JPH0650177B2 - マルチバ−ナ燃焼状態監視方法 - Google Patents

マルチバ−ナ燃焼状態監視方法

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JPH0650177B2
JPH0650177B2 JP61079945A JP7994586A JPH0650177B2 JP H0650177 B2 JPH0650177 B2 JP H0650177B2 JP 61079945 A JP61079945 A JP 61079945A JP 7994586 A JP7994586 A JP 7994586A JP H0650177 B2 JPH0650177 B2 JP H0650177B2
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00Flame sensors
    • F23N2229/20Camera viewing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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  • Control Of Combustion (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボイラ装置の監視装置に係り、火力発電所等
の大型のマルチバーナボイラに好適な燃焼状態監視方法
に関する。
〔従来の技術〕
従来、ボイラ運転時の燃焼状態を知る方法として、(1)
火炎を検出するためバーナ・ノズル部に取り付けられた
フレーム・デイテクタ、(2)排ガスに含まれる成分を検
出するために排ガス出口或いは煙道に取り付けられた検
出器、(3)火炉内の情報を得るために火炉上部に防爆機
構を施して取り付けられたITVカメラ、等があつた。
このような検出端は、(1)についてはバーナの着火,消
火を検出するためのものであり、(2)については排ガス
成分(特に、窒素酸化物(NOx),未燃分、等)を検
出し、環境規制で定められている制限値を超えているか
否かを監視するために取り付けられている。(3)のIT
Vカメラは、火炉内を撮影しその燃焼状態を運転員が把
握しやすくするためのものである(第2図)。
しかし、従来から取り付けられているこのような装置類
は、次の欠点を有していた。
フレーム・デイテクタは、バーナ出口での火炎の“着
火”,“消火”を検出する装置で、火炎がバーナ・ノズ
ルからリフトしている場合には、“消火”と誤つた出力
をする可能性があり、それに対する判断は運転員にゆだ
ねられている。これは、基本的にフレーム・デイテクタ
がバーナ出口での着火(ON),消火(OFF)信号し
か出力できないためである。
排ガス成分の検出器は、分析時間に数十秒から数分
(灰中未燃分については、数時間から数日)を必要と
し、その分析値の実時間性に問題がある事から、火炉で
の燃焼状態を知る上での手掛りとなるに過ぎなかつた。
火炉上部に取り付けられたITVカメラは、対向バー
ナからの火炎を撮影しているが火炎が渦巻いた状態で映
つているため、燃焼状態の判断は運転員の経験と勘に頼
らざるを得なかつた。さらに、ITVカメラの取り付け
に際しては、安全対策として防爆機構が不可欠であり、
そのメンテナンス等は困難な作業であつた。
一方、最近上記問題を解決する方法として、イメージフ
アイバを用いて火炉内を監視する燃焼制御方法(特開昭
60−263014号)が開発されたが、本方法をマルチ・バ
ーナ・システムに適用すると非常に高価な装置となるた
め実用上の問題となつていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記した従来技術の問題点は、最近開発された燃焼制御
方法により解決されるが、この方法をマルチ・バーナの
ボイラ装置に適用する場合、全てのバーナにイメージフ
アイバとそれを保護する水冷管を設ける必要が有り、こ
のため非常に高価になり実用上使用できないという問題
が有つた。
本発明は、上記問題を解決すると共にマルチ・バーナの
ボイラ装置に適用し得る燃焼状態監視方法及び装置を提
