特許 7230038 燃焼室を作動させるためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-17

(45)【発行日】2023-02-28

(54)【発明の名称】燃焼室を作動させるためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   F23N 5/00 20060101AFI20230220BHJP

【ＦＩ】

F23N5/00 J

F23N5/00 K ZAB

F23N5/00 H

F23N5/00 S

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020540570

(86)(22)【出願日】2019-02-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-06-03

(86)【国際出願番号】 EP2019053042

(87)【国際公開番号】W WO2019162100

(87)【国際公開日】2019-08-29

【審査請求日】2022-01-26

(31)【優先権主張番号】15/899,439

(32)【優先日】2018-02-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ７， ＣＨ－５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(72)【発明者】

【氏名】ヤン、シーチョン

(72)【発明者】

【氏名】マーフィー、ロバート

(72)【発明者】

【氏名】ツー、チーリン

(72)【発明者】

【氏名】ファン、ターユ

(72)【発明者】

【氏名】シー、シャオレイ

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２３８３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０６１８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０７９６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２３３９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公平０８－０３３１９５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開昭６０－２１８５２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｎ １／００ － ５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼室（１２）を作動させるための方法（９６）であって、当該方法が、
一酸化炭素センサ（８４）を介して燃焼室（１２）の出口（３６）での一酸化炭素読み取り値を得るステップ（９８）と、
コントローラ（２２）を介して前記一酸化炭素読み取り値及び一酸化炭素設定値（１０２）に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムを導出するステップ（１００）と、
燃焼安定性センサ（８２）を介して前記燃焼室（１２）の安定性状態を決定するステップ（１０４）と、
前記燃焼室（１２）の安定性状態が、安定な燃焼状態を示す閾値を超える場合に、前記コントローラ（２２）を介して前記酸素設定値トリムで前記燃焼室（１２）の酸素設定値（１０８）を調整するステップ（１０６）と、
前記燃焼室（１２）の安定性状態が、不十分な燃焼状態を示す閾値未満である場合に、前記安定性状態が前記閾値を超えるまで前記酸素設定値をそれまでの値に維持するステップと
を含んでおり、前記酸素設定値（１０８）が、前記燃焼室（１２）の出口（３６）での所望の酸素レベルを定義する、方法（９６）。

【請求項2】

前記燃焼安定性センサ（８２）が火炎安定性センサであり、前記安定性状態が火炎状態である、請求項１に記載の方法（９６）。

【請求項3】

前記火炎状態が、前記燃焼室（１２）内に火炎が存在することを示す、請求項２に記載の方法（９６）。

【請求項4】

当該方法が、
窒素酸化物センサ（８８）を介して前記燃焼室（１２）の出口（３６）での窒素酸化物読み取り値を得るステップ（１１４）と、
前記コントローラ（２２）を介して前記窒素酸化物読み取り値及び窒素酸化物設定値（１１８）に少なくとも部分的に基づいて化学量論設定値トリムを導出するステップ（１１６）と、
前記一酸化炭素読み取り値が一酸化炭素閾値未満である場合に、前記コントローラ（２２）を介して前記化学量論設定値トリムで化学量論設定値（１２２）を調整するステップ（１２０）と、
前記一酸化炭素読み取り値が一酸化炭素閾値を超える場合に、前記一酸化炭素読み取り値が一酸化炭素閾値未満となるまで前記化学量論設定値をそれまでの値に維持するステップと
を含んでおり、前記化学量論設定値（１２２）が、前記燃焼室（１２）の所望の化学量論を定義する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法（９６）。

【請求項5】

前記化学量論設定値（１２２）に少なくとも部分的に基づいて複数の点火ノズル（４２）に各々対応する１又は複数の化学量論を調整するステップ
をさらに含む、請求項４に記載の方法（９６）。

【請求項6】

前記一酸化炭素読み取り値及び一酸化炭素設定値（１０２）に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムを導出するステップ（１００）が、予測モデル（１５８）に少なくとも部分的に基づく、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法（９６）。

【請求項7】

前記予測モデル（１５８）が、前記燃焼室（１２）の出口（３６）での一酸化炭素読み取り値、前記燃焼室（１２）の出口（３６）での窒素酸化物読み取り値及び前記燃焼室（１２）によって生成された蒸気（１６０）の温度の１つに少なくとも部分的に基づく、請求項６に記載の方法（９６）。

【請求項8】

前記安定性状態が、圧力測定基準（２００）、火炎安定性測定基準（２０２）及び火球測定基準（２０４）に少なくとも部分的に基づく火球安定性指数（２０６）である、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法（９６）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、一般に、エネルギー生産に関し、より具体的には、燃焼室を作動させるためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

以下、単に「電力グリッド」とも呼ばれる電力供給網は、１つまたは複数の発電所によって生成された電気エネルギーを最終消費者、例えば、企業、家庭などに送達するためのシステムである。所与の期間、例えば、１日間に消費者が電力グリッドから引き出す／要求する最小電力は、電力グリッドの「ベースライン需要」として知られている。消費者が電力グリッドから引き出す／要求する電力の最大量は、電力グリッドの「ピーク需要」として知られており、ピーク需要が発生する期間は、典型的には、電力グリッドの「ピーク時間」と呼ばれる。同様に、電力グリッドのピーク時間外の期間は、通常、電力グリッドの「オフピーク時間」と呼ばれる。化石燃料ベースの発電所内で燃焼される燃料の量および／または速度は、通常、化石燃料ベースの発電所に接続された電力グリッドによって要求される電力量に相関し、化石燃料ベースの発電所および／またはその燃焼室に対する「負荷」として知られている。

【0003】

従来、多くの電力グリッドでは、ベースライン需要を満たすために化石燃料ベースの発電所のみが使用されていた。しかし、再生可能エネルギー源の需要が伸び続ける中で、多くの電力グリッドは現在、太陽光、風力などの再生可能エネルギー源から大量の電力を受け取っている。ただし、多くの再生可能エネルギー源から提供される電力量は、１日および／または１年の間に変動することが多い。例えば、風力発電所であれば、典型的には、日中よりも夜間に多くの電力を電力グリッドに供給する。逆に、太陽光発電所であれば、典型的には、夜間よりも日中に多くの電力を電力グリッドに供給する。最近の発展により、多くの再生可能エネルギー源が、夜間などのオフピーク時間に電力グリッドのベースライン電力需要を満たすことが可能になっているが、多くの電力グリッドは、ピーク需要を満たすため、および／または再生可能エネルギー源だけでは満たすことができない他の期間の増加した需要を満たすために、依然として化石燃料ベースの発電所に依存している。

【0004】

一般に、化石燃料ベースの発電所を作動させるコストは、接続された電力グリッドの需要を満たすために必要とされる負荷の大きさと正の相関関係にあり、例えば、電力グリッドからの需要が高いほど、さらに多くの化石燃料が消費され、その需要を満たすための負荷を生成する。しかし、多くの電力グリッドは、再生可能エネルギー源がオフピーク時間に電力グリッドのベースライン需要を満たすことができる場合には、化石燃料発電所によって生成された負荷全体を消費しない。化石燃料ベースの発電所の停止、すなわち、全燃焼運転の停止は、ピーク時間とオフピーク時間との間の比較的短いサイクルを考慮すると、通常、問題がある。したがって、多くの化石燃料ベースの発電所は、１つまたは複数の再生可能エネルギー源が電力グリッドのベースライン需要を満たすことができる場合には、低下した／軽減された負荷で動作／作動するのに対して、再生可能エネルギー源がベースライン需要を満たすことができない場合には、比較的高い負荷で動作／作動する。しかし、従来の化石燃料ベースの発電所の燃焼室内の火炎安定性に関する課題のために、そのような従来の化石燃料ベースの発電所は、その最大運転負荷、すなわち、化石燃料ベースの発電所、および／または包含される燃焼室が支援／生成するように設計された最大負荷の約５０～４０パーセント（５０～４０％）までしかその負荷を軽減することができない。多くの電力グリッドは現在、オフピーク時間に再生可能エネルギー源から、多くの従来の化石燃料ベースの発電所の負荷を５０％軽減しても完全には消費されないほど十分な電力を受け取っている。さらに、多くの再生可能エネルギー源は様々な政府機関から補助金を受けているため、包括的な電力グリッドによって供給される電力の価格、すなわち、「グリッド価格」は、典型的には、負荷が５０％軽減された運転の間、多くの従来の化石燃料ベースの発電所にとって低すぎて収益を上げることができない。このように、多くの従来の化石燃料ベースの発電所は、オフピーク時間に過剰な負荷を生成するため、環境的および／または経済的な非効率性に悩まされている。

【0005】

さらに、多くの燃焼室は、火炎安定性を正確に監視することができないため、負荷を軽減して作動する能力に限界がある。例えば、多くの従来の燃焼室は、通常の運転負荷の４０パーセント（４０％）未満の負荷では安全に作動することができない。

【0006】

さらに、多くの従来の燃焼室は、負荷が軽減されると粉砕機を使用することができなくなる。軽減運転中にオンラインのままである粉砕機は、燃料を燃焼室に輸送するために必要な空気が少なくなることにより生じる粉砕機からの燃料のスイープを回避するために、一般に、通常のフィーダ速度の半分で作動される。しかし、軽減された負荷で少ない数の粉砕機を動作すると、通常、燃焼室内の化学量論的条件が変化し、これにより、粉砕機から燃焼室への燃料の輸送が不十分になることに関連する追加のリスクも生じる。

【0007】

さらに、従来の燃焼室は、通常、手動で調整される制御に依存し、燃焼室内の環境変数／化学量論的条件が時間と共に変化するために一酸化炭素（「ＣＯ」）および／または亜酸化窒素（「ＮＯｘ」）を調節する。しかし、ＣＯおよびＮＯｘ排出を調節するために制御を手動で調整することは、典型的には、そのような手動制御の有効性が調整を行うオペレータの経験に依存することが多く、通常、これは個人によって大きく異なるため、非効率的である。

