JPS61262504A - ボイラ−の自動管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はボイラーの各部熱損失を検出することによりボ
イラー効率を算出するボイラーの自動管理装置に関する
。

［発明の技術的背景とその問題点］ 各設備の動力源としてボイラーを効率よく経済的に利用
して行く上でボイラー効率を常時把握しておくことは必
要不可欠な条件である。このため従来はボイラーに付帯
する各計器の値を日誌に記録し、その値の変化を見てボ
イラーの状態を把握管理していた。この方法では人手を
要し、記帳には正確を必要とするといった煩しさを伴う
上に状！！！変化の把握に時間を要するといった問題が
あった。

そこで近年ではボイラーの各計測器からの信号量をもと
にコンピューターにて一定の計算式によりボイラー簡易
効率を算出するボイラーの自動管理装置が採用されるに
至った。この従来のボイラーの自動管理装置を第３図に
もとづいて説明すると、（１）はボイラー、（動は燃焼
系路に設けられる燃料供給量検出手段、（５）は濃縮缶
水ブロー系路に設けたブロー装置作動検出手段である。

ブロー装置はボイラーに備えた缶水濃縮度検出手段（図
示せず）からの信号により作動する。例えば電磁弁等の
電動バルブが使用される。このブロー装置はボイラーの
設定圧等稼動条件が一定であれば単位時間当りのブロー
量は一定である。（至）は給水系路に設けられる給水量
検出手段である。燃料供給量検出手段（２）と給水量検
出手段（至）とは一般に発信器付流量計が使用される。

（６）はボイラー効率算出手段であって、燃料供給量検
出手段（２）と給水量検出手段■及びブロー装置作動検
出手段（５）からの信号を受けてそれぞれ燃料供給量・
給水量及びブロー装置作動時間を積算し記憶するととも
に、下式よりボイラー効率ηを算出するように構成され
る。

ボイラー効率　η＝（蒸発エネルギー／供給エネルギー
）Ｘ１００ ＝［（単位蒸発熱量）Ｘ（（給 水ｍ）−（ブロー量））／ （（単位発熱量）×（燃料供 給１ｆｉ））］Ｘ１００ ここで単位蒸発熱量（例えば６００＆ａｌｌ　／　ｈ　
）単位発熱Ｉ　（例えば８，６７０Ｗ／　１　　ｏｉｌ
　）単位時間当りのブロー量 （例えば４０ＯＮｙ／ｈ　） は定数として、予めボイラー効率算出手段に設定投入さ
れている。

従来は以上のような構成の自動管理装置が採用されてい
たが、次の点で相当に誤差の大きくなる不安定要素を持
っていた。即ち、燃料を数社より購入しているような場
合は、燃料の比重、発熱量等が異なることから、流量計
測手段は正常であっても、誤差を相当に発生する場合が
ある。一方、流量検出手段においても、１つには濃縮缶
水のブロー装置自体や給水量検出手段（給水流偽計）が
ハウジングのサビ、固形物等の流入による流路の一部の
閉塞による誤差の発生であり、１つはブロー流量計測方
法による誤差である。後者は特に、流量計による計測手
段は、高価であり、かつ、受流量のためパルス発振する
ような計測器がなく、従って、ブロー装置の「開」の時
間の積算値に単位時間当りの流量を乗じて給水量より差
引き、これを蒸発層とするために、水の持つ大きな潜熱
がボイラー効率にもろに寄与し、大きな誤差を生じてい
た。この理由はブロー装置としての電磁弁の流量特性が
ブロー配管の長さ、内径あるいは配管詰り等により異な
ること、特にボイラーを多缶設置としている場合は、こ
の連続ブローの配管は共通にする場合が多く、各ボイラ
ーよりの連続ブローのタイミングによっては、全てのボ
イラーのブロー電磁弁が開いている時と１台しか開いて
いない時とでも流量特性が異なるためである。又、ブロ
ー系路に固形物付着・異物付着があると、流量面積が減
少し、電磁弁ストレーナ−が閉塞したりすることがあり
、電磁弁が開いていても（ブロー装置作動検出手段が作
動していても）実際に濃縮缶水のブロー水が流れていな
い場合があるためでもある。

