(57)【要約】【課題】ボイラ収容建屋に収容されたボイラを稼働させるための電気設備の安定動作を維持しつつ、ボイラ収容建屋の天井付近に存在する燃焼用空気の温度をできるだけ高温にし、ボイラの熱効率を向上させる。【解決手段】吸気ルーバ１１及び排気ルーバ１２を備えたボイラ収容建屋２において、ボイラ収容建屋２の上方に配置された電気設備４ａの周囲温度が電気設備４ａの安定動作のために許容される周囲温度の最高値に近づくように吸気ルーバ１１及び排気ルーバ１２を開閉することにより、ボイラ収容建屋２の内部の空気流通量を調整し、屋内を流通する空気をボイラ３の周壁からの放熱等により加温して、ボイラ収容建屋２の天井付近に集積させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
換気手段と電気設備とを備えたボイラ収容建屋の換気方法であって、
前記電気設備の周囲温度が該電気設備の安定動作のために許容される周囲温度の最高値を超えずかつ該最高値に近づくように前記換気手段の動作を制御することによって、前記換気手段を介して前記ボイラ収容建屋に吸入される外気の温度に応じて前記ボイラ収容建屋の内部の空気流通量を調整することを特徴とするボイラ収容建屋の換気方法。
【請求項２】
外気の温度が上昇するにつれ、又は、平均気温が高い季節になるにつれ、前記ボイラ収容建屋の内部の空気流通量を増加させる、請求項１に記載のボイラ収容建屋の換気方法。
【請求項３】
前記換気手段が、前記ボイラ収容建屋の外壁及び／又は屋根の高さの異なる位置に設けられた外気を吸入するための複数の吸気ルーバを備えており、
前記複数の吸気ルーバを、下方に存在する吸気ルーバの開度が上方に存在する吸気ルーバの開度以上になるように開閉し、かつ、外気の温度が上昇するにつれ、又は、平均気温が高い季節になるにつれ、より高い位置に配置された吸気ルーバまで開放する、請求項１又は２に記載のボイラ収容建屋の換気方法。
【請求項４】
前記換気手段が、前記ボイラ収容建屋の外壁及び／又は屋根の高さの異なる位置に設けられた外気を吸入するための複数の吸気ルーバを備えており、
前記ボイラ収容建屋の上部に配置された電気設備の周囲温度が該電気設備の安定動作のために許容される最高値と略等しいときは、前記複数の吸気ルーバを、上方に存在する吸気ルーバの開度が下方に存在する吸気ルーバの開度より大きくなるように開閉し、前記ボイラ収容建屋の上部に配置された電気設備の周囲温度を低下させる、請求項１又は２に記載のボイラ収容建屋の換気方法。
【請求項５】
前記換気手段が、前記ボイラ収容建屋の外壁の上部及び／又は屋根に設けられた屋内空気を排気するための排気ルーバと、前記ボイラ収容建屋の外壁の下部に設けられた外気を吸入するための吸気ルーバとを備えており、
前記ボイラ収容建屋の上部に配置された電気設備の周囲温度が該電気設備の安定動作のために許容される最高値と略等しいときは、前記排気ルーバを開放し、前記ボイラ収容建屋の上部に配置された電気設備の周囲温度を低下させる、請求項１又は２のいずれか1項に記載のボイラ収容建屋の換気方法。
【請求項６】
換気手段と電気設備とを備えたボイラ収容建屋の換気システムであって、
前記電気設備の周囲温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段により検出された温度が、前記電気設備の安定動作のために許容される周囲温度の最高値を超えずかつ該最高値に近づくように、前記換気手段の動作を制御する制御手段と、
を備えており、前記換気手段を介して前記ボイラ収容建屋に吸入される外気の温度に応じて前記ボイラ収容建屋の空気流通量が調整されるようになっていることを特徴とするボイラ収容建屋の換気システム。
【請求項７】
前記温度検知手段が前記電気設備のうちの最上位置に配置された電気設備の近傍に配置されている、請求項６に記載のボイラ収容建屋の換気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、換気手段と電気設備とを備えたボイラ収容建屋の換気方法及び換気システムに係り、ボイラ収容建屋に収容されたボイラの燃焼状態を安定化すると共にボイラの熱効率を向上させることができるボイラ収容建屋の換気方法及び換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
屋内型ボイラ設備は、ボイラ収容建屋に収容されたボイラと、このボイラに燃焼用空気を供給するための押込通風機とを備えている。ボイラは、押込通風機から供給された燃焼用空気を使用して重油や石炭等の燃料を燃焼させ、蒸気を排出する。ボイラに供給される燃焼用空気は、一般にボイラ収容建屋に備えられた空気吸入口から吸入され、空気吸入口と押込通風機の入り口とを接続する入側空気供給ライン、押込通風機の出口とボイラの空気導入口とを接続する出側空気供給ラインを通過して、ボイラの空気導入口に供給される。
【０００３】
ところで、ボイラ収容建屋の内部の空気はボイラの周壁や各種付属機器からの放熱等により加熱され、ボイラ収容建屋の内部の空気はボイラ収容建屋の上方に行くほど高温になる。そして、ボイラに供給される燃焼用空気の温度が高温であるほどボイラにおける熱効率が良好になるため、通常は燃焼用空気を吸入するための空気吸入口がボイラ収容建屋の天井付近に配設されており、空気吸入口の近傍の暖かい空気が空気吸入口から押込通風機により吸入され、ボイラの空気導入口に供給されるようになっている。
【０００４】
