JPH08178272A - 燃焼装置の運転状態監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボイラ、焼却炉等の燃焼装置のように、安定
した燃焼を行うために、各種状態を監視するものにおい
て、機器の故障による異常のみならず、経時的な劣化に
よる異常、更には、劣化による異常発生の予知を行うた
めの新規な異常検出方法を提供すること。 【構成】 燃焼用空気の供給経路(4) に風速検出器(8)
を設け、燃焼制御ステージの各段階において、前記風速
検出器によって検出された燃焼用空気の風速の検出値
を、予め設定した所定の風速範囲と比較し、この検出値
が前記風速範囲外であれば燃焼装置に異常が生じたと判
定する。また、前記燃焼制御ステージの各段階のうちの
少なくとも１つの段階において、前記風速検出器によっ
て検出された燃焼用空気の風速の検出値を、対応する過
去の運転時の燃焼制御ステージの各段階の風速検出値と
比較し、この検出値の差が所定範囲外であれば燃焼装置
に経年変化による劣化が生じたと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ボイラ、焼却炉等の
燃焼装置のように、安定した燃焼を行うために、各種状
態を監視するものにおいて、機器の故障による異常のみ
ならず、経時的な劣化による異常、更には、前記劣化に
よる異常発生の予知を行うための燃焼装置の異常検出方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ボイラ，焼却炉等に用いられる
燃焼装置においては、安定した燃焼性能を得るために、
燃料や燃焼用空気の供給状態、火炎の形成や、燃焼状態
等の各種運転状態を監視している。例えば、燃焼用空気
の供給量が供給燃料量に対して不適切であると、煤，一
酸化炭素等の未燃物が残留したり、燃焼音の増大，振動
燃焼の発生等という問題が発生し、また、燃料の有効利
用ができないという問題が生じる。このような運転状態
の監視は、通常、燃焼装置を構成する各機器の動作、即
ち、燃焼用空気を供給する送風機の稼動状態，燃焼用空
気量の調整を行うダンパの動作状況等を検出することに
よって行っている。そのため、複数の検出手段を設ける
必要があり、更に、異常等の判定装置においては、これ
らのセンサの検出信号に基づいた複雑な処理が必要にな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、この発明が解
決しようとする課題は、ボイラ、焼却炉等の燃焼装置の
ように、安定した燃焼を行うために、各種状態を監視す
るものにおいて、機器の故障による異常のみならず、経
時的な劣化による異常、更には、前記劣化による異常発
生の予知を行うための新規な異常検出方法を提供するこ
とである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記の課題
に鑑みてなされたもので、燃焼用空気の供給経路(4)に
風速検出器(8) を設け、燃焼制御ステージの各段階にお
いて、前記風速検出器によって検出された燃焼用空気の
風速の検出値を、予め設定した所定の風速範囲と比較
し、この検出値が前記風速範囲外であれば燃焼装置に異
常が生じたと判定することを第１の特徴とし、更に、前
記燃焼制御ステージの各段階のうちの少なくとも１つの
段階において、前記風速検出器によって検出された燃焼
用空気の風速の検出値を、対応する過去の運転時の燃焼
制御ステージの各段階の風速検出値と比較し、この検出
値の差が所定範囲外であれば燃焼装置に経年変化による
劣化が生じたと判定することを第２の特徴とする燃焼装
置の異常検出方法を提供するものである。

【０００５】

【作用】この発明によれば、燃焼装置(1) の稼働に際し
て、必ず供給される燃焼用空気の流速を、燃焼用空気の
供給経路(4) に設けた風速検出器(8) によって常時監視
し、燃焼制御の各ステージにおいて、前記風速検出器
(8) による検出値が規定の範囲内を外れた場合には燃焼
装置に異常が生じたと判定する。また、過去の運転時の
燃焼制御ステージの各段階のうちの少なくともに一つの
おける風速の検出値を記憶し、この当初の風速検出値
と、現在の運転時の燃焼制御の同一段階での風速の検出
値とを比較し、当初の風速検出値よりも所定の差以下に
低下すれば経年変化による異常が生じたと判定する。

