JP2012172879A

JP2012172879A - ボイラ

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Publication number: JP2012172879A
Application number: JP2011034135A
Authority: JP
Inventors: Masahito Uesasa; 政仁上笹
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-09-10
Anticipated expiration: 2031-02-21
Also published as: JP5724445B2

Abstract

【課題】温度センサ取付部またはその近傍のスケールが剥離しても必要な量のスケール除去剤を注入して所期のスケール除去を行うこと。
【解決手段】水管４の温度を検出する温度センサ１４と、給水ライン１２へスケール除去剤を注入する薬注装置１６と、温度センサ１４の検出値に基づいて薬注装置１６の作動を制御する制御器１１とを備えるボイラであって、制御器１１は、温度センサ１４の検出値が第一設定値以上となると薬注装置１６によるスケール除去剤の注入を開始し、設定した注入時間が経過するとスケール除去剤の注入を停止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、水管のスケール除去剤を注入する薬注装置を備えたボイラに関する。

水管の温度を検出する温度センサと、水管への給水ラインへスケール除去剤を注入する薬注装置と、温度センサの検出値に基づいて薬注装置の作動を制御する制御器とを備えるボイラは、特許文献１にて知られている。

特許文献１のボイラは、水管の伝熱壁にスケールが徐々に付着し、この付着に伴って、伝熱壁の温度が上昇し、温度センサの検出値が高温側設定温度（第一設定温度）に達すると、薬注装置を作動させてスケール除去剤の注入を開始する。このスケール除去剤の注入により伝熱壁の温度が下降し、温度センサによる検出値が低温側設定温度（第二設定値）に達すると、制御器は薬注装置の作動を停止しスケール除去剤の注入を停止する。

特開平１０−１３２２０５号公報

この出願の発明者は、温度センサ取付部またはその近傍のスケールが剥離すると、水管温度が急激に低下し、第二設定温度に到達して、必要な量のスケール除去剤が注入されていないにも拘わらず、スケール除去剤の注入が停止されるという課題を見出した。

この発明が解決しようとする課題は、温度センサ取付部またはその近傍のスケールが剥離しても必要な量のスケール除去剤を注入して所期のスケール除去を行うことである。

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に記載の発明は、水管の温度を検出する温度センサと、前記水管への給水ラインへスケール除去剤を注入する薬注装置と、前記温度センサの検出値に基づいて前記薬注装置の作動を制御する制御器とを備えるボイラであって、前記制御器は、前記温度センサの検出値が第一設定値以上となると前記薬注装置によるスケール除去剤の注入を開始し、設定した注入時間が経過するとスケール除去剤の注入を停止することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、前記温度センサ取付部またはその近傍のスケールが剥離しても前記注入時間だけスケール除去剤の注入が継続されるので、必要な量のスケール除去剤を注入して所期のスケール除去を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記制御器は、前記温度センサの検出値の低下勾配から前記第一設定値より低いスケール除去剤の注入停止用の第二設定値に到達するに要すると推測される時間を前記注入時間とすることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、前記注入時間を前記温度センサの検出値の低下勾配と前記第二設定値とに基づき求めるので、予め前記注入時間を定めておくものと比較して、より正確に必要な量のスケール除去剤を注入することができるという効果を奏する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、前記制御器は、スケールの前記水管からの剥離による前記水管の温度の急激な温度低下を検出し、急激な温度低下を検出したとき、前記注入時間が経過するとスケール除去剤の注入を停止し、急激な温度低下を検出しないときは、前記第一設定値より低いスケール除去剤の注入停止用の第二設定値に到達するとスケール除去剤の注入を停止することを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、急激な温度低下を検出しないときは、前記第一設定値より低いスケール除去剤の注入停止用の第二設定値に到達するスケール除去剤の注入を停止するので、急激な温度低下を検出しないときも前記注入時間でスケール除去剤の注入を停止するものと比較して、より正確に必要な量のスケール除去剤を注入することができるという効果を奏する。

この発明によれば、温度センサ取付部またはその近傍のスケールが剥離しても必要な量のスケール除去剤を注入して所期のスケール除去を行うことができるという効果を奏する。

この発明の実施例１のボイラの概略構成図である。同実施例１の制御手順を説明するフローチャート図である。同実施例１の動作を説明する時間−水管温度特性図である。この発明の実施例２の制御手順を説明するフローチャート図である。

つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、水管への給水ラインへスケール除去剤を注入するボイラに実施される。

この実施の形態のボイラは、水管の温度を検出する温度センサと、前記水管への給水ラインへスケール除去剤を注入する薬注装置と、前記温度センサの検出値に基づいて前記薬注装置の作動を制御する制御器とを備えるものである。

