JP7087281B2 - boiler - Google Patents
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Description
本発明は、ボイラに関する。 The present invention relates to a boiler.
従来、缶体の内部で燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラにおいては、燃料の燃焼を停止した場合や燃焼を開始する前に、缶体の内部に残存する燃料を外部に排出するためにパージ(換気)が行われる(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a boiler that burns fuel inside a can body to generate steam, in order to discharge the fuel remaining inside the can body to the outside when the combustion of the fuel is stopped or before the combustion is started. Purge (ventilation) is performed (see, for example, Patent Document 1).
パージを行う場合には、送風機を所定の出力で所定時間駆動させることでボイラ(缶体)の容積に対して十分な量(例えば、ボイラの容積の5倍)の空気を供給してボイラの内部を換気している。パージを行う場合の送風機の出力及び駆動時間は、ボイラの容積等に基づいて予め設定される。パージを行う場合の空気の供給量が不足した場合には、ボイラの内部に燃料が残存するおそれがあり、安全性が低下してしまう。また、パージを行う場合の空気の供給量が過剰になった場合には、ボイラの放熱損失が大きくなってしまう。 When purging, the blower is driven at a predetermined output for a predetermined time to supply a sufficient amount of air (for example, 5 times the volume of the boiler) to the volume of the boiler (can body) to supply the boiler. The inside is ventilated. The output and drive time of the blower when purging is set in advance based on the volume of the boiler and the like. If the amount of air supplied during purging is insufficient, fuel may remain inside the boiler, reducing safety. Further, if the amount of air supplied when purging is excessive, the heat dissipation loss of the boiler becomes large.
ここで、季節の変化による外気温の変化や、ボイラの内部の状態変化(例えば、排気筒のつまり)によってボイラの内部の圧力損失は変化するため、送風機の出力が一定であったとしても送風機から缶体に供給される空気の流量は変化してしまう。このように、パージを行う場合における送風機の出力及び駆動時間が設定値となっている場合には、季節の変化やボイラの内部の状態変化に応じて最適な風量でのパージを行うことが困難であった。 Here, the pressure loss inside the boiler changes due to changes in the outside air temperature due to seasonal changes and changes in the internal state of the boiler (for example, clogging of the exhaust stack), so even if the output of the blower is constant, the blower The flow rate of air supplied to the can body changes. In this way, when the output and drive time of the blower are set values when purging, it is difficult to perform purging with the optimum air volume according to seasonal changes and changes in the internal state of the boiler. Met.
従って、本発明は、季節の変化やボイラの内部の状態変化があった場合でも最適な風量でパージを行えるボイラを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a boiler capable of purging with an optimum air volume even when there is a change in the season or a change in the internal state of the boiler.
本発明は、缶体と、送風機と、前記送風機から前記缶体に燃焼用空気を供給する給気ラインと、前記給気ラインに配置される圧力損失部と、前記圧力損失部の上流側と下流側との差圧を測定する差圧測定部と、前記缶体の内部を換気する場合に予め設定された出力で予め設定された時間前記送風機を駆動させるパージ制御部と、前記差圧測定部により測定された差圧に基いて前記送風機の出力を補正する出力補正部と、を備えるボイラに関する。 The present invention includes a can body, a blower, an air supply line for supplying combustion air from the blower to the can body, a pressure loss portion arranged in the air supply line, and an upstream side of the pressure loss portion. A differential pressure measuring unit that measures the differential pressure from the downstream side, a purge control unit that drives the blower for a preset time with a preset output when ventilating the inside of the can body, and the differential pressure measurement. The present invention relates to a boiler including an output correction unit that corrects the output of the blower based on the differential pressure measured by the unit.
また、ボイラは、補正された前記送風機の出力が所定範囲を外れた場合に、異常を報知する異常報知部を更に備えることが好ましい。 Further, it is preferable that the boiler further includes an abnormality notification unit for notifying an abnormality when the corrected output of the blower is out of a predetermined range.
