JP7039783B2 - ガス供給システム及びガス遮断方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス供給システム及びガス遮断方法に関するものである。

副生ガス焚ボイラは、製鉄所の高炉やコークス炉、転炉等で発生する水素や一酸化炭素、炭化水素等を含む副生ガスをボイラの燃料として使用するものであり、副生ガスからなる燃料ガスを有効利用できる。しかし、副生ガスは一酸化炭素などの有毒ガスを含むため、プラントの電源喪失時など緊急時において、ボイラへの副生ガスからなる燃料ガスの供給を速やかに停止させ、副生ガスのボイラ側への漏洩を防止する必要がある。

また、一般的に副生ガスは供給圧力が低いため、副生ガスの供給配管は直径１～４ｍ程の大口径となることがある。そのため、通常のガス配管に用いる遮断弁を用いると、大型の配管を迅速に閉鎖するため大掛かりな装置となる。そこで、供給配管を遮断するため、簡易で確実に副生ガスからなる燃料ガスの供給を停止してボイラ側への漏洩対策を行う手段が求められている。

したがって、通常は、供給配管に水封弁が設置され、水封弁を動作させることによって、緊急時に副生ガスからなる燃料ガスを副生ガス焚ボイラへ流通しないようにしている。

一方、副生ガス焚ボイラは、火炉内の燃料ガスや燃焼排ガスの漏出を防止するために、火炉内の圧力を一定範囲の負圧（例えば、－０．２０ｋＰａ（－２０ｍｍＨ_２０）程度）に保つため、誘引通風機（ＩＤＦ：Induced Draft Fan）の動翼の開度を制御用空気（圧縮空気）によって動作して調整されている。

副生ガス焚ボイラにおいて、運転中の不具合発生等によって、副生ガス焚ボイラへ供給していた副生ガスを主燃料ガスにする燃料ガスを急に遮断する場合、誘引通風機により火炉内が負圧にあるところに、燃料ガスの供給が遮断されるため火炉内のガス温度が低下して火炉内の気体が急激に収縮する。そして、火炉内の圧力低下が進み、火炉が大気圧と火炉内の差圧に耐えられなくなると、火炉の暴縮（インプロージョン）が発生してボイラが損傷するおそれがある。そこで、従来、副生ガス焚ボイラに設置された押込通風機（ＦＤＦ）と誘引通風機（ＩＤＦ）の動翼の開度を制御する技術が用いられている。また、下記の特許文献１から３には、主燃料遮断時、又は、火炉内の圧力がある一定値以下になったとき、又は、火炉内のドラフト低下時に、大気から火炉へ空気を投入して、インプロージョンの発生を抑える技術が開示されている。

特開平８－２２６６０８号公報 実開昭５９－１８１０６号公報 実公平６－１６２４５号公報

副生ガス焚ボイラの運転中に、圧縮空気の喪失（エアレス）という事態が発生した場合、誘引通風機（ＩＤＦ）の動翼開度を調整できなくなり、誘引風量を低下調整できない。そのため、運転中の不具合発生等によって、制御用空気の喪失時した時に、水封弁を急速に遮断すると、副生ガス（主燃料）の燃料ガス量が急減するだけでなく、誘引通風機（ＩＤＦ）による排気が継続することによって、火炉内の圧力が低下し続け、暴縮（インプロージョン）が発生するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、水封弁による燃料ガスの供給停止によって、燃料ガスの供給先において不具合が発生することを防止し、安全性を確保することが可能なガス供給システム及びガス遮断方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のガス供給システム及びガス遮断方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の第１態様に係るガス供給システムは、弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構と、前記燃料ガスの供給先において、前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断する判断部とを備え、前記ストッパー機構は圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気の有無によって、前記ストッパー機構が前記錘の支持を保持して前記弁体が前記開口部の開状態を維持し、又は、前記ストッパー機構が前記錘の支持を解除して前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成とされて、前記判断部における前記燃料ガスの供給を停止できるか否かの判断に基づき、前記ストッパー機構の状態を維持又は解除し、前記弁体が前記開口部を開状態又は閉状態とする。

この構成によれば、ストッパー機構は、圧縮空気によって駆動し、圧縮空気の有無により、弁体及び錘を支持したり、又は、弁体及び錘の支持を解除したりし、弁体及び錘を支持するときは、弁体による開口部の開状態を維持でき、弁体及び錘の支持を解除するときは、弁体が錘の自重によって回転軸周りに回動して、弁体が開口部を閉状態とする。
また、判断部では、燃料ガスの供給先において、燃料ガスの供給を停止する前に、燃料ガスの供給を停止できるか否かが判断され、燃料ガスの供給を停止できないと判断されたとき、ストッパー機構の状態が維持されて、弁体によって開口部の開状態が維持され、燃料ガスの供給を停止できると判断されたとき、ストッパー機構が駆動されて、弁体によって開口部が閉状態とされる。

上記第１態様において、前記判断部の判断に基づき、前記ストッパー機構は、前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘を支持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持する構成とされ、前記圧縮空気が供給された状態で前記錘の支持を解除して、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成としてもよい。

この構成によれば、ストッパー機構は、圧縮空気によって駆動し、圧縮空気が排出された状態で、弁体及び錘を支持して、弁体による開口部の開状態を維持でき、圧縮空気が供給された状態で、弁体及び錘の支持を解除して、弁体が錘の自重によって回転軸周りに回動して、弁体が開口部を閉状態とする。
これにより、判断部において、燃料ガスの供給を停止できないと判断されたとき、ストッパー機構では、圧縮空気が排出された状態が維持されて、弁体によって開口部の開状態が維持され、燃料ガスの供給を停止できると判断されたとき、ストッパー機構へ圧縮空気が供給されて、弁体によって開口部が閉状態とされる。

本発明の第２態様に係るガス供給システムは、弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構とを備え、前記ストッパー機構は、圧縮空気によって駆動し、前記ストッパー機構から前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持する構成とされ、前記ストッパー機構に前記圧縮空気が供給された状態で前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除する構成とされて、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成とされている。

この構成によれば、ストッパー機構は、圧縮空気によって駆動し、ストッパー機構から圧縮空気が排出された状態で、弁体及び錘の支持を保持し続けて、弁体による開口部の開状態を維持でき、ストッパー機構に圧縮空気が供給された状態で、弁体及び錘の支持の保持を解除して、弁体が錘の自重によって回転軸周りに回動して、弁体が開口部を閉状態とする。
したがって、ストッパー機構に対して圧縮空気が供給されるまでは、ストッパー機構に対して圧縮空気が供給されるまでは弁体及び錘の支持が保持し続けるため、弁体による開口部の開状態が維持され、ストッパー機構に対して圧縮空気が供給されると、錘の支持の保持を解除して錘の自重によって回転軸周りに回動された弁体が開口部を閉状態弁体となる。

上記第１及び第２態様において、前記弁体に接続された保持レバーを更に備え、前記ストッパー機構は、支点を中心に回動可能な水平レバーと、前記水平レバーの一端に設けられたバランスウェイトと、前記水平レバーの他端に接続して設けられ、前記水平レバーに回動力を付与する構成とされたシリンダーと、前記支点と前記バランスウェイトとの間に設けられ、前記保持レバーの回動を係止する構成とされた爪部とを備え、前記シリンダーは、前記圧縮空気によって駆動し、前記シリンダーに前記圧縮空気が排出された状態で前記水平レバーに回動力を付与することなく前記爪部での前記保持レバーの回動係止を維持して、前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされ、前記シリンダーに前記圧縮空気が供給された状態で前記水平レバーに回動力を付与して前記爪部での前記保持レバーの回動係止を解除して、前記保持レバーが前記錘の自重で回動して前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除する構成とされてもよい。

この構成によれば、支点を中心に回動可能に支持されている水平レバーの一端にバランスウェイトが設けられ、シリンダーは、支点を挟んでバランスウェイトとは反対側の他端側で水平レバーに連結しており、シリンダーにおいて、圧縮空気が排出された状態で、水平レバーに回動力を与えないので、水平レバーの一端に設けたバランスウエイトにより爪部での保持レバーの回動係止を維持するように押し付けられて、弁体及び錘の支持を保持し続けて水封弁の開状態を維持できる。また、シリンダーに圧縮空気が供給されたとき、シリンダーが水平レバーの他端で回動力を付与して爪部での保持レバーの回動係止を解除し、弁体及び錘の支持の保持を解除して、水封弁を閉状態とする。

上記第１及び第２態様において、前記ストッパー機構は、前記シリンダーへ前記圧縮空気を供給する構成とされている圧縮空気系統と、前記圧縮空気の導通を制御する電磁弁とを備え、前記圧縮空気系統は、前記電磁弁が通電状態で前記シリンダー内が大気開放状態となり、前記電磁弁に通電しない状態で前記シリンダーへ前記圧縮空気を導入した状態となる構成とされてもよい。

この構成によれば、圧縮空気の導通を制御する電磁弁において通電状態で、シリンダーにおいて圧縮空気が供給されずに排出されて、シリンダー内が大気開放状態となり、シリンダーによって水平レバーに回動力を与えないので、爪部での保持レバーの回動係止を維持して弁体及び錘が支持を保持されて、水封弁の開状態が維持される。一方、電磁弁において非通電状態で、電磁弁が開状態となり、シリンダーを圧縮空気によって駆動させる。これにより、シリンダーが水平レバーの他端で回動力を付与して爪部での保持レバーの回動係止を解除し、弁体及び錘の支持が解除されて、水封弁が閉状態となる。

上記第１及び第２態様において、前記圧縮空気系統は、前記電磁弁の上流側に設けられたエアタンクと、前記エアタンクの上流側に設けられた逆止弁とを備え、前記エアタンクは、前記シリンダーが少なくとも１回以上動作できる前記圧縮空気を前記シリンダーへ供給可能な容量を備えてもよい。

エアタンク内には、電磁弁が開状態となったとき、シリンダーを少なくとも１回動作できる空気量が貯蔵されていて、圧縮空気の供給が停止してもシリンダーを動作できる。電磁弁が閉状態であるとき、エアタンク内の空気は電磁弁によって閉止される。このとき、逆止弁によって、エアタンクへ圧縮空気を供給できるが、逆にエアタンクからの圧縮空気の流出が防止される。
このため、圧縮空気の喪失（エアレス）の発生や、圧縮ガス系統に異常の発生で、圧縮空気の供給元からシリンダーへ圧縮空気を供給できない場合には、エアタンクから圧縮空気をシリンダーへ供給して、水封弁を少なくとも１回閉動作できるため、信頼性を向上できる。

上記第１態様において、前記ストッパー機構は、前記圧縮空気によって駆動し、前記ストッパー機構に前記圧縮空気が供給された状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持する構成とされ、前記ストッパー機構から前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除して、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成とされており、前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記判断部にて、前記燃料ガスの供給を停止できないと判断されたとき、前記ストッパー機構へ前記圧縮空気が供給された状態が維持されて、前記弁体が前記開口部の開状態を維持し、前記判断部にて、前記燃料ガスの供給を停止できると判断されたとき、前記ストッパー機構から前記圧縮空気が排出されて、前記弁体が前記開口部を閉状態としてもよい。

この構成によれば、ストッパー機構は、圧縮空気によって駆動し、圧縮空気が供給された状態で、弁体及び錘の支持を保持して、弁体による開口部の開状態を維持でき、圧縮空気が排出された状態で、弁体及び錘の支持の保持を解除して、弁体が錘の自重によって回転軸周りに回動して、弁体が開口部を閉状態とする。
また、判断部において、燃料ガスの供給を停止できないと判断されたとき、ストッパー機構では、圧縮空気が供給された状態が維持されて、弁体によって開口部の開状態が維持され、燃料ガスの供給を停止できると判断されたとき、ストッパー機構から圧縮空気が排出されて、弁体によって開口部が閉状態とされる。

上記第１態様において、前記弁体に接続された保持レバーを更に備え、前記ストッパー機構は、支点を中心とした回動可能な水平レバーと、前記水平レバーの一端に設けられ、前記保持レバーの回動を係止する構成とされた爪部と、前記水平レバーの他端に設けられたバランスウェイトと、前記支点と前記バランスウェイトとの間で前記水平レバーの回動を保持する構成とされたシリンダーとを備え、前記シリンダーは、前記圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気が供給された状態で前記水平レバーに回動力を付与することなく前記爪部での前記保持レバーの回動係止を維持して、前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされ、前記圧縮空気が排出された状態で前記水平レバーの回動保持をすることなく、前記爪部での前記保持レバーの回動係止を解除して、前記保持レバーが前記錘の自重で回動して前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除する構成とされてもよい。

この構成によれば、シリンダーが、水平レバー上の支点とバランスウェイトとの間で水平レバーの回動を保持しており、シリンダーが、圧縮空気によって駆動し、圧縮空気が供給された状態で弁体及び錘の支持を保持して、爪部での保持レバーの回動係止を維持して弁体及び錘を支持し水封弁の開状態を維持できる。また、圧縮空気が排出されたとき、シリンダーが水平レバーの回動保持をしなくなり、水平レバーが他端に設けたバランスウエイトにより回動して爪部での保持レバーの回動係止を解除し、弁体及び錘の支持の保持を解除して、水封弁を閉状態とする。

上記第１態様において、前記ストッパー機構は、前記シリンダーへ前記圧縮空気を供給する構成とされている圧縮空気系統と、前記圧縮空気の導通を制御する電磁弁とを備え、前記圧縮空気系統は、前記電磁弁が通電状態で前記シリンダーへ前記圧縮空気を導入する開状態となり、前記電磁弁に通電しない状態で前記シリンダー内が大気開放状態となる構成とされてもよい。

この構成によれば、圧縮空気の導通を制御する電磁弁において通電状態で、電磁弁が開状態となり、シリンダーを圧縮空気によって駆動でき、シリンダーによって水平レバーが回動しないよう保持し、爪部での保持レバーの回動係止を維持して弁体及び錘が支持を保持されて、水封弁の開状態が維持される。一方、電磁弁において非通電状態で、シリンダーにおいて圧縮空気が供給されずに排出されて、シリンダー内が大気開放状態となり、シリンダーが水平レバーの他端に設けたバランスウエイトで回動して爪部での保持レバーの回動係止を解除し、弁体及び錘の支持が解除されて、水封弁が閉状態となる。

上記第１態様において、前記燃料ガスの前記供給先は、ボイラであり、前記判断部は、前記ボイラの火炉内圧、及び／又は、前記ボイラから排ガスを排出する通風機の運転状態に基づいて、前記燃料ガスの供給停止可否を判断してもよい。

この構成によれば、燃料ガスの供給先であるボイラの火炉内圧、及び／又は、ボイラから排ガスを排出する通風機の運転状態に基づいて、燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断でき、燃料ガスの供給停止に基づくボイラの火炉内の圧力急減を防止できる。例えば、ボイラの火炉内圧が所定の閾値以下の負圧である場合や、所定流量以上で通風機の運転が継続されている場合、判断部は、燃料ガスの供給を停止できないと判断する。これにより、ボイラの火炉内の圧力急減を防止して、火炉内の圧力が低下し続けて、暴縮（インプロージョン）が発生することを防止できる。

上記第１態様において、前記燃料ガスの前記供給先は、ボイラであり、前記判断部は、前記ボイラへ供給される前記燃料ガスの流量に基づいて、前記燃料ガスの供給停止可否を判断してもよい

この構成によれば、燃料ガスの供給先であるボイラへ供給される燃料ガスの流量に基づいて、燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断でき、燃料ガスの供給停止に基づくボイラの火炉内の圧力急減を防止できる。例えば、ボイラへ供給される燃料ガスが所定流量以上である場合、判断部は、燃料ガスの供給を停止できないと判断する。これにより、ボイラの火炉内の圧力急減を防止して、火炉内の圧力が低下し続けて、暴縮（インプロージョン）が発生することを防止できる。

本発明の第３態様に係るガス遮断方法は、弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構と、を備えるガス供給システムのガス遮断方法であって、判断部が、前記燃料ガスの供給先において、前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断するステップと、前記ストッパー機構が、圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気の有無によって、前記錘の支持を保持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持するステップと、前記ストッパー機構が、前記錘の支持を解除して、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とするステップと、前記判断部が、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かの判断に基づき、前記ストッパー機構の状態を維持又は解除するステップと、前記弁体が前記開口部を開状態又は閉状態とするステップとを備える。

本発明の第４態様に係るガス遮断方法は、弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構と、を備えるガス供給システムのガス遮断方法であって、前記ストッパー機構が、圧縮空気によって駆動し、前記ストッパー機構から前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持するステップと、前記ストッパー機構に前記圧縮空気が供給された状態で前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除して、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とするステップとを備える。

本発明によれば、水封弁による燃料ガスの供給停止によって、燃料ガスの供給先において不具合が発生することを防止し、安全性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係るガス供給システム及びボイラを有するプラント設備を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るガス供給システムを示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るガス供給システムの回転式水封弁を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るガス供給システムの回転式水封弁を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態の第１実施例に係るガス供給システムのストッパー機構及び圧縮空気系統を示す構成図である。 本発明の一実施形態の第２実施例に係るガス供給システムのストッパー機構及び圧縮空気系統を示す構成図である。 炉内圧力と排気流量の関係を示すグラフである。 副生ガス停止後の炉内圧力と停止前の副生ガス流量の関係を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る回転式水封弁（水封弁）１が設けられたガス供給システム１０について、図１から図５を用いて説明する。なお、本実施形態では上方や上部などの上とは鉛直上側方向を、下方や下部などの下とは鉛直下側方向を示している。

本実施形態に係る回転式水封弁１が設けられたガス供給システム１０は、例えば、副生ガス（燃料ガス）が流通するプラント、例えば副生ガス焚ボイラ３０（以下「ボイラ３０」という。）を用いたプラント設備に適用できる。ガス供給システム１０において、回転式水封弁１は、緊急時等において確実かつ迅速に閉動作でき、副生ガスの流通を確実かつ迅速に遮断できる。また管径の大きな配管への適用に適している。なお、本実施形態では、副生ガスが流通するガス供給システム１０について説明するが、本発明は、副生ガス以外のガスが流通するガス供給システムにも適用可能である。

ボイラ３０は、バーナ３２を備え、バーナ３２で副生ガスを燃焼して高温の排ガスが生成され、排ガスの熱をボイラ３０内の図示しない熱交換器に供給された水との間で熱交換して、蒸気を発生させる。本実施形態での副生ガスは、例えば、製鉄所の高炉やコークス炉、転炉等で発生する水素や一酸化炭素、炭化水素等を含むガスである。

バーナ３２には、燃料ガスとなる副生ガスと、燃焼用の空気が供給される。図１に示すように、副生ガスは、回転式水封弁１が設けられた配管３１を介して、バーナ３２へ供給され、空気は、押込み通風機（ＦＤＦ）３６が設けられたダクト３３を介して、複数のバーナ３２へ供給される。

回転式水封弁１は、例えば、図２に示すように、副生ガスが流通する配管３１に設置される。
図２に示すガス供給システム１０は、通常時、配管３１を介して、副生ガスの発生場所である供給元から、ボイラ３０のバーナ３２へ副生ガスを供給する。配管３１には、バーナ３２の上流側にバーナ弁３４が設置されてバーナ３２への副生ガスの供給量を制御する。本実施形態では、バーナ３２に設けたバーナ弁３４で副生ガスの供給量を制御する。また、バーナ３２はボイラ３０に複数設けられてもよく、その際、バーナ弁３４は、各バーナ３２に個別に設けられる。なお、バーナ弁は、各バーナに個別に設けた開閉弁と、副生ガスを供給する母管に相当する配管３１に設けた流量調整弁とで構成されてもよい。また、配管３１には、回転式水封弁１のほかに、回転式水封弁１の上流側にＶ字型水封弁３５が設置されてもよい。

バーナ３２による副生ガスの燃焼で生じた排ガスは、誘引通風機（ＩＤＦ）３８が設けられたダクト３７を介して、ボイラ３０の内部から外部へ排出される。

回転式水封弁１（以下「水封弁１」という。）は、図２及び図３に示すように、弁箱２と、弁箱２の内部にて開口部４ｃを閉状態に覆うように回動可能である、弁箱２に支持された弁体３などを有する。例えば弁箱２の内部には、配管３１の端部と接続された屈曲管４が配置されており、屈曲管４は、水平方向に延設された管状の水平部４ａと、水平部４ａに接続され水平部４ａに対して垂直に鉛直上方向へと延設された管状の垂直部４ｂからなる。垂直部４ｂの上部には、開口部４ｃが形成されている。開口部４ｃは、弁箱２の内部にて開口している。

弁箱２は、上部にて配管３１の副生ガス供給側へと向かう端部と接続されている。弁体３は、椀型を有する部材であり、回転軸２４を介して回動可能に弁箱２に支持されている。水封弁１を開とする場合、弁体３は、開口部４ｃを覆わない位置、すなわち、屈曲管４の側方に移動する。水封弁１を閉とする場合、弁体３は開口部４ｃを覆う位置、すなわち、屈曲管４の上方に移動する。また、弁箱２の内部かつ屈曲管４の外側には、水を貯留できる。

水封弁１を開とした場合、水封弁１の内部を副生ガスが流通できる。一方、水封弁１を閉とした場合、弁体３は開口部４ｃを覆いつつ、開口部４ｃの周囲に満たされた弁箱２内部の水を含めて弁体３によって覆うことで、配管３１から供給された副生ガスが遮断される。水封弁１には、給水管５が設置され、給水管５を介して弁箱２内部へ水が供給される。給水管５に設置された開閉弁６の開度が調整されることによって、弁箱２内部への水の供給が制御される。弁箱２内部には、常時規定量の水で満たされている。弁体３が閉まると、弁箱２内部に満たされた規定量の水で水封可能である。弁体３の開閉状態に関わらず、弁箱２内部の水位は、ある範囲内となるように制御されている。弁体３が閉まることにより、水封弁１が完全に閉状態となり、副生ガスのボイラ３０側への漏出を防止できる。

弁体３は、図４に示すように、回転軸２４及びレバー２２を介して、弁体用バランスウェイト（錘）７が設置されている。レバー２２は、一端が回転軸２４に接続され、他端が弁体用バランスウェイト７に接続される。弁体用バランスウェイト７とレバー２２は、回転軸２４に接続された弁体３と共に一体的に回動可能である。弁体用バランスウェイト７とレバー２２は、回転軸２４の弁箱２の一側面側に設けられていて、回転軸２４の弁箱２の反対側の他側面側にストッパー機構２０と保持レバー８が設けられている。水封弁１が開とされているとき、図４の破線で示す位置に、弁体用バランスウェイト７が鉛直方向の上方側に位置するように支持されている。この状態で、後述するストッパー機構２０（図５及び図６参照）によって、弁体３が回動しないよう保持されている。一方、水封弁１が閉とされるとき、ストッパー機構２０による弁体用バランスウェイト７の保持が解除されて、弁体用バランスウェイト７の自重によって弁体３が回動する。その結果、弁体用バランスウェイト７は、弁体３の重さと弁体用バランスウェイト７の重さがバランスする位置、例えば図４の二点鎖線で示す位置に移動する。そして、弁体用バランスウェイト７に接続した弁体３が、新たに電動駆動装置や圧縮流体駆動装置などの外部動力を用いなくても開口部４ｃを覆う位置へ自動的に移動し、水封弁１が閉状態となる。

［第１実施例］
ストッパー機構２０は、図５に示すように、例えば、弁体３に接続された保持レバー８と、支点９ａで支持された水平レバー９と、エアシリンダー１１と、水平レバー用バランスウェイト（バランスウエイト）１２と、圧縮空気系統１３などからなる。ストッパー機構２０は、弁体用バランスウェイト７とレバー２２が設けられた回転軸２４の弁箱２の一側面側とは反対側の他側面側に設けられていて、ストッパー機構２０はレバー２２と干渉することはない。ストッパー機構２０は、通常時、弁体３が開口部４ｃを覆わない状態、すなわち、弁体３の少なくとも一部が開口部４ｃから外れた位置にある状態で、弁体３及び弁体用バランスウェイト７の支持を保持している。ストッパー機構２０が、弁体３及び弁体用バランスウェイト７の支持の保持を解除すると、保持レバー８の回動が自由になり、弁体用バランスウェイト７とレバー２２の回動も自由になり、保持レバー８に接続した弁体３が開口部４ｃを覆う。

保持レバー８は、図４に示すように、一端が回転軸２４に接続され、回転軸２４に接続された弁体３と共に回動可能である。図５の実線で示すように、保持レバー８の他端が水平レバー９の爪部１４によって、保持レバー８が回動係止されている状態では、保持レバー８が回動しないように回動係止されるとともに弁体３が回動しないように保持されている。一方、図５の破線で示すように、爪部１４による保持レバー８の回動係止状態が解除されたとき、保持レバー８が回動するとともに弁体用バランスウェイト７とレバー２２の回動も自由になり、弁体３が回転軸２４周りに回動する。

ストッパー機構２０として、水平レバー９は、一方向に長い棒状部材であり、中央付近に設けられた支点９ａ周りに回動可能である。水平レバー９の一端には水平レバー用バランスウェイト１２が設けられ、水平レバー９の他端にはエアシリンダー１１が接続される。爪部１４は、水平レバー９の支点９ａと水平レバー用バランスウェイト１２の間に設けられる。

本実施形態では水平レバー９が略水平状態にあるとき、爪部１４が保持レバー８と係止されるよう設定している。このとき、水平レバー９は爪部１４との係止ができれば、必ずしも水平状態でなくてもよい。水平レバー９において、他端に接続されたエアシリンダー１１が水平レバー９に回動力を付与して、エアシリンダー１１側が鉛直方向の下方に移動し、水平レバー用バランスウェイト１２側が鉛直方向の上方に移動する。このとき、水平レバー９が支点９ａ周りに所定以上の角度で回動して爪部１４の位置を上方側へと変化させることで、爪部１４による保持レバー８の回動係止状態が解除される。

爪部１４は、例えば、水平レバー９の長手方向に対して垂直で鉛直方向の下方側に延びた部材であり、例えばフック状の凹部があり、保持レバー８の鉛直方向上端部分に設けた軸状の凸部と機械的に引っ掛かることで回動係止している。水平レバー９の一端に設けた水平レバー用バランスウェイト１２により、爪部１４のフック状の凹部が保持レバー８の上端部分の軸状の凸部に押し付けられて、係止状態が保持されている。また、爪部１４の側面が、保持レバー８が弁体用バランスウェイト７の自重による回動をしないよう保持している。図５に示す例では、爪部１４は、保持レバー８が紙面左回りに回動しないよう保持している。水平レバー９に回動力を付与して、図５の破線で示す位置に水平レバー９が支点９ａ周りに紙面右回りに回動して傾くことで、爪部１４による保持レバー８の係止状態が解除され、保持レバー８も回動できる。図５に示す例では、爪部１４による回動係止状態が解除されたときには、保持レバー８は、紙面左回りに回動する。

エアシリンダー１１は、ピストンロッド１１ａを有する。エアシリンダー１１に圧縮空気系統１３から圧縮空気が供給されていないとき、エアシリンダー１１内から圧縮空気が排気されて大気開放状態にあり、ピストンロッド１１ａには、空気圧が作用せず、位置は一定である。エアシリンダー１１は、圧縮空気が供給されているとき、空気圧によってピストンロッド１１ａを所定の方向へ移動させる。具体的には、エアシリンダー１１は、例えば、図５に示すように、水平レバー９の他端の鉛直方向の上方側に接続して設置されて、圧縮空気が供給されているとき、ピストンロッド１１ａが鉛直方向下方へ移動する。水平レバー９が支点９ａ周りに対して、水平レバー９の一端に設けた水平レバー用バランスウェイト１２の重さによるモーメント力を上回るように、ピストンロッド１１ａが水平レバー９の上面を鉛直方向の下方側に押し下げ、水平レバー９に回動力を付与する。

水封弁１を閉状態とするため、爪部１４による保持レバー８の回動係止を解除する場合、ストッパー機構２０を遠隔操作する。すなわち、エアシリンダー１１内に圧縮空気を供給し、水平レバー９の上面を鉛直方向の下方側に押し下げて、支点９ａ周りに水平レバー９を傾けて、水平レバー用バランスウェイト１２側を鉛直方向上方へ移動させる。その結果、水平レバー用バランスウェイト１２の荷重で爪部１４が保持レバー８の上端部分に押し付けられて係止保持していた状態が解除され、係止されていた爪部１４による保持レバー８の回動係止状態が解除される。そして、回転軸２４周りに弁体用バランスウェイト７の自重により保持レバー８が回動し、保持レバー８と共に弁体３が回動する。

圧縮空気系統１３からエアシリンダー１１に圧縮空気が供給されず、エアシリンダー１１内から圧縮空気が排気されていてエアシリンダー１１が駆動しないときは、爪部１４による保持レバー８の回動係止状態が維持される。水平レバー用バランスウェイト１２に必要な重量は、エアシリンダー１１の駆動によって水平レバー９に回動力を付与して、水平レバー９が支点９ａ周りに回動して傾くことで、爪部１４による保持レバー８の回動係止状態が解除されるように決定される。水平レバー用バランスウェイト１２の重量が大きすぎると、エアシリンダー１１によって水平レバー９が支点９ａ周りに回動して傾くことができずに、爪部１４による保持レバー８の回動係止状態を解除できない。そのため、水平レバー用バランスウェイト１２は過剰な重量としない。

圧縮空気系統１３は、エアシリンダー１１への圧縮空気の供給がない状態と、エアシリンダー１１への圧縮空気の供給する状態を切り替える。圧縮空気系統１３の配管２５には、圧縮空気が流通する。圧縮空気系統１３の配管２５には、逆止弁２６と、圧縮空気の供給元であるエアタンク２７と、電磁弁１５が設置される。電磁弁１５は、電流が流れている通電状態（励磁）で閉状態となるとともにエアシリンダー１１内が大気開放状態となり、他方、電流が流れていない非通電状態（非励磁）で開状態となる。また、エアタンク２７から電磁弁１５への圧縮空気供給する配管２５は、エアタンク２７の上方側から排出してドレンが電磁弁１５へ流通することを抑制することが好ましい。逆止弁２６はエアタンク２７よりも圧縮空気を供給する系統の上流側に設置されている。

逆止弁２６は、エアタンク２７へ圧縮空気を供給できるが、逆にエアタンク２７から圧縮空気が流出することを防止する。エアタンク２７内には、電磁弁１５が開状態となったとき、エアシリンダー１１のピストンロッド１１ａを少なくとも１回動作できる空気量が貯蔵される。電磁弁１５が閉状態であるとき、エアタンク２７内の圧縮空気は電磁弁１５によって閉止されている。エアタンク２７の容積は、ピストンロッド１１ａを良好に少なくとも１回動作を確保するためには、エアシリンダー１１を繋ぐ圧縮空気系統１３の供給配管の容積とエアシリンダー１１内の容積を合計した容積の１０倍～３０倍以上であると更に好ましい。

エアタンク２７内には、エアシリンダー１１のピストンロッド１１ａを動作可能な空気量を貯蔵しておく。制御用空気の喪失（エアレス）の発生や、圧縮ガスを供給する系統に異常が発生などで、圧縮空気の供給元からエアシリンダー１１へ圧縮空気を供給できない場合には、エアタンク２７内の空気によってエアシリンダー１１のピストンロッド１１ａを動作させる。そして、爪部１４による保持レバー８の回動係止状態が解除して、弁体３が回転軸２４周りに回動して開口部４ｃを覆うことで、水封弁１が閉状態となる。エアタンク２７から圧縮空気をエアシリンダー１１へ供給して、水封弁１を少なくとも１回閉動作でき、信頼性を向上できる。

ボイラ３０の運転時は、電磁弁１５が通電状態（励磁）であり、電磁弁１５が通電されて閉状態が保たれ、エアシリンダー１１側への圧縮空気の供給がない状態となっており、爪部１４が保持レバー８を回動係止して水平レバー９が水平に維持されている。そのため、水封弁１は、開状態を維持する。

反対に、水封弁１を閉じる際は、電磁弁１５への通電を停止し、電磁弁１５が非通電状態（非励磁）となって開状態となり、エアタンク２７からエアシリンダー１１へ圧縮空気が供給される。このとき、水平レバー９は、エアシリンダー１１によって押圧されて、水平レバー９が支点９ａ周りに回動し傾く。その結果、爪部１４による保持レバー８の回動係止が瞬時に解除される。そのため、弁体３が回動し迅速に開口部４ｃを覆う状態となり、水封弁１は、迅速に閉状態へと移行できる。

以上、制御用空気の喪失（エアレス）などが発生して副生ガスの供給を停止する場合、本実施形態に係るストッパー機構２０は、副生ガスの供給を停止する前に、判断部が水封弁１の閉動作が可能であると判断する。水封弁１の閉動作が可能であると判断されたときには電磁弁１５に通電を停止して、エアタンク２７から圧縮空気がエアシリンダー１１へ供給される。これにより、水平レバー９の爪部１４での保持レバー８の回動係止が解除されて、回転軸２４周りに弁体用バランスウェイト７の自重により保持レバー８が回動し、保持レバー８と共に弁体３が回動し開口部４ｃを覆う状態となり、水封弁１を閉状態にする。電磁弁１５の通電停止による電磁弁１５の開動作は、判断部で水封弁１の閉動作が可能であるか否かの判断が行われた後、水封弁１の閉動作が可能であると判断されたとき、手動又は制御装置による制御によって行われる。

なお、圧縮空気系統１３には、図５に示すように、補助タンク２８と、制御弁２９が設置されてもよい。補助タンク２８内には、窒素又は圧縮空気が貯蔵される。補助タンク２８は、エアタンク２７と並列に設置される。エアタンク２７内の圧力が所定値以下となったとき、制御弁２９が開状態となり、補助タンク２８内の気体がエアシリンダー１１へ供給される。これにより、エアタンク２７からエアシリンダー１１へ圧縮空気を供給できない状態となったときでも、補助タンク２８から窒素又は圧縮空気をエアシリンダー１１へ供給して、確実に水封弁１を閉状態にすることができ、信頼性を向上できる。

［第２実施例］
本発明におけるストッパー機構２０は、上述した第１実施例の場合に限定されず、以下の第２実施例に係るストッパー機構２０のような構成を有してもよい。
図６に示すように、第２実施例において、水平レバー９は、一方向に長い棒状部材であり、中央付近に設けられた支点９ａ周りに回動可能である。水平レバー９の一端には爪部１４が設けられ、水平レバー９の他端には水平レバー用バランスウェイト１２が設けられ、支点９ａと他端に設けた水平レバー用バランスウェイト１２との間には、エアシリンダー１１が設けられている。本実施例では水平レバー９が略水平状態にあるとき、爪部１４が保持レバー８と回動係止されるよう設定している。このとき、水平レバー９は爪部１４との係止ができれば、必ずしも水平状態でなくてもよい。水平レバー９において、エアシリンダー１１の動作により水平レバー用バランスウェイト１２が自重で鉛直方向の下方に移動可能となり、水平レバー９が支点９ａ周りに所定以上の角度で回動して下方側へ位置を変化させる。その結果、爪部１４による回動係止状態が解除される。

エアシリンダー１１は、ピストンロッド１１ａを有し、ピストンロッド１１ａの先端が、水平レバー９の支点９ａと水平レバー用バランスウェイト１２の間で、水平レバー９と接続される。エアシリンダー１１は、圧縮空気が供給されているとき、空気圧によってピストンロッド１１ａを所定の方向へ移動させる。

エアシリンダー１１は、例えば、図６に示すように、水平レバー９の鉛直方向の下方側に設置されて、圧縮空気が供給されているとき、ピストンロッド１１ａが鉛直方向上方へ移動する。ピストンロッド１１ａは、水平レバー９の下面を鉛直方向の上方側に持ち上げて支持を維持して爪部１４で回動係止する。なお、エアシリンダー１１は、図６に示す例に限定されず、水平レバー９の鉛直方向の上方側に設置されてもよい。この場合、圧縮空気が供給されているとき、ピストンロッド１１ａが鉛直方向の上方側へ移動し、水平レバー９の上面を上方へ吊り上げて水平レバー９の支持を維持して爪部１４で回動係止する。

水封弁１を閉状態とするため、爪部１４による保持レバー８の回動係止を解除する場合、ストッパー機構２０を遠隔操作する。すなわち、エアシリンダー１１内の圧縮空気を排出して大気開放状態として、水平レバー用バランスウェイト１２の荷重を水平レバー９に作用させることで、ピストンロッド１１ａによる水平レバー９の爪部１４での回動係止を解除させる。その結果、水平レバー９の水平レバー用バランスウェイト１２側が水平レバー用バランスウェイト１２の荷重で鉛直方向下方に移動して水平レバー９に回動力が付与される。そして、支点９ａ周りに水平レバー９が紙面右回りに回動して傾き、爪部１４による保持レバー８の回動係止状態が解除されて、弁体用バランスウェイト７の自重により保持レバー８が回動し、保持レバー８と共に弁体３が回転軸２４周りに回動する。

水平レバー用バランスウェイト１２に必要な重量は、エアシリンダー１１による水平レバー９の支持を解除して、支点９ａ周りに水平レバー９を傾かせることで、爪部１４による保持レバー８の回動係止状態を解除するモーメントを発揮できるように決定される。一方、水平レバー用バランスウェイト１２の重量が大きすぎると、エアシリンダー１１による水平レバー９が回動しないよう支持維持できない場合があるので、水平レバー用バランスウェイト１２は過剰な重量としない。

圧縮空気系統１３は、エアシリンダー１１への圧縮空気の供給と、エアシリンダー１１からの圧縮空気の排出を切り替える。圧縮空気系統１３の配管２５には、圧縮空気が流通する。圧縮空気系統１３の配管２５には、逆止弁２６と、圧縮空気の供給元であるエアタンク２７と、電磁弁１５が設置される。また、第１実施例と同様に、補助タンク２８及び制御弁２９が設けられてもよい。電磁弁１５は、電流が流れている通電状態（励磁）で開状態となり、他方、電流が流れていない非通電状態（非励磁）で閉状態となるとともにエアシリンダー１１内が大気開放状態となる。

具体的には、ボイラ３０の運転時は、電磁弁１５が通電状態（励磁）であり、電磁弁１５が通電されて開状態が保たれ、エアシリンダー１１にエアタンク２７側から圧縮空気が供給される。これにより、圧縮空気系統１３によって水平レバー９の支持が維持されて爪部１４で回動係止が保持されている。反対に、水封弁１を閉じる際は、電磁弁１５への通電を停止し、電磁弁１５が非通電状態（非励磁）となって閉状態となり、エアシリンダー１１への圧縮空気の供給が遮断されると同時にエアシリンダー１１内の圧縮空気が排出され大気開放状態となる。これにより、エアシリンダー１１による水平レバー９の支持が解除され、水平レバー用バランスウェイト１２の荷重により水平レバー９に回動力を付与されて、支点９ａ周りに水平レバー９を傾かせる。

電磁弁１５が開状態である場合、エアシリンダー１１には圧縮空気が供給される。このとき、エアシリンダー１１は、ピストンロッド１１ａによって水平レバー９を支持し、水平レバー９が水平に維持されており、爪部１４が保持レバー８を回動係止している。そのため、水封弁１は、開状態となる。

反対に、電磁弁１５が閉状態である場合、エアシリンダー１１への圧縮空気の供給が停止され、エアシリンダー１１から圧縮空気が排出される。このとき、水平レバー９は、ピストンロッド１１ａによる支持が解除されて、水平レバー用バランスウェイト１２の重量によって水平レバー９に回動力を付与されて、水平レバー９が支点９ａ周りに回動し傾く。その結果、爪部１４による保持レバー８の回動係止が瞬時に解除される。そのため、弁体３が回動し迅速に開口部４ｃを覆う状態となり、水封弁１は、迅速に閉状態へと移行できる。

以上、制御用空気の喪失（エアレス）などが発生して副生ガスの供給を停止する場合、本実施形態に係るストッパー機構２０は、副生ガスの供給を停止する前に、判断部が水封弁１の閉動作が可能であると判断する。水封弁１の閉動作が可能であると判断部で判断されたときには電磁弁１５に通電を停止して、エアシリンダー１１の圧縮空気が排出される。エアシリンダー１１内部の空気がなくなることで、水平レバー９の支持が解除されると、水平レバー用バランスウェイト１２の重量によって水平レバー９に回動力が付与される。そして、水平レバー９が支点９ａ周りに回動し傾き、爪部１４による保持レバー８の回動係止が解除され、水封弁１が閉状態となる。電磁弁１５の通電停止による電磁弁１５の閉動作は、水封弁１の閉動作が可能であるか否かの判断が判断部によって行われた後、判断部が水封弁１を閉動作できると判断したとき、手動又は制御装置による制御によって行われる。

なお、本実施例では、電磁弁１５が通電されて開状態が保たれているとき、エアシリンダー１１に圧縮空気が供給された状態が保たれていればよく、エアタンク２７や補助タンク２８は、必ずしも設置されなくてもよい。但し、後述するとおり、本実施形態では、水封弁１の閉動作が可能であると判断部で判断されるまでは、水封弁１の開状態を維持する必要がある。エアタンク２７や補助タンク２８が設けられている場合、制御用空気の喪失（エアレス）の発生によって、圧縮空気の供給元からエアシリンダー１１へ圧縮空気を供給できない場合にも、エアタンク２７に貯蔵された圧縮空気や補助タンク２８に貯蔵された気体によって、エアシリンダー１１へ圧縮空気を供給できる。その結果、水封弁１の閉動作が可能であると判断されるまで、水封弁１の開状態を維持できる。

以下、圧縮ガスの供給系統の停止や不具合等により制御用空気の喪失（エアレス）の発生などに伴い、水封弁１の閉動作で副生ガスの停止を行う前に、判断部での水封弁１の閉動作を行う前の水封弁１の閉動作が可能であるか否かの判断について説明する。本実施形態では、判定部は例えば制御装置であり、また、判断に必要な各機器の状態データを、制御室などでディスプレイ等に表示して作業員や監督者が判断してもよい。

上述した実施形態において、副生ガスの供給を停止する前に、水封弁１の閉動作が可能であると判断部で判断した後は、圧縮空気系統１３における圧縮空気の供給又は排出等は、圧縮空気系統１３に設けられた電磁弁１５の開閉を作業員が手動で行ってもよいし、制御装置を用いて自動的に行ってもよい。このとき火炉内圧の負圧に影響する誘引通風機３８の動翼開度の調整を行ってもよい。

電磁弁１５の通電停止は、水封弁１の閉動作が可能であるか否かの判断が行われた後、水封弁１の閉動作が可能であると判断されたとき、手動又は制御装置による制御によって行われる。

手動で行う場合、副生ガスの供給を停止することによって生じるボイラ３０の火炉内圧への影響を考慮して、作業員が圧縮空気系統１３に設けられた電磁弁１５の開状態を維持したり、開状態の電磁弁１５を閉鎖したりする。

制御装置が設けられる場合、予め記録されたボイラ３０の火炉内圧等と、副生ガスの供給を停止することによって生じるボイラ３０の火炉内圧への影響の関係に基づいて、制御装置が、圧縮空気系統１３に設けられた電磁弁１５の開状態を維持したり、開状態の電磁弁１５を閉鎖したりする。制御装置は、本発明に係る判断部の一例である。

制御装置は、ボイラ３０の火炉内圧等に基づいて、後述するとおり、副生ガスの供給を停止できるか否かを判断する。第１実施例の場合、制御装置は、副生ガスの供給を停止できないと判断したとき、圧縮空気系統１３に設けられた電磁弁１５を閉状態のままとし、エアシリンダー１１側が大気状態となるように維持する。これにより、水封弁１の開状態が維持される。一方、副生ガスの供給を停止できると判断したとき、閉状態の電磁弁１５を開状態とする。これにより、エアシリンダー１１が動作して、水封弁１が閉状態となる。

第２実施例の場合、制御装置は、副生ガスの供給を停止できないと判断したとき、圧縮空気系統１３に設けられた電磁弁１５を開状態のままとする。これにより、エアシリンダー１１が動作した状態が維持され、水封弁１の開状態が維持される。一方、副生ガスの供給を停止できると判断したとき、エアシリンダー１１側が大気状態となるように、開状態の電磁弁１５を閉状態とする。これにより、水封弁１が閉状態となる。

制御装置における副生ガスの供給を停止できるか否かの判断は、火炉内圧が閾値以下の負圧であるか否か、かつ、誘引通風機３８の動翼開度が閾値以上であるか否かに基づいて判断される。火炉内圧が閾値以下の負圧であり、かつ、図７に示すように、誘引通風機３８の動翼開度が閾値以上であってボイラ３０から排出される排ガスの排気流量が閾値以上である場合は、火炉の暴縮（インプロージョン）が発生するおそれがあるため、水封弁１の閉動作は、不可であると判断され、水封弁１の開状態が維持される。一方、火炉内圧が閾値を超えている場合、又は、図７に示すように、誘引通風機３８の動翼開度が閾値未満であってボイラ３０から排出される排ガスの排気流量が閾値未満である場合は、水封弁１の閉動作は、可であると判断され、水封弁１が開状態から閉状態へと移行される。

また、制御装置又は手動によって、誘引通風機３８の動翼開度が閾値未満となるように再調整して誘引風量を低下調整することで、ボイラ３０から排出される排ガスの排気流量が閾値未満とする。これにより、水封弁１の閉動作は、可であると判断されて、水封弁１が開状態から閉状態へと移行されてもよい。例えば、制御用空気の喪失（エアレス）で誘引通風機３８の動翼開度を調整できなくなる場合は、手動で動翼開度を調整して誘引風量を低下調整してもよい。

または、制御装置における副生ガスの供給を停止できるか否かの判断は、副生ガスの供給停止前の副生ガス流量が閾値以上であるか否かに基づいて判断される。図８に示すように、制御用空気の喪失（エアレス）のなどの発生前において、副生ガスの供給停止前の副生ガス流量が閾値以上である場合は、水封弁１の閉動作は、火炉の暴縮（インプロージョン）が発生するおそれがある。そのため、副生ガスの供給停止のための水封弁１の閉動作は不可であると判断され、水封弁１の開状態が維持される。一方、図８に示すように、副生ガス流量が閾値未満である場合は、副生ガスの供給停止のための水封弁１の閉動作は可であると判断され、水封弁１が開状態から閉状態へと移行される。

以下、本実施形態の具体的な動作について説明する。
まず、ボイラ３０を備えるプラント設備において、圧縮カスの供給系統の停止や不具合等による制御用空気の喪失（エアレス）などの事態が発生したとき、水封弁１の閉動作を行い副生ガスの供給を停止できるか否かの判断を判断部が行う。この判断部は、制御室などで判断に必要な各機器の状態データを取得したり、ディスプレイ等に表示して作業員又は監督者などによって行われてもよいし、制御装置によって行われてもよい。

制御用空気が喪失された場合、副生ガスの供給をできるだけ早く停止するため、水封弁１を遮断する必要があるが、火炉の暴縮（インプロージョン）が発生しない状況で副生ガスの供給を停止する必要があり、判断部で適切な判断基準を設けてある。

火炉内圧が閾値以下の負圧である場合、誘引通風機３８による排気が継続される状態で副生ガスの供給を停止すると、火炉の暴縮が発生する可能性がある。誘引通風機３８による排気が継続できる状態とは、誘引通風機３８が軸流ファンであるとき、軸流ファンの動翼が、所定の流量を発生させることが可能な角度に設定されている状態である。軸流ファンの動翼角度を変えることによって、流量を低減できるが、軸流ファンの動翼角度が制御用空気によって制御される場合、制御用空気が喪失されたとき、流量を低減できずに、所定の排気流量を発生させ続ける可能性がある。

