JPS6040566B2

JPS6040566B2 - 燃焼炉における燃焼状態の制御方法

Info

Publication number: JPS6040566B2
Application number: JP3476479A
Authority: JP
Inventors: 啓一大谷; 浩太郎森本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1979-03-24
Filing date: 1979-03-24
Publication date: 1985-09-11
Also published as: JPS55126732A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、燃焼炉においてバーナ位置の移動により燃焼
状態を制御する方法、さらに詳しくは、各種工業用燃焼
炉で燃焼を行なうにあたり、燃焼時に発生する炉内圧力
振動もしくは炉内圧力に重畳する微小圧力の振動パター
ンの検出値に基づいて、バーナタィル内のバーナの先端
位置を自動的に調節する制御方法に関するものである。

現在の燃焼管理は省エネルギー上あるいは公害防止上の
Ｎ○ｘやスモークの問題がからんで、非常に厳密さが要
求されている。これらに対処するためには空気比率、ァ
トマイズ量（液体燃料）、炉圧、バーナ位置、空気流速
、燃料流速などが重要な制御因子となるが、空気比率制
御に関して最近では０２分析計の導入や燃焼量に見合っ
て比率を修正するいわゆるカスケード方式による精密な
制御へと移行している。しかし、まだ大部分の実炉では
制御因子に関して単純な一定値での設定方式であり、変
動因子の多い実炉では燃焼管理上の問題が多い。燃焼管
理をする場合、基本的には時々刻々変化する燃焼状態を
的確に判定し、適正条件による燃焼を維持することは非
常に重要な問題である。

その燃焼状態に影響を及ぼす因子は炉特‘性、バーナ特
性、操業因子など詳細は広範多岐にわたるが、燃料と燃
焼用空気の混合作用に直接影響を与えるバーナタィル構
造と燃料噴射位置となるバーナ先端位置は重要な因子と
なっている。例えば、バーナタィル内のバーナ位置を通
常の位置から変位させ炉内側に近い位置に設置すること
により、燃料と燃焼用空気との混合は緩慢な状態となり
、燃焼はゆるやかに進行するようになる。

逆に、バーナ位置をバーナタィル内に引くほど燃焼状態
は急激になることが一般的に知られている。しかしなが
ら、最適な燃焼状態を得るためにバーナを当初適正な位
置に設置しても、実炉操業における燃焼条件の変動、特
に燃料流量や実質的な空気比率（侵入空気や、低流量時
の計測誤差、設備上の特性などによる）。

の変動にともなって燃焼状態は大幅に変動する。例えば
均熱炉における燃焼流量は最大と最小との間で約２〜１
０倍にも及ぶ大きな差異があり、このために仮に空気比
率を一定に制御していても、燃焼状態は最適状態から逸
脱している。本発明は上記問題点を克服するためになさ
れたものであって、バーナ位置により燃焼状態が大幅に
変動する事実にもとずき、時々刻々変化する炉内圧力振
動により判定して、最適な燃焼状態が維持できるように
バーナ位置を制御しようとするものである。

すなわち、炉負荷が最も高く、スモークが発生しやすい
最大燃焼量の条件下で、スモークの発生状況、火炎から
の鶴射量あるいは肉眼観察等によって最適な燃焼状態と
なるバーナ位置を予じめ決定するとともに、炉内圧力振
動好ましくは炉内圧力に重畳する徴圧振動を測定して、
その振動パターンを予じめ求めておき、燃焼中炉内圧力
振動好ましくは徴圧振動を検出し、その振動パターンに
よってバーナ位置を最適位置に自動的に移動させるよう
にしたことにより、燃料流量や他の隆時的変動にもかか
わらず、燃焼状態を最適に安定させるようにしたもので
ある。

従来の燃焼装置の設計・寸法は、その使用目的と、燃焼
量・燃焼用空気流路径（ェアスロート径）・バーナ型式
などの仕様に基づいて一義的に設計され、燃焼過程にお
ける燃焼流量等の動的変化に対して燃焼状態を制御する
ための考慮は払われていない。

