JP2009287901A - ブースタポンプを持ったボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】 給水ポンプ内でキャビテーションが発生した場合であっても、給水ポンプの給水能力の減少によってボイラ内の水位が低下することを防止することのできるボイラを提供する。
【解決手段】 ボイラ本体１と、ボイラ本体内へボイラ用水を供給する給水経路２からなり、給水経路２の途中に給水ポンプ３を設けておき、ボイラ本体内の水位に基づいて給水ポンプ３の発停を制御することでボイラ本体１への給水を制御しているボイラであって、給水経路２の給水ポンプ３設置箇所よりも上流側にブースタポンプ４を設けておき、ボイラ内水位が給水開始水位まで低下することで給水ポンプ３を稼働した場合には、給水ポンプ３の稼働時間を計測しておき、給水ポンプ３の稼働時間があらかじめ設定しておいた判定時間Ｔ１よりも長くなった場合には、前記ブースタポンプ４の稼働を行う。
【選択図】図１

Description

本発明はボイラ本体部への給水を行う給水経路に、給水ポンプとは別にブースタポンプを設けているボイラに関するものである。

水を加熱して蒸気を発生しているボイラでは、給水タンクとボイラ本体の間を給水経路で接続しておき、給水経路の途中に設置している給水ポンプを稼働することで、ボイラ用水のボイラ本体への供給を行う。ドレン回収を行っているボイラでは、給水タンクをドレン回収タンクとし、回収したドレン水を再びボイラ本体へ供給する。ただし、ドレン水のみではボイラ用水量が不足するため、ドレン回収タンクには水道水供給管を接続しておき、不足分は水道水を補給するようにしている。ドレン水温度は水道水温度よりも高温であるため、ドレン回収量によってボイラ用水温度は異なる。ドレン回収量が多くなると、ドレン回収タンク内のボイラ用水の温度は高くなり、ボイラ用水温度が高くなれば、ボイラの加熱必要量が小さくなるため、ボイラの燃料使用量を削減することができる。

しかし、ボイラ本体への給水を行う給水ポンプでは、内部で圧力低下が発生するため、ボイラ用水温度が高くなると、給水ポンプ内で気泡が発生して給水能力が低下するキャビテーションが発生する可能性が高くなる。キャビテーションが発生すると、ボイラへ供給する給水量が少なくなるため、給水不足によってボイラ内の水位が低下し、水位異常によってボイラが停止することもある。

そこで、特開２００６−１０５４４２号公報に記載の発明では、有圧のドレンタンクを設置しておき、ドレンタンクから給水ポンプへ供給する給水の圧力を高くしておくことで、給水ポンプ内でのキャビテーションの発生を防止するようにしている。給水ポンプ入口における水圧を高くしておくと、給水ポンプ内の圧力も上昇し、圧力が高ければ沸点の上昇によって気泡の発生は抑えられるため、給水ポンプのキャビテーションを防止することができる。ただし、この効果を得るためにはドレンタンク内の圧力を高く保ち続けなければならず、ドレンタンク内の圧力が低下した場合には、給水ポンプへ供給される給水の圧力が低下するためにキャビテーションの発生を防止することができないという問題があった。
特開２００６−１０５４４２号公報

本発明が解決しようとする課題は、給水ポンプ内でキャビテーションが発生した場合であっても、給水ポンプの給水能力の減少によってボイラ内の水位が低下することを防止することのできるボイラを提供することにある。

ボイラ本体と、ボイラ本体内へボイラ用水を供給する給水経路からなり、給水経路の途中に給水ポンプを設けておき、ボイラ本体内の水位に基づいて給水ポンプの発停を制御することでボイラ本体への給水を制御しているボイラであって、給水経路の給水ポンプ設置箇所よりも上流側にブースタポンプを設けておき、ボイラ内水位が給水開始水位まで低下することで給水ポンプを稼働した場合には、給水ポンプの稼働時間を計測しておき、給水ポンプの稼働時間があらかじめ設定しておいた判定時間Ｔ１よりも長くなった場合には、前記ブースタポンプの稼働を行う。

前記のブースタポンプを持ったボイラにおいて、給水経路の給水ポンプ設置箇所より上流側に、給水経路を分岐した後に合流させた給水経路並列部を設けておき、給水経路並列部の一方の経路途中に前記ブースタポンプを設ける。また、ブースタポンプの稼働時に、給水ポンプの稼働を一時停止する制御を行う。

本発明を実施することで、給水ポンプにキャビテーションが発生しても、速やかに給水ポンプ内から気泡を除去することができ、給水ポンプの能力を回復させることができるため、ボイラへの給水量が不足してボイラの水位が低下するということはなくすことができる。

