(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃焼負荷率が設定され、該複数の燃焼負荷率からボイラの負荷に対応する燃焼負荷率が選択されて燃焼が制御される多位置燃焼制御を行う貫流ボイラ装置であって、
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、燃料の流量を無段に調整可能であると共に設定された前記複数の燃焼負荷率のそれぞれに対応する流量に調整可能な流量調整手段と、ボイラの水位を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水位の１つに制御する水位制御部と、複数の設定圧力値を有し、蒸気圧が設定圧力値であるかどうか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前記複数の燃焼負荷率の内、前記蒸気圧検出結果に対応する燃焼負荷率を選択し、前記バーナノズルの燃焼負荷率を段階的に制御すると共に前記圧力検出器からの前記蒸気圧検出結果に基づき制御すべき水位を前記水位制御部に指令する制御装置とを具備し、
更に該制御装置は、設定された前記複数の燃焼負荷率を、それぞれ変更可能としたことを特徴とする貫流ボイラ装置。
【請求項２】
前記多位置燃焼制御は、４位置燃焼制御であり、設定される前記複数の燃焼負荷率は、それぞれ高燃焼が７５％〜１００％、中燃焼が４０％〜７５％、低燃焼が２０％〜５５％の範囲で設定され、又、設定した燃焼負荷率は、それぞれ高燃焼が７５％〜１００％、中燃焼が４０％〜７５％、低燃焼が２０％〜５５％の範囲で変更可能である請求項１の貫流ボイラ装置。
【請求項３】
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請求項２の貫流ボイラ装置。
【請求項４】
前記制御装置は、記憶部を有し、該記憶部にボイラ稼働データを経時的に記憶させ、該ボイラ稼働データに基づき最適な新燃焼負荷率を演算し、該新燃焼負荷率と設定済燃焼負荷率とを比較し、相違がある場合は、新燃焼負荷率への更新を可能とした請求項１の貫流ボイラ装置。
【請求項５】
燃焼負荷率を季節、又は外気温度に対応させパターン化したテーブルデータを有し、前記貫流ボイラ装置を稼働する際の季節、又は外気温度に対応する燃焼負荷率を前記テーブルデータから選択し、前記複数の燃焼負荷率の更新を可能とした請求項１の貫流ボイラ装置。
【請求項６】
前記流量調整手段は、モータ弁である請求項１の貫流ボイラ装置。
【請求項７】
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請求項１の貫流ボイラ装置。
【請求項８】
前記燃料は液体燃料であり、前記流量調整手段は、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請求項１の貫流ボイラ装置。
【請求項９】
複数の燃焼負荷率が設定され、該複数の燃焼負荷率からボイラの負荷に対応する燃焼負荷率が選択されて燃焼が制御される多位置燃焼制御を行う貫流ボイラの燃焼制御方法であって、水位検出装置により複数段階に水位を検出し、前記複数の燃焼負荷率の内、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、
ボイラ稼働データを経時的に取得し、取得した該ボイラ稼働データに基づき最適な新燃焼負荷率を演算し、該新燃焼負荷率と設定済燃焼負荷率とを比較し、相違がある場合は、新燃焼負荷率への変更を可能とし、
該新燃焼負荷率への変更は、各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変更することを特徴とする貫流ボイラの燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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３０％、中燃焼６５％、高燃焼１００％である場合、ボイラの負荷が３０％、６５％、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）。
【０００４】
例えば、ボイラの負荷が８０％である場合は、６５％の中燃焼、１００％の高燃焼を適宜切替え、平均的な燃焼率が８０％となる様に燃焼を制御している。又、ボイラの負荷が３０％以下の場合、例えば２０％の場合は、３０％の低燃焼と燃焼の停止を組合わせて燃焼負荷率が２０％となる様に制御している。
【０００５】
図６に従来の燃焼制御方法、例えば４位置燃焼制御を採用した小型多管式貫流ボイラ装置について説明する。
【０００６】
図６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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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１４であって、該水位検出装置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。
【００１０】
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。
【００１１】
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、水位が例えばＨｃ＜Ｈｄの範囲に保持される様にする。
【００１２】
