專利名稱：燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在用于焚燒城市垃圾或產(chǎn)業(yè)廢棄物用的爐子中將燃燒設(shè)備廢氣中的氧濃度控制在給定范圍以內(nèi)的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制裝置。
圖20是表示現(xiàn)有此類燃燒設(shè)備的燃燒排氣中氧濃度控制裝置的結(jié)構(gòu)示例圖。在圖20中，7是焚燒爐，在該焚燒爐7中，一次空氣從一次空氣供氣裝置5供給到底部，二次空氣(燃燒空氣)供給到自由空間。8是送入城市垃圾或產(chǎn)業(yè)廢棄物等燃燒物的燃燒物喂料斗，9是將從該燃燒物喂料斗喂入的燃燒物喂入焚燒爐7中的燃燒物喂料裝置。
1是排氣氧濃度檢測端，2是排氣氧濃度檢測傳感器，通過該排氣氧濃度檢測端1和排氣氧濃度檢測傳感器2，檢測燃燒排氣中的氧濃度，并以檢測信號PV1的形式輸送到排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3中。在該排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3中，通過PID(比例、積分、微分)運算器，對上述檢測信號PV1和排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的設(shè)定值SV1之間的偏差進行運算，并輸出控制輸出信號MV1，對供給二次空氣的風(fēng)門進行調(diào)節(jié)。
其結(jié)果是由于排氣流到排氣氧濃度的檢測點需要一定時間;以及排氣氧濃度檢測傳感器的檢測滯后等一類的原因，雖然能將氧濃度平均保持在給定范圍以內(nèi)，但往往會產(chǎn)生氧氣暫時不足或過剩的現(xiàn)象。
圖21是表示特愿昭63-155631號為了改善上述缺點而提出的燃燒排氣氧濃度控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖21中的燃燒排氣氧濃度控制裝置與圖20中的燃燒排氣氧濃度控制裝置的不同之處在于設(shè)有亮度檢測端10及亮度檢測傳感器11，通過該亮度檢測端10及亮度檢測傳感器11，檢測焚燒爐7的爐內(nèi)火炎亮度，并以檢測信號PV2的形式輸送給具備圖22所示特性的非線性運算器12，由該非線性運算器12輸出亮度檢測傳感器11產(chǎn)生的二次空氣供氣風(fēng)門4的控制信號Y1，并將其輸送到加法運算器13中。
然后在加法運算器13中，根據(jù)從排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3及非線性運算器12輸送來的信號，進行如下運算，然后調(diào)節(jié)二次空氣供氣風(fēng)門4。
Y2＝K1×MV1+K2×Y1式中K1·K2為常數(shù)。
由于燃燒排氣中氧濃度控制裝置采用了圖21所示的結(jié)構(gòu)，結(jié)果是排氣流到排氣氧濃度檢測點的時間及檢測傳感器的滯后等缺點得到顯著的改善。但是，由于焚燒爐7的爐內(nèi)溫度、垃圾的性質(zhì)、排氣中的含濕量，以及亮度檢測傳感器表面的污染程度等的不同，使亮度檢測傳感器的信號發(fā)生變化，燃燒量較大時，就會得出排氣氧濃度高的結(jié)果，經(jīng)過穩(wěn)定會導(dǎo)致過冷;當燃燒量較小時，就會得出空氣暫時不足，使來自氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出升高，于是停止按平時的供給量供給空氣，結(jié)果導(dǎo)致過冷，從而出現(xiàn)生成CO的缺點。
另外，在特愿平1-212824號(特開平3-75402號公報)中，控制燃燒的方法是使供給爐床下部的一次空氣分流，基本上根據(jù)亮度檢測傳感器的輸出控制向自由空間供給的二次空氣量(分流空氣量)，并且根據(jù)氧濃度調(diào)節(jié)器的輸出補償該亮度檢測傳感器隨時間的變化。在燃燒排氣氧濃度控制方法中，采用上述結(jié)構(gòu)的燃燒控制方法時，上述弊端能得到一定程度的改善。
但是，例如在沸騰燃燒爐中，流態(tài)化空氣減少時，爐床溫度降低，發(fā)熱量增加，砂面高度(砂l(fā)evel)降低等都將成為對爐內(nèi)的燃燒狀態(tài)產(chǎn)生各種影響的重要因素，如圖23所示。流態(tài)化空氣量及爐床溫度的降低，會導(dǎo)致燃燒物的氣化緩慢，爐內(nèi)壓力變動緩慢，會導(dǎo)致排氣流量變動減小。另外，爐床溫度的降低，發(fā)熱量的增加及砂面高度的降低，會層致砂中燃燒率的下降。砂中燃燒率的下降，又會使自由空間內(nèi)的燃燒增加，火焰亮度增大，爐頂溫度上升，結(jié)果導(dǎo)致自由空間爐壁赤熱，于是使檢測爐內(nèi)亮度的火焰?zhèn)鞲衅?亮度檢測傳感器)的輸出、以及監(jiān)視爐內(nèi)的燃燒狀態(tài)的ITV的圖象處理信號增大。
再者，如圖24所示，爐床注水量的增加，會導(dǎo)致爐床溫度的降低;爐床溫度的降低又會導(dǎo)致爐內(nèi)壓力變化緩慢。另外，爐床注水量的增加及爐頂噴水量的增加，會導(dǎo)致排氣含濕量的增加;排氣含濕量的增加，會導(dǎo)致爐內(nèi)氧濃度下降、火焰亮度下降及排氣流量增大。而火焰亮度的下降，又會導(dǎo)致火焰?zhèn)鞲衅?檢測傳感器)的輸出下降，以及ITV的圖象處理信號下降。
如上所述，對爐內(nèi)燃燒狀態(tài)有影響的因素很多，用來掌握爐內(nèi)的燃燒狀態(tài)的亮度檢測傳感器、ITV等爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出也受這些因素的影響而有所變動。因此，基本上利用燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出信號來控制排氣氧濃度，只通過氧濃度調(diào)節(jié)器的控制輸出，補償該燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化時，存在的問題是得不到精度高且穩(wěn)定度好的燃燒排氣氧濃度的控制方法。
