JP6277873B2 - ボイラ - Google Patents
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Description
また、近年、ダンパの開度と共に送風機の出力を変化させることで、燃焼状態に応じてより好適な量の燃焼用空気をバーナに供給する技術も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、燃焼用空気の流量をダンパの開度のみによって制御しているボイラでは、上述の手法によりダンパの動作確認を行うことができる。しかしながら、燃焼用空気の流量をダンパの開度及び送風機の出力により制御するボイラでは、燃焼用空気の圧力は送風機の出力によっても変化するため、同様の手法によっては、ダンパの動作確認を適切に行えない。
第1実施形態のボイラ1は、水を加熱して蒸気を生成する蒸気ボイラである。このボイラ1は、図1に示すように、缶体10と、缶体10に燃焼用空気を送り込む送風機20と、缶体10と送風機20とを接続し燃焼用空気が流通する給気ダクト30と、給気ダクト30に配置されるダンパ40と、給気ダクト30の内部の圧力を検出する圧力センサ31と、給気ダクト30に燃料ガスを供給する燃料供給装置50と、缶体10から排出される燃焼ガスが流通する排気筒60と、缶体10に水を供給する給水路(図示せず)と、ボイラ1の燃焼状態を制御する制御部70と、を備える。
ボイラ筐体11は、缶体10の外形を構成し、平面視矩形形状の直方体状に形成される。このボイラ筐体11の長手方向の一端側に位置する第1側面11aには、給気口16が形成され、ボイラ筐体11の長手方向の他端側に位置する第2側面11bには、排気口17が形成される。
下部ヘッダ13は、ボイラ筐体11の下部に配置される。下部ヘッダ13には、複数の水管12の下端部が接続される。
上部ヘッダ14は、ボイラ筐体11の上部に配置される。上部ヘッダ14には、複数の水管12の上端部が接続される。
メインバーナは、送風機20から供給される燃焼用空気と燃料供給装置50から供給される燃料ガスとの混合ガスを燃焼させる。
パイロットバーナは、メインバーナを着火させてボイラ1の燃焼を開始させる着火時等に用いられる。
ダンパ40は、給気ダクト30の内部の燃焼用空気の流路を塞いだ閉状態と、この閉状態から90度回転し、給気ダクト30の内部の燃焼用空気の流路を開放した開状態との間で回転可能に配置される。
メインガス供給ライン51は、給気ダクト30におけるダンパ40が配置された位置よりも下流側に接続され、給気ダクト30に燃料ガスを供給する。本実施形態では、メインガス供給ライン51は、並列して2本設けられ、先端側で合流した後、給気ダクト30に接続される。
ノズル53は、メインガス供給ライン51の先端部に配置され、給気ダクト30の内部において燃料ガスを噴出する。
パイロットバーナ弁55は、電磁弁により構成され、パイロットガス供給ライン54におけるパイロットバーナへの流路を開放又は遮断する。
制御部70は、缶体10への燃焼用空気の供給量及び燃焼ガスの供給量を制御することで、ボイラ1の燃焼状態(燃焼率)を制御し、ボイラ1による蒸気の生成量を調整する。
より具体的には、制御部70は、ボイラ1が蒸気を供給する負荷機器による蒸気の消費量に応じて、ボイラ1の燃焼状態を変更し、蒸気の生成量を調整する。
そして、制御部70は、それぞれの燃焼位置に応じて送風機20の出力及び/又はダンパの開度を変更してバーナ15に供給される燃焼用空気の流量を制御する。具体的には、ボイラ1を高燃焼位置で燃焼させる場合の送風機20の出力は、低燃焼位置で燃焼させる場合の送風機20の出力よりも高く設定されている。
また、制御部70は、燃焼状態に応じて遮断弁52a,52bを開閉させ、バーナ15に供給される燃焼ガスの流量を制御する。本実施形態では、ボイラ1を低燃焼位置で燃焼させる場合には、遮断弁52a又は遮断弁52bのうちの一方を開放し、ボイラ1を高燃焼位置で燃焼させる場合には、遮断弁52a及び遮断弁52bを開放する。
着火制御部77は、判定部75により第1圧力と前記第2圧力との差が第1閾値を上回ったと判定された場合に、バーナ15への着火を開始させる。
また、着火制御部77は、火種を発生させてプレイグニッション工程を開始する。
尚、燃焼用空気の供給量をダンパ40の開度及び送風機20の出力の両方によって調整することで、着火工程においてより安定的に火炎を形成できる。
また、不動作報知部78は、ダンパ40の不動作を報知させた後、ボイラ1の運転を停止させる。
即ち、着火時ダンパ制御部73によりダンパ40が第2開度とされた後、一定時間経過しても、圧力センサ31により検出される燃焼用空気の圧力が低下しなかった場合には、ダンパ40が正常に動作していないと考えられる。そこで、不動作報知部78は、判定部75により第2の時間、第1圧力と第2圧力との差が第1閾値を上回ったことが判定されなかった場合に、ダンパ40の不動作をアラーム等により報知させる。また、ボイラ1の運転を停止させる。
これにより、ダンパ40に動作不良があった場合に、バーナ15の燃焼を開始する前にボイラ1の運転を停止させられる。