【０００６】

【実施例】以下、この発明をボイラ用の燃焼装置に適用
した具体的な一実施例について図面に基づいて説明す
る。図１はこの発明の具体的一実施例を示す概略構成図
で、図２は、この発明における判定要領の説明図であ
る。図面において、燃焼装置(1) は、ボイラ(2) の上部
に取付けられている。この燃焼装置(1) は、燃料配管
(3) と燃焼用空気の供給経路であるウインドボックス
(4) を備えている。この燃料配管(3) にはその途中に燃
料弁(5) を接続してあり、ウインドボックス(4) にはそ
の上流端に送風機(6) を接続してある。燃料弁(5) 並び
に送風機(6) は周知の燃焼制御装置(7) によって制御さ
れる。前記ウインドボックス(4) には、風速検出器(8)
を取付けてあり、この検出信号は判定回路(9) に入力さ
れるように接続してある。この風速検出器(8) として
は、例えば、熱線やサーミスタを利用した熱式流速セン
サが好ましい。その理由は、圧力センサでは、比較的低
風速域では圧力変化が極端に小さくなって測定精度が低
下するが、熱式の風速センサでは、比較的低流速におい
ては風速の平方根に比例する関係に有るため、低風速で
の測定に好適なためである。尚、上記した熱式の風速セ
ンサの他、タービン式，カルマン渦式等の流速センサを
用いてもよい。

【０００７】このような燃焼装置(1) においては、燃焼
量の調節のために、燃料並びに燃焼用空気の供給量を制
御している。例えば、この発明の実施例における燃焼装
置(1) は、燃焼量を段階的に調節する形式のもので、図
示する実施例においては、三位置制御方式に対応するも
のである。即ち、燃焼量が、停止，低燃焼，高燃焼の三
段階に調節されるものであるから、前記燃料配管(3)
は、２本の分岐配管(3a),(3b) を備えており、各分岐配
管(3a),(3b) の夫々に燃料弁(5a),(5b) を接続した構成
としてある。そして、各燃料弁(5a),(5b) を選択的に開
閉することにより燃料の供給量を段階的に調節してい
る。一方、前記の燃料供給量の調整に応じて調整される
燃焼用空気の供給量は、送風機(6) の下流側に風量調節
ダンパを設ける方法，インバータ等により送風機(6) の
回転数を制御する方法等によって行なわれるが、この実
施例においては、前者のダンパを用いる方法による。

【０００８】これらの燃料供給量並びに燃焼用空気の供
給量の調節は、燃焼制御装置(7) によって行なわれる
が、この燃焼制御装置(7) は上述のような燃焼量の制御
の他、次のような制御を行なう。即ち、ボイラ(2) の運
転を開始すると、この燃焼制御装置(7) は、実際の燃焼
に先だって送風機(6) を起動して炉内の掃気を行う（プ
レパージ）。所定時間のプレパージ動作後、一方の燃料
弁(5a)を開いて燃料の供給を開始する。この燃料は着火
装置（図示省略）により着火され、実際の燃焼が開始さ
れる。この後、ボイラ(2) への要求負荷の増減に応じた
燃焼量の調節に際しては、上述した通りであるが、要求
負荷が更に減少した場合に燃焼装置(1) を一旦停止して
待機状態におく場合、或は、所望時間の運転の後、ボイ
ラ(2) の運転を停止させる場合に際しては、燃料弁(5
a),(5b) を閉じて燃料の供給を停止することにより消火
を行い、次に、送風機(6) をそのまま稼働して燃焼後の
排気ガスを炉内から掃気し（ポストパージ）、このポス
トパージ動作を所定時間行った後、送風機(6) を停止さ
せる。

【０００９】尚、この燃焼動作に際して、風量と燃料量
を制御し、燃焼量を調整する場合がある。例えば、風量
の調整に関しては、送風機(6) の下流側に風量調節ダン
パを設ける方法、インバータ等により送風機(6) の回転
数を制御する方法等があり、燃料量の調整に関しては、
燃料配管(3) を並列的に設けて各燃料配管(3) の燃料弁
(5) を選択的に開閉する方法、流量を適宜の量に調整可
能な形式の制御弁を燃料弁(5) として用いる方法等があ
る。

