JPH02242012A - ボイラの燃焼制御探索方法および装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボイラの燃焼制御のための操作量を探索する
方法およびその装置に係り、特に微粉炭焚きボイラの灰
中未燃分を減少させる操作量を探索するのに好適なボイ
ラの燃焼制御探索方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、燃焼を調整する方法としては一試運転時に火炉内
でＣ○のバランスがとれるように燃焼を調整する程度で
ある。また運転時は火炉出口のガス０□を一定とするよ
うに制御するのみである。

尚、特開昭６２−１２３２１８号公報に記載のように灰
中未燃分をマクロ的に推定する方法はあるが、やはりＮ
Ｏｘ値・灰中未燃分のための運転調節は運転員の経験と
勘にたよっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、Ｎ　Ｏｘを環境規制値以下、
灰中未燃分を最小、とするようにボイラ内の燃焼を調整
するには運転員の経験と勘にたよっていたが、最近の火
力発電用ボイラでは燃料供給源の安定化を目的として多
種類の海外炭を使用することが通例となってきており、
それにより運転員の燃焼調節も複雑となり上記のように
運転員の経験と勘によってＮＯｘも規制値以下に、灰中
未燃分も最小とする燃焼を実現させるのが困難となって
いる。

本発明の目的は、取扱ういかなる炭種においても、灰中
未燃分を所定値以下でかつＮＯｘ値を環境規制値以下と
するようなボイラの操作量を探索するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ボイラの操作量と、該操作量により生ずる
バーナ火炎の輝度分布により求める燃焼状態評価指標と
、該燃焼状態評価指標に対応して生ずる灰中未燃分との
関係から、前記操作量を仮想的に変更した変化量に対す
る前記燃焼状態評価指標の変化量を推定し、推定した燃
焼状態評価指標の変化量により灰中未燃分の変化量を推
定することにより、灰中未燃分が所定値以下となる操作
量を探索するボイラの燃焼制御探索方法により達成され
、また、ボイラの操作量と、該操作量により生ずるバー
ナ火炎の温度分布により求める燃焼状態評価指標と、該
燃焼状態評価指標に対応して生ずる灰中未燃分の関係か
ら、前記操作量を仮想的に変更した変化量に対する前記
燃焼状態評価指標の変化量を推定し、推定した燃焼状態
評価指標の変化量により灰中未燃分の変化量を推定する
ことにより、灰中未燃分が所定値以下となる操作量を探
索するボイラの燃焼制御探索方法により達成される。

そして、前記操作量は前記ボイラに供給する空気量と、
燃料量と、該燃料の温度と、前記空気と前記燃料の混合
状態を調節するエアレジスタダンパ開度と、ベーン角度
と、前記ボイラのガス再循環量と、二段燃焼比率とする
のが適当である。

また、前記バーナ火炎は前記ボイラに配置された複数の
バーナの内の少なくとも１個から発生するものであるこ
とを特徴としている。

また、前記灰中未燃分が所定値以下となるボイラの操作
量を求めた後に該操作量とボイラの排ガス中のＮ　Ｏｘ
値の実績値から該操作量に対するＮＯｘ値が規制値以下
であることを確認するのが良い、しかし、前記Ｎ　Ｏｘ
値が規制値以下にならない場合、前記灰中未燃分の所定
値を変更する必要がある。

さらに、上記の目的は、装置として、ボイラのバーナ火
炎の画像を検出する画像検出手段と、該バーナ火炎の画
像から該バーナ火炎の燃焼状態評価指標を演算する燃焼
状態評価指標演算手段と、前記バーナ火炎に用いられた
ボイラの操作量の仮想的変化量を入力する変化操作量入
力手段と、前記ボイラの操作量の仮想的変化量と前記バ
ーナ火炎の燃焼状態評価指標を基にボイラの操作量変更
後のバーナ火炎の燃焼状態評価指標を演算する変更後燃
焼状態評価指標演算手段と、燃焼状態評価指標からボイ
ラの灰中未燃分を演算する灰中未燃分演算手段と、を備
えたボイラの燃焼制御探索装置を用いることにより達成
される。

