JP6209988B2 - Scale adhesion determination device - Google Patents
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Description
本発明は、ボイラのスケール付着判定装置に関する。 The present invention relates to a boiler scale adhesion determination device.
従来、複数の水管を有し、これら複数の水管を加熱して、水管の内部に供給された水(缶水)から蒸気を生成する蒸気ボイラが広く用いられている。このような蒸気ボイラでは、缶水の蒸発に伴い、缶水に含まれる硬度成分が析出して水管の内面にスケールとして付着する。水管に付着したスケールの厚みが増すと、水管に加えられた熱が缶水に伝わりにくくなり、水管の温度が過剰に上昇し、ボイラの故障につながる。そのため、水管の所定箇所に温度センサを配置し、この温度センサにより測定された水管の温度により水管へのスケールの付着を判定することが行われている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, steam boilers that have a plurality of water pipes and generate steam from water (canned water) supplied to the inside of the water pipe by heating the plurality of water pipes are widely used. In such a steam boiler, as the can water evaporates, hardness components contained in the can water are deposited and adhere to the inner surface of the water pipe as a scale. When the thickness of the scale attached to the water pipe increases, the heat applied to the water pipe becomes difficult to be transferred to the can water, and the temperature of the water pipe rises excessively, leading to the failure of the boiler. Therefore, a temperature sensor is disposed at a predetermined location of the water pipe, and the adhesion of the scale to the water pipe is determined based on the temperature of the water pipe measured by the temperature sensor (see, for example, Patent Document 1).
ところで、スケールは、水管の内部における気液界面(水面)の近傍に多く付着する。そして、水管の水位は、ボイラの運転状況によって変化する。そのため、ボイラの運転状態によっては、温度センサが取り付けられている位置と、スケールが多く付着している位置とがずれ、温度センサによりスケールの付着を正確に判定できない場合があった。 By the way, many scales adhere to the vicinity of the gas-liquid interface (water surface) inside the water pipe. And the water level of a water pipe changes with the operating condition of a boiler. Therefore, depending on the operation state of the boiler, the position where the temperature sensor is attached and the position where a lot of scales are attached may shift, and the temperature sensor may not be able to accurately determine the adhesion of the scales.
従って、本発明は、水管へのスケールの付着を正確に判定できるボイラのスケール付着判定装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a boiler scale adhesion determination device capable of accurately determining adhesion of scale to a water pipe.
本発明は、内部に缶水が供給される複数の水管を有し、該複数の水管を加熱して前記缶水から蒸気を生成するボイラにおける前記複数の水管へのスケールの付着を判定するスケール付着判定装置であって、前記水管の表面温度を測定する温度センサと、前記水管に供給された缶水の水位を検出する水位センサと、前記温度センサにより測定される水管の表面温度が基準温度を超えた場合にスケールが付着したと判定するスケール付着判定部と、前記水位センサにより検出される水位と前記温度センサが配置された位置との高さの差異を算出する差異算出部と、前記差異算出部により算出された差異に基づいて、前記基準温度を補正する基準温度補正部と、を備えるスケール付着判定装置に関する。 The present invention has a plurality of water pipes to which can water is supplied, and a scale for determining adhesion of scales to the plurality of water pipes in a boiler that generates steam from the can water by heating the plurality of water pipes A temperature sensor for measuring a surface temperature of the water pipe, a water level sensor for detecting a water level of canned water supplied to the water pipe, and a surface temperature of the water pipe measured by the temperature sensor is a reference temperature. A scale adhesion determination unit that determines that the scale has adhered when exceeding the difference, a difference calculation unit that calculates a difference in height between the water level detected by the water level sensor and the position where the temperature sensor is disposed, and The present invention relates to a scale adhesion determination device including a reference temperature correction unit that corrects the reference temperature based on a difference calculated by a difference calculation unit.
また、前記差異算出部は、前記缶水の水位の所定期間の平均値に基づいて前記差異を算出することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the difference calculation unit calculates the difference based on an average value of the water level of the can water for a predetermined period.
本発明のスケール付着判定装置によれば、水管へのスケールの付着を正確に判定できる。 According to the scale adhesion determination device of the present invention, it is possible to accurately determine the adhesion of the scale to the water pipe.
