JPH06105124B2 - ボイラ排ガス成分推定方法及びその装置 - Google Patents
ボイラ排ガス成分推定方法及びその装置Info
- Publication number
- JPH06105124B2 JPH06105124B2 JP59215691A JP21569184A JPH06105124B2 JP H06105124 B2 JPH06105124 B2 JP H06105124B2 JP 59215691 A JP59215691 A JP 59215691A JP 21569184 A JP21569184 A JP 21569184A JP H06105124 B2 JPH06105124 B2 JP H06105124B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- flame
- amount
- estimating
- boiler
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
- F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
-
- 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
- F23N2223/40—Simulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/10—Measuring temperature stack temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/16—Measuring temperature burner temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2227/00—Ignition or checking
- F23N2227/20—Calibrating devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2237/00—Controlling
- F23N2237/16—Controlling secondary air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2239/00—Fuels
- F23N2239/02—Solid fuels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (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、ボイラの燃焼状態の監視に係わり、特に、バ
ーナ近傍の燃焼状態と燃焼後流部へ投入される空気量或
いはそれを表わす数式を用いて火炉出口における排ガス
成分を推定監視する方法及び装置に関する。
ーナ近傍の燃焼状態と燃焼後流部へ投入される空気量或
いはそれを表わす数式を用いて火炉出口における排ガス
成分を推定監視する方法及び装置に関する。
従来、ボイラ運転時における排ガス成分は、火炉出口或
いは煙道などに検出端を設けて検出していた。燃焼時に
は、未燃分或いは化学変化により有害物質（NOx,SOx
等）が生成され排ガス中に含まれるが、検出されたそれ
ら成分の分離，分析には長時間を要し、オンライン監視
はできなかつた。
いは煙道などに検出端を設けて検出していた。燃焼時に
は、未燃分或いは化学変化により有害物質（NOx,SOx
等）が生成され排ガス中に含まれるが、検出されたそれ
ら成分の分離，分析には長時間を要し、オンライン監視
はできなかつた。
このため、その低減には、運転員の経験と勘に頼らざる
を得なかつた。特にその生成量が規制されつつあるNOx
（窒素酸化物）、SOx（硫黄酸化物）或いは燃焼効率に
影響を与える未燃分の低減、等については、早急に解決
されるべき課題であるにもかかわらず、燃焼状態を低量
的に評価する方法が技術的に確立されていないのが現状
である。
を得なかつた。特にその生成量が規制されつつあるNOx
（窒素酸化物）、SOx（硫黄酸化物）或いは燃焼効率に
影響を与える未燃分の低減、等については、早急に解決
されるべき課題であるにもかかわらず、燃焼状態を低量
的に評価する方法が技術的に確立されていないのが現状
である。
さらに石油代替エネルギーとして石炭が見直されている
中で、微粉炭燃焼技術が注目されている。この技術その
ものは、すでに完成されたと言われるが、先に述べたNO
x排出量，灰中未燃分の残存量等が、ガス，油等の燃焼
に比べ格段に増加することから環境及び効率に及ぼす影
響が大きいので、新たな技術的対応が望まれている。
