JP2016020789A - Boiler system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイラ装置に関する。より詳細には、燃焼用空気の供給量に応じた燃料ガスが供給されるように、燃料供給ラインの流量調整弁を制御するボイラ装置に関する。 The present invention relates to a boiler device. More specifically, the present invention relates to a boiler device that controls a flow rate adjustment valve of a fuel supply line so that fuel gas corresponding to the supply amount of combustion air is supplied.
従来から、燃料ガスと燃焼用空気を所定の割合で混合した混合気を燃焼させて水を加熱し、蒸気を発生させるボイラ装置が知られている。この種のボイラ装置では、理論空気量とボイラに供給される空気量との比である空気比が一定になるように、燃焼用空気の供給量に応じて燃料ガスの流量を流量調整弁によって調整している。このような空気比を一定にする制御を開示するものとして例えば特許文献1がある。特許文献1には、燃焼用空気の供給量の変動に合わせて燃料ガスの制御弁を調整して空気比を一定にする予混合式ガスバーナの燃料ガス量制御装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a boiler apparatus that generates steam by burning water-fuel mixture obtained by mixing fuel gas and combustion air at a predetermined ratio to heat water. In this type of boiler device, the flow rate of the fuel gas is adjusted by a flow rate adjustment valve in accordance with the supply amount of combustion air so that the air ratio, which is the ratio between the theoretical air amount and the air amount supplied to the boiler, is constant. It is adjusted. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 discloses such control that keeps the air ratio constant. Patent Document 1 discloses a fuel gas amount control device for a premixed gas burner that adjusts a fuel gas control valve in accordance with fluctuations in the amount of combustion air supplied to make the air ratio constant.
ところで、環境意識の高まりからLNG(Liquefied Natural Gas)が燃料ガスとして広く普及している。LNGを供給する方法の一つとして、LNGを液体のまま輸送し、LNGを使用する供給先で気化して用いるいわゆるLNGサテライト供給がある。LNGサテライト供給は、導入コストを抑えることができ、様々な分野で用いられているものの、パイプラインを通じて燃料ガスを輸送する方法に比べて燃料ガスが外部環境等の影響を受け易い傾向があった。 By the way, LNG (Liquid Natural Gas) is widely spread as a fuel gas due to the increase in environmental awareness. One method for supplying LNG is so-called LNG satellite supply in which LNG is transported in a liquid state and vaporized at a supply destination that uses LNG. Although LNG satellite supply can reduce the introduction cost and is used in various fields, the fuel gas tends to be more susceptible to the external environment than the method of transporting the fuel gas through the pipeline. .
外部環境等の影響によって燃料ガスに温度変動が生じた場合、質量流量に変動が生じて燃焼に必要な空気量も変化する。燃焼に必要な空気量(理論空気量)が変化すれば、燃料用空気の供給量が一定でも、空気比に変動が生じてしまい、燃焼効率の低下や不完全燃焼の原因になるおそれがある。この点、従来のボイラ装置は、外部環境の変化を原因とするような燃料ガスの質量流量の変動が十分に考慮されているとは言い難く、より効率的な燃焼制御を行うという観点から改善の余地があった。 When temperature fluctuations occur in the fuel gas due to the influence of the external environment or the like, the mass flow rate fluctuates and the amount of air necessary for combustion also changes. If the amount of air required for combustion (theoretical amount of air) changes, even if the amount of fuel air supplied is constant, the air ratio will fluctuate, which may lead to reduced combustion efficiency and incomplete combustion . In this respect, it is difficult to say that the fluctuation of the mass flow rate of the fuel gas caused by a change in the external environment is sufficiently taken into consideration in the conventional boiler apparatus, and it is improved from the viewpoint of performing more efficient combustion control There was room for.
本発明は、温度変動によって生じる質量流量の変動が空気比に与える影響を効果的に抑制し、燃焼制御を安定的かつ効率的に行うことができるボイラ装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the boiler apparatus which can suppress the influence which the fluctuation | variation of the mass flow rate produced by a temperature fluctuation has on an air ratio, and can perform combustion control stably and efficiently.
