NL9400192A - Method and apparatus for controlling a combustion process - Google Patents

Method and apparatus for controlling a combustion process Download PDF

Info

Publication number
NL9400192A
NL9400192A NL9400192A NL9400192A NL9400192A NL 9400192 A NL9400192 A NL 9400192A NL 9400192 A NL9400192 A NL 9400192A NL 9400192 A NL9400192 A NL 9400192A NL 9400192 A NL9400192 A NL 9400192A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
combustion process
flame
image
observed image
value
Prior art date
Application number
NL9400192A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Gijsbertus Johannes Nicol Nies
Original Assignee
Nivec B V
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nivec B V filed Critical Nivec B V
Priority to NL9400192A priority Critical patent/NL9400192A/en
Publication of NL9400192A publication Critical patent/NL9400192A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/60Analysis of geometric attributes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M11/00Safety arrangements
    • F23M11/04Means for supervising combustion, e.g. windows
    • F23M11/045Means for supervising combustion, e.g. windows by observing the flame
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00Arrangements of controlling devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/06Sampling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/08Microprocessor; Microcomputer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00Flame sensors
    • F23N2229/04Flame sensors sensitive to the colour of flames
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00Flame sensors
    • F23N2229/16Flame sensors using two or more of the same types of flame sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00Flame sensors
    • F23N2229/18Flame sensor cooling means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00Flame sensors
    • F23N2229/20Camera viewing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for controlling a combustion process by automatically visually observing flames in the combustion process, deriving the value of a variable characterizing the combustion process from the observed image of the flames, and using the derived value of the characterizing variable to control the supply of substances required to maintain the combustion process. In so doing, the observed image can be digitized, and the characterizing variable can be derived from the digitized image data. The invention further relates to an apparatus for implementing this method and comprising means for visually observing flames in the combustion process, linked to the observation means in a signal-monitoring manner for deriving the value of a variable characterizing the combustion process from the observed image of the flames, and means controlling the supply which are linked to the derivation means in a signal-monitoring manner. The apparatus can further be provided with means for digitizing the observed image, which are interposed between the observation means and the derivation means.

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET BESTUREN VAN EEN VERBRANDINGSPROCESMETHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING A COMBUSTION PROCESS

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het besturen van een verbrandingsproces, zoals dat bijvoorbeeld plaats heeft in een grote verbrandingsinstallatie, zoals een afvalverbrandingsinstallatie, een verwar-mingsinstallatie voor een groot bedrijf of een stad, een energiecentrale en dergelijke. Dergelijke werkwijzen zijn reeds bekend, en worden gebruikt om bepaalde aspecten van de verbranding te optimaliseren, bijvoorbeeld om het brandstofverbruik of de uitstoot van schadelijke gassen te minimaliseren of om de verbrandingstemperatuur zo goed mogelijk constant te houden.The invention relates to a method for controlling a combustion process, such as which takes place in a large combustion installation, such as a waste incineration installation, a heating installation for a large company or a city, a power plant and the like. Such methods are already known and are used to optimize certain aspects of combustion, for example to minimize fuel consumption or the emission of harmful gases or to keep the combustion temperature as constant as possible.

