JP6409382B2

JP6409382B2 - Boiler equipment

Info

Publication number: JP6409382B2
Application number: JP2014145441A
Authority: JP
Inventors: 兼資久野; 啓二西村; 航伊東; 孝明大西
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2034-07-15
Also published as: JP2016020794A

Description

本発明は、ボイラ装置に関する。より詳細には、燃焼用空気の供給量に応じた燃料ガスが供給されるように、燃料供給ラインの流量調整弁を制御するボイラ装置に関する。 The present invention relates to a boiler device. More specifically, the present invention relates to a boiler device that controls a flow rate adjustment valve of a fuel supply line so that fuel gas corresponding to the supply amount of combustion air is supplied.

従来から、燃料ガスと燃焼用空気を所定の割合で混合した混合気を燃焼させて水を加熱し、蒸気を発生させるボイラ装置が知られている。この種のボイラ装置では、理論空気量とボイラに供給される空気量との比である空気比が一定になるように、燃焼用空気の供給量に応じて燃料ガスの流量を流量調整弁によって調整している。このような空気比を一定にする制御を開示するものとして例えば特許文献１がある。特許文献１には、燃焼用空気の供給量の変動に合わせて燃料ガスの制御弁を調整して空気比を一定にする予混合式ガスバーナの燃料ガス量制御装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a boiler apparatus that generates steam by burning water-fuel mixture obtained by mixing fuel gas and combustion air at a predetermined ratio to heat water. In this type of boiler device, the flow rate of the fuel gas is adjusted by a flow rate adjustment valve in accordance with the supply amount of combustion air so that the air ratio, which is the ratio between the theoretical air amount and the air amount supplied to the boiler, is constant. It is adjusted. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 discloses such control that keeps the air ratio constant. Patent Document 1 discloses a fuel gas amount control device for a premixed gas burner that adjusts a fuel gas control valve in accordance with fluctuations in the amount of combustion air supplied to make the air ratio constant.

特開平１１−１０８３５２号公報JP-A-11-108352

ところで、環境意識の高まりからＬＮＧ（ＬｉｑｕｅｆｉｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ）が燃料ガスとして広く普及している。ＬＮＧを供給する方法の１つとして、ＬＮＧを液体のまま輸送し、ＬＮＧを使用する供給先で気化して用いるいわゆるＬＮＧサテライト供給がある。ＬＮＧサテライト供給は、導入コストを抑えることができ、様々な分野で用いられているものの、パイプラインを通じて燃料ガスを輸送する方法に比べて燃料ガスが外部環境等の影響を受け易い傾向があった。 By the way, LNG (Liquid Natural Gas) is widely spread as a fuel gas due to the increase in environmental awareness. One method of supplying LNG is so-called LNG satellite supply in which LNG is transported in a liquid state and vaporized at a supply destination that uses LNG. Although LNG satellite supply can reduce the introduction cost and is used in various fields, the fuel gas tends to be more susceptible to the external environment than the method of transporting the fuel gas through the pipeline. .

外部環境等の影響によってボイラ装置に供給される燃料ガスの流量が変動した場合、空気比が所定の範囲から外れるおそれがある。例えば、温度変動や圧力変動によって質量流量に変動が生じたり、ＬＮＧを気化する過程で生じた成分変動によって燃料ガスの熱量が変化したりした場合は、燃焼に必要な空気量（理論空気量）が変化するため、空気比に変動が生じてしまい、燃焼効率の低下や不完全燃焼の原因になるおそれがある。一方、空気比の変動がボイラ装置の許容できる範囲で生じている場合は、特に空気比の調整を行う必要がない。従来のボイラ装置は、燃焼用空気の流量に応じて設定される開度に基づいて流量調整弁を制御しているため、空気比の変動が十分に考慮されているとは言い難く、空気比の変動が許容できない範囲になった場合の対処方法に改善の余地があった。 When the flow rate of the fuel gas supplied to the boiler device fluctuates due to the external environment or the like, the air ratio may deviate from a predetermined range. For example, if the mass flow rate fluctuates due to temperature fluctuations or pressure fluctuations, or the amount of heat of the fuel gas changes due to component fluctuations that occur in the process of vaporizing LNG, the amount of air required for combustion (theoretical air amount) Changes, the air ratio fluctuates, which may cause a reduction in combustion efficiency and incomplete combustion. On the other hand, when the fluctuation of the air ratio occurs within the allowable range of the boiler device, it is not necessary to adjust the air ratio. Since the conventional boiler apparatus controls the flow rate adjustment valve based on the opening set according to the flow rate of the combustion air, it is difficult to say that the fluctuation of the air ratio is sufficiently taken into account. There was room for improvement in how to deal with fluctuations in the range that was unacceptable.

本発明は、空気比の変動が許容できない範囲になった場合でも、流量調整弁の開度の調整によって空気比を許容できる範囲に維持できるボイラ装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the boiler apparatus which can maintain an air ratio in the range which can be accept | permitted by adjustment of the opening degree of a flow regulating valve, even when the fluctuation | variation of an air ratio becomes an unacceptable range.

本発明は、ボイラと、前記ボイラに燃料ガスを供給する燃料供給ラインと、前記燃料供給ラインに配置され、前記燃料ガスの流量を調整可能な流量調整弁と、前記ボイラに前記燃料ガスと混合させる燃焼用空気を供給する空気供給ラインと、前記空気供給ラインを流れる前記燃焼用空気の流量を検知する空気流量検知部と、空気比を検知する空気比検知部と、前記空気流量検知部によって検知された前記燃焼用空気の流量に対応する制御値を設定する制御値設定部と、前記空気比検知部によって検知された測定値が第１範囲にあるか否かを判定する範囲判定部と、前記範囲判定部によって前記第１範囲にないと判定された前記測定値に基づいて補正値を設定する補正値設定部と、前記制御値に基づいて前記流量調整弁を制御し、前記補正値が設定されている場合は前記補正値を加えた前記制御値に基づいて前記流量調整弁を制御する流量制御部と、前記補正値が設定された状態で前記範囲判定部によって前記測定値が前記第１範囲にないと判定された場合は、当該測定値に基づいて前記補正値を更新する補正値更新部と、を備えるボイラ装置に関する。 The present invention includes a boiler, a fuel supply line that supplies fuel gas to the boiler, a flow rate adjustment valve that is disposed in the fuel supply line and that can adjust the flow rate of the fuel gas, and the boiler is mixed with the fuel gas An air supply line for supplying combustion air, an air flow rate detection unit for detecting a flow rate of the combustion air flowing through the air supply line, an air ratio detection unit for detecting an air ratio, and the air flow rate detection unit A control value setting unit that sets a control value corresponding to the detected flow rate of the combustion air, and a range determination unit that determines whether or not the measurement value detected by the air ratio detection unit is in the first range. A correction value setting unit that sets a correction value based on the measured value that is determined not to be in the first range by the range determination unit, and controls the flow rate adjustment valve based on the control value, and the correction value But A flow rate control unit that controls the flow rate adjustment valve based on the control value to which the correction value is added, and the range determination unit in a state in which the correction value is set, When it determines with it not being in 1 range, it is related with a boiler apparatus provided with the correction value update part which updates the said correction value based on the said measured value.

前記ボイラ装置は、前記燃料ガスの燃焼によって生じる排ガスを前記ボイラから排出する排ガス排出部を更に備え、前記空気比検知部は、前記排ガス排出部に配置され、前記排ガスの酸素濃度を検知する酸素濃度検知部であることが好ましい。 The boiler device further includes an exhaust gas exhaust unit that exhausts exhaust gas generated by the combustion of the fuel gas from the boiler, and the air ratio detection unit is disposed in the exhaust gas exhaust unit and detects oxygen concentration of the exhaust gas It is preferable that it is a density | concentration detection part.

前記空気比検知部は、前記燃料供給ラインに配置され、前記燃料ガスの質量流量の変動を検知することが好ましい。 Preferably, the air ratio detection unit is disposed in the fuel supply line and detects a change in mass flow rate of the fuel gas.

前記空気比検知部は、前記燃料供給ラインに配置され、前記燃料ガスの熱量を検知する熱量検知部であることが好ましい。 It is preferable that the air ratio detection unit is a heat amount detection unit that is disposed in the fuel supply line and detects the heat amount of the fuel gas.

