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(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】P2024177818
(43)【公開日】2024-12-24
(54)【発明の名称】ボイラ
(51)【国際特許分類】
F23N 5/24 20060101AFI20241217BHJP
F22B 35/00 20060101ALI20241217BHJP
F23N 5/18 20060101ALI20241217BHJP
【ＦＩ】
F23N5/24 104
F22B35/00 H
F23N5/18 101N
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023096165
(22)【出願日】2023-06-12
(71)【出願人】
【識別番号】000175272
【氏名又は名称】三浦工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】藤原 慎太郎
【テーマコード（参考）】
3K003
3L021
【Ｆターム（参考）】
3K003BB07
3K003RA01
3K003RA07
3L021DA22
3L021EA04
3L021FA11
(57)【要約】
【課題】煤の除去が困難な状況になることを未然に防ぐこと。
【解決手段】ボイラ１は、水管１１を有する缶体２と、缶体２に接続されるバーナ３と、バーナ３に空気を送る送風機４と、缶体２内の圧力を示す炉圧値を検出する炉圧センサ９と、コントローラ１０と、を備える。コントローラ１０は、バーナ３に送る燃料及び空気の流量を適正量に調整したときの缶体２内の圧力を示す基準値を記憶する基準値記憶部２１と、基準値に１よりも大きい第１実数を乗じた第１相対閾値を設定する相対閾値設定部２２と、炉圧値に係る上限値である第１絶対閾値を記憶する絶対閾値記憶部２３と、炉圧値が第１相対閾値及び第１絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する判定部２４と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】ボイラ１は、水管１１を有する缶体２と、缶体２に接続されるバーナ３と、バーナ３に空気を送る送風機４と、缶体２内の圧力を示す炉圧値を検出する炉圧センサ９と、コントローラ１０と、を備える。コントローラ１０は、バーナ３に送る燃料及び空気の流量を適正量に調整したときの缶体２内の圧力を示す基準値を記憶する基準値記憶部２１と、基準値に１よりも大きい第１実数を乗じた第１相対閾値を設定する相対閾値設定部２２と、炉圧値に係る上限値である第１絶対閾値を記憶する絶対閾値記憶部２３と、炉圧値が第１相対閾値及び第１絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する判定部２４と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水管を有する缶体と、
前記缶体に接続されるバーナと、
前記バーナに空気を送る送風機と、
前記缶体内の圧力を示す炉圧値を検出する炉圧センサと、
コントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記バーナに送る燃料及び空気の流量を適正量に調整したときの前記缶体内の圧力を示す基準値を記憶する基準値記憶部と、
前記基準値に１よりも大きい第１実数を乗じた第１相対閾値を設定する相対閾値設定部と、
前記炉圧値に係る上限値である第１絶対閾値を記憶する絶対閾値記憶部と、
前記炉圧値が前記第１相対閾値及び前記第１絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する判定部と、を備える、
ボイラ。
前記缶体に接続されるバーナと、
前記バーナに空気を送る送風機と、
前記缶体内の圧力を示す炉圧値を検出する炉圧センサと、
コントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記バーナに送る燃料及び空気の流量を適正量に調整したときの前記缶体内の圧力を示す基準値を記憶する基準値記憶部と、
前記基準値に１よりも大きい第１実数を乗じた第１相対閾値を設定する相対閾値設定部と、
前記炉圧値に係る上限値である第１絶対閾値を記憶する絶対閾値記憶部と、
前記炉圧値が前記第１相対閾値及び前記第１絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する判定部と、を備える、
ボイラ。
【請求項2】
前記基準値は、運転中の前記ボイラの燃焼負荷率ごとに異なる、
請求項１に記載のボイラ。
請求項１に記載のボイラ。
【請求項3】
前記第１実数は、前記燃焼負荷率が高いほど小さい、
請求項２に記載のボイラ。
請求項２に記載のボイラ。
【請求項4】
前記相対閾値設定部は、前記基準値に前記第１実数よりも大きい第２実数を乗じた第２相対閾値を設定し、
前記絶対閾値記憶部は、前記第１絶対閾値よりも大きい第２絶対閾値を記憶し、
前記判定部は、前記炉圧値が前記第２相対閾値及び前記第２絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する、
請求項１に記載のボイラ。
前記絶対閾値記憶部は、前記第１絶対閾値よりも大きい第２絶対閾値を記憶し、
