JP2020063885A - ガス燃料供給装置、燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
Description
燃焼炉へガス燃料を供給するためのガス燃料供給装置であって、
前記ガス燃料の主供給管に接続される第1ノズル、および前記主供給管から分岐する分岐供給管に接続される第2ノズルを含んで構成されるガスバーナと、
前記主供給管における前記分岐供給管の分岐位置と前記第2ノズルとの間に設置されるガスバーナ弁と、
前記主供給管における前記分岐位置の上流側に設置される圧力計(または差圧計)と、
前記圧力計の測定値に応じて前記ガスバーナ弁の開度を制御するよう構成されるノズル切替装置と、を備え、
前記ノズル切替装置は、前記圧力計の測定値が所定のノズル停止閾値以下では、前記ガスバーナ弁の開度を最小開度にする。
前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、出口側の圧力を一定にするためのガバナ弁と、
前記ガバナ弁と前記圧力計との間に設置される、前記ガス燃料の流量を調節可能な第1流量調節弁と、
前記主供給管における前記ガバナ弁と前記第1流量調節弁との間、および前記第1流量調節弁と前記圧力計との間を接続するバイパス供給管と、
前記バイパス供給管に設置される、前記第1流量調節弁よりも小量の流量を調節可能な第2流量調節弁と、をさらに備える。
前記主供給管における前記バイパス供給管の上流側に設置される第1流量計と、
前記バイパス供給管における前記第2流量調節弁の上流側に設置される、分解能が前記第1流量計よりも高い、または測定可能範囲(レンジ)が前記第1流量計よりも低流量側により広い第2流量計と、
前記第1流量計または前記第2流量計によって測定される、前記主供給管における前記バイパス供給管の上流側を流れる前記ガス燃料のガス総流量に応じて、前記第1流量調節弁および前記第2流量調節弁の開度を制御するよう構成される燃料量制御装置と、をさらに備える。
前記燃料量制御装置は、前記ガス総流量が、前記第2流量計による測定が可能な範囲における所定の第1流路切替閾値以下の場合には、前記第1流量調節弁の開度を最小開度にすると共に、前記ガス総流量に応じて前記第2流量調節弁の開度を制御する。
前記燃料量制御装置は、前記ガス総流量が前記第1流路切替閾値よりも大きい場合には、前記ガス総流量に応じて前記第1流量調節弁の開度を制御すると共に、前記第2流量調節弁の開度を所定開度で維持する。
前記ノズル切替装置は、
前記ガスバーナ弁の開度が前記最小開度よりも大きい開度にされている開状態において、前記圧力計の測定値が、減少により前記ノズル停止閾値になると、前記ガスバーナ弁の開度を最小開度にし、
前記ガスバーナ弁の開度が前記最小開度にされている状態において、前記圧力計の測定値が、増大により前記ノズル停止閾値よりも大きいノズル開閾値を超えると、前記ガスバーナ弁の開度を前記開状態にする。
前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、前記主供給管の圧力を一定にするためのガバナ弁を備え、
前記ガバナ弁は、
前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、前記主供給管の圧力を一定にするための第1圧力調節弁と、
前記第1圧力調節弁の上流側に設置される第2圧力調節弁と、を有する。
前記第2ノズルは、前記第1ノズルを中心とした周囲から前記ガス燃料を前記燃焼炉に供給するように構成されている。
燃焼炉と、
前記燃焼炉へガス燃料を供給するための上記(1)〜(8)のいずれか1項に記載のガス燃料供給装置と、
前記ガス燃料供給装置が有するガスバーナに空気を供給するための空気供給装置と、を備え、
前記空気供給装置は、
前記ガスバーナに前記空気を導く空気供給管と、
前記空気供給管に設置される、前記ガスバーナに供給する空気量を回転数に応じて制御するための押込送風機と、
前記空気供給管に設置される、前記ガスバーナに供給する前記空気量を調節するための入口ベーン装置と、
前記空気供給管に設置される空気流量計と、
前記空気流量計の測定値が空気量指令値になるように、前記押込送風機の回転数および前記入口ベーン装置の開度を制御するよう構成される空気量制御装置と、を有し、
前記入口ベーン装置の開度は、前記押込送風機の回転数が最小値である場合であって、前記空気流量計の測定値が前記空気量指令値よりも大きい場合には、前記空気流量計の測定値と前記空気量指令値との差に応じた開度に制御される。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