中で、微粉炭燃焼技術が注目されている。この技術その
ものは、すでに完成されたと言われるが、先に述べたNO
x排出量，灰中未燃分の残存量等が、ガス，油等の燃焼
に比べ格段に増加することから環境及び効率に及ぼす影
響が大きいので、新たな技術的対応が望まれている。
そして灰中未燃分の場加は、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。
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。
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。
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
径分布など、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。
径分布など、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、O2を過剰
気味にして高温雰囲気の火炉中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。
気味にして高温雰囲気の火炉中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。
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。
このような問題の多くは、燃焼火炎の形状などを改善す
ることにより解決できることを見い出し、火炎と灰中未
燃分とを関係付けることによる灰中未燃分の低減法をす
でに提案した。しかし、灰中未燃分は、火炎後流部で混
合される空気量によつても大きく左右され、火炉出口に
おける未燃分については現在まで有効な推定方法を見出
すことはできなかつた。（なお関連公知例には特開昭57
-112614号がある。） 〔発明の目的〕 本発明の目的は、ボイラ運転中の燃焼排ガス中に含有さ
れる物質、特にNOx,SOx,ばいじん等の有害物質或いは効
率に影響のある未燃分の残存量、等を短時間で推定し、
それらを低減する運転を実現するためのボイラ排ガス成
分推定方法及びその装置を提供することにある。
ることにより解決できることを見い出し、火炎と灰中未
燃分とを関係付けることによる灰中未燃分の低減法をす
でに提案した。しかし、灰中未燃分は、火炎後流部で混
合される空気量によつても大きく左右され、火炉出口に
おける未燃分については現在まで有効な推定方法を見出
すことはできなかつた。（なお関連公知例には特開昭57
-112614号がある。） 〔発明の目的〕 本発明の目的は、ボイラ運転中の燃焼排ガス中に含有さ
れる物質、特にNOx,SOx,ばいじん等の有害物質或いは効
率に影響のある未燃分の残存量、等を短時間で推定し、
それらを低減する運転を実現するためのボイラ排ガス成
分推定方法及びその装置を提供することにある。
本発明によれば、撮影された火炎画像から火炎内に存在
する高輝度領域に関する複数の特徴量、特に火炎内に存
在する高輝度領域の大きさ及び形状並びに火炎内での位
置に基づく特徴量を抽出し、この特徴量から排ガス成分
を推定するための推定指標を求め、この推定指標とアフ
タエアの排ガス成分に与える影響量、少なくともアフタ
エアの投入量等に基づいて排ガス成分を推定することに
より上記目的を達成するようにならしめたものである 〔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。
する高輝度領域に関する複数の特徴量、特に火炎内に存
在する高輝度領域の大きさ及び形状並びに火炎内での位
置に基づく特徴量を抽出し、この特徴量から排ガス成分
を推定するための推定指標を求め、この推定指標とアフ
タエアの排ガス成分に与える影響量、少なくともアフタ
エアの投入量等に基づいて排ガス成分を推定することに
より上記目的を達成するようにならしめたものである 〔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。
ボイラ運転中の燃焼排ガスの中に含有している物質、特
に有害物質であるNOx,SOx,はいじん等には規制値が設け
られており、その生成量を規制値以下に守つて運転しな
ければならない。
に有害物質であるNOx,SOx,はいじん等には規制値が設け
られており、その生成量を規制値以下に守つて運転しな
ければならない。
一方、ボウラの燃焼効率は、常時最大に保つて運転する
ことが望ましく、この効率を算出する上で目安となるの
が排ガス中に含まれる未燃分である。
ことが望ましく、この効率を算出する上で目安となるの
