JP2530427B2

JP2530427B2 - ボイラ−の自動管理装置

Info

Publication number: JP2530427B2
Application number: JP60103542A
Authority: JP
Inventors: 敏広茅原; 泰寛宮川
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 1985-05-14
Filing date: 1985-05-14
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPS61262504A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ボイラーの各部熱損失を検出することに
よりボイラー効率を算出するボイラーの自動管理装置に
関する。

〔従来の技術〕各設備の動力源としてのボイラーを、効率よく経済的
に利用して行く上でボイラー効率を常時把握しておくこ
とは必要不可欠な条件である。

このため従来はボイラーに付帯する各計器の値を日誌
に記録し、その値の変化を見てボイラーの状態を把握管
理していた。

この方法では人手を要し、記帳には正確を必要とする
といった煩しさを伴う上に状態変化の把握に時間を要す
るといった問題があった。

そこで近年ではボイラーの各計測器からの信号量をも
とにコンピューターにて一定の計算式によりボイラー簡
易効率を算出するボイラーの自動管理装置が採用される
に至った。

この従来のボイラーの自動管理装置を第３図に基づい
て説明する。

ボイラー（１）の燃焼経路には燃料供給量検出手段
（２）が、濃縮缶水ブロー系路にはブロー装置作動検出
手段（５）が設けられている。

このブロー装置は、ボイラー（１）に備えた缶水濃縮
度検出手段（図示せず）からの信号により作動する。ブ
ロー装置としては、例えば電磁弁等の電動バルブが使用
される。このブロー装置はボイラー（１）の設定圧等稼
動条件が一定であれば単位時間当りのブロー量が一定で
ある。

ボイラー（１）の給水系路には給水量検出手段（10）
が設けられている。燃料供給量検出手段（２）と給水量
検出手段（10）とは一般に発信器付流量計が使用され
る。

ボイラー効率算出手段（６）は、燃料供給量検出手段
（２），給水量検出手段（10）及びブロー装置作動検出
手段（５）からの信号を受けてそれぞれ燃料供給量，給
水量及びブロー装置作動時間を積算し記憶すると共に、
次式よりボイラー効率ηを算出するように構成される。

ここで、単位蒸発熱量（例えば600kcal/kg）、単位発
熱量（例えば8,670kcal/l oil）、単位時間当りのブロ
ー量（例えば400kg/h）は定数として、予めボイラー効
率算出手段（６）に設定投入されている。

従来は以上のような構成の自動管理装置が採用されて
いたが、次の点で相当に誤差の大きくなる不安定要素を
持っていた。

即ち、燃料を数社より購入しているような場合は、燃
料の比重、発熱量等が異なることから、流量計測手段は
正常であっても、誤差を相当に発生する場合がある。

一方、流量検出手段においては、１つには濃縮缶水の
ブロー装置自体や給水量検出手段（給水流量計）がハウ
ジングのサビ，固形物等の流入による流路の一部の閉塞
による誤差の発生であり、１つはブロー流量計測方法に
よる誤差である。後者、特に流量計による計測手段は高
価であり、かつ、少流量のためパルス発振するような計
測器がなく、従って、ブロー装置の「開」の時間の積算
値に単位時間当りの流量を乗じて給水量より差引き、こ
れを蒸発量とするために、水の持つ大きな潜熱がボイラ
ー効率にもろに寄与し、大きな誤差を生じていた。

この理由はブロー装置としての電磁弁（以下、ブロー
電磁弁と称する。）の流量特性がブロー配管の長さ、内
径あるいは配管詰り等により異なること、特にボイラー
（１）を多缶設置としている場合は、この連続ブローの
配管は共通にする場合が多く、各ボイラー（１）よりの
連続ブローのタイミングによっては、全てのボイラー
（１）のブロー電磁弁が開いている時と１台しか開いて
いない時とでも流量特性が異なるためである。

又、ブロー系路に固形物付着・異物付着があると、流
量面積が減少し、電磁弁ストレーナーが閉塞したりする
ことがあり、電磁弁が開いていても（ブロー装置作動検
出手段（５）が作動していても）実際に濃縮缶水のブロ
ー水が流れていない場合があるためでもある。

