JP2005164083A - 火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 火炎不検出が発生した場合であっても安全の確証が得られようにすることで自動復帰を可能とし、安全性の確保と稼働率の向上を両立させる。
【解決手段】 燃焼室内を換気するプレパージを実施（１０２）した後で着火動作（１０３）を開始する燃焼機器であって、火炎不検出が発生した場合にはプレパージ時間の設定値を「通常時間」よりも長い「長時間」に設定（１１２）し、「長時間」のプレパージを実施した後で着火する制御を行っている燃焼機器において、火炎不検出の回数を検出（１１１）し、火炎不検出回数を設定値と比較する（１１３）ようにしておき、火炎不検出回数が設定回数より少ない場合にはプレパージ後に着火を行い、設定値を超えた場合には着火動作を禁止してプレパージを継続する制御（１１４）を行う。
【選択図】図２

Description

本発明はプレパージを実施した後で着火動作を開始する燃焼機器であって、火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器に関するものである。

実公平７−１７９４３号に記載しているようなボイラでは、燃焼を開始する前に燃焼室内を換気するプレパージを実施しておき、プレパージ実施後に着火動作を行うようにしている。何らかの異常によって燃焼室内に未燃の燃料が残っていても、プレパージを行うことで燃焼室内の可燃ガスはなくなるため、着火時に燃焼室内の可燃ガスが燃焼して火炎が燃焼室内全体へ急激に燃え広がるということはなく、安全に着火することができる。

実公平７−１７９４３号では、最初の着火動作で火炎不検出状態になったとき、プレパージ時間を通常の設定時間より延長してプレパージを行い着火する再着火トライ動作を行い、再び火炎不検出になった場合は再着火トライ動作を継続して行うことは危険であるとしてボイラを停止させて警報を発している。この場合、着火動作時には燃焼室内へ燃料を供給するが、供給した燃料は燃焼していないため燃焼室の底部などには燃料がたまっている可能性がある。燃焼室底部にたまっている燃料は、蒸発することで可燃ガスとなり、燃料はプレパージ中にも蒸発し続けることでプレパージ終了時点でも燃焼室内に可燃ガスが存在していることがある。この場合には着火時に燃焼室内の可燃ガスが一気に燃焼して火炎が燃焼室全体へ急激に燃え広がり、衝撃によってセンサー等が損傷するというおそれがあるため、燃焼を停止するようにしている。

燃焼室内に燃料がたまっているか否かを検出することは難しいが、再着火トライ動作を継続して行うことは危険であるとしてボイラを停止させて警報を発するという制御を行っていた場合には、ボイラの稼働率が低下することになり、使い勝手の悪いものとなる。
実公平７−１７９４３号公報

本発明が解決しようとする課題は、火炎不検出が発生した場合であっても安全の確証が得られようにすることで自動復帰を可能とし、安全性の確保と稼働率の向上を両立させることにある。

請求項１に記載の発明は、プレパージを実施した後で着火動作を開始する燃焼機器であって、火炎不検出が発生した場合にはプレパージ時間の設定値を通常時間よりも長い時間に設定する制御を行っている燃焼機器において、連続した火炎不検出の回数を検出しておき、火炎不検出回数が設定回数を超えた場合には着火動作を禁止してプレパージを継続する制御に移行することを特徴とする火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器である。

請求項２に記載の発明は、前記の火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器において、燃焼機器の温度を検出する温度検出手段を設けておき、着火動作を禁止して継続プレパージを行っている場合、燃焼機器の温度が設定温度未満となるまでプレパージを継続し、燃焼機器の温度が設定温度未満になると継続プレパージを終了する制御を行うことを特徴とする火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器である。

請求項３と請求項４に記載の発明は、プレパージを実施した後で着火動作を開始する燃焼機器であって、火炎不検出が発生した場合にはプレパージ時間の設定値を通常時よりも長い時間に設定する制御を行っている燃焼機器において、長時間のプレパージ実施後に所定時間分の燃焼を行ったことを条件として、プレパージ時間の設定値を通常時間に戻す制御を行うことを特徴とする火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器である。

