JP2019056497A

JP2019056497A - ボイラ装置

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Publication number: JP2019056497A
Application number: JP2017179407A
Authority: JP
Inventors: 久野兼資; Kaneshi Hisano
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-04-11
Anticipated expiration: 2037-09-19
Also published as: JP6922585B2

Abstract

【課題】エコノマイザ内の給水管の腐食を防止できるボイラ装置を提供することである。【解決手段】洗浄開始操作を受け付けることにより、ボイラ装置の動作モードを、噴射部から水または蒸気を噴射させてエコノマイザ内の給水管を洗浄する洗浄モードに移行させる。洗浄モードを終了した後においては、ボイラ装置の動作モードを、エコノマイザ内の給水管の表面を乾燥させる乾燥モードへ移行させる。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ装置に関する。

従来から、ボイラ装置としては、ボイラ本体（缶体）において燃料を燃焼させることにより発生させた燃焼ガスによって、給水管から給水される水を加熱することで蒸気を生成するものが知られている。このようなボイラ装置では、熱交換効率を向上させるために、排ガスの熱を利用して給水管から給水される水を予熱するエコノマイザが設けられる。

エコノマイザは、時間の経過とともに排ガス中に含まれている煤などがエコノマイザ内の給水管に付着して堆積することにより、熱交換効率が低下する。このため、定期的に、エコノマイザ内の給水管に向けて蒸気・水などを噴射して、給水管の煤を除去するいわゆるスートブローを行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−８２９８５号公報

しかしながら、近年におけるボイラ効率の向上およびターンダウン比（ＴＤＲ）の拡大などに伴い、ボイラ装置における低燃焼時の排ガスの温度は従来よりも低くなっている。このため、スートブロー終了後、エコノマイザ内の給水管表面に水が付着したままの状態で燃焼を開始させてしまうと、低温の排ガスがエコノマイザを通過することになる。その結果、排ガスに含まれる硫黄分が給水管の表面に付着した水に溶け込み、亜硫酸ひいては硫酸の発生を招く。そうすると、給水管が腐食してしまうおそれがある。

本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、エコノマイザ内の給水管の腐食を防止できるボイラ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うボイラ装置は、燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ本体と、前記ボイラ本体内へ空気を送り込む送風機と、給水管を備えたエコノマイザと、前記エコノマイザに設けられ、前記給水管に向けて水または蒸気を噴射する噴射部と、第１の操作または信号を受け付けることにより、当該装置の動作モードを、前記噴射部から水または蒸気を噴射させるための洗浄モードに移行させる制御手段とを備え、前記制御手段は、前記洗浄モードを終了した後、当該装置の動作モードを、前記給水管の表面を乾燥させる乾燥モードへ移行させる。

上記の構成によれば、洗浄モード終了後においては制御手段により乾燥モードへ移行させて、給水管の表面を乾燥させることができる。このため、洗浄モード終了後において、給水管の表面に水が付着した状態で燃焼が開始されてしまうことを防止できる。その結果、洗浄に用いられた水によってエコノマイザ内の給水管が腐食してしまうことを防止できる。

好ましくは、前記制御手段は、前記洗浄モードにおいて第２の操作または信号を受け付けることにより、当該洗浄モードを終了させるとともに、当該装置の動作モードを、前記乾燥モードへ移行させる。

上記の構成によれば、乾燥モードへの移行に際して新たな操作が不要であるため、洗浄モード終了後において確実に乾燥モードへ移行させることができる。

好ましくは、前記乾燥モードにおいて、前記制御手段は前記送風機を駆動する。

上記の構成によれば、ボイラ本体内へ空気を送り込む送風機を乾燥モードにおいても兼用するため、ボイラ装置の部品点数の増加および製造コストの上昇を抑えることができる。

ボイラ装置の構成を模式的に示す図である。ボイラ装置の動作を示すタイムチャートである。

＜概略構成について＞
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態に係るボイラ装置１の概略構成について説明する。ボイラ装置１は、燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ本体２と、ボイラ本体２内に空気を送り込む送風機３と、ボイラ本体２からの排ガスなどを導出する煙道４と、煙道４の一端に接続されたエコノマイザ５とを備えている。エコノマイザ５には、ボイラ本体２に給水する給水管６と、給水管６の洗浄を行うための噴射部７とが内部に設けられている。