上記の具体的な誤差のオーダーは、次のように試算さ
れる。

例えば、給水量 1000 l/h ブロー装置作動時間 15 分ブロー装置単位時間当りブロー量 400 l/h 給油量 70 l/h 単位蒸発熱量 600 kcal/kg ｛（蒸気エンタルピ）−（給水エンタルピ）｝単位発熱量 8,670 kcal/kg の場合ボイラー効率ηは、である。

これに対して、ブロー電磁弁の実流量が仮にストレー
ナーが詰って200l/hとなった場合、ブロー電磁弁は15分
から30分近く開くことになる。

一方、ボイラー効率算出手段（６）の単位時間当りの
ブロー流量は設定値400l/hで記憶されているため、結果
的には、と算出される。

更に、この従来のボイラーの自動管理装置において
は、少なくとも燃料供給量検出手段（２）と給水量検出
手段（10）として２個の発信器付流量計が必要であり、
高価な装置とならざるを得なかった。

特に多缶設置システムにおいては高コストとなり大き
な問題でもあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもの
で、低コストでしかも、ボイラー効率の計測精度の向上
を図ったボイラーの自動管理装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上述の目的を達成するためになされたも
のであって、ボイラーを複数台設置し、これらボイラー
に共通のスチームヘッダーに負荷変動を把握する圧力調
節器を設けて、負荷量に応じて各ボイラーの稼動台数を
制御する自動台数制御装置を備えた多缶設置システムに
おいて、各ボイラー共通の燃料供給路に設けた燃料供給
量検出手段と、各ボイラーにおける燃焼系路に設けた燃
焼装置稼動時間検出手段と、各ボイラーにおける排ガス
系路に設けた排ガス温度検出手段と、各ボイラーにおけ
る濃縮缶水ブロー系路に設けたブロー装置作動検出手段
と、前記燃料供給量検出手段，燃焼装置稼動時間検出手
段，排ガス温度検出手段，及びブロー装置作動検出手段
からの各信号により、それぞれ、トータル燃料供給量，
各ボイラーにおける燃焼装置稼動時間，燃焼装置稼動中
排ガス温度及びブロー装置作動時間を積算し記憶する積
算記憶回路，及び積算記憶回路からの積算値を用いて供
給熱と損失熱とによる各ボイラー効率ηの計算を行う演
算回路と前記計算値を出力する出力回路を備えたボイラ
ー効率算出手段とからなることを特徴とする。

〔実施例〕

以下、この発明を図面に示した実施例に基づいて説明
する。

第１図は、この発明に係るボイラーの自動管理装置の
一実施例の説明図で、多缶設置システムにおける自動管
理装置を示したものである。

多缶設置システムにおいては、第１図に示すように、
ボイラ（１）は、複数台並列して設置される。

各ボイラ（１）への燃料の供給は、共通の燃料供給路
から各ボイラ（１）個別の燃料供給系路を経て行われ
る。

前記各ボイラー（１）に共通の燃料供給路には、燃料
供給量検出手段（２）が設けられており、この燃料供給
量検出手段（２）としては、例えば発信器付の流量計が
使用される。

また、各ボイラ（１）の燃料供給系路に設けられ、後
述の自動台数制御装置（９）によってON−OFF稼動せし
められる燃焼装置としての燃料供給装置、例えば電磁弁
の稼動検出手段は、燃焼装置稼動時間検出手段（３）と
しても用いられる。

更に、各ボイラー（１）には、排ガス温度検出手段
（４）並びにブロー装置作動検出手段（５）が設けられ
ている。

ボイラー効率算出手段（６）は、積算記憶回路，演算
回路，出力回路からなり、供給エネルギー，排ガスエネ
ルギー，濃縮缶水ブローエネルギーの算出のため、予め
ボイラー燃料，ボイラー設定圧力等ボイラー使用条件か
ら定まる下記定数、Ａ＝（燃料発熱量kcal/l）Ｂ＝（単位ガス量Nm³/l×排ガス比熱kcal/Nm³℃）Ｃ＝（単位ブロー量m³/h×顕熱kcal/m³）を各ボイラー（１）毎に設定し、ボイラー（１）毎にボ
イラー効率を算出するように構成されている。このと
き、各ボイラー（１）の燃料供給量は、燃料供給量検出
手段（２）で検知したトータル供給量を燃焼装置稼動時
間検出手段（３）で検知した各ボイラー（１）の燃焼装
置稼動時間割合で分配算出される。

