JPS61138022A - 燃焼状態診断方法 - Google Patents

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】 本発明は特定物質の発光を利用したスペクトル分析によ
る燃焼状態診断方法に関するものである。

火炎等の燃焼状態を調べるために、従来から実施されて
いる火炎スペクトルの測定方法とその問題点について述
べる。

（イ）原子吸光光度法 この方法は、火炎組成の吸光度を測定するために、基準
光源からの光を直接測定したときの強さと、火炎を介し
て測ったときの強さを比較するもので、基準の光源を使
用する点に特徴を有している。この方法によると火炎組
成の定量的測定ができる。しかし、プンピンバーナのよ
うな小型実験装置においては基準光源の設置が可能であ
るが、火炉のような大型火炎でしかも容器内燃焼では実
施できない問題を有する。

（ロ）スペクトル輝度分布測定 各種燃料の発光の仕方を比較するために、火炎を分光測
定することが行われる。これによって得られるデータは
波長と、各波長別の輝度の関係である。このデータは石
炭、重油、ガス等によって夫々異なった特徴を有してい
るので、燃料の判別を行うことができる。しかし火炎温
度や燃料温度の定量をせずにｌ！！度によってデータを
評価するために、識別能力が低く、燃焼状態の識別や、
同じ石炭でも炭種の比較等を行うことはできない。

ｐｔ＞特定波長のフリッカの測定（紫外フリッカ及び赤
外フリッカ） ガス燃料は紫外域でフリッカが強く、重油では紫外域、
赤外域ともにフリッカすることが知られている。このた
め、フィルタを用いてフリッカしない波長の光をカット
して余計な光の信号を除き、計測の信号対ノイズ比を向
上させるようにしている。しかしフリッカの測定は輝度
変化の測定であるため、前記（０）と同様の問題を　　
有する。

また、上記（ロ）及びＱ＼）の測定では、前記（イ）に
おける基準光源のような基準となるものがなく、同種装
置の経験値が基準となるもので、経験値との差異によっ
て大炎を識別するものである。

即ち、基準値はオンラインデータであり、測定対象とな
り得る火炎は、経験値から導き出され゛た火炎に類似の
ものに限定されてしまう問題がある。

本発明は、こうした点に鑑みてなしたもので、火炎に含
まれる燃焼生成物０ｊ−１，Ｃ３、ＣＨ１ＣＨ７０，Ｃ
ＨＯ，Ｃ２、スート、１］２０、ＣＯ２等の発光するス
ペクトルを対象として、２種類以上の波長に分けＣ分光
測定し、少なくとも２つの波長において発、光し、夫々
の波長に対する吸収係数の関係が判っている物質スート
、１−１２０．ＣＯ２、Ｃ２を基準物質としてそのうち
の１つの物質を２つの波長で測定し、その物質の輝度を
分析して火炎の温度とその物質５の発光率を求め、予め
求めた燃焼状態を示す指標との関係から火炎の燃焼状態
を診断するようにしたものであり、燃焼火炎から発生す
るＮＯｘ、ＣＯ１煤塵の量を予測可能にすると共に、バ
ーナの異常についても検出を可能にすること、を目的と
する。

以下本発明について詳細に説明する。

本発明は、火炎の発光が火炎温度と火炎組成に囚る視像
としてとらえ、夫々を定量的に測定して燃焼状態を診断
するものであり、そのために、まず火炎の基準パラメー
タとなるものを見つける必要がある。

本発明に用いる基準パラメータは、火炎内に生成する物
質の特性を利用し、しかも原子吸光光度法のような基準
光源を必要としないもので。

燃焼状態に依存しない特別の性質を基準値としている。

火炎内に生成する物資の量や温度は・、人為的に特定の
状態に制御することはできないし、又どのような状態に
なっているのかは測ってみないと判らない。しかもその
測定を熱電対のような手段によって実施することは大型
火炎にあっては不可能である。生成物質の醗や温度は、
炎の大きさ、燃料の種類、及びその他の燃焼条件等様々
な要因で変化する変量であり、基準パラメータにはなり
得ない。また、輻射率は温度と伝播エネルギとの関係定
数であり量に依存する。

