JP4059100B2

JP4059100B2 - Boiler monitoring method and apparatus

Info

Publication number: JP4059100B2
Application number: JP2003041962A
Authority: JP
Inventors: 茂広渡辺; 英夫古川; 秀朗安藤; 智浩大久保
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP2004251524A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、停止中のボイラへ煙道内の排ガスが逆流するのを防止するためのボイラの監視方法およびその装置に関するものである。とくに、この発明は、ボイラを複数台設置し、各ボイラからの排ガスを集合煙道を介して排出する構成のボイラの多管設置システムにおいて、停止中のボイラへ他のボイラの排ガスが逆流するのを防止するためのボイラの監視方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ボイラを複数台，並列に設置し、負荷の状況に応じて、これらのボイラの燃焼台数を予め設定した優先順位にしたがって自動的に制御するようにしたボイラの多缶設置システムが実施されている。この多缶設置システムにおいては、設備のコストを低減するため、集合煙道が設けられている。この集合煙道は、前記各ボイラの煙道を集合させて１つの煙道に纏めた構成になっており、前記各ボイラからの排ガスは、前記集合煙道内に集まり、前記集合煙道に接続された１本の煙突を介して屋外へ排出されるようになっている。
【０００３】
ところで、前記多缶設置システムにおいては、負荷に応じた必要台数分のボイラを燃焼させているため、前記各ボイラのうちの一部のボイラが停止している状態が発生する。この場合、燃焼中のボイラにおいては、炉内の圧力が上昇するので、前記ボイラの排ガスは圧力の低い集合煙道へ流入し、煙突を介して屋外へ排出される。しかし、停止中のボイラにおいては、炉内の圧力が上昇することはなく、前記集合煙道内の圧力が炉内の圧力よりも高くなるので、前記集合煙道内の排ガスが炉内へ逆流する。
【０００４】
前記のように、前記ボイラへ排ガスが逆流した場合、この排ガスはバーナ部分から送風機を通って前記ボイラの外部，すなわちボイラ室内へ流出し、このボイラ室内の環境を汚染してしまうと云う問題が発生する。また、排ガス中の水分が凝縮し、この凝縮水が前記ボイラの缶体に付着すると、この缶体が腐食すると云う問題が発生する。さらに、凝縮水が点火装置に付着すると、着火不良が発生すると云う問題が発生する。
【０００５】
そこで、このような問題を解消するため、前記多缶設置システムにおいては、待機中のボイラについても送風機を作動させ、ボイラの炉内をパージすることで、排ガスの逆流を防止するようにした構成が提案されている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。この構成では、待機中のボイラにおける炉内の圧力が所定圧力以上となるように、前記送風機を予め設定した送風量で運転するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１３２９４０号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６９９０４号公報
【０００７】
ところで、前記多缶設置システムにおいては、待機中のボイラにおける熱ロスを最小限に抑えるため、前記集合煙道の圧力より炉内の圧力がわずかに高くなるように、前記送風機の送風量を設定している。そのため、前記ボイラの燃焼台数の変化や、その他の要因によって前記集合煙道の圧力が増加すると、前記送風機を運転しているにも拘らず、排ガスが逆流することがあった。しかし、前記多缶設置システムにおいては、前記パージが適切に行われているか否かを監視していないため、排ガスの逆流が確実に防止されているか否かが分らなかった。そのため、前記多缶設置システムにおいて、排ガスの逆流による前記のような諸問題を完全に解決することができていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、待機中のボイラにおけるパージを確実に監視することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、バーナと、このバーナへ燃焼用空気を供給する送風機と、排ガスの排出部とを備え、負荷に応じて前記バーナの燃焼と停止とを行い、前記バーナの停止中、前記送風機を作動させてパージを行うボイラの監視方法において、前記バーナの停止中、前記送風機から前記排出部に至る通風経路内の空気の流れを前記送風機と前記バーナとの間に設けたダンパの前後の差圧によって検出することにより、前記パージを監視することを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記バーナの最小燃焼時の送風量よりも少ない送風量でパージを行うことを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、バーナと、このバーナへ燃焼用空気を供給する送風機と、排ガスの排出部と、前記送風機から前記排出部に至る通風経路内に設けられたダンパと、前記通風経路における前記ダンパの前後の差圧を検出する差圧検出手段と、前記バーナの停止中、前記送風機を作動させてパージを行うとともに、前記差圧検出手段によって前記通風経路内の空気の流れを検出することにより、前記パージを監視する制御器とを含むことを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記バーナ８の最小燃焼時の送風量よりも少ない送風量で前記パージを行うことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明は、バーナと、このバーナへ燃焼用空気を供給する送風機と、排ガスの排出部とを備え、負荷に応じて前記バーナの燃焼と停止とを行い、前記バーナの停止中、前記送風機を作動させてパージを行うように制御されるボイラにおいて、好適に実施することができる。また、この発明は、とくに前記ボイラが、複数台並列に設置されている多缶設置システムにおいて好適に実施することができる。
【００１６】
ここにおいて、前記多缶設置システムは、前記各ボイラの煙道を集合させて１つの煙道に纏めた集合煙道を備えた構成である。また、前記ボイラは、蒸気ボイラ，温水ボイラ，排熱ボイラなどのボイラのほか、給湯器，吸収式冷凍機の再熱器などを含んでいる。
【００１７】
まず、この発明の監視方法は、前記バーナの停止中、前記送風機から前記排出部へ至る通風経路内の空気の流れを検出することにより、前記パージを監視するようにした監視方法である。すなわち、前記ボイラの停止中、前記通風経路内の空気の流れを監視することによって、前記パージが正常に行われているか否かを監視している。したがって、前記送風機から前記排出部への空気の流れが検出されれば、前記パージが確実に行われており、排ガスの逆流が発生していないと判断することができる。一方、前記送風機から前記排出部への空気の流れが検出されない場合は、前記パージが不充分であり、排ガスの逆流が発生しているか、または排ガスが前記ボイラの炉内に滞留していると判断することができる。そして、前記パージが不充分であると判断された場合は、適宜の報知手段によって、その旨の報知を行う。
【００１８】
以上のように、この監視方法によれば、前記バーナの停止中、前記通風経路内の空気の流れを検出することにより、前記パージが正常に行われ、逆流が防止できているかを確実に監視することができる。
【００１９】
