JP3084643B2 - Burner combustion regulator - Google Patents
Burner combustion regulatorInfo
- Publication number
- JP3084643B2 JP3084643B2 JP04169152A JP16915292A JP3084643B2 JP 3084643 B2 JP3084643 B2 JP 3084643B2 JP 04169152 A JP04169152 A JP 04169152A JP 16915292 A JP16915292 A JP 16915292A JP 3084643 B2 JP3084643 B2 JP 3084643B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- burner
- combustion
- pressure
- furnace
- measuring device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/16—Systems for controlling combustion using noise-sensitive detectors
Landscapes
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、事業用または産業用の
ガス燃料バーナの燃焼調整装置に係り、特に火力発電ボ
イラ等のマルチバーナにおいても安定燃焼を可能にする
バーナの燃焼調整装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion control device for a commercial or industrial gas fuel burner, and more particularly to a burner control device capable of performing stable combustion even in a multi-burner such as a thermal power boiler. It is.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、油燃料の価格の不安定性から石炭
焚きやガス焚きボイラの需要が急速に増加している。石
炭焚きボイラは燃料中に灰分や硫黄分を多く含んでいる
ことからその後処理に大がかりな設備が必要であり、大
都市の周囲にこのような発電設備を建造するのは環境問
題から困難になっている。2. Description of the Related Art In recent years, demand for coal-fired and gas-fired boilers has rapidly increased due to instability in the price of oil fuel. Since coal-fired boilers contain large amounts of ash and sulfur in the fuel, large-scale facilities are required for subsequent treatment, and it is difficult to construct such power generation facilities around large cities due to environmental problems. ing.
【0003】これに対してガス焚きボイラは、燃料中に
このような不純物が少なく低公害であることから、今後
も都市近郊で順調に伸びていくことが期待される。[0003] On the other hand, gas-fired boilers are expected to grow steadily in the suburbs of cities in the future because they contain such impurities in the fuel and have low pollution.
【0004】さてこのようにクリーンなガス焚きボイラ
であるが、特に高負荷燃焼時において、火炉内の圧力脈
動(以後、燃焼振動と称す)を起こしやすく、炉内の伝
熱管や炉内監視用のTVカメラなどボイラ火炉に直接取
り付けられた構造物や機器の破損を招きやすいといった
欠点を有している。[0004] Although such a clean gas-fired boiler is used, pressure pulsation (hereinafter referred to as combustion oscillation) in the furnace tends to occur particularly during high load combustion. However, there is a disadvantage that structures and equipment directly attached to the boiler furnace such as a TV camera are easily damaged.
【0005】燃焼振動現象は一般には、火炉内部の発
熱率分布が火炉壁近傍で局所化する場合(燃料の燃焼速
度が大きく、バーナの出口近傍で燃え尽きる)や、火
炎が不安定で絶えず変動している場合(保炎器に付着し
たり、吹き飛ぶ現象を繰り返す)に起こりやすいとされ
ている。従って、従来の燃焼振動抑制には、ガスバーナ
の火炎の安定性向上と急速燃焼の抑制(例えば緩慢燃焼
即ち長炎化)が有効であり、バーナ構造を変更して対応
していた。In general, the combustion oscillation phenomenon occurs when the heat release rate distribution inside the furnace is localized near the furnace wall (fuel burning speed is high and burns out near the burner outlet), or the flame is unstable and constantly fluctuates. (It repeats the phenomenon of sticking to the flame stabilizer and blowing away). Therefore, to suppress the combustion vibration in the related art, it is effective to improve the stability of the flame of the gas burner and to suppress the rapid combustion (for example, slow combustion, that is, to prolong the flame).
【0006】図5に、一般のガス焚きボイラのガスバー
ナ燃焼装置の系統図を示す。主燃料であるLNGは、こ
の受け入れ基地からパイプラインで火力発電所へ送られ
る。発電所内でベーパライザ(気化器)51によりガス
化され、その後、流量調整及び圧力調整され各バーナ5
6に供給されて、火炎13を形成する。通常バーナ入り
口のガス圧は最大負荷時において1atgから3atg
の範囲に設定されるが、特にこれといった圧力の規制値
はない。FIG. 5 shows a system diagram of a gas burner combustion device of a general gas-fired boiler. LNG, the main fuel, is sent from this receiving base to the thermal power plant by pipeline. Each of the burners 5 is gasified by a vaporizer (vaporizer) 51 in the power plant, and then the flow rate and the pressure are adjusted.
6 to form a flame 13. Normally, the gas pressure at the burner inlet is 1 atg to 3 atg at maximum load.
, But there is no particular pressure regulation value.
【0007】しかし燃焼振動抑制の面からは、火炉内の
圧力脈動が燃料側にフィードバックされにくいように、
できるだけバーナ入り口圧力を高くした方が良い。ただ
し、1atgを超えるとノズル出口部においてガス流速
は音速に達し、火炉の圧力脈動が燃料の圧力変動に直接
影響するとは考えにくいので、それほど燃焼振動抑制効
果はないと考えられている。However, from the viewpoint of suppressing combustion oscillation, pressure pulsation in the furnace is hardly fed back to the fuel side.
