JPH07208733A - ボイラプラントの燃焼監視装置 - Google Patents
ボイラプラントの燃焼監視装置Info
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- JPH07208733A JPH07208733A JP353094A JP353094A JPH07208733A JP H07208733 A JPH07208733 A JP H07208733A JP 353094 A JP353094 A JP 353094A JP 353094 A JP353094 A JP 353094A JP H07208733 A JPH07208733 A JP H07208733A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ボイラプラントの燃焼監視装置に関し、炉内
の燃焼状態を画像と燃焼に関係する複数のプロセスデー
タでとらえて自動的に監視する。 【構成】 画像処理部２には炉内の火炎映像信号Ｘを取
り込み画像処理して火炎画像データ２ａを出力する。プ
ロセス入力処理部３はプラントの諸データＹを入力し、
プロセスデータ３ａを出力する。因子スコア生成部５は
これらデータ２ａ、３ａを読み取り、共通因子スコアＦ
を燃焼指数演算部６へ出力し、ここで燃焼指数Ｓを出力
する。燃焼状態判定部７では評価判定値設定部４で設定
した基準燃焼指数Ｓ0 とＳを比較し、燃焼が異常の時に
警告出力信号Ｚを燃焼状態表示部８へ出力し、表示部８
は警報を発するので燃焼状態の異常が自動的に監視でき
る。
の燃焼状態を画像と燃焼に関係する複数のプロセスデー
タでとらえて自動的に監視する。 【構成】 画像処理部２には炉内の火炎映像信号Ｘを取
り込み画像処理して火炎画像データ２ａを出力する。プ
ロセス入力処理部３はプラントの諸データＹを入力し、
プロセスデータ３ａを出力する。因子スコア生成部５は
これらデータ２ａ、３ａを読み取り、共通因子スコアＦ
を燃焼指数演算部６へ出力し、ここで燃焼指数Ｓを出力
する。燃焼状態判定部７では評価判定値設定部４で設定
した基準燃焼指数Ｓ0 とＳを比較し、燃焼が異常の時に
警告出力信号Ｚを燃焼状態表示部８へ出力し、表示部８
は警報を発するので燃焼状態の異常が自動的に監視でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は石炭焚きボイラプラント
やパルプ製造工程で蒸気を発生させて薬剤を回収するソ
ーダ回収ボイラプラント、等に適用されるボイラプラン
トの燃焼監視装置に関する。
やパルプ製造工程で蒸気を発生させて薬剤を回収するソ
ーダ回収ボイラプラント、等に適用されるボイラプラン
トの燃焼監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、石炭焚きボイラプラントの燃焼監
視方法としては、運転技術者がボイラの火炉内燃焼に密
接な関係をもつ、火炉内テレビ、火炉ドラフト計、フレ
ームスキャナ、排ガス計などの分散配置された計器の現
在値を個別に確認し、限られた熟練運転技術者の経験と
勘に基づく判断によって火炉内燃焼を監視する方法が取
られてきた。
視方法としては、運転技術者がボイラの火炉内燃焼に密
接な関係をもつ、火炉内テレビ、火炉ドラフト計、フレ
ームスキャナ、排ガス計などの分散配置された計器の現
在値を個別に確認し、限られた熟練運転技術者の経験と
勘に基づく判断によって火炉内燃焼を監視する方法が取
られてきた。
【０００３】紙パルプ製造プラントにおいては、チップ
蒸解工程から廃液として黒液が排出される。黒液は濃縮
装置において濃縮されたのち濃黒液タンクに貯蔵され、
そこから黒液ヒータに導かれ、蒸気で加熱された後、黒
液噴射ガンによりソーダ回収ボイラプラントの炉内に噴
射される。炉内に散布された黒液は浮遊乾燥して炉底部
に堆積してチャーベッドを形成するので燃焼用空気を送
り込み、チャーベッド内の有機成分を燃焼させる。発生
熱は炉内および排ガス流路の伝熱管で熱交換されて蒸気
として取り出される。一方、チャーベッド内の無機成分
はチャーベッド上の高温還元雰囲気内で還元され、蒸解
用薬剤原料のスメルトとしてスパウト口より回収され
る。
蒸解工程から廃液として黒液が排出される。黒液は濃縮
装置において濃縮されたのち濃黒液タンクに貯蔵され、
そこから黒液ヒータに導かれ、蒸気で加熱された後、黒
液噴射ガンによりソーダ回収ボイラプラントの炉内に噴
射される。炉内に散布された黒液は浮遊乾燥して炉底部
に堆積してチャーベッドを形成するので燃焼用空気を送
り込み、チャーベッド内の有機成分を燃焼させる。発生
熱は炉内および排ガス流路の伝熱管で熱交換されて蒸気
として取り出される。一方、チャーベッド内の無機成分
はチャーベッド上の高温還元雰囲気内で還元され、蒸解
用薬剤原料のスメルトとしてスパウト口より回収され
る。
【０００４】従来、このようなソーダ回収ボイラプラン
トの燃焼を監視する方法は、限られた熟練運転技術者
が、（１）黒液流量、黒液温度、排ガス濃度、炉内温
度、燃焼空気流量、風箱差圧などの分散配置された計器
の瞬時値と傾向値を確認。（２）炉内監視テレビで炉内
燃焼状態、チャーベッド形状パターンを確認。あるいは
（３）運転員が定期的にソーダ回収ボイラの炉側まで行
きのぞき窓から炉内燃焼状態を確認し、経験と勘に基づ
く判断によって火炉内燃焼を監視する方法がとられてき
た。
トの燃焼を監視する方法は、限られた熟練運転技術者