輻射率は全波長に亘る放射率であり、どの波長でも一様
に発光するもの即ち黒体や灰色体にあっては温度に依存
しないが、ガスが発光する場合即ち近赤外域や中間赤外
域で強く発光する場合は温度によっても変１ヒする。特
定波長の放射率は輻射率のような温度依存性はないが量
に依存する。従って、生成物質の中から複数の物質を選
び夫々の特性の相互関係によって基準パラメータを導こ
うとしても燃焼状態によって変動゛するガス組成の影響
を受けて成功しない。

上記したように、生成物′ｔ１の亀や温度、輻射率、特
定波長の放射率及び複数物質の相互関係は、いずれも燃
焼状態に依存するので、基準バ°　　ラメータとはなり
得ない。

い）火炎の基準パラメータを与える物質の選定まず、基
準物質を選定するには、次の条件を満す必要がある。

（Ｊ　どの火炎にも存在するものであること。

市）　できるだけ多くの波長で発光し、波長相互間の強
度比が得られること。

（Ｃ）　　できるだけ強く発光し、検出し易いこと。

＋ｄ＋　　他の物質・が妨害（ノイズとなること）しな
いこと。即ち基準物質の波長では他の物質は透明である
こと。

（ｅ）　　相対分光放射率の特性が判っており、あまり
複雑でないこと。

＋ｆ＋　　火炎構造の高温部での生成物であること。

上記において、単一物質の相対分光放射率は、特定波長
Ａの放射率に対する他の特定波長Ｂの放射率の比で、物
質の看子光学的特性で定まり、温度の影響を殆んど受け
ない。分光の発光するスペクトルの波長と夫々の波長の
放射率は、分光の振動運動と、回転運動の固有振動モー
ドで定まる。温１１度や圧力はこの固有振動モードに僅
かに影響しているが、相対分光放射率を考える上では無
視できる。

また、大型火炎の温度は２０００°に近傍であり、真空
紫外近傍から１５μｍ程度の波長域の光は測定するに適
当である。２０００″にの黒体は１　、５　ＩＪｍ近傍
で放射エネルギがピークになる。火炎の場合、緑色より
も短波長側はラジカルの発光であり、２．７購及び４　
、３　ｌ１１１近くの強い発光はＣＯ２の発光であん。

Ｈ２Ｏは赤外域全体にあまり強くない発光をする。これ
らは輝炎、不輝炎に共通する発光である。輝炎の場合、
かなり大きな炭素粒や灰分粒の発光がありこれらは全波
長域で発光する。

スートは輝炎にしか存在しないが、これらの条件に最も
適している。しかも石炭、重油、軽油、ナフサ、ブタン
ガスといった多くの燃料は輝炎である。またＬＮＧのよ
うな燃料は青色不輝炎になるが、この場合にはＣ２（ス
ートの１種と見做す）が基準物質に適している。Ｃ２の
５ＷＡＮシステム発光は、青緑色帯で多くの発光スペク
トルをもち、前記条件を満たしている。

不輝炎の青色発光は、Ｃｌ−１を代表とするラジカルの
発光で、多くの物質が狭い波長帯で重なるように発光し
、夫々の物質のスペクトルの確かさが劣る。またＨ２Ｏ
は０．９５　ｕｍからＩＪｍにかけて吸収があり、又Ｃ
Ｏ２は２，７ｕｍ及び４．３１ｍに吸収があり、いずれ
もすべての火炎に存在し、前記条件を満たすので、基準
物質に適している。

但）基準となるパラメータにより火炎代表温度を定め、
各組成の発光率を求める Ｃ２を含め、確かな発光をするスートを基準物質として
火炎の代表温度を算出する。炉壁の発光及び火炎の発光
を処理してラジカルの夫々の発光率を算定する。夫々の
発光率の比較によって火炎状態を診断することができる
。

火炎には温度分布があり、放射率のような正確な物理量
を定量することはできない。ここで言う発光率は放射率
と温度分布の両方に依存する量であり、放射率は発光率
の特殊な場合と見做すことができる。即ち、均一な温度
分布における発光率は放射率である。例えばＣｌ−１０
成分のスペクトルの輝度は著しく低いが、ＣＨＯが少な
くで低いのではなく温度が低くて前頭からくる光を吸収
するためである。火炎成分は均一ではなく、場所によっ
て組成も温度も異なる。

