(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの気水分離器における水位が高水位で、かつ、バーナ燃焼時は、エコノマイザに通水するための給水ポンプを運転し、給水電動弁を燃焼負荷に応じて開閉制御して断続給水することにより、給水量を制御し、ボイラ出力を１００とした場合、給水ポンプは１２０〜１８０％の給水、高水位で高燃焼の場合は７０〜１００％の給水、高水位で低燃焼の場合は３５〜５０％の給水に断続制御し、給水電動弁の開時間と閉時間のタイマ制御を行い、燃焼停止直後はポスト給水を行い、燃焼開始時は給水の遅延制御を行い、低燃焼から高燃焼への移行直後は遅延給水制御を行い、高燃焼から低燃焼への移行時は過剰給水制御を行うことを特徴とするボイラにおける断続給水制御方法。
【請求項２】
給水電動弁を制御する代りに、給水ポンプを燃焼負荷に応じてオン時間を発停制御して断続給水する請求項１記載のボイラにおける断続給水制御方法。
【請求項３】
ボイラにおけるエコノマイザに通水するための給水ポンプの出口に給水電動弁を設け、ボイラ本体のバーナに少なくとも２つの燃料供給弁を並列に接続し、気水分離器に圧力スイッチを設け、水柱管にレベルスイッチを設け、少なくとも２つの燃料供給弁、圧力スイッチ及びレベルスイッチを制御装置を介して給水電動弁に、この給水電動弁を燃焼状態に合わせて断続制御するように接続し、気水分離器の水位が高水位の場合は、本来、給水ポンプは停止であるところをバーナ燃焼時は給水ポンプを運転しエコノマイザに通水するようにし、燃焼停止直後はポスト給水を行い、燃焼開始時は給水の遅延制御を行い、低燃焼から高燃焼への移行直後は遅延給水制御を行い、高燃焼から低燃焼への移行時は過剰給水制御を行うようにしたことを特徴とするボイラにおける断続給水制御装置。
【請求項４】
給水電動弁が複数個並列配置された請求項３記載のボイラにおける断続給水制御装置。
【請求項５】
給水電動弁にオリフィスが並列配置された請求項３又は４記載のボイラにおける断続給水制御装置。
【請求項６】
ボイラが多管式貫流ボイラである請求項３、４又は５記載のボイラにおける断続給水制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多管式貫流ボイラ等のボイラにおける断続給水制御方法及び装置、詳しくは、エコノマイザ内でのスチーミングによるウォータハンマを防止して、エコノマイザを保護するようにしたボイラにおける断続給水制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボイラ、例えば多管式貫流ボイラにおける給水制御は低コストのオンオフ制御が行われており、エコノマイザ（節炭器）付きの場合、給水オフ時にバーナ燃焼させると、エコノマイザ内で過熱による蒸気が発生し（スチーミング）、エコノマイザ内でウォータハンマが生じ、衝撃音を発したり、エコノマイザが破壊する場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
省エネルギーを図り高効率を得るために、エコノマイザでの収熱を上げれば上げる程、排ガス温度は下がる。しかし、エコノマイザ出口給水温度は、ボイラ運転圧力の飽和温度に近づき、上記の問題が発生する。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、高水位で、かつ、バーナ燃焼する時は給水ポンプを運転し、給水電動弁を燃焼負荷に応じて開閉制御することで給水量を制御し、すなわち、断続給水することで、連続給水に近い状態をつくることにより、エコノマイザの過熱を防止し、スチーミングによるウォータハンマの発生を防止するようにしたボイラにおける断続給水制御方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の目的は、上記の方法に加えて、さらに次のような過渡応答時の方法を組み合わせた方法及びこの方法を実施する装置を提供することにある。
（１）  燃焼停止直後のポスト給水（過熱防止）。
（２）  起動時の給水遅延（過剰給水防止）。
（３）  低燃焼から高燃焼になった直後の給水遅延（過剰給水防止）。