が、（１）黒液流量、黒液温度、排ガス濃度、炉内温
度、燃焼空気流量、風箱差圧などの分散配置された計器
の瞬時値と傾向値を確認。（２）炉内監視テレビで炉内
燃焼状態、チャーベッド形状パターンを確認。あるいは
（３）運転員が定期的にソーダ回収ボイラの炉側まで行
きのぞき窓から炉内燃焼状態を確認し、経験と勘に基づ
く判断によって火炉内燃焼を監視する方法がとられてき
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】多種の石炭を燃焼する
石炭焚きボイラプラントは、使用する石炭に応じて石炭
特性（燃焼性、スラギング、灰の捕集性、バンカ閉塞
性）、排ガス性状（ＮＯx、ＳＯx 、煤塵濃度、灰中未
燃分）が大きく変化し、更に燃焼状態を直接測定する計
器は現在のところない。このため、公害規制の条件下
で、火炉内燃焼に密接に関係ある多数の計器を連続的に
監視しながら安定な燃焼状態を持続することは非常に困
難であった。
石炭焚きボイラプラントは、使用する石炭に応じて石炭
特性（燃焼性、スラギング、灰の捕集性、バンカ閉塞
性）、排ガス性状（ＮＯx、ＳＯx 、煤塵濃度、灰中未
燃分）が大きく変化し、更に燃焼状態を直接測定する計
器は現在のところない。このため、公害規制の条件下
で、火炉内燃焼に密接に関係ある多数の計器を連続的に
監視しながら安定な燃焼状態を持続することは非常に困
難であった。
【０００６】前記ソーダ回収ボイラプラントにおいて
も、（１）パルプ生産工程の上流プロセスの操業変化や
チップ材種の違いによる黒液濃度組成の変動、（２）黒
液噴射ガンの散布状態の変化、（３）周壁に付着した黒
液噴射物の不規則な落下などによるチャーベッド形状の
変化、（４）過熱器およびアッシュポッパー等からの灰
塊の突発的な落下、空気孔の汚れによるドラフト損失の
変動、等の外乱があり、これら外乱に対して炉内の燃焼
状態を正確に連続的に監視する事は非常に困難であっ
た。
も、（１）パルプ生産工程の上流プロセスの操業変化や
チップ材種の違いによる黒液濃度組成の変動、（２）黒
液噴射ガンの散布状態の変化、（３）周壁に付着した黒
液噴射物の不規則な落下などによるチャーベッド形状の
変化、（４）過熱器およびアッシュポッパー等からの灰
塊の突発的な落下、空気孔の汚れによるドラフト損失の
変動、等の外乱があり、これら外乱に対して炉内の燃焼
状態を正確に連続的に監視する事は非常に困難であっ
た。
【０００７】このように、各種のボイラプラントにおい
ては、常に安定な燃焼状態で運転するには、非常な熟練
を要し、運転技術者は多数の計器を常時、監視せねばな
らず万一、計器を見誤り、燃焼状態を誤って判断し不安
定な燃焼を起こす操作をするおそれがあった。
ては、常に安定な燃焼状態で運転するには、非常な熟練
を要し、運転技術者は多数の計器を常時、監視せねばな
らず万一、計器を見誤り、燃焼状態を誤って判断し不安
定な燃焼を起こす操作をするおそれがあった。
【０００８】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めのものであってその目的とするところは、火炉内燃焼
に関係ある多数の計器からの情報を取り込み客観的判断
基準に基づいて燃焼状態を連続監視する機能を具備する
ことにより、運転技術者の精神的、肉体的負担を軽減
し、いかなるレベルの運転技術者でも、容易に安定な燃
焼状態で運転をすることができる燃焼監視装置を提供す
ることにある。
めのものであってその目的とするところは、火炉内燃焼
に関係ある多数の計器からの情報を取り込み客観的判断
基準に基づいて燃焼状態を連続監視する機能を具備する
ことにより、運転技術者の精神的、肉体的負担を軽減
し、いかなるレベルの運転技術者でも、容易に安定な燃
焼状態で運転をすることができる燃焼監視装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明はボイラプラント
の炉内の画像を捕えて燃焼状態を自動化し、連続して監
視できる燃焼監視装置を提供する。
の炉内の画像を捕えて燃焼状態を自動化し、連続して監
視できる燃焼監視装置を提供する。
【００１０】即ち、（１）ボイラプラントの炉内の画像
を捕え、Ａ／Ｄ変換後、画像処理して前記炉内の画像デ
ータを一定周期で出力する画像処理部と、前記ボイラプ
ラントに付設された燃焼に関係する複数の検出器の出力
する信号を一定周期で取り込み、Ａ／Ｄ変換後、工学値
に変換してプロセスデータを出力するプロセス入力処理
部と、あらかじめ定められた燃焼監視の基準燃焼指数を
設定する評価判定値設定部と、前記画像処理部の画像デ
ータと前記プロセス入力処理部のプロセスデータから燃
焼の挙動を表す因子スコアを算出する因子スコア生成部
と、前記因子スコア生成部の算出した因子スコアを取り
込み燃焼評価式を用いて燃焼指数を算出する燃焼指数演
算部と、同燃焼指数演算部の算出した燃焼指数と前記評
価判定値設定部で設定した基準燃焼指数との大小関係を
判定し、前記燃焼指数が前記基準燃焼指数より大きくな
り、不安定な燃焼と判断した場合、警報出力信号を出力
する燃焼状態判定部と、前記両方の燃焼指数を取り込
み、メモリに格納すると共に前記警報出力信号を受ける
とブザーあるいは音声のいずれかを出力する燃焼状態表
示部とを備えたことを特徴とするボイラプラントの燃焼
監視装置を提供する。
を捕え、Ａ／Ｄ変換後、画像処理して前記炉内の画像デ
ータを一定周期で出力する画像処理部と、前記ボイラプ