〔作用〕

微粉炭粒子の燃焼過程においては、燃焼の初期に揮発分
の分解燃焼が行なわれ、その後コークス状の残留炭素質
（チャー）の表面燃焼が進行する。

チャーの表面燃焼は、揮発分の分解燃焼に比べて遅いの
で、微粉炭が完全に燃え切るのに要する時間の大部分は
、チャーの表面燃焼に要する時間とみてよい。

この揮発分の分解燃焼は時間的にはごく短いが、微粉炭
粒子はこの間に、膨張現象（チャーが多孔質となり、表
面積が増加する）を生じ、この膨張は、その後のチャー
の燃焼速度を支配して、灰中未燃分の量に大きく影響す
る。膨張が早くおこなわれ、膨張量が大きいほど、チャ
ーの表面燃焼に好影響を及ぼすので、灰中未燃分の低減
のためには、微粉炭粒子の燃焼初期における揮発分の分
解燃焼に伴う膨張現象を促進してやる必要がある。

このためには、チャーの表面燃焼によって生ずる溶融灰
が微粉炭粒子の表面をおおうまえに、揮発分が充分に微
粉炭粒子から噴出、燃焼するように、微粉炭粒子に着火
してからの急激な温度上昇が必要であり、バーナ出口近
くで火炎温度が急激に上昇していると、微粉炭粒子の膨
張が促進されて、灰中未燃分が低減される。

本発明は、微粉炭燃焼における灰中未燃分の発生量が、
上述のように微粉炭粒子着火後の温度上昇の度合、つま
りバーナ火炎の該火炎噴出方向の温度分布（輝度分布で
もよい）に強く依存している点に着目してなされたもの
であり、更には、バーナ火炎の前記温度分布は、火炎に
供給される燃焼用空気量、燃料量、該燃料の温度、前記
空気と前記燃料の混合状態を調節するエアレジスタダン
パ関度、ベーン角度、燃焼ガス再循環量および二段燃焼
比率等のボイラ操作量に依存していることに着目してな
されたものである。

ボイラの燃焼制御探索方法において、ボイラの操作量に
依存するバーナ火炎の輝度分布を示す燃焼状態評価指標
を求める方法を第３図により説明する。

第３図は画像検出手段により求めたバーナ火炎の画像を
、バーナ１６先端からの距離ＸをＸ軸に。

バーナ火炎画像幅距離をｙ軸に、バーナ火炎の輝度りを
高さ方向即ちｚ軸にとって三次元的に表わしている。こ
こで、バーナ１６先端からの距離Ｘにおける輝度のｙ軸
方向の輝度積分値Ｓ　（ｘ）を求める６例えば、ｘ＝ａ
では輝度積分値をＳ　（ａ）で示し、ｘ＝ｂ、ｘ＝ｃで
はそれぞれｓ　（ｂ）。

Ｓ　（ｃ）で示している。この輝度積分値Ｓ　（ｘ）を
用いて、次の（１）式により輝度立ち上がり指標ｘｂ（
バーナ火炎の輝度分布により求める燃焼状態評価指標）
をもとめて、バーナ火炎の輝度立ち上がりを評価する。

ェ、＝／−と止ｄ、　　　　　　　（１）ａ　　　　　
Ｘ （１）式によればバーナ先端に近い輝度はど重みづけさ
れ積分された値とするため、バーナ火炎の輝度立ち上が
りが急激なほど（バーナ先端に近い火炎の輝度が高いほ
ど）輝度立ち上がり指標工。

は大きくなる。

次にボイラの操作量（供給する空気量、燃料量、該燃料
の温度、前記空気と前記燃料の混合状態を調節するエア
レジスタダンパ開度、ベーン角度、ボイラのガス再循環
量及び二段燃焼比率）を変更した場合の燃焼状態評価指
標の変化量を推定する方法を第２図により説明する。第
２＠では、横軸にボイラの操作量Ｕを、縦軸に燃焼状態
評価指標エをとっており、ボイラの操作量と燃焼状態評
価指標の関係が滑らかな曲線で表わされている。前記バ
ーナ火炎の画像を求めた時点での操作量を。

ｕｏとし、そのときの火炎の輝度立ち上がりを示す燃焼
状態評価指標を工。（前記ｘｂ）とすると、操作量をΔ
Ｕだけ変更した場合、燃焼状態評価指標工はΔ工だけ変
化し、操作量変更後の燃焼状態評価指標１１は次の（２
）式により求められる。