が排ガス中に含まれる未燃分である。
最近、燃料としてガス，油に変わり石炭の利用が見直さ
れつつあり、ボイラにおいても微粉炭,CWM（石炭／水ス
ラリ）,COM（石炭／油スラリ）、等が燃料として用いら
れ始めている。
れつつあり、ボイラにおいても微粉炭,CWM（石炭／水ス
ラリ）,COM（石炭／油スラリ）、等が燃料として用いら
れ始めている。
特に石炭を燃料とした場合、それ自体に含まれている窒
素成分が燃焼によりNOxに転換するため、その生成量は
多大なものになる。さらに、燃焼速度ガス，油に比べて
格段に遅いことから、火炉温度の低下を伴い、灰中未燃
分の残存量も増える傾向にある。
素成分が燃焼によりNOxに転換するため、その生成量は
多大なものになる。さらに、燃焼速度ガス，油に比べて
格段に遅いことから、火炉温度の低下を伴い、灰中未燃
分の残存量も増える傾向にある。
このような事から、以下、説明例として微粉炭を燃料と
した場合について述べる。
した場合について述べる。
第１図に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）灰中未燃分は少なくNOxは多く、炉内温度は高い
火炎、 （ｂ）灰中未燃は多く、NOxは（ａ）（ｃ）の間、炉内
温度は低い火炎、 （ｃ）灰中未燃分が（ａ），（ｂ）の間、NOxは少な
く、炉内温度は（ａ）（ｂ）の間の火炎、 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、固型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，位置関係と例え
ば灰中未燃分に着目した場合、その残存量とは極めて高
い相関がある。そして第１図で（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（ａ），
（ｃ）の間である。（ｃ）:1次燃焼領域の火炎の大きさ
が最も小さい。などの特徴がある。
示す。それぞれ、 （ａ）灰中未燃分は少なくNOxは多く、炉内温度は高い
火炎、 （ｂ）灰中未燃は多く、NOxは（ａ）（ｃ）の間、炉内
温度は低い火炎、 （ｃ）灰中未燃分が（ａ），（ｂ）の間、NOxは少な
く、炉内温度は（ａ）（ｂ）の間の火炎、 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、固型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，位置関係と例え
ば灰中未燃分に着目した場合、その残存量とは極めて高
い相関がある。そして第１図で（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（ａ），
（ｃ）の間である。（ｃ）:1次燃焼領域の火炎の大きさ
が最も小さい。などの特徴がある。
（ａ）の場合、微粉粒子の周囲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、灰中未燃分は少ない。
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、灰中未燃分は少ない。
（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。
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が混合され燃焼が進行する。灰中未
燃分は（ａ）（ｂ）の間になる。
次空気を旋回させてバーナ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が混合され燃焼が進行する。灰中未
燃分は（ａ）（ｂ）の間になる。
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推定指標（IUBC）
を求める火炎形状の特徴パラメータ（特徴量）を第２図
のように定める。
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推定指標（IUBC）
を求める火炎形状の特徴パラメータ（特徴量）を第２図
のように定める。
第２図において、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
特徴パラメータとして、 酸化炎のバーナ先端からの位置Ｘ＝dZ/db……（１） 酸化炎間距離Ｙ＝dX/dB ……（２） 酸化炎の厚み係数Ｚ＝a/b ……（３） ここで a:酸化炎の径方向の厚み b:酸化炎の軸方向の厚み G1，G2：重心位置 なお（１），（２）式においてバーナ径dBと距離dZ,dX
との比を用いているが、dZ,dXそのままの値を用いても
よい。
炎と呼ぶことにする。ここでは、例えば酸化炎を表わす