前記判定部は、前記炉圧値が前記第２相対閾値及び前記第２絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する、
請求項１に記載のボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書で開示する技術は、ボイラに関する。
【背景技術】
【0002】
ボイラに係る技術分野において、特許文献１に開示されているようなボイラ装置が知られている。特許文献１において、空気が混合された燃料がバーナに供給される。空気は、送風機から送風路を介してバーナに供給される。バーナにおいて燃料の燃焼に使用された空気は、缶体内を通過した後、排ガスとして煙道から排出される。
【0003】
燃料に対する空気の比率である空気比が適正値に調整された状態で、燃料がバーナに供給される。適正値に調整された空気比の燃料がバーナに供給されることにより、バーナにおいて燃料が適正に燃焼される。
【0004】
バーナにおいて燃料が燃焼されることにより、煤が発生する可能性がある。発生した煤がバーナよりも下流側の流路に滞留したり付着したりする可能性がある。煤の存在により流路が狭くなると、送風機からバーナへの空気の流れが悪くなり、送風機からバーナに送られる空気の流量が減少する。バーナに送られる空気の流量が適正量よりも減少すると、空気比が低下する。すなわち、バーナに送られる空気の流量が適正量よりも減少すると、空気比が不適正値になる。
【0005】
空気比が不適正値になった場合、送風機の出力を高くする調整処理が実施されることにより、送風機からバーナに送られる空気の流量が増加し、空気比が適正値に戻される。流路から煤を除去するクリーニング作業が実施されなくても、送風機の出力を高くする調整処理が実施されることにより、空気比が適正値に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１９－１４３９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
調整処理は、例えばボイラの定期点検において実施される。調整処理は、点検者により手動で実施される。調整処理の実施により、空気比が適正値に調整されたときの缶体内の圧力を示す基準値が更新される。クリーニング作業が実施されることなく調整処理が実施された場合、調整処理が実施された後の基準値は、調整処理が実施される前の基準値よりも高い値を示すことになるので、基準値は、更新される度に上昇する。クリーニング作業が実施されることなく調整処理が何回も実施されると、空気比は適正値に調整されるものの、流路に存在する煤の量が次第に多くなり、やがて流路から煤を除去することが困難な状況になる可能性がある。流路から煤を除去することが困難な状況になる場合、例えば缶体の交換を要する状況が発生し、交換に要するコストが発生する。
【0008】
本明細書で開示する技術は、煤の除去が困難な状況になることを未然に防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本明細書は、ボイラを開示する。ボイラは、水管を有する缶体と、缶体に接続されるバーナと、バーナに空気を送る送風機と、缶体内の圧力を示す炉圧値を検出する炉圧センサと、コントローラと、を備える。コントローラは、バーナに送る燃料及び空気の流量を適正量に調整したときの缶体内の圧力を示す基準値を記憶する基準値記憶部と、基準値に１よりも大きい第１実数を乗じた第１相対閾値を設定する相対閾値設定部と、炉圧値に係る上限値である第１絶対閾値を記憶する絶対閾値記憶部と、炉圧値が第１相対閾値及び第１絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する判定部と、を備える。
【発明の効果】
【0010】
本明細書で開示する技術によれば、煤の除去が困難な状況になることを未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【0013】
［ボイラ］
図１は、実施形態に係るボイラ１を模式的に示す図である。ボイラ１は、缶体２と、バーナ３と、送風機４と、送風路５と、燃料供給路６と、煙道７と、ダクト８と、炉圧センサ９と、コントローラ１０と、を備える。
図１は、実施形態に係るボイラ１を模式的に示す図である。ボイラ１は、缶体２と、バーナ３と、送風機４と、送風路５と、燃料供給路６と、煙道７と、ダクト８と、炉圧センサ９と、コントローラ１０と、を備える。
【0014】
缶体２は、水管１１を有する。水管１１は、缶体２の内部に配置される。水管１１に水が供給される。水管１１は、複数設けられる。複数の水管１１のそれぞれの上部は、蒸気ヘッダに接続される。
【0015】
バーナ３は、缶体２に接続される。バーナ３は、空気が混合された燃料を燃焼させる。燃料は、気体燃料である。燃料は、予混合方式（プレミックス方式）で燃焼される。バーナ３において燃料が燃焼されることにより、水管１１が加熱される。水管１１が加熱されることにより、蒸気が生成される。
【0016】
送風機４は、バーナ３に空気を送る。送風機４は、コントローラ１０により制御される。送風機４と缶体２とは、送風路５を介して接続される。送風路５は、バーナ３に供給される空気を流通させる。送風機４は、送風路５を介してバーナ３に空気を送る。空気は、送風路５を介してバーナ３に供給される。
【0017】
燃料供給路６は、バーナ３に供給される燃料を流通させる。燃料供給路６は、送風路５に接続される。燃料は、燃料供給路６及び送風路５を介してバーナ３に供給される。送風路５において、送風機４からの空気と燃料供給路６からの燃料とが混合される。送風路５において混合された燃料と空気とが、バーナ３に供給される。バーナ３において、空気が混合された燃料が燃焼される。