【0008】

したがって、必要とされているのは、燃焼室を作動させるための改良されたシステムおよび方法である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】米国特許出願第２００９／１２０３８２（Ａ１）号明細書

【発明の概要】

【0010】

上述したように、多くの燃焼室は、火炎安定性を正確に監視することができないため、負荷を軽減して作動する能力に限界がある。したがって、本発明の実施形態は、燃焼室の測定されたＣＯおよび火炎安定性状態に基づいて、燃焼室を出るＯ_２の設定値を調整する改良された制御フィードバックループを提供する。

【0011】

例えば、一実施形態では、燃焼室を作動させるための方法が提供される。方法は、一酸化炭素センサを介して燃焼室の出口での一酸化炭素読み取り値を得ることと、コントローラを介して一酸化炭素読み取り値および一酸化炭素設定値に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムを導出することとを含む。方法は、燃焼安定性センサを介して燃焼室の安定性状態を決定することと、コントローラを介して安定性状態に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムで燃焼室の酸素設定値を調整することとをさらに含む。酸素設定値は、燃焼室の出口での所望の酸素レベルを定義する。

【0012】

さらに別の実施形態では、燃焼室を作動させるためのシステムが提供される。システムは、一酸化炭素センサと、燃焼安定性センサと、コントローラとを含む。一酸化炭素センサは、燃焼室の出口での一酸化炭素読み取り値を得るように作動する。燃焼安定性センサは、燃焼室の安定性状態を決定するように作動する。コントローラは、一酸化炭素読み取り値および一酸化炭素設定値に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムを導出し、安定性状態に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムで燃焼室の酸素設定値を調整し、酸素設定値は、燃焼室の出口での所望の酸素レベルを定義するように作動する。

【0013】

また上述したように、多くの従来の燃焼室は、作動する粉砕機の数の減少に起因する化学量論的条件の変化により、負荷を軽減して作動する能力に限界がある。したがって、本発明の実施形態は、燃焼室内の様々な点火ノズル間の化学量論的条件の変化に対処する燃焼室を作動させる方法を提供し、これにより、燃焼室が多くの従来の燃焼室よりも低い負荷で作動することが可能になる。

【0014】

例えば、一実施形態では、燃焼室を作動させるための方法が提供される。方法は、２つ以上の複数の点火ノズルの１つに各々対応する２つ以上のセンサを介して、複数の点火ノズル間の１つまたは複数の化学量論的不均衡を検出することを含む。方法は、検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて、コントローラを介して複数の点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整することをさらに含む。

【0015】

さらに別の実施形態では、燃焼室を作動させるためのシステムが提供される。システムは、２つ以上のセンサと、コントローラとを含む。２つ以上のセンサは各々、燃焼室内に配置された複数の点火ノズルの１つの点火ノズルに対応する。コントローラは、２つ以上のセンサ間の１つまたは複数の化学量論的不均衡を検出し、検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて複数の点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整するように作動する。

【0016】

さらに上述したように、多くの従来の燃焼室は、通常、手動による制御に依存し、燃焼室内の環境変数／化学量論的条件が時間と共に変化するために一酸化炭素（「ＣＯ」）および／または亜酸化窒素（「ＮＯｘ」）を調節するため、非効率性に悩まされている。したがって、本発明の実施形態は、火球安定性指数を計算するために、燃焼室に関連する様々な測定基準／特性に対処する燃焼室を作動させる自動化された方法を提供し、方法は、燃焼室内の化学量論条件を調整／制御するために使用することができる。

【0017】

例えば、さらに別の実施形態では、燃焼室を作動させるための方法が提供される。方法は、圧力センサを介して燃焼室の圧力測定基準を決定することと、１つまたは複数の火炎安定性センサを介して燃焼室の複数の点火ノズルの各々の１つまたは複数の火炎安定性測定基準を決定することとを含む。方法は、火球センサを介して火球測定基準を決定することと、圧力測定基準、１つまたは複数の火炎安定性測定基準、および火球測定基準に少なくとも部分的に基づいて火球安定性指数を計算することとをさらに含む。

【0018】

さらに別の実施形態では、燃焼室を作動させるためのシステムが提供される。システムは、圧力センサと、１つまたは複数の火炎安定性センサと、火球センサと、コントローラとを含む。１つまたは複数の火炎安定性センサは各々、燃焼室内に配置された複数の点火ノズルの１つに対応する。コントローラは、圧力センサを介して燃焼室の圧力測定基準を決定し、複数の各ノズルの１つまたは複数の火炎安定性測定基準を決定するように作動する。コントローラは、火球センサを介して火球測定基準を決定し、圧力測定基準、１つまたは複数の火炎安定性測定基準、および火球測定基準に少なくとも部分的に基づいて火球安定性指数を計算するようにさらに作動する。

【0019】

本発明は、添付の図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の説明を読むことにより、さらによく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態による、燃焼室を作動させるためのシステムのブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態による、図１のシステムの燃焼室の図である。

【図3】本発明の一実施形態による、図２の燃焼室の点火層の断面図である。

【図4】本発明の一実施形態による、図１のシステムを利用して燃焼室を作動させる方法を図示するフローチャートである。

【図5】本発明の一実施形態による、図４の方法を図示する別のフローチャートである。

【図6】本発明の一実施形態による、図４の方法を図示するさらに別のフローチャートである。

【図7】本発明の一実施形態による、図４の方法を図示するさらに別のフローチャートである。

【図8】本発明の一実施形態による、図４の方法によって利用される入出力（「Ｉ／Ｏ」）モデルの図である。

【図9】本発明の一実施形態による、図４の方法を図示するさらに別のフローチャートである。

【図10】本発明の一実施形態による、図４の方法を図示するさらに別のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下では、本発明の例示的な実施形態を詳細に参照し、それらの例は添付の図面に例示されている。可能な限り、図面全体を通して使用される同じ参照文字は、説明を繰り返さずに、同じまたは同様の部分を指す。

【0022】

本明細書で使用する場合、「実質的に」、「略」、および「約」という用語は、構成要素またはアセンブリの機能的目的を達成するのに適した理想的な所望の条件に対して、無理なく達成可能な製造および組立公差内の条件を示す。「リアルタイム」という用語は、本明細書で使用する場合、十分に即時性があるとユーザが感じる、またはプロセッサが外部プロセスに追いつくことが可能な、処理の応答性の水準を意味する。本明細書で使用する場合、「電気結合された」、「電気接続された」、および「電気通信」は、電流、または他の通信媒体が一方から他方に流れることができるように、参照される要素が直接的にまたは間接的に接続されることを意味する。接続には、直接的な導電性の接続、すなわち、容量性、誘導性または能動要素が介在せず、誘導接続、容量接続、および／または任意の他の適切な電気接続が含まれてもよい。介在する構成要素が存在してもよい。また本明細書で使用する場合、「流体接続された」という用語は、（液体、ガス、および／またはプラズマを含む）流体が一方から他方に流れることができるように、参照される要素が接続されることを意味する。したがって、「上流」および「下流」という用語は、本明細書で使用する場合、参照される要素の間および／または参照される要素の近くを流れる流体および／またはガスの流路に対する参照される要素の位置を説明する。さらに、「流」という用語は、粒子に関して本明細書で使用する場合、粒子の連続的またはほぼ連続的な流れを意味する。また本明細書で使用する場合、「加熱接触」という用語は、参照される物体が、熱／熱的エネルギーをこれらの物体の間で伝達することができるように、互いに近接していることを意味する。本明細書でさらに使用する場合、「懸濁状態燃焼」、「懸濁状態で燃焼している」、および「懸濁状態で燃焼した」という用語は、空気中に懸濁された燃料を燃焼させるプロセスを指す。燃焼室に関して本明細書で使用する「火炎安定性」という用語は、燃焼室内の火球が予測可能な方式で燃焼する可能性を指す。したがって、燃焼室の火炎安定性が高いとき、火球は燃焼室の火炎安定性が低いときよりも予測可能な方式で燃焼する。予測不可能な方式で燃焼する火球は、強度および／または化学量論、すなわち、スパッタリングが異なり得るが、予測可能な方式で燃焼する火球は、一定の強度および／または化学量論を有し得る。言い換えれば、予測可能な方式で燃焼する火球は、予測不可能な方式で燃焼する火球よりも一貫した熱的エネルギー出力を有する。

【0023】

加えて、本明細書に開示される実施形態は、ボイラの一部を形成する燃焼室を有する、接線方向に点火される石炭ベースの発電所に関して主に説明されるが、本発明の実施形態は、燃料の燃焼を全体的に停止することなく燃料の燃焼速度を制限および／または低下させる必要がある任意の装置および／または方法、例えば、炉に適用可能であり得ることを理解されたい。

【0024】

ここで図１を参照すると、本発明の実施形態による、燃焼室１２を作動させるためのシステム１０が示されている。理解されるように、実施形態では、燃焼室１２は、ボイラ１４の一部を形成し得、このボイラ１４は、次に、燃料１８（図２）、例えば、石炭、石油、および／またはガスなどの化石燃料を燃焼し、蒸気タービン発電機２０を介して発電するための蒸気を発生する発電所１６の一部を形成し得る。システム１０は、少なくとも１つのプロセッサ２４およびメモリデバイス２６を有するコントローラ２２、１つまたは複数のミル２８、選択的触媒還元装置（「ＳＣＲ」）３０、および／または排気スタック３２をさらに含んでもよい。

