(57)【要約】【課題】負荷追従性の向上と、パイロットバーナを無駄に燃焼することによる燃料の浪費をなくする。【解決手段】燃焼停止，メイン燃焼及びパイロット燃焼のいずれかの段階をそれぞれ選択して制御することができるバーナ８・９を備えた複数台のボイラ１と、個々のボイラ１に対して制御指令を出力することで各ボイラの運転を制御する台数制御装置３からなる多缶設置ボイラにおいて、当該多缶設置ボイラにおける平均的な負荷量を算出し、台数制御装置３には平均的な負荷量の場合に必要なボイラの台数をパイロット燃焼設定台数として設定しておき、台数制御装置は、パイロット燃焼設定台数分のボイラに対してはメイン燃焼を行わない場合にはパイロット燃焼の出力を行い、残りのボイラに対してはメイン燃焼を行わない場合には燃焼停止の出力を行う。【選択図】　図１
2004077043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼停止，メイン燃焼及びパイロット燃焼のいずれかの段階をそれぞれ選択して制御することができるバーナを備えた複数台のボイラと、個々のボイラに対して制御指令を出力することで各ボイラの運転を制御する台数制御装置からなる多缶設置ボイラにおいて、当該多缶設置ボイラにおける平均的な負荷量を算出し、台数制御装置には平均的な負荷量の場合に必要なボイラの台数をパイロット燃焼設定台数として設定しておき、台数制御装置は、パイロット燃焼設定台数分のボイラに対してはメイン燃焼を行わない場合にはパイロット燃焼の出力を行い、残りのボイラに対してはメイン燃焼を行わない場合には燃焼停止の出力を行うものであることを特徴とする負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラにおいて、台数制御装置に計時機能を持たせ、台数制御装置にはパイロット燃焼設定台数を所定の時間帯ごとに設定しておき、台数制御装置は、時間帯に応じてパイロット燃焼設定台数の変更を行うものであることを特徴とする負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラにおいて、ボイラの運転状態を監視する監視装置を設け、台数制御装置と監視装置を接続しておき、台数制御装置へのパイロット燃焼設定台数の設定は監視装置から台数制御装置への入力により設定することができるようにしたことを特徴とする負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数台のボイラと台数制御装置を設置しておき、負荷量に応じてボイラの燃焼台数を制御しているボイラの多缶設置が広く普及している。蒸気ボイラの多缶設置の場合、各ボイラで発生した蒸気は、蒸気ヘッダに集合後に蒸気使用箇所へ送っており、蒸気ヘッダの蒸気圧力値に基づいて各ボイラの運転を制御する。検出した蒸気圧力値が低い場合にはボイラの燃焼台数を多くすることで蒸気発生量を多くし、蒸気圧力値の上昇につれてボイラの燃焼台数を少なくすることで、蒸気発生量を少なくする制御を行う。
【０００３】
個々のボイラに対しては稼働優先順位を定めておき、台数制御装置は稼働優先順位の高いボイラから算出台数分のボイラに対してメイン燃焼要求信号を出力する。メイン燃焼要求信号を受けたボイラは、炉内を換気するプレパージ、パイロットバーナへの着火、メインバーナへの着火の手順を踏んで、メイン燃焼を開始する。蒸気圧力値が上昇し、台数制御装置からのメイン燃焼要求信号が途切れたボイラでは、メインバーナへの燃料供給を停止してメインバーナを消火し、ポストパージを行って燃焼停止とする。
【０００４】
燃焼停止の状態にあるボイラが燃焼を開始する場合には、炉内を換気するプレパージを行う必要があるため、メイン燃焼要求信号の出力から実際にメイン燃焼を開始するまでには遅れ時間が発生する。蒸気圧力値の低下によってメイン燃焼要求信号を出力しても、プレパージを行っている間は蒸気の供給を行えないため、その間に蒸気ヘッダでの蒸気圧力がさらに低下することになり、負荷に対する追従性が悪くなるという問題がある。