本發(fā)明是鑒于上述問題而開發(fā)的，其目的是提供這樣一種燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制裝置，即通過氧濃度調(diào)節(jié)器的控制輸出，補償燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，同時設(shè)置用于檢測對該燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的各種因素的因素檢測傳感器，再通過該因素檢測傳感器的輸出，補償燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，從而能確保經(jīng)常準確地控制燃燒用的空氣量。
為了解決上述課題，本發(fā)明在用于焚燒城市垃圾或產(chǎn)業(yè)廢棄物等的爐子的焚燒設(shè)備中，設(shè)置控制排氣中氧濃度的排氣氧濃度控制裝置，通過該排氣氧濃度控制裝置，將排氣中的氧濃度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，這種燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法的特征為設(shè)有氧濃度調(diào)節(jié)器，能夠檢測排氣中的氧濃度，以此對排氣氧濃度進行控制，將排氣中的氧濃度控制在所規(guī)定的范圍以內(nèi)，與此同時，還設(shè)有掌握爐內(nèi)的燃燒狀態(tài)用的爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器，以及檢測對該燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器，基本上通過燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出信號來控制排氣氧濃度控制裝置，并通過氧濃度調(diào)節(jié)器的控制輸出，補償燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，同時又通過因素傳感器的輸出，補償該燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化。
上述爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器，是指采用的檢測爐內(nèi)亮度的亮度檢測傳感器，對爐內(nèi)監(jiān)視用的ITV的監(jiān)視圖象進行圖象處理，從而檢測燃燒狀態(tài)的裝置，檢測爐內(nèi)的氧濃度的爐內(nèi)氧濃度檢測傳感器，檢測投入爐內(nèi)的燃燒物的重量的燃燒物重量傳感器，檢測排氣流量的排氣流量檢測傳感器，檢測爐內(nèi)壓力的爐內(nèi)壓力檢測傳感器，以及檢測投入到爐內(nèi)的投入熱量(投入的燃燒物的重量×每單位重量的發(fā)熱量)的投入熱量檢測傳感器等等。
上述的檢測對燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器是指，采用的檢測爐床溫度的爐床溫度檢測傳感器，檢測爐頂溫度的爐頂溫度傳感器，檢測向爐床注水的注水量的爐床注水量檢測傳感器，檢測從爐頂噴水的噴水量的爐頂噴水量檢測傳感器，檢測排水含濕量的排氣含濕量檢測傳感器，檢測助燃流量的助燃流量檢測傳感器，檢測流態(tài)化空氣量的流態(tài)化空氣量檢測傳感器，檢測燃燒物發(fā)熱量的燃燒物發(fā)熱量檢測傳感器，以及檢測爐床上的砂面高度的爐床砂面高度檢測傳感器等等。
上述排氣氧濃度控制裝置是指采用的調(diào)節(jié)二次空氣流量裝置、調(diào)節(jié)垃圾供給量的裝置、以及從供給爐床下部的空氣中分流、調(diào)節(jié)供給自由空間的分流空氣流量的裝置等等。
由于本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，所以基本上能通過燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出信號控制排氣氧濃度控制裝置，并通過氧濃度調(diào)節(jié)器的控制輸出，補償燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，同時又通過因素傳感器的輸出，補償該燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，因此通過氧濃度調(diào)節(jié)器的控制輸出和因素傳感器的輸出，對亮度檢測傳感器等燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化進行補償，所以能更精確地補償燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，從而能確保經(jīng)常準確地控制燃燒氣中的氧濃度。
圖1是表示適用于本發(fā)明的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法的燃燒設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)示例圖。
圖2是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示適用于本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖8是表示適用于本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖9是表示適用于本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖10是表示適用于本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖11是表示爐床溫度補償運算器的特性曲線圖。
