JP5657438B2

JP5657438B2 - ボイラの燃焼制御方法

Info

Publication number: JP5657438B2
Application number: JP2011058812A
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: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: JP2012193913A

Description

本発明は、ボイラを安全かつ継続的に燃焼制御する方法及び装置に関するものである。

通常、ボイラの燃焼制御は、ボイラ自身の圧力状態や、ボイラが複数台設置されている場合などは、蒸気ヘッダ圧力の状態から台数制御盤が演算し、各ボイラへの指示を出すことで、各ボイラはＨＩ−ＬＯＷ−ＯＦＦなどの断続制御や連続的に燃焼量を制御される。従来は、あくまで燃焼は、蒸気の圧力により制御されている。

一方で、ボイラの給水量は水位制御の動きにより様々な値を示す。ボイラ水位が基準となる水位より上昇したとき、場合によっては、給水カット（給水量が０）したり、ボイラが最大燃焼しているときに基準となる水位より水面が降下した場合、最大の蒸発量（給水量）に加え、水面を上昇させるに蒸発量以上の給水量を示す。

従来のボイラでは、燃焼制御とボイラ給水量は、一部（ボイラの給水量を燃焼制御の演算に組み込む）関連を持たせる場合があるが、ボイラの給水量によってボイラの燃焼量を制御することはない。したがって、何らかの不具合によりボイラ給水量が低下した場合でも、燃焼制御は通常に行われるため、特にボイラの給水量が多く必要となる燃焼量（ボイラ負荷）が高くなった時、水位低によりボイラが停止してしまい、蒸気の供給がストップすることが発生する。

特開平１１−１９３９２１号公報

解決しようとする問題点は、ボイラの燃焼制御を安全に連続して行うことができない点である。

本発明は、ボイラの給水量による制御とボイラの燃焼制御を組み合わせることにより、ボイラへの給水量の低下を検知した場合、ボイラの燃焼量に制御を加えてやることで、ボラの燃焼が継続（蒸気発生）できることと、早期の危険予知が可能となるようにしたことを最も主要な特徴とする。

本発明においては、通常のボイラ燃焼制御に付け加え、ボイラの制御盤にボイラ給水の流量計からの信号により瞬時の給水流量を把握する機能を持たせ、ポンプの劣化やポンプ一次側のストレーナの詰まりなどによる、ボイラの給水量の低下を検知した場合、（１）燃焼制御が段階制御の場合は一段階低い燃焼量に移行させ、その燃焼量を最大の燃焼量に固定する、（２）燃焼制御が連続制御の場合、一定の割合で燃焼量を低下させ、その燃焼量を最大燃焼量とするか、又は、低下した給水量が最大の蒸発量となる燃焼量を算出し、その燃焼量を上限値とする制御を付け加える。また、上記のように燃焼量の最大値に制限が加える制御が開始されたら、このことを知らせる警報を発報するようにしている。

本発明のボイラの燃焼制御方法は、蒸気圧力によるボイラの燃焼量制御に加え、ボイラへの給水流量の状態を条件に加えて、燃焼制御することを特徴としている。
この方法では、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、直接ボイラ給水ラインに流量計を取り付け、その信号をボイラ制御盤に取り込む方法、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水がＯＮ−ＯＦＦ制御の場合、給水ポンプの連続運転時間をもって、給水量の不足を判断する方法、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水が連続制御の場合、給水制御の指令値と時間との組合せ（たとえば、給水指令値１００％が１０Ｓ継続するなど）で給水量の不足を判断する方法が採用される。

また、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水が連続で任意に給水制御指令が出力できる場合、一時的にボイラ給水に任意の指令値を出力し、そのときの給水流量とボイラの圧力を記憶して、あらかじめ設定した給水量不足判断直線と比較する方法が採用される。さらに、記憶したボイラ圧と給水流量の関係からボイラ常用圧力のときの給水流量を算出し、その値を最大の蒸発量とすることもある。

また、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水が連続制御の場合、自動の給水制御が行われている一定期間内の給水流量を記憶し、その最大値をもって過不足を判断する場合がある。

