RU2751829C1

RU2751829C1 - Flame image analysis for controlling burning process in furnace

Info

Publication number: RU2751829C1
Application number: RU2020129637A
Authority: RU
Inventors: Вальмиро КОРРЕЙА Э СА НЕТО; Юэн Дж. ЭВЕНСОН; Кевин У. АЛЬБРЕХТ; Джеймс И. КЕЛЛИ; Хоакин ДЕ ДИЕГО РИНКОН; Хорхе ВИСУС ПООЛЬ
Original assignee: Праксайр Текнолоджи, Инк.
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2021-07-19
Also published as: KR102572097B1; EP3555527A1; JP7102535B2; MX2020008812A; JP2021515173A; EP3974721A1; WO2019168542A8; CN111801527A; PL3555527T3; EP3555527B1; AU2022203748A1; KR20200118493A; BR112020017165A2; WO2019168542A1; KR20220136487A; AU2018410969B2; AU2018410969A1; ES2904862T3; CN111801527B

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: method for heating a material in a furnace includes the stages wherein: a material containing a carbon-containing substance is heated in a furnace with a chimney using heat generated by burning fuel and a gaseous oxidant supplied to the furnace in the furnace, thereby generating carbon monoxide produced from a carbon-containing substance, wherein a flame is formed in the furnace, able to exit the furnace through the chimney; the concentration of carbon monoxide in the flame is characterized based on images of the flame obtained inside the furnace or outside of the furnace using a digital camera located outside of the furnace, by means of electronic representation of at least one parameter corresponding with the intensity of the flame and corresponding with the concentration of carbon monoxide in the flame, and a characteristic concentration of carbon monoxide in the flame is determined based on preset correlations of the actual concentrations of carbon monoxide in the flame with the presented values of at least one parameter; the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame is compared, according to the characteristic in accordance with the described stage, with a predetermined threshold concentration value for said concentration; the amount of oxygen, the amount of fuel, or both the amount of oxygen and the fuel supplied to the furnace, available for reaction in the furnace, are adjusted to an amount or amounts effective for reducing the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame to be equal to or less than a predetermined threshold concentration value for a predetermined period of time while continuing to determine the concentration of carbon monoxide in the flame based on the digital camera images of the flame outside of the oven when the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame exceeds the predetermined threshold concentration value. Images of the flame exiting the furnace through the chimney are obtained using a digital camera.

EFFECT: invention allows reducing carbon monoxide emission from the furnace.

14 cl, 2 dwg

Description

Область применения изобретенияScope of the invention

Настоящее изобретение относится к эксплуатации системы регулирования процесса горения для печи (под которой подразумевается замкнутое пространство, такое как камера сгорания, в которой сжигают топливо и газообразный окислитель), в которой нагревают материал, причем нагревание может приводить к образованию монооксида углерода, для контроля и/или уменьшения выбросов из печи монооксида углерода.The present invention relates to the operation of a combustion control system for a furnace (which refers to an enclosed space such as a combustion chamber in which fuel and gaseous oxidant are burned) in which a material is heated, and the heating can lead to the formation of carbon monoxide, for control and / or reduce carbon monoxide emissions from the furnace.

Предпосылки создания изобретенияBackground of the invention

Операции, при которых материал нагревают в печи, могут привести к образованию в печи монооксида углерода. Механизмы, посредством которых может образовываться монооксид углерода, включают в себя: неполное сгорание топлива в печи; неполное сгорание горючего материала, когда материал, подлежащий нагреванию в печи, также предназначен для сжигания; и/или преобразование углеродсодержащего материала, присутствующего в материале или на материале, который подлежит нагреванию. Примеры такого преобразования включают в себя: пиролиз и/или неполное сжигание углеродсодержащего материала.Operations in which material is heated in an oven can generate carbon monoxide in the oven. The mechanisms by which carbon monoxide can be formed include: incomplete combustion of the fuel in the furnace; incomplete combustion of the combustible material when the material to be heated in the furnace is also intended to be burned; and / or transforming the carbonaceous material present in the material or on the material to be heated. Examples of such conversion include: pyrolysis and / or incomplete combustion of carbonaceous material.

Когда в печи образуется монооксид углерода, выбросы монооксида углерода из печи обычно являются нежелательными. Существуют различные технологии удаления монооксида углерода из газообразного отходящего газа, выходящего из печи, такие как поглощение монооксида углерода в абсорбентах или добавление реагентов в отходящий газ, реагирующий с монооксидом углерода. Такие технологии имеют недостатки, такие как высокая стоимость и сложность осуществления и управления.When carbon monoxide is generated in the furnace, carbon monoxide emissions from the furnace are generally undesirable. There are various technologies for removing carbon monoxide from the exhaust gas exiting the furnace, such as absorbing carbon monoxide in absorbents or adding reagents to the exhaust gas that reacts with carbon monoxide. Such technologies have disadvantages such as high cost and complexity of implementation and management.

В настоящем изобретении предложен эффективный способ предотвращения выбросов монооксида углерода из печи. Кроме того, предложен эффективный способ управления работой печи с целью повышения эффективности и производительности.The present invention provides an effective method for preventing carbon monoxide emissions from a furnace. In addition, an effective method of controlling the operation of the furnace in order to increase efficiency and productivity is proposed.

Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention

Один аспект настоящего изобретения представляет собой способ нагревания материала в печи, содержащий этапы, на которых:One aspect of the present invention is a method for heating material in a furnace, comprising the steps of:

(A) нагревают материал, содержащий углеродсодержащее вещество, в печи, имеющей дымовую трубу, с использованием тепла, вырабатываемого при сжигании в печи топлива и газообразного окислителя, подаваемого в печь, таким образом образуя монооксид углерода, полученный из углеродсодержащего вещества, причем в печи образуется пламя, которое может выходить из печи через дымовую трубу;(A) heating the material containing the carbonaceous substance in a furnace having a chimney using the heat generated by burning the fuel in the furnace and the gaseous oxidant supplied to the furnace, thereby forming carbon monoxide derived from the carbonaceous substance, wherein the furnace produces flames that can come out of the stove through the chimney;

