JPS6146727B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、燃焼状態の判定方法および制御方
法、更に詳しくは、燃焼時に発生する燃焼音を測
定し、その周波数特性、もしくは合成音圧レベル
にて燃焼状態を判定し、更には燃焼状態に直接影
響を与える空気比率、高圧気流式油バーナのアト
マイズ量、あるいはバーナ位置を調節して目的と
する燃焼状態に制御する方法に関する。 各種工業用燃焼炉においてバーナ等で種々の燃
料を燃焼させる際、その燃焼状態をいかに適確に
判断するかは、燃焼に付随する窒素酸化物
（NOx）やスモーク等の公害を防止し、あるいは
燃焼効率の改善や熱の有効利用等の熱管理を行う
上で極めて重要な問題である。 従来、燃焼実験炉等においては炉体に設けた判
定孔から火炎の温度分布やガス分布などを調査す
ることにより燃焼状態をある程度定量的に評価す
ることも可能ではあるが、これらの測定には多大
の時間と労力を要する欠点があるため、通常は火
炎の肉眼観察によつている。 一方、実炉においては、構造強度上の問題や省
エネルギーの観点から、通常測定孔は設けられ
ず、火炎観察用の覗窓すら持たないものも多く、
燃焼状態の判断は極めて困難である。 いづれにしても、これまでの燃焼状態の判断
は、肉眼観察に基づいて燃焼性が良いとか悪いと
か、あるいは燃焼が急激であるとか緩慢である等
と表現されるように極めて抽象的な評価を行うに
とどまつているのが実情である。 燃焼炉における熱管理・公害防止管理を有効適
切に行うには、燃焼状態を適確に制御することが
必要であり、そのためには炉内の燃焼状態を迅速
かつ定量的に判断するに有効な手段が不可欠的に
要請される。またそのような判断が可能となれば
燃焼の完全な自動制御も実現することができる。 そこで本発明者等は、燃焼試験炉を用い、種々
の燃焼条件下における燃焼状態について詳細な観
察と検討を重ねたところ、燃焼に付随して発生す
る燃焼音を解析して得られる周波数特性もしくは
合成音圧レベルが、燃焼状態の変動に応じて一定
の変化を呈するという事実を発見し、更に研究を
続けた結果、炉内の燃焼の緩急を火炎長さ、火炎
性状（透明炎、輝炎など）、スモーク量等の燃焼
状態が、燃焼音の周波数特性もしくは合成音圧レ
ベルに明確に反映し、また該燃焼音をオクターブ
分析して得られる音圧スペクトルの特性を燃焼状
態の判断指標として実用上有効に使用し得ること
を見出した。本発明はかかる新規知見に基づいて
完成されたものである。 すなわち、本発明は、各種工業用燃焼炉で気
体、液体等各種燃料を用いて燃焼を行うにあた
り、炉内バーナ前方に配設した燃焼音取出しプロ
ーブにより燃焼音をコンデンサーマイクロホン等
の音圧検出器に導き、その燃焼音をオクターブ分
析して得られる周波数特性または特定周波数帯域
の合成音圧レベル等、すなわち測定周波数帯域の
合成音圧レベル；あらかじめ定めた周波数帯の合
成音圧レベル；あらかじめ定めた周波数帯の合成
音圧レベルと全周波数帯域の合成音圧レベルとの
比；量大音圧レベルの高低；あらかじめ定めた周
波数帯域の最大音圧レベルとその他の帯域の最大
音圧レベルとの比を判断指標として用いることに
より燃焼状態の適確な定量的判断を行うことを可
能としたものである。 燃焼とは、可燃物の分子が光と熱を伴なう酸化
反応現象であつて、火炎はその集合体であり、炉
内では、火炎の「ふらつき現象」や「間けつ現
象」、あるいは乱流拡散燃焼に伴なう局所的な密
度変動などにより、通常の燃焼状態においても圧
力振動を伴い、燃焼音が発生している。 本発明は、この燃焼音の周波数特性または合成
音圧レベルにより燃焼状態を表現し得ることを明
らかにし、従来のごとく火炎温度分布やガス分布
を測定する必要はなく、簡単な炉内燃焼音測定操