また、本発明は、缶体と、送風機と、前記送風機から前記缶体に燃焼用空気を供給する給気ラインと、前記給気ラインに配置される圧力損失部と、前記圧力損失部の上流側と下流側との差圧を測定する差圧測定部と、前記缶体の内部を換気する場合に予め設定された出力で予め設定された時間前記送風機を駆動させるパージ制御部と、前記差圧測定部により測定された差圧に基いて前記送風機の駆動時間を補正する出力補正部と、を備えるボイラに関する。 Further, in the present invention, the can body, the blower, the air supply line for supplying combustion air from the blower to the can body, the pressure loss portion arranged in the air supply line, and the upstream of the pressure loss portion. The difference between the differential pressure measuring unit that measures the differential pressure between the side and the downstream side, and the purge control unit that drives the blower for a preset time with a preset output when ventilating the inside of the can body. The present invention relates to a boiler including an output correction unit that corrects the drive time of the blower based on the differential pressure measured by the pressure measurement unit.
また、ボイラは、補正された前記送風機の駆動時間が所定範囲を外れた場合に、異常を報知する異常報知部を更に備えることが好ましい。 Further, it is preferable that the boiler is further provided with an abnormality notification unit for notifying an abnormality when the corrected drive time of the blower is out of a predetermined range.
本発明のボイラによれば、季節の変化やボイラの内部の状態変化があった場合でも最適な風量でパージを行える。 According to the boiler of the present invention, purging can be performed with an optimum air volume even when there is a change in the season or a change in the internal state of the boiler.
以下、本発明のボイラの好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。第1実施形態のボイラ1は、水を加熱して蒸気の生成を行う蒸気ボイラであり、負荷機器(図示せず)に蒸気を供給する。
第1実施形態のボイラ1は、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ラインとしての給気ダクト30と、缶体10から排出される燃焼ガス(排ガス)が流通する排気筒80と、缶体10に燃料ガスを供給する燃料供給ライン50と、缶体10に水を供給する給水ライン60と、燃料ガスや燃焼用空気の供給量等を制御する制御装置70と、を備える。
Hereinafter, preferred embodiments of the boiler of the present invention will be described with reference to the drawings. The
The
缶体10は、ボイラ筐体11と、複数の水管12と、下部ヘッダ13と、上部ヘッダ14と、バーナ15と、を備える。
The
ボイラ筐体11は、缶体10の外形を構成する。ボイラ筐体11の一側面には、給気口16が形成され、給気口16が形成された側面に対向する側面には、排気口17が形成される。
The
複数の水管12は、ボイラ筐体11の内部に上下方向に延びて配置されると共に、ボイラ筐体11の長手方向及び幅方向に所定の間隔をあけて配置される。
The plurality of
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。
The
バーナ15は、給気口16に配置される。バーナ15によって燃料ガスと燃焼用空気との混合気が燃焼し、水管12の水が加熱されて蒸気が発生する。
The
送風機20は、ファン及びこのファンを回転させるモータを有する送風機本体21と、ファン(モータ)の回転数を増減させるインバータ22と、を備える。送風機20は、インバータ22に入力される周波数に応じて、ファンが所定の回転数で回転することで、缶体10に燃焼用空気を送り込む。また、送風機20は、ボイラ1の燃焼が停止した後や、ボイラ1の燃焼が開始される前に駆動され、缶体10に空気を供給して換気することで、缶体10に残存する燃料を除去するパージに用いられる。
The
