JP2015158342A - スケール付着判定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】より適切な裕度をもってスケールの付着の判定を行えるスケール付着判定装置を提供すること。
【解決手段】内部に缶水が供給される複数の水管12を有し、複数の水管12を加熱して缶水から蒸気を生成するボイラ1における複数の水管12へのスケールの付着を判定するスケール付着判定装置であって、水管12の表面温度を測定する温度センサ110と、缶水の電気伝導度を測定する電気伝導度センサ120と、温度センサ110により測定される水管12の表面温度が基準温度を超えた場合にスケールが付着したと判定するスケール付着判定部130と、電気伝導度センサ120により測定される電気伝導度に応じて基準温度を補正する基準温度補正部140と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】内部に缶水が供給される複数の水管12を有し、複数の水管12を加熱して缶水から蒸気を生成するボイラ1における複数の水管12へのスケールの付着を判定するスケール付着判定装置であって、水管12の表面温度を測定する温度センサ110と、缶水の電気伝導度を測定する電気伝導度センサ120と、温度センサ110により測定される水管12の表面温度が基準温度を超えた場合にスケールが付着したと判定するスケール付着判定部130と、電気伝導度センサ120により測定される電気伝導度に応じて基準温度を補正する基準温度補正部140と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、ボイラのスケール付着判定装置に関する。
従来、複数の水管を有し、これら複数の水管を加熱して、水管の内部に供給された水(缶水)から蒸気を生成する蒸気ボイラが広く用いられている。このような蒸気ボイラでは、缶水の蒸発に伴い、缶水に含まれる硬度成分が析出して水管の内面にスケールとして付着する。水管に付着したスケールの厚みが増すと、水管に加えられた熱が缶水に伝わりにくくなり、水管の温度が過剰に上昇し、ボイラの故障につながる。そのため、水管の所定箇所に温度センサを配置し、この温度センサにより測定された水管の温度により水管へのスケールの付着を判定することが行われている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、スケールの付着の判定は、スケールが付着した場合における水管の過熱限界温度に対して一定の裕度をもった基準温度を設定し、温度センサにより測定された水管の温度が基準温度を超えた場合に、アラーム等の所定の態様で報知することにより行われる。即ち、スケールの付着判定は、水管の温度が過熱限界に達する一定期間前に行われる。これにより、スケールの付着の判定が行われた後に、スケールの除去等の処理を適切に行える。
ここで、スケールの付着速度は、缶水に含まれる硬度成分の濃度によって異なる。そのため、缶水の硬度成分の濃度が高い場合には、スケールの付着が早く進むことにより、スケールの付着判定がされてから水管の温度が過熱限界まで達する時間が短くなってしまうおそれがある。一方、缶水の硬度成分の濃度が低い場合には、水管の温度が過熱限界に達するまでに十分な時間があるにもかかわらず、スケールの付着判定を行ってしまうことになる。
従って、本発明は、より適切な裕度をもってスケールの付着の判定を行えるスケール付着判定装置を提供することを目的とする。
本発明は、内部に缶水が供給される複数の水管を有し、該複数の水管を加熱して前記缶水から蒸気を生成するボイラにおける前記複数の水管へのスケールの付着を判定するスケール付着判定装置であって、前記水管の表面温度を測定する温度センサと、前記缶水の電気伝導度を測定する電気伝導度センサと、前記温度センサにより測定される水管の表面温度が基準温度を超えた場合にスケールが付着したと判定するスケール付着判定部と、前記電気伝導度センサにより測定される電気伝導度に応じて前記基準温度を補正する基準温度補正部と、を備えるスケール付着判定装置に関する。
また、前記基準温度補正部は、前記電気伝導度センサにより測定される電気伝導度の所定期間の平均値に基づいて前記基準温度を補正することが好ましい。
本発明のスケール付着判定装置によれば、より適切な裕度をもってスケールの付着の判定を行える。
以下、本発明のスケール付着判定装置の好ましい一実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態のスケール付着判定装置は、水を加熱して蒸気を生成する蒸気ボイラ(以下、ボイラという)に組み込まれる。
まず、ボイラ1の全体構成について、図1を参照しながら説明する。
ボイラ1は、缶体10と、缶体10に燃焼用空気を送り込む送風機20と、缶体10と送風機20とを接続し燃焼用空気が流通する給気ダクト30と、給気ダクト30に燃料ガスを供給する燃料供給装置40と、缶体10から排出される燃焼ガスが流通する排気筒50と、缶体10に水を供給する給水路(図示せず)と、ボイラ1の燃焼状態を制御する制御装置60と、ボイラ1へのスケールの付着を判定するスケール付着判定装置と、を備える。
