JPS63142221A - 燃焼診断装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ボイラ等に使用するバーナの燃焼診断装置に
関するものである。

［従来の技術］ 光スペクトル分析による管理技法は、化学分析室内の技
法としては古典的なものであり、これをプラント規模の
操業のオンライン測定に拡張する場合、従来の一般的な
分析技法はサンプリング、オフライン測定によっている
が実プラントでは連続測定しなければならないことが多
い。例えばボイラに設置された多数のバーナは夫々常時
モニターされており、異常時には瞬時に対応処置をとら
ないと事故につながる。

このため燃焼を診断する装置として、近年、第４図に示
すような装置が考えられている。該装置ではバーナａの
炎すの光を所要の検出器Ｃにより検出し、検出光を光フ
アイバーケーブルｄを介して分光器ｅに導き、分光器ｅ
で所定の波長ごとに得られた光スペクストルをＡ／Ｄ変
換器ｆを介して計算機ｇへ送り、該計４カで例えば分光
放射率を求め、その結果からバーナａの燃焼状態を診断
する。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、上述の装置では、分光器ｅは炉壁から離
れた場所へ設置しなければならないため、光フアイバー
ケーブルｄを検出器Ｃがら分光器ｅまで敷設する必要が
あり、従って価格が高価になり、又光フアイバーケーブ
ルｄは外力に弱いため損傷し易く、更に光フアイバーケ
ーブルｄは敷設状況により光学的特性が変化するため測
定精度を維持するためにゲイン較正を行わなければなら
ず、従ってメンテナンス性が悪く、更に又分光器ｅでは
種々の波長に対応してスキャニングを行うが、各波長ご
とにスキャニングを行う場合、一点の測定時間をある程
度長くとらなければならないため走査が一巡するまでに
時間を要する、等の問題がある。

本発明は上述の実情に鑑み、光ファイバーの敷設を不要
とすることにより、上述の問題点を解消することを目的
としてなしたものである。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明はバーナの炎の光を集光するレンズと、集光した
光を送る光ファイバーを内蔵したプローブと、該プロー
ブの光ファイバーから送られて来た光を複数の波長に対
応して分光する分光手段と分光した光を光電変換する光
電変換器を内蔵し前記プローブと一体的に組立てられた
測光装置と、該測光装置からのデータを基にバーナの燃
焼状態を診断する計算機を設けた構成を備えている。

［作　　用］ バーナの炎の光はレンズに集光されて光フアイバー中を
送られ、分光手段により複数の波長に対応した光に分光
され、分光された光は計算機に送られて該計算機で所定
の計算が行われてバーナの燃焼状態が診断される。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する
。

第１図は本発明の一実施例で、図中１はプローブ、２は
コンパクト化してプローブ１の後方に一体的に取付けた
測光装置、３はプローブ１の数量と測定波長数に合わせ
てデータを取込み得るようにしたＡ／Ｄ変換器、４はＡ
／Ｄ変換器３からのデータを基に温度及び分光放射率を
求め得るようにした計算機である。

プローブ１は内筒５及び外筒６を備え、外筒６内の先端
部にはバーナの炎の光を集光するための複数個（最小２
個）のレンズ７が配設され、各レンズ７の後方には、レ
ンズ７で集光した光を送るための光ファイバー８が配設
されている。

又外筒６内にはプローブ１を冷却するための冷却空気９
を供給し得るようになっている。

測光装置２のケーシング１０内には、ケーシング１０内
に突出した前記光ファイバー８の後端から取出された光
を集光するためのレンズ１１が配設され、該レンズ１１
の後方には、レンズ１１からの光のうち予め選定された
所定の波長の光のみを取出すフィルター１２が配設され
、該フィルター１２の後方には光電変換器１３、増幅器
１４が順次配設され、増幅器１４で増幅された電気信号
を測光装置２から出力し、シールド電線１６を介してＡ
／Ｄ変換器３へ与え得るようになっている。

