JPH05612B2 - - Google Patents
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- JPH05612B2 JPH05612B2 JP9287284A JP9287284A JPH05612B2 JP H05612 B2 JPH05612 B2 JP H05612B2 JP 9287284 A JP9287284 A JP 9287284A JP 9287284 A JP9287284 A JP 9287284A JP H05612 B2 JPH05612 B2 JP H05612B2
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Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- 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
の燃焼状態の監視に係り、特に燃焼で生成される
NOxを監視する方法に関する。
の燃焼状態の監視に係り、特に燃焼で生成される
NOxを監視する方法に関する。
石油代替エネルギとしての石炭見直しの中で、
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、
近年の大気汚染物質の排出規制に対して、新たな
技術的対応を迫られている。
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、
近年の大気汚染物質の排出規制に対して、新たな
技術的対応を迫られている。
微粉炭燃料は重油、ナフサ等の液体燃料に比べ
てＮ分含有量が多いため、燃焼時の大気汚染の原
因となる窒素酸化物（以下NOxとする）の発生
濃度が高い。さらにこの燃料中の窒素分子と燃焼
用空気中の酸素分子の結合により生成されるフユ
ーエルNOxは、燃焼用空気中の窒素分子と酸素
分子が解離して結合生成する熱NOxや燃料中の
炭化水素と燃焼用空気中の酸素分子の結合で生成
される即発NOxに比べて、燃焼温度にはあまり
依存しない。この関係から微粉炭燃焼のNOx低
減を図るには、NOxを生成させない燃焼法より
むしろ生成されたNOxをN2などに還元させる手
段を構ずる必要があると考えられている。また、
微粉炭燃料は燃料比、灰分、粘結性、粒径分布な
ど性状に係わる因子が多いだけに燃焼過程での変
動が大きく、さらに粉砕、輸送、バーナでの噴出
などの経時変変化も重油、ナフサ、LNG等の燃
焼設備に比べて無視できない。
てＮ分含有量が多いため、燃焼時の大気汚染の原
因となる窒素酸化物（以下NOxとする）の発生
濃度が高い。さらにこの燃料中の窒素分子と燃焼
用空気中の酸素分子の結合により生成されるフユ
ーエルNOxは、燃焼用空気中の窒素分子と酸素
分子が解離して結合生成する熱NOxや燃料中の
炭化水素と燃焼用空気中の酸素分子の結合で生成
される即発NOxに比べて、燃焼温度にはあまり
依存しない。この関係から微粉炭燃焼のNOx低
減を図るには、NOxを生成させない燃焼法より
むしろ生成されたNOxをN2などに還元させる手
段を構ずる必要があると考えられている。また、
微粉炭燃料は燃料比、灰分、粘結性、粒径分布な
ど性状に係わる因子が多いだけに燃焼過程での変
動が大きく、さらに粉砕、輸送、バーナでの噴出
などの経時変変化も重油、ナフサ、LNG等の燃
焼設備に比べて無視できない。
以上で述べたように微粉炭の低NOx燃焼を実
施するには、(i)NOxの還元効果、(ii)燃焼現象の
変動を考慮した燃焼法が要請される。これに対し
現状の事業用あるいは産業用の微粉炭焚ボイラに
おいては、ボイラ出口で排ガス中のNOx濃度を
監視している。すなわち数10本のバーナかつ多段
構成から成る燃焼領域で発生したNOxのトータ
ル量を平均値で監視していることになる。したが
つて、従来の燃焼状態監視方法では火炉内の状態
を計測していないため、NOx還元効果や燃焼現
象の変動を把握することができなかつた。
施するには、(i)NOxの還元効果、(ii)燃焼現象の
変動を考慮した燃焼法が要請される。これに対し
現状の事業用あるいは産業用の微粉炭焚ボイラに
おいては、ボイラ出口で排ガス中のNOx濃度を
監視している。すなわち数10本のバーナかつ多段
