JPH11281003A - ボイラの燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低燃焼のときの缶体の過熱の危険性を回
避することを目的とし、特に、低燃焼の負荷率を下げて
も確実に缶体の過熱の危険性を回避することを目的とし
ている。 【解決手段】 少なくとも高燃焼と低燃焼とに加熱する
バーナ２を備え、ボイラ１の水位を検出する水位検出手
段６を備え、この水位検出手段６からの信号に基づいて
制御される給水手段１０を備え、前記水位検出手段６か
らの信号に基づいてボイラ１の水位が過熱危険水位まで
低下したとき前記バーナ２の燃焼を停止する制御器１６
を備え、高燃焼のときの過熱危険水位より低燃焼のとき
の過熱危険水位を高く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ボイラの燃焼制御装
置に関するもので、ボイラの水位が過熱危険水位まで低
下したときの燃焼停止を制御するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボイラは、水位検出器からの信号に基づ
いて、給水ポンプをＯＮ−ＯＦＦ制御し、水位を所定の
範囲に維持するようになっている。そして、給水ポンプ
の故障やブロー弁の閉め忘れなどにより、ボイラの水位
が下がり過ぎて過熱危険水位まで低下すると、それを前
記水位検出器で検出して、バーナの燃焼を停止し、缶体
過熱の危険を回避するようにしている。ボイラの燃焼量
は、通常、高燃焼と低燃焼とに切り替えて制御される
が、前記過熱危険水位の検出位置は、高燃焼ときも低燃
焼ときも同じに設定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】低燃焼のときは、高燃
焼のときと比較して、缶体を構成する水管内の水の流動
が少なく（沸騰が少なく）、水管内の上部内壁面は水と
の接触が少なくなっていて、過熱の危険性が高い。一般
的に、低燃焼の負荷率は高燃焼を１００％とすると約５
０％になっているが、ターンダウン比（最大燃焼量と最
小燃焼量の比）を大きくとるために低燃焼の負荷率を下
げると、より一層、缶体の過熱の危険性が高くなる。こ
の発明は、低燃焼のときの缶体の過熱の危険性を回避す
ることを目的とし、特に、低燃焼の負荷率を下げても確
実に缶体の過熱の危険性を回避することを目的としてい
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、少なくとも
高燃焼と低燃焼とに加熱するバーナを備え、ボイラの水
位を検出する水位検出手段を備え、この水位検出手段か
らの信号に基づいて制御される給水手段を備え、前記水
位検出手段からの信号に基づいてボイラの水位が過熱危
険水位まで低下したとき前記バーナの燃焼を停止する制
御器を備え、高燃焼のときの過熱危険水位より低燃焼の
ときの過熱危険水位を高く設定したことを特徴としてい
る。

【０００５】また、この発明は、少なくとも高燃焼と低
燃焼とに加熱するバーナを備え、ボイラの水位を検出す
る水位検出手段を備え、この水位検出手段は、所定水位
を検出する第一水位検出器と、この第一水位検出器より
も低い水位を検出する第二水位検出器と、この第二水位
検出器よりも低い水位を検出する第三水位検出器とを備
え、高燃焼のとき前記第二水位検出器からの信号に基づ
いて制御され、低燃焼のとき前記第一水位検出器からの
信号に基づいて制御される給水手段を備え、高燃焼のと
き前記第三水位検出器からの信号に基づいて前記バーナ
の燃焼を停止し、低燃焼のとき前記第二水位検出器から
の信号に基づいて前記バーナの燃焼を停止する制御器を
備えたことを特徴としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】この発明のボイラは、少なくとも
高燃焼と低燃焼とに多段階の燃焼量で加熱するバーナを
備える。高燃焼と低燃焼との間に中燃焼を設けるなど、
燃焼量の段階数をさらに増やすこともできる。燃焼量の
切り替えは、ボイラの内部圧力に基づいて行う。ボイラ
の水位を検出する水位検出手段を備える。この水位検出
手段としては、例えば、ボイラの蒸気部および水部に連
通させた水位検出筒内に、導電性の電極棒を複数本設け
たものを用いる。この水位検出手段からの信号に基づい
て給水手段の稼動を制御し、ボイラの水位を所定の範囲
に維持する。前記給水手段としては、例えば、給水ポン
プを用いる。

