特開 2023-112866 炉内圧力制御システム、燃焼炉、および、炉内圧力制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023112866

(43)【公開日】2023-08-15

(54)【発明の名称】炉内圧力制御システム、燃焼炉、および、炉内圧力制御方法

(51)【国際特許分類】

   F23N 5/24 20060101AFI20230807BHJP

   F23N 5/00 20060101ALI20230807BHJP

【ＦＩ】

F23N5/24 104

F23N5/00 K

F23N5/00 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022014855

(22)【出願日】2022-02-02

(71)【出願人】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】591196429

【氏名又は名称】タカミツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】茂木 徹

(72)【発明者】

【氏名】矢川 憲利

(72)【発明者】

【氏名】田中 学

(72)【発明者】

【氏名】色摩 竜信

(72)【発明者】

【氏名】渡部 直之

【テーマコード（参考）】

3K003

【Ｆターム（参考）】

3K003EA08

3K003FA01

3K003FA09

3K003FB04

3K003GA03

3K003GA04

3K003RA05

(57)【要約】

【課題】炉圧を正圧に維持すると共に、高温によるダンパの破損を抑制すること。
【解決手段】燃焼炉１００の炉本体１の内部の圧力を制御するための炉内圧力制御システム３は、炉本体１に設けられ、炉本体１の内部の圧力を検出する圧力センサ３１と、炉本体１に接続される排気筒２に設けられ、排気筒２の内部の排気ガスの温度を検出する温度センサ３２と、排気筒２においてダンパ２１よりも上流に設けられ、排気筒２の内部に空気を供給する空気供給手段３３と、空気供給手段３３の動作を制御する制御装置３４と、を備える。制御装置３４は、圧力センサ３１によって検出される圧力が正圧になるように、かつ、温度センサ３２によって検出される温度が所定の値未満になるように、空気供給手段３３からの空気の流量を調節する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼炉の炉本体の内部の圧力を制御するための炉内圧力制御システムであって、
前記炉本体に設けられ、前記炉本体の内部の圧力を検出する圧力センサと、
前記炉本体に接続される排気筒に設けられ、前記排気筒の内部の排気ガスの温度を検出する温度センサと、
前記排気筒においてダンパよりも上流に設けられ、前記排気筒の内部に空気を供給する空気供給手段と、
前記空気供給手段の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記圧力センサによって検出される前記圧力が正圧になるように、かつ、前記温度センサによって検出される温度が所定の値未満になるように、前記空気供給手段からの空気の流量を調節する、
炉内圧力制御システム。

【請求項2】

前記制御装置は、
前記圧力を正圧にするための第１指令値を算出し、
前記温度を前記所定の値未満にするための第２指令値を算出し、
前記第１指令値および前記第２指令値のうち、大きい値を有する指令値に基づいて、前記空気供給手段からの空気の流量を調節する、請求項１に記載の炉内圧力制御システム。

【請求項3】

前記炉内圧力制御システムは、
バーナ―に供給される燃料の流量を検出する流量計と、
前記流量計によって検出される前記燃料の流量、前記圧力センサによって検出される前記圧力、および、前記第１指令値に基づいて、前記燃焼炉におけるシール要素の劣化状況を判定する劣化状況判定部と、
を備える、請求項２に記載の炉内圧力制御システム。

【請求項4】

前記劣化状況判定部は、前記シール要素が劣化していると判定される場合に、劣化状況をオペレータに報知する、請求項３に記載の炉内圧力制御システム。

【請求項5】

前記温度センサは、前記排気筒においてダンパよりも下流に設けられる、請求項１～４のいずれか一項に記載の炉内圧力制御システム。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の炉内圧力制御システムと、
炉本体と、
前記炉本体に接続される排気筒と、
を備える、燃焼炉。