しかし、気温の高い夏季においては、ボイラ収容建屋内の上部の温度が５０℃を超える場合がある。ボイラ収容建屋に備えられた電気設備、例えば、ボイラ稼働用電気設備、燃焼状態測定用電気設備の選定に当たっては、一般にボイラ収容建屋の上方に行くほど耐熱性の優れたものが選定されているものの、ボイラ収容建屋の天井付近や、特に空気が滞留する箇所では、電気設備の耐熱上の問題が生じ、電気設備の誤動作が生じる場合があり、また、電気設備の誤動作が生じないまでも、耐用寿命が短縮していた。
【０００５】
この問題に対応するため、一般には、ボイラ収容建屋の外壁又は屋根に多くの換気用のルーバや窓を設けてこれらを開放し、ボイラ収容建屋の充分な換気を行っていた。
【０００６】
また、実開昭６４−１５００３号公報（特許文献１）は、図８に示すような、ボイラ収容建屋３０の下部に設けられた開口部３１から吸入した大気をボイラ２０の周壁からの放熱等によって加熱しつつ天井付近の空間部３２に集積させ、この空間部３２の空気を押込通風機２１の作用により空気吸入口２２から空気供給ライン２３を通ってボイラ２０に供給するボイラ設備において、空間部３２の空気を旋回流動させる送風手段３３を設けることを提案している。
【０００７】
【特許文献１】実開昭６４−１５００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、ボイラ収容建屋の天井付近の局部的な高温域の滞留が防止され、電気設備の耐熱上の問題が若干緩和されるものの、ボイラ収容建屋３０に備えられた電気設備の周囲温度が効果的に低下せず、電気設備の安定動作を維持しにくく、ボイラの燃焼の不安定化につながる虞があった。
【０００９】
一方、電気設備の高温化による不安定な動作又は耐用寿命の短縮の問題は、ボイラ収容建屋に設けられた換気用のルーバや窓を開放して建屋を換気し、屋内空気の温度を低下させることにより解消されるが、このことは、ボイラの運転に伴いボイラ収容建屋に放散される熱の利用率を低下させることにつながり、またボイラ収容建屋の天井付近に存在する燃焼用空気の温度の低下によるボイラの熱効率の低下にもつながる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、ボイラ収容建屋に備えられた電気設備の安定動作を維持しつつ、ボイラ収容建屋の天井付近に存在する燃焼用空気の温度をできるだけ高温にして、ボイラの熱効率を向上させることができる、ボイラ収容建屋の換気方法及び換気システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、換気手段と電気設備とを備えたボイラ収容建屋の換気方法であって、上記電気設備の周囲温度が該電気設備の安定動作のために許容される周囲温度の最高値を超えずかつ該最高値に近づくように上記換気手段の動作を制御することによって、上記換気手段を介して上記ボイラ収容建屋に吸入される外気の温度に応じて上記ボイラ収容建屋の内部の空気流通量を調整することを特徴とするボイラ収容建屋の換気方法によって達成される。
【００１２】
本発明において、「換気手段」には、開閉可能な窓、ルーバ、ドア、シャッタ等の他、換気扇のような強制的な換気が可能な装置も含まれる。また、換気手段は、１個設けられていても良く、複数個設けられていても良く、複数個設けられている場合には、全体として空気流通量を調整することができれば、一部に制御不可能な換気手段(例えば、開閉不可能な吸気口)が含まれていても良い。さらに、上述したボイラに燃焼用空気を供給するための押込通風機は、屋内空気、即ちボイラ収容建屋の内部の空気を吸入することによってボイラ収容建屋の換気を促すものであるから、本発明における「換気手段」に含まれる。
【００１３】
また、「電気設備」には、ボイラ稼働用の電気機器、燃焼状態測定用の電気機器、換気手段操作用の電気機器等の電気機器の他、これらの機器のための絶縁グリス、潤滑油、動力ケーブル、制御ケーブルも含まれる。電気設備も複数個設けられていても良く、複数個設けられている場合には、「電気設備の周囲温度」とは、屋内空気の温度の上昇により耐熱性の問題発生が懸念される電気設備の周囲温度を意味し、例えば特に耐熱性の乏しい電気設備が備えられている場合には、この電気設備の周囲温度を意味することができ、ボイラ収容建屋の中の局部的に高温空気が滞留する領域に電気設備が備えられている場合には、この領域に配置された電気設備の周囲温度を意味することができるが、上述したようにボイラ収容建屋の上方に行くほど空気の温度が高くなるため、一般には最上位置に配置された電気設備の周囲温度を意味する。
【００１４】
本発明によれば、換気手段によりボイラ収容建屋に吸入される外気の温度が低く、電気設備の周囲温度が上記最高値よりかなり低い場合には、この温度を上昇させるように、換気手段を介してボイラ収容建屋の内部の空気流通量が調整される。また、換気手段によりボイラ収容建屋に吸入される外気の温度が高く、電気設備の周囲温度が上記最高値を超えそうな場合には、この温度を下降させるように、換気手段を介してボイラ収容建屋の内部の空気流通量が調整される。従って、電気設備の周囲温度が上記最高値を超えないため、電気設備の安定動作と長寿命化が達成される上に、外気の温度が低い場合には、ボイラの周壁や各種付属機器からの放熱等によって効果的に加熱された空気の屋外への排出が規制され、ボイラ収容建屋の天井付近の暖かい空気を燃焼用空気としてボイラに供給することができるため、ボイラの熱効率を向上させることができる。
【００１５】
