JP2988960B2 - ボイラ用空気供給装置 - Google Patents

ボイラ用空気供給装置

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JP2988960B2 JP2107396A JP10739690A JP2988960B2 JP 2988960 B2 JP2988960 B2 JP 2988960B2 JP 2107396 A JP2107396 A JP 2107396A JP 10739690 A JP10739690 A JP 10739690A JP 2988960 B2 JP2988960 B2 JP 2988960B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はボイラへ燃料燃焼用の空気量を最適に制御し
て供給し、燃焼効率向上、NOX低減等を図ったボイラ用
空気供給装置に関する。
[従来の技術] 第2図は従来例に係るボイラの空気供給制御装置の構
成を示す模式図である。同図において、1はボイラ、3
はボイラ1に供給されるレシジューガスおよびブタンガ
スの流量に応じた空気圧を出力する発信器の各出力圧力
に基づいてそれら燃料に見合った理論空気量に対応する
空気圧を出力する空気式演算器、5は演算器3が出力す
る空気圧とボイラ1に供給されるコールドオイルの流量
に応じた空気圧とが入力されそれらに見合った理論空気
量に対応する空気圧を出力する空気式演算器、7は演算
器5から入力される空気圧およびボイラ1に供給される
ホットオイルの流量に応じた空気圧が入力されそれらに
見合った理論空気量に対応する空気圧を出力する空気式
演算器、9は演算器7から入力される理論空気量に対応
する空気圧をボイラ1のマスタ圧力の変動に応じて修正
して出力する空気式演算器、11は演算器9からの空気圧
とボイラ1に供給される空気流量に応じた空気圧が入力
されそれらの差に対応する空気圧を出力する空気量調節
器、13は空気量調節器11からの出力圧力を手動により所
望の係数(空気比)を乗じた圧力の空気圧として出力す
るレシオ、15はレシオ13からの空気圧に応じて供給量を
増減しつつ空気をボイラ1に供給するファン、17はボイ
ラ1の排ガス中の酸素濃度を計測するためのO2濃度計、
19はボイラ1の排ガス中のばい煙濃度を計測するための
ばい煙濃度計である。
ボイラ1に供給されるレシジューガス、ブタンガス、
コールドオイルおよびホットオイルの各流量に応じた空
気圧が演算器3,5,7に入力されると、それぞれの燃料を
燃焼させるに見合う理論空気量に応じた空気圧が各演算
器で生成されて順次加算され演算器7から出力される。
そして、これがさらに演算器9および空気量調節器11を
介してボイラのマスタ圧力および供給中の空気流量に応
じた補正を受けてレシオ13に出力される。この空気圧は
さらにレシオ13において空気比が乗ぜられた圧力とさ
れ、この圧力に応じてファン15による空気供給量が調節
されるのであるが、レシオ13における空気比の設定は、
操作員がO2濃度計17やばい煙濃度計19を見て、あるいは
排ガスを直接的に観察して手動により行なう。
一方、この操作員の代わりに、排ガス中のCO、CO2
よびO2を分析してその結果を空気供給量に反映するよう
にした装置も知られている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、第2図で示した従来技術によれば、燃
焼結果の空気供給量へのフィードバックは操作員の判断
で手動により行なわれるため、微妙な制御は不可能であ
り、ばらつきも大きく、ボイラの負荷変動により空気が
過剰となったり不完全燃焼になったりする。また、通常
はばい煙を出さないようにレシオを設定するので、どう
しても過剰空気ぎみとなる。また、各演算器はG値目盛
がおおざっぱで演算が正確でなく、空気式のため演算速
度や調節速度も遅いという問題もある。
また、上述の排ガス分析結果を反映する装置は非常に
高価であるという問題がある。
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑
み、ボイラ用空気供給装置において、簡単な機器構成に
より常に最適な量の空気を供給できるようにすることに
ある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため本発明のボイラ用空気供給装
置は、ボイラへ供給される燃料の流量を検出する燃料流
量検出手段と、ボイラへ燃料燃焼用の空気を供給する空
気供給手段と、空気供給手段によってボイラへ供給され
る燃料燃焼用空気の流量を検出する空気流量検出手段
と、ボイラの排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検
出手段と、ボイラの排ガス中のばい煙濃度を検出するば
い煙濃度検出手段と、燃料流量検出手段、空気流量検出
手段、酸素濃度検出手段およびばい煙濃度検出手段の各
検出値に基づき空気供給量をコントロールすべく空気供
給手段を制御する空気供給量制御手段とを備え、該空気
供給量制御手段は、各燃料毎に求めた理論空気量の合計
に、ボイラの排ガス中の酸素濃度およびばい煙濃度の検
出値に基づく所定の空気比に対する補正演算を行った補
