JP2008002739A

JP2008002739A - ボイラの濃縮ブロー制御方法

Info

Publication number: JP2008002739A
Application number: JP2006171627A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Kano; 克晃加納
Original assignee: Miura Co Ltd; Miura Protec Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd; Miura Protec Co Ltd
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2008-01-10

Abstract

【課題】硬度漏れが起きても、ボイラ水が過度に濃縮することを防止する。
【解決手段】硬度センサ８によってボイラ給水の硬度を検出し、この検出値に基づいて、所定時間当たりのボイラ１の濃縮ブロー量を調節することを特徴とする。さらに、ボイラの燃焼量に基づいて所定時間当たりのボイラ１の濃縮ブロー量を調節することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ボイラの濃縮ブロー制御方法に関する。

ボイラを長時間運転すると、ボイラ水が濃縮し、キャリーオーバーなどによって蒸気の乾き度が低下してしまうので、ボイラ水を適宜入れ替える必要がある。そのため、濃縮ブロー弁を備えた濃縮ブローラインがボイラ缶体と接続されており、前記濃縮ブロー弁を開状態としてボイラ水の一部を排出する濃縮ブローが所定の間隔で行われる。

たとえば、特許文献１では、ボイラ給水の電気伝導率の変化に対応して濃縮ブロー率を修正し、適正な濃縮ブローを行うために、ボイラ給水の電気伝導率に基づいて濃縮ブロー率を求め、この濃縮ブロー率に基づいて前記濃縮ブロー弁を開閉制御する濃縮ブロー制御方法が開示されている。
特開２００１−１６５４０３号公報

ところで、前記ボイラへの給水ラインには、前記ボイラ缶体へのスケール付着を防止するために、ボイラ給水中の硬度分，すなわちカルシウムイオンおよびマグネシウムイオンを除去する軟水装置が接続されている。この軟水装置としては、イオン交換樹脂によって硬度分を除去するものが知られている。ここで、前記イオン交換樹脂は、所定の処理水量に達すると、イオン交換能力を失う状態，すなわち破過状態となる。したがって、前記イオン交換樹脂が破過状態となる前に、前記イオン交換樹脂へ再生剤を供給してそのイオン交換能力を回復させる再生動作が行われている。

しかし、前記軟水装置は、たとえば使用者が再生剤を補給し忘れるなどして再生が不十分となり、硬度分がボイラ給水中へ漏洩する状態，いわゆる硬度漏れを起こすこともありうる。この場合、ボイラ水の硬度が過度に高くなって硬度分が析出し、前記ボイラ缶体へのスケール付着が起きるおそれがある。前記特許文献１では、ボイラ給水の電気伝導率の変化に対応して濃縮ブロー率を修正し、適正な濃縮ブローを行うことができるようになっているが、硬度が変化しても電気伝導率には反映されないことから、硬度漏れが起きたときに対応することができない。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、硬度漏れが起きても、ボイラ水の硬度が過度に高くなることを防止し、ひいては硬度分の析出に起因するボイラ缶体へのスケール付着を防止することである。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明に係るボイラの濃縮ブロー制御方法は、ボイラ給水の硬度に基づいて、所定時間当たりのボイラの濃縮ブロー量を調節することを特徴とする。

さらに、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のボイラの濃縮ブロー制御方法において、さらにボイラの燃焼量に基づいて、所定時間当たりのボイラの濃縮ブロー量を調節することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ボイラ給水の硬度に基づいて、所定時間当たりのボイラの濃縮ブロー量を調節することにより、硬度漏れが起きても、ボイラ水の硬度が過度に高くなることを防止することができ、ひいては硬度分の析出に起因する前記ボイラ缶体へのスケール付着の発生を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ボイラ給水の硬度に加え、ボイラの燃焼量に基づいて、所定時間当たりのボイラの濃縮ブロー量を調節することにより、前記ボイラの燃焼量が変動しても、ボイラの濃縮ブロー率を一定にすることができるので、無駄にボイラ水を排出することはなく、熱損失を抑制することができる。