しかるに実炉操業では、前述のように必ず燃焼流量の経
時的変化と、それに起因する燃焼用空気流量の変動があ
る。そのため燃料と空気との混合状態に不測の変化を招
き、燃焼状態が最適な状態から大幅に逸脱してしまう。
本発明においては、最適燃焼状態における燃焼徴圧振動
パターンを予じめ求めておき、それに基づいて、バーナ
先端位置を振動パターンの変化に応じて自動的に制御す
ることにより、燃料と空気との混合状態を常時最適の状
態に維持し、最適な燃焼を行なわしめるものである。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明をより具体的
に説明する。

バーナ位置の制御系を示す第１図において、１は燃焼炉
、２は燃焼炉１のバーナタイル孔、３はバーナタィル孔
２の中心軸線１と同軸に配置され燃料とアトマィズ（霧
化状態の液体燃料）とを混合したうえでバーナタィル孔
２から炉１内に噴射するバーナ、４はバーナ３を中心軸
線１に沿ってガイドローラ５のガイドで移動させる電気
的・機械的な周知の適当な構造を有するバーナ駆動装置
であって、このバーナ駆動装置４は、炉室内に検出部を
臨ませた炉内圧力サンプリングプローフ６、炉内圧力サ
ンプリングプローブ６により取出された炉内圧力振動を
電気信号に変換する検出器７、検出器７の検出信号から
、炉内圧力の絶対値とこれに重畳する燃焼徴圧振動成分
とに分離するとともに燃焼徴圧振動を増幅する増幅器８
，増幅器８１こよって増幅された燃焼徴圧振動をフーリ
エ解析等の解析法で波形解析する周波数解析器９，周波
数解析器９によって得られたパワースペクトルから後述
の方法によって必要な制御指標値を演算する演算器１０
，演算器１０‘こよって得られた制御指標値と、予じめ
設定された制御目標値とを比較し、差信号に応じ制御器
１２を介して必要な制御信号を出力してバーナ駆動装置
４を作動制御する振動エネルギー設定調節器１１とから
なる制御系によって制御され、バーナ駆動装置により、
バーナ先端の位置は徴圧振動パターンの変化に対応して
、バーナタィル炉内端面の位置からタイル孔内後方（図
において左側）の間の適宜の位置に自動調節される。

以下に、まず燃焼試験炉（１の◇×４肌Ｌ，耐火壁構造
）において、バーナ先端位置を変更した場合の燃焼状態
と徴圧振動の関係について述べる。

第２図Ａ，１〜Ｖは、燃料としてブタンガス、バーナと
して一般市販の通常型を用い、排ガス０２濃度が３．０
±０．２％となるように空気比を調整するほか、燃焼量
は４０万Ｋｃａｌ／日と一定値に設定し、バーナ先端位
置を種々変えた場合の徴圧振動パターンを示す。

それぞれのバーナ先端位置は、同図１は第１図の中心軸
線１上のａ点（炉内壁面か７仇肋）に対応し、以下同様
に０はｂ点（同２７０側）、ｍはｃ点（同３７０肋）、
Ｗはｄ点（同４７０肋）、Ｖはｅ点（同５７仇舷）に夫
々対応している。また、同第２図１〜Ｖの各振動パター
ンが得られたときの燃焼状況の観察結果によればバーナ
先端位置が炉内側に近いほど、燃焼は緩慢で、火炎形状
は大きくロングフレームを呈していたが（同図１、０な
ど）、バーナ位置を炉内から遠ざけるにつれて、ショー
トフレームとなり、やがて透明炎となって所謂子混合炎
に近い急速な燃焼状態に移行していることが認められた
（同図Ｖ）。この燃焼状況の推移と対応して第２図Ａに
示される振動波形を見ると、緩慢燃焼しているとき（バ
ーナ位置が炉内側に近い場合）は、大きくかつゆるやか
な波形が描かれ（同図１、ロなど）、急速な燃焼状態と
なるにつれて波形は大波から小波へと変化し、透明炎の
状態では周波数は非常に高くなっている（同図Ｖ）。上
記波形の変化を第２図Ｂに示すパワースペクトル密度分
析結果でみると、緩慢燃焼の状態では、およそ２−４Ｈ
Ｚの周波数成分が主体となっている（同図１、Ｄなど）
のに対し、急速な燃焼となるにつれ約１２〜１３ＨＺに
移行し（同図ｍなど）、更に約２０〜２５ＨＺへと移行
していることが認められる（同図Ｖ）。

