JPS6036825A - 燃焼火炎の制御方法および装置 - Google Patents
燃焼火炎の制御方法および装置Info
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- JPS6036825A JPS6036825A JP58146124A JP14612483A JPS6036825A JP S6036825 A JPS6036825 A JP S6036825A JP 58146124 A JP58146124 A JP 58146124A JP 14612483 A JP14612483 A JP 14612483A JP S6036825 A JPS6036825 A JP S6036825A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
中の温度分布を非接触状態で計測することにより燃焼火
炎を高精度で制御できるようにした燃焼火炎の制御方法
および装置に関する。
炎を高精度で制御できるようにした燃焼火炎の制御方法
および装置に関する。
例えば火力発電所等のボイラーのメインバーナでは最適
燃焼状態として、低ＮＯＸ、低未燃分の燃焼状態を得る
ために燃焼火炎を制御することが必要とされる。寸だ、
ＮＯＸ以外にも、−１・・３化炭素、酸素または亜硫酸
ガス晴が）ｌｌｌｌ定され、す然焼火炎の制御に供され
る。
燃焼状態として、低ＮＯＸ、低未燃分の燃焼状態を得る
ために燃焼火炎を制御することが必要とされる。寸だ、
ＮＯＸ以外にも、−１・・３化炭素、酸素または亜硫酸
ガス晴が）ｌｌｌｌ定され、す然焼火炎の制御に供され
る。
ところで従来、燃焼火炎を制御する場合は、一般に排ガ
ス中のガス分析等を行ない、その分析値を用いて制御系
への信号を出力する方法がとられている。
ス中のガス分析等を行ない、その分析値を用いて制御系
への信号を出力する方法がとられている。
例えば、排ガス中のＮｏＸｏ度を把握するには、実際に
煙道から排ガスを各種のＮＯｘ計に導いて濃度を測定し
ている。また、直接煙道から測定訓器への導入が不可能
な場合にはサンプリング用シリンジを用いて、煙道から
排ガスを採集して、ＮＯＸ計により餞度を測定している
。いずれの方法にせよ、ガスの採集を行ない、その分析
値に基づいて制御信号を出力して制御する方法を行なっ
ている。
煙道から排ガスを各種のＮＯｘ計に導いて濃度を測定し
ている。また、直接煙道から測定訓器への導入が不可能
な場合にはサンプリング用シリンジを用いて、煙道から
排ガスを採集して、ＮＯＸ計により餞度を測定している
。いずれの方法にせよ、ガスの採集を行ない、その分析
値に基づいて制御信号を出力して制御する方法を行なっ
ている。
このような、排ガスの採集による排ガス分析およびその
値を用いて行なわれる燃焼火炎の制御方法では、急激な
燃焼状態の変化には対応できないという欠点がある。
値を用いて行なわれる燃焼火炎の制御方法では、急激な
燃焼状態の変化には対応できないという欠点がある。
そこで、火炎自体の観察に基づく高精度の制御を行なう
ことが考えられる。例えばバーナ出口付近の火炎中のガ
ス濃度分布、温度分布等を検出しこれに基づいて最適燃
焼状態時の火炎を保つような制御が精度が高い制度と考
えられる。
ことが考えられる。例えばバーナ出口付近の火炎中のガ
ス濃度分布、温度分布等を検出しこれに基づいて最適燃
焼状態時の火炎を保つような制御が精度が高い制度と考
えられる。
しかし、従来ではこのような場合でもバーナ出口付近の
火炎中でのガス濃度分布の測定は通常、サンプリングプ
ローブを火炎中に挿入してガスをサンプリングして測定
される。また温度分布は、熱電対を挿入して測定される
。従って、いずれの方法も、火炎を乱してしまい、正確
な分布の測定は困雌と考えられる。
火炎中でのガス濃度分布の測定は通常、サンプリングプ
ローブを火炎中に挿入してガスをサンプリングして測定
される。また温度分布は、熱電対を挿入して測定される
。従って、いずれの方法も、火炎を乱してしまい、正確
な分布の測定は困雌と考えられる。
本発明の目的は、燃焼火炎を乱すことなくその火炎の温
度分布を測定することができ、燃焼火炎の制御の高精度