It is better to increase the burner inlet pressure as much as possible. However, when the pressure exceeds 1 atg, the gas flow velocity reaches the sonic velocity at the nozzle outlet, and it is unlikely that the pressure pulsation of the furnace directly affects the pressure fluctuation of the fuel. Therefore, it is considered that there is not so much combustion vibration suppressing effect.
【0008】一方燃焼用空気は、FDF(押し込み通風
器)52で加圧された後、火炉の各段に設けたバーナ風
箱12に供給される。通常、ボイラ熱効率の向上のため
にFDF52出口部においては、燃焼排ガス54とFD
F52からの燃焼用空気との熱交換を行うためのエアヒ
ータが設けられるが、図5では省略した。その後、燃焼
用空気は各バーナに送られ、炉内に供給される。On the other hand, the combustion air is pressurized by an FDF (Force Ventilator) 52 and then supplied to a burner wind box 12 provided at each stage of the furnace. Normally, at the outlet of the FDF 52, the flue gas 54 and the FD
An air heater for exchanging heat with the combustion air from F52 is provided, but is omitted in FIG. Thereafter, the combustion air is sent to each burner and supplied into the furnace.
【0009】図6にガスバーナの構造断面図を示す。燃
焼用空気は、バーナ中心部から半径方向に分割されて炉
内に供給される。図では3流路に分割した例を示す。こ
のうち2次空気62は軸流旋回器(旋回ベーン)66で
旋回され、3次空気63はエアレジスタ22で旋回がか
けられる。これら燃焼用空気の旋回効果により、バーナ
後方には大きな循環領域が形成され、ガス燃料の着火安
定性に大きく貢献する。FIG. 6 is a sectional view showing the structure of a gas burner. The combustion air is divided into radial portions from the center of the burner and supplied into the furnace. In the figure, an example in which three flow paths are divided is shown. The secondary air 62 is swirled by an axial swirler (swirl vane) 66, and the tertiary air 63 is swirled by the air register 22. Due to the swirling effect of the combustion air, a large circulation region is formed behind the burner, which greatly contributes to the ignition stability of the gas fuel.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】国内の新設発電用ボイ
ラは、年間の平均出力でみれば、昭和50年には500
MW/缶であったが、平成元年には600MW/缶にも
なり年々増大傾向にある。たとえば、発電容量600M
Wのボイラではバーナは24台以上設置されており、個
々のバーナの燃焼状態を短時間で調整するのは困難であ
る。[0005] In Japan, a new boiler for power generation will have a 500
Although it was MW / can, it was increased to 600 MW / can in 1989 and has been increasing year by year. For example, a power generation capacity of 600M
In a W boiler, 24 or more burners are installed, and it is difficult to adjust the combustion state of each burner in a short time.
【0011】燃焼脈動は、火炉との気柱共鳴現象である
ので、微少な圧力脈動でもエネルギが蓄積されて大きな
火炉脈動に発達する可能性がある。たとえバーナ24台
中の1台だけが振動の原因だとしても燃焼振動を誘引す
るに十分な起振源になり得る。しかし、バーナ台数が多
い発電用ボイラ等においては、この1台を見つけるのは
非常に困難である。Since combustion pulsation is an air column resonance phenomenon with a furnace, even a small pressure pulsation may accumulate energy and develop into large furnace pulsation. Even if only one of the 24 burners is the cause of the vibration, it can be a sufficient source of vibration to induce combustion vibration. However, in a power generation boiler or the like having a large number of burners, it is very difficult to find this one.
【0012】また、火炎の不安定性が直接の原因でない
場合、たとえば、空気流速と燃料の噴出速度のギャップ
が大きく、急速に混合してバーナ近傍に高発熱領域が存
在する場合にも燃焼振動を誘発しやすい。従って、ガス
燃焼では、どの燃焼炉でも燃焼振動を引き起こす可能性
を有しているといっても過言ではない。Further, when the instability of the flame is not the direct cause, for example, when the gap between the air flow velocity and the fuel injection velocity is large and the mixture rapidly mixes and there is a high heat generation area near the burner, the combustion oscillation is generated. Easy to trigger. Therefore, it is not an exaggeration to say that any combustion furnace has a possibility of causing combustion oscillation in gas combustion.
【0013】通常、燃焼振動はボイラの新設時または定
期点検後の試運転時に起こりやすく、いずれの場合も営
業運転に早く入るために、燃焼調整に与えられた時間は
少なく、従って一度燃焼振動現象が起こると、短時間で
原因を究明するとともに抑制対策をする必要に迫られる
ために多くの労力を要していた。Normally, combustion vibration is likely to occur when a boiler is newly installed or during a test operation after a periodic inspection. In any case, the time given to combustion adjustment is small in order to start commercial operation early, and therefore, once the combustion vibration phenomenon occurs. When this occurred, a lot of work was required to find the cause in a short time and to take countermeasures.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
するために、本発明は、燃焼炉内に導波管を介して圧力
波を送給する圧力波発生装置と、風箱に設けられた圧力
測定機と、風箱に装備されたバーナに設けられた火炎輝
度測定機と、圧力測定機及び火炎輝度測定機からの情報
を入力して比較演算しバーナの各々に調整信号を出力す
る計測制御装置とから構成されたバーナの燃焼調整装置
を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a pressure wave generator for supplying a pressure wave to a combustion furnace via a waveguide, and a pressure wave generator provided in a wind box. Input the information from the pressure measurement device, the flame brightness measurement device provided on the burner mounted on the wind box, and the pressure measurement device and the flame brightness measurement device, compare and calculate, and output the adjustment signal to each of the burners. The present invention provides a burner combustion adjustment device including a measurement control device.
