JPH1026346A - ボイラの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸素濃度検出器９の耐熱性に関係なく取り付
けることができ、構造簡単で、排ガス中の酸素濃度の測
定の信頼性が高いボイラの制御装置を提供すること。 【解決手段】 排ガス中の酸素濃度を検出する機能を備
えたボイラ１の制御装置において、前記ボイラ１の燃焼
用空気供給流路４をエゼクタ１１の作動流体導入口１２
に接続するとともに、前記ボイラ１の排気通路７から分
岐する排ガス流路１０をエゼクタ１１の吸引部１３に接
続し、前記排ガス流路１０の途中に酸素濃度検出器９を
接続した構成、並びに、前記ボイラ１の燃焼用空気供給
手段６の吸引側に、ボイラ１の排気通路７から分岐する
排ガス流路１０を接続し、前記排ガス流路１０の途中に
酸素濃度検出器９を接続した構成であり、更に、ボイラ
１のパージ実行時に、空気中の酸素濃度に基づいて前記
酸素濃度検出器９を校正する校正装置１４を備えた構
成。

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、ボイラの制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボイラにおいては、安全に効率良く運転
するために、種々の制御機構が組み込まれている。例え
ば、ボイラの排ガス中の酸素濃度を検出することによ
り、燃焼状態の把握や、空気−燃料の比率（通常、空燃
比という。）の調整等が行なわれている。

【０００３】この酸素濃度検出器は、その耐熱性によっ
ては、ボイラの煙道や煙突に直接取付できない場合があ
る。その場合には、ボイラの煙道や煙突等の排気通路
に、排ガスを導出する排ガス流路を接続し、この排ガス
流路内の排ガス中の酸素濃度を測定するように構成して
いる。しかし、ボイラや、その煙突の設置状況によって
は、排気通路内が負圧になる場合がある。例えば、煙突
が高く、ドラフト効果によって、煙突内に排ガスの上昇
流が生じている場合や、複数台のボイラを小数の集合煙
突から排気する場合に排気ファンを設けている場合等で
ある。この場合には、排気通路から排ガス流路内に排ガ
スを導入するために吸引ファンを設ける必要があり、構
成が複雑になってしまう。

【０００４】更に、前記の酸素濃度検出器による酸素濃
度の検出精度を高く維持するためには、定期的に、或は
適宜、酸素濃度検出器の校正を行う必要がある。

【０００５】

【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、酸素濃度検出器の耐熱性に関係
なく取り付けることができ、構造簡単で排ガス中の酸素
濃度の測定の信頼性が高いボイラの制御装置を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、排ガス中の
酸素濃度を検出する機能を備えたボイラの制御装置にお
いて、前記ボイラの燃焼用空気供給流路をエゼクタの作
動流体導入口に接続するとともに、前記ボイラの排気通
路から分岐する排ガス流路をエゼクタの流体吸引部に接
続し、前記排ガス流路の途中に酸素濃度検出器を接続し
た構成により、酸素濃度検出器の取り付けに関する前述
の課題を解決するものである。

【０００７】更に、この発明は、排ガス中の酸素濃度を
検出する機能を備えたボイラの制御装置において、前記
ボイラの燃焼用空気供給手段の吸引側に、前記ボイラの
排気通路から分岐する排ガス通路を接続し、前記排ガス
流路の途中に酸素濃度検出器を接続した構成により、酸
素濃度検出器の取り付けに関する上述の課題を解決する
ものである。

【０００８】更に、この発明は、ボイラのパージ実行時
に、空気中の酸素濃度に基づいて前記酸素濃度検出器を
校正する校正装置により、測定の信頼性に関する上述の
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、ボイラの制御装置と
して実施するもので、このボイラは排ガスを生成するも
のであるから、燃焼装置と排ガスを排出するための排気
通路を備えている。更に、この燃焼装置は、燃焼用空気
の供給を受けるための燃焼用空気供給流路を備えてい
る。この燃焼用空気供給流路は、燃焼用空気が流通する
全ての流路を含み、更に後述する燃焼用空気供給手段の
空気吐出口の内部も含む。前記排気通路は、ボイラの缶
体からの排ガス出口である煙道、ボイラからの排ガス出
口及びその通路である煙突を含む。一方、制御装置は、
ボイラの運転状況を把握するためにボイラの各種状態を
測定し監視する計測装置としての機能を有するものであ
る。そして、この制御装置は、この発明が対象とする排
ガス中の酸素濃度を検出する機能を備えている。

