JP2005188801A

JP2005188801A - ボイラの燃焼制御方法

Info

Publication number: JP2005188801A
Application number: JP2003429104A
Authority: JP
Inventors: Hideo Furukawa; 英夫古川; Tatsuro Nagabuchi; 竜朗永渕; Kyosuke Okubo; 恭輔大久保
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】より確実に水管の過熱を防止すること。
【解決手段】水管５を加熱するバーナ５の燃焼量を調整するボイラの燃焼制御方法において、水管５の過熱が生じ易い所定条件を判定した時、水管５の過熱を抑えるように燃焼量を調整する。また、水管５を加熱するバーナ６の燃焼量を調整して低燃焼と高燃焼とを切り替え、低燃焼時前記水管５内の水位を第一水位に、高燃焼時前記水管５内の水位を前記第一水位よりも低い第二水位にそれぞれ制御するボイラの燃焼制御方法において、高燃焼から低燃焼への切替時、燃焼量を段階的または連続的に減少する。
【選択図】図１

Description

この発明は、水管を有するボイラの燃焼制御方法に関する。

この種の水管を有するボイラにおいては、水管をバーナにより加熱することにより蒸気を生成するものがある。その際、水管が過熱すると水管の焼損を生ずる。この水管過熱を防止するために、水管の過熱を検出して、給水ポンプを駆動する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開平８−２００６０７公報

前記従来方法においては、給水ポンプの駆動により水管過熱防止を行うものであるために、水管内の水位変化が遅い。その結果、場合によっては、水管過熱を生じてしまう虞がある。

また、この種ボイラにおいては、水管を加熱するバーナの燃焼量を調整して低燃焼と高燃焼とを切り替え、低燃焼時前記水管内の水位を第一水位に、高燃焼時前記水管内の水位を前記第一水位よりも低い第二水位にそれぞれ制御することが行われる。このボイラにおいては、高燃焼から低燃焼への切替時、水管内の設定水位が高い第一水位に変更されるが、燃焼量が直ちに低燃焼に切り替えられるのに対して、水管内の水位上昇が遅く、結果として水管過熱を生じてしまう。

この発明は、より確実に水管の過熱を防止すること目的としている。

この発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、水管を加熱するバーナの燃焼量を調整するボイラの燃焼制御方法において、前記水管の過熱が生じ易い所定条件を判定した時前記水管の過熱を抑えるように燃焼量を調整することを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、水管を加熱するバーナの燃焼量を調整して低燃焼と高燃焼とを切り替え、低燃焼時前記水管内の水位を第一水位に、高燃焼時前記水管内の水位を前記第一水位よりも低い第二水位にそれぞれ制御するボイラの燃焼制御方法において、高燃焼から低燃焼への切替時、燃焼量を段階的または連続的に減少することを特徴としている。

この発明によれば、燃焼量の調整により水管の過熱を防止しているので、ポンプ制御による従来の方法と比較して、水管過熱の防止動作の応答性が高く、より確実に水管の過熱が防止される。

（実施の形態１）
つぎに、この発明の実施の形態１について説明する。この発明の実施の形態１は、水管群を有するボイラの燃焼制御方法に適用される。前記ボイラは、水管とこの水管を加熱す
るバーナとこのバーナの燃焼量を調整する流量調整弁を備えるものであれば、形式、種類を特定のものに限定するものではない。

この実施の形態１は、水管を加熱するバーナの燃焼量を調整するボイラの燃焼制御方法において、前記水管の過熱が生じ易い所定条件を判定し、所定条件を判定した時前記水管の過熱を抑えるように燃焼量を調整することを特徴としている。

この実施の形態１においては、水管の過熱が生じ易い所定条件が判定されると、水管の過熱を抑えるように燃焼量が増減され、燃焼量の調整により水管の過熱が防止される。

この実施の形態１において、前記バーナは、好ましくは、燃焼量の調整が容易なガスバーナとする。しかしながら、燃焼量が調整可能なものであれば良く、バーナの種類、形式は、特定のものに限定されない。