【００１０】さて、この発明は、燃焼制御ステージの各
段階において、燃焼用空気の風速の検出値を、予め設定
した所定の風速範囲と比較し、この検出値が前記風速範
囲外であれば燃焼装置に異常が生じたと判定し、また、
燃焼制御ステージの各段階のうちの少なくとも１つの段
階において、前記風速検出器によって検出された燃焼用
空気の風速の検出値を、対応する過去の運転時の燃焼制
御ステージの各段階の風速検出値と比較し、この検出値
の差が所定範囲外であれば燃焼装置に経年変化による劣
化が生じたと判定するものであるから、前記風速検出器
(8) の検出信号が入力されると共に、この判定処理を行
う時期、即ち、燃焼制御ステージの各段階を判別するた
めに燃焼制御装置(7) から燃料制御弁(5a)(5b)や送風機
(6) の各稼働状態の信号を受け、また、前記風速検出器
(8) からの検出値に基づいた判定結果を前記燃焼制御装
置(7) に対して出力する判定回路(9) を備えている。更
に、この判定回路(9) においては、各燃焼制御ステージ
の各段階での風速の正常範囲を規定する風速範囲値を設
定すると共に最初の運転時、或は点検後の運転時等の各
機器が正常に機能している場合の風速の検出値を記憶さ
せてあるものとする。そして、前記燃焼制御装置(7) か
らの信号により燃焼制御ステージの何れかの段階に移行
したことを判別した段階で、前記風速検出器(8) による
検出値と前記各風速範囲の設定値を比較する。そして、
検出値がこの風速範囲内のときは、燃焼状態が正常であ
ると判断し、前記風速範囲外の場合には、異常が生じた
と判定する。尚、前記の風速範囲の設定値は、各燃焼制
御ステージの各段階に対応する燃焼用空気の供給速度に
ついて、調整の誤差を見込んで設定することにより、前
記設定値を同一のままで多様な機種に適用することがで
きる。また、前記風速検出器(8) からの検出信号は、判
定回路(9) の判定結果として燃焼制御装置(7) に出力さ
れており、前記燃焼制御装置(7) はこの判定回路(9)の
判定結果に基づいて、燃焼装置を停止させたり、異常事
態の発生の報知を行なう。

【００１１】以上の判定要領を図２を参照しながら説明
する。この図面は、燃焼制御ステージの各段階における
風速の変化を示すもので、縦軸が風速検出器(8) の検出
信号値に基づく燃焼用空気の風速である。この図２にお
ける左半分は、所定時間の低燃焼の後、高燃焼に移行
し、更にこの高燃焼を所定時間維持した後、低燃焼に移
行した状態を示し、右半分は、所定期間運転状態を継続
した後の各燃焼制御ステージにおける風速の変化を示す
ものである。先ず、低燃焼状態から高燃焼状態に切替え
る場合について考えると、低燃焼状態から高燃焼状態に
切替える際には、燃料弁(5a)に加え、残りの燃料弁(5b)
を開け、同時に送風機(6) 自体或はダンパを制御するこ
とによって燃焼用空気の供給量を増加させる。このと
き、正常に切替えが行なわれた場合には、低燃焼時の風
速ＶL は、高燃焼時の風速範囲ΔＶH 内の値である図中
実線で示す高燃焼時の風速ＶH に変化する。しかし、前
記送風機(6) やその駆動装置、ダンパ等の故障により、
高燃焼への切替後の風速が、例えば、殆ど変化しなかっ
た場合（図中二点鎖線ＶH1），正規の値よりも低い風速
の場合（図中点線ＶH2），或は正規の値より高い風速の
場合（図中一点鎖線ＶH3）には、前記高燃焼時の風速範
囲ΔＶH よりも外れることになる。この場合には、判定
回路(9) は、燃焼装置に異常が生じたと判定し、その旨
の信号を燃焼制御装置(7) に出力する。

