JP2006349210A - ボイラ用薬品注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡略なシステムで適正な薬品量を注入する。
【解決手段】給水ポンプ２を持ちボイラ１へ水を供給する給水ライン３、薬注ポンプ４を持ちボイラ１への給水内に薬品を注入する薬注ライン６、薬注制御装置１１をそれぞれ設けており、薬品を混合した水を供給するボイラ装置において、薬注制御装置には、薬注ポンプ吐出量の設定値として、第一薬注量と第一薬注量よりも大きな第二薬注量の設定を行っておくとともに、薬注ポンプ作動時間の設定値として第一薬注時間の設定を行っておき、薬注制御装置は、給水ポンプ２の作動開始に連動させて、まず第一薬注量にて薬注ポンプ４の作動を開始するとともに薬注ポンプ作動時間の計測を行い、薬注ポンプ作動時間が第一薬注時間に到達しても給水ポンプ２が作動し続けていた場合には、薬注ポンプ吐出量を第一薬注量から第二薬注量に変更し、給水ポンプ２が停止した場合には薬注ポンプ４の作動も停止する制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明はボイラ用薬品注入装置に関するものである。

ボイラは、水による缶体腐食や水管内にスケールが付着することを防止するため、給水内に薬品を注入するようにしておき、溶存酸素の除去やｐＨの調整、スケール原因物質の分解などを行う薬品を混合した水を供給するようにしている。薬品の注入は、給水量に対して一定の割合で注入するように制御する。一般的には、パルス吐出を行う薬注ポンプを設置しておき、給水ポンプを作動させることで供給している給水量に対し、必要な薬品量に相当するパルス数をあらかじめ設定しておくことで、給水ポンプの作動時間と同じだけ薬注ポンプを作動すれば、適正な量の薬品を注入することができるようにしている。

ただし、単位時間当たりの給水量は、ボイラ内の圧力によって変化するため、給水ポンプの吐出量に合わせて薬注ポンプの吐出量を変更する必要がある。具体的には、ボイラの燃焼運転中に行う補給給水の場合、ボイラ内の圧力は高まっており、給水速度は遅くなるため、薬品注入速度も遅くする必要があり、ボイラの停止中に行う全ブロー後の初期給水の場合には、ボイラ内の圧力は低く、給水速度は速くなるため、薬品注入速度も速くする必要がある。そのため、適正な量の薬品を注入するためには、給水速度が速くなる初期給水時には補給給水時に比べて薬注ポンプの吐出速度（パルス数）を大きくする必要がある。

そこで、特開平９−２４３０１４号公報に記載の発明にあるように、ボイラ圧力を検出して薬注ポンプの吐出量を定めるようにしたり、ボイラに全ブロー実施を検出する装置を設けておき、全ブロー後の場合には薬品注入速度を速めるということが行われていた。
しかし、これらのボイラから情報を入手して薬注量の制御を行う場合、制御装置が大掛かりになるという問題があった。また、給水ポンプは、劣化によって能力が低下し、給水時間が長くなることがある。給水ポンプに連動させて同じ時間だけ薬注ポンプの作動を行っている場合には、給水能力低下時には給水ポンプ作動時間が長くなるため、薬品注入量が際限なく増加することになり、薬品注入量の過多によってキャリオーバを引き起こすという問題があった。
特開平９−２４３０１４号公報

本発明が解決しようとする課題は、簡略なシステムで適正な薬品量を注入することができるようにすることにある。

請求項１に記載の発明は、水を加熱して蒸気を発生するボイラ、途中に給水ポンプを持ち、前記ボイラへ水を供給する給水ライン、途中に薬注ポンプを持ち、ボイラへの給水内に薬品を注入する薬注ライン、前記給水ポンプの作動に連動させて前記薬注ポンプの作動を開始させる制御を行う薬注制御装置をそれぞれ設けており、薬品を混合した水を供給するようにしているボイラ装置において、薬注制御装置には、薬注ポンプ吐出量の設定値として、第一薬注量と第一薬注量よりも大きな第二薬注量の設定を行っておくとともに、薬注ポンプ作動時間の設定値として第一薬注時間の設定を行っておき、薬注制御装置は、給水ポンプの作動開始に連動させて、まず第一薬注量にて薬注ポンプの作動を開始するとともに薬注ポンプ作動時間の計測を行い、薬注ポンプ作動時間が第一薬注時間に到達しても給水ポンプが作動し続けていた場合には、薬注ポンプ注入量を第一薬注量から第二薬注量に変更し、給水ポンプが停止した場合には薬注ポンプの作動も停止する制御を行うことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記のボイラ用薬品注入装置において、薬注制御装置には薬注ポンプ作動時間の設定値として、第一薬注時間の他に第二薬注時間の設定を行っておき、薬注ポンプ作動時間が第一薬注時間に到達しても給水ポンプが作動し続けており、薬注ポンプ注入量を第一薬注量から第二薬注量に変更した場合、第二薬注量での最大作動時間は第二薬注時間が経過するまでとし、第二薬注時間に到達しても給水ポンプが作動していた場合には、薬注ポンプの作動を先に停止する制御を行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記のボイラ用薬品注入装置において、第一薬注量はボイラ燃焼運転中に行う補給給水量に対応する薬品注入量に設定し、第二薬注量はボイラ全ブロー後に行う初期給水に対応する薬品注入量に設定することを特徴とする。

