JP2024042811A

JP2024042811A - boiler

Info

Publication number: JP2024042811A
Application number: JP2022147679A
Authority: JP
Inventors: 幸一増田; Koichi Masuda
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2022-09-16
Filing date: 2022-09-16
Publication date: 2024-03-29

Abstract

To provide a boiler capable of detecting variation in a mixture ratio of a mixed gas.SOLUTION: A boiler includes: a fuel supply passage 5 for supplying a mixture gas in which a first kind of gas and a second kind of gas having different specific gravity are mixed to a combustion chamber as a fuel; a fuel flow rate adjustment valve 12 provided at the fuel supply passage 5; a pressure loss part 15 provided at the fuel supply passage 5; determination means for determining whether or not a pressure difference between an upstream side and a downstream side of the pressure loss part 15 is within a proper pressure difference range predetermined as a pressure difference that can be observed in the case where the mixture ratio of the first kind of gas and the second kind of gas is proper; and control means for performing specific control when the pressure difference is not determined as being in the proper pressure difference range by the determination means.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ボイラに関する。 The present invention relates to a boiler.

近年、地球温暖化を防止するために、ＣＯ_２（二酸化炭素）排出量の削減が求められている。このため、天然ガスと、天然ガスとは異なる気体燃料との混焼により、二酸化炭素の排出量の削減が試みられている。例えば天然ガスに加え、アンモニアを燃料の一部に使用し、混焼するボイラがある（例えば、特許文献１）。また、天然ガスと水素との混焼も試みられている。 In recent years, in order to prevent global warming, there has been a need to reduce CO ₂ (carbon dioxide) emissions. For this reason, attempts have been made to reduce carbon dioxide emissions by co-firing natural gas and a gaseous fuel different from natural gas. For example, there is a boiler that uses ammonia as a part of the fuel in addition to natural gas and performs co-firing (for example, Patent Document 1). Co-firing natural gas and hydrogen has also been attempted.

特開２０１６－０３２３９１号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-032391

しかし、天然ガスと水素とでは、発熱量に大きな差があり、その混合割合によって空気比が大きく変動する。このため、従来のボイラにおいて、燃料として、天然ガスと水素とを混合して使用するようにすると、混合割合が変化することがあった場合に、例えば、空気比の変動による失火などにより、ボイラの燃焼状態や発生蒸気量への影響が生じる虞がある。 However, there is a large difference in calorific value between natural gas and hydrogen, and the air ratio varies greatly depending on their mixing ratio. For this reason, when a conventional boiler uses a mixture of natural gas and hydrogen as fuel, if the mixing ratio changes, for example, a misfire due to fluctuations in the air ratio may cause the boiler to burn out. There is a possibility that the combustion state and amount of steam generated may be affected.

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、混合ガスの混合割合に変動があったことを検出可能とするボイラを提供することである。 The present invention was devised in view of such circumstances, and its purpose is to provide a boiler that can detect a change in the mixing ratio of mixed gas.

上記目的を達成するために、本発明のボイラは、比重が異なる第１種類のガスと第２種類のガスとを混合させた混合ガスを燃料として燃焼室に供給するための燃料供給路と、前記燃料供給路に設けられた燃料流量調整弁と、前記燃料供給路に設けられている圧損部と、前記圧損部の上流側と下流側との差圧が、前記第１種類のガスと前記第２種類のガスとの混合割合が適正である場合に取り得る差圧として予め定められた適正差圧範囲内であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記適正差圧範囲内であると判定されなかったときに、特定制御を行う制御手段とを備える。 In order to achieve the above object, the boiler of the present invention includes a fuel supply path for supplying a mixed gas, which is a mixture of a first type of gas and a second type of gas having different specific gravities, to the combustion chamber as fuel; The difference in pressure between the fuel flow rate regulating valve provided in the fuel supply path, the pressure loss section provided in the fuel supply path, and the upstream and downstream sides of the pressure loss section is such that the first type of gas and the a determining means for determining whether or not the differential pressure is within a predetermined appropriate differential pressure range that can be obtained when a mixing ratio with a second type of gas is appropriate; and control means for performing specific control when it is determined that the condition is not within the range.

上記構成によれば、混合されるガスの比重が異なることにより同じ流量が供給されているときであっても混合割合が変動している場合には圧損部の上流側と下流側との差圧が変動することに着目し、当該差圧が適正差圧範囲内であると判定されなかった場合に特定制御が行われる。これにより、差圧に基づいて混合ガスの混合割合に変動があったことを検出して、混合割合の変動に起因する失火などを抑制することができる。 According to the above configuration, if the mixing ratio changes even when the same flow rate is supplied due to the difference in the specific gravity of the gases to be mixed, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the pressure loss section Focusing on the fact that the differential pressure varies, specific control is performed when the differential pressure is not determined to be within the appropriate differential pressure range. Thereby, it is possible to detect a change in the mixing ratio of the mixed gas based on the differential pressure, and to suppress misfires caused by fluctuations in the mixing ratio.

好ましくは、前記燃料供給路に燃料体積流量計を備え、前記適正差圧範囲は、前記燃料体積流量計の測定結果に基づいて変更される。 Preferably, the fuel supply path is provided with a fuel volume flow meter, and the appropriate differential pressure range is changed based on the measurement result of the fuel volume flow meter.

上記構成によれば、燃料体積流量計の測定結果に基づき、供給されている混合ガスの流量に対応する適正差圧範囲に変更される。そのため、供給されている混合ガスの流量に応じた混合割合となっているか否かの判断が可能となる。 According to the above configuration, the differential pressure is changed to an appropriate differential pressure range corresponding to the flow rate of the supplied mixed gas based on the measurement result of the fuel volume flow meter. Therefore, it is possible to determine whether the mixing ratio is in accordance with the flow rate of the mixed gas being supplied.