作により燃焼状態を迅速かつ定量的に測定し得る
技術を確立したものである。 以下、燃焼状態と燃焼音圧スペクトルとの関係
について詳しく説明する。なお、以下の説明にお
ける燃焼試験は第１図〔〕および〔〕に示す
燃焼試験炉〔内径１ｍ×長さ４ｍ）を用い、炉本
体１に設けられたバーナタイル２内のバーナ３お
よび助燃剤導入口４からそれぞれ燃料および空気
を噴射させて燃焼させると共に、該バーナ３の前
方５に燃焼音取出しプローブを設置し、コンデン
サマイクロホンをセツトして燃焼音を検出する一
方、炉尻部の覗窓６から火炎を観察し、煙道の排
ガス採取孔７から排ガスを採取した。 燃焼状態は、以下のように、バーナチツプ孔
径、空気比率（もしくは空気流量）、アトマイズ
量、およびバーナ先端位置を因子として種々変化
させた。 バーナ孔径は５mmφと10mmφの２通りを用い
た。バーナチツプは、第２図に示すように、バー
ナ軸ｌに平行な１個の噴射孔ｐを有する、所謂ス
トレート型のものである。 バーナ先端位置は、第３図に示すように、バー
ナタイル２の炉内面Ｆから該バーナタイルの背部
のエアハレジスタ８方向へ向つて100〜400mmの距
離にある(a)、(b)および(c)の各位置に設定した。各
点の炉内面かＦからの距離は、(a)100mm、(b)250
mm、(c)400mmである。 空気比は、1.05（燃焼排ガスO₂濃度0.5％）〜
1.4（同6.47％）の範囲で変化させた。 重油燃焼におけるアトマイズ量は、一般的に使
用されているバーナのアトマイズ使用量0.25Kg／
油１（水蒸気）を基準とし、その35〜150％の
範囲内で種々変化させた。 その他の燃焼条件として燃焼量は40×10⁴Kcal/
Ｈｒ、燃焼用空気温度は320℃、バーナタイルの開
き角度は30度の各一定の値に設定し、前記各因子
をそれぞれ１個づつ変化させるようにした。 一方、炉内の燃焼音の測定は第４図に示すごと
き装置を用いて行なつた。図において、９はステ
ンレス鋼製燃焼音取出しプローブ（13φ^ID×
700^L）であり、その後端部（反炉内側）には音響
反射を除去するための吸音管１０が取付けられ
る。該プローブから分岐したパイプにコンデンサ
マイクロホン（音圧検出器）１１が取付けられ騒
音計（Bru¨el ＆ Kjｒ製−2209型）１２に接
続される。また、データレコード１３にて燃焼音
を磁気テープに収録し解析用として用いた。燃焼
音取出しプローブは、バーナタイル炉内面Ｆ（第
３図参照）から400mm前方の位置で、その先端を
炉側壁面から20mm突出させ火炎の軸方向に対して
直角に取付けた。 なお、燃焼音圧の測定と並行して火炎状況を観
察した。 第５図は、燃料として重油を用い、排ガスO₂
濃度が3.0％±0.2％となるように空気比率を調整
し、バーナ先端位置をｂ点（−250mm）空気アト
マイズ量100％（0.35Nm³／油１）に固定した
条件下、バーナチツプ孔径を変えて燃焼を行なつ
たときの1/3オクターブ音圧分析結果である。縦
軸は音圧レベル（DB）、横軸は周波数（Hz）であ
る。図中曲線〔〕はバーナチツプ孔径５mmφ、
〔〕は同10mmφの場合である。チツプ孔径の小
さい場合は、火炎はシヤープで急激な燃焼が行な
われるのに対し、該孔径が大きくなると、火炎形
状は大きくロングフレームを呈し燃焼が緩慢化す
る。一方、この燃焼における音圧スペクトルを第
５図で比較すると、上記燃焼の緩・急に対応する
差異が認められる。その差異は特に、周波数約30
Hz以上の帯域で顕著である。すなわち、緩慢燃焼
しているとき、周波数約30Hz以上の帯域での音圧
レベルは低く（同図曲線）、一方燃焼が急激な
ときは、同帯域の音圧レベルは高くなる（曲線
）ことが判る。 第６図は、燃焼条件として、燃料：ブタンガ