図3に示すように、燃焼停止状態のボイラ1は、プレパージ工程、プレイグニッション工程、着火トライ工程、パイロットオンリ工程及びメイントライ工程を経て燃焼が開始される。
着火時ダンパ制御部73によりダンパ40の開度が第2開度に変更されると、第2圧力取得部74は、第2圧力を取得する。そして、判定部75は、第1圧力と第2圧力との差が第1閾値を上回ったか否かを判定する。
パイロットバーナが着火して所定時間が経過すると(t4)、着火制御部77は、火種を消す。これにより、パイロットバーナのみが燃焼することとなる(パイロットオンリ工程)。
火種が消されてから所定時間が経過すると(t5)、着火制御部77は、遮断弁52a又は遮断弁52bを開放して、メインバーナを着火させる。また、着火制御部77は、パイロットバーナ弁55の開放を維持させパイロットバーナの燃焼を継続させる(メイントライ)。
第2実施形態のボイラは、制御部70が第3圧力取得部79を備える点で、第1実施形態と異なる。
そして、第2実施形態では、着火制御部77は、判定部75により第1圧力と第2圧力との差が第1閾値を上回ったと判定されることに加え、第1圧力と第3圧力との差が第2閾値(例えば、50mmAq)を上回った場合にバーナ15への着火を開始、つまり、プレイグニッション工程を開始させる。即ち、第2実施形態では、着火制御部77は、ダンパ40の動作が確認され、かつ、送風機20の出力の低下が確認された場合に、バーナ15への着火を開始させる。
例えば、本実施形態では、本発明を、段階値制御ボイラに適用したが、これに限らない。即ち、本発明を、燃焼率を連続的に変更可能な比例制御ボイラに適用してもよい。
また、圧力センサを給気ダクトにおけるダンパの上流側及び下流側に配置し、第1圧力取得部及び第2圧力取得部に、それぞれ、吸気ダクトにおけるダンパの上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を第1圧力及び第2圧力として検出させてもよい。
15 バーナ
20 送風機
40 ダンパ
70 制御部
71 プレパージ制御部
72 第1圧力取得部
73 着火時ダンパ制御部
74 第2圧力取得部
75 判定部
76 着火時送風機制御部
77 着火制御部
78 不動作報知部
79 第3圧力取得部
Claims (7)
- 燃焼状態を変更して燃焼可能なボイラであって、
燃料を燃焼させるバーナと、
前記バーナに燃焼用空気を供給する送風機と、
前記バーナと前記送風機との間に配置され、所定の範囲の開度で開閉可能なダンパと、
前記燃焼状態の変化に応じて前記ダンパの開度及び/又は前記送風機の出力を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記バーナによる燃料の燃焼が停止された燃焼停止状態から該バーナによる燃料の燃焼を開始させる場合に、第1の時間、前記送風機を第1出力で運転させると共に前記ダンパを第1開度としてプレパージを行うプレパージ制御部と、
前記プレパージ制御部による制御状態における燃焼用空気の圧力である第1圧力を取得する第1圧力取得部と、
前記第1の時間が経過した後、前記送風機を前記第1出力で運転させたまま前記ダンパを前記第1開度よりも小さい第2開度とする着火時ダンパ制御部と、
前記着火時ダンパ制御部による制御状態における燃焼用空気の圧力である第2圧力を取得する第2圧力取得部と、
前記第1圧力と前記第2圧力との差が第1閾値を上回ったか否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記第1圧力と前記第2圧力との差が前記第1閾値を上回ったと判定された場合に、前記送風機の出力を前記第1出力から該第1出力よりも小さい第2出力に変化させる着火時送風機制御部と、を備えるボイラ。 - 前記第1圧力取得部及び前記第2圧力取得部は、前記ダンパの下流側における燃焼用空気の圧力を取得する請求項1に記載のボイラ。
- 前記制御部は、前記判定部により前記第1圧力と前記第2圧力との差が前記第1閾値を上回ったと判定された場合に、前記バーナへの着火を開始させる着火制御部を更に備える請求項1又は2に記載のボイラ。
- 前記制御部は、前記着火時送風機制御部により前記送風機の出力が前記第2出力に変化された後の燃焼用空気の圧力である第3圧力を取得する第3圧力取得部を更に備え、
前記着火制御部は、前記第1圧力と前記第3圧力との差が第2閾値を上回った場合に前記バーナへの着火を開始させる請求項3に記載のボイラ。 - 前記制御部は、前記着火時送風機制御部により前記送風機の出力が前記第2出力に変化された後の燃焼用空気の圧力である第3圧力を取得する第3圧力取得部を更に備え、
前記着火制御部は、前記第2圧力と前記第3圧力との差が第3閾値を上回った場合に前記バーナへの着火を開始させる請求項3に記載のボイラ。 - 前記制御部は、前記判定部により第2の時間、前記第1圧力と前記第2圧力との差が前記第1閾値を上回ったことが判定されなかった場合に、前記ダンパの不動作を報知させる不動作報知部を更に備える請求項1〜5のいずれかに記載のボイラ。
- 前記不動作報知部は、前記ダンパの不動作を報知させた後、前記ボイラの運転を停止させる請求項6に記載のボイラ。
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