ボイラの概略構成を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a schematic configuration of a boiler. ボイラの制御の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flow chart for explaining an example of control of a boiler.

本開示に係るボイラについて図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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本発明に含まれることが意図される。 A boiler according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to these examples, but is indicated by the scope of the claims, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the scope of the claims are included in the present invention. Ru.

＜概略構成について＞
以下に、図１を参照しつつ、本発明の実施の形態に係るボイラ１について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るボイラ１の構成を模式的に示す図である。 <About the general configuration>
A boiler 1 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a boiler 1 according to an embodiment of the present invention.

ボイラ１は、燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ本体２と、空気供給路３０を介してボイラ本体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、ボイラ本体２に燃料を供給する燃料供給路５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６とを備えている。 The boiler 1 includes a boiler body 2 that burns fuel to generate steam, a blower 3 that sends air into the boiler body 2 via an air supply path 30, and a flue 4 that leads out exhaust gas etc. from the boiler body 2. , a fuel supply path 5 that supplies fuel to the boiler body 2, and a control device 6 that controls the supply amount of fuel gas and combustion air.

燃料供給路５は、空気供給路３０に接続されている。燃料供給路５から供給される燃料は、空気供給路３０において、送風機３から送風される空気と混合されて、ボイラ本体２内のバーナ２０に供給される。 The fuel supply path 5 is connected to the air supply path 30. The fuel supplied from the fuel supply path 5 is mixed with the air blown from the blower 3 in the air supply path 30 and is supplied to the burner 20 in the boiler main body 2 .

送風機３から供給される空気は、燃焼用空気として空気供給路３０を介してボイラ本体２内のバーナ２０に供給される。燃焼用空気の流量は、負荷機器（図示省略）から要求される要求負荷（燃焼量）に応じて定められる。燃焼用空気の流量調整は、空気供給路３０にダンパ７を設けて、ダンパ７の位置（開度）を調整するか、これに替えてまたはこれに加えて、インバータを用いて送風機３のファンの回転速度を変えることでなされる。本実施の形態では、空気供給路３０にダンパ７を設けて、送風機３は一定速度で回転させつつダンパ７の位置を変更することで、燃焼用空気の流量を調整する。 Air supplied from the blower 3 is supplied as combustion air to the burner 20 in the boiler main body 2 via the air supply path 30. The flow rate of the combustion air is determined according to the required load (combustion amount) required from the load equipment (not shown). The flow rate of combustion air can be adjusted by installing a damper 7 in the air supply path 30 and adjusting the position (opening degree) of the damper 7, or alternatively or in addition to this, by adjusting the fan of the blower 3 using an inverter. This is done by changing the rotation speed of the In this embodiment, a damper 7 is provided in the air supply path 30, and the flow rate of combustion air is adjusted by changing the position of the damper 7 while rotating the blower 3 at a constant speed.

燃料供給路５には、燃料体積流量計１０と、流路を開閉するための開閉弁１１（電磁弁）と、ボイラ本体２に供給する燃料の流量を調整可能であるとともに遮断機能をも備える燃料流量調整弁１２と、オリフィス１５と、燃料差圧センサ１６とが設けられている。燃料流量調整弁１２は、開閉弁１１の下流側に配置されている。下流側の燃料流量調整弁１２は、ボイラ本体２に供給する燃料の流量を調整する燃料供給量調整弁として機能する。本実施形態において、燃料流量調整弁１２はガバナである。 The fuel supply path 5 includes a fuel volumetric flow meter 10, an on-off valve 11 (electromagnetic valve) for opening and closing the flow path, and is capable of adjusting the flow rate of fuel supplied to the boiler body 2 and also has a shutoff function. A fuel flow rate regulating valve 12, an orifice 15, and a fuel differential pressure sensor 16 are provided. The fuel flow rate adjustment valve 12 is arranged downstream of the on-off valve 11. The fuel flow rate adjustment valve 12 on the downstream side functions as a fuel supply amount adjustment valve that adjusts the flow rate of fuel supplied to the boiler main body 2. In this embodiment, the fuel flow regulating valve 12 is a governor.

燃料供給路５は、その上流側が燃料タンク（図示省略）などに接続され、その下流側が空気供給路３０に接続される。燃料供給路５の下流側の端部は、空気供給路３０におけるダンパ７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、燃料供給路５によって流通する燃料は天然ガス（メタンを主成分とする）と水素とが所定の割合で混合された混合ガスである。所定の割合とは、例えば、天然ガス８：水素２の割合である。なお、天然ガスと水素との混合割合は、これに限るものではなく、使用環境やボイラの性能などに応じて定められるものであってもよい。 The fuel supply path 5 is connected at its upstream side to a fuel tank (not shown) or the like, and connected to the air supply path 30 at its downstream side. The downstream end of the fuel supply path 5 is connected to the air supply path 30 downstream of the position where the damper 7 is disposed. In this embodiment, the fuel flowing through the fuel supply path 5 is a mixed gas of natural gas (mainly containing methane) and hydrogen in a predetermined ratio. The predetermined ratio is, for example, a ratio of 8 parts of natural gas to 2 parts of hydrogen. Note that the mixing ratio of natural gas and hydrogen is not limited to this, and may be determined depending on the usage environment, boiler performance, etc.