レンズ７で集光されたバーナの炎の光は、光ファイバー
８の先端から取込まれて光フアイバー８内を送られ、後
端から取出されてレンズ１１に集光され、フィルター１
２で予め選定された波長の光が取出され、該光は光電変
換器１３で分光放射発散度に比例した電気信号に変換さ
れ、電気信号は増幅器１４で増幅されて出力され、Ａ／
Ｄ変換器３へ送られる。なお測光装置２の２組のフィル
ター１２で選定される波長は夫々異なった波長とする。

又Ａ／Ｄ変換器３からは計算機４ヘデータが与えられ、
波長及び分光放射発散度からバーナの温度及び分光放射
率が求められ、バーナの燃焼状態が診断される。一本の
バーナの診断が終了すると、Ａ／Ｄ変換器３からは次の
バーナのデータが計算機４に与えられ、当該バーナの診
断が上述と同様の手順により行われる。

次に診断の仕方の例について具体的に説明する。

分光放射発散度■λはウィーンの式で表わすとなる。

ここで、　　　　ε；分光放射率 λ；波長 Ｔ；温度 Ｃ＋　、Ｃ２：定数 今、上述の装置の２つのフィルター１２で選定された光
の波長をλ１、λ２、分光放射発散度を■λ１、Ｉλ２
とすると、（１）式はとなる。

ところで上記（ｎ）　ＱｉＤ式中分光放射率ελ１、ε
λ２は灰色近体ではどの波長においても同じ従って、測
定された各波長λ１、λ２と各波長λ】、λ２ごどの分
光放射発散度■λ１、■λ２を６／Ｄ式に代入して計算
すれば、湿度下が求まり、温度Ｔが求まれば（ｎ）式又
は（ト）式より分光放射率ελ（＝ελ２＝ελ３）が
求まる。

例えば分光放射率ελとＮＯｘあるいはＣＯとは第３図
に′示すように一定の関連性があるため分光放射率ελ
からバーナの燃焼状態の診断を行うことができる。

第３図は本発明の他の実施例であり、レンズ７及び光フ
ァイバー８は前記実施例では２組であったのに対し、本
実施例では１組とし、レンズ１１及びフィルター１２の
かわりに高度な分光を行う回折格子１５を設けている。

図中第１図に示す符号と同一の符号のものは同一のもの
を示す。

回折格子１５では波長λ１、λ２に対応しして分光が行
われ、分光された光は光電変換器１３に送られ、光電変
換器１３からは分光放射発散度Ｉλ１、■λ２に比例し
た電気信号が出力され、上述と同様にして計算機４で温
度及び分光放射率が求められ、燃焼状態の診断が行われ
る。回折格子では、最小２つの波長について分光を行え
ば良い。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得
ることは勿論である。

［発明の効果コ 本発明の燃焼診断装置は、プローブと測光装置をコンパ
クト化して一体化し、光学的特性の変化する光フアイバ
ーケーブルの敷設を不要としたため価格が安価となると
共にゲイン較生等の測定精度に関するメンテナンス性が
向上し、又データ取込み時間が短縮されて準リアルタイ
ムの測定が可能であり、更には光フアイバーケーブルの
切断事故の心配もないから信頼性が向上する、等種々の
優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は分光放射
率とＮＯＸ、Ｃｏの濃度どの関係を表わすグラフ、第３
図は本発明の他の実施例の説明図、第４図は従来例の説
明図でおる。 図中１はプローブ、２は測定光装置、３はＡ／Ｄ変換器
、４は計算機、７はレンズ、８は光ファイバー、１１は
レンズ、１２はフィルター、１３は光電変換器、１４は
増幅器、１５は回折格子を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）バーナの炎の光を集光するレンズと、集光した光を
   送る光ファイバーを内蔵したプローブと、該プローブの
   光ファイバーから送られて来た光を複数の波長に対応し
   て分光する分光手段と分光した光を光電変換する光電変
   換器を内蔵し前記プローブと一体的に組立てられた測光
   装置と、該測光装置からのデータを基にバーナの燃焼状
   態を診断する計算機を設けたことを特徴とする燃焼診断
   装置。