(57)【要約】【課題】  燃焼量の段階的な変更を行っている燃焼装置において、燃焼量を変更する際に燃焼の安定性が失われることを防止する。【解決手段】  給気装置１と、低燃焼用燃料供給ライン１０及び高燃焼用燃料供給ライン１１を持ち、燃焼用空気供給量と燃料供給量を調節を可能としている油噴霧式燃焼装置において、高燃焼用燃料供給ラインの途中に並列部を設け、並列部の一方に高燃焼用燃料弁７、他方側に移行時用燃料弁１２と流量制限手段１３を設けておき、燃焼量を低燃焼から高燃焼へ変更する場合には、まず空気供給量の変更を開始し、次に移行時用燃料弁１２の開制御、その後に高燃焼用燃料弁７の開制御、最後に空気供給量の変更を終了する制御を行い、燃焼量を高燃焼から低燃焼へ変更する場合には、まず空気供給量の変更を開始し、次に高燃焼用燃料弁７を閉制御、その後に移行時用燃料弁１２を閉制御、最後に空気供給量の変更を終了する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナへ燃焼用空気を供給する給気装置と、バーナへ燃料油を供給する低燃焼用燃料供給ライン及び高燃焼用燃料供給ラインを持ち、燃焼用空気供給量と燃料供給量を調節することにより、低燃焼と高燃焼で燃焼量の変更を可能としている油噴霧式燃焼装置において、高燃焼用燃料供給ラインの途中に並列部を設け、並列部の一方に高燃焼用燃料弁、並列部の他方側には移行時用燃料弁と流量制限手段を設けておき、燃焼量を低燃焼から高燃焼へ変更する場合には、まず空気供給量の変更を開始し、次に移行時用燃料弁を開くことで移行時用燃料供給量とし、その後に高燃焼用燃料弁を開く制御を行い、燃焼量を高燃焼から低燃焼へ変更する場合には、まず空気供給量の変更を開始し、次に高燃焼用燃料弁を閉じることで移行時用燃料供給量とし、その後に移行時用燃料弁を閉じる制御を行うことを特徴とする段階的な燃焼量変更を行う燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の段階的な燃焼量変更を行う燃焼装置において、給気装置は電源の周波数を変更することで回転速度の変更を可能とした送風機であり、燃焼量を変更する場合には送風機の周波数を検出しておき、周波数の値が所定の値となると移行時用燃料供給量とし、周波数が所定の値となった時から所定の時間遅延後に移行後の燃料供給量とする制御を行うことを特徴とする段階的な燃焼量変更を行う燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼用空気供給量の変更を可能とした給気装置と、燃料供給量の変更を可能としたバーナを持ち、段階的な燃焼量変更を行う燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許３０３１８５６号公報に記載があるように、燃焼用空気供給量の変更を可能とした給気装置と、燃料供給量の変更を可能としたバーナを持ち、燃焼量を高燃焼・低燃焼・停止の３位置で制御する燃焼装置がある。この場合、給気装置は電源の周波数を変更するインバータ装置によって回転速度の変更を可能とした送風機を使用しておき、燃焼量を変更する場合には送風機の周波数を検出し、周波数が所定の値になったときに燃料供給量を変更するようにしている。
【０００３】
油噴霧式燃焼装置の場合、燃料供給量を比例的に変更しようとすれば、大掛かりなシステムが必要となり、コストの上昇を招く。そのため、特許３０３１８５６号公報に記載しているように、燃料供給ラインには低燃焼用燃料弁と高燃焼用燃料弁を設けておき、低燃焼時には低燃焼用燃料弁のみを開くことで低燃焼用燃料供給量とし、高燃焼時には低燃焼用燃料弁と高燃焼用燃料弁の両方を開いて高燃焼用燃料供給量とすることで燃料供給量を調節している。
【０００４】