本発明は、ボイラと、前記ボイラに燃料ガスを供給する燃料供給ラインと、前記燃料供給ラインに配置され、前記燃料ガスの流量を調整可能な流量調整弁と、前記燃料供給ラインを流れる前記燃料ガスの温度を検知する燃料ガス温度検知部と、前記ボイラに前記燃料ガスと混合させる燃焼用空気を供給する空気供給ラインと、前記空気供給ラインを流れる前記燃焼用空気の流量を検知する空気流量検知部と、前記燃焼用空気の流量と前記流量調整弁の開度値とを対応づけて記憶する記憶部と、前記空気流量検知部によって検知された前記燃焼用空気の流量に基づいて前記開度値を設定する開度設定部と、前記燃料ガスの質量流量が所定の値になるように、前記燃料ガス温度検知部によって検知された温度に基づいて前記開度値を補正する温度補正部と、前記温度補正部によって補正された補正開度値に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する開度制御部と、を備えることを特徴とするボイラ装置に関する。 The present invention includes a boiler, a fuel supply line that supplies fuel gas to the boiler, a flow rate adjustment valve that is disposed in the fuel supply line and that can adjust the flow rate of the fuel gas, and the fuel that flows through the fuel supply line A fuel gas temperature detector for detecting a gas temperature; an air supply line for supplying combustion air to be mixed with the fuel gas in the boiler; and an air flow rate for detecting a flow rate of the combustion air flowing through the air supply line Based on the flow rate of the combustion air detected by the detection unit, the storage unit that stores the flow rate of the combustion air and the opening value of the flow rate adjustment valve in association with each other, and the flow rate of the combustion air detected by the air flow rate detection unit. An opening setting unit for setting the degree value, and a temperature for correcting the opening value based on the temperature detected by the fuel gas temperature detection unit so that the mass flow rate of the fuel gas becomes a predetermined value And Tadashibu, the opening control unit which controls the opening of the flow regulating valve based on the correction opening value corrected by the temperature correction unit relates boiler apparatus, characterized in that it comprises a.
前記ボイラ装置は、前記流量調整弁の下流側に配置され、前記燃料供給ラインを流れる前記燃料ガスの圧力を検知する燃料ガス圧力検知部と、前記燃料ガス圧力検知部によって検知された圧力に基づいて前記開度値を補正する圧力補正部と、を更に備えることが好ましい。 The boiler device is disposed on the downstream side of the flow rate adjustment valve, and detects a pressure of the fuel gas flowing through the fuel supply line, and a pressure detected by the fuel gas pressure detection unit. It is preferable to further include a pressure correction unit that corrects the opening value.
前記ボイラ装置は、前記燃料供給ラインに配置され、前記燃料ガスの熱量を検知する熱量検知部と、前記熱量検知部によって検知された熱量に基づいて前記開度値を補正する熱量補正部と、を更に備えることが好ましい。 The boiler device is disposed in the fuel supply line, detects a heat amount of the fuel gas, a heat amount detection unit, a heat amount correction unit that corrects the opening value based on the heat amount detected by the heat amount detection unit, Is preferably further provided.
本発明によれば、温度変動によって生じる質量流量の変動が空気比に与える影響を効果的に抑制し、燃焼制御を安定的かつ効率的に行うことができるボイラ装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the boiler apparatus which can suppress effectively the influence which the fluctuation | variation of the mass flow rate produced by a temperature fluctuation has on an air ratio, and can perform combustion control stably and efficiently can be provided.
以下、本発明のボイラ装置の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。第1実施形態のボイラ装置1は、水を加熱して蒸気の生成を行う蒸気ボイラであり、負荷機器(図示省略)に蒸気を供給するものである。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。 Hereinafter, preferred embodiments of the boiler device of the present invention will be described with reference to the drawings. The boiler apparatus 1 of 1st Embodiment is a steam boiler which heats water and produces | generates a vapor | steam, and supplies a vapor | steam to load equipment (illustration omitted). The “line” in the present specification is a general term for lines capable of flowing a fluid such as a flow path, a path, and a pipeline.