そして大凡その構造は解明されている。燃焼診断に必要
なデータは火炎構造であるが、実用技術をベースに考え
た場合、上述の発光率という漠然としたパラメータが火
炎構造を言い表わすのに最も近いパラメータと考えられ
る。

異なる火炎のスペクトルを比較するとき、従来のスペク
トル輝度よりも発光率を比較する方が火炎構造比較に適
しているのは次のことから容易に分る。

輝度は温度と放射率で決る。波長λに対する輝度し、温
度Ｔ、温度丁の黒体の輝度Ｍ、放射率εの間の関係はＷ
ｉｅｎの式で近似すると下記式〈Ｄとなる。

但しＣ＋　＝　３，７４１８３２　Ｘ　１０−１６［Ｗ
・　−２］Ｃ２＝　０．０１４３８７８６　　［１−Ｋ
　］上記式（Ｄから温度Ｔが僅力吐変化しても輝度りが
著しく変化することは、微係数を比較することで分る。

例えば２０００　［Ｋ　］の火炎で温度が２０［Ｋ］上
昇するとき、輝度しは波長１．４５ＣＩＩＩ１１１で５
Ｃ％］、０．３［躍Ｊで２４［％］増加する。僅かな温
度変化で輝度分布が大きく変化するだけでなく、短波長
側の変化が著しいために形状が歪んでくる。火炎温度は
燃焼条件によって±２００　［Ｋ　］は変化し、温度に
よる輝度の変化は著しい。従って輝度の比較だけで放射
率を論することはできない。

（Ｃ）基準物質の波長測定 基準物質の波長を測定する場合、基準物質が発光してい
る波長のうち他の物質が妨害しない波長を選定する。例
えば０．４７　ｉｌｌ以下の波長域はラジカルの妨害が
ある。又、スートを測るときにはＲ２０やＣＯｚの発光
スペクトルを避けねばならない。

ｐ）炉壁光の重畳とその処理 高温になった炉壁の発光が火炎の発光と重畳して計測さ
れる。炉壁の輝度をＬ　ｗ　ｓ火炎の発光率をεＲ１火
炎と同じ温度の黒体の輝度をＭ　ＲＮ測定される輝度を
ＸＲとすると、キルヒホフの法則から ＸＲ＝ＬＷ　　＋　ε　Ｒ（ＭＲ−Ｌｗ　　）　　”・
（ＩＤとなる。

炉壁の温度は火炎の高温部に比べて少なくとも５００’
　Ｋ程度は低い、又放射率は１よりも小さい。このため
基準物質の発光する波長ではＭＲ＞ン　Ｌｗ　　・・・
　■ となる。炉壁の輝度を測定するには、火炎組成の発光す
るスペクトル以外の波長、即ち火炎が透明な波長で測定
する。波長０．５７０〜１．８［μｍ＋］の範囲ではＲ
２０の妨害波長がところどころにあるのみで一般に大気
の窓と称されるように、吸収する物質のない波長域であ
り、炉壁測定に適している。炉壁は灰が固体又は半溶融
竺態で付着しており、このような波長域の放射率は定数
であり、いわゆる灰色を呈している。従って、特定の波
長で測定された炉壁の輝度Ｘｗから総ての波長について
炉壁の輝度しＷが推定できる。

基準物質の波長で測定された輝度Ｘ　Ｒ％炉壁の輝ｒ！
ｉ　Ｌ　ｗ　、及び式（ＩＤを用いて火炎の輝度εＲＭ
Ｒの値ＬＲが求まる。基準物質の温度をＴＲとするとＬ
Ｒ、ＴＲ、εＲの間には前記式（Ｄと同様の関係が成立
する。

（Ｅ）基準物質の温度と量の算出 基準物質の発光率εＲは基準物質の＠ＱＲと量子光学的
に定、よる物質固有の吸収係数βＲから定まり εＲ−１−８−βＲＱＲ−＠ の関係で示される。吸収係βＲが波長に依存しない物質
、即ち灰色体にあっては、εＲはどの波長も同じ町であ
る。βＲが波長によって異なる場合は、基準物質の量Ｑ
Ｒの変化に対する吸収率εＲの増減の仕方は波長によっ
て異なる。