本発明のボイラ装置によれば、空気比の変動が許容できない範囲になった場合でも、流量調整弁の開度の調整によって空気比を許容できる範囲に維持できる。 According to the boiler device of the present invention, even when the fluctuation of the air ratio is in an unacceptable range, the air ratio can be maintained in an allowable range by adjusting the opening of the flow rate adjusting valve.

本発明のボイラ装置の一実施形態を模式的に示す図である。It is a figure showing typically one embodiment of the boiler device of the present invention. 燃料ガスの質量流量と排ガス中の酸素濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the mass flow rate of fuel gas, and the oxygen concentration in waste gas. 第１実施形態の制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part of 1st Embodiment. 第１実施形態の流量調整弁の開度を制御する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which controls the opening degree of the flow regulating valve of 1st Embodiment. 第３実施形態のボイラ装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the boiler apparatus of 3rd Embodiment.

以下、本発明のボイラ装置の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。第１実施形態のボイラ装置１は、水を加熱して蒸気の生成を行う蒸気ボイラであり、負荷機器（図示省略）に蒸気を供給するものである。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。 Hereinafter, preferred embodiments of the boiler device of the present invention will be described with reference to the drawings. The boiler apparatus 1 of 1st Embodiment is a steam boiler which heats water and produces | generates a vapor | steam, and supplies a vapor | steam to load equipment (illustration omitted). The “line” in the present specification is a general term for lines capable of flowing a fluid such as a flow path, a path, and a pipeline.

図１に示すように、ボイラ装置１は、ボイラ２と、ボイラ２に燃焼用空気を送り込む送風機２０と、ボイラ２と送風機２０とを接続し燃焼用空気が流通する空気供給ラインとしての給気ダクト３０と、給気ダクト３０に配置されるダンパ３１と、燃焼用空気減圧部材としてのパンチングメタル３２と、空気流量検知部としてのエア差圧センサ３３と、ボイラ２から排出される燃焼ガス（排ガス）が流通する排ガス排出部としての排気筒８０と、ボイラ２に燃料ガスを供給する燃料供給部５０と、ボイラ２に水を供給する給水路（図示省略）と、燃料ガスや燃焼用空気の供給量等を制御する制御装置７０と、を備える。 As shown in FIG. 1, the boiler device 1 includes a boiler 2, a blower 20 that sends combustion air to the boiler 2, and an air supply line that connects the boiler 2 and the blower 20 and flows through the combustion air. Duct 30, damper 31 disposed in air supply duct 30, punching metal 32 as a combustion air decompression member, air differential pressure sensor 33 as an air flow rate detection unit, and combustion gas discharged from boiler 2 ( An exhaust pipe 80 serving as an exhaust gas discharge portion through which exhaust gas) circulates, a fuel supply unit 50 that supplies fuel gas to the boiler 2, a water supply passage (not shown) that supplies water to the boiler 2, fuel gas, and combustion air And a control device 70 for controlling the supply amount and the like.

ボイラ２は、缶体１０によって構成され、缶体１０は、ボイラ筐体１１と、複数の水管１２と、下部ヘッダ１３と、上部ヘッダ１４と、バーナ１５と、を備える。 The boiler 2 is configured by a can body 10, and the can body 10 includes a boiler housing 11, a plurality of water pipes 12, a lower header 13, an upper header 14, and a burner 15.

ボイラ筐体１１は、缶体１０の外形を構成し、平面視矩形形状の直方体状に形成される。このボイラ筐体１１の長手方向の一端側に位置する第１側面１１ａには、給気口１６が形成され、ボイラ筐体１１の長手方向の他端側に位置する第２側面１１ｂには、排気口１７が形成される。 The boiler housing | casing 11 comprises the external shape of the can 10, and is formed in the rectangular parallelepiped shape of planar view. An air supply port 16 is formed in the first side surface 11a located on one end side in the longitudinal direction of the boiler casing 11, and a second side surface 11b located on the other end side in the longitudinal direction of the boiler casing 11 is An exhaust port 17 is formed.

複数の水管１２は、ボイラ筐体１１の内部に上下方向に延びて配置されると共に、ボイラ筐体１１の長手方向及び幅方向に所定の間隔をあけて配置される。 The plurality of water pipes 12 are disposed so as to extend in the vertical direction inside the boiler housing 11 and are disposed at predetermined intervals in the longitudinal direction and the width direction of the boiler housing 11.

下部ヘッダ１３は、ボイラ筐体１１の下部に配置される。下部ヘッダ１３には、複数の水管１２の下端部が接続される。上部ヘッダ１４は、ボイラ筐体１１の上部に配置される。上部ヘッダ１４には、複数の水管１２の上端部が接続される。 The lower header 13 is disposed at the lower part of the boiler casing 11. The lower header 13 is connected to the lower ends of the plurality of water pipes 12. The upper header 14 is disposed on the upper portion of the boiler casing 11. The upper header 14 is connected to the upper ends of the plurality of water pipes 12.

バーナ１５は、給気口１６に配置される。バーナ１５によって燃料ガスと燃焼用空気との混合気が燃焼し、水管１２の水が加熱されて蒸気が発生する。 The burner 15 is disposed in the air supply port 16. The mixture of fuel gas and combustion air is burned by the burner 15, and the water in the water pipe 12 is heated to generate steam.

送風機２０は、ファン及びこのファンを回転させるモータを有する送風機本体２１と、ファン（モータ）の回転数を増減させるインバータ２２と、を備える。送風機２０は、インバータ２２に入力される周波数に応じて、ファンが所定の回転数で回転することで、缶体１０に燃焼用空気を送り込む。 The blower 20 includes a blower body 21 having a fan and a motor that rotates the fan, and an inverter 22 that increases or decreases the number of rotations of the fan (motor). The blower 20 feeds combustion air into the can body 10 when the fan rotates at a predetermined rotation speed in accordance with the frequency input to the inverter 22.

本実施形態では、負荷機器（図示省略）から要求される要求負荷に応じて燃焼用空気の流量が設定される。送風機２０は、設定された燃料用空気の流量になるように制御装置７０によってインバータ２２を介して制御される。 In the present embodiment, the flow rate of the combustion air is set according to a required load required from a load device (not shown). The blower 20 is controlled by the control device 70 via the inverter 22 so that the flow rate of the fuel air is set.

給気ダクト３０は、ボイラ２に燃料ガスと混合させる燃焼用空気を供給する空気供給ラインである。給気ダクト３０は、上流側の端部が送風機２０に接続され、下流側の端部が給気口１６に接続される。給気ダクト３０は、送風機２０から送り込まれた燃焼用空気を缶体１０に供給する。 The air supply duct 30 is an air supply line that supplies combustion air to be mixed with fuel gas into the boiler 2. The air supply duct 30 has an upstream end connected to the blower 20 and a downstream end connected to the air supply port 16. The air supply duct 30 supplies the combustion air sent from the blower 20 to the can body 10.

ダンパ３１は、給気ダクト３０の内部の燃焼用空気の流路を塞いだ閉状態と、この閉状態から９０度回転し、給気ダクト３０の内部の燃焼用空気の流路を開放した開状態との間で回転可能に配置される。 The damper 31 is in a closed state in which the combustion air flow path inside the air supply duct 30 is closed and rotated 90 degrees from this closed state to open the combustion air flow path in the air supply duct 30. It is arranged to be rotatable between states.

パンチングメタル３２は、複数の貫通孔が形成された金属板であり、流通する燃焼用空気を減圧する燃焼用空気減圧部材である。パンチングメタル３２は、給気ダクト３０の内部のダンパ３１の下流側に配置される。このパンチングメタル３２によって、ダンパ３１を通って給気ダクト３０まで流れてきた燃焼用空気は減圧される。 The punching metal 32 is a metal plate in which a plurality of through holes are formed, and is a combustion air pressure-reducing member that depressurizes the combustion air that circulates. The punching metal 32 is disposed on the downstream side of the damper 31 inside the air supply duct 30. The punching metal 32 decompresses the combustion air flowing through the damper 31 to the air supply duct 30.

エア差圧センサ３３は、燃焼用空気の流量を検知するための空気流量検知部である。エア差圧センサ３３は、パンチングメタル３２の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検知する。燃料用空気の流量は、この差圧情報に基づいて算出される。また、エア差圧センサ３３は、制御装置７０に電気的に接続されており、制御装置７０はエア差圧センサ３３によって検知されたエア差圧情報を取得する。 The air differential pressure sensor 33 is an air flow rate detection unit for detecting the flow rate of combustion air. The air differential pressure sensor 33 detects a differential pressure between the upstream pressure and the downstream pressure of the punching metal 32. The flow rate of the fuel air is calculated based on this differential pressure information. Further, the air differential pressure sensor 33 is electrically connected to the control device 70, and the control device 70 acquires air differential pressure information detected by the air differential pressure sensor 33.

