JP2011523022A - 抵抗係数と火炎前面推定との組合せを用いた燃焼設備の制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料が前方に送られて連続する乾燥、点火、燃焼、燃え尽きをさせる、多くの移動火格子に燃料を送る送り装置を有する燃焼設備であって、燃焼用の一次空気が、火格子の下から火格子上の燃料の層を通って供給されるようになった燃焼設備の少なくとも１つのパラメータ（１、２）を制御する方法において、該方法が、火格子と通る空気流と燃料のための抵抗係数（ζρν）を計算する工程と、抵抗係数（ζρν）に基づいて燃焼設備の少なくとも１つのパラメータ（１、２）を制御する工程と、燃焼領域のカメラ画像の画像解析によって火炎前面の位置の推定（Ｆｐｖ）を提供する工程と、火炎前面の前記推定位置（Ｆｐｖ）を用いて、抵抗係数（ζρν）に基づく少なくとも１つのパラメータ（１、２）の制御の補正を提供する工程を有する、方法に関する。

Description

本発明は、燃料が前方に送られて連続する乾燥、点火、燃焼、燃え尽きをさせる、多くの移動火格子に燃料を送る送り装置を有する燃焼設備に用いられる制御方法に関し、燃焼用の一次空気は、火格子の下から火格子上の燃料の層を通って供給されるようになった、制御方法に関する。

この種の燃焼設備においては、火格子と通過する空気流と燃料のために、抵抗係数の計算に基づいて、例えば、ベルヌーイの原理に基づいて、送り装置やおそらくは移動火格子の速度の制御を提供することが知られている。この種の方法は、欧州特許第９５５４９９号から知られる。

欧州特許第９５５４９９号

本発明の目的は、上記に関連する種類の方法を提供することであって、これにより、燃焼のより正確な制御が可能となるのである。この方法は、前記した種類の方法によって達成され、本発明によれば、燃焼領域のカメラ画像の画像解析によって提供される、火炎前面の推定位置を用いて、抵抗係数に基づく制御の補正を提供する。この装置では、火炎前面の位置がその最適位置からずれることが検出されると、抵抗係数制御装置の設定値または制御信号が補正されうる。

本発明の以下の詳細な説明において、本発明は、以下の図面に示された発明の方法の実施例を参照して、詳細に説明される。

抵抗係数制御装置の設定値が、火炎前面制御信号によって付加的に（正方向に）補正される、送り制御装置の構成を概略的に示す。 抵抗係数制御装置の設定値が、火炎前面制御信号によって計測される、送り制御装置の構成を概略的に示す。 火炎前面制御信号が直接、送り制御装置の設定値を計測する送り制御装置の構成を概略的に示す。

図１から図３に示された制御装置は、燃焼設備の２つのパラメータ、すなわち、燃焼室への可燃燃料の速度１と、連続する第１燃焼火格子上の搬送速度２の各々の制御装置を備えている。２つの制御装置は、それぞれ、ＰＩＤ制御装置として示されており、これらは、第１に、設備の所望の蒸気・エネルギ生産に基づく火格子速度の設定値３に従って、制御される。２つの制御装置の火格子速度の設定値３の補正は、燃焼領域上の抵抗係数ζによって行われる。この抵抗係数ζは、例えば、火格子とその上の可燃材料の層の組み合わされた燃焼の対向側の圧力と、燃焼空気の流量、圧力および温度の測定などを用いて、燃焼領域のために計算される。抵抗係数ζの計算は、様々な異なる式に基づいている。例えば、以下の式がある。

ここで、Δρは火格子とその上の燃料上での圧力損失であり、ζは抵抗係数であり、ρは媒体（燃焼空気）の密度であり、νは媒体の速度であり、ｘは層流または乱流に依存する指数である。

ここで、ζ１は抵抗係数であり、Ｒは空気のガス定数（＝２８７．１ Ｊ／（ｋｇ Ｋ））であり、Ｔは空気の温度（Ｋ）であり、Ｐは空気の圧力（Ｐａ）であり、Δρは火格子とその上の燃料上での圧力損失であり、Ｖは空気の堆積流量（ｍ^３／ｓ）である。

火格子上の燃料の厚みと密度に関連する抵抗係数ζρνを与えるその他の式が採用されてもかまわない。

このようにして計算された燃焼領域上の抵抗係数ζρνは、その抵抗係数ζρνが燃焼領域の消耗層の厚みの良い推定を提供するという事実のために、送り装置の速度１と２の必要な補正の優れた指示を与える。

本発明によれば、しかしながら、抵抗係数の設定値ζｓｐは、高すぎたり低すぎたりする可能性があり、更に補正する必要がある。この補正の必要性は、本発明によれば、火炎前面の推定位置Ｆｐｖの使用によって解決され、この推定は、燃焼領域のカメラ画像の画像解析によって解決される。カメラは、好ましい実施例では、赤・緑・青（ＲＧＢ）画像カメラであるが、赤外線カメラのようなその他のカメラが用いられても良い。

図１に示す例示的な実施例においては、火炎前面制御装置は、火炎前面用の設定値Ｆｓｐと火炎前面位置のための推定値Ｆｐｖを備えており、これは、ＰＩＤ制御装置に提供され、火炎前面のためのＰＩＤ制御装置からの出力は、制御値を補正し最終的に燃焼室への可燃燃料の速度１と連続する第１燃焼火格子上の搬送速度２の制御を補正するために、抵抗係数制御装置の設定値ζｓｐに加えられる。

同様に、図２は、対応する装置を示しており、ここでは、火炎前面制御装置からの出力は、抵抗係数制御装置の設定値ζｓｐを乗じられる。

更に、図３は、火炎前面制御装置からの出力信号が火格子の設定値３に掛けられ、同様にして、抵抗係数制御装置の出力信号がその計算結果に掛けられて、その後、燃焼室への可燃燃料の送給速度１と連続する第１燃焼火格子上の搬送速度２を制御するためのＰＩＤ制御装置に供給されるようになった、代替的な構成を示している。

Claims (6)

1. 燃料が前方に送られて連続する乾燥、点火、燃焼、燃え尽きをさせる、多くの移動火格子に燃料を送る送り装置を有する燃焼設備であって、燃焼用の一次空気が、火格子の下から火格子上の燃料の層を通って供給されるようになった燃焼設備の少なくとも１つのパラメータ（１、２）を制御する方法において、該方法が、
   火格子を通る空気流と燃料のための抵抗係数（ζρν）を計算する工程と、
   抵抗係数（ζρν）に基づいて燃焼設備の少なくとも１つのパラメータ（１、２）を制御する工程と、
   燃焼領域のカメラ画像の画像解析によって火炎前面の位置の推定（Ｆｐｖ）を提供する工程と、
   火炎前面の前記推定位置（Ｆｐｖ）を用いて、抵抗係数（ζρν）に基づく少なくとも１つのパラメータ（１、２）の制御の補正を提供する工程を有する、方法。
2. 前記少なくとも１つのパラメータが、送り装置の速度（１）からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つのパラメータが、移動火格子の少なくとも１つの速度（２）からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記抵抗係数（ζρν）に基づく制御の補正が、火炎前面の推定位置（Ｆｐｖ）のフィードフォーワード導入によってなされることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記抵抗係数（ζρν）に基づく制御の補正が、火炎前面の推定位置（Ｆｐｖ）の計測導入によってなされることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記抵抗係数（ζρν）に基づく制御の補正が、火炎前面の推定位置（Ｆｐｖ）のゲイン計測導入によってなされることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。

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