【請求項7】

燃焼炉の炉本体の内部の圧力を制御するための炉内圧力制御方法であって、
前記炉本体に設けられた圧力センサから、前記炉本体の内部の圧力を受信することと、
前記炉本体に接続される排気筒に設けられた温度センサから、前記排気筒の内部の排気ガスの温度を受信することと、
前記圧力センサによって検出される前記圧力が正圧になるように、かつ、前記温度センサによって検出される温度が所定の値未満になるように、前記排気筒においてダンパよりも上流に設けられた空気供給手段から、前記排気筒の内部に空気を供給することと、
を含む、炉内圧力制御方法。

【請求項8】

前記炉内圧力制御方法は、
前記圧力を正圧にするための第１指令値を算出することと、
前記温度を前記所定の値未満にするための第２指令値を算出することと、
をさらに含み、
前記空気供給手段から前記排気筒の内部に空気を供給することは、前記第１指令値および前記第２指令値のうち、大きい値を有する指令値に基づいて、前記空気供給手段からの空気の流量を調節することを含む、請求項７に記載の炉内圧力制御方法。

【請求項9】

前記炉内圧力制御方法は、
バーナ―に供給される燃料の流量を流量計から受信することと、
前記流量計によって検出される前記燃料の流量、前記圧力センサによって検出される前記圧力、および、前記第１指令値に基づいて、前記燃焼炉におけるシール要素の劣化状況を判定することと、
をさらに含む、請求項８に記載の炉内圧力制御方法。

【請求項10】

前記炉内圧力制御方法は、前記シール要素が劣化していると判定される場合に、劣化状況をオペレータに報知することをさらに含む、請求項９に記載の炉内圧力制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炉内圧力制御システム、燃焼炉、および、炉内圧力制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に開示される加熱炉では、煙道に高温ダンパが設けられる。高温ダンパの開度は、圧力センサによって検出される炉本体内部の圧力に基づいて制御される。このような構成によって、炉本体内部の圧力が微正圧に維持される。煙道において高温ダンパの上流には、ダイリューション空気ブロアが接続される。ダイリューション空気ブロアは、煙道にダイリューション空気を供給し、煙道内の排気ガスをダイリューション空気によって冷却する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－２１２０１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、上記のように、高温ダンパの開度を圧力センサの検出圧力に基づいて制御し、これによって、炉本体内部の圧力を微正圧に維持する。一般的に、低燃焼時には、排気ガスの流量が減少するため、高温ダンパの開度を絞る必要がある。しかしながら、ダンパの締め切り性能には限界がある。このため、低燃焼時にダンパと煙道との隙間から排気ガスが漏れる可能性がある。この場合、圧力が正圧に維持されない可能性がある。したがって、ダンパと煙道との隙間にシール材料を充填することが考えられる。しかしながら、炉が高温で運転するタイプの場合、シール材料が高温の排気ガスに晒されてしまうため、シール材料を充填することができない。

【0005】

また、上記のように、ダンパは、高温の排気ガスに晒される場合がある。高温による熱衝撃および温度勾配によってダンパが破損すると、ダンパを修復するまでの間、炉の操業を停止する必要があり得る。したがって、ダンパに耐火材が用いられる場合がある。しかしながら、耐火材は高額であり、しかも大型で高重量である。

【0006】

本発明は、上記のような課題を考慮して、炉圧を正圧に維持することができると共に、高温によるダンパの破損を抑制することができる炉内圧力制御システムおよび炉内圧力制御方法を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような炉内圧力制御システムを備える燃焼炉も含む。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、燃焼炉の炉本体の内部の圧力を制御するための炉内圧力制御システムであって、炉本体に設けられ、炉本体の内部の圧力を検出する圧力センサと、炉本体に接続される排気筒に設けられ、排気筒の内部の排気ガスの温度を検出する温度センサと、排気筒においてダンパよりも上流に設けられ、排気筒の内部に空気を供給する空気供給手段と、空気供給手段の動作を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、圧力センサによって検出される圧力が正圧になるように、かつ、温度センサによって検出される温度が所定の値未満になるように、空気供給手段からの空気の流量を調節する。