このように、燃焼が緩慢な状態から予混合炎に近い急速
な状態に変化するに従い、炉内緩慢振動の周波数成分は
漸次高くなっていく傾向を示し、燃焼状態と振動パター
ンとが対応することが認められる。

なお、実際の振動には０〜５００ＨＺぐらいまでの成分
を含んでいるが、ここでは例として燃焼状態の判定がで
きる０〜４５ＨＺまでの解析結果を代表して示している
。

以上のように燃焼徴圧振動のパターンにより燃焼状態の
判定が可能であるという事実に基づき、これを制御信号
としたバーナ位置の制御方法について述べる。

まず、振動パターンを制御信号とする場合、これを一義
的に表現する必要があるが、この方法として、例えば先
の第２図Ｂにおいて燃焼性が急激な状態に向う場合は高
い周波数成分が増加する特徴に着目して（逆に低周波成
分が減少するでもよい。

）、燃焼状態に対応して振動成分の変化が表われる特定
周波数帯域を設定する。第２図Ｂの例では１５ＨＺ以上
を特定周波数帯城Ｓと設定し、全振動エネルギーＢＴに
対する特定周波数帯城Ｓの振動エネルギーの積分値ＥＨ
の比ＥＨ／／ＥＴを振動エネルギー比Ｒで表わすことに
する。この振動エネルギー比Ｒが増大することは燃焼性
が急激な方向に向っていることを示すもので、燃焼状態
の指標となりうる（特定周波数帯城を１５ＨＺ以下とし
ても傾向は逆になるたけで、同様に燃焼状態の指標にな
る。）。第３図１は均熱炉の１ヒートサイクルにわたっ
て、燃焼流量と対比してバーナ先端位贋を変化させる例
を模式的に示したグラフであり、左側機軸のａ〜ｇの各
記号は、前記第１図におけるａ〜ｆの相対的位置を表わ
す（実炉における実際の距離は約１．５音相当）。

図中、曲線Ｆは燃料流量の変化、ｍは本発明方法による
バーナ先端位置の変化を示す。なお、‘２雌従来のバー
ナ位置であり、バーナタィル孔内ｆに固定されてる。‘
３鵬最大燃焼条件において最適燃焼状態となるバーナ位
置（第１図ｄ付近）に固定した場合の例である。同図０
は上記のようにバーナ先端を設置したときの振動エネル
ギー比Ｒの変化を模式的に示したグラフであり、各曲線
１、２および３は、バーナ先端を各々曲線１、２および
３に示す位置に調節した場合の振動エネルギー比Ｒの変
化を示す。なお、Ｔは炉内温度の変化を示す。図に示さ
れるように、従来法による場合は、振動エネルギー比Ｒ
のレベルは高く、燃料流量の変化とともに振動エネルギ
ー比Ｒは増大する（曲線２）。また、バーナ先端位置を
最大燃焼条件で最適位置（第１図ｄ付近）に固定した場
合には、当初の振動エネルギー比Ｒのレベルは設定水準
であるが、燃料流量が変化するにつれ、増加の傾向を示
す（曲線３）。これに対し、本発明方法によれば、燃料
流量の変動にかかわらず、振動エネルギー比Ｒは低位安
定な状態で推移する（曲線１）。このことは最適燃焼状
態が維持できることを意味している。なお、同図１にお
いて、バーナ保護上着火前にはバーナ先端はｆの位置に
あり、燃焼中は制御されてａ〜ｆの任意の位置にあり、
消火後はｆの位置に自動固定される。本発明におけるバ
ーナ先端位置の制御は、予じめ求められた最適燃焼状態
（スモークの発生状況、火炎韓射、温度分布、排ガス０
２濃度、火炎形状などから判定）における徴圧振動エネ
ルギー比Ｒ。

を基準として行なわれる。第４図は最大燃焼条件で、バ
ーナ位置を変化させて種々の燃焼状態をつくり、振動エ
ネルギー比Ｒを求めたグラフの１例である。

横軸のバーナ位置（肋）は、従来のバーナ先端位置を基
点として炉内方向に向う距離で示す。

なお、同例におけるバーナタィル炉内端面は７００肋の
位置にある。図において曲線１は最大燃焼量（重油流量
、４００１／Ｈ）の条件で、バーナ位置を移動し、ェア
スロート部で振動を測定して求めた振動エネルギー比の
変化である。

