JPS6144208B2 - - Google Patents
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- JPS6144208B2 JPS6144208B2 JP9940580A JP9940580A JPS6144208B2 JP S6144208 B2 JPS6144208 B2 JP S6144208B2 JP 9940580 A JP9940580 A JP 9940580A JP 9940580 A JP9940580 A JP 9940580A JP S6144208 B2 JPS6144208 B2 JP S6144208B2
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- Japan
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- exhaust gas
- oxygen concentration
- flow rate
- gas oxygen
- signal
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 40
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 39
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 38
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 31
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
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- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
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
- F23N5/006—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
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)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はボイラとか、炉などの燃焼制御システ
ムに関し、特に燃焼負荷変動に対応して、排ガス
酸素濃度を最適状態に制御しうる排ガス中の酸素
濃度制御装置に関する。
ムに関し、特に燃焼負荷変動に対応して、排ガス
酸素濃度を最適状態に制御しうる排ガス中の酸素
濃度制御装置に関する。
最近、省エネルギー、公害防止の見地から、バ
ーナの持つている特性限界まで低酸素濃度燃焼化
することが要望されている。
ーナの持つている特性限界まで低酸素濃度燃焼化
することが要望されている。
一般に、バーナは燃焼容量が80〜100％の範囲
で良好な燃焼状態が得られるように設計製作され
ている。
で良好な燃焼状態が得られるように設計製作され
ている。
したがつて燃焼量が少なくなると、燃料の吐出
速度が低下し、量が少なくなるとともに空気の吐
出速度、量も少なくなるので、空燃混合効率が
徐々に低下する。
速度が低下し、量が少なくなるとともに空気の吐
出速度、量も少なくなるので、空燃混合効率が
徐々に低下する。
その結果、燃焼量の低下に対応して、空気過剰
率を上げなければ、つまり排ガス酸素濃度を上げ
なければ、第１図に示される通り未燃物が残つた
り、燥塵が発生する。このため例えば、排ガス酸
素濃度が何％というのは、通常最大負荷時の排ガ
ス酸素濃度（％）を代表としてとり上げているの
で低負荷では酸素濃度％は大きくしなければなら
ない。
率を上げなければ、つまり排ガス酸素濃度を上げ
なければ、第１図に示される通り未燃物が残つた
り、燥塵が発生する。このため例えば、排ガス酸
素濃度が何％というのは、通常最大負荷時の排ガ
ス酸素濃度（％）を代表としてとり上げているの
で低負荷では酸素濃度％は大きくしなければなら
