JP2003270150A - 燃料比計測装置及び方法 - Google Patents
燃料比計測装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微粉炭火力プラントのボイラに供給する微
粉炭の性状を計測することができる燃料比計測装置及び
方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明の燃料比計測装置１０は、ボイラ
へ供給する微粉炭の燃料比を計測する計測装置であっ
て、微粉炭１１を供給する供給管１２にレーザ光１３を
照射するレーザ装置１４と、微粉炭中の固定炭素からの
ラマン散乱光１５、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光１
６、炭化水素の蛍光１７を検出する光検出器１８とを具
備してなる。
粉炭の性状を計測することができる燃料比計測装置及び
方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明の燃料比計測装置１０は、ボイラ
へ供給する微粉炭の燃料比を計測する計測装置であっ
て、微粉炭１１を供給する供給管１２にレーザ光１３を
照射するレーザ装置１４と、微粉炭中の固定炭素からの
ラマン散乱光１５、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光１
６、炭化水素の蛍光１７を検出する光検出器１８とを具
備してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば微粉炭火力
プラントのボイラに供給する微粉炭の性状を計測するこ
とができる燃料比計測装置及び方法に関する。
プラントのボイラに供給する微粉炭の性状を計測するこ
とができる燃料比計測装置及び方法に関する。
【０００２】
【背景技術】例えば火力プラントにおいて微粉炭を供給
する場合に、低コスト化のために種々の産地からの石炭
が供給されているので、その均一化が図られている。
する場合に、低コスト化のために種々の産地からの石炭
が供給されているので、その均一化が図られている。
【０００３】このため、従来においてはボイラ火炉の温
度や石炭を微粉炭にするミルの温度を制御して、燃焼制
御することがおこなわれている。
度や石炭を微粉炭にするミルの温度を制御して、燃焼制
御することがおこなわれている。
【０００４】しかしながら、火炉の温度制御やミルの温
度制御は過去の情報からの推察による制御であるので、
ボイラに供給する直前における微粉炭の性状をリアルタ
イムに確認したいという要望がある。
度制御は過去の情報からの推察による制御であるので、
ボイラに供給する直前における微粉炭の性状をリアルタ
イムに確認したいという要望がある。
【０００５】本発明は上述した問題に鑑み、例えば微粉
炭火力プラントのボイラに供給する微粉炭の性状をリア
ルタイムで計測することができる燃料比計測装置及び方
法を提供することを課題とする。
炭火力プラントのボイラに供給する微粉炭の性状をリア
ルタイムで計測することができる燃料比計測装置及び方
法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
第１の発明は、ボイラへ供給する微粉炭の燃料比を計測
する計測装置であって、微粉炭を供給する供給管にレー
ザ光を照射するレーザ装置と、微粉炭中の固定炭素から
のラマン散乱光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光、炭化
水素の蛍光を検出する検出器とを具備してなることを特
徴とする燃料比計測装置にある。
第１の発明は、ボイラへ供給する微粉炭の燃料比を計測
する計測装置であって、微粉炭を供給する供給管にレー
ザ光を照射するレーザ装置と、微粉炭中の固定炭素から
のラマン散乱光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光、炭化
水素の蛍光を検出する検出器とを具備してなることを特
徴とする燃料比計測装置にある。
【０００７】第２の発明は、ボイラへ供給する微粉炭の
燃料比を計測する計測装置であって、上記複数の微粉炭
供給管に光ファイバでレーザ光を照射するレーザ装置
と、各々の微粉炭供給管における微粉炭中の固定炭素か
らのラマン散乱光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光、炭
化水素の蛍光を検出する分光器を備えた検出器とを具備
してなることを特徴とする燃料比計測装置にある。固体
炭素分が炭素（Ｃ）であり、上記揮発分が炭素（Ｃ）、
水素（Ｈ）からなる炭化水素であることを特徴とする燃
料比計測装置にある。
燃料比を計測する計測装置であって、上記複数の微粉炭
供給管に光ファイバでレーザ光を照射するレーザ装置
と、各々の微粉炭供給管における微粉炭中の固定炭素か
らのラマン散乱光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光、炭
化水素の蛍光を検出する分光器を備えた検出器とを具備
してなることを特徴とする燃料比計測装置にある。固体
炭素分が炭素（Ｃ）であり、上記揮発分が炭素（Ｃ）、
水素（Ｈ）からなる炭化水素であることを特徴とする燃
料比計測装置にある。
【０００８】第３の発明は、第１又は２の発明におい