De bekende besturingswijzen maken gebruik van het meten van een aantal grootheden die maatgevend zijn voor het verbrandingsproces. Te denken valt hierbij bijvoorbeeld aan de temperatuur in de vlam, de temperatuur en samenstelling van de verbrandingsgassen, en de massastroom daarvan. Aan de hand van deze gemeten grootheden kan dan, wanneer ook de massastroom en de druk van de voor het instandhouden van het verbrandingsproces benodigde stoffen, dus de brandstoffen en de zuurstof bekend is, de toevoer van deze stoffen aan de brander geregeld worden, teneinde de grootheden die het verbrandingsproces kenmerken zo dicht mogelijk hun gewenste waarden te doen benaderen. De bekende besturingswijze resulteert echter, door de indirecte wijze waarop de grootheden gemeten worden en door het beperkt aantal grootheden dat zo gemeten kan worden, in een relatief onnauwkeurige regeling. Derhalve dienen bij de bekende werkwijzen vaak nog aanvullende maatregelen genomen te worden om te bewerkstelligen dat bijvoorbeeld het brandstofverbruik een bepaalde waarde niet overschrijdt, of de uitstoot van voor mens en milieu schadelijke gassen niet onaanvaardbaar hoog wordt. Dit laatste wordt dan bijvoorbeeld bereikt door het aanbrengen van filters, die een overmaat aan schadelijke stoffen uit de verbrandingsgassen moeten verwijderen. Dit heeft echter het nadeel dat filters kostbaar zijn en bovendien het verbrandingsproces nadelig beïnvloeden, doordat zij de weerstand, welke de uitlaatgassen ondervinden, vergroten. Daarnaast dienen filters regelmatig gereinigd te worden, waardoor de verbrandingsinstallatie van tijd tot tijd buiten gebruik gesteld moet worden.The known control methods make use of the measurement of a number of parameters which are decisive for the combustion process. Examples include the temperature in the flame, the temperature and composition of the combustion gases, and the mass flow thereof. On the basis of these measured variables, when the mass flow and the pressure of the substances required for maintaining the combustion process, i.e. the fuels and the oxygen, is known, the supply of these substances to the burner can then be regulated in order to parameters that characterize the combustion process as close as possible to their desired values. The known control method, however, results in a relatively inaccurate control, due to the indirect way in which the quantities are measured and because of the limited number of quantities that can be measured in this way. Therefore, in the known methods, additional measures often have to be taken to ensure that, for example, fuel consumption does not exceed a certain value, or that the emission of gases harmful to man and the environment does not become unacceptably high. The latter is then achieved, for example, by applying filters, which must remove an excess of harmful substances from the combustion gases. However, this has the drawback that filters are expensive and moreover have an adverse effect on the combustion process, because they increase the resistance which the exhaust gases encounter. In addition, filters must be cleaned regularly, so that the combustion installation must be shut down from time to time.

Teneinde tot een nauwkeuriger besturing van het verbrandingsproces te komen, wordt daarom reeds gebruik gemaakt van een stoker, die het verbrandingsproces bekijkt en aan de hand van zijn waarneming en op basis van zijn ervaring een handmatige fijnregeling van de toevoer van verbrandingstoffen uitvoert. Deze bekende wijze van fijnre-gelen heeft echter als nadeel dat hij de inzet van een extra werknemer vergt, en dus relatief kostbaar is. Daarnaast kan dergelijk visuele waarneming slechts gedurende korte tijd en met relatief grote tussenpozen plaatshebben, daar dit een relatief geestdodende bezigheid is, en het gevaar van verslapping van de concentratie en derhalve vermindering van de nauwkeurigheid van de regeling relatief groot is.To achieve a more precise control of the combustion process, a stoker is therefore already used, which observes the combustion process and performs a manual fine adjustment of the supply of combustion materials on the basis of his observations and based on his experience. However, this known method of fine-tuning has the drawback that it requires the deployment of an extra employee, and is therefore relatively expensive. In addition, such visual perception can only take place for a short time and at relatively great intervals, since this is a relatively mind-numbing activity, and the risk of concentration slackening and, therefore, reduction of control accuracy is relatively high.

De uitvinding heeft derhalve tot doel te voorzien in een werkwijze van de hiervoor beschreven soort, waarbij de genoemde nadelen zich niet voordoen. Dit wordt volgens de uitvinding bereikt, door het automatisch visueel waarnemen van tenminste één vlam in het verbrandingsproces, het uit het waargenomen beeld van de vlam afleiden van de waarde van tenminste één het verbrandingsproces kenmerkende grootheid, en het aan de hand van de afgeleide waarde van de kenmerkende grootheid regelen van de toevoer van voor de instandhouding van het verbrandingsproces benodigde stoffen. Doordat de vlam zelf wordt waargenomen in plaats van bijvoorbeeld de samenstelling van zijn verbrandingsprodukten, wordt een relatief directe terugkoppeling verkregen, waardoor een nauwkeurige besturing mogelijk is. Bovendien wordt zo enigerlei menselijke tussenkomst in besturing overbodig, waardoor arbeid en kosten bespaard worden.The object of the invention is therefore to provide a method of the type described above, in which the drawbacks mentioned do not arise. This is achieved according to the invention, by automatically observing at least one flame in the combustion process, deriving from the observed image of the flame the value of at least one quantity characteristic of the combustion process, and by means of the derived value of control the characteristic quantity of the supply of substances required for the maintenance of the combustion process. Since the flame itself is perceived instead of, for example, the composition of its combustion products, relatively direct feedback is obtained, which permits precise control. Moreover, any human intervention in control is unnecessary, thus saving labor and costs.

Voorkeurswijzen voor het uitvoeren van de bestu-ringswerkwijze volgens de uitvinding worden beschreven in de volgconclusies 2 tot 7.Preferred methods for performing the control method according to the invention are described in subclaims 2 to 7.

