CN103477153A - 热媒锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热媒锅炉,其根据燃烧量的变动精确地控制燃烧用空气的供应量,由此能够保持良好的燃烧性能,实现燃烧的稳定化。送风机(28)向燃烧器(24)供应燃烧用空气。热交换器(32)通过由燃烧器(24)燃烧燃料所生成的排气,对从送风机(28)压入的燃烧用空气进行预热。第二温度传感器(36)检测由热交换器(32)预热后的燃烧用空气的预热温度T。控制装置(44)控制调节风门(42),使其达到与所设定的燃烧量对应的开度。控制装置(44)根据所设定的燃烧量,基于由第二温度传感器(36)检测到的预热温度T以使空气比成为预先设定的目标空气比的方式对送风机(28)的转速进行调整。以不会超过对发热量不同的每种气体燃料预先设定的预热温度T的上限温度Th的方式进行转速的调整。

Description

热媒锅炉
技术领域
本发明涉及热媒锅炉。本申请主张2011年4月18日向日本提交的发明专利申请2011-091783号、2011年8月30日向日本提交的发明专利申请2011-186884号和2011年9月21日向日本提交的发明专利申请2011-205860号为优先权,在此援用其内容。
背景技术
目前,已知有一种热媒锅炉,为了利用高温(250℃~300℃)的热量而将热媒油加热至所期望的温度并供应给负载。
热媒锅炉一般通过与由化石燃料的燃烧产生的燃烧气体进行热交换来进行燃烧控制,以使得在负载侧与热媒锅炉之间循环的热媒油的温度大致保持规定的温度。然而,热媒油的温度,由于要利用的温度较高,且被加热的热媒油的温度为300℃左右,所以通过热媒锅炉加热后的排气温度大约为350℃左右的高温,带走的能量大,例如相对于小型直流型蒸汽锅炉的锅炉效率在92%左右,而热媒锅炉的锅炉效率仅为80%左右,热效率低。
为了提高锅炉效率,则需要降低排气温度,但是由于是热媒锅炉,无法供水预热,而且稳定运转时油的预热效果基本上无法期待,因此如专利文献1所示,在热媒锅炉排气的排出部分使用换热器(热交换器),燃烧用空气在由送风机压入换热器的同时与燃烧排气进行热交换,从而得以进行燃烧用空气的预热。
专利文献1:日本特开平08-312944号公报
发明内容
在将燃烧用空气加热的情况下,存在以下问题。
在与循环返回到热媒锅炉的热媒油的温度的降低成比例地增加燃烧量(燃料)的情况下,需要根据燃烧量的增加来增加燃烧用空气,但由于与排气进行热交换而预热后的燃烧用空气体积膨胀,因此在送风机的转速不变的情况下,通过调节风门部分的空气的速度变快,调节风门部分的压力损失增大,送风机压入的空气量减少,从而燃烧用空气的量减少。
也就是说,燃烧用的空气不足(氧浓度降低)而使燃烧性能变差。
进而,虽然随着负载侧的变动而使燃烧量变化,但是由于排气温度变化,所以与排气的热交换量发生变化,造成燃烧用空气的温度变化,从而出现空气过多或空气不足,还会出现一氧化碳的增加或灭焰、吹灭等燃烧不稳定的问题。
因此,在进行燃烧用空气的预热的情况下,需要精确地捕捉伴随燃烧量的变化的燃烧用空气的温度变化,进行控制以向燃烧部位送入所需的空气量。
因此,专利文献1的技术,为了防止由温度上升引起的空气的膨胀而导致燃烧器部的流速增大并使点火变得不稳定,设置将由换热器预热过的空气供应给燃烧器的空气流量调整阀,仅在燃烧器点火后的规定时间内将空气流量调整阀保持为规定的初始开度,并根据预热后的空气的温度的检测结果使空气流量调整阀的初始开度变化,使得在燃烧器中在规定的空气比的范围内进行燃烧。
然而,可以预测出在专利文献1的技术中,若负载变动大,则在燃烧器点火后到燃烧量稳定之前,被预热的燃烧用空气的温度会显著变化,因空气比显著变化而可能造成燃烧不稳定。
本发明鉴于上述问题而完成,其目的在于提供一种热媒锅炉,其根据燃烧量的变动精确地控制燃烧用空气的供应量,从而能够保持良好的燃烧性能,实现燃烧的稳定化。
为解决上述问题,本发明第一种形态的热媒锅炉,其特征在于,包括:燃烧器;燃料供应单元,其根据所设定的燃烧量向上述燃烧器供应气体燃料;送风机,其用于向上述燃烧器供应燃烧用空气;热交换器,其设置在上述送风机与上述燃烧器之间,通过由上述燃烧器燃烧上述气体燃料所生成的排气对上述燃烧用空气进行预热;燃烧用空气温度检测单元,其检测由上述热交换器预热后的上述燃烧用空气的预热温度;调节风门,其设置在将上述热交换器与上述燃烧器连接的空气供应流路上且其开度可控制;开度控制单元,其根据上述所设定的燃烧量,控制上述调节风门的开度;以及转速控制单元,其根据由上述燃烧用空气温度检测单元检测到的上述预热温度,调整上述送风机的转速,以使空气比成为预先设定的目标空气比。
根据本发明的上述结构,根据所设定的燃烧量,控制调节风门的开度,并且根据由燃烧用空气温度检测单元检测到的燃烧用空气的预热温度,以使空气比成为预先设定的目标空气比的方式对送风机的转速进行调整。
因此,能够根据燃烧量的变化,精确地控制燃烧用空气的供应量,而能够将空气比控制为目标空气比,从而能够保持良好的燃烧性能并实现燃烧的稳定性。
本发明第二种形态的热媒锅炉,其特征在于:在上述第一种形态的热媒锅炉中,由上述转速控制单元进行的上述送风机的转速的调整,利用表示上述送风机的转速与上述预热温度的相关关系的关系式来进行,以向上述燃烧器供应即使上述预热温度变化也足以将空气比维持在上述目标空气比的燃料用空气量。
根据本发明的上述结构,使用关系式进行送风机的转速的调整所需的处理,因此能够精密地进行送风机的转速的调整。
本发明第三种形态的热媒锅炉,其特征在于:在上述第一种形态或第二种形态的热媒锅炉中,对于发热量不同的每种气体燃料预先设定上述预热温度的上限温度,上述转速控制单元进行上述送风机的转速的调整,以使所述燃烧用空气温度检测单元检测出的上述预热温度不会超过上述设定的上限温度。
根据本发明的上述结构,设定燃烧用空气的预热温度的上限温度,以不超过该温度的方式调整送风机的转速,因此能够在维持接近于目标空气比的良好燃烧效率的燃烧性能的同时,抑制因预热引起的燃烧气体温度的上升,并抑制NOx(氮氧化物)的排出。
本发明第四种形态的热媒锅炉,其特征在于:在上述第一种形态或第二种形态的热媒锅炉中,对于发热量不同的每种气体燃料预先设定上述预热温度的上限温度,上述热交换器是,为了成为对每种气体燃料设定的上述上限温度以下,针对上述每种气体燃料改变导热面积的热交换器,并且根据上述气体燃料的种类选择在上述预热温度的上限温度以下的热交换器。