ラントに付設された燃焼に関係する複数の検出器の出力
する信号を一定周期で取り込み、Ａ／Ｄ変換後、工学値
に変換してプロセスデータを出力するプロセス入力処理
部と、あらかじめ定められた燃焼監視の基準燃焼指数を
設定する評価判定値設定部と、前記画像処理部の画像デ
ータと前記プロセス入力処理部のプロセスデータから燃
焼の挙動を表す因子スコアを算出する因子スコア生成部
と、前記因子スコア生成部の算出した因子スコアを取り
込み燃焼評価式を用いて燃焼指数を算出する燃焼指数演
算部と、同燃焼指数演算部の算出した燃焼指数と前記評
価判定値設定部で設定した基準燃焼指数との大小関係を
判定し、前記燃焼指数が前記基準燃焼指数より大きくな
り、不安定な燃焼と判断した場合、警報出力信号を出力
する燃焼状態判定部と、前記両方の燃焼指数を取り込
み、メモリに格納すると共に前記警報出力信号を受ける
とブザーあるいは音声のいずれかを出力する燃焼状態表
示部とを備えたことを特徴とするボイラプラントの燃焼
監視装置を提供する。
【００１１】又、（２）前述の（１）の発明において、
石炭焚きボイラプラントに適用するために、前記画像処
理部は高温高圧の蒸気を発生させる石炭焚きボイラプラ
ントの火炉内の火炎イメージをイメージセンサとカラー
カメラで捕らえた火炎映像信号として入力し、画像処理
して火炎画像データを出力することを特徴とするボイラ
プラントの燃焼監視装置を提供する。
石炭焚きボイラプラントに適用するために、前記画像処
理部は高温高圧の蒸気を発生させる石炭焚きボイラプラ
ントの火炉内の火炎イメージをイメージセンサとカラー
カメラで捕らえた火炎映像信号として入力し、画像処理
して火炎画像データを出力することを特徴とするボイラ
プラントの燃焼監視装置を提供する。
【００１２】更に、（３）前述の（１）の発明におい
て、ソーダ回収ボイラに適用するために、前記画像処理
部はパルプ製造工程にて生ずる廃液をチャーベッド燃焼
させて蒸気を発生させ、チップ蒸解用薬剤を回収するソ
ーダ回収ボイラプラントの炉内に堆積したチャーベッド
を監視カメラで捕らえた輪郭形状信号として入力し、画
像処理して輪郭形状データを出力することを特徴とする
ボイラプラントの燃焼監視装置も提供する。
て、ソーダ回収ボイラに適用するために、前記画像処理
部はパルプ製造工程にて生ずる廃液をチャーベッド燃焼
させて蒸気を発生させ、チップ蒸解用薬剤を回収するソ
ーダ回収ボイラプラントの炉内に堆積したチャーベッド
を監視カメラで捕らえた輪郭形状信号として入力し、画
像処理して輪郭形状データを出力することを特徴とする
ボイラプラントの燃焼監視装置も提供する。
【００１３】
【作用】（１）の発明では、まず、画像処理部でボイラ
プラントの炉内の映像信号を画像処理した画像データを
一定周期で出力し、プロセス入力処理部でボイラプラン
トに付設された燃焼に関係のある複数の検出器の出力す
るプロセスデータを一定周期で取り込み、Ａ／Ｄ変換
後、工学値に変換してその値を出力する。
プラントの炉内の映像信号を画像処理した画像データを
一定周期で出力し、プロセス入力処理部でボイラプラン
トに付設された燃焼に関係のある複数の検出器の出力す
るプロセスデータを一定周期で取り込み、Ａ／Ｄ変換
後、工学値に変換してその値を出力する。
【００１４】次に、因子スコア生成部で前記画像処理部
から画像データを、前記プロセス入力処理部からプロセ
スデータを受け取り、ボイラプラントの燃焼の挙動を表
す変数（因子スコア）を算出してその値を出力する。
から画像データを、前記プロセス入力処理部からプロセ
スデータを受け取り、ボイラプラントの燃焼の挙動を表
す変数（因子スコア）を算出してその値を出力する。
【００１５】次に、燃焼指数演算部で上記因子スコア生
成部の出力した値を入力し、予め定められた燃焼評価式
を用いて燃焼指数を算出してその値を出力する。
成部の出力した値を入力し、予め定められた燃焼評価式
を用いて燃焼指数を算出してその値を出力する。
【００１６】次に、燃焼状態判定部で上記燃焼指数演算
部の出力した値を入力し、予め定められた基準燃焼指数
と比較し、両者の大小関係により燃焼状態を判定する。
部の出力した値を入力し、予め定められた基準燃焼指数
と比較し、両者の大小関係により燃焼状態を判定する。
【００１７】次に、燃焼表示部で上記燃焼指数演算部の
出力した値を受け取り、現在の燃焼状態あるいは経時記
録の燃焼状態を表示すると共に万一、不安定な燃焼状態
の時は、警報を発生して運転技術者に知らせるようにし
たものである。
出力した値を受け取り、現在の燃焼状態あるいは経時記
録の燃焼状態を表示すると共に万一、不安定な燃焼状態
の時は、警報を発生して運転技術者に知らせるようにし
たものである。
【００１８】又、（２）の発明では、前述の（１）の発
明を石炭焚きボイラプラントに適用するもので、その画
像処理部においては、火炎イメージセンサとカラーカメ
ラで炉内の火炎映像信号を捕え、火炎画像データ（火炎
輝度、火炎透明度、火炎温度、等）を一定周期で出力す
る。プロセス入力処理部で石炭焚きボイラプラントに付
設された燃焼に関係ある複数の検出器の出力するプロセ
スデータ（火炎ドラフト、蒸気温度、風箱差圧、ダンパ
開度、ＥＣＯ出口酸素、等）を一定周期で取り込み、Ａ
／Ｄ変換後、工学値に変換してその値を出力する。それ
以降は、（１）の発明と同じ作用となり、燃焼状態表示
部で不安定な燃焼状態の時には警報を発生する。
明を石炭焚きボイラプラントに適用するもので、その画