【0025】

理解されるように、１つまたは複数のミル２８は、燃焼室１２内での燃焼のために燃料１８を受け取って処理するように作動し、すなわち、ミル２８は、燃焼室１２内での燃焼のために燃料１８を細断、粉砕、および／または調整する。例えば、実施形態では、１つまたは複数のミル２８は、本明細書で使用する場合、粉砕ローラと回転ボウルとの間で固体燃料を破砕／粉砕するタイプのミルを指す粉砕機ミルであってもよい。次いで、処理された燃料１８は、導管３４を介してミル２８から燃焼室１２に輸送／供給される。

【0026】

燃焼室１２は、燃料１８を受け取り、燃料１８の燃焼を促進するように作動し、その結果、熱および煙道ガスが生成される。煙道ガスは、導管３６を介して燃焼室１２からＳＣＲ３０に送られてもよい。燃焼室１２がボイラ１４に組み込まれている実施形態では、燃料１８の燃焼からの熱は、捕捉され、例えば、煙道ガスと加熱接触している水壁を介して蒸気を生成するのに使用されてもよく、次いで導管３８を介して蒸気タービン発電機２０に送られる。

【0027】

ＳＣＲ３０は、導管４０および排気スタック３２を介して煙道ガスを大気中に排出する前に、煙道ガス内のＮＯｘを低減するように作動する。

【0028】

次に図２を参照すると、燃焼室１２の内部が示されている。システム１０は、軽減された負荷に従って実施され得る、一次空気流４８を介して燃料１８を燃焼室１２に導入するように作動する複数のノズル４２、４４、および／または４６をさらに含む。言い換えれば、ノズル４２、４４、および／または４６は、燃焼室１２の最大運転負荷の半分未満の負荷に対応する速度で、燃料１８および一次空気４８を燃焼室１２に導入する。理解されるように、燃料１８および一次空気流４８は、ノズル４２、４４、および４６の出口端を出た後に点火／燃焼され、火球５０を形成する。システム１０は、追加のノズル５２および／または５４を含んでもよく、それらを通して二次空気５６および過燃焼空気５８を燃焼室１２に導入し、火球５０内の燃料１８の燃焼を制御／調節してもよい。

【0029】

実施形態では、ノズル４２、４４、４６、５２、および／または５４は、１つまたは複数の風箱６０に配置され、かつ／または１つまたは複数の点火層６２、６４、６６、６８、および７０に配置され得、すなわち、ノズル４２、４４、４６、５２、５４の一群は、燃焼室１２の垂直／長手軸７２に沿った同じ位置におよび／または同じ位置の近くに配置される。例えば、第１の点火層６２は、燃料１８および一次空気４８を導入するノズル４２を含んでもよく、第２の点火層６４は、二次空気５６を導入するノズル５２を含んでもよく、第３の点火層６６および／または第４の点火層６８は、燃料１８および一次空気４８を導入するノズル４４および４６を含んでもよく、第５の点火層７０は、分離過燃焼空気（「ＳＯＦＡ」）５８を導入するノズル５４を含んでもよい。点火層６２、６４、６６、６８、および７０は、本明細書では一様であり、すなわち、各点火層６２、６４、６６、６８、および７０が、一次空気４８および燃料１８のみを導入するノズル４２、４４、４６、二次空気５６のみを導入するノズル５２、またはＳＯＦＡ５８のみを導入するノズル５４のいずれかを含むように図示されているが、実施形態では、個々の点火層６２、６４、６６、６８、および７０は、ノズル４２、４４、４６、５２、および／または５４の任意の組み合わせを含んでもよいことが理解されよう。さらに、図２は５つの点火層６２、６４、６６、６８、および７０を示しているが、本発明の実施形態は任意の数の点火層を含んでもよいことが理解されよう。さらに、ノズル５２および／または５４は、二次空気５６および／またはＳＯＦＡ５８が各ノズル４２、４４、および／または４６で一次空気４８を直接補うように、ノズル４２、４４、および／または４６の隣に配置され得るか、かつ／またはノズル４２、４４、および／または４６に向けられ得る。

【0030】

次に図３に移ると、点火層６２の断面図が示されている。認識されるように、実施形態では、燃料１８は接線方向に点火され得、すなわち、燃料１８は、一次空気流４８の軌道と垂直軸７２からノズル４２まで延びる半径方向線７４との間に形成される角度φで、ノズル４２を介して燃焼室に導入される。言い換えれば、ノズル４２は、垂直軸７２を中心とする火球を表す仮想円５０に接線方向に一次空気流４８を介して燃料１８を噴射する。ある特定の態様では、角度φは、２～１０度の範囲であり得る。図３は、燃焼室１２のコーナ内に配置された第１の点火層６２内のノズル４２を図示しているが、他の実施形態では、ノズル４２は、火球５０の外側の点火層６２内の任意の点に配置されてもよい。理解されるように、他の点火層６４、６６、６８、および／または７０（図２）のノズル４４、４６、５２、および／または５４（図２）は、図３に示す第１の点火層６２のノズル４２と同じ方式で方向付けられ得る。

【0031】

図２に戻ると、燃料１８の燃焼粒子は、ノズル４２、４４、および／または４６を離れると、燃焼室１２の上流側７８から燃焼室１２の下流側８０に移動する方向に流れる際に、火球５０内で螺旋形状の飛行経路７６、例えば、コルクスクリュをたどる。言い換えれば、燃料１８を接線方向に点火すると、火球５０が垂直軸７２の周りで螺旋状になる。

【0032】

理解されるように、実施形態では、燃焼室１２は、発電所１６と同じ電力グリッドに接続された再生可能エネルギー源がベースライン需要を満たすことができない期間に、通常負荷、すなわち、その最大負荷の６０～１００％で作動する。電力グリッドに接続された再生可能エネルギー源がベースライン需要を満たすことができるとき、コントローラ２２は、燃焼室１２に導入される燃料１８、一次空気４８、二次空気５６、および／またはＳＯＦＡ５８の量を減少させることによって、燃焼室１２を軽減された負荷、例えば、その最大負荷の５０％未満で作動させてもよい。しかし、認識されるように、燃焼室１２を通る燃料１８の移動を促進するために、一次空気４８、二次空気５６、および／またはＳＯＦＡ５８によって提供される最小量の空気が維持されなければならない。したがって、実施形態では、前述の最小量の空気は、燃焼室１２の負荷を軽減するためのコントローラ２２の能力に対する比較的低い制約であり得る。例えば、実施形態では、一次空気４８は、約１～１．５ポンド／燃料１ポンドで各ノズル４２、４４、および／または４６に供給され得、コントローラ２２は、燃料１８の燃焼のために各ノズル４２、４４、および／または４６で利用可能な空気の総量が約１０．０ポンド／燃料１ポンドであるように、二次空気５６および／またはＳＯＦＡ５８を調整し得る。

【0033】

上述したように、軽減された負荷で燃焼室１２を作動させると、燃焼室１２の火炎安定性が低下するリスクがあり、すなわち、火球５０が予測不可能度が高い方式で燃焼し始め得るリスクが増大する。特に、燃焼室１２の火炎安定性は、ノズル４２、４４、および／または４６の１つまたは複数の化学量論に少なくとも部分的に基づく。本明細書で使用する場合、ノズル４２、４４、および／または４６の化学量論は、一次空気４８および燃料１８の化学反応比を指し、いくつかの実施形態では、ノズル４２、４４、および／または４６での燃料１８の燃焼によって消費される二次空気５６および／またはＳＯＦＡ５８の比を指す。認識されるように、燃焼室１２に対する負荷を軽減するためのコントローラ２２による燃料１８、一次空気４８、二次空気５６、および／またはＳＯＦＡ５８の低減は、次に、ノズル４２、４４、および／または４６の１つまたは複数の化学量論を変化させる。

【0034】

したがって、図１および図２にも示すように、システム１０は、コントローラ２２と電子通信し、リアルタイムで実施され得る一次空気４８および燃料１８を導入するノズル４２、４４、４６の少なくとも１つの化学量論、および／または生成された煙道ガス内の化学物質を測定／監視することによって、化学量論的データ、すなわち、ノズル４２、４４、および／または４６での燃焼反応の生成物および反応物の化学量論に関するデータを得るように作動する１つまたは複数のセンサ８２（図２）、８４（図１）、８６（図１）、８７（図１）、８８（図１）、および９０（図２）をさらに含む。例えば、実施形態では、センサ８２および／または９０は、火球５０の視覚画像／ビデオフィードを得るように作動する燃焼安定性センサ、例えば、カメラとすることができる。他の実施形態では、センサ８２および／または９０は、化学量論的データに対応する火球５０のスペクトル線を得ることができる。理解されるように、スペクトル線の強度は、ノズル４２、４４、４６の燃焼反応の生成物および／または反応物の化学量論的量に対応し得る。言い換えれば、スペクトル線は、ノズル４２、４４、４６の各々の化学量論の指標を提供する。さらに理解されるように、毎秒約２０～約２００サイクルであり、それによって振幅および周波数を有する波形を生じ得る炉のランブルの結果として、スペクトル線の強度は経時的に変動し得る。

【0035】

認識されるように、スペクトル線変動の周波数および／または振幅の変化は、燃焼室１２の火炎安定性が不安定であり、かつ／または不安定になる傾向があるという指標を提供し得る。したがって、実施形態では、スペクトル線変動の周波数および／または振幅が閾値を超える場合、ノズル４２、４４、４６の１つまたは複数の化学量論を調整してもよい。例えば、ベースライン周波数および／または振幅、すなわち、通常負荷運転下でのスペクトル線変動の周波数および／または振幅から約２０％～約２５％のスペクトル線変動の周波数および／または振幅の変化は、燃焼室１２の火炎安定性が不安定であり、かつ／または不安定になる傾向があることを示し得る。

