(57)【要約】【課題】排熱ボイラとバックアップボイラを設けている燃焼機器のシステムにおいて、バックアップボイラによる運転の制御を適切に行う。【解決手段】排熱ボイラ１とバックアップボイラ３を設け、蒸気圧力検出装置５で検出した蒸気圧力値が設定範囲内にある場合、蒸気圧力値が下降していればバックアップボイラ３の燃焼量を増加し、蒸気圧力値が上昇していればバックアップボイラ３の燃焼量を減少する制御を行っているシステムにおいて、排熱ボイラの出力変化を検出する出力変化検出装置６を設け、蒸気圧力検出装置によって検出した蒸気圧力値が設定範囲内にあって蒸気圧力変動が上昇も下降も検出できない変動範囲内にあった場合、排熱ボイラの出力増加を検出すればバックアップボイラの燃焼量を少なくする制御を行い、排熱ボイラの出力減少を検出すればバックアップボイラの燃焼量を多くする制御を行う。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンなどの排ガス発生源が排出した排気ガスを利用して蒸気を発生する排熱ボイラと、燃焼装置を持ち燃焼量を調節することができるバックアップボイラを設け、排熱ボイラとバックアップボイラで発生した蒸気は集合させて蒸気使用箇所へ送っており、バックアップボイラは、集合以降の蒸気圧力を検出する蒸気圧力検出装置で検出した蒸気圧力値が設定範囲内にある場合、蒸気圧力値が下降していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を増加し、蒸気圧力値が上昇していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を減少する制御を行っている排熱ボイラとバックアップボイラを設けたシステムにおいて、排熱ボイラの出力変化を検出する出力変化検出装置を設け、バックアップボイラは出力変化検出装置からの情報も取り込むようにしておき、蒸気圧力検出装置によって検出した蒸気圧力値が設定範囲内にあって蒸気圧力変動が上昇も下降も検出できない変動範囲内にあった場合、排熱ボイラの出力増加を検出すればバックアップボイラの燃焼量を少なくする制御を行い、排熱ボイラの出力減少を検出すればバックアップボイラの燃焼量を多くする制御を行うことを特徴とする排熱ボイラとバックアップボイラを設けたシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の排熱ボイラとバックアップボイラを設けたシステムにおいて、蒸気圧力を検出する蒸気圧力検出装置に代えて、蒸気使用箇所で使用する蒸気流量を検出する蒸気流量検出装置を設けておき、バックアップボイラは蒸気流量検出装置で検出した蒸気流量値が設定範囲内にある場合、蒸気流量値が下降していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を減少し、蒸気流量値が上昇していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を増加する制御を行い、蒸気流量検出装置によって検出した蒸気流量値が設定範囲内にあって蒸気流量変動が上昇も下降も検出できない変動範囲内にあった場合、排熱ボイラの出力増加を検出すればバックアップボイラの燃焼量を少なくする制御を行い、排熱ボイラの出力減少を検出すればバックアップボイラの燃焼量を多くする制御を行うことを特徴とする排熱ボイラとバックアップボイラを設けたシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の排熱ボイラとバックアップボイラを設けたシステムにおいて、蒸気を発生する排熱ボイラ及びバックアップボイラに代えて、温水を発生する排熱ボイラ及びバックアップボイラを設置し、蒸気圧力検出装置の代わりに温水温度変化を検出する温水温度検出装置を設けておき、バックアップボイラは検出した温水温度値が設定範囲内にある場合、温水温度値が下降していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を増加し、温水温度値が上昇していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を減少する制御を行い、温水温度検出装置によって検出した温水温度値が設定範囲内にあって温水温度変動が上昇も下降も検出できない変動範囲内にあった場合、排熱ボイラの出力増加を検出すればバックアップボイラの燃焼量を少なくする制御を行い、排熱ボイラの出力減少を検出すればバックアップボイラの燃焼量を多くする制御を行うことを特徴とする排熱ボイラとバックアップボイラを設けたシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は排熱ボイラとバックアップボイラを設けたシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン等の発電機と、発電機からの排気ガスを利用する排熱ボイラを設置しておき、電力と熱を得るコージェネレーションシステムが増加している。コージェネレーションシステムの場合、基本的には発電が優先であって、蒸気や温水による熱供給は二次的なものであるため、電力の需要が少なくなれば熱供給が必要であったとしても発電機の出力を下げる制御を行う。発電機の出力を下げると、発電機から排熱ボイラへ送る排気ガス量も減少するため、排熱ボイラで発生する蒸気や温水量は少なくなる。そのため、熱の供給が必要なシステムでは、排熱ボイラとは別にバックアップボイラを設けておき、排熱ボイラで不足する分はバックアップボイラの運転によって補っている。