つぎに、この発明の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
（第一実施形態）
まず、この発明の第一実施形態について説明する。図１は、この発明の第一実施形態の濃縮ブロー制御方法を実施する多管式貫流ボイラを示す概略的な説明図であり、また図２は、図１に示すボイラの燃焼制御の説明図である。

図１において、ボイラ１は、公知構成の多管式貫流ボイラであり、所定の間隔で上下に配置される環状の下部管寄せ２および環状の上部管寄せ３と、これら各管寄せ２，３の間に配置される複数の伝熱管４と、これらの各伝熱管４により区画形成される燃焼室５と、この燃焼室５の上部に配置され、前記各伝熱管４内のボイラ水を加熱して蒸気を発生させるバーナ６とを備えて構成されている。

前記下部管寄せ２には、給水ライン７が接続されている。この給水ライン７には、上流側から順に硬度センサ８，給水ポンプ９および逆止弁１０が設けられている。また、前記給水ライン７には、前記硬度センサ８よりも上流側に、ボイラ給水として軟水を供給するため、軟水装置（図示省略）が接続されている。

ここで、前記硬度センサ８としては、たとえば特許第３２１４４００号に記載された、発色試薬を用いた比色式の光学的測定装置などを挙げることができる。

さらに、前記下部管寄せ２には、蒸気の発生にともなって濃縮されたボイラ水を系外へ排出するため、濃縮ブロー弁１１を備えたブローライン１２が接続されている。

前記上部管寄せ３には、圧力スイッチ１３が設けられている。また、前記上部管寄せ３には、蒸気取出ライン１４を介して気水分離器１５が接続されている。この気水分離器１５の上端には、蒸気弁１６を備えた蒸気供給ライン１７が接続されている。また、前記気水分離器１５は、降水管１８を介して前記ブローライン１２と接続されている。

前記バーナ６には、燃料供給弁１９を備えた燃料供給ライン２０が接続されている。前記バーナ６は、前記燃料供給弁１９を開閉制御することにより、燃焼がオンオフ制御されるようになっている。

前記硬度センサ８，前記給水ポンプ９，前記濃縮ブロー弁１１，前記圧力スイッチ１３および前記燃料供給弁１９は、信号線２１を介して制御手段２２と接続されている。この制御手段２２は、前記ボイラ１の燃焼制御，ボイラ水の水位制御および濃縮ブロー制御を行うようになっている。また、前記制御手段２２へは、前記信号線２１を介して前記硬度センサ８の検出値が入力され、この検出値に基づいて、前記ボイラ１の濃縮ブロー量が調節されるようになっている。ちなみに、前記硬度センサ８の検出値は、前記信号線２１を介してではなく、無線によって前記制御手段２２へ出力されるようになっていてもよい。

前記ボイラ１では、前記圧力スイッチ１３の検出値に基づいて燃焼制御が行われ、前記上部管寄せ３内の蒸気圧力が所定圧力Ｐ_Ｌ〜Ｐ_Ｈ（Ｐ_Ｌ＜Ｐ_Ｈ）の範囲となるように制御されるようになっている。具体的には、図２に示すように、前記圧力スイッチ１３の検出値が圧力Ｐ_Ｌまで下降したとき、前記制御手段２２は前記燃料供給弁１９を開状態として前記バーナ６を燃焼状態（ＯＮ）とし、一方で前記圧力スイッチ１３の検出値が圧力Ｐ_Ｈまで上昇したとき、前記制御手段２２は前記燃料供給弁１９を閉状態として前記バーナ６を燃焼停止状態（ＯＦＦ）とするようになっている。

また、ボイラ水の水位制御は、前記各伝熱管４の水位検出手段（図示省略）に基づいて、前記各伝熱管４内の水位を所定の範囲に維持するように、前記制御手段２２が前記給水ポンプ９をオンオフ制御することにより行われるようになっている。