図1に示すように、ボイラ装置1は、ボイラ2と、ボイラ2に燃料ガスを供給する燃料供給部50と、ボイラ2に水を供給する給水路(図示省略)と、燃料ガスや燃焼用空気の供給量等を制御する制御装置70と、を備える。
As shown in FIG. 1, a boiler apparatus 1 includes a
ボイラ2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空気供給ラインとしての給気ダクト30と、給気ダクト30に配置されるダンパ31と、燃焼用空気減圧部材としてのパンチングメタル32と、空気流量検知部としてのエア差圧センサ33と、缶体10から排出される燃焼ガス(排ガス)が流通する排ガス排出部としての排気筒80と、を備える。
The
缶体10は、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。
The
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。
The boiler housing |
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。
The plurality of
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。
The
バーナ15は、給気口16に配置される。バーナ15によって燃料ガスと燃焼用空気との混合気が燃焼し、水管12の水が加熱されて蒸気が発生する。
The
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送風機本体21と、ファン(モータ)の回転数を増減させるインバータ22と、を備える。送風機20は、インバータ22に入力される周波数に応じて、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。
The
本実施形態では、負荷機器(図示省略)から要求される要求負荷に応じて燃焼用空気の流量が設定される。送風機20は、設定された燃料用空気の流量になるように制御装置70によってインバータ22を介して制御される。
In the present embodiment, the flow rate of the combustion air is set according to a required load required from a load device (not shown). The
給気ダクト30は、ボイラ2に燃料ガスと混合させる燃焼用空気を供給する空気供給ラインである。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。
The
ダンパ31は、給気ダクト30の内部の燃焼用空気の流路を塞いだ閉状態と、この閉状態から90度回転し、給気ダクト30の内部の燃焼用空気の流路を開放した開状態との間で回転可能に配置される。
The
パンチングメタル32は、複数の貫通孔が形成された金属板であり、流通する燃焼用空気を減圧する燃焼用空気減圧部材である。パンチングメタル32は、給気ダクト30の内部のダンパ31の下流側に配置される。このパンチングメタル32によって、ダンパ31を通って給気ダクト30まで流れてきた燃焼用空気は減圧される。
The
エア差圧センサ33は、燃焼用空気の流量を検知するための空気流量検知部である。エア差圧センサ33は、パンチングメタル32の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検知する。燃料用空気の流量は、この差圧情報に基づいて算出される。また、エア差圧センサ33は、制御装置70に電気的に接続されており、制御装置70はエア差圧センサ33によって検知されたエア差圧情報を取得する。
The air
排気筒80は、基端側が缶体10(ボイラ筐体11に形成された排気口17)に接続され、筒状に形成される。この排気筒80を通じて缶体10で発生した燃焼ガス(排ガス)が缶体10の外部に排出される。
The
次に、ボイラ2に燃料を供給する燃料供給部50について説明する。燃料供給部50は、燃料供給ライン51と、燃料ガス流量計52と、開閉弁54と、ガバナ55と、流量調整弁56と、燃料ガス温度センサ57と、燃料ガス圧力センサ58と、オリフィス59と、ノズル61と、を備える。
Next, the
燃料供給ライン51は、その上流側が燃料供給源(図示両略)に接続され、その下流側が給気ダクト30に接続される。燃料供給ライン51の下流側の端部は、給気ダクト30におけるダンパ31が配置された位置よりも下流側に接続される。本実施形態では、燃料供給ライン51によって流通する燃料ガスはLNGである。LNGサテライト供給によってLNG貯蔵施設に貯蔵されたLNGを気化したものが燃料供給ライン51に供給されている。
The
燃料ガス流量計52は、燃料供給ライン51を流れる燃料ガスの流量を流量調整弁56の上流側で測定する。本実施形態の燃料ガス流量計52は、燃料供給ライン51の最も上流側に配置されている。燃料ガス流量計52は、制御装置70に電気的に接続されている。制御装置70は燃料ガス流量計52の測定値に基づいて燃料ガスの流量情報を取得する。
The fuel
開閉弁54は、燃料供給ライン51を開放又は閉止し、燃料ガスの供給及び停止を行う。本実施形態の開閉弁54は、燃料供給ライン51における燃料ガス流量計52の下流側に配置される。
The on-off
ガバナ55は、燃料供給ライン51を流れる燃料ガスの圧力が瞬間的に大きくなる場合等の急激な圧力変動を抑制するための調圧手段である。本実施形態のガバナ55は、燃料供給ライン51における開閉弁54の下流側に配置される。
The
流量調整弁56は、燃料供給ライン51を流れる燃料ガスの流量を調整するものである。流量調整弁56は、開度を調整可能に構成される。本実施形態の流量調整弁56は、燃料供給ライン51におけるガバナ55の下流側に配置される。流量調整弁56は、制御装置70に電気的に接続されており、制御装置70が流量調整弁56の開度を調節可能になっている。
