JP6424534B2 - boiler - Google Patents
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Description
本発明は、複数台のボイラからなるボイラ群を構成するボイラに関する。 The present invention relates to a boiler constituting a boiler group consisting of a plurality of boilers.
従来、内部にボイラ給水が供給されるボイラ本体と、ボイラ本体の内部を加熱するバーナと、ボイラ本体の内部に貯留されたボイラ水を外部に排出する排水部と、濃縮されたボイラ水を排水部から排出するように制御する排出制御部と、を備えるボイラが知られている。このようなボイラにおいては、ボイラ本体内のボイラ水をバーナで加熱して蒸気を生成する。この状態で、ボイラを継続して運転すると、ボイラ水が過度に濃縮されることがある。そして、ボイラは、ボイラ水に含まれる溶解物質が蒸気の中に混入してボイラの外部に運び出される、いわゆる「キャリーオーバー」という現象を引き起こす虞がある。 Conventionally, a boiler body to which boiler feed water is internally supplied, a burner for heating the inside of the boiler body, a drainage portion for discharging the boiler water stored inside the boiler body to the outside, and drainage of concentrated boiler water There is known a boiler provided with a discharge control unit which controls to discharge from the unit. In such a boiler, boiler water in a boiler body is heated by a burner to generate steam. In this state, if the boiler is continuously operated, boiler water may be excessively concentrated. And a boiler has a possibility of causing the phenomenon called what is called a "carry over" by which the dissolved substance contained in boiler water mixes in steam, and is carried out to the exterior of a boiler.
このように、ボイラにおいて、ボイラ水の濃縮度が高まると、キャリーオーバーが引き起こされ、蒸気の乾き度の低下や、バルブなどの関連機器の損傷を招いてしまう。そこで、濃縮度が高くなり過ぎないようにして、ボイラ水の水質を改善するために、濃縮されたボイラ水を排水部から排出するブローダウン処理が実行される。ブローダウン処理は、外部から定期的に新鮮な補給水を供給すると共に、濃縮度の高いボイラ水の一部を外部に排出してボイラ水を希釈する処理である。また、ボイラ水が希釈され、pH値や薬剤濃度が低下すると、ボイラ本体が腐食してしまうため、ブローダウン処理が実行された際には、ボイラ水に、防食剤等の薬剤(腐食抑制剤)を供給する処理(以下、「薬注処理」ともいう)も実行される(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のボイラにおいては、薬注処理において、ボイラへの補給水の量に応じた量の薬剤を供給することが実行される。 As described above, when the concentration of boiler water is increased in the boiler, carry-over is caused, resulting in deterioration of the dryness of the steam and damage to related devices such as valves. Therefore, in order to prevent the concentration degree from becoming too high and to improve the water quality of the boiler water, a blow-down process is performed to discharge the concentrated boiler water from the drainage portion. The blow-down process is a process of supplying fresh makeup water periodically from the outside and discharging a part of the highly concentrated boiler water to the outside to dilute the boiler water. In addition, when the boiler water is diluted and the pH value or chemical concentration decreases, the boiler main body is corroded, so when the blow-down process is performed, the chemical such as an anticorrosive agent (corrosion inhibitor) is added to the boiler water A process of supplying (hereinafter, also referred to as "drug treatment") is also performed (see, for example, Patent Document 1). In the boiler described in Patent Document 1, it is carried out in the chemical injection process to supply the medicine in an amount corresponding to the amount of makeup water to the boiler.
ところで、近年、複数台のボイラからなるボイラ群(例えば、小型貫流ボイラの多缶設置システム)において、燃焼中のボイラから生成された蒸気が、燃焼停止中の待機ボイラに流入する逆流現象が確認されている(例えば、特許文献2、3参照)。通常、ボイラの蒸気送出ラインには、ボイラへの蒸気の逆流を防止する蒸気逆止弁が設けられている。ところが、蒸気逆止弁の経年劣化などにより、弁体及び弁座のシールが不完全になると、前述のような蒸気の逆流現象が起こるようになる。そして、逆流した高温蒸気は、ボイラ本体や気水分離器等の低温部分(例えば、金属材料やボイラ水)に吸熱されることで、凝縮水に変化する。 By the way, in recent years, in a boiler group consisting of a plurality of boilers (for example, multi-can installation system of a small once-through boiler), it is confirmed that the backflow phenomenon that steam generated from the burning boiler flows into the standby boiler (See, for example, Patent Documents 2 and 3). Usually, a steam delivery line of a boiler is provided with a steam check valve that prevents the backflow of steam to the boiler. However, if the seal of the valve body and the valve seat becomes incomplete due to the deterioration of the steam check valve, etc., the above-described backflow phenomenon of steam will occur. And the high temperature steam which flowed back is changed into condensed water by being absorbed by low temperature parts (for example, metallic materials and boiler water), such as a boiler main part and a steam separator.
逆流した蒸気が凝縮水に変わると、ボイラ水が凝縮水で希釈されることになる。その結果、ボイラ水のpH値やシリカ濃度が所定範囲よりも低い状態となり、ボイラ本体が腐食しやすくなるという問題がある。 When the backflowed steam is changed to condensed water, the boiler water is diluted with the condensed water. As a result, the pH value and the silica concentration of the boiler water become lower than the predetermined range, and there is a problem that the boiler main body is easily corroded.
本発明は、ボイラ本体内に蒸気が逆流したことを容易に検出することができるボイラを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the boiler which can detect easily that backflow of the steam in the boiler main body.
本発明は、複数台のボイラからなるボイラ群を構成するボイラであって、上部ヘッダと、下部ヘッダと、前記上部ヘッダ及び前記下部ヘッダに接続された複数の水管と、を有するボイラ本体と、燃焼することにより前記ボイラ本体の内部を加熱するバーナと、前記上部ヘッダ及び前記下部ヘッダに連通された気水分離器と、前記気水分離器に接続された蒸気送出ラインに設けられた蒸気逆止弁と、前記複数の水管と前記蒸気逆止弁との間の域内で生じた凝縮水の電気伝導率を検出する凝縮水電気伝導率センサと、前記凝縮水電気伝導率センサの検出値に基づいて、前記ボイラが停止しているときの前記ボイラへの蒸気の逆流の有無を判定する判定部と、を備えるボイラに関する。 The present invention is a boiler that constitutes a boiler group consisting of a plurality of boilers, comprising: an upper header, a lower header, and a plurality of water tubes connected to the upper header and the lower header; A steam reverse provided in a burner for heating the inside of the boiler body by burning, a steam / water separator communicated with the upper header and the lower header, and a steam delivery line connected to the steam / water separator A check valve, a condensed water electric conductivity sensor for detecting the electric conductivity of condensed water generated in the area between the plurality of water pipes and the steam check valve, and a detected value of the condensed water electric conductivity sensor And a determining unit that determines the presence or absence of the backflow of steam to the boiler when the boiler is stopped .
また、前記凝縮水電気伝導率センサは、前記上部ヘッダ内に滞在する凝縮水の電気伝導率、又は前記気水分離器内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出するものであり、前記判定部は、前記凝縮水電気伝導率センサの検出値が第1所定値を超えた場合に、停止しているボイラへの蒸気の逆流が発生していることを判定することが好ましい。 Further, the condensed water electric conductivity sensor detects the electric conductivity of the condensed water staying in the upper header, or the electric conductivity of the condensed water staying in the air-water separator, and the determination It is preferable that, when the detection value of the condensed water electrical conductivity sensor exceeds a first predetermined value, the unit determine that the backflow of steam to the stopped boiler has occurred.
