JP2021156459A - ボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラの缶体の内部における異常低水位の状態を確実に検知することで、異常低水位での燃焼を防止できるようにする。【解決手段】ボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置である。この装置は、ボイラの缶体１０への給水路１５に設けられた給水ポンプ１６と、ボイラの燃焼状態と比べて給水ポンプ１６の運転状態が低レベルであるときに、ボイラの缶体１０の内部が異常低水位であると判断する制御装置２５と、を有する。異常低水位時には、制御装置２５によって、ボイラへの燃料の供給状態を低下させることができる。制御装置２５は、異常低水位時には、その旨をボイラの操作者などに告知することもできる。【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置に関する。

ボイラの缶水は、燃焼熱を受けて蒸発することで、蒸気を作り出す。ボイラ内における缶水の水位が低下すると、缶体の側部に取り付けた水柱管の内部の水位検出電極が反応することでその状態を検出する（特許文献１）。そして、この水位検出電極による検出結果にもとづいて給水ポンプを作動させ、それにより缶水の水位を上昇させる。所定の水位まで上昇したことが水位検出電極によって検知されたなら、給水ポンプを停止させる。

給水ポンプを制御するための水位検出電極に絶縁不良が生じたり、給水ポンプに差動不良が生じたり、給水ポンプの能力が低下したりするなどの不具合が生じた場合には、缶水の水位すなわちそれに連動した水柱管の水位が低下する。そのときには、水柱管に設置した異常低水位検出用の電極にてそのことを検出し、缶体が空焚き状態に至る前に、燃焼状態を遮断する。これによって、缶体の損傷や爆発の発生を防止するとともに、火災などの事故の発生を防止することができる。その結果、缶体が適切に保護されることになる。

公知のボイラでは、水柱管内に異常低水位検出用の電極が２本設置されることで、異常低水位の発生を二重に検知できるように構成されている。

実開昭６０−１４３２０３号公報

しかしながら、異常低水位検出用の電極が劣化したり、同電極に絶縁不良が生じたりすると、異常低水位の発生を検知することができなくなる。また、水柱管は、水側連絡管と蒸気側連絡管とによってボイラの缶体に連通されているのが一般的な構成であるが、これらの連絡管がスケールによって詰まることがあり、その場合には、電極が正常であっても、同様に異常低水位の発生を検知することができなくなる。

そこで本発明は、このような問題点を解決し、ボイラの缶体の内部における異常低水位の状態を確実に検知することで、異常低水位での燃焼を防止できるようにすることを目的とする。

この目的を達成するため本発明のボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置は、ボイラへの給水路に設けられた給水ポンプと、前記ボイラの燃焼状態と比べて前記給水ポンプの運転状態が低レベルであるときに、前記ボイラの缶内が異常低水位であると判断する制御装置と、を有することを特徴とする。

このような構成であると、給水ポンプの運転状態にもとづき制御装置によってボイラの缶内が異常低水位であると判断するものであるため、ボイラの缶体の内部における異常低水位の状態を確実に検知することができて、異常低水位での燃焼を確実に防止することができる。

本発明によれば、上記のボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置において、制御装置は、給水ポンプの運転状態が低レベルである状態が一定時間以上持続したときに、ボイラの缶内が異常低水位であると判断するものであることが好適である。

本発明によれば、上記のボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置において、制御装置は、一定時間内に給水ポンプが全く作動しなかった場合や、一定時間内において給水ポンプが必要程度まで作動しなかった場合に、ボイラの缶内が異常低水位であると判断するものであることが好適である。

本発明によれば、上記のボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置において、制御装置は、ボイラの缶内が異常低水位であると判断したときに、ボイラへの燃料の供給を停止あるいはボイラへの燃料の供給状態を低下させること、および／または異常低水位である旨を告知することを行うものであることが好適である。

本発明の、別の、ボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置は、ボイラへの給水路に設けられた給水ポンプと、前記ボイラの運転中に前記給水ポンプが少なくとも必要時間で作動しているにもかかわらず前記ボイラの缶内の水位が前記給水ポンプの運転状態に見合った上昇をしないとき、または前記ボイラの運転中に前記給水ポンプが必要以上の長時間で作動しているときに、前記給水ポンプが不良であると判断する制御装置と、を有することを特徴とする。

このような構成であると、所定の状態のときに制御装置によって給水ポンプが不良であると判断するものであるため、それにもとづいてボイラの缶体の内部における異常低水位の状態を確実に検知することができて、異常低水位での燃焼を確実に防止することができる。

本発明によれば、上記した、別の、ボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置において、制御装置は、給水ポンプが不良であると判断したときに、ボイラへの燃料の供給状態を低下させること、および／または異常低水位である旨を告知することを行うものであることが好適である。