２１は前記バーナノズル６に接続された燃料ガス供給ラインであって、該燃料ガス供給ライン２１には燃料ガス供給量切替部２２が設けられている。該燃料ガス供給量切替部２２は、設定された燃焼率に対応したガス流量を流す複数のガス開閉弁（図示せず）を有し、燃焼率が切替る度に燃焼率に対応する流量を流すガス弁を開いてガスを供給する様にしたものであり、制御装置１９は圧力スイッチ２４，２５，２６（後述）からの信号に基づき前記ガス開閉弁を択一的に開閉することで前記バーナノズル６への燃料ガスの供給量を設定する様になっている。
【００１３】
前記圧力スイッチ２４，２５，２６は前記蒸気管１２に接続され、前記圧力スイッチ２４，２５，２６はそれぞれ異なった設定値を有し、各圧力スイッチ２４，２５，２６はそれぞれ設定された蒸気圧力より蒸気管１２を流れる蒸気の圧力Ｐが低下した場合に蒸気圧検出信号Ｐｈ，Ｐｍ，Ｐｌを出力する様になっており、蒸気圧検出信号Ｐｈ，Ｐｍ，Ｐｌは前記制御装置１９に入力される。尚、圧力値はＰｈ＜Ｐｍ＜Ｐｌである。
【００１４】
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（Ｐｈ：高負荷（１００％負荷）、Ｐｍ：中負荷：（６５％負荷）、Ｐｌ：低負荷（３０％負荷））を示すものであり、前記制御装置１９は前記圧力スイッチ２４，２５，２６からの蒸気圧検出信号Ｐｈ，Ｐｍ，Ｐｌに基づき前記バーナノズル６の燃焼状態（１００％燃焼、６５％燃焼、３０％燃焼、燃焼停止）を選択し、選択した燃焼状態となる様に、前記燃料ガス供給量切替部２２を制御し、前記バーナノズル６への燃料ガスの供給量を調整する。
【００１５】
前記バーナノズル６の燃焼状態を制御すると同時に、燃焼状態が高負荷、中負荷、低負荷のいずれかであるかを前記水位制御部２０に出力する。
【００１６】
該水位制御部２０は、入力された燃焼状態に応じて、前記給水ポンプ９の駆動を制御して、前記加熱管２内の水位が制御される。即ち、高負荷（１００％燃焼）が入力されると、水位がＨｂとＨｃとの間に、又中負荷（６５％燃焼）が入力されると、水位がＨｃとＨｄとの間に、又低負荷（３０％燃焼）が入力されると、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。
【００１７】
図７に、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では、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。
【００１８】
従って、制御される１００％燃焼の時の水位がＨｂ＜Ｈｃ、６５％燃焼の時の水位Ｈｃ＜Ｈｄ、３０％燃焼の時の水位Ｈｄ＜Ｈｅは、それぞれ図示される様に、曲線２７ａと曲線２７ｂの間となる様に設定されている。
【００１９】
上記した様に、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ようとすると、ボイラの負荷が燃焼負荷率と合致していない場合では、例えば、ボイラ負荷が８０％であるとすると、バーナの燃焼状態を１００％燃焼と６５％燃焼とを切替えながら制御する。
【００２０】
更に、ボイラの負荷状態は、顧客毎に異なり、或は季節毎に異なる可能性があり、これらのボイラの負荷状態の対応についての従来の貫流ボイラの燃焼制御では、やはり、バーナの燃焼状態の切替えによって対応せざるを得ず、この為、前記燃料ガス供給量切替部２２を構成する電磁弁、前記給水ポンプ９等の補機類が頻繁にＯＮ／ＯＦＦされ、この為補機類が消耗し、ボイラ設備の寿命に影響を及す虞れがあった。
【００２１】
更に又、ボイラの負荷状態が３０％以下、例えば２０％であった場合、バーナは３０％燃焼と燃焼停止の切替え制御（発停制御）となるが、ボイラを発停する場合は、安全上、停止する度に空気によるポストパージを行い、起動する度にプリパージを行う必要があり、大量のパージ空気でボイラ内部を置換する為、ボイラに蓄積されていた熱がパージ空気によって大気中に放出されることになり、エネルギ損失が大きくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平６−１４７４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は斯かる実情に鑑み、複数位置制御によるボイラ燃焼制御を採用しつつ、又ボイラの構成を変更させることなく、稼働するボイラの負荷状態に最も近い、バーナ燃焼負荷率に設定した複数位置ボイラ燃焼制御とすることで、バーナの燃焼状態の切替えを少なくし、安定した蒸気の供給を可能とすると共に補機類の負担を軽減してボイラ設備の寿命の延命化を図り、或はボイラの発停制御をなくしてエネルギの損失を抑制しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
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、燃料の流量を無段に調整可能であると共に設定された複数の燃焼負荷率のそれぞれに対応する流量に調整可能な流量調整手段と、ボイラの水位を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水位の１つに制御する水位制御部と、複数の設定圧力値を有し、蒸気圧が設定圧力値であるかどうか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にし、前記バーナノズルの燃焼負荷率を段階的に制御すると共に前記圧力検出器からの蒸気圧検出結果に基づき制御すべき水位を前記水位制御部に指令する制御装置とを具備する貫流ボイラ装置に係るものである。
【００２５】
又本発明は、前記圧力検出器の複数の圧力設定値に対応する前記燃焼負荷率を変更可能とした貫流ボイラ装置に係るものである。
【００２６】
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。
【００２７】
又本発明は、前記制御装置は、記憶部を有し、該記憶部にボイラ稼働データを経時的に記憶させ、該ボイラ稼働データに基づき、設定された複数の燃焼負荷率の更新を可能とした貫流ボイラ装置に係るものである。