（４）  高燃焼から低燃焼になった直後の過剰給水（過熱防止）。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のボイラにおける断続給水制御方法は、ボイラの気水分離器における水位が高水位で、かつ、バーナ燃焼時は給水ポンプを運転し、給水電動弁を燃焼負荷に応じて開閉制御して断続給水することにより、給水量を制御するように構成される。
この方法において、ボイラ出力を１００とした場合、給水ポンプは１２０〜１８０％、例えば１５０％の給水、高水位で高燃焼の場合は７０〜１００％、例えば１００％の給水、高水位で低燃焼の場合は３５〜５０％、例えば５０％の給水に断続制御することが好ましい（図１、図２参照）。
【０００７】
また、給水電動弁の開時間と閉時間のタイマ制御を行うように構成することが好ましい。
さらに、燃焼停止直後はポスト給水を行い、燃焼開始時は給水の遅延制御を行い、低燃焼から高燃焼への移行直後は遅延給水制御を行い、高燃焼から低燃焼への移行時は過剰給水制御を行うように構成することが好ましい。
なお、給水電動弁を制御する代りに、給水ポンプを燃焼負荷に応じてオン時間を発停制御して断続給水するように構成することもできる。
【０００８】
本発明のボイラにおける断続給水制御装置は、ボイラにおける給水ポンプの出口に給水電動弁を設け、ボイラ本体のバーナに少なくとも２つの燃料供給弁を並列に接続し、気水分離器に圧力スイッチを設け、水柱管にレベルスイッチを設け、少なくとも２つの燃料供給弁、圧力スイッチ及びレベルスイッチを制御装置を介して給水電動弁に、この給水電動弁を燃焼状態に合わせて断続制御するように接続したことを特徴としている（図１参照）。
【０００９】
この装置において、給水電動弁が複数個並列配置された構成としたり（図２参照）、また、給水電動弁にオリフィスが並列配置された構成とする場合がある（図２参照）。
これらの装置において、ボイラとしては、一例として多管式貫流ボイラが用いられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。
図１は本発明の実施の第１形態によるボイラにおける断続給水制御装置を示している。図１では、ボイラの一例として多管式貫流ボイラを用いる場合を示している。給水は給水ポンプ１０によりエコノマイザ（節炭器）１２に送られ、ここで、ボイラ本体１４からの排ガスと接触して加熱される。１６は伝熱管である。エコノマイザ１２で加熱された給水はボイラ本体１４の下部ヘッダ１８に送られ、鉛直方向の多並列管２０を上昇しつつ加熱される。２２は上部ヘッダである。
【００１１】
上部ヘッダ２２からの気水混合物は気水分離器２４に送られ、ここで蒸気と水（熱水）とに分離される。分離された熱水はボイラ本体１４の下部ヘッダ１８に送られる。２６は水柱管、２８は水面計、３０は安全弁、３２は主蒸気止弁、３４はエコノマイザバイパス弁、３６は給水逆止弁、３８は給水止弁、４０はバーナである。
【００１２】
上記のように構成されたボイラにおいて、給水ポンプ１０の出口に給水電動弁４２を設け、ボイラ本体のバーナ４０に２つの燃料供給弁４４、４６を並列に接続し、気水分離器２４に圧力スイッチ４８を設け、水柱管２６にレベルスイッチ５０を設ける。そして、２つの燃料供給弁４４、４６、圧力スイッチ４８及びレベルスイッチ５０を制御装置５２を介して給水電動弁４２に、この給水電動弁４２を燃焼状態に合わせて断続制御するように連動接続している。
【００１３】
また、図２に示すように、給水電動弁４２に別の給水電動弁５４を並列に接続配置したり、又は給水電動弁４２もしくは給水電動弁４２、５４にオリフィス５６を並列に接続配置する場合もある。
【００１４】
水柱管２６内には３本の水位制御電極、すなわち、水位Ｂになると給水ポンプをオンさせるための低水位遮断電極、水位Ｌになると給水ポンプをオンさせる給水ポンプオン電極、及び水位Ｈになると給水ポンプをオフさせる給水オフ電極が設けられている。
このように構成されて、貫流ボイラは給水高さの変化を電極が検知してオンオフ制御される。一方、バーナ燃焼は蒸気圧の変化で高燃焼・低燃焼・停止の三位置制御がなされる。これらの各々は連動せず、別途の動作である。このため、満水時に給水が零（ゼロ）となり、従来の構成では、エコノマイザが過熱する。これを防ぐために、高水位で給水なしの場合でもエコノマイザ内の蒸発がなく過熱しないように、燃焼時は給水ポンプ１０をオンし、給水電動弁４２を断続給水するように制御する。
過剰な給水防止として、給水量を高燃焼・低燃焼で適正量を給水する。高燃焼時は、電動弁４２を開閉して電動弁４２開時間を調節し給水量を制御する。
【００１５】
エコノマイザ保護給水制御を行うために、図３及び表１に示すように、燃焼時は、燃焼状態に合わせて強制給水する。ボイラ出力１００とした場合、給水ポンプは１５０％給水、高水位で高燃焼の場合は１００％給水、高水位で低燃焼の場合は５０％給水に断続制御する。
例えば、１００％給水は電動弁４２が６６％開となるように、４０秒開２０秒閉のタイマが断続制御し、５０％給水は３３％開のタイマ制御を行う。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
実機においては、表１における１００％を８０％に、５０％を４０％に設定するのが好ましい。
図４〜図７は過渡応答時の制御を示している。図４は燃焼停止直後に、例えば５秒間のポスト給水を行ってエコノマイザの過熱を防止する制御の場合を示し、図５は燃焼開始時に、エコノマイザ保護給水の遅延制御を行ってエコノマイザの過熱給水を防止する制御の場合を示し、図６は低燃焼から高燃焼への移行直後に、遅延給水制御を行ってエコノマイザの過熱給水を防止する制御の場合を示し、図７は高燃焼から低燃焼への移行時に、過剰給水制御を行ってエコノマイザの過熱を防止する制御の場合を示している。
【００１８】
上記のように、本発明においては、三位置燃焼にあわせた給水量制御が行われる。また、燃焼オン時遅延給水が行われる。燃焼オン時はボイラ内の水が膨張し水位が上昇するので、連続給水量を遅延させる。また、低燃焼から高燃焼への移行時遅延給水が行われる。これは、水位の膨張があるので、連続給水量を減少させる。また、ポスト給水（後給水）が行われる。燃焼停止直後は存在する高温ガスでスチーミングするので、３〜７秒、望ましくは約５秒間ポスト給水する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  給水がオンオフ制御されるボイラで、運転状態に応じて給水量（通水量）を自動制御することにより、エコノマイザにおけるスチーミング、ウォータハンマを無くして、エコノマイザの破損や衝撃音発生を防止することができる。
なお、上記の実施形態では、給水電動弁を制御する場合について説明したが、この代りに、給水ポンプを燃焼負荷に応じてオン時間を発停制御して断続給水するように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態によるボイラにおける断続給水制御装置の概略構成説明図である。
【図２】図１における給水電動弁まわりの他の例を示す概略構成説明図である。
【図３】本発明における動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明におけるポスト給水の場合を示す制御説明図である。
【図５】本発明における遅延給水の場合を示す制御説明図である。
【図６】本発明における低燃焼から高燃焼への移行直後の遅延給水の場合を示す制御説明図である。
【図７】本発明における高燃焼から低燃焼への移行直後の過剰給水の場合を示す制御説明図である。
【符号の説明】
１０  給水ポンプ
１２  エコノマイザ
１４  ボイラ本体
１６  伝熱管
１８  下部ヘッダ
２０  多並列管
２２  上部ヘッダ
２４  気水分離器
２６  水柱管
２８  水面計
３０  安全弁
３２  主蒸気止弁
３４  エコノマイザバイパス弁
３６  給水逆止弁
３８  給水止弁
４０  バーナ
４２、５４  給水電動弁
４４、４６  燃料供給弁
４８  圧力スイッチ
５０  レベルスイッチ
５２  制御装置
５６  オリフィス
【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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【図６】
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【図７】
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