ボイラ本体２には、燃料供給経路２１を介して燃料が供給される。燃料供給経路２１には、供給する燃料の流量を調整する油量調整弁２１ａが設けられている。ボイラ本体２において生成された蒸気は、蒸気経路２２を介して使用先まで送られる。蒸気経路２２には、給蒸または停止を行うための主蒸気弁２２ａが設けられている。送風機３は、ボイラ本体２において燃料を燃焼させる「燃焼モード」において作動し、ボイラ本体２内の換気（パージ）および燃焼に必要な空気を送り込む。エコノマイザ５は、煙道４を介して送り込まれてくるボイラ本体２からの排ガスの熱を利用して給水管６内の水を予熱する。

エコノマイザ５を備えるボイラ装置１においては、時間の経過とともに排ガス中に含まれている煤などが給水管６の伝熱面に付着して堆積し、熱交換性能が低下する。そのため、エコノマイザ５に設けられている噴射部７は、「洗浄モード（スートブローモード）」においてバルブ７ａを開状態とすることにより、給水管６に向けて水または蒸気を噴射する。これにより、給水管６の煤が洗浄されるため、給水管６の表面に付着した煤などが除去される。エコノマイザ５の下流側には、洗浄後の排水を排出するための洗浄水排水経路８が接続されている。洗浄水排水経路８上には、洗浄水排水経路８を開閉するためのバルブ８ａと、排水を目視可能なガラス窓を有する点検部８ｂとが設けられている。

このように、噴射部７の作動によって給水管６を洗浄することができる一方で、洗浄モード終了後、給水管６の表面に水分が付着している状態でボイラ装置１の動作モードを燃焼モードに移行させてしまうと、排ガス内の硫黄分が溶け込み、亜硫酸または硫酸が発生するおそれがある。そこで、本実施の形態におけるボイラ装置１は、洗浄モード終了後の動作モードとして、給水管６の表面を乾燥させる「乾燥モード」に移行させることとしている。

ボイラ装置１の動作モードおよび搭載機器（送風機３、油量調整弁２１ａなどを含む）は、制御装置１０により制御される。制御装置１０は、作業者からの操作を受け付けるための操作部１１と、現状の動作モードに関する情報などを表示するための表示部１２とが接続されている。操作部１１は、例えば、燃焼モードを開始するための燃焼開始操作と、燃焼モードを終了するための燃焼終了操作と、洗浄モードを開始するための洗浄開始操作と、洗浄モードを終了するための洗浄終了操作とを含む複数の操作を受け付ける。

制御装置１０は、燃焼モードが終了している状態（以下、待機状態ともいう）で、洗浄開始操作（第１の操作）を受け付けることに応じて、ボイラ装置１の動作モードを、洗浄モードに移行させる。また、制御装置１０は、洗浄終了操作（第２の操作）を受け付けることに応じて洗浄モードを終了させるとともに、ボイラ装置１の動作モードを、乾燥モードに強制的に移行させる。これにより、給水管６の洗浄後には、給水管６の表面の乾燥を行った後でなければ、燃焼開始操作がされたとしても燃焼モードへ移行されない。

＜動作について＞
図２を参照して、本実施の形態に係るボイラ装置１の動作について説明する。図２には、動作モードの遷移パターンとともに、各動作モードにおける、送風機３のＯＮ／ＯＦＦ状態、燃焼開始操作の可否、および、表示部１２における表示内容が示されている。