構成から成る燃焼領域で発生したNOxのトータ
ル量を平均値で監視していることになる。したが
つて、従来の燃焼状態監視方法では火炉内の状態
を計測していないため、NOx還元効果や燃焼現
象の変動を把握することができなかつた。
また、火炎の光量を計測するフレームデイテク
タによる方法がある。しかしながらこのフレーム
デイテクタは視野全体の平均光量を監視して火炎
の有無を調べるだけであつて、燃焼で生成される
NOxに関する情報は把握できないという欠点が
あつた。
タによる方法がある。しかしながらこのフレーム
デイテクタは視野全体の平均光量を監視して火炎
の有無を調べるだけであつて、燃焼で生成される
NOxに関する情報は把握できないという欠点が
あつた。
本発明の目的は、微粉炭燃焼時のNOx還元現
象を利用した結果として生ずるNOx値（濃度又
は量）をバーナごとに監視できる方法を提供する
ことにある。
象を利用した結果として生ずるNOx値（濃度又
は量）をバーナごとに監視できる方法を提供する
ことにある。
本発明はバーナ出口近傍における火炎画像を計
測して高輝度領域としての酸化炎を抽出し、該抽
出された酸化炎からNOxの還元の程度に関する
パラメータを演算し、該演算されたパラメータを
用いてNOx生成量を推定監視することに特徴が
ある。
測して高輝度領域としての酸化炎を抽出し、該抽
出された酸化炎からNOxの還元の程度に関する
パラメータを演算し、該演算されたパラメータを
用いてNOx生成量を推定監視することに特徴が
ある。
NOxの還元の程度に関するパラメータとして
具体的には該酸化炎の重心位置、重心間距離、酸
化炎の細長さなどを用いることに特徴がある。
具体的には該酸化炎の重心位置、重心間距離、酸
化炎の細長さなどを用いることに特徴がある。
はじめに本発明の基礎となる事項について述べ
る。
る。
第１図は発明の動機となる微粉炭燃焼の火炎形
状の異なる代表的な３ケースを示す。(a)はNOx
濃度がきわめて高い火炎を、(b)はNOx濃度が(a)
と(b)の中間である火炎を、(c)はNOx濃度が低い
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F1、チヤー
（固形炭素分）の燃焼が主体である２次燃焼領域
F2、そして還元作用が促進されている脱硝領域
F3に分けられ、これらの領域の大きさと結果と
して生成されるNOx濃度と極めて相関性が高い。
第１図で(a)は脱硝領域F3がない。(b)は１次燃焼
領域F1と２次燃焼領域の間に脱硝領域F3が形成
されている。(c)は１次燃焼領域F1が太く短かく
なり、その分だけ脱硝領域F3が広くなつている。
状の異なる代表的な３ケースを示す。(a)はNOx
濃度がきわめて高い火炎を、(b)はNOx濃度が(a)
と(b)の中間である火炎を、(c)はNOx濃度が低い
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F1、チヤー
（固形炭素分）の燃焼が主体である２次燃焼領域
F2、そして還元作用が促進されている脱硝領域
F3に分けられ、これらの領域の大きさと結果と
して生成されるNOx濃度と極めて相関性が高い。
第１図で(a)は脱硝領域F3がない。(b)は１次燃焼
領域F1と２次燃焼領域の間に脱硝領域F3が形成
されている。(c)は１次燃焼領域F1が太く短かく
なり、その分だけ脱硝領域F3が広くなつている。
本発明は、微粉炭燃焼時の１次燃焼領域が太く
かつ短かくなるとNOx還元効果が大きくなる現
象を巧みに利用したものである。この現象は以下
のように定性的に説明できる。
かつ短かくなるとNOx還元効果が大きくなる現
象を巧みに利用したものである。この現象は以下
のように定性的に説明できる。
バーナから微粉炭が高温雰囲気にある火炉に噴
出されると表面で着火し、この表面の燃焼で加熱
されて微粉体に含まれる揮発分が分離され周囲に
拡散して１次燃焼領域が形成される。この１次燃
焼領域では、(1)式の反応によりNOが多量に生成 N2（揮発Ｎ分）＋O2→NO …(1) される。一方、加熱された火炎の中央部から・
HC発生し、(2)式の反応がおこる。
出されると表面で着火し、この表面の燃焼で加熱
されて微粉体に含まれる揮発分が分離され周囲に
拡散して１次燃焼領域が形成される。この１次燃
