JP5586290B2 - Cross-flow boiler device and combustion control method for cross-flow boiler - Google Patents
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- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
本発明は貫流ボイラ装置、特に小型の多管式貫流ボイラ及び貫流ボイラの燃焼制御方法に関するものである。 The present invention relates to a once-through boiler device, and more particularly to a small multi-tube once-through boiler and a combustion control method for the once-through boiler.
貫流ボイラ装置、特に小型の多管式貫流ボイラの燃焼制御では、簡便な燃焼制御方法が採用されている。例えば、燃焼負荷率を複数位置に設定し、ボイラの負荷に対応させ燃焼負荷率を選択し、選択した燃焼負荷率となる様にボイラの燃焼を段階制御している。 A simple combustion control method is employed in the combustion control of a once-through boiler device, particularly a small multi-tube once-through boiler. For example, the combustion load factor is set at a plurality of positions, the combustion load factor is selected corresponding to the load on the boiler, and the combustion of the boiler is controlled in stages so that the selected combustion load factor is obtained.
例えば、4位置燃焼制御で設定される燃焼負荷率が低燃焼30%、中燃焼65%、高燃焼100%である場合、ボイラの負荷が30%、65%、100%のいずれかである場合は、対応負荷率を選択してボイラの燃焼制御すればよいが、実際にはボイラの負荷が設定した負荷率と一致することはなく、燃焼の制御はボイラの負荷に対応する様ボイラの負荷率を切替えて燃焼を段階制御している(多位置燃焼制御)。
For example, when the combustion load factor set in the four-position combustion control is
例えば、ボイラの負荷が80%である場合は、65%の中燃焼、100%の高燃焼を適宜切替え、平均的な燃焼率が80%となる様に燃焼を制御している。又、ボイラの負荷が30%以下の場合、例えば20%の場合は、30%の低燃焼と燃焼の停止を組合わせて燃焼負荷率が20%となる様に制御している。 For example, when the load on the boiler is 80%, the combustion is controlled so that the average combustion rate becomes 80% by appropriately switching between 65% medium combustion and 100% high combustion. When the boiler load is 30% or less, for example, 20%, the combustion load factor is controlled to 20% by combining 30% low combustion and combustion stop.
図6に従来の燃焼制御方法、例えば4位置燃焼制御を採用した小型多管式貫流ボイラ装置について説明する。 FIG. 6 illustrates a conventional multi-tube once-through boiler apparatus employing a conventional combustion control method, for example, four-position combustion control.
図6中、1はボイラ本体であって、該ボイラ本体1は、円周方向へ所要の間隔で立設された竪向きで且つ複数の加熱管2と、該加熱管2で包囲され、上端、下端が閉塞された円筒状の燃焼室3と、前記加熱管2の下部に接続された環状の下部管寄せ4と、前記加熱管2の上部に接続された環状の上部管寄せ5とを備え、該上部管寄せ5の中心には、前記燃焼室3内に燃料ガスを噴射するバーナノズル6が下向きに取付けられている。
In FIG. 6,
前記下部管寄せ4には給水管8が接続され、該給水管8には、前記下部管寄せ4に水を供給し得る様にした給水ポンプ9及び前記下部管寄せ4から前記給水ポンプ9へ水が逆流しない様にした逆止弁10が設けられている。
A
11は気水分離器であって、該気水分離器11の上部側と前記上部管寄せ5の上面とは蒸気管12により接続され、前記気水分離器11の底部と前記下部管寄せ4とは降水管13により接続されている。
11 is a steam separator, and the upper side of the
14は前記加熱管2内にある水のレベル(水位)を検出する為に用いる水位検出装置14であって、該水位検出装置14は水位検出用容器15を具備し、該水位検出用容器15の底部と前記下部管寄せ4とは下部連通管16によって連通され、前記水位検出用容器15の上端部と前記上部管寄せ5とは、上部連通管17によって連通されている。
前記水位検出用容器15には、長さの異なる6本の水位検出用電極棒18a,18b,18c,18d,18e,18fが挿入されており、各水位検出用電極棒18a,18b,18c,18d,18e,18fの下端位置は、夫々高さが異なり且つ18a,18b,18c,18d,18e,18fの順に下端位置が高くなる様配設されている。更に各水位検出棒18a,18b,18c,18d,18e,18fにより検出された水位は、水位検出信号Ha,Hb,Hc,Hd,He,Hf(Ha<Hb<Hc<Hd<He<Hf)として水位制御部20へ出力される。従って、前記水位検出装置14は段階的に、ボイラの水位を検出する。
Six water level
前記水位制御部20は前記水位検出信号Ha,Hb,Hc,Hd,He,Hfに基づき前記給水ポンプ9の駆動を制御して水の供給量を調整し、水位が例えばHc<Hdの範囲に保持される様にする。
The
21は前記バーナノズル6に接続された燃料ガス供給ラインであって、該燃料ガス供給ライン21には燃料ガス供給量切替部22が設けられている。該燃料ガス供給量切替部22は、設定された燃焼率に対応したガス流量を流す複数のガス開閉弁(図示せず)を有し、燃焼率が切替る度に燃焼率に対応する流量を流すガス弁を開いてガスを供給する様にしたものであり、制御装置19は圧力スイッチ24,25,26(後述)からの信号に基づき前記ガス開閉弁を択一的に開閉することで前記バーナノズル6への燃料ガスの供給量を設定する様になっている。
A fuel
前記圧力スイッチ24,25,26は前記蒸気管12に接続され、前記圧力スイッチ24,25,26はそれぞれ異なった設定値を有し、各圧力スイッチ24,25,26はそれぞれ設定された蒸気圧力より蒸気管12を流れる蒸気の圧力Pが低下した場合に蒸気圧検出信号Ph,Pm,Plを出力する様になっており、蒸気圧検出信号Ph,Pm,Plは前記制御装置19に入力される。尚、圧力値はPh<Pm<Plである。
The
前記蒸気圧検出信号Ph,Pm,Plはそれぞれボイラの負荷状態(Ph:高負荷(100%負荷)、Pm:中負荷:(65%負荷)、Pl:低負荷(30%負荷))を示すものであり、前記制御装置19は前記圧力スイッチ24,25,26からの蒸気圧検出信号Ph,Pm,Plに基づき前記バーナノズル6の燃焼状態(100%燃焼、65%燃焼、30%燃焼、燃焼停止)を選択し、選択した燃焼状態となる様に、前記燃料ガス供給量切替部22を制御し、前記バーナノズル6への燃料ガスの供給量を調整する。