排気筒８０は、基端側が缶体１０（ボイラ筐体１１に形成された排気口１７）に接続され、筒状に形成される。この排気筒８０を通じて缶体１０で発生した燃焼ガス（排ガス）が缶体１０の外部に排出される。 The exhaust cylinder 80 is connected to the can body 10 (exhaust port 17 formed in the boiler casing 11) on the base end side, and is formed in a cylindrical shape. Combustion gas (exhaust gas) generated in the can body 10 is discharged to the outside of the can body 10 through the exhaust cylinder 80.

本実施形態の排気筒８０の内部には、空気比検知部としてのＯ_２センサ８１が配置されている。Ｏ_２センサ８１は、排ガスの酸素濃度を検知する酸素濃度検知部である。Ｏ_２センサ８１は、制御装置７０に電気的に接続されており、制御装置７０はＯ_２センサ８１の測定値に基づいて排ガスの酸素濃度を取得する。 An O ₂ sensor 81 serving as an air ratio detection unit is disposed inside the exhaust pipe 80 of the present embodiment. The O ₂ sensor 81 is an oxygen concentration detector that detects the oxygen concentration of the exhaust gas. The O ₂ sensor 81 is electrically connected to the control device 70, and the control device 70 acquires the oxygen concentration of the exhaust gas based on the measurement value of the O ₂ sensor 81.

次に、ボイラ２に燃料を供給する燃料供給部５０について説明する。燃料供給部５０は、燃料供給ライン５１と、燃料ガス流量計５２と、開閉弁５４と、ガバナ５５と、流量調整弁５６と、燃料ガス温度センサ５７と、燃料ガス圧力センサ５８と、オリフィス５９と、燃料ガス差圧センサ６０と、ノズル６１と、を備える。 Next, the fuel supply unit 50 that supplies fuel to the boiler 2 will be described. The fuel supply unit 50 includes a fuel supply line 51, a fuel gas flow meter 52, an on-off valve 54, a governor 55, a flow rate adjustment valve 56, a fuel gas temperature sensor 57, a fuel gas pressure sensor 58, and an orifice 59. And a fuel gas differential pressure sensor 60 and a nozzle 61.

燃料供給ライン５１は、その上流側が燃料供給源（図示両略）に接続され、その下流側が給気ダクト３０に接続される。燃料供給ライン５１の下流側の端部は、給気ダクト３０におけるダンパ３１が配置された位置よりも下流側に接続される。本実施形態では、燃料供給ライン５１によって流通する燃料ガスはＬＮＧである。ＬＮＧサテライト供給によってＬＮＧ貯蔵施設に貯蔵されたＬＮＧを気化したものが燃料供給ライン５１に供給されている。 The fuel supply line 51 has an upstream side connected to a fuel supply source (not shown) and a downstream side connected to the air supply duct 30. The downstream end of the fuel supply line 51 is connected to the downstream side of the supply duct 30 from the position where the damper 31 is disposed. In the present embodiment, the fuel gas flowing through the fuel supply line 51 is LNG. LNG vaporized from the LNG storage facility supplied by the LNG satellite is supplied to the fuel supply line 51.

燃料ガス流量計５２は、燃料供給ライン５１を流れる燃料ガスの流量を測定する。本実施形態の燃料ガス流量計５２は、燃料供給ライン５１の最も上流側に配置されている。燃料ガス流量計５２は、制御装置７０に電気的に接続されている。制御装置７０は燃料ガス流量計５２の測定値に基づいて燃料ガスの流量を取得する。 The fuel gas flow meter 52 measures the flow rate of the fuel gas flowing through the fuel supply line 51. The fuel gas flow meter 52 of the present embodiment is disposed on the most upstream side of the fuel supply line 51. The fuel gas flow meter 52 is electrically connected to the control device 70. The control device 70 acquires the flow rate of the fuel gas based on the measurement value of the fuel gas flow meter 52.

開閉弁５４は、燃料供給ライン５１を開放又は閉止し、燃料ガスの供給及び停止を行う。本実施形態の開閉弁５４は、燃料供給ライン５１における燃料ガス流量計５２の下流側に配置される。 The on-off valve 54 opens or closes the fuel supply line 51 to supply and stop the fuel gas. The on-off valve 54 of the present embodiment is disposed on the fuel supply line 51 downstream of the fuel gas flow meter 52.

ガバナ５５は、燃料供給ライン５１を流れる燃料ガスの圧力が瞬間的に大きくなる場合等の急激な圧力変動を抑制するための調圧手段である。本実施形態のガバナ５５は、燃料供給ライン５１における開閉弁５４の下流側に配置される。 The governor 55 is pressure adjusting means for suppressing a rapid pressure fluctuation such as when the pressure of the fuel gas flowing through the fuel supply line 51 increases momentarily. The governor 55 of the present embodiment is disposed on the downstream side of the on-off valve 54 in the fuel supply line 51.

流量調整弁５６は、燃料供給ライン５１を流れる燃料ガスの流量を調整するものである。流量調整弁５６は、開度を調整可能に構成される。本実施形態の流量調整弁５６は、燃料供給ライン５１におけるガバナ５５の下流側に配置される。流量調整弁５６は、制御装置７０に電気的に接続されており、制御装置７０が流量調整弁５６の開度を調節可能になっている。 The flow rate adjustment valve 56 adjusts the flow rate of the fuel gas flowing through the fuel supply line 51. The flow rate adjustment valve 56 is configured to be able to adjust the opening degree. The flow rate adjustment valve 56 of the present embodiment is disposed on the downstream side of the governor 55 in the fuel supply line 51. The flow rate adjustment valve 56 is electrically connected to the control device 70, and the control device 70 can adjust the opening degree of the flow rate adjustment valve 56.

燃料ガス温度センサ５７は、燃料供給ライン５１を流れる燃料ガスの温度を流量調整弁５６の下流側で測定する。本実施形態の燃料ガス温度センサ５７は、燃料供給ライン５１における流量調整弁５６の下流側に配置される。燃料ガス温度センサ５７は、制御装置７０に電気的に接続されており、制御装置７０は燃料ガス温度センサ５７の温度情報を取得する。 The fuel gas temperature sensor 57 measures the temperature of the fuel gas flowing through the fuel supply line 51 on the downstream side of the flow rate adjustment valve 56. The fuel gas temperature sensor 57 of the present embodiment is disposed downstream of the flow rate adjustment valve 56 in the fuel supply line 51. The fuel gas temperature sensor 57 is electrically connected to the control device 70, and the control device 70 acquires temperature information of the fuel gas temperature sensor 57.

燃料ガス圧力センサ５８は、燃料供給ライン５１を流れる燃料ガスの圧力を流量調整弁５６の下流側で測定する。本実施形態の燃料ガス圧力センサ５８は、燃料供給ライン５１における燃料ガス温度センサ５７の下流側に配置される。燃料ガス圧力センサ５８は、制御装置７０に電気的に接続されており、制御装置７０は燃料ガス圧力センサ５８の圧力情報を取得する。 The fuel gas pressure sensor 58 measures the pressure of the fuel gas flowing through the fuel supply line 51 on the downstream side of the flow rate adjustment valve 56. The fuel gas pressure sensor 58 of the present embodiment is disposed downstream of the fuel gas temperature sensor 57 in the fuel supply line 51. The fuel gas pressure sensor 58 is electrically connected to the control device 70, and the control device 70 acquires pressure information of the fuel gas pressure sensor 58.

オリフィス５９は、燃料供給ライン５１を流れる燃料ガスを減圧する燃料ガス減圧部材である。本実施形態のオリフィス５９は、燃料供給ライン５１における燃料ガス圧力センサ５８の下流側に配置される。 The orifice 59 is a fuel gas decompression member that decompresses the fuel gas flowing through the fuel supply line 51. The orifice 59 of the present embodiment is disposed on the downstream side of the fuel gas pressure sensor 58 in the fuel supply line 51.