根据本发明的上述结构,使用根据上限温度确定了导热面积的热交换器,因此能够在提高热媒锅炉的效率的同时,使燃烧效率提高,并且抑制因预热引起的燃烧气体温度的上升,抑制NOx的排出。
本发明第五种形态的热媒锅炉,其特征在于:在上述第四种形态的热媒锅炉中,将与根据上述气体燃料的种类而选择的热交换器对应的上述上限温度设为第一上限温度Th1,并将在上述第一上限温度Th1上加上预先设定的温度所得的温度设为第二上限温度Th2时,上述热交换器为能够将上述燃烧用空气预热至上述第二上限温度Th2,上述转速控制单元进行上述送风机的转速的调整,以使所述预热温度为所述第一上限温度Th1以下。
根据本发明的上述结构,热交换器具有的性能为:根据气体燃料的燃料种类在作为预热温度的上限值即第一上限温度Th1上加上预先设定的温度作为预热温度的上限值即第二上限温度Th2,在预热温度超过第一上限温度Th1时,调整送风机的转速使得预热温度降至第一上限温度Th1以下。因此,燃烧用空气的预热温度能够维持在上限温度(第一上限温度T1)或者接近上限温度的温度,因此热媒锅炉能够维持高效率,并且能够抑制NOx的排出。
本发明第六种形态的热媒锅炉,其特征在于:在上述第一种形态的热媒锅炉中还包括排气氧浓度检测单元,其检测上述排气中的氧浓度,上述转速控制单元包括:转速设定单元,其根据由上述燃烧用空气温度检测单元检测到的上述预热温度,将能使上述空气比成为预先设定的目标空气比的上述送风机的转速设定为第一转速;以及反馈控制单元,其基于上述第一转速,根据由上述排气氧浓度检测单元检测到的氧浓度,对上述送风机的转速进行反馈控制,以使上述空气比成为上述目标空气比。
根据本发明的上述结构,根据所设定的燃烧量,控制调节风门的开度,并且根据由燃烧用空气温度检测单元检测到的燃烧用空气的预热温度,设定送风机的第一转速,以使空气比成为预先设定的目标空气比。
因此,能够根据燃烧量的变化,精确地控制燃烧用空气的供应量,而能够将空气比控制为目标空气比,从而能够保持良好的燃烧性能并实现燃烧的稳定性。
此外,根据排气中的氧浓度对送风机的转速进行反馈控制,以使空气比成为目标空气比。
因此,能够提高送风机的转速的控制的响应性,同时抑制空气比的变动,并能够保持更良好的燃烧性能,实现燃烧的进一步稳定化。
本发明第七种形态的热媒锅炉,其特征在于:在上述第六种形态的热媒锅炉中,由上述反馈控制单元进行的上述送风机的转速的反馈控制,通过基于第二转速控制上述送风机的转速来进行,上述第二转速是通过将微调整系数和粗校正系数与上述第一转速相乘而得到的,上述反馈控制单元根据上述检测到的氧浓度调整上述微调整系数,并且在上述微调整系数超过预先设定的调整范围的情况下,以使上述微调整系数处于上述调整范围内的方式调整上述粗校正系数,并且存储该粗校正系数。
根据本发明的上述结构,在燃烧停止,再启动时使用由上述存储的粗校正系数得到的新的校正数式进行所需的送风机的转速控制,因此能够将微调整系数的调整范围控制在一个较小范围,能够在短时间内实现向目标空气比的调整,从而能够更早地实现燃烧的稳定化。
本发明第八种形态的热媒锅炉,其特征在于:在上述第七种形态的热媒锅炉中,在上述微调整系数超过上述调整范围的情况下,由所述反馈控制单元进行所述粗校正系数的调整,通过使上述粗校正系数每单位时间变化预先设定的校正量来进行。
根据本发明的上述结构,能够通过使粗校正系数变化预先设定的校正量这种简单的控制来进行粗校正系数的调整,因此能够简化对应于排气中的氧浓度的送风机的转速的反馈控制。
本发明第九种形态的热媒锅炉,其特征在于:在上述第六种形态至上述第八种形态的任一种形态的热媒锅炉中,由上述转速设定单元进行的上述送风机的第一转速的设定,利用表示上述送风机的转速与上述预热温度的相关关系的关系式来进行,以向上述燃烧器供应即使上述预热温度变化也足以将空气比维持在上述目标空气比的燃料用空气量。
根据本发明的上述结构,使用关系式来进行送风机的转速设定时所需的处理,因此能够精密地进行送风机的转速的调整。
(发明的效果)
本发明,根据燃烧量的变动精确地控制燃烧用空气的供应量,从而能够保持良好的燃烧性能,实现燃烧的稳定化,并且能够抑制NOx的排出。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的热媒锅炉100的结构的结构图。
图2是表示实施方式1涉及的热媒锅炉100的炉体10、风箱22、燃烧器24、调节风门42的构造的立体图。
图3的(A)、(B)、(C)是实施方式1涉及的热媒锅炉100的调节风门42的动作说明图。
图4是实施方式1涉及的热媒锅炉100的功能框图。
图5是表示燃烧用空气的预热温度T与送风机28的转速N的相关关系的函数曲线图。
图6是表示实施方式1涉及的热媒锅炉100的动作的流程图。
图7是使温度差ΔT与校正系数α相关联的表格的说明图。
图8是表示实施方式2涉及的热媒锅炉100的动作的流程图。
图9是表示实施方式4涉及的热媒锅炉100的结构的结构图。
图10是实施方式4涉及的热媒锅炉100的功能框图。
图11是对第一转速N1、粗校正系数K1、微调整系数K2进行说明的流程图。
图12是调整粗校正系数K1使得微调整系数K2收控在调整范围内的情况下的说明图。
图13是表示实施方式4涉及的热媒锅炉100的动作的流程图。
图14是表示将外部气温、湿度等设定为一定条件时的燃烧用空气的温度T与转速N的相关关系的函数曲线图。
图15是用于说明基于微调整系数K2校正转速的曲线图。
图16是用于说明基于粗校正系数K1校正相关关系式的曲线图。
图17是用于说明粗校正系数K1的调整的曲线图。
符号的说明
10……炉体
12……加热管
15……燃烧室
14……热媒体返回流路
16……热媒体供应流路
18……燃烧室
22……风箱
24……燃烧器
26……燃料供应单元
28……送风机
30……变频器
32……热交换器
34……第一温度传感器
36……第二温度传感器(燃烧用空气温度检测单元)
38……第三温度传感器
40……第四温度传感器
42……调节风门
44……控制单元(控制装置)
48……开度控制单元
50……转速控制单元
52……氧浓度传感器(排气氧浓度检测单元)
54……转速设定单元
56……反馈控制单元
58……粗校正运算电路
60……微调整运算电路
100……热媒锅炉
具体实施方式
(实施方式1)
以下,对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示热媒锅炉100的结构的结构图。
热媒锅炉100包括炉体10。
