JPH0118325B2 - - Google Patents
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- JPH0118325B2 JPH0118325B2 JP56035416A JP3541681A JPH0118325B2 JP H0118325 B2 JPH0118325 B2 JP H0118325B2 JP 56035416 A JP56035416 A JP 56035416A JP 3541681 A JP3541681 A JP 3541681A JP H0118325 B2 JPH0118325 B2 JP H0118325B2
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- Japan
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- air
- control device
- fuel
- motor
- combustion furnace
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ボイラや各種工業炉の如き燃焼炉
に対して供給される燃料量と空気量の割合を制御
する空燃比制御装置に関するものであり、更に詳
しくは、負荷に応じて燃料量と空気量を共通の操
作手段により同時に同じ割合で制御するようにし
たパツケージボイラや、バーナ内部で機械的に空
気量と燃料量が比例的に定められている比例バー
ナをもつ各種工業炉の如き燃焼炉に用いて好適な
空燃比制御装置に関するものである。
に対して供給される燃料量と空気量の割合を制御
する空燃比制御装置に関するものであり、更に詳
しくは、負荷に応じて燃料量と空気量を共通の操
作手段により同時に同じ割合で制御するようにし
たパツケージボイラや、バーナ内部で機械的に空
気量と燃料量が比例的に定められている比例バー
ナをもつ各種工業炉の如き燃焼炉に用いて好適な
空燃比制御装置に関するものである。
第１図はかかる燃焼炉における従来の空燃比制
御装置を示す構成概要図である。同図において、
１はパツケージボイラ、２は汽水ドラム、３は給
水管、４は蒸気管、５はバーナ、６は燃料供給
管、７は送風機、８は排ガスダクト、１０は自動
燃焼制御装置（ACC）、１２はコントロールモー
タ、１３は負荷検出器、１４はリンク機構、１５
は燃料弁、１６は空気ダンパ、１７は調整アー
ム、１８はサーボモータ、１９は酸素ガス濃度分
析計（O2センサ）、２０はO2コントローラ、であ
る。
御装置を示す構成概要図である。同図において、
１はパツケージボイラ、２は汽水ドラム、３は給
水管、４は蒸気管、５はバーナ、６は燃料供給
管、７は送風機、８は排ガスダクト、１０は自動
燃焼制御装置（ACC）、１２はコントロールモー
タ、１３は負荷検出器、１４はリンク機構、１５
は燃料弁、１６は空気ダンパ、１７は調整アー
ム、１８はサーボモータ、１９は酸素ガス濃度分
析計（O2センサ）、２０はO2コントローラ、であ
る。
同図において、パツケージボイラ１の燃焼室へ
は、燃料供給管６から供給された燃料と送風機７
により供給された空気がバーナ５によつて吹き込
まれ燃焼する。発生した蒸気は汽水ドラム２から
蒸気管４を通つて負荷へ供給される。パツケージ
ボイラの蒸気管４から自動燃焼制御装置（以下
ACCという）１０へ蒸気圧力が導びかれており、
この圧力の高低によつてACC１０はコントロー
ルモータ１２へ信号を送り、コントロールモータ
１２にリンク１４によりリンクされたレバーが、
一斉に動くようになつている。このリンク１４に
は、燃料弁１５や空気ダンパ１６がレバーを通じ
てジヨイントされている。予めこれら弁やダンパ
の特性が粗調整されておれば、コントロールモー
タ１２の動きによつてボイラへの燃料投入制御が
機械的に行なわれうる。排ガスダクト８の内部に
挿入されたO2センサ１９によつてO2（酸素濃度）
が測定される。その信号がO2コントローラ２０
に導びかれ、一方コントロールモータ１２の動き
が負荷検出器１３で検出され、O2コントローラ
２０はその動きの関数値を設定値として、調整ア
ーム１７についているサーボモータ１８を調節す
る。サーボモータ１８は、リンク１４と連結する
レバーの位置をスライドするように働くために、
空気ダンパ１６の動きを修正するように作用す
る。そして空気量を加減するので燃焼に必要な空
気量を微量修正できる。
は、燃料供給管６から供給された燃料と送風機７
により供給された空気がバーナ５によつて吹き込
まれ燃焼する。発生した蒸気は汽水ドラム２から
蒸気管４を通つて負荷へ供給される。パツケージ
ボイラの蒸気管４から自動燃焼制御装置（以下