(B) характеризуют концентрацию монооксида углерода в пламени на основании изображений пламени, полученных внутри или снаружи печи с помощью цифровой камеры, расположенной снаружи печи, путем представления в электронном виде по меньшей мере одного параметра, соответствующего интенсивности пламени и соответствующего концентрации монооксида углерода в пламени, и определяют характерную концентрацию монооксида углерода в пламени на основании предварительно заданных сопоставлений фактических концентраций монооксида углерода в пламени с представленными значениями по меньшей мере одного параметра;(B) characterize the concentration of carbon monoxide in the flame based on images of the flame taken inside or outside the oven with a digital camera located outside the oven by electronically displaying at least one parameter corresponding to the intensity of the flame and corresponding to the concentration of carbon monoxide in the flame, and determining the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame based on predetermined comparisons of the actual concentrations of carbon monoxide in the flame with the presented values of at least one parameter;

(C) сравнивают характерную концентрацию монооксида углерода в пламени, согласно характеристике в соответствии с этапом (B), с предварительно установленным пороговым значением концентрации для указанной концентрации;(C) comparing the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame, according to the characteristic in accordance with step (B), with a predetermined concentration threshold value for the specified concentration;

(D) регулируют количество кислорода, количество топлива или как количество кислорода, так и топлива, подаваемого в печь, доступного для реагирования в печи, до их количества или количеств, которое является эффективным для снижения характерной концентрации монооксида углерода в пламени, чтобы оно равнялось или было меньше предварительно установленного порогового значения концентрации для предварительно заданного периода времени, при этом продолжая определять концентрацию монооксида углерода в пламени на основании изображений пламени, полученных с помощью цифровой камеры снаружи печи, когда характерная концентрация монооксида углерода в пламени превышает указанное предварительно установленное пороговое значение концентрации.(D) adjusting the amount of oxygen, the amount of fuel, or both the amount of oxygen and fuel supplied to the furnace, available for reaction in the furnace, to an amount or amounts that are effective to reduce the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame to equal or was less than a predetermined concentration threshold for a predetermined period of time while continuing to determine the concentration of carbon monoxide in the flame based on images of the flame obtained with a digital camera outside the furnace when the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame exceeds the specified predetermined threshold concentration.

Другой аспект настоящего изобретения представляет собой способ нагревания материала в печи, содержащий этапы, на которых:Another aspect of the present invention is a method for heating a material in a furnace, comprising the steps of:

(B) характеризуют концентрацию монооксида углерода в пламени на основании изображений пламени, полученных внутри печи или снаружи печи с помощью цифровой камеры, расположенной снаружи печи, путем представления в электронном виде по меньшей мере одного параметра, соответствующего интенсивности пламени и соответствующего концентрации монооксида углерода в пламени, и определяют характерную концентрацию монооксида углерода в пламени на основании предварительно заданных сопоставлений фактических концентраций монооксида углерода в пламени с представленными значениями по меньшей мере одного параметра;(B) characterize the concentration of carbon monoxide in the flame based on images of the flame taken inside the oven or outside the oven with a digital camera located outside the oven by electronically displaying at least one parameter corresponding to the intensity of the flame and corresponding to the concentration of carbon monoxide in the flame , and determine the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame based on predetermined comparisons of the actual concentrations of carbon monoxide in the flame with the presented values of at least one parameter;

(D) регулируют количество кислорода, подаваемого в печь, доступного для реагирования с монооксидом углерода в печи, до количества, которое является эффективным для снижения характерной концентрации монооксида углерода в пламени, чтобы оно равнялось или было меньше предварительно установленного порогового значения концентрации для предварительно заданного периода времени, при этом продолжая определять концентрацию монооксида углерода в пламени на основании изображений пламени, полученных с помощью цифровой камеры снаружи печи, когда характерная концентрация монооксида углерода в пламени превышает указанное предварительно установленное пороговое значение концентрации.(D) adjusting the amount of oxygen supplied to the furnace available for reaction with carbon monoxide in the furnace to an amount that is effective to reduce the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame to be equal to or less than a predetermined concentration threshold for a predetermined period time, while continuing to determine the concentration of carbon monoxide in the flame based on images of the flame obtained with a digital camera outside the furnace, when the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame exceeds the specified predetermined concentration threshold value.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

На Фиг. 1 представлено схематическое изображение, показывающее, как настоящее изобретение может быть осуществлено в устройстве печи.FIG. 1 is a schematic diagram showing how the present invention can be implemented in a furnace arrangement.

На Фиг. 2 представлена схема, на которой показана последовательность этапов настоящего изобретения.FIG. 2 is a diagram showing the flow of steps of the present invention.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Настоящее изобретение можно использовать для нагревания любых материалов, которые можно нагревать в печи. Примеры таких материалов включают в себя черные металлы, такие как железо и сталь, включая готовые изделия, а также металлолом и железосодержащие руды и другие соединения. Дополнительные примеры включают в себя цветные металлы, такие как алюминий и медь, включая готовые изделия, а также металлолом и руды и другие соединения. Нагревание любых таких материалов используется для их подготовки для последующей химической и/или физической обработки.The present invention can be used to heat any materials that can be heated in an oven. Examples of such materials include ferrous metals such as iron and steel, including finished goods, as well as scrap and iron ores and other compounds. Additional examples include non-ferrous metals such as aluminum and copper, including finished goods, as well as scrap metal and ores and other compounds. Heating of any such materials is used to prepare them for subsequent chemical and / or physical processing.

Настоящее изобретение также используется для нагревания материалов, в которых расплавляется часть материала или весь материал. В таких операциях материалы могут включать в себя любой из перечисленных выше металлов, оксидов металлов и других металлсодержащих соединений. Другие примеры включают в себя продукты, которые плавятся вместе в стекловаренной печи с образованием расплавленного стекла; такие материалы включают в себя повторно используемые куски стекла, известные как стекольный бой, и сырьевые материалы, известные как шихта, которые плавят вместе для получения стекла, такие материалы включают в себя, как правило, оксид натрия, оксид калия и силикаты натрия и калия. Другим примером такой операции является печь для обжига цемента, в которой сырьевые материалы, как правило, включающие в себя известь или известняк, а также кремнезем и/или алюмосиликаты (глины) и другие требуемые добавки, нагревают вместе так, чтобы они плавились и реагировали друг с другом с образованием соединений, образующих цемент.The present invention is also used for heating materials in which some or all of the material is melted. In such operations, the materials may include any of the above metals, metal oxides, and other metal-containing compounds. Other examples include products that melt together in a glass furnace to form molten glass; such materials include recyclable pieces of glass known as broken glass and raw materials known as batch that are melted together to form glass, such materials generally include sodium oxide, potassium oxide, and sodium and potassium silicates. Another example of such an operation is a cement kiln in which raw materials, typically including lime or limestone, as well as silica and / or aluminosilicates (clays) and other required additives, are heated together so that they melt and react to each other. with a friend to form cement-forming compounds.

