JPH08270936A

JPH08270936A - バーナーの燃焼異常検知方法

Info

Publication number: JPH08270936A
Application number: JP7254195A
Authority: JP
Inventors: Eiji Sato; 栄治佐藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】バーナーの燃焼異常を早期に検知できる検知
方法を提供する。【構成】バーナーへ供給される燃料量Ｉｎ、被加熱流
体(水)の温度ｔｗ、バーナーへ供給される燃焼用空気の
温度ｔａをそれぞれ計測し、それらの計測値における正
常燃焼時の燃焼排ガス温度の上限値ｔｇ₀₂と下限値ｔｇ
₀₁とを求める。一方、バーナーからの燃焼排ガスの温度
ｔｇを計測し、その計測値が前記上限値ｔｇ₀₂と下限値
ｔｇ₀₁の範囲内にあるか否かを比較する。そして、範囲
外であれば警報を出力するか、又はバーナーの燃焼を停
止する。【効果】バーナーの燃焼異常を早期に検知することに
より、未燃油、スス、一酸化炭素等の発生を容易に発見
でき、安全性の向上を図ることができる。また温度セン
サは一般的にはメンテナンス不要でありコスト的にも非
常に有利である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバーナーの燃焼異常検知
方法に係り、特に吸収冷凍機やボイラ等におけるバーナ
ー火炎の燃焼異常を検知するのに好適な検知方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸収冷凍機やボイラ等の油バーナ
では、燃焼炎検知用としてフレームアイ（ＣｄＳ〔硫化
カドミウム〕セル）が使用されている。このフレームア
イを用いれば火炎の輝度を測定することができ、これに
よって火炎の有無を検知することができる。

【０００３】また、吸収冷凍機やボイラ等のガスバーナ
では、燃焼炎検知用としてフレームロッドが使用されて
いる。このフレームロッドはバーナーに火炎があれば電
流が流れ、これによって火炎の有無を検知することがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記フ
レームアイやフレームロッドは火炎の有無を検知するだ
けで、火炎はあるがその火炎の大きさ等が変化したこ
と、すなわちバーナーの燃焼異常を検知することができ
ない。そのために、バーナーに空気を供給する燃焼用空
気制御系統またはバーナーに燃料を供給する燃料制御系
統が故障した場合、空気比が許容範囲を外れ、一酸化炭
素、スス、未燃油等を発生したままでバーナー燃焼が継
続されることになり、安全面、省エネルギの面で大きな
問題となっている。

【０００５】なお、空気比の許容範囲を外れているか否
かはＯ₂センサでも検知可能であるが、Ｏ₂センサは汚れ
た場合には火炎の検知が不可能となり、メンテナンスや
コスト等の面で問題がある。特に、重油等を燃料として
使用するバーナーでは実用化は難しい。

【０００６】本発明の目的は、バーナーに燃焼異常が生
じればそのことを直ちに検知できるとともに、メンテナ
ンスやコストの面にも問題が生じないバーナーの燃焼異
常検知方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のバーナーの燃焼異常検知方法は、バーナー
によって被加熱流体を加熱するときに、前記バーナーへ
供給される燃焼用空気の温度、前記バーナーへ供給され
る燃料量、および前記被加熱流体の温度を計測し、それ
らの計測値における正常燃焼時の燃焼排ガス温度の上限
値と下限値とを求めるとともに、前記バーナーからの燃
焼排ガスの温度を計測し、その計測値が前記上限値と下
限値の範囲外であれば警報を出力することである。

【０００８】なお、警報を出力する代わりに、前記バー
ナーの燃焼を停止するようにしても良い。

【０００９】

【作用】燃焼用空気制御系統または燃料制御系統の故障
は空気比の変化となり、それはバーナーからの燃焼排ガ
スの温度の変化として現われる。また、燃焼排ガスの温
度は、バーナーへ供給される燃焼用空気の温度、バーナ
ーへ供給される燃料量、および被加熱流体の温度にも関
連している。

【００１０】よって、本発明のように、バーナーへ供給
される燃焼用空気の温度、バーナーへ供給される燃料
量、および被加熱流体の温度を計測し、予め試験または
計算によって得られている同条件での正常燃焼時の燃料
排ガス温度の上限値と下限値とを求め、その上下限値の
範囲内に実際の燃焼排ガス温度が入っているのかを比較
することにより、バーナーが燃焼異常を起こしているか
否かを判定できる。そして、上下限値の範囲外であれ
ば、警報を発してオペレータに知らせるか、又はバーナ
の燃焼を自動的に停止する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。

