JPS6017628A - 燃焼管理装置 - Google Patents
燃焼管理装置Info
- Publication number
- JPS6017628A JPS6017628A JP12571083A JP12571083A JPS6017628A JP S6017628 A JPS6017628 A JP S6017628A JP 12571083 A JP12571083 A JP 12571083A JP 12571083 A JP12571083 A JP 12571083A JP S6017628 A JPS6017628 A JP S6017628A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- output
- combustion
- concentration meter
- nox
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2900/00—Special features of, or arrangements for controlling combustion
- F23N2900/05003—Measuring NOx content in flue gas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はボイラ等の燃焼を管理する装置に関する。
ボイラ等の燃焼において、公害規制上窒素酸化物（以下
Ｎｏ、と記す）の排出濃度を極ヵ抑える必要があるが、
ＮＯｘは燃焼温度が高くなると増加するので、燃焼温度
を余ル高（できない。−万。
Ｎｏ、と記す）の排出濃度を極ヵ抑える必要があるが、
ＮＯｘは燃焼温度が高くなると増加するので、燃焼温度
を余ル高（できない。−万。
燃焼温度が低くなシ過ぎると不完全燃焼状態となってし
まう。不完全燃焼すれば、燃料費の無駄となるばかりか
、後述するようにＮＯＸ 以外の有害ガスの排出という
新たな公害問題が生ずることになる。
まう。不完全燃焼すれば、燃料費の無駄となるばかりか
、後述するようにＮＯＸ 以外の有害ガスの排出という
新たな公害問題が生ずることになる。
従って、ＮＯｘと、他の有害ガスの両者の排出を抑える
ような燃焼管理を行う必要がある。
ような燃焼管理を行う必要がある。
この発明は光吸収法ガス濃度計と化学発光法ガス濃度計
を用いてボイラ等の燃焼管理を行なう装ｒ１７Ｌを提供
するものである。
を用いてボイラ等の燃焼管理を行なう装ｒ１７Ｌを提供
するものである。
先ず１光吸収法ガス濃度計の測定原理について説明する
。光吸収法ガス濃度計の測定原理はランバートピアー（
Ｌａｍｂθｒ’ｔ−Ｂｅｅｒ）の法則に基づく。
。光吸収法ガス濃度計の測定原理はランバートピアー（
Ｌａｍｂθｒ’ｔ−Ｂｅｅｒ）の法則に基づく。
即ち、長さｔのガスセル中のガスの濃度をＮ。
ガスの特定波長における吸収断面ｆ＊をσ、ガスセルを
通る光（試料光〕を工θ、ガスセルを通らない光（参照
光）をｘＲとすれば、特定波長の光に対して次式により
ガス濃度Ｎがまる。
通る光（試料光〕を工θ、ガスセルを通らない光（参照
光）をｘＲとすれば、特定波長の光に対して次式により
ガス濃度Ｎがまる。
Ｒ
Ｎニーｚｎ□ ・・・（１）
σｔ 工Ｓ
紫外線吸収法の場合を例にガス成分と光吸収について説
明する。
明する。
紫外線領域においては、二酸化いおう（Ｓ０２．）。
−酸化窒素（Ｎｏ）、二酸化窒素（ＮＯ２）の光吸収帯
があるので、これらのガスの濃度を紫外線吸収法により
測定することができる。ＮＯｘ の濃度はＮＯとＮＯ２
の各濃度全ＢｒＪ算して得られる。
があるので、これらのガスの濃度を紫外線吸収法により
測定することができる。ＮＯｘ の濃度はＮＯとＮＯ２
の各濃度全ＢｒＪ算して得られる。
ところで１通常の排ガスにおいては、Ｎｏ２゜Ｎｏ、Ｎ
Ｏ２の三種類のガスを考慮すれば十分で。
Ｏ２の三種類のガスを考慮すれば十分で。
他の一般的な共存ガス、例えば、水、二酸化炭素。
アンモニヤ、メタンなどは、紫外域において吸収断面積
が６＋０２． Ｎｏ、ＮＯ２の約１０〜１０ 倍と非常
に小さく無視できる。