化が図れる燃焼火炎の制御方法および装置Ｗを提供する
ことにある。
度分布を測定することができ、燃焼火炎の制御の高精度
化が図れる燃焼火炎の制御方法および装置Ｗを提供する
ことにある。
本発明に係る燃焼火炎の制御方法では、火炎中の温度分
布を光学的手法によって非接触で測定し、測定される温
度分布を用いて燃’ＡＪ８火炎を制御器するようにして
いる。
布を光学的手法によって非接触で測定し、測定される温
度分布を用いて燃’ＡＪ８火炎を制御器するようにして
いる。
本発明に係る燃焼火炎の制御方法は、好適には燃焼火炎
中に多く存在する水酸基ラジカル（以下・ＯＨと称する
）の発生をＸ分光分析し、その結果得られるスペクトル
の波艮と発光強度から火炎の温度を計算し、温度分布を
め、その分布を最適燃焼状態時の火炎の温度分布と比較
する事によって制御信号を出力することにより、燃焼火
炎を制御するものである。
中に多く存在する水酸基ラジカル（以下・ＯＨと称する
）の発生をＸ分光分析し、その結果得られるスペクトル
の波艮と発光強度から火炎の温度を計算し、温度分布を
め、その分布を最適燃焼状態時の火炎の温度分布と比較
する事によって制御信号を出力することにより、燃焼火
炎を制御するものである。
即ち、火炎温度を非接触で測定し、その測定点を移動さ
せて火炎中の温度分布をめ、その分布によって火炎を制
御するものである。
せて火炎中の温度分布をめ、その分布によって火炎を制
御するものである。
また、本発明に係る燃焼火炎の制御装置で（・ユ、火炎
中の・ＯＨの発光スペクトルを分光分析した結果を入力
し、温度分布を計算する計算回路、最適燃焼状態時の火
炎中の温度分布を記憶している記憶回路、該計算回路か
らの出力および、該記憶回路からの出力とを比較する比
較回路、該比較回路からの出力によって制御信号を出力
する制御回路とを具備したものとしている。
中の・ＯＨの発光スペクトルを分光分析した結果を入力
し、温度分布を計算する計算回路、最適燃焼状態時の火
炎中の温度分布を記憶している記憶回路、該計算回路か
らの出力および、該記憶回路からの出力とを比較する比
較回路、該比較回路からの出力によって制御信号を出力
する制御回路とを具備したものとしている。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
燃焼火炉１に取り付けだバーナ２から火炎が噴出され、
その火炎の光は二つのビューポート３Ａ。
その火炎の光は二つのビューポート３Ａ。
３Ｂから採光されるようにしている。採光された光は、
夫々分光カメラ４によって電気信号に変換され、その出
力が信号制＠１＋器５に導かれ、その出力を受けて信号
制御器から制御信号が出力されるようにしている。
夫々分光カメラ４によって電気信号に変換され、その出
力が信号制＠１＋器５に導かれ、その出力を受けて信号
制御器から制御信号が出力されるようにしている。
各分光カメラ４には第２図に示すように、ビューボート
３Ａ、３Ｂからの光を集光する集光レンズ６および結像
レンズ７が設けである。集光点は集光用レンズ６の焦点
距離位置であり、焦点周辺の光が最も強く観式される。
３Ａ、３Ｂからの光を集光する集光レンズ６および結像
レンズ７が設けである。集光点は集光用レンズ６の焦点
距離位置であり、焦点周辺の光が最も強く観式される。
この集光レンズ６ｉ−ｊ。
サイトレール８に沿い、レンズ駆動装置９を介して前後
動可能とされており、集光レンズ６の焦点、即ち採光点
を前後させることができる。そして、この採光点の前後
動操作によって、火炎内外部の断層を観察することがで
きる。
動可能とされており、集光レンズ６の焦点、即ち採光点
を前後させることができる。そして、この採光点の前後
動操作によって、火炎内外部の断層を観察することがで
きる。
凸レンズの特性上、焦点から出た光は凸レンズ通過後は
平行光線となる。また、ｉ’ｌＬに凸レンズに平行光線
として入射した光は、焦点に結ぶ特性がある。この特性
を利用し、集光レンズ６を通過した平行光線を結像レン
ズ７で光を焦点で結ばせ、その焦点位置に光検知器１０
を配置７／、“している。これによって、集光レンズ６
の焦点Ｉｌｌ鵬１（１位置の採光された光が、光検知器
