JP5406138B2

JP5406138B2 - ボイラの保護制御方法

Info

Publication number: JP5406138B2
Application number: JP2010165570A
Authority: JP
Inventors: 寿英神林; 文敏正井; 哲彦村田; 賢吉橋本
Original assignee: Kawasaki Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Kawasaki Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: JP2012026641A

Description

本発明は、ボイラの缶体保護の目的から、燃焼開始時に燃料量の制限を行うかどうか判断するボイラの保護制御方法及び装置、具体的には、ボイラ缶内の蒸気やボイラ缶体の温度を測定して判断を行うほか、蒸気圧力上昇の有無により判断を行うようにしたボイラの保護制御方法及び装置に関するものである。

従来、ボイラの缶体保護機能として、不同膨張による過大な熱応力発生の抑制、、及び蒸気発生前の気相部の過熱防止を目的として、ボイラの燃焼開始後、蒸気圧力が一定の値に上昇するまで燃料量を制限する機能が知られている。例えば、多段燃焼制御を行っているボイラの場合、その最低燃料量に制限し、連続燃焼制御を行っているボイラの場合、最大燃料量の２０〜５０％程度に燃料量を制限している。

この機能は、ボイラ内の蒸気圧力が大気圧まで低下し、かつボイラ缶体温度が周辺の温度まで低下している場合を想定した機能であるが、従来、安全を考慮し、燃焼開始毎にこの機能が動作している。

一方、ボイラの燃焼制御としては、蒸気プロセス側の負荷が減少し、ボイラの燃焼制御下限以下の蒸気負荷になった場合、ボイラの圧力が上昇するため、ボイラは燃焼を停止して圧力が下降するまで待機し、圧力が下降すると自動的に燃焼室の掃気後、燃焼が再開される。

この待機中に蒸気プロセス側の負荷が急上昇した場合、本来はボイラに圧力があり、ボイラ缶体の十分に温度が上昇しているため、燃料量制限によるボイラ保護は必要ないにも関わらず、燃料量制限機能が働く。蒸気プロセス側の負荷が制限された燃料量による蒸気発生量以上の場合、いつまでも圧力が上昇しないという問題がある。

この問題をボイラの運用上で解決するためには、ボイラから蒸気を取り出す蒸気弁を閉止又は微開にする操作を行い、ボイラの圧力を上昇させ、ボイラの燃料量制限機能を解除することが挙げられるが、自動的に燃焼制御を開始する場合については、蒸気弁の操作を行うのは現実的ではない。

特開平１１−１９３９２１号公報

解決しようとする問題点は、上記のように、蒸気プロセス側の負荷が減少しボイラの燃焼制御下限以下の蒸気負荷になった場合、ボイラは燃焼を停止して、圧力が下降するまで待機するが、この待機中に蒸気プロセス側の負荷が急上昇した場合、いつまでもボイラの圧力が上昇しない点である。

本発明は、上記の問題点を運用上ではなく、自動制御で解決するために、燃焼開始時にボイラの圧力と、ボイラ缶内の蒸気温度やボイラ缶体の温度を検知して、燃料量制限によるボイラ缶体保護の必要性を判断する制御を付加するようにしたことを最も主要な特徴とする。

また、本発明は、ボイラ圧力のみを検知して、一定時間圧力が上昇しない場合に、蒸気プロセス側の負荷が制限された燃料量による蒸気発生量以上と判断し、燃料量の制限を解除する方法や、制限した燃料量を段階的に上昇させる方法などを加えることを特徴としている。

本発明のボイラの保護制御方法は、ボイラの燃焼装置において、ボイラの気水分離器に蒸気圧力センサを設けて蒸気圧力を検出し、燃焼開始からボイラの蒸気圧力が設定圧力から一定の偏差の圧力に達するまでの間、燃料量を制限し、燃料量の制限には、多段燃焼制御を行っているボイラの場合は、その最低燃料量に制限することを特徴としている。

また、本発明の方法は、ボイラの燃焼装置において、ボイラの気水分離器に蒸気圧力センサを設けて蒸気圧力を検出し、燃焼開始からボイラの蒸気圧力が設定圧力から一定の偏差の圧力に達するまでの間、燃料量を制限し、燃料量の制限には、連続燃焼制御を行っているボイラの場合は、最大燃料量の２０〜５０％程度に燃料量を制限することを特徴としている。

これらの方法において、ボイラの水管と水管の間のフィンに缶体温度センサを設置して缶体温度を検出し、この缶体温度により、
缶体温度＜設定する温度
の場合に燃料量に制限する。
また、ボイラの気水分離器及び蒸気連絡管のいずれかに蒸気温度センサを設置して蒸気温度を検出し、この蒸気温度により、
蒸気温度＜設定する温度
の場合に燃料量に制限する。