また、ボイラ水の電気伝導率を検出するボイラ水電気伝導率センサを更に備え、前記凝縮水電気伝導率センサは、前記上部ヘッダ内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出するものであり、前記判定部は、前記ボイラ水電気伝導率センサの検出値と前記凝縮水電気伝導率センサの検出値との差が第2所定値を下回った場合に、停止しているボイラへの蒸気の逆流が発生していることを判定することが好ましい。 Furthermore, a boiler water conductivity sensor for detecting the conductivity of the boiler water is further provided, wherein the condensed water conductivity sensor detects the conductivity of the condensed water staying in the upper header, The determination unit is configured to determine the backflow of steam to the stopped boiler when the difference between the detected value of the boiler water electrical conductivity sensor and the detected value of the condensed water electrical conductivity sensor falls below a second predetermined value. Is preferably determined.
本発明によれば、ボイラ本体内に蒸気が逆流したことを容易に検出することができるボイラを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a boiler capable of easily detecting the backflow of steam in the boiler body.
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態に係るボイラシステム1について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る複数のボイラ20を含むボイラシステム1の概略を示す図である。図2は、各ボイラの燃焼パターン及び優先順位と蒸気圧制御範囲の蒸気圧帯との関係を示す図である。
Hereinafter, a boiler system 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a boiler system 1 including a plurality of
図1に示すように、本実施形態のボイラシステム1は、複数(3台)のボイラ20を含むボイラ群2と、ボイラ20において生成された蒸気を集合させる蒸気集合部としての蒸気ヘッダ50と、蒸気圧測定手段としての蒸気圧センサ51と、台数制御手段としての台数制御装置53と、を備える。ボイラ20は、複数台(3台)のボイラ20からなるボイラ群2を構成する。
As shown in FIG. 1, a boiler system 1 according to the present embodiment includes a boiler group 2 including a plurality of (three)
蒸気ヘッダ50の上流側は、蒸気管61を介してボイラ群2(各ボイラ20)に接続されている。蒸気ヘッダ50の下流側は、蒸気管62を介して蒸気使用設備58(負荷機器)に接続されている。蒸気ヘッダ50は、ボイラ群2で発生させた蒸気を集合させて溜め置くことにより各ボイラ20の相互の圧力差及び圧力変動を調整し、圧力が調整された蒸気を蒸気使用設備58に供給するようになっている。
The upstream side of the
蒸気圧センサ51は、信号線71を介して、台数制御装置53に電気的に接続されている。蒸気圧センサ51は、蒸気ヘッダ50の内部の蒸気圧(ボイラ群2で発生した蒸気の圧力)を測定し、測定した蒸気圧に係る信号(蒸気圧信号)を、信号線71を介して台数制御装置53に送信する。
The
本実施形態のボイラシステム1は、ボイラ群2で発生させた蒸気を、蒸気ヘッダ50を介して、蒸気使用設備58に供給可能とされている。ボイラシステム1において要求される負荷(要求負荷)は、台数制御時においては、蒸気圧センサ51が測定する蒸気ヘッダ50の内部の蒸気圧(物理量)により代用されている。
The boiler system 1 of the present embodiment can supply the steam generated by the boiler group 2 to the
蒸気使用設備58の需要の増大により負荷が増加し、供給蒸気量が不足すれば、蒸気ヘッダ50の内部の蒸気圧が減少することになる。一方、蒸気使用設備58の需要の低下により負荷が減少し、供給蒸気量が過剰になれば、蒸気ヘッダ50の内部の蒸気圧が増加することになる。このため、蒸気圧センサ51からの蒸気圧信号により負荷の変動をモニターすることができる。ボイラシステム1は、この蒸気圧に基づいて蒸気使用設備58の消費蒸気量に対応する蒸発量を算出するようになっている。
The increased demand due to the increased demand for the
ボイラ20は、複数の段階的な燃焼位置を有する段階値制御ボイラから構成されている。段階値制御ボイラとは、燃焼を選択的にオン/オフしたり、炎の大きさを調整したりすること等により燃焼量を制御して、選択された燃焼位置に応じて燃焼量を段階的に増減可能なボイラである。
The
各燃焼位置における燃焼量は、制御対象とされる蒸気ヘッダ50における蒸気圧(制御対象)の圧力差に対応する量の蒸気を発生するように、設定されている。段階値制御ボイラからなる3台のボイラ20には、それぞれ、各燃焼位置における燃焼量及び燃焼能力(高燃焼状態における燃焼量)が、等しく設定されている。
The amount of combustion at each combustion position is set so as to generate an amount of steam corresponding to the pressure difference of the steam pressure (control target) in the
本実施形態におけるボイラ20は、
1)燃焼停止状態(燃焼停止位置:0%)
2)低燃焼状態(低燃焼位置:50%)
3)高燃焼状態(高燃焼位置:100%)
の3段階の燃焼状態(燃焼位置、負荷率)に制御可能とされる、いわゆる3位置制御が行われるようになっている。この場合、高燃焼状態の燃焼量を1.0と捉えれば、各ボイラ20の燃焼量は0.5刻みで変更することができることになる。
The
1) Combustion stop state (burn stop position: 0%)
2) Low combustion state (low combustion position: 50%)
3) High combustion state (high combustion position: 100%)
A so-called three-position control that can be controlled to three stages of combustion states (combustion position, load factor) is performed. In this case, if the combustion amount in the high combustion state is regarded as 1.0, the combustion amount of each
なお、N位置制御とは、段階値制御ボイラの燃焼量を、燃焼停止状態を含めてN位置に段階的に制御可能なことを表す。燃焼位置の個数は、2位置(つまり、オン/オフのみ)、4位置(燃焼停止位置、低燃焼位置、中燃焼位置及び高燃焼位置)、又は5位置以上でもよい。 The N position control means that the combustion amount of the step value control boiler can be controlled stepwise to the N position including the combustion stop state. The number of combustion positions may be 2 positions (that is, only on / off), 4 positions (a combustion stop position, a low combustion position, a middle combustion position and a high combustion position), or 5 positions or more.
ボイラ群2には、各ボイラ20とその各燃焼位置との組み合わせからなる燃焼パターンが設定されている。本実施形態においては、図2に示すように、燃焼パターンは、ボイラを高燃焼状態とする場合を「H」、低燃焼状態とする場合を「L」、燃焼停止状態とする場合を「−」として示す。燃焼パターンは、蒸気圧センサ51にて検出される蒸気圧が高くなるほど燃焼量が小さいパターンが選択され、蒸気圧が低下するほど燃焼量が大きいパターンが選択される。図2に示すように、蒸気圧制御範囲を7つの蒸気圧帯に区分し、蒸気圧帯ごとに、対応する燃焼パターンを、言い換えると燃焼状態(燃焼位置)を設定しておき、蒸気圧がどの圧力帯に対応するかによって燃焼量を決定する。燃焼パターンは、7つの蒸気圧帯に対応して、7つ設定される。
In the boiler group 2, a combustion pattern is set which is a combination of each
複数台のボイラ20には、それぞれ優先順位が設定されている。本実施形態においては、図2に示すように、3台のボイラ20のうち、1号機の優先順位が第1位、2号機の優先順位が第2位、3号機の優先順位が第3位に設定されている。7つの蒸気圧帯において、最上位の蒸気圧帯においては、全てのボイラ20が燃焼停止状態「−」であり、最下位の蒸気圧帯においては、全てのボイラ20が高燃焼状態「H」である。最上位の蒸気圧帯から最下位の蒸気圧帯に向けて、1号機から3号機の順で、「−」→「L」→「H」に燃焼状態が変更される。
Priorities are set to the plurality of
本実施形態においては、優先順位が高いボイラが低燃焼状態「L」から高燃焼状態「H」に変更された後に、次に順位が高いボイラが燃焼停止状態「−」から低燃焼状態「L」に変更される。なお、優先順位が高いボイラが燃焼停止状態「−」から低燃焼状態「L」に変更された後で且つ高燃焼状態「H」に変更される前に、次に順位が高いボイラが燃焼停止状態「−」から低燃焼状態「L」に変更されてもよい。 In the present embodiment, after the high priority boiler is changed from the low combustion state “L” to the high combustion state “H”, the boiler with the next highest rank is the combustion stop state “−” to the low combustion state “L”. Will be changed to It should be noted that after the boiler with the higher priority is changed from the combustion stop state "-" to the low combustion state "L" and before the state is changed to the high combustion state "H", the boiler with the next higher rank is stopped The state “−” may be changed to the low combustion state “L”.