Настоящее изобретение также можно использовать для нагрева материалов, в которых необходимо сжечь часть или весь материал, таких как печи для сжигания отходов. Материалы, которые можно нагревать, на практике в соответствии с данным аспектом настоящего изобретения, включают в себя все горючие продукты, такие как углеродистые топлива и твердые отходы.The present invention can also be used to heat materials in which some or all of the material needs to be incinerated, such as incinerators. Materials that can be heated, in practice in accordance with this aspect of the present invention, include all combustible products such as carbonaceous fuels and solid waste.

Любой из материалов, обработанных в соответствии с настоящим изобретением, имеет характеристику того, что они содержат некоторое количество углеродсодержащего вещества так, что нагревание материала может приводить к образованию монооксида углерода в печи из углеродсодержащего вещества. Имеющееся в наличии углеродсодержащее вещество может представлять собой органические соединения, присутствующие в нагреваемом материале, и/или может содержать часть или весь материал, который нагревают, а затем сжигают в печи. Например, металлолом, который содержит алюминий, медь, железо и/или сталь, может нести на себе углеродсодержащее вещество, такое как краска или другие органические покрытия, органические пищевые продукты и/или выделения организма человека, и т. п. Стекольный бой, присутствующий в стекловаренных материалах, может содержать на себе органический материал, который представляет собой остатки пищевых продуктов или другого органического вещества, присутствующего на стекольном бое до его повторного использования в качестве стекольного боя.Any of the materials processed in accordance with the present invention has the characteristic of containing some carbonaceous material such that heating the material can result in the formation of carbon monoxide in the furnace from the carbonaceous material. The available carbonaceous material may be organic compounds present in the material to be heated and / or may contain some or all of the material that is heated and then burned in a furnace. For example, scrap metal that contains aluminum, copper, iron and / or steel may carry a carbonaceous substance such as paint or other organic coatings, organic foods and / or human excreta, etc. Glass breakage present in glassmaking materials, may contain organic material, which is the remnants of food or other organic matter present in the glass breakage before it is reused as glass breakage.

Монооксид углерода, который образуется в печи, может быть получен в результате любого одного или более из нескольких возможных механизмов, таких как: неполное сжигание топлива в печи; неполное сгорание горючего материала, когда материал, подлежащий нагреванию в печи, также предназначен для сжигания; и/или преобразования углеродсодержащего материала, находящегося в нагреваемом материале или на нем, примеры такого преобразования включают пиролиз или неполное сжигание углеродсодержащего материала. Подобно тому, как выбросы монооксида углерода в печах являются нежелательными, независимо от источника монооксида углерода, настоящее изобретение может быть полезным независимо от источника или механизма, в результате которого образуется монооксид углерода, вследствие которого существует вероятность выбросов из печи.Carbon monoxide, which is generated in the furnace, can be produced by any one or more of several possible mechanisms, such as: incomplete combustion of fuel in the furnace; incomplete combustion of the combustible material when the material to be heated in the furnace is also intended to be burned; and / or transforming the carbonaceous material in or on the heated material, examples of such transformation include pyrolysis or incomplete combustion of the carbonaceous material. Just as carbon monoxide emissions from furnaces are undesirable regardless of the source of carbon monoxide, the present invention can be beneficial regardless of the source or mechanism that generates carbon monoxide, which is likely to cause emissions from the furnace.

На Фиг. 1 представлено поперечное сечение печи 1. Хотя показанная печь имеет форму, обычную для печи, которая может вращаться вокруг оси, которая будет горизонтальной в варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, настоящее изобретение также можно применять на практике с любым другим типом и формой печи. В печи 1 материал, подлежащий нагреву представлен как 2. Материал 2 нагревается теплом от пламени 4, образованного в печи путем сжигания топлива 13 с окислителем 12 в горелке 11. Подходящее топливо 13 может представлять собой любое горючее углеродсодержащее вещество, предпочтительные примеры которого включают в себя: метан, природный газ и распыляемое горючее масло. Подходящие окислители, подаваемые в 12, включают в себя любой газообразный продукт, который содержит кислород, такой как воздух, обогащенный кислородом воздух и потоки с содержанием кислорода по меньшей мере 50% об., предпочтительно по меньшей мере 90% об. Потоки, имеющие такое повышенное содержание кислорода, доступны для приобретения от любого из нескольких поставщиков атмосферных газов. Несмотря на то, что показано одно пламя 4, печь, с помощью которой может быть реализовано настоящее изобретение, может содержать более одной горелки 11 и более одного пламени 4.FIG. 1 is a cross-sectional view of a furnace 1. Although the furnace shown has a typical furnace shape that can rotate about an axis that will be horizontal in the embodiment shown in FIG. 1, the present invention can also be practiced with any other type and shape of oven. In furnace 1, the material to be heated is represented as 2. Material 2 is heated by heat from a flame 4 formed in the furnace by burning fuel 13 with oxidizer 12 in burner 11. Suitable fuel 13 can be any combustible carbonaceous material, preferred examples of which include : methane, natural gas and fuel oil spray. Suitable oxidants supplied to 12 include any gaseous product that contains oxygen, such as air, oxygen-enriched air, and streams with an oxygen content of at least 50 vol.%, Preferably at least 90 vol.%. Streams having this increased oxygen content are commercially available from any of several atmospheric gas suppliers. Although one flame 4 is shown, the furnace with which the present invention can be implemented may comprise more than one burner 11 and more than one flame 4.