【0008】

制御装置は、圧力を正圧にするための第１指令値を算出し、温度を所定の値未満にするための第２指令値を算出し、第１指令値および第２指令値のうち、大きい値を有する指令値に基づいて、空気供給手段からの空気の流量を調節してもよい。

【0009】

炉内圧力制御システムは、バーナ―に供給される燃料の流量を検出する流量計と、流量計によって検出される燃料の流量、圧力センサによって検出される前記圧力、および、第１指令値に基づいて、燃焼炉におけるシール要素の劣化状況を判定する劣化状況判定部と、を備えてもよい。

【0010】

劣化状況判定部は、シール要素が劣化していると判定される場合に、劣化状況をオペレータに報知してもよい。

【0011】

温度センサは、排気筒においてダンパよりも下流に設けられてもよい。

【0012】

本発明の他の態様は、上記のいずれかの炉内圧力制御システムと、炉本体と、炉本体に接続される排気筒と、を備える燃焼炉である。

【0013】

本発明のさらに他の態様は、燃焼炉の炉本体の内部の圧力を制御するための炉内圧力制御方法であって、炉本体に設けられた圧力センサから、炉本体の内部の圧力を受信することと、炉本体に接続される排気筒に設けられた温度センサから、排気筒の内部の排気ガスの温度を受信することと、圧力センサによって検出される圧力が正圧になるように、かつ、温度センサによって検出される温度が所定の値未満になるように、排気筒においてダンパよりも上流に設けられた空気供給手段から、排気筒の内部に空気を供給することと、を含む。

【0014】

炉内圧力制御方法は、圧力を正圧にするための第１指令値を算出することと、温度を所定の値未満にするための第２指令値を算出することと、をさらに含んでもよく、空気供給手段から排気筒の内部に空気を供給することは、第１指令値および第２指令値のうち、大きい値を有する指令値に基づいて、空気供給手段からの空気の流量を調節することを含んでもよい。

【0015】

炉内圧力制御方法は、バーナ―に供給される燃料の流量を流量計から受信することと、流量計によって検出される燃料の流量、圧力センサによって検出される圧力、および、第１指令値に基づいて、燃焼炉におけるシール要素の劣化状況を判定することと、をさらに含んでもよい。

【0016】

炉内圧力制御方法は、シール要素が劣化していると判定される場合に、劣化状況をオペレータに報知することをさらに含んでもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、炉圧を正圧に維持することができると共に、高温によるダンパの破損を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施形態に係る炉内圧力制御システムを備える燃焼炉を示す概略図である。

【図2】図２は、図１中の制御装置の動作を示すフローチャートである。

【図3】図３は、図１中のＰＣの動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料および数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能および構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0020】

図１は、実施形態に係る炉内圧力制御システム３を備える燃焼炉（以下、単に「炉」と称される）１００を示す概略図である。炉１００は、燃焼炉であり、燃焼によって排気ガスを発生する。例えば、炉１００は、焼入れ等の熱処理を行う熱処理炉であることができる。しかしながら、炉１００は、これに限定されず、様々なタイプの燃焼炉であることができる。炉１００は、ガスまたはオイル等の様々な燃料を使用することができる。

【0021】

炉１００は、炉本体１と、排気筒２と、炉内圧力制御システム３と、を備える。また、炉内圧力制御システム３は、圧力センサ３１と、温度センサ３２と、空気供給手段３３と、制御装置３４と、ＰＣ（劣化状況判定部）３５と、を含む。

【0022】

炉本体１は、燃焼室１１と、バーナ１２と、を含む。バーナ１２には、バーナ１２へ供給される燃料の流量を検出するための流量計１３が接続される。流量計１３は、流量を示す信号をＰＣ３５に送信する。