燃料体積流量計１０は、燃料供給路５を流通する燃料（混合ガス）の体積流量を測定する。本実施形態の燃料体積流量計１０は、燃料供給路５の最も上流側に配置されている。燃料体積流量計１０は、制御装置６に電気的に接続されている。制御装置６は、燃料体積流量計１０の測定値（測定結果）に基づいて燃料の体積流量を取得する。 The fuel volumetric flow meter 10 measures the volumetric flow rate of fuel (mixed gas) flowing through the fuel supply path 5 . The fuel volume flow meter 10 of this embodiment is arranged at the most upstream side of the fuel supply path 5. Fuel volume flow meter 10 is electrically connected to control device 6 . The control device 6 obtains the volumetric flow rate of fuel based on the measured value (measurement result) of the fuel volumetric flow meter 10 .

オリフィス１５は、燃料供給路５を流通する燃料を減圧する燃料減圧部材（圧損部）である。本実施形態のオリフィス１５は、燃料供給路５における燃料流量調整弁１２の下流側に配置される。 The orifice 15 is a fuel pressure reducing member (pressure loss part) that reduces the pressure of the fuel flowing through the fuel supply path 5 . The orifice 15 of this embodiment is arranged downstream of the fuel flow rate regulating valve 12 in the fuel supply path 5 .

燃料差圧センサ１６は、燃料供給路５を流通する燃料の、オリフィス１５の上流側と下流側とで測定された圧力の差圧を検出する。燃料差圧センサ１６は、制御装置６に電気的に接続されているため、制御装置６は燃料の差圧情報を取得することができる。 The fuel differential pressure sensor 16 detects the differential pressure of the fuel flowing through the fuel supply path 5, measured between the upstream side and the downstream side of the orifice 15. Since the fuel differential pressure sensor 16 is electrically connected to the control device 6, the control device 6 can acquire fuel differential pressure information.

空気供給路３０には、ダンパ７より下流にパンチングメタル等の燃焼用空気減圧部材８が設けられている。燃料流量調整弁１２（ガバナ）は、空気供給路３０内の燃焼用空気減圧部材８の前後の差圧に応じて開度が変化するように構成されている。燃料流量調整弁１２は、導入される差圧と供給する燃料の圧力（２次側の圧力）とが均圧となるように機械的に開度が調整される均圧弁である。燃料流量調整弁１２の下流側流路には、分岐路１３が設けられている。ガバナは、分岐路１３から得られる二次側の圧力が、導入される空気供給路３０内の燃焼用空気減圧部材８の前後の差圧に応じた圧力となるように開度を調整することができる。これにより、空気供給路３０から供給される燃焼用空気の流量に応じた流量（なお、燃焼用空気の流量は後述するように燃焼量に応じて制御されるため、燃焼量に応じた流量ともいえる）で燃料をボイラ本体２に供給することができる。 The air supply passage 30 is provided with a combustion air pressure reducing member 8 such as punching metal downstream of the damper 7. The fuel flow control valve 12 (governor) is configured to change its opening depending on the pressure difference before and after the combustion air pressure reducing member 8 in the air supply passage 30. The fuel flow control valve 12 is a pressure equalizing valve whose opening is mechanically adjusted so that the pressure difference introduced and the pressure of the fuel to be supplied (secondary pressure) are equalized. A branch passage 13 is provided in the downstream flow path of the fuel flow control valve 12. The governor can adjust the opening so that the secondary pressure obtained from the branch passage 13 becomes a pressure corresponding to the pressure difference before and after the combustion air pressure reducing member 8 in the air supply passage 30 to be introduced. This allows fuel to be supplied to the boiler body 2 at a flow rate corresponding to the flow rate of the combustion air supplied from the air supply passage 30 (note that the flow rate of the combustion air is controlled according to the amount of combustion as described later, so it can also be said to be a flow rate corresponding to the amount of combustion).

制御装置６は、内部にメモリ、タイマ、および演算処理部を含むコンピュータにより実現され、電気的に接続される各センサからの信号に基づいて、送風機３などの制御を行う。また、制御装置６は、燃焼用空気の流量を調整するための各種の制御を行う制御部６１と、各種の情報が記憶される記憶部６２とを備える。制御装置６は、設定されている目標蒸気圧と蒸気ヘッダの蒸気圧とに応じて、ボイラ本体２における燃焼量（燃焼率）が段階的に異なる複数の燃焼段階のいずれかに制御する。複数の燃焼段階としては、例えば、高燃焼段階、中燃焼段階および低燃焼段階が設けられている。ボイラ本体２における燃焼量は、高燃焼段階、中燃焼段階、低燃焼段階の順で小さくなる。また、制御部６１は、ボイラ本体２内へ供給される燃焼用空気の流量が、設定された燃焼段階（燃焼量）に応じた流量となるように空気供給部である送風機３およびダンパ７を制御して、燃焼用空気の供給流量を調整する。 The control device 6 is realized by a computer that includes a memory, a timer, and an arithmetic processing section, and controls the blower 3 and the like based on signals from each electrically connected sensor. The control device 6 also includes a control section 61 that performs various controls for adjusting the flow rate of combustion air, and a storage section 62 that stores various information. The control device 6 controls the combustion amount (combustion rate) in the boiler main body 2 to one of a plurality of combustion stages that differ in stages according to the set target steam pressure and the steam pressure of the steam header. The plurality of combustion stages include, for example, a high combustion stage, a medium combustion stage, and a low combustion stage. The amount of combustion in the boiler main body 2 decreases in the order of high combustion stage, middle combustion stage, and low combustion stage. The control unit 61 also controls the blower 3 and damper 7, which are air supply units, so that the flow rate of combustion air supplied into the boiler main body 2 corresponds to the set combustion stage (combustion amount). control to adjust the supply flow rate of combustion air.

