(57)【要約】【課題】寒冷地に設置されるボイラにおいて、冬場にボイラ室の暖房で加温された空気をボイラ燃焼用空気として供給することによって、ボイラシステムの熱効率を向上させ、さらに、ボイラ室の圧力を適正に維持すること。【解決手段】ボイラ９を設置したボイラ建屋１０の内部空気をボイラ燃焼用空気として供給するボイラ設備の給排気制御方式であって、外気を取り込み加熱してボイラ建屋に供給する加熱空気供給機１を設け、ボイラ９の負荷に応じたボイラ燃焼用空気２の必要流量に基づいて、加熱空気供給機１を通して取り込む空気流量を制御３するとともに、ボイラ建屋１０内の空気圧力を検出し、検出した空気圧力と外気圧との差が所定値以下となるように加熱空気供給機１を通して取り込む空気流量を優先制御４すること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラを設置したボイラ建屋の内部空気をボイラ燃焼用空気として供給するボイラ設備の給排気制御方式であって、
外気を取り込み加熱して前記ボイラ建屋に供給する加熱空気供給機を設け、
前記ボイラの負荷に応じた前記ボイラ燃焼用空気の必要流量に基づいて、前記加熱空気供給機を通して取り込む空気流量を制御するとともに、
前記ボイラ建屋内の空気圧力を検出し、前記検出した空気圧力と外気圧との差が所定値以下となるように前記加熱空気供給機を通して取り込む空気流量を優先制御する
ことを特徴とするボイラ設備の給排気制御方式。
【請求項２】
請求項１において、
前記加熱空気供給機を複数設け、
前記取り込む空気流量の制御は、前記加熱空気供給機の運転台数を調整することによって行う
ことを特徴とするボイラ設備の給排気制御方式。
【請求項３】
請求項１において、
前記加熱空気供給機には取り込む空気流量を可変する制御ダンパが設けられ、
前記取り込む空気流量の制御は、前記加熱空気供給機の制御ダンパの開度を調整することによって行う
ことを特徴とするボイラ設備の給排気制御方式。
【請求項４】
請求項１、２または３において、
前記ボイラ建屋の内部空気の温度を検出する温度検出器を設け、
前記ボイラ建屋の天井には天井ファンを設けるとともに、前記ボイラ建屋の側壁には外気吸い込みダンパを設け、
前記温度検出器で検出した温度と規定温度とに基づいて、前記天井ファンと前記外気吸い込みダンパを連動させて制御する
ことを特徴とするボイラ設備の給排気制御方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寒冷地に設置する大規模ボイラのボイラ建屋用換気空調設備に係わり、特に、ボイラの燃焼用空気制御とボイラ建屋の換気空調制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温暖な地域に設置される発電用等の大規模ボイラにおいては、ボイラ燃焼用空気はボイラ建屋内から給気するシステムが一般的である。一方、寒冷地に設置されるボイラは、図３に示すように、外気を直接、ボイラ燃焼用空気として取り込むのが一般的である。
【０００３】
図３は寒冷地での従来技術におけるボイラ室１０の換気空調設備とボイラ９の燃焼用空気制御の例を示す全体概略図である。図３において、加熱ヒータ３１は、加熱空気を室内で循環させることによってボイラ室１０の暖房に使用され、一方で室内の換気回数を維持する目的で設置した加熱空気供給機３２から供給する空気は、ボイラ室１０に供給されて室内空気の暖房に使用した後にルーバ３７を通して室外に排出される。
【０００４】
ボイラ９の燃焼用空気３４は、ボイラ室１０の外から燃焼空気用通風機３３とヒータ３８を通じてボイラ９に供給される。また、夏場は、ボイラ９の発熱によって上昇する室内温度を冷却するための専用の換気冷却装置が暖房装置とは別に必要である。室内温度が上昇する対策のため、ダンパ３６から吸入した空気を天井ファン３５を通して外気に排出して冷却を行う。
【０００５】
寒冷地に設置されるボイラ設備は、冬場、ボイラ室内に設置した機器類の環境維持や配管の凍結防止、並びに機器保守管理のための人的労働環境保全のため、ボイラ建屋を密閉性の高い構造とし、室内暖房を設置する場合には、蒸気ヒータやガスヒータ等の様にボイラシステムとは独立した暖房設備をボイラ室内に設けている。暖房効率を上げるためボイラ室は、空気清浄に必要な最小限の換気を行っている。