ボイラ20は、図1に示すように、燃焼が行われるボイラ本体21と、各ボイラ20の燃焼位置(燃焼状態)を制御するローカル制御装置25と、各ボイラ20の内部の蒸気圧を測定する蒸気圧測定手段としてのローカル蒸気圧測定部29と、を有する。
As shown in FIG. 1, the
ローカル制御装置25は、各ボイラ20を制御し、要求される負荷に応じて燃焼位置(燃焼状態)を変更させることが可能とされている。ローカル制御装置25は、台数制御時には、台数制御装置53による台数制御信号に基づいて各ボイラ20を制御し、一方、ローカル制御時には、ボイラ20を直接、制御する。
The
ローカル蒸気圧測定部29は、例えば、蒸気圧センサ及び蒸気圧スイッチから、又は蒸気圧スイッチのみから構成され、各ボイラ20の上部ヘッダ23(後述)の内部の蒸気圧を測定する。ローカル蒸気圧測定部29は、各ボイラ20のローカル制御を行う際に用いられる蒸気圧を測定する。
The local vapor
各ボイラ20は、信号線72を介して、台数制御装置53に電気的に接続されている。各ボイラ20には、補給水W1及び燃料Fが供給される。各ボイラ20からは、乾き蒸気SM2が送出される(図3参照)。なお、各ボイラ20及び各ボイラ20の周辺の構成については後述する。
Each
ローカル制御装置25は、台数制御時において台数制御装置53で用いられる信号を、信号線72を介して台数制御装置53に送信する。台数制御装置53で用いられる信号としては、例えば、ボイラ20に要求される負荷などの信号、ボイラ20の実際の燃焼状態、その他のデータが挙げられる。また、ローカル制御装置25は、制御対象のボイラ20が運転可能であるときには、運転可能であることを示す信号(運転可能信号)を、信号線72を介して台数制御装置53に送信する。
The
台数制御が行われる場合には、ローカル制御装置25は、蒸気圧センサ51により測定される蒸気ヘッダ50の内部の蒸気圧が高くなったときには燃焼位置を低い方に移行させて(燃焼停止位置への移行を含む)、蒸発量を減少させ、一方、蒸気ヘッダ50の内部の蒸気圧が低くなったときには燃焼位置を高い方に移行させて、蒸発量を増加させるように、各ボイラ20の燃焼位置を制御する。
When the number control is performed, the
ローカル制御が行われる場合には、ローカル制御装置25は、ローカル蒸気圧測定部29により測定されるボイラ20の内部の蒸気圧が高くなったときには燃焼位置を低い方に移行させて(燃焼停止位置への移行を含む)、蒸発量を減少させ、一方、ボイラ20の内部の蒸気圧が低くなったときには燃焼位置を高い方に移行させて、蒸発量を増加させるように、各ボイラ20の燃焼位置を制御する。
When local control is performed, the
台数制御装置53は、信号線72を介して、各ボイラ20に電気的に接続されている。台数制御装置53は、ボイラ20が高いボイラ効率(燃焼効率)で運転されるように、各ボイラ20の台数制御を行う。なお、各ボイラ20でローカル制御が行われる場合には、台数制御装置53による台数制御は行われない。
The
台数制御装置53は、各ボイラ20から受信される要求負荷などの信号に基づいて、ボイラ群2の必要燃焼量及び必要燃焼量に対応する各ボイラ20の燃焼状態を算出し、各ボイラ20のローカル制御装置25に台数制御信号を送信する。これにより、台数制御装置53は、各ボイラ20の燃焼量を制御し、ボイラ群2の台数制御を行うようになっている。
The
台数制御装置53は、信号線71を介して、蒸気圧センサ51からの蒸気圧信号を受信する。台数制御装置53は、蒸気圧センサ51からの蒸気圧信号に基づいて、要求負荷に対応する必要な燃焼量を設定し、その必要燃焼量に従って各ボイラ20に燃焼位置の変更を指示し、3台のボイラ20の燃焼量を制御する。
The
詳述すると、台数制御装置53は、蒸気圧センサ51によって測定された蒸気圧に基づいて、蒸気圧が所定の蒸気圧制御範囲(図2参照)に収まるように、燃焼パターンを選択する。台数制御装置53は、要求負荷の変動により燃焼量が不足している場合には、燃焼停止位置から低燃焼位置、又は低燃焼位置から高燃焼位置に燃焼位置を引き上げる指示を、ボイラ20に行う。要求負荷の変動により燃焼量が過剰になっている場合には、高燃焼位置から低燃焼位置、低燃焼位置から燃焼停止位置、又は高燃焼位置から燃焼停止位置に燃焼位置を引き下げる指示を、ボイラ20に行う。
Specifically, based on the vapor pressure measured by the
なお、ボイラ20の燃焼又はその停止は、仮想ボイラ単位で扱うこともできる。仮想ボイラとは、ボイラにおける燃焼位置(燃焼量)の違い(低燃焼位置、中燃焼位置、高燃焼位置など)をそれぞれ独立したボイラとみなし、それぞれの蒸発量をボイラに仮想したものである。例えば、オン/オフボイラ(2位置ボイラ)であれば、仮想ボイラは、1台であり、実際の物理的なボイラ数と一致する。また、3位置ボイラは、物理的に1台であっても、低燃焼量ボイラと、(高燃焼量−低燃焼量)ボイラとの2台であると、仮想的に数えることができる。4位置ボイラは、低燃焼量ボイラ、(中燃焼量−低燃焼量)ボイラ、(高燃焼量−中燃焼量)ボイラの3台であると、仮想的に数えることができる。よって、3位置ボイラが低燃焼状態であれば、その低燃焼量ボイラに対して燃焼指示を行っていると、制御上扱うことができ、一方、その(高燃焼量−低燃焼量)ボイラに対して燃焼停止指示を行っていると、制御上扱うことができる。
In addition, combustion of the
台数制御装置53は、各ボイラ20のローカル制御装置25と信号線72を介して接続されている。台数制御装置53は、信号線72を介して各ボイラ20のローカル制御装置25に各種の指示を行ったり、ローカル制御装置25から各種のデータを受信したりして、3台のボイラ20に対して上述の制御を行う。各ボイラ20のローカル制御装置25は、台数制御装置53から燃焼位置の変更指示の信号を受けると、その指示に従ってボイラ20を制御する。複数のボイラを備えたボイラシステムの負荷量から定めた必要燃焼量に対して、実際の燃焼量が不足していれば、ボイラ20に燃焼指示を行い、実際の燃焼量が過剰であれば、ボイラ20に燃焼停止指示を行う。
The
次に、各ボイラ20の構成及び各ボイラ20の周辺の構成について説明する。図3は、本発明の第1実施形態に係るボイラシステム1の概略を示す図である。図4は、本発明の第1実施形態に係るボイラシステム1の制御に係る機能ブロック図である。図5は、本発明の第1実施形態に係るボイラシステム1の第1凝縮水電気伝導率センサ422を示す概略断面図である。図6は、本発明の第1実施形態に係るボイラシステム1の第1凝縮水電気伝導率センサ422を示す概略平面図である。各ボイラ20の構成は、それぞれ同様の構成であるため、1つのボイラ20について説明する。
Next, the configuration of each
図3に示すように、ボイラシステム1は、ボイラ20と、硬水軟化装置3と、給水タンク5と、腐食抑制剤添加装置81と、蒸気ヘッダ50と、硬度センサ41と、を備える。図3では、電気的な接続の経路を破線で示す。
As shown in FIG. 3, the boiler system 1 includes a
また、ボイラシステム1は、補給水ラインL1と、燃料供給ラインL2と、排出部としてのブローラインL3と、蒸気取出ラインL4と、蒸気管61としての蒸気送出ラインL5と、降水ラインL6と、薬剤添加ラインL7と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。また、本明細書における「ボイラ給水」とは、ボイラ本体21に供給される水(軟水・純水等の補給水、復水回収のある場合は復水と補給水が混合された水)を意味する。「ボイラ水」とはボイラ本体内に貯留された水(非濃縮状態と濃縮状態の両方を含む)を意味する。
Further, the boiler system 1 includes a makeup water line L1, a fuel supply line L2, a blow line L3 as a discharge unit, a steam take-out line L4, a steam delivery line L5 as the
ボイラ20は、蒸気使用設備(不図示)に供給する蒸気を生成する装置であるボイラ20は、ボイラ本体21と、バーナ27と、燃焼室26と、水位検出手段としての水位検出器28と、ボイラ水供給手段としての給水ポンプ6と、気水分離器7と、判定部としての制御装置10と、ブロー弁93と、主蒸気弁94と、蒸気逆止弁95と、ボイラ水電気伝導率センサ421と、凝縮水電気伝導率センサとしての第1凝縮水電気伝導率センサ422及び第2凝縮水電気伝導率センサ423と、を備える。ボイラ本体21は、複数の水管22、上部ヘッダ23と、下部ヘッダ24と、からなる圧力容器を形成している。
The