ス、バーナ先端位置：ｂ点（−250mm）にそれぞ
れ固定し、空気比率を、（）1.05（排ガスO₂濃
度0.5％）、（）1.17（同3.0％）、（）1.4（同
6.4％）の各水準に設定し燃焼を行なつたときの
1/3オクターブ音圧分析結果である。同図、曲線
〜は、それぞれ空気比率を上記（）〜
（）に設定したときの音圧レベルを示す。これ
らの燃焼時において、空気比率が低いと緩慢な燃
焼を呈し、高空気比率となるにつれ、シヤープな
火炎を伴なう急激な燃焼状態に移行する。この変
化に対応する音圧レベル変化を第６図でみると、
緩慢な燃焼時に音圧レベルは低く（同図、曲線
）、燃焼が急激になるに従つて高くなることを
示しており、空気比率の変化による燃焼状態の差
が音圧レベルに明瞭にあらわれていることが認め
られる。 第７図は、高圧気流式油バーナを用いた燃焼炉
で、燃料：Ｃ重油、空気比率：1.15（排ガスO₂濃
度約３％）、バーナ位置：ｂ点（−250mm）とし、
相対的蒸気アトマイズ量を、（）150％、（）
100％（蒸気量約0.35Nm³／油１）、（）50％
および（）35％の各水準に設定したときの1/3
オクターブ音圧分析結果である。同図、曲線〜
は、それぞれアトマイズ量が上記（）〜
（）の各場合の音圧レベルを示す。これらの燃
焼時において、アトマイズ量の多いときはシヤー
プな短炎を伴なう急激な燃焼を呈するが、アトマ
イズ量の低下とともに緩慢な燃焼へと変化する。
この各燃焼状態での音圧レベルを第７図でみる
と、急激な燃焼（同図、曲線）から緩慢な燃焼
（曲線）となるにつれ、約10Hz以上の帯域での
音圧レベルは高から低へと変化し、燃焼状況と良
い対応を呈している。 第８図は、燃料：Ｃ重油、空気比率：1.17（排
ガスO₂濃度3.0％）、空気アトマイズ量：100％
（空気量約0.35Nm³／油１）とし、バーナ先端
位置を、（）ａ点（−100mm）、（）ｂ点（−
250mm）および（）ｃ点（−400mm）の各点に設
定したとときの1/3オクターブ音圧分析結果であ
る。同図、曲線〜は、それぞれバーナ先端位
置が上記（）〜（）の各場合に対応する。か
かる燃焼において、バーナ先端が炉内寄りに位置
するほど燃焼は緩慢で、バーナタイルスロート内
に後退させる程、急激な燃焼となり、これに対応
して周波数約10Hz以上の帯域の音圧レベルは、急
激燃焼時の高いレベル（同図曲線から、緩慢燃
焼時の低いレベル（曲線）へと変化している。 上述のように、バーナ孔径、空気比率（もしく
は空気流量）、アトマイズ量、あるいはバーナ先
端位置など、燃焼状態を変化させる各種因子にて
燃焼状態を変化させると、燃焼状態の変化に対応
して音圧スペクトルも変化し、両者間に明瞭な相
関性があり、音圧スペクトルから燃焼状態を判断
し、更にはこれを用いて所望の燃焼状態に制御し
得ることが明らかになつた。 このような音圧スペクトルを利用して燃焼状態
の診断・制御を実用炉にて行なうには、該音圧ス
ペクトルを何らかの手法で一義的に表現し、電気
信号に変換すれば、燃焼管理の制御信号として用
いることができ便利である。すなわち、目的とす
る燃焼状態における音圧スペクトルを予め演算し
て設定信号としておき、各種燃焼状態における音
圧スペクトルを測定して上記設定値と比較し、そ
の偏差に応じて、前記燃焼状態変化因子を調節す
ることにより目的とする燃焼状態に制御・維持す
ることが可能となる。 かかる制御を行なうための音圧スペクトルの一
義的表現方法としては、(イ)特定周波数帯域の合成
音圧レベルを指標とする、(ロ)測定周波数帯域の全
合成音圧レベルに対する特定周波数帯域の合成音
圧の比を指標とする、(ハ)最大音圧レベルの高・低
を指標とする、あるいは、(ニ)特定周波数帯域の最
大音圧レベルとその他の帯域の最大音圧レベルの
比を指標とする、等の方法が挙げられる。なお、