The flow
燃料ガス温度センサ57は、燃料供給ライン51を流れる燃料ガスの温度を流量調整弁56の下流側で測定する燃料ガス温度検知部である。本実施形態の燃料ガス温度センサ57は、燃料供給ライン51における流量調整弁56の下流側に配置される。燃料ガス温度センサ57は、制御装置70に電気的に接続されており、制御装置70は燃料ガス温度センサ57の温度情報を取得する。
The fuel
燃料ガス圧力センサ58は、燃料供給ライン51を流れる燃料ガスの圧力を流量調整弁56の下流側で測定する燃料ガス圧力検知部である。本実施形態の燃料ガス圧力センサ58は、燃料供給ライン51における燃料ガス温度センサ57の下流側に配置される。燃料ガス圧力センサ58は、制御装置70に電気的に接続されており、制御装置70は燃料ガス圧力センサ58の圧力情報を取得する。
The fuel
オリフィス59は、燃料供給ライン51を流れる燃料ガスを減圧する燃料ガス減圧部材である。本実施形態のオリフィス59は、燃料供給ライン51における燃料ガス圧力センサ58の下流側に配置される。
The
ノズル61は、燃料供給ライン51の下流側の端部に配置され、給気ダクト30への燃料ガスの噴出を行う。ノズル61から噴出された燃料ガスは、送風機20によって送られてきた燃焼用空気と混合され、この混合された混合気がバーナ15によって燃焼する。
The
このように、燃料供給部50は、燃料供給ライン51を通じて燃料ガスを適切な流量でボイラ2(缶体10)に供給可能になっている。
As described above, the
制御装置70について説明する。制御装置70は、電気的に接続される各センサからの信号に基づいて流量調整弁56や送風機20の制御を行う。制御装置70は、燃焼用空気の流量及び燃料ガスの流量を調整するための各種の制御を行う制御部71と、各種の情報が記憶される記憶部72と、を備える。
The
第1実施形態の制御装置70は、空気比を一定にするために燃料ガスの質量流量に基づいて流量調整弁56の制御を行う。まず、図2を参照して、燃料ガスの質量流量の変化と燃焼率の関係について説明する。図2は、燃料ガスの質量流量と排ガス中の酸素濃度との関係を示すグラフである。図2では、試算条件を設定し、燃料ガスの温度変化による質量流量の変化と、燃焼率を示す排ガス中の酸素濃度の割合が算出されている。なお、燃料ガスの圧力は一定として考える。
The
図2に示すように、燃料ガスに温度変化が生じると、燃料ガスの体積が変化し、質量流量が変化する。燃料ガスの温度が上昇した場合は燃料ガスの体積が大きくなるので燃料ガスの質量流量は小さくなり、燃料ガスの温度が下降した場合は体積が小さくなるので燃料ガスの質量流量は大きくなる。このような質量流量の変動が生じると、たとえ体積流量が一定であっても燃料ガスの燃焼に必要な燃焼用空気の理論空気量が変化し、空気比が変動する。図2に示すように、燃料ガスの質量流量が小さくなれば空気比が大きくなって排ガス中のO2濃度は高くなり、その一方、燃料ガスの質量流量が大きくなれば空気比が小さくなって排ガス中のO2濃度は低くなる。空気比は、燃焼を適切に行うためにボイラ装置1に設定されている値であり、空気比を一定に制御できなければ、過剰空気による熱損失が生じて燃焼効率が低下してしまったり、不完全燃焼によるエネルギー損失が大きくなってしまったりするおそれがある。 As shown in FIG. 2, when a temperature change occurs in the fuel gas, the volume of the fuel gas changes and the mass flow rate changes. When the temperature of the fuel gas increases, the volume of the fuel gas increases, so the mass flow rate of the fuel gas decreases. When the temperature of the fuel gas decreases, the volume decreases, so the mass flow rate of the fuel gas increases. When such a change in mass flow rate occurs, even if the volume flow rate is constant, the theoretical amount of combustion air necessary for combustion of the fuel gas changes, and the air ratio changes. As shown in FIG. 2, the air ratio increases and the O 2 concentration in the exhaust gas increases as the mass flow rate of the fuel gas decreases, while the air ratio decreases as the mass flow rate of the fuel gas increases. The O 2 concentration in the exhaust gas becomes low. The air ratio is a value that is set in the boiler device 1 in order to appropriately perform combustion. If the air ratio cannot be controlled to a constant value, heat loss due to excess air occurs and combustion efficiency decreases. There is a risk of energy loss due to incomplete combustion.
