(57)【要約】【課題】濃縮ブローを適切に実施し、ボイラ水の水質を適切に保つようにすることのできる濃縮ブローを行うボイラを提供する。【解決手段】ボイラ１への給水を行う給水ポンプ４と、ボイラ内からボイラ水を排出する濃縮ブロー弁３を持ち、ボイラ内水位が低下すると給水ポンプ４を作動することでボイラ内への給水を行っており、ボイラ水の濃縮度を一定に保つために定期的に濃縮ブロー弁３を開いて濃縮ブローを実施するようにしている濃縮ブローを行うボイラにおいて、前回の濃縮ブロー開始以降に行った給水量に基づいて濃縮ブロー必要量を算出するようにしておき、給水ポンプ作動開始タイミング及び、算出した濃縮ブロー必要量が所定値を超えかつ給水ポンプが作動している場合に、算出しておいた濃縮ブロー必要量分のボイラ水を排出するのに必要な時間だけ濃縮ブロー弁を開く。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラへの給水を行う給水ポンプと、ボイラ内からボイラ水を排出する濃縮ブロー弁を持ち、ボイラ内水位が低下すると給水ポンプを作動することでボイラ内への給水を行っており、ボイラ水の濃縮度を一定に保つために定期的に濃縮ブロー弁を開いて濃縮ブローを実施するようにしている濃縮ブローを行うボイラにおいて、
前回の濃縮ブロー開始以降に行った給水量に基づいて濃縮ブロー必要量を算出するようにしておき、給水ポンプ作動開始タイミング及び、算出した濃縮ブロー必要量が所定値を超えかつ給水ポンプが作動している場合に、算出しておいた濃縮ブロー必要量分のボイラ水を排出するのに必要な時間だけ濃縮ブロー弁を開くようにしていることを特徴とする濃縮ブローを行うボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の濃縮ブローを行うボイラにおいて、濃縮ブロー必要量はボイラの燃焼時間と時間当たりの蒸発量の積によって算出した給水量と、予め設定しておいた濃縮ブロー率から算出していることを特徴とする濃縮ブローを行うボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ内で蒸気を発生することで濃縮していくボイラ水を一定の濃縮度に保つために、ボイラ水の一部を排出する濃縮ブローを行うボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許第３０７７７８９号公報に記載があるように、水を加熱して蒸発させ、蒸気を取り出すボイラでは、給水に対して一定の割合でボイラ水を排出する濃縮ブローを行っている。このようなボイラでは、ボイラ水に接触している水管内での腐食を防止するため、薬品を注入することでボイラ水はｐＨ１１．０〜１１．８の高アルカリに調節している。そして蒸気ボイラでは、蒸気の発生によってボイラ水は濃縮していくため、給水量に対して一定の割合でボイラ水を排出し、替わりに濃縮していない水をボイラ内に入ることでボイラ水の水質を一定に保つようにしている。
【０００３】
ボイラでは、水位が高すぎるとボイラ水が蒸気に混じることで蒸気質の低下を招くキャリオーバの発生原因となり、水位が低すぎた場合にはボイラ内の上部でボイラ水による冷却が十分に行われない部分ができることで過熱が発生するおそれが出てくるため、水位は一定の範囲内に保つようにしている。ボイラでの給水制御は、ボイラ内水位が給水開始水位未満まで低下すると給水を開始し、給水を行うことで水位が上昇して給水停止水位以上になると給水を停止する制御が広く行われている。この場合、給水ポンプの稼働を行うとボイラ内水位は上昇し、給水ポンプの稼働を停止すると蒸気の発生によってボイラ内水位は低下することを繰り返すことになる。
【０００４】
この一定範囲内で水位を保っている場合に濃縮ブローを実施すると、通常の蒸発によるボイラ水量の減少に加えて濃縮ブローによるボイラ水量の減少が加わることになるため、水位が大きく低下する可能性がある。そのため特許第３０７７７８９号に記載のボイラでは、給水開始のタイミングで濃縮ブローを開始するようにしている。