上記の具体的な誤差のオーダーは、次のように試算され
る。

例えば、給水ｆｉ　　１０００１／ｈ ブロー装置作動時間　１５分 ブロー装置単位時間当りブロー母 ４００ｊ！／’ｈ 給油湧　７０Ｉ／ｈ 単位蒸発熱量　６００＆ａｌｌ／Ｋｇ （蒸気エンタルピー給水エンタルピ） 単位発Ｗ％＠　　８，６７０Ｗ／Ｋｇ の場合ボイラー効率ηは、 η＝　６００（１，０００−４００ｘｔ５／６０）　ｘ
　ｔ００／（７０Ｘ　８，６７０） −８９，０％ である。

これに対して、ブローｌＨＥ１１弁の実流量が仮にスト
レーナ−が詰って２００１／ｈとなった場合、ブロー電
磁弁は１５分から３０分近く開くことになる。

一方ボイラー効率算出手段の単位時間当りのブロー流量
は設定値４００１Ｊ　／　ｈで記憶されているため結果
的には、 η−６００（１，０００−４００ｘ３０／６０）　ｘ　
１００／　（７０Ｘ　８，６７０） −７９，１％ と算出される。

更に、この従来のボイラーの自動管理装置においては、
少なくとも燃料供給量検出手段と給水量検出手段として
２個の発信器付流量計が必要であり、＾価な装置となら
ざるを得なかった。特に多缶設置システムにおいては高
コストとなり大きな問題でもあった。

［発明の目的コ 本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、低
コストでしかも、ボイラー効率の計測精度の向上を図っ
たボイラーの自動管理装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上記の目的を達成するために、本発明では、負荷変動に
応じてＯＮ−ＯＦＦ稼動するボイラーにおいて、 燃焼系路に設けた燃料供給量検出手段と燃焼装置稼動検
出手段、 排ガス系路に設けた排ガス温度検出手段、濃縮缶水ブロ
ー系路に設けたブロー装置作動検出手段と、 前記燃料供給ｍ検出手段、排ガス温度検出手段及びにブ
ロー装置作動検出手段からの各信号により、それぞれ、
燃料供給量■、燃焼装置稼動時間、燃焼装置稼動時間ガ
ス温度Ｔ及びブロー装置作動時間ＨＣを積算し記憶する
積算記憶回路、積算記憶回路からの積算値を用いて供給
熱と損失熱とによるボイラー効率ηの計算をおこなう演
算回路、 前記計算値を出力する出力回路を備えてなるボイラー効
率算出手段、 とからなることを特徴とする。

［発明の実施例］　　　″ 以下、本発明を図面に示した実施例に基づいて説明する
。

第１図は本発明における一実施例の説明図である。図面
中の符号（１）はボイラーである。（２）はボイラーの
燃焼装置に連接する燃焼系路中に挿設される燃料供給量
検出手段であって例えば、発信器付の流量計が使用され
る。ことに、上記負荷の変動にかかわらず燃焼量が一定
のボイラーにおいては前記発信器付の流量計に換えて例
えば、燃料供給ポンプあるいは燃料電磁弁等稼動検出部
等による燃焼装置稼動検出手段で代用することができる
。

（４）はボイラー排ガス系路に設けられる排ガス温度検
出手段であって、例えば、熱電対が使用される。

（５）はボイラーの濃縮缶水ブロー系路に設けたブロー
装置の作動検出手段であって、このブロー装置はボイラ
ーに設けた缶水濃度検出手段（図示せず）からの信号を
受けた後述のボイラー制御装置からの指示信号にて作動
し、ボイラーの濃縮缶水を排出し、給水系路からの給水
により缶水の濃度が一定に維持する。このブロー装置に
は電磁弁等の電動パルプが使用され、ボイラーの設定圧
等稼動条件が一定であれば単位時間当りのブロー量は配
管詰り等不測の事態を除きほぼ一定に維持される。