外気、すなわちボイラ収容建屋の外の空気は、一般にはボイラ収容建屋の周囲の大気であり、外気温に応じた上記ボイラ収容建屋の空気流通量の調整は、外気温が上昇するにつれ、又は、平均気温の高い季節になるにつれ、上記ボイラ収容建屋の内部の空気流通量が増加するように調整されるのが一般的である。従って、外気温が低いとき又は平均気温が低い冬季には、空気流通量が減少して、ボイラの周壁や各種付属機器からの放熱等によって効果的に加熱された空気がボイラ収容建屋の天井付近に集積し、外気温が高いとき又は平均気温が高い夏季には、空気流通量が増加して、ボイラの周壁や各種付属機器からの放熱等による空気の過熱が抑えられる。
【００１６】
本発明において、上記換気手段が、上記ボイラ収容建屋の外壁及び／又は屋根の高さの異なる位置に設けられた外気を吸入するための複数の吸気ルーバを備えており、上記複数の吸気ルーバを、下方に存在する吸気ルーバの開度が上方に存在する吸気ルーバの開度以上になるように開閉し、かつ、外気の温度が上昇するにつれ、又は、平均気温が高い季節になるにつれ、より高い位置に配置された吸気ルーバまで開放するのが好ましい。
【００１７】
なお、「ルーバの開度」は、ルーバが取り付けられた外壁又は屋根の平面とルーバの羽根板の平面との間の角度で規定され、この角度が略９０°である場合に、「ルーバの開度が最大」又は「ルーバが全開」となる。ボイラ収容建屋の外壁及び／又は屋根の同じ高さの位置に複数の吸気ルーバが含まれている場合には、これらのルーバの開度が全て同じである必要はないが、平均すると、下方に存在する吸気ルーバの開度が上方に存在する吸気ルーバの開度以上になるように開度が調整される。
【００１８】
換気手段としてルーバを使用すると、開閉操作が容易であり、動作のための費用も安価である。また、外気の温度が低い場合、又は、平均気温が低い冬季には、下方に存在する吸気ルーバのみから外気を吸入するため、ボイラの周壁及び各種付属機器からの放熱等を吸入された空気の加熱のために有効に使用することができると共に、上方に存在する吸気ルーバから冷たい外気が吸入されてボイラ収容建屋の天井付近の空気（燃焼用空気）の温度が低下するのを防止することができる。一方、外気の温度が高い場合、又は、平均気温が高い夏季には、上方に存在する吸気ルーバから吸入された冷たい外気により、耐熱性の問題発生が懸念される電気設備の周囲温度を効果的に低下させることができる。
【００１９】
季節又は外気の温度と上記複数の吸気ルーバの開度との関係を予め設定しておき、設定された関係に基づいて吸気ルーバを開閉させることもできるが、このときも、外気の温度が上昇するにつれ、又は、平均気温が高い季節になるにつれ、下方に存在する吸気ルーバから順次開放していき、下方に存在する吸気ルーバの開度が上方に存在する吸気ルーバの開度以上になるように設定するのが好ましい。
【００２０】
しかしながら、上記換気手段が上記ボイラ収容建屋の外壁及び／又は屋根の高さの異なる位置に設けられた外気を吸入するための複数の吸気ルーバを備えている場合に、上記ボイラ収容建屋の上部に配置された電気設備の周囲温度が該電気設備の安定動作のために許容される最高値と略等しいときは、上記複数の吸気ルーバを、上方に存在する吸気ルーバの開度が下方に存在する吸気ルーバの開度より大きくなるように開閉するのが好ましい。なお、「電気設備の周囲温度が最高値と略等しい」とは、電気設備の周囲温度が、一般には「最高値−５℃〜最高値」、好ましくは「最高値−３℃〜最高値」の範囲であることを意味する。
【００２１】
ボイラ収容建屋の内部の温度は上方に行くほど高くなるため、ボイラ収容建屋の上部に配置された電気設備の誤動作又は耐用寿命の短縮が懸念されるが、上方に存在する吸気ルーバの開度が下方に存在する吸気ルーバの開度より大きくなるように設定すると、ボイラ収容建屋の下方からの外気の吸入量を低下させ、上方からの外気の吸入量を増加させることができるため、ボイラ収容建屋の上部に配置された電気設備の周囲温度を効果的に低下させることができる。
【００２２】
また、本発明において、上記換気手段に、上記ボイラ収容建屋の外壁の上部及び／又は屋根に設けられた屋内空気を排気するための排気ルーバと、上記ボイラ収容建屋の外壁の下部に設けられた外気を吸入するための吸気ルーバとを備えておくこともできる。この場合にも、排気ルーバと吸気ルーバとはそれぞれ複数個設けられていても良く、排気ルーバの全ての開度が同じである必要はなく、吸気ルーバの全ての開度が同じである必要もない。
【００２３】
上述したように、ボイラに必然的に付属している押込通風機が換気手段（排気手段）として作用するため、排気ルーバは電気設備の周囲温度が許容される最高値に接近した場合を除き、大きく開放されることはないが、上記ボイラ収容建屋の上部に配置された電気設備の周囲温度が該電気設備の安定動作のために許容される最高値と略等しいときは、上記排気ルーバを開放してボイラ収容建屋の内部における空気流通量を増加させることにより、ボイラ収容建屋の上部に配置された電気設備の周囲温度が低下し、電気設備の誤動作や耐用寿命の短縮が防止される。
【００２４】
季節又は外気温と上記排気ルーバ及び吸気ルーバの開度との関係を予め設定しておき、設定された関係に基づいてルーバを開閉させることもできるが、このときも、平均気温が高い夏季のみ排気ルーバが開放されるように設定するのが好ましい。
【００２５】