【０００６】
冬場の外気温度が−２０℃以下になる地点（寒冷地）に建設する発電所等に使用する大規模ボイラの建屋は、効率の良い暖房を実施する目的で換気回数が１〜２回／ｈ程度の密閉された建屋構造を採用している。このような建屋構造において、仮に、暖かいボイラ室内の空気を利用してボイラの燃焼空気に使用すると、寒気を防止するボイラ室外壁の密閉性のために燃焼空気用通風機の吸気能力でボイラ室に過剰な負圧を発生させてしまう。
【０００７】
図４は、従来技術に関するボイラ建屋（ボイラ室１０）とボイラ９における制御機能の一例を示す説明図である。図４において、ボイラ建屋（ボイラ室１０）の空気の需給アンバランス（外気取入れ４３と燃焼用空気４４の差）が発生した場合には、最大−５０００Ｐａのボイラ室圧力変動が発生する。
【０００８】
通常、建屋壁の強度は建築物の耐風速強度で設計されており、圧力に換算すると±２００Ｐａ程度の強度に相当する。このように密閉された建屋構造においては、ボイラ９の燃焼空気用通風機４８の強力な吸い込みで発生する圧力低下は最大−５０００Ｐａに達するため、これに打勝つ壁強度を満足する設計を行う、というようなことは合理的でない。したがって、寒冷地域においては、温暖地域に設置されるボイラとは異なり、燃焼用空気をボイラ建屋１０から給気することは困難であり、ボイラ燃焼用空気４４はボイラ建屋１０内の換気空調やボイラの燃焼用空気と独立した空気源及び熱源によって制御されていた。
【０００９】
図４に示す制御機能例によると、ボイラ負荷指令と排ガスＯ２制御に基づいてボイラ燃焼用空気流量指令が生成されて、この指令によってボイラ９の燃焼空気用通風機４８入口ベーンの開度指令が形成され、ボイラ９の燃焼用空気流量が制御されるようになっている。
【００１０】
また、従来技術として、ボイラ室内に、ボイラ、燃料タンク、燃焼用空気に対する吸気排気熱交換装置を設置し、ボイラ室の屋根に載った雪をボイラで発生する熱で融解するような、室内外への給排気技術やボイラ熱利用技術は、例えば、特許文献１により提案されている。
【特許文献１】実開平５−１０９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、図４に示すボイラの燃焼用空気をボイラ室１０内から給気することには課題（需給アンバランスによるボイラ室圧力変動）が生じるので、従来技術では図５に示すように、ボイラの燃焼用空気をボイラ室１０外から給気する制御方式を採用していた。図５は従来技術に関するボイラ建屋（ボイラ室）とボイラにおける制御機能の他の例を示す説明図である。
【００１２】
しかしながら、図５に示すボイラ室とボイラの制御機能においても、低温外気をボイラ燃焼用空気に取入れているために熱効率が悪く、さらに、低温外気加温用のヒータ５４を必要とする。また、図５に示す制御方式は、類似の機能を有する機器をボイラ燃焼用空気加熱として且つ建屋暖房として重複して設置することになって経済的でなく、システム全体としての熱効率低下を発生させていた。
【００１３】
また、特許文献１によると、給排気熱交換装置は外気を導入し熱交換して昇温した空気を屋内に供給し、ボイラの燃焼用空気として用いることが開示されているので、図４に示す技術と同様な課題を生じる。
【００１４】
本発明の目的は、寒冷地に設置されるボイラにおいて、冬場にボイラ室の暖房で加温された空気をボイラ燃焼用空気として供給することによって、ボイラシステムの熱効率を向上させ、さらに、ボイラ室の圧力を適正に維持するボイラ設備の給排気制御方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。  
ボイラを設置したボイラ建屋の内部空気をボイラ燃焼用空気として供給するボイラ設備の給排気制御方式であって、
外気を取り込み加熱して前記ボイラ建屋に供給する加熱空気供給機を設け、
前記ボイラの負荷に応じた前記ボイラ燃焼用空気の必要流量に基づいて、前記加熱空気供給機を通して取り込む空気流量を制御するとともに、
前記ボイラ建屋内の空気圧力を検出し、前記検出した空気圧力と外気圧との差が所定値以下となるように前記加熱空気供給機を通して取り込む空気流量を優先制御する構成とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、発電用ボイラ室（ボイラ建屋）の室内温度を効率良く制御することができ、さらに、ボイラ室の圧力を規定値内に制限できるのでボイラ室外壁の強度を過大にすること必要はない。