１０の検知部に強い光となって結像することになる。
平行光線となる。また、ｉ’ｌＬに凸レンズに平行光線
として入射した光は、焦点に結ぶ特性がある。この特性
を利用し、集光レンズ６を通過した平行光線を結像レン
ズ７で光を焦点で結ばせ、その焦点位置に光検知器１０
を配置７／、“している。これによって、集光レンズ６
の焦点Ｉｌｌ鵬１（１位置の採光された光が、光検知器
１０の検知部に強い光となって結像することになる。
したがって、結像レンズ７と光検知器１０は固定したま
ま、集光レンズ６をサイトレール８に沿って、レンズ駆
動装置９によって前後させるという簡単な操作を行なう
だけで、集光位置すなわち、観察位置を変えることが可
能であり、火炎のＵＴ層が内外部に亘って観察できる。
ま、集光レンズ６をサイトレール８に沿って、レンズ駆
動装置９によって前後させるという簡単な操作を行なう
だけで、集光位置すなわち、観察位置を変えることが可
能であり、火炎のＵＴ層が内外部に亘って観察できる。
本実施例では、火炎中の・ＯＨの発光スペクトルを分光
分析することにより、火炎中の温度を非接触で測定する
ようにしている。即ち、・ＯＨの発光スペクトルが観察
される波長域に、検知能の高い、光検知器ｌＯ１例えば
光電子増倍管を用いている。ｆｘお、光検知器１０とし
ては、光電子増倍管の他、フォト・ダイオードやスペク
トル・マルチチャンネル・アナライザー（Ｓ、Ｍ、Ａ、
）等を用いても良い。光検知器１０は光信号を電気信
号に変換し、その′［ｈ気信号を信号処理系へ送るよう
にしている。
分析することにより、火炎中の温度を非接触で測定する
ようにしている。即ち、・ＯＨの発光スペクトルが観察
される波長域に、検知能の高い、光検知器ｌＯ１例えば
光電子増倍管を用いている。ｆｘお、光検知器１０とし
ては、光電子増倍管の他、フォト・ダイオードやスペク
トル・マルチチャンネル・アナライザー（Ｓ、Ｍ、Ａ、
）等を用いても良い。光検知器１０は光信号を電気信
号に変換し、その′［ｈ気信号を信号処理系へ送るよう
にしている。
次に信号処理系を第３図に示すダイヤグラムによって説
明する。この処理系は火炎中の・ＯＨの発光スペクトル
を分光分析した結果を入力し、温度分布を計算する演算
回路１１．最適燃焼状態時の火炎中の温度分布を記１届
する記憶回路１２、演算回路１１からの出力と記憶回路
１２からの出力とを比較判定する比較回路１３および比
較回路１３からの出力によって制御１１１１信刊を出力
するｉｔｉ制御回路１４を有している。
明する。この処理系は火炎中の・ＯＨの発光スペクトル
を分光分析した結果を入力し、温度分布を計算する演算
回路１１．最適燃焼状態時の火炎中の温度分布を記１届
する記憶回路１２、演算回路１１からの出力と記憶回路
１２からの出力とを比較判定する比較回路１３および比
較回路１３からの出力によって制御１１１１信刊を出力
するｉｔｉ制御回路１４を有している。
演算回路１１は、光検知器へ任意の波長の光信号を電気
信号へ変換するだめの命令を出力する命令回路、光検知
器からの出力を入力して・温度の計算を行なう計算回路
、火炎中の任、なの位置の光を集光するためにレンズ駆
動装置９を駆動させるためのレンズ駆動コントロール回
路とからｌ：ｉ’；成されている。
信号へ変換するだめの命令を出力する命令回路、光検知
器からの出力を入力して・温度の計算を行なう計算回路
、火炎中の任、なの位置の光を集光するためにレンズ駆
動装置９を駆動させるためのレンズ駆動コントロール回
路とからｌ：ｉ’；成されている。
計算回路で行なう計算は、火炎中に広く存仕が確認され
ている・ＯＨの発光を分光分析して得られるスペクトル
線の発光強度と波長とから行なわれるものである。第４
図に測定された燃焼火炎中のある任意の一点での・ＯＨ
の分光分析結果の一例を示した。これは、・ＯＨの振動
回転スペクトルと称される分析結果であり、縦軸が発光
強度、横軸が波長である。分光分析の結果得られたスペ
クトル線のピークの横軸位置（波長）と縦軸位置（発光
強度）との値から温度を計算することになる。
ている・ＯＨの発光を分光分析して得られるスペクトル
線の発光強度と波長とから行なわれるものである。第４