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施しているボイラのフロー図、図２は一実施例における給水ポンプ稼働状況とブースタポンプ稼働状況の説明図である。本実施例は、蒸気を発生するボイラ本体１、ボイラ本体１で発生した蒸気を使用する蒸気使用装置９、蒸気使用装置９で発生したドレンを回収するドレン回収タンク８、ドレン回収タンク８からボイラ本体１へボイラ用水の給水を行う給水経路２などからなっている。ボイラ本体１で発生して蒸気使用装置７で使用した蒸気のうち、ドレン水として回収することができるものはドレン回収タンク８へ回収するようにしている。

ドレン回収タンク８とボイラ本体１の間を繋ぐ給水経路２には、途中に給水経路並列部５と給水ポンプ３を設け、給水経路並列部５は給水ポンプ３よりも上流側に設けておく。給水経路並列部５は、給水経路２を分岐した後に再び合流させた形状であり、給水経路並列部５の一方の流路にブースタポンプ４を設け、他方の流路には逆止弁を設けている。
給水ポンプ３とブースタポンプ４は、給水制御装置６と接続しておき、給水制御装置６はボイラ本体１の水位を検出して給水ポンプ３及びブースタポンプ４の稼働を制御する。

給水制御装置６は、ボイラ本体１内の水位が給水開始水位まで低下したことを検出すると、給水ポンプ３に対して稼働指令を出力し、水位が給水停止水位まで上昇したことを検出すると、給水ポンプ３に対する稼働指令を停止する。給水ポンプ３は給水制御装置６からの稼働指令を受けて稼働し、給水ポンプ３を稼働することで、ドレン回収タンク８に溜めておいたボイラ用水をボイラ本体１へ供給する。

ドレン回収タンク８は、蒸気使用装置７から回収してきたドレン水をボイラ用水として溜めておくものであるが、ドレン水のみで足りない分は水道水を補給する。そのため、ドレン水量が多い時期には水道水の補給水量は減少し、ドレン水量が少ない時期には水道水の補給水量は増加する。また、ドレン水は高温であるため、ドレン水の回収量によってボイラ用水の温度は変化しており、ドレン水量が多ければボイラ用水の温度は高くなり、ドレン水量が少なければボイラ用水の温度は低くなる。

ボイラ用水の供給は、給水経路２を通して行う。通常の給水の場合、給水制御装置６は給水ポンプ３に対して稼働指令を出力するが、ブースタポンプ４に対する稼働指令は出力しない。給水ポンプ３の稼働を行うと、ドレン回収タンク８内のボイラ用水が給水経路２を通してボイラ本体１へ送られる。この時、ブースタポンプ４は稼働していないが、ブースタポンプ４は給水経路並列部５に設けており、給水経路並列部５のブースタポンプ４を設けていない側では、水は抵抗なく流れることができる。

給水制御装置６は、ボイラ本体１内の水位が給水開始水位未満となって給水ポンプ３の稼働を開始してからの経過時間を検出しておく。給水制御装置６には、給水ポンプ３でのキャビテーション発生を判定するための判定時間Ｔ１を設定しておき、前記経過時間が判定時間Ｔ１よりも大きくなっても給水停止水位まで水位が上昇していなかった場合には、キャビテーションが発生しているとの判定を行う。また、給水制御装置６には、給水ポンプ３のキャビテーション発生時に給水ポンプ３を停止する停止時間Ｔ２を設定しておく。給水制御装置６は、給水ポンプ３にキャビテーションが発生した場合、ブースタポンプ４の稼働を行うとともに、給水ポンプ３の稼働を停止時間Ｔ２分停止する。停止時間Ｔ２は、キャビテーションの発生に基づき、ブースタポンプ４の稼働と、給水ポンプ３の停止を行った場合に、給水ポンプ３内の気泡を除去することができる時間に設定しておく。

給水ポンプ３内部の圧力が低下する部分においては、圧力低下による沸点低下とドレン回収量増加によるボイラ用水温度上昇によって、給水ポンプ３の内部で気泡が発生することがある。給水温度が低い場合にはキャビテーションが発生する可能性は低いが、ドレン回収量が多くなり給水の温度が高くなると、給水ポンプ３でキャビテーションが発生する可能性が高くなる。