【0023】

排気筒２は、炉本体１に接続されており、炉本体１で発生した排気ガスを外部に放出する。排気筒２は、ダンパ２１を含む。ダンパ２１は、その開度を制御することによって、外部に放出される排気ガスの流量を調節する。ダンパ２１の開度は、モータＭ１によって調節される。モータＭ１は、制御装置３４からの信号に基づいてモータドライバＤ１によって駆動される。

【0024】

圧力センサ３１は、炉本体１に設けられる。圧力センサ３１は、燃焼室１１の内部の圧力（以下、単に「炉圧」と称される）を検出する。圧力センサ３１は、炉圧を示す信号を制御装置３４およびＰＣ３５に送信する。

【0025】

温度センサ３２は、排気筒２に設けられる。温度センサ３２は、排気筒２内の排気ガスの温度を検出する。本実施形態では、温度センサ３２は、ダンパ２１の下流に設けられる。温度センサ３２は、温度を示す信号を制御装置３４に送信する。また、温度センサ３２は、温度を示す信号をＰＣ３５にも送信してもよい。

【0026】

空気供給手段３３は、排気筒２内に空気を供給する。空気供給手段３３は、ノズル３３ａを含む。ノズル３３ａは、排気筒２においてダンパ２１の上流に設けられる。本実施形態では、複数のノズル３３ａが、排気筒２の側壁に間隔をあけて設けられる。ノズル３３ａには、空気制御弁３３ｂが接続される。ノズル３３ａに供給される空気の流量が、空気制御弁３３ｂの開度を制御することによって調節される。空気制御弁３３ｂの開度は、モータＭ２によって調節される。モータＭ２は、制御装置３４からの信号に基づいてモータドライバＤ２によって駆動される。空気供給手段３３への空気の供給源は、例えば、バーナ１２へ燃焼用の空気を送るもの（図示せず）と共通であってもよい。

【0027】

制御装置３４は、炉内圧力調節計３４ａと、排気温度調節計３４ｂと、第１演算器３４ｃと、第２演算器３４ｄと、を含む。

【0028】

炉内圧力調節計３４ａは、圧力センサ３１と通信可能に接続されており、炉圧を示す信号を受信する。また、炉内圧力調節計３４ａには、オペレータによって、炉圧の目標値が入力される。炉内圧力調節計３４ａは、圧力センサ３１から受信する炉圧と、炉圧の目標値との差分が所定の閾値未満になるように、ダンパ２１の開度を調節するための指令値（以下、開度指令値という）を算出する。炉内圧力調節計３４ａは、算出した開度指令値をモータドライバＤ１および第１演算器３４ｃに送信する。

【0029】

モータドライバＤ１は、炉内圧力調節計３４ａから受信した開度指令値をモータＭ１制御用信号に変換してモータＭ１を制御し、これによって、ダンパ２１の開度を調節する。

【0030】

第１演算器３４ｃは、炉内圧力調節計３４ａと通信可能に接続されており、開度指令値を受信する。第１演算器３４ｃは、炉内圧力調節計３４ａから受信した信号を変換し、炉圧を正圧に維持するように空気制御弁３３ｂの開度を調節するための指令値（以下、第１指令値という）を算出する。第１演算器３４ｃは、算出した第１指令値を第２演算器３４ｄおよびＰＣ３５に送信する。

【0031】

排気温度調節計３４ｂは、温度センサ３２と通信可能に接続されており、排気筒２内の排気ガスの温度を示す信号を受信する。また、排気温度調節計３４ｂには、オペレータによって、排気ガスの温度の目標値が入力される。排気温度調節計３４ｂは、温度センサ３２から受信する排気ガスの温度と、排気ガスの温度の目標値との差分が所定の閾値未満になるように、空気制御弁３３ｂの開度を調節するための指令値（以下、第２指令値という）を算出する。排気温度調節計３４ｂは、算出した第２指令値を第２演算器３４ｄに送信する。また、排気温度調節計３４ｂは、算出した第２指令値をＰＣ３５にも送信してもよい。

