JP5777210B2

JP5777210B2 - パイロット燃焼を行うボイラ

Info

Publication number: JP5777210B2
Application number: JP2011183336A
Authority: JP
Inventors: 守森本
Original assignee: 株式会社サムソン
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: JP2013044483A

Description

本発明は、メイン燃焼とパイロット燃焼を行うことのできる燃焼装置を持ち、燃焼待機時にパイロット燃焼を行っておくことで負荷追従性を高めているボイラに関するものである。

特開２００２−２２１３１８号公報にあるように、メインバーナとパイロットバーナを設置しておき、メイン燃焼を開始する場合にはパイロットバーナの火炎を利用してメインバーナでの燃焼を開始し、燃焼待機時にはメインバーナは燃焼を停止するがパイロットバーナは燃焼を行うようにしているボイラがある。ボイラが蒸気ボイラであれば、運転制御はボイラの蒸気圧力を検出しておき、検出した蒸気圧力値がメイン燃焼停止設定値まで上昇するとメインバーナによるメイン燃焼を停止、メイン燃焼開始設定値まで低下するとメインバーナによるメイン燃焼を開始する制御を行っている。

ボイラは燃焼を停止していた状態から燃焼を開始する場合、まず炉内の換気を行うプレパージを行い、次にパイロットバーナを着火し、最後にメインバーナの着火を行ってメイン燃焼を開始するようにしている。しかしこの手順で燃焼を開始していたのでは、燃焼指令が出力されても実際に燃焼を開始するまでに長い時間が必要となる。そのため、燃焼待機時であってもパイロット燃焼を継続しておき、燃焼が必要になった際にはすぐにメイン燃焼を開始することで、負荷に対する追従性を向上させることが行われている。

しかしこの場合でも、パイロット燃焼中にはボイラ自身からの放熱損失などがあってボイラの温度及び圧力は低下するため、メインバーナへの着火から熱機器としての能力を発揮するまでにはなお時間の遅れがあった。そこで特開２００２−２２１３１８号公報に記載の発明では、パイロット燃焼待機時のパイロットバーナの燃焼量を、負荷要求時即座に対応可能な状態に制御するようにしている。つまり、パイロットバーナでは燃焼量の変更を可能としておき、パイロット燃焼待機時にパイロットバーナの燃焼量を制御し、ボイラ自身の内部圧力を所定の圧力に維持しておくことで、メインバーナによる燃焼開始から蒸気供給までの時間差を少なくしている。

しかしこのことを達成するためには、パイロットバーナは燃焼量の変更が可能なものであって、ボイラ自身の放熱損失，接続配管からの放熱損失，ブロー損失及び排ガス損失を加えたものに見合う熱量となるように、パイロットバーナの燃焼量を加減するなどの制御を行うことが必要となる。パイロットバーナの燃焼量を増減制御する構成とした場合、パイロットバーナの構造及び制御が複雑化するために装置のコストが上昇することになっていた。

特開２００２−２２１３１８号公報

本発明が解決しようとする課題は、パイロット燃焼待機を行うボイラにおいて、負荷要求に即対応できるようにすることを装置コストの上昇を招くことなく行うことができるボイラを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、ボイラの圧力又は温度を検出しておき、検出値がメイン燃焼停止設定値まで上昇するとメインバーナによるメイン燃焼を停止して燃焼待機とし、検出値がメイン燃焼開始設定値まで低下するとメインバーナによるメイン燃焼を開始する制御を行っており、燃焼待機時にはパイロットバーナによるパイロット燃焼を行っておくことで、次回のメイン燃焼開始時には短時間でメイン燃焼を開始することができるようにしているボイラであって、燃焼待機時のパイロット燃焼時間が長くなった場合にはメインバーナの燃焼を行うことで、負荷要求時には即座に対応可能な状態に制御するものであることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記のパイロット燃焼を行うボイラにおいて、パイロット燃焼の継続時間を検出しておき、パイロット燃焼の継続時間が所定の時間に達するごとに短時間のメイン燃焼を行うようものであることを特徴とする。