後述するように、本実施形態に係るボイラ20は、多管式貫流ボイラの構造を有する。なお、ゲージ圧力1MPa以下で使用され、伝熱面積が10m2以下のものを小型貫流ボイラと称している(労働安全衛生法施行令第1条第4号)。
As described later, the
補給水ラインL1は、補給水(ボイラ給水)W1をボイラ本体21に供給するラインである。補給水ラインL1の上流側の端部は、補給水W1の供給源(不図示)に接続されている。補給水ラインL1の下流側の端部は、ボイラ本体21の下部ヘッダ24(後述)に接続されている。補給水ラインL1には、供給源からボイラ20に向けて順に、硬水軟化装置3、硬度センサ41、給水タンク5、接続部J1及び給水ポンプ6が設けられている。
The makeup water line L1 is a line for supplying makeup water (boiler feed water) W1 to the
硬水軟化装置3は、水道水、地下水、工業用水等の原水中に含まれる硬度成分をナトリウムイオン(又はカリウムイオン)へ置換して軟水を生成する。硬水軟化装置3は、陽イオン交換樹脂床3aを有する。陽イオン交換樹脂床3aは、ボイラ本体21に供給される補給水W1の軟水化処理を行う。硬水軟化装置3は、原水W0を陽イオン交換樹脂床3aで軟水化して得られた処理水(軟水)を補給水(ボイラ給水)W1としてボイラ20に向けて供給する。
The water softening apparatus 3 generates soft water by replacing hardness components contained in the raw water such as tap water, ground water, industrial water, etc. with sodium ions (or potassium ions). The water softening apparatus 3 has a cation
硬度センサ41は、硬水軟化装置3により軟水化された補給水W1の硬度を検出する。硬度センサ41で検出された補給水W1の硬度に関する情報は、制御装置10へ検出信号として送信される。
The
給水タンク5は、硬水軟化装置3により軟水化された処理水を、補給水W1として貯留する。給水タンク5に貯留された補給水W1は、給水ポンプ6によりボイラ本体21に供給される。給水ポンプ6は、給水タンク5から補給水W1を吸入し、補給水ラインL1を流通する補給水W1をボイラ本体21に向けて送出する。給水ポンプ6は、制御装置10と電気的に接続されている。給水ポンプ6が補給水W1をボイラ本体21に送り出すタイミングは、制御装置10から送信される駆動信号により制御される。
The
接続部J1には、薬剤添加ラインL7の下流側の端部が接続されている。薬剤添加ラインL7の上流側の端部には、腐食抑制剤添加装置81が接続されている。腐食抑制剤添加装置81は、ボイラ本体21に供給される補給水W1に腐食抑制剤(薬剤)を添加(供給)する装置である。腐食抑制剤添加装置81は、ボイラ本体21の腐食を抑制可能な腐食抑制水質となるように、ボイラ本体21に貯留されるボイラ水W2に腐食抑制剤を供給する薬剤供給処理を実行可能である。腐食抑制剤は、主に水管22及び下部ヘッダ24の腐食を抑制するために用いられる薬品である。
The downstream end of the drug addition line L7 is connected to the connection portion J1. The corrosion
腐食抑制剤添加装置81は、制御装置10と電気的に接続されている。腐食抑制剤添加装置81から補給水ラインL1の接続部J1へ腐食抑制剤を添加するタイミング及び添加量は、制御装置10の腐食抑制剤添加制御部103(後述)から送信される駆動信号により制御される。
The corrosion
ボイラ本体21は、上下のヘッダ間に鉛直方向に立設された水管群より構成され、ボイラ20の外形の主要部を構成する。ボイラ本体21には、補給水ラインL1により供給された補給水W1が内部にボイラ水W2として貯留される。なお、ボイラ水W2には、ボイラ本体21に一旦ボイラ水W2として溜まった後に蒸気として取り出されて、ボイラ本体21に戻ってくる水が含まれる。例えば、ボイラ水W2には、気水分離器7(後述)により分離されてボイラ本体21に返送される分離水W4も含まれる。
The
複数の水管22は、ボイラ本体21の上下方向に延びて配置される。上部ヘッダ23は、ボイラ本体21の上部に配置される。上部ヘッダ23は、例えば、環状の容器により構成される。上部ヘッダ23には、複数の水管22の上端部が連結されて接続されている。上部ヘッダ23には、後述する蒸気取出ラインL4の一方側の端部が接続される。
The plurality of
上部ヘッダ23には、第1凝縮水電気伝導率センサ422が取り付けられている。後述するように、加熱された水管22内のボイラ水W2からは、湿り蒸気SM1が生成され、気水分離器7において乾き蒸気SM2となる。この乾き蒸気SM2は、蒸気送出ラインL5を通じて蒸気ヘッダ50に送られる。第1凝縮水電気伝導率センサ422は、蒸気ヘッダ50に蓄積された蒸気SM3のうち、蒸気逆止弁95の作動不良により、蒸気送出ラインL5及び蒸気取出ラインL4を通じて逆流してきた逆流蒸気SM4が冷却されて生じた凝縮水W5のうち、上部ヘッダ23内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出するセンサである。第1凝縮水電気伝導率センサ422は、制御装置10と電気的に接続されている。第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値は、制御装置10へ検出信号として送信される。第1凝縮水電気伝導率センサ422の電極部については、後述する。
A first condensed water
下部ヘッダ24は、ボイラ本体21の下部に配置される。下部ヘッダ24は、例えば、環状の容器により構成される。下部ヘッダ24には、複数の水管22の下端部が連結されて接続されている。下部ヘッダ24の側壁の一方には、補給水ラインL1の端部が接続される。下部ヘッダ24の側壁の他方には、降水ラインL6の端部が接続される。燃焼室26は、複数の水管22に囲まれた空間により構成される。
The
バーナ27は、燃焼することによりボイラ本体21の内部を加熱する。バーナ27は、ボイラ本体21の上部側の中央部に配置される。バーナ27は、燃料噴射ノズル及び空気供給ノズル(いずれも図示せず)を含んで構成される。バーナ27は、燃料噴射ノズルから燃料をボイラ本体21の燃焼室26に向けて噴射すると共に、空気供給ノズルから空気をボイラ本体21の内部に供給して、燃料を燃焼させる。
The
水位検出器28は、水管22(ボイラ本体21)に貯留されるボイラ水W2の水位を連続的に検出可能な機器である。水位検出器28は、制御装置10と電気的に接続されている。水位検出器28で検出されたボイラ水W2の検出信号は、制御装置10へ送信される。
The
本実施形態においては、水位検出器28は、連続式レベルセンサであり、例えば、静電容量式センサ、圧力式センサ、超音波式センサ等が用いられる。図3では、水位検出器28として、静電容量式センサを設けた例を示す。水位検出器28は、水位検出筒28aと、電極棒28bとを有する。水位検出筒28aの上端部は、接続ラインを介して上部ヘッダ23に接続されている。水位検出筒28aの下端部は、接続ラインを介して下部ヘッダ24に接続されている。水位検出筒28aは、上端部が上部ヘッダ23に接続されると共に下端部が下部ヘッダ24に接続されることで、水管22と同じ高さの水位で、ボイラ水W2を貯留する。水位検出器28は、電極棒28bの表面に被覆された絶縁皮膜を誘電体として、電極棒28bと水位検出筒28aとの間の静電容量を測定することにより、水位検出筒28aの内部で電極棒28bと接触するボイラ水W2の水位を検出することが可能である。水位検出器28は、測定された静電容量の変化によって水位検出筒28aの内部のボイラ水W2の水位の変化を連続的に検出することが可能である。
In the present embodiment, the
燃料供給ラインL2は、バーナ27により燃焼される燃料Fをバーナ27に供給するラインである。燃料供給ラインL2の上流側の端部は、燃料Fの供給源(不図示)に接続されている。燃料供給ラインL2の下流側の端部は、バーナ27に接続されている。燃料供給ラインL2には、燃料供給弁92が設けられている。燃料供給弁92は、バーナ27に供給される燃料の量を調整する弁である。燃料供給弁92は、燃料供給ラインL2を開閉することができる。燃料供給弁92の開閉は、制御装置10からの駆動信号により制御される。
The fuel supply line L2 is a line for supplying the
蒸気取出ラインL4は、水管22においてボイラ水W2から生成された湿り蒸気SM1を、上部ヘッダ23から取り出して、気水分離器7に導入させるラインである。蒸気取出ラインL4の上流側の端部は、ボイラ本体21の上部ヘッダ23の上面部に接続されている。蒸気取出ラインL4の下流側の端部は、気水分離器7の側部の上方側に接続されている。
