JP2006112740A - Exhaust heat boiler detecting abnormal increase in exhaust gas outlet temperature - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は排ガス出口温度高異常を検出する排熱ボイラに関するものである。 The present invention relates to an exhaust heat boiler that detects an abnormal exhaust gas outlet temperature.
特開2004−125256号公報に記載があるように、エンジンやガスタービンなどの発熱源と、発熱源で発生した排ガスから熱を回収する排熱ボイラ(排ガスボイラ)を設置しておき、装置全体としての効率を高めるということが行われている。この場合、エンジンなど発熱源側の稼働が優先され、排熱ボイラ側では加熱の必要がない状態であっても、発熱源による排ガスの発生が続けられるということがある。 As described in JP-A-2004-125256, a heat source such as an engine or a gas turbine and a heat exhaust boiler (exhaust gas boiler) that recovers heat from exhaust gas generated by the heat source are installed, and the entire apparatus It has been done to improve the efficiency as. In this case, priority is given to the operation on the heat source side such as an engine, and the exhaust heat boiler may continue to generate exhaust gas even when there is no need for heating on the exhaust heat boiler side.
そのため、排熱ボイラの排ガス入口部と排ガス出口部を直接結ぶバイパス通路を設けておき、排熱ボイラへの加熱が不要な場合は、バイパス通路へ排ガスを送るということが行われている。例えば、特開2004−125256号公報に記載のボイラでは、ボイラの排ガス入口部と排ガス出口部を結ぶバイパス通路であるガス管路64を設けておき、ガス管路64の接続部に三方弁72を設けている。ボイラの加熱を行う場合には、三方弁72によってバイパス通路側入口を閉じ、排ガスボイラ側入口は開くことで、排ガスを排ガスボイラへ送る。逆に排ガスボイラへの加熱を停止する場合には、三方弁72のバイパス通路側入口を開き、排ガスボイラ側入口を閉じることで、排ガスをバイパス通路へと送る。 For this reason, a bypass passage that directly connects the exhaust gas inlet portion and the exhaust gas outlet portion of the exhaust heat boiler is provided, and when heating to the exhaust heat boiler is unnecessary, exhaust gas is sent to the bypass passage. For example, in a boiler described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-125256, a gas pipe 64 that is a bypass passage connecting an exhaust gas inlet portion and an exhaust gas outlet portion of a boiler is provided, and a three-way valve 72 is provided at a connection portion of the gas pipe 64. Is provided. When heating the boiler, the bypass passage side inlet is closed by the three-way valve 72 and the exhaust gas boiler side inlet is opened, so that the exhaust gas is sent to the exhaust gas boiler. Conversely, when heating to the exhaust gas boiler is stopped, the bypass passage side inlet of the three-way valve 72 is opened and the exhaust gas boiler side inlet is closed, thereby sending the exhaust gas to the bypass passage.
排熱ボイラの伝熱部は、多数の熱吸収用フィンを付けた水管群からなり、排ガスの熱を水管内の缶水が吸収する構成とする。この場合、水管外面である排ガス側にはススが付着する可能性があり、水管内面である水側にはスケールが付着する可能性がある。水管にススやスケールが付着すると、排ガスからの熱が水管内の缶水へ伝わりにくくなり、ボイラの効率が低下する。 The heat transfer section of the exhaust heat boiler is composed of a water tube group with a large number of heat absorbing fins, and the can water in the water tube absorbs the heat of the exhaust gas. In this case, soot may adhere to the exhaust gas side that is the outer surface of the water pipe, and scale may adhere to the water side that is the inner surface of the water pipe. If soot or scale adheres to the water pipe, it becomes difficult for heat from the exhaust gas to be transferred to the can water in the water pipe, and the efficiency of the boiler is reduced.
ススやスケールの付着によってボイラによる熱吸収量が低下した場合、排ガスの伝熱部での温度低下が少なくなるため、伝熱部を通過して排ガス出口部に達する排ガス温度は正常に熱交換が行われた場合よりも高くなる。そのため、排ガス出口部に排ガス出口温度検出装置を設けておき、排ガス出口部の温度を測定することで伝熱部にススやスケールが付着していることを検出することができる。 When the amount of heat absorbed by the boiler is reduced due to adhesion of soot and scale, the temperature drop at the heat transfer part of the exhaust gas decreases, so the exhaust gas temperature that passes through the heat transfer part and reaches the exhaust gas outlet part normally exchanges heat. Higher than if done. Therefore, an exhaust gas outlet temperature detection device is provided at the exhaust gas outlet part, and it is possible to detect that soot and scale are attached to the heat transfer part by measuring the temperature of the exhaust gas outlet part.
