鍋爐的製作方法

2023-07-29 07:10:26

鍋爐的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種鍋爐，其抑制上部水箱的高度，且獲得期望的乾燥度及降低鍋爐筒的腐蝕風險。該鍋爐具備：鍋爐筒(20)，其在燃燒器(30)的燃燒停止時成為水管(23)內的水位低於所述水管(23)的上端的狀態；供水機構(70)；及控制機構(100)，其根據鍋爐筒(20)的水位而控制供水機構(70)的動作，該鍋爐還具備對存在於上部水箱(24)內的水位進行檢測的水箱水位檢測機構(60)及降水管(84)，控制機構(100)進行第一控制及第二控制，該第一控制是：當基於水箱水位檢測機構(60)的檢測水位成為水箱設定水位時，以降低鍋爐筒內水位的方式控制供水機構(70)的動作，該第二控制是：當在第一控制後鍋爐筒內水位的降低達到規定量時，以使鍋爐筒內水位上升的方式控制供水機構(70)的動作。
【專利說明】鍋爐
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鍋爐筒的保有水量少的鍋爐。本申請基於2012年I月31日向日本提出申請的日本特願2012-017745號而主張優先權，並在此援引其內容。
【背景技術】
[0002]利用專利文獻I等而已知有如下鍋爐，即，該鍋爐具備:鍋爐筒，其由被燃燒器加熱的多個水管連結上部水箱與下部水箱之間而構成，在燃燒器的燃燒停止時，成為水管內的水位低於水管的上端的狀態；供水機構，其用於向鍋爐筒內供給鍋爐用水；及控制機構，其根據鍋爐筒的水位而控制供水機構的動作。
[0003]在先技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2010-78204號公報
[0006]發明概要
[0007]發明要解決的課題
[0008]專利文獻I那樣的保有水量比較少的鍋爐(少保有水量鍋爐)直至生成蒸汽的起蒸時間較短，並且相對於負載變動的隨附性也良好，因此從鍋爐的運轉效率的觀點來說是非常理想的。然而，當鍋爐水高度地濃縮時，通過由在上部水箱及外部水箱之間連接的外部水位檢測機構進行的外部水位控制，難以獲得所期望的蒸汽的乾燥度。因此，像專利文獻I那樣設有分離器。
[0009]本申請的發明人等以減少部件件數且實現產品的低成本化為目的，從事於無分離器的、所謂無分離器鍋爐的開發。少保有水量無分離器鍋爐的最大的課題在於，在鍋爐水高度地濃縮的情況下如何維持期望的蒸汽的乾燥度。
[0010]基於本申請的發明人等的研究結果可知，若增高上部水箱的高度、例如在蒸發量為2t/h的鍋爐中設為600mm以上,則能夠獲得期望的蒸汽乾燥度。然而，當上部水箱高度增高時，上部水箱的製作所需的鐵板量增大，使得成本上升，失去設為無分離器的意義。
[0011]然而,在專利文獻I那樣的少保有水量鍋爐中，由於水管過熱的問題而對水管內的鍋爐水的舉動進行觀察，但由於乾燥度通過分離器來確保，因此無法對上部水箱內的鍋爐水的舉動進行觀察。即，作為與上部水箱內的鍋爐水的舉動相關的知識，在低濃縮時在上部水箱不存在水位，在高濃縮時包括鍋爐水的大量的氣泡侵入到上部水箱內的情況僅是推測的程度。而且，在保有水量較少的鍋爐中，在設為無分離器時，為了防止乾燥度的降低而以使上部水箱內不存在水位的方式進行外部水位控制被認為是常識。因而，使上部水箱內的水位存在、且檢測該水位而控制乾燥度的做法是根據現有的常識無論如何也無法想到的。
[0012]本申請的發明人等在不屬於現有常識的、無分離器鍋爐的開發過程中，通過詳細觀察上部水箱內的鍋爐水的舉動，獲得如下的新見解:通過在高濃縮時使上部水箱內的水位存在、並且檢測該水位而控制供水機構，由此能夠在上部水箱的內部空間中將包括氣泡的鍋爐水的上方部分(沸騰上表面)的水平面保持為所期望的水平面，從而獲得所期望的
蒸汽乾燥度。
[0013]另外，也獲得如下見解:通過適當控制鍋爐筒內水位的轉為增加的時序，能夠確保規定的鍋爐水的循環比而降低鍋爐筒的腐蝕風險。

【發明內容】

[0014]本發明欲解決的主要課題在於，提供一種能夠抑制上部水箱的高度且獲得期望的乾燥度、能夠降低鍋爐筒的腐蝕風險的保有水量少的鍋爐。
[0015]解決方案
[0016]本申請發明是為了解決上述課題而完成的，技術方案I所述的發明具備:鍋爐筒，其由被燃燒器加熱的多個水管連結上部水箱與下部水箱之間而構成，在所述燃燒器的燃燒停止時，成為所述水管內的水位低於所述水管的上端的狀態；供水機構，其用於向所述鍋爐筒內供給鍋爐用水；及控制機構，其根據所述鍋爐筒的水位而控制所述供水機構的動作，其特徵在於，所述鍋爐還具備:水箱水位檢測機構，其通過所述水管內的鍋爐水被因該鍋爐水沸騰而產生的氣泡上推，從而對存在於所述上部水箱內的水位進行檢測；及降水管，其將所述上部水箱內下部與所述下部水箱連通起來，所述控制機構進行第一控制和第二控制，該第一控制是:當基於所述水箱水位檢測機構的檢測水位達到水箱設定水位時，以使鍋爐筒內水位降低的方式控制所述供水機構的動作，該第二控制是:在所述第一控制後，當鍋爐筒內水位的降低達到規定量時，以使鍋爐筒內水位上升的方式控制所述供水機構的動作。
[0017]根據技術方案I所述的發明，在鍋爐水的濃縮度增高而所述水管內的鍋爐水在因其沸騰而產生的氣泡的作用下被上推的高濃縮時，所述水箱水位檢測機構對存在於所述上部水箱內的水位進行檢測，當該水位達到水箱設定水位時，進行以使所述鍋爐筒內水位降低的方式控制所述供水機構的動作的第一控制，因此能夠將所述上部水箱的內部空間中的沸騰上表面保持為所期望的水平面，從而能夠防止乾燥度的降低而獲得所期望的乾燥度。即，利用基於所述水箱水位檢測機構的供水控制，在並沒有使上部水箱的高度那麼增高的情況下，也能夠獲得所期望的乾燥度。另外，在高濃縮時，在所述第一控制後，當鍋爐筒內水位的降低達成規定量時，進行以使所述鍋爐筒內水位上升的方式控制所述供水機構的動作的第二控制，因此能夠利用通過所述降水管的鍋爐水的循環來維持規定的鍋爐水的循環比。
[0018]另外，技術方案2所述的發明在技術方案I的基礎上，其特徵在於，根據所述鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水的濃縮度中的任一個或多個來調整所述規定量。
[0019]根據技術方案2所述的發明，除了技術方案I所述的發明的效果之外，還起到即便所述鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水的濃縮度中的任一個或多個發生變化也能夠維持規定的循環比這樣的效果。
[0020]另外，技術方案3所述的本發明在技術方案I的基礎上，其特徵在於，所述鍋爐具備外部水位檢測機構，該外部水位檢測機構設置在所述鍋爐筒的外部，經由連通管分別與所述上部水箱的內部空間及所述下部水箱的內部空間連通，且具有對鍋爐筒內外部水位進行檢測的電極，基於所述控制機構的所述規定量的判斷由所述電極來進行。
[0021]根據技術方案3所述的發明，除了技術方案I所述的發明的效果之外，還起到利用所述外部水位檢測機構而能夠維持規定的鍋爐水的循環比這樣的效果。
[0022]另外，技術方案4所述的發明在技術方案3的基礎上，其特徵在於，基於所述控制機構的所述規定量的判斷在自所述電極檢測出無水並經過設定時間後進行。
[0023]根據技術方案4所述的發明，起到能夠相對於所述鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水的濃縮度中的任一個或多個的變化而調整設定時間這樣的效果。
