JP2001241601A - 圧力安定制御を行うことのできるボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気圧力値が目標値から外れることを少なく
し、蒸気圧力値を狭い範囲に維持することができるよう
にする。 【解決手段】 燃料供給配管４に比例制御弁６を設け、
バーナ２へ燃料を供給する燃料供給系統、燃焼用空気供
給量調節手段５を持ち、バーナ２へ燃焼用空気を供給す
る給気装置１０、蒸気圧力を検出する圧力検出装置１を
設け、バーナ２の燃焼量を連続的に変化させることがで
きるようにしたボイラであって、制御装置１１には蒸気
圧力変化速度の基準値を設定しておき、圧力検出装置で
検出する蒸気圧力値の変化速度が前記蒸気圧力変化速度
の基準値よりも速い場合には、ボイラの燃焼を高燃焼，
低燃焼，停止の３位置で燃焼を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力安定制御を行うこと
のできるボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バーナへ燃料を供給する燃料供給配管に
比例制御弁を設け、バーナへ燃焼用空気を供給する給気
装置にも送風機モータにインバータ装置を接続するなど
した燃焼用空気供給量調節手段を設けておき、燃料供給
量と燃焼用空気供給量を連続的に変化させ、ボイラの燃
焼量を連続的に変化させる制御を行うボイラがある。こ
の制御の場合、ボイラの運転を制御する制御装置は、圧
力検出装置によって検出している蒸気圧力値と、あらか
じめ設定しておいた目標値を比較し、蒸気圧力値が目標
値よりも高い場合には一定の速度で燃焼量を減少し、逆
に蒸気圧力値が目標値よりも低い場合には一定の速度で
燃焼量を増加する。

【０００３】制御装置は給気装置と比例制御弁へ、燃焼
量に対応する量の燃焼用空気と燃料を供給するように指
令を出力し、送風機モータの回転数及び比例制御弁の開
度を操作することで必要量の燃焼用空気と燃料を供給す
る。送風機モータの回転数と、比例制御弁の開度は連続
的に操作し、圧力検出装置で検出している蒸気圧力値が
目標値に近づくように、燃焼量を調節することで、蒸気
使用量が安定している場合には、蒸気圧力値を目標値と
ほぼ等しい値に保つことができる。しかし、この制御の
場合、蒸気使用量が急変して蒸気圧力値が大きく変化
し、計測値が目標値と大きく相違していても、燃焼量は
一定の速度でしか変化しないために、蒸気使用量が大き
く変化した場合には追従性が悪いという問題がある。

【０００４】また、高燃焼，低燃焼，停止の３位置で燃
焼制御を行うボイラがある。３位置燃焼制御式のボイラ
は、燃料供給配管を２本設けておき、低燃焼の場合には
片方の燃料供給配管のみで燃料を供給し、高燃焼の場合
には両方の燃料供給配管を通して燃料を供給すること
で、高燃焼での燃料供給量は低燃焼の燃料供給量の２倍
とする。燃焼用空気供給量も燃料供給量に合わせて高燃
焼用風量，低燃焼風量，停止の３位置で制御する。

【０００５】３位置燃焼制御の場合、蒸気圧力値の上限
値と下限値を設定しておき、圧力検出装置にて検出した
蒸気圧力値が下限値未満であれば１００％燃焼の高燃
焼、下限値から上限値の間にあれば５０％燃焼の低燃
焼、上限値以上であれば燃焼停止とし、蒸気圧力値を一
定の幅内で上下させる。この制御の場合、蒸気使用量が
安定していても、蒸気圧力は上限値から下限値までの変
化を繰り返すこととなるため、蒸気圧力値を目標値とほ
ぼ等しい値に保ち続けるということはできない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、蒸気圧力値が目標値から外れることを少な
くし、蒸気圧力値を狭い範囲に維持することができるよ
うにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】燃料供給配管途中に比例
制御弁を設け、バーナへ燃料を供給する燃料供給系統、
燃焼用空気供給量調節手段を持ち、バーナへ燃焼用空気
を供給する給気装置、蒸気圧力を検出する圧力検出装
置、圧力検出装置にて検出した検出蒸気圧力値に応じて
燃焼用空気供給量と燃料供給量を連続的に変化させる制
御装置を設け、給気装置とバーナを結ぶ空気導管に燃料
供給配管の比例制御弁を連結し、比例制御弁は空気流路
内の空気圧力または空気流量に応じて開度を変更するよ
うにしておき、バーナの燃焼量を連続的に変化させるこ
とができるようにしたボイラであって、制御装置には蒸
気圧力変化速度の基準値を設定しておき、圧力検出装置
で検出する蒸気圧力値の変化速度が前記蒸気圧力変化速
度の基準値よりも速い場合には、ボイラの燃焼を高燃
焼，低燃焼，停止の３位置で燃焼を制御する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面を用いて
説明する。図１は本発明を実施するボイラの概要図、図
２，図３は蒸気圧力値の変化と燃焼量の関係を表した説
明図である。