パイロット燃焼待機時にメインバーナの燃焼を間欠的に行うことによってボイラの温度や圧力を維持するものであるため、パイロットバーナで燃焼量を増減する必要はなく、パイロットバーナの構造及び制御を簡略化することができるために、装置コストの上昇を招かずに、負荷追従性を向上させることができる。

本発明を実施しているボイラの構成図本発明の一実施例における燃焼状態と蒸気圧力変動状況の説明図

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施しているボイラの構成図、図２は本発明の一実施例における燃焼状態と蒸気圧力変動状況の説明図である。ボイラの中央上部には、下向きに火炎を発生させる燃焼装置２を設けており、ボイラ中央部の燃焼室３内で火炎の燃焼を行う。燃焼装置２には、メインバーナ５とパイロットバーナ６を設けており、燃焼装置２で使用する燃焼用空気は、送風機１０によって供給する。送風機１０からの燃焼用空気は送風路７を通して送っており、ウインドボックス８で燃焼用空気を整流してメインバーナ５及びパイロットバーナ６へ供給する。

燃焼装置２への燃料供給は、燃料供給配管４を通して行う。燃料供給配管４は途中で分岐しており、メインバーナ５及びパイロットバーナ６のそれぞれと接続している。メインバーナ５へ接続している燃料供給配管４にはメイン燃料遮断弁１３を設け、パイロットバーナ６へ接続している燃料供給配管４にはパイロット燃料遮断弁１２を設けている。メインバーナ５への燃料供給は、メイン燃料遮断弁１３を開くことで行い、パイロットバーナ６への燃料供給は、パイロット燃料遮断弁１２を開くことで行う。

ボイラは下部の給水配管から給水を行い、垂直な伝熱管部分で加熱した後に気水分離器で蒸気と缶水に分離し、上部の蒸気配管９から蒸気を取り出して蒸気使用機器へ送る。ボイラには、蒸気圧力値を検出する圧力検出装置１を設けておき、圧力検出装置１で検出した蒸気圧力値に基づいて運転の制御を行う。圧力検出装置１、送風機１０、パイロット燃料遮断弁１２、メイン燃料遮断弁１３のそれぞれと接続した運転制御装置１１を設けておき、運転制御装置１１が各機器の作動を制御することでボイラの運転を制御する。

運転制御装置１１には、圧力検出装置１で検出する蒸気圧力値に対応させて、燃焼装置２の燃焼状態を定めておく。蒸気圧力値がメイン燃焼開始設定値まで低下すると、メインバーナ５によるメイン燃焼を開始し、メイン燃焼による圧力上昇で蒸気圧力値がメイン燃焼停止設定値まで上昇すると、メインバーナ５での燃焼を停止するように設定しておく。

運転制御装置１１には、パイロットバーナ６によるパイロット燃焼の設定も行っておく。燃焼を行っていない状態から燃焼を開始する場合は、最初に燃焼室３内の換気を行う必要があり、換気後にパイロットバーナ６の着火を行ってパイロットバーナ６によるパイロット燃焼を開始する。パイロットバーナ６による燃焼を行っている状態でメイン燃料遮断弁１３を開き、メインバーナ５への燃料供給を開始すると、パイロットバーナ６の火炎がメインバーナ５に移り、メインバーナ５によるメイン燃焼が開始される。
メインバーナ５による燃焼を開始すると、パイロットバーナ６による燃焼は必要なくなるため、メイン燃焼開始後にパイロット燃料遮断弁１２を閉じることでパイロットバーナ６での燃焼を停止する。