燃料ガス差圧センサ６０は、燃料ガスの流量を検知するための燃料ガス流量検知部である。オリフィス５９の上流側と下流側の圧力の差圧を検知する。流量調整弁５６の下流側での燃料ガスの流量は、この燃料ガス差圧情報に基づいて算出される。燃料ガス差圧センサ６０は、制御装置７０に電気的に接続されており、制御装置７０は燃料ガス差圧情報を取得する。 The fuel gas differential pressure sensor 60 is a fuel gas flow rate detector for detecting the flow rate of the fuel gas. The pressure difference between the upstream side and the downstream side of the orifice 59 is detected. The flow rate of the fuel gas on the downstream side of the flow rate adjusting valve 56 is calculated based on the fuel gas differential pressure information. The fuel gas differential pressure sensor 60 is electrically connected to the control device 70, and the control device 70 acquires fuel gas differential pressure information.

ノズル６１は、燃料供給ライン５１の下流側の端部に配置され、給気ダクト３０への燃料ガスの噴出を行う。ノズル６１から噴出された燃料ガスは、送風機２０によって送られてきた燃焼用空気と混合され、この混合された混合気がバーナ１５によって燃焼する。 The nozzle 61 is disposed at the downstream end of the fuel supply line 51 and ejects fuel gas to the air supply duct 30. The fuel gas ejected from the nozzle 61 is mixed with the combustion air sent by the blower 20, and the mixed gas is burned by the burner 15.

このように、燃料供給部５０は、燃料供給ライン５１を通じて燃料ガスを適切な流量でボイラ２（缶体１０）に供給可能になっている。 As described above, the fuel supply unit 50 can supply the fuel gas to the boiler 2 (can 10) through the fuel supply line 51 at an appropriate flow rate.

制御装置７０について説明する。制御装置７０は、電気的に接続される各センサからの信号に基づいて流量調整弁５６や送風機２０の制御を行う。制御装置７０は、燃焼用空気の流量及び燃料ガスの流量を調整するための各種の制御を行う制御部７１と、各種の情報が記憶される記憶部７２と、を備える。 The control device 70 will be described. The control device 70 controls the flow rate adjustment valve 56 and the blower 20 based on signals from each electrically connected sensor. The control device 70 includes a control unit 71 that performs various controls for adjusting the flow rate of combustion air and the flow rate of fuel gas, and a storage unit 72 that stores various types of information.

第１実施形態の制御装置７０は、空気比を想定される所定範囲に維持するために、排ガスの酸素濃度を参照して流量調整弁５６の制御を行う。まず、図２を参照して、燃料ガスの質量流量の変化と燃焼率の関係について説明する。図２は、燃料ガスの質量流量と排ガスの酸素濃度との関係を示すグラフである。図２では、試算条件を設定し、燃料ガスの温度変化による質量流量の変化と、燃焼率を示す排ガスの酸素濃度の割合が算出されている。なお、燃料ガスの圧力は一定として考える。 The control device 70 of the first embodiment controls the flow rate adjustment valve 56 with reference to the oxygen concentration of the exhaust gas in order to maintain the air ratio within a predetermined range. First, the relationship between the change in the mass flow rate of the fuel gas and the combustion rate will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the mass flow rate of the fuel gas and the oxygen concentration of the exhaust gas. In FIG. 2, trial calculation conditions are set, and a change in mass flow rate due to a change in fuel gas temperature and a ratio of oxygen concentration of exhaust gas indicating a combustion rate are calculated. The fuel gas pressure is assumed to be constant.

図２に示すように、燃料ガスに温度変化が生じると、燃料ガスの体積が変化し、質量流量が変化する。燃料ガスの温度が上昇した場合は燃料ガスの体積が大きくなるので燃料ガスの質量流量は小さくなり、燃料ガスの温度が下降した場合は体積が小さくなるので燃料ガスの質量流量は大きくなる。このような質量流量の変動が生じると、たとえ体積流量が一定であっても燃料ガスの燃焼に必要な燃焼用空気の理論空気量が変化し、空気比が変動する。図２に示すように、燃料ガスの質量流量が小さくなれば空気比が大きくなって排ガス中のＯ_２濃度は高くなり、その一方、燃料ガスの質量流量が大きくなれば空気比が小さくなって排ガス中のＯ_２濃度は低くなる。空気比は、燃焼を適切に行うためにボイラ装置１に設定されている値であり、空気比を一定に制御できなければ、過剰空気による熱損失が生じて燃焼効率が低下してしまったり、不完全燃焼によるエネルギー損失が大きくなってしまったりするおそれがある。 As shown in FIG. 2, when a temperature change occurs in the fuel gas, the volume of the fuel gas changes and the mass flow rate changes. When the temperature of the fuel gas increases, the volume of the fuel gas increases, so the mass flow rate of the fuel gas decreases. When the temperature of the fuel gas decreases, the volume decreases, so the mass flow rate of the fuel gas increases. When such a change in mass flow rate occurs, even if the volume flow rate is constant, the theoretical amount of combustion air necessary for combustion of the fuel gas changes, and the air ratio changes. As shown in FIG. 2, the air ratio increases and the O ₂ concentration in the exhaust gas increases as the mass flow rate of the fuel gas decreases, while the air ratio decreases as the mass flow rate of the fuel gas increases. The O ₂ concentration in the exhaust gas becomes low. The air ratio is a value that is set in the boiler device 1 in order to appropriately perform combustion. If the air ratio cannot be controlled to a constant value, heat loss due to excess air occurs and combustion efficiency decreases. There is a risk of energy loss due to incomplete combustion.

そこで、本実施形態の制御装置７０は、空気比が適切な範囲にあるか否かを排ガスの酸素濃度に基づいて判定し、空気比が適切な範囲にある場合は通常の制御を行い、空気比が適切な範囲外になると、空気比の状況に応じて流量調整弁の開度を調整する制御を行う構成とした。次に、第１実施形態のボイラ装置１が備える制御部７１の詳細な構成について説明する。図３は、制御部７１の構成を示すブロック図である。図３に示すように、第１実施形態の制御部７１は、制御値設定部９１と、範囲判定部９６と、補正値設定部９７と、補正値更新部９８と、流量制御部９９と、を備える。 Therefore, the control device 70 according to the present embodiment determines whether or not the air ratio is in an appropriate range based on the oxygen concentration of the exhaust gas, and performs normal control when the air ratio is in the appropriate range. When the ratio is out of the appropriate range, the control is performed to adjust the opening of the flow rate adjusting valve according to the air ratio. Next, the detailed structure of the control part 71 with which the boiler apparatus 1 of 1st Embodiment is provided is demonstrated. FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the control unit 71. As shown in FIG. 3, the control unit 71 of the first embodiment includes a control value setting unit 91, a range determination unit 96, a correction value setting unit 97, a correction value update unit 98, a flow rate control unit 99, Is provided.

制御値設定部９１は、流量調整弁５６の開度を示す開度値を設定する。開度値は、所定条件における燃焼用空気の流量に対する燃料ガスの流量を決めるための流量調整弁５６の制御値である。ここでいう所定条件とは、燃料ガスの組成に基づく基準熱量及び空気比等の予め設定される諸条件であり、燃料ガスがこの所定条件にあるものとして開度値は設定される。記憶部７２には、所定条件における燃焼用空気の流量に対応する開度値を設定する関数式又はデータテーブル等が記憶されている。 The control value setting unit 91 sets an opening value indicating the opening of the flow rate adjustment valve 56. The opening value is a control value of the flow rate adjusting valve 56 for determining the flow rate of the fuel gas with respect to the flow rate of the combustion air under a predetermined condition. Here, the predetermined conditions are various conditions set in advance such as a reference heat amount and an air ratio based on the composition of the fuel gas, and the opening value is set assuming that the fuel gas is in the predetermined conditions. The storage unit 72 stores a functional expression or a data table for setting an opening value corresponding to the flow rate of combustion air under a predetermined condition.