【０００５】
そのため、メイン燃焼を停止してもパイロットバーナによる燃焼を続けておき、メイン燃焼要求信号の出力時にはパイロット燃焼からメイン燃焼へ切り換えることで、メイン燃焼開始前のプレパージをなくすことが考えられた。この場合、メイン燃焼開始前にプレパージを行う必要がないため、遅れ時間を少なくすることができる。しかし、パイロットバーナの燃焼時間を長くした場合、パイロットバーナによる燃料消費量が増加するため、効率が悪くなるという問題があった。
【０００６】
特開２００２−８１６０４号公報では、ボイラの燃焼台数を１台増加する場合にはパイロット燃焼待機の台数を１台増加し、燃焼台数を１台減少する場合にはパイロット燃焼待機の台数を１台減少することで、パイロット燃焼待機を行うボイラの台数を制御している。しかしこの場合、燃焼停止の状態からパイロット燃焼待機を開始するためには、プレパージが必要であるため、蒸気使用量が急上昇する場合にはパイロット燃焼待機の開始が間に合わずに負荷の追従性が悪くなることがあり、逆に負荷量と蒸気発生量がほぼ釣り合っており、パイロットバーナの燃焼を行う必要が無いときであってもパイロットバーナの燃焼を行うため、燃料を無駄に消費することになる。
【０００７】
【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、負荷追従性の向上と、パイロットバーナを無駄に燃焼することによる燃料の浪費をなくすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、燃焼停止，メイン燃焼及びパイロット燃焼のいずれかの段階をそれぞれ選択して制御することができるバーナを備えた複数台のボイラと、個々のボイラに対して制御指令を出力することで各ボイラの運転を制御する台数制御装置からなる多缶設置ボイラにおいて、当該多缶設置ボイラにおける平均的な負荷量を算出し、台数制御装置には平均的な負荷量の場合に必要なボイラの台数をパイロット燃焼設定台数として設定しておき、台数制御装置は、パイロット燃焼設定台数分のボイラに対してはメイン燃焼を行わない場合にはパイロット燃焼の出力を行い、残りのボイラに対してはメイン燃焼を行わない場合には燃焼停止の出力を行うものであることを特徴とする負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記の負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラにおいて、台数制御装置に計時機能を持たせ、台数制御装置にはパイロット燃焼設定台数を所定の時間帯ごとに設定しておき、台数制御装置は、時間帯に応じてパイロット燃焼設定台数の変更を行うものであることを特徴とする負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記の負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラにおいて、ボイラの運転状態を監視する監視装置を設け、台数制御装置と監視装置を接続しておき、台数制御装置へのパイロット燃焼設定台数の設定は監視装置から台数制御装置への入力により設定することができるようにしたことを特徴とする負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラである。
【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はボイラの設置状態を示したフロー図、図２は蒸気使用量及びボイラの燃焼台数と時間帯ごとに定めたパイロット燃焼設定台数を示した運転状況説明図、図３は蒸気圧力値とボイラの燃焼状態の変化を示したタイムチャートである。
