JPH05288343A - 燃焼診断装置 - Google Patents
燃焼診断装置Info
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- JPH05288343A JPH05288343A JP8113392A JP8113392A JPH05288343A JP H05288343 A JPH05288343 A JP H05288343A JP 8113392 A JP8113392 A JP 8113392A JP 8113392 A JP8113392 A JP 8113392A JP H05288343 A JPH05288343 A JP H05288343A
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- soot
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 診断精度が向上し、診断所要時間を短縮でき
るバーナ火炎の燃焼診断装置を提供する。 【構成】 火炎１０に対して配置された火炎検出手段１
と、同手段１からの検出信号を入力する分光分析装置４
と、同装置４からの信号を入力して演算処理するデータ
解析装置５とを備え、分光分析装置により求めた波長ご
とのスペクトル強度に基づき、前記解析装置により，正
常燃焼時のスート発光度と水蒸気吸光度の基準データと
燃焼診断すべき検出時のスート発光度と水蒸気吸光度の
データとを作成してこれにより火炎の燃焼状態を診断す
る。 【効果】 火炎のゆらぎ、火炎どうしの干渉等による診
断精度の低下を防止し、診断所要時間を短縮できる。
るバーナ火炎の燃焼診断装置を提供する。 【構成】 火炎１０に対して配置された火炎検出手段１
と、同手段１からの検出信号を入力する分光分析装置４
と、同装置４からの信号を入力して演算処理するデータ
解析装置５とを備え、分光分析装置により求めた波長ご
とのスペクトル強度に基づき、前記解析装置により，正
常燃焼時のスート発光度と水蒸気吸光度の基準データと
燃焼診断すべき検出時のスート発光度と水蒸気吸光度の
データとを作成してこれにより火炎の燃焼状態を診断す
る。 【効果】 火炎のゆらぎ、火炎どうしの干渉等による診
断精度の低下を防止し、診断所要時間を短縮できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼診断装置に係り、
特に低ＮＯｘ燃焼等の目的から、排ガス再循環を行なう
バーナが設置される燃焼炉内の、個々のバーナ火炎の燃
焼状態を、火炎発光スペクトルをもとに診断する燃焼診
断装置に関する。
特に低ＮＯｘ燃焼等の目的から、排ガス再循環を行なう
バーナが設置される燃焼炉内の、個々のバーナ火炎の燃
焼状態を、火炎発光スペクトルをもとに診断する燃焼診
断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】公害防止の目的から、ボイラ等の燃焼炉
においては、窒素酸化物、すすおよび一酸化炭素を発生
させないことが必要である。このような燃焼状態を形成
するには、各バーナでの燃料流量、空気流量および燃料
と空気の混合状態等を所定状態に保ち、これにより、燃
焼炉内に極端な高温度領域および極端な低温度領域を形
成させないことが必要である。このような燃焼状態を形
成する際に使用する計測器の一つに、火炎発光スペクト
ルを検出し、このスペクトル特性から燃焼状態を診断す
る装置（以下、燃焼診断装置という）がある。
においては、窒素酸化物、すすおよび一酸化炭素を発生
させないことが必要である。このような燃焼状態を形成
するには、各バーナでの燃料流量、空気流量および燃料
と空気の混合状態等を所定状態に保ち、これにより、燃
焼炉内に極端な高温度領域および極端な低温度領域を形
成させないことが必要である。このような燃焼状態を形
成する際に使用する計測器の一つに、火炎発光スペクト
ルを検出し、このスペクトル特性から燃焼状態を診断す
る装置（以下、燃焼診断装置という）がある。
【０００３】しかし、この燃焼診断装置においては、火
炎発光スペクトルが火炎の揺らぎ、バーナ火炎の相互干