図に測定された燃焼火炎中のある任意の一点での・ＯＨ
の分光分析結果の一例を示した。これは、・ＯＨの振動
回転スペクトルと称される分析結果であり、縦軸が発光
強度、横軸が波長である。分光分析の結果得られたスペ
クトル線のピークの横軸位置（波長）と縦軸位置（発光
強度）との値から温度を計算することになる。
計算の基本となる式は、次式で与えられる。
１ｎ（ＩＷ／Ｗ’−Ｐ−ｇＩ＝−Ｅ／ｋＴ十定数なお、
ＩＩＪ、波数Ｗでの発光強度、Ｗはスペクトル線の成長
の逆数、Ｐは波数Ｗの光を発するエネルギーレベルＥへ
の遷移確率、ｇは多重度、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶
対温度である。即ち、分光分析を行なって得られたスペ
クトル線の強度をめ、左辺の焔を計算し、Ｅに対してプ
ロットすｉｌ−ば、１Ｍ線の１すｊきはｌ／ｋＴであり
、ｋは定数であるからＴがめられることになる。
ＩＩＪ、波数Ｗでの発光強度、Ｗはスペクトル線の成長
の逆数、Ｐは波数Ｗの光を発するエネルギーレベルＥへ
の遷移確率、ｇは多重度、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶
対温度である。即ち、分光分析を行なって得られたスペ
クトル線の強度をめ、左辺の焔を計算し、Ｅに対してプ
ロットすｉｌ−ば、１Ｍ線の１すｊきはｌ／ｋＴであり
、ｋは定数であるからＴがめられることになる。
以上の結果、燃焼火炎中での任意のある一点を集光して
、光検知器１０によって分光分析を行ない、イ４）られ
た・ＯＲの孔ｉ山回１１：云スペクトルについて前述の
基本式によって計算することにより、集光された任意の
一点での温度がめられることになる。従って、この操作
を火炎中の複数の位置について行なえば、火炎中での温
度分イ１うがめられることになる。
、光検知器１０によって分光分析を行ない、イ４）られ
た・ＯＲの孔ｉ山回１１：云スペクトルについて前述の
基本式によって計算することにより、集光された任意の
一点での温度がめられることになる。従って、この操作
を火炎中の複数の位置について行なえば、火炎中での温
度分イ１うがめられることになる。
次に、記憶回路１２は、最適燃焼状態時に測定計算され
た火炎中での温度分布を記１．φしているものである。
た火炎中での温度分布を記１．φしているものである。
ここで言う最適燃焼状態は、火炎の性質によって異なり
随時判１所されるものであるが、例えば火力発電所等の
ボイラーのメインバーナの場合は低ＮＯｘ、低未燃分の
燃焼状態である。
随時判１所されるものであるが、例えば火力発電所等の
ボイラーのメインバーナの場合は低ＮＯｘ、低未燃分の
燃焼状態である。
また、比較回路１３は前記の如く、演算回路１１から出
力される現時点での火炎中の温度分布と、任意に記１．
はされている最適燃焼状態時の火炎中の温度分布との差
異を比＋ｌ夕し、この差異を制ｆｉｉ１１回路１４へ出
力する。
力される現時点での火炎中の温度分布と、任意に記１．
はされている最適燃焼状態時の火炎中の温度分布との差
異を比＋ｌ夕し、この差異を制ｆｉｉ１１回路１４へ出
力する。
さらに制御回路１４ば、１ヒ収回路１３からの出力を入
力して制御部１１Ｗ部へ適切な制側ｊ命令を判定し、命
令を制御信号として出力する。
力して制御部１１Ｗ部へ適切な制側ｊ命令を判定し、命
令を制御信号として出力する。
しかして、出力される制釧信閃°は任意のｆｌｉｌｌ俳
場所、例えばシャフト調整器へと導かれ、最適燃焼状態
への制御が行なわれることになる。以下その一例を第５
図〜第７図によって説明する。
場所、例えばシャフト調整器へと導かれ、最適燃焼状態
への制御が行なわれることになる。以下その一例を第５
図〜第７図によって説明する。
第５図において１５はバーナであり、燃料噴出用のバー
ナチップ１６の出口付近に出口に向って拡径する円型形
の燃焼分散用コーン１７を有する燃料噴出ノズル１８が
設けである。この燃料噴出税ノズル１８の外周同心円上
に点火プラグ１９付きの燃焼炉内予熱および燃焼点火用
のガス焚き用ノズル２０と、このノズルの外周同心円上
に燃焼用空気を送る空気ノズル２１とを有する構成とさ