【００１２】次に、高燃焼状態から低燃焼状態に切替え
る場合について考えると、高燃焼状態から低燃焼状態に
切替える際には、一方の燃料弁(5b)を閉じ、残りの燃料
弁(5b)を開けた状態となっており、同時に送風機(6) 自
体或はダンパを制御することによって燃焼用空気の供給
量を減少させる。このとき、正常に切替えが行なわれた
場合には、高燃焼時の風速ＶH は、低燃焼時の風速範囲
ΔＶL 内の値である図中実線で示す低燃焼時の風速ＶL
に変化する。しかし、前記送風機(6) やその駆動装置、
ダンパ等の故障により、高燃焼への切替後の風速が、正
規の値より高い風速、例えば、殆ど変化しなかった場合
（図中二点鎖線ＶL1），正規の値よりも低い風速の場合
（図中点線ＶL2），或は正規の値より高い風速の場合
（図中一点鎖線ＶL3）には、前記低燃焼時の風速範囲Δ
ＶL よりも外れることになる。この場合には、判定回路
(9) は、燃焼装置に異常が生じたと判定し、その旨の信
号を燃焼制御装置(7) に出力する。

【００１３】更に、最初の起動時、或は、点検・整備後
の最初の起動時から、この当初の風速検出値と、現在の
運転時の燃焼制御の同一ステージでの風速の検出値とを
比較し、当初の風速検出値よりも所定の差以下に低下す
れば経年変化による異常が生じたと判定する。このよう
に、常に風速検出器(8) による燃焼用空気の風速を監視
することにより、燃焼装置(1) を構成する各機器の動作
不良や、煤等による排ガスや燃焼ガス経路の詰まりを監
視することができるため、各機器毎に動作状況の検出装
置を設ける必要がなくなり、制御自体も簡単な構成とす
ることができる。

【００１４】更に、この発明では、以上のように確実に
燃焼用空気の供給状態を監視することができるため、こ
の風速検出器(8) の検出値に応じて送風機の回転数やダ
ンパの開度を調整して風速が正規の値となるように制御
し、燃焼状態を安定させることもできる。また、前記の
ウインドボックス(4) 内、或は、燃焼装置(1) の近傍に
温度センサを設けて燃焼用空気の温度変化を監視し、そ
の温度に応じた適切な風量となる風速値を設定し、この
風速値に基づいて前記送風機の回転数やダンパの開度を
調整することにより、送風量の補正を行うこともでき、
これによっても燃焼状態を安定させることができる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、燃焼
装置の稼働に際して、必ず供給される燃焼用空気の流速
を常時監視し、燃焼制御の各ステージにおいて、前記風
速の検出値が規定の範囲内を外れた場合には燃焼装置に
異常が生じたと判定するものであるから、燃焼用空気の
供給状態のみならず、燃焼装置を構成する各機器の動作
状況も確実に監視することができ、制御並びに異常検出
を精度良く行うことができる。また、過去の運転時の風
速の検出値に基づいて、現在の運転時の燃焼制御の同一
ステージでの風速の検出値とを比較することにより経年
変化による異常や、この異常の発生の予知を行えるた
め、経年変化も有効に監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の具体的一実施例を示す概略構成図で
ある。

【図２】この発明における異常の判定要領の説明図であ
る。

【符号の説明】

(1) 燃焼装置 (2) ボイラ (3) 燃料配管 (4) ウインドボックス（燃焼用空気の供給経路） (7) 燃焼制御装置 (8) 風速検出器 (9) 判定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浮穴 雄二 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株式 会社内 (72)発明者 松永 勝利 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株式 会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼用空気の供給経路(4) に風速検出器
   (8) を設け、燃焼制御ステージの各段階において、前記
   風速検出器によって検出された燃焼用空気の風速の検出
   値を、予め設定した所定の風速範囲と比較し、この検出
   値が前記風速範囲外であれば燃焼装置に異常が生じたと
   判定することを特徴とする燃焼装置の異常検出方法。
2. 【請求項２】 燃焼用空気の供給経路(4) に風速検出器
   (8) を設け、燃焼制御ステージの各段階のうちの少なく
   とも１つの段階において、前記風速検出器によって検出
   された燃焼用空気の風速の検出値を、対応する過去の運
   転時の燃焼制御ステージの各段階の風速検出値と比較
   し、この検出値の差が所定範囲外であれば燃焼装置に経
   年変化による劣化が生じたと判定することを特徴とする
   燃焼装置の異常検出方法。