JPS6115390Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は炉壁にほぼ等間隔に取付けられた多数
の光学繊維束により炉内各所の光量（輝度）を測
定して炉内燃焼状況を監視する炉内燃焼監視装置
に関するものである。

従来、火力発電所あるいは各種工場等で用いら
れている大型炉の炉内燃焼監視装置としては、テ
レビカメラを用い燃焼炎の概略形状を撮影して監
視する装置あるいは局部的に設置された熱電対に
よる温度測定を主体とする監視装置等が一般的で
ある。

しかしながら、前者のテレビカメラを用いた燃
焼監視装置は、炉壁に数カ所設けられたのぞき穴
から炉内の燃焼炎をテレビカメラで撮し、離れた
監視室のブラウン管上に燃焼炎の光像を表示する
もので、ブラウン管の明暗の区分により燃焼炎の
有無の監視が行える程度の監視装置であり燃焼炎
の制御が極めて難しい装置であつた。

また、後者の熱電対を用いた温度測定による燃
焼監視装置は、従来から最も一般的に広く用いら
れている装置であるが、前述の火力発電所等の大
型炉においては燃焼炎自体の温度が2000℃を越え
るところがあり、熱電対の材質面から耐熱性に難
点があるので、従つてバーナチツプ付近、炉壁付
近あるいは排ガス出口付近など比較的温度の低い
個所の温度測定を行つて燃焼監視を行うものであ
り、火炉全体の測温による燃焼監視を行うもので
はなく精度の低いものであり、さらに周辺部の局
部的な測温であるので応答時間に遅れを生ずる等
の欠点がある装置であつた。

本考案の炉内燃焼監視装置は、従来のこれらの
欠点や問題点を解決するためになされたものであ
り、従来監視が困難とされていた火炉内全体の燃
焼状況を炉内の光量、すなわち輝度分布を測るこ
とにより、燃焼炎の形状測定はもとより燃焼温度
の変化をも検知することができるものであつて、
燃焼炎の形状および温度分布を適正管理すること
により、火炉内の局部的な過熱の防止および安定
燃焼によるNO_xの発生を少なくすることができる
装置であつて、ほぼ等間隔の視野で炉壁に縦横に
多数取付けられた複数個の光学繊維束と、各光学
繊維束より伝送された光量を光電変換する光電変
換素子と、該光電変換素子の出力を増巾する増巾
器と、増巾器よりの出力を演算処理する演算機と
より少なくとも成る炉内の燃焼炎の発する揮度を
測定して輝度分布により炉内燃焼状況を監視する
炉内燃焼監視装置である。

本考案のさらに詳しい構成を一具体例を示す第
１図にもとづいて説明すれば、炉壁１にとりつけ
られた光導管２の一端に、ほぼ等間隔の視野で複
数の光学繊維束３の一端が取り付けられている。

この光学繊維束３は一般に知られているガラス
あるいは樹脂などよりなる光学繊維を数千本の単
位で束となし、両端面を鏡面に研摩したものであ
る。なお光学繊維束３の受光面には、好ましくは
集光レンズ４を設けるのがよく、また光学繊維束
３の受光面ににカーボ等の未然物が付着すること
による機能低下および高温による特性劣化等を防
止する光導管２にはシール空気を供給する空気供
給口５を設けることが好ましい。そして、各光学
繊維束３の他端には、光学繊維束３により伝送さ
れた光量（輝度）を電気信号に変換する光電変換
素子６が接続され、光電変換素子６の出力は増巾
器７により増巾されシールド線８により演算機９
へ電気信号として伝送される。演算機９は各増巾
器７より供給された光学繊維束３の数に対応する
複数個の信号を整理した転送器１０により順番に
デジタル変換するA/D変換器１１へ転送し、中央
処理装置１２で逐次演算処理され一定時間内のデ
ータが記憶回路１３に記憶される。

例えば、中央処理装置１２に８ビツトマイクロ
コンピユータを用いた場合、500点程度の増巾器
の出力は１秒以内に記憶回路１３へ転送すること
ができ、ほとんど同時刻の輝度分布を収録するこ
とができる。そして、記憶回路１３に収録された
複数個の電気信号（輝度信号）は外部からの起動
指令信号１４でタイプライタ１５で打ち出され
る。起動指令信号１４、タイプライタ１５はそれ
ぞれ同調器１６，１７を介して中央処理装置１２
に接続される。演算機９には好ましくは時計機構
１８を組み込み、輝度分布の収録時刻をタイプア
ウトに表示することが便利である。演算機９の演
算結果（輝度分布）をもとに空燃比制御などを行
うには、転送器１９を付加し、中央コントロール
に使われているコンピユータ（図示せず）に接続
することにより自動制御を行うことができる。