記憶部６２には、ボイラ１に関する各種の情報として、例えば、燃焼段階に応じた送風機３の態様（例えば、回転数、周波数）を特定するための情報や、燃料の流量（燃焼量）に応じた適正差圧範囲を特定するためのデータテーブル等が記憶されている。制御装置６は、燃料体積流量計１０の測定結果に基づいて、燃料供給路５を流通する燃料の体積流量に応じた燃料の適正差圧範囲を、当該データテーブルを参照して特定する。 The storage unit 62 includes various information regarding the boiler 1, such as information for specifying the mode of the blower 3 (e.g., rotation speed, frequency) according to the combustion stage, and information for specifying the mode of the blower 3 according to the combustion stage, and the information according to the fuel flow rate (combustion amount). A data table and the like for specifying the appropriate differential pressure range are stored. Based on the measurement result of the fuel volumetric flow meter 10, the control device 6 specifies the appropriate differential pressure range of the fuel according to the volumetric flow rate of the fuel flowing through the fuel supply path 5 by referring to the data table.

適正差圧範囲とは、適正な空気比で運転される場合に燃料差圧センサ１６により検出される（取り得る）差圧の範囲である。また、燃焼段階に応じた流量となる燃焼用空気を供給することにより、燃料（混合ガス）の混合割合が適正であれば、適正な空気比で運転（燃焼）されることとなる。例えば、燃料（混合ガス）のうち、ボイラの運転に際して適正な空気比で運転（燃焼）可能となる水素の混合割合が１５％～２５％であったとする。そうすると、適正差圧範囲は、燃料（混合ガス）が適正な混合割合である水素の割合１５％～２５％の場合に検出される（取り得る）差圧の範囲となる。なお、水素の混合割合は１５％～２５％の範囲に限るものではなく、安定して燃焼可能となるものであれば、使用環境やボイラの性能などに応じて定められるものであればよい。 The appropriate differential pressure range is a range of differential pressures detected (possible) by the fuel differential pressure sensor 16 when operating at an appropriate air ratio. Further, by supplying combustion air with a flow rate corresponding to the combustion stage, if the mixing ratio of the fuel (mixed gas) is appropriate, operation (combustion) will be performed at an appropriate air ratio. For example, assume that the mixture ratio of hydrogen in the fuel (mixed gas) is 15% to 25%, which allows operation (combustion) at an appropriate air ratio when operating the boiler. Then, the appropriate differential pressure range is the range of differential pressures detected (possible) when the fuel (mixed gas) has an appropriate mixing ratio of hydrogen, 15% to 25%. Note that the mixing ratio of hydrogen is not limited to the range of 15% to 25%, and may be determined depending on the usage environment, boiler performance, etc., as long as stable combustion is possible.

本実施形態においては、比重が異なる燃料（ガス）を混合しているため、燃料として同じ流量が供給されている場合であっても、水素の割合が多くなった場合には、燃料差圧センサ１６により検出される差圧は下がる。一方、水素の割合が少なくなった場合には、燃料差圧センサ１６により検出される差圧は上がることになる。また、適正な水素の混合割合の下限値である１５％の場合に検出される差圧が、例えばｘ１であり、適正な水素の混合割合の上限値である２５％の場合に検出される差圧が、例えばｘ２であったとすれば、適正差圧範囲の上限値はｘ１であり、下限値はｘ２となる。そのため、燃料圧力センサ１６により検出される差圧が、ｘ１を上回る、あるいは、ｘ２を下回るときには、燃料が適正な混合割合ではないため、適正な空気比で運転がされていないことを特定可能となる。 In this embodiment, since fuels (gases) with different specific gravities are mixed, even if the same flow rate is supplied as fuel, if the proportion of hydrogen increases, the fuel differential pressure sensor The differential pressure detected by 16 decreases. On the other hand, when the proportion of hydrogen decreases, the differential pressure detected by the fuel differential pressure sensor 16 will increase. Also, the differential pressure detected when the lower limit of the appropriate hydrogen mixing ratio is 15% is, for example, x1, and the difference detected when the upper limit of the appropriate hydrogen mixing ratio is 25%. For example, if the pressure is x2, the upper limit of the appropriate differential pressure range is x1, and the lower limit is x2. Therefore, when the differential pressure detected by the fuel pressure sensor 16 exceeds x1 or falls below x2, it is possible to identify that the fuel is not at an appropriate mixing ratio and the operation is not performed at an appropriate air ratio. Become.

また、適正な空気比とは、安定して燃焼可能な空気比であって、もっとも理想とする空気比を含む所定範囲（下限～上限）の空気比である。例えば、理想とする空気比が１．０であった場合に、空気比１．０を含む安定した運転が可能な所定範囲の空気比が、０．８～１．２であれば、適正な空気比は、当該０．８～１．２となる。この適正な空気比は異なる燃焼量ごとに設定されており、それぞれの燃焼量に応じた適正な空気比に対応するものとなるように、供給する燃料の流量を制御する。なお、理想とする空気比、および、安定して燃焼可能な所定範囲の空気比は、上記例に限らず、安定して燃焼可能となるものであれば、使用環境やボイラの性能などに応じて定められるものであればよい。 Further, an appropriate air ratio is an air ratio that allows stable combustion, and is an air ratio within a predetermined range (lower limit to upper limit) that includes the most ideal air ratio. For example, if the ideal air ratio is 1.0, if the air ratio in the predetermined range that allows stable operation, including the air ratio 1.0, is 0.8 to 1.2, then the appropriate air ratio is 1.0. The air ratio is between 0.8 and 1.2. This appropriate air ratio is set for each different combustion amount, and the flow rate of the fuel to be supplied is controlled so that it corresponds to the appropriate air ratio according to each combustion amount. The ideal air ratio and the air ratio within the specified range that allows stable combustion are not limited to the above examples, but may vary depending on the usage environment, boiler performance, etc., as long as stable combustion is possible. It is acceptable as long as it is determined by