れている。なお、円型形の燃料分散用コーン１７には、
最適コーン位置を設定できるように、円型部頂点からバ
ーナ外部へ棒状の調整用シャフト２２Ａおよび調整器２
２Ｂが設けである。
ナチップ１６の出口付近に出口に向って拡径する円型形
の燃焼分散用コーン１７を有する燃料噴出ノズル１８が
設けである。この燃料噴出税ノズル１８の外周同心円上
に点火プラグ１９付きの燃焼炉内予熱および燃焼点火用
のガス焚き用ノズル２０と、このノズルの外周同心円上
に燃焼用空気を送る空気ノズル２１とを有する構成とさ
れている。なお、円型形の燃料分散用コーン１７には、
最適コーン位置を設定できるように、円型部頂点からバ
ーナ外部へ棒状の調整用シャフト２２Ａおよび調整器２
２Ｂが設けである。
第６図は、燃料として微粉炭を用いた場合の微粉炭の分
散の様子を示している。中央配管内を搬送された微粉炭
は、微粉炭分散用コーン１７により絞られた微粉炭噴出
ノズル１８から噴出し、放射線状に分散する。この時、
中央配管の同心円外周に配置された配管２３から燃焼用
空気が供給される。これにより、放射線状に分散した微
粉炭に充分に空気が供給され、高空気片、燃焼域が形成
される。また、コーン前面部刺通ば、局囲よりも負圧に
なっているため、微粉炭の一部が巻きこ丑れる。しかし
、そこには外周から供′；１台される空気の拡散が少な
いため、低空気比焼域が形成される。
散の様子を示している。中央配管内を搬送された微粉炭
は、微粉炭分散用コーン１７により絞られた微粉炭噴出
ノズル１８から噴出し、放射線状に分散する。この時、
中央配管の同心円外周に配置された配管２３から燃焼用
空気が供給される。これにより、放射線状に分散した微
粉炭に充分に空気が供給され、高空気片、燃焼域が形成
される。また、コーン前面部刺通ば、局囲よりも負圧に
なっているため、微粉炭の一部が巻きこ丑れる。しかし
、そこには外周から供′；１台される空気の拡散が少な
いため、低空気比焼域が形成される。
即ち、第７図に燃料濃度分布と空気比分布を示している
。高空気比燃焼域ではＮ Ｏｘが生成し、低空気比燃焼
域ではＮ Ｉ−１３、Ｉ−Ｉ ＣＮ、炭化水素等の還元
性物質の生成が行なわ几る。Ｎ Ｈ３やＩＩｃＮばＮＯ
Ｘを還元しＮ２とするのでＮＯｘと、これら還元性物質
が混合することになり、低ＮＯＸか：ミ焼が可能となる
。また、高空気比燃焼火炎が低空気比燃焼火炎を包み込
んでいるので、低空気比燃焼火炎で生成した未燃分ｔよ
、高梁気化ン・乃尭火炎で燃焼され、未燃分の低下が図
れる。
。高空気比燃焼域ではＮ Ｏｘが生成し、低空気比燃焼
域ではＮ Ｉ−１３、Ｉ−Ｉ ＣＮ、炭化水素等の還元
性物質の生成が行なわ几る。Ｎ Ｈ３やＩＩｃＮばＮＯ
Ｘを還元しＮ２とするのでＮＯｘと、これら還元性物質
が混合することになり、低ＮＯＸか：ミ焼が可能となる
。また、高空気比燃焼火炎が低空気比燃焼火炎を包み込
んでいるので、低空気比燃焼火炎で生成した未燃分ｔよ
、高梁気化ン・乃尭火炎で燃焼され、未燃分の低下が図
れる。
本実施例で示したバーナ］−５では、第７図に示した燃
料濃度分布を形成させることが最適燃焼状態を形成させ
ることになる。その調・版のためにコーンを前後させる
制箆を行なうものである。つ土り、第７図に示しノを燃
料濃度分布と空気比分布および温度分布を保つことが、
ソ適燃焼状態を保つことになる。従って、それらの分布
のうち、いずれか１つの分布のみを観察しておけば良い
ことになる。つまり、燃料濃度分布や、空気比分布は実
際に火炎中にザンブリングブローブ等を挿入して測定し
なければならなく、火炎を乱してしまう上て時間即応性
的制御は不可能であったものを、本実施例による非接触
の温度計測法を用いた場合は、第７図のような火炎温度
分布を観察しておくことにより、理想的な制御を行なう
ことができる。
料濃度分布を形成させることが最適燃焼状態を形成させ
ることになる。その調・版のためにコーンを前後させる
制箆を行なうものである。つ土り、第７図に示しノを燃
料濃度分布と空気比分布および温度分布を保つことが、
ソ適燃焼状態を保つことになる。従って、それらの分布
のうち、いずれか１つの分布のみを観察しておけば良い
ことになる。つまり、燃料濃度分布や、空気比分布は実