【0032】

第２演算器３４ｄは、第１演算器３４ｃから受信する炉圧を正圧に維持するための第１指令値と、排気温度調節計３４ｂから受信する排気ガスの温度を調節するための第２指令値と、を比較し、第１指令値および第２指令値のうち大きな値を有する指令値を選択する。第２演算器３４ｄは、選択した指令値をモータドライバＤ２に送信する。また、第２演算器３４ｄは、選択した指令値をＰＣ３５にも送信してもよい。

【0033】

モータドライバＤ２は、第２演算器３４ｄから受信した指令値に基づいてモータＭ２を制御し、これによって、空気制御弁３３ｂの開度、すなわち、排気筒２内に供給する空気の流量を調節する。

【0034】

上記の実施形態では、制御装置３４は、一般的に入手可能な調節計３４ａ，３４ｂおよび演算器３４ｃ，３４ｄによって実現される。しかしながら、他の実施形態では、制御装置３４は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、デスクトップＰＣ、ノートＰＣ、サーバまたはタブレット等のコンピュータであってもよく、プロセッサ（ＣＰＵ等）、記憶装置（ハードディスク、ＲＯＭおよびＲＡＭ等）、表示装置（液晶ディスプレイおよびタッチパネル等）および入力装置（キーボード、ボタンおよびタッチパネル等）等の構成要素を含んでもよい。

【0035】

ＰＣ３５は、本実施形態では、制御装置３４とは別個に設けられている。ＰＣ３５は、例えば、ＰＬＣ、デスクトップＰＣ、ノートＰＣ、サーバまたはタブレット等のコンピュータであってもよく、プロセッサ、記憶装置、表示装置および入力装置等の構成要素を含んでもよい。例えば、ＰＣ３５は、制御装置３４に隣接して配置されたＰＣであってもよい。他の実施形態では、ＰＣ３５は、制御装置３４の遠隔に配置された炉１００の管理会社のＰＣまたはタブレット等であってもよい。さらに、他の実施形態では、ＰＣ３５が有する以下の劣化状況判定部としての機能は、制御装置３４に組み込まれていてもよい。

【0036】

ＰＣ３５は、圧力センサ３１と通信可能に接続されており、炉圧を示す信号を受信する。また、ＰＣ３５は、流量計１３と通信可能に接続されており、バーナ１２へ供給される燃料の流量を受信する。また、ＰＣ３５は、第１演算器３４ｃと通信可能に接続されており、炉圧を正圧に維持するための第１指令値を受信する。ＰＣ３５は、炉圧と、燃料の流量と、炉圧を正圧に維持するための第１指令値と、に基づいて、炉本体１および排気筒２に含まれる不図示のシール要素（例えば、扉など）の劣化状況を推定する。例えば、ＰＣ３５は、炉圧および流量に応じて第１指令値の閾値を示すテーブルを記憶していてもよい。この場合、ＰＣ３５は、受信した炉圧および流量に応じてテーブルから閾値を読み出し、受信した第１指令値と、読み出した閾値とを比較し、受信した第１指令値が閾値よりも大きい場合、すなわち、炉圧を正圧に維持するための空気制御弁３３ｂの開度（空気の流量）が閾値よりも大きい場合には、シール要素が劣化していると判断してもよい。シール要素が劣化していると判断された場合、ＰＣ３５は、劣化状況をオペレータに報知してもよい。例えば、ＰＣ３５は、劣化状況をディスプレイに表示してもよい。また、例えば、ＰＣ３５は、登録されたメールアドレスに劣化状況を示すメールを送信してもよい。

【0037】

続いて、炉内圧力制御システム３の動作について説明する。まず、制御装置３４の動作について説明する

【0038】

図２は、図１中の制御装置３４の動作を示すフローチャートである。図２に示される動作は、例えば、炉１００の操業中に所定のインターバル（例えば、１～数秒、１０～数十秒、または、１～数分）で繰り返されてもよい。