The steam pressure detection signals Ph, Pm, and Pl indicate boiler load states (Ph: high load (100% load), Pm: medium load: (65% load), Pl: low load (30% load)), respectively. The
前記バーナノズル6の燃焼状態を制御すると同時に、燃焼状態が高負荷、中負荷、低負荷のいずれかであるかを前記水位制御部20に出力する。
At the same time as controlling the combustion state of the
該水位制御部20は、入力された燃焼状態に応じて、前記給水ポンプ9の駆動を制御して、前記加熱管2内の水位が制御される。即ち、高負荷(100%燃焼)が入力されると、水位がHbとHcとの間に、又中負荷(65%燃焼)が入力されると、水位がHcとHdとの間に、又低負荷(30%燃焼)が入力されると、水位はHdとHeとの間にそれぞれ位置する様に、前記水位制御部20が前記給水ポンプ9の駆動を制御して、給水量を調整する。
The water
図7に、燃焼状態と水位と得られる蒸気の状態を示しており、曲線27aと曲線27bに囲まれた領域Aが良好な乾き度を持った蒸気が得られる領域、前記曲線27aより上側の領域Bでは、水位が高すぎ蒸気に水分が混入し、乾き度が低下する領域、前記曲線27bより下側の領域Cは水位が低すぎ前記加熱管2が過熱する領域となっている。
FIG. 7 shows the combustion state, the water level, and the state of the steam obtained. The region A surrounded by the
従って、制御される100%燃焼の時の水位がHb<Hc、65%燃焼の時の水位Hc<Hd、30%燃焼の時の水位Hd<Heは、それぞれ図示される様に、曲線27aと曲線27bの間となる様に設定されている。
Therefore, the water level at 100% combustion to be controlled is Hb <Hc, the water level Hc <Hd at 65% combustion, and the water level Hd <He at 30% combustion are as shown in FIG. It is set to be between the
上記した様に、燃焼負荷率を複数位置に設定し、ボイラの負荷に対応させようとすると、ボイラの負荷が燃焼負荷率と合致していない場合では、例えば、ボイラ負荷が80%であるとすると、バーナの燃焼状態を100%燃焼と65%燃焼とを切替えながら制御する。 As described above, when the combustion load factor is set at a plurality of positions and is intended to correspond to the boiler load, when the boiler load does not match the combustion load factor, for example, the boiler load is 80%. Then, the combustion state of the burner is controlled while switching between 100% combustion and 65% combustion.
更に、ボイラの負荷状態は、顧客毎に異なり、或は季節毎に異なる可能性があり、これらのボイラの負荷状態の対応についての従来の貫流ボイラの燃焼制御では、やはり、バーナの燃焼状態の切替えによって対応せざるを得ず、この為、前記燃料ガス供給量切替部22を構成する電磁弁、前記給水ポンプ9等の補機類が頻繁にON/OFFされ、この為補機類が消耗し、ボイラ設備の寿命に影響を及す虞れがあった。
Furthermore, boiler load conditions may vary from customer to customer or from season to season, and the conventional once-through boiler combustion control for handling these boiler load conditions still requires the combustion state of the burner. Therefore, the auxiliary devices such as the solenoid valve and the
更に又、ボイラの負荷状態が30%以下、例えば20%であった場合、バーナは30%燃焼と燃焼停止の切替え制御(発停制御)となるが、ボイラを発停する場合は、安全上、停止する度に空気によるポストパージを行い、起動する度にプリパージを行う必要があり、大量のパージ空気でボイラ内部を置換する為、ボイラに蓄積されていた熱がパージ空気によって大気中に放出されることになり、エネルギ損失が大きくなるという問題がある。 Furthermore, when the load state of the boiler is 30% or less, for example, 20%, the burner is controlled to switch between 30% combustion and combustion stop (start / stop control), but when starting and stopping the boiler, , It is necessary to perform a post-purge with air each time it stops, and to perform a pre-purge every time it starts, and because a large amount of purge air replaces the inside of the boiler, the heat accumulated in the boiler is released into the atmosphere by the purge air As a result, there is a problem that energy loss increases.
本発明は斯かる実情に鑑み、複数位置制御によるボイラ燃焼制御を採用しつつ、又ボイラの構成を変更させることなく、稼働するボイラの負荷状態に最も近い、バーナ燃焼負荷率に設定した複数位置ボイラ燃焼制御とすることで、バーナの燃焼状態の切替えを少なくし、安定した蒸気の供給を可能とすると共に補機類の負担を軽減してボイラ設備の寿命の延命化を図り、或はボイラの発停制御をなくしてエネルギの損失を抑制しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention adopts boiler combustion control by multiple position control, and without changing the configuration of the boiler, the multiple positions set to the burner combustion load factor closest to the load state of the operating boiler. Boiler combustion control reduces burner combustion state switching, enables stable steam supply, and reduces the burden on auxiliary machinery to extend the life of boiler equipment. This is intended to suppress energy loss by eliminating the on / off control.