て、上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光とＣ−
Ｈ結合からのラマン散乱光との比率から燃料比（固体炭
素分／揮発分）を求めることを特徴とする燃料比計測装
置にある。
て、上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光とＣ−
Ｈ結合からのラマン散乱光との比率から燃料比（固体炭
素分／揮発分）を求めることを特徴とする燃料比計測装
置にある。
【０００９】第４の発明は、第１又は２の発明におい
て、上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光と炭化
水素の蛍光との比率から燃料比を求めることを特徴とす
る燃料比計測装置にある。
て、上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光と炭化
水素の蛍光との比率から燃料比を求めることを特徴とす
る燃料比計測装置にある。
【００１０】第５の発明は、第１又は２の発明におい
て、上記レーザ光の波長が５３２ｎｍであることを特徴
とする燃料比計測装置にある。
て、上記レーザ光の波長が５３２ｎｍであることを特徴
とする燃料比計測装置にある。
【００１１】第６の発明は、第２の発明において、上記
検出器がＣＣＤカメラであることを特徴とする燃料比計
測装置にある。
検出器がＣＣＤカメラであることを特徴とする燃料比計
測装置にある。
【００１２】第７の発明は、第１乃至６の燃料比計測装
置をバーナに微粉炭を供給する微粉炭配ライン又は微粉
炭粉砕手段に備えたことを特徴とする微粉炭用ボイラに
ある。
置をバーナに微粉炭を供給する微粉炭配ライン又は微粉
炭粉砕手段に備えたことを特徴とする微粉炭用ボイラに
ある。
【００１３】第８の発明は、 ボイラの供給する微粉炭
の燃料比を計測する計測方法であって、微粉炭を供給す
る供給管にレーザ光を照射し、微粉炭中の固定炭素から
のラマン散乱光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光を検出
し、上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光とＣ−
Ｈ結合からのラマン散乱光との比率から燃料比（固体炭
素分／揮発分）を求めることを特徴とする燃料比計測方
法にある。
の燃料比を計測する計測方法であって、微粉炭を供給す
る供給管にレーザ光を照射し、微粉炭中の固定炭素から
のラマン散乱光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光を検出
し、上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光とＣ−
Ｈ結合からのラマン散乱光との比率から燃料比（固体炭
素分／揮発分）を求めることを特徴とする燃料比計測方
法にある。
【００１４】第９の発明は、 ボイラの供給する微粉炭
の燃料比を計測する計測方法であって、微粉炭を供給す
る供給管にレーザ光を照射し、微粉炭中の固定炭素から
のラマン散乱光、炭化水素の蛍光を検出し、上記微粉炭
中の固定炭素からのラマン散乱光と炭化水素の蛍光との
比率から燃料比（固体炭素分／揮発分）を求めることを
特徴とする燃料比計測方法にある。
の燃料比を計測する計測方法であって、微粉炭を供給す
る供給管にレーザ光を照射し、微粉炭中の固定炭素から
のラマン散乱光、炭化水素の蛍光を検出し、上記微粉炭
中の固定炭素からのラマン散乱光と炭化水素の蛍光との
比率から燃料比（固体炭素分／揮発分）を求めることを
特徴とする燃料比計測方法にある。
【００１５】第１０の発明は、ボイラの供給する微粉炭
の燃料比を計測する計測方法であって、上記複数の微粉
炭供給管に光ファイバでレーザ光を照射し、各々の微粉
炭供給管における微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱
光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光を検出し、上記微粉
炭中の固定炭素からのラマン散乱光とＣ−Ｈ結合からの
ラマン散乱光との比率から燃料比（固体炭素分／揮発
分）を求めることを特徴とする燃料比計測方法にある。
の燃料比を計測する計測方法であって、上記複数の微粉
炭供給管に光ファイバでレーザ光を照射し、各々の微粉
炭供給管における微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱
光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光を検出し、上記微粉
炭中の固定炭素からのラマン散乱光とＣ−Ｈ結合からの
ラマン散乱光との比率から燃料比（固体炭素分／揮発
分）を求めることを特徴とする燃料比計測方法にある。
【００１６】第１１の発明は、ボイラの供給する微粉炭
の燃料比を計測する計測方法であって、上記複数の微粉
炭供給管に光ファイバでレーザ光を照射し、各々の微粉
炭供給管における微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱
光、炭化水素の蛍光を検出し、上記微粉炭中の固定炭素
からのラマン散乱光と炭化水素の蛍光との比率から燃料