像処理部においては、火炎イメージセンサとカラーカメ
ラで炉内の火炎映像信号を捕え、火炎画像データ（火炎
輝度、火炎透明度、火炎温度、等）を一定周期で出力す
る。プロセス入力処理部で石炭焚きボイラプラントに付
設された燃焼に関係ある複数の検出器の出力するプロセ
スデータ（火炎ドラフト、蒸気温度、風箱差圧、ダンパ
開度、ＥＣＯ出口酸素、等）を一定周期で取り込み、Ａ
／Ｄ変換後、工学値に変換してその値を出力する。それ
以降は、（１）の発明と同じ作用となり、燃焼状態表示
部で不安定な燃焼状態の時には警報を発生する。
【００１９】更に、（３）の発明では、前記の（１）の
発明をソーダ回収ボイラプラントに適用するもので、そ
の画像処理部において、回収ボイラプラントに付設され
たチャーベッド監視カメラで捕らえた輪郭形状信号を画
像処理した輪郭形状類似度を一定周期で出力する。プロ
セス入力処理部でソーダ回収ボイラプラントに付設され
た燃焼に関係のある複数の検出器の出力するプロセスデ
ータ（黒液流量、黒液温度、排ガス濃度、炉内温度、燃
焼空気流量、風箱差圧等）を一定周期で取り込み、Ａ／
Ｄ変換後、工学値に変換してその値を出力する。それ以
降は、（１）の発明と同じ作用となり、燃焼状態表示部
で不安定な燃焼状態の時には警報を発生する。
発明をソーダ回収ボイラプラントに適用するもので、そ
の画像処理部において、回収ボイラプラントに付設され
たチャーベッド監視カメラで捕らえた輪郭形状信号を画
像処理した輪郭形状類似度を一定周期で出力する。プロ
セス入力処理部でソーダ回収ボイラプラントに付設され
た燃焼に関係のある複数の検出器の出力するプロセスデ
ータ（黒液流量、黒液温度、排ガス濃度、炉内温度、燃
焼空気流量、風箱差圧等）を一定周期で取り込み、Ａ／
Ｄ変換後、工学値に変換してその値を出力する。それ以
降は、（１）の発明と同じ作用となり、燃焼状態表示部
で不安定な燃焼状態の時には警報を発生する。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は本発明の第１実施例に係るボイラ
プラントの燃焼監視装置の具体的構成を示すブロック図
である。図において、１は燃焼監視装置全体で、火炉内
燃焼を火炎イメージセンサとカラーカメラからなる火炎
検出器で捕らえた火炎映像信号Ｘを画像処理部２で取り
込む。画像処理部２では上記火炎映像信号Ｘを画像処理
し、火炎画像データ（火炎輝度、火炎透明度、火炎温
度）２ａを１６ビット・ディジタルデータとして一定周
期で出力する。
的に説明する。図１は本発明の第１実施例に係るボイラ
プラントの燃焼監視装置の具体的構成を示すブロック図
である。図において、１は燃焼監視装置全体で、火炉内
燃焼を火炎イメージセンサとカラーカメラからなる火炎
検出器で捕らえた火炎映像信号Ｘを画像処理部２で取り
込む。画像処理部２では上記火炎映像信号Ｘを画像処理
し、火炎画像データ（火炎輝度、火炎透明度、火炎温
度）２ａを１６ビット・ディジタルデータとして一定周
期で出力する。
【００２１】画像処理のやり方は、まず、火炎映像信号
Ｘを色分離（輝度、赤、緑、青）し、Ａ／Ｄ変換（８ビ
ット）を通して画像メモリに保持する。この画像データ
に、平滑化、移動平均処理、テキスチャ解析、二値化処
理を行った後、信号変換して、火炎輝度分布と火炎温度
分布を求め、次に火炎輝度分布から平均火炎輝度を、火
炎温度分布から平均火炎温度を求める。次に平均火炎輝
度と平均火炎温度から平均透明度を求める。
Ｘを色分離（輝度、赤、緑、青）し、Ａ／Ｄ変換（８ビ
ット）を通して画像メモリに保持する。この画像データ
に、平滑化、移動平均処理、テキスチャ解析、二値化処
理を行った後、信号変換して、火炎輝度分布と火炎温度
分布を求め、次に火炎輝度分布から平均火炎輝度を、火
炎温度分布から平均火炎温度を求める。次に平均火炎輝
度と平均火炎温度から平均透明度を求める。
【００２２】プロセス入力処理部３は石炭焚きボイラプ
ラントからの火炉ドラフト、蒸気温度、風箱差圧、ダン
パ開度、ＥＣＯ出口Ｏ2 等の燃焼に関係のある状態量デ
ータ（Ｙ1 、Ｙ2 、〜Ｙq ）を一定周期で読み込み、Ａ
／Ｄ変換後、工学値に変換して符号付１６ビットのプロ
セスデータ３ａを出力する。
ラントからの火炉ドラフト、蒸気温度、風箱差圧、ダン
パ開度、ＥＣＯ出口Ｏ2 等の燃焼に関係のある状態量デ
ータ（Ｙ1 、Ｙ2 、〜Ｙq ）を一定周期で読み込み、Ａ
／Ｄ変換後、工学値に変換して符号付１６ビットのプロ
セスデータ３ａを出力する。
【００２３】この処理方法は次のような順序で処理を行
う。まず、（１）状態量データを一定周期で読み込みＡ
／Ｄ変換して、ディジタル・データを得る。（２）ディ
ジタル・データに重み付演算を行い、ｍＶ値を得る。そ
の後、（３）ｍＶ値に線形変換を行い、工学値（温度、
圧力、開度等）を得る。
う。まず、（１）状態量データを一定周期で読み込みＡ
／Ｄ変換して、ディジタル・データを得る。（２）ディ
ジタル・データに重み付演算を行い、ｍＶ値を得る。そ
の後、（３）ｍＶ値に線形変換を行い、工学値（温度、
圧力、開度等）を得る。
【００２４】このプロセス入力処理部３で得られるプロ
セスデータの種類は、（１）火炉ガスドラフト、（２）
蒸気温度、（３）風箱差圧、（４）風箱ダンパ開度、
（５）ＥＣＯ出口のＯ2 （酸素）、（６）ＮＯx 、
（７）ＳＯx 、等である。
セスデータの種類は、（１）火炉ガスドラフト、（２）
蒸気温度、（３）風箱差圧、（４）風箱ダンパ開度、
（５）ＥＣＯ出口のＯ2 （酸素）、（６）ＮＯx 、
