JP2012072991A - Economizer control device, economizer, and boiler - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an economizer control device capable of suppressing the generation of a vapor phase or a state near vapor phase generation in a liquid in the heat exchange part of the economizer for increasing the temperature of liquid such as water supplied to a heating device such as a boiler by the burnt gas of the heating device, an economizer, and a boiler.SOLUTION: The economizer control device is provided for determining the state of water W in a heat exchange part of an economizer 30 disposed in a passage 17A set in a boiler 10 to discharge the burnt gas G2 of the boiler 10 and having the heat exchange part for increasing the temperature by heat exchanging with the burnt gas G2 during the passage of the water W supplied from a water supply part 20. The economizer control device includes a temperature sensor 50 for detecting the state of the water W on the basis of the temperature, and a state determination means for determining the inside of the water W is nearer to a vapor phase than the setting state on the basis of a signal input from the temperature sensor 50.

Description

この発明は、ボイラ等の加熱装置に供給する液体を、加熱装置の燃焼ガスで昇温するエコノマイザの、熱交換部内における液体の状態を判断するエコノマイザ制御装置と、このエコノマイザ制御装置を用いたエコノマイザ及びボイラに関する。   The present invention relates to an economizer control device for judging the state of a liquid in a heat exchange part of an economizer that raises the temperature of a liquid supplied to a heating device such as a boiler with combustion gas of the heating device, and an economizer using the economizer control device And the boiler.

従来、ボイラ等の加熱装置における省エネルギーを図るために、例えば、パイプ外周に帯状の金属板を螺旋状に巻き付けたいわゆるエロフィン管等の伝熱管からなる熱交換部に加熱装置に供給する水を流通し、この水を加熱装置の燃焼ガスと熱交換して昇温させるエコノマイザが広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。   Conventionally, in order to save energy in a heating device such as a boiler, for example, the water supplied to the heating device is circulated to a heat exchanging portion formed of a heat transfer tube such as a so-called Erofin tube in which a strip-shaped metal plate is spirally wound around the outer periphery of the pipe. An economizer that heat-exchanges this water with the combustion gas of the heating device to raise the temperature is widely used (for example, see Patent Document 1).

例えば、エコノマイザを介してボイラに給水する場合、燃焼量に対応した給水量を、所定間隔をあけて給水する間欠給水制御により、水温調整することが一般的に行なわれている。また、水をエコノマイザにおいて、できるだけ高温にしてボイラに供給することが省エネルギーの観点から好適である。   For example, when water is supplied to a boiler via an economizer, the water temperature is generally adjusted by intermittent water supply control in which the water supply amount corresponding to the combustion amount is supplied at predetermined intervals. Moreover, it is suitable from an energy-saving viewpoint to supply water to a boiler by making it as high as possible in an economizer.

特開２００９−１７４７８０号公報JP 2009-174780 A

しかしながら、上記給水制御によれば、給水停止後にボイラの燃焼量が変化した場合、エコノマイザ内の水が過熱されて沸騰する可能性があり、水が沸騰することにより、圧損による給水効率の低下や、ウォータハンマによるエコノマイザの劣化、破損が発生する場合がある。
そのため、エコノマイザ内における水等（液体）の沸騰を抑制して、エコノマイザにおける圧損やウォータハンマの発生を抑制したいとの技術的要請がある。 However, according to the above water supply control, when the combustion amount of the boiler changes after the water supply is stopped, the water in the economizer may be overheated and boiled. The economizer may be deteriorated or damaged by water hammer.
Therefore, there is a technical request to suppress boiling of water or the like (liquid) in the economizer to suppress pressure loss or water hammer generation in the economizer.

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ボイラ等の加熱装置に供給する水等の液体を、加熱装置の燃焼ガスにより昇温するエコノマイザの熱交換部内において液体に気相が発生し又は気相が発生する状態に近づいていることを抑制することが可能なエコノマイザ制御装置、エコノマイザ及びボイラを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and a liquid such as water supplied to a heating device such as a boiler is converted into a liquid in a heat exchange part of an economizer that raises the temperature by combustion gas of the heating device. An object of the present invention is to provide an economizer control device, an economizer, and a boiler that can suppress the occurrence of gas or the approach of a gas phase.

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１記載の発明は、燃料を燃焼して液体を加熱する加熱装置に設けられ、前記燃料が燃焼して生成された燃焼ガスを排出する通気路に配置され、供給手段から供給された前記液体が通過する際に前記燃焼ガスと熱交換して昇温させる熱交換部を備えたエコノマイザの、前記熱交換部内の液体の状態を判断するエコノマイザ制御装置であって、前記液体の状態を物理的特性として検出する検出部と、前記検出部から入力された信号に基づいて、前記液体内における気相の存在と前記液体内が設定状態よりも気相に近接した状態であることの少なくともいずれかを判定する状態判定手段を備えることを特徴とする In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The invention according to claim 1 is provided in a heating device that heats a liquid by burning fuel, and is disposed in an air passage that discharges combustion gas generated by burning the fuel, and is supplied from a supply unit. An economizer control device for determining a state of a liquid in the heat exchanging unit of an economizer having a heat exchanging unit that heats and exchanges heat with the combustion gas when the liquid passes, the physical state of the liquid being And at least one of the presence of the gas phase in the liquid and the state in which the liquid is closer to the gas phase than the set state based on a signal input from the detection unit It is provided with a state determination means for determining whether

この発明に係るエコノマイザ制御装置によれば、エコノマイザの熱交換部内における液体の状態を、検出部により物理的特性として検出するので、熱交換部内における液体内の気相の存在や液体内が設定状態よりも気相に近接した状態であることのいずれかを適確に検出することができる。
その結果、エコノマイザにおける圧損、及びウォータハンマの発生を抑制し、ひいては、ボイラ等の加熱装置に対する給水における効率低下の抑制、エコノマイザの劣化、破損を抑制することができる。 According to the economizer control device of the present invention, the state of the liquid in the heat exchange unit of the economizer is detected as a physical characteristic by the detection unit, so the presence of the gas phase in the liquid and the liquid in the heat exchange unit are set. Any of the states closer to the gas phase can be accurately detected.
As a result, pressure loss in the economizer and generation of water hammer can be suppressed, and as a result, reduction in efficiency in water supply to a heating device such as a boiler can be suppressed, and deterioration and breakage of the economizer can be suppressed.