圖12是表示爐頂溫度補償運算器的特性曲線圖。
圖13是表示爐床注水量補償運算器的特性曲線圖。
圖14是表示爐頂噴水量補償運算器的特性曲線圖。
圖15是表示排氣含濕量補償運算器的特性曲線圖。
圖16(a)、(b)分別表示輔助燃料流量補償運算器的特性曲線圖。
圖17是表示流態(tài)化空氣量補償運算器的特性曲線圖。
圖18是表示發(fā)熱量補償運算器的特性曲線圖。
圖19是表示砂面高度補償運算器的特性曲線圖。
圖20是表示現(xiàn)有的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制裝置的結(jié)構(gòu)例圖。
圖21是表示現(xiàn)有的燃燒設(shè)備的燃燒廢氣氧濃度控制裝置的結(jié)構(gòu)例圖。
圖22是表示非線性運算器的特性曲線示圖。
圖23表示對火焰?zhèn)鞲衅鞯妮敵鲇杏绊懙姆序v燃燒爐的各種因素之間的關(guān)系。
圖24表示對火焰?zhèn)鞲衅鞯妮敵鲇杏绊懙姆序v燃燒爐的各種因素之間的關(guān)系。
圖中1排氣氧濃度檢測端2排氣氧濃度檢測傳感器3排氣氧濃度調(diào)節(jié)器4二次空氣供氣風(fēng)門5一次空氣供氣裝置6二次空氣供氣裝置7焚燒爐8燃燒物喂料斗9燃燒物喂料裝置10亮度檢測端11亮度檢測傳感器
12非線性運算器13加法運算器14補償運算器21爐床溫度檢測器22爐床溫度檢測傳感器23爐床溫度補償運算器24爐頂溫度檢測端25爐頂溫度檢測傳感器26爐頂溫度補償運算器27爐床注水量檢測端28爐床注水量檢測傳感器29爐床注水量補償運算器30爐頂噴水量檢測端31爐頂噴水量檢測傳感器32爐頂噴水量補償運算器33排氣含濕量檢測端34排氣含濕量檢測傳感器35排氣含濕量補償運算器36輔助燃料流量檢測端37輔助燃料流量檢測傳感器38輔助燃料流量補償運算器
39流態(tài)化空氣量檢測端40流態(tài)化空氣量檢測傳感器41流態(tài)化空氣量補償運算器42發(fā)熱量檢測端43發(fā)熱量檢測傳感器44發(fā)熱量補償運算器45砂面高度檢測端46砂面高度檢測傳感器47砂面高度補償運算器下面根據(jù)


本發(fā)明的實施例。圖1是表示本發(fā)明的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制裝置的基本結(jié)構(gòu)示例圖。在圖1中，通過排氣氧濃度檢測端1和排氣氧濃度檢測傳感器2，檢測燃燒排氣中的氧濃度，以此作為檢測信號PV1輸出，送到排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3中。通過排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3，將控制輸出信號MV1送到補償運算器14中。
另一方面，在亮度檢測端10及亮度檢測傳感器11中，檢測出燃燒爐7的爐內(nèi)火焰亮度，以此作為檢測信號PV2輸出到補償運算器14中。補償運算器14，利用來自上述排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1對該檢測信號PV2進行補償，并對補償后的信號Y3進行下述運算，然后輸出，送到非線性運算器12中。
Y3＝K1×MV1×PV2
非線性運算器12具有如圖22所示的特性，輸出由補償運算器14的輸出信號Y3形成的控制信號Y1，對二次空氣供給風(fēng)門4進行調(diào)節(jié)。由于如上構(gòu)成燃燒排氣氧濃度控制裝置，用排氣氧濃度調(diào)節(jié)器的控制輸出信號MV1補償亮度檢測傳感器11的檢測信號PV2，因此亮度檢測傳感器11隨時間的變化經(jīng)過自動補償，確保對燃燒用的空氣量進行準確的控制。
即使對燃燒排氣氧濃度進行上述控制，雖然能對亮度檢測傳感器11隨時間的變化進行自動補償，但如圖23、圖24所示，由于對亮度檢測傳感器11(火焰?zhèn)鞲衅?的輸出有影響的因素有許多種，已如上所述，如果不能掌握這許多種因素，并反映在對燃燒排氣氧濃度的控制上，則不可能獲得高精度的穩(wěn)定控制。因此，在本發(fā)明中，設(shè)有檢測對亮度檢測傳感器11的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器15，利用該因素檢測傳感器15的輸出，通過因素補償運算器16，對檢測傳感器11隨時間的變化進行進一步的補償。下面說明因素檢測傳感器及因素補償運算器的具體實例實施例1圖2是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的裝置結(jié)構(gòu)圖。圖中，帶有與圖1中相同符號的部分，表示同一部分或與其相當?shù)牟糠?，具有相同的作用，所以有關(guān)的詳細說明從略。以下在其它附圖中也是如此。在圖2中，21是爐床溫度檢測端，22是爐床溫度檢測傳感器，23是爐床溫度補償運算器。爐床溫度檢測傳感器22的檢測信號PV3被輸入到爐床溫度補償運算器23中，爐床溫度補償運算器23對檢測信號PV3進行運算，并將輸出Y23輸送給補償運算器14。
補償運算器14，利用來自上述廢氣氧濃度調(diào)節(jié)計3的控制輸出信號MV1和爐床溫度補償運算器23的輸出Y23，對上述亮度檢測傳感器11的檢測信號PV2進行補償，并對信號Y3進行下述運算后輸出，輸送到非線性運算器12中。
Y3＝K1×MV1×PV2×Y23即使檢測爐內(nèi)亮度的亮度檢測傳感器11的輸出增大，其原因也有許多種情況。在沸騰燃燒爐中，如圖23所示，爐床的溫度下降，會導(dǎo)致砂中燃燒率下降→自由空間燃燒率上長→火焰亮度增大，因此，即使亮度檢測傳感器11的輸出增大，其原因也有兩種，一種是由于燃燒量增大引起的火焰亮度增大的場合，另一種是燃燒量相同，但由于爐床溫度下降，引起砂中燃燒率下降，結(jié)果使自由空間的燃燒率增大，從而火焰亮度增大的場合。