【０００９】ボイラの上部には下向きに火炎を発生させ
るバーナ２を設けており、バーナにはノズル３を設けて
いる。バーナ２へ燃料を供給する燃料供給配管４の途中
には、比例制御弁６を設けており、比例制御弁６によっ
て燃料供給の制御を行う。バーナ２で使用する燃焼用空
気は給気装置１０によって供給しており、給気装置１０
の送風機モータ８を回転させることで発生した燃焼用空
気は、空気導管７を通してバーナ２へ送る。送風機モー
タ８にはインバータ装置５を接続しており、インバータ
装置５によって送風機モータ８の回転数を変更すること
により、風量調節を可能としている。ボイラは下部の給
水配管から給水を行い、上部の蒸気配管９から蒸気を取
り出しており、蒸気圧力値を検出する圧力検出装置１を
蒸気部に設ける。

【００１０】圧力検出装置１とインバータ装置５に接続
した制御装置１１を設け、制御装置１１は、圧力検出装
置１によって検出する蒸気圧力値に応じてインバータ装
置５を制御し、燃焼用空気供給量を制御する。制御装置
１１は、バーナ２への風量が、０，３０％〜５０％，７
０％〜１００％の３つのステージとなるように、インバ
ータ装置５によって送風機モータ８の回転数を調節す
る。３０％〜５０％のステージ及び７０％〜１００％の
ステージでは、蒸気圧力値と目標値の比較により、バー
ナ２への風量を一定速度で連続的に変化させる。

【００１１】ボイラの運転時、制御装置１１はあらかじ
め設定しておいた目標値と、圧力検出装置１にて計測し
た蒸気圧力値を比較する。制御装置１１は、目標値に比
べて蒸気圧力値が低い場合には、風量を増加する出力を
行い、目標値に比べて蒸気圧力値が高い場合には、風量
を減少する出力を行う。制御装置１１からの出力を受け
たインバータ装置５は、周波数の変換を行い、送風機モ
ータ８の回転数を増加又は減少することで、空気導管７
を通してバーナ２へ送る燃焼用空気量を増減する。比例
制御弁６は空気導管７と連結しておき、空気導管７での
空気流量に応じて変化する空気圧力に比例させて開度を
変更するようにしている。

【００１２】給気装置１０からバーナ２へ供給する風量
が０の場合、比例制御弁６の開度は全閉とする。バーナ
２への風量が３０％〜５０％のステージと、７０％から
１００％のステージでは、比例制御弁６は開度を連続的
に変更する。風量が３０％〜５０％のステージである場
合、比例制御弁６の開度は、風量が３０％の時には最大
燃焼量の３０％分の燃料を供給する開度、風量が５０％
の時には最大燃焼量の５０％分の燃料を供給する開度と
し、その間は連続的に変化させる。風量が７０％〜１０
０％のステージである場合、比例制御弁６の開度は、風
量が７０％の時には最大燃焼量の７０％分の燃料を供給
する開度、風量が１００％の時には最大燃焼量分の燃料
を供給する開度とし、その間は連続的に変化させる。

【００１３】比例制御弁６は、風量に応じて開度を変更
するものであるため、制御装置１１がインバータ装置５
によって送風機モータ８の回転数を変更し、バーナ２へ
供給する燃焼用空気量を変更すると、風量に対応して燃
料供給量が変化し、燃焼量を変化させることとなる。

【００１４】制御装置１１は、あらかじめ設定しておい
た蒸気圧力変化速度の基準値と、圧力検出装置１で検出
している蒸気圧力値が変化する変化速度の比較も行う。
蒸気圧力変化速度の基準値に比べて、蒸気圧力値の変化
速度が小さい場合には、制御装置１１は前記の燃焼量を
連続的に変化させる制御を行う。蒸気圧力変化速度の基
準値に比べて、蒸気圧力値の変化速度が大きい場合に
は、制御装置１１は、燃焼量を連続的に変化することは
行わず、停止，５０％燃焼，１００％燃焼の３位置で制
御する。