Печь 1 содержит по меньшей мере одну дымовую трубу 6, через которую из печи 1 могут выходить газообразные продукты. Газообразные продукты, которые выходят из дымовой трубы 6, включают в себя газообразные продукты сгорания между окислителем 12 и топливом 13, такие как диоксид углерода и водяной пар, и могут содержать летучие органические соединения (ЛОС) и могут содержать монооксид углерода. При практическом применении настоящего изобретения, если присутствует только одна дымовая труба 6, пламя 15 может выходить из выпускного отверстия 7 дымовой трубы 6. При наличии двух или более дымовых труб 6 может присутствовать пламя 15, выходящее из по меньшей мере одного выпускного отверстия 7 по меньшей мере одной дымовой трубы 6. Монооксид углерода может присутствовать в пламени 15 и может полностью или не полностью сгореть в пламени 15.The furnace 1 contains at least one chimney 6 through which gaseous products can escape from the furnace 1. The gaseous products that exit the stack 6 include combustion gases between the oxidizer 12 and the fuel 13, such as carbon dioxide and water vapor, and may contain volatile organic compounds (VOCs) and may contain carbon monoxide. In the practice of the present invention, if only one chimney 6 is present, the flame 15 may exit from the outlet 7 of the chimney 6. In the presence of two or more chimneys 6, a flame 15 may be present exiting from at least one outlet 7 of at least at least one chimney 6. Carbon monoxide may be present in the flame 15 and may or may not completely burn out in the flame 15.

Печь 1 может содержать смотровое окно 10 в стенке печи, через которое можно наблюдать за пламенем 4 внутри печи 1, находясь снаружи печи 1.The furnace 1 may contain a viewing window 10 in the furnace wall, through which the flame 4 inside the furnace 1 can be observed from outside the furnace 1.

В соответствии с настоящим изобретением камера 21 расположена снаружи печи 1. Камера 21 содержит отверстие 22, через которое камера 21 получает изображение. В одном варианте осуществления изобретения камера 21 расположена относительно печи 1 таким образом, что отверстие 22 камеры 21 направлено в сторону пламени 15. В другом варианте осуществления изобретения камера 21 расположена относительно печи 1 таким образом, что отверстие 22 камеры 21 выровнено со смотровым окном 10 так, что камера 21 может получать изображение пламени 4 внутри печи 1.In accordance with the present invention, the camera 21 is located outside the oven 1. The camera 21 includes an opening 22 through which the camera 21 receives an image. In one embodiment, the chamber 21 is positioned relative to the furnace 1 such that the opening 22 of the chamber 21 is directed towards the flame 15. In another embodiment of the invention, the chamber 21 is positioned relative to the furnace 1 such that the opening 22 of the chamber 21 is aligned with the viewing window 10 so that the camera 21 can receive an image of the flame 4 inside the furnace 1.

Камера 21 представляет собой цифровую камеру, то есть камера 21 определяет одну или более характеристик объекта (в данном случае определенные характеристики включают по меньшей мере интенсивность пламени, на которое направлена камера 21) и представляет в электронном виде в цифровой форме изображение, соответствующее определенным характеристикам. Цифровые камеры с этой возможностью доступны для приобретения на рынке. Они могут представлять собой автономное устройство или также быть элементом оборудования, обладающего дополнительными функциональными возможностями (такими как телефония, хронометрирование и т. п.).Camera 21 is a digital camera, that is, camera 21 detects one or more characteristics of an object (in this case, certain characteristics include at least the intensity of the flame at which the camera 21 is directed) and presents in electronic form in digital form an image corresponding to certain characteristics. Digital cameras with this capability are commercially available in the market. They can be a stand-alone device or they can also be a piece of equipment with additional functionality (such as telephony, timing, etc.).

Как показано на Фиг. 1, элементы управления 25 управляют скоростью потока окислителя 12 и топлива 13 к горелке 11 (или ко множеству горелок, при наличии более одной горелки 11). Необязательно, но предпочтительно, предусмотрена трубка 27 для выпуска дополнительного окислителя в печь 1, когда в печь 1 нужно вводить дополнительный окислитель. Управление потоком окислителя через трубку 27 осуществляют с помощью элементов 29 управления. Окислитель, который может проходить через трубку 27 в печь 1, может представлять собой воздух, обогащенный кислородом воздух или окислитель высокой чистоты, имеющий содержание кислорода по меньшей мере 50% об. и даже по меньшей мере 90% об. Содержание кислорода в окислителе, который подается через трубку 27 в печь 1, может быть таким же или отличным по сравнению с содержанием кислорода в окислителе 12, который подается в печь 1.As shown in FIG. 1, controls 25 control the flow rate of oxidant 12 and fuel 13 to burner 11 (or to multiple burners if there is more than one burner 11). Optionally, but preferably, a conduit 27 is provided to discharge additional oxidant into furnace 1 when additional oxidant is to be introduced into furnace 1. The flow of the oxidant through the tube 27 is controlled by the control elements 29. The oxidant that can pass through the tube 27 into the furnace 1 can be air, oxygen-enriched air, or a high purity oxidant having an oxygen content of at least 50 vol.%. and even at least 90% vol. The oxygen content of the oxidant fed through the tube 27 to the furnace 1 may be the same or different than the oxygen content of the oxidizer 12 supplied to the furnace 1.

На Фиг. 1 блок 23 относится к полной системе, которая выполняет последовательность этапов, представленных на Фиг. 2 как 31, 33 и 35. Система может быть представлена в одном выполненном как единое целое устройстве, или компоненты, которые выполняют определенные этапы, могут быть физически отделены от других компонентов и соединены друг с другом посредством подходящих кабелей или беспроводного соединения. Некоторые или все из компонентов могут быть включены в состав камеры 21. Однако для удобства работы и в связи с возможностью размещения камеры 21 в среде, которая может быть горячей и запыленной и, следовательно, потенциально агрессивной для таких компонентов, как процессоры, предпочтительно, чтобы камера 21 была физически отделена от других компонентов, причем чтобы камера 21 была подключена посредством кабеля или беспроводного соединения по меньшей мере к компоненту, который выполняет этап 31, который является следующим за получением изображений камерой 21. Как показано на Фиг. 1, система 23 соединена с камерой 21 для приема входного сигнала от камеры 21, причем система 23 соединена с элементами 25 управления и (при наличии) с элементами 29 управления для подачи сигналов на элементы 25 и 29 управления.FIG. 1, block 23 refers to a complete system that performs the sequence of steps shown in FIG. 2 as 31, 33 and 35. The system can be represented in one integrated device, or the components that perform certain steps can be physically separated from other components and connected to each other via suitable cables or wireless connection. Some or all of the components may be included in the chamber 21. However, for ease of operation and due to the possibility of placing the chamber 21 in an environment that can be hot and dusty and therefore potentially corrosive to components such as processors, it is preferable that the camera 21 has been physically separated from other components, with the camera 21 being cabled or wirelessly connected to at least the component that performs step 31 following the imaging of the camera 21. As shown in FIG. 1, system 23 is coupled to camera 21 to receive input from camera 21, system 23 is coupled to control elements 25 and, if present, control elements 29 to provide signals to control elements 25 and 29.