【0036】

したがって、ノズル４２、４４、４６の１つまたは複数で化学量論を測定することによって、コントローラ２２は、燃焼室の火炎安定性が不安定であり、かつ／または不安定になる傾向があることを検出し、次いで、ノズル４２、４４、および／または４６の１つまたは複数の個々の化学量論を調整することによって、燃焼室１２の火炎安定性を補正／維持することができる。理解されるように、コントローラ２２は、ノズル４２、４４、および／または４６に供給／送達される一次空気４８および／または燃料１８の量を調整することによって、ノズル４２、４４、および／または４６の化学量論を調整し得る。したがって、実施形態では、センサ８２により、コントローラ２２は、リアルタイムでノズル４２、４４、および／または４６の１つまたは複数の一次空気４８および／または燃料１８を監視および調整することによって、燃焼室１２の火炎安定性を維持および／または増大することが可能になる。また、コントローラ２２は、二次空気５６および／またはＳＯＦＡ５８を調整し、ノズル４２、４４、および／または４６の１つまたは複数で化学量論を調整してもよい。

【0037】

認識されるように、実施形態では、センサ８２は、ノズル４２、４４、および／または４６によって燃焼室１２に導入される一次空気４８および燃料１８の燃焼によって排出される光子の周波数を分析することによって特定のノズル４２、４４、および／または４６で化学量論を測定するスペクトル分析器であり得る。そのような実施形態では、センサ８２および９０は、火炎検出器、すなわち、特定のノズル４２、４４、および／または４６で燃料１８および一次空気４８が実際に燃焼するようにするデバイスとしても機能し得る。

【0038】

他の実施形態では、センサは、生成された煙道ガス内のＣＯ、ＣＯ_２、および／またはＮＯｘの量を分析することによってノズル４２、４４、および／または４６の１つまたは複数の化学量論を決定することが可能な、燃焼室１２の下流に位置するＣＯセンサ／検出器８４（図１）、酸素（「Ｏ_２」）センサ／検出器８６、二酸化炭素（「ＣＯ_２」）センサ／検出器８７（図１）、および／またはＮＯｘ検出器／センサ８８（図１）であってもよい。

【0039】

認識されるように、コントローラ２２は、通常負荷運転および／または負荷軽減運転中にセンサ８２、８４、８６、８７、８８、および／または９０を介してノズル４２、４４、および／または４６の化学量論を監視／測定および／または調整して燃焼室１２の火炎安定性を維持してもよく、すなわち、コントローラ２２は、燃焼室の火炎安定性が望ましくないレベルに低下するリスクを軽減するように、ノズル４２、４４、および／または４６の化学量論を調整する。したがって、実施形態では、コントローラ２２は、ノズル４２、４４、および／または４６の１つまたは複数で化学量論の変動を感知することによって、燃焼室１２の火炎安定性が減少していることを検出／決定してもよい。例えば、センサ８２がスペクトル分析器である実施形態では、ノズル４２、４４、および／または４６での化学量論の変動は、ノズル４２、４４、および／または４６で化学量論を監視するセンサ８２によって測定されるスペクトル線内の変化に対応し得る。

【0040】

ある特定の態様では、コントローラ２２は、ノズル４２、４４、および／または４６の各々の化学量論が互いに実質的に均一になるように、ノズル４２、４４、および／または４６の各々の化学量論を調整してもよい。言い換えれば、コントローラ２２は、ノズル４２、４４、および／または４６の各々に送達される一次空気４８および燃料１８の量が実質的に同じであるようにすることができる。例えば、コントローラ２２がセンサ８２を介して第１のノズル４２の化学量論が第２のノズル４４の化学量論よりも高いことを検出した場合、コントローラ２２は、第１のノズル４２および第２のノズル４４の化学量論が同じ／均一になるように、第２のノズル４４に向かう一次空気４８および／または燃料１８の量を増加させるか、または第１のノズル４２に向かう一次空気４８および／または燃料１８の量を減少させてもよい。実施形態では、コントローラ２２は、特定の点火層、例えば、６８のノズル、例えば、４６のすべての化学量論を調整し、点火層上のノズルのすべてが互いに同じ／均一になるようにしてもよい。

【0041】

加えて、実施形態では、システム１０は、火球５０の安定性を検出／監視する火炎安定性／火球センサ９０（図２）をさらに含んでもよい。例えば、実施形態では、火炎安定性検出器９０は、火球５０の垂直軸７２を見下ろす燃焼室１２に取り付けられたカメラであってもよい。そのような実施形態では、火炎安定性検出器９０によって確認される火球５０内の暗い縞は、燃焼室１２の火炎安定性が低下していることを示し得る。火炎安定性センサ９０はまた、火球５０の垂直軸７２を見下ろし、火球５０によって排出される光子の周波数の分析に少なくとも部分的に基づいて火炎安定性を決定する、燃焼室１２に取り付けられたスペクトル分析器であってもよい。したがって、実施形態では、火炎安定性検出器９０は、極低負荷状態、すなわち、燃焼室１２の継続運転にとって火球５０の信頼性が低すぎる状態を検出することができる。言い換えれば、火炎安定性検出器９０は、燃焼室１２の可能な限り低い負荷を決定する際にコントローラ２２を支援し得る。

【0042】

さらに、システム１０の実施形態はまた、コントローラ２２と電子通信し、燃焼室１２からのＮＯｘ排出を削減するように作動する傘型／伸縮式選択的非触媒還元装置（「ＳＮＣＲ」）９２（図１）を含んでもよい。認識されるように、傘型ＳＮＣＲ９２は、ＮＯｘ削減に最適な温度、例えば、１６００Ｆ°を有する変化する位置で、アンモニア、および／またはアンモニア形成試薬を燃焼室１２に噴射することを可能にする調整可能な伸縮式ノズル９４（図１）を含む。通常、負荷軽減運転では、煙道ガスの温度が低下し、例えば、７００Ｆ°未満になり、その結果、ＮＯｘ排出を削減するためのＳＣＲ３０の効率が低下し得るが、通常、負荷軽減運転では、通常負荷運転よりもＮＯｘの発生が少なくなる。したがって、認識されるように、実施形態では、傘型ＳＮＣＲ９２によってもたらされるＮＯｘ削減の増加は、負荷軽減運転に関連して低下した煙道ガス温度に起因するＳＣＲ３０によるＮＯｘ削減の減少を補償することができる。

【0043】

次に図４に移ると、本発明の実施形態による、燃焼室１２を作動させるための方法９６が示されている。方法９６は、ＣＯセンサ８４（図１）を介して燃焼室１２（図１）の出口（導管３６、図１）に対応する／で／および／またはその近くでＣＯ読み取り値を得ること９８と、ＣＯ読み取り値およびＣＯ設定値１０２に少なくとも部分的に基づいてＯ_２設定値トリムを導出すること１００とを含む。Ｏ_２設定値トリムは、実施形態では、コントローラ２２（図１）の一部を形成し得るＣＯコントローラを介して導出／計算することができる。「トリム」という用語は、設定値に関して本明細書で使用する場合、設定値が時間と共に変化する値／量を指す。例えば、例示的な設定値の初期値が１００単位である場合、設定値のトリムは、５単位であり、トリムが時間サイクルｔ_ｘごとに１回設定値に適用される場合（ｘ＞＝１）、設定値は、各時間サイクルｔ_ｘごとに５単位ずつ増加し、例えば、設定値は、ｔ_０～ｔ_５にわたって以下の値を有する：ｔ_０＝１００単位、ｔ_０＝１０５単位、ｔ_２＝１１０単位、ｔ_３＝１１５単位、ｔ_４＝１２０単位、およびｔ_５＝１２５単位。理解されるように、トリムは、正または負の値を有することができる。理解されるように、いくつかの実施形態では、トリムは、１つまたは複数の時間サイクルｔ_ｘに対してゼロ（０）の値を有することができる。

【0044】

方法は、燃焼／火炎安定性センサ８２および／または９０（図２）を介して燃焼室１２の安定性状態を決定すること１０４と、安定性状態１０４に少なくとも部分的に基づいてＯ_２設定値トリムで燃焼室１２のＯ_２設定値１０８を調整すること１０６とをさらに含む。したがって、図４に示すように、実施形態では、ＣＯ読み取り値９８およびＣＯ設定値１０２は、Ｏ_２設定値１０８と合計される（１０６）Ｏ_２設定値トリムを生成するＣＯコントローラ１００に供給され、その値は、安定性状態１０４によって決定された（１１２）条件に基づいてＯ_２コントローラ１１０に渡される。認識されるように、安定性状態１０４は、火球５０および／または個々のノズル４２、４４、４６に関する火炎安定性の程度を伝える測定基準である。例えば、実施形態では、調整されたＯ_２設定値１０６は、安定性状態が許容可能な閾値、例えば、ユーザおよび／または法的に定義されたレベル／量を超える場合にのみＯ_２コントローラ１１０に渡されてもよい。いくつかの実施形態では、安定性状態は、単に火炎状態、例えば、火炎、例えば、火球が燃焼室１２内に依然として存在／燃焼しているという指標であってもよい。そのような実施形態では、火炎状態は、「存在」、「不在」、「スパッタリング」、「定常」、および／または他の適切な値であり得る。

【0045】

したがって、上記に示すように、ＣＯ制限／設定値を出口、例えば、導管３６で測定されたＣＯと比較することによって、コントローラ２２は、典型的には主蒸気流、例えば、現在の燃焼室負荷にインデックスされている既存のＯ_２設定値に補正信号を出力する。新しく補正／調整されたＯ_２設定値は、既存のＯ_２設定値からＯ_２トリムを差し引くことによって計算することができる。したがって、コントローラ２２は、リアルタイム、またはほぼリアルタイムで出口、例えば、導管３６で測定されたＣＯ読み取り値を見続け、排出されたＣＯを制限内に維持するように閉ループモードでＯ_２設定値を補正する。