さて、前記ボイラ１の濃縮ブロー制御方法について説明する。前記制御手段２２には、所定の濃縮ブロー率（すなわち、［濃縮ブロー量］／［給水量］）が設定されている。この所定の濃縮ブロー率は、ボイラ水が過度に濃縮せず、ひいてはキャリーオーバーを防止することができ、なおかつ無駄なボイラ水を排出することがない値に設定されており、この濃縮ブロー率となるように、前記制御手段２２は、所定の燃焼時間Ｔごとに前記濃縮ブロー弁１１を所定の開弁時間Ｘの間、開状態とする。前記所定の濃縮ブロー率は、前記軟水装置（図示省略）が正常に機能し、前記硬度センサ８によって検出されるボイラ給水の硬度が所定値以下であるときの濃縮ブロー率であり、たとえばボイラ給水の硬度が炭酸カルシウム換算で１ｍｇ／リットル以下であるとき、濃縮ブロー率は１０％に設定される。

そして、たとえば硬度漏れなどによりボイラ給水の硬度が上昇し、前記硬度センサ８の検出値が所定値を超えたとき、前記制御手段２２は、ボイラ水中の硬度分が析出せず、なおかつ無駄なボイラ水を排出することがないような濃縮ブロー率となるように、前記濃縮ブロー弁１１の開弁時間Ｘを長くして濃縮ブロー量を増やす。たとえば、前記硬度センサ８の検出値が１ｍｇ／リットルを超えたとき、濃縮ブロー率が２０％となるような濃縮ブロー量とする。

以上説明した第一実施形態によれば、前記硬度センサ８の検出値に基づいて、所定時間あたりの濃縮ブロー量が調節される。したがって、硬度漏れが起きても、ボイラ水の硬度が過度に高くなることを防止することができ、ひいては硬度分の析出に起因する前記各伝熱管４へのスケール付着の発生を防止することができる。

（第二実施形態）
つぎに、この発明の第二実施形態について説明する。図３は、この発明の第二実施形態の濃縮ブロー制御方法を実施する多管式貫流ボイラを示す概略的な説明図であり、また図４は、図３に示すボイラの燃焼制御の説明図であり、さらに図５は、ボイラ給水の硬度に対して、濃縮ブロー率および濃縮ブロー弁の開弁時間を対応させたテーブルを示す図である。図３において、図１と同一の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図３に示すボイラ３０は、第一バーナ３１と第二バーナ３２とを備えており、燃焼状態を、高燃焼状態，低燃焼状態および燃焼停止状態の三位置で制御することができるようになっている。前記各バーナ３１，３２には、第一燃料供給ライン３３と第二燃料供給ライン３４とがそれぞれ接続されている。前記各燃料供給ライン３３，３４には、第一燃料供給弁３５および第二燃料供給弁３６がそれぞれ設けられている。高燃焼状態のときには、前記各燃料供給弁３５，３６を開状態として前記各バーナ３１，３２を燃焼状態とするようになっている。そして、低燃焼状態のときには、前記第一燃料供給弁３５のみを開状態として前記第一バーナ３１のみを燃焼状態とするようになっており、燃焼量は高燃焼状態の半分となる。

また、前記上部管寄せ３には、第一圧力スイッチ３７および第二圧力スイッチ３８が設けられている。これら各圧力スイッチ３７，３８および前記各燃料供給弁３５，３６は、前記信号線２１を介して前記制御手段２２と接続されており、前記第一圧力スイッチ３７からの信号に基づいて、前記第一燃料供給弁３５が開閉制御され、前記第二圧力スイッチ３８からの信号に基づいて、前記第二燃料供給弁３６が開閉制御されるようになっている。