２つの波長λ１、λ２の測定により温度を測る方法は既
に２色パイロメータとして知られているが、これは灰色
体の測定にしか適用できない測定器である。公知の２色
バイ０メータはどの波長でも放射率εが同じであるとす
るので、式（Ｄの関係から容易に放射率εを消去した下
記式■が導ける。２つの波長を識別する添字１、となる
。２つの波長の輝度り丁、し２が定まると、温度下が算
出できる。

火炎の測定にあっても、スートの如き炭素やフライアッ
シュの浮遊粒子を基準物質とする場合は式■の方法で温
度が求まる。しかしＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｃ２を基準物質と
する場合式■で述べた如く、波長によって放射率が異な
り、又基本物質の量によってその異なり方が変るので、
式■のような単純な計算では温度は求まらず、以下に示
す式のにより求める。２つの波長λ１、λ２について式
■を式（Ｄに代入し、温度ＴＲと基準物質のｆｉＱＲに
対する２元連立方程式としてｆｆ１Ｑｑを消去する。Ｌ
ＲＩ、Ｌｌ？２が測定によって定まると、温度ＴＲだけ
を未知数とする方程式［相］が得られる。

式（ｖ）又は式のを用いて火炎の代表温度下Ｒが求まり
、この温度から基準物質のｆｆｉ　Ｑ　Ｒが求まる。

（Ｆ）ラジカルの測定 基準物質の温度及び発生ｍは燃焼条件によって変化し、
燃焼状態を示す１要なパラメータであるが、その他に青
色及び紫外域で発光するラジカルの発光率も燃焼状態を
よく示す。

ＯＨ，Ｃｚ　、ＣＨ，ＣＨ２０，ＣＨＯ等（７）５ジカ
ルは火炎のバーナ近傍部に生成するもので、測定器側か
ら見ると光軸上の最も近くの位置にある。ＯＨ，ＣＨは
基準物質の温度程度の高温状態にあり、ｉｌ線となりや
すいが、ＣＨｏ。

ＣＨｚ　Ｏは低温部分に生成するもので、吸収線となる
。Ｃ３は連続的なスペクトルとなる。

式（のにおいて、炉壁の輝度Ｌｗ、火炎の発光率εＲ及
び火炎を魚体としたときの輝度ＭＲが基準物質測定波長
で求まっているので、青色及び紫外域でのＸＲの外挿値
ＮＲを求める。青色及び紫外域で測定される輝度をＸ　
ｖ　ｓ発光率をε■、ラジカルの温度Ｔｖにある黒体の
輝度をＭｖとすると Ｘｖ　＝ＸＲ＋εｖ　（Ｍｖ　−ＮＲ＞　−＠の関係に
ある。Ｍｖの計σは、ＯＨ，ＣＨ１Ｃ３については基準
物質温度ＴＲを用い、ＣＨＯ、ＣＨ２０ｋ、　ライＴ　
ハｆ１４　エバ５００　［Ｋ　］のように低い温度を用
いるので実質的にはＭｖ＝Ｏとして計算する。式＠から
εＶの値を求めることができて、ラジカル組成の定量値
が得られる。

ＣＧ）フリッカによるパラメータ スート、ＣＯ２、Ｈ２０，Ｃ２、ＯＨ，０Ｈ１Ｃ３、Ｃ
Ｈ２０、ＣＨＯ（７）　ｉ’ｌ’ｆ　度ハ、特定波長ニ
対して多数回サンプリングデータを取り、平均値及び標
準偏差で表わす。平均値は前述のような発光率弾出に供
する。標準偏差はそのまま燃焼診断のパラメータとして
使用する。

（Ｈ）診断法 火炎の温度は、燃料の種類や空気供給量によって変わり
、又火炎の部位によっても異なる。

火炎組成は、空気混合割合や空気と燃料の混合の仕方等
のよっＣ変化し、又火炎の部位によっても変わる。

火炎の大きさや形状も、空気混合割合や空気と燃料の混
合の仕方によって変化する。例えば重油燃焼においてＮ
Ｏｘの発生を少なくするために空気量を少なめにして緩
慢燃焼させると、炎が長くなり、スートの発生が多くな
る。

測定器の視野の中にある光の変化は、燃料条件の変化に
伴ない、温度や組成自体が変化するために変化するもの
と、突形状が変わり、視野の中にある測定器近傍の火炎
の部位がずれるために変化するものとがある。上述の例
のような重油の緩慢燃焼では発光率が高くなるので、空
気を十分送り込んだ場合よりも輝度は強くなる。