際に火炎中にザンブリングブローブ等を挿入して測定し
なければならなく、火炎を乱してしまう上て時間即応性
的制御は不可能であったものを、本実施例による非接触
の温度計測法を用いた場合は、第７図のような火炎温度
分布を観察しておくことにより、理想的な制御を行なう
ことができる。
また、バーナ先端の火炎中の温度分布を非接触で、短時
間で測定し、温度分布をめ、それによって火炎を制御す
ることによって急激な変化等についても、即応的な高精
度の制御が可能となる。
間で測定し、温度分布をめ、それによって火炎を制御す
ることによって急激な変化等についても、即応的な高精
度の制御が可能となる。
次に、具体的数値による一実１倹例について第８図〜第
１１図により説明する。
１１図により説明する。
第８図および第９図は本実験で用いたバーナの概略図を
ｍ ／ ｍ単位によ、る寸法と共に示している。
ｍ ／ ｍ単位によ、る寸法と共に示している。
配管Ｃがら空気とプロパンをバーナに導入し、混合室Ｂ
でそれらを充分に混合させ、予混合燃料とする。予混合
燃料は多孔板Ａから均一に噴出され予混合火炎を形成す
る。
でそれらを充分に混合させ、予混合燃料とする。予混合
燃料は多孔板Ａから均一に噴出され予混合火炎を形成す
る。
その様子を第１０図に示している。図中Ｆが予混合火炎
である。この火炎の中心部Ｎ１の光のみを採光し、火炎
中の火炎温度分布を測定した結果を第１１図に示す。な
訃、第１０図におけるバーナ先端からの距離ｌは、第１
０図のバーナ先端からの距離と一致する。しかして、火
炎温度分布を測定した時の排ガス分析結果よび排ガス分
イブＹ値から算出した空気比を下記の表に示す。
である。この火炎の中心部Ｎ１の光のみを採光し、火炎
中の火炎温度分布を測定した結果を第１１図に示す。な
訃、第１０図におけるバーナ先端からの距離ｌは、第１
０図のバーナ先端からの距離と一致する。しかして、火
炎温度分布を測定した時の排ガス分析結果よび排ガス分
イブＹ値から算出した空気比を下記の表に示す。
排ガス分析値と空気比（λ）
上記表（第１１図中■の排ガス分析結果）から不完全燃
焼の指標である一酸化炭素（Ｃｏ）濃度が１％程度であ
り、酸素（０□）濃度も低く完全燃″に１−しているこ
とが分かる。また、火炎温度も最大１７５０Ｃを示し、
プロパンの断熱火炎温度の計算値２０００Ｃに近く燃焼
効率が良いことが分る。
焼の指標である一酸化炭素（Ｃｏ）濃度が１％程度であ
り、酸素（０□）濃度も低く完全燃″に１−しているこ
とが分かる。また、火炎温度も最大１７５０Ｃを示し、
プロパンの断熱火炎温度の計算値２０００Ｃに近く燃焼
効率が良いことが分る。
この■に示すような火炎温度分布が、排ガス分析値から
も、火炎温度からも、本実験で用いているバーナては好
ましい分布である。な訃、この火炎の空気比も０．９７
と最も燃焼性の良い１．００に非常に近い値を示してい
ることからも分かる。従って、第１１図中■を、本実験
で用いているバーナの最適火炎温度分布としてメモリー
する。
も、火炎温度からも、本実験で用いているバーナては好
ましい分布である。な訃、この火炎の空気比も０．９７
と最も燃焼性の良い１．００に非常に近い値を示してい
ることからも分かる。従って、第１１図中■を、本実験
で用いているバーナの最適火炎温度分布としてメモリー
する。
次に燃焼状態の悪い場合の例として、過当にバーナに導
く空気量を変化させ、前述と同様に火炎中の火炎温度分
布を測定したところ、第１１図中■で示す分布となり、
■とは大きくかけ離れていた。これにより、燃焼状態が
悪くなっているととが分かる。な訃、この火炎について
、４ｈガス分析した結果、−酸化炭素は５％発生して卦
す、かつ酸素も残っているという非常に燃焼性が悪いこ
とがこの結果からも分かる。従って、■で示す火炎温度
分布を■の火炎温度分布に近づけるように火炎を制御す
れば良く、この実験では、バーナへ導入する空気量を変
化させることで制＠１できる。即ち、空気量を変化させ
るパルプの開閉を多少変化させ、火炎温度分布を測定し
て■に近づけるようにパルプの開閉部へ出力することに
より制御する。
く空気量を変化させ、前述と同様に火炎中の火炎温度分