本発明を実施することで、簡略なシステムでありながら、補給給水と初期給水のそれぞれで適正な薬品量を注入することができ、さらに給水ポンプに能力低下が発生した場合であっても薬品注入が際限なく行われ、薬品量が過多になることを防止できる。

図１は本発明装置を実施するボイラ装置のフロー図、図２は給水ポンプ正常時における本発明での薬注ポンプ作動状況例を示したタイムチャート、図３は給水ポンプ能力低下時における本発明での薬注ポンプ作動状況例を示したタイムチャートである。また図４と図５は比較のために示した従来制御における薬注ポンプ作動状況を示したものであり、図４は給水ポンプ正常時における従来制御での薬注ポンプ作動状況例を示したタイムチャート、図５は給水ポンプ能力低下時における従来制御での薬注ポンプ作動状況例を示したタイムチャートである。

まず図１に基づき、ボイラ装置の概要を説明する。ボイラ１は、給水された水を加熱して蒸気を発生するものであり、ボイラ１の下部にはボイラ１内へ水を供給する給水ライン３と、ボイラ１からブロー水を取り出すブローライン８を接続している。給水ライン３には、途中に給水ポンプ２を設けており、給水ポンプ２より下流側の給水ライン３に薬注ライン６を接続している。薬注ライン６は一端に薬液タンク５を設けており、薬液タンク５から給水ライン３へ薬品を送り込むための薬注ポンプ４を設けている。ブローライン８にはブロー弁９を設けておき、定期的にブロー弁９を開くことでボイラ１内の缶水を排出する全ブローを行う。

ボイラの運転制御はボイラ制御装置７によって行い、ボイラ制御装置７はボイラの各機器と接続している。ボイラ１には、缶内水位を検出する水位検出装置１０を設けておき、ボイラ制御装置７は缶内水位が給水開始水位まで低下すると給水を行って水位を上昇させ、給水によって缶内水位が給水停止水位まで上昇すると給水を停止する。全ブローを行った場合には、ボイラ１内の缶水がなくなった状態から給水ポンプ２の作動を開始し、水位検出装置１０にて検出している缶内水位が給水停止水位に達するまで給水を行う。また、ボイラ制御装置７には、薬注ポンプ４の作動を制御するための薬注制御装置１１を設けておき、薬注ポンプ４の作動は薬注制御装置１１によって制御している。

薬注制御装置１１には、薬注ポンプ４の作動を制御するために、薬注ポンプ吐出量の設定と、薬注ポンプ作動時間の設定を行っておく。薬注ポンプ吐出量の設定は、単位時間における薬品注入量を少なく定めた第一薬注量と、薬品注入量を多く定めた第二薬注量を設定しておく。薬注ポンプ４がパルス式の薬注ポンプであった場合、１パルス当たりの薬品注入量と一定時間内におけるパルス数を設定することで、薬注ポンプ４の吐出量を設定するため、第一薬注量はパルススピードを遅く設定し、第二薬注量はパルススピードを速く設定する。また、薬注ポンプ作動時間の設定は、前記第一薬注量にて薬注ポンプを作動する時間である第一薬注時間（Ｔ１）と、前記第二薬注量にて薬注ポンプを作動する第二薬注時間（Ｔ２）を定めておく。

