JP2015010798A

JP2015010798A - ボイラ

Info

Publication number: JP2015010798A
Application number: JP2013137891A
Authority: JP
Inventors: 尚史福田; Naofumi Fukuda
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2015-01-19

Abstract

【課題】エコノマイザにおける排ガスの結露を防止し、エコノマイザの腐食を防止する。
【解決手段】気水ドラム２には、エコノマイザ４を介して給水される。気水ドラム２の貯留水は、蒸発管３に通されて加熱される。蒸発管３とエコノマイザ４とには、排ガスＧが順に通される。気水ドラム２の温水を、温水戻し路１２を介して、エコノマイザ４への給水に混入できる。温水混入後の水温を設定温度に維持するように、温水流量調整弁１４が制御される。エコノマイザ４への給水温度を調整して、エコノマイザ４における排ガスの結露を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エコノマイザを備えたボイラに関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるように、排ガス煙道（１０）に加熱管（１２，１４）を設け、加熱管（１２）には気水分離ドラム（１６）の水を循環させ、加熱管（１４）には気水分離ドラム（１６）への給水を通す排熱ボイラが知られている。この排熱ボイラでは、プロセスからの液体が、管路（２０）を介して、まずはデアレータ（２２）に供給される。デアレータ（２２）では、気水分離ドラム（１６）からの温水も一部供給され、プロセスからの液体の気泡分離が図られる。気泡分離された液体は、加熱管（１４）を介して気水分離ドラム（１６）に供給され、さらに加熱管（１２）で加熱される。そして、気水分離ドラム（１６）で気水分離された蒸気が、管路（２６）を介してプロセスへ供給される。なお、加熱管（１４）は、気水分離ドラム（１６）への給水を予熱するエコノマイザとして機能する。

実開昭６０−１０５９０２号公報（明細書第２頁第９−２０行、第１図）

排ガスから熱回収するために、煙道にエコノマイザを設置する場合、エコノマイザにおいて、水管表面温度は給水温度に支配される。よって、給水温度と排ガス温度との関係によっては、エコノマイザにおいて、排ガスが露点温度を下回り結露が生じる。腐食性がある排ガスの場合、排ガスが結露すると、エコノマイザを腐食させるおそれがある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、エコノマイザにおける排ガスの結露を防止し、エコノマイザの腐食を防止するボイラを提供することにある。

なお、前記特許文献１に記載の排熱ボイラの場合、プロセスからの液体が通されるデアレータ（２２）には気水分離ドラム（１６）からの温水も供給されるが、これはプロセスからの液体の気泡分離のためである。デアレータ（２２）から加熱管（１４）への給水温度を調整するものではないし、調整する理由や必要もない。

本発明は、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、中途まで水が貯留され、上部から蒸気を導出する気水ドラムと、この気水ドラムとの間で水が循環されると共に、その循環水を排ガスにより加熱する蒸発管と、この蒸発管を通過後の排ガスで、前記気水ドラムへの給水を予熱するエコノマイザと、このエコノマイザへの給水に前記気水ドラムからの温水を混入すると共に、その混入流量を調整可能な温水戻し路とを備えることを特徴とするボイラである。

請求項１に記載の発明によれば、エコノマイザへの給水に気水ドラムからの温水を混入することができ、しかもその混入流量を調整可能であるから、エコノマイザへの給水温度を所望に調整することができる。これにより、エコノマイザにおける排ガスの結露を防止し、エコノマイザの腐食を防止することができる。

さらに、請求項２に記載の発明は、前記エコノマイザへの給水路には、給水流量調整手段が設けられると共に、この給水流量調整手段よりも下流において前記温水戻し路が接続されており、前記温水戻し路には、温水流量調整手段が設けられており、前記気水ドラムの貯留水を設定水位に維持するように、前記給水流量調整手段が制御され、前記気水ドラムからの温水が混入後の前記エコノマイザへの給水温度を設定温度に維持するように、前記温水流量調整手段が制御されることを特徴とする請求項１に記載のボイラである。

請求項２に記載の発明によれば、給水流量調整手段により、気水ドラムの貯留水を設定水位に維持することができ、また、温水流量調整手段により、エコノマイザへの給水温度を調整することができる。