【００１０】この発明の請求項１に係る発明は、エゼク
タを利用するもので、燃焼用空気供給流路をエゼクタの
作動流体導入口に接続するとともに、排気通路から分岐
する排ガス流路をエゼクタの吸引部に接続し、排ガス流
路の途中に酸素濃度検出器を接続したものである。従っ
て、エゼクタの作動流体導入口に燃焼用空気供給流路か
らの空気が流れ込むと、エゼクタの吸引部に接続した排
ガス流路内を負圧吸引し、排ガス流路内には排気通路を
流れる排ガスが流入する。この排ガスは、排ガス流路内
を通過する際の放熱により温度が低下する。即ち、酸素
濃度検出器はこの温度の低下した排ガスについて酸素濃
度の測定を行なう。ここで、エゼクタの設置に関して
は、燃焼用空気供給流路とは別に設置して燃焼用空気流
路から分岐させた流路を作動流体導入口に接続する場合
と、燃焼装置への燃焼用空気流路の途中に介在させるこ
とによって燃焼用空気供給流路と作動流体導入口とを接
続する場合とを含む。

【００１１】この発明の請求項２に係る発明は、排ガス
流路を、排気通路と燃焼用空気供給手段の吸込側との間
に接続したものである。即ち、ボイラは、排ガスを生成
するものであるから、燃焼装置を備えており、この燃焼
装置に接続する燃焼用空気供給流路は、一般に、その上
流に送風機、圧縮器等の燃焼用空気供給手段を備えてい
る。そこで、この燃焼用空気供給手段を、前記請求項１
に係る発明のエゼクタに代えて、排ガス流路に排ガスの
吸引手段として利用する。即ち、ボイラの燃焼装置作動
時には、燃焼用空気供給手段が作動するため、この燃焼
用空気供給手段によって排気通路を流れる排ガスを排ガ
ス流路内に導入する。酸素濃度検出器による測定は、前
述同様である。

【００１２】この発明の請求項３に係る発明は、酸素濃
度検出器の校正に関するもので、ボイラのパージ実行時
に、酸素濃度検出器を、空気の酸素濃度に基づいて校正
を行なう。ここで、パージとは、ボイラの燃焼室を掃気
するために、燃焼用空気のみをボイラの炉内に供給し排
気通路から排出することをいい、燃焼装置における燃焼
状態の前後を行なっている。燃焼に先だって行なわれる
プレパージ、燃焼停止後に行なわれるポストパージとい
い、この発明におけるパージは両者を含む。即ち、パー
ジ動作時には、排ガスの発生がないため、排気通路に
は、燃焼用空気のみが流入している。そこで、この状態
で、酸素濃度検出器による酸素濃度の検出を行なうこと
で、大気中の酸素濃度（約２１％）でもって、この酸素
濃度検出器の校正を行なう。

【００１３】

【実施例】以下、この発明に係るボイラの制御装置の具
体的な実施例について、図面を参照しながら説明する。
尚、図１は、この発明に係るボイラの制御装置の第１実
施例の構成を示す説明図である。

【００１４】先ず、この発明を適用するボイラの一例に
ついて、図１を参照しながら説明する。図面において、
ボイラ１は、その上部に燃焼装置２を取付けてあり、こ
の燃焼装置２は、燃料供給配管３と、燃焼用空気供給流
路４を接続してある。この燃料供給配管３には、その途
中に、燃料供給量に基づいて燃焼量を調整するための燃
料弁５を接続してある。前記燃焼用空気供給流路４に
は、その上流端に燃焼用空気供給手段としての送風機６
を接続してある。ここで、燃焼用空気供給流路４は、燃
焼用空気が流通する流路を指すもので、燃焼装置２に燃
焼用空気を導入するためのウインドボックス、及びこの
ウインドボックスに燃焼用空気を供給する送風ダクトを
含み、更に本書においては、送風機６の吐出口部分も含
む。更に、ボイラ１には、排気通路としての煙突７を接
続してある。この煙突７は、図示する第１実施例ではそ
の下流部分を省略している。

【００１５】前記ボイラ１には、その運転の自動制御を
行なうための制御装置８を備えている。この制御装置８
は、この実施例においては、ボイラ１の各種状態を火炎
検出器，ボイラの圧力検出手段等の各検出手段（図示省
略）によって検出し、これら検出手段からの検出信号に
基づいて、ボイラ１の運転状態を判断し、燃料弁５，や
送風機６のほか、周知の方法でボイラ１への給水装置
（図示省略）を制御することにより、ボイラ１の自動制
御を行う。この制御装置８は、マイクロコンピュータ，
或はシーケンサ等で構成し、正常運転時や異常時の処理
手順に沿った制御を行う。ここで、制御装置８をマイク
ロコンピュータから構成する場合には、前記の処理手順
をプログラム（ソフトウェア）として記憶させた記憶装
置と、各検出手段（図示省略）及び制御対象機器と前記
演算装置との間の信号の入出力を行うインターフェース
装置とを演算装置に接続し、前記検出手段からの検出信
号と前記記憶装置内の処理手順を参照しながら制御を行
う構成とする。

【００１６】ここで、前記制御装置８によるボイラ１の
制御要領について説明すると、次の通りである。即ち、
制御装置８は、ボイラ１の運転を開始すると、実際の燃
焼に先だって送風機６を起動して、炉内のプレパージを
行い。所定時間のプレパージ動作後、燃料弁５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
は、制御装置８は、ボイラ１への負荷要求に応じて燃料
弁５を開閉し、送風機６のオン−オフを行って所定の燃
焼量に調整する。そして、制御装置８は、ボイラ１への
要求負荷が減少して燃焼装置２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１の運
転を停止する場合には、まず、燃料弁５を閉鎖して燃料
の供給を停止することによって消火を行い、次に、送風
機６をそのまま稼働して燃焼後の排ガスを炉内から掃気
（ポストパージ）し、このポストパージ動作を所定時間
行った後、送風機６を停止する。

【００１７】この第１実施例の発明の制御装置８には、
排ガス中の酸素濃度を監視して燃焼状態を把握したり、
この酸素濃度に基づいて燃焼用空気と燃料との比率（通
常、空燃比という。）の調整等を行なうための酸素濃度
検出器９を接続してある。この酸素濃度検出器９は、排
気通路７から分岐する排ガス流路１０の途中に接続して
ある。更に、この排ガス流路１０内に排気通路７中の排
ガスを導入する手段として、エゼクタ１１を接続してあ
る。このエゼクタ１１は、その作動流体導入口１２を燃
焼用空気供給流路４に接続してあり、排ガス流路１０
は、エゼクタ１１の吸引部１３に接続してある。ここ
で、この第１実施例に示すエゼクタ１１は、燃焼用空気
供給流路４とは別に設置した例を示すもので、その作動
流体導入口１２には、燃焼用空気供給流路４から分岐す
る流路１５を接続してある。従って、燃焼用空気供給流
路４内に燃焼用空気が流れている場合には、前記流路１
５を介してこの燃焼用空気がエゼクタ１１の作動流体導
入口１２に流れ込む。すると、エゼクタ１１の吸引部１
３には負圧が発生し、この吸引部１３に接続した排ガス
流路１４内を負圧吸引する。従って、ボイラ１の燃焼運
転時には、排ガス流路１４内に排気通路７内の排ガスが
流入する。この排ガスの酸素濃度を酸素濃度検出器９に
よって検出するが、この排ガスは排ガス流路１０内を通
過する際の放熱により温度が低下している。そのため、
酸素濃度検出器９は、排ガスの温度の影響を受けること
なく取り付けることができ、確実な測定を行なうことが
できる。

【００１８】更に、図１に示す第１実施例においては、
酸素濃度検出器９と制御装置８との間に、校正装置１４
を介在させてある。この校正装置１４は、酸素濃度検出
器９の出力と酸素濃度の検出値との対応を正確に行なう
ための校正を行なうものである。この第１実施例におい
て、燃焼用空気供給流路４内に燃焼用空気が流れている
場合には、エゼクタ１１によって、排ガス流路１４内が
負圧吸引されているため、ボイラ１のパージ実行時にお
いては、排ガスの発生がなく、燃焼用空気供給手段６か
らの燃焼用空気がそのまま排ガス通路１４内に流入する
ことになる。従って、校正装置１４は、制御装置８から
ボイラ１がパージ中である旨の信号を受けると、前記燃
焼用空気の酸素濃度（約２１％）でもって、この酸素濃
度検出器９の校正を行なう。この校正に際しては、ボイ
ラ１内に滞留する空気の影響を避け、なるべく大気の酸
素濃度によって校正を行なうために、パージの実行開始
後所定時間経過して排ガス流路１０内に新たな空気が供
給された状態で行なうのが好ましい。

【００１９】ここで、第１実施例においては、エゼクタ
１１の設置に関して、燃焼用空気供給流路４とは別に設
置して燃焼用空気流路４から分岐させた流路１５を作動
流体導入口１２に接続した構成例を示しているが、この
発明においては、エゼクタ１１を燃焼用空気流路４の途
中に介在させることによって燃焼用空気供給流路４と作
動流体導入口１２とを接続した構成としてもよい。この
場合おいても、排気通路７から排ガス流路１０への排ガ
スの導入は前述同様に行なわれるが、燃焼装置２にはこ
のエゼクタ１１を通過した燃焼用空気が供給されること
になる。

【００２０】次に、この発明に係るボイラの制御装置の
第２実施例について、図２を参照しながら説明する。
尚、図２は、この発明に係るボイラの制御装置の第２実
施例の構成を示す説明図である。また、図２において、
図１と対応する部材には同一参照番号を附してその詳細
説明を省略する。

【００２１】第２実施例においては、酸素濃度検出器９
を取り付ける排ガス流路１０を、排気通路７と燃焼用空
気供給手段６の吸込側６ａとの間に接続したものであ
る。即ち、前記の送風機（燃焼用空気供給手段）６を、
第１実施例におけるエゼクタ１１に代えて、排ガス流路
１０への排ガスの吸引手段として利用する。即ち、ボイ
ラ１の燃焼装置２作動時には、パージ実行時を含めて送
風機６を作動しているため、この送風機６によって排気
通路７を流れる排ガスを排ガス流路１０内に導入する。
このように第２実施例によれば、ボイラ１に本来、付設
されている送風機等の燃焼用空気供給流路手段を利用し
て排ガス通路７内の排ガスを酸素濃度検出器９を取り付
けた排ガス流路１０内に導入する構成であるため、排ガ
ス流路１０の構成が簡単になる。ここで、この第２実施
例における酸素濃度検出器９による測定や、校正装置１
４による大気の酸素濃度に基づいた校正要領は、前述の
第１実施例と同様であるので省略する。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１に係る発明によれば、新たに吸引ファンを設けること
なく、排ガス流路から排ガスを引き出して低温とした状
態で酸素濃度を測定できる。

【００２３】更に、この発明の請求項２に係る発明によ
れば、ボイラに本来、付設されている送風機等の燃焼用
空気供給流路手段を利用して排ガス通路から排ガス流路
内に排ガスを導入することができるため、排ガス通路の
構成が単純になる。

【００２４】更に、この発明の請求項３に係る発明によ
れば、ボイラのパージ運転時に、排ガス流路に導入され
る空気を利用し、この空気の酸素濃度でもって酸素濃度
検出器の校正を行なうようにしたため、酸素濃度検出器
の校正は、人手を掛けることなく、ボイラの運転に応じ
て自動的に行なうことができる。そして、ボイラにおけ
る燃焼時には既に酸素濃度検出器の校正が終了している
ため、常に精度の高い酸素濃度の検出を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るボイラの制御装置の第１実施例
の構成を示す説明図である。

【図２】この発明に係るボイラの制御装置の第２実施例
の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ボイラ ２ 燃焼装置 ４ ウインドボックス（燃焼用空気供給流路） ６ 送風機（燃焼用空気供給手段） ７ 排気通路 ８ 制御装置 ９ 酸素濃度検出器 １０ 排ガス流路 １１ エゼクタ １４ 校正装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス中の酸素濃度を検出する機能を備
   えたボイラ１の制御装置８において、前記ボイラ１の燃
   焼用空気供給流路４をエゼクタ１１の作動流体導入口１
   ２に接続するとともに、前記ボイラ１の排気通路７から
   分岐する排ガス流路１０をエゼクタ１１の吸引部１３に
   接続し、前記排ガス流路１０の途中に酸素濃度検出器９
   を接続したことを特徴とするボイラの制御装置。
2. 【請求項２】 排ガス中の酸素濃度を検出する機能を備
   えたボイラ１の制御装置において、前記ボイラ１の燃焼
   用空気供給手段６の吸引側に、前記ボイラ１の排気通路
   ７から分岐する排ガス流路１０を接続し、前記排ガス流
   路１０の途中に酸素濃度検出器９を接続したことを特徴
   とするボイラの制御装置。
3. 【請求項３】 前記ボイラ１のパージ実行時に、空気中
   の酸素濃度に基づいて前記酸素濃度検出器９を校正する
   校正装置１４を備えたことを特徴とする請求項１、又は
   請求項２記載のボイラの制御装置。