JP2023034570A - boiler - Google Patents
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Abstract
【課題】いずれの燃焼量においても空気比を適正範囲に収束させることができるボイラを提供することである。【解決手段】ボイラ本体へ空気を送り込むための送風路と、ボイラ本体へ燃料を供給するための燃料供給路と、燃料供給路に設けられ、送風路の第1位置と当該第1位置よりも下流側の第2位置との差圧に応じて開度を調整する第1調整弁と、燃料供給路において第1調整弁よりも下流側に設けられ、開度を調整する第2調整弁と、第1の燃焼量から第1の燃焼量よりも大きい第2の燃焼量までを含む間において燃焼量を制御するとともに、第2調整弁の開度を制御する制御部とを備え、第2調整弁の開度の基準となる基準開度は、制御部により制御される燃焼量に応じて予め定められており、制御部は、制御する燃焼量に応じて定められている基準開度に基づいて第2調整弁の開度を制御するボイラ。【選択図】図2An object of the present invention is to provide a boiler capable of converging an air ratio within an appropriate range at any combustion amount. A blast path for sending air into a boiler main body, a fuel supply path for supplying fuel to the boiler main body, and a first position of the blast path provided in the fuel supply path and a position closer to the first position than the first position. A first control valve that adjusts the degree of opening according to the differential pressure with a second position on the downstream side, and a second control valve that is provided downstream of the first control valve in the fuel supply path and adjusts the degree of opening. , a control unit that controls the amount of combustion from the first amount of combustion to a second amount of combustion that is larger than the first amount of combustion, and controls the opening of the second adjustment valve; A reference opening that serves as a reference for the opening of the regulating valve is predetermined according to the amount of combustion controlled by the control unit, and the control unit adjusts the opening to the reference opening determined according to the amount of combustion to be controlled. A boiler that controls the opening degree of the second regulating valve based on. [Selection drawing] Fig. 2
Description
本発明は、ボイラに関する。 The present invention relates to boilers.
従来より、ノズルに燃料を供給する燃料供給ライン上において、燃焼用空気の流量(圧力)に基づいて開度の調節を行う機械式の比例弁を設けたボイラがある(例えば、特許文献1参照)。機械式の比例弁は、電子式の比例弁よりも、部品点数が少ないため故障し難く安全性が高い。 Conventionally, there is a boiler provided with a mechanical proportional valve that adjusts the opening degree based on the flow rate (pressure) of the combustion air on the fuel supply line that supplies fuel to the nozzle (see, for example, Patent Document 1). ). Mechanical proportional valves have fewer parts than electronic proportional valves, so they are less prone to failure and have higher safety.
従来のボイラが備える機械式の比例弁については、一般的に、最大燃焼量における燃焼用空気の流量に対して適正な空気比となるように最大開度が設定され、最小燃焼量における燃焼用空気の流量に対して適正な空気比となるように最小開度が設定される。一方、最小燃焼量より大きく最大燃焼量よりも小さい中間の燃焼量となる場合には、設定済の最小開度と最大開度との間であって実際の燃焼用空気の流量に応じた開度となり、空気比がなりゆき任せとなる。このため、中間の燃焼量となる場合には、空気比を適正範囲内に収束させることができずに、空気比が低すぎて排ガス中の窒素酸化物(NOx)の濃度(以下、「NOx値」ということがある)が一定値を超えてしまったり、空気比が高すぎて燃焼限界(閾値)を超えて失火してしまったりする虞がある。特に、近年、環境への関心が高まっているところ、NOxなどの大気汚染物質の排出濃度や排出量を規制して大気汚染を低減するためにも、ボイラが設定可能となるいずれの燃焼量においても空気比を適正範囲に収束させることが求められる。 For mechanical proportional valves in conventional boilers, the maximum opening is generally set so that the air ratio is appropriate for the flow rate of combustion air at the maximum combustion amount, and the combustion at the minimum combustion amount is The minimum opening is set so that the air ratio is appropriate for the air flow rate. On the other hand, in the case of an intermediate combustion amount that is greater than the minimum combustion amount and smaller than the maximum combustion amount, the opening corresponding to the actual flow rate of the combustion air between the set minimum opening and the maximum opening. degree, and the air ratio is left to chance. For this reason, when the amount of combustion is intermediate, the air ratio cannot be converged within the appropriate range, and the air ratio is too low and the concentration of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas (hereinafter referred to as "NOx value) exceeds a certain value, or the air ratio is too high, exceeding the combustion limit (threshold value) and causing a misfire. In particular, in recent years, as interest in the environment has increased, in order to reduce air pollution by regulating the emission concentration and emission amount of air pollutants such as NOx, boilers can be set at any combustion amount. It is also required to converge the air ratio in the appropriate range.
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、いずれの燃焼量においても空気比を適正範囲に収束させることができるボイラを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a boiler capable of converging the air ratio within an appropriate range for any amount of combustion.