特徴パラメータとして、 酸化炎のバーナ先端からの位置Ｘ＝dZ/db……（１） 酸化炎間距離Ｙ＝dX/dB ……（２） 酸化炎の厚み係数Ｚ＝a/b ……（３） ここで a:酸化炎の径方向の厚み b:酸化炎の軸方向の厚み G1，G2：重心位置 なお（１），（２）式においてバーナ径dBと距離dZ,dX
との比を用いているが、dZ,dXそのままの値を用いても
よい。
ここで（１）〜（３）式を用いて、灰中未燃分の推定指
標IUBCを、例えば、 IUBC＝ｋ・X-1・Y-1・Ｚ ……（４） で定義する。ここで、ｋは１次口径係数である。
標IUBCを、例えば、 IUBC＝ｋ・X-1・Y-1・Ｚ ……（４） で定義する。ここで、ｋは１次口径係数である。
一方、酸化炎を表わす特徴パラメータとして先に述べた
以外に次のようなものを用いることが可能である。
以外に次のようなものを用いることが可能である。
第２図のX,Yを表わすG1，G2の定め方として、 （１）第２図のG1，G2を酸化炎の中心とする。
（２）第２図のＸをバーナ先端から酸化炎に最も近い位
置をG1，G2とする。
置をG1，G2とする。
（３）火炎温度の最も高い位置を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。
する。
また、Ｚとしてバーナ径方向の火炎厚みなどが考えられ
るが、これら全てバーナ先端からの酸化炎の位置或いは
大きさを表わすパラメータであり、その限りにおいては
必ずしも重心或いは厚みでなくても良い。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
化炎を表わす特徴パラメータとして重心を用いるのが適
当と考える。
るが、これら全てバーナ先端からの酸化炎の位置或いは
大きさを表わすパラメータであり、その限りにおいては
必ずしも重心或いは厚みでなくても良い。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
化炎を表わす特徴パラメータとして重心を用いるのが適
当と考える。
以上が、火炎形状を用いたバーナ近傍の灰中未燃分の推
定方法の１例である。
定方法の１例である。
さらに、このような火炎に対してその後流側でアフタエ
アが投入された場合、灰中未燃分UBCとその推定指標I
UBCとの関係は、第３図（Ａ）のようになる。第３図か
らアフタエアの影響で、推定指標IUBCに対して灰中未燃
分UBCが二値を採る領域（（Ａ）のカーブ）を持つこと
がわかつた。
アが投入された場合、灰中未燃分UBCとその推定指標I
UBCとの関係は、第３図（Ａ）のようになる。第３図か
らアフタエアの影響で、推定指標IUBCに対して灰中未燃
分UBCが二値を採る領域（（Ａ）のカーブ）を持つこと
がわかつた。
一方アフタエアが最大量投入された時の灰中未燃UBCと
その推定指標IUBCとは、第３図の破線（Ｂ）のように直
線の関係を持つことが明らかになつた。
その推定指標IUBCとは、第３図の破線（Ｂ）のように直
線の関係を持つことが明らかになつた。
この結果、アフタエア投入による灰中未燃分UBCへの影
響は、第４図に示すように計測位置、アフタエア量の各
々に対して関数（特に指標関数）で表わされることがわ
かり、計測位置での灰中未燃分を精度良く推定できるこ
とがわかつた。
響は、第４図に示すように計測位置、アフタエア量の各
々に対して関数（特に指標関数）で表わされることがわ
かり、計測位置での灰中未燃分を精度良く推定できるこ
とがわかつた。
以上灰中未燃分について述べたが、他の排ガス成分（NO
x,SOx,はいじん、等）についても同様の傾向を示してい
る。本発明に基づいた実施例を灰中未燃分UBCを例にと
り次に述べる。
x,SOx,はいじん、等）についても同様の傾向を示してい
る。本発明に基づいた実施例を灰中未燃分UBCを例にと
り次に述べる。
本発明の１実施例を第5,6図に示す。第５図は、アフタ
エア投入時の灰中未燃分UBCの監視・診断を単一バーナ
について実施した場合である。炉壁の覗き窓から水又は
空気で冷却したイメージ・フアイバを火炉に挿入し、燃
焼火炎の画像を炉外に導く。炉外に導かれた火炎画像
は、ITVカメラで電気信号に変えられる。第６図は、燃
焼状態監視装置の１構成例である。ITVカメラからのア
ナログ映像信号５は、A/D変換器１を介してデジタル画
像信号６に変換され、フレームメモリ２に書き込まれ
る。書き込まれた画像データ７は、プロセツサ３に取り
込まれ、（４）式で定義した灰中未燃分推定指標IUBCを
演算する。操作量及び計測量10は、プロセスI/O9を介し
てデジタル信号11としてプロセツサ３に入力される。
エア投入時の灰中未燃分UBCの監視・診断を単一バーナ
について実施した場合である。炉壁の覗き窓から水又は