De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor het besturen van een verbrandingsproces volgens de hiervoor beschreven werkwijze. Een dergelijke inrichting omvat volgens de uitvinding middelen voor het visueel waarnemen van tenminste één vlam in het verbrandingsproces, signaalvolgend met de waarnemingsmiddelen verbonden middelen voor het uit het waargenomen beeld van de vlam afleiden van de waarde van tenminste één het verbrandingsproces kenmerkende grootheid, en signaalvolgend met de afleidingsmiddelen verbonden middelen voor het aan de hand van de afgeleide waarde van de kenmerkende grootheid regelen van de toevoer van voor de instandhouding van het verbrandingsproces benodigde stoffen.The invention also relates to a device for controlling a combustion process according to the above-described method. According to the invention, such a device comprises means for visually detecting at least one flame in the combustion process, means connected signal-wise to the detection means for deriving from the observed image of the flame the value of at least one quantity characteristic of the combustion process, and signal-following with the diverting means associated means for controlling the supply of substances necessary for the maintenance of the combustion process on the basis of the derivative value of the characteristic quantity.

Voorkeursuitvoeringen van de inrichting volgens de uitvinding vormen de materie van de volgconclusies 9 tot 13.Preferred embodiments of the device according to the invention form the subject-matter of the subclaims 9 to 13.

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een voorbeeld, waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde figuur, die gedeeltelijk schematisch en gedeeltelijk als opengewerkt perspectivisch aanzicht een inrichting toont voor het besturen van een verbrandingsproces volgens de uitvinding.The invention will now be elucidated on the basis of an example, with reference being made to the attached figure, which shows partly schematically and partly as an exploded perspective view an apparatus for controlling a combustion process according to the invention.

Een inrichting 1 voor het besturen van een verbrandingsproces dat plaats heeft in een branderbed 2 omvat middelen 3 voor het visueel waarnemen van de vlammen 15 in het branderbed 2. De waarnemingsmiddelen 3 zijn signaalge-vend verbonden met middelen 5 voor het vanuit het waargenomen beeld van de vlammen 15 afleiden van de waarde van één of meer grootheden die kenmerkend zijn voor het verbrandingsproces. Daarbij zijn tussen de waarnemingsmiddelen 3 en deze afleidingsmiddelen 5 middelen 4 geschakeld voor het digitaliseren van het waargenomen beeld. De afleidingsmiddelen 5 zijn op hun beurt signaalgevend verbonden met middelen 6 voor het regelen van de toevoer van brandstoffen en lucht aan het branderbed 2, aan de hand van de door de afleidings- middelen 5 bepaalde vaarde van de kenmerkende grootheid of grootheden.An apparatus 1 for controlling a combustion process that takes place in a burner bed 2 comprises means 3 for visually observing the flames 15 in the burner bed 2. The detection means 3 are signal-connected to means 5 for viewing from the observed image the flames 15 derive from the value of one or more quantities characteristic of the combustion process. Thereby, means 4 are connected between the observation means 3 and these derivation means 5 for digitizing the observed image. The diverting means 5 are in turn signal-connected to means 6 for controlling the supply of fuels and air to the burner bed 2, on the basis of the characteristic of the characteristic quantity or quantities determined by the diverting means 5.

De regelmiddelen 6 zijn opgenomen in een toevoer-leiding 9, welke uitmondt in een verzamelleiding die zich in een branderhuis 7 bevindt. Op de verzamelleiding is een aantal evenwijdige branderbuizen 13 aangesloten, elk waarvan voorzien is van een aantal op regelmatige afstand van elkaar geplaatste uitstroomopeningen 14, waar verbranding van het toegevoerde brandstof/luchtmengsel plaatsheeft. De daarbij gevormde verbrandingsprodukten verlaten het branderhuis 7 door een uitlaat 8. De bij de verbranding vrijkomende warmte kan gebruikt worden voor verwarmingsdoeleinden, energieopwekking of enigerlei andere toepassing.The control means 6 are included in a supply line 9, which opens into a collection line located in a burner housing 7. A number of parallel burner tubes 13 are connected to the manifold, each of which is provided with a number of regularly spaced outflow openings 14, where combustion of the supplied fuel / air mixture takes place. The combustion products formed thereby leave the burner housing 7 through an outlet 8. The heat released during combustion can be used for heating purposes, energy generation or any other application.