が６＋０２． Ｎｏ、ＮＯ２の約１０〜１０ 倍と非常
に小さく無視できる。
しかし、上記の一般的な共存ガスとは異質の特殊なガス
成分が共存すると特にＮＯ測定値に対し干渉し、正しい
値より高い測定値となる。特殊なガス成分とは、硫化水
素、メルカプタン等の含硫黄化合物、トリエチルアミン
、アニリン等の含窒素化合物、安息香酸、フェノール等
の芳香族化合物、その他種々の有機性成分でるる。Ｎｏ
の測定波長（通常２２６ｎｍｉ使用）において、これら
のガス成分は吸収断面積が大きく無視できない為に。
成分が共存すると特にＮＯ測定値に対し干渉し、正しい
値より高い測定値となる。特殊なガス成分とは、硫化水
素、メルカプタン等の含硫黄化合物、トリエチルアミン
、アニリン等の含窒素化合物、安息香酸、フェノール等
の芳香族化合物、その他種々の有機性成分でるる。Ｎｏ
の測定波長（通常２２６ｎｍｉ使用）において、これら
のガス成分は吸収断面積が大きく無視できない為に。
試料ガス中に共存しているとＮＯの測定値に干渉を与え
ることになる。
ることになる。
上記特殊ガス成分は２発生源の種類の相異により、排出
成分は異なるが、ボイラや炉が不完全燃焼状態にあると
排出される。゛また。上記の特殊なガス成分の殆どは有
害物質、悪臭物質であるので煙道から排出されるべきも
のではない。
成分は異なるが、ボイラや炉が不完全燃焼状態にあると
排出される。゛また。上記の特殊なガス成分の殆どは有
害物質、悪臭物質であるので煙道から排出されるべきも
のではない。
なお、上述の説明では、紫外線吸収法の場合を例とした
が、有機性成分は、それが干渉を与えるガス成分の種類
は異なるが、赤外線吸収法のＮｏ）ｃ計にも測定値に干
渉を与えることが知らノア、ており。
が、有機性成分は、それが干渉を与えるガス成分の種類
は異なるが、赤外線吸収法のＮｏ）ｃ計にも測定値に干
渉を与えることが知らノア、ており。
本発明の一構成である光吸収法ガス濃度計は紫外線吸収
法に限らない。
法に限らない。
次に、化学発光法によるＮＯガス濃度計の測定原理につ
いて説明する。
いて説明する。
Ｎｏにオゾン（０すを反応はぜるとＮＯ２が生成される
が、Ｎ０２ が励起状態から基底状態へ戻る際に近紫外
領域（５９０〜８７Ｓｒｒｍ付近）において化学発光現
象が起る。化学発光の強度はＮｏの濃度に比例するので
、化学発光の強度を測定することによりＮＯの濃度をめ
ることが出来る。
が、Ｎ０２ が励起状態から基底状態へ戻る際に近紫外
領域（５９０〜８７Ｓｒｒｍ付近）において化学発光現
象が起る。化学発光の強度はＮｏの濃度に比例するので
、化学発光の強度を測定することによりＮＯの濃度をめ
ることが出来る。
反応式は次のとおりである。
Ｎｏ ＋ ０５→ＮＯ２＋０２ ・・・（２）＊
ＮＯ＋０５→ＮＯ２＋０２ ・・・（３）ＮＯ２” −
＋ ＮＯ２＋ｈｙ ・・・（４） ここに、ＮＯ２”は１０２の励起状ｆａｔ示すものであ
ｐ、Ｎｏと０３との反応によりＮＯ２”は約１０チ生成
するといわれている。
＋ ＮＯ２＋ｈｙ ・・・（４） ここに、ＮＯ２”は１０２の励起状ｆａｔ示すものであ
ｐ、Ｎｏと０３との反応によりＮＯ２”は約１０チ生成
するといわれている。
ｈはブランクの定数、νは光の振動数ケ表わす来
が、Ｎ０２ は光エネルギーｈ、ｖを放射し基底状態に
遷移する。
遷移する。
従って、化学発光エネノ１．ギーｈνの強度を測定する
ことによりＮＯの濃度をめることができる。
ことによりＮＯの濃度をめることができる。
なお、Ｎｏと０３との化学発光反応は５９０ ｎｍ以上
で起るが光強度を測定する検出器として使用される光電
子増倍管の使用可能範囲は３００〜ＳＯＯｎｍである。
で起るが光強度を測定する検出器として使用される光電
子増倍管の使用可能範囲は３００〜ＳＯＯｎｍである。
−万、エチレン（，０２Ｈ４）と０３ との化学発光反
応が４００〜４３０ ｎｍ で起るが２６００ｎｍ以下
の波長を光学フィルタでカットすることによってＣ２Ｈ
４の干渉は防ぐことが出来る。
応が４００〜４３０ ｎｍ で起るが２６００ｎｍ以下
の波長を光学フィルタでカットすることによってＣ２Ｈ
４の干渉は防ぐことが出来る。
化学発光法ＮＯガス濃度計に対する干渉成分としては炭