薬注ポンプの作動状況例を図２のタイムチャートに基づいて説明する。図２のタイムチャートでは、全ブロー実施中の状態から始まっており、ブロー弁９を開くことでボイラ１内の缶水はブローライン８を通して排出され、缶内水位は下降していく。全ブローを終了すると、ボイラ制御装置７は給水ポンプ２の作動を開始し、初期給水を行って缶内水位を上昇させる。初期給水の場合、ボイラは燃焼を行っておらず、ボイラ内の圧力は低いため、給水ポンプ２による給水速度は速い。ただし、必要な給水量は、ボイラ燃焼運転中の補給給水に比べて多いため、初期給水の時間は補給給水の時間よりも長くなる。

薬注制御装置１１では、給水ポンプ２の作動に連動して薬注ポンプ４の作動を行う。薬注ポンプ４を作動させる時、薬注制御装置１１では全ブロー後の初期給水であるのか、ボイラ燃焼運転中の補給給水であるのかを区別せず、第一薬注量（薬注ポンプのパルススピード遅）にて薬注ポンプ４を作動させる。第一薬注量はボイラの燃焼運転中に行う補給給水に合わせて薬品注入量を小さく設定しているものであるため、初期給水の場合には薬品量が不足することになる。しかし、薬注制御装置１１では、薬注ポンプ作動開始からの経過時間を検出しておき、経過時間が第一薬注時間（Ｔ１）に達すると、薬品注入量の設定を第一薬注量から第二薬注量（薬注ポンプのパルススピード速）に切り替える。初期給水の場合は、補給給水に比べて給水量が多くなるため、給水に要する時間が長くなっており、第一薬注時間（Ｔ１）中には給水が終了しないため、必ず第二薬注量での作動を行うことになる。

第二薬注量は薬品注入量を大きく設定しているものであるため、ボイラ内に入る薬品量は急激に増加する。薬注制御装置１１では、ボイラの缶内水位が給水停止水位まで上昇し給水ポンプ２の給水を停止した時、および第二薬注量へ切り替えてからの時間が第二薬注時間（Ｔ２）に達した時のいずれかになった時点で、薬注ポンプ４の作動を停止する。初期給水の場合、給水開始から第一薬注時間（Ｔ１）が経過するまでは薬品注入量を少なくしているため、不足分は第二薬注量で取り戻すことができるように第二薬注量を設定しておき、初期給水全体での薬品注入量が適正となるように薬注ポンプ４の吐出量と作動時間を定めておく。

その後、ボイラが燃焼運転を開始し、蒸気の発生を開始すると、蒸気の取り出しに伴ってボイラ内の水位は低下する。缶内水位が給水開始水位まで低下すると、ボイラ制御装置７では給水ポンプ２の作動を開始し、薬注制御装置１１は給水ポンプ２の作動に合わせて薬注ポンプ４の作動を開始する。この場合も薬注ポンプ４の作動は第一薬注量で行い、経過時間の検出は行っておく。しかし、補給給水の場合、給水量が少ないために短時間で給水停止水位まで上昇しており、第一薬注時間（Ｔ１）に達する前に給水ポンプ２の作動を停止しているため、第二薬注量での薬品注入を行うことなく、給水ポンプ２の作動停止とともに薬注ポンプ４の作動を停止する。以降も同様に給水ポンプ２の作動に合わせて薬注ポンプ４の作動を行う。

次に、図３の給水ポンプ能力低下時におけるタイムチャートに基づいて説明する。図３はボイラの燃焼運転中であって、給水ポンプ２は停止している状態から始まっている。給水を行っていないため、缶内水位は低下していっており、水位が給水開始水位に達すると、ボイラ制御装置７は給水ポンプ２の作動を開始する。給水ポンプ２が正常であれば、短時間で缶内水位は給水停止水位まで上昇するが、給水ポンプ２の能力低下によって給水時間が大幅に長くなっている。

この場合も薬注制御装置１１は、給水ポンプ２の作動開始に合わせて第一薬注量にて薬注ポンプ４の作動を開始し、薬注開始からの経過時間を計測しておく。給水ポンプ２の能力低下によって給水時間が長くなっており、第一薬注時間（Ｔ１）を経過しても給水ポンプ２の作動を継続しているため、薬注制御装置１１では薬品注入量を第二薬注量に切り替える。第二薬注量に切り替えることで薬品注入量が増加するが、第二薬注時間（Ｔ２）が経過すると、給水ポンプ２の作動は継続していても薬注ポンプ４の作動を停止するため、薬品注入量の上限が定まっており、際限なく薬品注入量が増大するということはない。