因此在本實施例1中，如圖11所示，當爐床溫度檢測傳感器22的輸出PV3低時，經(jīng)過在爐床溫度補償運算器23中進行運算，使輸出Y23下降;當爐床溫度檢測傳感器22的輸出PV3高時，使輸出Y23升高，該輸出Y23被輸入到上述補償運算器14中。因此，利用排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1，補償爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器的亮度檢測傳感器11隨時間的變化，與此同時，再利用對該亮度檢測傳感器11的輸出有影響的爐床溫度進行補償，因此可以達到精度較高，穩(wěn)定性好的燃燒排氣氧濃度控制。
實施例2圖3是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的裝置結(jié)構(gòu)圖。在圖3中，24是爐頂溫度檢測端，25是爐頂溫度檢測傳感器，26是爐頂溫度補償運算器。爐頂溫度檢測傳感器25的檢測信號PV4被輸入到爐頂溫度補償運算器26中。該爐頂溫度補償運算器26對檢測信號PV4進行運算，并將輸出Y24輸送到補償運算器14中。
補償運算器14，利用來自上述排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1和爐頂溫度補償運算器26的輸出Y26，對上述亮度檢測傳感器11的檢測信號PV2進行補償，并對信號Y3進行下述運算后輸出，送到非線性運算器12中。
Y3＝K1×MV1×PV2×Y26如上所述，即使檢測爐內(nèi)亮度的亮度檢測傳感器11的輸出增大，其原因也有許多種情況。在沸騰燃燒爐中，爐頂?shù)臏囟认陆?，如圖23所示，會導(dǎo)致自由空間爐壁赤熱→亮度檢測傳感器(火焰?zhèn)鞲衅?的輸出增大，因此即使亮度檢測傳感器11的輸出增大，至少有由于燃燒量的增大而引起的火焰亮度增大的場合，以及盡管燃燒量相同，但由于爐頂溫度上升，結(jié)果使自由空間爐壁赤熱，造成亮度檢測傳感器的輸增大的場合。
因此，在本實施例2中，如圖12所示，當爐頂溫度檢測傳感器25的輸出PV4低時，經(jīng)過在爐頂溫度補償運算器26中進行運算，使輸出Y26增大，當爐頂溫度檢測傳感器25的輸出PV3高時，則使輸出Y26降低。將該輸出Y26輸入到上述補償運算器14中。因此，利用排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1，補償爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器的亮度檢測傳感器11隨時間的變化，同時又用對該亮度檢測傳感器11的輸出有影響的爐頂溫度進行補償，可以達到較精確的，穩(wěn)定性好的燃燒排氣氧濃度控制。
實施例3圖4是表示適用于本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。在圖4中，27是爐床注水量檢測端，28是爐床注水量檢測傳感器，29是爐床注水量補償運算器。爐床注水量檢測傳感器28的檢測信號PV5輸入到爐床注水量補償運算器29中。爐床注水量補償運算器29對檢測信號PV5進行運算，并將輸出Y29送到補償運算器14中。
補償運算器14，利用來自上述排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的操作輸出信號MV1和爐床注水量補償運算器29的輸出Y29，對上述亮度檢測傳感器11的檢測信號PV2進行補償，并對信號Y3進行下述運算后輸出，送給非線性運算器12。
Y3＝K1×MV1×PV2×Y29如上所述，即使檢測爐內(nèi)亮度的亮度檢測傳感器11的輸出下降，其原因也有許多種情況。在沸騰燃燒爐中，如圖24所示，爐床注水量的增加，往往會導(dǎo)致排氣含濕量增加→火焰亮度減弱→亮度檢測傳感器(火焰?zhèn)鞲衅?的輸出下降，所以即使亮度檢測傳感器11的輸出下降，至少也有以下兩種情況，一種是由于燃燒量的減少而造成的火焰亮度減弱的場合，另一種是燃燒量相同，但如上所述，由于爐床注水量增加而造成火焰亮度減弱，致使亮度檢測傳感器的輸出下降的場合。
因此在本實施例3中，如圖13所示，當爐床注水量檢測傳感器28的輸出PV5低時，在爐床注水量補償運算器29中進行運算，致使輸出Y29降低;當爐床注水量檢測傳感器28的輸出PV5高時，則使輸出Y29增大。該輸出Y29被輸入到上述補償運算器14中。因此利用排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1，對爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器的亮度檢測傳感器11隨時間的變化進行補償，同時還利用對該亮度檢測傳感器11的輸出有影響的爐床注水量進行補償，就可以達到較精確的穩(wěn)定性好的燃燒廢氣氧濃度控制。
實施例4圖5是表示適用于本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的裝置結(jié)構(gòu)圖。在圖5中，30是爐頂噴水量檢測端，31是爐頂噴水量檢測傳感器，32是爐頂噴水量補償運算器。爐頂噴水量檢測傳感器31的檢測信號PV6輸入到爐頂噴射量補償運算器32中，該爐頂噴射量補償運算器32對檢測信號PV6進行運算，并將輸出Y32送到補償運算器14中。
補償運算器14利用來自上述排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1和爐頂噴射水補償運算器32的輸出Y32，對上述亮度檢測傳感器11的檢測信號PV2進行補償，并對信號Y3進行下述運算后輸出，送到非線性運算器12中。