如图2所示,炉体10具备卷绕成线圈状的加热管12。
如图1所示,加热管12的上游端是热媒体返回流路14,是在负载侧释放热量而温度降低后的热媒油返回到热媒锅炉100的流路。加热管12的下游端是向负载侧供应热媒的热媒体供应流路16。
而且,通过未图示的循环泵,热媒油在加热管12与负载之间经由热媒体返回流路14、热媒体供应流路16而循环。
在被卷绕成线圈状的加热管12的内侧形成有燃烧室18,在该燃烧室18内通过后述的燃烧器24使气体燃料(gas fuel)燃烧,由此加热在加热管12中循环的热媒油。
如图1所示,热媒锅炉100包括风箱22、燃烧器24、燃料供应单元26、送风机28、变频器30、热交换器32、第一、第二、第三、第四温度传感器34、36、38、40、调节风门42以及控制装置44。
风箱22在本示例中如图2所示,设置在炉体10的上部,收容并且保持有燃烧器24。
风箱22是用于将从送风机28供应来的燃烧用空气均匀地输送至燃烧器24的箱体。从风箱22供应来的燃烧用空气与从燃料供应单元26供应至燃烧器24的燃料(在本实施方式中为气体燃料)在燃烧器24中混合。
燃烧器24如图2所示,是使从燃料供应单元26供应来的气体燃料与燃烧用空气混合后燃烧的装置。与燃烧用空气混合的气体燃料通过燃烧器24在炉体10的加热管12的内侧的燃烧室18中燃烧。
燃料供应单元26是根据所设定的燃烧量向燃烧器24供应燃料的装置。
如图1所示,在本实施方式中,燃料供应单元26包括气体燃料供应流路2602、断流阀2604、调节器2606、比例阀2608以及后述的控制装置44。
气体燃料供应流路2602其上游端与未图示的气体燃料供应源连接,下游端与燃烧器24连接。
断流阀2604设置在气体燃料供应流路2602上,是基于由控制装置44提供的控制信号来进行开关的装置。
调节器2606在气体燃料供应流路2602中设置在断流阀2604的下游侧,是将气体燃料供应流路2602中流动的气体燃料的压力调整为一定的压力的装置。
比例阀2608在气体燃料供应流路2602中设置在调节器2606的下游侧,是通过马达27来调整其开度的装置。马达27由步进马达(脉冲马达)构成,通过控制装置44控制马达27的旋转量(旋转停止位置)来调整比例阀2608的开度。
因此,通过控制装置44控制断流阀2604的开关来控制对燃烧器24的气体燃料的供应和停止,并且通过控制装置44调整比例阀2608的开度,进行向燃烧器24供应气体燃料的供应量即燃烧量的控制。
送风机28是用于向燃烧器24供应燃烧用空气的装置。
送风机28具备马达2802和由该马达2802驱动旋转的未图示的风扇,通过马达2802使风扇旋转而从吸入口吸入常温的空气并从吐出口吐出燃烧用空气。
变频器30是通过由控制装置44提供的控制信号来调整送风机28的马达的转速的装置。
如后面所述,由控制装置44通过变频器30来调整送风机28的马达的转速,因此根据燃烧用空气的温度来调整燃烧用空气的供应量。
热交换器32(换热器)具备一级侧3202和二级侧3204。
热交换器32的一级侧3202连接在将燃烧排气向外部导出的排气供应流路46的中途。
热交换器32的二级侧3204连接在将送风机28的吐出口与风箱22连接的空气供应流路33的中途。
也就是说,热交换器32是利用燃烧排气将从送风机28压入的燃烧用空气预热的装置,其中燃烧排气是指将通过燃烧器24的燃料燃烧而得到的燃烧气体与循环的热媒油进行了热交换以后的燃烧排气。
以下,将由热交换器32预热过的燃烧用空气的温度称为预热温度。
在通过热交换器32进行燃烧排气与燃烧用空气的热交换的情况下,燃烧用空气的预热温度越高则燃烧温度越上升。已知当燃烧温度变高时燃烧排气中含有的NOx浓度也会变高。而且,燃烧温度根据气体燃料种类的不同而不同。
根据发明人的实验可知,为了将燃烧排气中含有的NOx浓度抑制在规定浓度以下,必要的预热温度的上限温度如下:例如在都市气体(日本燃气规格13A)的情况下为300℃左右;在液化石油气体(LPG)的情况下为200℃左右。发生预热温度的上限温度会有所不同的理由是因为气体燃料的种类不同则其发热量不相同的缘故。
因此,在本实施方式中,为了抑制NOx的排出,如后面所述,使预热温度不超过上限温度。
第一温度传感器34设置在送风机28的吐出口附近,用于检测从吐出口压入空气供应流路33的燃烧用空气的温度,并将其检测结果提供给控制装置44。该第一温度传感器34也可以设置在送风机28的吸入口。
第二温度传感器36是用于检测由热交换器32预热的燃烧用空气的温度即预热温度,并将其检测结果提供给控制装置44的装置,其设置在空气供应流路33中的将热交换器32的二级侧3204的下游端与风箱22连接的部分。第二温度传感器36构成燃烧用空气温度检测单元。
第三温度传感器38设置在排气供应流路46中的与热交换器32的一级侧3202的下游端连接的部分,用于检测排出至外部的排气的温度,并将其检测结果提供给控制装置44。
第四温度传感器40设置在热媒体供应流路16中的炉体10(加热管12)的出口附近,用于检测从炉体10供应给负载的热媒油的温度,并将其检测结果提供给控制装置44。
调节风门42如图1所示,包括板体4202。
板体4202设置在空气供应流路33中的将热交换器32的二级侧3204的下游端与风箱22连接的部分,以能够旋转的方式构成,通过上述马达27而与比例阀2608同步旋转。
因此,通过控制装置44提供的控制信号使马达27旋转从而板体4202旋转,如图3(A)、(B)、(C)所示,调节风门42的开度被调整,调节风门42的开度与比例阀2608的开度同步地被调整。
也就是说,通过马达27旋转来控制调节风门42的开度而控制空气供应流路33中流动的燃烧用空气的供应量,并且控制比例阀2608的开度而控制燃烧量。
控制装置44受理从外部要求的燃烧量的指令和来自第一至第四温度传感器40的检测信号,并且控制燃料供应单元26、送风机28和调节风门42。
控制装置44能够由微型计算机构成。
也就是说,微型计算机包括CPU和通过总线连接的ROM、RAM、接口等而构成。ROM存储CPU执行的热媒锅炉的控制程序等,RAM提供工作区。
然后,如图4所示,通过CPU执行上述控制程序,控制装置44作为开度控制单元48和转速控制单元50发挥功能。
开度控制单元48基于第四温度传感器40的检测温度,以使循环的热媒油的温度维持在规定温度的方式判断燃烧量,并且打开断流阀2604,以与燃烧量相匹配的开度打开比例阀2608,并且以成为规定范围的空气比的方式控制调节风门42的开度。由控制装置44进行的燃烧量的设定以与第四温度传感器40的检测温度和规定温度的温度差成比例的方式进行(通过比例控制进行)。
