JPH06105230B2 - 火炉汚れ検出センサ - Google Patents

火炉汚れ検出センサ

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JPH06105230B2
JPH06105230B2 JP60068480A JP6848085A JPH06105230B2 JP H06105230 B2 JPH06105230 B2 JP H06105230B2 JP 60068480 A JP60068480 A JP 60068480A JP 6848085 A JP6848085 A JP 6848085A JP H06105230 B2 JPH06105230 B2 JP H06105230B2
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博康 榎本
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バブコツク日立株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ボイラのスートブロワ制御装置に係り、とく
に火炉内の汚れを検出するに好適な火炉汚れ検出センサ
に関する。
〔発明の背景〕
スートブロワは、近年の石炭焚きボイラ、低品位燃料焚
きボイラ、廃熱ボイラ等の増加により、その重要性が増
し、これらのボイラの連続運転による蒸気量は無視でき
ず、ボイラによる発生蒸気の無駄使いとなる。したがっ
て、蒸気使用量低減による省エネルギを目論み、燃焼方
法の改善と共に、スートブロワ制御をコンピュータ化
し、汚れに応じて必要なだけブローするアルゴリズムお
よび制御装置が開発されかつ実用化されている。しか
し、これらの制御装置は過熱器、節炭器等の内部流体が
単相の伝熱面に有効である。これらにおいては出口と入
口の内部流体の温度、圧力および流量を測定すれば、吸
熱量を知ることができるからであり、これによる熱抵抗
の、熱貫流率に対する比を知ることが可能である。
しかしながら、ボイラ火炉管内においては水と蒸気が混
合した二相流であり、蒸気の比率が変化するだけで出入
口の温度は変らない。また火炉壁は広大な面積がある
が、各壁面もしくは各ヘッダ間の流量は測定不可能であ
り、火炉壁各部での吸熱量を知ることができない。した
がって、全スートブロワの半数近くが火炉に設置されて
いるにもかかわらず、それらの省エネルギ制御は不可能
であった。ボイラ負荷を、火炉出口ガス温度から推定す
る方法も提案されているが、火炉出口ガス温度は直接測
定できないため、ガス下流側の測定値からの逆算で求め
るための誤差と、火炉全体を評価するために本当に汚れ
の激しい所を特定できないことから、大幅な省エネルギ
は困難と考えられる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、火炉中の
壁面の汚れを局部的にとらえることができる火炉汚れ検
出センサを提供するにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明は、 板状のメンブレンバーと管とを交互に接続して構成され
た火炉の汚れを検出する火炉汚れ検出センサにおいて、 前記メンブレンバーの前記管の配列方向の幅よりも長い
幅を有する熱伝導性のセンサ座が、火炉壁の火炉側に面
して、汚れを検出しようとする個所にそれぞれ設けら
れ、 そのセンサ座の一方の側端が一方の管に、他方の側端が
他方の管にそれぞれ接続され、 そのセンサ座の火炉と反対側の面で、管との接合部付近
ならびにその接合部付近から離れた位置にそれぞれ熱電
対を取り付け、 その熱電対の周囲に断熱材が設けられ、 センサ座の管との接合部付近に取り付けられた熱電対
と、その接合部付近から離れた位置に取り付けられた熱
電対との出力の差に基づいて、火炉壁の汚れを検出する
ことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
第1図は本発明による火炉汚れ検出センサの一実施例を
示す断面図であって、1は管、2はメンブレンバー、3
はセンサ座(金属板)、4a,4b,4cは熱電対、5は補償導
線、6および7は断熱材、8はダストである。図におい
て(B)は炉内側を示し、火炉壁はメンブレンウオール
で形成され、これは管1とメンブレンバー2が交互に溶
接で接続され、その結果全体としてガス密封面状構造物
を形成する。この構造物の外面は断熱材7で熱遮断さ
れ、内面は炉内に向いて燃料ガスの輻射と、ガス上昇流
からの対流伝熱を受け、管1内の水が水蒸気に変化す
る。ここで、メンブレンバー2は極めて幅が狭いため、
その中央部でも管1の金属温度とほとんど変らず、多く
て数十度高くなるのが最大である。そこで、センサ座
(金属板)3を、図示のごとく管1の列を跨いだ形に取
り付ける(第2図)、第3図に示す如く、熱流路が長く
なるため、センサ座3の中央部の温度θaと管部の温度
θcの温度差が、メンブレンバー2の中央部と管部の温
度差よりも確実に大きくなり、ダスト8が付着している
場合と付着して無い場合との差を検出し易くなる。第1
図ないし第3図ではセンサ座3が管1の1ピッチを跨ぐ
ように形成したが、高温耐熱材料を用いれば数ピッチ跨
ぐセンサ座も十分可能であり、その結果さらに分解能を
向上することができる。
さらに、第3図について説明すると、断面部における矢
印Fは熱の流れを示し、金属温度と位置の関係を示す特
性図において、実線の特性曲線Gはダストなしを、点線
の特性曲線Hはダスト付着の場合を示す。θa〜θcおよ
びθa′〜θc′はそれぞれの曲線の各部の温度である。
また、3はセンサ座、10は管壁、11は内部流体を示す。
次に、熱電対の配置について考察する。センサ座の伝熱
