JPS5924119A - 微粉炭燃焼炉より発生する灰中の未燃分量及び排ガス中NOx濃度の測定方法 - Google Patents

微粉炭燃焼炉より発生する灰中の未燃分量及び排ガス中NOx濃度の測定方法

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JPS5924119A
JPS5924119A JP13223982A JP13223982A JPS5924119A JP S5924119 A JPS5924119 A JP S5924119A JP 13223982 A JP13223982 A JP 13223982A JP 13223982 A JP13223982 A JP 13223982A JP S5924119 A JPS5924119 A JP S5924119A
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Kenichi Soma
憲一 相馬
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紀夫 嵐
Shigeru Azuhata
茂 小豆畑
Kiyoshi Narato
清 楢戸
Toru Inada
徹 稲田
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F23N5/006Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微粉炭燃焼炉における排ガス中のNo”xa
度と灰中の未燃分量を杷握し、微粉炭燃焼炉を最適燃焼
状態にするのに好適な燃焼炉よ多発生する灰中の未燃分
量及び排ガス中NOx濃度の測定方決に関する。
石炭はN分含有量が多く、燃焼時に発生するN Oxの
80%近くがフューエルNOxであり、微粉、炭燃焼炉
では環境汚染物質として特にNOXが問題となる。これ
に対して従来開発の進められて来た燃焼技術は、2段燃
焼法や排ガス再循環法のように、燃焼温度分下げる事に
よシ、空気中の窒素の酸化を抑制する、サーマルNOx
対策に効果のあるものが主流である。
石炭の熱分解時に気体として放出されるN分の中には、
シアン化水素(I−I CN l及びアンモニア(NH
a)となるものがあシ、これらの窒素化合物は高温高l
竣素雰囲気ではNOxに酸化されるが、適当な反応温度
を設定すれば、酸素共存下で選択的にN Oxを還元し
窒素(N2)とする性質を有する。この性質を利用すれ
ば、従来開発されてきた2段燃焼を改良し、微粉炭燃焼
の低N Ox化を図る事が可能であり、元来サーマルN
Ox対策として開発されメ’c2段燃焼をフューエルN
OX対策用に改善した微粉炭燃焼バーナ等が開発されて
いる。
しかし、いずれも排ガス中NOx濃度を低下させるため
に低温度あるいは低空気比で燃焼させている。そのため
、燃焼灰中に残る未燃分量がもう一つの環境汚染物質あ
るいは省資源の面から問題となる。
従って、微粉炭燃焼炉では、特に排ガス中のN Ox濃
度と灰中の未燃分量を把握し最適燃焼状態として監視す
る必要がある。
従来、灰中未燃分量の測定は煙道から灰を採集して来て
、灰の重量を測定しておき、次に酸素雰囲気下でその灰
を燃焼(毎分10tZ’〜2(I’昇温で、850C迄
加熱、燃焼。)させ、再び重量を測定し初めの重量との
差よシ未燃分量を算出する方法であシ、示差熱天秤等を
用いて行なうため非常に手間のかかるものであった。
排ガス中のNOx濃度及び灰中未燃分量の測定の他の成
分の監視としては、煙道から排ガスを導いて来て、排ガ
ス中の一酸化炭素濃度、酸素濃度、亜硫酸ガス濃度等が
ある。
しかし、いずれの場合にも煙道から導いて来ているため
に、急激な燃焼状態の変化には対応しきれるものではな
く、よ)正確な燃焼状態の監視には火炎自体の観察によ
る監視の必要がある。
そこで、直接的に炉内の監視を行なう方法として、火炎
の光景を感知すると共にその光量に応じた信号を発する
光感知装置と用いて監視制御に用いる方法(特開昭56
−151814)や、燃焼状態が異常になると火炎のゆ
らぎが不規則になる事を利用して、燃焼状態をテレビカ
メラによシ映像信号で検出し、異常燃焼を時間遅れなく
検知する方法(特開昭54−94125)等が提出され
ている。
また、2段燃焼、ガス化燃焼など空気比1.0以下の燃
焼状態において、燃焼炉中のラジカルの発光強度から燃
焼中の空気比を検出する方法(特開昭53−10789
0)等も提出されている。
しかし、いずれの場合にも、今後多く建設されていくで
あろう微粉炭燃焼炉で最も問題となっていく排ガス中N
 Ox濃度や灰中未燃分量の監視に対して直接的なもの
ではなく、より正確な環境対策用の監視としては満足の
いくものではない。
本発明(第1の発明)の目的は、微粉炭燃焼炉において
問題となる排ガス中NOx12度と灰中未燃分量を簡便