また、前記所定条件は、前記水管の過熱が生じ易いという条件であれば良い。この所定条件は、水管を加熱するバーナの燃焼量を調整して低燃焼と高燃焼とを切り替え、低燃焼時前記水管内の水位を第一水位に、高燃焼時前記水管内の水位を前記第一水位よりも低い第二水位にそれぞれ制御するボイラの燃焼制御方法においては、高燃焼から低燃焼への切替時とする。この所定条件が満たされる，すなわち、高燃焼から低燃焼への切替が判定されると、燃焼量を高燃焼時の燃焼量から低燃焼時の燃焼量へ段階的または連続的に減少する。

この燃焼量の段階的または連続的調整は、燃料の供給量を調整する流量調整弁の開度調整により実現され、調整の態様は、連続的調整または段階的調整により実施される。前記開度調整の際には、適正空気比にて燃焼が行われるように、燃焼用空気を供給する送風機の回転数制御などの手段により、燃焼用空気の量も同時に調整される。

この実施の形態１において、前記水管内を設定水位に制御するとは、前記水管内に水位検出器を設けて制御する形態と、前記水管と連通する水位制御筒内に水位検出器を設けて制御する形態とを含む。

また、前記の高燃焼から低燃焼への切替時とは、燃焼を制御する制御器からの指示信号の判定だけではなく、前記制御器への入力信号を基に前記切替信号を生成するきっかけとなる信号の判定を含んでいる。また、高燃焼と低燃焼との関係は、高燃焼が、１００％燃焼量で、低燃焼が５０％燃焼量だけに限定されるものではなく、高燃焼の方が低燃焼よりも燃焼量が多ければ良い。

さらに、前記の燃焼量を前記高燃焼から低燃焼へ段階的または連続的に減少する形態としては、所定時間内に時間経過とともに燃焼量を減少させる形態と、水位の変化に基づいて燃焼量を制御する形態とを含む。

こうした燃焼量の段階的または連続的な減少により、前記水管内の比較的緩やかな水位上昇に対応して燃焼量が減少するので、燃焼量を一気に減少させる方法と比較して、水管の過熱を防止することができる。

また、前記所定条件は、前記水管の過熱状態を検出するための水管温度検出手段を設け、その検出温度が、水管が過熱し易いと判断される所定温度となった時とすることもできる。この所定条件の判定時は、燃焼量を増加する。これにより水管内の沸騰が促進されて、水管過熱が抑えられる。

さらに、前記水管内の上端部における水中の気泡の生成状態を検出し、水管の過熱を防止するための電極を設ける。そして、この電極の通電量が所定値となった時、前記所定条件が満たされたと判定することができる。この判定時も燃焼量を増加する。これにより水管内の沸騰が促進されて、水管過熱が抑えられる。

前記の実施の形態１を実現するつぎの装置に関する実施の形態２〜３を含む。

（実施の形態２）
水管とこの水管を加熱するバーナと、このバーナの燃焼量を調整するための流量調整弁と、この流量調整弁を制御する制御器とを備えるボイラにおいて、前記制御器は、前記水管の過熱が生じ易い所定条件を判定した時前記水管の過熱を抑えるように前記流量調整弁を制御して燃焼量を調整することを特徴とするボイラ。

（実施の形態３）
水管とこの水管を加熱するバーナと、このバーナの燃焼量を調整するための流量調整弁と、流量調整弁を制御して低燃焼と高燃焼とを切り替え、低燃焼時前記水管内の水位を第一水位に、高燃焼時前記水管内の水位を前記第一水位よりも低い第二水位にそれぞれ制御する制御器とを備えるボイラにおいて、前記制御器は、高燃焼から低燃焼への切替時、燃焼量を高燃焼時の燃焼量から低燃焼時の燃焼量へ段階的または連続的に減少することを特徴とするボイラ。