【0018】
煙道７は、缶体２に接続される。缶体２から排出された排ガスは、煙道７を流れる。バーナ３において燃料の燃焼に使用された空気は、缶体２内を通過した後、排ガスとして煙道７から排出される。
【0019】
燃料供給路６に、開閉弁１２及び調整弁１３が配置される。開閉弁１２は、燃料供給路６を開閉する。調整弁１３は、バーナ３に供給される燃料の流量を調整する。調整弁１３は、コントローラ１０により制御される。調整弁１３は、開閉弁１２よりも下流側に配置される。
【0020】
ダクト８は、送風路５及び缶体２のそれぞれに接続される。ダクト８の一端部は、送風路５に接続される。ダクト８の他端部は、缶体２に接続される。
【0021】
炉圧センサ９は、缶体２内の圧力を示す炉圧値を検出する。炉圧センサ９は、缶体２内の圧力を検出できればよく、任意の構成を採用することができる。炉圧センサ９の検出値に基づいて、バーナ３に供給される空気の流量の低下と缶体２内の圧力の上昇とが判断できればよい。炉圧センサ９が缶体２内に配置され、缶体２内の圧力を直接検出してもよい。炉圧センサ９は、燃料供給路６の圧力を示すガス圧を検出してもよい。炉圧センサ９は、送風路５において送風機４に近い位置の圧力を示す送風機４の吐出圧を検出してもよい。炉圧センサ９は、送風路５においてバーナ３に近い位置の圧力を示す送風路圧を検出してもよい。炉圧センサ９は、送風機４の吸込口の流速を検出してもよい。炉圧センサ９は、送風機４の電動モータを制御するインバータ電流値（電力値）を検出してもよい。例えば特開２０１９－１４３９１４号公報に開示されているように、送風路と連通する第１連通路と、缶体（ボイラ本体）と連通する第２連通路と、第１連通路に配置される第１の減圧部と、第２連通路に配置される第２の減圧部とが設けられる場合、炉圧センサ９は、第１連通路と第２連通路との差圧を示す中間圧を検出してもよい。
【0022】
実施形態において、炉圧センサ９は、ダクト８に配置される。実施形態において、炉圧センサ９は、送風路５と缶体２との差圧を検出する。炉圧センサ９の検出値である炉圧値は、コントローラ１０に送信される。
【0023】
コントローラ１０は、演算処理を実施する。コントローラ１０は、ボイラ１を制御する。コントローラ１０は、コンピュータシステムを含む。コントローラ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリと、ストレージと、入出力回路を含むインターフェースとを有する。コントローラのそれぞれの機能は、コンピュータプログラムとしてストレージに記憶されている。プロセッサは、コンピュータプログラムをストレージから読み出してメインメモリに展開し、コンピュータプログラムに従って処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコントローラ１０に配信されてもよい。
【0024】
図２は、実施形態に係るボイラ１を示すブロック図である。ボイラ１は、コントローラ１０と、炉圧センサ９と、警報装置１４とを備える。
【0025】
コントローラ１０は、基準値記憶部２１と、相対閾値設定部２２と、絶対閾値記憶部２３と、判定部２４と、制御部２５とを有する。
【0026】
基準値記憶部２１は、缶体２内の圧力に係る基準値を記憶する。基準値とは、バーナ３に送る燃料及び空気の流量を適正量に調整したときの缶体２内の圧力をいう。バーナ３に送る燃料及び空気の流量が適正量に調整されることにより、燃料に対する空気の比率である空気比が適正値に調整される。そのため、基準値は、送風路５からバーナ３に供給される燃料の空気比が適正値に調整されたときの缶体２内の圧力であるとみなされてもよい。
【0027】
相対閾値設定部２２は、基準値に係る相対閾値を設定する。相対閾値は、基準値に１よりも大きい実数を乗じた値である。実数は、予め定められた値である。実施形態において、相対閾値設定部２２は、基準値に１よりも大きい第１実数を乗じた第１相対閾値と、基準値に第１実数よりも大きい第２実数を乗じた第２相対閾値とを設定する。第１実数及び第２実数のそれぞれは、予め定められた値である。
【0028】
絶対閾値記憶部２３は、炉圧値に係る上限値である絶対閾値を記憶する。絶対閾値は、予め定められた値である。実施形態において、絶対閾値記憶部２３は、炉圧値に係る上限値である第１絶対閾値と、第１絶対閾値よりも大きい第２絶対閾値とを記憶する。第１絶対閾値及び第２絶対閾値のそれぞれは、予め定められた値である。
【0029】
判定部２４は、炉圧値が相対閾値及び絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する。判定部２４は、炉圧値が第１相対閾値及び第１絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する。判定部２４は、炉圧値が第２相対閾値及び第２絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する。
【0030】
制御部２５は、判定部２４に判定結果に基づいて、制御指令を出力する。判定部２４の判定結果に基づいて、警報装置１４を制御する。
【0031】
［基準値］
上述のように、基準値とは、バーナ３に送る燃料及び空気の流量を適正量に調整したときの缶体２内の圧力をいう。基準値とは、送風路５からバーナ３に供給される燃料の空気比が適正値に調整されたときの缶体２内の圧力をいう。缶体２内の圧力が基準値である場合、空気比が適正値であると判定される。適正値に調整された空気比の燃料がバーナ３に供給されることにより、バーナ３において燃料が適正に燃焼される。