Y3＝K1×MV1×PV2×Y32如上所述，即使檢測爐內(nèi)亮度的亮度檢測傳感器11的輸出下降，其原因也有許多種情況。在沸騰燃燒爐中，如圖24所示，爐頂噴水量的增加，往往會導(dǎo)致排氣含濕量的增加→火焰亮度減弱→亮度檢測傳感器(火焰?zhèn)鞲衅?的輸出下降，因此即使亮度檢測傳感器11的輸出下降，至少也會有以下兩種情況，一種是由于燃燒量的減少導(dǎo)致的火爭亮度減弱的場合，另一種是燃燒量相同，但如上所述，由于爐頂噴水量的增加而導(dǎo)致火焰亮度減弱，結(jié)果使亮度檢測傳感器的輸出下降的場合。
因此，在本實施例4中，如圖14所示，當爐頂噴水量檢測傳感器31的輸出PV6低時，在爐頂噴水量補償運算器32中進行運算，使輸出Y32降低，當爐頂噴水量檢測傳感器31的輸出PV6高時，則使輸出Y32增加，該輸出Y32被輸入到上述補償運算器14中。因此，利用排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1，補償爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器的亮度檢測傳感器11隨時間的變化，同時還利用對該亮度檢則傳感器11的輸出有影響的爐頂噴水量進行補償，就可以達到較精確的穩(wěn)定性好的燃燒排氣氧濃度控制。
實施例5圖6是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的裝置結(jié)構(gòu)圖。在圖6中，33是排氣含濕量檢測端，34是排氣含濕量檢測傳感器，35是排氣含濕量補償運算器。排氣含濕量檢測傳感器34的棼測信號PV7輸入到排氣含濕量補償運算器35中。排氣含濕量補償運算器35對檢測信號PV7進行運算，并將輸出Y35送到補償運算器14中。
補償運算器14利用來自上述排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的操作輸出信號MV1和排氣含水量補償運算器35的輸出Y35，對上述亮度檢測傳感器11的檢測信號PV2進行補償，并對信號Y3進行下述運算后輸出，送到非線性運算器12中。
Y3＝K1×MV1×PV2×Y35如上所述，即使檢測爐內(nèi)亮度的亮度檢測傳感器11的輸出下降，其原因也有許多種情況。在沸騰燃燒爐中，如圖24所示，排氣含濕量的增加，往往導(dǎo)致下述結(jié)果排氣含濕量的增加→火焰亮度減弱→亮度檢測傳感器(火焰?zhèn)鞲衅?的輸出下降。因此即使亮度檢測傳感器11的輸出下降，也有下述兩種情況，一種是由于燃燒量的減少造成的火炎亮度減弱的場合，另一種是燃燒量相同，但如上所述，由于排氣含濕量的增加造成的火炎亮度減弱，亮度檢測傳感器的輸出下降的場合。
因此，在本實施例5中，如圖15所示，當排氣含濕量檢測傳感器34的輸出PV7低時，在排氣含濕量補償運算器35中進行運算，則會使輸出Y35下降;當排氣含濕量檢測傳感器34的輸出PV7高時，則會使輸出Y35升高，并將該輸出Y35輸入到上述補償運算器14中。因此利用排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1，補償爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器的亮度檢測傳感器11隨時間的變化，同時還利用對該亮度檢測傳感器的輸出有影響的排氣含濕量進行補償，可以獲得較精確的穩(wěn)定性好的燃燒排氣氧濃度控制。
實施例6圖7是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的裝置結(jié)構(gòu)圖。在圖7中，36是輔助燃料流量檢測端，37是輔助燃料流量檢測傳感器，38是輔助燃料流量補償運算器。輔助燃料流量檢測傳感器37的檢測信號PV8輸入到輔助燃料流量補償運算器38中，該輔助燃料流量補償運算器38，根據(jù)該檢測信號PV8，計算出排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的設(shè)定值SV1，并輸出到排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3中。在輔助燃燒室進行的輔助燃料(重油)的燃燒中的空氣比為1.1～1.4，與其相對應(yīng)，垃圾燃燒時的空氣比為1.75～2.3。因此，輔助燃料燃燒時，應(yīng)根據(jù)輔助燃料的流量降低排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的設(shè)定值SV1。再者，檢測信號PV8輸入到輔助燃料流量補償運算器38′中。該輔助燃料流量補償運算器口38′對檢測信號PV8進行運算，輸出Y38′被送到補償運算器14中。
因此，在本實施例6中，如圖16(a)所示，當檢測信號PV8小的時候，輔助燃料流量補償運算器38利用輔助燃料流量檢測傳感器37的檢測信號PV8，會使排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的設(shè)定值SV1增大，反之，當檢測信號PV8大時，則會使該設(shè)定值SV1減小。因此，利用根據(jù)輔助燃料流量的檢測信號PV8經(jīng)過補償?shù)脑O(shè)定值SV所決定的排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1，對爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器的亮度檢測傳感器11隨時間的變化進行補償，當輔助燃燒室工作時，可以達到精確且穩(wěn)定的燃燒排氣氧濃度控制。再者，如圖16(b)所示，當輔助燃料流量的檢測信號PV8低時，會使輔助燃料流量補償運算器38′的輸出Y38′增大，當檢測信號PV8高時，會使輸出Y38′減小。
實施例7圖8是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的裝置結(jié)構(gòu)圖。在圖8中，39是流態(tài)化空氣量檢測端，40是流態(tài)化空氣量檢測傳感器，41是流態(tài)化空氣量補償運算器。流態(tài)化空氣量檢測傳感器40的檢測信號PV9輸入到流態(tài)化空氣量補償運算器41中，該流態(tài)化空氣量補償運算器41對檢測信號PV9進行運算，并將輸出Y39送到補償運算器14中。