また、これらの方法において、燃料量の制限を行っても、一定時間圧力が上昇しない場合、蒸気負荷が制限された燃料量により発生する蒸気量以上と判断し、制限を解除する。

また、これらの方法において、燃料を制限している際に、一定時間毎に多段燃焼制御のボイラにおいては一段階ずつ燃焼制御階段を上げる。また、燃料を制限している際に、一定時間毎に連続燃焼制御のボイラにおいては一定の割合で燃料量を上昇させる。

さらに、これらの方法において、電源投入後１回目の燃焼開始時のみ燃料量の制限を行うが、以降の燃焼開始時は燃料量の制限を行わないように制御する。

本発明のボイラの保護制御装置は、水管の上部ヘッダに蒸気連絡管を介して気水分離器を接続し、この気水分離器に蒸気圧力センサを設けるとともに、蒸気連絡管及び気水分離器のいずれかに蒸気温度センサを設け、この蒸気温度センサ及び前記蒸気圧力センサを制御盤に接続し、さらに燃料供給管の多段並列配置の燃料電磁弁を前記制御盤に接続したことを特徴としている。

また、本発明の装置は、水管の上部ヘッダに蒸気連絡管を介して気水分離器を接続し、この気水分離器に蒸気圧力センサを設けるとともに、下部ヘッダと上部ヘッダとを連結する水管に缶体温度センサを設け、この缶体温度センサ及び前記蒸気圧力センサと前記制御盤とを接続し、さらに燃料供給管の多段並列配置の燃料電磁弁を前記制御盤に接続したことを特徴としている。

また、本発明の装置は、水管の上部ヘッダに蒸気連絡管を介して気水分離器を接続し、この気水分離器に蒸気圧力センサを設けるとともに、蒸気連絡管及び気水分離器のいずれかに蒸気温度センサを設け、この蒸気温度センサ及び前記蒸気圧力センサを制御盤に接続し、さらに燃料供給管の燃料調整弁を制御するコントロールモータと前記制御盤とを接続したことを特徴としている。

さらに、本発明の装置は、水管の上部ヘッダに蒸気連絡管を介して気水分離器を接続し、この気水分離器に蒸気圧力センサを設けるとともに、下部ヘッダと上部ヘッダとを連結する水管に缶体温度センサを設け、この缶体温度センサ及び前記蒸気圧力センサと前記制御盤とを接続し、さらに燃料供給管の燃料調整弁を制御するコントロールモータと前記制御盤とを接続したことを特徴としている。

本発明の方法及び装置は、ボイラの気水分離器に蒸気圧力センサを設けて蒸気圧力を検出し、さらには、ボイラの缶体温度や蒸気温度を検出することにより、設定圧力から一定の偏差の圧力に達するまでの間、燃料量を制限するように構成されているので、ボイラの缶体を有効に保護することができ、ボイラ燃焼制御の安全性を高めることができるという利点がある。

図１は本発明のボイラの保護制御装置の一例を示す構成説明図である。図２は本発明のボイラの保護制御装置の他の例を示す構成説明図である。図３は本発明の装置における動作の一例を示すフロー説明図である。図４は本発明の装置における動作の他の例を示すフロー説明図である。図５は本発明の装置における動作の他の例を示すフロー説明図である。図６は本発明の装置における動作の他の例を示すフロー説明図である。図７は本発明の装置における動作の他の例を示すフロー説明図である。図７は本発明の装置における動作のさらに他の例を示すフロー説明図である

ボイラの缶体を保護制御するという目的を、蒸気圧力センサ、さらには蒸気温度センサ又は缶体温度センサを設け、これらのセンサを制御盤に接続することにより実現した。

図１は、本発明のボイラの保護制御装置の１実施例で、多段燃焼制御の場合を示している。図１において、１は水管、２は上部ヘッダ、３は下部ヘッダ、５は炉である。

上部ヘッダ２に蒸気連絡管６を介して気水分離器７が接続され、この気水分離器７に蒸気圧力センサ８が設けられるとともに、蒸気連絡管６に蒸気温度センサ１０が設けられる。なお、蒸気温度センサを気水分離器に設けてもよい。この蒸気温度センサ１０及び前記蒸気圧力センサ８は制御盤１１に接続される。なお、蒸気圧力センサを設ける代わりに、下部ヘッダ３と上部ヘッダ２とを連結する水管１に缶体温度センサ１２が設けられ、この缶体温度センサ１２と前記制御盤１１とが接続されるように構成してもよい。また、燃料供給管１３の多段並列配置の燃料電磁弁１５、１６、１７が前記制御盤１１に接続されている。

燃料電磁弁１５、１６、１７は制御盤１１に接続されている。１８はバーナ、２０は送風機、２１は蒸気弁、２２は給水管である。発生した蒸気（スチーム）は蒸気プロセス側へ送られる。

上記のように構成された装置において、図３に示すように、ボイラの気水分離器７に蒸気圧力センサ８を設けて蒸気圧力を検出し制御盤１１へ送って、燃焼開始からボイラの蒸気圧力が設定圧力から一定の偏差の圧力に達するまでの間、燃料量を制限し、燃料量の制限には、多段燃焼制御を行っているボイラの場合は、その最低燃料量に制限するようにする。