【００２８】
又本発明は、燃焼負荷率をパターン化したテーブルデータを有し、該テーブルデータに基づき設定された複数の燃焼負荷率の更新を可能とした貫流ボイラ装置に係るものである。
【００２９】
又本発明は、前記流量調整手段は、モータ弁である貫流ボイラ装置に係るものである。
【００３０】
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。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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、各段階の水位に対応した燃焼負荷率を、実際のボイラの稼働状態に応じて、各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変更する貫流ボイラの燃焼制御方法に係るものである。
【発明の効果】
【００３３】
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、燃料の流量を無段に調整可能であると共に設定された複数の燃焼負荷率のそれぞれに対応する流量に調整可能な流量調整手段と、ボイラの水位を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水位の１つに制御する水位制御部と、複数の設定圧力値を有し、蒸気圧が設定圧力値であるかどうか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にし、前記バーナノズルの燃焼負荷率を段階的に制御すると共に前記圧力検出器からの蒸気圧検出結果に基づき制御すべき水位を前記水位制御部に指令する制御装置とを具備するので、段階燃焼制御で燃焼負荷率の変更が可能となり、ボイラの実際の負荷状態、稼働状態に合わせて最適な運転が可能となり、補機の作動回数が減少し、ボイラの延命が図れると共に圧力変動のない安定した運転が可能となる。
【００３４】
又本発明によれば、前記圧力検出器の複数の圧力設定値に対応する前記燃焼負荷率を変更可能としたので、一度設定した後でもボイラの実際の負荷状態、稼働状態に合わせて最適な燃焼負荷率を設定できる。
【００３５】
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、水位検出装置を改造することなく、閾値の変更等で簡単に実施でき、既存の貫流ボイラ装置に対しても適用が可能である。
【００３６】
又本発明によれば、前記制御装置は、記憶部を有し、該記憶部にボイラ稼働データを経時的に記憶させ、該ボイラ稼働データに基づき、設定された複数の燃焼負荷率の更新を可能としたので、初期設定では対応できなかった、実際の稼働率、負荷状態に合わせて最適な段階燃焼制御が可能となる。
【００３７】
又本発明によれば、燃焼負荷率をパターン化したテーブルデータを有し、該テーブルデータに基づき設定された複数の燃焼負荷率の更新を可能としたので、簡便に燃焼負荷率の更新をすることができる。
【００３８】
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、各段階の水位に対応した燃焼負荷率を、実際のボイラの稼働状態に応じて、各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変更するので、段階燃焼制御で燃焼負荷率の変更が可能となり、ボイラの実際の負荷状態、稼働状態に合わせて最適な運転が可能となり、補機の作動回数が減少し、ボイラの延命が図れると共に圧力変動のない安定した運転が可能となり、更に水位検出装置を改造することなく、閾値の変更等で簡単に実施でき、既存の貫流ボイラ装置に対しても適用が可能であるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る貫流ボイラ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に於ける燃焼状態と水位と得られる蒸気の状態を示す線図である。
【図３】燃焼負荷率を設定する為のデータテーブルの一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る貫流ボイラ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係る貫流ボイラ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】従来の貫流ボイラ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】従来に於ける燃焼状態と水位と得られる蒸気の状態を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００４１】
図１は、本発明が適用された貫流ボイラ装置の第１の実施例を示し、第１の実施例では燃料としてガスが用いられ、４位置の段階燃焼制御がなされる場合を示している。
【００４２】
図１中、図６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。
【００４３】
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からの開度設定信号Ｖにより、弁の開度が制御される様になっている。
【００４４】
前記流量調整手段３２としては、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、開度設定信号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。
【００４５】