上述のように、基準値とは、バーナ３に送る燃料及び空気の流量を適正量に調整したときの缶体２内の圧力をいう。基準値とは、送風路５からバーナ３に供給される燃料の空気比が適正値に調整されたときの缶体２内の圧力をいう。缶体２内の圧力が基準値である場合、空気比が適正値であると判定される。適正値に調整された空気比の燃料がバーナ３に供給されることにより、バーナ３において燃料が適正に燃焼される。
【0032】
バーナ３において燃料が燃焼されることにより、煤が発生する可能性がある。発生した煤がバーナ３よりも下流側の流路に滞留したり付着したりする可能性がある。バーナ３よりも下流側の流路は、缶体２の内部及び煙道７の内部の少なくとも一方を含む。煤の存在により、バーナ３よりも下流側の流路が狭くなる可能性がある。煤の存在によりバーナ３よりも下流側の流路が狭くなると、送風機４からバーナ３への空気の流れが悪くなり、送風機４からバーナ３に送られる空気の流量が減少する可能性がある。バーナ３に送られる空気の流量が適正量よりも減少すると、空気比が低下する可能性がある。すなわち、バーナ３に送られる空気の流量が適正量よりも減少すると、空気比が不適正値になる可能性がある。空気比が不適正値になると、バーナ３において燃焼不良が発生する可能性がある。
【0033】
煤の発生により空気比が不適正値になった場合、送風機４の出力を高くする調整処理が実施されることにより、送風機４からバーナ３に送られる空気の流量が増加するため、空気比が適正値に戻される。また、流路から煤を除去するクリーニング作業が実施されることにより、調整処理が実施されなくても、空気比が適正値に戻される。
【0034】
煤が流路に存在しない場合、基準値は低い値となる。煤の存在により流路が狭くなって空気比が低下した場合、送風機４の出力を高くする調整処理が実施されることにより、クリーニング作業が実施されなくても、空気比が適正値に戻される。送風機４の出力を高くして、送風機４からバーナ３に送られる空気の流量が増加すると、缶体２内の圧力は上昇する。そのため、調整処理が実施された後の基準値は、調整処理が実施される前の基準値よりも高い値を示すことになる。
【0035】
調整処理が実施された後、基準値は、基準値記憶部２１に記憶される。例えば、調整処理により適正値に調整された空気比の燃料がバーナ３に供給されている状態で、缶体２内の圧力が炉圧センサ９により検出されることにより、基準値が求められる。調整処理により求められた基準値は、基準値記憶部２１に記憶される。
【0036】
調整処理が実施されることにより、基準値記憶部２１に記憶される基準値が更新される。クリーニング作業が実施されることなく調整処理が実施された場合、調整処理が実施された後の基準値は、調整処理が実施される前の基準値よりも高い値を示すことになるので、基準値は、更新される度に上昇する。
【0037】
クリーニング作業が実施されることなく調整処理が何回も実施されると、空気比は適正値に調整されるものの、バーナ３よりも下流側の流路に存在する煤の量が次第に多くなり、やがて流路から煤を除去することが困難な状況になる可能性がある。
【0038】
［燃焼量と基準値と実数と相対閾値と絶対閾値との関係］
図３は、実施形態に係る燃焼量と基準値と第１実数と第１相対閾値と第１絶対閾値との関係を示す図である。
図３は、実施形態に係る燃焼量と基準値と第１実数と第１相対閾値と第１絶対閾値との関係を示す図である。
【0039】
実施形態において、缶体２内の燃焼量は、相互に異なる複数の燃焼量に変更される。実施形態において、缶体２内の燃焼量は、低燃焼量と中燃焼量と高燃焼量とに変更される。燃焼量［ｋＷ／ｈ］とは、バーナ３が配置される缶体２の燃焼室において単位時間当たりに発生する熱量をいう。高燃焼量は、中燃焼量よりも高い燃焼量である。中燃焼量は、低燃焼量よりも高い燃焼量である。高燃焼量は、定められた条件でボイラ１の最大能力を連続して発揮させることができる燃焼量である。中燃焼量は、高燃焼量の例えば５０［％］の燃焼量である。低燃焼量は、高燃焼量の例えば２０［％］の燃焼量である。
【0040】
制御部２５は、目標蒸気圧と蒸気ヘッダの蒸気圧とに基づいて、燃焼量を設定する。制御部２５は、燃焼量に基づいて、調整弁１３を制御して、バーナ３に供給される燃料の流量を調整する。バーナ３に供給される燃料の流量に基づいて、燃焼量が変更される。バーナ３に供給される燃料の流量が多いほど、燃焼量は高くなる。バーナ３に供給される燃料の流量が少ないほど、燃焼量は低くなる。
【0041】
制御部２５は、設定した燃焼量に基づいて、空気比が適正値になるように、送風機４の出力を制御する。制御部２５は、設定した燃焼量に基づいて、バーナ３に供給される燃料の流量を調整する。制御部２５は、炉圧センサ９の検出値に基づいて、空気の流量を推定する。制御部２５は、空気の流量の低下に合わせて燃料の流量を低下させることにより、空気比を調整する。
【0042】
缶体２内の燃焼量が相互に異なる複数の燃焼量に変更される場合、基準値は、燃焼量ごとに異なる。すなわち、基準値は、運転中のボイラ１の燃焼負荷率ごとに異なる。燃焼負荷率とは、定格燃焼量に対する燃焼量の割合をいう。定格燃焼量は、高燃焼量に等しい。燃焼量と燃焼負荷率とは、１対１で対応する。燃焼量が高いほど燃焼負荷率が高くなり、燃焼量が低いほど燃焼負荷率が低くなる。
【0043】