【0046】

さらに、上記にも示すように、いくつかの実施形態では、補正／調整されたＯ_２設定値は、センサ８２および／または９０、例えば、カメラを使用して火炎安定性を継続的にチェック／決定する転送ブロック１１２に送られてもよい。火炎安定性モニタ、例えば、センサ８２および／または９０が不十分な燃焼状態を示す場合、次にＯ_２設定値は、燃焼状態が改善するまで低下されない。そのような実施形態では、Ｏ_２コントローラ１１０は、出口、例えば、導管３６での補正／調整されたＯ_２設定値と測定されたＯ_２との間の差に作用し得、総単位空気需要に対する補正係数（典型的には８８～１２０％）を出力する。補正された総単位空気流需要と測定された総空気流を比較することによって、空気流コントローラは二次空気の流れ需要を生成し、これは、１つまたは複数のファンおよび／またはダンパの吸気ベーンを制御するために使用することができる。例えば、現在の出口のＯ_２がまだ３．２％前後であるときに新しいＯ_２設定値が３．２％から２．８％に低下する場合、次にコントローラ１００は、１．０よりも小さい値を出力する。したがって、総単位空気流需要は約０．９０の係数で補正され、それに応じて、空気流コントローラは、１つまたは複数のファンおよび／またはダンパを調整することによって応答し、最終的に出て行くＯ_２を約２．８％に、例えば、平衡状態にまで低下させるために空気流を減少させる。

【0047】

図５を参照すると、実施形態では、方法９６は、ＮＯｘセンサ８８（図１）を介して燃焼室の出口（導管３６、図１）に対応する／で／および／またはその近くでＮＯｘ読み取り値を得ること１１４と、ＮＯｘ読み取り値およびＮＯｘ設定値１１８に少なくとも部分的に基づいて化学量論設定値トリムを導出すること１１６をさらに含み得る。次に、化学量論設定値トリムを使用して、ＣＯ読み取り値９８（図５）に少なくとも部分的に基づいて化学量論設定値１２２を調整する１２０。例えば、実施形態では、調整された化学量論設定値１２０は、ＣＯ読み取り値９８が許容可能な閾値、例えば、ユーザおよび／または法的に定義されたレベル／量を超えていると決定されない限り（１３２）、コントローラ２２（図１）の一部を形成し得る１つまたは複数の化学量論コントローラ１２４、１２６、１２８、および１３０に渡されない場合がある。認識されるように、化学量論コントローラ１２４、１２６、１２８、および１３０は各々、点火層６２、６４、６６、６８、７０（図２）における異なるノズル４２（図３）に対応し／制御し、受け取った化学量論設定値１２０に少なくとも部分的に基づいて対応するノズル４２の化学量論を制御／調整することができる。

【0048】

したがって、実施形態では、ＮＯｘコントローラ１１６は、ＮＯｘ設定値と出て行くＮＯｘを比較し、実施形態では総空気流の関数であり得る既存の主ボイラゾーン（「ＭＢＺ」）化学量論設定値に対する補正信号を生成する。本明細書で使用する場合、ＭＢＺは、火球５０（図２）内の燃焼の大部分が発生する点火層、例えば、６４、６６、および／または６８（図２）を指す。ＭＢＺ化学量論を低下させると燃焼室１２内のＣＯの量が増加し得るため、補正されたＭＢＺ化学量論設定値は、継続的に出て行くＣＯを監視する転送ブロックに送られる。出て行くＣＯが急上昇した場合、転送ブロックは、出て行くＣＯが回復するまでＭＢＺ化学量論設定値が低下しないようにする。したがって、転送ブロックの外の補正されたＭＢＺ化学量論設定値は、低レベルの化学量論コントローラの設定値として使用することができる。

【0049】

図６に移ると、上述のように、実施形態では、コントローラ２２は、ボイラ燃焼プロセス、例えば、センサ８２、８４、８６、８８、９０からのフィードバックに基づいて、継続的に過剰な空気およびＭＢＺ化学量論、例えば、化学量論設定値１２２（図５）を修正することができる。したがって、コントローラ２２（図１）は、燃焼室１２の空気流要件を満たすために、ＳＯＦＡ５８（図２）の量をさらに計算／更新し得る。そのような実施形態では、燃焼室１２の新しい補正／更新された化学量論、および測定されたＯ_２に基づいて計算／生成された新しい単位化学量論に基づいて、燃焼室空気流比を計算することができる。認識されるように、燃焼室空気流比と空気流の総測定単位を掛けることによって、燃焼室需要を決定することができる。同様に、燃焼室１２と低分離過燃焼空気（「ＬＳＯＦＡ」）の両方に対する総空気流需要は、ＬＳＯＦＡ化学量論設定値に基づいて決定され得る。主バーナゾーンの流れ需要を差し引くことによって、ＬＳＯＦＡゾーンの流れ需要を計算することができ、これは、低レベルのＬＳＯＦＡ流コントローラに送られ、各コーナおよび各高さについてのＬＳＯＦＡダンパ位置需要を決定する。同様に、高分離過燃焼空気（「ＨＳＯＦＡ」）需要を計算し、各コーナおよび各高さについてのＨＳＯＦＡダンパ位置需要を決定することができる。

【0050】

例えば、図６に示すように、ＬＳＯＦＡ空気ダンパ１３４および／またはＨＳＯＦＡ空気ダンパ１３６は、調整／補正された化学量論設定値１２２、単位化学量論１３８、総単位空気流１４０、および／またはＬＳＯＦＡ設定値１４２に少なくとも部分的に基づいて制御され得る。そのような実施形態では、空気流需要（線１４４によって表される）は、化学量論設定値１２２、単位化学量論１３８、および総単位空気流１４０に基づいて生成することができる。次に、ＬＳＯＦＡ需要１４６は、空気流需要１４４に基づいて生成され、これは次に、ＬＳＯＦＡ流量１５０と共にＬＳＯＦＡコントローラ１４８に供給され、ＬＳＯＦＡ空気ダンパ１３４を制御する。同様に、（線１５２によって表される）ＨＳＯＦＡ需要は、線１５４によって表される燃焼室空気流需要１４４とＬＳＯＦＡ需要１４６の合計に基づくことができる。次いでＨＳＯＦＡ需要１５２は、ＨＳＯＦＡ流量１５８と共にＨＳＯＦＡコントローラ１５６に供給され、ＨＳＯＦＡ空気ダンパ１３６を調節／制御する。

【0051】

図７を参照すると、実施形態では、Ｏ_２設定値トリムを導出すること（図４に示す）、化学量論設定値を導出すること（図５に示す）、ならびに／またはＬＳＯＦＡおよび／もしくはＨＳＯＦＡダンパを制御すること（図６に示す）は、モデル予測コントローラ（「ＭＰＣ」）１５８に少なくとも部分的に基づき得る。そのような実施形態では、ＭＰＣ１５８は、入力として以下を受け取ることができる：ＣＯ読み取り値９８、ＮＯｘ読み取り値１１４、燃焼室１２（図１）によって生成された蒸気１６０（図１にも示す）の温度、例えば、超加熱蒸気および／もしくは再加熱蒸気、ならびに／または燃焼室１２および／もしくは包囲炉１４および／もしくは発電所１６の運転に関する他のパラメータ。認識されるように、ＭＰＣ１５８は、ＣＯ読み取り値９８、ＮＯｘ読み取り値１１４、および蒸気１６０の温度などの主要な制御変数から受け取ったフィードバックに少なくとも部分的に基づいて調節制御ループの最適な設定値を計算／生成することによって、燃焼室１２の制御最適化を処理することができる。認識されるように、単純なフィードバックループで作動する従来の燃焼室コントローラとは異なり、ＭＰＣ１５８は、燃焼室１２の１つまたは複数の環境運転パラメータ、例えば、出て行くＮＯｘ、ＣＯ、Ｏ_２などの値を予測する。

【0052】

したがって、図８は、ＭＰＣ１５８（図７）によって利用される入出力（「Ｉ／Ｏ」）モデル１６２の一実施形態を示している。Ｉ／Ｏモデル１６２は、以下を含み得る：操作変数１６４、例えば、Ｏ_２設定値バイアス１６６、ＭＢＺ化学量論設定値１６８、過燃焼空気ダンパ需要１７０、ＷＢ／ｆｕｍ ＤＰ設定値１７２、風箱傾斜１７４など；外乱変数１７５、例えば、すす吹き１７６、単位負荷需要１７８、燃料特性１８０、周囲条件１８２など；および／または制御変数１８４、例えば、ＮＯｘ設定値１１８、ＣＯ設定値１０２、ＳＨＯ温度偏差１８６、ＲＨＯ温度偏差１８８、ＲＨ噴霧流量１９０など。したがって、ＭＰＣは、外乱１７５および／または操作変数１６４に少なくとも部分的に基づいて制御変数１８４を生成および／または調節する。

【0053】

図９に示すように、実施形態では、方法９６は、センサ８２（図２）を介して２つ以上の点火ノズル４２（図１）間の１つまたは複数の化学量論的不均衡を検出することと、点火ノズル４２間の化学量論におけるバランスを得るために、ＭＰＣ１５８（図７）を含み得るコントローラ２２を介して点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整することとを含み得る。そのような実施形態では、コントローラ２２は、点火層、例えば、６２（図２および図３）内のノズル４２の各々の間の不均衡を得て／計算し、不均衡をカテゴリ、例えば、ペアワイズ分類に分類／グループ化することができる。例えば、センサ８２は、カメラ、例えば、ＵＶ、可視、および／もしくは近赤外光スペクトルにおけるフォトダイオード、ならびに／またはセンサ８２が関連付けられている点火ノズル４２に対応する火炎の可視光および／もしくは温度データを得る温度センサを含み得る。１つまたは複数の特徴１９２は、点火ノズル４２間の不均衡を導出／検出するために使用されるセンサ８２によって得られたデータから抽出することができ、次いで分類子１９４を介してグループ／カテゴリに配置される。次に、カテゴリは決定論理ブロック１９６に渡され、決定論理ブロック１９６は、ノズル４２の１つまたは複数のダンパバランストリム１９８を調整することによって不均衡を補正しようとする。本明細書の実施形態は、空気の量を制御することによりノズル４２のグループ間の化学量論的不均衡を補正するものとして図示されているが、他の実施形態は、ノズル４２に供給される燃料を調整することにより化学量論的不均衡を補正することができることを理解されたい。