（７）ＳＯx 、等である。
【００２５】評価判定値設定部４は予め定められた基準
燃焼指数Ｓ0 を設定するものであり、この値をメモリに
格納する。
燃焼指数Ｓ0 を設定するものであり、この値をメモリに
格納する。
【００２６】因子スコア生成部５は前記画像処理部２か
ら火炎画像データ２ａと前記プロセス入力処理部３から
プロセスデータ３ａを読み出し、これらに多変量解析法
のうち、例えば因子分析法（Factor Analysis ）又は主
成分分析法（Principal Component Analysis）等の統計
的手法を適用して火炉内燃焼のマクロ的挙動を表す共通
因子スコア（Ｆ1 、Ｆ2 、〜Ｆm ）を次の（１）式によ
り算出する。（但し、ｍ＜（ｐ＋ｑ）である。） 例えば主成分分析法では、共通因子スコア（Ｆ1 、
Ｆ2 、〜Ｆm ）は次の（１）式より算出する。
ら火炎画像データ２ａと前記プロセス入力処理部３から
プロセスデータ３ａを読み出し、これらに多変量解析法
のうち、例えば因子分析法（Factor Analysis ）又は主
成分分析法（Principal Component Analysis）等の統計
的手法を適用して火炉内燃焼のマクロ的挙動を表す共通
因子スコア（Ｆ1 、Ｆ2 、〜Ｆm ）を次の（１）式によ
り算出する。（但し、ｍ＜（ｐ＋ｑ）である。） 例えば主成分分析法では、共通因子スコア（Ｆ1 、
Ｆ2 、〜Ｆm ）は次の（１）式より算出する。
【００２７】
【数１】
【００２８】燃焼指数演算部６は上記因子スコア
（Ｆ1 、Ｆ2 、〜Ｆm ）を読み出し、燃焼指数Ｓを次の
（２）式の燃焼評価式により算出し出力する。
（Ｆ1 、Ｆ2 、〜Ｆm ）を読み出し、燃焼指数Ｓを次の
（２）式の燃焼評価式により算出し出力する。
【００２９】
【数２】
【００３０】燃焼状態判定部７は上記燃焼指数演算部６
からの燃焼指数Ｓを前記評価判定値設定部４から基準燃
焼指数Ｓ0 を読み出しＳとＳ0 の大小関係を比較しＳ＜
Ｓ0の場合は警報出力信号Ｚをオフにし、Ｓ≧Ｓ0 の場
合は警報出力信号Ｚをオンにするものとなっている。
からの燃焼指数Ｓを前記評価判定値設定部４から基準燃
焼指数Ｓ0 を読み出しＳとＳ0 の大小関係を比較しＳ＜
Ｓ0の場合は警報出力信号Ｚをオフにし、Ｓ≧Ｓ0 の場
合は警報出力信号Ｚをオンにするものとなっている。
【００３１】燃焼状態表示部８は前記燃焼指数演算部６
から燃焼指数Ｓと前記評価判定値設定部４から基準燃焼
指数Ｓ0 とを読み出してメモリに格納し、経時記録の燃
焼指数ＳとＳ0 を表示すると共に上記警報出力信号Ｚが
オンの場合ブザーあるいは音声の警報を出力する。
から燃焼指数Ｓと前記評価判定値設定部４から基準燃焼
指数Ｓ0 とを読み出してメモリに格納し、経時記録の燃
焼指数ＳとＳ0 を表示すると共に上記警報出力信号Ｚが
オンの場合ブザーあるいは音声の警報を出力する。
【００３２】なお、第１実施例では、基準燃焼指数Ｓ0
を炭種の混炭比に関係なく一定値を設定するとしている
が、炭種の混炭比を検出しその混炭比に応じた基準燃焼
指数Ｓ0 を自動的に選択する機能を追加すると、燃焼状
態の監視精度を向上することができる。
を炭種の混炭比に関係なく一定値を設定するとしている
が、炭種の混炭比を検出しその混炭比に応じた基準燃焼
指数Ｓ0 を自動的に選択する機能を追加すると、燃焼状
態の監視精度を向上することができる。
【００３３】又、第１実施例では、特殊センサとして火
炉内画像センサ（火炎イメージセンサとカラーカメラの
組み合せ）のみを用いた例で説明したが微粉炭粒度セン
サ、微粉炭流速センサ、灰中未燃分センサ等の特殊セン
サを用いた場合も、詳細は説明省略するが本実施例と同
じように各種の分布を求めるようにすれば、これらの特
殊センサを多数用いることにより燃焼状態の情報含有量
が大幅に増し、監視精度を著しく向上することができ
る。
炉内画像センサ（火炎イメージセンサとカラーカメラの
組み合せ）のみを用いた例で説明したが微粉炭粒度セン
サ、微粉炭流速センサ、灰中未燃分センサ等の特殊セン
サを用いた場合も、詳細は説明省略するが本実施例と同
じように各種の分布を求めるようにすれば、これらの特
殊センサを多数用いることにより燃焼状態の情報含有量
が大幅に増し、監視精度を著しく向上することができ
る。
【００３４】又、この第１実施例では、燃焼評価式とし
て初等関数で表すことのできる球面体の式を用いたが共
通因子軸上の特徴空間で安定な燃焼状態と不安定な燃焼
状態の領域分けだけが可能な関数、たとえば多項式を使
用した場合も対象にしてよい。
て初等関数で表すことのできる球面体の式を用いたが共
通因子軸上の特徴空間で安定な燃焼状態と不安定な燃焼
状態の領域分けだけが可能な関数、たとえば多項式を使
用した場合も対象にしてよい。
【００３５】次に、図２は本発明の第２実施例に係るボ
イラプラントの燃焼監視装置の機器構成を示す図で、紙
パルププラントのソーダ回収ボイラに適用した例であ
る。図３はその監視装置の構成を示すブロック図であ
る。なお、図３のブロック図は基本的には図１の第１実
施例の構成と同じであり、異なる部分は画像処理部１１
であって、画像処理方法に特徴を有するものである。
イラプラントの燃焼監視装置の機器構成を示す図で、紙
パルププラントのソーダ回収ボイラに適用した例であ
る。図３はその監視装置の構成を示すブロック図であ
る。なお、図３のブロック図は基本的には図１の第１実
施例の構成と同じであり、異なる部分は画像処理部１１