【００１２】
まず図１に基づき、ボイラの設置状況を説明する。本実施例では５台のボイラ１（一部は図示せず）を並列に設置しておき、各ボイラ１は蒸気配管５で蒸気ヘッダ４と接続する。各ボイラ１にはメインバーナ８とパイロットバーナ９を設けており、各バーナはそれぞれ単独でも燃焼を制御することができるようにしておく。各ボイラ１で発生した蒸気は蒸気ヘッダ４に集合し、蒸気ヘッダ４から蒸気使用箇所２へ蒸気の供給を行う。蒸気ヘッダ４には蒸気圧力を検出する圧力検出装置６を設け、圧力検出装置６で検出した蒸気圧力値は台数制御装置３へ出力する。各ボイラ１にはそれぞれに運転制御装置７を設け、各運転制御装置７は台数制御装置３と接続しておく。ボイラの運転状態の監視や設定値の入力を行う監視装置１０を台数制御装置３に接続しておき、監視装置１０は各ボイラの情報を台数制御装置３経由で取り込むようにしておく。
【００１３】
ボイラの運転制御は、台数制御装置３及びボイラごとに設けている運転制御装置７で行う。台数制御装置３には、各ボイラの稼働優先順位と蒸気圧力値に応じてボイラの燃焼台数を定めた燃焼パターンを設定しておく。台数制御装置３では圧力検出装置６で検出した蒸気圧力値に基づいて必要な燃焼台数を算出し、稼働優先順位の高いボイラから算出した燃焼台数分のボイラに対してメイン燃焼要求信号を出力する。台数制御装置３は、蒸気圧力値が上昇すればメイン燃焼要求信号の出力を行うボイラの台数を減少し、蒸気圧力値が低下すればメイン燃焼要求信号の出力を行うボイラの台数を増加する。実施例では蒸気圧力値が０．７８ＭＰａを越えていればメイン燃焼を行うボイラの台数を０台、蒸気圧力値が０．７６ＭＰａ〜０．７８ＭＰａであれば１台、０．７４ＭＰａ〜０．７６ＭＰａであれば２台、０．７２ＭＰａ〜０．７４ＭＰａであれば３台、０．７０ＭＰａ〜０．７２ＭＰａであれば４台、０．７０ＭＰａ以下であれば５台としている。
【００１４】
また、台数制御装置３には平均的な蒸気負荷の場合に必要なボイラの燃焼台数をパイロット燃焼設定台数として設定しておく。台数制御装置３には計時機能を設けておき、パイロット燃焼設定台数は所定の時間帯ごとに設定する。図２は、８時から１８時までの間を１時間ごとに分割し、各時間帯ごとにパイロット燃焼設定台数を定めた場合の例である。図２の蒸気使用量の例では、８時台で急激に上昇してピークを迎え、その後はピークから下がった量で安定し、１２時台で低下した後、１３時台に入ると再び急上昇し、１４時から１７時の間は安定して、１７時を過ぎると低下している。
【００１５】
多缶設置ボイラでは、蒸気使用量に見合った量の蒸気を供給する必要があるため、蒸気使用量が多い時期にはボイラの燃焼台数が多くなり、蒸気使用量が少ない時期にはボイラの燃焼台数が少なくなる。パイロット燃焼設定台数は、分割した時間帯におけるボイラの燃焼台数から定める。蒸気使用量の多い８時台は５台、８時台に比べると蒸気使用量が少なくなる９時台であれば４台、１０時台であれば３台・・・と定めている。毎日ほぼ同じパターンで蒸気を使用している場合、パイロット燃焼設定台数を一度設定すれば、その後は変更する必要はない。また、蒸気使用量の変動が事前に分かるのであれば、監視装置１０からパイロット燃焼設定台数を適時入力するようにしてもよい。
【００１６】
台数制御装置３は、稼働優先順位の高いものからパイロット燃焼設定台数分のボイラに対しては、メイン燃焼又はパイロット燃焼の出力を行い、残りのボイラに対してはメイン燃焼又は燃焼停止の出力を行う。パイロット燃焼設定台数のボイラは、メインバーナ停止時にもパイロットバーナの燃焼を行う交替パイロットを行い、それ以外のボイラはメインバーナ着火時にのみパイロットバーナの燃焼を行い、燃焼停止時にはパイロットバーナの燃焼を行わない時限パイロットを行うように設定しておく。