この監視方法において、前記通風経路内の空気の流れは、前記通風経路における差圧に基づいて検出する。すなわち、前記通風経路内における空気の流れ方向の差圧を検出する。空気が前記通風経路を流れる際には、前記通風経路による圧力損失によって下流側ほど圧力（静圧）が減少する。そこで、前記通風経路内における差圧を検出することにより、空気の流れを簡単な装置で確実に検出することができる。
【００２０】
また、この監視方法において、前記通風経路内の差圧の検出は、好ましくは、前記通風経路内における前記送風機と前記バーナとの間に設けた絞り手段の前後（すなわち、上流側と下流側）における差圧を検出するように構成する。このように、前記絞り手段を設けると、前記絞り手段によって圧力損失が増加し、前記絞り手段の前後における差圧が拡大されるので、前記通風経路内の空気の流れをより確実に検出することができる。
【００２１】
この構成は、前記バーナの停止時、熱ロスを最小限に抑えるため、前記バーナの最小燃焼時の送風量よりも少ない送風量（以下、「最小送風量」と云う）でパージを行うように制御されるボイラにおいて、好適である。前記バーナの最小燃焼量時とは、前記バーナの制御上、もっとも少ない燃焼量である。前記バーナが、たとえば高燃焼，低燃焼および停止の三位置で燃焼量を制御する，いわゆる三位置制御式の燃焼制御の場合、前記最小燃焼量時は、前記低燃焼時である。このように、前記最小送風量でパージを行う場合、前記通風経路内を流れる空気の流量が減少するので差圧が小さくなるが、前記絞り手段によって差圧を拡大することにより、前記通風経路内の空気の流れを確実に検出することができる。
【００２２】
つぎに、この発明の監視装置について説明する。この発明の監視装置は、バーナと、このバーナへ燃焼用空気を供給する送風機と、排ガスの排出部と、前記送風機から前記排出部に至る通風経路内の空気の流れ検出手段と、前記バーナの停止中、前記送風機を作動させてパージを行うとともに、前記流れ検出手段によって前記通風経路内の空気の流れを検出することにより、前記パージを監視する制御器とを含んでいる。
【００２３】
前記流れ検出手段は、前記通風経路内において、空気が前記送風機から前記排出部へ流れていることを検出するための手段である。前記流れ検出手段としては、前記通風経路を流れる空気の差圧に基づいて、空気の流れを検出する差圧検出手段とすることができる。この差圧検出手段としては、差圧スイッチやフローセンサを用いることができる。
【００２４】
前記監視装置においては、前記バーナの停止中、前記流れ検出手段によって前記通風経路内の空気の流れを検出することにより、前記パージが正常に行われ、逆流が防止できているかを確実に監視することができる。そのため、前記パージが不充分である場合、その対応を迅速に行って、逆流に起因する不具合の発生を未然に防止することができる。
【００２５】
ここにおいて、前記流れ検出手段として前記差圧スイッチなどの差圧検出手段を用いる場合、前記送風機と前記バーナとの間の前記通風経路内に絞り手段を設け、この絞り手段の前後の差圧を検出するように前記差圧検出手段を取り付ける。前記絞り手段としては、ダンパなどの流路断面積を絞る公知の手段である。
【００２６】
前記のように、前記絞り手段を設けると、前記絞り手段によって圧力損失が増加し、前記絞り手段の前後における差圧が拡大されることとなる。そのため、前記絞り手段の前後における差圧を前記差圧検出手段で検出するようにすると、差圧の変化を確実に検出することができるので、前記通風経路内の空気の流れを確実に検出することができる。
【００２７】
この構成は、前記バーナの停止時、熱ロスを最小限に抑えるため、前記送風機を前記最小送風量で作動させることにより前記パージを行うように制御されるボイラにおいて、好適である。前記最小送風量でパージを行う場合、前記のように、前記通風経路内を流れる空気の流量が減少するので差圧が小さくなるが、前記絞り手段によって差圧を拡大することにより、前記通風経路内の空気の流れを確実に検出することができる。ここで、前記送風機を前記最小送風量で作動させる場合、前記送風機は、前記送風機の回転数を調整することによって、前記送風機からの送風量を調整する送風量調整手段を介して駆動されるように構成する。この送風量調整手段としては、インバータ装置や電圧調整器などがある。
【００２８】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明の監視装置の一実施例の概略構成図であり、図２は、この発明を実施するボイラの多缶設置システムの概略構成の説明図である。ここで、この実施例のボイラは、蒸気ボイラであって、主バーナと、主バーナへの点火用の小容量のバーナ（以下、「点火用バーナ」と云う）とを備えている。前記蒸気ボイラにおいては、前記主バーナの燃焼量を高燃焼，低燃焼および停止の三位置で制御する，いわゆる三位置制御式の燃焼制御が採用されている。また、この実施例において、前記ボイラは、複数台並列に設置された多缶設置システムにおけるボイラであり、これらのボイラは、前記多缶設置システムへの負荷に応じて燃焼台数が制御される，いわゆる台数制御方式によって制御されるようになっている。
【００２９】
まず、図２を参照しながら、ボイラの多缶設置システムについて説明する。図２に示すボイラの多缶設置システムにおいては、４台のボイラ１，１，…が並列に設置されている。これらの各ボイラ１は、個別に制御器２，２，…を備えている。前記各ボイラ１からの蒸気は、共通のスチームヘッダ（図示省略）に一旦集められた後、このスチームヘッダから蒸気使用機器（図示省略）へ供給されるようになっている。また、前記各ボイラ１は、煙道３，３，…をそれぞれ備えており、これらの各煙道３は、水平方向に配置された集合煙道４にそれぞれ接続されている。この集合煙道４の下流端には、煙突５が接続されている。したがって、前記各ボイラ１からの排ガスは、前記各煙道３を介して前記集合煙道４内に集まり、前記煙突５を介して屋外へ排出される。
【００３０】
そして、前記各ボイラ１の燃焼台数および燃焼量は、負荷の状況，すなわち前記蒸気使用機器における蒸気使用量に応じて制御されるようになっている。すなわち、前記各ボイラ１の燃焼台数および燃焼量は、台数制御装置（図示省略）により、前記スチームヘッダ内の蒸気圧に応じて、予め設定された優先順位にしたがって自動的に制御されるようになっている。
【００３１】
また、前記多缶設置システムにおいては、待機中のボイラ１の送風機を稼動させ、パージを行うことにより、待機中のボイラ１への排ガスの逆流を防止する。このパージの際の前記送風機の送風量は、待機中のボイラ１における省エネルギー化のため、低燃焼時における送風量（以下、「低燃焼時送風量」と云う）よりも少ない送風量（以下、「最小送風量」と云う）としている。
【００３２】
つぎに、図１を参照しながら、ボイラの基本構成について説明する。図１において、ボイラ１は、多数の伝熱管６，６，・・・を有する缶体７と、主バーナ８と、点火用バーナ９と、前記各バーナ８，９へ燃焼用空気を供給するための送風機１０とを備えている。
【００３３】
前記缶体７の左側面には、前記主バーナ８が設けられており、また前記缶体７の右側面は、排ガスの排出部１１となっている。そして、前記缶体７内には、前記主バーナ８からの燃料ガスを燃焼させながら、前記各伝熱管６内の水と熱交換を行うためのガス通路１２が形成されている。
【００３４】
前記主バーナ８は、平面状の燃焼面（予混合気の噴出面）を有する完全予混合式のバーナである。前記主バーナ８と前記送風機１０との間には、前記送風機１０からの燃焼用空気を前記主バーナ８へ供給するための第一空気流路１３が設けられている。この第一空気流路１３は、前記送風機１０から前記排出部１１に至る通風経路１４の一部を構成している。また、前記主バーナ８には、前記主バーナ８へ燃料ガスを供給するための第一燃料供給ライン（図示省略）が接続されている。ここにおいて、前記各バーナ８，９には、火炎の有無を検出するための火炎検出器（図示省略）が個別に設けられており、前記点火用バーナ９への点火時、前記主バーナ８用の火炎検出器からの火炎検出信号を無効とすることで、前記点火用バーナ９の火炎による誤検出を防止するようにしている。