[0024]另外，技術方案5所述的發明在技術方案I的基礎上，其特徵在於，所述水箱水位檢測機構具備檢測水箱設定水位的第一電極和檢測比水箱設定水位低的水位的第二電極，基於所述控制機構的所述規定量的判斷由所述第二電極來進行。
[0025]根據技術方案5所述的發明，除了技術方案I所述的發明的效果之外，還起到不使用外部水位檢測機構而能夠進行基於所述控制機構的所述規定量的判斷這樣的效果。
[0026]另外，技術方案6所述的發明在技術方案5的基礎上，其特徵在於，基於所述控制機構的所述規定量的判斷在自所述第二電極檢測出無水並經過設定時間後進行。
[0027]根據技術方案6所述的發明，起到能夠相對於所述鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水的濃縮度中的任一個或多個的變化而調整設定時間這樣的效果。
[0028]另外，技術方案7所述的發明在技術方案I的基礎上，其特徵在於，所述水箱水位檢測機構具備檢測水箱設定水位的電極，基於所述控制機構的所述規定量的判斷在自所述電極檢測出無水並經過設定時間後進行。
[0029]根據技術方案7所述的發明，除了技術方案I所述的發明的效果之外，還起到與因壓力等條件而改變電極的情況相比較而能夠減少所述水箱水位檢測機構內的電極數這樣的效果。
[0030]發明效果
[0031]根據本發明，能夠提供一種能夠抑制上部水箱的高度且獲得期望的乾燥度、能夠降低鍋爐筒的腐蝕風險的保有水量少的鍋爐。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是表示本發明的實施例1所涉及的鍋爐的簡要結構的縱向剖面的說明圖。
[0033]圖2是表示上述實施例1所涉及的鍋爐的關於水位檢測的示意結構的圖。
[0034]圖3是說明上述實施例1所涉及的鍋爐的控制順序的流程圖。
[0035]圖4是說明上述實施例1所涉及的鍋爐的另一控制順序的流程圖。
[0036]圖5是表示本發明的實施例2所涉及的鍋爐的關於水位檢測的示意結構的圖。
[0037]圖6是表示本發明的實施例3所涉及的鍋爐的簡要結構的縱向剖面的說明圖。
[0038]圖7是說明上述實施例3所涉及的鍋爐的控制順序的流程圖。
[0039]圖8是表示本發明的實施例4所涉及的鍋爐的簡要結構的縱向剖面的說明圖。
[0040]圖9是說明上述實施例4所涉及的鍋爐的控制順序的流程圖。
[0041]圖10是說明上述實施例5所涉及的鍋爐的控制順序的流程圖。
[0042]圖11是說明上述實施例5所涉及的鍋爐的另一控制順序的流程圖。
[0043]圖12是表示本發明的實施例6所涉及的鍋爐的簡要結構的縱向剖面的說明圖。
【具體實施方式】[0044]接著，對本發明的鍋爐的實施方式進行說明。本發明的實施方式適宜實施于少保有水量且無分離器的鍋爐中。
[0045]在說明本發明的實施方式之前，對本申請中使用的用語進行說明。少保有水量是指燃燒器的燃燒停止時的、鍋爐筒的水管的水位低於水管的上端。該定義中「燃燒器的燃燒停止時」可又稱為「起蒸時」，「低於水管的上端」可又稱為「水管的中途」。另外，無分離器鍋爐是指未設有分離器(也稱之氣液分離器或汽水分離器。)的鍋爐。需要說明的是，在上部水箱的靠近蒸汽流出管的開口的多個水管的上端上方設有阻流板的鍋爐由於不具備作為分離器的獨立空間，因此包括於無分離器鍋爐之中。
[0046](實施方式)
[0047]具體說明本發明的實施方式。本實施方式的鍋爐具備:鍋爐筒，其由被燃燒器加熱的多個水管連結上部水箱與下部水箱之間而構成，在燃燒器的燃燒停止時，成為水管內的水位低於水管的上端的狀態；供水機構，其用於向鍋爐筒內供給鍋爐用水；及控制機構，其根據鍋爐筒的水位來控制供水機構的動作。由於是在燃燒器的燃燒停止時成為水管內的水位低於水管的上端的狀態的鍋爐，因此能夠稱作少保有水量鍋爐。
[0048](實施方式的特徵)
[0049]而且，本實施方式的特徵在於，該鍋爐具備:水箱水位檢測機構，其通過水管內的鍋爐水被因其沸騰而產生的氣泡上推，從而對存在於上部水箱內的水位進行檢測；及降水管，其將上部水箱內下部與下部水箱連通起來，控制機構進行第一控制和第二控制，該第一控制是:當基於水箱水位檢測機構的檢測水位達到水箱設定水位時，以使鍋爐筒內水位降低的方式控制供水機構的動作，該第二控制是:在第一控制後，當鍋爐筒內水位的降低達到規定量時，以使鍋爐筒內水位上升的方式控制供水機構的動作。本發明優選設為未設置分離器的無分離器鍋爐，但也能夠為具備所述特徵且具備與以往相比小型(小容量)的分離器的鍋爐。
[0050]需要說明的是，水箱設定水位可以稱為作為用於維持高濃縮時的規定的乾燥度(例如為0.98以上)的上限水位的高濃縮時乾燥度界限水位。另外，「以使鍋爐筒內水位降低(或上升)的方式控制供水機構的動作」是指在供水機構以開閉式來控制供水量的情況下關閉(或打開)供水機構，在供水機構呈多階段或呈比例地控制供水量的情況下，使供水機構的供水量減少(或增加)。另外，「成為設定水位」是指，包括成為設定水位以上的情況及超過設定水位的情況。另外，「以使鍋爐筒內水位降低(或上升)」可又稱為「以使鍋爐筒內外部水位降低(或上升)。
[0051]在具備該結構的實施方式中，隨著鍋爐的運轉，當鍋爐水的濃縮度升高(高濃縮)時，水管內的鍋爐水被因其沸騰而產生的氣泡上推，從而在上部水箱內存在能夠由水箱水位檢測機構來檢測的水位。而且，當利用水箱水位檢測機構檢測出水箱設定水位時，以使鍋爐筒內水位降低的方式控制供水機構的動作，因此能夠在上部水箱的內部空間中將包括氣泡的鍋爐水的上方部分(沸騰上表面)保持為所期望的水平面，能夠防止乾燥度的降低而獲得規定的乾燥度(例如為0.98以上)。需要說明的是，鍋爐水的濃縮度能夠例如以300?400mS/m(並不限定於該數值)為分界而分成低濃縮與高濃縮。
[0052]另外，在不進行基於水箱水位檢測機構的水位控制的情況下，例如在蒸發量2t/h的鍋爐中，需要將上部水箱的高度設為600mm以上，但利用基於本實施方式的水箱水位檢測機構的水位控制，能夠抑制上部水箱的高度升高(例如優選為400mm以下，進一步優選為300mm 以下)。
[0053]另外，當循環比低時,供給有pH較低的供水的部分的pH變低,腐蝕的風險升高，當增高循環比時，將PH較低的供水與通過降水管而向下部水箱供給的pH較高的鍋爐水混合以使鍋爐筒內保持為適當的PH且能夠降低腐蝕風險。另外，通過溫度較低的供水與溫度較高的鍋爐水的混合，能夠將鍋爐水整體設為較高的溫度分布，能夠降低基於溶解氧的腐蝕風險。
[0054]循環比被定義為(蒸發量+降水量)/(供水量)。蒸發量是來自上部水箱的蒸汽流出量，降水量是通過降水管而流下的鍋爐水(循環水)的量。在此，當設為蒸發量=供水量時，隨著降水量增加而增大循環比。
[0055](實現第二控制的形態)
[0056]以上說明的實施方式的特徵部分的第二控制是以提高鍋爐水的循環比為目的的結構，將以使鍋爐筒內水位上升的方式控制供水機構的時序、即判斷為在第一控制後、鍋爐筒內水位的降低為規定量的時序設為:確定比過熱防止用的過熱界限水位高的水位、即目標循環比設定水位，且使水位降低至該目標循環比設定水位的時序。