比（固体炭素分／揮発分）を求めることを特徴とする燃
料比計測方法にある。
の燃料比を計測する計測方法であって、上記複数の微粉
炭供給管に光ファイバでレーザ光を照射し、各々の微粉
炭供給管における微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱
光、炭化水素の蛍光を検出し、上記微粉炭中の固定炭素
からのラマン散乱光と炭化水素の蛍光との比率から燃料
比（固体炭素分／揮発分）を求めることを特徴とする燃
料比計測方法にある。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明による燃料比計測装置及び
方法の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれら
の実施の形態に限定されるものではない。
方法の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれら
の実施の形態に限定されるものではない。
【００１８】［第１の実施の形態］図１は本実施の形態
にかかる燃料比計測装置の概略図である。図１に示すよ
うに、本実施の形態にかかる燃料比計測装置１０は、ボ
イラへ供給する微粉炭の燃料比を計測する計測装置であ
って、微粉炭１１を供給する供給管１２にレーザ光１３
を照射するレーザ装置１４と、微粉炭中の固定炭素から
のラマン散乱光１５、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光１
６、炭化水素の蛍光１７を検出する光検出器１８とを具
備してなるものである。なお、図１中、符号２１パージ
空気、２２はバルブ、２３はビームスプリッタ、２４は
フィルタを各々図示する。
にかかる燃料比計測装置の概略図である。図１に示すよ
うに、本実施の形態にかかる燃料比計測装置１０は、ボ
イラへ供給する微粉炭の燃料比を計測する計測装置であ
って、微粉炭１１を供給する供給管１２にレーザ光１３
を照射するレーザ装置１４と、微粉炭中の固定炭素から
のラマン散乱光１５、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光１
６、炭化水素の蛍光１７を検出する光検出器１８とを具
備してなるものである。なお、図１中、符号２１パージ
空気、２２はバルブ、２３はビームスプリッタ、２４は
フィルタを各々図示する。
【００１９】図２に微粉炭の構成模式図を示す。図２に
示すように、微粉炭１１は、その固定炭素分のほとんど
がＣ（炭素）であり、揮発分はＣ（炭素）、Ｈ（水素）
からなる低分子量でガスとして揮発しやすい炭化水素
（ＨＣ）であり、その他ケイ素（Ｓｉ）、アルミ（Ａ
ｌ）等が含まれている。
示すように、微粉炭１１は、その固定炭素分のほとんど
がＣ（炭素）であり、揮発分はＣ（炭素）、Ｈ（水素）
からなる低分子量でガスとして揮発しやすい炭化水素
（ＨＣ）であり、その他ケイ素（Ｓｉ）、アルミ（Ａ
ｌ）等が含まれている。
【００２０】図３は上記レーザ光を微粉炭に照射した際
におけるラマン散乱光及び蛍光の微粉炭の測定結果であ
る。レーザ光装置１４から発振されるレーザ光１３の波
長は５３２ｎｍとし、固定炭素からのラマン散乱光１５
の波長は５７０ｎｍ近傍、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱
光１６の波長は６３０ｎｍ近傍の信号強度を測定し、固
定炭素分と揮発分との比率により燃料比を求めた。
におけるラマン散乱光及び蛍光の微粉炭の測定結果であ
る。レーザ光装置１４から発振されるレーザ光１３の波
長は５３２ｎｍとし、固定炭素からのラマン散乱光１５
の波長は５７０ｎｍ近傍、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱
光１６の波長は６３０ｎｍ近傍の信号強度を測定し、固
定炭素分と揮発分との比率により燃料比を求めた。
【００２１】これにより微粉炭をボイラに供給している
現場にてリアルタイムで測定対象物の燃料比を求めるこ
とができるので、その結果に基づき、ボイラの燃焼制御
を微粉炭の性状に応じて行うことができる。
現場にてリアルタイムで測定対象物の燃料比を求めるこ
とができるので、その結果に基づき、ボイラの燃焼制御
を微粉炭の性状に応じて行うことができる。
【００２２】［第２の実施の形態］図４は本実施の形態
にかかる燃料比計測装置の概略図である。図４に示すよ
うに、本実施の形態にかかる他の燃料比計測装置１０
は、ボイラへ供給する微粉炭の燃料比を計測する計測装
置であって、上記複数の微粉炭供給管１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃ…に光ファイバ３１でレーザ光１３を照射するレ
ーザ装置１４と、各々の微粉炭供給管１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃ…における微粉炭１１中の固定炭素からのラマン
散乱光１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ…、Ｃ−Ｈ結合からのラ
マン散乱光１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ…、炭化水素の蛍光