しかし、排ガス出口部の温度変動は、伝熱部におけるスス等の付着による熱伝達率の低下だけでなく、それ以外の要因による場合もあった。そのため、排ガス出口温度が設定値よりも高くなると、排ガス出口温度高異常と判定していた場合には、伝熱部へのスス等の付着は少なく、異常が発生してもいない場合に排ガス出口温度高異常と誤判定してしまうことがあるという問題が発生する。
本発明が解決しようとする課題は、排ガス入口部と排ガス出口部を結ぶバイパス通路を設けて、排ガスが伝熱部をバイパスすることができるようにしている排熱ボイラにおいて、伝熱部におけるスス付着などの異常を正しく検出できるようにすることにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a bypass passage that connects the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet, so that the exhaust gas can bypass the heat transfer unit. It is to be able to correctly detect abnormalities such as adhesion.
請求項1に記載の発明は、発熱源から送られてきた高温の排ガスを排熱ボイラの内部へ導入する排ガス入口部、導入した排ガスから熱の回収を行う伝熱部、伝熱部を通過した排ガスを煙突へ向けて排出する排ガス出口部を持った排熱ボイラであって、排ガス入口部と排ガス出口部を結ぶバイパス通路を設け、排ガスダンパによって排ガスの送り先を伝熱部側とバイパス通路側とで変更するようにしている排熱ボイラにおいて、排ガス出口部に排ガス出口温度検出装置を設けておき、伝熱部へ排ガスを供給している状態であって、排ガス出口温度検出装置にて測定している排ガス出口温度が低下傾向を示しておらず、かつ排ガス出口温度が設定値Xを超えていた場合に排ガス出口温度高異常と判定することを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, an exhaust gas inlet part that introduces high-temperature exhaust gas sent from a heat source into an exhaust heat boiler, a heat transfer part that recovers heat from the introduced exhaust gas, and a heat transfer part pass through The exhaust heat boiler has an exhaust gas outlet that discharges exhausted exhaust gas toward the chimney, and is provided with a bypass passage that connects the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet. In the exhaust heat boiler that is to be changed on the side, an exhaust gas outlet temperature detection device is provided at the exhaust gas outlet portion, and the exhaust gas is supplied to the heat transfer portion. When the measured exhaust gas outlet temperature does not show a decreasing tendency and the exhaust gas outlet temperature exceeds the set value X, it is determined that the exhaust gas outlet temperature is abnormally high.
請求項2に記載の発明は、発熱源から送られてきた高温の排ガスを排熱ボイラの内部へ導入する排ガス入口部、導入した排ガスから熱の回収を行う伝熱部、伝熱部を通過した排ガスを煙突へ向けて排出する排ガス出口部を持った排熱ボイラであって、排ガス入口部と排ガス出口部を結ぶバイパス通路を設け、排ガスダンパによって排ガスの送り先を伝熱部側とバイパス通路側とで変更するようにしている排熱ボイラにおいて、排ガス出口部に排ガス出口温度検出装置を設けておき、排ガス出口温度高判断開始用として排ガス出口温度の測定値を、排ガスダンパによってバイパス通路への排ガス流入を停止した時から設定時間tが経過するごとに検出し、測定値が前回の測定値以上となれば、その測定値から排ガス出口温度高異常の判定を開始し、排ガス出口温度が設定値Xを超えていた場合に排ガス出口温度高異常と判定することを特徴とする。
The invention according to
本発明を実施することで、排ガス出口温度高異常の誤検知を抑制することができ、ススやスケール付着によって伝熱部での熱吸収量が低下したということを正確に検出することができるようになる。 By carrying out the present invention, it is possible to suppress erroneous detection of the exhaust gas outlet temperature high abnormality, so that it is possible to accurately detect that the heat absorption amount in the heat transfer section has decreased due to soot and scale adhesion. become.
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図1と図2は、本発明を実施する排熱ボイラのフロー図であり、図1は排ガスを排熱ボイラの伝熱部へ送っている場合のフロー、図2は排ガスをバイパス通路へ送っている場合のフローを示している。また、図3は排ガス出口温度の変化と異常判定の状況を説明する説明図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are flow charts of an exhaust heat boiler that implements the present invention. FIG. 1 is a flow when exhaust gas is sent to the heat transfer section of the exhaust heat boiler, and FIG. 2 is sent exhaust gas to the bypass passage. The flow is shown. FIG. 3 is an explanatory view for explaining the change in the exhaust gas outlet temperature and the situation of abnormality determination.