前記ボイラ３０では、前記各圧力スイッチ３７，３８の検出値に基づいて燃焼制御が行われ、前記上部管寄せ３内の蒸気圧力が所定圧力Ｐ_Ｌ′〜Ｐ_Ｈ′（Ｐ_Ｌ′＜Ｐ_Ｈ′）の範囲となるように制御されるようになっている。具体的には、図４に示すように、前記第一圧力スイッチ３７の検出値が、前記所定圧力Ｐ_Ｌ′〜Ｐ_Ｈ′の範囲に含まれる圧力Ｐ_１まで下降したとき、前記第一燃料供給弁３５のみを開状態とし、前記第一バーナ３１のみを燃焼状態とする（低燃焼状態）。そして、前記第二圧力スイッチ３８の検出値が圧力Ｐ_Ｌ′まで下降したとき、前記第二燃料供給弁３６も開状態とし、前記第二バーナー３２も燃焼状態とする（高燃焼状態）。

さらに、高燃焼状態のとき、前記第二圧力スイッチ３８の検出値が、圧力Ｐ_１より大きく，かつ圧力Ｐ_Ｈ′よりも小さい圧力Ｐ_２まで上昇したとき、前記第二燃料供給弁３６を閉状態とし、前記第一バーナ３１のみを燃焼状態とする（低燃焼状態）。そして、低燃焼状態のとき、前記第一圧力スイッチ３７の検出値が圧力Ｐ_Ｈ′まで上昇したとき、前記第一燃料供給弁３５を閉状態とし、燃焼停止状態（ＯＦＦ）とする。

さて、前記ボイラ３０の濃縮ブロー制御方法について説明する。この第二実施形態では、前記硬度センサ８の検出値と前記ボイラ３０の燃焼量とに基づいて、所定時間当たりの濃縮ブロー量を調節する。以下、具体的に説明する。

前記ボイラ３０では、ボイラ水中の硬度分が析出せず、なおかつ無駄なボイラ水を排出することがないような濃縮ブロー率となるように、前記硬度センサ８の検出値に基づいて、前記濃縮ブロー弁１１の開弁時間Ｘを調節することにより、濃縮ブロー量を調節する。具体的には、前記制御手段２２は、図５に示すようなボイラ給水の硬度に対して、濃縮ブロー率および前記濃縮ブロー弁１１の開弁時間Ｘを対応させたテーブルを備えており、前記硬度センサ８の検出値から前記テーブルに基づいて前記開弁時間Ｘを設定する。たとえば、図５においてＡ１＝０，Ａ２＝１，Ａ３＝１．５，Ａ４＝２とすると、前記硬度センサ８の検出値が、０ｍｇ／リットルを超え，かつ１ｍｇ／リットル以下であるとき、開弁時間Ｘを濃縮ブロー率が１０％（すなわち、Ｂ１＝１０）となるような時間Ｘ１に設定する。また、前記硬度センサ８の検出値が、１ｍｇ／リットルを超え，かつ１．５ｍｇ／リットル以下であるとき、開弁時間Ｘを濃縮ブロー率が１５％（すなわち、Ｂ２＝１５）となるような時間Ｘ２に設定する。さらに、前記硬度センサ８の検出値が、１．５ｍｇ／リットルを超え，かつ２ｍｇ／リットル以下であるとき、開弁時間Ｘを濃縮ブロー率が２０％（すなわち、Ｂ３＝２０）となるような時間Ｘ３に設定する。

また、前記ボイラ３０では、燃焼量，すなわちボイラ水の蒸発量が変動しても、前記硬度センサ８の検出値に基づいて設定された濃縮ブロー率が一定となるように、燃焼量に基づいて前記濃縮ブロー弁１１の開閉タイミングを設定することにより、所定時間当たりの濃縮ブロー量を調節する。具体的には、前記制御手段２２は、高燃焼状態に換算した燃焼時間が所定の燃焼時間Ｔとなったとき、前記濃縮ブロー弁１１を開状態とする。すなわち、前記制御手段２２は、高燃焼状態の半分の燃焼量である低燃焼状態の燃焼時間（以下、「低燃焼時間」と云う）Ｔ_Ｌに０．５を乗じて得られた高燃焼換算時間Ｔ_Ｌ′と、高燃焼状態の燃焼時間（以下、「高燃焼時間」と云う）Ｔ_Ｈとを足し合わせた時間Ｔ_Ｌ′＋Ｔ_Ｈが燃焼時間Ｔとなったとき、前記濃縮ブロー弁１１を開状態とする。たとえば、燃焼時間Ｔ＝１０（分）とすると、図４において、０〜２０分までの高燃焼状態に換算した燃焼時間は、低燃焼時間Ｔ_Ｌ＝１０（分）で、高燃焼時間Ｔ_Ｈ＝５（分）であり、Ｔ_Ｌ′＋Ｔ_Ｈ＝１０×０．５＋５＝１０＝Ｔとなる。したがって、前記制御手段２２は、２０分経過の時点で、開弁時間Ｘの間、前記濃縮ブロー弁１１を開状態とする。