そして、この実施の形態のボイラの特徴とするところは、前記制御器が、予め記憶した薬注制御手順に基づき、前記温度センサの検出値が第一設定値以上となると前記薬注装置によるスケール除去剤の注入を開始し、設定した注入時間が経過するとスケール除去剤の注入を停止するところにある。

この実施の形態のボイラによれば、スケール除去剤の注入は、前記水管の温度が急激に低下して、前記温度センサが注入停止用の第二設定値を検出しても、設定した注入時間だけスケール除去剤の注入を継続する。その結果、前記温度センサ取付部またはその近傍のスケールが剥離しても必要な注入時間の注入により、必要な量のスケール除去剤を注入して所期のスケール除去が行われる。

前記注入時間は、好ましくは、前記制御器により、前記温度センサの検出値の低下勾配から前記第一設定値より低いスケール除去剤の注入停止用の第二設定値に到達するに要すると推測される時間に設定する。すなわち、前記制御器は、前記温度センサの検出値を記憶しておき、その記憶値に基づいて低下勾配を算出する。そして、算出した低下勾配に基づき、検出値が前記第一設定値より低いスケール除去剤の注入停止用の第二設定値に到達するに要すると推測される時間を算出し、算出した時間を前記注入時間とする。しかしながら、前記注入時間は、予め実験などにより定めた設定時間とすることができる。

前者の温度低下勾配に基づく注入時間の設定方法は、後者の注入時間の設定方法と比較して、注入時間を正確に設定することができる。すなわち、スケールの成分や性状、スケール除去剤の種類や投入量、ボイラの運転状況によって、スケール除去剤によるスケールの除去時間が変わるので、前者の実際の温度勾配に基づく方法の方が、注入時間を正確に設定できる。

また、前記制御器による注入停止の条件は、好ましくは、スケールの前記水管からの剥離による前記水管の温度の急激な温度低下を検出する場合としない場合とで異ならせる。すなわち、急激な温度低下を検出したとき、前記注入時間が経過するとスケール除去剤の注入を停止し、急激な温度低下を検出しないときは、前記温度センサの検出値が前記第一設定値より低いスケール除去剤の注入停止用の第二設定値に到達するスケール除去剤の注入を停止するように構成する。

このように、急激な温度低下を検出しないときは、前記水管の温度が前記第二設定値となるのを検出してスケール除去剤の注入を停止するので、急激な温度低下を検出しないときも前記注入時間でスケール除去剤の注入を停止するものと比較して、より正確に必要な量のスケール除去剤を注入することができる。

ここで、この実施の形態のボイラの構成要素を説明する。前記水管は、好ましくは、貫流ボイラの水管とするが、これに限定されるものではない。

また、温度センサは、サーミスタまたは熱電対とすることができる。そして、この温度センサは、前記水管の所定箇所に取り付けられる。

前記薬注装置は、ポリアクリル酸塩，ポリマレイン酸塩等の水溶性ポリマーやホスホン酸塩，キレート剤等のスケール除去剤を注入し、注入量を制御できる装置であれば、特定の構成のものに限定されない。この薬注装置によるスケール除去剤の注入箇所は、好ましくは、前記給水ラインの給水ポンプ下流側とするが、これに限定されるものではない。

この発明の実施例１のボイラを図面に従い説明する。図１は、この発明の実施例１のボイラの概略構成図であり、図２は、同実施例１の制御手順を説明するフローチャート図であり、図３は、同実施例１の動作を模式的に説明する時間−水管温度特性図である。

（実施例１の構成）
図１を参照して、多管式貫流ボイラの缶体１は、上部ヘッダ２と下部ヘッダ３との間を多数の水管４，４，…で連結し、その内部に燃焼室５を形成している。この燃焼室５の上部には、加熱手段としてのバーナ６が配置されている。このバーナ６には、燃料供給ライン７が接続されており、この燃料供給ライン７には、燃料ポンプ（図示省略）および燃料用電磁弁８がそれぞれ設けられている。また、バーナ６には、燃焼用の空気供給ライン９が接続されており、この空気供給ライン９には、送風機１０が設けられている。そして、燃料ポンプ，燃料用電磁弁８および送風機１０は、それぞれ信号線を介して制御器１１と接続されている。

そして、缶体１には、各水管４内の水，すなわち缶水の水位を検出するとともに、缶水の水位を制御する水位制御器（図示省略）が付設されている。この水位制御器は、信号線を介して制御器１１と接続されている。さらに、缶体１の下部には、各水管４内へ缶水を供給する給水ライン１２が接続されており、この給水ライン１２には、給水ポンプ１３が設けられている。この給水ポンプ１３も、信号線を介して制御器１１と接続されている。

さらに、缶体１には、温度センサ１４と水質モニタ１５とが設けられている。この温度センサ１４は、水管４の温度を検出するためのもので、水管４のうちの１本（必要に応じて複数本）に設けられるもので、水管４の外壁の所定箇所に設けられている。そして、この温度センサ１４は、信号線を介して制御器１１に接続されている。