に、かつ直接的に測定できる燃焼炉より発生する灰中の
未燃分量及び排ガス中N Ox濃度の測定方法を提供す
ることにある。
本発明(第2の発明)の目的は、燃焼炉内を直接監視し
、微粉炭燃焼炉において問題となる排ガス中N Ox濃
度、及び灰中未燃分量を時間遅れなく推算することがで
きる燃焼炉よシ発生する灰中の未燃分量及び排ガス中N
 Ox濃度の測定方法を提供することにある。
分光器を用いて燃焼火炎を観察する事により、各種ラジ
カル等の発光スペクトルが観察される。
それらのうち、排ガス中N Ox濃1度と相関があるも
のとしてNoの発光スペクトルが考えられる。
また灰中未燃分量と相関があるものとしてC2ラジカル
の発光スペクトルが考えられる。
そこで、その相関関係を空気比を介して測定した結果、
第1図の様な傾向にある事が分った。即ち、空気比が増
えるに従って02 ラジカルの発光強度は減少して行き
、まだ灰中未燃分量も減少していく。従ってC2ラジカ
ルの発光強度と灰中未燃分量との関係をあらかじめ較正
曲線とし−て任意の炉について1度求めておきさえすれ
ば、次回からばC2ラジカルの発光強度を測定すること
で、灰中未燃分量をi算する事が可能となる。
第1の発明において、灰中の未燃分量はC2ラジカルの
発光強度に基づいて堆算されるが、排ガス中NOx濃度
については発光強度検出方法以外の方法が採用される゛
。このような方法として、従来のNOx濃度測定方法を
採用できる。例えば、煙道から排ガスを各種N Ox計
に導き、NOx濃度を測定する方法、あるいは直接煙道
から測定計器への導入が不可能な場合、サンプル用シリ
ンジを用いて煙道より排ガスを採集してN’Ox計によ
pNOx濃度を測定する方法等が採用できる。
iた第1図において、C2ラジカルの発光強度と灰中未
燃分量との相関関係の他に排ガス中のNOx濃度とNO
の発光強度との関係は空気比を介してみると、いずれも
空気比が1.0付近に最大値をもつ曲線を描いている。
したがって排ガス中N Ox濃度とNOの発光強度の関
係を予め較正曲線として任意の炉について一度求めてお
けば、次回からNoの発光強度の測定から排ガス中の’
NOx濃度を堆算することが可能となる。
第2の発明において、灰中の未燃分量及び排ガス中N 
Ox濃度とを、それぞれC2ラジカルの発光強度及びN
Oの発光強度に基づいて測定することになる。
前述した如く、灰中未燃分量や排ガス中N Ox濃度の
測定には、多くの時間を要し、時々刻々の検出を要する
には不充分なものであった。本発明(第2の発明)によ
るならば、燃焼炉内の火炎自体を直接的に観察してスペ
クトル分析を行ない、灰中未燃分量及び排ガス中N O
x 濃度を堆算するので、時々刻々の検出が可能であり
、しかも直接的である。
また、最適燃焼条件の一つに空気比がある。これ+c関
しても、NOの発光波長と02ラジカルの発光波長の発
光強度を測定し、各々の発光強度と空気比との関係を比
較する事にょシ、燃焼炉中の一層正確な空気比も即座に
分る事になる。
以下、本発明の一実施例を説明する。
第2図に本実飽例の概要を示す。実験炉lのピユーボー
ト2よシ、炉内の監視として採光し分光器3によシスベ
クトル分析を行なった。煙道4より、N Ox計、酸素
濃度計、−酸化炭素濃度計を備えた排ガス分析計5に排
ガスを導いた。また、ダストサンプル器6により、煙道
4から灰をサンプリングし、灰中未燃分量を測定した。
第3図はNO発光強度比と排ガス中NOx濃度の関係を
示した較正曲線である。発光強度比とは、空気比1.0
のときのNOの発光強度を基準として、任意の炉内状態
のときのNOの発光強度との比である。実験方法は、ま
ず空気比1.0のときのN。
の発光強度を、NOの発光特有の波長に分光器を設定し
て測定した。この値を発光強度比を求める際の基準値と
した。第3図′中11.0  の値である。
次に任意の炉内状態のときのNOの発光強度Iaを分光
器3で、排ガス中NOx濃雇ヲ排ガス分析計5で、各々
測定した。そして各任意の炉内状態毎に発光強度化工λ
/It、o  を求め横軸とし、対応する排ガス中NO
x濃度をだて軸として較正曲線を得た。
従って、2度目からの実験の際には、炉内をピユーボー
ト2から採光し、分光器3によりNOの発光スペクトル
を測定して、11.0  との比を求めさえすれば、第
3図の較正曲線によシ排ガス中NOx濃度が、ただちに
求める事が可能となった。
この様に、第3図の如く、任意の炉に関して較正曲線を
求めさえすれば、炉内の発光を分光器によシ観察する事
で時々刻々の排ガス中のN Ox濃度が、直接的に求め
得る事になる。
同様に、第4図はC2ラジカル発光強度比と灰中未燃分
量との関係を示した較正曲線である。実験方法は、空気
比1.0のときの02ラジカルの発光強度を、C2ラジ
カルの発光特有の波長に分光器を設定して測定して、こ
の値を発光強度比を求めるときの基準値11.0  と