そこで、本実施形態の制御装置70は、ボイラ装置1に設定される空気比を一定に維持するために、質量流量を基準として流量調整弁56の制御を行う構成とした。次に、第1実施形態のボイラ装置1が備える制御部71の詳細な構成について説明する。図3は、制御部71の構成を示すブロック図である。図3に示すように、第1実施形態の制御部71は、開度設定部91と、温度補正部92と、開度制御部95と、を備える。
Therefore, the
開度設定部91は、流量調整弁56の開度を示す開度値を設定する。開度値は、所定条件における燃焼用空気の流量に対する燃料ガスの質量流量を決めるための値である。ここでいう所定条件とは、燃料ガスの基準温度、燃料ガスの基準圧力、燃料ガスの組成に基づく基準熱量及び空気比等の予め設定される諸条件であり、燃料ガスがこの所定条件にあるものとして開度値は設定される。記憶部72には、所定条件における燃焼用空気の流量に対応する開度値を設定する関数式又はデータテーブル等が記憶されている。
The
温度補正部92は、燃料ガスの質量流量が一定になるように、燃料ガスの温度変動に応じて開度値を補正する。燃料ガス温度センサ57によって検知される燃料ガスの温度と、所定条件として設定された基準温度と、の間の温度差が温度変動として検知される。温度補正部92は、温度変動によって生じる質量流量の変動の影響を抑制する補正を行う。この補正は、燃料ガスの圧力が予め設定されている基準圧力にあるとして行われる。
The
記憶部72には、所定条件における質量流量の値と、燃料ガス温度センサ57によって検知された温度変動と、に基づいて開度値を補正するための関数式又はテーブルデータ等が記憶されている。温度補正部92は、補正処理を行うときに記憶部72から算出に必要な情報を読み出して開度値を補正し、補正開度値を算出する。例えば、圧力変動が生じていない状態で燃料ガスの温度が基準温度よりも上昇しているときは、燃料ガスの質量流量が小さくなるので、燃料ガスの流量(体積流量)が大きくなるように開度値を補正する(図2参照)。同様に、燃料ガスの温度が基準温度よりも下降しているときは、燃料ガスの流量が小さくなるように開度値を補正する。
The
開度制御部95は、温度補正部92によって補正された補正開度値に基づいて流量調整弁56の開度を制御する。これにより、燃料ガスの温度変動が反映された補正開度値に基づいて流量調整弁56の開度が決まることになる。なお、補正開度値に基づく流量調整弁56の制御は、ボイラ装置1が通常稼動している場合は常時行われる構成としてもよいし、温度及び圧力を所定間隔で抽出し、そのタイミングで検知された温度及び圧力に基づいて補正処理を行うようにしてもよい。
The
次に、第1実施形態における流量調整弁56の制御の一連の流れについて説明する。流量調整弁56の制御が開始されると、開度設定部91は、エア差圧センサ33の検知信号に基づいて算出された燃焼用空気の流量を取得する。開度設定部91は、取得した燃焼用空気の流量に対応する開度値を記憶部72から設定する。次に、開度設定部91によって設定された開度値に対して温度補正部92による補正が行われ、燃料ガスの温度変動が反映された補正開度値が算出される。
Next, a series of flow of control of the flow
補正開度値に基づいて流量調整弁56の開度を開度制御部95が制御する。これにより、燃料ガスの温度変動が流量調整弁56の実際の開度に反映される。燃料ガスは、その流量が開度制御部95によって適切に調整された状態で燃料供給ライン51を介して給気ダクト30に送られる。給気ダクト30の内部にノズル61を介して供給された燃料ガスは、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と混合される。燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスは、バーナ15から缶体10の内部に噴出され、燃焼される。本実施形態では、外部環境の変化(温度変動)に合わせて空気比が一定に維持されるように流量調整弁56が制御されているので、LNGサテライト供給のような外部環境の影響を受けやすい場合であっても、ボイラ2の燃焼制御を安定的に行うことができる。
The opening
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(図示省略)を介して外部に導出され、負荷機器(図示省略)に供給される。また、混合ガスの燃焼により生じた燃焼ガスは、排気筒80から外部に排出される。なお、エア差圧センサ33によって新たに燃焼用空気の流量の変動が検知された場合は、開度設定部91が燃焼用空気の流量に応じた開度値を新たに設定し、上述した処理と同様の補正処理を行って開度制御部95が補正開度値に基づいて流量調整弁56の開度を制御する。
And the water supplied with the combustion of the mixed gas by the
以上説明した第1実施形態のボイラ装置1によれば、以下のような効果を奏する。 According to the boiler device 1 of 1st Embodiment demonstrated above, there exist the following effects.