上記特定周波数帯域とは、燃焼状態の変化に対応
して音圧レベルに差を生じる周波数帯域を言う。 第９図〔〕〜〔〕は、一義的表現方法の１
例として上記(イ)を用いて前記第５図〜第８図に示
される音圧スペクトルを整理したものである。同
図〔〕は第５図（バーナ孔径変化）、〔〕は第
６図（空気比率変化）、〔）は第７図（アトマイ
ズ量変化）、〔〕は第８図（バーナ先端位置変
化）のそれぞれについて示す。なお、ここでは特
定周波数帯域として、1/3オクターブ音圧分析の
中心周波数で30Hzから2000Hzまでを採用した。合
成音圧レベル（DB）は次式で算出される。 ［DE］＝10 log（Σ10^L/10） 式中、Ｌは30〜2000Hzにおける各中心周波数に
対する音圧レベルを表わす。］。 すなわち、ある音を測定し、これをオクターブ
分析すると第１７図に示すような結果がえられ、
これから合成音圧レベルがつぎのごとく求められ
る。 ［DB］＝10 log（10^90/10＋10^100/10＋
10^85/10） ［DB］＝100.5 したがつて、この音の音圧レベルは、100.5
（DB）である。 第９図〔〕〜〔〕（いずれも、横軸左側に
おいて燃焼は緩慢で、右側に移行するほど急激燃
焼となる）に示されるように、該特定周波数帯域
の合成音圧レベルと燃焼性との間に一定の明確な
対応関係を示し、燃焼が急激になると該合成音圧
レベルが高くなることが判る。 また、前記の他の一義的表現方法である(ロ)(ハ)お
よび(ニ)ならびに全合成音圧レベルを用いて前記第
６図、第７図および第８図に示された音圧スペク
トルを整理すると、(イ)の方法の場合と同様の傾向
が存在する。なお、合成音圧レベルは前記の式に
もとづき算出した。また(ロ)〜(ニ)において特定周波
数帯域は40〜2000Hzとした。 結果は下記の第１表に示すごとく、いずれの場
合も各燃焼音の特性と燃焼性（緩慢←→急激）との
間に明確な対応関係があり、急激な燃焼状態では
燃焼音特性の数値が大きくなる傾向が明らかであ
る。

【表】 上述のように、種々の燃焼状態を明確に反映す
る燃焼音を用いれば、各種燃焼条件における燃焼
状況の診断・判定が可能であり、また周波数解析
にて得られるオクターブ音圧分析結果または合成
音圧レベルを求め、目的とする燃焼状態における
それとを比較し、その結果に基づいて空気流量ま
たは空気比率、バーナ孔径、バーナ先端位置、あ
るいはアトマイズ量などを調節することにより目
的とする燃焼状態に制御することができる。この
燃焼状態の制御は、燃焼音のうち少くとも燃焼状
態の変化に対応して音圧レベルが変化する特定周
波数帯域を検出し、目的とする燃焼状態における
燃焼音の周波数解析にて得られる音圧スペクトル
から前記特定周波数帯域の合成音圧を求め、これ
を設定値とし、各燃焼状態における燃焼音の周波
数解析をリアルタイムで実施し、それによつて得
られる燃焼音のうち前記特定周波数帯域の合成音
圧と前記設定値との偏差に応じて、前記各制御因
子を調節することによつて行なうことができる。 第１０図は音圧レベルを燃焼制御用信号に変換
するための基本構成を示す図である。図中、１４
はスペクトルアナライザ（周波数分析器）、１５
はスペクトルアナライザからの信号より所定の制
御信号を得る演算器、１６は音圧レベル調節計、
１７は音圧測定系統で異常な値を検出したときに
制御系に与える外乱を最小限に抑制するために一
時的に制御を停止させる制限器である。炉３０に
設置された音圧取出しプローブ９にて取出された
燃焼音を音圧検出器１１に導びかれ、電気信号に
変換されて騒音計１２に入る。ここで平均的な音
圧レベルが測定され、スペクトルアナライザ１４
にて音圧スペクトルが求められる。このスペクト
ルアナライザからの信号は演算器１５にて所定の