Ｉ、＝Ｉ。＋Δ工 以上で求めた操作量変更後の燃焼状態評価指標を用いて
、ｎ段のバーナ配列であるボイラの火炉出口での灰中未
燃分推定方法を示す。

各段バーナの燃焼状態は、火炎の後流域の燃焼状態や石
炭性状、石炭粒子の滞留時間等により異なり、発生する
灰中未燃分はそれらの影響を受けるので、灰中未燃分を
推定するために各段バーナの燃焼状態評価指標に下記の
ような重みづけを行なう。

Ｉｌｌ’：重みづけ後各段バーナ燃焼状態評価指標Ｉ　
ｉｉ：重みづけ前　　　〃 に：石炭性状で決まる係数 ｆｉ：ｉ段バーナの燃料量 ｆ　：全投入燃料量 重みづけを行なったＩ□ｉ′を用いて（４）、（５）式
により灰中未燃分を推定する。

（１００−ｃ）＝ｇｚ・Ｉｚｌ”ｇｘ・Ｌｘ”−ｇｎ・
Ｉｎｎ　　　（４）ｇｉ（ｉ＝１−〇）：火炉内酸素濃
度等で決まる係数Ｃ：石炭未燃焼串（％） Ａ　：石炭灰分（％） Ｕ　：灰中未燃分（％） 以上、バーナ火炎の輝度立ち上がり指標Ｉｂを燃焼状態
評価指標工として、灰中未燃分を推定する方法を示した
が、バーナ火炎の輝度立ち上がり指標１ｂを、バーナ火
炎の温度立ち上がり指標工、に置換えて、上記と全く同
様のプロセスでボイラの灰中未燃分を推定することがで
きる。その場合、第１図におけるＺ軸に温度をとり、温
度立上がり指標工、は上記式により求めればよい。

以上のように、燃焼中の火炎の画像に基づいて燃焼状態
評価指標が求められ、この燃焼状態評価指標に基づいて
灰中未燃分が推定されたら、現在のボイラ操作量が仮想
的にΔＵだけ変化させられ。

このΔＵの変化に伴う燃焼状態評価指標Ｉの変化量（Δ
工）が、第２図に記載されているような操作量と燃焼状
態評価指標の関係に基づいて算出される６次いで（２）
式により、ボイラ操作量変化後の燃焼状態評価指標工い
が算出され、この燃焼状態評価指標Ｉ工に（３）式によ
る重みづけが行なわれたのち、（４）式により、ボイラ
操作量変化後の灰中未燃分が推定される。この作業が繰
返されて、灰中未燃分を目標値以下にするために、必要
なボイラ操作量が探索される。

請求項５に記載の方法においては、さらに、灰中未燃分
を目標値以下にするボイラ操作量が求まったら、この求
まったボイラ操作量に対応するＮＯｘ発生量が、従来の
ボイラ操作量と、Ｎ　Ｏｘ発生量の実績値に基づいて算
出され、算出されたＮＯｘ値が規制値以下であるかどう
が判定される。

請求項６に記載の方法においては、灰中未燃分を目標値
以下とする操作量に基づいて算出されたＮ　Ｏｘ値が規
制値を超える場合は、灰中未燃分の目標値に拘らず、操
作量とＮＯｘ値の関係を示す実績値に基づいて、操作量
がＮ　Ｏｘ値が減少する方向に仮想的に変化され、Ｎ　
Ｏｘ値が規制値を下まわる値となる操作量の値が最終的
な操作量として出力される。

請求項７に記載の燃焼制御探索装置によれば。

まず、バーナ火炎が画像検出手段によって、画像化され
る。この火炎画像の輝度分布もしくは温度分布に基づい
て、該火炎の燃焼状態評価指標が評価指標演算手段によ
り、求められ、求められた燃焼状態評価指標に基づいて
、灰中未燃分が、灰中未燃分演算手段により求められる
。更に、前記バーナ火炎を画像化した時点でのボイラ操
作量に対し、この操作量を仮想的に変化させる仮想的変
化量が、変化操作量入力手段により入力され、この仮想
的変化量と前記燃焼状態評価指標とから、操作量変化後
の燃焼状態評価指標が、あらかじめ求められている操作
量と燃焼状態評価指標の関係に基づいて、変更後燃料状
態評価指標演算手段により演算して求められる０次いで
、該操作量変更後の燃焼状態評価指標に基づいて変更後
灰中未燃分が前記灰中未燃分演算手段により求められる
。