であって、画像処理方法に特徴を有するものである。
【００３６】図２において、２１はソーダ回収ボイラ
で、チャーベッド監視カメラ２０で捕えたチャーベッド
（前述の従来例で説明したように 紙パルプ製造プラン
トの廃液が乾燥して炉底部へ堆積して山状になった状
態）の輪郭形状信号Ｘは伝送路２７を通って燃焼監視装
置１０に取り込まれる。２２は黒液噴射ガンで黒液がボ
イラ２１内へ噴射される。２３ａ、２３ｂ、２３ｃは空
気供給ライン、２６は前述のチャーベッド、２７はスパ
ウト口、２４はスーパピータ、２５はヒータ２４内の蒸
気ラインである。
で、チャーベッド監視カメラ２０で捕えたチャーベッド
（前述の従来例で説明したように 紙パルプ製造プラン
トの廃液が乾燥して炉底部へ堆積して山状になった状
態）の輪郭形状信号Ｘは伝送路２７を通って燃焼監視装
置１０に取り込まれる。２２は黒液噴射ガンで黒液がボ
イラ２１内へ噴射される。２３ａ、２３ｂ、２３ｃは空
気供給ライン、２６は前述のチャーベッド、２７はスパ
ウト口、２４はスーパピータ、２５はヒータ２４内の蒸
気ラインである。
【００３７】このような構成のソーダ回収ボイラにおい
て、燃焼監視装置１０に取込まれた輪郭形状信号Ｘは図
３に示すブロック図の画像処理部１１に入力される。画
像処理部１１はこの信号Ｘを画像処理してチャーベッド
の輪郭形状を表す輪郭形状類似度Ｓを一定周期出力す
る。
て、燃焼監視装置１０に取込まれた輪郭形状信号Ｘは図
３に示すブロック図の画像処理部１１に入力される。画
像処理部１１はこの信号Ｘを画像処理してチャーベッド
の輪郭形状を表す輪郭形状類似度Ｓを一定周期出力す
る。
【００３８】輪郭形状類似度Ｓとは、安定な燃焼状態に
ある規範チャーベッドの輪郭形状とどの程度類似してい
るかを表すもので０＜Ｓ＜１の値である。このＳが１に
近い程、チャーベッドは安定な燃焼状態となり、逆に０
に近い程、チャーベッドは不安定な状態にあることを示
すものである。
ある規範チャーベッドの輪郭形状とどの程度類似してい
るかを表すもので０＜Ｓ＜１の値である。このＳが１に
近い程、チャーベッドは安定な燃焼状態となり、逆に０
に近い程、チャーベッドは不安定な状態にあることを示
すものである。
【００３９】画像処理部１１では、安定な燃焼状態にあ
る規範チャーベッドの輪郭形状を表わすｎ個の二次元デ
ータ（ｘi 、ｙi ）、（ｉ＝１、２、〜、ｎ）を次の
（３）式を用いてチャーベッドの面積Ｓａを、（４）式
を用いてチャーベッドの傾斜角度ａi （ｉ＝１、２、
〜、ｎ−１）を求める。
る規範チャーベッドの輪郭形状を表わすｎ個の二次元デ
ータ（ｘi 、ｙi ）、（ｉ＝１、２、〜、ｎ）を次の
（３）式を用いてチャーベッドの面積Ｓａを、（４）式
を用いてチャーベッドの傾斜角度ａi （ｉ＝１、２、
〜、ｎ−１）を求める。
【００４０】
【数３】
【００４１】次に、リアルタイムで計測したチャーベッ
ドの輪郭形状を表すｎ個の二次元データ（ｕi 、
ｖi ）、（ｉ＝１、２、〜、ｎ）を受け取ると、次の
（５）式を用いて認識対象チャーベッドと規範チャーベ
ッドの面積偏差ΔＳａを、（６）式を用いて認識チャー
ベッドと規範チャーベッドの傾斜角度ｂi （ｉ＝１、
２、〜、ｎ−１）を求める。
ドの輪郭形状を表すｎ個の二次元データ（ｕi 、
ｖi ）、（ｉ＝１、２、〜、ｎ）を受け取ると、次の
（５）式を用いて認識対象チャーベッドと規範チャーベ
ッドの面積偏差ΔＳａを、（６）式を用いて認識チャー
ベッドと規範チャーベッドの傾斜角度ｂi （ｉ＝１、
２、〜、ｎ−１）を求める。
【００４２】
【数４】
【００４３】次に、（７）式を用いて単純類似度ｆ
1 を、（８）式を用いて単純類似度ｆ2を求める。
1 を、（８）式を用いて単純類似度ｆ2を求める。
【００４４】
【数５】
【００４５】最後に、（９）式を用いて輪郭形状類似度
Ｓを求める。
Ｓを求める。
【００４６】Ｓ＝ｆ1 ×ｆ2 （９） プロセス入力処理部１２では、ソーダ回収ボイラプラン
トからの黒液流量、黒液温度、排ガス濃度、炉内温度、
燃焼空気流量、風箱差圧、等の燃焼に関係あるプロセス
データ１２ａを出力する。この処理方法は第１実施例と
データの種類は異なるが処理方法は前述と同じである。
トからの黒液流量、黒液温度、排ガス濃度、炉内温度、
燃焼空気流量、風箱差圧、等の燃焼に関係あるプロセス
データ１２ａを出力する。この処理方法は第１実施例と
データの種類は異なるが処理方法は前述と同じである。
【００４７】評価判定値設定部１３は予め定められた基
準燃焼指数Ｊ0 を設定するものであり、この値をメモリ
に格納する。
準燃焼指数Ｊ0 を設定するものであり、この値をメモリ
に格納する。
【００４８】因子スコア生成部１４では画像処理部１１
からの輪郭形状類似度Ｓとプロセス入力部１２からプロ
セスデータ１２ａを読み出し、第１実施例と同様にこれ
らのデータに多変量解析法のうち、例えば、因子分析法
又は主成分分析法、等の統計的手法を適用して火炉内燃
焼の挙動を表す共通因子スコア（Ｆ1 、Ｆ2 、〜、
Ｆ m ）を（１０）式に従って算出する。（但し、ｍ＜ｐ
＋１である）。
からの輪郭形状類似度Ｓとプロセス入力部１２からプロ
セスデータ１２ａを読み出し、第１実施例と同様にこれ
らのデータに多変量解析法のうち、例えば、因子分析法
又は主成分分析法、等の統計的手法を適用して火炉内燃
焼の挙動を表す共通因子スコア（Ｆ1 、Ｆ2 、〜、
Ｆ m ）を（１０）式に従って算出する。（但し、ｍ＜ｐ
＋１である）。
【００４９】例えば、主成分分析法では、共通因子スコ