図３に示すように、基準値は、燃焼量（燃料負荷率）が高いほど高く、燃焼量（燃料負荷率）が低いほど低い。図３に示す例において、低燃焼量の基準値は、０．７である。中燃焼量の基準値は、１．９である。高燃焼量の基準値は、５．５である。
【0044】
第１実数は、燃焼量（燃焼負荷率）ごとに異なる。第１実数は、燃焼量（燃焼負荷率）が高いほど小さく、燃焼量（燃焼負荷率）が低いほど大きい。図３に示す例において、低燃焼量の第１実数は、１．３０である。中燃焼量の第１実数は、１．２０である。高燃焼量の第１実数は、１．１０である。
【0045】
第１相対閾値は、基準値に第１実数を乗じた値である。図３に示す例において、低燃焼量の第１相対閾値は、約０．９である。中燃焼量の第１相対閾値は、約２．３である。高燃焼量の第１相対閾値は、約６．１である。
【0046】
第１実数が小さい値である場合、基準値と第１相対閾値との差が小さいので、判定部２４は、炉圧値が第１相対閾値を超過したか否かを判定し易くなる。第１実数が大きい値である場合、基準値と第１相対閾値との差が大きいので、例えば炉圧センサ９の検出誤差が生じても、判定部２４の誤判定が抑制される。実施形態においては、低燃焼量においては、第１実数が大きい値であるため、判定部２４の誤判定が抑制される。
【0047】
第１絶対閾値は、予め定められている値である。図３に示す例において、低燃焼量の第１絶対閾値は、６．５である。中燃焼量の第１絶対閾値は、６．５である。高燃焼量の第１絶対閾値は、６．５である。すなわち、第１絶対閾値は、燃焼量が異なっても同一値である。燃焼量にかかわらず第１絶対閾値が同一値なので、コントローラ１０の演算負荷が軽減される。また、低燃焼量及び中燃焼量における送風機４の回転数は、高燃焼量における送風機４の回転数よりも低いので、流路に煤が存在する場合、送風機４を高回転に調整して、基準値を更新することができる。すなわち、低燃焼量及び中燃焼量においては、送風機４の回転数をより高くすることについて余裕があるので、流路に煤が存在する場合、バーナ３に送る空気の流量を適正量に調整するために、送風機４の回転数を高くすることができる。
【0048】
なお、低燃焼量と中燃焼量と高燃焼量とで、第１絶対閾値の値が相互に異なってもよい。低燃焼量の第１絶対閾値が中燃焼量の第１絶対閾値よりも低く、中燃焼量の第１絶対閾値が高燃焼量の第１絶対閾値よりも低くてもよい。
【0049】
図４は、実施形態に係る燃焼量と基準値と第２実数と第２相対閾値と第２絶対閾値との関係を示す図である。
【0050】
図４に示すように、基準値は、燃焼量（燃料負荷率）が高いほど高く、燃焼量（燃料負荷率）が低いほど低い。図４に示す例において、低燃焼量の基準値は、０．７である。中燃焼量の基準値は、１．９である。高燃焼量の基準値は、５．５である。すなわち、図４に示す基準値は、図３を参照して説明した基準値と同じである。
【0051】
第２実数は、第１実数よりも大きい。第２実数は、燃焼量（燃焼負荷率）ごとに異なる。第２実数は、燃焼量（燃焼負荷率）が高いほど小さく、燃焼量（燃焼負荷率）が低いほど大きい。図４に示す例において、低燃焼量の第２実数は、１．４５である。中燃焼量の第２実数は、１．３５である。高燃焼量の第２実数は、１．１５である。
【0052】
第２相対閾値は、基準値に第２実数を乗じた値である。図４に示す例において、低燃焼量の第２相対閾値は、約１．０である。中燃焼量の第２相対閾値は、約２．６である。高燃焼量の第２相対閾値は、約６．３である。
【0053】
低燃焼量においては、基準値が低い値であるため、第２実数が小さい値である場合、基準値と第２相対閾値との差が小さくなる。実施形態において、低燃焼量においては、第２実数が大きい値なので、基準値と第２相対閾値との差が大きくなる。そのため、例えば炉圧センサ９の検出誤差が生じても、判定部２４の誤判定が抑制される。
【0054】
第２絶対閾値は、第１絶対閾値よりも大きい。第２絶対閾値は、予め定められている値である。図４に示す例において、低燃焼量の第２絶対閾値は、６．９である。中燃焼量の第２絶対閾値は、６．９である。高燃焼量の第２絶対閾値は、６．９である。すなわち、第２絶対閾値は、燃焼量が異なっても同一値である。燃焼量にかかわらず第２絶対閾値が同一値なので、コントローラ１０の演算負荷が軽減される。また、低燃焼量及び中燃焼量における送風機４の回転数は、高燃焼量における送風機４の回転数よりも低いので、流路に煤が存在する場合、送風機４を高回転に調整して、基準値を更新することができる。すなわち、低燃焼量及び中燃焼量においては、送風機４の回転数をより高くすることについて余裕があるので、流路に煤が存在する場合、バーナ３に送る空気の流量を適正量に調整するために、送風機４の回転数を高くすることができる。
【0055】
なお、低燃焼量と中燃焼量と高燃焼量とで、第２絶対閾値の値が相互に異なってもよい。低燃焼量の第２絶対閾値が中燃焼量の第２絶対閾値よりも低く、中燃焼量の第２絶対閾値が高燃焼量の第２絶対閾値よりも低くてもよい。
【0056】
【0057】
図５に示す例において、第１実数は、高燃焼量の基準値が５．９において第１相対閾値と第１絶対閾値とが同一値になるように定められる。実施形態において、炉圧値が第１相対閾値を超過したか否かを判定することは、炉圧値が第１絶対閾値を超過したか否かを判定することに等しい。
【0058】
図６に示す例において、第２実数は、高燃焼量の基準値が６．０において第２相対閾値と第２絶対閾値とが同一値になるように定められる。実施形態において、炉圧値が第２相対閾値を超過したか否かを判定することは、炉圧値が第２絶対閾値を超過したか否かを判定することに等しい。
【0059】
