JPH09236207A - ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 節炭器を備えたボイラにおける結露による腐
食や、給水時の騒音の防止を図り、ボイラの給水系に関
わる設備の簡素化を達成すること。 【解決手段】 給水ライン(2) 中に、給水ポンプ(6) と
節炭器(3) とを接続したボイラ(1) において、前記給水
ライン(2) の給水ポンプ(6) と節炭器(3) の給水入口(1
0)との間の位置と前記節炭器(3) の給水出口(9) 側の位
置とを接続する循環系路(8) を設けるとともに、この循
環ライン(8) に循環ポンプ(11)を接続した構成であり、
更に、前記循環ポンプ(11)は、給水温度が低い場合に作
動し、給水温度が高い場合には、前記給水ポンプ(6) が
停止しているときに作動する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、節炭器を備えた
ボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボイラには、燃焼ガスから熱回収をして
給水を予熱し、ボイラシステム全体の熱効率を向上させ
るために、節炭器を接続している。このような節炭器に
低温の給水が流入すると、この低温の給水によりボイラ
からの排気ガス中の水分が、節炭器内において冷却さ
れ、水滴となって節炭器内に付着する。この現象は、一
般に結露と称されるものである。

【０００３】このような節炭器において結露が生じる
と、節炭器内部を流通するボイラからの燃焼排ガス中の
ＮＯx 分が前記結露によって生じた水と結合し、硝酸と
なって節炭器の腐食の原因となる。また、液体燃料を用
いたボイラにおいては、前記のＮＯx のほかに、ＳＯx
分が含まれることがあり、このＳＯx は、前記同様にし
て硫酸となってやはり節炭器の腐食の原因となる。そこ
で、このような腐食（一般に、低温腐食と称される。）
の防止のために、節炭器を耐腐食性の高いステンレス鋼
等で構成するとコストが上昇する。

【０００４】また、このような結露を防止するために、
給水温度を上昇させることが考えられる。例えば、ボイ
ラによって発生した蒸気を利用して給水タンク内の給水
を加熱する方法である。しかし、このような方法を採用
すると、これらは別体の構成であるため広い設置スペー
スが必要であり、各構成間を配管で接続する必要があっ
て、この面でも構造を複雑にしている。この配管に関し
ては、ボイラの設置場所によって各構成の配置が変るた
め、現物合わせによって行なわれており、部品点数の増
加が避けられない。また、ボイラによって発生した蒸気
を利用して給水タンク内の給水を加熱する方法は、蒸気
を無駄に消費することになる。

【０００５】また、水位制御が、給水ポンプのオン−オ
フによって行なわれるボイラにおいて、給水ポンプの停
止時に、節炭器内に滞留する給水が排気ガスと過大に熱
交換した場合には、沸騰するといった障害も発生する。
この沸騰現象は、前記のように給水を加熱した場合等、
給水温度が比較的高い場合に発生しやすく、更に、排気
ガス温度が比較的高い、節炭器の排気ガス入口部におけ
る伝熱管において局所的に発生する場合が多い。このよ
うな沸騰現象が生じると、次に給水ポンプがオンとなっ
たときに、節炭器内の給水の一部が気液二相流となり、
水撃現象による騒音が発生したり、給水ライン内に残留
する蒸気が給水ポンプからの給水を阻害する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、節炭器を備えたボイラにおける結露によ
る腐食や、給水時の騒音の防止を図り、ボイラの給水系
に関わる設備の簡素化を達成することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、給水ライン
中に、給水ポンプと節炭器とを接続したボイラにおい
て、前記給水ラインの給水ポンプと節炭器の給水入口と
の間の位置と前記節炭器の給水出口側の位置とを接続す
る循環ラインを設けるとともに、この循環ラインに循環
ポンプを接続した構成により、前述課題を解決するもの
である。更に、前記循環ポンプは、給水温度が低い場合
に作動するようにした構成により、前述課題を解決する
ものである。更に、給水温度が高い場合には、前記給水
ポンプが停止しているときに、前記循環ポンプを作動さ
せる構成により、前述課題を解決するものである。

