JP4215268B2 - Boiler with multiple high combustion nozzles - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、高燃焼、低燃焼、停止の3位置で燃焼を制御しており、低燃焼時の燃焼量は高燃焼時の燃焼量の半分よりも小さくしているボイラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
伝熱水管による水管壁で囲んだ燃焼室内で燃焼を行うボイラであって、高燃焼、低燃焼、停止の3位置で燃焼を制御するボイラが広く普及している。一般的な3位置燃焼制御を行うボイラでは、バーナに2つのノズルを設けておき、高燃焼の場合には両方のノズルから燃料を噴射、低燃焼の場合には片方のノズルからのみ燃料を噴射することで燃焼を行う。この場合、高燃焼時の燃焼量を100としたとき、低燃焼時の燃焼量は約50となるように設定しておき、蒸気圧力の変化に応じて100%燃焼の高燃焼、50%燃焼の低燃焼、停止のいずれかに制御する。3位置燃焼制御ボイラでは、蒸気圧力が高くなると、高燃焼→低燃焼→停止の順に燃焼量を減らして蒸気発生量を少なくし、蒸気圧力が低くなると、停止→低燃焼→高燃焼の順に燃焼量を増やして蒸気発生量を多くする。
【0003】
ボイラは、燃焼の発停を頻繁に行っていると部品寿命が短くなり、また発停時に行う炉内の換気によって炉内が冷やされるので効率が低下する。低燃焼を50%燃焼としていた場合、蒸気必要量がボイラ負荷率の50%を越えていれば、ボイラは高燃焼または低燃焼を行うことになるが、ボイラ負荷率が50%未満であればボイラは低燃焼と停止を交互に繰り返すことになり、発停回数が増大する。そのため、低燃焼用ノズルからの燃料噴射量を少なくし、その分高燃焼用ノズルからの燃料噴射料を多くすることが考えられた。例えば、低燃焼用ノズルからの噴射量を35%分とし、高燃焼用ノズルからは65%分の燃料を噴射するようにしておくと、低燃焼時には35%の燃焼、高燃焼時には低燃焼用ノズルによる35%分の火炎と、高燃焼用ノズルによる65%分の火炎により、合計で100%の燃焼となる。このようにターンダウン比を大きくして、低燃焼時での燃焼量を少なくして低燃焼における蒸気発生量を少なくすると、ボイラの負荷率が35%よりも小さくなるまでは燃焼を停止する必要がないため、ボイラの発停頻度を抑えることができる。
【0004】
また、ボイラは小型省スペース化が望まれており、燃焼室の径は小さくなってきている。ところが、燃焼室を小さくすると、ターンダウン比を大きくしているボイラでは、高燃焼用ノズルによって発生する火炎が大きくなるため、図2に記載のように火炎が燃焼室周囲の伝熱水管に接触し、伝熱水管によって火炎が冷却されることですすが発生するという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、ターンダウン比を大きくしているボイラにおいて、すす発生の防止と燃焼室径の小型化を両立することのできるボイラを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
伝熱水管による水管壁で囲んだ燃焼室内で燃焼を行うボイラであって、定格燃焼量で燃焼を行う高燃焼、定格燃焼量の50%よりも小さな燃焼量で燃焼を行う低燃焼、燃焼停止の3位置で燃焼を制御する3位置燃焼制御を行うボイラにおいて、燃料を噴射するノズルとして、1個の低燃焼用ノズルと複数個の高燃焼用ノズルを設け、低燃焼用ノズルへ燃料を送る低燃焼用燃料供給配管と、高燃焼用ノズルへ燃料を送る高燃焼用燃料供給配管を設けており、高燃焼用燃料供給配管は途中で分岐することにより各高燃焼用ノズルのそれぞれへ接続しておき、低燃焼時には1個の低燃焼用ノズルによって燃料を噴射することで燃焼を行い、高燃焼時には低燃焼用ノズルによる燃料噴射に加えて、複数個設置している高燃焼用ノズルによっても燃料を噴射することで燃焼を行う。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図1は本発明を実施するボイラの概要を示したものである。ボイラは、垂直な伝熱水管1を環状に配置しておき、水管で囲んだボイラ中央部分を燃焼室10とする。ボイラの上部には下向きに火炎を発生させるバーナを設けており、バーナには2つの高燃焼用ノズル3と1つの低燃焼用ノズル4を設けている。バーナへ燃料を供給する燃料供給配管には、燃料ポンプ5を設けており、燃料ポンプ5の下流で、高燃焼用燃料供給配管12と低燃焼用燃料供給配管13に分岐している。高燃焼用燃料供給配管12には高燃焼用電磁弁6、低燃焼用燃料供給配管13には低燃焼用電磁弁7を設けておき、高燃焼用燃料供給配管12は高燃焼用電磁弁6の下流側で更に2つの経路に分岐している。分岐した高燃焼用燃料供給配管12は、2つの高燃焼用ノズル3にそれぞれ接続し、低燃焼用燃料供給配管13は低燃焼用ノズル4に接続する。2つの高燃焼用ノズル3と、1つの低燃焼用ノズル4は、それぞれ燃料噴射量の等しいものを使用し、各ノズルによって発生させる火炎の大きさはほぼ同じとなるようにしておく。