本発明のボイラにおける給水ポンプの異常発見方法は、ボイラの運転中に前記ボイラへの給水路に設けられた給水ポンプが少なくとも必要時間で作動しているにもかかわらず前記ボイラの缶内の水位が前記給水ポンプの運転状態に見合った上昇をしないとき、または前記ボイラの運転中に前記給水ポンプが必要以上の長時間で作動しているときに、前記給水ポンプが不良であると判断することを特徴とする。

このようにすると、外部からの観察だけではわかりにくいボイラにおける給水ポンプの異常を、簡単かつ容易に発見することができる。

本発明のボイラにおける給水ポンプの異常発見方法によれば、給水ポンプが不良であると判断したときにそのことを告知することが好適である。

本発明によると、制御装置によってボイラの缶内が異常低水位であると判断するものであるため、または、制御装置によって給水ポンプが不良であると判断するものであるため、ボイラの缶体の内部における異常低水位の状態を確実に検知することができて、異常低水位での燃焼を確実に防止することができる。

本発明の実施の形態のボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置の構造を示す図である。

図１に示すボイラおいて、１０は缶体であって、内部に缶水を貯留しているとともに、その上端に設けられたバーナ１１によって燃料を燃焼させることで缶水を蒸発させて蒸気を得るものである。図示は省略するが、缶体１０の内部における上側の部分は気相すなわち蒸気が充満しており、缶体１０の内部における下側の部分は液相すなわち缶水が貯留されている。１２はバーナ１１への燃料供給路で、この燃料供給路１２には、流量調節弁１３と燃料遮断弁１４とが設けられている。１５は缶体１０への給水路で、缶体１０における上述の液相の部分すなわち下側の部分に接続されている。給水路１５には、給水ポンプ１６と逆止弁１７とが設けられている。

缶体１０の外側には気水分離器１８が設けられている。この気水分離器１８は、缶体１０から排出される沸騰状態の気水混合流体を受け入れ、この混合流体を蒸気と熱水とに分離し、分離された蒸気を系外に供給し、また熱水を缶体１０の内部に戻すものである。

缶体１０の外側には、気水分離器１８のほかに、水柱管１９が設けられている。この水柱管１９は、蒸気側連絡管２０によって、缶体１０の内部における上側の気相に連通されるとともに、水側連絡管２１によって、缶体１０の内部における下側の水相に連通されている。水柱管１９には、水面計２２が設けられている。また水柱管１９には、水位検出用の複数の電極２３、２３、・・・・が設けられている。これらの電極２３、２３、・・・・として、詳細には、給水制御用の電極、異常低水位検出用の電極などが設けられている。２４は高水位検出用の電極であり、この高水位検出用の電極２４は、他の水位検出用の電極２３、２３、・・・・とは相違して、水柱管１９ではなく、缶体１０の上部に設置されている。

２５は、制御装置であって、マイクロコンピュータやその他の制御機器によって構成されている。２６は、この制御装置２５からの、またはこの制御装置２５への、信号ラインである。信号ライン２６は、流量調節弁１３および燃料遮断弁１４と、電極２３、２４と、給水ポンプ１６とに接続されて、これらと制御装置２５との間における信号の授受のために用いられる。

このような構成において、缶体１０には給水ポンプ１６の作用によって給水路１５から逆止弁１７を経て缶水が供給される。また燃料供給路１２から供給された燃料がバーナ１１にて燃焼されることで、缶体１０内の缶水が加熱され蒸気が発生される。バーナ１１における燃焼量は、制御装置２５からの制御信号にもとづき、流量調節弁１３によってバーナ１１へ供給される燃料の量が調節されることによって制御される。缶体１０の運転時には、燃料遮断弁１４は開状態とされる。発生した蒸気は、気水分離器１８を経て系外へ排出され、需要先へ供給される。気水分離器１８において蒸気から分離された熱水は、缶体１０へ戻される。

缶体１０の運転中におけるこの缶体１０の内部の水位は、水柱管１９や缶体１０に設けられた電極２３、２４によって、検知される。制御装置２５は、水位の検知信号を受けて、缶体１０の内部の缶水の水位が適正範囲となるように、缶体１０における蒸発量に応じて給水ポンプ１６の運転状態を制御する。

しかしながら、電極２３、２４が劣化したり、缶体１０と水柱管１９とを連通させる蒸気側連絡管２０や水側連絡管２１に詰まりが発生したりした場合には、缶体１０の内部における水位を正確に検出できなくなる。その結果、水位についての誤った検出結果が生じて、給水ポンプ１６が運転されるべきときに運転されなくなって、問題が生じる。たとえば、水位が低くなっているにもかかわらず電極２３がそのことを検出しないと、給水ポンプ１６がまったく作動しなかったりする。すると、缶体１０の内部の水位がさらに低下して、空焚き状態が発生する危険性がある。