なお、基準値がある値に更新された場合、第１相対閾値と第１絶対閾値とが同一値になるように第１実数が定められ、且つ、第２相対閾値と第２絶対閾値とが同一値になるように第２実数が定められてもよい。例えば、高燃焼量の基準値がある値に更新された場合、炉圧値が第１絶対閾値を超過したか否かを判定することと、炉圧値が第２絶対閾値を超過したか否かを判定することとが同時に実行されてもよい。この場合、第１絶対閾値及び第２絶対閾値の一方の絶対閾値の設定は省略可能である。
【0060】
［調整処理及び制御部の処理］
図７は、実施形態に係るボイラ１の動作を説明するための図である。なお、説明の簡略化のため、図７を参照する説明においては、第１相対閾値及び第２相対閾値を、相対閾値、と総称し、第１絶対閾値及び第２絶対閾値を、絶対閾値、と総称する。
図７は、実施形態に係るボイラ１の動作を説明するための図である。なお、説明の簡略化のため、図７を参照する説明においては、第１相対閾値及び第２相対閾値を、相対閾値、と総称し、第１絶対閾値及び第２絶対閾値を、絶対閾値、と総称する。
【0061】
炉圧値に係る上限値である絶対閾値が予め定められている。絶対閾値は、絶対閾値記憶部２３に記憶されている。
【0062】
バーナ３よりも下流側の流路に煤が存在しない状態で、バーナ３に送る燃料及び空気の流量が適正量に調整されたときの缶体２内の圧力が炉圧センサ９により検出される。すなわち、バーナ３よりも下流側の流路に煤が存在しない状態で、適正値に調整された空気比の燃料がバーナ３に供給されたときの缶体２内の圧力が炉圧センサ９により検出される。バーナ３よりも下流側の流路に煤が存在しない状態で、バーナ３に送る燃料及び空気の流量が適正量に調整されたときの缶体２内の圧力は、初期の基準値として基準値記憶部２１に記憶される。
【0063】
なお、バーナ３よりも下流側の流路に煤が存在しない状態は、流路のクリーニング作業が実施された直後の状態を含む。
【0064】
相対閾値設定部２２は、初期の基準値に１よりも大きい実数を乗じた初期の相対閾値を設定する。
【0065】
ボイラ１の運転が開始される。判定部２４は、炉圧センサ９により検出される缶体２内の圧力を示す炉圧値を監視する。判定部２４は、炉圧センサ９により検出された炉圧値が初期の相対閾値を超過したか否かを判定する。炉圧値が初期の相対閾値を超過したと判定された場合、制御部２５は、炉圧値が初期の相対閾値を超過したことを示す警報を警報装置１４に出力させる。
【0066】
また、判定部２４は、炉圧センサ９により検出された炉圧値が絶対閾値を超過したか否かを判定する。炉圧値が絶対閾値を超過したと判定された場合、制御部２５は、炉圧値が絶対閾値を超過したことを示す警報を警報装置１４に出力させる。
【0067】
バーナ３において燃料が燃焼されることにより、煤が発生する可能性がある。煤の発生により、バーナ３よりも下流側の流路が狭くなる可能性がある。煤の存在により、バーナ３よりも下流側の流路が狭くなると、缶体２内の圧力が上昇する可能性がある。炉圧値が初期の相対閾値を超過したことを示す警報が警報装置１４から出力されることにより、ボイラ１の運転者は、バーナ３よりも下流側の流路に煤が存在する可能性があることを認識することができる。
【0068】
煤の存在により流路が狭くなって空気比が低下した場合、送風機４の出力を高くする第１回目の調整処理が実施される。調整処理が実施されることにより、クリーニング作業が実施されなくても、空気比が適正値に戻される。
【0069】
第１回目の調整処理は、炉圧値が初期の相対閾値を超過したことを示す警報が警報装置１４から出力された時点において実施されてもよい。例えば、制御部２５は、炉圧値が初期の相対閾値を超過したと判定部２４により判定された場合、第１回目の調整処理の実施を促すメッセージを警報装置１４に出力させてもよい。ボイラ１の点検者は、警報装置１４から出力されたメッセージにより、第１回目の調整処理を実施することができる。
【0070】
図７に示す例において、第１回目の調整処理は、第１更新の時点において実施される。すなわち、第１更新の時点において、バーナ３に送る燃料及び空気の流量が適正量に調整されたときの缶体２内の圧力が炉圧センサ９により検出される。第１更新の時点において、流路に煤が存在する可能性が高い。第１回目の調整処理によりバーナ３に送る燃料及び空気の流量が適正量に調整されたときの缶体２内の圧力は、第１更新後の基準値として基準値記憶部２１に記憶される。基準値記憶部２１に記憶される基準値は、初期の基準値から第１更新後の基準値に更新される。クリーニング作業が実施されることなく第１回目の調整処理が実施された場合、第１更新後の基準値は、初期の基準値よりも高い値を示すことになる。
【0071】
相対閾値設定部２２は、第１更新後の基準値に１よりも大きい実数を乗じた第１更新後の相対閾値を設定する。
【0072】
第１回目の調整処理が終了し、基準値記憶部２１に記憶される基準値が初期の基準値から第１更新後の基準値に更新された後、ボイラ１の運転が再開される。判定部２４は、炉圧センサ９により検出される缶体２内の圧力を示す炉圧値を監視する。判定部２４は、炉圧センサ９により検出された炉圧値が第１更新後の相対閾値を超過したか否かを判定する。炉圧値が第１更新後の相対閾値を超過したと判定された場合、制御部２５は、炉圧値が第１更新後の相対閾値を超過したことを示す警報を警報装置１４に出力させる。
【0073】
また、判定部２４は、炉圧センサ９により検出された炉圧値が絶対閾値を超過したか否かを判定する。炉圧値が絶対閾値を超過したと判定された場合、制御部２５は、炉圧値が絶対閾値を超過したことを示す警報を警報装置１４に出力させる。