更详细而言,假设燃烧用空气的预热温度维持在预先设定的一定温度(例如250℃),按不同燃烧量,进行实验求出成为规定范围的空气比的调节风门42的开度。
然后,比例阀2608和调节风门42的构成如下:当通过马达27的旋转设定燃烧量(比例阀2608的开度)时,得到可实现规定范围的空气比的调节风门42的开度,换言之,根据马达27的旋转量同步地调整比例阀2608的开度和调节风门42的开度。
具体而言,按不同燃烧量决定马达27的旋转停止位置,将燃烧量和旋转停止位置作成数据表存储在上述ROM中。
控制装置44控制马达27,使其在燃烧量决定后,处在基于所决定的燃烧量从上述数据表读出的旋转停止位置。由此,根据燃烧量调整调节风门42使其为可实现规定范围的空气比的开度。
在此,对空气比进行说明。
空气在大气压下含有20.9%的氧(O2)。
空气比是用燃烧用空气的氧浓度(20.9%)除以从该氧浓度减去了排气的氧浓度的值所得到的值,由数式(1)定义。
空气比=20.9/(20.9-排气中的氧浓度)……(1)
因此,对于供应的燃料,仅供应理论上进行完全燃烧的空气的情况下,空气比=1(理论空气量)。从热效率来看,空气比=1是理想状态,在工业的热媒锅炉中,难以达成这样理论性的燃烧,因此为了使燃料完全燃烧,供应比理论空气量更多的空气,也就是说根据(1)的数式,按照空气比>1的方式供应。
该情况下的规定范围的空气比是指能够得到不会引起由不完全燃烧而导致的一氧化碳激增或火焰中途灭焰的情况的燃烧性能,即大约1.15~1.45的范围。
转速控制单元50在由开度控制单元48设定的调节风门开度下,基于检测预热温度的第二温度传感器36的检测值,以能够获得目标空气比的方式设定送风机28的转速,并根据该设定的转速通过变频器30调整送风机28。
在此对目标空气比进行说明。
通过调节风门42的开度的设定能够调整至上述规定范围的空气比或者其附近,但预热温度会因大气温度、燃烧量或负载的变动等而变化。
其结果,仅基于燃烧量进行的调节风门42的开度调整会使空气量的变动变大,而脱离规定范围的空气比,或者空气比变低而使燃烧性能恶化。
因此,需要调整送风机28的转速,以能够成为目标空气比。
最理想的是供应的空气量为尽可能接近理论空气比=1的量,在本实施方式的热媒锅炉100的情况下,其目标空气比为大约1.201~1.237。该过剩的空气量也因热媒锅炉而变化。
由转速控制单元50进行的送风机28的转速的调整,利用表示送风机的转速N与预热温度T的相关关系的关系式来进行,以向燃烧器24供应即使燃烧用空气的预热温度T变化也足以将空气比维持在目标空气比的燃烧用空气量。
也就是说,转速控制单元50根据由第二温度传感器36检测到的预热温度T,基于以下说明的关系式设定并调整送风机28的转速N。
图5是表示预热温度T与转速N的相关关系的函数曲线图,横轴表示预热温度T,纵轴表示送风机28的转速N。
图中,由N=f(T)表示的曲线表示相关关系,f(T)是求出用于使空气比成为目标空气比的、与预热温度T对应的转速N的关系式(相关关系式)。
也就是说,以使空气比成为目标空气比,而通过计算求出表示热交换器32的出口的预热温度T与送风机28的转速N的相关关系的曲线,生成表示该曲线的相关关系式并编写到控制装置44的控制程序中。
生成这样的关系式可以使用现有公知的各种方法。
另外,在由转速控制单元50进行送风机28的转速N的设定、调整时,也可以不是像上述那样使用相关关系式,而是如以下所述的那样使用数据表来进行。
也就是说,为了使空气比成为目标空气比,而通过计算求出由第二温度传感器36检测出的燃烧用空气的温度与送风机28的转速的关系,预先求出某温度范围、例如从25℃起每5℃所需要的送风机28的转速,并将其作为数据表存储在上述ROM等存储单元中。
转速控制单元50根据由第二温度传感器36检测到的燃烧用空气的温度,从表示上述相关关系的数据表中求出并且设定送风机28的转速N。
由于数据表的燃烧用空气的温度与送风机28的转速为离散的值,因此对于数据表中没有的值可以使用对前后的数据进行比例配比等现有公知的方法进行补充。
热媒锅炉100中使用的气体燃料(气体种类)由使用热媒锅炉100的用户来决定。
此外,如前面所述,由于气体燃料存在有多种且每种燃料的发热量不同,因此燃烧用空气的上限温度需针对热媒锅炉100中使用的气体燃料预先设定。在以下的说明中,将热媒锅炉100中对气体燃料预先设定的预热温度T的上限温度设为Th。
这样,转速控制单元50调整由该转速控制单元50基于预热温度T调整过的送风机28的转速N,以使燃烧用空气的预热温度T不超过上限温度Th。即,转速控制单元50在通常情况下进行送风机28的转速N的调整以使空气比成为目标空气比,另一方面,在燃烧用空气的预热温度T快要超过上限温度Th的情况下,通过进一步提高送风机28的转速N而使空气比进一步变高,使得燃烧用空气的预热温度T不会超过上限温度Th。
接着,参照图6的流程图对热媒锅炉100的动作进行说明。
预先使热媒锅炉100处于停止状态。
当热媒锅炉100启动时,上述循环泵开始使炉体10与负载之间的热媒油循环。与此同时,控制装置44启动而使图6的处理被执行。
控制装置44基于由第四温度传感器40检测到的热媒油的温度与预先设定的热媒油的目标温度的温度差来设定燃烧量(燃料的量)(步骤S10、S12)。
接着,控制装置44基于所设定的燃烧量控制燃料供应单元26将气体燃料供应至燃烧器24,并根据所设定的燃烧量设定调节风门42的开度,控制调节风门42的马达4204使调节风门42处于所设定的开度(步骤S14)。
接着,控制装置44接收由第二温度传感器36检测到的预热温度T的检测结果,并判定预热温度T是否在上限温度Th以下(步骤S16、S18)。
若预热温度T在上限温度Th以下,则控制装置44基于预热温度T从上述关系式中算出送风机28的转速N(步骤S20)。
接着,控制装置44通过变频器30控制使得送风机28的转速成为转速N(步骤S22)后返回步骤S10,并反复执行同样的处理。
另一方面,若在步骤S18中预热温度T超过上限温度Th,则控制单元44基于预热温度T从上述关系式中算出送风机28的转速N(步骤S24),并基于预热温度T与上限温度Th的温度差(ΔT=T-Th)算出后述的校正系数α(步骤S26),并计算出将该校正系数α乘以转速N的转速αN(步骤S28)。
在此对校正系数α进行说明。
图7是将温度差ΔT与校正系数α相关联的表的说明图,在控制装置44中预先存储有该表。
