| 【発明の名称】 |
圧力安定制御を行うことのできるボイラ |
| 【発明者】 |
【氏名】小畑 直樹
【氏名】安藤 則俊
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| 【要約】 |
【課題】蒸気圧力値が目標値から外れることを少なくし、蒸気圧力値を狭い範囲に維持することができるようにする。
【解決手段】燃料供給配管４に比例制御弁６を設け、バーナ２へ燃料を供給する燃料供給系統、燃焼用空気供給量調節手段５を持ち、バーナ２へ燃焼用空気を供給する給気装置１０、蒸気圧力を検出する圧力検出装置１を設け、バーナ２の燃焼量を連続的に変化させることができるようにしたボイラであって、制御装置１１には蒸気圧力変化速度の基準値を設定しておき、圧力検出装置で検出する蒸気圧力値の変化速度が前記蒸気圧力変化速度の基準値よりも速い場合には、ボイラの燃焼を高燃焼，低燃焼，停止の３位置で燃焼を制御する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃料供給配管途中に比例制御弁を設け、バーナへ燃料を供給する燃料供給系統、燃焼用空気供給量調節手段を持ち、バーナへ燃焼用空気を供給する給気装置、蒸気圧力を検出する圧力検出装置、圧力検出装置にて検出した検出蒸気圧力値に応じて燃焼用空気供給量と燃料供給量を連続的に変化させる制御装置を設け、バーナの燃焼量を連続的に変化させることができるようにしたボイラであって、制御装置には蒸気圧力変化速度の基準値を設定しておき、圧力検出装置で検出する蒸気圧力値の変化速度が前記蒸気圧力変化速度の基準値よりも速い場合には、ボイラの燃焼を高燃焼，低燃焼，停止の３位置で燃焼を制御することを特徴とする圧力安定制御を行うことのできるボイラ。
【請求項２】 請求項１に記載の圧力安定制御を行うことのできるボイラにおいて、給気装置とバーナを結ぶ空気導管に燃料供給配管の比例制御弁を連結しておき、比例制御弁は空気流路内の空気圧力または空気流量に応じて開度を変更するようにしたものであることを特徴とする圧力安定制御を行うことのできるボイラ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧力安定制御を行うことのできるボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】バーナへ燃料を供給する燃料供給配管に比例制御弁を設け、バーナへ燃焼用空気を供給する給気装置にも送風機モータにインバータ装置を接続するなどした燃焼用空気供給量調節手段を設けておき、燃料供給量と燃焼用空気供給量を連続的に変化させ、ボイラの燃焼量を連続的に変化させる制御を行うボイラがある。この制御の場合、ボイラの運転を制御する制御装置は、圧力検出装置によって検出している蒸気圧力値と、あらかじめ設定しておいた目標値を比較し、蒸気圧力値が目標値よりも高い場合には一定の速度で燃焼量を減少し、逆に蒸気圧力値が目標値よりも低い場合には一定の速度で燃焼量を増加する。
【０００３】制御装置は給気装置と比例制御弁へ、燃焼量に対応する量の燃焼用空気と燃料を供給するように指令を出力し、送風機モータの回転数及び比例制御弁の開度を操作することで必要量の燃焼用空気と燃料を供給する。送風機モータの回転数と、比例制御弁の開度は連続的に操作し、圧力検出装置で検出している蒸気圧力値が目標値に近づくように、燃焼量を調節することで、蒸気使用量が安定している場合には、蒸気圧力値を目標値とほぼ等しい値に保つことができる。しかし、この制御の場合、蒸気使用量が急変して蒸気圧力値が大きく変化し、計測値が目標値と大きく相違していても、燃焼量は一定の速度でしか変化しないために、蒸気使用量が大きく変化した場合には追従性が悪いという問題がある。
【０００４】また、高燃焼，低燃焼，停止の３位置で燃焼制御を行うボイラがある。３位置燃焼制御式のボイラは、燃料供給配管を２本設けておき、低燃焼の場合には片方の燃料供給配管のみで燃料を供給し、高燃焼の場合には両方の燃料供給配管を通して燃料を供給することで、高燃焼での燃料供給量は低燃焼の燃料供給量の２倍とする。燃焼用空気供給量も燃料供給量に合わせて高燃焼用風量，低燃焼風量，停止の３位置で制御する。