本実施形態のスケール付着判定装置は、水を加熱して蒸気を生成する蒸気ボイラ(以下、ボイラという)に組み込まれる。
まず、ボイラ1の全体構成について、図1を参照しながら説明する。
ボイラ1は、缶体10と、缶体10に燃焼用空気を送り込む送風機20と、缶体10と送風機20とを接続し燃焼用空気が流通する給気ダクト30と、給気ダクト30に燃料ガスを供給する燃料供給装置40と、缶体10から排出される燃焼ガスが流通する排気筒50と、缶体10に水を供給する給水路(図示せず)と、ボイラ1の燃焼状態を制御する制御装置60と、ボイラ1へのスケールの付着を判定するスケール付着判定装置と、を備える。
缶体10は、図1に示すように、ボイラ筐体11と、複数の水管12と、下部ヘッダ13と、上部ヘッダ14と、バーナ15と、を備える。
ボイラ筐体11は、缶体10の外形を構成し、平面視矩形形状の直方体状に形成される。このボイラ筐体11の長手方向の一端側に位置する第1側面11aには、給気口16が形成され、ボイラ筐体11の長手方向の他端側に位置する第2側面11bには、排気口17が形成される。
ボイラ筐体11は、缶体10の外形を構成し、平面視矩形形状の直方体状に形成される。このボイラ筐体11の長手方向の一端側に位置する第1側面11aには、給気口16が形成され、ボイラ筐体11の長手方向の他端側に位置する第2側面11bには、排気口17が形成される。
複数の水管12は、ボイラ筐体11の内部に上下方向に延びて配置されると共に、ボイラ筐体11の長手方向及び幅方向に所定の間隔をあけて配置される。
下部ヘッダ13は、ボイラ筐体11の下部に配置される。下部ヘッダ13には、複数の水管12の下端部が接続される。
下部ヘッダ13は、ボイラ筐体11の下部に配置される。下部ヘッダ13には、複数の水管12の下端部が接続される。
上部ヘッダ14は、ボイラ筐体11の上部に配置される。上部ヘッダ14には、複数の水管12の上端部が接続される。
バーナ15は、給気口16に配置される。
バーナ15は、給気口16に配置される。
送風機20は、ファン及びこのファンを回転させるモータを有する。この送風機20は、ファンが所定の回転数で回転することで、缶体10に燃焼用空気を送り込む。
給気ダクト30は、上流側の端部が送風機20に接続され、下流側の端部が給気口16に接続される。給気ダクト30は、送風機20から送り込まれた燃焼用空気を缶体10に供給する。
燃料供給装置40は、ガス供給ライン41と、このガス供給ラインに設けられる調整弁42及びノズル43と、を備える。
ガス供給ライン41は、給気ダクト30に接続され、給気ダクト30に燃料ガスを供給する。
調整弁42は、給気ダクト30に供給される燃料ガスの流通量を調整する。
ノズル43は、ガス供給ライン41の先端部に配置され、給気ダクト30に燃料ガスを噴出する。
ガス供給ライン41は、給気ダクト30に接続され、給気ダクト30に燃料ガスを供給する。
調整弁42は、給気ダクト30に供給される燃料ガスの流通量を調整する。
ノズル43は、ガス供給ライン41の先端部に配置され、給気ダクト30に燃料ガスを噴出する。
排気筒50は、排気口17に接続される。排気筒50は、缶体10の内部で燃料ガスが燃焼して生じた燃焼ガスを排出する。
制御装置60は、ボイラ1が蒸気を供給する負荷機器による蒸気の消費量に応じて、ボイラ1の燃焼状態(燃焼率)を変更し、蒸気の生成量を調整する。より具体的には、制御装置60は、送風機20による缶体10への燃焼用空気の供給量及び燃料ガスの供給量を制御することで、ボイラ1の燃焼率を制御する。また、制御装置60は、後述するスケール付着判定部130及び基準温度補正部140を備えており、スケールの付着判定を行う。
制御装置60は、ボイラ1が蒸気を供給する負荷機器による蒸気の消費量に応じて、ボイラ1の燃焼状態(燃焼率)を変更し、蒸気の生成量を調整する。より具体的には、制御装置60は、送風機20による缶体10への燃焼用空気の供給量及び燃料ガスの供給量を制御することで、ボイラ1の燃焼率を制御する。また、制御装置60は、後述するスケール付着判定部130及び基準温度補正部140を備えており、スケールの付着判定を行う。
以上のボイラ1によれば、送風機20により給気ダクト30に送り込まれた燃焼用空気は、ガス供給ライン41ら供給された燃料ガスと混合され、燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスがバーナ15から缶体10の内部に噴出され、燃焼される。そして、バーナ15による混合ガスの燃焼に伴って発生する熱により、下部ヘッダ13から複数の水管12の内部に供給された水(缶水)が加熱され、蒸気が生成される。複数の水管12の内部において生成された蒸気は、上部ヘッダ14に集合された後、蒸気導出管(図示せず)を介して外部に導出される。また、混合ガスの燃焼により生じた燃焼ガスは、排気筒50から外部に排出される。