第1実施形態のボイラ装置1は、燃焼用空気の流量と流量調整弁56の開度値とを対応付けて記憶する記憶部72と、エア差圧センサ33によって検知された燃焼用空気の流量に基づいて開度値を設定する開度設定部91と、燃料ガスの質量流量が所定の値になるように、燃料ガス温度センサ57によって検知された温度に基づいて開度値を補正する温度補正部92と、温度補正部92によって補正された補正開度値に基づいて流量調整弁56の開度を制御する開度制御部95と、を備える。
The boiler apparatus 1 according to the first embodiment includes a
これにより、燃料ガスに温度変動が生じた場合でも、温度補正部92によって開度値が補正されて質量流量が所定の値に維持されるので、温度変動を原因とする空気比の変動を効果的に防止でき、安定的かつ効率的にボイラ装置1の燃焼制御を行うことができる。
As a result, even when the temperature variation occurs in the fuel gas, the opening degree value is corrected by the
次に、第2実施形態のボイラ装置について説明する。図4は、第2実施形態のボイラ装置201を模式的に示す図である。図5は、第2実施形態の制御部271の構成を示すブロック図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する場合がある。
Next, the boiler apparatus of 2nd Embodiment is demonstrated. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the
図4に示すように、第2実施形態のボイラ装置201は、第1実施形態の構成に加えてカロリメータ53を更に備える。カロリメータ53は、燃料ガスの熱量を取得する熱量検知部である。カロリメータ53は、燃料供給ライン51における燃料ガス流量計52の下流側であって、流量調整弁56の上流側に配置される。カロリメータ53は、制御装置70に電気的に接続されており、制御装置70は、カロリメータ53の検知信号に基づいて燃料ガスの熱量を取得する。なお、カロリメータ53としては、燃料供給ライン51を流れる燃料ガスをサンプリング計測してその熱量を取得するもの等、適宜のものを採用することができる。
As shown in FIG. 4, the
また、第2実施形態のボイラ装置201は、補正開度値を取得する方法が第1実施形態のボイラ装置1の構成とは異なる。第2実施形態の制御部271による流量調整弁56の制御について説明する。図5に示すように、制御部271は、開度設定部91と、温度補正部92と、圧力補正部93と、熱量補正部94と、開度制御部95と、を備える。第2実施形態の制御部271は、第1実施形態の制御部71の構成に加え、圧力補正部93及び熱量補正部94を更に備えるように構成される。
Moreover, the
温度補正部92は、第1実施形態と同様に、燃料ガスの質量流量が一定になるように、燃料ガスの温度変動に応じて開度値を補正する。補正処理の詳細については第1実施形態と同様である。
Similarly to the first embodiment, the
圧力補正部93は、燃料ガスの質量流量が一定になるように、燃料ガスの圧力変動に応じて開度値を補正する。燃料ガス圧力センサ58によって検知される燃料ガスの圧力と、所定条件として設定された基準圧力と、の間の圧力差が圧力変動として検知される。圧力補正部93は、圧力変動によって生じる質量流量の変動の影響を抑制する補正を行う。例えば、温度変動が生じていない状態で燃料ガスの圧力が上昇しているときは、燃料ガスの質量流量が大きくなるので、燃料ガスの流量(体積流量)が小さくなるように開度値を補正する。同様に、燃料ガスの圧力が下降しているときは、燃料ガスの流量が大きくなるように開度値を補正する。
The
熱量補正部94は、カロリメータ53によって検知された熱量に基づいて開度値の補正を行う。燃焼用空気の供給量に対する燃料ガスの必要供給量は、基準熱量に基づいて設定されるため、熱量が変動すれば、燃焼用空気の供給量に対する燃料ガスの必要供給量も変動する。そこで、本実施形態では、所定条件として設定された基準熱量に対する熱量変動を原因とする燃料ガスの必要供給量のずれに対して補正を行う構成とした。即ち、熱量補正部94は、熱量の変動によって生じた燃料ガスの必要供給量の変動に対応するように燃料ガスの流量を調整する補正を行う。例えば、燃料供給部50に供給される燃料ガスに予め設定される基準熱量に対してカロリメータ53に検知された熱量が大きくなっているときは、燃料ガスの流量が小さくなるように開度値を補正する。同様に、基準熱量に対して熱量が小さくなっているときは、燃料ガスの流量が大きくなるように開度値を補正する。
The calorific
記憶部72には、所定条件における質量流量の値と、温度変動、圧力変動及び熱量変動と、に基づいて開度値を補正するための関数式又はテーブルデータ等が記憶されている。温度補正部92、圧力補正部93及び熱量補正部94は、補正処理時に記憶部72から必要な情報を読み出し、開度値に補正を行う。本実施形態では、開度設定部91によって設定された開度値に対して温度補正部92及び圧力補正部93による補正が行われ、温度変動及び圧力変動が反映された補正開度値が算出される。この補正開度値に対して熱量補正部94による熱量差に基づいた補正が更に行われ、熱量補正部94によって取得された熱量変動が補正開度値に反映される。
The
開度制御部95は、温度補正部92、圧力補正部93及び熱量補正部94によって補正された補正開度値に基づいて流量調整弁56の開度を制御する。これにより、温度変動、圧力変動及び熱量変動が流量調整弁56の実際の開度に反映され、温度変動、圧力変動及び熱量変動が反映された適切な流量で、燃料ガスが燃料供給ライン51によって給気ダクト30に送られる。
The opening