渉のために不規則な変動をしており、燃焼診断を困難に
していた。従来の燃焼診断装置の多くは、この火炎発光
スペクトルの変動について十分な配慮がされておらず、
このため、燃焼診断精度が低下する問題および診断時間
が長くなる問題があった。
炎発光スペクトルが火炎の揺らぎ、バーナ火炎の相互干
渉のために不規則な変動をしており、燃焼診断を困難に
していた。従来の燃焼診断装置の多くは、この火炎発光
スペクトルの変動について十分な配慮がされておらず、
このため、燃焼診断精度が低下する問題および診断時間
が長くなる問題があった。
【０００４】この発光スペクトル変動の問題に対し、特
願平３−５０２５２号では、スペクトルの変動は燃料流
量および空気流量等の変動に関係することに着眼し、燃
料流量計および空気流量計等を設置し、測定される火炎
発光スペクトルをそれぞれの流量に基づいて標準化し、
そして標準化した火炎発光スペクトルを燃焼診断ロジッ
クにかける方法が提案された。
願平３−５０２５２号では、スペクトルの変動は燃料流
量および空気流量等の変動に関係することに着眼し、燃
料流量計および空気流量計等を設置し、測定される火炎
発光スペクトルをそれぞれの流量に基づいて標準化し、
そして標準化した火炎発光スペクトルを燃焼診断ロジッ
クにかける方法が提案された。
【０００５】この方法は、診断時間は短縮されたが、各
系統ごとに流量計を設置する必要から装置コストが増大
すること、この流量計の保守に多くの労力が消費される
こと等の経済的問題があった。
系統ごとに流量計を設置する必要から装置コストが増大
すること、この流量計の保守に多くの労力が消費される
こと等の経済的問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記先行技術は、燃焼
診断精度を低下させる問題および診断時間が長くなる問
題、または各種流量計設置による装置コストの上昇およ
びこれら計器への保守労力の増加等の問題を有してい
た。本発明の目的は、装置コストの上昇および保守労力
の増加を生じることなく、燃焼診断精度を向上でき、か
つ診断時間を短縮できる燃焼診断装置を提供することに
ある。
診断精度を低下させる問題および診断時間が長くなる問
題、または各種流量計設置による装置コストの上昇およ
びこれら計器への保守労力の増加等の問題を有してい
た。本発明の目的は、装置コストの上昇および保守労力
の増加を生じることなく、燃焼診断精度を向上でき、か
つ診断時間を短縮できる燃焼診断装置を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、火炎に対して配置された火炎検出
手段と、その火炎検出手段からの光検出信号を入力する
分光分析手段と、その分光分析手段からの信号を入力し
て演算処理するデータ解析手段とを備え、分光分析手段
により求めた波長ごとのスペクトル強度に基づき、前記
解析手段により、正常燃焼時のスート発光度と水蒸気吸
光度の基準データと燃焼診断すべき検出時のスート発光
度と水蒸気吸光度のデータとを作成してこれにより火炎
の燃焼状態を診断するように構成したことを特徴とする
燃焼診断装置に関する。
本願の第１の発明は、火炎に対して配置された火炎検出
手段と、その火炎検出手段からの光検出信号を入力する
分光分析手段と、その分光分析手段からの信号を入力し
て演算処理するデータ解析手段とを備え、分光分析手段
により求めた波長ごとのスペクトル強度に基づき、前記
解析手段により、正常燃焼時のスート発光度と水蒸気吸
光度の基準データと燃焼診断すべき検出時のスート発光
度と水蒸気吸光度のデータとを作成してこれにより火炎
の燃焼状態を診断するように構成したことを特徴とする
燃焼診断装置に関する。
【０００８】第２の発明は、火炎に対して配置された火
炎検出手段と、その火炎検出手段からの光検出信号を入
力する分光分析手段と、その分光分析手段からの信号を
入力して演算処理するデータ解析手段とを備え、分光分
析手段により求めた波長ごとのスペクトル強度に基づ
き、前記解析手段により、正常燃焼時のスート発光度と
二酸化炭素吸光度の基準データと燃焼診断すべき検出時
のスート発光度と二酸化炭素吸光度のデータとを作成し