曲線２は燃焼量が約１′３に減少した場合の振動エネル
ギー比の変化を示す。同一のバーナ位置では曲線２の方
が振動エネルギーレベルは高く、燃焼性が急激になって
いることがわかる。またいずれの場合もバーナ位置を炉
内方向に移動することで振動エネルギー比Ｒは低下する
傾向があり、燃焼性がゆるやかな方向に向うことを表わ
している。いま、最大燃焼条件（曲線１）において最適
燃焼状態と判断できる振動エネルギー比Ｒを０．２とす
ると、これを設定値Ｒｏとして、最大燃焼時にはバーナ
先端位置が１２仇肋の位置に、また燃料流量が漸次低下
し、１′３まで減少したときは、曲線２の振動エネルギ
ー比の０．２に相当するバーナ位置６２０柳に制御され
ることになる。

なお、図中斜線部Ａはスモーク発生領域を示す。すなわ
ち、振動エネルギー比Ｒを約０．１５以下となるように
バーナ先端位置を調節すると、燃料流量の多少にかかわ
らずスモークの発生を伴う。従って、スモークの発生を
さげるには、振動ヱネルギー比の設定を０．１５以下と
する燃焼制御を避ける必要がある。なお「この振動エ
ネルギー比Ｒは、一般に燃料の種類、炉は型式、バーナ
の型式や操業条件によって異なるので、実操業において
適確な燃焼制御を行なうにはこれらの条件下で求められ
た固有の振動エネルギー比Ｒに基づいてバーナ位置の調
節を行なうことが望ましい。バーナ位置の制御は、例え
ば前記第１図に示すように、燃焼炉１に設けられた炉内
圧力サンプリングプローブ６によって炉内圧力が検出器
７に導かれ、増中器８で炉内圧力の絶対値とそれに重畳
する徴圧振動成分に分離かつ増幅され、周波数解析器９
に送られる。

周波数解析器９では振動の周波数のエネルギー密度分布
を求め、結果は演算器１０に入る。演算器１０では振動
の全エネルギーに対するあらかじめ設定した特定周波数
帯城の振動エネルギー積分値の比Ｒを出力信号として出
す。この信号は振動エネルギー設定調節器１１に入り
、あらかじめ設定した振動エネルギー比Ｒｏ（例えば先
の０．２）の値とを比較し、その偏差信号に応じ、制限
器１２を介してバーナ駆動装置４（例えば、モ−タ駆動
式、空圧・油圧駆動式）に信号を与え、同装置４を駆動
させることにより、バーナ本体３をガイドローラ５上で
前進または後退させるようになっている。

なお、第５図に示すように、バーナ位置調節器１３を制
限器１２とバーナ駆動装置４の間に設け、前記信号に対
応するバーナ位置を設定し、バーナ騒動装置４に設けら
れたバーナ変位計からの位置の測定値と前記バーナ位置
設定値を比較し、偏差に応じた制御信号をバーナ駆動装
置４の与える方が実用上は好ましい。

ここで、制限器１２は振動エネルギー比Ｒあるいは検出
系統で異常な値を検出した場合でも制御系に与える外乱
を最小限に抑制するための装置で、大幅な変動を生じた
信号が入った場合に一時的にバーナ位置制御を停止させ
るためのものである（ここで最大および最小の限界値の
設定ができる）。

以上、上記方法において燃焼徴圧振動の測定場所は振動
伝播範囲であれ‘まエアースロート内、バーナタィル内
、燃焼炉内あるいは煙道等のいずれでもよいが、燃焼状
態を十分に反映する意味では炉内での測定が最も好まし
い。

徴圧振動用の検出器７は水柱−５０〜十６仇舷の圧力に
十分感知するもので、周波数は０〜５００日２位まで検
出可能なものが望ましく、ストレィンゲージを応用した
徴圧変換器あるいは水晶変換器等により圧力振動を電気
信号にアナログ変換するものが望ましい。