焼領域では、(1)式の反応によりNOが多量に生成 N2（揮発Ｎ分）＋O2→NO …(1) される。一方、加熱された火炎の中央部から・
HC発生し、(2)式の反応がおこる。
NO＋・HC→・NX …(2)
ここで、・NXは・NHあるいは・CNである。
この・NXが後流の脱硝領域にて(3)式に従つて
NOを還元する。
NOを還元する。
・NX＋NO→N2 …(3)
ただし、このNOx還元剤となる。NXは酸素が存
在すると逆にNOを増加させる原因になる。
在すると逆にNOを増加させる原因になる。
・NX＋Ｏ→NO …(4)
したがつて、低NOx燃焼のポイントは、揮発
分をバーナ近くで燃焼し、火炎の中央部を高温か
つ酸素不足状態とするところにある。この燃焼法
は、微粉炭燃焼で生成されるNOxの大部分が揮
発分の燃焼によるものでチヤー燃焼によるNOx
の生成は僅かであることから、NOx低減に極め
て効果がある。火炎形状からみると、揮発分燃焼
を促進させしかも火炎の中央部への空気の拡散を
少なくするので１次燃焼領域は太く、また全体と
しての空気量も脱硝領域を酸素不足にするべく少
なくするので１次燃焼領域は短かくなる。
分をバーナ近くで燃焼し、火炎の中央部を高温か
つ酸素不足状態とするところにある。この燃焼法
は、微粉炭燃焼で生成されるNOxの大部分が揮
発分の燃焼によるものでチヤー燃焼によるNOx
の生成は僅かであることから、NOx低減に極め
て効果がある。火炎形状からみると、揮発分燃焼
を促進させしかも火炎の中央部への空気の拡散を
少なくするので１次燃焼領域は太く、また全体と
しての空気量も脱硝領域を酸素不足にするべく少
なくするので１次燃焼領域は短かくなる。
以上の考察にもとづく低NOx燃焼の指標INOxを
第２図により説明する。
第２図により説明する。
バーナ近傍の輝度の高い領域を酸化炎と呼ぶこ
とにして、この酸化炎につき、 重心位置 X1＝dZ／dB …(5) 重心間距離 X2＝dX／dB …(6) 細長さ X3＝lF／SF …(7) として、NOx還元の程度を表わす指標INOxは INOx＝X-1 1・X2・X-1 3 …(8) で定義する。
とにして、この酸化炎につき、 重心位置 X1＝dZ／dB …(5) 重心間距離 X2＝dX／dB …(6) 細長さ X3＝lF／SF …(7) として、NOx還元の程度を表わす指標INOxは INOx＝X-1 1・X2・X-1 3 …(8) で定義する。
ここでdB：スロート径、lF：周囲長、
SF：面積（第２図ハツチング部）
第３図は燃焼実験の結果から得られたNOx−
INOx特性を示す。本発明はこの特性をあらかじめ
求めておき、INOxを実測することにより燃焼中の
NOx生成量を推定する。
INOx特性を示す。本発明はこの特性をあらかじめ
求めておき、INOxを実測することにより燃焼中の
NOx生成量を推定する。
本発明の一実施例を第４図、第５図により説明
する。本発明になる燃焼状態監視装置は、イメー
ジガイド１１−１，１１−２、ITVカメラ１２，
１２−１，１２−２、チヤネル切替装置１３、
Ａ／Ｄ変換装置１４、フレームメモリ１５、プロ
セツサ１６、表示装置１７から構成される。微粉
炭バーナ２，２−１，２−２，２−３近傍の火炎
画像が計測できるよう、イメージガイド１１をボ
イラ１の覗窓に取付ける。イメージガイド１１は
高温雰囲気に耐えられるよう頭部を水又は空気で
冷却され、さらに微粉炭の燃焼灰の付着を防ぐた
めに前面の外周より空気を噴射する構造になつて
いる。火炎の光面像データ１００−１，１００−
２はITVカメラ１２，１２−１，１２−２で電
気信号に変換され、アナログ画像信号１０１，１
０１−１，１０１−２としてチヤネル切替装置１
３へ伝送される。このチヤネル切替装置１３はプ
ロセツサ１６から出力されるチヤネル選択信号１
０５に従つて、指定されたチヤネルのアナログ画
像信号１０２をＡ／Ｄ変換器１４へ伝送する。さ
らにＡ／Ｄ変換器１４にてデイジタル画像信号１
０３に変換され、フレームメモリ１５に指定され
た火炎画像データが記憶される。この火炎画像デ
ータを用いてプロセツサ１６は、(8)式で定義され
たINOxを算出し、さらに第３図のNOx−INOx特性
を用いて該バーナから生成されるNOx値を推定
する。このプロセツサ１６における処理手順を第
５図Ａ，Ｂに示す。第５図Ａにおいて、 火炎画像データ入力２００では指定されたチ
ヤネルの火炎画像データをフレームメモリに取込