【0054】

特徴１９２は、パワースペクトル密度、ウェーブレット、統計的、および／または他の適切な抽出技術を介して抽出され得る。カテゴリ／グループは、Ａ＞＞Ｂ、Ａ＞Ｂ、ニュートラル、Ａ＜Ｂ、Ａ＜＜Ｂ、または未決定を含む場合があり、分類子１９４は、論理回帰、サポートベクタマシンおよび／またはナイーブベイズ法などの任意の機械学習法を使用してもよい。決定論理ブロック１９６は、以下の方程式を使用することができる：

【0055】

ダンパ制御最適化：

【数1】

ｘ_ｉは、バーナｉからの空気流であり、ｃ_ｉは、バーナｉからの燃料流であり、ｂは、総空気流であり、ｎは、バーナの数である。

【0056】

勾配ステップ（制御信号）：
ダンパ位置は、以下によって改変／制御／変更することができる

【数2】

【0057】

分類子＿｛ｉ、ｊ｝は、バーナｉとｊとの間の空燃比（「ＡＦＲ」）の比較を表す出力分類子であり、ｕは、

【数3】

となるように選択される。一例は、

【数4】

である。

【0058】

図１０を参照すると、実施形態では、方法９６は、１つまたは複数の圧力測定基準２００、火炎安定性測定基準２０２、および／または１つまたは複数の火球測定基準２０４を決定することと、１つまたは複数の圧力測定基準２００、火炎安定性測定基準２０２、および／または火球測定基準２０４に少なくとも部分的に基づいて火球安定性指数２０６を計算／生成することとを含み得る。火炎安定性指数２０６は、火炎の安定性の指標／尺度／グレードを提供する。

【0059】

そのような実施形態では、圧力測定基準２００は、燃焼室１２（図１）および／または包囲炉／ボイラ１４（図１）および／または発電所１６（図１）内の様々な場所に配置された１つまたは複数の圧力センサ２１０（図１にも示す）を介して得られる１つまたは複数の圧力読み取り値および／または他の特徴抽出２０８から取得され得る。したがって、圧力測定基準２００は、１つまたは複数の圧力読み取り値の平均圧力２１２および／または１つまたは複数の圧力読み取り値の標準偏差２１４を含むことができる。

【0060】

同様に、火炎安定性測定基準２０２は、火炎安定性センサ８２（図２および図３にも示す）および／または９０（図２にも示す）を介して得られる１つまたは複数の火炎安定性読み取り値および／または他の特徴抽出２１６から取得され得る。実施形態では、火炎安定性測定基準２０２は、火炎レベル２１８、ピークツーピーク値２２０、および／または品質評価２２２を含んでもよい。火炎レベル２１８は、火炎安定性のスケール／尺度であり、例えば、０～１００％であってもよい。ピークツーピーク値２２０は、火炎安定性指数におけるピーク間の距離を測定する定量的測定基準であり得る。火炎品質評価２２２は、火炎の品質の評点システムであり、例えば、Ａ～Ｆ、０～１００などであってもよい。

【0061】

火球測定基準２０４は、センサ８２および／または９０の１つまたは複数を介して得られた１つまたは複数の火球読み取り値および／または他の特徴抽出２２４から取得することができる。したがって、火球測定基準２０４は、火球５０のサイズ２２６、火球５０の１つまたは複数のエッジ値２２８、フリッカ値２３０、煙値２３２、および／または灰値２３４を含み得る。火球サイズ２２６は、本明細書で使用する場合、火球５０の有効直径を指す。エッジ値２２８は、本明細書で使用する場合、火球５０の周囲の一般的な場所を指す。フリッカ値２３０は、本明細書で使用する場合、火球５０の強度の変化を測定する定量的測定基準を指す。煙値２３２は、本明細書で使用する場合、火球５０によって排出された煙、例えば、炭素粒子の量を測定する定量的測定基準を指す。灰値２３４は、本明細書で使用する場合、燃焼室１２内の表面上および／または発電所１６を取り囲む表面上の灰の蓄積量／レベルを測定する定量的測定基準を指す。

【0062】

図１０に示すように、圧力測定基準２００、火炎安定性測定基準２０２、および／または火球測定基準２０４は、火炎安定性指数２０６および／または空気分布トリム２３０を決定する１つまたは複数のロジスティック回帰モデル２２８に供給され得る。

【0063】

理解されるように、火炎安定性指数２０６は、燃焼室１２の負荷が安全な方式で軽減され得るかどうかを決定するために使用され得、例えば、コントローラ２２（図１）は、火炎安定性指数２０６がある特定の閾値を超えるときにのみ運転負荷を軽減することができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、燃焼室１２の通常の運転負荷の２０パーセント（２０％）以下の軽減された負荷で作動することが可能になり得る。理解されるように、コントローラ２２は、燃料、例えば、石炭を１つまたは複数の点火ノズル４２（図２）に供給する１つまたは複数の粉砕機２８（図１）を調整することにより、および／または一次、二次、または過燃焼空気を介して燃焼室に導入されるＯ_２の量を減少させることによって、燃焼室１２に対する負荷を軽減することができる。

【0064】

最後に、システム１０は、本明細書に記載の機能を実施するために、および／または本明細書に記載の結果を達成するために、リアルタイムで実行することのできる必要な電子機器、ソフトウェア、メモリ、記憶装置、データベース、ファームウェア、論理／状態マシン、マイクロプロセッサ、通信リンク、表示装置または他の視覚的もしくは聴覚的ユーザインターフェース、印刷デバイス、および任意の他の入力／出力インターフェースを含んでもよいことを理解されたい。例えば、上述したように、システム１０は、システム１０の構成要素の１つまたは複数と電気的に通信するコントローラ２２の形態で、少なくとも１つのプロセッサ２４とシステムメモリ／データ記憶構造２６とを含んでもよい。メモリは、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）と、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）とを含んでもよい。少なくとも１つのプロセッサは、１つまたは複数の従来のマイクロプロセッサと、数値演算コプロセッサなどの１つまたは複数の補助的なコプロセッサとを含んでもよい。本明細書で説明するデータ記憶構造は、磁気、光学および／または半導体メモリの適切な組み合わせを含んでもよく、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュドライブ、コンパクトディスクなどの光学ディスク、および／またはハードディスクもしくはハードドライブを含んでもよい。

【0065】

加えて、システム１０の様々な構成要素の１つまたは複数を制御するソフトウェアアプリケーションは、コンピュータ可読媒体から少なくとも１つのプロセッサのメインメモリに読み込まれてもよい。「コンピュータ可読媒体」という用語は、本明細書で使用する場合、少なくとも１つのプロセッサ２４（または本明細書で説明するデバイスの任意の他のプロセッサ）に実行するための命令を提供する、または命令を提供することに関与する任意の媒体を指す。そのような媒体は、多くの形態をとってもよく、限定はしないが、不揮発性媒体および揮発性媒体を含む。不揮発性媒体は、例えば、メモリなどの光学、磁気、または光磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、動的ランダムアクセスメモリ（「ＤＲＡＭ」）を含み、これは典型的には、メインメモリを構成する。コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、任意の他の光学媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ（電子的に消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ）、フラッシュＥＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、またはコンピュータが読み出すことができる任意の他の媒体を含む。

【0066】

実施形態では、ソフトウェアアプリケーションにおける命令のシーケンスの実行は、少なくとも１つのプロセッサに本明細書に記載の方法／プロセスを実施させるが、本発明の方法／プロセスの実装のためのソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて、ハードワイヤード回路を使用することができる。したがって、本発明の実施形態は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの任意の特定の組み合わせに限定されない。

【0067】

上記の説明は、制限ではなく例示を意図していることをさらに理解されたい。例えば、上述の実施形態（および／またはその態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。加えて、本発明の範囲から逸脱せずに、それらの教示に特定の状況または材料を適合させる多くの修正を施してもよい。

【0068】

例えば、一実施形態では、燃焼室を作動させるための方法が提供される。方法は、一酸化炭素センサを介して燃焼室の出口での一酸化炭素読み取り値を得ることと、コントローラを介して一酸化炭素読み取り値および一酸化炭素設定値に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムを導出することとを含む。方法は、燃焼安定性センサを介して燃焼室の安定性状態を決定することと、コントローラを介して安定性状態に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムで燃焼室の酸素設定値を調整することとをさらに含む。酸素設定値は、燃焼室の出口での所望の酸素レベルを定義する。ある特定の実施形態では、燃焼安定性センサは、火炎安定性センサであり、安定性状態は、火炎状態である。ある特定の実施形態では、火炎状態は、火炎が燃焼室内に存在することを示す。ある特定の実施形態では、方法は、窒素酸化物センサを介して燃焼室の出口での窒素酸化物読み取り値を得ることと、コントローラを介して窒素酸化物読み取り値および窒素酸化物設定値に少なくとも部分的に基づいて化学量論設定値トリムを導出することと、コントローラを介して一酸化炭素読み取り値に少なくとも部分的に基づいて化学量論設定値トリムで化学量論設定値を調整することとをさらに含む。そのような実施形態では、化学量論設定値は、燃焼室の所望の化学量論を定義する。ある特定の実施形態では、方法は、化学量論設定値に少なくとも部分的に基づいて複数の点火ノズルの１つに各々対応する１つまたは複数の化学量論を調整することをさらに含む。ある特定の実施形態では、一酸化炭素読み取り値および一酸化炭素設定値に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムを導出することは、予測モデルに少なくとも部分的に基づく。ある特定の実施形態では、予測モデルは、一酸化炭素読み取り値、燃焼室の出口での窒素酸化物読み取り値、および燃焼室によって生成された蒸気の温度の１つに少なくとも部分的に基づく。ある特定の実施形態では、安定性状態は、圧力測定基準、火炎安定性測定基準、および火球測定基準に少なくとも部分的に基づく火球安定性指数である。

