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技術 水管ボイラ

出願人 バブコック日立株式会社
発明者 碓井奉賢勝村信一郎小橋徹
出願日 1996年6月24日 (24年8ヶ月経過) 出願番号 1996-163154
公開日 1998年1月16日 (23年1ヶ月経過) 公開番号 1998-009502
状態 拒絶査定
技術分野 廃ガスボイラ・燃焼式ボイラの制御 蒸気ボイラの種類
主要キーワード 有効水頭 主蒸発器 ドラムレベル ボイラトリップ ボイラ起動 一定負荷 蒸発水 自然循環式
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年1月16日)のものです。
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図面 (3)

課題

降水管バイパス管との切替時のドラムレベル変動を抑制し、ボイラの安定運転を達成すること。

解決手段

汽水胴3、降水管4、蒸発水管5および上昇管から少なくとも構成される水管ボイラにおいて、前記降水管の前記蒸発水管側で降水管をバイパスするバイパス管9を分岐し、前記バイパス管9内に、循環ポンプ10とともに切換弁12を設置し、前記循環ポンプ10の作動による、汽水胴、降水管、バイパス管、循環ポンプ、切換弁、蒸発水管、上昇管、汽水胴を通る強制循環路を形成し、ボイラの起動時または低負荷時に前記強制循環路を稼働させ、前記強制循環路の稼働時に前記切換弁12を徐々に開くように作動させること。また、逆止弁11を降水管4の最下流側に設けて操作性を向上させること。

概要

背景

自然循環式水管ボイラでは汽水胴内の水は、有効水頭差と水と汽水混合物比容積差により循環力を得て自然循環する。自然循環式水管ボイラの一般的な構成を図2に示す。給水はボイラ給水ポンプ1により節炭器2に送られて加熱された後、汽水胴3に送られる。汽水胴3内の缶水降水管4を経て蒸発器5にて熱吸収し蒸気を発生し再び汽水胴3に戻り汽水分離され、蒸気は過熱器6で過熱され主蒸気管7にて図示されていないタービン等に送気される。上記のようなボイラでは起動時や低負荷時には降水管4内と蒸発器5内の比重差がなく自然循環が形成され難い。

そこで従来の技術として、汽水胴3と蒸発器5下方を接続し下部に降水管止弁8を有する降水管4と、降水管4をバイパスして汽水胴3の缶水を降水管止弁8の下流側へ送るバイパス管9を有し、このバイパス管9の途中に補助ポンプ10を具備し、自然循環力が弱いときに補助ポンプ10を使用し循環力を得ようとしている。

しかし、この方法でも降水管4とバイパス管9の切替時にドラムレベルの変動(レベル低下)が起こりボイラ運転が不安定になり、最悪の場合はボイラトリップに至ることもある。

概要

降水管とバイパス管との切替時のドラムレベル変動を抑制し、ボイラの安定運転を達成すること。

汽水胴3、降水管4、蒸発水管5および上昇管から少なくとも構成される水管ボイラにおいて、前記降水管の前記蒸発水管側で降水管をバイパスするバイパス管9を分岐し、前記バイパス管9内に、循環ポンプ10とともに切換弁12を設置し、前記循環ポンプ10の作動による、汽水胴、降水管、バイパス管、循環ポンプ、切換弁、蒸発水管、上昇管、汽水胴を通る強制循環路を形成し、ボイラの起動時または低負荷時に前記強制循環路を稼働させ、前記強制循環路の稼働時に前記切換弁12を徐々に開くように作動させること。また、逆止弁11を降水管4の最下流側に設けて操作性を向上させること。

目的

本発明の課題は、降水管とバイパス管との切替時のドラムレベル変動を抑制し、ボイラの安定運転を達成することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

汽水胴降水管水平配置された蒸発水管および上昇管から少なくとも構成される水管ボイラにおいて、前記降水管の前記蒸発水管側で降水管をバイパスするバイパス管分岐し、前記バイパス管内に、循環ポンプを設置するとともに前記循環ポンプの下流側に切換弁を設置し、前記循環ポンプの作動による、汽水胴、降水管、バイパス管、循環ポンプ、切換弁、蒸発水管、上昇管、汽水胴を通る強制循環路を形成し、ボイラ起動時または低負荷時に前記強制循環路を稼働させ、前記強制循環路の稼働時に前記切換弁を徐々に開くように作動させる、ことを特徴とする水管ボイラ。