制御信号に演算され、ここで特定周波数帯域の合
成音圧レベルあるいは全体の合成音圧に対応する
特定周波数帯域の比などが計算される。その結果
は出力信号として出され、音圧レベル調節計１６
に入いり、予め設定しておいた音圧レベルの値と
比較され、その値との偏差に応じた信号が出力さ
れるようになつている。この偏差がゼロとなるよ
うに所定の制御対象（例えば、空気比率、アトマ
イズ量等）を調節すれば当初設定した目的とする
燃焼状態に制御・維持することができる。 次に、燃焼音を変換して得られる制御信号を制
御対象の制御機能弁に接続して目的とする燃焼状
態を得るための制御装置について具体的に説明す
る。 第１１図は、燃焼音の制御信号変換回路Ｓから
の出力信号にて燃焼用空気流量を調節するように
したものである。同装置はカスケード方式であ
り、１８は自動可型空気比率設定器、１９は空気
流量調節器、２０は空気流量調節弁である。 同装置において、温度設定調節器２３は、予じ
め所望の炉内温度設定値が設定されており、温度
検出器２２で測定された測定値と上記設定値とを
比較し、その偏差に応じて出力信号を発生する。 燃料流量調節器２５は、制限器２４を介して温
度設定調節器２３からの出力信号を受け、その信
号に対応する流量設定値を設定し、かつ配管２６
に設置された燃料流量検出器２９の測定信号と上
記流量設定値とを比較し、偏差に応じた制御信号
を流量調節弁２８に与える。上記制限器２４は炉
温の異常な上昇、下降および大幅な変動が生じた
場合に一時的に燃料制御を停止させるためのもの
である。 自動可変型比率設定器１８は、燃料流量と空気
流量の比率を設定するもので、燃料の種類、炉形
式、バーナ条件およびその他の操業条件で決定す
るものである。即ち、温度設定調節器２３からの
信号で、あらかじめ設定した比率により空気量を
設定し、空気量調節器１９に制御信号を与え、該
空気量調節器１９は、配管２７に配置された空気
流量検出器２１により流量を測定しつつ、上記比
率設定器からの信号との偏差に応じて空気流量調
節弁２０に制御信号を与える。 一方制御信号変換回路Ｓからの出力信号は制限
器１７を介して上記比率設定器１８に補正の信号
を与え、燃料流量に対する空気流量の比率を修正
する。 上記系統において、燃焼音の測定場所は、燃焼
音伝播範囲であれば、燃焼炉内、エアースロート
内、バーナタイル内あるいは煙道３１等のいずれ
でもよいが、燃焼状態を適格に測定するには、燃
焼炉３０内での測定が最も好ましい。 上記装置において、特定周波数帯域の合成音圧
レベルが設定値より高くなればその偏差に応じて
空気比率低減の信号が出力され、低くなれば空気
比率を高める信号が出力されることにより目的と
する燃焼状態に制御される。 第１２図は、制御信号を直接空気流量調節弁に
接続して空気流量を調節するようにしたものであ
り、同様に燃焼状態を制御することができる。 第１３図および第１４図はアトマイズ流量制御
を行なうようにした装置であり、前者は制御信号
にてアトマイズ流量制御弁３２を直接制御し、後
者では自動可変型アトマイズ比率設定器３３、ア
トマイズ流量調節器３４およびアトマイズ流量計
３５を備けて制御信号によりアトマイズ流量を調
節するようにしている。いづれの場合にも、特定
周波数帯域の合成音圧レベルが設定値よりも高く
なれば、その偏差に応じた制御信号によつてアト
マイズ量を減少させ、逆に低くなれば、その偏差
に応じてアトマイズ量を増す制御信号により目的
とする燃焼状態に対応するアトマイズ量が与えら
れる。 第１５図および第１６図はバーナ位置調節を行
なうようにした装置の部分図である。前者は、バ
ーナ部３６にバーナ部駆動装置３７を設け、該駆
動部に制御信号を入力してバーナ先端位置調節を
行なうようにしたものであり、後者は駆動装置３