空気で冷却したイメージ・フアイバを火炉に挿入し、燃
焼火炎の画像を炉外に導く。炉外に導かれた火炎画像
は、ITVカメラで電気信号に変えられる。第６図は、燃
焼状態監視装置の１構成例である。ITVカメラからのア
ナログ映像信号５は、A/D変換器１を介してデジタル画
像信号６に変換され、フレームメモリ２に書き込まれ
る。書き込まれた画像データ７は、プロセツサ３に取り
込まれ、（４）式で定義した灰中未燃分推定指標IUBCを
演算する。操作量及び計測量10は、プロセスI/O9を介し
てデジタル信号11としてプロセツサ３に入力される。
一方、第５図において火炎後流部からアフタエアが投入
されており、計測位置ではアフタエアによる灰中未燃分
の減少量も重畳されて計測される。そこで、（４）式に
このアフタエアによる影響を考慮した推定項を付加した
（５）式を用いて灰中未燃分UBCを推定する。
されており、計測位置ではアフタエアによる灰中未燃分
の減少量も重畳されて計測される。そこで、（４）式に
このアフタエアによる影響を考慮した推定項を付加した
（５）式を用いて灰中未燃分UBCを推定する。
Ｐ（UBC）＝K1・IUBC＋K2・exp（α）＋Ｃ ……（５） ここで、Ｐ（UBC）；灰中未燃分推定量 IUBC；灰中未燃分推定指標 α；アフタエアの影響を表わす係数 K1，K2,C；定数（但し、K2はアフタ エア投入位置から検出位置 までの時間を考慮した定数） （５）式において、アフタエアの影響を表わすαは、
（６）式に示すようにアフタエア量の関数として表わさ
れる。
（６）式に示すようにアフタエア量の関数として表わさ
れる。
α＝ｇ（GAA，…） ……（６） ここで、GAA；アフタエア量 また、（６）式で示されるアフタエア量は、（７）式の
ように空気比を用いて表わすことも可能である。
ように空気比を用いて表わすことも可能である。
α＝ｇ｛（λ−λBNR），…｝ ……（７） ここで、λ；トータル空気比 λBNR；バーナ空気比 さらに、GAAは総空気量と３次空気量を用いて表わすこ
ともできる。
ともできる。
（５）式は、１例として指数関数を用いてアフタエアの
投入による推定項を表わしたが、他の関数で表わすこと
も可能である。すなわち、 Ｐ（UBC）＝K1・IUBC＋K2・ｆ｛ｇ（GAA），…｝＋Ｃ Ｐ（UBC）＝K1・IUBC＋K2・ｆ｛ｇ（λ−λBNR），…｝
＋Ｃ ……（８） となる。
投入による推定項を表わしたが、他の関数で表わすこと
も可能である。すなわち、 Ｐ（UBC）＝K1・IUBC＋K2・ｆ｛ｇ（GAA），…｝＋Ｃ Ｐ（UBC）＝K1・IUBC＋K2・ｆ｛ｇ（λ−λBNR），…｝
＋Ｃ ……（８） となる。
以上の処理の１例としてプロセツサ３の内部処理フロー
の概略を第７図（ａ），（ｂ）に示す。第７図（ａ）の
概略処理を次に説明する。
の概略を第７図（ａ），（ｂ）に示す。第７図（ａ）の
概略処理を次に説明する。
100:火炎画像データの入力 火炎画像データIM（i,j）をプロセツサ３に入力する
（ｉ＝１〜I,j＝１〜Ｊ）。
（ｉ＝１〜I,j＝１〜Ｊ）。
110:火炎画像データの平均化 その燃焼状態を示す最も高い確立を持つ火炎形状を求め
る（（９）式に１例を示す）。
る（（９）式に１例を示す）。
ここで k;平均化の標本数 （Ｋ＝１〜Ｎ） 120:火炎形状の特徴抽出 画像処理を用いて、火炎の高輝度、高温域（酸化炎）を
抽出し、バーナとそれら抽出した領域（の重心）との位
置関係を算出する。
抽出し、バーナとそれら抽出した領域（の重心）との位
置関係を算出する。
130:灰中未燃分推定指標IUBCの計算 灰中未燃分推定指標IUBCを（10）式を用いて求める。
K,C1：定数 Ｚ＝a/b ……（11） a:バーナ径方向の酸化炎の厚み b:バーナ軸方向の酸化炎の厚み 140:アフタエアは投入されているか？ アフタエアの影響を考慮する必要があるか否かを判定す
る。
る。
GAA：アフタエア量 150:アフタエア投入による灰中未燃分の減少量の推定 アフタエアが投入され、燃焼が進行し灰中未燃分が減少
する量を推定する。
する量を推定する。
Ｐ＝ｆ｛ｇ（GAA，…）｝＋C2 ……（12） ここで、C2：定数 Ｐ：推定した減少量 GAA：アフタエア量 （12）式において、関数ｇ（GAA，…）は、少なくともG
AAを含む関数であることを示す。
AAを含む関数であることを示す。
160:灰中未燃分の推定 先に求めたIUBCとＰを用いて（13）式により灰中未燃分
を推定する。
を推定する。
Ｐ（UBC）＝K1・IUBC＋K2・Ｐ＋Ｃ ……（13） ここで、Ｐ（UBC）：推定した灰中未燃分 Ｐ：推定した減少量 IUBC：灰中未燃分推定指標 K1，K2,C：定数 170:推定結果の出力 灰中未燃分の推定量Ｐ（UBC）を出力装置に出力する。