正空気比を乗じて、目標空気量とすることを特徴とす
る。
燃料流量検出手段は、通常、ボイラへ供給される燃料
流量を電気信号として検出し、また、空気流量検出手段
はボイラへ供給される燃焼用空気の流量を電気信号とし
て検出する。
[作用] この構成において、ボイラへ供給される燃料流量は発
信器や空電変換器等を介して電気信号として検出され、
空気供給量制御手段においては、例えば、その検出値に
基づいて燃料を燃焼させるに過不足ない理論空気量がコ
ンピュータ等によって求められる。しかし通常は、この
理論値よりも多い空気量が必要であり、この理論値に所
定の係数(空気比)を乗じた値が目標空気量として設定
され、さらにO2濃度とばい煙濃度の検出結果に基づく補
正が加えられる。すなわち、O2濃度が多ければ目標空気
量を少なくし、ばい煙濃度が多ければ目標空気量をより
大きく設定する。そして空気供給量制御手段はこのよう
に設定された目標値と現在供給している空気量との差が
小さくなるように空気供給手段を制御する。
したがって、供給空気量は排ガス中のO2濃度およびば
い煙濃度の監視下において過不足なく常に最適に制御さ
れる。
[実施例] 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明の一実施例に係る空気供給装置を示す
模式図である。図中、第2図と同一の要素は同一の符号
を付してある。
演算器3には、ボイラ1へ供給されるレシジューガス
の流量に応じた空気圧を出力する発信器21が伝送路23を
介して接続され、他の入力端にはボイラ1へ供給される
ミックスガスの流量に応じた空気圧を出力する発振器25
および27が伝送路29を介して接続される。発振器25,27
および伝送路29は相互にレンジ切替コック31によって接
続されており、これにより発振器25または27のいずれか
を選択して用いることによって測定レンジが切り替えら
れるようになっている。また、伝送路29の途中にはミッ
クスガスの使用時と消火時の切替コック33が設けられ、
これに圧力0.2kg/cm2の空気源が接続されており、ミッ
クスガス消火時には切替コック33の操作により伝送路29
内の圧力を0.2kg/cm2(ミックスガスの供給流量がゼロ
に対応)とすることができるようになっている。
一方、演算器3から演算器5への伝送路35にはレシジ
ューガス使用時と消火時との切替コック37が設けられ、
これに伝送路29から分岐した伝送路39が接続され、レシ
ジューガス消火時には切替コック37の操作により、演算
器3からは入力せず伝送路29の圧力が直接演算器5へ入
力されるようになっている。演算器5の他の入力端に
は、ボイラ1へ供給されるコールドオイルの流量に対応
した空気圧を出力する発信器41が伝送路43を介して接続
され、伝送路43にはコック33と同様の機能を有する0.2k
g/cm2の空気源が接続された切替コック45が設けられて
いる。演算器7には演算器5の出力が伝送路47を介して
入力されるとともに、他の入力端には、ボイラ1へ給さ
れるホットオイルの流量に対応した空気圧を出力する発
振器49が伝送路51を介して接続され、伝送路51には0.2k
g/cm2の空気源が接続された、コック33と同様の機能を
有する切替コック53が設けられている。演算器9には演
算器7の出力が伝送路55を介して入力されるとともに、
他の入力端にはボイラ1のマスタ圧力を出力する発信器
57が接続されている。空気量調節器11には演算器9の出
力が伝送路59を介して入力されるとともに、他の入力端
にはボイラ1へ供給される空気流量に対応した空気圧を
出力する発信器61が伝送路63を介して接続されている。
以上の構成は従来例に係る第2図の同様部分の構成に
対応しており、第2図を用いて説明したと同様にして演
算器3,5,7により各燃料に対応した理論空気量が求めら
れて合算され、演算器9によりボイラ1の圧力変動に応
じた補正がなされ、そして空気量調節器11により、補正
された目標空気量と現在供給されている空気量との差に
対応する空気圧が伝送路65を介してファンへ向けて出力
される。この出力先は切替コック67によって伝送路65に
接続された伝送路69または伝送路71のいずれかが選択さ
れるようになっており、伝送路69(オメガ出力)を選択
した場合はその圧力に応じてファンの回転数が制御さ
れ、伝送路71(ベンダンパ出力)を選択した場合は一定
回転するファンの入口の弁が開閉制御される。また、伝
送路69,71いずれにおいても切替スイッチ73または74に
よりマニュアル調整可能な空気源からの圧力に切り替え
られるようになっている。
次に、本発明に係る部分の構成について説明する。
第1図において、76〜80はそれぞれ伝送路82〜86を介
して伝送路23,29,43,51および63に接続された空電変換
器であり、各燃料流量の変動に応じて0.2〜1.0kg/cm2
範囲で変動する各伝送路82〜86の圧力を、対応する4〜
20mAの範囲の電流に変換して出力する。88はこれら電流
値ならびにO2温度計17およびばい煙濃度計19の検出値に
基づき、供給すべき目標空気量と現在の空気供給流量と
の差に対応した4〜20mAの範囲の電流を出力する空気供
給量制御手段である。91はこの出力電流値を対応する0.