てこれにより火炎の燃焼状態を診断するように構成した
ことを特徴とする燃焼診断装置に関する。
炎検出手段と、その火炎検出手段からの光検出信号を入
力する分光分析手段と、その分光分析手段からの信号を
入力して演算処理するデータ解析手段とを備え、分光分
析手段により求めた波長ごとのスペクトル強度に基づ
き、前記解析手段により、正常燃焼時のスート発光度と
二酸化炭素吸光度の基準データと燃焼診断すべき検出時
のスート発光度と二酸化炭素吸光度のデータとを作成し
てこれにより火炎の燃焼状態を診断するように構成した
ことを特徴とする燃焼診断装置に関する。
【０００９】第３の発明は、火炎に対して配置された火
炎検出手段と、その火炎検出手段からの光検出信号を入
力する分光分析手段と、その分光分析手段からの信号を
入力して演算処理するデータ解析手段とを備え、分光分
析手段により求めた波長ごとのスペクトル強度に基づ
き、前記解析手段により、正常燃焼時のスート発光度と
水蒸気吸光度の値と変動幅および燃焼診断すべき検出時
のスート発光度と水蒸気吸光度の値および／または変動
幅を求め、かつこれにより燃料流量、空気流量、再循環
燃焼排ガス流量のいずれか一つ以上の状態を診断するご
とく構成したことを特徴とする燃焼診断装置に関する。
炎検出手段と、その火炎検出手段からの光検出信号を入
力する分光分析手段と、その分光分析手段からの信号を
入力して演算処理するデータ解析手段とを備え、分光分
析手段により求めた波長ごとのスペクトル強度に基づ
き、前記解析手段により、正常燃焼時のスート発光度と
水蒸気吸光度の値と変動幅および燃焼診断すべき検出時
のスート発光度と水蒸気吸光度の値および／または変動
幅を求め、かつこれにより燃料流量、空気流量、再循環
燃焼排ガス流量のいずれか一つ以上の状態を診断するご
とく構成したことを特徴とする燃焼診断装置に関する。
【００１０】第４の発明は、火炎に対して配置された火
炎検出手段と、その火炎検出手段からの光検出信号を入
力する分光分析装置と、その分光分析手段からの信号を
入力して演算処理するデータ解析手段とを備え、分光分
析手段により求めた波長ごとのスペクトル強度に基づ
き、前記解析手段により、正常燃焼時のスート発光度と
二酸化炭素吸光度の値と変動幅および燃焼診断すべき検
出時のスート発光度と二酸化炭素吸光度の値および／ま
たは変動幅とを求め、かつこれにより燃料流量、空気流
量、再循環燃焼排ガス流量のいずれか一つ以上の状態を
診断するように構成したことを特徴とする燃焼診断装置
に関する。
炎検出手段と、その火炎検出手段からの光検出信号を入
力する分光分析装置と、その分光分析手段からの信号を
入力して演算処理するデータ解析手段とを備え、分光分
析手段により求めた波長ごとのスペクトル強度に基づ
き、前記解析手段により、正常燃焼時のスート発光度と
二酸化炭素吸光度の値と変動幅および燃焼診断すべき検
出時のスート発光度と二酸化炭素吸光度の値および／ま
たは変動幅とを求め、かつこれにより燃料流量、空気流
量、再循環燃焼排ガス流量のいずれか一つ以上の状態を
診断するように構成したことを特徴とする燃焼診断装置
に関する。
【００１１】
【作用】正常運転燃焼時と燃焼診断すべき運転時につい
て、火炎発光スペクトルの内、スートの発光特性と水蒸
気の吸光特性を検出し、上記２つの場合について比較
し、後述する表１に示される各種燃焼調整と火炎発光ス
ペクトル挙動の関係から、燃料流量、空気流量、再循環
排ガス流量または空気・再循環排ガス混合ガスの旋回力
の変化を知ることができる。
て、火炎発光スペクトルの内、スートの発光特性と水蒸
気の吸光特性を検出し、上記２つの場合について比較
し、後述する表１に示される各種燃焼調整と火炎発光ス
ペクトル挙動の関係から、燃料流量、空気流量、再循環
排ガス流量または空気・再循環排ガス混合ガスの旋回力
の変化を知ることができる。
【００１２】
i）全体の構成 図１に、この燃焼診断方法を適用する燃焼診断装置の一
例を示す。この燃焼診断装置は、複数個の光プローブ
１、複数個の中継光ファイバ２、光チャンネルセレクタ
３、分光分析装置４、データ解析装置５から主に構成さ
れる。光プローブ１は、一個以上の視野を有している。