布を測定したところ、第１１図中■で示す分布となり、
■とは大きくかけ離れていた。これにより、燃焼状態が
悪くなっているととが分かる。な訃、この火炎について
、４ｈガス分析した結果、−酸化炭素は５％発生して卦
す、かつ酸素も残っているという非常に燃焼性が悪いこ
とがこの結果からも分かる。従って、■で示す火炎温度
分布を■の火炎温度分布に近づけるように火炎を制御す
れば良く、この実験では、バーナへ導入する空気量を変
化させることで制＠１できる。即ち、空気量を変化させ
るパルプの開閉を多少変化させ、火炎温度分布を測定し
て■に近づけるようにパルプの開閉部へ出力することに
より制御する。
なお、もう一つの例として、火炎温度分布が第１１図の
■で示す結果となった場合がある。この結果も■から大
きくかけ離れており・最適燃焼状態からかけ離れた燃焼
効率の低（ハ燃焼であることが分かる。従って、■の場
合と同様に、バーナへ導入される空気量を調整するパル
プの開度を操作し、火炎温度分布を■となるよう制Ｑｌ
を行なう。
■で示す結果となった場合がある。この結果も■から大
きくかけ離れており・最適燃焼状態からかけ離れた燃焼
効率の低（ハ燃焼であることが分かる。従って、■の場
合と同様に、バーナへ導入される空気量を調整するパル
プの開度を操作し、火炎温度分布を■となるよう制Ｑｌ
を行なう。
なお、■のような火炎温度分布を示している火炎の排ガ
スの分析結果は前記の表に示すと卦りである。排ガス中
には、酸素が４ ％程度も残存しておシ、酸素が過剰に
バーナ中へ勇；人されていることが分かる。従って、結
果的には空気を絞る方向へパルプを調整することになる
。
スの分析結果は前記の表に示すと卦りである。排ガス中
には、酸素が４ ％程度も残存しておシ、酸素が過剰に
バーナ中へ勇；人されていることが分かる。従って、結
果的には空気を絞る方向へパルプを調整することになる
。
以上の実施例から、火炎の温度分布は火炎の発光の分析
から非接触で計測することができ、最適燃焼時の分布を
記憶させておき、他の燃焼効率の低い場合の火炎温度分
布と記憶内容とを比較することによって、火炎を制御で
きることが確認できた。
から非接触で計測することができ、最適燃焼時の分布を
記憶させておき、他の燃焼効率の低い場合の火炎温度分
布と記憶内容とを比較することによって、火炎を制御で
きることが確認できた。
以上のように、本発明によれば、バーナ出口付近の火炎
温度分布を非接触で測定することができ、その測定した
温度分布によって火炎自体を精度良く制御できる。した
がって最適燃焼状態を長時間保持できると共に高効率燃
焼を実現できる等の優れた効果が奏される。
温度分布を非接触で測定することができ、その測定した
温度分布によって火炎自体を精度良く制御できる。した
がって最適燃焼状態を長時間保持できると共に高効率燃
焼を実現できる等の優れた効果が奏される。
図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は火炎計測
部を示す断面図、第２図は分光カメラを示す断面図、第
３図は信号処理系を示すダイヤグラム、第４図は燃焼火
炎中の・ＯＨの振動回転スペクトルを示すグラフ、第５
図はノく−ナの４’＋Ｊ成を示す断面図、第６図は微粉
炭の分散状況を示す模式図、第７図はバーナ出口刺通の
燃料濃度分布、空気比分布、温度分布を示す特性図、第
８図は実験用バーナを示す断面図、第９図１ｌ−１：第
８図の平面図、第１０図は同燃焼状態を示す模式図、第
１１図は同実験結果を示す７１￥性図である。 １・・・燃焼火炉、２・・・バーナ、３Ａ、３Ｂ・・・
ピユーボート、４・・・分光カメラ、５・・・１３号制
御器、６・・・集光用レンズ、７・・・結像レンズ、８
・・・ザイドレール、９・・・レンズ駆動装置、ＩＯ・
・・光検知器、１１・・・演算回路、１２・・・記憶回
路、１３・・・比較回路、１４・・・ｊｌ；制御回路。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 第 ／ 図 第２ 図 ｒ −−−−−−−−’−−−−−−１１ １ ψ ｊｌ） ３ １Ｅ２１ 第 ４ 図 藷、・月り矢共中の、ＯＨの振セθ回干ム又ペアトルｙ