６のほかに、バーナ位置調節計３８とガイドロー
ラ３９とを設けて、バーナ先端位置を調節するよ
うにしたものである。この場合にも、特定周波数
帯域の合成音圧レベルが設定値よりも高くなれ
ば、その偏差に応じてバーナ先端位置を炉内側に
移行させる信号により、また設定値よりも低い場
合には、逆にスロート方向に後退させる信号によ
り、それぞれバーナ先端位置調節が行なわれ、目
的とする燃焼状態に制御される。 上記第１１図〜第１６図は、空気比率（または
空気流量）、アトマイズ量およびバーナ先端位置
を制御対象とする例を示したが、そのほか燃焼状
態を変化させる任意の因子を対象とした燃焼音圧
による制御をなし得ることは言うまでもない。こ
れらの制御により省エネルギーや公害防止の観点
から望ましい燃焼状態の適切な制御が可能であ
る。 以上のように、本発明は、燃焼状態の判断にお
いて従来覗窓からの肉眼観察による定性的なかつ
極めて信頼性に乏しい炉況判断（しかも実炉にお
いては炉構造上の制約から覗窓すら無いものも多
い）に代えて、燃焼時に発生する燃焼音の検出と
いう非常に簡便な操作により燃焼状況を正確に推
定し得るという全く新規な手法を確立したもので
あり、この定量的な炉況判断により燃焼状態の適
確な制御、更にはその完全自動化を可能とし、ま
た、肉眼観察用覗窓を不要とし、炉構造上の問題
をも併せて解消することを可能としたものであ
る。 つぎに実施例にもとづき、本発明をさらに詳し
く説明する。 実施例 １ 第１１図に示す制御系によつて、空気比（量）
制御を行ない炉の操業を行なつた。操業条件は、
つぎのとおりである。 実施炉：鉄鋼用均熱炉 炉容：600（ｌ）×2650（ｗ）×3875（ｈ） 装入量：インゴツト84トン 燃料：重油（蒸気アトマイズ方式） 燃焼量：最大400（l/h） １ヒートサイクル：５〜６時間 各種操業因子の測定結果を第１８図に示す。図
中、実線は、本発明の制御方法によらない燃焼結
果を示し、破線は、本発明方法による燃焼結果を
示す。 本発明方法の操業条件の設定はつぎのようにし
て行なつた。すなわち、第１８図より明らかなご
とく、本発明方法によらない従来法による操業で
は、時間の経過とともに炉温の上昇、これに伴な
う重油量の減少、排ガスO₂の上昇、NOxの上昇
傾向があり、これらに対応して合成音圧レベルも
増大しており、経時的に燃焼状態が急速または急
激な状態に変化することがわかる。そこで、最も
緩慢燃焼を生じやすい最大重油流量400（/h）
の時に目標とする最適緩慢燃焼をつくり、この時
の音圧レベルを測定した。 緩慢燃焼側に目的値をおいたのは、次の理由に
よる。 (1) 輝度向上により輝炎輻射が有効に利用でき、
加熱効率がよくなる。 (2) Noxが低下する。 目視および輻射量の測定から火炎状態を判断し
たところ目標とする緩慢燃焼の音圧レベルは、約
112DBであつた。しかし、音圧レベルが109DB以
下になるとスモークの発生がみとめられるので、
安全を考慮して音圧レベルの設定値は114DBとし
た。この値を第１１図に示す音圧レベル設定調節
計１６をセツトし、炉の操業を行ない第１８図に
破線で示す結果を得た。第１８図より明らかなご
とく、本発明方法では、炉温や重油流量が変化し
ても音圧レベルはほぼ114DBと一定に制御された
結果、排ガスO₂は約２％で一定となつている。 このように１ヒートサイクル全体にわたつて目
標とする最適緩慢燃焼が維持できた結果、次の効
果を得ることができた。 重油燃料を５〜８％節約できた。 NOxは従来の平均150ppmから90ppmに低減
できた。 スモークの発生は全くなかつた。 実施例 ２ 制御対象をアトマイズ量に変更した以外は、前
記実施例１と同様にして炉の操業を行なつた。本
実施例においては、音圧レベル設定を108DBとし
