(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶体と、
前記缶体を加熱する加熱手段と、
圧力検出手段と、
加熱検出手段と、を備えたボイラの制御器であって、
前記圧力検出手段が検出する圧力が所定圧力以上であり、
かつ前記加熱検出手段が検出する前記加熱手段の状態が加熱状態である場合に、
前記ボイラを給蒸状態であると判断するように構成されていることを特徴とする制御器。
【請求項２】
請求項１に記載の制御器であって、
前記給蒸状態と判断した時間に基づいて、給蒸時間を算出するように構成されていることを特徴とする制御器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の制御器であって、
前記ボイラが排水手段を備え、
前記給蒸時間に基づいて、前記排水手段に作動信号を出力するように構成されていることを特徴とする制御器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御器を備えることを特徴とするボイラ。
【請求項５】
缶体と、
前記缶体を加熱する加熱手段と、
圧力検出手段と、
加熱検出手段と、を備えたボイラの制御方法であって、
前記圧力検出手段が検出する圧力が所定圧力以上であり、
かつ前記加熱検出手段が検出する前記加熱手段の状態が加熱状態である場合に、
前記ボイラが給蒸状態であるとすることを特徴とするボイラの制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載のボイラの制御方法であって、
前記給蒸状態とした時間に基づいて、給蒸時間を算出することを特徴とするボイラの制御方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載のボイラの制御方法であって、
前記ボイラが排水手段を備え、前記給蒸時間に基づいて前記排水手段を作動させることを特徴とするボイラの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボイラにおいて、缶水の濃縮を抑制可能な制御器、ボイラ及びボイラの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ボイラが長時間にわたって運転する場合、缶体内に貯留した缶水が濃縮され、水管をはじめとする缶体内部の腐食、キャリーオーバーによる乾き度の低下やスケールが付着する原因となる場合がある。
【０００３】
そこで、缶水の濃縮を防止するために、濃縮された缶水を強制的に排出するための濃縮ブローラインを備えたボイラが用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、濃縮ブローラインから缶水を排出して缶水濃縮管理する場合、原水の電気伝導度をもとにブロー率を定めて、適切な濃縮倍率とすることを目的とした定率ブローが広く行なわれている。
定率ブローは、缶水の濃縮程度が給蒸状態と所定の関係を有することを用いるものであり、給蒸時間と加熱バーナの燃焼時間が等しいことを前提に、所定の燃焼時間（例えば、１０分）経過したときに、ブロー率に基づいてブロー弁を開く制御を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９２１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際のボイラの運転においては、加熱バーナの燃焼がいわゆる台数制御における保圧保持や、加熱バーナの発停が頻繁であるためであり、実際には給蒸していなくて缶水が濃縮されていないにも関わらず、濃縮ブローを行なって、水やエネルギー等のロスコストを発生させる原因となっている場合がある。
そこで、缶水の実際の濃縮程度に応じた缶水管理（例えば、濃縮ブロー、薬注等）を実現することに対する強い技術的要請がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ボイラにおいて、缶水の濃縮程度に応じた適切な缶水管理が可能な制御器、ボイラ及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、缶体と、前記缶体を加熱する加熱手段と、圧力検出手段と、加熱検出手段と、を備えたボイラの制御器であって、前記圧力検出手段が検出する圧力が所定圧力以上であり、かつ前記加熱検出手段が検出する前記加熱手段の状態が加熱状態である場合に、前記ボイラを給蒸状態であると判断するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、ボイラであって、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御器を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、缶体と、前記缶体を加熱する加熱手段と、圧力検出手段と、加熱検出手段と、を備えたボイラの制御方法であって、前記圧力検出手段が検出する圧力が所定圧力以上であり、かつ前記加熱検出手段が検出する前記加熱手段の状態が加熱状態である場合に、前記ボイラが給蒸状態であるとすることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る制御器、ボイラ、ボイラの制御方法によれば、圧力検出手段が検出する圧力が所定圧力以上であり、かつ加熱検出手段が加熱手段の加熱状態を検出した場合に給蒸状態とするので、給蒸状態と缶水の濃縮とを近似して対応させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制御器であって、前記給蒸状態と判断した時間に基づいて、給蒸時間を算出するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のボイラの制御方法であって、前記給蒸状態とした時間に基づいて、給蒸時間を算出することを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る制御器、ボイラの制御方法によれば、給蒸状態とした時間に基づいて給蒸時間を算出するので、缶水の濃縮程度を給蒸時間との対応で把握することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の制御器であって、前記ボイラが排水手段を備え、前記給蒸時間に基づいて、前記排水手段に作動信号を出力するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載のボイラの制御方法であって、前記ボイラが排水手段を備え、前記給蒸時間に基づいて前記排水手段を作動させることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る制御器、ボイラの制御方法によれば、ボイラの給蒸状態に基づいて、排水手段を作動させるので、適切な缶水管理をすることができる。
ここで、給蒸時間に基づくとは、給蒸時間による場合のほか、給蒸時間と所定の関係（例えば、定数を含む関数等）を有する物理量、例えば、給蒸状態を示す時間と蒸発量との重み付けをした物理量による場合や、種々の要因（例えば、燃焼量、待機時間等）と関連する自然蒸発等を考慮する場合を含む趣旨である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る制御器、ボイラ、制御方法によれば、蒸気の圧力と加熱手段の加熱状態とに基づいて給蒸状態とするので、給蒸状態と缶水の濃縮程度とを近似して対応させることができ、ひいては適切な缶水管理をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るボイラの概略構成を示す縦断面図である。
【図２】一実施形態に係るボイラの作用を説明するフロー図である。
【図３】一実施形態に係るボイラの作用を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１から図３を参照して、この発明の一実施形態に係るボイラ１について説明する。
図１は、一実施形態に係る小型貫流式のボイラ１の概略構成を示す図であり、図２は、ボイラ１の濃縮ブロー制御の作用を説明するフロー図である。
このボイラ１は、図１に示すように、ボイラ本体１０と、給水部２０と、水位検知部３０と、気水分離部４０と、濃縮ブローライン（排水手段）５０と、制御部（制御器）６０とを備えている。
【００２１】
ボイラ本体１０は、筒状に形成されていて、缶体１１と、加熱バーナ（加熱手段）１５とを備えている。
缶体１１は、複数の缶水管１２と、下部ヘッダ１３と、上部ヘッダ１４とを備え、上部ヘッダ１４には缶体内の圧力（以下、缶体内圧力という）Ｐ（ｔ）を検出する圧力センサ１４Ｓが設けられ、例えば、缶水管１２には、内部でのスケールの発生を検知するスケール検知センサ（図示せず）が配設されている。
【００２２】