本発明は、バーナノズルと、該バーナノズルに燃料を供給する燃料供給ラインと、該燃料供給ラインに設けられ、燃料の流量を無段に調整可能であると共に設定された複数の燃焼負荷率のそれぞれに対応する流量に調整可能な流量調整手段と、ボイラの水位を検出する水位検出装置と、該水位検出装置からの水位検出結果に基づき設定された複数の水位の1つに制御する水位制御部と、複数の設定圧力値を有し、蒸気圧が設定圧力値であるかどうかを検出する圧力検出器と、該圧力検出器からの蒸気圧検出結果に基づき前記流量調整手段を制御して前記バーナノズルへの燃料供給量を該バーナノズルの燃焼負荷率が前記蒸気圧検出結果に対応する様にし、前記バーナノズルの燃焼負荷率を段階的に制御すると共に前記圧力検出器からの蒸気圧検出結果に基づき制御すべき水位を前記水位制御部に指令する制御装置とを具備する貫流ボイラ装置に係るものである。 The present invention provides a burner nozzle, a fuel supply line that supplies fuel to the burner nozzle, and a fuel supply line that can adjust the flow rate of the fuel continuously and has a plurality of set combustion load factors. A flow rate adjusting means capable of adjusting to a corresponding flow rate, a water level detection device for detecting the water level of the boiler, and a water level control unit for controlling to one of a plurality of water levels set based on a water level detection result from the water level detection device; A pressure detector having a plurality of set pressure values and detecting whether or not the vapor pressure is a set pressure value; and controlling the flow rate adjusting means based on a vapor pressure detection result from the pressure detector to control the burner nozzle The combustion load factor of the burner nozzle corresponds to the steam pressure detection result, the combustion load factor of the burner nozzle is controlled stepwise, and the steam pressure from the pressure detector Those of the water level to be controlled on the basis of the output result in once-through boiler device and a control device for commanding the water level controller.
又本発明は、前記圧力検出器の複数の圧力設定値に対応する前記燃焼負荷率を変更可能とした貫流ボイラ装置に係るものである。 In addition, the present invention relates to a once-through boiler apparatus capable of changing the combustion load factor corresponding to a plurality of pressure setting values of the pressure detector.
又本発明は、前記燃焼負荷率の変更は、設定された水位で、蒸気に水分が混入する領域と、ボイラの加熱管が過熱する領域とを除く範囲で行われる貫流ボイラ装置に係るものである。 Further, the present invention relates to a once-through boiler apparatus in which the change of the combustion load factor is performed in a range excluding a region where moisture is mixed into the steam and a region where the boiler heating pipe is overheated at a set water level. is there.
又本発明は、前記制御装置は、記憶部を有し、該記憶部にボイラ稼働データを経時的に記憶させ、該ボイラ稼働データに基づき、設定された複数の燃焼負荷率の更新を可能とした貫流ボイラ装置に係るものである。 Further, according to the present invention, the control device has a storage unit, the boiler operation data is stored in the storage unit over time, and a plurality of set combustion load factors can be updated based on the boiler operation data. This relates to the once-through boiler apparatus.
又本発明は、燃焼負荷率をパターン化したテーブルデータを有し、該テーブルデータに基づき設定された複数の燃焼負荷率の更新を可能とした貫流ボイラ装置に係るものである。 The present invention also relates to a once-through boiler apparatus that has table data in which combustion load factors are patterned, and that enables updating of a plurality of combustion load factors set based on the table data.
又本発明は、前記流量調整手段は、モータ弁である貫流ボイラ装置に係るものである。 Further, the present invention relates to the once-through boiler device, wherein the flow rate adjusting means is a motor valve.
又本発明は、前記燃料はガス燃料であり、前記流量調整手段は、前記燃料供給ラインに設けられた比例弁と、燃焼用空気の供給量を調整するダンパとを有し、前記比例弁は前記ダンパの調整圧に対応した流量の燃料ガスを供給し、前記制御装置は前記ダンパの開度を制御する貫流ボイラ装置に係るものである。 According to the present invention, the fuel is a gas fuel, and the flow rate adjusting means includes a proportional valve provided in the fuel supply line and a damper for adjusting a supply amount of combustion air. The fuel gas is supplied at a flow rate corresponding to the adjustment pressure of the damper, and the control device relates to a once-through boiler device that controls the opening degree of the damper.
又本発明は、前記燃料は液体燃料であり、前記流量調整手段は、燃料供給ポンプの下流と上流を接続する戻しラインと、該戻しラインに設けられたモータ弁とを有し、前記制御装置は前記モータ弁の開度を制御する貫流ボイラ装置に係るものである。 According to the present invention, the fuel is a liquid fuel, and the flow rate adjusting means includes a return line connecting the downstream and the upstream of the fuel supply pump, and a motor valve provided in the return line, and the control device Relates to a once-through boiler device for controlling the opening degree of the motor valve.