ACCという）１０へ蒸気圧力が導びかれており、
この圧力の高低によつてACC１０はコントロー
ルモータ１２へ信号を送り、コントロールモータ
１２にリンク１４によりリンクされたレバーが、
一斉に動くようになつている。このリンク１４に
は、燃料弁１５や空気ダンパ１６がレバーを通じ
てジヨイントされている。予めこれら弁やダンパ
の特性が粗調整されておれば、コントロールモー
タ１２の動きによつてボイラへの燃料投入制御が
機械的に行なわれうる。排ガスダクト８の内部に
挿入されたO2センサ１９によつてO2（酸素濃度）
が測定される。その信号がO2コントローラ２０
に導びかれ、一方コントロールモータ１２の動き
が負荷検出器１３で検出され、O2コントローラ
２０はその動きの関数値を設定値として、調整ア
ーム１７についているサーボモータ１８を調節す
る。サーボモータ１８は、リンク１４と連結する
レバーの位置をスライドするように働くために、
空気ダンパ１６の動きを修正するように作用す
る。そして空気量を加減するので燃焼に必要な空
気量を微量修正できる。
さて上述の如きパツケージボイラ１において
は、元来はO2コントロールは行なわれていなか
つたものである。従つてサーボモータ１８、調整
アーム１７は存在せず、リンク１４と空気ダンパ
１６は、燃料弁１５とリンク１４が直結されてい
る如く、直結されていた。すなわち燃料弁１５と
空気ダンパ１６が機械的にリンク１４により連結
されており、燃料量の調節と空気量の調節は連動
して同時に同じ割合でしかなされ得なかつた。
は、元来はO2コントロールは行なわれていなか
つたものである。従つてサーボモータ１８、調整
アーム１７は存在せず、リンク１４と空気ダンパ
１６は、燃料弁１５とリンク１４が直結されてい
る如く、直結されていた。すなわち燃料弁１５と
空気ダンパ１６が機械的にリンク１４により連結
されており、燃料量の調節と空気量の調節は連動
して同時に同じ割合でしかなされ得なかつた。
一方、パツケージボイラの省エネルギー策の一
つとして排ガス中のO2ガス濃度低減が提案され
ている。燃焼排ガス中のO2ガス濃度は、大・中
形ボイラでは経済運転負荷で一般に１〜３％O2
であるのは、パツケージボイラでは往々にして５
〜７％O2で運転されており格段に低減の程度が
悪い。この原因の一つは前述の如く、燃料弁と空
気ダンパが機械的にリンク機構で連結されてお
り、このために机上の基本設計では解決できても
実地に設置されたときのそれぞれのボイラの“く
せ”を修正する自由度に欠けていたからである。
この観点から第１図に示した制御系では、調整ア
ーム１７とサーボモータ１８を追加し、前述の如
く、燃料弁１５による燃料量制御とは独立に、
O2ガス濃度低減のために空気量の微量修正を可
能にしたものであつた。
つとして排ガス中のO2ガス濃度低減が提案され
ている。燃焼排ガス中のO2ガス濃度は、大・中
形ボイラでは経済運転負荷で一般に１〜３％O2
であるのは、パツケージボイラでは往々にして５
〜７％O2で運転されており格段に低減の程度が
悪い。この原因の一つは前述の如く、燃料弁と空
気ダンパが機械的にリンク機構で連結されてお
り、このために机上の基本設計では解決できても
実地に設置されたときのそれぞれのボイラの“く
せ”を修正する自由度に欠けていたからである。
この観点から第１図に示した制御系では、調整ア
ーム１７とサーボモータ１８を追加し、前述の如
く、燃料弁１５による燃料量制御とは独立に、
O2ガス濃度低減のために空気量の微量修正を可
能にしたものであつた。
以上のような事情の故に、第１図に示す如き構
成を採るに至つた従来の空燃比制御装置は、その
構成に際し、元来、リンク機構に直結されていた
空気ダンパを、その直結を解いて調整アームとサ
ーボモータを追加しなければならず、またリンク
に負荷検出器も追加取付けしており、これらの取
付工事や取付後の調整に多くの手間や費用や検討
を要するという欠点があつた。実際には、第１図
には表現されてないが、レジスタとか燃料噴霧蒸
気などのレバーや弁があり、ボイラの缶前のリン
ク機構は更に複雑であるから取付工事は一層困難
となる。特に、元来直結されているリンク機構と
空気ダンパを上述のように改造した場合、O2コ
ントロールが何らかの理由で動作しなくなつた場
合には、元の直結構造に復元しなければならず、
或いは調整アーム等の取付空間がない場合もあ
り、このような事情のために上述のような改造を
施すことなしにO2コントロールを実施すること
が要望されていた。
成を採るに至つた従来の空燃比制御装置は、その
構成に際し、元来、リンク機構に直結されていた
空気ダンパを、その直結を解いて調整アームとサ
ーボモータを追加しなければならず、またリンク
に負荷検出器も追加取付けしており、これらの取