[0057]目標循環比設定水位是為了獲得目標循環比而設定的水位。在貫流鍋爐中，循環比設為2以下，在本實施方式的鍋爐中，將目標循環比適當設定為下述那樣的範圍。目標循環比的下限值基於由鍋爐筒內的PH及溶解氧濃度引起的腐蝕風險而設定。另外，由於循環比變得過大時乾燥度界限水位的控制變得困難，因此目標循環比的上限值根據乾燥度界限來設定。而且，在本實施方式的鍋爐中，例如，相對於腐蝕性較高的水而將循環比像貫流鍋爐那樣設為2以下時，腐蝕風險增高，因此期望設為超過2的上限值以下的儘可能大的值。
[0058]在本實施方式中，優選的是，根據鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水(鍋爐筒內的水)的濃縮度中的任一個或多個(兩個或三個)來調整所述的規定量、即目標循環比設定水位。鍋爐筒內壓力的值越高，越有利於維持乾燥度，但不利於維持規定的循環比及過熱的防止。對於供水溫度及鍋爐水濃縮度而言正相反，其值越高越不利於維持乾燥度，但有利於維持規定的循環比及防止過熱。因此，目標循環比設定水位在鍋爐筒內壓力上升時升高，在向鍋爐筒的供水溫度或鍋爐水的濃縮度上升時降低。即，控制為隨著鍋爐筒內壓力上升、並且隨著供水溫度或鍋爐水的濃縮度下降(降低)而提高目標循環比設定水位。
[0059]該控制例如在基於鍋爐筒壓力與供水溫度這兩者來調整的情況下，將設定有根據鍋爐筒內壓力及供水溫度的變化而變化的目標循環比設定水位的表格預先存儲於存儲器。然後，根據該表格，讀出與檢測出的鍋爐筒內壓力與供水溫度對應的目標循環比設定水位，並進行基於該目標循環比設定水位的水位控制而能夠實現。需要說明的是，鍋爐水濃縮度例如能夠在降水管的下部檢測。
[0060]通過這樣構成，即使鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水濃縮度中的任一個或多個發生變化，也能夠維持規定的循環比。
[0061]本實施方式的第二控制更具體來說，能夠通過下述的第一?第四實施方式來實現。
[0062]第一實施方式在於，具備外部水位檢測機構，其設置於鍋爐筒的外部，經由連通管分別與上部水箱的內部空間及下部水箱的內部空間連通，且具有對鍋爐筒內外部水位進行檢測的電極，基於控制機構的所述規定量的判斷由所述電極來進行。
[0063]在該第一實施方式中，當鍋爐筒內外部水位降低至規定的鍋爐筒內外部設定水位(目標循環比設定水位)時，由於電極檢測出無水，控制機構判斷為鍋爐筒內水位的降低達成規定量，進行以使鍋爐筒內水位上升的方式控制供水機構的動作的第二控制來確保規定的循環比。
[0064]在該第一實施方式中，優選的是，基於控制機構的規定量的判斷在自電極檢測出無水並經過設定時間後進行。另外，優選的是，根據鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水的濃縮度中的任一個或多個來調整設定時間。具體來說，隨著鍋爐筒內壓力上升，並且隨著供水溫度或鍋爐水的濃縮度下降，設定時間變短。
[0065]通過這樣構成，在第一實施方式中，即使鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水的濃縮度中的任一個或多個發生變化，也能夠維持規定的循環比。
[0066]第二實施方式在於，水箱水位檢測機構具備檢測水箱設定水位的電極和檢測比水箱設定水位低的水位的其他電極，基於控制機構的規定量的判斷由其他電極來進行。
[0067]在該第二實施方式中，當水箱水位降低至比水箱設定水位低的規定的水箱設定水位而其他電極檢測出無水時，控制機構判斷為鍋爐筒內水位的降低達到規定量，進行以使鍋爐筒內水位上升的方式控制供水機構的動作的第二控制來確保規定的循環比。
[0068]在該第二實施方式中，也優選的是，基於控制機構的規定量的判斷在自其他電極檢測出無水並經過設定時間後進行。另外，優選的是，根據鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水的濃縮度中的任一個或多個來調整設定時間。具體來說，隨著鍋爐筒內壓力上升，並且隨著供水溫度或鍋爐水的濃縮度下降，設定時間變短。
[0069]通過這樣構成，在第二實施方式中，即使鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水的濃縮度中的任一個或多個發生變化，也能夠維持規定的循環比。
[0070]第三實施方式在於，水箱水位檢測機構具備檢測水箱設定水位的電極，基於所述控制機構的規定量的判斷在自電極檢測出無水並經過設定時間後進行。
[0071]在該第三實施方式中，當自電極未檢測出水箱設定水位後經過設定時間時，控制機構判斷為鍋爐筒內水位的降低達到規定量，進行以使鍋爐筒內水位上升的方式控制供水機構的動作的第二控制來確保規定的循環比。
[0072]在該第三實施方式中，優選的是，根據鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水的濃縮度中的任一個或多個來調整設定時間。隨著鍋爐筒內壓力上升，並且隨著供水溫度下降，設定時間變短。
[0073]通過這樣構成，在第三實施方式中，即使鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水的濃縮度中的任一個或多個發生變化，也能夠位置規定的循環比。
[0074]第四實施方式在於，利用不基於電極而能夠變更設定水位的水位傳感器(例如壓差傳感器)來進行外部水位檢測機構或水箱水位檢測機構的水位檢測，變更目標循環比設定水位自身，當水位降低至變更後的目標循環比設定水位時，判斷為所述的規定量。
[0075](第一控制的附加特徵)
[0076]在以上說明的實施方式中，還能夠使附加於所述第一控制的第一特徵?第四特徵一個或多個組合而具備。需要說明的是，附加是指解決與主要特徵的課題不同的課題。
[0077]第一特徵的目的在於，使基於水箱水位檢測機構的上部水箱內的水位穩定地存在，從而進行基於穩定的水箱設定水位的水位控制。即，第一特徵在於，水箱水位檢測機構包括:具有與上部水箱內上部及下部分別連通的連通孔的水位控制室；對水位控制室內的水箱設定水位進行檢測的電極。上部水箱內上部期望為上部水箱內的儘可能高的位置，上部水箱內下部期望為上部水箱內的儘可能低的位置。需要說明的是，「水位控制室」能夠稱為「水位控制容器」，優選將形狀設為筒狀，但並不限定於此。
[0078]根據該第一特徵，在水箱水位檢測機構中能夠經由上方的連通孔及下方的連通孔而設為與上部水箱的內部空間內的壓力相同的壓力，進而能夠經由下方的連通孔而使鍋爐水向水位控制室內流入。因此，能夠將上部水箱內的鍋爐水的水位設為與在水位控制室內檢測出的鍋爐水的水位大致相等的水位。而且，鍋爐水的高濃縮時的上部水箱的沸騰上表面不穩定，但根據該第一特徵，能夠在水位控制室內形成穩定的水位，其結果是，能夠穩定地進行基於水箱水位檢測機構的水箱設定水位的檢測。
[0079]實現該第一特徵的方式包括以下兩個方式。第一方式是水箱水位檢測機構的水位控制室設置在上部水箱的內部且通過連通孔而與上部水箱內上部及下部連通的方式。第二方式是水箱水位檢測機構的水位控制室設置在上部水箱的外部且分別通過各連通管將上部水箱內上部及下部與各連通孔連接起來的方式。
[0080]將水箱水位檢測機構設於上部水箱外的第二方式需要用於將水位控制室與上部水箱連接起來的連通管。與此相對地，根據第一方式，無需連通管，並且無需將設置水箱水位檢測機構的空間與上部水箱分體設置，因此與第二方式相比能夠減少設置空間。