又本発明は、水位検出装置により複数段階に水位を検出し、各段階の水位に対応した燃焼負荷率で段階燃焼制御を行う貫流ボイラの燃焼制御方法であって、各段階の水位に対応した燃焼負荷率を、実際のボイラの稼働状態に応じて、各水位で蒸気に水分が混入する領域と、ボイラの加熱管が過熱する領域とを除く範囲で変更する貫流ボイラの燃焼制御方法に係るものである。 The present invention also provides a combustion control method for a once-through boiler that detects a water level in a plurality of stages by a water level detection device and performs stage combustion control at a combustion load factor corresponding to each stage water level, corresponding to each stage water level. According to the combustion control method for a once-through boiler, the combustion load factor is changed in a range excluding the region where moisture is mixed into the steam at each water level and the region where the boiler heating pipe is overheated according to the actual operating state of the boiler. Is.
本発明によれば、バーナノズルと、該バーナノズルに燃料を供給する燃料供給ラインと、該燃料供給ラインに設けられ、燃料の流量を無段に調整可能であると共に設定された複数の燃焼負荷率のそれぞれに対応する流量に調整可能な流量調整手段と、ボイラの水位を検出する水位検出装置と、該水位検出装置からの水位検出結果に基づき設定された複数の水位の1つに制御する水位制御部と、複数の設定圧力値を有し、蒸気圧が設定圧力値であるかどうかを検出する圧力検出器と、該圧力検出器からの蒸気圧検出結果に基づき前記流量調整手段を制御して前記バーナノズルへの燃料供給量を該バーナノズルの燃焼負荷率が前記蒸気圧検出結果に対応する様にし、前記バーナノズルの燃焼負荷率を段階的に制御すると共に前記圧力検出器からの蒸気圧検出結果に基づき制御すべき水位を前記水位制御部に指令する制御装置とを具備するので、段階燃焼制御で燃焼負荷率の変更が可能となり、ボイラの実際の負荷状態、稼働状態に合わせて最適な運転が可能となり、補機の作動回数が減少し、ボイラの延命が図れると共に圧力変動のない安定した運転が可能となる。 According to the present invention, a burner nozzle, a fuel supply line that supplies fuel to the burner nozzle, and a fuel supply line that can adjust the flow rate of the fuel continuously and have a plurality of set combustion load factors. Flow level adjustment means that can adjust the flow rate corresponding to each, a water level detection device that detects the water level of the boiler, and a water level control that controls to one of a plurality of water levels set based on the water level detection result from the water level detection device And a pressure detector that has a plurality of set pressure values and detects whether the vapor pressure is a set pressure value, and controls the flow rate adjusting means based on the vapor pressure detection result from the pressure detector. The amount of fuel supplied to the burner nozzle is set so that the combustion load factor of the burner nozzle corresponds to the vapor pressure detection result, and the combustion load factor of the burner nozzle is controlled stepwise and from the pressure detector. And a control device that instructs the water level control unit to control the water level to be controlled based on the atmospheric pressure detection result, so that it is possible to change the combustion load factor by the stage combustion control, and to match the actual load state and operating state of the boiler Optimum operation is possible, the number of operations of the auxiliary machine is reduced, the life of the boiler can be extended, and stable operation without pressure fluctuation is possible.
又本発明によれば、前記圧力検出器の複数の圧力設定値に対応する前記燃焼負荷率を変更可能としたので、一度設定した後でもボイラの実際の負荷状態、稼働状態に合わせて最適な燃焼負荷率を設定できる。 Further, according to the present invention, the combustion load factor corresponding to a plurality of pressure setting values of the pressure detector can be changed. Therefore, even after once setting, the optimum load condition and operating condition of the boiler are optimal. The combustion load factor can be set.
又本発明によれば、前記燃焼負荷率の変更は、設定された水位で、蒸気に水分が混入する領域と、ボイラの加熱管が過熱する領域とを除く範囲で行われるので、水位検出装置を改造することなく、閾値の変更等で簡単に実施でき、既存の貫流ボイラ装置に対しても適用が可能である。 Further, according to the present invention, the combustion load factor is changed at a set water level in a range excluding a region where moisture is mixed into the steam and a region where the boiler heating pipe is overheated. Can be easily implemented by changing the threshold value without remodeling, and can also be applied to existing once-through boiler apparatuses.
又本発明によれば、前記制御装置は、記憶部を有し、該記憶部にボイラ稼働データを経時的に記憶させ、該ボイラ稼働データに基づき、設定された複数の燃焼負荷率の更新を可能としたので、初期設定では対応できなかった、実際の稼働率、負荷状態に合わせて最適な段階燃焼制御が可能となる。 Further, according to the present invention, the control device has a storage unit, stores boiler operation data in the storage unit over time, and updates a plurality of set combustion load factors based on the boiler operation data. Since it is possible, optimal staged combustion control can be performed in accordance with the actual operation rate and load state, which could not be dealt with in the initial setting.
又本発明によれば、燃焼負荷率をパターン化したテーブルデータを有し、該テーブルデータに基づき設定された複数の燃焼負荷率の更新を可能としたので、簡便に燃焼負荷率の更新をすることができる。 Further, according to the present invention, the combustion load factor is tabled and the plurality of combustion load factors set based on the table data can be updated. Therefore, the combustion load factor can be easily updated. be able to.
