(57)【要約】【課題】  燃焼の安定性を保ちながら燃料ブースターポンプによる電力消費量を削減する。【解決手段】  燃料供給経路４の途中に燃料の供給圧力を高める燃料ブースターポンプ７と、燃料供給を制御する燃料弁８・９・１０を設置しており、燃料弁の操作によって燃焼量の大きな高燃焼と燃焼量の小さな低燃焼に燃焼量を調節できるようにしている燃焼装置において、燃料ブースターポンプ７の回転数を変更する回転数調節装置１２を燃料ブースターポンプ７に設置しておき、高燃焼時には燃料ブースターポンプ７の回転数を高くし、低燃焼時には燃料ブースターポンプ７の回転数を低くする制御を行う。【選択図】図１
2005201541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給経路の途中に燃料の供給圧力を高める燃料ブースターポンプと、燃料供給を制御する燃料弁を設置しており、燃料弁の操作によって燃焼量の大きな高燃焼と燃焼量の小さな低燃焼に燃焼量を調節できるようにしている燃焼装置において、燃料ブースターポンプの回転数を変更する回転数調節装置を燃料ブースターポンプに設置しておき、高燃焼時には燃料ブースターポンプの回転数を高くし、低燃焼時には燃料ブースターポンプの回転数を低くする制御を行うことを特徴とする燃料供給経路に燃料ブースターポンプを持った燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給経路に燃料ブースターポンプを持った燃焼装置において、燃焼量を低燃焼から高燃焼へ変更する場合には、先に燃料ブースターポンプの回転数を高める操作を開始し、燃料弁を開く操作は燃料ブースターポンプの回転数変更開始よりも遅らせて開始する制御を行うことを特徴とする燃料供給経路に燃料ブースターポンプを持った燃焼装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料供給経路に燃料ブースターポンプを持った燃焼装置において、燃料供給経路の燃料ブースターポンプよりも上流側に燃料の供給圧力を検出する圧力検出装置を設けておき、燃料の供給圧力が所定値よりも低下した場合には、低燃焼時であっても燃料ブースターポンプの回転数を高くする制御を行うことを特徴とする燃料供給経路に燃料ブースターポンプを持った燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料供給経路に燃料ブースターポンプを持った燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開平７−２３３９３６号公報にも記載があるように、燃料供給経路に燃料弁を設置しておき、燃料弁を開閉操作することで燃焼量を変更する燃焼装置が知られている。特開平７−２３３９３６号公報に記載の燃焼装置では、燃料ポンプで燃料を供給しており、燃料流量調節弁で燃料の圧力を調節し、燃料弁の開閉でバーナへの燃料供給を制御するようにしている。
【０００３】
この場合、燃料ポンプの回転数は一定の値を保つことで燃料ポンプ二次側の圧力を高めておき、燃料流量調節弁と燃料弁の開閉によって燃料供給量を増減することになる。しかし、燃料ポンプの定格能力で燃料を供給する必要があるのはボイラ運転期間の一部であり、燃焼量の小さい場合には定格能力より小さな回転数であってもよいため、燃料ポンプが定格能力分の回転数を維持していることは、電力を無駄に消費することになっていた。