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ…を検出する分光器３２とＣＣ
Ｄカメラ３３からなる光検出器３４とを具備してなるも
のである。
にかかる燃料比計測装置の概略図である。図４に示すよ
うに、本実施の形態にかかる他の燃料比計測装置１０
は、ボイラへ供給する微粉炭の燃料比を計測する計測装
置であって、上記複数の微粉炭供給管１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃ…に光ファイバ３１でレーザ光１３を照射するレ
ーザ装置１４と、各々の微粉炭供給管１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃ…における微粉炭１１中の固定炭素からのラマン
散乱光１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ…、Ｃ−Ｈ結合からのラ
マン散乱光１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ…、炭化水素の蛍光
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ…を検出する分光器３２とＣＣ
Ｄカメラ３３からなる光検出器３４とを具備してなるも
のである。
【００２３】上記レーザ装置１４と光検出器３４でレー
ザユニット４１を構成しており、光ファイバ３１により
各計測ヘッド４２へレーザ光１３を送ると共に、ラマン
散乱光及び蛍光を光ファイバ３１を介して分光器３２へ
導いている。なお、図４中、符号２１パージ空気、２２
はバルブ、２３、４３はビームスプリッタ、２４はフィ
ルタを各々図示する。
ザユニット４１を構成しており、光ファイバ３１により
各計測ヘッド４２へレーザ光１３を送ると共に、ラマン
散乱光及び蛍光を光ファイバ３１を介して分光器３２へ
導いている。なお、図４中、符号２１パージ空気、２２
はバルブ、２３、４３はビームスプリッタ、２４はフィ
ルタを各々図示する。
【００２４】各計測場１乃至３…には、計測ヘッド４２
Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ…のみを備えることで、計測ができ
るので、装置の簡略化を図ることができる。
Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ…のみを備えることで、計測ができ
るので、装置の簡略化を図ることができる。
【００２５】また、図５に示すように、レーザユニット
４１においてもＣＣＤカメラによる画像で各計測場所の
波長スペクトルを計測することで、検出器の簡素化も可
能となる。
４１においてもＣＣＤカメラによる画像で各計測場所の
波長スペクトルを計測することで、検出器の簡素化も可
能となる。
【００２６】［第３の実施の形態］図６に本測定装置を
用いてボイラの燃焼制御のシステムについて説明する。
図６に示すように、ボイラ１００には複数のバーナ１０
１が設けられており、該バーナ１０１には各々微粉炭の
供給管１０２が接続され、微粉炭１０３がミル（微粉炭
機）１０４から供給されている。なお、各バーナ１０１
ａ〜１０１ｆにおいて、各バーナ段毎のバーナ１０１ａ
と１０１ｄ、１０１ｂと１０１ｅ、１０１ｃと１０１ｆ
には、それぞれ同じミルからの石炭が供給され、同じ性
状の微粉炭で燃焼させている。
用いてボイラの燃焼制御のシステムについて説明する。
図６に示すように、ボイラ１００には複数のバーナ１０
１が設けられており、該バーナ１０１には各々微粉炭の
供給管１０２が接続され、微粉炭１０３がミル（微粉炭
機）１０４から供給されている。なお、各バーナ１０１
ａ〜１０１ｆにおいて、各バーナ段毎のバーナ１０１ａ
と１０１ｄ、１０１ｂと１０１ｅ、１０１ｃと１０１ｆ
には、それぞれ同じミルからの石炭が供給され、同じ性
状の微粉炭で燃焼させている。
【００２７】ここで、複数の微粉炭供給管１０２ａ、１
０２ｂ及び１０２ｃには、上述した図４に示す燃料比計
測装置１０の計測ヘッド４２ａ〜４２ｃが各々が設けら
れており、光ファイバ３１でレーザユニット４１からレ
ーザ光１４を照射し、各々の微粉炭供給管１０２ａ〜１
０２ｃを流れる微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光
１５、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光１６及び炭化水素
の蛍光１７を検出する。
０２ｂ及び１０２ｃには、上述した図４に示す燃料比計
測装置１０の計測ヘッド４２ａ〜４２ｃが各々が設けら
れており、光ファイバ３１でレーザユニット４１からレ
ーザ光１４を照射し、各々の微粉炭供給管１０２ａ〜１
０２ｃを流れる微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光
１５、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光１６及び炭化水素
の蛍光１７を検出する。
【００２８】そして、レーザユニット４１において、供
給過程における微粉炭中の、例えば固定炭素からのラマ
ン散乱光とＣ−Ｈ結合からのラマン散乱光との比率から
燃料比（固体炭素分／揮発分）を求め、燃料比率が変動
したら、バーナ１０１等の制御を行い、常に安定した燃