この発明に係るエコノマイザ制御装置、エコノマイザ及びボイラによれば、エコノマイザにおける圧損及びウォータハンマの発生を抑制し、ひいては、ボイラ等の加熱装置への給水における効率低下の抑制、エコノマイザの劣化、破損を抑制することができる。   According to the economizer control device, economizer, and boiler according to the present invention, pressure loss and water hammer in the economizer are suppressed, and consequently, reduction in efficiency in water supply to a heating device such as a boiler is suppressed, and deterioration and breakage of the economizer are suppressed. can do.

本発明の第１の実施形態に係るボイラの概略構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a schematic structure of a boiler concerning a 1st embodiment of the present invention. 第１の実施形態に係るボイラのIII−III線に沿う縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which follows the III-III line of the boiler which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係るエコノマイザの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the economizer which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係るエコノマイザ制御装置のフローを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the economizer control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第３の実施形態に係るエコノマイザ制御装置の検出部を説明する図である。It is a figure explaining the detection part of the economizer control apparatus which concerns on 3rd Embodiment.

以下、図１から図４を参照し、この発明の第１の実施形態について説明する。
図１、図２は、第１の実施形態に係る小型貫流式のボイラ１０を説明する図であり、図１は縦断面図を、図２は、図１のIII−III線に沿う横断面図を示している。
ボイラ１０は、筐体１１と、缶体１２と、バーナ１６と、燃焼ガス排出管１７と、送風手段１８と、燃料供給部１９と、給水部２０と、エコノマイザ３０と、制御部４０とを備えており、エコノマイザ３０は、燃焼ガス排出管１７の排出路（通気路）１７Ａに配置されている。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 and 2 are diagrams for explaining a small once-through boiler 10 according to the first embodiment. FIG. 1 is a longitudinal sectional view, and FIG. 2 is a transverse section taken along line III-III in FIG. The figure is shown.
The boiler 10 includes a housing 11, a can 12, a burner 16, a combustion gas discharge pipe 17, a blower 18, a fuel supply unit 19, a water supply unit 20, an economizer 30, and a control unit 40. The economizer 30 is provided in a discharge path (ventilation path) 17A of the combustion gas discharge pipe 17.

缶体１２は、水管群１３と、水管群１３の下方に位置する下部管寄せ１４Ａと、水管群１３の上方に位置する上部管寄せ１４Ｂとを備え、水管群１３は、複数の内側水管１３Ａ及び複数の外側水管１３Ｂから構成されている。
水管群１３には燃焼ガス通路１２Ｇが形成され、内側水管１３Ａの間を燃焼ガスＧ２がバーナ１６から燃焼ガス排出管１７に向かって移動するようになっている。また、上部管寄せ１４Ｂには、圧力センサ７が接続されており、上部管寄せ１４Ｂ内の蒸気の圧力を検出するようになっている。 The can 12 includes a water tube group 13, a lower header 14A positioned below the water tube group 13, and an upper header 14B positioned above the water tube group 13. The water tube group 13 includes a plurality of inner water tubes 13A. And a plurality of outer water pipes 13B.
A combustion gas passage 12G is formed in the water tube group 13, and the combustion gas G2 moves from the burner 16 toward the combustion gas discharge tube 17 between the inner water tubes 13A. Moreover, the pressure sensor 7 is connected to the upper header 14B, and detects the pressure of the steam in the upper header 14B.

水管群１３を構成するそれぞれの内側水管１３Ａ及び外側水管１３Ｂは、図１に示すように、下部管寄せ１４Ａと上部管寄せ１４Ｂとの間に垂直方向に配置されるとともに下部管寄せ１４Ａ及び上部管寄せ１４Ｂと通水可能に接続されている。
また、下部管寄せ１４Ａの上部及び上部管寄せ１４Ｂの下部には、キャスタブル（耐火物）１１Ａが配置されている。 As shown in FIG. 1, each of the inner water pipe 13A and the outer water pipe 13B constituting the water pipe group 13 is disposed vertically between the lower header 14A and the upper header 14B, and the lower header 14A and the upper header 13B. It is connected to the header 14B so that water can pass therethrough.
A castable (refractory) 11A is disposed on the upper portion of the lower header 14A and the lower portion of the upper header 14B.

また、水管群１３は、図２に示すように、筐体１１と燃焼ガス通路１２Ｇとの間を仕切る水管壁部１３Ｃを有し、水管壁部１３Ｃの内方には、内側水管１３Ａが配列されている。
水管壁部１３Ｃは、バーナ１６から燃焼ガス排出管１７に向かって配列される外側水管１３Ｂと、隣接する外側水管１３Ｂ同士、外側水管１３Ｂとバーナ１６側の筐体内壁、外側水管１３Ｂと燃焼ガス排出管１７側の筐体内壁を、それぞれ連結する連結部材１５とから構成され、燃焼ガス通路１２Ｇを挟んで左右に一対が配置されている。 Further, as shown in FIG. 2, the water tube group 13 has a water tube wall portion 13C that partitions the housing 11 and the combustion gas passage 12G, and an inner water tube 13A is formed inside the water tube wall portion 13C. Are arranged.
The water pipe wall 13C is combusted with the outer water pipe 13B arranged from the burner 16 toward the combustion gas discharge pipe 17, the adjacent outer water pipes 13B, the inner wall of the casing on the outer water pipe 13B and the burner 16 side, and the outer water pipe 13B. The inner wall of the casing on the gas exhaust pipe 17 side is composed of connecting members 15 that connect each other, and a pair is arranged on the left and right sides of the combustion gas passage 12G.