〔実施例〕

以下、図を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例であるボイラの燃焼制御装
置の主要構成を示すブロック図であり、第４図は、燃焼
制御探索方法の実施例を示すフローチャートである。火
炉１（ボイラ）に設置されたバーナから噴出されるバー
ナ火炎２の画像は冷却管３（対物部は、スス付着防止対
策としてパージ可能としである）により冷却された光繊
維束４を通して光電変換装置５に伝送され、そこで電気
信号に変換される。その電気信号は信号ケーブル６を介
して、アナログ／デジタル変換装置（以下ＡＤ変換装置
という）７に伝送されてデジタルデータに変換された後
、画像メモリ８に記憶される。

上記光繊維束４と光電変換装置５とＡＤ変換装置７とが
画像検出手段をなしている０画像メモリ８に記憶された
画像データは計算機９により処理され、計算機９に接続
されたＣＲＴＩＯには、計算機９に入力されるデータや
灰中未燃分を最小とし、Ｎ　Ｏｘ値を規制値以下とする
操作量、灰中未燃分実測値、ＮＯｘ規制値等を表示し、
ボイラ制御装置ｕｌｌは計算機１０から出力される操作
量を受けて、灰中未燃分最小、ＮＯｘが規制値以下とな
るように操作を実施する。

計算機９は、第６図に示すように次の回路を備えている
。即ち、前記画像メモリ８に接続され。

各段のバーナ火炎画像を入力されるバーナ火炎画像入力
回路３６と該バーナ火炎画像入力回路３６に接続され、
バーナ火炎画像に基づいて、燃焼状態評価指標を演算出
力する燃焼状態評価指標演算手段である燃焼状態評価指
標演算回路４０と、該燃焼状態評価指標演算回路と変化
操作量入力手段である変化操作量入力回路３７とに接続
された変更後燃焼状態評価指標演算手段である変更後燃
焼状態評価指標演算回路４１と、該変更後燃焼状態評価
指標演算回路４１と石炭性状入力回路３８とに接続され
た灰中未燃分演算手段である灰中未燃分演算回路４２と
、該灰中未燃分演算回路４２と灰中未燃分目標値入力回
路３９とに接続された灰中未燃分比較回路４３と、変化
操作量入力回路３７に接続された操作量変更後Ｎｏに実
績値入力回路４８と、該操作量変更後ＮＯｘ実績値入力
回路４８とＮ０ｘｌｌｔ制値入力回路４５とに接続され
たＮＯｘ規制値比較回路４４と、前記灰中未燃分比較回
路４３とＮ　Ｏｘ規制値比較回路４４とに接続それた灰
中未燃分・Ｎ　Ｏｘ値判定回路４９と、ＮＯｘ規制値比
較回路４４に接続された警報出方回路４６と、前記灰中
未燃分・ＮＯｘ値判定回路４９に接続された最適操作量
出力回路４７とを備えている。

燃焼状態評価指標演算＠路は、入力された火炎画像デー
タに基づいて、バーナ火炎の輝度立ち上がり指標ニーも
しくは、温度立ち上がり指標ニ、を求め、求めた指標Ｉ
ｂ、又は工、を燃焼状態評価指標として、変更後燃焼状
態評価指標演算回路４１へ出力する。

変化操作量入力回路３７は、バーナ火炎画像が検出され
た状態でのボイラの操作量（ボイラの操作量を以下、操
作量という）に対する仮想的な操作量の変化量を入力さ
れ、この変化量を変更後燃焼状態評価指標演算回路４１
、最適操作量出力回路４７、および操作量変更後Ｎ　Ｏ
ｘ実績値久方回路４８へ出力する。

変更後燃焼状態評価指標演算回路４１は、燃焼状態評価
指標と操作量の変化量とを入力され、バーナ火炎画像検
出時の操作量から入力された変化量だけ変化した操作量
における変更後燃焼状態評価指標を演算し、灰中未燃分
演算回路４２へ出方する。