焼制御を行うようにしている。
給過程における微粉炭中の、例えば固定炭素からのラマ
ン散乱光とＣ−Ｈ結合からのラマン散乱光との比率から
燃料比（固体炭素分／揮発分）を求め、燃料比率が変動
したら、バーナ１０１等の制御を行い、常に安定した燃
焼制御を行うようにしている。
【００２９】なお、本実施の形態では、微粉炭の性状を
計測する場所として、微粉炭の供給管１０２から微粉炭
をサンプリングして計測するようにしたが、本発明はこ
れに限定されず、微粉炭粉砕機であるミル１０４から直
接微粉炭１０３をサンプリングするようにしてもよい。
計測する場所として、微粉炭の供給管１０２から微粉炭
をサンプリングして計測するようにしたが、本発明はこ
れに限定されず、微粉炭粉砕機であるミル１０４から直
接微粉炭１０３をサンプリングするようにしてもよい。
【００３０】以下に燃料比の制御方法の一例を以下に示
す。ここで、上述した燃料比計測装置により求めた燃料
比の結果からバーナを制御する方法としては、(1) 火炉
と過熱器・再熱器との熱吸収バランスを制御方法、(2)
ＮＯｘの制御の制御方法、又は(3) 未燃分の制御方法の
３つがある。図７にボイラ火炉の燃焼概念図を示す。図
７中、ボイラ火炉２００内は主バーナ燃焼部２０１と、
還元脱硝部２０２と、未燃分燃焼完結部２０３とが形成
される。
す。ここで、上述した燃料比計測装置により求めた燃料
比の結果からバーナを制御する方法としては、(1) 火炉
と過熱器・再熱器との熱吸収バランスを制御方法、(2)
ＮＯｘの制御の制御方法、又は(3) 未燃分の制御方法の
３つがある。図７にボイラ火炉の燃焼概念図を示す。図
７中、ボイラ火炉２００内は主バーナ燃焼部２０１と、
還元脱硝部２０２と、未燃分燃焼完結部２０３とが形成
される。
【００３１】(1) ボイラ火炉と過熱器・再熱器との熱吸
収バランスを制御には以下のようにする。燃料比の特徴
として、何も調整しなければ、低燃料比の微粉炭の場合
は、燃え切り性がよいので、火炉での熱吸収が良く、一
方高燃料比の微粉炭の場合は、燃え切り性が悪いので、
再熱器での熱吸収が良くなる。このような状態で、燃焼
を行えば、ボイラでの熱吸収量と過熱器・再熱器（ボイ
ラ出口に設置）での熱吸収量にアンバランスが生じ、負
荷変化時に温度制御を行っているスプレやＳＨ・ＲＨパ
スガスダンパなどの制御に裕度が無くなることになる。
よって、制御代を確保するために、上記燃料比計測装置
により求めた燃料比の結果を基にして以下の制御を実施
する。 ａ）バーナの点消火パターンを燃料比によって切り替え
る。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、バーナを
火炉の上の方から点火する。 高燃料比の場合：燃え切り性が悪いので、バーナを火炉
の下の方から点火する。 ｂ）バーナの角度調節器を制御する。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、バーナ角
度を増（上向き）とする。高燃料比の場合：燃え切り性
が悪いので、バーナ角度を減（下向き）とする。
収バランスを制御には以下のようにする。燃料比の特徴
として、何も調整しなければ、低燃料比の微粉炭の場合
は、燃え切り性がよいので、火炉での熱吸収が良く、一
方高燃料比の微粉炭の場合は、燃え切り性が悪いので、
再熱器での熱吸収が良くなる。このような状態で、燃焼
を行えば、ボイラでの熱吸収量と過熱器・再熱器（ボイ
ラ出口に設置）での熱吸収量にアンバランスが生じ、負
荷変化時に温度制御を行っているスプレやＳＨ・ＲＨパ
スガスダンパなどの制御に裕度が無くなることになる。
よって、制御代を確保するために、上記燃料比計測装置
により求めた燃料比の結果を基にして以下の制御を実施
する。 ａ）バーナの点消火パターンを燃料比によって切り替え
る。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、バーナを
火炉の上の方から点火する。 高燃料比の場合：燃え切り性が悪いので、バーナを火炉
の下の方から点火する。 ｂ）バーナの角度調節器を制御する。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、バーナ角
度を増（上向き）とする。高燃料比の場合：燃え切り性
が悪いので、バーナ角度を減（下向き）とする。
【００３２】(2) ＮＯｘの制御の制御方法の場合には、
以下のようにする。図７に示す火炉概略図におけるボイ
ラ火炉２００内の還元脱硝領域２０２を確保するため
に、以下の制御を実施する。 ａ）バーナの角度調節器を制御する。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、バーナ角
度をバーナ角度調整器２０４で減（下向き）とする。 高燃料比の場合：燃え切り性が悪いので、バーナ角度を
バーナ角度調整器２０４で増（上向き）とする。また、
脱硝制御として、アンモニアの注入量を先行制御する。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、アンモニ
アを先行注入流量を増とする。 高燃料比の場合：燃え切り性が悪いので、アンモニアの
先行注入流量を減とする。
以下のようにする。図７に示す火炉概略図におけるボイ
ラ火炉２００内の還元脱硝領域２０２を確保するため