範囲判定部９６は、空気比に基づいて開度値を補正するか否かを判定する。本実施形態では、Ｏ_２センサ８１によって取得される排ガスの酸素濃度が空気比の状態を検知する指標として用いられる。記憶部７２には、開度値を補正する判定条件が記憶されている。判定条件は、Ｏ_２センサ８１によって取得される酸素濃度が所定濃度範囲（第１範囲）にあるか否かである。この所定濃度範囲は、空気比に基づいて予め設定されており、酸素濃度がこの所定濃度範囲内にある場合は、空気比が想定されている範囲内にあると考えることができる。なお、この空気比が想定されている範囲とは、空気比の変動が許容される範囲ともいえる。 The range determination unit 96 determines whether or not to correct the opening value based on the air ratio. In the present embodiment, the oxygen concentration of the exhaust gas acquired by the O ₂ sensor 81 is used as an index for detecting the state of the air ratio. The storage unit 72 stores determination conditions for correcting the opening value. The determination condition is whether or not the oxygen concentration acquired by the O ₂ sensor 81 is within a predetermined concentration range (first range). The predetermined concentration range is set in advance based on the air ratio, and when the oxygen concentration is within the predetermined concentration range, it can be considered that the air ratio is within the assumed range. In addition, it can be said that the range in which this air ratio is assumed is a range in which fluctuation of the air ratio is allowed.

補正値設定部９７は、開度値を補正するための補正値を設定する。補正値は、範囲判定部９６によって所定濃度範囲から外れたと判定されたときの酸素濃度に基づいて設定される。例えば、Ｏ_２センサ８１によって取得される酸素濃度が所定濃度範囲の上限を上回ったことが検知された場合は、燃料ガスの流量が大きくなる補正が行われるように補正値を設定する。同様に、所定濃度範囲の下限を下回ったことが検知された場合は、燃料ガスの流量が小さくなる補正が行われるように補正値を設定する。記憶部７２には、所定濃度範囲から外れたときの酸素濃度に基づいて補正値を算出するための関数式又はデータテーブル等が記憶されている。例えば、補正値は、所定濃度範囲との上限又は下限と検知された酸素濃度との差に基づいて求めることができる。 The correction value setting unit 97 sets a correction value for correcting the opening value. The correction value is set based on the oxygen concentration when the range determining unit 96 determines that the predetermined concentration range has been exceeded. For example, when it is detected that the oxygen concentration acquired by the O ₂ sensor 81 exceeds the upper limit of the predetermined concentration range, the correction value is set so that the fuel gas flow rate is corrected. Similarly, when it is detected that the value falls below the lower limit of the predetermined concentration range, the correction value is set so that the correction for reducing the flow rate of the fuel gas is performed. The storage unit 72 stores a functional expression or a data table for calculating a correction value based on the oxygen concentration when the concentration is out of the predetermined concentration range. For example, the correction value can be obtained based on the difference between the upper limit or lower limit of the predetermined concentration range and the detected oxygen concentration.

補正値更新部９８は、空気比の状況に基づいて補正値設定部９７に設定された補正値を更新する。本実施形態では、補正値が設定されている状態で、Ｏ_２センサ８１によって取得される排ガスの酸素濃度が所定濃度範囲内にない場合に、補正値が更新される。補正値の更新は、所定濃度範囲外になった酸素濃度に基づいて行われる。更新処理は、例えば、更新前の補正値（設定されている補正値）を参照し、この参照した補正値と、所定濃度範囲外の酸素濃度と、に基づいて目標の開度になるように更新用の補正値を算出する。補正値設定部９７による補正値の設定処理と同様に、補正値更新部９８は、酸素濃度が所定濃度範囲の上限を上回った場合は、燃料ガスの流量が大きくなるように補正値を更新し、所定濃度範囲の下限を下回った場合は、燃料ガスの流量が小さくなるように補正値を更新する。記憶部７２には、酸素濃度等に基づいて補正値を更新するための関数式又はデータテーブル等が記憶されている。 The correction value update unit 98 updates the correction value set in the correction value setting unit 97 based on the air ratio situation. In the present embodiment, the correction value is updated when the correction value is set and the oxygen concentration of the exhaust gas acquired by the O ₂ sensor 81 is not within the predetermined concentration range. The correction value is updated based on the oxygen concentration outside the predetermined concentration range. In the update process, for example, the correction value before update (the set correction value) is referred to, and the target opening degree is set based on the referred correction value and the oxygen concentration outside the predetermined concentration range. An update correction value is calculated. Similar to the correction value setting process by the correction value setting unit 97, the correction value update unit 98 updates the correction value so that the flow rate of the fuel gas increases when the oxygen concentration exceeds the upper limit of the predetermined concentration range. When the value falls below the lower limit of the predetermined concentration range, the correction value is updated so that the flow rate of the fuel gas becomes small. The storage unit 72 stores a function formula or a data table for updating the correction value based on the oxygen concentration or the like.

流量制御部９９は、開度値に基づいて流量調整弁５６の開度の制御を行う。本実施形態の流量制御部９９は、補正値が設定されている場合は、該補正値を加えた開度値に基づいて流量調整弁５６の制御を行う。なお、ここでいう補正値を加えるとは、加減乗除を含むものであり、開度値に対して補正値を足したり、掛けたりすることも補正値を開度に加えることに含まれる。 The flow rate control unit 99 controls the opening degree of the flow rate adjustment valve 56 based on the opening degree value. When a correction value is set, the flow rate control unit 99 of the present embodiment controls the flow rate adjustment valve 56 based on the opening value to which the correction value is added. The addition of the correction value here includes addition / subtraction / multiplication / division, and adding or multiplying the correction value with respect to the opening degree value is also included in adding the correction value to the opening degree.

次に、第１実施形態における流量調整弁５６の開度の制御について図４を参照して説明する。図４は、第１実施形態の流量調整弁５６の開度を制御する処理を示すフローチャートである。 Next, control of the opening degree of the flow rate adjustment valve 56 in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a process for controlling the opening degree of the flow rate adjustment valve 56 of the first embodiment.

流量調整弁５６の制御が開始されると、制御値設定部９１は、エア差圧センサ３３の検知信号に基づいて算出された燃焼用空気の流量を取得する（Ｓ１０１）。制御値設定部９１は、取得した燃焼用空気の流量に対応する開度値を記憶部７２から設定する（Ｓ１０２）。範囲判定部９６は、Ｏ_２センサ８１によって検知された測定値に基づいて排ガスの酸素濃度を取得し（Ｓ１０３）、排ガスの酸素濃度が所定濃度範囲内か否かを判定する（Ｓ１０４）。 When the control of the flow rate adjusting valve 56 is started, the control value setting unit 91 acquires the flow rate of the combustion air calculated based on the detection signal of the air differential pressure sensor 33 (S101). The control value setting unit 91 sets an opening value corresponding to the acquired flow rate of combustion air from the storage unit 72 (S102). The range determination unit 96 acquires the oxygen concentration of the exhaust gas based on the measurement value detected by the O ₂ sensor 81 (S103), and determines whether the oxygen concentration of the exhaust gas is within a predetermined concentration range (S104).

Ｓ１０４の処理で、排ガスの酸素濃度が所定濃度範囲内と判定された場合は、流量制御部９９が制御値設定部９１に設定された開度値に基づいて流量調整弁５６の開度を制御する（Ｓ１０６）。この場合、開度値に対して補正値は加えられない。Ｓ１０４の処理で、排ガスの酸素濃度が所定濃度範囲外と判定された場合は、補正値設定部９７によって補正値が設定される（Ｓ１０５）。この補正値は、Ｓ１０４の処理で所定濃度範囲外と判定された酸素濃度に基づいて設定される。 If it is determined in S104 that the oxygen concentration of the exhaust gas is within the predetermined concentration range, the flow control unit 99 controls the opening of the flow rate adjustment valve 56 based on the opening value set in the control value setting unit 91. (S106). In this case, no correction value is added to the opening value. If it is determined in S104 that the oxygen concentration of the exhaust gas is outside the predetermined concentration range, a correction value is set by the correction value setting unit 97 (S105). This correction value is set based on the oxygen concentration determined to be outside the predetermined concentration range in the process of S104.

流量制御部９９は、制御値設定部９１によって燃焼用空気の流量に応じて設定された開度値に基づいて流量調整弁５６の開度を制御する（Ｓ１０６）。Ｓ１０５の処理で補正値が設定されている場合は、この補正値が加えられた開度値に基づいて流量調整弁５６が制御される。上述のように、Ｓ１０４の処理で酸素濃度が所定濃度範囲内にあると判定された場合は、補正値が加えられることなく、制御値設定部９１で設定された開度値に基づいて流量調整弁５６の開度が制御される（Ｓ１０６）。 The flow rate control unit 99 controls the opening degree of the flow rate adjustment valve 56 based on the opening degree value set according to the flow rate of the combustion air by the control value setting unit 91 (S106). When the correction value is set in the process of S105, the flow rate adjustment valve 56 is controlled based on the opening value to which the correction value is added. As described above, when it is determined in step S104 that the oxygen concentration is within the predetermined concentration range, the flow rate adjustment is performed based on the opening value set by the control value setting unit 91 without adding a correction value. The opening degree of the valve 56 is controlled (S106).

