(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータを用いて燃焼用空気の送風機および／または排ガスの排風機の回転数制御を行う平衡通風式燃焼装置の燃焼制御方法において、
前記インバータの瞬間停止から復帰までの間に、前記送風機および／または排風機を、前記送風機および／または排風機の軸に取り付けたフライホイールによって付与する慣性力によって所定の回転数を維持させるとともに、該回転数の変化に応じて燃料流量および燃焼用空気流量を制御することを特徴とする平衡通風式燃焼装置の燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラや加熱炉などのような平衡通風式燃焼装置の燃焼制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、省電力を図ることを目的として、インバータを用いた回転機械の回転数制御の採用は一般的に行われている。サイリスタ等を使用した大容量のインバータでは、電源電圧の瞬時低下時に転流の失敗により素子が破損することを防止するためインバータを停止する必要があることから、そのような時においても運転を継続するために商用電源に切り換える方法が一般的に採用されている。
【０００３】
一例として、平衡通風式のボイラの排風機等にインバータによる回転数制御を適用した場合、電源電圧が瞬時低下した時に商用電源に切り換えると、回転数が急上昇するため炉内圧力が急激に変化し、安定した燃焼を保つことができない（図４参照）という欠点があった。
その対策として、例えば特開昭６１−１６１３０６号公報には、インバータから商用電源への切換時に排風機入側のダンパを燃焼用空気流量の関数の開度まで強制的に絞り込ませることにより、炉内圧力の変動を小さくする制御方法が提案されている。しかし、この方法は、燃焼用空気流量によってダンパの開度を決めているため、多種類の燃料を使用していてそれぞれの燃料の応答速度が異なる場合に、急激な炉内圧力の変化に対して炉内の燃焼状態を安定に保つのが難しくて適用できない欠点があり、排風機の回転数上昇速度とダンパの作動速度がほぼ同じ場合でないと十分な効果が得られないという欠点があった。また、インバータから商用電源への切り換えは急激におこなわれるため、燃焼用空気の過不足によって燃焼状態の乱れ等が発生し、環境上の問題になる。
【０００４】
さらに、安全上の問題として、切り換え時に急激な負荷がモータにかかり、数回程度の切り換えなら問題がないが、数年にわたって行われるとなると疲労破壊等のおそれもあり、長期的にみて必ずしもよい方法とはいえない面がある。インバータから商用電源に切り換えたあと、またさらにインバータに戻す必要があるから、操業上手間がかかる方法である。
【０００５】
これらの改善策として、例えば特開昭５９−  ４１７１５号公報には、１秒前後の瞬時停止に対応して燃料を絞り込み、不完全燃焼を回避しようとする手段が提案されている。しかし、実際は瞬時停止等では、インバータ保護の観点からの過電流回避によって、１〜２秒前後でインバータ制御に戻すことはできず、現実的には４〜５秒間はインバータ制御に再投入ができないのである。排風機の慣性が小さいほど、この４〜５秒間の間に排風機等の回転の低下が著しく良好な燃焼状態が保つことができなくなる。このような事態では、特に大型の燃焼装置になればなるほど、前記した特開昭５９−  ４１７１５号では対応することが困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の有する課題を解決すべくなされたものであって、インバータ制御の機能を有する送風機や排風機を備えた平衡通風式燃焼装置において、インバータの瞬時的な停止に対しても燃焼装置を正常な燃焼状態に維持させる方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インバータを用いて燃焼用空気の送風機および／または排ガスの排風機の回転数制御を行う平衡通風式燃焼装置の燃焼制御方法において、前記インバータの瞬間停止から復帰までの間に、前記送風機および／または排風機を、前記送風機および／または排風機の軸に取り付けたフライホイールによって付与する慣性力によって所定の回転数を維持させるとともに、該回転数の変化に応じて燃料流量および燃焼用空気流量を制御することを特徴とする平衡通風式燃焼装置の燃焼制御方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施例の構成を示す概要図である。この図において、１はボイラで、蒸気ドラム２と水ドラム３とこれらを連結する蒸発管４と、燃焼室５とで構成され、発生した蒸気は蒸気送給管６から外部に送給される。７は排ガスダクト８に接続されるエコノマイザで、給水管９からの給水を予熱して配管９ａを介して蒸気ドラム２に送り込む。
【００１０】
１０は排ガスダクト８に接続される熱交換器で、送風機１１によって空気管１２を介して押し込まれる燃焼用空気を予熱する。１３は燃焼用空気を吸引する空気吸込み管、１４は空気吸込み管１３に取り付けられる空気ダンパである。１５は排ガスダクト８に接続される排ガスダンパ、１６はモータ１７で回転駆動される排風機で、燃焼室５からの排ガスを誘引して煙突１８から排出する。この排風機１６にはその慣性力を増加すべく、図２に示すように、フライホイール１９がその軸１６ａに連結される。
【００１１】
２０は燃焼室５に燃料を供給する燃料管で、燃料ダンパ２１が取り付けられる。２２は燃焼室５の圧力を検出する炉内圧力センサ、２３はインバータ調節計である。２４は切換装置で、２個の切換スイッチ２５，  ２６が内蔵されている。２７はモータ１７に電力を供給するインバータ、２８はバックアップ用の商用電源である。２９は電流計などの瞬時停止センサ、３０はモータ１７の回転数を検出する回転数センサ、３１はインバータ一時停止時制御装置、３２は燃焼制御装置である。
【００１２】
ここで、前記したフライホイール１９の慣性力の大きさの決定の仕方について説明すると、例えば１年間に数回発生する雷等による地絡事故で発生する瞬間電圧低下の約１００ｍｓｅｃ  の時間に対応すべく、インバータ２７への再起動時間内で問題のない運転範囲での許容回転数低下量の最大値を求め、それに応じて最適な慣性力の大きさを決定するようにすればよい。
【００１３】
そこで、正常時においては切換装置２４の切換スイッチ２５はインバータ２７側に接続され、また切換スイッチ２６はインバータ２７側に接続され、インバータ２７はインバータ調節計２３によって制御されている。また、燃焼制御装置３２においては正常な空気比で燃焼用空気流量が制御されている。
そして、インバータ２７に異常が発生してモータ１７へ電流が流れなくなると、瞬時停止センサ２９がそれを検知して、インバータ一時停止時制御装置３１に信号を送り込む。この信号によって、インバータ一時停止時制御装置３１は切換装置２４に切換指令を出力して切換スイッチ２５をインバータ一時停止時制御装置３１側に接続して炉内圧力制御信号をインバータ一時停止時制御装置３１に入力し、既に入力されている回転数センサ３０からのモータ１７の回転数と演算することによって、排風機１６の排風量に見合うような燃焼状態になるように燃焼制御装置３２を介して燃料ダンパ２１、空気ダンパ１４を操作して燃料流量および燃焼用空気流量を制御する。なお、インバータ２７の停止時間が長引くような場合は排風機１６が停止状態になるから、停止する前に切換スイッチ２６を商用電源供給ラインＬ側に切り換え、商用電源２８から直接排風機１６に電力を供給するようにし、また、切換スイッチ２５を排ガスダンパ１５側に切り換えてインバータ調節計２３で排ガスダンパ１５を直接制御する。
【００１４】
このように構成することにより、インバータ２７による回転数制御時に瞬間停止が発生しても、送風機１１や排風機１６を慣性による回転数低下はそのままで、抵抗によって低下する回転数に合わせて燃料／空気流量を連続的に変化させて完全燃焼させ、燃焼室５内の正常な炉内圧力を維持させることができ、環境上問題となるような排ガスを発生することがない。
【００１５】
なお、上記の例は排風機１６にインバータ制御を適用した場合であるが、送風機１１に同様に適用し得ることはいうまでもない。
【００１６】
【実施例】
定常時回転数が３００  〜９００ｒｐｍの排風機を備えた平衡通風式ボイラにおいて、排風機をインバータ制御する際に、本発明法を適用した。
ここで、排風機の軸に取り付けたフライホイールの慣性力の大きさは、インバータの一時停止時間を最大５秒と予測して、完全燃焼を維持するのに必要な排風機回転数を〔定常時回転数−５０ｒｐｍ  以下〕に保持すべく、ＧＤ２  で５１００ｋｇｆ−ｍ２とした。図３は、インバータが５秒間一時停止したときの排風機回転数および燃料／空気流量、炉内圧力の推移を示したものである。
【００１７】
なお、比較のために、従来法での５秒間一時停止したときの推移を図４に示した。この従来法の場合は、インバータの一時停止時に商用電源に切り換えて排風機を運転するようにしたものである。
これらの図から、従来法では安定燃焼を保持するのに必要な炉内圧力の許容範囲である−１００ｍｍＨ２Ｏ〜＋１００ｍｍＨ２Ｏを保持することができないが、本発明法では炉内圧力は十分に許容範囲内に収まっており、さらに復帰後引き続いてインバータ制御を行えることがわかる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、送風機および／または排風機にフライホイールを設けてインバータの一時停止時に、送風機および／または排風機の回転数に応じて燃焼制御を行うようにしたので、燃焼装置の安定燃焼を継続して行うことが可能となり、省電力を目的としたインバータの適用分野の拡大に大いに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す概要図である。
【図２】本発明に用いられるフライホイールの取り付け状態の説明図である。
【図３】本発明法を適用したときの特性図である。
【図４】従来法での特性図である。
【符号の説明】
１  ボイラ
２  蒸気ドラム
３  水ドラム
４  蒸発管
５  燃焼室
６  蒸気送給管
７  エコノマイザ
８  排ガスダクト
９  給水管
９ａ  配管
１０    熱交換器
１１    送風機
１２    空気管
１３    空気吸込み管
１４    空気ダンパ
１５    排ガスダンパ
１６    排風機
１７    モータ
１８    煙突
１９    フライホイール
２０    燃料管
２１    燃料ダンパ
２２    炉内圧力センサ
２３    インバータ調節計
２４    切換装置
２５，  ２６    切換スイッチ
２７    インバータ
２８    商用電源
２９    瞬時停止センサ
３０    回転数センサ
３１    インバータ一時停止時制御装置
３２    燃焼制御装置
【図１】
0003579995.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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