JP4200862B2 - ボイラの煤洗浄装置 - Google Patents

Description

この発明は、給水予熱器の煤洗浄に適用されるボイラの煤洗浄装置に関する。

蒸気を用いてボイラの煤洗浄を行うことは、特許文献１に示されるように広く行われている。

特開４−１０８１３４公報

特許文献１に示されるような蒸気を用いた煤洗浄を行う場合、熱交換器の煤洗浄を効果的に行うためには、所定の蒸気噴出速度と所定量の蒸気量を必要とする。しかしながら、条件によっては、煙突から白煙が上がり、故障でもないのに、何らかの異常かのごとき印象をユーザーに与えることがある。

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、燃焼によって生ずるガスが流通するガス通路と、前記ガス通路に配置され前記ガスと熱交換する水管群を有する熱交換器と、蒸気の噴出を制御する弁および蒸気圧力を検出する圧力センサーを有し、前記水管群に向けて蒸気を噴出する蒸気噴出手段と、煤洗浄実行条件にガス流量を含ませて前記蒸気噴出手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ガス流量が蒸気噴出手段からの蒸気噴出量に対して白煙を防止するために設定される前記ガス流量以上の時であって、前記圧力センサーによる検出圧力が、設定値以上の時に前記弁を開くことを特徴としている。

蒸気噴射による白煙の形成を抑制でき、使用者に徒の不安を与えることが無くなる。また、蒸気圧力が設定値以上のとき、蒸気噴射が行われるので、適切な蒸気噴射速度と噴射量を確保することができ、好適な白煙の抑制とともに煤洗浄を行える。

つぎに、この発明の実施の形態を説明する。この発明の実施の形態は、ボイラの給水予熱器（エコノマイザ）などの熱交換器の煤洗浄装置に適用される。ボイラは、好ましくは液体燃料を燃焼させるバーナを用いたボイラとするが、これに限定されるものではない。
前記ボイラは、蒸気ボイラおよび排熱ボイラを含む。煤洗浄は、スートブローと称することもできる。

この発明の実施の形態は、燃焼によって生ずるガス（以下、単に「ガス」という。）流量が流通するガス通路と、前記ガス通路に配置され前記ガスと熱交換する水管群を有する熱交換器と、前記水管群に向けて蒸気を噴出する蒸気噴出手段と、煤洗浄実行条件にガス流量を含ませて前記蒸気噴出手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。前記ガスは、燃焼完結ガスと燃焼反応中ガスを含み、燃焼ガスと称することもできる。

この実施の形態によれば、煤洗浄が必要となると、蒸気噴出手段から蒸気を噴出させるが、実際に蒸気を噴出噴出させる蒸気噴射実行条件にガス流量を含ませているので、蒸気噴射をガス流量が多い時とすることで白煙の生成が抑制される。

前記ガス通路およびガス流量につき説明する。前記ガス通路は、好ましくは、ボイラの燃焼完結ガスが流通する排ガス通路とするが、これに限定されるものではなく、燃焼反応中ガスが流通するガス通路とすることができる。前記ガスは、好ましくは、液体燃料バーナにより形成されるガスとするが、これに限定されるものではない。前記ガス通路を流通するガス流量は、前記バーナの燃焼量に応じて変化する。前記バーナが高燃焼と低燃焼とに段階的に切り替えられるものである場合は、前記ガス通路のガス流量は、大流量と小流量とに段階的に変化し、前記バーナの燃焼量が連続的に調整するものである場合は、前記ガス通路のガス流量が連続的に変化する。

前記熱交換器につき説明する。前記熱交換器は、ガスによって内部を流通する水が間接的に加熱される水管群を有している。前記水管群は、ガスの流れと交叉する方向に延びる水管をガスと交叉する方向およびガスの流れる方向にそれぞれ複数列配置されるものとする。前記水管群の配列は、好ましくは、碁盤目配列とするが、千鳥配列とすることもできる。前記水管群は、好ましくは、伝熱フィン付きのものとするが、裸管であってもよい。前記水管群は、各水管が、内部を流れる水が互いに並行となるように一対のヘッダにより連結されるタイプ、内部を流れる水が直列となるように連結されるタイプおよびこれらの両タイプが混在したタイプを含む。

つぎに、前記蒸気噴出手段につき説明する。前記蒸気噴出手段は、前記水管群を碁盤目配列とした場合、好ましくは、噴出される蒸気の噴出流が水管群の隙間を狙うように多数の蒸気噴出口を有した複数の蒸気噴出管から構成される。これらの蒸気噴出管は、好ましくは、前記熱交換器の上流側に設けられ、さらに好ましくは、上流に加えて前記熱交換器の途中に配設される。