The steam takeout line L4 is a line for taking out the wet steam SM1 generated from the boiler water W2 in the
気水分離器7は、上部ヘッダ23から蒸気取出ラインL4を介して導入された湿り蒸気SM1を、乾き蒸気SM2と水分(以下「分離水W4」ともいう)とに分離する装置である。なお、前述のとおり、気水分離器7により分離される分離水W4は、ボイラ水W2の一部でもある。
The steam-
蒸気送出ラインL5は、気水分離器7により分離された乾き蒸気SM2を、蒸気ヘッダ50に向けて送り出すラインである。蒸気送出ラインL5の上流側の端部は、気水分離器7の上面に接続されている。蒸気送出ラインL5の下流側の端部は、蒸気ヘッダ50に接続されている。
The steam delivery line L5 is a line for delivering the dried steam SM2 separated by the steam-
蒸気送出ラインL5には、気水分離器7から負荷機器(図示せず)に向けて順に、主蒸気弁94、蒸気逆止弁95及び蒸気ヘッダ50が設けられている。主蒸気弁94は、手動により蒸気送出ラインL5の開閉状態を切り替え可能な弁である。蒸気逆止弁95は、蒸気ヘッダ50からの蒸気SM3の逆流を防止する弁である。蒸気ヘッダ50は、複数台設置されたボイラ(図示せず)からの乾き蒸気SM2を集合させて、集合した蒸気SM3を蒸気使用設備(図示せず)に分配させる設備である。
The steam delivery line L5 is provided with a
降水ラインL6は、気水分離器7により分離された分離水W4を、ボイラ本体21の下部ヘッダ24に向けて流下させるラインである。降水ラインL6の上流側の端部は、気水分離器7の下部に接続されている。降水ラインL6の下流側の端部は、下部ヘッダ24に接続されている。降水ラインL6には、接続部J2が設けられ、接続部J2の下部ヘッダ24側には、ボイラ水電気伝導率センサ421が取り付けられている。また、接続部J2の気水分離器7側には、第2凝縮水電気伝導率センサ423が取り付けられている。
The precipitation line L6 is a line for flowing the separated water W4 separated by the air-
ボイラ水電気伝導率センサ421は、ボイラ水W2(分離水W4)の電気伝導率を検出するセンサである。ボイラ水電気伝導率センサ421の電極部は、水管22のボイラ水W2の水面よりも低い高さに位置している。ボイラ水電気伝導率センサ421は、制御装置10と電気的に接続されている。ボイラ水電気伝導率センサ421の検出値は、制御装置10へ検出信号として送信される。
The boiler water
第2凝縮水電気伝導率センサ423は、蒸気ヘッダ50に蓄積された蒸気SM3のうち、蒸気逆止弁95の作動不良により、蒸気送出ラインL5を通じて逆流してきた逆流蒸気SM4が冷却されて生じた凝縮水W5のうち、気水分離器7内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出するセンサである。第2凝縮水電気伝導率センサ423は、制御装置10と電気的に接続されている。第2凝縮水電気伝導率センサ423の検出値は、制御装置10へ検出信号として送信される。
The second condensed water
第1凝縮水電気伝導率センサ422及び第2凝縮水電気伝導率センサ423は、図5、図6に示すように、第1電極431と第2電極432とを有する電極部430を備えている。第1凝縮水電気伝導率センサ422の第1電極431及び第2電極432と、第2凝縮水電気伝導率センサ423の第1電極431及び第2電極432とは、同様の構成を有している。このため、以下の説明においては、第1凝縮水電気伝導率センサ422の第1電極431及び第2電極432についてのみ説明する。
The first condensed water
第1電極431は、略筒状を有している。第1電極431の長手方向における中央部分は、内径及び外径が大径の大径部434を有している。大径部434は、上部ヘッダ23の下壁部内に固定されている。第1電極431の長手方向における一端部は、上部ヘッダ23の下壁部の上面よりも上方へ突出している。第1電極431の長手方向における一端部は、第1電極431の長手方向における一端から絶縁部材435に至るまで他端の方向へ延びる切り欠き部437(図6参照)を有している。また、横断面視で径方向において切り欠き部437の反対側には、水抜き用切り欠き438が設けられている。水抜き用切り欠き438は、第1電極431の長手方向における一部に設けられている。
The
第1電極431の長手方向における他端部は、上部ヘッダ23の下壁部の下面よりも下方へ突出している。この他端部には、ナット433が螺合している。大径部434の内面により囲まれた空間には、絶縁部材435が充填され、固定されている。第2電極432は、直棒状である。第2電極432は、絶縁部材435に支持されて、第1電極431の軸心位置に一致した位置関係で、第1電極431に対して固定されている。第2電極432の一端部は、図5に示すように、絶縁部材435から上方へ突出しており、第1電極431の一端部に取り囲まれている。
The other end in the longitudinal direction of the
逆流蒸気SM4が冷却されて生じた凝縮水W5は、矢印Aに示すように、切り欠き部437から、第1電極431の一端部に取り囲まれた空間436に流入可能である。空間436に存在している凝縮水W5が、第1電極431及び第2電極432に接触することにより、上部ヘッダ23内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出可能である。
The condensed water W5 generated by cooling the back flow steam SM4 can flow from the
第2凝縮水電気伝導率センサ423の場合には、第1電極431及び第2電極432の軸心は、水平に延びる位置関係を有している。すなわち、垂直に配管された降水ラインL6に対して、第2凝縮水電気伝導率センサ423の電極部が水平方向に取り付けられている。取付状態の電極部は、降水ラインL6の内部に突出し、切り欠き部437は上方に位置する。これにより、切り欠き部437から、空間436に流入してきた凝縮水W5は、一時的に、第1電極431及び第2電極432に接触するので、気水分離器7内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出可能である。そして、凝縮水W5は、矢印Bに示すように、水抜き用切り欠き438を通って、空間436から流出可能である。
In the case of the second condensed water
接続部J2には、ブローラインL3の上流側の端部が接続されている。ブローラインL3は、降水ラインL6(降水管)を流通する分離水W4(ボイラ水W2)を、接続部J2を介して、ボイラ20の外部に排出するラインである。ブローラインL3には、ブロー弁93が設けられている。ブロー弁93は、ブローラインL3を開閉することができる。ブロー弁93の開閉は、制御装置10からの駆動信号により制御される。ブロー弁93を開状態にすることにより、降水ラインL6(降水管)を流通する分離水W4(ボイラ水W2)を外部に排出する。
The upstream end of the blow line L3 is connected to the connection portion J2. Blow line L3 is a line for discharging separated water W4 (boiler water W2) flowing through precipitation line L6 (falling pipe) to the outside of
次に、図4を参照して、本実施形態のボイラシステム1の制御に係る機能について説明する。制御装置10は、本実施形態のボイラシステム1における各部を制御する。制御装置10は、ボイラシステム1における各測定装置に電気的に接続され、各測定装置から測定情報を受信する。また、制御装置10は、給水ポンプ6に電気的に接続され、ボイラ本体21内のボイラ水W2の水位に応じて、補給水W1をボイラ20に向けて送り出すように給水ポンプ6を制御する。
Next, with reference to FIG. 4, functions relating to control of the boiler system 1 of the present embodiment will be described.