ガス燃料供給装置1は、ガス燃料Gを流すための主供給管Lを介してガス燃料Gをガスバーナ2へ供給することにより、ボイラなどの燃焼炉9へガス燃料Gを供給するよう構成された装置である。図1(後述する図4A〜図4Dも同様。以下同じ。)に示す実施形態の燃焼炉9は、ガス燃料Gのみを燃料として運転を行うボイラ(ガス専焼ボイラ)であり、圧縮性流体であるガス燃料Gがガス燃料供給装置1により内部(ボイラ内部の燃焼空間9s)に供給され、燃焼されることで運転される。より詳細には、図1のボイラは、パッケージ型ボイラと呼ばれる小型のボイラである。そして、図1に示すように、ガス燃料供給装置1は、ガスバーナ2と、ガスバーナ弁3と、圧力計4と、ノズル切替装置51と、を備える。
以下、ガス燃料供給装置1が備える上記の構成について、それぞれ説明する。
図4A〜図4Dは、それぞれ、本発明の一実施形態に係るガス燃料Gの流路を示す図であり、図4Aはガス総流量Qg≦第1流路切替閾値γ1の場合、図4Bは第1流路切替閾値γ1<ガス総流量Qg≦第3流路切替閾値γ3の場合、図4Cは第3流路切替閾値γ3<ガス総流量Qg≦最大ガス流量γmaxの場合、図4Dは第1流路切替閾値γ1<ガス総流量Qg≦第2流路切替閾値γ2の場合で、かつ、ガス流量の減少時を示す。また、図5は、本発明の一実施形態に係るガスバーナ弁3のヒステリシス制御を説明するための図である。
特にγ2及びγ3の切換えについては、燃料ガス流量でも、炉内との差圧で実施してもよい。
幾つかの実施形態では、図1、図4A〜図4Dに示すように、上述したガバナ弁7は、主供給管Lに直列に設置される2以上の圧力調節弁でタンデム化されていても良い。すなわち、幾つかの実施形態では、ガバナ弁7は、主供給管Lにおける圧力計4の上流側に設置される、主供給管Lの圧力を一定にするための第1圧力調節弁7dと、第1圧力調節弁7dの上流側に設置される第2圧力調節弁7nと、を有する。ガバナ弁7(第2圧力調節弁7n)の一次側の圧力変動があると、最小ガス流量γminと最大ガス流量γmaxの確保が困難になるため、ガバナ弁7をタンデム化することで、ガバナ弁7(第1圧力調節弁7d)の二次側の圧力をより一定にすることが可能となる。
図6に示すように、燃焼装置8は、燃焼炉9と、この燃焼炉9へガス燃料Gを供給するための上述したガス燃料供給装置1と、ガス燃料供給装置1が有するガスバーナ2に空気A(燃焼用空気)を供給するための空気供給装置81と、を備える。
2 ガスバーナ
2c 第1ノズル
2r 第2ノズル
21 センターガスバーナ
22 リングガスバーナ
3 ガスバーナ弁
4 圧力計
51 ノズル切替装置
52 燃料量制御装置
6b 第2流量調節弁
6m 第1流量調節弁
61b 第2流量計
61m 第1流量計
63 差圧計
65 遮断弁
7 ガバナ弁
7d 第1圧力調節弁
7n 第2圧力調節弁
8 燃焼装置
8c 空気量制御装置
81 空気供給装置
82 押込送風機
82m モータ
83 空気流量計
83a 第1空気流量計
83b 第2空気流量計
84 入口ベーン装置
84b 入口ベーン
85 吸込サイレンサ
9 燃焼炉
9s 燃焼空間
91 炉壁
92 バーナスロート部
G ガス燃料
L 主供給管
Lr 分岐供給管
ΔP1 炉内差圧力
Lm 被バイパス供給管
Lb バイパス供給管
B1 分岐供給管の分岐位置
B2 バイパス供給管の分岐位置
B3 バイパス供給管の合流位置
Ig 燃料量指示値
Qg ガス総流量
Qm 第1流量計の測定値
Qb 第2流量計の測定値
A 空気(燃焼用空気)
Qa 空気量
Q1 第1空気流量計の測定値
Q2 第2空気流量計の測定値
Claims (9)
- 燃焼炉へガス燃料を供給するためのガス燃料供給装置であって、
前記ガス燃料の主供給管に接続される第1ノズル、および前記主供給管から分岐する分岐供給管に接続される第2ノズルを含んで構成されるガスバーナと、
前記主供給管における前記分岐供給管の分岐位置と前記第2ノズルとの間に設置されるガスバーナ弁と、
前記主供給管における前記分岐位置の上流側に設置される圧力計と、
前記圧力計の測定値に応じて前記ガスバーナ弁の開度を制御するよう構成されるノズル切替装置と、を備え、
前記ノズル切替装置は、前記圧力計の測定値が所定のノズル停止閾値以下では、前記ガスバーナ弁の開度を最小開度にすることを特徴とするガス燃料供給装置。 - 前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、出口側の圧力を一定にするためのガバナ弁と、