排熱ボイラ1はエンジンやタービンなどの発熱源2と排ガス通路3によって接続しており、発熱源2で発生した排ガスの熱で蒸気を発生するものである。排熱ボイラ1には、排ガス入口部9、伝熱部7、排ガス出口部10を設けておく。排ガス入口部9は、排ガス通路3を通して送られてきた排ガスを伝熱部7へ供給するものであり、排ガス通路3と接続している。伝熱部7には表面に多数の熱吸収用フィンを付けている水管群を設けており、排ガスが伝熱部7を通過する際に排ガスの熱が水管へ移動し、水管内の缶水を加熱する仕組みとしている。伝熱部7を通過した排ガスは、排ガス出口部10から煙突12へ送り、煙突12から外気へと排出するようにしており、途中にサイレンサ11を設置しておくことで外気へ放出される騒音を低減する。
The
排ガス入口部9と排ガス出口部10の間には、排ガスを伝熱部7へ送らずに排ガス入口部9から排ガス出口部10へ直接送るバイパス通路4を設ける。排ガス入口部9のバイパス通路4と分岐点には、排ガスの流路を伝熱部7側とバイパス通路4側とで切り換える排ガスダンパ6を設けておく。排ガスダンパ6は羽根によって一方の流路をふさぐものであり、排ガスダンパ6でバイパス通路4側を閉じた場合、排ガスは伝熱部7へ流れ、排ガスダンパ6で伝熱部7側を閉じた場合は、排ガスはバイパス通路4へと流れる。
Between the exhaust
排ガスダンパ6の制御は、排熱ボイラの運転を制御する制御装置8によって行っており、排熱ボイラ1で発生する蒸気の圧力に基づいて排ガスダンパ6の位置を制御する。制御装置8は、排熱ボイラ1での加熱によって発生する蒸気の圧力値が上限値よりも高くなると、伝熱部7への排ガス供給を停止して、発熱源2からの排ガスはそのまま煙突12より排出する。逆に、加熱停止によって蒸気の圧力値が下限値よりも低くなると、伝熱部7への排ガス供給を開始し、伝熱部7では排ガスによる加熱によって蒸気の発生を行う。排ガスダンパ6の羽根部分の作動は、排ガスを伝熱部7へ送る場合にはボイラ側リミット13を検知するまで作動して停止し、排ガスをバイパス通路4へ送る場合にはバイパス側リミット14を検知するまで作動して停止する。
The
伝熱部7では、水管外面の排ガス側にはススが付着することがあり、水管内面の水側にはスケールが付着することがある。ススやスケールは排ガスと缶水間の伝熱を阻害するため、水管にスス等が付着しているとボイラの効率は低下する。そのため、制御装置8では、排ガス出口部10に設けた排ガス出口温度検出装置5にて測定する排ガス出口温度に基づき、排熱ボイラの異常を検出することも行う。伝熱部7にススなどが付着した場合、排ガスが伝熱部7を通過する際に排ガスから水管内の缶水へ移動する熱量が少なくなり、伝熱部7を通過した後の排ガス出口部10部分での排ガス温度は正常時よりも高くなる。そのため、排ガス出口温度検出装置5で測定している排ガス出口部10の温度が、あらかじめ定めておいた設定値X(X℃)よりも高い場合には、排ガス出口温度高異常として異常の報知を行う。
In the
排ガス出口温度検出装置5の測定値による排ガス出口温度高異常の判定は、排ガスダンパ6がボイラ側リミット13を検知している状態であって、排ガス出口温度検出装置5にて測定している測定値が前回測定値以上となった以降に行う。排ガス出口温度検出装置5による温度の測定は、ボイラ側リミットを検知した時、つまり排ガスは伝熱部7へ供給するようにした時から設定時間t(t秒)ごとに検出しておき、検出した測定値を前回の測定値と比較する。この時、測定値が前回の測定値未満であった場合は、設定時間tごとの温度検出を継続しておき、排ガス出口温度高異常の判定は行わない。排ガス出口温度検出装置5による測定値が前回の測定値以上となった場合は、その測定値から排ガス出口温度高異常を判定する。排ガス出口温度高異常の判定は、測定値が設定値Xよりも高いか否かを判定し、設定値Xよりも高ければ排ガス出口温度高異常と判定する。
The determination of the abnormality in the exhaust gas outlet temperature high by the measured value of the exhaust gas outlet temperature detection device 5 is a state in which the
図3は排ガス出口温度の変化と異常の判定状況の例を記載したものである。図3の場合、当初は排ガスをバイパス通路へ送っており、途中で伝熱部へ切り換えている。排ガスの送り先をバイパス通路としている場合、バイパス通路4を通過した排ガスは、大部分がバイパス通路4からサイレンサ11を通して煙突12へ向かうが、一部の排ガスは排ガス出口部内を伝熱部7方向へ逆流する。バイパス通路4を通過した排ガスは、高温のまま排ガス出口部10に達しているため、排ガス出口温度検出装置5をバイパス通路4の接続部より伝熱部7側に配置していても、排ガス出口温度検出装置5ではバイパス通路4を通過した高温排ガスの温度を測定することになるため、測定値は高くなる。この場合、排ガス出口温度検出装置5の測定値が上昇するのは、伝熱部7のスス付着とは関係ないものであるため、排ガス出口温度が設定値Xよりも高くなっていても異常ではない。そのため、この間は異常の判定を行わないようにする。
FIG. 3 shows an example of a change in exhaust gas outlet temperature and an abnormality determination situation. In the case of FIG. 3, the exhaust gas is initially sent to the bypass passage, and is switched to the heat transfer section on the way. When the exhaust gas destination is the bypass passage, most of the exhaust gas that has passed through the