При эксплуатации сжигание осуществляется внутри печи 1 в присутствии материала 2 в печи 1. В печи образуется пламя, которое может быть представлено в виде пламени 15, выходящего из отверстия 7 дымовой трубы 6. В одном варианте осуществления изобретения камера 21 направлена на пламя 15 таким образом, что изображения пламени 15 принимают через отверстие 22. В другом варианте осуществления изобретения камера 21 направлена в сторону печи 1 таким образом, что изображение пламени 4 внутри печи 1 принимают в отверстии 22 через смотровое окно 10. Пламя 15 или 4 может быть очень ярким, поэтому отверстие 22 и время экспонирования должны регулироваться для предотвращения расплывания изображения. В некоторых случаях может быть желательно иметь возможность динамического регулирования времени экспонирования изображения, чтобы обеспечить адекватное разрешение при очень темном изображении. В большинстве случаев такая динамическая регулировка не требуется. Коэффициент видимости и разрешение изображения камеры должны быть такими, чтобы размер изображения составлял по меньшей мере 50 на 50 пикселов, предпочтительно по меньшей мере 300 на 300 пикселов. Специалист в данной области может легко определить соответствующее разрешение изображения и коэффициент видимости изображения для заданного расстояния камеры 21 от пламени 15 или 4 и для заданного размера пламени 15 или 4. Камера 21 создает цифровое электронное изображение пламени 15 или пламени 4 на основе по меньшей мере одного параметра пламени, такого как интенсивность пламени 15 или пламени 4. Электронное изображение передается в электронном виде камерой 21 к устройству, которое выполняет этап 31.In operation, combustion takes place inside the furnace 1 in the presence of material 2 in the furnace 1. A flame is generated in the furnace, which can be represented as a flame 15 emerging from the opening 7 of the chimney 6. In one embodiment, the chamber 21 is directed towards the flame 15 in this way that the images of the flame 15 are received through the opening 22. In another embodiment of the invention, the camera 21 is directed towards the furnace 1 in such a way that the image of the flame 4 inside the furnace 1 is received in the opening 22 through the viewing window 10. The flame 15 or 4 may be very bright, therefore, the aperture 22 and the exposure time must be adjusted to prevent image blurring. In some cases, it may be desirable to be able to dynamically adjust the exposure time of an image to provide adequate resolution for a very dark image. In most cases, this dynamic adjustment is not required. The visibility factor and image resolution of the camera should be such that the image size is at least 50 by 50 pixels, preferably at least 300 by 300 pixels. A person skilled in the art can easily determine the appropriate image resolution and image visibility ratio for a given distance of camera 21 from flame 15 or 4 and for a given size of flame 15 or 4. Camera 21 creates a digital electronic image of flame 15 or flame 4 based on at least one a flame parameter such as the intensity of the flame 15 or the flame 4. An electronic image is transmitted electronically by the camera 21 to the device which performs step 31.

На этапе 31 сигнал, соответствующий изображению пламени 15 или 4, преобразуется в одно или более значений, которые представляют собой интенсивность или разнообразие интенсивностей пламени, и может содержать диапазон значений над областью пламени, которая находится в поле зрения камеры 21. Интенсивности определяют и представляют в цифровом виде для создания массива значений, которые соответствуют определенной интенсивности. Определенный параметр интенсивности соответствует также концентрации монооксида углерода, присутствующего в пламени.In step 31, the signal corresponding to the image of the flame 15 or 4 is converted to one or more values that represent the intensity or variety of intensities of the flame, and may contain a range of values above the region of the flame that is in the field of view of the camera 21. The intensities are determined and represented in digitally to create an array of values that correspond to a specific intensity. The defined intensity parameter also corresponds to the concentration of carbon monoxide present in the flame.

На этапе 33 определенный параметр интенсивности сравнивают с предварительно установленными сопоставлениями параметра интенсивности с фактическими концентрациями монооксида углерода в пламени. Предварительно установленные сопоставления могут быть установлены путем одновременного измерения концентрации монооксида углерода в пламени с помощью установленной методики, такой как отбор газа с использованием зонда отбора газа, с последующим анализом отобранного газа или непрерывного мониторинга выбросов и наблюдения значения представленного параметра, полученного на этапе 31, из значения, основанного на интенсивности, определяемой камерой 21, и регистрации измеренной концентрации и значения параметра вместе в тех случаях, когда они могут считываться вместе, например в компьютере или в рукописном каталоге. Таким образом, каждый параметр интенсивности, который представляется системой, соответствует фактическому значению концентрации монооксида углерода в пламени. Определение ранее существовавших сопоставлений между представленным параметром и измеренной концентрацией монооксида углерода может быть уже выполнено во время первоначальной установки системы в печи и, как правило, его не требуется повторять в данной печи каждый раз при эксплуатации печи. Однако для оператора может быть предпочтительно установить новый набор сопоставлений для различных печей, а также в данной печи в ситуациях, в которых условия, при которых будет работать данная печь, значительно различаются.In step 33, the determined intensity parameter is compared with predetermined intensity parameter comparisons with the actual concentrations of carbon monoxide in the flame. Predefined mappings can be established by simultaneously measuring the concentration of carbon monoxide in the flame using an established technique, such as sampling gas using a sampling probe, then analyzing the sampled gas or continuously monitoring emissions and observing the value of the reported parameter obtained in step 31 from a value based on the intensity detected by the camera 21 and recording the measured concentration and parameter value together when they can be read together, for example in a computer or in a handwritten catalog. Thus, each intensity parameter that is represented by the system corresponds to the actual value of the concentration of carbon monoxide in the flame. Determination of pre-existing comparisons between the parameter presented and the measured carbon monoxide concentration can already be made during the initial installation of the system in the furnace and usually does not need to be repeated in the given furnace every time the furnace is operated. However, it may be preferable for the operator to establish a new set of mappings for different ovens as well as for a given oven in situations in which the conditions under which a given oven will operate differ significantly.