【０００５】
給水時に濃縮ブローを行うようにすると、濃縮ブローによるボイラ水量の減少は給水ポンプの稼働によるボイラ水量の増加によって打ち消され、給水ポンプ稼働による給水量が濃縮ブローによる排水量より大きいものであれば、水位は上昇していく。そのため、給水に合わせて濃縮ブローを行うようにすると、濃縮ブロー時にボイラ内水位が低下することを防止でき、水位の変動を小さくすることができる。
【０００６】
給水量に対して一定のブロー率で濃縮ブローを行う場合、濃縮ブローの開始から次の給水開始までに行われる給水量を算出しておき、給水量に基づいて濃縮ブロー量を算出する。給水量の算出には、給水経路途中に流量計を設置しておいての計測による算出や、燃焼量と燃焼時間から演算によっても算出することができる。給水量が算出されると、ブローの必要量が算出できる。そして算出したブロー量分の排水を行うために必要な濃縮ブロー弁の開時間を算出するようにしておき、給水開始タイミングで必要時間分だけ濃縮ブロー弁を開いて濃縮ブローを実施する。
【０００７】
１回の濃縮ブローで行われる濃縮ブロー量は給水量に比例するため、濃縮ブローの実施から次の濃縮ブロー実施までの間に行われる給水量が大きくなった場合には、濃縮ブロー実施時に濃縮ブロー弁の開時間を長くし、濃縮ブロー量を多くすることで所定のブロー率とすることになる。例えば給水ポンプの経年劣化による能力低下が発生し、給水時の水位上昇速度が低下した場合、給水を行っても水位が給水停止水位に達するまでに要する時間が長くなり、給水開始から次回の給水開始までの時間が長くなるため、その間に蒸発する蒸気量が多くなる。そのため給水の開始毎に濃縮ブローを行っている場合、濃縮ブローの間隔が長くなって給水量が多くなると、ブロー必要量が大きくなるため、濃縮ブロー弁の開時間を長くする調節を行っている。
【０００８】
しかしこの場合において、濃縮ブローの間隔が長くなると、１回の濃縮ブローでボイラ水を大量に排出することになる。濃縮ブローで頻度が少なくなって１回あたりのブロー量が大きくなると、ボイラ水質の変動が大きくなり、ボイラ水の水質を適正に維持することができなくなるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３０７７７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、濃縮ブローを適切に実施し、ボイラ水の水質を適切に保つようにすることのできる濃縮ブローを行う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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、ボイラへの給水を行う給水ポンプと、ボイラ内からボイラ水を排出する濃縮ブロー弁を持ち、ボイラ内水位が低下すると給水ポンプを作動することでボイラ内への給水を行っており、ボイラ水の濃縮度を一定に保つために定期的に濃縮ブロー弁を開いて濃縮ブローを実施するようにしている濃縮ブローを行うボイラにおいて、前回の濃縮ブロー開始以降に行った給水量に基づいて濃縮ブロー必要量を算出するようにしておき、給水ポンプ作動開始タイミング及び、算出した濃縮ブロー必要量が所定値を超えかつ給水ポンプが作動している場合に、算出しておいた濃縮ブロー必要量分のボイラ水を排出するのに必要な時間だけ濃縮ブロー弁を開くようにしていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記の濃縮ブローを行うボイラにおいて、濃縮ブロー必要量はボイラの燃焼時間と時間当たりの蒸発量の積によって算出した給水量と、予め設定しておいた濃縮ブロー率から算出していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明を実施することで、濃縮ブローを適切に実施し、ボイラ水の水質を適切に保つようにすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を実施しているボイラのフロー図