また、第７図（ｂ）の概略処理は次の通りである。
121:高輝度、高温域の抽出（半閾値処理） 火炎の特徴量として高輝度、高温域（酸化炎）を用いる
ことから、半閾値処理でその領域を抽出する。ここで、
半閾値処理とは、濃淡画像において（14）式を用いて画
像を処理することをいう。
ことから、半閾値処理でその領域を抽出する。ここで、
半閾値処理とは、濃淡画像において（14）式を用いて画
像を処理することをいう。
ここで、 TH:半閾値化レベル 122:高輝度、高温域の重心を計算 半閾値処理を用いて抽出した高輝度、高温域（酸化炎）
の重心を求める。本実施例では、領域の重心をその代表
点としたが、最高輝度、最高温度点などをその代表点と
しても同様の効果が期待できる。
の重心を求める。本実施例では、領域の重心をその代表
点としたが、最高輝度、最高温度点などをその代表点と
しても同様の効果が期待できる。
123:バーナからの重心位置を計算（Ｘ） 灰中未燃推定指標IUBCを求めるための特徴パラメータの
１つであるＸ（バーナからの酸化炎の重心までの距離）
を求める。以下、高輝度、高温域のことを酸化炎と称
す。
１つであるＸ（バーナからの酸化炎の重心までの距離）
を求める。以下、高輝度、高温域のことを酸化炎と称
す。
124:重心間距離を計算（Ｙ） 灰中未燃分推定指標IUBCを求めるための特徴パラメータ
の１つであるＹ（酸化炎の重心間距離）を求める。
の１つであるＹ（酸化炎の重心間距離）を求める。
125:高輝度、高温域の厚みを計算（Ｚ） 酸化炎のバーナ径方向の厚み及び軸方向の厚みを求め、
（11）式を用いてバーナ径方向への酸化炎のバーナ径方
向への厚み係数を計算する。
（11）式を用いてバーナ径方向への酸化炎のバーナ径方
向への厚み係数を計算する。
以上本発明を用いることにより、火炎画像から灰中未燃
分を推定すると共に、アフタエアによる灰中未燃分の減
少量を推定し、計測位置の灰中未燃分を精度よく推定或
いは予測することが可能となる。
分を推定すると共に、アフタエアによる灰中未燃分の減
少量を推定し、計測位置の灰中未燃分を精度よく推定或
いは予測することが可能となる。
他の実施例として、第８図に複数の異なるバーナを本発
明による燃焼状態監視装置で監視する場合を示す。この
場合、燃焼状態監視装置の画像入力部をA,B,C段の各々
の画像入力時に切換える方法（第９図（ａ））、A/D変
換器とフレーム・メモリを各々A,B,C段用に準備し、３
段同時にフレームメモリに画像を入力する方法（第９図
（ｂ））が考えられる。プロセツサ10の内部処理は、基
本的には第７図（ａ）（ｂ）と同様である。その概略処
理を第10図に示す。
明による燃焼状態監視装置で監視する場合を示す。この
場合、燃焼状態監視装置の画像入力部をA,B,C段の各々
の画像入力時に切換える方法（第９図（ａ））、A/D変
換器とフレーム・メモリを各々A,B,C段用に準備し、３
段同時にフレームメモリに画像を入力する方法（第９図
（ｂ））が考えられる。プロセツサ10の内部処理は、基
本的には第７図（ａ）（ｂ）と同様である。その概略処
理を第10図に示す。
例えば、実機ボイラの燃焼状態の監視に本発明を用いる
ことにより、各段のバーナ燃焼状態、すなわちボイラ運
転状態を監視でき、アフタエアの影響を考慮したきめの
細かな高効率運転を実現できる。また、本発明の灰中未
燃分推定値から、操作量（空気量，空気比，等）を制御
することにより、オペレータの負担をさらに低減するこ
とができる。
ことにより、各段のバーナ燃焼状態、すなわちボイラ運
転状態を監視でき、アフタエアの影響を考慮したきめの
細かな高効率運転を実現できる。また、本発明の灰中未
燃分推定値から、操作量（空気量，空気比，等）を制御
することにより、オペレータの負担をさらに低減するこ
とができる。
さらに本発明は、バーナのタイプによつて左右されるも
のではない。例えば、第11図（ａ）と（ｂ）のように異
なるバーナ・タイプであつてもバーナ断面方向から燃焼
火炎を計測すると、形成される火炎は（ａ），（ｂ）共
同様な形状を示すことから明らかである。
のではない。例えば、第11図（ａ）と（ｂ）のように異
なるバーナ・タイプであつてもバーナ断面方向から燃焼
火炎を計測すると、形成される火炎は（ａ），（ｂ）共
同様な形状を示すことから明らかである。
本発明を実施することにより、排ガス成分、例えば灰中
未燃分（UBC）を精度よく推定できる。
未燃分（UBC）を精度よく推定できる。
第１図は本発明の基本となる火炎形状を比較した図、第
２図は火炎形状から抽出する特徴パラメータを示す図、
第３図は灰中未燃分とその推定指標をアフタエアの影響
について比較した図、第４図は灰中未燃分の減少過程を
投入量と距離について示した図、第５図は本発明の１実