【００１７】
図３は、図２の蒸気使用量急増時期である▲１▼部分（Ａ〜Ｅ）と、蒸気使用量安定時期である▲２▼部分（Ｆ〜Ｋ）における蒸気圧力値変化とボイラ燃焼状態の変更状況を示している。時期▲１▼の場合、蒸気使用量の急増があるため、パイロット燃焼設定台数は５台と定めている。時期▲１▼の場合、蒸気圧力値が０．７６ＭＰａ〜０．７８ＭＰａの範囲内あって、ボイラ燃焼台数は１台であり、稼働優先順位が第１位のボイラのみがメイン燃焼を行っている状態から始まっている。台数制御装置３は、第１位のボイラに対してのみメイン燃焼要求信号を出力している。このとき、パイロット燃焼設定台数は５台であり、第１位から第５位のボイラはメイン燃焼を行っていない場合はパイロット燃焼を行うものであるため、台数制御装置３は第２位から第５位のボイラに対してはパイロット燃焼要求信号を出力しており、第１位ボイラ以外のボイラはパイロット燃焼を行っている（Ａ）。
【００１８】
蒸気圧力値が低下し、メイン燃焼台数を２台とする蒸気圧力範囲に入ると、台数制御装置３は第２位ボイラに対する出力を、パイロット燃焼要求信号からメイン燃焼要求信号へ切り換える。第２位ボイラではメインバーナ８への燃料供給開始してメインバーナ８での燃焼を開始し、メインバーナ８での燃焼を開始するとパイロットバーナ９への燃料供給を停止して、パイロットバーナ９の燃焼を停止することでパイロット燃焼からメイン燃焼へと切り換える。第２位ボイラがメイン燃焼を開始すると、メイン燃焼を行っているボイラは２台となるため、ボイラ全体での蒸発量は増加する。第２位ボイラはパイロット燃焼を行っていたため、メイン燃焼を開始する前にプレパージを実施する必要はなく、メイン燃焼要求信号の出力後すぐにメイン燃焼を開始することができ、ボイラの蒸発量をすぐに増加することができる（Ｂ）。
【００１９】
蒸気圧力値がメイン燃焼台数を３台とする蒸気圧力範囲に入ると、台数制御装置３は第３位ボイラに対する出力を、パイロット燃焼要求信号からメイン燃焼要求信号へ切り換える。第３位ボイラはメインバーナ８への燃料供給開始とパイロットバーナ９への燃料供給停止を行い、パイロット燃焼に替えてメイン燃焼を行う。この場合も、第３位ボイラはパイロット燃焼を行っていたため、メイン燃焼を開始する前にプレパージを実施する必要はなく、メイン燃焼要求信号の出力後すぐにメイン燃焼を開始することができ、ボイラの蒸発量はすぐに多くなる（Ｃ）。同様に、蒸気圧力値がメイン燃焼台数を４台とする蒸気圧力範囲に入ると、第４位ボイラによるメイン燃焼を開始し（Ｄ）、蒸気圧力値がメイン燃焼台数を５台とする蒸気圧力範囲に入ると、第５位ボイラによるメイン燃焼を開始する（Ｅ）。
【００２０】
時期▲２▼は、パイロット燃焼設定台数を３台と定めている場合のものである。時期▲２▼は蒸気圧力値が０．７２ＭＰａから０．７４ＭＰａの範囲内にあって、ボイラ燃焼台数は３台としており、稼働優先順位が第１位から第３位のボイラがメイン燃焼を行っている状態（Ｆ）から始まっている。台数制御装置３は、圧力検出装置６で検出した蒸気圧力値からメイン燃焼台数が３台であることを算出し、第１位から第３位のボイラに対してメイン燃焼要求信号を出力している。パイロット燃焼設定台数は３台であり、第１位から第３位のボイラであればメイン燃焼を行っていない場合はパイロット燃焼を行うが、第４位ボイラ及び第５位ボイラは時限パイロットであるため、パイロット燃焼を行っているボイラは存在しておらず、メイン燃焼以外のボイラは燃焼停止としている。
【００２１】
蒸気圧力値が上昇し、メイン燃焼台数を２台とする蒸気圧力範囲に入ると、台数制御装置３は第３位ボイラに対する出力を、メイン燃焼要求信号からパイロット燃焼要求信号へ切り換える。第３位ボイラはパイロットバーナ９への燃料供給開始とメインバーナ８への燃料供給の停止を行い、メイン燃焼からパイロット燃焼へ切り換える。第３位ボイラがメイン燃焼を停止すると、メイン燃焼を行っているボイラは２台だけとなるため、ボイラ全体での蒸気発生量は少なくなる（Ｇ）。