また、水質モニタ１５は、スラッジの堆積を検出するためのもので、下部ヘッダ３内において、水管４の下方で、スラッジが堆積し易い箇所（必要に応じて複数箇所）に設けられている。水質モニタ１５は、下部ヘッダ３の缶水中の酸素などにより電流が流れ、スラッジで埋まると電流が流れ難くなる。

さらに、給水ライン１２に薬注装置１６が設けられている。この薬注装置１６も、信号線を介して制御器１１に接続されている。この薬注装置１６は、制御器１１からのＯＮ作動信号により、スケール除去剤の注入を行うもので、制御器１１からの作動ＯＮ信号により、給水ライン１２へスケール除去剤の注入を開始し、制御器１１からの作動ＯＦＦ信号により、給水ライン１２へのスケール除去剤の注入を停止する構成となっている

そして、制御器１１は、予め記憶した薬注制御手順に基づき、薬注装置１６を制御する。この薬注制御手順は、温度センサ１１の検出値が第一設定値Ｔ１以上となると薬注装置１６によるスケール除去剤の注入を開始し、設定注入時間ｔ０が経過するとスケール除去剤の注入を停止する手順である。その手順の概要を図２に示す。

（実施例１の動作）
つぎに、実施例１の動作を図１および図２に基づき説明する。ボイラの運転が継続すると、水管４内へ供給される水の水質により、水管４の伝熱壁にスケールが徐々に付着し、この付着に伴って、水管４の伝熱壁の温度が上昇する。この温度上昇による伝熱壁の温度変化を温度センサ１４が常時検出し、その検出値を制御器１１へ出力する。

温度センサ１４の検出値が第一設定値Ｔ１に達すると、図２の処理ステップＳ１（以下、処理ステップＳＮは、単にＳＮと称する。）において、ＹＥＳが判定され、Ｓ２へ移行して、制御器１１は、薬注装置１６へ作動ＯＮ信号を出力する。この作動ＯＮ信号を受けると、薬注装置１６は、そのポンプ（図示省略）が駆動され、給水ライン１２へのスケール除去剤の注入を開始する。

ここで、スケール除去剤の注入量について説明すると、スケール除去剤の注入は、前記伝熱壁の温度が比較的短時間で第一設定値Ｔ１からスケール剤注入停止を判定する第二設定値Ｔ２（＜第一設定値Ｔ１）以下となるようにするためのもので、第一設定値Ｔ１により判定される厚さのスケールを除去する必要があるためのものである。スケール除去剤の注入量は、特許文献１に記載のように、第一設定値Ｔ１に応じて決定される。第二設定値Ｔ２は、製品毎にバラツキがあるので、ボイラの試運転時に設定することが望ましい。

Ｓ２のスケール除去剤の注入によりスケール除去剤の効果が現れ、水管４の温度が低下してゆくが、Ｓ３にて温度センサ１４の検出値を所定間隔で記憶してゆく。より具体的には、スケール除去剤の注入により、水管４の温度（温度センサ１４の検出値Ｔ）は、模式図である図３の低下特性線Ｌ１，Ｌ２のように、所定の低下勾配αで低下する。そして、温度センサ１４の取付部またはその近傍の水管４に付着したスケールが剥離すると、低下特性線Ｌ３のように、温度センサ１４の検出値が急激に低下する。なお、低下特性線Ｌ２は、スケールの剥離が生じない場合の温度センサ１４の検出値を示し、スケールの剥離が生じた場合、勾配αの特性線Ｌ１の延長線を示す。

スケールが剥離すると、水管４温度が急激に低下したかどうかを判定するＳ４により、ＹＥＳが判定されと、処理は、Ｓ５へ移行する。水管４温度が急激に低下したかどうかの判定は、つぎのようにして行われる。温度センサ１４による検出値Ｔの単位時間当たりの温度低下勾配が設定値以上となると、急激に低下と判定する。

そして、Ｓ５で注入時間ｔ０を演算する。この注入時間ｔ０の演算は、つぎのようにして行われる。すなわち、図３を参照して、注入開始時刻ｔａからＳ５でＹＥＳが判定されるまでの時刻ｔｂまでの所定時間ｔ１における温度センサ１４の検出値から低下特性線Ｌ１の低下勾配αを求める。所定時間ｔ１は、好ましくは、給水時間（給水ポンプ１３が作動している時間）または、燃焼時間（バーナ６が燃焼している時間）とし、給水ポンプ１３およびバーナ６が燃焼停止している時間は含めない。なお、低下特性線Ｌ１が直線でない場合は、直線近似の手法により近似した直線に基づき低下勾配αを求める。