【0069】

他の実施形態は、燃焼室を作動させるための方法を提供する。方法は、２つ以上の複数の点火ノズルの１つに各々対応する２つ以上のセンサを介して、複数の点火ノズル間の１つまたは複数の化学量論的不均衡を検出することを含む。方法は、検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて、コントローラを介して複数の点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整することをさらに含む。ある特定の実施形態では、方法は、コントローラを介して１つまたは複数の化学量論的不均衡を１つまたは複数のグループに分類することをさらに含む。そのような実施形態では、検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて、コントローラを介して複数の点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整することは、１つまたは複数のグループに少なくとも部分的にさらに基づく。ある特定の実施形態では、複数の点火ノズルのすべては、燃焼室内の同じ点火層に配置される。ある特定の実施形態では、検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて、コントローラを介して複数の点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整することは、コントローラを介して複数の点火ノズルの少なくとも１つへの空気流を調整することを含む。ある特定の実施形態では、複数の点火ノズルの少なくとも１つへの空気流を調整することは、コントローラによって生成された酸素設定値トリムで、検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて燃焼室の酸素設定値を調整することを含む。

【0070】

さらに他の実施形態は、燃焼室を作動させるための方法を提供する。方法は、圧力センサを介して燃焼室の圧力測定基準を決定することと、１つまたは複数の火炎安定性センサを介して燃焼室の複数の点火ノズルの各々の１つまたは複数の火炎安定性測定基準を決定することとを含む。方法は、火球センサを介して火球測定基準を決定することと、圧力測定基準、１つまたは複数の火炎安定性測定基準、および火球測定基準に少なくとも部分的に基づいて火球安定性指数を計算することとをさらに含む。ある特定の実施形態では、方法は、火球安定性指数に少なくとも部分的に基づいて複数の点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整することをさらに含む。ある特定の実施形態では、方法は、火球安定性指数に少なくとも部分的に基づいて燃焼室の負荷を軽減することをさらに含む。ある特定の実施形態では、負荷は、燃焼室の通常の運転負荷の２０パーセント以下に軽減される。ある特定の実施形態では、燃焼室の負荷を軽減することは、燃料を複数の点火ノズルの１つまたは複数に供給する１つまたは複数の粉砕機を調整することを含む。ある特定の実施形態では、圧力センサを介して燃焼室の圧力測定基準を決定することは、圧力センサを介して燃焼室の１つまたは複数の圧力読み取り値を得ることを含む。そのような実施形態では、圧力測定基準は、１つまたは複数の読み取り値の平均圧力、および１つまたは複数の圧力読み取り値の標準偏差の少なくとも１つを含む。ある特定の実施形態では、１つまたは複数の火炎安定性測定基準は、火炎レベル、ピークツーピーク値、および品質評価の少なくとも１つを含む。

【0071】

さらに他の実施形態は、燃焼室を作動させるためのシステムを提供する。システムは、一酸化炭素センサと、燃焼安定性センサと、コントローラとを含む。一酸化炭素センサは、燃焼室の出口での一酸化炭素読み取り値を得るように作動する。燃焼安定性センサは、燃焼室の安定性状態を決定するように作動する。コントローラは、一酸化炭素読み取り値および一酸化炭素設定値に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムを導出し、安定性状態に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムで燃焼室の酸素設定値を調整し、酸素設定値は、燃焼室の出口での所望の酸素レベルを定義するように作動する。

【0072】

さらに他の実施形態は、燃焼室を作動させるためのシステムを提供する。システムは、２つ以上のセンサと、コントローラとを含む。２つ以上のセンサは各々、燃焼室内に配置された複数の点火ノズルの１つの点火ノズルに対応する。コントローラは、２つ以上のセンサ間の１つまたは複数の化学量論的不均衡を検出し、検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて複数の点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整するように作動する。

【0073】

さらに他の実施形態は、燃焼室を作動させるためのシステムを提供する。システムは、圧力センサと、１つまたは複数の火炎安定性センサと、火球センサと、コントローラとを含む。１つまたは複数の火炎安定性センサは各々、燃焼室内に配置された複数の点火ノズルの１つに対応する。コントローラは、圧力センサを介して燃焼室の圧力測定基準を決定し、複数の各ノズルの１つまたは複数の火炎安定性測定基準を決定するように作動する。コントローラは、火球センサを介して火球測定基準を決定し、圧力測定基準、１つまたは複数の火炎安定性測定基準、および火球測定基準に少なくとも部分的に基づいて火球安定性指数を計算するようにさらに作動する。

【0074】

したがって、燃焼室に関連する化学量論および他の相対変数に関するデータを収集する様々なセンサを組み込んだ制御設計を提供することによって、本発明のいくつかの実施形態は、最適化された閉ループ制御を有する燃焼室／ボイラを提供し得る。次に、閉ループ制御により、そのような実施形態は、１つまたは複数の燃焼制約に違反することなく、過剰な空気を最小値まで低下させることができる。したがって、本発明のそのような実施形態は、従来の燃焼室よりも改良された効率を提供する。

【0075】

加えて、従来の燃焼室よりも低い軽減された運転負荷を提供することによって、本発明のいくつかの実施形態は、従来の燃焼室よりもＮＯｘ排出が少なく、かつ／またはより小さなサイズのボイラを提供する。特に、点火層における１つまたは複数の点火ノズル間の化学量論的不均衡を検出および補正することによって、本発明のいくつかの実施形態は、負荷軽減運転中にオンラインのままである粉砕機からの燃料のスイープを防止する。

【0076】

本明細書で説明した材料の寸法およびタイプは、本発明のパラメータを定義することを意図しており、決して限定ではなく、単なる例示的な実施形態である。上記の説明を検討することにより、多くの他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与える十分な均等物の範囲と共に決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「それには（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこでは（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語のそれぞれの平易な英語の同義語として使用される。また、以下の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」、「第３の」、「上部の」、「下部の」、「底部の」、「頂部の」などの用語は、単なる目印として使用されており、それらの対象に数値的または位置的な要件を課すことを意図してはいない。さらに、以下の特許請求の範囲の制限は、このような特許請求の範囲の制限が、さらなる構造を欠いた機能の記述が後に続く「～する手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」という語句を明示的に使用していない限り、ミーンズプラスファンクションの形式では書かれておらず、そのように解釈されることを意図していない。

【0077】

本明細書ではいくつかの実施例を使用することで、本発明のいくつかの実施形態を最良の形態を含めて開示し、また、任意のデバイスまたはシステムの製作および使用、ならびに任意の組み込まれた方法の実施を含めて、当業者が本発明の実施形態を実施することができるようにしている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

【0078】

本明細書で使用する場合、単数形で記載され、単語「ａ」または「ａｎ」の後に続く要素またはステップは、複数の前記要素またはステップを除外しないものとして理解されるべきであるが、そのような除外が明示的に述べられている場合は除く。さらに、本発明の「一実施形態」に対する参照は、記載した特徴も組み込んだ追加の実施形態の存在を除外するものと解釈されることを意図してはいない。加えて、明示的に相反する記載がない限り、特定の特性を有する要素または複数の要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その特性を有さない追加の要素を含んでもよい。

【0079】

本明細書に込められた本発明の主旨および範囲から逸脱せずに、上述の発明にいくらかの変更を施し得るため、上記の説明の主題または添付の図面に示す主題のすべては、本明細書における本発明の概念を例示する単なる例として解釈されるべきであり、本発明を限定するものとみなされるべきではないことを意図している。