また、複数の缶水管１２は、缶体１１の内部に燃焼室１７が画成するように構成されており、加熱バーナ１５が燃焼室１７に配置されて、燃焼室１７内で加熱バーナ１５が燃焼することにより、缶水管１２内の缶水が加熱されて蒸気となり、この蒸気が上部ヘッダ１４に貯留されることになる。
また、加熱バーナ１５の燃焼状態（加熱状態）は、加熱バーナ１５に配置された炎検出センサ（加熱検出手段）１６によって検出されるようになっている。
【００２３】
加熱バーナ１５は、図１に示すように、燃焼室１７の上方に配設されている。この加熱バーナ１５には、燃料供給弁１９を備えた燃料供給ライン１８が接続されており、この燃料供給弁１９の開度を調整することで加熱バーナ１５の燃焼量が制御される構成とされている。なお、この加熱バーナ１５の燃焼量を制御することによって、このボイラ１における単位時間当たりの蒸気発生量が制御されることになる。
【００２４】
下部ヘッダ１３は、缶体１１の下部に配設され、複数の缶水管１２の下端が連結されている。この下部ヘッダ１３には、給水部２０の給水ライン２１が接続されており、給水部２０により水が供給される構成とされている。
上部ヘッダ１４は、缶体１１の上部に配設され、複数の缶水管１２の上端が連結されている。この上部ヘッダ１４には、缶水管１２内で発生した蒸気が貯留されるようになっており、上部ヘッダ１４内の蒸気は、上部ヘッダ１４に接続された気水ライン４１を通じて気水分離器４２へと送出され、気水分離器４２において蒸気内の水分が分離・回収されて、乾き蒸気が得られるようになっている。
【００２５】
給水部２０は、下部ヘッダ１３に接続された給水ライン２１と、水質測定部２２と、給水ポンプ２３と、逆止弁２４と、流量調整弁２５とを備えている。また、水質測定部２２の上流側には、図示しない軟水器が配設されている。
水質測定部２２は、例えば、軟水器によって軟水処理された処理水の水質を測定するものであり、キャリーオーバーに影響を与える全溶解塩類濃度、スケールの発生に影響を与える硬度、シリカ濃度、酸消費度（ｐＨ４．８）等のなかから選択する１以上の項目を測定し、制御部６０に信号を出力するようになっている。
【００２６】
水位検知部３０は、内部に缶水が貯留される検知器本体３１内に配設された水位センサ３２と、検知器本体３１の下端と缶水管１２の下端とを接続する下部連結管３３と、検知器本体３１の上端と缶水管１２の上端とを接続する上部連結管３４とを備えている。
検知器本体３１と缶水管１２とが、下部連結管３３及び上部連結管３４によって連結されることにより、検知器本体３１内部の水位が缶水管１２内の水位と一致するようになっている。
【００２７】
気水分離部４０は、上部ヘッダ１４に接続された気水ライン４１と、この気水ライン４１を通じて供給された蒸気から水分を分離する気水分離器４２と、気水分離器４２から乾き蒸気を送り出す蒸気送出ライン４３と、気水分離器４２で分離・回収された水分を下部ヘッダ１３へと戻す降水ライン４５と、を備えている。また、蒸気送出ライン４３には、流量調整弁４４が配設されており、気水分離器４２からの乾き蒸気の送出量が調整される構成とされている。
【００２８】
そして、気水分離器４２と下部ヘッダ１３とを連結する降水ライン４５には、濃縮ブローライン５０が接続されている。
濃縮ブローライン５０は、濃縮ブロー弁５１を備えており、この濃縮ブロー弁５１を開放することにより、缶水管１２内の缶水が下部ヘッダ１３及び降水ライン４５を介して、ボイラ１の外部へと強制的に排出する構成とされている。
【００２９】
制御部６０は、入力部６１と、メモリ（図示せず）と、演算部６２と、出力部６３とを備え、入力部６１、演算部６２、出力部６３は、通信線によりデータ等を通信可能に相互に接続され、加熱バーナ１５の燃焼、缶体１１への給水量、濃縮ブロー排水を制御するようになっており、
【００３０】
入力部６１は、例えば、図示しないキーボード等のデータ入力機器を有していて設定等を演算部６２に出力可能とされるとともに、缶体内圧力センサ１４Ｓ、炎検出センサ１６、水位検知部３０の水位センサ３２と信号線６５により接続され、缶体内圧力センサ１４Ｓ、炎検出センサ１６、水位センサ３２から入力された信号を演算部６２に出力するようになっている。
【００３１】
演算部６２は、メモリの記憶媒体（例えば、ＲＯＭ）に格納されたプログラムを読み込んで実行し、入力部６１からの入力に基づいて給蒸時間Ｔを算出し、濃縮ブローライン５０の排水制御をするようになっている。
また、演算部６２は、水位検知部３０の水位センサ３２が検知した水位に基づいて、例えば、流量調整弁２５を調整して、缶体１１内の水位が目標水位となるように、下部ヘッダ１３への給水を制御するようになっている。
【００３２】
出力部６３は、燃料供給弁１９、流量調整弁２５、濃縮ブロー弁５１と信号線６６により接続され、演算部６２からの信号を燃料供給弁１９、流量調整弁２５、濃縮ブロー弁５１に出力するようになっている。
【００３３】
かかる構成により、ボイラ１が運転されて蒸気を生成し、ボイラ１の運転における給蒸時間Ｔが排水設定時間ＴＳ以上となった場合に、濃縮ブローライン５０の濃縮ブロー弁５１を開放して、下部ヘッダ１３及び降水ライン４５を介して缶体１１内の缶水を強制的に外部へと排出して缶水を入れ替えることで、缶水の濃縮を抑制するようになっている。
【００３４】
以下、図２を参照して、一実施形態に係るボイラ１の作用について説明する。
図２は、ボイラ１に係る濃縮ブロー制御の一例を示すフロー図である。
（１）まず、給蒸状態を判断する缶体内の設定圧力（所定圧力）ＰＳ及び排水設定時間ＴＳを設定するとともに、缶体内圧力Ｐ（ｔ）、給蒸時間Ｔにそれぞれ初期値（＝０）を設定する（Ｓ１）。
（２）ボイラ群２が運転中かどうかを判断する（Ｓ２）。
ボイラ群２が運転中の場合にはＳ３に移行し、運転が停止している場合にはプログラムを終了する。
（３）演算部６２は、入力部６１を介して入力された炎検出センサ１６からの信号に基づいて、加熱バーナ１５が燃焼中であるかどうかを判断する（Ｓ３）。
（４）演算部６２は、入力部６１を介して缶体内圧力センサが検出した缶体内圧力Ｐ（ｔ）を取得する（Ｓ４）。
（５）演算部６２は、缶体内圧力Ｐ（ｔ）  ≧  設定圧力ＰＳ    を満足するかどうかを判断する。
缶体内圧力Ｐ（ｔ）  ≧  設定圧力ＰＳ    を満足する場合にはＳ６に移行し、満足しない場合にはＳ２に移行する。
（６）演算部６２は、例えば、図示しないタイマを積算することにより給蒸時間Ｔを算出する（Ｓ６）。
（７）演算部６２は、給蒸時間Ｔ  ≧  排水設定時間  ＴＳ  を満足するかどうかを判断する（Ｓ７）。
給蒸時間Ｔ  ≧  排水設定時間  ＴＳ  を満足する場合はＳ８に移行し、満足しない場合はＳ２に移行する。
（８）演算部６２は、給蒸時間Ｔをゼロにして、給蒸時間Ｔをリセットする（Ｓ８）。
（９）演算部６２は、出力部６３を介して排水弁５１を「開」にして、濃縮された水を排水する（Ｓ９）。
（１０）演算部６２は、例えば、水位検知部３０から取得した水位が所定水位まで低下したかどうかに基づいて、排水が完了したかどうかを判断する（Ｓ１０）。
排水が完了した場合はＳ２に移行し、完了していない場合にはＳ１０に戻り、排水が完了するまで繰り返す。
上記（２）から（１０）を繰り返して実行する。
【００３５】
次に、図３を参照して、ボイラ１の作用について説明する。
図３は、ボイラ１の缶体内圧力Ｐ（ｔ）、加熱バーナ１５の燃焼状態（燃焼有無）、給蒸状態、給蒸時間Ｔの関係を説明する概念図であり、横軸は時間ｔを示している。
図３において、缶体内圧力Ｐ（ｔ）は、設定圧力ＰＳ以上か未満かを網かけにより、燃焼状態は燃焼の有無（ＯＮ−ＯＦＦ）により、給蒸状態は給蒸しているタイミングをハッチングにより、給蒸時間は給蒸状態に基づく累積時間であり、符号Ｔで示す線分により示している。
【００３６】
以下、時間ｔ（ゼロ〜ｔ１からｔ７〜ｔ８の各時間における、缶体内圧力Ｐ（ｔ）、給蒸状態、給蒸時間Ｔの関係を説明する。以下において、＜  ＞内の記載は、図３の横軸に記載した符号に基づくタイミングを示している。
＜ゼロ〜ｔ１＞
缶体内圧力Ｐ（ｔ）が設定圧力ＰＳ未満で、かつ燃焼状態がＯＦＦであるので、給蒸状態にはなく、給蒸時間Ｔはゼロのままである。
＜ｔ１〜ｔ２＞
缶体内圧力Ｐ（ｔ）が設定圧力ＰＳ以上で、かつ燃焼状態がＯＮであるので、給蒸状態にあり、給蒸時間Ｔは時間とともに積算される。
＜ｔ２〜ｔ３＞
缶体内圧力Ｐ（ｔ）が設定圧力ＰＳ以上であるが、燃焼状態がＯＦＦであるので、給蒸状態にはなく、給蒸時間Ｔはそのままである。
＜ｔ３〜ｔ４＞
缶体内圧力Ｐ（ｔ）が設定圧力ＰＳ未満であり、燃焼状態がＯＦＦであるので、給蒸状態にはなく、給蒸時間Ｔはそのままである。
＜ｔ４〜ｔ５＞
缶体内圧力Ｐ（ｔ）が設定圧力ＰＳ未満であり、燃焼状態はＯＮであるが給蒸状態にはなく、給蒸時間Ｔはそのままである。
＜ｔ５〜ｔ６＞
缶体内圧力Ｐ（ｔ）が設定圧力ＰＳ以上で、かつ燃焼状態がＯＮであるので、給蒸状態にあり、給蒸時間Ｔは時間とともに積算される。
ここで、給蒸時間Ｔが矢印にしたがってゼロに移動しているのは、給蒸時間Ｔが排水設定時間ＴＳに到達したため、濃縮ブロー排水が実施されて、給蒸時間Ｔがリセットされたことを示している。
＜ｔ６〜ｔ７＞
缶体内圧力Ｐ（ｔ）が設定圧力ＰＳ以上であるが、燃焼状態がＯＦＦであるので、給蒸状態にはなく、給蒸時間Ｔはゼロのままである。
＜ｔ７〜ｔ８＞
缶体内圧力Ｐ（ｔ）が設定圧力ＰＳ以上で、かつ燃焼状態がＯＮであるので、給蒸状態にあり、給蒸時間Ｔは時間とともに積算される。
【００３７】
一実施形態に係るボイラ１によれば、缶水管理を給蒸時間Ｔと対応して行なうので、缶水の濃縮程度と近似する適切な缶水管理をすることができる。
【００３８】
ボイラ１によれば、圧力が設定圧力ＰＳ以上であり、かつ炎検出センサ１６が加熱バーナ１５の燃焼を検出した場合に給蒸状態とするので、給蒸状態と缶水の濃縮程度とを近似させることができる。その結果、適切な缶水管理をすることができる。
【００３９】
また、ボイラ１によれば、給蒸時間Ｔに基づいて濃縮ブローライン５０を作動させるので、缶水の濃縮程度に応じた適切な濃縮ブロー排水をすることができる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態に係るボイラ１について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態においては、ボイラ１が、濃縮ブローライン５０を備える場合について説明したが、濃縮ブローライン５０を備えないボイラに適用してもよい。
また、濃縮ブローライン５０に代えて又は濃縮ブローライン５０とともに、缶水に薬剤を注入する薬注器等を備えたボイラ１に適用してもよい。また、濃縮ブローライン５０や薬注器等以外の缶水管理手段を備えたボイラに適用してもよい。
【００４１】
上記実施の形態においては、給蒸時間Ｔにより濃縮ブロー排水をする場合について説明したが、給蒸時間Ｔと所定の関係（例えば、定数を含む関数等）を有する物理量、例えば、給蒸状態を示す時間と蒸発量との重み付けをした物理量による場合や、種々の要因（例えば、燃焼量、待機時間等）と関連する自然蒸発等を考慮した物理量に基づいて濃縮ブロー排水をしてもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態においては、給蒸状態と判断する際の所定圧力として、缶体内の圧力Ｐ（ｔ）を用いる場合について説明したが、例えば、複数台のボイラの蒸気を集合させるスチームヘッダの圧力を用いてもよい。
また、所定圧力として設定圧力ＰＳを用いる場合について説明したが、例えば、ボイラ１の運転状況や種々のパラメータに応じて、制御部６０等において算出される圧力を用いてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態においては、加熱検出手段が炎検出センサ１６である場合について説明したが、炎検出センサ１６に代えて、熱電対等の他の加熱検出手段を用いてもよいし、加熱バーナ１５の制御信号等に基づいてもよい。
また、上記実施の形態においては、加熱手段が加熱バーナ１５である場合について説明したが、例えば、ヒータ等、他の加熱手段を備えたボイラに適用することも可能である。
【００４４】
また、上記実施の形態においては、ボイラが小型貫流型の蒸気ボイラである場合について説明したが、小型貫流型ボイラの他、水管が環状に配列された多管式のボイラ、炉筒煙管ボイラ等、種々の構造のボイラに適用してもよい。
【００４５】
また、例えば、気水分離器４２からの降水ラインに濃縮ブローライン５０を接続したものとして説明したが、これに限定されることはなく、濃縮ブローライン５０が下部ヘッダ１３に直接接続されたものであってもよい。
【００４６】
また、この発明に係るプログラムの概略構成の一例を、図２にフロー図として示したが、上記フロー図以外の方法（アルゴリズム）を用いてプログラムを構成してもよいし、例えば、アナログ計算機からなる制御器を用いてもよいことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
この発明に係る制御部、ボイラ及び制御方法によれば、ボイラの缶水を濃縮程度に応じて適切に缶水管理することができるので、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１    ボイラ
１１    缶体
１４Ｓ  缶体内圧力センサ（圧力検出手段）
１５    加熱バーナ（加熱部）
１６    炎検出センサ（加熱検出手段）
５０    濃縮ブローライン（排水手段）
６０    制御部（制御器）
【図１】
0005811530.tif 000002
【図２】
0005811530.tif 000003
【図３】
0005811530.tif 000004