【0015】また本発明は、圧力波発生装置が発生した
圧力波を導波管を介して燃焼炉内に送給し、風箱に設け
られた圧力測定機により受信した風箱内部の圧力変化の
情報と、風箱に装備されたバーナに設けられた火炎輝度
測定機により受信した火炎輝度変化情報とを、計測制御
装置に入力しバーナ全数の燃焼状態情報を比較演算し
て、個々のバーナに調整信号を出力するバーナの燃焼調
整方法を提供する。According to the present invention, a pressure wave generated by a pressure wave generator is fed into a combustion furnace via a waveguide, and a pressure change in the wind box received by a pressure measuring device provided in the wind box is received. Information and the flame luminance change information received by the flame luminance measuring device provided in the burner mounted on the wind box are input to the measurement control device, and the combustion state information of all the burners is compared and calculated. To provide a burner combustion adjustment method that outputs an adjustment signal to the burner.
【0016】[0016]
【作用】燃焼振動が火炉の気柱共鳴現象であることか
ら、火炉の内部圧力と発熱との関連性(応答性)を把握
することが重要である。火炉に対して強制的に圧力波を
加えて、その際の火炎の輝度(発熱量)の変化と、バー
ナの風箱内部の圧力変化との相互相関を計測して個々の
バーナの音響的応答性を把握する。そして、個々のバー
ナの応答性(以後τと称す)を本発明になる診断装置を
用いて計測評価しながらバーナの調整を行う。バーナの
調整項目としては、比較的調整が容易な、燃焼用空気の
旋回装置の開閉操作を主とする。[Function] Since combustion oscillation is a column resonance phenomenon of a furnace, it is important to understand the relationship (response) between the internal pressure of the furnace and heat generation. A pressure wave is forcibly applied to the furnace, and the acoustic response of each burner is measured by measuring the cross-correlation between the change in the brightness (heat generation) of the flame and the change in the pressure inside the wind box of the burner. Understand gender. Then, the burner is adjusted while measuring and evaluating the responsiveness (hereinafter referred to as τ) of each burner using the diagnostic apparatus according to the present invention. The main adjustment items for the burner are opening and closing operations of a combustion air swirl device, which is relatively easy to adjust.
【0017】τを変化させるには、種々の方法がある。
たとえば、火炎形状を変化させればバーナ近傍における
温度勾配が変わるために音響的抵抗(音響インピーダン
ス)が変わり、その結果τも変化する。しかし、火炎そ
のものを音響的特性として評価するのはきわめて難し
く、何を調整すればよいのか現在でも不明である。した
がって、新缶はもちろん既設缶においても、燃焼用空気
旋回器には駆動装置が据え付けられていることから、こ
の個所における抵抗を変えるのが最も効率がよい。There are various methods for changing τ.
For example, if the flame shape is changed, the temperature gradient near the burner changes, so that the acoustic resistance (acoustic impedance) changes, and as a result, τ also changes. However, it is extremely difficult to evaluate the flame itself as an acoustic characteristic, and it is still unknown what to adjust. Therefore, the driving device is installed in the combustion air swirler, not only in the new can but also in the existing can, and it is most efficient to change the resistance at this point.
【0018】燃焼振動は、火炉の気柱共鳴現象であり、
火炉内部の圧力脈動が、バーナの燃料や燃焼用空気の供
給量に影響して発熱率の時間変化を引き起こし、これら
の間でフィードバックループを形成して発生する場合が
数多くみられる。[0018] The combustion oscillation is a gas column resonance phenomenon of a furnace,
Pressure pulsations inside the furnace affect the supply amount of burner fuel and combustion air, causing a temporal change in the heat generation rate, and are often generated by forming a feedback loop between them.
【0019】図3に、フィードバック型の燃焼振動のメ
カニズムのうち、炉内の圧力脈動と発熱率の時間変化に
ついて示す。燃焼振動は、この圧力脈動と発熱率がフィ
ードバックループを形成することによって発生する。一
般には、図中の遅れ時間τが1/4波長程度で振動を起
こし易いとされている。燃焼脈動の抑制策としては、こ
の圧力脈動と発熱率によるフィードバックループを断ち
切ることが必要である。その方法としては、バーナ出口
部において圧力損失を増大させる等の手段で、それぞれ
のバーナにおけるτを変えるのが効果的である。FIG. 3 shows the pressure pulsation in the furnace and the change over time of the heat generation rate among the mechanisms of the feedback type combustion oscillation. The combustion oscillation is generated when the pressure pulsation and the heat generation rate form a feedback loop. Generally, it is considered that vibration is likely to occur when the delay time τ in the figure is about 1/4 wavelength. As a measure for suppressing combustion pulsation, it is necessary to break a feedback loop based on the pressure pulsation and the heat generation rate. As a method thereof, it is effective to change τ in each burner by means such as increasing the pressure loss at the burner outlet.