酸ガス（ＣＯ２）が知られている。即ち。
酸ガス（ＣＯ２）が知られている。即ち。
ＣＯ２による消光作用により化学発光エネルギーが低め
られる結果、Ｎｏの測定値はＣＯ２が共存していない場
合よシ低い値となる。しかし反応セルを減圧型にし、更
に０３ 量も多くすることによりＣＯ２の干渉を低減で
きる。
られる結果、Ｎｏの測定値はＣＯ２が共存していない場
合よシ低い値となる。しかし反応セルを減圧型にし、更
に０３ 量も多くすることによりＣＯ２の干渉を低減で
きる。
また、排ガス中の００２ の濃度変化が少ない場合には
、排ガス中のａｏｚ の濃度に近い濃度のａｏｚを含む
００２＋ＮＯ＋Ｎ２バランスの校正用標準ガスにて校正
し干渉を低減できる。
、排ガス中のａｏｚ の濃度に近い濃度のａｏｚを含む
００２＋ＮＯ＋Ｎ２バランスの校正用標準ガスにて校正
し干渉を低減できる。
化学発光法ＮＯガス濃度計は上記のようにａｏｚによる
負の干渉を受けるが上で述べ友干渉低減の万策があり、
光吸収法ガス濃度計のように不完全燃焼時に排出される
有機性成分による干渉は殆ど受けない特徴をもっている
。（注：ｃ２ｕ４による干渉は前述のように光学フィル
タを用いて防ぐことができるので一般に有機性成分によ
る干渉は殆ど受けないと言える） なお、化学発光法の場合、排ガス中のＮＯ２は直接測定
することが出来ないので、Ｎｏに変換して測定する。こ
の結果１元来のＮｏとの合量、即ちＮ０Ｘ（＝ＮＯ＋Ｎ
０２） がめられることになる。
負の干渉を受けるが上で述べ友干渉低減の万策があり、
光吸収法ガス濃度計のように不完全燃焼時に排出される
有機性成分による干渉は殆ど受けない特徴をもっている
。（注：ｃ２ｕ４による干渉は前述のように光学フィル
タを用いて防ぐことができるので一般に有機性成分によ
る干渉は殆ど受けないと言える） なお、化学発光法の場合、排ガス中のＮＯ２は直接測定
することが出来ないので、Ｎｏに変換して測定する。こ
の結果１元来のＮｏとの合量、即ちＮ０Ｘ（＝ＮＯ＋Ｎ
０２） がめられることになる。
この発明は、排ガス中のＮＯＸを光吸収法ガス濃度計で
測定する場合、不完全燃焼していると有機性成分の干渉
を受け、 ＮＯｘ の測定値が正しい値より高い値とな
る特徴がめること、−万、化学発光法のガス濃度計で測
定する場合には一般には不完全燃焼していても干渉を殆
ど受けない特徴があることに着目し、ボイラ等の燃焼の
管理を行う装置を提供するものである。
測定する場合、不完全燃焼していると有機性成分の干渉
を受け、 ＮＯｘ の測定値が正しい値より高い値とな
る特徴がめること、−万、化学発光法のガス濃度計で測
定する場合には一般には不完全燃焼していても干渉を殆
ど受けない特徴があることに着目し、ボイラ等の燃焼の
管理を行う装置を提供するものである。
図にこの発明の一実施例の概略構成図を示す。
以下１図によｐこの発明について説明する。図において
（１）は、煙道の排ガス採取点よりダストを除去するフ
ィルタを経て試料ガスを光吸収法ＮＯＸガス濃度計（２
）と化学発光法Ｈｏｘガス濃度計（３）とに分岐して導
くガス流路を示す。
（１）は、煙道の排ガス採取点よりダストを除去するフ
ィルタを経て試料ガスを光吸収法ＮＯＸガス濃度計（２
）と化学発光法Ｈｏｘガス濃度計（３）とに分岐して導
くガス流路を示す。
（４）は各濃度計＋２１ （３１の出力Ａ、Ｂの差を得
るための引算回路、（５）は上記出力Ａ、Ｅの平均値を
得る加算平均回路である。上記光吸収法ＮＯＸガス濃度
計（２）は光源（２ａ） 、チョッパ（２’ｂ） 、ガ
スセル（２０） 。
るための引算回路、（５）は上記出力Ａ、Ｅの平均値を
得る加算平均回路である。上記光吸収法ＮＯＸガス濃度
計（２）は光源（２ａ） 、チョッパ（２’ｂ） 、ガ
スセル（２０） 。
セル窓（２ｃｌ）、波長選択部（２ｅ） 、検出部（２
ｆ）および電子回路部（２ｇ）とから構成されている。
ｆ）および電子回路部（２ｇ）とから構成されている。
また化学発光法ＮＯｘガス濃度計（３ンは反応セル（３
ａ） 、オゾン発生器（４ｂ）’、受光窓（３Ｃ） 、
光学フィルタ（３ａ）。
ａ） 、オゾン発生器（４ｂ）’、受光窓（３Ｃ） 、
光学フィルタ（３ａ）。
光電子増倍管（Ｍｅ） 、及び増幅器（３ｆ）とから構