その後、点Aにおいて排ガスの送り先をバイパス通路の側から伝熱部の側へ変更している。制御装置8では、ボイラ側リミットを検知した点Aから設定時間tであるt秒が経過するごとに、排ガス出口温度検出装置5によって排ガス出口部の温度を検出する。t秒ごとに検出する測定値は、排ガス出口温度高判断開始用であり、検出した測定値は、前回の測定値と比較することで排ガス出口温度高異常の判定の開始するか否かを決定する。測定値はボイラ側リミットを検知した以降の値であり、点Aの場合は比較する対象となる前回の測定値が存在しないため、検出して記録しておくのみする。点Aからt秒後である点Bとなると、排ガス出口温度検出装置によって再び排ガス出口温度高判断開始用の温度測定を行い、点Bの時点における測定値と前回の測定値である点Aの時点における測定値を比較する。ここでは、点Bの測定値は点Aの測定値よりも低い値となっている。排ガス出口温度高異常の判定開始は、測定値が前回の測定値以上となった以降であるため、排ガス出口温度高異常の判定はまだ開始しない。 Thereafter, at point A, the exhaust gas destination is changed from the bypass passage side to the heat transfer section side. In the control device 8, the exhaust gas outlet temperature detection device 5 detects the temperature of the exhaust gas outlet portion every t seconds that are the set time t from the point A where the boiler side limit is detected. The measurement value detected every t seconds is for starting the exhaust gas outlet temperature high judgment, and the detected measurement value is compared with the previous measurement value to determine whether or not the judgment of the exhaust gas outlet temperature high abnormality is started. To do. The measured value is a value after the boiler-side limit is detected, and in the case of point A, since there is no previous measured value to be compared, it is only detected and recorded. At point B, which is t seconds after point A, the exhaust gas outlet temperature detector again measures the temperature for starting the exhaust gas outlet temperature high judgment, and the measured value at point B and the previous measured value at point A are Compare the measurements at the time points. Here, the measured value at point B is lower than the measured value at point A. Since the judgment start of the exhaust gas outlet temperature high abnormality is after the measurement value becomes equal to or higher than the previous measurement value, the judgment of the exhaust gas outlet temperature high abnormality has not yet started.
さらに点Bからt秒後である点Cとなると、同様に点Cの測定値と前回の測定値に当たる点Bの測定値を比較する。この場合も点Cの測定値は点Bの測定値よりも低い値であるため、異常の判定は開始していない。同様に点Dにおいても、点Dでの測定値が前回の測定値より低下しているため、異常の判定は行わない。 When the point C is t seconds after the point B, the measured value at the point C is compared with the measured value at the point B corresponding to the previous measured value. Also in this case, since the measured value at the point C is lower than the measured value at the point B, abnormality determination has not started. Similarly, at point D, since the measurement value at point D is lower than the previous measurement value, no abnormality is determined.
しかし、点Eにおける測定値の場合、前回の測定値に当たる点Dの測定値と比較すると、点Eの測定値の方が高くなっている。測定値が前回の測定値以上となれば、排ガス出口温度高異常の判定を開始するため、点Eにおける測定値を設定値Xと比較して排ガス出口温度高異常の判定を行う。このとき、点Eの測定値は排ガス出口温度高異常を判定するための値である設定値Xより低いため、排ガス出口温度高異常は発生していないと判定する。 However, in the case of the measured value at the point E, the measured value at the point E is higher than the measured value at the point D corresponding to the previous measured value. If the measured value is equal to or higher than the previous measured value, the determination of the exhaust gas outlet temperature high abnormality is started, so the measured value at point E is compared with the set value X to determine the exhaust gas outlet temperature high abnormality. At this time, since the measured value of the point E is lower than the set value X that is a value for determining the exhaust gas outlet temperature high abnormality, it is determined that the exhaust gas outlet temperature high abnormality has not occurred.