石炭性状入力回路３８は、燃料である微粉炭の炭種によ
り異なる性状を燃焼中の炭種に合わせて入力され、所要
のデータを灰中未燃分演算回路４２へ出力する。

灰中未燃分演算回路４２は、変更後燃焼状態評価指Ｉ！
！！（もしくは燃焼状態評価指標）と燃焼中の炭種の性
状（例えば、係数におよび灰分％）とを入力され、燃焼
状態評価指標の重みづけを行なって灰中未燃分を演算し
、灰中未燃分比較回路４３へ出力する。

灰中未燃分比較回路４３は、灰中未燃分目標値入力回路
３９を介して入力される灰中未燃分目標値と灰中未燃分
演算回路から入力される灰中未燃分の値とを比較して、
目標値以下かどうかの信号を灰中未燃分・ＮＯｘ値判定
回路４９へ出力する。

操作量変更後ＮＯｘ実績値入力回路４８は、バーナ火炎
画像検出時の操作量および操作量の変更量とを入力され
、変化後の操作量に対応する従来の実績に基づ（ＮＯｘ
値をＮＯｘ規制値比較回路４４へ出力する。

Ｎ　Ｏｘ規制値比較回路４４は、変化後の操作量に対応
する従来の実績値であるＮＯｘ値とＮＯｘ規制値入力回
路４５を介して入力されるＮ　Ｏｘ規制値とを比較し、
いずれが大きいかの信号を灰中未燃分・Ｎ　Ｏｘ値判定
回路４９および警報出力回路４６へ出力する。

灰中未燃分・ＮＯｘ値判定回路４９は、灰中未燃分が目
標値より多いか低いかの信号と、Ｎ　Ｏｘ値が規制値よ
り多いか低いかの信号を入力され、灰中未燃分が目標値
より小さく、かつＮ　Ｏｘ値が規制値より小さいとき、
最適操作量出力回路４７へ操作量出力信号を出力する。

警報出力回路４６は、Ｎ　Ｏｘ値が規制値より大きいと
の信号が入力されたら、警報を出す、（音声、光等） 最適操作量出力回路４７は、操作量出力信号を入力され
たら、変化操作量入力回路３７から入力される操作量の
変化量を、ＣＲＴＩＯおよびボイラ制御装置１１へ出力
する。

次に、灰中未燃分を目標値に到着させるためにボイラの
操作量を探索する方法を第４図に示すフローチャートの
ステップに従って説明する。

ステップ１００：灰中未燃分目標値等の設定（１）灰中
未燃分目標値を例えば５％以下とする。

これは、石炭が燃焼して残った灰は、コンクリートの混
和材として利用可能であるが、混和材として使用するに
は、灰中未燃分をほぼ５％以下にする必要があるからで
ある。

（２）取り扱う炭種（混炭比）、ボイラ負荷等により異
なるボイラ操作量に対する灰中未燃分の過去の実績値を
設定する。尚、炭種変更、負荷変化等により外乱が生じ
た場合は、再設定が必要である。また石炭性状により異
なる各種係数やボイラ操作量と排ガス中のＮＯｘ実績値
の関係を設定する。

（３）ＮＯｘ規制値を設定する。

ステップ１１０：各段バーナ火炎燃焼状態評価前記第１
図で説明したボイラの燃焼制御探索装置により求めたバ
ーナ火炎の画像のデータは計算機９により第３図に示す
方法で処理し、燃焼状態を火炎の輝度立ち上がりで以て
評価する。この評価の際、前処理としてノイズ除去等を
行うと効果的である０画像データは、数回の検出結果を
平均したデータとすることが望ましい。

第３図は火炎画像を３次元的に表した図であり、火炎画
像の輝度りを２軸に、バーナ先端からの距離ｘｔｔｘ軸
に、バーナ火炎画像幅距離をｙ軸に取っている。バーナ
先端からの距離Ｘにおけるｙ軸方向のバーナ火炎の輝度
の積分値をＳ　（ｘ）とし、例えば、ｘ＝ａ、ｘ＝ｂ、
ｘ＝ｃそれぞれにおけるバーナ火炎の輝度の積分値は、
５（ａ）（図中２０）Ｓ（ｂ）（図中２１）、５（ｃ）
（図中２２）で示している。