以下、本発明のスケール付着判定装置の好ましい一実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態のスケール付着判定装置は、水を加熱して蒸気を生成する蒸気ボイラ(以下、ボイラという)に組み込まれる。
まず、ボイラ1の全体構成について、図1を参照しながら説明する。
ボイラ1は、缶体10と、缶体10に燃焼用空気を送り込む送風機20と、缶体10と送風機20とを接続し燃焼用空気が流通する給気ダクト30と、給気ダクト30に燃料ガスを供給する燃料供給装置40と、缶体10から排出される燃焼ガスが流通する排気筒50と、缶体10に水を供給する給水路(図示せず)と、ボイラ1の燃焼状態を制御する制御装置60と、ボイラ1へのスケールの付着を判定するスケール付着判定装置と、を備える。
Hereinafter, a preferred embodiment of a scale adhesion determination device of the present invention will be described with reference to the drawings.
The scale adhesion determination apparatus of this embodiment is incorporated in a steam boiler (hereinafter referred to as a boiler) that generates steam by heating water.
First, the overall configuration of the boiler 1 will be described with reference to FIG.
The boiler 1 includes a
缶体10は、図1に示すように、ボイラ筐体11と、複数の水管12と、下部ヘッダ13と、上部ヘッダ14と、バーナ15と、を備える。
ボイラ筐体11は、缶体10の外形を構成し、平面視矩形形状の直方体状に形成される。このボイラ筐体11の長手方向の一端側に位置する第1側面11aには、給気口16が形成され、ボイラ筐体11の長手方向の他端側に位置する第2側面11bには、排気口17が形成される。
As shown in FIG. 1, the
The boiler housing |
複数の水管12は、ボイラ筐体11の内部に上下方向に延びて配置されると共に、ボイラ筐体11の長手方向及び幅方向に所定の間隔をあけて配置される。
下部ヘッダ13は、ボイラ筐体11の下部に配置される。下部ヘッダ13には、複数の水管12の下端部が接続される。
The plurality of
The
上部ヘッダ14は、ボイラ筐体11の上部に配置される。上部ヘッダ14には、複数の水管12の上端部が接続される。
バーナ15は、給気口16に配置される。
The
The
送風機20は、ファン及びこのファンを回転させるモータを有する。この送風機20は、ファンが所定の回転数で回転することで、缶体10に燃焼用空気を送り込む。
The
給気ダクト30は、上流側の端部が送風機20に接続され、下流側の端部が給気口16に接続される。給気ダクト30は、送風機20から送り込まれた燃焼用空気を缶体10に供給する。
The
燃料供給装置40は、ガス供給ライン41と、このガス供給ラインに設けられる調整弁42及びノズル43と、を備える。
ガス供給ライン41は、給気ダクト30に接続され、給気ダクト30に燃料ガスを供給する。
調整弁42は、給気ダクト30に供給される燃料ガスの流通量を調整する。
ノズル43は、ガス供給ライン41の先端部に配置され、給気ダクト30に燃料ガスを噴出する。
The
The
The
The
排気筒50は、排気口17に接続される。排気筒50は、缶体10の内部で燃料ガスが燃焼して生じた燃焼ガスを排出する。
The
制御装置60は、ボイラ1が蒸気を供給する負荷機器による蒸気の消費量に応じて、ボイラ1の燃焼状態(燃焼率)を変更し、蒸気の生成量を調整する。より具体的には、制御装置60は、送風機20による缶体10への燃焼用空気の供給量及び燃料ガスの供給量を制御することで、ボイラ1の燃焼率を制御する。
また、制御装置60は、ボイラ1の燃焼状態に応じて、複数の水管12の内部の缶水の水位を制御する。より具体的には、ボイラ1の燃焼率が高い場合には缶水が激しく沸騰するため、水管12において生成されて上部ヘッダ14に集合される蒸気に缶水が同伴されやすくなる。そのため、制御装置60は、ボイラ1の燃焼率が高い場合には、缶水の水位を低くして生成された蒸気の乾き度が低下することを防ぐ。一方、ボイラ1の燃焼率が低い場合には、缶水の水位を高くして水管12の過熱を防ぐ。
また、制御装置60は、後述するスケール付着判定部130、差異算出部140及び基準温度補正部150を備えており、スケールの付着判定を行う。
The
Further, the
The
以上のボイラ1によれば、送風機20により給気ダクト30に送り込まれた燃焼用空気は、ガス供給ライン41から供給された燃料ガスと混合され、燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスがバーナ15から缶体10の内部に噴出され、燃焼される。そして、バーナ15による混合ガスの燃焼に伴って発生する熱により、下部ヘッダ13から複数の水管12の内部に供給された水(缶水)が加熱され、蒸気が生成される。複数の水管12の内部において生成された蒸気は、上部ヘッダ14に集合された後、蒸気導出管(図示せず)を介して外部に導出される。また、混合ガスの燃焼により生じた燃焼ガスは、排気筒50から外部に排出される。
According to the boiler 1 described above, the combustion air sent into the