図２では、給水ポンプを間欠的に稼働させているボイラにおいて、３回目の給水ポンプ稼働時にキャビテーションが発生した場合での給水ポンプ３とブースタポンプ４の稼働状況例である。給水ポンプ３は正常に作動していれば、前記判定時間Ｔ１よりも短い時間で給水を終了することができるが、キャビテーション発生時には給水性能が低下するために給水時間が長くなる。図２の３回目の給水では、判定時間Ｔ１を経過してもボイラ内水位が給水停止水位まで到達していない。給水制御装置６は、給水ポンプの稼働時間が判定時間Ｔ１に達しても給水が終了していないことを検出すると、給水ポンプ３に対する稼働指令を停止し、替わりにブースタポンプ４に対して稼働指令を出力する。

ブースタポンプ４の稼働を行うと、ブースタポンプ４で加圧した水を給水ポンプ３へ供給することになるため、給水ポンプ３内の圧力は上昇する。さらに給水ポンプ３の稼働を停止すれば、給水ポンプ３内の圧力低下域はなくなる。これらのことにより、給水ポンプ内の圧力が上昇するため、給水ポンプ内における水の沸点は上昇する。給水ポンプ３内での沸点がボイラ用水温度よりも高くなると、給水ポンプ３内に発生していた気泡は水に溶け込むため、給水ポンプ内の気泡を除去することができる。なお、ブースタポンプ４を稼働すれば、給水ポンプ３の入口における圧力が高くなるため、給水ポンプ３の稼働を続けていたとしても、給水ポンプ３内の圧力上昇によって内部の気泡を除去することができるが、給水ポンプ３を停止して給水ポンプ内での圧力低下域をなくすことで、より速く確実に給水ポンプ３内の気泡を除去することができる。

給水制御装置６では、ブースタポンプ４の稼働を行い、給水ポンプ３の稼働を停止してからの時間を計測しておき、停止時間Ｔ２の経過時点でボイラ内の水位が給水停止水位に達していなければ給水ポンプ３の稼働を再開する。停止時間Ｔ２が経過したころには給水ポンプ３内の気泡は除去されているため、給水ポンプ３は通常の給水能力を取り戻しており、給水ポンプ３を稼働すればボイラ内の水位はすぐに上昇する。

給水ポンプにキャビテーションが発生すると、ボイラへの給水量が低下するために給水ポンプの稼働時間が長くなる。そのため、給水ポンプの稼働時間を検出することで、キャビテーションの発生を判断することができる。キャビテーションは、給水温度が高いことと、給水ポンプ内の圧力が低くなることで発生するため、給水温度が高くなっていても、ブースタポンプで給水ポンプ吸引側の圧力を高め、給水ポンプ内の圧力を高くすることで、給水ポンプ内でのキャビテーションを抑えることができる。また、ブースタポンプの稼働は、給水ポンプにキャビテーションが発生した場合のみとしており、常時稼働するものではないため、ブースタポンプの作動によるランニングコスト（電気代）の増加は最小限に抑えることができる。そして、給水経路の並列部にブースタポンプを設置しておけば、ブースタポンプ停止中の場合、ボイラ用水はブースタポンプを設置していない側の流路を通して流れるため、ブースタポンプがボイラ用水の供給に抵抗となることを防ぐことができる。

本発明を実施しているボイラのフロー図 一実施例における給水ポンプ稼働状況とブースタポンプ稼働状況の説明図

符号の説明

１ ボイラ本体
２ 給水経路
３ 給水ポンプ
４ ブースタポンプ
５ 給水経路並列部
６ 給水制御装置
７ 蒸気使用装置
８ ドレン回収タンク

Claims (3)

1. ボイラ本体と、ボイラ本体内へボイラ用水を供給する給水経路からなり、給水経路の途中に給水ポンプを設けておき、ボイラ本体内の水位に基づいて給水ポンプの発停を制御することでボイラ本体への給水を制御しているボイラであって、給水経路の給水ポンプ設置箇所よりも上流側にブースタポンプを設けておき、ボイラ内水位が給水開始水位まで低下することで給水ポンプを稼働した場合には、給水ポンプの稼働時間を計測しておき、給水ポンプの稼働時間があらかじめ設定しておいた判定時間Ｔ１よりも長くなった場合には、前記ブースタポンプの稼働を行うようにしたことを特徴とするブースタポンプを持ったボイラ。
2. 請求項１に記載のブースタポンプを持ったボイラにおいて、給水経路の給水ポンプ設置箇所より上流側に、給水経路を分岐した後に合流させた給水経路並列部を設けておき、給水経路並列部の一方の経路途中に前記ブースタポンプを設けたことを特徴とするブースタポンプを持ったボイラ。
3. 請求項１又は２に記載のブースタポンプを持ったボイラにおいて、ブースタポンプの稼働時に、給水ポンプの稼働を一時停止する制御を行うことを特徴とするブースタポンプを持ったボイラ。

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