【０００３】
図３はバックアップボイラ３によって蒸気の不足を補っているコージェネレーションシステムのフロー図である。排熱ボイラ１とバックアップボイラ３は共通のヘッダ４に接続しておき、それぞれのボイラで発生した蒸気は、ヘッダ４に集合した後で蒸気使用箇所へ供給する。蒸気集合部には蒸気圧力を検出して蒸気の過不足を検出する蒸気圧力検出装置５を設けておき、蒸気量の情報はバックアップボイラ３へ出力する。排熱ボイラの蒸気発生量は排ガス発生源の稼働状況次第であって調節できないため、蒸気使用箇所へ供給する蒸気量はバックアップボイラ３で調節する。バックアップボイラ３は蒸気圧力検出装置５で検出した蒸気圧力の情報を取り込み、蒸気圧力検出装置で検出している蒸気圧力が所定の値となるようにバックアップボイラの運転を制御する。しかし、蒸気圧力検出装置で蒸気圧力の変化を検出してから、バックアップボイラの蒸気発生量を変更するまでには遅れ時間が発生するため、バックアップボイラの制御が遅れることで蒸気供給量の過不足が発生することがあった。
【０００４】
【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、排熱ボイラとバックアップボイラを設けている燃焼機器のシステムにおいて、バックアップボイラによる運転の制御を適切に行い、コージェネレーションの効果を最大限に引き出すことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、エンジンなどの排ガス発生源が排出した排気ガスを利用して蒸気を発生する排熱ボイラと、燃焼装置を持ち燃焼量を調節することができるバックアップボイラを設け、排熱ボイラとバックアップボイラで発生した蒸気は集合させて蒸気使用箇所へ送っており、バックアップボイラは、集合以降の蒸気圧力を検出する蒸気圧力検出装置で検出した蒸気圧力値が設定範囲内にある場合、蒸気圧力値が下降していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を増加し、蒸気圧力値が上昇していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を減少する制御を行っている排熱ボイラとバックアップボイラを設けたシステムにおいて、排熱ボイラの出力変化を検出する出力変化検出装置を設け、バックアップボイラは出力変化検出装置からの情報も取り込むようにしておき、蒸気圧力検出装置によって検出した蒸気圧力値が設定範囲内にあって蒸気圧力変動が上昇も下降も検出できない変動範囲内にあった場合、排熱ボイラの出力増加を検出すればバックアップボイラの燃焼量を少なくする制御を行い、排熱ボイラの出力減少を検出すればバックアップボイラの燃焼量を多くする制御を行うことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記の排熱ボイラとバックアップボイラを設けたシステムにおいて、蒸気圧力を検出する蒸気圧力検出装置に代えて蒸気使用箇所で使用する蒸気流量を検出する蒸気流量検出装置を設けておき、バックアップボイラは蒸気流量検出装置で検出した蒸気流量値が設定流量範囲内にある場合、蒸気流量値が下降していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を減少し、蒸気流量値が上昇していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を増加する制御を行い、蒸気流量検出装置によって検出した蒸気流量値が設定範囲内にあって蒸気流量変動が上昇も下降も検出できない変動範囲内にあった場合、排熱ボイラの出力増加を検出すればバックアップボイラの燃焼量を少なくする制御を行い、排熱ボイラの出力減少を検出すればバックアップボイラの燃焼量を多くする制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、前記の排熱ボイラとバックアップボイラを設けたシステムにおいて、蒸気を発生する排熱ボイラ及びバックアップボイラに代えて、温水を発生する排熱ボイラ及びバックアップボイラを設置し、蒸気圧力検出装置の代わりに温水温度変化を検出する温水温度検出装置を設けておき、バックアップボイラは検出した温水温度値が設定範囲内にある場合、温水温度値が下降していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を増加し、温水温度値が上昇していることを検出すればバックアップボイラの燃焼量を減少する制御を行い、温水温度検出装置によって検出した温水温度値が設定範囲内にあって温水温度変動が上昇も下降も検出できない変動範囲内にあった場合、排熱ボイラの出力増加を検出すればバックアップボイラの燃焼量を少なくする制御を行い、排熱ボイラの出力減少を検出すればバックアップボイラの燃焼量を多くする制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