本発明を実施することによって、火炎不検出が発生した場合にも安全の確証が得られるようにすることで安全性を確保し、安全性が確保できた場合には自動復帰させることで稼働率を向上させることができるという利点がある。

図１は、本発明を実施しているボイラの構成図、図２から図７は、それぞれ本発明の実施例におけるフローチャートである。

ボイラ１は中央部に燃焼室２を設け、燃焼室２の上部にバーナ３を設けており、バーナ３から燃焼室２へ向けて下向きに火炎を発生する構造としている。バーナ３へ燃焼用空気を供給する送風機５と、バーナ３への燃料供給を制御する燃料供給制御弁９を設ける。送風機５を作動することでバーナ３へ燃焼用空気を供給し、燃料供給制御弁９を開くことでバーナ３へ燃料を供給するようにしており、送風機５からの燃焼用空気と燃料供給制御弁９からの燃料を混合して燃焼を行う。バーナ３の近くに火炎検出装置４を設け、火炎検出装置４と接続した運転制御装置８を設けておき、火炎検出装置４で燃焼室２における火炎の有無を検出することで、運転制御装置８はバーナ３の燃焼開始時や燃焼途中での火炎不検出を検出する。

運転制御装置８は、ボイラ１の運転を制御するものであり、送風機５及び燃料供給制御弁９とも接続しており、送風機５の作動と燃料供給制御弁９の開閉を制御する。運転制御装置８は、缶体の温度を検出する缶体温度検出装置７やボイラの異常を報知する警報装置６とも接続しており、必要に応じて缶体温度の検出や異常の報知を行う。

次に、図２に示した第１実施例のフローチャートに基づき、作動の説明を行う。運転制御装置８は、ステップ１０１で燃焼指令の有無を検出しておき、燃焼指令を受けるとボイラ１の燃焼を行う制御を開始する。燃焼を開始する場合、まずステップ１０２でプレパージを実施する。プレパージは、送風機５を作動して燃焼室２へ空気を送り込み、燃焼室２内を換気するものであり、プレパージの実施時間は、「通常時間」と「通常時間」よりも長い時間である「長時間」の２通りに設定することを可能としている。プレパージ実施時間の初期設定は「通常時間」としておき、火炎不検出が発生していない場合には「通常時間」のプレパージを実施する。プレパージが終了すると、ステップ１０３の着火動作を行う。着火動作では送風機５の作動を行っている状態でバーナ３の点火装置（図示せず）を作動し、燃料供給制御弁９を開いて燃料を供給することでバーナ３の燃焼を開始する。

次にステップ１０４により、火炎検出装置４で火炎を確認して、火炎があることを検出できた場合にはステップ１０５の燃焼動作を行い、必要に応じて燃焼量の増減などを行うが、火炎が検出できなかった場合には不着火が発生したと判断し、火炎不検出時の制御であるステップ１１０へ移行する。ステップ１１０では、燃料供給制御弁９を閉じて燃料供給を停止し、ステップ１１１で火炎不検出回数ＡをＡ＋１とするとともに、ステップ１１２でプレパージの設定時間を「長時間」に設定する。ステップ１１１で＋１とした火炎不検出回数Ａの値が設定値に達したか否かをステップ１１３で判断し、設定回数に到達していた場合は燃焼の制御を停止してステップ１１４へ移り、設定回数に到達していなかった場合にはステップ１０１へ戻る。

ステップ１１２でプレパージ時間を「長時間」に設定した場合、ステップ１０２では「通常時間」より長い「長時間」でプレパージを行い、燃焼室２内を十分に換気する。プレパージ時間を長くして燃焼室２に残っている可燃ガスを排出しておき、ステップ１０３で着火を行う。ステップ１０４で火炎を検出することができた場合には、ステップ１０５の燃焼工程を行う。燃焼室内で火炎が燃焼している場合、バーナ３へ供給する燃料は全て燃え尽きる。たとえ燃料が燃焼室内壁面や底面に付着することになっていても、付着した燃料は火炎の熱によって蒸発し、結局は燃焼することになるため、燃焼室内壁面や底面に燃料が残ることはない。燃焼開始前に燃焼室底部などに燃料がたまっていたとしても、燃焼室内での燃焼を行うことで燃料は蒸発して燃え尽きることになり、前回火炎不検出時の燃料が燃焼停止後の次回着火時に燃料室内に残っているということはなくなるため、ステップ１０６で火炎不検出回数Ａの値を０にリセットし、ステップ１０７でプレパージ時間の設定値を「通常時間」に戻す制御を行う。燃焼中はステップ１０８で燃焼指令を確認しておき、燃焼指令がある限り燃焼を継続し、同時に火炎の検出も継続しておき、燃焼指令が途切れるとステップ１０９で燃焼停止の工程を行う。