【００２２】
蒸気圧力値が低下し、メイン燃焼台数を３台とする蒸気圧力範囲に入ると、台数制御装置３は第３位ボイラに対する出力を、パイロット燃焼要求信号からメイン燃焼要求信号へ切り換える。この場合、第３位ボイラはパイロット燃焼を行っていたため、メイン燃焼を開始する前にプレパージを実施する必要はなく、メイン燃焼要求信号の出力後すぐにメイン燃焼を開始することができ、ボイラの蒸発量はすぐに多くなる（Ｈ）。
【００２３】
時期▲２▼における蒸気使用量は、３台のボイラでほぼ賄える程度であるが、蒸気使用量が増加して蒸気圧力値が低下すれば、第４位以降のボイラでもメイン燃焼を行うことが必要となる。この場合、パイロット燃焼設定台数は３台であるため、第４位以降のボイラは時限パイロット方式を採っている。蒸気圧力値がメイン燃焼台数を４台とする蒸気圧力範囲に入ると、台数制御装置３は第４位ボイラに対してメイン燃焼要求信号の出力を行うが、第４位ボイラは燃焼停止の状態にあるためにプレパージを行う必要がある（Ｉ）。プレパージが終了し、第４位ボイラによるメイン燃焼が始まるとボイラの蒸発量は増加する（Ｊ）。蒸気圧力値がメイン燃焼台数を３台とする圧力範囲に入ると、台数制御装置３は第４位ボイラのメイン燃焼を停止する。この時、第４位ボイラは時限パイロット方式をとっているため、燃焼停止としてパイロットバーナの燃焼は行わない（Ｋ）。
【００２４】
時期▲１▼のように蒸気使用量の急上昇がある場合、パイロット燃焼設定台数を多くし、多数台のボイラでパイロット燃焼を行っておけば、蒸気使用量の急増に遅れることなく蒸気発生量を増加することができる。時期▲１▼の場合、蒸気使用量は急増しているが、各ボイラは交替パイロットを行うように設定しているため、メイン燃焼開始前のプレパージによるメイン燃焼の遅れはなく、蒸気発生量が不足することはない。また、無駄なパイロット燃焼を行っているボイラもないため、パイロットバーナによる燃料の無駄使いもない。
【００２５】
また、時期▲２▼の場合、第１位ボイラから第３位ボイラについては、メイン燃焼を停止してもメイン燃焼を再び行う可能性が高い。そのため、交替パイロットを行っておき、メイン燃焼が必要になった場合にはすぐにメイン燃焼を開始できるようにしておくことで、負荷変動に対する追従性を向上させる。第４位ボイラと第５位ボイラについては、メイン燃焼を行うとは限らないものであり、この場合にまで交替パイロットを行ったのではパイロット燃焼が無駄になることがある。そのためメイン燃焼を停止した場合にはパイロット燃焼を行わなことで、燃料が無駄になることを防ぐ。
【００２６】
なお、パイロット燃焼設定台数の入力は、監視装置１０から行うようにすれば入力作業が容易になる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明を実施することで、負荷追従性の向上と、パイロット燃焼による燃料消費量の増大防止を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるボイラの設置状態を示したフロー図
【図２】本発明の一実施例における蒸気使用量及び蒸気発生量と時間帯ごとに求めたパイロット燃焼設定台数の説明図
【図３】本発明の一実施例における蒸気圧力値とボイラの燃焼状態を示した説明図
【符号の説明】
１　ボイラ
２　蒸気使用箇所
３　台数制御装置
４　蒸気ヘッダ
５　蒸気配管
６　圧力検出装置
７　運転制御装置
８　メインバーナ
９　パイロットバーナ
１０　監視装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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