振動を制御信号とする場合、炉内圧力の絶対値を含めて
炉内圧力＋徴圧振動の形で用いてもよいが、実炉で燃焼
量が大幅に変動する場合、振動測定位置の問題あるいは
検出器のドリフト等を考慮すると、炉内圧力に重畳する
徴圧振動成分のみを分離してとり出す方が制御信号とし
て安定性がよい。

また制御信号とする振動の周波数帯城は０〜５００ＨＺ
ぐらいまで全体を対象としてもよいが、先の増中器８あ
るいは周波数解析器９にローパスフィルタ−あるいはバ
ンドパスフィルターを組入れて、特定な周波数あるいは
周波数帯城に限定してもよい。上記周波数解析器９は、
振動分析器を用いればよいが、リアルタイムで解析でき
ることが望ましく、トラッキングフィルタを使用したＴ
Ｆ振動分析器、ＦＦＴ（ＦＡＳＴＦＯＵ
Ｒ也ＲＴＲＡＮＳＦＯＲＭ）式デジタル振動分析器、あ
るいはオクターブバンド型分析器等を採用することがで
きる。

振動パターンを具体的に制御信号とするためには、それ
を一義的に表現する必要があるが、この方法として次の
ことが考えられる。

その漠式図を第６図に示したが、周波数解析器９でパワ
ースペクトルを求めた後、（ａ｝単純に特定周波数あ
るいは帯城Ｓの最大エネルギーレベルＱを指標とする方
法（第６図ａ〉。

ｔｂ’ 特定周波数あるいは帯城Ｓの最大エネルギーレ
ベルＱと他の領域の周波数の最大エネルギーレベルＰと
の比Ｑ／８を指標とする方法（第６図ｂ）。

‘ｃ｝特定周波数帯城Ｓのエネルギーの積分値ＥＨに
よる方法（第６図ｃ）。

｛ｄ｝振動の全体のエネルギーの積分値ＥＴに対する
特定周波数帯城Ｓのエネルギー積分値ＥＨの比Ｒによる
方法（第６図ｄ、なお、これは先に説明した通りである
。

）などがある。

ここでいう特定周波数帯城Ｓとは燃焼状態に対応して変
化する振動帯城のことで、上記（ａ章〜〔ｄはでのいず
れの場合でも燃焼状態を表わす指標になりうるが、実炉
のように燃焼量や他の条件が変動しやすい場合、あるい
は検出器のドリフト等も考慮すると‘Ｗこよる方法が最
適と考ええられる。

これらの方法により振動パターンは一義的に表現できる
。｛ａ〕〜｛ｃーの方法についても第２図を見れば明ら
かであるが、さらに補足説明をすれば次のとおりである
。

第２図はすべて燃焼条件は同一とし、バーナ位置のみを
変化させた場合の振動パターンとそのスペクトルである
。方法ＷＬＯ．（ｃ）パワー
ｄｑノク８日スペクトルａの位置（
１〕一〔Ｂ〕ｏ．２ｘｌｏ−２ｏ．ｌｏ４．５ｘ
ｌｏ−２ｂ〃血−〔Ｂ〕ｏ．４ｘｌｏ−２０．
２０９．９ｘｌｏ−２ｃ〃的Ｄ−〔Ｂ〕０．７
ｘｌｏ‐２０．４４１３．５ｘｌｏ‐２ｄ〃側
〕−〔Ｂ〕１８ｘｌｏ‐２１．２９４２８ｘｌｏ−
２ｅ〃Ｎ〕−〔Ｂ〕２．２ｘｌｏ‐２２．２ｏ
４５．ｏｘｌｏ‐２以上のように〔ａ｝〜｛ｃ｝の方
法においても、バーナ位置の違いによる燃焼状態の変化
を指標化することができる。

指標化さえできればあとは｛ｄ｝と全く同様の方法で制
御することができる。なお、（ｄ〕の方法が無次元数と
して取扱えて、懐向もはっきり出て制御信号になりやす
いことはあらためていうまでもない。

第７図は、燃料流量の変動に対する振動エネルギー比Ｒ
の変化の具体例を示したグラフであり、図中、‘１｝は
本発明方法により、前述の振動エネルギー比Ｒと設定値
Ｒｏとの偏差に基づいてバーナ位置を自動調節した場合
、｛２｝は従来法によるもの、｛３｝はバーナ先端を従
来法よりも炉内側に近い位置に固定した場合である。