【0020】しかし、前に述べたように実機にはバーナ
が24台以上も設置されているために、それぞれのバー
ナのτを調整するのは非常に困難であり、またこれまで
τを評価する手段も無かった。However, as described above, since more than 24 burners are installed in the actual machine, it is very difficult to adjust τ of each burner, and τ has been evaluated up to now. There was no way.
【0021】本発明は、燃焼振動が起こる前に、火炉内
部に圧力波を送り、それぞれのバーナで受ける圧力と、
火炎の変動から、τで代表される各々のバーナの応答特
性を把握して、全バーナのτが一致しないように各々の
バーナのτを調整するものである。According to the present invention, before the combustion oscillation occurs, a pressure wave is sent to the inside of the furnace, and the pressure received by each of the burners;
The response characteristic of each burner represented by τ is grasped from the fluctuation of the flame, and τ of each burner is adjusted so that τ of all burners does not match.
【0022】[0022]
(I)全体の構成 図1に、本発明によるガス燃焼診断調整装置の系統図を
示す。(I) Overall Configuration FIG. 1 shows a system diagram of a gas combustion diagnostic adjustment device according to the present invention.
【0023】火炉11には燃焼用空気が送られるバーナ
風箱12が設けられ火炎13が形成される。圧力波発生
装置16は、火炉のどの部分に取り付けても差し支えな
いが、本実施例では火炉からの輻射熱等の影響を最も受
けにくい炉底部に取り付け、圧力波発生装置16により
圧力波は、導波管17を通過して火炉に送られる。一
方、各バーナに設けられた圧力測定機14と火炎輝度測
定装置15で、火炎変動の情報が採取される。The furnace 11 is provided with a burner-like box 12 through which combustion air is sent, and a flame 13 is formed. The pressure wave generator 16 may be attached to any part of the furnace. However, in the present embodiment, the pressure wave generator 16 is attached to the bottom of the furnace which is least affected by radiant heat from the furnace. It passes through the corrugated pipe 17 and is sent to the furnace. On the other hand, the information of the flame fluctuation is collected by the pressure measuring device 14 and the flame luminance measuring device 15 provided in each burner.
【0024】圧力測定機で取り込んだ信号と、火炎の輝
度信号との時間遅れτは、各バーナ毎に異なることが望
ましいが、実際には、多数バーナのうちには、たまたま
同じに調整されているものがあると考えられる。その場
合には、τがランダムになるように再度調整することが
必要である。図では、バーナの燃焼用空気の抵抗を変え
てτを変化するように、τの計測値にもとづいてエアレ
ジスタドライバ23を駆動するシステムを示している。It is desirable that the time delay τ between the signal taken in by the pressure measuring device and the luminance signal of the flame is different for each burner, but actually, among a large number of burners, it happens that they are adjusted to be the same. It is thought that there is something. In that case, it is necessary to adjust again so that τ becomes random. The figure shows a system that drives the air register driver 23 based on the measured value of τ so that τ is changed by changing the resistance of the combustion air of the burner.
【0025】圧力波の発生、圧力波の受信、火炎
輝度変化の計測、エアレジスタ開度変更のいずれのシ
ーケンスも計測制御用コンピュータ24が行う。に関
しては、圧力波発生装置ドライバ19に対して信号を送
る。に関しては、P/E変換機20により圧力測定機
14に入力された圧力信号を電気信号に変換した後、デ
ィジタル変換して、データを高速で取り込む。に関し
ては、O/E変換機21を用いて、火炎の輝度信号を電
圧に変換し、と同様にディジタル変換して、データを
高速で取り込む。に関しては、エアレジスタドライバ
23に対してディジタルの開度信号を送り、レジスタを
駆動して、各バーナの音響的抵抗を変え、各バーナのτ
を調整する。The measurement control computer 24 performs all the sequences of generation of the pressure wave, reception of the pressure wave, measurement of the change in the flame luminance, and change of the air register opening. , A signal is sent to the pressure wave generator driver 19. With regard to, after the pressure signal input to the pressure measuring device 14 is converted into an electric signal by the P / E converter 20, it is digitally converted and the data is taken in at high speed. With regard to (2), the luminance signal of the flame is converted into a voltage by using the O / E converter 21, and the digital conversion is performed in the same manner as described above, and the data is taken in at a high speed. With respect to (3), a digital opening signal is sent to the air register driver 23 to drive the register, change the acoustic resistance of each burner, and change the τ of each burner.
To adjust.
【0026】(II)各構成部分の相互関係,作用 図2に、ガス燃焼調整装置の最小構成を示す。すなわ
ち、圧力波発生装置16、圧力測定機14、火炎輝度測
定機15である。また図中に圧力波形26、圧力測定機
受信波形27、火炎輝度測定波形28を示す。これらの
波形は、時系列に並べてある。まず圧力波発生装置16
でパルス状の圧力信号を発生して、炉内に送り込む。図
中18は炉内における圧力波のイメージを示す。(II) Interrelationship and operation of each component FIG. 2 shows the minimum configuration of the gas combustion adjusting device. That is, a pressure wave generator 16, a pressure measuring device 14, and a flame luminance measuring device 15. Further, a pressure waveform 26, a pressure measurement device reception waveform 27, and a flame luminance measurement waveform 28 are shown in FIG. These waveforms are arranged in chronological order. First, the pressure wave generator 16
Generates a pulsed pressure signal and sends it into the furnace. In the figure, reference numeral 18 shows an image of a pressure wave in the furnace.