また、図４に示すように、ボイラの水管と水管の間のフィンに缶体温度センサ１２を設置して缶体温度を検出し制御盤１１へ送り、この缶体温度により、
缶体温度＜設定する温度
の場合に燃料量に制限するようにする。

また、図５に示すように、ボイラの気水分離器７及び蒸気連絡管６のいずれかに蒸気温度センサ１０を設置して蒸気温度を検出し制御盤１１へ送り、この蒸気温度により、
蒸気温度＜設定する温度
の場合に燃料量に制限するようにする。

また、図６に示すように、燃料量の制限を行っても、一定時間圧力が上昇しない場合、蒸気負荷が制限された燃料量により発生する蒸気量以上と判断し、制限を解除するようにする。

また、図７に示すように、燃料を制限している際に、一定時間毎に多段燃焼制御のボイラにおいては一段階ずつ燃焼制御階段を上げるようにする。

さらに、図８に示すように、電源投入後１回目の燃焼開始時のみ燃料量の制限を行うが、以降の燃焼開始時は燃料量の制限を行わないようにする。

図２は、本発明のボイラの保護制御装置の他の実施例で、連続燃焼制御の場合を示している。本例は、燃焼供給管３０に燃料調整弁３１を設け、この弁３１とコントロールモータ３２とを接続し、このコントロールモータ３２を制御盤１１に接続している。他の構成は実施例１の場合と同様である。

上記のように構成された装置において、図３に示すように、ボイラの気水分離器７に蒸気圧力センサ８を設けて蒸気圧力を検出し制御盤１１へ送って、燃焼開始からボイラの蒸気圧力が設定圧力から一定の偏差の圧力に達するまでの間、燃料量を制限し、燃料量の制限には、連続燃焼制御を行っているボイラの場合は、最大燃料量の２０〜５０％程度に燃料量を制限するようにする。

また、図７に示すように、燃料を制限している際に、一定時間毎に連続燃焼制御のボイラにおいては一定の割合で燃料量を上昇させるようにする。他の動作は、実施例１における図４、５、６、８の場合と同様である。

ボイラにおける缶体を保護することができ、ボイラ燃焼制御の安全性を高めることができる。

１水管
２上部ヘッダ
３下部ヘッダ
５炉
６蒸気連絡管
７気水分離器
８蒸気圧力センサ
１０蒸気温度センサ
１１制御盤
１２缶体温度センサ
１３、３０燃料供給管
１５、１６、１７燃料供給電磁弁
１８バーナ
２０送風機
２１蒸気弁
２２給水管
２３燃料調整弁
３２コントロールモータ

Claims

ボイラの燃焼装置において、ボイラの気水分離器に蒸気圧力センサを設けて蒸気圧力を検出し、燃焼開始からボイラの蒸気圧力が設定圧力から一定の偏差の圧力に達するまでの間、燃料量を制限し、燃料量の制限には、多段燃焼制御を行っているボイラの場合は、その最低燃料量に制限し、燃料量の制限を行っても、一定時間圧力が上昇しない場合、蒸気負荷が制限された燃料量により発生する蒸気量以上と判断し、制限を解除することを特徴とするボイラの保護制御方法。
ボイラの燃焼装置において、ボイラの気水分離器に蒸気圧力センサを設けて蒸気圧力を検出し、燃焼開始からボイラの蒸気圧力が設定圧力から一定の偏差の圧力に達するまでの間、燃料量を制限し、燃料量の制限には、連続燃焼制御を行っているボイラの場合は、最大燃料量の２０〜５０％程度に燃料量を制限し、燃料量の制限を行っても、一定時間圧力が上昇しない場合、蒸気負荷が制限された燃料量により発生する蒸気量以上と判断し、制限を解除することを特徴とするボイラの保護制御方法。
ボイラの水管と水管の間のフィンに缶体温度センサを設置して缶体温度を検出し、この缶体温度により、
缶体温度＜設定する温度
の場合に燃料量に制限する請求項１又は２記載のボイラの保護制御方法。
ボイラの気水分離器及び蒸気連絡管のいずれかに蒸気温度センサを設置して蒸気温度を検出し、この蒸気温度により、
蒸気温度＜設定する温度
の場合に燃料量に制限する請求項１又は２記載のボイラの保護制御方法。
燃料を制限している際に、一定時間毎に多段燃焼制御のボイラにおいては一段階ずつ燃焼制御階段を上げる請求項１、３又は４のいずれかに記載のボイラの保護制御方法。
燃料を制限している際に、一定時間毎に連続燃焼制御のボイラにおいては一定の割合で燃料量を上昇させる請求項２、３又は４のいずれかに記載のボイラの保護制御方法。
電源投入後１回目の燃焼開始時のみ燃料量の制限を行うが、以降の燃焼開始時は燃料量の制限を行わない請求項１〜６のいずれかに記載のボイラの保護制御方法。