又、炎が長くなることにより、測定器の視野内　　　“
にあるバーナ近傍のラジカルの層が厚くなり、ラジカル
の発光の影響が著しくなる。又、バーナが目詰りを起こ
した場合、火炎の流れに乱れが生じ、空気のまわり込み
でラジカルが形成されにくくなる。ＮＯｘだけでなく、
未燃ＣＯの生成とスートの量にも相関がある。

このように、火炎のスペントルは燃焼状態と様々な相関
性があり、診断用データとして優れている。

次に、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明を実施する装置の概要を示すもので、火
炉１にバーナ２の火炎３があり、火炎の燃焼状況を光学
的に測定するために火炎３の光を取り入れる光プローブ
４が設けられ、取り入れた光をそのまま光ファイバ５を
介して回折格子を用いた分光器６　（マルチスペクトロ
メータ）に導き、各波長別の輝度１に分光し、夫夫を光
電変換器８にて電気信号９となし、計算器１０にて計算
処理して診断結果１１を出力するようになっている。診
断結果１１はモニタ用データとして及び（又は）燃焼条
件制御のための信号として使用する。計算器１０には、
第１図の測定装置の機器の定数、燃焼生成物の定数及び
診断を行うための判別関数が予めインプットされている
。火炎３のバーナ２の近い部分１２は燃焼遷移域で、ラ
ジカル成分が多く、温度は低い。発熱部１３は高温部で
あり、輝炎にあってはスートが生成して発光する部分で
ある。火炎３はあるはっきりとした形を有し、火炎３以
外の部分は温度が下り、ＣＯ２やＨ２Ｏが主な発生物質
となって（゛る。

第２図は、ガス層１４は自ら発光すると共に、背景光１
５の一部を透過゛し、そのためにトータルとして輝度１
６の光を出すことを示している。例えば、基準物質測定
について式（のと第２図を対応させると、背景光１５は
壁の輝度Ｌｗ、ガス層１４の発光率εＲは吸収率に等し
く、トータルとしての輝度１６が測定される光ＸＲに相
当する。

式■に示される基準物質の量ＱＲはガス層１４に含まれ
る基準物質の質量である。

ラジカル測定について式［相］と第２図を対応させる。

ラジカル物質がガス層１４に対応する。背景光１５は外
挿で得られたＸＲに、トータルとしての輝度１６が測定
される輝度Ｘｖに対応し、発光率εＶはガス層１４の吸
収率に等しい。

第３図は前記計算器１０の詳細を示すもので、光電気変
換器８から来るアナログの電気信号９をデジタル電気信
号に変換するアナログ・デジタル変換回路、及び診断結
果１１を適宜アウトプットするための出力装置を★んで
いる。　　□電気信号９は例えば第４図の如き信号であ
る。

□第４図は横軸３８に波長を、□縦軸３９に電気信号を
とり、各波長に対する電気信号をグラフ４０で示してい
る。図中、短波長側で電気信号が小さいのは、火炎３の
光が弱いめど□、分光器６や光電□変換器８及び光ファ
イバ５の□特性が悪いためである。また長波長側で電気
信号が小さくなっているのは、光電変換器８の特性が悪
いためであ□る。これ□ら諸特性を装置の”分光ゲイン
０１８として別途水゛めた埴を用いる。　□ ステップ１７では電気信鳥Ｅ９と分光ゲイン０１８の積
をとり、直ちに測定される輝度Ｘｗ１９、Ｘ’Ｒ２０、
×Ｖ２１が出力される。

炉壁の測定される輝度　　Ｘｗ　＝Ｇｗ　Ｅｗ　　・・
・（至）基準物質の測定される輝度ＸＲ＝ＧＲＥＲ・・
・［有］紫外域で測定される輝度　Ｘｖ　＝Ｇｖ　Ｅｖ
　　・・伽ＸＷ、ＸＲ，ＸＶの夫々は、多数回電気信号
９をサンプリングした平均値により求める。同様に基準
物質の測定される輝度の標準偏差、及び紫外位置で測定
゛される輝度の標準偏差σ２２を求める。