そして、バーナ火炎の輝度立上がり指標工、は次の（１
）式で求め、輝度立上がりを評価した。

Ｘ：バーナ端からの距離 ａ：できるだけバーナ先端に近い値と する。

（１）式によれば、バーナ端に近い輝度はど重みづけら
れた積分値となるため、輝度の立上がりが急激なほど輝
度立上がり指標１ｂは大きくなる。

また、上記の輝度立上り指標の代りにバーナ火炎の温度
分布を用いて火炎温度立上りで以て燃焼状態を評価する
ことも可能である。第５図に火炎温度分布を求めるため
の装置構成の一実施例を示す、各段バーナ火炎２は冷却
管３で冷却された光繊維束４を通して画像としてとらえ
られ１分光器２３で波長λ１、波長λ２の輝度に分光さ
れ光電変換装置５でそれぞれ光電変換され、アナログ／
デジタル変換装置７でデジタル信号に変換される。

デジタル信号に変換された各波長λ８．λ２の火炎画像
は画像メモリ８に記憶される。各波長λ、。

λ２の火炎画像は計算機９により次に述べる処理を行い
バーナ火炎の温度分布が求められる。

Ｗ　ｉ　ｅ　ｎの式により、波長λ８．λ２の各座標点
の輝度と温度の関係は（７）、（８）式で示される。

但し、 Ｒｔ（ｉｔｊ）：（ｉｓｊ）座標の波長λ、の輝度Ｒｘ
（ｉｔｊ）：（ｉｍ、ｉ）座標の波長λ２の輝度ε１：
波長λ、の実効放射率 ｉ２二波長λ２の実効放射率 λｉ：波長 λ□：波長 Ｔ（ｉ、ｊ）＝（ｉ、ｊ−）座標の絶対温度（Ｋ）Ｃ，
：第１放射定数（３，７４０３Ｘ１０’ｅｒｇ　”　ｃ
ｍ″／　ｓ　） Ｃ３：第２放射定数（１，４３８７ｃｍ−に’　）（７
）、（８）式の（ｘｔｊ）座標の波長λ８．λ２の輝度
比をとり、（ｉ　、ｊ　）座標の温度Ｔで解くと（９）
式となる。

但し、 座標全点について（９）式に示す計算を計算機で行なう
ことにより各座標点の温度を求めることができる。

以上で求めた温度分布により前記（１）式によるのと同
様な処理を行ない、火炎温度立上り指標工、を（６）式
で求めることが可能となる。

■ｔ＝ｆ咀山二ｄ　ｘ　　　　　　　　（６）Ｘ Ｔ（ｘ）：各バーナ端からの距離Ｘの温度積分値Ｘ　：
バーナ端からの距離 上記Ｉｃ、もしくは前述のＩｂを燃焼状態評価指標工。

とする。

ステップ１２ｏ：仮想的に操作量変更 計算機９で仮想的にボイラの操作量を変更する。

操作量としては、空気量、燃料量、燃料温度、３次及び
２次エアレジスタダンパ開度、２次ベーン角度、ガス再
循環量、２段燃焼比率等が考えられる。

ステップ１３０：操作量変更時の燃焼状態評価上記ステ
ップ１２０で操作量を変更した時の各段バーナ火炎の燃
焼状態を推定する。その推定方法を第２図に示す、第２
図よりステップ１１０の“各段バーナ火炎燃焼状態評価
″で評価した時点での操作量をＵ。、その時点での燃焼
状態評価指標を工。とする、ここで操作量Ｕと燃焼状態
評価指標工が第２図のような関係にあるとすると、操作
量ＵがｕｏからΔＵだけ減少した場合、燃焼状態評価指
標工は工。からΔＩだけ増加し、操作量を変更した時の
燃焼状態評価指標工、は前記（２）式により求めること
ができる。

以上のように変化量ΔＵおよびΔ工を演算に用いる理由
は、バーナ火炎の燃焼状態は、火炉の状況等の状態計測
不可能な要因によっても変化するため燃焼状態評価指標
工の絶対値を精度良く推定するのは難かしいが、状態計
測不可能な要因によって燃焼状態が変化しても、操作量
変化に対する燃焼状態評価指標工の変化は相対的には変
わらないことを種々試験により確認しており、実際にバ
−ナ火炎により評価した燃焼状態評価指標工。からの変
化量ΔＩを仮定する手法により操作量変更後の燃焼状態
評価指標工、を精度良く推定することができるためであ
る。

