(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱水管による水管壁で囲んだ燃焼室内で燃焼を行うボイラであって、定格燃焼量で燃焼を行う高燃焼、定格燃焼量の５０％よりも小さな燃焼量で燃焼を行う低燃焼、燃焼停止の３位置で燃焼を制御する３位置燃焼制御を行うボイラにおいて、燃料を噴射するノズルとして、１個の低燃焼用ノズルと複数個の高燃焼用ノズルを設け、低燃焼用ノズルへ燃料を送る低燃焼用燃料供給配管と、高燃焼用ノズルへ燃料を送る高燃焼用燃料供給配管を設けており、高燃焼用燃料供給配管は途中で分岐することにより各高燃焼用ノズルのそれぞれへ接続しておき、低燃焼時には１個の低燃焼用ノズルによって燃料を噴射することで燃焼を行い、高燃焼時には低燃焼用ノズルによる燃料噴射に加えて、複数個設置している高燃焼用ノズルによっても燃料を噴射し、燃焼を行うことを特徴とする高燃焼用ノズルを複数個設けたボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の高燃焼用ノズルを複数個設けたボイラにおいて、高燃焼用燃料供給配管の分岐箇所よりも燃料流上流側に高燃焼用電磁弁を設けていることを特徴とする高燃焼用ノズルを複数個設けたボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高燃焼、低燃焼、停止の３位置で燃焼を制御しており、低燃焼時の燃焼量は高燃焼時の燃焼量の半分よりも小さくしているボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
伝熱水管による水管壁で囲んだ燃焼室内で燃焼を行うボイラであって、高燃焼、低燃焼、停止の３位置で燃焼を制御するボイラが広く普及している。一般的な３位置燃焼制御を行うボイラでは、バーナに２つのノズルを設けておき、高燃焼の場合には両方のノズルから燃料を噴射、低燃焼の場合には片方のノズルからのみ燃料を噴射することで燃焼を行う。この場合、高燃焼時の燃焼量を１００としたとき、低燃焼時の燃焼量は約５０となるように設定しておき、蒸気圧力の変化に応じて１００％燃焼の高燃焼、５０％燃焼の低燃焼、停止のいずれかに制御する。３位置燃焼制御ボイラでは、蒸気圧力が高くなると、高燃焼→低燃焼→停止の順に燃焼量を減らして蒸気発生量を少なくし、蒸気圧力が低くなると、停止→低燃焼→高燃焼の順に燃焼量を増やして蒸気発生量を多くする。
【０００３】
ボイラは、燃焼の発停を頻繁に行っていると部品寿命が短くなり、また発停時に行う炉内の換気によって炉内が冷やされるので効率が低下する。低燃焼を５０％燃焼としていた場合、蒸気必要量がボイラ負荷率の５０％を越えていれば、ボイラは高燃焼または低燃焼を行うことになるが、ボイラ負荷率が５０％未満であればボイラは低燃焼と停止を交互に繰り返すことになり、発停回数が増大する。そのため、低燃焼用ノズルからの燃料噴射量を少なくし、その分高燃焼用ノズルからの燃料噴射料を多くすることが考えられた。例えば、低燃焼用ノズルからの噴射量を３５％分とし、高燃焼用ノズルからは６５％分の燃料を噴射するようにしておくと、低燃焼時には３５％の燃焼、高燃焼時には低燃焼用ノズルによる３５％分の火炎と、高燃焼用ノズルによる６５％分の火炎により、合計で１００％の燃焼となる。このようにターンダウン比を大きくして、低燃焼時での燃焼量を少なくして低燃焼における蒸気発生量を少なくすると、ボイラの負荷率が３５％よりも小さくなるまでは燃焼を停止する必要がないため、ボイラの発停頻度を抑えることができる。
【０００４】
また、ボイラは小型省スペース化が望まれており、燃焼室の径は小さくなってきている。ところが、燃焼室を小さくすると、ターンダウン比を大きくしているボイラでは、高燃焼用ノズルによって発生する火炎が大きくなるため、図２に記載のように火炎が燃焼室周囲の伝熱水管に接触し、伝熱水管によって火炎が冷却されることですすが発生するという問題があった。
【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、ターンダウン比を大きくしているボイラにおいて、すす発生の防止と燃焼室径の小型化を両立することのできるボイラを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
伝熱水管による水管壁で囲んだ燃焼室内で燃焼を行うボイラであって、定格燃焼量で燃焼を行う高燃焼、定格燃焼量の５０％よりも小さな燃焼量で燃焼を行う低燃焼、燃焼停止の３位置で燃焼を制御する３位置燃焼制御を行うボイラにおいて、燃料を噴射するノズルとして、１個の低燃焼用ノズルと複数個の高燃焼用ノズルを設け、低燃焼用ノズルへ燃料を送る低燃焼用燃料供給配管と、高燃焼用ノズルへ燃料を送る高燃焼用燃料供給配管を設けており、高燃焼用燃料供給配管は途中で分岐することにより各高燃焼用ノズルのそれぞれへ接続しておき、低燃焼時には１個の低燃焼用ノズルによって燃料を噴射することで燃焼を行い、高燃焼時には低燃焼用ノズルによる燃料噴射に加えて、複数個設置している高燃焼用ノズルによっても燃料を噴射することで燃焼を行う。
【０００７】
【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概要を示したものである。ボイラは、垂直な伝熱水管１を環状に配置しておき、水管で囲んだボイラ中央部分を燃焼室１０とする。ボイラの上部には下向きに火炎を発生させるバーナを設けており、バーナには２つの高燃焼用ノズル３と１つの低燃焼用ノズル４を設けている。バーナへ燃料を供給する燃料供給配管には、燃料ポンプ５を設けており、燃料ポンプ５の下流で、高燃焼用燃料供給配管１２と低燃焼用燃料供給配管１３に分岐している。高燃焼用燃料供給配管１２には高燃焼用電磁弁６、低燃焼用燃料供給配管１３には低燃焼用電磁弁７を設けておき、高燃焼用燃料供給配管１２は高燃焼用電磁弁６の下流側で更に２つの経路に分岐している。分岐した高燃焼用燃料供給配管１２は、２つの高燃焼用ノズル３にそれぞれ接続し、低燃焼用燃料供給配管１３は低燃焼用ノズル４に接続する。２つの高燃焼用ノズル３と、１つの低燃焼用ノズル４は、それぞれ燃料噴射量の等しいものを使用し、各ノズルによって発生させる火炎の大きさはほぼ同じとなるようにしておく。
【０００８】
ボイラは下部の給水配管８を通して給水を行い、上部の蒸気配管９より蒸気を取り出しており、蒸気圧力を検出する圧力検出装置２を設ける。圧力検出装置２、燃料ポンプ５、高燃焼用電磁弁６、低燃焼用電磁弁７は、制御装置１１に接続しておく。制御装置１１は、圧力検出装置１が検出する蒸気圧力値に応じて燃料ポンプ５、高燃焼用電磁弁６、低燃焼用電磁弁７の制御を行う。
【０００９】
制御装置１１は圧力検出装置２で検出する蒸気圧力値に応じて、ボイラの燃焼状態を決定するものであり、蒸気圧力値が下限圧力値よりも低い場合には高燃焼、下限圧力から上限圧力までの間であれば低燃焼、上限圧力よりも高い場合には停止とする。燃焼を行う場合、制御装置１１は、燃料ポンプ５を稼働し、低燃焼であれば低燃焼用電磁弁７のみを開き、高燃焼であれば低燃焼用電磁弁７と高燃焼用電磁弁６を開く。燃焼を行わない場合には、燃料ポンプ５の稼働を停止し、低燃焼用電磁弁７及び高燃焼用電磁弁６を閉じておく。
【００１０】
低燃焼の場合、低燃焼用電磁弁７のみを開くので、燃料ポンプ５からの燃料は低燃焼用燃料供給配管１３を通って低燃焼用ノズル４へのみ送ることになり、低燃焼用ノズル４が噴射する燃料によって火炎の燃焼を行う。各ノズルの燃料噴射量は一定であり、全体の１／３ずつ噴射することになるため、１つの低燃焼用ノズル４及び２つの高燃焼用ノズル３を用いる高燃焼時の燃料量を１としたとき、１つの低燃焼用ノズル４のみを用いる低燃焼時の燃料量は１／３であり、約３３％の燃焼量となる。
【００１１】
高燃焼の場合、低燃焼用電磁弁７と高燃焼用電磁弁６の両方を開くので、燃料ポンプ５からの燃料は、低燃焼用燃料供給配管１３と高燃焼用燃料供給配管１２の両方を通る。高燃焼用燃料供給配管１２は高燃焼用電磁弁６の下流で分岐して２つの高燃焼用ノズル３に接続しているため、分岐前の高燃焼用燃料供給配管に設けた高燃焼用電磁弁を開くと、燃料は２つの高燃焼用ノズル３のそれぞれに達し、低燃焼用ノズル４を含めた３つのノズルから燃料を噴射する。各ノズルからの燃料噴射量を等しくしているため、高燃焼時にはほぼ同じ大きさである３つの火炎が発生することになる。
【００１２】
高燃焼用燃料供給配管１２を通して２つの高燃焼用ノズル３へ送る燃料の量は、低燃焼用燃料供給配管１３を通して低燃焼用ノズル４へ送る燃料量の２倍となる。図２に記載している従来ボイラの場合には、高燃焼用燃料供給配管１２を通す燃料の割合を大きくすると高燃焼側の火炎が大きくなり、火炎が水管に接触することで冷却されて、すすが発生するという問題があった。しかし、本発明では高燃焼用ノズルを複数設け、高燃焼用燃料供給配管１２を通る燃料による火炎を分割することで、個々の火炎の大きさを小さくしたことにより、火炎が水管に接触することを防ぐことができ、すすの発生を防止できる。そのため、ターンダウン比を大きくしながら、燃焼室１０の大きさを小さくすることができるようになる。
【００１３】
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば高燃焼用ノズル３を３つに増やし、各ノズルは１／４の火炎を燃焼するようにすれば、低燃焼は２５％燃焼となり、ターンダウン比をさらに大きくすることができる。また、低燃焼用ノズル４と高燃焼用ノズル３では燃料噴射量が異なるノズルを採用してもよく、その場合にはターンダウン比を細かく設定することも可能である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明を実施することで、ターンダウン比を大きくしているボイラにおいて、すす発生の防止と燃焼室径の小型化を両立することができ、ボイラを小型省スペースかすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施するボイラの概要説明図
【図２】  従来の場合におけるボイラの概要説明図
【符号の説明】
１  伝熱水管
２  圧力検出装置
３  高燃焼用ノズル
４  低燃焼用ノズル
５  燃料ポンプ
６  高燃焼用電磁弁
７  低燃焼用電磁弁
８  給水配管
９  蒸気配管
１０  燃焼室
１１  制御装置
１２  高燃焼用燃料供給配管
１３  低燃焼用燃料供給配管
【図１】
0004215268.tif 000002
【図２】
0004215268.tif 000003