なお、光学繊維束３、光電変換素子６および増
巾器７の数は１対１に対応するもので、光学繊維
束３の数は多い程炉内輝度の分解能は向上する。
発電所ボイラなど大容量ボイラの場合、一般的に
は200〜500本設置することが望ましい。

また、第１図の具体例では光導管２と光学繊維
束３は１：１の対応であるが、１本の光導管２に
複数本の光学繊維束３をほぼ等間隔視野になるよ
う角度をつけて設置してもよい。

第２図および第３図は、本考案の炉内燃焼監視
装置を用いた一具体例を示す説明図であつて、フ
ロント対向燃焼式ボイラの燃焼室の対向するバー
ナ室２０には第２図に示すように縦、横各複数個
のバーナ２１が設置され、その複数個のバーナ２
１により形成される燃焼炎２２はおおむね図示の
ようになつている。そして炉壁には、ほぼ等間隔
に縦横に第１図に示すような光導管２が設けら
れ、その光導管２の中には第１図に示すように光
学繊維束が収納されている。そして、第２図に示
す装置によつて得られた輝度分布は例えば第３図
に示すとおりであり、炉壁の外形を破線２３で示
し、光学繊維束の視野に対応するマトリツクス２
４内にそれぞれの光学繊維束より伝送された光量
（輝度）に対応した電気信号を演算処理して０〜
９の10段階に表示したもので、例えば４を境とし
て燃焼炎の境界線２５を作図したものである。そ
して、各マトリツクス２４毎の段階表示値の変化
により、輝度変化を監視すると同時に燃焼炎の境
界線２５の移動により燃焼ゾーンの変化を監視す
ることができるものである。

なお、輝度表示の段階区分は、第３図において
は０〜９の10段階区分を行つているが中央処理装
置１２の分解能（精度）は０〜９の10段階区分高
く例えば輝度変化区分を０〜99の100段階区分に
もすることができるので、必要に応じて輝度変
化、燃焼炎の境界線の移動を細かく区分監視する
ことができる。

また、作図あるいは作表には第３図に示すよう
に月、日、時刻等を同時プリントすると便利であ
る。また、第２図、第３図はボイラーの一側面の
みに光学繊維束を取り付けた例について述べたが
縦、横、上部の３方向から立体的に検知監視すれ
ばより高精度に監視することができるものであ
る。

本考案は以上のべたような燃焼監視装置であ
り、特に集光部に光学繊維束を用いることによ
り、集光部が小形化され、しかも炉壁全体に縦横
に多数マトリツクス配置することができ、さらに
演算機により多数の集光部からの光量変化が即時
に演算処理および表示できるので、火炉全体の燃
焼状況の変化を輝度変化として極めて容易に把握
表示することができる。しかも、この輝度変化に
よる燃焼状況の変化の監視は火炎温度のコントロ
ールに有用であり、また燃焼炎の境界線管理はボ
イラ運転の保安上極めて有用なものであるので燃
焼状況そのものを管理するフイードフオワード制
御が可能であつて省エネルギー、NO_x低減対策お
よびボイラの保安上極めて有効な燃焼監視装置で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の炉内燃焼監視装置の一具体例
の説明図、第２図はボイラの一側面に本考案の装
置をとりつけた模式説明図、第３図は第２図の装
置より得られた輝度分布の一具体例を示す説明図
である。 １……炉壁、２……光導管、３……光学繊維
束、４……集光レンズ、５……空気供給口、６…
…光電変換素子、７……増巾器、８……シールド
線、９……演算機、１０……転送器、１１……
A/D変換器、１２……中央処理装置、１３……記
憶回路、１４……起動指令信号、１５……タイプ
ライタ、１６，１７……同調器、１８……時計機
構、１９……転送器、２０……バーナ室、２１…
…バーナ、２２……燃焼炎、２３……炉壁の外形
を示す破線、２４……光学繊維束の視野に対する
マトリツクス、２５……燃焼炎の境界線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 火炉全体を包括監視できるようほぼ等間隔の視
   野で炉壁に縦横にマトリツクス配置して多数取付
   けられた光学繊維束と、各光学繊維束より伝送さ
   れた光量を光電変換する光電変換素子と、該光電
   変換素子の出力を増幅する増幅器と、増幅器より
   の出力を演算処理する演算器とより少くともな
   り、炉内の燃焼炎の発する輝度を測定して輝度分
   布により炉内全体の燃焼炎の形状を包括的にマト
   リツクス表示し、監視できる監視装置を設けたこ
   とを特徴とする炉内燃焼監視装置。