成されている。
成されている。
ここで元吸収法ＮＯＸガス濃度計（２）について説明す
ると紫外線又は赤外線を発する光源（２ａ）からの光は
チョッパー（２ｂ）により参照光重Ｒと試料光重８ と
に一定周期で切換えられる。ガスセル（２Ｃ）は試料ガ
スが流入される。（２ｄ）の部分は試料光を透過させる
セル窓で石英ガラス等が使用される。
ると紫外線又は赤外線を発する光源（２ａ）からの光は
チョッパー（２ｂ）により参照光重Ｒと試料光重８ と
に一定周期で切換えられる。ガスセル（２Ｃ）は試料ガ
スが流入される。（２ｄ）の部分は試料光を透過させる
セル窓で石英ガラス等が使用される。
試料光と参照光とは交互に波長選択部（２ｅ）に入射し
２％定の波長の光が選択されて検出部（２ｆ）で電気信
号に変換される。そして電子回路部（２ｇ）で前述の第
（１）式の演算が行われ濃度出力が得られる。
２％定の波長の光が選択されて検出部（２ｆ）で電気信
号に変換される。そして電子回路部（２ｇ）で前述の第
（１）式の演算が行われ濃度出力が得られる。
次に、化学発光法ＮＯｘガス濃度計（３）の基本構成に
ついて説明する。
ついて説明する。
反応セル（３ａ）は、試料ガス中のＮｏと０３ とを反
応させるもので、０３ は空気からオゾン発生器（３ｂ
）でつ（られる。
応させるもので、０３ は空気からオゾン発生器（３ｂ
）でつ（られる。
受光窓（３Ｃ）は前述の第（４）式で表わされる化学発
光現象で生じ几光を受け、光学フィルタ（５（Ｌ）ｆ介
して光電子増倍管（３ｅ）に入射し、電気信号に変換さ
れる。光学フィルタ（３ｄ）は前述の（！２Ｈ４による
干渉を防ぐ為に使用書れる。電気信号は増＠器（３ｆ）
で増幅され濃度出刃が得られる。
光現象で生じ几光を受け、光学フィルタ（５（Ｌ）ｆ介
して光電子増倍管（３ｅ）に入射し、電気信号に変換さ
れる。光学フィルタ（３ｄ）は前述の（！２Ｈ４による
干渉を防ぐ為に使用書れる。電気信号は増＠器（３ｆ）
で増幅され濃度出刃が得られる。
なお１以上の各濃度計の構成において、排ガス中のＮ０
２ｉＮＯに変換する。いわゆるコンバータ。
２ｉＮＯに変換する。いわゆるコンバータ。
或いは、ガス吸引ポンプ、除湿器等この発明についての
説明上不要な部分は省略しである。
説明上不要な部分は省略しである。
上記のような構成にすると、不完全燃焼にょシ有機性成
分が試料ガス中に共存していれば、出力Ａに干渉量が加
わる結果、引算回；路（４）出刃に上記干渉量が現れる
。完全燃焼していれば、各ガス濃度計（２）、 １３）
の出力Ａ、Ｂは両者の器差範囲内で一致するので、引算
回路（４）の出力は器差相当量のみしか現れない。
分が試料ガス中に共存していれば、出力Ａに干渉量が加
わる結果、引算回；路（４）出刃に上記干渉量が現れる
。完全燃焼していれば、各ガス濃度計（２）、 １３）
の出力Ａ、Ｂは両者の器差範囲内で一致するので、引算
回路（４）の出力は器差相当量のみしか現れない。
従って、引算回路（４）の出刃を監視することにより、
燃焼の完全、不完全の程度を知ることが出来る。ＮＯＸ
の濃度は出力Ｂ’）監視することにより得られるが、各
濃度計の出力の平均値（−７−）も監視すると有益であ
る。その理由を以下に述べる◇一般に試料ガスを長期間
吸引した場合には、光吸収法ガス濃度計は試料ガスセル
のセル窓の汚れにより試料光の透過量が減る結果８式（
１）によル測定値は高くなる傾向があり、−万、化学発
光法ガス濃度計は反応セルの受光窓の汚れにより１式（
４）の反応化じた光を受ける感度が下る結果、測定値は
低くなる傾向が套る。従って、長期的に誤差の少ない饋
度値は、誤差傾向が互いに逆の特性の上記両濃度計出力
の平均値から得られることになる。
燃焼の完全、不完全の程度を知ることが出来る。ＮＯＸ
の濃度は出力Ｂ’）監視することにより得られるが、各
濃度計の出力の平均値（−７−）も監視すると有益であ
る。その理由を以下に述べる◇一般に試料ガスを長期間
吸引した場合には、光吸収法ガス濃度計は試料ガスセル
のセル窓の汚れにより試料光の透過量が減る結果８式（
１）によル測定値は高くなる傾向があり、−万、化学発
光法ガス濃度計は反応セルの受光窓の汚れにより１式（