【0080】

本発明の様々な態様および実施形態は、以下の条項によって定義される。
１．燃焼室を作動させるための方法であって、
一酸化炭素センサを介して燃焼室の出口での一酸化炭素読み取り値を得ることと、
コントローラを介して前記一酸化炭素読み取り値および一酸化炭素設定値に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムを導出することと、
燃焼安定性センサを介して前記燃焼室の安定性状態を決定することと、
前記コントローラを介して前記安定性状態に少なくとも部分的に基づいて前記酸素設定値トリムで前記燃焼室の酸素設定値を調整することであって、前記酸素設定値は、前記燃焼室の前記出口での所望の酸素レベルを定義することと
を含む、方法。
２．前記燃焼安定性センサは、火炎安定性センサであり、前記安定性状態は、火炎状態である、条項１の方法。
３．前記火炎状態は、火炎が前記燃焼室内に存在することを示す、条項２に記載の方法。
４．窒素酸化物センサを介して前記燃焼室の前記出口での窒素酸化物読み取り値を得ることと、
前記コントローラを介して前記窒素酸化物読み取り値および窒素酸化物設定値に少なくとも部分的に基づいて化学量論設定値トリムを導出することと、
前記コントローラを介して前記一酸化炭素読み取り値に少なくとも部分的に基づいて前記化学量論設定値トリムで化学量論設定値を調整することであって、前記化学量論設定値は、前記燃焼室の所望の化学量論を定義することと
をさらに含む、条項１に記載の方法。
５．前記化学量論設定値に少なくとも部分的に基づいて複数の点火ノズルの１つに各々対応する１つまたは複数の化学量論を調整すること
をさらに含む、条項４に記載の方法。
６．前記一酸化炭素読み取り値および一酸化炭素設定値に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムを導出することは、予測モデルに少なくとも部分的に基づく、条項１に記載の方法。
７．前記予測モデルは、前記燃焼室の前記出口での前記一酸化炭素読み取り値、前記燃焼室の前記出口での窒素酸化物読み取り値、および前記燃焼室によって生成された蒸気の温度の１つに少なくとも部分的に基づく、条項６に記載の方法。
８．前記安定性状態は、圧力測定基準、火炎安定性測定基準、および火球測定基準に少なくとも部分的に基づく火球安定性指数である、条項１に記載の方法。
９．燃焼室を作動させるための方法であって、
２つ以上の複数の点火ノズルの１つに各々対応する２つ以上のセンサを介して、前記複数の前記点火ノズル間の１つまたは複数の化学量論的不均衡を検出することと、
前記検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて、コントローラを介して前記複数の前記点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整することと
を含む、方法。
１０．前記コントローラを介して前記１つまたは複数の化学量論的不均衡を１つまたは複数のグループに分類すること
をさらに含み、
前記検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて、コントローラを介して前記複数の前記点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整することは、前記１つまたは複数のグループに少なくとも部分的にさらに基づく、
条項９に記載の方法。
１１．前記複数の前記点火ノズルのすべては、前記燃焼室内の同じ点火層に配置される、条項９に記載の方法。
１２．前記検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて、コントローラを介して前記複数の前記点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整することは、
前記コントローラを介して前記複数の前記点火ノズルの少なくとも１つへの空気流を調整すること
を含む、条項９に記載の方法。
１３．前記複数の前記点火ノズルの少なくとも１つへの空気流を調整することは、
前記コントローラによって生成された酸素設定値トリムで、前記検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて前記燃焼室の酸素設定値を調整すること
を含む、条項９に記載の方法。
１４．燃焼室を作動させるための方法であって、
圧力センサを介して前記燃焼室の圧力測定基準を決定することと、
１つまたは複数の火炎安定性センサを介して前記燃焼室の複数の点火ノズルの各々の１つまたは複数の火炎安定性測定基準を決定することと、
火球センサを介して火球測定基準を決定することと、
前記圧力測定基準、前記１つまたは複数の火炎安定性測定基準、および前記火球測定基準に少なくとも部分的に基づいて火球安定性指数を計算することと
を含む、方法。
１５．前記火球安定性指数に少なくとも部分的に基づいて前記複数の前記点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整すること
をさらに含む、条項１４に記載の方法。
１６．前記火球安定性指数に少なくとも部分的に基づいて前記燃焼室の負荷を軽減すること
をさらに含む、条項１４に記載の方法。
１７．前記負荷は、前記燃焼室の通常の運転負荷の２０パーセント以下に軽減される、条項１６に記載の方法。
１８．前記燃焼室の負荷を軽減することは、
燃料を前記複数の前記点火ノズルの１つまたは複数に供給する１つまたは複数の粉砕機を調整すること
を含む、条項１６に記載の方法。
１９．圧力センサを介して前記燃焼室の圧力測定基準を決定することは、
前記圧力センサを介して前記燃焼室の１つまたは複数の圧力読み取り値を得ること
を含み、
前記圧力測定基準は、１つまたは複数の読み取り値の平均圧力、および１つまたは複数の圧力読み取り値の標準偏差の少なくとも１つを含む、
条項１４に記載の方法。
２０．前記１つまたは複数の火炎安定性測定基準は、火炎レベル、ピークツーピーク値、および品質評価の少なくとも１つを含む、条項１４に記載の方法。
２１．燃焼室を作動させるためのシステムであって、
前記燃焼室の出口での一酸化炭素読み取り値を得るように作動する一酸化炭素センサと、
前記燃焼室の安定性状態を決定するように作動する燃焼安定性センサと、
前記一酸化炭素読み取り値および一酸化炭素設定値に少なくとも部分的に基づいて酸素設定値トリムを導出し、
前記安定性状態に少なくとも部分的に基づいて前記酸素設定値トリムで前記燃焼室の酸素設定値を調整し、前記酸素設定値は、前記燃焼室の前記出口での所望の酸素レベルを定義する
ように作動するコントローラと
を備える、システム。
２２．燃焼室を作動させるためのシステムであって、
前記燃焼室内に配置された複数の点火ノズルの１つの点火ノズルに各々対応する２つ以上のセンサと、
前記２つ以上のセンサ間の１つまたは複数の化学量論的不均衡を検出し、
前記検出された化学量論的不均衡に少なくとも部分的に基づいて前記複数の前記点火ノズルの少なくとも１つの化学量論を調整する
ように作動するコントローラと
を備える、システム。
２３．燃焼室を作動させるためのシステムであって、
圧力センサと、
前記燃焼室内に配置された複数の点火ノズルの１つに各々対応する１つまたは複数の火炎安定性センサと、
火球センサと、
前記圧力センサを介して前記燃焼室の圧力測定基準を決定し、
前記複数の各ノズルの１つまたは複数の火炎安定性測定基準を決定し、
前記火球センサを介して火球測定基準を決定し、
前記圧力測定基準、前記１つまたは複数の火炎安定性測定基準、および前記火球測定基準に少なくとも部分的に基づいて火球安定性指数を計算する
ように作動するコントローラと
を備える、システム。

【符号の説明】

【0081】

１０ システム
１２ 燃焼室
１４ ボイラ／包囲炉
１６ 発電所
１８ 燃料
２０ 蒸気タービン発電機
２２ コントローラ
２４ プロセッサ
２６ メモリデバイス／データ記憶構造
２８ ミル／粉砕機
３０ 選択的触媒還元装置（ＳＣＲ）
３２ 排気スタック
３４ 導管
３６ 導管／出口
３８ 導管
４０ 導管
４２ 点火ノズル／第１のノズル
４４ 点火ノズル／第２のノズル
４６ 点火ノズル
４８ 一次空気／一次空気流
５０ 火球／仮想円
５２ 点火ノズル
５４ 点火ノズル
５６ 二次空気
５８ 分離過燃焼空気（ＳＯＦＡ）
６０ 風箱
６２ 第１の点火層
６４ 第２の点火層
６６ 第３の点火層
６８ 第４の点火層
７０ 第５の点火層
７２ 垂直／長手軸
７４ 半径方向線
７６ 飛行経路
７８ 上流側
８０ 下流側
８２ 火炎安定性／火球センサ／検出器
８４ 一酸化炭素（ＣＯ）センサ／検出器
８６ 酸素（Ｏ_２）センサ／検出器
８７ 二酸化炭素（ＣＯ_２）センサ／検出器
８８ 亜酸化窒素（ＮＯｘ）検出器／センサ
９０ 火炎安定性／火球センサ／検出器
９２ 傘型／伸縮式選択的非触媒還元装置（ＳＮＣＲ）
９４ 伸縮式ノズル
９６ 方法
９８ ＣＯ読み取り値を得ること／ＣＯ読み取り値
１００ Ｏ_２設定値トリムを導出すること／ＣＯコントローラ
１０２ ＣＯ設定値
１０４ 安定性状態を決定すること／安定性状態
１０６ Ｏ_２設定値を調整すること／調整されたＯ_２設定値
１０８ Ｏ_２設定値
１１０ Ｏ_２コントローラ
１１２ 転送ブロック
１１４ ＮＯｘ読み取り値を得ること／ＮＯｘ読み取り値
１１６ 化学量論設定値トリムを導出すること／ＮＯｘコントローラ
１１８ ＮＯｘ設定値
１２０ 化学量論設定値を調整する／調整された化学量論設定値
１２２ 化学量論設定値
１２４ 化学量論コントローラ
１２６ 化学量論コントローラ
１２８ 化学量論コントローラ
１３０ 化学量論コントローラ
１３２ 転送ブロック
１３４ 低分離過燃焼空気（ＬＳＯＦＡ）空気ダンパ
１３６ 高分離過燃焼空気（ＨＳＯＦＡ）空気ダンパ
１３８ 単位化学量論
１４０ 総単位空気流
１４２ ＬＳＯＦＡ設定値
１４４ 空気流需要
１４６ ＬＳＯＦＡ需要
１４８ ＬＳＯＦＡコントローラ
１５０ ＬＳＯＦＡ流量
１５２ ＨＳＯＦＡ需要
１５４ 燃焼室空気流需要とＬＳＯＦＡ需要の合計
１５６ ＨＳＯＦＡコントローラ
１５８ ＨＳＯＦＡ流量／モデル予測コントローラ（ＭＰＣ）／予測モデル
１６０ 蒸気
１６２ 入出力（Ｉ／Ｏ）モデル
１６４ 操作変数
１６６ Ｏ２設定値バイアス
１６８ ＭＢＺ化学量論設定値
１７０ 過燃焼空気ダンパ需要
１７２ ＷＢ／ｆｕｍ ＤＰ設定値１７２、
１７４ 風箱傾斜
１７５ 外乱変数
１７６ すす吹き
１７８ 単位負荷需要
１８０ 燃料特性
１８２ 周囲条件
１８４ 制御変数
１８６ ＳＨＯ温度偏差
１８８ ＲＨＯ温度偏差
１９０ ＲＨ噴霧流量
１９２ 特徴
１９４ 分類子
１９６ 決定論理ブロック
１９８ ダンパバランストリム
２００ 圧力測定基準
２０２ 火炎安定性測定基準
２０４ 火球測定基準
２０６ 火球安定性指数
２０８ 特徴抽出
２１０ 圧力センサ
２１２ 平均圧力
２１４ 標準偏差
２１６ 特徴抽出
２１８ 火炎レベル
２２０ ピークツーピーク値
２２２ 品質評価
２２４ 特徴抽出
２２６ 火球サイズ
２２８ エッジ値／ロジスティック回帰モデル
２３０ フリッカ値／空気分布トリム
２３２ 煙値
２３４ 灰値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】