施例では画像データは瞬時値であ
るが、複数画面の平均値を用いることで精度向
上、安定化が図れる。
本発明の他の実施例を第5図に示す。第5図は
第1図をボイラの各段に適用し、マルチバーナ監
視装置とした例である。第5図において、12は
UTVカメラ6のチヤンネル切り替え装置、13
はチヤンネル切り替え信号である。基本的な処理
は、前記実施例と同様であるが、(4)式は(4′)式
に、また(5)式は(5′)式のようになる。
IUBC(A)=K(A)・X-1 1(A)・X-1 2(A)・X′3(A) IUBC(B)=k(B)・X-1 1(B)・X-1 2(B)・X′3(B) …(4) IUBC(C)=k(C)・X-1 1(C)・X-1 2(C)・X′3(C) UBC(A)=−K(A)・IUBC(A) UBC(B)=−K(B)・IUBC(B) …(5′) UBC(C)=−K(C)・IUBC(C) (4′)、(5′)式において、(A)、(B)、(C)は第5

の各段のITVカメラに対応している。一方、プ
ロセツサ10の処理は、第6図に示すように全チ
ヤンネル(全段)のUBCを推定する方式をとる
ことにより、各段毎の燃焼状態を監視でき、きめ
の細かな高効率運転が実現できる。
本発明の特徴パラメータの他の表わし方の例を
第7〜9図に示す。
第7図は、IUBCの演算に用いるX′3を1次空気
量ではなく、酸化炎の厚さで表わした例である。
この例では、酸化炎の厚さは(6)式で表わしてい
る。
酸化炎の厚さ X′3=S/lH …(6) S;酸化炎の面積 lH;バーナ軸方向の酸化炎の長さ ここで、lHは重心位置が通るバーナ軸方向の長
さを用いることもできる。
第8図は、酸化炎の厚さを(7)式あるいは(8)式で
表わした場合の例である。
酸化炎の厚さ X′3=l1/l2 …(7) あるいは、 酸化炎の厚さ X′3=l1/l2 …(8) l1;酸化炎間のバーナ中心軸から最も離れ
ている距離 l2;酸化炎間のバーナ中心軸から最も接近
している距離 第7図、第8図から、酸化炎の厚さは燃え具合
いのパラメータとして、第3図aに示す1次空気
と同様の意味を持つものであるが、計測時の絞り
などの影響が大きい。
一方、第9図の特徴パラメータは、酸化炎位置
X1、酸化炎間距離X2を重心位置から求めるので
はなく、X1はバーナ先端に最も近い酸化炎の端
を、X2はバーナ軸に最も近い酸化炎の端を用い
た例である。
このように本発明の本質は、特徴パラメータの
選定の他に、 火炎のバーナ先端への近づき具合X1 火炎相互の近づき具合X2 燃え具合あるいは燃焼条件X′3 で表わされ、バート近傍の火炎画像から抽出され
る全てのパラメータについて、灰中未燃分推定指
標IUBCとして適用可能である、というところにあ
る。さらに、パラメータの選定の方法によつて
は、(4)式あるいは(4′)式に固定されるのではな
く四則演算などを組み合わせることが必要なのは
言うまでもないことである。
また、輝度データを用いるのではなく温度デー
タに変換した後、本発明の思想あるいは実施例を
用いて灰中未燃分を推定することも容易に実施可
能である。
〔発明の効果〕
本発明を実施することにより、灰中未燃分
(UBC)を精度良く推定できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例を示す装置構成を、
第2図は本発明の基本となる火炎形状を比較した
図である。第3図a,bは本発明になる火炎形状
の監視方法を示す図である。第4図a,bはその
処理フローを示す。第5図は本発明の他の実施例
を示す装置構成を、第6図はその処理フローを示
す。第7図〜第9図は、本発明の他の特徴パラメ
ータの表わし方の例である。 1…火炉、2…バーナ、3…火炎、5…イメー
ジフアイバ、6…ITVカメラ、9…フレームメ
モリ、10…プロセツサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 微粉炭焚きボイラの燃焼状態監視方法におい
    て、バーナ出口における火焚形状を輝度分布とし
    て計測し、該計測した火焚から酸化炎形状を抽出
    し、該バーナ出口部と該抽出された酸化炎との間
    の位置に関する情報に基づいて灰中の未燃分を推
    定することを特徴とする灰中未燃分監視制御方
    法。 2 前記特許請求の範囲第1項記載において該位
    置に関する情報はバーナから噴射される燃料の方
    向に対して上下領域に形成される高輝度領域の火
    焚形状から重心位置を演算し、該重心間距離を用
    いて灰中の未燃分を推定演算することを特徴とす
    る灰中未燃分監視制御方法。 3 前記特許請求の範囲第2項記載において、該
    重心位置に代えて高輝度点の位置を用いることを
    特徴とする灰中未燃分監視制御方法。 4 前記特許請求の範囲第2項記載における酸化
    炎に関する情報として、酸化炎のバーナ先端と該
    酸化炎の重心位置を結ぶ直線への垂直距離の逆数
    と該重心間距離の逆数と該バーナの空気流量に比
    例する値として演算推定することを特徴とする灰
    中未燃分監視制御方法。
JP8378284A 1984-04-27 1984-04-27 燃焼状態監視方法 Granted JPS60228818A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8378284A JPS60228818A (ja) 1984-04-27 1984-04-27 燃焼状態監視方法
US06/726,392 US4620491A (en) 1984-04-27 1985-04-23 Method and apparatus for supervising combustion state
DE19853515209 DE3515209A1 (de) 1984-04-27 1985-04-26 Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung eines verbrennungszustands