【0027】この圧力を各バーナに組み込んだ圧力波測
定機14で受信する。圧力の発振と受信には時間遅れτ
0が生じる。この値は、各々のバーナによって異なる。
なぜならば、発振部、受信部の距離は、バーナによって
異なるし、両者を最短距離で結んだ場合、その線上の平
均温度もバーナによって異なるからである。さて、バー
ナの風箱内部の圧力が増加すると、風箱と火炉との圧力
差が増大するために、バーナを通過する空気流量が増加
する。その結果燃焼状態が変化して、燃焼率が変わり、
輝度も増加する。This pressure is received by the pressure wave measuring device 14 incorporated in each burner. Time delay τ for pressure oscillation and reception
0 occurs. This value is different for each burner.
This is because the distance between the oscillating unit and the receiving unit differs depending on the burner, and when the two are connected at the shortest distance, the average temperature on the line also differs depending on the burner. Now, when the pressure inside the wind box of the burner increases, the pressure difference between the wind box and the furnace increases, so that the air flow rate passing through the burner increases. As a result, the combustion state changes, the combustion rate changes,
Brightness also increases.
【0028】圧力の変化と輝度の変化との時間遅れτ1
は、τ0と異なり、バーナ位置とは無関係な各バーナの
固有値であり、バーナ全数のτ1をこの方法を用いて計
測する。Time delay τ 1 between pressure change and luminance change
Is a unique value of each burner which is not related to the burner position unlike τ 0, and τ 1 of the total number of burners is measured by using this method.
【0029】このτ1を調整する方法として、図1で
は、バーナのエアレジスタ開度を変える例を示したが、
2次ベーン開度でもよいし、手段は問わない。ただし、
τ1の計測は、コンピュータを用いて比較的迅速に行え
るために、この特長を生かして、自動的に燃焼状態を変
えることができるものが望ましい。As an example of a method of adjusting τ 1 , FIG. 1 shows an example in which the air register opening of the burner is changed.
The secondary vane opening degree may be used, and any means may be used. However,
Since the measurement of τ 1 can be performed relatively quickly using a computer, it is desirable that τ 1 be capable of automatically changing the combustion state taking advantage of this feature.
【0030】さて、実機のボイラ火炉における、燃焼振
動モードの実例を図9,図10,図11に示す。図9に
火炉の側断面と振動モード101を示す。図中13は火
炎を表し、バーナ全数が点火したケースである。この場
合には、当然火炉負荷が高いことから、もしも燃焼振動
が発生した場合には事故につながる確率が高い。通常、
対向燃焼方式をとる燃焼炉においては、バーナ全数が点
火し負荷が高い場合、燃焼振動が発生すると例外なく火
炉奥行方向のモードになる。図10と図11は、消火バ
ーナが存在する部分負荷時においてしばしばみられる燃
焼振動モードと点火バーナ位置との関係を示す。同図
は、3段に配列されたバーナと火炉との組合わせにおい
て、中段のバーナが消火した場合のバーナパターンと振
動モードとの関係を示す。振動モードは、点火バーナ位
置が振幅の腹108に、また消火バーナ位置が振幅の節
107になりやすい性質を有しているために、図10に
示すような中段バーナが消火している場合には、高さ方
向の振動モードになりやすい。FIGS. 9, 10 and 11 show actual examples of the combustion oscillation mode in the actual boiler furnace. FIG. 9 shows a side section of the furnace and a vibration mode 101. In the figure, reference numeral 13 denotes a flame, which is a case where all the burners are ignited. In this case, since the furnace load is naturally high, there is a high probability that an accident will occur if combustion oscillation occurs. Normal,
In the combustion furnace employing the opposed combustion system, when all the burners are ignited and the load is high, the mode becomes the furnace depth direction without exception when combustion oscillation occurs. FIG. 10 and FIG. 11 show the relationship between the combustion oscillation mode and the ignition burner position which are often seen at the partial load when the fire extinguishing burner is present. The figure shows the relationship between the burner pattern and the vibration mode when the burner in the middle stage is extinguished in a combination of burners and furnaces arranged in three stages. The vibration mode has a property that the ignition burner position tends to be at the antinode 108 of the amplitude and the fire extinguishing burner position has the property of being at the node 107 of the amplitude. Tends to be in the vibration mode in the height direction.
【0031】さて、図11は図10と同様に、消火バー
ナが存在するケースであるが、火炉の中央バーナが消火
し両側バーナが点火している場合を示す。同図では、最
下段のバーナにのみ着目して点消火を図示したが、両端
バーナのみを点火するとそこが振幅の腹になり火炉の幅
方向で振動しやすくなる。FIG. 11 shows a case where a fire extinguishing burner exists, as in FIG. 10, but shows a case where the central burner of the furnace is extinguished and both burners are ignited. In the figure, the point fire extinguishing is illustrated by focusing only on the lowermost burner. However, when only the burners at both ends are ignited, the fire becomes an antinode of the amplitude, and it becomes easy to vibrate in the width direction of the furnace.