施例を示す図、第６図は本発明の装置構成の１例を示す
図、第７図（ａ）（ｂ）はプロセツサの概略処理フロー
を示す図、第８図は本発明の他の実施例を示す図、第９
図は他の実施例の画像入力方法の１例を示す図、第10図
は他の実施例の概略処理フローを示す図、第11図は異な
るタイプのバーナを示す図である。 １……A/D変換器、２……フレームメモリ、３……プロ
セツサ、４……表示装置、５……アナログ映像信号。
２図は火炎形状から抽出する特徴パラメータを示す図、
第３図は灰中未燃分とその推定指標をアフタエアの影響
について比較した図、第４図は灰中未燃分の減少過程を
投入量と距離について示した図、第５図は本発明の１実
施例を示す図、第６図は本発明の装置構成の１例を示す
図、第７図（ａ）（ｂ）はプロセツサの概略処理フロー
を示す図、第８図は本発明の他の実施例を示す図、第９
図は他の実施例の画像入力方法の１例を示す図、第10図
は他の実施例の概略処理フローを示す図、第11図は異な
るタイプのバーナを示す図である。 １……A/D変換器、２……フレームメモリ、３……プロ
セツサ、４……表示装置、５……アナログ映像信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 敏彦 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 宮垣 久典 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 横川 篤 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (56)参考文献 特開 昭56−23630（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−164909（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】火炎燃焼の後流側にアフタエアを投入する
手段を備えるボイラ出口の排ガス成分を、前記ボイラ内
の火炎画像に基づいて推定する方法において、少なくと
も以下のステップを有することを特徴とするボイラ排ガ
ス成分推定方法。 （ａ）．前記火炎画像から火炎内に存在する高輝度領域
に関する複数の特徴量を抽出するステップ、 （ｂ）．前記特徴量から排ガス成分を推定するための推
定指標を演算するステップ、 （ｃ）．前記アフタエアの排ガス成分に与える影響量を
演算するステップ、 （ｄ）．前記推定指標と影響量とに基づいて排ガス成分
を推定するステップ。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のボイラ排ガス
成分推定方法において、前記複数の特徴量は、少なくと
も前記高輝度領域の大きさ及び形状並びに火炎内での位
置により定められることを特徴とするボイラ排ガス成分
推定方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載のボイラ排ガス
成分推定方法において、前記影響量は、少なくともアフ
タエアの投入量に基づいて演算されることを特徴とする
ボイラ排ガス成分推定方法。 - 【請求項４】ボイラ内の火炎を撮影する撮影手段と、 該撮影手段により得られた火炎画像から火炎内に存在す
る高輝度領域に関する複数の特徴量を抽出し、この特徴
量から排ガス成分を推定するための推定指標を演算する
する演算手段と、 火炎の燃焼後流側に投入されるアフタエアの排ガス成分
に与える影響量を求め、この影響量と前記演算手段の演
算結果とに基づいてボイラ出口の排ガス成分を推定する
推定手段、 とを有してなることを特徴とするボイラ排ガス成分推定
装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59215691A JPH06105124B2 (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | ボイラ排ガス成分推定方法及びその装置 |
| US06/743,439 US4622922A (en) | 1984-06-11 | 1985-06-10 | Combustion control method |
| DE19853520728 DE3520728A1 (de) | 1984-06-11 | 1985-06-10 | Verfahren und vorrichtung zur steuerung der verbrennung in oefen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59215691A JPH06105124B2 (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | ボイラ排ガス成分推定方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6193311A JPS6193311A (ja) | 1986-05-12 |