【００３５】
前記第一空気流路１３には、前記第一空気流路１３の流路断面積を調整する絞り手段としてのダンパ１５が設けられている。このダンパ１５は、前記主バーナ８の燃焼時には、図１に点線で示す燃焼位置Ａに制御され、前記主バーナ８の点火時には、図１に実線で示す点火位置Ｂに制御される。ここで、前記ダンパ１５が前記点火位置Ｂにあるときは、前記燃焼位置Ａに比べ、前記第一空気流路１３の流路断面積が絞られるので、圧力損失が増加し、前記ダンパ１５の前後における差圧が増加することとなる。
【００３６】
前記点火用バーナ９は、前記主バーナ８の燃焼面の上端側に設けられている。前記点火用バーナ９と前記送風機１０との間には、前記送風機１０からの燃焼用空気を前記点火用バーナ９へ供給するための第二空気流路１６が設けられている。また、前記点火用バーナ９には、前記点火用バーナ９へ燃料ガスを供給するための第二燃料供給ライン（図示省略）が接続されている。
【００３７】
前記送風機１０には、送風量調整手段としてのインバータ装置１７が接続されている。このインバータ装置１７は、前記送風機１０への供給電力の周波数を調整し、前記送風機１０の回転数を調整することによって、送風量を調整することができるようになっている。
【００３８】
そして、前記送風機１０，前記ダンパ１５および前記インバータ装置１７は、回線１８を介してそれぞれ前記制御器２に接続されている。前記制御器２は、前記ボイラ１の負荷に基づいて、前記送風機１０，前記ダンパ１５および前記インバータ装置１７を制御するとともに、前記各燃料供給ラインから前記各バーナ８，９への燃料ガスの供給を制御するように構成されている。これらの制御内容は、前記制御器２にソフトウェアとして記憶させてある。
【００３９】
以上の構成において、前記制御器２による前記ボイラ１の概略動作は、以下の通りである。まず、前記台数制御装置（図示省略）からの指令により、前記ボイラ１を起動する際には、前記送風機１０を起動させ、プレパージを行う。このプレパージは、前記送風機１０を前記主バーナ８の高燃焼量に対応する送風量（以下、「高燃焼時送風量」と云う）で作動させ、前記ダンパ１５を前記燃焼位置Ａとした状態で行う。
【００４０】
プレパージ終了後、前記主バーナ８を燃焼させる際には、まず前記点火用バーナ９の点火を行う。前記点火用バーナ９の点火を行う際には、前記送風機１０を前記高燃焼時送風量で作動させたまま、前記ダンパ１５を前記点火位置Ｂへ移動させる。そして、この状態で、前記点火用バーナ９へ燃料ガスを供給し、前記点火用バーナ９への点火手段（図示省略）を作動させることにより、前記点火用バーナ９の点火を行う。
【００４１】
前記点火用バーナ９の点火後、前記主バーナ８へ燃料ガスを供給することにより、前記主バーナ８は、前記点火用バーナ９によって点火され、燃焼を開始する。そして、前記主バーナ８へ点火してから、所定時間経過後、前記送風機１０を前記低燃焼時送風量で作動させるとともに、前記ダンパ１５の位置を前記燃焼位置Ａとする。
【００４２】
そして、これ以後、前記ダンパ１５を前記燃焼位置Ａとした状態のまま、前記台数制御装置からの指令に応じて、前記送風機１０の送風量および前記主バーナ８への燃料供給量を調整することにより、前記主バーナ８を高燃焼，低燃焼および停止の三位置で制御する。ここで、前記主バーナ８を一旦点火させた後、前記主バーナ８が停止した状態では、前記主バーナ８は、前記台数制御装置からの指令によって、燃焼要求があれば燃焼を再開するようになっている。すなわち、前記主バーナ８は、燃焼要求に基づく燃焼再開のための待機状態となっている。この待機状態においては、前記各バーナ８，９は停止状態となっている。
【００４３】
ここにおいて、プレパージから前記主バーナ８の点火後所定時間経過するまでの前記送風機１０および前記ダンパ１５の制御は、つぎの制御内容とすることもできる。すなわち、まずプレパージを開始する際には、前記送風機１０を前記高燃焼時送風量と前記低燃焼時送風量との間の送風量で作動させるとともに、前記ダンパ１５を前記燃焼位置Ａに位置させる。つぎに、前記点火用バーナ８に点火する際は、前記送風機１０を前記高燃焼時送風量と前記低燃焼時送風量との間の送風量で作動させるとともに、前記ダンパ１５を前記点火位置Ｂに位置させる。つぎに、前記主バーナ８の点火から所定時間経過後、前記送風機１０を前記低燃焼時送風量で作動させるとともに、前記ダンパ１５を前記燃焼位置Ａに位置させる。
【００４４】
つぎに、この実施例の監視装置について、図１を参照しながら説明する。この実施例において、前記第一空気流路１３には、前記ダンパ１５の前後の差圧を検出する差圧検出手段として差圧スイッチ１９が設けられている。この差圧スイッチ１９には、第一導管２０および第二導管２１の一端がそれぞれ接続されている。前記第一導管２０の他端は、前記第一空気流路１３における前記ダンパ１５の上流側に接続されており、前記第二導管２１の他端は、前記第一空気流路１３における前記ダンパ１５の下流側に接続されている。そして、前記各導管２０，２１を介して前記第一空気流路１３における前記ダンパ１５の前後での静圧の差，すなわち差圧を前記差圧スイッチ１９によって検出するように構成されている。
【００４５】
前記差圧スイッチ１９は、回線１８を介して前記制御器２に接続されている。前記差圧スイッチ１９は、前記ダンパ１５の上流側に対する前記ダンパ１５の下流側の差圧が所定値以上のとき、オン信号を前記制御器２へ出力し、前記差圧が前記所定値未満のとき、オフ信号を前記制御器２へ出力する。
【００４６】
また、前記制御器２には、前記差圧スイッチ１９からの信号に基づいて、前記送風機１０によるパージが不充分である旨の報知を行うための報知手段２２を備えている。この報知手段２２は、この実施例においては、警告ランプである。
【００４７】
そして、前記差圧スイッチ１９の出力に基づく前記ボイラ１の監視と、この監視結果に基づく制御内容も、前記制御器２にソフトウェアとして記憶させてある。
【００４８】
つぎに、この実施例の前記ボイラ１の監視について、図１および図２を参照しながら前記制御器２の制御内容とともに説明する。まず、前記主バーナ８が待機状態となったとき、前記制御器２は、前記送風機１０の送風量を前記最小送風量とし、この状態で前記送風機１０の運転を継続する。また、このとき、前記制御器２は、前記ダンパ１５を前記点火位置Ｂに移動させる。この状態では、前記第一空気流路１３が絞られることによって圧力損失が増加し、前記ダンパ１５の前後における差圧が拡大されることとなる。そのため、前記差圧スイッチ１９による差圧の検出精度が向上するので、わずかの空気の流れであっても確実に検出することができるようになる。
【００４９】
つぎに、前記制御器２は、前記差圧スイッチ１９からの信号（オン信号またはオフ信号）を監視し、この信号に基づき、前記第一空気流路１３内における前記送風機１０から前記排出部１１へ向けての空気の流れかを監視する。すなわち、前記差圧スイッチ１９からオン信号が出力されていれば、前記第一空気流路１３において、空気が前記送風機１０から前記主バーナ８へ向けて流れている状態である。この場合は、排ガスの逆流はなく、前記送風機１０からの空気によって、前記缶体７内が正常にパージされていると判断することができる。一方、前記差圧スイッチ１９からオフ信号が出力されていれば、パージが不充分であり、排ガスの逆流が発生しているか、または排ガスが前記ボイラ１内に滞留していると判断することができる。このように、前記パージが不充分であると判断された場合、前記制御器２は、前記報知手段２２によって前記パージが不充分である旨の報知を行うとともに、前記送風機１０の運転を停止する。
【００５０】
以上のように、この実施例においては、待機時のパージが確実に行われ、排ガスの逆流が防止されていることを確実に監視することができる。そのため、前記パージが不充分であることが検出された場合、排ガスの逆流に起因する前記諸問題（すなわち、排ガスのボイラ室内への流出，前記ボイラ１の缶体の腐食，前記各バーナ８，９の着火不良など）に対して、適切な対応を行うことができ、前記諸問題を未然に解消することができる。