【００１７】
さらに、ボイラ室内において、空調する空気の換気回数を多く取るため、室内空気循環を最小限にすることができるので室内環境の清浄化も期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態に係るボイラ設備におけるボイラ室の換気空調制御とボイラの燃焼用空気制御について、図１と図２を参照しながら以下詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係るボイラ設備におけるボイラ室の換気空調制御とボイラの燃焼用空気制御の一例を示す全体構成図である。図２は本発明の実施形態に係るボイラ設備におけるボイラ室の換気空調制御とボイラの燃焼用空気制御の他例を示す全体構成図である。
【００１９】
図１と図２において、１は加熱空気供給機、２はボイラ燃焼用空気、３は加熱空気供給機台数制御コントローラ、４はボイラ室圧力制御コントローラ、５は天井ファン、７は外部空気吸い込みダンパ、８は燃焼空気用通風機、９はボイラ、１０はボイラ室、１１は加熱空気供給機、１２は空気流量、１３は制御ダンパ、１４はボイラ室圧力制御コントローラ、１５は天井ファン、１６はヒータ、１７は外部空気吸い込みダンパ、１８は天井ファン台数制御コントローラ、１９はボイラ燃焼用空気、２０は燃焼空気用通風機、をそれぞれ表す。
【００２０】
図１において、ボイラ室１０の空気は、外気から複数の加熱空気供給機１（ｎ台）によって取り入れられる。ボイラ９の燃焼用空気２は燃焼空気用通風機８を経由してボイラ９に供給され、ボイラ９の燃料の燃焼に使用される。
【００２１】
加熱空気供給機１が供給する空気の温度は、それぞれボイラ室１０の環境と燃焼用空気に好適な温度（例えば１５℃）に維持され、加熱空気供給機１からボイラ室１０に供給する空気流量は、それぞれの加熱空気供給機１が一定の流量を制御するため、加熱空気供給機１の運転台数に比例した空気量となる。加熱空気供給機１は、ボイラ９の燃焼用空気の必要量（または燃料量）によって台数が決められて加熱空気供給機台数制御コントローラ３で自動的に必要台数を運転するように制御する。
【００２２】
ここで、ボイラ室１０の圧力が規定の範囲（例えば±２００Ｐａ）を超えて変動した場合は、加熱空気供給機１の台数を増減する前述した制御を抑制して新たな異常圧力の原因を排除するとともに、加熱空気供給機１から供給する空気量を圧力変動の緩和方向に圧力制御コントローラ４によって調整することで圧力の変動を抑える。すなわち、ボイラ室の圧力変動を優先して、ボイラ室の圧力を検出してボイラ室圧力制御コントローラ４により加熱空気供給機台数制御コントローラ３を制御することで加熱空気供給機１の台数を加減調整する。
【００２３】
ボイラ室１０内の空気温度は１階と最上階の最低限２箇所で計測し、１階の温度が５℃以下に達した場合は室内機器が凍結によって破損するポテンシャルが増加するので、これを防止するため、加熱空気供給機１からボイラ室１０に供給する空気温度を上昇させ、ボイラ室の温度を最低でも５℃以上に制御する。
【００２４】
ボイラ室１０の最上階の温度が４０℃を超えた場合は、ボイラ室１０の天井ファン５（ｍ台）の内、１台を運転し、天井ファンが１台起動した後一定時間（例えば５分）経過してもボイラ室１０の最上階の温度が４０℃以下に回復しない時は更にもう一台運転、それでも冷却が充分でなく最上階の温度が４０℃を下らない時は更に５分後にもう一台起動するといった、順次起動の制御を加熱空気供給機台数制御コントローラ３によって行う。
【００２５】
外部の空気を吸い込むためのダンパ７（ｐ台）をボイラ室１０の外壁側面に設置しているが、これらのダンパ７は天井ファン５の運転台数に連動させて開閉の制御を行う。例えば、１台目天井ファンを運転するとダンパａとｂを開き、２台目天井ファンを運転するとダンパｃとｄを開く等の連動化を実施する。
【００２６】
外気温が規定温度（例えば１５℃）を超えてボイラ室の温度を加温する必要が無い場合は、加熱空気供給機１に供給する熱源（例えば蒸気）を停止する制御を行う。この停止制御によって外気温が高い場合は加熱空気供給機１は加熱しない空気をボイラの燃焼用としてボイラ室に供給すると共に、この空気によってボイラ室を冷却するという効果も生じる。
【００２７】
次に、図２を参照しながら、本発明の実施形態に係るボイラ設備におけるボイラ室の換気空調制御とボイラの燃焼用空気制御の他例を説明する。図２では寒冷地設置の発電用ボイラ建屋における換気空調制御方式を示している。
【００２８】
大容量の加熱空気供給機１１を設置してボイラ室１０に供給する空気流量１２を制御ダンパ１３によって制御する。制御ダンパ１３の開度制御は、ボイラ室圧力制御コントローラ１４によって行われる。また、空気流量１２をボイラ９に必要な燃焼用空気１９に連動して制御し、さらに、ボイラ室１０の圧力をボイラ室圧力制御コントローラ１４、制御ダンパ１３で調整することで、ボイラ室１０の圧力を適正に制御する。
【００２９】
また、加熱空気供給機１１の出口の空気温度は、供給されるヒータ１６の熱源（蒸気等）の量で制御する。さらに、ボイラ室１０天井部の温度は、天井ファン１５（ｍ台）の運転台数を天井ファン台数制御コントローラ１８で制御することで行い、また、天井ファン台数制御コントローラ１８は、天井ファン１５の運転台数に連動させて外部の空気を吸い込むためのダンパ１７（ｐ台）を開閉させる制御を行う。
【００３０】
以上説明したように、本発明の実施形態の主たる特徴は、ボイラ室の暖房設備とボイラの燃焼用空気のヒータを共用にし、ボイラ室に取り込んだ暖かい空気をボイラの燃焼用空気に使用するとともに、ボイラ室の空気需給バランスを調整する構成を採用することにある。
【００３１】
本実施形態により、ボイラの燃焼用空気の加熱に使用されるヒータは、ボイラ室の暖房用に使用されるヒータと統合し、加温した空気をボイラ室に取り込むのみに使用される。このボイラ室の加熱された空気はボイラの燃焼空気用通風機を経由してボイラに供給されるのでボイラの熱効率が損なわれることはない。また、ボイラの負荷変動が生じて燃焼用空気が変動した場合でも、外気からボイラ室に供給する空気の量をボイラの燃焼用空気とバランスさせるように調整することで（ボイラ室の圧力を一定に保つ制御回路を設けて）、ボイラ室の圧力変動を適正に保ち、これによりボイラ室の外壁強度を過大にすることはなくなる。また、外気をボイラ室に供給することでボイラ室内空気の清浄化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るボイラ設備におけるボイラ室の換気空調制御とボイラの燃焼用空気制御の一例を示す全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るボイラ設備におけるボイラ室の換気空調制御とボイラの燃焼用空気制御の他例を示す全体構成図である。
【図３】寒冷地での従来技術におけるボイラ室の換気空調設備とボイラの燃焼用空気制御の例を示す全体概略図である。
【図４】従来技術に関するボイラ建屋（ボイラ室）とボイラにおける制御機能の一例を示す説明図である。
【図５】従来技術に関するボイラ建屋（ボイラ室）とボイラにおける制御機能の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  加熱空気供給機
２  ボイラ燃焼用空気
３  加熱空気供給機台数制御コントローラ
４  ボイラ室圧力制御コントローラ
５  天井ファン
７  外部空気吸い込みダンパ
８  燃焼空気用通風機
９  ボイラ
１０  ボイラ室
１１  加熱空気供給機
１２  空気流量
１３  制御ダンパ
１４  ボイラ室圧力制御コントローラ
１５  天井ファン
１６  ヒータ
１７  外部空気吸い込みダンパ
１８  天井ファン台数制御コントローラ
１９  ボイラ燃焼用空気
２０  燃焼空気用通風機
３１  加熱ヒータ
３２  加熱空気供給機
３３  燃焼空気用通風機
３４  ボイラ燃焼用空気
３５  天井ファン
３６  ダンパ
３７  室内空気排出用ルーバ
３８  ヒータ
４３  外気取り入れ
４４  ボイラ燃焼用空気
４８  燃焼空気用通風機
５３  燃焼空気用通風機
５４  ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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