また、前記蒸気噴出手段は、好ましくは、前記水管群に向けて蒸気をガスの流れと並行となるように噴出するように構成される。この構成によれば、噴出される蒸気が前記ガス通路を流れるガスと対向流でなく、並行に流れるので、圧損の増大を低減でき、前記バーナの燃焼性への影響を極力低減できる。

さらに、前記制御手段につき説明する。前記制御手段は、煤洗浄が必要な条件（煤洗浄必要条件）を判断した時であって、煤洗浄実行条件を満たしたときに前記蒸気噴出手段から蒸気を噴出して煤洗浄を実行する。煤洗浄実行条件は、少なくともガス流量を考慮したものとし、さらに好ましくは、ガス流量に加えて蒸気圧力を考慮したものとする。ここにおいて、ガス流量は燃焼によって生ずるガスの流量であり、所定温度以上のガスである。

煤洗浄実行条件のガス流量設定は、好ましくは、蒸気噴出手段からの蒸気噴出量に対して設定される設定ガス流量以上の時煤洗浄を実行するように行われ、または前記ガス通路
の流量が大流量と小流量とに変化する場合には、大流量の時煤洗浄を実行するように行われる。設定ガス流量は、実験的に求められる。前記煤洗浄実行条件は、蒸気噴出実行条件または煤洗浄可能条件と称しても良い。

また、煤洗浄実行条件の蒸気圧の設定は、好ましくは、蒸気噴出管内の蒸気圧力が設定値以上の時とするが、蒸気噴出管以外の蒸気圧力とすることもできる。このように、煤洗浄実行条件に蒸気圧力を加えることにより、所定の蒸気噴出速度と噴出蒸気量を確保でき、煤洗浄を確実なものとすることができる。

前記煤洗浄必要条件としては、好ましくは、前記バーナ燃焼積算時間が設定積算時間以上となった時とする。この実施の形態では、煤洗浄を比較的頻繁に行うことで煤の水管群への固着を防止すべく設定され、その煤洗浄の頻度は、ボイラの使用状況（燃料成分やバーナのＯＮ−ＯＦＦ回数など）により調整される。

この発明のボイラの煤洗浄装置を水管ボイラの一種である貫流式の蒸気ボイラに適用した実施例について、以下に図面に従い説明する。図１は、この発明の一実施例を適用した蒸気ボイラの説明図であり、図２は、同実施例の制御回路図であり、図３は、同実施例の制御手順を示すフローチャート図である。

図１において、ボイラ１は、低燃焼と高燃焼とに切り替えられるバーナ２へ燃焼用空気を供給する送風機３，缶体４への給水を予熱する給水予熱器５，水位検出器６，前記缶体４に接続される気液分離器７，気液分離器７にて分離された蒸気を蒸気使用設備（図示省略）へ供給する第一蒸気管８，前記気液分離器７と前記缶体４との管に接続される降水管９などを備えている。

前記給水予熱器５は、前記バーナ２からの燃焼完結ガス（以下、単に「ガス」という。）が流通するガス通路１０内に設置される。前記給水予熱器５は、互いにガスの流通を許容する間隙を存して配設され、ガスの流れと交叉する方向（この実施例では水平方向）の多数の水管１１，１１，…からなる水管群１２により構成されている。この水管群１２は、ガスと交叉する方向（図１において横方向）に５列，ガス流れ方向（同図１において上下方向）に８列の水管１１，１１，…から碁盤目に配列される。これら各水管１１は互いに直列に連通接続されている。

この実施例の煤洗浄装置１３は、前記第一蒸気管８から分岐される第二蒸気管１４と、この第二蒸気管１４に接続される第一蒸気噴出管１５，第二蒸気噴出管１６とから主に構成される。前記第二蒸気管１４には、蒸気の噴出を制御する弁１７と、第二蒸気管１４内の蒸気圧力を検出する圧力センサ１８とを有している。

前記第一蒸気噴出管１５および前記第二蒸気噴出管１６は、それぞれ図示の如く前記水管群１２のガス流れに対して上流側および中段において、各水管７列の隙間を狙うように、かつガスの流れと並行（ガス流れと同じ方向）に蒸気が噴出されるように多数の蒸気噴出口（図示省略）を形成している。

つぎに、この実施例の制御回路を図２に従い説明する。図２において、ボイラの制御器１９は、前記水位検出器６，前記圧力センサ１８などの信号を入力し、前記バーナ２，前記送風機３，前記弁１７，煤洗浄が必要なことを表示する第一表示器（スートブローランプ）２０，煤洗浄が実行されていることを表示する第二表示器（スートブロー実行ランプ）２１，電源が投入されていることを示す第三表示器（電源ランプ）２２などを図３に示すような制御手順により制御する。前記第一表示器２０〜前記第三表示器２２は、ボイラ
１の制御パネル（図示省略）に設けられる。また、前記第一表示器２０〜前記第三表示器２２は、一つの表示器に機能を統合して表示するように構成することができる。