制御装置１０は、予め定められた促進表示条件が成立している場合に、表示部１２において洗浄を促す洗浄促進表示を行う。促進表示条件は、例えば、前回洗浄してからの燃焼時間の累計が予め定められた時間に到達しているときに成立する条件、排ガスサーモにより検知された温度が所定温度以上であるときに成立する条件などを含む。待機状態では、燃焼開始操作および洗浄開始操作が可能である。制御装置１０は、待機状態において洗浄開始操作を受け付けると（ｔ１）、ボイラ装置１の動作モードは、待機状態から洗浄モードに移行する。洗浄モードに移行すると、表示部１２には、洗浄モード中である旨表示される。

洗浄モードに移行すると、燃焼開始操作は不許可とされる。洗浄モードにおいて手動によりバルブ７ａを開状態とすることにより、噴射部７から水または蒸気が噴射されて給水管６の洗浄が行われる。また、洗浄モードにおいては、手動によりバルブ８ａを開状態とすることにより、点検部８ｂのガラス窓を通して作業者が目視で排水の汚れ具合を確認できる。排水がきれいになることにより、作業者は給水管６がきれいに洗浄されたと判断することができる。噴射部７からの噴射を停止する場合は、手動によりバルブ７ａを閉状態にする。また、排水が完了した後に、手動によりバルブ８ａを閉状態にする。その後、操作部１１が洗浄終了操作を受け付けると（ｔ２）、ボイラ装置１の動作モードは、洗浄モードから乾燥モードに移行する。乾燥モードに移行すると、表示部１２には、乾燥モード中である旨表示される。乾燥モードにおいても、燃焼開始操作は不許可のままである。これにより、洗浄モードが開始されてから乾燥モードが終了するまでは、仮に燃焼開始操作がされた場合であっても燃焼モードへ移行させないように制御装置１０によって制御される。

乾燥モードでは、洗浄モードの終了を契機として、制御装置１０によって送風機３の駆動が自動的に開始される。これにより、ボイラ本体２および煙道４を介してエコノマイザ５に送り込まれる空気によってエコノマイザ５内の給水管６の表面を乾燥することができる。制御装置１０は、例えばタイマからの計時信号に基づいて、乾燥開始から所定時間経過したことを検知した場合に（ｔ３）、乾燥モードを終了（送風機３を停止）して待機状態に制御する。所定時間は、給水管６の表面を十分に乾燥させることができる時間であり、換気するためのプレパージの実行時間とは異なる意義を有する。所定時間は、例えば、予め定められた時間（例えば、３分）であってもよく、作業者が任意に設定した時間（例えば、３分〜１０分の間から設定した時間）であってもよい。

乾燥モード終了後の待機状態では、燃焼開始操作が許可される。これにより、燃焼モードへの移行は任意のタイミングで可能となる。待機状態において燃焼開始操作が受け付けられると（ｔ４）、ボイラ装置１の動作モードは、待機状態から燃焼モードに移行する。この際、表示部１２には、燃焼モード中である旨表示される。燃焼モードでは、送風機３の駆動によるプレパージが行われた後に燃焼が開始される。

以上のように、本実施の形態では、操作部１１が洗浄終了操作を受け付けて洗浄モードが終了すると強制的に乾燥モードへ移行されるため、給水管６の表面が乾燥されないまま燃焼モードに移行されることがなく、給水管６の腐食を確実に防止または抑制することが可能となる。

また、本実施の形態における乾燥モードでは、ボイラ本体２において燃焼させるための空気を送り込む送風機３を利用して、給水管６の乾燥が行われるため、ボイラ装置１の部品点数の増加および製造コストの上昇を抑えることができる。

本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記の実施の形態の変形例などについて説明する。

上記実施の形態では、洗浄開始操作により洗浄モードへ移行される例について説明した。しかし、洗浄モードへの移行は、これに限らず、センサやタイマからの信号を受け付けたことに応じて自動的に行われるものであってもよい。例えば、洗浄モードへの移行は、前述した促進表示条件が成立している状態において燃焼終了操作が受け付けられて燃焼モードが終了したときに自動的に行われるものであってもよい。