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うボイラは、ボイラ本体へ空気を送り込むための送風路と、ボイラ本体へ燃料を供給するための燃料供給路と、前記燃料供給路に設けられ、前記送風路の第1位置と当該第1位置よりも下流側の第2位置との差圧に応じて開度を調整する第1調整弁と、前記燃料供給路において前記第1調整弁よりも下流側に設けられ、開度を調整する第2調整弁と、第1の燃焼量から当該第1の燃焼量よりも大きい第2の燃焼量までを含む間において燃焼量を制御するとともに、前記第2調整弁の開度を制御する制御部とを備え、前記第2調整弁の開度の基準となる基準開度は、前記制御部により制御される燃焼量に応じて予め定められており、前記制御部は、制御する燃焼量に応じて定められている基準開度に基づいて前記第2調整弁の開度を制御する。 In order to achieve the above object, a boiler according to one aspect of the present invention includes: a blowing passage for sending air into a boiler main body; a fuel supply passage for supplying fuel to the boiler main body; , a first regulating valve that adjusts the degree of opening in accordance with a differential pressure between a first position of the air passage and a second position downstream of the first position; and a first regulating valve in the fuel supply passage. is provided on the downstream side and controls the combustion amount between the second adjustment valve that adjusts the opening degree and the first combustion amount to the second combustion amount that is larger than the first combustion amount, a control unit for controlling the degree of opening of the second regulating valve, wherein the reference degree of opening, which serves as a reference for the degree of opening of the second regulating valve, is predetermined according to the amount of combustion controlled by the control unit. The controller controls the degree of opening of the second control valve based on a reference degree of opening determined according to the amount of combustion to be controlled.
上記の構成によれば、差圧に応じて開度を調整する第1調整弁を用いつつも、第2調整弁の基準開度が燃焼量に応じて空気比が適正範囲となる開度となるように定め、当該第2調整弁によりボイラ本体に供給する燃料の流量を調整することにより、いずれの燃焼量においても空気比を適正範囲に収束させることができる。 According to the above configuration, while using the first control valve that adjusts the degree of opening according to the differential pressure, the reference degree of opening of the second control valve is such that the air ratio is within the appropriate range according to the amount of combustion. By adjusting the flow rate of the fuel supplied to the boiler main body by the second control valve, the air ratio can be converged within the appropriate range for any amount of combustion.
好ましくは、前記第1調整弁は、前記第1の燃焼量に制御して稼働させた場合に取り得る前記第1位置と前記第2位置との第1の差圧時に第1の開度となり、前記第2の燃焼量に制御して稼働させた場合に取り得る前記第1位置と前記第2位置との第2の差圧時に第2の開度となるように予め定められており、前記第1の燃焼量と前記第2の燃焼量との間における第3の燃焼量に制御して稼働させた場合には当該第1の開度と第2の開度との間であって前記第1位置と前記第2位置との差圧に応じた開度となり、前記第2調整弁の基準開度は、前記第1の燃焼量に応じて第3の開度が定められ、前記第2の燃焼量に応じて第4の開度が定められ、前記第3の燃焼量に応じて第5の開度が定められており、前記第1調整弁の第1の開度と前記第2調整弁の第3の開度は、前記第1の燃焼量に制御して稼働させた場合において、空気比が閾値以下でかつ排ガス中の窒素酸化物濃度が所定値以下の特定状態となる開度に定められており、前記第1調整弁の第2の開度と前記第2調整弁の第4の開度は、前記第2の燃焼量に制御して稼働させた場合において前記特定状態となる開度に定められており、前記第2調整弁の第5の開度は、前記第3の燃焼量に制御して稼働させた場合に、前記第1調整弁の開度が前記第1位置と前記第2位置との差圧に応じた開度となる場合であっても、前記特定状態となる開度に定められている。 Preferably, the first regulating valve has a first degree of opening at a first differential pressure between the first position and the second position that can be taken when the first regulating valve is controlled to the first combustion amount. , is predetermined so that a second opening is achieved at a second differential pressure between the first position and the second position that can be obtained when the combustion amount is controlled to the second combustion amount, and Between the first opening and the second opening when the operation is controlled to a third combustion amount between the first combustion amount and the second combustion amount The degree of opening is determined according to the pressure difference between the first position and the second position, and the reference degree of opening of the second control valve is set to a third degree of opening according to the first combustion amount. A fourth degree of opening is determined according to the second amount of combustion, a fifth degree of opening is determined according to the third amount of combustion, and the first opening of the first control valve and the The third degree of opening of the second regulating valve is a specific state in which the air ratio is equal to or less than the threshold value and the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas is equal to or less than a predetermined value when the operation is controlled to the first combustion rate. and the second opening degree of the first control valve and the fourth opening degree of the second control valve are set to the above The fifth opening degree of the second control valve is set to a specific state, and when the fifth opening degree of the second control valve is controlled to the third combustion amount, the opening degree of the first control valve is Even if the opening is determined according to the differential pressure between the first position and the second position, the opening is set to the specific state.