【００５１】
ここにおいて、前記監視装置の監視結果に基づいて、つぎのような燃焼制御や、パージ制御を行うことができる。まず、前記燃焼制御について説明する。前記燃焼制御においては、前記主バーナ８の停止中、前記差圧スイッチ１９からの出力信号に基づいて、前記第一空気流路１３内の空気の流れを監視し、空気の流れが検出されないとき、前記送風機１０を停止し、次回前記主バーナ８を燃焼させる際、プレパージを行うように構成する。
【００５２】
つぎに、前記パージ制御について説明する。前記パージ制御は、前記主バーナ８の停止中に前記送風機１０を作動させ、パージを行う場合の制御方法である。前記パージ制御においては、前記主バーナ８の停止中、前記第一空気流路１３内の流れを監視し、その監視結果に基づいて、前記送風機１０の送風量を制御するように構成する。すなわち、前記第一空気流路１３内の空気の流れの監視結果に応じて、逆流を確実に防止することができるように、前記送風機１０による送風量を調整し、所定の空気の流れが発生するように制御する。
【００５３】
【発明の効果】
この発明によれば、待機中のボイラにおけるパージを確実に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の監視装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】この発明を実施するボイラの多缶設置システムの概略構成の説明図である。
【符号の説明】
１ボイラ
２制御器
８主バーナ（バーナ）
１０送風機
１１排出部
１４通風経路
１５ダンパ（絞り手段）
１９差圧スイッチ（流れ検出手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a boiler monitoring method and apparatus for preventing exhaust gas in a flue from flowing backward to a stopped boiler. In particular, in the present invention, in a multi-tube installation system for a boiler in which a plurality of boilers are installed and exhaust gas from each boiler is discharged through a collecting flue, exhaust gas from other boilers flows back to the stopped boiler. The present invention relates to a boiler monitoring method and an apparatus for preventing such a failure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a boiler multi-can installation system has been implemented in which a plurality of boilers are installed in parallel, and the number of combustion of these boilers is automatically controlled in accordance with preset priorities according to the load conditions. ing. In this multi-can installation system, a collecting flue is provided in order to reduce the cost of equipment. This collective flue has a configuration in which the flue of each boiler is assembled into a single flue, and the exhaust gas from each boiler gathers in the collective flue and is connected to the collective flue. It is discharged to the outside through the single chimney.
[0003]
By the way, in the said multi-can installation system, since the required number of boilers according to load are burned, the state in which some boilers of each said boiler have stopped generate | occur | produces. In this case, since the pressure in the furnace rises in the boiler during combustion, the exhaust gas of the boiler flows into the collecting flue having a low pressure and is discharged to the outside through the chimney. However, in the stopped boiler, the pressure in the furnace does not increase, and the pressure in the collective flue becomes higher than the pressure in the furnace, so the exhaust gas in the collective flue flows back into the furnace.
[0004]
As described above, when the exhaust gas flows back to the boiler, the exhaust gas passes through the blower from the burner portion and flows out of the boiler, that is, into the boiler chamber, thereby contaminating the environment in the boiler chamber. appear. Further, when moisture in the exhaust gas is condensed and the condensed water adheres to the boiler body, there arises a problem that the can body is corroded. Furthermore, if the condensed water adheres to the ignition device, there arises a problem that ignition failure occurs.
[0005]