比較のために従来の制御を図４及び図５のタイムチャートに基づいて説明する。従来の制御においても、薬注ポンプの吐出量としてパルススピードを遅く設定した補給給水用の薬注量と、パルススピードを速く設定した初期給水用の薬注量を設定しておく。図４に記載しているように、全ブロー後の初期給水における薬品注入と、燃焼運転中の補給給水における薬品注入では、薬注ポンプ作動開始時点からそれぞれに適した薬品注入量となるようにするため、薬注制御装置１１では給水ポンプ２の作動が初期給水によるものか、補給給水によるものかを判別しておかなければならない。そのため、ボイラ１には全ブローを実施したことを検出するための装置を設けておき、薬注制御装置１１に対して初期給水なのか補給給水なのかを報知するようにしておくことが必要である。

また、図５に記載しているように、給水ポンプの能力低下によって給水時間が大幅に長くなった場合、薬注ポンプの吐出量は最初から最後までパルススピードを遅く設定した補給給水用の薬注量であるが、給水ポンプを作動している間は薬注ポンプを作動し続けるため、薬品注入量は過大となる。

本発明を実施した場合、薬注ポンプの作動開始前に初期給水か補給給水かを判別しておかなくても初期給水と補給給水のそれぞれに適した量の薬品注入を行えるため、全ブローの実施を検出するための装置は必要無くなり、また給水ポンプの能力が低下して給水時間が大幅に長くなったとしても、際限なく薬品注入が行われることはなくなるため、簡略なシステムでありながら、薬品注入量を適正に制御することができる。

本発明装置を実施するボイラ装置のフロー図 給水ポンプ正常時における本発明での薬注ポンプ作動状況例を示したタイムチャート 給水ポンプ能力低下時における本発明での薬注ポンプ作動状況例を示したタイムチャート 給水ポンプ正常時における従来制御での薬注ポンプ作動状況例を示したタイムチャート 給水ポンプ能力低下時における従来制御での薬注ポンプ作動状況例を示したタイムチャート

符号の説明

１ ボイラ
２ 給水ポンプ
３ 給水ライン
４ 薬注ポンプ
５ 薬液タンク
６ 薬注ライン
７ ボイラ制御装置
８ ブローライン
９ ブロー弁
１０ 水位検出装置
１１ 薬注制御装置

Claims (3)

1. 水を加熱して蒸気を発生するボイラ、途中に給水ポンプを持ち、前記ボイラへ水を供給する給水ライン、途中に薬注ポンプを持ち、ボイラへの給水内に薬品を注入する薬注ライン、前記給水ポンプの作動に連動させて前記薬注ポンプの作動を開始させる制御を行う薬注制御装置をそれぞれ設けており、薬品を混合した水を供給するようにしているボイラ装置において、薬注制御装置には、薬注ポンプ吐出量の設定値として、第一薬注量と第一薬注量よりも大きな第二薬注量の設定を行っておくとともに、薬注ポンプ作動時間の設定値として第一薬注時間の設定を行っておき、薬注制御装置は、給水ポンプの作動開始に連動させて、まず第一薬注量にて薬注ポンプの作動を開始するとともに薬注ポンプ作動時間の計測を行い、薬注ポンプ作動時間が第一薬注時間に到達しても給水ポンプが作動し続けていた場合には、薬注ポンプ吐出量を第一薬注量から第二薬注量に変更し、給水ポンプが停止した場合には薬注ポンプの作動も停止する制御を行うことを特徴とするボイラ用薬品注入装置。
2. 請求項１に記載のボイラ用薬品注入装置において、薬注制御装置には薬注ポンプ作動時間の設定値として、第一薬注時間の他に第二薬注時間の設定を行っておき、薬注ポンプ作動時間が第一薬注時間に到達しても給水ポンプが作動し続けており、薬注ポンプ注入量を第一薬注量から第二薬注量に変更した場合、第二薬注量での最大作動時間は第二薬注時間が経過するまでとし、第二薬注時間に到達しても給水ポンプが作動していた場合には、薬注ポンプの作動を先に停止する制御を行うことを特徴とするボイラ用薬品注入装置。
3. 請求項１又は２に記載のボイラ用薬品注入装置において、第一薬注量はボイラ燃焼運転中に行う補給給水量に対応する薬品注入量に設定し、第二薬注量はボイラ全ブロー後に行う初期給水に対応する薬品注入量に設定することを特徴とするボイラ用薬品注入装置。

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