制御装置６は、燃料差圧センサ１６が検出した差圧が、燃料体積流量計１０の測定結果に基づいて特定された適正差圧範囲内であるか否かを判定する。燃料（混合ガス）の混合割合に変動が生じた場合は、その変動量によっては、燃料差圧センサ１６から検出される差圧が、適正差圧範囲外となるためである。制御部６１は、燃料差圧センサ１６が検出した差圧が、適正差圧範囲内ではないと判定された場合には、特定制御を行う。特定制御とは、例えば警告アラームの報知など、適正な空気比で運転されていない場合に取り得る安全対策などである。 The control device 6 determines whether the differential pressure detected by the fuel differential pressure sensor 16 is within the appropriate differential pressure range specified based on the measurement result of the fuel volume flow meter 10. This is because when a variation occurs in the mixing ratio of fuel (mixed gas), the differential pressure detected by the fuel differential pressure sensor 16 may fall outside the appropriate differential pressure range depending on the amount of variation. The control unit 61 performs specific control when it is determined that the differential pressure detected by the fuel differential pressure sensor 16 is not within the appropriate differential pressure range. Specific control includes, for example, safety measures that can be taken when the vehicle is not being operated at an appropriate air ratio, such as the notification of a warning alarm.

本実施形態においては、上述したように、メタンを主成分とする天然ガスと、水素といった比重の異なるガスが所定割合で予め混合されている。しかし、燃料の混合割合が、使用環境などの影響により変動した場合、燃料が燃焼量に応じた(供給される空気流量に応じた)流量で供給されている場合であっても、空気比が大きく変動する。前述したおとり、例えば、水素の割合が多くなった場合には、水素の割合が多くなった燃料に対する適正な空気量は、燃焼量に応じて供給される空気量よりも少ないため、過剰空気が増加し、空気比が高くなる。そのように、空気比が高くなった場合には、振動燃焼の発生や、失火の虞が生じる。一方、水素の割合が少なくなった場合には、水素の割合が少なくなった燃料に対する適正な空気量は、燃料状態に応じて供給される空気量よりも多いため、空気比が低くなる。 In this embodiment, as described above, natural gas containing methane as a main component and gas having different specific gravities such as hydrogen are mixed in advance at a predetermined ratio. However, if the fuel mixture ratio fluctuates due to the usage environment, even if the fuel is supplied at a flow rate that corresponds to the amount of combustion (according to the supplied air flow rate), the air ratio will change. It fluctuates greatly. For example, when the proportion of hydrogen increases, the appropriate amount of air for the fuel with the increased proportion of hydrogen is less than the amount of air supplied according to the amount of combustion, so excess air is The air ratio increases. If the air ratio becomes high in this way, there is a risk of oscillating combustion or misfire. On the other hand, when the proportion of hydrogen decreases, the appropriate amount of air for the fuel with the decreased proportion of hydrogen is greater than the amount of air supplied depending on the fuel condition, so the air ratio becomes lower.

このような課題を解決するために、本実施形態においては、燃料として同じ流量が供給されているときであっても混合割合が変動している場合に、天然ガスと水素との比重が異なることにより燃料差圧センサ１６により検出される差圧が変動することに着目し、当該差圧が適正範囲差圧内であると判定されなかった場合に特定制御が行われる。これにより、差圧に基づいて混合ガスの混合割合に変動があったことを検出して、燃料の混合割合が適正であるか否かを特定可能となる。すなわち、適正な空気比で運転がされていないことを特定可能となるため、迅速に適切な対応を取ることが可能となる。その結果、混合割合の変動に起因する失火などを抑制することができる。 In order to solve this problem, in this embodiment, even when the same flow rate is supplied as fuel, if the mixing ratio changes, the specific gravities of natural gas and hydrogen will differ. Focusing on the fact that the differential pressure detected by the fuel differential pressure sensor 16 fluctuates, specific control is performed when the differential pressure is not determined to be within the appropriate differential pressure range. Thereby, it is possible to detect a change in the mixing ratio of the mixed gas based on the differential pressure, and to specify whether or not the mixing ratio of the fuel is appropriate. In other words, it becomes possible to identify that the vehicle is not being operated at an appropriate air ratio, so that appropriate measures can be taken quickly. As a result, misfires caused by variations in the mixing ratio can be suppressed.

＜ボイラの制御処理について＞
図２は、ボイラの制御の一例を説明するためのフローチャートである。制御装置６は、ボイラ１の運転中、一定期間（例えば１秒）毎に本制御を実行する。 <About boiler control processing>
FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of boiler control. The control device 6 executes this control at regular intervals (for example, 1 second) while the boiler 1 is in operation.