【0039】

炉内圧力調節計３４ａは、圧力センサ３１から炉圧を受信する（ステップＳ１００）。

【0040】

続いて、炉内圧力調節計３４ａは、圧力センサ３１から受信する炉圧と、炉圧の目標値との差分が所定の閾値未満になるように、開度指令値を算出する（ステップＳ１０２）。

【0041】

続いて、炉内圧力調節計３４ａは、算出した開度指令値をモータドライバＤ１および第１演算器３４ｃに送信し、モータドライバＤ１およびモータＭ１を介して、ダンパ２１の開度を調節する（ステップＳ１０４）。但し、モータドライバＤ１は受信した信号を予め設定された比率によりモータＭ１制御用信号に変換し、モータＭ１の回転駆動を調節する。

【0042】

続いて、第１演算器３４ｃは、予め設定された比率に基づいて炉内圧力調節計３４ａからの信号を変換し、炉圧を正圧に維持するための第１指令値を算出する（ステップＳ１０６）。第１演算器３４ｃは、算出した第１指令値を第２演算器３４ｄおよびＰＣ３５に送信する。

【0043】

続いて、排気温度調節計３４ｂは、温度センサ３２から排気ガスの温度を受信する（ステップＳ１０８）。

【0044】

続いて、排気温度調節計３４ｂは、温度センサ３２から受信する排気ガスの温度と、排気ガスの温度の目標値との差分が所定の閾値未満になるように、排気ガスの温度を調節するための第２指令値を算出する（ステップＳ１１０）。排気温度調節計３４ｂは、算出した第２指令値を第２演算器３４ｄに送信する。

【0045】

続いて、第２演算器３４ｄは、第１指令値が第２指令値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１２）。

【0046】

ステップＳ１１２において、第１指令値が第２指令値よりも大きいと判定される場合（ＹＥＳ）、第２演算器３４ｄは、第１指令値をモータドライバＤ２に送信し、モータドライバＤ２、モータＭ２および空気制御弁３３ｂを介して、ノズル３３ａからの空気の流量を調節する（ステップＳ１１４）。その後、制御装置３４は、一連の動作を終了する。

【0047】

対照的に、ステップＳ１１２において、第１指令値が第２指令値よりも小さいと判定される場合（ＮＯ）、第２演算器３４ｄは、第２指令値をモータドライバＤ２に送信し、モータドライバＤ２、モータＭ２および空気制御弁３３ｂを介して、ノズル３３ａからの空気の流量を調節する（ステップＳ１１６）。その後、制御装置３４は、一連の動作を終了する。

【0048】

続いて、ＰＣ３５の動作について説明する。

【0049】

図３は、図１中のＰＣ３５の動作を示すフローチャートである。図３に示される動作は、例えば、炉１００の操業中に所定のインターバル（例えば、１～数秒、１０～数十秒、または、１～数分）で繰り返られる。また、ＰＣ３５が制御装置３４に組み込まれる場合には、図３に示される動作は、図２に示される動作と共に実行されてもよい。

【0050】

ＰＣ３５は、圧力センサ３１から炉圧を受信する（ステップＳ２００）。

【0051】

続いて、ＰＣ３５は、バーナ１２への燃料の流量を流量計１３から受信する（ステップＳ２０２）。

【0052】

続いて、ＰＣ３５は、炉圧を正圧に維持するための第１指令値を、第１演算器３４ｃから受信する（ステップＳ２０４）。

【0053】

続いて、ＰＣ３５は、炉圧と、燃料の流量と、第１指令値と、に基づいて、シール要素が劣化しているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。例えば、ＰＣ３５は、炉圧および流量に応じてテーブルから閾値を読み出し、第１指令値が閾値よりも大きい場合、すなわち、炉圧を正圧に維持するための空気の流量が閾値よりも大きい場合には、シール要素が劣化していると判断してもよい。

【0054】

ステップＳ２０６において、シール要素が劣化していると判定される場合（ＹＥＳ）、ＰＣ３５は、オペレータに劣化状況を報知し（ステップＳ２０８）、一連の動作を終了する。