に、以下の制御を実施する。 ａ）バーナの角度調節器を制御する。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、バーナ角
度をバーナ角度調整器２０４で減（下向き）とする。 高燃料比の場合：燃え切り性が悪いので、バーナ角度を
バーナ角度調整器２０４で増（上向き）とする。また、
脱硝制御として、アンモニアの注入量を先行制御する。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、アンモニ
アを先行注入流量を増とする。 高燃料比の場合：燃え切り性が悪いので、アンモニアの
先行注入流量を減とする。
【００３３】(3) 未燃分の制御方法の場合には、以下の
ようにする。図７に示すボイラ火炉２００内の未燃分燃
焼完結部２０３を確保するために、以下の制御を実施す
る。 ａ）アディショナル・エア（ＡＡ）２０５を供給するア
ディショナル・エア（ＡＡ）角度調節器２０６を制御す
る。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、アディシ
ョナル・エアの角度を減（下向き）とする。 高燃料比の場合：燃え切り性が悪いので、アディショナ
ル・エアの角度を増（上向き）とする。 ｂ）アディショナル・エア２０５の供給するアディショ
ナル・エアダンパ調節器２０７を制御する。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、アディシ
ョナル・エアダンパを閉方向に動作させる。 高燃料比の場合：燃え切り性が悪いので、アディショナ
ル・エアダンパを開方向に動作させる。
ようにする。図７に示すボイラ火炉２００内の未燃分燃
焼完結部２０３を確保するために、以下の制御を実施す
る。 ａ）アディショナル・エア（ＡＡ）２０５を供給するア
ディショナル・エア（ＡＡ）角度調節器２０６を制御す
る。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、アディシ
ョナル・エアの角度を減（下向き）とする。 高燃料比の場合：燃え切り性が悪いので、アディショナ
ル・エアの角度を増（上向き）とする。 ｂ）アディショナル・エア２０５の供給するアディショ
ナル・エアダンパ調節器２０７を制御する。 例）低燃料比の場合：燃え切り性がよいので、アディシ
ョナル・エアダンパを閉方向に動作させる。 高燃料比の場合：燃え切り性が悪いので、アディショナ
ル・エアダンパを開方向に動作させる。
【００３４】以上のような制御を微粉炭の性状に応じて
行うことにより、微粉炭の性状に応じてボイラの燃焼を
安定化させることができる。
行うことにより、微粉炭の性状に応じてボイラの燃焼を
安定化させることができる。
【００３５】この結果、従来のようにボイラ火炉の温度
や石炭を微粉炭にするミルの温度を制御して、燃焼制御
することがおこなわれている。
や石炭を微粉炭にするミルの温度を制御して、燃焼制御
することがおこなわれている。
【００３６】しかしながら、火炉の温度制御やミルの温
度制御を過去の情報からの推察による制御のような不確
定な要素による制御ではなく、ボイラ火炉に供給する直
前における微粉炭の性状をリアルタイムに計測しつつ火
炉の制御を行うことができるので、供給する微粉炭の性
状に応じて個別的な細やかな制御を行うことができ、よ
り安定した燃焼を行うことができる。
度制御を過去の情報からの推察による制御のような不確
定な要素による制御ではなく、ボイラ火炉に供給する直
前における微粉炭の性状をリアルタイムに計測しつつ火
炉の制御を行うことができるので、供給する微粉炭の性
状に応じて個別的な細やかな制御を行うことができ、よ
り安定した燃焼を行うことができる。
【００３７】この結果、様々な性状の石炭の種類を同一
ボイラ火炉にミルを介して各々の微粉炭供給管から供給
した場合においても、その石炭の種類が大幅に変動して
も、リアルタイムに火炉の燃焼制御を行うことができ
る。
ボイラ火炉にミルを介して各々の微粉炭供給管から供給
した場合においても、その石炭の種類が大幅に変動して
も、リアルタイムに火炉の燃焼制御を行うことができ
る。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明したように、本発明によれ
ば、ボイラへ供給する微粉炭の燃料比を計測する計測装
置であって、微粉炭を供給する供給管にレーザ光を照射
するレーザ装置と、微粉炭中の固定炭素からのラマン散
乱光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光、炭化水素の蛍光
を検出する検出器とを具備してなるので、微粉炭をボイ
ラに供給している現場にてリアルタイムで測定対象物の
燃料比を求めることができるので、その結果に基づき、
ボイラの燃焼制御を微粉炭の性状に応じて行うことがで
きる。
ば、ボイラへ供給する微粉炭の燃料比を計測する計測装
置であって、微粉炭を供給する供給管にレーザ光を照射
するレーザ装置と、微粉炭中の固定炭素からのラマン散
乱光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光、炭化水素の蛍光
を検出する検出器とを具備してなるので、微粉炭をボイ
ラに供給している現場にてリアルタイムで測定対象物の