例を示す。この燃焼診断装置は、複数個の光プローブ
１、複数個の中継光ファイバ２、光チャンネルセレクタ
３、分光分析装置４、データ解析装置５から主に構成さ
れる。光プローブ１は、一個以上の視野を有している。
【００１３】これにより、火炎１０からの光は、各光プ
ローブ１で受光され、中継光ファイバ２を通して、光チ
ャンネルセレクタ３に移送される。光チャンネルセレク
タ３によって、解析対象の中継光ファイバ２が選ばれ、
この中継光ファイバ２によって移送された火炎光が分光
分析装置４によってスペクトル分析されたのち電気信号
に変換される。データ解析装置５は、このスペクトル分
析結果に基づいて、このときの燃焼状態を明示する。
ローブ１で受光され、中継光ファイバ２を通して、光チ
ャンネルセレクタ３に移送される。光チャンネルセレク
タ３によって、解析対象の中継光ファイバ２が選ばれ、
この中継光ファイバ２によって移送された火炎光が分光
分析装置４によってスペクトル分析されたのち電気信号
に変換される。データ解析装置５は、このスペクトル分
析結果に基づいて、このときの燃焼状態を明示する。
【００１４】図２に、重油燃焼火炎の発光スペクトルの
一例を示す。中継光ファイバの光伝送損失が小さい０．
４〜１．６μｍの波長域において、０．７μｍより長波
長側にスート（炭素質粒子）の発光スペクトルが見ら
れ、この発光スペクトル上の１．１μｍおよび１．４μ
ｍ近傍には水蒸気の吸光によるスペクトル強度の減少が
見られる。
一例を示す。中継光ファイバの光伝送損失が小さい０．
４〜１．６μｍの波長域において、０．７μｍより長波
長側にスート（炭素質粒子）の発光スペクトルが見ら
れ、この発光スペクトル上の１．１μｍおよび１．４μ
ｍ近傍には水蒸気の吸光によるスペクトル強度の減少が
見られる。
【００１５】スートの発光特性から、プランクの輻射則
の関係を用い、火炎温度を知ることができる。プランク
の輻射則とは図５に示すように、ある温度での輻射波長
と輻射強度の関係は定まっていることをいう。したがっ
て、火炎の温度を求めるには、波長と強度の関係を求め
ればよい。全波長域にわたって測定するのは困難である
ので、高温のものは通常では波長λ＜１μｍ以下の可視
−近赤外光波長域で測定する。火炎ではこの波長域でス
ート（すすｏｒカーボン）からの発光が優勢といわれて
いる。火炎温度は通常１２００°Ｋ〜２０００°Ｋの範
囲にあり、この温度範囲では図５から推測されるように
λ＝０．８〜１．０μｍ波長域での強度はほぼ波長にリ
ニアに依存しているので、２〜３点での波長で強度を測
定するだけで、測定点を結ぶ線の傾きにより温度を演算
できる。λ＜０．８μｍ以下で演算しても原理的には問
題ないが、波長が短いほど強度は減少するので測定がむ
つかしくなる。本発明では、０．８〜１．０μｍ波長域
のスペクトル強度の傾斜値をスート発光度という。温度
測定方法を示すと、あらかじめ実験的に任意の複数波長
のスペクトル強度、例えば０．８μｍにおけるスペクト
ル強度と１．０μｍのスペクトル強度を測定し、測定値
と温度の関係を求めると図６の関係が得られる。この関
係を用いスペクトル特性から火炎温度の換算が可能とな
る。
の関係を用い、火炎温度を知ることができる。プランク
の輻射則とは図５に示すように、ある温度での輻射波長
と輻射強度の関係は定まっていることをいう。したがっ
て、火炎の温度を求めるには、波長と強度の関係を求め
ればよい。全波長域にわたって測定するのは困難である
ので、高温のものは通常では波長λ＜１μｍ以下の可視
−近赤外光波長域で測定する。火炎ではこの波長域でス
ート（すすｏｒカーボン）からの発光が優勢といわれて
いる。火炎温度は通常１２００°Ｋ〜２０００°Ｋの範
囲にあり、この温度範囲では図５から推測されるように
λ＝０．８〜１．０μｍ波長域での強度はほぼ波長にリ
ニアに依存しているので、２〜３点での波長で強度を測
定するだけで、測定点を結ぶ線の傾きにより温度を演算
できる。λ＜０．８μｍ以下で演算しても原理的には問
題ないが、波長が短いほど強度は減少するので測定がむ
つかしくなる。本発明では、０．８〜１．０μｍ波長域
のスペクトル強度の傾斜値をスート発光度という。温度