Therefore, in order to solve such a problem, the multi-can installation system is configured to prevent the backflow of exhaust gas by operating the blower for the standby boiler and purging the furnace furnace. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In this configuration, the blower is operated with a preset air flow so that the pressure in the furnace of the standby boiler is equal to or higher than a predetermined pressure.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-132940 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-169904
By the way, in the multi-can installation system, in order to minimize the heat loss in the waiting boiler, the air flow rate of the blower is set so that the pressure in the furnace is slightly higher than the pressure of the collecting flue. is doing. For this reason, when the pressure in the collective flue increases due to a change in the number of burned boilers or other factors, the exhaust gas may flow backward despite the operation of the blower. However, since the multi-can installation system does not monitor whether or not the purge is properly performed, it has not been known whether or not the backflow of exhaust gas is reliably prevented. Therefore, in the multi-can installation system, the above problems due to the backflow of exhaust gas cannot be completely solved.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to reliably monitor the purge in the standby boiler.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 includes a burner, a blower for supplying combustion air to the burner, and an exhaust gas discharge unit. In accordance with the boiler monitoring method in which the burner is combusted and stopped in response, and the blower is operated and purged while the burner is stopped, in the ventilation path from the blower to the discharge unit while the burner is stopped. The purge is monitored by detecting the flow of air by the differential pressure before and after a damper provided between the blower and the burner.
[0010]
The invention described in claim 2 is characterized in that, in the invention described in claim 1, purging is performed with an air blowing amount smaller than an air blowing amount at the time of minimum combustion of the burner .
[0012]
The invention according to claim 3 is a burner, a blower for supplying combustion air to the burner, an exhaust gas discharge unit, a damper provided in a ventilation path extending from the blower to the discharge unit, and the ventilation A differential pressure detecting means for detecting a differential pressure before and after the damper in the path; and purging by operating the blower while the burner is stopped; and the flow of air in the ventilation path by the differential pressure detecting means . And a controller for monitoring the purge by detection.
[0013]
A fourth aspect of the invention is characterized in that, in the invention of the third aspect, the purge is performed with a blown air amount smaller than a blown air amount at the time of the minimum combustion of the burner 8 .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described. The present invention includes a burner, a blower for supplying combustion air to the burner, and an exhaust gas discharge unit. The burner is combusted and stopped according to a load, and the blower is stopped while the burner is stopped. It can implement suitably in the boiler controlled to operate and to purge. Moreover, this invention can be suitably implemented especially in a multi-can installation system in which a plurality of the boilers are installed in parallel.