【0055】

ステップＳ２０６において、シール要素が劣化していないと判定される場合（ＮＯ）、ＰＣ３５は、一連の動作を終了する。

【0056】

以上のような炉内圧力制御システム３は、炉本体１に設けられ、炉圧を検出する圧力センサ３１と、炉本体１に接続される排気筒２に設けられ、排気筒２の内部の排気ガスの温度を検出する温度センサ３２と、排気筒２においてダンパ２１よりも上流に設けられ、排気筒２の内部に空気を供給する空気供給手段３３と、空気供給手段３３の動作を制御する制御装置３４と、を備え、制御装置３４は、圧力センサ３１によって検出される炉圧が正圧になるように、かつ、温度センサ３２によって検出される温度が所定の値未満になるように、空気供給手段３３からの空気の流量を調節する。この構成によれば、圧力センサ３１によって検出される炉圧が正圧になるように、排気筒２の内部に空気が供給される。したがって、排気ガスの流量が減少する低燃焼時においても、高燃焼時のように十分な流量の気体（排気ガス＋空気）を排気筒２内に供給することができ、炉圧を正圧に維持することができる。また、この構成によれば、温度センサ３２によって検出される温度が所定の値未満になるように、排気筒２の内部に空気が供給される。したがって、排気筒２の内部に供給される空気によって排気ガスが冷却されるため、過度に高温な排気ガスにダンパ２１が晒されることを抑制することができる。よって、高温によるダンパ２１の破損を抑制することができる。

【0057】

また、炉内圧力制御システム３では、制御装置３４は、炉圧を正圧にするための第１指令値と、排気ガスの温度を所定の値未満にするための第２指令値と、を算出し、第１指令値および第２指令値のうち、大きい値を有する指令値に基づいて、空気供給手段からの空気の流量を調節する。この構成によれば、第１指令値および第２指令値のうち、より高流量の指令値に基づいて、排気筒２の内部に空気が供給される。より高流量で排気筒２の内部に空気が供給されれば、炉圧の維持、および、排気ガスの冷却の双方を実現することができる。したがって、この構成によれば、別々に算出される第１指令値および第２指令値を比較するというシンプルな演算によって、炉圧の維持および排気ガスの冷却の双方を実現することができる。

【0058】

また、炉内圧力制御システム３は、バーナ―１２に供給される燃料の流量を検出する流量計１３と、流量計１３によって検出される燃料の流量、圧力センサ３１によって検出される炉圧、および、第１指令値に基づいて、炉１００におけるシール要素の劣化状況を判定するＰＣ３５と、を備える。炉圧を正圧に維持するために必要な空気の量、すなわち、第１指令値は、燃焼量、すなわち、バーナ―１２に供給される燃料の流量に依存する。また、シール要素が劣化している場合には、炉本体１から気体が漏れる。したがって、シール要素が劣化している場合には、圧力センサ３１によって検出される炉圧を上昇させるために、第１指令値が増加する。したがって、シール要素が劣化している場合には、シール要素が劣化していない場合と燃料の流量および炉圧が同じであっても、算出される第１指令値が増加する。つまり、燃料の流量、炉圧および第１指令値の３つのパラメータを考慮することによって、シール要素が劣化しているか否かを判定することができる。上記の構成によれば、これら３つのパラメータがＰＣ３５によって考慮される。したがって、シール要素が劣化しているか否かを判定することができる。

【0059】

また、炉内圧力制御システム３では、ＰＣ３５は、シール要素が劣化していると判定される場合に、劣化状況をオペレータに報知する。したがって、オペレータはシール要素を早期に交換することができ、炉１００の運転効率の低下を抑制することができる。

【0060】

また、炉内圧力制御システム３では、温度センサ３２は、排気筒２においてダンパ２１よりも下流に設けられる。この構成によれば、ダンパ２１の下流において、排気ガスの温度が測定される。このため、ダンパ２１の上流から供給される空気によって、排気ガスが十分冷却された後に、排気ガスの温度を測定することができる。したがって、空気供給手段３３による排気ガスの冷却効果をより正確に評価することができる。