如图7所示,校正系数α被设定为温度差ΔT的值越大则校正系数α的值越大。
例如,在某燃烧量下由第二温度传感器36检测出的预热温度T比上限温度Th小的情况下,根据预热温度T决定并控制送风机28的转速N,以成为目标空气比(校正系数α=1)。
校正系数α是在由第二温度传感器36检测出的预热温度T比上限温度Th大时,根据温度差ΔT,与α=1时旋转的送风机28的转速N相乘的值。
也可以这样,根据温度差ΔT实验性地确定校正系数α。
或者也可以在由第二温度传感器36检测预热温度T的同时,在每个规定时间,以例如0.01/分的变化率加大校正系数α并求出转速αN。
接着,控制装置44通过变频器30控制使得送风机28的转速成为转速αN(步骤S30)后返回步骤S18,并反复执行同样的处理。
通过进行这样的处理,控制使得燃烧用空气的预热温度T为上限温度Th以下。
如以上说明的那样,根据本实施方式,根据所设定的燃烧量,控制调节风门42的开度,并且根据由第二温度传感器36检测到的预热温度T,调整送风机28的转速N,以使空气比成为预先设定的目标空气比。
因此,根据燃烧量的变动精确地控制燃烧用空气的供应量,由此能够精确地预热燃烧用空气并降低排气温度,从而提高锅炉效率(燃烧效率),并且能够在根据负载的增大使燃烧量(燃料)增加的情况下,控制送风机28,在精确地增加燃烧用空气的同时,抑制伴随预热后的燃烧用空气的热膨胀引起的燃烧用空气的供应量的减少,使空气比成为目标空气比,因此,能够保持良好的燃烧性能,实现燃烧的稳定化。
因此,能够根据燃烧量的变化,精确地控制燃烧用空气的供应量,所以能够控制使得空气比成为目标空气比,能够保持良好的燃烧性能并实现燃烧的稳定性。
此外,根据本实施方式,送风机28的转速N的调整利用了表示送风机24的转速N与预热温度T的相关关系的关系式来进行,以向燃烧器24供应即使燃烧用空气的预热温度T变化也足以将空气比维持在目标空气比的燃烧用空气量,因此能够精密地进行送风机24的转速N的调整。
此外,根据本实施方式,对于发热量不同的每种气体燃料,预先设定燃烧用空气的预热温度T的上限温度Th,调整送风机24的转速N以使检测出的预热温度T不会超过所设定的上限温度Th。
因此,由于控制使得预热温度T不超过上限温度Th,所以能够维持接近于目标空气比的燃烧效率良好的燃烧性能,并且能够抑制预热引起的燃烧气体温度的上升,抑制NOx的排出。
(实施方式2)
接着对实施方式2进行说明。
另外,在以下的实施方式中对于与实施方式1相同的部分省略说明,仅对不同部分进行说明。
在实施方式1中,对通过控制装置44调整送风机24的转速N使得预热温度T不超过上限温度Th的情况进行了说明,但在实施方式2中,为了使预热温度T不超过上限温度Th,预先准备针对每种气体燃料改变了导热面积的热交换器32,且根据热媒锅炉100中使用的气体燃料的种类选择在上限温度Th以下的热交换器32。
参照图8的流程图对实施方式2的热媒锅炉100的动作进行说明。其中,对与图6的流程图的处理步骤相同内容的处理步骤标注相同的符号进行说明。
控制装置44基于由第四温度传感器40检测到的热媒油的温度与预先设定的热媒油的目标温度的温度差设定燃烧量(燃料的量)(步骤S10、S12)。
接着,控制装置44基于所设定的燃烧量控制燃料供应单元26将气体燃料供应至燃烧器24,并根据所设定的燃烧量设定调节风门42的开度,控制调节风门42的马达4204使调节风门42处于所设定的开度(步骤S14)。
接着,控制装置44接收由第二温度传感器36检测到的预热温度T的检测结果(步骤S16)。
控制装置44基于检测到的预热温度T从上述关系式中算出送风机28的转速N(步骤S20)。
接着,控制装置44通过变频器30控制使得送风机28的转速成为转速N(步骤S22)后返回步骤S10,并反复执行同样的处理。
通过进行这样的处理,来调整送风机28的转速N,使得空气比成为理想空气比。如上所述,由于根据热媒锅炉100中使用的气体燃料的种类选择了在上限温度Th以下的热交换器32,因此控制使得燃烧用空气的预热温度T为上限温度Th以下。
在这样的实施方式2中,由于以不超过对应于燃料种类的上限温度Th的方式,并根据燃烧量的变化,能够精确地控制燃烧用空气的供应量,因此能够控制使得空气比成为目标空气比,能够保持良好的燃烧性能且实现燃烧的稳定性,并且能够抑制NOx的排出。
(实施方式3)
接着对实施方式3进行说明。
在实施方式2的说明中,预先准备针对每种气体燃料改变了导热面积的热交换器32,且根据热媒锅炉100中使用的气体燃料的种类选择在上限温度Th以下的热交换器32。
然而,在实际中,有可能由于大气温度的变化或湿度的变化等,导致燃烧气体的温度上下变动,出现预热温度T高于上限温度Th的情况;或者成为比上限温度Th低的温度,导致热媒锅炉的效率变低。
因此,预先考虑大气温度的变化或湿度的变化产生的影响,在实施方式3中,不是使热交换器32的热交换时的预热温度的最大值不超过根据燃料种类设定的预热温度,而是设计成使其在对应于燃料种类设定的预热温度的上方具有余地,能够根据燃料种类选择热交换器,并且精确地调整送风机28的转速N,从而抑制燃烧气体温度的上升。
也就是说,实施方式3中,将针对每种气体燃料设定的上限温度设为第一上限温度Th1,将在第一上限温度Th1上加上预先设定的温度所得的温度设为第二上限温度Th2,热交换器32构成为能够将燃烧用空气预热至第二上限温度Th2。
然后,控制装置44进行送风机28的转速N的调整,使得预热温度T在第一上限温度Th1以下。
实施方式3的热媒锅炉100的动作与图6所示的实施方式1相同,将图6的上限温度Th读成第一上限温度Th1即可。
也就是说,控制装置44在通常情况下进行送风机28的转速N的调整,以使空气比成为目标空气比,另一方面,在燃烧用空气的预热温度T将要超过第一上限温度Th的情况下,通过进一步提高送风机28的转速N而使空气比进一步变高,从而将预热温度T控制在第一上限温度Th1以下。
在这样的实施方式3中,也与实施方式1同样地,能够根据燃烧量的变化精确地控制燃烧用空气的供应量,因此当然能够控制使得空气比成为目标空气比,而能够保持良好的燃烧性能并实现燃烧的稳定性,起到以下的效果。
也就是说,使热交换器32具有预热温度T的上限值即第二上限温度Th2的性能,第二上限温度Th2为根据气体燃料的燃料种类在预热温度T的上限值即第一上限温度Th1上加上预先设定的温度。然后,在预热温度T超过第一上限温度Th1时,调整送风机28的转速N使得预热温度T降至第一上限温度Th1以下。因此,燃烧用空气的预热温度T能够维持在上限温度(第一上限温度T1)或者接近上限温度的温度,因此能够维持热媒锅炉的高效率,并且能够抑制NOx的排出。