以下、この発明の具体的実施例１を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、実施例１のボイラの概略構成図であり、図２は、同実施例１の制御手順を示すフローチャート図である。

前記実施例１は、蒸気を生成する小型貫流ボイラに適用されたものである。このボイラ１は、上部ヘッダ２および下部ヘッダ３との間に多数の水管５，５，…を接続した缶体４と、前記各水管５を加熱するガスバーナ（以下、単にバーナという。）６と、前記バーナ６の燃焼量を調整するための流量調整弁７と、前記缶体４に給水するポンプ８と、前記流量調整弁７および前記ポンプ８などを制御する制御器９とを主要部として備えている。

また、前記缶体４には、前記各水管５内の水位を検出するための第一水位検出１０および第二水位検出器１１を有する水位検出筒１２を接続している。前記第一水位検出器１０は、前記水位検出筒１２内の水位を第一水位Ａ（低燃焼時の水位）に制御するための電極であり、前記第二検出器１１は、前記水位検出筒１２内の水位を前記第一水位Ａよりも低い第二水位Ｂ（高燃焼時の水位）に制御するための電極である。

また、前記缶体４には、水管過熱を検出するための第三水位検出器１３と、前記缶体２内の圧力を検出するための圧力検出器１４とを備えている。

前記流量調整弁７は、開度が調節可能で、前記バーナ６の燃焼量を０，低燃焼時の燃焼量（高燃焼時を１００％としてその約５０％の燃焼量），高燃焼時の７５％の燃焼量，高燃焼時の燃焼量に制御可能な比例制御弁であり、燃料供給路１５に設けられる。また、前記燃料供給路１５には、燃料遮断弁（図示省略）を備えている。前記ポンプ８は、給水路１６にそれぞれ設けられる。

ところで、前記流量調整弁７は、異常が発生したかどうかを判定する自己診断装置（図示省略）を備えている。前記自己診断装置は、前記流量調整弁７の二次側の圧力を圧力センサ（図示省略）にて検出し、二次側圧力が設定値に満たなかった場合や急激な圧力上昇
が確認された場合に流量異常と判定するように構成される。また、前記自己診断装置は、前記流量調整弁７の一次側圧力と二次側圧力との差圧を圧力センサ（図示省略）検出し、差圧が設定値と異なる，たとえば＋−で１０％程度異なると異常と判定するように構成することができる。さらには、前記自己診断装置は、前記流量調整弁７の弁体（図示省略）の位置を検出する位置センサ（図示省略）を設け、前記弁体に対する所定の動作要求に対する前記位置センサの出力が無い場合に異常と判定するように構成することができる。

また、種火（パイロットバーナによる）から前記流量調整弁７に接続されるバーナ（メインバーナ）６への着火時、低燃焼時のガス流量より小さい着火用流量にて着火させるように構成することで、着火衝撃を最小限として、安全を確保するようにしている。

前記制御器９は、前記圧力検出器１４，前記第一水位検出器１０〜前記第三水位検出器１３などの信号を入力して、前記流量調整弁７，前記ポンプ８および前記遮断弁などを所定の処理手順に基づき制御するように構成されている。前記処理手順は、前記缶体４内圧力を前記圧力検出器１４の信号に基づき前記缶体４内圧力が設定値となるように前記流量調整弁７などを制御する燃焼制御のための制御手順と、前記第一水位検出器１０および前記第二水位検出器１１からの信号に基づき、前記水位検出筒１２内水位を低燃焼時第一水位Ａに、高燃焼時第二水位Ｂにそれぞれ制御する制御手順を含む。前記燃焼制御の処理手順の要部を図２に示す。

以下に、図２の処理手順に従って、上記構成の実施例１の作用を説明する。以下の説明において、前記流量調整弁７により開度調整を行う際には、適正空気比にて燃焼が行われるように、燃焼用空気を供給する送風機（図示省略）の回転数制御により、燃焼用空気の量も同時に調整される。

