(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給量と燃焼用空気供給量を段階的に設定しておき、燃料供給量と燃焼用空気供給量の増減を行うことで燃焼量の増減を行うようにしているボイラであって、燃焼量の変更を行う場合には、先に燃焼用空気供給量の変更を開始し、燃焼用空気供給量が燃料供給量変更の設定値に達すると燃料供給量の変更を行うようにしている燃焼量変更ボイラにおいて、燃焼量増加の燃焼指令に基づき燃焼量を増加する操作を行っている途中で燃焼量の増加をキャンセルする場合、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達する前であれば、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達するまで燃焼量を増加する方向の制御を継続し、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達した後に燃料供給量の減少と燃焼用空気供給量の減少を開始するものとし、燃焼量減少の燃焼指令に基づき燃焼量を減少する操作を行っている途中で燃焼量の減少をキャンセルする場合、空気供給量が燃料供給量増加の設定値に達する前であれば、空気供給量が燃料供給量増加の設定値に達するまで燃焼量を減少する方向の制御を継続し、空気供給量が燃料供給量増加の設定値に達した後に燃料供給量の増加と燃焼用空気供給量の増加を開始するものであることを特徴とする燃焼量変更ボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼量変更ボイラにおいて、燃焼量増加の燃焼指令に基づき燃焼量を増加する操作を行っている途中で燃焼量の増加をキャンセルする場合、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達した以降に燃焼量の増加をキャンセルする燃焼指令の出力があった場合には、遅延の時間をあけずに空気供給量を減少する方向の制御を開始し、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達すると燃料供給量の減少を行い、燃焼量減少の燃焼指令に基づき燃焼量を減少する操作を行っている途中で燃焼量の減少をキャンセルする場合、空気供給量が燃料供給量増加の設定値に達した以降に燃焼量の減少をキャンセルする燃焼指令の出力があった場合には、遅延の時間をあけずに空気供給量を増加する方向の制御を開始し、空気供給量が燃料供給量増加の設定値に達した後に燃料供給量の増加を行うものであることを特徴とする燃焼量変更ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼量を段階的に設定しておき、負荷変動に応じて燃焼量の増減を可能としている燃焼量変更ボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃焼量を高燃焼や低燃焼のように段階的に設定しており、必要に応じて燃焼量の変更を行うボイラが広く普及している。燃焼量の変更は、燃料供給量と燃焼用空気供給量を増減することで行える。燃料供給量の変更は、燃料供給路に設けた電磁弁を開閉することで行うため、瞬間的に変更することができる。しかし、燃焼用空気供給量の変更は、送風機モータの回転速度変更や、送風路の途中に設けたダンパの開度を変更することで行っているため、燃焼用空気供給量の変更には比較的長い時間がかかる。そのため、負荷変動による燃焼量の変更が必要となり、燃焼用空気供給量変更の操作を行っている間に再び負荷変動が発生し、燃焼量の変更動作をキャンセルして元の燃焼量へ戻さなければならなくなることがあった。燃焼量変更途中で負荷変動が生じて元の燃焼量に戻したいという場合、燃焼量変更のキャンセルを受け付けないとしたのでは、負荷の追従性が悪くなる。しかし、無闇にキャンセルを実行した場合、燃料供給量と燃焼用空気供給量のバランスが崩れ、有害物質の生成や騒音の発生、また断火が発生するおそれがあった。
【０００３】
特許４４１９１５６号には、燃焼量変更のキャンセルが発生した場合の操作について記載している。例えば低燃焼から高燃焼への変更途中に高燃焼への変更をキャンセルして低燃焼へ戻すという場合には、キャンセルを受けて元の燃焼量である低燃焼に戻すとともに、所定時間が経過するまでは高燃焼への変更は行わないという制御を行うボイラが提案されている。