燃料比を求めることができるので、その結果に基づき、
ボイラの燃焼制御を微粉炭の性状に応じて行うことがで
きる。
【図１】第１の実施の形態にかかる燃料比計測装置の概
略図である。
略図である。
【図２】微粉炭の構成模式図である。
【図３】レーザ光を微粉炭に照射した際におけるラマン
散乱光及び蛍光の微粉炭の測定結果図である。
散乱光及び蛍光の微粉炭の測定結果図である。
【図４】第２の本実施の形態にかかる燃料比計測装置の
概略図である。
概略図である。
【図５】ＣＣＤカメラによる画像の一例を示す図であ
る。
る。
【図６】ボイラに適用した構成概略図である。
【図７】ボイラ火炉の概略図である。
１０ 燃料比計測装置
１１ 微粉炭
１２ 供給管
１３ レーザ光
１４ レーザ装置
１５ ラマン散乱光
１６ Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光
１７ 炭化水素の蛍光
１８ 光検出器
１００ ボイラ
１０１ バーナ
１０２ 供給管
１０３ 微粉炭
１０４ ミル
２００ ボイラ火炉
２０１ 主バーナ燃焼部
２０２ 還元脱硝部
２０３ 未燃分燃焼完結部
２０４ バーナ角度調節器
２０５ アディショナル・エア
２０６ アディショナル・エア角度調節器
２０７ アディショナル・エアダンパ調節器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA14 CA06 EA01 EA03
FA05 FA06 GA01 GB01 HA05
HA09 JA01 JA02 KA02 KA05
KA09 LA03 NA01
3K065 TA01 TA04 TC01 TD07 TE01
TE07 TF09 TN10
Claims (11)
- 【請求項１】 ボイラへ供給する微粉炭の燃料比を計測
する計測装置であって、 微粉炭を供給する供給管にレーザ光を照射するレーザ装
置と、微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光、Ｃ−Ｈ
結合からのラマン散乱光、炭化水素の蛍光を検出する検
出器とを具備してなることを特徴とする燃料比計測装
置。 - 【請求項２】 ボイラへ供給する微粉炭の燃料比を計測
する計測装置であって、 上記複数の微粉炭供給管に光ファイバでレーザ光を照射
するレーザ装置と、 各々の微粉炭供給管における微粉炭中の固定炭素からの
ラマン散乱光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光、炭化水
素の蛍光を検出する分光器を備えた検出器とを具備して
なることを特徴とする燃料比計測装置。固体炭素分が炭
素（Ｃ）であり、上記揮発分が炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）
からなる炭化水素であることを特徴とする燃料比計測装
置。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、 上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光とＣ−Ｈ結
合からのラマン散乱光との比率から燃料比（固体炭素分
／揮発分）を求めることを特徴とする燃料比計測装置。 - 【請求項４】 請求項１又は２において、 上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光と炭化水素
の蛍光との比率から燃料比を求めることを特徴とする燃
料比計測装置。 - 【請求項５】 請求項１又は２において、 上記レーザ光の波長が５３２ｎｍであることを特徴とす
る燃料比計測装置。 - 【請求項６】 請求項２において、 上記検出器がＣＣＤカメラであることを特徴とする燃料
比計測装置。 - 【請求項７】 請求項１乃至６の燃料比計測装置をバー
ナに微粉炭を供給する微粉炭配ライン又は微粉炭粉砕手
段に備えたことを特徴とする微粉炭用ボイラ。 - 【請求項８】 ボイラの供給する微粉炭の燃料比を計測
する計測方法であって、 微粉炭を供給する供給管にレーザ光を照射し、微粉炭中
の固定炭素からのラマン散乱光、Ｃ−Ｈ結合からのラマ
ン散乱光を検出し、 上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光とＣ−Ｈ結
合からのラマン散乱光との比率から燃料比（固体炭素分
／揮発分）を求めることを特徴とする燃料比計測方法。 - 【請求項９】 ボイラの供給する微粉炭の燃料比を計測
する計測方法であって、 微粉炭を供給する供給管にレーザ光を照射し、微粉炭中
の固定炭素からのラマン散乱光、炭化水素の蛍光を検出
し、 上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光と炭化水素
の蛍光との比率から燃料比（固体炭素分／揮発分）を求
めることを特徴とする燃料比計測方法。 - 【請求項１０】 ボイラの供給する微粉炭の燃料比を計
測する計測方法であって、 上記複数の微粉炭供給管に光ファイバでレーザ光を照射
し、各々の微粉炭供給管における微粉炭中の固定炭素か
らのラマン散乱光、Ｃ−Ｈ結合からのラマン散乱光を検
出し、 上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光とＣ−Ｈ結
合からのラマン散乱光との比率から燃料比（固体炭素分