補償運算器14利用來自上述排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1和流態(tài)化空氣量補償運算器41的輸出Y39，對上述亮度檢測傳感器11的檢測信號PV2進行補償，并對信號Y3進行下述運算后輸出，送到非線性運算器12中。
Y3＝K1×MV1×PV2×Y39如上所述，即使檢測爐內(nèi)亮度的亮度檢測傳感器11的輸出增大，其原因也會有許多種情況。在沸騰燃燒爐中，如圖23所示，流態(tài)化空氣量的下降，會導(dǎo)致如下結(jié)果，即流態(tài)化空氣量下降→燃燒物氣化量下降→砂中燃燒率下降→自由空間燃燒率上升→火焰亮度上升→亮度檢測傳感器(火焰?zhèn)鞲衅?的輸出增加，因此，即使亮度檢測傳感器11的輸出增大，也會有兩種情況，一種是由于燃燒量的增大引起的火焰亮度增大的場合，另一種是燃燒量相同，但如上所述，由于流態(tài)化空氣量下降而引起火焰亮度增大，會使亮度檢測傳感器的輸出增大的場合。
因此，在本實施例7中，如圖17所示，當流態(tài)化空氣量檢測傳感器40的輸出PV9低時，在流態(tài)化空氣量補償運算器41中進行運算，會使輸出Y41下降，當流態(tài)化空氣量檢測傳感器40的輸出PV9高時，則會使輸出Y41上升。該輸出Y41被輸入到上述補償運算器14中。因此，利用排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1，對爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器的亮度檢測傳感器11隨時間的變化進行補償，與此同時，還利用對該亮度檢測傳感器11的輸出有影響的流態(tài)化空氣量進行補償，可以達到較精準且穩(wěn)定性好的排氣氧濃度控制。
實施例8圖9是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的裝置結(jié)構(gòu)圖。在圖9中，42是檢測燃燒物(垃圾)的發(fā)熱量用的發(fā)熱量檢測端，43是發(fā)熱量檢測傳感器，44是發(fā)熱量補償運算器。發(fā)熱量檢測傳感器43的檢測信號PV10輸入到發(fā)熱量補償運算器44中，發(fā)熱量補償運算器44對檢測信號PV10進行運算，并將輸出Y44送到補償運算器14中。
補償運算器14利用來自上述排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制信號MV1和發(fā)熱量補償運算器44的輸出Y44，對上述亮度檢測傳感器11的檢測信號PV2進行補償，并對信號Y3進行下述運算后輸出，送到非線性運算器12中。
Y3＝K1×MV1×PV2×Y44如上所述，即使檢測爐內(nèi)亮度的亮度檢測傳感器11的輸出增大，其原因也會有多種情況。在沸騰燃燒爐中，如圖23所示，發(fā)熱量上升會導(dǎo)致砂中燃燒率下降→自由空間燃燒率上升→火焰亮度增大→亮度檢測傳感器(火焰?zhèn)鞲衅?的輸出增大。因此即使亮度檢測傳感器11的輸出增大，也會有兩種情況，一種是由于燃燒量增大引起的火爭亮度增大的場合，另一種是燃燒量相同，但由燃燒物的發(fā)熱量的上升，從而引起火焰亮度增大，結(jié)果使得亮度檢測傳感器的輸出增大的場合。
因此，在本實施例8中，如圖18所示，當發(fā)熱量檢測傳感器43的輸出PV10低時，經(jīng)過發(fā)熱量補償運算器44的運算，會使輸出Y44升高，而當發(fā)熱量檢測傳感器43的輸出PV10高時，則會使輸出Y44下降。該輸出Y44輸入到上述補償運算器14中。因此利用排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1，對爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器的亮度檢測傳感器11隨時間的變化進行補償，同時，還利用對該亮度檢測傳感器11的輸出有影響的發(fā)熱量進行補償，可以達到較精確的穩(wěn)定性好的燃燒排氣氧濃度控制。
實施例9圖10是表示適用本發(fā)明的燃燒排氣氧濃度控制方法的裝置結(jié)構(gòu)圖。在圖10中，45是砂面高度檢測端，46是砂面高度檢測傳感器，47是砂面高度補償運算器。砂面高度檢測傳感器46的檢測信號PV11輸入到砂面高度補償運算器47中，該砂面高度補償運算器47對檢測信號PV11進行運算，并將輸出47送到補償運算器14中。
補償運算器14利用來自上述排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的操作輸出信號MV1和砂面高度補償運算器47的輸出Y47，對上述亮度檢測傳感器11的檢測信號PV2進行補償，并對信號Y3進行下述運算后輸出，送到非線性運算器12中。
Y3＝K1×MV1×PV2×Y47如上所述，即使檢測爐內(nèi)亮度的亮度檢測傳感器11的輸出增大，其原因也會有多種情況。在沸騰燃料爐中，如圖23所示，砂面高度的下降，會導(dǎo)致砂中燃燒率下降→自由空間燃燒率上升→光焰亮度增大→亮度檢測傳感器(火焰?zhèn)鞲衅?的輸出增大，因此即使亮度檢測傳感器11的輸出增大，也會有兩種情況，一種是由于燃燒量的增大導(dǎo)致火焰亮度增大的場合，另一種是燃燒量相同，但由于少面高度下降而造成自由空間燃燒率上升，從而使火焰亮度增大，結(jié)果使亮度檢測傳感器的輸出增大的場合。
因此在本實施例9中，如圖19所示，當砂面高度檢測傳感器46的輸出PV1低時，在砂面高度補償運算器47中進行運算，會使輸出Y47降低;當砂面高度檢測傳感器46的輸出PV11高時，則會使輸出Y47升高。該輸出Y47被輸入到上述補償運算器14中。因此，利用排氣氧濃度調(diào)節(jié)器3的控制輸出信號MV1，對爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器的亮度檢測傳感器11隨時間的變化進行補償，同時還利用對該亮度檢測傳感器11的輸出有影響的砂面高度進行補償，可以達到較精確的穩(wěn)定性好的燃燒排氣氧濃度控制。