なお、Ｓはスモーク発生危険ラインを示し、振動エネル
ギー比Ｒが同ライン以下になると、スモークが発生する
。同図に示されるように、従来法（図中、■）では燃料
流量の多少にかかわらず、振動エネルギー比Ｒは高く、
特に燃料流量が低下した場合に著しくなる。また、バー
ナ位置を炉内側に近づけて固定した場合（図中、‘３｝
）の振動エネルギー比Ｒは、燃料流量の多いときには低
いが、低燃料流量城で高くなって問題がある。■は上記
ｔ３’において、低燃料流量域で振動エネルギー比Ｒが
増大する問題に対処するため、低燃料流量時を基準にし
てバーナ先端位置を変更し固定した場合である。この場
合、上記問題は解消するものの、燃料流量が増加すると
燃焼状態はスモーク発生領域に入り好ましくない。これ
に対し、本発明方法によれば、かかる弊害もなく、振動
エネルギー比Ｒは常に安定な設定状態に維持され、当初
設定した最適な燃焼状態が持続される。上述のように本
発明方法によれば、燃焼状態を反映する徴圧振動パター
ンの変化で、バーナ先端位置を制御することにより、常
に安定した最適な燃焼状態を維持することができる。

バーナ先端位置の制御により、燃焼状態が一定となるの
はそれによって燃料と空気の混合状態が調節されるため
である。すなわち、バーナ先端を炉内側に移動させると
、バーナタィル内での燃料と空気の混合が抑制され、燃
焼は緩慢な方向に向い、逆にバーナ先端を炉側から遠ざ
けるにつれてバーナタィル内で急激な混合がここり、急
速混合燃焼になるのでバーナ位置により燃焼状態を制御
できる。また、均熱炉等において、一定なバーナ位置に
固定されて燃焼量が変動する場合、その低下とともにバ
ーナタィル内での混合割合が増加することになり、最大
燃焼量時よりも見かけ上バーナ位置が炉側から遠ざかっ
たことになって、燃焼性は急激な状態に変化することに
なる。

このような場合にはバーナ位置を炉内側へ移動すれば燃
焼状態をもとの状態に戻すことができる。なお、本発明
方法は、炉の種類・型式、燃料の種類等による制限をう
けず、各種工業用燃焼炉において、気体、液体の種々の
燃料を用いて燃焼を行なう場合に適宜採用することがで
きる。

次に実施例を挙げて本発明方法を具体的に説明する。

実施例下記の仕様を有する灼熱炉において、燃料としてミナス
重油を用いて燃焼を行なった。

その際、あらかじめ求めておいた最大燃焼条件における
最適燃焼状態の振動エネルギー比に基づき、振動エネル
ギー比の経時的変化に対応してバーナ先端位置を自動的
制御することにより、振動エネルギー比を０．２に維持
するよう燃焼状態を制御した。均熱炉の仕様炉型式：上
部２方向焚、炉内容種：６６０び×２６５０Ｗ×３８７
５日、燃料使用量０〜４００（１／比）燃焼条件バーナ
：高圧蒸気贋霧式、アトマィズ：蒸気、排ガス０２：３
〜４％、２次空気温度：７５０℃、振動測定場所：ェア
スロート上記燃焼試験結果を第８図に示す。

同図１は燃料流量変化、瓜ま振動エネルギー比、皿まバ
ーナ位置制御を示したグラフで、Ｗは参考までにＮＯＫ
の変化を示したものである。なお、図１、０、ｍおよび
Ｗ中、｛１１は本発明方法によるもの、【狐ま従来法に
よるものである。また、図ｍのバーナ位置移動距離は炉
内方向への移動距離を示し、従来法｛２｝では固定し、
本発明方法では、図０１こ示す振動エネルギー比の変化
に対応してバーナ位置を約６２仇舷の範囲で移動させた
ものである。同図０から明らかなように、従来法では燃
料流量の経時的変動に伴ない振動エネルギー比は増大し
、燃料流量３００１／日ですでに０．４に達している。
これに対し、本発明方法によれば、振動エネルギー比は
ほとんど変化せず、設定値の０．２の状態を維持してお
り、燃焼は当初設定した最適な状態が持続されたことを
示している。なお、この場合の燃料の使用量は、同図１
から明らかなように減少しており、約８％の燃料節約効
果があった。