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8378284A JPS60228818A (ja) 1984-04-27 1984-04-27 燃焼状態監視方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60228818A JPS60228818A (ja) 1985-11-14
JPH05611B2 true JPH05611B2 (ja) 1993-01-06

Family

ID=13812195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8378284A Granted JPS60228818A (ja) 1984-04-27 1984-04-27 燃焼状態監視方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60228818A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2753839B2 (ja) * 1988-10-13 1998-05-20 株式会社日立製作所 燃焼状態の監視方法および制御方法
CN104895564B (zh) * 2015-04-22 2018-12-11 河南理工大学 基于机器视觉用于采煤机的煤岩界面识别装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60228818A (ja) 1985-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101532662A (zh) 一种采用内燃式燃烧器的煤粉锅炉降低氮氧化物的方法
CN107543151B (zh) 一种能够提高煤粉燃尽的烟气再循环系统的w火焰锅炉
Xie et al. Experimental study on flame characteristics and air entrainment of diesel horizontal spray burners at two different atmospheric pressures
JPH05611B2 (ja)
CN204345707U (zh) 一种富氧燃烧水泥回转窑送风控制装置
CN201187773Y (zh) 一种采用内燃式燃烧器的煤粉锅炉
CN100455885C (zh) 一种用于燃煤锅炉中低氮氧化物燃烧的方法
JPH0613924B2 (ja) 灰中未燃分量推定方法
JP2753839B2 (ja) 燃焼状態の監視方法および制御方法
JPH06105124B2 (ja) ボイラ排ガス成分推定方法及びその装置
CN104390230B (zh) 一种研究垃圾超焓燃烧的试验炉
CN206479014U (zh) 一种用于石油焦粉前置燃烧的氧化镁轻烧窑
CN207455550U (zh) 烧结余热锅炉补燃炉
JP2759473B2 (ja) 燃焼状態の監視及び制御方法及びその装置
CN109253447B (zh) U型火焰低氮煤粉锅炉
JPH0518003B2 (ja)
JPH05612B2 (ja)
CN114135897B (zh) 一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法
CN2519149Y (zh) 电点火三次回风高热能两用节能燃煤炉
CN110375291B (zh) 一种链条炉排生物质锅炉及燃烧控制方法
CN210662819U (zh) 一种层燃锅炉燃尽段长度调整装置
JPH0449449Y2 (ja)
JPS58129105A (ja) 微粉炭焚タンゼンシヤルフアイアリングボイラの燃焼方法
JPH0371605B2 (ja)
CN110360545A (zh) 卧式煤粉锅炉