測定方法を示すと、あらかじめ実験的に任意の複数波長
のスペクトル強度、例えば０．８μｍにおけるスペクト
ル強度と１．０μｍのスペクトル強度を測定し、測定値
と温度の関係を求めると図６の関係が得られる。この関
係を用いスペクトル特性から火炎温度の換算が可能とな
る。
【００１６】水蒸気の吸光は、火炎と光プローブの間を
水蒸気を含む再循環燃焼排ガスが流れることから生じる
現象である。このスペクトル強度の減少量は、水蒸気の
濃度、流量が増加すると大きくなる。火力発電所のボイ
ラにおいては、負荷ごとにそれに対する空気量と再循環
ガス量を調整しており、負荷一定のときは、空気流量＋
再循環ガス流量はボイラ全体の総流量が一定となるよう
に制御されているが、個別バーナを対象とした制御は行
なわれていない。このため、厳密ではないが、平均的に
みて各バーナについても、空気流量が増加すると再循環
排ガス流量が減少する。スペクトル強度の減少量（＝水
蒸気の吸光によるスペクトル強度の減少量）の変化から
空気流量、再循環燃焼排ガス流量または燃焼空気と再循
環燃焼排ガスの混合比率の変化を知ることができる（こ
のスペクトル強度の減少量を水蒸気吸光度と称す。実際
には、１．４μｍ近傍におけるスペクトル強度の減少量
である凹みの面積を求める）。
水蒸気を含む再循環燃焼排ガスが流れることから生じる
現象である。このスペクトル強度の減少量は、水蒸気の
濃度、流量が増加すると大きくなる。火力発電所のボイ
ラにおいては、負荷ごとにそれに対する空気量と再循環
ガス量を調整しており、負荷一定のときは、空気流量＋
再循環ガス流量はボイラ全体の総流量が一定となるよう
に制御されているが、個別バーナを対象とした制御は行
なわれていない。このため、厳密ではないが、平均的に
みて各バーナについても、空気流量が増加すると再循環
排ガス流量が減少する。スペクトル強度の減少量（＝水
蒸気の吸光によるスペクトル強度の減少量）の変化から
空気流量、再循環燃焼排ガス流量または燃焼空気と再循
環燃焼排ガスの混合比率の変化を知ることができる（こ
のスペクトル強度の減少量を水蒸気吸光度と称す。実際
には、１．４μｍ近傍におけるスペクトル強度の減少量
である凹みの面積を求める）。
【００１７】図３に重油燃焼における火炎正常燃焼時
（各負荷帯でそれぞれ燃焼調整が完了している最適燃焼
状態時をいう、すなわち、試運転調整時において、運転
指導員が最適とした燃焼状態時をいう）と正常燃焼時よ
り燃料流量のみを平均値が２０％減少した時（したがっ
て、空気流量、再循環燃焼排ガス流量は運転指導員が最
適とした流量のままである。）のスート発光度と水蒸気
吸光度の変動状況の関係を示す。負荷一定（燃料流量、
空気流量、再循環燃焼排ガス流量がボイラ全体では一
定）で運転していても、各バーナについてみれば、空
気、再循環燃焼排ガス流量はバーナの相互干渉のため変
動している。例えば、対象バーナの空気または再循環燃
焼排ガス流量が増加すると、隣接バーナの空気または再
循環燃焼排ガス流量が減少する。したがって、火炎発光
スペクトルを観察していると、バーナ相互干渉のため、
水蒸気吸光度およびスートの発光度の変動が図３のよう
に観測される。図４に正常燃焼時と正常燃焼時より空気
流量の平均値が１５％増加したときのスート発光度と水
蒸気吸光度の変動状況の関係を示す。
（各負荷帯でそれぞれ燃焼調整が完了している最適燃焼
状態時をいう、すなわち、試運転調整時において、運転
指導員が最適とした燃焼状態時をいう）と正常燃焼時よ
り燃料流量のみを平均値が２０％減少した時（したがっ
て、空気流量、再循環燃焼排ガス流量は運転指導員が最
適とした流量のままである。）のスート発光度と水蒸気
吸光度の変動状況の関係を示す。負荷一定（燃料流量、
空気流量、再循環燃焼排ガス流量がボイラ全体では一
定）で運転していても、各バーナについてみれば、空
気、再循環燃焼排ガス流量はバーナの相互干渉のため変
動している。例えば、対象バーナの空気または再循環燃
焼排ガス流量が増加すると、隣接バーナの空気または再
循環燃焼排ガス流量が減少する。したがって、火炎発光
スペクトルを観察していると、バーナ相互干渉のため、
水蒸気吸光度およびスートの発光度の変動が図３のよう