試運転時に各操作量を変化させつつ、各バーナの火炎画
像から燃焼状態評価指標を算出し、第２図に示される関
係を確認・把握しておくことにより、プラント運転中の
火炎画像から得られる燃焼状態評価指標を基準として、
その状態での操作量から、操作量をΔＵ変化させたとき
の燃焼状態評価指標の変化量Δ工を推定し、この変化量
Δ工を用いて操作量変化後の燃焼状態評価指標を求め、
さらに、この燃焼状態評価指標を用いて操作量変化後の
灰中未燃分の推定が可能となる。

ステップ１４０：燃焼状態により灰中未燃分推定以上で
求めた各段バーナ火炎の操作量変更届の燃焼状態評価指
標工、を用いて火炉出口の灰中未燃分を推定する。以下
にｎ段のバーナ配列であるボイラの灰中未燃分推定方法
を示す。

バーナ近傍の燃焼状態が灰中未燃分に強く影響すること
は上述したが、灰中未燃分を定量的に推定するには、火
炎の後流域の燃焼状態も考慮する必要がある。また、各
段バーナでは燃料量、石炭性状、石炭粒子の滞留時間等
が異なり、各段バーナごとに火炉出口灰中未燃分に与え
る影響率が異る０以上のことより、各段バーナの火炉出
口灰中未燃分に与える影響率を考慮するため前記（３）
式に示すように各段バーナの燃焼状態評価指標に重みづ
けを行う。

重みづけを行ったＩ、ｉ’　を用いて前記（４）。

（５）式を用いて灰中未燃分を推定する。

ステップ１５ｏ：灰中未燃分目標値以下か以上で推定し
た灰中未燃分が目標値より低いかどうかを判定し、目標
値より多かった場合は、更に仮想的に操作量を変更して
ステップ１２０〜１５０の処理を、目標値に到達するま
でくり返す。

ステップ１６ｏ：操作量決定 ステップ１５０で灰中未燃分が目標値に到達した場合、
その時に仮想された操作量が灰中未燃分を目標値に到達
させる操作量となる。尚、その操作量を実施した場合の
ＮＯｘ等の排ガス成分の実績値を考慮し、脱硝により規
制値以下に抑えられない場合は運転員に警報を出し、灰
中未燃分目標値変更を行う必要がある。

計算機９で以上ステップ１１０〜１６０の処理を行い、
操作量が決定され、それによってボイラ制御装置１１で
燃焼制御を行う、また操作量変化時に推定したとおりに
燃焼状態（燃焼状態評価指標、灰中未燃分）が変化する
かを監視し、実績データとして第２図に示されるデータ
を修正するとともに、必要であれば、更にステップ１１
０〜１６０の処理を繰り返えせば更に信頼性が向上する
。

また、ＣＲＴに火炎の画像、輝度或いは温度レベル毎に
彩色した画像等を表示すれば運転員が燃焼状態を理解す
る上でより効果的である。

尚、直接制御を行うのでなく、例えば、ＣＲＴ上に操作
量を表示することによって運転員に操作ガイダンスを行
い、これによって操作員が必要な操作量の変更を行うこ
とも可能である。

上記実施例においては、各段バーナに画像検出手段を設
けているが、複数のバーナを備えたボイラにおいては、
各バーナ火炎間の燃焼状態評価指標の関係を把握してお
けば、必ずしも常に全てのバーナの画像を検出せずとも
、その中の少くとも１個の火炎を検出して、燃焼状態を
評価し、他の火炎については検出された画像との関連か
ら燃焼状態評価指標を演算し、灰中未燃分を算出しても
よい。

本実施例によれば、複数の炭種を燃焼させる場合であっ
ても、運転員に負担をかけることなく、灰中未燃分を減
少させる燃焼が可能である。

〔発明の効果〕

請求項１〜３および７に記載の本発明によれば、燃焼中
のバーナ火炎の画像から燃焼状態を数量化し、この数値
がボイラの操作量および灰中未燃分の量に関連している
ことを利用して、灰中未燃分の量を最少にするボイラの
操作量を人手によることなく探索するので、操作員の経
験や勘に頼ることなく、灰中未燃分の量を低減すること
が可能となり、燃料を有効に使用する効果がある。