接着对实施方式4进行说明。
在实施方式1至3中,基于燃烧用空气的预热温度控制送风机的转速使得空气比成为预先设定的目标空气比,但在实施方式4中,进一步根据排气中的氧浓度对送风机的转速进行反馈控制以使空气比成为目标空气比,这一点与实施方式1至3不同。
图9是表示实施方式4涉及的热媒锅炉100的结构的结构图。
如图9所示,追加了氧浓度传感器52这一点与图1不同。
氧浓度传感器52是构成排气氧浓度检测单元的装置,用于检测燃烧排气中的氧浓度,并将其检测结果提供给控制装置44。
在实施方式4中,氧浓度传感器52设置在排气供应流路48中与热交换器32的一级侧3202的下游侧连接的部分。
控制装置44接收从外部要求的燃烧量的指令和来自第一至第四温度传感器40、氧浓度传感器52的检测信号,并且控制燃料供应单元26、送风机28和调节风门42。
如图10所示,通过CPU执行上述控制程序,控制装置44作为开度控制单元48、转速控制单元50发挥功能。
开度控制单元48与实施方式1同样地构成,因此省略说明。
转速控制单元50包括转速设定单元54和反馈控制单元56。
转速设定单元54在由开度控制单元48设定的调节风门开度下,基于检测预热温度的第二温度传感器36的检测值,将为了获得在实施方式1中说明的目标空气比所需要的送风机28的转速作为第一转速N1来设定。
由转速设定单元54进行的第一转速N1的设定与实施方式1的由转速控制单元50进行的送风机28的转速的调整同样地进行。
也就是说,由转速设定单元54进行的第一转速N1的设定,利用表示送风机的转速N与预热温度T的相关关系的关系式来进行,以向燃烧器24供应即使燃烧用空气的预热温度T变化也足以将空气比维持在目标空气比的燃烧用空气量。
而且,也与实施方式1的情况相同,由转速设定单元54进行的第一转速N1的设定也可以使用数据表进行。
即,以使空气比成为目标空气比的方式,通过计算求出由第二温度传感器36检测出的燃烧用空气的温度与送风机28的转速的关系,预先求出某温度范围例如从25℃起每5℃所需要的送风机28的转速,并将其作为数据表存储在上述ROM等存储单元中。
转速设定单元54根据由第二温度传感器36检测到的燃烧用空气的温度,从表示上述相关关系的数据表中求出并且设定送风机28的第一转速N1。
反馈控制单元56基于第一转速N1,根据由氧浓度传感器52检测到的氧浓度对送风机28的转速进行反馈控制以使空气比成为目标空气比。
反馈控制单元56基于对第一转速N1乘以后述的微调整系数K2和粗校正系数K1所得到的第二转速N2进行送风机28的转速的反馈控制。
此外,反馈控制单元56根据检测到的氧浓度调整微调整系数K2,并且在微调整系数K2超过预先设定的调整范围的情况下调整粗校正系数K1以使微调整系数K2处于调整范围内,并存储该粗校正系数K1。
在实施方式4中,反馈控制单元56包括粗校正运算电路58和微调整运算电路60而构成。
微调整运算电路60,通过根据第二温度传感器36检测到的预热温度并基于上述相关关系式算出的转速(第一转速N1)来控制燃烧用空气的风量,并进一步根据氧浓度传感器52检测到的排气中的氧浓度来变更送风机28的转速以使空气比成为上述目标空气比。
粗校正运算电路58,在上述的预热温度与送风机的转速的相关关系因外部气温或湿度等变化的情况下,获得预热温度与送风机的转速的新的相关关系。
微调整运算电路60,对根据预热温度与送风机28的转速的相关关系(相关关系式)求取的送风机28的第一转速N1进行微调整。根据氧浓度传感器52检测到的氧浓度对送风机28的转速进行调整以成为目标的空气比,由此进行该微调整。
即,微调整运算单元58以使对应于目标空气比的氧浓度(目标值)与检测到的氧浓度(当前值)的差即氧浓度的偏差(误差)为“0”的方式计算出与第一转速N1相乘的微调整系数K2。
在该情况下,若算出的微调整系数K2的每单位时间的变化量过大,则在使目标空气比稳定的方面变得不利,因此使微调整系数K2的每单位时间的变化量为例如0.01/分。
而且,若例示微调整系数K2的每单位时间的变化量的具体数值,则在变频器30的频率为40Hz的情况下,微调整系数K2的每单位时间的变化量为0.01×40Hz/分=0.4Hz/分。
由于像这样确定微调整系数K2的每单位时间的变化量,所以微调整前和微调整后之间微调整系数K2的变化量越大,则实际的空气比到达目标空气比需要越长的时间。
因此,为了缩短实际的空气比到达目标空气比所需的时间,设定微调整系数K2收控在预先设定的调整范围内。
也就是说,使用微调整系数K2将实际的空气比调整为目标空气比后的结果为微调整系数K2超过上述调整范围的情况下,调整后述的粗校正系数K1,以使微调整系数K2的变化量的合计收控在上述调整范围内。
其中,微调整系数K2的调整范围例如为:基于燃烧用空气温度从上述相关关系(相关关系式)中求出的第一转速N1的±2%。
在使用微调整系数K2以使实际的空气比成为目标空气比而进行了转速的微调整后的结果是微调整系数K2超过上述调整范围的情况下,粗校正运算电路58校正预热温度与送风机28的转速的相关关系(相关关系式)。
接着,对包括上述的粗校正运算电路58和微调整运算电路60的反馈控制单元56的动作流程进行说明。
首先,以使空气比成为目标空气比,而通过计算求出预热温度与送风机28的转速的关系,并将其作为表示相关关系的数式(1)存储在ROM中。
N=K1×K2×f(T)……(1)
N:送风机28的转速
K1:粗校正系数
K2:微调整系数
T:预热温度
f:表示预热温度T与转速N的相关关系的函数(但是,不考虑外部气温或湿度等的影响)
然后,根据第二温度传感器36检测到的预热温度T,使用K2=K1=1的数式(1),得到送风机28的第一转速N1,通过反馈控制单元56将送风机28的转速变更为N1。
在该转速N1的状态下基于由氧浓度传感器52检测到的氧浓度,通过微调整运算电路60,通过图12所示的方法求出微调整系数K2并代入数式(1)中对转速N进行微调整。此时维持粗校正系数K1=1的状态。
也就是说,通过使微调整系数K2的每单位时间的变化量以0.01/分变化,对转速N进行微调整以使空气比成为目标空气比。
在空气比被调整为目标空气比后的结果是微调整系数K2超过上述调整范围的情况下,通过使数式(1)的粗校正系数K1以一定的比率变化(增减)而得出燃烧用空气与送风机28的转速的新的相关关系(相关关系式),以使微调整系数K2收控在调整范围内。即,增减数式(1)的粗校正系数K1的值。