[0081]另外，將水箱水位檢測機構設於上部水箱內的第二方式伴有氣泡通過連通孔而向水位控制室內流入所引起的稍微的水面的不穩定。與此相對地，根據第二方式，與第一方向相比，能夠使更穩定的上部水箱內水位存在於水位控制室內，其結果是能夠實現穩定的水位控制。
[0082]第二特徵在於，與基於低濃縮時的外部水位檢測機構的乾燥度界限水位控制(外部水位控制)與基於高濃縮時的水箱水位檢測機構的乾燥度界限水位控制(水箱水位控制)之間的切換控制的方式相關的方式。該第二特徵的方式包括以下兩種方式。
[0083]第二特徵的第一方式是根據外部水位檢測機構檢測出內外部設定水位的條件和水箱水位檢測機構檢測出水箱設定水位的條件的OR條件(第一控制條件)以使鍋爐筒內水位降低的方式控制供水機構的方式。在該方式中，無需判斷鍋爐水的濃縮而自動地進行外部水位控制與水箱水位控制之間的切換。
[0084]第二特徵的第二方式是判斷鍋爐水的濃縮度而進行外部水位控制和水箱水位控制之間的切換的方式，包括以下的兩個樣態，但也包括除此以外的基於濃縮度的判斷方法的樣態。第一樣態在於，通過存在於鍋爐筒的內部的鍋爐水向外部排出之後的燃燒器的燃燒時間是否達到燃燒時間閾值來判斷濃縮度，第二樣態在於，通過測定鍋爐筒內的鍋爐水的導電度的導電度測定機構來判斷濃縮度。
[0085]所述的第一樣態構成為，具體來說，在燃燒器的燃燒時間未達到燃燒時間閾值的情況下，當外部水位檢測機構檢測出鍋爐筒內外部設定水位時，控制機構以使鍋爐筒內水位降低的方式控制供水機構，並且在燃燒時間達到了燃燒時間閾值的情況下，當水箱水位檢測機構檢測出的檢測水位為水箱設定水位時，控制機構以使鍋爐筒內水位降低的方式控制供水機構的動作。[0086]另外，第二樣態構成為，具體來說，在由導電度測定機構測定的鍋爐水的導電度未達到導電度閾值的情況下，當外部水位檢測機構檢測出鍋爐筒內外部設定水位時，控制機構以使鍋爐筒內水位降低的方式控制供水機構，並且在由導電度測定機構測定的鍋爐水的導電度達到了導電度閾值的情況下，當水箱水位檢測機構檢測出的檢測水位為水箱設定水位時，控制機構以使鍋爐筒內水位降低的方式控制供水機構的動作。
[0087]第三特徵在於，當外部水位檢測機構沒有檢測出第一設定水位、並且水箱水位檢測機構沒有檢測出水箱設定水位(第二控制條件)時，以使鍋爐筒內水位上升的方式控制供水機構。
[0088]利用基於第二控制條件的供水量增加的結構，實現下述的作用效果。即，在水箱水位檢測機構檢測出水箱設定水位的狀態下，在外部水位檢測機構沒有檢測出第一設定水位而驅動供水機構，在上部水箱中水位存在於乾燥度界限水位以上這樣的狀態下，當利用供水機構來增大供水量時，有時產生乾燥度較低的蒸汽從上部水箱流出的不良情況。然而，利用基於第二控制條件的供水量增加的結構，能夠消除該不良情況，能夠防止乾燥度的降低。另外，在水箱水位檢測機構檢測出水箱設定水位的狀態下，外部水位檢測機構沒有檢測出鍋爐筒內外部設定水位，也不會利用供水機構來增加供水量，因此能夠在水管過熱的風險較小的狀態下降低鍋爐筒內外部水位。
[0089]另外，在基於該第二控制條件的供水量增加的結構中，優選的是，外部水位檢測機構包括與上部水箱及下部水箱連通的水位控制室、對水位控制室內的第一鍋爐筒內外部設定水位進行檢測的第一電極、及對比水位控制室內的第一鍋爐筒內外部設定水位低的第二鍋爐筒內外部設定水位進行檢測的第二電極，當第二電極沒有檢測出第二鍋爐筒內外部設定水位時，控制機構以使鍋爐筒內水位上升的方式控制供水機構。
[0090]通過這樣構成，起到下述的作用效果。當不滿足第二控制條件的狀態長期持續時，鍋爐筒內水位過度下降，鍋爐筒內壓力過度上升。然而，當第二電極沒有檢測出第二鍋爐筒內外部設定水位時，以使鍋爐筒內水位上升的方式控制供水機構，因此能夠防止鍋爐筒內壓力過度上升，其結果是減少鍋爐筒內壓力的變動。需要說明的是，由所述供水量的減少引起的鍋爐筒內壓力的上升是因基於供水的鍋爐水的冷卻量減少而引起的。
[0091]第四特徵的目的在於，防止因當燃燒器的燃燒量階段性地變化時即使是相同的鍋爐水的濃縮度、鍋爐水的沸騰也不同(燃燒量越多而沸騰越激烈)所引起的乾燥度降低。該第四特徵在於，水箱水位檢測機構具備對與不同的燃燒量對應的不同的多個水箱設定水位進行檢測的第一電極，當檢測出與不同的燃燒量對應的水箱設定水位時，控制機構以使鍋爐筒內水位降低的方式控制供水機構的動作。例如，燃燒量在高燃燒與低燃燒之間切換的鍋爐中，具備對高燃水箱設定水位進行檢測的高燃第一電極和對比高燃水箱設定水位高的低燃第二設定水位進行檢測的低燃第一電極，在高燃燒時，當高燃第一電極檢測出高燃第二設定水位時，在低燃燒時，當低燃第一電極檢測出低燃水箱設定水位時，分別以使鍋爐筒內水位降低的方式控制供水機構的動作。
[0092]在此，對構成以上說明的本發明的實施方式的鍋爐的構成要素進行說明。需要說明的是，對於說明過的結構，省略其說明。鍋爐筒並不限定於將多個水管排列為環狀的所謂圓型鍋爐筒，也包括將燃燒氣體的流動方向呈直線性地形成，且沿著該燃燒氣體的流動而配置有多個水管的所謂方型鍋爐筒。圓型鍋爐筒的燃燒氣體(包括含有燃燒火焰的氣體及廢氣)的流動並不限定於ω流等的水平方向的流動，也包括上下流動的鍋爐筒。另外，上部水箱及下部水箱並不限定於圓環狀、環狀。另外，燃燒器及供水機構也不限定於特定的構造、型式。
[0093]實施例1
[0094]接下來，根據附圖對本發明的鍋爐的實施例1進行說明。圖1是表示本發明的實施例I所涉及的鍋爐的簡要結構的縱向剖面的說明圖，圖2是表示上述實施例1所涉及的鍋爐的關於水位檢測的示意結構的圖，圖3是說明上述實施例1所涉及的鍋爐的控制順序的流程圖，圖4是說明上述實施例1所涉及的鍋爐的另一控制順序的流程圖。
[0095](實施例1的結構)
[0096]如圖1所示，鍋爐10具備鍋爐筒20、燃燒器30、耐火件40、作為外部水位檢測機構的外部水位檢測裝置50、作為水箱水位檢測機構的水箱水位檢測裝置60、作為供水機構的供水泵70及作為控制機構的控制器100。這些之中，鍋爐筒20將鍋爐筒罩21、下部水箱22、水管23及上部水箱24設為主要的構成要素。鍋爐10將燃燒器30的燃燒量包括零地調節為三個階段，從而可控制地構成為停止、低燃燒、高燃燒這三個位置。需要說明的是，能夠將低燃燒運轉、高燃燒運轉分別稱作低負載運轉、高負載運轉。
[0097]鍋爐筒罩21是將板材形成為圓室狀而成的,覆蓋水管23而將水管23與外部隔離。下部水箱22形成為中空的環狀，在該下部水箱22處連接有供水管80，能夠經由該供水管80向下部水箱22供給鍋爐用水。另外，在下部水箱22處也連接有主排水管81，在該主排水管81上設有主排水閥82。通過打開該主排水閥82，能夠將下部水箱22內的鍋爐水向外部排出(blow)。在此，鍋爐水是指向鍋爐筒20的內部(下部水箱22、水管23等)導入的鍋爐用水。
[0098]並且，在下部水箱22上連接有水管23的下端側。該水管23是與下部水箱22和上部水箱24各自連通且貯存鍋爐水的管狀構件。另外，通過利用燃燒器30的燃燒來加熱水管23，使該水管23的內部的鍋爐水沸騰。各個水管23沿著垂直方向延伸。在本實施例1中，水管23配置有多個。在上述水管23的排列中，存在沿著從鍋爐筒20的徑向的中心離開第一半徑的第一圓周上配置的外側水管列23A及沿著從鍋爐筒20的徑向的中心離開比第一半徑小的第二半徑的第二圓周上配置的內側水管列23B。但是，水管23不限於具有外側水管列23A與內側水管列23B這兩列，可以僅具有一列，也可以具有三列以上。