もしもステップ１０４で火炎がないことを検出し、ステップ１１１で火炎不検出回数のカウントを行ってから長時間のプレパージを行い、着火を行っても火炎が検出できないということを繰り返し、火炎不検出回数Ａの値が設定回数まで到達した場合には、燃焼の制御を停止し、着火動作を行わせないようにする。この場合、ステップ１１４で継続プレパージを実施し、ステップ１１５で警報を発する。継続プレパージはプレパージ時間を無期限とするものであり、警報を確認した保守担当者が安全の確認を行った後でプレパージを停止するまで燃焼室内の換気を継続する。この場合、安全の確認方法を知らない者が安全を確認しないままプレパージを停止することがないように、特定の装置や手順等を用いないと継続プレパージを停止できないようにしておく方がよい。

不着火によって燃焼室内に燃料がたまることになっても、「長時間」のプレパージを行うことにより、燃焼室２内の可燃ガス濃度を燃焼範囲よりも低い濃度まで低下させることができる。しかし、プレパージ時間を長くしても燃焼室内の燃料が０になるとは限らず、不着火を繰り返すことで少しずつ燃料量が累積し、可燃ガス濃度が上昇していく可能性がある。火炎不検出回数が少ない場合、可燃ガス濃度は低いために着火時に火炎が急激に燃え広がることはないが、火炎不検出回数が多くなって安全の確証が薄れてきた場合には着火動作を行わせないようにすることで、稼働率の低下を防ぎながら安全性を確保することができる。

図３は第２実施例に関するフローチャートであり、基本的には第１実施例と同じである。第２実施例の場合、ステップ２１３で火炎不検出回数が設定回数に到達してステップ２１４で継続プレパージを実施し、ステップ２１５で警報発報を行う以降が第１実施例と相違している。第２実施例では、缶体温度検出装置７で缶体温度を検出しておき、ステップ２１６で缶体温度が設定温度以上であればプレパージを継続し、缶体温度が設定温度未満であればステップ２１７で継続プレパージを終了してステップ２１８で警報を停止する。継続プレパージ終了後はステップ２０１へ戻り、燃焼のための制御を再開している。

缶体温度が高い場合には燃焼室内温度も高くなり、燃焼室内温度が高い状態で燃焼室内に燃料が残留していると、燃料が蒸発することで燃焼室内に可燃ガスが充満していくことになる。しかし、プレパージを継続していれば燃焼室内温度は低下することになり、燃焼室内温度が低くなれば燃焼室内に燃料が残留していても燃料の蒸発速度が低下するため、燃焼室内の可燃ガス濃度は低下する。燃焼室内の可燃ガス濃度が低ければ着火動作を行えるため、缶体温度を検出しておき、缶体温度が設定温度となるまでプレパージを継続し、缶体温度が設定温度未満となれば燃焼のための制御を再開することで、安全性は確保しながら稼働率の低下を防ぐことができる。