又本発明によれば、水位検出装置により複数段階に水位を検出し、各段階の水位に対応した燃焼負荷率で段階燃焼制御を行う貫流ボイラの燃焼制御方法であって、各段階の水位に対応した燃焼負荷率を、実際のボイラの稼働状態に応じて、各水位で蒸気に水分が混入する領域と、ボイラの加熱管が過熱する領域とを除く範囲で変更するので、段階燃焼制御で燃焼負荷率の変更が可能となり、ボイラの実際の負荷状態、稼働状態に合わせて最適な運転が可能となり、補機の作動回数が減少し、ボイラの延命が図れると共に圧力変動のない安定した運転が可能となり、更に水位検出装置を改造することなく、閾値の変更等で簡単に実施でき、既存の貫流ボイラ装置に対しても適用が可能であるという優れた効果を発揮する。 Further, according to the present invention, there is provided a combustion control method for a once-through boiler that detects a water level in a plurality of stages by a water level detection device and performs stage combustion control at a combustion load factor corresponding to the water level in each stage. The corresponding combustion load factor is changed in a range excluding the area where moisture is mixed into the steam at each water level and the area where the boiler's heating pipe is overheated according to the actual boiler operating condition. The combustion load factor can be changed, optimal operation is possible according to the actual load and operation status of the boiler, the number of operation of the auxiliary machine is reduced, the life of the boiler is extended, and stable operation without pressure fluctuation Further, it can be easily implemented by changing the threshold without modifying the water level detection device, and exhibits an excellent effect that it can be applied to an existing once-through boiler device.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明が適用された貫流ボイラ装置の第1の実施例を示し、第1の実施例では燃料としてガスが用いられ、4位置の段階燃焼制御がなされる場合を示している。 FIG. 1 shows a first embodiment of a once-through boiler apparatus to which the present invention is applied. In the first embodiment, gas is used as fuel and four-stage stage combustion control is performed.
図1中、図6中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。 1 that are the same as those shown in FIG. 6 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
燃料ガス供給ライン21に上流側(バーナノズル6が下流端)から圧力調整部31、流量調整手段32が設けられ、該流量調整手段32は制御装置19と電気的に接続され、該制御装置19からの開度設定信号Vにより、弁の開度が制御される様になっている。
The fuel
前記流量調整手段32としては、例えばモータ弁が用いられる。又、弁開度を調整する為のアクチュエータとしてステッピングモータが用いられ、該ステッピングモータを駆動する為の、1パルス駆動信号と弁開度変化が規定され、前記制御装置19からは予定開度に対応した数のパルスが、開度設定信号Vとして前記流量調整手段32に与えられる。尚、モータとしては弁開度を制御できるものとして、サーボモータ等が用いられてもよい。 As the flow rate adjusting means 32, for example, a motor valve is used. A stepping motor is used as an actuator for adjusting the valve opening, and a one-pulse drive signal and a change in the valve opening for driving the stepping motor are defined. A corresponding number of pulses are given to the flow rate adjusting means 32 as the opening setting signal V. Note that a servo motor or the like may be used as a motor that can control the valve opening.
前記流量調整手段32は、前記制御装置19からの開度設定信号Vにより、段階的に開度が設定されるが、前記流量調整手段32自体としては、弁の開度は連続的に変化するので、無段に流量調整が可能である。従って、前記開度設定信号Vの設定を変更することで、設定される弁の開度も変更することができる。
The flow rate adjustment means 32 is set in steps by the opening degree setting signal V from the
蒸気管12には圧力検出器33が設けられている。該圧力検出器33は、例えば、圧力センサとマイコンが一体となったものであり、前記蒸気管12を流れる蒸気の蒸気圧Pを検出すると共に蒸気圧Pが、設定した複数の蒸気圧となった場合に、蒸気圧検出信号P(Ph,Pm,Pl)を前記制御装置19に出力する様構成されている。或は、前記制御装置19が前記圧力検出器33から入力される圧力検出信号と設定値とを比較し、設定圧力になった場合に、蒸気圧検出信号P(Ph,Pm,Pl)が入力された、又は検出されたと判断してもよい。
The
尚、前記圧力検出器33については、従来の様に、設定した蒸気圧を個々に検出してそれぞれ蒸気圧検出信号Ph,Pm,Plを出力する圧力スイッチ24,25,26を用いてもよい。又、特に図示していないが、前記燃料ガス供給ライン21には、燃料を遮断する為の遮断弁が設けられている。
For the
前記制御装置19は、操作パネル等の入力部34、半導体メモリ、HDD等の記憶部35を具備し、前記入力部34は、表示部、テンキー等を有し、高燃焼、中燃焼、低燃焼の燃焼負荷率を設定可能となっている。前記記憶部35には、4位置の段階燃焼制御を実行する為のシーケンスプログラム、水位制御部20による水位制御を実行する為の水位制御プログラム、前記入力部34からの操作により、高燃焼、中燃焼、低燃焼の燃焼負荷率の変更、設定を可能とする燃焼負荷率設定プログラム、ボイラの運転状態を経時的に記録する運転状態記録プログラム等のプログラムが格納され、又前記記憶部35には運転状態のデータが経時的データとして格納される。
The
水位検出装置14は、従来と同様のものが用いられ、或は既存の水位検出装置14が用いられる。貫流ボイラ装置の段階燃焼制御の初期設定として、例えば、燃焼負荷率100%、65%、30%が設定され、前記水位検出装置14は前記燃焼負荷率に対応した水位を検出する様構成されている。
The water
図2は、図7と同様、燃焼状態と水位と得られる蒸気の状態を示しており、曲線27aと曲線27bに囲まれた領域Aが良好な乾き度を持った蒸気が得られる領域、前記曲線27aより上側の領域Bでは、水位が高すぎ蒸気に水分が混入し、乾き度が低下する領域、前記曲線27bより下側の領域Cは水位が低すぎ前記加熱管2が過熱する領域となっている。
FIG. 2 shows the combustion state, the water level, and the state of the steam obtained as in FIG. 7, and the region A surrounded by the
水位検出用電極棒18a,18b,18c,18d,18e,18fが検出する水位、Hb<Hc(100%燃焼の時の水位)、Hc<Hd(65%燃焼の時の水位)、Hd<He(30%燃焼の時の水位)での、良好な乾き度を持った蒸気が得られる範囲は幅を有しており、図2に示される様に、Hb<Hcの水位では燃焼負荷率が75%〜100%であり、同様にHc<Hdの水位では40%〜75%、Hd<Heの水位では20%〜55%である。
Water levels detected by the water level
従って、高燃焼では燃焼負荷率が75%〜100%の範囲で、又中燃焼では燃焼負荷率が40%〜75%の範囲で、更に低燃焼では燃焼負荷率が20%〜55%の範囲で、バーナの燃焼負荷率の設定を変更しても良質な蒸気が得られる。尚、上記燃焼負荷率の範囲は例示であり、状況に応じて適宜変更が可能である。 Therefore, the combustion load factor is in the range of 75% to 100% for high combustion, the combustion load factor is in the range of 40% to 75% for medium combustion, and the combustion load factor is in the range of 20% to 55% for low combustion. Thus, even if the setting of the burner combustion load factor is changed, good quality steam can be obtained. The range of the combustion load factor is an example, and can be appropriately changed according to the situation.