み、火炎形状特徴抽出２０１では酸化炎の重心
座標及び周囲長を第５図Ｂに示す手順で算出す
る。INOx計算２０２では(8)式に従つて演算す
る。NOx推定２０３ではあらかじめデータテ
ーブルとして記憶されたNOx−INOx特性及びスロ
ート径を用いて、INOx値をNOx値へ換算する。
表示２０４ではフレームメモリの火炎画像デー
タ、チヤネル番号、NOx値、INOx値、X1〜X3を表
示装置２０５を表示する。
する。本発明になる燃焼状態監視装置は、イメー
ジガイド１１−１，１１−２、ITVカメラ１２，
１２−１，１２−２、チヤネル切替装置１３、
Ａ／Ｄ変換装置１４、フレームメモリ１５、プロ
セツサ１６、表示装置１７から構成される。微粉
炭バーナ２，２−１，２−２，２−３近傍の火炎
画像が計測できるよう、イメージガイド１１をボ
イラ１の覗窓に取付ける。イメージガイド１１は
高温雰囲気に耐えられるよう頭部を水又は空気で
冷却され、さらに微粉炭の燃焼灰の付着を防ぐた
めに前面の外周より空気を噴射する構造になつて
いる。火炎の光面像データ１００−１，１００−
２はITVカメラ１２，１２−１，１２−２で電
気信号に変換され、アナログ画像信号１０１，１
０１−１，１０１−２としてチヤネル切替装置１
３へ伝送される。このチヤネル切替装置１３はプ
ロセツサ１６から出力されるチヤネル選択信号１
０５に従つて、指定されたチヤネルのアナログ画
像信号１０２をＡ／Ｄ変換器１４へ伝送する。さ
らにＡ／Ｄ変換器１４にてデイジタル画像信号１
０３に変換され、フレームメモリ１５に指定され
た火炎画像データが記憶される。この火炎画像デ
ータを用いてプロセツサ１６は、(8)式で定義され
たINOxを算出し、さらに第３図のNOx−INOx特性
を用いて該バーナから生成されるNOx値を推定
する。このプロセツサ１６における処理手順を第
５図Ａ，Ｂに示す。第５図Ａにおいて、 火炎画像データ入力２００では指定されたチ
ヤネルの火炎画像データをフレームメモリに取込
み、火炎形状特徴抽出２０１では酸化炎の重心
座標及び周囲長を第５図Ｂに示す手順で算出す
る。INOx計算２０２では(8)式に従つて演算す
る。NOx推定２０３ではあらかじめデータテ
ーブルとして記憶されたNOx−INOx特性及びスロ
ート径を用いて、INOx値をNOx値へ換算する。
表示２０４ではフレームメモリの火炎画像デー
タ、チヤネル番号、NOx値、INOx値、X1〜X3を表
示装置２０５を表示する。
以上〜の動作を全チヤネル終了するまで繰
返す。
返す。
本実施例によりボイラの各バーナにおける
NOx値を求めることができる。
NOx値を求めることができる。
以上の実施例によれば、微粉炭燃焼により生成
されるNOx値をバーナ単位で計測することがで
きるので、(1)バーナにおける燃焼条件、たとえば
１次燃焼領域と２次燃焼領域の空気配分や空気を
噴出する際の旋回強度など、を適切に保つことが
できる、(2)バーナ間の燃焼状態のアンバランスを
把握することができる、(3)負荷、燃料性状、設備
の経時変化による燃焼状態の変化を検知すること
ができるなどの効果がある。
されるNOx値をバーナ単位で計測することがで
きるので、(1)バーナにおける燃焼条件、たとえば
１次燃焼領域と２次燃焼領域の空気配分や空気を
噴出する際の旋回強度など、を適切に保つことが
できる、(2)バーナ間の燃焼状態のアンバランスを
把握することができる、(3)負荷、燃料性状、設備
の経時変化による燃焼状態の変化を検知すること
ができるなどの効果がある。
本発明によると微粉炭燃焼によるNOx生成量
をバーナ単位で推定することができる。
をバーナ単位で推定することができる。
第１図は本発明の基本となる火炎パターンを比
較する図である。第２図は本発明になる火炎形状
の監視方法を示す図である。第３図は燃焼により
生成されるNOx値（濃度）とINOxの関係を示す図
である。第４図は本発明の一実施例を示す装置の
構成を、第５図Ａ，Ｂはその演算フローを示す。 １…ボイラ、２…微粉炭バーナ、１１…イメー
ジガイド、１２…撮像装置、１３…チヤネル切替
装置、１４…Ａ／Ｄ変換装置、１５…フレームメ
モリ、１６…プロセツサ、１７…表示装置、１０
０…光画像データ、１０１，１０２…アナログ画
像信号、１０３…デイジタル画像信号。
較する図である。第２図は本発明になる火炎形状