【００１５】制御装置１１には蒸気圧力の上限値と下限
値を設定しておき、３位置制御では蒸気圧力値が上限値
を上回ると燃焼停止、蒸気圧力値が上限値と下限値の間
であれば低燃焼、蒸気圧力値が下限値を下回れば高燃焼
とするために、風量を停止，５０％，１００％で制御す
る。比例制御弁６は空気導管７での風量に比例して開度
を変更するため、送風停止の場合には、比例制御弁６は
全閉、５０％風量の場合には５０％分の開度、１００％
風量の場合には１００％分の開度とすることで、３位置
で制御する。

【００１６】図２及び図３は、蒸気使用量が急激に増加
して蒸気圧力値が急低下した場合の燃焼量変化の様子を
示したものである。図２は蒸気圧力値の急変後に３位置
燃焼制御を行う場合を示し、図３は蒸気圧力値の急変後
も燃焼量を一定速度で連続的に変化させる制御を行った
場合を示している。

【００１７】図３の場合は、蒸気使用量の増加後も一定
の速度で燃焼量を変化させ続けるものであるため、蒸気
使用量に対して燃焼量が小さすぎる状態が長く続くと、
蒸気圧力値が低下し続けるために蒸気圧力が不足し、蒸
気供給に支障が生じる恐れがある。また、１００％燃焼
になるまでに要する時間も長くなるため、蒸気圧力値が
目標値に復帰するまでにも長い時間が必要であるという
問題が生じてしまう。

【００１８】しかし、図２のように蒸気圧力値が急変す
ると３位置制御を行うようするとことで、上記の問題を
防ぐことができる。図２の場合、蒸気圧力変化速度の基
準値以上の速度で蒸気圧力値が変化すると、３位置制御
とする。３０％〜５０％のステージ内で増減させていた
燃焼量は、３位置制御を開始すると５０％燃焼となり、
蒸気圧力値が下限値まで低下した場合には、短時間で１
００％燃焼となる。そのため、蒸気発生量が蒸気使用量
に対して小さすぎる状態はすぐに終わり、蒸気圧力値が
大きく低下して蒸気供給に支障が生じることはなくな
る。また、蒸気圧力値が一時的に大きく低下しても、短
時間で１００％燃焼まで燃焼量を増加するため、蒸気圧
力値を比較的短時間で目標値まで復帰させることができ
る。蒸気圧力値が目標値まで復帰すると、蒸気圧力値と
目標値の比較によって燃焼量を連続的に変更する制御に
戻し、目標値に近い値で蒸気圧力値を保つ。

【００１９】なお、飽和蒸気の場合、蒸気圧力と蒸気温
度は１対１で対応するため、蒸気圧力に代えて蒸気温度
で制御を行ってもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明を実施することで、蒸気使用量が
急激に変化した場合であっても、蒸気圧力値が目標値か
ら大きく外れること防ぎ、短時間で蒸気圧力値を目標値
まで復帰させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施するボイラの概要図

【図２】 ３位置制御を行う場合の蒸気圧力値の変化と
燃焼量の関係を表した説明図

【図３】 ３位置制御を行わない場合の蒸気圧力値の変
化と燃焼量の関係を表した説明図

【符号の説明】 １ 圧力検出装置 ２ バーナ ３ ノズル ４ 燃料供給配管 ５ インバータ装置 ６ 比例制御弁 ７ 空気導管 ８ 送風機モータ ９ 蒸気配管 １０ 給気装置 １１ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給配管途中に比例制御弁を設け、
   バーナへ燃料を供給する燃料供給系統、燃焼用空気供給
   量調節手段を持ち、バーナへ燃焼用空気を供給する給気
   装置、蒸気圧力を検出する圧力検出装置、圧力検出装置
   にて検出した検出蒸気圧力値に応じて燃焼用空気供給量
   と燃料供給量を連続的に変化させる制御装置を設け、バ
   ーナの燃焼量を連続的に変化させることができるように
   したボイラであって、制御装置には蒸気圧力変化速度の
   基準値を設定しておき、圧力検出装置で検出する蒸気圧
   力値の変化速度が前記蒸気圧力変化速度の基準値よりも
   速い場合には、ボイラの燃焼を高燃焼，低燃焼，停止の
   ３位置で燃焼を制御することを特徴とする圧力安定制御
   を行うことのできるボイラ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の圧力安定制御を行うこ
   とのできるボイラにおいて、給気装置とバーナを結ぶ空
   気導管に燃料供給配管の比例制御弁を連結しておき、比
   例制御弁は空気流路内の空気圧力または空気流量に応じ
   て開度を変更するようにしたものであることを特徴とす
   る圧力安定制御を行うことのできるボイラ。