また、蒸気圧力値の上昇によって燃焼待機とする場合は、メイン燃焼を停止する前にパイロットバーナ６による燃焼を開始する。燃焼を完全に停止した場合、次回の燃焼開始時には初起動時と同様に燃焼準備の工程から開始しなければならず、実際に稼働するまでの時間が長く掛かる。そのため、燃焼待機時でもパイロットバーナ６による燃焼を行っておき、メイン燃焼が必要になった場合にはすぐにメインバーナ５による燃焼が開始できるようにしておく。メイン燃焼からパイロット燃焼に移行する場合も、メインバーナ５の燃焼中にパイロット燃料遮断弁１２を開くことでパイロットバーナ６への燃料供給を開始すると、メインバーナ５の火炎がパイロットバーナ６に移り、パイロットバーナ６による燃焼が開始される。パイロットバーナ６での燃焼開始後、メイン燃料遮断弁１３を閉じることでメインバーナ５での燃焼を停止する。

また、運転制御装置１１には、パイロット燃焼時間を計測しておき、パイロット燃焼時間が所定時間に達した場合には、圧力維持のためのメイン燃焼を開始するように設定しておく。ここでのメイン燃焼は、蒸気圧力値がメイン燃焼開始設定値まで低下していなくても行う。パイロットバーナ６による燃焼であってもボイラに対する熱の供給は行われるが、パイロットバーナ６による燃焼量ではボイラからの放熱量よりも小さい。そのため、図２にあるようにパイロット燃焼の場合には、ボイラ内は冷えていくためにボイラ内の圧力は低下していく。そこで、パイロット燃焼時には定期的にメインバーナによる短時間の燃焼を行い、ボイラ内の蒸気圧力値を少しだけ高める。パイロット燃焼が長くなった場合には、メインバーナによる燃焼を所定の時間だけ行うようにしておくと、メインバーナ熱供給量はボイラからの放熱量よりも大きいため、ボイラ内の圧力は上昇する。

パイロット燃焼時にボイラ内の蒸気圧力が低下しても、メインバーナの燃焼による蒸気圧力値の上昇を定期的に繰り返すことで蒸気圧力値は回復させることができる。パイロット燃焼時の蒸気圧力値の低下と、短時間のメイン燃焼を定期的に行う蒸気圧力値の上昇を繰り替えすことによって、ボイラの蒸気圧力値を一定の幅内に維持することができる。
そのため、燃焼量を可変としたパイロットバーナを使用する必要はなく、通常のパイロットバーナ及びメインバーナで蒸気圧力を維持することができるため、装置を複雑化する必要がなく、装置のコストを低減することができる。

メインバーナの燃焼によるボイラ内圧力の上昇は、パイロット燃焼の経過時間を検出しておき、所定時間が経過するごとに一定時間のメイン燃焼を行うというものであれば、タイマー装置のみで制御が可能となり、非常に安価なものとすることができる。また、ボイラ内での蒸気圧力値や温度を検出する仕組みを持っているものであれば、パイロット燃焼の継続によって蒸気圧力値や温度が所定の値まで低下したことを検出し、メイン燃焼を開始するものであってもよい。

なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１圧力検出装置
２燃焼装置
３燃焼室
４燃料供給配管
５メインバーナ
６パイロットバーナ
７送風路
８ウインドボックス
９蒸気配管
１０送風機
１１運転制御装置
１２パイロット燃料遮断弁
１３メイン燃料遮断弁

Claims

ボイラの圧力又は温度を検出しておき、検出値がメイン燃焼停止設定値まで上昇するとメインバーナによるメイン燃焼を停止して燃焼待機とし、検出値がメイン燃焼開始設定値まで低下するとメインバーナによるメイン燃焼を開始する制御を行っており、燃焼待機時にはパイロットバーナによるパイロット燃焼を行っておくことで、次回のメイン燃焼開始時には短時間でメイン燃焼を開始することができるようにしているボイラであって、燃焼待機時のパイロット燃焼時間が所定時間に達した場合にはメインバーナの燃焼を行うことで、負荷要求時には即座に対応可能な状態に制御するものであることを特徴とするパイロット燃焼を行うボイラ。
請求項１に記載のパイロット燃焼を行うボイラにおいて、パイロット燃焼の継続時間を検出しておき、パイロット燃焼の継続時間が所定の時間に達するごとに所定の時間だけメイン燃焼を行うものであることを特徴とするパイロット燃焼を行うボイラ。