(57)【要約】【課題】ボイラの多缶設置システムにおいて、ハンチングが発生することを防止し、蒸気の供給を安定させる。【解決手段】並列に設置した複数台のボイラ、ボイラで発生した蒸気の圧力を検出する圧力検出装置、検出した蒸気圧力値に基づいてボイラの燃焼台数を制御する台数制御装置を備えている多缶設置ボイラにおいて、蒸気圧力制御範囲内に台数制限用設定値と台数制限解除用設定値を定めておき、蒸気圧力値が台数制限用設定値よりも高くなると、台数制御の対象とするボイラの台数と圧力区分数を少なくした燃焼パターン（パターンＢ）に基づく台数制御を行い、蒸気圧力値が台数制限解除用設定値より低くなると、台数制御の対象とするボイラの台数と圧力区分数を多くした燃焼パターン（パターンＡ）に基づく台数制御を行う。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に設置した複数台のボイラ、ボイラで発生した蒸気の圧力を検出する圧力検出装置、検出した蒸気圧力値に基づいてボイラの燃焼台数を制御する台数制御装置を備えている多缶設置ボイラであって、前記台数制御装置には、蒸気圧力制御範囲を複数の圧力区分に分割し、圧力区分ごとにボイラの燃焼状態を定めた燃焼パターンを設定しておき、前記圧力検出装置にて検出した蒸気圧力値と前記燃焼パターンに基づき、各ボイラの燃焼状態を制御する台数制御を行っている多缶設置ボイラにおいて、蒸気圧力制御範囲内に台数制限用設定値と台数制限解除用設定値を定めておき、蒸気圧力値が台数制限用設定値よりも高くなると、台数制御の対象とするボイラの台数と圧力区分数を少なくした燃焼パターンに基づく台数制御を行い、蒸気圧力値が台数制限解除用設定値より低くなると、台数制御の対象とするボイラの台数と圧力区分数を多くした燃焼パターンに基づく台数制御を行うことを特徴とする台数制御を行う多缶設置ボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の台数制御を行う多缶設置ボイラにおいて、台数制御対象ボイラ減少後における蒸気圧力制御範囲を、台数制御対象ボイラ減少前における蒸気圧力制御範囲より高くしていることを特徴とする台数制御を行う多缶設置ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、台数制御を行う多缶設置ボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラを複数台設置し、個々のボイラの燃焼状態を調節することでボイラ全体での蒸気供給量を制御するボイラの多缶設置システムが知られている。蒸気ボイラの多缶設置システムの場合、各ボイラで発生した蒸気をスチームヘッダに集合させて蒸気使用部へ供給しており、スチームヘッダに設けた圧力検出装置によって検出した蒸気圧力値に基づいて各ボイラの燃焼状態を定める台数制御を行う。台数制御では、蒸気圧力制御範囲内を複数の圧力区分に分割し、圧力区分ごとにボイラの燃焼状態を定めた燃焼パターンを設定しておき、スチームヘッダで検出した蒸気圧力値がどの圧力区分に該当するかによって各ボイラの燃焼状態を定め、ボイラの蒸発量を制御する。圧力区分は一定の幅で定めておき、蒸気圧力値が高圧側の圧力区分に移るほどボイラの燃焼量を少なくし、逆に低圧側の圧力区分に移るほどボイラの燃焼量を多くする。
【０００３】
多缶設置の場合、個々のボイラは、高燃焼・低燃焼・停止の３位置で燃焼制御し、低燃焼は高燃焼の約半分の蒸発量であるボイラを使用するのが一般的である。図４は従来の台数制御の例であり、高燃焼・低燃焼・停止で燃焼を制御する３位置燃焼制御のボイラを６台設置し、蒸気圧力制御範囲を０．７４ＭＰａ〜０．８５ＭＰａとした場合の燃焼パターンを示している。ボイラ１台当たりの蒸発量の値を、低燃焼の場合には１、高燃焼の場合には２としている。０．７４ＭＰａ〜０．８５ＭＰａの蒸気圧力制御範囲内に１１の圧力区分と、蒸気圧力制御範囲の上下に２つの圧力区分を設定し、全部で１３の圧力区分を定め、各圧力区分にボイラの燃焼状態を定めている。６台のボイラには燃焼の優先順位を定めておき、優先順位が上位のものから順に燃焼を行う。ボイラの燃焼状態は、高燃焼の場合を「Ｈ」、低燃焼の場合を「Ｌ」、停止の場合を「−」で示しており、各燃焼状態におけるボイラ全体での蒸発量の値を記載している。