【0061】

また、炉内圧力制御方法は、炉本体１に設けられた圧力センサ３１から、炉圧を受信することと（ステップＳ１００）、炉本体１に接続される排気筒２に設けられた温度センサ３２から、排気筒２の内部の排気ガスの温度を受信することと（ステップＳ１０８）、圧力センサ３１によって検出される炉圧が正圧になるように、かつ、温度センサ３２によって検出される温度が所定の値未満になるように、排気筒２においてダンパ２１よりも上流に設けられた空気供給手段３３から、排気筒２の内部に空気を供給することと（ステップＳ１１２～Ｓ１１６）、を含む。この構成によれば、上記の通り、排気ガスの流量が減少する低燃焼時においても、高燃焼時のように十分な流量の気体を排気筒２に供給することができ、炉圧を正圧に維持することができる。また、この構成によれば、上記の通り、排気筒２の内部に供給される空気によって排気ガスが冷却されるため、過度に高温な排気ガスにダンパが晒されることを抑制することができる。よって、高温によるダンパの破損を抑制することができる。

【0062】

また、炉内圧力制御方法は、圧力を正圧にするための第１指令値を算出することと（ステップＳ１０６）、排気筒２の内部の排気ガスの温度を所定の値未満にするための第２指令値を算出することと（ステップＳ１１０）、をさらに含み、空気供給手段３３から排気筒２の内部に空気を供給することは、第１指令値および第２指令値のうち、大きい値を有する指令値に基づいて、空気供給手段３３からの空気の流量を調節することを含む（ステップＳ１１２～Ｓ１１６）。この構成によれば、上記の通り、別々に算出される第１指令値および第２指令値を比較するというシンプルな演算によって、炉圧の維持および排気ガスの冷却の双方を実現することができる。

【0063】

また、炉内圧力制御方法は、バーナ―１２に供給される燃料の流量を流量計１３から受信することと（ステップＳ２０２）、流量計によって検出される燃料の流量、圧力センサによって検出される圧力、および、第１指令値に基づいて、燃焼炉におけるシール要素の劣化状況を判定することと（ステップＳ２０６）、をさらに含む。上記の通り、燃料の流量、炉圧および第１指令値の３つのパラメータを考慮することによって、シール要素が劣化しているか否かを判定することができる。したがって、この構成によれば、これら３つのパラメータに基づいて、シール要素が劣化しているか否かを判定することができる。

【0064】

炉内圧力制御方法は、シール要素が劣化していると判定される場合に、劣化状況をオペレータに報知すること（ステップＳ２０８）をさらに含む。したがって、オペレータはシール要素を早期に補修・交換することができ、炉１００の運転効率の低下を抑制することができる。

【0065】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、上記実施形態の方法のステップは、上記の順番で実施されなくてもよく、技術的に矛盾が生じない限りにおいて、異なる順番で実施されてもよい。

【0066】

例えば、上記の実施形態では、炉圧を正圧に維持するための第１指令値を算出するためのステップＳ１００～Ｓ１０６は、排気ガスの温度を調節するための第２指令値を算出するためのステップＳ１０８～Ｓ１１０よりも前に実施される。しかしながら、他の実施形態では、ステップＳ１００～Ｓ１０６は、ステップＳ１０８～Ｓ１１０と並行して実施されてもよく、または、ステップＳ１０８～Ｓ１１０よりも後に実施されてもよい。

【符号の説明】

【0067】

１ 炉本体
２ 排気筒
３ 炉内圧力制御システム
１２ バーナ
１３ 流量計
２１ ダンパ
３１ 圧力センサ
３２ 温度センサ
３３ 空気供給手段
３４ 制御装置
１００ 燃焼炉
３５ ＰＣ（劣化状況判定部）

【図1】

【図2】

【図3】