の監視方法を示す図である。第３図は燃焼により
生成されるNOx値（濃度）とINOxの関係を示す図
である。第４図は本発明の一実施例を示す装置の
構成を、第５図Ａ，Ｂはその演算フローを示す。 １…ボイラ、２…微粉炭バーナ、１１…イメー
ジガイド、１２…撮像装置、１３…チヤネル切替
装置、１４…Ａ／Ｄ変換装置、１５…フレームメ
モリ、１６…プロセツサ、１７…表示装置、１０
０…光画像データ、１０１，１０２…アナログ画
像信号、１０３…デイジタル画像信号。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 微粉炭燃料と気体あるいは水との混合体を噴
出する燃料噴射ノズルとその周囲に設けられた燃
料用空気ノズルから構成されたバーナによる燃焼
の燃焼状態を監視する方法において、 バーナ出口近傍における火炎画像を計測して高
輝度領域としての酸化炎を抽出し、 前記抽出された酸化炎からNOxの還元の程度
に関するパラメータを演算し、 前記演算されたパラメータを用いてNOx生成
量を推定し、 火炉のNOx生成量を監視することを特徴とす
る燃焼状態監視方法。 ２ 前記特許請求の範囲第１項記載のNOxの還
元の程度に関するパラメータとして少なくとも前
記酸化炎の重心位置を用いることを特徴とする燃
焼状態監視方法。 ３ 前記特許請求の範囲第１項記載のNOxの還
元の程度に関するパラメータとして少なくとも火
炎監視平面上に２つ形成される酸化炎の重心間距
離を用いることを特徴とする燃焼状態監視方法。 ４ 前記特許請求の範囲第１項記載のNOxの還
元の程度に関するパラメータとして少なくとも前
記酸化炎の細長さを表わす指標として酸化炎の周
長と面積の比を用いることを特徴とする燃焼状態
監視方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9287284A JPS60238613A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP9287284A JPS60238613A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 燃焼状態監視方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60238613A JPS60238613A (ja) | 1985-11-27 |
| JPH05612B2 true JPH05612B2 (ja) | 1993-01-06 |
Family
ID=14066523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9287284A Granted JPS60238613A (ja) | 1984-04-27 | 1984-05-11 | 燃焼状態監視方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60238613A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0848315A (ja) * | 1994-08-03 | 1996-02-20 | General Packer Kk | 包装機の袋のヒートシール面に付着の粉等の検出方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2634240B2 (ja) * | 1989-05-22 | 1997-07-23 | 東京電力株式会社 | バーナの燃焼方法 |
-
1984
- 1984-05-11 JP JP9287284A patent/JPS60238613A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0848315A (ja) * | 1994-08-03 | 1996-02-20 | General Packer Kk | 包装機の袋のヒートシール面に付着の粉等の検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60238613A (ja) | 1985-11-27 |
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