【０００４】
蒸気圧力値が０．８５ＭＰａよりも高い圧力区分にあれば、すべてのボイラを停止し、蒸発量の値は０、蒸気圧力値が０．８４ＭＰａ〜０．８５ＭＰａの圧力区分にある場合には、優先順位第１位のボイラのみ低燃焼でほかのボイラは停止として蒸発量の値は１、蒸気圧力値が０．８３ＭＰａ〜０．８４ＭＰａの圧力区分にある場合には、優先順位が第１位と第２位のボイラを低燃焼として蒸発量の値は２としており、以下同様に蒸気圧力値が０．７４ＭＰａ未満となり、すべてのボイラを高燃焼とし、蒸発量の値が１２となるまでの燃焼状態を定めている。
【０００５】
停止しているボイラを低燃焼へ変更又は低燃焼を行っているボイラを高燃焼へ変更することで蒸発量は増加し、逆に低燃焼を行っているボイラを停止又は高燃焼を行っているボイラを低燃焼へ変更することで蒸発量は減少する。ボイラの燃焼状態を低燃焼と高燃焼で変更する場合や燃焼を停止する場合は、短時間で蒸発量を変化させることができるが、停止していたボイラの燃焼を開始する場合、プレパージなどの準備に要する時間が必要であるため、燃焼開始指令から実際に蒸気を発生し始めるまでに比較的長い時間が掛かる。蒸気圧力値が０．８０ＭＰａ以下であって、蒸発量を増加するには低燃焼のボイラを高燃焼へ変更することで行っている場合、燃焼量の変更はごく短時間で行える。しかし蒸気圧力値が０．８０ＭＰａ以上であって、蒸発量の増加は停止しているボイラを低燃焼へ変更することで行っている場合、蒸発量の変更に時間が掛かかることになっていた。
【０００６】
また、蒸気圧力制御範囲を分割する圧力区分数が多くなると、各圧力区分の圧力幅が狭くなり、蒸気圧力値が変化している場合には短時間で次の圧力区分に移行することになる。燃焼開始の出力から実際に蒸気が発生するまでの時間が長く掛かり、かつ圧力区分の圧力幅が狭い場合、蒸気発生の準備を行っている間に蒸気圧力値が低下してさらに低圧側の圧力区分となり、本来なら燃焼を行う必要のないボイラに対しても燃焼を開始させることがある。例えば、燃焼台数を１台増加するだけで蒸気圧力は安定するはずであったのに、燃焼指示を行っても蒸気圧力が更に低下しているとして、２台以上のボイラに燃焼指示を送ると、蒸気供給が始まれば蒸発量が大きくなりすぎているために蒸気圧力が急上昇することになる。この場合、燃焼開始直後に燃焼台数を減少する出力を行わなければならなくなり、蒸発量を急に減少することで再び蒸気圧力が低下するということを繰り返すハンチングを引き起こすことがある。
【０００７】
ハンチングを引き起こした場合には、蒸気供給の安定性が悪化することになり、またボイラが頻繁に発停することになるとボイラの効率が低下し、さらに発停回数が多くなると機器の寿命が短くなるという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、ボイラの多缶設置システムにおいて、ハンチングが発生することを防止し、蒸気の供給を安定させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の記載の発明は、並列に設置した複数台のボイラ、ボイラで発生した蒸気の圧力を検出する圧力検出装置、検出した蒸気圧力値に基づいてボイラの燃焼台数を制御する台数制御装置を備えている多缶設置ボイラであって、前記台数制御装置には、蒸気圧力制御範囲を複数の圧力区分に分割し、圧力区分ごとにボイラの燃焼状態を定めた燃焼パターンを設定しておき、前記圧力検出装置にて検出した蒸気圧力値と前記燃焼パターンに基づき、各ボイラの燃焼状態を制御する台数制御を