燃焼制御の制限としては、燃焼制御が段階制御の場合、一段低い燃焼量に移行させその燃焼量を最大の燃焼量に固定するようにする。
また、燃焼制御の制限として、燃焼制御が連続制御の場合、ある一定の割合で燃焼量を低下させその燃焼量を最大の燃焼量に固定する方法、及び最大の給水流量から最大の蒸発量を算出し、それに見合う燃焼量を上限とし、それ以上燃焼量が増えないよう制限を与える方法のいずれかが採用される。

そして、燃焼制御に制限が加わると、外部にこのことを知らせるために警報を発するようにする。また、燃焼制御の制限中に、再び制限している燃焼量に対する給水量の不足を検知した場合、上記の動作を再度行うようにする。

本発明のボイラの燃焼制御装置は、水管の上部ヘッダに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、この蒸気圧力センサと制御盤とを接続し、バーナへ空気を送るための送風機のダクトの空気ダンパ及び燃料調量弁とコントロールモータとを接続し、このコントロールモータと前記制御盤とを接続し、給水ポンプを備えた給水管を前記気水分離器に接続したボイラの燃焼制御装置において、前記給水管に給水流量計を設け、この給水流量計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、ボイラへの給水流量の状態と、蒸気圧力によるボイラの燃焼制御とを組み合わせているので、ボイラの燃焼が継続でき水蒸気発生を安定的に行うことができ、また、早期の危険予知が可能になるという利点がある。

図１は本発明のボイラの燃焼制御装置の一例を示す構成説明図である。図２は本発明の方法における任意の給水出力時のボイラ圧と給水流量との関係を示す線図である。図３は本発明の方法における給水流量と時間との関係を示す線図である。

ボイラの燃焼制御を連続して安定的に行うという目的を、蒸気圧力によるボイラの燃焼制御に、ボイラへの給水流量の状態による制御を加えることにより実現した。

図１は、本発明のボイラの燃焼制御装置の１実施例を示している。図１において、水管１の上部ヘッダ２に気水分離器３を接続し、この気水分離器３に蒸気圧力センサ４を設け、この蒸気圧力センサ４と制御盤５とを接続し、バーナ６へ空気を送るための送風機７のダクト８の空気ダンパ１０及び燃料調量弁１１とコントロールモータ１２とを接続し、このコントロールモータ１２と前記制御盤５とを接続している。また、給水ポンプ１３及び給水流量制御弁１４を備えた給水管１５を前記気水分離器３に接続し、前記制御盤５を前記給水流量制御弁１４に接続して、従来のボイラの燃焼制御装置が構成されている。なお、給水流量制御弁１４を設ける代りに、給水ポンプ１３を制御するインバータ１６を制御盤５に接続する場合もある。１７は燃料供給管、１８は温水戻り管、２０は炉、２１は下部ヘッダである。

このように構成された従来の装置において、さらに、前記給水管１５に給水流量計２２を設け、この給水流量計２２と前記制御盤５とを接続し、給水信号を制御盤５へ送るように構成する。

上記のように構成された装置において、蒸気圧力センサ４で検出した蒸気圧力によるボイラの燃焼量制御に加え、給水流量計２２によるボイラへの給水流量の状態を条件に加えて、燃焼制御を行う。ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、上記のように、直接ボイラ給水ラインに給水流量計２２を取り付け、その信号をボイラの制御盤５に取り込む。また、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水がＯＮ−ＯＦＦ制御の場合、給水ポンプ１３の連続運転時間をもって、給水量の不足を判断するようにする。また、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水が連続制御の場合、給水制御の指令値と時間との組合せで給水量の不足を判断する。一例として、給水指令値が１００％で、１０秒間継続する場合などが挙げられる。

また、図２に示すように、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水が連続で任意に給水制御指令が出力できる場合、一時的にボイラ給水に任意の指令値を出力し、そのときの給水流量計２２の給水流量と、蒸気圧力センサ４によるボイラの圧力を記憶して、あらかじめ設定した給水量不足判断直線と比較するようにする。この場合、最大蒸発量よりさがると、燃焼量を制限する。また、記憶したボイラ圧と給水流量の関係からボイラ常用圧力のときの給水流量を算出し、その値を最大の蒸発量とする。