【０００５】３位置燃焼制御の場合、蒸気圧力値の上限値と下限値を設定しておき、圧力検出装置にて検出した蒸気圧力値が下限値未満であれば１００％燃焼の高燃焼、下限値から上限値の間にあれば５０％燃焼の低燃焼、上限値以上であれば燃焼停止とし、蒸気圧力値を一定の幅内で上下させる。この制御の場合、蒸気使用量が安定していても、蒸気圧力は上限値から下限値までの変化を繰り返すこととなるため、蒸気圧力値を目標値とほぼ等しい値に保ち続けるということはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようとする課題は、蒸気圧力値が目標値から外れることを少なくし、蒸気圧力値を狭い範囲に維持することができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】燃料供給配管途中に比例制御弁を設け、バーナへ燃料を供給する燃料供給系統、燃焼用空気供給量調節手段を持ち、バーナへ燃焼用空気を供給する給気装置、蒸気圧力を検出する圧力検出装置、圧力検出装置にて検出した検出蒸気圧力値に応じて燃焼用空気供給量と燃料供給量を連続的に変化させる制御装置を設け、給気装置とバーナを結ぶ空気導管に燃料供給配管の比例制御弁を連結し、比例制御弁は空気流路内の空気圧力または空気流量に応じて開度を変更するようにしておき、バーナの燃焼量を連続的に変化させることができるようにしたボイラであって、制御装置には蒸気圧力変化速度の基準値を設定しておき、圧力検出装置で検出する蒸気圧力値の変化速度が前記蒸気圧力変化速度の基準値よりも速い場合には、ボイラの燃焼を高燃焼，低燃焼，停止の３位置で燃焼を制御する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施するボイラの概要図、図２，図３は蒸気圧力値の変化と燃焼量の関係を表した説明図である。
【０００９】ボイラの上部には下向きに火炎を発生させるバーナ２を設けており、バーナにはノズル３を設けている。バーナ２へ燃料を供給する燃料供給配管４の途中には、比例制御弁６を設けており、比例制御弁６によって燃料供給の制御を行う。バーナ２で使用する燃焼用空気は給気装置１０によって供給しており、給気装置１０の送風機モータ８を回転させることで発生した燃焼用空気は、空気導管７を通してバーナ２へ送る。送風機モータ８にはインバータ装置５を接続しており、インバータ装置５によって送風機モータ８の回転数を変更することにより、風量調節を可能としている。ボイラは下部の給水配管から給水を行い、上部の蒸気配管９から蒸気を取り出しており、蒸気圧力値を検出する圧力検出装置１を蒸気部に設ける。
【００１０】圧力検出装置１とインバータ装置５に接続した制御装置１１を設け、制御装置１１は、圧力検出装置１によって検出する蒸気圧力値に応じてインバータ装置５を制御し、燃焼用空気供給量を制御する。制御装置１１は、バーナ２への風量が、０，３０％〜５０％，７０％〜１００％の３つのステージとなるように、インバータ装置５によって送風機モータ８の回転数を調節する。３０％〜５０％のステージ及び７０％〜１００％のステージでは、蒸気圧力値と目標値の比較により、バーナ２への風量を一定速度で連続的に変化させる。
【００１１】ボイラの運転時、制御装置１１はあらかじめ設定しておいた目標値と、圧力検出装置１にて計測した蒸気圧力値を比較する。制御装置１１は、目標値に比べて蒸気圧力値が低い場合には、風量を増加する出力を行い、目標値に比べて蒸気圧力値が高い場合には、風量を減少する出力を行う。制御装置１１からの出力を受けたインバータ装置５は、周波数の変換を行い、送風機モータ８の回転数を増加又は減少することで、空気導管７を通してバーナ２へ送る燃焼用空気量を増減する。比例制御弁６は空気導管７と連結しておき、空気導管７での空気流量に応じて変化する空気圧力に比例させて開度を変更するようにしている。
【００１２】給気装置１０からバーナ２へ供給する風量が０の場合、比例制御弁６の開度は全閉とする。バーナ２への風量が３０％〜５０％のステージと、７０％から１００％のステージでは、比例制御弁６は開度を連続的に変更する。風量が３０％〜５０％のステージである場合、比例制御弁６の開度は、風量が３０％の時には最大燃焼量の３０％分の燃料を供給する開度、風量が５０％の時には最大燃焼量の５０％分の燃料を供給する開度とし、その間は連続的に変化させる。風量が７０％〜１００％のステージである場合、比例制御弁６の開度は、風量が７０％の時には最大燃焼量の７０％分の燃料を供給する開度、風量が１００％の時には最大燃焼量分の燃料を供給する開度とし、その間は連続的に変化させる。