各ボイラー（１）に共通のスチームヘッダー（７）に
は、圧力調節器（８）が設けられる。この圧力調節器
（８）は、後述の自動台数制御装置（９）に圧力信号を
送信する。

自動台数制御装置（９）は、圧力調節器（８）からの
圧力信号を受けて、予め設定されたプログラムに従って
各ボイラー（１）の燃焼装置を稼動させ、スチームヘッ
ダー（７）の圧力を所定の値に維持する（即ち、蒸気負
荷変動に対応してボイラー（１）の稼動台数を制御す
る）ように構成してある。ここで、ボイラー（１）の水
位は、各ボイラー（１）に設けた水位検出装置（図示せ
ず）からの水位信号に従って給水装置を稼動し、所定の
水位に維持するように構成してある。

第２図は、第１図の要部を詳細に示す説明図で、ボイ
ラー１台についてみた場合を示す。

同図において、ボイラー（１）の燃焼装置（図示せ
ず）に接続される燃焼系路中には燃料供給量検出手段
（２）を設けてある。この燃料供給量検出手段（２）と
しては、例えば、発信器付の流量計が使用される。殊
に、蒸気負荷の変動にかかわらず燃焼量が一定のボイラ
ーにおいては前記発信器付の流量計に換えて、燃焼装置
稼動時間検出手段（３）を用いることができ、この場合
の燃焼装置稼動時間検出手段（３）は、例えば、燃料供
給ポンプあるいは燃料電磁弁等の稼動検出部で代用する
ことができる。

ボイラー（１）の排ガス経路には、排ガス温度検出手
段（４）が設けられ、この排ガス温度検出手段（４）と
しては、例えば、熱電対が使用される。

ボイラー（１）の濃縮缶水ブロー経路にはブロー装置
の作動検出手段（５）を接続してある。

ここで、ブロー装置は、前述したように、ボイラー
（１）の濃縮缶水を排出し、給水系路からの給水により
缶水の濃度を一定に維持するためのもので、ボイラー
（１）に設けた缶水濃度検出手段（図示せず）からの信
号を受けた後述のボイラー制御装置（15）からの指示信
号にて作動する。

このブロー装置には電磁弁等の電動バルブが使用さ
れ、ボイラー（１）の設定圧等稼動条件が一定であれば
単位時間当りのブロー量は配管詰り等不測の事態を除き
ほぼ一定に維持される。従って、ブロー装置の作動検出
手段（５）は、そのような電動バルブの作動を検出す
る。

ボイラー効率算出手段（６）は、積算記憶回路，演算
回路，出力回路からなり、予めボイラー設定圧等のボイ
ラー使用条件から定まる下記の定数、Ａ＝（燃料発熱量kcal/l）Ｂ＝（単位ガス量Nm³/l×排ガス比熱kcal/Nm³℃）Ｃ＝（単位ブロー量m³/h×顕熱kcal/m³）が設定される。

前記積算記憶回路は、前記燃料供給量検出手段
（２），排ガス温度検出手段（４）及びブロー装置作動
検出手段（５）からの信号により、それぞれ燃料供給量
V,燃焼装置稼動時間，燃焼装置稼動中の排ガス温度T,及
びブロー装置作動時間HCを積算し、その積算値を記憶す
る。

前記演算回路は積算記憶回路からの積算値と前記定数
を用いて次式によりボイラー効率の計算を行う。

ここで、 Q₀＝〔供給エネルギー〕＝定数Ａ×燃料供給量Ｖ Q₁＝〔排ガスエネルギー〕＝定数Ｂ×排ガス温度Ｔ×燃料供給量Ｖ Q₂＝〔濃縮缶水ブローエネルギー〕＝定数Ｃ×ブロー装置作動時間HC である。