請求項2

汽水胴、降水管、水平配置された蒸発水管および上昇管から少なくとも構成される水管ボイラにおいて、前記降水管の前記蒸発水管側に逆止弁を設置し、前記降水管中の前記逆止弁をバイパスするバイパス管を設け、前記バイパス管内に、循環ポンプを設置するとともに前記循環ポンプの下流側に切換弁を設置し、前記循環ポンプの作動による、汽水胴、降水管、バイパス管、循環ポンプ、切換弁、蒸発水管、上昇管、汽水胴を通る強制循環路を形成し、ボイラの起動時または低負荷時に前記強制循環路を稼働させる、ことを特徴とする水管ボイラ。

請求項3

汽水胴、降水管、水平配置された蒸発水管および上昇管から少なくとも構成される水管ボイラにおいて、前記降水管の前記蒸発水管側に逆止弁を設置し、前記降水管中の前記逆止弁をバイパスするバイパス管を設け、前記バイパス管内に、循環ポンプを設置するとともに前記循環ポンプの下流側に切換弁を設置し、前記循環ポンプの作動による、汽水胴、降水管、バイパス管、循環ポンプ、切換弁、蒸発水管、上昇管、汽水胴を通る強制循環路を形成し、ボイラの起動時または低負荷時に前記強制循環路を稼働させ、汽水胴、降水管、逆止弁、蒸発水管、上昇管、汽水胴を通る自然循環路による定常運転時に、前記切換弁を開いて前記バイパス管内の水を前記蒸発水管に送り出してウォーミングする、ことを特徴とする水管ボイラ。

技術分野

0001

本発明は水管ボイラ係り起動時や低負荷時に強制循環するものの、通常運転時にはポンプを使用せずに循環を達成するのに好適な水管ボイラに関する技術である。

背景技術

0002

自然循環式水管ボイラでは汽水胴内の水は、有効水頭差と水と汽水混合物比容積差により循環力を得て自然循環する。自然循環式水管ボイラの一般的な構成を図2に示す。給水はボイラ給水ポンプ1により節炭器2に送られて加熱された後、汽水胴3に送られる。汽水胴3内の缶水降水管4を経て蒸発器5にて熱吸収し蒸気を発生し再び汽水胴3に戻り汽水分離され、蒸気は過熱器6で過熱され主蒸気管7にて図示されていないタービン等に送気される。上記のようなボイラでは起動時や低負荷時には降水管4内と蒸発器5内の比重差がなく自然循環が形成され難い。

0003

そこで従来の技術として、汽水胴3と蒸発器5下方を接続し下部に降水管止弁8を有する降水管4と、降水管4をバイパスして汽水胴3の缶水を降水管止弁8の下流側へ送るバイパス管9を有し、このバイパス管9の途中に補助ポンプ10を具備し、自然循環力が弱いときに補助ポンプ10を使用し循環力を得ようとしている。

0004

しかし、この方法でも降水管4とバイパス管9の切替時にドラムレベルの変動(レベル低下)が起こりボイラ運転が不安定になり、最悪の場合はボイラトリップに至ることもある。

発明が解決しようとする課題

0005

上記の従来技術では、バイパス管9を汽水胴3から降水管4の下部に接続していることからバイパス管9が長くなり、切替時にバイパス管9中の水(系内の缶水に比べ温度の低い水)が蒸発器5に流れ込み、熱を吸収して蒸発水気泡つぶれることによるドラムレベル変動(レベル低下)について配慮されていなかった。

0006

本発明の課題は、降水管とバイパス管との切替時のドラムレベル変動を抑制し、ボイラの安定運転を達成することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記の課題は、補助ポンプを具備するバイパス管を極力短くし、前記補助ポンプ出口切換弁を徐々に開するような手段を採用することにより解決することができる。