行っている多缶設置ボイラにおいて、蒸気圧力制御範囲内に台数制限用設定値と台数制限解除用設定値を定めておき、蒸気圧力値が台数制限用設定値よりも高くなると、台数制御の対象とするボイラの台数と圧力区分数を少なくした燃焼パターンに基づく台数制御を行い、蒸気圧力値が台数制限解除用設定値より低くなると、台数制御の対象とするボイラの台数と圧力区分数を多くした燃焼パターンに基づく台数制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記の台数制御を行う多缶設置ボイラにおいて、台数制御対象ボイラ減少後における蒸気圧力制御範囲を、台数制御対象ボイラ減少前における蒸気圧力制御範囲より高くしていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施する多缶設置ボイラの設置例、図２は第１の実施例における圧力区分とボイラの燃焼状態の関係を示した説明図、図３は第２の実施例における圧力区分とボイラの燃焼状態の関係を示した説明図である。高燃焼・低燃焼・停止の３位置で燃焼制御を行うボイラを複数台設置しておき、各ボイラ１で発生させた蒸気を集合させるスチームヘッダ４を設ける。ボイラ１とスチームヘッダ４の間を蒸気配管５で結んでおき、発生させた蒸気はスチームヘッダ４に集合させた後で蒸気使用部２へ送る。スチームヘッダ４には、蒸気圧力を検出する圧力検出器６を設け、圧力検出器６で検出した蒸気圧力値は台数制御装置３へ送る。各ボイラには、それぞれに運転制御装置７を設けており、運転制御装置７は台数制御装置３からの燃焼要求信号を受けてボイラの燃焼制御を行う。
【００１２】
台数制御装置３にて行うボイラの台数制御は、台数制御装置３に設定している燃焼パターンに基づいて行い、圧力検出器６で検出した蒸気圧力値が低いほど燃焼量を多くし、蒸気圧力値が高いほど燃焼量を少なくする。蒸気の発生量が蒸気の使用量より大きい場合には蒸気圧力は上昇し、蒸気の発生量が蒸気の使用量より小さい場合には蒸気圧力は低下することとなり、蒸気圧力値を制御圧力幅内に保つようにボイラの燃焼量を制御する。
【００１３】
まず図２に記載の第１の実施例に基づいて説明を行う。本実施例では、高燃焼・低燃焼・停止で燃焼を制御する３位置燃焼制御のボイラを６台設置し、蒸気圧力制御範囲は０．７４ＭＰａ〜０．８５ＭＰａとしており、ボイラ１台当たりの蒸発量の値を、低燃焼の場合には１、高燃焼の場合には２として、従来の技術欄に記載した条件と同じにしておく。図２でも、高燃焼の状態を「Ｈ」、低燃焼の状態を「Ｌ」、停止の状態を「−」で表しており、各燃焼状態における全体での蒸発量を数値で記載している。
【００１４】
台数制御装置３には、すべてのボイラを用いて台数制御を行う燃焼パターンであるパターンＡと、一部のボイラを台数制御の対象から外して残りのボイラのみで台数制御を行う燃焼パターンであるパターンＢを設定している。パターンＡは、６台のボイラで台数制御を行うものであり、蒸気圧力値を１３の圧力区分に分割しておき、区分ごとにボイラの燃焼状態を定めている。蒸気圧力制御範囲内での各圧力区分の幅は０．０１ＭＰａ分であり、蒸気圧力値が０．０１ＭＰａ変化するごとに燃焼量の変更を行う。パターンＢは、低負荷時におけるハンチングを防止する台数制御であり、６台設置しているボイラのうち、半分のボイラを台数制御対象から切り離し、残り３台のボイラで台数制御を行うものである。蒸気圧力値を７つの圧力区分に分割しておき、区分ごとにボイラの燃焼状態を定めている。この場合の圧力区分幅は０．０２ＭＰａ分であり、蒸気圧力値が０．０２ＭＰａ変化するごとに燃焼量の変更を行う。台数制御対象外のボイラは「×」で示しており、優先順位が第４位以降のボイラは蒸気圧力値に関係なく燃焼は行わない。
【００１５】