【図２】本発明を実施しているボイラでの濃縮ブロー実施のタイムチャート
【図３】比較のための従来ボイラの濃縮ブロー実施のタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施しているボイラのフロー図、図２は本発明を実施しているボイラでの濃縮ブロー実施のタイムチャートである。
【００１６】
ボイラ１は、燃焼を行うことでボイラ水を加熱して蒸気を発生させ、ボイラ上部から蒸気を取り出す。ボイラは下部に給水配管６を接続しており、ボイラの下部から給水を行う。ボイラへの給水は、途中に給水ポンプ４を設置している給水配管６を通じて行っており、ボイラへの給水制御は、ボイラ内の水位に基づいて行う。ボイラ内の水位を検出する水位検出装置２を設置しておき、水位検出装置２では給水開始水位（Ｅ２水位）と給水停止水位（Ｅ１水位）で水の有無を検出する。ボイラ内水位が給水開始水位未満になると、給水ポンプ４の作動を開始してボイラへの給水を行い、給水によってボイラ内の水位が上昇して給水停止水位以上になると、給水ポンプ４の作動を停止してボイラへの給水を停止する。
【００１７】
ボイラでは水管部での腐食を防止するためのボイラ薬品を供給するようにしており、給水ポンプ４より下流側の給水配管６へ薬品を注入する薬注ポンプ１０を設置している。薬注ポンプ１０は給水量に対応させて一定の割合で薬品を注入する。
【００１８】
ボイラ１の中心部分には燃焼室を設置し、ボイラ１の上部には燃焼室に向けて燃焼を行う燃焼装置７を設置する。ボイラ１では、燃焼装置７で発生した熱によってボイラ内のボイラ水を加熱する。ボイラ水は加熱されるとボイラ内で沸騰し、蒸気が発生するとともにボイラ水の沸き上がりが発生する。ボイラには、ボイラ水と蒸気を分離する気水分離器８を設置しておき、沸き上がってきたボイラ水と蒸気は気水分離器８で分離し、分離した蒸気は上部から取り出し、残ったボイラ水はボイラ内下部に戻す。
【００１９】
このボイラは、一方から水を供給し、他方からは蒸気のみを取り出すものであるため、ボイラ給水中に含まれていた不純物はボイラ内部で濃縮する。そのため、ボイラ水が過濃縮になることを防止するための濃縮ブローを行っている。ボイラ内からボイラ水を排出する濃縮ブロー配管９を設置し、濃縮ブロー配管９の途中に濃縮ブロー弁３を設置しておく。
気水分離器８で分離したボイラ水は濃縮度が高くなっているため、濃縮ブロー配管９は気水分離器８で分離したボイラ水を排出するようにしておく。
【００２０】
ボイラの運転制御は運転制御装置５によって行う。運転制御装置５は水位検出装置２、給水ポンプ４、濃縮ブロー弁３、燃焼装置７などと接続しており、各装置の作動を制御する。ボイラでの濃縮状態は、ボイラへの給水量などからの演算による算出や、ボイラ水の水質を検出するセンサーを設置しておいてのセンサーによる算出を行う。濃縮ブローの実施は、濃縮ブロー弁３を開くことで行い、濃縮ブロー弁３を開くと濃縮ブロー水は濃縮ブロー配管９を通じて排出される。濃縮ブローは給水量に対して一定の割合で排水を行うようにしておき、濃縮ブローを行うことでボイラ水の濃縮度を一定に保つ。
【００２１】
図２に基づいて濃縮ブローの制御を説明する。図２では、ボイラ内水位と給水ポンプの作動状況、濃縮ブロー必要量の変動と濃縮ブロー弁３の動作状況を記載している。ボイラ内水位の変動などは、実際には図２で示しているような直線と瞬間な変化が行われるものではないが、イメージとして給水ポンプ４の作動中は上昇傾向、給水ポンプ４の停止中は低下傾向となる。
【００２２】