【0008】
ボイラは下部の給水配管8を通して給水を行い、上部の蒸気配管9より蒸気を取り出しており、蒸気圧力を検出する圧力検出装置2を設ける。圧力検出装置2、燃料ポンプ5、高燃焼用電磁弁6、低燃焼用電磁弁7は、制御装置11に接続しておく。制御装置11は、圧力検出装置1が検出する蒸気圧力値に応じて燃料ポンプ5、高燃焼用電磁弁6、低燃焼用電磁弁7の制御を行う。
【0009】
制御装置11は圧力検出装置2で検出する蒸気圧力値に応じて、ボイラの燃焼状態を決定するものであり、蒸気圧力値が下限圧力値よりも低い場合には高燃焼、下限圧力から上限圧力までの間であれば低燃焼、上限圧力よりも高い場合には停止とする。燃焼を行う場合、制御装置11は、燃料ポンプ5を稼働し、低燃焼であれば低燃焼用電磁弁7のみを開き、高燃焼であれば低燃焼用電磁弁7と高燃焼用電磁弁6を開く。燃焼を行わない場合には、燃料ポンプ5の稼働を停止し、低燃焼用電磁弁7及び高燃焼用電磁弁6を閉じておく。
【0010】
低燃焼の場合、低燃焼用電磁弁7のみを開くので、燃料ポンプ5からの燃料は低燃焼用燃料供給配管13を通って低燃焼用ノズル4へのみ送ることになり、低燃焼用ノズル4が噴射する燃料によって火炎の燃焼を行う。各ノズルの燃料噴射量は一定であり、全体の1/3ずつ噴射することになるため、1つの低燃焼用ノズル4及び2つの高燃焼用ノズル3を用いる高燃焼時の燃料量を1としたとき、1つの低燃焼用ノズル4のみを用いる低燃焼時の燃料量は1/3であり、約33%の燃焼量となる。
【0011】
高燃焼の場合、低燃焼用電磁弁7と高燃焼用電磁弁6の両方を開くので、燃料ポンプ5からの燃料は、低燃焼用燃料供給配管13と高燃焼用燃料供給配管12の両方を通る。高燃焼用燃料供給配管12は高燃焼用電磁弁6の下流で分岐して2つの高燃焼用ノズル3に接続しているため、分岐前の高燃焼用燃料供給配管に設けた高燃焼用電磁弁を開くと、燃料は2つの高燃焼用ノズル3のそれぞれに達し、低燃焼用ノズル4を含めた3つのノズルから燃料を噴射する。各ノズルからの燃料噴射量を等しくしているため、高燃焼時にはほぼ同じ大きさである3つの火炎が発生することになる。
【0012】
高燃焼用燃料供給配管12を通して2つの高燃焼用ノズル3へ送る燃料の量は、低燃焼用燃料供給配管13を通して低燃焼用ノズル4へ送る燃料量の2倍となる。図2に記載している従来ボイラの場合には、高燃焼用燃料供給配管12を通す燃料の割合を大きくすると高燃焼側の火炎が大きくなり、火炎が水管に接触することで冷却されて、すすが発生するという問題があった。しかし、本発明では高燃焼用ノズルを複数設け、高燃焼用燃料供給配管12を通る燃料による火炎を分割することで、個々の火炎の大きさを小さくしたことにより、火炎が水管に接触することを防ぐことができ、すすの発生を防止できる。そのため、ターンダウン比を大きくしながら、燃焼室10の大きさを小さくすることができるようになる。
【0013】
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば高燃焼用ノズル3を3つに増やし、各ノズルは1/4の火炎を燃焼するようにすれば、低燃焼は25%燃焼となり、ターンダウン比をさらに大きくすることができる。また、低燃焼用ノズル4と高燃焼用ノズル3では燃料噴射量が異なるノズルを採用してもよく、その場合にはターンダウン比を細かく設定することも可能である。
【0014】
【発明の効果】
本発明を実施することで、ターンダウン比を大きくしているボイラにおいて、すす発生の防止と燃焼室径の小型化を両立することができ、ボイラを小型省スペースかすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施するボイラの概要説明図
【図2】 従来の場合におけるボイラの概要説明図
【符号の説明】
1 伝熱水管
2 圧力検出装置
3 高燃焼用ノズル
4 低燃焼用ノズル
5 燃料ポンプ
6 高燃焼用電磁弁
7 低燃焼用電磁弁
8 給水配管
9 蒸気配管
10 燃焼室
11 制御装置
12 高燃焼用燃料供給配管
13 低燃焼用燃料供給配管[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a boiler in which combustion is controlled at three positions of high combustion, low combustion, and stop, and the combustion amount at low combustion is smaller than half of the combustion amount at high combustion.