しかしこの制御の場合、燃焼量変更過程のどの段階にあるのかに関係なく燃焼量変更のキャンセルを受けた時点で元の燃焼量に戻すというものであり、燃焼量変更時に燃料量と燃焼用空気量のバランスが崩れるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４４１９１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、燃焼量を段階的に変更するようにしているボイラにおいて、燃焼量変更時に変更のキャンセルがあり、燃焼量の変更途中で元の燃焼量に戻す場合にも、燃料供給量と燃焼用空気供給量のバランスが崩れることを防止し、燃焼の安定性を高く維持することのできる燃焼量変更ボイラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、燃料供給量と燃焼用空気供給量を段階的に設定しておき、燃料供給量と燃焼用空気供給量の増減を行うことで燃焼量の増減を行うようにしているボイラであって、燃焼量の変更を行う場合には、先に燃焼用空気供給量の変更を開始し、燃焼用空気供給量が燃料供給量変更の設定値に達すると燃料供給量の変更を行うようにしている燃焼量変更ボイラにおいて、燃焼量増加の燃焼指令に基づき燃焼量を増加する操作を行っている途中で燃焼量の増加をキャンセルする場合、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達する前であれば、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達するまで燃焼量を増加する方向の制御を継続し、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達した後に燃料供給量の減少と燃焼用空気供給量の減少を開始するものとし、燃焼量減少の燃焼指令に基づき燃焼量を減少する操作を行っている途中で燃焼量の減少をキャンセルする場合、空気供給量が燃料供給量増加の設定値に達する前であれば、空気供給量が燃料供給量増加の設定値に達するまで燃焼量を減少する方向の制御を継続し、空気供給量が燃料供給量増加の設定値に達した後に燃料供給量の増加と燃焼用空気供給量の増加を開始するものであることを特徴とする。                  
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記の燃焼量変更ボイラにおいて、燃焼量増加の燃焼指令に基づき燃焼量を増加する操作を行っている途中で燃焼量の増加をキャンセルする場合、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達した以降に燃焼量の増加をキャンセルする燃焼指令の出力があった場合には、遅延の時間をあけずに空気供給量を減少する方向の制御を開始し、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達すると燃料供給量の減少を行い、燃焼量減少の燃焼指令に基づき燃焼量を減少する操作を行っている途中で燃焼量の減少をキャンセルする場合、空気供給量が燃料供給量増加の設定値に達した以降に燃焼量の減少をキャンセルする燃焼指令の出力があった場合には、遅延の時間をあけずに空気供給量を増加する方向の制御を開始し、空気供給量が燃料供給量増加の設定値に達した後に燃料供給量の増加を行うものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明を実施することによって、燃焼量変更時に変更のキャンセルがあり、燃焼量の変更途中で元の燃焼量に戻すことになった場合にも、燃料供給量と燃焼用空気供給量のバランスが崩れることを防止し、燃焼の安定性を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例でのタイムチャート
【図２】本発明を実施するボイラの構成図
【図３】本発明での燃焼量変更キャンセル実行時期の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明を実施しているボイラ運転状態を示したタイムチャート、図２は本発明を実施するボイラの構成図である。図１の上段はボイラの燃焼指令、中段は燃料供給量、下段は燃焼用空気供給量を記載している。ボイラ１は、高燃焼・低燃焼・停止の三位置燃焼制御を行うものであって、燃料供給量調節装置７を設けた燃料供給路を通じて燃焼装置４へ燃料を供給し、送風機２を作動することによって燃焼用空気を燃焼装置４へ供給する。送風機２から燃焼装置４へ燃焼用空気を送る送風路にはダンパ装置３を設けており、ダンパ装置３によって送風路の流路面積を変更することで燃焼装置４へ送る空気量を調節する。
【００１１】
燃焼装置４へ供給する燃料供給量を調節する燃料供給量調節装置７は、燃焼時には高燃焼用燃料供給量と低燃焼用燃料供給量の２段階で燃料供給量を調節する。燃焼装置４へ供給する燃焼用空気供給量を調節するダンパ装置３も、燃焼時には高燃焼用空気供給量と低燃焼用空気供給量の２段階で燃焼用空気供給量を調節する。燃料と燃焼用空気の供給量は、燃焼量に合わせて調節するようにしており、高燃焼時には高燃焼用燃料量と高燃焼用空気量、低燃焼時には低燃焼用燃料量と低燃焼用空気量を供給する。
【００１２】