Описанную в настоящем документе систему можно использовать для реализации любого из нескольких способов управления работой печи. Один из таких способов заключается в управлении выбросами монооксида углерода путем управления подачей кислорода в печь, которая описана ниже:The system described in this document can be used to implement any of several methods of controlling the operation of the furnace. One such method is to control carbon monoxide emissions by controlling the oxygen supply to the furnace, which is described below:

В эксплуатации печи будет предварительно задано значение концентрации монооксида углерода в пламени, так чтобы значения концентрации монооксида углерода, превышающие это значение, считались неприемлемыми и подлежали уменьшению. Типичные значения избытка монооксида углерода могут находиться в диапазоне от 3% об. до 30% об., хотя значения могут варьироваться в зависимости от расположения, природы материала 2, нагреваемого в печи 1, или других условий. Предварительно установленное значение основывается на любом факторе или группе факторов, имеющих важное значение для оператора, таких, как значения, которые представляют чрезмерный риск причинения вреда окружающей среде, или которые могут нарушить соответствующие экологические нормы или которые указывают на нежелательный дисбаланс экономических и термодинамических состояний в печи.In operation, the furnace will be pre-set for the concentration of carbon monoxide in the flame so that values for the concentration of carbon monoxide in excess of this value are considered unacceptable and should be reduced. Typical values for the excess of carbon monoxide can range from 3% vol. up to 30% by volume, although values may vary depending on location, nature of material 2 being heated in oven 1, or other conditions. The predetermined value is based on any factor or group of factors that are important to the operator, such as values that pose an excessive risk of harm to the environment, or that may violate relevant environmental regulations, or that indicate an undesirable imbalance in economic and thermodynamic conditions in the oven. ...

На этапе 33 сохраняют предварительно установленное значение концентрации монооксида углерода в пламени (которое также может называться пороговым значением или заданным значением), и сравнивают определенный параметр интенсивности, соответствующий концентрации монооксида углерода в пламени в момент времени с предварительно установленным пороговым значением. Сравнение можно выполнять с любой требуемой скоростью, но предпочтительно, чтобы сравнение выполнялось с частотой один раз каждые 2–5 секунд. Предпочтительно сравнение выполняют автоматически с помощью соответствующим образом запрограммированного контроллера.In step 33, a predetermined value of the concentration of carbon monoxide in the flame (which may also be called a threshold value or a set value) is stored, and a determined intensity parameter corresponding to the concentration of carbon monoxide in the flame at a point in time is compared with a predetermined threshold value. The comparison can be performed at any speed desired, but it is preferred that the comparison be performed at a frequency of once every 2-5 seconds. Preferably, the comparison is performed automatically by a suitably programmed controller.

Если обнаруженный и обработанный параметр интенсивности соответствует фактической концентрации монооксида углерода в пламени, которая превышает предварительно установленное пороговое значение, то система выполняет действие, которое приводит к подаче дополнительного кислорода в печь 1. На Фиг. 2 это действие представлено как генерирующее на этапе 33 сигнал, который активирует систему 35 регулирования процесса горения для обеспечения присутствия дополнительного кислорода внутри печи 1. Дополнительный кислород предназначен для реагирования с монооксидом углерода, присутствующим в печи, таким образом, чтобы меньше монооксида углерода покидало печь 1 через дымовую трубу 6 в пламени 15 или иным образом. В печь 1 можно ввести дополнительный кислород для реагирования с обнаруженным избытком монооксида углерода с помощью любого из нескольких режимов. Например, одним из таких режимов является то, что система 35 управления может увеличивать количество кислорода 12, подаваемого в печь 1 через горелку 11, не увеличивая скорости потока топлива 13 в печь 1. Другой возможный способ заключается в подаче дополнительного окислителя или повышенного количества дополнительного кислорода через дополнительный питающий 29 трубопровод (показан на Фиг. 1), также не увеличивая скорости потока топлива 13 в печь 1. Еще одним возможным способом является уменьшение количества топлива 13, подаваемого в печь 1, не уменьшая количества кислорода 12 или дополнительного кислорода 27, подаваемого в печь 1. Или же любая комбинация этих режимов может быть реализована в одно и то же время.If the detected and processed intensity parameter corresponds to the actual concentration of carbon monoxide in the flame, which exceeds a predetermined threshold value, then the system takes an action that leads to the supply of additional oxygen to the furnace 1. FIG. 2, this action is shown as generating, in step 33, a signal that activates the combustion control system 35 to ensure the presence of additional oxygen inside the furnace 1. The additional oxygen is designed to react with the carbon monoxide present in the furnace so that less carbon monoxide leaves the furnace 1. through the chimney 6 in the flame 15 or otherwise. Additional oxygen can be introduced into furnace 1 to react with the detected excess carbon monoxide using any of several modes. For example, one such mode is that the control system 35 can increase the amount of oxygen 12 supplied to the furnace 1 through the burner 11 without increasing the flow rate of the fuel 13 to the furnace 1. Another possible method is to supply additional oxidant or an increased amount of additional oxygen. through an additional supply line 29 (shown in Fig. 1), also without increasing the flow rate of fuel 13 into the furnace 1. Another possible method is to reduce the amount of fuel 13 supplied to the furnace 1 without reducing the amount of oxygen 12 or additional oxygen 27 supplied into oven 1. Or, any combination of these modes can be performed at the same time.

Предпочтительный вариант осуществления предусматривает подачу дополнительного кислорода 27, так что оператору не нужно регулировать стехиометрическое соотношение окислителя и топлива, которое подается через одну или более горелок 11. Дополнительный питающий 27 трубопровод предпочтительно должен быть расположена таким образом, чтобы он подавал окислитель в области внутри печи, в которых может присутствовать относительно большее количество монооксида углерода, или в области, в которых монооксид углерода особенно нежелателен, например вблизи области, в которой внутренняя часть печи 1 соединена с расположенным выше по потоку концом дымовой трубы 6.The preferred embodiment provides for the supply of additional oxygen 27 so that the operator does not need to adjust the stoichiometric ratio of oxidant to fuel that is supplied through one or more burners 11. The additional supply line 27 should preferably be positioned to supply oxidant to a region within the furnace, in which a relatively large amount of carbon monoxide may be present, or in areas where carbon monoxide is particularly undesirable, for example near the area in which the interior of the furnace 1 is connected to the upstream end of the chimney 6.

Подача дополнительного количества кислорода продолжается до тех пор, пока определенное и обработанное значение, представляющее концентрацию монооксида углерода в пламени, не снизится до значения, равного или меньшего, чем вышеуказанное предварительно установленное пороговое значение. При необходимости дополнительный кислород должен подаваться до тех пор, пока определенное и обработанное значение не будет меньше предварительно установленного порогового значения, например, от 0,5% до 2% ниже предварительно установленного порогового значения, чтобы свести к минимуму число случаев, когда должна быть начата, а затем прекращена подача дополнительного кислорода.The supply of additional oxygen continues until the determined and processed value, representing the concentration of carbon monoxide in the flame, decreases to a value equal to or less than the above preset threshold value. If required, supplemental oxygen should be supplied until the determined and processed value is less than a preset threshold value, for example, 0.5% to 2% below a preset threshold value, in order to minimize the number of cases where it has to be started and then the supplemental oxygen supply is cut off.