ない。
このような関係からあらゆる燃料量で限界の低
酸素濃度制御を実現しようとすれば、空気過剰、
排ガス酸素濃度の設定は負荷に従つて設定値を増
加させなければならない。
酸素濃度制御を実現しようとすれば、空気過剰、
排ガス酸素濃度の設定は負荷に従つて設定値を増
加させなければならない。
本発明の目的は以上のような状況にかんがみ、
空気過剰率の設定と排ガス酸素濃度の設定が干渉
し合わないように一元化して、限界の低酸素濃度
燃焼が実現できる排ガス中の酸素濃度制御装置を
提供することにある。
空気過剰率の設定と排ガス酸素濃度の設定が干渉
し合わないように一元化して、限界の低酸素濃度
燃焼が実現できる排ガス中の酸素濃度制御装置を
提供することにある。
以下本願発明の一実施例を図面を参照しながら
詳細を説明する。
詳細を説明する。
第２図は、ボイラの場合の実施例を示すブロツ
ク図である。図中１は燃料により加熱された流体
物（蒸気）を排出する装置としてのボイラ本体で
ある。２はボイラ本体１のドラム、３はボイラに
設けられた燃焼装置のバーナである。バーナ３に
は燃料供給系の燃料供給パイプ４、および空気供
給系の空気供給パイプ７がそれぞれ配設され、こ
れらのパイプ４および７を通じて燃料および空気
がバーナ３に供給される。
ク図である。図中１は燃料により加熱された流体
物（蒸気）を排出する装置としてのボイラ本体で
ある。２はボイラ本体１のドラム、３はボイラに
設けられた燃焼装置のバーナである。バーナ３に
は燃料供給系の燃料供給パイプ４、および空気供
給系の空気供給パイプ７がそれぞれ配設され、こ
れらのパイプ４および７を通じて燃料および空気
がバーナ３に供給される。
燃料供給パイプ４には、燃料供給流量Ffを検
出する燃料流量計５、燃料供給流量を調節操作す
る燃料供給流量調節弁６が設けられている。空気
供給パイプ７には、空気供給流量Faを検出する
空気流量計８、燃料供給流量を調節操作する空気
供給流量調節弁９が設けられている。なお、各流
量調節弁６，９は図示するような電空ポジシヨナ
を備えた弁の他に、電動弁、電空変換器−空々ポ
ジシヨナ、含油操作器、ポンプ、ブロア等を用い
ることも可能である。
出する燃料流量計５、燃料供給流量を調節操作す
る燃料供給流量調節弁６が設けられている。空気
供給パイプ７には、空気供給流量Faを検出する
空気流量計８、燃料供給流量を調節操作する空気
供給流量調節弁９が設けられている。なお、各流
量調節弁６，９は図示するような電空ポジシヨナ
を備えた弁の他に、電動弁、電空変換器−空々ポ
ジシヨナ、含油操作器、ポンプ、ブロア等を用い
ることも可能である。
また、空気供給パイプ７は図示するようにオリ
フイス形のものを使用したことにより、その出力
側に開平演算器１０を設けてあるが、他の形の流
量計を用いることは差つかえない。
フイス形のものを使用したことにより、その出力
側に開平演算器１０を設けてあるが、他の形の流
量計を用いることは差つかえない。
１１はドラム２から排出される蒸気を送出する
蒸気パイプである。この蒸気パイプ１１にはボイ
ラ本体１の出力制御量である蒸気圧力を検出する
圧力検出器１２が設けられている。
蒸気パイプである。この蒸気パイプ１１にはボイ
ラ本体１の出力制御量である蒸気圧力を検出する
圧力検出器１２が設けられている。
圧力調節器１２により、検出された検出信号は
圧力調節計１４に入力され、予め設定された圧力
設定値と圧力検出信号とを比較演算し、燃料供給
系では圧力調節計１４の出力を目標値として、燃
料流量計５の出力とを、燃料流量調節計１５で比
較演算しその調節出力信号で、燃料供給流量調節
弁６を制御する。
圧力調節計１４に入力され、予め設定された圧力
設定値と圧力検出信号とを比較演算し、燃料供給
系では圧力調節計１４の出力を目標値として、燃
料流量計５の出力とを、燃料流量調節計１５で比
較演算しその調節出力信号で、燃料供給流量調節
弁６を制御する。
一方、空気供給系については、圧力調節計１４
の出力信号に、係数器１６で β＝Ｆｆ（ＭＡＸ）×ＣＡ／Ｆａ（ＭＡＸ） CA：単位燃料あたりの理論空気量 Ff（MAX）：燃料流量測定範囲の最大値 Fa（MAX）：空気流量測定範囲の最大値 を乗じて、理論空気量信号に変換し、これに後求