【００１３】比例制御弁６は、風量に応じて開度を変更するものであるため、制御装置１１がインバータ装置５によって送風機モータ８の回転数を変更し、バーナ２へ供給する燃焼用空気量を変更すると、風量に対応して燃料供給量が変化し、燃焼量を変化させることとなる。
【００１４】制御装置１１は、あらかじめ設定しておいた蒸気圧力変化速度の基準値と、圧力検出装置１で検出している蒸気圧力値が変化する変化速度の比較も行う。蒸気圧力変化速度の基準値に比べて、蒸気圧力値の変化速度が小さい場合には、制御装置１１は前記の燃焼量を連続的に変化させる制御を行う。蒸気圧力変化速度の基準値に比べて、蒸気圧力値の変化速度が大きい場合には、制御装置１１は、燃焼量を連続的に変化することは行わず、停止，５０％燃焼，１００％燃焼の３位置で制御する。
【００１５】制御装置１１には蒸気圧力の上限値と下限値を設定しておき、３位置制御では蒸気圧力値が上限値を上回ると燃焼停止、蒸気圧力値が上限値と下限値の間であれば低燃焼、蒸気圧力値が下限値を下回れば高燃焼とするために、風量を停止，５０％，１００％で制御する。比例制御弁６は空気導管７での風量に比例して開度を変更するため、送風停止の場合には、比例制御弁６は全閉、５０％風量の場合には５０％分の開度、１００％風量の場合には１００％分の開度とすることで、３位置で制御する。
【００１６】図２及び図３は、蒸気使用量が急激に増加して蒸気圧力値が急低下した場合の燃焼量変化の様子を示したものである。図２は蒸気圧力値の急変後に３位置燃焼制御を行う場合を示し、図３は蒸気圧力値の急変後も燃焼量を一定速度で連続的に変化させる制御を行った場合を示している。
【００１７】図３の場合は、蒸気使用量の増加後も一定の速度で燃焼量を変化させ続けるものであるため、蒸気使用量に対して燃焼量が小さすぎる状態が長く続くと、蒸気圧力値が低下し続けるために蒸気圧力が不足し、蒸気供給に支障が生じる恐れがある。また、１００％燃焼になるまでに要する時間も長くなるため、蒸気圧力値が目標値に復帰するまでにも長い時間が必要であるという問題が生じてしまう。
【００１８】しかし、図２のように蒸気圧力値が急変すると３位置制御を行うようするとことで、上記の問題を防ぐことができる。図２の場合、蒸気圧力変化速度の基準値以上の速度で蒸気圧力値が変化すると、３位置制御とする。３０％〜５０％のステージ内で増減させていた燃焼量は、３位置制御を開始すると５０％燃焼となり、蒸気圧力値が下限値まで低下した場合には、短時間で１００％燃焼となる。そのため、蒸気発生量が蒸気使用量に対して小さすぎる状態はすぐに終わり、蒸気圧力値が大きく低下して蒸気供給に支障が生じることはなくなる。また、蒸気圧力値が一時的に大きく低下しても、短時間で１００％燃焼まで燃焼量を増加するため、蒸気圧力値を比較的短時間で目標値まで復帰させることができる。蒸気圧力値が目標値まで復帰すると、蒸気圧力値と目標値の比較によって燃焼量を連続的に変更する制御に戻し、目標値に近い値で蒸気圧力値を保つ。
【００１９】なお、飽和蒸気の場合、蒸気圧力と蒸気温度は１対１で対応するため、蒸気圧力に代えて蒸気温度で制御を行ってもよい。
【００２０】
【発明の効果】本発明を実施することで、蒸気使用量が急激に変化した場合であっても、蒸気圧力値が目標値から大きく外れること防ぎ、短時間で蒸気圧力値を目標値まで復帰させることができるようになる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１３０６５１
【氏名又は名称】株式会社サムソン
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２９日（２０００．２．２９） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２４１６０１（Ｐ２００１−２４１６０１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５３１６９（Ｐ２０００−５３１６９） |
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