【特許文献１】特開平７−２３３９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、燃焼の安定性を保ちながら燃料ブースターポンプによる電力消費量を削減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、燃料供給経路の途中に燃料の供給圧力を高める燃料ブースターポンプと、燃料供給を制御する燃料弁を設置しており、燃料弁の操作によって燃焼量の大きな高燃焼と燃焼量の小さな低燃焼に燃焼量を調節できるようにしている燃焼装置において、燃料ブースターポンプの回転数を変更する回転数調節装置を燃料ブースターポンプに設置しておき、高燃焼時には燃料ブースターポンプの回転数を高くし、低燃焼時には燃料ブースターポンプの回転数を低くする制御を行うことを特徴とする燃料供給経路に燃料ブースターポンプを持った燃焼装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記の燃料供給経路に燃料ブースターポンプを持った燃焼装置において、燃焼量を低燃焼から高燃焼へ変更する場合には、先に燃料ブースターポンプの回転数を高める操作を開始し、燃料弁を開く操作は燃料ブースターポンプの回転数変更開始よりも遅らせて開始する制御を行うことを特徴とする燃料供給経路に燃料ブースターポンプを持った燃焼装置である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、前記の燃料供給経路に燃料ブースターポンプを持った燃焼装置において、燃料供給経路の燃料ブースターポンプよりも上流側に燃料の供給圧力を検出する圧力検出装置を設けておき、燃料の供給圧力が所定値よりも低下した場合には、低燃焼時であっても燃料ブースターポンプの回転数を高くする制御を行うことを特徴とする燃料供給経路に燃料ブースターポンプを持った燃焼装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明を実施することによって、燃焼の安定性を保ちながら、燃料ブースターポンプによる電力消費量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は一実施例における燃料供給フロー図、図２は一実施例における制御状況を示したタイムチャートである。実施例は、高燃焼・低燃焼・停止の３位置で燃焼制御を行うボイラ１に関するものであり、ボイラ１の上部に燃焼装置を設けている。燃焼装置は、燃料と燃焼用空気を混合して燃焼を行うバーナ２、バーナ２へ燃焼用空気を送る送風機３、バーナへ燃料を送る燃料供給経路４、ボイラの運転を制御する制御装置５などからなっている。燃料供給経路４はガス燃料を供給するものであり、上流側から順に圧力検出装置６、燃料ブースターポンプ７、圧力調節弁８を設けており、圧力調節弁８の下流側に並列部を設けて低燃焼用燃料弁９と高燃焼用燃料弁１０を並列に設置している。圧力調節弁８は二次側のガス圧力を検出し、所定の圧力となるように開度を調節するものであり、圧力調節弁二次側圧力が高い場合には開度を狭めてガス圧力を所定の値へ減圧する。送風機３とバーナ２を結ぶ送風路には燃焼用空気供給量を調節するダンパ１１を設け、燃料ブースターポンプ７には燃料ブースターポンプ７の回転数を調節するインバータ装置１２を接続しておき、圧力検出装置６、インバータ装置１２、圧力調節弁８、低燃焼用燃料弁９、高燃焼用燃料弁１０、送風機３、ダンパ１１はそれぞれ制御装置５と接続しておく。
【００１０】
低燃焼用燃料弁９と高燃焼用燃料弁１０は、弁の開閉によって燃料の供給を制御する電磁弁であり、燃焼停止時には両方の弁を閉鎖、低燃焼時には低燃焼用燃料弁９を開くことで低燃焼用燃料弁９側の配管を通して燃料供給、高燃焼時には低燃焼用燃料弁９と高燃焼用燃料弁１０の両方を開き、低燃焼用燃料弁９側配管と高燃焼用燃料弁１０側配管の両方から燃料供給を行う。インバータ装置１２は、燃料ブースターポンプ７へ供給する電源の周波数を変更することで燃料ブースターポンプ７の回転数を変更するものであり、インバータ装置１２には高燃焼用周波数と低燃焼用周波数を設定しておく。制御装置５は、インバータ装置１２に対して周波数の指令を出力し、インバータ装置１２の周波数を変更することで燃料ブースターポンプ７の回転数を調節する。