| JPH06105124B2 true JPH06105124B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=16676557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59215691A Expired - Lifetime JPH06105124B2 (ja) | 1984-06-11 | 1984-10-15 | ボイラ排ガス成分推定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105124B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0743117B2 (ja) * | 1988-01-06 | 1995-05-15 | 株式会社日立製作所 | ボイラ燃焼状態監視装置 |
| JP2724839B2 (ja) * | 1988-08-01 | 1998-03-09 | 株式会社日立製作所 | 燃焼状態診断方法および装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5623630A (en) * | 1979-08-02 | 1981-03-06 | Babcock Hitachi Kk | Diagnostic method for flame in combustion device |
| JPS58164909A (ja) * | 1982-03-24 | 1983-09-29 | Babcock Hitachi Kk | 窒素酸化物還元燃焼方法 |
-
1984
- 1984-10-15 JP JP59215691A patent/JPH06105124B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6193311A (ja) | 1986-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3347463B2 (ja) | 可燃物焼却方法 | |
| JPH0781701B2 (ja) | 石炭燃焼炉の灰中未燃分推定装置 | |
| EP0406185A2 (en) | Fluid bed furnace | |
| CN102607039B (zh) | 一种垃圾焚烧炉供风系统的控制方法 | |
| CN110906359B (zh) | 一种可调节二次风温度的燃烧装置及使用方法 | |
| CN111121057B (zh) | 基于回转窑窑头温度的焚烧方式 | |
| JPH06105124B2 (ja) | ボイラ排ガス成分推定方法及びその装置 | |
| CN112628784A (zh) | 一种调控准东煤煤灰成分的方法 | |
| JP3688644B2 (ja) | 焼却炉における炉内ごみ滞留分布推定方法並びに該方法を用いた燃焼制御方法及び装置 | |
| JP2753839B2 (ja) | 燃焼状態の監視方法および制御方法 | |
| CN111753691B (zh) | 一种检测及控制气化炉的方法、设备及系统 | |
| JP2759473B2 (ja) | 燃焼状態の監視及び制御方法及びその装置 | |
| JPH0613924B2 (ja) | 灰中未燃分量推定方法 | |
| JP2001004116A (ja) | 燃焼炉の燃焼制御方法及び燃焼制御装置 | |
| CN209130922U (zh) | 纯燃高碱煤液态排渣锅炉低NOx燃烧系统 | |
| JPH05611B2 (ja) | ||
| CN112664953A (zh) | 一种燃烧固废物的循环流化床焚烧锅炉 | |
| JP2002147732A (ja) | ごみ焼却炉 | |
| JPH0535325B2 (ja) | ||
| CN220436475U (zh) | 一种燃生物质锅壳蒸汽锅炉 | |
| JPH05117660A (ja) | コークス炉の燃焼制御方法 | |
| JPH0533906A (ja) | ボイラの微粉炭燃焼方法 | |
| JPH0627577B2 (ja) | 燃焼状態診断装置および燃焼状態制御装置 | |
| JP3041206B2 (ja) | 燃焼制御装置 | |
| JP2005282970A (ja) | ストーカ式ごみ焼却炉の燃焼制御方法及びごみ焼却炉 |