另外，在上述實施例中，用于檢測爐內(nèi)燃燒狀態(tài)的燃燒狀態(tài)檢測傳感器，雖然用的是檢測爐內(nèi)亮度的亮度檢測傳感器，但燃燒狀態(tài)檢測傳感器并不受此限。例如，可考慮下述方法及傳感器等。
(1)設(shè)置爐內(nèi)監(jiān)視用的ITV(工業(yè)電視)，對于經(jīng)過該ITV監(jiān)視到的圖象進行圖象處理，根據(jù)獲得的信號檢測燃燒狀態(tài)的方法。
(2)檢測爐內(nèi)氧濃度的爐內(nèi)氧濃度檢測傳感器。
(3)檢測投入到爐內(nèi)的燃燒物重量的燃燒物重量檢測傳感器。
(4)檢測排氣流量的排氣流量檢測傳感器。
(5)檢測爐內(nèi)壓力的爐內(nèi)壓力檢測傳感器。
(6)檢測投入爐內(nèi)的投入熱量(投入的燃燒物重量×單位重量的發(fā)熱量)的投入熱量檢測傳感器。
另外，檢測爐內(nèi)的燃燒狀態(tài)，也可以采用將上述亮度檢測傳感器及(1)～(6)的方法以及將兩種以上的傳感器組合起來進行檢測的方法。對燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間變化的補償，也可以采用將上述實施例中的兩個以上的方法組合起來進行多次補償?shù)姆椒ā?br> 再者，在上述實施例中，所述的排氣氧濃度控制方法雖然是采用調(diào)節(jié)二次空氣風(fēng)門、調(diào)節(jié)二次空氣流量的方法，但排氣氧濃度控制方法不限于此，例如，還可采用調(diào)節(jié)垃圾供給量(燃燒物)的方法，以及使爐床下部供給的空氣分流，以調(diào)節(jié)供給自由空間的分流空氣流量的方法，或者將這些方法組合使用的方法。
如上所述，如果采用本發(fā)明，基本上是利用燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出信號控制排氣氧濃度，利用氧濃度調(diào)節(jié)器的受控輸出補償燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，同時，還利用因素傳感器的輸出進一步補償該燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，因此能獲得下述優(yōu)異的效果。
(1)利用氧濃度調(diào)節(jié)器的受控輸出和因素傳感器的輸出，對燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化進行補償，能夠較精確地補償燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，能經(jīng)常確保準確的燃燒排氣氧濃度控制。
(2)因為能在氧濃度低的條件下運轉(zhuǎn)，所以能減少排氣量，節(jié)省能量，在實際應(yīng)用上能獲得極大的效果。
權(quán)利要求
1.在用于焚燒城市垃圾或產(chǎn)業(yè)廢棄物等的爐子的焚燒設(shè)備中，控制燃燒排氣氧濃度的方法，上述的焚燒設(shè)備設(shè)有控制排氣中的氧濃度的排氣氧濃度控制裝置，利用該排氣氧濃度控制裝置，將排氣中的氧濃度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，其特征為設(shè)有氧濃度調(diào)節(jié)器，檢測排氣中的氧濃度，以此對上述排氣氧濃度進行控制，將排氣氧濃度控制在所規(guī)定的范圍以內(nèi)，與此同時，還設(shè)有掌握上述爐內(nèi)燃燒狀態(tài)用的爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器，以及檢測對該燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器，基本上利用上述燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出信號對排氣氧濃度控制裝置進行控制，利用上述氧濃度調(diào)節(jié)器的受控輸出，補償上述燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，同時還利用上述因素傳感器的輸出，進一步補償該燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為上述爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器是一種檢測爐內(nèi)亮度的亮度檢測傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒設(shè)備的燃燒廢氣氧濃度控制方法，其特征為上述爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器是一種設(shè)備爐內(nèi)監(jiān)視用ITV(工業(yè)電視)，通過對由該ITV監(jiān)視到的圖像進行圖象處理，檢測燃燒狀態(tài)的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為上述爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器是一種檢測爐內(nèi)氧濃度的爐內(nèi)氧濃度檢測傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為上述爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器是一種檢測投入爐內(nèi)的燃燒物重量的燃燒物重量檢測傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為上述爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