JPH11264536A - 誘引通風機の流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】誘引通風機をサージングの発生しない状況で、
常に運転できるようにした誘引通風機の流量制御装置の
提供を課題とする。 【解決手段】誘引通風機の流量制御装置は、空気流量発
信器２、燃料流量発信器５およびガス再循環流量発信器
１５からの各信号を入力して、誘引通風機を通過する排
ガス流量を推定する推定流量信号を出力する加算器１
９、排ガス流量をサージングの発生しない最低限の流量
にする設定流量信号を出力する排ガス流量関数発生器１
８、加算器１９からの推定流量信号と設定流量信号とか
ら煙突入口ダンパ１３を操作する流量調節信号を出力す
る流量調節器２０、流量調節信号と入口ダンパ関数発生
器２４からの入口ダンパ設定信号とを比較して、大きい
方の信号を煙突入口ダンパ１３に発信して開度調節を行
う高値選択器２１とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、押込通風機から供
給された空気と燃料配管から供給された燃料とが火炉内
で燃焼した排ガスを、誘引通風機で吸引して煙突に排出
するとともに、排ガスの一部をボイラの負荷変動に応じ
て火炉に再循環させ、熱効率を高めるようにしたガス再
循環付きの平衡通風形ボイラに使用される誘引通風機の
サージング発生を回避させるための誘引通風機の流量制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘引通風機等の通風機においては、通風
機ガス流量と通風機差圧との関係が一定になると、サー
ジングが発生し通風機の破損を生じることがある。すな
わち、通風機の揚程曲線が右上がりの部分、すなわち、
通風機を通過するガス流量の増大とともに通風機を通過
するガス差圧も増大するような部分で、通風機の運転を
行うようにした場合、外部から強制力が働かない場合に
おいても、通風機の吐出圧力と吐出流量に激しい周期的
変動が生じるサージングが発生して、通風機および通風
機の周辺機器を破損することがある。

【０００３】従って、通風機の使用にあたっては、通風
機の揚程曲線が右上がりの部分での運転を避け、このよ
うな通風機のサージング発生を回避して、特に、通風機
の翼車や軸に大きな応力がかかり、運転不良とならない
ように自動制御する試みが、他の技術分野に使用される
通風機では、従来からなされている。

【０００４】例えば、特開昭５７−１２０１２２号「ブ
ロワの制御装置」においては、下水処理場におけるブロ
ワの風量制御において、吸込弁開度調節指令出力信号に
サージング限界を設定した信号制限器を付加し、ブロワ
がサージング限界以下で運転する事を無くするととも
に、供給すべき風量がサージング限界以下になる場合に
は、差分風量は、自動的に放風弁を開いて放風し、通風
機は、サージング限界以上で運転されるようにして、サ
ージング発生を回避するようにしたものが開示されてい
る。

【０００５】また、特公昭５７−４５４４７号「転炉廃
ガス処理装置の廃ガス処理方法」では、一次集塵器およ
び誘引送風機の絞り機構が、最適な流量設定値に基づい
てそれぞれ算出される開度指令により制御され、二次集
塵器の絞り機構は、最適な流量設定値と廃ガス流量実際
値との偏差に基づいて算出される開度指令により制御し
て、通風機がサージング限界以下で運転されることを防
止して、通風機のサージング発生を回避するようにした
ものが開示されている。

【０００６】しかしながら、従来の押込通風機から供給
された空気と燃料配管から供給された燃料とを火炉にて
燃焼させるとともに、燃焼により発生する排ガスを火炉
内から誘引通風機で吸引して煙突に排出するとともに、
煙突に排出される排ガス一部をボイラの負荷変動に応じ
て、火炉に再循環させて熱効率を高めるようにした、い
わゆるガス再循環付きの平衡通風形ボイラに使用されて
いる誘引通風機のサージング発生の回避は、従来から運
転員の判断による誘引通風機の運転操作によりなされて
いるのが実状である。

【０００７】図１は、上述した、ガス再循環付きの平衡
通風形ボイラの風煙道系統を示す図である。図に示すよ
うに、燃焼用の空気Ａは押込通風機１から空気流量制御
ダンパ３にて流量を調節されつつ、空気ダクト４を通り
火炉８内へ送り込まれる。また、空気ダクト４内を流れ
る空気Ａの流量は、空気流量発信器２で検出され、発信
されて制御コンソール等に設けられている表示装置に表
示される。

【０００８】さらに、火炉８内には、燃料流量制御弁６
にて流量を調節された燃料Ｆが送り込まれ、火炉８内で
は供給された空気Ａと燃料Ｆが燃焼し、熱エネルギーを
発生させるとともに、排ガスＧを発生させる。また、図
示省略した燃料ポンプから吐出され、燃料流量制御弁６
にて流量が制御されて、燃料配管７内を流れる燃料Ｆの
流量も、燃料流量発信器５で検出されて発信され、同様
に表示装置に表示される。

【０００９】また、火炉８内で発生した排ガスＧは、誘
引通風機９により、火炉８内から引き出され、ガスダク
ト１２を通り煙突２６へと排出される。この誘引通風機
９により火炉８内から吸引される排ガスＧの流量も、誘
引通風機９の前後に配設された誘引通風機入口圧力発信
器１０および誘引通風機出口圧力発信器１１で検出さ
れ、表示装置に発信された発信信号の差から算出され表
示装置に表示される。

【００１０】図示するようなガス再循環付きの平衡通風
形ボイラ３０では、ボイラ３０の熱効率を高めるため
に、誘引通風機９の出口側でガスダクト１２を分岐し
て、前述したように、排ガスＧの一部は、排ガスＧ₁ と
して外気へ放出されるとともに、残りの排ガスＧは、ガ
ス再循環ダクト１６を通して、再循環排ガスＧ₂ として
再び火炉８へ導く構造にしている。この火炉８内へ再循
環される再循環排ガスＧ₂ のガス再循環流量は、ガス再
循環ダクト１６に設けたガス再循環ダンパ１４および煙
突２６へ排出される排出ガスＧ₁ の排出流量を制御する
煙突入口ダンパ１３の開度を、後述するように制御する
ことにより制御される。

【００１１】また、ガス再循環ダクト１６を流れるガス
再循環流量は、ガス再循環ダクト１６に設置されたガス
再循環流量発信器１５にて検出され、同様に表示装置へ
発信されて表示される。

【００１２】図４は、上述のように火炉８内へ再循環さ
れる再循環排ガスＧ₂ のガス再循環流量を制御するた
め、従来から使用されているガス再循環流量制御装置４
０の制御系統を示す図である。図に示すように、再循環
排ガスＧ₂ のガス再循環流量は、再循環流量関数発生器
２３によりボイラ負荷２２に見合った流量に設定され、
それに応じて、煙突入口ダンパ関数発生器２４により開
度が設定された煙突入口ダンパ１３と、同様に再循環流
量関数発生器２３により設定された流量に応じて、再循
環ダンパ関数発生器２５により開度が設定されたガス再
循環ダンパ１４を操作することにより制御されるように
している。

【００１３】しかしながら、図４に示すように、従来の
ガス再循環流量制御装置４０では、誘引通風機９のサー
ジング回避制御装置は設けられてなく、再循環排ガスＧ
₂ を火炉８内へ戻す運転中に、ガス再循環流量が不足気
味の場合には、運転員の判断により誘引通風機９のサー
ジングが発生しないように、煙突入口ダンパ関数発生器
２４を操作して、煙突入口ダンパ１３の開度を変えると
ともに、ガス再循環ダンパ関数発生器２５を操作してガ
ス再循環ダンパ１４の開度を変えて、ガス再循環流量を
増大させるようにしていた。

【００１４】このため、煙突入口ダンパ１３を閉じ過ぎ
てしまう場合があり、このように煙突入口ダンパ１３を
閉じ過ぎてしまった場合には、誘引通風機９の出口圧力
が上昇してしまうことが起こる。このように、誘引通風
機９の出口圧力が上昇すると、誘引通風機９は、揚程曲
線が右上がりの部分で運転されることになり、誘引通風
機９からの吐出される排ガスＧの吐出圧力および吐出流
量が激しい周期的な変動を起こす、いわゆるサージング
が発生し、誘引通風機９の翼車、軸、若しくは周辺機器
が故障し、ボイラ運転が継続できなくなることが生じる
恐れがあった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の通風
機、特に、ガス再循環付きの平衡通風形ボイラのガス再
循環流量制御に使用される誘引通風機の不具合、すなわ
ち、従来の誘引通風機では、サージング回避制御装置が
設けられていないため、サージングが発生しないように
煙突入口ダンパとガス再循環ダンパの開度操作を運転員
の判断で行う必要があり、さらには、この開度操作によ
っては、誘引通風機にサージングが発生して誘引通風機
等が故障して、ガス再循環付きの平衡通風形ボイラの運
転が不能になるなどの不具合が発生するのを解消するた
め、誘引通風機を通過する排ガス流量が、誘引通風機の
特性により決まる、サージングが発生せず、安全運転が
できる最低流量を確保できる運転制御が自動的にできる
ようにした誘引通風機の流量制御装置を提供することを
課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の誘引
通風機の流量制御装置は、次の手段とした。

【００１７】（１）次の発信器からの信号を入力して、
演算し、誘引通風機で吸引される排ガス流量を推定する
推定流量信号を発信する加算器を設けた。

【００１８】（ａ）供給された燃焼用の空気と供給され
た燃料とを燃焼させる火炉に、外気を燃焼用の空気とし
て供給する押込通風機から火炉内に吐出される空気の流
量を検出して発信する空気流量発信器、（ｂ）燃焼用の
空気と燃焼させるため、火炉内に吐出される燃料配管内
を流れる燃料の流量を検出して発信する燃料流量発信
器、（ｃ）火炉内に吐出された空気と燃料とが燃焼し
て、火炉内から誘引通風機で吸引されて煙突に排出され
る排ガスの一部を、ボイラの負荷変動に応じて火炉内に
再循環させて熱効率を高めるため、ガスダクトから分岐
されて火炉内に再循環させる排ガスの流量を検出して発
信するガス再循環流量発信器、 （２）火炉内から誘引通風機で吸引される排ガス流量
を、誘引通風機のサージング発生を回避する最低流量の
排ガス流量に設定する設定流量信号を出力する排ガス流
量関数発生器を設けた。

【００１９】（３）加算器からの排ガス流量の推定流量
信号と排ガス流量関数発生器からの排ガス流量の設定流
量信号とから、誘引通風機の排ガス流量をサージング発
生を回避する流量に設定するため、煙突入口ダンパを操
作して誘引通風機で吸引される排ガス流量を調節する流
量調節信号を出力する流量調節器を設けた。

【００２０】（４）流量調節器からの流量調節信号と、
ガス再循環付きの平衡通風形ボイラの負荷から煙突入口
ダンパの開度を設定し、出力する煙突入口ダンパ関数発
生器からの煙突入口ダンパ設定信号とを比較して、煙突
入口ダンパの開度を流量調節信号および煙突入口ダンパ
設定信号の大きい方に設定し、誘引通風機で吸引される
排ガス流量が、誘引通風機の特性により決まる安全運転
のための最低流量を確保するようにした、オーバライド
制御を行う高値選択器を設けた。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面に基づいて説明する。図２は、本発明の誘引通風機の
流量制御装置の実施の第１形態を示す、図１に示したガ
ス再循環付きの平衡通風形ボイラの誘引通風機に適用さ
れるサージング回避制御付きのガス再循環流量制御装置
の系統図、図３は、図１に示した誘引通風機の通風機特
性曲線の模式図である。なお、図２において図１および
図４に示した部材と同一部材ないし類似の部材には、同
一符号を付して詳細説明は省略する。

【００２２】図２に示すように、本実施の形態の誘引通
風機のガス再循環流量制御装置５０では、誘吸引通風機
９のサージングの発生を防ぐために、ガス再循環流量制
御装置５０に対して、空気流量発信器２と燃料流量発信
器５とガス再循環流量発信器１５の信号を加算器１９で
加算して推定される誘引通風機９を通過する排ガス流量
と、誘引通風機９の前後に設置された誘引通風機入口圧
力発信器１０および誘引通風機出口圧力発信器１１から
それぞれ発信された信号の差から検出され、算出された
誘引通風機９の前後の差圧とから、その排ガス流量と誘
引通風機９の前後の差圧とのサージング発生関係をもと
に、サージング発生防止のために設定された排ガスＧの
流量を確保するための流量調節器２０を設けるようにし
たものである。

【００２３】図３に示す通風機特性曲線上において、点
線２７は、サージングの発生する排ガス流量と誘引通風
機９の前後の差圧の関係を示すサージング曲線である。
また、この通風機特性曲線上には、サージング曲線２７
よりも、あらかじめ流量に余裕を持たせた制御線２８を
設定しておき、誘引通風機９を通過する排ガス流量がサ
ージング曲線２７に近づき、サージングが発生しそうに
なったら、この制御線２８で定められた排ガス流量にな
るように、誘引通風機９を通過する排ガス流量を調節し
て、サージングの発生を回避するようにしている。

【００２４】このため、図１に示すように誘引通風機９
の前後に設けた誘引通風機入口圧力発信器１０および誘
引通風機出口圧力発信器１１により、誘引通風機９の前
後の差圧を差圧計１７で計測し、制御線２８から求めら
れる誘引通風機ガス流量を設定する設定流量信号を排ガ
ス流量関数発生器１８により発生させる。

【００２５】一方、ガス再循環流量制御装置５０では、
この排ガス流量関数発生器１８からの設定流量信号と、
火炉８内に外気を燃焼用の空気Ａとして供給する押込通
風機１から火炉８内に吐出される空気Ａの流量を検出し
て発信する空気流量発信器２、燃焼用の空気Ａと燃焼さ
せるため、火炉８内に吐出される燃料配管７内を流れる
燃料Ｆの流量を検出して発信する燃料流量発信器５、お
よび空気Ａと燃料Ｆとが燃焼して、火炉８内から誘引通
風機９で吸引されて煙突２６に排出される排ガスＧの一
部を、ボイラの負荷変動に応じて火炉８内に再循環させ
るため、ガスダクト１２から分岐されて火炉８内に再循
環させる排ガスＧの流量を検出して発信するガス再循環
発信器１５から入力された信号を加算して、誘引通風機
９で吸引される排ガス流量を推定して発信する加算器か
らの推定流量信号とを比較し、流量調節器２０により煙
突入口ダンパ１３の操作する流量調節信号を発生させ
る。

【００２６】このように、煙突入口ダンパ１３の操作信
号は、上述したように、従来、ガス再循環流量関数発生
器２３および煙突入口ダンパ関数発生器２４により発生
させていたが、本実施の形態では、排ガス流量関数発生
器１８からの設定流量信号と加算器１９からの排ガス流
量を推定する推定流量信号とを比較して、流量調節信号
を発生させる流量調節器２０により発生させるようにし
た。

【００２７】今、仮に誘引通風機９が、図３の通常運転
曲線２９上のｘ点で正常運転されていたボイラプラント
において、ボイラ負荷変動などにより、ガス再循環流量
を増やそうとすると、ガス再循環ダンパ関数発生器２５
からのガス再循環ダンパ設定信号でガス再循環ダンパ１
４が開く方向に動き、煙突入口ダンパ関数発生器２４か
らの煙突入口ダンパ設定信号で煙突入口ダンパ１３が閉
じる方向に動く。このため、誘引通風機９前後の差圧が
大きくなり、誘引通風機９の通常運転曲線２９上の運転
点ｘが制御線２８上のｙ点の方向に移動する。

【００２８】さらに、誘引通風機９前後の差圧が大きく
なり、誘引通風機９の運転点ｘがＥ点を越えて、サージ
ング曲線２７上のｚ点に近づこうとすると、ボイラ負荷
に見合った煙突入口ダンパ１３を閉じる方向に動かす煙
突入口ダンパ関数発生器２４からの煙突入口ダンパ設定
信号が、流量調節器２０からの流量調節信号よりも小さ
くなるため、煙突入口ダンパ１３の操作は、煙突入口ダ
ンパ関数発生器２４からの煙突入口ダンパ設定信号によ
る制御から、流量調節器２０からの流量調節信号による
制御に切り替わり、煙突入口ダンパ１３は、それ以上閉
じる方向に動かず、誘引通風機９の運転点はｙ点に止ま
り、誘引通風機９のサージング発生を防止できる。

【００２９】このように、誘引通風機９前後の差圧が上
昇し、誘引通風機９の通風機特性曲線上の運転点がサー
ジング曲線２７に近づいた場合には、煙突入口ダンパ関
数発生器２４からの入口ダンパ設定信号よりも、流量調
節器２０からの流量調節信号が大きくなり、高値選択器
２１によるオーバライド制御により、流量調節器２０か
らの流量調節信号で煙突入口ダンパ１３は操作されるこ
とになり、サージング回避制御が有効となり、誘引通風
機９を通過する排ガス流量が確保されることで、誘引通
風機９のサージング発生を防止できる。

【００３０】このように、本実施の形態の誘引通風機の
流量制御装置は、上述の構成にされているため、煙突入
口ダンパ１３の開度が、サージング発生を防止できる誘
引通風機９の流量を確保できる開度に、常に自動的に保
持され、煙突入口ダンパ１３を閉め過ぎてしまうという
操作に伴う、サージングの発生を回避することができ、
サージングの発生による誘引通風機９の翼車、軸等の破
損もしくは周辺機器の故障を防止でき、ボイラ運転上の
信頼性と安全性を確保することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の誘引通
風機の流量制御装置は、燃焼用の空気と供給された燃料
とを燃焼させる火炉に、外気を燃焼用の空気として供給
する押込通風機から火炉内に吐出される空気の流量を検
出して発信する空気流量発信器、燃焼用の空気と燃焼さ
せるため火炉内に吐出される燃料配管内を流れる燃料の
流量を検出して発信する燃料流量発信器、および火炉内
に吐出された空気と燃料とが燃焼して、火炉内から誘引
通風機で吸引されて煙突に排出される排ガスの一部を、
ボイラの負荷変動に応じて火炉内に再循環させるため、
ガスダクトから分岐されて火炉内に再循環させる排ガス
の流量を検出して発信するガス再循環流量発信器からの
信号を入力して、誘引通風機で吸引される排ガス流量を
推定する推定流量信号を発信する加算器、火炉内から誘
引通風機で吸引される排ガス流量を、誘引通風機のサー
ジング発生を回避する排ガス流量に設定する設定流量信
号を出力する排ガス流量関数発生器、加算器からの推定
流量信号と排ガス流量関数発生器からの設定流量信号と
から、誘引通風機のサージング発生を回避する排ガス流
量に設定するため、煙突入口ダンパを操作して誘引通風
機で吸引される排ガス流量を調節する流量調節器、流量
調節器からの流量調節信号と、ガス再循環付きの平衡通
風形ボイラの負荷から煙突入口ダンパの開度を設定し、
出力する煙突入口ダンパ関数発生器からの煙突入口ダン
パ設定信号とを比較して、煙突入口ダンパの開度を流量
調節信号および煙突入口ダンパ設定信号の大きい方に設
定し、誘引通風機から吸引する排ガス流量が、誘引通風
機の特性により決まる安全運転のための最低流量を確保
できるオーバライド制御を行う高値選択器を設けるもの
とした。

【００３２】これにより、誘引通風機から吐出される排
ガス流量および吐出圧力が、外部からの強制力が働かな
い場合においても、激しく周期的に変動するサージング
の発生を防止でき、誘引通風機の流量が確保できるよう
に、煙突入口ダンパの開度が保持され、従来の煙突入口
ダンパを閉め過ぎてしまうという誤操作による、サージ
ングの発生を確実に回避することができ、サージングの
発生による誘引通風機９の翼車、軸等の破損もしくは周
辺機器の故障を防止でき、ボイラ運転上の信頼性と安全
性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス再循環付きの平衡通風形ボイラの通風煙道
系統を示す図、

【図２】本発明の誘引通風機の流量制御装置の実施の第
１形態を示す、図１に示したガス再循環付きの平衡通風
形ボイラの誘引通風機に適用されるサージング回避制御
付きのガス再循環流量制御装置の系統図、

【図３】図１に示した誘引通風機の通風機特性曲線を示
す模式図、

【図４】従来の平衡通風形ボイラの誘引通風機のガス再
循環流量制御装置を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 押込通風機 ２ 空気流量発信器 ３ 空気流量制御ダンパ ４ 空気ダクト ５ 燃料流量発信器 ６ 燃料流量制御弁 ７ 燃料配管 ８ 火炉 ９ 誘引通風機 １０ 誘引通風機入口圧力発信器 １１ 誘引通風機出口圧力発信器 １２ ガスダクト １３ 煙突入口ダンパ １４ ガス再循環ダンパ １５ ガス再循環流量発信器 １６ ガス再循環ダクト １７ 差圧計 １８ 排ガス流量関数発生器 １９ 加算器 ２０ 流量調節器 ２１ 高値選択器 ２２ ボイラ負荷 ２３ ガス再循環流量関数発生器 ２４ 煙突入口ダンパ関数発生器 ２５ ガス再循環ダンパ関数発生器 ２６ 煙突 ２７ サージング曲線 ２８ 制御線 ２９ 通常運転曲線 ３０ 平衡通風形ボイラ ４０ ガス再循環流量制御装置 ５０ ガス再循環流量制御装置 Ａ 燃焼用の空気 Ｆ 燃料 Ｇ 排ガス Ｇ₁ 排出ガス Ｇ₂ 再循環排ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 正幸 広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱 重工業株式会社広島製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押込通風機から供給された空気と燃料配
   管から供給された燃料とを火炉で燃焼させるとともに、
   誘引通風機で前記火炉から吸引されて煙突に排出される
   排ガスの一部を、ボイラの負荷変動に応じて火炉に再循
   環させて熱効率を高めるようにした、ガス再循環付きの
   平衡通風形ボイラのガス再循環流量制御に使用される誘
   引通風機の流量制御装置において、前記押込通風機の流
   量を検出して発信する空気流量発信器、前記燃料配管内
   の流量を検出して発信する燃料流量発信器、および前記
   火炉に再循環させるガスの流量を検出して発信するガス
   再循環流量発信器からの信号を加算して、前記誘引通風
   機で吸引される排ガス流量を演算して推定流量信号を出
   力する加算器と、前記誘引通風機で吸引される排ガス流
   量の最低流量を設定する設定流量信号を出力する排ガス
   流量関数発生器と、前記加算器および前記排ガス流量関
   数発生器からの信号により前記排ガス流量を調節する流
   量調節信号を出力する流量調節器と、前記流量調節信号
   およびボイラの負荷変動に応じて煙突入口ダンパの開度
   設定をする煙突入口ダンパ関数発生器からの煙突入口ダ
   ンパ設定信号のうち大きい方を選択して、前記煙突入口
   ダンパの開度を設定する高値選択器とを備え、前記排ガ
   ス流量が前記誘引通風機の特性により決まる安全運転の
   ための最低流量を確保できるように、オーバライド制御
   して前記誘引通風機のサージング発生を回避するように
   したことを特徴とする誘引通風機の流量制御装置。