JPH0243103B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、たとえば油田などのように大規模な
温水の供給を必要とする際に使用して好適な温水
ボイラに関する。

従来から、この種の温水ボイラとしては種々の
構造、形式を有するものが知られており、その一
例を第１図および第２図に例示している。これを
簡単に説明すると、第１図は貫流型の温水ボイラ
を示し、図中符号１は給水ポンプ２にて冷水を給
水する給水管で、この給水管１により燃焼室３内
に送り込まれた冷水は、燃焼室水冷壁管４および
対流蒸発管５にて加熱されて温水となり、温水取
出管６を介して外部に送出される。また、この温
水取出管６の途中には温度検出器７が配置され、
温水の温度信号をコントローラ８に送るように構
成されている。そして、このコントローラ８は、
前記燃焼室３内に燃料を噴射することにより燃焼
させるバーナ９に燃料を供給する燃料供給管１０
の途中に設けられた燃料制御弁１１を開閉制御
し、これにより前記温水温度を所望の値に制御す
る役割を果たしている。

しかしながら、このような貫流方式のもので
は、低負荷で管内熱伝達率が小さいことから燃焼
室水冷壁管４のメタル温度が上昇するため、給水
ポンプ２の動力を極端に大きくして前記水冷壁管
４内の流速を上げたり、燃焼室４を大きくした
り、あるいは最大負荷を下げる必要があり、さら
に温水の温度制御を温水取出管６に設けた温度検
出器７からの信号により行なつているため、検出
遅れが大きく、温度制御を適切に行なうことが困
難であるといつた欠点があつた。

特に、このような温水取出管６に設けた温度検
出器７による直接的な温度検出方式では、温水取
出管６内に臨ませる温度計の壁や温度計保護管の
壁を通してその非定時熱伝導するために、通常数
秒〜数分程度の時間遅れを生じることが避けられ
ず、この時間遅れにより燃焼室３への燃料の供給
量制御に基づく温水温度制御を迅速かつ適切に行
なうことが難しいものであつた。

また、第２図に示す温水ボイラは自然循環型の
ものであつて、上、下一対をなす温水ドラム１２
および水ドラム１３を備え、これら両ドラム１
２，１３間に介装された対流式伝熱管５にて冷水
を循環させてその加熱を行なう。しかしながら、
このような構造の温水ボイラでは、上方の温水ド
ラム１２内に所望の温度を有する温水を貯えて供
給することを目的としていることから、上ドラム
内に水面がなく燃焼室水冷壁管３内で水を沸騰さ
せないため、循環能力が小さく、しかも管内の熱
伝達率も小さいもので、これにより常にメタル温
度が上昇する傾向にあり、負荷を低くしたり、燃
焼室４を大きくするといつた必要があり、また上
述した貫流型の場合と同様に温水の温度制御が難
しいといつた欠点があつた。

そして、この種従来の温水ボイラでは、小規模
向けのものが多く、多少の不具合は無視できてい
たが、たとえば油田等といつた温水の需要の大き
い大規模向けのものではこのような下具合は許さ
れないもので、何らかの対策を講じることが望ま
れている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であり、上ドラムを汽水ドラムとして構成し、汽
水ドラム内に明確に水面を設けて自然循環型ボイ
ラとしての効果を発揮させるようにするととも
に、この上ドラムの上方にせきによつて仕切られ
た室を設け、この室に温水取出口を設け、さらに
この上ドラム上方にドラム内での蒸気圧を検出す
る圧力検出器を設け、その蒸気圧信号からコント
ローラで圧力−温度特性により温水温度を求め燃
料供給量を調整して温水の温度制御を行なうとい
う簡単な構成によつて、所望の温度を有する温水
を簡単かつ適切に、しかも多量に送出することが
でき、またボイラの熱負荷を上げて高性能とし、
さらに汽水ドラム内の蒸気圧から温水温度を求め
ることにより温水の温度制御も簡単かつ確実に行
なうことが可能となる温水ボイラを提供するもの
である。

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第３図および第４図は本発明に係る温水ボイラ
の一実施例を示すものであり、これらの図におい
て、第１図、第２図と同一部分あるいは相当する
部分には同一番号を付してその説明は省略する。

さて、本発明によれば、自然循環型として備え
ている上、下ドラムのうち、上ドラムを一般の蒸
気ボイラと同様に汽水ドラム２０として構成する
とともに、この汽水ドラム２０内に水面２８を設
けて給水制御は基準水面を保持できるようにし、
さらにドラム下方に形成される温水層２１に対向
して冷給水流入口２２を設けて給水管１に接続
し、かつドラム２０内の側方に仕切壁２３を設
け、前記温水層２１の水面２８付近の温水のみを
貯えるせき２４を形成するようにし、このせき２
４に対向して開口された温水取出口２５から温水
を給送させるように構成している。ここで、前記
仕切壁２３は、断面が略Ｌ字状を呈し、横向き筒
状を呈する汽水ドラム２０の長手方向に沿つて配
設され、また前記流入口２２および取出口２５は
それぞれドラム２０内の下方に、せき２４の側方
に、対応してドラム２０の端部壁に形成されてい
る。しかし、これら両口２２，２５の形成位置は
これに限定されないことは勿論である。さらに、
図中２６は前記汽水ドラム２０内でその上方に形
成される蒸気室２７に対応して設けられた圧力検
出器で、この圧力検出器２６により検出した蒸気
圧信号により第５図に示した圧力−温度特性によ
つて得られる温水温度条件に基づき燃料の供給量
をコントローラ８にて制御するように構成されて
いる。

そして、上述した構成によれば、一般的な蒸気
ボイラと同様に燃焼室３内の負荷を大きくし、ま
た燃焼室水冷壁管４および対流蒸発管５内でボイ
ラ水を沸騰させることができ、負荷の如何にかか
わらず、両管４，５内での熱伝達率を大きく保
ち、自然循環型としての効果を発揮し得るもので
ある。また、上述した管４，５内で発生した蒸気
は気水混合流となつて汽水ドラム２０内に導びか
れ、このドラム２０内に流入する冷給水を加熱
し、さらにこの温水層２１の水面２８付近ではそ
の上方の蒸気によつて温水を飽和温度に保持させ
るようになつている。そして、この飽和温度に保
持された温水は、第４図に示されるように、仕切
壁２３の上縁部をのりこえてせき２４の内室に流
入して貯えられ、取出口２５、取出管６を介して
外部に給送される。

一方、上述した汽水ドラム２０内でせき２４を
のりこえて外部に取出される温水の温度制御は、
前述したように時間遅れの大きい従来の直接的な
温度検出方式ではなく、第５図に示されるように
一義的に定められる圧力Ｐと温度Ｔとの相関特性
を巧みに利用し、時間遅れのない圧力検出値を圧
力検出器２６で検出することで、その蒸気圧信号
からコントローラ８で上記特性に基づいて求めら
れる温水温度条件によつて燃焼室３への燃料供給
量を調整することにより行なうように構成されて
いる。特に、このような圧力検出は、蒸気および
圧力等、管内の水の音速で伝達されるため、遅く
とも1/100秒以内で行なえ、またこの蒸気圧信号
による温水温度の確認も信号処理によつて簡単に
行なえるもので、時間遅れのない温水温度制御が
可能となるものである。

したがつて、このような構成によれば、通常の
蒸気ボイラと同程度の燃焼室の熱負荷を許容し、
かつ特に油田等の大規模な需要を必要とする温水
供給にあたつて経済的で運転効率の面でも優れた
温水ボイラを提供し得るもので、また従来の直接
的な温度検出方式に代え、圧力検出により温度を
圧力−温度特性から単純な比較で求めることがで
きるため、温水の温度検出遅れを大幅に改善し、
温度制御性を大幅に改善することが可能となると
いつた利点がある。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定され
るものではなく、各部の形状、構造等を必要に応
じて適宜変形、変更できることは言うまでもな
い。たとえば、下ドラム１３は対流蒸発管５の形
式によつては必要でないこともある。

以上説明したように、本発明に係る温水ボイラ
によれば、一対をなす上、下ドラムのうち、上ド
ラムを汽水ドラムとして一般の自然循環型ボイラ
としての効果を発揮させ得る構成とするととも
に、このドラムの上方に設けた仕切壁によつて形
成されるせきの内室にドラム内の温水層の水面付
近でその上方の飽和蒸気と接することで飽和温度
近くまで昇温される温水のみを貯えて取り出すよ
うにし、さらにこの上ドラム上方に飽和熟気圧を
検出する圧力検出器を設け、その蒸気圧信号によ
つてコントローラで温水の温度を圧力−温度特性
から求め、この結異に基づいて燃料の供給量を調
整して温水の温度制御を行なうようにしたので、
簡単な構成にもかかわらず、所望の温度を有する
温水を簡単かつ確実に、しかも多量に効率よく得
ることができ、これによりボイラ効率、さらには
経済性の面で優れ、また汽水ドラム内の蒸気圧を
検出して温水温度を求めることにより時間遅れの
ない温水の温度制御を簡単かつ適切に行なえると
いつた種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の温水ボイラをそれ
ぞれ例示する概略構成図、第３図は本発明に係る
温水ボイラの一実施例を示す概略構成図、第４図
はその要部拡大図、第５図は圧力と温度との関係
を示す特性図である。 １……冷水給水管、２……給水ポンプ、３……
燃焼室、４……燃焼室水冷壁管、５……対流蒸発
管、６……温水取出管、８……コントローラ、９
……バーナ、１０……燃料供給管、１１……燃料
制御弁、１３……水ドラム、２０……汽水ドラ
ム、２１……温水層、２２……冷給水流入口、２
３……仕切壁、２４……せき、２５……温水取出
口、２６……圧力検出器、２７……蒸気室、２８
……水面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上ドラム内に溜られる温水を外部に供給する
   ドラム型自然循環式の温水ボイラにおいて、前記
   上ドラムを、その上方に飽和蒸気を貯える汽水ド
   ラムとして機能させ、かつこの汽水ドラム内で上
   方寄りの部分に、前記飽和蒸気と接して飽和温度
   近くまで昇温される水面近くの温水のみを取出す
   せきを設け、このせきによつて仕切られる室に温
   水取出口を接続するとともに、前記汽水ドラム内
   での飽和蒸気圧を検出し圧力−温度特性により温
   水温度を求めて燃焼室への燃料供給量を調整する
   ことにより温水の温度を制御するようにしたこと
   を特徴とする温水ボイラ。