本発明はまた、換気手段と電気設備とを備えたボイラ収容建屋の換気システムであって、上記電気設備の周囲温度を検知する温度検知手段と、上記温度検知手段により検出された温度が上記電気設備の安定動作のために許容される周囲温度の最高値を超えずかつ該最高値に近づくように上記換気手段の動作を制御する制御手段とを備えており、上記換気手段を介して上記ボイラ収容建屋に吸入される外気の温度に応じて上記ボイラ収容建屋の空気流通量が調整されるようになっていることを特徴とするボイラ収容建屋の換気システムに関する。この換気システムにより、上述の本発明のボイラ収容建屋の換気方法を自動的にかつ好適に実施することができる。
【００２６】
上記温度検知手段は、ボイラ収容建屋に特に耐熱性の乏しい電気設備が備えられている場合には、この電気設備の近傍に設置することができ、またボイラ収容建屋の中の局部的に高温空気が滞留する領域に電気設備が備えられている場合には、この領域に配置することもできるが、一般にボイラ収容建屋の上方に行くほど空気の温度が高くなるため、上記温度検知手段は最上位置に配置された電気設備の近傍に配置されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のボイラ収容建屋の換気方法及び換気システムによると、ボイラ収容建屋に備えられた電気設備の安定動作を維持しつつ、ボイラ収容建屋の天井付近に存在する燃焼用空気の温度をできるだけ高温にすることができる。
【００２８】
上記電気設備の安定動作が確保されるため、ボイラの燃焼状態を安定化することができ、またボイラ収容建屋の天井付近に存在する燃焼用空気の温度を高温にすることができるため、燃焼温度を上昇させ、ボイラの熱効率を向上させることができる。さらに、ボイラから発生する蒸気量が増加し、ボイラの周壁温度及び排ガス温度が上昇するため、増加した蒸気の有効利用、温度が上昇した周壁からの放熱によるボイラ収容建屋の内部の空気の良好な加熱、温度が上昇した排ガスによる燃焼用空気のさらなる加熱を介して、ボイラからの熱回収率を向上させることができる。そして、最終的に、大幅な経済的利益を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（第一実施形態）
図１は、本実施の形態の換気方法及び換気システムが適用されるボイラ設備の概略を示す図である。本実施の形態のボイラ設備１は、ボイラ収容建屋２の内部に収容された石炭を燃料とするボイラ３と、このボイラ３にボイラ収容建屋２の内部の空気を燃焼用空気として供給するための押込通風機５と、燃焼用空気をボイラ３に供給する前に加熱するためのスチームエアヒータ（ＳＡＨ）９及びガスエアヒータ（ＧＡＨ）１０を主要な要素として備えている。図２は、ボイラ収容建屋２の構造の概略図である。図２中の矢印は、空気の流れを示している。
【００３１】
本実施の形態のボイラ設備１における、ボイラ３を収容しているボイラ収容建屋２には、ボイラ収容建屋２の外壁の上部及び屋根に、屋内空気を排気するための複数個の排気ルーバ１２（１２ａ，１２ｂ）が設けられており、ボイラ収容建屋２の外壁の下部には、外気を吸入するための複数個の吸気ルーバ１１が設けられている。さらに、ボイラ収容建屋２の最下方の位置に、換気手段として作用しうる開閉不可能な吸気口２ａが設けられている。この吸気口２ａにより、押込通風機５による屋内空気の吸引（屋内空気の排気）によりボイラ収容建屋２の内部が負圧になるのが防止され、最低量の空気流通量が確保される。
【００３２】
それぞれの排気ルーバ１２ａ，１２ｂに隣接して、排気ルーバ開閉モータ１４（１４ａ，１４ｂ）が設けられており、それぞれの吸気ルーバ１１に隣接して、吸気ルーバ開閉モータ１３が設けられている。そして、これらの開閉モータ１３，１４ａ，１４ｂは、制御手段１６に接続されている。制御手段１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の機能を備えたコンピュータシステムにより構成されている。
【００３３】
ボイラ３に供給される燃焼用空気は、ボイラ収容建屋の外に配設された押込通風機５により、ボイラ３の空気導入口３ａに供給されるようになっており、燃焼用空気の吸入のための空気吸入口６がボイラ収容建屋２の天井付近に備えられ、空気吸入口６から吸入された燃焼用空気は、空気供給ライン７、すなわち、空気吸入口６と押込通風機５の入り口とを接続する入側空気供給ライン７ａ、押込通風機５の出口とボイラ３の空気導入口３ａとを接続する出側空気供給ライン７ｂを通過して、ボイラ３の空気導入口３ａに供給されるようになっている。ボイラ収容建屋２の天井付近に存在する燃焼用空気の温度が上昇すると、単位体積あたりの酸素量が減少するため、同じ量の石炭を燃焼させるために、押込通風機５により、より多くの燃焼用空気がボイラ２に供給される必要がある。従って、燃焼用空気の温度が上昇するほど、空気吸入口６を介して屋外に排気される空気の量が増大する。
【００３４】
ボイラ収容建屋２には、上記開閉モータ１３，１４ａ，１４ｂ、制御装置１６の他、ボイラへの燃料供給量及び空気供給量等を制御するための各種電気機器、酸素量、ＮＯｘ量、ＳＯｘ量等を測定するための各種電気機器、これらの機器のための絶縁グリス、潤滑油、動力ケーブル、制御ケーブル等の、ボイラ３の稼働のために必要な種々の電気設備４が配設されている。これらの電気設備４のうち、ボイラ収容建屋２の天井に接近した最上位置に配置された一群の電気設備４ａの近傍には、電気設備４ａの周囲温度を検出するための温度検知手段として作用する熱電対１５が配置されている。この熱電対１５も、上記開閉モータ１３，１４ａ，１４ｂと同様に、制御手段１６に接続されている。
【００３５】