ところで、水管12の内部では、缶水の蒸発に伴い、缶水に含まれる硬度成分が析出して水管12の内面にスケールとして付着する。水管12に付着したスケールの厚みが増すと、水管12に加えられた熱が缶水に伝わりにくくなり、水管12の温度が過剰に上昇し、ボイラ1の故障につながる。
By the way, in the inside of the
そこで、本実施形態のボイラ1では、スケール付着判定装置によって、水管12にスケールが付着したかどうかを判定している。
スケール付着判定装置は、水管12の表面温度に基づいて、水管12にスケールが付着したかを判定する。
本実施形態では、スケール付着判定装置は、水管12の表面温度を測定する温度センサ110と、水管12に供給された缶水の水位を検出する水位センサ120と、スケール付着判定部130と、差異算出部140と、基準温度補正部150と、を備える。
Therefore, in the boiler 1 of the present embodiment, it is determined whether or not the scale has adhered to the
The scale adhesion determination device determines whether scale has adhered to the
In the present embodiment, the scale adhesion determination device is different from the
温度センサ110は、複数の水管12のうちのいずれかの水管12に配置され、水管12の表面温度を測定する。温度センサ110は、複数の水管12のうち、所定の水管12における所定の高さに配置される。温度センサ110が取り付けられる水管12は、スケールの付着量や熱負荷等に応じて決定される。温度センサ110で測定された水管12の表面の温度は、制御装置60に測定信号として送信される。
水位センサ120は、水管12に貯留される缶水の水位を検出する。水位センサ120により検出された水位は、制御装置60に検出信号として送信される。
The
The
スケール付着判定部130は、温度センサ110により測定される水管12の表面温度が基準温度を超えた場合に、水管12にスケールが付着したと判定する。即ち、水管12にスケールが付着していくと、水管12に加えられた熱が缶水に伝わりにくくなることにより、水管12の温度は上昇する。そこで、スケール付着判定部130は、温度センサ110により測定される水管12の表面温度が、スケールが付着していない状態では到達しない所定の基準温度を超えた場合に、水管12にスケールが付着したと判定する。また、この場合、スケール付着判定部130は、スケールが付着したことを所定の態様(例えば、アラーム)で報知させる。
The scale
基準温度は、スケール付着判定部130によりスケールの付着が判定された後、所定期間(例えば、1週間)ボイラ1の運転を継続しても、水管12の過熱によりボイラ1が破損しないように、水管12の過熱限界温度に対して一定の裕度をもって設定され、制御装置60に記憶される。
The reference temperature is determined so that the boiler 1 is not damaged by overheating of the
ところで、図2及び図3に模式的に示すように、スケールSは、水管12の内部における気液界面(水面)の近傍に多く付着し、この気液界面から離れるにしたがってスケールSの付着量は減少していく。そして、上述のように水管12の内部の缶水の水位は、ボイラ1の燃焼状態によって変化する。そのため、図2に示すように、缶水の水位L1が温度センサ110の取り付けられている位置近傍である場合には、温度センサ110により最過熱位置(つまり、スケールSが最も多く付着している位置)の水管12の表面の温度を測定でき、スケール付着判定を精度よく行える。
By the way, as schematically shown in FIGS. 2 and 3, the scale S adheres in the vicinity of the gas-liquid interface (water surface) inside the
一方、図3に示すように、缶水の水位が温度センサ110の取り付けられている位置から離れている場合には、温度センサ110によりスケールSが最も多く付着されている位置の温度を測定できないため、スケール付着判定の精度が低下してしまう場合がある。即ち、このような場合、温度センサ110により測定される温度が基準温度に達していなくても、スケールが最も多く付着している位置においては水管12の表面の温度が基準温度に達しているおそれがある。
On the other hand, as shown in FIG. 3, when the water level of the can water is away from the position where the
そこで、本実施形態のスケール付着判定装置では、差異算出部140、及び基準温度補正部150により、基準温度を補正する。
差異算出部140は、水位センサ120により検出される水位と温度センサ110が配置された位置との高さの差異を算出する。具体的には、制御装置60には、温度センサ110が配置された位置の情報が記憶されており、差異算出部140は、制御装置60に記憶された温度センサ110の位置の情報及び水位センサ120により測定された水位に基いて、高さの差異を算出する。
また、差異算出部140は、水位センサ120により検出される水位の所定期間(例えば1日)の平均値に基づいて、高さの差異を算出してもよい。
Therefore, in the scale adhesion determination apparatus of the present embodiment, the reference temperature is corrected by the