モデルは、炉内面より主として輻射によりほぼ均一な入
熱を得るが、一方、熱はセンサ座3内で管方向に向かう
流れとなる。ここで、裏面は断熱材により、全く熱が流
れないと仮定する。この場合に中央部は熱流路が長く、
熱抵抗が高いため、第3図に示すような温度分布とな
り、中央部θaと後部θcを測定すれば、炉内から見た単
位面積当りの伝熱量を知ることができる。
前述のごとく、センサ座3の裏面の熱流は断熱材6によ
りゼロと考えたが、実際には真中の管への熱流が存在す
るために、熱電対4aの値がセンサ座3の裏面の熱流が断
熱材6によりゼロと仮定いた値より下がることが考えら
れる。センサ座3は火炉壁のダスト付着のモデルとなる
べきものであるため、火炉から余り遠く離すわけにはい
かない。また、出張り過ぎるとかえってクリンカ付着源
となる。とくにスートブロワの影になる部分が問題であ
る。しかし、熱電対4aと4cの中間に熱電対4bの位置に取
り付けると、中央の管の影響を受けにくく、しかも(θ
a−θc)に比して20%程度の温度低下のため、十分測定
できる。このように断熱材6の性能によっては測定位置
を少々ずらしても同等の効果を得られる。
本実施例によれば、直管が並列に配置された上に単にセ
ンサ座として金属板を付加する構造のため、新缶のみな
らず、既設缶にも容易に取り付けられ、しかも費用は極
めて安価である。また、センサ座の裏面に熱電対を取り
付けるので、熱電対は完全に保護される。センサ座3の
板厚は薄いので、表裏面同温度として実用上差し支えな
い。
次に、スートブロワ9a〜9fに対するセンサ配列の一例を
第4図に示す。例えば、3aが汚れた場合、まず9aをブロ
ーし、改善幅が小さければ次に9bをブローする。第4図
に示した例では点線Aで示す各スートブロワの受け持ち
区域線上にセンサを配したが、受け持ち境界内にセンサ
を配置すれば、ブローすべきスートブロワを特定できる
一方、設置費用が高くなる。このように、センサ配列は
種々考えられる。
第5図および第6図は本発明による火炉汚れ検出センサ
の他の実施例を示す断面図および正面図であって、1は
管、2はメンブレンバー、3はセンサ座、4d,4eは熱電
対である。図示のごとく、本実施例では管1を曲げ、幅
の広いメンブレンバー部を形成し、この部分をセンサ座
3としている。この場合、管曲げコストが増加し、また
既設缶に適用しにくいが、第1図〜第3図で説明した実
施例と異なり、全く平らであるため、クリンカ付着の要
因を形成せず、ダスト付着のモデルとして良好である。
また、熱電対テップが万一断線などで故障した場合、缶
外から修理可能であるという利点がある。
本発明によれば、種々の実施例が可能であり、これらの
実施例をさらに図示する、第7図および第8図は屈曲す
る管1が1本だけでしかも表面が平面となる実施例を示
す断面図および側面図であり、また、第9図および第10
図は隣接した管1間にセンサ座3を掛け渡した実施例を
示す断面図および正面図である。なお、上述した第5図
〜第10図に示した実施例ではとくに本発明の要部のみを
示し、他の部分は説示を省略した。
上述したごとく、本発明の実施例によれば、火炉壁面に
ダストを付着させる座を設け、その温度を測定すること
により表面に付着したダスト量を熱抵抗の形で測定する
検出センサと、この検出センサを各火炉内スートブロワ
の配置に対応して配列し、各座の汚れに対応してそれぞ
れのスートブロワをブローする制御装置を実現すること
ができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、従来測定不可能
であったボイラ火炉のダスト付着を、個々のスートブロ
ワまたはスートブロワグループ毎に測定可能であり、こ
れにより汚れた所のみをブローする制御が可能となるた
め、大幅な省エネルギが期待でき、上記従来技術の欠点
を除いて優れた機能の火炉汚れ検出センサを提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明による火炉汚れ検出センサ
の一実施例を示す断面図および正面図、第3図は本発明
の原理を説明する断面図および特性図、第4図は本発明
のセンサ配置例を示す概略図、第5図および第6図は本
発明による火炉汚れ検出センサの他の実施例を示す断面
図および正面図、第7図および第8図は本発明による火
炉汚れ検出センサのさらに他の実施例を示す断面図およ
び側面図、第9図および第10図は本発明による火炉汚れ
検出センサの他の実施例を示す断面図および正面図であ
る。 1……管、3……板(センサ座)、4a〜4f……熱電対
(検出センサ)、9a〜9f……スートブロワ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板状のメンブレンバーと管とを交互に接続
    して構成された火炉の汚れを検出する火炉汚れ検出セン
    サにおいて、 前記メンブレンバーの前記管の配列方向の幅よりも長い
    幅を有する熱伝導性のセンサ座が、火炉壁の火炉側に面
    して、汚れを検出しようとする個所にそれぞれ設けら
    れ、 そのセンサ座の一方の側端が一方の管に、他方の側端が
    他方の管にそれぞれ接続され、 そのセンサ座の火炉と反対側の面で、管との接合部付近
    ならびにその接合部付近から離れた位置にそれぞれ熱電
    対を取り付け、 その熱電対の周囲に断熱材が設けられ、 センサ座の管との接合部付近に取り付けられた熱電対
    と、その接合部付近から離れた位置に取り付けられた熱
    電対との出力の差に基づいて、火炉壁の汚れを検出する
    ことを特徴とする火炉汚れ検出センサ。
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