ア（Ｆ1 、Ｆ2 、〜、Ｆm ）は次の（１０）式より求ま
る。
ア（Ｆ1 、Ｆ2 、〜、Ｆm ）は次の（１０）式より求ま
る。
【００５０】
【数６】
【００５１】燃焼指数演算部１５は上記因子スコア（Ｆ
1 、Ｆ2 、〜、Ｆm ）を読み出し、燃焼指数Ｊを（１
１）式の燃焼評価式により算出し出力する。
1 、Ｆ2 、〜、Ｆm ）を読み出し、燃焼指数Ｊを（１
１）式の燃焼評価式により算出し出力する。
【００５２】
【数７】
【００５３】燃焼状態判定部１６は燃焼指数演算部１５
からの燃焼指数Ｊを前記評価判定値設定部１３から基準
燃焼指数Ｊ0 を読み出しＪとＪ0 の大小関係を比較し、
Ｊ＜Ｊ0 の場合は警報出力信号Ｚをオフにし、Ｊ≧Ｊ0
の場合は警報出力信号Ｚをオンにするものとなってい
る。
からの燃焼指数Ｊを前記評価判定値設定部１３から基準
燃焼指数Ｊ0 を読み出しＪとＪ0 の大小関係を比較し、
Ｊ＜Ｊ0 の場合は警報出力信号Ｚをオフにし、Ｊ≧Ｊ0
の場合は警報出力信号Ｚをオンにするものとなってい
る。
【００５４】燃焼状態表示部１７は前記燃焼指数演算部
１５からの燃焼指数Ｊを前記評価判定値設定部１３から
燃焼指数Ｊ0 を読み出してメモリに格納し、経時記録の
燃焼指数ＪとＪ0 を表示すると共に上記警報出力信号Ｚ
がオンの場合ブザーあるいは音声の警報を出力する。
１５からの燃焼指数Ｊを前記評価判定値設定部１３から
燃焼指数Ｊ0 を読み出してメモリに格納し、経時記録の
燃焼指数ＪとＪ0 を表示すると共に上記警報出力信号Ｚ
がオンの場合ブザーあるいは音声の警報を出力する。
【００５５】なお、第２実施例では、一台のチャーベッ
ド監視カメラを使用した場合を対象にしているが複数台
のチャーベッド監視カメラを使用した場合も対象にして
もよい。複数台のチャーベッド監視カメラを使用する事
によりチャーベッド輪郭形状データがより多く得られチ
ャーベッドの輪郭形状の監視精度をより向上出来る。
ド監視カメラを使用した場合を対象にしているが複数台
のチャーベッド監視カメラを使用した場合も対象にして
もよい。複数台のチャーベッド監視カメラを使用する事
によりチャーベッド輪郭形状データがより多く得られチ
ャーベッドの輪郭形状の監視精度をより向上出来る。
【００５６】又、基準燃焼指数Ｊ0 を黒液濃度に関係な
く一定値を設定するとしているが黒液濃度を検出しその
黒液濃度に応じた基準燃焼指数Ｊ0 を自動的に選択する
機能を追加すると、燃焼状態の監視精度を向上すること
ができる。更に、燃焼評価式として初等関数で表すこと
のできる球面体の式を用いたが共通因子軸上の特徴空間
で安定な燃焼状態と不安定な燃焼状態の領域分けが可能
な関数、たとえば多項式を使用した場合も対象にしてよ
い。
く一定値を設定するとしているが黒液濃度を検出しその
黒液濃度に応じた基準燃焼指数Ｊ0 を自動的に選択する
機能を追加すると、燃焼状態の監視精度を向上すること
ができる。更に、燃焼評価式として初等関数で表すこと
のできる球面体の式を用いたが共通因子軸上の特徴空間
で安定な燃焼状態と不安定な燃焼状態の領域分けが可能
な関数、たとえば多項式を使用した場合も対象にしてよ
い。
【００５７】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
のボイラプラントの燃焼監視装置を適用することによっ
て、次のような効果があり、産業上極めて有益なもので
ある。 （１）ボイラプラントの燃焼状態を自動で連続に監視す
ることができる。 （２）現在の燃焼状態と経時記録の燃焼状態を表示する
ようにしたので、現状の運転条件下で運転を継続した場
合の燃焼状態を的確に予測することができる。 （３）万一、不安定な燃焼状態の時は、警報を発生して
運転技術者に知らせるようにしたので運転技術者が不安
定な燃焼状態を見逃すことがなく迅速に燃焼回復操作を
行なうことができる。 （４）燃焼状態を判定するアルゴリズムが簡単なので現
場調整が容易にできる。 （５）燃焼状態を判定するアルゴリズムが簡単なので安
価な装置で実現できる。 （６）本燃焼監視装置はマイクロプロセッサ等のディジ
タル回路を用いて容易に実現できる。
のボイラプラントの燃焼監視装置を適用することによっ
て、次のような効果があり、産業上極めて有益なもので
ある。 （１）ボイラプラントの燃焼状態を自動で連続に監視す
ることができる。 （２）現在の燃焼状態と経時記録の燃焼状態を表示する
ようにしたので、現状の運転条件下で運転を継続した場
合の燃焼状態を的確に予測することができる。 （３）万一、不安定な燃焼状態の時は、警報を発生して
運転技術者に知らせるようにしたので運転技術者が不安
定な燃焼状態を見逃すことがなく迅速に燃焼回復操作を
行なうことができる。 （４）燃焼状態を判定するアルゴリズムが簡単なので現
場調整が容易にできる。 （５）燃焼状態を判定するアルゴリズムが簡単なので安
価な装置で実現できる。 （６）本燃焼監視装置はマイクロプロセッサ等のディジ
タル回路を用いて容易に実現できる。
【図１】本発明の第１実施例に係るボイラプラントの燃
焼監視装置の構成を示すブロック図である。
焼監視装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例に係るボイラプラントの燃
焼監視装置の取付状態を示す図で、ソーダ回収ボイラに
適用した例である。
焼監視装置の取付状態を示す図で、ソーダ回収ボイラに
適用した例である。