４）の反応化じた光を受ける感度が下る結果、測定値は
低くなる傾向が套る。従って、長期的に誤差の少ない饋
度値は、誤差傾向が互いに逆の特性の上記両濃度計出力
の平均値から得られることになる。
但し、引算回路（４）の出刃（Ａ−Ｂ） に干渉量が、
現れた時は、各濃度計の出力の平均値（７） は正しい
ＮＯｘ濃度値ではないことは言う迄もない・このような
時の為にも出力Ｂを監視することは省くことは出来ない
。
現れた時は、各濃度計の出力の平均値（７） は正しい
ＮＯｘ濃度値ではないことは言う迄もない・このような
時の為にも出力Ｂを監視することは省くことは出来ない
。
以上のようにこの発明によれば従来、ボイラ等の燃焼管
理は、排ガス中の酸素ガス（０２）、炭酸ガス（ｃｏ２
）等の濃度′ｆ監視して行われているが。
理は、排ガス中の酸素ガス（０２）、炭酸ガス（ｃｏ２
）等の濃度′ｆ監視して行われているが。
燃焼の完全、不完全の程度の把握、公害ガスの排出程度
の把握という点で不十分でモ・つたが各濃度Ａ十Ｂ 計の出力差（Ａ−Ｂ）、出力の平均値（７’Ｉ 。
の把握という点で不十分でモ・つたが各濃度Ａ十Ｂ 計の出力差（Ａ−Ｂ）、出力の平均値（７’Ｉ 。
出力Ｂをも監視することにより、より最適な燃焼管理が
出来る。
出来る。
なお、引算回路（４）、加算平均回路（５）はガス濃度
計＋２１． ＋３１の一万に付加しても、或いはガス濃
度計とは別置（例えば、監視制御室内に設置）してもよ
いＯ また、上記の各出力′！Ｉ−監視し１手動で燃焼制御し
ても或いは各信号を制御基へ導入して自動制御し得るこ
とは可９迄もない・
計＋２１． ＋３１の一万に付加しても、或いはガス濃
度計とは別置（例えば、監視制御室内に設置）してもよ
いＯ また、上記の各出力′！Ｉ−監視し１手動で燃焼制御し
ても或いは各信号を制御基へ導入して自動制御し得るこ
とは可９迄もない・
図は、この発明の一実施例の構成概略図を示す。
ｆｉｌはガス流路、（２）は光吸収法ＮＯｘガス濃度計
。 （３）は化学宛元法ＮＯｘガス濃度計、（４）は引算回
路。 （５）はカ目算回路である。 代理人大岩増雄
。 （３）は化学宛元法ＮＯｘガス濃度計、（４）は引算回
路。 （５）はカ目算回路である。 代理人大岩増雄
Claims (1)
- 煙道排ガス中のＮＯｘ を測定する光吸収法ガス濃度計
および化学発光法ガス濃度計と、上記両者の濃度計の各
出力の差出力を得る引算回路と、上記両者の濃度計の各
出力の加算平均出力を得る加算平均回路とを具備し、上
記引算回路の出方と上記加算平均回路の出力とを監視す
ることを特徴とする燃焼管理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12571083A JPS6017628A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 燃焼管理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12571083A JPS6017628A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 燃焼管理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017628A true JPS6017628A (ja) | 1985-01-29 |
Family
ID=14916821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12571083A Pending JPS6017628A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 燃焼管理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017628A (ja) |
-
1983
- 1983-07-11 JP JP12571083A patent/JPS6017628A/ja active Pending
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