た。 この結果、最適緩慢燃焼が実現し、実施例１の
空気比率の制御を行なつた場合とほぼ同等の効果
を得ることができた。 実施例 ３ 制御対象をバーナ位置に変更した以外は、前記
実施例１と同様にして炉の操業を行なつた。 本実施例では音圧レベル設定を115DBとし、音
圧レベルが一定となるようバーナ位置を制御し
た。 この結果１ヒートサイクルにわたつて目標とす
る緩慢燃焼が実現され、燃料は４〜６％が節約さ
れ、NOxは約100ppmであつた。 以上、実施例１〜３における炉運転中、特に操
業上の問題点は生じなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図〔〕は燃焼試験炉を示す側面断面概要
図、同図〔〕はその正面断面概要図、第２図は
バーナチツプ形状を示す断面概要図、第３図はバ
ーナ設置位置を示すバーナタイル要部説明図、第
４図は燃焼音検出装置概要図、第５図〜第８図は
オクターブ音圧分析結果を示すグラフ、第９図
〔〕〜〔〕は燃焼条件と合成音圧レベルの関
係を示すグラフ、第１０図は燃焼音の制御信号変
換の具体例を示す基本構成図、第１１図〜第１６
図は燃焼音を制御信号とする燃焼制御装置の具体
例を示す基本構成図、第１７図はオクターブ分析
結果を示す図、第１８図は炉の燃焼結果を示すグ
ラフである。 図面中の主な符号は次のとおりである。 １：燃焼試験炉、２：バーナタイル、３：バー
ナ、６：覗窓、８：エアレジスタ、９：燃焼音取
出しプローブ、１０：吸音管、１１：音圧検出
器、１２：騒音計、１３：データレコード、１
４：スペクトルアナライザ、１５：演算器、１
６：音圧レベル調節器、１７，２４：制限器、１
８：自動可変空気比率設定器、１９：空気流量調
節器、２２：温度検出器、２３：温度設定調節
器、２５：燃料流量調節器、３０：炉、３３：自
動可変アトマイズ比率設定器、３４：アトマイズ
流量調節器、３６：バーナ部、３７：バーナ部駆
動装置、３８：バーナ位置調節計、３９：ガイド
ローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各種工業炉において燃焼を行なうにあたり、
   燃焼に伴なつて発生する燃焼音を検出し、その測
   定全周波数帯域の合成音圧レベル；あらかじめ定
   めた周波数帯の合成音圧レベル；あらかじめ定め
   た周波数帯の合成音圧レベルと全周波数帯域の合
   成音圧レベルとの比；測定全周波数帯域の最大音
   圧レベル；または、あらかじめ定めた周波数帯域
   の最大音圧レベルとその他の帯域の最大音圧レベ
   ルとの比のいずれかの値と、目標燃焼状態におい
   てこれらを予め演算して求めた設定値との偏差に
   基づいて燃焼状態を判定することを特徴とする燃
   焼状態の判定方法。 ２ 各種工業炉において燃焼を行なうにあたり、
   燃焼に伴なつて発生する燃焼音を検出し、その周
   波数解析にて得られる測定全周波数帯域の合成音
   圧レベル；あらかじめ定めた周波数帯域の合成音
   圧レベル；あらかじめ定めた周波数帯の合成音圧
   レベルと全周波数帯域の合成音圧レベルとの比；
   最大音圧レベルの高低；または、あらかじめ定め
   た周波数帯域の最大音圧レベルとその他の帯域の
   最大音圧レベルとの比と、目的とする燃焼状態に
   おけるそれとを比較し、その比較結果に基づいて
   目的とする燃焼状態に維持すべく空気流量もしく
   は空気比率を調節するようにしたことを特徴とす
   る燃焼状態の制御方法。 ３ 比較的高圧の空気または蒸気を用いて油の霧
   化を行なう高圧気流噴霧式油バーナを備えた各種
   工業炉において燃焼を行なうにあたり、燃焼に伴
   なつて発生する燃焼音を検出し、その周波数解析