範囲判定部９６は、Ｓ１０６の処理の後もＯ_２センサ８１の測定値に基づいて酸素濃度を取得し、所定濃度範囲内か否かを監視する（Ｓ１０７、Ｓ１０８）。範囲判定部９６は、取得した酸素濃度が所定濃度範囲内にある場合はＳ１０６の処理に戻る。この場合、補正値は更新されない。即ち、補正値が設定された後に検知される酸素濃度が所定濃度範囲内にある限り、補正値は更新されないことになる。一方、Ｓ１０８の処理で、酸素濃度が所定濃度範囲外と判定された場合は、補正値が新たなものに更新される（Ｓ１０９）。この補正値は、Ｓ１０８の処理で所定濃度範囲外となった酸素濃度に基づいて更新され、Ｓ１０６の処理に移行する。Ｓ１０６の処理では、Ｓ１０９の処理で更新された補正値に基づいて流量調整弁５６の開度が制御される。本実施形態では、Ｓ１０６からＳ１０９の処理は繰り返され、補正値は酸素濃度が所定濃度範囲外になるタイミングで更新される。なお、燃焼用空気の流量が変化し、開度値を変更する必要が生じた場合は開度値の設定が新たに行われ、新たに設定された開度値に基づいて上述の処理が行われて流量調整弁５６の開度が制御される。また、この図４を参照して説明した一連の処理は、ボイラ２の運転停止等、適宜のタイミングで終了し、再スタートされる。 The range determination unit 96 acquires the oxygen concentration based on the measurement value of the O ₂ sensor 81 even after the processing of S106, and monitors whether or not it is within the predetermined concentration range (S107, S108). The range determination unit 96 returns to the process of S106 when the acquired oxygen concentration is within the predetermined concentration range. In this case, the correction value is not updated. That is, as long as the oxygen concentration detected after the correction value is set is within the predetermined concentration range, the correction value is not updated. On the other hand, if it is determined in step S108 that the oxygen concentration is outside the predetermined concentration range, the correction value is updated to a new one (S109). This correction value is updated based on the oxygen concentration that is outside the predetermined concentration range in the process of S108, and the process proceeds to S106. In the process of S106, the opening degree of the flow rate adjustment valve 56 is controlled based on the correction value updated in the process of S109. In the present embodiment, the processing from S106 to S109 is repeated, and the correction value is updated at a timing when the oxygen concentration is outside the predetermined concentration range. When the flow rate of combustion air changes and it becomes necessary to change the opening value, the opening value is newly set, and the above processing is performed based on the newly set opening value. Thus, the opening degree of the flow rate adjusting valve 56 is controlled. Further, the series of processes described with reference to FIG. 4 ends at an appropriate timing such as operation stop of the boiler 2 and is restarted.

以上の処理により、燃焼状況に応じて流量調整弁５６の開度が制御される。流量調整弁５６によって適切な流量に調整された燃料ガスは、燃料供給ライン５１を介して給気ダクト３０に送られる。給気ダクト３０の内部にノズル６１を介して供給された燃料ガスは、送風機２０により給気ダクト３０に送り込まれた燃焼用空気と混合される。燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスは、バーナ１５から缶体１０の内部に噴出され、燃焼される。本実施形態では、質量変動や熱量変動等によって空気比が想定されている範囲から外れた場合でも補正値によって開度値が補正されて流量調整弁５６の開度が適切に調整されるので、ＬＮＧサテライト供給のような外部環境の影響を受けやすい場合でも、安定的なボイラ２の稼動を実現できる。また、補正値は、酸素濃度が所定濃度範囲外になった場合は更新されるので、現実の空気比の状況にも応答性良く対応することができる。 Through the above processing, the opening degree of the flow rate adjustment valve 56 is controlled according to the combustion state. The fuel gas adjusted to an appropriate flow rate by the flow rate adjusting valve 56 is sent to the air supply duct 30 via the fuel supply line 51. The fuel gas supplied into the air supply duct 30 via the nozzle 61 is mixed with the combustion air sent into the air supply duct 30 by the blower 20. A mixed gas of fuel gas and combustion air is ejected from the burner 15 into the can 10 and burned. In the present embodiment, even when the air ratio deviates from the assumed range due to mass fluctuation or heat quantity fluctuation, the opening degree value is corrected by the correction value and the opening degree of the flow rate adjustment valve 56 is appropriately adjusted. Even when it is easily affected by the external environment such as LNG satellite supply, stable operation of the boiler 2 can be realized. Further, since the correction value is updated when the oxygen concentration is outside the predetermined concentration range, it is possible to respond to the actual air ratio situation with good responsiveness.

そして、バーナ１５による混合ガスの燃焼に伴って発生する熱により、下部ヘッダ１３から複数の水管１２の内部に供給された水が加熱され、蒸気が生成される。複数の水管１２の内部において生成された蒸気は、上部ヘッダ１４に集合された後、蒸気導出管（図示省略）を介して外部に導出され、負荷機器（図示省略）に供給される。また、混合ガスの燃焼により生じた燃焼ガスは、排気筒８０から外部に排出される。 And the water supplied with the combustion of the mixed gas by the burner 15 heats the water supplied from the lower header 13 to the inside of the plurality of water pipes 12, and generates steam. The steam generated in the plurality of water pipes 12 is collected in the upper header 14 and then led out to the outside through a steam lead pipe (not shown) and supplied to a load device (not shown). Further, the combustion gas generated by the combustion of the mixed gas is discharged from the exhaust cylinder 80 to the outside.

以上説明した第１実施形態のボイラ装置１によれば、以下のような効果を奏する。 According to the boiler device 1 of 1st Embodiment demonstrated above, there exist the following effects.

第１実施形態のボイラ装置１は、エア差圧センサ３３によって検知された燃焼用空気の流量に対応する開度値（制御値）を設定する制御値設定部９１と、Ｏ_２センサ８１によって検知された測定値が所定濃度範囲（第１範囲）にあるか否かを判定する範囲判定部９６と、範囲判定部９６によって所定濃度範囲にないと判定された測定値に基づいて補正値を設定する補正値設定部９７と、開度値に基づいて流量調整弁５６を制御し、補正値が設定されている場合は補正値を加えた制御値に基づいて流量調整弁５６を制御する流量制御部９９と、補正値が設定された状態で範囲判定部９６によって測定値が所定濃度範囲にないと判定された場合は、当該測定値に基づいて補正値を更新する補正値更新部９８と、を備える。 The boiler apparatus 1 according to the first embodiment is detected by a control value setting unit 91 that sets an opening value (control value) corresponding to the flow rate of combustion air detected by the air differential pressure sensor 33, and an O ₂ sensor 81. A range determination unit 96 that determines whether or not the measured value is within a predetermined density range (first range), and a correction value is set based on the measurement value that is determined not to be within the predetermined density range by the range determination unit 96 A flow rate control that controls the flow rate adjustment valve 56 based on a control value to which the correction value is set and the correction value is set. A correction value updating unit 98 that updates the correction value based on the measurement value when the range determination unit 96 determines that the measurement value is not within the predetermined density range with the correction value set. Is provided.

これにより、空気比が許容できない範囲に達したタイミングで、Ｏ_２センサ８１の測定値に基づいて流量調整弁５６の開度値に補正値が加えられ、空気比が一定の範囲に維持されるようになるので、空気比の変動に応じた精密な流量調整弁５６の制御が実現される。また、補正値は、所定濃度範囲を超えるタイミングで更新されるので、燃焼状況が変わった場合でも応答性良く空気比の制御を行うことができる。このように、開度値に加えられる補正値は、空気比が許容できない値に変化したタイミングで設定及び更新されるので、流量調整弁５６の開度を制御する処理を効率的かつ精度良く行うことができる。 Thus, at the timing when the air ratio reaches an unacceptable range, a correction value is added to the opening value of the flow rate adjustment valve 56 based on the measured value of the O ₂ sensor 81, and the air ratio is maintained in a certain range. As a result, precise control of the flow rate adjusting valve 56 according to fluctuations in the air ratio is realized. Further, since the correction value is updated at a timing exceeding the predetermined concentration range, the air ratio can be controlled with good responsiveness even when the combustion state changes. As described above, the correction value added to the opening degree value is set and updated at the timing when the air ratio changes to an unacceptable value, so that the process for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve 56 is performed efficiently and accurately. be able to.