また、同図Ｗに示したＮ○×の生成量も約８岬ｐｍの一
定の状態となっており、公害防止上の効果もある。以上
のように、本発明によれば、バーナ先端位置の制御によ
り、燃料と空気との混合が常に好適な状態に維持される
ので、燃焼状態も安定化し、また、バーナを炉内側へ前
進させた場合には、低燃料流量においても緩慢な燃焼状
態となり、輝炎熱効率が高められる効果も得られるほか
、公害防止上のＮ○ｋの抑制効果も期待できる。

また、燃焼状態を直接反映する信号により、燃焼状態を
制御することに基本をおいているので、燃焼量以外の操
業因子が変動してもそれらを含めて燃焼状態が最適とな
るよう制御される大きいメリットがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃焼炉のバーナ部を示す側面概要図、第２図Ａ
は燃焼試験においてバーナ位置を移動した場合の燃焼徴
圧振動波形、同図Ｂは波形の解析結果でパワースペクト
ルを示すグラフ、第３図１は燃料流量とバーナ位置の経
時変化を模式的に示すグラフ、同図０‘ま振動エネルギ
ー比と炉内温度の経時変化を模式的に示す遇ラフ、第４
図は燃焼量別にみた振動エネルギー比とバーナ位置の関
係を示すグラフ、第５図は振動によるバーナ位置制御の
具体的構成図、第６図は振動パターンの解析模式図、第
７図は具体的に重油流量と振動エネルギー比の関係を示
すグラフ、第８図１は均熱炉における重油流量の経時変
化を示すグラフ、同図０は振動エネルギー比の変化を示
すグラフ、同図ｍはバーナ位置の変化を示すグラフ、同
図ＷはＮ０×排出濃度の経時変化を示すグラフである。１：燃焼炉、２：バーナタィル、３：バーナ、４：バー
ナ駆動装置、６：炉内圧力サンプリングプローブ、７：
検出器、８：増幅器、９：周波数解析器、１０：演算器
、１１：振動エネルギー設定調節器。第１図第２図第３図第４図第５図第６図第了図第８図

Claims

【特許請求の範囲】１各種工業用燃焼炉においてバーナタイル孔内のバー
ナから噴射される燃料流と、燃焼用空気供給口から噴射
される空気流とを混合させて燃焼を行なわせるにあたり
、炉内圧力振動を検出してその振動波形のフーリエ解析
を行ない、目的とする燃焼状態の振動波形に対応して、
予じめ定められる周波数分布，周波数のエネルギー分布
あるいは特定の周波数帯域の振動エネルギーのいずれか
を設定値とし、この設定値と各燃焼状態の振動波形に基
づいて求められる設定値に対応した値とを比較し、その
比較結果に基づいて燃焼状態を目的とする燃焼状態に維
持すべく各燃焼状態における前記バーナタイル孔内のバ
ーナ先端位置を変化させるようにしたことを特徴とする
燃焼炉における燃焼状態の制御方法。２各種工業用燃焼炉においてバーナタイル孔内のバー
ナから噴射される燃料流と、燃焼用空気供給口から噴射
される空気流とを混合させて燃焼を行なわせるにあたり
、、炉内圧力に重畳した微小圧力振動を検出しその信号
に基づいて燃焼状態を制御する方法であつて、炉内圧力
振動のうち少くとも燃焼状態が変化する場合にそれに応
じて振動パターンが変化する周波数帯域を予じめ検出し
、燃焼炉の１ヒートサイクルのうちの目的とする燃焼状
態における振動波形のフーリエ解析を行ない、得られた
パワースペクトルから振動の全体のエネルギーの積分値
に対する前記特定周波数帯域のエネルギーの積分値の比
を設定値とし、各燃焼状態における炉内圧力振動から同
様の振動波形のフーリエ解析をリアルタイムで実施し、
それによつて得られる各燃焼状態における振動の全体の
エネルギーの積分値に対する前記特定周波数帯域の積分
値の比と、前記設定値との偏差に応じて、各燃焼状態に
おける前記バーナタイル孔内のバーナ先端位置を変化さ
せるようにしたことを特徴とする燃焼炉における燃焼状
態の制御方法。