燃料弁に電磁弁を使用している場合、燃料供給量の変更は電磁弁の開閉によって行うため、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、送風機の回転速度変更やダンパ装置の開度変更などによって行うため、ある程度の時間が必要となる。そのため、燃焼量を変更する場合には、まず燃焼用空気供給量を変更する指令を出力し、燃焼用空気供給量を変更している途中で燃料供給量を変更する指令を出力する制御を行う。
【０００５】
低燃焼から高燃焼へ燃焼量を増加する場合の空気比は、燃料供給量を変更せずに燃焼用空気供給量を増加している間は上昇し、高燃焼用燃料弁を開くことで燃料供給量を瞬間的に増加すると今度は空気比が低くなり、その後空気比は上昇して通常の燃焼状態となる。逆に、高燃焼から低燃焼へ燃焼量を減少する場合の空気比は、燃料供給量を変更せずに燃焼用空気供給量を減少している間は低下し、高燃焼用燃料弁を閉じることで燃料供給量を瞬間的に減少すると今度は空気比が高くなり、その後空気比は低下して通常の燃焼状態となる。この場合、空気比の変化が大きいと、燃焼の安定性が失われることになり、振動燃焼や燃焼衝撃が発生することがあった。
【特許文献１】特許３０３１８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、燃焼量の段階的な変更を行っている燃焼装置において、燃焼量を変更する際に燃焼の安定性が失われることを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、バーナへ燃焼用空気を供給する給気装置と、バーナへ燃料油を供給する低燃焼用燃料供給ライン及び高燃焼用燃料供給ラインを持ち、燃焼用空気供給量と燃料供給量を調節することにより、低燃焼と高燃焼で燃焼量の変更を可能としている油噴霧式燃焼装置において、高燃焼用燃料供給ラインの途中に並列部を設け、並列部の一方に高燃焼用燃料弁、並列部の他方側には移行時用燃料弁と流量制限手段を設けておき、燃焼量を低燃焼から高燃焼へ変更する場合には、まず空気供給量の変更を開始し、次に移行時用燃料弁を開くことで移行時用燃料供給量とし、その後に高燃焼用燃料弁を開く制御を行い、燃焼量を高燃焼から低燃焼へ変更する場合には、まず空気供給量の変更を開始し、次に高燃焼用燃料弁を閉じることで移行時用燃料供給量とし、その後に移行時用燃料弁を閉じる制御を行うことを特徴とする段階的な燃焼量変更を行う燃焼装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記の段階的な燃焼量変更を行う燃焼装置において、給気装置は電源の周波数を変更することで回転速度の変更を可能とした送風機であり、燃焼量を変更する場合には送風機の周波数を検出しておき、周波数の値が所定の値となると移行時用燃料供給量とし、周波数が所定の値となった時から所定の時間遅延後に移行後の燃料供給量とする制御を行うことを特徴とする段階的な燃焼量変更を行う燃焼装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を実施することによって、簡易なシステムでありながら燃焼量を変更する際に燃焼の安定性が失われることを防止でき、振動燃焼や燃焼衝撃が発生することのない安定した燃焼を得ることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明を実施しているボイラの燃料供給フローを示したものであり、図２は燃料弁の制御状況を示している。ボイラは上部に燃焼装置を設けており、下向きに火炎を発生するものである。燃焼装置は、バーナ２へ燃料油を供給する燃料供給ラインと、バーナ２へ燃焼用空気を供給する送風機１を設けている。送風機１には回転数変更装置３を接続しており、回転数変更装置３は送風機１へ供給する電源周波数を変更することで送風機の回転数変更を可能としている。回転数変更装置３には、高燃焼用周波数と低燃焼用周波数を設定しておき、燃焼用空気供給量を少なくする低燃焼時には、低燃焼用周波数とすることで電力消費量を削減することができる。
【００１１】
バーナ２には、低燃焼用ノズル４と高燃焼用ノズル５を設けておき、低燃焼用ノズル４には低燃焼用燃料供給ライン１０を接続し、高燃焼用ノズル５には高燃焼用燃料供給ライン１１を接続する。低燃焼用燃料供給ライン１０と高燃焼用燃料供給ライン１１は、共通の燃料供給ラインから分岐したものであり、共通部にオイルポンプ９を設けておく。
【００１２】
燃焼装置は、低燃焼用ノズル４からのみ燃料を噴射して燃焼を行う低燃焼と、低燃焼用ノズル４及び高燃焼用ノズル５の両方から燃料を噴射して燃焼を行う高燃焼とで燃焼量を切り換えることができる油噴霧式燃焼装置としている。低燃焼用燃料供給ライン１０の途中には、低燃焼用ノズル４への燃料供給を制御する低燃焼用燃料弁６を設けており、高燃焼用燃料供給ライン１１の途中にも、高燃焼用ノズル５への燃料供給を制御する高燃焼用燃料弁７を設けている。高燃焼用燃料供給ライン１１は途中に流路を分岐させた並列部を設けておき、高燃焼用燃料弁７は並列部の一方に設置する。並列部の他方側には流量制限手段であるオリフィス１３と移行時用燃料弁１２を設けておく。回転数変更装置３、低燃焼用燃料弁６、高燃焼用燃料弁７、移行時用燃料弁１２、オイルポンプ９は、それぞれ制御装置８と接続しておき、制御装置８で各機器の作動を制御する。
【００１３】
燃焼制御は、高燃焼・低燃焼・停止の３位置制御を行う。図２は、燃焼量を低燃焼から高燃焼へ変更し、その後高燃焼から低燃焼へ変更する場合における燃料弁の開閉状況を示したものである。低燃焼の場合、制御装置８は回転数変更装置３に対して低燃焼の指令を出力しておき、回転数変更装置３から送風機１へは低燃焼用周波数の電力を供給することで送風機１からの燃焼用空気供給量を低燃焼用供給量とする。また制御装置８は、オイルポンプ９の稼働と、低燃焼用燃料弁６を開く制御を行っておき、高燃焼用燃料弁７及び移行時用燃料弁１２は閉じておく。燃料油は低燃焼用ノズル４へのみ供給することになり、高燃焼用ノズル５への燃料供給は停止となる。低燃焼用ノズル４と高燃焼用ノズル５は同じ量の燃料を噴射するものであった場合、低燃焼用ノズル４から噴射する燃料量はバーナ全体の５０％となり、低燃焼では５０％分の燃焼を行うことになる。
【００１４】
燃焼量を低燃焼から高燃焼へ変更する場合、制御装置８はまず回転数変更装置３に対して高燃焼へ移行することの指令を出力し、回転数変更装置３では高燃焼の指令を受けると（点Ａ）、送風機１への周波数が高燃焼用周波数となるように増加を開始する。制御装置８は、回転数変更装置３による周波数変更状況を監視しておき、あらかじめ設定しておいた低燃焼から高燃焼へ切り替える周波数になった時点（点Ｂ）で、移行時用燃料弁１２を開く制御を行う。移行時用燃料弁１２を開くと、移行時用燃料弁１２及びオリフィス１３を通って高燃焼用ノズル５へ燃料が送られることになり、高燃焼用ノズル５からも燃料を噴射するためバーナ２の燃焼量は増加する。この場合、移行時用燃料弁１２を設けている高燃焼用燃料供給ライン１１の並列部にはオリフィス１３を設けており、オリフィス１３が流量を制限するため、高燃焼用ノズル５へ供給する燃料量は通常よりも少ない量となる。オリフィス１３で燃料供給量を半分に制限している場合、高燃焼用ノズル５から噴射する燃料量は全体の２５％分となり、バーナ２全体への燃料供給量は７５％の移行時用燃料供給量となる。
【００１５】
移行時用燃料弁１２を開く制御を行った時から所定の遅延時間が経過すると（点Ｃ）、制御装置８は高燃焼用燃料弁７を開く制御を行う。高燃焼用燃料弁７を開くと高燃焼用ノズル５へは通常量の燃料が送られることになり、高燃焼用ノズル５から噴射する燃料量が増加する。この場合、バーナへの燃料供給量は最大量となり、バーナ２の燃焼量は１００％となる。送風機の周波数が高燃焼用の周波数になると（点Ｄ）、燃焼量移行の制御を終了し、高燃焼用の燃料供給量と燃焼用空気供給量で燃焼を行う。
【００１６】
燃焼量を低燃焼から高燃焼へ変更する場合の空気比は、燃焼用空気供給量のみを増加し、燃料供給量は変更していない点Ａから点Ｂの間は上昇し、移行時用燃料弁１２を開くことで燃料供給量を増加する点Ｂで瞬間的に低下する。点Ｂから点Ｃの間は、燃焼用空気供給量のみを増加しており、燃料供給量は変化しないために空気比は再び上昇し、点Ｃで高燃焼用燃料弁７を開いて燃料供給量を増加すると空気比は低下する。点Ｃから点Ｄの間も空気比は上昇し、点Ｄで燃焼用空気供給量の増加を終了すると、以降の空気比は一定の値となる。
【００１７】
燃焼量を高燃焼から低燃焼へ変更する場合、制御装置８はまず回転数変更装置３に対して低燃焼へ移行することの指令を出力し、回転数変更装置３では低燃焼の指令を受けると（点Ｅ）、送風機１への周波数が低燃焼用周波数となるように減少を開始する。制御装置８は、回転数変更装置３による周波数変更状況を監視しておき、あらかじめ設定しておいた高燃焼から低燃焼へ切り替える周波数になった時点（点Ｆ）で、高燃焼用燃料弁７を閉じる制御を行う。高燃焼用燃料弁７を閉じると、高燃焼用ノズル５へ送る燃料量は移行時用燃料弁１２及びオリフィス１３を通る量のみとなり、バーナへ供給する燃料量は７５％分の移行時用燃料供給量となる。
【００１８】
高燃焼用燃料弁７を閉じる制御を行った時から所定の遅延時間が経過すると（点Ｇ）、制御装置８は移行時用燃料弁１２を閉じる制御を行う。移行時用燃料弁１２を閉じると、高燃焼用ノズル５への燃料供給はなくなり、バーナ２での燃焼は低燃焼用ノズル４による燃焼のみとなる。送風機の周波数が低燃焼用の周波数になると（点Ｈ）、燃焼量移行の制御を終了し、低燃焼用の燃料供給量と燃焼用空気供給量で燃焼を行う。
【００１９】
燃焼量を高燃焼から低燃焼へ変更する場合の空気比は、燃焼用空気供給量のみを減少し、燃料供給量は変更していない点Ｅから点Ｆの間は低下し、高燃焼用燃料弁７を閉じることで燃料供給量を減少する点Ｆで瞬間的に上昇する。その後点Ｆから点Ｇの間は、燃焼用空気供給量のみを減少しており、燃料供給量は変化しないために空気比は再び低下し、点Ｇで移行時用燃料弁１２を閉じて燃料供給量を減少すると空気比は上昇する。点Ｇから点Ｈの間も空気比は低下し、点Ｈで燃焼用空気供給量の減少を終了すると、以降の空気比は一定の値となる。
【００２０】
燃焼量を変更する時に低燃焼と高燃焼の間で直接変更していた場合、低燃焼と高燃焼の差が大きいために空気比の変動幅が大きくなっていた。しかし、燃焼量変更時に移行時用燃料供給量の状態を挟むことによって、空気比が大きく変化することを防止で、複雑な構成が必要となる燃料供給量の比例制御を行わなくても振動燃焼や燃焼衝撃を発生することなく燃焼量を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を実施している燃焼装置のフロー図
【図２】本発明を実施している燃焼装置のタイムチャート
【符号の説明】
【００２２】
１  送風機        
２  バーナ      
３  回転数変更装置        
４  低燃焼用ノズル      
５  高燃焼用ノズル            
６  低燃焼用燃料弁        
７  高燃焼用燃料弁
８  制御装置
９  オイルポンプ
１０  低燃焼用燃料供給ライン
１１  高燃焼用燃料供給ライン
１２  移行時用燃料弁
１３  オリフィス
【図１】
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【図２】
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