ステップＳ０１では、燃料体積流量計１０で、燃料供給路５を流通する燃料の体積流量を測定する。本実施形態に係るボイラ１では、燃料流量調整弁１２が、空気供給路３０内の燃焼用空気減圧部材８の前後の差圧に応じて開度が変化するように構成されているため、燃料供給路５には、燃焼量に応じた体積流量で燃料が流通するようになる。このため、燃料流量体積計１０からは、燃焼量に応じた燃料の体積流量が測定されることとなる。 In step S01, the volumetric flow rate of fuel flowing through the fuel supply path 5 is measured by the fuel volumetric flow meter 10. In the boiler 1 according to the present embodiment, the fuel flow rate regulating valve 12 is configured to change its opening depending on the differential pressure before and after the combustion air pressure reducing member 8 in the air supply path 30. Fuel flows through the supply path 5 at a volumetric flow rate depending on the amount of combustion. Therefore, the fuel flow volume meter 10 measures the volumetric flow rate of fuel according to the combustion amount.

ステップＳ０２では、ステップＳ０１において測定された体積流量に応じた適正差圧範囲を、記憶部６２に記憶されているデータテーブルを参照することで特定する。ここで、適正差圧範囲とは、燃料（混合ガス）の混合割合が適正である場合（例えば、水素の混合割合が１５％から２５％）に燃料差圧センサ１６により検出される（取り得る）差圧の範囲である。すなわち、適正な空気比で運転されている場合に検出される燃料の差圧のことである。 In step S02, an appropriate differential pressure range corresponding to the volumetric flow rate measured in step S01 is specified by referring to the data table stored in the storage unit 62. Here, the appropriate differential pressure range is detected by the fuel differential pressure sensor 16 when the mixing ratio of fuel (mixed gas) is appropriate (for example, the mixing ratio of hydrogen is 15% to 25%). ) range of differential pressure. In other words, it refers to the fuel pressure difference detected when the engine is operated at a proper air ratio.

ステップＳ０３では、燃料差圧センサ１６によりオリフィス１５の上流側と下流側との差圧を検出する。 In step S03, the fuel differential pressure sensor 16 detects the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the orifice 15.

ステップＳ０４では、ステップＳ０３において検出された差圧が、ステップＳ０２において特定された適正差圧範囲内であるか否かを判定する。ステップＳ０４において、検出された差圧が適正差圧範囲内であると判定されたときには、燃料が適正な混合割合となっており、適正な空気比で運転されているため、処理を終了する。 In step S04, it is determined whether the differential pressure detected in step S03 is within the appropriate differential pressure range identified in step S02. If it is determined in step S04 that the detected differential pressure is within the appropriate differential pressure range, the fuel is mixed at the appropriate ratio and the engine is operating at the appropriate air ratio, so the process ends.

一方、ステップＳ０４において、検出された差圧が適正差圧範囲内あると判定されなかったときには、ステップＳ０５に進む。この場合、燃料が適正な混合割合となっておらず、適正な空気比で運転されていない可能性が高いため、ステップＳ０５において、警告アラームを報知し、処理を終了する。 On the other hand, if it is determined in step S04 that the detected differential pressure is not within the appropriate differential pressure range, the process proceeds to step S05. In this case, there is a high possibility that the fuel is not in an appropriate mixing ratio and the engine is not being operated with an appropriate air ratio, so a warning alarm is issued in step S05, and the process ends.

以上のように、本実施の形態では、天然ガスと水素との比重が異なることを利用し、比重が異なるガスが混合された混合ガスの流量の差圧（ステップＳ０３）が、適正な差圧の範囲内であるか否かの判定（ステップＳ０４）をすることができる。これにより、適正差圧範囲内ではないと判定された場合には、例えば、警告アラームを報知するなどの特定制御（ステップＳ０５）を行い、混合割合の変動に起因する失火などを抑制することができる。 As described above, in this embodiment, by utilizing the fact that natural gas and hydrogen have different specific gravities, the differential pressure of the flow rate of the mixed gas (step S03) in which gases with different specific gravities are mixed is adjusted to an appropriate differential pressure. It is possible to determine whether or not it is within the range (step S04). As a result, if it is determined that the differential pressure is not within the appropriate range, specific control such as issuing a warning alarm (step S05) can be performed to suppress misfires caused by fluctuations in the mixing ratio. can.

また、燃料体積流量計１０の測定結果（ステップＳ０１）に基づき、混合ガスの流量の適正差圧範囲が適宜変更される（ステップＳ０２）。そのため、燃焼量に応じた適正な混合割合となっているか否かの判断が可能となる。 Further, based on the measurement result of the fuel volume flow meter 10 (step S01), the appropriate differential pressure range for the flow rate of the mixed gas is changed as appropriate (step S02). Therefore, it becomes possible to judge whether or not the mixture ratio is appropriate depending on the amount of combustion.

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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible. Below, we will explain modifications of the above-described embodiment that can be applied to the present invention.

上記実施の形態では、燃料の流量に応じた適正差圧範囲を特定するために、記憶部６２に予め記憶されたデータテーブルを参照する例について説明した。しかし、これに限らず、例えば予め定められた算出式を用いて、体積流量の測定結果に応じて都度、適正差圧範囲を算出するものであってもよい。 In the above embodiment, an example has been described in which a data table stored in advance in the storage unit 62 is referred to in order to specify an appropriate differential pressure range depending on the flow rate of fuel. However, the present invention is not limited to this, and the appropriate differential pressure range may be calculated each time according to the measurement result of the volumetric flow rate, for example, using a predetermined calculation formula.