さらに、出側空気供給ライン７ｂを流通する燃焼用空気は、ボイラ３の空気導入口３ａに供給される前に、ＳＡＨ９とＧＡＨ１０により加熱される。ＳＡＨ９は、ボイラ３から排出された蒸気の一部を使用してＧＡＨ１０に導かれる燃焼用空気を加熱する装置である。ＧＡＨ１０は、出側空気供給ライン７ｂとボイラ３からの排ガス排出ライン８とを跨ぐように設けられ、出側空気供給ライン７ｂを流通する燃焼用空気が排ガス排出ライン８を流通する排ガスにより加熱されるようになっている。ＳＡＨ９により燃焼用空気が加熱されるため、ＧＡＨ１０における燃焼用空気との熱交換により排ガスの温度が低下しすぎて排ガス中の硫黄分が析出し、析出した硫黄分と水との反応により生成した硫酸によりＧＳＨ１０の排気出口１０ａが腐食されるのが防止される。
【００３６】
図３は、本実施の形態における換気システム１７の概略的なブロック図である。本実施の形態の換気システム１７は、コンピュータシステムにより構成される制御手段１６、及び、この制御手段１６に接続されている、吸気ルーバ１１を開閉させるための吸気ルーバ開閉モータ１３、排気ルーバ１２ａ，１２ｂを開閉させるための排気ルーバ開閉モータ１４ａ，１４ｂ、及び、最上位置に配置された電気設備４ａの近傍に配置された電気設備４ａの周囲温度を検出するための熱電対１５を含んでいる。制御手段１６は、熱電対１５の出力及び開閉モータ１３、１４ａ，１４ｂの状態を参照して、開閉モータ１３，１４ａ，１４ｂを動作させることができるようにプログラムされている。また、本実施の形態の換気システム１７では、開閉不能な吸気口２ａが常時吸気のための換気手段として作用し、押込通風機５が常時排気のための換気手段として作用し、これらと制御手段１６との協働作用により、ボイラ収容建屋２の内部の空気流通量が調整されるようになっている。
【００３７】
図４は、本実施の形態における、外気の温度及び電気設備４ａの周囲温度と排気ルーバ１２ａ，１２ｂ及び吸気ルーバ１１の開閉手順との関係を示す模式的な説明図である。本実施の形態では、電気設備４ａの安定動作のために許容される周囲温度の最高値がα℃であり、熱電対１５により検知される電気設備４ａの周囲温度がα℃を超えずかつα℃に近づくように、制御手段１６が開閉モータ１３，１４ａ，１４ｂを動作させるようにプログラムされている。なお、電気設備４ａの周囲温度と吸気ルーバ１１及び排気ルーバ１２の開度との関係は、ボイラ収容建屋の体積及びボイラの規模（蒸気発生量）、吸気ルーバ１１及び排気ルーバ１２の数及び位置等によって変化するが、簡単な予備実験により容易に決定することができる。
【００３８】
ボイラ３の運転と共に、熱電対１５の出力が制御手段１６に連続的に入力される。運転継続と共に、ボイラ３の周壁からの放熱等によりボイラ収容建屋の内部の空気が加熱され、天井付近に暖かい空気が集積するが、外気の温度が低く、熱電対１５の出力がα−β1℃未満である場合には、制御手段１６は、開閉モータ１３，１４を動作させて吸気ルーバ１１及び排気ルーバ１２を閉止する（図４のＡ領域）。ボイラ収容建屋２の内部の空気流通量は低く抑えられる。この操作により、ボイラ３の周壁からの放熱等が屋外に廃棄されることなく燃焼用空気の加熱のために使用され、暖かい空気が天井付近に集積する。
【００３９】
外気の温度の上昇により、熱電対１５の出力がα−β1℃〜α−β2℃の範囲に入ると、制御手段１６は、吸気ルーバ開閉モータ１３を動作させ、吸気ルーバ１１を全開にし、排気ルーバ開閉モータ１４ａを動作させ、排気ルーバ１２ａを半開にし、排気ルーバ１２ｂを閉止させたままにする（図４のＩ）。この操作により、吸気ルーバ１１及び吸気口２ａから導入された外気が、押込通風機５による空気吸入口６からの燃焼用空気の吸入及び排気ルーバ１２ａからの屋内空気の排気により、ボイラ収容建屋２の上方に移動するため、熱電対１５により測定される温度は低下し、空気流通量が増加する。熱電対１５の出力がα−β1℃未満になるまで低下した場合には、制御手段１６は吸気ルーバ開閉モータ１３を動作させ、吸気ルーバ１１を閉止し、排気ルーバ開閉モータ１４ａを動作させ、排気ルーバ１２ａを閉止する（図４のＩＩ）。熱電対１５の出力がα−β1℃未満にならない場合には、制御手段１４は、吸気ルーバ１１を全開にし、排気ルーバ１２ａを半開にし、排気ルーバ１２ｂを閉止させた状態を維持する。この操作により、効果的なボイラ収容建屋２の換気が行われる上に、屋外に排気されるボイラ収容建屋の天井付近の暖かい空気の量は比較的少ないため、燃焼用空気の温度を高温に維持することができる。
【００４０】
次いで、さらなる外気の温度上昇により、熱電対１５の出力がα−β2℃〜α℃の範囲に入ると、制御手段１６は、排気ルーバ開閉モータ１４ａ，１４ｂを動作させ、排気ルーバ１２ａ，１２ｂを全開にする（図４のＩＩＩ）。この操作により、吸気ルーバ１１及び吸気口２ａから導入された外気が、押込通風機５による空気吸入口６からの燃焼用空気の吸入の作用及び天井付近の暖かい空気の排気ルーバ１４ａ，１４ｂからの屋外への排気により、迅速にボイラ収容建屋２の上方に移動するため、熱電対１５により測定される温度は低下し、空気流通量はさらに増大する。熱電対１５の出力がα−β2℃未満になるまで低下した場合には、制御手段１６は、排気ルーバ開閉モータ１４ａ，１４ｂを動作させ、排気ルーバ１２ａを半開にし、排気ルーバ１２ｂを閉止する（図４のＩＶ）。熱電対１５の出力がα−β2℃未満にならない場合には、制御手段は、吸気ルーバ１１を全開にし、排気ルーバ１２ａ、１２ｂを全開にした状態を維持する（図４のＢ領域）。この操作により、効果的なボイラ収容建屋の換気が行われる上に、屋外に排気されるボイラ収容建屋の天井付近の暖かい空気の温度が上昇しすぎるのが防止される。
【００４１】
本実施の形態により、外気の温度が変化しても、ボイラ収容建屋２の上部に存在する電気設備４ａの安定動作を維持しつつ、ボイラ収容建屋２の天井付近に存在する燃焼用空気の温度をできるだけ高温にすることができる。大型のボイラ、例えば火力発電所における発電用のボイラの場合には、一般に、平均気温が低い冬季には、一日を通じて図４のＡ領域に保たれ、平均外気温が高い夏季には、一日を通じて図４のＢ領域に保たれる。
【００４２】
また、ボイラ収容建屋２の上部に存在する電気設備４ａの安定動作を維持しつつ、ボイラ収容建屋２の天井付近に存在する燃焼用空気の温度をできるだけ高温にすることができるため、ボイラの燃焼状態を安定化することができ、ボイラの燃焼温度を上昇させ、ボイラの熱効率を向上させることができ、ボイラからの熱回収率を向上させることができる。
【００４３】
（第二実施形態）
本実施形態は、上述の第一実施形態と比較して、ボイラ収容建屋の構造及び換気システムのみが異なっている。そこで、同じ構成部材には同じ番号を付して説明を省略し、異なる点についてのみ以下に説明する。図５は、ボイラ収容建屋２の構造の概略図である。図５中の矢印は、空気の流れを示している。
【００４４】
本実施の形態のボイラ設備１における、ボイラ３を収容しているボイラ収容建屋２には、ボイラ収容建屋２の外壁の上部及び屋根に、外気を吸入するための複数個の吸気ルーバ１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）が設けられている。さらに、ボイラ収容建屋２の最下方の位置に、換気手段として作用しうる開閉不可能な吸気口２ａが設けられている。この吸気口２ａにより、押込通風機５による屋内空気の吸引（屋内空気の排気）によりボイラ収容建屋２の内部が負圧になるのが防止され、最低量の空気流通量が確保される。尚、燃焼用空気の温度が上昇するほど、押込通風機５により屋外に排気される空気の量が増大する。
【００４５】
それぞれの吸気ルーバ１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に隣接して、吸気ルーバ開閉モータ１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）が設けられている。また、電気設備４のうち、ボイラ収容建屋２の天井に接近した最上位置に配置された一群の電気設備４ａの近傍には、電気設備４ａの周囲温度を検出するための温度検知手段として作用する熱電対１５が配置されている。そして、これらの開閉モータ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び熱電対１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の機能を備えたコンピュータシステムにより構成されている制御手段１６に接続されている。
【００４６】
図６は、本実施の形態における換気システム１７の概略的なブロック図である。本実施の形態の換気システム１７は、コンピュータシステムにより構成される制御手段１６、及び、この制御手段１６に接続されている、吸気ルーバ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを開閉させるための吸気ルーバ開閉モータ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、及び、最上位置に配置された電気設備４ａの近傍に配置された電気設備４ａの周囲温度を検出するための熱電対１５を含んでいる。制御手段１６は、熱電対１５の出力及び開閉モータ１３ａ、１３ｂ、１３ｃの状態を参照して、開閉モータ１３ａ、１３ｂ、１３ｃを動作させることができるようにプログラムされている。また、本実施の形態の換気システム１７では、開閉不能な吸気口２ａが常時吸気のための換気手段として作用し、押込通風機５が常時排気のための換気手段として作用し、これらと制御手段１６との協働作用により、ボイラ収容建屋２の内部の空気流通量が調整されるようになっている。
【００４７】
図７は、本実施の形態における、外気温及び電気設備４ａの周囲温度と吸気ルーバ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの開閉手順との関係を示す模式的な説明図である。本実施の形態では、電気設備４ａの安定動作のために許容される周囲温度の最高値がγ℃であり、熱電対１５により検知される電気設備４ａの周囲温度がγ℃を超えずかつγ℃に近づくように、制御手段１６が開閉モータ１３ａ、１３ｂ、１３ｃを動作させるようにプログラムされている。なお、電気設備４ａの周囲温度と吸気ルーバ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの開度との関係は、ボイラ収容建屋の体積及びボイラの規模（蒸気発生量）、吸気ルーバ１１の数及び位置等によって変化するが、簡単な予備実験により容易に決定することができる。
【００４８】
ボイラ３の運転と共に、熱電対１５の出力が制御手段１６に連続的に入力される。運転継続と共に、ボイラ３の周壁からの放熱等によりボイラ収容建屋の内部の空気が加熱され、天井付近に暖かい空気が集積するが、外気の温度が低く、熱電対１５の出力がγ−δ1℃未満である場合には、制御手段１６は、開閉モータ１３ａ、１３ｂ、１３ｃを動作させて吸気ルーバ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを閉止する（図７のＡ´領域）。ボイラ収容建屋２の内部の空気流通量は低く抑えられる。この操作により、ボイラ３の周壁からの放熱等により屋内空気が加熱され、暖かい空気が天井付近に集積する。この暖かい空気がボイラ３の燃焼用空気として使用される。