第1実施形態では、負荷機器(図示省略)から要求される要求負荷に応じて燃焼用空気の流量が設定される。また、パージを行う場合には、缶体10及び排気筒80の容積等に基いて空気の流量が設定される。送風機20は、設定された空気の流量になるように制御装置70によってインバータ22を介して制御される。
In the first embodiment, the flow rate of the combustion air is set according to the required load required from the load device (not shown). Further, when purging, the flow rate of air is set based on the volumes of the
給気ダクト30は、燃料ガスと混合させる燃焼用空気又はパージ用空気を缶体10に供給する。給気ダクト30は、上流側の端部が送風機20に接続され、下流側の端部が給気口16に接続される。給気ダクト30は、送風機20から送り込まれた空気を缶体10に供給する。
給気ダクト30には、ダンパ31と、圧力損失部としてのパンチングメタル32と、差圧測定部としてのエア差圧センサ33と、が配置される。
The
A
ダンパ31は、給気ダクト30の内部の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。
The
パンチングメタル32は、複数の貫通孔が形成された金属板であり、流通する空気を減圧する圧力損失部として機能する。パンチングメタル32は、給気ダクト30の内部のダンパ31の下流側に配置される。このパンチングメタル32によって、ダンパ31を通って給気ダクト30まで流れてきた空気は減圧される。
The
エア差圧センサ33は、給気ダクト30を流通する空気の流量を検知するために用いられる。エア差圧センサ33は、パンチングメタル32の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を測定する。給気ダクト30を流通する空気の流量は、この差圧情報に基づいて算出される。
The air
排気筒80は、基端側が排気口17に接続され、筒状に形成される。この排気筒80を通じて缶体10で発生した燃焼ガス(排ガス)が缶体10の外部に排出される。
The
燃料供給ライン50は、上流側が燃料供給源(図示せず)に接続され、下流側が給気ダクト30に接続される。燃料供給ライン50の下流側の端部は、給気ダクト30におけるパンチングメタル32が配置された位置よりも下流側に接続される。燃料供給ライン50の下流側の端部には、燃料を噴出させるノズル51が配置される。
ノズル51から噴出された燃料は、送風機20によって送られてきた燃焼用空気と混合され、この混合された混合気がバーナ15によって燃焼される。
The upstream side of the
The fuel ejected from the nozzle 51 is mixed with the combustion air sent by the
給水ライン60は、缶体10に水を供給する。給水ライン60の上流側は給水源(図示せず)に接続され、下流側は下部ヘッダ13に接続される。給水ライン60には、給水弁61が配置される。
The
次に、制御装置70について説明する。制御装置70は、ボイラ1の燃焼状態を制御する制御部71と、各種の情報が記憶される記憶部72と、を備える。
制御装置70は、上述した各センサと電気的に接続され、これらのセンサからの信号及び負荷機器からの要求負荷に基づいて燃料供給ライン50からの燃料の供給量や送風機20の制御を行い、ボイラ1の燃焼状態を制御する。また、制御装置70は、ボイラ1のパージを行う場合における送風機20の制御を行う。
Next, the
The
ここで、パージを行う場合には、送風機20を所定の出力で所定時間駆動させることで缶体10及び排気筒80等の容積に対して十分な量(例えば、ボイラ1の容積の5倍)の空気を供給してボイラ1の内部を換気している。パージを行う場合の送風機20の出力及び駆動時間は、ボイラ1の容積等に基づいて予め設定され記憶部72に記憶されている。パージを行う場合の空気の供給量が不足した場合には、ボイラ1の内部に燃料が残存するおそれがあり、安全性が低下してしまう。また、パージを行う場合の空気の供給量が過剰になった場合には、ボイラ1の放熱損失が大きくなってしまう。
Here, in the case of purging, by driving the
そこで、第1実施形態では、設定された出力で送風機20を駆動させた状態において、給気ダクト30を実際に流通する空気の流量が、基準となる流量に一致するように送風機20の出力を補正することで、好適な流量でのパージを可能としている。
このような機能を実現するために、制御部71は、パージ制御部81と、出力補正部82と、異常報知部83と、を備える。
Therefore, in the first embodiment, in a state where the
In order to realize such a function, the
パージ制御部81は、缶体10の内部を換気する場合に予め設定された出力で予め設定された時間送風機20を駆動させる。具体的には、パージ制御部81は、ボイラ1の燃焼が停止した場合、又はボイラ1の燃焼を開始する前に、送風機20を予め設定された出力で設定された時間駆動させてパージを行う。
The