本発明によれば、エコノマイザにおける排ガスの結露を防止し、エコノマイザの腐食を防止することができる。

本発明のボイラの一実施例を示す概略図である。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のボイラ１の一実施例を示す概略図である。

本実施例のボイラ１は、強制循環式の水管ボイラであり、気水ドラム２と、蒸発管３と、エコノマイザ４とを備える。

気水ドラム２は、エコノマイザ４を介して水が供給され、蒸発管３を介して貯留水が加熱され、蒸気路５を介して蒸気を導出する。気水ドラム２には、中途まで水が貯留され、その水位は、水位センサ６により検出される。水位センサ６は、その構成を特に問わないが、好ましくは、水位に応じて連続的な出力を得られる水位センサである。たとえば、静電容量式または差圧式の水位センサが用いられる。

蒸発管３は、気水ドラム２との間で水が循環される。具体的には、気水ドラム２の貯留水は、循環ポンプ７により蒸発管３に送られ、蒸発管３において排ガスＧと熱交換した後、気水ドラム２へ戻される。蒸発管３に通す排ガスＧは、文字通りの排ガスの他、場合によりバーナによる燃焼ガスでもよい。

エコノマイザ４は、蒸発管３を通過後の排ガスで、気水ドラム２への給水を予熱する。具体的には、給水源からの給水は、第一給水路８を介してエコノマイザ４に供給され、エコノマイザ４において排ガスＧと熱交換した後、第二給水路９を介して気水ドラム２に供給される。第一給水路８には、エコノマイザ４へ向けて順に、給水ポンプ１０と給水流量調整弁１１とが設けられる。給水ポンプ１０を作動させた状態で、給水流量調整弁１１の開度を調整することで、エコノマイザ４を介した気水ドラム２への給水流量を調整することができる。

なお、本実施例では、給水ポンプ１０の運転を基本的に継続した状態で、給水流量調整弁１１の開度が調整される。給水流量調整弁１１の開度が狭まり、通水流量が所定の最低流量を下回ると、給水ポンプ１０は自動的に停止する一方、給水流量調整弁１１の開度が回復すると、給水ポンプ１０は自動的に運転を再開する。但し、通水流量が少なくなっても、給水ポンプ１０の作動を継続し、その代わりに、戻し路を介して給水源側へ水を戻す構成としてもよい。

本実施例では、給水流量調整弁１１が給水流量調整手段として機能するが、場合により、給水ポンプ１０を給水流量調整手段としてもよい。つまり、給水ポンプ１０をインバータ制御して、給水流量を調整してもよい。その場合、給水流量調整弁１１の設置を省略することができる。

給水流量調整弁１１より下流の第一給水路８と、気水ドラム２の下部（液相部）とは、温水戻し路１２により接続される。温水戻し路１２には、気水ドラム２の側から順に、温水ポンプ１３と温水流量調整弁１４とが設けられる。このような構成により、エコノマイザ４への給水に気水ドラム２からの温水を混入することができる。また、その混入流量は、温水流量調整弁１４の開度を調整することで、変更可能とされる。

エコノマイザ４への第一給水路８には、温水戻し路１２との合流部より下流に、温度センサ１５が設けられる。この温度センサ１５の検出温度に基づき温水流量調整弁１４の開度を調整することで、エコノマイザ４への給水温度を調整することができる。

本実施例では、温水流量調整弁１４が温水流量調整手段として機能するが、場合により、温水ポンプ１３を温水流量調整手段としてもよい。つまり、温水ポンプ１３をインバータ制御して、温水流量を調整してもよい。その場合、温水流量調整弁１４の設置を省略することができる。

蒸発管３とエコノマイザ４とには、排ガスＧが順に通される。たとえば、蒸発管３とエコノマイザ４とが設置された煙道に、ディーゼルエンジンからの排ガスＧが順に通される。図示例のように、排ガスＧが上方から下方へ通される構成としておけば、排ガス中のダストを下方へ脱落させることができる。

気水ドラム２への給水は、エコノマイザ４で予熱される。また、気水ドラム２の貯留水は、蒸発管３において加熱される。気水ドラム２からの蒸気は、蒸気路５を介して各種の蒸気使用設備へ送られる。気水ドラム２内は、大気圧を超える所望圧力に維持され、これにより、所望の飽和蒸気を得ることができる。