する本発明による空気過剰率μs2を乗算器で乗じ
たのち、さらに、排ガス酸素濃度調節出力信号を
乗算器２４で乗じて、空気供給流量設定値とし
て、空気供給流量調節計２５に入力し、開平演算
器１０の出力となる空気流量測定信号と比較調節
演算し、その出力信号で空気供給流量調節弁９を
制御する。
の出力信号に、係数器１６で β＝Ｆｆ（ＭＡＸ）×ＣＡ／Ｆａ（ＭＡＸ） CA：単位燃料あたりの理論空気量 Ff（MAX）：燃料流量測定範囲の最大値 Fa（MAX）：空気流量測定範囲の最大値 を乗じて、理論空気量信号に変換し、これに後求
する本発明による空気過剰率μs2を乗算器で乗じ
たのち、さらに、排ガス酸素濃度調節出力信号を
乗算器２４で乗じて、空気供給流量設定値とし
て、空気供給流量調節計２５に入力し、開平演算
器１０の出力となる空気流量測定信号と比較調節
演算し、その出力信号で空気供給流量調節弁９を
制御する。
排ガス酸素濃度調節出力信号による補正は、こ
の実施例では乗算器２４で行なつているが、加算
器によつて行なつても良い。
の実施例では乗算器２４で行なつているが、加算
器によつて行なつても良い。
排ガス酸素濃度設定値は、設定器１７に設定す
る。この設定出力を酸素濃度→空気過剰率へ変換
する演算器１８に入力し、 空気過剰率μs1＝２１／２１−（Ｏ２） により、まず排ガス酸素濃度設定値（O2）％を空
気過剰率μs1に変換する。
る。この設定出力を酸素濃度→空気過剰率へ変換
する演算器１８に入力し、 空気過剰率μs1＝２１／２１−（Ｏ２） により、まず排ガス酸素濃度設定値（O2）％を空
気過剰率μs1に変換する。
排ガス酸素濃度（％）と空気過剰率μとの関係
は次のように導びく、すなわち 排ガスO2（％）＝過剰空気中のＯ２量／理論排ガス量
＋過剰空気量 ＝２１×Ａ０（μ−１）／Ｖ０＋Ａ０（μ−１）…
…(1) 〓21−２１／μ（V0〓A0のとき） (1)式より 空気過剰率μ＝２１＋（Ｏ２）（Ｖ０／Ａ０−１）／
２１−Ｏ２ 〓２１／２１−（Ｏ２）（V0〓A0のとき） （O2）：排ガスO2％ μ：空気過剰率 V0：理論排ガス量（Ｎm3／Ｎm3orNm3／Kg） A0：理論空気量（Ｎm3／Ｎm3orNm3／Kg） 燃料流量信号Ffを関数演算器１９に入力して、
燃焼量に対応した空気過剰率の補正係数ｆ
（Ff）を求め（実際のときは、燃焼状態を見なが
ら発煙限界に調整設定して求める。）これを乗算
器２０に入力し、演算器１８の出力である空気過
剰率μs1に乗じて μs2＝μs1×ｆ（Ff） 高燃焼量のとき ｆ（Ff）＝1.0 低燃焼域のとき ｆ（Ff）＞1.0 燃焼量の低域補正をした空気過剰率μs2を求め
て、これを乗算器２１で、係数器１６の出力であ
る理論空気量に乗じて実際空気量設定信号とす
る。
は次のように導びく、すなわち 排ガスO2（％）＝過剰空気中のＯ２量／理論排ガス量
＋過剰空気量 ＝２１×Ａ０（μ−１）／Ｖ０＋Ａ０（μ−１）…
…(1) 〓21−２１／μ（V0〓A0のとき） (1)式より 空気過剰率μ＝２１＋（Ｏ２）（Ｖ０／Ａ０−１）／
２１−Ｏ２ 〓２１／２１−（Ｏ２）（V0〓A0のとき） （O2）：排ガスO2％ μ：空気過剰率 V0：理論排ガス量（Ｎm3／Ｎm3orNm3／Kg） A0：理論空気量（Ｎm3／Ｎm3orNm3／Kg） 燃料流量信号Ffを関数演算器１９に入力して、
燃焼量に対応した空気過剰率の補正係数ｆ
（Ff）を求め（実際のときは、燃焼状態を見なが
ら発煙限界に調整設定して求める。）これを乗算
器２０に入力し、演算器１８の出力である空気過
剰率μs1に乗じて μs2＝μs1×ｆ（Ff） 高燃焼量のとき ｆ（Ff）＝1.0 低燃焼域のとき ｆ（Ff）＞1.0 燃焼量の低域補正をした空気過剰率μs2を求め
て、これを乗算器２１で、係数器１６の出力であ
る理論空気量に乗じて実際空気量設定信号とす
る。
さらに乗算器２０の出力信号μs2は、空気過剰
→排ガス酸素濃度へ変換する演算器２２に入力し （O2s）＝21−２１／μｓ２ により、燃焼容量に対応して自動補正した排ガス
酸素濃度設定値を求め、排ガス酸素濃度調節計２
３の設定値として入力し、ボイラの排ガス酸素濃
度検出器１３からの測定信号と比較調節演算し、