しだ。次に任意の炉内状態のときのC2ラジカルの発光
強度工λを分光器3で測定し、また、ダストサンプル器
6によシ煙道から灰をサンプリングし、灰中未燃分量を
示差熱天秤を用いて測定した。そして、各任意の炉  
−内状態毎に、発光強度化工λ/Ir、o  を求め横
軸とし、対応する灰中未燃分量をたて軸として、第4図
の如き較正曲線を得た。
第4図の如く、任意の炉に関して較正曲線を求めさえす
れば、炉内のC2ラジカルの発光を分光器に、1ニジ観
察する事で、従来の様に煙道よp灰をサンプリングして
来て示差熱天秤を用いて測定するという時間も、手間も
かける事なく、時々刻々の灰中未燃分量を直接的に求め
得る事になった。
実際の微粉炭燃焼炉では、−41Fガス中のNOx濃度
と、灰中未燃分量を同時に測定監視していく必要がある
。この場合、分光)器の波長可変ダイヤルをNOの発光
波長と、C2ラジカルの発光波長に合せるという操作だ
けで、各々の較正曲線を用いて、ただちに、時々刻々の
各々の値を直接的に火炎の発光より求められる。
また第3図を用いて、任意のNOx濃度になる様に、そ
れに対応する■λ/11.o  の値を示す空気比とす
るだめのフィードバック制御用信号として発光スペクト
ル信号を用いる事が可能となる。
さらに、第4図で任意の灰中未燃分量が与えられればI
 J / I 1.0  が分シ、そのI λ/ I 
L OO値になる様に空気比を適当に調節するだめに、
発光スペクトルの信号を用いるフィードバック制御かり
能となる。
このように灰中の未燃分量から、即座に空気比へのフィ
ードバック制御が可能となるとともに第2の発明では更
にNOx濃度から空気比へのフィードバック制が11が
可能となるため、時々刻々の燃焼状態変化に対応した、
よシ精度の高い制御を行うことができる。
以上のように第1の発明によれば、燃焼状態の変動によ
り時々刻々変化する灰中未燃分1fit k簡単にかつ
短時間で直接的に火炎の発光によシ求めることができ、
第2の発明によれば、灰中未燃分量の他に排ガスNOx
濃度をも簡単にかつ短時間で直接的に火炎の発光から求
めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はC2ラジカルの発光強度と灰中未燃分量との関
係、及びNOの発光強度と排ガス中NOx濃度との関係
を空気比を介して示した図、第2図は本発明の一実施例
のフロー概要図、第3図はNo発光強度比と排ガス中N
 Ox濃度との関係を示した本発明の一実施例における
較正曲線、第4図はC2ラジカル発光強度比と灰中未燃
分量との関係を示した本発明の一実施例における較正曲
線である。 1・・・実験炉、2・・・ビューボート、3・・・分光
器、4・・・煙道、訃・・排ガス分析側、6・・・ダス
トザンプル茅 1 図 ρ、δ   σ9   /、OH/、2安汎比

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、任意の燃焼炉の燃焼領域内のラジカル等の発光強度
    と火炉出口灰中の未燃分量との相関を予め求め、燃焼領
    域内のラジカルの発光強度を検出し、この検出値から火
    口出口灰中の未燃分量を測定するとともに排ガス中のN
    Ox濃度の測定を発光強度検出方法以外の方法で行うこ
    とを特徴とする燃焼炉より発生する灰中の未燃分量及び
    排ガス中のN Ox濃度の測定方法。 2、特許請求の範囲第1項において、検出するラジカル
    はC2ラジカルであることを特徴とする燃焼炉より発生
    する灰中の未燃分量及び排ガス中N Ox濃度の測定方
    法。 3、任意の燃焼炉の燃焼領域内のラジカル等の発光強度
    と火炉出口灰中の未燃分量及び排ガス中NOx濃度との
    相関を予め求め、燃焼領域内のラジカル等の発光強度と
    検出し、この検出値から火炉出口灰中の未燃分量及び排
    ガス中NOX濃度を測定することを特徴とする燃焼炉よ
    り発生する灰中の未燃分量及び排ガス中NO!濃度の測
    定方法。 4、特許請求の範囲第3項において、検出するラジカル
    等はC2ラジカルとNOの発光スペクトルであることを
    特徴とする燃焼炉より発生する灰中の未燃分量及び排ガ
    ス中N Ox濃度の測定方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4653998A (en) * 1984-01-27 1987-03-31 Hitachi, Ltd. Furnace system
GB2344883A (en) * 1998-12-16 2000-06-21 Graviner Ltd Kidde Flame monitoring method and apparatus

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