図４は第３実施例に関するフローチャートであり、「長時間」に設定したプレパージ時間を「通常時間」に戻す条件として燃焼時間を定めた場合のものである。ステップ３０１で燃焼指令を受け、ステップ３０２でプレパージを実施し、ステップ３０３で着火を行い、ステップ３０４で火炎を検出することができた場合にはステップ３０５の燃焼を行うが、火炎が検出できなかった場合にはステップ３１１で燃料供給を停止するまでは、第１実施例と同じである。第１実施例では、火炎不検出が発生してプレパージ時間を「長時間」に設定した場合、「長時間」プレパージを実施後に燃焼していることを確認できた時にプレパージ時間を「通常時間」へ戻す制御を行っていた。しかし、第３実施例では、ステップ３０６で燃焼時間のカウントを行い、ステップ３０７で燃焼時間のカウントが設定時間に到達したか否かを判断しておき、燃焼時間が設定時間に到達後にプレパージ時間を「通常時間」に設定する制御を行っている。不着火が発生して燃焼室内に燃料がたまっていても、燃焼室内で燃焼を行うこと燃料は燃えてなくなるが、一定時間以上燃焼を行った場合に燃焼室内の燃料は燃え尽きたと判断するようにしておくことで、安全性をより高くすることができる。

図５は第４実施例に関するフローチャートであり、火炎不検出回数ごとにプレパージ時間を設定しておき、火炎不検出回数が増加するごとにプレパージ時間を長くするものである。運転制御装置８には、火炎不検出回数Ａ＝０の場合にはプレパージ時間を通常時間である３０秒、火炎不検出回数Ａ＝１の場合にはプレパージ時間を６０秒、火炎不検出回数Ａ＝２の場合にはプレパージ時間を７０秒、火炎不検出回数Ａ＝３の場合にはプレパージ時間を８０秒のように設定しておき、ステップ４０２では火炎不検出回数から定まる時間分プレパージを行う。火炎不検出回数のカウントは、ステップ４０４で火炎がないことを検出するごとに増加しており、火炎不検出回数が多くなればプレパージ時間を長くすることで、不着火を繰り返すごとに燃焼室内の燃料量が累積により増加していくことを防止する。

以上の実施例は、必要に応じて組み合わせたり変更することが可能であり、例えば第１実施例と第３実施例を組み合わせることで図６に記載している第５実施例としたり、第２実施例と第３実施例を組み合わせることで図７に記載している第６実施例としするなどが行える。

なお、燃焼している途中で火炎が吹き消えた場合も、着火の時点で燃焼が始まらなかった場合と同様に燃焼室で燃料が残留している可能性がある。本実施例では着火時点で燃焼が始まらなかった場合について説明したが、燃焼途中で火炎が消えた場合も同じであるため、着火時に限定する必要はない。

本発明を実施しているボイラの構成図 第１実施例におけるフローチャート 第２実施例におけるフローチャート 第３実施例におけるフローチャート 第４実施例におけるフローチャート 第５実施例におけるフローチャート 第６実施例におけるフローチャート

符号の説明

１ ボイラ
２ 燃焼室
３ バーナ
４ 火炎検出装置
５ 送風機
６ 警報装置
７ 缶体温度検出装置
８ 運転制御装置
９ 燃料供給制御弁

Claims (4)

1. プレパージを実施した後で着火動作を開始する燃焼機器であって、火炎不検出が発生した場合にはプレパージ時間の設定値を通常時間よりも長い時間に設定する制御を行っている燃焼機器において、連続した火炎不検出の回数をカウントしておき、火炎不検出回数が設定回数を超えた場合には着火動作を禁止してプレパージを継続する制御に移行することを特徴とする火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器。
2. 請求項１に記載の火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器において、燃焼機器の温度を検出する温度検出手段を設けておき、着火動作を禁止して継続プレパージを行っている場合、燃焼機器の温度が設定温度未満となるまでプレパージを継続し、燃焼機器の温度が設定温度未満になると継続プレパージを終了する制御を行うことを特徴とする火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器。
3. プレパージを実施した後で着火動作を開始する燃焼機器であって、火炎不検出が発生した場合にはプレパージ時間の設定値を通常時よりも長い時間に設定する制御を行っている燃焼機器において、長時間のプレパージ実施後に所定時間分の燃焼を行ったことを条件として、プレパージ時間の設定値を通常時間に戻す制御を行うことを特徴とする火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器。
4. 請求項１又は２に記載の火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器において、長時間のプレパージ実施後に所定時間分の燃焼を行ったことを条件として、プレパージ時間の設定値を通常時間に戻す制御を行うことを特徴とする火炎不検出時にプレパージ時間を長くする燃焼機器。

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