に観測される。図４に正常燃焼時と正常燃焼時より空気
流量の平均値が１５％増加したときのスート発光度と水
蒸気吸光度の変動状況の関係を示す。
【００１８】図３、図４からわかるように、火炎発光ス
ペクトル内のスート発光度および水蒸気吸光度は、正常
燃焼時および燃料流量、空気流量など（の平均値）が変
化した異常燃焼時においても、ある一定範囲内で変動し
ている。このとき、スート発光度が減少すると水蒸気吸
光度が増加する反比例の関係が見られる。この現象は、
水蒸気吸光度が増加するような再循環燃焼排ガスが増加
しているときは、燃焼が緩慢になり、火炎温度が低下
し、スートの発光度が減少することを示すものと考えら
れる。
ペクトル内のスート発光度および水蒸気吸光度は、正常
燃焼時および燃料流量、空気流量など（の平均値）が変
化した異常燃焼時においても、ある一定範囲内で変動し
ている。このとき、スート発光度が減少すると水蒸気吸
光度が増加する反比例の関係が見られる。この現象は、
水蒸気吸光度が増加するような再循環燃焼排ガスが増加
しているときは、燃焼が緩慢になり、火炎温度が低下
し、スートの発光度が減少することを示すものと考えら
れる。
【００１９】空気流量が増加すると、スート発光度の変
動領域（Ｘ）は変化しないが、水蒸気吸光度の変動領域
は減少する（変動幅がＹ1 からＹ2 に減少するととも
に、吸光度そのものも低い変動領域へ移行する）関係が
見られる。燃料流量が減少すると、スート発光度の変動
領域および水蒸気吸光度の変動領域がともに減少する
（低い変動領域に移行する）。以上述べた燃料流量、空
気流量の変化時における、スート発光度および水蒸気吸
光度の変動領域の変化をまとめて示すと表１のようにな
る。
動領域（Ｘ）は変化しないが、水蒸気吸光度の変動領域
は減少する（変動幅がＹ1 からＹ2 に減少するととも
に、吸光度そのものも低い変動領域へ移行する）関係が
見られる。燃料流量が減少すると、スート発光度の変動
領域および水蒸気吸光度の変動領域がともに減少する
（低い変動領域に移行する）。以上述べた燃料流量、空
気流量の変化時における、スート発光度および水蒸気吸
光度の変動領域の変化をまとめて示すと表１のようにな
る。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１において、発電負荷増加とは、燃料流
量が増加し、それに伴って燃焼用空気流量と再循環燃焼
排ガス流量が増加することを意味する。以上重油燃焼火
炎を対象とした実施例について述べたが、ガス燃料につ
いての燃焼火炎における燃焼診断は、油燃焼火炎の場合
と同じように、火炎発光スペクトルのスート発光度およ
び水蒸気吸光度を検出して同様に行なうことができる。
量が増加し、それに伴って燃焼用空気流量と再循環燃焼
排ガス流量が増加することを意味する。以上重油燃焼火
炎を対象とした実施例について述べたが、ガス燃料につ
いての燃焼火炎における燃焼診断は、油燃焼火炎の場合
と同じように、火炎発光スペクトルのスート発光度およ
び水蒸気吸光度を検出して同様に行なうことができる。
【００２２】しかし、石炭などの固体燃料（例えば微粉
炭）の場合は、燃焼生成物中に含まれる水蒸気の割合が
小さいために、水蒸気吸光度の変化が顕著に現われな
い。このため、水蒸気吸光度に代わって、二酸化炭素の
吸光度を用いると、油燃焼火炎と同様にして燃焼診断で
きる。この場合、二酸化炭素の吸光波長は２．７μｍお
よび４．３μｍにあるのでこの波長付近について、スペ
クトルの強度の減少量、凹みの面積を求める。なお、二
酸化炭素の吸光度は光ファイバを通過させると測定でき
ないので、光プローブで検出したものを中継光ファイバ
を通すことなく分光分析装置に直接送って分析する必要
がある。
炭）の場合は、燃焼生成物中に含まれる水蒸気の割合が
小さいために、水蒸気吸光度の変化が顕著に現われな
い。このため、水蒸気吸光度に代わって、二酸化炭素の
吸光度を用いると、油燃焼火炎と同様にして燃焼診断で
きる。この場合、二酸化炭素の吸光波長は２．７μｍお
よび４．３μｍにあるのでこの波長付近について、スペ
クトルの強度の減少量、凹みの面積を求める。なお、二
酸化炭素の吸光度は光ファイバを通過させると測定でき