【0032】このように、複数のバーナで構成される燃
焼炉においては、バーナパターン次第で種々のモードで
振動を引き起こす可能性を有している。すべてのモード
の燃焼振動を抑制することが望ましいが、実際上は、図
9に示す火炉奥行方向の燃焼振動を抑制するのが最も重
要である。なぜならば、全数バーナが点火し、図示した
3つの振動モードのうち最も火炉負荷が高いから、燃焼
振動に発達した場合には、大事故につながりやすいから
である。他のケースは、万一起っても、負荷が低いから
大きな事故につながりにくい。As described above, in a combustion furnace composed of a plurality of burners, there is a possibility of causing vibration in various modes depending on the burner pattern. Although it is desirable to suppress combustion vibration in all modes, it is most important in practice to suppress combustion vibration in the depth direction of the furnace shown in FIG. The reason is that all the burners are ignited and the furnace load is the highest among the three vibration modes shown in the figure, and if the combustion vibration is developed, a large accident is likely to occur. In other cases, even if it happens, the load is low and it is unlikely to lead to a major accident.
【0033】さて以上説明した振動モードは、対向燃
焼、片面燃焼の場合であり、他の燃焼方式をとる燃焼炉
の場合には、負荷と振動モードとの関係は異なることが
予想される。たとえばコーナファイアリングのように、
4隅にバーナが配置される場合、図10のように縦モー
ドの振動が、火炉負荷にかかわらず支配的になると思わ
れるからである。The vibration modes described above are for the case of opposed combustion and single-sided combustion, and in the case of a combustion furnace employing another combustion method, it is expected that the relationship between the load and the vibration mode will be different. For example, like corner firing,
This is because when the burners are arranged at the four corners, the vibration in the longitudinal mode seems to be dominant regardless of the furnace load as shown in FIG.
【0034】さて、図4に、バーナ近傍における圧力変
動と発熱率の変動との時間変化を、i個のバーナにおけ
る例で示した。各バーナの圧力変動と発熱率の変動との
遅れ時間τを、前述したような方法で調整すれば、図中
43に示すように火炉全体としては、時間平滑されるた
めに、燃焼振動を抑制することができる。FIG. 4 shows the time change of the pressure fluctuation and the heat generation rate fluctuation in the vicinity of the burner in an example of i burners. If the delay time τ between the pressure fluctuation of each burner and the fluctuation of the heat generation rate is adjusted by the above-described method, the furnace as a whole is time-smoothed as shown in FIG. can do.
【0035】図7に対向燃焼時の、バーナの固有遅れ時
間τ1の調整例を示す。図9,図10,図11に示した
ように、優先順位はあるものの、奥行き(X)、幅
(Y)、高さ(Z)方向の振動モードを抑えるのが望ま
しい。従って、X,Y,Zそれぞれの方向でτが一致し
にくいように調整した例である。FIG. 7 shows an example of adjusting the inherent delay time τ 1 of the burner during the opposed combustion. As shown in FIGS. 9, 10, and 11, although there are priorities, it is desirable to suppress vibration modes in the depth (X), width (Y), and height (Z) directions. Therefore, this is an example in which τ is adjusted so that it does not easily match in the X, Y, and Z directions.
【0036】図7の例では缶前と缶後のτを比較してみ
ると、缶前の累積τと缶後の累積τとは、ほぼ等しい。
実際にτを調整する手法として、エアレジスタで行う方
法を採用した場合、火炉への燃焼用空気流量に関して缶
前、缶後でバランスするように調整すると良いことが分
る。In the example of FIG. 7, when comparing τ before and after the can, the cumulative τ before the can and the cumulative τ after the can are substantially equal.
As a method of actually adjusting τ, when a method using an air register is adopted, it is understood that it is preferable to adjust the flow rate of combustion air to the furnace so that it is balanced before and after the can.
【0037】図8に、圧力波発生装置をアフターエアポ
ート55に取り付けた例を示す。圧力波発生装置16
は、火炉のどの部分に取り付けても差し支えないが、比
較的燃料や空気の制御装置が少なく取付の空間が確保で
きると考えられるアフターエアポート部に取り付けた実
施例である。FIG. 8 shows an example in which the pressure wave generator is attached to the after-air port 55. Pressure wave generator 16
This is an example in which the apparatus can be attached to any part of the furnace, but is attached to an after-airport portion which is considered to have a relatively small amount of fuel and air control devices and secure an installation space.
【0038】圧力波発生装置16による圧力波は導波管
17を通過して、火炉に送られる。一方、各バーナに設
けられた圧力測定機14と火炎輝度測定装置15により
火炎変動の情報が取り込まれる。The pressure wave generated by the pressure wave generator 16 passes through the waveguide 17 and is sent to the furnace. On the other hand, the information of the flame fluctuation is taken in by the pressure measuring device 14 and the flame luminance measuring device 15 provided in each burner.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明によれば、各バーナの音響的応答
特性を把握できるために、試運転時や定期点検後のマル
チバーナ調整実施時においていち早くバーナ状態を知る
ことができるために、事前に燃焼振動を抑制可能とな
る。According to the present invention, since the acoustic response characteristics of each burner can be grasped, the burner state can be quickly known at the time of test operation or at the time of performing the multi-burner adjustment after the periodic inspection. Combustion oscillation can be suppressed.