然后,反馈控制单元56基于送风机28的第二转速N2控制送风机28的转速,其中,该第二转速N2是基于新的相关关系(相关关系式)所决定的转速。
进而,根据氧浓度传感器52检测到的氧浓度对送风机的转速N2乘以微调整系数K2来进行微调整以成为目标空气比。
基于微调整系数K2调整转速且调整为目标空气比后的结果是微调整系数K2的变化量的合计再次超过调整范围的情况下,以使微调整系数K2收控在调整范围内,而使粗校正系数K1以一定的比率变化,得出新的相关关系(相关关系式),并反复进行与上述相同的动作。
接着,使用图14、图15、图16所示的曲线图重新对上述包括粗校正运算电路58和微调整运算电路60的反馈控制单元56的动作进行说明。
图14是表示将外部气温、湿度等设定为某条件时的预热温度T与转速N的相关关系的函数曲线图。
图15是用于说明基于微调整系数K2的转速的校正的曲线图。
图16是用于说明基于粗校正系数K1的相关关系式的校正的曲线图。
其中,在图14、图15、图16中,横轴表示预热温度T,纵轴表示送风机28的转速N。
在图14中,由N=f(T)=K1×K2×f(T)表示的曲线表示了相关关系,在该情况下,K1=K2=1。
f(T)是求取用于使空气比成为目标空气比的、与预热温度T对应的转速N的相关关系式。
相关关系式f(T)为曲线。导出该曲线的数式,基于该相关关系式求出对于热交换器32的出口温度所需的送风机28的转速。
以下,为了简化说明,对使用与曲线近似后的一次方程(f(T)=A×T+B)作为相关关系式来进行送风机28的转速的控制的情况进行例示。
该相关关系式以用于获得目标空气比的预热温度T与转速N的相关关系不受外部因素影响而变化作为前提。
然而,当受到外部气温或湿度等的影响时,由于上述的相关关系变得不再成立,而无法将空气比控制为目标空气比,因此需要进行转速的校正以及相关关系的校正。
也就是说,需要确定对由N=f(T)得到的转速N进行校正(微调整)的微调整系数K2以及对相关关系进行校正的粗校正系数K1。
上述数式(1)即为表示该情况的数式。
如图15所示,在检测到的预热温度从T0向T1变化的情况下,使用N=f(T)=K1×K2×f(T)(其中K1=K2=1)使转速N从N0向N1变化。
接着,基于检测到的排气中的氧浓度,对送风机28的转速N进行微调整以成为目标空气比M0。即,通过使粗校正系数K1=1,并且将微调整系数K2与f(T)相乘来对送风机28的转速N进行微调整。其结果,转速N从N1变成N2。结果是,在微调整过的微调整系数K2超过上述调整范围的情况下,当初的相关关系不再成立,需生成新的相关关系。
因此,如图16所示,以使用于使空气比成为目标空气比M0的微调整系数K2收控在上述调整范围内而对粗校正系数K1进行变更。
也就是说,生成N′=K1×K2×f(T)(其中K1=1、K2≠1)作为新的相关关系式。
对粗校正系数K1的变更进行说明。
图17是用于说明粗校正系数K1的调整的曲线图。
横轴表示时间T,纵轴表示空气比M。
如上述那样变更微调整系数K2使空气比成为目标空气比M0,此时的微调整系数K2的值为1.03(粗校正系数K1=1)。
接着,进行操作使微调整系数K2收控在上述调整范围内,或者使微调整系数K2=1。
这样的操作是由于有可能发生以下情况。即,若微调整系数K2为处于调整范围外的状态,则在燃烧停止后再次开始燃烧时,由于以粗校正系数K=1的状态来进行控制,因此如上所述,由于微调整系数K2的每单位时间的变化量已确定,从而有可能在转速的控制上花费较长时间。
其中,以下设预热温度不变。
如上述这样,使粗校正系数K1=1、微调整系数K2=1.03且空气比为目标空气比M0。
这里,为了不对燃烧性能造成影响,在不太偏离目标空气比M0的程度上使粗校正系数K1的值变化。
在图17中,需要(T2-T1)的时间使粗校正系数K1从1到1.01增加0.01。
此时,由于微调整系数K2维持为1.03,所以空气比高于目标空气比M0。
然后,当粗校正系数K1到达1.01后,减少微调整系数K2以使K1×K2=1.03。在该情况下,微调整系数K2=1.02。
由此,空气比降低至目标空气比M0。
由于进一步使微调整系数K2减少,所以使粗校正系数K1以与上述相同的变化量且花费与上述相同的时间来增加。即,需要相同的时间(T3-T2)=(T2-T1)使粗校正系数K1从1.01到1.02增加0.01。其结果,变成粗校正系数K1=1.02。
也就是说,在微调整系数K2超过上述调整范围的情况下,粗校正系数K1的调整是通过使粗校正系数K1每单位时间变化预先设定的校正量变化来进行。
通过反复进行这样的操作,调整使得微调整系数K2收控在上述调整范围内,或者使得微调整系数K2=1。
然后,存储所获得的粗校正系数K1≠1,在燃烧停止后的燃烧时,基于使用该存储的粗校正系数K1的相关关系(相关关系式)根据预热温度求出送风机28的转速N。
接着,参照图13的流程图对热媒锅炉100的动作进行说明。
假设热媒锅炉100处于停止状态。
当热媒锅炉100启动时,上述循环泵使炉体10与负载之间的热媒油开始循环。与此同时,控制装置44启动而使图13的处理得以执行。
接着,反馈控制单元56(粗校正运算电路58)如图11所示,通过由相关关系式得到的根据温度所确定的第一转速N1来控制送风机28(S20)。
然后,根据氧浓度传感器52检测到的氧浓度使用微调整系数K2以使空气比成为目标空气比而调整转速(S22、S24)。
然后,反馈控制单元56(微调整运算电路60)如图11所示,在微调整系数K2超过调整范围的情况下,将粗校正系数K1以一定的比率与相关关系式相乘以使微调整系数K2收控在调整范围内,生成新的相关关系式(图16的N′),得到第二转速N2(S26)。
以第二转速N2进行送风机28的控制,根据检测到的氧浓度以使空气比成为目标空气比的方式计算出与第二转速N2相乘的微调整系数K2,反复进行步骤S24、S26,直至空气比成为目标空气比以后(S28),返回步骤S10,并反复执行同样的处理。
也就是说,通过反馈控制单元56,根据由氧浓度传感器52检测到的氧浓度对送风机28的转速进行反馈控制以使空气比成为上述目标空气比。
之后,通过气体燃料的燃烧,热媒锅炉100对热媒油进行加热,加热后的热媒油在负载与热媒锅炉100之间循环。
此外,在燃烧停止的情况下,存储好刚停止前的粗校正系数K1,在燃烧开始时,基于使用该粗校正系数K1的相关关系式,根据预热温度求出送风机28的转速,并以该转速控制送风机28。