貫流ボイラ装置の段階燃焼制御に於いて、例えば、ボイラ稼働状態が初期設定の燃焼負荷率に対して適合していない場合、例えばボイラの稼働状態が、35%を下回らない様であれば、低燃焼の初期設定である30%燃焼は、意味がなく、燃焼の段階制御が有効に機能していないことになる。 In the staged combustion control of the once-through boiler device, for example, if the boiler operating condition does not match the initial combustion load factor, for example, if the boiler operating condition does not fall below 35%, the low The initial combustion setting of 30% combustion is meaningless, and combustion phase control is not functioning effectively.
本実施例では、水位検出装置14の検出結果に基づき水位制御を行った場合に、制御される水位に対応する燃焼負荷率が範囲を有することを利用し、段階燃焼制御での燃焼負荷率の設定を変更し、実際の稼働状態に適合させ、負荷の切替え頻度を減少させ、圧力変動を少なくして安定した貫流ボイラ装置の運転を可能とするものである。
In this embodiment, when the water level control is performed based on the detection result of the water
以下、作用について説明する。 The operation will be described below.
前記圧力調整部31は、前記燃料ガス供給ライン21により供給される燃料ガスの圧力(1次圧)を既定値(2次圧)となる様に圧力調整する。前記流量調整手段32に供給される圧力が既定値(一定値)に調整されることで、前記流量調整手段32の弁開度の調整で、流量が一義的に決定される。
The
前記制御装置19は、初期設定した燃焼負荷率となる様な供給流量となる様に、前記流量調整手段32の弁開度を段階制御する。例えば、該流量調整手段32のアクチュエータがステッピングモータである場合は、前記制御装置19は、高燃焼ではAパルス数の開度設定信号(Vh)を前記流量調整手段32に出力し、中燃焼ではBパルス数の開度設定信号(Vm)、低燃焼ではCパルス数の開度設定信号(Vl:Vl<Vm<Vh)を前記流量調整手段32に出力する様に構成されている。
The
又、前記制御装置19には、前記圧力検出器33から蒸気圧検出信号Ph,Pm,Plが入力される様になっており、前記制御装置19は入力された蒸気圧検出信号Ph,Pm,Plに基づき、負荷状態を判断し、前記流量調整手段32に出力する開度設定信号を決定する。
The
而して、前記制御装置19は前記圧力検出器33からの蒸気圧検出信号Ph,Pm,Plに基づき、前記流量調整手段32により前記バーナノズル6に供給されるガス流量を段階的に調整し、負荷に対応する様、前記バーナノズル6の燃焼を段階制御している。
Thus, the
又、前記圧力検出器33からの蒸気圧検出信号P、前記流量調整手段32の切替えの履歴、ボイラ負荷率の変動の履歴等のボイラ稼働データは、前記記憶部35に経時的且つ時系列に蓄積される。更に、前記制御装置19は、ボイラ稼働データに基づき、高燃焼、中燃焼、低燃焼の最適な燃焼負荷率を、1週間、1ヶ月毎等、所定期間毎に演算し、前記記憶部35に記録する。尚、演算される燃焼負荷率は、蒸気の質が低下しない様に、高燃焼では燃焼負荷率が75%〜100%、中燃焼では40%〜75%、低燃焼では20%〜55%の範囲となる。
Further, boiler operation data such as the steam pressure detection signal P from the
所定期間後に、設定済の燃焼負荷率と演算された燃焼負荷率(以下、新燃焼負荷率)とが比較され、相違がある場合は、設定済燃焼負荷率が新燃焼負荷率に更新される。その後、前記蒸気圧検出信号Ph,Pm,Plの圧力値で設定される目標圧力(運転蒸気圧力)に対する変動が少なくなる様に各燃焼負荷率を微調整する。マイコン一体型の圧力検出器では、検出信号を発する圧力により、目標圧力を演算し、偏差が少なくなる様に、各燃焼負荷率を自動微調整する。 After a predetermined period, the set combustion load factor is compared with the calculated combustion load factor (hereinafter referred to as a new combustion load factor), and if there is a difference, the set combustion load factor is updated to the new combustion load factor. . Thereafter, each combustion load factor is finely adjusted so that fluctuations with respect to the target pressure (operating steam pressure) set by the pressure values of the steam pressure detection signals Ph, Pm, Pl are reduced. In the microcomputer-integrated pressure detector, the target pressure is calculated based on the pressure that generates the detection signal, and each combustion load factor is automatically finely adjusted so that the deviation is reduced.