このボイラでは、水位検出装置２で検出しているボイラ内水位が給水開始水位まで低下すると給水ポンプ４の作動を行い、給水停止水位まで上昇すると給水ポンプ４の作動を停止している。そして運転制御装置５では、給水ポンプ４の作動と連動させて濃縮ブローを行っている。濃縮ブローを行う場合、給水量に対する排水量の割合である濃縮ブロー率を定める。濃縮ブロー率はボイラの給水水質などから定まる値であり、設定値として入力しておく。濃縮ブローは給水量に対して一定比率で行うため、給水量を算出する必要がある。給水量の算出は、給水配管６に流量計を設置しておいて給水量を測定することによっても行えるが、一定量で燃焼を行っている場合の蒸発量は固定の値となるため、燃焼時間と時間当たりの蒸発量の積によって算出することができる。燃焼量が高燃焼・低燃焼のように変化するものであれば、各燃焼量での燃焼時間を計測しておき、それぞれの燃焼時間と燃焼量毎の時間当たりの蒸発量から給水量を算出する。
【００２３】
図２に記載している実施例では、燃焼時間によって給水量を算出し、濃縮ブロー量を算出するものとしている。給水開始から次回給水開始までに行われた給水量を算出する場合、実際には給水ポンプ４が作動している時にのみ給水量は増加していくものであるが、給水開始から次回給水開始までに行われた蒸発量を算出し、蒸発量から給水量を算出して濃縮ブロー量を算出するようにしても必要となるブロー量は同じとなる。
【００２４】
一定の燃焼量で燃焼を行っている場合、燃焼時間と蒸発量の積算値は比例することになる。濃縮ブローは給水量に対する比率で設定しているものであるため、燃焼量が一定であれば濃縮ブロー必要量の積算値も燃焼時間に比例することになる。濃縮ブロー必要量は濃縮ブロー弁３の開時間として算出する。実際に濃縮ブロー弁３を開いた場合のブロー量は、ボイラ内の圧力によって増減するために少し複雑になるが、圧力が一定であれば濃縮ブロー弁３の開時間と濃縮ブロー量は比例すると考えることができる。
【００２５】
図中の濃縮ブロー必要量は、濃縮ブローを実施した場合に濃縮ブロー弁３の開く時間として示している。燃焼量が一定の場合、給水量は時間に比例し、濃縮ブロー必要量は給水量に比例するため、濃縮ブロー必要量は濃縮ブローを開始するまで一様に増加していく。濃縮ブローの開始は、給水ポンプ４の作動開始タイミングに連動して、及び濃縮ブロー必要量が所定の値まで溜まっており、かつ給水動作中である場合としており、給水開始時と給水中であって濃縮ブロー弁開時間が所定値である２０秒になった場合に濃縮ブロー弁３を開くようにしている。
【００２６】
図２では前半部は給水ポンプ４の能力が十分に高く、給水ポンプを作動するとボイラ内の水位はすぐに上昇する場合、後半部は給水ポンプ４の能力が低下して給水ポンプ４の作動を行ってもボイラ内の水位は緩やかにしか上昇しない場合としている。給水間隔が短い場合は、濃縮ブロー必要量が大きく溜まる前に給水開始によって濃縮ブローを実施することになる。その場合は、その時点での濃縮ブロー必要量分だけ濃縮ブロー弁３を開く。濃縮ブロー間隔が短い場合は濃縮ブロー弁３を開く時間を短くしてブロー量を少なくすることで、濃縮ブロー率は一定となる。
【００２７】
図２前半の給水能力が十分に高い場合、まず時刻Ａの給水開始タイミングで濃縮ブローを行っている。濃縮ブローではその時点までの濃縮ブロー必要量の分だけ濃縮ブロー弁３を開くようにしており、濃縮ブローを行うと濃縮ブロー必要量はリセットされて０となる。時刻Ａから給水ポンプ４の作動を開始して給水行っており、給水によってボイラ内水位は上昇する。水位が給水停止水位まで上昇すると給水ポンプ４の作動は停止し、給水を停止するとボイラ内の水位は低下していく。
【００２８】
時刻Ｂでボイラ内水位が給水開始水位まで低下すると、次の給水を行っており、時刻Ｂで濃縮ブローを開始する。濃縮ブロー必要量は、前回の時刻Ａでの濃縮ブローで濃縮ブロー必要量が０にリセットされた後、時刻Ａから後の燃焼時間に基づき増加しており、所定値である２０秒に到達する前に給水ポンプ４の作動を行っているため、給水ポンプ４の作動タイミングである時刻Ｂで濃縮ブローを行っている。そのため濃縮ブロー弁３の開時間は、設定値である２０秒より短くなっており、濃縮ブローを開始すると、濃縮ブロー必要量は０にリセットされる。
【００２９】
図２後半の給水ポンプ能力が低下している場合でも、ボイラ内水位が給水開始水位まで低下すると給水ポンプ４を作動して給水を行う点は前半部と同じであり、時刻Ｃで給水ポンプ４の作動を開始して給水を行っている。しかしここでは、水位上昇速度が遅くなっており、ボイラ内水位を示した直線の上昇角度は緩やかとなっている。濃縮ブロー必要量の算出は燃焼時間を基準としているため、燃焼量が同じであれば濃縮ブロー必要量を示した直線の上昇角度は同じとなる。
【００３０】
前回の時刻Ｃでの濃縮ブロー実施によって０にリセットされた濃縮ブロー必要量は、時刻Ｄの時点で所定値である２０秒に達している。この時刻Ｄの時点では、ボイラ内水位は給水停止水位へ向けて上昇中であり、次に給水ポンプ４を開始するタイミングである時刻Ｅまでに間がある。運転制御装置５では、濃縮ブロー必要量が所定値の２０秒に達し、かつ給水中である時刻Ｄの時点で濃縮ブロー弁３を開き、濃縮ブローを行う。ここでの濃縮ブロー弁３の開時間は、濃縮ブロー必要量である２０秒となる。
【００３１】
なお、濃縮ブロー実施中にボイラ内水位が給水停止水位まで上昇して給水ポンプ４の作動が停止された場合は、濃縮ブローを停止する必要はない。この場合、ボイラ内水位は高い状態にあるため、濃縮ブローによる多少の水位低下が発生しても、水位低下は高い水位によって吸収することができる。
【００３２】
濃縮ブロー必要量は、時刻Ｄで濃縮ブローを実施したため０にリセットされ、そこから増加していく。その後、ボイラ内水位が給水停止水位まで上昇すると給水ポンプ４の作動を停止し、ボイラ内水位は減少に転じる。ボイラ内水位は時刻Ｅで給水開始水位まで低下しており、時刻Ｅで給水を開始しているため、時刻Ｅでも濃縮ブローを開始する。時刻Ｅでの濃縮ブロー弁開時間は、時刻Ｄから時刻Ｅまでの間に行われた燃焼時間から求めた給水量に対応する量となり、算出された開時間が１５秒であったとすると、時刻Ｅから１５秒間濃縮ブロー弁３を開く。
【００３３】
図３に記載している比較のための従来ボイラの濃縮ブロー実施のタイムチャートでは、濃縮ブローの開始は給水開始のタイミングのみとしている。図３でも前半部の給水間隔が短い場合には、図２と同じ動作を行っている。しかし後半部の給水間隔が長い場合、給水開始タイミングである時刻Ｈと時刻Ｉの間での濃縮ブローは実施されておらず、時刻Ｉでの濃縮ブロー弁開時間が長くなっている。時刻Ｈで濃縮ブロー必要量が０にリセットされた後、次の給水開始タイミングである時刻Iまで濃縮ブロー必要量が増加し続けた場合、時刻Ｉでの濃縮ブローでは実施される濃縮ブロー量が大きくなる。図２では時刻Ｄで２０秒、時刻Ｅで１５秒に分割して行った濃縮ブローを図３では時刻Ｉでまとめて行って３５秒の濃縮ブローを行うことになると、ボイラ水の水質変動が大きくなってしまう。
【００３４】
本発明を実施していた場合には、濃縮ブロー間隔が長くなって、１回の濃縮ブロー量が大きくなるということがなくなるため、ボイラ水位の濃縮度の変動幅が大きくなることを防止でき、ボイラ水の濃縮度を適正に保つことができる。
【００３５】
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ボイラ  
２  水位検出装置    
３  濃縮ブロー弁
４  給水ポンプ
５  運転制御装置
６  給水配管
７  燃焼装置
８  気水分離器
９  濃縮ブロー配管
１０  薬注ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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