また、本実施形態のボイラ装置１は、燃料ガスの燃焼によって生じる排ガスをボイラ２から排出する排気筒８０を更に備え、空気比を検知するための空気比検知部は、排気筒８０に配置され、排ガスの酸素濃度を検知するＯ_２センサ８１である。 The boiler apparatus 1 of the present embodiment further includes an exhaust pipe 80 that discharges exhaust gas generated by the combustion of fuel gas from the boiler 2, and an air ratio detection unit for detecting the air ratio is disposed in the exhaust pipe 80. The O ₂ sensor 81 detects the oxygen concentration of the exhaust gas.

これにより、排ガスの酸素濃度に基づいて流量調整弁５６の開度が制御されることになるので、ボイラ２での実際の燃焼状況に応じて燃料ガスを適切な流量でボイラ２に供給ででき、空気比の制御をより精密に行うことができる。 As a result, the opening degree of the flow rate adjustment valve 56 is controlled based on the oxygen concentration of the exhaust gas, so that the fuel gas can be supplied to the boiler 2 at an appropriate flow rate according to the actual combustion state in the boiler 2. The air ratio can be controlled more precisely.

次に、第２実施形態のボイラ装置について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する場合がある。 Next, the boiler apparatus of 2nd Embodiment is demonstrated. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol may be attached | subjected and the description may be abbreviate | omitted.

第２実施形態のボイラ装置は、質量流量の変動に基づいて空気比の変動を検知する点が第１実施形態の構成と異なる。第２実施形態の燃料ガス流量計５２は、質量流量を測定する質量流量計として構成されている。図３を参照して説明したように、質量流量の変動は、燃焼状況に影響を与えて空気比を変動させる。そこで、第２実施形態の制御部は、燃料ガス流量計５２によって検知される質量流量の変動に基づいて空気比の状況を検知する構成とした。 The boiler device of the second embodiment is different from the configuration of the first embodiment in that it detects a change in air ratio based on a change in mass flow rate. The fuel gas flow meter 52 of the second embodiment is configured as a mass flow meter that measures a mass flow rate. As described with reference to FIG. 3, the change in the mass flow rate affects the combustion state and changes the air ratio. Therefore, the control unit of the second embodiment is configured to detect the air ratio based on the change in mass flow rate detected by the fuel gas flow meter 52.

第２実施形態の制御部は、燃料ガス流量計５２によって検知される質量流量を参照して流量調整弁５６の開度を調整する。記憶部７２には、補正値を設定するか否かを判定するための所定質量流量範囲が設定されている。所定質量流量範囲は、この所定質量流量範囲から外れた場合は空気比が想定される範囲から外れたと判断できるように、空気比と対応付けて設定される。 The control unit of the second embodiment adjusts the opening degree of the flow rate adjustment valve 56 with reference to the mass flow rate detected by the fuel gas flow meter 52. A predetermined mass flow range for determining whether or not to set a correction value is set in the storage unit 72. The predetermined mass flow range is set in association with the air ratio so that it can be determined that the air ratio has deviated from the assumed range when it deviates from the predetermined mass flow range.

範囲判定部９６が、燃料ガス流量計５２の測定値（質量流量）と、所定質量流量範囲と、を比較して、補正値を設定するか否かを判定する。そして、補正値設定部９７及び補正値更新部９８は所定質量流量範囲外となったときの質量流量に基づいて補正値の設定及び更新を行う。例えば、燃料ガス流量計５２によって取得された質量流量が所定質量流量範囲の上限を上回った場合は、燃料ガスの流量（体積流量）が小さくなるように補正値を設定又は更新する。同様に、燃料ガス流量計５２によって取得された質量流量が所定質量流量範囲の下限を下回った場合は、燃料ガスの流量が大きくなるように補正値を設定又は更新する。このように、第２実施形態では、質量流量に基づいて空気比の状況を判断し、空気比の状況に応じた流量調整弁５６の制御が行われる。なお、第２実施形態のその他の構成及び制御については、第１実施形態と同様である。 The range determination unit 96 compares the measured value (mass flow rate) of the fuel gas flow meter 52 with a predetermined mass flow range to determine whether or not to set a correction value. Then, the correction value setting unit 97 and the correction value updating unit 98 set and update the correction value based on the mass flow rate when it is out of the predetermined mass flow range. For example, when the mass flow rate acquired by the fuel gas flow meter 52 exceeds the upper limit of a predetermined mass flow rate range, the correction value is set or updated so that the flow rate (volume flow rate) of the fuel gas becomes small. Similarly, when the mass flow rate acquired by the fuel gas flow meter 52 falls below the lower limit of the predetermined mass flow range, the correction value is set or updated so that the flow rate of the fuel gas increases. Thus, in 2nd Embodiment, the condition of air ratio is judged based on mass flow, and control of the flow regulating valve 56 according to the condition of air ratio is performed. In addition, about another structure and control of 2nd Embodiment, it is the same as that of 1st Embodiment.

以上説明した第２実施形態のボイラ装置によれば、以下のような効果を奏する。 According to the boiler apparatus of 2nd Embodiment demonstrated above, there exist the following effects.

第２実施形態のボイラ装置における空気比検知部は、燃料供給ライン５１に配置され、燃料ガスの質量流量の変動を検知する燃料ガス流量計５２である。これにより、質量流量の変動を原因とする空気比の変動の影響を抑制し、安定的かつ効率的な燃焼制御を実現できる。 The air ratio detection part in the boiler apparatus of 2nd Embodiment is the fuel gas flowmeter 52 which is arrange | positioned at the fuel supply line 51, and detects the fluctuation | variation of the mass flow rate of fuel gas. Thereby, the influence of the fluctuation | variation of the air ratio resulting from the fluctuation | variation of mass flow rate is suppressed, and stable and efficient combustion control is realizable.

次に、第３実施形態のボイラ装置３０１について説明する。図５は、第３実施形態のボイラ装置３０１を模式的に示す図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する場合がある。 Next, the boiler apparatus 301 of 3rd Embodiment is demonstrated. FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a boiler device 301 according to the third embodiment. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol may be attached | subjected and the description may be abbreviate | omitted.

図５に示すように、第３実施形態のボイラ装置３０１は、第１実施形態の構成に加え、熱量検知部としてのカロリメータ５３を更に備える。第３実施形態のボイラ装置は、カロリメータ５３によって検知される熱量変動に基づいて空気比の変動を検知する点が第１実施形態の構成と異なる。燃焼用空気の供給量に対する燃料ガスの必要供給量は、基準熱量に基づいて設定されるため、熱量が変動すれば、燃焼用空気の供給量に対する燃料ガスの必要供給量も変動し、空気比が変動する。第３実施形態では、熱量変動を原因とする空気比の変動をカロリメータ５３の測定値に基づいて検知し、流量調整弁５６の制御に反映させる構成とした。 As shown in FIG. 5, the boiler apparatus 301 of 3rd Embodiment is further provided with the calorimeter 53 as a calorie | heat amount detection part in addition to the structure of 1st Embodiment. The boiler device of the third embodiment is different from the configuration of the first embodiment in that the air ratio change is detected based on the calorific value change detected by the calorimeter 53. Since the required supply amount of fuel gas with respect to the supply amount of combustion air is set based on the reference heat amount, if the heat amount fluctuates, the required supply amount of fuel gas with respect to the supply amount of combustion air also changes, and the air ratio Fluctuates. In the third embodiment, the air ratio fluctuation caused by the heat quantity fluctuation is detected based on the measured value of the calorimeter 53 and reflected in the control of the flow rate adjustment valve 56.

第３実施形態の制御部３７１は、カロリメータ５３によって検知される熱量を参照して流量調整弁５６の開度を調整する。記憶部７２には、補正値を設定するか否かを判定するための所定熱量範囲が設定されている。所定熱量範囲は、この所定熱量範囲から外れた場合は空気比が想定される範囲から外れたと判断できるように、空気比と対応付けて設定される。 The control unit 371 of the third embodiment adjusts the opening degree of the flow rate adjustment valve 56 with reference to the amount of heat detected by the calorimeter 53. In the storage unit 72, a predetermined heat amount range for determining whether or not to set a correction value is set. The predetermined heat amount range is set in association with the air ratio so that it can be determined that the air ratio has deviated from the assumed range when it deviates from the predetermined heat amount range.