前記ボイラ１の運転初期の説明を省略し、前記バーナ６が高燃焼状態であるとする。前記制御器９は、前記第二水位検出器１１による検出信号に基づいて前記水位検出筒１２内水位を第二水位Ｂとなるようにポンプ８を制御する。そして、前記制御器９は、前記流量調整弁７の開度を高燃時の燃焼量に相当する開度として前記バーナ６を燃焼させる。

ここで、負荷の減少により、制御器９が高燃焼から低燃焼への切替信号を出力すると、図２のステップＳ１（以下、ステップＳＮは、単にＳＮという。）において、ＹＥＳが判定され、処理がＳ２に移行し、Ｓ２において、前記流量調整弁７の開度を約３０秒以内に燃焼量が１００％→７５％→５０％と段階的に変化するように調整する。Ｓ１において、ＮＯが判定されると処理は、Ｓ１にとどまる。

この高燃焼から低燃焼への切替時、前記水位制御筒１２内の制御水位が第二設定水位Ｂから第一設定水位Ａへ変更され、前記ポンプ８の駆動により、水位が徐々に上昇する。この時、燃焼量を高燃焼から低燃焼へと一気に減少すると、燃焼量の減少に水位の上昇が追いつかず、水管過熱が生ずる虞がある。この実施例１では、水位の上昇に対応して、燃焼量が１００％→７５％→５０％へと徐々に減少されることになる。その結果、高燃焼から低燃焼への切替に伴う前記各水管５の過熱の虞を減ずることができる。

前記実施例１においては、燃焼量の増減を時間の経過につれて（時間をパラメータとして）行っているが、水位の変化に応じて増減するように構成することができる。

こうした構成の実施例２を図３に従い説明する。以下の説明では、前記実施例１と異なる部分のみとし、その他は省略する。負荷の減少により、制御器９が高燃焼から低燃焼への切替信号を出力すると、図２のステップＳ１１において、ＹＥＳが判定され、処理がＳ１２に移行し、Ｓ１２において、前記水位制御筒１２内の水位が第二水位Ｂより低いかどう
かを判定する。ＹＥＳの場合、Ｓ１３に移行して燃焼量を１００％のままとする。ＮＯの場合、処理は、Ｓ１４に移行する。

前記ポンプ８の運転により、水位は徐々に上昇する。Ｓ１４において、第二水位Ｂを越え、かつ第一水位未満が判定されると、Ｓ１５に移行して、燃焼量を７５％に減少する。そして、Ｓ１４においてＮＯが判定されるとＳ１６に移行して、燃焼量を５０％の低燃焼状態に制御する。

この実施例２においては、燃焼量が段階的に減少されるので、水管過熱の虞を減ずることができる点では、前記実施例１と同じであるが、これに加えてつぎの効果を奏する。燃焼量の減少が水位を検出しながら行われるので、実施例１と比較して、より確実に水管過熱を防止することができる。

本発明の実施例１の概略構成を示す説明図である。同実施例１の処理手順の要部を示すフローチャート図である。本発明の実施例２における処理手順の要部を示すフローチャート図である。

符号の説明

１ボイラ
５水管
６バーナ
７流量調整弁
９制御器

Claims

水管５を加熱するバーナ５の燃焼量を調整するボイラの燃焼制御方法において、前記水管５の過熱が生じ易い所定条件を判定した時、前記水管５の過熱を抑えるように燃焼量を調整することを特徴とするボイラの燃焼制御方法。
水管５を加熱するバーナ６の燃焼量を調整して低燃焼と高燃焼とを切り替え、低燃焼時前記水管５内の水位を第一水位に、高燃焼時前記水管５内の水位を前記第一水位よりも低い第二水位にそれぞれ制御するボイラの燃焼制御方法において、高燃焼から低燃焼への切替時、燃焼量を段階的または連続的に減少することを特徴とする請求項１に記載のボイラの燃焼制御方法。