Этапы 31, 33 и 35 могут выполняться в соответствующим образом запрограммированных контроллерах, соединенных друг с другом подходящими кабелями или беспроводными соединениями. В качестве альтернативы, все они могут присутствовать в одном фрагменте оборудования.Steps 31, 33, and 35 can be performed in appropriately programmed controllers connected to each other by suitable cables or wireless connections. Alternatively, they can all be present in one piece of equipment.

Как указано, система, описанная в настоящем документе, также может использоваться для осуществления других способов управления работой печи путем регулирования подачи кислорода (окислителя), топлива, или как кислорода, так и топлива, для достижения требуемых характеристик горения внутри печи или для осуществления управления работой печи при запуске. В данном варианте осуществления настоящего изобретения в контроллере предварительно устанавливают одно заданное значение или более одного заданного значения (как правило, от 3 до 10 заданных значений), которые соответствуют скоростям потока топлива и скоростям потока кислорода, подаваемых в печь (в одной горелке или в каждой из нескольких горелок, если печь содержит множество горелок).As indicated, the system described herein can also be used to implement other methods of controlling the operation of the furnace by regulating the supply of oxygen (oxidant), fuel, or both oxygen and fuel, to achieve the desired combustion characteristics within the furnace or to control the operation. oven at startup. In this embodiment, the controller is preset to one setpoint or more than one setpoint (typically 3 to 10 setpoints) that correspond to the fuel flow rates and oxygen flow rates supplied to the furnace (in one burner or each multiple burners if the oven contains multiple burners).

В этих вариантах осуществления параметры анализа изображения принимают на этапе 33 и сравнивают с заданными пользователем значениями уровней управления, которые также задают значения скорости потока для применения в горелке и трубке окислителя для каждого уровня. Эта последняя часть взаимодействует с ПЛК регулирования процесса горения в печи. Пользователь может также выбрать другие параметры процесса, например таймеры, чтобы активировать/деактивировать уровни управления. На этом этапе пользователь может также выбрать язык, который будет отображаться на панелях управления, которые будет видеть оператор, а также выбрать другие переменные для управления. Контроллер 33 собирает данные от камеры и связанного с ней программного обеспечения, обрабатывает эти данные вместе с данными пользовательского ввода (пределы, заданное значение потока кислорода, заданное значение потока природного газа, время задержки) и динамически регулирует процесс для уменьшения выбросов CO и увеличения производительности печи.In these embodiments, the image analysis parameters are received in step 33 and compared to user-set values for the control levels, which also define the flow rate values for use in the burner and oxidizer tube for each level. This last part interacts with the PLC to regulate the combustion process in the furnace. The user can also select other process parameters such as timers to activate / deactivate control levels. At this stage, the user can also select the language that will be displayed on the control panels that the operator will see, as well as select other variables to control. Controller 33 collects data from the camera and associated software, processes this data along with user input data (limits, oxygen flow setpoint, natural gas flow setpoint, dwell time) and dynamically adjusts the process to reduce CO emissions and increase furnace productivity ...

Пользователь выбирает управляющую переменную и устанавливает предельные значения пуска, предельные значения остановки и значения задержки выключения (в любом количестве требуемых значений, как правило, от 1 до 10 каждого) и количество (обычно от 1 до 5) значений задержки на включение. Пользователь также устанавливает заданное значение потока кислорода и устанавливает заданное значение природного газа на горелке для каждого соответствующего предела. Если было превышено первое предельное значение пуска в течение времени, превышающего время задержки, программное обеспечение устанавливает соответствующее заданное значение потока кислорода и соответствующее значение потока природного газа. Заданные значения обрабатываются по мере превышения предельных значений. Как только управляющая переменная опускается ниже предельного значения остановки, а таймер задержки выключения завершен, устанавливается предыдущий уровень.The user selects the control variable and sets the start limit values, stop limit values and off delay values (in any number of desired values, usually 1 to 10 each) and the number (usually 1 to 5) of the on delay values. The user also sets the oxygen flow setpoint and sets the natural gas setpoint at the burner for each respective limit. If the first start limit has been exceeded for a time longer than the delay time, the software sets the appropriate oxygen flow setpoint and the corresponding natural gas flow. The setpoints are processed as the limit values are exceeded. As soon as the manipulated variable falls below the stop limit value and the off delay timer expires, the previous level is set.

Когда управляющая переменная опускается ниже всех предельных значений остановки и конечная задержка выключения завершена, заданное значение кислорода устанавливают на ноль, а заданное значение топлива на горелке возвращается к нормальному управлению.When the control variable falls below all stop limits and the final shutdown delay is complete, the oxygen setpoint is set to zero and the burner fuel setpoint returns to normal control.

При открытии дверцы печи заданное значение кислорода устанавливается равным нулю, а заданное значение топлива на горелке возвращается к нормальному управлению.When the oven door is opened, the oxygen setpoint is set to zero and the burner fuel setpoint returns to normal control.

Система и способ, описанные в настоящем документе, позволяют оператору реализовать преимущества в работе печи, такие как более эффективная работа с точки зрения потребления топлива и уменьшения времени цикла. Путем мониторинга содержания монооксида углерода в пламени (и выполнения этого в режиме реального времени, то есть способа использования настоящего изобретения) оператор может регулировать скорости подачи кислорода и/или топлива в печь так, чтобы тепло от сжигания монооксида углерода можно было сохранить в печи и использовать для получения преимуществ, таким образом позволяя оператору достичь такой же степени нагрева и/или плавления материала внутри печи в течение более короткого цикла времени, и позволить оператору достичь нагрева и/или плавления при меньшем потреблении топлива на единицу нагреваемого материала.The system and method described in this document allows the operator to realize the benefits of the furnace, such as more efficient operation in terms of fuel consumption and reduced cycle time. By monitoring the carbon monoxide content of the flame (and doing this in real time, that is, the way of using the present invention), the operator can adjust the oxygen and / or fuel feed rates to the furnace so that the heat from the combustion of carbon monoxide can be stored in the furnace and used. to take advantage of, thus allowing the operator to achieve the same degree of heating and / or melting of the material inside the furnace in a shorter cycle of time, and to allow the operator to achieve heating and / or melting with less fuel per unit of heated material.