ここで、仮に０〜２０分まで高燃焼状態が継続したとする。この場合、燃焼時間Ｔ＝１０（分）とすると、前記制御手段２２は、１０分経過の時点および２０分経過の時点で前記濃縮ブロー弁１１を開状態とする。したがって、前記濃縮ブロー弁１１は、０〜２０分までの間に２回開状態となるので、図４に示す燃焼状態のときと比べて、所定時間（ここでは、２０分）当たりの濃縮ブロー量は２倍となっている。すなわち、前記ボイラ３０では、燃焼量に応じて、所定時間当たりの濃縮ブロー量が調節される。

以上説明した第二実施形態によれば、前記硬度センサ８の検出値に基づいて、前記濃縮ブロー弁１１の開弁時間Ｘを設定するとともに、また前記ボイラ３０の燃焼量に基づいて、前記濃縮ブロー弁１１の開閉タイミングを設定することにより、所定時間当たりの濃縮ブロー量を調節する。これにより、硬度漏れが起きても、ボイラ水の硬度が過度に高くなることを防止することができ、ひいては硬度分の析出に起因する前記伝熱管４へのスケール付着の発生を防止することができるほか、前記ボイラ３０の燃焼量が変動しても、前記硬度センサ８の検出値に基づいて設定された濃縮ブロー率を一定に維持することができるので、無駄にボイラ水を排出することはなく、熱損失を抑制することができる。

以上、この発明を前記各実施形態に基づいて説明したが、この発明は、前記各実施形態に限られるものでないことはもちろんである。たとえば、前記第一実施形態において、前記第二実施形態と同様に、前記制御手段２２が、ボイラ給水の硬度に対して、濃縮ブロー率および前記濃縮ブロー弁１１の開弁時間Ｘを対応させたテーブルを備え、前記硬度センサ８の検出値から前記テーブルに基づいて、前記濃縮ブロー弁１１の開弁時間Ｘを設定することにより、濃縮ブロー量を調節してもよい。

また、この発明は、複数台設置のボイラに適用してもよい。この場合、前記硬度センサ８は、各ボイラへ分岐させて接続される給水ラインの分岐箇所よりも上流側に設けられる。また、前記制御手段２２は、前記各ボイラにそれぞれ設けられる。そして、前記硬度センサ８の検出値は、前記各ボイラの前記各制御手段２２へ入力され、前記各ボイラにおいて、所定時間当たりの濃縮ブロー率が調節される。

この発明の第一実施形態の濃縮ブロー制御方法を実施する多管式貫流ボイラを示す概略的な説明図である。図１に示すボイラの燃焼制御の説明図である。この発明の第二実施形態の濃縮ブロー制御方法を実施する多管式貫流ボイラを示す概略的な説明図である。図３に示すボイラの燃焼制御の説明図である。ボイラ給水の硬度に対して、濃縮ブロー率および濃縮ブロー弁の開弁時間を対応させたテーブルを示す図である。

符号の説明

１，３０ボイラ

Claims

ボイラ給水の硬度に基づいて、所定時間当たりのボイラの濃縮ブロー量を調節することを特徴とするボイラの濃縮ブロー制御方法。
さらに、ボイラの燃焼量に基づいて、所定時間当たりのボイラの濃縮ブロー量を調節することを特徴とする請求項１に記載のボイラの濃縮ブロー制御方法。