本実施例のボイラ１の制御について説明すると、まず、気水ドラム２の貯留水を設定水位に維持するように、給水流量調整手段が制御される。具体的には、本実施例では、水位センサ６の検出信号に基づき給水流量調整弁１１の開度が調整される。気水ドラム２の水位が下がるほど給水流量調整弁１１の開度を大きくし、気水ドラム２の水位が上がるほど給水流量調整弁１１の開度を小さくして、気水ドラム２の水位を設定水位に維持する。

また、エコノマイザ４への給水温度を設定温度に維持するように、温水流量調整手段が制御される。具体的には、本実施例では、温度センサ１５の検出温度に基づき温水流量調整弁１４の開度が調整される。これにより、エコノマイザ４への給水温度を調整し、ひいてはエコノマイザ４の管壁（接ガス側の外壁）の温度を調整することができる。エコノマイザ４の管壁温度が排ガスＧの露点温度を下回らない範囲で、前記設定温度を設定して制御すれば、排ガスＧがエコノマイザ４において結露することが防止される。腐食性のある排ガスＧでも、エコノマイザ４における結露を防止することで、エコノマイザ４の腐食を防止することができる。

以上述べたように、本実施例のボイラ１によれば、エコノマイザ４への給水に気水ドラム２からの温水を混入して、エコノマイザ４への給水温度を所望に上げることで、エコノマイザ４における結露の発生を防止し、エコノマイザ４の腐食を防止することができる。しかも、温水流量調整弁１４により温水の混合率を変えることで、排ガス状況（結露温度）に応じた温度設定が可能となる。

本発明のボイラ１は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、エコノマイザ４を備えるボイラ１において、エコノマイザ４への給水に気水ドラム２からの温水を混入可能であると共に、その混入流量を調整可能であれば、適宜に変更可能である。

たとえば、前記実施例では、気水ドラム２から循環ポンプ７を介して蒸発管３へ水を送り込む強制循環式のボイラについて述べたが、自然循環式のボイラにも同様に適用可能である。その場合、蒸発管３を上下方向へ配置すると共に、循環ポンプ７の設置を省略すればよい。

また、図１において二点鎖線で示すように、気水ドラム２から蒸発管３への給水路の内、循環ポンプ７より下流部から管路を分岐させ、その分岐管１６による温水を温水流量調整弁１４へ供給するようにすれば、気水ドラム２から温水ポンプ１３までの管路を省略することができる。つまり、温水ポンプ１３の設置を省略して、温水ポンプ１３の機能を循環ポンプ７に持たせることができる。言い換えれば、循環ポンプ７と温水ポンプ１３とを共通の一つのポンプとして構成することができる。

さらに、前記実施例では、水管ボイラについて説明したが、円管ボイラなど、その他の蒸気ボイラにも同様に適用可能である。

１ボイラ
２気水ドラム
３蒸発管
４エコノマイザ
５蒸気路
６水位センサ
７循環ポンプ
８第一給水路
９第二給水路
１０給水ポンプ
１１給水流量調整弁
１２温水戻し路
１３温水ポンプ
１４温水流量調整弁
１５温度センサ
１６分岐管

Claims

中途まで水が貯留され、上部から蒸気を導出する気水ドラムと、
この気水ドラムとの間で水が循環されると共に、その循環水を排ガスにより加熱する蒸発管と、
この蒸発管を通過後の排ガスで、前記気水ドラムへの給水を予熱するエコノマイザと、
このエコノマイザへの給水に前記気水ドラムからの温水を混入すると共に、その混入流量を調整可能な温水戻し路と
を備えることを特徴とするボイラ。
前記エコノマイザへの給水路には、給水流量調整手段が設けられると共に、この給水流量調整手段よりも下流において前記温水戻し路が接続されており、
前記温水戻し路には、温水流量調整手段が設けられており、
前記気水ドラムの貯留水を設定水位に維持するように、前記給水流量調整手段が制御され、
前記気水ドラムからの温水が混入後の前記エコノマイザへの給水温度を設定温度に維持するように、前記温水流量調整手段が制御される
ことを特徴とする請求項１に記載のボイラ。