つぎに、低下勾配αから第二設定値Ｔ２に到達するに要する時間ｔ２を演算する。この時間ｔ２は、時刻ｔｂから低下特性線Ｌ１を延長して、第二設定値Ｔ２の等温線Ｌ４と交わる時刻ｔｃまでの時間であり、推測（予測）により求めた時間である。そして、時刻ｔｂを基準とした注入時間ｔ０をｔ１＋ｔ２とする。なお、注入時間ｔ０は、時刻ｔｂを基準とすると、ｔ２とすることができる。

ついで、Ｓ６において、Ｓ５で求めた注入時間ｔ０が経過したかどうかを判定する。ｔ０が経過するまでは、スケール除去剤の注入が継続される。Ｓ６で、ＹＥＳが判定されると、Ｓ７へ移行して、スケール除去剤の注入が停止される。

こうして、スケール除去剤の注入は、水管４の温度が急激に低下して、温度センサ１４が注入停止用の第二設定値Ｔ２を検出しても、設定した注入時間ｔ０だけスケール除去剤の注入が継続される。その結果、温度センサ１４の取付部またはその近傍のスケールが剥離しても、必要な量のスケール除去剤を注入して所期のスケール除去を行うことができる。

Ｓ４で、ＹＥＳが判定されない場合は、Ｓ８へ移行して、水管４温度が第二設定値以下となったかどうかを判定する。Ｓ８でＹＥＳが判定されると、Ｓ７へ移行して、スケール除去剤の注入が停止される。この停止制御は、特許文献１と同様である。

このように、この実施例１は、スケールの水管４からの剥離による水管４の温度の急激な温度低下を検出したとき、低下勾配αから演算した注入時間ｔ０が経過するとスケール除去剤の注入を停止し、急激な温度低下を検出しないときは、第二設定値Ｔ２に到達するスケール除去剤の注入を停止するように構成している。

実施例１の変形例として、注入開始から所定時間の間の温度低下勾配αを求めて、注入時間ｔ０を演算して、急激な温度低下を検出しないときも注入時間ｔ０の経過でスケール除去剤の注入を停止するように構成することも可能である。実施例１の注入制御は、急激な温度低下を検出しないとき、この変形例と比較してより正確に必要な量のスケール除去剤を注入することができる。

ところで、この実施例１では、注入開始の条件を温度センサ１４の検出値Ｔが第一設定値ｔ１以上で注入を開始する条件１に加えて、水質モニタ１５により、水質モニタ１５がスラッジにより埋もれて、その検出値が設定値以下となるとスケール除去剤の注入を開始する条件２を加えることができる。条件１と条件２とは、ＯＲの関係とする。この場合、条件２で注入を開始するとき、注入量は、注入開始の温度センサ１４の検出値により求める。注入量の設定以外の制御は、図２に示す制御で行われる。

この発明は、前記実施例１に限定されるものではなく、制御器１１による薬注制御を図４に示すように行う実施例２を含むものである。図４の薬注制御手順は、注入時間ｔ０を低下勾配αから予測するのではなく、予め実験などにより定めた設定時間としたものである。実施例２の制御手順を除くその他の構成は、実施例１と同様であるので、以下の実施例２の説明では、実施例１と異なる部分のみ説明し、その他は説明を省略している。

図４を参照して、実施例１と同様に、温度センサ１４の検出値が第一設定値Ｔ１に達すると、Ｓ１でＹＥＳが判定され、Ｓ２でスケール除去剤の注入を開始する。そして、予め定めた注入時間ｔ０が経過すると、Ｓ６でＹＥＳが判定されて、Ｓ７で注入が停止される。

４水管
１１制御器
１２給水ライン
１４温度センサ
１６薬注装置

Claims

水管の温度を検出する温度センサと、前記水管への給水ラインへスケール除去剤を注入する薬注装置と、前記温度センサの検出値に基づいて前記薬注装置の作動を制御する制御器とを備えるボイラであって、
前記制御器は、前記温度センサの検出値が第一設定値以上となると前記薬注装置によるスケール除去剤の注入を開始し、設定した注入時間が経過するとスケール除去剤の注入を停止することを特徴とするボイラ。
前記制御器は、前記温度センサの検出値の低下勾配から前記第一設定値より低いスケール除去剤の注入停止用の第二設定値に到達するに要すると推測される時間を前記注入時間とすることを特徴とする請求項１に記載のボイラ。
前記制御器は、スケールの前記水管からの剥離による前記水管の温度の急激な温度低下を検出し、
急激な温度低下を検出したとき、前記注入時間の経過を検出してスケール除去剤の注入を停止し、急激な温度低下を検出しないときは、前記第一設定値より低いスケール除去剤の注入停止用の第二設定値に到達するとスケール除去剤の注入を停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ。