JP7245629B2 - Gas fuel supply device, combustion device - Google Patents

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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Description

本開示は、燃焼炉にガス燃料を供給するガス燃料供給装置に関し、特に、高ターンダウン比を実現するための技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a gas fuel supply device that supplies gas fuel to a combustion furnace, and more particularly to technology for realizing a high turndown ratio.

従来から、ボイラの高効率運転（省エネ）を実現するための手法の一つとして、高ターンダウン比（ＴＤＲ。定格ガス流量に対する制御可能な最小ガス流量の比）化がある。例えば特許文献１～２では、１つのバーナに複数のノズルを設けると共に、その複数のノズルに電磁弁等の開閉弁を設けた燃料ガス供給系統を接続して、ガスを噴出させるノズル数で燃料ガス量を調節する。ガスを噴出させるノズルの数を減らすことにより、ボイラの内部に供給するガス燃料の流量を小さくすることが可能であり、最小ガス流量をより小さくすることを可能にすることで、高ターンダウン比（レシオ）を実現する。 Conventionally, one of the techniques for achieving high-efficiency operation (energy saving) of a boiler is to increase the turndown ratio (TDR: the ratio of the minimum controllable gas flow rate to the rated gas flow rate). For example, in Patent Documents 1 and 2, one burner is provided with a plurality of nozzles, and a fuel gas supply system in which an on-off valve such as a solenoid valve is provided is connected to the plurality of nozzles, and the number of nozzles that eject gas is used. Adjust the amount of gas. By reducing the number of nozzles that eject gas, it is possible to reduce the flow rate of gas fuel supplied to the inside of the boiler. (ratio).

特開２００１－２１１３５号公報JP-A-2001-21135 特公平２－６９６８号公報Japanese Patent Publication No. 2-6968

例えばガス専焼ボイラ（ガス焚きボイラ）など、圧縮性流体であるガス燃料を用いる燃焼炉では、燃料油などの非圧縮性流体を燃料とする燃焼炉とは異なり、ガスバーナからガス燃料を噴出するためには、ガスバーナ（ノズル）から噴出する際の圧力（バーナ側圧力）が燃焼炉の内部の圧力（炉内側圧力）よりも高い必要があり、バーナ側圧力と炉内側圧力との差圧（以下、炉内差圧）が一定以上ある必要がある。そして、この炉内差圧が足りないと、ガス燃料を燃焼炉の内部にガス燃料を適切に供給（噴出）することができず、失火が発生する。このため、ガス専焼ボイラなどでターンダウン比を例えば２５：１（最大：最小）などに広げるために、燃焼炉に供給するガス燃料の流量を小さくすると炉内差圧も小さくなるので、炉内差圧の確保の観点からの課題がある。 For example, in a combustion furnace that uses gas fuel, which is a compressible fluid, such as a gas-fired boiler (gas-fired boiler), unlike a combustion furnace that uses an incompressible fluid such as fuel oil, the gas fuel is ejected from the gas burner. In order to achieve this, the pressure (burner side pressure) when ejecting from the gas burner (nozzle) must be higher than the pressure inside the combustion furnace (furnace inner pressure), and the difference between the burner side pressure and the furnace inner pressure (hereinafter , furnace differential pressure) must be above a certain level. If this in-furnace differential pressure is insufficient, the gas fuel cannot be appropriately supplied (spouted) into the combustion furnace, resulting in misfiring. For this reason, if the flow rate of the gas fuel supplied to the combustion furnace is reduced in order to widen the turndown ratio to, for example, 25:1 (maximum:minimum) in a gas-fired boiler, the differential pressure in the furnace will also decrease. There is a problem from the viewpoint of ensuring the differential pressure.

この点、上述した特許文献１～２では、ターンダウン比における最小ガス流量を従来よりも小さくすることは可能ではある。しかし、特許文献１は、上記の炉内差圧の課題から、ガスを噴出させるノズル数で燃料ガス量を調節するのではなく燃料を減少させるに伴い別のガスを導入し混合することにより高ターンダウン比化を実現しようとしているが、開示されている予混合の方法では天然ガスの主成分であるメタンの可能燃焼範囲を保つ必要があり、制御が複雑になる。また、特許文献２では、そもそも、非圧縮性流体である燃料油をポンプで供給するものであり、圧縮性流体であるガス燃料を燃料とする場合に生じる上述した炉内差圧の課題は生じない。 In this regard, in the above-described Patent Documents 1 and 2, it is possible to make the minimum gas flow rate at the turndown ratio smaller than before. However, in view of the problem of the differential pressure in the furnace, Patent Document 1 does not adjust the amount of fuel gas by the number of nozzles that eject gas, but introduces and mixes another gas as the fuel is reduced to increase the amount of fuel gas. Although an attempt is made to achieve a high turndown ratio, the disclosed premixing method requires maintaining the possible combustion range of methane, the main component of natural gas, which complicates control. In addition, in Patent Document 2, in the first place, fuel oil, which is an incompressible fluid, is supplied by a pump, and the above-mentioned problem of the differential pressure in the reactor that occurs when gas fuel, which is a compressible fluid, is used as fuel occurs. do not have.

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、圧縮性流体のガス燃料を用いる燃焼炉における高ターンダウン比を実現可能なガス燃料供給装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, it is an object of at least one embodiment of the present invention to provide a gas fuel supply system capable of achieving a high turndown ratio in a combustion furnace that uses compressible fluid gas fuel.

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るガス燃料供給装置は、
燃焼炉へガス燃料を供給するためのガス燃料供給装置であって、
前記ガス燃料の主供給管に接続される第１ノズル、および前記主供給管から分岐する分岐供給管に接続される第２ノズルを含んで構成されるガスバーナと、
前記主供給管における前記分岐供給管の分岐位置と前記第２ノズルとの間に設置されるガスバーナ弁と、
前記主供給管における前記分岐位置の上流側に設置される圧力計（または差圧計）と、
前記圧力計の測定値に応じて前記ガスバーナ弁の開度を制御するよう構成されるノズル切替装置と、を備え、
前記ノズル切替装置は、前記圧力計の測定値が所定のノズル停止閾値以下では、前記ガスバーナ弁の開度を最小開度にする。 (1) A gas fuel supply device according to at least one embodiment of the present invention,
A gas fuel supply device for supplying gas fuel to a combustion furnace,
a gas burner comprising a first nozzle connected to the gas fuel main supply pipe and a second nozzle connected to a branch supply pipe branching from the main supply pipe;
a gas burner valve installed between the branch position of the branch supply pipe in the main supply pipe and the second nozzle;
a pressure gauge (or differential pressure gauge) installed upstream of the branch position in the main supply pipe;
a nozzle switching device configured to control the opening of the gas burner valve according to the measured value of the pressure gauge;
The nozzle switching device sets the opening degree of the gas burner valve to a minimum opening degree when the measured value of the pressure gauge is equal to or less than a predetermined nozzle stop threshold.

上記（１）の構成によれば、燃焼炉（例えばボイラ）へ圧縮性流体であるガス燃料を供給する第１ノズルおよび第２ノズルを備えるガスバーナの第２ノズルに対してガス燃料を導く分岐供給管にはガスバーナ弁が設置されている。そして、このガスバーナ弁の開度は、主供給管における分岐供給管の分岐位置よりも上流側のガス燃料の圧力が所定値以下（ノズル停止閾値以下）になると自動で最小開度にされる。ガスバーナ弁の開度が最小開度にされると、ガス燃料は第１ノズルに導かれることになり、第１ノズルの噴出口からガス燃料を噴出させる際の圧力を高めることができる。よって、ガス燃料の流量を小さくしても、バーナ側圧力と炉内側圧力との差圧を大きくとることができるので、ガスバーナから燃焼炉の内部に、失火を生じさせないために必要な一定以上のガス燃料を供給できるようになり、高ターンダウンレシオを実現することができる。 According to the configuration (1) above, the branch supply guides the gas fuel to the second nozzle of the gas burner provided with the first nozzle and the second nozzle that supply the gas fuel, which is a compressible fluid, to the combustion furnace (e.g., boiler). A gas burner valve is installed in the pipe. The opening of this gas burner valve is automatically set to the minimum opening when the pressure of the gas fuel on the upstream side of the branch position of the branch supply pipe in the main supply pipe falls below a predetermined value (below the nozzle stop threshold). When the opening degree of the gas burner valve is set to the minimum opening degree, the gas fuel is guided to the first nozzle, and the pressure when the gas fuel is jetted from the jet port of the first nozzle can be increased. Therefore, even if the flow rate of the gas fuel is reduced, the differential pressure between the burner side pressure and the furnace internal pressure can be kept large. Gas fuel can now be supplied, and a high turndown ratio can be achieved.

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、出口側の圧力を一定にするためのガバナ弁と、
前記ガバナ弁と前記圧力計との間に設置される、前記ガス燃料の流量を調節可能な第１流量調節弁と、
前記主供給管における前記ガバナ弁と前記第１流量調節弁との間、および前記第１流量調節弁と前記圧力計との間を接続するバイパス供給管と、
前記バイパス供給管に設置される、前記第１流量調節弁よりも小量の流量を調節可能な第２流量調節弁と、をさらに備える。 (2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
a governor valve installed upstream of the pressure gauge in the main supply pipe for maintaining a constant pressure on the outlet side;
a first flow control valve that is installed between the governor valve and the pressure gauge and that can control the flow rate of the gas fuel;
a bypass supply pipe connecting between the governor valve and the first flow control valve and between the first flow control valve and the pressure gauge in the main supply pipe;
A second flow control valve installed in the bypass supply pipe and capable of controlling a flow rate smaller than that of the first flow control valve is further provided.

上記（２）の構成によれば、ガス燃料供給装置において、相対的に大きな流量を調節可能な第１流量調節弁と、相対的に小さな流量を調節可能な第２流量調節弁とを並列に設ける（親子弁化）。これによって、第１流量調節弁および第２流量調節弁を例えばガス燃料の流量に応じて制御するようにすれば、ガス燃料の流量調節を精度良く行うことができる。 According to the above configuration (2), in the gas fuel supply device, the first flow control valve capable of adjusting a relatively large flow rate and the second flow control valve capable of adjusting a relatively small flow rate are arranged in parallel. Set up (parent-child dialect). Accordingly, by controlling the first flow rate control valve and the second flow rate control valve, for example, according to the flow rate of the gas fuel, it is possible to accurately adjust the flow rate of the gas fuel.

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記主供給管における前記バイパス供給管の上流側に設置される第１流量計と、
前記バイパス供給管における前記第２流量調節弁の上流側に設置される、分解能が前記第１流量計よりも高い、または測定可能範囲（レンジ）が前記第１流量計よりも低流量側により広い第２流量計と、
前記第１流量計または前記第２流量計によって測定される、前記主供給管における前記バイパス供給管の上流側を流れる前記ガス燃料のガス総流量に応じて、前記第１流量調節弁および前記第２流量調節弁の開度を制御するよう構成される燃料量制御装置と、をさらに備える。 (3) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
a first flow meter installed upstream of the bypass supply pipe in the main supply pipe;
Installed on the upstream side of the second flow rate control valve in the bypass supply pipe, the resolution is higher than the first flow meter, or the measurable range (range) is wider on the low flow side than the first flow meter a second flow meter;
According to the total gas flow rate of the gas fuel flowing upstream of the bypass supply pipe in the main supply pipe measured by the first flow meter or the second flow meter, the first flow control valve and the second a fuel quantity controller configured to control the opening of the dual flow control valve.

上記（３）の構成によれば、相対的に大きな流量を調節可能な第１流量調節弁と、相対的に小さな流量を調節可能な第２流量調節弁とを並列に設け（親子弁化）、第１流量計または第２流量計によって測定される流量値（ガス総流量）に応じて、これらの流量調節弁の開度を制御する。第２流量調節弁は、第１流量調節弁よりも小量の流量を調節可能であり、ガス総流量に応じて２つの弁の開度を調節することにより、ガス燃料の流量を大量側から小量側まで精度良く調節することができる。 According to the above configuration (3), the first flow control valve capable of adjusting a relatively large flow rate and the second flow control valve capable of adjusting a relatively small flow rate are provided in parallel (parent-child valve). , the opening of these flow control valves is controlled according to the flow rate (total gas flow rate) measured by the first flow meter or the second flow meter. The second flow rate control valve can adjust a smaller flow rate than the first flow rate control valve, and by adjusting the opening degrees of the two valves according to the total gas flow rate, the flow rate of the gas fuel can be adjusted from the large side. Accurate adjustment to the small amount side is possible.

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記燃料量制御装置は、前記ガス総流量が、前記第２流量計による測定が可能な範囲における所定の第１流路切替閾値以下の場合には、前記第１流量調節弁の開度を最小開度にすると共に、前記ガス総流量に応じて前記第２流量調節弁の開度を制御する。 (4) In some embodiments, in the configuration of (3) above,
The fuel amount control device minimizes the opening degree of the first flow rate control valve when the total gas flow rate is equal to or less than a predetermined first flow path switching threshold within a range measurable by the second flow meter. The opening degree of the second flow control valve is controlled according to the total gas flow rate.

上記（４）の構成によれば、ガス燃料の流量が第１流量調節弁では精度良い調節ができないほど小量の場合には、そのような小量の流量を調節可能な第２流量調節弁のみで、ガスバーナに供給するガス燃料の流量を調節する。第２流量調節弁によって小量側のガス燃料の流量を精度良く調節できるので、実現すべき高ターンダウン比における最小ガス流量をガスバーナに適切に供給することができる。 According to the configuration (4) above, when the flow rate of the gas fuel is so small that it cannot be adjusted with high accuracy by the first flow rate control valve, the second flow rate control valve is capable of adjusting such a small flow rate. only to adjust the flow rate of the gas fuel supplied to the gas burner. Since the flow rate of the gas fuel on the small amount side can be adjusted with high accuracy by the second flow control valve, the minimum gas flow rate at the high turndown ratio to be realized can be appropriately supplied to the gas burner.

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記燃料量制御装置は、前記ガス総流量が前記第１流路切替閾値よりも大きい場合には、前記ガス総流量に応じて前記第１流量調節弁の開度を制御すると共に、前記第２流量調節弁の開度を所定開度で維持する。 (5) In some embodiments, in the configuration of (4) above,
When the total gas flow rate is greater than the first flow path switching threshold, the fuel amount control device controls the opening degree of the first flow control valve according to the total gas flow rate, and controls the opening of the second flow rate control valve. The opening of the flow control valve is maintained at a predetermined opening.

上記（５）の構成によれば、ガス燃料の流量が第１流量調節弁で調節できるような大量側の場合には、第１流量調節弁のみで、ガスバーナに供給するガス燃料の流量を調節する。これによって、ガスバーナに供給するガス燃料の流量制御を迅速に行うことができる。 According to the above configuration (5), when the flow rate of the gas fuel is large enough to be adjusted by the first flow control valve, the flow rate of the gas fuel supplied to the gas burner is adjusted only by the first flow control valve. do. As a result, it is possible to quickly control the flow rate of the gas fuel supplied to the gas burner.

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（５）の構成において、
前記ノズル切替装置は、
前記ガスバーナ弁の開度が前記最小開度よりも大きい開度にされている開状態において、前記圧力計の測定値が、減少により前記ノズル停止閾値になると、前記ガスバーナ弁の開度を最小開度にし、
前記ガスバーナ弁の開度が前記最小開度にされている状態において、前記圧力計の測定値が、増大により前記ノズル停止閾値よりも大きいノズル開閾値を超えると、前記ガスバーナ弁の開度を前記開状態にする。 (6) In some embodiments, in the configurations of (1) to (5) above,
The nozzle switching device is
In an open state in which the opening of the gas burner valve is greater than the minimum opening, when the measured value of the pressure gauge decreases to the nozzle stop threshold, the opening of the gas burner valve is reduced to the minimum opening. once,
In a state where the opening of the gas burner valve is set to the minimum opening, when the measured value of the pressure gauge exceeds the nozzle opening threshold larger than the nozzle stop threshold due to an increase, the opening of the gas burner valve is reduced to the above Open.

上記（６）の構成によれば、ガスバーナ弁の開度を最小開度（開度０％）と、最小開度以外の開度との間で切り替える圧力を、圧力計により測定される圧力（炉内差圧力またはバーナ入口圧力）の変化の方向（減少方向または増大方向）に応じて異ならせる。つまり、炉内差圧力またはバーナ入口圧力のどちらかに応じたガスバーナ弁の開度制御にヒステリシスを設ける。炉内差圧力またはバーナ入口圧力は、燃焼炉の負荷に応じて調節されるガス総流量の流量に応じて、ガス総流量が大きければ高くなり、ガス総流量が小さくなれば低くなるが、このような燃焼炉の負荷変動に応じたガスバーナ弁の開度制御を実施することで燃焼を安定させることができる。 According to the above configuration (6), the pressure for switching the opening degree of the gas burner valve between the minimum opening degree (opening degree 0%) and the opening degree other than the minimum opening degree is the pressure measured by the pressure gauge ( It is made different according to the direction of change (decreasing direction or increasing direction) of the furnace pressure differential or burner inlet pressure. In other words, hysteresis is provided in the gas burner valve opening control according to either the in-furnace differential pressure or the burner inlet pressure. The furnace differential pressure or the burner inlet pressure increases as the total gas flow rate increases and decreases as the total gas flow rate decreases, depending on the total gas flow rate adjusted according to the load of the combustion furnace. Combustion can be stabilized by controlling the opening degree of the gas burner valve according to the load fluctuation of the combustion furnace.

また、ガスバーナ側からすると、第１ノズルおよび第２ノズルの両方のノズルからガス燃料を噴射する状態が燃焼の安定性や効率性から望ましい。このため、炉内差圧力またはバーナ入口圧力が減少する場合にガスバーナ弁の開度を開状態から最小開度にする圧力を、炉内差圧力またはバーナ入口圧力が増大する場合にガスバーナ弁の開度を最小開度から開状態にする圧力よりも低くすることにより、第１ノズルおよび第２ノズルの両方のノズルが一緒に使われる状況をより長く維持することができる。 From the viewpoint of the gas burner, it is desirable to inject gas fuel from both the first nozzle and the second nozzle in terms of combustion stability and efficiency. Therefore, when the furnace pressure differential or burner inlet pressure decreases, the gas burner valve opening from the open state to the minimum opening is set to the gas burner valve opening when the furnace pressure differential or burner inlet pressure increases. By making the degree lower than the pressure to open from the minimum degree of opening, the situation in which both the first nozzle and the second nozzle are used together can be maintained longer.

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）～（６）の構成において、
前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、前記主供給管の圧力を一定にするためのガバナ弁を備え、
前記ガバナ弁は、
前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、前記主供給管の圧力を一定にするための第１圧力調節弁と、
前記第１圧力調節弁の上流側に設置される第２圧力調節弁と、を有する。 (7) In some embodiments, in the configurations of (1) to (6) above,
A governor valve for keeping the pressure of the main supply pipe constant, which is installed upstream of the pressure gauge in the main supply pipe;
The governor valve is
a first pressure regulating valve installed upstream of the pressure gauge in the main supply pipe for maintaining a constant pressure in the main supply pipe;
and a second pressure control valve installed upstream of the first pressure control valve.

上記（７）の構成によれば、ガバナ弁は、直列に設置される２つの例えば自立式圧力調節弁などの圧力調節弁で構成されており、タンデム化されている。前段に位置する第２圧力調節弁には例えばガス会社などの供給元から供給されるガス燃料が導かれるが、第２圧力調節弁、第１圧力調節弁の順に２段階で圧力を調節することにより、供給元からのガス燃料の供給圧力が変動しても、ガバナ弁の２次側の圧力変動を十分に抑制することができる。よって、主供給管の圧力をより確実に一定にすることができ、最小ガス流量および最大ガス流量を精度良く確保することが可能となるようにすることができる。また、第１圧力調節弁および第２圧力調節弁を自立式圧力調節弁とすることで、演算遅れによる調節弁の動作遅れを回避し、圧力変動に追随した迅速な調節が可能とすることができる。 According to the configuration of (7) above, the governor valve is composed of two pressure control valves, such as self-supporting pressure control valves, installed in series in tandem. Gas fuel supplied from a supplier such as a gas company is led to the second pressure control valve located in the front stage, and the pressure is adjusted in two stages in the order of the second pressure control valve and the first pressure control valve. Therefore, even if the supply pressure of the gas fuel from the supply source fluctuates, the pressure fluctuation on the secondary side of the governor valve can be sufficiently suppressed. Therefore, the pressure in the main supply pipe can be made constant more reliably, and the minimum gas flow rate and the maximum gas flow rate can be ensured with high accuracy. In addition, by making the first pressure control valve and the second pressure control valve self-supporting pressure control valves, it is possible to avoid delays in the operation of the control valves due to delays in calculation, and to enable rapid control following pressure fluctuations. can.

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）～（７）の構成において、
前記第２ノズルは、前記第１ノズルを中心とした周囲から前記ガス燃料を前記燃焼炉に供給するように構成されている。 (8) In some embodiments, in the configurations of (1) to (7) above,
The second nozzle is configured to supply the gaseous fuel to the combustion furnace from around the first nozzle.

上記（８）の構成によれば、ガスバーナは、第１ノズル（センターガスバーナ）の周囲に配置された第２ノズル（リングガスバーナ）を形成した構造を備える。これによって、ガスバーナ弁によって、リングガスバーナへのガス燃料の供給を調節することができる。 According to the above configuration (8), the gas burner has a structure in which the second nozzle (ring gas burner) is arranged around the first nozzle (center gas burner). The gas burner valve can thereby regulate the supply of gas fuel to the ring gas burner.

（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼装置は、
燃焼炉と、
前記燃焼炉へガス燃料を供給するための上記（１）～（８）のいずれか１項に記載のガス燃料供給装置と、
前記ガス燃料供給装置が有するガスバーナに空気を供給するための空気供給装置と、を備え、
前記空気供給装置は、
前記ガスバーナに前記空気を導く空気供給管と、
前記空気供給管に設置される、前記ガスバーナに供給する空気量を回転数に応じて制御するための押込送風機と、
前記空気供給管に設置される、前記ガスバーナに供給する前記空気量を調節するための入口ベーン装置と、
前記空気供給管に設置される空気流量計と、
前記空気流量計の測定値が空気量指令値になるように、前記押込送風機の回転数および前記入口ベーン装置の開度を制御するよう構成される空気量制御装置と、を有し、
前記入口ベーン装置の開度は、前記押込送風機の回転数が最小値である場合であって、前記空気流量計の測定値が前記空気量指令値よりも大きい場合には、前記空気流量計の測定値と前記空気量指令値との差に応じた開度に制御される。 (9) A combustion device according to at least one embodiment of the present invention,
a combustion furnace;
The gas fuel supply device according to any one of (1) to (8) above for supplying gas fuel to the combustion furnace;
an air supply device for supplying air to the gas burner of the gas fuel supply device,
The air supply device is
an air supply pipe that guides the air to the gas burner;
a forced air blower installed in the air supply pipe for controlling the amount of air supplied to the gas burner according to the number of revolutions;
an inlet vane device installed in the air supply pipe for adjusting the amount of air supplied to the gas burner;
an air flow meter installed in the air supply pipe;
an air amount control device configured to control the rotational speed of the forced draft fan and the opening degree of the inlet vane device so that the measured value of the air flow meter becomes the air amount command value;
When the rotation speed of the forced draft fan is the minimum value and the measured value of the air flow meter is larger than the air amount command value, the opening of the inlet vane device is The opening is controlled according to the difference between the measured value and the air amount command value.

上記（９）の構成によれば、ガスバーナに供給する空気流量を、押込送風機（ＦＤＦ）のインバータによる回転数制御および入口ベーン装置の開度制御により行う。これによって、最小ガス流量時であっても、燃焼用空気が強すぎることによって生じる得るガスバーナの火炎の吹き消えを防止することができる。 According to the above configuration (9), the flow rate of the air supplied to the gas burner is controlled by the rotation speed control by the inverter of the forced draft fan (FDF) and the opening control of the inlet vane device. This prevents blow-out of the gas burner flame, which can be caused by too strong combustion air, even at minimum gas flow.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、圧縮性流体のガス燃料を用いる燃焼炉における高ターンダウン比を実現可能なガス燃料供給装置が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, there is provided a gas fuel supply system capable of achieving a high turndown ratio in a combustor using a compressible fluid gas fuel.

本発明の一実施形態に係るガス燃料供給装置の構成を概略的に示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows roughly the structure of the gas fuel supply apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るガスバーナを概略的に示す断面図である。It is a sectional view showing roughly a gas burner concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る第１流量調節弁および第２流量調節弁の弁特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing valve characteristics of a first flow control valve and a second flow control valve according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態に係るガス燃料の流路を示す図であり、ガス総流量≦第１流路切替閾値の場合を示す。FIG. 4 is a diagram showing flow paths of gas fuel according to an embodiment of the present invention, and shows a case where total gas flow rate≦first flow path switching threshold. 本発明の一実施形態に係るガス燃料の流路を示す図であり、第１流路切替閾値＜ガス総流量≦第３流路切替閾値の場合を示す。FIG. 4 is a diagram showing gas fuel flow paths according to an embodiment of the present invention, showing a case where first flow path switching threshold<gas total flow rate≦third flow path switching threshold. 本発明の一実施形態に係るガス燃料の流路を示す図であり、第３流路切替閾値＜ガス総流量≦最大ガス流量の場合を示す。FIG. 4 is a diagram showing flow paths of gas fuel according to an embodiment of the present invention, and shows a case where third flow path switching threshold<total gas flow rate≦maximum gas flow rate. 本発明の一実施形態に係るガス燃料の流路を示す図であり、第１流路切替閾値＜ガス総流量≦第２流路切替閾値の場合で、かつ、ガス流量の減少時を示す。FIG. 4 is a diagram showing gas fuel flow paths according to an embodiment of the present invention, showing a case where first flow path switching threshold<gas total flow rate≦second flow path switching threshold, and when the gas flow rate is decreasing. 本発明の一実施形態に係るガスバーナ弁のヒステリシス制御を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining hysteresis control of the gas burner valve according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態に係る燃焼装置が備える空気供給装置の構成を概略的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an air supply device provided in a combustion device according to one embodiment of the present invention; FIG.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 Several embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, and are merely illustrative examples. do not have.
For example, expressions denoting relative or absolute arrangements such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial" are strictly not only represents such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which express that things are in the same state, not only express the state of being strictly equal, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also include irregularities and chamfers to the extent that the same effect can be obtained. The shape including the part etc. shall also be represented.
On the other hand, the expressions "comprising", "comprising", "having", "including", or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.

図１は、本発明の一実施形態に係るガス燃料供給装置１の構成を概略的に示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係るガスバーナ２を概略的に示す断面図である。
ガス燃料供給装置１は、ガス燃料Ｇを流すための主供給管Ｌを介してガス燃料Ｇをガスバーナ２へ供給することにより、ボイラなどの燃焼炉９へガス燃料Ｇを供給するよう構成された装置である。図１（後述する図４Ａ～図４Ｄも同様。以下同じ。）に示す実施形態の燃焼炉９は、ガス燃料Ｇのみを燃料として運転を行うボイラ（ガス専焼ボイラ）であり、圧縮性流体であるガス燃料Ｇがガス燃料供給装置１により内部（ボイラ内部の燃焼空間９ｓ）に供給され、燃焼されることで運転される。より詳細には、図１のボイラは、パッケージ型ボイラと呼ばれる小型のボイラである。そして、図１に示すように、ガス燃料供給装置１は、ガスバーナ２と、ガスバーナ弁３と、圧力計４と、ノズル切替装置５１と、を備える。
以下、ガス燃料供給装置１が備える上記の構成について、それぞれ説明する。 FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a gas fuel supply device 1 according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a gas burner 2 according to one embodiment of the invention.
The gas fuel supply device 1 is configured to supply the gas fuel G to a combustion furnace 9 such as a boiler by supplying the gas fuel G to the gas burner 2 via a main supply pipe L for flowing the gas fuel G. It is a device. The combustion furnace 9 of the embodiment shown in FIG. 1 (the same applies to FIGS. 4A to 4D described later; the same applies hereinafter) is a boiler (gas-fired boiler) that operates using only the gas fuel G as a fuel, and is a compressible fluid. A certain gas fuel G is supplied to the inside (combustion space 9s inside the boiler) by the gas fuel supply device 1, and is operated by being combusted. More specifically, the boiler in FIG. 1 is a small boiler called a package boiler. As shown in FIG. 1, the gas fuel supply device 1 includes a gas burner 2, a gas burner valve 3, a pressure gauge 4, and a nozzle switching device 51.
Each of the above-described configurations of the gas fuel supply device 1 will be described below.

ガスバーナ２は、燃焼炉９へガス燃料Ｇを供給し、ガス燃料Ｇを燃焼炉９の内部で燃焼させるための装置である。図１～図２に示すように、ガスバーナ２は、ガス燃料Ｇの主供給管Ｌに接続される第１ノズル２ｃ、および主供給管Ｌから分岐する分岐供給管Ｌｒに接続される第２ノズル２ｒを含んで構成される。図１に示すように、ガス燃料供給装置１は、主供給管Ｌから分岐する分岐供給管Ｌｒを備えており、ガス燃料Ｇは、分岐供給管Ｌｒの主供給管Ｌからの分岐位置Ｂ１から、主供給管Ｌおよび分岐供給管Ｌｒに分かれて、ガスバーナ２の第１ノズル２ｃおよび第２ノズル２ｒに流れる。 The gas burner 2 is a device for supplying the gas fuel G to the combustion furnace 9 and burning the gas fuel G inside the combustion furnace 9 . As shown in FIGS. 1 and 2, the gas burner 2 includes a first nozzle 2c connected to a main supply pipe L for gas fuel G, and a second nozzle 2c connected to a branch supply pipe Lr branching from the main supply pipe L. 2r. As shown in FIG. 1, the gas fuel supply device 1 includes a branch supply pipe Lr branching from the main supply pipe L, and the gas fuel G is supplied from the branch position B1 from the main supply pipe L of the branch supply pipe Lr. , the main supply pipe L and the branch supply pipe Lr, and flow to the first nozzle 2c and the second nozzle 2r of the gas burner 2 .

図１～図２に示す実施形態のガスバーナ２はセンターバーナ＋リングバーナのコンビネーションタイプのバーナである。ガスバーナ２の第１ノズル２ｃは、ガスバーナ２の中央に配置された直線状の管を有するセンターガスバーナ２１の先端に設けられている。また、第２ノズル２ｒは、センターガスバーナ２１の先端部分を周方向に沿って囲むように環状に配置された管を有するリングガスバーナ２２の環状の管の側壁（内周側の側壁）に形成された１以上の開口部分で形成されている。つまり、ガスバーナ２は、１以上のノズル（側壁ノズル。本実施形態では４か所に１以上の数個ずつ開口）を備えた環状の管であるリングガスバーナ２２を備えている。そして、ガスバーナ２は、その第１ノズル２ｃおよび第２ノズル２ｒが、燃焼炉９の炉壁９１に形成されたバーナ用の開口部分（バーナスロート部９２）から燃焼炉９の燃焼空間９ｓに向けてガス燃料Ｇを噴出（噴射）可能なように、燃焼炉９に設置される。このように、第１ノズル２ｃの周囲に第２ノズル２ｒを配置し、各ノズルから燃料を供給することで、燃焼の効率化、安定化を図ることが可能である。 The gas burner 2 of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is a combination type burner of a center burner and a ring burner. The first nozzle 2c of the gas burner 2 is provided at the tip of a center gas burner 21 having a straight pipe arranged in the center of the gas burner 2. As shown in FIG. The second nozzle 2r is formed on the side wall (side wall on the inner peripheral side) of the annular tube of the ring gas burner 22, which has an annular tube that surrounds the tip portion of the center gas burner 21 along the circumferential direction. It is formed with one or more openings. In other words, the gas burner 2 includes a ring gas burner 22 which is an annular tube having one or more nozzles (side wall nozzles; in this embodiment, several openings of one or more at four locations). The first nozzle 2c and the second nozzle 2r of the gas burner 2 are directed from the burner opening (burner throat 92) formed in the furnace wall 91 of the combustion furnace 9 toward the combustion space 9s of the combustion furnace 9. It is installed in the combustion furnace 9 so that the gas fuel G can be ejected (injected) through the air. In this way, by arranging the second nozzles 2r around the first nozzles 2c and supplying fuel from the respective nozzles, it is possible to improve efficiency and stabilize combustion.

ガスバーナ弁３は、設置された管の内部を流れるガス燃料Ｇの流量（以下、適宜、ガス流量）または圧力を調節することが可能な弁である。図１に示すように、ガスバーナ弁３は、主供給管Ｌから分岐される上記の分岐供給管Ｌｒの分岐位置と第２ノズル２ｒとの間に設置されることにより、第２ノズル２ｒへのガス燃料Ｇの供給を調節し、バーナガス圧力（バーナ側圧力）と炉内（炉内側圧力）の差圧を調節するよう構成される。図１～図２に示す実施形態では、ガスバーナ弁３は、最小開度（開度０％）と最大開度（開度１００％）との間で開度調節が可能となっている。また、ガスバーナ弁３の開度を最小開度にすると、ガス燃料Ｇのガスバーナ弁３の下流側への流れを遮断（通過するガス流量＝０）することが可能となっている。また、主供給管Ｌにおける、分岐供給管Ｌｒの分岐位置Ｂ１と第１ノズル２ｃとの間には、ガスバーナ弁３のようなバルブは設置されていない。これは、第１ノズル２ｃおよび第２ノズル２ｒにガスを供給すると、燃料供給圧力が低下するので、容量の大きいリングガスバーナ２２側のガス燃料量を調節し、リングガスバーナ２２側に流れていたガス燃料Ｇをセンターガスバーナ２１側に流すことで、センターガスバーナ２１のガス圧力の維持、安定燃焼確保がより適切に図れるためである。 The gas burner valve 3 is a valve capable of adjusting the flow rate (hereinafter referred to as gas flow rate) or pressure of the gas fuel G flowing inside the installed pipe. As shown in FIG. 1, the gas burner valve 3 is installed between the branch position of the branch supply pipe Lr branched from the main supply pipe L and the second nozzle 2r, thereby It is configured to adjust the supply of gas fuel G and adjust the differential pressure between the burner gas pressure (burner side pressure) and the furnace interior (furnace inner pressure). In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the gas burner valve 3 can be adjusted between a minimum opening (0% opening) and a maximum opening (100% opening). Further, when the opening of the gas burner valve 3 is set to the minimum opening, the flow of the gas fuel G to the downstream side of the gas burner valve 3 can be cut off (flow rate of gas passing through = 0). Further, no valve such as the gas burner valve 3 is installed between the branch position B1 of the branch supply pipe Lr and the first nozzle 2c in the main supply pipe L. This is because when the gas is supplied to the first nozzle 2c and the second nozzle 2r, the fuel supply pressure decreases, so the amount of gas fuel on the side of the ring gas burner 22 with a large capacity is adjusted, and the gas flowing to the ring gas burner 22 side is reduced. This is because, by flowing the fuel G to the center gas burner 21 side, it is possible to more appropriately maintain the gas pressure of the center gas burner 21 and ensure stable combustion.

ただし、本実施形態に本発明は限定されない。他の幾つかの実施形態では、ガスバーナ弁３は、開度を最小開度にすると、ガス燃料Ｇのガスバーナ弁３の下流側へのガス流量が最小流量になるものであっても良いし、最小開度および最大開度の２つの開度のみの調節が可能なものであっても良い。また、図１～図２に示す実施形態では、ガスバーナ弁３はリングガスバーナ２２（第２ノズル２ｒ）に対するガス燃料Ｇの供給を調節するが、他の幾つかの実施形態では、第２ノズル２ｒがセンターガスバーナ２１であっても良く、ガスバーナ弁３はセンターガスバーナ２１に対するガス燃料Ｇの供給を調節しても良い。 However, the present invention is not limited to this embodiment. In some other embodiments, when the opening of the gas burner valve 3 is set to the minimum opening, the gas flow rate of the gas fuel G to the downstream side of the gas burner valve 3 may be the minimum flow rate, It may be possible to adjust only two degrees of opening, the minimum degree of opening and the maximum degree of opening. 1-2, the gas burner valve 3 regulates the supply of gas fuel G to the ring gas burner 22 (second nozzle 2r), but in some other embodiments the second nozzle 2r may be the center gas burner 21 , and the gas burner valve 3 may regulate the supply of gas fuel G to the center gas burner 21 .

圧力計４は、圧力を測定することが可能な測定手段である。圧力計４は、主供給管Ｌにおける分岐供給管Ｌｒの分岐位置Ｂ１の上流側に設置されることにより、ガス燃料Ｇが上記の分岐位置Ｂ１に流入する際の圧力を測定するよう構成される。図１～図２に示す実施形態では、圧力計４は、主供給管Ｌにおける上述した分岐位置Ｂ１と、合流位置Ｂ３（後述）との間に設置されている。より具体的には、圧力計４は、上記の分岐位置Ｂ１の入口に設置される。また、図１～図２（後述する図４Ａ～図４Ｄも同様）に示す実施形態では、圧力計４は、炉内との差圧（炉内差圧力ΔＰ１）を測定するようになっているが、圧力検出でもよい。 The pressure gauge 4 is measuring means capable of measuring pressure. The pressure gauge 4 is installed on the upstream side of the branch position B1 of the branch supply pipe Lr in the main supply pipe L so as to measure the pressure when the gas fuel G flows into the branch position B1. . In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the pressure gauge 4 is installed in the main supply pipe L between the above-mentioned branch position B1 and the confluence position B3 (described later). More specifically, the pressure gauge 4 is installed at the inlet of the branch position B1. Further, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 (the same applies to FIGS. 4A to 4D described later), the pressure gauge 4 measures the differential pressure with respect to the inside of the furnace (in-furnace differential pressure ΔP1). However, pressure detection may also be used.

ノズル切替装置５１は、上記の圧力計４の測定値に応じてガスバーナ弁３の開度を制御（調節）するよう構成される。具体的には、ノズル切替装置５１は、上記の圧力計４の測定値が所定の閾値（以下、ノズル停止閾値α）以下では、上記のガスバーナ弁３の開度を最小開度にする。つまり、ノズル切替装置５１は、圧力計４の測定値がノズル停止閾値α以下では、ガスバーナ弁３の第２ノズル２ｒに供給されるガス流量を最小化するように構成される。 The nozzle switching device 51 is configured to control (adjust) the degree of opening of the gas burner valve 3 according to the measured value of the pressure gauge 4 described above. Specifically, the nozzle switching device 51 sets the opening degree of the gas burner valve 3 to the minimum opening degree when the measured value of the pressure gauge 4 is equal to or less than a predetermined threshold value (hereinafter referred to as nozzle stop threshold value α). That is, the nozzle switching device 51 is configured to minimize the gas flow rate supplied to the second nozzle 2r of the gas burner valve 3 when the measured value of the pressure gauge 4 is equal to or less than the nozzle stop threshold value α.

このようにガスバーナ弁３の開度を最小化すると、ガス燃料Ｇはそれ以前のように分岐供給管Ｌｒを流れることができなくなるので、それまで分岐供給管Ｌｒを流れていた分のガス燃料Ｇも分岐位置Ｂ１から主供給管Ｌを流れ、第１ノズル２ｃに向かうことになる。このため、第１ノズル２ｃに供給されるガス流量がガスバーナ弁３の開度が最小化される前よりも増大される結果、第１ノズル２ｃから噴出する際の噴出圧力（バーナ側圧力）がガスバーナ弁３の開度が最小化される前よりも高められる。よって、燃焼炉の内部（バーナスロート部９２）の圧力（炉内側圧力）は概ね一定であり、ガスバーナ弁３の開度を最小化することによりバーナ側圧力が高められるので、バーナ側圧力と炉内側圧力との差圧（以下、炉内差圧）をより大きくすることが可能となる。 If the opening degree of the gas burner valve 3 is minimized in this way, the gas fuel G cannot flow through the branch supply pipe Lr as it was before. also flows through the main supply pipe L from the branch position B1 toward the first nozzle 2c. As a result, the flow rate of the gas supplied to the first nozzle 2c is increased from before the opening of the gas burner valve 3 is minimized, and as a result, the ejection pressure (burner side pressure) when ejecting from the first nozzle 2c is The opening of the gas burner valve 3 is made higher than before it is minimized. Therefore, the pressure inside the combustion furnace (burner throat portion 92) (furnace inner pressure) is generally constant, and the burner side pressure is increased by minimizing the opening of the gas burner valve 3. Therefore, the burner side pressure and the furnace pressure It is possible to further increase the differential pressure with respect to the internal pressure (hereinafter referred to as the in-furnace differential pressure).

したがって、上記のノズル停止閾値αを、第１ノズル２ｃまたは第２ノズル２ｒからガス燃料Ｇの噴出が可能となるような圧力値以上の所定値に設定すれば、ノズル停止閾値α以下でガスバーナ弁３を最小開度にすることにより第１ノズル２ｃからの噴出圧力をその所定値よりも高めることができるので、上記の炉内差圧を適切にとることが可能となる。特に、高ターンダウン比を実現するために最小ガス流量γｍｉｎを小さくすると、その分だけガスバーナ２の第１ノズル２ｃおよび第２ノズル２ｒからのガス燃料Ｇの噴出圧力は低下するため炉内差圧は減少することになるが、ガスバーナ弁３を最小開度にすることにより、その炉内差圧の減少を補うことが可能となる。 Therefore, if the nozzle stop threshold value α is set to a predetermined value that is equal to or higher than the pressure value at which the gas fuel G can be ejected from the first nozzle 2c or the second nozzle 2r, the gas burner valve is closed at the nozzle stop threshold value α or less. By setting 3 to the minimum opening, the ejection pressure from the first nozzle 2c can be increased above the predetermined value, so that the above-described in-furnace differential pressure can be appropriately maintained. In particular, if the minimum gas flow rate γ min is reduced in order to achieve a high turndown ratio, the injection pressure of the gas fuel G from the first nozzle 2c and the second nozzle 2r of the gas burner 2 is reduced accordingly. Although the pressure will decrease, the decrease in the in-furnace differential pressure can be compensated for by setting the gas burner valve 3 to the minimum opening.

図１～図２に示す実施形態では、圧力計４の測定値がノズル切替装置５１に入力されるようになっており、ノズル切替装置５１は、圧力計４からの入力値（圧力計４の測定値）に基づいてガスバーナ弁３の開度を制御するようになっている。より具体的には、ノズル切替装置５１は、上記の入力値がノズル停止閾値α以下ではガスバーナ弁３の開度を最小開度にし、ノズル停止閾値α以上の値を有する所定のノズル全開値ε（閾値）以上ではガスバーナ弁３の開度を最大開度にする。他の幾つかの実施形態では、ノズル切替装置５１は、上記の入力値がノズル停止閾値αよりも大きい場合には、ガスバーナ弁３の開度が最大開度にしても良い。 In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the measured value of the pressure gauge 4 is input to the nozzle switching device 51, and the nozzle switching device 51 receives the input value from the pressure gauge 4 (the value of the pressure gauge 4). measured value), the opening degree of the gas burner valve 3 is controlled. More specifically, the nozzle switching device 51 sets the opening degree of the gas burner valve 3 to the minimum opening degree when the input value is equal to or less than the nozzle stop threshold value α, and sets a predetermined nozzle full-open value ε having a value equal to or more than the nozzle stop threshold value α. (threshold value) or more, the opening of the gas burner valve 3 is set to the maximum opening. In some other embodiments, the nozzle switching device 51 may set the opening of the gas burner valve 3 to the maximum opening when the above input value is greater than the nozzle stop threshold α.

また、図１～図２に示す実施形態では、ガスバーナ弁３はモジュレート制御が可能な弁であり、ノズル切替装置５１は、ガスバーナ弁３の開度をモジュレート制御するようになっており、開閉時のガス燃料Ｇの圧力の急変の回避を図っている。 Further, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the gas burner valve 3 is a valve capable of modulating control, and the nozzle switching device 51 modulates the opening degree of the gas burner valve 3. This is intended to avoid sudden changes in the pressure of the gas fuel G when opening and closing.

上記の構成によれば、燃焼炉９（例えばボイラ）へ圧縮性流体であるガス燃料Ｇを供給する第１ノズル２ｃおよび第２ノズル２ｒを備えるガスバーナ２の第２ノズル２ｒに対してガス燃料Ｇを導く分岐供給管Ｌｒにはガスバーナ弁３が設置されている。そして、このガスバーナ弁３の開度は、主供給管Ｌにおける分岐供給管Ｌｒの分岐位置Ｂ１よりも上流側のガス燃料Ｇの圧力が所定値以下（ノズル停止閾値α以下）になると自動で最小開度にされる。ガスバーナ弁３の開度が最小開度にされると、ガス燃料Ｇは第１ノズルに導かれることになり、第１ノズル２ｃの噴出口からガス燃料Ｇを噴出させる際の圧力を高めることができる。よって、ガス燃料Ｇの流量を小さくしても、バーナ側圧力と炉内側圧力との差圧（炉内差圧）を大きくとることができるので、ガスバーナ２から燃焼炉９の内部に、失火を生じさせないために必要な一定以上のガス燃料Ｇを供給できるようになり、高ターンダウンレシオを実現することができる。 According to the above configuration, the gas fuel G is applied to the second nozzle 2r of the gas burner 2 including the first nozzle 2c and the second nozzle 2r that supply the gas fuel G, which is a compressible fluid, to the combustion furnace 9 (for example, a boiler). A gas burner valve 3 is installed in the branch supply pipe Lr leading to the gas. The opening degree of the gas burner valve 3 is automatically minimized when the pressure of the gas fuel G on the upstream side of the branch position B1 of the branch supply pipe Lr in the main supply pipe L becomes equal to or less than a predetermined value (below the nozzle stop threshold α). Opened. When the opening degree of the gas burner valve 3 is set to the minimum opening degree, the gas fuel G is guided to the first nozzle, and the pressure at which the gas fuel G is jetted from the jet port of the first nozzle 2c can be increased. can. Therefore, even if the flow rate of the gas fuel G is reduced, the differential pressure between the burner side pressure and the furnace internal pressure (in-furnace differential pressure) can be made large. It becomes possible to supply a certain amount of gas fuel G that is necessary to prevent this from occurring, and it is possible to achieve a high turndown ratio.

次に、ガス燃料供給装置１が備える最小ガス流量γｍｉｎを調節するための構成を説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る第１流量調節弁６ｍ（大）および第２流量調節弁６ｂ（小）の弁特性を示す図である。 Next, a configuration for adjusting the minimum gas flow rate γ min provided in the gas fuel supply device 1 will be described. FIG. 3 is a diagram showing valve characteristics of the first flow control valve 6m (large) and the second flow control valve 6b (small) according to one embodiment of the present invention.

幾つかの実施形態では、図１に示すように、ガス燃料供給装置１は、主供給管Ｌにおける上記の圧力計４の上流側に設置される、出口側（２次側）の圧力を一定にするためのガバナ弁７と、ガバナ弁７と圧力計４との間に設置される、ガス燃料Ｇの流量を調節可能な第１流量調節弁６ｍと、主供給管Ｌにおけるガバナ弁７と第１流量調節弁６ｍとの間、および第１流量調節弁６ｍと圧力計４との間を接続するバイパス供給管Ｌｂと、バイパス供給管Ｌｂに設置される、第１流量調節弁６ｍよりも小量の流量を調節可能な第２流量調節弁６ｂと、をさらに備える。 In some embodiments, as shown in FIG. 1, the gas fuel supply device 1 maintains a constant pressure on the outlet side (secondary side), which is installed upstream of the pressure gauge 4 in the main supply pipe L. a governor valve 7 for making it, a first flow rate control valve 6 m installed between the governor valve 7 and the pressure gauge 4 that can adjust the flow rate of the gas fuel G, and the governor valve 7 in the main supply pipe L Bypass supply pipe Lb connecting between the first flow control valve 6m and between the first flow control valve 6m and the pressure gauge 4, and the first flow control valve 6m installed in the bypass supply pipe Lb A second flow control valve 6b capable of adjusting a small flow rate is further provided.

換言すれば、ガス燃料Ｇの主供給管Ｌには、上述した圧力計４の上流側において、ガス燃料Ｇの流れ方向に沿って、一旦分岐された後に再度合流されるバイパス供給管Ｌｂが接続されている。このバイパス供給管Ｌｂの主供給管Ｌとの分岐位置Ｂ２と合流位置Ｂ３との間（被バイパス供給管Ｌｍ）に第１流量調節弁６ｍが設置され、バイパス供給管Ｌｂに第２流量調節弁６ｂが設置される。そして、第１流量調節弁６ｍにより、主供給管Ｌにおけるバイパス供給管Ｌｂの合流位置Ｂ３に向かうガス流量を調節し、第２流量調節弁６ｂによりバイパス供給管Ｌｂを調節するようになっている。 In other words, the main supply pipe L for the gas fuel G is connected to the bypass supply pipe Lb, which is once branched and rejoined along the flow direction of the gas fuel G on the upstream side of the pressure gauge 4 described above. It is A first flow control valve 6m is installed between a branch position B2 and a confluence position B3 of the bypass supply pipe Lb with the main supply pipe L (bypassed supply pipe Lm), and a second flow control valve is installed in the bypass supply pipe Lb. 6b is installed. The first flow control valve 6m regulates the flow rate of gas toward the joining position B3 of the bypass supply pipe Lb in the main supply pipe L, and the second flow control valve 6b regulates the bypass supply pipe Lb. .

この際、図３に示すように、第２流量調節弁６ｂは、第１流量調節弁６ｍの小量側のガス流量の調節を、第１流量調節弁６ｍよりも精度良く行うことが可能である。図３に示す実施形態では、第１流量調節弁６ｍの開度に応じてガス流量が変化する範囲は概ねｑ１以上であり、そのｑ１より小さい範囲における流量調節は第１流量調節弁６ｍでは実質的にできない。逆に、第２流量調節弁６ｂの開度に応じてガス流量が変化する範囲は概ねｑ１以下であり、第２流量調節弁６ｂは、第１流量調節弁６ｍによる流量調節が実質的にできない範囲での流量調節が可能になっている。 At this time, as shown in FIG. 3, the second flow rate control valve 6b can adjust the gas flow rate on the small side of the first flow rate control valve 6m with higher accuracy than the first flow rate control valve 6m. be. In the embodiment shown in FIG. 3, the range in which the gas flow rate changes according to the opening degree of the first flow control valve 6m is generally q1 or more, and the flow control in the range smaller than q1 is substantially I can't do it. Conversely, the range in which the gas flow rate changes according to the degree of opening of the second flow rate control valve 6b is approximately q1 or less, and the second flow rate control valve 6b cannot substantially adjust the flow rate by the first flow rate control valve 6m. It is possible to adjust the flow rate within a range.

よって、バイパス供給管Ｌｂの分岐位置Ｂ２の上流側を流れるガス流量が、第２流量調節弁６ｂによる流量調節の精度が高いような流量範囲（小流量範囲）にある場合には、第１流量調節弁６ｍを最小開度にし、第２流量調節弁６ｂのみで流量調節を行うようにすれば、ガスバーナ２に供給するガス流量をより精度良く調節することが可能となる。他方、上記の小流量範囲以外の流量範囲など、第２流量調節弁６ｂでの流量調節ができないｑ１よりも大きい流量範囲や、第１流量調節弁６ｍでも必要な精度で流量調節が可能な流量範囲などでは、第２流量調節弁６ｂを最大開度にし、第１流量調節弁６ｍのみで流量調節を行うことで、迅速で精度の良い流量調節が可能となる。 Therefore, when the flow rate of the gas flowing upstream of the branch position B2 of the bypass supply pipe Lb is in a flow rate range (small flow rate range) where the accuracy of the flow rate adjustment by the second flow rate control valve 6b is high, the first flow rate If the control valve 6m is set to the minimum opening degree and the flow rate is adjusted only by the second flow rate control valve 6b, the flow rate of the gas supplied to the gas burner 2 can be adjusted more accurately. On the other hand, a flow rate range larger than q1 in which the flow rate cannot be adjusted by the second flow control valve 6b, such as a flow rate range other than the above-mentioned small flow rate range, and a flow rate in which the flow rate can be adjusted with the required accuracy even by the first flow control valve 6m Within the range, the second flow rate control valve 6b is set to the maximum opening degree, and the flow rate is adjusted only by the first flow rate control valve 6m, so that the flow rate can be adjusted quickly and accurately.

具体的には、幾つかの実施形態では、図１（後述する図４Ａ～図４Ｄも同様。）に示すように、ガス燃料供給装置１は、主供給管Ｌにおけるバイパス供給管Ｌｂの上流側（分岐位置Ｂ２の上流側）に設置される第１流量計６１ｍと、バイパス供給管Ｌｂにおける第２流量調節弁６ｂの上流側に設置される、分解能が第１流量計６１ｍよりも高い、または測定可能範囲（レンジ）が第１流量計６１ｍよりも低流量側により広い第２流量計６１ｂと、第１流量計６１ｍまたは第２流量計６１ｂによって測定される、主供給管Ｌにおけるバイパス供給管Ｌｂの上流側を流れるガス燃料のガス流量（以下、ガス総流量Ｑｇ）に応じて、第１流量調節弁６ｍおよび第２流量調節弁６ｂの開度を制御するよう構成される燃料量制御装置５２と、をさらに備えても良い。そして、この構成により、ガス総流量Ｑｇの流量範囲に応じて、第１流量調節弁６ｍおよび第２流量調節弁６ｂの開度をそれぞれ制御するようにしても良い。この２つの流量調節弁６のガス総流量Ｑｇに応じた制御の詳細は後述する。 Specifically, in some embodiments, as shown in FIG. 1 (the same applies to FIGS. 4A to 4D described later), the gas fuel supply device 1 has a main supply pipe L upstream of a bypass supply pipe Lb. A first flow meter 61m installed (upstream of the branch position B2) and a higher resolution than the first flow meter 61m installed on the upstream side of the second flow control valve 6b in the bypass supply pipe Lb, or A second flowmeter 61b having a wider measurable range (range) on the low flow side than the first flowmeter 61m, and a bypass supply pipe in the main supply pipe L measured by the first flowmeter 61m or the second flowmeter 61b. A fuel quantity control device configured to control the opening degrees of the first flow control valve 6m and the second flow control valve 6b in accordance with the gas flow rate of the gas fuel flowing upstream of Lb (hereinafter referred to as the total gas flow rate Qg). 52 and may be further provided. With this configuration, the opening degrees of the first flow control valve 6m and the second flow control valve 6b may be controlled according to the flow range of the total gas flow Qg. Details of control according to the total gas flow rate Qg of the two flow control valves 6 will be described later.

図１に示す実施形態では、上記の燃料量制御装置５２には、第１流量計６１ｍの測定値Ｑｍ、第２流量計６１ｂの測定値Ｑｂが入力されるようになっており、燃料量制御装置５２は、所定の計器切替閾値によって、いずれか一方の測定値を採用するようになっている。ここで、第１流量計６１ｍは第２流量計６１ｂよりも流量が大流量側の測定精度が良く、第２流量計６１ｂは第１流量計６１ｍよりも小流量側のガス流量の測定精度が良い。このため、計器切替閾値に対応するガス流量をより精度良く測定可能な流量計（６１ｍまたは６１ｂ）の測定値と計器切替閾値とを比較することにより、測定値を採用する流量計を切り替えるように、燃料量制御装置５２を構成しても良い。計器切替閾値が、第１流量計６１ｍおよび第２流量計６１ｂの各々の測定精度が共に比較的良い流量範囲に設定される場合には、どちらの測定値と計器切替閾値とを比較しても良い。あるいは、燃料量制御装置５２を、第１流量計６１ｍおよび第２流量計６１ｂの両方の測定値と計器切替閾値とをそれぞれ比較し、そのうちの少なくとも一方が計器切替閾値以下であるかを判定するように構成しても良い。 In the embodiment shown in FIG. 1, the measured value Qm of the first flow meter 61m and the measured value Qb of the second flow meter 61b are input to the fuel amount control device 52, and the fuel amount control device The device 52 is adapted to adopt either measurement by predetermined meter switching thresholds. Here, the first flow meter 61m has better measurement accuracy on the large flow side than the second flow meter 61b, and the second flow meter 61b has better measurement accuracy on the small flow side than the first flow meter 61m. good. Therefore, by comparing the measured value of the flow meter (61m or 61b) that can measure the gas flow rate corresponding to the meter switching threshold with higher accuracy and the meter switching threshold, the flow meter that adopts the measured value is switched. , the fuel amount control device 52 may be configured. When the instrument switching threshold is set to a flow rate range in which both the measurement accuracy of the first flow meter 61m and the second flow meter 61b are relatively good, it is possible to compare either measured value with the instrument switching threshold. good. Alternatively, the fuel amount control device 52 compares the measured values of both the first flowmeter 61m and the second flowmeter 61b with the meter switching threshold, and determines whether at least one of them is equal to or less than the meter switching threshold. It may be configured as follows.

また、図１に示す実施形態では、燃料量制御装置５２には、燃焼炉９に対する負荷指令値に基づいて算出される燃料量指示値Ｉｇが入力されるようになっている。そして、後述するように、燃料量制御装置５２は、ガス総流量Ｑｇが燃料量指示値Ｉｇになるように、第１流量調節弁６ｍおよび第２流量調節弁６ｂの開度をフィードバック制御するようになっている。 In addition, in the embodiment shown in FIG. 1, a fuel amount command value Ig calculated based on a load command value for the combustion furnace 9 is input to the fuel amount control device 52 . As will be described later, the fuel amount control device 52 feedback-controls the opening degrees of the first flow rate control valve 6m and the second flow rate control valve 6b so that the total gas flow rate Qg becomes the fuel amount instruction value Ig. It has become.

なお、図１に示す実施形態では、ガバナ弁７の入口側（１次側）には、ガス燃料Ｇを提供するガス会社などの供給元からガス燃料Ｇを運ぶための配管（不図示）が接続されており、ガバナ弁７は、その入口側のガス燃料Ｇの圧力変動を抑制して、出口側の圧力を一定とするなど所定の範囲に収めるようになっている。具体的には、ガバナ弁７は、出力ｊ側（２次側）の圧力が設定圧力よりも低くなると弁体が自動的で開き、出力側（２次側）の圧力が設定圧力よりも高くなると弁体が自動で閉じるように動作する１以上の自立式圧力調節弁で構成されても良く、演算遅れによる調節弁の動作遅れを回避することが可能である。また、図１に示す実施形態では、第１流量調節弁６ｍおよび第２流量調節弁６ｂは、最小開度においてガス燃料Ｇの通過を遮断することが可能となっている。 In the embodiment shown in FIG. 1, the inlet side (primary side) of the governor valve 7 is provided with a pipe (not shown) for transporting the gas fuel G from a supplier such as a gas company that provides the gas fuel G. The governor valve 7 suppresses the pressure fluctuations of the gas fuel G on the inlet side and keeps the pressure on the outlet side constant within a predetermined range. Specifically, when the pressure on the output side (secondary side) of the governor valve 7 becomes lower than the set pressure, the valve element automatically opens and the pressure on the output side (secondary side) rises above the set pressure. It may be composed of one or more self-supporting pressure regulating valves that operate so that the valve body automatically closes when it is closed, and it is possible to avoid delays in operation of the regulating valves due to delays in calculation. In addition, in the embodiment shown in FIG. 1, the first flow control valve 6m and the second flow control valve 6b are capable of blocking passage of the fuel gas G at the minimum opening degree.

また、図１に示す実施形態では、被バイパス供給管Ｌｍには、他の配管の分岐、合流はなく、１本の配管で接続されており、差圧計６３が設置されている。この差圧計６３は、設置個所と燃焼炉９の内部の圧力との差圧ΔＰ（炉内差圧）を測定しており、この測定値が燃料量制御装置５２に入力される。そして、燃料量制御装置５２は、差圧計６３の測定値が所定の閾値を下回らない範囲で、上述したような第１流量調節弁６ｍおよび第２流量調節弁６ｂの開度制御を行うようになっている。また、上記の箇所には、安全のために、差圧計６３の下流に２つの遮断弁６５が直列に設置されている。 In addition, in the embodiment shown in FIG. 1, the supply pipe to be bypassed Lm is connected by one pipe without branching or merging with other pipes, and the differential pressure gauge 63 is installed. This differential pressure gauge 63 measures the differential pressure ΔP (in-furnace differential pressure) between the installation location and the internal pressure of the combustion furnace 9 , and this measured value is input to the fuel quantity control device 52 . Then, the fuel quantity control device 52 controls the degree of opening of the first flow control valve 6m and the second flow control valve 6b as described above within a range in which the measured value of the differential pressure gauge 63 does not fall below a predetermined threshold value. It's becoming For safety, two cutoff valves 65 are installed in series downstream of the differential pressure gauge 63 at the above location.

上記の構成によれば、相対的に大きな流量を調節可能な第１流量調節弁６ｍと、相対的に小さな流量を調節可能な第２流量調節弁６ｂとを並列に設け（親子弁化）、第１流量計６１ｍまたは第２流量計６１ｂによって測定される流量値（ガス総流量Ｑｇ）に応じて、これらの流量調節弁の開度を制御する。第２流量調節弁６ｂは、第１流量調節弁よ６ｐよりも小量の流量を調節可能であり、ガス総流量Ｑｇに応じて２つの弁の開度を調節することにより、ガス燃料Ｇの流量を大流量側から小流量側まで精度良く調節することができる。 According to the above configuration, the first flow control valve 6m capable of adjusting a relatively large flow rate and the second flow control valve 6b capable of adjusting a relatively small flow rate are provided in parallel (parent-child valve), The opening degrees of these flow control valves are controlled according to the flow rate value (total gas flow rate Qg) measured by the first flow meter 61m or the second flow meter 61b. The second flow control valve 6b can adjust a smaller flow rate than the first flow control valve 6p, and by adjusting the opening degrees of the two valves according to the total gas flow Qg, the gas fuel G The flow rate can be adjusted accurately from the large flow rate side to the small flow rate side.

上述したような構成を備えるガス燃料供給装置１における燃料量制御装置５２による制御を、図４Ａ～図５を用いて具体的に説明する。
図４Ａ～図４Ｄは、それぞれ、本発明の一実施形態に係るガス燃料Ｇの流路を示す図であり、図４Ａはガス総流量Ｑｇ≦第１流路切替閾値γ１の場合、図４Ｂは第１流路切替閾値γ１＜ガス総流量Ｑｇ≦第３流路切替閾値γ３の場合、図４Ｃは第３流路切替閾値γ３＜ガス総流量Ｑｇ≦最大ガス流量γｍａｘの場合、図４Ｄは第１流路切替閾値γ１＜ガス総流量Ｑｇ≦第２流路切替閾値γ２の場合で、かつ、ガス流量の減少時を示す。また、図５は、本発明の一実施形態に係るガスバーナ弁３のヒステリシス制御を説明するための図である。
特にγ２及びγ３の切換えについては、燃料ガス流量でも、炉内との差圧で実施してもよい。 Control by the fuel amount control device 52 in the gas fuel supply device 1 having the configuration described above will be specifically described with reference to FIGS. 4A to 5. FIG.
4A to 4D are diagrams showing flow paths of the gas fuel G according to one embodiment of the present invention. is the first flow path switching threshold value γ 1 <total gas flow rate Qg≦the third flow path switching threshold value γ 3 , and FIG. FIG. 4D shows the case where the first flow path switching threshold value γ 1 <the total gas flow rate Qg≦the second flow path switching threshold value γ 2 and the gas flow rate is decreased. Moreover, FIG. 5 is a figure for demonstrating the hysteresis control of the gas burner valve 3 which concerns on one Embodiment of this invention.
In particular, the switching of γ2 and γ3 may be performed by the fuel gas flow rate or by the pressure difference between the furnace and the furnace.

なお、以下の説明では、γｍｉｎ＜γ１＜γ２＜γ３＜γｍａｘであり、上述したｑ１（図３参照）とは、ｑ１＜γ１の関係にある。また、図４Ａ～図４Ｄは、図１に示すガス燃料供給装置１と同じ構成であり、説明を省略する。 In the following description, γ min < γ 1 < γ 2 < γ 3 < γ max , and q1 < γ 1 (see FIG. 3). 4A to 4D have the same configuration as the gas fuel supply device 1 shown in FIG. 1, and description thereof will be omitted.

幾つかの実施形態では、図４Ａ、図４Ｄに示すように、燃料量制御装置５２は、ガス総流量Ｑｇが、第２流量計６１ｂによる測定が可能な範囲における所定の第１流路切替閾値γ１以下の場合（Ｑｇ≦γ１）には、第１流量調節弁６ｍを最小開度にすると共に、ガス総流量Ｑｇに応じて第２流量調節弁６ｂの開度を制御する。図４Ａでは、Ｑｇ≦γ１なので、ガスバーナ弁３の開度は最小開度にされており、第２ノズル２ｒへのガス燃料Ｇの供給は停止されている。図４Ｄでも、Ｑｇ≦γ１の範囲を含むＱｇ≦γ２（γ１＜γ２）の流量範囲でガスバーナ弁３の開度は最小開度にされており、第２ノズル２ｒへのガス燃料Ｇの供給は停止されている。 In some embodiments, as shown in FIGS. 4A and 4D, the fuel amount control device 52 controls the total gas flow rate Qg to a predetermined first flow path switching threshold value within a range measurable by the second flow meter 61b. When γ 1 or less (Qg≦γ 1 ), the opening of the first flow control valve 6m is minimized, and the opening of the second flow control valve 6b is controlled according to the total gas flow Qg. In FIG. 4A, since Qg≦ γ1 , the opening of the gas burner valve 3 is set to the minimum opening, and the supply of gas fuel G to the second nozzle 2r is stopped. In FIG. 4D as well, the opening of the gas burner valve 3 is set to the minimum opening in the flow rate range of Qg≦ γ2 ( γ1 < γ2 ) including the range of Qg≦γ1. The supply of G has been stopped.

上述したように、バイパス供給管Ｌｂに設置される第２流量計６１ｂおよび第２流量調節弁６ｂは、被バイパス供給管Ｌｍに設置される第１流量計６１ｍおよび第１流量調節弁６ｍよりも、小量側の流量を精度良く扱うことが可能である。よって、ガス総流量Ｑｇが、第２流量計６１ｂによる測定が可能なような小量側の流量範囲にある場合には、燃料量制御装置５２は、第１流量調節弁６ｍの開度を最小開度にすることにより、ガス燃料Ｇが被バイパス供給管Ｌｍを流れずに、バイパス供給管Ｌｂのみを流れるように流路を形成すると共に、第２流量調節弁６ｂを用いてガスバーナ２に供給するガス流量の流量調節を行う。 As described above, the second flowmeter 61b and the second flow rate control valve 6b installed in the bypass supply pipe Lb are installed more than the first flowmeter 61m and the first flow control valve 6m installed in the bypassed supply pipe Lm. , it is possible to accurately handle small flow rates. Therefore, when the total gas flow Qg is in a flow rate range on the small side that can be measured by the second flow meter 61b, the fuel amount control device 52 minimizes the opening degree of the first flow control valve 6m. By setting the opening degree, a flow path is formed so that the gas fuel G does not flow through the bypassed supply pipe Lm, but only through the bypass supply pipe Lb, and is supplied to the gas burner 2 using the second flow control valve 6b. Adjust the flow rate of the gas to be used.

上記の構成によれば、ガス燃料Ｇの流量が第１流量調節弁６ｍでは精度良い調節ができないほど小量の場合には、そのような小量の流量を調節可能な第２流量調節弁６ｂのみで、ガスバーナ２に供給するガス燃料Ｇの流量を調節する。第２流量調節弁６ｂによって小量側のガス燃料Ｇの流量を精度良く調節できるので、実現すべき高ターンダウン比における最小ガス流量γｍｉｎをガスバーナ２に適切に供給することができる。 According to the above configuration, when the flow rate of the gas fuel G is so small that it cannot be adjusted with high accuracy by the first flow rate control valve 6m, the second flow rate control valve 6b that can adjust such a small flow rate Only by adjusting the flow rate of the gas fuel G supplied to the gas burner 2 . Since the flow rate of the gas fuel G on the small amount side can be adjusted with high accuracy by the second flow control valve 6b, the minimum gas flow rate γ min at the high turndown ratio to be realized can be appropriately supplied to the gas burner 2.

また、幾つかの実施形態では、図４Ｂ～図４Ｃに示すように、燃料量制御装置５２は、ガス総流量Ｑｇが第１流路切替閾値γ１よりも大きい場合（Ｑｇ＞γ１）には、ガス総流量Ｑｇに応じて第１流量調節弁６ｍの開度を制御すると共に、第２流量調節弁６ｂの開度を所定開度で維持する。つまり、ガス総流量Ｑｇが第１流路切替閾値γ１よりも大きい場合には、燃料量制御装置５２は、被バイパス供給管Ｌｍおよびバイパス供給管Ｌｂの両方をガス燃料Ｇが流れるような流路を形成すると共に、第２流量調節弁６ｂの開度を所定開度で一定に維持したうえで、第１流量調節弁６ｍを用いてガスバーナ２に供給するガス流量の流量調節を行う。第１流量調節弁６ｍは、開度の単位変化量に対するガス流量の増大分が、第２流量調節弁６ｂよりも大きい（図３参照）。よって、第１流量調節弁６ｍを用いてガスバーナ２に供給するガス流量の流量調節を行うことにより、迅速な流量制御が可能となる。 In some embodiments, as shown in FIGS. 4B and 4C, the fuel amount control device 52, when the total gas flow rate Qg is greater than the first flow path switching threshold value γ 1 (Qg>γ 1 ), controls the opening of the first flow control valve 6m according to the total gas flow Qg, and maintains the opening of the second flow control valve 6b at a predetermined opening. That is, when the total gas flow rate Qg is greater than the first flow path switching threshold value γ1 , the fuel amount control device 52 controls the gas fuel G to flow through both the bypassed supply pipe Lm and the bypass supply pipe Lb. After forming the path and maintaining the opening of the second flow control valve 6b at a predetermined opening, the flow rate of the gas supplied to the gas burner 2 is adjusted using the first flow control valve 6m. The first flow rate control valve 6m has a larger increase in the gas flow rate with respect to the unit change in the degree of opening than the second flow rate control valve 6b (see FIG. 3). Therefore, by adjusting the flow rate of the gas supplied to the gas burner 2 using the first flow control valve 6m, rapid flow rate control becomes possible.

図１～図４Ｃに示す実施形態では、Ｑｇ＞γ１の場合に第２流量調節弁６ｂに設定される前記の所定開度は１００％であり、弁特性にかかわらず、開度が１００％であれば最大限のガス流量を流すことが可能なため、設定が容易となる。ただし、Ｑｇ＞γ１の場合における第２流量調節弁６ｂの開度は１００％に限定されない。他の幾つかの実施形態では、１００％よりも小さい開度であっても良い。例えば、Ｑｇ＞γ１の場合の第２流量調節弁６ｂに設定される前記の所定開度は、第２流量調節弁６ｂの入口側と出口側のガス流量の差がほとんど変わらなくなるような開度であっても良い。あるいは、所定開度は、その時の開度など、任意の開度であっても良い。この場合であっても、第１流量調節弁６ｍの開度制御により、ガスバーナ２に供給するガス流量の流量調節が可能である。 In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4C, the predetermined opening degree set for the second flow control valve 6b is 100% when Qg> γ1 , and the opening degree is 100% regardless of the valve characteristics. If so, it is possible to flow the maximum gas flow rate, so the setting is easy. However, the opening degree of the second flow control valve 6b when Qg> γ1 is not limited to 100%. In some other embodiments, the opening may be less than 100%. For example, the predetermined degree of opening set for the second flow control valve 6b when Qg> γ1 is such that the difference in gas flow rate between the inlet side and the outlet side of the second flow control valve 6b is almost unchanged. degree may be used. Alternatively, the predetermined degree of opening may be any degree of opening, such as the degree of opening at that time. Even in this case, the flow rate of the gas supplied to the gas burner 2 can be adjusted by controlling the opening degree of the first flow control valve 6m.

また、図４Ｂには、ガス総流量Ｑｇが第１流路切替閾値γ１よりも大きく、第３流路切替閾値γ３以下の範囲における流路が示されており（γ１＜Ｑｇ≦γ３）、図４Ｃには、ガス総流量Ｑｇが第３流路切替閾値γ３よりも大きく、最大ガス流量γｍａｘ以下の範囲における流路が示されている（γ３＜Ｑｇ≦γｍａｘ）。このように、図４Ｂ～図４Ｃのガス総流量Ｑｇは、いずれも第１流路切替閾値γ１よりも大きいため（γ１＜Ｑｇ）、第１流量調節弁６ｍの開度は、最小開度よりも大きい開状態となっており、被バイパス供給管Ｌｍをガス燃料Ｇが流れるようになっている。 Further, FIG. 4B shows flow paths in a range in which the total gas flow rate Qg is greater than the first flow path switching threshold value γ1 and is equal to or less than the third flow path switching threshold value γ3 ( γ1 <Qg≦γ 3 ), FIG. 4C shows the flow paths in which the total gas flow rate Qg is greater than the third flow path switching threshold value γ3 and is equal to or less than the maximum gas flow rate γmax ( γ3 < Qg≤γmax ). . 4B to 4C are all larger than the first flow path switching threshold γ 1 (γ 1 <Qg), the opening of the first flow control valve 6m is the minimum opening. The gas fuel G flows through the supply pipe Lm to be bypassed.

上記の構成によれば、ガス燃料Ｇの流量が第１流量調節弁６ｍで調節できるような大容量側の場合には、第１流量調節弁６ｍのみで、ガスバーナ２に供給するガス燃料Ｇの流量を調節することにより、ガスバーナ２に供給するガス燃料Ｇの流量制御を迅速に行うことができる。 According to the above configuration, when the flow rate of the gas fuel G is on the large capacity side that can be adjusted by the first flow rate control valve 6m, the gas fuel G supplied to the gas burner 2 can be controlled only by the first flow rate control valve 6m. By adjusting the flow rate, it is possible to quickly control the flow rate of the gas fuel G supplied to the gas burner 2 .

また、幾つかの実施形態では、図４Ａ～図４Ｄに示すように、ノズル切替装置５１は、リングガスバーナ２２の入口に設置されたガスバーナ弁３の開度が最小開度よりも大きい開度にされている開状態において（図４Ｃ参照）、圧力計４の測定値（炉内差圧力ΔＰ１）が、減少により、ガスバーナ弁３の開度が最小開度にされることになる上記のノズル停止閾値αになると、ガスバーナ弁３の開度を最小開度にする（図４Ｄ参照）。また、ノズル切替装置５１は、ガスバーナ弁３の開度が最小開度にされている状態において（図４Ａや図４Ｂ参照）、圧力計４の測定値が、増大によりノズル停止閾値αよりも大きいノズル開閾値θを超えると、ガスバーナ弁３の開度を開状態にする（図４Ｃ参照）。 Further, in some embodiments, as shown in FIGS. 4A to 4D, the nozzle switching device 51 sets the opening degree of the gas burner valve 3 installed at the inlet of the ring gas burner 22 to be larger than the minimum opening degree. In the opened state (see FIG. 4C), the measured value of the pressure gauge 4 (in-core differential pressure ΔP1) decreases, and the opening of the gas burner valve 3 is reduced to the minimum opening. When the threshold α is reached, the opening of the gas burner valve 3 is set to the minimum opening (see FIG. 4D). In addition, in the state where the gas burner valve 3 is set to the minimum opening degree (see FIGS. 4A and 4B), the nozzle switching device 51 causes the measured value of the pressure gauge 4 to become larger than the nozzle stop threshold value α due to an increase. When the nozzle opening threshold θ is exceeded, the gas burner valve 3 is opened (see FIG. 4C).

炉内差圧力ΔＰ１（またはバーナ入口圧力）は、燃焼炉９の負荷に応じて調節されるガス総流量Ｑｇに応じて、ガス総流量Ｑｇが大きければ高くなり、ガス総流量Ｑｇが小さくなれば低くなるが、図４Ａ～図４Ｄに示す実施形態では、ノズル停止閾値αは、ガス総流量Ｑｇが第２流路切替閾値γ２である場合の炉内差圧力ΔＰ１（またはバーナ入口圧力）と概ね一致するようになっている。また、ガス総流量Ｑｇが第３流路切替閾値γ３である場合の炉内差圧力ΔＰ１（またはバーナ入口圧力）と、上記のノズル開閾値θとは概ね一致するようになっている。 The in-furnace differential pressure ΔP1 (or the burner inlet pressure) increases according to the total gas flow rate Qg, which is adjusted according to the load of the combustion furnace 9, and increases as the total gas flow rate Qg decreases. Although lower, in the embodiment shown in FIGS. 4A to 4D, the nozzle stop threshold α is equal to the in-furnace differential pressure ΔP1 (or the burner inlet pressure) when the total gas flow Qg is the second flow path switching threshold γ2 . They generally match. Further, the in-furnace differential pressure ΔP1 (or the burner inlet pressure) when the total gas flow rate Qg is the third flow path switching threshold γ3 and the nozzle open threshold θ are generally matched.

この前提において、炉内差圧力ΔＰ１（またはバーナ入口圧力）がノズル停止閾値αよりも小さく、ガスバーナ弁３の開度が最小開度になっている状態（図４Ａや図４Ｂ参照）からガス総流量Ｑｇが増加していく場合、ガス総流量Ｑｇが第３流路切替閾値γ３に等しくなるまでは、ガスバーナ弁３の開度は最小開度のまま維持されている（図４Ｂ参照）。そして、ガス総流量Ｑｇが第３流路切替閾値γ３を超えて増加することにより、炉内差圧力ΔＰ１（またはバーナ入口圧力）がノズル開閾値θを超えると、ガスバーナ弁３は開状態にされる（図４Ｃ参照）。 On this premise, from the state in which the in-furnace differential pressure ΔP1 (or the burner inlet pressure) is smaller than the nozzle stop threshold value α and the opening of the gas burner valve 3 is the minimum opening (see FIGS. 4A and 4B), the total gas When the flow rate Qg increases, the opening degree of the gas burner valve 3 is maintained at the minimum opening degree until the total gas flow rate Qg becomes equal to the third flow path switching threshold value γ3 (see FIG. 4B). When the total gas flow rate Qg exceeds the third flow path switching threshold value γ3 and the furnace pressure difference ΔP1 (or the burner inlet pressure) exceeds the nozzle opening threshold value θ, the gas burner valve 3 is opened. (see FIG. 4C).

逆に、ガスバーナ弁３が開状態にされている状態（図４Ｃ参照）から、ガス総流量Ｑｇが減少していく場合、ガス総流量Ｑｇが第２流路切替閾値γ２に等しくなる手前までは、ガスバーナ弁３は開状態のまま維持されている（図４Ｃ参照）。そして、ガス総流量Ｑｇが減少し、第２流路切替閾値γ２に等しくなると、ガスバーナ弁３の開度は最小開度にされる（図４Ｄ参照）。 Conversely, when the total gas flow rate Qg decreases from the state in which the gas burner valve 3 is open (see FIG. 4C), the total gas flow rate Qg becomes equal to the second flow path switching threshold value γ2 . , the gas burner valve 3 is kept open (see FIG. 4C). Then, when the total gas flow rate Qg decreases and becomes equal to the second flow path switching threshold value γ2 , the opening degree of the gas burner valve 3 is minimized (see FIG. 4D).

この流れを図５で説明すると、ガス総流量Ｑｇが、ガスバーナ弁３の開度が最小開度にされている状態となる小量側（γｍｉｎ≦Ｑｇ≦γ１＜γ２）から、γ２、γ３と順に増大していく間は、ガスバーナ弁３の開度は最小開度で維持されているが、γ３を超えると、ガスバーナ弁３が開状態にされる。逆に、ガス総流量Ｑｇが、ガスバーナ弁３の開度が開状態となる側（Ｑｇ＞γ３）から、γ３、γ２と順に減少していく間は開状態で維持されているが、γ２になると、ガスバーナ弁３の開度が最小開度にされる。このようにガスバーナ弁３の開度が切り替わる炉内差圧力ΔＰ１（またはバーナ入口圧力）は、圧力（ガス流量）の変化方向によって異なっている。 This flow will be explained with reference to FIG . The opening of the gas burner valve 3 is maintained at the minimum opening while increasing in order from 2 to γ3 , but when γ3 is exceeded, the gas burner valve 3 is opened. Conversely, the gas total flow rate Qg is maintained in the open state while the opening of the gas burner valve 3 is in the open state (Qg> γ3 ) and decreases in order from γ3 to γ2 . , γ2 , the opening of the gas burner valve 3 is minimized. The in-furnace differential pressure ΔP1 (or burner inlet pressure) at which the opening degree of the gas burner valve 3 is switched in this manner varies depending on the direction of pressure (gas flow rate) change.

上記の構成によれば、ガスバーナ弁３の開度を最小開度と、最小開度以外の開度との間で切り替える圧力を、圧力計４により測定される圧力（炉内差圧力ΔＰ１（またはバーナ入口圧力）の変化の方向（減少方向または増大方向）に応じて異ならせる。つまり、炉内差圧力ΔＰ１（またはバーナ入口圧力）に応じたガスバーナ弁の開度制御にヒステリシスを設ける。炉内差圧力ΔＰ１（またはバーナ入口圧力）は、燃焼炉９の負荷に応じて調節されるガス総流量Ｑｇの流量に応じて、ガス総流量Ｑｇが大きければ高くなり、ガス総流量Ｑｇが小さくなれば低くなる。このようなガスバーナ弁３の開度制御を行うことにより本バーナによる燃焼を安定させることができる。 According to the above configuration, the pressure for switching the opening degree of the gas burner valve 3 between the minimum opening degree and the opening degree other than the minimum opening degree is the pressure measured by the pressure gauge 4 (in-furnace differential pressure ΔP1 (or In other words, hysteresis is provided in the opening control of the gas burner valve according to the furnace pressure difference ΔP1 (or the burner inlet pressure). The differential pressure ΔP1 (or the burner inlet pressure) increases according to the total gas flow Qg, which is adjusted according to the load of the combustion furnace 9, and increases as the total gas flow Qg decreases. By controlling the opening degree of the gas burner valve 3 in this manner, the combustion by this burner can be stabilized.

また、ガスバーナ２側からすると、第１ノズル２ｃおよび第２ノズル２ｒの両方のノズルからガス燃料Ｇを噴射する状態が燃焼の安定性や効率性から望ましい。このため、炉内差圧力ΔＰ１（またはバーナ入口圧力）が減少する場合にガスバーナ弁３の開度を開状態から最小開度にする圧力を、炉内差圧力ΔＰ１（またはバーナ入口圧力）が増大する場合にガスバーナ弁３の開度を最小開度から開状態にする圧力よりも低くすることにより、第１ノズル２ｃおよび第２ノズル２ｒの両方のノズルが一緒に使われる状況をより長く維持することができる。 From the viewpoint of the gas burner 2, it is desirable from the viewpoint of combustion stability and efficiency to inject the gas fuel G from both the first nozzle 2c and the second nozzle 2r. Therefore, when the in-furnace differential pressure ΔP1 (or the burner inlet pressure) decreases, the pressure to change the opening of the gas burner valve 3 from the open state to the minimum opening is increased by the in-furnace differential pressure ΔP1 (or the burner inlet pressure). By setting the opening degree of the gas burner valve 3 to be lower than the pressure at which the gas burner valve 3 is opened from the minimum opening degree when the be able to.

次に、上述したガバナ弁７に関する実施形態について、説明する。
幾つかの実施形態では、図１、図４Ａ～図４Ｄに示すように、上述したガバナ弁７は、主供給管Ｌに直列に設置される２以上の圧力調節弁でタンデム化されていても良い。すなわち、幾つかの実施形態では、ガバナ弁７は、主供給管Ｌにおける圧力計４の上流側に設置される、主供給管Ｌの圧力を一定にするための第１圧力調節弁７ｄと、第１圧力調節弁７ｄの上流側に設置される第２圧力調節弁７ｎと、を有する。ガバナ弁７（第２圧力調節弁７ｎ）の一次側の圧力変動があると、最小ガス流量γｍｉｎと最大ガス流量γｍａｘの確保が困難になるため、ガバナ弁７をタンデム化することで、ガバナ弁７（第１圧力調節弁７ｄ）の二次側の圧力をより一定にすることが可能となる。 Next, an embodiment relating to the governor valve 7 described above will be described.
In some embodiments, the governor valve 7 described above may be tandemed with two or more pressure control valves installed in series with the main supply pipe L, as shown in FIGS. good. That is, in some embodiments, the governor valve 7 includes a first pressure regulating valve 7d installed upstream of the pressure gauge 4 in the main supply pipe L to keep the pressure in the main supply pipe L constant, and a second pressure control valve 7n installed upstream of the first pressure control valve 7d. If there is a pressure fluctuation on the primary side of the governor valve 7 (second pressure control valve 7n), it becomes difficult to secure the minimum gas flow rate γ min and the maximum gas flow rate γ max . It becomes possible to make the pressure on the secondary side of the governor valve 7 (the first pressure control valve 7d) more constant.

上記の構成によれば、ガバナ弁７は、直列に設置される２つの例えば自立式圧力調節弁などの圧力調節弁で構成されており、タンデム化されている。前段に位置する第２圧力調節弁７ｎには例えばガス会社などの供給元から供給されるガス燃料Ｇが導かれるが、第２圧力調節弁７ｎ、第１圧力調節弁７ｄの順に２段階で圧力を調節することにより、供給元からのガス燃料の供給圧力が変動しても、ガバナ弁７の２次側の圧力変動を十分に抑制することができる。よって、主供給管Ｌの圧力をより確実に一定にすることができ、最小ガス流量γｍｉｎおよび最大ガス流量γｍａｘを精度良く確保することが可能となるようにすることができる。また、第１圧力調節弁および第２圧力調節弁を自立式圧力調節弁とするなど、少なくとも一方を自立式圧力調節弁（他方はＤＣＳ制御の電子式の圧力調整弁など）とすることで、演算遅れによる調節弁の動作遅れを回避し、圧力変動に追随した迅速な調節を可能とすることができる。 According to the above configuration, the governor valve 7 is composed of two pressure regulating valves, such as self-supporting pressure regulating valves, installed in series in tandem. Gas fuel G supplied from a supply source such as a gas company is led to the second pressure control valve 7n located in the preceding stage, and the pressure is controlled in two stages in the order of the second pressure control valve 7n and the first pressure control valve 7d. can sufficiently suppress pressure fluctuations on the secondary side of the governor valve 7 even if the supply pressure of the gas fuel from the supply source fluctuates. Therefore, the pressure in the main supply pipe L can be more reliably kept constant, and the minimum gas flow rate γ min and the maximum gas flow rate γ max can be ensured with high accuracy. In addition, at least one of the first pressure control valve and the second pressure control valve is a self-supporting pressure control valve (the other is a DCS-controlled electronic pressure control valve, etc.). It is possible to avoid delays in the operation of the control valve due to delays in computation, and enable rapid adjustment following pressure fluctuations.

次に、上述したガス燃料供給装置１を備える燃焼装置８について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る燃焼装置８が備える空気供給装置８１の構成を概略的に示す断面図である。
図６に示すように、燃焼装置８は、燃焼炉９と、この燃焼炉９へガス燃料Ｇを供給するための上述したガス燃料供給装置１と、ガス燃料供給装置１が有するガスバーナ２に空気Ａ（燃焼用空気）を供給するための空気供給装置８１と、を備える。 Next, the combustion device 8 provided with the gas fuel supply device 1 described above will be described with reference to FIG. 6 . FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the air supply device 81 provided in the combustion device 8 according to one embodiment of the invention.
As shown in FIG. 6 , the combustion apparatus 8 includes a combustion furnace 9 , the gas fuel supply device 1 described above for supplying gas fuel G to the combustion furnace 9 , and a gas burner 2 of the gas fuel supply device 1 with air. and an air supply device 81 for supplying A (combustion air).

また、上記の空気供給装置８１は、図６に示すように、ガスバーナ２に空気Ａを導く空気供給管８Ｌと、空気供給管８Ｌに設置される、ガスバーナ２に供給する空気Ａの空気量（以下、単に、空気量）を回転数に応じて制御するための押込送風機８２（ＦＤＦ）と、空気供給管８Ｌに設置される、ガスバーナ２に供給する空気量を調節するための入口ベーン装置８４と、空気供給管８Ｌに設置される空気流量計８３と、空気流量計８３の測定値が空気量指令値Ｉａになるように、押込送風機８２の回転数および入口ベーン装置８４の開度を制御するよう構成される空気量制御装置８ｃと、を備える。 Further, as shown in FIG. 6, the air supply device 81 includes an air supply pipe 8L that guides the air A to the gas burner 2, and an air amount ( Hereinafter, simply referred to as a forced draft fan 82 (FDF) for controlling the amount of air) according to the number of rotations, and an inlet vane device 84 for adjusting the amount of air supplied to the gas burner 2, which is installed in the air supply pipe 8L. and an air flow meter 83 installed in the air supply pipe 8L, and the rotation speed of the forced draft fan 82 and the opening of the inlet vane device 84 are controlled so that the measured value of the air flow meter 83 becomes the air amount command value Ia. and an air amount control device 8c configured to.

そして、空気量制御装置８ｃによって、入口ベーン装置８４の開度は、押込送風機８２の回転数が最小値である場合であって、空気流量計８３の測定値が空気量指令値Ｉａよりも大きい場合には、空気流量計８３の測定値と空気量指令値Ｉａとの差に応じた開度に設定されている。より詳細には、空気量制御装置８ｃは、押込送風機８２による空気量Ｑａの適切な制御が可能な空気量の範囲（高負荷側空気量範囲）では、入口ベーン装置８４が有する入口ベーン８４ｂの開度を例えば最大開度などの所定の開度にしておき、押込送風機８２の回転数制御により空気量Ｑａの調節を行う。また、空気量Ｑａが小さく、押込送風機８２による適切な制御ができないような空気量の範囲（低負荷側空気量範囲）では、空気量制御装置８ｃは、押込送風機８２の回転数を最小値にすると共に、入口ベーン装置８４による空気量Ｑａの調節を行う。 Then, the opening degree of the inlet vane device 84 is controlled by the air amount control device 8c when the rotation speed of the forced draft fan 82 is the minimum value and the measured value of the air flow meter 83 is larger than the air amount command value Ia. In this case, the opening is set according to the difference between the measured value of the air flow meter 83 and the air amount command value Ia. More specifically, the air amount control device 8c controls the air amount Qa of the forced air blower 82 to be appropriately controlled within the air amount range (high-load side air amount range). The air amount Qa is adjusted by controlling the number of rotations of the forced air blower 82 while setting the opening to a predetermined opening such as the maximum opening. In addition, in an air amount range (low-load side air amount range) in which the air amount Qa is small and the forced draft fan 82 cannot be appropriately controlled, the air amount control device 8c sets the forced draft fan 82 to the minimum value. At the same time, the air amount Qa is adjusted by the inlet vane device 84 .

図６に示す実施形態では、空気供給管８Ｌには、吸込サイレンサ８５（消音器）を介して空気Ａが供給されるようになっている。また、空気量制御装置８ｃには、燃焼炉９に対する負荷指令値に基づいて算出される空気量指令値Ｉａと、上記の空気流量計８３で測定される空気供給管８Ｌを流れる空気量Ｑａとが入力される。そして、空気量制御装置８ｃは、空気量Ｑａの測定値が空気量指令値Ｉａになるように、押込送風機８２の回転数および入口ベーン装置８４の入口ベーン８４ｂの開度をフィードバック制御もしくは、ポジショニング制御をするようになっている。また、空気量制御装置８ｃは、押込送風機８２の回転数が最小値よりも大きい所定の回転数（例えば２５％）まで下がると、入口ベーン８４ｂの開度を閉じはじめることにより、押込送風機８２の回転数が最小値になった時には入口ベーン８４ｂの開度制御による空気量の調節が効くようにしている。 In the embodiment shown in FIG. 6, air A is supplied to the air supply pipe 8L via a suction silencer 85 (muffler). Further, the air amount control device 8c is provided with an air amount command value Ia calculated based on the load command value for the combustion furnace 9, and an air amount Qa flowing through the air supply pipe 8L measured by the air flow meter 83. is entered. Then, the air amount control device 8c feedback-controls the rotation speed of the forced draft fan 82 and the opening of the inlet vane 84b of the inlet vane device 84 so that the measured value of the air amount Qa becomes the air amount command value Ia, or performs positioning control. It is designed to control. Further, when the number of rotations of the forced draft fan 82 drops to a predetermined number of revolutions (for example, 25%) that is greater than the minimum value, the air amount control device 8c starts to close the opening of the inlet vane 84b. When the number of revolutions reaches the minimum value, the adjustment of the air amount by controlling the opening degree of the inlet vane 84b is effective.

より具体的には、空気量制御装置８ｃは、押込送風機８２に接続されたモータ８２ｍの回転数をインバータ（ＶＶＶＦインバータ制御など）によって制御することにより、ガスバーナ２側に向けて押し込む空気量Ｑａを調節する。また、空気流量計８３は、第１空気流量計８３ａと、低流量側の分解能が第１空気流量計８３ａよりも高い第２空気流量計８３ｂ、とを有している。そして、空気量制御装置８ｃは、予め定めた流量計器切替閾値が示す空気量Ｑａの測定精度が良い方の測定値と計器切替閾値との比較により、測定値を採用する流量計を切り替えるように構成しても良い。この切替ロジックは、上述した流量計６１で説明したいずれかの方法で行っても良い。そして、上記の大側空気量範囲では第１空気流量計８３ａの測定値Ｑ１を用い、上記の小側空気量範囲では第２空気流量計８３ｂの測定値Ｑ２を用いるようにすることにより、全空気量範囲での空気量Ｑａの精度良い測定が可能となっている。これによって、空気量制御装置８ｃによる空気量Ｑａの制御の精度向上を図っている。 More specifically, the air amount control device 8c controls the rotation speed of the motor 82m connected to the forced air blower 82 by means of an inverter (such as VVVF inverter control), thereby controlling the air amount Qa forced toward the gas burner 2 side. Adjust. The air flow meter 83 has a first air flow meter 83a and a second air flow meter 83b having a higher resolution on the low flow side than the first air flow meter 83a. Then, the air amount control device 8c switches the flow meter that adopts the measured value by comparing the measured value of the air amount Qa indicated by the predetermined flow meter switching threshold with the better measurement accuracy and the meter switching threshold. may be configured. This switching logic may be performed by any of the methods described for the flowmeter 61 described above. By using the measured value Q1 of the first air flow meter 83a in the large air amount range and the measured value Q2 of the second air flow meter 83b in the small air amount range, It is possible to accurately measure the air amount Qa within the air amount range. This improves the accuracy of control of the air amount Qa by the air amount control device 8c.

図６に示す実施形態では、入口ベーン装置８４は押込送風機８２の上流側に設置されているが、他の幾つかの実施形態では、入口ベーン装置８４は押込送風機８２の下流側に設置されても良い。 In the embodiment shown in FIG. 6, the inlet vane arrangement 84 is positioned upstream of the forced draft fan 82, although in some other embodiments the inlet vane arrangement 84 is positioned downstream of the forced draft fan 82. Also good.

そして、上述したように、空気供給装置８１から燃焼炉９（ボイラ）に供給された燃焼用空気は、安定した着火をするための一次空気Ａ１と、燃焼空間９ｓに供給される、空気と燃料ガスの混合を促進するため、旋回流である二次空気Ａ２と、に分けられて、ガスバーナ２が有する２つの空気通路（図２参照）にそれぞれ供給される。 Then, as described above, the combustion air supplied from the air supply device 81 to the combustion furnace 9 (boiler) includes the primary air A1 for stable ignition and the air and fuel supplied to the combustion space 9s. In order to promote mixing of the gas, the secondary air A2, which is a swirling flow, is separated and supplied to the two air passages (see FIG. 2) of the gas burner 2, respectively.

上記の構成によれば、ガスバーナ２に供給する空気流量を、押込送風機８２のインバータによる回転数制御および入口ベーン装置８４の開度制御により行う。これによって、最小ガス流量γｍｉｎ時であっても、燃焼用空気が強すぎることによって生じる得るガスバーナ２の火炎の吹き消えを防止することができる。 According to the above configuration, the flow rate of the air supplied to the gas burner 2 is controlled by the rotation speed control by the inverter of the forced draft fan 82 and the opening degree control of the inlet vane device 84 . As a result, it is possible to prevent the flame of the gas burner 2 from blowing out due to too strong combustion air even at the minimum gas flow rate γ min .

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications of the above-described embodiments and modes in which these modes are combined as appropriate.

１ ガス燃料供給装置
２ ガスバーナ
２ｃ 第１ノズル
２ｒ 第２ノズル
２１ センターガスバーナ
２２ リングガスバーナ
３ ガスバーナ弁
４ 圧力計
５１ ノズル切替装置
５２ 燃料量制御装置
６ｂ 第２流量調節弁
６ｍ 第１流量調節弁
６１ｂ 第２流量計
６１ｍ 第１流量計
６３ 差圧計
６５ 遮断弁
７ ガバナ弁
７ｄ 第１圧力調節弁
７ｎ 第２圧力調節弁
８ 燃焼装置
８ｃ 空気量制御装置
８１ 空気供給装置
８２ 押込送風機
８２ｍ モータ
８３ 空気流量計
８３ａ 第１空気流量計
８３ｂ 第２空気流量計
８４ 入口ベーン装置
８４ｂ 入口ベーン
８５ 吸込サイレンサ
９ 燃焼炉
９ｓ 燃焼空間
９１ 炉壁
９２ バーナスロート部

Ｇ ガス燃料
Ｌ 主供給管
Ｌｒ 分岐供給管
ΔＰ１ 炉内差圧力
Ｌｍ 被バイパス供給管
Ｌｂ バイパス供給管
Ｂ１ 分岐供給管の分岐位置
Ｂ２ バイパス供給管の分岐位置
Ｂ３ バイパス供給管の合流位置
Ｉｇ 燃料量指示値
Ｑｇ ガス総流量
Ｑｍ 第１流量計の測定値
Ｑｂ 第２流量計の測定値
Ａ 空気（燃焼用空気）
Ｑａ 空気量
Ｑ１ 第１空気流量計の測定値
Ｑ２ 第２空気流量計の測定値 1 gas fuel supply device 2 gas burner 2c first nozzle 2r second nozzle 21 center gas burner 22 ring gas burner 3 gas burner valve 4 pressure gauge 51 nozzle switching device 52 fuel amount control device 6b second flow control valve 6m first flow control valve 61b 2 flowmeter 61m first flowmeter 63 differential pressure gauge 65 cutoff valve 7 governor valve 7d first pressure control valve 7n second pressure control valve 8 combustion device 8c air amount control device 81 air supply device 82 forced air blower 82m motor 83 air flowmeter 83a First air flow meter 83b Second air flow meter 84 Inlet vane device 84b Inlet vane 85 Suction silencer 9 Combustion furnace 9s Combustion space 91 Furnace wall 92 Burner throat

G Gas fuel L Main supply pipe Lr Branch supply pipe ΔP1 In-core differential pressure Lm Bypass supply pipe Lb Bypass supply pipe B1 Branch position of branch supply pipe B2 Branch position of bypass supply pipe B3 Junction position of bypass supply pipe Ig Fuel amount instruction Value Qg Total gas flow rate Qm Measured value of the first flowmeter Qb Measured value of the second flowmeter A Air (combustion air)
Qa Air volume Q1 Measured value of the first air flow meter Q2 Measured value of the second air flow meter

Claims (8)

燃焼炉へガス燃料を供給するためのガス燃料供給装置であって、
前記ガス燃料の主供給管に接続される第１ノズル、および前記主供給管から分岐する分岐供給管に接続される第２ノズルを含んで構成されるガスバーナと、
前記主供給管における前記分岐供給管の分岐位置と前記第２ノズルとの間に設置されるガスバーナ弁と、
前記主供給管における前記分岐位置の上流側に設置される圧力計と、
前記圧力計の測定値に応じて前記ガスバーナ弁の開度を制御するよう構成されるノズル切替装置と、を備え、
前記ノズル切替装置は、前記圧力計の測定値が所定のノズル停止閾値以下では、前記ガスバーナ弁の開度を最小開度にするように構成されており、
前記主供給管における前記分岐供給管の分岐位置と前記第１ノズルとの間には、前記第１ノズルへの前記ガス燃料の供給を調節するためのバルブは設けられておらず、
前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、出口側の圧力を一定にするためのガバナ弁と、
前記ガバナ弁と前記圧力計との間に設置される、前記ガス燃料の流量を調節可能な第１流量調節弁と、
前記主供給管における前記ガバナ弁と前記第１流量調節弁との間、および前記第１流量調節弁と前記圧力計との間を接続するバイパス供給管と、
前記バイパス供給管に設置される、前記第１流量調節弁よりも小量の流量を調節可能な第２流量調節弁と、をさらに備える
ことを特徴とするガス燃料供給装置。 A gas fuel supply device for supplying gas fuel to a combustion furnace,
a gas burner comprising a first nozzle connected to the gas fuel main supply pipe and a second nozzle connected to a branch supply pipe branching from the main supply pipe;
a gas burner valve installed between the branch position of the branch supply pipe in the main supply pipe and the second nozzle;
a pressure gauge installed upstream of the branch position in the main supply pipe;
a nozzle switching device configured to control the opening of the gas burner valve according to the measured value of the pressure gauge;
The nozzle switching device is configured to set the opening of the gas burner valve to a minimum opening when the measured value of the pressure gauge is equal to or less than a predetermined nozzle stop threshold,
A valve for adjusting the supply of the gas fuel to the first nozzle is not provided between the branch position of the branch supply pipe in the main supply pipe and the first nozzle,
a governor valve installed upstream of the pressure gauge in the main supply pipe for maintaining a constant pressure on the outlet side;
a first flow control valve that is installed between the governor valve and the pressure gauge and that can control the flow rate of the gas fuel;
a bypass supply pipe connecting between the governor valve and the first flow control valve and between the first flow control valve and the pressure gauge in the main supply pipe;
a second flow control valve installed in the bypass supply pipe and capable of adjusting a flow rate smaller than that of the first flow control valve;
A gas fuel supply device characterized by: 前記主供給管における前記バイパス供給管の上流側に設置される第１流量計と、
前記バイパス供給管における前記第２流量調節弁の上流側に設置される、分解能が前記第１流量計よりも高い、または測定可能範囲が前記第１流量計よりも低流量側に広い第２流量計と、
前記第１流量計または前記第２流量計によって測定される、前記主供給管における前記バイパス供給管の上流側を流れる前記ガス燃料のガス総流量に応じて、前記第１流量調節弁および前記第２流量調節弁の開度を制御するよう構成される燃料量制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のガス燃料供給装置。 a first flow meter installed upstream of the bypass supply pipe in the main supply pipe;
A second flow rate that is installed upstream of the second flow control valve in the bypass supply pipe and has a resolution higher than that of the first flow meter or a measurable range that is wider on the low flow side than the first flow meter meter and
According to the total gas flow rate of the gas fuel flowing upstream of the bypass supply pipe in the main supply pipe measured by the first flow meter or the second flow meter, the first flow control valve and the second 2. The gas fuel supply system of claim 1 , further comprising a fuel quantity control device configured to control the opening of the dual flow control valve. 前記燃料量制御装置は、前記ガス総流量が、前記第２流量計による測定が可能な範囲における所定の第１流路切替閾値以下の場合には、前記第１流量調節弁の開度を最小開度にすると共に、前記ガス総流量に応じて前記第２流量調節弁の開度を制御することを特徴とする請求項２に記載のガス燃料供給装置。 The fuel amount control device minimizes the opening degree of the first flow rate control valve when the total gas flow rate is equal to or less than a predetermined first flow path switching threshold within a range measurable by the second flow meter. 3. The gas fuel supply device according to claim 2 , wherein the opening degree of the second flow control valve is controlled according to the gas total flow rate. 前記燃料量制御装置は、前記ガス総流量が前記第１流路切替閾値よりも大きい場合には、前記ガス総流量に応じて前記第１流量調節弁の開度を制御すると共に、前記第２流量調節弁の開度を所定開度で維持することを特徴とする請求項３に記載のガス燃料供給装置。 When the total gas flow rate is greater than the first flow path switching threshold, the fuel amount control device controls the opening degree of the first flow control valve according to the total gas flow rate, and controls the opening of the second flow rate control valve. 4. The gas fuel supply device according to claim 3 , wherein the opening of the flow control valve is maintained at a predetermined opening. 前記ノズル切替装置は、
前記ガスバーナ弁の開度が前記最小開度よりも大きい開度にされている開状態において、前記圧力計の測定値が、減少により前記ノズル停止閾値になると、前記ガスバーナ弁の開度を最小開度にし、
前記ガスバーナ弁の開度が前記最小開度にされている状態において、前記圧力計の測定値が、増大により前記ノズル停止閾値よりも大きいノズル開閾値を超えると、前記ガスバーナ弁の開度を前記開状態にすることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のガス燃料供給装置。 The nozzle switching device is
In an open state in which the opening of the gas burner valve is greater than the minimum opening, when the measured value of the pressure gauge decreases to the nozzle stop threshold, the opening of the gas burner valve is reduced to the minimum opening. once,
In a state where the opening of the gas burner valve is set to the minimum opening, when the measured value of the pressure gauge exceeds the nozzle opening threshold larger than the nozzle stop threshold due to an increase, the opening of the gas burner valve is reduced to the above The gas fuel supply device according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that it is in an open state. 燃焼炉へガス燃料を供給するためのガス燃料供給装置であって、
前記ガス燃料の主供給管に接続される第１ノズル、および前記主供給管から分岐する分岐供給管に接続される第２ノズルを含んで構成されるガスバーナと、
前記主供給管における前記分岐供給管の分岐位置と前記第２ノズルとの間に設置されるガスバーナ弁と、
前記主供給管における前記分岐位置の上流側に設置される圧力計と、
前記圧力計の測定値に応じて前記ガスバーナ弁の開度を制御するよう構成されるノズル切替装置と、を備え、
前記ノズル切替装置は、前記圧力計の測定値が所定のノズル停止閾値以下では、前記ガスバーナ弁の開度を最小開度にするように構成されており、
前記主供給管における前記分岐供給管の分岐位置と前記第１ノズルとの間には、前記第１ノズルへの前記ガス燃料の供給を調節するためのバルブは設けられておらず、
前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、前記主供給管の圧力を一定にするためのガバナ弁を備え、
前記ガバナ弁は、
前記主供給管における前記圧力計の上流側に設置される、前記主供給管の圧力を一定にするための第１圧力調節弁と、
前記第１圧力調節弁の上流側に設置される第２圧力調節弁と、を有する
ことを特徴とするガス燃料供給装置。 A gas fuel supply device for supplying gas fuel to a combustion furnace,
a gas burner comprising a first nozzle connected to the gas fuel main supply pipe and a second nozzle connected to a branch supply pipe branching from the main supply pipe;
a gas burner valve installed between the branch position of the branch supply pipe in the main supply pipe and the second nozzle;
a pressure gauge installed upstream of the branch position in the main supply pipe;
a nozzle switching device configured to control the opening of the gas burner valve according to the measured value of the pressure gauge;
The nozzle switching device is configured to set the opening of the gas burner valve to a minimum opening when the measured value of the pressure gauge is equal to or less than a predetermined nozzle stop threshold,
A valve for adjusting the supply of the gas fuel to the first nozzle is not provided between the branch position of the branch supply pipe in the main supply pipe and the first nozzle,
A governor valve for keeping the pressure of the main supply pipe constant, which is installed upstream of the pressure gauge in the main supply pipe;
The governor valve is
a first pressure regulating valve installed upstream of the pressure gauge in the main supply pipe for maintaining a constant pressure in the main supply pipe;
and a second pressure control valve installed upstream of the first pressure control valve. 前記第２ノズルは、前記第１ノズルを中心とした周囲から前記ガス燃料を前記燃焼炉に供給するように構成されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のガス燃料供給装置。 7. The gas fuel according to any one of claims 1 to 6, wherein the second nozzle is configured to supply the gas fuel to the combustion furnace from the circumference centering on the first nozzle. Gas fuel supply. 燃焼炉と、
前記燃焼炉へガス燃料を供給するための請求項１～７のいずれか１項に記載のガス燃料供給装置と、
前記ガス燃料供給装置が有するガスバーナに空気を供給するための空気供給装置と、を備え、
前記空気供給装置は、
前記ガスバーナに前記空気を導く空気供給管と、
前記空気供給管に設置される、前記ガスバーナに供給する空気量を回転数に応じて制御するための押込送風機と、
前記空気供給管に設置される、前記ガスバーナに供給する前記空気量を調節するための入口ベーン装置と、
前記空気供給管に設置される空気流量計と、
前記空気流量計の測定値が空気量指令値になるように、前記押込送風機の回転数および前記入口ベーン装置の開度を制御するよう構成される空気量制御装置と、を有し、
前記入口ベーン装置の開度は、前記押込送風機の回転数が最小値である場合であって、前記空気流量計の測定値が前記空気量指令値よりも大きい場合には、前記空気流量計の測定値と前記空気量指令値との差に応じた開度に制御されることを特徴とする燃焼装置。 a combustion furnace;
A gas fuel supply device according to any one of claims 1 to 7 for supplying gas fuel to the combustion furnace;
an air supply device for supplying air to the gas burner of the gas fuel supply device,
The air supply device is
an air supply pipe that guides the air to the gas burner;
a forced air blower installed in the air supply pipe for controlling the amount of air supplied to the gas burner according to the number of revolutions;
an inlet vane device installed in the air supply pipe for adjusting the amount of air supplied to the gas burner;
an air flow meter installed in the air supply pipe;
an air amount control device configured to control the rotational speed of the forced draft fan and the opening degree of the inlet vane device so that the measured value of the air flow meter becomes the air amount command value;
When the rotation speed of the forced draft fan is the minimum value and the measured value of the air flow meter is larger than the air amount command value, the opening of the inlet vane device is A combustion device, wherein the opening is controlled according to the difference between the measured value and the air amount command value.
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