また、制御装置10は、制御部100と、メモリ部110と、備える。制御部100は、バルブ制御部101と、タイマ部102と、腐食抑制剤添加制御部103と、を備える。
Further, the
バルブ制御部101は、燃料供給弁92及びブロー弁93の開閉状態を制御する。タイマ部102は、ボイラ20が運転を停止してからの運転停止時間等を計時する。
The
制御部100は、ボイラ20の起動時において、ボイラ本体21に貯留されるボイラ水W2の水量が予め設定された基準貯水量Xとなるように、補給水W1をボイラ本体21に供給するように、給水ポンプ6を制御する。これにより、ボイラ本体21に貯留されるボイラ水W2の水量は、予め設定された基準貯水量Xに維持される。
The
腐食抑制剤添加制御部103は、ボイラ本体21の腐食を抑制可能な腐食抑制水質となるように、ボイラ本体21に貯留されるボイラ水W2に腐食抑制剤を添加する薬剤供給処理を、腐食抑制剤添加装置81によって実行可能である。これにより、基準貯水量Xに維持されたボイラ水W2の水質は、腐食抑制水質となるように維持される。
The corrosion inhibitor
メモリ部110は、本実施形態のボイラシステム1の運転を実施する制御プログラムや、所定のパラメータや、各種テーブル等を記憶する。本実施形態においては、メモリ部110は、例えば、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値又は第2凝縮水電気伝導率センサ423の検出値と対比される第1所定値や、ボイラ水電気伝導率センサ421の検出値と第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値との差と対比される第2所定値を記憶する。また、メモリ部110は、例えば、ボイラ20の運転停止時の検出水位値や、ボイラ本体21の腐食を抑制可能な腐食抑制水質となるために必要なボイラ本体21へ供給される補給水W1の量に対応する腐食抑制剤の添加量を記憶する。また、メモリ部110は、ボイラ水W2の検出水位値に対応するボイラ水W2の貯水量を記憶する。
The
次に、図3を参照して、本実施形態のボイラシステム1の動作について簡単に説明する。まず、補給水W1は、供給源(不図示)から給水タンク5へ供給される。この際、供給源から供給される補給水W1は、硬水軟化装置3において硬度成分が除去され、軟化水となる。そして、硬水軟化装置3により生成された軟化水は、補給水(ボイラ給水)W1として給水タンク5に貯留される。ここでは、燃料供給弁92及びブロー弁93は、閉状態である。
Next, with reference to FIG. 3, the operation of the boiler system 1 of the present embodiment will be briefly described. First, the makeup water W1 is supplied to the
次に、給水ポンプ6を作動させることにより、給水タンク5に貯留された補給水W1(ボイラ給水)は、補給水ラインL1を通して、ボイラ本体21の下部ヘッダ24に向けて送り出される。そして、ボイラ20に供給された補給水W1は、下部ヘッダ24及び各水管22において、ボイラ水W2として貯留される。
Next, the
給水ポンプ6は、ボイラ本体21に貯留されるボイラ水W2の水量が予め設定された基準貯水量Xとなるように、補給水W1をボイラ本体21に供給する。ボイラ本体21に供給された補給水W1は、下部ヘッダ24及び各水管22において、ボイラ水W2として貯留される。補給水W1が下部ヘッダ24及び各水管22に供給される際において、腐食抑制剤添加制御部103は、ボイラ本体21の腐食を抑制可能な腐食抑制水質となるように、補給水W1に対応する腐食抑制剤を供給するように、腐食抑制剤添加装置81を制御する。これにより、ボイラ水W2のpH値、酸消費量(pH8.3)又はシリカ濃度について、腐食抑制水質となるように維持される。
The
次に、燃料供給弁92を閉状態から開状態に切り替えることで、バーナ27に燃料を供給する。バーナ27が着火されることで、バーナ27は、燃焼を開始する。
Next, fuel is supplied to the
下部ヘッダ24及び各水管22に貯留されたボイラ水W2は、水管壁を通してバーナ27により加熱されながら、各水管22の内部を上昇していき、その後、湿り蒸気SM1となる。そして、各水管22の内部において生成された湿り蒸気SM1は、上部ヘッダ23に集められ、蒸気取出ラインL4を介して、気水分離器7に導入される。
The boiler water W2 stored in the
気水分離器7に導入された湿り蒸気SM1は、乾き蒸気SM2と分離水W4とに分離される。気水分離器7で分離された乾き蒸気SM2は、主蒸気弁94を閉状態から開状態に切り替えておくことにより、蒸気送出ラインL5を通して、蒸気ヘッダ50において集合される。蒸気ヘッダ50に集合された蒸気SM3は、蒸気使用機器(不図示)へ供給される。気水分離器7で分離された分離水W4は、降水ラインL6を通して下部ヘッダ24に戻される。
The wet steam SM1 introduced into the steam-
このようなボイラ20の運転停止時において、例えば、経年劣化などにより蒸気逆止弁95のシール性能が悪化した場合には、蒸気ヘッダ50からボイラ本体21に蒸気が逆流することがある。逆流蒸気SM4は、ボイラ本体21内で凝縮水W5となって貯留される。ボイラ本体21には、ボイラ20の起動時において、予め設定された基準貯水量Xのボイラ水W2の量となるように、補給水W1が供給される。そして、ボイラ水W2には、この供給された補給水W1の給水量に対応する量の腐食抑制剤が供給される。
本発明に係るボイラ20は、以下のように、図7に示すフローチャートの処理を行う。
At the time of the operation stop of such a
The
次に、本実施形態のボイラ20における運転停止時から次回起動時までの間に、逆流蒸気SM4から生じた凝縮水W5を第1凝縮水電気伝導率センサ422により検出する動作について説明する。図7は、本発明の第1実施形態に係るボイラ2における逆流検出の処理手順を示すフローチャートである。
Next, an operation of detecting the condensed water W5 generated from the backflow steam SM4 by the first condensed water
図7に示すように、ステップST11において、ボイラシステム1は、ボイラ20の運転を停止する。タイマ部102は、ボイラ20の運転が停止してからの運転停止時間の計時を開始する。
As shown in FIG. 7, in step ST11, the boiler system 1 stops the operation of the
ステップST12において、制御装置10は、タイマ部102により計時されたボイラ20の運転停止時間が所定時間経過したか否かを計時する。所定時間は、例えば、1時間である。ボイラ20の運転停止時間が所定時間経過した場合(YES)には、処理は、ステップST13に移行する。一方、ボイラ20の運転停止時間が所定時間経過しない場合(NO)には、処理は、ステップST12に戻る。