更新作業は、前記制御装置19により自動的に行ってもよいし、又作業者が定期的に、ボイラ稼働データ、新燃焼負荷率を表示部に表示させ、設定済燃焼負荷率が適性稼働かを判断し、更新を要すると判断された場合は、前記入力部34より手動で新燃焼負荷率に更新してもよい。又、新燃焼負荷率は、ボイラ稼働データに基づき作業者が求める様にしてもよい。
The update operation may be automatically performed by the
又、顧客のボイラ稼働状態の過去のデータに基づき、貫流ボイラ装置の納入時に、予め燃焼負荷率を更新しておいてもよい。 Further, the combustion load factor may be updated in advance at the time of delivery of the once-through boiler device based on the past data of the customer's boiler operating state.
又、図3に示す様に、燃焼負荷率設定のテーブルデータを作成しておき、テーブルデータにより燃焼負荷率設定をパターン化し、テーブルデータに基づき、手動で或は前記制御装置19による自動により燃焼負荷率の更新を行ってもよい。燃焼負荷率設定をテーブルデータに基づき設定する場合は、ボイラ稼働データを経時的に蓄積することは省略してもよい。
Also, as shown in FIG. 3, combustion load factor setting table data is prepared, combustion load factor setting is patterned by the table data, and combustion is performed manually or automatically by the
図3のテーブルデータは、例えば、季節に対応させ、燃焼負荷率設定を行う様にしたものである。その他、外気温度に対応させて燃焼負荷率を設定するテーブルデータとしてもよい。 The table data in FIG. 3 is, for example, set to set the combustion load factor corresponding to the season. In addition, it is good also as table data which sets a combustion load factor corresponding to outside temperature.
尚、前記流量調整手段32の下流側に流量計を設け、設定流量と調整後の流量との間で偏差があるかどうかを検出し、偏差がある場合は、前記流量調整手段32の開度を補正して、流量設定精度を向上させる様にしてもよい。 A flow meter is provided on the downstream side of the flow rate adjusting means 32 to detect whether there is a deviation between the set flow rate and the adjusted flow rate. If there is a deviation, the opening degree of the flow rate adjusting means 32 is detected. May be corrected to improve the flow rate setting accuracy.
又、前記流量調整手段32の変形として、弁回転軸にリンクを連結し、モータ等のアクチュエータにより、該リンクを介して弁を回転させ、弁開度を調整する様にしてもよい。 As a modification of the flow rate adjusting means 32, a link may be connected to the valve rotation shaft, and the valve opening degree may be adjusted by rotating the valve via the link by an actuator such as a motor.
図4は、第2の実施例を示している。 FIG. 4 shows a second embodiment.
尚、図4中、図6、図1中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。 In FIG. 4, the same components as those shown in FIGS. 6 and 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図4中、37は燃焼用空気送風機、38は該燃焼用空気送風機37の下流側に設けた風量調整用のダンパ、39はダンパ開度調整用のモータを示す。該モータ39は、リミット付コンデンサモータ、ステッピングモータ、サーボモータ等、前記ダンパ38の開度を調整可能なアクチュエータが使用される。
In FIG. 4, 37 is a combustion air blower, 38 is a damper for adjusting the air volume provided on the downstream side of the
燃料ガス供給ライン21の圧力調整部31の下流側に比例弁40が設けられ、該比例弁40の下流側の調整圧及び前記ダンパ38の下流側の調整圧がフィードバックされ、ダンパ38下流側の圧力に比例したガス圧(ガス供給量)となる様に、流量調整手段32によって燃料ガスの供給量が調整される様になっている。
A
第2の実施例の場合、前記ダンパ38、前記モータ39、前記比例弁40等が流量調整手段32を構成する。
In the case of the second embodiment, the
第2の実施例に於いては、圧力検出器33からの蒸気圧検出信号Pに基づき、前記モータ39を介して前記ダンパ38の開度を段階的に調整し、前記バーナノズル6に供給する燃焼用空気の流量を段階的に制御している。又、前記比例弁40は前記ダンパ38の調整圧がフィードバックされることで、前記比例弁40の弁開度、即ち調整ガス流量が前記ダンパ38の調整圧に対して一義的に決定される。従って、前記ダンパ38による燃焼用空気の風量制御によって前記バーナノズル6に供給する燃料ガスの流量の制御が実行される。又、前記ダンパ38の開度は手動による設定も可能であり、例えば、アクチュエータとしてリミット付コンデンサモータを使用した場合では、リミットの位置又は値を手動により設定することで、前記ダンパ38の開度の設定が可能である。
In the second embodiment, on the basis of the vapor pressure detection signal P from the
図5は、第3の実施例を示し、第3の実施例では、燃料として油等の液体燃料とした場合である。尚、図5中、図6、図1中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 5 shows a third embodiment. In the third embodiment, the fuel is a liquid fuel such as oil. In FIG. 5, the same components as those shown in FIGS. 6 and 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
バーナノズルには液体用のバーナノズル6′が用いられ、該バーナノズル6′には燃料供給ライン41が接続され、該燃料供給ライン41には上流側から、燃料供給ポンプ42、第1遮断弁43、第2遮断弁44が設けられている。前記第1遮断弁43、前記第2遮断弁44は燃料の供給を停止する場合、或は非常時に燃料を緊急停止する場合等に使用され、前記燃料供給ライン41を全閉する。又、稼働時には前記第1遮断弁43、前記第2遮断弁44は全開となっている。
A burner nozzle 6 'for liquid is used as the burner nozzle, and a
前記第1遮断弁43と前記第2遮断弁44との間と、前記燃料供給ポンプ42の上流側とを接続する戻しライン45が設けられ、該戻しライン45には流量調整用のモータ弁46が設けられている。該モータ弁46に用いられる、アクチュエータとしてのモータには、ステッピングモータ、或はサーボモータが使用される。
A
前記燃料供給ポンプ42は規定流量(一定流量)を送出する様構成されており、前記戻しライン45は送出された流量の一部を前記燃料供給ポンプ42の上流側に戻し、戻し量は前記モータ弁46の弁開度によって決定される。前記戻しライン45による戻し量が多ければ、前記バーナノズル6′に供給される燃料の量が少なく低燃焼となり、又戻し量が少なければ、前記バーナノズル6′に供給される燃料の量が多く高燃焼となる。
The
制御装置19は前記圧力検出器33からの蒸気検出信号Pに基づき開度設定信号を前記モータ弁46に出力し、該モータ弁46の弁開度は前記開度設定信号によって段階的に決定される。前記モータ弁46の弁開度が決定されると、燃料の戻し量が決定、即ち、前記バーナノズル6′への燃料供給量が決定され、該バーナノズル6′の燃焼状態の制御が行われる。
The
第3の実施例に於いては、前記戻しライン45、前記モータ弁46等が流量調整手段32を構成する。
In the third embodiment, the
上記実施例では、4位置の段階燃焼制御について説明したが、3位置の段階燃焼制御、5位置の段階燃焼制御でも同様に実施可能であることは言う迄もない。 In the above embodiment, the four-position stage combustion control has been described. Needless to say, the three-position stage combustion control and the five-position stage combustion control can be similarly implemented.