【図３】本発明の第２実施例の燃焼監視装置の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
１ 燃焼監視装置 ２ 画像処理部 ３ プロセス入力処理部 ４ 評価判定値設定部 ５ 因子スコア生成部 ６ 燃焼指数演算部 ７ 燃焼状態判定部 ８ 燃焼状態表示部 １０ 燃焼監視装置 １１ 画像処理部 １２ プロセス入力処理部 １３ 評価判定値設定部 １４ 因子スコア生成部 １５ 燃焼指数演算部 １６ 燃焼状態判定部 １７ 燃焼状態表示部 ２０ チャーベッド監視カメラ ２１ ソーダ回収ボイラ ２２ 黒液噴射ガン ２３ａ 空気供給ライン ２３ｂ 空気供給ライン ２３ｃ 空気供給ライン ２４ スーパヒータ ２５ 蒸気ライン ２６ チャーベッド
Claims (3)
- 【請求項１】 ボイラプラントの炉内の画像を捕え、Ａ
／Ｄ変換後、画像処理して前記炉内の画像データを一定
周期で出力する画像処理部と、前記ボイラプラントに付
設された燃焼に関係する複数の検出器の出力する信号を
一定周期で取り込み、Ａ／Ｄ変換後、工学値に変換して
プロセスデータを出力するプロセス入力処理部と、あら
かじめ定められた燃焼監視の基準燃焼指数を設定する評
価判定値設定部と、前記画像処理部の画像データと前記
プロセス入力処理部のプロセスデータから燃焼の挙動を
表す因子スコアを算出する因子スコア生成部と、前記因
子スコア生成部の算出した因子スコアを取り込み燃焼評
価式を用いて燃焼指数を算出する燃焼指数演算部と、同
燃焼指数演算部の算出した燃焼指数と前記評価判定値設
定部で設定した基準燃焼指数との大小関係を判定し、前
記燃焼指数が前記基準燃焼指数より大きくなり、不安定
な燃焼と判断した場合、警報出力信号を出力する燃焼状
態判定部と、前記両方の燃焼指数を取り込み、メモリに
格納すると共に前記警報出力信号を受けるとブザーある
いは音声のいずれかを出力する燃焼状態表示部とを備え
たことを特徴とするボイラプラントの燃焼監視装置。 - 【請求項２】 前記画像処理部は高温高圧の蒸気を発生
させる石炭焚きボイラプラントの火炉内の火炎イメージ
をイメージセンサとカラーカメラで捕らえた火炎映像信
号として入力し、画像処理して火炎画像データを出力す
ることを特徴とする請求項１記載のボイラプラントの燃
焼監視装置。 - 【請求項３】 前記画像処理部はパルプ製造工程にて生
ずる廃液をチャーベッド燃焼させて蒸気を発生させ、チ
ップ蒸解用薬剤を回収するソーダ回収ボイラプラントの
炉内に堆積したチャーベッドを監視カメラで捕らえた輪
郭形状信号として入力し、画像処理して輪郭形状データ
を出力することを特徴とする請求項１記載のボイラプラ
ントの燃焼監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP353094A JPH07208733A (ja) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | ボイラプラントの燃焼監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP353094A JPH07208733A (ja) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | ボイラプラントの燃焼監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07208733A true JPH07208733A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=11559951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP353094A Withdrawn JPH07208733A (ja) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | ボイラプラントの燃焼監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07208733A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019219147A (ja) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 中国電力株式会社 | 機械学習装置及び燃焼状態判定装置 |
| KR102463793B1 (ko) * | 2021-11-29 | 2022-11-04 | 대림로얄이앤피(주) | 산업용보일러 관리 시스템 및 그것의 동작방법 |
-
1994
- 1994-01-18 JP JP353094A patent/JPH07208733A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019219147A (ja) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 中国電力株式会社 | 機械学習装置及び燃焼状態判定装置 |
| KR102463793B1 (ko) * | 2021-11-29 | 2022-11-04 | 대림로얄이앤피(주) | 산업용보일러 관리 시스템 및 그것의 동작방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010403 |