また、図３に示すように、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水が連続制御の場合、自動の給水制御が行われている一定期間内の給水流量を記憶し、その最大値をもって過不足を判断するようにする。

また、燃焼制御の制限としては、燃焼制御が段階制御の場合、一段低い燃焼量に移行させその燃焼量を最大の燃焼量に固定するようにする。また、燃焼制御の制限としては、燃焼制御が連続制御の場合、ある一定の割合で燃焼量を低下させその燃焼量を最大の燃焼量に固定する方法、及び最大の給水流量から最大の蒸発量を算出し、それに見合う燃焼量を上限とし、それ以上燃焼量が増えないよう制限を与える方法のいずれかとする。

上記の燃焼制御に制限が加わると、外部にこのことを知らせるために警報を発するようにする。また、燃焼制御の制限中に、再び制限している燃焼量に対する給水量の不足を検知した場合、上記の動作を再度行うようにする。

ボイラ燃焼制御を安定的に継続することができるとともに、ボイラの早期の危険予知が可能になり、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気水分離器
４蒸気圧力センサ
５制御盤
６バーナ
７送風機
８ダクト
１０空気ダンパ
１１燃料調量弁
１２コントロールモータ
１３給水ポンプ
１４給水流量制御弁
１５給水管
１６インバータ
１７燃料供給管
１８温水戻り管
２０炉
２１下部ヘッダ
２２給水流量計

Claims

蒸気圧力によるボイラの燃焼量制御に加え、ボイラへの給水流量の状態を条件に加えて、燃焼制御を行い、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水がＯＮ−ＯＦＦ制御の場合、給水ポンプの連続運転時間をもって、給水量の不足を判断し、燃焼制御の制限として、一段低い燃焼量に移行させその燃焼量を最大の燃焼量に固定することを特徴とするボイラの燃焼制御方法。
蒸気圧力によるボイラの燃焼量制御に加え、ボイラへの給水流量の状態を条件に加えて、燃焼制御を行い、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水が連続制御の場合、給水制御の指令値と時間との組合せで給水量の不足を判断し、燃焼制御の制限としては、ある一定の割合で燃焼量を低下させその燃焼量を最大の燃焼量に固定する方法、及び最大の給水流量から最大の蒸発量を算出し、それに見合う燃焼量を上限とし、それ以上燃焼量が増えないよう制限を与える方法のいずれかとすることを特徴とするボイラの燃焼制御方法。
蒸気圧力によるボイラの燃焼量制御に加え、ボイラへの給水流量の状態を条件に加えて、燃焼制御を行い、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水が連続で任意に給水制御指令が出力できる場合、一時的にボイラ給水に任意の指令値を出力し、そのときの給水流量とボイラの圧力を記憶して、あらかじめ設定した給水量不足判断直線と比較することを特徴とするボイラの燃焼制御方法。
記憶したボイラ圧と給水流量の関係からボイラ常用圧力のときの給水流量を算出し、その値を最大の蒸発量とする請求項３記載のボイラの燃焼制御方法。
蒸気圧力によるボイラの燃焼量制御に加え、ボイラへの給水流量の状態を条件に加えて、燃焼制御を行い、ボイラへの給水流量の状態を把握する手段について、ボイラへの給水が連続制御の場合、自動の給水制御が行われている一定期間内の給水流量を記憶し、その最大値をもって過不足を判断することを特徴とするボイラの燃焼制御方法。
燃焼制御の制限としては、燃焼制御が連続制御の場合、ある一定の割合で燃焼量を低下させその燃焼量を最大の燃焼量に固定する方法、及び最大の給水流量から最大の蒸発量を算出し、それに見合う燃焼量を上限とし、それ以上燃焼量が増えないよう制限を与える方法のいずれかとする請求項３、４又は５記載のボイラの燃焼制御方法。
燃焼制御に制限が加わると、外部にこのことを知らせるために警報を発する請求項１、２又は６記載のボイラの燃焼制御方法。
燃焼制御の制限中に、再び制限している燃焼量に対する給水量の不足を検知した場合、請求項１、２又は６記載の動作を再度行うボイラの燃焼制御方法。