前記出力回路は前記計算値を効率表示パネルあるいは
プリンター若しくは外の制御装置に出力する。

ボイラ（１）の給水経路には、給水装置（11）が設け
られており、後述のボイラー制御装置（15）からの制御
信号によりON−OFF稼動する。

また、ボイラ（１）には、水位検出装置（12），燃焼
用の送風機（13），ボイラー蒸気の圧力検出装置（14）
が取り付けられている。

前記水位検出装置（12）並びに圧力検出装置（14）
は、後述するボイラー制御装置（15）に対してそれぞれ
水位信号，圧力信号を送信する。

ボイラー制御装置（15）は、前記自動台数制御装置
（９）からのボイラー運転の入力信号があれば、燃焼装
置と送風機（13）の稼動信号を出力し、水位検出装置
（12）からの水位信号により給水装置（11）のON−OFF
稼動信号を出力する。ここで、燃焼用の送風機（13）
は、燃焼開始前及び終了後の炉内プレパージ，ポストパ
ージ時及び燃焼時に稼動する。

以上の構成においてその作用を説明すると、前記自動
台数制御装置（９）からボイラー運転開始の信号を受け
たボイラー制御装置（15）は水位検出装置（12）からの
水位信号により給水装置（11）をON−OFF稼動し、ボイ
ラー（１）の水位が所定の水位に達すれば、燃焼装置と
送風機（13）を稼動させる。

このとき、燃焼装置の稼動に先立って設定時間（ボイ
ラー特有の構造から決定される。）、送風機（13）が稼
動して炉内のプリパージが行われ、又燃焼装置停止後も
引続き設定時間だけ送風機（13）が稼動し、炉内のポス
トパージが行われる。

以上のようなボイラー稼動状態においてボイラー効率
算出手段（６）は、まずボイラー運転入力前にボイラー
特有の構造・機能、燃料の種類あるいはドレン回収の有
無等種々の条件から決定される下記の定数が設定投入さ
れる。

Ａ＝（燃料発熱量kcal/l）Ｂ＝（単位排ガス量Nm³/l×排ガス比熱kcal/Nm³℃）Ｃ＝（単位ブロー量m³/h×顕熱kcal/m³）そして、ボイラー効率算出手段（６）は、積算記憶回
路において燃料供給量検出手段（２），排ガス温度検出
手段（４），ブロー装置作動検出手段（５）からの信号
を受けて燃料供給量V,燃焼装置稼動中の排ガス温度Ｔ及
びブロー装置作動時間HCを積算して記憶し、前記演算回
路は積算記憶回路からの積算値と前記定数を用いて次
式、によりボイラー効率ηを算出し、出力回路にて計算結果
をパネル表示、適宜プリントアウトあるいは外の機器へ
の制御信号として出力する。

以上の方法において、ボイラー効率の誤差を試算する
と下記のようになる。

例えば、実運転状態が、１燃料発熱量 8,670 kcal/l ２排ガス量（O2 4.5％） 14.86 Nm³/l ３排ガス温度（大気温度との温度差） 185℃ ４燃料供給量 98 l/h ５ブロー量 100 l/h （ブロー装置単位当りブロー量400l/h:ブロー時間15
分に相当）６ブロー時の濃縮缶水の単位保有熱量 90 kcal/l であったとき、実ボイラー効率は、となる。

これに対して、ボイラー（１）のブロー量の計測値が
不測の事態により、実際の倍の200l/hと検出された場合
は、となり、実際に100l/hでブローしているボイラー（１）
においての計測値を、200l/hと誤って検出した場合効率
は1.1％低くなるのみである。

次に、排ガス温度が誤って20℃高く検出された場合、となり、この場合も1.1％低くなる。

更に、発熱量が±10％の誤差で設定された場合、ある
いは燃料供給量が±10％の誤差をもって検出された場合
は、となり、この場合も±1.2％の誤差となる。

以上のように、この発明によれば、従来の自動管理装
置に比べて誤差を大幅に低減することができる。

尚、以上の説明においては排ガス損失，濃縮缶水ブロ
ー損失についてのみ考慮した場合の管理方法について述
べたが、更にプレパージ時並びにポストパージ時のエネ
ルギー損失Q₃，ボイラー表面放熱エネルギー損失Q₄及び
起蒸停止時ドラフトエネルギー損失Q₅（即ち、ボイラー
運転入力中であって、かつ燃焼装置，送風機が停止して
いる期間に、燃焼室内の残熱で生じる送風機入口から燃
焼室を通じて排気筒に向うドラフト現象のため燃焼室を
冷却する効果による熱損失）を考慮すると、検出される
ボイラー効率の精度は更に向上する。即ち、パージエア
エネルギー損失Q₃はそれぞれボイラー固有の構造により
定まる１サイクル当りのプレパージエア並びにポストパ
ージエアの損失エネルギーＤと燃料供給量検出手段
（２）等から検知しうるパージ回数Ｎより、次式、 Q₃＝Ｄ×Ｎにて計算しうる。