   にて得られる測定全周波数帯域の合成音圧レベ
   ル；あらかじめ定めた周波数帯の合成音圧レベ
   ル；あらかじめ定めた周波数帯域の合成音圧レベ
   ルと全周波数帯域の合成音圧レベルとの比；最大
   音圧レベルの高低；または、あらかじめ定めた周
   波数帯域の最大音圧レベルその他の帝域の最大音
   圧レベルとの比と、目的とする燃焼状態における
   おそれとを比較し、その比較結果に基づいて目的
   とする燃焼状態に維持すべくアトマイズ量を調節
   するようにしたことを特徴とする燃焼状態の制御
   方法。 ４ 各種工業炉において燃焼を行なうにあたり、
   燃焼に伴なつて発生する燃焼音を検出し、その周
   波数解析にて得られる測定全周波数帯域の合成音
   圧レベル；あらかじめ定めた周波数帯の合成音圧
   レベル；あらかじめ定めた周波数帯の合成音圧レ
   ベルと全周波数帯域の合成音圧レベルとの比；最
   大音圧レベルの高低；または、あらかじめ定めた
   周波数帯域の最大音圧レベルとその他の帯域の最
   大音圧レベルとの比と、目的とする燃焼状態にお
   けるそれとを比較し、その比較結果に基づいて目
   的とする燃焼状態に維持すべくバーナタイル孔内
   のバーナ先端位置を調節するようにしたことを特
   徴とする燃焼状態の制御方法。 ５ 各種工業炉において燃焼を行なうにあたり、
   燃焼に伴なつて発生する燃焼音を検出し、その信
   号に基づき空気流量もしくは空気比率を調節して
   燃焼を行なう方法であつて、燃焼音のうち燃焼状
   態の変化に対応して音圧レベルが変化する特定周
   波数帯域を予め検出し、目的とする燃焼状態にお
   ける燃焼音の周波数解析にて得られた音圧スペク
   トルから前記特定周波数帯域の合成音圧を求め、
   これを指標として目的とする燃焼時の合成音圧を
   設定値とし、各燃焼状態における前記合成音圧と
   前記設定値との偏差に応じて空気流量もしくは空
   気比率を調節するようにしたことを特徴とする燃
   焼状態の制御方法。 ６ 比較的高圧の空気または蒸気を用いて油の霧
   化を行なう高圧気流噴霧式油バーナを備えた各種
   工業炉で燃焼を行なうにあたり、燃焼に伴なつて
   発生する燃焼音を検出し、その信号に基づきアト
   マイズ量を調節して燃焼を行なう方法であつて、
   燃焼音のうち燃焼状態の変化に対応して音圧レベ
   ルが変化する特定周波数帯域を予め検出し、目的
   とする燃焼状態における燃焼音の周波数解析にて
   得られる音圧スペクトルから前記特定周波数帯域
   の合成音圧を求め、これを設定値とし、各燃焼状
   態における燃焼音の周波数解析をリアルタイムで
   実施し、それによつて得られる燃焼音のうち前記
   特定周波数帯域の合成音圧と前記設定値との偏差
   に応じてアトマイズ量を調節するようにしたこと
   を特徴とする燃焼状態の制御方法。 ７ 各種工業炉において燃焼を行なうにあたり、
   燃焼に伴なつて発生する燃焼音を検出し、その信
   号に基づいてバーナタイル孔内のバーナ先端位置
   を調節して燃焼を行なう方法であつて、燃焼音の
   うち燃焼状態の変化に対応して音圧レベルが変化
   する特定周波数帯域を予め検出し、目的とする燃
   焼状態における燃焼音の周波数解析にて得られる
   音圧スペクトルから前記特定周波数帯域の合成音
   圧を求め、これを設定値とし、各燃焼状態におけ
   る燃焼音の周波数解析をリアルタイムで実施し、
   それによつて得られる燃焼音のうち前記特定周波
   数帯域の合成音圧と前記設定値との偏差に応じ
   て、バーナタイル孔内のバーナ先端位置調節を行
   なうようにしたことを特徴とする燃焼状態の制御
   方法。