付工事や取付後の調整に多くの手間や費用や検討
を要するという欠点があつた。実際には、第１図
には表現されてないが、レジスタとか燃料噴霧蒸
気などのレバーや弁があり、ボイラの缶前のリン
ク機構は更に複雑であるから取付工事は一層困難
となる。特に、元来直結されているリンク機構と
空気ダンパを上述のように改造した場合、O2コ
ントロールが何らかの理由で動作しなくなつた場
合には、元の直結構造に復元しなければならず、
或いは調整アーム等の取付空間がない場合もあ
り、このような事情のために上述のような改造を
施すことなしにO2コントロールを実施すること
が要望されていた。
この発明は、上述のような従来の技術的事情に
かんがみなされたものであり、従つてこの発明の
目的は、パツケージボイラの如き燃焼炉において
リンク機構を改造することなしにO2コントロー
ルを可能とする空燃比制御装置を提供することに
ある。
かんがみなされたものであり、従つてこの発明の
目的は、パツケージボイラの如き燃焼炉において
リンク機構を改造することなしにO2コントロー
ルを可能とする空燃比制御装置を提供することに
ある。
この発明の構成の要点は燃焼炉の負荷を検出
し、該負荷に応じて燃焼炉へ供給される燃料量と
空気量を共通の操作手段を用いて同時に同じ比率
で調節する燃焼炉の空燃比制御装置において、燃
焼炉へ空気を送る送風機の駆動電動機を可変速制
御する電動機可変速制御装置と、排ガス中の特定
成分の濃度を検出する排ガス濃度検出手段と、検
出された負荷変動の関数値を設定値として排ガス
濃度が該設定値に近づくように前記電動機の可変
速制御装置を制御して炉内へ供給する空気量の微
量修正を行なう調節器とを具備した点にある。
し、該負荷に応じて燃焼炉へ供給される燃料量と
空気量を共通の操作手段を用いて同時に同じ比率
で調節する燃焼炉の空燃比制御装置において、燃
焼炉へ空気を送る送風機の駆動電動機を可変速制
御する電動機可変速制御装置と、排ガス中の特定
成分の濃度を検出する排ガス濃度検出手段と、検
出された負荷変動の関数値を設定値として排ガス
濃度が該設定値に近づくように前記電動機の可変
速制御装置を制御して炉内へ供給する空気量の微
量修正を行なう調節器とを具備した点にある。
次に図を参照してこの発明の一実施例を詳説す
る。
る。
第２図はこの発明の一実施例を示す構成概要図
である。同図において１２′は負荷検出器内蔵形
のコントロールモータ、２１は電動機の可変速制
御装置で、以下VVVF（Variable Voltage
Variable Frequency）と略称することがある。
その他、第１図におけるのと同じものには同じ符
号が付してある。
である。同図において１２′は負荷検出器内蔵形
のコントロールモータ、２１は電動機の可変速制
御装置で、以下VVVF（Variable Voltage
Variable Frequency）と略称することがある。
その他、第１図におけるのと同じものには同じ符
号が付してある。
第２図においては、パツケージボイラ１のリン
ク４には何ら改造が施されていない。送風機７の
駆動電動機を可変速制御するVVVF２１が設け
られたことと、負荷検出器内蔵形のコントロール
モータ１２′を採用している点が第１図に示した
従来の構成と異なる点である。コントロールモー
タの制御出力は負荷を表わすものと考えてよいの
で、この制御出力を用いて負荷検出器を構成して
モータに内蔵させ、負荷検出器内蔵形コントロー
ルモータとすることは容易である。
ク４には何ら改造が施されていない。送風機７の
駆動電動機を可変速制御するVVVF２１が設け
られたことと、負荷検出器内蔵形のコントロール
モータ１２′を採用している点が第１図に示した
従来の構成と異なる点である。コントロールモー
タの制御出力は負荷を表わすものと考えてよいの
で、この制御出力を用いて負荷検出器を構成して
モータに内蔵させ、負荷検出器内蔵形コントロー
ルモータとすることは容易である。
次に動作を説明する。蒸気管４の圧力が変化す
るとACC１０を経て、コントロールモータ１
２′が作動する。コントロールモータ１２′からリ
ンク機構１４を経由して燃料弁１５と空気ダンパ
１６が働く。これらの弁とダンパの流量特性は機
械的に粗調整されているので、燃料を燃焼でき
る。O2センサ１９により排ガス中のO2濃度を検
出すると燃焼の過剰空気率がわかるので、O2コ
ントローラ２０は、コントロールモータ内蔵の負
荷検出器からの信号の関数値を設定値として、適
正なO2値になるように、VVVF２１へ作用しO2
値を制御する。
るとACC１０を経て、コントロールモータ１
２′が作動する。コントロールモータ１２′からリ
ンク機構１４を経由して燃料弁１５と空気ダンパ
１６が働く。これらの弁とダンパの流量特性は機