De waarnemingsmiddelen 3 omvatten een tweetal videocamera's 16,17. De videocamera 16 heeft een blikveld VI, en levert een beeld waaruit bijvoorbeeld de grootte van de vlammen 15 van het verbrandingsproces of de kleur daarvam eenvoudig bepaald kan worden. Videocamera 17 met zijn blikveld V2 geeft een overzichtsbeeld van de vlammen 15 van het gehele branderbed 2. In het getoonde voorbeeld is voor de videocamera 17 een filter 20 geschakeld, dat slechts voor een bepaald deel van het spectrum van de vlammen 15, bijvoorbeeld het infrarode deelspectrum doorlaatbaar is.The observation means 3 comprise two video cameras 16, 17. The video camera 16 has a field of view VI, and provides an image from which, for example, the size of the flames 15 of the combustion process or the color thereof can be easily determined. Video camera 17 with its field of view V2 gives an overview image of the flames 15 of the entire burner bed 2. In the example shown, a filter 20 is connected for the video camera 17, which filter only covers a certain part of the spectrum of the flames 15, for example the infrared partial spectrum is permeable.

Teneinde een goede werking van de camera's 16,17 in de hete omgeving van het branderbed 2 te waarborgen, kan de besturingsinrichting 1 verder voorzien zijn van (hier niet getoonde) middelen voor het koelen van de camera's. Bijvoorbeeld kan in het huis van elke camera 16,17 een koelvloeistofleiding aangebracht zijn, die verbonden is met een circuit waardoor koelvloeistof rondgepompt wordt. Ook valt te denken aan een met koelribben uitgerust camerahuis, dat onderworpen wordt aan een geforceerde luchtkoeling. Ook andere koelmiddelen zijn denkbaar; van belang is slechts dat de temperatuur van de camera's 16,17 binnen hun bedrijfsbe-reik gehandhaafd wordt.In order to ensure proper operation of the cameras 16, 17 in the hot environment of the burner bed 2, the control device 1 can further be provided with means (not shown here) for cooling the cameras. For example, a coolant line, connected to a circuit through which coolant is pumped, may be disposed in the housing of each camera 16,17. One could also think of a camera housing equipped with cooling fins, which is subjected to forced air cooling. Other coolants are also conceivable; the important thing is that the temperature of the cameras 16, 17 is maintained within their operating range.

Daarnaast kunnen nog (hier evenmin getoonde) middelen aanwezig zijn voor het vrijhouden van het blikveld VI,V2 van de camera's 16,17. Deze blikveld-vrijhoudmiddelen kunnen zijn aangebracht tussen het branderbed 2 en de lenzen van de camera's 16,17. Te denken valt hierbij aan een voor elke cameralens langs beweegbare, door een reinigingsbad geleide, hittebestendige en doorzichtige folie. Ook een door een reinigingsbad roterende slingerruit zou bijvoorbeeld denkbaar zijn. Van belang is slechts dat elke camera 16,17 een zo duidelijk mogelijk beeld van het verbrandingsproces kan opnemen.In addition, means (also not shown here) may be present for keeping the field of view VI, V2 of the cameras 16.17 free. These field-of-view-keeping means can be arranged between the burner bed 2 and the lenses of the cameras 16, 17. This includes a heat-resistant and transparent film that can be moved along for each camera lens, guided by a cleaning bath. A pendulum pane rotating through a cleaning bath would also be conceivable, for example. The only important thing is that each camera 16,17 can record the clearest possible image of the combustion process.

Het beeld dat elke camera 16,17 opneemt, wordt doorgegeven aan de bijbehorende digitaliseringsmiddelen 4. Daarin wordt de analoge beeldinformatie uit de camera's 16,17, zoals bijvoorbeeld de helderheid en kleur van elk beeldpunt van de camera, vertaald in een reeks digitale signalen. Bijvoorbeeld kunnen aan elk beeldpunt twee bytes (van elk 8 bits) digitale informatie worden toegekend, bijvoorbeeld 1 byte voor de helderheid en 1 byte voor de kleur. Daarbij is het mogelijk het gehele kleurenspectrum in 256 (is 28) kleuren te verdelen, maar indien dat voor een nauwkeurige besturing gewenst is, kan ook een deel van het spectrum rond een voor de besturing van belang zijnde vlamkleur in 256 gradaties verdeeld worden, waardoor de bestu-ringsprecisie sterk verbeterd kan worden.The image that each camera 16.17 records is passed on to the associated digitizing means 4. In it, the analog image information from the cameras 16.17, such as, for example, the brightness and color of each pixel of the camera, is translated into a series of digital signals. For example, each pixel can be assigned two bytes (of 8 bits each) of digital information, for example 1 byte for the brightness and 1 byte for the color. It is possible to divide the entire color spectrum into 256 (is 28) colors, but if this is desired for precise control, part of the spectrum around a flame color of importance for the control can also be divided into 256 degrees, so that the control precision can be greatly improved.