In step ST12, the
ステップST13において、制御装置10は、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値に基づいて、複数台のボイラのうちの停止しているボイラ20への蒸気の逆流の有無を判定する。具体的には、上部ヘッダ23内に滞在する凝縮水W5の電気伝導率が第1凝縮水電気伝導率センサ422で検出され、その検出値が第1所定値を超えたか否かの判断を、制御装置10は行う。制御装置10は、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値が第1所定値を超えていた場合に、ボイラ20への蒸気の逆流が有ると判定する。ここで、第1所定値とは、例えば、3μS/cmである。気水分離器7で生成させた乾き蒸気SM2には、ごく微量のボイラ水W2が残留しており、また蒸気取出ラインL4の内壁には、湿り蒸気SM1に含まれていたボイラ水W2が付着している。そのため、逆流蒸気SM4から生じる凝縮水W5では、5μS/cm程度の電気伝導率が検出される。上部ヘッダ23内に逆流蒸気SM4が流入しておらず、凝縮水W5が第1電極431及び第2電極432に接触していない状態では、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値は、0μS/cmとなる。
In step ST13, the
第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値が第1所定値を超えた場合(YES)には、制御装置10は、停止しているボイラ20への蒸気の逆流が発生していることを判定し、制御装置10の処理は、ステップST14に移行する。一方、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値が第1所定値を超えない場合(NO)には、制御装置10の処理は、リターンする。
When the detection value of the first condensed water
ステップST14において、制御装置10は、蒸気の逆流発生に対する処理を行う。具体的には、以下の4つの処理パターンが例示される。
In step ST14, the
(1)制御装置10は、ボイラ20への蒸気の逆流有りと判定した場合に、腐食抑制剤添加制御部103を介してこのボイラ20の腐食抑制剤添加装置81の制御を行う。より詳しくは、腐食抑制剤添加制御部103は、ボイラ20の運転停止時のボイラ水W2の検出水位値に基づいてボイラ本体21に貯留されるボイラ水W2の停止時貯水量Yを算出する。そして、腐食抑制剤添加制御部103は、予め設定された基準貯水量Xから停止時貯水量Yを減じたボイラ水の停止時不足水量Zを算出する。そして、腐食抑制剤添加制御部103は、対象ボイラ20の次回起動時において、停止時不足水量Zのボイラ水W2の水質が腐食抑制水質となるために必要な量の腐食抑制剤が添加されるように、腐食抑制剤添加装置81において薬剤供給処理を実行させる。これにより、ボイラ本体21へ蒸気が逆流しても、ボイラ水W2の水質は、腐食抑制水質となるように維持される。
(1) The
(2)制御装置10は、ボイラ20への蒸気の逆流有りと判定した場合に、このボイラ20の優先順位を上げるように、台数制御装置53を制御する。これにより、運転停止をしていたボイラ20が、次に燃焼状態とされるまでの時間が短縮され、ボイラ水W2の希釈状態が早期に解消される。
(2) When it is determined that the backflow of steam to the
(3)制御装置10は、ボイラ20への蒸気の逆流有りと判定した場合に、このボイラ20において、強制的に燃焼を行うように、バーナ27を制御する。これにより、運転停止をしていたボイラ20のボイラ水W2の濃縮が進み、その水質が腐食抑制水質に達する。
(3) The
(4)制御装置10は、ボイラ20への蒸気の逆流有りと判定した場合に、ボイラシステム1の管理者に対して蒸気逆止弁95のメンテナンスを促すように、通報装置(図示せず)を介して異常発生の報知を行う。
(4) A notification device (not shown) so as to prompt the administrator of the boiler system 1 to perform maintenance on the
上述した第1実施形態に係るボイラ20によれば、例えば、以下のような効果が得られる。
According to the
本実施形態におけるボイラ20は、複数台のボイラからなるボイラ群を構成し、複数の水管22を有するボイラ本体21と、燃焼することによりボイラ本体21の内部を加熱するバーナ27と、上部ヘッダ23及び下部ヘッダ24に連通された気水分離器7と、気水分離器7に接続された蒸気送出ラインL5に設けられた蒸気逆止弁95と、複数の水管22と蒸気逆止弁95との間の域内で生じた凝縮水W5の電気伝導率を検出する凝縮水電気伝導率センサ422,423と、凝縮水電気伝導率センサ422,423の検出値に基づいて、複数台のボイラ20のうちの停止しているボイラ20への蒸気SM4の逆流の有無を判定する判定部としての制御装置10と、を備える。
The
そのため、逆流蒸気SM4から生じた凝縮水W5の滞在を、凝縮水電気伝導率センサ422,423の検出値から容易に検出することができる。これにより、制御装置10は、蒸気の逆流発生に対する処理を開始することができる。
Therefore, the stay of the condensed water W5 generated from the backflow steam SM4 can be easily detected from the detection values of the condensed water
また、判定部としての制御装置10は、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値又は第2凝縮水電気伝導率センサ423の検出値が第1所定値を超えた場合に、停止しているボイラ20への蒸気SM4の逆流が発生していることを判定する。そのため、第1所定値が極めて小さい値とされることにより、上部ヘッダ23内に滞在する凝縮水W5を確実に検出し、蒸気逆流の判定精度を高めることができる。
In addition, the
次に,第2実施形態によるボイラについて、図8に基づき説明する。図8は、本発明の第2実施形態に係るボイラ2における逆流検出の処理手順を示すフローチャートである。 Next, a boiler according to a second embodiment will be described based on FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the backflow detection processing procedure in the boiler 2 according to the second embodiment of the present invention.