点Eで排ガス出口温度高異常の判定を開始した以降は、排ガス出口温度検出装置5による測定値と設定値Xとの比較を随時行う。排ガス出口温度検出装置5での測定値は、点Fにおいて設定値Xに達しており、制御装置8では測定値が設定値Xに達した点Fより排ガス出口温度高異常の発生を報知する。排ガス出口温度高異常は、排熱ボイラ1の運転を直ちに停止しなければならない重大な異常ではないため、排熱ボイラ1の運転は継続しておくが、近い内に伝熱部7を洗浄するなどの対処が必要であるため、排ガス出口温度高異常の報知を確認した担当者は対処の手配を行う。
After the determination of the exhaust gas outlet temperature high abnormality is started at the point E, the measured value by the exhaust gas outlet temperature detection device 5 is compared with the set value X as needed. The measured value at the exhaust gas outlet temperature detection device 5 has reached the set value X at the point F, and the control device 8 reports the occurrence of an abnormal exhaust gas outlet temperature from the point F at which the measured value has reached the set value X. Since the exhaust gas outlet temperature high abnormality is not a serious abnormality that requires the operation of the
排ガス出口温度高異常の判定を、排ガス出口部10における温度の測定値が前回の測定値以上になった以降に行うのは、バイパス通路4から排ガス出口部10内に入った排ガスが影響し、異常の誤検知を行うことを防止するためである。図3の点Aで、排ガスダンパ6をボイラ側リミット13まで移動し、排ガスは伝熱部7へ送るようにしても、点Aの以前はバイパス通路4から高温の排ガスが排ガス出口部10内へ流入していたため、排ガス出口部10内の温度は高くなっている。点A以降は伝熱部7を通った排ガスが排ガス出口部10内に入るが、排ガス出口部10ではバイパス通路4を通ってきた排ガスの影響が残っており、すぐには伝熱部7を通過した排ガスの温度のみを検出することはできない。伝熱部7を通過させた排ガスは、バイパス通路4を通過させた排ガスよりも低温であるため、バイパス通路4での排ガス流通を停止し、排ガスは伝熱部へ送るようにすると、排ガス出口部10内での温度は低下していく。排ガス出口部10内が伝熱部7を通過した排ガスに置き換わるまでは、排ガス出口部10内の温度が低下し続ける。バイパス通路4を通過した排ガスの熱が残っている状態の場合には、伝熱部7での熱回収が正常に行われていても排ガス出口温度検出装置5で検出する温度は高くなり、この間は排ガス出口温度が高くても異常ではないため、排ガス出口温度高異常の判定は行わない。
The determination of the exhaust gas outlet temperature high abnormality is performed after the measured value of the temperature at the exhaust
その後、バイパス通路4を通過した排ガスによる影響がなくなると、排ガス出口温度検出装置5で測定する温度に影響を与えるのは伝熱部7を通過した排ガスの熱のみとなるため、排ガス出口温度検出装置5の測定値は低下しなくなる。排ガス出口温度検出装置5で測定した温度の値が、前回の測定値と同じ又は前回の測定値より高くなった場合、排ガス出口部10内ではバイパス通路4を通過した排ガスによる影響はなくなったと判断することができる。排ガス出口温度高異常の判定は、バイパス通路4を通過した排ガスによる影響がなくなったことを確認できたときから開始し、それ以降に排ガス出口温度検出装置5の測定値と設定値Xを比較する排ガス出口温度高異常を判定することで、排ガス出口温度高異常を正しく判定することができる。
After that, when the influence of the exhaust gas that has passed through the
1 排熱ボイラ
2 発熱源
3 排ガス通路
4 バイパス通路
5 排ガス出口温度検出装置
6 排ガスダンパ
7 伝熱部
8 制御装置
9 排ガス入口部
10 排ガス出口部
11 サイレンサ
12 煙突
13 ボイラ側リミット
14 バイパス側リミット
1 Waste heat boiler
2 Heat source
3 Exhaust gas passage
4 Bypass passage
5 Exhaust gas outlet temperature detector
6 Exhaust gas damper
7 Heat transfer section
8
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JP4679873B2 (en) | 2011-05-11 |
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