上記実施の形態では、洗浄終了操作により洗浄モードから乾燥モードへ移行される例について説明した。しかし、洗浄モードから乾燥モードへの移行は、これに限らず、センサやタイマからの信号を受け付けたことに応じて自動的に行われるものであってもよい。例えば、洗浄モードから乾燥モードへの移行は、タイマからの計時信号に基づいて、洗浄が開始されてから予め定められた時間（例えば５分）が経過したときに自動的に行われるものであってもよい。また、乾燥モードは、所定時間経過により終了する例について説明したが、これに限らず、操作部１１への所定操作（例えば、乾燥終了操作など）に応じて終了するようにしてもよい。

上記実施の形態では、噴射部７からの噴射および停止は、それぞれ、手動で行われる例について説明したが、これに限らず、自動的に行われるようにしてもよい。例えば、バルブ７ａとして電磁弁を採用し、噴射開始条件の成立（例えば、洗浄開始操作、洗浄モードの開始など）および噴射停止条件の成立（例えば、洗浄終了操作、洗浄モードの終了、予め定められた時間経過（５分経過等））に応じて制御装置１０により電磁弁を駆動させるようにしてもよい。制御装置１０は、所定時間の経過による噴射停止条件を採用している場合において、所定時間が経過しておらず噴射部７が停止していないときには洗浄終了操作等を受け付けたときであっても洗浄モードを終了させないようにしてもよい。これにより、噴射部７から噴射された状態で乾燥モードへ移行してしまうことを防止できる。また、バルブ８ａについても電磁弁を採用して、制御装置１０により、噴射部７からの噴射および停止するための電磁弁と連動して駆動させるようにしてもよい。

上記実施の形態では、燃焼モード終了直後において洗浄モードに移行させた場合には、洗浄モードの動作時間によっては、その後の乾燥モードにおける乾燥効率を向上させることができる。乾燥モードに移行したときであってもボイラ本体２自体が高温であり、ボイラ本体２により温められた空気がエコノマイザ５に送り込まれるためである。このため、所定時間の経過による噴射停止条件を採用している場合において、燃焼モード終了直後（例えば、ボイラ本体２内の温度を検知するサーモにより所定温度以上）である場合には、燃焼モード終了直後ではない場合よりも、乾燥モードに移行させる所定時間として短い時間を設定するようにしてもよい。これにより、燃焼モード終了直後に洗浄モードへ移行させることにより、洗浄モード開始から乾燥モード終了までの時間を短縮できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ボイラ装置
２ボイラ本体
３送風機
４煙道
５エコノマイザ
６給水管
７噴射部
７ａバルブ
８洗浄水排水経路
８ａバルブ
８ｂ点検部
１０制御装置
１１操作部
１２表示部
２１燃料供給経路
２１ａ油量調整弁
２２蒸気経路
２２ａ主蒸気弁

Claims

燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ本体と、
前記ボイラ本体内へ空気を送り込む送風機と、
給水管を備えたエコノマイザと、
前記エコノマイザに設けられ、前記給水管に向けて水または蒸気を噴射する噴射部と、
第１の操作または信号を受け付けることにより、当該装置の動作モードを、前記噴射部から水または蒸気を噴射させるための洗浄モードに移行させる制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記洗浄モードを終了した後、当該装置の動作モードを、前記給水管の表面を乾燥させる乾燥モードへ移行させる、ボイラ装置。
前記制御手段は、前記洗浄モードにおいて第２の操作または信号を受け付けることにより、当該洗浄モードを終了させるとともに、当該装置の動作モードを、前記乾燥モードへ移行させる、請求項１に記載のボイラ装置。
前記乾燥モードにおいて、前記制御手段は前記送風機を駆動する、請求項１または２に記載のボイラ装置。