械的に粗調整されているので、燃料を燃焼でき
る。O2センサ１９により排ガス中のO2濃度を検
出すると燃焼の過剰空気率がわかるので、O2コ
ントローラ２０は、コントロールモータ内蔵の負
荷検出器からの信号の関数値を設定値として、適
正なO2値になるように、VVVF２１へ作用しO2
値を制御する。
ここでVVVF２１について若干説明する。
VVVF２１としては、サイリスタインバータ
（商用周波数を任意の周波数に変換する静止形可
変周波電源装置）とか、トランジスタインバー
タ、など可変周波による可変速運転のための調節
器が知られているので、これらを用いればよい。
VVVF２１としては、サイリスタインバータ
（商用周波数を任意の周波数に変換する静止形可
変周波電源装置）とか、トランジスタインバー
タ、など可変周波による可変速運転のための調節
器が知られているので、これらを用いればよい。
ACC１０とVVVF２１を結ぶインタロツク線
２２は、本発明とは直接関係はないものであるが
一応説明しておく、すなわち、VVVF２１が萬
一故障を起したとき、インタロツク線２２を介し
てその旨をACC１０に知らせ、それによるACC
１０からの指令をインタロツク線２２を介して
VVVF２１が受けると、バイパス用の接点BPを
機能させて、送風機駆動電動機の商用周波数によ
る運転を開始し、可変速運転を中止するものであ
る。
２２は、本発明とは直接関係はないものであるが
一応説明しておく、すなわち、VVVF２１が萬
一故障を起したとき、インタロツク線２２を介し
てその旨をACC１０に知らせ、それによるACC
１０からの指令をインタロツク線２２を介して
VVVF２１が受けると、バイパス用の接点BPを
機能させて、送風機駆動電動機の商用周波数によ
る運転を開始し、可変速運転を中止するものであ
る。
この発明によれば、VVVFの設置によつて従
来の技術と同様に燃焼炉の燃料の節減ができるば
かりでなく、更に送風電動機の電力コストの低減
ができる（可変速制御するので）。下の例では1.5
倍の省エネルギー効果が試算される。すなわち、
3t／ｈボイラ、50％負荷、4000時間／年稼動、Ｃ
重油60千円／トン、電力コスト20円／KWHとす
ると、燃料節減額約600千円／年、電力節減額約
300千円／年となる。また施工面でもボイラ等に
おける複雑なリンク機構を殆んど改造する必要が
ないというメリツトがある。これはユーザ、メー
カともにボイラの個々の特性をリンク機構の機械
的調整機構で再調整する必要がないため本方式導
入に際し等しく認める大きなメリツトである。
来の技術と同様に燃焼炉の燃料の節減ができるば
かりでなく、更に送風電動機の電力コストの低減
ができる（可変速制御するので）。下の例では1.5
倍の省エネルギー効果が試算される。すなわち、
3t／ｈボイラ、50％負荷、4000時間／年稼動、Ｃ
重油60千円／トン、電力コスト20円／KWHとす
ると、燃料節減額約600千円／年、電力節減額約
300千円／年となる。また施工面でもボイラ等に
おける複雑なリンク機構を殆んど改造する必要が
ないというメリツトがある。これはユーザ、メー
カともにボイラの個々の特性をリンク機構の機械
的調整機構で再調整する必要がないため本方式導
入に際し等しく認める大きなメリツトである。
この発明はパツケージボイラに限らず、比例バ
ーナをもつ各種工業炉（加熱、均熱、焼鈍、保持
炉など）にも応用できる。比例バーナはバーナ内
部で機械的に空気／燃料が比例的に定められてい
るもので本発明の適用が可能である。またO2濃
度でなくCO（一酸化炭素）濃度を検出するように
しても本発明は実施できる。
ーナをもつ各種工業炉（加熱、均熱、焼鈍、保持
炉など）にも応用できる。比例バーナはバーナ内
部で機械的に空気／燃料が比例的に定められてい
るもので本発明の適用が可能である。またO2濃
度でなくCO（一酸化炭素）濃度を検出するように
しても本発明は実施できる。
第１図は燃焼炉における従来の空燃比制御装置
を示す構成概要図、第２図はこの発明の一実施例
を示す構成概要図、である。 符号説明 １…パツケージボイラ、２…汽水ド
ラム、３…給水管、４…蒸気管、５…バーナ、６
…燃料供給管、７…送風機、８…排ガスダクト、
１０…自動燃焼制御装置、１２…コントロールモ
ータ、１２′…負荷検出器内蔵形コントロールモ
ータ、１３…負荷検出器、１４…リンク、１５…
燃料弁、１６…空気ダンパ、１７…調整アーム、
１８…サーボモータ、１９…O2センサ、２０…
O2コントローラ、２１…電動機の可変速制御装
置、２２…インタロツク線。
を示す構成概要図、第２図はこの発明の一実施例
を示す構成概要図、である。 符号説明 １…パツケージボイラ、２…汽水ド
ラム、３…給水管、４…蒸気管、５…バーナ、６
…燃料供給管、７…送風機、８…排ガスダクト、