【0074】
煤の存在により流路が狭くなって空気比が低下した場合、送風機４の出力を高くする第２回目の調整処理が実施される。調整処理が実施されることにより、クリーニング作業が実施されなくても、空気比が適正値に戻される。
【0075】
第２回目の調整処理は、炉圧値が第１更新の相対閾値を超過したことを示す警報が警報装置１４から出力された時点において実施されてもよい。例えば、制御部２５は、炉圧値が第１更新の相対閾値を超過したと判定部２４により判定された場合、第２回目の調整処理の実施を促すメッセージを警報装置１４に出力させてもよい。ボイラ１の点検者は、警報装置１４から出力されたメッセージにより、第２回目の調整処理を実施することができる。
【0076】
図７に示す例において、第２回目の調整処理は、第２更新の時点において実施される。すなわち、第２更新の時点において、バーナ３に送る燃料及び空気の流量が適正量に調整されたときの缶体２内の圧力が炉圧センサ９により検出される。第２更新の時点において流路に存在する煤の量は、第１更新の時点において流路に存在する煤の量よりも多い可能性が高い。第２回目の調整処理によりバーナ３に送る燃料及び空気の流量が適正量に調整されたときの缶体２内の圧力は、第２更新後の基準値として基準値記憶部２１に記憶される。基準値記憶部２１に記憶される基準値は、第１更新後の基準値から第２更新後の基準値に更新される。クリーニング作業が実施されることなく第２回目の調整処理が実施された場合、第２更新後の基準値は、第１更新後の基準値よりも高い値を示すことになる。
【0077】
以下、第１回目の調整処理及び第２回目の調整処理と同様に、第３回目以降の調整処理が実施される。
【0078】
クリーニング作業が実施されることなく調整処理が何回も実施されると、空気比は適正値に調整されるものの、バーナ３よりも下流側の流路に存在する煤の量が次第に多くなり、やがて流路から煤を除去することが困難な状況になる可能性がある。
【0079】
実施形態において、炉圧値が絶対閾値を超過することは、流路から煤を除去することが困難な状況になるほど流路に煤が存在することを示す。制御部２５は、炉圧値が絶対閾値を超過したと判定部２４により判定された場合、流路のクリーニング作業を促すメッセージを警報装置１４に出力させる。ボイラ１の点検者は、警報装置１４から出力されたメッセージにより、流路のクリーニング作業を実施することができる。
【0080】
なお、制御部２５は、炉圧値が絶対閾値を超過しなくても、相対閾値を超過したときに、流路のクリーニング作業を促すメッセージを警報装置１４に出力させてもよい。
【0081】
なお、図７においては、説明の簡略化のため、第１相対閾値及び第２相対閾値を、相対閾値、と総称し、第１絶対閾値及び第２絶対閾値を、絶対閾値、と総称した。図３及び図４を参照して説明したように、相対閾値は、第１相対閾値と第２相対閾値とを含み、絶対閾値は、第１絶対閾値と第２絶対閾値とを含む。
【0082】
制御部２５は、炉圧値が第１相対閾値を超過した場合、ボイラ１の運転を継続させた状態で、炉圧値が第１相対閾値を超過したことを示す警報を警報装置１４に出力させてもよい。制御部２５は、炉圧値が第２相対閾値を超過した場合、炉圧値が第２相対閾値を超過したことを示す警報を警報装置１４に出力させるとともに、ボイラ１の運転を停止させてもよい。
【0083】
制御部２５は、炉圧値が第１絶対閾値を超過した場合、ボイラ１の運転を継続させた状態で、バーナ３よりも下流側の流路のクリーニング作業を促すメッセージを警報装置１４に出力させてもよい。制御部２５は、炉圧値が第２絶対閾値を超過した場合、バーナ３よりも下流側の流路のクリーニング作業を促すメッセージを警報装置１４に出力させるとともに、ボイラ１の運転を停止させてもよい。
【0084】
なお、基準値がある値に更新された場合、第１相対閾値と第１絶対閾値とが同一値になるように第１実数が定められ、且つ、第２相対閾値と第２絶対閾値とが同一値になるように第２実数が定められている場合、制御部２５は、炉圧値が第１相対閾値（第１絶対閾値）を超過した場合、ボイラ１の運転を継続させた状態で、バーナ３よりも下流側の流路のクリーニング作業を促すメッセージを警報装置１４に出力させてもよい。制御部２５は、炉圧値が第２相対閾値（第２絶対閾値）を超過した場合、バーナ３よりも下流側の流路のクリーニング作業を促すメッセージを警報装置１４に出力させるとともに、ボイラ１の運転を停止させてもよい。
【0085】
［効果］
以上説明したように、実施形態に係るボイラ１は、水管１１を有する缶体２と、缶体２に接続されるバーナ３と、バーナ３に空気を送る送風機４と、缶体２内の圧力を示す炉圧値を検出する炉圧センサ９と、コントローラ１０と、を備える。コントローラ１０は、バーナ３に送る燃料及び空気の流量を適正量に調整したときの缶体２内の圧力を示す基準値を記憶する基準値記憶部２１と、基準値に１よりも大きい第１実数を乗じた第１相対閾値を設定する相対閾値設定部２２と、炉圧値に係る上限値である第１絶対閾値を記憶する絶対閾値記憶部２３と、炉圧値が第１相対閾値及び第１絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する判定部２４と、を備える。