上記実施の形態では、特定制御の一例として、警告アラームを報知する例について説明した。しかし、特定制御は、これに限らず、ステップＳ０４において検出された差圧が、適正差圧範囲内であると判定されなければ、ボイラの運転をすぐに停止するもの、一定期間（時間）経過後停止するもの、あるいは、警告アラーム報知から一定期間（時間）経過後に停止するものなどであってもよい。なお、特定制御による警告アラームの報知が行われた後であっても、差圧が適正差圧範囲内であることが検出された場合、あるいは、所定時間経過後に、警告アラームを終了するものとしてもよい。また、差圧が適正差圧範囲内ではなく混合割合が変動しているときには、特定制御として、当該変動後の混合割合に対して適正な空気比となるように空気供給量を調整するようにしてもよい。あるいは、電磁的に開度を調整可能な燃料流量調整弁（ガスバルブ）を燃料供給路５に設け、特定制御として、変動後の混合割合であっても現状供給している空気供給量で適正な空気比となるように、当該ガスバルブの開度を制御して供給する燃料の流量を調整するようにしてもよい。 In the above embodiment, an example of notifying a warning alarm has been described as an example of specific control. However, the specific control is not limited to this; if the differential pressure detected in step S04 is not determined to be within the appropriate differential pressure range, the operation of the boiler is immediately stopped, or after a certain period of time (time) has elapsed. It may be a device that stops later, or a device that stops after a certain period of time (hours) has elapsed since the warning alarm notification. In addition, even after the warning alarm has been notified by specific control, if the differential pressure is detected to be within the appropriate differential pressure range, or after a predetermined period of time has passed, the warning alarm will be terminated. Good too. Additionally, when the differential pressure is not within the appropriate differential pressure range and the mixing ratio is changing, the air supply amount is adjusted as a specific control so that the air ratio is appropriate for the mixing ratio after the fluctuation. You can. Alternatively, a fuel flow rate adjustment valve (gas valve) whose opening degree can be adjusted electromagnetically is installed in the fuel supply path 5, and as a specific control, even if the mixture ratio has changed, the current air supply amount is appropriate. The flow rate of the fuel to be supplied may be adjusted by controlling the opening degree of the gas valve so as to maintain the air ratio.

上記実施の形態におけるボイラ１で供給される燃料は、天然ガス（メタンを主成分とする）と、水素との混合ガスである例について説明した。しかし、混合する気体燃料（ガス）の種類はこれに限らず、例えば、プロパンガス（ＬＰガス）と、水素との混合ガスなど、比重が異なるガスであればよく、天然ガス、水素に限られず、比重が４～５倍異なる気体燃料や、７～８倍異なる気体燃料の混合ガスであってもよい。 An example has been described in which the fuel supplied by the boiler 1 in the above embodiment is a mixed gas of natural gas (mainly containing methane) and hydrogen. However, the type of gaseous fuel (gas) to be mixed is not limited to this, and may be any gas with a different specific gravity, such as a mixed gas of propane gas (LP gas) and hydrogen, and is not limited to natural gas or hydrogen. , a gaseous fuel whose specific gravity differs by a factor of 4 to 5, or a mixed gas of gaseous fuels whose specific gravity differs by a factor of 7 to 8 times may be used.

上記実施の形態におけるボイラ１では、燃焼量が段階的に異なる複数種類の燃焼段階のいずれかに制御するボイラである場合について説明した。しかし、これに限らず、ＯＮ／ＯＦＦ制御を行うボイラであってもよく、燃焼段階を細かく制御可能な、所謂比例制御のボイラであってもよい。 In the above embodiment, the boiler 1 is described as a boiler that controls the combustion amount to one of multiple combustion stages with different combustion amounts. However, the present invention is not limited to this, and may be a boiler that performs ON/OFF control, or may be a boiler with so-called proportional control that can finely control the combustion stage.

上記実施の形態におけるボイラ１では、燃料体積流量計１０の測定結果を用いることで、燃焼量に応じた適正差圧範囲を特定する例について説明した。しかし、これに限らず、燃料体積流量計１０を用いずに、例えば、燃焼段階（燃焼段階に対応する燃料の流量）に応じた適正差圧範囲を予め定め、燃料差圧センサ１６から検出される差圧が、制御している燃焼段階に応じた適正差圧範囲内であるか否かを判定するようにしてもよい。この場合の適正差圧範囲とは、燃焼段階に応じた適正な空気比となる場合に燃料差圧センサ１６により検出される差圧の範囲である。 In the boiler 1 in the embodiment described above, an example has been described in which the measurement results of the fuel volume flow meter 10 are used to specify the appropriate differential pressure range according to the combustion amount. However, the present invention is not limited to this, and instead of using the fuel volumetric flow meter 10, for example, an appropriate differential pressure range may be predetermined according to the combustion stage (fuel flow rate corresponding to the combustion stage), and the fuel differential pressure range detected by the fuel differential pressure sensor 16 may be determined in advance. It may be determined whether or not the differential pressure is within an appropriate differential pressure range depending on the combustion stage being controlled. The appropriate differential pressure range in this case is the range of differential pressure detected by the fuel differential pressure sensor 16 when the air ratio is appropriate depending on the combustion stage.