【0040】したがって、各々のガスバーナの製作精度
に多少難点があったとしても、これが原因で燃焼振動に
発達することを未然に防止できることから、試運転時に
おける燃焼調整に関する省力、時間の大幅な短縮が可能
となるとともに、燃焼炉の安全運転を達成できる。Accordingly, even if there is some difficulty in the production accuracy of each gas burner, it is possible to prevent the development of combustion oscillation due to this, so that it is possible to save labor and time for the combustion adjustment at the time of test operation, and to greatly shorten the time. As a result, safe operation of the combustion furnace can be achieved.
【図1】本発明によるバーナの燃焼調整装置の系統図で
ある。FIG. 1 is a system diagram of a burner combustion adjusting device according to the present invention.
【図2】本発明によるバーナの燃焼調整装置における圧
力波発生装置、圧力測定機及び火炎輝度測定機の相互関
係とそれぞれの信号の時間遅れを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between a pressure wave generator, a pressure measuring device, and a flame luminance measuring device in a burner combustion adjusting device according to the present invention, and the time delay of each signal.
【図3】燃焼炉内の圧力脈動と発熱率変動との関係を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between pressure pulsation in a combustion furnace and heat generation rate fluctuation.
【図4】各バーナ近傍における燃焼炉内部の圧力脈動と
発熱率変動の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between pressure pulsation inside the combustion furnace and heat generation rate fluctuation in the vicinity of each burner.
【図5】一般のガス燃焼炉の系統図である。FIG. 5 is a system diagram of a general gas combustion furnace.
【図6】図5のガスバーナの断面図である。FIG. 6 is a sectional view of the gas burner of FIG.
【図7】本発明による対向燃焼炉における各バーナの圧
力と火炎輝度との時間遅れτの調整例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of adjusting a time delay τ between the pressure of each burner and the flame brightness in the opposed combustion furnace according to the present invention.
【図8】本発明による別の実施例の系統図である。FIG. 8 is a system diagram of another embodiment according to the present invention.
【図9】燃焼炉のバーナ配置と炉の奥行き方向振動モー
ドを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a burner arrangement of a combustion furnace and a depth direction vibration mode of the furnace.
【図10】燃焼炉のバーナ配置と炉の高さ方向の振動モ
ードを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a burner arrangement of a combustion furnace and a vibration mode in a height direction of the furnace.
【図11】燃焼炉のバーナ配置と炉の幅方向の振動モー
ドを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a burner arrangement of a combustion furnace and a vibration mode in a width direction of the furnace.
11 燃焼炉 12 風箱 13 火炎 14 圧力測定機 15 火炎輝度測定機 16 圧力波発生装置 17 導波管 18 圧力波 19 圧力波発生装置ドライバ 20 P/E変換機 21 O/E変換機 22 エアレジスタ 23 エアレジスタドライバ 24 計測制御装置(CPU) 26 圧力波形 27 圧力測定機受信波形 28 火炎輝度測定機受信波形 31 遅れ時間 51 ベーパライザ 52 押し込み通風器 53 排ガス循環ファン 54 燃焼排ガス 55 アフターエアポート 56 バーナ 61 1次空気 62 2次空気 63 3次空気 64 ガス燃料 65 ガスエレメント 66 2次ベーン 67 保炎器 68 ガス燃料マニホールド 71 缶前バーナパネル 72 缶後バーナパネル 101 燃焼炉奥行き方向振動モード 102 燃焼炉高さ方向振動モード 103 燃焼炉幅方向振動モード 104 ホッパ 105 運転バーナ 106 停止バーナ 107 振幅の節 108 振幅の腹 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Combustion furnace 12 Wind box 13 Flame 14 Pressure measuring machine 15 Flame luminance measuring machine 16 Pressure wave generator 17 Waveguide 18 Pressure wave 19 Pressure wave generator driver 20 P / E converter 21 O / E converter 22 Air register Reference Signs List 23 Air register driver 24 Measurement control device (CPU) 26 Pressure waveform 27 Pressure measurement device reception waveform 28 Flame luminance measurement device reception waveform 31 Delay time 51 Vaporizer 52 Push-in ventilator 53 Exhaust gas circulation fan 54 Combustion exhaust gas 55 After air port 56 Burner 61 1 Secondary air 62 Secondary air 63 Tertiary air 64 Gas fuel 65 Gas element 66 Secondary vane 67 Flame stabilizer 68 Gas fuel manifold 71 Burner panel before can 72 Burner panel after can 101 Combustion furnace depth direction vibration mode 102 Combustion furnace height Directional vibration mode 103 combustion Furnace width direction vibration mode 104 Hopper 105 Operating burner 106 Stop burner 107 Node of amplitude 108 Antinode of amplitude
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 伸一郎 広島県呉市宝町3番36号 バブコック日 立株式会社 呉研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−69428(JP,A) 特開 平2−103312(JP,A) 実開 昭61−101244(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 5/08 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinichiro Nomura 3-36 Takara-cho, Kure City, Hiroshima Prefecture Inside the Kure Research Laboratory, Babcock Hitachi Ltd. (56) References JP-A-60-69428 (JP, A) JP-A Heihei 2-1033312 (JP, A) Japanese Utility Model Showa 61-101244 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F23N 5/08
Claims (6)
する圧力波発生装置と、風箱に設けられた圧力測定機
と、該風箱に装備されたバーナに設けられた火炎輝度測
定機と、前記圧力測定機及び該火炎輝度測定機からの情
報を入力して比較演算し前記バーナの各々に調整信号を
出力する計測制御装置とから構成されたことを特徴とす
るバーナの燃焼調整装置。1. A pressure wave generator for feeding a pressure wave into a combustion furnace via a waveguide, a pressure measuring device provided in a wind box, and a burner provided in the wind box. A burner, comprising: a flame luminance measuring device; and a measurement control device that receives information from the pressure measuring device and the flame luminance measuring device, performs a comparison operation, and outputs an adjustment signal to each of the burners. Combustion control device.