ボイラ１には、発生している蒸気圧力値を検出する蒸気圧力検出装置５を設けておき、ボイラの運転は蒸気圧力検出装置５で検出した蒸気圧力値に基づいて行う。ボイラを単缶設置している場合には、蒸気圧力検出装置５で検出した蒸気圧力値を運転制御装置６へ送る。運転制御装置６は、蒸気圧力検出装置５から送られてきた蒸気圧力値が圧力調節範囲の下限値以下であると、燃焼要求を出力してボイラの燃焼を開始する。燃焼時には、蒸気圧力値に応じて高燃焼と低燃焼で燃焼量を調節し、燃焼を行うことでボイラ内の水管を加熱して蒸気の供給を行う。蒸気供給によって蒸気圧力値が上昇し、圧力調節範囲の上限値以上になると、運転制御装置６は待機要求を出力してボイラの燃焼を停止する。
【００１３】
複数台のボイラを設置している多缶設置であれば、台数制御装置（図示せず）を設けておき、各ボイラの運転は台数制御装置からの指令に基づき行う。蒸気圧力検出装置５は、各ボイラの蒸気を集合させる蒸気集合部に設け、蒸気圧力検出装置５で検出した蒸気圧力値を台数制御装置へ送る。台数制御装置は蒸気圧力値に基づいてボイラの燃焼量を決定し、必要台数分のボイラに対して燃焼要求を出力して燃焼を行い、燃焼の必要がないボイラには待機要求を出力する。
【００１４】
燃料供給量と燃焼用空気供給量を調節しているボイラでは、安定した燃焼を行うためには適正量の燃料と燃焼用空気を供給する必要がある。燃料供給量と空気供給量のバランスが崩れると、燃焼状態が悪くなって有害物質が発生することになったり、火炎の膨張や収縮が発生することによって騒音が発生したり、過剰な空気によって火炎が吹き消える断火が発生することがあるため、燃料と空気の比率を適正に保つことは非常に重要である。燃料供給量の増減を行う燃料供給量調節装置７は、燃料供給路に設けた電磁弁を開閉することで燃料供給量の調節を行うものであり、電磁弁の開閉は瞬時に行えるため、燃料供給量の増減に要する時間は非常に短いものとなる。
【００１５】
燃焼用空気供給量の増減を行うダンパ装置３は、ダンパの軸と接続したダンパモータを回転することで羽根の位置を動かし、送風路の流路面積を増減するものであるため、燃焼用空気供給量の変更は、電磁弁の開閉のように瞬時に行うことはできず、ある程度の時間が必要となる。なお、燃焼用空気供給量を調節する手段としては、送風機２にインバータ装置を設けておき、送風機２の電源周波数を変更することで送風機の回転速度を変更し、燃焼用空気供給量を増減することも行われている。しかしこの場合も、送風機回転速度の変更を瞬時に行うことはできず、燃焼用空気供給量の変更には時間がかかることになる。
【００１６】
そのため、燃焼指令が低燃焼から高燃焼へ変化又は高燃焼から低燃焼に変化した際、燃料供給量の変更と燃焼用空気供給量の変更を同時に開始したのでは、燃料供給量は変化しても燃焼用空気供給量はほとんど変化しておらず、燃料供給量と燃焼用空気供給量のバランスが崩れるということになる。そこで、燃焼量変更時には、燃焼用空気供給量の変更を先に開始し、ある程度燃焼用空気供給量の変更が進んだところで燃料供給量の変更を行うことで、燃焼量変更時の燃料供給量と燃焼用空気供給量のバランスが崩れないようにしている。具体的には、低燃焼用空気供給量設定値と高燃焼用空気供給量設定値の間に、燃料供給量増加の設定値と燃料供給量減少の設定値を定めておき、燃焼量増加時に空気供給量が燃料供給量増加の設定値にまで増加すると燃料供給量を増加し、燃焼量減少時には空気供給量が燃料供給量減少の設定値にまで減少すると燃料供給量を減少する。なお、燃料供給量増加の設定値と燃料供給量減少の設定値は別の値としており、燃料量を減少する設定値は燃料量を増加する設定値よりも高い値に定めている。
【００１７】
ボイラの運転状況を図１に基づいて説明する。図１では、蒸気圧力値から定まる燃焼量が高燃焼なら燃焼指令はＨ、低燃焼なら燃焼指令はＬと記載している。図１の前半は燃焼量変更のキャンセルがない場合のもの、後半は燃焼量変更のキャンセルがあった場合のものである。図１では燃焼指令は低燃焼（Ｌ）であり、燃料供給量は低燃焼用、空気供給量も低燃焼用の状態から始まっている。時刻ａで蒸気圧力値から定まる燃焼量が高燃焼になり、高燃焼（Ｈ）の燃焼指令が出力されると、運転制御装置６ではまず空気供給量の増加を開始する。ダンパ装置３の開度を高燃焼用の設定値を目指して高めていき、時刻ｂでダンパ装置の羽根位置が燃料供給量増加の設定値に達したことを検出すると、燃料供給量を増加する。燃料供給量調節装置７による燃料供給量の変更はごく短時間で終了し、燃料供給量が高燃焼用になると高燃焼での燃焼が始まる。この時点では空気量は高燃焼用になっていないため、空気供給量は若干不足することになるが、空気量は燃料増加の設定値まで増やしていたために燃焼状態に異常が発生するほどのアンバランスにはならず、適正に燃焼することができる。時刻ｂの以降も空気供給量の増加は続いており、空気供給量はより適正な量に近づいていき、高燃焼用の空気供給量になると空気供給量の増加は停止する。
【００１８】
その後、時刻ｃで燃焼指令は低燃焼となっており、時刻ｃから燃焼用空気供給量の減少を開始している。時刻ｄで空気供給量が燃料減少の設定値になると、燃料供給量を減少して低燃焼での燃焼を開始する。この場合も、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達してから燃料供給量を減少させているため、適正な燃焼を継続することができる。その後も空気供給量が低燃焼用の供給量になるまでは空気供給量の減少が続いている。このように燃焼量変更時には、空気供給量をある程度変化させた状態で燃料供給量を変更すると、空気供給量と燃料供給量のバランスが大きく崩れることなく燃焼量を変更することができる。
【００１９】
時刻ｅで燃焼指令が高燃焼になると、時刻ａの場合と同じように空気供給量の増加を開始し、空気供給量が燃料増加の設定値に達すると燃料供給量を増加する。しかし今回の燃焼量変更では、空気供給量が燃焼増加の設定値に達して高燃焼を開始した直後である時刻ｆで燃焼指令が低燃焼になっている。低燃焼から高燃焼への変更途中で高燃焼への変更がキャンセルされて低燃焼に戻すことになった場合、空気供給量がどの状態にあるかによって動きが異なる。
【００２０】
燃焼指令が低燃焼になった時の空気供給量が燃料量減少の設定値よりも低い場合には、空気供給量の増加を継続する。そして空気供給量が燃料量減少の設定値に達すると燃料供給量を低燃焼用に変更し、空気供給量の減少を開始する。燃焼指令が低燃焼になった時の空気供給量が燃料量減少の設定値よりも高い場合には、すぐに空気供給量の減少を開始するようにしておき、空気供給量が燃料量減少の設定値に達すると燃料供給量を低燃焼用に変更する。
【００２１】
また、低燃焼への変更途中で低燃焼への変更がキャンセルされて高燃焼に戻すことになった場合も同様であり、空気供給量がどの状態にあるかによって動きを異ならせる。燃焼指令が高燃焼になった時の空気供給量が燃料量増加の設定値よりも高い場合には、空気供給量の減少を継続する。そして空気供給量が燃料量増加の設定値に達すると燃料供給量を高燃焼用に変更し、空気供給量の増加を開始する。燃焼指令が高燃焼になった時の空気供給量が燃料量増加の設定値よりも低い場合には、すぐに空気供給量の増加を開始するようにしておき、空気供給量が燃料量増加の設定値に達すると燃料供給量を高燃焼用に変更する。
【００２２】
図１では時刻ｆの時点では空気供給量は燃料供給量減少の設定値よりも低いために空気供給量の増加は継続しており、空気供給量が燃料供給量減少の設定値に達した時刻ｇで燃料供給量を低燃焼用に変更するとともに空気供給量の減少を開始している。
【００２３】
その後、図１では時刻ｈで燃焼指令が高燃焼になっている。この場合、高燃焼から低燃焼への変更途中で高燃焼になったということになるため、低燃焼への変更はキャンセルとなる。時刻ｈの時点では空気供給量は燃料増加の設定値よりも低くなっているため、時刻ｈですぐに空気供給量の増加を開始する。そして空気供給量が燃料増加の設定値に達した時刻ｉで燃料供給量を高燃焼用とし、その後も空気供給量は高燃焼用の設定値になるまで増加している。
【００２４】
図３は燃焼量変更のキャンセルがあった場合に、空気供給量変更方向の反転をどの時点で行うかを整理して記載したものである。図３の前半は燃焼指令が低燃焼から高燃焼に切り替わり、空気供給量の増加を行っている時に、燃焼量を低燃焼に戻す（高燃焼への変更をキャンセル）燃焼指令の出力があった場合のものある。燃焼量を戻す燃焼指令の出力が燃料供給量減少の設定値に達する前であれば、すぐに空気供給量を減少方向に反転することはせず、燃料供給量減少の設定値に達するまでは空気供給量の増加を続けて空気供給量変更方向の反転は遅らせる。また、燃焼量を戻す燃焼指令の出力が燃料供給量減少の設定値に達した以降であれば、すぐに空気供給用変更方向の減少側への反転を実行する。
【００２５】
図３の後半は、燃焼指令が高燃焼から低燃焼に切り替わり、空気供給量の減少を行っている時に、燃焼量を高燃焼に戻す（低燃焼への変更をキャンセル）燃焼指令の出力があった場合のものある。この場合も前記と同様に、燃焼量を戻す燃焼指令の出力が燃料供給量増加の設定値に達する前であれば、燃料供給量増加の設定値に達するまでは空気供給量の減少を続けて空気供給量変更方向の反転は遅らせる。また、燃焼量を戻す燃焼指令の出力が燃料供給量増加の設定値に達した以降であれば、すぐに空気供給用変更方向の増加側への反転を実行する。
【００２６】
このようにすることで、燃焼用空気の供給量が所定量になった時点で燃料供給量の変更を行うことになるため、空気供給量と燃料供給量のバランスが大きく崩れることは防止でき、燃焼量変更のキャンセル時にも燃焼不良などが発生することを防止することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  ボイラ        
２  送風機          
３  ダンパ装置          
４  燃焼装置          
５  蒸気圧力検出装置          
６  運転制御装置          
７  燃料供給量調節装置              
【図１】
0005522840.tif 000002
【図２】
0005522840.tif 000003
【図３】
0005522840.tif 000004