ないので、光プローブで検出したものを中継光ファイバ
を通すことなく分光分析装置に直接送って分析する必要
がある。
【００２３】本発明を実施するにあたっては、図３に示
すように、あらかじめ正常燃焼時の火炎についてのスー
ト発光度と水蒸気吸光度の関係データ域（正常データ
域）を実験的に求めておき（実験式として表現でき
る）、これを基準値とし、実際に運転しているときのバ
ーナ火炎についてのスート発光度と水蒸気吸光度の検出
関係データ（図３についていえば、燃料２０％減のデー
タ域についての全データ、またはその一部データ）を求
め、表１に示すスペクトル挙動の関係を考慮して、両デ
ータを比較してバーナの燃焼状態を診断する。例えば、
基準値と検出値を比較して、スート発光特性に変化が見
られず、水蒸気吸光度が小さくなっている火炎挙動が得
られたバーナは、空気流量が増加していると診断され、
このような場合、燃焼ガス中に窒素酸化物が多く発生し
ていることが推定される。
すように、あらかじめ正常燃焼時の火炎についてのスー
ト発光度と水蒸気吸光度の関係データ域（正常データ
域）を実験的に求めておき（実験式として表現でき
る）、これを基準値とし、実際に運転しているときのバ
ーナ火炎についてのスート発光度と水蒸気吸光度の検出
関係データ（図３についていえば、燃料２０％減のデー
タ域についての全データ、またはその一部データ）を求
め、表１に示すスペクトル挙動の関係を考慮して、両デ
ータを比較してバーナの燃焼状態を診断する。例えば、
基準値と検出値を比較して、スート発光特性に変化が見
られず、水蒸気吸光度が小さくなっている火炎挙動が得
られたバーナは、空気流量が増加していると診断され、
このような場合、燃焼ガス中に窒素酸化物が多く発生し
ていることが推定される。
【００２４】本発明によれば正常運転時について、スー
ト発光度と水蒸気吸光度（二酸化炭素吸光度）の基準値
をあらかじめ測定しておけば、診断すべき運転時のスー
ト発光度と水蒸気吸光度（二酸化炭素吸光度）の変動域
全部のデータを求めなくても、その一部データを求めて
基準値と比較することによっても、燃焼診断をすること
ができるので診断時間が短縮できる。
ト発光度と水蒸気吸光度（二酸化炭素吸光度）の基準値
をあらかじめ測定しておけば、診断すべき運転時のスー
ト発光度と水蒸気吸光度（二酸化炭素吸光度）の変動域
全部のデータを求めなくても、その一部データを求めて
基準値と比較することによっても、燃焼診断をすること
ができるので診断時間が短縮できる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、従来の燃焼診断装置に
あった燃焼診断精度を低下させる問題および診断時間が
長くなる問題、または、各種流量計設置による装置コス
トの上昇およびこれら計器への保守労力の増加等の問題
がなくなり、装置コストの上昇および保守労力の増加を
生じることなく、燃焼診断精度を向上でき、かつ診断時
間を短縮できる燃焼診断ソフトを提供できるようにな
る。
あった燃焼診断精度を低下させる問題および診断時間が
長くなる問題、または、各種流量計設置による装置コス
トの上昇およびこれら計器への保守労力の増加等の問題
がなくなり、装置コストの上昇および保守労力の増加を
生じることなく、燃焼診断精度を向上でき、かつ診断時
間を短縮できる燃焼診断ソフトを提供できるようにな
る。
【図１】本発明になる一実施例の燃焼診断システムの構
成図。
成図。
【図２】油燃焼火炎の発光スペクトルの一例を示す図。
【図３】、
【図４】火炎発光スペクトルのスートの発光度および水
蒸気の吸光度の測定値と両者の関係を示す図。
蒸気の吸光度の測定値と両者の関係を示す図。
【図５】プランクの輻射則を示す図。
【図６】スペクトル強度の測定から火炎温度を求める関
係図。
係図。
１…光プローブ、２…中継光ファイバ、３…光チャンネ
ルセレクタ、４…分光分析装置、５…データ解析装置。
ルセレクタ、４…分光分析装置、５…データ解析装置。
Claims (4)
- 【請求項１】 火炎に対して配置された火炎検出手段
と、その火炎検出手段からの光検出信号を入力する分光
分析手段と、その分光分析手段からの信号を入力して演