以上説明したように、実施形態に係るボイラ１は、水管１１を有する缶体２と、缶体２に接続されるバーナ３と、バーナ３に空気を送る送風機４と、缶体２内の圧力を示す炉圧値を検出する炉圧センサ９と、コントローラ１０と、を備える。コントローラ１０は、バーナ３に送る燃料及び空気の流量を適正量に調整したときの缶体２内の圧力を示す基準値を記憶する基準値記憶部２１と、基準値に１よりも大きい第１実数を乗じた第１相対閾値を設定する相対閾値設定部２２と、炉圧値に係る上限値である第１絶対閾値を記憶する絶対閾値記憶部２３と、炉圧値が第１相対閾値及び第１絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かを判定する判定部２４と、を備える。
【0086】
実施形態によれば、バーナ３よりも下流側の流路に煤が存在する場合、炉圧値が変化する。判定部２４により、炉圧値が第１相対閾値及び第１絶対閾値の少なくとも一方を超過したか否かが判定されるので、流路から煤を除去することが困難な状況になるほど流路に煤が溜まってしまうことが抑制される。
【0087】
実施形態において、基準値は、運転中のボイラ１の燃焼負荷率（燃焼量）ごとに異なる。そのため、燃料負荷率ごとに適正値に調整された空気比の燃料がバーナに供給される。
【0088】
実施形態において、第１実数は、燃焼負荷率（燃焼量）が高いほど小さい。例えば、低燃焼量においては、第１実数が大きい値なので、基準値と第１相対閾値との差が大きくなる。そのため、例えば炉圧センサ９の検出誤差が生じても、判定部２４の誤判定が抑制される。
【0089】
相対閾値設定部２２は、第１相対閾値及び第２相対閾値よりも大きい第２相対閾値を設定する。絶対閾値記憶部２３は、第１絶対閾値及び第１絶対閾値よりも大きい第２絶対閾値を記憶する。制御部２５は、炉圧値が第１相対閾値を超過した場合に警報装置１４に第１警報を出力させ、炉圧値が第２相対閾値を超過した場合に警報装置１４から第１警報とは異なる第２警報を出力させることができる。制御部２５は、炉圧値が第１絶対閾値を超過した場合に警報装置１４に第３警報を出力させ、炉圧値が第２絶対閾値を超過した場合に警報装置１４から第３警報とは異なる第４警報を出力させることができる。
【0090】
［その他の実施形態］
図８は、実施形態に係るボイラ１の一部を模式的に示す図である。図８に示す例において、送風機４とバーナ３との間の送風路５にダンパ１５及び減圧部材１６が配置される。上述の実施形態においては、送風機４の出力（回転数）が調整されることにより、バーナ３に送られる空気の流量が調整されることとした。送風機４の出力の調整に加えて又は送風機４の出力の調整の代わりに、ダンパ１５の位置（開度）が調整されることにより、バーナ３に送られる空気の流量が調整されてもよい。制御部２５は、バーナ３に送られる空気の流量が設定された燃焼量に応じた流量となるように、送風機４及びダンパ１５を制御する。減圧部材１６は、ダンパ１５よりも下流側に配置される。減圧部材１６は、例えばパンチングメタルを含み、送風機４からバーナ３に供給される空気を減圧する。図１に示した調整弁１３の開度は、減圧部材１６の前後の差圧に応じて変化する。炉圧センサ９は、ダンパ１５の二次側の圧力を検出してもよい。炉圧センサ９は、減圧部材１６の前後の差圧を検出してもよい。炉圧センサ９は、燃料供給路６における調整弁１３の二次側の圧力を検出してもよい。
図８は、実施形態に係るボイラ１の一部を模式的に示す図である。図８に示す例において、送風機４とバーナ３との間の送風路５にダンパ１５及び減圧部材１６が配置される。上述の実施形態においては、送風機４の出力（回転数）が調整されることにより、バーナ３に送られる空気の流量が調整されることとした。送風機４の出力の調整に加えて又は送風機４の出力の調整の代わりに、ダンパ１５の位置（開度）が調整されることにより、バーナ３に送られる空気の流量が調整されてもよい。制御部２５は、バーナ３に送られる空気の流量が設定された燃焼量に応じた流量となるように、送風機４及びダンパ１５を制御する。減圧部材１６は、ダンパ１５よりも下流側に配置される。減圧部材１６は、例えばパンチングメタルを含み、送風機４からバーナ３に供給される空気を減圧する。図１に示した調整弁１３の開度は、減圧部材１６の前後の差圧に応じて変化する。炉圧センサ９は、ダンパ１５の二次側の圧力を検出してもよい。炉圧センサ９は、減圧部材１６の前後の差圧を検出してもよい。炉圧センサ９は、燃料供給路６における調整弁１３の二次側の圧力を検出してもよい。
【0091】
上述の実施形態においては、燃料が気体燃料であり、予混合方式（プレミックス方式）で燃料が燃焼されるが、先混合方式（ノズルミックス方式）で燃料が燃焼されてもよい。また、燃料が油のような液体燃料でもよく、この場合は圧力噴霧式で燃焼されてもよい。
【0092】
上述の実施形態において、缶体２の下流側にエコノマイザが配置されてもよい。エコノマイザが配置される場合においても、上述の実施形態に従って、エコノマイザから煤の除去が困難な状況になることを未然に防ぐことができる。
【0093】
上述の実施形態においては、煤に起因して缶体２内の圧力が上昇することとした。例えば腐食生成物や結露など意図しない閉塞物に起因して缶体２内の圧力が上昇する可能性がある。上述の実施形態に従って、流路から閉塞物の除去が困難な状況になることを未然に防ぐことができる。
【符号の説明】
【0094】
１…ボイラ、２…缶体、３…バーナ、４…送風機、５…送風路、６…燃料供給路、７…煙道、８…ダクト、９…炉圧センサ、１０…コントローラ、１１…水管、１２…開閉弁、１３…調整弁、１４…警報装置、１５…ダンパ、１６…減圧部材、２１…基準値記憶部、２２…相対閾値設定部、２３…絶対閾値記憶部、２４…判定部、２５…制御部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】