[0099]另外，各個水管23的上端側連接於上部水箱24。上部水箱24是當鍋爐水濃縮時在水管23內的鍋爐水因其沸騰而產生的氣泡的作用下被上推的部分，當描述其它表現時為供在水管23處沸騰的蒸汽及因沸騰時的氣泡的存在而體積膨脹的鍋爐水進入的部分。上部水箱24與上述的下部水箱22相同地形成為中空的環狀。在此，在以下的說明中，將上部水箱24的形成中空的內部的空間設為內部空間24A。該內部空間24A與水管23的開口部分23s連通，另一方面與蒸汽流出管83的開口部分83s連通。另外，在以下的說明中，將下部水箱22的形成中空的內部的空間稱作內部空間22A。
[0100]另外，在本實施例1中，上部水箱24的高度比現有的上部水箱24高(垂直方向上的尺寸較大)。例如，在蒸發量為2t/h的鍋爐中，當將現有的上部水箱24的高度設為150mm時，其高度為300mm。S卩，在本實施例1的鍋爐10中，作為沒有設置分離器的無分離器，在後述的水箱水位控制裝置60的乾燥度界限水位控制的作用下，即便為無分離器，也構成為抑制分離器的高度增高，且獲得規定的乾燥度。
[0101]而且，在上部水箱24內設有阻流板25。該阻流板25的功能在於，避免使來自靠近蒸汽流出管83的水管23的沸騰的鍋爐水的氣泡直接從蒸汽流出管83流出，因此，在本實施例I中，以覆蓋上部水箱24的靠近蒸汽流出管83的開口一側的一半(環形的一半)範圍的水管23的上方的方式設置該阻流板25。該阻流板25能夠根據需要而省略或增減其大小(覆蓋多個水管23的範圍)。
[0102]需要說明的是，增高上部水箱24的內部空間24A的高度是指，增大從位於上部水箱24的底面的水管23的開口部分23s到與上部水箱24的頂板24B連接的蒸汽流出管83的開口部分83s之間的流路的距離。而且，擴大兩個開口部分之間(開口部分23s與開口部分83s之間)的流路的距離與實現氣液分離的功能相關聯。然而，僅通過增高內部空間24A的高度，在蒸發量為2t/h的鍋爐中，高度形成為600mm以上。因此，在本實施例1中，利用後述的過熱界限水位控制，抑制內部空間24A的高度、即上部水箱24的高度。
[0103]另外，如圖2所示，上部水箱24的內部空間24A的下部與降水管84的上端側連通。該降水管84使存在於內部空間24A的鍋爐水(該鍋爐水大多處於濃縮的情況下)向下部水箱22返回。因此，降水管84的下端側與下部水箱22的內部空間22k連通。而且，在該降水管84連接有濃縮排水管85，在該濃縮排水管85上設有濃縮排水閥86。通過打開該濃縮排水閥86，能夠將濃縮的鍋爐水向外部排出。
[0104]另外，在鍋爐筒20的上部側設有燃燒器30。燃燒器30位於上部水箱24的形成環狀的環孔(省略附圖標記)內，在鍋爐筒罩21的內部中的、由水管23包圍周圍的內側(以下設為燃燒室21A)形成火焰。為了該燃燒室21A內的燃燒，向燃燒器30供給燃料及燃燒用的空氣。燃料由具備燃料閥31的燃料配管32來供給，空氣由送風機33來供給。
[0105]另外，在鍋爐筒20的下部側設有耐火件40。耐火件40通過閉塞鍋爐筒20的下部(水管23的下部側所處於的部分(水管縮徑部分)及比其靠內側的部分)，由此使比內側水管列23B靠徑向的中心側成為燃燒室21A。而且，耐火件40也設置在鍋爐筒罩21的內側中的上方側中的、水管23的上部側位置的部分(水管縮徑部分)。
[0106]接下來，圖1及圖2所示的外部水位檢測裝置50是將導入到鍋爐筒20的內部(下部水箱22、水管23等)的鍋爐水的水位(稱作鍋爐筒內水位。)作為外部水位進行檢測的裝置。該外部水位檢測裝置50具備作為水位控制室的水位控制筒51及多個棒狀的電極52。
[0107]水位控制筒51利用可導通的金屬而形成為兩端密封的大致圓筒形狀。該水位控制筒51的上端部與連通管87a的下端進行連接，連通管87a的上端與上部水箱24連接。另夕卜，水位控制筒51的下端部與連通管87b的上端連接，連通管87b的下端與下部水箱22連接。由此，水位控制筒51的上端部及下端部經由上部水箱24及下部水箱22而分別與水管23連通，因而在水位控制筒51的內部實現與向水管23導入的鍋爐水對應的鍋爐筒內水位(鍋爐筒內外部水位)。
[0108]而且，電極52構成為包括分別檢測水位控制筒51的不同水位的低燃用第一電極52S、高燃用第一電極52M、第三電極52L。低燃用第一電極52S對作為低燃燒時的鍋爐水的低濃縮時的乾燥度界限水位(低濃縮時乾燥度界限水位)的低燃鍋爐筒內外部設定水位HlS進行檢測。該低燃鍋爐筒內外部設定水位HlS設定為比低燃燒時的鍋爐水的低濃縮時的過熱度界限水位高的水位，並且也是低燃燒時的鍋爐水的低濃縮時的目標循環比設定水位。另外，高燃用第一電極52M對作為高燃燒時的鍋爐水的低濃縮時的乾燥度界限水位(低濃縮時乾燥度界限水位)的高燃鍋爐筒內外部設定水位H1M(比低燃鍋爐筒內外部設定水位HS低的水位)進行檢測。該高燃鍋爐筒內外部設定水位HlM設定為比高燃燒時的鍋爐水的低濃縮時的過熱度界限水位高的水位，並且也是高燃燒時的鍋爐水的高濃縮時的目標循環比設定水位(與低濃縮時的目標循環比設定水位幾乎相等)。另外，第三電極52L對比水管過熱防止用的高燃鍋爐筒內外部設定水位HlM低的第二鍋爐筒內外部設定水位H3L進行檢測。以上說明的各設定水位預先通過實驗來確定。
[0109]另外，水箱水位檢測裝置60是檢測上述的上部水箱24的內部空間24A中的鍋爐水的高濃縮時的水位的裝置。圖2示出該水箱水位檢測裝置60中的鍋爐水的高濃縮時的水位的檢測狀態。參照圖2，在水管23內的鍋爐水沸騰的情況下，在水管23內產生許多氣泡K，在包括氣泡K的鍋爐水的上方部分(沸騰上表面)，氣泡K逐個呈現而飛散。在該狀態下，在氣泡K之中具有進入到內部空間24A的部分。而且，在內部空間24A的內部中，由於進入的氣泡K的破裂，內部空間24A的內壁面及水管23的上部內表面處於被破裂的液滴的膜(水膜)覆蓋的狀態。此時，在內部空間24A的下部存在具有不穩定的沸騰上表面的水位。另一方面，氣泡K的一部分從連通管88b (後述)向水位控制筒61內進入，並且氣泡K破裂的液滴也從連通管88b (後述)向水位控制筒61內流入，處於將這些作為水量進行檢測的狀態，在水位控制筒61內，作為水位而顯現。因而，水箱水位檢測裝置60檢測在水位控制筒61內顯現的水位。
[0110]該水箱水位檢測裝置60也具有與上述的外部水位檢測裝置50相同的結構。gp，水箱水位檢測裝置60具備作為水位控制室的水位控制筒61及多個電極62。水位控制筒61的上端部的連通孔64a與連通管88a的下端連接，連通管88a的上端與上部水箱24的上部連接。另外，水位控制筒61的下端部的連通孔64b與連通管88b的上端連接，連通管88b的下端與下部水箱22的下部連接。
[0111]電極62構成為包括分別檢測水位控制筒61的不同水位的低燃用第二電極62S、高燃用第二電極62M。低燃用第二電極62S對作為低燃燒時的鍋爐水的高濃縮時的乾燥度界限水位(高濃縮時乾燥度界限水位)的低燃第二設定水位H2S進行檢測。另外，高燃用第二電極62M對作為高燃燒時的鍋爐水的高濃縮時的乾燥度界限水位(高濃縮時乾燥度界限水位)的高燃水箱設定水位H2M(比低燃第二設定水位H2S低的水位)進行檢測。低燃用第二電極62S、高燃用第二電極62M能夠各自設置於不同的水位控制筒。
[0112]另外，參照圖1，在鍋爐筒20上具備用於檢測水管23內的水位的第四電極62D。第四電極62D對作為鍋爐10的起蒸(並不限定於冷態狀態下的鍋爐10的燃燒運轉。)時的水位的第四設定水位H4D進行檢測。當操作運轉開始開關(省略圖示)時，控制器100驅動供水泵70，從下部水箱22向水管23內供給鍋爐水，當第四電極62D檢測出第四設定水位H4D時，供水泵70停止，移至低燃燒運轉。