なお、本実施形態においても、補正開度値に基づく流量調整弁56の制御は、ボイラ装置1が通常稼動している場合は常時行われる構成としてもよいし、温度、圧力及び熱量を所定間隔でサンプリングし、そのタイミングで検知された温度、圧力及び熱量に基づいて補正処理を行うようにしてもよい。
Also in the present embodiment, the control of the flow
以上説明した第2実施形態のボイラ装置201によれば、以下のような効果を奏する。
The
第2実施形態のボイラ装置201は、流量調整弁56の下流側に配置され、燃料供給ライン51を流れる燃料ガスの圧力を検知する燃料ガス圧力センサ58と、燃料ガス圧力センサ58によって検知された圧力に基づいて開度値を補正する圧力補正部93と、を更に備える。
The
これにより、温度変動に加えて圧力変動が反映される制御となるので、質量流量を一定に保つ補正をより精密に行うことができ、ボイラ装置201の燃焼効率をより一層向上させることができる。
As a result, since the pressure fluctuation is reflected in addition to the temperature fluctuation, the correction for keeping the mass flow rate constant can be performed more precisely, and the combustion efficiency of the
第2実施形態のボイラ装置201は、燃料供給ライン51に配置され、燃料ガスの熱量を検知するカロリメータ53と、カロリメータ53によって検知された熱量に基づいて開度値を補正する熱量補正部94と、を更に備える。
A
これにより、燃料ガスの成分変動等を原因とする熱量の変動が開度値に反映されるので、燃焼用空気の供給量に対して必要な燃料ガスをより正確な供給量でボイラ2に送ることができ、ボイラ装置201のより効率的な燃焼制御を実現することができる。
As a result, fluctuations in the amount of heat caused by fluctuations in the components of the fuel gas and the like are reflected in the opening value, so that the fuel gas required for the supply amount of combustion air is sent to the
以上、本発明のボイラ装置の好ましい各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、第1実施形態の制御部71の構成に熱量補正部94を加え、温度補正部92及び熱量補正部94によって補正開度値が取得される構成としてもよい。これにより、温度変動に加えて熱量変動も考慮されることになり、空気比の一定制御をより安定的に行うことができる。また、第2実施形態の制御部271の構成から熱量補正部94を省略し、温度補正部92及び圧力補正部93によって補正された補正開度値に基づいて流量調整弁56の開度を制御する構成とすることもできる。
As mentioned above, although each preferred embodiment of the boiler apparatus of the present invention was described, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be changed suitably. For example, the heat
上記実施形態では、基準温度、基準圧力及び基準熱量が所定条件として予め設定されている構成であるが、その構成は適宜変更することができる。例えば、燃料供給部50よりも更に上流側で検知した値に基づいて基準温度、基準圧力及び基準熱量を設定し、この設定した条件に基づいて燃料供給ライン51における温度変動、圧力変動及び熱量変動を反映した補正を行う構成とすることもできる。また、ボイラ装置1の使用状況や環境の変化に対応して予め設定されている所定条件を適宜のタイミングで変更する構成とすることもできる。
In the above embodiment, the reference temperature, the reference pressure, and the reference heat amount are set in advance as predetermined conditions, but the configuration can be changed as appropriate. For example, the reference temperature, the reference pressure, and the reference heat amount are set based on values detected further upstream than the
上記実施形態では、燃料ガスがLNGサテライト供給によって供給される構成を採用しているが、燃料ガスや燃料ガスの供給源は適宜変更することができる。例えば、燃料供給事業者からパイプラインを通じて直接的に燃料ガスが供給される構成にも本発明を適用することができる。 In the above embodiment, a configuration in which the fuel gas is supplied by LNG satellite supply is adopted, but the fuel gas and the fuel gas supply source can be changed as appropriate. For example, the present invention can be applied to a configuration in which fuel gas is directly supplied from a fuel supplier through a pipeline.