【００１２】図１は本発明の燃焼異常検知方法が適用で
きるボイラ燃焼装置の概略構成を示している。図１に示
すように、本実施例のボイラ燃焼装置には、バーナー
１、缶体２、および排気筒３が設けられている。バーナ
ー１には燃料供給配管４が取り付けられ、この燃料供給
配管４を介してバーナー１に燃料が供給される。燃料供
給配管４の途中には燃料流量を測定する流量計５が取り
付けられており、バーナー１へ供給される燃料量を計測
できるようになっている。また、バーナー１には燃焼用
空気を内部に取り入れるための空気取入口１Ａが設けら
れており、この空気取入口１Ａに燃焼用空気温度を計測
する温度センサ６が取り付けられている。

【００１３】缶体２は、その内部に燃焼部７と熱交換部
８が設けられている。バーナー１に供給された燃料は燃
焼部７内で燃焼し、その燃焼熱によって熱交換部８は周
囲を通過する被加熱流体である水を加熱する。缶体２に
は、加熱前の被加熱流体(水）を缶体２内部に流入する
ための入口管２Ａと、加熱後の被加熱流体(水）を缶体
２から流出させるための出口管２Ｂとが設けられてい
る。そして出口管２Ｂには、被加熱流体(水)の温度を計
測するための温度センサ９が取り付けられている。この
場合、被加熱流体(水)の温度を計測するための温度セン
サは入口管２Ａに取り付けても良いし、入口管２Ａおよ
び出口管２Ｂの双方に取り付けても良い。

【００１４】排気筒３は熱交換部８に接続され、バーナ
ー１からの燃焼排ガスを外部に排出する。この排気筒３
には燃焼排ガスの温度を計測するための温度センサ１０
が取り付けられている。なお、上述の温度センサ６，
９，１０としては、サーミスタや熱電対などを用いるこ
とができる。

【００１５】次に、上記のボイラ燃焼装置において、本
発明ではどのような方法でバーナーの燃焼異常を検知す
るのか、その手順について説明する。本発明では図２に
示す手順でバーナーの燃焼異常を検知する。まず、バー
ナ１からの燃焼排ガスの温度は温度センサ１０で、バー
ナー１に供給される燃料量は流量計５で、バーナー１に
供給される燃焼用空気の温度は温度センサ６で、缶体２
の熱交換部８で加熱された被加熱流体(水)の温度は温度
センサ９でそれぞれ計測される。ここで、温度センサ１
０の計測結果である燃焼排ガス温度をｔｇ、流量計５の
計測結果である燃料量をＩｎ、温度センサ９の計測結果
である被加熱流体(水)の温度をｔｗ、温度センサ６の計
測結果である燃焼用空気温度をｔａとする。

【００１６】そして、計測した燃料量Ｉｎ、被加熱流体
(水)の温度ｔｗ、燃焼用空気温度ｔａにおける正常燃焼
時（すなわち適正な空気比）の燃焼排ガス温度の上限値
ｔｇ₀₂と下限値ｔｇ₀₁を求め、燃焼排ガス温度の許容範
囲を算出する（Ｂ１）。

【００１７】さらに、温度センサ１０で計測した燃焼排
ガス温度ｔｇが前記許容範囲内にあるか否かの比較を行
う（Ｂ２とＢ３）。比較した結果、範囲内であればバー
ナー１は燃焼異常を起こしていないと判定し（Ｂ４）、
範囲外であれば異常信号すなわち警報を発するか、又は
バーナー１の燃焼を停止する（Ｂ５）。

【００１８】次に、正常燃焼時の燃焼排ガス温度の上限
値ｔｇ₀₂および下限値ｔｇ₀₁を求める方法について説明
する。燃焼排ガス温度ｔｇと、空気比（実際空気量／理
論空気量）ｍ、燃料量Ｉｎ、被加熱流体(水)の温度ｔ
ｗ、および燃焼用空気温度ｔａとの間には以下の関係が
ある。ｔｇ ∝ ｆ（ｍ，Ｉｎ，ｔｗ，ｔａ）上記式によると、空気比ｍ、燃料量Ｉｎ、被加熱流体
(水)の温度ｔｗ、および燃焼用空気温度ｔａが分かれ
ば、燃焼排ガス温度ｔｇが求まることになる。

【００１９】ところで、空気比ｍ、燃料量Ｉｎ、被加熱
流体(水)の温度ｔｗ、および燃焼用空気温度ｔａは一般
的に図３〜図６のような特性を示す。まず、図３に示す
ように、空気比ｍ以外（すなわち、燃料量Ｉｎ、被加熱
流体(水)の温度ｔｗ、および燃焼用空気温度ｔａ）が一
定の時は、空気比ｍの増加に伴い燃焼排ガス温度ｔｇも
増え、右上がりで且つ上に凸なカーブが得られる。正常
燃焼であれば適正な空気比ｍの範囲は１.１〜１.６であ
るから、そのときの適正な燃焼排ガス温度ｔｇの範囲は
カーブより求めることができ、その範囲はｔｇ₁〜ｇ₂と
なる。