[0016]
Here, the multi-can installation system has a configuration including a collective flue in which the flues of the boilers are assembled into a single flue. The boiler includes a boiler such as a steam boiler, a hot water boiler, and a waste heat boiler, as well as a hot water heater, an absorption refrigerator reheater, and the like.
[0017]
First, the monitoring method of the present invention is a monitoring method in which the purge is monitored by detecting a flow of air in a ventilation path from the blower to the discharge section while the burner is stopped. That is, while the boiler is stopped, whether the purge is normally performed is monitored by monitoring the air flow in the ventilation path. Therefore, if the flow of air from the blower to the discharge unit is detected, it can be determined that the purge is performed reliably and no backflow of exhaust gas is generated. On the other hand, if the flow of air from the blower to the discharge part is not detected, the purge is insufficient and the exhaust gas is backflowed or the exhaust gas is retained in the furnace of the boiler Judgment can be made. When it is determined that the purge is insufficient, a notification to that effect is given by appropriate notification means.
[0018]
As described above, according to this monitoring method, while the burner is stopped, by detecting the air flow in the ventilation path, it is reliably monitored whether the purge is normally performed and the backflow is prevented. can do.
[0019]
In this monitoring method, the air flow in the ventilation path is detected based on a differential pressure in the ventilation path. That is, the differential pressure in the air flow direction in the ventilation path is detected. When air flows through the ventilation path, the pressure (static pressure) decreases toward the downstream side due to pressure loss due to the ventilation path. Therefore, by detecting the differential pressure in the ventilation path, the air flow can be reliably detected with a simple device.
[0020]
In this monitoring method, the detection of the differential pressure in the ventilation path is preferably performed before and after the throttle means provided between the blower and the burner in the ventilation path (that is, upstream and downstream). The differential pressure at is detected. Thus, when the throttle means is provided, the pressure loss is increased by the throttle means, and the differential pressure before and after the throttle means is expanded, so that the air flow in the ventilation path can be detected more reliably. Can do.
[0021]
In this configuration, in order to minimize heat loss when the burner is stopped, purging is performed with an air flow rate that is smaller than the air flow rate during the minimum combustion of the burner (hereinafter referred to as “minimum air flow rate”). Suitable for controlled boilers. The time of the minimum combustion amount of the burner is the smallest combustion amount in terms of control of the burner. In the case of the so-called three-position control type combustion control in which the burner controls the combustion amount at, for example, three positions of high combustion, low combustion and stop, the minimum combustion amount is the low combustion time. Thus, when purging with the minimum air flow rate, the flow rate of the air flowing in the ventilation path decreases, so the differential pressure decreases. However, by expanding the differential pressure by the throttle means, The air flow can be reliably detected.
[0022]
Next, the monitoring apparatus of the present invention will be described. The monitoring device of the present invention includes a burner, a blower for supplying combustion air to the burner, an exhaust gas discharge unit, an air flow detection means in the ventilation path from the blower to the discharge unit, During stoppage, the air blower is operated to perform purge, and the flow detection means detects the flow of air in the ventilation path, thereby including a controller for monitoring the purge.
[0023]
The flow detection means is means for detecting that air is flowing from the blower to the discharge section in the ventilation path. The flow detection means may be a differential pressure detection means for detecting an air flow based on a differential pressure of air flowing through the ventilation path. As this differential pressure detection means, a differential pressure switch or a flow sensor can be used.
[0024]
In the monitoring device, while the burner is stopped, the flow detection means detects the air flow in the ventilation path, thereby reliably monitoring whether the purge is normally performed and the backflow is prevented. be able to. For this reason, when the purge is insufficient, it is possible to quickly cope with the problem and prevent the occurrence of problems due to the backflow.
[0025]
Here, when a differential pressure detecting means such as the differential pressure switch is used as the flow detecting means, a throttle means is provided in the ventilation path between the blower and the burner, and the differential pressure before and after the throttle means is calculated. The differential pressure detecting means is attached so as to detect. The throttling means is a known means for throttling the channel cross-sectional area such as a damper .
[0026]
As described above, when the throttle means is provided, pressure loss is increased by the throttle means, and the differential pressure before and after the throttle means is increased. Therefore, if the differential pressure before and after the throttling means is detected by the differential pressure detecting means, a change in the differential pressure can be reliably detected, so that the air flow in the ventilation path is reliably detected. be able to.
[0027]
This configuration is suitable for a boiler that is controlled to perform the purge by operating the blower at the minimum blown amount in order to minimize heat loss when the burner is stopped. When purging with the minimum air flow rate, as described above, the flow rate of the air flowing through the ventilation path decreases, so the differential pressure decreases. However, by expanding the differential pressure by the throttle means, the ventilation path It is possible to reliably detect the air flow inside. Here, when operating the air blower with the minimum air flow rate, the air blower is driven via an air flow rate adjusting unit that adjusts the air flow rate from the air blower by adjusting the rotational speed of the air blower. Configure. Examples of the air flow rate adjusting means include an inverter device and a voltage regulator.
[0028]
【Example】
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the monitoring device of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a boiler multi-can installation system for implementing the present invention. Here, the boiler of this embodiment is a steam boiler, and includes a main burner and a small-capacity burner for igniting the main burner (hereinafter referred to as “ignition burner”). The steam boiler employs so-called three-position control type combustion control in which the combustion amount of the main burner is controlled at three positions of high combustion, low combustion and stop. Further, in this embodiment, the boiler is a boiler in a multi-can installation system installed in parallel, and the number of combustion of these boilers is controlled according to the load on the multi-can installation system. It is controlled by a so-called number control system.