【０００８】更に、この発明は、前記給水ポンプの上流
側位置と前記節炭器の給水出口側の位置とを接続する循
環ラインを設け、この循環ラインに、節炭器への給水温
度に応じて開閉制御される開閉制御弁を接続した構成に
より、前述課題を解決するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明は、給水ライン中に、給
水ポンプ、並びに節炭器を接続したボイラにおいて、前
記給水ラインの給水ポンプと節炭器の給水入口との間の
位置と前記節炭器の給水出口側の位置とを接続する循環
ラインを設けるとともに、この循環ラインに循環ポンプ
を接続した構成により、節炭器からボイラに供給される
給水の一部を再度節炭器内に導入し、節炭器自体によっ
て、節炭器への給水の加熱を行なう。従って、ボイラに
よって発生した蒸気を利用して給水タンク内の給水を加
熱する等の従来方法のように、広い設置スペースや、各
構成間を接続する配管の必要が無く、この面でも構造を
簡略化でき、また、ボイラによって発生した蒸気を無駄
に消費することがなくなる。更に、給水温度が低い場合
に、前記循環ポンプを作動させることにより、節炭器へ
の低温の給水を節炭器自体で加熱することにより、前記
の結露を防止し、これにより低温腐食を防止することが
できる。更に、給水温度が高い場合には、給水ポンプが
停止しているときに循環ポンプを作動させる構成とする
ことにより、ボイラの運転中における給水ポンプの停止
時に、節炭器内の給水が局所的に加熱され、沸騰すると
いった障害を防止でき、次に給水ポンプが作動したとき
の騒音や給水不良を防止することができる。ここで、給
水温度が低い場合とは、節炭器内に結露が発生する可能
性のある給水温度であり、給水温度が高い場合とは、節
炭器内に局所的な沸騰現象が生じる可能性のある給水温
度のことで、それぞれ、ボイラからの排気ガス温度や節
炭器の構造によって決定する。また、前記循環ラインか
ら節炭器の給水入口に流入する給水の流量は、給水ポン
プの流量より小さいものである。この流量の設定は、給
水ポンプより吐出量の小さい循環ポンプを選択する他、
吐出量が給水ポンプより少なくなるように、循環ポンプ
を調整、又は制御する手法、循環ラインに流量調整弁等
の他の流量制御手段を接続することによって実現でき
る。

【００１０】更に、この発明は、前記給水ポンプの上流
側位置と前記節炭器の給水出口側の位置とを接続する循
環ラインを設け、この循環ラインに、節炭器への給水温
度に応じて開閉制御される開閉制御弁を接続した構成に
より、節炭器からボイラに供給される給水の一部を再度
節炭器内に導入するものである。この場合には、上述の
節炭器からボイラに供給される給水の一部を再度節炭器
内に導入し、節炭器自体で節炭器への給水を加熱するこ
とにより、前記の結露を防止することができる他、循環
ライン中に開閉制御弁を設けるだけであるため、循環ラ
インの構造を簡略化できる。尚、この発明において、前
記開閉制御弁は、少なくとも開放と閉鎖の２つの操作位
置を備えたものを含む概念であり、従って、開放と閉鎖
の中間の操作位置を備えた制御弁、即ち弁の開度を制御
できる開度調整弁を含む。また、前記開閉制御弁によっ
て調整され、循環ラインから節炭器の給水入口に流入す
る給水の流量は、給水ポンプによる給水の流量より小さ
いものである。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の具体的な実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。尚、図１は、この発明に係るボ
イラの第１実施例を説明するための概略構成図である。