供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、各バーナの少なくとも1本にイメージフア
イバを、他の複数バーナに光フアイバを配設し、イメー
ジフアイバによる計測結果を用いてマルチバーナ火炎を
監視することにより、達成される。
〔作用〕
本願発明はバーナ火炎のイメージフアイバによる計測結
果から光フアイバで計測した他のバーナの燃焼状態を推
定しマルチバーナの燃焼状態を監視することにある。
〔実施例〕
火力発電所における大型ボイラ装置、特に石炭焚きボイ
ラ装置の例について述べる。
石炭焚きボイラの燃料供給系は、複数のミル(粉砕機)
と各々のミルから微粉炭を供給されるバーナとから成つ
ている。各ミルは、負荷時に応じて運転されることから
バーナへの燃料供給もミル単位で制御される。この事か
ら、同じミルから燃料を供給されるバーナの1つをイメ
ージフアイバで監視し、同じミルからの他のバーナにつ
いては光フアイバでその光量等を検出して光フアイバの
検出位置に対応するイメージフアイバ視野内の領域(あ
るいは点)の平均光量等を比較することにより、全バー
ナを単体及び総合的に監視することが可能になると同時
にコスト低減も実現できる。さらに、イメージフアイバ
配置のバーナにも光フアイバを配置すれば、上記領域の
平均光量等の演算が不要になり、光フアイバ相互の光量
を比較する。
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は、微粉炭焚きボイラ装置1に本発明を適用した場合
の一形態を示す。バーナ構成は、3段3列でA,B,C
が段、a,b,cが列方向を表わし、段毎に燃料供給用
ミルが異なる。
イメージフアイバ6でAa,Ba,Caバーナの火炎を
計測し、他のバーナは光フアイバ7でその光量を検出し
ている。すなわち、同じミルから燃料を供給されるバー
ナの内1つをイメージフアイバで、その他を光フアイバ
でその火炎を計測,検出することにより、マルチバーナ
に対応した火炎計測部を構成する。
第1図で2は火炉、3はエアポート、4はバーナ口、5
は冷却機構、8は光−電気変換器、9はリミツタ、10
は表示装置、11はITVカメラ、12はモニタTVを
表わしている。
このようにしてイメージフアイバで計測した火炎は、I
TVカメラで撮影しモニタTVに表示してオペレータが
監視する。一方、同一段のAb,Acバーナの火炎は光
フアイバで検出し、光−電気変換器により光量に応じた
電圧(或いは電流、等)に変換され、上下限或いは下限
を制限するリミツタを介して表示装置(例えば、LED
など)でその結果を表示する。
他段のBb,Bc及びCb,Ccバーナについても同様
に構成することにより、燃焼状態を良好に監視し把握で
きるマルチバーナ燃焼状態監視装置が実現できる。
以下、第3図により説明する。第3図では、第2図に示
した火炎計測部からの信号をプロセツサ16に入力し、
処理した結果を表示装置17に表示する構成である。
イメージフアイバ6で計測した火炎画像をITVカメラ
で撮影し、A/D変換器を介して画像記憶装置に取り込
み、プロセツサに入力する。
一方、光フアイバで検出した火炎は、光−電気変換器8
でアナログ信号に変換した後、PI/O(プロセスI/
O)装置15でデジタル信号に変換してプロセツサに入
力する。
各々プロセツサに入力された信号は、例えば第4図
(A),(B)により処理しその結果を出力・表示装置
に出力してオペレータに知らせる。
第4図(A)は、イメージフアイバで計測した火炎画像
の監視アルゴリズムの1例である。
入力したa列の各段毎の火炎画像の光フアイバ検出位置
に対応する領域(或いは点)の平均光量を(1)式で求め
る。
各段毎の火炎画像のノイズを除去し、半閾値(はんしき
いち)処理を施して面積とその形状を求めその結果を出
力・表示する。ここで、半閾値処理とは、濃淡画像で濃
度が制限値未満を0にし、制限値以上をそのままの濃度
で残しておく処理のことである。また、本例では、入力
画像に対して平均画像を求める処理を加える、等も可能
である。
第4図(B)は、光フアイバで検出した光量データの監
視アルゴリズムの一例である。この例では各段毎に検出
したデータが(1)式で求めた平均光量 の値±αの範囲に入つているか否かを判定し、その結果