[0113]利用該起蒸時水位控制的結構，在起蒸時，水管23的水位上升至第四設定水位H4D，因此能夠防止起蒸時的水管過熱。另外，當在超過第四設定水位H4D而使鍋爐水侵入上部水箱24內的狀態下起蒸時，有可能產生大量的鍋爐水從蒸汽流出管83流出的不良情況，但利用起蒸時水位控制的結構，能夠防止該不良情況。[0114]另外，供水泵70為打開-關閉式的結構，經由供水管80與下部水箱22連接，當利用控制器100的控制而使其動作時，開始向下部水箱22供給鍋爐用水。而且，在下部水箱22與供水泵70之間的供水管80上設置止回閥89，防止鍋爐水從下部水箱22側向供水泵70側逆流。
[0115]控制器100被輸入來自外部水位檢測裝置50的各電極、水箱水位檢測裝置60的各電極、第四電極等各種傳感器的檢測信號，並且根據該檢測信號管理燃燒器30、供水泵70等驅動部位的動作。需要說明的是，控制機構100利用儲存於存儲裝置(省略圖示)的各種程序，執行燃燒控制順序及水位控制順序。在水位控制順序中包括乾燥度維持控制及循環比確保控制順序，高燃燒時、低燃燒時的水位控制順序分別在圖3、圖4中表示。需要說明的是，在圖3、圖4中省略了之前說明過的由第四電極引起的起蒸時的水位控制順序。
[0116](實施例1的動作)
[0117]以下，基於圖1?圖4對具有以上那樣的結構的鍋爐10的水位控制的動作進行說明。
[0118]首先，基於圖3來說明鍋爐10的高燃燒運轉時的水位控制。控制器100在步驟SI (以下，將步驟SN僅稱作SN。)中，判斷是否為高燃用第二電極62M無水(未檢測到水位)且高燃用第一電極52M無水(未檢測到水位)、即是否滿足以AND為條件(第二控制條件)。
[0119]當前，若鍋爐水處於低濃縮的狀態，則不形成利用水箱水位檢測機構60的高燃用第二電極62M來檢測水位的狀態，而是利用外部水位檢測機構50來檢測鍋爐筒內水位。若水位控制筒51的水位為不足H1M，則在SI處判斷為是，移至S2而打開供水泵70。於是，向下部水箱22供給鍋爐用水，鍋爐筒20內的水位上升。
[0120]接著，在S3中，判斷是否為高燃用第二電極62M有水(檢測出水位)或高燃用第一電極52M有水(檢測出水位)，即判斷是否滿足以OR為條件(第一控制條件)。在該情況下，鍋爐內水位上升，水位控制筒51的水位成為HlM以上，當高燃用第一電極52M檢測出有水時，在S3中判斷為是，移至S4而關閉供水泵70。這樣，在高燃燒運轉中的低濃縮時，利用高燃用第一電極52M來維持規定的乾燥度，並且進行不產生水管過熱的水位控制。需要說明的是，構成為能夠對高燃用第一電極52M檢測出有水而關閉供水泵70為止的時間及高燃用第一電極52M檢測出無水而打開供水泵70為止的時間進行調整。
[0121]通過鍋爐10的運轉，進展鍋爐水的濃縮，當形成高濃縮狀態時，成為利用水箱水位檢測機構60的高燃用第二電極62M幾乎始終檢測出水位的狀態。其結果是，即便高燃用第一電極52M無水，若高燃用第二電極62M檢測出有水，則在S3中判斷為是，移至S4，關閉供水泵70。於是，鍋爐筒20內的水位降低。
[0122]接著，移至S5，判斷是否為第三電極52L無水。在否的情況下，返回SI。在SI處，若高燃用第一電極52M及高燃用第二電極62M均檢測出無水(第二控制條件)，則移至S2，打開供水泵70。
[0123]在SI處，利用在滿足第二控制條件時打開供水泵70的結構，起到下述的作用效果。即，在高燃用第二電極62M檢測出有水的狀態下，若高燃用第一電極52M檢測出無水而驅動供水泵70，在上部水箱24處水位存在於乾燥度界限水位以上這樣的狀態下，利用供水泵70來增大供水量。於是，產生乾燥度低的蒸汽從上部水箱24流出的不良情況。然而，根據基於第二控制條件的供水量增加的結構，能夠消除該不良情況，能夠防止乾燥度的降低。另外，在高燃用第二電極62M檢測出有水的狀態下，即使高燃用第一電極52M檢測出無水也不會利用供水泵使供水量增加，因此能夠在水管過熱的風險較少的狀態下使鍋爐筒20內水位降低。
[0124]然後，往往繼續高燃用第二電極62M的無水狀態，繼續在SI中判斷為是。在該情況下，在S5中，根據第三電極52L的無水，判斷為是，移至S6，打開供水泵70。其結果是，能夠防止由長時間關閉供水泵70造成的鍋爐筒20內的壓力上升，能夠降低鍋爐筒20內的壓力變動。
[0125]這樣，高燃燒運轉中的高濃縮時利用高燃用第二電極62M，將上部水箱24內的水位控制為乾燥度界限水位以下的水位，因此即使在高燃燒、高濃縮狀態下也維持規定的乾燥度，且進行不產生水管過熱的水位控制。
[0126]另外，在高燃燒運轉中的高濃縮時，在上部水箱24的下部存在的鍋爐水通過降水管84而流下，向下部水箱22內回流。其結果是，能夠防止在上部水箱24內存在過度的水位，並且能夠確保鍋爐水的規定的循環比。
[0127]另外，打開供水泵70的時序、即高燃用第一電極52M的檢測水位越增高，循環比越增高。當該檢測水位變得過高時，乾燥度降低。在本實施例1中，將高燃用第一電極52M的檢測水位設定為比防止過熱用的過熱界限水位高的水位、即目標循環比設定水位，因此能夠以規定的循環比進行水位控制。其結果是，將PH較低的供水與通過降水管而向下部水箱供給的PH較高的鍋爐水適度地混合而將鍋爐筒內保持為適當的pH，能夠降低腐蝕風險。另夕卜，能夠利用溫度較低的供水與溫度較高的鍋爐水之間的混合，將鍋爐水整體設為較高的溫度分布，能夠降低基於溶解氧的腐蝕風險。
[0128]需要說明的是，在鍋爐水的濃縮度為中程度的狀態下，根據鍋爐水的沸騰狀態，進行基於上述的低濃縮時的外部水位檢測裝置50的水位控制與基於高濃縮時的水箱水位檢測裝置60的水位控制中的任一者。
[0129]接著，基於圖4的控制順序來控制鍋爐10的低燃燒運轉時的水位控制。在低燃燒運轉時，與高燃燒時的不同之處在於，由於鍋爐水的沸騰較弱，因此利用低燃用第二電極62S和低燃用第一電極52M，整體上提高水位，控制乾燥度、水管過熱度、循環比。控制的流程與圖3的控制順序相同，圖4的Sll、S12、S13、S14、S15、S16分別與圖3的S1、S2、S3、S4、S5、S6對應，因此省略其說明。
[0130]實施例2
[0131]接下來，基於圖5對本發明的實施例2的鍋爐10進行說明。在本實施例2中與所述實施例1的不同之處在於，將水箱水位檢測裝置60設置在上部水箱24內，其它結構與所述實施例1相同，因此對相同的構成要素標註相同的附圖標記而省略說明。以下，僅對不同結構進行說明。
[0132]參照圖5，將水箱水位檢測裝置60的水位控制筒61設置在所述上部水箱的內部。水位控制筒61為有底筒狀的筒體，其上端側的開口側安裝於上部水箱24的頂板24B。然後，在水位控制筒61的下端側的與底部接近的高度位置處的周壁設有用於供內部空間24A內的氣泡的一部分進入、並且供在內部空間24A內破裂的氣泡的液滴流入的連通孔64b。該連通孔64b可以設置一個或多個。另外，水位控制筒61的底部的垂直方向上的高度位置成為與高燃用第二電極62M相比足夠低的高度位置。
[0133]另外，在水位控制筒61安裝於頂板24B的關係方面，在水位控制筒61的內部水位上升時，為了使氣體(空氣、蒸汽等)從水位控制筒61的內部逸出，在水位控制筒61的與上端側接近的高度位置處的周壁設有一個或多個連通孔64a。因而，水位控制筒61內經由上方的連通孔64a及下方的連通孔64b而與上部水箱24內的上部及下部連通，形成與內部空間24A內的壓力相同的壓力。