The
Further, the
基準温度補正部150は、差異算出部140により算出された高さの差異に基いて、スケール付着判定部130による判定対象となる基準温度を補正する。より具体的には、制御装置60には、スケールが最も付着する最過熱位置からの距離と、当該距離の位置における最過熱位置の温度からの温度差と、の関係がテーブルとして記憶される。そして、基準温度補正部150は、制御装置60に記憶されたテーブルを参照して、差異算出部140により算出された高さの差異(最過熱位置からの距離)に対応する温度差を求め、基準温度をこの求められた温度差分補正する。
尚、基準温度補正部150は、この基準温度の補正を所定期間(例えば、1日)毎に行う。
The reference
The reference
このように、缶水の水位と温度センサ110が配置された位置との高さの差に基いて基準温度を補正することで、ボイラ1の燃焼状態によって水管12の水位(最過熱位置)が変化した場合であっても、最過熱位置における水管12の表面の温度に基づいてスケールの付着を判定できる。よって、より正確なスケールの付着判定を行える。
Thus, by correcting the reference temperature based on the difference in height between the water level of the can water and the position where the
また、差異算出部140に、缶水の水位の所定期間の平均値に基づいて差異を算出させた場合には、ボイラ1の運転の傾向(例えば、通常、ボイラ1は60%の燃焼率で燃焼している等)に応じて基準温度を補正できるので、個々のボイラ1の使用状況に合わせたスケールの付着判定を行える。
Further, when the
以上、本発明のスケール付着判定装置の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。 As mentioned above, although preferable one Embodiment of the scale adhesion determination apparatus of this invention was described, this invention is not restrict | limited to the above-mentioned embodiment, It can change suitably.
1 ボイラ
12 水管
110 温度センサ
120 水位センサ
130 スケール付着判定部
140 差異算出部
150 基準温度補正部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記水管の表面温度を測定する温度センサと、
前記水管に供給された缶水の水位を検出する水位センサと、
前記温度センサにより測定される水管の表面温度が基準温度を超えた場合にスケールが付着したと判定するスケール付着判定部と、
前記水位センサにより検出される水位と前記温度センサが配置された位置との高さの差異を算出する差異算出部と、
前記差異算出部により算出された差異に基づいて、前記基準温度を補正する基準温度補正部と、を備えるスケール付着判定装置。 A scale adhesion determination device that has a plurality of water pipes to which can water is supplied and determines the adhesion of scales to the plurality of water pipes in a boiler that heats the plurality of water pipes and generates steam from the can water. There,
A temperature sensor for measuring the surface temperature of the water pipe;
A water level sensor for detecting the level of the can water supplied to the water pipe;
A scale adhesion determination unit that determines that a scale has adhered when the surface temperature of the water pipe measured by the temperature sensor exceeds a reference temperature;
A difference calculating unit that calculates a difference in height between a water level detected by the water level sensor and a position where the temperature sensor is disposed;
A scale adhesion determination device comprising: a reference temperature correction unit that corrects the reference temperature based on the difference calculated by the difference calculation unit.
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