Het digitale beeldsignaal wordt doorgegeven aan de afleidingsmiddelen 5, die in het getoonde geval de gedaante hebben van een zogeheten personal computer. In de computer 5 wordt het binnenkomende digitale beeldsignaal geanalyseerd, en worden daaruit één of meer grootheden bepaald die kenmerkend zijn voor het verbrandingsproces. Zo kan bijvoorbeeld de kleur van in de verschillende beeldpunten vergeleken worden met een gewenste vlamkleur, welke een maat is voor de zuiverheid en constantheid van de verbranding. In plaats van de kleur van de vlammen 15 kan ook bijvoorbeeld het oppervlak van de vlammen 15 beschouwd worden, die een maat vormt voor de totale gegenereerde warmte. Wanneer het beeld beschouwd wordt dat opgenomen wordt door de foltermiddelen 20, en dat bijvoorbeeld het infrarode deel van het spectrum van de vlammen 15 weergeeft, kan daaruit de temperatuur van de vlammen 15 afgeleid worden. Op deze wijze kan dus uit de opgenomen beeldinformatie op snelle en directe wijze een volledige analyse van de vlammen van het verbrandingsproces gemaakt worden, waardoor een directe en nauwkeurige besturing van de verbranding mogelijk is.The digital image signal is passed on to the derivation means 5, which in the shown case take the form of a so-called personal computer. In the computer 5, the incoming digital image signal is analyzed, and from it one or more quantities are determined which are characteristic of the combustion process. For example, the color of the different pixels can be compared with a desired flame color, which is a measure of the purity and consistency of the combustion. For example, instead of the color of the flames 15, the surface of the flames 15 can be considered, which is a measure of the total heat generated. When considering the image which is taken up by the torture means 20, and which, for example, represents the infrared part of the spectrum of the flames 15, the temperature of the flames 15 can be derived from this. In this way a complete analysis of the flames of the combustion process can be made in a quick and direct manner from the recorded image information, so that a direct and accurate control of the combustion is possible.

Teneinde een stabiele besturing mogelijk te maken, wordt niet de momentane waarde van een kenmerkende grootheid als besturingsvariabele gebruikt, maar wordt daarvan een voortschrijdend gemiddelde genomen. Hiertoe wordt de waarde van de kenmerkende grootheid bepaald uit een aantal opeenvolgende waarnemingen of opnames, en worden de zo bepaalde waarden opgeslagen in een buffer, waarbij telkens de het langst in een buffer aanwezige waarde uit de buffer verwijderd wordt, wanneer een nieuwe waarde toegevoegd wordt (het zogeheten first in-first out of FIFO-principe). Van de in de buffer opgeslagen waarden wordt dan telkens het gemiddelde bepaald, dat als besturingsvariabele voor de toevoerrege-lingsmiddelen 6 dienst doet. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk bij een opname frequentie van 25 beelden gedurende 1 minuut op te slaan. De buffer bevat dan 1500 waarden, waaruit telkens een gemiddelde bepaald wordt. Dit levert in de praktijk een voldoende stabiliteit van de besturing.In order to enable stable control, the instantaneous value of a characteristic variable is not used as the control variable, but a moving average is taken. To this end, the value of the characteristic quantity is determined from a number of consecutive observations or recordings, and the values thus determined are stored in a buffer, the value longest in a buffer being removed from the buffer each time a new value is added. (the so-called first in-first out or FIFO principle). The average of the values stored in the buffer is then determined, which serves as the control variable for the feed control means 6. For example, it is possible to save for 1 minute at a recording frequency of 25 images. The buffer then contains 1500 values, from which an average is determined each time. In practice, this provides sufficient stability of the control.