【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ボイラのフロー図、図２は蒸気圧力及びエンジン出力とバックアップボイラの燃焼量制御状況の説明図である。発電用のエンジン２と、排熱ボイラ１を設け、エンジン２と排熱ボイラ１とは排気通路によって接続することで、エンジン２で発生した排気ガスを排熱ボイラ１へ送ることができるようにしておく。排熱ボイラ１は燃焼装置を持たず、エンジン２からの排気ガスの熱で蒸気を発生するボイラであり、排熱ボイラ１の運転制御は排熱ボイラ１に設けた排熱ボイラ制御装置８で行う。排熱ボイラ１で発生した蒸気は、ヘッダ４に接続している蒸気管を通してヘッダ４へ送り、ヘッダ４から蒸気使用箇所へ供給する。エンジン２の運転制御は、電気使用量に基づいて行っており、ボイラ側からは制御できないものである。エンジン２にはエンジン２の発電量を検出する出力変化検出装置６を設け、発電量からエンジン２の出力を検出するようにしておき、出力変化検出装置６で検出したエンジンの出力変化は排熱ボイラ制御装置８へ出力する。
【０００９】
排熱ボイラ１と並列にバックアップボイラ３を設ける。バックアップボイラ３は自己の燃焼装置による燃焼で蒸気を発生するものであり、バックアップボイラ３の運転を制御するバックアップボイラ制御装置７が燃焼量を制御することで蒸気発生量の調節を行う。バックアップボイラ３もヘッダ４と接続してヘッダ４へ蒸気を送っており、ヘッダ４から蒸気使用箇所へ供給する蒸気は、排熱ボイラ１からの蒸気とバックアップボイラ３からの蒸気を合流させたものとする。
【００１０】
ヘッダ４には蒸気合流後の蒸気圧力値を検出する蒸気圧力検出装置５を設け、蒸気圧力検出装置５で検出した蒸気圧力値はバックアップボイラ制御装置７へ出力するようにしておく。排熱ボイラ制御装置８とバックアップボイラ制御装置７の間も通信によって接続しておき、出力変化検出装置６で検出した情報は排熱ボイラ制御装置８を経由してバックアップボイラ制御装置７へ送るようにしておく。また、排熱ボイラ１に異常が発生した場合、排熱ボイラ制御装置８からバックアップボイラ制御装置７へ異常発生の出力を行うようにしておく。
【００１１】
バックアップボイラ制御装置７は、蒸気圧力検出装置５で検出した蒸気圧力値と蒸気圧力値の変化、さらに出力変化検出装置６で検出しているエンジンの出力変化に応じてバックアップボイラ３の燃焼量増減を制御する。燃焼量を調節する場合、最初にヘッダ４での蒸気圧力の値に基づいて制御を決定する。バックアップボイラ制御装置７では、蒸気圧力値を設定圧力範囲内とその上下に分割しておき、蒸気圧力検出装置５で検出している蒸気圧力値がどの区分にあるかに応じてバックアップボイラ３の燃焼量を制御する。
【００１２】
蒸気圧力値が設定圧力範囲よりも高い場合、バックアップボイラ制御装置７はバックアップボイラ３の燃焼量を小さくすることで蒸気発生量を少なくし、ヘッダ４へ供給する蒸気量を少なくしてヘッダ４での蒸気圧力を低下させる。蒸気圧力値が設定圧力範囲よりも低い場合は、バックアップボイラ３の燃焼量を大きくすることで蒸気量を多くし、ヘッダ４へ供給する蒸気発生量を多くしてヘッダ４での圧力を上昇させる。
【００１３】
ヘッダ４の蒸気圧力値が設定圧力範囲より低くなると、蒸気使用箇所へ供給する蒸気量が不足することになるため、蒸気圧力検出装置５で検出している蒸気圧力値が設定圧力範囲未満であった場合は、バックアップボイラ３の燃焼量を増加してヘッダ４の蒸気圧力を高めることが必要となる。逆にヘッダ４の蒸気圧力値が設定圧力範囲より高くなった場合には、バックアップボイラ３の燃焼量を減少することで、ヘッダ４の蒸気圧力が設定圧力範囲内になることを目指す。
【００１４】
蒸気圧力値が設定圧力範囲内であった場合は、蒸気圧力値を設定圧力範囲で維持することを目指し、ヘッダ４での蒸気圧力変化状況に応じてバックアップボイラ３の燃焼量を制御する。蒸気圧力検出装置５で検出しているヘッダ部の蒸気圧力値は、設定圧力範囲内にある場合、蒸気圧力値の上昇度が所定の傾きより大きく上昇していることを検出すれば、バックアップボイラ制御装置７はバックアップボイラ３の燃焼量を小さくして蒸気の発生量を減少する。逆にヘッダ部の蒸気圧力値が設定圧力範囲内にあって、蒸気圧力値の下降度が所定の傾きより大きく下降していることを検出した場合には、バックアップボイラ３の燃焼量を大きくして蒸気の発生量を増大する。
【００１５】