1 ボイラ本体
2 加熱管
3 燃焼室
6 バーナノズル
14 水位検出装置
19 制御装置
20 水位制御部
21 燃料ガス供給ライン
31 圧力調整部
32 流量調整手段
33 圧力検出器
34 入力部
35 記憶部
37 燃焼用空気送風機
38 ダンパ
39 モータ
40 比例弁
41 燃料供給ライン
42 燃料供給ポンプ
45 戻しライン
46 モータ弁
DESCRIPTION OF
Claims (9)
バーナノズルと、該バーナノズルに燃料を供給する燃料供給ラインと、該燃料供給ラインに設けられ、燃料の流量を無段に調整可能であると共に設定された前記複数の燃焼負荷率のそれぞれに対応する流量に調整可能な流量調整手段と、ボイラの水位を検出する水位検出装置と、該水位検出装置からの水位検出結果に基づき設定された複数の水位の1つに制御する水位制御部と、複数の設定圧力値を有し、蒸気圧が設定圧力値であるかどうかを検出する圧力検出器と、
該圧力検出器からの蒸気圧検出結果に基づき前記流量調整手段を制御して前記バーナノズルへの燃料供給量を前記複数の燃焼負荷率の内、前記蒸気圧検出結果に対応する燃焼負荷率を選択し、前記バーナノズルの燃焼負荷率を段階的に制御すると共に前記圧力検出器からの前記蒸気圧検出結果に基づき制御すべき水位を前記水位制御部に指令する制御装置とを具備し、
更に該制御装置は、設定された前記複数の燃焼負荷率を、それぞれ変更可能としたことを特徴とする貫流ボイラ装置。 A multi-flow boiler device that performs multi-position combustion control in which a plurality of combustion load factors are set, a combustion load factor corresponding to a boiler load is selected from the plurality of combustion load factors, and combustion is controlled,
Burner nozzles and a fuel supply line for supplying fuel to the burner nozzle, provided in the fuel supply line, flow rate corresponding to each of said plurality of combustion load factor, which is set with a flow rate of the fuel is adjustable stepless A flow level adjusting means that can be adjusted to the water level, a water level detection device that detects the water level of the boiler, a water level control unit that controls to one of a plurality of water levels set based on a water level detection result from the water level detection device, A pressure detector having a set pressure value and detecting whether the vapor pressure is the set pressure value;
Among the fuel supply amount of the plurality of combustion load factor to said burner nozzles by controlling the flow rate adjusting means based on the vapor pressure detection result from the pressure detector, selects a combustion load factor corresponding to the vapor pressure detection result and, and a control unit for commanding the vapor pressure detected water level to be controlled based on the results from the pressure detector with stepwise control combustion load factor of the burner nozzles to the water level controller,
Further, the control device is capable of changing the set plurality of combustion load factors, respectively .
ボイラ稼働データを経時的に取得し、取得した該ボイラ稼働データに基づき最適な新燃焼負荷率を演算し、該新燃焼負荷率と設定済燃焼負荷率とを比較し、相違がある場合は、新燃焼負荷率への変更を可能とし、
該新燃焼負荷率への変更は、各水位で蒸気に水分が混入する領域と、ボイラの加熱管が過熱する領域とを除く範囲で変更することを特徴とする貫流ボイラの燃焼制御方法。 A combustion control method for a once-through boiler that performs multi-position combustion control in which a plurality of combustion load factors are set, a combustion load factor corresponding to a boiler load is selected from the plurality of combustion load factors, and combustion is controlled, A combustion control method for a once-through boiler that detects a water level in a plurality of stages by a water level detection device and performs stage combustion control at a combustion load ratio corresponding to the water level in each stage among the plurality of combustion load ratios ,
Obtain boiler operation data over time, calculate the optimal new combustion load factor based on the acquired boiler operation data, compare the new combustion load factor and the set combustion load factor, if there is a difference, It is possible to change to a new combustion load factor,
The change to the new combustion load factor is performed in a range that excludes a region where moisture is mixed into steam at each water level and a region where the boiler heating pipe is overheated, and a combustion control method for a once-through boiler.
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