第2実施形態によるボイラは、制御装置10による処理が第1実施形態によるボイラ20の制御装置10による処理とは異なる。即ち、制御装置10は、ボイラ水電気伝導率センサ421の検出値と第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値との差に基づき、複数台のボイラ20のうちの停止しているボイラ20への蒸気SM4の逆流の有無を判定する。これ以外の構成については、第1実施形態によるボイラ20の構成と同様であるため、同様の構成については、説明を省略する。
The boiler by 2nd Embodiment differs in the process by the
以下、本実施形態のボイラ20における運転停止時から次回起動時までの間に、逆流蒸気SM4から生じた凝縮水W5をボイラ水電気伝導率センサ421及び第1凝縮水電気伝導率センサ422により検出する動作について説明する。
Thereafter, the condensed water W5 generated from the backflow steam SM4 is detected by the boiler water
図8に示すように、ステップST21において、ボイラシステム1は、ボイラ20の運転を停止する。タイマ部102は、ボイラ20の運転が停止してからの運転停止時間の計時を開始する。
As shown in FIG. 8, in step ST21, the boiler system 1 stops the operation of the
ステップST22において、制御装置10は、タイマ部102により計時されたボイラ20の運転停止時間が所定時間経過したか否かを計時する。所定時間は、例えば、1時間である。ボイラ20の運転停止時間が所定時間経過した場合(YES)には、処理は、ステップST23に移行する。一方、ボイラ20の運転停止時間が所定時間経過しない場合(NO)には、処理は、ステップST22に戻る。
In step ST22, the
ステップST23において、上部ヘッダ23内に滞在する凝縮水W5の電気伝導率が第1凝縮水電気伝導率センサ422に検出される。そして、制御装置10は、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値が第1所定値を超えたか否かの判断を行う。ここで、第1所定値とは、例えば、3μS/cmである。気水分離器7で生成させた乾き蒸気SM2には、ごく微量のボイラ水W2が残留しており、また蒸気取出ラインL4の内壁には、湿り蒸気SM1に含まれていたボイラ水W2が付着している。そのため、逆流蒸気SM4から生じる凝縮水W5では、5μS/cm程度の電気伝導率が検出される。上部ヘッダ23内に逆流蒸気SM4が流入しておらず、凝縮水W5が第1電極431及び第2電極432に接触していない状態では、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値は、0μS/cmとなる。
In step ST23, the electric conductivity of the condensed water W5 staying in the
第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値が第1所定値を超えた場合(YES)には、制御装置10の処理は、ステップST24に移行する。一方、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値が第1所定値を超えない場合(NO)には、制御装置10の処理は、リターンする。
When the detected value of the first condensed water
ステップST24において、制御装置10は、ボイラ水電気伝導率センサ421の検出値(A値)を取得する。また、制御装置10は、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値(B値)を取得する。そして、制御装置10は、これら検出値の差(A−B)を算出する。そして制御装置10の処理は、ステップST25に移行する。
In step ST24, the
ステップST25において、制御装置10は、ステップST24において算出した検出値の差(A−B)が第2所定値を下回ったか否の判断を行う。ここで、第2所定値とは、例えば、1795μS/cmである。ボイラ水電気伝導率センサ421の検出値は、ボイラ運転中であれば気水分離器7での分離水W4(キャリーオーバーしたボイラ水W2)であり、濃縮度が十分に高いときには2000μS/cm程度の値を示す。
In step ST25, the
ボイラ運転中には、下部ヘッダ24から水管22の水面に向かうほど濃縮度が高くなっているため、ボイラ停止後から所定時間が経過すると、ボイラ水W2の全体が混ざり合い、ボイラ水電気伝導率センサ421の検出値が若干低下して、1800μS/cm程度の値を示すようになる。一方、上述したように、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値は、逆流蒸気SM4から生じる凝縮水W5が滞在している場合には、5μS/cm程度の値を示すのに対し、凝縮水W5が滞在していない場合には、0μS/cmとなる。従って、逆流が生じている場合には、ボイラ水電気伝導率センサ421の検出値と第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値との差(例えば、1795μS/cm)は、逆流が生じていない場合の差(例えば、1800μS/cm)よりも小さくなる。
During boiler operation, the degree of enrichment is higher from the
そこで、検出値の差(A−B)が第2所定値を下回った場合(YES)には、制御装置10は、停止しているボイラ20への蒸気の逆流が発生していることを判定し、制御装置10の処理は、ステップST26に移行する。一方、検出値の差(A−B)が第2所定値以上の場合(NO)には、制御装置10の処理は、リターンする。ステップST26において、制御装置10は、第1実施形態のステップST14における蒸気の逆流発生に対する処理と同様の処理を行う。
Therefore, when the difference between the detected values (A−B) falls below the second predetermined value (YES), the
上述した第2実施形態に係るボイラ20によれば、例えば、以下のような効果が得られる。
上述のように、判定部としての制御装置10は、ボイラ水電気伝導率センサ421の検出値と第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値との差が第2所定値を下回った場合に、停止しているボイラ20への蒸気SM4の逆流が発生していることを判定する。そのため、第1実施形態とは異なる制御により、上部ヘッダ23内に滞在する凝縮水W5を確実に検出し、蒸気逆流の判定精度を高めることができる。
According to the
As described above, when the difference between the detection value of the boiler water
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
例えば、第1実施形態においては、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値が蒸気逆流の判定に利用されたが、これに限定されない。例えば、第1凝縮水電気伝導率センサ422の検出値に代えて、第2凝縮水電気伝導率センサ423の検出値が蒸気逆流の判定に利用されてもよい。この場合、気水分離器7内に滞在する凝縮水W5が検出されることによって、蒸気逆流が判定される。
Hereinabove, the preferred embodiments of the present invention have been described. However, the present invention can be implemented in various forms without being limited to the above-described embodiment.
For example, in the first embodiment, the detection value of the first condensed water
また、第1凝縮水電気伝導率センサ422、及び、第2凝縮水電気伝導率センサ423が有する電極部の構成は、電極部430の構成に限定されない。電極部への凝縮水W5の流入及び流出に支障がなければ、他の構成を採用することができる。
In addition, the configuration of the electrode unit included in the first condensed water
2 ボイラ群
7 気水分離器
10 制御装置(判定部)
23 上部ヘッダ
24 下部ヘッダ
20 ボイラ
21 ボイラ本体
22 水管
27 バーナ
95 蒸気逆止弁
421 ボイラ水電気伝導率センサ
422 第1凝縮水電気伝導率センサ(凝縮水電気伝導率センサ)
423 第2凝縮水電気伝導率センサ(凝縮水電気伝導率センサ)
L5 蒸気送出ライン
W2 ボイラ水
W5 凝縮水
SM4 逆流蒸気(蒸気)
2
23
423 Second Condensed Water Conductivity Sensor (Condensed Water Conductivity Sensor)
L5 Steam delivery line W2 Boiler water W5 Condensed water SM4 Backflow steam (steam)
Claims (3)
上部ヘッダと、下部ヘッダと、前記上部ヘッダ及び前記下部ヘッダに接続された複数の水管と、を有するボイラ本体と、
燃焼することにより前記ボイラ本体の内部を加熱するバーナと、
前記上部ヘッダ及び前記下部ヘッダに連通された気水分離器と、
前記気水分離器に接続された蒸気送出ラインに設けられた蒸気逆止弁と、
前記複数の水管と前記蒸気逆止弁との間の域内で生じた凝縮水の電気伝導率を検出する凝縮水電気伝導率センサと、
前記凝縮水電気伝導率センサの検出値に基づいて、前記ボイラが停止しているときの前記ボイラへの蒸気の逆流の有無を判定する判定部と、を備えるボイラ。 A boiler constituting a boiler group consisting of a plurality of boilers, wherein
A boiler body having an upper header, a lower header, and a plurality of water pipes connected to the upper header and the lower header;
A burner which heats the inside of the boiler body by combustion;
A steam separator communicated with the upper header and the lower header;
A steam check valve provided in a steam delivery line connected to the steam-water separator;
A condensed water electrical conductivity sensor for detecting the electrical conductivity of condensed water generated in the area between the plurality of water pipes and the steam check valve;
A determination unit that determines the presence or absence of a backflow of steam to the boiler when the boiler is stopped based on a detection value of the condensed water electrical conductivity sensor.
前記判定部は、前記凝縮水電気伝導率センサの検出値が第1所定値を超えた場合に、停止しているボイラへの蒸気の逆流が発生していることを判定する請求項1に記載のボイラ。 The condensed water electric conductivity sensor detects the electric conductivity of the condensed water staying in the upper header or the electric conductivity of the condensed water staying in the air-water separator,
The said determination part determines that the backflow of the vapor | steam to the stopped boiler has generate | occur | produced, when the detected value of the said condensed water electrical conductivity sensor exceeds 1st predetermined value. Boiler.
前記凝縮水電気伝導率センサは、前記上部ヘッダ内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出するものであり、
前記判定部は、前記ボイラ水電気伝導率センサの検出値と前記凝縮水電気伝導率センサの検出値との差が第2所定値を下回った場合に、停止しているボイラへの蒸気の逆流が発生していることを判定する請求項1に記載のボイラ。 The boiler further includes a boiler water conductivity sensor that detects the conductivity of the boiler water,
The condensed water electrical conductivity sensor detects the electrical conductivity of condensed water staying in the upper header,
The determination unit is configured to determine the backflow of steam to the stopped boiler when the difference between the detected value of the boiler water electrical conductivity sensor and the detected value of the condensed water electrical conductivity sensor falls below a second predetermined value. The boiler according to claim 1, wherein it is determined that is occurring.
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