を出力・表示する。
以上、上記2つの実施例によれば、マルチバーナを有す
るボイラ装置の燃焼状態,運転状態を良好に監視でき
る。
次に本発明の他の実施例を第5,6図により説明する。
第5図(a)に各バーナの光量を検出した光フアイバをバ
ーナ段,列に対応して束ねるホルダー18を、(b)にホ
ルダーによりパターン化された各バーナの光量を撮影す
るITVカメラへの接続例を示す。19は接眼レンズ
部、20はレンズ系を示す本実施例を用いることによ
り、各バーナ毎の火炎を一目で確認できると共に他バー
ナとの比較も容易にできる。第5図(a)の例では、長方
形のホルダーにしているが、本発明は形状に左右される
ものではなく、各部の光量をパターン化(以下、光量パ
ターンと称す)してITVカメラで撮影する。
次に、第5図(a),(b)の例を適用した場合の一実施例を
第6図に示す。
第6図では、ITVカメラで撮影した火炎画像と光量パ
ターンをフレームメモリに取り込みプロセツサで処理を
施した後、出力・表示装置に表示する構成である。本例
では、光量パターンを撮影するITVカメラは1台であ
るが、段毎,列毎,ミル毎、等に各1台ずつにすること
もできる。さらに、光フアイバを1本ではなく、数本〜
数十本束ねて各バーナ火炎を計測することもできる。ま
た、プロセツサの光量パターンの処理は、例えば、第7
図を用いて行う。第7図の該当位置バーナの異常表示
は、2値化光量パターンの該当位置バーナの色を違え
る、表示画面に文字等で表示する、などが考えられる。
第8図に表示画面の一例を示す。21は表示画面、22
は光量パターンの処理結果を示す。
本発明によれば、計測データを全て2次元で扱え、光量
をパターン化して画像処理で一括して処理できることか
ら、マルチバーナの監視,診断を高速,正確に行える。
〔発明の効果〕
本発明によれば、マルチバーナにおける火炉内の燃焼状
態を良好に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
第2図は従来の監視装置の一例を示す図、第1図は本発
明の一実施例の構成を示す図、第3図は本発明の他の実
施例の処理部の構成を示す図、第4図(A),(B)は
他の実施例の処理部フローチヤートの一例を示す図を、
第5図(a),(b)は光フアイバの構成を、第6図は第5図
を適用した一実施例を、第7図はその処理フローを、第
8図は表示画面の一例を、それぞれ示す。 1……ボイラ装置、2……火炉、3……アフタ・エア・
ポート、4……バーナ口、5……冷却機構、6……イメ
ージ・フアイバ、7……光フアイバ、8……光−電気変
換器、9……リミツタ、10……表示装置、11……I
TVカメラ、12……モニタTV、13……A/D変換
器、14……画像記憶装置、15……PI/O装置、1
6……プロセツサ、17……出力・表示装置。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数バーナを有する火炉内の燃焼状態を監
    視する方法において、該複数バーナの少なくともひとつ
    のバーナについてイメージフアイバにより火炎画像を検
    出し、他のバーナについてはあらかじめ定められた火炎
    位置の光量を光フアイバにより検出し、該イメージフア
    イバによる火炎画像による燃焼状態と該光フアイバによ
    り検出された光量との関係からマルチバーナを有する火
    炉の燃焼状態を推定することを特徴とするマルチバーナ
    燃焼状態監視方法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載において、前記
    イメージフアイバにより火炎画像を検出しているバーナ
    について該イメージフアイバによる火炎画像から光量を
    演算し、かつ該光量を演算する火炎位置は他のバーナに
    ついて光フアイバにより光量を検出している火炎位置と
    同じくし、該演算された光量と該検出された他のバーナ
    の光量とからマルチバーナを有する火炉の燃焼状態を監
    視することを特徴とするマルチバーナ燃焼状態監視方
    法。
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