バーナ１６は、例えば、水管群１３側の面にノズル部１６Ａを有する箱型に形成されていて、ノズル部１６Ａには複数のノズル孔が平面状に配列され、送風手段により供給された予混合ガスＧ１がノズル部１６Ａに供給されるようになっている。
また、バーナ１６は、例えば、圧力センサ７により検出された蒸気の圧力に基づいて、燃焼状態（例えば、高燃焼、低燃焼）を制御可能とされている。
図１、図２においてノズル部１６Ａから水管群１３側に拡がる破線部は、ノズル部１６Ａで生成される火炎を概念的に表したものである。 The burner 16 is formed, for example, in a box shape having a nozzle portion 16A on the surface on the water tube group 13 side, and a plurality of nozzle holes are arranged in a planar shape in the nozzle portion 16A and premixed supplied by a blowing means The gas G1 is supplied to the nozzle portion 16A.
Further, the burner 16 can control the combustion state (for example, high combustion, low combustion) based on the pressure of the steam detected by the pressure sensor 7, for example.
In FIG. 1 and FIG. 2, the broken line portion extending from the nozzle portion 16A to the water tube group 13 side conceptually represents the flame generated by the nozzle portion 16A.

ノズル部１６Ａに供給された予混合ガスＧ１は、ノズル孔から噴射、燃焼されることにより高温の燃焼ガスＧ２となり、燃焼ガスＧ２は、燃焼ガス通路１２Ｇを通過して水管群１３の水（液体）Ｗを加熱し、その後、排出路１７Ａを通ってエコノマイザ３０に導入されるようになっている。   The premixed gas G1 supplied to the nozzle portion 16A is injected and burned from the nozzle hole to become a high-temperature combustion gas G2, and the combustion gas G2 passes through the combustion gas passage 12G and flows into the water (liquid) in the water tube group 13. ) W is heated and then introduced into the economizer 30 through the discharge path 17A.

燃焼ガス排出管１７は、燃焼ガスＧ２をボイラ１０の外部に排出する排出路１７Ａを構成するとともに燃焼ガス通路１２Ｇの末端に接続され、排出路１７Ａは、エコノマイザ３０に燃焼ガスＧ２を導くようになっている。   The combustion gas discharge pipe 17 constitutes a discharge path 17A for discharging the combustion gas G2 to the outside of the boiler 10 and is connected to the end of the combustion gas path 12G. The discharge path 17A guides the combustion gas G2 to the economizer 30. It has become.

送風手段１８は、送風機１８Ａと給気通路１８Ｂと、ダンパ１８Ｃとを備え、送風機１８Ａにより燃焼用空気Ａ１を給気通路１８Ｂに移送し、燃焼用空気Ａ１と燃料供給部１９から供給された燃料ガスＧ０とが給気通路１８Ｂ内で混合されて予混合ガスＧ１となりバーナ１６に供給されるようになっている。   The blower means 18 includes a blower 18A, an air supply passage 18B, and a damper 18C. The blower 18A transfers the combustion air A1 to the air supply passage 18B, and the fuel supplied from the combustion air A1 and the fuel supply unit 19 is supplied. The gas G0 is mixed in the supply passage 18B to become the premixed gas G1, and is supplied to the burner 16.

送風機１８Ａは、送風ファンを回転して燃焼用空気Ａ１を供給するものであり、この実施形態における送風機１８Ａは、バーナ１６の燃焼状態に対応して送風ファンの回転数をインバータにより制御して燃焼用空気Ａ１の送風量を調整するようになっている。
また、ダンパ１８Ｃは、図示しないモータにより開度が制御可能とされており、送風機１８Ａとともに、又は単独で燃焼用空気Ａ１の送風量を調整することができるようになっている。 The blower 18A rotates the blower fan to supply the combustion air A1, and the blower 18A in this embodiment controls the number of rotations of the blower fan by an inverter corresponding to the combustion state of the burner 16 and burns it. The blast volume of the working air A1 is adjusted.
Further, the opening degree of the damper 18C can be controlled by a motor (not shown), and the amount of combustion air A1 can be adjusted together with the blower 18A or independently.

燃料供給部１９は、燃料供給管１９Ａと、流量調整弁１９Ｂとを備えており、流量調整弁１９Ｂを制御することによりバーナ１６の燃焼状態に対応する量の燃料ガスＧ０を燃料供給管１９Ａに供給するようになっている。   The fuel supply unit 19 includes a fuel supply pipe 19A and a flow rate adjustment valve 19B. By controlling the flow rate adjustment valve 19B, an amount of fuel gas G0 corresponding to the combustion state of the burner 16 is supplied to the fuel supply pipe 19A. It comes to supply.

給水部２０は、給水源Ｓと接続された給水ライン２１と、水質測定部２２と、給水ポンプ２３と、流量調整弁２４と、流量計２５と、逆止弁２６とを備え、エコノマイザ３０を介して給水源Ｓから缶体１２に給水するようになっている。
この実施形態において、給水ポンプ２３は、予め設定した所定量の水Ｗを所定の給水タイミング（給水間隔）で間欠給水するようになっている。 The water supply unit 20 includes a water supply line 21 connected to the water supply source S, a water quality measurement unit 22, a water supply pump 23, a flow rate adjustment valve 24, a flow meter 25, and a check valve 26, and an economizer 30 is provided. Via the water supply source S, water is supplied to the can body 12.
In this embodiment, the water supply pump 23 intermittently supplies a predetermined amount of water W set in advance at a predetermined water supply timing (water supply interval).

エコノマイザ３０は、図３に示すように、水管群１３を通過してきた燃焼ガスＧ２の廃熱を利用して缶体１２に供給する水Ｗを加熱することにより省エネルギーを図るものであり、排出路１７Ａ内に配置された熱交換部３６に水Ｗを流して、燃焼ガスＧ２の熱を熱交換部３６で熱交換して熱交換部３６内の水Ｗを加熱し、加熱された水Ｗが缶体１２の下部管寄せ１４Ａに供給されるようになっている。   As shown in FIG. 3, the economizer 30 uses the waste heat of the combustion gas G2 that has passed through the water tube group 13 to heat the water W supplied to the can body 12, thereby saving energy, The water W is caused to flow through the heat exchange unit 36 disposed in 17A, the heat of the combustion gas G2 is exchanged by the heat exchange unit 36, and the water W in the heat exchange unit 36 is heated. It is supplied to the lower header 14 </ b> A of the can body 12.

熱交換部３６は、例えば、通水可能に形成された伝熱管３７と、伝熱管３７に接続され、燃焼ガスＧ２が通過可能な間隔をあけて伝熱管３７と略直交する方向に拡がる複数の放熱板からなるフィン部材３８とを有しており、伝熱管３７の流入口３７Ａから給水され加熱された水Ｗが流出口３７Ｂから排出され、排出された水Ｗは下部管寄せ１４Ａに導かれるようになっている。   The heat exchanging part 36 is connected to the heat transfer pipe 37 formed so as to allow water to pass therethrough, and a plurality of pipes that extend in a direction substantially orthogonal to the heat transfer pipe 37 with an interval through which the combustion gas G2 can pass. And a fin member 38 made of a heat radiating plate. Water W supplied and heated from the inlet 37A of the heat transfer tube 37 is discharged from the outlet 37B, and the discharged water W is guided to the lower header 14A. It is like that.

制御部４０は、ボイラ１０の燃焼量、及びエコノマイザ３０を介して缶体１２に供給する水Ｗの量を制御するようになっており、入力部４１と、メモリ４２と、演算部４３と、ハードディスク４４と、出力部４６と、通信線４７とを備え、入力部４１、メモリ４２、演算部４３、ハードディスク４４、出力部４６は通信線４７によって相互にデータ等を通信可能に接続されている。
また、ハードディスク４４には第１のデータベース４５Ａ、第２のデータベース４５Ｂが格納されている。 The control unit 40 controls the combustion amount of the boiler 10 and the amount of water W supplied to the can body 12 via the economizer 30, and includes an input unit 41, a memory 42, a calculation unit 43, A hard disk 44, an output unit 46, and a communication line 47 are provided. The input unit 41, the memory 42, the calculation unit 43, the hard disk 44, and the output unit 46 are connected to each other via a communication line 47 so that data and the like can be communicated with each other. .
The hard disk 44 stores a first database 45A and a second database 45B.

入力部４１は、例えば、図示しないキーボード等のデータ入力機器を有していて設定等を演算部４３に出力可能とされるとともに、圧力センサ７、水質測定部２２、流量計２５、温度センサ５０と信号線４８Ａにより接続され、圧力センサ７、水質測定部２２、流量計２５、温度センサ５０から入力された信号を演算部４３に出力するようになっている。   The input unit 41 includes, for example, a data input device such as a keyboard (not shown) and can output settings and the like to the calculation unit 43. The pressure sensor 7, the water quality measurement unit 22, the flow meter 25, and the temperature sensor 50 are provided. And a signal line 48 </ b> A, and signals input from the pressure sensor 7, the water quality measurement unit 22, the flow meter 25, and the temperature sensor 50 are output to the calculation unit 43.

出力部４６は、送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、流量調整弁１９Ｂ、給水ポンプ２３、流量調整弁２４と信号線４８Ｂより接続され、演算部４３から出力された信号を送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、流量調整弁１９Ｂ、給水ポンプ２３、流量調整弁２４に出力するようになっている。   The output unit 46 is connected to the blower 18A, the damper 18C, the flow rate adjustment valve 19B, the water supply pump 23, the flow rate adjustment valve 24 and the signal line 48B, and the signal output from the calculation unit 43 is sent to the blower 18A, the damper 18C, the flow rate adjustment valve. It outputs to 19B, the feed water pump 23, and the flow regulating valve 24.

演算部４３は、メモリ４２の記憶媒体（例えば、ＲＯＭ）に格納されたプログラムを読み込んで実行して、入力部４１からの入力に基づいて、ボイラ１０の燃焼量、及び缶体１２への給水量を算出するとともに、送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、流量調整弁１９Ｂ、給水ポンプ２３、流量調整弁２４に対する制御量を算出するようになっている。   The arithmetic unit 43 reads and executes a program stored in a storage medium (for example, ROM) of the memory 42, and based on the input from the input unit 41, the combustion amount of the boiler 10 and the water supply to the can body 12 While calculating quantity, the control amount with respect to the air blower 18A, the damper 18C, the flow regulating valve 19B, the feed water pump 23, and the flow regulating valve 24 is computed.

第１のデータベース４５Ａは、例えば、現在の圧力と、現在の圧力を設定圧力に移行するための燃焼量との関係を示す数値データがデータテーブルの形式で格納されている。
演算部４３は、圧力センサ７からの圧力信号に基づいて得た圧力から、第１のデータベース４５Ａを参照して設定圧力を確保するための燃焼量を算出し、出力部４６を介して送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、流量調整弁１９Ｂを制御して、バーナ１６の燃焼量を調整するようになっている。 In the first database 45A, for example, numerical data indicating the relationship between the current pressure and the combustion amount for transferring the current pressure to the set pressure is stored in the form of a data table.
The computing unit 43 calculates a combustion amount for ensuring the set pressure from the pressure obtained based on the pressure signal from the pressure sensor 7 with reference to the first database 45A, and the blower 18A via the output unit 46. The combustion amount of the burner 16 is adjusted by controlling the damper 18C and the flow rate adjusting valve 19B.

第２のデータベース４５Ｂは、例えば、バーナ１６の燃焼量、ボイラ１０の圧力、給水部２０から給水される水Ｗの給水温度、図示しないブローラインのブロー量等のパラメータと、給水部２０による給水量との関係を示す数値データがデータテーブルの形式で格納されている。
演算部４３は、入力部４１から入力された上記パラメータに係る信号から第２データベースを参照して給水量を算出し、出力部４６を介して給水ポンプ２３及び流量調整弁２４に出力して、給水部２０の給水量を制御するようになっている。 The second database 45B includes, for example, parameters such as the combustion amount of the burner 16, the pressure of the boiler 10, the supply temperature of the water W supplied from the water supply unit 20, the blow amount of a blow line (not shown), and the water supply by the water supply unit 20 Numerical data indicating the relationship with the quantity is stored in the form of a data table.
The calculation unit 43 calculates the water supply amount with reference to the second database from the signal related to the parameter input from the input unit 41, and outputs the water supply amount to the water supply pump 23 and the flow rate adjustment valve 24 via the output unit 46. The water supply amount of the water supply unit 20 is controlled.

また制御部４０は、エコノマイザ制御部（エコノマイザ制御装置）を備えており、エコノマイザ制御部は、温度センサ（検出部）５０と、判定部（判定手段）とを有しており、判定部は、熱交換部３６内の水Ｗが気相に近接した状態であるかどうかを判定するようになっている。   The control unit 40 includes an economizer control unit (economizer control device). The economizer control unit includes a temperature sensor (detection unit) 50 and a determination unit (determination unit). It is determined whether or not the water W in the heat exchange unit 36 is in a state close to the gas phase.

温度センサ５０は、例えば、熱交換部３６の流出口３７Ｂ近傍に配置され、エコノマイザ３０内における水Ｗの温度を物理的特性として検出し、この実施形態において、例えば、熱電対が用いられている。   The temperature sensor 50 is disposed, for example, in the vicinity of the outlet 37B of the heat exchange unit 36, and detects the temperature of the water W in the economizer 30 as a physical characteristic. In this embodiment, for example, a thermocouple is used. .

判定部は、温度センサ５０から入力された熱交換部３６内の水温が、例えば、沸点近傍の９８℃に到達したと判定した場合に、出力部４６を介して、給水ポンプ２３に（強制）駆動信号を出力するようになっており、エコノマイザ３０に強制給水することにより熱交換部３６内の水温を低下させ、熱交換部３６内の水Ｗが沸騰するのを抑制するようになっている。
その後、水温が所定値まで低下したら通常の間欠制御に復帰するようになっている。 When the determination unit determines that the water temperature in the heat exchange unit 36 input from the temperature sensor 50 has reached, for example, 98 ° C. near the boiling point, the determination unit supplies (forcibly) the water supply pump 23 via the output unit 46. A drive signal is output, and the water temperature in the heat exchanging unit 36 is lowered by forcibly supplying water to the economizer 30 to suppress boiling of the water W in the heat exchanging unit 36. .
Thereafter, when the water temperature drops to a predetermined value, the normal intermittent control is resumed.

図４は、エコノマイザ制御部における給水制御の概略を示すフロー図であり、以下、図４に基づいて、給水制御の概略を説明する。
１）まず、間欠給水の給水タイミング（例えば、間欠時間）、温度センサの上限設定温度Ｔ１、下限設定温度Ｔ２を設定する（Ｓ１）。
２）次に、ボイラ１０が運転中であるかどうかを判断する（Ｓ２）。ボイラ１０が運転中の場合には、Ｓ３に移行し、運転中でない場合には制御を終了する。
３）給水タイミングかどうかを判断する（Ｓ３）。給水タイミングである場合には、Ｓ４に移行し、給水タイミングでない場合には、Ｓ５に移行する。
４）給水部２０の給水ポンプ２３を駆動し、エコノマイザ３０を介して缶体１２に給水する（Ｓ４）。
５）判定部は、温度センサ５０が検出した温度Ｔが、上限設定温度Ｔ１以上であるかどうかを判断する（Ｓ５）。温度Ｔが上限設定温度Ｔ１以上である場合には、Ｓ６に移行する。
６）判定部は、給水タイミングに関係なく給水部２０の給水ポンプ２３を強制駆動して熱交換部３６に給水する（Ｓ６）。
７）判定部は、温度センサ５０が検出した温度Ｔが、下限設定温度Ｔ２以下であるかどうかを判断する（Ｓ７）。温度Ｔが下限設定温度Ｔ２以下の場合にはＳ２に移行し、温度Ｔが下限設定温度Ｔ２以下でない場合にはＳ５に移行する。
運転がされる間、上記２）から７）を繰り返して実行する。
なお、通常の間欠給水における給水中には、温度センサ５０の温度Ｔは、上限設定温度Ｔ１以上にはならないものとする。 FIG. 4 is a flowchart showing an outline of the water supply control in the economizer control unit. Hereinafter, the outline of the water supply control will be described based on FIG. 4.
1) First, intermittent water supply timing (for example, intermittent time), temperature sensor upper limit set temperature T1, and lower limit set temperature T2 are set (S1).
2) Next, it is determined whether the boiler 10 is in operation (S2). When the boiler 10 is in operation, the process proceeds to S3, and when it is not in operation, the control is terminated.
3) It is determined whether it is a water supply timing (S3). If it is the water supply timing, the process proceeds to S4, and if it is not the water supply timing, the process proceeds to S5.
4) The water supply pump 23 of the water supply unit 20 is driven to supply water to the can body 12 through the economizer 30 (S4).
5) The determination unit determines whether the temperature T detected by the temperature sensor 50 is equal to or higher than the upper limit set temperature T1 (S5). When the temperature T is equal to or higher than the upper limit set temperature T1, the process proceeds to S6.
6) The determination unit forcibly drives the water supply pump 23 of the water supply unit 20 to supply water to the heat exchange unit 36 regardless of the water supply timing (S6).
7) The determination unit determines whether the temperature T detected by the temperature sensor 50 is equal to or lower than the lower limit set temperature T2 (S7). If the temperature T is lower than the lower limit set temperature T2, the process proceeds to S2, and if the temperature T is not lower than the lower limit set temperature T2, the process proceeds to S5.
During operation, the above 2) to 7) are repeated.
It is assumed that the temperature T of the temperature sensor 50 does not exceed the upper limit set temperature T1 during normal intermittent water supply.

第１の実施形態に係るエコノマイザ３０及びボイラ１０によれば、温度センサ５０が検出した水温が沸点に近づくと、制御部４０がエコノマイザ３０に強制給水して熱交換部３６内の水Ｗの温度を低下させるので、熱交換部３６内の水Ｗが上限設定温度Ｔ１以上に上昇することが抑制される。
その結果、エコノマイザ３０における圧損、及びウォータハンマの発生が抑制され、ひいては、ボイラ等の加熱装置に対する給水における効率低下の抑制、エコノマイザの劣化、破損を抑制することができる。 According to the economizer 30 and the boiler 10 according to the first embodiment, when the water temperature detected by the temperature sensor 50 approaches the boiling point, the control unit 40 forcibly supplies water to the economizer 30 and the temperature of the water W in the heat exchange unit 36. Therefore, it is suppressed that the water W in the heat exchange part 36 rises above the upper limit set temperature T1.
As a result, the pressure loss in the economizer 30 and the occurrence of water hammer are suppressed, and as a result, it is possible to suppress the decrease in efficiency in water supply to a heating device such as a boiler, and the deterioration and breakage of the economizer.

次に、この発明の第２の実施形態に係るエコノマイザ制御部（エコノマイザ制御装置）について説明する。
第２の実施形態に係るエコノマイザ制御部が、第１の実施形態に係るエコノマイザ制御部と異なるのは、エコノマイザ３０の熱交換部３６内における水Ｗの状態を検出する物理的特性が、熱交換部３６内における気泡生成にともなう振動を検出する振動センサ５１により構成されている点であり、その他は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。 Next, an economizer control unit (economizer control device) according to a second embodiment of the present invention will be described.
The economizer control unit according to the second embodiment is different from the economizer control unit according to the first embodiment because the physical characteristic of detecting the state of the water W in the heat exchange unit 36 of the economizer 30 is heat exchange. This is because it is constituted by a vibration sensor 51 that detects vibrations associated with the generation of bubbles in the section 36, and the rest is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

振動センサ５１を用いたエコノマイザ制御部によれば、熱交換部３６内における気泡の生成を広範囲に検出することができるので、熱交換部３６の内における気相の発生を振動センサ５１の配置に関わらず、効率的に検出することができ、気相検出の信頼性を向上することができる。
また、振動センサ５１を熱交換部３６の外側に配置できるので、容易に取付けることができる。 According to the economizer control unit using the vibration sensor 51, the generation of bubbles in the heat exchange unit 36 can be detected over a wide range. Regardless, the detection can be performed efficiently, and the reliability of the gas phase detection can be improved.
Moreover, since the vibration sensor 51 can be arrange | positioned on the outer side of the heat exchange part 36, it can attach easily.

次に、この発明の第３の実施形態に係るエコノマイザ制御部（エコノマイザ制御装置）について説明する。
第３の実施形態に係るエコノマイザ制御部が、第１の実施形態に係るエコノマイザ制御部と異なるのは、検出部が熱交換部３６内の水Ｗの電導度（物理的特性）を検出するための電極棒５２と電流計５３等の検出手段により構成されている点である。 Next, an economizer control unit (economizer control device) according to a third embodiment of the present invention will be described.
The economizer control unit according to the third embodiment is different from the economizer control unit according to the first embodiment because the detection unit detects the conductivity (physical characteristics) of the water W in the heat exchange unit 36. The electrode rod 52 and the ammeter 53 are used as detection means.

電極棒５２による気相の検出は、電極棒５２の表面に気泡が付着して水Ｗとの接触面積が減少して水Ｗを流れる電流が低下して、見かけ上の電導度が低下することで気相を検出するものであり、電導性を有する液体に適用することができる。   In the detection of the gas phase by the electrode rod 52, bubbles adhere to the surface of the electrode rod 52, the contact area with the water W decreases, the current flowing through the water W decreases, and the apparent conductivity decreases. In this method, the gas phase is detected and can be applied to a liquid having conductivity.

電極棒５２は、図５に示すように、例えば、熱交換部３６の伝熱管３７内に、絶縁材５２Ａにより伝熱管３７と絶縁して配置され、伝熱缶３７内の水Ｗと接触するようになっている。
また、電極棒５２は、電流計５３を介して電源５４（例えば、プラス極）に接続され、電源５４の他極は伝熱管３７を介して水Ｗと通電可能に接続されている。
そして、電極棒５２と伝熱管３７の間に電圧を印加して、電流計５３で検出した電流値で通電状態を監視して、電極棒５２と伝熱管３７の間の電導度を確認（判定）する構成とされている。 As shown in FIG. 5, for example, the electrode rod 52 is disposed in the heat transfer tube 37 of the heat exchanging unit 36 by being insulated from the heat transfer tube 37 by the insulating material 52 </ b> A, and contacts the water W in the heat transfer can 37. It is like that.
The electrode bar 52 is connected to a power source 54 (for example, a positive electrode) via an ammeter 53, and the other pole of the power source 54 is connected to the water W via a heat transfer tube 37 so as to be able to be energized.
Then, a voltage is applied between the electrode rod 52 and the heat transfer tube 37, and the energization state is monitored with the current value detected by the ammeter 53, and the conductivity between the electrode rod 52 and the heat transfer tube 37 is confirmed (determination). ).

第３のエコノマイザ制御部によれば、熱交換部３６内の圧力変化により水Ｗの沸点が昇降して温度センサ５０により検出した水温だけでは気相検出が困難な場合でも、水Ｗの圧力を検出することなく気相検出ができるので、気相の検出精度を向上することができる。
また、キャビテーションや、空気の巻き込み等が発生して、水温に関係なく生成された気泡を検出できる可能性があり、エコノマイザ制御部の信頼性を向上することができる。 According to the third economizer control unit, even if the boiling point of the water W rises and lowers due to a pressure change in the heat exchange unit 36 and it is difficult to detect the gas phase only with the water temperature detected by the temperature sensor 50, the pressure of the water W is reduced. Since the gas phase can be detected without detection, the detection accuracy of the gas phase can be improved.
In addition, cavitation, air entrainment, and the like may occur, and bubbles generated regardless of the water temperature may be detected, and the reliability of the economizer control unit can be improved.

なお、この発明は、第１から３の実施形態.に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、ボイラにおいて加熱する液体が水Ｗである場合について説明したが、水Ｗに代えて、例えば、油類、酸、アルカリ溶液、溶剤等の化学物質を適用してもよい。 The present invention is not limited to the first to third embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
For example, in the above embodiment, the case where the liquid heated in the boiler is the water W has been described. However, instead of the water W, for example, chemical substances such as oils, acids, alkaline solutions, solvents, etc. are applied. Also good.

また、加熱装置が、燃焼ガスＧ２がバーナ１６側から排出路１７Ａに向かって略直線的に流れる小型貫流型の蒸気ボイラ１０である場合について説明したが、小型貫流型ボイラの他、水管が環状に配列された多管式のボイラ、炉筒煙管ボイラ、バーナにより加熱管を直接加熱する給湯器等、種々の構造のボイラに適用してもよい。
また、蒸気ボイラ以外の温水ボイラや給湯器に対して適用してもよい。 Further, although the case where the heating device is the small once-through steam boiler 10 in which the combustion gas G2 flows substantially linearly from the burner 16 side toward the discharge path 17A has been described, the water pipe is annular in addition to the small once-through boiler. The present invention may be applied to boilers of various structures such as a multi-tube boiler arranged in the above, a furnace flue tube boiler, and a hot water heater that directly heats a heating tube with a burner.
Moreover, you may apply with respect to hot water boilers and water heaters other than a steam boiler.

また、第１の実施の形態において、エコノマイザ３０内で水温が最も高くなる熱交換部３６の流出口３７Ｂ近傍に、温度センサ５０を配置する場合について説明したが、気相の発生を抑制可能な他の部位に配置してもよい。
また、温度センサ５０が熱電対である場合について説明したが、熱電対以外の周知の温度センサを用いてもよい。 Moreover, in 1st Embodiment, although the case where the temperature sensor 50 was arrange | positioned in the economizer 30 in the outflow port 37B vicinity of the heat exchange part 36 in which water temperature becomes the highest was demonstrated, generation | occurrence | production of a gaseous phase can be suppressed. You may arrange | position in another site | part.
Moreover, although the case where the temperature sensor 50 was a thermocouple was demonstrated, you may use well-known temperature sensors other than a thermocouple.

また、上記実施の形態においては、給水部２０が給水ポンプ２３と流量調整弁２４とを有する場合について説明したが、流量制御弁２４を有さない構成や他の構成の給水部を用いてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the case where the water supply part 20 had the water supply pump 23 and the flow regulating valve 24 was demonstrated, even if it uses the water supply part of the structure which does not have the flow control valve 24, or another structure. Good.

また、上記実施の形態においては、給水ポンプ２３が間欠制御され、気相を検出した場合に、給水ポンプ２３を強制給水する場合について説明したが、強制給水に際して給水ポンプ２３、流量調整弁２４による流量調整を行なってもよい。   In the above embodiment, the case where the water supply pump 23 is intermittently controlled and the water supply pump 23 is forcibly supplied when the gas phase is detected has been described. However, the water supply pump 23 and the flow rate adjustment valve 24 perform the forced water supply. The flow rate may be adjusted.

また、例えば、給水ポンプ２３の連続制御により、給水量を流量制御してもよいし、流量制御に際して、給水ポンプ２３による流量制御、給水ポンプ２３と流量制御弁２４による流量制御、流量制御弁２４による流量制御のいずれを採用するかは任意に設定することができる。
また、給水ポンプ２３による強制給水や給水量の調整に代えて、又は給水量の調整に加えて警報等、監視手段に係る信号出力をする構成としてもよい。 Further, for example, the flow rate of the water supply may be controlled by continuous control of the water supply pump 23, the flow rate control by the water supply pump 23, the flow rate control by the water supply pump 23 and the flow rate control valve 24, and the flow rate control valve 24. It is possible to arbitrarily set which one of the flow control by the above is adopted.
Moreover, it is good also as a structure which outputs the signal which concerns on monitoring means, such as an alarm, instead of the forced water supply by the water supply pump 23 or adjustment of a water supply amount, or in addition to adjustment of a water supply amount.

また、上記実施の形態においては、液体の状態（気相の存在等）を検出する物理的特性が、熱交換部３６内の水温、熱交換部３６に発生する振動を検出する振動センサ５１、エコノマイザ３０内を流れる水Ｗの電気伝導率を検出する電極棒５２である場合にについて説明したが、気相の存在又は液体が気相に近づいていることを検出可能な他の物理的特性、例えば、超音波の伝動や光学的特性等を検出する検出手段を用いてもよいことはいうまでもない。   Further, in the above embodiment, the physical characteristics for detecting the liquid state (the presence of the gas phase, etc.) are the vibration sensor 51 for detecting the water temperature in the heat exchange unit 36 and the vibration generated in the heat exchange unit 36, The electrode rod 52 for detecting the electrical conductivity of the water W flowing in the economizer 30 has been described, but other physical characteristics capable of detecting the presence of the gas phase or that the liquid is approaching the gas phase, For example, it goes without saying that detection means for detecting transmission of ultrasonic waves, optical characteristics, and the like may be used.

この発明に係るエコノマイザ制御装置、エコノマイザ及びボイラによれば、エコノマイザにおける圧損や、ウォータハンマの発生を抑制することができるので、産業上利用可能である。   According to the economizer control device, the economizer, and the boiler according to the present invention, pressure loss in the economizer and generation of water hammer can be suppressed, so that it can be used industrially.

Ｇ０ 燃料ガス
Ｇ２ 燃焼ガス
Ｗ 水（液体）
１０ ボイラ（加熱装置）
１７Ａ 排出路（通気路）
２０ 給水部（供給手段）
２３ 給水ポンプ
３０ エコノマイザ
３６ 熱交換部
４０ 制御部（エコノマイザ制御装置、判定手段）
５０ 温度センサ（検出部）
５１ 振動センサ（検出部）
５２ 電極棒（検出部）
５３ 電流計（検出部） G0 Fuel gas G2 Combustion gas W Water (liquid)
10 Boiler (heating device)
17A Discharge path (ventilation path)
20 Water supply section (supply means)
23 Water supply pump 30 Economizer 36 Heat exchange part 40 Control part (Economizer control device, determination means)
50 Temperature sensor (detection unit)
51 Vibration sensor (detection unit)
52 Electrode bar (detector)
53 Ammeter (Detector)

Claims (6)

燃料を燃焼して液体を加熱する加熱装置に設けられ、
前記燃料が燃焼して生成された燃焼ガスを排出する通気路に配置され、供給手段から供給された前記液体が通過する際に前記燃焼ガスと熱交換して昇温させる熱交換部を備えたエコノマイザの、前記熱交換部内の液体の状態を判断するエコノマイザ制御装置であって、
前記液体の状態を物理的特性として検出する検出部と、
前記検出部から入力された信号に基づいて、前記液体内における気相の存在と前記液体内が設定状態よりも気相に近接した状態であることの少なくともいずれかを判定する状態判定手段を備えることを特徴とするエコノマイザ制御装置。 Provided in a heating device that burns fuel and heats the liquid;
A heat exchanging unit is disposed in a ventilation path for discharging combustion gas generated by combustion of the fuel, and heat-exchanges with the combustion gas to raise the temperature when the liquid supplied from the supply means passes. An economizer control device for judging the state of the liquid in the heat exchange part of an economizer,
A detection unit for detecting the state of the liquid as a physical property;
State determination means for determining at least one of the presence of the gas phase in the liquid and the state in which the liquid is closer to the gas phase than the set state based on a signal input from the detection unit. An economizer control device characterized by that. 請求項１に記載のエコノマイザ制御装置であって、
前記検出部は、
前記液体の温度を検出する温度センサからなり、
状態判定手段は、
前記温度センサが検出した前記液体の温度と前記熱交換部内における前記液体の沸点に基づいて判定することを特徴とするエコノマイザ制御装置。 The economizer control device according to claim 1,
The detector is
A temperature sensor for detecting the temperature of the liquid;
The state determination means is
An economizer control device that makes a determination based on a temperature of the liquid detected by the temperature sensor and a boiling point of the liquid in the heat exchange unit. 請求項１又は請求項２に記載のエコノマイザ制御装置であって、
前記判定手段が、前記液体が前記液体内における気相の存在と前記液体内が設定状態よりも気相に近接した状態であることの少なくともいずれかを判定した場合に信号出力するように構成されていることを特徴とするエコノマイザ制御装置。 The economizer control device according to claim 1 or 2,
The determination means is configured to output a signal when the liquid determines at least one of the existence of a gas phase in the liquid and the liquid being in a state closer to the gas phase than a set state. An economizer control device characterized by that. 請求項１又は請求項２に記載のエコノマイザ制御装置であって、
前記判定手段が、前記液体が前記液体内における気相の存在と前記液体内が設定状態よりも気相に近接した状態であることの少なくともいずれかを検出した場合に、前記供給手段による前記液体の流量を増加させるように構成されていることを特徴とするエコノマイザ制御装置。 The economizer control device according to claim 1 or 2,
When the determination unit detects at least one of the presence of the gas phase in the liquid and the state in which the liquid is closer to the gas phase than the set state, the liquid by the supply unit The economizer control device is configured to increase the flow rate of the economizer. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエコノマイザ制御装置を備えることを特徴とするエコノマイザ。   An economizer comprising the economizer control device according to any one of claims 1 to 4. 請求項５に記載のエコノマイザを備えることを特徴とするボイラ。   A boiler comprising the economizer according to claim 5.
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