1 ボイラ装置
2 ボイラ
30 給気ダクト(空気供給ライン)
33 エア差圧センサ(空気流量検知部)
51 燃料供給ライン
53 カロリメータ(熱量検知部)
56 流量調整弁
57 燃料ガス温度センサ(燃料ガス温度検知部)
58 燃料ガス圧力センサ(燃料ガス圧力検知部)
72 記憶部
91 開度設定部
92 温度補正部
93 圧力補正部
94 熱量補正部
95 開度制御部
201 ボイラ装置
1
33 Air differential pressure sensor (Air flow rate detector)
51
56
58 Fuel gas pressure sensor (fuel gas pressure detector)
72
Claims (3)
前記ボイラに燃料ガスを供給する燃料供給ラインと、
前記燃料供給ラインに配置され、前記燃料ガスの流量を調整可能な流量調整弁と、
前記燃料供給ラインを流れる前記燃料ガスの温度を検知する燃料ガス温度検知部と、
前記ボイラに前記燃料ガスと混合させる燃焼用空気を供給する空気供給ラインと、
前記空気供給ラインを流れる前記燃焼用空気の流量を検知する空気流量検知部と、
前記燃焼用空気の流量と前記流量調整弁の開度値とを対応づけて記憶する記憶部と、
前記空気流量検知部によって検知された前記燃焼用空気の流量に基づいて前記開度値を設定する開度設定部と、
前記燃料ガスの質量流量が所定の値になるように、前記燃料ガス温度検知部によって検知された温度に基づいて前記開度値を補正する温度補正部と、
前記温度補正部によって補正された補正開度値に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する開度制御部と、
を備えることを特徴とするボイラ装置。 With a boiler,
A fuel supply line for supplying fuel gas to the boiler;
A flow rate adjusting valve disposed in the fuel supply line and capable of adjusting a flow rate of the fuel gas;
A fuel gas temperature detector for detecting the temperature of the fuel gas flowing through the fuel supply line;
An air supply line for supplying combustion air to be mixed with the fuel gas in the boiler;
An air flow rate detector for detecting the flow rate of the combustion air flowing through the air supply line;
A storage unit that stores the flow rate of the combustion air and the opening value of the flow rate adjustment valve in association with each other;
An opening setting unit that sets the opening value based on the flow rate of the combustion air detected by the air flow detection unit;
A temperature correction unit that corrects the opening value based on the temperature detected by the fuel gas temperature detection unit so that the mass flow rate of the fuel gas becomes a predetermined value;
An opening degree control unit that controls the opening degree of the flow rate adjustment valve based on the corrected opening degree value corrected by the temperature correction unit;
A boiler device comprising:
前記燃料ガス圧力検知部によって検知された圧力に基づいて前記開度値を補正する圧力補正部と、
を更に備える請求項1に記載のボイラ装置。 A fuel gas pressure detector disposed downstream of the flow rate adjustment valve and detecting the pressure of the fuel gas flowing through the fuel supply line;
A pressure correction unit that corrects the opening value based on the pressure detected by the fuel gas pressure detection unit;
The boiler device according to claim 1, further comprising:
前記熱量検知部によって検知された熱量に基づいて前記開度値を補正する熱量補正部と、
を更に備える請求項1又は2に記載のボイラ装置。 A calorific value detection unit arranged in the fuel supply line for detecting the calorific value of the fuel gas;
A calorific value correction unit that corrects the opening value based on the calorific value detected by the calorific value detection unit;
The boiler device according to claim 1, further comprising:
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