ここで、図３に従い、この実施例の煤洗浄方法を説明する。図３において、処理ステップＳ１（以下、処理ステップＳＮを単にＳＮという。）において、ボイラ１の電源が投入されると、Ｓ２で前記第三表示器２２を点灯し、Ｓ３で燃焼入力，すなわち前記制御器１９において低燃焼または高燃焼のいずれかを指示する燃焼信号が出されているかどうかを判定する。前記燃焼信号は、具体的には燃料弁（図示省略）への開指示信号である。

Ｓ３で、ＹＥＳが判定されると、Ｓ４へ移行して、燃焼信号が出されている時間を積算する燃焼時間積算タイマのカウントを開始する。Ｓ５にて予め定めた燃焼時間（たとえば５時間）が積算されると、Ｓ６へ移行して、前記第一表示器２０を点灯して、煤洗浄が必要な条件となっていることを知らせる。Ｓ３で、燃焼入力がない場合には、Ｓ１６へ移行して燃焼時間積算タイマのカウントを停止し、Ｓ３へ戻る。また、Ｓ５で、ＮＯが判定されると、Ｓ３へ戻る。

Ｓ５で、ＹＥＳが判定されても直ちに蒸気噴射は行わない。すなわち、Ｓ７にて、前記圧力センサ１８による検出圧力が、設定値（例えば、０．５Mpa）以上かどうかを判定し、かつＳ８にて、高燃焼が行われているかどうかを判定する。この二つの条件が満たされると、Ｓ９へ移行して、前記弁１７を開き、Ｓ１０へ移行して、前記第二表示器２１を点灯して煤洗浄が行われていることを表示する。そして、Ｓ１１にて、煤洗浄実行時間タイマによる積算を開始し、Ｓ１２にて設定時間（例えば、１分）がカウントされると、Ｓ１３にて前記弁１７を閉じて煤洗浄を終了し、Ｓ１４にて前記第二表示器２１を消灯し、Ｓ１５にて燃焼時間積算タイマおよび煤洗浄時間積算タイマをリセットし、Ｓ３へ戻る。

煤洗浄中であっても前記の二つの条件が満たされないときは、煤洗浄が中断される。すなわち、Ｓ７，Ｓ８のいずれかにおいて、ＮＯが判定されると、Ｓ１７へ移行し、前記弁１７を閉じて、煤洗浄が停止され、Ｓ１８にて前記第二表示器２１を消灯し、Ｓ１９において、煤洗浄時間積算タイマのカウントを停止し、Ｓ７へ戻る。

以上のように、煤洗浄が実行されるが、煤洗浄が必要と判定されても、直ちに煤洗浄を行わず、適切な煤洗浄が可能な条件を満たしたときに、煤洗浄が実行される。この実施例では、高燃焼の条件下で、蒸気が噴出され、煤洗浄が行われる。高燃焼の条件下では、好ましくは、ガス流量が前記第一蒸気噴出管１５および前記第二蒸気噴出管１６からの蒸気噴出量に対して設定される設定燃焼完結ガス流量以上という蒸気噴出条件を満たされるものとする。こうして、高燃焼の条件下で、蒸気噴射を行うことにより白煙の生成が抑制される。また、蒸気圧力が設定値以上のとき、蒸気噴射が行われるので、適切な蒸気噴射速度と噴射量を確保することができ、好適な煤洗浄を行える。

さらに、前記第一蒸気噴出管１５および前記第二蒸気噴出管１６からの蒸気噴出は、ガス通路１０のガスに並行に噴射され、加えて水管群１２の水管１１の隙間を狙って噴射されるので、前記ボイラ１の前記缶体４の炉圧上昇を防止でき、燃焼性への影響を少なくできる。

この発明のこの発明の一実施例を適用した蒸気ボイラの説明図である。 同実施例の制御回路図である。 同実施例の制御手順を示すフローチャート図である。

符号の説明

１ ボイラ
３ 給水予熱器（熱交換器）
８ ガス通路
１３ 煤洗浄装置

Claims (1)

1. 燃焼によって生ずるガスが流通するガス通路１０と、前記ガス通路１０に配置され前記ガスと熱交換する水管群１２を有する熱交換器５と、蒸気の噴出を制御する弁１７および蒸気圧力を検出する圧力センサー１８を有し、前記水管群１２に向けて蒸気を噴出する蒸気噴出手段１５、１６と、煤洗浄実行条件にガス流量を含ませて前記蒸気噴出手段１５、１６を制御する制御手段１９とを備え、
   前記制御手段１９は、前記ガス流量が蒸気噴出手段１５、１６からの蒸気噴出量に対して白煙を防止するために設定される前記ガス流量以上の時であって、前記圧力センサー１８による検出圧力が、設定値以上の時に前記弁１７を開くことを特徴とするボイラの煤洗浄装置。

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