(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼装置と水管を持ち、燃焼装置によって発生させた燃焼ガスを水管に接触させることで水管内の水を加熱し、蒸気を発生させている蒸気ボイラにおいて、水管内の蒸気部分の温度を検出する温度センサーt1、煤の付着しにくい高温で流速の速い燃焼ガスによって加熱されている水管部分の温度を検出する温度センサーt2、温度センサーt1と温度センサーt2にて検出される温度の差によってスケール付着度を算出するスケール付着度算出装置をそれぞれ設け、スケール付着度検出装置は温度センサーt1と温度センサーt2のそれぞれと信号線で接続させておき、また、ボイラから排出される排ガスの温度を検出する温度センサーt3、煤の付着が無い状態での初期排ガス温度を記憶させており、温度センサーt3にて検出される実測排ガス温度と、予め記憶しておいた初期排ガス温度、スケール付着度算出装置にて算出した演算値を用いて煤付着度を算出する煤付着度算出装置をそれぞれ設け、煤付着度算出装置は温度センサーt3とスケール付着度算出装置のそれぞれと信号線で接続させたことを特徴とするボイラの熱伝導率低下物質付着判断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はボイラの熱伝導率低下物質付着判断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼装置と水管を持ち、燃焼装置によって発生させた燃焼ガスを水管に接触させることで水管内の水を加熱し、蒸気を発生させる蒸気ボイラの場合、使用にともなって水管内面にはスケールが付着し、水管外表面には煤が付着する。スケールおよび煤は、鋼製の水管に比べて熱伝導率がはるかに小さいものであり、
スケールが水管に付着すると、水管に達した熱が水管内の水に達し難くなるため、水管温度が上昇して排ガス温度も上昇することとなり、煤が水管に付着した場合も、燃焼ガスの熱が水管に達し難くなるため、排ガスの温度は上昇する。そのため、熱伝導率低下物質であるスケールまたは煤が、ある程度以上付着した場合にはスケールまたは煤の除去を行っている。
【０００３】
スケール付着判定方法としては、特開平８−２００６０５に記載されているように水管温度から判定する方法が知られており、煤付着判定方法としては、実開平２−１０４０１３１に記載されているように排ガス温度から判定する方法が知られている。しかし、スケールが付着した場合と煤が付着した場合は、どちらも排ガス温度が上昇するため、排ガス温度の上昇度のみでは煤の付着度を判定することはできず、また、煤が付着すると燃焼ガスから水管へ伝わる熱の量が異なり、スケール付着量が同じであっても煤の付着量によって水管温度が変化するため、普通に水管温度を検出してもスケールのみの付着状況を判定することはできなかった。そのため、スケールの除去が必要なときに煤の除去を行ったり、逆に煤の除去が必要なときにスケールの除去を行ってしまうことがあった。
【０００４】
【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、スケールおよび煤の付着をそれぞれ区別して正確に算出することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
燃焼装置と水管を持ち、燃焼装置によって発生させた燃焼ガスを水管に接触させることで水管内の水を加熱し、蒸気を発生させている蒸気ボイラにおいて、水管内の蒸気部分の温度を検出する温度センサーt1、煤の付着しにくい高温で流速の速い燃焼ガスによって加熱されている水管部分の温度を検出する温度センサーt2、温度センサーt1と温度センサーt2にて検出される温度の差によってスケール付着度を算出するスケール付着度算出装置をそれぞれ設け、スケール付着度検出装置は温度センサーt1と温度センサーt2のそれぞれと信号線で接続させる。また、ボイラから排出される排ガスの温度を検出する温度センサーt3、煤の付着が無い状態での初期排ガス温度を記憶させており、温度センサーt3にて検出される実測排ガス温度と、予め記憶しておいた初期排ガス温度、スケール付着度算出装置にて算出した演算値を用いて煤付着度を算出する煤付着度算出装置をそれぞれ設け、煤付着度算出装置は温度センサーt3とスケール付着度算出装置のそれぞれと信号線で接続させる。
【０００６】
【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。ボイラは上部および下部に環状の管寄せを設け、上下の管寄せ間を多数の水管で連結している。水管で囲まれた中央部分は燃焼室１１であり、燃焼室１１の上部に燃焼装置１が設けられている。水管は環状に２列並べられており、内側列および外側列の水管はそれぞれ隣り合う水管間をフィン３で塞ぎ、水管列の間に燃焼ガス通路１０を設ける。内側水管８はフィン３下部、外側水管９はフィン３上部に開口部を設けておき、燃焼ガス通路１０は開口部によって燃焼室と燃焼ガス出口２に繋がっている。燃焼装置１で発生させた燃焼ガスは燃焼室内で内側水管８の燃焼室側面、燃焼ガス通路１０内で内側水管８および外側水管９の燃焼ガス通路側面を加熱し、その後燃焼ガス出口２より排出される。外側水管９は燃焼ガス通路１０に面した加熱面４は燃焼ガスに直接加熱され、加熱面４の裏側面は燃焼ガスに接しないため非加熱面５となるが、加熱面４の熱は非加熱面５にも伝わる。
【０００７】
燃焼ガスは燃焼室１１内では１０００℃以上の高温であり、燃焼ガス通路１０を通る際に水管を加熱することで燃焼ガス温度は低下し、燃焼ガス出口２より排出される時には２００〜３００℃程度となる。煤が付着するのは燃焼ガスの温度が８００℃よりも低い部分であり、燃焼ガスは燃焼ガス通路１０の途中で８００℃よりも低くなるため、燃焼ガス通路１０の途中以降は煤が付着する。
【０００８】
水管の８００℃より高温の燃焼ガスによって加熱されている部分の温度を検出する温度センサーt2を設ける。燃焼ガスを水管に交差させるボイラの場合は、上流の燃焼ガス流部分に配置される水管に温度センサーt2、燃焼ガスを水管と平行に流すボイラの場合には１本の水管内でも高さ位置によって燃焼ガス温度が異なるため、燃焼ガス温度が８００℃以上である水管高さ位置に温度センサーt2を設ける。本実施例の場合は、外側水管９の下端近くが高温の燃焼ガスに接触する部分となり、該高さ部分であって加熱面４裏側の燃焼ガスとは直接接しないが加熱面４の熱が伝わってくる非加熱面５に、水管表面の温度を計測する温度センサーt2を設ける。また、上部の管寄せ内にボイラ内の蒸気部分の温度を計測する温度センサーt1、燃焼ガス出口２にボイラから排出される排ガスの温度を計測する温度センサーt3をそれぞれ設け、温度センサーt1、温度センサーt2のそれぞれと信号線で接続されているスケール付着度算出装置６、スケール付着度算出装置６と温度センサーt3のそれぞれと信号線で接続されている煤付着度算出装置７を設ける。
【０００９】
スケール付着度算出装置６は温度センサーt2にて計測された水管表面の温度から温度センサーt1にて計測されたボイラ内の蒸気温度を減算することで温度差を算出し、温度差が３０℃未満であれば正常レベル、３０〜３００℃であればスケール付着傾向レベル、３００℃以上であれば危険レベルとの判断を行い、警報等の出力を行う。また、スケール付着度算出装置６は前記の温度差よりスケール厚さとスケール付着による排ガス温度の上昇量を演算して求めておき、スケール厚さの表示も行う。
【００１０】
８００℃よりも高温の燃焼ガスに接触する部分では煤は付着し難いため、上記のように温度センサーt2を煤の影響を受けない部分に設けることで、スケールの付着状況のみを判断することができる。
【００１１】
煤付着度算出装置７にはスケールおよび煤の付着していない初期状態で運転を行った時、燃焼ガス出口２より排出される排ガスの温度を初期排ガス温度として記憶しておく。煤付着度算出装置７にて煤付着度を算出する場合、燃焼ガス出口２より排出される排ガス温度はスケールが付着した場合にも上昇するため、温度センサーt3にて計測された排ガス温度の実測値からスケール付着度算出装置６によって求めておいたスケール付着による排ガス温度上昇分を減算することで修正排ガス温度を算出し、修正排ガス温度と初期排ガス温度を比較することで煤付着度を算出する。煤付着度算出装置７では修正排ガス温度から初期排ガス温度を減算することで温度差を算出し、温度差が５０℃未満であれば正常レベル、５０〜１５０℃であれば煤付着傾向レベル、１５０℃以上であれば危険レベルの判断を行い、警報等の出力を行う。
【００１２】
【発明の効果】
本発明を実施することによって、スケール付着度と煤付着度をそれぞれ区別して正確に算出することができ、適切な時期にスケールまたは煤の除去を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施しているボイラの断面図
【符号の説明】
１  燃焼装置
２  燃焼ガス出口
３  フィン
４  加熱面
５  非加熱面
６  スケール付着度算出装置
７  煤付着度算出装置
８  内側水管
９  外側水管
１０  燃焼ガス通路
１１  燃焼室
【図１】
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