前記流量調整手段３２は、前記制御装置１９からの開度設定信号Ｖにより、段階的に開度が設定されるが、前記流量調整手段３２自体としては、弁の開度は連続的に変化するので、無段に流量調整が可能である。従って、前記開度設定信号Ｖの設定を変更することで、設定される弁の開度も変更することができる。
【００４６】
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を検出すると共に蒸気圧Ｐが、設定した複数の蒸気圧となった場合に、蒸気圧検出信号Ｐ（Ｐｈ，Ｐｍ，Ｐｌ）を前記制御装置１９に出力する様構成されている。或は、前記制御装置１９が前記圧力検出器３３から入力される圧力検出信号と設定値とを比較し、設定圧力になった場合に、蒸気圧検出信号Ｐ（Ｐｈ，Ｐｍ，Ｐｌ）が入力された、又は検出されたと判断してもよい。
【００４７】
尚、前記圧力検出器３３については、従来の様に、設定した蒸気圧を個々に検出してそれぞれ蒸気圧検出信号Ｐｈ，Ｐｍ，Ｐｌを出力する圧力スイッチ２４，２５，２６を用いてもよい。又、特に図示していないが、前記燃料ガス供給ライン２１には、燃料を遮断する為の遮断弁が設けられている。
【００４８】
前記制御装置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。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、ボイラの運転状態を経時的に記録する運転状態記録プログラム等のプログラムが格納され、又前記記憶部３５には運転状態のデータが経時的データとして格納される。
【００４９】
水位検出装置１４は、従来と同様のものが用いられ、或は既存の水位検出装置１４が用いられる。貫流ボイラ装置の段階燃焼制御の初期設定として、例えば、燃焼負荷率１００％、６５％、３０％が設定され、前記水位検出装置１４は前記燃焼負荷率に対応した水位を検出する様構成されている。
【００５０】
図２は、図７と同様、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では、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。
【００５１】
水位検出用電極棒１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆが検出する水位、Ｈｂ＜Ｈｃ（１００％燃焼の時の水位）、Ｈｃ＜Ｈｄ（６５％燃焼の時の水位）、Ｈｄ＜Ｈｅ（３０％燃焼の時の水位）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４０％〜７５％、Ｈｄ＜Ｈｅの水位では２０％〜５５％である。
【００５２】
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％〜７５％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。
【００５３】
貫流ボイラ装置の段階燃焼制御に於いて、例えば、ボイラ稼働状態が初期設定の燃焼負荷率に対して適合していない場合、例えばボイラの稼働状態が、３５％を下回らない様であれば、低燃焼の初期設定である３０％燃焼は、意味がなく、燃焼の段階制御が有効に機能していないことになる。
【００５４】
本実施例では、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、段階燃焼制御での燃焼負荷率の設定を変更し、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ものである。
【００５５】
以下、作用について説明する。
【００５６】
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。
【００５７】
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パルス数の開度設定信号（Ｖｈ）を前記流量調整手段３２に出力し、中燃焼ではＢパルス数の開度設定信号（Ｖｍ）、低燃焼ではＣパルス数の開度設定信号（Ｖｌ：Ｖｌ＜Ｖｍ＜Ｖｈ）を前記流量調整手段３２に出力する様に構成されている。
【００５８】
又、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，Ｐｌが入力される様になっており、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、前記流量調整手段３２に出力する開度設定信号を決定する。
【００５９】
而して、前記制御装置１９は前記圧力検出器３３からの蒸気圧検出信号Ｐｈ，Ｐｍ，Ｐｌに基づき、前記流量調整手段３２により前記バーナノズル６に供給されるガス流量を段階的に調整し、負荷に対応する様、前記バーナノズル６の燃焼を段階制御している。
【００６０】
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。更に、前記制御装置１９は、ボイラ稼働データに基づき、高燃焼、中燃焼、低燃焼の最適な燃焼負荷率を、１週間、１ヶ月毎等、所定期間毎に演算し、前記記憶部３５に記録する。尚、演算される燃焼負荷率は、蒸気の質が低下しない様に、高燃焼では燃焼負荷率が７５％〜１００％、中燃焼では４０％〜７５％、低燃焼では２０％〜５５％の範囲となる。
【００６１】
所定期間後に、設定済の燃焼負荷率と演算された燃焼負荷率（以下、新燃焼負荷率）とが比較され、相違がある場合は、設定済燃焼負荷率が新燃焼負荷率に更新される。その後、前記蒸気圧検出信号Ｐｈ，Ｐｍ，Ｐｌの圧力値で設定される目標圧力（運転蒸気圧力）に対する変動が少なくなる様に各燃焼負荷率を微調整する。マイコン一体型の圧力検出器では、検出信号を発する圧力により、目標圧力を演算し、偏差が少なくなる様に、各燃焼負荷率を自動微調整する。