その調節出力信号を、前記乗算器２１の出力信
号、つまり、実際空気量設定信号に乗算器２４で
乗じて補正して、排ガス酸素濃度を制御するよう
にしたものである。
→排ガス酸素濃度へ変換する演算器２２に入力し （O2s）＝21−２１／μｓ２ により、燃焼容量に対応して自動補正した排ガス
酸素濃度設定値を求め、排ガス酸素濃度調節計２
３の設定値として入力し、ボイラの排ガス酸素濃
度検出器１３からの測定信号と比較調節演算し、
その調節出力信号を、前記乗算器２１の出力信
号、つまり、実際空気量設定信号に乗算器２４で
乗じて補正して、排ガス酸素濃度を制御するよう
にしたものである。
以上本願は、排ガス酸素濃度設定値からこの設
定値に対応する空気過剰率μs1に燃料流量指令信
号または燃料流量測定信号によつて前記空気過剰
率μs1を補正する関数ｆ（Ff）を乗じて補正後の
空気過剰率μs2を求め、この空気過剰率を理論空
気流量指令信号に剰じて実際必要空気流量指令信
号とするとともに、前記空気過剰率μs2から排ガ
ス酸素濃度設定信号を求め、これを排ガス酸素濃
度調節手段の目標値とし、排ガス酸素濃度測定信
号と比較調節演算し、その調節出力信号を実際必
要空気流量指令信号に加算または乗じて空気流量
に補正を加えることによつて排ガス酸素濃度を制
御するように構成したため (1) 空気過剰率制御と排ガスO2制御が一元化さ
れ、全体システムの応答が速くなるとともに、
空気過剰率制御と排ガスO2制御の相互干渉が
全くない。
定値に対応する空気過剰率μs1に燃料流量指令信
号または燃料流量測定信号によつて前記空気過剰
率μs1を補正する関数ｆ（Ff）を乗じて補正後の
空気過剰率μs2を求め、この空気過剰率を理論空
気流量指令信号に剰じて実際必要空気流量指令信
号とするとともに、前記空気過剰率μs2から排ガ
ス酸素濃度設定信号を求め、これを排ガス酸素濃
度調節手段の目標値とし、排ガス酸素濃度測定信
号と比較調節演算し、その調節出力信号を実際必
要空気流量指令信号に加算または乗じて空気流量
に補正を加えることによつて排ガス酸素濃度を制
御するように構成したため (1) 空気過剰率制御と排ガスO2制御が一元化さ
れ、全体システムの応答が速くなるとともに、
空気過剰率制御と排ガスO2制御の相互干渉が
全くない。
(2) 排ガスO2設定を変更すると、直ちに空気過
剰率が演算され変更される。
剰率が演算され変更される。
(3) 排ガスO2設定値は燃焼容量が80〜100％の高
燃焼機の設定で、負荷に応じて低燃焼容域は限
界ぎりぎりに自動補正され、限界の低O2燃焼
が実現でき、省エネルギ、公害防止に威力を発
揮する。
燃焼機の設定で、負荷に応じて低燃焼容域は限
界ぎりぎりに自動補正され、限界の低O2燃焼
が実現でき、省エネルギ、公害防止に威力を発
揮する。
などすぐれた特徴を有する。
以上の実施例については、個々の機能を果たす
機器があるとしてアナログ的に説明したが、マイ
クロコンピユータ応用のデイジタルコントローラ
などにより、デイジタル的処理をする場合も含ま
れる。
機器があるとしてアナログ的に説明したが、マイ
クロコンピユータ応用のデイジタルコントローラ
などにより、デイジタル的処理をする場合も含ま
れる。
第１図は、１％O2バーナの特性例を示す図、
第２図は、本発明よるボイラにおける排ガス酸素
濃度制御システムを示すブロツク図である。 １……ボイラ本体、２……ドラム、３……バー
ナ、４……燃料供給パイプ、５……燃料供給流量
計、６……燃料供給流量調節弁、７……空気供給
パイプ、８……空気供給流量計、９……空気供給
流量調節弁、１０……開平演算器、１１……蒸気
パイプ、１２……圧力検出器、１３……排ガス酸
素濃度検出器、１４……圧力調節計、１５……燃
料流量調節計、１６……係数器、１７……設定
器、１８……演算器、１９……関数演算器、２０
……乗算器、２１……乗算器、２２……演算器、
２３……排ガス酸素濃度調節計、２４……乗算
器、２５……空気供給流量調節計。
第２図は、本発明よるボイラにおける排ガス酸素
濃度制御システムを示すブロツク図である。 １……ボイラ本体、２……ドラム、３……バー
ナ、４……燃料供給パイプ、５……燃料供給流量