（６）は積算記憶回路、演算回路、出力回路からなるボ
イラー効率算出手段であって、予めボイラー設定圧等ボ
イラー使用条件から定まる下記定数、Ａ＝（燃料発熱量
ら０／１） Ｂ＝（単位排ガス足ＮＴｒＬ３／１×排ガス比熱ＩＷ／
Ｎｍ３℃） Ｃ＝（単位ブロー量ｎ”　／ｈ　ｘ顕熱−／ＴｒＬ３）
が設定される。積算記憶回路は前記燃料供給量検出手段
、排ガス温度検出手段及びブロー装置作動検出手段から
の信号により、それぞれ燃料供給量Ｖ１燃焼装置稼動時
間、燃焼装置稼動中の排ガス温度Ｔ１及びブロー装置作
動時間ＨＣを積算記憶する。

演弊回路は積算記憶回路からの積算値と前記定数を用い
て下式によりボイラー効率の計算を行う。

ボイラー効率　η＝（供給エネルギーＱｏ　−（排ガス
エネルギーＱ１＋濃縮缶 水ブローエネルギーＱ２）／ 供給エネルギーＱｏ）×１００ 供給エネルギーＱｏ＝定数Ａ×燃料供給量Ｖ排ガスエネ
ルギーＧｈ　＝定数Ｂ×排ガス温度Ｔ×燃料供給量■ 濃縮缶水ブローエネ＝定数Ｃ×プ〇−装茸作動ルギーＱ
２　　　　　時間ＨＣ 出力回路は前記計算値を効率表示パネルあるいはプリン
ター若しくは他の制御装置に出力する。

ｔｌｌ）は給水系路に設けられる給水装置で後述のボイ
ラー制御装＠［Ｆ］からの制御信号によりＯＮ−ＯＦＦ
稼動する。■はボイラーの水位検出装置で、水位信号を
制御信号に送信する。■は燃焼用の送風機であってボイ
ラー制御装置［Ｆ］からの制御信号により燃焼開始前及
び終了後の炉内ブレパージ・ポストパージ時及び燃焼時
に稼動する。α勾はボイラー蒸気の圧力検出装置であり
て、圧力信号をボイラー制御装置四に送信する。■はボ
イラー制御装置であって外部からボイラー運転の入力信
号（例えば、手動若しくは蒸気使用機器からの稼動指示
′信号）があれば、圧力検出装置からの圧力信号を受け
て燃焼装置と送風機のＯＮ−ＯＦＦ稼動信号を出力し、
水位検出装置からの水位信号により給水装置のＯＮ−Ｏ
ＦＦ稼動信号を出力する。

以上の構成においてその作用を説明°すると、外部から
ボイラー運転開始の信号を受けたボイラー制御装置は水
位検出装置からの水位信号により給水装置をＯＮ−ＯＦ
Ｆ稼動せしめ、ボイラーの水位が所定の水位に達すれば
、圧力検出装置からの圧力信号により燃焼装置と送風機
をＯＮ−ＯＦＦ稼動燃焼させ、ボイラーの蒸気圧を所定
の値に維持する。このとき、燃焼装置稼動に先立って設
定時間（ボイラー特有の構造から決定される〉送風機が
稼動し、炉内のブリパージが行われ、又燃焼装置停止後
も引続き設定時間だけ送風機が稼動し、炉内のボストパ
ージが行われる。

以上のようなボイラー稼動状態においてボイラー効率算
出手段は、まずボイラー運転入力前にボイラー特有の構
造・機能、燃料の種類あるいはドレン回収の有無客種々
の条件から決定される下記の定数が設定投入される。

Ａ−（燃料発熱１１’Ｊ／１） Ｂ＝（単位排ガス量Ｎｒｒｔ３／ｊ）ｘ排ガス比熱は／
Ｎｍ３℃） Ｃ＝（単位ブローｆ１ｍ３／ｈ　ｘ顕熱−／ｍ３　）そ
して、ボイラー制御装置からのボイラー運転入力信号を
受けたボイラー効率算出手段は積算記憶回路にて燃料供
給量検出手段、排ガス温度検出手段、ブロー装置稼動検
出手段からの信号を受けて積算記憶回路に燃料供給ｍｖ
、燃焼装置稼動中の排ガス温度Ｔ及びブロー装置作動時
間ＨＣ＠［算記憶し、演算回路にて下記の式によりボイ
ラー効率ηを算出し、 η＝［（供給エネルギーＱｏ）−（（排ガスエネルギー
Ｑｓ）＋（濃縮缶水ブローエネルギーＱ２））／（供給
量・ネルギーＱｏ）ＩＸ　　１００＝　（ＡｘＶ−（Ｂ
ｘＴｘＶ＋ＣｘＨＣ）／　（ＡｘＶ））ｘ？００ 出力回路にて計算結果をパネル表示、適宜プリントアウ
トあるいは他の機器への制御信号として出力する。

以上の方法において、ボイラー効率の誤差を試算すると
下記のようになる。

実運転状態が、 ■燃料発熱量　８．６７０１Ｗ／　１ ■排ガスＪｌ　（０２：４．５％）　　１４．８６　Ｎ
ｍ３　／　１■排ガス温度（大気温度との温度差）１８
５℃■燃料供給量　９８１／ｈ ■ブロー１　　１００１／ｈ （ブロー装置単位当りブロー量４００１／ｈプ〇一時間
１５分に相当） ■ブロ一時の濃縮缶水の単位保有熱量 ９０Ｗ／１ であったとき、 実ボイラー効率は η−（８，６７０Ｘ９８−　（１４，８６Ｘ　１８５Ｘ
　０１３２７Ｘ９８＋　１００ｘ９０）　／　（８，６
７０ｘ９８）　）　ｘ　１００＝　８８．６％ となる。

これに対して、ボイラーのブローカウントが不測の事態
により倍となり２００ｊ！／ｈと検出された場合、 η’＝　（８，６７０Ｘ９８−　（１４，８６Ｘ　　１
８５Ｘ　０．３２７ｘ９８＋　２００ｘ９０）　／　（
８，６７０ｘ９８）　）　ｘ　１００−８７．５％ 即ち、実際に１００１／ｈブローしているボイラーのカ
ウントで２００１／ｈと誤って検出した場合効率は１．
１％低くなるのみである。

排ガス温度が誤って２０℃ｕｐして検出された場合η＝
　（８，６７０Ｘ９８−　（１４，８６ｘ　２０５ｘ　
Ｏ，３２７ｘ９８＋　１００ｘ９０）　／　（８，６７
０ｘ９８）　）　ｘ　　１００＝　８７．５％ 即ち、この場合も１．１％低くなる。

発熱量が±１０％の誤差で設定された場合、あるいは燃
料供給ｍが±１０％の誤差をちって検出された場合 η−（８，６７０ｘ９８ｘ　Ｏ０９−（１４，８６ｘ　
　１８５ｘ　Ｏ，３２７＋ｘ９８＋　　１００ｘ９０）
／　（８，６７０ｘ９８ｘＯ，９）　　）　　Ｘ　　１
０Ｇ ＝８１．３％ 即ち、この場合も±　１．２％の誤差となる。

以上のように従来に比べ誤差を大幅に低減することがで
きる。

なお以上においては排ガス損失・濃縮缶水ブロー損失に
ついてのみ考慮した場合の管理方法について述べたが、
さらにブレ・ボストパージ時のエネルギー損失Ｑ３、ボ
イラー表面放熱エネルギー損失Ｑ４及び起蒸停止時ドラ
フトエネルギー損失Ｑｓ（即ち、ボイラー運転入力中で
あって、かつ燃焼装置・送風機が停止している期間に、
燃焼室内の残熱で生じる送風機入口から燃焼室を通じて
排気筒に向うドラフト現象のため燃焼室を冷却する効果
による熱損失）を考慮すると検出されるボイラー効率の
精度はさらに向上する。即ち、バーシェアエネルギー損
失Ｑ３はそれぞれボイラー固有の構造により定まる１サ
イクル当りのブレ・ポストパージエアの損失エネルギー
Ｄと燃料供給量検出手段等から検知しうるパージ回数Ｎ
より０３＝ＤＸＮにて計算しうる。

ボイラー表面放熱損失Ｑ４は、ボイラー運転入力中はほ
ぼ一定の単位放熱量Ｅ（多管式貫流ボイラー１，０ＯＯ
Ｎ！Ｆ／ｈのボイラーで約４，５００Ｊ／ｈ　）となる
ので、ボイラー制御装置からの信号により、ボイラー運
転入力から停止までの時間ＨＤを積算することによりＱ
ａ＝ＥＸＨＤにて算出することができる。

起蒸停止ドラフトエネルギー損失Ｑ５も、それぞれのボ
イラー固有の構造により定まる単位時間当りのドラフト
エアー量、即ち単位当りのドラフトエアーエネルギーＦ
を設定することができるので、ボイラー制御装置からの
ボイラー運転入力信号と送風機稼動信号とから積算計算
しうるドラフト発生時間ＨＥを積算することにより、Ｑ
ｓ　＝ＦＸＨＥ にて計算しうる。

以上よりボイラー効率は、 η＝［（供給エネルギー）−（（排ガスエネルギ−）＋
（ｉＩｌ縮缶水ブローエネルギー）＋（パージエアエネ
ルギー）＋（表面放熱エネルギー）＋（ドラフトエネル
ギー））／（供給エネルギー）］×１００ ＝　［（Ｑｏ　−（Ｑｌ　＋Ｑ２　＋Ｑ３　＋Ｑａ　＋
Ｑｓ　）　）／Ｑｏ　Ｘ　　１００ と計算され大幅に精度の向上を図ることができる。

第２図は他の実施例の説明図であり、多缶設置システム
における自動管理装置を示したものである。図面中の符
号（１）はボイラーであって、複数台並列して設置され
ている。（２）は各ボイラー共通の燃料供給路に設けた
燃料供給量検出手段であって、例えば発信器付のＦｔｆ
ｆｌ計が使用される。（３）は各ボイラーの燃料供給系
路に設けられていて後述の自動台数制御装置にてＯＮ−
〇ＦＦ稼動せしめられる燃焼装置としての燃料供給装置
、例えば電磁弁の稼動検出手段である。（４）、＜５）
はそれぞれ各ボイラーに設けられる排ガス濃度検出手段
・ブロー装置作動検出手段であって第１図と同様である
ので説明を省略する。（６）は積算記憶回路、演算回路
、出力回路からなるボイラー効率算出手段であって、供
給エネルギー、排ガスエネルギー、濃縮缶水ブローエネ
ルギー算出のため、予めボイラー燃料、ボイラー設定圧
力等ボイラー使用条件から定まる下記定数、 Ａ−（燃料発熱１１ｔｃＡ／ｊり Ｂ＝（単位排ガスｌｌＮｍ３／ｌｘ排ガス比熱−／Ｎ７
ＦＬ３℃） Ｃ＝（単位ブロー量ｍ３　／ｈ　ｘＷ４熱−／′ＴｒＬ
３）を各ボイラー毎に設定し、第１図で説明した要領で
、ボイラー毎にボイラー効率を算出するように構成され
ている。このとき、各ボイラーの燃料供給量は燃料供給
ｉ検出手段で検知したトータル供給量を燃焼装置稼動検
出手段で検知した各ボイラーの燃焼装置稼動時間割合で
分配算出される。■は各ボイラー共通のスチームヘッダ
ーである。（８）はスチームヘッダーに設けられる圧力
調節器であって後述の自動台数制御装置（９）に圧力信
号を送信する。（９）は自動台数制御装置であって、圧
力調節器からの圧力信号を受けて、予め設定されたプロ
ダラムに従って各ボイラーの燃焼装置を稼動させ、スチ
ームヘッダーの圧力を所定の値に維持する（即ち、蒸気
負荷変動に対応してボイラーの稼動台数を制御する）よ
うに構成されている。ボイラーの水位は、各ボイラーに
設けた水位検出装置（図示せず）からの水位信号に従っ
て給水装置を稼動させ所定の水位に維持するように構成
されている。

その他の構成並びに第２図における作用及び効果は第１
図の場合と同様であるので説明を省略する。

［発明の効果］ 本発明は各検出手段にて得られる測定値より損失熱を算
出し、ボイラー効率を求めるように構成されているので
、不測の事態により、各検出手段からの測定値にかなり
の誤差を含む場合においても、常に実用に値する高精度
のボイラー効率を検出することができる。しかも、本発
明では各損失熱を算出するため検出手段が増加するけれ
ども１、これらは燃料供給量検出手段を除き、いずれも
、低コストであり、従来の如く、供給量検出手段を２個
以上（水・油等）設けていた場合に比べ大幅にコストダ
ウンとなる。しかも、多缶設置システムにおいてはその
コストダウン効果は絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本発明における一実施例の説
明図、第３図は従来における実施例の説明図である。 （１）はボイラー （２）は燃料供給量検出手段 （３）は燃焼装置稼動検出手段 （４）は排ガス温度検出手段 （９はブロー装置作動検出手段 （６）はボイラー効率算出手段 ■はスチームヘッダー　（８）は圧力調節器（９）は自
動台数制御袋＠　（至）は給水量検出手段（社）は給水
装置　　　　　（至）は水位検出装置■は送ｍ機　　　
　　　圓は圧力検出装置西はボイラー制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）負荷変動に応じてＯＮ−ＯＦＦ稼動するボイラー
   （１）において、 燃焼系路に設けた燃料供給量検出手段（２）と燃焼装置
   稼動検出手段（３）、 排ガス系路に設けた排ガス温度検出手段（４）、濃縮缶
   水ブロー系路に設けたブロー装置作動検出手段（５）と
   、 前記燃料供給量検出手段（２）、排ガス温度検出手段（
   ４）及びにブロー装置作動検出手段（５）からの各信号
   により、それぞれ、燃料供給量Ｖ、燃焼装置稼動時間、
   燃焼装置稼動中排ガス温度Ｔ及びブロー装置作動時間Ｈ
   Ｃを積算し記憶する積算記憶回路、積算記憶回路からの
   積算値を用いて供給熱と損失熱とによるボイラー効率η
   の計算をおこなう演算回路、 前記計算値を出力する出力回路を備えてなるボイラー効
   率算出手段（６）、 とからなることを特徴とするボイラーの自動管理装置。
2. （２）ボイラー（１）を複数台設置し、これらボイラー
   共通のスチームヘッダー（７）に負荷変動を把握する圧
   力調節器（８）を設けて負荷量に応じて各ボイラーの稼
   動台数を制御する自動台数制御装置（９）を備えた多缶
   設置システムにおいて、 各ボイラー共通の燃料供給路に設けた燃料供給量検出手
   段（２）、 各ボイラーにおける燃焼系路に設けた燃焼装置稼動検出
   手段（３）各ボイラーにおける排ガス系路に設けた排ガ
   ス温度検出手段（４）、 各ボイラーにおける濃縮缶水ブロー系路に設けたブロー
   装置作動検出手段（５）と、 前記燃料供給量検出手段（２）、燃焼装置稼動手段（３
   ）、排ガス温度検出手段（４）及びブロー装置作動手段
   （５）からの各信号により、それぞれ、トータル燃料供
   給量、各ボイラーにおける燃焼装置稼動時間、燃焼装置
   稼動中排ガス温度及びブロー装置作動時間を積算し記憶
   する積算記憶回路、 積算記憶回路からの積算値を用いて供給熱と損失熱とに
   よる各ボイラー効率ηの計算を行う演算回路と前記計算
   値を出力する出力回路を備えてなるボイラー効率算出手
   段（６）とからなることを特徴とするボイラーの自動管
   理装置。