この場合、誘引通風機３８による排気が継続できる状態で副生ガスの供給を停止することによって、急速に火炉内圧が低減し、火炉の暴縮が発生する可能性がある。

また、制御用空気の喪失（エアレス）の発生前において副生ガス流量が多い場合も、副生ガスの供給を緊急停止すると、火炉へ供給される副生ガス流量が急減することによって、急速に火炉内圧が低減し、火炉の暴縮が発生する可能性がある。

そこで、ボイラ３０を備えるプラント設備において、圧縮空気系統の不具合等による制御用空気の喪失などの事態が発生したとき、水封弁１の閉動作で副生ガスの停止を行う前に、判断部で火炉内圧が閾値以下の負圧であるか否か、かつ、誘引通風機３８の動翼開度が閾値以上であるか否かに基づいて、副生ガスの供給を停止できるか否かの判断を行う。

火炉内圧が閾値以下の負圧であり、かつ、誘引通風機３８の動翼開度が閾値以上である場合は、水封弁１の閉動作は、不可であると判断する。そして、第１実施例の場合、圧縮空気系統１３に設けられた電磁弁１５を閉状態のままとし、エアシリンダー１１側が大気状態となるように維持する。または、第２実施例の場合、圧縮空気系統１３に設けられた電磁弁１５を開状態のままとし、エアシリンダー１１に圧縮空気が供給された状態となるように維持する。これにより、水平レバー９が水平に維持され、爪部１４が保持レバー８を回動係止したままとなり、水封弁１の開状態が維持される。

一方、火炉内圧が閾値を超えている場合、又は、誘引通風機３８の動翼開度が閾値未満である場合は、水封弁１の閉動作は、可であると判断する。そして、第１実施例の場合、圧縮空気系統１３に設けられた電磁弁１５を開状態とし、エアシリンダー１１へ圧縮空気を供給する。または、第２実施例の場合、圧縮空気系統１３に設けられた電磁弁１５を閉とし、エアシリンダー１１に圧縮空気が供給された状態となるように維持する。これにより、水平レバー９が支点９ａ周りに回動し傾いて、爪部１４による保持レバー８の回動係止が解除され、弁体３が回動し迅速に開口部４ｃを覆う状態となり、水封弁１は、迅速に閉状態へと移行できる。

ボイラ３０を備えるプラント設備において、圧縮カスの供給系統の停止や圧縮空気系統の不具合等による制御用空気の喪失などの事態が発生したとき、水封弁１の閉動作で副生ガスの供給を停止できるか否かの判断は、副生ガス流量が閾値以上であるか否かに基づいて行ってもよい。

この場合、副生ガスの供給停止前の副生ガス流量が閾値以上である場合は、水封弁１の閉動作は、不可であると判断する。そして、水封弁１の開状態を維持する。一方、副生ガスの供給停止前の副生ガス流量が閾値未満である場合は、水封弁１の閉動作は、可であると判断する。そして、水封弁１を閉状態へ移行する。

以上、本実施形態によれば、ボイラ３０を備えるプラント設備において、圧縮カスの供給系統の停止や圧縮空気系統の不具合等による制御用空気の喪失などの事態が発生したとき、水封弁１の閉動作で副生ガスの停止を行う前に、判断部で水封弁１の閉動作の要否を判断したうえで、副生ガスの供給を停止させる。例えば、制御用空気の喪失によって、誘引通風機３８の動翼開度を調整できなくなり火炉内圧を制御できない場合、誘引通風機３８の動翼角度を手動で再調整して誘引風量を低下調整するなど、火炉内圧が閾値以上となる確保を行う。そして、水封弁１の閉動作が可能であると再度に判断した後に、水封弁１の閉動作で副生ガスの供給を停止させる。これにより、水封弁１の即時遮断による火炉内圧の急減を回避でき、火炉内の圧力が低下し続けることによる火炉の暴縮（インプロージョン）を防止でき、ボイラ３０の信頼性が向上する。

なお、上記実施形態では、副生ガス焚ボイラ３０を用いたプラント設備に適用し、副生ガスの供給先がボイラ（副生ガス焚ボイラ）３０である場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。燃料ガスは副生ガスでなく、ボイラ火炉を負圧で運用する石炭焚ボイラなどでもよく、また、燃料ガスの供給先がボイラ３０でなく、焼却装置などでもよい。燃料ガスの供給先は、水封弁１などの燃料供給元弁によるガスの供給停止によって、燃料ガスの供給先において不具合が発生する装置である場合にも、本発明の構成を上記実施形態と同様に好適に適用できる。この場合も、燃料供給元弁の閉動作で燃料ガスの停止を行う前に、燃料供給元弁の閉動作の可否を事前に判断し、燃料供給元弁の閉動作が可能であると判断した後に、燃料ガスの供給を停止させることで、燃料ガスの供給先の装置の安全性を確保できる。

１ ：回転式水封弁（水封弁）
２ ：弁箱
３ ：弁体
４ ：屈曲管
４ａ ：水平部
４ｂ ：垂直部
４ｃ ：開口部
５ ：給水管
６ ：開閉弁
７ ：弁体用バランスウェイト（錘）
８ ：保持レバー
９ ：水平レバー
９ａ ：支点
１０ ：ガス供給システム
１１ ：エアシリンダー
１１ａ ：ピストンロッド
１２ ：水平レバー用バランスウェイト（バランスウエイト）
１３ ：圧縮空気系統
１４ ：爪部
１５ ：電磁弁
２０ ：ストッパー機構
２２ ：レバー
２４ ：回転軸
２５ ：配管
２６ ：逆止弁
２７ ：エアタンク
２８ ：補助タンク
２９ ：制御弁
３０ ：副生ガス焚ボイラ（ボイラ）
３１ ：配管
３２ ：バーナ
３３ ：ダクト
３４ ：バーナ弁
３５ ：Ｖ字型水封弁
３７ ：ダクト
３８ ：誘引通風機

Claims (15)