蒸気圧力値が設定範囲内にあったとしても、ヘッダ４の蒸気圧力が上昇している場合、いずれは設定圧力範囲より高くなることが予知でき、ヘッダ４の蒸気圧力が下降している場合は、いずれは設定圧力範囲より低くなることが予知できる。そこで、蒸気圧力値が上昇している場合にはバックアップボイラ３の燃焼量を減少し、蒸気圧力値が低下している場合にはバックアップボイラ３の燃焼量を増加することで、蒸気圧力値が設定圧力範囲から外れないように制御する。
【００１６】
蒸気圧力が設定圧力範囲内にあって、圧力値の変動は所定の傾きより小さなものであって、上昇にも下降にもならない圧力変動範囲内である場合は、出力変化検出装置６で検出しているエンジンの出力変化状況に応じてバックアップボイラ３の運転を制御する。蒸気圧力値が設定圧力範囲内にあり、かつ蒸気圧力値の変動度が変動範囲内にある場合において、エンジンの出力値が上昇していることを検出した場合はバックアップボイラ３の燃焼量を減少、エンジンの出力値が下降していることを検出した場合にはバックアップボイラ３の燃焼量を増加、エンジンの出力値が上昇にも下降にも当たらない一定であった場合にはバックアップボイラ３の燃焼量も一定に保つ制御を行う。
【００１７】
蒸気圧力値が設定圧力範囲内にあって、蒸気圧力値が上昇も下降もしていない場合であっても、排熱ボイラ１の蒸発量変化によって蒸気圧力値が設定圧力範囲から外れることがある。排熱ボイラ１の蒸発量はエンジン２から排熱ボイラ１へ送る排気ガス量によって変化し、排気ガス量はエンジン２の稼働状況によって変化するが、エンジン２の運転制御はヘッダ４の蒸気圧力値とは無関係に行っているため、排熱ボイラ１の出力を調節することはできない。エンジン２の運転を蒸気圧力の都合によって制御することはできないが、エンジン２の出力変化を検出することで、排熱ボイラ１の蒸発量変化を検出することができる。そこで、エンジン２の出力が上昇していれば、排熱ボイラ１からヘッダ４へ供給する蒸気量が増加し、それまで安定していたヘッダ４の蒸気圧力値は上昇するということが予知できる。逆にエンジン２の出力が低下している場合、排熱ボイラ１からヘッダ４へ供給する蒸気量が減少することになるため、それまで安定していたヘッダ４の蒸気圧力値は下降するということが予知できる。
【００１８】
エンジン２の出力と排熱ボイラ１の出力は連動しているため、エンジン２の出力変化を検出しても排熱ボイラ１の出力変化を検出していることと同じことになり、エンジン２の出力が増加している場合にはバックアップボイラ３の燃焼量を減少し、エンジン２の出力が低下している場合にはバックアップボイラ３の燃焼量を増加することで、蒸気圧力値が設定圧力範囲から外れないように制御する。出力変化検出装置６でエンジン２による発電量の変化を検出しておけば、排熱ボイラ１からヘッダ４へ送る蒸気量が変化する前に、ヘッダ４における蒸気圧力低下を予知することができるため、エンジン２の出力低下によって排熱ボイラ１の蒸発量が減少したとしても、ヘッダ４の蒸気圧力を設定圧力範囲内に保つことができる。
【００１９】
また、エンジン２又は排熱ボイラ１に異常が発生し、排熱ボイラ制御装置８からバックアップボイラ制御装置７へ異常発生の出力を行った場合、バックアップボイラ制御装置７はバックアップボイラ３のみで蒸気供給をまかなうこととするために、バックアップボイラ３の燃焼量を増大する。
【００２０】
なお、出力変化検出装置６は排熱ボイラ１に設けておいてもよい。排熱ボイラ１の出力変化に基づいて制御するようにした場合、出力変化検出装置６をエンジン２に設ける場合に比べるとヘッダ４における蒸気圧力変化の予知が遅くなるため、エンジン２に設ける場合に比べると余裕が少なくなるが、それでも実際に圧力が低下する前に予知できるため、バックアップボイラ３の制御によってヘッダ４の蒸気圧力を設定範囲内に保つことができる。また、本実施例ではヘッダ４の蒸気圧力を検出する蒸気圧力検出装置５によってバックアップボイラ３の運転を制御することにしたが、蒸気圧力検出に代えて蒸気流量を検出するものであっても同様の制御を行うことができ、排熱ボイラ１及びバックアップボイラ３が温水ボイラであって、蒸気圧力検出に代えて温水温度を検出するものであっても同様の制御を行うことができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明を実施することで、バックアップボイラによる運転制御を適正なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるボイラのフロー図
【図２】本発明の一実施例におけるバックアップボイラの燃焼量制御状況説明図
【図３】従来のボイラのフロー図
【符号の説明】
１　排熱ボイラ
２　エンジン
３　バックアップボイラ
４　ヘッダ
５　蒸気圧力検出装置
６　出力変化検出装置
７　バックアップボイラ制御装置
８　排熱ボイラ制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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