【００１２】図面において、ボイラ(1) の給水ライン
(2) の途中には、節炭器(3) を取付けてある。この節炭
器(2) は、ボイラ(1) からの排ガスを導入し、前記給水
ライン(2) からの給水を加熱することにより、排気ガス
からの熱回収を行なうものであるから、内部にボイラ
(1) からの排気ガスを流通する排気ガス通路(4) と、前
記給水ライン(2) からの給水を流通させる伝熱管(5) を
備えている。前記給水ライン(2) の節炭器(3) よりも上
流側には、給水をボイラ(1) に向けて圧送する給水ポン
プ(6) を取付けてある。この給水ポンプ(6) は、ボイラ
(1)の給水制御装置（図示省略）により、ボイラ(1) 内
の水位を一定、或は所定の範囲内に保つようにオン−オ
フ制御される。この給水ポンプ(6) と節炭器(3) との間
には、第１の逆止弁（以下、第１逆止弁という。）(7)
を接続してあり、この第１逆止弁(7) は、節炭器(3) 側
から給水ポンプ(6) への給水の逆流を防止する。給水ラ
イン(2) には、節炭器(3) の伝熱管(5) 内の給水を循環
させる循環流路(8) を接続してある。この循環流路(8)
の一端は、節炭器(3) の給水出口(9) とボイラ(1) との
間の位置に接続してあり、他端は、給水ポンプ(6) 下流
の第１逆止弁(7) と節炭器(3) の給水入口(10)との間の
位置に接続してある。更に、循環流路(8) は、その途中
に循環ポンプ(11)と第２の逆止弁（以下、第２逆止弁と
いう。）(12)を接続してある。この循環ポンプ(11)は、
節炭器(3) の伝熱管(5) 内の給水を給水出口(9) から給
水入口(10)に向けて圧送するものであり、前記第２逆止
弁(12)は、給水ポンプ(6) からの給水がこの循環流路
(8) に向けて流入するのを防止し、節炭器(3) の給水入
口(10)に向けて流通させるためのものである。尚、この
循環ポンプ(11)の吐出量は、前記給水ポンプ(6) よりも
少ないものである。

【００１３】制御装置(13)は、節炭器(3) への給水温
度、並びに給水ポンプ(6) の作動状況に応じて循環ポン
プ(11)を制御するものである。前記節炭器(3) への給水
温度の検出手段としては、先ず、給水ライン(2) からの
給水温度を検出するために、給水ポンプ(6) と第１逆止
弁(7) との間に第１温度検出器(14)を接続してあり、更
に、前記循環流路(8) からの給水温度を検出するため
に、節炭器(3) の給水入口(10)の上流側で、循環流路
(8) との合流箇所より下流側に第２温度検出器(15)を接
続してある。尚、この第２温度検出器(15)は、前記循環
ライン(8) 中に接続してあってもよく、要するに、循環
する給水を含めて節炭器(3) への給水温度を検出し得る
位置であればよい。そして、前記制御装置(13)は、第
１，第２温度検出器(14)(15)からの給水温度の検出値が
低温側設定温度より低い場合には、前記循環ポンプ(11)
を作動させ、低温側設定温度より高い場合には、前記循
環ポンプ(11)を停止させる。更に、この制御装置(13)
は、給水ポンプ(6) の作動状態を監視しており、前記第
１，第２温度検出器(14)(15)からの給水温度の検出値
が、高温側設定温度より高い場合には、給水ポンプ(6)
が停止している場合に循環ポンプ(11)を作動させる。こ
の低温側設定温度は、前記節炭器(3) 内の結露を防止で
きる給水温度に設定し、高温側設定温度は、前記節炭器
(3) 内に局所的な沸騰現象が生じない給水温度に設定す
る。尚、これらの低温側設定温度、並びに高温側設定温
度は、余裕を見てそれより若干低い温度に設定し、各設
定温度より若干低い温度で早めに循環を行なうように構
成するのが好ましい。