ボイラー表面放熱損失Q₄は、ボイラー運転入力中はほ
ぼ一定の単位放熱量Ｅ（蒸発量1,000kg/hの多管式貫流
ボイラーで約4,500kcal/h）となるので、ボイラー制御
装置（15）からの信号により、ボイラー運転入力から停
止までの時間HDを積算することにより、次式、 Q₄＝Ｅ×HD にて算出することができる。

起蒸停止ドラフトエネルギー損失Q₅も、それぞれのボ
イラー固有の構造により定まる単位時間当りのドラフト
エアー量、即ち単位当りのドラフトエアーエネルギーＦ
を設定することができるので、ボイラー制御装置（15）
からのボイラー運転入力信号と送風機稼動信号とから積
算計算しうるドラフト発生時間HEを積算することによ
り、次式、 Q₅＝Ｆ×HE にて計算しうる。

以上よりボイラー効率ηは、と計算され大幅に精度の向上を図ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明に係るボイラーの自動管
理装置は、各検出手段にて得られる測定値より損失熱を
算出し、ボイラー効率を求めるように構成されているの
で、不測の事態により、各検出手段からの測定値にかな
りの誤差を含む場合においても、常に実用に値する高精
度のボイラー効率を検出することができる。

しかも、この発明に係るボイラーの自動管理装置で
は、各損失熱を算出するための検出手段が増加するけれ
ども、これらは燃料供給量検出手段を除き、いずれも、
低コストであり、従来の如く、供給量検出手段を２個以
上（水・油等）設けていた場合に比べ大幅にコストダウ
ンとなる。

しかも、多缶設置システムにおいてはそのコストダウ
ン効果は絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るボイラーの自動管理装置をボ
イラーの多缶設置システムに適用した一実施例の説明
図，第２図は、第１図の要部を詳細に示す説明図，第３
図は、従来のボイラー自動管理装置の説明図である。（１）……ボイラー（２）……燃料供給量検出手段（３）……燃焼装置稼動時間検出手段（燃料供給装置）（４）……排ガス温度検出手段（５）……ブロー装置作動検出手段（６）……ボイラー効率算出手段（７）……スチームヘッダー（８）……圧力調節器（９）……自動台数制御装置（10）……給水量検出手段（11）……給水装置（12）……水位検出装置（13）……送風機（14）……圧力検出装置（15）……ボイラー制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−160734（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−213103（ＪＰ，Ａ) （社）日本ボイラ協会編ボイラ技術講座２「ボイラの燃料と燃焼」（共立出版、昭42．７．５初版発行）ＰＰ．259 −264

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ボイラー（１）を複数台設置し、これらボ
イラー（１）に共通のスチームヘッダー（７）に負荷変
動を把握する圧力調節器（８）を設けて、負荷量に応じ
て各ボイラー（１）の稼動台数を制御する自動台数制御
装置（９）を備えた多缶設置システムにおいて、各ボイラー（１）共通の燃料供給路に設けた燃料供給量
検出手段（２）と、各ボイラー（１）における燃焼系路に設けた燃焼装置稼
動時間検出手段（３）と、各ボイラー（１）における排ガス系路に設けた排ガス温
度検出手段（４）と、各ボイラー（１）における濃縮缶水ブロー系路に設けた
ブロー装置作動検出手段（５）と、前記燃料供給量検出手段（２），燃焼装置稼動時間検出
手段（３），排ガス温度検出手段（４），及びブロー装
置作動検出手段（５）からの各信号により、それぞれ、
トータル燃料供給量，各ボイラー（１）における燃焼装
置稼動時間，燃焼装置稼動中排ガス温度及びブロー装置
作動時間を積算し記憶する積算記憶回路，及び積算記憶
回路からの積算値を用いて供給熱と損失熱とによる各ボ
イラー効率ηの計算を行う演算回路と前記計算値を出力
する出力回路を備えたボイラー効率算出手段（６）とか
らなることを特徴とするボイラーの自動管理装置。