1. 弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、
   前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構と、
   前記燃料ガスの供給先において、前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断する判断部と、
   を備え、
   前記ストッパー機構は圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気の有無によって、前記ストッパー機構が前記錘の支持を保持して前記弁体が前記開口部の開状態を維持し、又は、前記ストッパー機構が前記錘の支持を解除して前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成とされて、
   前記判断部における前記燃料ガスの供給を停止できるか否かの判断に基づき、前記ストッパー機構の状態を維持又は解除し、前記弁体が前記開口部を開状態又は閉状態とし、
   前記燃料ガスの前記供給先は、ボイラであり、
   前記判断部は、前記ボイラの火炉内圧、及び／又は、前記ボイラから排ガスを排出する通風機の運転状態に基づいて、前記燃料ガスの供給停止可否を判断するガス供給システム。
2. 弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、
   前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構と、
   前記燃料ガスの供給先において、前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断する判断部と、
   を備え、
   前記ストッパー機構は圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気の有無によって、前記ストッパー機構が前記錘の支持を保持して前記弁体が前記開口部の開状態を維持し、又は、前記ストッパー機構が前記錘の支持を解除して前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成とされて、
   前記判断部における前記燃料ガスの供給を停止できるか否かの判断に基づき、前記ストッパー機構の状態を維持又は解除し、前記弁体が前記開口部を開状態又は閉状態とし、
   前記燃料ガスの前記供給先は、ボイラであり、
   前記判断部は、前記ボイラへ供給される前記燃料ガスの流量に基づいて、前記燃料ガスの供給停止可否を判断するガス供給システム。
3. 前記判断部の判断に基づき、前記ストッパー機構は、前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘を支持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持する構成とされ、
   前記圧縮空気が供給された状態で前記錘の支持を解除して、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成とする請求項１または請求項２に記載のガス供給システム。
4. 弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、
   前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構と、
   前記燃料ガスの供給先において、前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断する判断部と、
   を備え、
   前記燃料ガスの供給先は、ボイラであり、
   前記ストッパー機構は、圧縮空気によって駆動し、前記ストッパー機構から前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持する構成とされ、
   前記ストッパー機構に前記圧縮空気が供給された状態で前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除する構成とされて、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成とされていて、
   前記判断部は、前記ボイラの火炉内圧、及び／又は、前記ボイラから排ガスを排出する通風機の運転状態に基づいて、前記燃料ガスの供給停止可否を判断し、
   前記判断部における前記燃料ガスの供給を停止できるか否かの判断に基づき、前記ストッパー機構の状態を維持又は解除し、前記弁体が前記開口部を開状態又は閉状態とするガス供給システム。
5. 弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、
   前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構と、
   前記燃料ガスの供給先において、前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断する判断部と、
   を備え、
   前記燃料ガスの供給先は、ボイラであり、
   前記ストッパー機構は、圧縮空気によって駆動し、前記ストッパー機構から前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持する構成とされ、
   前記ストッパー機構に前記圧縮空気が供給された状態で前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除する構成とされて、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成とされていて、
   前記判断部は、前記ボイラへ供給される前記燃料ガスの流量に基づいて、前記燃料ガスの供給停止可否を判断し、
   前記判断部における前記燃料ガスの供給を停止できるか否かの判断に基づき、前記ストッパー機構の状態を維持又は解除し、前記弁体が前記開口部を開状態又は閉状態とするガス供給システム。
6. 前記弁体に接続された保持レバーを更に備え、
   前記ストッパー機構は、
   支点を中心に回動可能な水平レバーと、
   前記水平レバーの一端に設けられたバランスウェイトと、
   前記水平レバーの他端に接続して設けられ、前記水平レバーに回動力を付与する構成とされたシリンダーと、
   前記支点と前記バランスウェイトとの間に設けられ、前記保持レバーの回動を係止する構成とされた爪部と、
   を備え、
   前記シリンダーは、前記圧縮空気によって駆動し、前記シリンダーに前記圧縮空気が排出された状態で前記水平レバーに回動力を付与することなく前記爪部での前記保持レバーの回動係止を維持して、前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされ、前記シリンダーに前記圧縮空気が供給された状態で前記水平レバーに回動力を付与して前記爪部での前記保持レバーの回動係止を解除して、前記保持レバーが前記錘の自重で回動して前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除する構成とされている請求項１から５のいずれか１項に記載のガス供給システム。
7. 前記ストッパー機構は、
   前記シリンダーへ前記圧縮空気を供給する構成とされている圧縮空気系統と、
   前記圧縮空気の導通を制御する電磁弁と、
   を備え、
   前記圧縮空気系統は、前記電磁弁が通電状態で前記シリンダー内が大気開放状態となり、前記電磁弁に通電しない状態で前記シリンダーへ前記圧縮空気を導入した状態となる構成とされている請求項６に記載のガス供給システム。
8. 前記圧縮空気系統は、
   前記電磁弁の上流側に設けられたエアタンクと、
   前記エアタンクの上流側に設けられた逆止弁と、
   を備え、
   前記エアタンクは、前記シリンダーが少なくとも１回以上動作できる前記圧縮空気を前記シリンダーへ供給可能な容量を備えている請求項７に記載のガス供給システム。
9. 前記ストッパー機構は、前記圧縮空気によって駆動し、前記ストッパー機構に前記圧縮空気が供給された状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持する構成とされ、前記ストッパー機構から前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除して、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成とされており、
   前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記判断部にて、前記燃料ガスの供給を停止できないと判断されたとき、前記ストッパー機構へ前記圧縮空気が供給された状態が維持されて、前記弁体が前記開口部の開状態を維持し、
   前記判断部にて、前記燃料ガスの供給を停止できると判断されたとき、前記ストッパー機構から前記圧縮空気が排出されて、前記弁体が前記開口部を閉状態とする請求項１または請求項２に記載のガス供給システム。
10. 前記弁体に接続された保持レバーを更に備え、
    前記ストッパー機構は、
    支点を中心とした回動可能な水平レバーと、
    前記水平レバーの一端に設けられ、前記保持レバーの回動を係止する構成とされた爪部と、
    前記水平レバーの他端に設けられたバランスウェイトと、
    前記支点と前記バランスウェイトとの間で前記水平レバーの回動を保持する構成とされたシリンダーと、
    を備え、
    前記シリンダーは、前記圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気が供給された状態で前記水平レバーに回動力を付与することなく前記爪部での前記保持レバーの回動係止を維持して、前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされ、前記圧縮空気が排出された状態で前記水平レバーの回動保持をすることなく、前記爪部での前記保持レバーの回動係止を解除して、前記保持レバーが前記錘の自重で回動して前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除する構成とされている請求項９に記載のガス供給システム。
11. 前記ストッパー機構は、
    前記シリンダーへ前記圧縮空気を供給する構成とされている圧縮空気系統と、
    前記圧縮空気の導通を制御する電磁弁と、
    を備え、
    前記圧縮空気系統は、前記電磁弁が通電状態で前記シリンダーへ前記圧縮空気を導入する開状態となり、前記電磁弁に通電しない状態で前記シリンダー内が大気開放状態となる構成とされている請求項１０に記載のガス供給システム。
12. 弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構と、を備えるガス供給システムのガス遮断方法であって、
    判断部が、前記燃料ガスの供給先のボイラが、前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記ボイラの火炉内圧、及び／又は、前記ボイラから排ガスを排出する通風機の運転状態に基づいて、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断するステップと、
    前記ストッパー機構が、圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気の有無によって、前記錘の支持を保持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持するステップと、
    前記ストッパー機構が、前記錘の支持を解除して、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とするステップと、
    前記判断部が、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かの判断に基づき、前記ストッパー機構の状態を維持又は解除するステップと、
    前記弁体が前記開口部を開状態又は閉状態とするステップと、
    を備えるガス遮断方法。
13. 弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構と、を備えるガス供給システムのガス遮断方法であって、
    判断部が、前記燃料ガスの供給先のボイラが、前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記ボイラへ供給される前記燃料ガスの流量に基づいて、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断するステップと、
    前記ストッパー機構が、圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気の有無によって、前記錘の支持を保持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持するステップと、
    前記ストッパー機構が、前記錘の支持を解除して、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とするステップと、
    前記判断部が、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かの判断に基づき、前記ストッパー機構の状態を維持又は解除するステップと、
    前記弁体が前記開口部を開状態又は閉状態とするステップと、
    を備えるガス遮断方法。
14. 弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構と、を備え、前記燃料ガスの供給先はボイラであるガス供給システムのガス遮断方法であって、
    判断部が、前記燃料ガスの供給先のボイラが、前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記ボイラへ供給される前記燃料ガスの流量に基づいて、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断するステップと、
    前記ストッパー機構が、圧縮空気によって駆動し、前記ストッパー機構から前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持するステップと、
    前記ストッパー機構に前記圧縮空気が供給された状態で前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除して、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とするステップと、
    前記判断部が、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かの判断に基づき、前記ストッパー機構の状態を維持又は解除するステップと、
    前記弁体が前記開口部を開状態又は閉状態とするステップと、
    を備えるガス遮断方法。
15. 弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態で燃料ガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持する構成とされたストッパー機構と、を備え、前記燃料ガスの供給先はボイラであるガス供給システムのガス遮断方法であって、
    判断部が、前記燃料ガスの供給先のボイラが、前記燃料ガスの供給を停止する前に、前記ボイラへ供給される前記燃料ガスの流量に基づいて、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かを判断するステップと、
    前記ストッパー機構が、圧縮空気によって駆動し、前記ストッパー機構から前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘の支持を保持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持するステップと、
    前記ストッパー機構に前記圧縮空気が供給された状態で前記弁体及び前記錘の支持の保持を解除して、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とするステップと、
    前記判断部が、前記燃料ガスの供給を停止できるか否かの判断に基づき、前記ストッパー機構の状態を維持又は解除するステップと、
    前記弁体が前記開口部を開状態又は閉状態とするステップと、
    を備えるガス遮断方法。

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