【００１１】
燃焼用空気の供給は、送風機３を稼働することで行い、燃焼用空気供給量の調節はダンパ１１にて行う。ダンパ１１には高燃焼用の開度と低燃焼用の開度を定めておき、高燃焼時には開度を大きくし、低燃焼時には開度を小さくすることでダンパ１１を通過してバーナ２へ達する空気量を調節する。
【００１２】
インバータ装置１２、圧力調節弁８、低燃焼用燃料弁９、高燃焼用燃料弁１０、送風機３、ダンパ１１の作動は、制御装置５がボイラの運転状態に基づいて制御するのであるが、インバータ装置１２から燃料ブースターポンプ７へ供給する電源の周波数調節は、圧力検出装置６にて検出する供給側圧力も考慮して行う。制御装置５によるインバータ装置１２への出力は、基本的には高燃焼時には高燃焼用周波数とし、低燃焼時には低燃焼用周波数とするが、圧力検出装置６にて検出している供給ガス圧力Ｐ１の値が下限値よりも低かった場合には、低燃焼時であっても高燃焼用周波数とするように設定しておく。制御装置５が検出する必要のあるガス圧力は燃料ブースターポンプ７より上流側の供給圧力であるが、説明のために図２には燃料ブースターポンプ二次側の圧力である加圧後圧力Ｐ２と、圧力調節弁二次側の圧力である調節後圧力Ｐ３の変化を記載している。
【００１３】
図２のタイムチャートに基づき、各機器の作動状態を説明する。ボイラの運転を停止している場合、各機器は作動を停止しておき、バーナ２へは燃料が供給されないようにしておく。ボイラの燃焼を開始する場合、ボイラ内に未燃ガスが残留していては危険であるため、燃焼を開始する際には最初にプレパージを行う。プレパージの工程では、送風機３の稼働を行い、ダンパ１１は高燃焼用の開度としておき、ボイラ１内へ空気を送り込むことでボイラ１内を換気する。この時、燃焼開始時に備えてインバータ装置１２は低燃焼用周波数の指令を出力しておき、燃料ブースターポンプ７は低燃焼用回転数とする。そのため、燃料ブースターポンプの二次側である加圧後圧力Ｐ２の値は上昇するが、圧力調節弁８、低燃焼用燃料弁９、高燃焼用燃料弁１０は閉じたままであるため、バーナ２へ燃料が送られることはなく、圧力調節弁の二次側である調節後圧力Ｐ３の値は低いままとなっている。
【００１４】
プレパージ工程を終了して燃焼を行う場合、燃焼は低燃焼から開始する。低燃焼を行う場合、ダンパ１１は低燃焼用の開度とすることで送風量を低燃焼用風量としておき、圧力調節弁８と低燃焼用燃料弁９を開くことで低燃焼用の燃料供給を行う。燃料供給を開始すると、調節後圧力Ｐ３の値は上昇し、圧力調節弁８より上流側の部分では一時的にガス圧力が低下する。ガス供給開始直後の場合は圧力が変動するが、ある程度の時間が経過して圧力調節弁８による圧力調節が作用し始めると、調節後圧力Ｐ３の値は安定する。
【００１５】
低燃焼の場合、バーナ２で使用する燃料量は小容量であるため、燃料ブースターポンプ７の回転数を大きくする必要はない。そのため制御装置５は、インバータ装置１２に対しては低燃焼用周波数の指令を出力しておき、燃料ブースターポンプ７を低燃焼用の回転数に抑えることで電力消費量を少なくしておく。
【００１６】
制御装置５において低燃焼から高燃焼へ移行することを決定すると、制御装置５はまずインバータ装置１２に対し、燃料ブースターポンプ７の電源周波数を低燃焼用周波数から高燃焼用周波数に変更する指令を送る。高燃焼用周波数の指令を受けたインバータ装置１２では、周波数の増加を開始して燃料ブースターポンプ７の回転数を増加する。ただし、電源周波数の増加を開始して実際に燃料ブースターポンプ二次側のガス圧力が上昇するまでにはタイムラグが発生し、すぐにガス圧力が上昇することにはならない。インバータ装置１２に対して高燃焼用周波数に変更する指令を出力してから所定の遅延時間が経過すると、制御装置５はダンパ１１にて調節している空気供給量を高燃焼用風量に変更し、高燃焼用燃料弁１０を開くことで燃料供給量を高燃焼用燃料量とし、燃焼量を高燃焼とする。
【００１７】
燃料ブースターポンプ７の回転数増加による燃料ブースターポンプ二次側圧力（加圧後圧力Ｐ２）の圧力上昇は、ダンパ１１や高燃焼用燃料弁１０の作動による空気供給量や燃料供給量の増加よりも遅いため、低燃焼から高燃焼へ移行する場合、インバータ装置１２に対する高燃焼用周波数への変更指令と同時に、ダンパ１１の開度を広げることによる空気供給量の増加と高燃焼用燃料弁１０を開くことによる燃料供給量の増加を行うと、燃料ブースターポンプ７の回転数増加による燃料ブースターポンプ二次側圧力（加圧後圧力Ｐ２）の圧力上昇は、ダンパ１１や高燃焼用燃料弁１０の作動による空気供給量や燃料供給量の増加よりも遅れることになる。その場合、燃料供給量と燃焼用空気供給量のバランスが崩れ、燃焼状態が悪化することになる。そのため、低燃焼から高燃焼へ移行する場合には、インバータ装置１２に対する指令を先行させることで燃料ブースターポンプ二次側のガス圧力を高めておき、燃焼量移行時に燃焼状態が悪化することを防止している。
【００１８】
高燃焼から低燃焼へ移行する場合は、低燃焼から高燃焼への移行時に行っていた遅延は行わない。高燃焼から低燃焼へ移行する場合、制御装置５はインバータ装置１２に対し、燃料ブースターポンプ７の周波数を高燃焼用周波数から低燃焼用周波数に変更する指令を送り、引き続いてダンパ１１にて調節している空気供給量を低燃焼用風量に変更し、高燃焼用燃料弁１０を閉じることで燃料供給量を低燃焼用燃料量とし、燃焼量を低燃焼とする。燃料ブースターポンプ７の回転数を高燃焼用回転数から低燃焼用回転数へ変更する場合も、低燃焼用回転数から高燃焼用回転数へ変更する場合と同様にある程度の時間が必要となるが、燃料供給経路の燃料ブースターポンプ７より下流側にガス供給圧力を所定圧力へ減圧する圧力調節弁８を設けているため、燃料ブースターポンプ二次側のガス圧力が高い分には圧力調節弁二次側のガス圧力を一定に保つことができ、低燃焼から高燃焼へ移行する場合のような遅延時間は不要となる。
【００１９】
低燃焼時には燃料ブースターポンプ７の回転数を低燃焼用回転数とすることで電力消費量を削減するが、同じ燃料供給経路４に接続している別の機器が運転を開始するなどによって供給ガス圧自体が一時的に低下することがある。この場合、燃料ブースターポンプ７では低燃焼用回転数で運転を行っていたのではバーナ２へ供給するガス圧力が不足することになる。そのため、圧力検出装置６で検出している供給ガス圧力Ｐ１の値が下限値を下回った場合には高燃焼用回転数とすることで燃料ガスの供給圧力を高め、安定した燃焼を継続することができるようにする。
【００２０】
燃料ブースターポンプ７は、低燃焼時には低燃焼用回転数としておき、燃料ガス供給圧力を高める必要のある場合のみ高燃焼用回転数とすることで、電力消費量を削減することができる。そして、高燃焼への移行時には高燃焼用回転数への変更を先行し、燃料の供給圧力が低下した場合には高燃焼用回転数とすることで、燃焼量移行時や供給側圧力変動時にも燃焼状態が悪化することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例における燃料供給フロー図
【図２】本発明の一実施例におけるタイムチャート
【符号の説明】
【００２２】
１  ボイラ      
２  バーナ      
３  送風機        
４  燃料供給経路       
５  制御装置            
６  圧力検出装置        
７  燃料ブースターポンプ
８  圧力調節弁
９  低燃焼用燃料弁
１０  高燃焼用燃料弁
１１  ダンパ      
１２  インバータ装置
【図１】
2005201541.tif 000003
【図２】
2005201541.tif 000004