ところで、水管12の内部では、缶水の蒸発に伴い、缶水に含まれる硬度成分が析出して水管12の内面にスケールとして付着する。水管12に付着したスケールの厚みが増すと、水管12に加えられた熱が缶水に伝わりにくくなり、水管12の温度が過剰に上昇し、ボイラ1の故障につながる。
そこで、本実施形態のボイラ1では、スケール付着判定装置によって、水管12にスケールが付着したかどうかを判定している。
スケール付着判定装置は、水管12の表面温度に基づいて、水管12にスケールが付着したかを判定する。
本実施形態では、スケール付着判定装置は、水管12の表面温度を測定する温度センサ110と、電気伝導度センサ120と、スケール付着判定部130と、基準温度補正部140と、を備える。
スケール付着判定装置は、水管12の表面温度に基づいて、水管12にスケールが付着したかを判定する。
本実施形態では、スケール付着判定装置は、水管12の表面温度を測定する温度センサ110と、電気伝導度センサ120と、スケール付着判定部130と、基準温度補正部140と、を備える。
温度センサ110は、複数の水管12のうちのいずれかの水管12に配置され、水管12の表面温度を測定する。温度センサ110は、複数の水管12のうち、所定の水管12における所定の高さに配置される。温度センサ110が取り付けられる水管12は、スケールの付着量や熱負荷等に応じて決定される。温度センサ110で測定された水管12の表面の温度は、制御装置60に測定信号として送信される。
電気伝導度センサ120は、缶水の電気伝導度を測定する。電気伝導度センサ120で測定された缶水の電気伝導度は、測定信号として制御装置60に送信される。
スケール付着判定部130は、温度センサ110により測定される水管12の表面温度が基準温度を超えた場合に、水管12にスケールが付着したと判定する。即ち、水管12にスケールが付着していくと、水管12に加えられた熱が缶水に伝わりにくくなることにより、水管12の温度は上昇する。そこで、スケール付着判定部130は、温度センサ110により測定される水管12の表面温度が、スケールが付着していない状態では到達しない所定の基準温度を超えた場合に、水管12にスケールが付着したと判定する。また、この場合、スケール付着判定部130は、スケールが付着したことを所定の態様(例えば、アラーム)で報知させる。
基準温度は、スケール付着判定部130によりスケールの付着が判定された後、所定期間(例えば、1週間)ボイラ1の運転を継続しても、水管12の過熱によりボイラ1が破損しないように、水管12の過熱限界温度に対して一定の裕度をもって設定される。
ここで、スケールの付着速度は、缶水に含まれる硬度成分の濃度によって異なる。そのため、基準温度を固定値とした場合には、缶水の硬度成分の濃度が高い場合には、スケールの付着が早く進むことにより、スケールの付着判定がされてから水管12の温度が過熱限界まで達する時間が短くなってしまうおそれがある。一方、缶水の硬度成分の濃度が低い場合には、水管12の温度が過熱限界に達するまでに十分な時間があるにもかかわらず、スケールの付着判定を行ってしまうことになる。
そこで、本実施形態のスケール付着判定装置では、基準温度補正部140により基準温度を補正する。
基準温度補正部140は、電気伝導度センサ120により測定される電気伝導度に応じて、スケール付着判定部130による判定対象となる基準温度を補正する。具体的には、基準温度補正部140は、電気伝導度センサ120により測定される電気伝導度が大きい場合には、補正後の基準温度を、補正前の基準温度よりも低くなるように補正する(つまり、裕度が大きくなるように補正する)。また、基準温度補正部140は、電気伝導度センサ120により測定される電気伝導度が小さい場合には、補正後の基準温度を、補正前の基準温度よりも高くなるように補正する(つまり、裕度が小さくなるように補正する)。
基準温度補正部140は、電気伝導度センサ120により測定される電気伝導度に応じて、スケール付着判定部130による判定対象となる基準温度を補正する。具体的には、基準温度補正部140は、電気伝導度センサ120により測定される電気伝導度が大きい場合には、補正後の基準温度を、補正前の基準温度よりも低くなるように補正する(つまり、裕度が大きくなるように補正する)。また、基準温度補正部140は、電気伝導度センサ120により測定される電気伝導度が小さい場合には、補正後の基準温度を、補正前の基準温度よりも高くなるように補正する(つまり、裕度が小さくなるように補正する)。
基準温度の補正は、例えば、代表的な複数の電気伝導度値とこれら複数の電気伝導度値に対応する複数の基準温度とを関連付けて制御装置60に記憶させておき、この制御装置60に記憶された電気伝導度値及び基準温度から、線形補間を用いて電気伝導度センサ120により測定された電気伝導度に対応する補正後の基準温度を算出することにより行える。