【００２０】また燃料量Ｉｎ以外が一定の時は図４のよ
うに、被加熱流体(水)の温度ｔｗ以外が一定の時は図５
のように、燃焼用空気温度ｔａ以外が一定の時は図６の
ようになり、いずれの場合も右上がりで且つ上に凸なカ
ーブが得られる。図４〜図６に示したカーブは正常燃焼
の場合のもので、試験または計算によって予め算出され
ており、例えば、コンピュータで演算する場合は予めメ
モリ上に記憶されている。

【００２１】そして、流量計５や温度センサ６，９，１
０による計測結果（すなわちた燃料量Ｉｎ、燃焼用空気
温度ｔａ、被加熱流体(水)の温度ｔｗ、燃焼排ガス温度
ｔｇ）と、図３〜図６に示した正常燃焼での特性とを比
較し、その結果より、図７のような空気比ｍと燃焼排ガ
ス温度ｔｇとの関係を示すカーブが得られる。このカー
ブにおいて、適正な空気比ｍの範囲１.１〜１.６に対す
る適正な燃焼排ガス温度ｔｇの範囲はｔｇ₀₁〜ｇ₀₂であ
り、すなわち、燃焼排ガス温度の上限値ｔｇ₀₂および下
限値ｔｇ₀₁を求めることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バーナーに生じる燃焼異常を早期に検知できるので、未
燃油、スス、一酸化炭素等の発生を容易に発見でき、安
全性の向上を図ることができる。各部の温度計測のため
の温度センサは一般にはメンテナンス不要であり、メン
テナンス要員や交換部品等にコストが掛からず非常に経
済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼異常検知方法が適用できるボイラ
燃焼装置の概略構成図である。

【図２】本発明の燃焼異常検知方法の手順を示したブロ
ック図である。

【図３】空気比と燃焼排ガス温度との関係を示した特性
図である。

【図４】燃料量と燃焼排ガス温度との関係を示した特性
図である。

【図５】被加熱流体(水)の温度と燃焼排ガス温度との関
係を示した特性図である。

【図６】燃焼用空気温度と燃焼排ガス温度との関係を示
した特性図である。

【図７】適正な燃焼排ガス温度範囲を求めるための、空
気比と燃焼排ガス温度との関係を示した特性図である。

【符号の説明】

１ボイラ１Ａ空気取入口２缶体２Ａ入口管２Ｂ出口管３排気筒４燃料供給配管５流量計６，９，１０温度センサ７燃焼部８熱交換部Ｉｎ燃料量ｔａ燃焼用空気温度ｔｗ被加熱流体(水)の温度ｔｇ燃焼排ガス温度ｔｇ₀₁ 燃焼排ガス温度の下限値ｔｇ₀₂ 燃焼排ガス温度の上限値

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【手続補正書】

【提出日】平成７年８月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】１バーナー１Ａ空気取入口２缶体２Ａ入口管２Ｂ出口管３排気筒４燃料供給配管５流量計６，９，１０温度センサ７燃焼部８熱交換部Ｉｎ燃料量ｔａ燃焼用空気温度ｔｗ被加熱流体(水)の温度ｔｇ燃焼排ガス温度ｔｇ₀₁ 燃焼排ガス温度の下限値ｔｇ₀₂ 燃焼排ガス温度の上限値

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナーによって被加熱流体を加熱する
ときに、前記バーナーへ供給される燃焼用空気の温度、
前記バーナーへ供給される燃料量、および前記被加熱流
体の温度を計測し、それらの計測値における正常燃焼時
の燃焼排ガス温度の上限値と下限値とを求めるととも
に、前記バーナーからの燃焼排ガスの温度を計測し、そ
の計測値が前記上限値と下限値の範囲外であれば警報を
出力することを特徴とするバーナーの燃焼異常検知方
法。
【請求項２】バーナーによって被加熱流体を加熱する
ときに、前記バーナーへ供給される燃焼用空気の温度、
前記バーナーへ供給される燃料量、および前記被加熱流
体の温度を計測し、それらの計測値における正常燃焼時
の燃焼排ガス温度の上限値と下限値とを求めるととも
に、前記バーナーからの燃焼排ガスの温度を計測し、そ
の計測値が前記上限値と下限値）の範囲外であれば前記
バーナーの燃焼を停止することを特徴とするバーナーの
燃焼異常検知方法。