５Ｅ２ｈ 第６ 図 第 ７１３ （−高ジ 第θ 図 第９図 第１０図 め １１２ 浸度 Ｃ’Ｃ’）
部を示す断面図、第２図は分光カメラを示す断面図、第
３図は信号処理系を示すダイヤグラム、第４図は燃焼火
炎中の・ＯＨの振動回転スペクトルを示すグラフ、第５
図はノく−ナの４’＋Ｊ成を示す断面図、第６図は微粉
炭の分散状況を示す模式図、第７図はバーナ出口刺通の
燃料濃度分布、空気比分布、温度分布を示す特性図、第
８図は実験用バーナを示す断面図、第９図１ｌ−１：第
８図の平面図、第１０図は同燃焼状態を示す模式図、第
１１図は同実験結果を示す７１￥性図である。 １・・・燃焼火炉、２・・・バーナ、３Ａ、３Ｂ・・・
ピユーボート、４・・・分光カメラ、５・・・１３号制
御器、６・・・集光用レンズ、７・・・結像レンズ、８
・・・ザイドレール、９・・・レンズ駆動装置、ＩＯ・
・・光検知器、１１・・・演算回路、１２・・・記憶回
路、１３・・・比較回路、１４・・・ｊｌ；制御回路。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 第 ／ 図 第２ 図 ｒ −−−−−−−−’−−−−−−１１ １ ψ ｊｌ） ３ １Ｅ２１ 第 ４ 図 藷、・月り矢共中の、ＯＨの振セθ回干ム又ペアトルｙ
５Ｅ２ｈ 第６ 図 第 ７１３ （−高ジ 第θ 図 第９図 第１０図 め １１２ 浸度 Ｃ’Ｃ’）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、燃焼火炎の制御方法において、火炎中の温度分布を
光学的に非接触で測定し、測定される該温度分布に基づ
いて燃焼火炎を制御することを特徴とする燃焼火炎の制
御方法。 ２゜火炎を光学的測定する手段は、火炎中の・ＯＨの発
光スペクトルを分光分析する手段であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の燃焼火炎の制御方法。 ３、燃焼火炎中の断ハくを見出する光学的測定器と、こ
の測定器からの発光スペクトルを分光分析した結果を入
力し、温度分布を計算する演算回路と、最適燃焼状態時
の火炎中の温度分布を記憶する記憶回路と、該演算回路
からの出力および該記憶回路からの出力を比較する比較
回路と、該比較回路からの出力によって制御信号を出力
する制御回路とを具備してなることを特徴とする燃焼火
炎の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58146124A JPS6036825A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 燃焼火炎の制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58146124A JPS6036825A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 燃焼火炎の制御方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6036825A true JPS6036825A (ja) | 1985-02-26 |
Family
ID=15400686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58146124A Pending JPS6036825A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 燃焼火炎の制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6036825A (ja) |
Cited By (15)
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-
1983
- 1983-08-10 JP JP58146124A patent/JPS6036825A/ja active Pending
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