Het besturingsprogramma, dat uit de digitale beeldsignalen de waarde van de voor het verbrandingsproces kenmerkende grootheden bepaald, en aan de hand daarvan besturingssignalen doorgeeft aan de regelingsmiddelen 6 kan opgenomen zijn in een slechts uitleesbaar (ROM) geheugen in de verwerkingseenheid 10 van de computer 5. Ook kan eventueel het besturingsprogramma van tijd tot tijd aangepast worden door de invoer van gegevens via het toetsenbord 12 van de computer. De door de camera's 16,17 opgenomen beelden kunnen zichtbaar gemaakt worden op het beeldscherm 11 van de computer 5 voor tussentijdse controle door een lid van het bedienend personeel.The control program, which determines from the digital image signals the value of the quantities characteristic of the combustion process, and on the basis thereof transmits control signals to the control means 6, can be included in a read-only (ROM) memory in the processing unit 10 of the computer 5. Also, the control program can optionally be adjusted from time to time by entering data via the keyboard 12 of the computer. The images captured by the cameras 16,17 can be visualized on the display 11 of the computer 5 for intermediate checking by a member of the operating staff.

Zoals weergegeven kan het beeld 18 bijvoorbeeld verdeeld zijn in sectoren 19, die overeenkomen met delen van het branderbed 2. Zo kan voor elk deel van het branderbed 2 de waarde van een kenmerkende grootheid afgeleid worden, en aan de hand daarvan de verbranding in dat specifieke deel van het branderbed 2 geregeld worden. Zo kan een constante verbranding over het gehele branderbed bewerkstelligd worden, hetgeen bijvoorbeeld van belang is indien het branderbed deel uitmaakt van bijvoorbeeld een industriële oven, waarin produkten aan een warmtebehandeling worden onderworpen. In plaats van een enkele camera 17, waarvan het beeld 18 in sectoren 19 verdeeld wordt, kan natuurlijk ook gebruik gemaakt worden van verschillende camera's voor het maken van opnamen van verschillende delen van het branderbed 3.As shown, the image 18 can for instance be divided into sectors 19, which correspond to parts of the burner bed 2. Thus, for each part of the burner bed 2, the value of a characteristic quantity can be derived, and on the basis thereof the combustion in that specific part of the burner bed 2. For example, a constant combustion over the entire burner bed can be effected, which is important, for example, if the burner bed is part of, for example, an industrial oven, in which products are subjected to a heat treatment. Instead of a single camera 17, the image 18 of which is divided into sectors 19, it is of course also possible to use different cameras for recording different parts of the burner bed 3.

Met het systeem volgens de uitvinding kan zoals hiervoor toegelicht, een zeer nauwkeurige besturing van het verbrandingsproces in een branderbed 2 plaatsvinden, ongeacht de samenstelling van de brandstoffen (van groot belang bij bijvoorbeeld afvalverbrandingsinstallaties), waardoor bepaalde ingestelde grenswaarden van bijvoorbeeld het brandstofverbruik, de uitstoot van schadelijk verbrandingsgassen of de verdeling van de verbrandingstemperatuur (bijvoorbeeld van groot belang in het geval van stikstofinjectie in de vlam ter verlaging van het NOx-gehalte van de verbrandingsgassen) nauwkeurig kunnen worden aangehouden, zonder menselijke tussenkomst en zonder dat daarvoor verder technische voorzieningen getroffen hoeven te worden.With the system according to the invention, as explained above, a very precise control of the combustion process in a burner bed 2 can take place, irrespective of the composition of the fuels (of great importance in, for example, waste incineration plants), whereby certain set limit values of, for example, fuel consumption, emissions of harmful combustion gases or the distribution of the combustion temperature (for example of great importance in the case of nitrogen injection into the flame to reduce the NOx content of the combustion gases) can be accurately maintained, without human intervention and without further technical provisions being required. to become.

Claims (13)