台数制御はパターンＡとパターンＢのいずれかに基づいて行い、パターンＡとパターンＢは負荷状況によって切り替える。パターンＡからパターンＢへ切り替える台数制限用設定値は０．８２ＭＰａとしておき、パターンＡにて台数制御を行っている場合に蒸気圧力値が０．８２ＭＰａを上回ると、パターンＢによる台数制御へ切り替える。また、パターンＢからパターンＡへ切り替える台数制限解除用設定値は０．７７ＭＰａとしておき、パターンＢにて台数制御を行っている場合に蒸気圧力値が０．７７ＭＰａを下回ると、パターンＡによる台数制御へ切り替える。そのため、パターンＡにおける蒸気圧力値が０．８２ＭＰａ以上の領域と、パターンＢにおける０．７７ＭＰａ以下の領域は使用しないことになる。なお、本実施例では従来例と比較しやすくするために使用しない圧力区分の領域であっても燃焼状態を記載しているが、実際の台数制御装置３には使用しない領域では燃焼状態を設定する必要はない。
【００１６】
以下、更に具体的に説明する。パターンＡによって台数制御を行っている場合、蒸気圧力値が０．８１ＭＰａから０．８２ＭＰａの圧力区分内にあれば、ボイラの燃焼状態は「ＬＬＬＬ」であり、４台のボイラが低燃焼を行う。その後に蒸気圧力値が上昇し、０．８２ＭＰａを越える圧力区分になるとき、パターンＢの台数制御へ移行する。パターンＢへ移行した時点では０．８１ＭＰａから０．８３ＭＰａの圧力区分に入り、該圧力区分におけるボイラの燃焼状態は低燃焼が２台であるため、優先順位が第３位のボイラと第４位のボイラを停止し、優先順位が第１位と第２位のボイラは低燃焼を継続する。蒸気圧力値が更に上昇し、蒸気圧力値が０．８３ＭＰａから０．８５ＭＰａの圧力区分に入ると、優先順位が第２位のボイラを停止し、逆に蒸気圧力値が低下して０．７９ＭＰａから０．８１ＭＰａの圧力区分内に入ると、優先順位が第３位のボイラを低燃焼とする。
【００１７】
その後も蒸気圧力値が台数制限解除用設定値へ低下するまでは、パターンＢによる台数制御を行う。パターンＢの圧力区分に基づいてボイラの台数制御を行っている場合に、蒸気圧力値が０．７７ＭＰａより低くなると、パターンＡによる台数制御へ切り替える。パターンＢの０．７７ＭＰａから０．７９ＭＰａの圧力区分におけるボイラの燃焼状態は「ＨＬＬ」であるが、パターンＡの０．７６ＭＰａから０．７７ＭＰａの圧力区分におけるボイラの燃焼状態は「ＨＨＨＬＬＬ」であるため、高燃焼のボイラを２台と低燃焼のボイラを１台追加する。その後はパターンＡに基づいて台数制御を行い、蒸気圧力値が更に低下し、蒸気圧力値が０．７５ＭＰａから０．７６ＭＰａの圧力区分に入ると、低燃焼を行っていた優先順位が第４位のボイラを高燃焼とし、逆に蒸気圧力値が上昇して０．７７ＭＰａから０．７８ＭＰａの圧力区分内に入ると、高燃焼を行っていた優先順位が第３位のボイラを低燃焼とする。以降も蒸気圧力値が台数制限用設定値である０．８２ＭＰａを上回るまでは、パターンＡに基づいてボイラの台数制御を行う。
【００１８】
パターンＡに基づいて台数制御を行う場合、すべてのボイラが低燃焼以上の燃焼状態である高負荷時には、低燃焼のボイラを高燃焼とすることで燃焼量を増加することができるため、燃焼量の増加は短時間で行うことができ、圧力区分の幅が狭くてもハンチングを発生することはない。しかし同じパターンＡに基づく台数制御であっても、停止しているボイラを低燃焼とすることで蒸発量を増加する場合には比較的長い時間が必要であるため、圧力区分の幅が狭ければハンチングを引き起こすことがある。特に燃焼台数が少ない低負荷の場合、１台のボイラの発停でも蒸気圧力値に大きな影響を与えることになるためハンチングを発生しやすい。
【００１９】