範囲判定部９６が、カロリメータ５３の測定値（熱量）と、所定熱量範囲と、を比較して、補正値を設定するか否かを判定する。そして、補正値設定部９７及び補正値更新部９８は所定熱量範囲外となったときの熱量に基づいて補正値の設定及び更新を行う。例えば、カロリメータ５３によって取得された熱量が所定熱量範囲の上限を上回った場合は、燃料ガスの流量（体積流量）が小さくなるように補正値を設定又は更新する。同様に、カロリメータ５３によって取得された熱量が所定熱量範囲の下限を下回った場合は、燃料ガスの流量が大きくなるように補正値を設定又は更新する。このように、第３実施形態では、熱量に基づいて空気比の状況を判断し、空気比の状況に応じた流量調整弁５６の制御が行われる。なお、第３実施形態のその他の構成及び制御については、第１実施形態と同様である。 The range determination unit 96 compares the measured value (heat amount) of the calorimeter 53 with the predetermined heat amount range, and determines whether or not to set a correction value. Then, the correction value setting unit 97 and the correction value updating unit 98 set and update the correction value based on the heat amount when the heat value is outside the predetermined heat amount range. For example, when the amount of heat acquired by the calorimeter 53 exceeds the upper limit of a predetermined heat amount range, the correction value is set or updated so that the flow rate (volume flow rate) of the fuel gas is reduced. Similarly, when the amount of heat acquired by the calorimeter 53 is below the lower limit of the predetermined heat amount range, the correction value is set or updated so that the flow rate of the fuel gas is increased. Thus, in the third embodiment, the state of the air ratio is determined based on the amount of heat, and the flow rate adjustment valve 56 is controlled according to the state of the air ratio. In addition, about another structure and control of 3rd Embodiment, it is the same as that of 1st Embodiment.

以上説明した第３実施形態のボイラ装置３０１によれば、以下のような効果を奏する。 According to the boiler device 301 of 3rd Embodiment demonstrated above, there exist the following effects.

第３実施形態のボイラ装置３０１における空気比検知部は、燃料供給ライン５１に配置され、燃料ガスの熱量を検知するカロリメータ５３である。これにより、熱量の変動を原因とする空気比の変動の影響を抑制し、安定的かつ効率的な燃焼制御を実現できる。 The air ratio detection part in the boiler apparatus 301 of 3rd Embodiment is the calorimeter 53 which is arrange | positioned at the fuel supply line 51 and detects the calorie | heat amount of fuel gas. Thereby, the influence of the fluctuation | variation of the air ratio resulting from the fluctuation | variation of calorie | heat_rate can be suppressed, and stable and efficient combustion control is realizable.

以上、本発明のボイラ装置の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、制御値を目標流量として、燃料ガス差圧センサ６０によって検知される燃料ガスの流量に基づいて流量調整弁５６の開度をフィードバック制御する構成に、本発明を適用することができる。この場合、補正値が加えられる対象は、制御値である目標流量になる。また、第１実施形態の補正値を設定するか否かを判定する処理は、バーナ１５の着火開始後、燃焼制御が安定してから開始する処理とすることもできる。また、第２実施形態では、燃料ガス流量計５２によって質量流量の変動を検知する構成であるが、質量流量の変動を検知する構成は、事情に応じて適宜変更することができる。例えば、燃料ガス温度センサ５７及び燃料ガス圧力センサ５８によって検知する温度情報及び圧力情報に基づいて質量流量の変動を検知する構成としてもよい。このように、空気比検知部は、空気比を直接的又は間接的に検知できる構成であればよく、事情に応じて適宜変更することができる。また、補正値の算出処理や更新処理も、上記実施形態の処理に限定されるわけではなく、空気比検知部によって検知された測定値に基づいて算出する方法であれば適宜変更できる。 As mentioned above, although each preferred embodiment of the boiler apparatus of the present invention was described, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be changed suitably. For example, the present invention can be applied to a configuration in which the opening of the flow rate adjustment valve 56 is feedback-controlled based on the flow rate of the fuel gas detected by the fuel gas differential pressure sensor 60 using the control value as the target flow rate. In this case, the target to which the correction value is added is the target flow rate that is the control value. Further, the process for determining whether or not to set the correction value in the first embodiment may be a process that starts after the combustion control is stabilized after the ignition of the burner 15 is started. Moreover, in 2nd Embodiment, although it is the structure which detects the fluctuation | variation of mass flow rate with the fuel gas flowmeter 52, the structure which detects the fluctuation | variation of mass flow rate can be changed suitably according to a situation. For example, a variation in mass flow rate may be detected based on temperature information and pressure information detected by the fuel gas temperature sensor 57 and the fuel gas pressure sensor 58. Thus, the air ratio detection part should just be the structure which can detect an air ratio directly or indirectly, and can be suitably changed according to a situation. Further, the correction value calculation processing and update processing are not limited to the processing in the above embodiment, and can be appropriately changed as long as the calculation method is based on the measurement value detected by the air ratio detection unit.

上記実施形態では、燃料ガスがＬＮＧサテライト供給によって供給される構成を採用しているが、燃料ガスや燃料ガスの供給源は適宜変更することができる。例えば、燃料供給事業者からパイプラインを通じて直接的に燃料ガスが供給される構成にも本発明を適用することができる。 In the above embodiment, a configuration in which the fuel gas is supplied by LNG satellite supply is adopted, but the fuel gas and the fuel gas supply source can be changed as appropriate. For example, the present invention can be applied to a configuration in which fuel gas is directly supplied from a fuel supplier through a pipeline.

１ボイラ装置
２ボイラ
３０給気ダクト（空気供給ライン）
３３エア差圧センサ（空気流量検知部）
５１燃料供給ライン
５２燃料ガス流量計（空気比検知部）
５３カロリメータ（空気比検知部）
５６流量調整弁
８０排気筒（排ガス排出部）
８１Ｏ_２センサ（空気比検知部）
９１制御値設定部
９６範囲判定部
９７補正値設定部
９８補正値更新部
９９流量制御部
３０１ボイラ装置 1 Boiler device 2 Boiler 30 Air supply duct (Air supply line)
33 Air differential pressure sensor (Air flow rate detector)
51 Fuel supply line 52 Fuel gas flow meter (Air ratio detector)
53 Calorimeter (Air ratio detector)
56 Flow control valve 80 Exhaust tube (exhaust gas discharge part)
81 O ₂ sensor (air ratio detector)
91 Control Value Setting Unit 96 Range Determination Unit 97 Correction Value Setting Unit 98 Correction Value Update Unit 99 Flow Control Unit 301 Boiler Device

Claims

With a boiler,
A fuel supply line for supplying fuel gas to the boiler;
A flow rate adjusting valve disposed in the fuel supply line and capable of adjusting a flow rate of the fuel gas;
An air supply line for supplying combustion air to be mixed with the fuel gas in the boiler;
An air flow rate detector for detecting the flow rate of the combustion air flowing through the air supply line;
An air ratio detector for detecting the air ratio;
A control value setting unit for setting a control value corresponding to the flow rate of the combustion air detected by the air flow rate detection unit;
A range determination unit for determining whether or not the measurement value detected by the air ratio detection unit is in the first range;
A correction value setting unit that sets a correction value based on the measurement value determined not to be in the first range by the range determination unit;
On the basis of the control value by controlling the flow control valve of the fuel gas, when said correction value is set based on the control value obtained by adding the correction value control the flow control valve of the fuel gas A flow rate control unit,
A correction value update unit that updates the correction value based on the measurement value when the range determination unit determines that the measurement value is not in the first range in a state where the correction value is set;
A boiler device comprising:

An exhaust gas exhaust unit that exhausts exhaust gas generated by the combustion of the fuel gas from the boiler;
The boiler apparatus according to claim 1, wherein the air ratio detection unit is an oxygen concentration detection unit that is disposed in the exhaust gas discharge unit and detects an oxygen concentration of the exhaust gas.

The boiler device according to claim 1, wherein the air ratio detection unit is disposed in the fuel supply line and detects a change in a mass flow rate of the fuel gas.

The boiler device according to claim 1, wherein the air ratio detection unit is a heat amount detection unit that is disposed in the fuel supply line and detects a heat amount of the fuel gas.