2〜1.0kg/cm2の範囲の空気圧に変換して出力する電空変
換器であり、その出力は伝送路93を経て切替コック95に
よって伝送路65に接続されている。すなわち、ファンへ
の出力は切替コック95の操作により電空変換器91の出力
または空気量調節器11に出力のいずれかを選択すること
ができるようになっている。
空気供給量制御手段88は、空電変換器76〜79が出力す
る電流信号およびO2濃度計17とばい煙濃度計19の出力を
ディジタルデータに変換する手段、このディジタルデー
タに基づき所定の演算等を行なうコンピュータ、ならび
に目標空気量SPと空電変換器80の出力に基づき現在の空
気供給流量PVとが設定されそれらの差OVに対応する4〜
20mAの範囲の電流信号を出力するコントロールスロット
97を有する。また、マニュアルでも目標空気量SPがセッ
ト可能なオペレータステーションを有する。
この構成において、ボイラ1へ供給されるレシジュー
ガス、ミックスガス、コールドオイル、ホットオイルお
よび空気の流量はそれぞれ発信器21,25または27,41,49
および61と伝送路82〜86と空電変換器76〜80を介して4
〜20mAの電流信号として検出され、空気流量制御手段88
に入力される。
そして、空気流量制御手段88はこれら検出値に基づき
まず理論空気量を演算により求める。理論空気量は各燃
料毎に理論空気量を求め、これらを合計して求める。次
に、O2濃度計17およびばい煙濃度計19の検出値に基づき
所定の空気比に対する補正演算を行ない、これによって
補正された空気比を上記理論空気量に乗じて目標空気量
SPとし、これをコントロールスロット97に設定する。一
方、コントロールスロット97には空電変換器80を介して
検出された現在の空気供給量PVが設定され、コントロー
ルスロット97は目標空気量SPと空気供給流量PVとの差OV
に対応する電流信号を電空変換器91へ出力する。ただ
し、この差OVが過大であるときは、オペレータステーシ
ョン等にアラームメッセージを表示し状況確認にが促が
され、メッセージがコンファームされるまで以前の出力
が保持される。
以上の空気制御手段88における処理は各燃料流量の変
動に対し最適な空気流量を常に確保するように所定のタ
イミングで継続的に行なわれる。
ここで、オペレータステーションでマニュアルモード
にしたときは、上記シーケンスによる制御はホールド状
態となるが、オートモードにすると瞬時にオートモード
になり、上記シーケンス制御が再開される。ただし、オ
ートモードに戻るとき、出力を変動させないための空気
比演算が行なわれ、これに基づいて目標空気量が設定さ
れる。
燃料流量の電流信号が急激に変化した場合は、変化率
警報が働きシーケンス制御が停止しマニュアルモードと
なる。また、この電流信号が下限設定値以下になった場
合はアラームメッセージが出力される。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、供給燃料流量に
加え排ガス中の酸素濃度およびばい煙濃度を検出し、こ
れらを考慮して空気供給量を制御するようにしたため、
簡単な構成で過不足ない最適な空気を供給することがで
きる。また、燃料供給流量等を電気信号に変換して処理
するようにしたため、より正確で応答性の良い空気供給
量制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るボイラ用空気供給装置
の構成を示す模式図、そして 第2図は従来例に係るボイラ用空気供給装置の構成を示
す模式図である。 1:ボイラ、15:ファン、17:O2濃度計、19:ばい煙濃度
計、21,25,27,41,49,57,61:発信器、76〜80:空電変換
器、88:空気供給量制御手段。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−80427(JP,A) 特開 昭59−180216(JP,A) 特開 昭62−123219(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23N 1/02 103 F23N 5/00 J

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボイラへ供給される燃料の流量を検出する
    燃料流量検出手段と、 ボイラへ燃料燃焼用の空気を供給する空気供給手段と、 空気供給手段によってボイラへ供給される燃料燃焼用空
    気の流量を検出する空気流量検出手段と、 ボイラの排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手
    段と、 ボイラの排ガス中のばい煙濃度を検出するばい煙濃度検
    出手段と、 燃料流量検出手段、空気流量検出手段、酸素濃度検出手
    段およびばい煙濃度検出手段の各検出値に基づき空気供
    給量をコントロールすべく空気供給手段を制御する空気
    供給量制御手段と を具備し、 該空気供給量制御手段は、各燃料毎に求めた理論空気量
    の合計に、ボイラの排ガス中の酸素濃度およびばい煙濃
    度の検出値に基づく所定の空気比に対する補正演算を行
    った補正空気比を乗じて、目標空気量とすることを特徴
    とするボイラ用空気供給装置。
  2. 【請求項2】燃料流量検出手段はボイラへ供給される燃
    料流量を電気信号として検出するものであり、空気流量
    検出手段はボイラへ供給される燃焼用空気の流量を電気
    信号として検出するものである、請求項1記載のボイラ
    用空気供給装置。
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