JPH03236502A - ボイラの水位制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、上下ヘッダー間を多数の水管で連結し、上ヘ
ラグーに気水分離器を接続したボイラ所謂多管式貫流ボ
イラの水位制御方法に関する。

（従来の技術） 従来、多管式貫流ボイラの水位制御方法としては、大別
すると上下ヘッダー間の水位を検出して行うものと、気
水分離器と下ヘッダー間の水位を検出して行うものが知
られている（例えば特開昭５５−３１２７３号公報参照
）。

即ち、前者は、上下ヘッダー間に両者間の水位を検出す
る水位制御筒を介設し、これに給水ポンプ制御用の電極
棒を設けて水位制御するようにしたものである。

而して、小容量（換算蒸発量４００ｋｇ／ｈ以下程度）
のボイラは、通常本管が火炉の周囲に環状に一列状態で
配設され、バーナ制御も０Ｎ０ＯＦＦ制御されている。

この場合、電極棒２本による−定水位幅の水位制御で別
設問題はない。

然し乍ら、ボイラが大容量になり、バーナ制御を３位置
制御〔高燃焼（全力時）、低燃焼（学力時）、停止〕と
し、且つ水位制御を２本の電極棒で行う場合、設定水位
を水管の上部位置に設定すると、缶水のキャリーオーバ
ーで蒸気の質が悪くなり、又、８走水位を下げると、始
動時、軽負荷時及び負荷変動時に水管がオーバーヒート
してボイラ寿命が短かくなると云う問題がある。

尚、全力とはバーナの油量を定格油量に、単刃とはバー
ナの油量を定格油量の約１／２に設定したことを云う。

この問題を解決する為に、電極棒を増やして負荷に応し
て運転水位を２段に切替えることが行われている。

ところが、この切替え方式でも、伝熱面当りの蒸発量が
増加すると、全力、単刃、軽負荷及び始動時と水位制御
位置を夫々の負荷に応じて切替えねば水管のオーバーヒ
ートが負荷条件により繰返し生しることになる。

このように、蒸気の質を良くし、水管のオーバーヒート
を無くする為には、電極棒の本数も多くなり、且つ制御
も複雑となってコストアップを招くと共に、メンテナン
ス上にも問題が生じる。

一方、後者は、気水分離器と下ヘッダー間に両者間の水
位を検出する水位制御筒を介設し、これに給水ポンプ制
御用の電極棒を設け、気水分離器と上ヘッダーを連結す
る連結管の圧力損失を加味した水位で制御するようにし
たものである。

即ち、始動時は上ヘッダーから気水分離器への蒸気（気
水温合体）の流れがないので圧力損失は０となり、水管
の水位は給水ポンプ停止用の電極棒の水位と同じになる
。

そして、運転状態になると、蒸気の流れが発生し、これ
が連結管を通るときに圧力損失があり、圧力損失分水管
の水位は水位制御筒の設定水位よりも低くなる。

このように、水管の水位は負荷状態によって変動し、学
力時には水管の上部に、全力時には水管の下部に自動的
に設定されるように為されて居り、これによって水管の
オーバーヒートを防止できるようになっている。

然し乍ら、後者の方式では、キャリーオーバーが発生す
ると、上ヘッダーと気水分離器間の圧力損失が増加し、
気水分離器内の圧力が変動する。

このキャリーオーバーは缶水が異常濃縮した場合や急激
な負荷変動時等に発生する。

この圧力変動が水位制御筒内の水位を変動させる為、給
水制御が極めて不安定となる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の問題点を解消する為に創案されたもの
であり、その目的は水管のオーバーヒートを防止できる
と共に、安定した水位制御を行えるボイラの水位制御方
法を提供するにある。

（課題を解決する為の手段） 上記目的を達成する為に、本発明のボイラの水位制御方
法は、上下へラダーを水管で連結し、上へラダーに気水
分離器を接続した燃焼制御が３位置制御のボイラに於い
て、気水分離器と下ヘッダー間に両者間の水位を検出す
る第１水位制御筒を介設し、これに給水ポンプ制御用電
極棒　及び低水位用電極棒を夫々設け、又、上下ヘッダ
ー間に両者間の水位を検出する第２水位制御筒を介設し
、これに給水ポンプ制御電極棒を設け、始動時及び低燃
焼時には第１水位制御筒側が作動し、気水分離器と下部
ヘッダー間の水位を検出して水位制御を行い、又、高燃
焼時には第２水位制御筒側が作動し、上下ヘッダー間の
水位を検出して水位制御を行うようにしたものである。

（作用） 始動時及び低燃焼時には第１水位制御筒側が作動し、気
水分離器と下ヘッダー間の水位を検出して水位制御を行
い、又、高燃焼時には第２水位制御筒側が作動し、上下
ヘッダー間の水位を検出して水位制御を行う。

この方法によって、水管のオーバーヒートを防止できる
と共に、安定した水位制御を行える。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の水位ＩｉＩ制御方法を実施する多管式
貫流ボイラの概略縦断面図であって、当該ボイラは、上
ヘッダーエと、下ヘッダー２と、上下ヘッダー１．２を
連結する複数の水管３と、上へソダーエに連絡管４を介
して接続された気水分離器５と、気水分離器５に第１上
部連脇管６を介して、又、下ヘッダー２に第１下部連絡
管７を介して夫々接続された第１水位制御筒８と、第１
水位制御筒８に設けられた給水ポンプ停止用電極棒９、
給水ポンプ作動用電極棒１０及び低水位用電極棒１１と
、上ヘッダー上に第２上部連絡管１２を介して、又、下
ヘッダー２に第２下部連絡管工３を介して夫々接続され
た第２水位制御筒１４と、第２水位制御筒工４に設けら
れた給水ポンプ停止用電極棒１５及び給水ポンプ作動用
電極棒上６等から構成されている。

尚、第１図に於いて、１７はバーナ、工８は給水ポンプ
、工９は給水管、２０は戻り管、２１は蒸気出口弁、２
２は耐火物である。

そして、この貫流ボイラは、燃焼制御が３位置ｉｉｆ制
御Ｃ高燃焼φ低燃焼φ停止）されて居り、始動時及び低
燃焼時つまり学力時、学力４＋０（軽負荷）時には第Ｉ
水位制御筒８側が作動し、水位を検出して水位制御を行
い、又、高燃焼時つまり全力時には第２水位制御筒１４
側が作動し、水位を検出して水位制御を行い、各水位制
御筒８，１４への切替えは全力時、学力時の状態（例え
ば気水分離器の圧力）を検出し、これに基づいて自動的
に行われるように構成されている。又、第２水位制御筒
１４側の制御水位は学力時の制御水位より低く設定され
ている。

ここで、全力とはバーナ１７の油量を定格油量に、学力
とはバーナ１７の油量を定格油量の約１／２に設定した
ことを云う。

次に、作用について説明する。

始動時には上ヘッダー１と気水分離器５間に蒸気の流れ
がないので、水管３の水位は第１水位制御筒８側の給水
ポンプ停止用電極棒９の下端レベルと同一になる（第２
図参照）。この水位は始動時に水管３がオーバーヒート
しない位置に設定しである。

運転開始より説明すると、給水が始動水位にあるのを確
認後燃焼が始まる。蒸気の発生により蒸気圧力が上昇し
て設定圧力になると、燃焼が停止する。

そして、蒸気出口弁２１が開放されると、蒸気が流れ出
して気水分離器５の圧力が低下し、単刃燃焼に入ると、
蒸気（気水混合体）が連絡管４を通ることにより上ヘッ
ダー１と気水分離器５間に圧力損失が発生し、水管３の
水位が圧力損失分だけ第上水位制御筒８の設定水位（給
水ポンプ停止用電極棒９の下端レベル）より低下する（
第３図参照） この状態が続くと、第上水位制御筒８の水位と水管３の
水位とは同じ水位差で順次低下し、給水ポンプ作動用電
極棒１０の下端レベルに達すると。

給水ポンプ１８が作動して給水が開始される。この給水
ポンプ１８は十分な吐出力があり、水位が上昇して給水
ポンプ停止用電極棒９の下端レベルに達した時点で停止
する。

尚、水管３の水位よりも上部は蒸気（気水混合体）によ
り冷却される為、オーバーヒートすることがない。

このように、負荷が学力以下の場合には第１水位制御筒
８側で水位制御される。

次に、負荷が学力以上になって全力状態になると、これ
を自動的に検出して水位制御が第２水位制御筒１４側へ
切替えられると共に、燃焼量も増加してこれに相当する
蒸気（気水温合体）が発生する。

第Ｉ水位制御筒８から第２水位制御筒工４への切替え当
初は、第２水位制御筒１４側の設定水位が学力状態の設
定水位よりも低く設定されているので、給水ボンプエ８
は停止している。

蒸発が続き、水管３の水位が順次低下して第２水位制御
筒１４の水位が給水ポンプ作動用電極棒１６の下端レベ
ルに達すると、給水ポンプエ８が作動して給水が開始さ
れる。

この間、水管３の水位は低下するが、蒸気（気水混合体
）の発生量が増加するので、水管３の冷却も学力時以上
に行われ、水管３がオーバーヒートすることもない。

又、制御水位も学力時の制御水位よりも低く設定されて
いるので、上ヘッダー１へのキャリーオーバーもなく、
蒸気は適正な乾き度に維持される。

そして、負荷が軽くなって学力状態になると、これを自
動的に例えば気水分離器の圧力を検出して水位制御が第
１水位制御筒８側へ切替えられると共に、燃焼量も学力
相当の燃焼量になる。又、第１水位制御筒８の設定水位
に対する水管水位は全力時の水位よりも上部の為、切替
えによって給水ポンプ１８が作動し、給水が開始される
６全力から学力の切替えと同時に蒸発量及び水管３の受
ける熱負荷が減少し、且つ給水によって水位も上昇し、
学力時の水位となるので、水管３がオーバーヒートする
こともない。

（発明の効果） 以上既述した如く１本発明のボイラの水位制御方法は、
次のような優れた効果を奏することができる。

（Ｌ）　　始動時及び低燃焼時つまり学力時、学力以下
の軽負荷時には気水分離器と下ヘッダー間の水位を検出
して水位制御する為、缶水の濃縮や急激な負荷変動によ
ってキャリーオーバーが発生しても、低燃焼時には負荷
（発生気水混合体量）が少ないので気水分離器と上ヘッ
ダー間の圧力損失も少ない。従って、気水分離器の圧力
変動も少なく、これが第Ｉ水位制御筒内の水位に悪影響
を及ぼすこともなく、安定した水位制御を行える。

又、圧力損失を加味した水位で制御し、蒸気の発生量が
少ない程水管の水位が高く、蒸気の発生量が多い程水管
の水位が低くなるので、始動時、学力時、軽負荷時に水
管がオーバーヒートすることもない。

（２）　　高燃焼時つまり全力時には上下ヘッダー間の
水位を検出して水位制御を行う為に、缶水が濃縮してキ
ャリーオーバーが発生したり。

急激な圧力変動でキャリーオーバーが発生しても制御水
位を確実に検出できる。その結果安定した水位制御を行
える。

又、全力時には水管の水位は学力運転時水位より低く設
定しであるが、蒸気の発生量が増加するので、水管の冷
却も十分に行われ、水管のオーバーヒートを防止できる
。

（３）低水位用電極棒は、上下ヘッダー間の水位を検出
して水位制御する場合には全力設定水位以下に設定せざ
るを得なく、軽負荷時の低水位作動時に水管のオーバー
ヒート値が大きくなるが、本発明は気水分離器と上ヘッ
ダー間の水位を検出する第１水位制御筒内に低水位用電
極棒を設けた為、軽負荷時の低水位作動時に対しても水
管の保護を行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水位制御方法を実施する多管式貫流ボ
イラの概略縦断面図、第２図は同じく始動時の状態を示
す一部省略概略縦断面図、第３図は同じく学力時の状態
を示す一部省略概略縦断面図、第４図は同しく全力時の
状態を示す一部省略概略縦断面図である。 王は上ヘッダー、２は下ヘッダー、３は水管、５は気水
分離器、８は第１水位制御筒、９，１０は給水ポンプ制
御用電極棒、１１は低水位用電極棒、１４は第２水位制
御筒、１５．１６は給水ポンプ制御用電極棒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、上下ヘッダー（１）、（２）を水管（３）で連結し
   、上ヘッダー（１）に気水分離器（５）を接続した燃焼
   制御が３位置制御のボイラに於いて、気水分離器（５）
   と下ヘッダー（２）間に両者間の水位を検出する第１水
   位制御筒（８）を介設し、これに給水ポンプ制御用電極
   棒（９）、（１０）及び低水位用電極棒（１１）を夫々
   設け、又、上下ヘッダー（１）、（２）間に両者間の水
   位を検出する第２水位制御筒（１４）を介設し、これに
   給水ポンプ制御用電極棒（１５）、（１６）を設け、始
   動時及び低燃焼時には第１水位制御筒（８）側が作動し
   、気水分離器（５）と下ヘッダー（２）間の水位を検出
   して水位制御を行い、又、高燃焼時には第２水位制御筒
   （１４）側が作動し、上下ヘッダー（１）、（２）間の
   水位を検出して水位制御を行うようにしたボイラの水位
   制御方法。