По ряду причин настоящее изобретение представляет собой преимущественный способ контроля за выбросами монооксида углерода из печей и для контроля эксплуатации печи в целом. Одна из причин заключается в том, что реализация способа настоящего изобретения в действующей печи не требует постоянного непосредственного измерения концентрации монооксида углерода в пламени. Другая причина заключается в том, что с помощью настоящего изобретения измеряют параметры, определяющие содержание монооксида углерода в пламени, а не в дымовых газах или в отработанных газах, где измерение может быть более непостоянными и менее надежными. Кроме того, способ настоящего изобретения не измеряет температур пламени и не основывается на измерении различий в температуре пламени и, таким образом, является более надежным и менее подверженным колебаниям температуры в пламени. Напротив, способ настоящего изобретения основан на сопоставлениях параметров изображения, которые соответствуют концентрации монооксида углерода в пламени, что, как считается, является новым и эффективным способом работы.For a variety of reasons, the present invention is an advantageous method for controlling carbon monoxide emissions from furnaces and for controlling overall furnace operation. One reason is that the implementation of the method of the present invention in a working furnace does not require constant direct measurement of the concentration of carbon monoxide in the flame. Another reason is that the present invention measures parameters that determine the content of carbon monoxide in the flame, rather than in flue gases or exhaust gases, where the measurement can be more variable and less reliable. In addition, the method of the present invention does not measure flame temperatures and is not based on measuring differences in flame temperatures, and thus is more reliable and less susceptible to temperature fluctuations in the flame. On the contrary, the method of the present invention is based on comparisons of image parameters that correspond to the concentration of carbon monoxide in the flame, which is considered to be a new and effective way of working.

Другие преимущества будут включать в себя снижение потребности в техническом обслуживании используемого оборудования; снижение стоимости установки и незначительное время простоя или отсутствие простоя печи для установки системы, составляющей предмет настоящего изобретения; и более быстрое время отклика для регулирования подачи кислорода, подачи топлива или как для подачи кислорода, так и для подачи топлива, когда система обнаруживает состояние, требующее увеличения или иного изменения количества кислорода и/или количества топлива, подаваемого в печь.Other benefits will include reduced maintenance requirements for the equipment used; reduced installation costs and little or no furnace downtime for installing the system of the present invention; and faster response times for adjusting oxygen supply, fuel supply, or both oxygen supply and fuel supply, when the system detects a condition requiring an increase or other change in the amount of oxygen and / or the amount of fuel supplied to the furnace.

Claims

1. A method of heating a material in a furnace, comprising the steps of:

(A) heating the material containing the carbonaceous substance in a furnace having a chimney using the heat generated by burning the fuel in the furnace and the gaseous oxidant supplied to the furnace, thereby forming carbon monoxide derived from the carbonaceous substance, wherein the furnace produces flames that can come out of the stove through the chimney;

(B) characterize the concentration of carbon monoxide in the flame based on images of the flame taken inside the oven or outside the oven with a digital camera located outside the oven by electronically displaying at least one parameter corresponding to the intensity of the flame and corresponding to the concentration of carbon monoxide in the flame , and determine the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame based on predetermined comparisons of the actual concentrations of carbon monoxide in the flame with the presented values of at least one parameter;

(C) comparing the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame, according to the characteristic in accordance with step (B), with a predetermined concentration threshold value for the specified concentration;

(D) adjusting the amount of oxygen, the amount of fuel, or both the amount of oxygen and fuel supplied to the furnace, available for reaction in the furnace, to an amount or amounts that are effective to reduce the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame to equal or was less than a predetermined concentration threshold for a predetermined period of time while continuing to determine the concentration of carbon monoxide in the flame based on images of the flame obtained with a digital camera outside the furnace when the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame exceeds the specified predetermined threshold concentration.

2. The method of claim 1, wherein said material comprises metal.

3. A method according to claim 1, wherein step (A) burns at least a portion of said material to be heated.

4. A method according to claim 1, wherein in step (A) at least a portion of said heated material is melted.

5. The method of claim 1, wherein in step (D), adjusting the amount of oxygen in the furnace available for reaction in the furnace includes increasing the amount of oxygen supplied to said furnace relative to the amount of said fuel that is supplied to said bake.

6. The method of claim 1, wherein in step (D), adjusting the amount of oxygen in the furnace available for reaction in the furnace includes decreasing the amount of said fuel supplied to said furnace relative to the amount of oxygen supplied to said bake.

7. The method of claim. 1, wherein the flame exits the furnace through the chimney, and images of the flame exiting the furnace through the chimney are obtained with a digital camera.

8. The method of claim 1, wherein the images of the flame are obtained with a digital camera inside the oven.

9. The method of claim 1, including adjusting the amount of oxygen supplied to the furnace when the representative concentration of carbon monoxide in the flame exceeds said predetermined concentration value.

10. The method of claim 1, including adjusting the amount of fuel supplied to the furnace when the representative concentration of carbon monoxide in the flame exceeds said predetermined concentration value.

11. The method of claim 1, including adjusting the amount of oxygen and the amount of fuel supplied to the furnace when the representative concentration of carbon monoxide in the flame exceeds said predetermined concentration value.

12. A method of heating a material in a furnace according to claim 1, comprising the steps of:

(D) adjusting the amount of oxygen supplied to the furnace available for reaction with carbon monoxide in the furnace to an amount that is effective to reduce the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame to be equal to or less than a predetermined concentration threshold for a predetermined period time, while continuing to determine the concentration of carbon monoxide in the flame based on images of the flame obtained with a digital camera outside the furnace, when the characteristic concentration of carbon monoxide in the flame exceeds the specified predetermined concentration threshold value.

13. The method of claim 12, wherein in step (D), adjusting the amount of oxygen in the furnace available to react with carbon monoxide in the furnace includes increasing the amount of oxygen supplied to said furnace relative to the amount of said fuel that is is fed into the specified oven.

14. The method of claim 12, wherein in step (D) controlling the amount of oxygen in the furnace available to react with carbon monoxide in the furnace includes decreasing the amount of said fuel supplied to said furnace relative to the amount of oxygen that is is fed into the specified oven.