(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ内の水位を狭い範囲内に保ちながら加熱するボイラであって、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、ボイラ内水位を検出する水位検出装置、ボイラ内へ缶水の供給を行う給水装置、ボイラの運転を制御する運転制御装置を設けておき、ボイラの上部及び下部と接続している１つの水位検出装置内に、給水停止水位を検出する第１電極棒、第１電極棒よりも低い水位である低燃焼時の給水開始水位を検出する第２電極棒、第２電極棒よりもさらに低い水位である高燃焼時の給水開始水位を検出する第３電極棒を設け、運転制御装置は、高燃焼時には第３電極棒が水無しを検出してから第１電極棒が水有りを検出するまで給水を行い、低燃焼時には第２電極棒が水無しを検出してから第１電極棒が水有りを検出するまで給水を行うことを特徴とする燃焼量に応じて給水開始水位を異ならせるボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は燃焼量に応じて給水開始水位を異ならせるボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
管によって構成しており、一端から水を送り込み、他端から蒸気を取り出す貫流ボイラが広く普及している。貫流ボイラの場合、加熱している伝熱管内では缶水内に気泡が発生し、伝熱管内で沸騰した缶水には沸き上がりが発生して缶水が持ち上げられるため、ボイラ内の水位は伝熱管の途中に設定する。蒸気とともに持ち上がった缶水は気水分離器で分離しているが、ボイラ内水位が高くなりすぎて缶水の沸き上がり量が多くなると、蒸気から液体分を分離しきれず、液体分を含んだ蒸気が取り出されることになる。また、気水分離器で分離した液体分はボイラ下部へ戻しているが、ボイラ内水位が低くなりすぎて缶水の沸き上がり量が少なくなると、ボイラ内での缶水の循環が少なくなり、缶水の水質や温度に偏りが生じて部分的に腐食が発生するなどの悪影響がある。そのため水位制御は重要であり、ボイラの蒸気部と缶水部のそれぞれに接続した水位検出装置を設け、水位の上限位置と下限位置で水の有無を検出しておき、下限位置まで水位が低下すると給水を開始し、給水によって水位が上限水位まで上昇すると給水を停止する制御を行う。
【０００３】
図３は高燃焼・低燃焼・停止の３位置で燃焼制御を行うボイラの水位と給水装置の作動状況を示したものである。ボイラが高燃焼又は低燃焼の状態にあるとき、ボイラ内では缶水が蒸発するため、給水装置の作動を停止しているとボイラ内の水位は低下していく。給水装置の作動を開始すると、ボイラが燃焼を行っていても給水装置による缶水量増加の方が蒸発による缶水量減少より大きいため、ボイラ内の水位は上昇する。
【０００４】
高燃焼・低燃焼・停止の３位置で燃焼制御するボイラでは、燃焼量の大きな高燃焼の方が蒸気発生量が大きいため、高燃焼と低燃焼で比較すると、高燃焼の場合は給水装置作動時の水位上昇速度が遅くて給水装置停止時の水位低下速度が速くなり、逆に低燃焼の場合は給水装置作動時の水位上昇速度が速くて給水装置停止時の水位低下速度が遅くなる。図３では高燃焼と低燃焼を同じ時間分抜き出したものであるが、高燃焼時におけるボイラ内水位の低下速度が速いため、低燃焼時の給水回数は２回であるのに対し、高燃焼時の給水回数は４回となっており、高燃焼時の方が低燃焼時よりも給水の発停頻度が高くなっている。保有水量の少ない貫流ボイラでは、狭い範囲に水位を保つために短時間で給水の発停を繰り返すことになり、給水装置の発停を短時間で繰り返すことは機器の劣化による、寿命の短命化を招くことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、給水装置の発停周期が短いことで機器が短期間に劣化することを防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ボイラ内の水位を狭い範囲内に保ちながら加熱するボイラであって、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、ボイラ内水位を検出する水位検出装置、ボイラ内へ缶水の供給を行う給水装置、ボイラの運転を制御する運転制御装置を設けておき、ボイラの上部及び下部と接続している１つの水位検出装置内に、給水停止水位を検出する第１電極棒、第１電極棒よりも低い水位である低燃焼時の給水開始水位を検出する第２電極棒、第２電極棒よりもさらに低い水位である高燃焼時の給水開始水位を検出する第３電極棒を設け、運転制御装置は、高燃焼時には第３電極棒が水無しを検出してから第１電極棒が水有りを検出するまで給水を行い、低燃焼時には第２電極棒が水無しを検出してから第１電極棒が水有りを検出するまで給水を行うことを特徴とする。
【０００８】
給水停止水位は一定であって、高燃焼時の給水開始水位を低燃焼時の給水開始水位よりも低くすると、高燃焼時には給水開始水位と給水停止水位の水位差が大きくなる。そのため、給水を開始してから給水を停止するまでの時間と、給水を停止してから次に給水を開始するまでの時間がそれぞれ長くなり、給水装置を作動させる頻度が少なくなるため、機器が短期間に劣化することを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施するボイラのフロー図、図２は本発明を実施した場合の給水装置作動状況説明図である。ボイラは中央に燃焼室２を持ち、燃焼室２の周囲を多数の垂直な伝熱管７で囲んだ構成であり、伝熱管７の上下は上部管寄せ及び下部管寄せに接続している。燃焼室２の上部には、高燃焼・低燃焼・停止の３位置で燃焼を制御する燃焼装置６を設け、燃焼室内で火炎の燃焼を行うことで伝熱管７を加熱する。
【００１０】
ボイラへの給水は、ボイラ下部に接続した給水配管４を通じて行い、給水配管４の途中に給水装置５を設ける。上部管寄せには気水分離器９を接続しておき、ボイラで発生した蒸気は気水分離器９で気体と液体に分離し、乾き度の高い蒸気のみを取り出す。気水分離器９から取り出した蒸気は蒸気配管１０を通して蒸気使用部（図示せず）へ送る。蒸気配管１０には蒸気圧力検出装置３を設けておき、蒸気使用部へ供給している蒸気圧力を検出する。
【００１１】
ボイラ内の水位検出は、ボイラの上部及び下部と接続している水位検出装置１によって行う。水位検出装置１には、下端位置を異ならせた３本の電極棒を設けている。各電極棒は、下端位置の高いものから順に、第１電極棒１１、第２電極棒１２、第３電極棒１３とし、電極棒の下端が水中にあれば電流が流れることを利用して、水位が電極棒下端より上にあるのか下にあるのかを判断することで水位を検出する。第１電極棒１１は給水停止位置、第２電極棒１２は低燃焼時の給水開始位置、第３電極棒１３は高燃焼時の給水開始位置における水の有無を検出する。
【００１２】
ボイラの運転制御は、水位検出装置１、蒸気圧力検出装置３、給水装置５、燃焼装置６のそれぞれと接続した運転制御装置８で行う。運転制御装置８は、蒸気圧力検出装置３で検出した蒸気圧力値に基づいて燃焼量を決定する。蒸気圧力検出装置３で検出した蒸気圧力が、低圧側の設定圧力よりも低ければ高燃焼、高圧側の設定圧力より高ければ燃焼停止、その中間であれば低燃焼とする。
【００１３】
運転制御装置８による水位制御は、水位検出装置１で検出した水位に基づいて給水装置５の作動を制御することで行う。蒸気の発生によって水位が給水開始水位まで低下すれば給水装置５の作動を開始し、給水装置５の作動によって水位が給水停止水位まで上昇すれば給水装置５の作動を停止する。給水装置５の作動を開始する基準となる水位は、燃焼装置６の燃焼量によって異ならせる。
【００１４】
燃焼装置６の燃焼量を高燃焼としている場合、第２電極棒１２が水なしの検出を開始しても給水装置５の作動は行わず、第３電極棒１３が水無しを検出すると給水装置５の作動を開始する。給水装置５の作動によって水位が上昇し、第１電極棒１１が水有りを検出すると、給水装置５の作動を停止する。燃焼装置６の燃焼量を低燃焼としている場合は、第２電極棒１２が水無しを検出すると給水装置５の作動を開始し、給水装置５の作動によって第１電極棒１１が水有りを検出すると、給水装置５の作動を停止する。
【００１５】
給水停止水位は一定であって、高燃焼時の給水開始水位を低燃焼時の給水開始水位よりも低くすると、高燃焼時には給水開始水位と給水停止水位の水位差が大きくなる。そのため、給水を開始してから給水を停止するまでの時間と、給水を停止してから次に給水を開始するまでの時間がそれぞれ長くなり、給水装置を作動させる頻度が少なくなる。
【００１６】
図２と図３では、高燃焼を行う時間と水位が変化する速度は等しくしており、給水開始水位のみが異なる状態で給水装置５の作動状況を比較したものである。図２の場合、高燃焼時には給水開始水位と給水停止水位の水位差が大きいため、給水装置５の発停頻度が少なくなっている。図３の高燃焼時には、給水装置５を４回作動しているが、図２における高燃焼時では、同じ時間であっても給水装置５の作動回数は２回であり、給水装置５の発停回数が少なくなったことが分かる。
【００１７】
高燃焼時における給水開始水位を、低燃焼時における給水開始水位より低くすることができる理由は、高燃焼と低燃焼では、伝熱管７内における缶水の沸き上がり状態が異なることによる。燃焼量の少ない低燃焼の場合、缶水の沸き上がり量が少なくなるため、ボイラ内水位が低いと缶水の循環が少なくなる。しかし高燃焼の場合は、燃焼量が大きくなって缶水の沸き上がりが大きくなるため、ボイラ内水位が比較的低い位置まで低下していても缶水の循環は発生し、缶水の水質や温度が偏ることを防止できる。高燃焼と低燃焼で給水開始水位を同じにしていた場合、高燃焼時には給水装置５の発停頻度が大きくなっていたが、高燃焼時における給水開始水位を通常の給水開始水位よりも引き下げることで、高燃焼時における給水装置５の発停頻度を少なくすることができ、機器の寿命を長期化することができる。なお、高燃焼時の給水停止水位は従来と同じであるため、高燃焼時に缶水の沸き上がりが大きくなって、蒸気の乾き度が低下するということはない。
【００１８】
また、高燃焼時における給水開始水位を低燃焼時における給水開始水位より低くするということは、見方を変えれば低燃焼時における給水開始水位を高燃焼時における給水開始水位より高くすることになる。燃焼量の少ない低燃焼の場合、ボイラ内水位が低くなると、缶水の循環が少なくなるが、給水開始水位を高くすることでボイラ内水位が低くなることを防止でき、缶水の沸き上がりが少なくなって缶水の循環が少なくなるということを防止できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明を実施することで、給水装置の発停頻度を少なくすることができ、機器寿命を長期化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施するボイラのフロー図
【図２】  本発明を実施した場合における給水装置作動状況説明図
【図３】  従来の場合における給水装置作動状況説明図
【符号の説明】
１  水位検出装置
２  燃焼室
３  蒸気圧力検出装置
４  給水配管
５  給水装置
６  燃焼装置
７  伝熱管
８  運転制御装置
９  気水分離器
１０  蒸気配管
１１  第１電極棒
１２  第２電極棒
１３  第３電極棒
【図１】
0004007545.tif 000002
【図２】
0004007545.tif 000003
【図３】
0004007545.tif 000004