計、６……燃料供給流量調節弁、７……空気供給
パイプ、８……空気供給流量計、９……空気供給
流量調節弁、１０……開平演算器、１１……蒸気
パイプ、１２……圧力検出器、１３……排ガス酸
素濃度検出器、１４……圧力調節計、１５……燃
料流量調節計、１６……係数器、１７……設定
器、１８……演算器、１９……関数演算器、２０
……乗算器、２１……乗算器、２２……演算器、
２３……排ガス酸素濃度調節計、２４……乗算
器、２５……空気供給流量調節計。
Claims (1)
- １ 炉内温度調節出力信号またはボイラ主蒸気圧
力調節出力信号に基づき、燃料流量および空気流
量を制御する燃焼制御システムにおいて、所定の
排ガス酸素濃度設定値に基づき空気過剰率を算出
し、この空気過剰率を燃料流量指令信号または燃
料流量測定信号に対応した補正係数で補正する第
１手段と、この第１手段で補正された空気過剰率
に基づき燃焼容量に対応した排ガス酸素濃度設定
値を求め、この設定値を排ガス酸素濃度とを比較
調節演算して排ガス酸素濃度調節出力信号を求め
る第２手段と、前記第１手段で補正された空気過
剰率に、炉内温度又はボイラ主蒸気圧力と単位燃
料あたりの理論空気量とに基づき得られた信号を
乗じ実際空気量設定信号を求め、この設定信号を
前記第２手段から排ガス酸素濃度調節出力信号で
補正しこの補正後の信号に基づき空気流量を制御
する第３手段とを備える排ガス中の酸素濃度制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9940580A JPS5726322A (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | Controlling system for concentration of oxygen in exhaust gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9940580A JPS5726322A (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | Controlling system for concentration of oxygen in exhaust gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5726322A JPS5726322A (en) | 1982-02-12 |
| JPS6144208B2 true JPS6144208B2 (ja) | 1986-10-01 |
Family
ID=14246573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9940580A Granted JPS5726322A (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | Controlling system for concentration of oxygen in exhaust gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5726322A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6053718A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-03-27 | Hitachi Ltd | 火力プラントの酸素制御装置 |
| JP2779460B2 (ja) * | 1992-06-20 | 1998-07-23 | サンレー冷熱株式会社 | バーナ用の燃料と空気の比率調節器 |
-
1980
- 1980-07-22 JP JP9940580A patent/JPS5726322A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5726322A (en) | 1982-02-12 |
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