如上述说明,实施方式4中,根据所设定的燃烧量,控制调节风门42的开度,并且根据由第二温度传感器36检测到的预热温度,设定送风机28的第一转速N1以使空气比成为预先设定的目标空气比。
因此,根据燃烧量的变动精确地控制燃烧用空气的供应量,因此能够精确地预热燃烧用空气并降低排气温度,从而提高锅炉效率(燃烧效率),并且在根据负载的增大使燃烧量(燃料)增加的情况下,能够控制送风机28,在精确地增加燃烧用空气的同时,抑制伴随预热的燃烧用空气的热膨胀引起的燃烧用空气的供应量的减少,使空气比成为目标空气比,从而能够保持良好的燃烧性能,实现燃烧的稳定化。
另外,仅根据燃烧用空气设定第一转速N1时,可以预测到第一转速N1的调整难以及时应对外部气温、湿度的变化、负载温度的变动等,造成空气比偏离目标空气比。即,仅根据燃烧用空气设定第一转速N1,难以确保送风机28的转速的控制的响应性。
因此,在实施方式4中,基于第一转速N1,根据排气中的氧浓度对送风机28的转速进行反馈控制以使空气比成为目标空气比。
因此,能够在提高送风机28的转速的控制的响应性的同时抑制燃烧器28的空气比的变动,因此能够使燃烧性能保持更加良好,实现燃烧的进一步稳定化。
此外,在实施方式4中,基于将微调整系数K2和粗校正系数K1与第一转速相乘所得到的第二转速来控制送风机28的转速以进行上述反馈控制,并根据检测到的氧浓度调整微调整系数K2,并且在微调整系数K2超过预先设定的调整范围的情况下,对粗校正系数K1进行调整以使微调整系数K2处于上述调整范围内,并存储该值。
由此,燃烧停止,再启动时能够使用由校正了的粗校正系数K1得到的新的校正数式(相关关系式)基于由第二温度传感器36检测到的温度获得必要的送风机28的转速。因此,能够将微调整系数K2的调整范围控制在一个较小范围,所以能够在短时间内实现向目标空气比的调整,因此能够更快地实现燃烧的稳定化。
此外,在实施方式4中,在微调整系数K2超过上述调整范围的情况下,由反馈控制单元56进行的粗校正系数K1的调整,通过使粗校正系数K1每单位时间变化预先设定的校正量来进行。
因此,由于能够通过使粗校正系数K1变化预先设定的校正量这种简单的控制来进行粗校正系数K1的调整,因此能够简化根据排气中的氧浓度对送风机28的转速进行的反馈控制。
此外,在实施方式4中,由转速设定单元54进行的送风机28的第一转速N1的设定,利用表示送风机28的转速与预热温度的相关关系的关系式来进行,以向燃烧器24供应即使预热温度变化也足以将空气比维持在目标空气比的燃烧用空气量,因此能够精密地进行送风机28的转速的调整。

Claims (9)

1.一种热媒锅炉,其特征在于,包括:
燃烧器;
燃料供应单元,其根据所设定的燃烧量向所述燃烧器供应气体燃料;
送风机,其用于向所述燃烧器供应燃烧用空气;
热交换器,其设置在所述送风机与所述燃烧器之间,利用由所述燃烧器燃烧所述气体燃料所生成的排气对所述燃烧用空气进行预热;
燃烧用空气温度检测单元,其检测由所述热交换器预热后的所述燃烧用空气的预热温度;
调节风门,其设置在将所述热交换器与所述燃烧器连接的空气供应流路上且其开度可控制;
开度控制单元,其根据所述设定的燃烧量,控制所述调节风门的开度;以及
转速控制单元,其根据由所述燃烧用空气温度检测单元检测到的所述预热温度,调整所述送风机的转速,以使空气比成为预先设定的目标空气比。
2.根据权利要求1所述的热媒锅炉,其特征在于:
由所述转速控制单元进行的所述送风机的转速的调整,利用表示所述送风机的转速与所述预热温度的相关关系的关系式来进行,以向所述燃烧器供应即使所述预热温度变化也足以将空气比维持在所述目标空气比的燃烧用空气量。
3.根据权利要求1或2所述的热媒锅炉,其特征在于:
对于发热量不同的每种气体燃料预先设定所述预热温度的上限温度,
所述转速控制单元,进行所述送风机的转速的调整,以使所述燃烧用空气温度检测单元检测出的所述预热温度不会超过所述设定的上限温度。
4.根据权利要求1或2所述的热媒锅炉,其特征在于:
对于发热量不同的每种气体燃料预先设定所述预热温度的上限温度,
所述热交换器是,为了成为对每种气体燃料设定的所述上限温度以下,针对所述每种气体燃料改变导热面积的热交换器,并且根据所述气体燃料的种类选择在所述预热温度的上限温度以下的热交换器。
5.根据权利要求4所述的热媒锅炉,其特征在于:
将与根据所述气体燃料的种类而选择的热交换器对应的所述上限温度设为第一上限温度Th1,并将在所述第一上限温度Th1上加上预先设定的温度所得的温度设为第二上限温度Th2时,所述热交换器为能够将所述燃烧用空气预热至所述第二上限温度Th2,
所述转速控制单元进行所述送风机的转速的调整,以使所述预热温度为所述第一上限温度Th1以下。
6.根据权利要求1所述的热媒锅炉,其特征在于还包括:
排气氧浓度检测单元,其检测所述排气中的氧浓度,
所述转速控制单元包括:
转速设定单元,其根据由所述燃烧用空气温度检测单元检测到的所述预热温度,将能使所述空气比成为预先设定的目标空气比的所述送风机的转速设定为第一转速;以及
反馈控制单元,其基于所述第一转速,根据由所述排气氧浓度检测单元检测到的氧浓度,对所述送风机的转速进行反馈控制,以使所述空气比成为所述目标空气比。
7.根据权利要求6所述的热媒锅炉,其特征在于:
由所述反馈控制单元进行的所述送风机的转速的反馈控制,通过基于第二转速控制所述送风机的转速来进行,所述第二转速是通过将微调整系数和粗校正系数与所述第一转速相乘而得到的,
所述反馈控制单元,根据所述检测到的氧浓度调整所述微调整系数,并且在所述微调整系数超过预先设定的调整范围的情况下,以使所述微调整系数处于所述调整范围内的方式调整所述粗校正系数,并且存储该粗校正系数。
8.根据权利要求7所述的热媒锅炉,其特征在于:
在所述微调整系数超过所述调整范围的情况下,由所述反馈控制单元进行的所述粗校正系数的调整,通过使所述粗校正系数每单位时间变化预先设定的校正量来进行。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的热媒锅炉,其特征在于:
由所述转速设定单元进行的所述送风机的第一转速的设定,利用表示所述送风机的转速与所述预热温度的相关关系的关系式来进行,以向所述燃烧器供应即使所述预热温度变化也足以将空气比维持在所述目标空气比的燃烧用空气量。
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