このような事態に対処するために、制御装置２５は、給水ポンプ１６の運転状態が低レベルである状態が一定時間以上持続したときに、たとえば一定時間内に全く運転されなかったときに、缶体１０の内部が異常低水位であると判断する。そして、その場合には、制御装置２５は、燃料供給路１２における流量調節弁１３の開度を低下させたり、燃料遮断弁１４による遮断動作を行わせたりすることで、バーナ１１の運転状態を低下あるいは停止させる。これによって、異常低水位の状態のままボイラの缶体１０が運転し続けられることが防止される。また制御装置２５は、缶体１０の内部が異常低水位である場合に、そのことをディスプレイ表示したり、警告音を発したりすることで、ボイラの操作者などに対する告知を行うこともできる。場合によっては、告知のみを行うシステムとすることもできる。

換言すると、制御装置２５は、給水ポンプ１６が能力に応じた作動状態となっていない状態の時間をカウントするなどして、その状態が一定時間以上持続した場合に、給水量が不足して缶体１０の内部が異常低水位の状態にあると判断する。そして制御装置２５は、それにもとづく適切な対処を行うことで、ボイラを安全に運転することに寄与することができる。

制御装置２５は、電極２３、２４が正常に動作しているときには、給水ポンプ１６が正常に機能しているかどうかを判定することもできる。たとえば給水ポンプ１６が正常に機能している場合には、この給水ポンプ１６をある程度の時間だけ運転すれば、缶体１０の内部の水位は所要のレベルに到達する。これに対し給水ポンプ１６をある程度の時間以上運転しても缶体１０の内部の水位が所要のレベルに到達しないときや、給水ポンプ１６の運転状態に何らかの乱れが生じたりしたときには、制御装置２５は、給水ポンプ１６の能力が異常に低下した不良状態にあると判断する。これにより、給水ポンプ１６の異常を発見することができる。

そして制御装置２５は、その場合においても、燃料供給路１２における流量調節弁１３の開度を低下させたり、燃料遮断弁１４による遮断動作を行わせたりすることで、バーナ１１の運転状態を低下あるいは停止させる。また制御装置２５は、給水ポンプ１６の能力が異常に低下したことをディスプレイ表示したり、警告音を発したりすることで、ボイラの操作者などに対する告知を行うこともできる。特にこの場合には、給水ポンプ１６は能力が低下したとはいえ稼働状態を維持しているため、バーナ１１の運転状態を低下あるいは停止させることなく、ボイラの操作者などへの告知を行うだけで十分なこともあり得る。

１０ 缶体
１１ バーナ
１２ 燃料供給路
１３ 流量調節弁
１４ 燃料遮断弁
１５ 給水路
１６ 給水ポンプ
２５ 制御装置

Claims (8)

1. ボイラへの給水路に設けられた給水ポンプと、
   前記ボイラの燃焼状態と比べて前記給水ポンプの運転状態が低レベルであるときに、前記ボイラの缶内が異常低水位であると判断する制御装置と、
   を有することを特徴とするボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置。
2. 制御装置は、給水ポンプの運転状態が低レベルである状態が一定時間以上持続したときに、ボイラの缶内が異常低水位であると判断するものであることを特徴とする請求項１記載のボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置。
3. 制御装置は、一定時間内に給水ポンプが全く作動しなかった場合や、一定時間内において給水ポンプが必要程度まで作動しなかった場合に、ボイラの缶内が異常低水位であると判断するものであることを特徴とする請求項２記載のボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置。
4. 制御装置は、ボイラの缶内が異常低水位であると判断したときに、ボイラへの燃料の供給を停止あるいはボイラへの燃料の供給状態を低下させること、および／または異常低水位である旨を告知することを行うものであることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載のボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置。
5. ボイラへの給水路に設けられた給水ポンプと、
   前記ボイラの運転中に前記給水ポンプが少なくとも必要時間で作動しているにもかかわらず前記ボイラの缶内の水位が前記給水ポンプの運転状態に見合った上昇をしないとき、または前記ボイラの運転中に前記給水ポンプが必要以上の長時間で作動しているときに、前記給水ポンプが不良であると判断する制御装置と、
   を有することを特徴とするボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置。
6. 制御装置は、給水ポンプが不良であると判断したときに、ボイラへの燃料の供給状態を低下させること、および／または異常低水位である旨を告知することを行うものであることを特徴とする請求項５記載のボイラにおける異常低水位での燃焼の防止装置。
7. ボイラの運転中に前記ボイラへの給水路に設けられた給水ポンプが少なくとも必要時間で作動しているにもかかわらず前記ボイラの缶内の水位が前記給水ポンプの運転状態に見合った上昇をしないとき、または前記ボイラの運転中に前記給水ポンプが必要以上の長時間で作動しているときに、前記給水ポンプが不良であると判断することを特徴とするボイラにおける給水ポンプの異常発見方法。
8. 給水ポンプが不良であると判断したときにそのことを告知することを特徴とする請求項７記載のボイラにおける給水ポンプの異常発見方法。

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