[0002]
[Prior art]
Boilers that perform combustion in a combustion chamber surrounded by a water pipe wall by a heat transfer water pipe and that control combustion at three positions of high combustion, low combustion, and stop are widely used. In a boiler that performs general three-position combustion control, two nozzles are provided in the burner, fuel is injected from both nozzles in the case of high combustion, and fuel is injected only from one nozzle in the case of low combustion. To burn. In this case, when the combustion amount at the time of high combustion is set to 100, the combustion amount at the time of low combustion is set to be about 50, and high combustion of 100% combustion, 50% combustion according to the change of steam pressure Control either low combustion or stop. In the three-position combustion control boiler, when the steam pressure increases, the combustion amount is reduced in the order of high combustion → low combustion → stop to reduce the amount of generated steam, and when the steam pressure decreases, the combustion proceeds in the order of stop → low combustion → high combustion. Increase the amount of steam generated by increasing the amount.
[0003]
When the combustion is frequently started and stopped, the life of the parts is shortened, and the efficiency is lowered because the inside of the furnace is cooled by ventilation in the furnace performed at the time of starting and stopping. If the low combustion is 50% combustion, if the steam requirement exceeds 50% of the boiler load factor, the boiler will perform high combustion or low combustion, but if the boiler load factor is less than 50% A boiler repeats low combustion and a stop alternately, and the frequency | count of start / stop increases. Therefore, it has been considered to reduce the fuel injection amount from the low combustion nozzle and increase the fuel injection fee from the high combustion nozzle accordingly. For example, if the injection amount from the low combustion nozzle is set to 35% and the fuel for 65% is injected from the high combustion nozzle, 35% combustion is performed at low combustion, and low combustion is performed at high combustion. A total of 100% combustion is achieved by the 35% flame by the nozzle and the 65% flame by the high combustion nozzle. If the turndown ratio is increased to reduce the amount of combustion at low combustion and the amount of steam generated at low combustion, the combustion must be stopped until the load factor of the boiler becomes smaller than 35%. Therefore, the frequency of boiler start / stop can be reduced.
[0004]
In addition, boilers are desired to be small and space-saving, and the diameter of the combustion chamber is becoming smaller. However, if the combustion chamber is made smaller, the flame generated by the high combustion nozzle becomes larger in the boiler having a large turndown ratio, so that the flame contacts the heat transfer water pipe around the combustion chamber as shown in FIG. However, there is a problem that soot is generated because the flame is cooled by the heat transfer water pipe.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to provide a boiler capable of achieving both the prevention of soot generation and the reduction of the combustion chamber diameter in a boiler having a large turndown ratio.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A boiler that burns in a combustion chamber surrounded by a water pipe wall by a heat transfer water pipe, with high combustion that burns at the rated combustion amount, low combustion that burns with a combustion amount smaller than 50% of the rated combustion amount, combustion In a boiler that performs three-position combustion control that controls combustion at three stop positions, a nozzle for injecting fuel is provided with one low combustion nozzle and a plurality of high combustion nozzles, and fuel is supplied to the low combustion nozzle. A low-combustion fuel supply pipe to be sent and a high-combustion fuel supply pipe to send fuel to the high-combustion nozzle are provided, and the high-combustion fuel supply pipe is connected to each high-combustion nozzle by branching along the way. In addition, combustion is performed by injecting fuel with one low combustion nozzle at low combustion, and in addition to fuel injection by the low combustion nozzle at high combustion, a plurality of high combustion nozzles are installed. Even fuel Performing combustion by morphism.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of a boiler implementing the present invention. The boiler arrange | positions the perpendicular | vertical heat-transfer water pipe 1 cyclically | annularly, and makes the boiler center part enclosed with the water pipe the
[0008]
The boiler supplies water through the lower water supply pipe 8, takes out steam from the upper steam pipe 9, and is provided with a
[0009]
The control device 11 determines the combustion state of the boiler according to the steam pressure value detected by the
[0010]
In the case of low combustion, since only the low combustion solenoid valve 7 is opened, the fuel from the fuel pump 5 is sent only to the low combustion nozzle 4 through the low combustion
[0011]
In the case of high combustion, since both the low combustion solenoid valve 7 and the high combustion solenoid valve 6 are opened, the fuel from the fuel pump 5 passes through both the low combustion
[0012]
The amount of fuel sent to the two high combustion nozzles 3 through the high combustion
[0013]
In addition, this invention is not limited to said Example, For example, if the nozzle 3 for high combustion is increased to three and each nozzle burns a flame of 1/4, low combustion will be 25%. Combustion can further increase the turndown ratio. Further, the low combustion nozzle 4 and the high combustion nozzle 3 may employ nozzles having different fuel injection amounts, and in that case, the turndown ratio can be set finely.
[0014]
【The invention's effect】
By implementing the present invention, in a boiler having a large turndown ratio, it is possible to achieve both prevention of soot generation and reduction in the size of the combustion chamber, and the boiler can be reduced in size and space.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a boiler implementing the present invention. FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a boiler in a conventional case.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat
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