炉１の温度及び発光率を算出するために、測定する波長
は２又はそれ以上の波長とする。同様に基準物質を測定
する波長も２又はそれ以上の波長とする。しかもこれら
は、Ｈ２ＯやＣＯｚ等が発光するスペクトルをはずした
波長に選定する。ラジカルを測るために紫外域で□測定
する波長は、ラジカルの夫々のスペクトルに合せた波長
で測る。１種類のラジカルにつき、１又はそれ以上の種
類の波長で測定す゛る。

炉壁の測定される輝度Ｘｗはそのまま炉壁の度Ｌｗであ
る。従うで、ステップ２３において、複数の波長で測ら
れた炉壁の輝度Ｌ　ｗ　ｔｆｉ′ら例えば式（ｖ）の関
係を用いて、炉壁の発光率εｗ２４と温度丁ｗ２５を算
出する。ステップ２６では、発光率εｗ２４と温度Ｔｗ
２５をもとに、基準物質やうジカルの測定している波長
での炉壁の輝度の推定値Ｌｗ２７を算出する。

ステップ２８は、基準物質の温度ＴＲ３０及び量ＱＲ３
１を計算するステップである。基準物質の測定されるｌ
［１度ＸＲ２Ｏと、炉壁の輝度の推定値Ｌｗ２７とから
、式（ＩＩ）の関係で基準物質の輝度εＲＭＲを求め、
この値をＬＲとする。基準物質の吸収係数βＲ２９をデ
ータとして用い、２つの波長につきＬＲとβＲ２９を式
［相］に代入すると、温度だけの関数ＭＲＩ　とＭＲ２
の式となるので、温度について解いて、基準物質の温度
ＴＲ３０を求める。このＴＲ３０を式（Ｄに代入して基
準物質の発光率εＲを求める。εＲを式■に代入して基
準物質の１ＱＲ３１を求める。

ステップ３２は、基準物質の温度ＴＲ３０と量ＱＲ３１
を用いて、紫外域の波長に対する基準物質の輝度の推定
１ｔｔｌＬＲ３３を式（Ｄ及び式■の関係から求めるも
のである。

ステップ３４では、紫外域の発光率εｖ３５を求める。

ラジカルを測る波長に対する壁の輝度の推定値ＬＷ２７
と、基準物質の輝度の推定値しｌ′？３３から式偕にお
けるＸＲの外挿値ＮＲを求める。

紫外域で測定される輝度Ｘｖと、このＮＲとから、紫外
域の発光率εｖ　３５を式（至）で求める。

εｖ　３５は、波長によってラジカルの各成分に対応し
て求まる。ステップ３４で基準物質の温度ＴＲ３０を用
いるのは、０ｆ−１，ＣＨを計算するときの温度とする
ためである。

第５図は、第４図に対して上述のようにして得られた発
光率分布を示す、横軸４１に波長を、縦軸４２に発光率
をとる。この図は基準物質のスートを選んでおり、ステ
ップ２８で得られた基準物質の発光率εＲと、ステップ
３４で得られた紫外域の発光率εＶを合わせてグラフ４
３に描いている。

ステップ３６は燃焼状態を診断するステップである。診
断のためのデータとして、ステップ１７で求めた基準物
質及び紫外域の輝度の標準偏差σ２２、ステップ２８で
求めた基準物質の温度ＴＲ３０とＩＱｒｓ３１、ステッ
プ３４で求めた紫外域の発光率εｖ　３５を用いる。判
別式として例えば第６図のようなグラフをあらかじめ入
力３７で計算器に入力する。

第６図は横軸４４にスートの発光率、縦軸４５に火炉の
排ガスの成分分析で得たＮＯｘの量をとり、スートの発
光率とＮＯｘの量の関係をグラフ４６．４７．４８に示
したものである。バーナ２から火炎３を噴き出すときの
流れの旋回の度合いによってグラフが異なり、グラフ４
６は旋回のない場合、グラフ４８は旋回が激しい場合、
グラフ４７は中間の場合を示す、、旋回はバーナ２の構
造の設定状態によって決っているから、スートの発光率
が小さいことが測定されるとＮＯｘの発生が多いと診断
できる。従って、第６図は診断式の一例である。

第６図のような関係は、燃料の種類、バーナの構造、火
炉の構造によって差はあるが、傾向は変わらない。また
第６図はスートとＮＯｘの関係であるが、スートとＣＯ
の関係、スートと煤塵の関係も同様のグラフとなる。