【００４９】
外気の温度の上昇により、熱電対１５の出力がγ−δ1℃〜γ−δ2℃の範囲に入ると、制御手段１６は、吸気ルーバ開閉モータ１３ａを動作させ、吸気ルーバ１１ａを全開にし、吸気ルーバ開閉モータ１３ｂを動作させ、吸気ルーバ１１ｂを半開にし、吸気ルーバ１１ｃを閉止させたままにする（図７のＩ´）。この操作により、吸気ルーバ１１ａ、１１ｂ及び吸気口２ａから導入された外気が、押込通風機５による屋内空気の吸入により、ボイラ収容建屋２の上方に移動するため、熱電対１５により測定される温度は低下し、空気流通量が増加する。熱電対１５の出力がγ−δ1℃未満になるまで低下した場合には、制御手段１６は吸気ルーバ開閉モータ１３ａを動作させ、吸気ルーバ１１ａを閉止し、吸気ルーバ開閉モータ１３ｂを動作させ、吸気ルーバ１１ｂを閉止する（図７のＩＩ´）。熱電対１５の出力がγ−δ1℃未満にならない場合には、制御手段１４は、吸気ルーバ１１ａを全開にし、吸気ルーバ１１ｂを半開にし、吸気ルーバ１１ｃを閉止させた状態を維持する。この操作により、効果的なボイラ収容建屋２の換気が行われる上に、ボイラ収容建屋２の上方からの外気の吸入量が少ないため、燃焼用空気の温度を高温に維持することができる。
【００５０】
次いで、さらなる外気の温度上昇により、熱電対１５の出力がγ−δ2℃〜γ℃の範囲に入ると、制御手段１６は、吸気ルーバ開閉モータ１３ａを動作させ、吸気ルーバ１１ａを半開にし、吸気ルーバ開閉モータ１３ｃを動作させ、吸気ルーバ１１ｃを全開にし、吸気ルーバ１１ｂを半開のままにする（図７のＩＩＩ´）。この操作により、吸気ルーバ１１ａ、１１ｂ及び吸気口２ａから導入された外気が、押込通風機５による屋内空気の吸入により、迅速にボイラ収容建屋２の上方に移動し、また吸気ルーバ１１ｃからの吸気量が増加するため、熱電対１５により測定される最上位置に配置された電気設備４ａの周囲温度は低下する。熱電対１５の出力がγ−δ2℃未満になるまで低下した場合には、制御手段１６は、吸気ルーバ開閉モータ１３ａ，１３ｃを動作させ、吸気ルーバ１１ａを全開にし、吸気ルーバ１１ｃを閉止し、吸気ルーバ１１ｂを半開のままにする（図７のＩＶ´）。熱電対１５の出力がγ−δ2℃未満にならない場合には、制御手段は、吸気ルーバ１１ａを半開にし、吸気ルーバ１１ｃを全開にし、吸気ルーバ１１ｂを半開のままにした状態を維持する（図７のＢ´領域）。この操作により、効果的なボイラ収容建屋の換気が行われる上に、屋外に排気されるボイラ収容建屋の天井付近の暖かい空気の温度が上昇しすぎるのが防止される。
【００５１】
本実施の形態により、外気の温度が変化しても、ボイラ収容建屋２の上部に存在する電気設備４ａの安定動作を維持しつつ、ボイラ収容建屋２の天井付近に存在する燃焼用空気の温度をできるだけ高温にすることができる。大型のボイラ、例えば火力発電所における発電用のボイラの場合には、一般に、平均気温が低い冬季には、一日を通じて図７のＡ´領域に保たれ、平均外気温が高い夏季には、一日を通じて図７のＢ´領域に保たれる。
【００５２】
また、ボイラ収容建屋２の上部に存在する電気設備４ａの安定動作を維持しつつ、ボイラ収容建屋２の天井付近に存在する燃焼用空気の温度をできるだけ高温にすることができるため、ボイラの燃焼状態を安定化することができ、ボイラの燃焼温度を上昇させ、ボイラの熱効率を向上させることができ、ボイラからの熱回収率を向上させることができる。
【実施例】
【００５３】
第一実施形態に示したのと同様の構造を有する火力発電所におけるボイラ設備を使用して、本発明の換気方法によるボイラの燃焼温度の上昇及び熱効率の向上と、得られる経済的効果を確認した。
【００５４】
本実施例におけるボイラ収容建屋２は、縦約５０ｍ、横約５０ｍ、高さ約１００ｍの内部空間を有しており、この内部空間には、貫流変圧型再燃式の発電用のボイラ３（石炭使用量：１８０トン／時、蒸気量：１６７０トン／時）が収容されている。このボイラ収容建屋の外壁における高さ約２ｍの位置に開閉不可能な吸気口２ａが備えられており、約５０ｍ、７０ｍの位置に吸気ルーバ１１が備えられており、屋根の位置に排気ルーバ１２が備えられている。また、押込通風機５は２台備えられている。
【００５５】
このボイラ設備１を使用して、外気の温度が約１１℃のときに、屋根の排気ルーバ１２ｂを閉止した状態で、外壁の吸気ルーバ１１を半開から閉止にし、ボイラ収容建屋の天井近傍の燃焼用空気の温度の変化を調査したところ、２℃の上昇が認められた。高さ約９０ｍの部分に配置された最上位置の電気設備４ａの周囲温度は約３６℃であり、電気設備４ａの安定動作には問題が生じなかった。また、この２℃の燃焼用空気の温度上昇により、ボイラ３から排出される排ガスの温度が１℃引き上げられた。従って、ボイラ３における燃焼温度が上昇すること及び熱効率が向上することが確認された。
【００５６】
さらに、冬季（１〜４月及び１０〜１２月）における、上述の２℃の燃焼用空気の温度の上昇及び１℃の排ガスの温度の上昇による経済的効果を算出した。なお、算出にあたり、２ヶ月間のみＳＡＨ９を使用することとした。
【００５７】
まず、プラント効率の向上による経済的利益を算出した。プラント効率の向上による経済的利益Ｘは、基準条件（吸気ルーバ半開）におけるプラント効率をη1、改良条件（吸気ルーバ閉止）におけるプラント効率をη2、一日あたりの石炭使用量をａトン、石炭１トンあたりの石炭の価格をｂ円、日数をｃ日とすると、
Ｘ＝（η2−η1）／η1×ａ×ｂ×ｃ
で与えられる。この式に従って、ＳＡＨ９不使用期間５ヶ月の経済的利益Ｘ１を算出したところ、４３５０千円の経済的利益Ｘ１が見込まれた。また、ＳＡＨ９使用期間２ヶ月の経済的利益Ｘ２を算出したところ、２１００千円の経済的利益Ｘ２が見込まれた。
【００５８】
一方、燃焼用空気の温度が上昇すると、単位体積あたりの酸素量が減少するため、同じ量の石炭を燃焼させるためには、押込通風機５により、より多くの空気をボイラ３に供給する必要が生じる。そのため、燃焼用空気の温度が上昇するほど、押込通風機５を駆動するための動力費が必要になる。動力費の上昇は、経済的損失となる。この経済的損失Ｙは、燃焼用空気の温度１℃上昇あたりの押込通風機５の軸動力をｄｋｗ／℃、基準条件（吸気ルーバ半開）と改良条件（吸気ルーバ閉止）における燃焼用空気の温度差をｅ℃（２℃）、１ｋｗあたりの１日の電気料金をｆ円、日数をｇ日、押込通風機５の台数をｈ台（２台）とすると、
Ｙ＝ｄ×ｅ×ｆ×ｇ×ｈ
で与えられる。この式に従って、７ヶ月間の経済的損失Ｙ１を算出したところ、１１００千円であった。
【００５９】
従って、冬季７ヶ月間における全体的な経済的利益は、Ｘ１＋Ｘ２−Ｙ１＝４３５０＋２１００−１１００＝５３５０千円に達した。
【００６０】
従って、本発明の換気方法による燃焼用空気の温度の２℃の上昇及び排ガスの温度の１℃の上昇が、大幅な経済的利益をもたらすことが確認された。
【００６１】
以上、２つの実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。例えば、自動換気のための制御手段１６を設けずに、ボイラの運転員により吸気ルーバ１１及び／又は排気ルーバ１２を開閉するようにしても良い。吸気ルーバ１１及び／又は排気ルーバ１２の開度の変更の時期は、温度検知手段１５の出力が、例えば、ボイラ収容建屋２の最上位置に配置された電気設備４ａの周囲温度が電気設備４ａの安定動作のために許容される周囲温度の最高値にほぼ到達したときに、吸気ルーバ１１及び／又は排気ルーバ１２の開度の変更を促すメッセージが運転員に伝えられるようにしておくことにより、知ることができる。
【００６２】
また、排気ルーバ１２及び／又は吸気ルーバ１１の開度を、季節に応じて、又は外気の温度に応じて、予め設定して運用することによっても、ボイラ収容建屋２に備えられた電気設備４ａの安定動作を維持しつつ、ボイラ収容建屋２の天井付近に存在する燃焼用空気の温度を上昇させる効果を得ることができる。排気ルーバ１２及び／又は吸気ルーバ１１の開度と季節又は外気の温度との関係は、ボイラ収容建屋２の体積及びボイラ３の規模（発生蒸気量）、排気ルーバ１２、吸気ルーバ１１の数及び位置等により異なるが、数回の予備実験により容易に設定することができる。
【００６３】
さらに、ボイラ設備における押込通風機５、ＧＡＨ１０はボイラ収容建屋２の内部に設けることもでき、この場合にはＳＡＨ９を省略することもできる。また、吸気ルーバ１１、排気ルーバ１２の数及び設置位置は、ボイラ３の規模（発生蒸気量）及びボイラ収容建屋の体積等の諸条件により適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態の換気方法及び換気システムが適用されるボイラ設備の概略を示す図である。
【図２】図１のボイラ設備におけるボイラ収容建屋の構造の概略図である。
【図３】図２のボイラ収容建屋における換気システムの概略的なブロック図である。
【図４】図２のボイラ収容建屋における吸気ルーバ及び排気ルーバの開閉手順を示す模式的な説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態の換気方法及び換気システムが適用されるボイラ設備におけるボイラ収容建屋の構造の概略図である。
【図６】図５のボイラ収容建屋における換気システムの概略的なブロック図である。
【図７】図５のボイラ収容建屋における吸気ルーバの開閉手順を示す模式的な説明図である。
【図８】従来のボイラ設備の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    ボイラ設備
２    ボイラ収容建屋
２ａ    吸気口（換気手段）
３    ボイラ
３ａ    空気導入口
４    電気設備
４ａ    最上位置に存在する電気設備
５    押込通風機(換気手段)
６    空気吸入口
７    空気供給ライン
７ａ    入側空気供給ライン
７ｂ    出側空気供給ライン
８    排ガス排出ライン
９    スチームエアヒータ（ＳＡＨ）
１０    ガスエアヒータ（ＧＡＨ）
１０ａ    排気出口
１１    吸気ルーバ（換気手段）
１２    排気ルーバ（換気手段）
１３    吸気ルーバ開閉モータ
１４    排気ルーバ開閉モータ
１５    熱電対（温度検知手段）
１６    制御手段
１７    換気システム
【図１】
2008116168.tif 000003
【図２】
2008116168.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008116168.tif 000006
【図５】
2008116168.tif 000007
【図６】
2008116168.tif 000008
【図７】
2008116168.tif 000009
【図８】
2008116168.tif 000010