0008

本発明は、上記のような手段を採用することにより次のような機能および作用を奏するものである。即ち、水管ボイラの起動時には補助ポンプ10の出口切換弁12を開き、補助ポンプを運転し一定負荷以上になると補助ポンプ10を停止し自然循環によりボイラを運転する。この低負荷運転時の補助ポンプ使用時に、切換弁を徐々に開いて循環力を安定させるようにする。

0009

補助ポンプ10を具備するバイパス管9を短くしたことで、バイパス管9中の水(系内の缶水に比べ温度の低い水)の蒸発器5への混合が少なくなるので、蒸発器5での気泡がつぶれることによるドラムレベル変動が抑制される。

発明を実施するための最良の形態

0010

図1は本発明の実施形態を示すものである。ここにおいて、1はボイラ給水ポンプ、2は節炭器、3は汽水胴、4は降水管、5は蒸発器、6は過熱器、7は主蒸発器、9はバイパス管、10は補助ポンプ、11は逆止弁、12は切換弁を示す。

0011

図2に示す従来の水管ボイラ構成と異なる点は、降水管4中に逆止弁11を設置し降水管4の蒸発器側からよりバイパス管9を分岐し前記逆止弁11の下流側にバイパス管9を接続し、バイパス管9中に補助ポンプ10を設置しその出口側に切換弁12を設けたところにある。

0012

図1において、通常のボイラ運転時では、汽水胴3の缶水は降水管4、逆止弁11を通り、蒸発器5にて熱交換した後、再び汽水胴3に戻る。この流れは缶水と汽水混合物の比重差により自然循環が維持される。しかし、ボイラ起動時や低負荷運転時では、缶水と汽水混合物の比重差が小さいため降水管4、蒸発器5はともに流れにくい状態となる。この状態で補助ポンプ10の出口に位置する切換弁12を徐々に開き補助ポンプ10を運転することにより、汽水胴3、降水管4、バイパス管9、補助ポンプ10、蒸発器5、汽水胴3という順に、缶水の強制循環が形成され、蒸発器5の流れは安定する。

0013

ここにおいて、降水管4内に逆止弁11を設けることにより、図2の止弁8と比べて、強制循環ラインから自然循環ラインへの切り換えに止弁の開閉操作が必要ではなく、操作性が向上する。

0014

一方、従来技術では、図2のようにバイパス管9が長いため、補助ポンプ10を起動し強制循環に切り換えようとする場合、缶水に比べて温度の低い水が長いバイパス管のために多い量となり、蒸発器5内の気泡の発生を不安定にしドラムレベルが変動する。また、強制循環の切り換え時に止弁8の閉の操作が必要となる。

0015

そこで、本発明では、バイパス管9を短くし切換弁12を徐々に開けることにより缶水に比べて温度の低い水の混合を極力減らしドラムレベルの変動を抑制するようにしたものである。

0016

また、強制循環から自然循環への切替は、ボイラが通常運転に入り蒸発器5内で沸騰が安定したと判断された時点で切換弁12を閉じ、補助ポンプ10を停止する。

0017

また、自然循環が安定状態になっている期間において、補助ポンプ10の入口弁と切換弁12を開いてウォーミングを行ない、バイパス管9内の水と缶水との温度差を比較的少なくしてバイパス管9内の水の混合に因るドラムレベル変動を更に抑制することができる。

発明の効果

0018

以上のように、本発明によれば、自然循環式排熱ボイラの起動時や低負荷運転時のような循環力の弱いときに逆止弁を備えた補助ポンプを運転し強制循環を行ない、強制循環の操作性を向上させボイラの安定運転を維持する。

0019

また、自然循環から補助ポンプに切り換えたときに混合する缶水に比べて温度の低い水を極力少なくするとともにポンプ出口の切換弁を徐々に開くことによりドラムレベルの変動を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0020

図1本発明による自然循環式水管ボイラの一実施形態を示す系統図である。
図2降水管と長いバイパス管を具備する従来の自然循環式水管ボイラを示す系統図である。

--

0021

1ボイラ給水ポンプ
2節炭器
3汽水胴
4降水管
5蒸発器
6過熱器
7主蒸発器
降水止弁
9バイパス管
10補助ポンプ
11逆止弁
12 切換弁

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