[0029]
First, a boiler multi-can installation system will be described with reference to FIG. In the boiler multi-can installation system shown in FIG. 2, four boilers 1, 1,... Are installed in parallel. Each of these boilers 1 includes controllers 2, 2,. The steam from each of the boilers 1 is once collected in a common steam header (not shown) and then supplied from the steam header to steam using equipment (not shown). Moreover, each said boiler 1 is each provided with flue 3, 3, ..., Each of these flue 3 is connected to the collective flue 4 arrange | positioned in the horizontal direction, respectively. A chimney 5 is connected to the downstream end of the collecting flue 4. Therefore, the exhaust gas from each boiler 1 gathers in the collective flue 4 through the flue 3 and is discharged to the outdoors through the chimney 5.
[0030]
And the number of combustion and the amount of combustion of each boiler 1 are controlled according to the load condition, that is, the amount of steam used in the steam-using device. That is, the number of combustion and the amount of combustion of each boiler 1 are automatically controlled by a number control device (not shown) according to the preset priority according to the steam pressure in the steam header. It has become.
[0031]
Further, in the multi-can installation system, the blower of the standby boiler 1 is operated and purged to prevent the exhaust gas from flowing back to the standby boiler 1. The amount of air blown by the blower during this purging is less than the amount of air blown during low combustion (hereinafter referred to as “the amount of air blown during low combustion”) in order to save energy in the standby boiler 1 (hereinafter referred to as “low air flow during low combustion”). "Minimum air flow".
[0032]
Next, the basic configuration of the boiler will be described with reference to FIG. 1, a boiler 1 supplies combustion air to a can 7 having a large number of heat transfer tubes 6, 6,..., A main burner 8, an ignition burner 9, and the burners 8 and 9. And a blower 10 for the purpose.
[0033]
The main burner 8 is provided on the left side surface of the can body 7, and the right side surface of the can body 7 is an exhaust gas discharge portion 11. In the can 7, gas passages 12 are formed for exchanging heat with the water in the heat transfer tubes 6 while burning the fuel gas from the main burner 8.
[0034]
The main burner 8 is a completely premixed burner having a flat combustion surface (premixed gas ejection surface). Between the main burner 8 and the blower 10, a first air flow path 13 for supplying combustion air from the blower 10 to the main burner 8 is provided. The first air flow path 13 constitutes a part of the ventilation path 14 from the blower 10 to the discharge unit 11. The main burner 8 is connected to a first fuel supply line (not shown) for supplying fuel gas to the main burner 8. Here, each of the burners 8 and 9 is individually provided with a flame detector (not shown) for detecting the presence / absence of a flame, and when the ignition burner 9 is ignited, By disabling the flame detection signal from the flame detector, the erroneous detection due to the flame of the ignition burner 9 is prevented.
[0035]
The first air flow path 13 is provided with a damper 15 as a throttle means for adjusting the cross-sectional area of the first air flow path 13. The damper 15 is controlled to a combustion position A indicated by a dotted line in FIG. 1 when the main burner 8 is combusted, and is controlled to an ignition position B indicated by a solid line in FIG. 1 when the main burner 8 is ignited. Here, when the damper 15 is at the ignition position B, the flow cross-sectional area of the first air flow path 13 is reduced as compared with the combustion position A, so that the pressure loss increases and the damper 15 The differential pressure before and after increases.
[0036]
The ignition burner 9 is provided on the upper end side of the combustion surface of the main burner 8. Between the ignition burner 9 and the blower 10, a second air flow path 16 for supplying combustion air from the blower 10 to the ignition burner 9 is provided. The ignition burner 9 is connected to a second fuel supply line (not shown) for supplying fuel gas to the ignition burner 9.
[0037]
The blower 10 is connected to an inverter device 17 serving as a blowing amount adjusting means. The inverter device 17 can adjust the air flow rate by adjusting the frequency of power supplied to the blower 10 and adjusting the rotational speed of the blower 10.
[0038]
The blower 10, the damper 15 and the inverter device 17 are connected to the controller 2 via lines 18, respectively. The controller 2 controls the blower 10, the damper 15 and the inverter device 17 based on the load of the boiler 1, and supplies fuel gas from the fuel supply lines to the burners 8 and 9. Is configured to control. These control contents are stored in the controller 2 as software.
[0039]
In the above configuration, the general operation of the boiler 1 by the controller 2 is as follows. First, in response to a command from the number control device (not shown), when the boiler 1 is activated, the blower 10 is activated and pre-purge is performed. In this pre-purge, the blower 10 is operated with a blowing amount corresponding to a high combustion amount of the main burner 8 (hereinafter referred to as a “high combustion blowing amount”), and the damper 15 is in the combustion position A. Do.
[0040]
When the main burner 8 is burned after completion of the pre-purge, the ignition burner 9 is first ignited. When the ignition burner 9 is ignited, the damper 15 is moved to the ignition position B while the blower 10 is operated at the high combustion air flow rate. In this state, the ignition burner 9 is ignited by supplying fuel gas to the ignition burner 9 and activating ignition means (not shown) for the ignition burner 9.
[0041]
After the ignition burner 9 is ignited, by supplying fuel gas to the main burner 8, the main burner 8 is ignited by the ignition burner 9 and starts combustion. And after igniting the said main burner 8, after the predetermined time progresses, the said air blower 10 is operated with the said ventilation volume at the time of the low combustion, and the position of the said damper 15 is made into the said combustion position A.
[0042]
Thereafter, the amount of air blown from the blower 10 and the amount of fuel supplied to the main burner 8 are adjusted in accordance with a command from the number control device while keeping the damper 15 in the combustion position A. Thus, the main burner 8 is controlled at three positions of high combustion, low combustion and stop. Here, after the main burner 8 is once ignited, in a state where the main burner 8 is stopped, the main burner 8 restarts combustion if there is a combustion request according to a command from the number control device. It has become. That is, the main burner 8 is in a standby state for resuming combustion based on a combustion request. In this standby state, the burners 8 and 9 are stopped.