1. Werkwijze voor het besturen van een verbrandingsproces, door het automatisch visueel waarnemen van ten minste één vlam (15) in het verbrandingsproces, het uit het waargenomen beeld (18) van de vlam (15) afleiden van de waarde van ten minste één het verbrandingsproces kenmerkende grootheid, en het aan de hand van de afgeleide waarde van de kenmerkende grootheid regelen van de toevoer van voor de instandhouding van het verbrandingsproces benodigde stoffen.A method for controlling a combustion process, by automatically detecting at least one flame (15) in the combustion process, deriving the value of at least one flame from the observed image (18) of the flame (15) combustion process, characteristic quantity, and controlling the supply of substances required for the maintenance of the combustion process on the basis of the derivative value of the characteristic quantity. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het waargenomen beeld (18) gedigitaliseerd wordt, en de kenmerkende grootheid uit de gedigitaliseerde beeldgegevens wordt afgeleid.Method according to claim 1, characterized in that the observed image (18) is digitized, and the characteristic quantity is derived from the digitized image data. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat een aantal elkaar met regelmatige tussenpozen opeenvolgende waarnemingen wordt verricht, en van de uit de waarnemingen afgeleide kenmerkende grootheid een voortschrijdend gemiddelde wordt bepaald, aan de hand waarvan de toevoer wordt geregeld.Method according to claim 1 or 2, characterized in that a number of successive observations are made at regular intervals, and a moving average is determined from the characteristic quantity derived from the observations, on the basis of which the supply is regulated. 4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het waargenomen beeld (18) in een aantal sectoren (19) verdeeld wordt, en voor elke beeldsec-tor (19) afzonderlijk de waarde van de kenmerkende grootheid afgeleid wordt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the observed image (18) is divided into a number of sectors (19), and the value of the characteristic variable is derived separately for each image sector (19). 5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat slechts een bepaald deel van het spectrum van de vlam (15) waargenomen wordt.Method according to any one of the preceding claims, characterized in that only a certain part of the spectrum of the flame (15) is detected. 6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de uit het waargenomen beeld (18) afgeleide grootheid de temperatuur van de vlam (15) is.Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the quantity derived from the observed image (18) is the temperature of the flame (15). 7. Werkwijze volgens één der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de uit het waargenomen beeld afgeleide grootheid de grootte van de vlam (15) is.A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the quantity derived from the observed image is the size of the flame (15). 8. Inrichting (1) voor het besturen van een verbrandingsproces, omvattende middelen (3) voor het visueel waarnemen van ten minste één vlam (15) in het verbrandingsproces, signaalvolgend met de waarnemingsmiddelen (3) ver- bonden middelen (5) voor het uit het waargenomen beeld (18) van de vlam (15) afleiden van de waarde van ten minste één het verbrandingsproces kenmerkende grootheid, en signaalvol-gend met de afleidingsmiddelen (5) verbonden middelen (6) voor het aan de hand van de afgeleide waarde van de kenmerkende grootheid regelen van de toevoer van voor de instandhouding van het verbrandingsproces benodigde stoffen.Apparatus (1) for controlling a combustion process, comprising means (3) for visually observing at least one flame (15) in the combustion process, signal means (5) connected to the detection means (3) for detecting deriving from the perceived image (18) of the flame (15) the value of at least one quantity characteristic of the combustion process, and means (6) connected to the diverting means (5) in accordance with the signal for the derivative value control the supply of substances required for the maintenance of the combustion process. 9. Inrichting (1) volgens conclusie 8, gekenmerkt door tussen de waamemingsmiddelen (3) en de afleidingsmiddelen (5) geschakelde middelen (4) voor het digitaliseren van het waargenomen beeld (18).Device (1) according to claim 8, characterized by means (4) connected between the sensing means (3) and the diverting means (5) for digitizing the observed image (18). 10. Inrichting (1) volgens conclusie 8 of 9, gekenmerkt door voor de waamemingsmiddelen (3) geschakelde, slechts voor een bepaald deel van het spectrum van de waar te nemen vlam (15) doorlaatbare filtermiddelen (20).Device (1) according to Claim 8 or 9, characterized by filtering means (20) which are connected to the detection means (3) and which are permeable only for a certain part of the spectrum of the flame (15) to be observed. 11. Inrichting (1) volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de waamemingsmiddelen (3) een aantal camera's (16,17) omvatten, ten minste één (17) waarvan wel, en ten minste één (16) waarvan niet voorzien is van voorgeschakelde filtermiddelen (20).Device (1) according to claim 10, characterized in that the detection means (3) comprise a number of cameras (16, 17), at least one (17) of which is provided, and at least one (16) which is not provided of upstream filtering means (20). 12. Inrichting (1) volgens één der conclusies 8- 11, gekenmerkt door middelen voor het koelen van de waamemingsmiddelen .Device (1) according to any one of claims 8-11, characterized by means for cooling the sensing means. 13. Inrichting (1) volgens één der conclusies 8- 12, gekenmerkt door tussen de vlam (15) en de waamemingsmiddelen (3) aangebrachte middelen voor het vrijhouden van het blikveld (V1,V2) van de waamemingsmiddelen (3).Device (1) according to any one of claims 8-12, characterized by means arranged between the flame (15) and the sensing means (3) for keeping the field of view (V1, V2) free from the sensing means (3).
NL9400192A 1994-02-07 1994-02-07 Method and apparatus for controlling a combustion process NL9400192A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9400192A NL9400192A (en) 1994-02-07 1994-02-07 Method and apparatus for controlling a combustion process