請求項４に記載の本発明によれば、複数のバーナを備え
たボイラにおいて、全てのバーナに画像検出手段を設け
ることなく灰中未燃分を低減することが可能となり、低
コストで燃料経済性を向上する効果がある。

請求項５および６に記載の本発明によれば、灰中未燃分
の減少に伴ってＮＯｘ値が規制値よりも上昇することを
防ぐことが可能になり、ＮＯｘ値を規制値以下に制限し
つつ灰中未燃分を低減する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のボイラ燃焼制御探索装置の実施例を示
すブロック図、第２図および第３図は、本発明の詳細な
説明する概念図、第４図は本発明の方法の実施例を示す
フローチャート、第５図は本発明のボイラの燃焼制御探
索装置の他の実施例を示すブロック図であり、第６図は
、第３図に示された計算機の主要な回路の構成を示すブ
ロック図である。 ２・・・バーナ火炎、４・・・画像検出手段（光繊維束
）、５・・・画像検出手段（光電変換装置）、７・・・
画像検出手段（ＡＤ変換装置）、３７・・・変化操作量
入力手段（変化操作量入力回路）、４０・・・燃焼状態
評価指標演算手段（燃焼状態評価指標演算回路）、４１
・・・変更後燃焼状態評価指標演算手段（変更後燃焼状
態評価指標演算回路）、４２・・・灰中未燃分演算手段
（灰中未燃分演算回路）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボイラの操作量と、該操作量により生ずるバーナ火
   炎の輝度分布により求める燃焼状態評価指標と、該燃焼
   状態評価指標に対応して生ずる灰中未燃分の関係から、
   前記操作量を仮想的に変更した変化量に対する前記燃焼
   状態評価指標の変化量を推定し、推定した燃焼状態評価
   指標の変化量により灰中未燃分の変化量を推定すること
   により、灰中未燃分が所定値以下となる操作量を探索す
   るボイラの燃焼制御探索方法。 ２、ボイラの操作量と、該操作量により生ずるバーナ火
   炎の温度分布により求める燃焼状態評価指標と、該燃焼
   状態評価指標に対応して生ずる灰中未燃分の関係から、
   前記操作量を仮想的に変更した変化量に対する前記燃焼
   状態評価指標の変化量を推定し、推定した燃焼状態評価
   指標の変化量により灰中未燃分の変化量を推定すること
   により、灰中未燃分が所定値以下となる操作量を探索す
   るボイラの燃焼制御探索方法。 ３、前記操作量は前記ボイラに供給する空気量と、燃料
   量と、該燃料の温度と、前記空気と前記燃料の混合状態
   を調節するエアレジスタダンパ開度と、ベーン角度と、
   前記ボイラのガス再循環量と、二段燃焼比率のうちのい
   ずれか１個以上であることを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載のボイラの燃焼制御探索方法。 ４、前記バーナ火炎は前記ボイラに配置された複数のバ
   ーナの内の少なくとも１個から発生するものであること
   を特徴とする請求項１又は２記載のボイラの燃焼制御探
   索方法。 ５、前記灰中未燃分が所定値以下となるボイラの操作量
   を求めた後に該操作量とボイラの排ガス中のＮＯ＿ｘ値
   の実績値から該操作量に対するＮＯ＿ｘ値が規制値以下
   であることを確認することを特徴とする請求項１又は２
   記載のボイラの燃焼制御探索方法。 ６、前記ＮＯ＿ｘ値が規制値以下にならない場合、前記
   灰中未燃分の所定値を変更することを特徴とする請求項
   ５記載のボイラの燃焼制御探索方法。 ７、ボイラのバーナ火炎の画像を検出する画像検出手段
   と、該バーナ火炎の画像から該バーナ火炎の燃焼状態評
   価指標を演算する燃焼状態評価指標演算手段と、前記バ
   ーナ火炎に用いられたボイラの操作量の仮想的変化量を
   入力する変化操作量入力手段と、前記ボイラの操作量の
   仮想的変化量と前記バーナ火炎の燃焼状態評価指標を基
   にボイラの操作量変更後のバーナ火炎の燃焼状態評価指
   標を演算する変更後燃焼状態評価指標演算手段と、燃焼
   状態評価指標からボイラの灰中未燃分を演算する灰中未
   燃分演算手段と、を備えたボイラの燃焼制御探索装置。