【００６２】
更新作業は、前記制御装置１９により自動的に行ってもよいし、又作業者が定期的に、ボイラ稼働データ、新燃焼負荷率を表示部に表示させ、設定済燃焼負荷率が適性稼働かを判断し、更新を要すると判断された場合は、前記入力部３４より手動で新燃焼負荷率に更新してもよい。又、新燃焼負荷率は、ボイラ稼働データに基づき作業者が求める様にしてもよい。
【００６３】
又、顧客のボイラ稼働状態の過去のデータに基づき、貫流ボイラ装置の納入時に、予め燃焼負荷率を更新しておいてもよい。
【００６４】
又、図３に示す様に、燃焼負荷率設定のテーブルデータを作成しておき、テーブルデータにより燃焼負荷率設定をパターン化し、テーブルデータに基づき、手動で或は前記制御装置１９による自動により燃焼負荷率の更新を行ってもよい。燃焼負荷率設定をテーブルデータに基づき設定する場合は、ボイラ稼働データを経時的に蓄積することは省略してもよい。
【００６５】
図３のテーブルデータは、例えば、季節に対応させ、燃焼負荷率設定を行う様にしたものである。その他、外気温度に対応させて燃焼負荷率を設定するテーブルデータとしてもよい。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
図４は、第２の実施例を示している。
【００６９】
尚、図４中、図６、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。
【００７０】
図４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ダンパ、３９はダンパ開度調整用のモータを示す。該モータ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。
【００７１】
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ダンパ３８の下流側の調整圧がフィードバックされ、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。
【００７２】
第２の実施例の場合、前記ダンパ３８、前記モータ３９、前記比例弁４０等が流量調整手段３２を構成する。
【００７３】
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、前記モータ３９を介して前記ダンパ３８の開度を段階的に調整し、前記バーナノズル６に供給する燃焼用空気の流量を段階的に制御している。又、前記比例弁４０は前記ダンパ３８の調整圧がフィードバックされることで、前記比例弁４０の弁開度、即ち調整ガス流量が前記ダンパ３８の調整圧に対して一義的に決定される。従って、前記ダンパ３８による燃焼用空気の風量制御によって前記バーナノズル６に供給する燃料ガスの流量の制御が実行される。又、前記ダンパ３８の開度は手動による設定も可能であり、例えば、アクチュエータとしてリミット付コンデンサモータを使用した場合では、リミットの位置又は値を手動により設定することで、前記ダンパ３８の開度の設定が可能である。
【００７４】
図５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５中、図６、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。
【００７５】
バーナノズルには液体用のバーナノズル６′が用いられ、該バーナノズル６′には燃料供給ライン４１が接続され、該燃料供給ライン４１には上流側から、燃料供給ポンプ４２、第１遮断弁４３、第２遮断弁４４が設けられている。前記第１遮断弁４３、前記第２遮断弁４４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、稼働時には前記第１遮断弁４３、前記第２遮断弁４４は全開となっている。
【００７６】
前記第１遮断弁４３と前記第２遮断弁４４との間と、前記燃料供給ポンプ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。
【００７７】
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６′に供給される燃料の量が少なく低燃焼となり、又戻し量が少なければ、前記バーナノズル６′に供給される燃料の量が多く高燃焼となる。
【００７８】
制御装置１９は前記圧力検出器３３からの蒸気検出信号Ｐに基づき開度設定信号を前記モータ弁４６に出力し、該モータ弁４６の弁開度は前記開度設定信号によって段階的に決定される。前記モータ弁４６の弁開度が決定されると、燃料の戻し量が決定、即ち、前記バーナノズル６′への燃料供給量が決定され、該バーナノズル６′の燃焼状態の制御が行われる。
【００７９】
第３の実施例に於いては、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。
【００８０】
上記実施例では、４位置の段階燃焼制御について説明したが、３位置の段階燃焼制御、５位置の段階燃焼制御でも同様に実施可能であることは言う迄もない。
【符号の説明】
【００８１】
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
３７            燃焼用空気送風機
３８            ダンパ
３９            モータ
４０            比例弁
４１            燃料供給ライン
４２            燃料供給ポンプ
４５            戻しライン
４６            モータ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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