１０…自動燃焼制御装置、１２…コントロールモ
ータ、１２′…負荷検出器内蔵形コントロールモ
ータ、１３…負荷検出器、１４…リンク、１５…
燃料弁、１６…空気ダンパ、１７…調整アーム、
１８…サーボモータ、１９…O2センサ、２０…
O2コントローラ、２１…電動機の可変速制御装
置、２２…インタロツク線。
Claims (1)
- １ 燃焼炉の負荷を検出し、該負荷に応じて燃焼
炉へ供給される燃料量と空気量を共通の操作手段
を用いて同時に同じ比率で調節する燃焼炉の空燃
比制御装置において、燃焼炉へ空気を送る送風機
の駆動電動機を可変速制御する電動機可変速制御
装置と、排ガス中の特定成分の濃度を検出する排
ガス濃度検出手段と、検出された負荷変動の関数
値を設定値として排ガス濃度が該設定値に近づく
ように前記電動機の可変速制御装置を制御して炉
内へ供給する空気量の微量修正を行なう調節器と
を具備したことを特徴とする燃焼炉の空燃比制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3541681A JPS57150728A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Air fuel ratio control device in combustion furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3541681A JPS57150728A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Air fuel ratio control device in combustion furnace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57150728A JPS57150728A (en) | 1982-09-17 |
| JPH0118325B2 true JPH0118325B2 (ja) | 1989-04-05 |
Family
ID=12441266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3541681A Granted JPS57150728A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Air fuel ratio control device in combustion furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57150728A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57187528A (en) * | 1981-05-13 | 1982-11-18 | Ngk Insulators Ltd | Controller for combustion of combustion furnace |
| JPS59185938A (ja) * | 1983-04-07 | 1984-10-22 | Ckd Controls Ltd | 湯沸器 |
| JPS6143655U (ja) * | 1984-08-23 | 1986-03-22 | トリニテイ工業株式会社 | 熱処理炉の熱風発生装置 |
| JPS6184346U (ja) * | 1984-11-07 | 1986-06-03 | ||
| JPS61276623A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-06 | Kasuga Denki Kk | ボイラ燃焼炉の空気量制御装置 |
| HU212738B (en) * | 1991-02-22 | 1996-10-28 | Von Roll Ag | Method for operating incinerator with grate and controlling system and incineractor for carrying out that method |
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1981
- 1981-03-13 JP JP3541681A patent/JPS57150728A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57150728A (en) | 1982-09-17 |
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