[0134]而且，實施例2中的低燃用第二電極62S及高燃用第二電極62M與實施例1中的低燃用第二電極62S及高燃用第二電極62M形成相同的結構，因此省略詳細說明。
[0135]接下來，對實施例2的鍋爐10的動作進行說明。實施例2的鍋爐10利用圖3及圖4的控制順序來控制，關於其動作，與實施例1的鍋爐10進行大致相同的動作。
[0136]在此，說明與所述實施例1的鍋爐10的動作不同之處。在本實例2的鍋爐10中，進入到內部空間24A內的氣泡在內部空間24A內破裂，內部空間24A的內壁面及水管23的上部內表面被液滴的膜(水膜)覆蓋。同時，氣泡的一部分從連通孔64b向水位控制筒61內進入，並且氣泡破裂而成的液滴也從流入孔64b向水位控制筒61內流入，成為將這些作為水量進行檢測的狀態，在水位控制筒61內，作為水位進行顯現。因而，本實施例2的水箱水位檢測裝置60對顯現在水位控制筒61內的水位進行檢測。
[0137]以上為相對於實施例1的不同點，對於此外的基於控制器100的控制等，與上述的
第一實施方式相同。
[0138]根據本實施例2，實施例1的連通管88a、88b變得不必要。另外，由於不需要與上部水箱24獨立地設置用於設置水箱水位檢測裝置60的空間，因此與實施例1相比較而能夠減少設置空間。
[0139]實施例3
[0140]接著，基於圖6及圖7而說明本發明的實施例3的鍋爐10。與所述實施例1不同之處在於，在所述實施例1中構成為，不判斷鍋爐水的濃縮度，自動地進行基於外部水位檢測裝置50的外部水位控制與基於水箱水位檢測裝置60的水箱水位控制之間的切換，相對於此，在本實施例3中，構成為判斷鍋爐水的濃縮度而進行外部水位控制與水箱水位控制之間的切換。其它的結構與所述實施例1相同，因此對相同的構成要素標註相同的附圖標記而省略說明。以下，僅對不同的結構進行說明。
[0141]在本實施例3中，在水箱水位檢測裝置60具備當檢測出作為水箱內上限水位的高濃縮乾燥度界限水位HE時關閉供水泵70的第六電極62E、及當檢測出作為比高濃縮乾燥度界限水位HE低的水箱內下限水位的水位HF時打開供水泵70的第七電極62F。另外，在外部水位檢測裝置50具備當檢測出作為水位控制筒內上限水位的低濃縮乾燥度界限水位HG時關閉供水泵的第八電極52G、及當檢測出作為比低濃縮乾燥度界限水位HG低的水位控制筒內下限水位的水位HJ時打開供水泵70的第九電極52J。
[0142]並且，控制器100構成為，通過存在於鍋爐筒20的內部的鍋爐水向外部排出之後的燃燒器30的燃燒時間是否達到燃燒時間閾值而判斷濃縮度，在低濃縮時進行外部水位控制，在高濃縮時進行水箱水位控制。在圖7中表示基於控制器100的水位控制順序。
[0143]接著，說明本實施例3的動作。參照圖7，控制器100在S21中，利用內置計時器(省略圖示)，測量全吹後的燃燒器30中的燃燒時間，判斷是否達到規定的燃燒時間(燃燒時間閾值)。在否的情況下，移至S22，基於外部水位檢測裝置50的檢測結果而進行水位的控制。另外，在S21中判斷為是，即達到了規定的燃燒時間(燃燒時間閾值)的情況下，移至S23，基於水箱水位檢測裝置60的檢測結果而進行水位的控制。在此，全吹是指將存在於鍋爐筒20的內部的鍋爐水的全部向外部排出。另外，在執行全吹以外，有時也執行將鍋爐水的大致一半向外部排出的半吹。在這種情況下，也測量半吹後的燃燒時間，設定上述的燃燒時間閾值。
[0144]即，在進行全吹之後的短暫的期間內，即便使燃燒器30燃燒，鍋爐水的濃縮度也處於較低的狀態。鍋爐水的濃縮度較低的情況(低濃縮的情況)與鍋爐水的濃縮度較高的情況(高濃縮的情況)相比，氣泡的產生較少。即，鍋爐水的水舉動比較穩定，即使進行基於外部水位檢測裝置50處的檢測結果的控制，也處於獲得期望的蒸汽的乾燥度的狀態。然而，在進行全吹之後，隨著燃燒器30的燃燒時間累積，鍋爐水的濃縮度逐漸上升。然後，當濃縮度上升至鍋爐水的導電度達到規定值的程度時，鍋爐水的水舉動急劇地變化，由於鍋爐水的粘度的增加而使起泡變得劇烈，產生的氣泡的數量也增多，並且氣泡破裂時的飛沫(液滴)的直徑增大等，因此乾燥度降低。
[0145]因此，在基於外部水位檢測裝置50的水位檢測中，在引起無法獲得期望乾燥度的程度的水舉動的變化的狀態下，預先對應附加上述的燃燒時間閾值。於是，在全吹後開始燃燒器30的燃燒的時序下開始時間測量，在測量的時間達到至燃燒時間閾值的期間內，利用外部水位檢測裝置50來進行水位檢測，基於其檢測結果，控制鍋爐水的水位。另一方面，在測量的時間達到了燃燒時間閾值的情況下，通過測定水箱水位檢測裝置60的水位控制筒61的筒內水位來進行水位檢測，基於其檢測結果，控制鍋爐水的水位。
[0146]在此，「達到燃燒時間閾值」是指，可以是成為燃燒時間閾值以上的情況及超過燃燒時間閾值的情況下的任一者。另外，「未達到燃燒時間閾值」是指，可以是燃燒時間閾值以下的情況及小於燃燒時間閾值的情況中的任一者。
[0147]而且，基於外部水位檢測裝置50的檢測結果的控制以使水位控制筒51內的水位位於第八電極52G與第九電極52J之間的位置的方式進行控制。另外，基於水箱水位檢測裝置60的檢測結果的控制以使水位控制筒61內的水位位於第六電極62E與第七電極62F之間的位置的方式進行控制。
[0148]實施例4
[0149]接下來，基於圖8及圖9對本發明的實施例4的鍋爐10進行說明。與所述實施例3的不同之處在於，在所述實施例3中，通過燃燒時間來進行鍋爐水的濃縮度的判斷，但在本實施例4中，通過鍋爐水的導電度來判斷鍋爐水的濃縮度。其它的結構與所述實施例3相同，因此對相同的構成要素標註相同的附圖標記而省略說明。以下，僅對不同的結構進行說明。
[0150]在本實施例4中，如圖8所示，具備用於測定降水管84內的鍋爐水的導電度的導電度測定傳感器90。而且，通過基於控制器100的圖9所示的水位控制順序，該導電度未達到導電度閾值的情況下，基於外部水位檢測裝置50的檢測結果而進行水位的控制。另外，在導電度測定傳感器90所測定的導電度成為了導電度閾值以上的情況下，基於水箱水位檢測裝置60的檢測結果而進行水位的控制。需要說明的是，導電度閾值與規定的濃縮度對應。[0151]說明本實施例4的動作。參照圖9，在S31中，判斷導電度測定傳感器90所測定的導電度是否達到導電度閾值。在S31中判斷為否時，移至S32，進行基於外部水位檢測裝置50處的檢測結果的控制。在比導電度閾值低的情況下，成為鍋爐水的濃縮度較低的狀態。因此，鍋爐水的水舉動比較穩定，即使進行基於外部水位檢測裝置50處的檢測結果的控制，也成為獲得期望的蒸汽的乾燥度的狀態。
[0152]當濃縮度上升至導電度測定傳感器90所測定的導電度成為導電度閾值以上的程度時，在S31處判斷為是，移至S33，利用水箱水位檢測裝置60來進行筒內水位的檢測，基於其檢測結果而控制筒內水位。
[0153]當濃縮度上升至導電度成為導電度閾值以上的程度時，鍋爐水的水舉動急劇變化，由於鍋爐水的粘度的增加而使起泡變得劇烈，氣泡K破裂時的飛沫(液滴)的直徑變大等，因此乾燥度降低。
[0154]因此，在基於外部水位檢測裝置50的水位檢測中，在引起無法獲得期望乾燥度的程度的水舉動的變化的狀態下，預先對應附加上述的導電度閾值。於是，在導電度測定傳感器90所測定的導電度未達到導電度閾值的期間內，利用外部水位檢測裝置50來進行水位檢測，基於其檢測結果而控制鍋爐水的水位。另一方面，在導電度測定傳感器90所測定的導電度成為了導電度閾值以上的情況下，利用水箱水位檢測裝置60來進行筒內水位的檢測，基於其檢測結果來控制筒內水位。