出力補正部82は、エア差圧センサ33により測定された差圧に基いて送風機20の出力を補正する。具体的には、出力補正部82は、エア差圧センサ33により測定された差圧が、予め設定された基準となる差圧に一致するように送風機20の出力(インバータ22への入力周波数)を補正する(送風機20の駆動時間は変化させない)。即ち、例えば、排気筒80につまりが生じた場合には、ボイラ1の内部の圧力損失が大きくなり、予め設定した出力で送風機20を駆動させても、パージに必要な流量で空気は供給されなくなる。このような場合には、エア差圧センサ33により測定される差圧は基準となる差圧よりも小さくなる。そこで、出力補正部82は、エア差圧センサ33により測定される差圧が基準となる差圧に一致するようにインバータ22への入力周波数を大きくして送風機20の出力を大きくする。これにより、ボイラ1には、パージを行うために必要な流量で空気が供給される。
The
一方、例えば、冬季等において外気の温度が低くなった場合には、排気筒80における通風力(ドラフト)がよくなり、予め設定した出力で送風機20を駆動させた場合に、パージに必要な流量よりも多くの空気が供給されてしまう。このような場合には、エア差圧センサ33により測定される差圧は基準となる差圧よりも大きくなる。そこで、出力補正部82は、エア差圧センサ33により測定される差圧が基準となる差圧に一致するようにインバータ22への入力周波数を小さくして送風機20の出力を小さくする。これにより、ボイラ1に過剰な量の空気が供給されることを防げる。
On the other hand, for example, when the temperature of the outside air becomes low in winter or the like, the wind flow (draft) in the
異常報知部83は、補正された送風機20の出力が所定範囲を外れた場合に、異常を報知する。例えば、第1実施形態では、予め設定された送風機20の出力値(インバータ22への入力周波数)を含む所定の範囲の出力値範囲が設定されて記憶部72に記憶される。そして、異常報知部83は、出力補正部82により補正された送風機20の出力が設定された出力値範囲を外れた場合に、ボイラ1に異常が生じていると判定して音声や表示等により報知する。これにより、例えば、ボイラ1の内部に大きなつまりが発生したことに起因して送風機20の出力が大幅に増加された場合等に、ボイラ1に異常が発生したと判定して異常を報知できる。
The abnormality notification unit 83 notifies the abnormality when the corrected output of the
以上説明した第1実施形態のボイラ1によれば、以下のような効果を奏する。
According to the
ボイラ1を、パンチングメタル32の上流側と下流側との差圧を測定するエア差圧センサ33と、予め設定された出力で設定された時間送風機20を駆動させるパージ制御部81と、エア差圧センサ33により測定された差圧に基いて送風機20の出力を補正する出力補正部82と、を含んで構成した。これにより、給気ダクト30を流通する空気の差圧に基づいて算出される実際の空気流量が、基準となる空気流量に一致するように送風機20の出力を補正できる。よって、季節の変化やボイラ1の内部の状態変化があった場合でも、予め設定された送風機20の出力値を補正することで最適な風量でパージを行える。
The
また、ボイラ1を、補正された送風機20の出力が所定範囲を外れた場合に、異常を報知する異常報知部83を含んで構成した。これにより、例えば、ボイラ1の内部に大きなつまりが発生したことに起因して送風機20の出力が大幅に増加された場合等に、ボイラ1に異常が発生したと判定して異常を報知できる。よって、ボイラ1の安全性を確保しつつ、パージの風量の最適化を実現できる。
Further, the
次に、本発明のボイラ1の第2実施形態について説明する。第2実施形態のボイラ1は、制御部71(出力補正部82及び異常報知部83)による制御対象が異なる他は、第1実施形態と同様の構成を有する。
Next, a second embodiment of the
第2実施形態のボイラ1では、出力補正部82は、エア差圧センサ33により測定された差圧に基いて送風機20の駆動時間を補正する。具体的には、出力補正部82は、エア差圧センサ33により測定された差圧に基づいて実際に給気ダクト30を流通している空気流量を算出し、算出された空気流量に基づいて必要な量の空気を缶体10に供給できるように送風機20の駆動時間を補正する(送風機20の出力は変化させない)。即ち、例えば、排気筒80につまりが生じた場合には、ボイラ1の内部の圧力損失が大きくなり、予め設定した出力で設定時間送風機20を駆動させても、パージに必要な量の空気が供給されなくなる。そこで、出力補正部82は、エア差圧センサ33により測定される差圧に基づいて実際に給気ダクト30を流通している空気の流量を算出し、当該算出された流量で空気を供給した場合に必要な時間(パージ時間)を算出し、送風機20の駆動時間を長く補正する。これにより、ボイラ1には、パージを行うために必要な流量で空気が供給される。
In the
一方、例えば、冬季等において外気の温度が低くなった場合には、排気筒80における通風力(ドラフト)がよくなり、予め設定した出力で設定された時間送風機20を駆動させた場合に、基準となる流量よりも多くの空気が供給されてしまう。そこで、出力補正部82は、エア差圧センサ33により測定される差圧に基づいて実際に給気ダクト30を流通している空気の流量を算出し、当該算出された流量で空気を供給した場合に必要な時間(パージ時間)を算出し、送風機20の駆動時間を短く補正する。これにより、ボイラ1に過剰な量の空気が供給されることを防げる。
On the other hand, for example, when the temperature of the outside air becomes low in winter or the like, the wind flow (draft) in the