上記の構成によれば、第1の燃焼量および第2の燃焼量に制御して稼働させている場合のみならず第3の燃焼量に制御して稼働させている場合においても、第1調整弁の開度が差圧に応じた開度としつつも、第2調整弁により特定状態となるように制御できる。 According to the above configuration, the first adjustment is performed not only when the operation is performed by controlling the first combustion amount and the second combustion amount, but also when the operation is performed by controlling the third combustion amount. While the degree of opening of the valve is set according to the differential pressure, the second control valve can be controlled to be in a specific state.
好ましくは、前記第1の燃焼量と前記第2の燃焼量との間における第3の燃焼量には、前記第1の燃焼量および前記第2の燃焼量各々に応じて定められている基準開度とは異なる基準開度が定められている。 Preferably, a third amount of combustion between the first amount of combustion and the second amount of combustion is defined according to each of the first amount of combustion and the second amount of combustion. A reference opening different from the opening is defined.
上記の構成によれば、第1の燃焼量および第2の燃焼量各々に応じた基準開度にかかわらず、第3の燃焼量に応じた基準開度を定めることにより、燃焼量に応じてより適正な空気比となるように厳密に調整可能となる。 According to the above configuration, regardless of the reference opening degree according to each of the first combustion amount and the second combustion amount, by determining the reference opening amount according to the third combustion amount, It becomes possible to strictly adjust the air ratio so as to achieve a more appropriate air ratio.
好ましくは、前記第1の燃焼量に応じて定められている基準開度と、前記第2の燃焼量に応じて定められている基準開度とは、いずれも、全閉状態でも全開状態でもない開度に定められている。 Preferably, the reference opening determined according to the first amount of combustion and the reference opening determined according to the second amount of combustion are both fully closed and fully open. It is set to an opening that is not
上記の構成によれば、第3の燃焼量に応じた基準開度を、第1の燃焼量および第2の燃焼量各々に応じて定められている基準開度よりも大きくすることも小さくすることも可能であり、よりフレキシブルに調整可能となる。 According to the above configuration, the reference opening corresponding to the third combustion amount is also made smaller than the reference opening determined according to each of the first combustion amount and the second combustion amount. It is also possible to adjust it more flexibly.
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。まず、図1を参照して、本実施の形態に係るボイラの概略構成について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, referring to FIG. 1, a schematic configuration of a boiler according to the present embodiment will be described.
ボイラ1は、図1に示すように、ボイラ本体2と、送風路30を介してボイラ本体2の燃焼室内に空気を送り込む送風機3と、ボイラ本体2からの排ガスを導出する排気通路4と、ボイラ本体2に燃料を供給する燃料供給路5と、ボイラ本体2に給水を行う給水ライン(図示せず)と、ボイラ1の運転・動作を制御する制御部6とを備えている。なお、燃料は、ガスである例について説明するが、ガスなどの気体に限らず、油などの液体であってもよい。
As shown in FIG. 1, the boiler 1 includes a
燃料供給路5は、送風路30に接続されている。燃料供給路5から供給される燃料は、送風路30において、送風機3から送風される空気と混合されて、ボイラ本体2内のバーナ20に供給される。
The
送風機3から供給される空気は、燃焼用空気として送風路30を介してボイラ本体2内のバーナ20に供給される。燃焼用空気の流量の調整は、送風路30にダンパ7を設けて、ダンパ7の位置(開度)を調整するか、これに代えてまたはこれに加えて、インバータを用いて送風機3のファンの回転速度を変えることでなされる。
Air supplied from the
制御部6は、例えば、燃焼量が異なる複数種類の燃焼段階として、例えば、低燃焼段階(第1の燃焼量)、中燃焼段階(第3の燃焼量)、高燃焼段階(第2の燃焼量)のいずれかの燃焼段階に制御する。制御部6は、設定されている目標蒸気圧と蒸気ヘッダの蒸気圧とに応じて、燃焼段階を制御する。制御部6は、制御されている燃焼段階に応じた態様(例えば、回転数、周波数、開度)となるよう送風機3やダンパ7を制御し、燃焼段階に応じた量の燃焼用空気を供給する。
For example, the