低負荷の場合には、台数制御の対象とするボイラの台数を制限し、圧力区分の幅を広げたパターンＢとすることでハンチングの発生を防止することができる。パターンＢにおける各圧力区分の幅はパターンＡの場合の２倍であり、圧力区分の幅が広ければ蒸気圧力値が変化している時に、蒸気圧力値が１つの圧力区分内にとどまる時間が長くなる。つまりパターンＢの場合は、わずかな圧力変動では燃焼量の変更を行わず、蒸気圧力値が一様に低下していたとしても、次の圧力区分に入るまでの時間が長くなる。そのため、短時間に必要台数以上のボイラに対して燃焼開始を指示することによって発生するハンチングは起こりにくくなる。ただし、ボイラの運転台数を制限することによって蒸気供給量が不足してはならないため、パターンＢによる台数制御で蒸気圧力値がある程度以下にまで低下した場合には、パターンＡによる台数制御に切り替え、蒸気圧力値を上昇させることができるようにしておく。
【００２０】
なお、台数制限用設定値と台数制限解除用設定値は任意の値に定めることができるが、台数制限用設定値は台数制御対象としているボイラの負荷で２５％程度、台数制限解除用設定値は台数制御対象としているボイラの負荷で８０％程度をめどに設定すると、蒸気圧力を安定させることができる。
【００２１】
次に図３に基づき、第２の実施例に関する説明を行う。第２の実施例の場合、第１の実施例で説明したパターンＢに代えて、台数制御対象ボイラ減少後における蒸気圧力制御範囲を、台数制御対象ボイラ減少前における蒸気圧力制御範囲より高くした燃焼パターンであるパターンＣを設定している。パターンＣの蒸気圧力制御範囲が高くなっていることと、パターンＣからパターンＡへ切り替える台数制限解除用設定値が０．７９ＭＰａになったこと以外は第１の実施例と同じである。
【００２２】
パターンＡによって台数制御を行っている場合、蒸気圧力値が０．８１ＭＰａから０．８２ＭＰａの圧力区分内にあれば、ボイラの燃焼状態は「ＬＬＬＬ」であり、４台のボイラを低燃焼とする。蒸気圧力値が上昇し、０．８２ＭＰａを越える圧力区分になるとき、パターンＣの台数制御へ移行する。パターンＣへ移行した時点では０．８１ＭＰａから０．８３ＭＰａの圧力区分に入り、該圧力区分におけるボイラの燃焼状態は低燃焼が３台であるため、優先順位が第４位のボイラを停止し、優先順位が第１位から第３位のボイラは低燃焼を継続する。その後はパターンＣに基づき、蒸気圧力値が上昇するとボイラの燃焼台数を少なくし、蒸気圧力値が低下するとボイラの燃焼台数を多くする制御を行う。
【００２３】
パターンＣの圧力区分に基づいてボイラの台数制御を行っている場合に、蒸気圧力値が０．７９ＭＰａより低くなると、パターンＡによる台数制御へ切り替える。パターンＣの０．７９ＭＰａから０．８１ＭＰａの圧力区分におけるボイラの燃焼状態は「ＨＬＬ」であるが、パターンＡの０．７８ＭＰａから０．７９ＭＰａの圧力区分におけるボイラの燃焼状態は「ＨＬＬＬＬＬ」であるため、低燃焼のボイラを３台追加する。以降は蒸気圧力値が台数制限用設定値である０．８２ＭＰａを上回るまでは、パターンＡに基づいてボイラの台数制御を行う。２つの燃焼パターンを切り替える場合、圧力区分の取り方が異なるためにボイラの燃焼状態は必ず変更しなければならないが、パターンＣの蒸気圧力制御範囲を高めたことにより、燃焼パターン切替え時に必要となるボイラの燃焼状態変更量を少なくすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明を実施することで、燃焼の発停を繰り返すハンチングの発生を防止でき、蒸気供給の安定、ボイラの効率向上、機器寿命の延長などの効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するボイラ多缶設置システムの設置例
【図２】第１実施例における圧力区分とボイラの燃焼状態の説明図
【図３】第２実施例における圧力区分とボイラの燃焼状態の説明図
【図４】従来の場合の圧力区分とボイラの燃焼状態の説明図
【符号の説明】
１　ボイラ
２　蒸気使用部
３　台数制御装置
４　スチームヘッダ
５　蒸気配管
６　圧力検出器
７　運転制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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