【０００７】前記水位検出手段からの信号に基づいて、
ボイラの水位が過熱危険水位まで低下したとき、前記バ
ーナの燃焼を停止する。この制御は、予め設定したプロ
グラムに従って、制御器により制御する。前記過熱危険
水位は、燃焼中にそれ以上水位が低下するとボイラの缶
体が過熱される危険性がある水位で、予め実験により求
め、設定する。高燃焼のときの過熱危険水位と低燃焼の
ときの過熱危険水位とは、異ならせて設定し、高燃焼の
ときの過熱危険水位より低燃焼のときの過熱危険水位を
高く設定する。

【０００８】前記水位検出手段として、所定水位を検出
する第一水位検出器と、この第一水位検出器よりも低い
水位を検出する第二水位検出器と、この第二水位検出器
よりも低い水位を検出する第三水位検出器とを設けた場
合は、次のように水位を制御する。高燃焼のとき、前記
第二水位検出器からの信号に基づいて給水手段の稼動を
制御し、低燃焼のとき、前記第一水位検出器からの信号
に基づいて給水手段の稼動を制御して、ボイラの水位を
所定の範囲に維持する。例えば、水位検出器から水無し
の検出信号を受けて所定時間経過後に給水手段を稼動さ
せ、水位検出器から水有りの検出信号を受けて所定時間
経過後に給水手段を停止させるように制御する。

【０００９】これらの水位の制御範囲は、ボイラの蒸気
乾き度が良好で、かつボイラの缶体が過熱されない範囲
に設定し、水位制御範囲の上限を蒸気乾き度を考慮して
設定し、下限を缶体過熱防止を考慮して設定する。高燃
焼のときは、低燃焼のときと比較して缶体内の沸騰が激
しく、液滴が蒸気流に同伴されて蒸気乾き度が下がりや
すい傾向があり、また、低燃焼のときは、高燃焼のとき
と比較して缶体内の沸騰が弱く、缶体の上部内壁面と水
との接触が少なくて過熱の危険性が高い。したがって、
上述のように、高燃焼のときの水位制御範囲の位置を低
く、低燃焼のときの水位制御範囲の位置を高く設定し
て、それぞれの燃焼量で適切な水位制御範囲を設定する
ようにする。

【００１０】また、制御器により、高燃焼のとき前記第
三水位検出器からの信号に基づいてバーナの燃焼を停止
し、低燃焼のとき前記第二水位検出器からの信号に基づ
いてバーナの燃焼を停止する。上述のように、低燃焼の
ときは、高燃焼のときと比較して缶体の過熱が生じやす
いが、バーナの燃焼を停止させる必要がある過熱危険水
位を、高燃焼のときの過熱危険水位より低燃焼のときの
過熱危険水位を高く設定して、より確実に缶体過熱の危
険性を回避することができる。特に、低燃焼の負荷率を
下げたときは、缶体過熱の危険性が高まる傾向があるの
で、非常に有効である。

【００１１】また、前記第二水位検出器は、高燃焼のと
きの水位制御と低燃焼のときの過熱危険水位検出の両方
に用いられるので、低燃焼のときの過熱危険水位検出用
の水位検出器を別に設ける必要がなく、コストアップ無
しで低燃焼の負荷率に応じた燃焼停止制御を実施するこ
とができる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の好ましい実施例を図面に基
づいて説明する。ボイラ１は加熱用のバーナ２を備えて
いる。このバーナ２は、高燃焼と低燃焼の２段階の燃焼
量で燃焼する。高燃焼の負荷率を１００％とすると、低
燃焼の負荷率は、例えば約３５％に設定している。バー
ナ２には燃料供給ライン３を接続し、この燃料供給ライ
ン３に燃料の供給・停止を制御する燃料弁４を設けてい
る。

【００１３】前記バーナ２の稼動・停止は、ボイラ１の
缶内圧を検出する圧力検出器５からの信号に基づいて制
御する。高燃焼で燃焼しているとき缶内圧が第一設定値
以上になればバーナ２へ低燃焼指示信号を出力し、缶内
圧がさらに上昇して前記第一設定値より高い第二設定値
以上になればバーナ２へ停止指示信号を出力し、缶内圧
が前記第一設定値より所定値だけ低下するとバーナ２へ
高燃焼指示信号を出力し、缶内圧が前記第二設定値より
所定値だけ低下するとバーナ２へ低燃焼指示信号を出力
する。

【００１４】ボイラ１の側方には、水位検出手段６を設
けている。詳細図示は省略するが、ボイラ１の缶体は、
上部ヘッダと下部ヘッダとを略垂直の多数の水管で接続
して構成している。蒸気部としての上部ヘッダと前記水
位検出手段６とを上部連結管７で連結し、水部としての
下部ヘッダと前記水位検出手段６とを下部連結管８で連
結している。前記水位検出手段６からの信号に基づい
て、給水ライン９に設けた給水手段１０としての給水ポ
ンプをＯＮ−ＯＦＦ稼動し、ボイラ１内の水位を所定の
範囲に維持する。前記給水手段１０の下流位置には、逆
止弁１１を設けている。

【００１５】ボイラ１の上部には、蒸気を外部の蒸気使
用機器へ供給する蒸気ライン１２を接続している。この
蒸気ライン１２には、蒸気流量を調節する蒸気弁１３を
設けている。ボイラ１の下部には、ブローライン１４を
接続し、このブローライン１４にブロー弁１５を設けて
いる。

【００１６】ボイラ１の制御は、燃焼制御および水位制
御を含めて、予め設定したプログラムに従って、制御器
１６により制御する。前記水位検出手段６からの信号に
基づいて、ボイラ１の水位が過熱危険水位まで低下した
とき、バーナ２の燃焼を停止させる。前記過熱危険水位
は、燃焼中にそれ以上水位が低下するとボイラ１の缶体
が過熱される危険性がある水位で、予め実験により求
め、設定しておく。高燃焼のときの過熱危険水位と低燃
焼のときの過熱危険水位とは異ならせて設定し、高燃焼
のときの過熱危険水位より低燃焼のときの過熱危険水位
を高く設定している。これは、低燃焼のときは、高燃焼
のときと比較して缶体内の沸騰が弱く、水管の上部内壁
面と水との接触が少なくて、過熱の危険性が高いためで
ある。

【００１７】図２に、水位検出手段６の詳細を示す。水
位検出手段６は、上部連結管７および下部連結管８に連
結した水位検出筒１７内に、それぞれ長さの異なる電極
棒で構成した、第一水位検出器Ｓ、第二水位検出器Ｍお
よび第三水位検出器Ｌを設けている。第一水位検出器Ｓ
は所定水位を検出し、第二水位検出器Ｍは第一水位検出
器Ｓよりも低い水位を検出し、第三水位検出器Ｌは第二
水位検出器Ｍよりもさらに低い水位を検出する。各水位
検出器は、その検出端が水と接触しているか否かによ
り、水有り信号または水無し信号を出力し、この信号に
基づいて水位がどの位置にあるかを検出する。

【００１８】低燃焼のときは、第一水位検出器Ｓからの
信号に基づいて給水手段１０の稼動を制御する。すなわ
ち、給水手段１０が稼動中、水位が上昇し第一水位検出
器Ｓの検出端に到達したとき、第一水位検出器Ｓから水
有り信号が出力され、この時点から第一設定時間Ｔ１経
過後に給水手段１０を停止させる。また、蒸発により水
位が低下し、水位が第一水位検出器Ｓの検出端を切った
とき、第一水位検出器Ｓから水無し信号が出力され、こ
の時点から第二設定時間Ｔ２経過後に給水手段１０を稼
動させる。一方、高燃焼のときは、第二水位検出器Ｍか
らの信号に基づいて給水手段１０の稼動を制御する。す
なわち、給水手段１０が稼動中、水位が上昇し第二水位
検出器Ｍの検出端に到達したとき、第二水位検出器Ｍか
ら水有り信号が出力され、この時点から第三設定時間Ｔ
３経過後に給水手段１０を停止させる。また、蒸発によ
り水位が低下し、水位が第二水位検出器Ｍの検出端を切
ったとき、第二水位検出器Ｍから水無し信号が出力さ
れ、この時点から第四設定時間Ｔ４経過後に給水手段１
０を稼動させる。

【００１９】前記第一設定時間Ｔ１、前記第二設定時間
Ｔ２、前記第三設定時間Ｔ３および前記第四設定時間Ｔ
４は、給水温度および缶内圧力に応じて可変にしてい
る。すなわち、給水温度が高いほど水位制御範囲の位置
を低くし、缶内圧力が高いほど水位制御範囲の位置を高
くする。水位制御範囲は、蒸気乾き度が良好でかつ水管
が過熱されない範囲に設定し、水位制御範囲の上限は蒸
気乾き度を考慮して設定し、下限は水管過熱防止を考慮
して設定するが、給水温度や缶内圧力が変化すると、適
正水位制御範囲の上限および下限も変化する。したがっ
て、それを考慮して、水位制御範囲を給水温度および缶
内圧力に応じて適切な位置に設定する。水位制御範囲の
位置を上げるには、第一設定時間Ｔ１を増加させるとと
もに第二設定時間Ｔ２を減少させ、また第三設定時間Ｔ
３を増加させるとともに第四設定時間Ｔ４減少させる。
一方、水位制御範囲の位置を下げるには、第一設定時間
Ｔ１を減少させるとともに第二設定時間Ｔ２を増加さ
せ、また第三設定時間Ｔ３を減少させるとともに第四設
定時間Ｔ４増加させる。

【００２０】給水手段１０の故障やブロー弁１５の閉め
忘れなどにより、ボイラの水位が下がり過ぎて過熱危険
水位まで低下すると、それを第二水位検出器Ｍおよび第
三水位検出器Ｌで検出して、バーナ２の燃焼を停止す
る。低燃焼のときは、第二水位検出器Ｍからの信号に基
づいて、水位が第二水位検出器Ｍの検出端を切ってから
第五設定時間Ｔ５経過しても、水位が第二水位検出器Ｍ
の検出端まで復帰しないとき、バーナ２の燃焼を停止す
る。一方、高燃焼のときは、第三水位検出器Ｌからの信
号に基づいて、水位が第三水位検出器Ｌの検出端を切っ
てから第六設定時間Ｔ６経過しても、水位が第三水位検
出器Ｌの検出端まで復帰しないとき、バーナ２の燃焼を
停止する。また、低燃焼のとき、水位が第二水位検出器
Ｍの検出端を切ってから直ちにバーナ２の燃焼を停止し
たり、高燃焼のとき、水位が第三水位検出器Ｌの検出端
を切ってから直ちにバーナ２の燃焼を停止したりするこ
ともできる。

【００２１】低燃焼のときは、高燃焼のときと比較して
水管の過熱が生じやすいが、バーナ２の燃焼を停止させ
る必要がある過熱危険水位を、高燃焼のときの過熱危険
水位より低燃焼のときの過熱危険水位を高く設定するこ
とにより、確実に水管過熱の危険性を回避することがで
きる。特に、低燃焼の負荷率を下げたときは、水管過熱
の危険性が高まる傾向があるので、非常に有効である。
また、第二水位検出器Ｍは、高燃焼のときの水位制御と
低燃焼のときの過熱危険水位検出の両方に用いられるの
で、低燃焼のときの過熱危険水位検出用の水位検出器を
別に設ける必要がなく、コストアップ無しで実施するこ
とができる。

【００２２】図示は省略するが、別の実施例としては、
過熱危険水位の検出を第三水位検出器Ｌ１本で行い、水
位が第三水位検出器Ｌの検出端を切ってからバーナ２を
停止させるまでの設定時間を、低燃焼のときと高燃焼の
ときで異ならせて設定する。すなわち、低燃焼のとき
は、水位か第三水位検出器Ｌの検出端を切ってから第七
設定時間Ｔ７経過しても、水位が第三水位検出器Ｌの検
出端まで復帰しないときにバーナ２の燃焼を停止し、一
方、高燃焼のときは、水位か第三水位検出器Ｌの検出端
を切ってから第八設定時間Ｔ８経過しても、水位が第三
水位検出器Ｌの検出端まで復帰しないときにバーナ２の
燃焼を停止するように制御し、前記第七設定時間Ｔ７よ
り前記第八設定時間Ｔ８を大きく設定する。

【００２３】

【発明の効果】この発明は、以上のような構成であるの
で、高燃焼のときの過熱危険水位より低燃焼のときの過
熱危険水位を高く設定して、高燃焼のときも低燃焼のと
きも確実に缶体過熱の危険性を回避することができる。
特に、低燃焼の負荷率を下げたときは、缶体過熱の危険
性が高まる傾向があるので、非常に有効であり、低燃焼
の負荷率に応じた燃焼停止制御を実施することができ
る。また、第二水位検出器を、高燃焼のときの水位制御
と低燃焼のときの過熱危険水位検出の両方に用いること
により、低燃焼のときの過熱危険水位検出用の水位検出
器を別に設ける必要がなく、コストアップ無しで各燃焼
量に応じた燃焼停止制御を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す説明図である。

【図２】図１の要部を拡大して示す説明図である。

【符号の説明】

１ ボイラ ２ バーナ ６ 水位検出手段 １０ 給水手段 １６ 制御器 Ｓ 第一水位検出器 Ｍ 第二水位検出器 Ｌ 第三水位検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも高燃焼と低燃焼とに加熱する
   バーナ２を備え、ボイラ１の水位を検出する水位検出手
   段６を備え、この水位検出手段６からの信号に基づいて
   制御される給水手段１０を備え、前記水位検出手段６か
   らの信号に基づいてボイラ１の水位が過熱危険水位まで
   低下したとき前記バーナ２の燃焼を停止する制御器１６
   を備え、高燃焼のときの過熱危険水位より低燃焼のとき
   の過熱危険水位を高く設定したことを特徴とするボイラ
   の燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 少なくとも高燃焼と低燃焼とに加熱する
   バーナ２を備え、ボイラ１の水位を検出する水位検出手
   段６を備え、この水位検出手段６は、所定水位を検出す
   る第一水位検出器Ｓと、この第一水位検出器Ｓよりも低
   い水位を検出する第二水位検出器Ｍと、この第二水位検
   出器Ｍよりも低い水位を検出する第三水位検出器Ｌとを
   備え、高燃焼のとき前記第二水位検出器Ｍからの信号に
   基づいて制御され、低燃焼のとき前記第一水位検出器Ｓ
   からの信号に基づいて制御される給水手段１０を備え、
   高燃焼のとき前記第三水位検出器Ｌからの信号に基づい
   て前記バーナ２の燃焼を停止し、低燃焼のとき前記第二
   水位検出器Ｍからの信号に基づいて前記バーナ２の燃焼
   を停止する制御器１６を備えたことを特徴とするボイラ
   の燃焼制御装置。