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9400192 1994-02-07
NL9400192A NL9400192A (en) 1994-02-07 1994-02-07 Method and apparatus for controlling a combustion process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9400192A true NL9400192A (en) 1995-09-01

Family

ID=19863804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9400192A NL9400192A (en) 1994-02-07 1994-02-07 Method and apparatus for controlling a combustion process

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL9400192A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008034508A1 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Method for characterizing the exhaust gas burn-off quality in combustion systems

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5893958A (en) * 1981-11-30 1983-06-03 Nippon Denso Co Ltd Fuel injection unit for diesel engine
JPS62134418A (en) * 1985-12-06 1987-06-17 Babcock Hitachi Kk Burner control device
DE3823494A1 (en) * 1988-07-11 1990-01-18 En Versorgung Schwaben Ag Method and device for combustion diagnosis, and combustion control system using the results thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5893958A (en) * 1981-11-30 1983-06-03 Nippon Denso Co Ltd Fuel injection unit for diesel engine
JPS62134418A (en) * 1985-12-06 1987-06-17 Babcock Hitachi Kk Burner control device
DE3823494A1 (en) * 1988-07-11 1990-01-18 En Versorgung Schwaben Ag Method and device for combustion diagnosis, and combustion control system using the results thereof

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. BUSCH, F. RAMPP, J. MARTIN UND J. HORN: "Entwicklung einer kamarageführten Feuerungsregelung zur Verbesserung des Verbrennungs-, Ausbrand- und Emissionsverhaltens einer Abfallverbrennungsanlage", VGB KRAFTWERKSTECHNIK, vol. 73, no. 7, July 1993 (1993-07-01), ESSEN DE, pages 614 - 618, XP000383296 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 11, no. 356 (M - 644) 20 November 1987 (1987-11-20) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 7, no. 193 (M - 238) 24 August 1983 (1983-08-24) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008034508A1 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Method for characterizing the exhaust gas burn-off quality in combustion systems
US8447068B2 (en) 2006-09-20 2013-05-21 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Method for characterizing the exhaust gas burn-off quality in combustion systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3718757A (en) Temperature monitoring
DE69216612T2 (en) DEVICE FOR CONTROLLING THE COMBUSTION, ENVIRONMENTAL POLLUTION AND CHEMICAL PROCESSES
US9557112B2 (en) Furnace damper control system
TW201124681A (en) Image sensing system, software, apparatus and method for controlling combustion equipment
US4737844A (en) Method for the generation of real-time control parameters for smoke-generating combustion processes by means of a video camera
US20120235042A1 (en) Mwir sensor for flame detection
CN202730598U (en) Combustor detecting and controlling system for asphalt mixing station
BR9803742B1 (en) process for determining the average radiation of a combustion bed in combustion plants and regulating the combustion operation.
CN106338203A (en) Real-time monitoring system for inside view field and temperature of rotary hearth furnace and control method
EP0505099B1 (en) Method and apparatus for determining the flow rate of a viscous fluid stream
NL9400192A (en) Method and apparatus for controlling a combustion process
RU2715302C1 (en) Automatic system for diagnosing combustion of pulverized coal fuel in a combustion chamber
CN100559887C (en) Utilize flame color template to carry out the method for detection
SE504273C2 (en) Methods and apparatus for ceramic welding
JP4976496B2 (en) Methods for characterizing flue gas combustion quality in incineration facilities
Vogelbacher et al. Progression and evaluation of a camera-based measurement system for multifuel burners under industrial process conditions
JP7501432B2 (en) Waste information prediction device, incinerator combustion control device, waste information prediction method, waste information prediction model learning method, and waste information prediction model program
CN2697613Y (en) Color and near-infrared based double-CCD image temp. detection probe
ES2127802T3 (en) POST-COMBUSTION AIR FLOW REGULATION PROCEDURE AND DEVICE OF A SMOKE DETECTION DEVICE OF A METALLURGICAL REACTOR.
US20230358475A1 (en) System and method for monitoring and controlling furnaces
Holliday et al. Continuous measurement of ferrous sinter size distributions using an optical sensor system
Uin Ultra-High-Sensitivity Aerosol Spectrometer Instrument Handbook
EP0469258A1 (en) A device for three-dimensionally mapping the temperature of a flame
EP1441177B1 (en) Method for Recognising and Identifying Combustion Zones
CN205980829U (en) Hot -blast stove burning intelligent control device

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed