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JP6537830B2 - Boiler for detecting water pipe contamination - Google Patents
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JP6537830B2 - Boiler for detecting water pipe contamination - Google Patents

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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

本発明は、要求負荷に応じて燃焼量の増減を行う燃焼装置を持ち、水管の外側を流れる燃焼ガスと水管内にあるボイラ水との間で熱交換を行って蒸気を発生するボイラであって、水管表面に煤やスケールといった熱伝達率低下物質が付着した場合に水管汚れの検出を行うボイラに関するものである。   The present invention is a boiler having a combustion apparatus that increases or decreases the amount of combustion according to a required load, and performs heat exchange between combustion gas flowing outside the water pipe and boiler water in the water pipe to generate steam. The present invention relates to a boiler that detects contamination of a water pipe when a heat transfer coefficient lowering substance such as soot or scale adheres to the surface of the water pipe.

実開平成2−140131号公報に記載があるように、燃焼装置による燃焼を行うことで発生した熱によって水管を加熱し、水管内のボイラ水を加熱して蒸気を発生しているボイラでは、水管の外側表面に煤が付着して堆積すると、煤は水管を構成する鋼管に比べて熱の伝達率が低いものであるため、燃焼ガスからボイラ水への熱の伝達が阻害される。また水管の内側でも、ボイラ水の蒸発によって水中に含まれていた不純物が析出し、水管内面にスケールが付着することがあり、スケールも熱の伝達率が低いため、この場合にも燃焼ガスからボイラ水への熱の伝達が阻害される。 As described in Japanese Utility Model Application Publication Hei 2-140131, in a boiler that heats a water pipe with heat generated by combustion with a combustion device and heats boiler water in the water pipe to generate steam, When the soot adheres to the outer surface of the water pipe and deposits, the heat transmission rate from the combustion gas to the boiler water is hindered because the heat transmission rate of the soot is lower than that of the steel pipe constituting the water pipe. Also, inside the water pipe, the impurities contained in the water may be deposited by evaporation of the boiler water, and the scale may adhere to the inner surface of the water pipe, and the scale also has a low heat transfer coefficient. Transfer of heat to the boiler water is impeded.

ボイラの水管に煤やスケールのような熱伝達率低下物質が付着して、燃焼ガスからボイラ水への熱伝達量が減少すると、蒸気発生量は低下し、利用されずに排出される熱量が増加することになって、ボイラ効率は低下する。効率が低下した状態でボイラの運転を継続すると、燃料を無駄に消費することになるため、水管の汚れを監視しておいて、水管に汚れが発生した場合には汚れを除去するようにしている。燃焼ガスからボイラ水への熱の伝達効率が低下した場合、ボイラから排出される燃焼排ガスは熱を多く持ったままとなって排ガス温度が高くなるため、排ガス温度の上昇を検出することによって水管の汚れを判断することができる。実開平成2−140131号公報に記載の考案では、一定時間継続して燃焼を行った時の排ガス温度を検出し、この排ガス温度が基準値を超えると、異常発生の判定を行うようにしている。 When a heat transfer coefficient lowering substance such as soot or scale adheres to the water pipe of the boiler and the heat transfer amount from the combustion gas to the boiler water decreases, the steam generation amount decreases and the amount of heat discharged without being used is The boiler efficiency will decrease as it increases. Continuation of the boiler operation with reduced efficiency results in wasted fuel consumption, so the contamination of the water pipe should be monitored, and if the contamination occurs in the water pipe, the contamination should be removed. There is. When the heat transfer efficiency from the combustion gas to the boiler water decreases, the flue gas discharged from the boiler keeps a lot of heat and the temperature of the exhaust gas becomes high. Therefore, the water pipe is detected by detecting the rise in the exhaust gas temperature. You can judge the dirt of In the device disclosed in Japanese Utility Model Application Publication Hei 2-140131, the exhaust gas temperature is detected when combustion is continuously performed for a fixed time, and when the exhaust gas temperature exceeds a reference value, the occurrence of abnormality is judged. There is.

ここで一定時間継続燃焼した時との条件が付いているのは、排ガス温度は水管の汚れ以外の条件によっても変化するためである。燃焼時間が短い場合やボイラ内の温度が低い場合には、水管に煤などが付着していても排ガス温度の検出値は低いものとなるため、水管の汚れを検出することはできない。また、高燃焼/低燃焼のように燃焼量の変更を行うようにしており、燃焼装置で発生する熱量が変化するボイラの場合には、燃焼量によって排ガス温度の値が異なる。そのため、最大の燃焼量で一定時間継続した時の排ガス温度に基づいて水管の汚れを検出するようにしている。 Here, the condition with the time of continuous combustion for a fixed time is attached because the temperature of the exhaust gas also changes depending on the conditions other than the contamination of the water pipe. If the combustion time is short or if the temperature in the boiler is low, the detected exhaust gas temperature will be low even if soot or the like adheres to the water pipe, so it is not possible to detect contamination of the water pipe. Further, the amount of combustion is changed as in high combustion / low combustion, and in the case of a boiler in which the amount of heat generated by the combustion device changes, the value of the exhaust gas temperature varies depending on the amount of combustion. Therefore, the contamination of the water pipe is detected based on the exhaust gas temperature when continuing for a fixed time with the maximum combustion amount.

しかしボイラの設置環境によっては、水管汚れの検出が行えないということがあった。例えば負荷が少なく高燃焼での燃焼時間が極端に少ない設置環境では、水管に汚れが付着して燃焼ガスからボイラ水への熱の伝達効率が低下していても、燃焼量は低燃焼であるために排ガス温度は低いということがある。この場合には、水管に汚れが付着することで排ガス温度が上昇していても、元の温度が低いために排ガス温度は水管汚れ判定の基準値まで上昇していないということになり、水管の汚れを検出することが遅れるということになっていた。 However, depending on the installation environment of the boiler, it has been found that water pipe contamination can not be detected. For example, in an installation environment where the load is low and the combustion time in high combustion is extremely short, the amount of combustion is low even if the water pipe is contaminated and heat transfer efficiency from the combustion gas to the boiler water is reduced. Because of this, the exhaust gas temperature may be low. In this case, even if the exhaust gas temperature rises due to the contamination of the water pipe, the exhaust gas temperature does not rise to the reference value of the water pipe contamination judgment because the original temperature is low. It was supposed to be late to detect dirt.

実開平成2−140131号公報Japanese Utility Model Application Publication Heisei 2-140131

本発明が解決しようとする課題は、燃焼量の変更を行うボイラでも水管への煤やスケールの付着を精度良く検出することができる水管汚れの検出を行うボイラを提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a boiler for detecting water pipe contamination which can accurately detect adhesion of a scale or a scale to a water pipe even in a boiler which changes the amount of combustion.

請求項1に記載の発明は、燃焼量の増減を可能としている燃焼装置、燃焼装置にて発生した熱を受けて水管内部のボイラ水を加熱し、蒸気を発生する伝熱用の水管、ボイラから排出している燃焼排ガスの温度を検出する排ガス温度検出装置、ボイラで発生している蒸気の温度を検出する蒸気温度検出装置を持ち、必要負荷量に合わせて燃焼量の増減を行っているボイラにおいて、燃焼量に対応させて設定している燃焼量毎設定値に、蒸気温度検出装置にて検出している蒸気温度検出値から算出される補正値を加えることで排ガス温度異常判定値を算出し、排ガス温度検出装置にて検出している排ガス温度検出値が、算出した排ガス温度異常判定値よりも判定設定時間以上連続で越えた場合に、水管に汚れが付着しているとの判定を行うことを特徴とする。
The invention according to claim 1 is a combustion apparatus capable of increasing or decreasing the amount of combustion, a heat pipe for heat transfer that generates steam and heats boiler water inside the water pipe by receiving heat generated by the combustion apparatus. Has an exhaust gas temperature detection device that detects the temperature of the combustion exhaust gas discharged from the steam generator, and a steam temperature detection device that detects the temperature of the steam generated in the boiler, and increases or decreases the combustion amount according to the required load amount In the boiler, the exhaust gas temperature abnormality judgment value is obtained by adding the correction value calculated from the steam temperature detection value detected by the steam temperature detection device to the setting value for each combustion amount set corresponding to the combustion amount. If the exhaust gas temperature detection value calculated and detected by the exhaust gas temperature detection device exceeds the calculated exhaust gas temperature abnormality judgment value continuously for more than the judgment setting time, it is judged that the water pipe is contaminated To do And butterflies.

請求項2に記載の発明は、前記の水管汚れの検出を行うボイラにおいて、蒸気温度検出値に基づいて算出する補正値は、蒸気温度検出装置にて検出した蒸気温度検出値と予め定めておいた蒸気温度設定値の差に、燃焼量に対応させて設定していた補正係数を乗算することによって算出するものであることを特徴とする。   In the boiler according to the second aspect of the present invention, the correction value calculated based on the steam temperature detection value is predetermined with the steam temperature detection value detected by the steam temperature detection device. It is characterized in that the difference is calculated by multiplying the difference between the steam temperature setting value and the correction value that has been set according to the amount of combustion.

請求項3に記載の発明は、前記の水管汚れの検出を行うボイラにおいて、前記燃焼量毎設定値はボイラの燃焼量が大きい場合には大きな値に設定し、燃焼量が小さな場合には小さな値に設定するものであることを特徴とする。 In the boiler according to the third aspect of the present invention, the set value for each amount of combustion is set to a large value when the amount of combustion of the boiler is large, and small when the amount of combustion is small. It is characterized in that it is set to a value.

本発明を実施することで、燃焼量の変更を行うボイラであって高燃焼での燃焼時間が極端に少ないなど、燃焼状態に片寄りが発生するボイラでも、水管への煤やスケールの付着の検出を精度よく行うことができる。 By implementing the present invention, it is a boiler that changes the amount of combustion, and combustion time in high combustion is extremely short, and even in a boiler in which deviation occurs in the combustion state, adhesion of soot and scale to the water pipe Detection can be performed accurately.

本発明の一実施例におけるボイラの構成図Configuration of a boiler according to an embodiment of the present invention 図1のA−A断面図A-A sectional view of FIG. 1 水管表面に汚れのない状態での燃焼ガスからボイラ水への熱伝達状況のイメージ図Image of heat transfer from combustion gas to boiler water with no contamination on the surface of water pipe 水管表面に汚れがある状態での燃焼ガスからボイラ水への熱伝達状況のイメージ図Image of heat transfer from combustion gas to boiler water when the water pipe surface is dirty

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図1は本発明を実施しているボイラのフロー図、図2は図1のA−A断面図、図3と図4は燃焼ガスからボイラ水への熱伝達状況のイメージ図であり、図3は水管表面に汚れがない状態、図4は水管表面に汚れがある状態を示している。   One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a flow diagram of a boiler embodying the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line A-A of FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are image diagrams of heat transfer from combustion gas to boiler water. Shows a state in which the water pipe surface is not soiled, and FIG. 4 shows a state in which the water pipe surface is soiled.

ボイラは上部と下部に設けた環状の管寄せ間を多数の垂直な水管2で連結した缶体を持つものであり、水管2で囲まれる中央の空間を燃焼室としている。燃焼室の上部には下向きに火炎を発生させる燃焼装置1を設けており、燃焼装置1へ燃料と燃焼用空気を供給して燃焼を行う。燃焼装置1への燃料供給は、低燃焼用燃料弁6と高燃焼用燃料弁7を通じて行うようにしており、低燃焼用燃料弁6のみを開いた場合に供給する燃料量が低燃焼用の燃料供給量となり、低燃焼用燃料弁6と高燃焼用燃料弁7の両方を開いた場合に供給する燃料量が高燃焼用の燃料量となる。そのため、高燃焼時には低燃焼時よりも多くの燃料を供給することになる。燃焼装置1への燃焼用空気の供給は、送風機8で空気を加圧して燃焼装置1へ供給する。燃焼用空気の供給量調節は、送風機8での回転数増減と、送風路の途中に設けたダンパ10での流路面積の増減によって行い、高燃焼の場合には高燃焼の供給量、低燃焼の場合には低燃焼の供給量とする。燃焼用空気の供給量も、高燃焼時には低燃焼時よりも多くの燃焼用空気を供給する。 The boiler has a can body in which ring-shaped tubers provided at upper and lower portions are connected by a number of vertical water pipes 2, and a central space surrounded by the water pipes 2 is a combustion chamber. A combustion device 1 for generating a flame downward is provided at the upper part of the combustion chamber, and fuel and combustion air are supplied to the combustion device 1 to perform combustion. The fuel supply to the combustion apparatus 1 is performed through the low combustion fuel valve 6 and the high combustion fuel valve 7, and the amount of fuel supplied when only the low combustion fuel valve 6 is opened is for combustion. The amount of fuel supplied is the amount of fuel supplied when both the low combustion fuel valve 6 and the high combustion fuel valve 7 are opened is the high combustion fuel amount. Therefore, at the time of high combustion, more fuel will be supplied than at the time of low combustion. The supply of combustion air to the combustion device 1 pressurizes the air with the blower 8 and supplies the air to the combustion device 1. The supply amount adjustment of the combustion air is performed by the increase and decrease of the rotational speed of the blower 8 and the increase and decrease of the flow passage area of the damper 10 provided in the middle of the air flow passage. In the case of combustion, the supply amount is low. The amount of combustion air supplied also supplies more combustion air at high combustion than at low combustion.

燃焼室の回りを囲む水管2は2列の環状に配置しており、内側水管列と外側水管列からなるそれぞれの水管列では隣り合う水管の間をヒレにて閉塞しておく。内側水管列と外側水管列の間にできる環状の空間を燃焼ガス通路とし、内側水管列では水管間をつなぐヒレを下部で開口し、外側水管列では水管間をつなぐヒレを上部で開口する。内外水管列間にできる燃焼ガス通路は、内側水管列下部に設けた開口部で燃焼室と接続し、外側水管列上部に設けた開口部で排ガス通路5と接続する。燃焼ガス通路を通過した燃焼排ガスは、排ガス通路5を通して戸外へ排出する。 The water pipes 2 surrounding the combustion chamber are arranged in two rings, and in each water pipe row consisting of an inner water pipe row and an outer water pipe row, the adjacent water pipes are closed with fins. An annular space formed between the inner and outer water pipe rows is a combustion gas passage. In the inner water pipe row, a fin connecting the water pipes is opened at the lower part, and in an outer water pipe row, a fin connecting the water pipes is opened at the upper part. The combustion gas passage formed between the inner and outer water pipe rows is connected to the combustion chamber at the opening provided at the lower portion of the inner water pipe row, and connected to the exhaust gas passage 5 at the opening provided on the outer water pipe row. The combustion exhaust gas that has passed through the combustion gas passage is discharged outside through the exhaust gas passage 5.

燃焼装置1にて燃焼を行うと、火炎の熱はまず燃焼室に面している水管2を加熱する。次に高温の燃焼ガスは、燃焼室下部に設けている水管間の隙間を通して燃焼ガス通路内へ入る。燃焼室下部での水管間の隙間は燃焼室周りの全周に設けているため、燃焼ガスは燃焼室から放射状に流れて燃焼ガス通路内に入り、燃焼ガス通路内を上向きに流れる。その際に燃焼ガスは、燃焼ガス通路に面している水管を加熱する。その後燃焼ガスは、燃焼ガス通路の上部から排ガス通路5に流れ、ボイラ内での熱交換を行うことで温度の低下した燃焼ガスは、排ガス通路5を通して戸外へ排出される。 When the combustion device 1 burns, the heat of the flame first heats the water pipe 2 facing the combustion chamber. Next, the high temperature combustion gas enters the combustion gas passage through the gap between the water pipes provided at the lower part of the combustion chamber. Since the gap between the water pipes at the lower part of the combustion chamber is provided on the entire periphery around the combustion chamber, the combustion gas flows radially from the combustion chamber, enters the combustion gas passage, and flows upward in the combustion gas passage. The combustion gas then heats the water pipe facing the combustion gas channel. Thereafter, the combustion gas flows from the upper portion of the combustion gas passage to the exhaust gas passage 5, and the combustion gas whose temperature is lowered by heat exchange in the boiler is discharged to the outside through the exhaust gas passage 5.

ボイラへの給水は、記載していない水位検出装置と給水ポンプなどからなる給水装置によって行う。ボイラでは内部の水位を検出しておき、蒸発によって給水開始水位まで水位が低下すると、給水ポンプの作動を行ってボイラ内の水位を上昇させ、給水を行うことで給水停止水位まで水位が上昇すると給水ポンプの作動を停止する、ということを繰り返すことによって、水位を一定の範囲内に保つ。水管2内にボイラ水を供給した状態で水管2の外側に燃焼ガスを流すと、燃焼ガスの熱が水管2を通して内部のボイラ水へ送られる。水管2内で加熱されたボイラ水は蒸気を発生し、水管内を上方に流れる。各水管で発生した蒸気は水管上部に設置している上部管寄せで集合した後に気水分離器へ送られ、気水分離器で蒸気と液体に分離した後、蒸気がボイラから取り出される。ボイラには蒸気温度を検出するための蒸気温度検出装置4を設けており、蒸気温度検出装置4によって蒸気温度の検出を行う。なお、ここで記載の蒸気温度検出装置4は、蒸気圧力値から換算するものや、ボイラ水の温度を検出することで行うものであってもよい。また、排ガス通路5にはボイラから排出されている燃焼排ガスの温度を検出する排ガス温度検出装置3を設けておく。 Water supply to the boiler is performed by means of a water supply device including a water level detection device not shown and a water supply pump. If the water level inside the boiler is detected in the boiler and the water level falls to the water supply start water level by evaporation, the water pump is activated to raise the water level in the boiler, and the water level rises to the water supply stop water level by supplying water. Keep the water level within a certain range by repeating the operation of the feed water pump. When the combustion gas is flowed to the outside of the water pipe 2 while the boiler water is supplied into the water pipe 2, the heat of the combustion gas is sent to the boiler water inside through the water pipe 2. The boiler water heated in the water pipe 2 generates steam and flows upward in the water pipe. The steam generated in each water pipe is collected at an upper header installed at the top of the water pipe and then sent to a steam separator, separated into steam and liquid in the steam separator, and then the steam is taken out from the boiler. The boiler is provided with a steam temperature detection device 4 for detecting the steam temperature, and the steam temperature detection device 4 detects the steam temperature. The steam temperature detection device 4 described here may be one that is converted from the steam pressure value or one that detects the temperature of the boiler water. Further, an exhaust gas temperature detecting device 3 for detecting the temperature of the combustion exhaust gas discharged from the boiler is provided in the exhaust gas passage 5.

蒸気温度検出装置4と排ガス温度検出装置3は、ボイラの運転を制御する運転制御装置9に接続しておき、検出した蒸気温度や排ガス温度の値は運転制御装置9へ出力するようにしておく。運転制御装置9は、ボイラから供給している蒸気圧力値が所定の値を保つことを目指して燃焼量の調節を行う。運転制御装置9では、検出している蒸気圧力値に基づいて燃焼量を決定し、低燃焼用燃料弁6、高燃焼用燃料弁7、送風機8、ダンパ10等の操作を行う。運転制御装置9では、必要燃焼量の算出と、算出した燃焼量となるようにボイラの運転を制御するとともに、ボイラの状態監視を行う。 The steam temperature detection device 4 and the exhaust gas temperature detection device 3 are connected to the operation control device 9 that controls the operation of the boiler, and the values of the detected steam temperature and exhaust gas temperature are output to the operation control device 9 . The operation control device 9 adjusts the amount of combustion so that the steam pressure value supplied from the boiler maintains a predetermined value. The operation control device 9 determines the amount of combustion based on the detected steam pressure value, and operates the low combustion fuel valve 6, the high combustion fuel valve 7, the blower 8, the damper 10 and the like. The operation control device 9 calculates the necessary combustion amount and controls the operation of the boiler so as to obtain the calculated combustion amount, and monitors the state of the boiler.

図3と図4は水管2部分における熱伝達のイメージを示したものであり、水管の表面に汚れがない水管における熱の伝達状況例と、水管の表面に煤やスケールが付着した場合における熱の伝達状況例を比較したものである。水管2は鋼管によって形成されており、鋼管部分における熱の伝達性は非常に高い。水管の表面に煤やスケールといった熱伝達を阻害する物質が付着していない場合には燃焼ガスからボイラ水への熱の伝達効率は高いものとなる。しかし、燃焼時に発生した煤が水管の外側表面に付着して堆積した場合や、水中に含まれているカルシウムやマグネシウムなどの硬度成分が水管内で濃縮して水管の内側表面でスケールとして付着した場合、煤やスケールは熱を通しにくいものであるため、水管内のボイラ水に同じ熱量を伝えようとした場合、より多くの熱が必要となる。図3と図4の例では、蒸気の温度はどちらも170℃となっているが、熱伝達を阻害する物質の有無によって排ガスの温度は異なっている。図3の汚れなし水管の場合、水管外側表面温度は200℃、水管内側の表面温度は190℃となっている。この場合、水管内のボイラ水は190℃の水管内側表面に接しており、水管外側の燃焼ガスは200℃の水管外側表面に接する。燃焼ガスは200℃の水管外側表面に熱を伝えるものであり、加熱される側である水管外側表面の温度が低い場合には、燃焼ガスの温度がより低くなるまで熱の伝達が行われ、排ガス温度は250℃となっている。 3 and 4 show the image of heat transfer in the water pipe 2 part, and an example of the heat transfer condition in the water pipe with no dirt on the surface of the water pipe, and the heat in the case where wrinkles and scales adhere to the surface of the water pipe Comparison of transmission status examples. The water pipe 2 is formed of a steel pipe, and the heat transferability in the steel pipe portion is very high. In the case where no substance that inhibits heat transfer such as soot or scale adheres to the surface of the water pipe, the heat transfer efficiency from the combustion gas to the boiler water is high. However, when soot generated during combustion adheres to and deposits on the outer surface of the water pipe, or hardness components such as calcium and magnesium contained in water concentrate in the water pipe and adhere as scales on the inner surface of the water pipe In such a case, it is difficult for heat to pass through the weir and scale, so if we try to transfer the same amount of heat to the boiler water in the water pipe, more heat is required. In the examples of FIG. 3 and FIG. 4, the temperature of the steam is 170 ° C., but the temperature of the exhaust gas differs depending on the presence or absence of a substance that inhibits heat transfer. In the case of the non-staining water pipe of FIG. 3, the water pipe outer surface temperature is 200 ° C., and the surface temperature of the water pipe inner surface is 190 ° C. In this case, the boiler water in the water pipe is in contact with the inner surface of the water pipe at 190 ° C., and the combustion gas outside the water pipe is in contact with the outer surface of the water pipe at 200 ° C. The combustion gas transfers heat to the outer surface of the water pipe at 200 ° C. When the temperature of the outer surface of the water pipe which is the side to be heated is low, the heat is transferred until the temperature of the combustion gas becomes lower. The exhaust gas temperature is 250 ° C.

これに対して水管の内側表面にスケールが付着し、外側表面に煤が付着している図4の汚れあり水管では、スケールの層と煤の層で断熱作用が発生するため、スケール層の内外表面と煤層の内外表面で温度差が発生している。図4の例では、水管外側表面に付着している煤の外側で350℃、煤の内側であって水管の外側表面で280℃となっており、水管の内側表面で270℃、ボイラ水に接するスケール層の表面では190℃となっている。この場合、水管内のボイラ水温度170℃とボイラ水が接している部分の温度190℃は図3と図4で同じであって、ボイラ水が取り込む熱量は図3と図4で同じになっている。しかし図4の場合、燃焼ガスから熱の吸収を行う煤の表面は350℃となっている。これは途中にある煤の層とスケールの層では熱の伝達効率が悪いため、熱が途中で止まってしまっていることによる。この場合、燃焼ガスが直接加熱するのは350℃となっている煤の外側表面であるため、高温の燃焼ガスでなければ加熱することができない。そのため、この場合の排ガスの温度は400℃となっている。排ガス温度が高いということは、燃焼ガスからボイラ水へ送られる熱量が少ないということであり、排ガスとして多くの熱が廃棄されているため、水管表面に熱伝達を阻害する物質が付着したことによってボイラの効率が低下する。 On the other hand, in the case of the dirty water pipe of FIG. 4 in which scale adheres to the inner surface of the water pipe and wrinkles adhere to the outer surface, heat insulation occurs between the scale layer and the weir layer. There is a temperature difference between the surface and the inner and outer surfaces of the weir. In the example of FIG. 4, the temperature is 350 ° C. outside the weir attached to the outer surface of the water tube, and is 280 ° C. inside the weir and outside the weir, and 270 ° C. on the inner surface of the water tube It is 190 ° C. on the surface of the scale layer in contact. In this case, the boiler water temperature of 170 ° C. in the water pipe and the temperature 190 ° C. of the portion in contact with the boiler water are the same in FIGS. 3 and 4 and the heat quantity taken by the boiler water is the same in FIGS. 3 and 4 ing. However, in the case of FIG. 4, the surface of the crucible that absorbs heat from the combustion gas is 350.degree. This is because the heat transfer efficiency is poor in the weir and scale layers on the way, so the heat stops on the way. In this case, since the combustion gas directly heats the outer surface of the crucible which is at 350 ° C., it can not be heated unless it is a high temperature combustion gas. Therefore, the temperature of the exhaust gas in this case is 400.degree. The fact that the exhaust gas temperature is high means that the amount of heat transferred from the combustion gas to the boiler water is small, and a large amount of heat is discarded as the exhaust gas, so a substance that inhibits heat transfer adheres to the water pipe surface The efficiency of the boiler is reduced.

ボイラ効率が低下した状態でボイラの運転を行うと、燃料消費量が増加するため、水管汚れの監視を行っておき、汚れが検出された場合には煤やスケールの除去を行う。図4に記載したように、水管表面に熱伝達阻害物質が付着すると排ガス温度が上昇するので、排ガス温度が排ガス温度異常判定値よりも高くなった場合には、水管に汚れが付着しているとの判定を行う。ただし、排ガス温度の変化は水管の汚れだけではなく、燃焼装置1での燃焼量の変化や水管内のボイラ水温度によっても発生する。 If the boiler is operated with the boiler efficiency reduced, the amount of fuel consumption will increase, so water pipe contamination is monitored, and if contamination is detected, weirs and scales will be removed. As described in FIG. 4, when the heat transfer inhibiting substance adheres to the surface of the water pipe, the exhaust gas temperature rises. Therefore, when the exhaust gas temperature becomes higher than the exhaust gas temperature abnormality judgment value, the water pipe is contaminated. And the judgment. However, the change of the exhaust gas temperature is caused not only by the contamination of the water pipe but also by the change of the amount of combustion in the combustion apparatus 1 and the temperature of the boiler water in the water pipe.

燃焼装置1による燃焼量が小さい場合は、発生する熱量が少なくなるために水管を加熱する燃焼ガス温度は比較的低いものとなり、それに伴って排ガス温度も低くなる。逆に燃焼装置1による燃焼量が大きい場合には、発生する熱量が大きくなるために燃焼ガス温度は比較的高いものとなり、それに伴って排ガス温度も高くなる。水管に汚れが付着した場合には排ガス温度が上昇するが、排ガス温度にて水管の汚れを検出する場合には、燃焼量などの条件を揃えておく必要がある。 When the amount of combustion by the combustion device 1 is small, the amount of heat generated is small, so the temperature of the combustion gas for heating the water pipe is relatively low, and the temperature of the exhaust gas is accordingly low. Conversely, when the amount of combustion by the combustion device 1 is large, the amount of heat generated is large, so that the temperature of the combustion gas becomes relatively high, and the temperature of the exhaust gas also rises accordingly. When dirt adheres to the water pipe, the exhaust gas temperature rises. However, when the contamination of the water pipe is detected based on the exhaust gas temperature, it is necessary to equalize conditions such as the amount of combustion.

排ガス温度は燃焼状態によって異なることになるため、一般的には、最大の燃焼量で一定時間連続して燃焼したことにより排ガスが最も高くなっている状態を基準として排ガス温度の異常判定用設定値を設定しておき、排ガス温度の検出値が異常判定用設定値より高くなった場合に異常の判定を行っている。しかしその場合、高燃焼での燃焼時間が極端に少ない設置環境であると、水管の汚れを検出することができないことになり、水管に汚れが付着して効率が低下したままで運転を行うことになってしまう。 Since the exhaust gas temperature varies depending on the combustion state, generally, the setting value for abnormality determination of the exhaust gas temperature based on a state in which the exhaust gas becomes the highest due to continuous combustion with a maximum combustion amount for a fixed time. Is set, and when the detected value of the exhaust gas temperature becomes higher than the set value for abnormality determination, the abnormality is determined. However, in this case, if the installation environment is extremely short in high combustion time, it will not be possible to detect the contamination of the water pipe, and the operation will be performed with the efficiency reduced because of the contamination on the water pipe. Become.

また、飽和蒸気を供給しているボイラでは、蒸気圧力と蒸気温度は一対一の関係にあり、蒸気圧力の変動に伴って蒸気温度が変化しており、水管内のボイラ水温度も蒸気温度に連動して変化している。そして水管内の温度が低い場合、より低い温度の燃焼ガスからも熱を取り込むことができるため、燃焼排ガスの温度は低くなる。逆にボイラ水温度が高い場合、燃焼ガスからボイラ水へ送られる熱量が減少するため、燃焼排ガスの温度も上昇することになる。そのため、蒸気温度(ボイラ水温度)の変化によっても排ガス温度は変化する。 Moreover, in the boiler supplying saturated steam, the steam pressure and the steam temperature have a one-to-one relationship, and the steam temperature changes as the steam pressure fluctuates, and the boiler water temperature in the water pipe also becomes the steam temperature It changes in conjunction. When the temperature in the water pipe is low, heat can also be taken from the combustion gas at a lower temperature, so the temperature of the combustion exhaust gas becomes lower. Conversely, when the boiler water temperature is high, the amount of heat transferred from the combustion gas to the boiler water decreases, so the temperature of the combustion exhaust gas also rises. Therefore, the exhaust gas temperature also changes due to the change of the steam temperature (boiler water temperature).

以上のような性質があるため、排ガス温度の検出値と判定値の大小を比較するだけでは、その上昇が燃焼量の変更によるものや、ボイラ水の温度上昇によるものであって、水管に熱伝達を阻害する汚れが付着していない場合と、水管に汚れが付着している場合の区別ができないこととなる。 Due to the above properties, the rise is due to the change in the amount of combustion, or the temperature rise of the boiler water, just by comparing the detected value of the exhaust gas temperature and the magnitude of the judgment value. It will be impossible to distinguish between the case where no contamination that impedes transmission is attached and the case where contamination is attached to the water pipe.

そこで本発明では、水管の汚れ付着を判定するための排ガス温度異常判定値をボイラの運転状況によって補正するようにしている。水管の汚れ判定は運転制御装置9で行っており、運転制御装置9では排ガス温度検出装置3によって検出している排ガス温度検出値の他に、蒸気温度検出装置4にて検出している蒸気温度検出値と、運転制御装置9が指示しているボイラの燃焼量に関する情報に基づき、水管の汚れを判定する。 Therefore, in the present invention, the exhaust gas temperature abnormality determination value for determining the contamination of the water pipe is corrected according to the operating condition of the boiler. Contamination determination of the water pipe is performed by the operation control device 9, and the operation control device 9 detects the steam temperature detected by the steam temperature detection device 4 in addition to the exhaust gas temperature detection value detected by the exhaust gas temperature detection device 3. The contamination of the water pipe is determined based on the detected value and the information on the amount of combustion of the boiler instructed by the operation control device 9.

運転制御装置9での水管汚れの判定は、排ガス温度の検出値が排ガス温度異常判定値よりも高くなったことを検出して行う。そして排ガス温度異常判定値は、燃焼量に対応させて設定している燃焼量毎設定値に、蒸気温度検出装置にて検出している蒸気温度検出値によって定まる補正値を加えることで算出する。排ガス温度検出装置にて検出している排ガス温度検出値が、算出した排ガス温度異常判定値よりも判定設定時間以上連続で越えた場合に異常の判定を行う。前記の燃焼量に対応させて設定している燃焼量毎設定値は、燃焼量が小さい場合には小さな値を設定し、燃焼量が大きな場合には大きな値を設定しており、例えば低燃焼の場合は350℃、高燃焼の場合は400℃とする。 The determination of water pipe contamination in the operation control device 9 is performed by detecting that the detected value of the exhaust gas temperature has become higher than the exhaust gas temperature abnormality determination value. The exhaust gas temperature abnormality determination value is calculated by adding a correction value determined by the vapor temperature detection value detected by the vapor temperature detection device to the setting value for each combustion amount set corresponding to the combustion amount. When the exhaust gas temperature detection value detected by the exhaust gas temperature detection device continuously exceeds the calculated exhaust gas temperature abnormality determination value for the determination set time or more, the abnormality determination is performed. The set value for each combustion amount set corresponding to the above combustion amount is set to a small value when the combustion amount is small, and is set to a large value when the combustion amount is large, for example, low combustion In the case of, 350 ° C, in the case of high combustion 400 ° C.

蒸気温度検出値に基づいて算出する補正値は、予め定めておいた蒸気温度設定値と蒸気温度検出装置にて検出した蒸気温度検出値の差に、燃焼量に対応させて設定していた補正係数を乗算することによって算出する。つまり、排ガス温度異常判定値=燃焼量毎設定値+補正値とし、補正値=(蒸気温度検出値−蒸気温度設定値)×補正係数とする。例えば、予め定めておいた蒸気温度設定値が170℃、蒸気温度検出値が175℃であって、補正係数が1.2であったとすると、補正値=(175℃−170℃)×1.2=+6℃となる。 The correction value calculated based on the steam temperature detection value is a correction that is set according to the amount of combustion to the difference between the predetermined steam temperature setting value and the steam temperature detection value detected by the steam temperature detection device. Calculated by multiplying the coefficient. That is, exhaust gas temperature abnormality determination value = setting value for each combustion amount + correction value, and correction value = (vapor temperature detection value−vapor temperature setting value) × correction coefficient. For example, assuming that the predetermined steam temperature set value is 170 ° C., the detected steam temperature value is 175 ° C., and the correction coefficient is 1.2, the correction value = (175 ° C.-170 ° C.) × 1. 2 = + 6 ° C.

燃焼状態が低燃焼であって、低燃焼での燃焼量毎設定値350℃、蒸気温度設定値170℃、蒸気温度検出値175℃、補正係数1.2、判定設定時間5秒であったとすると、排ガス温度異常判定値=350℃+(175℃−170℃)×1.2=356℃となるため、排ガス温度検出値が356℃よりも高い状態が連続で5秒以上継続した場合、水管に汚れが付着しているとの判定を行う。 Assuming that the combustion state is low combustion, the set value per combustion amount at low combustion 350 ° C., steam temperature set value 170 ° C., steam temperature detected value 175 ° C., correction coefficient 1.2, judgment set time 5 seconds Since the exhaust gas temperature abnormality judgment value = 350 ° C. + (175 ° C.-170 ° C.) × 1.2 = 356 ° C., when the state where the exhaust gas temperature detection value is higher than 356 ° C. continuously for 5 seconds or more, the water pipe It is judged that dirt is attached to

同様に、燃焼状態が高燃焼であって、高燃焼での燃焼量毎設定値400℃、蒸気温度設定値170℃、蒸気温度検出値165℃、補正係数1.0、判定設定時間3秒であったとすると、排ガス温度異常判定値=400℃+(165℃−170℃)×1.0=395℃となるため、排ガス温度検出値が395℃よりも高い状態が連続で3秒以上継続した場合、水管に汚れが付着しているとの判定を行う。 Similarly, the combustion state is high combustion, and the set value for each combustion amount at high combustion is 400 ° C., the steam temperature set value is 170 ° C., the steam temperature detection value is 165 ° C., the correction coefficient is 1.0, and the judgment setting time is 3 seconds Assuming that the exhaust gas temperature abnormality judgment value = 400 ° C. + (165 ° C.-170 ° C.) × 1.0 = 395 ° C., the state where the exhaust gas temperature detection value is higher than 395 ° C. continuously continued for 3 seconds or more In the case, it is determined that the water pipe is contaminated.

このように燃焼状態に応じて適切な判定値を設定しておくと、燃焼時間の大部分は低燃焼であって高燃焼となる時間は僅かとなるなど、燃焼状態に片寄りが発生するボイラであっても、水管表面に煤やスケールといった熱伝達を阻害する物質が付着した場合には水管の汚れを検出することができる。また、機種や個体差によって蒸気温度と排ガス温度の相関が異なる場合でも、補正係数の調節によって判定値を適切な値とすることができるため、水管の汚れの検出精度をより高くすることができる。 In this way, when an appropriate judgment value is set according to the combustion state, most of the combustion time is low combustion, and the time when high combustion is short, and so on. Even in the case where a substance that inhibits heat transfer, such as wrinkles or scale, adheres to the surface of the water pipe, it is possible to detect the contamination of the water pipe. In addition, even when the correlation between the steam temperature and the exhaust gas temperature differs depending on the model or individual difference, the judgment value can be made an appropriate value by adjusting the correction coefficient, so the detection accuracy of the water pipe dirt can be made higher. .

なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications can be made by those skilled in the art within the technical concept of the present invention.

1 燃焼装置
2 水管
3 排ガス温度検出装置
4 蒸気温度検出装置
5 排ガス通路
6 低燃焼用燃料弁
7 高燃焼用燃料弁
8 送風機
9 運転制御装置
10 ダンパ
1 Combustion device
2 water pipe
3 exhaust gas temperature detection device 4 steam temperature detection device 5 exhaust gas passage 6 fuel valve for low combustion 7 fuel valve for high combustion 8 blower 9 operation control device 10 damper

Claims (3)

燃焼量の増減を可能としている燃焼装置、燃焼装置にて発生した熱を受けて水管内部のボイラ水を加熱し、蒸気を発生する伝熱用の水管、ボイラから排出している燃焼排ガスの温度を検出する排ガス温度検出装置、ボイラで発生している蒸気の温度を検出する蒸気温度検出装置を持ち、必要負荷量に合わせて燃焼量の増減を行っているボイラにおいて、燃焼量に対応させて設定している燃焼量毎設定値に、蒸気温度検出装置にて検出している蒸気温度検出値から算出される補正値を加えることで排ガス温度異常判定値を算出し、排ガス温度検出装置にて検出している排ガス温度検出値が、算出した排ガス温度異常判定値よりも判定設定時間以上連続で越えた場合に、水管に汚れが付着しているとの判定を行うことを特徴とする水管汚れの検出を行うボイラ。 The temperature of the combustion exhaust that is able to increase or decrease the amount of combustion, the heat generated by the combustion unit to heat the boiler water inside the water pipe, and the heat transfer water pipe that generates steam, and the exhaust gas discharged from the boiler In a boiler that has an exhaust gas temperature detection device that detects the temperature of the exhaust gas, and a steam temperature detection device that detects the temperature of the steam generated in the boiler, and changes the amount of combustion according to the required load, The exhaust gas temperature abnormality judgment value is calculated by adding the correction value calculated from the vapor temperature detection value detected by the vapor temperature detection device to the set value for each combustion amount, and the exhaust gas temperature detection device Water tube dirt characterized in that dirt is attached to the water tube when the detected exhaust gas temperature detection value continuously exceeds the calculated exhaust gas temperature abnormality determination value for the determination set time or more. Detection Boiler to do. 請求項1に記載の水管汚れの検出を行うボイラにおいて、蒸気温度検出値に基づいて算出する補正値は、蒸気温度検出装置にて検出した蒸気温度検出値と予め定めておいた蒸気温度設定値の差に、燃焼量に対応させて設定していた補正係数を乗算することによって算出するものであることを特徴とする水管汚れの検出を行うボイラ。   In a boiler for detecting water pipe contamination according to claim 1, a correction value calculated based on a steam temperature detection value is a steam temperature setting value predetermined with a steam temperature detection value detected by a steam temperature detection device. A boiler for detecting a water pipe contamination, which is calculated by multiplying the difference between the and the correction factor that has been set according to the amount of combustion. 請求項1又は2に記載の水管汚れの検出を行うボイラにおいて、前記燃焼量毎設定値はボイラの燃焼量が大きい場合には大きな値に設定し、燃焼量が小さな場合には小さな値に設定するものであることを特徴とする水管汚れの検出を行うボイラ。
The boiler according to claim 1 or 2, wherein the set value for each amount of combustion is set to a large value when the amount of combustion of the boiler is large, and is set to a small value when the amount of combustion is small. A boiler for detecting water pipe dirt, characterized in that
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