[0043]
Here, the control of the blower 10 and the damper 15 from the pre-purge to the elapse of a predetermined time after the ignition of the main burner 8 can be the following control content. That is, when pre-purge is started, the blower 10 is operated with an air flow rate between the high combustion air flow rate and the low combustion air flow rate, and the damper 15 is positioned at the combustion position A. . Next, when the ignition burner 8 is ignited, the blower 10 is operated with an air flow rate between the high combustion air flow rate and the low combustion air flow rate, and the damper 15 is moved to the ignition position B. To be located. Next, after a predetermined time has elapsed since the ignition of the main burner 8, the blower 10 is operated at the low combustion air flow rate, and the damper 15 is positioned at the combustion position A.
[0044]
Next, the monitoring apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the first air flow path 13 is provided with a differential pressure switch 19 as a differential pressure detecting means for detecting a differential pressure before and after the damper 15. One end of a first conduit 20 and a second conduit 21 is connected to the differential pressure switch 19. The other end of the first conduit 20 is connected to the upstream side of the damper 15 in the first air flow path 13, and the other end of the second conduit 21 is connected to the damper in the first air flow path 13. 15 is connected to the downstream side. A difference in static pressure before and after the damper 15 in the first air flow path 13, that is, a differential pressure is detected by the differential pressure switch 19 through the conduits 20 and 21.
[0045]
The differential pressure switch 19 is connected to the controller 2 via a line 18. The differential pressure switch 19 outputs an ON signal to the controller 2 when the differential pressure on the downstream side of the damper 15 with respect to the upstream side of the damper 15 is a predetermined value or more, and the differential pressure is less than the predetermined value. At this time, an off signal is output to the controller 2.
[0046]
Further, the controller 2 is provided with notifying means 22 for notifying that the purge by the blower 10 is insufficient based on a signal from the differential pressure switch 19. The notification means 22 is a warning lamp in this embodiment.
[0047]
The monitoring of the boiler 1 based on the output of the differential pressure switch 19 and the control content based on the monitoring result are also stored in the controller 2 as software.
[0048]
Next, monitoring of the boiler 1 of this embodiment will be described together with the control contents of the controller 2 with reference to FIGS. 1 and 2. First, when the main burner 8 enters a standby state, the controller 2 sets the air flow rate of the blower 10 as the minimum air flow rate, and continues the operation of the blower 10 in this state. At this time, the controller 2 moves the damper 15 to the ignition position B. In this state, when the first air flow path 13 is throttled, the pressure loss increases, and the differential pressure before and after the damper 15 is expanded. Therefore, the accuracy of detecting the differential pressure by the differential pressure switch 19 is improved, so that even a slight air flow can be reliably detected.
[0049]
Next, the controller 2 monitors a signal (ON signal or OFF signal) from the differential pressure switch 19, and based on this signal, the discharge unit 11 from the blower 10 in the first air flow path 13. Monitor the air flow towards That is, if an ON signal is output from the differential pressure switch 19, air is flowing from the blower 10 toward the main burner 8 in the first air flow path 13. In this case, there is no backflow of exhaust gas, and it can be determined that the inside of the can 7 is normally purged by the air from the blower 10. On the other hand, if the OFF signal is output from the differential pressure switch 19, it is determined that the purge is insufficient and the exhaust gas is backflowed or that the exhaust gas stays in the boiler 1. it can. Thus, when it is determined that the purge is insufficient, the controller 2 notifies the purge means 22 that the purge is insufficient and stops the operation of the blower 10. .
[0050]
As described above, in this embodiment, it is possible to reliably monitor whether the standby purge is performed reliably and the backflow of exhaust gas is prevented. Therefore, when it is detected that the purge is insufficient, the above problems caused by the backflow of exhaust gas (that is, the outflow of exhaust gas into the boiler chamber, corrosion of the boiler body of the boiler 1, the burners 8, 9), the above-mentioned problems can be solved in advance.
[0051]
Here, based on the monitoring result of the monitoring device, the following combustion control and purge control can be performed. First, the combustion control will be described. In the combustion control, when the main burner 8 is stopped, the air flow in the first air flow path 13 is monitored based on the output signal from the differential pressure switch 19, and the air flow is not detected. When the blower 10 is stopped and the main burner 8 is burned next time, pre-purge is performed.
[0052]
Next, the purge control will be described. The purge control is a control method for performing the purge by operating the blower 10 while the main burner 8 is stopped. In the purge control, the flow in the first air flow path 13 is monitored while the main burner 8 is stopped, and the air flow rate of the blower 10 is controlled based on the monitoring result. That is, according to the monitoring result of the air flow in the first air flow path 13, the amount of air blown by the blower 10 is adjusted so that the backflow can be reliably prevented, and a predetermined air flow is generated. Control to do.
[0053]
【The invention's effect】
According to this invention, it is possible to reliably monitor the purge in the standby boiler.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a monitoring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a boiler multi-can installation system embodying the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Boiler 2 Controller 8 Main burner (burner)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Blower 11 Discharge part 14 Ventilation path 15 Damper (throttle means)
19 Differential pressure switch (flow detection means)

Claims

A burner 8, a blower 10 that supplies combustion air to the burner 8, and an exhaust gas discharge unit 11 are provided, and the burner 8 is burned and stopped according to a load. In the monitoring method of the boiler 1 that performs the purge by operating the blower 10, while the burner 8 is stopped, the flow of air in the ventilation path 14 from the blower 10 to the discharge unit 11 is changed between the blower 10 and the burner 8. A method for monitoring a boiler, wherein the purge is monitored by detecting the pressure difference across the damper 15 provided between the two.