異常報知部83は、補正された送風機20の駆動時間が所定範囲を外れた場合に、異常を報知する。例えば、第2実施形態では、予め設定された送風機20の駆動時間を含む所定の範囲の駆動許容時間が設定されて記憶部72に記憶される。そして、異常報知部83は、出力補正部82により補正された送風機20の駆動時間が記憶部72に記憶された駆動許容時間を外れた場合に、ボイラ1に異常が生じていると判定して音声や表示等により報知する。これにより、例えば、ボイラ1の内部に大きなつまりが発生したことに起因して送風機20の駆動時間が大幅に延長された場合等に、ボイラ1に異常が発生したと判定して異常を報知できる。
The abnormality notification unit 83 notifies the abnormality when the corrected drive time of the
以上説明した第2実施形態のボイラ1によれば、以下のような効果を奏する。
According to the
ボイラ1を、パンチングメタル32の上流側と下流側との差圧を測定するエア差圧センサ33と、予め設定された出力で設定された時間送風機20を駆動させるパージ制御部81と、エア差圧センサ33により測定された差圧に基いて送風機20の駆動時間を補正する出力補正部82と、を含んで構成した。これにより、給気ダクト30を流通する空気の差圧に基づいて実際の空気流量を算出し、算出された空気流量に基づいて基準となる空気流量を缶体10に供給できるように送風機20の駆動時間を補正できる。よって、季節の変化やボイラ1の内部の状態変化があった場合でも、予め設定された送風機20の駆動時間を補正することで最適な風量でパージを行える。
The
また、ボイラ1を、補正された送風機20の駆動時間が所定範囲を外れた場合に、異常を報知する異常報知部83を含んで構成した。これにより、例えば、ボイラ1の内部に大きなつまりが発生したことに起因して送風機20の駆動時間が大幅に延長された場合等に、ボイラ1に異常が発生したと判定して異常を報知できる。よって、ボイラ1の安全性を確保しつつ、パージの風量の最適化を実現できる。
Further, the
以上、本発明のボイラの好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、第1実施形態では、送風機20の駆動時間を変化させることなく、空気の流量が基準となる流量に一致するように送風機20の出力を補正し、また、第2実施形態では、送風機20の出力を変化させることなく、必要な量の空気を缶体10に供給できるように送風機20の駆動時間を補正したが、これに限らない。即ち、パージに必要な量の空気を缶体に供給できるように、送風機の出力及び駆動時間の両方を補正してもよい。
Although the preferred embodiments of the boiler of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be appropriately modified.
For example, in the first embodiment, the output of the
1 ボイラ
20 送風機
30 給気ダクト(給気ライン)
32 パンチングメタル(圧力損失部)
33 エア差圧センサ(差圧測定部)
81 パージ制御部
82 出力補正部
83 異常報知部
1
32 Punching metal (pressure loss part)
33 Air differential pressure sensor (differential pressure measuring unit)
81
Claims (3)
送風機と、
前記送風機から前記缶体に燃焼用空気を供給する給気ラインと、
前記給気ラインに配置される圧力損失部と、
前記圧力損失部の上流側と下流側との差圧を測定する差圧測定部と、
前記缶体の内部を換気する場合に予め設定された出力で予め設定された時間前記送風機を駆動させるパージ制御部と、
前記差圧測定部により測定された差圧に基いて前記送風機の前記出力を補正する出力補正部と、を備えるボイラ。 With the can body
With a blower,
An air supply line that supplies combustion air from the blower to the can body,
The pressure loss part arranged in the air supply line and
A differential pressure measuring unit that measures the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the pressure loss unit,
A purge control unit that drives the blower for a preset time with a preset output when ventilating the inside of the can body, and
A boiler including an output correction unit that corrects the output of the blower based on the differential pressure measured by the differential pressure measuring unit.
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