上記実施の形態におけるボイラ１は、燃料流量調整弁１２の開度が機械的に調整されることで燃料の流量が制御されるが、燃料供給用調整弁１２を制御装置６による電子制御により開度を調整することで、燃料の流量の制御をできるようにしてもよい。電子制御による制御により制御する場合には、燃焼用空気減圧部材８の前後の差圧を検知し、差圧情報を出力する空気量検知部を制御装置６と電気的に接続し、空気量検知部からの差圧情報を制御装置６に入力する。制御装置６は、空気量検知部から入力される差圧情報に基づいて、燃焼の段階に応じて、燃料流量調整弁１２の開度を調整する。制御装置６は、メモリに予め記憶された開度調整情報に基づいて、燃料流量調整弁１２に対して開度を特定するための開度特定信号を送信する。これにより、燃料流量調整弁１２は、燃焼用空気減圧部材８の前後の差圧に応じた開度に制御されて、ボイラ本体２に供給する燃料の流量を調整することができる。なお、開度調整情報とは、例えば、差圧に応じて燃料流量調整弁１２の開度を特定可能なテーブルであってもよく、また差圧に応じて燃料流量調整弁１２の開度を特定するための演算式であってもよい。 In the boiler 1 in the above embodiment, the fuel flow rate is controlled by mechanically adjusting the opening of the fuel flow rate control valve 12, but the fuel supply adjustment valve 12 may be electronically controlled by the control device 6 to adjust the opening rate. When controlling by electronic control, an air amount detection unit that detects the differential pressure before and after the combustion air pressure reduction member 8 and outputs the differential pressure information is electrically connected to the control device 6, and the differential pressure information from the air amount detection unit is input to the control device 6. The control device 6 adjusts the opening rate of the fuel flow rate control valve 12 according to the stage of combustion based on the differential pressure information input from the air amount detection unit. The control device 6 transmits an opening rate specification signal to the fuel flow rate control valve 12 to specify the opening rate based on the opening rate adjustment information previously stored in the memory. As a result, the fuel flow rate control valve 12 is controlled to an opening rate according to the differential pressure before and after the combustion air pressure reduction member 8, and the flow rate of fuel supplied to the boiler body 2 can be adjusted. The opening adjustment information may be, for example, a table capable of determining the opening of the fuel flow control valve 12 according to the pressure difference, or may be an arithmetic formula for determining the opening of the fuel flow control valve 12 according to the pressure difference.

上記実施の形態においては、ダンパ７の制御を、ダンパ配線の１次側にＯＮ－ＯＦＦタイマを追加し、移行時にダンパ７の作動用のコントロールモータを段階的に動作させる例について説明した。しかし、これに限らず、タイマを用いずにコンピュータからの信号を断続的にＯＮ、ＯＦＦさせることで制御するものであってもよい。タイマを追加することなく制御可能とすることで、コストダウンが可能となる。 In the above embodiment, an example has been described in which an ON-OFF timer is added to the primary side of the damper wiring to control the damper 7, and the control motor for operating the damper 7 is operated in stages at the time of transition. However, the present invention is not limited to this, and control may be performed by intermittently turning on and off signals from a computer without using a timer. By enabling control without adding a timer, costs can be reduced.

上記実施の形態においては、空気供給路３０にダンパ７を設けて、送風機３は一定速度で回転させつつダンパ７の位置を変更することで、燃焼用空気の流量を調整する例について説明した。しかし、これに限らず、ダンパ７の位置（開度）と送風機３のファンの回転速度とで燃焼用空気の流量を調整してもよい。この場合、制御装置６は、所定期間に亘ってダンパ７の位置および送風機３のファンの回転速度を変化させないように制御する。あるいは、空気供給路３０にダンパ７を設けることなく、送風機３のファンの回転速度のみで燃焼用空気の流量を調整してもよい。この場合、制御装置６は、所定期間に亘って送風機３のファンの回転速度を変化させないように制御する。 In the above embodiment, an example has been described in which a damper 7 is provided in the air supply passage 30, and the flow rate of the combustion air is adjusted by changing the position of the damper 7 while rotating the blower 3 at a constant speed. However, this is not limited to the above, and the flow rate of the combustion air may be adjusted by the position (opening) of the damper 7 and the rotation speed of the fan of the blower 3. In this case, the control device 6 controls so that the position of the damper 7 and the rotation speed of the fan of the blower 3 do not change over a predetermined period. Alternatively, the flow rate of the combustion air may be adjusted only by the rotation speed of the fan of the blower 3 without providing a damper 7 in the air supply passage 30. In this case, the control device 6 controls so that the rotation speed of the fan of the blower 3 does not change over a predetermined period.

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。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

１ボイラ
２ボイラ本体
３送風機（空気供給部）
４煙道
５燃料供給路
６制御装置
６１制御部
６２記憶部
７ダンパ（空気供給部）
８燃焼用空気減圧部材
１０燃料体積流量計
１１開閉弁
１２燃料流量調整弁
１３分岐路
１５オリフィス
１６燃料差圧センサ
２０バーナ
３０空気供給路 1 Boiler 2 Boiler body 3 Blower (air supply section)
4 Flue 5 Fuel supply path 6 Control device 61 Control section 62 Storage section 7 Damper (air supply section)
8 Combustion air pressure reducing member 10 Fuel volume flow meter 11 Opening/closing valve 12 Fuel flow regulating valve 13 Branch passage 15 Orifice 16 Fuel differential pressure sensor 20 Burner 30 Air supply passage

Claims

a fuel supply path for supplying a mixed gas, which is a mixture of a first type of gas and a second type of gas having different specific gravities, to the combustion chamber as fuel;
a fuel flow regulating valve provided in the fuel supply path;
a pressure loss section provided in the fuel supply path;
The differential pressure between the upstream side and the downstream side of the pressure loss section is a predetermined appropriate differential pressure that can be obtained when the mixing ratio of the first type of gas and the second type of gas is appropriate. A determination means for determining whether or not it is within the range;
and control means for performing specific control when the determination means does not determine that the pressure difference is within the appropriate differential pressure range.

a fuel volumetric flow meter is provided in the fuel supply passage;
The boiler according to claim 1 , wherein the appropriate differential pressure range is changed based on a measurement result of the fuel volumetric flow meter.