付けられている請求項1のバーナの燃焼調整装置。2. The burner combustion regulating device according to claim 1, wherein said pressure measuring device is mounted inside said wind box.
付けられている請求項1のバーナの燃焼調整装置。3. The burner combustion regulating device according to claim 1, wherein said pressure measuring device is mounted outside said wind box.
介して取り付けられている請求項1のバーナの燃焼調整
装置。4. The burner combustion regulating device according to claim 1, wherein said pressure wave generator is attached to a furnace bottom via a waveguide.
アポートに導波管を介して取り付けられている請求項1
のバーナの燃焼調整装置。5. The pressure wave generator is mounted on an after-air port at the upper part of the furnace via a waveguide.
Burner combustion regulator.
管を介して燃焼炉内に送給し、風箱に設けられた圧力測
定機により受信した風箱内部の圧力変化の情報と、該風
箱に装備されたバーナに設けられた火炎輝度測定機によ
り受信した火炎輝度変化情報とを、計測制御装置に入力
し前記バーナ全数の燃焼状態情報を比較演算して、個々
の前記バーナに調整信号を出力するバーナの燃焼調整方
法。6. A pressure wave generated by a pressure wave generator is fed into a combustion furnace through a waveguide, and information on a pressure change inside the wind box received by a pressure measuring device provided in the wind box is provided. The flame luminance change information received by the flame luminance measurement device provided in the burner provided in the wind box is input to a measurement control device, and the combustion state information of all the burners is compared and calculated, and the individual burners are calculated. Burner combustion adjustment method that outputs an adjustment signal to the burner.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04169152A JP3084643B2 (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Burner combustion regulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04169152A JP3084643B2 (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Burner combustion regulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0611138A JPH0611138A (en) | 1994-01-21 |
| JP3084643B2 true JP3084643B2 (en) | 2000-09-04 |
Family
ID=15881251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04169152A Expired - Fee Related JP3084643B2 (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Burner combustion regulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084643B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116480473A (en) * | 2023-04-18 | 2023-07-25 | 东风汽车集团股份有限公司 | A method of controlling an engine |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP04169152A patent/JP3084643B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0611138A (en) | 1994-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5374404B2 (en) | Combustion burner and boiler equipped with this combustion burner | |
| US6464489B1 (en) | Method and apparatus for controlling thermoacoustic vibrations in a combustion system | |
| Poppe et al. | Control of NOx emissions in confined flames by oscillations | |
| KR102855888B1 (en) | Ammonia combustion burners, boilers and methods of operating boilers | |
| Valera-Medina et al. | Central recirculation zone visualization in confined swirl combustors for terrestrial energy | |
| TW201638530A (en) | Sequential combustor arrangement with a mixer | |
| CN103225822A (en) | Gas turbine combustor and operating method thereof | |
| Tao et al. | Effects of different preheated CO2/O2 jet in cross-flow on combustion instability and emissions in a lean-premixed combustor | |
| Schildmacher et al. | Experimental characterization of premixed flame instabilities of a model gas turbine burner | |
| Cheng et al. | Development of a low swirl injector concept for gas turbines | |
| KR20050071541A (en) | Multiple plate combustor | |
| JP3084643B2 (en) | Burner combustion regulator | |
| JP3250116B2 (en) | Combustion device using gas fuel | |
| Kypraiou et al. | Experimental investigation of the response of premixed and non-premixed turbulent flames to acoustic forcing | |
| Tong et al. | An experimental study of effects of confinement ratio on swirl stabilized flame macrostructures | |
| CN114811650B (en) | Electric heating stable combustion device and method and storage medium | |
| TW202032302A (en) | Plant operation assistance device | |
| JP3001571B1 (en) | Duct burner and duct burner device | |
| JP6136654B2 (en) | Premixed combustion apparatus and flame control method thereof | |
| Mohan et al. | Nonlinear characterization of azimuthal combustion instability exhibiting flame transient phenomena | |
| Zhu et al. | Passive control of thermoacoustic instability in a high-efficiency domestic gas stove with fine-tuning burner | |
| JP3096932B2 (en) | Gas fired boiler | |
| Erickson et al. | An active control mechanism to enhance and parametrically study a multi-fuel, Rijke-type pulse combustor | |
| Lv et al. | Impact of geometric characteristics of porous inert materials on combustion instability and emissions of ethanol spray flames | |
| JP2000291448A (en) | Gas turbine combustion apparatus and flame backflow detection method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080707 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |