JP5399427B2 - Cross-flow boiler device and combustion control method for cross-flow boiler - Google Patents
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Description
本発明は貫流ボイラ装置、特に小型の多管式貫流ボイラ及び貫流ボイラの燃焼制御方法に関するものである。 The present invention relates to a once-through boiler device, and more particularly to a small multi-tube once-through boiler and a combustion control method for the once-through boiler.
貫流ボイラ装置、特に小型の多管式貫流ボイラの燃焼制御では、簡便な燃焼制御方法が採用されている。例えば、燃焼負荷率を複数位置に設定し、ボイラの負荷に対応させ燃焼負荷率を選択し、選択した燃焼負荷率となる様にボイラの燃焼を段階制御している。 A simple combustion control method is employed in the combustion control of a once-through boiler device, particularly a small multi-tube once-through boiler. For example, the combustion load factor is set at a plurality of positions, the combustion load factor is selected corresponding to the load on the boiler, and the combustion of the boiler is controlled in stages so that the selected combustion load factor is obtained.
例えば、4位置燃焼制御で設定される燃焼負荷率が低燃焼20%、中燃焼60%、高燃焼100%である場合、ボイラの負荷が20%、60%、100%のいずれかである場合は、対応負荷率を選択してボイラの燃焼を制御すればよいが、実際にはボイラの負荷が設定した負荷率と一致することはなく、燃焼の制御はボイラの負荷に対応する様ボイラの負荷率を切替えて燃焼を段階制御している(多位置燃焼制御)。 For example, when the combustion load factor set in the 4-position combustion control is 20% low combustion, 60% medium combustion, 100% high combustion, or when the load on the boiler is any of 20%, 60%, 100% However, it is only necessary to control the combustion of the boiler by selecting the corresponding load factor, but in reality, the load on the boiler does not match the set load factor, and the control of the combustion is performed so that the control of the boiler corresponds to the load on the boiler. The combustion is staged by switching the load factor (multi-position combustion control).
例えば、ボイラの負荷が80%である場合は、60%の中燃焼、100%の高燃焼を適宜切替え、平均的な燃焼負荷率が80%となる様に燃焼を制御している。又、ボイラの負荷が20%以下の場合、例えば10%の場合は、20%の低燃焼と燃焼の停止を組合わせて燃焼負荷率が10%となる様に制御している。 For example, when the load on the boiler is 80%, the combustion is controlled so that the average combustion load factor becomes 80% by appropriately switching between 60% medium combustion and 100% high combustion. When the boiler load is 20% or less, for example, 10%, the combustion load factor is controlled to 10% by combining 20% low combustion and combustion stop.
この為、ボイラの負荷が80%である場合は、ボイラの負荷が一定であっても、60%の中燃焼と100%の高燃焼とを頻繁に繰返すことになる。この為ボイラの負荷が一定であるにも拘らず、圧力変動を生じる。又、貫流ボイラでは、燃焼負荷率に対応して水位制御を行うが、燃焼負荷率を頻繁に切替えると、水管内の水位が燃焼負荷率の切替えに追従することができず、蒸気へ水分が混入し、乾度が低下し、蒸気の品質が悪くなる。又、バーナの燃焼状態の切替えに対応し、燃焼用空気を送出するファンの運転状態の切替えが行われるが、急激な増速、減速により、エネルギ効率が低下する等の問題があった。 For this reason, when the load on the boiler is 80%, even if the load on the boiler is constant, 60% medium combustion and 100% high combustion are frequently repeated. For this reason, although the load of the boiler is constant, the pressure fluctuation occurs. In a once-through boiler, the water level is controlled in accordance with the combustion load factor. However, if the combustion load factor is frequently switched, the water level in the water pipe cannot follow the switching of the combustion load factor, and moisture is contained in the steam. Mixing, the dryness decreases, and the quality of the steam deteriorates. Further, in response to switching of the combustion state of the burner, switching of the operation state of the fan for sending combustion air is performed, but there is a problem that energy efficiency is lowered due to rapid acceleration and deceleration.
本発明は斯かる実情に鑑み、ボイラの燃焼を段階制御しつつ、実際のボイラ負荷に円滑に対応した燃焼制御を行い得る様にした貫流ボイラ装置及び貫流ボイラの燃焼制御方法を提供するものである。 In view of such circumstances, the present invention provides a once-through boiler apparatus and a once-through boiler combustion control method capable of performing combustion control corresponding to an actual boiler load while performing stage control of boiler combustion. is there.
本発明は、バーナノズルと、該バーナノズルに燃料を供給する燃料供給ラインと、該燃料供給ラインに設けられ、燃焼負荷率に対応する流量に燃料の流量を調整可能な流量調整手段と、ボイラの水位を段階的に検出する水位検出装置と、該水位検出装置からの水位検出結果に基づき設定された複数の段階の1つに水位を制御する水位制御部と、蒸気圧を検出する圧力検出器と、該圧力検出器からの蒸気圧検出結果に基づき前記流量調整手段を制御して前記バーナノズルへの燃料供給量を該バーナノズルの燃焼負荷率が前記蒸気圧検出結果に対応する様制御する制御装置とを具備し、該制御装置は設定された複数の燃焼負荷率の切替えにより燃焼制御を行う段階燃焼制御モードと、設定された燃焼負荷率の範囲で燃焼負荷率に対応して比例燃焼制御を行う比例燃焼制御モードによる燃焼制御が可能であり、検出される蒸気圧が高負荷、低負荷の場合は、前記段階燃焼制御を実行し、中負荷の場合は前記比例燃焼制御を実行する貫流ボイラ装置に係るものである。 The present invention relates to a burner nozzle, a fuel supply line for supplying fuel to the burner nozzle, a flow rate adjusting means provided in the fuel supply line and capable of adjusting the flow rate of fuel to a flow rate corresponding to a combustion load factor, and a water level of a boiler A water level detection device that detects the water level in stages, a water level control unit that controls the water level in one of a plurality of steps set based on the water level detection result from the water level detection device, and a pressure detector that detects the vapor pressure A control device for controlling the flow rate adjusting means based on the vapor pressure detection result from the pressure detector to control the fuel supply amount to the burner nozzle so that the combustion load factor of the burner nozzle corresponds to the vapor pressure detection result; The control device includes a staged combustion control mode in which combustion control is performed by switching a plurality of set combustion load factors, and proportional combustion corresponding to the combustion load factor within a range of the set combustion load factors Combustion control in a proportional combustion control mode is possible, and when the detected vapor pressure is high load or low load, the staged combustion control is executed, and when the detected steam pressure is medium load, the proportional combustion control is executed. The present invention relates to a once-through boiler device.
又本発明は、前記燃料はガス燃料であり、前記流量調整手段は、前記燃料供給ラインに設けられた比例弁と、燃焼用空気の供給量を調整するダンパとを有し、前記比例弁は前記ダンパの調整圧に対応した流量の燃料ガスを供給し、前記制御装置は前記ダンパの開度を制御する貫流ボイラ装置に係るものである。 According to the present invention, the fuel is a gas fuel, and the flow rate adjusting means includes a proportional valve provided in the fuel supply line and a damper for adjusting a supply amount of combustion air. The fuel gas is supplied at a flow rate corresponding to the adjustment pressure of the damper, and the control device relates to a once-through boiler device that controls the opening degree of the damper.
又本発明は、前記燃料は液体燃料であり、前記流量調整手段は、前記バーナノズルの燃料を供給する燃料供給ポンプと、該燃料供給ポンプの下流と上流を接続する戻しラインと、該戻しラインに設けられたモータ弁とを有し、前記制御装置は前記モータ弁の開度を制御する貫流ボイラ装置に係るものである。 According to the present invention, the fuel is a liquid fuel, and the flow rate adjusting means includes a fuel supply pump that supplies fuel from the burner nozzle, a return line that connects the downstream and upstream sides of the fuel supply pump, and the return line. The control device relates to a once-through boiler device that controls the opening degree of the motor valve.
又本発明は、前記燃焼負荷率の変更は、設定された水位で、蒸気に水分が混入する領域と、ボイラの加熱管が過熱する領域とを除く範囲で行われる貫流ボイラ装置に係るものである。 Further, the present invention relates to a once-through boiler apparatus in which the change of the combustion load factor is performed in a range excluding a region where moisture is mixed into the steam and a region where the boiler heating pipe is overheated at a set water level. is there.
又本発明は、バーナノズルは複数の噴霧ノズルを有し、高燃焼負荷率、中燃焼負荷率、低燃焼負荷率に応じて前記噴霧ノズルが選択される貫流ボイラ装置に係るものである。 The present invention also relates to a once-through boiler apparatus in which the burner nozzle has a plurality of spray nozzles, and the spray nozzle is selected according to a high combustion load factor, a medium combustion load factor, and a low combustion load factor.
又本発明は、水位検出装置により複数段階に水位を検出し、各段階の水位に対応した燃焼負荷率で段階燃焼制御を行う貫流ボイラの燃焼制御方法であって、各段階の水位の内、高燃焼負荷率に対応した水位及び低燃焼負荷率に対応した水位では、予め設定された燃焼負荷率を切替えて目標負荷に対応する様燃焼を段階制御し、中燃焼負荷率に対応した水位では、実際のボイラの稼働状態に応じて、比例制御で燃焼を制御する貫流ボイラの燃焼制御方法に係るものである。 The present invention also provides a combustion control method for a once-through boiler that detects a water level in a plurality of stages by a water level detection device and performs stage combustion control at a combustion load factor corresponding to the water level in each stage. At the water level corresponding to the high combustion load factor and the water level corresponding to the low combustion load factor, the combustion is controlled in stages so as to correspond to the target load by switching the preset combustion load factor, and at the water level corresponding to the medium combustion load factor. The invention relates to a combustion control method for a once-through boiler in which combustion is controlled by proportional control according to the actual operating state of the boiler.
本発明によれば、バーナノズルと、該バーナノズルに燃料を供給する燃料供給ラインと、該燃料供給ラインに設けられ、燃焼負荷率に対応する流量に燃料の流量を調整可能な流量調整手段と、ボイラの水位を段階的に検出する水位検出装置と、該水位検出装置からの水位検出結果に基づき設定された複数の段階の1つに水位を制御する水位制御部と、蒸気圧を検出する圧力検出器と、該圧力検出器からの蒸気圧検出結果に基づき前記流量調整手段を制御して前記バーナノズルへの燃料供給量を該バーナノズルの燃焼負荷率が前記蒸気圧検出結果に対応する様制御する制御装置とを具備し、該制御装置は設定された複数の燃焼負荷率の切替えにより燃焼制御を行う段階燃焼制御モードと、設定された燃焼負荷率の範囲で燃焼負荷率に対応して比例燃焼制御を行う比例燃焼制御モードによる燃焼制御が可能であり、検出される蒸気圧が高負荷、低負荷の場合は、前記段階燃焼制御を実行し、中負荷の場合は前記比例燃焼制御を実行するので、一番使用頻度の高い中負荷での燃焼率の切替えがなくなり、圧力変動を抑制でき、実際のボイラ負荷に円滑に対応することが可能であり、補機類の消耗を軽減し、燃料空気を送風するファンのエネルギ効率を向上できる。 According to the present invention, a burner nozzle, a fuel supply line for supplying fuel to the burner nozzle, a flow rate adjusting means provided in the fuel supply line and capable of adjusting the flow rate of fuel to a flow rate corresponding to a combustion load factor, and a boiler A water level detection device for detecting the water level in stages, a water level control unit for controlling the water level in one of a plurality of stages set based on the water level detection result from the water level detection device, and pressure detection for detecting the vapor pressure And a control for controlling the flow rate adjusting means based on the vapor pressure detection result from the pressure detector to control the fuel supply amount to the burner nozzle so that the combustion load factor of the burner nozzle corresponds to the vapor pressure detection result The control device is configured to perform a combustion control by switching a plurality of set combustion load factors, and a ratio corresponding to the combustion load factor within a range of the set combustion load factors. Combustion control is possible in the proportional combustion control mode that performs combustion control. When the detected vapor pressure is high load or low load, the staged combustion control is executed, and when the detected steam pressure is medium load, the proportional combustion control is executed. Therefore, switching of the combustion rate at the most frequently used medium load is eliminated, pressure fluctuation can be suppressed, and it is possible to respond smoothly to the actual boiler load, reducing the consumption of auxiliary machinery, The energy efficiency of the fan that blows fuel air can be improved.
又本発明によれば、前記燃焼負荷率の変更は、設定された水位で、蒸気に水分が混入する領域と、ボイラの加熱管が過熱する領域とを除く範囲で行われるので、水位制御は段階制御が可能であり、コストの低減が図れると共に既存の貫流ボイラ装置に対しても実施可能である。 Further, according to the present invention, the combustion load factor is changed at a set water level in a range excluding a region where moisture is mixed into the steam and a region where the boiler heating pipe is overheated. Stage control is possible, and the cost can be reduced and the present invention can also be applied to an existing once-through boiler apparatus.
又本発明によれば、バーナノズルは複数の噴霧ノズルを有し、高燃焼負荷率、中燃焼負荷率、低燃焼負荷率に応じて前記噴霧ノズルが選択されるので、簡単なバーナノズルの構成で液体燃料の使用が可能となり、設備コストの低減が図れる。 According to the present invention, the burner nozzle has a plurality of spray nozzles, and the spray nozzle is selected according to a high combustion load factor, a medium combustion load factor, and a low combustion load factor. The fuel can be used, and the equipment cost can be reduced.
又本発明によれば、水位検出装置により複数段階に水位を検出し、各段階の水位に対応した燃焼負荷率で段階燃焼制御を行う貫流ボイラの燃焼制御方法であって、各段階の水位の内、高燃焼負荷率に対応した水位及び低燃焼負荷率に対応した水位では、予め設定された燃焼負荷率を切替えて目標負荷に対応する様燃焼を段階制御し、中燃焼負荷率に対応した水位では、実際のボイラの稼働状態に応じて、比例制御で燃焼を制御するので、一番使用頻度の高い中負荷での燃焼率の切替えがなくなり、圧力変動を抑制でき、実際のボイラ負荷に円滑に対応することが可能であり、補機類の消耗を軽減し、燃料空気を送風するファンのエネルギ効率を向上できる等の優れた効果を発揮する。 Further, according to the present invention, there is provided a combustion control method for a once-through boiler that detects a water level in a plurality of stages by a water level detection device and performs stage combustion control at a combustion load factor corresponding to the water level in each stage. Among them, at the water level corresponding to the high combustion load factor and the water level corresponding to the low combustion load factor, the combustion combustion is controlled in stages so as to correspond to the target load by switching the preset combustion load factor, and corresponds to the medium combustion load factor. At the water level, the combustion is controlled by proportional control according to the actual operating state of the boiler.Therefore, switching of the combustion rate at the most frequently used medium load is eliminated, pressure fluctuation can be suppressed, and the actual boiler load can be reduced. It can respond smoothly, and exhibits excellent effects such as reducing the consumption of auxiliary equipment and improving the energy efficiency of the fan that blows fuel air.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例に係る貫流ボイラ装置の概略を示している。 FIG. 1 shows an outline of a once-through boiler apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1中、1はボイラ本体であって、該ボイラ本体1は、円周方向へ所要の間隔で立設された竪向きで且つ複数の加熱管2と、該加熱管2で包囲され、上端、下端が閉塞された円筒状の燃焼室3と、前記加熱管2の下部に接続された環状の下部管寄せ4と、前記加熱管2の上部に接続された環状の上部管寄せ5とを備え、該上部管寄せ5の中心には、前記燃焼室3内に燃料ガスを噴射するバーナノズル6が下向きに取付けられている。
In FIG. 1,
前記下部管寄せ4には給水管8が接続され、該給水管8には、前記下部管寄せ4に水を供給し得る様にした給水ポンプ9及び前記下部管寄せ4から前記給水ポンプ9へ水が逆流しない様にした逆止弁10が設けられている。
A
11は気水分離器であって、該気水分離器11の上部側と前記上部管寄せ5の上面とは蒸気管12により接続され、前記気水分離器11の底部と前記下部管寄せ4とは降水管13により接続されている。
11 is a steam separator, and the upper side of the
14は前記加熱管2内にある水のレベル(水位)を検出する為に用いる水位検出装置であって、既存の貫流ボイラ装置に設けられた水位検出装置と同様の構成を有し、前記水位検出装置14は水位検出用容器15を具備し、該水位検出用容器15の底部と前記下部管寄せ4とは下部連通管16によって連通され、前記水位検出用容器15の上端部と前記上部管寄せ5とは、上部連通管17によって連通されている。
14 is a water level detection device used for detecting the level (water level) of the water in the
前記水位検出用容器15には、長さの異なる6本の水位検出用電極棒18a,18b,18c,18d,18e,18fが挿入されており、各水位検出用電極棒18a,18b,18c,18d,18e,18fの下端位置は、夫々高さが異なり且つ18a,18b,18c,18d,18e,18fの順に下端位置が高くなる様配設されている。更に各水位検出用電極棒18a,18b,18c,18d,18e,18fにより検出された水位は、水位検出信号Ha,Hb,Hc,Hd,He,Hf(Ha<Hb<Hc<Hd<He<Hf)として水位制御部20へ出力される。従って、前記水位検出装置14は段階的に、ボイラの水位を検出する。
Six water level
図2は、燃焼状態と水位と得られる蒸気の状態を示しており、曲線27aと曲線27bに囲まれた領域Aが良好な乾き度を持った蒸気が得られる領域、前記曲線27aより上側の領域Bは、水位が高すぎ蒸気に水分が混入し、乾き度が低下する領域、前記曲線27bより下側の領域Cは水位が低すぎ前記加熱管2が過熱する領域となっている。
FIG. 2 shows the combustion state, the water level, and the resulting steam state. The region A surrounded by the
水位検出用電極棒18a,18b,18c,18d,18e,18fが検出する水位、Hb<Hc(高燃焼(100%)の時の水位)、Hc<Hd(中燃焼(40%〜80%)の時の水位)、Hd<He(低燃焼(20%)の時の水位)での、良好な乾き度を持った蒸気が得られる範囲は幅を有しており、図2に示される様に、Hb<Hcの水位では燃焼負荷率が75%〜100%であり、同様にHc<Hdの水位では燃焼負荷率が40%〜80%、Hd<Heの水位では燃焼負荷率が20%〜55%である。
Water levels detected by the water level
従って、高燃焼では燃焼負荷率が75%〜100%の範囲で、又中燃焼では燃焼負荷率が40%〜80%の範囲で、更に低燃焼では燃焼負荷率が20%〜55%の範囲で、バーナの燃焼負荷率の設定を変更しても良質な蒸気が得られる。尚、上記燃焼負荷率の範囲は例示であり、状況に応じて適宜変更が可能である。 Therefore, the combustion load factor is in the range of 75% to 100% for high combustion, the combustion load factor is in the range of 40% to 80% for medium combustion, and the combustion load factor is in the range of 20% to 55% for low combustion. Thus, even if the setting of the burner combustion load factor is changed, good quality steam can be obtained. The range of the combustion load factor is an example, and can be appropriately changed according to the situation.
図1中、19は制御装置であって、該制御装置19は、操作パネル等の入力部34、半導体メモリ、HDD等の記憶部35を具備し、前記入力部34は、表示部、テンキー等を有し、高燃焼、中燃焼、低燃焼の燃焼負荷率を設定可能となっている。又、前記制御装置19は後述する蒸気圧検出信号及び設定された燃焼負荷率に基づき後述する流量調整手段32の弁開度を制御する。
In FIG. 1,
前記記憶部35には、4位置の段階燃焼制御を実行する為のシーケンスプログラム、水位制御部20による水位制御を実行する為の水位制御プログラム、前記入力部34からの操作により、高燃焼、中燃焼、低燃焼の燃焼負荷率の変更、設定を可能とする燃焼負荷率設定プログラムが格納される。
In the
前記制御装置19は、燃焼状態に対応した水位レベル指令を前記水位制御部20に送出し、前記水位制御部20は前記水位検出信号Ha,Hb,Hc,Hd,He,Hfに基づき前記給水ポンプ9の駆動を制御して水の供給量を調整し、水位が所定の範囲に保持される様にする。例えば、水位レベル指令が高負荷(100%燃焼)であると、水位がHbとHcとの間に、又中負荷(80%〜40%燃焼)であると、水位がHcとHdとの間に、又低負荷(20%燃焼)であると、水位はHdとHeとの間にそれぞれ位置する様に、前記水位制御部20が前記給水ポンプ9の駆動を制御して、給水量を調整する。
The
本実施例では、前記水位検出装置14の検出結果に基づき水位制御を行った場合に、制御される水位に対応する燃焼負荷率が範囲を有することを利用し、最も利用の多い中負荷では比例燃焼制御を実行し、段階燃焼制御で実際の稼働状態に適合させ、負荷の切替え頻度を減少させ、圧力変動を少なくして安定した貫流ボイラ装置の運転を可能とする。
In the present embodiment, when the water level control is performed based on the detection result of the water
前記バーナノズル6には燃料ガス供給ライン21が接続され、該燃料ガス供給ライン21に上流側(バーナノズル6が下流端)から圧力調整部31、流量調整手段32が設けられ、該流量調整手段32は前記制御装置19と電気的に接続され、該制御装置19からの開度指令信号Vにより、弁の開度が制御され、前記バーナノズル6に供給される燃料の流量が調整される様になっている。
A fuel
前記流量調整手段32としては、無段に流量調整が可能である流量調整弁、例えばモータ弁が用いられる。又、弁開度を調整する為のアクチュエータとしてステッピングモータが用いられ、該ステッピングモータを駆動する為の、1パルス駆動信号と弁開度変化が規定され、前記制御装置19からは予定開度に対応した数のパルスが、開度指令信号Vとして前記流量調整手段32に与えられる。尚、モータとしては弁開度を制御できるものとして、サーボモータ等が用いられてもよい。 As the flow rate adjusting means 32, a flow rate adjusting valve, such as a motor valve, capable of continuously adjusting the flow rate is used. A stepping motor is used as an actuator for adjusting the valve opening, and a one-pulse drive signal and a change in the valve opening for driving the stepping motor are defined. A corresponding number of pulses are given to the flow rate adjusting means 32 as the opening degree command signal V. Note that a servo motor or the like may be used as a motor that can control the valve opening.
前記蒸気管12には圧力検出器33が設けられている。該圧力検出器33は、例えば、圧力センサとマイコンが一体となったものであり、前記蒸気管12を流れる蒸気の蒸気圧Pを検出し、蒸気圧検出信号P(Ph,Pm(Pmh,Pmm,Pml),Pl)として前記制御装置19に出力する。該制御装置19には予めボイラ負荷に対応する閾値と目標圧力値PMが設定されており、前記圧力検出器33から入力される蒸気圧検出信号Pと前記閾値とを比較し、燃焼モードを変更する様前記圧力調整部31、前記流量調整手段32、前記水位制御部20を制御する。尚、目標圧力値はPmh<PM<Pmlの範囲で設定される。
The
前記蒸気圧検出信号Ph,Pm,Plはそれぞれボイラの負荷状態を示すものであり、それぞれ圧力値に対応し、Phは高負荷,Pmは中負荷,Plは低負荷であり、Ph<Pm<Plである。更に、Pmh<Pmm<Pmlであり、Pmlは中負荷の上限値、Pmhは中負荷の下限値を示し、Pmmは負荷状態にリアルタイムで対応し、Pmh〜Pmlの範囲である。例えば、Ph:高負荷(100%負荷)、Pm:中負荷(Pmh:80%負荷〜Pml:40%負荷)、Pl:低負荷(20%負荷)である。 The steam pressure detection signals Ph, Pm, and Pl indicate the load state of the boiler, respectively, corresponding to the pressure value, Ph is a high load, Pm is a medium load, and Pl is a low load, Ph <Pm < Pl. Further, Pmh <Pmm <Pml, where Pml represents the upper limit value of the medium load, Pmh represents the lower limit value of the medium load, Pmm corresponds to the load state in real time, and is in the range of Pmh to Pml. For example, Ph: high load (100% load), Pm: medium load (Pmh: 80% load to Pml: 40% load), and Pl: low load (20% load).
以下、作用について説明する。 The operation will be described below.
前記圧力調整部31は、前記燃料ガス供給ライン21により供給される燃料ガスの圧力(1次圧)を既定値(2次圧)となる様に圧力調整する。前記流量調整手段32に供給される圧力が既定値(一定値)に調整されることで、前記流量調整手段32の弁開度の調整で、流量が一義的に決定される。
The
前記制御装置19は、初期設定した燃焼負荷率となる様な供給流量となる様に、前記流量調整手段32の弁開度を段階制御する。例えば、該流量調整手段32のアクチュエータがステッピングモータである場合は、前記制御装置19は、高燃焼ではAパルス数の開度指令信号(Vh)を前記流量調整手段32に出力し、中燃焼ではBパルス数の開度指令信号(Vm:Vmh,Vmm,Vml)、低燃焼ではCパルス数の開度指令信号(Vl)を前記流量調整手段32に出力する様に構成されている。
The
ここで、Vh>Vm>Vlであり、又、Vmh>Vmm>Vmlである。更に、Vmhは中燃焼状態の上限値、Vmlは中燃焼状態の下限値であり、VmmはVmh〜Vmlの範囲で前記圧力検出器33からの蒸気圧検出信号P(後述)に追従して目標圧力を維持する様に変動する。
Here, Vh> Vm> Vl and Vmh> Vmm> Vml. Further, Vmh is an upper limit value in the middle combustion state, Vml is a lower limit value in the middle combustion state, and Vmm is a target in accordance with a vapor pressure detection signal P (described later) from the
前記制御装置19には、前記圧力検出器33から蒸気圧検出信号Ph,Pm(Pmh,Pmm,Pml),Plが入力され、前記制御装置19は入力された蒸気圧検出信号Ph,Pm,Plに基づき、負荷状態を判断し、開度指令信号Vを決定すると共に前記流量調整手段32に出力する。
Vapor pressure detection signals Ph, Pm (Pmh, Pmm, Pml), Pl are input from the
又、前記制御装置19は、負荷状態の判断に基づき、燃焼の制御モードを選択する。即ち、負荷状態が100%の場合、即ち蒸気圧検出信号がPhの場合は、燃焼負荷率100%の固定燃焼制御モード、負荷状態が100%〜80%の場合、即ち蒸気圧検出信号がPh〜Pmhの場合は、前記制御装置19からは開度指令信号Vh又はVmhが前記流量調整手段32に出力され、燃焼負荷率100%と燃焼負荷率80%との切替えによる段階燃焼制御モードが実行される。
The
又、負荷状態が80%〜40%の場合は、即ち蒸気圧検出信号がPmh〜Pmlの場合は、前記流量調整手段32に開度指令信号Vmmが出力され、圧力変動に対応し、目標圧力となる様に負荷率を変動する比例燃焼制御モードが実行される。 When the load state is 80% to 40%, that is, when the vapor pressure detection signal is Pmh to Pml, the opening degree command signal Vmm is output to the flow rate adjusting means 32, corresponding to the pressure fluctuation, and the target pressure Thus, the proportional combustion control mode in which the load factor is varied is executed.
比例燃焼制御モードでは、前記圧力検出器33で検出される蒸気圧検出信号Pmmが前記制御装置19にリアルタイムでフィードバックされ、該制御装置19では経時的な蒸気圧力変動が演算され、蒸気圧力変動が反映された開度指令信号Vmmが前記流量調整手段32に出力され、前記圧力検出器33が検出した圧力と目標圧力PMとの偏差をなくす様前記流量調整手段32の開度が比例制御される。尚、負荷状態が80%〜40%に対応する水位は、HcとHdとの間に保持すればよく、水位については従前と同様段階制御でよい。
In the proportional combustion control mode, the steam pressure detection signal Pmm detected by the
更に、負荷状態が40%〜20%の場合は、即ち蒸気圧検出信号がPml〜Plの場合は、前記制御装置19から開度指令信号Vml又はVlが前記流量調整手段32に出力され、燃焼負荷率40%と燃焼負荷率20%との切替えによる段階燃焼制御モードが実行される。負荷状態が20%〜0%の場合は、開度指令信号Vml又は閉信号が出力され、燃焼負荷率20%と燃焼停止の切替えによる段階燃焼制御モードが実行される。
Further, when the load state is 40% to 20%, that is, when the vapor pressure detection signal is Pml to Pl, the opening degree command signal Vml or Vl is output from the
尚、燃焼負荷率20%から負荷を増加させる場合(低燃焼から中燃焼へ移行する場合)、一旦、中燃焼負荷率60%とし、更に増加減して目標値に到達する様にしてもよい。この場合、20%燃焼負荷率と40%燃焼負荷率との間をハンチングすることが防止される。同様に、燃焼負荷率100%から負荷を減少させる場合(高燃焼から中燃焼へ移行する場合)、一旦、中燃焼負荷率60%とし、更に増加減して目標値に到達する様にすることで、80%燃焼負荷率と100%燃焼負荷率との間をハンチングすることが防止される。 When the load is increased from the combustion load factor of 20% (when shifting from low combustion to intermediate combustion), the intermediate combustion load factor may be once increased to 60% and further increased and decreased to reach the target value. . In this case, hunting between the 20% combustion load factor and the 40% combustion load factor is prevented. Similarly, when reducing the load from the combustion load factor of 100% (when shifting from high combustion to medium combustion), once set the medium combustion load factor to 60%, and further increase and decrease to reach the target value. Thus, hunting between the 80% combustion load factor and the 100% combustion load factor is prevented.
実際の定常運転については、負荷状態は略80%〜40%の範囲に収ることから、比例燃焼制御モードが実行されることになり、負荷の切替え頻度が減少し、圧力変動が少なくなる。 In actual steady operation, since the load state falls within the range of approximately 80% to 40%, the proportional combustion control mode is executed, the load switching frequency is reduced, and the pressure fluctuation is reduced.
又燃焼制御と並行して燃焼空気の供給量も制御される。燃焼空気の供給量の制御は、送風機(図示せず)を制御することで行われ、前記燃焼負荷率の制御と同様、高負荷、低負荷は段階制御、中負荷については比例制御が行われる。又送風機の運転がインバータ制御される場合は、中負荷に対して急激な増速、減速がなく、消費電力を低減できる。 In parallel with the combustion control, the supply amount of the combustion air is also controlled. Control of the supply amount of combustion air is performed by controlling a blower (not shown). Like the combustion load factor, step control is performed for high and low loads, and proportional control is performed for medium loads. . In addition, when the operation of the blower is controlled by an inverter, there is no rapid increase or decrease in speed with respect to a medium load, and power consumption can be reduced.
又、前記圧力検出器33からの蒸気圧検出信号P、前記流量調整手段32の切替えの履歴、ボイラ負荷率の変動の履歴等のボイラ稼働データは、前記記憶部35に経時的且つ時系列に蓄積される。蓄積したデータに基づき高燃焼、中燃焼、低燃焼に対応する燃焼制御モードの切替え時期(燃焼制御モードの切替えの蒸気圧検出信号Pの閾値)等を運転状態に合わせて最適なものとすることが可能である。
Further, boiler operation data such as the steam pressure detection signal P from the
尚、前記流量調整手段32の下流側に流量計を設け、設定流量と調整後の流量との間で偏差があるかどうかを検出し、偏差がある場合は、前記流量調整手段32の開度を補正して、流量設定精度を向上させる様にしてもよい。 A flow meter is provided on the downstream side of the flow rate adjusting means 32 to detect whether there is a deviation between the set flow rate and the adjusted flow rate. If there is a deviation, the opening degree of the flow rate adjusting means 32 is detected. May be corrected to improve the flow rate setting accuracy.
又、前記流量調整手段32の変形として、弁回転軸にリンクを連結し、モータ等のアクチュエータにより、該リンクを介して弁を回転させ、弁開度を調整する様にしてもよい。 As a modification of the flow rate adjusting means 32, a link may be connected to the valve rotation shaft, and the valve opening degree may be adjusted by rotating the valve via the link by an actuator such as a motor.
図3は、第2の実施例を示している。第2の実施例は、空気ダンパの開度に伴い変化するダンパ2次側空気圧力に基づき負荷別に対応させ燃料流量を制御するシステムを示している。 FIG. 3 shows a second embodiment. The second embodiment shows a system for controlling the fuel flow rate according to the load based on the damper secondary air pressure that changes with the opening of the air damper.
尚、図3中、図1中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。 In FIG. 3, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図3中、37は燃焼用空気送風機、38は該燃焼用空気送風機37の下流側に設けた風量調整用の空気ダンパ、39は空気ダンパ開度調整用のダンパモータを示す。該ダンパモータ39は、リミット付コンデンサモータ、ステッピングモータ、サーボモータ等、前記空気ダンパ38の開度を調整可能なアクチュエータが使用される。
In FIG. 3, 37 is a combustion air blower, 38 is an air damper for adjusting the air volume provided on the downstream side of the
燃料ガス供給ライン21の圧力調整部31の下流側に比例弁40が設けられ、該比例弁40の下流側の調整圧及び前記空気ダンパ38の下流側の調整圧がフィードバックされ、空気ダンパ38下流側の圧力に比例したガス圧(ガス供給量)となる様に、流量調整手段32によって燃料ガスの供給量が調整される様になっている。
A
第2の実施例の場合、前記空気ダンパ38、前記ダンパモータ39、前記比例弁40等が流量調整手段32を構成する。
In the case of the second embodiment, the
第2の実施例に於いては、圧力検出器33からの蒸気圧検出信号Pに基づき、前記ダンパモータ39を介して前記空気ダンパ38の開度を調整し、前記バーナノズル6に供給する燃焼用空気の流量を制御している。
In the second embodiment, the combustion air supplied to the
高燃焼の場合、制御装置19から、ダンパモータ39に高燃焼開度指令信号Vhが出力され、空気ダンパ開度が高燃焼開度となり、ダンパ2次側の空気圧力が上昇し、その圧力が導管36により比例弁40に導入され、該比例弁40側で設定された倍率により、燃料の2次圧力が高くなることで、高燃焼の燃料流量が設定される。
In the case of high combustion, a high combustion opening command signal Vh is output from the
高燃焼で連続運転中に運転圧力が上昇(負荷減少)し、前記圧力検出器33からの蒸気圧検出信号がPmlとなった場合は、前記制御装置19は中燃焼開度指令信号Vmhにより予め設定された中燃焼上限負荷になる様、前記空気ダンパ38の開度を閉じ、同様に燃料流量が減少設定される。その後は開度指令信号Vmmにより、目標圧力となる様、中燃焼開度を比例制御で調整し、燃料流量を増減する。
When the operating pressure rises (load decreases) during continuous operation with high combustion and the vapor pressure detection signal from the
更に予め設定された中燃焼下限負荷で運転中に圧力が上昇(負荷減少)し、蒸気圧検出信号がPmhとなった場合は、低燃焼開度指令信号Vlがダンパモータ39に出力され、予め設定された低燃焼開度となる様、前記空気ダンパ38の開度を閉じることで空気圧力が更に降下し、燃料流量が減少設定され、目標圧力の変動を防止する。
Further, when the pressure rises (load decreases) during operation at a preset middle combustion lower limit load and the vapor pressure detection signal becomes Pmh, a low combustion opening command signal Vl is output to the
又、予め設定された低燃焼負荷で運転中に圧力が降下(負荷増加)する場合は中燃焼開度指令信号Vmlにより予め設定された中燃焼下限開度に前記空気ダンパ38を開き、その後は開度指令信号Vmmにより、目標圧力となる様、中燃焼ダンパ開度を開閉する。
Further, when the pressure drops (increases in load) during operation at a preset low combustion load, the
又、予め設定された中燃焼上限負荷で運転中に圧力が降下(負荷増加)する場合は高燃焼開度指令信号Vhが出力され、前記空気ダンパ38は高燃焼ダンパ開度となり、目標圧力の変動を防止する。
Further, when the pressure drops (increases the load) during operation at a preset middle combustion upper limit load, a high combustion opening command signal Vh is output, and the
図4は、第3の実施例を示し、第3の実施例では、燃料として油等の液体燃料とした場合である。尚、図4中、図1中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 4 shows a third embodiment. In the third embodiment, the fuel is a liquid fuel such as oil. 4 that are the same as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
バーナノズルには液体用のバーナノズル50が用いられ、該バーナノズル50は高燃焼用噴油ノズル51、中燃焼用噴油ノズル52、低燃焼用噴油ノズル53を具備し、前記高燃焼用噴油ノズル51は第1電磁弁44を介して燃料供給ライン41に接続され、前記中燃焼用噴油ノズル52は第2電磁弁47を介して前記燃料供給ライン41に接続され、前記低燃焼用噴油ノズル53は第3電磁弁48を介して前記燃料供給ライン41に接続されている。該燃料供給ライン41には燃料供給ポンプ42が設けられている。
As the burner nozzle, a
尚、前記高燃焼用噴油ノズル51、前記中燃焼用噴油ノズル52、前記低燃焼用噴油ノズル53は、それぞれ噴霧量を異ならせてもよく、或は同じとしてもよい。
It should be noted that the high
前記第1電磁弁44、前記第2電磁弁47、前記第3電磁弁48は燃料の供給を停止する場合、或は非常時に燃料を緊急停止する場合等に使用され、前記燃料供給ライン41を全閉する。又、稼働時には、前記電磁弁44,47,48は燃焼状態に応じて択一的に全開となる。
The
前記第1電磁弁44、前記第2電磁弁47、前記第3電磁弁48と前記燃料供給ポンプ42との間と、該燃料供給ポンプ42の上流側とを接続する戻しライン45が設けられ、該戻しライン45には流量調整用のモータ弁46が設けられている。該モータ弁46に用いられる、アクチュエータとしてのモータには、ステッピングモータ、或はサーボモータが使用される。
A
第3の実施例の場合、前記第1電磁弁44、前記第2電磁弁47、前記第3電磁弁48、前記戻しライン45、前記モータ弁46等が流量調整手段32を構成する。
In the case of the third embodiment, the first
前記燃料供給ポンプ42は規定流量(一定流量)を送出する様構成されており、前記戻しライン45は送出された流量の一部を前記燃料供給ポンプ42の上流側に戻し、戻し量は前記モータ弁46の弁開度によって決定される。前記戻しライン45による戻し量が多ければ、前記バーナノズル50に供給される燃料の量が少なくなり、又戻し量が少なければ、前記バーナノズル50に供給される燃料の量が多くなる。
The
高燃焼、又は低燃焼に用いられる高燃焼用噴油ノズル51、又は低燃焼用噴油ノズル53に燃料油を供給する状態では前記モータ弁46は全閉とされ、中燃焼に用いられる中燃焼用噴油ノズル52に燃料油を供給する場合は、前記モータ弁46の開度が調整され、前記流量調整手段32への燃料油供給量が負荷状態に比例して調整される。即ち、中燃焼負荷域については戻り油量をモータ弁46の開度の変更で調整し、バーナより噴霧する油量を増減可能とし、目標運転圧力になる様に、燃焼負荷を比例的に制御する。
In the state where fuel oil is supplied to the high
着火(低燃焼)時は制御装置19からの運転信号V及び開信号Vlにより、噴油ポンプが起動、閉信号Vmmにより前記モータ弁46は全閉とし、開信号Vlにより前記第3電磁弁48が開となり、予め設定された低燃焼油量を噴霧する。尚、前記第1電磁弁44、前記第2電磁弁47は全閉である。
At the time of ignition (low combustion), the oil pump is started by the operation signal V and the open signal Vl from the
燃焼開始後、目標運転圧力より低い場合、中燃焼に移行するが、この時、予め低燃焼油量+中燃焼油量が中燃焼下限負荷となる様に信号Vmmによりモータ弁46が開度設定され、その後、開信号Vmにより第2電磁弁47が開となり中燃焼に移行する。以降は開閉信号Vmmにより、目標圧力となる様に戻り油量をモータ弁46の開度を増減し、中燃焼油量を調整する。
When the combustion pressure is lower than the target operating pressure after the start of combustion, the engine shifts to intermediate combustion. At this time, the
更に予め設定された中燃焼上限負荷で運転中に圧力が降下(負荷増加)する場合は信号Vmmによりモータ弁46は予め低燃焼油量+中燃焼油量+高燃焼油量で定格油量となる様に弁開度が設定された後、開信号Vhにより前記第1電磁弁44が開(即ち前記第1電磁弁44、前記第2電磁弁47、前記第3電磁弁48が開)となり高燃焼に移行し、目標圧力の変動を防止する。
Further, when the pressure drops during operation at a preset middle combustion upper limit load (load increase), the
高燃焼で連続運転中に運転圧力が上昇(負荷減少)する場合は、予め低燃焼油量+中燃焼油量が中燃焼上限負荷となる様に信号Vmmによりモータ弁46が開度設定され、その後、開信号VhがOFFとなり、第1電磁弁44が閉となり、中燃焼に移行する。その後は開閉信号Vmmにより、目標圧力となる様に戻り油量をモータ弁46の開度を増減し、中燃焼油量を調整する。
When the operating pressure rises (load decreases) during continuous operation at high combustion, the opening of the
更に予め設定された中燃焼下限負荷で運転中に圧力が上昇(負荷減少)する場合は閉信号Vmmにより前記モータ弁46は全閉とし、その後、開信号VmがOFFとなり第2電磁弁47が閉となり低燃焼に移行することで目標圧力の変動を防止する。
Further, when the pressure rises (load decreases) during operation at a preset middle combustion lower limit load, the
又、燃料流量の変化に伴い空気流量も変更する必要がある。これは上記各信号(Vh,Vm(Vmh,Vmm,Vml),Vl)により、空気ダンパの開度を同様に制御することで各運転負荷に合わせた空気流量とする。送風機の運転にインバータを用いる場合は、同様に各運転負荷に合わせた周波数に変更することで、各運転負荷に合わせた空気流量とする。 Also, it is necessary to change the air flow rate as the fuel flow rate changes. This is set to an air flow rate adapted to each operation load by similarly controlling the opening degree of the air damper by the above-mentioned signals (Vh, Vm (Vmh, Vmm, Vml), Vl). In the case of using an inverter for the operation of the blower, the air flow rate is adjusted according to each operation load by changing the frequency to the operation load similarly.
1 ボイラ本体
2 加熱管
3 燃焼室
6 バーナノズル
14 水位検出装置
19 制御装置
20 水位制御部
21 燃料ガス供給ライン
31 圧力調整部
32 流量調整手段
33 圧力検出器
34 入力部
35 記憶部
36 導管
37 燃焼用空気送風機
38 空気ダンパ
39 ダンパモータ
40 比例弁
41 燃料供給ライン
42 燃料供給ポンプ
44 第1電磁弁
45 戻しライン
46 モータ弁
47 第2電磁弁
48 第3電磁弁
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