標準偏差σ２２は、火炎のフリッカとして知られるもの
であり、診断データに有効である。更に、バーナの噴出
し孔が詰ったり、油漏れがあると、火炎形状が乱れ、紫
外２部の発光率が正常状態に比べて変ってくる。

従って、夫々の火炎につき、正常状態の燃焼データをは
じめにとっておけば、測定値がこのデータからはずれる
と異常と診断できると共に、どのような異常であるかも
診断できる。例えば数１０本のバーナを同時に燃やす発
電用ボイラにおいて、煙道でＮＯｘが異常を示した場合
、どのバーナが原因しているのか判らない。又各バーナ
を肉眼で見ても、夫々の火炎を識別するこ　　　−とは
できない。このため、現状では全バーナを一旦停止し、
個別に１本１本再点火して異常バーナを見つける方法を
とるが、稼動上の損失及び安全上の損失は計り知れない
ものがある。これに対し、各バーナに第１図に示すよう
に光プローブ４を設置し、夫々の光プローブ４に接続し
た光ファイバ５からの光を光スキャナを介して取入れて
診断するようにすれば、簡単な構成で異常バーナを検出
することができる。

尚、本発明は上記実施例にのみ限定されるものではなく
、バーナの数、火炉の大きさ等には何等制限されないこ
と、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種
々変更を加え得るものである。

上述した本発明の燃焼状態診断方法によれば、基準物質
の１を発光率としてとらえ、その発光率と他成分のｍと
の関係からＮＯｘ、Ｇｏ、煤塵の■を予測可能とすると
共に、バーナの異常を検出することができる優れた効果
を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置の一例を示す全体説明図
、第２図は火炎の光学的模式図、第３図は計停器の測定
データ処理フローの説明図、第４図は充電変換器から計
算器に入力される電気信号例のグラフ、第５図は第４図
の電気信号を処理して得られた発光強度ヶ示すグラフ、
第６図はスートの発光率とＮＯｘ生成状況の関係からＮ
Ｏｘの準を診断する診断式としＣのグラフを示す。 １ば火Ｈｑ、２はバーナ、３は火炎、４は光プローブ、
′）は光ファイバ、６は分光器、８は充電変換器、１０
は計算器、１１は診断結果を示す。 特　　許　　出　　願　　人 東京電力株式会社 特　　許　　出　　願　　人 石川島播磨重工業株式会社 第１図 第２図 Ｌ スートの幣尤早　［−］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）火炎に含まれる燃焼生成物ＯＨ、Ｃ＿３、ＣＨ、Ｃ
   Ｈ＿２Ｏ、ＣＨＯ、Ｃ＿２、スート、Ｈ＿２Ｏ、ＣＯ＿
   ２等の発光するスペクトルを対象として、２種類以上の
   波長に分けて分光測光し、少なくとも２つの波長におい
   て発光し、夫々の波長に対する吸収係数の関係が判って
   いる物質スート、Ｈ＿２Ｏ、ＣＯ＿２、Ｃ＿２を基準物
   質として選んで該基準物質のうちのいずれか１つの物質
   Ａを２つの波長で測定し、上記基準物質Ａの輝度を分析
   して火炎の温度と基準物質Ａの発光率を求め、予め求め
   た燃焼状態を示す指標との関係式を用いて火炎の燃焼状
   態を診断することを特徴とする燃焼状態診断方法。 ２）基準物質Ａ以外の基準物質Ｂの測定を行って輝度を
   求め、基準物質Ａで求めた火炎の温度を用いて基準物質
   Ｂの発光率を求め、予め求めた燃焼状態を示す指標との
   関係式を用いて火炎の燃焼状態を診断する特許請求の範
   囲第１項記載の燃焼状態診断方法。 ３）基準物質の輝度の変動を測定し、予め求めた燃焼状
   態を示す指標との関係式を用いて火炎の燃焼状態を診断
   する特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の燃焼状態
   診断方法。 ４）火炎の複数部位において測定する特許請求の範囲第
   １項、第２項又は第３項に記載の燃焼状態診断方法。 ５）複数の火炎があるとき、夫々の火炎について測定し
   て火炎の状態を個別に診断する特許請求の範囲第１項、
   第２項、第３項又は第４項に記載の燃焼状態診断方法。