算処理するデータ解析手段とを備え、分光分析手段によ
り求めた波長ごとのスペクトル強度に基づき、前記解析
手段により、正常燃焼時のスート発光度と水蒸気吸光度
の基準データと燃焼診断すべき検出時のスート発光度と
水蒸気吸光度のデータとを作成してこれにより火炎の燃
焼状態を診断するように構成したことを特徴とする燃焼
診断装置。 - 【請求項２】 火炎に対して配置された火炎検出手段
と、その火炎検出手段からの光検出信号を入力する分光
分析手段と、その分光分析手段からの信号を入力して演
算処理するデータ解析手段とを備え、分光分析手段によ
り求めた波長ごとのスペクトル強度に基づき、前記解析
手段により、正常燃焼時のスート発光度と二酸化炭素吸
光度の基準データと燃焼診断すべき検出時のスート発光
度と二酸化炭素吸光度のデータとを作成してこれにより
火炎の燃焼状態を診断するように構成したことを特徴と
する燃焼診断装置。 - 【請求項３】 火炎に対して配置された火炎検出手段
と、その火炎検出手段からの光検出信号を入力する分光
分析手段と、その分光分析手段からの信号を入力して演
算処理するデータ解析手段とを備え、分光分析手段によ
り求めた波長ごとのスペクトル強度に基づき、前記解析
手段により、正常燃焼時のスート発光度と水蒸気吸光度
の値と変動幅および燃焼診断すべき検出時のスート発光
度と水蒸気吸光度の値および／または変動幅を求め、か
つこれにより燃料流量、空気流量、再循環燃焼排ガス流
量のいずれか一つ以上の状態を診断するように構成した
ことを特徴とする燃焼診断装置。 - 【請求項４】 火炎に対して配置された火炎検出手段
と、その火炎検出手段からの光検出信号を入力する分光
分析装置と、その分光分析手段からの信号を入力して演
算処理するデータ解析手段とを備え、分光分析手段によ
り求めた波長ごとのスペクトル強度に基づき、前記解析
手段により、正常燃焼時のスート発光度と二酸化炭素吸
光度の値と変動幅および燃焼診断すべき検出時のスート
発光度と二酸化炭素吸光度の値および／または変動幅と
を求め、かつこれにより燃料流量、空気流量、再循環燃
焼排ガス流量のいずれか一つ以上の状態を診断するよう
に構成したことを特徴とする燃焼診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04081133A JP3083633B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 燃焼診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04081133A JP3083633B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 燃焼診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05288343A true JPH05288343A (ja) | 1993-11-02 |
| JP3083633B2 JP3083633B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=13737904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04081133A Expired - Lifetime JP3083633B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 燃焼診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3083633B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-02 JP JP04081133A patent/JP3083633B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3083633B2 (ja) | 2000-09-04 |
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