器是一種檢測排氣流量的排氣流量檢測傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒設(shè)備的燃燒廢氣氧濃度控制方法，其特征為上述爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器是一種檢測爐內(nèi)壓力的爐內(nèi)壓力檢測傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為上述爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器是一種檢測投入爐內(nèi)的投入熱量(投入的燃燒物重量×單位重量的發(fā)熱量)的投入熱量檢測傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為檢測對上述燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器是一種檢測爐床溫度的爐床溫度檢測傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為檢測對上述燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器是一種檢測爐頂溫度的爐頂溫度檢測傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為檢測對上述燃燒狀態(tài)檢測傳感器有影響的因素的因素檢測傳感器是一種檢測向爐床注入水量的爐床注水量檢測傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其物征為檢測對上述燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器是一種檢測從爐頂噴水的噴水量的爐頂噴水量檢測傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為檢測對上述燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器是一種檢測排氣中的含濕量的排氣含濕量檢測傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為檢測對上述燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器是一種檢測輔助燃料流量的輔助燃料流量檢測傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為檢測對上述燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器是一種檢測流態(tài)化空氣量的流態(tài)化空氣量檢測傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為檢測對上述燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器是一種檢測燃燒物的發(fā)熱量的燃燒物發(fā)熱量檢測傳感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為檢測對上述燃燒狀態(tài)檢測傳感器的輸出有影響的因素的因素檢測傳感器是一種檢測爐床上的砂面高度的爐床砂面高度檢測傳感器。
18.燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為將權(quán)利要求9至權(quán)利要求17中所述的燃燒排氣氧濃度控制方法中的任意兩種以上的方法組合，多次補償上述爐內(nèi)燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為上述排氣氧濃度控制方法是調(diào)節(jié)二次空氣流量的方法。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為上述排氣氧濃度控制方法是調(diào)節(jié)垃圾供給量的方法。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任意一項所述的燃燒設(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制方法，其特征為上述排氣氧濃度控制方法是使供給爐床下部的空氣分流，調(diào)節(jié)供給自由空間的分流空氣流量的方法。
22.燃燒設(shè)備的燃燒廢氣氧濃度控制方法，其特征為上述排氣氧濃度控制方法是將權(quán)利要求19至權(quán)利要求21所述的燃燒排氣氧濃度控制方法中任意兩種以上的方法組合起來進行多次補償?shù)姆椒ā?br> 全文摘要
本發(fā)明為一種利用因素傳感器的輸出，進一步補償燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，能確保始終恰當?shù)乜刂迫紵玫目諝饬康娜紵O(shè)備的燃燒排氣氧濃度控制裝置。其特征為設(shè)有氧濃度調(diào)節(jié)器3、亮度檢測傳感器11等燃燒狀態(tài)檢測傳感器以及因素檢測傳感器15，其中，控制二次供氣風(fēng)門4等排氣氧濃度控制裝置，補償燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化，并通過因素補償運算器16再次補償該燃燒狀態(tài)檢測傳感器隨時間的變化。
文檔編號F23G5/50GK1080880SQ9310717
公開日1994年1月19日 申請日期1993年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月12日
發(fā)明者古川正昭 申請人:株式會社茬原制作所