／揮発分）を求めることを特徴とする燃料比計測方法。 - 【請求項１１】 ボイラの供給する微粉炭の燃料比を計
測する計測方法であって、 上記複数の微粉炭供給管に光ファイバでレーザ光を照射
し、各々の微粉炭供給管における微粉炭中の固定炭素か
らのラマン散乱光、炭化水素の蛍光を検出し、 上記微粉炭中の固定炭素からのラマン散乱光と炭化水素
の蛍光との比率から燃料比（固体炭素分／揮発分）を求
めることを特徴とする燃料比計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002075929A JP3716222B2 (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 燃料比計測装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002075929A JP3716222B2 (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 燃料比計測装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003270150A true JP2003270150A (ja) | 2003-09-25 |
| JP3716222B2 JP3716222B2 (ja) | 2005-11-16 |
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3716222B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2006409A2 (de) * | 2007-04-04 | 2008-12-24 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln des Anteils zumindest eines Zuschlagstoffes eines Multikomponentenpulvers zum thermischen Spritzen |
| JP2017089908A (ja) * | 2015-11-02 | 2017-05-25 | 一般財団法人電力中央研究所 | 石炭燃焼用バーナ及び石炭燃焼装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3790504B2 (ja) * | 2002-08-09 | 2006-06-28 | 三菱重工業株式会社 | 微粉炭燃焼システム |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0749309A (ja) * | 1993-08-05 | 1995-02-21 | Kyoto Daiichi Kagaku:Kk | 光散乱式成分濃度測定装置および方法 |
| JPH087257A (ja) * | 1994-06-22 | 1996-01-12 | Fuji Electric Co Ltd | カーボン膜の膜質評価方法および磁気記録媒体 |
| JPH09184808A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-07-15 | Toshiba Corp | エアロゾル分析装置 |
| JPH11311606A (ja) * | 1998-04-30 | 1999-11-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 成分組成分析方法及び装置 |
| JP2000214091A (ja) * | 1999-01-21 | 2000-08-04 | Jeol Ltd | ラマン分光法を用いたｄｌｃ膜の定量測定方法 |
| JP2000249331A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-09-12 | Babcock Hitachi Kk | ボイラ制御装置 |
-
2002
- 2002-03-19 JP JP2002075929A patent/JP3716222B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2006409A2 (de) * | 2007-04-04 | 2008-12-24 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln des Anteils zumindest eines Zuschlagstoffes eines Multikomponentenpulvers zum thermischen Spritzen |
| EP2006409A3 (de) * | 2007-04-04 | 2011-05-04 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln des Anteils zumindest eines Zuschlagstoffes eines Multikomponentenpulvers zum thermischen Spritzen |
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