また、基準温度の補正は、電気伝導度センサ120により測定される電気伝導度の所定期間(例えば、1日)の平均値に基づいて行ってもよい。
また、基準温度の補正は、電気伝導度センサ120により測定される電気伝導度の所定期間(例えば、1日)の平均値に基づいて行ってもよい。
このように、缶水の電気伝導度に基いて基準温度を補正することで、適切な裕度をもってスケールの付着の判定を行えるので、適切な時期にボイラ1のメンテナンスを行える。
また、基準温度補正部140に、缶水の電気伝導度の所定期間の平均値に基づいて基準温度の補正をさせた場合には、ボイラ1の使用環境(ボイラ1に用いられている水の水質)に応じて基準温度を補正できるので、個々のボイラ1の使用環境に合わせたスケールの付着判定を行える。
以上、本発明のスケール付着判定装置の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、補正後の基準温度を線形補間により求めたが、これに限らない。即ち、電気伝導度値と基準温度との連続的な関数を制御装置に記憶させ、この関数を参照して測定された電気伝導度に対応する補正後の基準温度を求めてもよい。
例えば、本実施形態では、補正後の基準温度を線形補間により求めたが、これに限らない。即ち、電気伝導度値と基準温度との連続的な関数を制御装置に記憶させ、この関数を参照して測定された電気伝導度に対応する補正後の基準温度を求めてもよい。
1 ボイラ
12 水管
110 温度センサ
120 電気伝導度センサ
130 スケール付着判定部
140 基準温度補正部
12 水管
110 温度センサ
120 電気伝導度センサ
130 スケール付着判定部
140 基準温度補正部
Claims (2)
- 内部に缶水が供給される複数の水管を有し、該複数の水管を加熱して前記缶水から蒸気を生成するボイラにおける前記複数の水管へのスケールの付着を判定するスケール付着判定装置であって、
前記水管の表面温度を測定する温度センサと、
前記缶水の電気伝導度を測定する電気伝導度センサと、
前記温度センサにより測定される水管の表面温度が基準温度を超えた場合にスケールが付着したと判定するスケール付着判定部と、
前記電気伝導度センサにより測定される電気伝導度に応じて前記基準温度を補正する基準温度補正部と、を備えるスケール付着判定装置。 - 前記基準温度補正部は、前記電気伝導度センサにより測定される電気伝導度の所定期間の平均値に基づいて前記基準温度を補正する請求項1に記載のスケール付着判定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014034319A JP2015158342A (ja) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | スケール付着判定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014034319A JP2015158342A (ja) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | スケール付着判定装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2015158342A true JP2015158342A (ja) | 2015-09-03 |
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ID=54182451
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2014034319A Pending JP2015158342A (ja) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | スケール付着判定装置 |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1144407A (ja) * | 1997-07-25 | 1999-02-16 | Ebara Boiler Kk | ボイラの付着物判定方法 |
JP2005147797A (ja) * | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Tohoku Electric Power Co Inc | ボイラ伝熱管材料の損傷率予測方法と化学洗浄時期判定方法 |
JP2013036688A (ja) * | 2011-08-09 | 2013-02-21 | Samson Co Ltd | ボイラのスケール検出装置 |
-
2014
- 2014-02-25 JP JP2014034319A patent/JP2015158342A/ja active Pending
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