前記ガバナ弁と前記圧力計との間に設置される、前記ガス燃料の流量を調節可能な第1流量調節弁と、
前記主供給管における前記ガバナ弁と前記第1流量調節弁との間、および前記第1流量調節弁と前記圧力計との間を接続するバイパス供給管と、
前記バイパス供給管に設置される、前記第1流量調節弁よりも小量の流量を調節可能な第2流量調節弁と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のガス燃料供給装置。 - 前記主供給管における前記バイパス供給管の上流側に設置される第1流量計と、
前記バイパス供給管における前記第2流量調節弁の上流側に設置される、分解能が前記第1流量計よりも高い、または測定可能範囲が前記第1流量計よりも低流量側に広い第2流量計と、
前記第1流量計または前記第2流量計によって測定される、前記主供給管における前記バイパス供給管の上流側を流れる前記ガス燃料のガス総流量に応じて、前記第1流量調節弁および前記第2流量調節弁の開度を制御するよう構成される燃料量制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のガス燃料供給装置。 - 前記燃料量制御装置は、前記ガス総流量が、前記第2流量計による測定が可能な範囲における所定の第1流路切替閾値以下の場合には、前記第1流量調節弁の開度を最小開度にすると共に、前記ガス総流量に応じて前記第2流量調節弁の開度を制御することを特徴とする請求項3に記載のガス燃料供給装置。
- 前記燃料量制御装置は、前記ガス総流量が前記第1流路切替閾値よりも大きい場合には、前記ガス総流量に応じて前記第1流量調節弁の開度を制御すると共に、前記第2流量調節弁の開度を所定開度で維持することを特徴とする請求項4に記載のガス燃料供給装置。
- 前記ノズル切替装置は、
前記ガスバーナ弁の開度が前記最小開度よりも大きい開度にされている開状態において、前記圧力計の測定値が、減少により前記ノズル停止閾値になると、前記ガスバーナ弁の開度を最小開度にし、
前記ガスバーナ弁の開度が前記最小開度にされている状態において、前記圧力計の測定値が、増大により前記ノズル停止閾値よりも大きいノズル開閾値を超えると、前記ガスバーナ弁の開度を前記開状態にすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のガス燃料供給装置。 - 前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、前記主供給管の圧力を一定にするためのガバナ弁を備え、
前記ガバナ弁は、
前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、前記主供給管の圧力を一定にするための第1圧力調節弁と、
前記第1圧力調節弁の上流側に設置される第2圧力調節弁と、を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のガス燃料供給装置。 - 前記第2ノズルは、前記第1ノズルを中心とした周囲から前記ガス燃料を前記燃焼炉に供給するように構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のガス燃料供給装置。
- 燃焼炉と、
前記燃焼炉へガス燃料を供給するための請求項1〜8のいずれか1項に記載のガス燃料供給装置と、
前記ガス燃料供給装置が有するガスバーナに空気を供給するための空気供給装置と、を備え、
前記空気供給装置は、
前記ガスバーナに前記空気を導く空気供給管と、
前記空気供給管に設置される、前記ガスバーナに供給する空気量を回転数に応じて制御するための押込送風機と、
前記空気供給管に設置される、前記ガスバーナに供給する前記空気量を調節するための入口ベーン装置と、
前記空気供給管に設置される空気流量計と、
前記空気流量計の測定値が空気量指令値になるように、前記押込送風機の回転数および前記入口ベーン装置の開度を制御するよう構成される空気量制御装置と、を有し、
前記入口ベーン装置の開度は、前記押込送風機の回転数が最小値である場合であって、前記空気流量計の測定値が前記空気量指令値よりも大きい場合には、前記空気流量計の測定値と前記空気量指令値との差に応じた開度に制御されることを特徴とする燃焼装置。
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