燃料供給路5には、流路を開閉するための開閉弁11(電磁弁)と、供給する燃料の流量を調整する第1調整弁12と、当該第1調整弁12の下流側においてバイパスラインが設けられ、オリフィス16と第2調整弁17とが並列に設けられている。第1調整弁12は、供給される燃焼用空気の流量に応じて、ボイラ本体2に供給する燃料の流量を調整可能な調整弁として機能するとともに遮断機能をも備える。本実施の形態における第1調整弁12としては、例えば、供給される燃焼用空気の流量に応じた開度に、機械的に自動調整されるガバナを例示するが、供給される燃焼用空気の流量に応じた開度に調整される調整弁であればこれに限るものではない。
The
本実施の形態では、送風路30には、ダンパ7より下流にパンチングメタル等の燃焼用空気減圧部材8が設けられている。送風路30は、燃焼用空気減圧部材8より上流の第1位置P1において、第1連通路14により燃料供給路5上に設けられた第1調整弁12と連通している。また、送風路30は、燃焼用空気減圧部材8より下流の第2位置P2において、第2連通路15により燃料供給路5上に設けられた第1調整弁12と連通している。
In this embodiment, a combustion
第1調整弁12は、第1連通路14内と第2連通路15内との差圧(基本的には送風路30内の燃焼用空気減圧部材8の前後の差圧と同じとなる)に応じて開度が変化するように構成されている。第1調整弁12は、導入される差圧と供給する燃料の圧力(2次側の圧力)とが均圧となるように機械的に開度が調整される均圧弁である。ガバナの下流側流路からは、分岐路13が設けられている。第1調整弁12は、分岐路13から得られる二次側の圧力が、導入される送風路30内の燃焼用空気減圧部材8の前後の差圧に応じた圧力となるように開度を調整することができる。これにより、燃焼用空気減圧部材8の前後の差圧が増大すれば、第1調整弁12を通過可能となる燃料の流量が増大し、燃焼用空気減圧部材8の前後の差圧が減少すれば、第1調整弁12を通過可能となる燃料の流量が減少する。
The first regulating
本実施の形態における第1調整弁12のように差圧に応じて開度を調整する調整弁については、一般的に、ボイラを最小燃焼量(例えば、低燃焼段階)に制御して稼働させた場合には、その際に取り得る第1位置P1と第2位置P2との差圧時において、供給される燃焼用空気の流量に対して空気比(空燃比ともいう)が適正範囲となる燃料を供給する開度(最小開度)となり、ボイラを最大燃焼量(例えば、高燃焼段階)に制御して稼働させた場合には、その際に取り得る第1位置P1と第2位置P2との差圧時において、空気比が適正範囲となる燃料を供給する開度(最大開度)となるように、当該調整弁の最小開度と最大開度とが初期設定(ゼロスパンともいう)される。これにより、最小燃焼量および最大燃焼量においては、適正な空気比で燃焼させることができる。適正な空気比とは、例えば、排ガス中のNOxの濃度が一定値を超えてしまうような低空気比ではなく、燃焼限界を超えて失火してしまうような高空気比でもない、これらの間(適正範囲)における空気比をいう。また、適正な空気比となっている状態を特定状態ともいう。
Regarding the regulating valve that adjusts the degree of opening according to the differential pressure, such as the first regulating
これに対して、ボイラを最小燃焼量と最大燃焼量との間における中間の燃焼量(例えば、中燃焼段階)に制御して稼働させた場合には、調整弁の開度が、初期設定された最小開度・最大開度、最小燃焼量・最大燃焼量における燃焼用空気の流量、および、当該中間の燃焼量における実際の差圧などに応じたなりゆき任せの開度となり、その結果、空気比もなりゆき任せとなる。中間の燃焼量に制御して稼働させた場合の調整弁の開度は、例えば、(「最大開度」-「最小開度」)÷(「最大燃焼量における燃焼用空気の流量」-「最小燃焼量における燃焼用空気の流量」)×(「中間の燃焼量における燃焼用空気の流量」-「最小燃焼量における燃焼用空気の流量」)+「最小開度」から算出される値などになる。このため、中間の燃焼量となる場合には、空気比を適正範囲内に収束させることができずに、空気比が低すぎて排ガス中のNOxの濃度が一定値を超えてしまったり、空気比が高すぎて燃焼限界を超えて失火してしまったりする虞がある。 On the other hand, when the boiler is operated by controlling the amount of combustion in the middle between the minimum amount of combustion and the maximum amount of combustion (for example, middle combustion stage), the opening of the regulating valve is initially set. The opening is left to chance depending on the minimum opening/maximum opening, the flow rate of combustion air at the minimum/maximum combustion amount, and the actual differential pressure at the intermediate combustion amount, etc. As a result, The air ratio will also be left up to the situation. The opening of the regulating valve when it is operated by controlling the amount of combustion in the middle is, for example, ("maximum opening" - "minimum opening") ÷ ("flow rate of combustion air at maximum combustion amount" - " Combustion air flow rate at minimum combustion amount") x ("Combustion air flow rate at intermediate combustion amount" - "Combustion air flow rate at minimum combustion amount") + "Minimum opening", etc. become. For this reason, when the amount of combustion is intermediate, the air ratio cannot be converged within the appropriate range, and the air ratio is too low, causing the concentration of NOx in the exhaust gas to exceed a certain value. If the ratio is too high, the combustion limit may be exceeded and a misfire may occur.
ここで、図2(a)および図2(b)を参照して具体例を説明する。図2(a)および図2(b)には、第1調整弁12のようなガバナのみで燃料の流量を調整する場合において中燃焼段階時における空気比が適正範囲内とならない例を示している。図2(a)および図2(b)では、横軸に高燃焼段階、中燃焼段階、低燃焼段階が示され、縦軸に燃焼段階毎の燃焼量、当該燃焼量で稼働させた場合の差圧、差圧に応じたガバナの開度、および、空気比が示されている。図2では、高燃焼段階における燃焼量が100%であり、中燃焼段階における燃焼量が60%であり、低燃焼段階における燃焼量が25%であるものとする。また、図2(a)および図2(b)では、ボイラを高燃焼段階に制御して稼働させた場合には、その際に取り得る第1位置P1と第2位置P2との差圧が「a」となり、当該「a」に対して空気比が適正範囲となる燃料を供給する第1調整弁の最大開度として「80%」を初期設定し、ボイラを低燃焼段階に制御して稼働させた場合には、その際に取り得る第1位置P1と第2位置P2との差圧が「c」となり、当該「c」に対して空気比が適正範囲となる燃料を供給する第1調整弁の最小開度として「30%」を初期設定しているものとする。なお、開度に対するパーセンテージは、全開に対して開いている割合を示している。
A specific example will now be described with reference to FIGS. 2(a) and 2(b). 2(a) and 2(b) show an example in which the air ratio during the middle combustion stage does not fall within the appropriate range when the fuel flow rate is adjusted only by a governor such as the
このような前提において、図2(a)では、ボイラを中燃焼段階に制御して稼働させた場合に、差圧が「b1」となり、第1調整弁の開度が当該「b1」に応じたなりゆき任せの開度として「58%」となり、供給されている燃焼用空気の流量に対して供給する燃料が多くなり過ぎる結果、空気比が低すぎて排ガス中のNOxの濃度が一定値を超えてしまう虞がある場合を例示している。また、図2(b)では、ボイラを中燃焼段階に制御して稼働させた場合に、差圧が「b2」(例えば、b2<b1)となり、第1調整弁の開度が当該「b2」に応じたなりゆき任せの開度として「50%」となり、供給されている燃焼用空気の流量に対して供給する燃料が少なくなり過ぎる結果、空気比が高すぎて燃焼限界を超えて失火してしまう虞がある場合を例示している。このように、第1調整弁12のようなガバナのみで燃料の流量を調整する場合には、高燃焼段階および低燃焼段階においては空気比が適正範囲となるように第1調整弁の開度を初期設定できるものの、中間の燃焼段階においては、初期設定された最小・最大開度、最小燃焼量・最大燃焼量における燃焼用空気の流量、および、当該中間の燃焼量における実際の差圧などに応じたなりゆき任せの開度となり、空気比もなりゆき任せとなる。その結果、必ずしも空気比を適正範囲内に収束させることができるとはいえない。
On this premise, in FIG. 2(a), when the boiler is operated while being controlled to the middle combustion stage, the differential pressure is "b1", and the opening degree of the first regulating valve is corresponding to "b1". As a result, the amount of fuel supplied becomes too much for the flow rate of the combustion air supplied, and the air ratio is too low, causing the concentration of NOx in the exhaust gas to remain constant. is exemplified. Further, in FIG. 2(b), when the boiler is operated while being controlled to the middle combustion stage, the differential pressure becomes "b2" (for example, b2<b1), and the opening degree of the first regulating valve becomes "b2 , and the amount of fuel supplied becomes too small for the flow rate of the combustion air supplied. A case in which there is a risk of Thus, when the flow rate of fuel is adjusted only by a governor such as the
そこで、本実施の形態では、差圧に応じて第1調整弁12により供給可能(通過可能)となる燃料の最大流量を調整し、第1調整弁12よりも下流側に第2調整弁17を設けて、第2調整弁17の開度を燃焼量に応じた基準開度に調整する。具体的に、第1調整弁12の最小開度および最大開度は、当該第1調整弁12のみで調整する場合により大きな開度(供給されている燃焼用空気の流量に対して通過可能とする燃料が多くなる開度)が初期設定され、第2調整弁17の開度を燃焼量に応じた開度に調整することにより、第1調整弁12を通過する燃料のうちボイラ本体2に供給する燃料の流量を調整する。燃焼量に応じた第2調整弁17の基準開度としては、第1調整弁12の開度が実際の差圧に応じた開度となった場合に、空気比が適正範囲内となる開度が予め定められている。
Therefore, in the present embodiment, the maximum flow rate of fuel that can be supplied (passed) by the
第1調整弁12の初期設定に関して、ボイラ1を最小燃焼量(例えば、低燃焼段階)に制御して稼働させた場合には、その際に取り得る第1位置P1と第2位置P2との差圧時において、空気比が適正範囲となる燃料の流量よりも多い流量を供給可能とする開度を最小開度として初期設定し、ボイラ1を最大燃焼量(例えば、高燃焼段階)に制御して稼働させた場合には、その際に取り得る第1位置P1と第2位置P2との差圧時において、空気比が適正範囲となる燃料の流量よりも多い流量を供給可能とする開度を最大開度として初期設定する。また、ボイラ1を中燃焼段階に制御して稼働させた場合には、初期設定された最小・最大開度、最小燃焼量・最大燃焼量における燃焼用空気の流量、および、当該中燃焼段階における実際の差圧などに応じたなりゆき任せの開度となる。これらを前提とし、第2調整弁17の開度として燃焼量(高燃焼段階、中燃焼段階、低燃焼段階)毎にボイラ1における燃焼時の空気比が適正範囲内となる基準開度を予め定め、制御部6は、実際に制御する燃焼量に応じて予め定められている基準開度に基づいて、第2調整弁17の開度を制御する。なお、燃焼量毎の第2調整弁17の基準開度は、ボイラの設計段階あるいは設置段階等において事前に算出・特定され、制御部6の記憶部などに予め記憶されているものとする。
Regarding the initial setting of the
ここで、図2(c)および図2(d)を参照して具体例を説明する。図2(c)および図2(d)には、第1調整弁12と第2調整弁17とにより燃料の流量を調整する場合において中燃焼段階を含むいずれの燃焼段階においても空気比が適正範囲内となる例を示している。図2(c)は、図2(a)で示された例に対して、第2調整弁17の開度を調整することにより、空気比を適正範囲内に収束させた例を示している。また、図2(d)は、図2(b)で示された例に対して、第2調整弁17の開度を調整することにより、空気比を適正範囲内に収束させた例を示している。なお、図2(c)および図2(d)では、図2(a)等で示した縦軸の項目に加えて第2調整弁17の開度が示されている。
A specific example will now be described with reference to FIGS. 2(c) and 2(d). FIGS. 2(c) and 2(d) show that when the fuel flow rate is adjusted by the
図2(c)および図2(d)では、ボイラを低燃焼段階に制御して稼働させた場合には、差圧「c」に対して第1調整弁12の最小開度として「40%」(第1の開度)を初期設定し、ボイラを高燃焼段階に制御して稼働させた場合には、差圧「a」に対して第1調整弁12の最大開度として「100%」(第2の開度)を初期設定しているものとする。このように、図2(a)等と比較して、大きな開度が初期設定される。また、ボイラを低燃焼段階に制御して稼働させた場合の第2調整弁17の開度として「75%」(第3の開度)が設定され、ボイラを高燃焼段階に制御して稼働させた場合の第2調整弁17の開度として「80%」(第4の開度)が設定されている。第2調整弁17の開度「75%」は、ボイラを低燃焼段階に制御して稼働させた場合であって、第1調整弁12の開度を最小開度「40%」とした場合に、ボイラ1における燃焼時の空気比が適正範囲内となる開度である。また、第2調整弁17の開度「80%」は、ボイラを高燃焼段階に制御して稼働させた場合であって、第1調整弁12の開度を最大開度「100%」とした場合に、ボイラ1における燃焼時の空気比が適正範囲内となる開度である。このため、図2(c)および図2(d)では、低燃焼段階および高燃焼段階各々における空気比が適正範囲内となっていることが示されている。
In FIGS. 2(c) and 2(d), when the boiler is operated while being controlled to the low combustion stage, the minimum opening of the
一方、図2(c)では、ボイラ1を中燃焼段階に制御して稼働させた場合に、図2(a)でも例示したように、差圧が「b1」となり、第1調整弁12の開度が当該「b1」に応じたなりゆき任せの開度として「77%」となった場合を例示している。また、図2(d)では、ボイラ1を中燃焼段階に制御して稼働させた場合に、図2(c)でも例示したように、差圧が「b2」(例えば、b2<b1)となり、第1調整弁12の開度が当該「b2」に応じたなりゆき任せの開度として「70%」となった場合を例示している。このように第1調整弁12の開度がなりゆき任せの開度となる場合であっても、第2調整弁17の中燃焼段階に応じた開度として、ボイラ1における燃焼時の空気比が適正範囲内となる開度(第5の開度)が定められている。具体的には、図2(c)の場合においては、第2調整弁17の中燃焼段階に応じた基準開度として「71%」が定められており、中燃焼段階における空気比が適正範囲内となっていることが示されている。また、図2(d)の場合においては、第2調整弁17の中燃焼段階に応じた基準開度として「78%」が定められており、中燃焼段階における空気比が適正範囲内となっていることが示されている。これにより、図2(c)および図2(d)に示されるように、低燃焼段階および高燃焼段階のみならず、中燃焼段階における空気比についても適正範囲内となっていることが示されている。
On the other hand, in FIG. 2(c), when the boiler 1 is controlled to operate in the middle combustion stage, the differential pressure becomes "b1" as illustrated in FIG. A case is illustrated in which the opening is "77%" as the opening according to "b1". In addition, in FIG. 2(d), when the boiler 1 is controlled and operated in the middle combustion stage, the differential pressure becomes "b2" (for example, b2<b1) as illustrated in FIG. 2(c). , the opening of the
以上のように、本実施の形態では、図1に示すように、差圧に応じて開度を調整する第1調整弁12を用いつつも、当該第1調整弁12の下流側において第2調整弁17を設けて、図2(c)および図2(d)で例示したように、当該第2調整弁17の基準開度が燃焼量(燃焼段階)に応じて空気比が適正範囲となる開度となるように定められ、当該第2調整弁17によりボイラ1に供給する燃料の流量を調整する。これにより、いずれの燃焼量においても空気比を適正範囲に収束させることができる。
As described above, in this embodiment, as shown in FIG. A regulating
また、図2(c)および図2(d)で例示したように、第1調整弁12の最小開度と低燃焼段階に応じた第2調整弁17の基準開度は、低燃焼段階に制御して稼働させた場合において、空気比が適正範囲内となる開度に定められている。また、第1調整弁12の最大開度と高燃焼段階に応じた第2調整弁17の基準開度は、高燃焼段階に制御して稼働させた場合において、空気比が適正範囲内となる開度に定められている。さらに、中燃焼段階に応じた第2調整弁17の基準開度は、中燃焼段階に制御して稼働させた場合に、第1調整弁12の開度が差圧に応じたなりゆき任せの開度となる場合であっても、空気比が適正範囲内となる開度に定められている。これにより、低燃焼段階および高燃焼段階に制御して稼働させている場合のみならず中燃焼段階に制御して稼働させている場合においても、第1調整弁12の開度が差圧に応じたなりゆき任せの開度となりつつも、第2調整弁17により空気比が適正範囲内となるように収束させることができる。
Further, as illustrated in FIGS. 2(c) and 2(d), the reference opening of the
また、本実施の形態では、第2調整弁17について、中燃焼段階に応じた基準開度として、図2(c)では「71%」、図2(d)では「78%」が定められている。これらの数値は、図2(c)および図2(d)において、低燃焼段階の基準開度として設定された「75%」、および高燃焼段階の基準開度として設定された「80%」とは異なる数値となっている。このように中燃焼段階に応じた基準開度として、低燃焼段階および高燃焼段階に応じた基準開度にかかわらない基準開度が定められているため、燃焼量に応じてより適正な空気比となるように厳密に調整可能となる。
Further, in the present embodiment, the reference degree of opening of the
また、本実施の形態では、図2(c)および図2(d)に示すように、第2調整弁17の低燃焼段階および高燃焼段階に応じた基準開度は、それぞれ「75%」および「80%」であり、いずれも、全閉状態でも全開状態でもない開度に定められている。このため、中燃焼段階に応じた基準開度は、低燃焼時および高燃焼時の基準開度よりも大きくすることも小さくすることも可能であり、例えば、図2(c)では「71%」、図2(d)では「78%」としており、よりフレキシブルに調整可能となる。例えば、低燃焼段階および高燃焼段階に応じた基準開度として100%と設定することも可能であるが、その場合には、中燃焼段階に応じた基準開度を低燃焼段階および高燃焼段階に応じた基準開度よりも小さい開度方向にしか調整できないところ、このような制約を受けてしまうことを回避できる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2(c) and 2(d), the reference opening degrees of the
本発明では、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記の実施の形態の変形例などについて説明する。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and applications are possible. Modifications of the above embodiments applicable to the present invention will be described below.
上記の実施の形態においては、第2調整弁17を燃焼量に応じた基準開度に基づく開度に制御する例について説明したが、当該開度を運転状態中における使用環境・状況等に応じて制御装置6により随時補正してもよい。制御装置6は、例えば、空気比と、排ガス中のNOxの濃度を随時検出し、検出された空気比と排ガス中のNOx濃度とに基づいて、例えば、高空気比となって燃焼限界が近づいているといきには燃料の供給量を増やし、排ガス中のNOx濃度が高くなっているときには低空気比となっているため燃料の供給量を減らすよう、燃焼量に応じて制御された第2調整弁17の開度を調整するものであってもよい。これに替えて、あるいは加えて、制御装置6は、例えば、燃料の温度や燃焼用空気の温度等に応じて、燃焼量に応じて制御された第2調整弁17の開度を調整するものであってもよい。
In the above embodiment, an example was described in which the opening of the
上記の実施の形態におけるボイラ1は、設定されている目標蒸気圧と蒸気ヘッダの蒸気圧に応じて、燃焼量が異なる複数の燃焼段階のいずれかに制御する例(いわゆる多位置制御)について説明したが、これに限らず、設定されている目標蒸気圧と蒸気ヘッダの蒸気圧に応じて、任意の燃焼量となるように比例制御するものであってもよい。 An example in which the boiler 1 in the above embodiment is controlled to one of a plurality of combustion stages with different combustion amounts according to the set target steam pressure and the steam pressure of the steam header (so-called multi-position control) will be described. However, the present invention is not limited to this, and proportional control may be performed according to the set target steam pressure and the steam pressure of the steam header so as to achieve an arbitrary amount of combustion.
上記の実施の形態では、第2調整弁17と並列でオリフィス16が設けられている。このオリフィス16については、仮に第2調整弁17が全開状態あるいは全閉状態で故障した場合であっても、安全に燃焼可能な範囲(あるいは空気比が適正範囲内)に収まる圧力損失となるものが望ましい。これにより、仮に第2調整弁17が故障した場合であっても、ボイラ1の稼働を継続できる。
In the above embodiment, the
上記の実施の形態においては、第2調整弁17を燃焼量に応じた基準開度に基づく開度に制御する例について説明したが、着火時における第2調整弁17の開度は、低燃焼段階に応じて定められた基準開度と、高燃焼段階に応じて定められた基準開度のいずれよりも大きくすることが望ましい。空気比が高い場合には着火しにくいため、着火時に第2調整弁17の開度を大きくして燃料供給量を一時的に大きくすることで不着火を防止することができる。
In the above embodiment, an example was described in which the opening of the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalents of the scope of the claims.
1 ボイラ
2 ボイラ本体
3 送風機
4 排気通路
5 燃料供給路
6 制御部
7 ダンパ
8 燃焼用空気減圧部材
11 開閉弁
12 第1調整弁
13 分岐路
14 第1連通路
15 第2連通路
16 オリフィス
17 第2調整弁
20 バーナ
30 送風路
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (4)
ボイラ本体へ燃料を供給するための燃料供給路と、
前記燃料供給路に設けられ、前記送風路の第1位置と当該第1位置よりも下流側の第2位置との差圧に応じて開度を調整する第1調整弁と、
前記燃料供給路において前記第1調整弁よりも下流側に設けられ、開度を調整する第2調整弁と、
第1の燃焼量から当該第1の燃焼量よりも大きい第2の燃焼量までを含む間において燃焼量を制御するとともに、前記第2調整弁の開度を制御する制御部とを備え、
前記第2調整弁の開度の基準となる基準開度は、前記制御部により制御される燃焼量に応じて予め定められており、
前記制御部は、制御する燃焼量に応じて定められている基準開度に基づいて前記第2調整弁の開度を制御する、ボイラ。 an air passage for sending air into the boiler body;
a fuel supply path for supplying fuel to the boiler body;
a first adjustment valve provided in the fuel supply path for adjusting the degree of opening in accordance with the differential pressure between a first position of the air blow path and a second position downstream of the first position;
a second regulating valve that is provided downstream of the first regulating valve in the fuel supply path and that adjusts the degree of opening;
a control unit that controls the amount of combustion from a first amount of combustion to a second amount of combustion that is larger than the first amount of combustion, and controls the opening of the second adjustment valve;
A reference opening, which serves as a reference for the opening of the second control valve, is predetermined according to the amount of combustion controlled by the control unit,
The boiler, wherein the controller controls the degree of opening of the second control valve based on a reference degree of opening determined according to the amount of combustion to be controlled.
前記第2調整弁の基準開度は、前記第1の燃焼量に応じて第3の開度が定められ、前記第2の燃焼量に応じて第4の開度が定められ、前記第3の燃焼量に応じて第5の開度が定められており、
前記第1調整弁の第1の開度と前記第2調整弁の第3の開度は、前記第1の燃焼量に制御して稼働させた場合において、空気比が閾値以下でかつ排ガス中の窒素酸化物濃度が所定値以下の特定状態となる開度に定められており、
前記第1調整弁の第2の開度と前記第2調整弁の第4の開度は、前記第2の燃焼量に制御して稼働させた場合において前記特定状態となる開度に定められており、
前記第2調整弁の第5の開度は、前記第3の燃焼量に制御して稼働させた場合に、前記第1調整弁の開度が前記第1位置と前記第2位置との差圧に応じた開度となる場合であっても、前記特定状態となる開度に定められている、請求項1に記載のボイラ。 The first regulating valve has a first degree of opening at a first differential pressure between the first position and the second position that can be taken when the first regulating valve is operated while controlling the combustion amount to the first combustion amount. 2, and is predetermined to have a second opening at a second differential pressure between the first position and the second position that can be obtained when the combustion amount is controlled to No. 2, and the first opening is set. and the second combustion amount between the first opening and the second opening and the first The opening degree is according to the differential pressure between the position and the second position,
As for the reference opening degree of the second control valve, a third opening degree is determined according to the first combustion amount, a fourth opening degree is determined according to the second combustion amount, and the third opening degree is determined according to the second combustion amount. A fifth opening is determined according to the amount of combustion of
When the first opening degree of the first adjusting valve and the third opening degree of the second adjusting valve are controlled to the first combustion amount and operated, the air ratio is equal to or less than the threshold value and the exhaust gas is The nitrogen oxide concentration of is set to a specific state below a predetermined value,
The second degree of opening of the first control valve and the fourth degree of opening of the second control valve are set to the degree of opening that brings about the specific state when the operation is controlled to the second combustion amount. and
The fifth degree of opening of the second regulating valve is the difference between the degree of opening of the first regulating valve and the first position and the second position when the third combustion rate is controlled and operated. 2. The boiler according to claim 1, wherein even when the degree of opening corresponds to the pressure, the degree of opening is set to the specific state.
The reference opening determined according to the first combustion amount and the reference opening determined according to the second combustion amount are neither fully closed nor fully open. The boiler according to any one of claims 1 to 3, defined in
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