[0155]在此，「達到導電度閾值」是指，可以是成為導電度閾值以上的情況與超過導電度閾值的情況中的任一者。另外，「未達到導電度閾值」是指，可以是導電度閾值以下的情況與小於導電度閾值的情況中的任一者。
[0156]實施例5
[0157]接下來，基於圖10、11來說明本發明的實施例5的鍋爐10。在本實施例5中，與實施例I的不同之處在於，將作為乾燥度維持控制及循環比確保控制順序的、圖3、圖4的控制順序設為圖10、圖11。S卩，在圖3的S1、圖4的Sll中，當高燃用第一電極62M、高燃用第二電極62M檢測出無水時立即打開供水泵70，但在圖10的S41、圖11的S51中，在自高燃用第一電極62M及高燃用第二電極62M均檢測出無水經過設定時間後打開供水泵70。
[0158]另外，在圖3的S3、圖4的S13中，當高燃用第一電極62M、高燃用第二電極62M均檢測出有水時立即關閉供水泵70，但在圖10的S43、圖11的S53中，在自高燃用第一電極62M、高燃用第二電極62M中的任一者檢測出有水分別經過不同設定時間後關閉供水泵70。其它的結構與實施例1相同，因此標註相同的附圖標記而省略其說明。
[0159]在本實施例5中，構成為根據鍋爐筒20內壓力(利用檢測鍋爐筒20內的蒸汽壓力的省略圖示的傳感器來檢測出)及供水溫度(利用檢測供水管80內的供水的溫度的省略圖示的傳感器來檢測出)來調整所述的各設定時間。具體來說，構成為隨著鍋爐筒20內壓力上升、或隨著供水溫度下降，設定時間變短。
[0160]實施例6
[0161]接著，基於圖12來說明本發明的實施例6的鍋爐10。本發明不僅能夠像上述實施例I?實施例5那樣，適用於多個水管23排列成環狀的構造的鍋爐筒構造的鍋爐，也可以同樣地適用於圖12所示的鍋爐10那樣、將多個水管23以呈長方體形狀的方式排列而成的構造的鍋爐。在以下的實施例6的說明中，以與實施例1不同的結構為中心進行說明，對與實施例1對應的構成要素標註相同的附圖標記而省略其說明。
[0162]從節約空間化等的觀點來說，圖11所示的鍋爐10具備鍋爐筒20，該鍋爐筒20由長方體狀的下部水箱22、同樣的長方體狀的上部水箱24及由立足於該兩水箱22、24之間而垂直配置的多個水管23構成的水管組構成。在構成該鍋爐筒20的水管組中，對於配置在長邊方向上的兩外側的水管23而言，相鄰的水管23彼此分別經由連結構件(省略圖示)連接而形成一對水管壁(省略圖示)。因而，鍋爐筒20具備由下部水箱22、上部水箱24及一對水管壁形成的長方體狀的劃分室。該劃分室相當於上述的各實施方式中的燃燒室21A，來自設於長邊方向的一端側的燃燒器30的火焰進行燃燒反應，朝向廢氣出口 103流動。
[0163]那麼，在該圖11所示的鍋爐10中，雖省略圖示，設有與上述的各實施例相同的降水管84。即，將濃縮後的鍋爐水滯留的上部水箱24與供給有新的鍋爐用水的下部水箱22通過降水管84來連接，設為使上部水箱24內的鍋爐水自然循環的結構。在此，該圖12所示的鍋爐10的動作與上述的各實施例中的動作大致相同，省略其詳細說明。
[0164]另外，與上述的各實施例中的結構相同，外部水位檢測裝置50經由連通管87a、87b而與上部水箱24的內部空間24A和下部水箱22的內部空間22A各自連通。另外，水箱水位檢測裝置60經由連通管88a、88b而與上部水箱24的內部空間24A連通。
[0165]本發明並不限定於上述的實施例1~6，包括下述形態的鍋爐。在上述的實施例中，設為無分離器鍋爐，但也可以構成為具備利用離心分離從蒸汽中分離出水滴(液滴)的小型的分離器。另外，在實施例1中，在圖3的SI中，當檢測出無水時，立即移至S2而打開供水泵70，但也能夠構成為在檢測出無水之後隔開規定的延遲時間而打開供水泵70。另外，在圖3的S3中，當檢測出有水時，立即移至S3而關閉供水泵70，但也能夠構成為在檢測出有水之後隔開規定的延遲時間而關閉供水泵70。這樣，在隔開延遲時間而控制供水泵70的情況下，基於電極的檢測水位與各種設定水位變得不同，各種設定水位成為延遲時間後的假定水位。
[0166]附圖標記說明如下:
[0167]10…鍋爐
[0168]20…鍋爐筒
[0169]22…下部水箱
[0170]23…水管
[0171]24…上部水箱
[0172]50…外部水位檢測裝置(外部水位檢測機構)
[0173]52S、52M…第一電極(電極)
[0174]60…水箱水位檢測裝置(水箱水位檢測機構)
[0175]62E…第六電極(第一電極)
[0176]62F…第七電極(第二電極)
[0177]70…供水泵(供水機構)
[0178]84…降水管
[0179]87a、87b …連通管
[0180]88a、88b …連通管
[0181]100…控制部(控制機構)
【權利要求】
1.一種鍋爐，該鍋爐具備:鍋爐筒，其由被燃燒器加熱的多個水管連結上部水箱與下部水箱之間而構成，在所述燃燒器的燃燒停止時，成為所述水管內的水位低於所述水管的上端的狀態；供水機構，其用於向所述鍋爐筒內供給鍋爐用水；及控制機構，其根據所述鍋爐筒的水位而控制所述供水機構的動作，其特徵在於， 所述鍋爐還具備: 水箱水位檢測機構，其通過所述水管內的鍋爐水被因該鍋爐水沸騰而產生的氣泡上推，從而對存在於所述上部水箱內的水位進行檢測；及 降水管，其將所述上部水箱內下部與所述下部水箱連通起來， 所述控制機構進行第一控制和第二控制，所述第一控制是:當由所述水箱水位檢測機構檢測出的檢測水位達到水箱設定水位時，以使鍋爐筒內水位降低的方式控制所述供水機構的動作，所述第二控制是:在所述第一控制後，當鍋爐筒內水位的降低達到規定量時，以使鍋爐筒內水位上升的方式控制所述供水機構的動作。
2.根據權利要求1所述的鍋爐，其特徵在於， 根據所述鍋爐筒內壓力、供水溫度、鍋爐水的濃縮度中的任一個或多個來調整所述規定量。
3.根據權利要求1所述的鍋爐，其特徵在於， 所述鍋爐具備外部水位檢測機構，該外部水位檢測機構設置在所述鍋爐筒的外部，經由連通管分別與所述上部水箱的內部空間及所述下部水箱的內部空間連通，且具有對鍋爐筒內外部水位進行檢測的電極， 基於所述控制機構的所述規定量的判斷由所述電極來進行。
4.根據權利要求3所述的鍋爐，其特徵在於， 基於所述控制機構的所述規定量的判斷在自所述電極檢測出無水並經過設定時間後進行。
5.根據權利要求1所述的鍋爐，其特徵在於， 所述水箱水位檢測機構具備檢測水箱設定水位的第一電極和檢測比水箱設定水位低的水位的第二電極， 基於所述控制機構的所述規定量的判斷由所述第二電極來進行。
6.根據權利要求5所述的鍋爐，其特徵在於， 基於所述控制機構的所述規定量的判斷在自所述第二電極檢測出無水並經過設定時間後進行。
7.根據權利要求1所述的鍋爐，其特徵在於， 所述水箱水位檢測機構具備檢測水箱設定水位的電極， 基於所述控制機構的所述規定量的判斷在自所述電極檢測出無水並經過設定時間後進行。
【文檔編號】F22D5/00GK103857959SQ201280047698
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年2月27日 優先權日:2012年1月31日
【發明者】增田幸一, 森松隆史, 田中孝典, 胡恆久, 重安正治 申請人:三浦工業株式會社