【００１４】以上の構成において、給水ライン(2) から
の給水は、節炭器(3) においてボイラ(1) からの排気ガ
スにより加熱され、ボイラ(1) に供給される。ここで、
給水ライン(2) からの給水は、ドレン回収等を行ってい
ない場合や、ドレン回収を行っていてもボイラ(1) の運
転開始時には比較的低くなっている。この給水の温度
は、前記第１温度検出器(14)、或は第２温度検出器(15)
によって検出され、制御装置(13)に入力される。尚、こ
のドレン回収とは、ボイラから供給した蒸気を蒸気使用
機器で使用した後、凝縮したドレンを給水に再びに給水
とともにボイラに供給することである。この制御装置(1
3)において、この給水温度が、前記低温側設定温度より
低いと判断すると、前記循環ポンプ(11)を作動させる。
この循環ポンプ(11)の作動により、節炭器(3) からボイ
ラ(1) へ流入する給水の一部が、循環ライン(8) を介し
て節炭器(3) の給水出口(9) から給水入口(10)に流入
し、節炭器(3) 内を循環することになる。従って、節炭
器(3) には、給水ポンプ(6) からの新規の給水と、節炭
器(3) の給水出口(9) からの加温された給水が混合して
流入するため、節炭器(3) への給水温度は上昇する。こ
の際の循環ポンプ(11)の作動は、前述の低温腐食を防止
するための制御であるから、前記給水温度が低温側設定
値以下の間は、常時、作動させるのが好ましい。そし
て、この間、節炭器(3) に流入する給水温度は、第２温
度検出器(15)によって監視されているが、制御装置(13)
において、この給水温度が前記低温側設定温度より高い
と判断すると、前記循環ポンプ(11)を停止させる。以上
の動作により、前記節炭器(3) 内への給水温度は、結露
を防止する温度に保たれることになり、この結露に起因
する低温腐食を防止できる。また、このように節炭器
(3) を利用して節炭器(3) 自体への給水を予熱すること
ができるため、蒸気を給水タンク等に供給して加熱する
場合のような広い設置スペースや、各構成間の複雑な配
管が不要となり、更に、給水の加熱のために蒸気を無駄
に消費することもない。

【００１５】更に、ボイラ(1) 運転開始後、給水ポンプ
(6) を通過する給水の温度が、前記第１温度検出器(1
4)、或は第２温度検出器(15)からの検出信号により、制
御装置(13)において前記高温設定温度以上となったと判
断するとともに、制御装置(13)において前記給水ポンプ
(6) が停止している判断した場合には、循環ポンプ(11)
を作動させ、節炭器(3) の伝熱管(5) 内の給水を、循環
ライン(8) を介して、節炭器(3) 内を循環させる。これ
により、前記節炭器(3) 内の伝熱管(5) 内を循環する給
水は、節炭器(3)内の排気ガスの熱によって均一に加熱
されるため、従来のような局所的な加熱による沸騰現象
の発生を防止できる。従って、この発明によれば、次に
給水ポンプ(6) が作動した場合に、水撃現象による騒音
が発生したり、また、給水ライン内に残留する蒸気が給
水ポンプからの給水を阻害することがない。そして、こ
の後、ボイラ(1) 側の給水制御装置により、給水ポンプ
(6) が作動すると、制御装置(13)は、循環ポンプ(11)を
停止させる。

【００１６】次に、この発明の第２実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。尚、図２は、この発明に係るボイ
ラの第２実施例を説明するための概略構成図である。ま
た、図１に示す第１実施例と同一の構成部材には、同一
の参照番号を附してその詳細説明を省略する。

【００１７】図示する第２実施例において、給水ライン
(2) における節炭器(3) の給水出口(9) とボイラ(1) と
の間には、第３の逆止弁（以下、第３逆止弁という。）
(22)を接続してあり、給水ポンプ(6) 上流側には、第４
の逆止弁（以下、第４の逆止弁）(23)を接続してある。
この給水ライン(2) には、前記第１実施例同様に、節炭
器(3) の伝熱管(5) 内の給水を循環させる循環流路(8)
を接続してある。この循環流路(8) の一端は、節炭器
(3) の給水出口(9) と第３逆止弁(22)との間の位置に接
続してあり、他端は、給水ポンプ(6) と第４逆止弁(23)
との間の位置に接続してある。ここで、前記第３逆止弁
(22)，並びに第４逆止弁(23)は、ボイラ(1) 内の給水
が、前記循環流路(8) から給水ポンプ(6) に逆流するの
を防止している。更に、この循環流路(8) は、その途中
で２つの流路に分岐した後、再び合流するが、この分岐
した流路には、それぞれ第１開閉制御弁(20)，並びに第
２開閉制御弁(21)を接続してある。尚、第１開閉制御弁
(20)、並びに第２開閉制御弁(21)は、給水ポンプ(6) の
駆動によりボイラ(1) に圧送される給水の一部を、前記
節炭器(3) の給水出口(9)から給水ポンプ(6) の上流側
に還流させる際の流量を制御するもので、第１開閉制御
弁(20)、或は第２開閉制御弁(21)を通過する給水の流量
は、ボイラ(1) に流入する流量よりも小さくなるように
設定してある。また、第２実施例において、第１開閉制
御弁(20)と第２開閉制御弁(21)の２つの開閉制御弁を接
続したことにより、これらを選択的に開閉することによ
り、前記節炭器(3) の給水出口(9) から給水ポンプ(6)
の上流側への循環流量を調整するようにしたもので、こ
の接続個数は、２個に限らずそれ以上でもよく、また、
簡略化のために、１個を接続したものであってもよい。

【００１８】第２実施例における制御装置(24)は、節炭
器(3) への給水温度に応じて前記第１開閉制御弁(20)、
並びに第２開閉制御弁(21)を選択的に開閉制御するもの
で、節炭器(3) への給水温度の検出手段としては、節炭
器(3) の給水入口(10)の上流側で、循環流路(8) との合
流箇所より下流側に第３温度検出器(25)を接続してあ
る。尚、この第３温度検出器(25)は、前記循環ライン
(8) 中に接続してあってもよく、要するに、循環する給
水を含めて節炭器(3) への給水温度を検出し得る位置で
あればよい。そして、前記制御装置(24)は、第３温度検
出器(25)からの給水温度の検出値が低温側設定温度より
低い場合には、前記第１，第２開閉制御弁(20),(21) を
開放し、低温側設定温度より高く、高温側設定温度より
低い場合には、前記第１，第２開閉制御弁(20),(21) の
何れかを開放し、他方を閉鎖し、高温側設定温度より高
い場合には、前記第１，第２開閉制御弁(20),(21) を閉
鎖する。この低温側設定温度は、前記節炭器(3) 内の結
露を防止できる給水温度に設定し、高温側設定温度は、
前記節炭器(3) 内に局所的な沸騰現象が生じない給水温
度に設定する。尚、これらの低温側設定温度、並びに高
温側設定温度は、余裕を見てそれより若干低い温度に設
定し、各設定温度より若干低い温度で早めに循環を行な
うように構成するのが好ましい。

【００１９】以上の構成において、給水ライン(2) から
の給水の温度は、前記第３温度検出器(25)によって検出
され、制御装置(24)に入力されており、この制御装置(2
4)において、この給水温度が、前記低温側設定温度より
低いと判断すると、前記第１開閉制御弁(20)、並びに第
２開閉制御弁(21)の両方を開放し、給水ポンプ(6) によ
ってボイラ(1) に向けて圧送される給水の一部を、前記
節炭器(3) の給水出口(9) から循環ライン(8) を介して
給水ポンプ(6) の上流側に還流する。従って、節炭器
(3) からボイラ(1) へ流入する給水の一部が、循環ライ
ン(8) を介して節炭器(3) の給水入口(10)に流入し、節
炭器(3) 内を循環することになり、節炭器(3) には、給
水ポンプ(6) からの新規の給水と、節炭器(3) 内で加温
された給水が混合して流入するため、節炭器(3) への給
水温度は上昇する。この際、前記循環ライン(8) 中の第
１，第２開閉制御弁(20),(21) はともに開放状態であ
り、循環ライン(8) による給水の循環流量は多くなって
いるため、実際にボイラ(1) 内に流入する給水は短時間
で昇温する。そして、この間、節炭器(3) に流入する給
水温度は、第３温度検出器(25)によって監視されている
が、制御装置(24)において、この給水温度が前記低温側
設定温度より高いと判断すると、一方の開閉制御弁、例
えば、第２開閉制御弁(21)を閉鎖する。更に、ボイラ
(1) 運転開始後、節炭器(3) に流入する給水の温度が、
第３温度検出器(25)からの検出信号により、制御装置(2
4)において前記高温設定温度以上となったと判断する
と、第１，第２開閉制御弁(20),(21) をともに閉鎖す
る。以上の動作により、前記第１実施例同様に、節炭器
(3) 内への給水温度は、結露を防止する温度に保たれる
ことになり、この結露に起因する低温腐食を防止でき、
また、このように節炭器(3) を利用して節炭器(3) 自体
への給水を予熱することができるため、蒸気を給水タン
ク等に供給して加熱する場合のような広い設置スペース
や、各構成間の複雑な配管が不要となり、更に、給水の
加熱のために蒸気を無駄に消費することもない。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るボ
イラによれば、節炭器からボイラに供給される給水の一
部を再度節炭器内に導入し、節炭器自体で節炭器への給
水を加熱することができるため、従来のような広い設置
スペースや、複雑な配管を行なう必要がなく、この点で
構造を簡略化でき、また、ボイラによって発生した蒸気
を無駄に消費することもない。更に、この発明によれ
ば、給水温度が低い場合には、循環ポンプを作動させ、
節炭器からボイラに供給される給水の一部を再度節炭器
内に導入し、節炭器自体で節炭器への給水を加熱するこ
とにより、前述の結露を防止し、これにより低温腐食を
防止することができる。更に、給水温度が高い場合に
は、前記給水ポンプが停止しているときに循環ポンプを
作動させる構成とすることにより、ボイラの運転中にお
ける給水ポンプの停止時に、節炭器内の給水が排気ガス
の熱によって加熱され、沸騰するといった局所的な沸騰
現象による障害を防止でき、給水ポンプが次に作動した
ときの騒音や給水不良を防止することができる。更に、
この発明によれば、循環ラインに、節炭器への給水温度
に応じて開閉制御される開閉制御弁を接続した構成とす
ることにより、前記の結露を防止することができる他、
循環ライン中に開閉制御弁を設けるだけであるため、循
環ラインの構造を簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るボイラの第１実施例を説明する
ための概略構成図である。

【図２】この発明に係るボイラの第２実施例を説明する
ための概略構成図である。

【符号の説明】

(1) ボイラ (2) 給水ライン (3) 節炭器 (6) 給水ポンプ (8) 循環流 (9) 給水出口 (10) 給水入口 (11) 循環ポンプ (20) 第１開閉制御弁 (21) 第２開閉制御弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水ライン(2) 中に、給水ポンプ(6) と
   節炭器(3) とを接続したボイラ(1) において、前記給水
   ライン(2) の給水ポンプ(6) と節炭器(3) の給水入口(1
   0)との間の位置と前記節炭器(3) の給水出口(9) 側の位
   置とを接続する循環ライン(8) を設けるとともに、この
   循環ライン(8) に循環ポンプ(11)を接続してなることを
   特徴とするボイラ。
2. 【請求項２】 前記循環ポンプ(11)は、給水温度が低い
   場合に作動することを特徴とする請求項１記載のボイ
   ラ。
3. 【請求項３】 前記循環ポンプ(11)は、給水温度が高い
   場合には、前記給水ポンプ(6) が停止しているときに作
   動することを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の
   ボイラ。
4. 【請求項４】 給水ライン(2) 中に、給水ポンプ(6) と
   節炭器(3) とを接続したボイラ(1) において、前記給水
   ポンプ(6) の上流側位置と前記節炭器(3) の給水出口
   (9) 側の位置とを接続する循環ライン(8) を設け、この
   循環ライン(8)に、節炭器(3) への給水温度に応じて開
   閉制御される開閉制御弁(20),(21) を接続したことを特
   徴とするボイラ。